JP4446834B2 - 電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換して、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、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構によって直動部材に直線駆動力を伝達し、直動部材の直線運動でブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである。

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、コンパクトで軽量な設計が望まれるので、電動モータを小型で小容量のものとするために、電動モータと駆動力変換機構との間に減速機構を設けたものが多い。この減速機構には種々の形態のものが採用されているが、大きな減速率が得られるものとして遊星歯車減速機構がある（例えば、特許文献１参照）。

また、電動式ブレーキ装置の駆動力変換機構には、コンパクトな設計が可能であるねじ機構が多く採用され、ねじ機構としては螺合した回転部材と直動部材との摩擦抵抗が小さく、駆動力の変換ロスが少ないボールねじ機構が多く用いられている（例えば、特許文献２参照）。この駆動力変換機構には、回転部材と直動部材の軸方向で対向するカム面間に複数の転動体を配したカム機構を採用したものもある。

特開２００２−４８１７０号公報（第２−５頁、第１，４図） 特開２００２−２１３５０５号公報（第２−４頁、第１−２図）

上述した減速機構に遊星歯車減速機構を採用した電動式ブレーキ装置は、減速された回転駆動力を駆動力変換機構に伝達する遊星歯車の回転キャリヤの支持構造を工夫する必要がある。特に、回転キャリヤは、駆動力変換機構の直動部材がブレーキ部材を押圧するときに、この押圧反力によって大きな軸方向荷重を負荷されるので、この軸方向荷重の支持に工夫を要する。

特許文献１に記載されたものは、電動モータのロータの内周に設けた内歯歯車と太陽歯車とに噛み合う第１遊星歯車と、駆動力変換機構の回転部材の外歯歯車に噛み合う第２遊星歯車とを設け、これらの一対の遊星歯車を軸支した回転キャリヤを円錐ころ軸受でケーシングに支持している。このため、遊星歯車をケーシング内の２箇所に設けること等によって、構造が複雑で部品点数が多くなっているので、摩耗したブレーキ部材を交換したりするとき等のメンテナンスの作業性が悪くなるとともに、製造コストも高くなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、簡単な構造で部品点数を少なくして、電動式ブレーキ装置に遊星歯車減速機構を組み込むことである。

上記の課題を解決するために、本発明は、ケーシング内に電動モータの回転駆動力を減速する遊星歯車減速機構と、遊星歯車減速機構で減速された回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構とを備え、この駆動力変換機構によって直線駆動力を伝達される直動部材の直線運動で、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、前記遊星歯車減速機構を、前記電動モータのロータと同軸で回転駆動される内歯歯車と太陽歯車との間に遊星歯車を噛み合わせ、この遊星歯車を回転キャリヤに取り付けたものとして、この回転キャリヤから減速された回転駆動力を前記駆動力変換機構に伝達し、駆動力変換機構から回転キャリヤに負荷される軸方向荷重を、スラスト軸受で前記ケーシングに支持した構成を採用した。

すなわち、遊星歯車減速機構を、電動モータのロータと同軸で回転駆動される内歯歯車と太陽歯車との間に遊星歯車を噛み合わせ、この遊星歯車を回転キャリヤに取り付けたものとして、この回転キャリヤから減速された回転駆動力を駆動力変換機構に伝達し、駆動力変換機構から回転キャリヤに負荷される軸方向荷重を、スラスト軸受でケーシングに支持することにより、簡単な構造で部品点数を少なくして、電動式ブレーキ装置に遊星歯車減速機構を組み込めるようにした。

前記回転キャリヤを、前記電動モータのロータに軸受で回転自在に支持することにより、ロータと同軸で回転駆動される内歯歯車の軸心と回転キャリヤの軸心とを、容易に同軸上に保持することができる。

前記回転キャリヤをロータに支持する軸受を針状ころ軸受とすることにより、半径方向の軸受厚みをコンパクトに設計することができる。

前記回転キャリヤに負荷される軸方向荷重を支持するスラスト軸受を、前記遊星歯車のピッチ円直径よりも外径側に設けることにより、軸方向荷重の負荷容量を大きくすることができる。

前記スラスト軸受をスラスト針状ころ軸受とすることにより、軸方向の軸受厚みをコンパクトに設計することができる。

前記スラスト針状ころ軸受を複列スラスト針状ころ軸受とすることにより、軸方向荷重の負荷容量を大きくすることができるとともに、回転抵抗を低減することができる。

前記回転キャリヤを筒状のものとし、前記駆動力変換機構を筒状の回転キャリヤの内径側に設けたボールねじ機構とすることにより、電動式ブレーキ装置をよりコンパクトに設計できるとともに、駆動力変換機構における駆動力の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、この直動一方向クラッチを前記直動部材側に回転可能に取り付けられ、前記回転キャリヤの内径面に係合するものとすることにより、少ない部品点数の追加で、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、コンパクトで軽量な設計を損なうことなく、かつ、安価に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、遊星歯車減速機構を、電動モータのロータと同軸で回転駆動される内歯歯車と太陽歯車との間に遊星歯車を噛み合わせ、この遊星歯車を回転キャリヤに取り付けたものとして、この回転キャリヤから減速された回転駆動力を駆動力変換機構に伝達し、駆動力変換機構から回転キャリヤに負荷される軸方向荷重を、スラスト軸受でケーシングに支持するようにしたので、簡単な構造で部品点数を少なくして、電動式ブレーキ装置に遊星歯車減速機構を組み込むことができる。

前記回転キャリヤを、電動モータのロータに軸受で回転自在に支持することにより、ロータと同軸で回転駆動される内歯歯車の軸心と回転キャリヤの軸心とを、容易に同軸上に保持することができる。

前記回転キャリヤをロータに支持する軸受を針状ころ軸受とすることにより、半径方向の軸受厚みをコンパクトに設計することができる。

前記回転キャリヤに負荷される軸方向荷重を支持するスラスト軸受を、遊星歯車のピッチ円直径よりも外径側に設けることにより、軸方向荷重の負荷容量を大きくすることができる。

前記スラスト軸受をスラスト針状ころ軸受とすることにより、軸方向の軸受厚みをコンパクトに設計することができる。

前記スラスト針状ころ軸受を複列スラスト針状ころ軸受とすることにより、軸方向荷重の負荷容量を大きくすることができるとともに、回転抵抗を低減することができる。

前記回転キャリヤを筒状のものとし、駆動力変換機構を筒状の回転キャリヤの内径側に設けたボールねじ機構とすることにより、電動式ブレーキ装置をよりコンパクトに設計できるとともに、駆動力変換機構における駆動力の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、この直動一方向クラッチを直動部材側に回転可能に取り付けられ、回転キャリヤの内径面に係合するものとすることにより、少ない部品点数の追加で、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、コンパクトで軽量な設計を損なうことなく、かつ、安価に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、前端側のキャリパ１と一体に形成され、後端側に蓋４ａが設けられたケーシング４の内径面に電動モータのステータ５が固定され、ロータ６が軸受７で回転自在に支持されている。

図１および図２に示すように、前記ロータ６の軸方向後端側には内歯歯車８が同軸でボルト結合され、蓋４ａの内面中心にボルト結合された太陽歯車９との間に、内歯歯車８と太陽歯車９とに噛み合う４つの遊星歯車１０が筒状の回転キャリヤ１１に取り付けられて、遊星歯車減速機構が構成されている。回転キャリヤ１１はロータ６の内径面に針状ころ軸受１２で回転自在に支持されたキャリヤ本体１１ａと、蓋４ａの内面側に複列スラスト針状ころ軸受１３で支持されたキャリヤ分体１１ｂとから成り、各遊星歯車１０はキャリヤ本体１１ａとキャリヤ分体１１ｂとの間に軸支されている。スラスト針状ころ軸受１３は、遊星歯車１０のピッチ円直径よりも外径側に設けられている。なお、スラスト針状ころ軸受１３は単列のものとしてもよい。また、キャリヤ本体１１ａとキャリヤ分体１１ｂは一体に形成してもよい。

図１に示すように、前記キャリヤ本体１１ａの前端側には、駆動力変換機構としてのボールねじ機構のナット１４が内嵌されて、直動部材としてのねじ軸１５がボール１６を介してナット１４に螺合され、ねじ軸１５の前端側に、ブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧する別体の押圧部材１７がボルト結合されて、ねじ軸１５と押圧部材１７が回り止めキー１８で回り止めされている。したがって、押圧部材１７でブレーキパッド３を押圧する際には、その押圧反力によって大きな軸方向荷重がねじ軸１５とナット１４を介して回転キャリヤ１１に負荷されるが、この軸方向荷重は前記スラスト針状ころ軸受１３を介してケーシング４の蓋４ａで支持される。なお、ケーシング４の前端側は、キャリパ１と押圧部材１７間に取り付けられたブーツ１９でシールされている。

図３（ａ）に示すように、前記ねじ軸１５の後端にはボルト２０が螺着され、このボルト２０に設けられた段付き部２０ａに、直動一方向クラッチとしての止め輪部材２１が取り付けられている。この止め輪部材２１は、図４に示すように、環状で円周上の一箇所に切断部２１ａ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、縮径してキャリヤ本体１１ａの内径面から取り外すために、切断部２１ａの両側に工具の爪を引っ掛ける孔２１ｂが設けられている。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、前記止め輪部材２１は、内径縁がボルト２０の段付き部２０ａと非接触で段付き部２０ａの回りに回転可能とされ、外周に屈曲部２１ｃが設けられて、外径縁がキャリヤ本体１１ａの内径面に対して、ねじ軸１５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１５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。なお、止め輪部材２１の外径縁が接触するキャリヤ本体１１ａの内径面は、止め輪部材２１の外径縁との摩擦抵抗を適度に確保するために、表面粗さＲａが６．３〜５０μｍの粗面とされている。

前記ねじ軸１５が前進する制動時には、図３（ａ）に示すように、止め輪部材２１はキャリヤ本体１１ａに追随して回転しながら、ボルト２０の頭部に当接してねじ軸１５と一緒に前進方向へ移動する。また、電動モータの回転が停止する制動解除時には、図３（ｂ）に示すように、ボールねじの遊び分だけねじ軸１５が後退すると、止め輪部材２１は段付き部２０ａに沿ってねじ軸１５の後端側へ相対移動し、ねじ軸１５の後端面に係止されて、それ以上のねじ軸１５の後退を阻止する。このため、段付き部２０ａの長さに相当する止め輪部材２１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１５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を一方向へ回転させ、制動解除時は電動モータを停止するのみであり、止め輪部材２１のキャリヤ本体１１ａの内径面への係合位置が、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１５の待機位置が前方へ移動するように自然に変化する。図５は、ブレーキパッド３が摩耗した状態であり、ねじ軸１５と止め輪部材２１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５に示したように、ねじ軸１５と止め輪部材２１がかなり前方へ移動した状態で、図６に示すように、ケーシング４から蓋４ａと太陽歯車９、キャリヤ分体１１ｂおよび各遊星歯車１０を取り外したのち、止め輪部材２１を工具で縮径してキャリヤ本体１１ａの内径面から取り外す。こののち、電動モータの逆転でキャリヤ本体１１ａとナット１４を針状ころ軸受１２を介して逆転させることにより、ねじ軸１５を初期の位置まで後退させて、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、駆動力変換機構にボールねじ機構を採用したが、台形ねじ等の通常のねじ機構やカム機構を採用することもできる。

電動式ブレーキ装置の実施形態を示す縦断面図 図１のII−II線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図１の要部を拡大して示す断面図 図３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５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
２ ディスクロータ
３ ブレーキパッド
４ ケーシング
４ａ 蓋
５ ステータ
６ ロータ
７ 軸受
８ 内歯歯車
９ 太陽歯車
１０ 遊星歯車
１１ 回転キャリヤ
１１ａ キャリヤ本体
１１ｂ キャリヤ分体
１２ 針状ころ軸受
１３ スラスト針状ころ軸受
１４ ナット
１５ ねじ軸
１６ ボール
１７ 押圧部材
１８ 回り止めキー
１９ ブーツ
２０ ボルト
２０ａ 段付き部
２１ 止め輪部材
２１ａ 切断部
２１ｂ 孔
２１ｃ 屈曲部

Claims (5)

1. ケーシング内に電動モータの回転駆動力を減速する遊星歯車減速機構と、遊星歯車減速機構で減速された回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構とを備え、この駆動力変換機構によって直線駆動力を伝達される直動部材の直線運動で、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、前記遊星歯車減速機構を、前記電動モータのロータと結合されて同軸で回転駆動される内歯歯車と太陽歯車との間に遊星歯車を噛み合わせ、この遊星歯車を回転キャリヤに取り付けたものとして、この回転キャリヤを、前記電動モータのロータに軸受で回転自在に支持して、前記回転キャリヤから減速された回転駆動力を前記駆動力変換機構に伝達し、駆動力変換機構から回転キャリヤに負荷される軸方向荷重を、前記遊星歯車のピッチ円直径よりも外径側に設けたスラスト軸受で前記ケーシングに支持し、このスラスト軸受をスラスト針状ころ軸受としたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
2. 前記回転キャリヤをロータに支持する軸受を針状ころ軸受とした請求項１に記載の電動式ブレーキ装置。
3. 前記スラスト針状ころ軸受を複列スラスト針状ころ軸受とした請求項１または２に記載の電動式ブレーキ装置。
4. 前記回転キャリヤを筒状のものとし、前記駆動力変換機構を筒状の回転キャリヤの内径側に設けたボールねじ機構とした請求項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、この直動一方向クラッチを前記直動部材側に回転可能に取り付けられ、前記回転キャリヤの内径面に係合するものとした請求項４に記載の電動式ブレーキ装置

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