JP4501021B2 - 電動ディスクブレーキ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転力によって制動力を発生させる電動ディスクブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動ディスクブレーキとしては、車両の非回転部に固定されるキャリアにキャリパ本体を浮動可能に支持させ、前記キャリパ本体に、前記キャリアにディスクロータの両側に位置して支持された一対のブレーキパッドのうち一方に対向するピストンと、電動モータと該電動モータのロータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する運動変換機構とを内装したものがある。そして、このような電動ディスクブレーキでは、運転者によるブレーキペダル踏力（または変位量）をセンサによって検出し、コントローラによって、この検出に応じて電動モータの回転を制御して、所望の制動力を得るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電動モータのロータの回転を直線運動に変換してピストンに伝達する運動変換機構としては、大きな推力すなわち制動力が得られることから、ボールねじ機構、ボールランプ機構等が多く採用されているが、従来一般の電動ディスクブレーキでは、電動モータと運動変換機構との間に特別の減速機構を持たないため、モータトルクつまりモータ体格が大きくなり、キャリパ本体も大きくなって車両への搭載性が悪化するという問題があった。
【０００４】
なお、一部では、モータの回転を遊星歯車を用いて減速し、その回転を精密ローラねじにより直線運動に変換して推力を発生させ、制動力を得るようにしているが、遊星歯車では減速比を大きくとれないため、電動モータの小型化には限界があり、根本的な解決には至らない。
また、他の一部では、モータの回転をウォームギアを用いて減速し、その回転を精密ローラねじにより直線運動に変換して推力を発生させ、制動力を得るようにしているが、この場合は、精密ローラねじとウォームギアとが直交する配置となるため、キャリパ本体内部を有効に活用できず、その小型化には限界があって、上記同様に根本的な解決には至らない。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、場所をとらずに大きな減速比を得ることができる減速機を組込むことによりモータトルクの低下を図り、もってモータおよびキャリパ本体の小型化に大きく寄与する電動ディスクブレーキを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、キャリパ本体に、ディスクロータの両側に位置する一対のブレーキパッドのうち一方に対向するピストンと、ステータとロータとを備えた電動モータと、該電動モータのロータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する運動変換機構とを内装した電動ディスクブレーキにおいて、
前記運動変換機構が、２つの回転ディスクの間にボールを介在させたボールランプ機構からなり、
前記電動モータと前記ボールランプ機構との間に、差動減速機を介装し、
該差動減速機は、
前記電動モータのロータの軸方向で該電動モータとボールランプ機構との間に介装されるとともに、
前記電動モータのロータに回転可能に支持されて該ロータの回転軸に対して偏心するリング状の外歯歯車と、前記ボールランプ機構の回転ディスクに設けられ、前記外歯歯車に噛合う内歯歯車とを有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１乃至図３は、本発明に係る電動ディスクブレーキの第１の実施の形態を示したものである。これらの図において、１は、ディスクロータＤより車両内側に位置する車両の非回転部（ナックル等）に固定されたキャリア、２は、このキャリア１に、左右２つのスライドピン３を介してディスクロータＤの軸方向へ浮動可能に支持されたキャリパ本体で、キャリパ本体２は、ディスクロータＤを跨いで配置された略Ｃ字形の爪体４とこの爪体４の後端の環状フランジ部５（図３）にボルト６を用いて固定されたモータケース７とからなっている。キャリア１には、ディスクロータＤの両側に配置した一対のブレーキパッド８，９が、ディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持されており、車両外側のブレーキパッド８にはキャリパ本体２の爪体４の爪片４ａが、車両内側のブレーキパッド９には、キャリパ本体２内に配設した後述のピストン１０がそれぞれ当接可能となっている。なお、モータケース７は、略円筒状のケース本体１１とケース本体１１の後端にボルト１３を用いて固定されたカバー１２とからなっている。また、スライドピン３の露出部分はブーツ１４により覆われている。
【００１２】
モータケース７内には電動モータ１５が配設されている。電動モータ１５は、モータケース７の内周部に固定されたステータ１６と、ステータ１６内に配置された中空ロータ１７とを備え、ロータ１７は、モータケース７に軸受１８，１９によって回動可能に支持されている。電動モータ１５は、コントローラ（図示せず）からの指令でロータ１７を所望トルクで所望角度だけ回転させるように作動し、そのロータ１７の回転角は、ロータ１７に固定したレゾルバロータ２０ａとモータケース７に固定したレゾルバステータ２０ｂとからなる回転検出器２０によって検出されるようになっている。なお、モータケース７には 電動モータ１５のステータ１６および回転検出器２０と前記コントローラとを接続する信号線が取り回されているが、これらについては図示を省略する。
【００１３】
一方、爪体４内には、電動モータ１５のロータ１７の回転を直線運動に変換して前記ピストン１０に伝達するボールランプ機構２１（運動変換機構）が配設されている。ボールランプ機構２１は、爪体４内に軸受２２を介して回動可能に支持されたリング状第１ディスク２３とピストン１０にスラスト軸受２４を介して作動連結されたリング状第２ディスク２５と、両ディスク（回転ディスク）２３と２５との間に介装された転動機構２６とからなっている。転動機構２６は、第１ディスク２３および第２ディスク２５の対向面に、それぞれ円周方向に沿って円弧状に形成された３つのボール溝２７，２８と、これらボール溝２７，２８間に装入されたボール（鋼球）２９とからなっている。ボール溝２７，２８は、それぞれ同方向に傾斜して、等しい中心角（例えば90°）の範囲で等間隔に配置されており、両ディスク２３と２５との相対回転によって３つのボール２９がボール溝２７，２８内を転動し、その相対回転に応じて両ディスク２３と２５との間隔が変化するようになっている。
【００１４】
上記ピストン１０は、キャリパ本体２の爪体４に軸方向移動可能にかつ回転不能に支持されている。このピストン１０はまた、図示しないばねにより常時は電動モータ１５のロータ１７側へ引張られており、これによりボールランプ機構２１のボール２９は２つのディスク２３と２５との間に強圧されている。ここで、ボール溝２７，２８は、第１ディスク２３が第２ディスク２５に対して、図１の右方向から見て時計回りに回転するとき、第２ディスク２５が同図の左方向へ前進（直線移動）するように形成されており、この第２ディスク２５の直線移動がスラスト軸受２４を介してピストン１０に伝達され、ピストン１０が車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧する。なお、ボールランプ機構２１を配設した領域は、ピストン１０と爪体１４との間に張設したカバー３０により外部から閉塞されている。
【００１５】
電動モータ１５のロータ１７には、第１外歯歯車３１と第２外歯歯車３２とが同心に設けられている。第１外歯歯車３１は、その中空軸部３１ａの一端に形成したフランジ部３１ｂをロータ１７の、ディスクロータＤ側に面する前端に固定させることで、該ロータ１７に一体化され、また、第２外歯歯車３２は、その軸部３２ａを第１外歯歯車３１の軸部３１ａを挿通してロータ１７内まで延ばすと共に、ロータ１７の軸心に位置固定的に配置された中空の軸部材３３にボールスプライン部３４を介して嵌合させることで、該ロータ１７に回転不能にかつ軸方向移動（直線移動）可能に結合されている。
【００１６】
一方、ボールランプ機構２１を構成する第１ディスク２３と第２ディスク２５との内面には、前記第１外歯歯車３１、第２外歯歯車３２にそれぞれ噛合可能な第１、第２内歯歯車３６、３７が設けられている。これら第１、第２内歯歯車３６、３７は第１、第２外歯歯車３１、３２より十分大きな歯車径を有し、また電動モータ１５の軸は、ボールランプ機構２１の軸より、車両取付状態でディスクロータＤの半径方向外側へ向かう方向へΔＨだけオフセットされ、これにより第１、第２外歯歯車３１、３２のそれぞれは、対応する第１、第２内歯歯車３６、３７に噛合わされている。すなわち、電動モータ１５のロータ１７が回転すると、これと一体に第１、第２外歯歯車３１、３２が回転し、これに応じて第１、第２内歯歯車３６、３７が回転して、ボールランプ機構２１を構成する第１ディスク２３と第２ディスク２５とがロータ１７と一定の回転比で回転するようになる。
【００１７】
ここで、第１外歯歯車３１の歯数をＮ1 、第２外歯歯車３２の歯数をＮ2 、第１内歯歯車３６の歯数をｎ1 、第２内歯歯車３７の歯数をｎ2 とすると、第１ディスク２３はロータ１７とＮ1 /ｎ1（＝Ａ）の回転比をもって回転し、第２ディスク２５はロータ１７とＮ2 /ｎ2（＝Ｂ）の回転比をもって回転する。この場合、ロータ１７が一回転するときの第１ディスク２３と第２ディスク２５との回転数（角度）の差の逆数が減速比α｛＝１/(Ａ−Ｂ)｝となり、両ディスク２３と２５との間に差動が発生する。したがって、前記第１外歯歯車３１と第１内歯歯車３６との組合せおよび第２外歯歯車３２と第２内歯歯車３７との組合せは、差動減速機を構成する歯車機構として用いられている。そして、ロータ１７が、ある回転角度θのときの第２ディスク２５と第１ディスク２３との回転数（角度）の差θAーBはθ/αとなり、ボールランプ機構２１のボール溝２７、２８の傾斜（リード）をＬとすると、第２ディスク２５はδ｛＝(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。
【００１８】
以下、上記のように構成した第１の実施形態の作用について説明する。
制動時には、コントローラ（図示せず）からの信号に応じて電動モータ１５のロータ１７が所定のトルクで時計回りに回転すると、第１、第２外歯歯車３１、３２が回転し、これらと噛合う内歯歯車３６、３７によりボールランプ機構２１を構成する第１ディスク２３と第２ディスク２５との間に差動が発生し、ボールランプ機構２１の転動機構２６が作動して第２ディスク２５が前進する。そして、この第２ディスク２５の前進運動はスラスト軸受２４を介してピストン１０に伝達され、ピストン１０が一方のブレーキパッド９をディスクロータＤの内側面に押圧させ、その反力によってキャリパ本体２がキャリア１のスライドピン３に沿って移動して、爪片４ａが他方のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押圧させ、これにより電動モータ１５のトルクに応じて制動力が発生する。このとき、前記したようにボールランプ機構２１を構成する第１ディスク２３と第２ディスク２５との間に差動が発生し、電動モータ１５のロータ１７の回転が十分に減速されるので、電動モータ１５に必要とされるトルクの可及的低減が可能になり、その分、電動モータ１５の小型化ひいてはキャリパ本体２の小型化を達成できる。
【００１９】
また、ここでは電動モータ１５の軸を、運動変換機構としてのボールランプ機構２１の軸に対し、ディスクロータの半径方向外側へΔＨだけオフセットさせているので、電動モータ１５の軸が車両のドライブシャフトから遠ざかる方向へ変位し、同軸型とする場合よりもモータ径を大きくとることができる。因みに、同軸型のモータ径をＤとすると、本オフセット型ではＤ＋ΔＨ×２までモータ径を大きくすることが可能になり、これにより同一トルク発生においても消費電力を低く抑えることができる。
【００２０】
なお、制動解除時には、電動モータ１５のロータ１７を逆回転させ、第１、第２外歯歯車３１、３２の逆回転により第１ディスク２３と第２ディスク２５とを逆方向へ回転させる。すると、両ディスク２３と２５との間に回転数差（差動）が発生し、第２ディスク２５およびピストン１０が後退し、キャリパ本体２がスライドピン３に沿って移動して、ディスクロータＤからブレーキパッド８、９が離間して制動が解除される。
【００２１】
図４は、本発明に係る電動ディスクブレーキの第２の実施の形態を示したものである。なお、本第２の実施の形態は、電動モータ１５のロータ１７の回転を直線運動に変換してピストン１０に伝える運動変換機構として、上記ボールランプ機構２１に代えてボールねじ機構４０を用いたもので、その全体的構造は前出図１乃至３に示したものと同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。
【００２２】
本第２の実施の形態において、前記ボールねじ機構４０は、キャリパ本体２の爪体４に軸受４１を介して回動自在に支持されたナット４２とこのナット４２にボールねじ４３を介して螺合されたねじ軸４４とからなっている。ねじ軸４４は、ここでは回動可能に配設されており、その先端は前記スラスト軸受２４を介してピストン１０に作動連結されている。ここで、ボールねじ４３は、ナット４２がねじ軸４４に対して、図４の右方向から見て時計回りに回転するとき、ねじ軸４４が同図の左方向へ前進（直線移動）するように形成されており、この場合は、ねじ軸４４の直線移動がスラスト軸受２４を介してピストン１０に伝達され、ピストン１０が車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧するように作動する。
【００２３】
ねじ軸４４の後端側は小径軸部４５となっており、この小径軸部４５にはボールスプライン部４６を介して第１外歯歯車４７が結合されている。また、ナット４２の外面には第２外歯歯車４８が設けられ、一方、電動モータ１５のロータ１７の内面には、前記第１、第２外歯歯車４７、４８に各独立に噛合可能に第１内歯歯車４９と第２内歯歯車５０とが設けられている。これら第１、第２内歯歯車４９、５０は第１、第２外歯歯車４７、４８より十分大きな歯車径を有し、また電動モータ１５の軸が、ボールねじ機構４０の軸より、車両取付状態でディスクロータＤの半径方向外側へ向かう方向へΔＨだけオフセットされており、これにより第１、第２外歯歯車４７、４８のそれぞれは、対応する第１、第２内歯歯車４９、５０に噛合わされている。すなわち、電動モータ１５のロータ１７が回転すると、これと一体に第１、第２内歯歯車４９、５０が回転し、これに応じて第１、第２外歯歯車４７、４８が回転して、ボールねじ機構４０を構成するねじ軸４４とナット４２とがロータ１７と一定の回転比で回転するようになる。
【００２４】
ここで、第１外歯歯車４７の歯数をＮ1 、第２外歯歯車４８の歯数をＮ2 、第１内歯歯車４９の歯数をｎ1 、第２内歯歯車５０の歯数をｎ2 とすると、ねじ軸４４はロータ１７とＮ1 /ｎ1（＝Ａ）の回転比をもって回転し、ナット４２はロータ１７とＮ2 /ｎ2（＝Ｂ）の回転比をもって回転する。この場合、ロータ１７が一回転するときのねじ軸４４とナット４２との回転数（角度）の差の逆数が減速比α(＝１/(Ａ−Ｂ）)となり、ねじ軸４４とナット４２との間に差動が発生する。したがって、前記第１外歯歯車４７と第１内歯歯車３９との組合せおよび第２外歯歯車４８と第２内歯歯車５０との組合せは、差動減速機を構成する歯車機構として用いられている。そして、ロータ１７が、ある回転角度θのときのねじ軸４４とナット４２との回転数（角度）の差θAーBはθ/αとなり、ボールねじ機構２１のボールねじ４４の傾斜（リード）をＬとすると、ねじ軸４３はδ｛＝(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。
【００２５】
上記第２の実施形態においては、制動時に、コントローラ（図示せず）からの信号に応じて電動モータ１５のロータ１７が所定のトルクで時計回りに回転すると、第１、第２内歯歯車４９、５０が回転し、これらと噛合う外歯歯車４７、４８によりボールねじ４０を構成するナット４２とねじ軸４４との間に差動が発生し、ボールねじ部４３が作動してねじ軸４４が前進する。そして、このねじ軸４４の前進運動はスラスト軸受２４を介してピストン１０に伝達され、ピストン１０が一方のブレーキパッド９をディスクロータＤの内側面に押圧させ、その反力によってキャリパ本体２がキャリア１のスライドピン３に沿って移動して（図２、３）、爪片４ａが他方のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押圧させ、これにより電動モータ１５のトルクに応じて制動力が発生する。このとき、前記したようにボールねじ機構４０を構成するナット４２とねじ軸４４との間に差動が発生し、第１の実施の形態と同様に、電動モータ１５のロータ１７の回転が十分に減速されるので、電動モータ１５に必要とされるトルクの可及的低減が可能になり、その分、電動モータ１５の小型化ひいてはキャリパ本体２の小型化を達成できる。
【００２６】
また、電動モータ１５の軸を、運動変換機構としてのボールねじ機構４０の軸に対し、ディスクロータの半径方向外側へΔＨだけオフセットさせているので、第１の実施の形態と同様に、電動モータ１５の軸が車両のドライブシャフトから遠ざかる方向へ変位し、同軸型とする場合よりもモータ径を大きくとることができる。
なお、制動解除時には、電動モータ１５のロータ１７を逆回転させ、第１、第２内歯歯車４９、５０の逆回転によりナット４２とねじ軸４４とを逆方向へ回転させる。すると、ナット４２とねじ軸４４との間に回転数差（差動）が発生し、ねじ軸４４およびピストン１０が後退し、キャリパ本体２がスライドピン３に沿って移動して、ディスクロータＤからブレーキパッド８、９が離間して制動が解除される。
【００２７】
図５は、本発明に係る電動ディスクブレーキの第３の実施の形態を示したものである。なお、本第３の実施の形態は、前出図１乃至３に示したものと全体的構造が同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本第３の実施の形態において、ピストン５１は、本体部５２と軸部５３とを備え、その本体部５２が、車両内側のブレーキパッド９に対して回止めピン５４を介して回転不能に連結されると共に、その軸部５３が電動モータ１５の中空ロータ１７内まで延長されている。また、ピストン５１の軸部５３には軸穴５３ａが形成されており、この軸穴５３ａには、前記回転検出器２０のレゾルバステータ２０ｂを支持する支持板５５にナット５６を用いて一端部が固定されたロッド５７の他端部が摺動可能に挿入されている。
【００２８】
一方、運動変換機構としてのボールランプ機構６０は、キャリパ本体２の爪体４に軸受６０´を介して回動可能に支持された回転ディスク６１と、ピストン５１側の固定ディスク６２と、両ディスク６１と６２との間に介装された転動機構６３とからなっている。固定ディスク６２には、回転ディスク６１内を挿通してロータ１７内まで延ばされた円筒部６４が一体に形成されており、この円筒部６４は前記ピストン５１の軸部５３にねじ部６５を介して螺合されている。また、この円筒部６４には、前記ロッド５７の中間のフランジ部５７ａに一端が係止されたさらばね６６が係合しており、固定ディスク６２は、常時はこのさらばね６６により、図５の右方すなわち回転ディスク６１側へ付勢されている。
【００２９】
前記両ディスク６１と６２との間の転動機構６３は、前記第１の実施の形態における転動機構２６（図１）と同様に両ディスク６１と６２との対向面に形成された３つのボール溝６７、６８と、これらボール溝６７、６８間に装入されたボール（鋼球）６９とからなっている。ボール溝６７、６８は、前記転動機構２６と同様に、それぞれ同方向に傾斜して、等しい中心角（例えば90°）の範囲で等間隔に配置されており、固定ディスク６２に対する回転ディスク６１の回転によって３つのボール６９がボール溝６７、６８内を転動する。ボール溝６７、６８は、回転ディスク６１が、固定ディスク６２に対して、図１の右方向から見て時計回りに回転するとき、固定ディスク６２が同図の左方向へ前進（直線移動）するように形成されている。この時、固定ディスク６２の円筒部６４とピストン５１の軸部５３との間のねじ部６５にはかなりの抵抗があり、これにより固定ディスク６２は回転しないで前進し、これに応じてピストン１０が前進し、車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧するように作動する。
【００３０】
しかして、電動モータ１５のロータ１７の、ディスクロータＤ側への延長端部には、偏心軸７０が形成され、この偏心軸７０には軸受７１を介して偏心板７２が回動可能に支持されている。偏心板７２には、図６にも示すように円周方向に等配して４つの貫通孔７３が設けられ、この貫通孔７３のそれぞれには爪体４に植立したピン７４が挿入されている。この偏心板７２に設けた４つの貫通孔７３とピン７４とはオルダム機構７５を構成し、偏心板７２は、該オルダム機構７５により偏心軸７０の回転に応じて自転せずに公転運動を行うようになる。なお、図６中、Ｏ0 はロータ１７の回転中心を、Ｏ1 は偏心軸７０の回転中心を、δは両者の偏心量を示している。一方、偏心板７２の外周には外歯歯車７６が、前記ボールランプ機構６０の回転ディスク６１には前記外歯歯車７６に噛合する内歯歯車７７が設けられており、前記偏心板７２の公転運動に応じて回転ディスク６１がロータ１７と一定の回転比で回転するようになる。すなわち、これら偏心軸７０、軸受７１、偏心板７２、オルダム機構７５、外歯歯車７６、内歯歯車７７等は差動減速機の差動機構を構成し、その中の外歯歯車７６と内歯歯車７７との組合せは減速手段を構成している。
【００３１】
ここで、外歯歯車７６の歯数をｚ、内歯歯車７７の歯数をＺとすると、ボールランプ機構６０の回転ディスク６１はロータ１７と一定の回転比Ｎ｛＝（Ｚ−ｚ）/Ｚ｝をもって回転する。この場合、回転ディスク６１が一回転するときのロータ１７の回転数が減速比α(＝１/Ｎ)となる。そして、ロータ１７が、ある角度θだけ回転すると、回転ディスク６１の回転角θAはθ/αとなり、ボールランプ機構６０のボール溝６７、６８の傾斜（リード）をＬとすると、固定ディスク６２はδ｛＝(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。
【００３２】
上記第３の実施形態においては、制動時に、コントローラ（図示せず）からの信号に応じて電動モータ１５のロータ１７が所定のトルクで時計回りに回転すると、これと一体に偏心軸７０が回転し、偏心板７２が、該オルダム機構７５により自転せずに公転運動を行う。そして、この偏心板７２の公転運動により外歯歯車７６を介して内歯歯車７７が回転し、ボールランプ機構６０の回転ディスク６１がロータ１７と一定の回転比をもって回転し、このとき、固定ディスク６２の円筒部６４とピストン５１の軸部５３との間のねじ部６５の抵抗により、固定ディスク６２は回転しないで前進する。この結果、ピストン５１が前進して、車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧し、その反力によってキャリパ本体２がキャリア１のスライドピン３に沿って移動して（図２、３）、爪片４ａが他方のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押圧させ、これにより電動モータ１５のトルクに応じて制動力が発生する。このようにして、電動モータ１５のロータ１７の回転が十分に減速されるので、電動モータ１５に必要とされるトルクの可及的低減が可能になり、その分、電動モータ１５の小型化ひいてはキャリパ本体２の小型化を達成できる。
【００３３】
なお、制動解除時には、電動モータ１５のロータ１７を逆回転させると、さらばね６６の付勢力により固定ディスク６２およびピストン５１が一体的に後退し、キャリパ本体２がスライドピン３に沿って移動して、ディスクロータＤからブレーキパッド８、９が離間して制動が解除される。
【００３４】
図７は、本発明に係る電動ディスクブレーキの第４の実施の形態を示したものである。なお、本第４の実施の形態は、前出図５に示したものと全体的構造は同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本第４の実施の形態において、電動モータ１５のロータ１７と一体の偏心軸７０には、第３の実施の形態と同様に軸受７１を介して偏心板８０が回動可能に支持されている。
また、本第４の実施の形態において、前記偏心板８０と爪体４との間にはオルダム機構８１が、偏心板８０とボールランプ機構６０の回転ディスク６１との間には減速手段８２がそれぞれ介装されている。
【００３５】
上記オルダム機構８１は、偏心板８０に形成された、中心部に突起を有する環状穴８３と、爪体４に形成された同様の環状穴８４と前記２つの凹穴８３、８４間に介装されたボール８５とからなっており、偏心板８０は、該オルダム機構８１の作動により偏心軸７０の回転に応じて自転せずに公転運動を行うようになっている。一方、上記減速手段８２は、偏心板８０に設けられたサイクロイド溝８６と、回転ディスク６１に設けられたサイクロイド溝８７と前記２つのサイクロイド溝８６、８７間に介装されたボール８８とからなっており、前記偏心板７２の公転運動に応じてこの減速手段８２が作動することで、回転ディスク６１がロータ１７と一定の回転比で回転するようになっている。すなわち、これら偏心軸７０、軸受７１、偏心板８０、オルダム機構８１、減速手段８２等は差動減速機の差動機構を構成している。
【００３６】
ここで、偏心板８０側のサイクロイド溝８６の基準円の直径をｄ、回転ディスク６１側のサイクロイド溝８７の基準円の直径をＤとすると、ボールランプ機構６０の回転ディスク６１はロータ１７と一定の回転比Ｎ｛＝（Ｄ−ｄ）/Ｄ｝をもって回転する。この場合、回転ディスク６１が一回転するときのロータ１７の回転数が減速比α(＝１/Ｎ)となる。そして、ロータ１７が、ある角度θだけ回転すると、回転ディスク６１の回転角θA はθ/αとなり、ボールランプ機構６０のボール溝６７、６８の傾斜（リード）をＬとすると、固定ディスク６２はδ｛＝(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。
【００３７】
上記第４の実施形態においては、制動時に、コントローラ（図示せず）からの信号に応じて電動モータ１５のロータ１７が所定のトルクで時計回りに回転すると、これと一体に偏心軸７０が回転し、偏心板８０が、該オルダム機構８１により自転せずに公転運動を行う。そして、この偏心板８０の公転運動により、２つのサイクロイド溝８６、８７間にボール８８を介装した減速手段８２が作動し、ボールランプ機構６０の回転ディスク６１がロータ１７と一定の回転比をもって回転し、このとき、固定ディスク６２の円筒部６４とピストン５１の軸部５３との間のねじ部６５の抵抗により、固定ディスク６２は回転しないで前進する。この結果、ピストン５１が前進して、車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧し、その反力によってキャリパ本体２がキャリア１のスライドピン３に沿って移動して（図２、３）、爪片４ａが他方のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押圧させ、これにより電動モータ１５のトルクに応じて制動力が発生する。このようにして、電動モータ１５のロータ１７の回転が十分に減速されるので、電動モータ１５に必要とされるトルクの可及的低減が可能になり、その分、電動モータ１５の小型化ひいてはキャリパ本体２の小型化を達成できる。
【００３８】
なお、制動解除時には、電動モータ１５のロータ１７を逆回転させると、さらばね６６の付勢力により固定ディスク６２およびピストン５１が一体的に後退し、キャリパ本体２がスライドピン３に沿って移動して、ディスクロータＤからブレーキパッド８、９が離間して制動が解除される。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、場所をとらずに大きな減速比を得ることが可能で、電動モータおよびキャリパ本体の小型化を達成でき、省エネルギーに寄与するばかりか、車両への搭載性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動ディスクブレーキの第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本電動ディスクブレーキの全体的構造を一部断面として示す平面図である。
【図３】本電動ディスクブレーキの全体的構造を示す側面図である。
【図４】本発明に係る電動ディスクブレーキの第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る電動ディスクブレーキの第３の実施の形態を示す断面図である。
【図６】図５に示した電動ディスクブレーキを構成するオルダム機構の作動状態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る電動ディスクブレーキの第４の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ キャリア、 ２ キャリパ本体、
３ 爪体、 ４ モータケース
８、９ ブレーキパッド、 Ｄ ディスクロータ
１０、５１ ピストン
１５ 電動モータ、 １６ ステータ １７ ロータ
２１、６０ ボールランプ機構（運動変換機構）
２７,２８、６７,６８ ボール溝、 ２９、６９ ボール
２３、２５ ボールランプ機構のディスク（回転ディスク）
３１,３２、４７,４８ 外歯歯車（歯車機構）
３６,３７、４９,５０ 内歯歯車（歯車機構）
４０ ボールねじ機構（運動変換機構）
４２ ナット、 ４４ ねじ軸
６１ ボールランプ機構の回転ディスク
６２ ボールランプ機構の固定ディスク
７０ 偏心軸、 ７２、８０ 偏心板
７５、８１ オルダム機構
７６ 外歯歯車（減速手段）、 ７７ 内歯歯車（減速手段）
８２ 減速手段
８６、８７ サイクロイド溝（減速手段）、 ８８ ボール（減速手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転力によって制動力を発生させる電動ディスクブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動ディスクブレーキとしては、車両の非回転部に固定されるキャリアにキャリパ本体を浮動可能に支持させ、前記キャリパ本体に、前記キャリアにディスクロータの両側に位置して支持された一対のブレーキパッドのうち一方に対向するピストンと、電動モータと該電動モータのロータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する運動変換機構とを内装したものがある。そして、このような電動ディスクブレーキでは、運転者によるブレーキペダル踏力（または変位量）をセンサによって検出し、コントローラによって、この検出に応じて電動モータの回転を制御して、所望の制動力を得るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電動モータのロータの回転を直線運動に変換してピストンに伝達する運動変換機構としては、大きな推力すなわち制動力が得られることから、ボールねじ機構、ボールランプ機構等が多く採用されているが、従来一般の電動ディスクブレーキでは、電動モータと運動変換機構との間に特別の減速機構を持たないため、モータトルクつまりモータ体格が大きくなり、キャリパ本体も大きくなって車両への搭載性が悪化するという問題があった。
【０００４】
なお、一部では、モータの回転を遊星歯車を用いて減速し、その回転を精密ローラねじにより直線運動に変換して推力を発生させ、制動力を得るようにしているが、遊星歯車では減速比を大きくとれないため、電動モータの小型化には限界があり、根本的な解決には至らない。
また、他の一部では、モータの回転をウォームギアを用いて減速し、その回転を精密ローラねじにより直線運動に変換して推力を発生させ、制動力を得るようにしているが、この場合は、精密ローラねじとウォームギアとが直交する配置となるため、キャリパ本体内部を有効に活用できず、その小型化には限界があって、上記同様に根本的な解決には至らない。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、場所をとらずに大きな減速比を得ることができる減速機を組込むことによりモータトルクの低下を図り、もってモータおよびキャリパ本体の小型化に大きく寄与する電動ディスクブレーキを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、キャリパ本体に、ディスクロータの両側に位置する一対のブレーキパッドのうち一方に対向するピストンと、ステータとロータとを備えた電動モータと、該電動モータのロータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する運動変換機構とを内装した電動ディスクブレーキにおいて、
前記運動変換機構が、２つの回転ディスクの間にボールを介在させたボールランプ機構からなり、
前記電動モータと前記ボールランプ機構との間に、差動減速機を介装し、
該差動減速機は、
前記電動モータのロータの軸方向で該電動モータとボールランプ機構との間に介装されるとともに、
前記電動モータのロータに回転可能に支持されて該ロータの回転軸に対して偏心するリング状の外歯歯車と、前記ボールランプ機構の回転ディスクに設けられ、前記外歯歯車に噛合う内歯歯車とを有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１乃至図３は、本発明に係る電動ディスクブレーキの第１の実施の形態を示したものである。これらの図において、１は、ディスクロータＤより車両内側に位置する車両の非回転部（ナックル等）に固定されたキャリア、２は、このキャリア１に、左右２つのスライドピン３を介してディスクロータＤの軸方向へ浮動可能に支持されたキャリパ本体で、キャリパ本体２は、ディスクロータＤを跨いで配置された略Ｃ字形の爪体４とこの爪体４の後端の環状フランジ部５（図３）にボルト６を用いて固定されたモータケース７とからなっている。キャリア１には、ディスクロータＤの両側に配置した一対のブレーキパッド８，９が、ディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持されており、車両外側のブレーキパッド８にはキャリパ本体２の爪体４の爪片４ａが、車両内側のブレーキパッド９には、キャリパ本体２内に配設した後述のピストン１０がそれぞれ当接可能となっている。なお、モータケース７は、略円筒状のケース本体１１とケース本体１１の後端にボルト１３を用いて固定されたカバー１２とからなっている。また、スライドピン３の露出部分はブーツ１４により覆われている。
【００１２】
モータケース７内には電動モータ１５が配設されている。電動モータ１５は、モータケース７の内周部に固定されたステータ１６と、ステータ１６内に配置された中空ロータ１７とを備え、ロータ１７は、モータケース７に軸受１８，１９によって回動可能に支持されている。電動モータ１５は、コントローラ（図示せず）からの指令でロータ１７を所望トルクで所望角度だけ回転させるように作動し、そのロータ１７の回転角は、ロータ１７に固定したレゾルバロータ２０ａとモータケース７に固定したレゾルバステータ２０ｂとからなる回転検出器２０によって検出されるようになっている。なお、モータケース７には 電動モータ１５のステータ１６および回転検出器２０と前記コントローラとを接続する信号線が取り回されているが、これらについては図示を省略する。
【００１３】
一方、爪体４内には、電動モータ１５のロータ１７の回転を直線運動に変換して前記ピストン１０に伝達するボールランプ機構２１（運動変換機構）が配設されている。ボールランプ機構２１は、爪体４内に軸受２２を介して回動可能に支持されたリング状第１ディスク２３とピストン１０にスラスト軸受２４を介して作動連結されたリング状第２ディスク２５と、両ディスク（回転ディスク）２３と２５との間に介装された転動機構２６とからなっている。転動機構２６は、第１ディスク２３および第２ディスク２５の対向面に、それぞれ円周方向に沿って円弧状に形成された３つのボール溝２７，２８と、これらボール溝２７，２８間に装入されたボール（鋼球）２９とからなっている。ボール溝２７，２８は、それぞれ同方向に傾斜して、等しい中心角（例えば90°）の範囲で等間隔に配置されており、両ディスク２３と２５との相対回転によって３つのボール２９がボール溝２７，２８内を転動し、その相対回転に応じて両ディスク２３と２５との間隔が変化するようになっている。
【００１４】
上記ピストン１０は、キャリパ本体２の爪体４に軸方向移動可能にかつ回転不能に支持されている。このピストン１０はまた、図示しないばねにより常時は電動モータ１５のロータ１７側へ引張られており、これによりボールランプ機構２１のボール２９は２つのディスク２３と２５との間に強圧されている。ここで、ボール溝２７，２８は、第１ディスク２３が第２ディスク２５に対して、図１の右方向から見て時計回りに回転するとき、第２ディスク２５が同図の左方向へ前進（直線移動）するように形成されており、この第２ディスク２５の直線移動がスラスト軸受２４を介してピストン１０に伝達され、ピストン１０が車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧する。なお、ボールランプ機構２１を配設した領域は、ピストン１０と爪体１４との間に張設したカバー３０により外部から閉塞されている。
【００１５】
電動モータ１５のロータ１７には、第１外歯歯車３１と第２外歯歯車３２とが同心に設けられている。第１外歯歯車３１は、その中空軸部３１ａの一端に形成したフランジ部３１ｂをロータ１７の、ディスクロータＤ側に面する前端に固定させることで、該ロータ１７に一体化され、また、第２外歯歯車３２は、その軸部３２ａを第１外歯歯車３１の軸部３１ａを挿通してロータ１７内まで延ばすと共に、ロータ１７の軸心に位置固定的に配置された中空の軸部材３３にボールスプライン部３４を介して嵌合させることで、該ロータ１７に回転不能にかつ軸方向移動（直線移動）可能に結合されている。
【００１６】
一方、ボールランプ機構２１を構成する第１ディスク２３と第２ディスク２５との内面には、前記第１外歯歯車３１、第２外歯歯車３２にそれぞれ噛合可能な第１、第２内歯歯車３６、３７が設けられている。これら第１、第２内歯歯車３６、３７は第１、第２外歯歯車３１、３２より十分大きな歯車径を有し、また電動モータ１５の軸は、ボールランプ機構２１の軸より、車両取付状態でディスクロータＤの半径方向外側へ向かう方向へΔＨだけオフセットされ、これにより第１、第２外歯歯車３１、３２のそれぞれは、対応する第１、第２内歯歯車３６、３７に噛合わされている。すなわち、電動モータ１５のロータ１７が回転すると、これと一体に第１、第２外歯歯車３１、３２が回転し、これに応じて第１、第２内歯歯車３６、３７が回転して、ボールランプ機構２１を構成する第１ディスク２３と第２ディスク２５とがロータ１７と一定の回転比で回転するようになる。
【００１７】
ここで、第１外歯歯車３１の歯数をＮ1 、第２外歯歯車３２の歯数をＮ2 、第１内歯歯車３６の歯数をｎ1 、第２内歯歯車３７の歯数をｎ2 とすると、第１ディスク２３はロータ１７とＮ1 /ｎ1（＝Ａ）の回転比をもって回転し、第２ディスク２５はロータ１７とＮ2 /ｎ2（＝Ｂ）の回転比をもって回転する。この場合、ロータ１７が一回転するときの第１ディスク２３と第２ディスク２５との回転数（角度）の差の逆数が減速比α｛＝１/(Ａ−Ｂ)｝となり、両ディスク２３と２５との間に差動が発生する。したがって、前記第１外歯歯車３１と第１内歯歯車３６との組合せおよび第２外歯歯車３２と第２内歯歯車３７との組合せは、差動減速機を構成する歯車機構として用いられている。そして、ロータ１７が、ある回転角度θのときの第２ディスク２５と第１ディスク２３との回転数（角度）の差θAーBはθ/αとなり、ボールランプ機構２１のボール溝２７、２８の傾斜（リード）をＬとすると、第２ディスク２５はδ｛＝(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。
【００１８】
以下、上記のように構成した第１の実施形態の作用について説明する。
制動時には、コントローラ（図示せず）からの信号に応じて電動モータ１５のロータ１７が所定のトルクで時計回りに回転すると、第１、第２外歯歯車３１、３２が回転し、これらと噛合う内歯歯車３６、３７によりボールランプ機構２１を構成する第１ディスク２３と第２ディスク２５との間に差動が発生し、ボールランプ機構２１の転動機構２６が作動して第２ディスク２５が前進する。そして、この第２ディスク２５の前進運動はスラスト軸受２４を介してピストン１０に伝達され、ピストン１０が一方のブレーキパッド９をディスクロータＤの内側面に押圧させ、その反力によってキャリパ本体２がキャリア１のスライドピン３に沿って移動して、爪片４ａが他方のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押圧させ、これにより電動モータ１５のトルクに応じて制動力が発生する。このとき、前記したようにボールランプ機構２１を構成する第１ディスク２３と第２ディスク２５との間に差動が発生し、電動モータ１５のロータ１７の回転が十分に減速されるので、電動モータ１５に必要とされるトルクの可及的低減が可能になり、その分、電動モータ１５の小型化ひいてはキャリパ本体２の小型化を達成できる。
【００１９】
また、ここでは電動モータ１５の軸を、運動変換機構としてのボールランプ機構２１の軸に対し、ディスクロータの半径方向外側へΔＨだけオフセットさせているので、電動モータ１５の軸が車両のドライブシャフトから遠ざかる方向へ変位し、同軸型とする場合よりもモータ径を大きくとることができる。因みに、同軸型のモータ径をＤとすると、本オフセット型ではＤ＋ΔＨ×２までモータ径を大きくすることが可能になり、これにより同一トルク発生においても消費電力を低く抑えることができる。
【００２０】
なお、制動解除時には、電動モータ１５のロータ１７を逆回転させ、第１、第２外歯歯車３１、３２の逆回転により第１ディスク２３と第２ディスク２５とを逆方向へ回転させる。すると、両ディスク２３と２５との間に回転数差（差動）が発生し、第２ディスク２５およびピストン１０が後退し、キャリパ本体２がスライドピン３に沿って移動して、ディスクロータＤからブレーキパッド８、９が離間して制動が解除される。
【００２１】
図４は、本発明に係る電動ディスクブレーキの第２の実施の形態を示したものである。なお、本第２の実施の形態は、電動モータ１５のロータ１７の回転を直線運動に変換してピストン１０に伝える運動変換機構として、上記ボールランプ機構２１に代えてボールねじ機構４０を用いたもので、その全体的構造は前出図１乃至３に示したものと同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。
【００２２】
本第２の実施の形態において、前記ボールねじ機構４０は、キャリパ本体２の爪体４に軸受４１を介して回動自在に支持されたナット４２とこのナット４２にボールねじ４３を介して螺合されたねじ軸４４とからなっている。ねじ軸４４は、ここでは回動可能に配設されており、その先端は前記スラスト軸受２４を介してピストン１０に作動連結されている。ここで、ボールねじ４３は、ナット４２がねじ軸４４に対して、図４の右方向から見て時計回りに回転するとき、ねじ軸４４が同図の左方向へ前進（直線移動）するように形成されており、この場合は、ねじ軸４４の直線移動がスラスト軸受２４を介してピストン１０に伝達され、ピストン１０が車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧するように作動する。
【００２３】
ねじ軸４４の後端側は小径軸部４５となっており、この小径軸部４５にはボールスプライン部４６を介して第１外歯歯車４７が結合されている。また、ナット４２の外面には第２外歯歯車４８が設けられ、一方、電動モータ１５のロータ１７の内面には、前記第１、第２外歯歯車４７、４８に各独立に噛合可能に第１内歯歯車４９と第２内歯歯車５０とが設けられている。これら第１、第２内歯歯車４９、５０は第１、第２外歯歯車４７、４８より十分大きな歯車径を有し、また電動モータ１５の軸が、ボールねじ機構４０の軸より、車両取付状態でディスクロータＤの半径方向外側へ向かう方向へΔＨだけオフセットされており、これにより第１、第２外歯歯車４７、４８のそれぞれは、対応する第１、第２内歯歯車４９、５０に噛合わされている。すなわち、電動モータ１５のロータ１７が回転すると、これと一体に第１、第２内歯歯車４９、５０が回転し、これに応じて第１、第２外歯歯車４７、４８が回転して、ボールねじ機構４０を構成するねじ軸４４とナット４２とがロータ１７と一定の回転比で回転するようになる。
【００２４】
ここで、第１外歯歯車４７の歯数をＮ1 、第２外歯歯車４８の歯数をＮ2 、第１内歯歯車４９の歯数をｎ1 、第２内歯歯車５０の歯数をｎ2 とすると、ねじ軸４４はロータ１７とＮ1 /ｎ1（＝Ａ）の回転比をもって回転し、ナット４２はロータ１７とＮ2 /ｎ2（＝Ｂ）の回転比をもって回転する。この場合、ロータ１７が一回転するときのねじ軸４４とナット４２との回転数（角度）の差の逆数が減速比α(＝１/(Ａ−Ｂ）)となり、ねじ軸４４とナット４２との間に差動が発生する。したがって、前記第１外歯歯車４７と第１内歯歯車３９との組合せおよび第２外歯歯車４８と第２内歯歯車５０との組合せは、差動減速機を構成する歯車機構として用いられている。そして、ロータ１７が、ある回転角度θのときのねじ軸４４とナット４２との回転数（角度）の差θAーBはθ/αとなり、ボールねじ機構２１のボールねじ４４の傾斜（リード）をＬとすると、ねじ軸４３はδ｛＝(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。
【００２５】
上記第２の実施形態においては、制動時に、コントローラ（図示せず）からの信号に応じて電動モータ１５のロータ１７が所定のトルクで時計回りに回転すると、第１、第２内歯歯車４９、５０が回転し、これらと噛合う外歯歯車４７、４８によりボールねじ４０を構成するナット４２とねじ軸４４との間に差動が発生し、ボールねじ部４３が作動してねじ軸４４が前進する。そして、このねじ軸４４の前進運動はスラスト軸受２４を介してピストン１０に伝達され、ピストン１０が一方のブレーキパッド９をディスクロータＤの内側面に押圧させ、その反力によってキャリパ本体２がキャリア１のスライドピン３に沿って移動して（図２、３）、爪片４ａが他方のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押圧させ、これにより電動モータ１５のトルクに応じて制動力が発生する。このとき、前記したようにボールねじ機構４０を構成するナット４２とねじ軸４４との間に差動が発生し、第１の実施の形態と同様に、電動モータ１５のロータ１７の回転が十分に減速されるので、電動モータ１５に必要とされるトルクの可及的低減が可能になり、その分、電動モータ１５の小型化ひいてはキャリパ本体２の小型化を達成できる。
【００２６】
また、電動モータ１５の軸を、運動変換機構としてのボールねじ機構４０の軸に対し、ディスクロータの半径方向外側へΔＨだけオフセットさせているので、第１の実施の形態と同様に、電動モータ１５の軸が車両のドライブシャフトから遠ざかる方向へ変位し、同軸型とする場合よりもモータ径を大きくとることができる。
なお、制動解除時には、電動モータ１５のロータ１７を逆回転させ、第１、第２内歯歯車４９、５０の逆回転によりナット４２とねじ軸４４とを逆方向へ回転させる。すると、ナット４２とねじ軸４４との間に回転数差（差動）が発生し、ねじ軸４４およびピストン１０が後退し、キャリパ本体２がスライドピン３に沿って移動して、ディスクロータＤからブレーキパッド８、９が離間して制動が解除される。
【００２７】
図５は、本発明に係る電動ディスクブレーキの第３の実施の形態を示したものである。なお、本第３の実施の形態は、前出図１乃至３に示したものと全体的構造が同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本第３の実施の形態において、ピストン５１は、本体部５２と軸部５３とを備え、その本体部５２が、車両内側のブレーキパッド９に対して回止めピン５４を介して回転不能に連結されると共に、その軸部５３が電動モータ１５の中空ロータ１７内まで延長されている。また、ピストン５１の軸部５３には軸穴５３ａが形成されており、この軸穴５３ａには、前記回転検出器２０のレゾルバステータ２０ｂを支持する支持板５５にナット５６を用いて一端部が固定されたロッド５７の他端部が摺動可能に挿入されている。
【００２８】
一方、運動変換機構としてのボールランプ機構６０は、キャリパ本体２の爪体４に軸受６０´を介して回動可能に支持された回転ディスク６１と、ピストン５１側の固定ディスク６２と、両ディスク６１と６２との間に介装された転動機構６３とからなっている。固定ディスク６２には、回転ディスク６１内を挿通してロータ１７内まで延ばされた円筒部６４が一体に形成されており、この円筒部６４は前記ピストン５１の軸部５３にねじ部６５を介して螺合されている。また、この円筒部６４には、前記ロッド５７の中間のフランジ部５７ａに一端が係止されたさらばね６６が係合しており、固定ディスク６２は、常時はこのさらばね６６により、図５の右方すなわち回転ディスク６１側へ付勢されている。
【００２９】
前記両ディスク６１と６２との間の転動機構６３は、前記第１の実施の形態における転動機構２６（図１）と同様に両ディスク６１と６２との対向面に形成された３つのボール溝６７、６８と、これらボール溝６７、６８間に装入されたボール（鋼球）６９とからなっている。ボール溝６７、６８は、前記転動機構２６と同様に、それぞれ同方向に傾斜して、等しい中心角（例えば90°）の範囲で等間隔に配置されており、固定ディスク６２に対する回転ディスク６１の回転によって３つのボール６９がボール溝６７、６８内を転動する。ボール溝６７、６８は、回転ディスク６１が、固定ディスク６２に対して、図１の右方向から見て時計回りに回転するとき、固定ディスク６２が同図の左方向へ前進（直線移動）するように形成されている。この時、固定ディスク６２の円筒部６４とピストン５１の軸部５３との間のねじ部６５にはかなりの抵抗があり、これにより固定ディスク６２は回転しないで前進し、これに応じてピストン１０が前進し、車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧するように作動する。
【００３０】
しかして、電動モータ１５のロータ１７の、ディスクロータＤ側への延長端部には、偏心軸７０が形成され、この偏心軸７０には軸受７１を介して偏心板７２が回動可能に支持されている。偏心板７２には、図６にも示すように円周方向に等配して４つの貫通孔７３が設けられ、この貫通孔７３のそれぞれには爪体４に植立したピン７４が挿入されている。この偏心板７２に設けた４つの貫通孔７３とピン７４とはオルダム機構７５を構成し、偏心板７２は、該オルダム機構７５により偏心軸７０の回転に応じて自転せずに公転運動を行うようになる。なお、図６中、Ｏ0 はロータ１７の回転中心を、Ｏ1 は偏心軸７０の回転中心を、δは両者の偏心量を示している。一方、偏心板７２の外周には外歯歯車７６が、前記ボールランプ機構６０の回転ディスク６１には前記外歯歯車７６に噛合する内歯歯車７７が設けられており、前記偏心板７２の公転運動に応じて回転ディスク６１がロータ１７と一定の回転比で回転するようになる。すなわち、これら偏心軸７０、軸受７１、偏心板７２、オルダム機構７５、外歯歯車７６、内歯歯車７７等は差動減速機の差動機構を構成し、その中の外歯歯車７６と内歯歯車７７との組合せは減速手段を構成している。
【００３１】
ここで、外歯歯車７６の歯数をｚ、内歯歯車７７の歯数をＺとすると、ボールランプ機構６０の回転ディスク６１はロータ１７と一定の回転比Ｎ｛＝（Ｚ−ｚ）/Ｚ｝をもって回転する。この場合、回転ディスク６１が一回転するときのロータ１７の回転数が減速比α(＝１/Ｎ)となる。そして、ロータ１７が、ある角度θだけ回転すると、回転ディスク６１の回転角θAはθ/αとなり、ボールランプ機構６０のボール溝６７、６８の傾斜（リード）をＬとすると、固定ディスク６２はδ｛＝(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。
【００３２】
上記第３の実施形態においては、制動時に、コントローラ（図示せず）からの信号に応じて電動モータ１５のロータ１７が所定のトルクで時計回りに回転すると、これと一体に偏心軸７０が回転し、偏心板７２が、該オルダム機構７５により自転せずに公転運動を行う。そして、この偏心板７２の公転運動により外歯歯車７６を介して内歯歯車７７が回転し、ボールランプ機構６０の回転ディスク６１がロータ１７と一定の回転比をもって回転し、このとき、固定ディスク６２の円筒部６４とピストン５１の軸部５３との間のねじ部６５の抵抗により、固定ディスク６２は回転しないで前進する。この結果、ピストン５１が前進して、車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧し、その反力によってキャリパ本体２がキャリア１のスライドピン３に沿って移動して（図２、３）、爪片４ａが他方のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押圧させ、これにより電動モータ１５のトルクに応じて制動力が発生する。このようにして、電動モータ１５のロータ１７の回転が十分に減速されるので、電動モータ１５に必要とされるトルクの可及的低減が可能になり、その分、電動モータ１５の小型化ひいてはキャリパ本体２の小型化を達成できる。
【００３３】
なお、制動解除時には、電動モータ１５のロータ１７を逆回転させると、さらばね６６の付勢力により固定ディスク６２およびピストン５１が一体的に後退し、キャリパ本体２がスライドピン３に沿って移動して、ディスクロータＤからブレーキパッド８、９が離間して制動が解除される。
【００３４】
図７は、本発明に係る電動ディスクブレーキの第４の実施の形態を示したものである。なお、本第４の実施の形態は、前出図５に示したものと全体的構造は同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本第４の実施の形態において、電動モータ１５のロータ１７と一体の偏心軸７０には、第３の実施の形態と同様に軸受７１を介して偏心板８０が回動可能に支持されている。
また、本第４の実施の形態において、前記偏心板８０と爪体４との間にはオルダム機構８１が、偏心板８０とボールランプ機構６０の回転ディスク６１との間には減速手段８２がそれぞれ介装されている。
【００３５】
上記オルダム機構８１は、偏心板８０に形成された、中心部に突起を有する環状穴８３と、爪体４に形成された同様の環状穴８４と前記２つの凹穴８３、８４間に介装されたボール８５とからなっており、偏心板８０は、該オルダム機構８１の作動により偏心軸７０の回転に応じて自転せずに公転運動を行うようになっている。一方、上記減速手段８２は、偏心板８０に設けられたサイクロイド溝８６と、回転ディスク６１に設けられたサイクロイド溝８７と前記２つのサイクロイド溝８６、８７間に介装されたボール８８とからなっており、前記偏心板７２の公転運動に応じてこの減速手段８２が作動することで、回転ディスク６１がロータ１７と一定の回転比で回転するようになっている。すなわち、これら偏心軸７０、軸受７１、偏心板８０、オルダム機構８１、減速手段８２等は差動減速機の差動機構を構成している。
【００３６】
ここで、偏心板８０側のサイクロイド溝８６の基準円の直径をｄ、回転ディスク６１側のサイクロイド溝８７の基準円の直径をＤとすると、ボールランプ機構６０の回転ディスク６１はロータ１７と一定の回転比Ｎ｛＝（Ｄ−ｄ）/Ｄ｝をもって回転する。この場合、回転ディスク６１が一回転するときのロータ１７の回転数が減速比α(＝１/Ｎ)となる。そして、ロータ１７が、ある角度θだけ回転すると、回転ディスク６１の回転角θA はθ/αとなり、ボールランプ機構６０のボール溝６７、６８の傾斜（リード）をＬとすると、固定ディスク６２はδ｛＝(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。
【００３７】
上記第４の実施形態においては、制動時に、コントローラ（図示せず）からの信号に応じて電動モータ１５のロータ１７が所定のトルクで時計回りに回転すると、これと一体に偏心軸７０が回転し、偏心板８０が、該オルダム機構８１により自転せずに公転運動を行う。そして、この偏心板８０の公転運動により、２つのサイクロイド溝８６、８７間にボール８８を介装した減速手段８２が作動し、ボールランプ機構６０の回転ディスク６１がロータ１７と一定の回転比をもって回転し、このとき、固定ディスク６２の円筒部６４とピストン５１の軸部５３との間のねじ部６５の抵抗により、固定ディスク６２は回転しないで前進する。この結果、ピストン５１が前進して、車両内側のブレーキパッド９をディスクロータＤに対して押圧し、その反力によってキャリパ本体２がキャリア１のスライドピン３に沿って移動して（図２、３）、爪片４ａが他方のブレーキパッド８をディスクロータ２の外側面に押圧させ、これにより電動モータ１５のトルクに応じて制動力が発生する。このようにして、電動モータ１５のロータ１７の回転が十分に減速されるので、電動モータ１５に必要とされるトルクの可及的低減が可能になり、その分、電動モータ１５の小型化ひいてはキャリパ本体２の小型化を達成できる。
【００３８】
なお、制動解除時には、電動モータ１５のロータ１７を逆回転させると、さらばね６６の付勢力により固定ディスク６２およびピストン５１が一体的に後退し、キャリパ本体２がスライドピン３に沿って移動して、ディスクロータＤからブレーキパッド８、９が離間して制動が解除される。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、場所をとらずに大きな減速比を得ることが可能で、電動モータおよびキャリパ本体の小型化を達成でき、省エネルギーに寄与するばかりか、車両への搭載性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動ディスクブレーキの第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本電動ディスクブレーキの全体的構造を一部断面として示す平面図である。
【図３】本電動ディスクブレーキの全体的構造を示す側面図である。
【図４】本発明に係る電動ディスクブレーキの第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る電動ディスクブレーキの第３の実施の形態を示す断面図である。
【図６】図５に示した電動ディスクブレーキを構成するオルダム機構の作動状態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る電動ディスクブレーキの第４の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ キャリア、 ２ キャリパ本体、
３ 爪体、 ４ モータケース
８、９ ブレーキパッド、 Ｄ ディスクロータ
１０、５１ ピストン
１５ 電動モータ、 １６ ステータ １７ ロータ
２１、６０ ボールランプ機構（運動変換機構）
２７,２８、６７,６８ ボール溝、 ２９、６９ ボール
２３、２５ ボールランプ機構のディスク（回転ディスク）
３１,３２、４７,４８ 外歯歯車（歯車機構）
３６,３７、４９,５０ 内歯歯車（歯車機構）
４０ ボールねじ機構（運動変換機構）
４２ ナット、 ４４ ねじ軸
６１ ボールランプ機構の回転ディスク
６２ ボールランプ機構の固定ディスク
７０ 偏心軸、 ７２、８０ 偏心板
７５、８１ オルダム機構
７６ 外歯歯車（減速手段）、 ７７ 内歯歯車（減速手段）
８２ 減速手段
８６、８７ サイクロイド溝（減速手段）、 ８８ ボール（減速手段）
Claims (1)
- キャリパ本体に、ディスクロータの両側に位置する一対のブレーキパッドのうち一方に対向するピストンと、ステータとロータとを備えた電動モータと、該電動モータのロータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する運動変換機構とを内装した電動ディスクブレーキにおいて、
前記運動変換機構が、２つの回転ディスクの間にボールを介在させたボールランプ機構からなり、
前記電動モータと前記ボールランプ機構との間に、差動減速機を介装し、
該差動減速機は、
前記電動モータのロータの軸方向で該電動モータとボールランプ機構との間に介装されると共に、
前記電動モータのロータに回転可能に支持されて該ロータの回転軸に対して偏心するリング状の外歯歯車と、前記ボールランプ機構の回転ディスクに設けられて前記外歯歯車に噛合う内歯歯車とを有することを特徴とする電動ディスクブレーキ。
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