JP4898123B2 - 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

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、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直動アクチュエータと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、本発明の電動式直動アクチュエータは、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固定された外輪部材の内径面との間に負隙間をもって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、これらの各遊星ローラと前記ロータ軸または外輪部材との間に、各遊星ローラを軸方向へ相対移動させる軸方向相対移動手段を設け、前記ロータ軸の回転運動を前記各遊星ローラの直線運動に変換し、前記軸方向相対移動手段が、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て、前記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軸方向へ相対移動させる構成を採用した。

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固定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、各遊星ローラとロータ軸または外輪部材との間に、各遊星ローラを軸方向へ相対移動させる軸方向相対移動手段を設け、ロータ軸の回転運動を各遊星ローラの直線運動に変換することにより、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。

さらに、前記軸方向相対移動手段を、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て、前記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軸方向へ相対移動させるものとしたことにより、より大きな増力機能を確保することができる。

この軸方向相対移動手段では、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、この軸方向相対移動手段は、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。

前記各遊星ローラの直線運動を、前記遊星ローラの自転を支持するスラスト軸受と、前記遊星ローラの公転を支持するスラスト軸受とを介して前記被駆動物に伝達することにより、自転しながら公転する各遊星ローラの直線運動をロスなく被駆動物に伝達することができる。

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増力機能を確保して、コンパクトな設計が可能になるとともに、路面等からの振動を受けても十分な耐久性を有するものとすることができる。

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の外径面と、ロータ軸の外径側に固定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、各遊星ローラとロータ軸または外輪部材との間に、各遊星ローラを軸方向へ相対移動させる軸方向相対移動手段を設け、ロータ軸の回転運動を各遊星ローラの直線運動に変換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。

前記軸方向相対移動手段を、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋状の凸条を設け、各遊星ローラの外径面に、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軸方向へ相対移動させるものとすることにより、より大きな増力機能を確保することができる。

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。

前記各遊星ローラの直線運動を、遊星ローラの自転を支持するスラスト軸受と、遊星ローラの公転を支持するスラスト軸受とを介して被駆動物に伝達することにより、自転しながら公転する各遊星ローラの直線運動をロスなく被駆動物に伝達することができる。

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いずれかのものを用いたので、別途の減速機構を組み込むことなく大きな増力機能を確保して、コンパクトな設計が可能になるとともに、路面等からの振動を受けても十分な耐久性を有するものとすることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２（ａ）、（ｂ）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、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。

上述した実施形態では、電動式直動アクチュエータをブレーキ装置に用いたが、本発明に係る電動式直動アクチュエータはブレーキ装置以外のものにも用いることができる。

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

符号の説明

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 (2)

1. 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固定された外輪部材の内径面との間に負隙間をもって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、これらの各遊星ローラと前記ロータ軸または外輪部材との間に、各遊星ローラを軸方向へ相対移動させる軸方向相対移動手段を設け、前記ロータ軸の回転運動を前記各遊星ローラの直線運動に変換し、前記各遊星ローラの直線運動を、前記遊星ローラの自転を支持するスラスト軸受と、前記遊星ローラの公転を支持するスラスト軸受とを介して、前記被駆動物に伝達するようにし、前記軸方向相対移動手段が、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て、前記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軸方向へ相対移動させるものであることを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 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に記載の電動式直動アクチュエータ。

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