JP2020085092A - ブレーキアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】実用性の高いブレーキアクチュエータを提供する。【解決手段】中空状のモータ軸５２を有する電動モータ４４と、モータ軸の内部にそのモータ軸と同軸的に配設された回転シャフト４８と、先端部がブレーキパッドと係合するピストン４２と、モータ軸の回転を減速して回転シャフトに伝達する減速機構４６と、回転シャフトの回転動作をピストンの進退動作に変換する動作変換機構５０とを備えるブレーキアクチュエータにおいて、回転シャフトを、外周面においてころ６２を介してモータ軸の内周面に、かつ、後端部においてスラスト軸受９０を介してハウジング４０に、回転可能に支持させる。そのようなブレーキアクチュエータは、コンパクトであることに加え、回転シャフトの傾動を抑制しつつ、回転シャフトに作用するスラスト荷重を、回転シャフトの円滑な回転を維持しつつ充分に受け止めることが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、電動ブレーキ装置に採用されるブレーキアクチュエータに関する。

近年、電動ブレーキ装置、すなわち、電動モータが発生させる力によって摩擦部材を回転体に押し付けて制動力を発生させるブレーキ装置の開発が盛んに行われ、電動ブレーキ装置に採用可能なブレーキアクチュエータとして、例えば、下記特許文献に記載されているようなブレーキアクチュエータが検討されている。

特開２００９−１９７９５８号公報

上記特許文献に記載されたブレーキアクチュエータは、電動モータのモータ軸の回転を減速機構を介して回転シャフトに伝達し、ねじ機構からなる動作変換機構によって、回転シャフトの回転をピストンの進退動作に変換し、そのピストンの前進によって、摩擦部材を回転体としてのディスクロータに押し付けるように構成されている。そして、モータ軸を中空状にし、回転シャフトおよびピストンを、そのモータ軸の内部にモータ軸と同軸的に配置させている。その結果、上記特許文献に記載されたブレーキアクチュエータは、コンパクトなものとされている。しかしながら、そのようなブレーキアクチュエータには、改良の余地が充分に残されており、何らかの改良を施すことにより、ブレーキアクチュエータの実用性を向上させることができる。本発明は、そのような実情を考慮してなされたものであり、実用性の高いブレーキアクチュエータを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のブレーキアクチュエータは、
制動力を発生させるべく、車輪とともに回転する回転体に摩擦部材を押し付けるためのブレーキアクチュエータであって、
ハウジングと、
中空状のモータ軸が回転する型式の電動モータと、
前記モータ軸の内部に前記モータ軸と同軸的に配設された回転シャフトと、
後端部が前記モータ軸の内部に配置され先端部が前記摩擦部材と係合するピストンと、
前記モータ軸の回転を減速して前記回転シャフトに伝達する減速機構と、
前記回転シャフトの回転動作を前記ピストンの進退動作に変換する動作変換機構と
を備え、
前記モータ軸が、外周面において前記ハウジングに回転可能に支持され、
前記回転シャフトが、外周面においてころを介して前記モータ軸の内周面に、かつ、後端部においてスラスト軸受を介して前記ハウジングに、回転可能に支持されたことを特徴とする。

本発明のブレーキアクチュエータによれば、コンパクトであることに加え、回転シャフトの傾きを抑制しつつ、回転体に摩擦部材が押し付けられることによって回転シャフトに作用するスラスト荷重を、回転シャフトの円滑な回転を維持しつつ充分に受け止めることが可能となるという利点を、充分に享受することができる。したがって、本発明のブレーキアクチュエータは、実用性において優れたものとなる。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、（１）項は、請求可能発明の前提となる構成に関する項であり、（１）項に、（２）項以降の項に記載の発明特定事項を付加したものが、請求可能発明の対象となる。

（１）制動力を発生させるべく、車輪とともに回転する回転体に摩擦部材を押し付けるためのブレーキアクチュエータであって、
ハウジングと、
中空状のモータ軸が回転する型式の電動モータと、
前記モータ軸の内部に前記モータ軸と同軸的に配設された回転シャフトと、
後端部が前記モータ軸の内部に配置され先端部が前記摩擦部材と係合するピストンと、
前記モータ軸の回転を減速して前記回転シャフトに伝達する減速機構と、
前記回転シャフトの回転動作を前記ピストンの進退動作に変換する動作変換機構と
を備えたブレーキアクチュエータ。

本態様は、請求可能発明の前提となる構成に関する態様である。本態様のブレーキアクチュエータ（以下、単に、「アクチュエータ」という場合がある）は、中空状のモータ軸の中に、ピストンの後端部および回転シャフトが配置されているため、コンパクトなアクチュエータとなる。

（２）前記モータ軸が、外周面において前記ハウジングに回転可能に支持され、
前記回転シャフトが、外周面においてころを介して前記モータ軸の内周面に、かつ、後端部においてスラスト軸受を介して前記ハウジングに、回転可能に支持された( 1)項に記載のブレーキアクチュエータ。

本態様によれば、回転シャフトが、ころ（「ニードル」と呼ぶことができる）を介して、同軸的に配置されたモータ軸に支持されている。ころを介した支持は、ベアリングボールを介した支持と比べて、軸線方向において比較的長い距離に亘るため、１箇所においてころで支持したとしても、モータ軸に対する回転シャフトの傾動を効果的に抑制することが可能である。また、ころがインナーレース，アウターレースとともにころ軸受を構成し、そのころ軸受で回転シャフトをモータ軸に支持させてもよいが、インナーレース，アウターレースを設けることなく、ころを、直接的に回転シャフトの外周面およびモータ軸の内周面に接触するように配置することで、当該アクチュエータの径方向の寸法を相当に小さくすることができる。

また、回転シャフトがスラスト軸受を介してハウジングに支持されていることで、大きな制動力を発生させた場合に大きなスラスト力（軸力）が回転シャフトに作用しても、回転シャフトの回転を維持しつつ、充分な支持が可能となる。さらに、後に説明するスラスト玉軸受や、アンギュラ型のスラスト軸受を採用することで、調心作用が期待でき、回転シャフトのハウジングに対する径方向の変位を効果的に規制することができる。

（３）前記スラスト軸受が、スラスト玉軸受である( 2)項に記載のブレーキアクチュエータ。

スラスト玉軸受は、一般的に、２枚のワッシャと、それらワッシャの間に介在されられた転動体としてのベアリングボールとを含んで構成されている。ワッシャは、いわゆる軌道盤であり、ベアリングボールが転動する円環状の溝が形成されている。溝は、円弧に窪んおり、その溝の作用により、スラスト荷重を受けている状態では、２つのワッシャには、それらの径方向の相対ズレを抑制する力が働く。つまり、２つのワッシャに調心力が作用するのである。この調心力の作用を利用することで、本態様によれば、スラスト玉軸受を採用することで、簡便に、ハウジングに対する回転シャフトの径方向の変位を抑制することが可能となる。

（４）前記スラスト軸受が、２つのワッシャの間に転動体が挟持された構造のものであり、前記２つのワッシャの一方が、前記回転シャフトとの径方向の相対変位が禁止され、他方が前記ハウジングとの径方向の相対変位が禁止されている( 2)項または( 3)項に記載のブレーキアクチュエータ。

本態様によれば、スラスト軸受による回転シャフトの径方向の変位抑制効果を、より確実に期待できる。

（５）前記回転シャフトが、前記後端部にフランジを有し、そのフランジにおいて、前記スラスト軸受を介して前記ハウジングに回転可能に支持された( 2)項ないし(4)項のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータ。

本態様によれば、比較的径の大きなスラスト軸受を採用できることから、回転シャフトをよりしっかりと支持することが可能となる。

（６）前記減速機構が、
第１内歯歯車とその第１内歯歯車に内接して噛合する第１外歯歯車とからなる第１内接式遊星歯車機構と、第２内歯歯車とその第２内歯歯車に内接して噛合する第２外歯歯車とからなる第２内接式遊星歯車機構とを含んで構成され、
前記モータ軸が有する偏心軸部に回転可能に支持され、前記第１内歯歯車と前記第１外歯歯車との一方と、前記第２内歯歯車と前記第２外歯歯車との一方とが、軸線方向に並んで設けられたプラネタリギヤ体を有し、
前記第１内歯歯車と前記第１外歯歯車との他方が、前記ハウジングに設けられ、かつ、前記第２内歯歯車と前記第２外歯歯車との他方が、前記回転シャフトに設けられたものである( 1)項ないし( 5)項のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータ。

（７）前記第１内歯歯車および前記第２内歯歯車に、円弧歯形が、前記第１外歯歯車および前記第２外歯歯車に、エピトロコイド平行曲線歯形が、それぞれ採用された(6)項に記載のブレーキアクチュエータ。

（８）前記プラネタリギヤ体が回転可能に支持される前記偏心軸部が、前記モータ軸の後端部に設けられ、
前記回転シャフトが、後端部にフランジを有し、そのフランジの外周部に前記第２内歯歯車と前記第２外歯歯車との前記他方が設けられた( 6)項または( 7)項に記載のブレーキアクチュエータ。

（９）前記第１内歯歯車が前記ハウジングによって固定支持され、前記第１外歯歯車が、前記プラネタリギヤ体の外周部に形成され、かつ、
前記第２内歯歯車が前記プラネタリギヤ体の前記外周部に形成され、前記第２外歯歯車が前記回転シャフトに設けられた(6)項ないし(8)項のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータ。

上記４つの態様は、減速機構の構造に関する限定、詳しくは、減速機構が差動減速装置である旨の限定を加えた態様である。４つの態様によれば、高減速な、すなわち、モータ軸の回転速度に対する回転シャフトの回転速度の比が相当に小さな減速機構が実現される。特に、４つの態様の内の２つ目の態様によれば、いわゆるサイクロイド減速機構（「サイクロ減速機構」と呼ぶこともできる）が実現され、その機構によれば、円滑な減速が担保される。また、上記４つの態様のうちの３つ目の態様におけるフランジは、先に説明したフランジ、すなわち、スラスト軸受によって支持されるフランジと同じものであってもよい。

なお、上記４つの態様のうちの４つ目の態様を除き、第１内歯歯車，第１外歯歯車，第２内歯歯車，第２外歯歯車の具体的な配置関係は特に限定されない。例えば、
Ａ）第１内歯歯車をハウジングに、第１外歯歯車をプラネタリギヤ体に設け、第２内歯歯車をプラネタリギヤ体に、第２外歯歯車を出力軸に設けた態様
Ｂ）第１内歯歯車をハウジングに、第１外歯歯車をプラネタリギヤ体に設け、第２内歯歯車を出力軸に、第２外歯歯車をプラネタリギヤ体に設けた態様
Ｃ）第１内歯歯車をプラネタリギヤ体に、第１外歯歯車をハウジングに設け、第２内歯歯車をプラネタリギヤ体に、第２外歯歯車を出力軸に設けた態様
Ｄ）第１内歯歯車をプラネタリギヤ体に、第１外歯歯車をハウジングに設け、第２内歯歯車を出力軸に、第２外歯歯車をプラネタリギヤ体に設けた態様
のいずれをも採用可能である。

ちなみに、上記４つの態様は、先に説明したように、減速機構が上記構造の差動減速装置であり、そのような差動減速装置では、回転シャフトにモーメントが作用する。つまり、回転シャフトを傾かせようとする力が作用する。ころとスラスト軸受とによる上記支持構造によれば、上述のように回転シャフトの傾きが効果的に抑制されることになるため、差動減速装置を減速機構として採用する態様のブレーキアクチュエータに対して、上記４つの態様は、好適である。

（１０）前記動作変換機構が、
前記回転シャフトに設けられた雄ねじと雌ねじとの一方と、
前記雄ねじと前記雌ねじとの前記一方と螺合する前記雄ねじと前記雌ねじとの他方が形成され、回転不能かつ進退可能とされ、かつ、前記ピストンと当接する可動体と
を含んで構成され、
前記可動体と前記ピストンとの互いの当接面の径方向のズレが許容されている( 1)項ないし( 9)項のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータ。

本態様のアクチュエータは、ピストンの径方向の変位を許容することができる機能を有していると考えることができる。摩擦部材の偏摩耗や、車両の旋回等によるディスクロータ等の回転体の傾き等により、制動力を発生させている際に、ピストンが径方向の力を受ける場合がある。その場合において、ピストンの径方向の変位が許容されていれば、当該アクチュエータへの負荷が軽減できることになる。なお、許容されるピストンの径方向の変位は、軸線に対する傾きの変化を伴うものであることが望ましい。つまり、ピストンの傾動が許容されることが望ましい。ピストンの傾動が許容されていれば、より良好に、上記負荷が軽減できることになる。

（１１）前記可動体と前記ピストンとの互いの前記当接面が、当該ブレーキアクチュエータの軸線上の一点を中心とする球面の一部となる面とされている(10)項に記載のブレーキアクチュエータ。

本態様によれば、上述のピストンの傾動をより円滑に許容することが可能となる。上記球面の一部の中心は、上記当接面よりも、当該アクチュエータの先端側の点であってもよく、逆に、後方側の点であってもよい。

本発明の実施例であるブレーキアクチュエータを含んで構成される電動ブレーキ装置を示す図である。 実施例のブレーキアクチュエータの構造を示す断面図である。 実施例のブレーキアクチュエータを構成する減速機構を説明するための図である。 実施例のブレーキアクチュエータを構成する回転シャフトの支持に関する構造を説明するための図である。 実施例のブレーキアクチュエータが有するピストン傾動許容機構を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例であるブレーキアクチュエータを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［Ａ］ブレーキアクチュエータが採用されている電動ブレーキ装置
図１に示すように、実施例のブレーキアクチュエータ（以下、単に「アクチュエータ」と略す場合がある）１０は、電動ブレーキ装置において、主要構成要素として採用されている。電動ブレーキ装置は、アクチュエータ１０を保持するブレーキキャリパ１２（以下、単に「キャリパ１２」と略す場合がある）と、車輪とともに回転する回転体としてのディスクロータ１４と、１対のブレーキパッド（以下、単に「パッド」と略す場合がある）１６ａ，１６ｂと、後に詳しく説明するコントローラとしての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と言う場合がある）１８とを含んで構成されている。

キャリパ１２は、ディスクロータ１４を跨ぐようにして、車輪を回転可能に保持するキャリア（図示を省略する）に設けられたマウント（図示を省略する）に、軸線方向（図の左右方向）に移動可能に保持されている。パッド１６ａ，１６ｂは、軸線方向の移動が許容された状態で、ディスクロータ１４を挟むようにしてマウントに保持されている。パッド１６ａ，１６ｂの各々は、ディスクロータ１４に接触する側に位置する摩擦部材２６と、その摩擦部材２６を支持するバックアッププレート２８とを含んで構成されており、パッド１６ａ，１６ｂの各々の摩擦部材２６がディスクロータ１４に押し付けられるようになっている。

便宜的に、図における左方を前方と、右方を後方として説明すれば、前方側のパッド１６ａは、キャリパ本体３０の前端部である爪部３２に支持されるようにされている。アクチュエータ１０は、キャリパ本体３０の後方側の部分に、当該アクチュエータ１０が、ハウジング４０が固定されるようにして保持されている。アクチュエータ１０は、ハウジング４０に対して進退するピストン４２を有し、そのピストン４２は、前進することによって、先端部、詳しくは、前端が、後方側のパッド１６ｂ、詳しくは、そのパッド１６ｂのバックアッププレート２８と係合する。そして、ピストン４２が、係合した状態でさらに前進することで、１対のパッド１６ａ，１６ｂは、ディスクロータ１４を挟み付ける。言い換えれば、各パッド１６ａ，１６ｂの摩擦部材２６がディスクロータ１４に押し付けられる。この押付けによって、ディスクロータ１４と摩擦部材２６との間の摩擦力に依存する車輪の回転に対する制動力、つまり、車両を減速，停止させるための制動力が発生させられるのである。

［Ｂ］ブレーキアクチュエータの基本構成
アクチュエータ１０は、図２に示すように、上述のハウジング４０，上述のピストン４２の他、駆動源としての電動モータ(３相のＤＣブラシレスモータである）４４，電動モータ４４の回転を減速させるための減速機構４６，その減速機構４６を介して減速された電動モータ４４の回転によって回転させられる回転シャフト４８，その回転シャフト４８の回転動作をピストン４２の進退動作（前進・後退動作）に変換する動作変換機構５０等を含んで構成されている。なお、以下の説明において、便宜的に、図の左方を前方，右方を後方と呼ぶこととする。

ハウジング４０は、詳しくは、概して円筒状の前方側ケース４０ａおよび後方側ケース４０ｂ，前方側ケース４０ａに前端部が支持されてピストン４２を内在させる内筒４０ｃ，前方側ケース４０ａの内周であって後方側ケース４０ｂの前端に支持された概して円環状の支持壁４０ｄ、後方側ケース４０ｂの後端部に固定保持された支持板４０ｅ等を含んで構成されている。

ピストン４２は、ピストンヘッド４２ａと、中空状のピストン筒４２ｂとを含んで構成されており、先端部を構成するピストンヘッド４２ａの前端において、バックアッププレート２８を介して、ブレーキパッド１６ｂの摩擦部材２６と係合する。本アクチュエータ１０は、主として前方側の部分が、電動モータ４４の回転駆動軸であるモータ軸（ロータ）として機能し、主として後方側の部分が、後に詳しく説明する減速機構４６の入力軸として機能する筒状体である中空シャフト５２を有している。つまり、電動モータ４４は、中空状のモータ軸が回転する型式のものと考えることができる。なお、以下の説明において、中空シャフト５２は、電動モータ４４のモータ軸と、電動モータ４４によって回転させられる減速機構４６の入力軸とが一体化されたものと考えることができ、端的には、中空シャフト５２自体が減速機構４６の入力軸と考えることも、逆に、中空シャフト５２自体が電動モータ４４のモータ軸と考えることもできる。ちなみに、電動モータ４４は、ハウジング４０の前方側ケース４０ａによってそれの内部に固定保持されたコイル４４ａと、それらコイル４４ａと対向するようにして前方側の部分の外周に付設された磁石４４ｂとを含んで構成されている。

中空シャフト５２は、前方側の部分が内筒４０ｃを内在させるようにして配置されるとともに、２つのラジアル玉軸受５８，６０を介して、ハウジング４０に、当該アクチュエータ１０の中心軸線である軸線Ｌを中心とした回転が可能にかつ軸線Ｌの延びる方向である軸線方向に移動不能に支持されている。詳しく言えば、中空シャフト５２の前端の部分において、ラジアル玉軸受５８を介して前方側ケース４０ａに、後方側の部分において、ラジアル玉軸受６０を介して支持壁４０ｄに、支持されている。さらに言い換えれば、モータ軸である中空シャフト５２は、外周面において、ハウジング４０に回転可能に支持されているのである。なお、モータ軸である中空シャフト５２とピストン４２との位置関係について言及すれば、ピストン４２の後端部が中空シャフト５２の内部に配置されている。

回転シャフト４８は、モータ軸である中空シャフト５２の内部に、中空シャフト５２と同軸的に配設されており、互いに一体化された３つの部分、すなわち、減速機構４６の出力軸として機能する出力軸部４８ａ，出力軸部４８ａの前方側に位置して雄ねじが形成された雄ねじ部４８ｂ，出力軸部４８ａの後端部に設けられたフランジ部４８ｃを含んで構成されている。回転シャフト４８は、出力軸部４８ａにおいて、ころ（「ニードル」と呼ぶこともできる）６２を介して、中空シャフト５２の内周部に、軸線Ｌのまわりに回転可能に支持されている。つまり、回転シャフト４８は、外周面において、ころ６２を介して、モータ軸である中空シャフト５２の内周面に回転可能に支持されているのである。なお、ころ６２は、ラジアル軸受を構成するものと考えることができる。

減速機構４６は、入力軸として機能する中空シャフト５２，出力軸部４８ａが出力軸として機能する回転シャフト４８の他に、ラジアル玉軸受６４を介して中空シャフト５２の後方側の部分に回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持されたプラネタリギヤ体６６を含んで構成されている。外周においてラジアル玉軸受６４を介してプラネタリギヤ体６６を支持している中空シャフト５２の後端部（以下、「偏心軸部５２ａ」と呼ぶ場合がある）は、外周面によって規定される軸線Ｌ’（以下、「偏心軸線Ｌ’」という場合がある）が、軸線Ｌに対して偏心量ΔＬだけ偏心している。したがって、プラネタリギヤ体６６は、偏心軸線Ｌ’を中心とした自転に加え、中空シャフト５２の軸線Ｌを中心とした回転に伴って、軸線Ｌを中心として公転するようにされているのである。

減速機構４６は、ハウジング４０の支持壁４０ｄに固定的に支持されたリングギヤ体６８を含んで構成されている。図３（ａ）にも示すように、リングギヤ体６８には、第１内歯歯車７０が形成されており、プラネタリギヤ体６６の外周部には、自身の一部においてその第１内歯歯車７０の一部と噛合する第１外歯歯車７２が形成されている。また、図３（ｂ）にも示すように、プラネタリギヤ体６６の外周部には、第１外歯歯車７２と軸線方向に並ぶようにして第２内歯歯車７４が形成されており、回転シャフト４８のフランジ部４８ｃの外周部には、自身の一部において第２内歯歯車７４の一部と噛合する第２外歯歯車７６が形成されている。

第１内歯歯車７０の中心は軸線Ｌ上に、第１外歯歯車７２の中心は偏心軸線Ｌ’上に、それぞれ存在し、第２内歯歯車７４の中心は偏心軸線Ｌ’上に、第２外歯歯車７６の中心は軸線Ｌ上に、それぞれ存在することになる。第１内歯歯車７０と第１外歯歯車７２との噛合箇所は、第２内歯歯車７４と第２外歯歯車７６との噛合箇所に対して、軸線Ｌ若しくは偏心軸線Ｌ’を挟んで反対側、すなわち、周方向において１８０°ずれた位置（位相）となっている。つまり、減速機構４６は、第１内歯歯車７０とその第１内歯歯車７０に内接して噛合する第１外歯歯車７２とからなる第１内接式遊星歯車機構と、第２内歯歯車７４とその第２内歯歯車７４に内接して噛合する第２外歯歯車７６とからなる第２内接式遊星歯車機構とを含む差動減速装置とされているのである。

また、第１内歯歯車７０には、円弧歯形が、第１外歯歯車７２には、エピトロコイド平行曲線歯形が、それぞれ採用され、同様に、第２内歯歯車７４には、円弧歯形が、第２外歯歯車７６には、エピトロコイド平行曲線歯形が、それぞれ採用されている。したがって、減速機構４６は、サイクロイド減速機（「サイクロ減速機」と呼ばれることもある）として構成されているのである。したがって、本減速機構４６では、第１内歯歯車７０の歯数と第１外歯歯車７２の歯数とが１歯しか相違せず、また、第２内歯歯車７４の歯数と第２外歯歯車７６の歯数とが１歯しか相違しない機構が実現され、その結果、本減速機構４６は、高減速な減速機構、すなわち、入力軸である中空シャフト５２の回転数に対しての、出力軸である回転シャフト４８の回転数の比が相当に小さな減速機構とされており、かつ、円滑な減速を行い得る減速機構とされているのである。

図２に示すように、動作変換機構５０は、回転シャフト４８、詳しくは、回転シャフト４８の雄ねじ部４８ｂと、雄ねじ部４８ｂと螺合する可動体としてのナット７８とを含んで構成されている。雄ねじ部４８ｂに形成された雄ねじ、および、ナット７８に形成された雌ねじは、台形ねじであり、多条ねじ（本アクチュエータ１０では３条ねじ）である。ナット７８の外周には、キーとして機能する２つの凸部８０が形成されており、それら２つの凸部８０は、ハウジング４０の内筒４０ｃに軸線方向に延びるようにして設けられた２つのスロット８２に、それぞれ係合させられている。それら凸部８０とスロット８２との係合によって、ナット７８は、軸線Ｌを中心とした回転が禁止されつつ、軸線方向に移動可能とされている。なお、回転シャフト４８に雌ねじを形成し、その雌ねじと螺合する雄ねじを有して回転シャフト４８の回転によって進退する可動体としてもよい。

可動体としてのナット７８の前方部分は、ピストン４２のピストン筒４２ｂに後方から挿入されており、係止リング８４によって、ピストン４２のナット７８からの抜け出しが禁止されている。一方で、ナット７８の先端面８６は、ピストン筒４２ｂの内部に形成された受面８８に当接させられており、それら互いに当接する当接面である先端面８６，受面８８を介して、ナット７８の前進力が、ピストン４２の前進力として伝達される。そのピストン４２の前進力は、すなわち、ピストン４２がブレーキパッド１６ａ，１６ｂの摩擦部材２６をディスクロータ１４に押し付ける力である押付力として機能する。ブレーキパッド１６ａ，１６ｂの摩擦部材２６の偏摩耗や、車両旋回時のディスクロータ１４の傾き等によって、ピストン４２が摩擦部材２６を押し付けているときに、ピストン４２に径方向に傾かせる力が作用する場合がある。その場合、先端面８６と受面８８との径方向におけるズレが許容されることで、ピストン４２のある程度の傾動が許容されることになる。なお、このピストン４２の傾動を許容する機構、すなわち、ピストン傾動許容機構については、後に詳しく説明する。

回転シャフト４８は、後端部に設けられたフランジ部４８ｃにおいて、スラスト軸受、具体的には、スラスト玉軸受９０を介して、ハウジング４０に支持されている。詳しくは、スラスト玉軸受９０と支持板４０ｅとの間に上記押付力（軸力）を検出するための押付力センサ９２が配設されており、その押付力センサ９２をも介して、ハウジング４０の支持板４０ｅに支持されている。ちなみに、押付力センサ９２の構造，押付力センサ９２を介した支持構造については、図２では省略している。さらに、詳しく言えば、後に説明する付勢機構９４の構成要素であるインナーレース９６が、スラスト玉軸受９０と回転シャフト４８のフランジ部４８ｃとの間に配設され、インナーレース９６とフランジ部４８ｃとの間には、僅かなクリアランスが存在している（図２では、誇張して描かれている）。ピストン４２が前進して摩擦部材２６をディスクロータ１４に押し付けたときに、押付力の反力によって回転シャフト４８は僅かに後退し、フランジ部４８ｃとインナーレース９６の前端面とが接することでクリアランスが解消され、回転シャフト４８は、後端部において、すなわち、後端部に設けられたフランジ部４８ｃにおいて、スラスト玉軸受９０を介してハウジング４０に支持されることになる。

付勢機構９４は、先に説明したインナーレース９６と、ハウジング４０の後方側ケース４０ｂ内に配設された捩じりコイルばね９８とを含んで構成されている。捩じりコイルばね９８の一端１００は、後方側ケース４０ｂに係止され、図示を省略する他端は、インナーレース９６に係止されている。ピストン４２が前進して摩擦部材２６をディスクロータ１４に押し付けたときに、すなわち、制動力を発生させたときに、上記クリアランスが解消されて、インナーレース９６が回転シャフト４８と一緒に回転し始める。制動力の増加に伴い、つまり、回転シャフト４８の更なる回転に伴い、インナーレース９６がさらに回転し、この回転によって、捩じりコイルばね９８が捩じられる。この捩じりコイルばね９８の弾性反力が、ピストン４２を後退させる方向の回転付勢力として、回転シャフト４８に作用する。この回転付勢力によって、例えば、制動力を発生させている際に電動モータ４４が回転駆動力を発生させることができなくなるような失陥が生じたとしても、ピストン４２は、後退端、すなわち、概ね、図２に示すピストン４２の位置まで後退させられ、、摩擦部材２６が押し付けられたままでディスクロータ１４が回転する現象（いわゆる「引摺現象」である）が防止される。

詳しい構造の図示は省略するが上記押付力センサ９２は、ロードセルを主体とするものである。本アクチュエータ１０は、その押付力センサ９２に加え、モータ軸である中空シャフト５２の回転角（回転位相）を検出するための回転角センサ１０２を備えている。ちなみに、回転角センサ１０２はレゾルバである。

図１に示すように、制御装置であるＥＣＵ１８は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等によって構成されるコンピュータ１１０と、電動モータ４４の駆動回路（ドライバ）であるインバータ１１２とを含んでいる。押付力センサ９２によって検出された押付力FS，回転角センサ１０２によって検出された中空シャフト５２の回転角θは、コンピュータ１１０，インバータ１１２に送られる。当該アクチュエータの制御について簡単に説明すれば、コンピュータ１１０は、例えば、当該電動ブレーキ装置によって発生させるべき制動力である必要制動力を、ブレーキペダル等のブレーキ操作部材の操作の程度に応じて決定し、その必要制動力に基づいて、押付力FSの目標である目標押付力を決定する。そして、検出される押付力FSが目標押付力となるように、電動モータ４４に供給されるべき電流Ｉである目標供給電流を決定し、その目標供給電流に従って、インバータ１１２は、検出された回転角θに基づいて電動モータ４４を制御する。

なお、本アクチュエータ１０は、大まかに言えば、中心から外側に向かう順に、回転シャフト４８，ピストン４２，電動モータ４４が同軸的に設けられており、軸線方向の寸法が小さくされている。つまり、コンパクトなアクチュエータであり、その結果、本アクチュエータ１０を採用した電動ブレーキ装置も、コンパクトなものとなっている。

［Ｃ］ブレーキアクチュエータの特徴的な構成
実施例のアクチュエータ１０は、回転シャフト４８の支持構造、および、ピストン傾動許容機構が特徴的である。以下、それらに関する構成を詳しく説明する。

i）回転シャフトの支持構造
図４をも参照しつつ説明すれば、先に説明したように、本アクチュエータ１０では、回転シャフト４８は、外周面の一箇所において、モータ軸としての中空シャフト５２の内周面に、ころ６２を介して、回転可能に支持されている。詳しく言えば、アウターレース，インナーレースを含んで構成されるラジアルころ軸受ではなく、単体のころ６２を介して支持されている。ころ６２の径ｄは比較的小さく、したがって、中空シャフト５２の内周面と回転シャフト４８の外周面との間隔は、中空シャフト５２の外周面に配設されているラジアル玉軸受６０，６４が配設される間隔と比較して小さい。その結果、その小さくされた分、当該アクチュエータ１０の径方向の寸法が比較的小さくされている。

また、ころ６２の長さＤは、相当に長いため、回転シャフト４８は、軸線方向において長い距離に亘って、中空シャフト５２によって支持される。ラジアル玉軸受によって支持する場合には、軸線方向に互いに離れた位置に複数のラジアル玉軸受を配置しなければ、回転シャフト４８の中空シャフト５２に対する傾きINCL（図４の左側に描かれた白抜き矢印で示す動作）を充分に抑制することはできない。それに対して、ころ６２によって支持する場合には、軸線方向における支持長さが長いため、１箇所による支持であっても、効果的に、傾きINCLを抑制できることになる。

また、回転シャフト４８は、ピストン４２が摩擦部材２６をディスクロータ１４に押し付ける力である上記押付力FSの反力、すなわち、図４に示すように、スラスト力（軸力）WSが作用する。このスラスト力WSを受けた状態の回転シャフト４８の回転を担保するために、本アクチュエータ１０では、回転シャフト４８は、スラスト軸受の一種であるスラスト玉軸受９０を介して、ハウジング４０、詳しくは、ハウジング４０の支持板４０ｅに支持されている。回転シャフト４８は、後端部のフランジ部４８ｃにおいて支持されていることから、本アクチュエータ１０は、比較的大きな径のスラスト玉軸受９０を採用でき、大きな制動力に伴う大きなスラスト力WSが作用しても、回転シャフト４８をしっかりと支持することが可能とされている。

スラスト玉軸受９０は、それぞれが軌道盤である２つのワッシャ９０ａと、それらワッシャ９０ａに挟持された複数のベアリングボール９０ｂ（「転動体」である）と、複数のベアリングボール９０ｂの周方向における相互の配設位置を維持するためのリテーナ（図示を省略）とを含んで構成されている。図から解るように、回転シャフト４８の最後端の部分は、２つのワッシャ９０ａの一方に挿入されており、その一方のワッシャ９０ａと回転シャフト４８との径方向の相対変位が禁止されている。また、図では明確には示していないが、２つのワッシャ９０ａの他方と、支持板４０ｅとの径方向の相対変位が禁止されている。

２つのワッシャ９０ａの各々には、互いに合う面に、ベアリングボール９０ｂの転動を案内するための円環状の軌道溝９０ｃが設けられており、その軌道溝９０ｃはベアリングボール９０ｂが丁度嵌る形状のものとされている。ベアリングボール９０ｂは、２つのワッシャ９０ａの両方の軌道溝９０ｃを転動するため、スラスト力WSが作用している状態で、２つのワッシャ９０ａを径方向に相対変位させる力が作用しても、ベアリングボール９０ｂと軌道溝９０ｃとの働きにより、２つのワッシャ９０ａには、相対的に径方向に変位することを防止する力、すなわち、調心力が作用する。この調心力により、図４の右側に白抜き矢印で示すような回転シャフト４８の径方向変位RDが、抑制される。

この回転シャフト４８の径方向変位RDの抑制は、先に説明した回転シャフト４８の傾きINCLの抑制に、大きく貢献している。つまり、ころ６２による支持と、調心力が発生する構造のスラスト軸受であるスラスト玉軸受９０による支持とによって、回転シャフト４８の傾動が確実に抑制されるのである。なお、調心力が発生するような構造のスラスト軸受として、スラスト玉軸受９０に代えて、アンギュラ型スラストころ軸受を採用することも可能である。

なお、本アクチュエータ１０では、減速機構４６が、上述のような差動減速装置とされている。そのため、本アクチュエータ１０では、図４に示すように、第１内歯歯車７０と第１外歯歯車７２との噛合箇所において、回転シャフト４８に噛合作用力F1が作用し、第２内歯歯車７４と第２外歯歯車７６との噛合箇所において、回転シャフト４８に噛合作用力F2が作用する。そのような噛合作用力F1，F2は、互いに軸線方向において異なる箇所において作用するため、回転シャフト４８を傾かせようとする力となる。したがって、回転シャフト４８の傾きINCLを効果的に抑制する支持構造、つまり、ころ６２とスラスト軸受であるスラスト玉軸受９０とによる支持の構造は、差動減速装置を減速機構として採用するアクチュエータに好適である。

ii）ピストン傾動許容機構
図５をも参照しつつ詳しく説明すれば、先に説明したように、可動体としてのナット７８の前方部分は、ピストン４２のピストン筒４２ｂに後方から挿入されており、ナット７８の先端面８６は、ピストン筒４２ｂの内部に形成された受面８８に当接させられている。図５（ａ）では誇張して示しているが、ナット７８の外周面と、その外周面と向かい合うピストン筒４２ｂの内周面との間には、ある程度のクリアランスCLが存在させられている。したがって、ピストン４２に、それを径方向に変位させる力が作用した場合、ピストン４２は、そのクリアランスCLの存在により、径方向の変位が許容されることになる。

ナット７８の先端面８６，ピストン筒４２ｂの受面８８は、互いにぴったり合わさるようにされており、かつ、それら先端面８６，受面８８は、軸線Ｌ上の点Ｏを中心とした球面の一部となる面とされている。したがって、押付力FSの反力を受けている状態でピストン４２に径方向の力が作用した場合には、図５（ｂ）に示すように、受面８８がナット７８の先端面８６に沿って滑るように、ピストン４２は傾くことになる。本アクチュエータ１０では、そのような機能を発揮させるための機構として、それら、先端面８６，受面８８を含んで構成されるピストン傾動許容機構が設けられているのである。

摩擦部材２６の偏摩耗や、車両の旋回等によるディスクロータ１４の傾き等により、制動力を発生させている際に、ピストン４２が径方向の力を受ける場合がある。このような場合において、上記ピストン傾動許容機構によって、ピストン４２は円滑な傾動が許容されることで、当該アクチュエータ１０への過度な負荷，負担が軽減されることになる。

１０：ブレーキアクチュエータ １４：ディスクロータ〔回転体〕 １６ａ，１６ｂ：ブレーキパッド ２６：摩擦部材 ４０：ハウジング ４２：ピストン ４４：電動モータ ４６：減速機構 ４８：回転シャフト ４８ｂ：雄ねじ部 ４８ｃ：フランジ部 ５０：動作変換機構 ５２：中空シャフト〔モータ軸〕 ５２ａ：偏心軸部 ６２：ころ ６６：プラネタリギヤ体 ６８：リングギヤ体 ７０：第１内歯歯車〔第１内接式遊星歯車機構〕 ７２：第１外歯歯車〔第１内接式遊星歯車機構〕 ７４：第２内歯歯車〔第２内接式遊星歯車機構〕 ７６：第２外歯歯車〔第２内接式遊星歯車機構〕 ７８：ナット ８６：先端面 ８８：受面 ９０：スラスト玉軸受 ９０ａ：ワッシャ ９０ｂ：ベアリングボール ９０ｃ：軌道溝 Ｌ：軸線（アクチュエータの） ｄ：ころの径 Ｄ：ころの長さ INCL：傾き WS：スラスト力 CL：クリアランス Ｏ：球面の中心

Claims (10)

1. 制動力を発生させるべく、車輪とともに回転する回転体に摩擦部材を押し付けるためのブレーキアクチュエータであって、
   ハウジングと、
   中空状のモータ軸が回転する型式の電動モータと、
   前記モータ軸の内部に前記モータ軸と同軸的に配設された回転シャフトと、
   後端部が前記モータ軸の内部に配置され先端部が前記摩擦部材と係合するピストンと、
   前記モータ軸の回転を減速して前記回転シャフトに伝達する減速機構と、
   前記回転シャフトの回転動作を前記ピストンの進退動作に変換する動作変換機構と
   を備え、
   前記モータ軸が、外周面において前記ハウジングに回転可能に支持され、
   前記回転シャフトが、外周面においてころを介して前記モータ軸の内周面に、かつ、後端部においてスラスト軸受を介して前記ハウジングに、回転可能に支持されたブレーキアクチュエータ。
2. 前記スラスト軸受が、スラスト玉軸受である請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
3. 前記スラスト軸受が、２つのワッシャの間に転動体が挟持された構造のものであり、前記２つのワッシャの一方が、前記回転シャフトとの径方向の相対変位が禁止され、他方が前記ハウジングとの径方向の相対変位が禁止されている請求項１または請求項２に記載のブレーキアクチュエータ。
4. 前記回転シャフトが、前記後端部にフランジを有し、そのフランジにおいて、前記スラスト軸受を介して前記ハウジングに回転可能に支持された請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータ。
5. 前記減速機構が、
   第１内歯歯車とその第１内歯歯車に内接して噛合する第１外歯歯車とからなる第１内接式遊星歯車機構と、第２内歯歯車とその第２内歯歯車に内接して噛合する第２外歯歯車とからなる第２内接式遊星歯車機構とを含んで構成され、
   前記モータ軸が有する偏心軸部に回転可能に支持され、前記第１内歯歯車と前記第１外歯歯車との一方と、前記第２内歯歯車と前記第２外歯歯車との一方とが、軸線方向に並んで設けられたプラネタリギヤ体を有し、
   前記第１内歯歯車と前記第１外歯歯車との他方が、前記ハウジングに設けられ、かつ、前記第２内歯歯車と前記第２外歯歯車との他方が、前記回転シャフトに設けられたものである請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータ。
6. 前記第１内歯歯車および前記第２内歯歯車に、円弧歯形が、前記第１外歯歯車および前記第２外歯歯車に、エピトロコイド平行曲線歯形が、それぞれ採用された請求項５に記載のブレーキアクチュエータ。
7. 前記プラネタリギヤ体が回転可能に支持される前記偏心軸部が、前記モータ軸の後端部に設けられ、
   前記回転シャフトが、後端部にフランジを有し、そのフランジの外周部に前記第２内歯歯車と前記第２外歯歯車との前記他方が設けられた請求項５または請求項６に記載のブレーキアクチュエータ。
8. 前記第１内歯歯車が前記ハウジングによって固定支持され、前記第１外歯歯車が、前記プラネタリギヤ体の外周部に形成され、かつ、
   前記第２内歯歯車が前記プラネタリギヤ体の前記外周部に形成され、前記第２外歯歯車が前記回転シャフトに設けられた請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータ。
9. 前記動作変換機構が、
   前記回転シャフトに設けられた雄ねじと雌ねじとの一方と、
   前記雄ねじと前記雌ねじとの前記一方と螺合する前記雄ねじと前記雌ねじとの他方が形成され、回転不能かつ進退可能とされ、かつ、前記ピストンと当接する可動体と
   を含んで構成され、
   前記可動体と前記ピストンとの互いの当接面の径方向のズレが許容されている請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータ。
10. 前記可動体と前記ピストンとの互いの前記当接面が、当該ブレーキアクチュエータの軸線上の一点を中心とする球面の一部となる面とされている請求項９に記載のブレーキアクチュエータ。

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