WO2017086384A1 - 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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WO2017086384A1
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electric
rotation
linear actuator
linear
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Inventor
山崎　達也
村松　誠
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Ntn株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears

Definitions

  • the present invention relates to an electric linear actuator and an electric brake device that linearly drive a brake pad of a brake device.
  • Patent Document 1 The one described in Patent Document 1 below is known as an electric linear actuator that linearly drives a brake pad.
  • a planetary roller is provided between a rotating shaft that is rotated by using an electric motor as a drive source and an outer ring member that is movably supported in the axial direction.
  • the rotation of the electric motor is decelerated by a gear-type reduction mechanism and transmitted to the rotating shaft, and the planetary roller is rotated and revolved by contact friction caused by the rotation of the rotating shaft.
  • the outer ring member is moved in the axial direction by meshing between 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 is linearly driven by the outer ring member of the electric linear actuator, and the brake pad is pressed against the disk rotor to apply a braking force to the disk rotor.
  • the brake pad is linearly driven by the outer ring member of the electric linear actuator, and the brake pad is pressed against the disk rotor to apply a braking force to the disk rotor.
  • the inventors of the present invention prototyped an electric linear actuator that drives two linear actuators with one electric motor and assembled an electric brake device. Adjustment work to match the protrusion amount of the outer ring member of the linear actuator is extremely difficult and takes time to adjust, and the difference in the protrusion amount makes it impossible to apply uniform pressure to the entire surface of the brake pad. We faced the problem of attracting the phenomenon and making the brake pads more susceptible to wear.
  • An object of the present invention is to be able to obtain a small and compact electric brake device capable of applying a large braking force without causing a fade phenomenon.
  • each of the two linear motion actuators has a rotating shaft, a pad pressing piston member movable in the axial direction of the rotating shaft, and a rotating motion of the rotating shaft.
  • the electric motor and the two linear actuators and the power from the electric motor is applied to each of the rotation shafts of the two linear actuators.
  • a configuration provided with a differential device for distributing and transmitting was adopted.
  • the load torque is reduced.
  • the differential operates and a large amount of power is distributed to the rotary shaft of the linear actuator on the side where the load torque is small, so that the two linear actuators act on the rotary shaft.
  • the rotating torque is made uniform, and the same axial force is applied to the piston members of the two linear actuators.
  • a pinion gear is meshed with each of a sun gear provided on a rotor shaft of an electric motor and a ring gear arranged coaxially with the sun gear, and the pinion gear can be rotated around the rotor shaft.
  • a planetary gear mechanism rotatably supported by a carrier, a first gear transmission mechanism for transmitting the rotation of the ring gear to the rotation shaft of one of the two linear actuators, and the rotation of the carrier in the other linear actuator.
  • a second gear transmission mechanism that transmits to the rotating shaft of the dynamic actuator can be employed.
  • a carrier is attached to the rotor shaft of the electric motor, and a pinion gear rotatably supported by the carrier is formed on the inner periphery of the sun gear and the ring gear arranged coaxially with the rotor shaft.
  • a spur gear that meshes with the external gear formed on the outer periphery of the ring gear and transmits the rotation of the ring gear to the rotation shaft of one of the two linear actuators, and the sun gear It is possible to employ a gear transmission mechanism that transmits the rotation of the motor to the rotation shaft of the other linear actuator.
  • a differential device a drive pinion provided on the rotor shaft of the electric motor, a ring gear meshing with the drive pinion, a pair of opposed pinion gears rotatably supported by a differential case that supports the ring gear, and the above
  • a pair of side gears rotatably supported by a differential case and meshing with each of the pair of pinion gears, and a bevel gear mechanism for transmitting the rotation of each of the pair of side gears to each of the rotation shafts of the two linear actuators Can be adopted.
  • the brake pad is pressed against the brake disk by the two linear actuators that operate using the electric motor as a drive source, so that an extremely large braking force can be applied. Since one linear actuator is driven by a single electric motor, a small and compact electric brake device can be obtained.
  • the brake pad is linearly driven by providing a differential device that distributes and transmits the power from the electric motor to each of the rotation shafts of the two linear actuators between the electric motor and the two linear actuators.
  • An axial force of the same magnitude can be applied to each of the piston members of the two linear actuators, and an axial force of a uniform magnitude can be applied to the entire surface of the brake pad. For this reason, a large braking force can be applied without causing a fade phenomenon.
  • FIG. Schematic diagram showing an embodiment of an electric brake device employing an electric linear actuator according to the present invention Left side view of FIG. Sectional view along line III-III in FIG. Sectional view along line IV-IV in FIG. Sectional drawing which expands and shows the planetary gear mechanism part of FIG. Sectional view along line IV-IV in FIG. Sectional view along line VII-VII in FIG. Sectional view along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. Schematic diagram showing still another example of the differential device Schematic diagram showing still another example of the differential device
  • the electric brake device includes a brake disk 10 that rotates integrally with a wheel (not shown), and a caliper 11 provided on the outer periphery of the brake disk 10.
  • the caliper 11 includes a caliper base 12 and a caliper body 18 supported by the caliper base 12.
  • the caliper base 12 has a pair of U-shaped guide pieces 14 straddling the outer peripheral portion of the brake disk 10 at both ends of the base plate portion 13 disposed opposite to the inner peripheral portion of the brake disc 10.
  • a bridge member 15 is provided between the end portions of the pair of guide pieces 14 so as to be opposed to the outer peripheral portion of the outer side of the brake disk 10.
  • the caliper base 12 is fixed to the knuckle 17 shown in FIG. 1 by tightening a plurality of bolts 16 screwed into the base plate portion 13.
  • the caliper main body 18 is provided with a plurality of pad support pieces 20 (see FIG. 2) at the outer side end portion of the arc-shaped wall portion 19 disposed on the outer periphery of the brake disk 10, and at the inner side end portion of the arc-shaped wall portion 19. Is provided with a pair of parallel-arranged cylindrical housings 21.
  • the caliper main body 18 is incorporated between a pair of opposed guide pieces 14 of the caliper base 12 and is supported by the caliper base 12 so as to be slidable in the axial direction of the brake disc 10.
  • a pair of pin support pieces 22 are provided on the outer sides of the housing 21, and the slide pins 23 whose ends are supported by the pin support pieces 22 are used as guide pieces of the caliper base 12. 14 is slidably inserted into a pin hole 24 provided in the pin 14.
  • An outer side brake pad 27 (see FIG. 7) is disposed on the surface facing the brake disc 10, and an inner side brake pad 28 (see FIG. 7) is disposed on the inner side surface of the brake disc 10.
  • Guide ridges 25 are provided on both sides of the brake disc, and the guide ridges 25 are slidably inserted into guide grooves 26 formed on the inner side of the guide piece 14 of the caliper base 12 so that the brake discs cannot rotate.
  • the electric linear actuator 30 is supported by the caliper body 18 and is moved toward the brake disk 10.
  • the electric linear actuator 30 is incorporated in each of the pair of housings 21 in the caliper body 18 (see FIG. 7), and the inner brake pad 28 is used as the brake disc 10 (see FIG. 7).
  • the two linear actuators 40 that advance and retract relative to each other, the single electric motor 60 that drives the two linear actuators 40 simultaneously, and the power from the electric motor 60 are distributed to each of the two linear actuators 40.
  • a differential device 70 for transmission is provided to each of the two linear actuators 40.
  • the linear actuator 40 includes a piston member 41 that is slidably incorporated in the housing 21, a rotary shaft 42 that is disposed coaxially with the piston member 41, and a rotary shaft thereof. And a motion conversion mechanism 43 that converts the rotational motion of 42 into a linear motion of the piston member 41 in the axial direction.
  • the outer side end portion of the piston member 41 is a closed end, and a detent projection 45 provided on the pad holder 29 of the inner brake pad 28 is engaged with a detent groove 44 formed on the outer end surface of the closed end portion.
  • the piston member 41 is prevented from rotating with respect to the inner brake pad 28 by the engagement.
  • the rotating shaft 42 passes through a shaft support member 46 incorporated inside the inner end portion of the piston member 41 in the housing 21 and is rotatably supported by a plurality of bearings 47 incorporated in the penetrating portion. Yes.
  • the motion conversion mechanism 43 incorporates a plurality of planetary rollers 48 between the piston member 41 and the rotating shaft 42, and meshes with a spiral protrusion 49 provided on the outer periphery of the planetary roller 48 on the inner periphery of the piston member 41.
  • a spiral protrusion 49 provided on the outer periphery of the planetary roller 48 on the inner periphery of the piston member 41.
  • the piston member 41 is moved in the axial direction.
  • a spiral groove having the same pitch as the spiral protrusion 49 and having a different lead angle may be provided.
  • each of the plurality of planetary rollers 48 is rotatably supported by a carrier 51 that can rotate around a rotation shaft 42.
  • the carrier 51 includes a pair of disks 51a and 51b that are rotatably supported around a rotation shaft 42, and a roller shaft 52 that is supported at both ends by the pair of disks 51a and 51b.
  • the number of roller shafts 52 is the same as the number of planetary rollers 48, and each of the planetary rollers 48 is rotatably supported by each roller shaft 52.
  • Each of the plurality of roller shafts 52 is supported so as to be movable in the radial direction of the disks 51a and 51b, and the planetary roller 48 is rotated by an elastic member 53 that is wrapped around the shaft ends of the plurality of roller shafts 52.
  • the shaft 42 is in pressure contact with the outer diameter surface.
  • a thrust bearing 54, a pressure seat plate 55, and a pressure seat plate 56 are incorporated in this order from the planetary roller 48 side between the inner side disk 51 b and the planetary roller 48 in the carrier 51.
  • the pressure receiving plate 56 is in spherical contact. Further, a gap is provided between the fitting surfaces of the pressure receiving seat plate 56 and the roller shaft 52, and the roller shaft 52 and the pressure seat plate 55 are freely adjustable within the range of the gap.
  • a backup plate 57 and a thrust bearing 58 are incorporated between the inner disk 51b of the carrier 51 and the shaft support member 46 that rotatably supports the rotating shaft 42, and the piston member 41 and the planetary roller 48 are used.
  • the axial reaction force loaded on the carrier 51 is supported by the thrust bearing 58.
  • the electric motor 60 is disposed at a position that is offset from the space between the pair of housings 21 in the caliper body 18 (see FIG. 7) toward the outer diameter side of the brake disk 10, and is parallel to the pair of housings 21. It is supposed to be arranged.
  • the electric motor 60 is fixed to the bottom plate 62 of the gear case 61 that is passed between the ends of the pair of housings 21.
  • the differential device 70 is incorporated in the gear case 61. As shown in FIGS. 3 to 6, the differential device 70 includes a planetary gear mechanism 71 and one of the two rotations output from the planetary gear mechanism 71 as one linear motion of the two linear motion actuators 40.
  • the first gear transmission mechanism G 1 that outputs to the rotation shaft 42 of the actuator 40 and the second gear transmission mechanism G 2 that outputs the other rotation to the rotation shaft 42 of the other linear motion actuator 40.
  • the planetary gear mechanism 71 meshes a plurality of pinion gears 74 with a sun gear 72 provided at the shaft end of the rotor shaft 60a of the electric motor 60 and a ring gear 73 arranged coaxially with the sun gear 72, and each pinion gear.
  • 74 is rotatably supported by a carrier 75 that can rotate about the rotor shaft 60a, and the sun gear 72 rotates to cause the pinion gear 74 to rotate and revolve so that the carrier 75 and the ring gear 73 rotate in opposite directions. I try to let them.
  • the first gear transmission mechanism G 1 includes an input gear 76 provided on the carrier 75, a first intermediate gear 77 meshing with the input gear 76, and a second gear provided coaxially with the first intermediate gear 77.
  • the spur gear mechanism is formed by an intermediate gear 78 and an output gear 79 that meshes with the second intermediate gear 78.
  • the output gear 79 is connected to the rotating shaft 42 of one of the linear actuators 40, and the output gear 79 is connected. The rotation output from 79 is transmitted to the rotation shaft 42 of one linear actuator 40.
  • the second gear transmission mechanism G 1 includes an input gear 81 provided in the ring gear 73, a first intermediate gear 82 that meshes with the input gear 81, and a second gear provided coaxially with the first intermediate gear 82.
  • the spur gear mechanism is formed by an intermediate gear 83 and an output gear 84 that meshes with the second intermediate gear 83.
  • the output gear 84 is connected to the rotary shaft 42 of the other linear actuator 40, and the output gear is connected. The rotation output from 84 is transmitted to the rotation shaft 42 of the other linear actuator 40.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the differential device 70 shown in FIG.
  • FIG. 7 shows a state in which the braking force is released from the brake disk 10, and the pair of brake pads 27 and 28 are separated from the brake disk 10. .
  • Rotation of the carrier 75 is transmitted to the rotating shaft 42 of one of the linear actuator 40 via the first gear transmission mechanism G 1, the rotary shaft 42 rotates in the braking direction.
  • the rotation of the ring gear 73 is transmitted to the rotation shaft 42 of the other linear actuator 40 via the second gear transmission mechanism G2, and the rotation shaft 42 rotates in the braking direction.
  • the circumferential groove 50 formed on the outer diameter surface of the planetary roller 48 meshes with the spiral protrusion 49 provided on the inner diameter surface of the piston member 41.
  • the piston member 41 is moved in the axial direction by the engagement of the groove 50 and the spiral protrusion 49, the inner brake pad 28 that is in contact with the piston member 41 is in contact with the brake disc 10, and the brake disc 10 is moved in the axial direction.
  • the caliper body 18 moves in a direction in which the outer brake pad 27 supported by the pad support piece 20 approaches the brake disc 10, and the outer brake pad 27 comes into contact with the brake disc 10.
  • the outer brake pad 27 and the inner brake pad 28 sandwich the outer periphery of the brake disc 10 from both sides in the axial direction, and a braking force is applied to the brake disc 10.
  • the piston member 41 on the side with the larger protruding amount comes into contact with the brake disc 10 first, and the inner brake pad 28 is moved. Due to the difference in the axial reaction force that is pressed in the axial direction and is applied to the piston member 41 from the inner brake pad 28, the load torque acting on the rotating shaft 42 is also different.
  • the differential device 70 is provided between the rotor shaft 60a of the electric motor 60 and the rotating shaft 42 of the two linear actuators 40, load torque acting on the rotating shaft 42 of each linear actuator 40 is reduced. If they are different from each other, the differential device 70 is operated, and a large amount of power is distributed to the rotary shaft 42 of the linear actuator 40 on the side where the load torque is small.
  • the axial force of a uniform magnitude is loaded on the entire surface of the inner brake pad 28 by the two linear actuators 40, and the brake disc 10 is largely controlled without causing a fade phenomenon. Power can be applied.
  • the formed spiral ridge 49 is reversed, but as shown in FIG. 10, the intermediate gear in the first gear transmission mechanism G1 is made into two intermediate gears 80a and 80b.
  • the spiral protrusions 49 formed on the circumference can be in the same direction, and the electric actuator 40 having the same configuration can be employed.
  • the sun gear 72 of the planetary gear mechanism 71 is attached to the rotor shaft 60a of the electric motor 60, and the sun gear 72 is used as an input member.
  • the carrier 75 may be attached to the rotor shaft 60a, and the carrier 75 may be used as the input member.
  • external teeth 85 are provided on the outer periphery of the ring gear 73 having inner teeth on the inner periphery, and a spur gear 86 is engaged with the outer teeth 85, and the rotation from the spur gear 86 is rotated by the rotation of one linear actuator 40. Input to axis 42.
  • the rotation of the sun gear 72 is input to the rotation shaft 42 of the other direct acting actuator 40 through a gear transmission mechanism G 3 including an input gear 87, an intermediate gear 88 and an output gear 89.
  • the ring gear 73 of the planetary gear mechanism 71 may be attached to the rotor shaft 60a of the electric motor 60 to transmit the power of the sun gear 72 and the carrier 75 to the rotating shafts 42 of the two linear actuators 40, respectively.
  • FIG. 12 shows another example of the differential device 70.
  • the differential device 70 an automobile differential is adopted. That is, a drive pinion 90 provided on the rotor shaft 60a of the electric motor 60, a ring gear 91 meshing with the drive pinion 90, a differential case 92 supporting the ring gear 91, and the differential case 92 are rotatably supported. A pair of opposed pinion gears 93, a pair of side gears 94 that are rotatably supported by the differential case 92 and mesh with each of the pair of pinion gears 93, and a pair of linear actuators 40 that respectively rotate the pair of side gears 94. And two sets of bevel gear mechanisms 95 that transmit to the respective rotation shafts 42.
  • the bevel gear mechanism 95 is composed of a pair of meshing bevel gears.
  • the power output from the rotor shaft 60 a of the electric motor 60 can be distributed and transmitted to each of the two linear actuators 40, and the rotational shaft 42 of each linear actuator 40 can be transmitted.
  • the rotation torque can be made uniform, and the pressing force with which the piston member 41 presses the inner brake pad 28 (see FIG. 7) can be made uniform.
  • the electric motor 60 is arranged in parallel to the housing 21 of the linear actuator 40.
  • the present invention is not limited to this configuration, and may be attached at an arbitrary angle and position as appropriate.

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Abstract

ブレーキディスク（１０）に対してブレーキパッド（２８）を進退させる２つの並列に配置された直動アクチュエータ（４０）を単一の電動モータ（６０）で同時に駆動する。２つの直動アクチュエータ（４０）のそれぞれを、回転軸（４２）と、その回転軸（４２）の軸方向に移動可能なパッド押圧用のピストン部材（４１）と、回転軸（４２）の回転運動をピストン部材（４１）の直線運動に変換する運動変換機構（４３）とで形成する。電動モータ（６０）と２つの直動アクチュエータ（４０）の相互間に差動装置（７０）を設け、電動モータ（６０）からの動力を２つの直動アクチュエータ（４０）の回転軸（４２）のそれぞれに分配して伝達する。

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、ブレーキ装置のブレーキパッドを直線駆動する電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置に関する。
　ブレーキパッドを直線駆動する電動式の直動アクチュエータとして下記特許文献１に記載されたものが知られている。その特許文献１に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、電動モータを駆動源として回転される回転軸と軸方向に移動自在に支持されたピストン部材としての外輪部材との間に遊星ローラを組込み、上記電動モータの回転を歯車式減速機構により減速して回転軸に伝達し、その回転軸の回転による接触摩擦により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り外輪部材を軸方向に移動させるようにしている。
　上記電動式直動アクチュエータを採用す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おける外輪部材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ている。
特開２０１５－５２３７０号公報
　ところで、自動車の前輪用ブレーキでは大きな制動力を要求される。そのような要求に対しては、上記電動式直動アクチュエータの２組をブレーキディスクの周方向に並列配置し、それぞれの電動式直動アクチュエータでもって１つのブレーキパッドを押圧することにより満足させることができるが、その場合、電動式ブレーキ装置が大型化し、しかも、２組の電動式直動アクチュエータの駆動源としての２つの電動モータを同時に制御して２組の電動式直動アクチュエータの外輪部材の突出量を同じとする必要があるため、モータ制御が複雑となり、コストも高く付くという不都合が生じる。
　上記の不都合を解消するため、本件の発明者らは、２つの直動アクチュエータを１つの電動モータで駆動する電動式直動アクチュエータを試作して電動式ブレーキ装置の組立てを行ったところ、２つの直動アクチュエータの外輪部材の突出量を一致させる調整作業が極めて困難であって調整に時間を有し、その突出量の相違からブレーキパッドの全面に均一な圧力を付与することができずにフェード現象を誘引し、ブレーキパッドが摩耗しやすくなるという問題に直面した。
　この発明の課題は、フェード現象を生じさせることなく大きな制動力を付与することができる小型、コンパクトな電動式ブレーキ装置を得ることが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おいては、ブレーキディスクに対してブレーキパッドを進退させる２つの並列に配置された直動アクチュエータと、その２つの直動アクチュエータを同時に駆動する単一の電動モータを有し、前記２つの直動アクチュエータのそれぞれが、回転軸と、その回転軸の軸方向に移動可能なパッド押圧用のピストン部材と、前記回転軸の回転運動をピストン部材の直線運動に変換する運動変換機構を備えてなり、前記電動モータと前記２つの直動アクチュエータの相互間に、電動モータからの動力を前記２つの直動アクチュエータの回転軸のそれぞれに分配して伝達する差動装置を設けた構成を採用したのである。
　上記のように、単一とする電動モータと２つの直動アクチュエータ間に差動装置を設けることにより、電動モータから２つの直動アクチュエータの回転軸にトルクが負荷された際、その負荷トルクに大小関係が生じると、差動装置が作動して、負荷トルクの小さい側の直動アクチュエータの回転軸に多くの動力が分配されることになり、２つの直動アクチュエータの相互において回転軸に作用する回転トルクの均一化が図られ、２つの直動アクチュエータのピストン部材に同じ大きさの軸方向力が負荷される。
　したがって、２つの直動アクチュエータでブレーキパッドをブレーキディスクに向けて直線駆動させる電動式ブレーキ装置を形成した場合において、ブレーキパッドの全面に均一な押込み荷重を負荷することができ、フェード現象を生じさせることなく大きな制動力を付与することができる。
　ここで、差動装置として、電動モータのロータ軸に設けられたサンギヤと、そのサンギヤと同軸上に配置されたリングギヤのそれぞれにピニオンギヤを噛合し、そのピニオンギヤを上記ロータ軸を中心に回転可能なキャリアによって回転自在に支持した遊星歯車機構と、上記リングギヤの回転を２つの直動アクチュエータの一方の直動アクチュエータの回転軸に伝達する第１のギヤ伝動機構と、上記キャリアの回転を他方の直動アクチュエータの回転軸に伝達する第２のギヤ伝動機構とからなるものを採用することができる。
　また、差動装置として、電動モータのロータ軸にキャリアを取り付け、そのキャリアによって回転自在に支持されたピニオンギヤを上記ロータ軸と同軸上に配置されたサンギヤおよびリングギヤの内周に形成された内歯に噛合した遊星歯車機構と、上記リングギヤの外周に形成された外歯に噛合してリングギヤの回転を上記２つの直動アクチュエータの一方の直動アクチュエータの回転軸に伝達する平歯車と、上記サンギヤの回転を他方の直動アクチュエータの回転軸に伝達するギヤ伝動機構とからなるものを採用することができる。
　さらに、差動装置として、電動モータのロータ軸に設けられたドライブピニオンと、そのドライブピニオンに噛合するリングギヤと、そのリングギヤを支持するディファレンシャルケースに回転自在に支持された対向一対のピニオンギヤと、上記ディファレンシャルケースに回転自在に支持されて上記一対のピニオンギヤのそれぞれに噛合する一対のサイドギヤと、一対のサイドギヤのそれぞれの回転を２つの直動アクチュエータの回転軸のそれぞれに伝達するベベルギヤ機構からなるものを採用することができる。
　この発明においては、上記のように、電動モータを駆動源として作動する２つの直動アクチュエータによりブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けるようにしたので、極めて大きな制動力を付与することができ、しかも、２つの直動アクチュエータを単一の電動モータで駆動するようにしたため、小型、コンパクトな電動式ブレーキ装置を得ることができる。
　また、電動モータと２つの直動アクチュエータ間に、電動モータからの動力を２つの直動アクチュエータの回転軸のそれぞれに分配して伝達する差動装置を設けたことにより、ブレーキパッドを直線駆動する２つの直動アクチュエータのピストン部材のそれぞれに同一大きさの軸方向力を付与することができ、ブレーキパッドの全面に均一な大きさの軸方向力を負荷することができる。このため、フェード現象を生じさせることなく大きな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を採用した電動式ブレーキ装置の実施の形態を示す一部切欠正面図 図１の左側面図 図１のIII－III線に沿った断面図 図３のIV－IV線に沿った断面図 図４の遊星歯車機構部を拡大して示す断面図 図５のIV－IV線に沿った断面図 図４のVII－VII線に沿った断面図 図７のVIII－VIII線に沿った断面図 図３に示す差動装置の模式図 差動装置の他の例を示す模式図 差動装置のさらに他の例を示す模式図 差動装置のさらに他の例を示す模式図
　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４に示すように、電動式ブレーキ装置は、図示省略した車輪と一体に回転するブレーキディスク１０と、そのブレーキディスク１０の外周囲に設けられたキャリパ１１を有する。
　キャリパ１１は、キャリパベース１２と、そのキャリパベース１２に支持されたキャリパ本体１８とからなる。
　キャリパベース１２は、ブレーキディスク１０のインナ側外周部に対向配置されるベース板部１３の両端部にブレーキディスク１０の外周部を跨ぐ一対のコの字状のガイド片１４を連設し、その一対のガイド片１４の端部間にブレーキディスク１０のアウタ側外周部に対向配置されるブリッジ部材１５を設けた構成とされている。なお、電動式ブレーキ装置を車体に取り付けた状態で車体内側をインナ側といい、車体側面側をアウタ側という。
　キャリパベース１２は、上記ベース板部１３にねじ込まれる複数のボルト１６の締め付けによって図１に示すナックル１７に固定されている。
　キャリパ本体１８は、ブレーキディスク１０の外周囲に配置される弧状壁部１９のアウタ側端部に複数のパッド支持片２０（図２参照）を設け、上記弧状壁部１９のインナ側端部には一対の並列配置の筒状ハウジング２１を設けた構成とされている。
　キャリパ本体１８は、キャリパベース１２の対向一対のガイド片１４間に位置する組み込みとされ、キャリパベース１２によりブレーキディスク１０の軸方向にスライド自在に支持されている。
　キャリパ本体１８のスライド自在の支持に際し、ここでは、ハウジング２１のそれぞれ外側に一対のピン支持片２２を設け、各ピン支持片２２に端部が支持されたスライドピン２３をキャリパベース１２のガイド片１４に設けられたピン孔２４にスライド自在に挿入している。
　ブレーキディスク１０と対向する面にはアウタ側ブレーキパッド２７（図７参照）が、ブレーキディスク１０のインナ側面にはインナ側ブレーキパッド２８（図７参照）が対向配置され、両ブレーキパッド２７、２８の両側にガイド突条２５を設け、そのガイド突条２５をキャリパベース１２のガイド片１４の対向内側部に形成されたガイド溝２６にスライド自在に挿入することで、回転不能な状態でブレーキディスク１０に向けて移動自在に支持され、キャリパ本体１８に支持された電動式直動アクチュエータ３０によってブレーキディスク１０に向けて移動される。
　図４に示すように、電動式直動アクチュエータ３０は、キャリパ本体１８（図７参照）における一対のハウジング２１のそれぞれ内部に組み込まれてインナ側ブレーキパッド２８をブレーキディスク１０（図７参照）に対して進退させる２つの直動アクチュエータ４０と、その２つの直動アクチュエータ４０を同時に駆動する単一の電動モータ６０と、その電動モータ６０からの動力を上記２つの直動アクチュエータ４０のそれぞれに分配して伝達する差動装置７０とからなる。
　図７および図８に示すように、直動アクチュエータ４０は、ハウジング２１内にスライド自在に組み込まれたピストン部材４１と、そのピストン部材４１と同軸上に配置された回転軸４２と、その回転軸４２の回転運動を上記ピストン部材４１の軸方向への直線運動に変換する運動変換機構４３とからなる。
　ピストン部材４１のアウタ側端部は閉塞端とされ、その閉塞端部の外側端面に形成された回り止め溝４４にインナ側ブレーキパッド２８のパッドホルダ２９に設けられた回り止め突起４５が係合しており、その係合によってピストン部材４１がインナ側ブレーキパッド２８に対して回り止めとされている。
　回転軸４２は、ハウジング２１内において、ピストン部材４１のインナ側端部より内側に組み込まれた軸支持部材４６を貫通し、その貫通部に組み込まれた複数の軸受４７によって回転自在に支持されている。
　運動変換機構４３は、ピストン部材４１と回転軸４２との間に複数の遊星ローラ４８を組込み、その遊星ローラ４８の外周にピストン部材４１の内周に設けられた螺旋突条４９に噛合する複数の円周溝５０を螺旋突条４９と同一ピッチで軸方向に等間隔に形成し、上記回転軸４２の回転により、その回転軸４２との摩擦接触により遊星ローラ４８を自転させつつ公転させてピストン部材４１を軸方向に移動させるようにしている。なお、円周溝５０に代えて、螺旋突条４９と同一のピッチでリード角が相違する螺旋溝を設けるようにしてもよい。
　ここで、複数の遊星ローラ４８のそれぞれは、回転軸４２を中心にして回転可能なキャリア５１により回転自在に支持されている。キャリア５１は、回転軸４２を中心に回転自在に支持された一対のディスク５１ａ、５１ｂと、その一対のディスク５１ａ、５１ｂによって両端部が支持されたローラ軸５２とからなる。ローラ軸５２は遊星ローラ４８と同数とされ、それぞれのローラ軸５２により遊星ローラ４８のそれぞれが回転自在に支持されている。複数のローラ軸５２のそれぞれは、ディスク５１ａ、５１ｂの径方向に移動自在に支持され、その複数のローラ軸５２の軸端部を包み込むように掛け渡された弾性部材５３によって遊星ローラ４８が回転軸４２の外径面に圧接されている。
　キャリア５１におけるインナ側ディスク５１ｂと遊星ローラ４８の軸方向の対向部間には、遊星ローラ４８側から順に、スラスト軸受５４、加圧座板５５および受圧座板５６が組み込まれ、加圧座板５５と受圧座板５６は球面接触している。また、受圧座板５６とローラ軸５２の嵌合面間には隙間が設けられ、その隙間の範囲内においてローラ軸５２と加圧座板５５は調心自在とされている。
　また、キャリア５１におけるインナ側ディスク５１ｂと回転軸４２を回転自在に支持する前述の軸支持部材４６間にはバックアッププレート５７とスラスト軸受５８とが組み込まれ、ピストン部材４１から遊星ローラ４８を介してキャリア５１に負荷される軸方向の反力を上記スラスト軸受５８で支持するようになっている。
　図４に示すように、電動モータ６０は、キャリパ本体１８（図７参照）における一対のハウジング２１間よりブレーキディスク１０の外径側に片寄った位置に配置されて、一対のハウジング２１と平行の配置とされている。この電動モータ６０は、一対のハウジング２１の端部間に渡されたギヤケース６１の底板６２に固定されている。
　差動装置７０は、ギヤケース６１内に組み込まれている。図３乃至図６に示すように、差動装置７０は、遊星歯車機構７１と、その遊星歯車機構７１から出力される２つの回転のうちの一方を２つの直動アクチュエータ４０の一方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に出力する第１のギヤ伝動機構Ｇ１および他方の回転を他方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に出力する第２のギヤ伝動機構Ｇ２からなる。
　遊星歯車機構７１は、電動モータ６０のロータ軸６０ａの軸端部に設けられたサンギヤ７２と、そのサンギヤ７２と同軸上に配置されたリングギヤ７３のそれぞれに複数のピニオンギヤ７４を噛合し、各ピニオンギヤ７４を上記ロータ軸６０ａを中心にして回転可能なキャリア７５によって回転自在に支持し、上記サンギヤ７２の回転によりピニオンギヤ７４を自転させつつ公転させ、キャリア７５およびリングギヤ７３のそれぞれを互いに逆方向に回転させるようにしている。
　第１のギヤ伝動機構Ｇ１は、キャリア７５に設けられた入力ギヤ７６と、その入力ギヤ７６に噛合する第１中間ギヤ７７と、その第１中間ギヤ７７と同軸上に設けられた第２中間ギヤ７８と、その第２中間ギヤ７８に噛合する出力ギヤ７９とで形成される平歯車機構からなり、上記出力ギヤ７９を一方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に接続して、出力ギヤ７９から出力される回転を一方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に伝達している。
　第２のギヤ伝動機構Ｇ１は、リングギヤ７３に設けられた入力ギヤ８１と、その入力ギヤ８１に噛合する第１中間ギヤ８２と、その第１中間ギヤ８２と同軸上に設けられた第２中間ギヤ８３と、その第２中間ギヤ８３に噛合する出力ギヤ８４とで形成される平歯車機構からなり、上記出力ギヤ８４を他方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に接続して、出力ギヤ８４から出力される回転を他方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に伝達するようにしている。図９は、図４に示される差動装置７０の模式図である。
　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７は、ブレーキディスク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２７、２８はブレーキディスク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４に示す電動モータ６０を駆動すると、その電動モータ６０のロータ軸６０ａの回転がサンギヤ７２に伝達され、そのサンギヤ７２に噛合するピニオンギヤ７４が自転しつつ公転し、そのピニオンギヤ７４を支持するキャリア７５およびリングギヤ７３が回転する。
　キャリア７５の回転は第１のギヤ伝動機構Ｇ１を介して一方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に伝達され、その回転軸４２が制動方向に回転する。また、リングギヤ７３の回転は第２のギヤ伝動機構Ｇ２を介して他方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に伝達され、その回転軸４２が制動方向に回転する。
　一対の直動アクチュエータ４０のそれぞれの回転軸４２が回転すると、遊星ローラ４８が回転軸４２との接触摩擦により自転しつつ公転する。
　このとき、図７に示すように、遊星ローラ４８の外径面に形成された円周溝５０はピストン部材４１の内径面に設けられた螺旋突条４９に噛合しているため、その円周溝５０と螺旋突条４９の噛合によってピストン部材４１が軸方向に移動し、そのピストン部材４１に当接されたインナ側ブレーキパッド２８がブレーキディスク１０に当接して、そのブレーキディスク１０を軸方向に押圧し始める。その押圧力の反力によりパッド支持片２０に支持されたアウタ側ブレーキパッド２７がブレーキディスク１０に接近する方向に向けてキャリパ本体１８が移動し、アウタ側ブレーキパッド２７がブレーキディスク１０に当接して、そのアウタ側ブレーキパッド２７がインナ側ブレーキパッド２８とでブレーキディスク１０の外周部を軸方向両側から挟持し、ブレーキディスク１０に制動力が負荷される。
　上記のような制動力の付与時、インナ側ブレーキパッド２８は、図４に示す２つの直動アクチュエータ４０のピストン部材４１によってブレーキディスク１０に押し付けられるため、上記ブレーキディスク１０には極めて大きな制動力が負荷される。
　ここで、２つの直動アクチュエータ４０の相互において、ピストン部材４１の突出量に差が生じると、突出量の大きな側のピストン部材４１がブレーキディスク１０に先に当接してインナ側ブレーキパッド２８を軸方向に押圧し、そのインナ側ブレーキパッド２８からピストン部材４１に負荷される軸方向反力の相違により、回転軸４２に作用する負荷トルクも相違する。
　このとき、電動モータ６０のロータ軸６０ａと２つの直動アクチュエータ４０の回転軸４２間には差動装置７０が設けられているため、各直動アクチュエータ４０の回転軸４２に作用する負荷トルクが相違すると、差動装置７０が作動して、負荷トルクの小さい側の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に多くの動力が分配される。
　例えば、図４に示す一対の直動アクチュエータ４０の相互において、図４の上側の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に大きな負荷トルクが負荷されると、リングギヤ７３が停止し、キャリア７５のみが回転する。その回転が図４の下側の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に伝達され、下側の直動アクチュエータ４０のピストン部材４１が軸方向に移動してインナ側ブレーキパッド２８を押圧する。その押圧により、下側の直動アクチュエータ４０の回転軸４２の負荷トルクが大きくなり、その負荷トルクが上側直動アクチュエータ４０の回転軸４２の負荷トルクと等しくなると、リングギヤ７３が回転し始め、電動モータ６０から２つの直動アクチュエータ４０の回転軸４２のそれぞれに同一大きさの回転トルクが負荷される。
　このため、インナ側ブレーキパッド２８には２つの直動アクチュエータ４０によって全面に均一な大きさの軸方向力が負荷されることになり、フェード現象を生じさせることなくブレーキディスク１０に対して大きな制動力を付与することができる。
　なお、図４の下側の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に大きな負荷トルクが負荷されると、キャリア７５が停止し、リングギヤ７３が回転して、その回転が図４の上側の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に伝達され、電動モータ６０から２つの直動アクチュエータ４０に付与される動力の均一化が図られる。
　図４および図９に示す差動装置７０においては、遊星歯車機構７１のリングギヤ７３とキャリア７５から出力される回転を同一の構成とされた第１のギヤ伝動機構Ｇ１および第２のギヤ伝動機構Ｇ２を介して２つの電動アクチュエータ４０の回転軸４２のそれぞれに伝達し、回転軸４２を互いに逆方向に回転させるようにしているため、２つの電動アクチュエータ４０のピストン部材４１の内周に形成された螺旋突条４９を逆向きとしているが、図１０に示すように、第１のギヤ伝動機構Ｇ１おける中間ギヤを２つの中間ギヤ８０ａ、８０ｂとすることにより、ピストン部材４１の内周に形成された螺旋突条４９を同じ向きとすることができ、同一構成の電動アクチュエータ４０を採用することができる。
　また、図４および図９に示す差動装置７０においては、遊星歯車機構７１のサンギヤ７２を電動モータ６０のロータ軸６０ａに取り付けて、そのサンギヤ７２を入力部材としたが、図１１に示すように、ロータ軸６０ａにキャリア７５を取り付けて、そのキャリア７５を入力部材としてもよい。この場合、内歯を内周に有するリングギヤ７３の外周に外歯８５を設け、その外歯８５に平歯車８６を噛合して、その平歯車８６からの回転を一方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に入力する。また、サンギヤ７２の回転を入力ギヤ８７、中間ギヤ８８および出力ギヤ８９からなるギヤ伝動機構Ｇ３を介して他方の直動アクチュエータ４０の回転軸４２に入力する。
　また、遊星歯車機構７１のリングギヤ７３を電動モータ６０のロータ軸６０ａに取り付けて、サンギヤ７２及びキャリア７５の動力をそれぞれ２つの直動アクチュエータ４０の回転軸４２に伝達してもよい。
　図９乃至図１１では、差動装置７０として遊星歯車機構７１を採用したものを示したが、差動装置７０はこれに限定されない。図１２は、差動装置７０の他の例を示す。この差動装置７０においては、自動車のディファレンシャルを採用している。すなわち、電動モータ６０のロータ軸６０ａに設けられたドライブピニオン９０と、そのドライブピニオン９０に噛合するリングギヤ９１と、そのリングギヤ９１を支持するディファレンシャルケース９２と、そのディファレンシャルケース９２に回転自在に支持された対向一対のピニオンギヤ９３と、上記ディファレンシャルケース９２に回転自在に支持されてその一対のピニオンギヤ９３のそれぞれに噛合する一対のサイドギヤ９４と、一対のサイドギヤ９４のそれぞれの回転を一対の直動アクチュエータ４０の回転軸４２のそれぞれに伝達する２組のベベルギヤ機構９５とからなる。ここで、べベルギヤ機構９５とは、一対の互いに噛合するベベルギヤからなるものをいう。
　上記差動装置７０においても、電動モータ６０のロータ軸６０ａから出力される動力を２つの直動アクチュエータ４０のそれぞれに分配して伝達することができ、それぞれの直動アクチュエータ４０の回転軸４２の回転トルクの均一化を図り、ピストン部材４１がインナ側ブレーキパッド２８（図７参照）を押圧する押圧力を均一とすることができる。
　なお、実施の形態では、電動モータ６０を直動アクチュエータ４０のハウジング２１に平行に配置したが、本構成に限定されるものではなく、適宜任意の角度及び位置に取り付けてもよい。
１０　ブレーキディスク
２８　インナ側ブレーキパッド
４０　直動アクチュエータ
４１　ピストン部材
４２　回転軸
４３　運動変換機構
６０　電動モータ
６０ａ　ロータ軸
７０　差動装置
７１　遊星歯車機構
７２　サンギヤ
７３　リングギヤ
７４　ピニオンギヤ
７５　キャリア
Ｇ１　ギヤ伝動機構
Ｇ２　ギヤ伝動機構
８５　外歯
８６　平歯車
Ｇ３　ギヤ伝動機構
９０　ドライブピニオン
９１　リングギヤ
９２　ディファレンシャルケース
９３　ピニオンギヤ
９４　サイドギヤ
９５　べベルギヤ機構

Claims (5)

  1. 　ブレーキディスクに対してブレーキパッドを進退させる２つの並列に配置された直動アクチュエータと、その２つの直動アクチュエータを同時に駆動する単一の電動モータを有し、
    　前記２つの直動アクチュエータのそれぞれが、回転軸と、その回転軸の軸方向に移動可能なパッド押圧用のピストン部材と、前記回転軸の回転運動をピストン部材の直線運動に変換する運動変換機構を備えてなり、
    　前記電動モータと前記２つの直動アクチュエータの相互間に、電動モータからの動力を前記２つの直動アクチュエータの回転軸のそれぞれに分配して伝達する差動装置を設けた電動式直動アクチュエータ。
  2. 　前記差動装置が、電動モータのロータ軸に設けられたサンギヤと、そのサンギヤと同軸上に配置されたリングギヤのそれぞれにピニオンギヤを噛合し、そのピニオンギヤを前記ロータ軸を中心に回転可能なキャリアによって回転自在に支持した遊星歯車機構と、前記リングギヤの回転を前記２つの直動アクチュエータの一方の直動アクチュエータの回転軸に伝達する第１のギヤ伝動機構と、前記キャリアの回転を他方の直動アクチュエータの回転軸に伝達する第２のギヤ伝動機構とからなる請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
  3. 　前記差動装置が、電動モータのロータ軸にキャリアを取り付け、そのキャリアによって回転自在に支持されたピニオンギヤを前記ロータ軸と同軸上に配置されたサンギヤおよびリングギヤの内周に形成された内歯に噛合した遊星歯車機構と、前記リングギヤの外周に形成された外歯に噛合してリングギヤの回転を前記２つの直動アクチュエータの一方の直動アクチュエータの回転軸に伝達する平歯車と、前記サンギヤの回転を他方の直動アクチュエータの回転軸に伝達するギヤ伝動機構とからなる請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
  4. 　前記差動装置が、前記電動モータのロータ軸に設けられたドライブピニオンと、そのドライブピニオンに噛合するリングギヤと、そのリングギヤを支持するディファレンシャルケースに回転自在に支持された対向一対のピニオンギヤと、前記ディファレンシャルケースに回転自在に支持されてその一対のピニオンギヤのそれぞれに噛合する一対のサイドギヤと、一対のサイドギヤのそれぞれの回転を２つの直動アクチュエータの回転軸のそれぞれに伝達する２組のベベルギヤ機構からなる請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
  5. 　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４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ピストン部材で前記ブレーキパッドを直線駆動させるようにしたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
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