JP4958015B2 - 電動ディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータによってブレーキパッドをディスクロータに押圧し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。

電動ディスクブレーキとして、電動モータのロータの回転運動をボールネジ機構、ボールランプ機構等の回転−直動変換機構を用いてピストンの直線運動に変換し、ブレーキパッドをディスクロータに押圧させることにより、制動力を発生させるものが知られている。電動ディスクブレーキは、運転者のブレーキペダル踏力（又は変位量）等をセンサによって検出し、制御装置によって、この検出値に基づいて電動モータの回転を制御することより、所望の制動力を発生させることができる。

この種の電動ディスクブレーキでは、例えば特許文献１に記載されているように、回転−直動変換機構と電動モータとの間に平歯車等を用いた減速機構を介装することにより、電動モータの負荷を軽減して、電動モータの小型化、省電力化を図るようにしたものがある。また、特許文献１には、１つの電動モータによって２つの回転−直動変換機構を駆動するものが記載されている。
特開２００１−１７３６９１号公報

しかしながら、上記従来の減速機構を用いた電動ディスクブレーキでは、減速比を大きくすると減速機構が大型になり、２つの回転−直動変換機構を用いたものでは、出力の増大は望めないという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、小型で大きなブレーキパッド押圧力を得ることができる電動ディスクブレーキを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、単一の電動モータと、該電動モータの回転が伝達される２つの回転−直動変換機構と、各回転−直動変換機構によりブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と、前記電動モータと前記２つの回転−直動変換機構との間に介装される減速機構とを備え、
前記減速機構は、前記２つの回転−直動変換機構の一方に前記電動モータの入力を増力した回転出力を伝達し、他方に該回転出力の反力を伝達することを特徴とする。

本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、減速機構によって、２つの回転−直動変換機構の一方に前記電動モータの入力を増力した回転出力を伝達し、他方に該回転出力の反力を伝達して２つの回転−直動変換機構を駆動するので、大きな推力を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電動ディスクブレーキ１は、キャリパ浮動型ディスクブレーキであって、車輪と共に回転するディスクロータ２と、サスペンション部材等の車体側の非回転部部（図示せず）に固定されるキャリア３と、ディスクロータ２の両側に配置されてキャリア３によって支持される一対のブレーキパッド４、５と、ディスクロータ２を跨ぐように配置されて、一対のスライドピン６、６によって、キャリア３の一対のアーム部３Ａ、３Ａにディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持された電動キャリパ７とを備えている。

電動キャリパ７は、キャリパ本体８に、モータ／制御ユニット９（電動モータ）、減速機構１０、一対のボールネジ機構１１、１２（回転−直動変換機構）及び一対のピストン１３、１４（押圧部材）を組込んだものである。キャリパ本体７は、一方のブレーキパッド４に対向させて、これらの要素が組込まれた本体部１５と、本体部１５からディスクロータを跨いで反対側に延びて他方のブレーキパッド５に対向する爪部１６と、本体部１５の両側部へ延びて一対のスライドピン６、６が連結される一対のボス部１７とが一体的に形成されている。モータ／制御ユニット９及び減速機構１０は、本体部１５の中央部に配置されている。モータ／制御ユニット９及び減速機構１０の両側部にボールネジ機構１１、１２がディスクロータ２の円周方向に沿って並んで配置されている。

減速機構１０は、中央のサンギヤ１８（入力部）と、その周囲に噛合わされた３つのプラネタリピニオン１９と、これらのプラネタリピニオン１９を支持するプラネタリキャリア２０（第１出力部）と、３つのプラネタリピニオン１９の外周に噛合わされたリングギヤ２１（第２出力部）とを有する遊星歯車機構である。サンギヤ１８（入力ギヤ）は、モータ／制御ユニット９の出力軸２２と一体に形成されている。プラネタリキャリア２０には、第１出力ギヤ２３（平歯車）が連結されている。リングギヤ２１には、第２出力ギヤ２４（平歯車）が連結されている。出力軸２２と、第１出力ギヤ２３と、第２出力ギヤ２４とは、同心上に配置されている。出力軸２２とリングギヤ２１とが軸受２５によって互いに回転可能に支持され、また、リングギヤ２１とプラネタリキャリア２０とが軸受２６によって互いに回転可能に支持されている。そして、リングギヤ２１及び第２出力ギヤ２４が、軸受２７によってキャリパ本体８に回転可能に支持され、また、プラネタリキャリア２０及び第１出力ギヤ２３が軸受２８によってキャリパ本体８に回転可能に支持されている。

一対のボールネジ機構１１、１２は、それぞれ、ナット２９、３０と、ナット２９、３０に挿通されたネジ軸３１、３２と、ナット２９、３０及びネジ軸３１、３２のボール溝間に装填された複数のボール（図示せず）とを備えている。ナット２９、３０とネジ軸３１、３２との相対回転によって、ナット２９、３０とネジ軸３１、３２とが軸方向に相対移動するようになっている。ナット２９、３０は、スラスト軸受３３、３４によってキャリパ本体８に回転可能に支持されている。ナット２９、３０には、それぞれ平歯車３５、３６が一体的に取付けられている。平歯車３５、３６は、それぞれ減速機構１０の第１、第２出力ギヤ２３、２４と噛合わされている。ボールネジ機構１１、１２のボール溝は、互いに逆方向のネジを構成している。第１、第２出力ギヤ２３、２４は互いに逆方向に回転したとき、ネジ軸１１、１２が同方向に移動するようになっている。

減速機構１０のサンギヤ１８、プラネタリピニオン１９及びリングギヤ２１の歯数は、所望の減速比が得られるように適宜設定する。そして、ボールネジ機構１１、１２のナット２９、３０の回転角が等しくなり、ボールネジ機構１１、１２の推力が互いに等しくなるように、出力調整手段としての第１、第２出力ギヤ２３，２４及びボールネジ機構１１、１２の平歯車３５、３６の歯数を適当に設定する。

ボールネジ機構１１、１２のネジ軸３１、３２の先端部は、ピストン１３、１４に回転しないように取付けられている。ネジ軸３１、３２がピストン１３、１４を介して一方のブレーキパッド４をディスクロータ２に押付けるようになっている。ピストン１３、１４は、ブレーキパッド４に対して、回り止めピン等の適当な手段によって回り止めされている。ピストン１３、１４とキャリパ本体８との隙間は、ダストシール３７、３８によってシールされている。

モータ／制御ユニット９は、電動モータと、その出力軸２２の回転位置を検出する回転位置検出手段と、電動モータの駆動を制御するための駆動制御回路とが一体的に組込まれている。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
制動時には、運手者のブレーキ操作等に基づいて車載コントローラ（図示せず）からモータ／制御ユニット９に制御電流を供給することにより、電動モータの出力軸２２を所望のトルクで所定の角度だけ回転させる。出力軸２２（サンギヤ１８）の回転により、減速機構１０の第１出力ギヤ２３（プラネタリキャリア２０）と第２出力ギヤ２４（リングギヤ２１）とが所定の減速比で減速されて差動回転して、ボールネジ機構１１、１２の平歯車３５、３６を回転させる。このとき、第１出力ギヤ２３と第２出力ギヤ２４とは、逆方向に回転する。このため、互いに逆方向のネジを構成するボールネジ機構１１、１２のネジ軸３１、３２が共に前進してピストン１３、１４によって一方のブレーキパッド４をディスクロータ２に押圧する。このピストン１３、１４による押圧の反力によってキャリパ本体８がスライドピン６に沿って移動して、爪部１６が他方のブレーキパッド５をディスクロータ２に押圧する。このようにして、ディスクロータ２にブレーキパッド４、５を押圧して制動力を発生させる。制動解除時には、モータ／制御ユニット９の出力軸２２を逆回転させることによってピストン１３、１４を後退させて、ブレーキパッド４、５をディスクロータ２から離間させる。

そして、車載コントローラによって、各種センサを用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角および車両横加速度等の車両状態を検出し、これらの検出に基づいてモータ／制御ユニット９の出力軸２２の回転を制御することにより、倍力制御、アンチロック制御、トラクション制御および車両安定化制御等を実行することができる。

減速機構１０は、遊星歯車機構の３つの基本軸の１つを入力軸（入力部）とし、差動回転する２つを出力軸（出力部）として、一方の出力軸を所定の減速比で増力すると共に、その反力を他方の出力軸から出力することにより、出力軸の一方を固定した場合に比して、電動モータを高速回転させた場合にほぼ２倍の出力を得ることができる。これにより、電動モータの負担を軽減して小型化及び省電力化に資することができる。

また、上述の特許文献１では、一方の回転−直動変換機構が故障して固着した場合、作動不能となってしまうという問題がある。この問題に対して本実施形態であれば、２つの出力軸は、差動回転するので、万一、ボールネジ機構１１、１２の一方が故障して固着した場合でも、他方を駆動することができ、制動力を発生させることができる。したがって、一方の回転−直動変換機構が故障して固着しても、他方の作動を維持することができ、安定して作動させることができる電動ディスクブレーキを提供することができる。

本実施形態では、出力軸２２の回転に対して、ボールネジ機構１１、１２のナット２９、３０の回転角が等しくなるようにしているが、減速機構１０の各歯車要素の歯数及び平歯車３５、３６の歯数の設定並びにボールネジ機構１１、１２のボール溝のリードの設定により、ピストン１３、１４の押圧力の配分を変化させることができる。これにより、ブレーキパッド４の面圧分布をコントロールすることもできる。

なお、上記実施形態では、回転−直動変換機構としてボールネジ機構１１、１２を用いているが、滑りネジ機構、ローラネジ機構等の他の公知の回転−直動変換機構を用いることもできる。

次に、本発明の第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。なお、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る電動ディスクブレーキ４０は、上記第１実施形態に対して、減速機構として差動減速機構１０Ａが設けられている。また、回転−直動変換機構として一対のボール−ランプ機構４１、４２が設けられている。さらに、ボール−ランプ機構４１、４２を初期位置に戻すための戻し機構４３、４４及びブレーキパッド４、５の摩耗を補償するパッド摩耗追従機構４５、４６が設けられている。

キャリパ本体８の本体部分１５には、中央部にモータ／制御ユニット９及び差動減速機構１０Ａが設けられている。モータ／制御ユニット９及び差動減速機構１０Ａの両側部に一対の戻し機構４３、４４が設けられている。更に、一対の戻し機構４３、４４の側部に、それぞれボール−ランプ機構４１、４２が設けられている。そして、ボール−ランプ機構４１、４２とピストン１３、１４との間にパッド摩耗追従機構４５、４６が介装されている。

差動減速機構１０Ａは、偏心軸４７と、環状の外歯歯車５０と、第１リングギヤ５１（第１内歯歯車）と、第２リングギヤ５３（第２内歯歯車）と、を備えている。偏心軸４７は、モータ／制御ユニット９の出力軸２２にスプライン結合されるようになっている。外歯歯車５０は、偏心軸４７の偏心部４８に軸受４９によって回転可能に支持された歯数の異なる２列の外歯５０Ａ、５０Ｂを有している。第１リングギヤ５１は、外歯歯車５０の一方の外歯５０Ａに噛合う内歯５１Ａを有し、軸受５２によってキャリパ本体に回転可能に支持されるようになっている。第２リングギヤ５３（第２内歯歯車）と外歯歯車５０の他方の外歯５０Ｂに噛合う内歯５３Ａを有し、軸受５４によってキャリパ本体８に支持されるようになっている。第１リングギヤ５１には、外歯５１Ｂが設けられ、第２リングギヤ５３には外歯５３Ｂが設けられている。そして、偏心軸４７を回転させて外歯歯車５０を公転させることにより、その一方の外歯５０Ａと噛合う第１リングギヤ５１と、他方の外歯５０Ｂと噛合う第２リングギヤ５３とが所定の減速比で逆方向に差動回転するようになっている。

戻し機構４３、４４は、減速機構１０Ａの第１、第２リングギヤ５１、５２の外歯５１Ｂ、５２Ｂにそれぞれ噛合う平歯車５５Ａ、５６Ａが一体に形成された戻し軸５５、５６がキャリパ本体８に回転可能に支持されている。戻し軸５５、５６には、平歯車５７、５８が一体回転するように取付けられている。戻し軸５５、５６とキャリパ本体８との間には、戻しバネ５９、６０（コイルバネ）が連結されている。戻しバネ５９、６０は、そのバネ力によって戻し軸５５、５６を所定のセットトルクをもって初期位置へ常時付勢している。

ボール−ランプ機構４１、４２は、回転ディスク６６、６７と、直動ディスク６８、６９と、ボール７０、７１（転動体）とを備えている。回転ディスク６６、６７は、キャリパ本体８に軸受６１、６２及びスラスト軸受６３、６４によって回転可能に支持されている。直動ディスク６８、６９は、回転ディスク６６、６７に対向させて、回転方向に固定されて軸方向に移動可能に支持されている。ボール７０、７１は、直動ディスク６８、６９と回転ディスク６６、６７との対向面に形成されたボール溝（傾斜溝）間に装入されている。直動ディスク６８、６９は、バネ７２、７３によって回転ディスク６６、６７側へ常時付勢されている。回転ディスク６６、６７には、戻し機構４３、４４の平歯車５７、５８と噛合う外歯７４、７５が形成されている。そして、回転ディスク６６、６７が回転すると、傾斜されたボール溝間でボール７０、７１が転動することにより、直動ディスク６８、６９が回転ディスク６６、６７の回転角度に応じて軸方向に移動する。なお、ボール−ランプ機構４１、４２は、ボール溝が互いに反対方向に傾斜されており、回転ディスク６６、６７が互いに反対方向に回転することにより、直動ディスク６８、６９が同じ方向に移動するようになっている。

次に、パッド摩耗追従機構４５、４６について、図４を参照して説明する。なお、パッド摩耗追従機構４５、４６は、同様な構造であるから、ここでは、一方のパッド摩耗追従機構４５についてのみ説明する。

パッド摩耗追従機構４５は、調整ナット７６及び調整ネジ７７（図３参照）と、リミッタ機構７８及びワンウェイクラッチバネ７９と、保持機構８０とを備えている。調整ナット７６及び調整ネジ７７は、ボール−ランプ機構４１の直動ディスク６８とピストン１３との間に介装され、互いに螺合されている。リミッタ機構７８及びワンウェイクラッチバネ７９は、回転ディスク６６の回転を調整ナット７６に伝達するようになっている。保持機構８０は、調整ナット７６の回転に対して一定の抵抗を付与するようになっている。調整ナット７６は、直動ディスク６８に対して回転可能であるのに対して、調整ネジ７７は、ピストン１３に対して回転しないように回り止めされている。

保持機構８０は、カップ部材８１と、抵抗部材８３と、ウェーブワッシャ８４とで構成されている。カップ部材８１は、キャリパ本体８側に固定されて調整ナット７６が挿通される。抵抗部材８３は、リング状に形成され、カップ部材８１の端部に対向させて調整ナット７６の端部外周にリテーナ８２によって固定されている。ウェーブワッシャ８４は、カップ部材８１の端面と抵抗部材８３との間に介装されている。カップ部材８１及び抵抗部材８２の互いの対向面に凹凸が形成されている。カップ部材８１及び抵抗部材８２の凹凸とウェーブワッシャ８４との係合によってカップ部材８１に対して調整ナット７６が回転しないように一定の抵抗力をもって保持されている。そして、調整ナット７６は、この抵抗力を超える回転力を作用させることによって回転させることができる。

リミッタ機構７８は、リング部材８５、８６をコイル状の捻りバネ８７で互いに連結したものになっている。リング部材８５、８６は、一定の相対回転が可能なように互いに係合されており、捻りバネ８７の弾性力によってこれらの相対回転に所定のセット荷重を付与するようになっている。リミッタ機構７８は、調整ナット７６が挿通され、一方のリング部材８６の外周部から軸方向に延ばされたレバー８８がボール−ランプ機構４１の回転ディスク６６の外周部に形成された切欠８９に円周方向に所定の遊びをもって挿入されている。これにより、回転ディスク６６が一定範囲を超えて回転したとき、その回転がレバー８８を介してリング部材８６に伝達されるようになっている。

ワンウェイクラッチバネ７９は、調整ナット７６に巻装されるコイル状のバネ部材であある。ワンウェイクラッチバネ７９の一端部はリミッタ機構７８のリング部材８５に連結されている。そして、調整ナット７６に対するリング部材８５の一方向の回転（調整ナット７６の回転によって調整ネジ７７がブレーキパッド４側へ前進する方向の回転）に対しては、縮径してその回転を調整ナット７６に伝達する。また、調整ナット７６に対するリング部材８５の他方向の回転に対しては、拡径して空転し、その回転を調整ナット７６に伝達しないようになっている。

モータユニット９’は、図３に示すように、電動モータ９１と、レゾルバ９２と、駐車ブレーキ用歯車９３と一体的に組込まれている。電動モータ９１は、モータケース９０内に配置されるステータ９１Ａ及びロータ９１Ｂから構成されている。レゾルバ９２は、レゾルバステータ９２Ａ及びレゾルバロータ９２Ｂからなり、電動モータ９１のロータ９１Ｂの回転位置を検出する。駐車ブレーキ用歯車９３は、ロータ９１Ｂに固定されてロータ９１Ｂとともに回転可能になっており、図示しない係止手段により係脱されることで、ロータ９１Ｂの回転を機械的にロック及びロック解除するようになっている。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
制動時には、運転者のブレーキ操作等に基づいて車載コントローラ（図示せず）からモータユニット９’に制御電流を供給することにより、電動モータ９１のロータ９１Ｂすなわち出力軸２２を所望のトルクで所定の角度だけ回転させる。出力軸２２の回転によって偏心軸４７が回転すると、偏心部４８の偏心回転によって外歯歯車５０が公転する。これにより、外歯歯車５０の外歯５０Ａ、５０Ｂに噛合った第１リングギヤ５１と第２リングギヤ５３とが所定の減速比で差動回転する。

そして、第１、第２リングギヤ５１、５３の回転により、これらの外歯５１Ｂ、５３Ｂに噛合った外歯５５Ａ、５６Ａを有する戻し軸５５、５６が戻しバネ５９、６０のバネ力に抗して回転する。更に、戻し軸５５、５６に取付けられた平歯車５７、５８に噛合う外歯７４、７５を有するボール−ランプ機構４１、４２の回転ディスク６６、６７が回転する。

回転ディスク６６、６７の回転により、ボール７０、７１がボール溝内を転動し、直動ディスク６８、６９が前進してパッド摩耗追従機構４５、４６を介してピストン１３、１４を前進させる。ピストン１３、１４の前進により、一方のブレーキパッド４がディスクロータ２に押圧され、その反力によってキャリパ本体８がスライドピン６に沿って移動して、爪部１６によって他方のブレーキパッド５がディスクロータ２に押圧される。このようにして、ディスクロータ２にブレーキパッド４、５を押圧することにより制動力が発生する。

制動解除時には、モータユニット９’の出力軸２２（ロータ９１Ｂ）を逆回転させることによってピストン１３、１４を後退させて、ブレーキパッド４、５をディスクロータ２から離間させる。このとき、戻し機構４３、４４の戻しバネ５９、６０により、ボール−ランプ機構４１、４２の回転ディスク６６、６７を初期位置に戻すので、差動減速機構１０Ａの第１リングギヤ５１と第２リングギヤ５３の差動回転による回転ディスク６６、６７の位置ずれを修正することができる。

次に、パッド摩耗追従機構４１、４２の作動について説明する。なお、パッド摩耗追従機構４５、４６は、同様な構造であるから、ここでは、一方のパッド摩耗追従機構４５についてのみ説明する。

ブレーキパッド４、５の摩耗がない場合、ボール−ランプ機構４１の回転ディスク６６が切欠８９とリミッタ機構７８のレバー８８との遊びの範囲内で回転する。このとき、回転ディスク６６の回転が調整ナット７６に伝達されないので、パッド摩耗追従機構４１による摩耗補償は行われない。

ブレーキパッド４、５が摩耗して、回転ディスク６６がリミッタ機構７８のレバー８８との遊びの範囲を超えて回転しても、ピストン１３がブレーキパッド４を押圧しない場合、回転ディスク６６の回転がレバー８８を介してリミッタ機構７８に伝達され、更に、ワンウェイクラッチバネ７９を介して調整ナット７６に伝達され、保持機構８０の抵抗力に抗して調整ナット７６を回転させる。調整ナット７６の回転により、調整ネジ７７が前進してパッドクリアランスを小さくする。そして、ブレーキパッド４、５がディスクロータ２を押圧し始めると、その反力によって調整ナット７６と調整ネジ７７とのネジ部の摩擦力が増大して、調整ナット７６の回転がロックされてパッドクリアランスの調整が終了する。その後は、リミッタ機構７８の捻りバネ８７が撓むことによって回転ディスク６６の回転を許容する。制動解除時には、ワンウェイクラッチバネ７９の空転によって調整ナット７６が回転せず、ボール−ランプ機構４１の直動ディスク６８の後退量だけピストン１３が後退する。このようにして、ブレーキパッド４、５が摩耗した分だけ調整ナット７６が回転してピストン１３を前進させることができる。このため、パッドクリアランスを常に一定に維持することができ、ブレーキパッド４、５の摩耗を補償することができる。

パッド摩耗追従機構４５、４６を設けることにより、ボール−ランプ機構４１、４２は、ストロークが小さくてすむので、ボール溝の傾斜（リード）を小さくし推力を増大させることができる。また、戻し機構４３、４４の戻し量も小さくなるので、戻しバネ５９、６０を小型化することができる。

差動減速機構１０Ａは、上記第１実施形態と同様、遊星歯車機構の３つの基本軸の１つを入力軸（偏心軸４７）とし、差動回転する２つを出力軸（第１、第２リングギヤ５１、５３）としているので、大きな減速比を得ると共に、出力軸の一方を固定した場合に比して、電動モータを高速回転させた場合にほぼ２倍の出力を得ることができる。これにより、電動モータ９１の負担を軽減して省電力化及び小型化に資することができる。

また、２つの出力軸は、差動回転するので、万一、ボール−ランプ機構４１、４２の一方が故障して固着した場合でも、他方を駆動することができ、制動力を発生させることができる。したがって、一方の回転−直動変換機構が故障して固着しても、他方の作動を維持することができ、安定して作動させることができる電動ディスクブレーキを提供することができる。

本実施形態において、戻し機構４３、４４の戻しバネ５９、６０のバネ力に差を設けて、ピストン１３、１４のうち、作用するバネ力が小さい方が常に先にブレーキパッド４を押圧するように設定することができる。この場合には、そのピストンの位置に基づいて制御上基準となるパッド接触位置を容易に検出することができる。なお、両方のピストン１３、１４について、戻し力が同じ場合、差動減速機構１０Ａの差動により、パッド接触位置は、ピストン１３、１４の一方が押圧を開始する位置と他方が押圧を開始する位置との間で変動することになるため、パッド接触位置を安定的に検出することが困難になる。

次に、本発明の第３実施形態について、図５を参照して説明する。なお、上記第１、第２実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図５を参照して、本実施形態に係る電動ディスクブレーキ９４では、キャリパ本体８は、ディスクロータ２を跨ぐように形成され、その一側に、ブレーキパッド４に対向させて一方のピストン１３が配置され、他側にブレーキパッド５に対向させて他方のピストン１４が配置されている。そして、一方のピストン１３は、パッド摩耗追従機構４５を介してボール−ランプ機構４１に連結されている。他方のピストン１４は、ボール−ランプ機構４２に直接連結されている。また、一方のピストン１３の側部にモータユニット９’及び減速機構１０が配置されている。

減速機構１０は、上記第１実施形態と同様、サンギヤ１８、プラネタリギヤ１９、プラネタリキャリア２０及びリングギヤ２１を有している。また、プラネタリキャリア２０に連結された円筒状の第１出力ギヤ９５が減速機構１０の一端側から延出され、リングギヤ２１に連結された円筒状の第２出力部材９６が減速機構１０の他端側から延出されている。リングギヤ２１は、軸受９７によってキャリパ本体８に回転可能に支持されている。第１出力ギヤ９５とリングギヤ２１とは、軸受９８によって互いに回転可能に支持されている。また、プラネタリキャリア２０と第２出力部材９６とは軸受９９によって互いに回転可能に支持されている。そして、モータユニット９’の出力軸２２が第１出力ギヤ９５に挿通されて、出力軸２２の先端部に形成されたサンギヤ１８がプラネタリギヤ１９に噛合わされている。

第１出力ギヤ９５は、ボール−ランプ機構４１の回転ディスク６６の外周部に取付けられた大径の平歯車１００と噛合わされている。平歯車１００とキャリパ本体８との間には、コイル状の戻しバネ５９が連結されている。この戻しバネ５９のバネ力によって、回転ディスク６６が所定のセットトルクをもってその初期位置へ常時付勢されている。

減速機構１０の第２出力部材９６には、中間シャフト１０１の一端部がスプライン結合されている。中間シャフト１０１の他端側は、ディスクロータ２を跨いで反対側のボールランプ機構４２の回転ディスク６７の側部まで延ばされている。中間シャフト１０１の他端側の先端部には、第２出力ギヤ１０２（平歯車）が設けられている。中間シャフト１０１は、軸受１０３によってキャリパ本体８に回転可能に支持されている。第２出力ギヤ１０２は、回転ディスク６７の外周部に一体に形成された大径の平歯車１０４に噛合わされている。第２出力部材９６とキャリパ本体８との間には、コイル状の戻しバネ６０が連結されている。この戻しバネ６０のバネ力を第２出力部材９６に作用させることにより、所定のセットトルクをもって回転ディスク６７がその初期位置へ常時付勢されている。

以上のように構成した本実施形態の作用ついて次に説明する。
制動時には、運転者のブレーキ操作等に基づいて車載コントローラ（図示せず）からモータユニット９’に制御電流を供給することにより、電動モータ９１の出力軸２２を所望のトルクで所定の角度だけ回転させる。これにより、サンギヤ１８が回転し、プラネタリピニオン１９が自転及び公転して、リングギヤ２１とプラネタリキャリア２０とが所定の減速比で減速されて差動回転する。そして、プラネタリキャリア２０に連結された第１出力ギヤ９５がこれに噛合う平歯車１００を回転させ、ボール−ランプ機構４１の回転ディスク６６が回転する。これにより、直動ディスク６８が軸方向に移動し、パッド摩耗追従機構４５を介してピストン１３を前進させて一方のブレーキパッド４をディスクロータ２に押圧する。また、リングギヤ２１に第２出力部材９６及び中間シャフト１０１を介して連結された第２出力ギヤ１０２が、これに噛合う平歯車１０４を回転させてボール−ランプ機構４２の回転ディスク６７が回転する。これにより、直動ディスク６９が軸方向に移動し、直接、ピストン１４を前進させて他方のブレーキパッド５をディスクロータ２に押圧する。

このようにして、ディスクロータ２の両側からブレーキパッド４、５を押圧することによって制動力を発生させる。これにより、ボール−ランプ機構４１、４２の直動ディスク６８、６９のストロークが少なくてすむので、ボール−ランプ機構４１、４２のリード（ボール溝の傾斜）を小さくして推力を増大させることができる。

制動解除時には、モータユニット９’の出力軸２２を逆回転させることにより、戻しバネ５９、６０のバネ力によって両方の回転ディスク６６、６７をその初期位置側へ戻す。したがって、ピストン１３、１４が後退して、ブレーキパッド４、５をディスクロータ２から離間させる。これにより、ディスクロータ２の両側のブレーキパッド４、５が後退するので、引き摺りの発生を防止することができる。

また、ブレーキパッド４、５の摩耗に対しては、上記第２実施形態と同様、パッド摩耗追従機構４５によってピストン１３を直動ディスク６８に対して前進させることにより、パッドクリアランスを一定に調整する。なお、本実施形態では、一方のピストン１３側にのみパッド摩耗追従機構４５を設け、キャリパ浮動型として、ブレーキパッド４、５の摩耗に対して、キャリパ本体８を移動させるようにしているが、パッド摩耗追従機構をピストン１３、１４の両方に設け、あるいは、ボール−ランプ機構の代わりに、上記第１実施形態のボールネジ機構のようにストロークが充分大きく、ブレーキパッド４、５の摩耗に追従可能な回転−直動変換機構を用いることにより、キャリパ固定型の構造とすることもできる。

次に、本発明の第４実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記第２実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。

本実施形態に係る電動ディスクブレーキ１０５は、いわゆるアネット型ディスクブレーキであり、キャリパ本体８には、その本体部分１５及びディスクロータ２を跨いで爪部１６と一体化された略Ｃ字状のヨーク１０６がディスクロータ２の軸方向に移動可能に設けられている。

キャリパ本体８の本体部分１５には、中央部にモータユニット９’及び波動減速機構１０Ｂ（減速機構）が配置されている。、モータユニット９’及び波動減速機構１０Ｂらの両側部に一対のカム−フォロワ機構１０７、１０８が配置されている。更に、波動減速機構１０Ｂの背部には、ボール−ランプ機構１０９が配置されている。また、一対のカム−フォロワ機構１０７、１０８とピストン１３、１４の間にパッド摩耗追従機構４５、４６が介装され、ボール−ランプ機構１０９とヨーク１０６との間にピストン１１０が介装されている。ブレーキパッド４、５は、ディスクロータ２の周方向に２分割されている。したがって、ディスクロータ２の一側のブレーキパッド４Ａ、４Ｂにピストン１３、１４がそれぞれ対向して配置され、他側のブレーキパッド５Ａ、５Ｂは、ピン１１１によって二股状の爪部１６に取付けられている。

波動減速機構１０Ｂは、ウェーブジェネレータ１１２と、弾性歯車１１４（外歯歯車）と、リングギヤ１１６（内歯歯車）とを備えている。ウェーブジェネレータ１１２は、楕円形に形成され、モータユニット９’の出力軸２２に連結されている弾性歯車１１４は、可撓性を有する簿肉の金属で形成され、ウェーブジェネレータ１１２の外周部に軸受１１３を介して回転可能に嵌合されている。リングギヤ１１６は、モータユニット９’のケース９０に取付けられた軸受１１５によって本体部分１５に対して回転可能に支持されている。。弾性歯車１１４は、ウェーブジェネレータ１１２の長軸の部分の２箇所でリングギヤ１１６と噛合い、短軸の部分では、リングギヤ１１６から離れた状態となっている。弾性歯車１１４は、歯数がリングギヤ１１６よりも少なく、ウェーブジェネレータ１１２を回転させると、弾性変形しながらリングギヤ１１６との噛合い位置をウェーブジェネレータ１１２の回転方向と反対方向に順次移動させる。これにより、ウェーブジェネレータ１１２の回転に対して、弾性歯車１１４とリングギヤ１１６とが逆方向に所定の減速比で差動回転する。

カム−フォロワ機構１０７、１０８は、カムディスク１１７と、一対のローラフォロワ１１８、１１９とを備えている。カムディスク１１７は、円板状に形成され、波動減速機構１０Ｂのリングギヤ１１６の外周部に取付けられている。一対のローラフォロワ１１８、１１９は、一対のピストン１３、１４に対向させて本体部１５にピストン１３、１４の軸方向に沿って移動可能に案内されるようになっている。カムディスク１１７は、一対のローラフォロワ１１８、１１９に対向して周方向に沿ってカム面１２０、１２１（傾斜面）が形成されている。ローラフォロワ１１８、１１９は、一端部にカム面１２０、１２１に沿って転動するローラ１２２、１２３がピン１２４、１２５によって回転可能に軸支され、他端部がパッド摩耗追従機構４５、４６に当接している。これにより、カムディスク１１７が回転すると、ローラ１２２、１２３がカム面１２０、１２１上を転動し、ローラフォロワ１１８、１１９が前進してパッド摩耗追従機構４５、４６を介してピストン１３、１４を押圧する。

また、カムディスク１１７には、パッド摩耗追従機構４５、４６のレバー８８、８８Ａが所定の遊びをもって挿入される係合部１２６、１２７が設けられている。これにより、カムディスク１１７が一定範囲を超えて回転したとき、その回転がレバー８８、８８Ａを介してパッド摩耗追従機構４５、４６のリミッタ機構に伝達されるようになっている。

ボール−ランプ機構１０９は、上記第２実施形態のものと同様、回転ディスク１２８と、直動ディスク１２９と、これらのボール溝間に装入されたボール１３０とを備えている。回転ディスク１２８と、カムディスク１１７との間には、スラスト軸受１３１が介装されている。直動ディスク１２９は、バネ１３２によって回転ディスク１２８側に常時付勢されている。回転ディスク１２８は、波動減速機構１０Ｂの弾性歯車１１４に一体回転するように連結されている。そして、回転ディスク１２８が回転すると、傾斜されたボール溝間でボール１３０が転動することにより、回転角度に応じて直動ディスク１２９が軸方向に移動し、ピストン１１０を介してヨークを押圧する。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
制動時には、運転者のブレーキ操作等に基づいて車載コントローラ（図示せず）からモータ／制御ユニット９に制御電流を供給して、電動モータ９１の出力軸２２を所望のトルクで所定の角度だけ回転させる。すると、波動減速機構１０Ｂでは、ウェーブジェネレータ１１２の回転により、弾性歯車１１４が弾性変形しながらリングギヤ１１６との噛合い位置を移動させて、弾性歯車１１４とリングギヤ１１６とが逆方向に差動回転する。

これにより、リングギヤ１１６と共にカムディスク１２８が回転し、カムフォロワ１１８、１１９が移動してパッド摩耗追従機構４５、４６を介してピストン１３、１４を前進させる。これにより、ピストン１３、１４が一側のブレーキパッド４Ａ、４Ｂをディスクロータ２に押圧する。また、弾性歯車１１４と共にボール−ランプ機構１０９の回転ディスク１２８が回転し、直動ディスク１２９が軸方向に移動して、ピストン１１０を前進させる。これにより、ピストン１１０がヨーク１０６を介して他側のブレーキパッド５Ａ、５Ｂをディスクロータ２に押圧する。このようにして、ディスクロータ２の両側からブレーキパッド４Ａ、４Ｂ及び５Ａ、５Ｂを押圧することによって制動力を発生させる。

このとき、カム−フォロワ機構１０７、１０８及びボール−ランプ機構１０９によってディスクロータ２の両側からブレーキパッド４Ａ、４Ｂ及び５Ａ、５Ｂを押付ける。このため、カム−フォロワ機構１０７、１０８及びボール−ランプ機構１０９のストロークは少なくてすむので、これらのボール溝及びカム面の傾斜を小さくして推力を増大させることができる。また、カム−フォロワ機構１０７、１０８及びボール−ランプ機構１０９の推力の反力を１つのスラスト軸受１３１によって支持するので、支持剛性を高めると共に小型化及び低コスト化が可能になる。

制動解除時には、モータユニット９’の出力軸２２を逆回転させることにより、ピストン１３、１４を後退させてブレーキパッド４Ａ、４Ｂ及び５Ａ、５Ｂをディスクロータ２から離間させる。このとき、ディスクロータ２の両側のブレーキパッド４Ａ、４Ｂ及び５Ａ、５Ｂが後退するので、引き摺りの発生を防止することができる。

また、ブレーキパッド４Ａ、４Ｂ及び５Ａ、５Ｂの摩耗に対しては、上記第２実施形態と同様、パッド摩耗追従機構４５、４６によって、ピストン１３、１４をカム−フォロワ１１８、１１９に対して前進させることにより、パッドクリアランスを一定に調整することができる。

上記第１乃至第４実施形態において、一方の回転−直動変換機構を省略して減速機構の一方の出力部をキャリパ本体に固定することにより、１つの回転−直動変換機構のみによって制動力を発生させる構造に容易に変更することができるので汎用性が高い。

本発明の第１実施形態に係る電動ディスクブレーキの縦断面図である。 図１に示す電動ディスクブレーキの減速機構の縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電動ディスクブレーキの縦断面図である。 図３に示す電動ディスクブレーキのパッド摩耗追従機構の分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る電動ディスクブレーキの縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電動ディスクブレーキの縦断面図である。

符号の説明

１ 電動ディスクブレーキ、２ ディスクロータ、４、５ ブレーキパッド、９ モータ／制御ユニット（電動モータ）、１０ 減速機構、１１、１２ ボールネジ機構（回転−直動変換機構）、１３、１４ ピストン（押圧部材）

Claims (11)

1. 単一の電動モータと、該電動モータの回転が伝達される２つの回転−直動変換機構と、各回転−直動変換機構によりブレーキパッドをディスクロータに押圧する押圧部材と、前記電動モータと前記２つの回転−直動変換機構との間に介装される減速機構とを備え、
   前記減速機構は、前記２つの回転−直動変換機構の一方に前記電動モータの入力を増力した回転出力を伝達し、他方に該回転出力の反力を伝達することを特徴とする電動ディスクブレーキ。
2. 前記減速機構は、前記電動モータの回転を入力する入力部と、前記２つの回転−直動変換機構の一方に回転出力を伝達する第１出力部と、他方に前記回転出力の反力を伝達する第２出力部とを有することを特徴とする請求項１に記載の電動ディスクブレーキ。
3. 前記減速機構は、前記入力部、前記第１出力部、及び前記第２出力部が同心上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電動ディスクブレーキ。
4. 前記第１出力部と前記第２出力部とは、反対方向に回転することを特徴とする請求項２に記載の電動ディスクブレーキ。
5. 前記減速機構は、前記電動モータの回転によって偏心回転する偏心軸と、該偏心軸に回転可能に支持された外歯歯車と、該外歯歯車に噛合って互いに差動回転する第１内歯歯車及び第２内歯歯車とを有し、該第１及び第２内歯歯車が前記２つの回転−直動変換機構にそれぞれ回転を伝達することを特徴とする請求項１に記載の電動ディスクブレーキ。
6. 前記減速機構は、前記２つの回転−直動変換機構に伝達するトルクが異なることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動ディスクブレーキ。
7. 前記回転出力と前記回転出力の反力との絶対値の差が前記電動モータによる入力に等しいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電動ディスクブレーキ。
8. 前記２つの回転−直動変換機構から前記押圧部材に伝達される力を等しくする出力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電動ディスクブレーキ。
9. 前記出力調整手段は、前記減速機構と前記回転−直動変換機構との間に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の電動ディスクブレーキ。
10. 前記出力調整手段は、前記回転−直動変換機構に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の電動ディスクブレーキ。
11. 前記２つの回転−直動変換機構は、前記ディスクロータの円周方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の電動ディスクブレーキ。

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