JP2008089084A - 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

Abstract

【課題】電動式直動アクチュエータ全体の軸方向長さ寸法を短くすることである。
【解決手段】ケーシング１の円筒部１ａの一端側に設けたフランジ１ｂに電動モータ２を円筒部１ａと並行に取り付け、電動モータ２のロータ軸２ａの回転を歯車３ａ、３ｂ、３ｃによって円筒部１ａの中心に配設された直動アクチュエータの回転軸４に伝達することにより、全体の軸方向長さ寸法を短くできるようにした。
【選択図】図１

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。

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と、このロータ軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、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嵌まり込む周方向溝、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嵌まり込む螺旋溝を設けて、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２００５−２１７２５０、特願２００５−２１７４２９）。

上述した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側に直動アクチュエータの各構成部品を配設し、電動モータと直動アクチュエータとを同軸上に直列に配置しているので、全体の軸方向長さ寸法が長くなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、電動式直動アクチュエータ全体の軸方向長さ寸法を短くすることである。

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から回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、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回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記回転軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、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嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記回転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、前記回転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、前記回転軸を前記電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置した構成を採用した。

すなわち、直動アクチュエータの回転軸を電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置することにより、全体の軸方向長さ寸法を短くできるようにした。

前記回転軸を前記電動モータのロータ軸と並行に配置することにより、全体の軸方向長さ寸法を最も短くして、かつ、外形を凹凸の少ないコンパクトな形態とすることができる。

前記回転軸には、歯車を用いて前記電動モータのロータ軸から回転を伝達するとよい。

前記回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらの回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成することにより、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。

前記外輪部材を固定するケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に前記外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入することにより、ケーシングの内径面を双方向から容易に加工できるとともに、外輪部材もケーシングに双方向から挿入可能として組み立て性をよくすることができる。

前記環状溝に嵌入されるストッパを複数の円弧状部材で形成することにより、ストッパを環状溝に容易に嵌入することができる。

前記複数の円弧状部材で形成したストッパの内径面を保持する手段を設けることにより、ストッパの環状溝からの脱落を防止することができる。

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、直動アクチュエータ全体の軸方向長さ寸法を短くできるようにした。

本発明の電動式直動アクチュエータは、直動アクチュエータの回転軸を電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置したので、全体の軸方向長さ寸法を短くすることができる。

前記回転軸を前記電動モータのロータ軸と並行に配置することにより、全体の軸方向長さ寸法を最も短くして、かつ、外形を凹凸の少ないコンパクトな形態とすることができる。

前記回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらの回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成することにより、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。

前記外輪部材を固定するケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入することにより、ケーシングの内径面を双方向から容易に加工できるとともに、外輪部材もケーシングに双方向から挿入可能として組み立て性をよくすることができる。

前記環状溝に嵌入されるストッパを複数の円弧状部材で形成することにより、ストッパを環状溝に容易に嵌入することができる。

前記複数の円弧状部材で形成したストッパの内径面を保持する手段を設けることにより、ストッパの環状溝からの脱落を防止することができる。

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、直動アクチュエータ全体の軸方向長さ寸法を短くすることができる。

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乃至図３に示すように、ケーシング１の円筒部１ａの一端側で瓢箪形を形成するように張り出すフランジ１ｂが設けられて、このフランジ１ｂに電動モータ２が円筒部１ａと並行に取り付けられ、電動モータ２のロータ軸２ａの回転が歯車３ａ、３ｂ、３ｃによって円筒部１ａの中心に配設された回転軸４に伝達されるようになっており、回転軸４と円筒部１ａの円筒面とされた内径面に固定された外輪部材５との間に、キャリヤ６に回転自在に支持された３個の遊星ローラ７が介在し、各遊星ローラ７が回転軸４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いる。

前記ケーシング１のフランジ１ｂを設けた側には、円筒部１ａとフランジ１ｂを含めた外周に連なる周壁１ｃが設けられ、この周壁１ｃに蓋１ｄが取り付けられており、歯車３ａ、３ｂ、３ｃは、周壁１ｃと蓋１ｄで覆われた空間の軸方向同一断面内で噛み合うように配設されている。歯車３ｃを取り付けられた回転軸４は玉軸受８で蓋１ｄに支持され、ロータ軸２ａに取り付けられた歯車３ａと歯車３ｃに噛み合う中間歯車３ｂは、フランジ１ｂと蓋１ｄに差し渡された軸ピン９に玉軸受１０を介して取り付けられている。

前記ケーシング１の円筒部１ａの内径面には環状溝１１が設けられ、この環状溝１１に、外輪部材５に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパ１２が嵌入され、その内径面を保持する円環状の保持部材１３が円筒部１ａの内径面に内嵌固定されている。この保持部材１３は、中間歯車３ｂと干渉しないように、円周方向の一部が切り欠かれている。

前記各遊星ローラ７は、回転軸４に外嵌されたキャリヤ６の支持軸６ａに針状ころ軸受１４で回転自在に支持され、その自転がスラスト玉軸受１５でキャリヤ６に支持されている。また、各遊星ローラ７と一緒に公転するキャリヤ６には直線駆動部材１６がスラスト玉軸受１７で支持され、各遊星ローラ７の直線運動がキャリヤ６を介して直線駆動部材１６に伝達されるようになっている。

図４（ａ）に示すように、前記各遊星ローラ７が転接する外輪部材５の内径面には２条の螺旋溝５ａが設けられ、各螺旋溝５ａに周着された角形断面の条部材５ｂで、外輪部材５の内径面に２条の螺旋凸条が形成されている。また、図４（ｂ）に示すように、前記各遊星ローラ７の外径面には、条部材５ｂで形成された螺旋凸条が嵌まり込み、螺旋凸条と同一ピッチでリード角の異なる１条の螺旋溝７ａが設けられている。なお、外輪部材５の螺旋凸条を２条の多条螺旋としたのは、遊星ローラ７の螺旋溝７ａ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、螺旋凸条は１条のものとしてもよい。また、図４（ａ）、（ｂ）に示された螺旋凸条と螺旋溝７ａ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４（ａ）に示された螺旋凸条は、図４（ｂ）に示された螺旋溝７ａ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、回転軸４の周りを自転しながら公転し、その螺旋溝７ａが外輪部材５の螺旋凸条と螺合する各遊星ローラ７は、螺旋凸条と螺旋溝７ａとのリード角の差によって軸方向へ直線運動する。

前記ストッパ１２は、図５（ａ）に示すように、中心角が１２０°より少し小さい３つの円弧状部材１２ａで形成され、各円弧状部材１２ａ間には円周方向で隙間が開けられており、ケーシング１の環状溝１１に容易に嵌入できるようになっている。ストッパ１２はこのように分割されていても、内径面を保持部材１３で保持されるので、環状溝１１から脱落することはない。

図５（ｂ）は、前記ストッパ１２の変形例を示す。このストッパ１２は、４つの円弧状部材１２ａで形成され、各円弧状部材１２ａの間には円周方向に隙間が開けられている。なお、ストッパ１２の円弧状部材１２ａへの分割数は２以上であればよい。

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１６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、この図では、電動式直動アクチュエータが図１で示した断面と直交する断面で示されており、直線駆動部材１６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、前記ケーシング１の円筒部１ａの一端側で角部を形成するように張り出すフランジ１ｂが設けられて、このフランジ１ｂに電動モータ２が円筒部１ａと直角に取り付けられ、電動モータ２のロータ軸２ａの回転が、ロータ軸２ａに取り付けられたウォーム３ｄから、回転軸４に取り付けられた歯車３ｃに伝達されるようになっており、円筒部１ａとフランジ１ｂを含めた外周に連なる周壁１ｃと蓋１ｄで覆われた空間に、これらのウォーム３ｄと歯車３ｃが噛み合うように配設されている。また、前記ストッパ１２を保持する保持部材１３は、ウォーム３ｄが取り付けられたロータ軸２ａと干渉しないように、円周方向の一部が切り欠かれている。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。

上述した実施形態では、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この螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なる螺旋溝を設けたが、螺旋凸条は回転軸の外径面に設けることもでき、遊星ローラの外径面には、螺旋凸条と同一ピッチの周方向溝を設けることもできる。

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 図１のIII−III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のストッパを示す正面図、ｂはａの変形例を示す正面図 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

符号の説明

１ ケーシング
１ａ 円筒部
１ｂ フランジ
１ｃ 周壁
１ｄ 蓋
２ 電動モータ
２ａ ロータ軸
３ａ、３ｂ、３ｃ 歯車
３ｄ ウォーム
４ 回転軸
５ 外輪部材
５ａ 螺旋溝
５ｂ 条部材
６ キャリヤ
７ 遊星ローラ
７ａ 螺旋溝
８ 玉軸受
９ 軸ピン
１０ 玉軸受
１１ 環状溝
１２ ストッパ
１２ａ 円弧状部材
１３ 保持部材
１４ 針状ころ軸受
１５ スラスト玉軸受
１６ 直線駆動部材
１７ スラスト玉軸受
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 (8)

1. 電動モータのロータ軸から回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、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回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記回転軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、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嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記回転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、前記回転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、前記回転軸を前記電動モータのロータ軸と同軸にならないように配置したことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記回転軸を前記電動モータのロータ軸と並行に配置した請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記回転軸に歯車を用いて前記電動モータのロータ軸から回転を伝達するようにした請求項１または２に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 前記回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらの回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に周着した条部材で形成した請求項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. 前記外輪部材を固定するケーシングの内径面を円筒面で形成して、この円筒面で形成したケーシングの内径面に環状溝を設け、この環状溝に前記外輪部材に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパを嵌入した請求項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。
6. 前記環状溝に嵌入されるストッパを複数の円弧状部材で形成した請求項５に記載の電動式直動アクチュエータ。
7. 前記複数の円弧状部材で形成したストッパの内径面を保持する手段を設けた請求項６に記載の電動式直動アクチュエータ。
8. 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７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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