JP6267900B2 - 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

この発明は、ブレーキパッド等の被駆動部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータおよびその電動式直動アクチュエータを用いた電動式ブレーキ装置に関する。

電動モータを駆動源とする電動式直動アクチュエータとして、特許文献１および特許文献２に記載されたものが従来から知られている。

上記特許文献１および特許文献２に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、電動モータによって回転駆動される回転軸と軸方向に移動自在に支持された外輪部材との間に遊星ローラを組込み、上記回転軸の回転により、その回転軸との接触摩擦によって遊星ローラを自転させつつ公転させ、その遊星ローラの外径面に形成された螺旋溝または円周溝と外輪部材の内径面に設けられた螺旋凸条との噛み合いによって外輪部材を軸方向に移動させるようにしている。

特開２０１０−６５７７７号公報 特開２０１３−９６５２２号公報

ところで、上記特許文献１および特許文献２に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、外輪部材は両端が開口する円筒状とされている。このとき、アウタ側の端部開口から外輪部材の内部に異物が侵入すると、その異物の噛み込みによって遊星ローラの回転が阻害され、外輪部材を軸方向に移動させることができなくなる可能性がある。

そこで、特許文献１および特許文献２に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、外輪部材の開口端部内にキャップ部材を圧入して外輪部材の開口を閉塞しているが、金属同士の圧入であるため、密閉性に問題がある。

そのような問題は、圧入面間に樹脂やゴムを介在し、あるいは、キャップ部材そのものを樹脂やゴムで形成することによって解決することができるが、外輪部材によって直線移動される被駆動部材が電動式ブレーキ装置のブレーキパッドであると、ブレーキパッドの裏面側では２００〜３００℃の高温となるため、樹脂やゴムが劣化し、耐久性に問題が生じる。

この発明の課題は、回転軸の回転によって直動部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータの密封性の向上を図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、ハウジング内に筒状の直動部材をスライド自在に組込み、その直動部材の軸心上に電動モータを駆動源として回転駆動される回転軸を設け、その回転軸と前記直動部材の相互間に、回転軸の回転運動を直動部材の直線運動に変換する回転・運動変換機構を設けた電動式直動アクチュエータにおいて、前記直動部材が、前記ハウジング内にスライド自在に嵌合された円筒部材と、その円筒部材のハウジング開口端側に位置する先端部に結合されて、円筒部材の先端開口を閉塞する押圧部材からなり、前記押圧部材と円筒部材の結合部を、前記ハウジングの先端部と直動部材の先端部間を密封するブーツの内側とした構成を採用したのである。

また、この発明に係る電動式ブレーキ装置においては、電動式直動アクチュエータによりブレーキパッドを直線駆動し、そのブレーキパッドでディスクロータを押圧して、そのディスクロータに制動力を付与するようにした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がこの発明に係る上記電動式直動アクチュエータからなり、その電動式直動アクチュエータにおける直動部材の閉塞端壁にブレーキパッドを接続した構成を採用したのである。

この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、上記のように、押圧部材の結合によって円筒部材の先端開口を閉塞し、その押圧部材と円筒部材の結合部を前記ハウジングの先端部と直動部材の先端部間を密封するブーツの内側としたことにより、円筒部材は押圧部材およびブーツによってシールされる。

このように、円筒部材は、押圧部材およびブーツによってシールされ、そのシールされた密閉空間において押圧部材と円筒部材との結合部を配置しているため、密封性は極めて高く、円筒部材と押圧部材の結合に圧入による結合を採用した場合においても優れた密封性を得ることができ、内部に異物が侵入するのを防止することができる。

ここで、円筒部材と押圧部材の結合部外周に、断面角形とされて前記円筒部材の開口端が後端側の内側壁とされるブーツ取付け用のブーツ溝を形成し、あるいは、押圧部材の外径面にブーツ取付け用のブーツ溝を形成することにより、押圧部材と円筒部材の結合部をブーツの内側とすることができる。

また、円筒部材とで直動部材を形成する押圧部材の先端面に被駆動部材としてのブレーキパッドに設けられた回り止め突起が係合可能な回り止め溝を設けておくと、ブレーキパッドに設けられた回り止め突起を上記回り止め溝に係合させることにより、直動部材を簡単に回転不能状態にすることができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいて、回転・運動変換機構として、直動部材の内径面と回転軸の外径面間に遊星ローラを組み込み、その遊星ローラを上記回転軸を中心にして回転可能なキャリヤにより回転自在に支持し、上記遊星ローラの外径面に、直動部材の内径面に設けられた螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が噛合する円周溝、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噛合する螺旋溝を設け、上記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触により遊星ローラを自転および公転させて上記直動部材を軸方向に移動させるようにしたものを採用することができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、上記のように、押圧部材の結合によって円筒部材の先端開口を閉塞し、その押圧部材と円筒部材の結合部をハウジングの先端部と直動部材の先端部間を密封するブーツの内側としたことにより、円筒部材は押圧部材とブーツによってシールされ、そのシールされた密閉空間において押圧部材と円筒部材との結合部を配置しているため、密封性に優れた電動式直動アクチュエータを得ることができる。

この発明に係る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の実施の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III−IIIに沿った断面図 図１に示す直動部材の先端部を拡大して示す断面図 図４に示す押圧部材の左側面図 押圧部材の他の例を示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、電動式ブレーキ装置は、図示省略した車輪と一体に回転するディスクロータ１０の外周囲にキャリパ１１を設け、そのキャリパ１１の一端部にディスクロータ１０のアウタ側面の外周部と軸方向で対向する爪部１２を設け、その爪部１２でアウタ側ブレーキパッド１３を支持している。

また、ディスクロータ１０のインナ側面の外周部にインナ側ブレーキパッド１４を対向配置し、そのインナ側ブレーキパッド１４をキャリパ１１の他側部に設けられた電動式直動アクチュエータ２０によりディスクロータ１０に向けて移動させるようにしている。

図２に示すように、ディスクロータ１０のインナ側面の外周部にはマウント１７が設けられている。マウント１７はナックルに支持されて固定の配置とされ、その両側部に設けられた対向一対のピン支持片１８のそれぞれにディスクロータ１０に対して直交方向に延びるスライドピン１９が設けられ、そのスライドピン１９のそれぞれによってキャリパ１１がスライド自在に支持されている。

また、マウント１７は、図では詳細に示されていないが、アウタ側ブレーキパッド１３およびインナ側ブレーキパッド１４のそれぞれを回転不能（回り止め）とする状態でディスクロータ１０に向けて移動可能に支持している。

図１に示すように、電動式直動アクチュエータ２０は、キャリパ１１の他端部に一体化された円筒状のハウジング２１を有している。ハウジング２１内には直動部材２２が組み込まれている。

直動部材２２は、ハウジング２１内にスライド可能に組み込まれた円筒部材２３と、その円筒部材２３の先端部に結合された押圧部材２４とからなる。ここで、円筒部材２３の先端部とはハウジング２１のアウタ側開口端に位置する端部をいう。

図４に示すように、押圧部材２４は、円盤部２５の片面外周部に円筒部２６を設けた構成とされ、上記円筒部２６の外径面は開口端に至るに従って小径となる段付きとされて、大径円筒面２６ａ、中径円筒面２６ｂおよび小径円筒面２６ｃが軸方向に設けられ、上記小径円筒面２６ｃが円筒部材２３の先端部内径面に圧入固定されている。

円筒部材２３と押圧部材２４は、上記のように、円筒部材２３の先端部内径面に対する小径円筒面２６ｃの圧入によって結合され、その結合によって円筒部材２３の先端開口が閉塞される。また、結合部の外径面に円筒部材２３の開口端面を後端側の内側壁とし、押圧部材２４の中径円筒面２６ｂとその段部とで構成する断面角形のブーツ溝２７が形成される。

ブーツ溝２７にはブーツ２８の小径側の一端部が取り付けられている。具体的には、押圧部材２４の中径円筒面２６ｂの外径に取り付けられている。ブーツ２８の大径側の他端部はハウジング２１のアウタ側の開口端部の内周に形成されたブーツ溝２９に取り付けられている。そのブーツ２８の取り付けによってハウジング２１のアウタ側の開口端と直動部材２２の先端部間が密閉される。また、円筒部材２３と押圧部材２４の結合部がブーツ２８の内側とされる。

ハウジング２１には、上記ブーツ溝２９よりアウタ側に収縮状態とされたブーツ２８を収容可能とする凹部３０が設けられている。また、ハウジング２１の内径面にはブーツ溝２９よりインナ側にシール溝３１が形成され、そのシール溝３１に組み込まれたシール部材３２が円筒部材２３の外径面に弾性接触してハウジング２１の内径面と円筒部材２３の外径面間をシールしている。

図４および図５に示すように、押圧部材２４における円盤部２５の先端面には回り止め溝３３が形成されている。インナ側ブレーキパッド１４のパッドホルダ１５に押圧部材２４と対向する面に回り止め突起１６が設けられ、その回り止め突起１６と回り止め溝３３の係合によって直動部材２２はインナ側ブレーキパッド１４に対して回り止めされている。

ハウジング２１内には、図１に示すように、直動部材２２のインナ側端部より内側に軸支持部材３４が組込まれている。軸支持部材３４は円盤状をなし、その中央部にはボス部３４ａが設けられている。軸支持部材３４は、ハウジング２１のインナ側端部の内周に設けられた環状突出部３５によってハウジング２１のインナ側端部から抜け出るのが防止されている。

軸支持部材３４のボス部３４ａ内には一対の転がり軸受３６が軸方向に間隔をおいて組込まれ、その転がり軸受３６によって直動部材２２の軸心上に配置された回転軸３７が回転自在に支持されている。

回転軸３７のインナ側の端部は、ハウジング２１のインナ側端部に取付けられたギヤケース３８内に臨んでいる。図１および図２に示すように、ギヤケース３８は、ベースプレート３８ａと、そのベースプレート３８ａの表面を覆うカバー３８ｂとからなる。このギヤケース３８はカバー３８ｂの表面からハウジング２１のインナ側端部にねじ込まれるボルト３９の締め付けによってハウジング２１に固定される。

ギヤケース３８のベースプレート３８ａには電動モータ４０が支持されている。電動モータ４０のロータ軸４１の軸端部はギヤケース３８内に位置し、そのロータ軸４１の回転はギヤケース３８内に組込まれたギヤ減速機構５０によって回転軸３７に伝達されるようになっている。

ギヤ減速機構５０は、電動モータ４０のロータ軸４１に取付けられた入力ギヤ５１の回転を一次減速ギヤ列Ｇ_１および二次減速ギヤ列Ｇ_２により順次減速して回転軸３７の軸端部に取付けられた出力ギヤ５２に伝達し、回転軸３７を回転させるようにしている。

図１に示すように、回転軸３７と直動部材２２の相互間には回転軸３７の回転運動を直動部材２２の軸方向への直線運動に変換する回転・運動変換機構６０が設けられている。

図１および図３に示すように、回転・運動変換機構６０は、直動部材２２と回転軸３７との間に組み込まれた遊星ローラ６１の外周に直動部材２２の内周に設けられた螺旋凸条６２に噛合する螺旋溝６３を同一ピッチで、リード角を相違させて形成し、上記回転軸３７の回転により、その回転軸３７との接触により遊星ローラ６１を自転させつつ公転させて直動部材２２を軸方向に移動させるようにしている。なお、螺旋溝６３に代えて、複数の円周溝を螺旋凸条６２と同一のピッチで軸方向に等間隔に形成してもよい。

ここで、遊星ローラ６１は、回転軸３７を中心にして回転自在に支持されたキャリヤ６４によって回転自在に支持されている。キャリヤ６４は軸方向で対向する一対のディスク６４ａ、６４ｂを有し、一方のディスク６４ａの片面外周部には他方のディスク６４ｂに向けて複数の間隔調整部材６４ｃが周方向に間隔をおいて設けられ、その間隔調整部材６４ｃの端面にねじ込まれるねじ６５の締付けによって一対のディスク６４ａ、６４ｂが互いに連結されている。

一対のディスク６４ａ、６４ｂのそれぞれは、回転軸３７との間に組込まれたすべり軸受６６によって回転自在に支持されており、アウタ側ディスク６４ａを回転自在に支持するすべり軸受６６は回転軸３７の軸端部に嵌合したワッシャ６７および回転軸３７の軸端部に取付けた止め輪６８によって抜止めされている。

また、一対のディスク６４ａ、６４ｂのそれぞれには、軸方向で対向する一対の長孔からなる軸挿入孔６９が周方向に間隔をおいて設けられ、その対向一対の軸挿入孔６９により両端部がスライド自在に支持された複数のローラ軸７０のそれぞれによって遊星ローラ６１が回転自在に支持されている。

複数のローラ軸７０の両端部は、ディスク６４ａ、６４ｂを貫通し、そのディスク６４ａ、６４ｂの外側面から外部に位置する端部外周にリング溝７０ａが形成され、そのリング溝７０ａの溝底面に外接するようにして弾性リング７１が組付けられている。

図４に示すように、弾性リング７１は、周方向の一部に切り離し端を有するＣ形リングからなり、その断面形状が矩形とされている。この弾性リング７１は拡径された状態での組込みとされて縮径方向への復元弾性を有し、その弾性力によりローラ軸７０が内向きに付勢され、遊星ローラ６１が回転軸３７の外径面に圧接されている。このため、回転軸３７が回転すると、その回転軸３７の外径面に対する摩擦接触によって遊星ローラ６１が接触回転する。

図１に示すように、キャリヤ６４におけるインナ側ディスク６４ｂと遊星ローラ６１の軸方向の対向部間には、遊星ローラ６１側から順に、スラスト軸受７２、加圧板７３および受圧板７４が組み込まれ、加圧板７３と受圧板７４は球面座７５を介して接触している。また、受圧板７４とローラ軸７０の嵌合面間には隙間が設けられ、その隙間の範囲内においてローラ軸７０と加圧板７３は調心自在とされている。

また、キャリヤ６４におけるインナ側ディスク６４ｂと回転軸３７を回転自在に支持する前述の軸支持部材３４間にはバックアッププレート７６とスラスト軸受７７とが組み込まれ、直動部材２２から遊星ローラ６１を介してキャリヤ６４に負荷される軸方向の反力を上記スラスト軸受７７で支持するようなっている。

実施の形態で示す電動式ブレーキ装置は上記の構成からなり、図１は、ディスクロータ１０に対する制動力の解除状態を示し、一対のブレーキパッド１３、１４はディスクロータ１０に対して離反している。

上記のような制動力の解除状態において、図２に示す電動モータ４０を駆動すると、その電動モータ４０のロータ軸４１の回転がギヤ減速機構５０により減速されて図１に示す回転軸３７に伝達される。

回転軸３７の外径面には、複数の遊星ローラ６１のそれぞれ外径面が弾性接触しているため、上記回転軸３７の回転により遊星ローラ６１が回転軸３７との接触摩擦により、自転しつつ公転する。

このとき、遊星ローラ６１の外径面に形成された螺旋溝６３は直動部材２２の内径面に設けられた螺旋凸条６２に噛合しているため、その螺旋溝６３と螺旋凸条６２の噛合によって、直動部材２２が軸方向に移動し、その直動部材２２に当接されたインナ側ブレーキパッド１４がディスクロータ１０に当接し、そのディスクロータ１０を軸方向に押圧し始める。その押圧力の反力により爪部１２に支持されたアウタ側ブレーキパッド１３がディスクロータ１０に接近する方向に向けてキャリパ１１が移動し、アウタ側ブレーキパッド１３がディスクロータ１０に当接して、そのアウタ側ブレーキパッド１３がインナ側ブレーキパッド１４とでディスクロータ１０の外周部を軸方向両側から強く挟持し、ディスクロータ１０に制動力が負荷される。

ディスクロータ１０の制動後、電動モータ４０を逆転させると、直動部材２２が図１に示す位置まで後退動し、アウタ側ブレーキパッド１３およびインナ側ブレーキパッド１４がディスクロータ１０の挟持を解除し、制動力の解除状態とされる。

実施の形態においては、円筒部材２３の先端開口を、その円筒部材２３の先端部に結合される押圧部材２４によって閉塞し、その押圧部材２４と円筒部材２３の結合部をハウジング２１の先端部と直動部材２２の先端部間を密封するブーツ２８の内側としたことにより、円筒部材２３は押圧部材２４とブーツ２８によってシールされることになり、直動部材２２の内部に異物が侵入するようなことはない。このため、電動式直動アクチュエータが異物の噛み込みによって作動不能になるという不都合の発生はない。

図４においては、円筒部材２３と押圧部材２４の結合部の外周にブーツ２８の一端部を取付けるブーツ溝２７を設けたが、図６に示すように、押圧部材２４の外径面に凹部を形成してブーツ溝２７を設けるようにしてもよい。

１０ ディスクロータ
１３ ブレーキパッド
１４ ブレーキパッド
１６ 回り止め突起
２０ 電動式直動アクチュエータ
２１ ハウジング
２２ 直動部材
２３ 円筒部材
２４ 押圧部材
２７ ブーツ溝
３３ 回り止め溝
３７ 回転軸
４０ 電動モータ
６０ 回転・運動変換機構
６１ 遊星ローラ
６２ 螺旋凸条
６３ 螺旋溝
６４ キャリヤ

Claims (4)

1. ハウジング内に筒状の直動部材をスライド自在に組込み、その直動部材の軸心上に電動モータを駆動源として回転駆動される回転軸を設け、その回転軸と前記直動部材の相互間に、回転軸の回転運動を直動部材の直線運動に変換する回転・運動変換機構を設けた電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記直動部材が、前記ハウジング内にスライド自在に嵌合された円筒部材と、その円筒部材のハウジング開口端側に位置する先端部に結合されて、円筒部材の先端開口を閉塞する押圧部材からなり、前記押圧部材は、円盤部の片面外周部に円筒部を設けたものであり、前記円筒部の外径面は、開口端に向かって小径となるように大径円筒面、中径円筒面および小径円筒面が軸方向に設けられており、前記小径円筒面が前記円筒部材の先端部内径面に圧入固定され、前記ハウジングの先端部と前記直動部材の先端部間を密封するブーツを備え、前記ブーツの小径側の一端部が前記押圧部材の中径円筒面の外径に取り付けられ、前記押圧部材と円筒部材の結合部を前記ブーツの内側としたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記押圧部材の先端面に、被駆動部材に設けられた回り止め突起が係合可能な回り止め溝を設けた請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記回転・運動変換機構が、前記直動部材の内径面と前記回転軸の外径面間に遊星ローラを組み込み、その遊星ローラを前記回転軸を中心にして回転可能なキャリヤにより回転自在に支持し、前記直動部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記遊星ローラの外径面に、前記直動部材の内径面に設けられた螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が噛合する円周溝、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噛合する螺旋溝を設け、前記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触により遊星ローラを自転および公転させて前記直動部材を軸方向に移動させる構成とされた請求項１または２に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 電動式直動アクチュエータによりブレーキパッドを直線駆動し、そのブレーキパッドでディスクロータを押圧して、そのディスクロータに制動力を付与するようにした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が請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータからなり、その電動式直動アクチュエータにおける直動部材の閉塞端壁にブレーキパッドを接続したことを特徴とする電動式ブレーキ装置。

Images