JP6407704B2 - 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。

電動モータのロータ軸の回転運動を運動変換機構によって軸方向に移動自在に支持された被駆動部材の直線運動に変換する電動式直動アクチュエータとして下記の特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

その特許文献１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外輪部材との間に複数の遊星ローラを組込み、その遊星ローラを回転軸を中心にして回転自在に支持されたキャリアで回転自在に支持し、上記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触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突条との噛み合いによって外輪部材またはキャリアを相対的に軸方向に直線移動させるようにしている。

また、複数の遊星ローラのそれぞれとキャリアを形成する一対のディスクの一方のディスクの対向面間にスラストころ軸受を組み込み、そのスラストころ軸受によって遊星ローラに負荷されるスラスト荷重を支持し、遊星ローラの自転による回転抵抗の低減化を図るようにしている。

上記電動式直動アクチュエータにおいては、遊星ローラに設けられた螺旋溝または円周溝と外輪部材に設けられた螺旋突条との噛み合いによって外輪部材またはキャリアを相対的に軸方向に直線移動させる構成であるため、遊星歯車式等の減速機構を別途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、直動ストロークが比較的小さい電動式ブレーキ装置への採用に好適であるという特徴を有している。

特開２０１０−９０９５９号公報

ところで、特許文献１に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、複数の遊星ローラのそれぞれを回転自在に支持するスラストころ軸受が、複数のスラストころを保持器によって放射状に保持するスラスト保持器ころと単一の軌道盤とからなり、そのスラスト保持器ころと軌道盤とを遊星ローラを回転自在に支持するローラ軸のそれぞれに対して別々に組込む必要があるため、キャリアの組立てに手間がかかり、また、組み付け順序の間違いによって組み付け位置に間違いが生じたり組み込み忘れを生じる可能性があった。

この発明の課題は、スラストころ軸受の部品点数を低減し、遊星ローラを支持するキャリアの組立ての容易化を図ることである。

上記の課題を解決するため、第１の発明においては、ハウジング内に円筒状の外輪部材を組込み、その外輪部材の軸心上に電動モータによって回転駆動される回転軸を設け、その回転軸の外径面と前記外輪部材の内径面間に組み込まれた複数の遊星ローラを前記回転軸を中心にして回転自在に支持されたキャリアによって回転自在に支持し、その遊星ローラの外径面には前記外輪部材の内径面に設けられた螺旋突条に噛合する螺旋溝または円周溝を形成し、前記遊星ローラのそれぞれと前記キャリアに設けられたディスクの対向面間に、前記遊星ローラに負荷されるスラスト荷重を支持するスラスト保持器ころを組み込み、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外輪部材とキャリアを相対的に軸方向に直線移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、前記複数のスラスト保持器ころと前記ディスクの対向面間に前記複数のスラスト保持器ころのそれぞれに共通の環状軌道盤を組み込んだ構成を採用したのである。

上記構成からなる電動式直動アクチュエータにおいて、軌道盤を金属部材の塑性加工により成形してコストの低減を図り、スラスト保持器ころと対向する軌道面を熱処理して硬度を高めて耐久性の向上を図るのがよい。

また、第２の発明においては、上記第１の発明に係る環状軌道盤を省略し、キャリアにおけるディスクのスラスト保持器ころと対向する内側面を複数のスラスト保持器ころのそれぞれに共通の軌道面とした構成を採用したのである。

上記第２の発明に係る電動式直動アクチュエータにおいて、ディスクを金属部材の塑性加工により成形し、スラスト保持器ころのころを転がり案内する軌道面を熱処理して硬度を高めて耐久性の向上を図るのがよい。

さらに、第３の発明においては、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として上記第１の発明又は第２の発明に係る電動式直動アクチュエータを用いた構成を採用したのである。

上記の構成からなる電動式直動アクチュエータにおいて、電動モータの駆動により回転軸を回転すると、その回転軸との摩擦接触によって遊星ローラが自転しつつ公転し、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突条の噛合により外輪部材またはキャリアが相対的に軸方向に直線移動する。

このため、外輪部材またはキャリアに電動式ブレーキ装置のブレーキパッドを接続することにより、ブレーキパッドを直線駆動してディスクロータに押し付けることができ、ディスクロータに制動力を付与することができる。

第１の発明のように、環状軌道盤を複数のスラスト保持器ころのそれぞれに共通とし、あるいは、第２の発明のように、キャリアにおけるディスクのスラスト保持器ころと対向する内側面を複数のスラスト保持器ころのそれぞれに共通の軌道面とすることにより、スラストころ軸受の部品点数を低減し、キャリアの組立ての容易化を図り、部品の組込み間違いや、組み込み忘れを防止することができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータの実施の形態を示す縦断面図 図１の一部を拡大して示す断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図２のIV−IV線に沿った断面図 スラスト保持器ころを示す正面図 図１の共通軌道盤の組み込み部を拡大して示す断面図 この発明に係る電動式直動アクチュエータの他の実施の形態を示す断面図 この発明に係る電動式ブレーキ装置の実施の形態を示す縦断面図 図８の右側面図

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乃至図６は、図８および図９に示す電動式ブレーキ装置に採用された電動式直動アクチュエータＡを示す。

図８および図９に示す電動式ブレーキ装置においては、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Ａ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。

ディスクロータ１０のインナ側面の外周部にはマウント１５が設けられている。マウント１５は図示省略したナックルに支持されて固定の配置とされている。マウント１５の両側部には対向一対のピン支持片１６が設けられ、そのピン支持片１６のそれぞれ端部にディスクロータ１０に対して直交方向に延びるスライドピン１７が設けられ、そのスライドピン１７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１５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Ａはハウジング２０を有する。ハウジング２０は、図８に示すキャリパ１１に一体的に設けられて筒状をなし、その内側には筒状の外輪部材２１がスライド自在に組み込まれている。

ハウジング２０の一端には径方向外方に向けてベースプレート２２が設けられ、そのベースプレート２２の外側面およびハウジング２０の一端開口がカバー２３によって覆われており、上記ベースプレート２２とカバー２３とでギヤケースを形成している。

ベースプレート２２には電動モータ２４が支持され、その電動モータ２４のロータ軸２５の回転は、ベースプレート２２とカバー２３とで形成されるギヤケース内のギヤ減速機構３０により減速されて出力される。

図１および図９に示すように、ギヤ減速機構３０は、電動モータ２４のロータ軸２５に取付けられた入力ギヤ３１と、その入力ギヤ３１に噛合する中間ギヤ３２と、その中間ギヤ３２に噛合する出力ギヤ３３とからなり、上記出力ギヤ３３の外径は入力ギヤ３１の外径より大径とされている。

図１に示すように、出力ギヤ３３は回転軸３４の一端部に支持されている。回転軸３４はハウジング２０の一端部内に組み込まれた軸支持部材３５を貫通し、その貫通部に組み込まれた複数の軸受３６により回転自在に支持されて外輪部材２１と同軸上の配置とされている。

ここで、軸支持部材３５は、ハウジング２０の内径面に取り付けられた止め輪３７と、ハウジング２０の一端部に設けられた内向きのフランジ３８によって軸方向に位置決めされている。

図１および図２に示すように、回転軸３４上には、その回転軸３４を中心にして外輪部材２１内で回転可能なキャリア４０が組み込まれている。図２および図３に示すように、キャリア４０は、軸方向で対向する一対のディスク４１ａ、４１ｂと、そのディスク４１ａ、４１ｂ間の間隔を一定に保持する複数の柱部材４２からなる。

一対のディスク４１ａ、４１ｂのそれぞれには軸方向で対向する一対の接続孔４３の複数が周方向に等間隔に形成され、その軸方向で対向する一対の接続孔４３に柱部材４２の両端部が負の嵌め合い隙間をもって嵌合されている。すなわち、柱部材４２の両端部が接続孔４３に圧入嵌合され、その圧入嵌合によりディスク４１ａ、４１ｂと柱部材４２は結合状態とされてキャリア４０の組立てとされている。

ここで、図３に示すように、柱部材４２は４本とされ、その４本の柱部材４２が周方向に９０°の間隔をおいて設けているが、柱部材４２の数は４本に限定されるものではなく、少なくとも３本以上あればよい。

キャリア４０は、図２に示すように、一対のディスク４１ａ、４１ｂのそれぞれの内径面に組み込まれたすべり軸受４４により回転軸３４を中心にして回転自在に支持され、上記回転軸３４の軸端部に取付けられた止め輪４５により回転軸３４の軸端から抜け出るのが防止されている。

キャリア４０における一対のディスク４１ａ、４１ｂのそれぞれには、軸方向で対向する一対の軸挿入孔４６が周方向に間隔をおいて形成されている。対向一対の軸挿入孔４６のそれぞれにはローラ軸４７の軸端部が挿入され、それぞれのローラ軸４７に対向一対の軸受４８が嵌合され、その軸受４８によって遊星ローラ４９が回転自在に支持されている。

ここで、一対のディスク４１ａ、４１ｂに形成された軸挿入孔４６は径方向に長い長孔とされている。ローラ軸４７はその長孔の両端に当接する範囲において移動自在とされ、それぞれのローラ軸４７の軸端部を包み込むようにかけ渡された径方向に弾性変形可能な弾性リング５０によりローラ軸４７が内向きに付勢されて、遊星ローラ４９が回転軸３４の外径面に押し付けられている。このため、回転軸３４が回転すると、その回転軸３４の外径面に対する摩擦接触によって遊星ローラ４９が回転するようになっている。

図２および図３に示すように、遊星ローラ４９の外径面には、外輪部材２１に設けられた断面Ｖ字状の螺旋突条５１のピッチと同一のピッチで複数の円周溝５２が形成され、その円周溝５２に螺旋突条５１が噛合している。なお、円周溝５２に代えて、螺旋突条５１とリード角が相違してピッチが同一とされた螺旋溝を形成してもよい。

キャリア４０における一対のディスク４１ａ、４１ｂのうち、軸支持部材３５側に位置するインナ側ディスク４１ａと複数の遊星ローラ４９のそれぞれの対向部間にはスラスト保持器ころ５３が組み込まれている。

図４乃至図６に示すように、スラスト保持器ころ５３は、環状板から成る保持器５４に径方向に長く延びる複数のポケット５５を放射状に設け、それぞれのポケット５５にころ５６を組み込んだ構成とされ、上記ポケット５５の開口部における幅寸法はころ５６の外径より小さくされてころ５６を抜止めしている。

遊星ローラ４９の端面４９ａは軌道面とされ、その軌道面４９ａでころ５６が転がり案内される。軌道面４９ａは熱処理されて硬度が高められている。また、軌道面４９ａは研磨加工されて面粗さＲａが０．２以下とされている。

複数のスラスト保持器ころ５３とキャリア４０におけるインナ側ディスク４１ａの対向面間には、複数のスラスト保持器ころ５３のそれぞれに共通の軌道盤５７が組み込まれている。

軌道盤５７は、環状をなし、回転軸３４が挿通される中心孔５８の周囲に複数のローラ軸４７のそれぞれが挿通される軸挿入孔６０と、キャリア４０の複数の柱部材４２のそれぞれが挿通される挿通孔６１が設けられている。

軌道盤５７は、金属部材のプレスによる塑性加工により成形され、スラスト保持器ころ５３のころ５６を転がり案内する軌道面６２は熱処理され、面粗さＲａは０．２以下とされている。

図１に示すように、キャリア４０におけるインナ側ディスク４１ａと回転軸３４を回転自在に支持する前述の軸支持部材３５間にはバックアッププレート６３とスラスト軸受６４とが組み込まれ、外輪部材２１から遊星ローラ４９を介してキャリア４０に負荷される軸方向の反力を上記スラスト軸受６４で支持するようになっている。

外輪部材２１のアウタ側端部内にはカバー６５が嵌合されている。外輪部材２１の先端面には回り止め溝６６が形成され、その回り止め溝６６と図８に示すインナ側ブレーキパッド１４のバックプレート１８に設けられた回り止め突起１９の係合によって外輪部材２１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２０と外輪部材２１のアウタ側端部間にはブーツ６７が取り付けられ、そのブーツ６７によってハウジング２０のアウタ側の開口端と外輪部材２１の先端部間が密閉されている。

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８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１に示す電動モータ２４を駆動すると、その電動モータ２４のロータ軸２５の回転がギヤ減速機構３０により減速されて回転軸３４に伝達され、回転軸３４が制動方向に回転する。

回転軸３４の外径面には、複数の遊星ローラ４９のそれぞれ外径面が弾性接触しているため、上記回転軸３４の回転により遊星ローラ４９が回転軸３４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４９の外径面に形成された円周溝５２は外輪部材２１の内径面に設けられた螺旋突条５１に噛合しているため、その円周溝５２と螺旋突条５１の噛合によって外輪部材２１が軸方向に移動し、その外輪部材２１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に当接して、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。

上記のような制動力の付与時、外輪部材２１から遊星ローラ４９に軸方向荷重が負荷され、その軸方向荷重はスラスト保持器ころ５３と共通軌道盤５７の接触部で支持される。ここで、ころ５６は共通軌道盤５７の軌道面６２によって転がり案内されるため、遊星ローラ４９は常に円滑に回転する。

ディスクロータ１０の制動後、電動モータ２４のロータ軸２５を逆回転させると、図１に示す回転軸３４が前述と逆方向に減速回転され、自転しつつ公転する遊星ローラ４９の円周溝５２と螺旋突条５１の噛合によって外輪部材２１が図８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。

実施の形態で示す電動式直動アクチュエータＡにおいては、図６に示すように、キャリア４０におけるインナ側ディスク４１ａと複数の遊星ローラ４９のそれぞれの対向部間にスラスト保持器ころ５３を組み込み、その複数のスラスト保持器ころ５３とインナ側ディスク４１ａの対向面間に、複数のスラスト保持器ころ５３のそれぞれに共通の軌道盤５７を組み込んで遊星ローラ４９を回転自在に支持するスラストころ軸受を形成しているため、複数のスラスト保持器ころのそれぞれに軌道盤を設けたスラストころ軸受を採用する場合に比較して部品点数を大幅に低減することができる。

その結果、キャリア４０の組立ての容易化を図り、スラストころ軸受を形成する部品の組込み間違いや、組み込み忘れの防止に効果を挙げることができる。

図７は、電動式直動アクチュエータの他の実施の形態を示す。この実施の形態においては、図６に示す共通の軌道盤５７を省略し、キャリア４０におけるインナ側ディスク４１ａのスラスト保持器ころ５３と対向する内側面を複数のスラスト保持器ころ５３のそれぞれに共通の軌道面６８としている点で図６と相違している。このため、図６と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。

ここで、ディスク４１ａは金属部材のプレスによる塑性加工により成形され、スラスト保持器ころ５３のころ５６を転がり案内する軌道面６８が熱処理され、研磨加工されて面粗さＲａが０．２以下とされている。

図７に示すように、インナ側ディスク４１ａのスラスト保持器ころ５３と対向する内側面を複数のスラスト保持器ころ５３のそれぞれに共通の軌道面６８とすることにより、図６に示すものと比較して部品点数をさらに低減することができ、キャリア４０の組立てのさらなる容易化を図り、スラストころ軸受を形成する部品の組込み間違いや、組み込み忘れの防止により効果を挙げることができる。

Ａ 電動式直動アクチュエータ
１０ ディスクロータ
１３、１４ ブレーキパッド
２０ ハウジング
２１ 外輪部材
２４ 電動モータ
３４ 回転軸
４０ キャリア
４１ａ、４１ｂ ディスク
４９ 遊星ローラ
４９ａ 端面（軌道面）
５１ 螺旋突条
５２ 円周溝
５３ スラスト保持器ころ
５７ 軌道盤
６２ 軌道面
６８ 軌道面

Claims (5)

1. ハウジング（２０）内に円筒状の外輪部材（２１）を組込み、その外輪部材（２１）の軸心上に電動モータ（２４）によって回転駆動される回転軸（３４）を設け、その回転軸（３４）の外径面と前記外輪部材（２１）の内径面間に組み込まれた複数の遊星ローラ（４９）を前記回転軸（３４）を中心にして回転自在に支持されたキャリア（４０）によって回転自在に支持し、その遊星ローラ（４９）の外径面には前記外輪部材（２１）の内径面に設けられた螺旋突条（５１）に噛合する螺旋溝または円周溝（５２）を形成し、前記遊星ローラ（４９）のそれぞれと前記キャリア（４０）に設けられたディスク（４１ａ）の対向面間に、前記遊星ローラ（４９）に負荷されるスラスト荷重を支持するスラスト保持器ころ（５３）を組み込み、前記回転軸（３４）の回転により、その回転軸（３４）との摩擦接触により遊星ローラ（４９）を自転および公転させて前記外輪部材（２１）とキャリア（４０）を相対的に軸方向に直線移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記複数のスラスト保持器ころ（５３）と前記ディスク（４１ａ）の対向面間に、複数のスラスト保持器ころ（５３）のそれぞれに共通の環状軌道盤（５７）を組み込んだことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記軌道盤（５７）が、塑性加工により成形されて、スラスト保持器ころ（５３）と対向する軌道面（６２）が熱処理された請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. ハウジング（２０）内に円筒状の外輪部材（２１）を組込み、その外輪部材（２１）の軸心上に電動モータ（２４）によって回転駆動される回転軸（３４）を設け、その回転軸（３４）の外径面と前記外輪部材（２１）の内径面間に組み込まれた複数の遊星ローラ（４９）を前記回転軸（３４）を中心にして回転自在に支持されたキャリア（４０）によって回転自在に支持し、その遊星ローラ（４９）の外径面には前記外輪部材（２１）の内径面に設けられた螺旋突条（５１）に噛合する螺旋溝または円周溝（５２）を形成し、前記遊星ローラ（４９）のそれぞれと前記キャリア（４０）に設けられたディスク（４１ａ）の対向面間に、前記遊星ローラ（４９）に負荷されるスラスト荷重を支持するスラスト保持器ころ（５３）を組み込み、前記回転軸（３４）の回転により、その回転軸（３４）との摩擦接触により遊星ローラ（４９）を自転および公転させて前記外輪部材（２１）とキャリア（４０）を相対的に軸方向に直線移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記ディスク（４１ａ）の前記スラスト保持器ころ（５３）と対向する内側面を複数のスラスト保持器ころ（５３）のそれぞれに共通の軌道面（６８）としたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
4. 前記ディスク（４１ａ）が、塑性加工により成形されて、前記軌道面（６８）が熱処理された請求項３に記載の電動式直動アクチュエータ。
5. 電動式直動アクチュエータ（Ａ）によりブレーキパッド（１４）を直線駆動し、そのブレーキパッド（１４）でディスクロータ（１０）を押圧して、そのディスクロータ（１０）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（Ａ）が請求項１乃至４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ることを特徴とする電動式ブレーキ装置。

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