JP2006112476A - 電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリパボディに組み込まれるモータ、減速機構および運動変換機構の組み寸法を半径方向と長さ方向の両方向で小さくして、キャリパボディを更にコンパクト化することである。
【解決手段】電動モータ４を、ステータ４ａが運動変換機構としてのボールねじ機構６の外周側で固定され、ロータ４ｂがボールねじ機構６の回りを回転するものとし、減速機構としての不思議遊星歯車減速機構５を、ボールねじ機構６の外周側で電動モータ４と軸方向に並べて配置することにより、電動モータ４、不思議遊星歯車減速機構５およびボールねじ機構６の組み寸法を半径方向と長さ方向の両方向で小さくして、キャリパボディ１を更にコンパクト化できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータの回転力を直線運動に変換して、ブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置に関する。

車両用ブレーキ装置としては油圧式のものが多く採用されてきたが、近年、ＡＢＳ(Antilock Brake System)等の高度なブレーキ制御の導入に伴い、これらの制御を複雑な油圧回路なしに行うことができ、コンパクトに設計できる電動式ブレーキ装置が注目されている。電動式ブレーキ装置は、ブレーキペダルの踏み込み信号等で電動モータを作動させ、電動モータの回転力を直線運動に変換するボールねじ機構等の運動変換機構を設けて、直線運動する直動部材によってキャリパに設けたブレーキ部材を被制動部材に押圧するものであり、小容量の電動モータで大きなブレーキ力が得られるように、歯車減速機構等の減速機構が設けられることが多い。

通常、電動式ブレーキ装置は車両のばね下に取り付けられるので、電動モータ、減速機構および運動変換機構を、ブレーキ部材と一緒にキャリパボディに組み込み、車両に容易に取り付け可能としたものが多い。また、キャリパボディをコンパクト化するために、電動モータとして、ステータを運動変換機構の外周側でキャリパボディに固定し、ロータを運動変換機構の回りで回転させるようにしたものも採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００２−４８１７０号公報 特開２００３−２４７５７６号公報

特許文献１に記載されたものでは、運動変換機構としてのボールランプ機構やボールねじ機構の外周側に、減速機構としての遊星歯車減速機構を配置し、さらにその外周側に電動モータのロータとステータを配置している。このため、この電動式ブレーキ装置は、キャリパボディの外径寸法が大きくなる問題がある。

一方、特許文献２に記載されたものでは、運動変換機構としてのボールねじ機構の軸端側に、減速機構としての遊星歯車減速機構を配置し、ボールねじ機構の外周側に電動モータのロータとステータを配置している。このため、この場合は、キャリパボディの長さ寸法が大きくなる。

そこで、本発明の課題は、キャリパボディに組み込まれる電動モータ、減速機構および運動変換機構の組み寸法を半径方向と長さ方向の両方向で小さくして、キャリパボディを更にコンパクト化することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータと、電動モータの回転を減速する減速機構と、減速機構で減速された電動モータの回転運動を直動部材の直線運動に変換する運動変換機構とをキャリパボディに組み込み、前記直動部材の直線運動によってブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動モータを、ステータが前記運動変換機構の外周側で固定され、ロータが運動変換機構の回りを回転するものとし、前記減速機構を、前記運動変換機構の外周側で前記電動モータと軸方向に並べて配置した構成を採用した。

すなわち、電動モータを、ステータが運動変換機構の外周側で固定され、ロータが運動変換機構の回りを回転するものとし、減速機構を運動変換機構の外周側で電動モータと軸方向に並べて配置することにより、電動モータ、減速機構および運動変換機構の組み寸法を半径方向と長さ方向の両方向で小さくして、キャリパボディを更にコンパクト化できるようにした。

前記減速機構の入力軸と出力軸を軸方向でラップさせ、この入力軸と出力軸との間に少なくとも１つの軸受を介在させることにより、減速機構の入力軸と出力軸をコンパクトに配置することができる。

前記入力軸と出力軸の間に介在させた軸受を針状ころ軸受とすることにより、前記組み寸法を半径方向でより小さくすることができる。

前記減速機構としては、遊星歯車減速機構を採用することができる。

前記遊星歯車減速機構を不思議遊星歯車減速機構とすることにより、減速比を大きくして電動モータをより小容量のものとすることができる。

前記運動変換機構をボールねじ機構とすることにより、運動変換機構における変換ロスを少なくすることができる。

前記直動部材の直線運動を、前記ブレーキ部材を押圧する前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する直動一方向クラッチを設けることにより、ブレーキ部材が摩耗しても制動後の直動部材を常にブレーキ部材の押圧位置近くに保持できるようにし、コンパクトな設計を損なうことなく、ブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込むことができる。

本発明の電動式ブレーキ装置は、電動モータを、ステータが運動変換機構の外周側で固定され、ロータが運動変換機構の回りを回転するものとし、減速機構を運動変換機構の外周側で電動モータと軸方向に並べて配置したので、電動モータ、減速機構および運動変換機構の組み寸法を半径方向と長さ方向の両方向で小さくして、キャリパボディを更にコンパクト化することができる。

前記減速機構の入力軸と出力軸を軸方向でラップさせ、この入力軸と出力軸との間に少なくとも１つの軸受を介在させることにより、減速機構の入力軸と出力軸をコンパクトに配置することができる。

前記入力軸と出力軸の間に介在させた軸受を針状ころ軸受とすることにより、前記組み寸法を半径方向でより小さくすることができる。

前記減速機構として遊星歯車減速機構を採用し、遊星歯車減速機構を不思議遊星歯車減速機構とすることにより、減速比を大きくして電動モータをより小容量のものとすることができる。

前記運動変換機構をボールねじ機構とすることにより、運動変換機構における変換ロスを少なくすることができる。

前記直動部材の直線運動を、ブレーキ部材を押圧する前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する直動一方向クラッチを設けることにより、ブレーキ部材が摩耗しても制動後の直動部材を常にブレーキ部材の押圧位置近くに保持できるようにし、コンパクトな設計を損なうことなく、ブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込むことができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この電動式ブレーキ装置は、図１に示すように、キャリパボディ１の内部で被制動部材としてのディスクロータ２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド３を対向配置したディスクブレーキであり、キャリパボディ１の円筒部１ａに、電動モータ４、減速機構としての不思議遊星歯車減速機構５、および運動変換機構としてのボールねじ機構６が組み込まれ、そのねじ軸６ａが直動部材として、別体の押圧部材７を介してブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧するようになっている。なお、円筒部１ａの前端側は、キャリパボディ１と押圧部材７間に取り付けられたブーツ８でシールされ、後端側は蓋９で閉塞されている。

前記電動モータ４は、ステータ４ａがボールねじ機構６の外周側でキャリパボディ１の円筒部１ａに固定され、ロータ４ｂがボールねじ機構６の回りを回転するものであり、ロータ４ｂの軸方向に延長された円筒部が不思議遊星歯車減速機構５の入力軸１０とされて、その外周側に太陽歯車１１が設けられている。ロータ４ｂは後述する間座２０に玉軸受１２で支持されるとともに、入力軸１０が後述する出力軸１７の小径部１７ｂと軸方向でラップする部分で、針状ころ軸受１３によって小径部１７ｂに支持されている。

前記不思議遊星歯車減速機構５は、ボールねじ機構６の外周側で電動モータ４と軸方向に並べて配置され、キャリヤ１４に１２０°の位相で取り付けられた３本の各軸１４ａに回転自在に支持された一対の遊星歯車１５ａ、１５ｂが太陽歯車１１と噛み合わされるとともに、遊星歯車１５ａは円筒部１ａに固定された内歯歯車１６ａと噛み合わされ、遊星歯車１５ｂは不思議遊星歯車減速機構５の出力軸１７に設けられた内歯歯車１６ｂと噛み合わされている。

前記出力軸１７は、大径部１７ａと小径部１７ｂを有する２重円筒状とされており、大径部１７ａの内周面に内歯歯車１６ｂが設けられ、小径部１７ｂの内周面には、ボールねじ機構６のナット６ｂが連結されるとともに、その軸方向後端側にカラー１８が圧入されている。また、出力軸１７は玉軸受１９でキャリパボディ１に支持されるとともに、カラー１８の外周面に圧入された間座２０に後端を突き合わされて、軸方向位置を規制されている。間座２０は玉軸受２１とスラスト軸受２２で蓋９に回転自在に支持されている。なお、カラー１８は出力軸１７または間座２０と一体のものとしてもよい。

前記不思議遊星歯車減速機構５では、内歯歯車１６ａと内歯歯車１６ｂの歯数差によって減速比が決定され、通常の遊星歯車減速機構に比べて大きな減速比を得ることができ、太陽歯車１１が設けられた入力軸１０から、内歯歯車１６ｂが設けられた出力軸１７へ電動モータ４のロータ４ｂの回転が伝達される。なお、一対の遊星歯車１５ａ、１５ｂは一体のものとしてもよい。

前記ボールねじ機構６は、ボール６ｃを介してねじ軸６ａにナット６ｂを螺合したものであり、前記出力軸１７に連結されて回転を伝達されるナット６ｂの回転運動を、ボルト２３で押圧部材７に連結され、キー２４で回り止めされたねじ軸６ａの直線運動に変換する。

図２に示すように、前記ねじ軸６ａの後端にはボルト２５が螺着され、このボルト２５に設けられた段付き部２５ａに、直動一方向クラッチとしての止め輪部材２６が取り付けられている。この止め輪部材２６は、図３に示すように、環状で円周上の一箇所に切断部２６ａを設けたものである。また、後述するブレーキパッド３の交換時に、縮径してカラー１８の内周面から取り外すために、切断部２６ａの両側に工具の爪を引っ掛ける孔２６ｂが設けられている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記止め輪部材２６は、内周縁がボルト２５の段付き部２５ａと非接触で段付き部２５ａの回りに回転可能とされ、外周に屈曲部２６ｃが設けられて、外周縁がカラー１８の内周面に対して、ねじ軸６ａの前進方向と反対側へ突っ張るように傾斜した角度で接触するようになっており、ねじ軸６ａの直線運動を前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する。

前記ねじ軸６ａが前進する制動時には、図２（ａ）に示すように、止め輪部材２６はカラー１８に追随して回転しながら、ボルト２５の頭部に当接してねじ軸６ａと一緒に前進方向へ移動する。また、電動モータ４の回転が停止する制動解除時には、図２（ｂ）に示すように、ボールねじ機構６の遊び分だけねじ軸６ａが後退すると、止め輪部材２６は段付き部２５ａに沿ってねじ軸６ａの後端側へ相対移動し、ねじ軸６ａの後端面に係止されて、それ以上のねじ軸６ａの後退を阻止する。このため、段付き部２５ａの長さに相当する止め輪部材２６の取り付けの軸方向へのガタ隙間分だけ、制動後のねじ軸６ａは僅かに後退を許容されるので、非制動時のブレーキパッド３の引きずりは生じない。

以上のように、この電動式ブレーキ装置は、制動時に電動モータ４を一方向へ回転させ、制動解除時は電動モータ４を停止するのみであり、止め輪部材２６のカラー１８の内周面への係合位置が、制動時のブレーキパッド３の摩耗の進行に伴って少しずつ前方へ移動し、制動後のねじ軸６ａの待機位置が前方へ移動するように自然に変化する。図４は、ブレーキパッド３が摩耗した状態であり、ねじ軸６ａと止め輪部材２６は、少しずつの前方への移動の積み重ねによって、かなり前方まで移動している。

つぎに、前記摩耗したブレーキパッド３の交換方法を説明する。図４に示したように、ねじ軸６ａと止め輪部材２６がかなり前方へ移動した状態で、図５に示すように、キャリパボディ１から蓋９を取り外したのち、止め輪部材２６を工具で縮径してカラー１８の内周面から取り外す。こののち、電動モータ４を逆転してねじ軸６ａを初期の位置まで後退させ、ブレーキパッド３を新しいものと交換する。

上述した実施形態では、減速機構として不思議遊星歯車減速機構を採用し、運動変換機構としてボールねじ機構を採用したが、これらの減速機構や運動変換機構は実施形態のものに限定されることはなく、減速機構としては他の遊星歯車減速機構等も採用でき、運動変換機構としてはボールランプ機構等も採用することができる。

電動式ブレーキ装置の実施形態を示す縦断面図 ａ、ｂは、それぞれ図１の要部を拡大して示す断面図 図２の止め輪部材を示す平面図 図１のブレーキパッドが摩耗した状態を示す縦断面図 図４の摩耗したブレーキパッドの交換方法を説明する縦断面図

符号の説明

１ キャリパボディ
１ａ 円筒部
２ ディスクロータ
３ ブレーキパッド
４ 電動モータ
４ａ ステータ
４ｂ ロータ
５ 不思議遊星歯車減速機構
６ ボールねじ機構
６ａ ねじ軸
６ｂ ナット
６ｃ ボール
７ 押圧部材
８ ブーツ
９ 蓋
１０ 入力軸
１１ 太陽歯車
１２ 玉軸受
１３ 針状ころ軸受
１４ キャリヤ
１４ａ 軸
１５ａ、１５ｂ 遊星歯車
１６ａ、１６ｂ 内歯歯車
１７ 出力軸
１７ａ 大径部
１７ｂ 小径部
１８ カラー
１９ 玉軸受
２０ 間座
２１ 玉軸受
２２ スラスト軸受
２３ ボルト
２４ キー
２５ ボルト
２５ａ 段付き部
２６ 止め輪部材
２６ａ 切断部
２６ｂ 孔
２６ｃ 屈曲部

Claims (7)

1. 電動モータと、電動モータの回転を減速する減速機構と、減速機構で減速された電動モータの回転運動を直動部材の直線運動に変換する運動変換機構とをキャリパボディに組み込み、前記直動部材の直線運動によってブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動モータを、ステータが前記運動変換機構の外周側で固定され、ロータが運動変換機構の回りを回転するものとし、前記減速機構を、前記運動変換機構の外周側で前記電動モータと軸方向に並べて配置したことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
2. 前記減速機構の入力軸と出力軸を軸方向でラップさせ、この入力軸と出力軸との間に少なくとも１つの軸受を介在させた請求項１に記載の電動式ブレーキ装置。
3. 前記入力軸と出力軸の間に介在させた軸受を針状ころ軸受とした請求項２に記載の電動式ブレーキ装置。
4. 前記減速機構を遊星歯車減速機構とした請求項１乃至３のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
5. 前記遊星歯車減速機構を不思議遊星歯車減速機構とした請求項４に記載の電動式ブレーキ装置。
6. 前記運動変換機構をボールねじ機構とした請求項１乃至５のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
7. 前記直動部材の直線運動を、前記ブレーキ部材を押圧する前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する直動一方向クラッチを設けた請求項１乃至６のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。

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