JP5069368B2

JP5069368B2 - 電動式ブレーキ装置

Info

Publication number: JP5069368B2
Application number: JP2011212029A
Authority: JP
Inventors: 嗣人中関
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2025-01-13
Also published as: JP2012032001A

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。

そこで、本発明の課題は、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ブレーキ装置を提供することである。

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、前記電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に配置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、前記遊星ローラの軸心と合致するように中心位置を位置決めされた第１のスラスト軸受で遊星ローラの自転を支持し、前記ロータ軸の軸心と合致するように中心位置を位置決めされた第２のスラスト軸受で遊星ローラの公転を支持した構成を採用した。

すなわち、電動モータのロータ軸の外径面と、ロータ軸の外径側に配置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、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、前記遊星ローラの軸心と合致するように中心位置を位置決めされた第１のスラスト軸受で遊星ローラの自転を支持し、前記ロータ軸の軸心と合致するように中心位置を位置決めされた第２のスラスト軸受で遊星ローラの公転を支持することにより、別途の減速機構を組み込むことなく大きな増力機能を確保できるようにした。また、遊星ローラは広い範囲でロータ軸および外輪部材と転接するので、振動等が付与されても安定して運動の変換と伝達を行なうことができる。

ここで、ロータ軸の１回転に対する遊星ローラの公転数は、ロータ軸と遊星ローラとの径比によって変化するが、１／２〜１／３となり、遊星ローラの公転に対するリードもボールねじ機構のリードの１／５〜１／１０に小さく設計することが可能である。したがって、ねじ軸またはナットの１回転で１リード分の直線運動が得られるボールねじ機構と比較すると、ボールねじ機構の１０倍以上の増力機能を確保することができ、別途の減速機構を不要とすることができる。

前記螺旋状の凸条を、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溝を設け、この螺旋溝に前記螺旋状の凸条を形成する条部材を周着したものとすることにより、螺旋状の凸条を安価で容易に形成することができる。条部材の断面形状は、遊星ローラの周方向溝の断面形状に合わせて、角形や丸形等とすることができる。

本発明の電動式ブレーキ装置は、電動モータのロータ軸の外径面と、ロータ軸の外径側に配置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、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、前記遊星ローラの軸心と合致するように中心位置を位置決めされた第１のスラスト軸受で遊星ローラの自転を支持し、前記ロータ軸の軸心と合致するように中心位置を位置決めされた第２のスラスト軸受で遊星ローラの公転を支持するようにしたので、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することができる。また、遊星ローラは広い範囲でロータ軸および外輪部材と転接するので、振動等が付与されても安定して運動の変換と伝達を行なうことができる。

前記螺旋状の凸条を、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に螺旋状の凸条を形成する条部材を周着したものとすることにより、螺旋状の凸条を安価で容易に形成することができる。

第１の実施形態の電動式ブレーキ装置に用いられる電動式直動アクチュエータを示す切欠き斜視図ａは図１の縦断面図、ｂはａのIIb−IIb線に沿った断面図ａは第２の実施形態の電動式ブレーキ装置に用いられる電動式直動アクチュエータを示す縦断面図、ｂはａのIIIb−IIIb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

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態の電動式ブレーキ装置に用いられる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、外輪部材１の一端側に内嵌された一対の支持部材２に、多極電動モータのステータ３が軸方向で対向するように固定され、支持部材２に玉軸受４で支持されたロータ軸５に取り付けられたロータ６が、対向するステータ３の間で回転するようになっている。また、外輪部材１の他端側の内径面とロータ軸５の外径面との間には、負隙間をもって複数の遊星ローラ７が介在しており、これらの遊星ローラ７がロータ軸５の回転に伴って、ロータ軸５の周りを自転しながら公転するようになっている。遊星ローラ７の外径面、および遊星ローラ７が転接する外輪部材１の内径面とロータ軸５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７が転接する外輪部材１の他端側の内径面には螺旋溝８が設けられて、螺旋溝８に角形断面の条部材９が周着され、この条部材９で外輪部材１の内径面に形成される螺旋状の凸条が嵌まり込む角形断面の周方向溝１０が、各遊星ローラ７の外径面に螺旋状の凸条と等ピッチで設けられている。したがって、ロータ軸５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７は、外輪部材１側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７のロータ６と反対側の端面には、遊星ローラ７の自転を支持するスラスト針状ころ軸受１１と、遊星ローラ７の公転を支持するスラスト針状ころ軸受１２とが順に配設され、これらのスラスト針状ころ軸受１１、１２を介して、各遊星ローラ７の直線運動が被駆動物（図示省略）に伝達されるようになっている。なお、スラスト針状ころ軸受１１は各遊星ローラ７の軸心と合致するように、スラスト針状ころ軸受１２はロータ軸５の軸心と合致するように、それぞれ中心位置を位置決めされるようになっている。

図３（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態の電動式ブレーキ装置に用いられる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、前記螺旋状の凸条が、ロータ軸５の外径面に設けられた螺旋溝８ａに周着された丸形断面の条部材９ａで形成されている点のみが異なる。したがって、この実施形態では、ロータ軸５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７は、ロータ軸５側の螺旋状の凸条との係合によって直線運動する。

図４は、第１の実施形態の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の円筒部２１ａに電動式直動アクチュエータが組み込まれ、前記各遊星ローラ７の直線運動が、スラスト針状ころ軸受１１、１２を介して、手前側のブレーキパッド２３の取り付け板２４に伝達されるようになっている。なお、電動式直動アクチュエータが組み込まれた円筒部２１ａの前端側はブーツ２５でシールされ、後端側は蓋２１ｂで閉塞されている。

１外輪部材
２支持部材
３ステータ
４玉軸受
５ロータ軸
６ロータ
７遊星ローラ
８、８ａ螺旋溝
９、９ａ条部材
１０周方向溝
１１、１２スラスト針状ころ軸受
２１キャリパボディ
２１ａ円筒部
２１ｂ蓋
２２ディスクロータ
２３ブレーキパッド
２４取り付け板
２５ブーツ

Claims

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、
前記電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に配置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、前記遊星ローラの軸心と合致するように中心位置を位置決めされた第１のスラスト軸受で遊星ローラの自転を支持し、前記ロータ軸の軸心と合致するように中心位置を位置決めされた第２のスラスト軸受で遊星ローラの公転を支持したことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
前記螺旋状の凸条が、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溝を設け、この螺旋溝に前記螺旋状の凸条を形成する条部材を周着したものである請求項１に記載の電動式ブレーキ装置。