WO2018037848A1 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

電動モータ（１０）と、電動モータ（１０）によって軸周りに回転する回転軸（２３）と、回転軸（２３）の軸方向に移動可能な直動部材（２４）と、回転軸（２３）の回転を直動部材（２４）の軸方向の移動に変換する運動変換機構（２５）と、直動部材（２４）とともに軸方向に移動する摩擦パッド（１３）と、運転者の操作力によって回動する回動機構（１５）と、回転軸（２３）と回動機構（１５）の間に介在して配置され、回動機構（１５）の操作量が予め定めた閾値よりも小さいときに、回動機構（１５）から回転軸（２３）への前記操作力の伝達を遮断する一方で、前記操作量が前記閾値以上のときに、回動機構（１５）から回転軸（２３）への前記操作力の伝達を許容するクラッチ機構（４３）と、を有する電動ブレーキ装置を構成する。

Description

電動ブレーキ装置

　この発明は、電動モータの回転駆動力によって制動力を生じさせる電動ブレーキ装置に関する。

　電動ブレーキ装置は、電動モータの回転駆動力をギアを介して回転軸に伝達し、この回転軸の回転を運動変換機構によって直動部材の軸方向の移動に変換し、この直動部材とともに軸方向に移動する摩擦パッドをブレーキディスクに押し付けることによって制動力を発揮する。この電動ブレーキ装置に用いられる電動モータは、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けて駆動するため、バッテリの充電量の異常低下、センサ故障、電気配線の断線等のトラブルが生じると、ブレーキ機能を発揮できないという問題がある。

　そこで、例えば、下記特許文献１に示すように、上記のトラブルが生じたときのフェールセーフ機能を備えた電動ブレーキ装置が採用されることがある（特許文献１の図４等参照）。この電動ブレーキ装置においては、前記直動部材として、回転軸を囲むように配置された外輪部材が採用されている。また、前記運動変換機構として、回転軸に外接するとともに外輪部材に内接する複数の遊星ローラと、これらの遊星ローラを自転可能かつ公転可能に支持するキャリアと、外輪部材の内周に設けられた螺旋凸条と、この螺旋凸条と係合するように遊星ローラの外周に設けられた円周溝とを有する遊星ローラねじ機構を採用することができる。この回転軸の外周には、キャリアを軸方向の後方から支持する鍔部が形成されている。

　バッテリから供給された電力によって、電動モータが正常に駆動しているときは、この電動モータの回転駆動力が減速機構を介して回転軸に伝達され、この回転軸が軸周りに回転する。回転軸が軸周りに回転すると、この回転軸に外接する遊星ローラが、回転軸との転がり接触によってローラ軸を中心に自転しつつ、回転軸を中心に公転する。外輪部材に設けられた螺旋凸条と遊星ローラに設けられた円周溝は係合しているため、遊星ローラの回転に伴って、外輪部材と遊星ローラは軸方向に相対移動する。ここで、遊星ローラを支持するキャリアは軸方向への移動が規制されており、これにより、遊星ローラの回転に伴って、外輪部材は軸方向の前方側に移動し、この外輪部材と一体に軸方向に移動可能に設けられた摩擦パッドがブレーキディスクに押し付けられる。

　その一方で、バッテリの充電量の異常低下等によって、電動モータが正常に駆動しない等のトラブルが生じたときは、運転者の操作力（例えば、ブレーキペダルの踏み込み力）が、ギアボックスのカバーの内側で保持された押圧機構にワイヤケーブルを介して伝達される。この押圧機構はカム部材と、このカム部材よりも軸方向前方に設けられるスライド部材と、カム部材とスライド部材の間に介在して設けられるリンク部材とを有している。

　運転者の操作力が作用すると、カム部材が軸周りに回動する。このカム部材が回動すると、その回動角度に対応して、カム部材に形成されたカム面がリンク部材を介してスライド部材を軸方向前方に移動させる。そして、このスライド部材が、球体を介して回転軸を軸方向前方に押圧する。

　回転軸がスライド部材に押圧されて軸方向前方に移動すると、この回転軸の外周に設けられた鍔部がキャリアに当接し、このキャリアによって支持された遊星ローラとともに軸方向前方に移動する。遊星ローラが軸方向前方に移動すると、この螺旋凸条及び円周溝を介して係合する外輪部材も軸方向前方に移動する。そして、この外輪部材の移動に伴って、摩擦パッドも軸方向前方に移動して、この摩擦パッドがブレーキディスクに押し付けられる。

　また、下記特許文献２に係る電動ディスクブレーキにおいては、外部からの入力をモータのロータに機械的に伝達し、このロータをピストン推進方向に所定角度だけ回転させるとともに、所定角度以上のロータの回転を許容する回転支援手段を備えた機構を採用している。この構成によると、電動モータの失陥等の際に、回転支援手段によってロータを直接回転させることによって、フェールセーフ機能を発揮させることができる。また、ブレーキパッドが摩耗したときには、ロータの回転に伴って調整ナットが軸方向前方に移動して、ブレーキパッドがディスクロータに押し付けられる（特許文献２の段落［００２３］参照）。

　また、下記特許文献３に係る電動式ブレーキ装置においては、駐車ブレーキの操作によって駆動シャフトを回転するとともに、この回転を一方向クラッチを介してねじ機構に伝達し、このねじ機構の筒状回転部材で回転力を直動部材（ねじ軸）の軸方向の移動に変換することにより、フェールセーフ機能を発揮させている。また、ブレーキパッドが摩耗したときは、摩耗補償機能によってねじ軸を押圧位置の近くに待機させることができるように構成されている（特許文献３の段落［００３７］参照）。

特開２０１５－１３７６６７号公報 特許第４３９９７５４号公報 特許第４３５７３８５号公報

　特許文献１に係る電動ブレーキ装置においては、フェールセーフ機構の押圧力によって、ブレーキディスクに摩擦パッドが押し付けられると、これに伴う軸方向後方への反力が、回転軸を介して押圧機構に作用する。この押圧機構は、上述したようにギアボックスによって保持されている。このため、この押圧機構に作用した反力を受けることができるように、ギアボックス（カバー）の十分な厚さを確保したり、その素材として高強度の鋼等を選択したりして、その十分な強度を確保する必要があり、その軽量化が困難となる問題がある。

　また、特許文献２に係る電動ディスクブレーキにおいては、制動時にはクラッチスプリングが空転するため調整ナットがピストン後退方向に回転せず、ピストン（ブレーキパッド）を所定量以上に後退させることが出来ない。また、外部から回転可能な回転円板に設けた突起とモータのロータと一体に設けた係止ピンが係止してしまうため、調整ナットを直接回転させても、ピストンを大きく後退させることが出来ない。よって、ブレーキパッドが大きく摩耗し新品に交換するような場合には、押圧機構の分解が必要となる。

　また、特許文献３に係る電動式ブレーキ装置においては、特許文献１及び特許文献２に係る電動ブレーキ装置と異なり、軸方向の反力が生じないため、カバーの薄肉化・軽量化を図ることができる一方で、特許文献２に係る電動ディスクブレーキ装置と同様に、駐車ブレーキ機構が連結されてしまうため、制動力を解除しても、ロータを回転させてピストンを大きく後退させることができず、ブレーキパッド交換時には駐車ブレーキ機構の分解が必要になる。

　そこで、この発明は、電動ブレーキ装置の軽量化を図るとともに、モータによるブレーキ操作を阻害することなく、摩擦パッドの交換の際に容易にピストンを後退可能とすることを課題とする。

　この課題を解決するために、この発明においては、電動モータと、前記電動モータの回転駆動力によって軸周りに回転する回転軸と、前記回転軸の軸方向に移動可能に設けられた直動部材と、前記回転軸の回転を前記直動部材の軸方向の移動に変換する運動変換機構と、前記直動部材の軸方向前方に設けられ、前記直動部材の軸方向への移動とともに軸方向に移動する摩擦パッドと、運転者の操作力によって、軸周りに回動する回動機構と、前記回転軸と前記回動機構の間に介在して配置され、前記回動機構の操作量が予め定めた閾値よりも小さいときに、前記回動機構から前記回転軸への前記操作力の伝達を遮断する一方で、前記操作量が前記閾値以上のときに、前記回動機構から前記回転軸への前記操作力の伝達を許容するクラッチ機構と、を有する電動ブレーキ装置を構成した。

　この構成によると、運転者の操作力によって制動力を発揮させるときにおいて、クラッチ機構によって回転軸を軸周りに回転させるようにしたことによって、回転軸を介した軸方向後方への反力も防止することができる。このため、ギアボックス（カバー）の厚さをそれほど厚くする必要がなく、また、その素材として非鉄素材や樹脂等の非金属素材を採用することができるため、その軽量化を図ることが可能となる。

　また、回動機構の操作量が小さいときに、操作力の伝達を遮断するようにしたので、ブレーキペダル等のストロークに十分な遊びが確保され、例えば、運転者がブレーキペダルに足を置いたままの状態としても、運転者の意思に反して制動力が作用するのを防止することができる。このため、その操作特性が大幅に向上する。

　さらに、回動機構の操作量が小さいときには、操作力の伝達が遮断されるのでモータによってピストンを大きく後退させることにより、ブレーキパッドの交換を容易に行うことができる。

　前記構成においては、前記電動モータによる前記回転軸の回転駆動に失陥が生じた際に、前記操作力による前記回動機構の回動を可能とする遮断機構をさらに有する構成とするのが好ましい。

　このように、遮断機構を設けることにより、電動モータによる回転軸の回転駆動と、運転者の操作力による回転軸の回転駆動とが競合するのを防止して、電動モータが正常に駆動しているときにおける回転軸の安定した回転駆動と、電動モータの失陥時におけるフェールセーフ機構の速やかな作動を両立させることができる。

　前記各構成においては、前記クラッチ機構が、前記摩擦パッドを前記ブレーキディスクに押し付ける方向の前記操作力を前記回動機構から前記回転軸に伝達可能とする一方で、前記摩擦パッドを前記ブレーキディスクから離間する方向の前記操作力を前記回動機構から前記回転軸に伝達不可とする一方向クラッチである構成とするのが好ましい。

　このようにすれば、運転者の操作力によってスムーズに制動力を発揮させることができる一方で、摩擦パッドが摩耗してもその摩耗に追従して摩擦パッドをブレーキディスクに押し付けることができる。

　前記一方向クラッチを採用した構成においては、前記クラッチ機構が、軸中心に前記回転軸が挿通され、内周面に所定の周方向間隔をおいて同一周方向に傾斜する前記回転軸の外周面との間で楔空間を構成するカム面が形成された外輪と、前記外輪を軸周りの一方向に付勢するリターンスプリングと、前記楔空間に設けられ、前記回転軸と前記カム面との間で係合可能な複数の係合子と、前記複数の係合子を所定間隔に保持するポケットと、径方向外向きに起立する係止ピンが形成された保持器と、前記外輪に対し前記保持器を周方向に付勢可能なスイッチばねと、前記係止ピンと当接して、前記リターンスプリングの付勢力によって、前記保持器が所定角度を越えて回動するのを阻止する突部と、を有する構成とするのが好ましい。

　この構成の一方向クラッチは、運転者の操作力がないときには、係合子が楔空間内で隙間をもって保持されており、外輪と回転軸は互いに自由に軸周りに回転可能となっている。ここで、リターンスプリングの付勢力に抗して前記操作力によって外輪を回転すると、前記楔空間を構成する回転軸の外周面と外輪のカム面との間に係合子が噛み合ったスタンバイ状態となる。このスタンバイ状態でさらに操作力を大きくすると、外輪の回転力が係合子を介して回転軸に伝達され、回転軸が軸周りに回転して、フェールセーフ機能が発揮される。外輪と回転軸が互いに自由に軸周りに回転可能な状態とスタンバイ状態の間は、操作力が作用しているにもかかわらず、その操作力が回転軸には伝達されない遊びとなっており、運転者の意思に反して制動力が作用するのを確実に防止することができる。

　この発明に係る電動ブレーキ装置は、運転者の操作力によって軸周りに回転する回動機構と回転軸との間に、前記回動機構の操作量が予め定めた閾値よりも小さい時に、前記回動機構から前記回転軸への前記操作力の伝達を遮断する一方で、前記操作量が前記閾値以上のときに、前記回動機構から前記回転軸への前記操作力の伝達を許容するクラッチ機構を採用した。このようにすることにより、この電動ブレーキ装置を軽量化するとともに、モータによるブレーキ操作を阻害することなく、摩擦パッドの交換の際に容易にピストンを後退させることができる。

この発明に係る電動ブレーキ装置の一実施形態を示す側面図 図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図 図１に示した電動ブレーキ装置の要部を示す縦断面図 図２中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図 図４中のＶ－Ｖ線に沿う部分断面図 図３中のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図 図２に示す電動ブレーキ装置のクラッチ機構を示す縦断面図 図７中のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿う断面図 図７中のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図 図７中のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図 図７中のＸ－Ｘ線に沿う断面図 図７中のＸ－Ｘ線に沿う断面図 ブレーキペダルの操作力の遮断機構を示す部分断面図であって、操作力を遮断した状態 ブレーキペダルの操作力の遮断機構を示す部分断面図であって、操作力を伝達可能とした状態

　この発明に係る電動ブレーキ装置の一実施形態を各図を用いて説明する。この電動ブレーキ装置は、電動モータ１０、電動モータ１０の回転駆動力によって軸周りに回転する回転軸２３、回転軸２３の軸方向に移動可能に設けられた直動部材２４、回転軸２３の回転を直動部材２４の軸方向の移動に変換する運動変換機構２５、直動部材２４の軸方向前方に設けられ、直動部材２４の軸方向への移動とともに軸方向に移動する摩擦パッド１３、運転者の操作力によって、軸周りに回転する回動機構１５、及び、回転軸２３と回動機構１５との間に介在して配置され、回動機構１５の操作量が予め定めた閾値よりも小さいときに、回動機構１５から回転軸２３への前記操作力の伝達を遮断する一方で、前記操作量が前記閾値以上のときに、回動機構１５から回転軸２３への前記操作力の伝達を許容するクラッチ機構４３を主要な構成要素としている。

　この電動ブレーキ装置は、通常時は、運転者のブレーキ操作に伴って電動モータ１０を駆動することにより制動力を発揮する。その一方で、電動モータ１０が正常に駆動しない等のトラブルが生じたときには、運転者の操作力によって制動力を得るフェールセーフ機構を備えている。以下において、この電動ブレーキ装置について詳しく説明する。

　この電動ブレーキ装置は、図１、図２に示すように、車輪（図示せず）と一体に回転するブレーキディスク１１と、ブレーキディスク１１を間にして軸方向に対向する一対の摩擦パッド１２、１３と、摩擦パッド１２、１３を移動させるための電動モータ１０とを有し、この電動モータ１０から伝達する動力で摩擦パッド１２、１３をブレーキディスク１１に押し付けることにより、制動力を発生させる。また、この電動ブレーキ装置は、何らかのトラブルによって電動モータ１０による制動力が発揮できない状態においても制動力の発生を可能とするため、運転者の操作力で引っ張られるように設けられたワイヤケーブル１４と、そのワイヤケーブル１４の一端に接続された回動機構１５とを有する。

　この電動ブレーキ装置は、ブレーキディスク１１を間にして軸方向に対向する一対の対向部１６、１７をブレーキディスク１１の外径側に位置するブリッジ１８で連結した形状のキャリパボディ１９を有する。キャリパボディ１９の一方の対向部１６とブレーキディスク１１の間に摩擦パッド１２が配置され、他方の対向部１７とブレーキディスク１１の間に摩擦パッド１３が配置されている。各摩擦パッド１２、１３は、キャリパボディ１９に取り付けられたパッドピン（図示せず）やキャリパブラケット２１に設けたスライド部（図示せず）に案内され、ブレーキディスク１１の軸方向に移動可能に支持されている。

　図４に示すように、キャリパボディ１９は、車輪を支持するナックル（図示せず）にボルト２０で固定されたキャリパブラケット２１に取り付けた一対のスライドピン２２で、ブレーキディスク１１の軸方向に移動可能に支持されている。これにより、図２等に示す摩擦パッド１３が軸方向前方に移動してブレーキディスク１１に押し付けられたときに、ブレーキディスク１１から受ける反力によってキャリパボディ１９が軸方向後方に移動し、このキャリパボディ１９の移動によって、反対側の摩擦パッド１２もブレーキディスク１１に押し付けられるようになっている。

　図２に示すように、キャリパボディ１９の他方の対向部１７は、軸方向の前後両端が開口した円筒状のキャリパハウジング１７Ａと、キャリパハウジング１７Ａの軸方向後方の端部から軸方向と直角な方向（ブレーキディスク１１と平行な方向）に延びるキャリパフランジ１７Ｂとからなる。

　キャリパハウジング１７Ａには、回転軸２３と、回転軸２３を囲むように配置された直動部材２４として機能する外輪部材（以下において直動部材２４と同じ符号を付する。）と、回転軸２３の回転を外輪部材２４の軸方向移動に変換する運動変換機構２５として機能する遊星ローラねじ機構（以下において、運動変換機構２５と同じ符号を付する。）とが組み込まれている。外輪部材２４の軸方向前方に、摩擦パッド１３が配置されている。

　キャリパフランジ１７Ｂには、電動モータ１０が取り付けられている。電動モータ１０と回転軸２３の間には、電動モータ１０の回転を回転軸２３に減速して伝達する減速機構２６が設けられている。減速機構２６は、キャリパハウジング１７Ａの軸方向後方の端部開口とキャリパフランジ１７Ｂの側面とを覆うように設けられたカバー２７内に収容されている（図４参照）。

　図４、図５に示すように、減速機構２６は、電動モータ１０のロータ軸１０Ａと一体に軸周りに回転する第一ギア２６Ａと、第一ギア２６Ａと噛み合う第二ギア２６Ｂと、第二ギア２６Ｂと一体に軸周りに回転する、この第二ギア２６Ｂよりも歯数が少ない第三ギア２６Ｃと、第三ギア２６Ｃと噛み合い回転軸２３と一体に軸周りに回転する第四ギア２６Ｄとを有する。電動モータ１０の回転は、これらの複数のギア２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを介して順次減速して伝達され、回転軸２３に入力される。

　図３等に示すように、第四ギア２６Ｄは、キャリパフランジ１７Ｂ及びカバー２７によって支持されており軸方向の移動が制限される。

　図３に示すように、遊星ローラねじ機構２５は、回転軸２３に外接すると同時に外輪部材２４に内接する複数の遊星ローラ２５Ａと、これらの遊星ローラ２５Ａを自転可能かつ公転可能に支持するキャリア２５Ｂと、外輪部材２４の内周に設けられた螺旋凸条２５Ｃと、螺旋凸条２５Ｃと係合するように遊星ローラ２５Ａの外周に設けられた円周溝２５Ｄとを有する。

　図６に示すように、複数の遊星ローラ２５Ａは、周方向に等間隔となるように配置されている。各遊星ローラ２５Ａは、回転軸２３の外周および外輪部材２４の内周にそれぞれ転がり接触している。回転軸２３の遊星ローラ２５Ａに対する接触部分は円筒面である。そして、回転軸２３が回転したとき、遊星ローラ２５Ａは、ローラ軸２５Ｂ_４を中心に自転しながら、回転軸２３を中心に公転する。すなわち、遊星ローラ２５Ａは、回転軸２３の外周から受ける回転力によって自転し、これに伴い、遊星ローラ２５Ａは外輪部材２４の内周を転がって公転する。

　外輪部材２４の内周の螺旋凸条２５Ｃは、円周方向に対して斜めに延びる螺旋状の凸条である。一方、遊星ローラ２５Ａの外周の円周溝２５Ｄは、円周方向に対して平行に延びる溝である。この実施形態では遊星ローラ２５Ａの外周にリード角が０度の円周溝２５Ｄを設けているが、円周溝２５Ｄのかわりに、螺旋凸条２５Ｃと異なるリード角をもつ螺旋溝を設けてもよい。

　図３に示すように、外輪部材２４は、キャリパハウジング１７Ａの内面で軸方向に移動可能に支持されている。キャリパハウジング１７Ａの内面の外輪部材２４に対する接触部分は円筒面である。外輪部材２４は、摩擦パッド１３の背面に形成された凸部２８と係合する凹部２９を有し、この凸部２８と凹部２９の係合によって、キャリパハウジング１７Ａに対して回り止めされている。また、キャリパハウジング１７Ａの内周面には外輪止め輪１７Ａ_１が設けられており、この外輪止め輪１７Ａ_１によって、外輪部材２４の軸方向後方への移動が規制されている。

　キャリア２５Ｂは、遊星ローラ２５Ａを間にして軸方向に対向する一対のキャリアプレート２５Ｂ_１、２５Ｂ_２と、周方向に隣り合う遊星ローラ２５Ａの間を軸方向に延びてキャリアプレート２５Ｂ_１、２５Ｂ_２同士を連結する連結部２５Ｂ_３と、各遊星ローラ２５Ａを自転可能に支持するローラ軸２５Ｂ_４とを有する。各キャリアプレート２５Ｂ_１、２５Ｂ_２は回転軸２３を貫通させる環状に形成され、各キャリアプレート２５Ｂ_１、２５Ｂ_２と回転軸２３との間には、軸受３０がそれぞれ装着されている。

　各ローラ軸２５Ｂ_４の両端部は、一対のキャリアプレート２５Ｂ_１、２５Ｂ_２にそれぞれ形成された長孔３１で外輪部材２４の半径方向に移動可能に支持されている。さらに、各ローラ軸２５Ｂ_４の両端部には、周方向に間隔をおいて配置されたすべての遊星ローラ２５Ａのローラ軸２５Ｂ_４に外接するように弾性リング３２が掛け渡されている。この弾性リング３２は、各遊星ローラ２５Ａを回転軸２３の外周に押し付けることにより、遊星ローラ２５Ａと回転軸２３の間の滑りを防止している。

　運動変換機構２５の軸方向後方には、荷重センサ３３が設けられている。この荷重センサ３３は、磁気式荷重センサ（以下において、荷重センサ３３と同じ符号を付する。）であって、軸方向前方から荷重が入力されてたわみを生じるフランジ部材３３Ａと、フランジ部材３３Ａを軸方向後方から支持する支持部材３３Ｂと、磁束を発生する磁気ターゲット３３Ｃと、磁気ターゲット３３Ｃが発生する磁束を検出する磁気センサ３３Ｄとからなる。

　フランジ部材３３Ａは、鉄などの金属で形成された円環板状の部材である。支持部材３３Ｂは、鉄などの金属で形成され、フランジ部材３３Ａの外周縁に嵌め込まれている。この支持部材３３Ｂの外周縁は、キャリパハウジング１７Ａの内面で支持されている。支持部材３３Ｂの軸方向後端は、キャリパハウジング１７Ａの内面に設けられた突起部１７Ａ_２に当接している。また、フランジ部材３３Ａ及び支持部材３３Ｂの軸方向前端は、キャリパハウジング１７Ａの内面に設けられた外輪止め輪１７Ａ_１に当接しており、この磁気式荷重センサ３３の軸方向の移動が規制されている。

　支持部材３３Ｂの内周側には、フランジ部材３３Ａの内径側に対向するように円筒部３３Ｅが連設されている。円筒部３３Ｅの内周には、複数の軸受３４が軸方向に間隔をおいて装着されており、回転軸２３と磁気式荷重センサ３３は、軸周りに相対回転可能となっている。磁気ターゲット３３Ｃは、フランジ部材３３Ａの内周に固定されている。磁気センサ３３Ｄは、磁気ターゲット３３Ｃと径方向に対向するように支持部材３３Ｂの円筒部３３Ｅの外周に固定されている。

　各遊星ローラ２５Ａとその軸方向後方のキャリアプレート２５Ｂ_２との間には、遊星ローラ２５Ａを自転可能に支持するスラスト軸受３５が組み込まれている。また、遊星ローラ２５Ａの軸方向後方のキャリアプレート２５Ｂ_２と磁気式荷重センサ３３（フランジ部材３３Ａ）との間には、キャリアプレート２５Ｂ_２と一体に公転するスラスト板３６が設けられている。このスラスト板３６と磁気式荷重センサ３３のフランジ部材３３Ａとの間には、スラスト軸受３７が組み込まれている。スラスト板３６は、このスラスト軸受３７によって、磁気式荷重センサ３３に対して軸周りに相対回転可能となっている。

　磁気式荷重センサ３３は、スラスト板３６、スラスト軸受３７を介して、キャリアプレート２５Ｂ_２に軸方向後方から当接することで、キャリア２５Ｂの軸方向後方への移動を規制している。一方、回転軸２３の軸方向後方寄りの外周には、第二止め輪３９が装着されている。この第二止め輪３９は、回転軸２３と同軸に設けられたリング部材４０に軸方向後方から当接し、このリング部材４０は、支持部材３３Ｂに軸方向後方から当接している。このリング部材４０と支持部材３３Ｂとの当接によって、回転軸２３は支持部材３３Ｂに対し軸方向前方への移動が規制されている。また、軸方向前方のキャリアプレート２５Ｂ_１は、回転軸２３の軸方向前端に装着した第一止め輪３８で軸方向前方への移動が規制されている。したがって、キャリア２５Ｂとこのキャリア２５Ｂによって保持された遊星ローラ２５Ａは、回転軸２３に対する軸方向前方と軸方向後方の相対移動がいずれも規制されている。

　外輪部材２４の軸方向前方の端部には、外輪部材２４の軸方向前端の開口を閉塞するシールカバー４１が取り付けられている。このシールカバー４１は、外輪部材２４の内部に異物が侵入するのを防止している。また、軸方向に伸縮可能に形成された筒状のベローズ４２の一端が、外輪部材２４の軸方向前方の端部に固定され、ベローズ４２の他端が、キャリパハウジング１７Ａの軸方向前方の開口縁部に固定されている。ベローズ４２は、外輪部材２４とキャリパハウジング１７Ａの摺動面間に異物が侵入するのを防止している。

　この遊星ローラねじ機構２５は、電動モータ１０を回転させると、電動モータ１０の回転が減速機構２６を介して回転軸２３に入力され、遊星ローラ２５Ａが自転しながら公転する（図３参照）。このとき、螺旋凸条２５Ｃと円周溝２５Ｄのリード角の差によって外輪部材２４と遊星ローラ２５Ａが軸方向に相対移動するが、遊星ローラ２５Ａはキャリア２５Ｂとともに、回転軸２３に対する軸方向の相対移動が規制されているので、遊星ローラ２５Ａは軸方向に移動せず、外輪部材２４のみが軸方向に移動する。ここで、外輪部材２４が軸方向前方に移動する方向の回転が電動モータ１０から回転軸２３に入力されたときは、外輪部材２４が摩擦パッド１３を押圧することにより、図１に示す摩擦パッド１２、１３がブレーキディスク１１に押し付けられて、ブレーキディスク１１と一体に回転する車輪に制動力が負荷される。また、外輪部材２４が軸方向後方に移動する方向の回転が電動モータ１０から回転軸２３に入力されたときは、図１に示す摩擦パッド１２、１３がブレーキディスク１１から離反して、車輪に対する制動力が解除される。

　電動モータ１０が作動して、摩擦パッド１２、１３がブレーキディスク１１に押し付けられると、その反力が、外輪部材２４、遊星ローラねじ機構２５、スラスト板３６、及び、スラスト軸受３７を介して磁気式荷重センサ３３のフランジ部材３３Ａに伝達される。フランジ部材３３Ａに反力が伝達されると、このフランジ部材３３Ａが軸方向後方にたわみ、フランジ部材３３Ａに固定された磁気ターゲット３３Ｃと、支持部材３３Ｂに固定された磁気センサ３３Ｄが、軸方向に相対変位する。すると、この相対変位に対応して磁気センサ３３Ｄの出力信号が変化する。この出力信号の大きさと、フランジ部材３３Ａに入力される軸方向荷重の大きさとの関係を予め把握しておくことにより、磁気センサ３３Ｄの出力信号に基づいて、フランジ部材３３Ａにかかる軸方向荷重の大きさを検出することができる。

　図７から図１０Ｂに示すように、回転軸２３の軸方向後方側には、クラッチ機構４３が設けられている。このクラッチ機構４３は、軸周りに回動する回動機構１５から回転軸２３に対し、摩擦パッド１３をブレーキディスク１１に押圧する方向の運転者の操作力を伝達可能とする一方で、摩擦パッド１３の押圧を解除する方向の操作力が回動機構１５から回転軸２３へ伝達されるのを遮断する一方向クラッチである。このクラッチ機構４３は、軸中心に回転軸２３が挿通された外輪４３Ａと、この外輪４３Ａを軸周りの一方向に付勢するリターンスプリング４３Ｂと、回転軸２３と外輪４３Ａとの間に設けられる複数の係合子４３Ｃと、この係合子４３Ｃを保持する保持器４３Ｄと、外輪４３Ａに対し保持器４３Ｄを周方向に付勢可能なスイッチばね４３Ｅとを有している。回動機構１５は、ワイヤケーブル１４が接続されたワイヤレバー１５Ａと、このワイヤレバー１５Ａとともに軸周りに回転するレバー軸１５Ｂを有している。リターンスプリング４３Ｂは、レバー軸１５Ｂの周りに設けられ、外輪４３Ａとレバー軸１５Ｂは同軸に連結されている。

　図９Ａ、図９Ｂに示すように、外輪４３Ａの内周面には、所定の周方向間隔をおいて、同一周方向に傾斜するカム面４３Ａ_１が形成されている。このカム面４３Ａ_１と回転軸２３の外周面２３Ａとの間には、周方向の一方向に向かうにつれてカム面４３Ａ_１と外周面２３Ａとの間の間隔が次第に狭くなる楔空間が形成されている。係合子４３Ｃは、円筒ころであって、楔空間の径方向隙間が広い箇所においては、カム面４３Ａ_１又は外周面２３Ａの少なくともいずれか一方との間に隙間が生じる一方で、楔空間の径方向隙間が狭い箇所においては、カム面４３Ａ_１及び外周面２３Ａの両方と係合する大きさのものが採用されている。

　保持器４３Ｄには、係合子４３Ｃが収納されるポケット４３Ｆが形成されている。各ポケット４３Ｆの内側には付勢部材４３Ｇが設けられており、この付勢部材４３Ｇによって、ポケット４３Ｆに収納された係合子４３Ｃが、楔空間のカム面４３Ａ_１と外周面２３Ａとの間の間隔が次第に狭くなる向きに付勢されている。スイッチばね４３Ｅは、側面視コの字形をしており、その基部が外輪４３Ａに形成された嵌合孔４３Ａ_２に嵌め込まれるとともに、その先端部が保持器４３Ｄに形成された透孔４３Ｄ_１に挿し込まれている。保持器４３Ｄには、径方向外向きに起立する係止ピン４３Ｄ_２が形成されている。保持器４３Ｄが収納されるカバー２７の内面側には、この保持器４３Ｄに向かって径方向内向きに起立する突部２７Ａが形成されている。

　運転者による操作力が作用していないときは、図９Ａ及び図１０Ａに示すように、リターンスプリング４３Ｂの付勢力によって、外輪４３Ａ及びこの外輪４３Ａと一体に回動する回動機構１５が、軸周りの一方向に付勢された状態となっている（図９Ａ及び図１０Ａ中の外輪４３Ａに付された矢印を参照）。外輪４３Ａがこの一方向に付勢されると、スイッチばね４３Ｅを介して連結された保持器４３Ｄも同じ方向に付勢されて回動する。そして、保持器４３Ｄに形成された係止ピン４３Ｄ_２とカバー２７に形成された突部２７Ａが当接すると、保持器４３Ｄの回動は停止する。外輪４３Ａは、ワイヤレバー１５Ａがカバー２７に設けたストッパ１５Ｃに当接することで、保持器４３Ｄの停止位置から所定角度回転した位置に停止する。このとき、スイッチばね４３Ｅは、リターンスプリング４３Ｂの付勢力によって、元のコの字形からやや歪んだ状態となっている（図９Ａ及び図１０Ａ参照）。

　このように、係止ピン４３Ｄ_２と突部２７Ａが当接した状態においては、係合子４３Ｃは、楔空間の径方向隙間が広い箇所に位置し、係合子４３Ｃと外輪４３Ａに形成されたカム面４３Ａ_１又は回転軸２３の外周面２３Ａの少なくとも一方の面（図９Ａ及び図１０Ａにおいては外周面２３Ａ）との間で隙間が生じた状態（以下において、フリー状態と称する。）となる。このフリー状態では、外輪４３Ａと回転軸２３との間で回転力の伝達はなされず、回転軸２３は回動機構１５による回動の影響を受けることなく、電動モータ１０の回転駆動によってスムーズに回転することができる。

　ここで、運転者がブレーキペダル４４を踏む等してワイヤケーブル１４を引っ張ると、このワイヤケーブル１４に接続された回動機構１５及びこの回動機構１５と一体に回動する外輪４３Ａに、リターンスプリング４３Ｂの付勢力に抗する前記一方向とは逆方向の操作力が作用する。外輪４３Ａに操作力が作用すると、保持器４３Ｄに形成された係止ピン４３Ｄ_２とカバー２７に形成された突部２７Ａが当接した状態のまま、外輪４３Ａのみが前記逆方向に回動する。そして、図９Ｂに示すように、スイッチばね４３Ｅが元のコの字形に戻って、保持器４３Ｄで保持されている係合子４３Ｃが、楔空間の径方向隙間が狭い箇所に移動し、カム面４３Ａ_１及び外周面２３Ａの両方と係合して、外輪４３Ａから回転軸２３に回動力が伝達可能な状態（以下において、スタンバイ状態と称する。）となる。

　フリー状態とスタンバイ状態の間においては、運転者のブレーキペダル４４等の操作量が相対的に小さく、その操作力が回転軸２３には伝達されない遊びの領域となる。このように、遊びを設けることによって、運転者の意思に反して制動力が作用するのを確実に防止することができる。この遊びの大きさ（フリー状態からスタンバイ状態に至るまでの操作量の閾値）は、カバー２７に設けた突部２７Ａとストッパ１５Ｃの位置関係等を変更することによって適宜変更することができる。

　このスタンバイ状態において、さらに操作力を大きくすると、図１０Ｂに示すように、係合子４３Ｃを介して外輪４３Ａから回転軸２３に回動力が伝達され、運転者による操作力の大きさに対応して回転軸２３が回転する。これによって、電動モータ１０を回転駆動したときと同様に、ブレーキディスク１１に摩擦パッド１２、１３が押し付けられることによって制動力が発揮される。

　その一方で、操作力を解除すると、リターンスプリング４３Ｂの付勢力によって、外輪４３Ａが上記一方向に回動する。回動機構１５は、保持器４３Ｄに形成された係止ピン４３Ｄ_２が突部２７Ａに当接し、更にカバー２７に設けたストッパ１５Ｃとワイヤレバー１５Ａが当接することによってその回動が停止して、元のフリー状態に戻る（図９Ａ及び図１０Ａ参照）。

　操作力を解除したときに、外輪４３Ａから回転軸２３への運転者の操作力は遮断されるが、ブレーキディスク１１と摩擦パッド１３が当接していると、その反力によって摩擦パッド１３がブレーキディスク１１から離間する方向に回転軸２３が回転させられる。摩擦パッド１３がブレーキディスク１１に当接しない位置まで後退すると、当接に伴う反力がなくなり回転軸２３の回転は停止しその位置に留まる。

　摩擦パッド１２、１３が摩耗したときは、その摩耗量に相当する分だけ摩耗パッド１２、１３が大きく移動するように操作量を大きくすることによって、摩耗量に関係なく通常通りの制動操作を行うことができる。仮に、一度の操作ではブレーキディスク１１に摩擦パッド１２、１３が当接しなかった場合においても、操作力を一旦解除した上で再度操作力を与えることによって、さらに軸方向前方に摩擦パッド１３を移動させることができるため、確実に制動力を得ることができる。その一方で、上記と同様に、操作力を解除することによって、ブレーキディスク１１と摩擦パッド１３の当接の反力で、摩擦パッド１３をブレーキディスク１１から離間させて制動力を解除することができる。

　また、摩擦パッド１２、１３が大きく摩耗し新品への交換が必要になった場合には、運転者の操作力を解除した状態（回動機構１５のフリー状態）にし、モータ１０を回転させることで外輪部材２４を軸方向後方へ大きく移動させることが出来る。

　図１に示すように、運転者の足で操作されるブレーキペダル４４には、ワイヤケーブル１４の端部に設けられたワイヤエンド金具が接続されるワイヤコネクタ部４５と、遮断機構４６とが取り付けられている。図１１Ａに示すように、ブレーキペダル４４は、支点軸４７を中心に揺動可能に支持されている。ブレーキペダル４４には、ブレーキペダル４４の踏み込み量を検出するストロークセンサ４８が取り付けられている。ワイヤコネクタ部４５は、ブレーキペダル４４の支点軸４７と同じ位置に揺動中心をもつように揺動可能に支持されている。ここで、ワイヤコネクタ部４５は、ブレーキペダル４４がワイヤコネクタ部４５と切り離して揺動可能となるように、ブレーキペダル４４とは独立して揺動可能とされている。

　この遮断機構４６は、支点軸４７を中心に揺動可能に支持されたソレノイド取付部材４９と、ソレノイド取付部材４９に取り付けられたソレノイドアクチュエータ５０と、ブレーキペダル４４及びワイヤコネクタ部４５にそれぞれ形成されたプランジャ係合孔４４Ａ、４５Ａとを有する。ソレノイドアクチュエータ５０は、支点軸４７と平行に進退するプランジャ５０Ａを有し、通電停止時にプランジャ５０Ａが前進し、通電時にプランジャ５０Ａが後退するように構成されている。そして、両プランジャ係合孔４４Ａ、４５Ａは、ブレーキペダル４４が踏まれていない初期位置にある状態で、ソレノイドアクチュエータ５０のプランジャ５０Ａと同一線上に位置するように配置されている。

　この遮断機構４６は、図１１Ｂに示すように、ソレノイドアクチュエータ５０のプランジャ５０Ａを前進させることにより、運転者がブレーキペダル４４を踏み込んだときにブレーキペダル４４とワイヤコネクタ部４５とが一体に揺動するように、ブレーキペダル４４とワイヤコネクタ部４５間を連結する連結状態とすることができる。また、図１１Ａに示すように、ソレノイドアクチュエータ５０のプランジャ５０Ａを後退させることにより、ブレーキペダル４４に作用する運転者の操作力がワイヤコネクタ部４５に伝達されるのを遮断するように、ブレーキペダル４４とワイヤコネクタ部４５の間を切り離す切り離し状態とすることができる。ここで、ソレノイドアクチュエータ５０のプランジャ５０Ａは、通電停止時に前進し、通電時に後退するので、この遮断機構４６は、通電時に切り離し状態となり、通電停止時に連結状態となるように構成された逆作動型のクラッチとして機能している。

　このように、遮断機構４６を設けることにより、電動モータ１０による回転軸２３の回転駆動と、運転者の操作力による回転軸２３の回転駆動とが競合するのを防止して、電動モータ１０が正常に駆動しているときにおける回転軸２３の安定した回転駆動と、電動モータ１０の失陥時におけるフェールセーフ機構の速やかな作動を両立させることができる。

　上述したように、この電動ブレーキ装置は、運転者の操作力によって制動力を発揮させるときにおいて、クラッチ機構４３によって回転軸２３を軸周りに回転させるようにしたことによって、回転軸２３を介した軸方向後方への反力を防止することができる。このため、ギアボックスのカバー２７の厚さをそれほど厚くする必要がなく、また、その素材として非鉄素材や樹脂等の非金属素材を採用することができるため、その軽量化を図ることが可能となる。また、回動機構１５の操作量が小さいときに、操作力の伝達を遮断するようにしたので、ブレーキペダル４４等のストロークに十分な遊びが確保され、例えば、運転者がブレーキペダル４４に足を置いたままの状態としても、運転者の意思に反して制動力が作用するのを防止することができる。このため、その操作特性が大幅に向上する。さらに、モータ１０によるブレーキ操作を阻害することなく、摩擦パッド１２、１３の交換の際に容易に外輪部材２４を後退させることができる。

　上記の各実施形態に係る電動ブレーキ装置はあくまでも例示であって、電動ブレーキ装置の軽量化を図るとともに、モータ１０によるブレーキ操作を阻害することなく、摩擦パッド１２、１３の交換の際に容易にピストンを後退可能とする、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状、配置等を適宜変更することもできる。

１０　電動モータ
１３　摩擦パッド
１５　回動機構
２３　回転軸
２３Ａ　外周面
２４　直動部材（外輪部材）
２５　運動変換機構（遊星ローラねじ機構）
２７Ａ　突部
４３　クラッチ機構
４３Ａ　外輪
４３Ａ_１　カム面
４３Ｂ　リターンスプリング
４３Ｃ　係合子
４３Ｄ　保持器
４３Ｄ_２　係止ピン
４３Ｅ　スイッチばね
４３Ｆ　ポケット
４６　遮断機構

Claims (4)

1. 　電動モータ（１０）と、
   　前記電動モータ（１０）の回転駆動力によって軸周りに回転する回転軸（２３）と、
   　前記回転軸（２３）の軸方向に移動可能に設けられた直動部材（２４）と、
   　前記回転軸（２３）の回転を前記直動部材（２４）の軸方向の移動に変換する運動変換機構（２５）と、
   　前記直動部材（２４）の軸方向前方に設けられ、前記直動部材（２４）の軸方向への移動とともに軸方向に移動する摩擦パッド（１３）と、
   　運転者の操作力によって、軸周りに回動する回動機構（１５）と、
   　前記回転軸（２３）と前記回動機構（１５）の間に介在して配置され、前記回動機構（１５）の操作量が予め定めた閾値よりも小さいときに、前記回動機構（１５）から前記回転軸（２３）への前記操作力の伝達を遮断する一方で、前記操作量が前記閾値以上のときに、前記回動機構（１５）から前記回転軸（２３）への前記操作力の伝達を許容するクラッチ機構（４３）と、
   を有する電動ブレーキ装置。
2. 　前記電動モータ（１０）による前記回転軸（２３）の回転駆動に失陥が生じた際に、前記操作力による前記回動機構（１５）の回動を可能とする遮断機構（４６）をさらに有する請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
3. 　前記クラッチ機構（４３）が、前記摩擦パッド（１３）をブレーキディスク（１１）へ押し付ける方向の前記操作力を前記回動機構（１５）から前記回転軸（２３）に伝達可能とする一方で、前記摩擦バッド（１３）を前記ブレーキディスク（１１）から離間する方向の前記操作力を前記回動機構（１５）から前記回転軸（２３）に伝達不可とする一方向クラッチである請求項１又は２に記載の電動ブレーキ装置。
4. 　前記クラッチ機構（４３）が、
   　軸中心に前記回転軸（２３）が挿通され、内周面に所定の周方向間隔をおいて同一周方向に傾斜する前記回転軸（２３）の外周面（２３Ａ）との間で楔空間を構成するカム面（４３Ａ_１）が形成された外輪（４３Ａ）と、
   　前記外輪（４３Ａ）を軸周りの一方向に付勢するリターンスプリング（４３Ｂ）と、
   　前記楔空間に設けられ、前記回転軸（２３）と前記カム面（４３Ａ_１）との間で係合可能な複数の係合子（４３Ｃ）と、
   　前記複数の係合子（４３Ｃ）を所定間隔に保持するポケット（４３Ｆ）と、径方向外向きに起立する係止ピン（４３Ｄ_２）が形成された保持器（４３Ｄ）と、
   　前記外輪（４３Ａ）に対し前記保持器（４３Ｄ）を周方向に付勢可能なスイッチばね（４３Ｅ）と、
   　前記係止ピン（４３Ｄ_２）と当接して、前記リターンスプリング（４３Ｂ）の付勢力によって、前記保持器（４３Ｄ）が所定角度を越えて回動するのを阻止する突部（２７Ａ）と、
   を有する請求項３に記載の電動ブレーキ装置。

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