WO2024029591A1

WO2024029591A1 - 電動制動装置

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Publication number: WO2024029591A1
Application number: PCT/JP2023/028378
Authority: WO
Inventors: 聡平田
Original assignee: 株式会社アドヴィックス
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2023-08-03
Publication date: 2024-02-08
Also published as: JP2024021262A

Abstract

電動制動装置は、荷重センサ３４を格納するとともに、直動変換機構の回転部を回転可能に保持するハウジングと、そのハウジングに組付けられたケースと、を有する。ケースは、電気モータの回転運動を伝達する伝達機構を回転可能に保持しており、直動変換機構の回転部は、伝達機構と機械的に噛み合わされている。こうした電動制動装置において、直動変換機構の回転部の回転軸線Ｏを中心とするように配置された円環形状の第１端子３５を荷重センサ３４に設置するとともに、第１端子３５との接触により同第１端子３５と電気的に接続される第２端子を、ケースに設置するようにした。

Description

電動制動装置

　本発明は、電動制動装置に関する。

　車両に搭載されるキャリパ型の電動制動装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同電動制動装置は、電気モータと直動変換機構とを備えている。直動変換機構は、電気モータが発生した回転運動を直線運動に変換する。そして、同電動制動装置は、直動変換機構が変換した直線運動に連動する摩擦材を、車輪と共に回転する回転体に押圧することで、車輪に制動力を発生する。また、同電動制動装置は、回転体に対する摩擦材の押圧力を検出する荷重センサを備えている。

韓国公開特許第１０－２０２１－０００２０１１号公報

　上記のような電動制動装置の製造時の構成部品の組付けに際しては、数多くの部品間の位置合せ、位相合せが必要となる。そして、そうした位置合せ、位相合せに要する作業が、電動制動装置の生産性の向上を阻害する要因となる場合がある。

　上記課題を解決する電動制動装置は、電気モータの回転を伝達機構により直動変換機構に伝達し、直動変換機構において伝達機構により伝達された回転運動を回転部の回転運動から直動部の直線運動に変換し、直動部の直線運動に連動する摩擦材を、車輪と共に回転する回転体に押圧して車輪に制動力を発生する。また、同電動制動装置は、上記回転体に対する摩擦材の押圧荷重を検出し、検出した押圧荷重に応じた信号を出力部に出力するセンサと、上記出力部を、電動制動装置を制御する制御部に電気的に接続する部分である接続部と、センサと出力部と直動変換機構とを格納するハウジングと、伝達機構と制御部と接続部とを格納するケースと、を備えている。そして、同電動制動装置は、ハウジングとケースとを組み立てる際に、直動変換機構の回転部と伝達機構とを機械的に咬み合わせることで製造されている。さらに、同電動制動装置における回転部は、回転部と直接咬み合う伝達機構の回転軸線と同軸配置されている。また、出力部および接続部の一方は、円環形状または円弧形状に形成され前記回転軸線を中心に配置されている被接触部を有している。そして、出力部および接続部の他方は、ハウジングとケースとが組み立てられた状態で被接触部と接触することで出力部と接続部とを電気的に接続する接触部を有している。

　上記電動制動装置の被接触部は、回転軸線を中心とするように配置された円環形状または円弧形状に形成されている。そのため、ケース及びハウジングの回転軸線周りの相対回転位相がある程度変化しても、出力部と接続部との電気的な接続が途切れない。また、接触部と非接触部との接触により、出力部と接続部とが電気的に接続されている。そのため、ケースとハウジングとが相対回転したときに、出力部と接続部とが干渉しない。よって、回転部と伝達機構とを噛み合わせた後にも、ケースとハウジングとを上記回転軸線周りに相対回転させることが可能となる。よって、ケースとハウジングとの組み立てに際して、ケースとハウジングとの相対回転により回転部と伝達機構との位相合せを実施できる。したがって、上記電動制動装置には、製造時の組み立て作業を容易とする効果がある。

電動制動装置の一実施形態の断面構造及びその周辺の構成を併せ示す図である。図１の２－２線に沿った上記電動制動装置の断面図である。上記電動制動装置が備えるねじ軸の先端部の斜視図である。上記電動制動装置が備える第３歯車の平面図である。上記電動制動装置が備える荷重センサの斜視図である。軸方向後方から見た同荷重センサの平面図である。上記電動制動装置の端子周辺部の部分断面図である。上記電動制動装置の製造過程におけるケースへのハウジングの組付けの第１工程の状態を示す図である。同組付けの第２工程の状態を示す図である。同組付けの第３工程の状態を示す図である。電動制動装置の変形例１の荷重センサの平面図である。電動制動装置の変形例２の荷重センサの平面図である。電動制動装置の変形例３のケース側端子及びその周辺の断面図である。電動制動装置の変形例４のケース側端子の斜視図である。電動制動装置の変形例５の荷重センサの斜視図である。電動制動装置の変形例６の荷重センサの平面図である。

　以下、電動制動装置を具体化した一実施形態を図１～図１０に従って説明する。
　＜電動制動装置の構成＞
　まず、図１及び図２を参照して本実施形態の電動制動装置１０の構成を説明する。図１には、電動制動装置１０の断面構造、及びその周辺の構成が示されている。図２は、図１の２－２線に沿った電動制動装置１０の断面図である。電動制動装置１０は、駆動部１１とキャリパ部１２とを有している。

　駆動部１１は、電気モータ１３及び伝達機構１４を有している。伝達機構１４は、電気モータ１３の回転を減速して伝達する機構である。本実施形態では、電気モータ１３に連結された第１歯車１５、第１歯車１５に噛み合わされた第２歯車１６、及び第２歯車１６に噛み合わされた第３歯車１７を有した減速歯車機構を伝達機構１４として採用している。なお、本実施形態では、こうした伝達機構１４の第３歯車１７が、電気モータ１３により回転される回転部材に対応している。電気モータ１３は、駆動部１１の筐体であるケース１８に組付けられている。また、ケース１８には、カバー１９が組付けられている。そして、ケース１８及びカバー１９により、伝達機構１４の格納空間が形成されている。なお、伝達機構１４を構成する第１歯車１５、第２歯車１６、及び第３歯車１７はそれぞれ、ケース１８に回転可能に保持されている。また、駆動部１１は、電気モータ１３の出力を制御する制御部としてのＣＰＵ２１を含む回路基板２０を備えている。回路基板２０は、伝達機構１４とは隔離された状態で、ケース１８及びカバー１９の内部に格納されている。

　一方、キャリパ部１２は、ハウジング２２、ピストン２３、及び直動変換機構２５を有している。キャリパ部１２の筐体であるハウジング２２は、ケース１８に組付けられている。ハウジング２２は、円筒形状のシリンダ２４を有している。シリンダ２４は、ピストン２３を摺動可能に保持している。直動変換機構２５は、回転部と直動部とを有しており、回転部の回転運動を直動部の直線運動に変換する機構である。本実施形態の場合、回転部としてのねじ軸２６と、直動部としてのナット２７と、を有した送りねじ機構を直動変換機構２５として採用している。ねじ軸２６は、伝達機構１４の第３歯車１７の回転軸線Ｏと同軸配置されている。また、ねじ軸２６と第３歯車１７とは、機械的に直接噛み合わされている。これにより、ねじ軸２６と第３歯車１７とは、回転運動を伝達可能に連結されている。一方、ナット２７は、ピストン２３に、直線運動を伝達可能に連結されている。なお、直動変換機構２５は、ねじ軸２６の回転軸線Ｏが第３歯車１７の回転軸線上に位置するように電動制動装置１０に組付けられている。こうした直動変換機構２５のねじ軸２６は、ナット２７に回転可能に保持されている。また、ナット２７は、ピストン２３を介してシリンダ２４に保持されている。よって、直動変換機構２５のねじ軸２６は、ナット２７及びピストン２３を介してハウジング２２に回転可能に保持されている。

　電動制動装置１０は、自動車の車輪２８の側方に配置される。車輪２８の回転軸である車輪軸２９には、２つの摩擦材３０、３１に挟まれたブレーキディスク３２が一体となって回転するように設置されている。２つの摩擦材３０、３１は、それらのうちの一つ（摩擦材３０）にピストン２３が押圧を加えると、両者の間隔が狭まるように連動して動作する。

　こうした電動制動装置１０は、下記の態様で車輪２８に制動力を発生させる。電気モータ１３の回転は、伝達機構１４の第１歯車１５、第２歯車１６及び第３歯車１７を介することで減速されて、直動変換機構２５のねじ軸２６に伝達される。直動変換機構２５において、ねじ軸２６の回転運動はナット２７の直動運動に変換される。そして、その直線運動に連動して摩擦材３０、３１がブレーキディスク３２を押圧することで、車輪２８に制動力が発生する。本実施形態では、ブレーキディスク３２が回転体に対応している。

　以下の説明では、電動制動装置１０において、ねじ軸２６の回転軸線Ｏに平行な方向を、軸方向と記載する。さらに、軸方向にあって、第３歯車１７から見て、直動変換機構２５の直動要素であるナット２７が位置する側を軸方向前方Ｆ、その反対側を軸方向後方Ｒと記載する。

　なお、図２に示すように、直動変換機構２５のねじ軸２６は、ナット２７に噛み合うねじが設けられたねじ部２６Ａを有している。また、ねじ軸２６は、ねじ部２６Ａから軸方向後方Ｒに延びる軸部２６Ｂを有している。ハウジング２２におけるシリンダ２４の軸方向後方Ｒの壁面に当たる部分には、軸部２６Ｂが通された軸孔２２Ａが設けられている。そして、ねじ軸２６は、シリンダ２４内にねじ部２６Ａが格納されるとともに、軸孔２２Ａを通じてねじ部２６Ａが軸方向後方Ｒに突出した状態でハウジング２２に設置されている。

　＜ねじ軸及び第３歯車の連結構造＞
　次に、図３及び図４を参照して、ねじ軸２６と第３歯車１７との連結構造について説明する。図３は、ねじ軸２６の軸方向後方Ｒの端部の斜視構造を示している。また、図４に、軸方向前方Ｆから見た第３歯車１７の平面構造を示している。

　上記のように、直動変換機構２５のねじ軸２６は、回転運動を伝達可能に伝達機構１４の第３歯車１７に連結されている。図３に示すように、ねじ軸２６は、軸部２６Ｂにおける軸方向後方Ｒの端部に、四角柱形状をなした嵌合凸部３９を有している。一方、図４に示すように、第３歯車１７は、その中央にねじ軸２６の嵌合凸部３９が嵌合可能な四角形状の孔である嵌合凹部４１を有している。ねじ軸２６及び第３歯車１７は、嵌合凸部３９が嵌合凹部４１に嵌合した状態で電動制動装置１０に組付けられている。そして、第３歯車１７及びねじ軸２６は、これら嵌合凸部３９及び嵌合凹部４１の嵌合により、機械的に直接噛み合わされている。

　＜荷重センサ及びその端子の構造＞
　図２に示すように、電動制動装置１０は、摩擦材３０、３１がブレーキディスク３２に加える押圧荷重を検出するためのセンサである荷重センサ３４を備えている。荷重センサ３４は、ハウジング２２に格納されている。荷重センサ３４は、シリンダ２４の内部におけるねじ部２６Ａよりも軸方向後方Ｒの部分に配置されている。摩擦材３０、３１がブレーキディスク３２に押圧を加えると、その反力がピストン２３に加わる。ピストン２３に加わった反力は、ナット２７を介してねじ軸２６に伝達される。荷重センサ３４は、ねじ軸２６に伝達された反力を受けるように配置されている。そして、荷重センサ３４は、ねじ軸２６から受けた反力に応じた信号を、押圧荷重の検出信号として出力するように構成されている。

　図５に、荷重センサ３４の斜視構造を示す。また、図６に、軸方向後方Ｒから見た荷重センサ３４の平面構造を示す。荷重センサ３４は、ねじ軸２６の軸部２６Ｂを通す円柱形状の通孔３４Ａを有した円環柱形状をなしている。以下の説明では、電動制動装置１０に組付けられた状態の荷重センサ３４にあって、軸方向後方Ｒに位置する円環形状の面を、同荷重センサ３４の底面３４Ｂと記載する。荷重センサ３４は、その中心軸が、通孔３４Ａに軸部２６Ｂが通されたねじ軸２６の回転軸線Ｏ上に位置した状態でハウジング２２に組付けられている。すなわち、荷重センサ３４は、その底面３４Ｂが、ねじ軸２６の回転軸線Ｏの直交面上に位置するようにハウジング２２に組付けられている。

　荷重センサ３４の底面３４Ｂには、センサ内の電気回路を外部に接続するための第１端子３５が３つ設けられている。荷重センサ３４は、検出した押圧荷重に応じた信号を第１端子３５に出力する。本実施形態では、こうした第１端子３５が出力部に対応する。各第１端子３５はそれぞれ、回転軸線Ｏと底面３４Ｂが位置する同回転軸線Ｏの直交面との交点Ｐを中心とする円環形状をなした電極板である。３つの第１端子３５は、同心円状に配置されている。すなわち、各第１端子３５はそれぞれ、回転軸線Ｏを中心とするように配置された円環形状に形成されている。なお、３つの第１端子３５はそれぞれ、プラス側の電力端子、検出信号の出力端子、及び接地側の電力端子となっている。

　図７に示すように、ケース１８における荷重センサ３４の底面３４Ｂと対向する部分には、端子台３７が設置されている。端子台３７には、３つの端子穴３８が並んで配置されている。そして、各端子穴３８にはそれぞれ、第２端子３６が格納されている。各第２端子３６は、回転軸線Ｏに平行な方向を伸縮方向とするコイルばねにより構成されている。各第２端子３６はそれぞれ、配線を通じて回路基板２０に接続されている。そして、各第２端子３６は、軸方向前方Ｆの端が荷重センサ３４の各第１端子３５にそれぞれ接触しており、かつ荷重センサ３４とケース１８とに挟まれて弾性圧縮された状態で電動制動装置１０に設置されている。すなわち、第２端子３６は、荷重センサ３４とケース１８とが組み立てられた状態で弾性圧縮される弾性部となっている。なお、以下の説明では、各端子穴３８に第２端子３６がそれぞれ格納された状態の端子台３７を、ケース側端子部４２と記載する。

　第１端子３５及び第２端子３６は、接触を通じて電気的に接続されている。そして、これにより、荷重センサ３４が検出信号を出力する出力部である第１端子３５は、制御部としてのＣＰＵ２１が設けられた回路基板２０に電気的に接続されている。すなわち、本実施形態では、第２端子３６が、出力部である第１端子３５を、制御部であるＣＰＵ２１に電気的に接続する部分である接続部に対応している。

　＜ケースとハウジングとの組み立て＞
　電動制動装置１０の製造に際しては、キャリパ部１２の部品組付け、すなわちハウジング２２への荷重センサ３４、直動変換機構２５、及びピストン２３の組付けが行われる。そして、部品組付けが行われたハウジング２２をケース１８に固定する、ハウジング２２とケース１８との組み立てが行われる。

　図８～図１０を参照して、ケース１８へのハウジング２２の組み立て手順を説明する。同組み立てに際しては、キャリパ部１２の部品組付けと、ケース１８への伝達機構１４及びケース側端子部４２の組付けと、が予め行われる。なお、電気モータ１３、カバー１９、及び回路基板２０のケース１８への組付けは、キャリパ部１２の組付け前、組付け後のいずれに行ってもよい。

　また、本実施形態では、キャリパ部１２を固定するとともに、ケース１８を下記のように保持した状態で、組み立て作業を行っている。すなわち、第３歯車１７の回転軸線Ｏがねじ軸２６の回転軸線Ｏ上に位置する状態を維持し、かつ回転軸線Ｏ周りのケース１８の回転と軸方向へのケース１８の直動とが可能な状態である。

　ケース１８とハウジング２２との組み立てに際してはまず、図８に示すように、ねじ軸２６の嵌合凸部３９と嵌合凹部４１との距離がある程度に近くなるまでケース１８を軸方向に移動する。そして、嵌合凸部３９と嵌合凹部４１との位相合せを行う。すなわち、回転軸線Ｏ周りの嵌合凸部３９の回転位相が嵌合凹部４１に挿入可能な位相となるように、ケース１８を回転させる。次に、図９に示すように、嵌合凸部３９の一部が嵌合凹部４１に挿入されるまで、ケース１８を軸方向前方Ｆに移動させる。そして、図１０に示すように、ケース１８を再び回転軸線Ｏ周りに回転させて、ハウジング２２に対するケース１８の位相合せを行う。その後、ハウジング２２に突き当たる位置まで、ケース１８を移動させた後、ケース１８及びハウジング２２の固定作業を行う。

　なお、嵌合凸部３９および嵌合凹部４１の少なくとも一方の面取りを行ってもよい。面取りを行うことで嵌合凸部３９と嵌合凹部４１との位相ずれを吸収することができるため、位相合わせが容易になる。

　＜実施形態の作用効果＞
　本実施形態の電動制動装置１０の荷重センサ３４の底面３４Ｂに設置された第１端子３５は、ケース１８に設置された第２端子３６と接触している。そして、その接触を通じて、第１端子３５と第２端子３６とが電気的に接続されている。第１端子３５は、ねじ軸２６の回転軸線Ｏ上に中心が位置する円環形状をなしている。これにより、回転軸線Ｏ周りの荷重センサ３４の回転位相が変化しても、第１端子３５と第２端子３６との電気接続が維持される。そのため、ハウジング２２への荷重センサ３４の組付けに際して、荷重センサ３４の位相合せが不要となる。したがって、ハウジング２２への荷重センサ３４の組付け作業が、ひいてはキャリパ部１２の組み立て作業が容易となる。

　また、本実施形態の電動制動装置１０では、回転軸線Ｏの直交面上に位置する面状の第１端子３５への第２端子３６の接触により、第１端子３５及び第２端子３６が電気的に接続されている。こうした電動制動装置１０では、第３歯車１７の嵌合凹部４１にねじ軸２６の嵌合凸部３９の一部又は全部が嵌合した状態で、ケース１８及びハウジング２２を回転軸線Ｏ周りに相対回転させても、第１端子３５及び第２端子３６との干渉が生じない。そのため、ケース１８及びハウジング２２の相対回転により、第３歯車１７の嵌合凹部４１に対するねじ軸２６の嵌合凸部３９の位相合せを行うことが可能となる。したがって、ケース１８とハウジング２２との組み立て作業も容易となる。

　なお、本実施形態の電動制動装置１０では、第２端子３６をコイルばねで構成している。そして、第２端子３６を、荷重センサ３４とケース１８とに挟まれて弾性圧縮された状態で設置している。そのため、荷重センサ３４及び端子台３７の距離が多少変化しても、第１端子３５に対する第２端子３６の接触を維持できる。したがって、制動力発生時のハウジング２２等に歪みが発生した際に、第１端子３５及び第２端子３６の電気接続が切断され難くなる。また、第１端子３５及び第２端子３６を電気的に接続可能な荷重センサ３４及び端子台３７の距離の許容範囲が広がるため、電動制動装置１０の構成部品の寸法公差や組付け公差を広げられる。

　＜他の実施形態＞
　本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

　・第１端子３５及び第２端子３６の数は任意に変更して良い。図１１には、４つの第１端子３５が設置された荷重センサ３４の構成例が示されている。
　・図１２に例示するように、第１端子３５を円弧形状としてもよい。そうした場合にも、ハウジング２２への組付けに際して、許容可能な荷重センサ３４の回転位相の範囲が広くなる。そのため、第１端子３５を円弧形状としても、キャリパ部１２の組み立て作業が容易となる。

　・図１３に示すように、第１端子３５と接触する接触子４３と接触子４３を付勢するばね４４とにより、第２端子３６を構成してもよい。図１３の場合、ばね４４は、圧縮された状態で端子穴３８内に設置されている。そして、接触子４３は、そのばね４４により軸方向前方Ｆに付勢されている。この場合、接触部としての接触子４３と、弾性部としてのばね４４と、により、接続部としての第２端子３６が構成される。

　・第２端子３６のばねとして、コイルばね以外のばねを用いるようにしてもよい。図１４には、板ばねを用いた第２端子３６の構成例が示されている。
　・ばねを有していない端子を第２端子３６として用いるようにしてもよい。すなわち、接触部を、荷重センサ３４とケース１８とが組み立てられた状態で弾性圧縮される弾性部を有していない構成としてもよい。

　・図１５に示すように、隣接する２つの第１端子３５の設置面間に段差Ｓを設けるようにしてもよい。すなわち、複数の非接触部の少なくとも一つが、その他の被接触部と回転軸線Ｏの延伸方向において異なる位置に配置された構成としてもよい。隣接する２つの第１端子３５が同一平面上に設置されている場合には、本来接触する第１端子３５とは異なる第１端子３５に第２端子３６が接触する可能性がある。図１５のように各第１端子３５の設置面間に段差Ｓを設ければ、そうした第２端子３６の誤接触が生じ難くなる。

　・図１６に示すように、それぞれ円弧形状をなした複数の第１端子３５を、回転軸線Ｏ周りにずらした位置に配置するようにしてもよい。こうした場合にも、上記のような第２端子３６の誤接触が生じ難くなる。

　・荷重センサ３４と第１端子３５とを別体とするようにしてもよい。例えば第１端子３５をケース１８に設置するとともに、荷重センサ３４及び第１端子３５を配線により電気的に接続するようにしてもよい。

　・第１端子３５をケース１８に設置するとともに、第２端子３６を荷重センサ３４に設置するようにしてもよい。すなわち、ハウジング２２に格納された出力部が接触部を有し、ケース１８に格納された接続部が被接触部を有する構成としてもよい。

　・ケース１８へのキャリパ部１２の組付けを、ケース１８を固定、キャリパ部１２を回転可能、かつ軸方向に移動可能に保持した状態で行うようにしてもよい。また、ケース１８及びキャリパ部１２の一方を回転可能に保持、かつ他方を軸方向に移動可能に保持した状態で、同組付けを行うようにしてもよい。さらに、ケース１８及びキャリパ部１２の双方をそれぞれ、回転可能、かつ軸方向に移動可能に保持した状態で行うようにしてもよい。

　・ナット２７を回転要素とするとともに、ねじ軸２６を直動要素とするように直動変換機構２５を構成してもよい。その場合には、嵌合凸部３９は、回転要素であるナット２７に設けることになる。

　・直動変換機構２５の回転要素に嵌合凹部４１を設けるとともに、第３歯車１７に嵌合凸部３９を設けるようにしてもよい。
　・嵌合凸部３９及び嵌合凹部４１を、嵌合を通じて回転運動を伝達可能な形状であれば、四角柱形状以外の形状としてもよい。

　・伝達機構１４の歯車の数を変更してもよい。また、巻き掛け伝動機構などの減速歯車機構以外の機構を伝達機構１４に採用してもよい。
　・摩擦材３０、３１の押圧を受ける回転体として、ドラム型の回転体を用いるようにしてもよい。
　

Claims

　電気モータの回転を伝達機構により直動変換機構に伝達し、前記直動変換機構において前記伝達機構により伝達された回転運動を回転部の回転運動から直動部の直線運動に変換し、前記直動部の直線運動に連動する摩擦材を、車輪と共に回転する回転体に押圧して前記車輪に制動力を発生する電動制動装置であって、
　前記回転体に対する前記摩擦材の押圧荷重を検出し、検出した押圧荷重に応じた信号を出力部に出力するセンサと、
　前記出力部を、前記電動制動装置を制御する制御部に電気的に接続する部分である接続部と、
　前記センサと前記出力部と前記直動変換機構とを格納するハウジングと、
　前記伝達機構と前記制御部と前記接続部とを格納するケースと、
　を備え、
　前記ハウジングと前記ケースとを組み立てる際に、前記直動変換機構の前記回転部と前記伝達機構とを機械的に咬み合わせる電動制動装置において、
　前記回転部は、前記回転部と直接咬み合う前記伝達機構の回転軸線と同軸配置されており、
　前記出力部および前記接続部の一方は、円環形状または円弧形状に形成され前記回転軸線を中心に配置されている被接触部を有し、
　前記出力部および前記接続部の他方は、前記ハウジングと前記ケースとが組み立てられた状態で前記被接触部と接触することで前記出力部と前記接続部とを電気的に接続する接触部を有している
　電動制動装置。
　前記接触部は、前記センサと前記ケースとが組み立てられた状態で弾性圧縮される弾性部を有している請求項１に記載の電動制動装置。
　前記出力部および前記接続部の一方は、前記被接触部を複数備え、前記複数の被接触部の少なくとも１つは、その他の前記被接触部と前記回転軸線の方向において異なる位置に配置されている請求項１に記載の電動制動装置。