JP4811796B2 - 電動ブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータと、電動モータの回転運動を直動運動に変換する運動変換機構と、電動モータと運動変換機構との間に介在して電動モータの回転力を減速して運動変換機構に伝動する減速機構とを備えて成る電動ブレーキに関する。

車両用ブレーキ装置として、近年、電動モータの回転力によって制動力を発生させる電動ブレーキの開発が行われている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。この電動ブレーキは、運転者によるブレーキペダルの踏力を検知し、検知した踏力の力量に応じて電動モータの回転を制御し、所望の制動力を得るものである。

電動ブレーキの構成は、電動モータ、減速機構、運動変換機構を備えており、電動モータの回転数を減速機構により減速させ、運動変換機構としてのボールネジやボールランプ機構などにより、減速機構で減速された電動モータの回転運動を、例えば、回転体の回転を制動するブレーキパッドを押圧するロッドの直動運動（直線運動）に変換して制動力を発生させるようになっている。

減速機構で減速することによりトルクが大きくなるが、電動ブレーキに減速機構を用いないで電動モータの回転運動を直動運動に変換して制動力を発生させた場合に、減速機構によりトルクが増大されないので、大きなモータトルクが必要となり、大型のモータを使うことになってしまう。この場合に、電動ブレーキが大型化し、車両への搭載性が悪化するという問題が発生する。このため、電動ブレーキの開発に当たっては、減速機構を用いる傾向にある。

ここで、特許文献１に記載された電動ブレーキでは、運動変換機構としてボールネジを採用している。ボールネジはネジ軸とナット部と転動体とによって構成されており、ネジ軸およびナット部は回転部または直動部のいずれかの役割を担っている。すなわち、ネジ軸が回転する場合にはナット部が直動運動し、ナット部が回転する場合にはネジ軸が直動運動をする。この特許文献１では、後者の方式が採用されており、ナット部が回転しネジ軸が直動運動する構成となっている（したがって、この場合、ナット部が回転部であり、ネジ軸が直動部となる）。

特開２００６−１１２４７６号公報 特開２００２−４８１７０公報

ところで、一般に、ボールネジの直動部が一番縮んだ状態の場合を考えると、構造上、直動部と回転部とが直接接触することになる。ここで、直動部が回転部と接触しないような設定になっているのであれば問題ないが、直動部が回転部と接触する設定になっている場合、例えば電動ブレーキとパーキングブレーキとが別構造となっているときの自動車のエンジン停止時の場合（直動部が伸びている状態で長時間放置される状況等を考えると、直動部がディスクに接触することも考えられる。接触によってディスクの表面に打痕など傷付けられることも考えられ、使用時にジャダー等の振動要因になりかねない。そこで、自動車のエンジン停止時には直動部が回転部まで接触する位置まで戻ることが望ましい）には、以下の問題が生じてくる。

すなわち、図３に示すように、ネジ軸である直動部３０とナット部である回転部１０とが離れている状態から直動部３０が回転部１０に接触する位置まで戻ってくる場合（図３は直動部３０と回転部１０とが直接接触している状態を示している；図中、参照符号２０は転動体）には、一般に直動部３０が回転部１０に接触したところで回転部１０の回転が停止する設定にしておくが、回転部１０の慣性力および直動部３０の慣性力の影響で直動部３０および回転部１０が接触した箇所で正確に停止することは一般に困難である。そのため、接触した後も双方の運動が停止せず、直動部３０が回転部１０の接触箇所から少し食い込んでしまう可能性がある。また、このように直動部３０が回転部１０に食い込んでしまうと、例えば以下のような悪影響が生じると考えられる。

すなわち、直動部３０が回転部１０に食い込んでしまうと、直動部３０が直動する起動時に食い込みから脱出するためにモータに多くの電流を与えなければならない。このことは効率の面から不利である。また、直動部３０の位置制御を電流値の把握で行なう方法を用いる場合にも不都合となる。これは、起動時に電流が多く流れると、食い込んでいる状態をゼロ点と認識して、重大なエラーとなる可能性があるからである。

なお、直動部３０の位置制御を電流値の把握で行なう方法について補足すると、直動部３０と一体で運動しているブレーキパッドがブレーキディスクに接触するまでは押付力が発生していないため、モータ電流も多くは流れないが、ブレーキパッドがブレーキディスクに接触した時点で押付力が発生し、反力がモータの回転運動の抵抗となって、多くの電流が発生することになる。したがって、この方法では、ある閾値を電流値が上回った時点で、ブレーキパッドがブレーキディスクに接触したと判断し、その位置をゼロ点として設定する。ゼロ点からの位置の把握は、モータの位置決め制御を行なうレゾルバを用いて行なう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、直動部が回転部に食い込まないようにする電動ブレーキを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、電動モータと、電動モータの回転運動を直動運動に変換する運動変換機構と、前記電動モータと前記運動変換機構との間に介在して電動モータの回転力を減速して運動変換機構に伝動する減速機構とを備えて成る電動ブレーキであって、直動する直動部材と回転する回転部材との間には、これらの部材同士が直接に接触しないように間座が介挿されていることを特徴とする。

上記構成において、前記間座は、直動部材および回転部材のそれぞれに対して相対回転可能であることが好ましい。また、前記間座は、直動部材または回転部材に対して止め輪で軸方向に固定されていることが好ましい。更に、前記運動変換機構はボールネジにより構成されていても良い。

本発明の電動ブレーキによれば、直動する直動部材と回転する回転部材との間に、これらの部材同士が直接に接触しないように間座が介挿されているので、直動部材が回転部材食い込むことを防止できる。

以下、図１および図２を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図２は本発明の実施の形態の要部構造を示している。図示のように、直動する直動部材（この場合はネジ軸）３０と回転する回転部材（この場合はナット部）１０との間には、これらの部材１０，３０同士が直接に接触しないように間座４０が介挿されている。なお、図中、参照符号２０は転動体である。

この構成において、間座４０は、回転部材１０に接触したときに、回転部材１０の接触面で滑りを伴い回転するため、同期して回転することはない。このことは間座４０が回転部材１０および直動部材３０のそれぞれに対して相対回転が可能であることを意味している。この場合、直動部材３０と共に直動する間座４０が回転部材１０に接触する際、接触した時点で直動部材３０および回転部材１０の運動が停止しなくても、間座４０が回転部材１０に対して食い込むことはない。その理由は以下の通りである。

間座４０が回転部材１０に接触した時点で直動部材３０の運動が停止していなければ、直動部材３０と回転部材１０による間座４０への押し付け作用が発生する。また、間座４０が回転部材１０に接触した時点で、回転部材１０の運動が停止していなければ、回転部材１０による間座４０への回転力を与える作用が発生する。しかし、このとき直動部材３０と回転部材１０とに挟まれた間座４０は双方の接触面で滑りが生じ、回転部材１０と相対回転が生じる。相対回転が可能であるため、間座４０の回転部材１０への食い込みはなく、また、直動部材３０への間座４０の食い込みも直動部材３０が直接に回転部材１０と接触する場合よりも小さい。

なお、本構成において、間座４０は直動部材３０または回転部材１０のいずれかに対して止め輪５０にて軸方向に固定される。また、間座４０の材質としては、鉄系・非鉄系などの金属、樹脂・ゴムなどの高分子材料などが挙げられる。

以上の構成を電動ブレーキに適用した構造が図１に示されている。図示のように、電動ブレーキは、例えば、車両のタイヤを制動するもので、非制動部材としてのタイヤと一体に回転するディスクロータ４１の両側にブレーキパッド１４２，１４２が配置されている。そして、電動ブレーキは、浮動式のキャリパ１４３を有し、押圧部材１４４とキャリパ１４３の先端部１４５との間にディスクロータ１４１と左右のブレーキパッド１４２，１４２が配置されている。

そして、キャリパ１４３の先端部１４５に対向して設けられる円筒状のキャリパ本体１４６内には、その後端部の外周部に電動モータ１４７が配置され、後端部より前の前部の外周部に減速機構１１９が配置され、これら前後に並ぶ電動モータ１４７の前部および減速機構１１９の内側（中心部）にボールネジ機構１４８が配置されている。

電動モータ１４７は、その外周部分にステータ（図示せず）が配置され、ステータの内側に有底円筒状のロータ１５１がキャリパ１４３に固定された軸受１５２等により回転自在に支持されている。なお、ロータ１５１は、その前部の内側にボールネジ機構１４８の後端部を配置可能に円筒状となっている。ロータ１５１は減速機構１１９の太陽歯車に圧入固定されている。このため、ロータ１５１は太陽歯車と同期回転する。モータ１４７のステータはハウジング２００に固定されている。また、太陽歯車にはレゾルバシャフト２２０を介してレゾルバが取り付けられている。レゾルバはモータ１４７の位置制御を行なう際に必要な部品である。

そして、電動モータ１４７の前に配置される減速機構１１９は以下のようになっている。すなわち、円筒状のロータ１５１の前端部には、ロータ１５１と一体に円環状の第１の太陽歯車１２１と円環状の第２の太陽歯車１２４とが前後に並んで形成されている。なお、第１の太陽歯車１２１の前側に第２の太陽歯車１２４が形成されている。そして、これら第１の太陽歯車１２１および第２の太陽歯車１２４は、ロータ１５１と同軸上で一体に回転可能となっている。また、第１の太陽歯車１２１および第２の太陽歯車１２４の内側には、ボールネジ機構１４８が配置される。

そして、これら第１の太陽歯車１２１および第２の太陽歯車１２４の外周側には、キャリア１２７がキャリパ１４３に固定された軸受１５４と、後述の可動内歯車１２６との間に配置された軸受１５５とにより、第１の太陽歯車１２１および第２の太陽歯車１２４と同軸上で回転自在に支持されている。なお、第１の太陽歯車１２１および第２の太陽歯車１２４と、キャリア１２７とは相対回転可能となっている。

また、キャリア１２７には、第１の遊星歯車１２２を回転自在とする回転軸１３１ａが支持されるとともに、第２の遊星歯車１２５を回転自在とする回転軸１３１ｂが支持されている。そして、回転軸１３１ａに回転自在に支持される第１の遊星歯車１２２は、第１の太陽歯車１２１に噛み合っている。

また、回転軸１３１ｂに回転自在に支持される第２の遊星歯車１２５は、第２の太陽歯車１２４に噛み合っている。また、第２の遊星歯車１２２の公転軌跡の外周側には、前記軸受１５５とキャリパ１４３に固定された軸受１５７とにより、第１の太陽歯車１２１および第２の太陽歯車１２４と同軸上で回転自在に可動内歯車１２６が配置され、第２の遊星歯車１２２と噛み合っている。また、可動内歯車１２６は、その前部が中心側に延出して形成されて内径が縮径された状態となっている。そして、可動内歯車１２６は、その内周側にボールネジ機構１４８のナットすなわち回転部材１０が一体に回転可能に接合されている。

運動変換機構としてのボールネジ機構４８は、図２において前述したように転動体２０を介してネジ軸である直動部材３０を回転部材１０に螺合した周知のものである。そして、直動部材３０は、電動モータ１４７の前部において円筒状のロータ１５１の内側に配置されるとともに、その前側で減速機構１１９の円筒状の第１および第２の太陽歯車１２１，１２４の内側に配置され、さらに円筒状の可動内歯車１２６の内側に配置されるように、キャリパ１４３の円筒状のキャリパ本体１４６の中心部に配置されている。また、直動部材３０の先端部には、ブレーキパッド１４２を押圧する押圧部材１４４が設けられ、キャリパ１４３の先端部１４５と押圧部材１４４との間に左右のブレーキパッド１４２，１４２の間にディスクロータ１４１を挟む構成となっている。

また、直動部材３０の後部は、ロータ１５１の内側において、回転不可でかつ前後動自在に支持されている。直動部材３０の前部は、回転部材１０に螺合した状態となっている。そして、回転部材１０は、前述したように可動内歯車１２６と一体に回転可能となっており、電動モータ１４７のロータ１５１の回転が減速機構１１９の第１の太陽歯車１２１に入力され、減速機構１１９の可動内歯車１２６から減速して出力されることになり、可動内歯車１２６と一体に回転部材１０が回転し、回転部材１０に螺合する直動部材３０が前進して、左右のブレーキパッド１４２，１４２の間にディスクロータ１４１を挟みこんで制動するようになっている。

なお、減速機構１１９の出力ギヤとなるリングギヤ１２６，２５０と回転部材１０とがスプライン結合部２６０で結合されており、回転部材１０と同期回転を行なう。直動部材３０の先端にはフランジ３０ａが形成されており、このフランジ３０ａと回転部材１０のフランジ部１０ａとの間に前述した間座４０が挿入されている。また、間座４０は直動部材３０に対して止め輪５０にて軸方向に固定されている。ここで、直動部材３０がブレーキパッド１４２，１４２を介してディスク１４１を押し付けるときに発生する押し付け反力は、回転部材１０に設けたフランジ部１０ａからスラストニードル３００を介して固定部材で受ける構造となっている。また、回転部材１０の先端には二面幅を持った突起がブレーキパッド１４２，１４２の穴部に固定されており、直動部材３０を回転不能にしている。

以上のように、本実施形態では、直動する直動部材３０と回転する回転部材１０との間に、これらの部材１０，３０同士が直接に接触しないように間座４０が介挿されているため、直動部材３０が回転部材１０食い込むことを防止できる。

なお、上記構成においては、回転部材に対する直動部材の当接は、なるべく回転数が小さい箇所で行なわれることが好ましい。すなわち、前述した構造では、直動部材３０を図１のＡ部で間座４０を介して回転部材１０に接触させているが、図１のＢ部で接触させることも考えられる。しかしながら、Ａ部の方がＢ部に比べて回転数が小さいため、間座４０を介して部材１０，３０同士をＡ部で接触させることが好ましい。

本発明の実施の形態に係る電動ブレーキの要部断面図である。 図１の電動ブレーキに採用されるボールネジ機構の要部断面図である。 従来の電動ブレーキに採用されるボールネジ機構の要部断面図である。

符号の説明

１０ 回転部材
３０ 直動部材（ボールネジ）
４０ 間座
５０ 止め輪
１１９ 減速機構
１４７ 電動モータ
１４８ ボールネジ機構（運動変換機構）

Claims (5)

1. 電動モータと、電動モータの回転運動を直動運動に変換する運動変換機構と、前記電動モータと前記運動変換機構との間に介在して電動モータの回転力を減速して運動変換機構に伝動する減速機構とを備えて成る電動ブレーキであって、
   直動する直動部材と回転する回転部材との間には、これらの部材同士が直接に接触しないように間座が介挿されていることを特徴とする電動ブレーキ。
2. 前記間座は、直動部材および回転部材のそれぞれに対して相対回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の電動ブレーキ。
3. 前記間座は、直動部材に止め輪で軸方向に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動ブレーキ。
4. 前記間座は、回転部材に止め輪で軸方向に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動ブレーキ。
5. 前記運動変換機構がボールネジを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電動ブレーキ。

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