JP2008281174A - 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).
上述した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、遊星歯車減速機構等の別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、このように別途の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 electric linear actuator described above have a certain degree of boosting function by a motion conversion mechanism along the lead screw thread and the inclined cam surface. It is not possible to secure a large boosting function that is necessary for the above. For this reason, in the electric linear actuator that employs these motion conversion mechanisms, a separate reduction mechanism such as a planetary gear reduction mechanism is incorporated to increase the driving force. In this way, a separate reduction mechanism is incorporated. Impedes the compact design of the electric linear actuator.
このような問題に対して、本発明者らは、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から回転を伝達される回転軸と、この回転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回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、回転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、回転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、回転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(特許文献2、3参照)。
With respect to such a problem, the present inventors can secure a large boosting function without incorporating a separate speed reduction mechanism, and 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 provided between a rotating shaft to which rotation is transmitted from the rotor shaft of the motor and an outer ring member fixed to the inner surface of the casing on the outer diameter side of the rotating shaft. By interposing, each of these planetary rollers revolves while rotating around the rotation shaft as the rotation shaft rotates, and provided with spiral ridges on the outer diameter surface of the rotation shaft or the inner diameter surface of the outer ring member, The outer circumferential surface of the planetary roller is provided with a circumferential groove in which the spiral ridges are fitted at the same pitch as the spiral ridges, or a spiral groove in which the spiral ridges are fitted at the same pitch as the spiral ridges but with different lead angles. Around the axis of rotation The carrier for supporting the respective planetary rollers to rolling while revolving by relatively moved in the axial direction, has proposed a mechanism for converting the rotary motion of the rotary shaft into a linear motion of the carrier previously (see
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)。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。 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). Usually, since the electric brake device is attached under the spring of the vehicle, it is desired that the electric brake device operates stably even when subjected to vibration from the road surface and can be designed compactly.
特許文献2、3に記載された電動式直動アクチュエータは、別途の減速機構を組み込むことなく、コンパクトな設計で大きな増力機能を確保できるが、電動モータのロータ軸と直動アクチュエータの回転軸を同軸上に直列に配置しているので、全体の軸方向長さ寸法が長くなる問題があり、本発明者らは、直動アクチュエータの回転軸を電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置して、全体の軸方向長さをコンパクトにすることを先に提案している(特願2006−270817)。
The electric linear actuators described in
特願2006−270817で提案したものでは、前記回転軸を支持する軸受を、直動アクチュエータのケーシングの後端側を閉塞する蓋に組み付けている。このため、このケーシングの蓋が、軸受を組み付けるための厚みと強度を必要とし、かつ、軸受の組み付け部が突出する複雑な形状となって、蓋の重量が重くなるとともに、製造コストが高くなる問題がある。 In the one proposed in Japanese Patent Application No. 2006-270817, the bearing that supports the rotating shaft is assembled to a lid that closes the rear end side of the casing of the linear actuator. For this reason, the cover of this casing requires the thickness and intensity | strength for assembling a bearing, and also becomes the complicated shape from which the assembly part of a bearing protrudes, and the weight of a cover becomes heavy and manufacturing cost becomes high. There's a problem.
そこで、本発明の課題は、回転軸を電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置した電動式直動アクチュエータにおける、ケーシングの蓋を薄肉で簡単な形状とすることである。 Therefore, an object of the present invention is to make the casing lid thin and simple in an electric linear motion actuator in which the rotation shaft is arranged so as not to be coaxial with the rotor shaft of the electric motor.
上記の課題を解決するために、電動モータのロータ軸から回転を伝達される回転軸と、この回転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回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記回転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、前記回転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、前記回転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、前記回転軸を前記電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置し、この回転軸を支持する軸受を、前記ロータ軸からの回転伝達部と前記遊星ローラとの間の軸方向部位に配設した構成を採用した。 In order to solve the above problem, the carrier rotates between the rotating shaft that transmits the rotation from the rotor shaft of the electric motor and the outer ring member that is fixed to the inner surface of the casing on the outer diameter side of the rotating shaft. By interposing a plurality of planetary rollers supported freely, each of these planetary rollers revolves while rotating around the rotation shaft as the rotation shaft rotates, and the outer diameter surface of the rotation shaft or the A spiral ridge is provided on the inner surface of the outer ring member, and a circumferential groove in which the spiral ridge is fitted at the same pitch as the spiral ridge on the outer diameter surface of each planetary roller, or a lead at the same pitch as the spiral ridge. A spiral groove in which a spiral protrusion is fitted at a different angle is provided, the carrier supporting each planetary roller that revolves while rotating around the rotation shaft is relatively moved in the axial direction, and the rotational movement of the rotation shaft is Converted into linear motion of the carrier In the electric linear actuator that linearly drives the driven object, the rotation shaft is disposed so as not to be coaxial with the rotor shaft of the electric motor, and a bearing that supports the rotation shaft is transmitted from the rotor shaft. The structure arrange | positioned in the axial direction site | part between a part and the said planetary roller was employ | adopted.
すなわち、直動アクチュエータの回転軸を電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置し、この回転軸を支持する軸受を、ロータ軸からの回転伝達部と遊星ローラとの間の軸方向部位に配設することにより、ケーシングの蓋に軸受を組み付けることを不要とし、蓋を薄肉で簡単な形状にできるようにした。 In other words, the rotation shaft of the linear actuator is arranged so as not to be coaxial with the rotor shaft of the electric motor, and the bearing that supports the rotation shaft is disposed in the axial direction portion between the rotation transmission portion from the rotor shaft and the planetary roller. By disposing it, it is not necessary to assemble the bearing to the lid of the casing, and the lid can be made thin and simple.
前記外輪部材を固定する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、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止め輪を装着したものでは、前記回転軸を支持する軸受を、この止め輪と前記外輪部材との間で前記ケーシングの内径面に固定した軸受支持部材に組み付けることができる。 The inner surface of the casing for fixing the outer ring member is formed by a cylindrical surface, and a retaining ring for receiving the axial reaction force of the linear actuator generated on the outer ring member is mounted on the inner surface of the casing formed by the cylindrical surface. In this case, the bearing that supports the rotating shaft can be assembled to a bearing support member that is fixed to the inner diameter surface of the casing between the retaining ring and the outer ring member.
前記軸受支持部材には、前記キャリヤが軸受支持部材側へ後退移動したときに、キャリヤまたはキャリヤと一緒に後退移動する部材に軸方向で当接され、前記キャリヤの後退位置を規制するストッパ部を設けることができる。 The bearing support member is provided with a stopper portion that abuts the carrier or a member that moves backward together with the carrier in the axial direction when the carrier moves backward toward the bearing support member, and regulates the backward position of the carrier. Can be provided.
前記回転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、これらの回転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 ridges provided on the outer diameter surface of the rotating shaft or the inner diameter surface of the outer ring member are formed by the strip members that surround the spiral grooves provided on the outer diameter surface of the rotating shaft or the inner diameter surface of the outer ring member. Thus, the spiral ridge can be easily formed with high accuracy.
前記螺旋凸条を螺旋溝に周着した条部材で形成したものでは、前記軸受支持部材に前記外輪部材側への環状突出部を形成し、この環状突出部に前記条部材で形成した螺旋凸条の外径面または内径面を案内する案内面を設けることにより、条部材が端部より脱落するのを防止することができる。 In the case where the spiral protrusion is formed of a strip member that is attached to the spiral groove, an annular protrusion toward the outer ring member is formed on the bearing support member, and the spiral protrusion formed of the stripe member on the annular protrusion. By providing a guide surface for guiding the outer diameter surface or inner diameter surface of the strip, it is possible to prevent the strip member from falling off the end portion.
前記回転軸を前記電動モータのロータ軸と並列に配置することにより、全体の軸方向長さ寸法を最も短くして、かつ、外形を凹凸の少ないコンパクトな形態とすることができる。また、前記軸受の長さ分のスペースだけ電動モータの長さ寸法を大きくすることができ、モータのトルクを増大するか、またはモータの外径寸法を小さくすることができる。 By arranging the rotating shaft in parallel with the rotor shaft of the electric motor, the overall axial length can be minimized, and the outer shape can be reduced to a compact form with little unevenness. Further, the length of the electric motor can be increased by a space corresponding to the length of the bearing, and the torque of the motor can be increased or the outer diameter of the motor can be reduced.
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構成を採用した。 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, the configuration using any one of the electric linear actuators described above as the electric linear actuator is adopted.
本発明の電動式直動アクチュエータは、直動アクチュエータの回転軸を電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置し、この回転軸を支持する軸受を、ロータ軸からの回転伝達部と遊星ローラとの間の軸方向部位に配設したので、ケーシングの蓋に軸受を組み付けることを不要とし、蓋を薄肉で簡単な形状とすることができ、蓋の重量を軽くできるとともに、製造コストを低減することができる。 The electric linear motion actuator of the present invention is arranged so that the rotation shaft of the linear motion actuator is not coaxial with the rotor shaft of the electric motor, and the bearing that supports the rotation shaft is connected to the rotation transmission portion from the rotor shaft and the planetary roller. Since it is disposed in the axial direction between the housing and the bearing, it is not necessary to assemble the bearing to the casing lid, the lid can be made thin and simple, the lid weight can be reduced, and the manufacturing cost is reduced. can do.
前記回転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、これらの回転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 ridges provided on the outer diameter surface of the rotating shaft or the inner diameter surface of the outer ring member are formed by the strip members that surround the spiral grooves provided on the outer diameter surface of the rotating shaft or the inner diameter surface of the outer ring member. Thus, the spiral ridge can be easily formed with high accuracy.
前記螺旋凸条を螺旋溝に周着した条部材で形成したものでは、前記軸受支持部材に外輪部材側への環状突出部を形成し、この環状突出部に条部材で形成した螺旋凸条の外径面または内径面を案内する案内面を設けることにより、条部材が端部より脱落するのを防止することができる。 In the case where the spiral ridge is formed of a strip member that surrounds the spiral groove, an annular protrusion toward the outer ring member is formed on the bearing support member, and the spiral protrusion formed of the strip member on the annular protrusion is formed. By providing the guide surface for guiding the outer diameter surface or the inner diameter surface, it is possible to prevent the strip member from falling off the end portion.
前記回転軸を電動モータのロータ軸と並列に配置することにより、全体の軸方向長さ寸法を最も短くして、かつ、外形を凹凸の少ないコンパクトな形態とすることができる。また、前記軸受の長さ分のスペースだけ電動モータの長さ寸法を大きくすることができ、モータのトルクを増大するか、またはモータの外径寸法を小さくすることができる。 By arranging the rotating shaft in parallel with the rotor shaft of the electric motor, the overall axial length can be made the shortest and the outer shape can be made compact with less unevenness. Further, the length of the electric motor can be increased by a space corresponding to the length of the bearing, and the torque of the motor can be increased or the outer diameter of the motor can be reduced.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この電動式直動アクチュエータは、図1乃至図3に示すように、ケーシング1の円筒部1aの後端側で瓢箪形を形成するように張り出すフランジ1bが設けられて、このフランジ1bに電動モータ2が円筒部1aに沿わせて取り付けられ、電動モータ2のロータ軸2aの回転が歯車3a、3b、3cによって、ロータ軸2aと並列に円筒部1aの中心に配置された回転軸4に伝達されるようになっており、回転軸4と円筒部1aの円筒面とされた内径面に固定された外輪部材5との間に、キャリヤ6の支持軸6aに回転自在に支持された3個の遊星ローラ7が介在し、各遊星ローラ7が回転軸4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。また、隣接する各遊星ローラ7の間には、両側の遊星ローラ7の外径面に摺接して、潤滑剤としてのグリースを塗布する3個の扇形状の潤滑剤塗布部材8が配設されている。各潤滑剤塗布部材8は、キャリヤ6の支持軸6aに取り付けられた有底部分円筒状のケース9に収納されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, this electric linear actuator is provided with a
前記ケーシング1の後端側には蓋1cが取り付けられており、歯車3a、3b、3cは、蓋1cで覆われた空間に、軸方向同一断面内で噛み合うように配設されている。ロータ軸2aの歯車3aおよび回転軸4の歯車3cと噛み合う中間歯車3bは、フランジ1bと蓋1cに差し渡された軸ピン10に玉軸受11で支持されている。
A
前記ケーシング1の円筒部1aの内径面には環状溝12が設けられ、この環状溝12に、外輪部材5に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受ける止め輪13が装着され、この止め輪13と外輪部材5との間で、回転軸4を支持する玉軸受14を組み付けた軸受支持部材15が円筒部1aの内径面に固定されている。したがって、止め輪13と外輪部材5との間で玉軸受14を組み付けた分だけケーシング1の円筒部1aの長さが長くなり、円筒部1aに沿わせて取り付けられた電動モータ2の長さ寸法を、円筒部1aから突出させることなく大きくすることができる。
An
前記各遊星ローラ7は、回転軸4に外嵌されたキャリヤ6の支持軸6aに2列の針状ころ軸受16で回転自在に支持されて、その自転がスラストころ軸受17でキャリヤ6に支持され、各遊星ローラ7と一緒に公転するキャリヤ6には直線駆動部材18がスラストころ軸受19で支持されており、各遊星ローラ7の直線運動がキャリヤ6を介して直線駆動部材18に伝達されるようになっている。
Each of the
また、前記軸受支持部材15には、キャリヤ6と一緒に直線運動するケース9に軸方向で当接され、ケーシング1の後端側へのキャリヤ6の後退位置を規制する環状に突出したストッパ部15aが設けられている。この環状に突出したストッパ部15aの外径面には、後述する条部材5bで形成された螺旋凸条の内径面を案内する案内面15bも形成されている。
Further, the bearing
図4(a)、(b)に示すように、前記各遊星ローラ7が転接する外輪部材5の内径面には2条の螺旋溝5aが設けられ、各螺旋溝5aに周着された条部材5bで、外輪部材5の内径面に2条の螺旋凸条が形成されている。また、遊星ローラ7の外径面には、条部材5b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7aが設けられている。なお、外輪部材5の螺旋凸条と遊星ローラ7の螺旋溝7a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4(a)に示された螺旋凸条は、図4(b)に示された螺旋溝7a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、回転軸4の周りを自転しながら公転し、その螺旋溝7aが外輪部材5の螺旋凸条と螺合する各遊星ローラ7は、螺旋凸条と螺旋溝7a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 FIGS. 4 (a) and 4 (b), two
図5に拡大して示すように、前記遊星ローラ7の外径面の螺旋溝7aは、溝幅が溝底側から溝縁側へ広がるように両側の側壁が傾斜し、条部材5bで形成された外輪部材5の内径面の螺旋凸条は、基部側から頂部側へ条幅が狭まるように、両側の側面が螺旋溝7aの側壁の傾斜角と等しい角度で傾斜しており、外輪部材5の螺旋凸条がリード角の異なる遊星ローラ7の螺旋溝7aに嵌まり込むときに、螺旋凸条が螺旋溝7aの溝縁部に接触しないようになっている。
As shown in an enlarged view in FIG. 5, the
図6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18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、この図では、電動式直動アクチュエータが図1で示した断面と直交する断面で示されており、直線駆動部材18は押圧する側のブレーキパッド23に爪24で回り止めされている。
FIG. 6 shows an electric brake device that employs the electric linear actuator described above. This electric brake device is a disc brake in which
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、螺旋凸条は回転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 embodiment described above, 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 円筒部
1b フランジ
1c 蓋
2 電動モータ
2a ロータ軸
3a、3b、3c 歯車
4 回転軸
5 外輪部材
5a 螺旋溝
5b 条部材
6 キャリヤ
6a 支持軸
7 遊星ローラ
7a 螺旋溝
8 潤滑剤塗布部材
9 ケース
10 軸ピン
11 玉軸受
12 環状溝
13 止め輪
14 玉軸受
15 軸受支時部材
15a ストッパ部
15b 案内面
16 針状ころ軸受
17 スラストころ軸受
18 直線駆動部材
19 スラストころ軸受
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 爪
DESCRIPTION OF
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Cited By (1)
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JP2011172379A (en) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Ntn Corp | Electric linear motion actuator and electric braking device |
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- 2007-05-14 JP JP2007128150A patent/JP2008281174A/en active Pending
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