JP2008079419A - Electric linear motion actuator and electric brake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータと、電動式直動アクチュエータを用い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。 The present invention relates to an electric linear motion actuator that linearly drives a driven object by converting the rotational motion of an electric motor into linear motion, and an electric brake that presses a brake member against the braked member using the electric linear motion actuator Relates to the device.
電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータには、運動変換機構としてボールねじ機構やボールランプ機構を採用したものが多く、小容量の電動モータで大きな直線駆動力が得られるように、遊星歯車減速機構等の歯車減速機構を組み込んだものが多い(例えば、特許文献1参照)。 Many of the electric linear actuators that convert the rotational motion of the electric motor into linear motion to drive the driven object linearly employ a ball screw mechanism or a ball ramp mechanism as the motion conversion mechanism. In many cases, a gear reduction mechanism such as a planetary gear reduction mechanism is incorporated so that a large linear driving force can be obtained (see, for example, Patent Document 1).
一方、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、上述したような電動式直動アクチュエータをキャリパボディに組み込んでブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, many hydraulic brake devices have been adopted, but in recent years, with the introduction of advanced brake control such as ABS (Antilock Brake System), these controls are performed without a complicated hydraulic circuit. Electric brake devices that can do this are attracting attention. The electric brake device operates an electric motor in response to a brake pedal depression signal or the like, and incorporates an electric linear actuator as described above into a caliper body to press a brake member against a member to be braked (for example, a patent) Reference 2).
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、路面からの振動を受けても安定して作動し、かつ、コンパクトに設計できるものが望まれる。 Usually, since the electric brake device is attached under the spring of the vehicle, it is desired to be able to operate stably even under vibration from the road surface and to be designed compactly.
上述した従来の電動式直動アクチュエータに採用されているボールねじ機構やボールランプ機構は、リードを有するねじ筋や傾斜カム面に沿わせる運動変換機構によって、ある程度の増力機能を有するが、電動式ブレーキ装置等で必要とされるような大きな増力機能は確保できない。このため、これらの運動変換機構を採用した電動式直動アクチュエータでは、上述したような別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、遊星歯車減速機構等の歯車減速機構を組み込むことは、電動式直動アクチュエータのコンパクトな設計を阻害する。 The ball screw mechanism and the ball ramp mechanism employed in the above-described conventional electric linear actuator have a certain degree of boosting function by the motion conversion mechanism along the lead screw thread and the inclined cam surface. A large boosting function as required by a brake device or the like cannot be secured. For this reason, in the electric linear actuator that employs these motion conversion mechanisms, the drive force is increased by incorporating a separate reduction mechanism as described above, but a gear reduction mechanism such as a planetary gear reduction mechanism is incorporated. Impedes the compact design of the electric linear actuator.
このような問題に対して、本出願人は、別途の減速機構を組み込むことなく大きな増力機能を確保でき、直動ストロークが小さい電動式ブレーキ装置にも好適な電動式直動アクチュエータとして、電動モータのロータ軸と、このロータ軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラがロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、各遊星ローラの外径面に、螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、ロータ軸の回転運動をキャリヤの直線運動に変換する機構を先に提案している(特願2005−217250、特願2005−217429)。 For such problems, the present applicant can secure a large boosting function without incorporating a separate speed reduction mechanism, and an electric motor as an electric linear actuator suitable for an electric brake device having a small linear stroke. A plurality of planetary rollers rotatably supported by a carrier are interposed between the rotor shaft of the rotor and an outer ring member fixed to the inner diameter surface of the casing on the outer diameter side of the rotor shaft. Is rotated around the rotor shaft as the rotor shaft rotates, and spiral ridges are provided on the outer diameter surface of the rotor shaft or the inner diameter surface of the outer ring member, and a spiral is formed on the outer diameter surface of each planetary roller. While rotating the circumference of the rotor shaft by providing a circumferential groove in which the spiral ridge fits at the same pitch as the ridge, or a spiral groove in which the lead angle is different and the spiral ridge fits in the same pitch as the spiral ridge Revolve The carrier for supporting the planetary rollers are relatively moved in the axial direction, it has proposed a mechanism for converting the rotary motion of the rotor shaft to linear motion of the carrier previously (Japanese Patent Application No. 2005-217250, Japanese Patent Application No. 2005-217429).
上述した電動式直動アクチュエータは、ケーシングの内径面の電動モータ側に縮径段差部を設け、直動アクチュエータで駆動されるブレーキ部材等の被駆動物が配設される側から外輪部材をケーシングに挿入して、この縮径段差部で外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるようにしており、外輪部材を固定するケーシングの内径面を被駆動物の配設側からしか加工できないので、ケーシングの内径面の加工がしにくく、組み立て性も悪い問題がある。 The electric linear actuator described above has a reduced diameter step portion on the electric motor side of the inner diameter surface of the casing, and the outer ring member is casing from the side where a driven object such as a brake member driven by the linear actuator is disposed. The reduced diameter step portion receives the axial reaction force of the linear actuator generated in the outer ring member, and the inner surface of the casing that fixes the outer ring member is only connected from the side where the driven object is disposed. Since it cannot be processed, there is a problem that the inner diameter surface of the casing is difficult to process and the assemblability is poor.
そこで、本発明の課題は、ケーシングの内径面の加工を容易にするとともに、組み立て性もよくすることである。 Accordingly, an object of the present invention is to facilitate the processing of the inner diameter surface of the casing and to improve the assemblability.
上記の課題を解決するために、本発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータのロータ軸と、このロータ軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラが前記ロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記キャリヤの直線運動に変換して、被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記ケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に前記外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入した構成を採用した。 In order to solve the above-described problems, an electric linear actuator of the present invention includes a carrier between a rotor shaft of an electric motor and an outer ring member fixed to the inner diameter surface of the casing on the outer diameter side of the rotor shaft. A plurality of planetary rollers rotatably supported on the rotor shaft so that each of the planetary rollers revolves around the rotor shaft as the rotor shaft rotates, and the outer diameter surface of the rotor shaft Alternatively, a spiral protrusion is provided on the inner surface of the outer ring member, and a circumferential groove in which the spiral protrusion is fitted at the same pitch as the spiral protrusion on the outer diameter surface of each planetary roller, or the same pitch as the spiral protrusion. And a spiral groove into which the spiral ridge is fitted, and a carrier supporting each planetary roller that revolves while rotating around the rotor shaft is relatively moved in the axial direction to rotate the rotor shaft. The In the electric linear motion actuator that converts the linear motion into a linear motion of the driven object, the inner diameter surface of the casing is formed by a cylindrical surface, and an annular groove is formed on the inner diameter surface of the casing formed by the cylindrical surface. A configuration is adopted in which a stopper for receiving the axial reaction force of the linear motion actuator generated in the outer ring member is fitted in the annular groove.
すなわち、ケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入することにより、ケーシングの内径面を双方向から容易に加工できるようにするとともに、外輪部材もケーシングに双方向から挿入可能として組み立て性をよくした。 That is, the inner diameter surface of the casing is formed by a cylindrical surface, and an annular groove is provided on the inner diameter surface of the casing formed by the cylindrical surface, and the stopper receives the axial reaction force of the linear motion actuator generated in the outer ring member in the annular groove. The inner diameter surface of the casing can be easily processed from both directions, and the outer ring member can be inserted into the casing from both directions.
前記環状溝に嵌入されるストッパを複数の円弧状部材で形成することにより、ストッパを環状溝に容易に嵌入することができる。 By forming the stopper fitted into the annular groove with a plurality of arcuate members, the stopper can be easily fitted into the annular groove.
前記複数の円弧状部材で形成したストッパの内径面を保持する手段を設けることにより、ストッパの環状溝からの脱落を防止することができる。 By providing means for holding the inner diameter surface of the stopper formed of the plurality of arcuate members, it is possible to prevent the stopper from falling off the annular groove.
前記ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらのロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成することにより、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。 The spiral protrusion provided on the outer diameter surface of the rotor shaft or the inner diameter surface of the outer ring member is formed of a strip member that is circumferentially attached to the spiral groove provided on the outer diameter surface of the rotor shaft or the inner diameter surface of the outer ring member. Thus, the spiral ridge can be easily formed with high accuracy.
また、本発明の電動式ブレーキ装置は、電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動される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、前記電動式直動アクチュエータに上述したいずれかの電動式直動アクチュエータを用いることにより、別途の減速機構を組み込むことなく、大きな直線駆動力でブレーキを作動できるようにするとともに、ケーシングの内径面を容易に加工でき、電動式直動アクチュエータの組み立て性も改善できるようにした。 The electric brake device according to the present invention includes an electric linear actuator that linearly drives the brake member by converting the rotational motion of the electric motor into a linear motion, and presses the brake member that is linearly driven against the member to be braked. In the electric brake device, any one of the electric linear actuators described above is used as the electric linear actuator so that the brake can be operated with a large linear driving force without incorporating a separate speed reduction mechanism. At the same time, the inner surface of the casing can be easily processed, and the assembly of the electric linear actuator can be improved.
本発明の電動式直動アクチュエータは、ケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入したので、ケーシングの内径面を容易に加工でき、組み立て性もよくすることができる。 The electric linear actuator of the present invention is a linear actuator in which an inner diameter surface of a casing is formed by a cylindrical surface, an annular groove is provided on the inner diameter surface of the casing formed by the cylindrical surface, and an annular ring is generated in the annular groove. Since the stopper for receiving the axial reaction force is inserted, the inner diameter surface of the casing can be easily processed and the assemblability can be improved.
前記環状溝に嵌入されるストッパを複数の円弧状部材で形成することにより、ストッパを環状溝に容易に嵌入することができる。 By forming the stopper fitted into the annular groove with a plurality of arcuate members, the stopper can be easily fitted into the annular groove.
前記複数の円弧状部材で形成したストッパの内径面を保持する手段を設けることにより、ストッパの環状溝からの脱落を防止することができる。 By providing means for holding the inner diameter surface of the stopper formed of the plurality of arcuate members, it is possible to prevent the stopper from falling off the annular groove.
前記ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらのロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成することにより、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。 The spiral protrusion provided on the outer diameter surface of the rotor shaft or the inner diameter surface of the outer ring member is formed of a strip member that is circumferentially attached to the spiral groove provided on the outer diameter surface of the rotor shaft or the inner diameter surface of the outer ring member. Thus, the spiral ridge can be easily formed with high accuracy.
本発明の電動式ブレーキ装置は、電動式直動アクチュエータに上述した電動式直動アクチュエータを用いたので、別途の減速機構を組み込むことなく、大きな直線駆動力でブレーキを作動できるとともに、ケーシングの内径面を容易に加工でき、電動式直動アクチュエータの組み立て性も改善することができる。 The electric brake device of the present invention uses the electric linear actuator described above as the electric linear actuator, so that the brake can be operated with a large linear driving force without incorporating a separate reduction mechanism, and the inner diameter of the casing The surface can be easily processed, and the assembly of the electric linear actuator can be improved.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1乃至図4は、第1の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す。この電動式直動アクチュエータは、図1および図2に示すように、円筒状のケーシング1の一端側に電動モータ2が取り付けられ、円筒面で形成されたケーシング1の内径面に固定された外輪部材3と、ケーシング1の中心に延出された電動モータ2のロータ軸2aとの間に、キャリヤ4に回転自在に支持された3個の遊星ローラ5が介在し、各遊星ローラ5がロータ軸2aの回転に伴って、その周りを自転しながら公転するようになっている。ケーシング1の電動モータ2取り付け側の内径面には環状溝1aが設けられ、この環状溝1aに、外輪部材3に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパ6が嵌入され、その内径面を保持する環状の保持部材7が、電動モータ2と一緒にボルト8で取り付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show the electric linear actuator of the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the electric linear actuator includes an outer ring fixed to an inner diameter surface of a
前記各遊星ローラ5は、ロータ軸2aに外嵌されたキャリヤ4の支持軸4aに針状ころ軸受9で回転自在に支持され、その自転がスラスト玉軸受10でキャリヤ4に支持されている。また、各遊星ローラ5と一緒に公転するキャリヤ4には直線駆動部材11がスラスト玉軸受12で支持され、各遊星ローラ5の直線運動がキャリヤ4を介して直線駆動部材11に伝達されるようになっている。なお、アクチュエータの内部は、直線駆動部材11の外径側と外輪部材3との間に装着されたブーツ13でシールされ、ロータ軸2aが貫通する直線駆動部材11の内径側は、膜状シール14でシールされている。
Each
図3(a)に示すように、前記各遊星ローラ5が転接する外輪部材3の内径面には2条の螺旋溝3aが設けられ、各螺旋溝3aに周着された角形断面の条部材3bで、外輪部材3の内径面に2条の螺旋凸条が形成されている。また、図3(b)に示すように、前記各遊星ローラ5の外径面には、条部材3bで形成された螺旋凸条が嵌まり込み、螺旋凸条と同一ピッチでリード角の異なる1条の螺旋溝5aが設けられている。なお、外輪部材3の螺旋凸条を2条の多条螺旋としたのは、遊星ローラ5の螺旋溝5aとのリード角の差の設定自由度を大きくするためであり、螺旋凸条は1条のものとしてもよい。また、図3(a)、(b)に示された螺旋凸条と螺旋溝5aの螺旋の向きは、互いに逆向きになっているように見えるが、図3(a)に示された螺旋凸条は、図3(b)に示された螺旋溝5aの裏側の部分に螺合するので、両者の螺旋の向きは同じである。したがって、ロータ軸2aの周りを自転しながら公転し、その螺旋溝5aが外輪部材3の螺旋凸条と螺合する各遊星ローラ5は、螺旋凸条と螺旋溝5aとのリード角の差によって軸方向へ直線運動する。
As shown in FIG. 3 (a), two
前記ストッパ6は、図4(a)に示すように、中心角が120°の3つの円弧状部材6aで形成され、各円弧状部材6aは円周方向で互いに突き合わされており、ケーシング1の環状溝1aに容易に嵌入できるようになっている。ストッパ6はこのように分割されていても、内径面を環状の保持部材7で保持されるので、環状溝1aから脱落することはない。
As shown in FIG. 4A, the
図4(b)は、前記ストッパ6の変形例を示す。このストッパ6は、4つの円弧状部材6aで形成され、各円弧状部材6aの間には円周方向に隙間が開けられている。ストッパ6の円弧状部材6aへの分割数は2以上であればよく、この変形例のように、各円弧状部材6aの間に隙間を開けてもよい。
FIG. 4B shows a modification of the
図5は、上述した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を示す。この電動式ブレーキ装置は、キャリパボディ21の内部で被制動部材としてのディスクロータ22の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド23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21に電動式直動アクチュエータのケーシング1が固定され、その直線駆動部材11でブレーキパッド23がディスクロータ22に押圧されるようになっている。なお、直線駆動部材11は押圧する側のブレーキパッド23にキー24で回り止めされている。
FIG. 5 shows an electric brake device that employs the electric linear actuator described above. This electric brake device is a disc brake in which
図6は、第2の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す。この電動式直動アクチュエータは、前記ケーシング1の環状溝1aに嵌入されたストッパ6の内径面が、電動モータ2のケース前面に設けられた小径段差部2bで保持されている点が、第1の実施形態のものと異なる。その他の部分は、第1の実施形態のものと同じである。
FIG. 6 shows an electric linear actuator according to the second embodiment. This electric linear motion actuator has the first feature that the inner diameter surface of the
上述した実施形態では、外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、遊星ローラの外径面にこの螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なる螺旋溝を設けたが、螺旋凸条はロータ軸の外径面に設けることもでき、遊星ローラの外径面には、螺旋凸条と同一ピッチの周方向溝を設けることもできる。 In the above-described embodiment, the spiral protrusion is provided on the inner diameter surface of the outer ring member, and the spiral groove having the same pitch as the spiral protrusion and the lead angle is different on the outer diameter surface of the planetary roller. The outer circumferential surface of the planetary roller can be provided with circumferential grooves having the same pitch as the spiral ridges.
1 ケーシング
1a 環状溝
2 電動モータ
2a ロータ軸
2b 小径段差部
3 外輪部材
3a 螺旋溝
3b 条部材
4 キャリヤ
4a 支持軸
5 遊星ローラ
5a 螺旋溝
6 ストッパ
6a 円弧状部材
7 保持部材
8 ボルト
9 針状ころ軸受
10 スラスト玉軸受
11 直線駆動部材
12 スラスト玉軸受
13 ブーツ
14 膜状シール
21 キャリパボディ
22 ディスクロータ
23 ブレーキパッド
24 キー
1 casing 1a
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