JP6478540B2 - 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として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

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ハウジング内において軸方向に移動自在に支持された外輪部材との間に遊星ローラを組込み、上記回転軸の回転により、その回転軸との接触摩擦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を軸方向に直線移動させるようにしている。

また、上記電動式直動アクチュエータにおいては、遊星ローラとその遊星ローラを回転自在に支持するキャリアのインナ側ディスクとの間にスラスト軸受を組込み、そのスラスト軸受によって外輪部材から遊星ローラに負荷される軸方向の押し込み荷重を受けて、遊星ローラの回転の円滑化を図るようにしている。

そして、外輪部材から複数の遊星ローラのそれぞれに負荷される軸方向の押し込み荷重がスラスト軸受のそれらに均等に負荷されるようにするため、図７に示すように、複数の遊星ローラＲ_１〜Ｒ_４のスラスト軸受Ｂに支持される支持端面１０１から円周溝１０２の所定の基準位置までの距離ｌ_１〜ｌ_４を各々異なる寸法に設定して、円周溝１０２に嵌まり込む外輪部材１０３の螺旋突条１０４の軸方向位置に一致させるようにしている。

特開２０１１−７４９５０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、上記のように、複数の遊星ローラＲ_１〜Ｒ_４のスラスト軸受Ｂに支持される支持端面１０１から円周溝１０２の所定の基準位置までの距離ｌ_１〜ｌ_４を、円周溝１０２と嵌まり込む螺旋突条１０４の軸方向位置が一致するよう各々異なる寸法に設定して、スラスト軸受Ｂに対する荷重の均一化を図るようしているため、遊星ローラＲ_１〜Ｒ_４の形状が全てで異なることになり、多くの種類の遊星ローラを必要として部品点数が多くなり、コスト的に不利である。

ここで、遊星ローラＲ_１〜Ｒ_４のスラスト軸受Ｂと対向する端面に長さの相違する小径部を設け、あるいは、厚さの異なるスペーサを介在させることによってスラスト軸受に対する荷重の均一化を図ることもできるが、この場合においても、部品点数が多くなり、上記と同様に、コスト的に不利である。

この発明の課題は、遊星ローラの種類を削減してコストの低減を図ることである。

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、ハウジング内に円筒状の外輪部材を組込み、その外輪部材の軸心上に電動モータによって回転駆動される回転軸を設け、その回転軸の外径面と前記外輪部材の内径面間に組み込まれて周方向に等間隔に配置された複数の遊星ローラを前記回転軸を中心にして回転自在に支持されたキャリアによって回転自在に支持し、各遊星ローラの外径面には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円周溝を、螺旋突条と同一ピッチで形成し、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遊星ローラを自転および公転させて外輪部材もしくは遊星ローラを軸方向に直線移動させ、その遊星ローラとキャリアのインナ側ディスクとの間に組み込まれたスラスト軸受で軸方向力を支持し、前記複数の遊星ローラの前記スラスト軸受と対向する一端面のそれぞれに小径部を設けた電動式直動アクチュエータにおいて、前記複数の遊星ローラにおける有効円周溝長さを同一とし、各遊星ローラの他端面に軸方向長さが０以上とされる小径部を設け、その他端面の小径部と一端面の小径部の足し合わせた軸方向長さを複数の遊星ローラのそれぞれで等しくして、複数の遊星ローラの軸方向長さを同一長さとし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のように、複数の遊星ローラの相互において、遊星ローラの有効円周溝長さを同一とし、両端面に形成された小径部を足し合わせた軸方向長さを同一とすることによって同一形状の遊星ローラが少なくとも１組以上形成されることになり、遊星ローラの種類を削減することができる。

ここで、遊星ローラのスラスト軸受と対向する小径部の端面を研削加工すると、その端面をスラスト軸受の軌道面とすることができ、スラスト軸受の軌道輪の一方を省略して部品点数を削減し、キャリアの軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。

また、遊星ローラの両端面に設けられた一対の小径部のそれぞれにおける端面を研削加工すると、上記と同様に、スラスト軸受の軌道輪の一方を省略して部品点数を削減し、少なくとも１組以上ある同一形状の遊星ローラについては軸方向の向きを反転させることで相互に入れ替えて組立することが可能となり、キャリアの軸方向長さのコンパクト化を図ることができると共に、スラスト軸受の軌道輪をなす遊星ローラの端面の研削加工面の向きを誤ることなく組立てが可能となる。これにより、組立て時に遊星ローラの軸端面の研削面向きを選別する工数を削減することができる。

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、スラスト軸受と対向する一端面に軸方向長さが異なる小径部を設けてスラスト軸受に均一大きさの軸方向荷重が負荷されるようにした複数の遊星ローラの他端面に軸方向長さが０以上とされた小径部を設け、両端面の小径部を足し合わせた軸方向長さを同一とすると共に、有効円周溝長さを同一として複数の遊星ローラの軸方向長さを同一とすることにより、同一形状となる遊星ローラが少なくとも１組以上形成されることになり、遊星ローラの種類の削減によってコストの低減を図ることができる。

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 (ａ)および(ｂ)は遊星ローラを示す一部切欠正面図 外輪部材の螺旋突条と遊星ローラの円周溝の噛み合い状態を示す展開図 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 従来の電動式直動アクチュエータにおける外輪部材の螺旋突条と遊星ローラの円周溝の噛み合い状態を示す展開図

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乃至図３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はハウジング１を有する。ハウジング１は、円筒状をなし、そ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の内部には円筒状の外輪部材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ハウジング７が組込まれている。軸受ハウジング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。軸受ハウジング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。

軸受ハウジング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により減速されて回転軸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ア１４が組込まれている。図２および図３に示すように、キャリア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。

キャリア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。

キャリア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が周方向に間隔をおいて形成され、その対向一対の軸挿入孔１８のそれぞれ内部にローラ軸１９の軸端部が挿入されており、それぞれのローラ軸１９に対向一対の軸受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、それぞれのローラ軸１９の軸端部を包み込むようにかけ渡された径方向に弾性変形可能な弾性リング２２によりローラ軸１９が内向きに付勢されて、遊星ローラ２１が回転軸１０の外径面に押し付けられている。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。

遊星ローラ２１の外径面には、複数の円周溝２３が外輪部材５に設けられた螺旋突条６と同一のピッチで形成され、それぞれの円周溝２３に螺旋突条６が噛合している。

キャリア１４の一対のディスク１４ａ、１４ｂのうち、軸受ハウジング７側に位置するインナ側ディスク１４ａと遊星ローラ２１間には、遊星ローラ２１側より順に、スラスト軸受２４、加圧座板２５および受圧座板２６が組み込まれている。

図４に示すように、スラスト軸受２４は、軌道輪２４ａと、その軌道輪２４ａと遊星ローラ２１の対向面に沿って転動可能な複数の転動体２４ｂと、その転動体２４ｂを保持する保持器２４ｃからなっている。

図２に示すように、加圧座板２５と受圧座板２６の対向面には調心座２７が形成されている。調心座２７は、加圧座板２５に形成された凸形球面２７ａと受圧座板２６に形成されてその凸形球面２７ａを接触案内する凹面２７ｂとからなっている。

加圧座板２５および受圧座板２６のそれぞれの中心部にはローラ軸１９が挿通される軸挿入孔２５ａ、２６ａが形成され、受圧座板２６に形成された軸挿入孔２６ａとローラ軸１９との間には隙間２８が設けられている。

一方、加圧座板２５に形成された軸挿入孔２５ａの内径はローラ軸１９の外径とほぼ同径とされ、上記隙間２８の範囲内において加圧座板２５は傾動自在とされている。

図２に示すように、キャリア１４におけるインナ側ディスク１４ａと軸受ハウジング７の対向面間には、環状のサポート部材３０と、スラスト軸受３１とが組み込まれ、上記スラスト軸受３１はキャリア１４およびサポート部材３０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３０にはインナ側ディスク１４ａと対向する面に環状溝３２が形成され、その環状溝３２内に前述の弾性リング２２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３３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３４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。

図６は、上記の構成からなる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４０を一体に設け、そのキャリパボディ部４０内に外周部の一部が配置されたブレーキディスク４１の両側に固定ブレーキパッド４２と可動ブレーキパッド４３を設け、その可動ブレーキパッド４３を外輪部材５の他端部に連結一体化している。

図６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。

このとき、図２に示すように、遊星ローラ２１の外径面には複数の円周溝２３が形成され、その円周溝２３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、図６に示すように、可動ブレーキパッド４３がブレーキディスク４１に押し付けられ、ブレーキディスク４１に制動力が付与される。

上記のような制動力の付与時、図２に示すように、外輪部材５から遊星ローラ２１に軸方向荷重が負荷される。その軸方向荷重はスラスト軸受２４で支持される。各遊星ローラ２１の円周溝２３に噛合する螺旋突条６の軸方向位置は、周方向の公転位置の違いによって少しずつずれるが、この実施の形態では、スラスト軸受２４で支持される各遊星ローラ２１の一端面から円周溝２３の所定の基準位置までの距離を各々異なる寸法に設定する手段によって各円周溝２３と嵌まり込む螺旋突条６の軸方向位置が一致するよう円周溝位置が調整されている。

上記円周溝位置の調整に際し、図４および図５においては、各遊星ローラ２１のスラスト軸受２４で支持される一端面２１ａから最も近くに形成される円周溝２３の中心を基準位置ｘとし、その基準位置ｘから一端面２１ａまでの長さｄが、遊星ローラ２１毎で異なる所定の寸法となるよう、軸方向長さαの異なる小径部２１ｂを設けている。

上記のような軸方向長さαの異なる小径部２１ｂの形成によってそれぞれのスラスト軸受２４に均一な軸方向力が負荷される。ここで、小径部２１ｂは螺旋突条６との干渉を避けるため、円周溝２３の底面径以下の大きさとされている。

実施の形態では、図４（ａ）、（ｂ）で示される遊星ローラ２１の有効円周溝長さｃを複数の遊星ローラ２１のそれぞれで同一とし、かつ、各遊星ローラ２１の他端面に軸方向長さが０以上とされた小径部２１ｃを設け、その小径部２１ｃの軸方向長さβと一端面に形成された小径部２１ｂの軸方向長さαを足し合わせた長さ（α+β）を全ての遊星ローラ２１で同一として、各遊星ローラ２１の軸方向長さＬを同じとしている。

上記のように、遊星ローラ２１の他端面にも軸方向長さが０以上とされた小径部２１ｃを設け、その小径部２１ｃの軸方向長さβと一端面に形成された小径部２１ｂの軸方向長さαを足し合わせた長さ（α+β）を全ての遊星ローラ２１で同一として、各遊星ローラ２１の軸方向長さＬを同じとすることにより、以下の説明のように、同一形状の遊星ローラ２１を１組以上形成することができる。

（Ｉ）；図５では遊星ローラ２１を４個使用した場合を説明すると、α+βが一定となる４個の遊星ローラ２１（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）が周方向に等間隔に配置されるとき、各遊星ローラ２１（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の基準位置ｘから一端面２１ａまでの各々の長さｄ（ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４）の位置は、遊星ローラ２１の円周溝２３が外輪部材５の内径面に形成された螺旋突条６と嵌まり込むのに沿って（α+β）／４ずつ変化する。
（II）；キャリア部の軸方向長さを最小にするため、遊星ローラ２１（Ａ１）はβ＝０である。また、別の１個の遊星ローラ２１（Ａ４）はα＝０である。上記（I）の記載から、遊星ローラ２１（Ａ１）について、軸方向の向きを反転させたとき、遊星ローラ２１（Ａ４）と同一となる。また、遊星ローラ２１（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）は外輪部材５の内径面に形成された螺旋突条６に沿って配置されるため、遊星ローラ２１（Ａ１）と遊星ローラ２１（Ａ４）は隣り合うのが自明である。
（III）；遊星ローラ２１（Ａ１）が遊星ローラ２１（Ａ４）とは反対方向に隣り合う遊星ローラ２１（Ａ２）は、α＝（α+β）／４である。一方、遊星ローラ２１（Ａ４）が遊星ローラ２１（Ａ１）とは反対方向に隣り合う遊星ローラ２１（Ａ３）は、β＝（α+β）／４である。ここで、遊星ローラの全長は同一であるため、遊星ローラ２１（Ａ２）の軸方向の向きを反転させると遊星ローラ２１（Ａ３）と同一の形状となる。遊星ローラ２１の個数４は４個に限らない。例えば、図示はしないがｎ個を使用した場合でも同じ考え方で以下のようになる。
遊星ローラ２１（Ａ１）が遊星ローラ２１（Ａｎ）とは反対方向に隣り合う遊星ローラ２１（Ａ２）は、α＝（α+β）／ｎである。さらに、その隣の遊星ローラ２１（Ａ３）は、α＝（α+β）／ｎ×２である。一方、遊星ローラ２１（Ａｎ）が遊星ローラ２１（Ａ１）とは反対方向に隣り合う遊星ローラ２１（Ａｎ−１）は、β＝（α+β）／ｎである。さらに隣の遊星ローラ２１（Ａｎ−２）は、β＝（α+β）／ｎ×２である。ここで、遊星ローラの全長は同一であるため、遊星ローラ２１（Ａ２）の軸方向の向きを反転させると遊星ローラ２１（Ａｎ−１）と同一の形状となる。同様に、遊星ローラ２１（Ａ３）の軸方向の向きを反転させると遊星ローラ２１（Ａｎ−２）と同一形状となる。
（IV）；一つのアクチュエータ内に配置する遊星ローラの個数ｎが偶数個のとき、必要な遊星ローラの種類は上記（III）の関係からｎ／２種類となり、遊星ローラを４つとする場合は、図４（ａ）、（ｂ）で示す２種類の遊星ローラ２１となる。また、遊星ローラの個数が奇数個のとき、必要な遊星ローラの種類はｎ／２＋０．５種類となる。よって、いずれの場合も、アクチュエータ内に配置する遊星ローラ２１の種類を減らすことができ、コストの低減を図ることができる。

ここで、遊星ローラ２１のスラスト軸受２４で支持される側の端面を研削加工することにより、その端面をスラスト軸受２４の軌道面とすることができるため、スラスト軸受２４の軌道輪の一方を不要として部品点数を削減し、コストの低減を図ることができると共に、キャリア１４の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。結果として、電動式直動アクチュエータＡの軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。

上記のように、一端面に形成された小径部２１ｂの端面のみを研削加工すると、その研削された一端面がスラスト軸受２４の軌道面を形成するよう軸方向向きを考慮する必要があり、組み込みに注意を要する。そこで、遊星ローラ２１の研削加工が施されていない軸端面にも研削加工を施すことにより、少なくとも１組以上ある同一形状の遊星ローラ２１についてはいずれの軸端面もスラスト軸受の軌道面２１ａとすることが可能となるから軸方向の向きを反転させることで相互に入れ替えて組立てることが可能となる。これにより、組立て時に遊星ローラの軸端面の研削面向きを選別する工数を削減すると同時に、遊星ローラ２１の向きを誤って組立ててしまう可能性を排除することができる。

上記実施例では、外輪部材５を軸方向に移動したタイプを説明したが、外輪部材５を固定して遊星ローラ２１とキャリア１４を一体に軸方向に移動するものであってもよい。本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

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 キャリア
１４ａ インナ側ディスク
２１ 遊星ローラ
２１ｂ 小径部
２１ｃ 小径部
２３ 円周溝
２４ スラスト軸受
４１ ブレーキディスク
４３ 可動ブレーキパッド(ブレーキパッド)

Claims (4)

1. ハウジング内に円筒状の外輪部材を組込み、その外輪部材の軸心上に電動モータによって回転駆動される回転軸を設け、その回転軸の外径面と前記外輪部材の内径面間に組み込まれて周方向に等間隔に配置された複数の遊星ローラを前記回転軸を中心にして回転自在に支持されたキャリアによって回転自在に支持し、各遊星ローラの外径面には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円周溝を、螺旋突条と同一ピッチで形成し、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遊星ローラを自転および公転させて外輪部材もしくは遊星ローラを軸方向に直線移動させ、その遊星ローラとキャリアのインナ側ディスクとの間に組み込まれたスラスト軸受で軸方向力を支持し、前記複数の遊星ローラは、前記スラスト軸受と対向する一端面に軸方向長さの各々異なる小径部を設けたものを含むよう構成するとともに、前記各遊星ローラの前記スラスト軸受で支持される一端面から最も近くに形成される前記円周溝の中心までの距離を各々異なる寸法に設定することで、前記各遊星ローラの各円周溝の軸方向位置と、前記螺旋突条の軸方向位置とが、周方向の公転位置によらず一致するようになっている電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記複数の遊星ローラにおける有効円周溝長さを同一とし、各遊星ローラは、その他端面に小径部を設けたものを含むよう構成され、その他端面の小径部と一端面の小径部の足し合わせた軸方向長さを複数の遊星ローラのそれぞれで等しくして、複数の遊星ローラの軸方向長さを同一長さとし、
   前記遊星ローラの軸方向の向きを反転させた状態で同一形状の遊星ローラを少なくとも１組以上有してなり、
   前記遊星ローラの個数ｎが偶数個のときは前記遊星ローラの形状の種類がｎ／２種類となっており、前記遊星ローラの個数ｎが奇数個のときは前記遊星ローラの形状の種類がｎ／２＋０．５種類となっている、
   電動式直動アクチュエータ。
2. 前記遊星ローラの前記スラスト軸受と対向する端面は研削加工面であり、その面を前記スラスト軸受の軌道面とした請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記遊星ローラの両端面が研削加工面であり、その両端面のいずれかを前記スラスト軸受の軌道面とした請求項１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のいずれかの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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