JP4690268B2 - 電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置 - Google Patents

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。

また、ボールねじ機構を用いた電動式直動アクチュエータを電動式ブレーキ装置に組み込む場合は、被制動部材を押圧するブレーキ部材の直動ストロークは比較的小さく、ボールねじのナットとねじ軸に形成されるボール循環路におけるボールの移動量が少なくなるので、特定のボールに摩耗が生じやすいとともに、グリースも効率よく撹拌されず、ボールねじの耐久寿命が低下する問題もある。

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、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、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係合する周方向溝、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係合する螺旋溝を設けて、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２００５−６７１４、特願２００５−２１７４２９）。これらの先に提案した電動式直動アクチュエータは、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けられる螺旋凸条を周方向凸条とし、各遊星ローラの外径面に螺旋溝を設けたものとすることもでき、これらの凸条を遊星ローラ側に設け、これと係合する溝を外輪部材側またはロータ軸側に設けたものとすることもできる。

上述した電動式直動アクチュエータは、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面と遊星ローラの外径面との互いに係合する凸条と溝の間を、グリース等の潤滑剤で潤滑する必要があるが、これらの凸条と溝の間に供給された潤滑剤が、遊星ローラとロータ軸や外輪部材との転接に伴って徐々に押し出され、潤滑不足となる問題がある。このような潤滑不足になると、転接する遊星ローラとロータ軸や外輪部材との間で摩耗や焼付きが生じやすくなり、直動アクチュエータの寿命が短くなる。

そこで、本発明の課題は、電動式直動アクチュエータの転接する遊星ローラとロータ軸や外輪部材との間での潤滑不足を解消することである。

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、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と、前記各遊星ローラの外径面とに、互いに係合する同一ピッチの螺旋凸条と周方向溝または螺旋溝と周方向凸条、もしくは、同一ピッチでリード角が異なる螺旋凸条と螺旋溝とを設けて、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、前記遊星ローラの外径面に当接して潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材を設けた構成を採用した。

すなわち、遊星ローラの外径面に当接して潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材を設けることにより、転接する遊星ローラとロータ軸や外輪部材との間での潤滑不足を解消できるようにした。なお、潤滑剤塗布部材に潤滑剤を供給する手段としては、潤滑剤塗布部材の遊星ローラの外径面との当接部に、予め潤滑剤を塗布または含浸させておく方法や、この当接部への潤滑剤供給路を設ける方法等を採用することができる。

前記潤滑剤塗布部材を、両側で隣接する遊星ローラの外径面に同時に当接させることにより、潤滑剤塗布部材をバランスよく両側で隣接する遊星ローラに当接させることができる。また、１つの潤滑剤塗布部材で隣接する２つの遊星ローラの外径面に潤滑剤を塗布することができ、潤滑剤塗布部材の配設個数を減らすこともできる。

前記潤滑剤塗布部材の前記遊星ローラの外径面と当接する当接面に、遊星ローラの外径面に設けられた前記凸条と嵌まり合う溝、または前記溝と嵌まり合う凸条を設けることにより、遊星ローラの外径面の凸条または溝に、効率よく潤滑剤を塗布することができる。

前記潤滑剤塗布部材の少なくとも前記遊星ローラの外径面と当接する部分を樹脂で形成することにより、遊星ローラの外径面を摩耗させたり、疵付けたりする恐れをなくすことができる。

前記潤滑剤塗布部材は、前記遊星ローラの外径面に摺接する凹円弧面を有するものとすることもできる。

前記潤滑剤塗布部材は、前記遊星ローラの外径面に転接する円筒面を有するローラ状のものとすることができる。

前記潤滑剤塗布部材は、前記キャリヤに支持することができる。

前記潤滑剤塗布部材は、前記ローラ状のものを除いて、前記キャリヤと一体に形成することもできる。

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、電動式直動アクチュエータの転接する遊星ローラとロータ軸や外輪部材との間での潤滑不足を解消できるようにした。

本発明の電動式直動アクチュエータは、遊星ローラの外径面に当接して潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材を設けたので、転接する遊星ローラとロータ軸や外輪部材との間での潤滑不足を解消することができる。

前記潤滑剤塗布部材を、両側で隣接する遊星ローラの外径面に同時に当接させることにより、潤滑剤塗布部材をバランスよく両側で隣接する遊星ローラに当接させることができる。また、１つの潤滑剤塗布部材で隣接する２つの遊星ローラの外径面に潤滑剤を塗布することができ、潤滑剤塗布部材の配設個数を減らすこともできる。

前記潤滑剤塗布部材の前記遊星ローラの外径面と当接する当接面に、遊星ローラの外径面に設けられた凸条と嵌まり合う溝、または溝と嵌まり合う凸条を設けることにより、遊星ローラの外径面の凸条または溝に、効率よく潤滑剤を塗布することができる。

前記潤滑剤塗布部材の少なくとも遊星ローラの外径面と当接する部分を樹脂で形成することにより、遊星ローラの外径面を摩耗させたり、疵付けたりする恐れをなくすことができる。

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、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、電動式直動アクチュエータの転接する遊星ローラとロータ軸や外輪部材との間での潤滑不足を解消することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５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、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おり、隣接する各遊星ローラ５の間に、両側の遊星ローラ５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６が配設されている。各潤滑剤塗布部材６は、後述する有底部分円筒状のケース７を介してキャリヤ４に支持されている。

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８で回転自在に支持され、その自転がスラスト玉軸受９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１０がスラスト玉軸受１１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１０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１０の外径側と外輪部材３との間に装着されたブーツ１２でシールされ、ロータ軸２ａが貫通する直線駆動部材１０の内径側は、膜状シール１３でシールされている。

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で、外輪部材３の内径面に２条の螺旋凸条３ｂ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、螺旋凸条３ｂが嵌まり込み、螺旋凸条３ｂ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３ｂ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３ｂ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３ｂ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３ｂ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３ｂと螺合する各遊星ローラ５は、螺旋凸条３ｂ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。

前記扇形状の潤滑剤塗布部材６は樹脂で形成され、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、扇形の両側に、隣接する遊星ローラ５の外径面と摺接する凹円弧面６ａを有し、この凹円弧面６ａに遊星ローラ５の螺旋溝５ａに嵌まり込む複数の凸条６ｂが形成されており、この凸条６ｂが形成された凹円弧面６ａで、遊星ローラ５の外径面にグリースを塗布するようになっている。

前記有底部分円筒状のケース７は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、３個の潤滑剤塗布部材６の外径側を支持する部分円筒部７ａと、各潤滑剤塗布部材６の端面を軸方向で支持する底部７ｂとからなり、底部７ｂにはロータ軸２ａが嵌挿される孔７ｃが設けられている。このケース７は、部分円筒部７ａの先端側がキャリヤ４に外嵌され、この部分円筒部７ａの先端部内径面に設けられた溝７ｄに嵌め込まれる止め輪１４で、キャリヤ４に軸方向を固定される。

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１０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１０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。

図７および図８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、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記３個の扇形状の潤滑剤塗布部材６がキャリヤ４と一体に形成され、遊星ローラ５の外径面と摺接する各潤滑剤塗布部材６の凹円弧面６ａの部分のみが樹脂１５で形成されている点と、遊星ローラ５がキャリヤ４の支持軸４ａに支持されることなく、前記キャリヤ４に固定された有底部分円筒状のケース７の底部７ｂで軸方向を固定されている点が異なる。その他の部分は第１の実施形態のものと同じである。

図９乃至図１１は、第３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９および図１０に示すように、前記外輪部材３の内径面の螺旋凸条３ｂが１条のものとされ、前記３個の遊星ローラ５の外径面の螺旋溝５ａが、この螺旋凸条３ｂと同一ピッチで設けられた周方向溝５ｂとされている点と、前記３個の潤滑剤塗布部材６が、両側の遊星ローラ５の外径面に転接する円筒面を有するローラ状のものとされ、前記キャリヤ４に固定された有底部分円筒状のケース７の底部７ｂで軸方向を固定されている点とが、第１の実施形態のものと異なる。

前記ローラ状の潤滑剤塗布部材６は樹脂で形成され、図１１（ａ）に示すように、その円筒面に遊星ローラ５の周方向溝５ｂに嵌まり込む複数の周方向凸条６ｂが形成され、この凸条６ｂが形成された円筒面で、遊星ローラ５の外径面にグリースを塗布するようになっている。なお、ローラ状の各潤滑剤塗布部材６は、前記有底部分円筒状のケース７に軸方向と外径側を支持されている。なお、第１の実施形態のもののように、遊星ローラ５の外径面に螺旋溝５ａが設けられている場合は、図１１（ｂ）に示すように、潤滑剤塗布部材６の円筒面に、螺旋溝５ａと同一ピッチで逆リードの螺旋凸条６ｃを形成すればよい。

図１２および図１３は、第４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、基本的な構成は第３の実施形態のものと同じであり、前記３個のローラ形状の潤滑剤塗布部材６が、キャリヤ４に設けられた第２の支持軸４ｂに回転自在に支持され、その円筒面が片側のみの遊星ローラ５の外径面に転接している点が異なる。その他の部分は第３の実施形態のものと同じである。

上述した各実施形態では、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螺旋溝や周方向溝を設けたが、螺旋凸条はロータ軸の外径面に設けることもでき、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られる螺旋凸条を周方向凸条とし、遊星ローラの外径面に螺旋溝を設けることもできる。これらの凸条を遊星ローラ側に設け、これと係合する溝を外輪部材側またはロータ軸側に設けることもできる。

また、上述した各実施形態では、遊星ローラの外径面に当接される潤滑剤塗布部材の凹円弧面や円筒面の当接面に、遊星ローラの螺旋溝や周方向溝に嵌まり込む凸条を設けたが、遊星ローラの外径面に螺旋凸条や周方向凸条が設けられる場合は、潤滑剤塗布部材の当接面にこれらの凸条が嵌まり込む溝を設けるとよい。なお、潤滑剤塗布部材の当接面は、凸条や溝のない平坦な面とすることもでき、当接面に溝を設ける場合は、複数の凸条が嵌まり込む幅広の溝とすることもできる。

第１の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図 図１のII−II線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図１の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの螺旋溝を示す正面図 ａは図１の潤滑剤塗布部材を示す正面図、ｂはａのIVb−IVb線に沿った断面図 ａは図１のケースを示す側面図、ｂはａのVb−Vb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 第２の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図 図７のVIII−VIII線に沿った断面図 第３の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図 図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図 ａは図９の潤滑剤塗布部材を示す正面図、ｂはａの変形例を示す正面図 第４の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図 図１２のXIII−ＸIII線に沿った断面図

符号の説明

１ ケーシング
２ 電動モータ
２ａ ロータ軸
３ 外輪部材
３ａ 螺旋溝
３ｂ 螺旋凸条
４ キャリヤ
４ａ、４ｂ 支持軸
５ 遊星ローラ
５ａ 螺旋溝
５ｂ 周方向溝
６ 潤滑剤塗布部材
６ａ 凹円弧面
６ｂ、６ｃ 凸条
７ ケース
７ａ 部分円筒部
７ｂ 底部
７ｃ 孔
８ 針状ころ軸受
９ スラスト玉軸受
１０ 直線駆動部材
１１ スラスト玉軸受
１２ ブーツ
１３ 膜状シール
１４ 止め輪
１５ 樹脂
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 (5)

1. 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、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と、前記各遊星ローラの外径面とに、互いに係合する同一ピッチの螺旋凸条と周方向溝または螺旋溝と周方向凸条、もしくは、同一ピッチでリード角が異なる螺旋凸条と螺旋溝とを設けて、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、
   隣接する前記各遊星ローラの間に、遊星ローラの外径面に軸方向全長にわたって当接して潤滑剤を塗布する複数の扇形状の潤滑剤塗布部材を設け、この潤滑剤塗布部材の扇形の両側に、隣接する遊星ローラの外径面と摺接する凹円弧面を設け、その各潤滑剤塗布部材の端面を軸方向で支持するケースを設け、このケースをキャリヤに軸方向に固定したことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記潤滑剤塗布部材を、両側で隣接する遊星ローラの外径面に同時に当接させるようにした請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記潤滑剤塗布部材の前記遊星ローラの外径面と当接する当接面に、遊星ローラの外径面に設けられた前記凸条と嵌まり合う溝、または前記溝と嵌まり合う凸条を設けた請求項１または２に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 前記潤滑剤塗布部材の少なくとも前記遊星ローラの外径面と当接する部分を樹脂で形成した請求項１乃至３のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
5. 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乃至４のいずれか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。

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