JP4988280B2 - 電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータと、電動式直動アクチュエータを用いてブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置に関する。

電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータには、運動変換機構としてボールねじ機構やボールランプ機構を採用したものが多く、小容量の電動モータで大きな直線駆動力が得られるように、遊星歯車減速機構等の歯車減速機構を組み込んだものが多い（例えば、特許文献１参照）。

一方、車両用ブレーキ装置としては油圧式のものが多く採用されてきたが、近年、ＡＢＳ(Antilock Brake System)等の高度なブレーキ制御の導入に伴い、これらの制御を複雑な油圧回路なしに行うことができる電動式ブレーキ装置が注目されている。電動式ブレーキ装置は、ブレーキペダルの踏み込み信号等で電動モータを作動させ、上述したような電動式直動アクチュエータをキャリパボディに組み込んでブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである（例えば、特許文献２参照）。

通常、電動式ブレーキ装置は車両のばね下に取り付けられるので、路面からの振動を受けても安定して作動し、かつ、コンパクトに設計できるものが望まれる。

特開平６−３２７１９０号公報（第１、５図） 特開２００３−３４３６２０号公報（第１図）

上述した従来の電動式直動アクチュエータに採用されているボールねじ機構やボールランプ機構は、リードを有するねじ筋や傾斜カム面に沿わせる運動変換機構によって、ある程度の増力機能を有するが、電動式ブレーキ装置等で必要とされるような大きな増力機能は確保できない。このため、これらの運動変換機構を採用した電動式直動アクチュエータでは、上述したような別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、遊星歯車減速機構等の歯車減速機構を組み込むことは、電動式直動アクチュエータのコンパクトな設計を阻害する。

このような問題に対して、本出願人は、別途の減速機構を組み込むことなく大きな増力機能を確保でき、直動ストロークが小さい電動式ブレーキ装置にも好適な電動式直動アクチュエータとして、電動モータのロータ軸と、このロータ軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラがロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、各遊星ローラの外径面に、螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、ロータ軸の回転運動をキャリヤの直線運動に変換する機構を先に提案している（特願２００５−２１７２５０、特願２００５−２１７４２９）。

上述した電動式直動アクチュエータは、ケーシングの内径面の電動モータ側に縮径段差部を設け、直動アクチュエータで駆動されるブレーキ部材等の被駆動物が配設される側から外輪部材をケーシングに挿入して、この縮径段差部で外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるようにしており、外輪部材を固定するケーシングの内径面を被駆動物の配設側からしか加工できないので、ケーシングの内径面の加工がしにくく、組み立て性も悪い問題がある。

そこで、本発明の課題は、ケーシングの内径面の加工を容易にするとともに、組み立て性もよくすることである。

上記の課題を解決するために、本発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータのロータ軸と、このロータ軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラが前記ロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記キャリヤの直線運動に変換して、被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記ケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に前記外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入した構成を採用した。

すなわち、ケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入することにより、ケーシングの内径面を双方向から容易に加工できるようにするとともに、外輪部材もケーシングに双方向から挿入可能として組み立て性をよくした。

前記環状溝に嵌入されるストッパを複数の円弧状部材で形成することにより、ストッパを環状溝に容易に嵌入することができる。

前記複数の円弧状部材で形成したストッパの内径面を保持する手段を設けることにより、ストッパの環状溝からの脱落を防止することができる。

前記ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらのロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成することにより、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。

また、本発明の電動式ブレーキ装置は、電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動されるブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータに上述したいずれかの電動式直動アクチュエータを用いることにより、別途の減速機構を組み込むことなく、大きな直線駆動力でブレーキを作動できるようにするとともに、ケーシングの内径面を容易に加工でき、電動式直動アクチュエータの組み立て性も改善できるようにした。

本発明の電動式直動アクチュエータは、ケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入したので、ケーシングの内径面を容易に加工でき、組み立て性もよくすることができる。

前記環状溝に嵌入されるストッパを複数の円弧状部材で形成することにより、ストッパを環状溝に容易に嵌入することができる。

前記複数の円弧状部材で形成したストッパの内径面を保持する手段を設けることにより、ストッパの環状溝からの脱落を防止することができる。

前記ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらのロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成することにより、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。

本発明の電動式ブレーキ装置は、電動式直動アクチュエータに上述した電動式直動アクチュエータを用いたので、別途の減速機構を組み込むことなく、大きな直線駆動力でブレーキを作動できるとともに、ケーシングの内径面を容易に加工でき、電動式直動アクチュエータの組み立て性も改善することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は、第１の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す。この電動式直動アクチュエータは、図１および図２に示すように、円筒状のケーシング１の一端側に電動モータ２が取り付けられ、円筒面で形成されたケーシング１の内径面に固定された外輪部材３と、ケーシング１の中心に延出された電動モータ２のロータ軸２ａとの間に、キャリヤ４に回転自在に支持された３個の遊星ローラ５が介在し、各遊星ローラ５がロータ軸２ａの回転に伴って、その周りを自転しながら公転するようになっている。ケーシング１の電動モータ２取り付け側の内径面には環状溝１ａが設けられ、この環状溝１ａに、外輪部材３に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパ６が嵌入され、その内径面を保持する環状の保持部材７が、電動モータ２と一緒にボルト８で取り付けられている。

前記各遊星ローラ５は、ロータ軸２ａに外嵌されたキャリヤ４の支持軸４ａに針状ころ軸受９で回転自在に支持され、その自転がスラスト玉軸受１０でキャリヤ４に支持されている。また、各遊星ローラ５と一緒に公転するキャリヤ４には直線駆動部材１１がスラスト玉軸受１２で支持され、各遊星ローラ５の直線運動がキャリヤ４を介して直線駆動部材１１に伝達されるようになっている。なお、アクチュエータの内部は、直線駆動部材１１の外径側と外輪部材３との間に装着されたブーツ１３でシールされ、ロータ軸２ａが貫通する直線駆動部材１１の内径側は、膜状シール１４でシールされている。

図３（ａ）に示すように、前記各遊星ローラ５が転接する外輪部材３の内径面には２条の螺旋溝３ａが設けられ、各螺旋溝３ａに周着された角形断面の条部材３ｂで、外輪部材３の内径面に２条の螺旋凸条が形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、前記各遊星ローラ５の外径面には、条部材３ｂで形成された螺旋凸条が嵌まり込み、螺旋凸条と同一ピッチでリード角の異なる１条の螺旋溝５ａが設けられている。なお、外輪部材３の螺旋凸条を２条の多条螺旋としたのは、遊星ローラ５の螺旋溝５ａとのリード角の差の設定自由度を大きくするためであり、螺旋凸条は１条のものとしてもよい。また、図３（ａ）、（ｂ）に示された螺旋凸条と螺旋溝５ａの螺旋の向きは、互いに逆向きになっているように見えるが、図３（ａ）に示された螺旋凸条は、図３（ｂ）に示された螺旋溝５ａの裏側の部分に螺合するので、両者の螺旋の向きは同じである。したがって、ロータ軸２ａの周りを自転しながら公転し、その螺旋溝５ａが外輪部材３の螺旋凸条と螺合する各遊星ローラ５は、螺旋凸条と螺旋溝５ａとのリード角の差によって軸方向へ直線運動する。

前記ストッパ６は、図４（ａ）に示すように、中心角が１２０°の３つの円弧状部材６ａで形成され、各円弧状部材６ａは円周方向で互いに突き合わされており、ケーシング１の環状溝１ａに容易に嵌入できるようになっている。ストッパ６はこのように分割されていても、内径面を環状の保持部材７で保持されるので、環状溝１ａから脱落することはない。

図４（ｂ）は、前記ストッパ６の変形例を示す。このストッパ６は、４つの円弧状部材６ａで形成され、各円弧状部材６ａの間には円周方向に隙間が開けられている。ストッパ６の円弧状部材６ａへの分割数は２以上であればよく、この変形例のように、各円弧状部材６ａの間に隙間を開けてもよい。

図５は、上述した電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す。この電動式ブレーキ装置は、キャリパボディ２１の内部で被制動部材としてのディスクロータ２２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド２３を対向配置したディスクブレーキであり、キャリパボディ２１に電動式直動アクチュエータのケーシング１が固定され、その直線駆動部材１１でブレーキパッド２３がディスクロータ２２に押圧されるようになっている。なお、直線駆動部材１１は押圧する側のブレーキパッド２３にキー２４で回り止めされている。

図６は、第２の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す。この電動式直動アクチュエータは、前記ケーシング１の環状溝１ａに嵌入されたストッパ６の内径面が、電動モータ２のケース前面に設けられた小径段差部２ｂで保持されている点が、第１の実施形態のものと異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。

上述した実施形態では、外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、遊星ローラの外径面にこの螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なる螺旋溝を設けたが、螺旋凸条はロータ軸の外径面に設けることもでき、遊星ローラの外径面には、螺旋凸条と同一ピッチの周方向溝を設けることもできる。

第１の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図 図１のII−II線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図１の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの螺旋溝を示す正面図 ａは図１のストッパを示す正面図、ｂはａの変形例を示す正面図 図１の電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す縦断面図 第２の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図

符号の説明

１ ケーシング
１ａ 環状溝
２ 電動モータ
２ａ ロータ軸
２ｂ 小径段差部
３ 外輪部材
３ａ 螺旋溝
３ｂ 条部材
４ キャリヤ
４ａ 支持軸
５ 遊星ローラ
５ａ 螺旋溝
６ ストッパ
６ａ 円弧状部材
７ 保持部材
８ ボルト
９ 針状ころ軸受
１０ スラスト玉軸受
１１ 直線駆動部材
１２ スラスト玉軸受
１３ ブーツ
１４ 膜状シール
２１ キャリパボディ
２２ ディスクロータ
２３ ブレーキパッド
２４ キー

Claims (5)

1. 電動モータのロータ軸と、このロータ軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラが前記ロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記キャリヤの直線運動に変換して、被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記ケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの電動モータ取り付け側の内径面に環状溝を設け、この環状溝に前記外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入したことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
   
2. 前記環状溝に嵌入されるストッパを複数の円弧状部材で形成した請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記複数の円弧状部材で形成したストッパの内径面を保持する手段を設けた請求項２に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 前記ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらのロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成した請求項１乃至３のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
5. 電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動されるブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータに請求項１乃至４のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータを用いたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。

Images