WO2014185229A1 - 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

電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置 Download PDF

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electric
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linear actuator
plunger
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安井　誠
村松　誠
祐輝 竿山
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric linear actuator that linearly drives a driven member such as a brake pad, and an electric brake device using the electric linear actuator.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 As electric linear motion actuators using an electric motor as a drive source, those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 below have been conventionally known.
  • a planetary roller is incorporated between a rotating shaft that is rotationally driven by an electric motor and an outer ring member that is movably supported in the axial direction.
  • the rotation of the shaft causes the planetary roller to rotate and revolve by contact friction with the rotation shaft, and the spiral groove formed on the outer diameter surface of the planet roller or the circumferential groove and the helix provided on the inner diameter surface of the outer ring member
  • the outer ring member is moved in the axial direction by meshing with the ridge.
  • a gear reduction mechanism that reduces the rotation of the rotor shaft of the electric motor and transmits the rotation to the rotation shaft is provided, and a plurality of gears that form the gear reduction mechanism are provided.
  • a plurality of locking portions are provided on the side surface of one of the gears at intervals in the circumferential direction, and a lock pin provided so as to be able to advance and retreat with respect to the locking portions is advanced by the operation of the linear solenoid.
  • the gear is locked by the engagement of the lock pin, so that the braking force can be maintained even in a state where the power supply to the electric motor is cut off.
  • the inventors of the present invention also formed a uniaxial linear solenoid, incorporated the linear solenoid into an electric linear actuator, and tested the durability, etc., and found the following problems. is there.
  • the plunger since the plunger forms a magnetic circuit, it is often formed of low carbon steel, which is a ferromagnetic material.
  • This low-carbon steel is weak in strength, and when the lock pin is formed with the low-carbon steel, the strength is insufficient, and when locking the gear that engages the locking part, the load is applied from the gear to the lock pin. Due to the applied moment load, the lock pin was deformed and damaged, and there was a problem in durability.
  • An object of the present invention is to increase the reliability of the locking operation in which the lock pin is engaged with the locking portion of the gear, and to improve the durability of the lock pin.
  • an electric motor in order to solve the above problems, an electric motor, a gear reduction mechanism that decelerates and outputs the rotation of the rotor shaft of the electric motor, and an output gear of the gear reduction mechanism
  • a slide member that is movable in the axial direction along the axis of the shaft, a rotation / linear motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the output gear into a linear motion and transmits the linear motion to the slide member, and a rotor shaft of the electric motor.
  • a lock mechanism capable of locking and unlocking rotation, wherein the lock mechanism includes a plurality of engaging portions provided in the circumferential direction of one of the plurality of gears forming the gear reduction mechanism;
  • An electric type comprising a lock pin that is provided so as to be able to advance and retreat with respect to the engaging portion and engages with the engaging portion during forward movement to lock the gear, and a linear solenoid that advances and retracts the lock pin.
  • forming the locking pin of a non-magnetic material is of the lock pin employing the configuration integrally coupled to the distal end of the plunger is formed of a ferromagnetic material of the linear solenoid.
  • the brake pad is linearly driven by the electric linear actuator, and the disc rotor is pressed by the brake pad to apply a braking force to the disc rotor.
  • the electric linear actuator is composed of the electric linear actuator described above according to the present invention, and the brake pad is connected to the slide member of the electric linear actuator.
  • the electric brake device having the above configuration, when the electric motor of the electric linear actuator is driven, the rotation of the rotor shaft of the electric motor is reduced by the gear reduction mechanism and output from the output gear, and the rotation of the output gear Is converted into a linear motion by a rotation / linear motion conversion mechanism and transmitted to the slide member. For this reason, the slide member moves forward, the brake pad coupled to the slide member is pressed against the disc rotor, and the disc rotor is braked.
  • the brake pad When parking, as described above, the brake pad is pressed against the disk rotor, and when the braking force required for parking is applied to the disk rotor, the coil of the linear solenoid is energized, and the magnetic force is generated between the coil and the plunger. A circuit is formed, the plunger is moved forward toward the gear, and the lock pin connected to the tip of the plunger and moving forward integrally is engaged with a locking portion formed on the side surface of the gear to lock the gear. To do. In the locked state of the gear, the energization to the electric motor is cut off to suppress wasteful consumption of electric energy.
  • the lock pin when the lock pin is moved forward together with the plunger toward the locking portion, the lock pin is made of a non-magnetic material, so the magnetism of the magnetic circuit formed by the plunger and the coil leaks to the lock pin. Therefore, there is no inconvenience that the magnetic attractive force with respect to the plunger is lowered. For this reason, it can be reliably and quickly moved forward to the engagement position where the lock pin is engaged with the engaging portion by energizing the coil.
  • stainless steel is used as a non-magnetic material for forming the lock pin, and the stainless steel lock pin is subjected to surface treatment by nitriding or soft nitriding to provide strength and wear resistance. It is preferable to improve the durability and improve the durability.
  • the lock pin is formed of a nonmagnetic material, the magnetism of the magnetic circuit formed by the plunger and the coil leaks to the lock pin, and the magnetic attraction force against the plunger decreases. There is no inconvenience, and it is possible to quickly and surely advance the lock pin toward the engaging portion by energizing the coil, and a reliable locking operation can be obtained.
  • the lock pin is made of stainless steel as a non-magnetic material and is surface-treated, so that it does not deform due to the moment load applied from the gear when engaged with the gear locking part. A lock pin with excellent properties can be obtained.
  • a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric linear actuator according to the present invention Sectional view along the line II-II in FIG. Sectional drawing which expands and shows the locking mechanism part of FIG. Sectional view along line IV-IV in FIG. Sectional view along line VV in FIG.
  • FIG. 1 to 5 show an embodiment of an electric linear actuator A according to the present invention.
  • the housing 1 has a cylindrical shape, and a base plate 2 is provided at one end of the housing 1 outward in the radial direction.
  • the outer surface of the base plate 2 and one end opening of the housing 1 are covered with a cover 3. ing.
  • An outer ring member 4 as a slide member is incorporated in the housing 1.
  • the outer ring member 4 is prevented from rotating with respect to the housing 1 and is movable in the axial direction along the inner diameter surface of the housing 1, and a spiral protrusion 5 having a V-shaped cross section is provided on the inner diameter surface.
  • a bearing member 6 is incorporated in the housing 1 on one end side in the axial direction of the outer ring member 4.
  • the bearing member 6 has a disk shape, and a boss portion 6a is provided at the center thereof.
  • the bearing member 6 is prevented from moving toward the cover 3 by a stopper ring 7 attached to the inner diameter surface of the housing 1.
  • a pair of rolling bearings 8 is incorporated in the boss portion 6a of the bearing member 6 with an interval in the axial direction, and the rotating shaft 10 disposed on the axis of the outer ring member 4 is rotatably supported by the rolling bearing 8. Has been.
  • an electric motor 11 is supported on the base plate 2, and the rotation of the rotor shaft 12 of the electric motor 11 is transmitted to the rotating shaft 10 by a gear reduction mechanism 13 incorporated in the cover 3. It has become.
  • a carrier 14 that is rotatable about the rotary shaft 10 is incorporated inside the outer ring member 4.
  • the carrier 14 has a pair of discs 14a and 14b that are opposed in the axial direction, and a plurality of gap adjustments are made on the outer peripheral portion of one disc 14a toward the other disc 14b.
  • the members 14c are provided at intervals in the circumferential direction, and the pair of disks 14a and 14b are connected to each other by tightening the screws 15 screwed into the end faces of the interval adjusting members 14c.
  • the inner disk 14b positioned on the bearing member 6 side is supported by a plain bearing 16 incorporated between the disk 10 and the rotary shaft 10 so as to be rotatable and movable in the axial direction. ing.
  • a shaft insertion hole 17 having a stepped hole is formed in the center portion of the outer side disk 14a, and a slide bearing 18 fitted in the shaft insertion hole 17 is rotatably supported by the rotary shaft 10.
  • a metal washer 19 that receives a thrust load is fitted to the rotary shaft 10 adjacent to the outer end surface of the slide bearing 18, and the washer 19 is secured by a retaining ring 20 attached to the shaft end of the rotary shaft 10. ing.
  • the carrier 14 is provided with a plurality of roller shafts 21 supported at both ends by a pair of disks 14a and 14b at intervals in the circumferential direction.
  • Each of the roller shafts 21 has a shaft end portion inserted into a shaft insertion hole 22 formed of a long hole formed in the pair of disks 14a and 14b, and is supported to be movable in the radial direction. It is urged
  • a planetary roller 24 is rotatably supported on each of the plurality of roller shafts 21.
  • Each of the planetary rollers 24 is incorporated between the outer diameter surface of the rotating shaft 10 and the inner diameter surface of the outer ring member 4, and the rotating shaft 10 has an elastic ring 23 stretched around the shaft end portion of the roller shaft 21.
  • a plurality of spiral grooves 25 having a V-shaped cross section are formed at equal intervals in the axial direction on the outer diameter surface of the planetary roller 24, and the pitch of the spiral grooves 25 is provided in the outer ring member 4.
  • the pitch of the spiral protrusion 5 is the same as that of the spiral protrusion 5 and meshes with the spiral protrusion 5.
  • a plurality of circumferential grooves may be formed at equal intervals in the axial direction at the same pitch as the spiral protrusion 5.
  • a thrust bearing 26 is incorporated between the inner side disk 14b of the carrier 14 and the axially opposed portion of the planetary roller 24. Further, an annular thrust plate 27 is incorporated between the carrier 14 and the bearing member 6 in the axial direction, and a thrust bearing 28 is incorporated between the thrust plate 27 and the bearing member 6.
  • the opening at the other end located outside the other end opening of the housing 1 of the outer ring member 4 is closed by attaching a seal cover 29 to prevent foreign matter from entering the inside.
  • one end of the bellows 30 is connected to the other end opening of the housing 1, and the other end of the bellows 30 is connected to the other end of the outer ring member 4, so that foreign matter can enter the housing 1 by the bellows 30. Intrusion is prevented.
  • the gear reduction mechanism 13 are sequentially decelerated rotation axis by rotating the primary reduction gear train G 1 to tertiary reduction gear train G 3 of the input gear 31 attached to the rotor shaft 12 of the electric motor 11 10 is transmitted to an output gear 32 attached to the shaft end portion of the motor 10 to rotate the rotary shaft 10, and the gear reduction mechanism 13 can lock and unlock the rotor shaft 12 of the electric motor 11. 40 is provided.
  • the locking mechanism 40 has a plurality of locking holes 41 as a locking portion on the side surface of the output side intermediate gear 33 in the secondary reduction gear train G 2 at equal intervals on the same circle.
  • a lock pin 42 provided to be movable forward and backward with respect to one point on the pitch circle of the plurality of locking holes 41 is advanced and retracted by a linear solenoid 43, and the lock pin 42 is engaged with the locking holes 41 to engage the intermediate gear. 33 is locked.
  • the linear solenoid 43 incorporates a coil 45 inside a cylindrical case 44 whose one end is closed and the other end is open, and from a ferromagnetic body inside a cylindrical bobbin 46 that supports the inner diameter surface of the coil 45.
  • the plunger 47 is slidably inserted, and a magnetic attraction core 48 made of a ferromagnetic material is incorporated into the other end opening of the case 44.
  • the coil 45 When the coil 45 is energized, the coil 45, the plunger 47 and the magnetic attraction core 48 are mutually connected.
  • a magnetic circuit is formed between them, and the plunger 47 is moved toward the magnetic attraction core 48 by the magnetic attraction force applied from the magnetic attraction core 48 to the plunger 47, so that the center of the surface of the magnetic attraction core 48 facing the plunger 47 is centered.
  • the tapered surface 47a formed at the tip of the plunger 47 is adsorbed by the tapered concave portion 48a formed in the portion.
  • a return spring 49 is incorporated into one end of the case 44, and when the energization of the coil 45 is released, the plunger 47 is moved back in a direction away from the magnetic attraction core 48 by the elastic force of the return spring 49.
  • a pin hole 50 is formed coaxially with the plunger 47 in the magnetic attraction core 48, and a lock pin 42 is slidably inserted into the pin hole 50.
  • the lock pin 42 is connected to the distal end surface of the plunger 47 and moves together with the plunger 47.
  • a screw hole 51 extending in the axial direction is formed on the tip surface of the plunger 47, and a small-diameter screw shaft 52 provided at the rear end of the lock pin 42 is formed in the screw hole 51.
  • the connecting means is not limited to the screw connection.
  • the lock pin 42 may be welded or bonded to the plunger 47.
  • a protruding shaft may be provided on one of the opposing surfaces of the plunger 47 and the lock pin 42, and the protruding shaft may be press-fitted into a shaft hole formed on the other of the opposing surfaces.
  • the lock pin 42 is made of stainless steel as a non-magnetic material in order to prevent magnetic leakage, and the strength and wear resistance are improved by surface treatment by nitriding or soft nitriding. Instead of the surface treatment by nitriding or soft nitriding, a plating treatment may be performed.
  • the linear solenoid 43 with a lock pin to which the lock pin 42 is assembled is disposed between the housing 1 and the electric motor 11 and attached to the base plate 2.
  • an insertion hole 53 is formed in the base plate 2
  • the tip of the magnetic attraction core 48 is inserted into the insertion hole 53
  • a mounting piece 54 provided on the outer periphery of the magnetic attraction core 48 is screwed to the base plate 2.
  • one of the end faces facing the circumferential direction of the locking hole 41 formed in the intermediate gear 33 is a tapered surface 41 a that guides the lock pin 42 in the backward movement direction.
  • FIG. 6 shows an electric brake device B that employs the electric linear actuator A.
  • a caliper 61 is arranged on the outer periphery of a disc rotor 60 that rotates with a wheel (not shown), and one end of the caliper 61 is opposed to the outer peripheral portion of the outer side surface of the disc rotor 60 in the axial direction.
  • a claw portion 62 is provided, and an outer brake pad 63 is attached to the claw portion 62.
  • the housing of the electric linear actuator A is integrally provided at the other end portion of the caliper 61, and the outer ring member 4 is disposed to face the outer peripheral portion of the inner side surface of the disk rotor 60 in the axial direction.
  • An inner brake pad 64 is attached to the part.
  • the caliper 61 is supported by a holder (not shown) supported by a stationary member such as a knuckle and is movable in the axial direction of the disk rotor 60.
  • the outer ring member 4 moves in the axial direction, and the inner brake pad 64 connected and integrated with the outer ring member 4 comes into contact with the disk rotor 60 and starts to press the disk rotor 60 in the axial direction.
  • the caliper 61 moves toward the direction in which the outer brake pad 63 attached to the claw 62 approaches the disk rotor 60 by the reaction force of the pressing force, and the outer brake pad 63 contacts the disk rotor 60.
  • the outer brake pad 63 and the inner brake pad 64 strongly clamp the outer periphery of the disk rotor 60 from both sides in the axial direction, and a braking force is applied to the disk rotor 60.
  • the outer side brake pad 63 and the inner side brake pad 64 are energized to the coil 45 of the linear solenoid 43 while the braking force is applied to hold the disc rotor 60.
  • the energization forms a magnetic circuit between the coil 45, the plunger 47, and the magnetic attraction core 48, and the plunger 47 moves toward the magnetic attraction core 48 by the magnetic attraction force applied from the magnetic attraction core 48 to the plunger 47. Then, it is attracted to the magnetic attraction core 48.
  • the lock pin 42 since the lock pin 42 is connected to the plunger 47, the lock pin 42 moves forward toward the side surface of the intermediate gear 33 together with the plunger 47.
  • the lock pin 42 moves forward, if one of the plurality of locking holes 41 faces the lock pin 42, the locking pin 42 engages with the locking hole 41 as shown in FIG.
  • the intermediate gear 33 is locked by the engagement.
  • the rotor shaft 12 of the electric motor 11 since the rotor shaft 12 of the electric motor 11 is also locked, the energization of the electric motor 11 can be cut off, and wasteful consumption of electric energy can be suppressed.
  • the lock pin 42 moves forward, if there is a phase shift between the lock pin 42 and the locking hole 41, the locking pin 42 cannot be engaged with the locking hole 41.
  • the intermediate gear 33 is rotated in the braking direction (the direction indicated by the arrow in FIG. 4), and the locking hole 41 is opposed to the lock pin 42.
  • the intermediate gear 33 is rotated until the lock pin 42 is engaged with the locking hole 41.
  • the lock pin 42 is formed of stainless steel as a non-magnetic material, and the strength is increased by the surface treatment. Therefore, the lock pin 42 is not deformed and damaged by the moment load applied from the intermediate gear 33.
  • the lock pin 42 is formed of a nonmagnetic material, the magnetism of the magnetic circuit formed by the coil 45, the plunger 47 and the magnetic attraction core 48 leaks to the lock pin 42 when the coil 45 is energized. There is no. For this reason, there is no decrease in the magnetic attractive force with respect to the plunger 47, and the energization of the coil 45 can surely quickly move the lock pin 42 toward the intermediate gear 33, and a highly reliable locking operation can be obtained. .
  • the lock of the rotor shaft 12 in the electric motor 11 is released, the energization to the coil 45 is released, the electric motor 11 is driven, the intermediate gear 33 is rotated in the braking direction shown in FIG.
  • the locking pin 41 is released together with the plunger 47 by the action of releasing the engagement of one side surface of the locking hole 41, the action of the tapered surface 41 a on the other side of the locking hole 41 pressing the tip of the lock pin 42, and the restoring elastic force of the return spring 49. 42 is moved backward to the unlocking position where it is pulled out of the locking hole 41.
  • the engagement with the locking hole 41 is released by the backward movement.
  • a planetary roller is provided between the outer diameter surface of the rotary shaft 10 and the inner diameter surface of the housing 1 as a rotation / linear motion conversion mechanism for converting the rotary motion of the rotary shaft 10 into a linear motion.
  • 24 is shown, and a spiral groove 25 or a circumferential groove is formed on the outer diameter surface of the planetary roller 24 and meshes with the spiral protrusion 5 provided on the inner diameter surface of the outer ring member 4.
  • the conversion mechanism is not limited to this.
  • a plurality of planetary rollers are provided between the outer diameter surface of the rotation shaft and the inner diameter surface of the housing by providing a spiral protrusion on the outer diameter surface of the rotation shaft.
  • a plurality of circumferential grooves are formed at the same pitch as the spiral ridges on the outer diameter surface, and the planetary roller 24 is caused to revolve while rotating by rotating the rotating shaft while the spiral ridges and the circumferential grooves are engaged, The planetary roller may be moved in the axial direction.

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Abstract

　電動式直動アクチュエータの電動モータ（１１）のロータ軸（１２）の回転をロックおよびアンロック可能なロック機構を、ギヤ減速機構（１３）を形成する複数のギヤのうちの一つのギヤ（３３）の側面周方向に設けられた複数の係止孔（４１）と、その係止孔（４１）に対して進退可能に設けられ、前進時に係止孔（４１）に係合してギヤ（３３）をロックするロックピン（４２）と、そのロックピン（４２）を進退させるリニアソレノイド（４３）とで形成する。リニアソレノイド（４３）のプランジャ（４７）にロックピン（４２）を連結して一体化する。ロックピン（４２）を非磁性材料で形成し、リニアソレノイド（４３）のコイル（４５）とプランジャ（４７）の相互間で形成される磁気回路の磁気がロックピン（４２）から漏洩するのを防止し、コイル（４５）に対する通電によりプランジャ（４７）が確実に吸着移動されるようにして、ロック動作の信頼性を高める。

Description

電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置
　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、下記特許文献１および下記特許文献２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および２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を軸方向に移動させるようにしている。
　ところで、特許文献１および２に記載の電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置においては、運転手のブレーキペダルの操作に応じて制動力を制御するサービスブレーキ機能しか有していないため、駐車時には、電動モータに対する通電状態を継続して制動力を維持する必要が生じ、電力消費量が大きいという不都合がある。
　そのような不都合を解消するため、本件出願人は、下記特許文献３において、電動モータに対する通電を遮断する状態においても制動力を維持できるようした電動式直動アクチュエータを提案している。
　上記特許文献３に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、電動モータのロータ軸の回転を減速して回転軸に伝達するギヤ減速機構を設け、そのギヤ減速機構を形成する複数のギヤのうちの一つのギヤの側面に複数の係止部を周方向に間隔をおいて設け、その係止部に対して進退自在に設けられたロックピンをリニアソレノイドの作動により前進させ、係止部に対するロックピンの係合によりギヤをロックして、電動モータに対する通電を遮断する状態においても制動力を維持できるようにしている。
　このため、上記のような電動式直動アクチュエータを電動式ブレーキ装置に採用することにより、駐車時に、ブレーキパッドがディスクロータを規定の押圧力で押圧する状態でそのブレーキパッドをロックすることができ、コンパクトな電動式直動アクチュエータを得ることができる。
特開２０１０－６５７７７号公報 特開２０１０－９０９５９号公報 特開２０１２－８７８８９号公報
　ところで、特許文献３に記載された電動式直動アクチュエータにおいて、ロックピンをリニアソレノイドで進退させる場合、リニアソレノイドにおけるプランジャの先端部にロックピンを一体的に設けて一軸構成とするのが一般的である。
　そこで、本件の発明者らも、一軸構成のリニアソレノイドを形成し、そのリニアソレノイドを電動式直動アクチュエータに組み込んで耐久性等について試験したところ、以下のような問題点が見出されたのである。
　すなわち、プランジャは磁気回路を形成するため、強磁性体である低炭素鋼で形成される場合が多い。この低炭素鋼においては強度的に弱く、その低炭素鋼でロックピンが形成された場合に強度が不足し、ロックピンが係止部に係合するギヤのロック時、ギヤからロックピンに負荷されるモーメント荷重によってロックピンが変形し、損傷し、耐久性に問題があった。
　また、プランジャとコイルで形成される磁気がロックピンに漏洩してプランジャに対する磁気吸引力が低下し、ロックピンを確実に係合させることができず、ロック動作の信頼性に問題があった。
　この発明の課題は、ロックピンをギヤの係止部に係合させるロック動作の信頼性を高めること、および、ロックピンの耐久性の向上を図ることである。
　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、電動モータと、その電動モータのロータ軸の回転を減速して出力するギヤ減速機構と、そのギヤ減速機構の出力ギヤの軸心に沿って軸方向に移動可能なスライド部材と、前記出力ギヤの回転運動を直線運動に変換して前記スライド部材に伝達する回転・直動変換機構と、前記電動モータのロータ軸の回転をロックおよびアンロック可能なロック機構を有してなり、前記ロック機構が、ギヤ減速機構を形成する複数のギヤのうちの一つのギヤの側面周方向に設けられた複数の係止部と、その係止部に対して進退可能に設けられ、前進時に前記係止部に係合してギヤをロックするロックピンと、そのロックピンを進退させるリニアソレノイドとからなる電動式直動アクチュエータにおいて、前記ロックピンを非磁性材料で形成し、そのロックピンを前記リニアソレノイドの強磁性体により形成されたプランジャの先端に連結して一体化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ディスクロータを押圧して、そのディスクロータに制動力を付与するようにした電動式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この発明に係る上述の電動式直動アクチュエータからなり、その電動式直動アクチュエータのスライド部材に前記ブレーキパッドを連結した構成を採用したのである。
　上記の構成からなる電動式ブレーキ装置において、電動式直動アクチュエータの電動モータを駆動すると、その電動モータのロータ軸の回転はギヤ減速機構で減速されて出力ギヤから出力され、その出力ギヤの回転は回転・直動変換機構により直線運動に変換されてスライド部材に伝達される。このため、スライド部材が前進し、そのスライド部材に連結されたブレーキパッドがディスクロータに押し付けられ、ディスクロータが制動される。
　駐車に際しては、上記のように、ブレーキパッドをディスクロータに押し付け、ディスクロータに駐車に必要な制動力が負荷される状態において、リニアソレノイドのコイルに通電し、そのコイルとプランジャの相互間で磁気回路を形成して、プランジャをギヤに向けて前進させ、そのプランジャの先端に連結されて一体となって前進するロックピンをギヤの側面に形成された係止部に係合してギヤをロックする。そのギヤのロック状態において、電動モータに対する通電を遮断して、電気エネルギの無駄な消費を抑制する。
　ここで、プランジャと共にロックピンを係止部に向けて前進させるロック動作時、ロックピンは非磁性材料により形成されているため、プランジャとコイルで形成される磁気回路の磁気がロックピンに漏洩してプランジャに対する磁気吸引力が低下するという不都合の発生はない。このため、コイルに対する通電によってロックピンを係止部に係合する係合位置まで確実に素早く前進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において、ロックピンの形成素材である非磁性材料としてステンレスを採用し、そのステンレス製のロックピンを窒化処理あるいは軟窒化処理による表面処理を施して強度および耐摩耗性を高め、耐久性の向上を図るのが好ましい。
　この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、ロックピンを非磁性材料により形成したことにより、プランジャとコイルで形成される磁気回路の磁気がロックピンに漏洩してプランジャに対する磁気吸引力が低下するという不都合の発生はなく、コイルに対する通電によってロックピンを係止部に向けて素早く確実に前進動させることができ、信頼性のあるロック動作を得ることができる。
　また、ロックピンを非磁性材料としてのステンレスで形成して表面処理を施したことにより、ギヤの係止部に対する係合時に、ギヤから負荷されるモーメント荷重により変形することのない強度の高い耐久性に優れたロックピンを得ることができる。
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II－II線に沿った断面図 図１のロック機構部を拡大して示す断面図 図３のIV－IV線に沿った断面図 図４のV－V線に沿った断面図 この発明に係る電動式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乃至図５は、この発明に係る電動式直動アクチュエータＡの実施の形態を示す。図１に示すように、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向けてベースプレート２が設けられ、そのベースプレート２の外側面およびハウジング１の一端開口がカバー３によって覆われている。
　ハウジング１内にはスライド部材としての外輪部材４が組込まれている。外輪部材４はハウジング１に対して回り止めされ、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、その内径面には断面Ｖ字形の螺旋突条５が設けられている。
　また、ハウジング１内には、外輪部材４の軸方向一端側に軸受部材６が組込まれている。軸受部材６は円盤状をなし、その中央部にはボス部６ａが設けられている。軸受部材６は、ハウジング１の内径面に取付けたストッパリング７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６のボス部６ａ内には一対の転がり軸受８が軸方向に間隔をおいて組込まれ、その転がり軸受８によって外輪部材４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。
　図１に示すように、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４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１および図２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１４ａの片面外周部には他方のディスク１４ｂに向けて複数の間隔調整部材１４ｃが周方向に間隔をおいて設けられ、その間隔調整部材１４ｃの端面にねじ込まれるねじ１５の締付けによって一対のディスク１４ａ、１４ｂが互いに連結されている。
　一対のディスク１４ａ、１４ｂのうち、軸受部材６側に位置するインナ側ディスク１４ｂは、回転軸１０との間に組込まれたすべり軸受１６によって回転自在に、かつ、軸方向に移動自在に支持されている。
　一方、アウタ側ディスク１４ａには、中心部に段付き孔からなる軸挿入孔１７が形成され、その軸挿入孔１７内に嵌合されたすべり軸受１８が回転軸１０で回転自在に支持されている。回転軸１０にはすべり軸受１８のアウタ側端面に隣接してスラスト荷重を受ける金属ワッシャ１９が嵌合され、そのワッシャ１９は回転軸１０の軸端部に取り付けられた止め輪２０によって抜止めされている。
　キャリヤ１４には、一対のディスク１４ａ、１４ｂによって両端部が支持された複数のローラ軸２１が周方向に間隔をおいて設けられている。ローラ軸２１のそれぞれは、一対のディスク１４ａ、１４ｂに形成された長孔からなる軸挿入孔２２内に軸端部が挿入されて径方向に移動自在の支持とされ、そのローラ軸２１の軸端部を巻き込むようにして掛け渡された弾性リング２３によって径方向内方に向けて付勢されている。
　複数のローラ軸２１のそれぞれには遊星ローラ２４が回転自在に支持されている。遊星ローラ２４のそれぞれは、回転軸１０の外径面と外輪部材４の内径面間に配置される組み込みとされ、ローラ軸２１の軸端部に掛け渡された弾性リング２３により回転軸１０の外径面に押し付けられて、その外径面に弾性接触し、上記回転軸１０が回転すると、その回転軸１０の外径面に対する接触摩擦によって回転するようになっている。
　遊星ローラ２４の外径面には、図２に示すように、断面Ｖ字状の複数の螺旋溝２５が軸方向に等間隔に形成され、その螺旋溝２５のピッチは、外輪部材４に設けられた螺旋突条５のピッチと同一とされて、その螺旋突条５に噛合している。なお、螺旋溝２５に代えて、複数の円周溝を螺旋突条５と同一のピッチで軸方向に等間隔に形成してもよい。
　図２に示すように、キャリヤ１４のインナ側ディスク１４ｂと遊星ローラ２４の軸方向の対向部間にはスラスト軸受２６が組込まれている。また、キャリヤ１４と軸受部材６の軸方向の対向部間には環状のスラスト板２７が組み込まれ、そのスラスト板２７と軸受部材６間にスラスト軸受２８が組み込まれている。
　図１に示すように、外輪部材４のハウジング１の他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。
　また、ハウジング１の他端開口部にはベローズ３０の一端部が連結され、そのべローズ３０の他端部は外輪部材４の他端部に連結され、上記ベローズ３０によってハウジング１内に異物が侵入するのが防止されている。
　図１に示すように、ギヤ減速機構１３は、電動モータ１１のロータ軸１２に取付けられた入力ギヤ３１の回転を一次減速ギヤ列Ｇ１乃至三次減速ギヤ列Ｇ３により順次減速して回転軸１０の軸端部に取付けられた出力ギヤ３２に伝達して、回転軸１０を回転させるようにしており、そのギヤ減速機構１３に電動モータ１１のロータ軸１２をロックおよびアンロック可能なロック機構４０が設けられている。
　図３乃至図５に示すように、ロック機構４０は、二次減速ギヤ列Ｇ２における出力側の中間ギヤ３３の側面に複数の係止部としての係止孔４１を同一円上に等間隔に設け、その複数の係止孔４１のピッチ円上の一点に対して進退可能に設けられたロックピン４２をリニアソレノイド４３により進退させ、係止孔４１に対するロックピン４２の係合によって中間ギヤ３３をロックするようにしている。
　ここで、リニアソレノイド４３は、一端が閉塞し、他端が開口する円筒状ケース４４の内側にコイル４５を組込み、そのコイル４５の内径面を支持する円筒状ボビン４６の内側に強磁性体からなるプランジャ４７をスライド自在に挿入し、上記ケース４４の他端開口部に強磁性体からなる磁気吸引コア４８を組込み、上記コイル４５に対する通電により、コイル４５とプランジャ４７および磁気吸引コア４８の相互間で磁気回路を形成し、磁気吸引コア４８からプランジャ４７に付与される磁気吸引力によりプランジャ４７を磁気吸引コア４８に向けて移動させて、磁気吸引コア４８のプランジャ４７と対向する面の中央部に形成されたテーパ状凹部４８ａでプランジャ４７の先端部に形成されたテーパ面４７ａを吸着するようにしている。
　また、ケース４４の一端部内にリターンスプリング４９を組込み、コイル４５に対する通電の解除時に、そのリターンスプリング４９の弾性力によってプランジャ４７を磁気吸引コア４８から離反する方向に復帰移動させるようにしている。
　ここで、磁気吸引コア４８には、プランジャ４７と同軸上にピン孔５０が形成され、そのピン孔５０にロックピン４２がスライド自在に挿入されている。ロックピン４２はプランジャ４７の先端面に連結され、プランジャ４７と一体になって移動する。
　プランジャ４７とロックピン４２の連結に際し、ここでは、プランジャ４７の先端面に軸方向に延びるねじ孔５１を形成し、ロックピン４２の後端に設けた小径のねじ軸５２をそのねじ孔５１にねじ係合して締め付けるようにしているが、連結手段はねじ結合に限定されるものではない。例えば、プランジャ４７にロックピン４２を溶接し、あるいは、接着してもよい。また、プランジャ４７とロックピン４２の対向面における一方に突軸を設け、その突軸を対向面の他方に形成された軸孔内に圧入するようにしてもよい。
　ロックピン４２は、磁気の漏洩を防止するため、非磁性体としてのステンレスで形成され、窒化あるいは軟窒化による表面処理によって強度および耐摩耗性の向上が図られている。なお、窒化あるいは軟窒化による表面処理に代えて、メッキ処理を施すようにしてもよい。
　ロックピン４２が組付けられたロックピン付きリニアソレノイド４３は、ハウジング１と電動モータ１１間に配置されてベースプレート２に取付けられる。この場合、ベースプレート２に挿入孔５３を形成し、その挿入孔５３に磁気吸引コア４８の先端部を挿入し、その磁気吸引コア４８の外周に設けられた取付片５４をベースプレート２にねじ止めしている。
　図４および図５に示すように、中間ギヤ３３に形成された係止孔４１の周方向で対向する端面の一方は、ロックピン４２を後退動する方向に案内するテーパ面４１ａとされている。
　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６は、その電動式直動アクチュエータＡを採用した電動式ブレーキ装置Ｂを示す。この電動式ブレーキ装置Ｂにおいては、図示省略した車輪と共に回転するディスクロータ６０の外周囲にキャリパ６１を配置し、そのキャリパ６１の一端部にディスクロータ６０のアウタ側面の外周部と軸方向で対向する爪部６２を設け、その爪部６２にアウタ側ブレーキパッド６３を取り付けている。
　また、キャリパ６１の他端部に電動式直動アクチュエータＡのハウジングを一体に設けて、外輪部材４をディスクロータ６０のインナ側面の外周部に軸方向で対向配置し、その外輪部材４の先端部にインナ側ブレーキパッド６４を取り付けている。
　ここで、キャリパ６１は、ナックル等の静止部材に支持された図示省略したホルダにより支持されて、ディスクロータ６０の軸方向に移動自在とされている。
　図６に示すような電動式ブレーキ装置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を駆動すると、その電動モータ１１のロータ軸１２の回転がギヤ減速機構１３により減速されて回転軸１０に伝達される。
　回転軸１０の外径面には、複数の遊星ローラ２４のそれぞれ外径面が弾性接触しているため、上記回転軸１０の回転により遊星ローラ２４が回転軸１０との接触摩擦により自転しつつ公転する。
　このとき、遊星ローラ２４の外径面に形成された螺旋溝２５は外輪部材４の内径面に設けられた螺旋突条５に噛合しているため、その螺旋溝２５と螺旋突条５の係合によって、外輪部材４が軸方向に移動し、その外輪部材４に連結一体化されたインナ側ブレーキパッド６４がディスクロータ６０に当接し、そのディスクロータ６０を軸方向に押圧し始める。その押圧力の反力により爪部６２に取付けられたアウタ側ブレーキパッド６３がディスクロータ６０に接近する方向に向けてキャリパ６１が移動し、アウタ側ブレーキパッド６３がディスクロータ６０に当接して、そのアウタ側ブレーキパッド６３がインナ側ブレーキパッド６４とでディスクロータ６０の外周部を軸方向両側から強く挟持し、ディスクロータ６０に制動力が負荷される。
　駐車に際しては、上記のように、アウタ側ブレーキパッド６３とインナ側ブレーキパッド６４がディスクロータ６０を挟持する制動力の付与状態において、リニアソレノイド４３のコイル４５に通電する。その通電により、コイル４５とプランジャ４７および磁気吸引コア４８の相互間で磁気回路が形成され、磁気吸引コア４８からプランジャ４７に付与される磁気吸引力によりプランジャ４７が磁気吸引コア４８に向けて移動して、その磁気吸引コア４８に吸着される。
　このとき、プランジャ４７にはロックピン４２が連結されているため、プランジャ４７と共にロックピン４２が中間ギヤ３３の側面に向けて前進する。ロックピン４２の前進時、そのロックピン４２に対して複数の係止孔４１の一つが対向する状態にあると、図５に示すように、係止孔４１にロックピン４２が係合し、その係合によって中間ギヤ３３がロックされる。この時、電動モータ１１のロータ軸１２もロックされることになるため、電動モータ１１に対する通電を遮断しておくことができ、電気エネルギの無駄な消費を抑制することができる。
　ここで、ロックピン４２の前進時、そのロックピン４２と係止孔４１との間に位相のずれがあると、係止孔４１にロックピン４２を係合させることができない。この場合、ロックピン４２を前進させた状態で電動モータ１１の駆動により、中間ギヤ３３を制動方向（図４の矢印で示す方向）に回転させ、係止孔４１をロックピン４２と対向する位置まで中間ギヤ３３を回転させて、係止孔４１にロックピン４２を係合させる。
　上記のような係止孔４１とロックピン４２の係合による中間ギヤ３３のロック状態、つまり、電動モータ１１のロータ軸１２のロック状態では、ディスクロータ６０からの反力によりギヤ減速機構１３のそれぞれのギヤに制動解除方向への回転力が負荷されるため、中間ギヤ３３からロックピン４２に傾動させるようなモーメント荷重が負荷される。
　このとき、ロックピン４２は、非磁性材料としてのステンレスにより形成され、表面処理により強度が高められているため、中間ギヤ３３から負荷されるモーメント荷重によって変形し、損傷するようなことはない。
　また、ロックピン４２は、非磁性材料により形成されているため、コイル４５の通電によって、そのコイル４５、プランジャ４７および磁気吸引コア４８で形成される磁気回路の磁気がロックピン４２に漏洩することはない。このため、プランジャ４７に対する磁気吸引力の低下がなく、コイル４５に対する通電によってロックピン４２を中間ギヤ３３に向けて確実に素早く前進動させることができ、信頼性の高いロック動作を得ることができる。
　ここで、電動モータ１１におけるロータ軸１２のロック解除に際しては、コイル４５に対する通電を解除し、電動モータ１１を駆動して、中間ギヤ３３を図５に示す制動方向に回転させ、ロックピン４２に対する係止孔４１の一側面の係合を解除し、係止孔４１の他側のテーパ面４１ａがロックピン４２の先端部を押圧する作用およびリターンスプリング４９の復元弾性力によってプランジャ４７と共にロックピン４２を係止孔４１から抜け出す係止解除位置まで後退動させる。その後退動によって係止孔４１に対する係合を解除する。
　図１に示す電動式直動アクチュエータにおいては、回転軸１０の回転運動を直線運動に変換する回転・直動変換機構として、その回転軸１０の外径面とハウジング１の内径面間に遊星ローラ２４を組込み、その遊星ローラ２４の外径面に外輪部材４の内径面に設けられた螺旋突条５に噛合する螺旋溝２５または円周溝を形成したものを示したが、回転・直動変換機構はこれに限定されるものではない。
　例えば、特許文献３の図１０に示されているように、回転軸の外径面に螺旋突条を設け、その回転軸の外径面とハウジングの内径面間に組み込まれた複数の遊星ローラの外径面に螺旋突条と同一ピッチで複数の円周溝を形成し、上記回転軸の回転により、螺旋突条と円周溝の係合によって遊星ローラ２４を自転させつつ公転させて、その遊星ローラを軸方向に移動させるようにしてもよい。
４　　外輪部材(スライド部材)
１１　電動モータ
１２　ロータ軸
１３　ギヤ減速機構
３３　中間ギヤ
４０　ロック機構
４１　係止孔(係止部)
４２　ロックピン
４３　リニアソレノイド
４７　プランジャ
６０　ディスクロータ
６３　ブレーキパッド

Claims (4)

  1. 　電動モータと、その電動モータのロータ軸の回転を減速して出力するギヤ減速機構と、そのギヤ減速機構の出力ギヤの軸心に沿って軸方向に移動可能なスライド部材と、前記出力ギヤの回転運動を直線運動に変換して前記スライド部材に伝達する回転・直動変換機構と、前記電動モータのロータ軸の回転をロックおよびアンロック可能なロック機構を有してなり、前記ロック機構が、ギヤ減速機構を形成する複数のギヤのうちの一つのギヤの側面周方向に設けられた複数の係止部と、その係止部に対して進退可能に設けられ、前進時に前記係止部に係合してギヤをロックするロックピンと、そのロックピンを進退させるリニアソレノイドとからなる電動式直動アクチュエータにおいて、
    　前記ロックピンを非磁性材料で形成し、そのロックピンを前記リニアソレノイドの強磁性体により形成されたプランジャの先端に連結して一体化したことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
  2. 　前記非磁性材料がステンレスであり、そのステンレス製のロックピンを表面処理した請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
  3. 　前記表面処理が、窒化処理または軟窒化処理である請求項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ディスクロータを押圧して、そのディスクロータに制動力を付与するようにした電動式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り、その電動式直動アクチュエータのスライド部材に前記ブレーキパッドを連結したことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
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