JP5769658B2 - ブレーキアクチュエータ、ブレーキアクチュエータを使用したブレーキ装置、ブレーキアクチュエータの運転制御装置、並びにプログラム - Google Patents

Description

この発明は、車両等に制動力を付与するためのブレーキアクチュエータ、ブレーキアクチュエータを使用したブレーキ装置、ブレーキアクチュエータの運転制御装置、並びにプログラムに関する。

従来、車両等に使用されるブレーキ装置として、車軸に円盤を取り付け、この円盤をブレーキパッドで挟むことにより制動させるディスクブレーキと、車輪の周面に制動子を押し付けて制動させる踏面式ブレーキが使用されている。これらのブレーキ装置には、車輪に対して制動力を発生させるために、ブレーキパッドあるいは制動子に押圧力を発生させるためのブレーキアクチュエータが用いられる。

車両等に使用されるブレーキアクチュエータとして、例えば、特許文献１に示されるブレーキアクチュエータが用いられる。特許文献１に記載されたブレーキアクチュエータは、モータと、モータの駆動軸に接続されたブレーキスピンドルと、ブレーキスピンドルの回転により並進移動するナット・スピンドル構成ユニットと、ブレーキスピンドルと同軸上に配置された内側蓄力ばねと、同じく同軸上に配置され、内側蓄力ばねの外側に配置された外側蓄力ばねと、から構成されている。

そして、ナットスピンドル構成ユニットは、外側蓄力ばねを保持するスライドスリーブと、制動力を車輪に発生させる制動軸に接続されるコネクティングスピンドルと、に接続されている。したがって、ナット・スピンドル構成ユニットと、外側蓄力ばねを保持するスライドスリーブと、コネクティングスピンドルとが、ナット・スピンドル構成ユニットの回転により、一体的に移動されるように構成されている。

特許第４１４５６４９号公報

特許文献１に記載されたブレーキアクチュエータは、ブレーキ操作がされると、車輪と制動子が接触することで、アクチュエータ側に車輪から反力を受ける。この反力は、コネクティングスピンドルと、当該コネクティングスピンドルが係合するナット・スピンドル構成ユニットと、当該ナット・スピンドル構成ユニットが係合するブレーキスピンドルとに、直接かかる。そして、最終的にはモータにも反力がかかり、この反力によりアクチュエータ自体に損傷をあたえるおそれがある。特に、非常時にブレーキをかけるときには、車輪側からの反力も大きく、機械に与える衝撃力も大きい。

また、特許文献１に記載されたブレーキアクチュエータは、モータの回転トルクをナット・スピンドル構成ユニットによって、車輪を押圧する力に変換して、ブレーキ力を発生させている。したがって、車輪を押圧する力を制御するためには、モータの回転トルクを制御する必要がある。しかし、ブレーキ装置に使用される機械部品に寸法の誤差があること、及び車輪との摩擦による押圧力にロスが生じること、から、モータの回転トルクを所望の値に制御することは困難である。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、安全に作動することができるブレーキアクチュエータ、ブレーキアクチュエータを使用したブレーキ装置、ブレーキアクチュエータの運転制御装置、並びにプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかるブレーキアクチュエータは、凹部状の断面形状で形成され、底板と、凹部開口部の外周に外側方向に突出する突出部と、を有し、駆動部により、該底板が移動される第１の移動体と、第１の移動体と相対移動可能に配置され、第１の移動体の凹部開口部内に挿入出移動する板状の第２の移動体と、一端部に駆動部を接続し、他端部に第２の移動体の一面を接続した軸であって、第１の移動体に貫いて第２の移動体に接続することで、第１の移動体と第２の移動体とを、同軸上に配置する軸と、第１の移動体の突出部に一端部が当接し、第１の移動体の底板側に配置された板材に他端部が当接した第１の弾性部材であって、駆動部により軸が、第１の移動体に押圧力を付与すると、圧縮が解放されるように変化し、第２の移動体を軸方向に移動させる第１の弾性部材と、第１の移動体の底板に一端部を当接し、第２の移動体の一面に他端部を当接した第２の弾性部材と、を備える。

この発明によれば、ブレーキアクチュエータを稼動してブレーキをかけたときに、車輪からの反力に対して、第２の弾性部材により対抗する力を付与することで、ブレーキ装置に与えるダメージを軽減することができるとともに、所定の制御機構を使用することで、ブレーキ力の制御を簡易に行うことができる。

本発明の実施の形態１に係るブレーキアクチュエータの全体構成を示す図である。 実施の形態１に係るブレーキアクチュエータの動作を示す図である。 実施の形態１に係るブレーキアクチュエータを使用したブレーキ装置の概要を示す図である。 実施の形態１に係るブレーキアクチュエータの運転制御機構を示す構成図である。 実施の形態１に係るブレーキアクチュエータの運転制御機構を示すブロック図である。 実施の形態１に係るブレーキアクチュエータの運転制御機構のブロック線図である。 実施の形態１に係るブレーキアクチュエータのブレーキ力制御のフローチャートである。 実施の形態２に係るブレーキアクチュエータの構成図である。 実施の形態３に係るブレーキアクチュエータの構成図である。 実施の形態４係るブレーキアクチュエータの構成図である。 実施の形態５に係るブレーキアクチュエータの構成図である。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、実施の形態１に係るブレーキアクチュエータの一部を切断した側断面図である。

ブレーキアクチュエータ１は、ボールねじ軸４と、ボールねじナット５と、第１の移動体６と、第２の移動体７と、第１の弾性部材８と、及び第２の弾性部材９と、からなる。ボールねじ軸４、ボールねじナット５、第１の移動体６、第２の移動体７、第１の弾性部材８、及び第２の弾性部材９は、ハウジング３内に収容されている。また、ブレーキアクチュエータ１は、一端部がモータ２に接続され、他端部が制動軸２７に接続される。

モータ２は、一般的にはステッピングモータ、またはサーボモータであり、車両の操作者のブレーキ指示入力操作に応じて、モータの回転の拘束解除と拘束が行われる。モータ２の回転の拘束解除と拘束は、モータ２内に設けられたストッパー（図示せず）により行われる。ストッパーがモータ軸に係合されているとモータ軸の回転を拘束し、ストッパーを解除するとモータ軸は回転を開始する。すなわち、操作者がブレーキ指示を入力すると、ストッパーが解除され、モータ２は回転してブレーキ力が発生し、操作者がブレーキ指示を終了すると、モータ２の回転が停止し、モータ２は、再度、ストッパーにより、回転が拘束される。

また、モータ２は駆動軸１０を有し、駆動軸１０は、カップリング１１に接続されている。モータ２の回転力はカップリング１１を介して、ボールねじ軸４に伝達される。カップリング１１は、カップリングハウジング１３に収容されている。

カップリングハウジング１３は、凹部断面形状を有し、その底部に駆動軸１０を貫通させるための孔１２が設けられている。また、カップリングハウジング１３は、底部と対向する側に開口部１４を有し、当該開口部１４は、ハウジング３の底板１６で閉塞されている。

ハウジング３は、好ましくは円筒形状であり、一方がカップリングハウジング１３の開口部を閉塞する底板１６、他方は開口部１７となっている。底板１６にはカップリング１１に接続されたボールねじ軸４を貫通するための孔１８が形成されており、孔１８には玉軸受け等の軸受け１９を取り付けることにより、ボールねじ軸４を円滑に回転させる。

第１の移動体６は、円筒部材で形成され、凹部断面形状を有する。凹部の底板２０がモータ２側に配置され、凹部の開口部２１がハウジング３の開口部１７側に配置される。第１の移動体６の凹部の開口部２１周縁部には、半径方向外側に突出する突出部２２が形成され、当該突出部２２に第１の弾性部材８の一端部が接続される。

また、第１の移動体６の凹部の底板２０には、ボールねじナット５が固定されており、当該底板２０の孔（図示せず）を貫通するボールねじ軸４と係合される。ボールねじナット５の内側に形成されたねじ溝と、ボールねじ軸４の外周に形成されたねじ溝とが螺合することにより、ボールねじナット５は、モータ２の回転により回転されるボールねじ軸４の回転に従って、図示右方向へ並進する。

第２の移動体７も、第１の移動体６と同様に、円筒部材で形成され、凹部断面形状を有する。凹部の底板２３は、ハウジング３の開口部１７側に配置され、凹部の開口部２４は、モータ２側に配置される。そして、第２の移動体７の凹部の底板２３に、制動軸２７が固定される。

ボールねじ軸４は、第１の移動体６の底板２０を貫通し、第１の移動体６と第２の移動体７は同軸上に配置される。第１の移動体６の開口部２１の直径は、第２の移動体７の開口部２４の直径より大きく形成されているので、第２の移動体７は、ボールねじ軸４の回転により、第１の移動体６の開口部２１に対して、挿入出して相対移動が可能となる。

第１の移動体６の円筒部２５と、第２の移動体７の円筒部２６とは、それぞれ僅かな隙間を隔てて、ボールねじ軸４と同軸上に配置されている。このような構成をとることで、第２の移動体７の円筒部２６の外周面が、第１の移動体６の円筒部２５の内周面により案内されて、相対移動が可能となる。

第１の弾性部材８と、第２の弾性部材９とは、好ましくはコイルばねであり、ステンレス等で形成された圧縮ばねである。第１の弾性部材８は、その一端部が第２の移動体７の突出部２２に固定され、他端部がハウジング３の底板１６に固定されている。また、第２の弾性部材９は、その一端部を第２の移動体７の底板２３固定され、他端部を第１の移動体６の底板２０に固定される。

第１の弾性部材８と、第２の弾性部材９とは、ボールねじ軸４の同軸上に配置され、さらに、第１の弾性部材８は、第２の弾性部材９の外側に配置される。第１の弾性部材８と第２の弾性部材９とは、第１の移動体６を介して直列に接続された構成となるので、ボールねじナット５がボールねじ軸４の回転により並進することにより、第１の移動板６、これに接続する第１の弾性部材８、及び第２の弾性部材９を、同時に移動させることになる。

本実施の形態で使用される第１の弾性部材８と第２の弾性部材９の例として、上述したコイルばねが用いられている。コイルばねは、一般にばね定数であらわされるフックの法則により、Ｆ＝ｋｘ（Ｆ：ばねによる反力、ｋ：ばね定数、ｘは自然長からの伸び・縮み長さ）として示される特徴を有する。

すなわち、第１の弾性部材８には、ばね定数の大きいばねを使用し、第２の弾性部材９には、ばね定数の小さいばねを使用する。第１の弾性部材８と第２の弾性部材９は、第１の移動体６を介して、直列に接続されているため、ばね定数が大きいばねほど小さく縮み、ばね定数が小さいほど大きく縮む。したがって、第１の弾性部材８が伸張した状態で第２の弾性部材９に力が加わると、第２の弾性部材９が縮むことになり、制動軸２７からの加わる車輪の反力に対して、第２の弾性部材９が縮むことになる。

第２の移動体７の底板２３は、ハウジング３の開口部１７側の面で制動子に押圧力を加えるための制動軸２７に接続される。

ハウジング３には、凹部の開口部１７の内周に、第１の移動体６の軸方向の移動を規制するためのストッパー２８が設けられている。ストッパー２８は、モータ２の回転により、ボールねじ軸４が回転し、第１の移動体６が制動軸２７側へ移動して、ハウジング３から飛び出ることを防止する。

次に、上述の構成を有するブレーキアクチュエータを使用したブレーキ装置について、図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態に係るブレーキアクチュエータを使用したエンジン装置を模式的に示す図である。図３(a)に示すように、ブレーキ装置３０は、ブレーキアクチュエータ１と、制動軸２７と、リンク機構３１と、制動子３２と、からなる。

ブレーキアクチュエータ１の制動軸２７は、リンク機構３１を介して制動子（ブレーキシュー）３２と接続されている。本実施の形態に係るブレーキアクチュエータが稼働すると、第２の移動体７から制動軸２７に押圧力がかかる。当該押圧力は、リンク機構３１を介して、制動子３２に伝わり、制動子３２は車輪３３方向に動き、車輪３３に接触して車輪３３を制動する。

ブレーキ力の制御は、リンク機構３１の軸に設けられ複数の孔３４に固定される制動子３２の固定位置を変更することにより、変更することができる。すなわち、制動軸２７の端部から離れた孔３４に制動子３２を接続すれば、より大きな制動力を発生させることができる。

次に、本実施の形態１に係るブレーキアクチュエータの動作を、図２(a)及び（ｂ）を参照して説明する。

ブレーキアクチュエータ１の動作は、ブレーキアクチュエータ１による押圧力が制動軸２７に加わらない「ユルメ動作」と、ユルメ動作からブレーキをかける「常用ブレーキ動作」と、非常用ブレーキをかける「非常ブレーキ動作」との３つの態様からなる。

（ユルメ動作）
ユルメ動作の際には、第１の弾性部材８は、最大圧縮状態にあり、第２に弾性部材９は、自然長である。そして、車輪３３に制動力を加えないために、モータ２の回転を拘束する必要がある。モータ２内に設けられたストッパーにより駆動軸１０の回転は、拘束された状態となっている。モータ２の回転が拘束されていれば、モータ２の回転力は、ボールねじ軸４に伝達されないので、ボールねじ軸４と係合するボールねじネット５は並進されない。ボールねじナット５が並進しないので、第１の移動体６及び第２の移動体７は移動されず、第１の弾性部材８及び第２の弾性部材９も変位しない。したがって、制動軸２７によって、車輪３３に制動力が与えられることはない。

（常用ブレーキ動作）
運転者のブレーキ操作入力により、モータ２に備えられたストッパーが解除されると、モータ２は回転駆動する。モータ２が回転駆動すると、カップリング１１を介してボールねじ軸４が回転され、それに伴い、ボールねじナット５がボールねじ軸４に沿って、並進される。ボールねじナット５が並進されることで、ボールねじナット５が固定された第１の移動体６が、制動軸２７方向に移動される。第１の移動体６の移動にともなって、第２の弾性部材９に接続された第２の移動体７も制動軸２７側（図示右方向）に移動する。また、第１の移動体６の移動に伴って、第１の移動体６の突出部２２に一端部を固定された第１の弾性部材８は、最大圧縮状態から伸張する。

第１の移動体６の移動及び第１の弾性部材８の伸張にともない、第１の移動体６と第２の弾性部材９を介して接続されている第２の移動体７も制動軸２７方向に移動される。第２の移動体７に固定されている制動軸２７は、リンク機構３１を介して制動子３２を車輪３３に接触させる。制動子３２が、車輪３３に接触されると、制動子３２の移動が制限され、車輪３３に制動子３２が接触されることにより発生する反力により第２の弾性部材９が圧縮されるので、車輪３３に制動力がかけられる。第２の弾性部材９のばねの最大弾性力は、制動力を車輪３３にかけたたときの反発力より大きく設定されているので、車輪３３からの反力に対抗することができる。

ブレーキ操作が終了し、ブレーキ操作者からブレーキ操作の終了指示あるとき、あるいは、別途、運転が再開されることにより、ブレーキ操作は終了する。そして、モータ２は、モータ２の回転をブレーキ操作時とは逆に回転させることで、第１の移動体６を元の位置に戻し、第１の移動体６が元の位置に戻ることにより、第１の弾性部材８が最大圧縮状態に戻る。また、第２の弾性部材９は自然長に戻る。

（非常用ブレーキ動作）
非常時、例えば停電等によりモータ２に電力が給電されないときには、モータ２の駆動軸１０は、ストッパーによる回転の拘束から解除される。モータ２の回転の拘束力が解除されると、最大圧縮状態であった第１の弾性部材８は、圧縮された状態から自然長の長さに戻ろうとするため伸張を開始する。第１の弾性部材８の伸張にともない、第１の移動体６が軸方向に移動される。第１の移動体６が軸方向に移動することにより、ボールねじナット５も回転され、軸方向に並進移動される。第２の弾性部材９を介して第１の移動体６と接続されている第２の移動体７も軸方向に移動し、第２の移動体７に固定された制動軸２７が、制動子３２により車輪３３に押圧力をかけることで、車輪３３が制動される。

第１の弾性部材８は、制動子３２が車輪３３と接触することで、移動が停止され、第２の弾性部材９により、車輪３３からの反力に抗する力を生じさせることにより、車輪３３に制動力が作用する。第１の弾性部材８と第２の弾性部材９は、第２の弾性部材９の弾性力と第１の弾性部材８の弾性力が釣り合う位置で、ボールねじナット４、第１の移動体６は、動きを停止される。ブレーキ操作が終了したら、モータ２を逆回転させて、初期の位置に、第１の移動体６、第２の移動体７、第１の弾性部材８、第２の弾性部材９を戻す。

以上のように、本実施の形態によれば、第２の弾性部材に９より車輪３３に制動をかけたことによる反力に抗する力を発生させるので、車輪３３から発生する反力によって、機械に大きな衝撃力を与えることはない。

次に、実施の態様１に係るブレーキアクチュエータ１の運転制御装置について、図４〜図７を参照して説明する。図４は、実施の形態１に係るブレーキアクチュエータのばね変位制御機構を示す構成図、図５は、ブレーキアクチュエータのばね変位制御機構を示すブロック図、図６は、ブレーキアクチュエータのばね変位制御機構のブロック線図、図７は、ブレーキアクチュエータのブレーキ力制御のフローチャートである。

図４に示すように、ブレーキアクチュエータ１の運転制御装置は、ばね変位制御装置４０と、ばね変位検知部４１とからなる。ばね変位制御装置４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２、入力装置４３、ＲＯＭ（Read Only Memory）４４、及びＲＡＭ（Random Access Memory）４５とからなる。

ＣＰＵ４２は、ばね変位制御装置４０の各部を統括して、各種の演算やプログラムの実行を行う。入力装置４３は、操作者からのブレーキ指示を受け付たり、運転状態に応じたブレーキ力の設定など各種の設定値を入力する装置である。ＲＯＭ４４は、ＣＰＵ４２の実行するプログラムや情報を記憶する記憶装置である。ＲＡＭ４５は、ＣＰＵ４２により演算されたデータ等を一時的に記憶する記憶装置である。

ばね変位検知器４１は、操作者のブレーキ指示に基づいて、変位する第１の弾性部材６の軸方向の長さを検知するものである。ばね変位検知器４１は、たとえば、第１の移動板６に設置され、第１の移動板６の移動変位を検知することにより、第１の弾性部材８の移動変位を検知する。ばね変位検知器４１としては、例えば、光学的なセンサを用いる。光学センサの発光部をハウジング３の内側に設け、受光部を第１の移動体７の突出部２２に設ける。突出部２２の移動変位を検知することで、第１の弾性部材８の軸方向の変位を検知することができる。

図５に示すように、ブレーキアクチュエータ１の運転制御装置は、入力部５１と、検知部５２と、変換部５３と、演算部５４と、記憶部５５と、実行部５６と、から構成される。

入力部５１は、ユーザからのブレーキ指示、及びブレーキに関する各種設定の入力指示を受け付ける。入力部５１は、ユーザからのブレーキ指示を受付け、ブレーキ指示で指示されたブレーキ力を、第１のブレーキ力値として記憶部５５に送信する。入力装置４３が、入力部５１に相当する。記憶部５５は、指示されたブレーキ力を、第１のブレーキ力値として記憶する。ＲＡＭ４５が記憶部５５に該当する。検知部５２は、突出部２２の軸方向に移動する移動変位を検知する。具体的には、突出部２２のブレーキ指示がされる前の位置とブレーキ指示がされて移動した位置を検知して、変位としてデータを変換部５３に送信する。ばね変位検知部４１が検知部５２に、該当する。

変換部５３は、検知部５２により検知された突出部２２の変位を、第１の弾性部材８の移動量とし、その値をブレーキ力に変換して、変換した値を第２のブレーキ力値とする。第２のブレーキ力値は、記憶部５５に送信され、記憶部５５に記憶される。ＣＰＵ４２が、変換部５３に該当する。演算部５４は、記憶部５５に記憶された第１のブレーキ力値と、第２のブレーキ力値とを比較して、第１のブレーキ力値と第２のブレーキ力値の差分を演算する。そして、第２のブレーキ力値が第１のブレーキ力値より小さいときには、モータの回転数を上げるようにモータ回転数を設定し、第２のブレーキ力値が第１のブレーキ力値より大きいときには、モータの回転数を下げるようにモータ回転数を設定する。ＣＰＵ４２が、演算部５４として機能する。

実行部５６は、演算部５４で、演算されたモータ回転数で、モータ２を駆動する指示をだし、モータ２は、実行部５６により指示された回転数で回転駆動される。モータ２が指示された回転数で回転され、ボールねじ軸４を回転させる。ボールねじ軸４の回転により、ボールねじナット５が並進することにより、第１の移動体６が移動する。そして、再度、第１の移動体６の突出部２２の変位を、検知部５２が検知して、上述した同様の制御を繰り返す。これは、第１のブレーキ力値と第２のブレーキ力値の差分がなくなるまで続けられる。

次に、本実施の形態に係るブレーキアクチュエータの運転制御を、図６に示すブロック線図を用いて説明する。操作者によりブレーキ操作がされたときのブレーキ力を第１のブレーキ力値Ｘとして、ＣＰＵ４２は、記憶部５５に記憶する。ブレーキ操作に伴って、変位する第１弾性部材の変位を、ばね変位検知器４１で検出し、当該変位を、変換部５３でブレーキ力に変換する。ＣＰＵ４２は、変換されたブレーキ力を、第２のブレーキ力値Ｙとして、記憶部５５に記憶する。第２のブレーキ力値Ｙを、第１のブレーキ力値Ｘ（目標ブレーキ値）とを比較（減算）し、制御偏差e（Ｙ−Ｘ）を算出する。

演算部５４で、制御偏差eは演算され、適切なモータ回転数が算出される。算出されたモータ２の回転数が、操作信号Ｃ１としてモータ２に送られる。モータ２は、算出された回転数で、回転される。算出された回転数でモータ２が回転されれば、その算出された回転数に対応する移動量Ｃ２で、ボールねじ軸４と係合するボールねじナット５が軸上を並進される。ボールねじナット５が並進される量に応じた移動量Ｃ３で、第１の弾性部材８も移動される。そして、再度、第１の弾性部材８の変位をばね検知器４１で検知して、制御偏差がゼロになるまで、フィードバック制御が行われる。

次に、本実施の形態に係るブレーキアクチュエータの運転制御方法の処理の流れを、図７に示すフローチャートを用いて説明する。ブレーキ力制御が開始されると、操作者により指示されたブレーキ力を第１のブレーキ力値として、記憶部５５に記憶する（ステップＳ７０１）。そして、ばね変位検知器４１により、第１の弾性部材８の移動変位が検知される（ステップＳ７０２）。検知された移動変位量は、変換部５３により、ブレーキ力に変換され（ステップＳ７０３）、第２のブレーキ力値として記憶部５５に記憶される（ステップＳ７０４）。

演算部５４において、第１のブレーキ力値と第２のブレーキ力値を比較し、双方のブレーキ力がほぼ等しい場合には、モータの回転数制御は行わずに、再度、第１の弾性部材８の変位量を検知する（ステップＳ７０５；ＹＥＳ）。演算部５４は、第１のブレーキ力値と第２のブレーキ力値が等しくない場合（ステップＳ７０５；ＮＯ）には、第１のブレーキ力値と第２のブレーキ力値の差分を計算し、差分をゼロにするために適切なモータの回転数を算出する（ステップＳ７０６）。実行部５６は、算出された回転数も基づき、モータを回転駆動させ第１の弾性部材８の変位量を制御する（ステップＳ７０７）。

ブレーキ操作が終了していれば（ステップＳ７０８；ＹＥＳ）、制御は終了する。ブレーキ操作が終了していなければ（ステップＳ７０８；ＮＯ）、再度、変位を検知する。

このように、本実施の形態におけるブレーキアクチュエータの運転制御装置を用いて、第１の弾性部材８の軸方向の変位を検知することで、容易に運転制御を行うことができる。

なお、本実施の形態においては、ブレーキ装置３０は、リンク機構３１を介して、制動軸２７の押圧力を制動子３２に伝達していたが、本実施の形態は、このような機構に限定されない。すなわち、図３(b)に示すように、制動軸２７と制動子３２がリンク機構を介さずに、直接接続されていてもよい。このような構成を有することにより、制動軸２７の押圧力は、直接、制動子３２に作用する。リンク機構を用いないことにより、簡易な構造となり、ブレーキ装置３０全体の重量の軽減に繋がる。

また、第１の移動体６と第２の移動体７とは、それぞれ円筒部２５の内周及び円筒部２６の外周で互いに接触して、相対移動をされている。本実施の形態においては、それぞれの接触面同士がなめらかに摺動して移動できるように、コーティングや表面処理を施すような形態も含まれる。

たとえば、自己潤滑機能を有する部材である油含浸焼結材料や低摩擦を得られる部材を使用して表面をコーティングしたり、接触面に凹凸を形成して潤滑剤を塗布する等することにより、接触面同士の摺動を円滑にすることができる。

このようなコーティング、表面処理を接触面２５および接触面２６に施すことにより、両者間の摩擦を減少させ、スムーズなブレーキ動作が可能になる。

（実施の形態２）
実施の形態１においては、モータ２の駆動軸１０は、カップリング１１を解してボールねじ軸４と、直線状に接続されていたが、本発明は、このような構成に限定されない。すなわち、モータ２の駆動軸１０の駆動力を伝達できればどのような動力伝達手段を用いても構わない。本実施の形態２では、モータの駆動軸１０とボールねじ軸４０を並行に配置して動力を伝達する例を説明する。

図８に示すように、モータ２の駆動軸１０にプーリ８１を接続し、プーリ８１とボールねじ軸４との間にタイミングベルト等のベルト８２を掛け渡す。モータ２の駆動軸１０の回転駆動力は、ベルト８２を介してボールねじ軸４に伝達される。プーリ８１とベルト８２を使用することで、モータ２とボールねじ軸４は、それぞれは並行に配置される。

このような構成をとることにより、ボールねじ軸４方向の長さを短くすることができ、ブレーキの設置スペースが限られているときなど、設置スペースの形状に対応したブレーキアクチュエータの設置を行うことができる。

また、本実施の形態においては、プーリ８１とベルト８２を用いることにより、モータ２とボールねじ軸４を並行に配置できる例を説明したが、本実施の形態は、これに限定されない。たとえば、歯車を用いてモータ２の駆動軸１０とボールねじ軸４の間の動力を伝達してもよい。複数の歯車を組み合わせることで、モータ２の駆動軸１０とボールねじ軸４を並行に配置することができる。複数の歯車を使用する際に、径の異なる歯車を組み合わせることにより、モータ２０の回転速度を減速あるいは増速させることができる。これにより、回転トルクも変動させることができるので、ブレーキアクチュエータ１を操作する者が所望する回転トルクとすることが可能である。

さらに、チェーンとスプロケット、またはローラを使用して、モータ２の回転力をボールねじ軸４に伝達してもよい。その他各種の動力伝達機構を採用することが可能である。

これらの動力伝達機構を使用することにより、モータ２とボールねじ軸４の配置を並行のみならず、各種のレイアウトを採用することができる。たとえば、モータ２を制動軸２７側に配置することが可能である。

このように本実施の形態によれば、種々の動力伝達機構を採用することにより、モータ２とボールねじ軸２０との配置関係を変更することが可能であり、ブレーキアクチュエータ１を車両に取り付ける際に、車両の取付スペースに応じて適切な配置を実現することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１においては、第１の移動体６と第２の移動体７との間には、ブレーキ力の反力に対抗する部材として、弾性部材である第２の弾性部材９のみが配置されていたが、本発明は、このような構成に限定されない。すなわち、第１の移動体６と第２の移動体７の間に、第２の弾性部材７とともに、緩衝部材を配置してもよい。

図９に示すように、第１の移動体６と第２の移動体７との間に、緩衝部材９１を配置する。緩衝部材９１は、第１の移動体６の底面に一端が固定され、第２の移動体７の一面に他端が固定されている。緩衝部材９１は、ボールねじ軸４と同軸上に配置され、第２の弾性部材９の内側に配置される。

緩衝部材９１として、具体的には、ダンパーやダッシュポットなどを用いることができる。ダンパーは、粘性抵抗を利用して振動を吸収するものであり、ダッシュポットは、油の入ったシリンダとピストンから構成され、液体の粘り効果を利用して、徐々に負荷を軽減するものである。

このような緩衝部材９１を使用すれば、ブレーキの反力によるばねの振動を効果的に軽減することができる。

（実施の形態４）
実施の形態１においては、第１の移動体６と第２の移動７体とは、第２の移動体７の円筒部２６の外周面が、第１の移動体６の円筒部２５の内周面により案内されて相対移動する構成となっていたが、本発明のブレーキアクチュエータ１は、このような構成に限定されるわけではない。すなわち、追加の案内部材１０１を設けてもよい。

図１０に示すように、追加の案内部材１０１は、第１の移動体６と第２の移動体７との間に配置される。案内部材１０１としては、例えば、ガイドレールまたはガイドピンが使用される。ガイドレールは、外レールの内側に内レールを配置して、内レールを、外レール内でスライドさせて移動させることにより、内レールの動きを規制して案内するものである。また、ガイドピンは、円筒状のガイド部材の中にピンを挿入し、ピンをガイド部材に対して出し入れすることによりピンの動きを規制して案内するものである。

案内部材１０１は、一端部が第１の移動体６の底部に、他端部が第２の移動部材７に固定されている。そして、制動軸２７側から車輪の反力を受けたときには、ガイド部材にピンが挿入されるように動くことで、あるいは、外レールに内レールがスライドされて動くことにより、制動軸２７方向から第２の移動体７に加わる力を、第２の移動体７の底板２３に対して垂直に加わるように、力の方向を規制することができる。

このように、本実施の形態によれば、追加の案内部材１０１を設けることにより、第２の移動体７を第１の移動体６に対して並行に案内して移動させることができるので、第２の弾性部材９の収縮を適正な姿勢で行うことができる。

（実施の形態５）
実施の形態１においては、非常用ブレーキ操作を行ったときには、モータを逆転回転して、第１の移動体６、第２の移動体７、第１の弾性部材８、第２の弾性部材９の位置を元の位置に戻していたが、本発明はこのような構成に限定されない。

図１１に示すように、駆動軸２７端部に、手動機構１１０を設けることで、手動で、第１の移動体６、第２の移動体７、第１の弾性部材８、第２の弾性部材９の位置を元の位置に戻すことができる。

すなわち、手動機構１１０は、操作者が操作できるハンドル１１１を有し、内部には、ハンドル１１１により回転された力を歯車の減速機構や、倍力機構を搭載することで、小さな力で、駆動軸２７を回転させることができる。

このような手動機構１１０を備えることにより、簡易な装置により、手動で簡単に部材を元の位置に戻すことが可能となる。

また、実施の形態１〜５のブレーキアクチュエータの運転制御装置における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウェア回路、またはプログラムされたコンピュータのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、たとえばフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に伝送されて記憶される。また、上記プログラムは、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、装置の一機能としてその装置のソフトウェアに組み込まれてもよい。

１ ブレーキアクチュエータ
２ モータ
３ ハウジング
４ ボールねじ軸
５ ボールねじナット
６ 第１の移動体
７ 第２の移動体
８ 第１の弾性部材
９ 第２の弾性部材
１０ 駆動軸
１１ カップリング
１２ 孔
１３ カップリングハウジング
１４ 開口部孔
１６ 底板
１７ 開口部
１８ 孔
１９ 軸受け
２０ 底板
２１ 開口部
２２ 突出部
２３ 底板
２４ 開口部
２５ 円筒部
２６ 円筒部
２７ 制動軸
３０ ブレーキ装置
３１ リンク機構
３２ 制動子
３３ 車輪
４０ ばね変位制御装置
４１ ばね変位検出器
４２ ＣＰＵ
４３ 入力装置
４４ ＲＯＭ
４５ ＲＡＭ
５１ 入力部
５２ 検知部
５３ 変換部
５４ 演算部
５５ 記憶部
５６ 実行部
８１ プーリ
８２ ベルト
９１ 緩衝部材
１０１ 案内部材
１１０ 手動機構
１１１ ハンドル

Claims (9)

1. 凹部状の断面形状で形成され、底板と、凹部開口部の外周に外側方向に突出する突出部と、を有し、駆動部により、該底板が移動される第１の移動体と、
   前記第１の移動体と相対移動可能に配置され、前記第１の移動体の前記凹部開口部内に挿入出移動する板状の第２の移動体と、
   一端部に駆動部を接続し、他端部に前記第２の移動体の一面を接続した軸であって、前記第１の移動体に貫いて前記第２の移動体に接続することで、前記第１の移動体と前記第２の移動体とを、同軸上に配置する軸と、
   前記第１の移動体の突出部に一端部が当接し、前記第１の移動体の底板側に配置された板材に他端部が当接した第１の弾性部材であって、前記駆動部により前記軸が、前記第１の移動体に押圧力を付与すると、圧縮が解放されるように変化し、前記第２の移動体を軸方向に移動させる第１の弾性部材と、
   前記第１の移動体の前記底板に一端部を当接し、前記第２の移動体の一面に他端部を当接した第２の弾性部材と、
   を備えるブレーキアクチュエータ。
2. 前記軸は、外周面にねじ溝が形成され、ボールねじナットの内周面に形成されたねじ溝と螺合して、前記ボールねじナットを並進させるボールねじ軸であり、
   前記駆動部は、回転力を発生させる駆動部であり、前記ボールねじ軸に接続され、
   前記ボールねじナットは、前記第１の移動体の前記底面に設けられ、
   前記駆動部の回転により回転される前記ボールねじ軸により、前記ボールねじナットを前記ボールねじ軸に沿って並進させる、
   請求項１に記載のブレーキアクチュエータ。
3. 前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材とは、前記第１の移動体を介して直列に接続され、前記第２の移動体の他面に加わる力に抗する力を発生させる、
   請求項１または２に記載のブレーキアクチュエータ。
4. 前記第１の弾性部材のばね定数は、前記第２の弾性部材のばね定数より大きく設定され、前記第２の移動体の他面に加わる力に抗する力を発生させる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のブレーキアクチュエータ。
5. 前記第１の移動体と前記第２の移動体との間に、前記第２の移動体の他面に加わる力により前記第２の弾性部材に発生する振動を緩和する緩衝部材が配置されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のブレーキアクチュエータ。
6. 前記第１の移動体と前記第２の移動体との間に、前記第１の移動体と前記第２の移動体との相対移動を案内する案内部材が配置されている、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のブレーキアクチュエータ。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載されたブレーキアクチュエータと、
   車輪の表面に制動力を加える制動子と、
   前記第２の移動体の他面に前記軸と同軸上に設けられ、前記制動子と接続された制動軸と、
   を備えるブレーキアクチュエータを使用したブレーキ装置。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載されたブレーキアクチュエータの運転を制御するブレーキアクチュエータの運転制御装置であって、
   ブレーキの指示命令を入力する入力部と、
   前記ブレーキの指示命令に対応する第１のブレーキ力を記憶する記憶部と、
   前記駆動部の回転により前記第１の移動体を軸方向に移動させ、軸方向に移動された前記第１の移動体により軸方向に移動する前記第１の弾性部材の軸方向の移動変位を検出する検知部と、
   前記検知部で検知された前記第１の弾性部材の軸方向の移動変位から第２のブレーキ力を算出するブレーキ力変換部と、
   前記第１のブレーキ力と前記第２のブレーキ力を比較し、前記第２のブレーキ力と前記第１のブレーキ力の差をゼロに近づけるように、前記駆動部の回転数を演算する演算部と、
   前記演算部により演算された前記駆動部の回転数で、前記駆動部を回転させ、前記第１の移動体の軸方向への移動を実行させる実行部と、を備える
   ブレーキアクチュエータの運転制御装置。
9. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載されたブレーキアクチュエータの運転を制御するコンピュータを、
   ブレーキの指示命令を入力する入力部、
   前記ブレーキの指示命令に対応する第１のブレーキ力を記憶する記憶部、
   前記駆動部の回転により前記第１の移動体を軸方向に移動させ、軸方向に移動された前記第１の移動体により軸方向に移動する前記第１の弾性部材の軸方向の移動変位を検出する検知部、
   前記検知部で検知された前記第１の弾性部材の軸方向の移動変位から第２のブレーキ力を算出するブレーキ力変換部、
   前記第１のブレーキ力と前記第２のブレーキ力を比較し、前記第２のブレーキ力と前記第１のブレーキ力の差をゼロに近づけるように、前記駆動部の回転数を演算する演算部、
   前記演算部により演算された前記駆動部の回転数で、前記駆動部を回転させ、前記第１の移動体の軸方向への移動を実行させる実行部、
   として機能させる、プログラム。

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