JP6501678B2 - 直動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、直動アクチュエータに関する。

従来の電動倍力ブレーキ装置に用いられる直動アクチュエータは、ボールねじ機構のボルト部を構成するピストンの先端にスプライン軸部材が接続されている。また、ピストンには、油圧発生装置とは反対側に、ブレーキペダルに連結されたインプットロッドが連結されている（例えば、特許文献１等参照）。
ブレーキペダルからの踏力は、インプットロッド、ピストン、スプライン軸部材を介して、油圧発生装置に伝達される。

また、モータの回転駆動力は、ボールねじ機構により、ピストンの往復動へと変換されて、前記スプライン軸部材に伝達されることにより、所望の油圧を油圧発生装置から発生させることができる。

特公平６−９９６４号公報

しかしながら、踏力を受圧するスプライン軸部材は、ブレーキペダルとは、反対側に位置している。このため、スプライン軸部材を支点として、ピストンが径方向に揺動したり、あるいは周方向に捩じれて、ブレーキペダルに振動として伝わる可能性があった。
本発明の課題は、ペダルフィールを向上させることが可能な直動アクチュエータを提供することである。

本発明は、ピストンのうち、スプライン軸が接続される一端部とは反対側の他端部に、モータよりもブレーキペダル側にて該ピストンを保持する弾発部材を設けた。

弾発部材は、ハウジングに弾接する３か所の弾性係止部によって、ピストンを径方向の中心に向けて付勢して、ピストンの径方向中心位置をスプライン軸と一致させるように保持する。

このため、スプライン軸部材を支点とするピストンの径方向への揺動が抑制されて、適正位置に保たれ、ブレーキペダルに伝達される振動を減少させることができる。

また、弾性係止部は、二股状に一対の当接片を備え、当接片同士間では、近接，離反方向に変形可能に構成されている。

これによれば、弾性係止部とハウジングとの間に生じる抵抗が当接片の変形により減少する。このため、ピストンをモータハウジングに容易に装着できる。

本発明によれば、ペダルフィールを向上させた直動アクチュエータを提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態により明らかにされる。

電動ブレーキブースタの構成を説明する軸方向に沿った位置での断面図である。 本発明の一実施形態にかかる直動アクチュエータで、弾発部材が設けられた電動ブレーキブースタの構成を説明し、軸方向に沿った位置での断面図である。 本発明の一実施形態にかかる直動アクチュエータで、ピストンの他端部に設けられた弾発部材の構成を説明する要部の斜視図である。

［電動ブレーキブースタの概略構成］
図１は、電動ブレーキブースタ１の構成を説明する軸方向に沿った位置での断面図である。電動ブレーキブースタ１は、電動モータ（以下、モータと記す）の回転駆動力を用いて踏力と同様に油圧ブレーキ機構を動作させる直動アクチュエータ１０を備えている。
直動アクチュエータ１０は、モータ５０の回転駆動力をボールねじ機構４０を用いてピストン７の往復動へと変換する。

そして、ピストン７は、ブレーキペダル１３の踏力とともに、スプライン軸部材８を介して油圧発生装置１１にアシスト力を伝達することができる。これにより、直動アクチュエータ１０は、所望の油圧を油圧発生装置から発生させることができる。

このうち、比較例の電動ブレーキブースタ１は、ボールねじ機構４０、モータ５０を収容するモータハウジング２および、直動アクチュエータ１０を有している。モータ５０のロータ３は、ベアリング部材４，４を介してモータハウジング２の内側に、軸方向への移動を規制されつつ、回転自在となるように支持されている。

ロータ３の内周部には、ボールねじケース５が嵌合されている。ボールねじケース５の内周面には、ボールねじ機構４０のナット部としての雌ネジ部５ａが形成されている。

また、モータハウジング２には、ピストン７が往復動自在となるように収容されている。ピストン７は、ブレーキペダル１３とスプライン軸部材８との間に位置して、ブレーキペダル１３からの踏力をスプライン軸部材８を介して油圧発生装置１１に伝達する。

さらに、ピストン７の外周面には、ボールねじ機構４０のボルト部としての雄ネジ部７ｅが形成されている。この雄ネジ部７ｅは、前記雌ネジ部５ａと噛合されることにより、モータ５０の回転動をピストン７の往復動へと変換する。

ピストン７の一端部７ａには、スプライン軸部材８の後端部が押圧可能に接続されている。また、スプライン軸部材８は、前記モータハウジング２に固設されているボールスプラインケース９に挿入されている。そしてボールスプラインケース９は、スプライン軸部材８を回転不能で、かつ軸方向へ摺動可能となるように支持している。
このため、ピストン７の軸方向への往復動に伴い、スプライン軸部材８は、ボールスプラインケース９内を軸方向に沿って往復動する。

スプライン軸部材８の先端部８ａは、ブレーキ油圧を発生させる油圧発生装置１１の油圧ピストン１１ａに押圧可能に当接されている。

また、ピストン７のうち、スプライン軸部材８が接続される一端部７ａとは反対側の他端部７ｂには、ピストン７の軸方向に沿って中空円筒形状を呈するロッド開口７ｃが凹設形成されている。ロッド開口７ｃには、ブレーキペダル１３を連結したインプットロッド１４の先端１４ａが挿通されて底部７ｄに連結されている。

さらに、ブレーキペダル１３には、踏力を検出する踏力センサ１５が設けられている。なおインプットロッド１４の周囲には、防塵ブーツ１６が装着されている。この防塵ブーツ１６は、モータハウジング２から突出したピストン７の他端部７ｂの外周面からモータハウジング２のピストン開口周縁まで、主にピストン７がモータハウジング２から突出している部分を覆い、ピストン７の摺動動作に応じて伸縮可能としている。

このように構成された比較例の電動ブレーキブースタ１では、踏力センサ１５で検出された踏力に応じて、制御用の電流を与えられた直動アクチュエータ１０のモータ５０が所望のトルクにて、ロータ３を回転させる。

ロータ３の回転力は、ボールねじケース５を回転させて、雌ネジ部５ａから図示せぬボールを介して雄ネジ部７ｅに伝達される。これにより、ロータ３の回転力は、回転が規制されているピストン７の軸方向の力に変換され、ピストン７を往復動させることができる。

電動ブレーキブースタ１の軸方向の力は、ブレーキペダル１３の踏力とともに、スプライン軸部材８を介して油圧発生装置１１の油圧ピストン１１ａを押圧する。
これにより、ブレーキペダル１３からピストン７へ伝達された踏力に対して適切な倍力が油圧発生装置１１に伝えられる。

［直動アクチュエータの構成］
比較例として示す図１の直動アクチュエータ１０は、油圧発生装置１１に踏力を伝達するスプライン軸部材８を、ピストン７を挟んでブレーキペダル１３とは反対側の一端部７ａに接続している。

このため、ブレーキペダル１３からの踏力がインプットロッド１４に加えられる方向によっては、スプライン軸部材８を支点としてピストン７が軸中心位置から位置ずれして径方向に揺動したり、あるいは捩れたりする場合がある。
このような場合、ボールねじ機構４０を構成する雄ネジ部７ｅとボールを介して係合している雌ネジ部５ａとの間の隙間でピストン７がスプライン軸部材８を支点とした曲げ振動や捩じり振動を発生し、ブレーキペダル１３に振動として伝わる可能性があった。
また、ピストン７に形成された雄ネジ部７ｅのアライメントが悪化し、ボールねじ機構４０の摺動抵抗が増大して伝達効率が低下するおそれもあった。

そこで、本実施形態の直動アクチュエータ１１０を備えた電動ブレーキブースタ１０１では、振動の発生を抑制して、ペダルフィールを向上させることが可能な直動アクチュエータを提供することを目的とする。
[本実施形態の構成]
このため、本実施形態の直動アクチュエータ１１０は、ボールねじ機構４０のピストン１７のうち、スプライン軸部材８が接続される一端部７ａとは反対側の他端部７ｂに、ボールねじ機構４０の軸中心位置を保持する弾発部材２０を設けている。

図２および図３は、本実施形態の直動アクチュエータ１１０を備える電動ブレーキブースタ１０１の構成を説明するものである。なお、前記比較例と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して一部説明を省略し、主に比較例の電動ブレーキブースタ１との相違点を中心として説明する。

このうち、図２は、直動アクチュエータ１１０の軸方向に沿った縦断面図で、図１に対応する位置にて構成を説明するものである。

本実施形態の直動アクチュエータ１１０は、ピストン１７のうち、スプライン軸部材８が接続される一端部７ａとは反対側の他端部１７ｂに、ピストン１７の位置を保持する弾発部材２０が設けられている。

本実施形態の弾発部材２０は、ピストン１７の他端部１７ｂの外周面に装着される環状部２１と、この環状部２１の外側面から一体に突設される３か所の弾性係止部２２…とを有している。

そして、この弾性係止部２２…をそれぞれモータハウジング２から突設されたシリンダ部２ａの内側に弾接させて、前記ピストン１７の軸中心をスプライン軸部材８の軸中心と一致させるように保持している。

図３は、本実施形態の直動アクチュエータ１１０に設けられる弾発部材２０を示し、ピストン１７の他端部１７ｂと、モータハウジング２の円筒状のシリンダ部２ａの内側面との間に弾発部材２０が設けられている様子を説明する要部の斜視図である。

この実施形態の弾発部材２０は、摺動性や制振性の良い高分子材料の例えば、樹脂やゴムなどの弾性部材を用いて、環状部２１およびそれぞれの弾性係止部２２…を一体に形成している。このうち、弾発部材２０の環状部２１は、一定の幅方向寸法Ｗを有して円環状に形成されている。
また、この実施形態の弾性係止部２２…は、環状部２１の外周面上から、均等間隔（ａ１＝ａ２＝ａ３）を置いて３か所設けられていて、径方向外側に向けてそれぞれ突設されている。

各弾性係止部２２は、一対の当接片２３，２３をそれぞれ設けている。また、各当接片２３，２３は、環状部２１とほぼ同じ一定の幅方向寸法Ｗをそれぞれ有している。そして、当接片２３，２３間同士では、近接，離反方向へ変形可能となるように構成されている。

また、この実施形態のモータハウジング２には、ピストン１７の他端部１７ｂに対応して、他端部１７ｂと軸方向で同じ位置までブレーキペダル１３方向に中空円筒状を呈して突設されたシリンダ部２ａが一体に形成されている。

シリンダ部２ａの内側面には、弾性係止部２２…とそれぞれ対向する位置から３か所、係合溝２ｃ…が形成されている。この実施形態の係合溝２ｃは、それぞれ径方向内側を開放する略台形形状を呈するように凹設されている。各係合溝２ｃは、シリンダ部２ａの軸方向に形成されてピストン１７と共に弾性係止部２２が摺動可能とされる。

そして、図３に示すように、弾発部材２０を他端部１７ｂに装着したピストン１７は、これらの係合溝２ｃ…に、前記弾性係止部２２…をそれぞれ係合させた状態で、モータハウジング２のシリンダ部２ａの軸中心に、他端部１７ｂの径方向中心を位置させて、支持されるように構成されている。

詳しくは、各弾性係止部２２…は、これらの係合溝２ｃ…の内側に、一対の当接片２３，２３の各外側面をそれぞれ拡開方向へ弾接させて係着している。
弾性係止部２２…は、一対の弾性変形可能な当接片２３，２３を係合溝２ｃ内に係着する際、当接片２３，２３同士間を近接方向へ弾性変形させることにより、台形の係合溝２ｃ内に容易に挿入できるとともに、各当接片２３、２３の形状によって所望の与圧量を設定できる。

弾発部材２０の３つの弾性係止部２２…は、ほぼ均等にピストン１７の他端部１７ｂをシリンダ軸の中心方向に向けて径方向内側に付勢する。
装着状態では、一対の当接片２３，２３同士間は、離間方向へ拡開しながら、台形の係合溝２ｃの両側面に各外側面をそれぞれ弾接させる。一対の当接片２３，２３同士で弾接力が均衡すると、各弾性係止部２２の周方向中心位置は、係合溝２ｃ内の周方向中心位置に保持される。

なおこの実施形態では、図２に示すように、モータハウジング２のシリンダ部２ａの先端と、インプットロッド１４の先端とブレーキペダル１３とを連結する連結部材３０との間に、弾性変形可能な防塵ブーツ１１６が装着されている。

[作用効果]
このように構成された本実施形態の直動アクチュエータ１１０では、ピストン１７の他端部１７ｂに装着された弾発部材２０の弾性係止部２２…は、シリンダ部２ａの内側面に等間隔で設けられた係合溝２ｃ…内に、それぞれ当接片２３，２３を弾接させた状態で係着されている。

弾発部材２０が装着されている状態では、当接片２３，２３の先端が係合溝２ｃ…内の側面に当接して、環状部２１を略台形形状の係合溝２ｃ…の圧力角によって発生する力によって径方向内側に向けて付勢する。
このため、ピストン１７の他端部１７ｂは、３方向からシリンダ軸中心に向けて均等に弾性支持されて、ピストン１７の中心軸がスプライン軸部材８のスプライン軸（中心軸）と一致するように、スプライン軸の延長線上にピストン１７の中心位置が保持される。

よって、たとえば、ブレーキペダル１３からインプットロッド１４を介して踏力が加わりスプライン軸部材８を支点とした曲げモーメントが付与されても、あるいは、ボールねじケース５から不均等な回転駆動力が伝達されスプライン軸部材８を支点とした捩じりモーメントが付与されても、いずれかもしくは複数の弾性係止部２２…の弾発力によって、ピストン１７は、スプライン軸部材８のスプライン軸（中心軸）と一致するように保持される。

また、ピストン１７と一体的に形成された弾性係止部２２…は、均等間隔（ａ１＝ａ２＝ａ３）を置いて、シリンダ部２ａの内側面に形成されている係合溝２ｃ…に係合されて、軸方向に移動する。
そして、各弾性係止部２２の周方向中心位置は、各係合溝２ｃ内の周方向中心位置に向けて、一対の当接片２３，２３の弾性反力によって両側からそれぞれ付勢されて、周方向の移動が規制される。
このため、各弾性係止部２２は、各係合溝２ｃ内にて軸方向に移動しつつ、弾発部材２０が装着されるピストン１７の他端部１７ｂの位置精度をさらに良好なものとすることができる。

このように、本実施形態の直動アクチュエータ１１０の弾発部材２０は、モータハウジング２のシリンダ部２ａに設けた各係合溝２ｃに弾接する３か所の弾性係止部２２…によって、ピストン１７の他端部１７ｂをシリンダ部２ａの径方向の中心に向けて付勢した状態で軸方向に移動しつつ他端部１７ｂの中心位置を精度よく支持することができる。

この実施形態の直動アクチュエータ１１０は、ピストン１７の一端部７ａがスプライン軸部材８の後端部と接続されているため、径方向に移動不能に支持されている。したがって、ピストン１７の他端部１７ｂに装着された弾発部材２０を用いて、モータハウジング２のシリンダ部２ａの内側面に弾接支持させると、ピストン１７を長手方向の両端部の２か所で両持ち状に支持することができる。

このため、本実施形態の直動アクチュエータ１１０は、比較例のように、ブレーキペダル１３からインプットロッド１４を介してピストン１７に加わる曲げモーメント、あるいはボールねじケース５から伝達される不均等な回転駆動力による捩じりモーメントによって、他端部１７ｂ側の径方向の中心位置がスプライン軸部材８の軸線上から移動したり、回転してしまうことがない。

よって、ピストン１７は、スプライン軸部材８の軸方向に中心を一致させたまま、軸線上を直線的に往復動することが可能となる。このため、ブレーキペダル１３からの踏力およびボールねじ機構４０によって変換されたモータ５０の回転駆動力を油圧発生装置１１に効率よく伝達することができる。

また、ピストン１７の中心軸は、ボールねじ機構４０の中心軸線に沿うため、中心位置をスプライン軸部材８の軸線上に一致させたままの状態で、位置ずれや捩れるおそれなく、スプライン軸部材８に向けてピストン１７を直線的に往復動させることができる。

このように、本実施形態の直動アクチュエータ１１０は、弾発部材２０によって、ピストン１７の他端部１７ｂを径方向の中心に向けて付勢して、両端にて両持ち支持状とすることで揺動を抑制している。
これにより、ボールねじ機構４０では、ボールねじケース５に対するピストン１７の径方向の相対位置の変化が減少して、ピストン１７の中心軸の揺動により生じるアライメントの悪化を防止させることができる。

したがって、雌ネジ部５ａとボールを介して係合した雄ネジ部７ｅとの間で適正な噛合い位置に保たれるため、雌ネジ部５ａおよび雄ネジ部７ｅ間のアライメントの悪化を抑制し、ボールの荷重分担が均等になり効率が向上する。また、効率の悪化による振動の増加を抑制し、ブレーキペダル１３に伝達される振動を減少させてペダルフィールを向上させることができる。

[構成・効果の総括]
上述してきたように、本実施形態の直動アクチュエータ１１０は、ボールねじ機構４０のピストン１７に装着された弾発部材２０が外周面に形成された雄ネジ部７ｅを雌ネジ部５ａに対して適正な噛合い位置に保持する。よって、雄ネジ部７ｅと雌ネジ部５ａとの間のアライメントの悪化を抑制させて、ブレーキペダル１３に伝わる振動を低減することができる。

また、ピストン１７に形成された雄ネジ部７ｅのアライメントを良好な状態に保つことができ、ボールねじ機構４０の摺動抵抗の増大を抑制して伝達効率を向上させることができる。

そして、ボールねじ機構４０を構成するピストン１７が径方向の中心に保持されるため、スプライン軸部材８にピストン１７から直線的に踏力が伝達される。よって、スプライン軸部材８を支点とした曲げや回転による振動が抑制される。このため、ピストン１７から発生する作動音が低減する。

したがって、前記比較例のピストン７のように一端部７ａ側を支点として生じていた揺動および捩りを、本実施形態によれば、ピストン１７の他端部１７ｂに弾発部材２０を装着することにより抑制して、ペダルフィールを向上させた直動アクチュエータ１１０を提供することができる。

さらに、本実施形態の直動アクチュエータ１１０は、弾発部材２０の弾性係止部２２は、それぞれ二股状に一対の当接片２３，２３を備えている。そして、当接片２３，２３同士間では、近接，離反方向に変形可能に構成されている。
これによれば、弾性係止部２２とモータハウジング２との間に生じる摺動抵抗を当接片２３，２３の変形により減少させることができる。このため、ピストン１７のモータハウジング２への装着性も良好である。

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

上記実施形態においては、図３に示すように、弾発部材２０に、３つの弾性係止部２２…を一体に設け、それぞれ二股状に一対の当接片２３，２３を備えている。しかしながら、当接片２３，２３の形状、数量および形成位置は特にこれに限らず、ピストン１７に形成された雄ネジ部７ｅのアライメントを良好な状態に保つようにピストン１７の他端部１７ｂを支持できれば、たとえば、４か所あるいはそれ以上など、３か所以上に形成されていてもよく、当接片２３，２３についても、一対に限らず、単数の当接片を各弾性係止部２２に設けるようにしてもよく、形状、数量、材質および形成位置が特に限定されるものではない。
また、スプライン軸部材８は、弾発部材２０がスプライン軸部材８の機能を備えているので、省略することも可能である。

１，１０１ 電動ブレーキブースタ
２ モータハウジング
２ａ シリンダ部
２ｃ 係合溝
３ ロータ
４ ベアリング部材
５ ボールねじケース
５ａ 雌ネジ部
７，１７ピストン
７ａ 一端部
７ｂ 他端部
７ｃ ロッド開口
７ｄ 底部
８ スプライン軸部材（スプライン軸）
８ａ 先端部
９ ボールスプラインケース
１０，１１０ 直動アクチュエータ
１１ 油圧発生装置
１１ａ 油圧ピストン
１３ ブレーキペダル
１４ インプットロッド
１５ 踏力センサ
１６，１１６ 防塵ブーツ
１７ｂ 他端部
１７ｃ ロッド開口
１７ｄ 底部
２０ 弾発部材
２１ 環状部
２２ 弾性係止部
２３ 当接片
３０ 連結部材
４０ ボールねじ機構
５０ モータ

Claims (3)

1. ブレーキペダルとスプライン軸との間に位置して、ブレーキペダルからの踏力を、スプライン軸を介して油圧発生装置に伝達するピストンと、
   モータと、
   前記モータを収容するモータハウジングと、
   前記モータの回転駆動力を、前記ピストンの往復動へと変換するボールねじ機構とを備える直動アクチュエータであって、
   前記ピストンには、前記スプライン軸が接続される一端部とは反対側の他端部に、前記モータよりもブレーキペダル側にて前記ピストンを保持する弾発部材を設け、前記弾発部材は、前記モータハウジングに弾接して、該ピストンの径方向中心位置を前記スプライン軸と一致させるように中心に向けて付勢する弾性係止部を少なくとも３か所、形成して、
   前記弾性係止部は、一対の当接片を二股状に備え、前記当接片同士は、近接，離反方向に変形可能としたことを特徴とする直動アクチュエータ。
2. ブレーキペダルとスプライン軸との間に位置して、ブレーキペダルからの踏力を、スプライン軸を介して油圧発生装置に伝達するピストンと、
   モータと、
   前記モータを収容するモータハウジングと、
   前記モータハウジングに設けられる円筒状のシリンダと、
   前記モータの回転駆動力を、前記ピストンの往復動へと変換するボールねじ機構とを備える直動アクチュエータであって、
   前記ピストンには、前記スプライン軸が接続される一端部とは反対側の他端部に、前記モータよりもブレーキペダル側にて前記ピストンを保持する弾発部材を設け、前記弾発部材は、前記シリンダの内周面に弾接して、該ピストンの径方向中心位置を前記スプライン軸と一致させるように中心に向けて付勢する弾性係止部を少なくとも３か所、形成するとともに、前記内周面には、前記弾性係止部とそれぞれ対向する位置に係合溝を凹設したことを特徴とする直動アクチュエータ。
3. 前記弾性係止部は、一対の当接片を二股状に備え、前記当接片同士は、近接，離反方向に変形可能としたことを特徴とする請求項２に記載の直動アクチュエータ。

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