WO2016194965A1 - 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
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- F16H25/20—Screw mechanisms
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 Conventionally, an electric linear actuator that converts rotational motion of a rotor shaft of an electric motor into linear motion of a driven member that is supported so as to be movable in the axial direction by a motion conversion mechanism has been described in Patent Document 1 below. Are known.
- a plurality of planetary rollers are incorporated between a rotating shaft and an outer ring member that are rotationally driven by an electric motor, and the planetary rollers are rotatable about the rotating shaft. Or a helical groove formed on the outer diameter surface of the planetary roller, revolving while rotating the planetary shaft by frictional contact with the rotation shaft.
- the outer ring member and the carrier are linearly moved in the axial direction relatively by meshing with the circumferential groove and the spiral protrusion provided on the inner diameter surface of the outer ring member.
- the carrier is composed of a pair of discs and a plurality of pillar members that maintain the opposing spacing of the discs, and the shaft insertion holes formed in the pair of discs are elongated holes in the radial direction. Both end portions of the roller shaft are supported by the insertion holes so as to be movable in the radial direction, and the planetary roller is rotatably supported by the roller shaft.
- an elastic ring is wound around the outer periphery of the shaft end portion of the plurality of roller shafts, and each of the plurality of planetary rollers is brought into pressure contact with the outer periphery of the rotating shaft by urging the roller shaft radially inward.
- the outer ring member or the carrier is relatively linearly moved in the axial direction by meshing between the spiral groove or circumferential groove provided on the planetary roller and the spiral protrusion provided on the outer ring member. Therefore, it is possible to ensure a large boosting function without separately incorporating a planetary gear type reduction mechanism, and it is suitable for use in an electric brake device having a relatively small linear motion stroke. Yes.
- the roller shaft is urged radially inward by an elastic ring so that the planetary roller is pressed against the outer diameter surface of the rotating shaft, the planetary roller is reliably brought into contact with the rotating shaft by frictional contact. It also has a feature that it can be rotated by contact.
- the C-shaped ring is partially cut off in the circumferential direction, when the plurality of roller shafts rotate even slightly with the rotation of the planetary roller, the C-shaped ring comes into contact with the roller shaft and the plurality of roller shafts. It will rotate in the circumscribed circle direction.
- Patent Document 2 provides a rotation preventing means between the C-shaped ring and the plurality of roller shafts, and the C-shaped ring is made up of the plurality of roller shafts by the rotation preventing means.
- An electric linear actuator that has prevented relative rotation in the circumscribed circle direction has already been proposed.
- the plurality of planetary rollers are always held in pressure contact with the outer diameter surface of the rotating shaft by the C-shaped ring. Transmission to each of the planetary rollers can be ensured, and the electric linear actuator can be made to function reliably.
- a planetary roller is rotatably supported by incorporating a bearing between the planetary roller and the roller shaft that supports the planetary roller. It is conceivable that the rotational resistance increases with the deterioration of the lubricant enclosed in the inside and the increase in the viscous resistance at low temperatures, and the roller shaft rotates along with the rotation of the planetary roller.
- the C-shaped ring that urges the roller shaft radially inward is prevented from rotating, so that wear due to relative sliding occurs at the contact portion between the C-shaped ring and the roller shaft.
- the elastic force of the C-shaped ring is reduced.
- the contact pressure of the planetary roller with respect to the rotating shaft decreases, causing relative slippage at the contact portion, causing the rotating shaft to idle, causing power transmission failure, and the electric linear actuator not functioning. Can be considered.
- Whether the planetary roller rotates integrally with the rotating shaft or revolves while rotating depends on the frictional force between the spiral protrusion of the outer ring member and the spiral groove or circumferential groove of the planetary roller, and the planetary roller and roller. This is caused by the magnitude relationship of the frictional force at the contact portion of the shaft.
- An object of the present invention is to be able to suppress a change in the rotation state of a planetary roller that revolves while rotating by frictional contact with a rotating shaft.
- a cylindrical outer ring member is incorporated in the housing, and a rotary shaft driven by an electric motor is provided on the axis of the outer ring member.
- a plurality of planetary rollers are incorporated between the outer diameter surface of the rotating shaft and the inner diameter surface of the outer ring member, and both end portions of the roller shaft that rotatably supports each planetary roller are rotatably supported around the rotating shaft.
- Each of the plurality of roller shafts is radially inwardly supported by an elastic ring that is supported by a pair of opposed disks of the carrier so as to be movable in the radial direction and wound around the shaft end portions of the plurality of roller shafts.
- the elastic ring is wound It is composed of a ring spring having a number of turns or more, and a structure is provided in which both ends of the ring spring are provided with tangentially or radially outwardly extending portions.
- an elastic ring that urges the roller shaft inward and presses the planetary roller against the outer diameter surface of the rotating shaft is a ring spring that has one or more turns.
- the ring spring rotates with respect to the roller shaft.
- both ends of the ring spring are provided with tangentially or radially outwardly extending portions, the end of the ring spring does not contact the roller shaft so as to prevent relative rotation between the two, The ring spring rotates reliably by contact with the roller shaft.
- rotation of the planetary roller is not restricted by the rotation of the ring spring.
- the planetary roller revolves around the rotating shaft while reliably rotating, and the electric linear actuator can be reliably functioned.
- a fitting groove in which a part of the inner periphery of the ring spring is fitted in a part of the outer periphery at the shaft end of the roller shaft.
- the brake pad is linearly driven by the electric linear actuator, the disk rotor is pressed by the brake pad, and a braking force is applied to the disk rotor.
- a configuration using the electric linear actuator according to the above-described invention is adopted as the electric linear actuator.
- the planetary roller revolves while rotating by frictional contact with the rotating shaft, and is formed on the outer diameter surface of the planetary roller.
- the outer ring member or the carrier relatively linearly moves in the axial direction by meshing of the spiral groove or the circumferential groove and the spiral protrusion provided on the inner diameter surface of the outer ring member.
- the brake pad of the electric brake device By connecting the brake pad of the electric brake device to the outer ring member or the carrier, the brake pad can be linearly driven and pressed against the disc rotor, and a braking force can be applied to the disc rotor.
- the number of turns of the elastic ring that urges the roller shaft inward and presses the planetary roller against the outer diameter surface of the rotating shaft is one or more turns.
- the ring spring rotates due to contact with the roller shaft, and at the contact portion between the roller shaft and the ring spring.
- the planetary roller since rotation of the planetary roller is not restricted by rotation of the ring spring, the planetary roller can be revolved around the rotation shaft while reliably rotating by contact with the rotation shaft, and the electric linear actuator Can function reliably.
- FIG. 1 A longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric linear actuator according to the present invention Sectional drawing which expands and shows a part of FIG. Sectional view along line III-III in FIG. Sectional view along line IV-IV in FIG. Sectional drawing which expands and shows a part of FIG. Perspective view showing ring spring Sectional drawing which shows the other example of a ring spring
- FIG. 1 A longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric brake device according to the present invention
- FIGS. 8 and 9 show an electric linear actuator A employed in the electric brake device shown in FIGS. 8 and 9.
- a caliper 11 is provided on the outer periphery of the disc rotor 10 that rotates integrally with a wheel (not shown), and the outer periphery of the outer side surface of the disc rotor 10 is provided at one end of the caliper 11.
- the claw part 12 which opposes a part in an axial direction is provided, and the outer side brake pad 13 is supported by the claw part 12.
- an inner brake pad 14 is disposed opposite to the outer peripheral portion of the inner side surface of the disk rotor 10, and the inner brake pad 14 is attached to the disk rotor 10 by an electric linear actuator A provided on the other side of the caliper 11. I try to move it.
- a mount 15 is provided on the outer periphery of the inner side surface of the disk rotor 10.
- the mount 15 is fixedly supported by a knuckle (not shown).
- a pair of opposed pin support pieces 16 are provided on both sides of the mount 15, and each end of the pin support piece 16 extends in a direction orthogonal to the disk rotor 10 (see FIG. 8).
- Slide pins 17 are provided, and the caliper 11 is slidably supported by each of the slide pins 17.
- the mount 15 is supported so as to be movable toward the disc rotor 10 in a state in which each of the outer brake pad 13 and the inner brake pad 14 is non-rotatable. is doing.
- the electric linear actuator A has a housing 20.
- the housing 20 is integrally provided with the caliper 11 shown in FIG. 8 to form a cylinder, and a cylindrical outer ring member 21 is slidably incorporated therein.
- a base plate 22 is provided at one end of the housing 20 outward in the radial direction.
- the outer surface of the base plate 22 and one end opening of the housing 20 are covered with a cover 23.
- a gear case is formed with the cover 23.
- the electric motor 24 is supported on the base plate 22, and the rotation of the rotor shaft 25 of the electric motor 24 is decelerated and output by a gear reduction mechanism 30 in a gear case formed by the base plate 22 and the cover 23.
- the gear reduction mechanism 30 includes an input gear 31 attached to the rotor shaft 25 of the electric motor 24, a first intermediate gear 32 that meshes with the input gear 31, and a first intermediate thereof.
- the second intermediate gear 33 is provided coaxially with the gear 32, and the output gear 34 meshes with the second intermediate gear 33.
- the output gear 34 is supported by one end of the rotating shaft 35.
- the rotating shaft 35 passes through a boss portion 36 a of a shaft support member 36 incorporated in one end portion of the housing 20, is rotatably supported by a plurality of bearings 37 incorporated in the boss portion 36 a, and is coaxial with the outer ring member 21. It is supposed to be placed above.
- the shaft support member 36 is prevented from moving to the one end opening side of the housing 20 by the positioning ring 38 whose outer diameter surface is attached to the inner diameter surface of the housing 20.
- a carrier 40 that is rotatable within the outer ring member 21 around the rotation shaft 35 is incorporated on the rotation shaft 35.
- the carrier 40 includes a pair of disks 41 a and 41 b that face each other in the axial direction, and a plurality of column members 42 that maintain a constant spacing between the pair of disks 41 a and 41 b.
- the pair of disks 41a, 41b and the column member 42 are connected to each other by tightening screws 43 screwed into the end surfaces of the column members 42 from the outer surfaces of the disks 41a, 41b.
- the number of the column members 42 of the carrier 40 is four, and the four column members 42 are provided at intervals of 90 ° in the circumferential direction. Is not limited to four, but may be at least three.
- the carrier 40 is rotatably supported around a rotating shaft 35 by a slide bearing 44 incorporated in the inner diameter surface of each of the pair of disks 41 a and 41 b, and the shaft end of the rotating shaft 35.
- the retaining ring 45 attached to the portion prevents the shaft 35 from coming out of the shaft end.
- the pair of discs 41a and 41b in the carrier 40 are formed with a plurality of axial insertion holes 46 that are opposed in the axial direction at intervals in the circumferential direction.
- a shaft end portion of a roller shaft 47 is inserted into each of the plurality of opposed shaft insertion holes 46, and a planetary roller 49 is rotatably supported on each roller shaft 47 via a plurality of bearings 48.
- a rolling bearing such as a needle roller bearing or a sliding bearing can be employed.
- the shaft insertion holes 46 formed in the pair of disks 41a and 41b are long holes in the radial direction.
- the roller shaft 47 is movable within a range in contact with both ends of the shaft insertion hole 46 formed of a long hole, and can be elastically deformed in the radial direction spanned around the shaft end portion of each roller shaft 47.
- Each of the roller shafts 47 is urged inward by the elastic ring 50, and the planetary roller 49 is pressed against the outer diameter surface of the rotating shaft 35. That is, the elastic rings 50 are disposed at both ends of the roller shaft 47. For this reason, when the rotating shaft 35 rotates, the planetary roller 49 rotates due to frictional contact with the outer diameter surface of the rotating shaft 35.
- the elastic ring 50 is a circular ring spring having one or more turns.
- the ring spring 50 is made of a wire rod having a rectangular cross section, and both ends are bent outward and provided with extension portions 51.
- the ring spring 50 may be made of a wire having a round cross section.
- the ring spring 50 is configured such that a part of the inner periphery is fitted into a ring-shaped fitting groove 52 formed at the shaft end of the roller shaft 47, so that the shaft of the roller shaft 47 is It is prevented from coming out from the edge.
- a plurality of circumferential grooves 54 are formed on the outer diameter surface of the planetary roller 49 at the same pitch as the pitch of the spiral protrusions 53 having a V-shaped cross section provided on the outer ring member 21.
- a spiral ridge 53 meshes with the circumferential groove 54.
- a spiral groove having a lead angle different from that of the spiral protrusion 53 may be formed.
- a thrust bearing 55 is incorporated between the axially facing portions of the inner disk 41a located on the shaft support member 36 side and the planetary roller 49.
- a roller 49 is rotatably supported.
- a backup plate 56 and a thrust bearing 57 are incorporated between the inner disk 41 a and the shaft support member 36 that rotatably supports the rotating shaft 35, and the planetary roller 49 is moved from the outer ring member 21.
- An axial reaction force applied to the carrier 40 via the thrust bearing 57 is supported by the thrust bearing 57.
- the backup plate 56 is provided with a recess 58 on the surface facing the ring spring 50, and the ring spring 50 is accommodated in the recess 58.
- a cover 59 is fitted in the outer side end portion of the outer ring member 21, and an anti-rotation groove 60 is formed in the distal end portion of the outer ring member 21 outside the cover 59, and the inner side shown in FIG.
- the rotation prevention protrusion 19 provided in the pad holder 18 of the brake pad 14 is engaged, and the outer ring member 21 is prevented from rotating with respect to the inner brake pad 14 by the engagement.
- the pad holder 18 is supported by the mount 15 so as to be movable in the axial direction and is prevented from rotating, the outer ring member 21 is prevented from rotating with respect to the housing 20 and supported so as to be movable in the axial direction. It is said that.
- a boot 61 is attached between the outer side end of the housing 20 and the outer ring member 21, and the boot 61 seals between the outer end of the housing 20 and the front end of the outer ring member 21. ing.
- FIG. 8 shows a state in which the braking force is released from the disc rotor 10, and the pair of brake pads 13 and 14 are separated from the disc rotor 10. .
- the caliper 11 moves toward the direction in which the outer brake pad 13 supported by the claw portion 12 approaches the disc rotor 10 by the reaction force of the pressing force, and the outer brake pad 13 contacts the disc rotor 10,
- the outer brake pad 13 strongly clamps the outer periphery of the disk rotor 10 from both sides in the axial direction with the inner brake pad 14, and a braking force is applied to the disk rotor 10.
- a bearing 48 is incorporated between a planetary roller 49 and a roller shaft 47 that supports the planetary roller 49 so that the planetary roller 49 can rotate freely. Although supported, there is a possibility that the roller shaft 47 rotates with the deterioration of the lubricant in the bearing 48 and the increase in viscous resistance at low temperatures.
- the ring spring 50 has a ring shape with one or more turns.
- the ring spring 50 rotates in contact with the roller shaft 47 by contact.
- the end portion of the ring spring 50 does not contact the roller shaft 47 so as to prevent the relative rotation of the two.
- the ring spring 50 rotates reliably with respect to the roller shaft 47.
- the extension 51 is formed by bending both ends of the ring spring 50 outward in the radial direction so that both ends prevent the roller shaft 47 from rotating relative to each other when the ring spring 50 rotates. 7, but as shown in FIG. 7, extending portions 51 directed in the tangential direction are formed at both ends of the ring spring 50 so as to prevent relative rotation of the two with respect to the roller shaft 47. You may make it prevent.
- a Electric linear actuator 10 Disc rotor 13 Outer side brake pad 14 Inner side brake pad 20 Housing 21 Outer ring member 24 Electric motor 35 Rotating shaft 40 Carrier 41a Disc 41b Disc 47 Roller shaft 49 Planetary roller 50 Elastic ring (ring spring) 51 Extension part 53 Spiral protrusion 54 Circumferential groove
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Abstract
遊星ローラ(49)を回転自在に支持するローラ軸(47)の軸端部をキャリア(40)のディスク(41a、41b)で径方向に移動自在に支持し、そのローラ軸(47)の軸端部を巻き込むように掛け渡された弾性リング(50)で径方向内方に向けて付勢して、遊星ローラ(49)を回転軸(35)の外径面に圧接し、弾性リング(50)を巻き数が一巻き以上とされたリングばねとしてローラ軸(47)との接触により回転自在とし、そのリングばね(50)の両端部に接線方向または径方向外方に向く延出部(51)を設けて、リングばね(50)の回転が阻害されないようにした電動式直動アクチュエータである。
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ブレーキ装置に関する。
電動モータのロータ軸の回転運動を運動変換機構によって軸方向に移動自在に支持された被駆動部材の直線運動に変換する電動式直動アクチュエータとして下記の特許文献1に記載されたものが従来から知られている。
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外輪部材との間に複数の遊星ローラを組込み、その遊星ローラを回転軸を中心にして回転自在に支持されたキャリアで回転自在に支持し、上記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触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合によって外輪部材とキャリアとを相対的に軸方向に直線移動させるようにしている。
ここで、キャリアは、一対のディスクと、そのディスクの対向間隔を保持する複数の柱部材とで構成され、上記一対のディスクに形成された軸挿通孔を径方向に長い長孔とし、その軸挿通孔によってローラ軸の両端部を径方向に移動自在に支持し、そのローラ軸によって遊星ローラを回転自在に支持している。
また、複数のローラ軸における軸端部の外周囲に弾性リングを巻き掛けて、ローラ軸の径方向内方への付勢により複数の遊星ローラのそれぞれを回転軸の外周に圧接させるようにしている。
上記電動式直動アクチュエータにおいては、遊星ローラに設けられた螺旋溝または円周溝と外輪部材に設けられた螺旋突条との噛み合いによって外輪部材またはキャリアを相対的に軸方向に直線移動させる構成であるため、遊星歯車式等の減速機構を別途組み込むことなく大きな増力機能を確保することができ、直動ストロークが比較的小さい電動式ブレーキ装置への採用に好適であるという特徴を有している。
また、弾性リングでローラ軸を径方向内方に向けて付勢して、遊星ローラを回転軸の外径面に圧接させるようにしているため、回転軸との摩擦接触によって遊星ローラを確実に接触回転させることができるという特徴も有している。
しかし、弾性リングとして、コストの安い、入手の容易なC形リングを採用しているため、以下のような問題がある。
すなわち、C形リングは周方向の一部が切り離されているため、遊星ローラの自転に伴って複数のローラ軸が僅かでも回転すると、そのローラ軸との接触によりC形リングが複数のローラ軸の外接円方向に回転することになる。
そして、C形リングの切り離し部が複数のローラ軸の一つと径方向で対向する位置までC形リングが接触回転すると、その切り離し部にローラ軸が嵌まり込み、C形リングが自己の弾性で縮径する。その縮径により、回転軸の外径面に対する遊星ローラの接触圧が抜け、回転軸の回転を遊星ローラに伝達することができず、回転軸が空転して電動式直動アクチュエータを作動させることができなくなる。
上記の問題を解決するため、本件出願人は、特許文献2において、C形リングと複数のローラ軸の相互間に回り止め手段を設け、その回り止め手段によってC形リングが複数のローラ軸の外接円方向に相対回転するのを防止する電動式直動アクチュエータを既に提案している。
上記のように、C形リングを回り止めすることにより、C形リングによって複数の遊星ローラは回転軸の外径面に常に圧接される状態に保持されることになるため、回転軸の回転を遊星ローラのそれぞれに確実に伝達することができ、電動式直動アクチュエータを確実に機能させることができる。
ところで、上記特許文献2に記載された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支持するローラ軸との間に軸受を組み込んで遊星ローラを回転自在に支持しているが、軸受内に封入された潤滑剤の劣化や低温時の粘性抵抗の増加に伴って回転抵抗が増大し、遊星ローラの自転に伴い、ローラ軸が連れ回りすることが考えられる。
ここで、ローラ軸が回転すると、そのローラ軸を径方向内方に向けて付勢するC形リングは回り止めされているため、C形リングとローラ軸の接触部で相対滑りによる摩耗が生じ、C形リングの弾性力が低下する。その弾性力の低下に伴い回転軸に対する遊星ローラの接触圧力が低下して接触部で相対滑りが生じ、回転軸が空転して動力伝達不良が発生し、電動式直動アクチュエータが機能しなくなることが考えられる。
また、C形リングとローラ軸の接触部で滑りが生じない場合は、ローラ軸の回転が規制され、外輪部材に押圧力の反力が作用していないときや、反力が小さいときに回転軸と遊星ローラが一体となって回転する場合がある。
遊星ローラが回転軸と一体となって回転するか、自転しながら公転するかは、外輪部材の螺旋突条と遊星ローラの螺旋溝または円周溝の噛合部での摩擦力と遊星ローラとローラ軸の接触部での摩擦力の大小関係により生じる。
外輪部材に押圧力の反力が作用して、外輪部材と遊星ローラの上記噛合部での摩擦力が遊星ローラとローラ軸の接触部での摩擦力より大きい場合は、遊星ローラは自転しながら回転軸の周りを公転するが、上記と逆に、外輪部材と遊星ローラの上記噛合部での摩擦力が遊星ローラとローラ軸の接触部での摩擦力より小さい場合は、回転軸と遊星ローラは一体となって回転する。遊星ローラとローラ軸の摩擦力は潤滑剤の状態に応じて変化し、その潤滑剤は温度の変化によって状態が変化するため、摩擦力を制御することは困難である。
ここで、回転軸と遊星ローラが一体となって回転すると、回転軸の1回転当たりの外輪部材とキャリアの相対的な軸方向変位が大きくなり、電動モータの回転角により外輪部材とキャリアの相対的な軸方向の移動量を制御する場合に、外輪部材とキャリアの相対的な軸方向変位を精度よく制御できなくなる。
この発明の課題は、回転軸との摩擦接触によって自転しつつ公転する遊星ローラの回転状況の変化を抑制できるようにすることである。
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で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複数の遊星ローラを組み込み、それぞれの遊星ローラを回転自在に支持するローラ軸の両端部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の対向一対のディスクによって径方向に移動自在に支持し、前記複数のローラ軸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によって複数のローラ軸のそれぞれを径方向内方に向けて付勢し、前記遊星ローラのそれぞれの外径面に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螺旋溝または円周溝を形成し、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複数の遊星ローラを自転および公転させて外輪部材とキャリアとを相対的に軸方向に移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、前記弾性リングが、巻き数を一巻き以上とするリングばねからなり、そのリングばねの両端部に接線方向または径方向外方に向く延出部を設けた構成を採用したのである。
上記のように、ローラ軸を内向きに付勢して遊星ローラを回転軸の外径面に圧接させる弾性リングを巻き数が一巻き以上とされるリングばねとすることにより、ローラ軸と遊星ローラとの回転抵抗が増大して両者が一体に回転する状態になると、ローラ軸に対してリングばねが回転する。
このとき、リングばねの両端には接線方向または径方向外方に向く延出部が設けられているため、リングばねの端部がローラ軸に両者の相対回転を妨げるように接することがなく、リングばねはローラ軸との接触により確実に回転する。
このため、ローラ軸とリングばねとの接触部の相対滑りを防止し、摩耗によってリングばねの弾性力が低下するという不都合の発生はない。このため、遊星ローラは回転軸の外径面に圧接する状態に確実に保持される。
また、リングばねの回転により遊星ローラの自転が規制されることはない。その結果、遊星ローラは確実に自転しつつ回転軸の周りを公転し、電動式直動アクチュエータを確実に機能させることができる。
ここで、ローラ軸の軸端部における外周一部にリングばねの内周一部が嵌合する嵌合溝を設けておくのがよい。嵌合溝を設けておくことによってリングばねの軸方向への移動を阻止し、リングばねの脱落を防止することができる。
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として上述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において、電動モータの駆動により回転軸を回転すると、その回転軸との摩擦接触によって遊星ローラが自転しつつ公転し、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の噛合により外輪部材またはキャリアが相対的に軸方向に直線移動する。
このため、外輪部材またはキャリアに電動式ブレーキ装置のブレーキパッドを接続することにより、ブレーキパッドを直線駆動してディスクロータに押し付けることができ、ディスクロータに制動力を付与することができる。
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、ローラ軸を内向きに付勢して遊星ローラを回転軸の外径面に圧接させる弾性リングを巻き数が一巻き以上とされたリングばねとしたことにより、回転抵抗の増大により遊星ローラとローラ軸が一体に回転した場合に、ローラ軸との接触によってリングばねが回転することになり、ローラ軸とリングばねの接触部での相対滑りによる摩耗を防止し、弾性力の低下を抑制することができる。
また、リングばねの回転により遊星ローラの自転が規制されることがなくなるため、回転軸との接触によって遊星ローラを確実に自転しつつ回転軸の周りを公転させることができ、電動式直動アクチュエータを確実に機能させることができる。
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6は、図8および図9に示す電動式ブレーキ装置に採用された電動式直動アクチュエータAを示す。
図8および図9に示す電動式ブレーキ装置においては、図示省略した車輪と一体に回転するディスクロータ10の外周囲にキャリパ11を設け、そのキャリパ11の一端部にディスクロータ10のアウタ側面の外周部と軸方向で対向する爪部12を設け、その爪部12でアウタ側ブレーキパッド13を支持している。
また、ディスクロータ10のインナ側面の外周部にインナ側ブレーキパッド14を対向配置し、そのインナ側ブレーキパッド14をキャリパ11の他側部に設けられた電動式直動アクチュエータAによりディスクロータ10に向けて移動させるようにしている。
ディスクロータ10のインナ側面の外周部にはマウント15が設けられている。マウント15は図示省略したナックルに支持されて固定の配置とされている。図9に示すように、マウント15の両側部には対向一対のピン支持片16が設けられ、そのピン支持片16のそれぞれ端部にディスクロータ10(図8参照)に対して直交方向に延びるスライドピン17が設けられ、そのスライドピン17のそれぞれによってキャリパ11がスライド自在に支持されている。
また、マウント15は、図では詳細に示されていないが、アウタ側ブレーキパッド13およびインナ側ブレーキパッド14のそれぞれを回転不能(回り止め)とする状態でディスクロータ10に向けて移動可能に支持している。
図1に示すように、電動式直動アクチュエータAはハウジング20を有する。ハウジング20は、図8に示すキャリパ11に一体的に設けられて筒状をなし、その内側には筒状の外輪部材21がスライド自在に組み込まれている。
図1に示すように、ハウジング20の一端には径方向外方に向けてベースプレート22が設けられ、そのベースプレート22の外側面およびハウジング20の一端開口がカバー23によって覆われて、上記ベースプレート22とカバー23とでギヤケースを形成している。
ベースプレート22には電動モータ24が支持され、その電動モータ24のロータ軸25の回転は、ベースプレート22とカバー23とで形成されるギヤケース内のギヤ減速機構30により減速されて出力される。
図1および図9に示すように、ギヤ減速機構30は、電動モータ24のロータ軸25に取付けられた入力ギヤ31と、その入力ギヤ31に噛合する第1中間ギヤ32と、その第1中間ギヤ32と同軸上に設けられた第2中間ギヤ33と、その第2中間ギヤ33に噛合する出力ギヤ34とからなる。
図1に示すように、出力ギヤ34は回転軸35の一端部に支持されている。回転軸35はハウジング20の一端部内に組み込まれた軸支持部材36のボス部36aを貫通し、そのボス部36a内に組み込まれた複数の軸受37により回転自在に支持されて外輪部材21と同軸上の配置とされている。
ここで、軸支持部材36は、その外径面がハウジング20の内径面に取り付けられた位置決めリング38によってハウジング20の一端開口部側に移動するのが防止されている。
図1および図2に示すように、回転軸35上には、その回転軸35を中心にして外輪部材21内で回転可能なキャリア40が組み込まれている。図2に示すように、キャリア40は、軸方向で対向する一対のディスク41a、41bと、その一対のディスク41a、41bの対向間隔を一定に保持する複数の柱部材42を有し、上記一対のディスク41a、41bのそれぞれ外側面から各柱部材42の端面にねじ込まれるねじ43の締め付けによって一対のディスク41a、41bと柱部材42を互いに連結している。
ここで、図3に示すように、キャリア40の柱部材42は4本とされ、その4本の柱部材42が周方向に90°の間隔をおいて設けているが、柱部材42の数は4本に限定されるものではなく、少なくとも3本以上あればよい。
図2に示すように、キャリア40は、一対のディスク41a、41bのそれぞれの内径面に組み込まれたすべり軸受44により回転軸35を中心にして回転自在に支持され、上記回転軸35の軸端部に取付けられた止め輪45により回転軸35の軸端から抜け出るのが防止されている。
キャリア40における一対のディスク41a、41bには、軸方向で対向する一対の軸挿通孔46が周方向に間隔をおいて複数形成されている。複数の対向一対の軸挿通孔46のそれぞれにはローラ軸47の軸端部が挿入され、それぞれのローラ軸47に複数の軸受48を介して遊星ローラ49が回転自在に支持されている。軸受48として、針状ころ軸受等の転がり軸受や滑り軸受を採用することができる。
ここで、一対のディスク41a、41bに形成された軸挿通孔46は径方向に長い長孔とされている。ローラ軸47はその長孔からなる軸挿通孔46の両端に当接する範囲内において移動自在とされ、それぞれのローラ軸47の軸端部を巻き込むようにして掛け渡された径方向に弾性変形可能な弾性リング50によりローラ軸47のそれぞれが内向きに付勢されて、遊星ローラ49が回転軸35の外径面に押し付けられている。つまり、ローラ軸47の両端に弾性リング50を配置している。このため、回転軸35が回転すると、その回転軸35の外径面に対する摩擦接触によって遊星ローラ49が回転する。
図4乃至図6に示すように、弾性リング50は、巻き数が一巻き以上とされた円形のリングばねからなる。リングばね50は、断面が矩形の線材を素材としており、両端部は外向きに折曲げされて延出部51が設けられている。なお、リングばね50は断面が丸形の線材を素材としてもよい。
図2、図4および図5に示すように、リングばね50は、ローラ軸47の軸端部に形成されたリング状の嵌合溝52に内周一部が嵌合されてローラ軸47の軸端から抜け出るのが防止されている。
図2に示すように、遊星ローラ49の外径面には、外輪部材21に設けられた断面V字状の螺旋突条53のピッチと同一のピッチで複数の円周溝54が形成され、その円周溝54に螺旋突条53が噛合している。なお、円周溝54に代えて、螺旋突条53とリード角が相違してピッチが同一とされた螺旋溝を形成してもよい。
キャリア40における一対のディスク41a、41bのうち、軸支持部材36側に位置するインナ側ディスク41aと遊星ローラ49の軸方向の対向部間にはスラスト軸受55が組み込まれ、そのスラスト軸受55によって遊星ローラ49が回転自在に支持されている。
図1に示すように、インナ側ディスク41aと回転軸35を回転自在に支持する前述の軸支持部材36間にはバックアッププレート56とスラスト軸受57とが組み込まれ、外輪部材21から遊星ローラ49を介してキャリア40に負荷される軸方向の反力を上記スラスト軸受57で支持するようになっている。
図2に示すように、バックアッププレート56には、リングばね50と対向する面に凹部58が設けられ、その凹部58内にリングばね50が収容されている。
外輪部材21のアウタ側端部内にはカバー59が嵌合され、そのカバー59の外側において外輪部材21の先端部内に回り止め溝60が形成され、その回り止め溝60に図8に示すインナ側ブレーキパッド14のパッドホルダ18に設けられた回り止め突起19が係合し、その係合によって外輪部材21はインナ側ブレーキパッド14に対して回り止めされている。
ここで、パッドホルダ18はマウント15によって軸方向に移動可能に支持され、かつ、回り止めされているため、外輪部材21はハウジング20に対して回り止めされて、軸方向には移動可能な支持とされている。
図8に示すように、ハウジング20と外輪部材21のアウタ側端部間にはブーツ61が取り付けられ、そのブーツ61によってハウジング20のアウタ側の開口端と外輪部材21の先端部間が密閉されている。
実施の形態で示す電動式ブレーキ装置は上記の構成からなり、図8は、ディスクロータ10に対する制動力の解除状態を示し、一対のブレーキパッド13、14はディスクロータ10に対して離反している。
上記のような制動力の解除状態において、図1に示す電動モータ24を駆動すると、その電動モータ24のロータ軸25の回転がギヤ減速機構30により減速されて回転軸35に伝達され、回転軸35が制動方向に回転する。
回転軸35の外径面には、複数の遊星ローラ49のそれぞれ外径面が弾性接触しているため、上記回転軸35の回転により遊星ローラ49が回転軸35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49の外径面に形成された円周溝54は外輪部材21の内径面に設けられた螺旋突条53に噛合しているため、その円周溝54と螺旋突条53の噛合によって外輪部材21が軸方向に移動し、図8に示すように、その外輪部材21に当接されたインナ側ブレーキパッド14がディスクロータ10に当接して、そのディスクロータ10を軸方向に押圧し始める。その押圧力の反力により爪部12に支持されたアウタ側ブレーキパッド13がディスクロータ10に接近する方向に向けてキャリパ11が移動し、アウタ側ブレーキパッド13がディスクロータ10に当接して、そのアウタ側ブレーキパッド13がインナ側ブレーキパッド14とでディスクロータ10の外周部を軸方向両側から強く挟持し、ディスクロータ10に制動力が負荷される。
上記のような制動力の付与時、外輪部材21から遊星ローラ49に軸方向荷重が負荷される。遊星ローラ49に負荷される軸方向荷重はスラスト軸受55で支持される。また、スラスト軸受55からキャリア40を介してバックアッププレート56に軸方向荷重が負荷されると共に、そのバックアッププレート56からスラスト軸受57に負荷され、そのスラスト軸受57で支持される。このため、遊星ローラ49およびキャリア40は回転が阻害されることはない。
ディスクロータ10の制動後、電動モータ24のロータ軸25を逆回転させると、図1に示す回転軸35が前述と逆方向に減速回転され、自転しつつ公転する遊星ローラ49の円周溝54と螺旋突条53の噛合によって外輪部材21が図8に示す位置まで後退動し、アウタ側ブレーキパッド13およびインナ側ブレーキパッド14がディスクロータ10の挟持を解除し、制動力の解除状態とされる。
実施の形態で示す電動式直動アクチュエータにおいては、図2に示すように、遊星ローラ49とその遊星ローラ49を支持するローラ軸47との間に軸受48を組み込んで遊星ローラ49を回転自在に支持しているが、軸受48内の潤滑剤の劣化や低温時の粘性抵抗の増加に伴ってローラ軸47が連れ回りする可能性がある。
ここで、ローラ軸47が万一連れ回りし、このとき、リングばね50が回り止めされたものであると、リングばね50とローラ軸47との接触部で相対滑りが生じて摩耗が生じ、リングばね50の弾性力が低下する。その弾性力の低下に伴い回転軸35に対する遊星ローラ49の接触圧力が低下して接触部で相対滑りが生じ、回転軸35が空転して動力伝達不良が発生し、電動式直動アクチュエータが機能しなくなる。
しかし、実施の形態においては、図2、図5および図6に示すように、リングばね50が巻き数を一巻き以上とするリング状のものであるため、軸受48内の潤滑剤の劣化や低温時の粘性抵抗の増加に伴ってローラ軸47が連れ回りした場合、ローラ軸47との接触によってリングばね50が接触回転する。
このとき、リングばね50の両端には径方向外方に向く延出部51が設けられているため、リングばね50の端部がローラ軸47に両者の相対回転を妨げるように接することがなく、ローラ軸47に対してリングばね50が確実に回転する。
このため、ローラ軸47とリングばね50との接触部での相対滑りにより摩耗が発生して弾性力が低下するという不都合の発生はない。したがって、遊星ローラ49は回転軸35の外径面に常に圧接する状態に保持されて、回転軸35との接触部で相対滑りが生じることがなく、また、リングばね50の回転により遊星ローラ49の自転が規制されることもないため、回転軸35の回転によって遊星ローラ49を確実に自転しつつ回転軸35の周りを公転させることができ、電動式直動アクチュエータを確実に機能させることができる。
ここで、遊星ローラ49が自転することなく回転軸35と一体となって回転すると、回転軸35の1回転当たりの外輪部材21の軸方向変位が大きくなるが、遊星ローラ49は、上記のように、常に自転しつつ公転するため、外輪部材21は電動モータ24の回転角に応じた量だけ軸方向に移動することになる。その結果、電動モータ24の回転角により外輪部材21の軸方向の移動量を制御する場合には、外輪部材21の軸方向変位を精度よく制御できる。
図6では、リングばね50の両端部を径方向外方に向けての折り曲げにより延出部51を形成して、リングばね50の回転時に両端部がローラ軸47に両者の相対回転を妨げるように接するのを防止するようにしたが、図7に示すように、リングばね50の両端部に接線方向に向く延出部51を形成してローラ軸47に対する両者の相対回転を妨げるように接するのを防止するようにしてもよい。
A 電動式直動アクチュエータ
10 ディスクロータ
13 アウタ側ブレーキパッド
14 インナ側ブレーキパッド
20 ハウジング
21 外輪部材
24 電動モータ
35 回転軸
40 キャリア
41a ディスク
41b ディスク
47 ローラ軸
49 遊星ローラ
50 弾性リング(リングばね)
51 延出部
53 螺旋突条
54 円周溝
10 ディスクロータ
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14 インナ側ブレーキパッド
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35 回転軸
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47 ローラ軸
49 遊星ローラ
50 弾性リング(リングばね)
51 延出部
53 螺旋突条
54 円周溝
Claims (3)
- 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で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複数の遊星ローラを組み込み、それぞれの遊星ローラを回転自在に支持するローラ軸の両端部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の対向一対のディスクによって径方向に移動自在に支持し、前記複数のローラ軸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によって複数のローラ軸のそれぞれを径方向内方に向けて付勢し、前記遊星ローラのそれぞれの外径面に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螺旋溝または円周溝を形成し、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複数の遊星ローラを自転および公転させて外輪部材とキャリアとを相対的に軸方向に移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、
前記弾性リングが、巻き数を一巻き以上とするリングばねからなり、そのリングばねの両端部に接線方向または径方向外方に向く延出部を設けたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。 - 前記ローラ軸の軸端部における外周一部に前記リングばねの内周一部が嵌合する嵌合溝を設けた請求項1に記載の電動式直動アクチュエータ。
- 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をディスクロータに押し付けて、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又は2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ブレーキ装置。
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| CN113280062B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-07-22 | 长安大学 | 一种自锁式操纵机构制动器 |
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