JP4690137B2

JP4690137B2 - 電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置

Info

Publication number: JP4690137B2
Application number: JP2005217108A
Authority: JP
Inventors: 達也山崎
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2025-07-27
Also published as: JP2007032708A

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。

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）。

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、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、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。

特開平６−３２７１９０号公報（第１、５図）特開２００３−３４３６２０号公報（第１図）

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も有するが、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。すなわち、これらの増力機能を大きくするためには、ねじのリード角やカム面の傾斜角を小さくすればよいが、ボールねじ機構の場合は、ねじのリード角を小さくするとボール径が小さくなり、負荷容量が低下する。また、ボールランプ機構の場合は、カム面の傾斜角を小さくすると直線運動のストロークを十分に確保できない。

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のみでなく、歯車減速機構は狭い接触面積で歯車同士が噛み合うので、電動式ブレーキ装置のように路面からの振動を受ける部位に取り付けられるものでは、歯車が損傷しやすい問題がある。

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る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の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に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状の凸条を設け、各遊星ローラの外径面に、螺旋状の凸条と等ピッチで、螺旋状の凸条が嵌まり込む周方向溝を設けて、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軸方向へ相対移動させ、ロータ軸の回転運動を各遊星ローラの直線運動に変換する機構を先に提案している（特願２００５−６７１４）。

上述した機構では、電動モータが故障してロータ軸を回転できなくなると、遊星ローラの直線運動のロックを解除できず、例えば、電動式ブレーキ装置に適用したものでは、アクチュエータによるブレーキのロックを解除できなくなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、上述した電動モータのロータ軸と外輪部材との間で遊星ローラを自転させながら公転させて、ロータ軸の回転運動を遊星ローラの直線運動に変換するアクチュエータにおいて、電動モータが故障してもアクチュエータの押圧力を解除できるようにすることである。

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おいて、前記電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に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のいずれか一方に螺旋状の凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋状の凸条と等ピッチで、螺旋状の凸条が嵌まり込む周方向溝を設けて、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軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記各遊星ローラの直線運動に変換するようにし、前記電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けた構成を採用した。

すなわち、電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けることにより、電動モータのロータ軸と外輪部材との間で遊星ローラを自転させながら公転させて、ロータ軸の回転運動を遊星ローラの直線運動に変換するアクチュエータの電動モータが故障しても、電動モータのロータ軸を手動で回転させて、アクチュエータの押圧力を解除できるようにした。

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電動式直動アクチュエータを用いることにより、電動モータが故障しても、電動モータのロータ軸を手動で回転させて、アクチュエータによるブレーキ力を解除できるようにした。

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を手動で回転させる手段を設けたので、電動モータのロータ軸と外輪部材との間で遊星ローラを自転させながら公転させて、ロータ軸の回転運動を遊星ローラの直線運動に変換するアクチュエータの電動モータが故障しても、電動モータのロータ軸を手動で回転させて、アクチュエータの押圧力を解除することができる。

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、電動モータが故障しても、電動モータのロータ軸を手動で回転させて、アクチュエータによるブレーキ力を解除することができる。

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が内嵌され、ケーシング１の他端側に内嵌された外輪部材３の内径面と、外輪部材３の中心に延出した電動モータ２のロータ軸２ａの外径面との間に、負隙間をもって４つの遊星ローラ４が介在し、これらの遊星ローラ４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。また、ロータ軸２ａは、遊星ローラ４と反対側でケーシング１から突出し、この突出部に六角頭部２ｂが設けられ、レンチ等によって手動で回転できるようになっている。なお、遊星ローラ４の外径面、および遊星ローラ４が転接する外輪部材３の内径面とロータ軸２ａの外径面は、耐摩耗性を確保するために表面硬化処理を施され、これらの転接面は高潤滑性のグリースで潤滑されるようになっている。

前記各遊星ローラ４が転接する外輪部材３の内径面には螺旋溝５が設けられ、螺旋溝５に角形断面の条部材６が周着されて、この条部材６で外輪部材３の内径面に螺旋状の凸条が形成されている。また、各遊星ローラ４の外径面には、この凸条が嵌まり込む角形断面の周方向溝７が、凸条と等ピッチで設けられている。したがって、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遊星ローラ４は、外輪部材３の螺旋状の凸条との係合によって軸方向へ直線運動する。

前記各遊星ローラ４は、ロータ軸２ａに外嵌されたキャリヤ８の支持軸８ａ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８に支持されている。また、各遊星ローラ４と一緒に公転するキャリヤ８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４の直線運動がキャリヤ８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の外径側が外輪部材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。

図３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。この電動式ブレーキ装置は、電動モータ２が故障しても、そのロータ軸２ａの六角頭部２ｂをレンチ等によって回転させることにより、ブレーキ力を手動で解除することができる。

上述した実施形態では、ロータ軸を手動で回転させる手段を、ロータ軸をケーシングから突出させて、この突出部にレンチ等が係合する六角頭部を設けたものとしたが、この手動で回転させる突出部の形態は実施形態のものに限定されることはなく、他の多角形頭部、多角形穴、摘み等任意の形態のものとすることができる。

また、上述した実施形態では、遊星ローラの周方向溝に嵌まり込む螺旋状の凸条を外輪部材の内径面に設けたが、この凸条はロータ軸の外径面に設けることもできる。さらに、本発明に係る電動式直動アクチュエータは電動式ブレーキ装置以外のものにも用いることができる。

電動式直動アクチュエータの実施形態を示す縦断面図図１のII−II線に沿った断面図図１の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縦断面図

符号の説明

１ケーシング
２電動モータ
２ａロータ軸
２ｂ六角頭部
３外輪部材
４遊星ローラ
５螺旋溝
６条部材
７周方向溝
８キャリヤ
８ａ支持軸
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

Claims

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おいて、前記電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に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前記外輪部材の内径面とロータ軸の外径面とに遊星ローラの外径面を転接させ、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面のいずれか一方に螺旋状の凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋状の凸条と等ピッチで、螺旋状の凸条が嵌まり込む周方向溝を設けて、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軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記各遊星ローラの直線運動に変換するようにし、前記電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
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請求項１に記載の電動式直動アクチュエータを用いたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。