JP5687518B2 - 電動式直動アクチュエータおよび電動式ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ブレーキパッド等の被駆動部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータおよびその電動式直動アクチュエータを用いた電動式ディスクブレーキ装置に関する。

電動モータを駆動源とする電動式直動アクチュエータにおいては、電動モータのロータ軸の回転運動を運動変換機構により軸方向に移動自在に支持された被駆動部材の直線運動に変換するようにしている。

電動式直動アクチュエータに採用された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が知られているが、これらの運動変換機構においては、ある程度の増力機能を有するものの、電動式ディスクブレーキ装置等で必要とされるような大きな増力機能を確保することができない。

そこで、上記のような運動変換機構を採用した電動式直動アクチュエータにおいては、遊星歯車機構等の減速機構を別途組込んで駆動力の増大を図るようにしているが、上記減速機構を組込む分、構成が複雑となり、電動式直動アクチュエータが大型化するという問題があった。

そのような問題点を解決するため、本件出願人は、減速機構を組込むことなく大きな増力機能を確保することができ、直動ストロークが比較的小さい電動式ディスクブレーキ装置への採用に好適な電動式直動アクチュエータを特許文献１において既に提案している。

上記特許文献１に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、電動モータによって回転駆動される回転軸と、その回転軸の外側に設けられた外輪部材との間に複数の遊星ローラを組込み、その複数の遊星ローラのそれぞれを回転軸を中心にして回転可能なキャリヤにより回転自在に支持し、上記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触によって遊星ローラを自転させつつ公転させ、その遊星ローラの外径面に形成された螺旋溝または円周溝と外輪部材の内径面に設けられた螺旋突条との噛み合いによって外輪部材とキャリヤを軸方向に相対的に直線移動させるようにしている。

ここで、遊星ローラが回転軸の外径面と外輪部材の内径面間に負の嵌め合い隙間をもって組込む構成であると、組付けに手間がかかり、コストが高くなるという問題が生じる。そこで、そのような問題点を解決するため、上記特許文献１に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、複数の遊星ローラを回転自在に支持するローラ軸をキャリヤによって径方向に移動自在に支持し、その複数のローラ軸のそれぞれを弾性部材により径方向内方に向けて付勢して、遊星ローラのそれぞれを回転軸の外径面に弾性接触させるようにしている。

特開２００９−１９７８６３号公報

ところで、特許文献１に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、弾性部材としてＣ形リングを採用し、そのＣ形リングを複数のローラ軸に外接する組込みとして、各ローラ軸を径方向内方に向けて付勢するようにしており、上記Ｃ形リングはコストが安いという特徴を有するものの、下記に示すような不都合が生じる可能性があり、改善すべき点が残されている。

すなわち、Ｃ形リングは周方向の一部が切り離れているため、遊星ローラの自転に伴なって複数のローラ軸が僅かでも回転すると、そのローラ軸との接触によりＣ形リングが複数のローラ軸の外接円方向に回転することになる。そして、そのＣ形リングの切り離し部が複数のローラ軸の一つと径方向で対向する位置までＣ形リングが接触回転すると、その切り離し部にローラ軸が嵌まり込み、Ｃ形リングが自己の弾性で縮径する。その縮径により、回転軸の外径面に対する遊星ローラの接触圧が抜け、回転軸の回転を遊星ローラに伝達することができず、回転軸が空転して電動式直動アクチュエータを作動させることができなくなる。

この発明の課題は、コストの安い弾性リングの採用においても遊星ローラを回転軸の外径面と弾性接触する状態に常に保持することができるようにして、回転軸の回転を遊星ローラに常に確実に伝達できるようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、円筒状のハウジング内に外輪部材を組込み、その外輪部材の軸心上に回転軸を設け、その回転軸の外径面と前記外輪部材の内径面間に複数の遊星ローラを組込み、その複数の遊星ローラを回転自在に支持する遊星ローラと同数のローラ軸を有し、各ローラ軸が径方向に移動自在とされたキャリヤを前記回転軸を中心にして回転自在に支持し、周方向の一部が切り離された弾性リングを前記複数のローラ軸のそれぞれに外接する組付けとして複数の遊星ローラのそれぞれを回転軸の外径面に圧接する方向に向けて付勢し、前記遊星ローラのそれぞれの外径面に前記外輪部材の内径面に設けられた螺旋突条に噛合する螺旋溝または円周溝を形成し、前記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触により複数の遊星ローラを自転および公転させて外輪部材とキャリヤとを相対的に軸方向に移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、前記弾性リングと複数のローラ軸の相互間に、弾性リングが複数のローラ軸の外接円方向に相対回転するのを防止する回り止め手段を設けた構成を採用したのである。

また、この発明に係る電動式ディスクブレーキ装置においては、電動式直動アクチュエータによりブレーキパッドを直線駆動し、そのブレーキパッドでブレーキディスクを押圧して、そのブレーキディスクに制動力を付与するようにした電動式ディスクブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータとしてこの発明に係る電動式直動アクチュエータを用いた構成を採用したのである。

上記の構成からなる電動式直動アクチュエータにおいて、回転駆動源からの回転を回転軸に入力して、その回転軸を回転させると、遊星ローラが回転軸との摩擦接触によって自転しつつ公転し、遊星ローラの外径面に形成された螺旋溝または円周溝と外輪部材の内径面に設けられた螺旋突条の係合により外輪部材とキャリヤの一方が軸方向に直線移動する。

このため、上記外輪部材とキャリヤのうち、軸方向に直線移動する一方の部材に電動式ディスクブレーキ装置のブレーキパッドを接続することにより、ブレーキパッドを直線駆動してブレーキディスクに押し付けることができ、ブレーキディスクに制動力を付与することができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、複数のローラ軸のそれぞれに外接する組付けとされて、それぞれのローラ軸を径方向内方に付勢する弾性リングを回り止め手段によって回り止めしているため、複数のローラ軸と弾性リングの相対的な位置関係は常に一定とされる。このため、弾性リングによって複数のローラ軸は径方向内方に付勢される状態に保持されることになる。その結果、複数の遊星ローラは回転軸の外径面に弾性接触する状態に保持されることになり、回転軸の回転は遊星ローラに確実に伝達されることになる。

ここで、回り止め手段として、弾性リングの切り離し端に内向きの係合片を設け、その係合片を周方向に隣接する２本のローラ軸のそれぞれに係合させて、弾性リングを複数のローラ軸に対して回り止めする構成のものや、弾性リングの一部に、隣接する２本のローラ軸間に渡る直線部を形成して、その直線部の両端部に屈曲部を設け、その屈曲部を隣接する２本のローラ軸に係合させて、弾性リングを複数のローラ軸に対して回り止めする構成のものを採用することができる。さらには、弾性リングの一部に、隣接する２本のローラ軸の対向部間から径方向内方に入り込む湾曲部を形成して、その湾曲部の両端部に屈曲部を設け、その屈曲部を前記隣接する２本のローラ軸に係合した構成からなるものを採用することができる。

上記のような周方向の一部が切り離された弾性リングに代えて、巻き数を一つ以上とするリングばねを採用することによって、複数のローラ軸を径方向内方に付勢する状態に保持することができ、複数の遊星ローラを回転軸の外径面に弾性接触する状態に確実に保持することができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、上記のように、複数のローラ軸のそれぞれに外接する組付けとされて、それぞれのローラ軸を径方向内方に付勢する弾性リングを回り止め手段により回り止めしたことにより、弾性リングによって複数のローラ軸を径方向内方に付勢して複数の遊星ローラを回転軸の外径面に弾性接触する状態に保持することができる。このため、回転軸の回転を遊星ローラに確実に伝達することができ、電動式直動アクチュエータを常に確実に作動させることができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータの実施の形態を示す縦断面図 図１の一部を拡大して示す断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図２のIV−IV線に沿った断面図 弾性リングを回り止めする回り止め手段の他の例を示す断面図 弾性リングを回り止めする回り止め手段のさらに他の例を示す断面図 この発明に係る電動式ディスクブレーキ装置の実施の形態を示す縦断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この発明に係る電動式直動アクチュエータＡは、円筒状のハウジング１を有し、そのハウジング１の一端には径方向外方に張り出すベースプレート２が設けられ、そのベースプレート２の外側面はハウジング１の一端部にボルト止めされたカバー３によって覆われている。

ハウジング１の内部には外輪部材５が組込まれている。外輪部材５は回り止めされ、かつ、ハウジング１の内径面に沿って軸方向に移動自在とされ、その内径面には、図２に示すように、断面Ｖ字形の螺旋突条６が設けられている。

図１に示すように、ハウジング１内には、外輪部材５の軸方向一端側に軸受部材７が組込まれている。軸受部材７は円盤状をなし、その中央部にはボス部７ａが設けられている。軸受部材７は、ハウジング１の内径面に取付けた止め輪８によってカバー３側に移動するのが防止されている。

軸受部材７のボス部７ａ内には一対の転がり軸受９が軸方向に間隔をおいて組込まれ、その転がり軸受９によって外輪部材５の軸心上に配置された回転軸１０が回転自在に支持されている。

ハウジング１のベースプレート２には電動モータ１１が支持され、その電動モータ１１のロータ軸１２の回転は、カバー３内に組込まれたギヤ減速機構１３によって回転軸１０に伝達されるようになっている。

外輪部材５の内側には回転軸１０を中心にして回転可能なキャリヤ１４が組込まれている。図２および図３に示すように、キャリヤ１４は、軸方向で対向する一対のディスク１４ａ、１４ｂを有し、一方のディスク１４ｂに設けられた複数の間隔調整用柱部１５によって一対のディスク１４ａ、１４ｂの対向間隔が一定に保持されている。

キャリヤ１４は、一対のディスク１４ａ、１４ｂの内径面に組み込まれたすべり軸受１６により回転軸１０を中心にして回転自在に、かつ、軸方向にスライド自在に支持され、上記回転軸１０の軸端部に取付けられた止め輪１７により回転軸１０の軸端から抜け出るのが防止されている。

キャリヤ１４における一対のディスク１４ａ、１４ｂのそれぞれには、軸方向で対向する一対の軸挿入孔１８が周方向に９０°の間隔をおいて４組形成され、各組の対向一対の軸挿入孔１８のそれぞれにローラ軸１９の軸端部が挿入されている。それぞれのローラ軸１９には対向一対の軸受２０が嵌合され、その軸受２０によって遊星ローラ２１が回転自在に支持されている。

ここで、一対のディスク１４ａ、１４ｂに形成された軸挿入孔１８は径方向に長い長孔とされており、ローラ軸１９はその長孔の両端に当接する範囲において移動自在とされている。

ローラ軸１９の両端部は、ディスク１４ａ、１４ｂを貫通し、そのディスク１４ａ、１４ｂの外側面から外部に位置する端部外周に周溝２２が形成され、その周溝２２の底面に外接するようにして弾性リング２３が組付けられている。

図２および図４に示すように、弾性リング２３は、周方向の一部が切り離されたＣ形をなし、拡径された状態での組込みとされて縮径方向への復元弾性を有し、その弾性力によりローラ軸１９が内向きに付勢され、遊星ローラ２１が回転軸１０の外径面に弾性接触している。このため、回転軸１０が回転すると、その回転軸１０の外径面に対する摩擦接触によって遊星ローラ２１が回転するようになっている。

弾性リング２３は、ローラ軸１９との間に設けられた回り止め手段４０によって複数のローラ軸１９の外接円方向に相対回転するのが防止されている。

回り止め手段４０として、ここでは、図４に示すように、弾性リング２３の切り離し端に内向きの係合片４１を設け、その係合片４１を周方向に隣接する２本のローラ軸１９のそれぞれに係合して、弾性リング２３を回り止めしている。

遊星ローラ２１の外径面には、外輪部材５に設けられた螺旋突条６のピッチと同一のピッチで螺旋溝２４が形成され、その螺旋溝２４に螺旋突条６が係合している。なお、螺旋溝２４に代えて、複数の円周溝を螺旋突条６のピッチと同一のピッチで形成してもよい。

キャリヤ１４の一対のディスク１４ａ、１４ｂのうち、軸受部材７側に位置するインナ側ディスク１４ａと遊星ローラ２１の対向面間にはスラスト軸受２５が組み込まれている。

また、キャリヤ１４におけるインナ側ディスク１４ａと軸受部材７の対向面間には、環状のサポート部材２６と、スラスト軸受２７とが組み込まれ、上記スラスト軸受２７はキャリヤ１４およびサポート部材２６に負荷される軸方向のスラスト荷重を受けるようになっている。

サポート部材２６にはインナ側ディスク１４ａと対向する面に環状溝２８が形成され、その環状溝２８内に前述の弾性リング２３が収容されている。

外輪部材５のハウジング１の端部開口から外部に位置する他端の開口はシールカバー２９の取付けにより閉塞されて内部に異物が侵入するのが防止されている。一方、ハウジング１の他端開口は、その他端部と外輪部材５の他端部間に取付けられたブーツ３０により閉塞されて内部に異物が侵入するのが防止されている。

実施の形態で示す電動式直動アクチュエータＡは上記の構造からなり、図７は、その電動式直動アクチュエータＡを採用した電動式ディスクブレーキ装置Ｂを示す。この電動式ディスクブレーキ装置Ｂにおいては、電動式直動アクチュエータＡにおけるハウジング１の他端部にキャリパボディ部５０を一体に設け、そのキャリパボディ部５０内に外周部の一部が配置されたブレーキディスク５１の両側に固定ブレーキパッド５２と可動ブレーキパッド５３を設け、その可動ブレーキパッド５３を外輪部材５の他端部に連結一体化している。

図７に示すような電動式ディスクブレーキ装置Ｂへの電動式直動アクチュエータＡの使用状態において、図１に示す電動モータ１１の駆動により回転軸１０が回転すると、遊星ローラ２１が回転軸１０との摩擦接触により自転しつつ公転する。

この時、遊星ローラ２１の外径面には螺旋溝２４が形成され、その螺旋溝２４に外輪部材５の内径面に設けられた螺旋突条６が係合しているため、遊星ローラ２１の自転および公転により外輪部材５が軸方向に移動し、可動ブレーキパッド５３がブレーキディスク５１に押し付けられ、ブレーキディスク５１に制動力が付与される。

図１乃至図４に示す電動式直動アクチュエータにおいては、複数のローラ軸１９を径方向内方に向けて付勢して遊星ローラ２１を回転軸１０の外径面に弾性接触させる弾性リング２３が回り止め手段４０によって回り止めされているため、複数のローラ軸１９と弾性リング２３の相対的な位置関係を常に一定に保持することができる。このため、弾性リング２３によって複数のローラ軸１９を径方向内方に付勢して遊星ローラ２１を回転軸１０の外径面に弾性接触する状態に常に保持することができる。したがって、回転軸１０の回転を遊星ローラ２１に確実に伝達することができ、電動式直動アクチュエータが作動不能になるというようなことはない。

図４では、回り止め手段４０として、弾性リング２３の両端に形成された内向きの係合片４１を周方向に隣接する２本のローラ軸１９のそれぞれに係合させるようにしたものを示したが、回り止め手段４０はこれに限定されるものではない。

図５および図６は回り止め手段４０の他の例を示す。図５に示す回り止め手段４０においては、弾性リング２３の一部に、隣接する２本のローラ軸１９間に渡る直線部４２を形成して、その直線部４２の両端部に屈曲部４３を設け、その屈曲部４３を隣接する２本のローラ軸１９に係合して、弾性リング２３を回り止めしている。

図６に示す回り止め手段４０においては、弾性リング２３の一部に、隣接する２本のローラ軸１９の対向部間から径方向内方に入り込む湾曲部４４を形成して、その湾曲部４４の両端部に屈曲部４５を設け、その屈曲部４５を隣接する２本のローラ軸１９に係合して、弾性リング２３を回り止めしている。

図５および図６に示すいずれの回り止め手段４０においても弾性リング２３を確実に回り止めすることができるため、複数のローラ軸１９を径方向内方に付勢して遊星ローラ２１を回転軸１０の外径面に弾性接触する状態に常に保持することができ、電動式直動アクチュエータが作動不能になるというようなことはない。

実施の形態では、遊星ローラ２１の自転と公転とによって外輪部材５を軸方向に移動させるようにしたが、外輪部材５を固定し、キャリヤ１４を軸方向に移動させるようにしてもよい。

Ａ 電動式直動アクチュエータ
Ｂ 電動式ディスクブレーキ装置
１ ハウジング
５ 外輪部材
６ 螺旋突条
１０ 回転軸
１１ 電動モータ
１４ キャリヤ
２１ 遊星ローラ
２４ 螺旋溝
４０ 回り止め手段
４１ 係合片
４２ 直線部
４３ 屈曲部
４４ 湾曲部
４５ 屈曲部
５１ ブレーキディスク
５３ 可動ブレーキパッド(ブレーキパッド)

Claims (4)

1. 円筒状のハウジング内に外輪部材を組込み、その外輪部材の軸心上に回転軸を設け、その回転軸の外径面と前記外輪部材の内径面間に複数の遊星ローラを組込み、その複数の遊星ローラを回転自在に支持する遊星ローラと同数のローラ軸を有し、各ローラ軸が径方向に移動自在とされたキャリヤを前記回転軸を中心にして回転自在に支持し、周方向の一部が切り離された弾性リングを前記複数のローラ軸のそれぞれに外接する組付けとして複数の遊星ローラのそれぞれを回転軸の外径面に圧接する方向に向けて付勢し、前記遊星ローラのそれぞれの外径面に前記外輪部材の内径面に設けられた螺旋突条に噛合する螺旋溝または円周溝を形成し、前記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触により複数の遊星ローラを自転および公転させて外輪部材とキャリヤとを相対的に軸方向に移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記弾性リングと複数のローラ軸の相互間に、弾性リングが複数のローラ軸の外接円方向に相対回転するのを防止する回り止め手段を設け、その回り止め手段が、前記弾性リングの切り離し端に内向きの係合片を設け、その係合片を周方向に隣接する２本のローラ軸のそれぞれに係合させた構成からなることを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 円筒状のハウジング内に外輪部材を組込み、その外輪部材の軸心上に回転軸を設け、その回転軸の外径面と前記外輪部材の内径面間に複数の遊星ローラを組込み、その複数の遊星ローラを回転自在に支持する遊星ローラと同数のローラ軸を有し、各ローラ軸が径方向に移動自在とされたキャリヤを前記回転軸を中心にして回転自在に支持し、前記複数のローラ軸のそれぞれを弾性リングにより径方向内方に向けて付勢して複数の遊星ローラのそれぞれを回転軸の外径面に圧接し、前記遊星ローラのそれぞれの外径面に前記外輪部材の内径面に設けられた螺旋突条に噛合する螺旋溝または円周溝を形成し、前記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触により複数の遊星ローラを自転および公転させて外輪部材とキャリヤとを相対的に軸方向に移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記弾性リングが、巻き数を一つ以上とするリングばねからなり、そのリングばねを複数のローラ軸に外接する組込みとしたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
3. 前記回転軸が、電動モータを駆動源とする請求項１又は２に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 電動式直動アクチュエータによりブレーキパッドを直線駆動し、そのブレーキパッドでブレーキディスクを押圧して、そのブレーキディスクに制動力を付与するようにした電動式ディスクブレーキ装置において、
   前記電動式直動アクチュエータが請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータからなることを特徴とする電動式ディスクブレーキ装置。

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