JP2022007434A - 電動アクチュエータ、及び、該電動アクチュエータを用いた車両の電動制動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の電動制動装置に用いられる電動アクチュエータにおいて、径方向、及び、軸方向の寸法が短縮され、装置が小型化され得るものを提供する。
【解決手段】電動アクチュエータＤＮは、「電気モータＭＴによって回転駆動され、内周部Ｍｎに第１回り止め部Ｍａを有する入力部材ＢＩ」と、「外周部Ｍｇに、前記第１回り止め部Ｍａにかみ合い可能な第２回り止め部Ｍｂ、及び、第１ねじ部Ｎａを有する出力部材ＢＯ」と、「前記第１ねじ部Ｎａにかみ合い可能な第２ねじ部Ｎｂを有する直動部材ＢＨ」と、を備える。出力部材ＢＯの外周部Ｍｇに、ねじ機構と回り止め機構との両方が形成される。このため、電動アクチュエータＤＮにおいて、径方向、及び、軸方向の寸法が短縮される。
【選択図】図２

Description

本開示は、電動アクチュエータ、及び、該電動アクチュエータを用いた車両の電動制動装置に関する。

特許文献１には、「ドラムブレーキの改良を図る」ことを目的に、「ドラムブレーキの作用作動時に、押圧部材４４ａ，ｂに加えられる力が設定値より小さい間は、電動モータの回転に伴って、回転入力部材５２，回転スライド部材５３が回転させられ、ねじ機構８４を介して駆動部材５４が軸方向に移動させられ、押圧部材４４ａが前進させられる。また、回転スライド部材５３の軸方向の移動により、押圧部材４４ｂが前進させられる。一対の押圧部材４４ａ，ｂがブレーキシュー３０ａ，ｂに当接して、加えられる力が設定値以上になると、ねじ機構８４がロックするため、駆動部材５４が回転スライド部材５３とともに回転させられ、ボールランプ機構９０が作用作動させられ、押圧部材４４ａ，ｂが前進させられる。それにより、ブレーキシュー２０ａ，ｂがドラムに押し付けられて、ドラムブレーキが作用させられる。」ことが記載されている。

具体的には、特許文献１には、以下の構成が記載されている。
「回転スライド部材５３は、軸方向に延びた中空の筒部６６と一端部に設けられた頭部６８とを有し、筒部６６において、回転入力部材５２に、相対回転不能かつ軸方向に相対移動可能に保持される。回転スライド部材５３の軸部６６はスプライン軸とされており、回転入力部材５２にはスプライン穴７２が形成され、それらスプライン軸とスプライン穴７２との嵌合により、回転スライド部材５３が回転入力部材５２に保持されている。これらスプライン軸とスプライン穴７２とにより回転スライド機構７４が構成される。
駆動部材５４は、軸方向に延びた中実の軸部７８と、一端部に設けられた頭部８０とを有し、軸部７８において回転スライド部材５３の筒部６６の内周側に、軸方向に相対移動可能に保持される。回転スライド部材５３の筒部６６の内周面には、雌ねじ部８１が形成されるとともに、駆動部材５４の軸部７８の外周面には雄ねじ部８２が形成され、これらが螺合されて、回転を直線移動に変換する運動変換機構８４が構成されている。」

特許文献１の構成では、回転スライド機構（「回り止め機構」ともいう）の中心部に、運動変換機構（「動力変換機構」であり、「ねじ機構」ともいう）が設けられる。つまり、回り止め機構（例えば、スプライン機構）、及び、ねじ機構（例えば、台形ねじ）が、同心円上に配置される。換言すれば、回り止め機構とねじ機構とは個別の機構であり、ねじ機構の外側に、回り止め機構が設けられている。このため、機構全体として、その寸法（サイズ）が径方向に大きくなる（太くなる）。

また、上記機構の径方向の寸法を小さくするために、回り止め機構の回転軸線（「中心軸線」でもある）において、回り止め機構とねじ機構とを別々に並べる構成が考えられ得る。しかしながら、該構成では、径方向の寸法は短縮され得るが、上記の中心軸線に沿った方向の寸法が拡大される。このため、電気モータの回転動力を直線動力に変換して伝達する電動アクチュエータにおいては、径方向、及び、軸方向の寸法が、共に短縮され得るものが望まれている。

特開２０１０－２４９３１４号

本発明の目的は、車両の電動制動装置に用いられる電動アクチュエータにおいて、径方向、及び、軸方向の寸法が短縮され、装置が小型化され得るものを提供することである。

本発明に係る電動アクチュエータ（ＤＮ）は、「電気モータ（ＭＴ）によって回転駆動され、内周部（Ｍｎ）に第１回り止め部（Ｍａ）を有する入力部材（ＢＩ）」と、「外周部（Ｍｇ）に、前記第１回り止め部（Ｍａ）にかみ合い可能な第２回り止め部（Ｍｂ）、及び、第１ねじ部（Ｎａ）を有する出力部材（ＢＯ）」と、「前記第１ねじ部（Ｎａ）にかみ合い可能な第２ねじ部（Ｎｂ）を有する直動部材（ＢＨ）」と、を備える。

上記構成によれば、ねじ機構ＮＪ（Ｎａ＋Ｎｂ）と回り止め機構ＭＤ（Ｍａ＋Ｍｂ）とが別々に設けられるのではなく、出力部材ＢＯの外周部Ｍｇに、ねじ機構ＮＪと回り止め機構ＭＤとの両方が形成される。このため、電動アクチュエータＤＮにおいて、径方向、及び、軸方向の寸法が短縮され、装置全体が小型化され得る。

本発明に係る車両の電動制動装置（ＤＳ）は、電気モータ（ＭＴ）の回転動力を直線動力に変換し、該直線動力によってブレーキシュー（ＢＳａ、ＢＳｂ）に設けられるブレーキライニング（ＭＳ）をブレーキドラム（ＢＤ）に押圧して車輪に制動力（Ｆｘ、Ｆｐ）を発生する。そして、前記回転動力を前記直線動力に変換する動力変換機構（ＨＮ）は、「内周部（Ｍｎ）に第１回り止め部（Ｍａ）を有する入力部材（ＢＩ）」と、「外周部（Ｍｇ）に、前記第１回り止め部（Ｍａ）にかみ合い可能な第２回り止め部（Ｍｂ）、及び、第１ねじ部（Ｎａ）を有する出力部材（ＢＯ）」と、「前記第１ねじ部（Ｎａ）にかみ合い可能な第２ねじ部（Ｎｂ）を有する直動部材（ＢＨ）」と、にて構成される。

車両の車輪周りの空間は、狭小であり、非常に限られている。上記構成によれば、動力変換機構ＨＮが小型化されるため、電動制動装置ＤＳにおいて、狭小空間への搭載性が向上され得る。

電動制動装置ＤＳを説明するための概略図である。 電動アクチュエータＤＮを説明するための概略図（断面図を含む）である。 電動アクチュエータＤＮの動力変換機構ＨＮの第１例を説明するための断面図である。 電動アクチュエータＤＮの動力変換機構ＨＮの第２例を説明するための断面図である。

＜電動制動装置ＤＳ＞
図１の概略図を参照して、車両の車輪（例えば、後輪）に制動力を発生させる電動制動装置ＤＳについて説明する。電動制動装置ＤＳは、車輪に制動トルクを付与することによって、車輪に制動力を発生させる。電動制動装置ＤＳは、制動装置ＤＢ、及び、電動アクチュエータＤＮにて構成される。なお、以下の説明において、「ＭＴ」等の如く、同一記号を付された構成部材、要素、信号、特性等は同一機能のものである。

≪制動装置ＤＢ≫
制動装置ＤＢは、車輪（後輪）に設けられる。制動装置ＤＢとして、公知のドラム型ブレーキ（例えば、リーディング・トレーリング式のもの）が採用される。制動装置ＤＢによって、車両を減速する制動力（「減速制動力Ｆｘ」という）、及び、車両の停車状態を維持する制動力（「駐車制動力Ｆｐ」という）が発生される。減速制動力Ｆｘ、及び、駐車制動力Ｆｐは、後述する電動アクチュエータ（単に、「アクチュエータ」ともいう）ＤＮを動力源にして発生される。なお、減速制動力Ｆｘはサービスブレーキに、駐車制動力Ｆｐは駐車ブレーキに、夫々、利用される。

制動装置ＤＢは、車輪の側に固定される。制動装置ＤＢは、バッキングプレートＰＬ、ブレーキドラムＢＤ、及び、ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂを含んで構成される。

制動装置ＤＢは、非回転部材であるバッキングプレートＰＬと、内周側に摩擦面Ｍｄを備え、車輪の回転軸Ｊｋを中心として、車輪と一体となって回転するブレーキドラムＢＤとを含んでいる。バッキングプレートＰＬの直径方向に隔たった部位には、夫々、アンカ部材ＡＮと電動アクチュエータＤＮとが固定されている。アンカ部材ＡＮと電動アクチュエータＤＮ（特に、部位Ｐａ、Ｐｂ）との間には、各々が円弧形状を有する一対のブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂが、ブレーキドラムＢＤの摩擦面（内周面）Ｍｄと対面する状態で設けられている。換言すれば、２つのブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂは、円筒状のブレーキドラムＢＤの内周面Ｍｄに沿って円弧状に伸ばされている。ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂは、シューホールドダウンＨＤによって、バッキングプレートＰＬの面に沿って移動可能に取り付けられている。

ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂの外周面には、ブレーキライニングＭＳ（摩擦材）が焼き付けられている。一対のブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂは、夫々、一方の端部Ｑａ、Ｑｂが電動アクチュエータＤＮに係合され、他方の端部がアンカ部材ＡＮと当接して、拡開可能に支持される。

一対のブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂの間には、戻し部材（例えば、戻しばね）ＲＳが設けられる。戻し部材ＲＳによって、ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂの押圧が解除された場合には、ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂが、ブレーキドラムＢＤの内周面Ｍｄから離れるように移動される。

また、一対のブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂの間には、図示しないアジャスタ付きストラットが設けられる。アジャスタ付きストラットによって、ブレーキライニングＭＳの摩耗に応じて、ブレーキライニングＭＳとドラム摩擦面Ｍｄとの隙間が調整される。

ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂの下端部は、アンカ部材ＡＮを中心にして回転可能に、バッキングプレートＰＬの下方に支持される。電動アクチュエータＤＮは、バッキングプレートＰＬの上方に支持されている。電動アクチュエータＤＮは、押圧軸線Ｊａ（後述）の方向（車両前後方向に一致）に突出可能な２つの可動部Ｐａ、Ｐｂ（「第１、第２押圧部」という）を有している。第１、第２押圧部Ｐａ、Ｐｂは、電気モータＭＴの動力によって、突出される。

例えば、電気モータＭＴが正転方向に駆動されると、第１、第２押圧部Ｐａ、Ｐｂの突出（押圧軸線Ｊａに沿っての拡張）される。これにより、ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂの上端部（一方端部）Ｑａ、Ｑｂに押圧力Ｆｓが付与され、ブレーキライニングＭＳが、ブレーキドラムＢＤの内周面（摩擦面）Ｍｄに押圧される。ブレーキライニングＭＳと内周面Ｍｄとの摩擦によって、ブレーキドラムＢＤに制動トルクが付与され、車輪が制動される。つまり、電動アクチュエータＤＮを介して、ブレーキライニングＭＳが、ブレーキドラムＢＤの摩擦面Ｍｄに押圧され、摺接されることによって、ブレーキライニングＭＳとブレーキドラムＢＤとの間に摩擦力が生じる。この摩擦力によって、車輪に制動力が発生され、増加される。

車輪の制動力が減少される際には、電気モータＭＴが逆転方向に駆動され、第１、第２押圧部Ｐａ、Ｐｂの突出が収縮される。これにより、ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂの上端部Ｑａ、Ｑｂに作用する押圧力Ｆｓが減少され、ブレーキライニングＭＳとブレーキドラムＢＤとの間の摩擦力が減少される。なお、非制動時には、戻し部材ＲＳによって、ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂが引き戻されるため、ブレーキライニングＭＳは、摩擦面Ｍｄから離間されている。

＜電動アクチュエータＤＮ＞
図２の概略図（部分断面図を含む）を参照して、電動アクチュエータＤＮについて説明する。アクチュエータＤＮは、ハウジングＨＧ、電気モータＭＴ、減速機ＧＳ、動力変換機構ＨＮ、駐車ブレーキ機構ＰＫ、及び、コントローラＥＣＵを備えている。

ハウジングＨＧは、電気モータＭＴ、減速機ＧＳ、及び、動力変換機構ＨＮを支持するとともに、これら構成部材を覆っている。ハウジングＨＧを介して、電動アクチュエータＤＮは、バッキングプレートＰＬに固定される。電動アクチュエータＤＮの一部（特に、入力部材ＢＩ、出力部材ＢＯ、第１、第２直動部材ＢＨ、ＢＪを含む、押圧軸線Ｊａ周りの部材）は、バッキングプレートＰＬに対してブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂと同じ側に設けられる。一方、電動アクチュエータＤＮの他の部材（例えば、電気モータＭＴ、車輪側コントローラＥＣＷ）は、バッキングプレートＰＬに対してブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂとは反対側に設けられる。即ち、アクチュエータＤＮは、バッキングプレートＰＬを貫通するように配置されている。

電気モータＭＴは、制動力Ｆｘ、及び、駐車制動力Ｆｐを発生すために動力源である。電気モータＭＴは、コントローラ（「電子制御ユニット」ともいう）ＥＣＵによって駆動される。電気モータＭＴとして、ブラシ付モータ、或いは、ブラシレスモータが採用される。電気モータＭＴが正転方向に駆動されると、押圧力Ｆｓが増加され、制動力Ｆｘ、Ｆｐが増加される。一方、電気モータＭＴが逆転方向に駆動されると、押圧力Ｆｓが減少され、制動力Ｆｘ、Ｆｐが減少される。電気モータＭＴには、電気モータＭＴのロータ（回転子）の位置（回転角）Ｋａを検出するよう、回転角センサＫＡが設けられる。

減速機ＧＳによって、電気モータＭＴの回転動力（モータ軸線Ｊｍ回りの電気モータＭＴの出力トルク）が減速される。減速機ＧＳは、複数のギヤ（例えば、２段のギヤ列）にて構成される。電気モータＭＴの出力シャフトＳＭに、第１小径ギヤＳＫ１が固定される。中間シャフトＳＣが設けられ、第１小径ギヤＳＫ１にかみ合うように、中間シャフトＳＣに第１大径ギヤＤＫ１が固定される。更に、中間シャフトＳＣには、第２小径ギヤＳＫ２が固定される。第２小径ギヤＳＫ２は、第２大径ギヤＤＫ２にかみ合うように配置される。つまり、電気モータＭＴの回転動力は、「ＳＫ１→ＤＫ１→ＳＫ２→ＤＫ２」の動力伝達経路によって減速され、減速機ＧＳ（特に、第２大径ギヤＤＫ２）を介して、動力変換機構ＨＮに入力される。

≪動力変換機構ＨＮ≫
動力変換機構ＨＮによって、第２大径ギヤＤＫ２の回転動力（即ち、電気モータＭＴの回転動力）が、直線動力に変換されて、ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂに、押圧力Ｆｓとして出力される。つまり、動力変換機構ＨＮによって、電気モータＭＴの回転運動が、直線運動に変換される。動力変換機構ＨＮは、入力部材ＢＩ、出力部材ＢＯ、及び、第１、第２直動部材ＢＨ、ＢＪにて構成される。

入力部材ＢＩは、円筒形状を有する回転部材（ハウジングＨＧに対して回転可能な部材）であり、その外周部（円筒外周部）に第２大径ギヤＤＫ２が固定される。つまり、入力部材ＢＩは、電気モータＭＴによって回転駆動され、第２大径ギヤＤＫ２と入力部材ＢＩとは同軸である。入力部材ＢＩの回転軸線Ｊａが「押圧軸線」と称呼される。入力部材ＢＩの内周部（円筒内周部）Ｍｎには、第１回り止め部Ｍａが設けられる。例えば、第１回り止め部Ｍａは、スプライン内歯として形成（加工）される。この場合、第１回り止め部Ｍａは、「第１スプライン部Ｓａ」とも称呼される。なお、入力部材ＢＩは、回転軸線Ｊａの方向には移動（スライド）されない。

出力部材ＢＯ（特に、一方の端部）は、外周部（円筒外周部）Ｍｇに、第１ねじ部Ｎａを有する回転部材（ハウジングＨＧに対して回転可能な部材）である。また、出力部材ＢＯの一方端部の外周部Ｍｇには、第１ねじ部Ｎａに加え、第１回り止め部Ｍａとかみ合い可能な第２回り止め部Ｍｂが設けられている。即ち、第１、第２回り止め部Ｍａ、Ｍｂによって、回り止め機構ＭＤが構成される。出力部材ＢＯは、第１回り止め部Ｍａと第２回り止め部Ｍｂとのかみ合いによって、その動きが拘束される。即ち、出力部材ＢＯは、ハウジングＨＧに対して、押圧軸線Ｊａ回りで回転可能であるとともに、押圧軸線Ｊａに沿って直線移動することができる。

出力部材ＢＯは、吹き出し部（Ａ）に示されるように、第１回り止め部Ｍａがスプライン内歯として形成される場合には、第２回り止め部Ｍｂは、スプライン外歯として形成（加工）される。この場合、第２回り止め部Ｍｂは、「第２スプライン部Ｓｂ」とも称呼される。更に、第１ねじ部Ｎａとして、（台形ねじでの）おねじＯｊが形成（加工）される。なお、第２回り止め部Ｍｂ（第２スプライン部Ｓｂ）は、入力部材ＢＩに対する出力部材ＢＯの相対的な移動が可能な範囲（「可動範囲」という）に限って形成されればよい。しかしながら、吹き出し部（Ａ）に示された例では、おねじＯｊの部分の全域に亘って、第２スプライン部Ｓｂが加工されている。このように構成することにより、第２スプライン部Ｓｂの加工が容易化され得る。

第１直動部材ＢＨは、押圧軸線Ｊａ回りの回転方向の動きが拘束された非回転部材であり、押圧軸線Ｊａに沿ってのみ移動が可能とされる直動部材である。ここで、回転運動の拘束は、第１直動部材ＢＨの外周部の平面と、ハウジングＨＧの内周部の平面との摺動接触（例えば、２つの平面での摺接である２面取り）によって達成される。或いは、回転運動の拘束は、スプライン機構、キー機構によって行われてもよい。

第１直動部材ＢＨは、円筒形の内周部Ｍｈを有している。第１直動部材ＢＨの円筒内周部Ｍｈには、第１ねじ部Ｎａにかみ合い可能な第２ねじ部Ｎｂが形成（加工）されている。即ち、第１、第２ねじ部Ｎａ、Ｎｂにて、ねじ機構ＮＪが構成される。例えば、第１ねじ部Ｎａとして、おねじＯｊが形成される場合には、第２ねじ部Ｎｂとして、（台形ねじでの）めねじＭｊが形成（加工）される。第１直動部材ＢＨの円筒形の内周部（第２ねじ部Ｎｂが設けられた部分）Ｍｈとは反対側に、第１押圧部Ｐａが設けられる。第１押圧部Ｐａは、リーディング側のブレーキシュー（「リーディングシュー」という）ＢＳａに係合し、リーディングシューＢＳａを押圧する（即ち、押圧力Ｆｓを付与する）ためのものである。第１直動部材ＢＨには、押圧力Ｆｓを検出するよう、押圧力センサＦＳが設けられる。

第２直動部材ＢＪは、押圧軸線Ｊａにおいて、出力部材ＢＯに対して、第１直動部材ＢＨとは反対側に設けられる。第２直動部材ＢＪは、第１直動部材ＢＨと同様に、平面摺接（２面取り等）によって回転方向の動きが拘束された非回転部材である。第２直動部材ＢＪも、押圧軸線Ｊａに沿った方向に限って移動可能である。例えば、第２直動部材ＢＪには、窪み部が設けられ、この窪み部に出力部材ＢＯの他方の端部がはめ込まれる。出力部材ＢＯの端面Ｍｏは、回転しながら、第２直動部材ＢＪの底面Ｍｃを押圧する。第２直動部材ＢＪの窪み部とは反対側に、第２押圧部Ｐｂが設けられる。第２押圧部Ｐｂは、トレーリング側のブレーキシュー（「トレーリングシュー」という）ＢＳｂに係合し、トレーリングシューＢＳｂを押圧する（即ち、押圧力Ｆｓを付与する）ためのものである。ここで、第１、第２押圧部Ｐａ、Ｐｂに作用する押圧力Ｆｓは、作用・反作用の関係にある。従って、押圧力センサＦＳは、第２直動部材ＢＪに設けられてもよい。

第１、第２ねじ部Ｎａ、Ｎｂで形成されるねじ機構ＮＪは、逆効率を有する。ねじ機構ＮＪによって、電気モータＭＴの動力が第１、第２直動部材ＢＨ、ＢＪに対して伝達されるだけでなく、第１、第２直動部材ＢＨ、ＢＪから電気モータＭＴに向けて動力が伝達される。つまり、ねじ機構ＮＪを介して、双方向の動力伝達が行われ得る。

≪駐車ブレーキ機構ＰＫ≫
駐車ブレーキ機構ＰＫによって、電気モータＭＴへの通電が停止されても、駐車制動力Ｆｐが維持される。駐車ブレーキ機構ＰＫは、ラチェット歯車ＲＣ、つめ部材ＴＳ、及び、ソレノイドＳＬにて構成される。電気モータＭＴの出力シャフトＳＭに、ラチェット歯車ＲＣが固定される。ラチェット歯車ＲＣにかみ合うように、つめ部材ＴＳが設けられる。つめ部材ＴＳは、ソレノイドＳＬによって駆動される。ソレノイドＳＬは、電気モータＭＴと同様に、コントローラＥＣＵによって制御される。

≪コントローラＥＣＵ≫
コントローラＥＣＵ（電子制御ユニット）によって、電気モータＭＴが制御され、アクチュエータＤＮが駆動される。コントローラＥＣＵは、車体側コントローラＥＣＢ、車輪側コントローラＥＣＷ、及び、通信バスＢＳにて構成される。車体側コントローラＥＣＢは、車体の側に設けられたコントローラであり、車輪側コントローラＥＣＷは、車輪の側に設けられた（例えば、電動アクチュエータＤＮに内蔵された）コントローラである。車体側コントローラＥＣＢ、及び、車輪側コントローラＥＣＷは、通信バスＢＳを介して、信号（検出値、演算値等）が、相互に、送受信可能なように接続されている。

コントローラＥＣＵ（車体側、車輪側コントローラＥＣＢ、ＥＣＷ）には、マイクロプロセッサＭＰ等が実装された電気回路基板と、マイクロプロセッサＭＰにプログラムされた制御アルゴリズムとが含まれている。マイクロプロセッサＭＰ内の制御アルゴリズムに基づいて、電気モータＭＴが制御される。更に、車輪側コントローラＥＣＷには、電気モータＭＴを駆動するよう、駆動回路ＤＲが備えられる。駆動回路ＤＲでは、スイッチング素子（ＭＯＳ－ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワー半導体デバイス）によってブリッジ回路が形成されている。ブリッジ回路を介して、電気モータＭＴへの通電量が制御されることによって、電気モータＭＴが駆動される。なお、駆動回路ＤＲには、電気モータＭＴの実際の通電量Ｉａを検出する通電量センサＩＡ（図示せず）が備えられる。例えば、通電量センサＩＡとして、電流センサが採用され、電気モータＭＴへの供給電流Ｉａが検出される。

車体側コントローラＥＣＢには、制動操作量センサＢＡ（例えば、制動操作部材ＢＰの変位センサ）によって検出された制動操作量Ｂａ（制動操作部材ＢＰの操作量）、及び、駐車ブレーキ用スイッチＳＷの出力信号である駐車信号Ｓｗ（駐車ブレーキ用スイッチＳＷの操作状態を表す信号）が入力される。制動操作量Ｂａに基づいて、サービスブレーキ（「通常制動」ともいう）の作動が行われ、駐車信号Ｓｗに基づいて駐車ブレーキの作動が行われる。

［サービスブレーキの作動］
図２の動力変換機構ＨＮにおいて、押圧軸線Ｊａの上部に示す状態（ａ）は、「非制動時の状態」に対応し、押圧軸線Ｊａの下部に示す状態（ｂ）は、「制動時の状態」に対応している。非制動時の状態（ａ）では、ブレーキシューＢＳａ（リーディングシュー）、ＢＳｂ（トレーリングシュー）は、戻し部材（戻しばね）ＲＳによって、互いに引っ張られているため、ブレーキライニングＭＳは、ブレーキドラムＢＤの摩擦面Ｍｄから離れている。制動時の状態（ｂ）では、第１、第２押圧部Ｐａ、Ｐｂによって、リーディング側、トレーリング側のブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂが押されているため、ブレーキライニングＭＳは、摩擦面Ｍｄを押圧し、摩擦力が生じている。ここで、第１直動部材ＢＨの第１押圧部Ｐａと、第２直動部材ＢＪの第２押圧部Ｐｂとが、押圧軸線Ｊａに沿って離れていく方向が、「拡張方向Ｈａ」と称呼され、制動力Ｆｘ、Ｆｐが増加する方向に対応する。逆に、第１押圧部Ｐａと第２押圧部Ｐｂとが近づく方向が、「縮小方向Ｈｂ」と称呼され、制動力Ｆｘ、Ｆｐが減少する方向に対応する。

制動操作部材（例えば、ブレーキペダル）ＢＰの操作が開始されると、制動操作量Ｂａが「０」から増加される。車体側コントローラＥＣＢでは、予め設定された演算マップ、及び、制動操作量Ｂａに基づいて、目標押圧力Ｆｔが、制動操作量Ｂａの増加に従って、増加するように演算される。ここで、目標押圧力Ｆｔは、実際の押圧力Ｆｓの目標値である。目標押圧力Ｆｔは、通信バスＢＳを介して、車体側コントローラＥＣＢから、車輪側コントローラＥＣＷに送信される。

車輪側コントローラＥＣＷでは、目標押圧力Ｆｔに基づいて、実際の押圧力Ｆｓ（押圧力センサＦＳの検出値）が、目標押圧力Ｆｔに一致するように、電気モータＭＴが制御される。具体的には、予め設定された演算マップ、及び、目標押圧力Ｆｔに基づいて、目標通電量Ｉｔが、目標押圧力Ｆｔの増加に従って、増加するように演算される。また、目標押圧力Ｆｔと実際の押圧力Ｆｓとの偏差ｈＦが演算され、この押圧力偏差ｈＦに応じて、目標通電量Ｉｔが調整される。ここで、目標通電量Ｉｔは、電気モータＭＴに対する通電量Ｉａの目標値である。目標通電量Ｉｔに基づいて、実際の通電量Ｉａ（通電量センサＩＡの検出値）が目標通電量Ｉｔに一致するように駆動回路ＤＲが制御され、電気モータＭＴが駆動される。

電気モータＭＴが駆動されると、電気モータＭＴによって、回転動力（電気モータＭＴの出力トルク）が発生される。回転動力は、減速機ＧＳを介して、動力変換機構ＨＮに伝達される。詳細には、電気モータＭＴの回転動力は、減速機ＧＳの第２大径ギヤＤＫ２が固定されている入力部材ＢＩに伝達される。入力部材ＢＩの内周部Ｍｎには第１回り止め部Ｍａが設けられている。入力部材ＢＩの内周部Ｍｎには、出力部材ＢＯが挿入されている。出力部材ＢＯの外周部Ｍｇには、第１回り止め部Ｍａにかみ合うように、第２回り止め部Ｍｂが形成されている。従って、入力部材ＢＩと出力部材ＢＯとは、電気モータＭＴの回転動力によって、一体となって回転される。

出力部材ＢＯの一方の端部は、第１直動部材ＢＨの内周部Ｍｈに挿入されている。出力部材ＢＯの一方端部の外周部Ｍｇには、第１ねじ部Ｎａが形成される。また、第１直動部材ＢＨの内周部Ｍｈには、第１ねじ部Ｎａとかみ合うように、第２ねじ部Ｎｂが形成されている。第１直動部材ＢＨは、ハウジングＨＧに対して、押圧軸線Ｊａの方向には移動可能であるが、押圧軸線Ｊａの回りには回転しないように、運動が制限（拘束）されている。例えば、第１直動部材ＢＨの運動制限は、平面摺動（２面取り等）、スプライン機構、キー機構等によって達成される。第１直動部材ＢＨは、押圧軸線Ｊａの方向に限って移動可能であるため、第１ねじ部Ｎａが回転されると、第１直動部材ＢＨは相対的に、拡張方向Ｈａ（図中の左方向であり、入力部材ＢＩから離れる方向）に移動される（状態（ｂ）を参照）。

出力部材ＢＯの他方の端部は、第２直動部材ＢＪの窪み部に挿入されている。出力部材ＢＯの他方端部の端面Ｍｏは、第２直動部材ＢＪの窪み部の底面Ｍｃに当接している。第２直動部材ＢＪも、押圧軸線Ｊａの方向に限って移動可能であるため、第１ねじ部Ｎａが回転されると、第２直動部材ＢＪは相対的に、拡張方向Ｈａ（図中の右方向であり、入力部材ＢＩから離れる方向）に移動される（状態（ｂ）を参照）。

以上で説明したように、制動操作量Ｂａが増加され、電気モータＭＴが正転方向に駆動されると、電気モータＭＴの回転動力によって、第１押圧部Ｐａと第２押圧部Ｐｂとが離れるように、拡張方向Ｈａに移動される。これにより、リーディングシューＢＳａとトレーリングシューＢＳｂとが、押圧力Ｆｓにて押圧され、ブレーキライニングＭＳが、摩擦面Ｍｄに押し付けられる。このとき、ブレーキドラムＢＤの摩擦面Ｍｄは、車両の直進方向に相当する方向Ｄａに回転しているため、ブレーキライニングＭＳと摩擦面Ｍｄとの間に摩擦力が生じ、結果、制動力Ｆｘが発生される。

制動操作量Ｂａが減少されると、電気モータＭＴは逆転方向に駆動される。これにより、第１直動部材ＢＨ（即ち、第１押圧部Ｐａ）と、第２直動部材ＢＪ（即ち、第２押圧部Ｐｂ）とが近づく方向（即ち、縮小方向Ｈｂ）に移動される。結果、押圧力Ｆｓは減少され、ブレーキライニングＭＳと摩擦面Ｍｄとの間の摩擦力は減少され、制動力Ｆｘが減少される。なお、リーディングシューＢＳａとトレーリングシューＢＳｂとの間には、戻し部材（戻しばね）ＲＳによって、押圧力Ｆｓに対抗する力が作用している。従って、制動操作量Ｂａが減少される際には、第１、第２押圧部Ｐａ、Ｐｂと、ブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂ（特に、部位Ｑａ、Ｑｂ）との係合状態は維持されつつ、上記の摩擦力が減少される。

［駐車ブレーキの作動］
車両が停止している状態（即ち、ブレーキドラムＢＤは回転していない状態）で、運転者によって駐車ブレーキ用スイッチＳＷが操作され、駐車信号Ｓｗが、オフからオンに切り替えられる。電気モータＭＴに通電が開始され、電気モータＭＴは正転方向に回転駆動される。回転動力は、減速機ＧＳを介して、動力変換機構ＨＮに伝達され、ブレーキライニングＭＳが摩擦面Ｍｄに押圧される。押圧力Ｆｓが所定押圧力ｆｐに到達すると、電気モータＭＴへの通電量は保持され、押圧力Ｆｓが一定に保たれる。ここで、所定押圧力ｆｐは、予め設定された定数であり、制御しきい値である。押圧力Ｆｓが保持された状態が所定時間ｔｐに亘って継続されると、ソレノイドＳＬに通電が行われ、つめ部材ＴＳがラチェット歯車ＲＣにかみ合わされる。ラチェット歯車ＲＣは、作動方向を一方に制限するための方向性を有する歯を有している。このため、つめ部材ＴＳとラチェット歯車ＲＣとが一旦かみ合わされると、電気モータＭＴへの通電が停止されても、「Ｆｓ＝ｆｐ」の状態が維持される。即ち、電動アクチュエータＤＮによって、駐車ブレーキ機能が発揮される。

駐車信号Ｓｗが、オンからオフに切り替えられると、駐車ブレーキ制御の解除作動が行われる。解除作動では、電気モータＭＴが正転駆動される。これにより、つめ部材ＴＳが、ラチェット歯車ＲＣの歯先を乗り越え、つめ部材ＴＳとラチェット歯車ＲＣとのかみ合いが解除される。そして、駐車ブレーキが効いている状態から効いていない状態に遷移される。

［動力変換機構ＨＮの小型化についての効果］
ねじ機構ＮＪを利用して、電気モータＭＴの回転運動を直線運動に変換する動力変換機構ＨＮには、ねじ機構ＮＪと回り止め機構ＭＤとの２つの機構が必要となる。特許文献１に記載されるように、ねじ機構ＮＪと回り止め機構ＭＤとが別々に形成されるとともに、回り止め機構ＭＤの内周側にねじ機構ＮＪが設けられる構成では、回転軸線（中心軸線）に垂直な方向（即ち、径方向）の寸法が増大される。これに対して、ねじ機構ＮＪと回り止め機構ＭＤとが別々に形成されるとともに、ねじ機構ＮＪと回り止め機構ＭＤとが回転軸線上に並べて設けられる構成では、回転軸線の方向（即ち、軸方向）の寸法が大きくなる。

本発明に係る電動アクチュエータＤＮでは、ねじ機構ＮＪ（Ｎａ＋Ｎｂ）と回り止め機構ＭＤ（Ｍａ＋Ｍｂ）とが別々に設けられるのではなく、出力部材ＢＯの外周部Ｍｇに、これら機構が一体となって設けられる。このため、電動アクチュエータＤＮの動力変換機構ＨＮにおいて、径方向、及び、軸方向の寸法が短縮され、結果、装置全体が小型化され得る。

＜動力変換機構ＨＮの第１例＞
本発明に係る電動アクチュエータＤＮでは、出力部材ＢＯの外周部Ｍｇに、第１ねじ部Ｎａ（ねじ機構ＮＪの一部）と第１回り止め部Ｍａ（回り止め機構ＭＤの一部）とが設けられる。出力部材ＢＯは、ねじ機構ＮＪ、及び、回り止め機構ＭＤの２つの機能を有するため、電動アクチュエータＤＮ（特に、動力変換機構ＨＮ）は、径方向にも、軸方向にも、小型化される。しかしながら、２つの機能を兼ねるために、ねじ機構ＮＪ、及び、回り止め機構ＭＤには、強度、及び、機能についての配慮が必要となる。以下、このことについて説明する。

図３の部分断面図を参照して、電動アクチュエータＤＮの動力変換機構ＨＮの第１例について説明する。第１例では、ねじ機構ＮＪとして、台形ねじ（おねじＯｊ、めねじＭｊ）が採用され、回り止め機構ＭＤとして、スプライン機構（第１、第２スプライン部Ｓａ、Ｓｂ）が採用される。

外周部に第２大径ギヤＤＫ２が設けられる入力部材ＢＩにおいて、その内周部Ｍｎには、第１回り止め部Ｍａとして、第１スプライン部Ｓａが形成される。入力部材ＢＩの内周部Ｍｎには、スプライン内歯が加工され、第１スプライン部Ｓａ（即ち、第１回り止め部Ｍａ）が形成される。即ち、入力部材ＢＩの内周部Ｍｎは、スプライン孔である。出力部材ＢＯの一方端部の外周部Ｍｇに、第１スプライン部Ｓａとかみ合うことができる第２スプライン部Ｓｂが、第２回り止め部Ｍｂとして設けられる。つまり、出力部材ＢＯの一方端部の外周部Ｍｇには、スプライン外歯が加工され、第２スプライン部Ｓｂ（即ち、第２回り止め部Ｍｂ）が形成される。即ち、出力部材ＢＯの一方端部は、スプラインシャフトである。第１、第スプライン部Ｓａ、Ｓｂによって、回り止め機構ＭＤが構成され、出力部材ＢＯの動きが制限される。具体的には、出力部材ＢＯは、ハウジングＨＧに対して、押圧軸線Ｊａ回りに回転可能であって、押圧軸線Ｊａの方向に直線移動することができる。

出力部材ＢＯの一方端部の外周部Ｍｇには、おねじＯｊが、第１ねじ部Ｎａとして形成される。出力部材ＢＯのおねじＯｊは、第１直動部材ＢＨの内周部Ｍｈに形成されためねじＭｊにかみ合わされる。第１直動部材ＢＨのめねじＭｊは、第２ねじ部Ｎｂとして形成される。おねじＯｊ、及び、めねじＭｊにて、台形ねじを利用したねじ機構ＮＪが構成される。台形ねじ機構ＮＪによって、電気モータＭＴの回転動力が、ブレーキシューＢＳｑ、ＢＳｂに伝達される。具体的には、おねじＯｊのフランクＦａが、めねじＭｊのフランクＦｂを、拡張方向Ｈａに押圧することによって、押圧力Ｆｓが伝達される（所謂、滑りによる動力伝達）。

スプライン機構では、外周部に複数（多数）の外歯を有するスプラインシャフト（出力部材ＢＯに相当）が、内歯を有するスプライン孔（入力部材ＢＩに相当）にかみ合わされる。スプライン機構では、複数の歯で動力が伝達されるため、その歯高は相対的に小さく設定され得る。動力変換機構ＨＮにおいて、台形ねじ（おねじＯｊ、めねじＭｊ）の歯高と、スプライン機構（外歯、内歯）の歯高は、基本的には任意であるが、スプラインの歯高（内歯において、山頂部Ｔｓａと谷底部Ｂｓａとの高低差）が、台形ねじの歯高（おねじＯｊにおいて、山頂部と谷底部との高低差）よりも小さくなるように設定されることが望ましい。更に、動力変換機構ＨＮが組み付けられた状態において、スプライン内歯の山頂部Ｔｓａが、押圧軸線Ｊａに対して、おねじＯｊのピッチ円線Ｐｊの外側に位置するように設定されてもよい。

＜動力変換機構ＨＮの第２例＞
図４の部分断面図を参照して、電動アクチュエータＤＮの動力変換機構ＨＮの第２例について説明する。第２例では、ねじ機構ＮＪとして、ボールねじ（Ｚｏ＋Ｚｈ＋ＢＬ）が採用され、回り止め機構ＭＤとして、キー機構（Ｚａ＋Ｚｂ＋ＫＹ）が採用される。なお、台形ねじの場合と同様に、ボールねじにおいても逆効率を有するものが、ねじ機構ＮＪとして採用される。

入力部材ＢＩの内周部Ｍｎ（中心孔）には、第１回り止め部Ｍａとして、第１キー溝部Ｚａが形成される。出力部材ＢＯの外周部Ｍｇには、第２回り止め部Ｍｂとして、第２キー溝部Ｚｂが形成される。第１、第２キー溝部Ｚａ、Ｚｂには、キー部材ＫＹがはめ込まれ、回り止め機構ＭＤが構成される。第１例と同様に、出力部材ＢＯは、ハウジングＨＧに対して、押圧軸線Ｊａ回りに回転することができ、押圧軸線Ｊａに沿って直線移動することができる。

出力部材ＢＯの一方端部の円筒外周部Ｍｇには、ボールねじ溝（おねじ溝）Ｚｏが、第１ねじ部Ｎａとして形成される。第１直動部材ＢＨの円筒内周部Ｍｈには、ボールねじ溝（めねじ溝）Ｚｈが、第２ねじ部Ｎｂとして形成される。ボールねじ溝Ｚｏ、Ｚｈには、複数のボールＢＬがはめ込まれている。おねじ溝Ｚｏ、めねじ溝Ｚｈ、及び、ボールＢＬにて、ボールねじを利用したねじ機構ＮＪが構成される。ボールねじ機構ＮＪでは、電気モータＭＴの回転動力が、ボールＢＬを介して、ブレーキシューＢＳｑ、ＢＳｂに伝達される（所謂、転がりによる動力伝達）。

ボールねじ機構ＮＪでは、ボールＢＬが、ボールねじ溝Ｚｏ、Ｚｈ内を移動（循環）されることによって動力が伝達されるため、ボールＢＬが、ボールねじ溝Ｚｏ、Ｚｈ内を円滑に転がることが必要となる。このため、キー溝（第１、第２キー溝）の深さは、ボールねじ溝の深さよりも浅く（小さく）なるように設定されることが望ましい。この場合、回転軸線Ｊａに対する径方向のキー部材ＫＹの寸法（キー部材ＫＹがキー溝に組み付けられた状態において、キー部材ＫＹの押圧軸線Ｊａに対する垂直方向の寸法）は、ボールＢＬの直径よりも小さい。キー部材ＫＹとキー溝との寸法関係が、このように設定されることにより、ボールＢＬがキー溝Ｚａ、Ｚｂを横断して通過する際においても、円滑に転がることができる。

＜電動アクチュエータＤＮの作用・効果＞
電動アクチュエータＤＮは、「電気モータＭＴによって回転駆動され、内周部Ｍｎに第１回り止め部Ｍａを有する入力部材ＢＩ」と、「外周部Ｍｇに、第１回り止め部Ｍａにかみ合い可能な第２回り止め部Ｍｂ、及び、第１ねじ部Ｎａを有する出力部材ＢＯ」と、「第１ねじ部Ｎａにかみ合い可能な第２ねじ部Ｎｂを有する直動部材ＢＨ」と、を含んで構成される。

ねじ機構ＮＪ（Ｎａ＋Ｎｂ）と回り止め機構ＭＤ（Ｍａ＋Ｍｂ）とが別々に設けられるのではなく、出力部材ＢＯの外周部Ｍｇが、ねじ機構ＮＪと回り止め機構ＭＤとを兼ねている。このため、電動アクチュエータＤＮの動力変換機構ＨＮにおいて、径方向、及び、軸方向の寸法が短縮され、装置全体が小型化され得る。

電動アクチュエータＤＮでは、第１ねじ部Ｎａとして、（台形ねじにおける）おねじＯｊが採用され、第２ねじ部Ｎｂとして、（台形ねじにおける）めねじＭｊが採用される。即ち、ねじ機構ＮＪとして、台形ねじが採用される。これは、台形ねじは構造が簡単であり、動力伝達容量が大きいことに基づく。台形ねじの採用により、装置が小型化されるとともに、コスト低減が図られる。

電動アクチュエータＤＮでは、第１、第２回り止め部Ｍａ、Ｍｂにスプライン機構Ｓａ、Ｓｂが採用される。スプライン機構Ｓａ、Ｓｂ（第１、第２スプライン部）では、複数のスプライン歯によって動力伝達が行われるため、動力伝達容量が大である。スプライン機構Ｓａ、Ｓｂの採用によって、装置が小型化され得る。

電動アクチュエータＤＮは、電気モータＭＴの回転動力を直線動力に変換し、該直線動力によってブレーキシューＢＳａ、ＢＳｂに設けられるブレーキライニングＭＳをブレーキドラムＢＤに押圧して車輪に制動力Ｆｘ（又は、Ｆｐ）を発生する電動制動装置ＤＳに適用される。車両の車輪周りの空間は、狭小であり、非常に限られている。小型化された電動アクチュエータＤＮの採用によって、電動制動装置ＤＳにおいて、狭小空間への搭載性が向上され得る。

＜他の実施形態＞
上述したように、電動アクチュエータＤＮにおいて、第１例では、「台形ねじ＋スプライン機構」の構成が、第２例では、「ボールねじ＋キー機構」の組み合わせ構成が示された。これらの組み合わせに代えて、「ねじ機構ＮＪとしての台形ねじ」と「回り止め機構ＭＤとしてのキー機構」との組み合わせが採用されてもよい。この組み合わせにおいても、上記同様の効果（装置の小型化）を奏する。

ＤＳ…電動制動装置、ＢＳ…通信バス、ＥＣＵ（ＥＣＢ＋ＥＣＷ）…電子制御ユニット（コントローラ）、ＤＢ…制動装置、ＢＤ…ブレーキドラム、ＢＳａ、ＢＳｂ…ブレーキシュー（リーディングシュー、トレーリングシュー）、ＭＳ…ブレーキライニング、ＲＳ…戻し部材（戻しばね）、ＰＬ…バッキングプレート、ＤＮ…電動アクチュエータ、ＭＴ…電気モータ、ＧＳ…減速機、ＨＮ…動力変換機構、ＮＪ…ねじ機構、Ｎａ、Ｎｂ…第１、第２ねじ部、ＭＤ…回り止め機構、Ｍａ、Ｍｂ…第１、第２回り止め部、ＢＩ…入力部材、ＢＯ…出力部材、ＢＨ、ＢＪ…第１、第２直動部材、Ｏｊ…おねじ、Ｍｊ…めねじ、Ｓａ、Ｓｂ…第１、第２スプライン部。

Claims (4)

1. 電気モータによって回転駆動され、内周部に第１回り止め部を有する入力部材と、
   外周部に、前記第１回り止め部にかみ合い可能な第２回り止め部、及び、第１ねじ部を有する出力部材と、
   前記第１ねじ部にかみ合い可能な第２ねじ部を有する直動部材と、
   を備える電動アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記第１ねじ部はおねじであり、前記第２ねじ部はめねじである、電動アクチュエータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記第１、第２回り止め部はスプライン機構である、電動アクチュエータ。
4. 電気モータの回転動力を直線動力に変換し、該直線動力によってブレーキシューに設けられるブレーキライニングをブレーキドラムに押圧して車輪に制動力を発生する車両の電動制動装置において、
   前記回転動力を前記直線動力に変換する動力変換機構は、
   内周部に第１回り止め部を有する入力部材と、
   外周部に、前記第１回り止め部にかみ合い可能な第２回り止め部、及び、第１ねじ部を有する出力部材と、
   前記第１ねじ部にかみ合い可能な第２ねじ部を有する直動部材と、
   にて構成される、車両の電動制動装置。
   

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