WO2007013542A1 - 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

Abstract

 電動モータのロータ軸と外輪部材との間で遊星ローラを自転させながら公転させて、ロータ軸の回転運動を遊星ローラの直線運動に変換する直動アクチュエータにおいて、より大きな直線駆動力が得られるようにすることである。  電動モータ２のロータ軸２ａと、ロータ軸２ａの外径側に固定された外輪部材３との間で複数の遊星ローラ４を自転させながら公転させて、ロータ軸２ａの回転運動を各遊星ローラ４の直線運動に変換するアクチュエータにおいて、外輪部材３の内径面の螺旋凸条が嵌まり込む遊星ローラ４の外径面の溝を、螺旋凸条と等ピッチでリード角が異なる螺旋溝７とすることにより、この螺旋溝７と螺旋凸条のリード角の差によって、ロータ軸２ａの回転量に対する遊星ローラ４の直線移動量が決まるようにし、より大きな直線駆動力が得られるようにした。

Description

明 細 書

電動式直動ァクチユエータおよび電動式ブレーキ装置

技術分野

[0001] 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 る電動式直動ァクチユエータと、電動式直動ァクチユ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。

背景技術

[0002] 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 動ァクチユエータには、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 採用したものが多ぐ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減速機構を組み込んだものが多 、 (例えば、特許文献 1参照）

[0003] 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力 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、コンパクトに設計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ァクチユエータをキヤリパボディに組 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)。

[0004] 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。

[0005] 特許文献 1 :特開平 6— 327190号公報 (第 1、 5図）

特許文献 2：特開 2003 - 343620号公報 (第 1図）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 上述した従来の電動式直動ァクチユエータに採用されているボールねじ機構ゃボ 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 構に よって、ある程度の増力機能も有するが、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。すなわち、これらの増力機能を大きくするために は、ねじのリード角やカム面の傾斜角を小さくすればよいが、ボールねじ機構の場合 は、ねじのリード角を小さくするとボール径が小さくなり、負荷容量が低下する。また、 ボールランプ機構の場合は、カム面の傾斜角を小さくすると直線運動のストロークを 十分に確保できない。

[0007] このため、これらの運動変 構を採用した電動式直動ァクチユエータでは、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 、るが、遊星歯車減速機 構等の減速機構を組み込むことは、電動式直動ァクチユエータのコンパクトな設計を 阻害することになる。

[0008] 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る電動式直動ァクチユエータとして、電動モータのロータ軸の外 径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に複数の遊星 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、螺旋凸条と等ピッチで、螺旋凸条が嵌まり 込む周方向溝を設けて、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軸方 向へ相対移動させ、ロータ軸の回転運動を各遊星ローラの直線運動に変換する機 構を先に提案している（特願 2005— 6714)。

[0009] 上述した機構では、螺旋凸条が嵌まり込む遊星ローラ外径面の溝を周方向溝とし ているので、ロータ軸の回転量に対する遊星ローラの直線移動量、すなわち、直線 運動の減速率が螺旋凸条のリード角のみによって決まり、リード角を小さくするほど、 直線運動の減速率、すなわち直線駆動力を大きくすることができる。し力しながら、螺 旋凸条のリード角を小さくすることには限界があるので、得られる直線駆動力の大きさ にも限界がある。

[0010] そこで、本発明の課題は、上述した電動モータのロータ軸と外輪部材との間で遊星 ローラを自転させながら公転させて、ロータ軸の回転運動を遊星ローラの直線運動に 変換する直動ァクチユエータにおいて、より大きな直線駆動力が得られるようにするこ とである。

課題を解決するための手段

[0011] 上記の課題を解決するために、本発明の電動式直動ァクチユエータは、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ァクチュ エータにおいて、前記電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固 定された外輪部材の内径面との間に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、前記螺旋凸条と等ピッチでリード角が異なり、この螺旋凸 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 ローラを軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記各遊星ローラの直 線運動に変換する構成を採用した。

[0012] すなわち、螺旋凸条が嵌まり込む遊星ローラ外径面の溝を、螺旋凸条と等ピッチで リード角が異なる螺旋溝とすることにより、この螺旋溝と螺旋凸条のリード角の差によ つて、ロータ軸の回転量に対する遊星ローラの直線移動量が決まるようにし、より大き な直線運動の減速率、すなわちより大きな直線駆動力が得られるようにした。

[0013] 前記螺旋凸条および前記螺旋溝の少なくともいずれかを多条螺旋のものとすること により、螺旋凸条と螺旋溝のリード角の差を設定する自由度を大きくすることができる

[0014] 前記螺旋凸条を、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溝 を設け、この螺旋溝に前記螺旋凸条を形成する条部材を周着したものとすることによ り、螺旋凸条を容易に形成することができる。

[0015] 前記螺旋溝に周着される条部材の端面を規制する手段を設けることにより、螺旋溝 に周着される条部材の浮き上がりを防止して、遊星ローラの螺旋溝に嵌まり込む螺旋 凸条を設計寸法通りに形成することができる。

[0016] 前記電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けることにより、電動モー タが故障しても、そのロータ軸を手動で回転させて、遊星ローラの直線運動の押圧力 を解除することができる。 [0017] 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ァクチユエータを備え、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!、て、前記電 動式直動ァクチユエータに上述した 、ずれかの電動式直動ァクチユエータを用いる ことにより、より大きな直線駆動力でブレーキを作動できるようにした。

発明の効果

[0018] 本発明の電動式直動ァクチユエータは、螺旋凸条が嵌まり込む遊星ローラ外径面 の溝を、螺旋凸条と等ピッチでリード角が異なる螺旋溝とすることにより、この螺旋溝 と螺旋凸条のリード角の差によって、ロータ軸の回転量に対する遊星ローラの直線移 動量が決まるようにしたので、より大きな直線駆動力を得ることができる。

[0019] 前記螺旋凸条および前記螺旋溝の少なくともいずれかを多条螺旋のものとすること により、螺旋凸条と螺旋溝のリード角の差を設定する自由度を大きくすることができる

[0020] 前記螺旋凸条を、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、こ の螺旋溝に螺旋凸条を形成する条部材を周着したものとすることにより、螺旋凸条を 容易に形成することができる。

[0021] 前記螺旋溝に周着される条部材の端面を規制する手段を設けることにより、螺旋溝 に周着される条部材の浮き上がりを防止して、遊星ローラの螺旋溝に嵌まり込む螺旋 凸条を設計寸法通りに形成することができる。

[0022] 前記電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けることにより、電動モー タが故障しても、そのロータ軸を手動で回転させて、遊星ローラの直線運動の押圧力 を解除することができる。

[0023] 本発明の電動式ブレーキ装置は、電動式直動ァクチユエータに上述した電動式直 動ァクチユエータを用いたので、より大きな直線駆動力でブレーキを作動することが できる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]第 1の実施形態の電動式直動ァクチユエータを示す縦断面図

[図 2]図 1の II II線に沿った断面図 [図 3]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

圆 4]図 1の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの螺旋溝との螺合部を拡大して示す 断面図

圆 5]図 1の電動式直動ァクチユエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す縦断面 図

圆 6]第 2の実施形態の電動式直動ァクチユエータを示す縦断面図

[図 7]図 6のストッパを示す斜視図

符号の説明

1 ケーシング

la 段差部

2 電動モータ

2a ロータ軸

2b 六角頭部

3 外輪部材

4 遊星ローラ

5 螺旋溝

6 条部材

7 螺旋溝

8 キヤリャ

8a 支持軸

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

15 ストッパ 15a 雄ねじ

15b 螺旋段差

15c 切欠き

16 ばね部材

21 キヤリパボディ

22 ディスクロータ

23 ブレーキパッド

24 キー

発明を実施するための最良の形態

[0026] 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 形態を示す。この電動式直動ァクチユエータは、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が内嵌され、ケーシング 1の他端側に内嵌 された外輪部材 3の内径面と、外輪部材 3の中心に延出した電動モータ 2のロータ軸 2aの外径面との間に、負隙間をもって 4つの遊星ローラ 4が介在し、これらの遊星口 ーラ 4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。また、ロータ軸 2aは、遊星ローラ 4と反対側でケーシング 1から突出し、この突出 部に六角頭部 2bが設けられ、レンチ等によって手動で回転できるようになつている。 なお、遊星ローラ 4の外径面、および遊星ローラ 4が転接する外輪部材 3の内径面と ロータ軸 2aの外径面は、耐摩耗性を確保するために表面硬化処理を施され、これら の転接面は高潤滑性のグリースで潤滑されるようになって!/ヽる。

[0027] 図 3 (a)に示すように、前記各遊星ローラ 4が転接する外輪部材 3の内径面には 2条 の螺旋溝 5が設けられ、各螺旋溝 5に角形断面の条部材 6が周着されて、これらの条 部材 6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 4の外径面には、前記螺旋凸条が嵌まり込み、螺旋凸 条と等ピッチでリード角の異なる 1条の螺旋溝 7が設けられている。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 4の螺旋溝 7とのリード角の差の設定 自由度を大きくするためである。なお、図 3 (a)、（b)に示された螺旋凸条と螺旋溝 7 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 7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。

[0028] 図 4に示すように、前記螺旋溝 7は台形断面とされ、リード角の異なる角形断面の条 部材 6で形成された螺旋凸条がスムーズに螺合するようになつている。したがって、口 ータ軸 2aの周りを自転しながら公転し、その螺旋溝 7が外輪部材 3の螺旋凸条と螺合 する遊星ローラ 4は、螺旋凸条と螺旋溝 7とのリード角の差によって軸方向へ直線運 動する。

[0029] 図 1および図 2に示したように、前記各遊星ローラ 4は、ロータ軸 2aに外嵌されたキ ャリャ 8の支持軸 8a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でキヤリャ 8に支持されている。また、各遊星ローラ 4と一緒に公転するキヤリ ャ 8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 4の直線運 動がキヤリャ 8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、了クチ ユエータの内部は、直線駆動部材 11の外径側が外輪部材 3との間に装着されたブ ーッ 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!/、る。

[0030] 図 5は、上述した電動式直動ァクチユ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、キヤリパボディ 21の内部で被制動部材としてのデイス 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を対向配置したデイス クブレーキであり、キヤリパボディ 21に電動式直動ァクチユエ一タのケ一シング 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 ようになつている。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 2 4で回り止めされている。この電動式ブレーキ装置は、電動モータ 2が故障しても、そ のロータ軸 2aの六角頭部 2bをレンチ等によって回転させることにより、ブレーキ力を 手動で解除することができる。

[0031] 図 6は、第 2の実施形態を示す。この電動式直動ァクチユエータは、基本的な構成 は第 1の実施形態のものと同じであり、前記外輪部材 3の内径面に 1条の螺旋溝 5が 設けられて角形断面の条部材 6が周着され、この条部材 6で外輪部材 3の内径面に 1 条の螺旋凸条が形成されるとともに、条部材 6の両端面が外輪部材 3の内径面に螺 着されたストツバ 15で規制されて 、る点が異なる。電動モータ 2側で条部材 6の端面 を規制する一方のストツバ 15は、背面をケーシング 1の段差部 laに押し当てられ、他 方のストッパ 15は、背面をばね部材 16で押圧されて緩み止めされており、条部材 6 が螺旋溝 5から浮き上がらな 、ように、その両端面を規制して!/、る。

[0032] 図 7に示すように、前記ストツバ 15はリング状に形成され、その外径面に外輪部材 3 の内径面に螺合する雄ねじ 15aが切られ、一方の側面に条部材 6の端面に当接され る螺旋段差 15bが形成されている。また、ストッパ 15の内径面には、締め込み工具を 係合させる切欠き 15cも設けられている。

[0033] 上述した各実施形態では、外輪部材の螺旋凸条を 2条の多条螺旋または 1条螺旋 、遊星ローラの螺旋溝を 1条螺旋としたが、これらの螺旋凸条と螺旋溝の螺旋の条数 は、両者の間に設定するリード角の差に応じて、任意に選定することができる。

[0034] また、本発明に係る電動式直動ァクチユエータは電動式ブレーキ装置以外のもの にち用いることがでさる。

Claims

請求の範囲

[1] 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 動ァクチユエータにおいて、前記電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の 外径側に固定された外輪部材の内径面との間に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、前記螺旋凸条と等ピッチでリード角が異なり、 この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軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記各遊 星ローラの直線運動に変換するようにしたことを特徴とする電動式直動ァクチユエ一 タ。

[2] 前記螺旋凸条および前記螺旋溝の少なくとも!、ずれかを多条螺旋のものとした請 求項 1に記載の電動式直動ァクチユエータ。

[3] 前記螺旋凸条が、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溝 を設け、この螺旋溝に前記螺旋凸条を形成する条部材を周着したものである請求項

1または 2に記載の電動式直動ァクチユエータ。

[4] 前記螺旋溝に周着される条部材の端面を規制する手段を設けた請求項 3に記載の 電動式直動ァクチユエータ。

[5] 前記電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けた請求項 1乃至 4の 、 ずれかに記載の電動式直動ァクチユエータ。

[6] 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 式直動ァクチユエータを備え、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、前記電動式直動ァクチユエータに請求項 1乃 至 5の 、ずれかに記載の電動式直動ァクチユエータを用いたことを特徴とする電動 式ブレーキ装置。