JP5876564B2 - 電動式直動アクチュエータ - Google Patents

Description

この発明は、自動車などに使用される電動ブレーキ装置に好適な電動式直動アクチュエータに関する。

車両用ブレーキ装置として、摩擦パッドを油圧シリンダで駆動してブレーキディスクを押圧する油圧ブレーキ装置が採用されてきたが、近年、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のブレーキ制御の導入に伴い、油圧回路を使用しない電動ブレーキ装置が注目されている。

電動ブレーキ装置は、電動モータで駆動される回転軸と、その回転軸の回転を直線運動に変換する直動機構とを有し、その直動機構の直動部で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付けるものである。そして、電動ブレーキ装置においては、制動力を所望の大きさに制御するために、摩擦パッドの押圧力を検出するセンサを組み込むことが多い。

このように摩擦パッドの押圧力を検出するセンサを組み込んだ電動ブレーキ装置として、例えば特許文献１〜３に記載のものが知られている。

特許文献１に記載の電動ブレーキ装置は、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付ける。そして、キャリパボディのブリッジ部と対向片の接合位置に歪センサを組み込み、その歪センサで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。

特許文献２に記載の電動ブレーキ装置も、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部に一対の電極を埋め込み、歪みに応じて変化する電極間の電気抵抗を計測することで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。

特許文献３に記載の電動ブレーキ装置も、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部の内部に液圧室を設け、歪みに応じて変化する液圧室の圧力を液圧センサで測定することで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。

特開２００３−２８７０６３号公報 特開２００３−０１４０１８号公報 特開２００４−２０４９９０号公報

ところで、一般に、摩擦パッドとブレーキディスクの間には摩擦熱が生じ、その摩擦熱によって、摩擦パッドの周囲は高温にさらされる。

そして、特許文献１に記載の電動ブレーキ装置は、摩擦パッドの押圧力を検出するための歪センサが、キャリパボディのブリッジ部と対向片の接合位置に配置されている。そのため、歪センサが高温となり、センサ信号を処理する回路を歪センサの近くに配置することができず、センサ信号にノイズが入りやすいという問題があった。また、キャリパボディは、高温になったときに温度分布が不均一となって熱歪みを生じる。この熱歪みが誤差となるので、摩擦パッドの押圧力による歪みを高い精度で測定することが難しかった。

特許文献２に記載の電動ブレーキ装置も、摩擦パッドの押圧力を検出するための電極が、摩擦パッドを押圧する直動機構の直動部に配置されているので、電極が高温となり、信号処理回路を電極の近くに配置することができず、信号にノイズが入りやすいという問題があった。また、電極を埋め込んだ直動部が移動するので、電極までの配線を移動可能に設計する必要があり、コスト高であった。

特許文献３に記載の電動ブレーキ装置は、万一、液圧室の作動液が漏れて、エアが液圧室に混入した場合、液圧センサの出力が摩擦パッドの押圧力に対応しなくなるので、長期にわたって信頼性を確保するのが難しい。また、高い信頼性をもって液圧室の液密状態を確保しようとすると、コストが高くなるという問題があった。

この発明が解決しようとする課題は、摩擦パッドの押圧力を検出するためのセンサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッドの押圧力を検出することができる電動ブレーキ装置に好適な電動式直動アクチュエータを提供することである。

上記課題を解決するため、電動モータで駆動される回転軸と、その回転軸の回転を直動部の直線運動に変換する直動機構とを有する電動式直動アクチュエータにおいて、前記直動部で軸方向前方に押圧したときに直動部に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材と、固定された固定部材とを設け、前記反力受け部材の内周に、前記回転軸を回転可能に支持する転がり軸受を組み込み、前記反力受け部材と固定部材のうちの一方に、軸方向にＮ極とＳ極が交互に隣接する磁極列を設け、他方に、軸直角方向に前記磁極列と対向して配置され、前記磁極列に対する相対位置の軸方向変化を検出する磁気センサを設けた構成を採用した。

このようにすると、直動機構の直動部が摩擦パッドを軸方向前方に押圧するとき、直動部に作用する軸方向後方への反力が反力受け部材で受け止められて、反力受け部材が軸方向に変形し、この反力受け部材の変形に伴い、磁極列と磁気センサの相対位置が軸方向に変化する。そのため、磁気センサの出力信号が摩擦パッドの押圧力に応じて変化し、磁気センサの出力信号に基づいて、摩擦パッドの押圧力を検出することができる。

ここで、磁気センサの位置が、直動機構の直動部ではなく、直動部に作用する反力を受け止める部分に配置されているので、摩擦パッドから磁気センサまでの距離が長くとれる。そのため、磁気センサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくい。また、Ｎ極とＳ極が軸方向に隣接した磁極列を使用しているので、磁気センサの出力信号は、磁極列と磁気センサの相対位置の軸方向の変化に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の変化に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、磁気センサの出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッドの押圧力を検出することができる。

前記磁極列としては、Ｎ極とＳ極が交互に隣り合うように配置された複数の永久磁石を採用することができる。このようにすると、磁極列として電磁コイルを採用するよりも構造が単純であり、低コストである。

この場合、摩擦パッドとブレーキディスクの摩擦熱などの影響により永久磁石の温度が上昇した場合、その温度上昇に伴って永久磁石が発生する磁界が減少するので、前記磁気センサの近傍に温度センサを設け、その温度センサの出力信号に基づいて前記磁気センサの出力信号を補正する補正制御部を設けると、磁気センサの検出精度をより安定させることができる。

この場合、前記温度センサとして測温抵抗体を使用すると、熱電対を使用する場合よりも温度誤差が少なく、長期にわたって安定した検出精度を確保することができる。

前記直動機構としては、前記回転軸の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラと、その複数の遊星ローラを自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤと、前記複数の遊星ローラを囲むように配置された前記直動部としての外輪部材と、その外輪部材の内周に設けられた螺旋凸条と、その螺旋凸条と係合するように前記各遊星ローラの外周に設けられた螺旋溝または円周溝とからなる構成のものを採用することができる。ここで、前記直動部としての外輪部材が摩擦パッドを軸方向前方に押圧するとき、外輪部材に作用する軸方向後方への反力は、遊星ローラとキャリヤを介して反力受け部材で受け止められ、この反力受け部材の変形に伴って変化する前記磁気センサの出力信号に基づいて、摩擦パッドの押圧力が検出される。

前記反力受け部材は、前記キャリヤをスラスト軸受を介して軸方向に支持する円環板部と、その円環板部の径方向内端から軸方向後方に突出する内筒部とを有し、前記固定部材は、前記反力受け部材の軸方向後方に対向して配置された固定板部と、その固定板部から軸方向前方に突出する外筒部とを有し、前記外筒部は前記内筒部の外径側に対向して配置され、前記外筒部と内筒部の一方に前記磁極列が設けられ、他方に前記磁気センサが設けられた構成を更に加えることができる。このようにすると、磁極列と磁気センサの取り付け部分がいずれも筒状なので剛性が高く、外部振動による磁極列と磁気センサの相対位置の変化を抑えることができる。

更に、前記反力受け部材の内周に、前記回転軸を回転可能に支持する転がり軸受を組み込むと、回転軸の支持剛性を高めるとともに、外部振動による反力受け部材の振動を最小限に抑えることが可能となる。

前記磁気センサとしては、磁気抵抗素子を用いたＭＲセンサや、磁気インピーダンス素子を用いたＭＩセンサを使用することも可能であるが、ホール素子を用いたホールＩＣを使用すると、磁界の強さだけでなく磁界の向きも検出することができるので、磁極列と磁気センサの相対位置の変化を高精度に検出することが可能となる。また、前記永久磁石としてネオジム磁石を使用すると、省スペースで強力な磁界を発生させることができる。

前記磁極列としては、Ｎ極とＳ極が交互に隣り合うように配置された複数の電磁コイルを使用することができる。この場合、電磁コイルの温度を計測するコイル温度センサを設け、前記電磁コイルの発生磁界の強さが一定となるように前記コイル温度センサの出力信号に応じて電磁コイルの印可電流を変化させる電流調整回路を設けると、温度変化によらず安定した磁界を発生させることが可能となり、磁気センサの検出精度が安定する。

この発明の電動式直動アクチュエータは、磁気センサの位置が、直動機構の直動部ではなく、直動部に作用する反力を受け止める部分に配置されている。そのため、この発明の電動式直動アクチュエータを電動ブレーキ装置に用いたときに、摩擦パッドから磁気センサまでの距離が長く、磁気センサの周囲が高温になりにくい。また、Ｎ極とＳ極が軸方向に隣接した磁極列を使用しているので、磁気センサの出力信号は、磁極列と磁気センサの相対位置の軸方向の変化に対して急峻に変化するが、軸方向以外の方向の変化に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、磁気センサの出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッドの押圧力を検出することができる。

この発明の実施形態の電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置を示す断面図 図１の電動式直動アクチュエータ近傍の拡大断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図２の磁気センサ近傍の拡大断面図 図４に示す磁気センサの配置を変更した例を示す拡大断面図 直動機構としてボールねじ機構を採用した例を示す電動式直動アクチュエータの拡大断面図 直動機構としてボールランプ機構を採用した例を示す電動式直動アクチュエータの拡大断面図 図７のVIII−VIII線に沿った断面図 （ａ）は図７に示すボールと傾斜溝の関係を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から回転ディスクと直動ディスクが相対回転して両ディスクの間隔が拡大した状態を示す図

図１に、この発明の実施形態の電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置１を示す。この電動ブレーキ装置１は、車輪と一体に回転するブレーキディスク２を間に挟んで対向する対向片３，４をブリッジ５で連結した形状のキャリパボディ６と、対向片３のブレーキディスク２に対する対向面に開口する収容孔１９に組み込まれた電動式直動アクチュエータ７と、左右一対の摩擦パッド８，９とからなる。

摩擦パッド８は、対向片３とブレーキディスク２の間に設けられており、キャリパボディ６に取り付けられたパッドピン（図示せず）でブレーキディスク２の軸方向に移動可能に支持されている。他方の摩擦パッド９は反対側の対向片４に取り付けられている。キャリパボディ６は、ブレーキディスク２の軸方向にスライド可能に支持されている。

図２に示すように、電動式直動アクチュエータ７は、回転軸１０と、回転軸１０の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ１１と、これらの遊星ローラ１１を囲むように配置された外輪部材１２と、遊星ローラ１１を自転可能かつ公転可能に保持するキャリヤ１３と、外輪部材１２の軸方向後方に配置された反力受け部材１４とを有する。

回転軸１０は、図１に示す電動モータ１５に歯車１６を介して接続されており、電動モータ１５で回転駆動される。回転軸１０は、対向片３を軸方向に貫通して形成された収容孔１９の軸方向後側の開口から一端が突出した状態で収容孔１９に挿入され、収容孔１９からの突出部分に歯車１６がスプライン嵌合して回り止めされている。歯車１６は、収容孔１９の軸方向後側の開口を塞ぐようにボルト１７で固定した蓋１８で覆われている。蓋１８には回転軸１０を回転可能に支持する軸受１８ａが組み込まれている。

図３に示すように、遊星ローラ１１は、回転軸１０の外周の円筒面に転がり接触しており、回転軸１０が回転したときに遊星ローラ１１と回転軸１０の間の摩擦によって遊星ローラ１１も回転するようになっている。遊星ローラ１１は、周方向に一定の間隔をおいて複数設けられている。

図２に示すように、外輪部材１２は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔１９内に収容され、その収容孔１９の内周で軸方向にスライド可能に支持されている。外輪部材１２の軸方向前端には、摩擦パッド８の背面に形成された係合凸部２０に係合する係合凹部２１が形成され、この係合凸部２０と係合凹部２１の係合によって、外輪部材１２がキャリパボディ６に対して回り止めされている。

外輪部材１２の内周には螺旋凸条２２が設けられ、遊星ローラ１１の外周には、螺旋凸条２２に係合する円周溝２３が設けられており、遊星ローラ１１が回転したときに、外輪部材１２の螺旋凸条２２が円周溝２３に案内されて、外輪部材１２が軸方向に移動するようになっている。この実施形態では遊星ローラ１１の外周にリード角が０度の円周溝２３を設けているが、円周溝２３のかわりに螺旋凸条２２と異なるリード角をもつ螺旋溝を設けてもよい。

キャリヤ１３は、遊星ローラ１１を回転可能に支持するキャリヤピン１３Ａと、その各キャリヤピン１３Ａの軸方向前端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤプレート１３Ｃと、各キャリヤピン１３Ａの軸方向後端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤ本体１３Ｂとからなる。キャリヤプレート１３Ｃとキャリヤ本体１３Ｂは遊星ローラ１１を間に軸方向に対向しており、周方向に隣り合う遊星ローラ１１の間に配置された連結棒２４を介して連結されている。

キャリヤ本体１３Ｂは、滑り軸受２５を介して回転軸１０に支持され、回転軸１０に対して相対回転可能となっている。遊星ローラ１１とキャリヤ本体１３Ｂの間には、遊星ローラ１１の自転がキャリヤ本体１３Ｂに伝達するのを遮断するスラスト軸受２６が組み込まれている。

各キャリヤピン１３Ａは、周方向に間隔をおいて配置された複数のキャリヤピン１３Ａに外接するように装着された縮径リングばね２７で径方向内方に付勢されている。この縮径リングばね２７の付勢力によって、遊星ローラ１１の外周は回転軸１０の外周に押さえ付けられ、回転軸１０と遊星ローラ１１の間の滑りが防止されている。縮径リングばね２７の付勢力を遊星ローラ１１の軸方向全長にわたって作用させるため、キャリヤピン１３Ａの両端に縮径リングばね２７，２７が設けられている。

反力受け部材１４は、外輪部材１２の軸方向後方で収容孔１９内に嵌め込まれており、キャリヤ１３と一体に公転する間座２８と、スラスト軸受２９とを介してキャリヤ１３を軸方向に支持する円環板部１４Ａと、円環板部１４Ａの径方向内端から軸方向後方に突出する内筒部１４Ｂとを有する。スラスト軸受２９は、キャリヤ１３の公転が反力受け部材１４に伝達するのを防止している。反力受け部材１４の内周には、回転軸１０を回転可能に支持する複数の転がり軸受３０が軸方向に間隔をおいて組み込まれている。

反力受け部材１４は、円環板部１４Ａの外周縁を止め輪３１で係止することによって軸方向後方への移動が規制されている。止め輪３１は、収容孔１９の内周の外輪部材１２のスライドする部分よりも軸方向後方に形成された円周溝３２に装着されている。止め輪３１は、円弧状に分割された複数の分割体を組み合わせて形成され、環状のリテーナ３３で径方向移動を規制することにより円周溝３２内に保持されている。

そして、この反力受け部材１４は、間座２８とスラスト軸受２９とを介してキャリヤ本体１３Ｂを軸方向に支持することで、キャリヤ１３の軸方向後方への移動を規制している。また、キャリヤ１３は、回転軸１０の軸方向前端に装着された止め輪３４で軸方向前方への移動も規制されている。したがって、キャリヤ１３は、軸方向前方と軸方向後方の移動がいずれも規制され、キャリヤ１３に保持された遊星ローラ１１も軸方向移動が規制された状態となっている。

対向片３には、反力受け部材１４の軸方向後方に間隔をおいて固定部材３５が固定されている。固定部材３５の固定は、例えば、対向片３と蓋１８の間に固定部材３５を挟み込むことによって行うことができる。固定部材３５は、反力受け部材１４の軸方向後方に対向して配置された固定板部３５Ａと、その固定板部３５Ａから軸方向前方に突出する外筒部３５Ｂとを有し、外筒部３５Ｂは、反力受け部材１４の内筒部１４Ｂの外径側に対向して配置されている。

図４に示すように、反力受け部材１４の内筒部１４Ｂの外周には、Ｎ極とＳ極が交互に隣り合うように複数の永久磁石３６，３６が取り付けられており、これらの永久磁石３６，３６によって軸方向にＮ極とＳ極が交互に隣接する磁極列３７が形成されている。ここで、各永久磁石３６は半径方向に着磁されており、各永久磁石３６の半径方向外端と半径方向内端にＮ極とＳ極が形成されている。

永久磁石３６としては、例えば、ネオジム磁石を使用すると、省スペースで強力な磁界を発生させることができるが、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石などを使用してもよい。サマリウムコバルト磁石またはアルニコ磁石を使用すると、永久磁石３６の温度上昇に伴う磁界の減少が小さいので、摩擦パッド８とブレーキディスク２の摩擦熱の影響により永久磁石３６の温度が上昇したときにも、磁界の強さが安定する。

一方、固定部材３５の外筒部３５Ｂの内周には、磁極列３７と軸直角方向（図では半径方向）に対向して磁気センサ３８が取り付けられている。磁気センサ３８は、永久磁石３６の着磁方向の延長線上に配置されており、磁極列３７との相対位置が軸方向に変化したときの磁界の変化を検出し、その磁界の変化に基づいて内筒部１４Ｂと外筒部３５Ｂの相対位置の軸方向の変化を検出する。磁気センサ３８としては、磁気抵抗素子を用いたＭＲセンサや、磁気インピーダンス素子を用いたＭＩセンサを使用することも可能であるが、ホール素子を用いたホールＩＣを使用すると、磁界の強さだけでなく磁界の向きも検出することができるので、磁極列３７と磁気センサ３８の相対位置の変化を高精度に検出することが可能となる。

外筒部３５Ｂの内周には、磁気センサ３８の近傍に温度センサ３９が取り付けられている。温度センサ３９としては、熱電対を使用することも可能であるが、温度に応じて電気抵抗の大きさが変化する測温抵抗体（サーミスタ）を使用すると、熱電対を使用する場合よりも温度誤差が少なく、長期にわたって安定した検出精度を確保することができる。また、磁気センサ３８と温度センサ３９の出力信号を処理する回路には、温度センサ３９の出力信号に基づいて磁気センサ３８の出力信号を補正する補正制御部が設けられている。補正制御部は、温度上昇に伴って永久磁石３６が発生する磁界が減少するので、その減少分を補うように磁気センサ３８の出力信号を補正する。

次に電動ブレーキ装置１の動作例を説明する。

電動モータ１５を作動させると、回転軸１０が回転し、遊星ローラ１１がキャリヤピン１３Ａを中心に自転しながら回転軸１０を中心に公転する。このとき螺旋凸条２２と円周溝２３の係合によって外輪部材１２と遊星ローラ１１が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ１１はキャリヤ１３と共に軸方向の移動が規制されているので、遊星ローラ１１は軸方向に移動せず、外輪部材１２が軸方向に移動する。このようにして、電動ブレーキ装置１は、電動モータ１５で駆動される回転軸１０の回転を外輪部材１２の軸方向移動に変換し、その外輪部材１２で摩擦パッド８を押圧してブレーキディスク２に押さえ付けることによって制動力を発生する。

ここで、外輪部材１２が摩擦パッド８を軸方向前方に押圧するとき、外輪部材１２には軸方向後方への反力が作用し、その反力は、遊星ローラ１１、キャリヤ１３、間座２８、スラスト軸受２９を介して反力受け部材１４で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１４は軸方向に変形し、この反力受け部材１４の変形に伴い、磁極列３７と磁気センサ３８の相対位置が軸方向に変化する。そのため、磁気センサ３８の出力信号が摩擦パッド８の押圧力に応じて変化し、磁気センサ３８の出力信号に基づいて、摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。また、磁気センサ３８の出力信号を用いて電動ブレーキ装置１の制動力を制御することができる。

ところで、摩擦パッド８を押圧してブレーキディスク２に押さえ付けたとき、摩擦パッド８とブレーキディスク２の間に摩擦熱が生じ、その摩擦熱によって、摩擦パッド８の周囲は高温にさらされる。そのため、摩擦パッド８の押圧力を検出するためのセンサを、キャリパボディ６のブリッジ５や、電動式直動アクチュエータ７の直動部（すなわち外輪部材１２）に配置すれば、センサが高温となり、センサの出力信号を処理する回路をセンサの近くに配置することができず、ノイズが発生しやすくなるという問題が生じる。

これに対し、上記電動ブレーキ装置１は、磁気センサ３８の位置が、電動式直動アクチュエータ７の直動部（外輪部材１２）ではなく、直動部に作用する反力を受け止める部分（反力受け部材１４）に配置されているので、摩擦パッド８から磁気センサ３８までの距離が長く、磁気センサ３８の周囲が高温になりにくい。そのため、高い精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能である。

また、上記電動ブレーキ装置１は、Ｎ極とＳ極が軸方向に隣接した磁極列３７を使用しているので、磁気センサ３８の出力信号は、磁極列３７と磁気センサ３８の相対位置の軸方向の変化に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の変化に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。特に、Ｎ極とＳ極の境目付近においては僅かな軸方向の変位に対して急峻な磁界の変化が得られる。そのため、磁気センサ３８の出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。

また、上記電動ブレーキ装置１は、磁極列３７および磁気センサ３８の取り付け部分（すなわち、外筒部３５Ｂと内筒部１４Ｂ）がいずれも筒状なので剛性が高く、外部振動による磁極列３７と磁気センサ３８の相対位置の変化が小さい。更に、反力受け部材１４の内周に、回転軸１０を回転可能に支持する転がり軸受３０を組み込んでいるので、外部振動による反力受け部材１４の振動が最小限であり、磁気センサ３８の検出精度が非常に安定している。

また、外輪部材１２に作用する反力を反力受け部材１４で受け止めたときに、反力受け部材１４は外径側よりも内径側の方が大きく変形する。そのため、磁極列３７を取り付ける内筒部１４Ｂは、固定部材３５の外径側ではなく、上記実施形態に示すように固定部材３５の内径側に対向するように設けると、高い精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。

摩擦パッド８の押圧力を検出する方法として、外輪部材１２が摩擦パッド８を軸方向前方に押圧するときの外輪部材１２の軸方向変位に基づいて摩擦パッド８の押圧力を推定する方法があるが、このようにすると、電動ブレーキ装置のヒステリシスの影響により、摩擦パッド８の押圧力の検出値が安定しない。これに対し、上記電動ブレーキ装置１は、外輪部材１２が摩擦パッド８を軸方向前方に押圧するときの反力による反力受け部材１４の変形に基づいて、摩擦パッド８の押圧力を検出するので、電動ブレーキ装置１のヒステリシスの影響を受けず、長期にわたって安定した検出性能を維持することが可能である。

上記実施形態では、永久磁石３６を反力受け部材１４の内筒部１４Ｂに取り付け、磁気センサ３８を固定部材３５の外筒部３５Ｂに取り付けたものを例に挙げて説明したが、図５に示すように、磁気センサ３８を反力受け部材１４の内筒部１４Ｂに取り付け、永久磁石３６を固定部材３５の外筒部３５Ｂに取り付けてもよい。

磁極列３７としては、上記実施形態に示すように、Ｎ極とＳ極が交互に隣り合うように配置した永久磁石３６を採用すると、構造が単純であり、低コストであるが、Ｎ極とＳ極が交互に隣り合うように配置された複数の電磁コイルを採用することも可能である。この場合、電磁コイルの温度を計測するコイル温度センサを設け、電磁コイルの発生磁界の強さが一定となるようにコイル温度センサの出力信号に応じて電磁コイルの印可電流を変化させる電流調整回路を設けると、温度変化によらず安定した磁界を発生させることが可能となり、磁気センサ３８の検出精度が安定する。

上記実施形態では、回転軸１０の回転を直動部１２の直線運動に変換する直動機構として、回転軸１０の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ１１と、遊星ローラ１１を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ１３と、複数の遊星ローラ１１を囲むように配置された外輪部材１２と、外輪部材１２の内周に設けられた螺旋凸条２２と、螺旋凸条２２と係合するように各遊星ローラ１１の外周に設けられた螺旋溝または円周溝２３とからなる遊星ローラ機構を例に挙げて説明したが、この発明は、他の構成の直動機構を採用した電動ブレーキ装置にも同様に適用することができる。

例えば、直動機構としてボールねじ機構を採用した電動式ブレーキ装置の例を図６に示す。以下、上記実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。

図６において、電動式直動アクチュエータ７は、回転軸１０と、回転軸１０と一体に設けられたねじ軸４０と、ねじ軸４０を囲むように設けられたナット４１と、ねじ軸４０の外周に形成されたねじ溝４２とナット４１の内周に形成されたねじ溝４３の間に組み込まれた複数のボール４４と、ナット４１のねじ溝４３の終点から始点にボール４４を戻す図示しないリターンチューブと、ナット４１の軸方向後方に配置された反力受け部材１４とを有する。

ナット４１は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔１９内に、キャリパボディ６に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。ねじ軸４０の軸方向後端にはねじ軸４０と一体に回転する間座２８が設けられ、その間座２８がスラスト軸受２９を介して反力受け部材１４で支持されている。ここで、反力受け部材１４は、間座２８とスラスト軸受２９とを介してナット４１を軸方向に支持することでナット４１の軸方向後方への移動を規制している。

この電動式直動アクチュエータ７は、回転軸１０を回転させることによって、ねじ軸４０とナット４１を相対回転させて、ナット４１を軸方向前方に移動させることができる。このとき、ねじ軸４０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座２８、スラスト軸受２９を介して反力受け部材１４で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１４は軸方向に変形し、この反力受け部材１４の変形に伴い、磁極列３７と磁気センサ３８の相対位置が軸方向に変化する。そのため、上記実施形態と同様、磁気センサ３８の出力信号が摩擦パッド８の押圧力に応じて変化し、磁気センサ３８の出力信号に基づいて、摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。

例えば、直動機構としてボールランプ機構を採用した電動式ブレーキ装置を適用した例を図７に示す。

図７において、電動式直動アクチュエータ７は、回転軸１０と、回転軸の外周に回り止めされた回転ディスク５０と、回転ディスク５０の軸方向前方に対向して配置された直動ディスク５１と、回転ディスク５０と直動ディスク５１の間に挟まれた複数のボール５２と、直動ディスク５１の軸方向後方に配置された反力受け部材１４とを有する。

直動ディスク５１は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔１９内に、キャリパボディ６に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。回転ディスク５０の軸方向後端には回転ディスク５０と一体に回転する間座２８が設けられ、その間座２８がスラスト軸受２９を介して反力受け部材１４で支持されている。ここで、反力受け部材１４は、間座２８とスラスト軸受２９とを介して回転ディスク５０を軸方向に支持することで回転ディスク５０の軸方向後方への移動を規制している。

図７、図８に示すように、回転ディスク５０の直動ディスク５１に対する対向面５０ａには、周方向の一方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝５３が形成され、直動ディスク５１の回転ディスク５０に対する対向面５１ａには、周方向の他方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝５４が形成されている。図９（ａ）に示すように、ボール５２は、回転ディスク５０の傾斜溝５３と直動ディスク５１の傾斜溝５４の間に組み込まれており、図９（ｂ）に示すように、直動ディスク５１に対して回転ディスク５０が相対回転すると、傾斜溝５３，５４内をボール５２が転動して、回転ディスク５０と直動ディスク５１の間隔が拡大するようになっている。

この電動式直動アクチュエータ７は、回転軸１０を回転させることによって、直動ディスク５１と回転ディスク５０を相対回転させて、直動ディスク５１を軸方向前方に移動させることができる。このとき、回転ディスク５０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座２８、スラスト軸受２９を介して反力受け部材１４で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１４は軸方向に変形し、この反力受け部材１４の変形に伴い、磁極列３７と磁気センサ３８の相対位置が軸方向に変化する。そのため、上記実施形態と同様、磁気センサ３８の出力信号が摩擦パッド８の押圧力に応じて変化し、磁気センサ３８の出力信号に基づいて、摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。

１ 電動ブレーキ装置
２ ブレーキディスク
６ キャリパボディ
７ 電動式直動アクチュエータ
８ 摩擦パッド
１０ 回転軸
１１ 遊星ローラ
１２ 外輪部材
１３ キャリヤ
１４ 反力受け部材
１４Ａ 円環板部
１４Ｂ 内筒部
１５ 電動モータ
１９ 収容孔
２２ 螺旋凸条
２３ 円周溝
２９ スラスト軸受
３０ 転がり軸受
３５ 固定部材
３５Ａ 固定板部
３５Ｂ 外筒部
３６ 永久磁石
３７ 磁極列
３８ 磁気センサ
３９ 温度センサ

Claims (10)

1. 電動モータ（１５）で駆動される回転軸（１０）と、その回転軸（１０）の回転を直動部（１２）の直線運動に変換する直動機構とを有する電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記直動部（１２）で軸方向前方に押圧したときに直動部（１２）に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材（１４）と、固定された固定部材（３５）とを設け、前記反力受け部材（１４）の内周に、前記回転軸（１０）を回転可能に支持する転がり軸受（３０）を組み込み、前記反力受け部材（１４）と固定部材（３５）のうちの一方に、軸方向にＮ極とＳ極が交互に隣接する磁極列（３７）を設け、他方に、軸直角方向に前記磁極列（３７）と対向して配置され、前記磁極列（３７）に対する相対位置の軸方向変化を検出する磁気センサ（３８）を設けたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記磁極列（３７）が、Ｎ極とＳ極が交互に隣り合うように配置された複数の永久磁石（３６，３６）である請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記磁気センサ（３８）の近傍に温度センサ（３９）を設け、その温度センサ（３９）の出力信号に基づいて前記磁気センサ（３８）の出力信号を補正する補正制御部を設けた請求項１または２に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 前記温度センサ（３９）として測温抵抗体を使用した請求項３に記載の電動式直動アクチュエータ。
5. 前記直動機構は、前記回転軸（１０）の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ（１１）と、その複数の遊星ローラ（１１）を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ（１３）と、前記複数の遊星ローラ（１１）を囲むように配置された前記直動部としての外輪部材（１２）と、その外輪部材（１２）の内周に設けられた螺旋凸条（２２）と、その螺旋凸条（２２）と係合するように前記各遊星ローラ（１１）の外周に設けられた螺旋溝または円周溝（２３）とからなる請求項１から４のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
6. 前記反力受け部材（１４）は、前記キャリヤ（１３）をスラスト軸受（２９）を介して軸方向に支持する円環板部（１４Ａ）と、その円環板部（１４Ａ）の径方向内端から軸方向後方に突出する内筒部（１４Ｂ）とを有し、前記固定部材（３５）は、前記反力受け部材（１４）の軸方向後方に対向して配置された固定板部（３５Ａ）と、その固定板部（３５Ａ）から軸方向前方に突出する外筒部（３５Ｂ）とを有し、前記外筒部（３５Ｂ）は前記内筒部（１４Ｂ）の外径側に対向して配置され、前記外筒部（３５Ｂ）と内筒部（１４Ｂ）の一方に前記磁極列（３７）が取り付けられ、他方に前記磁気センサ（３８）が取り付けられた請求項５に記載の電動式直動アクチュエータ。
7. 前記磁気センサ（３８）としてホールＩＣを使用した請求項１から６のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
8. 前記永久磁石（３６）としてネオジム磁石を使用した請求項１から７のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
9. 前記磁極列（３７）が、Ｎ極とＳ極が交互に隣り合うように配置された複数の電磁コイルである請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
10. 前記電磁コイルの温度を計測するコイル温度センサを設け、前記電磁コイルの発生磁界の強さが一定となるように前記コイル温度センサの出力信号に応じて電磁コイルの印可電流を変化させる電流調整回路を設けた請求項９に記載の電動式直動アクチュエータ。

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