(57)【要約】【課題】制動時に生じるラジアル荷重に起因する偏荷重を緩和し、寿命低下を防止できる電動ブレーキアクチュエータ用ボールねじを提供する。【解決手段】  自動車における電動ブレーキアクチュエータに、ナット回転で使用されるこま式ボールねじであって、制動時にナット３に作用するラジアル荷重Ｒの方向に対して、略９０度異なる位相に、こま部材５の循環溝９を全て配置する。ボールねじ１は、ねじ軸２とナット３の対向するねじ溝と、こま部材５に設けられた循環溝９とで構成されボールを無限循環させる複数の無限循環路を有し、これら複数の無限循環路における循環溝９を、例えば一つのこま部材５に設ける。【選択図】      図３
2006242237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車における電動ブレーキアクチュエータに、ナット回転で使用されるこま式ボールねじであって、所定の制動力が生じる制動時にねじ軸に作用するラジアル荷重の方向に対して、略９０度異なる位相に、こま部材の循環溝を全て配置した電動ブレーキアクチュエータ用ボールねじ。
【請求項２】
請求項１において、ねじ軸とナットの対向するねじ溝と、こま部材に設けられた循環溝とで構成されボールを無限循環させる複数の無限循環路を有し、これら複数の無限循環路における循環溝を、一つのこま部材に設けた電動ブレーキアクチュエータ用ボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の電動ブレーキアクチュエータに用いられるボールねじに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブレーキ装置において、従来の油圧式のものに代わり、電動式のものの開発が進められている。その一例として、ハウジング内部にボールねじとモータを設置し、モータによりボールねじのナットを回転させ、回り止めされたねじ軸を軸方向に進退させるものがある。この動作により、ねじ軸の先端に取付けられたインナ側摩擦パッドをブレーキディスクに押圧させ、キャリパ側のパッドとでブレーキディスクを挟持することにより、回転しているブレーキディスクに対して制動力を与える（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２８３１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記電動式のブレーキ装置において、インナ側パッドとキャリパ側のパッドとでブレーキディスクを挟持して回転中のブレーキディスクを摩擦力により制動した際に、次のような荷重形態となる。すなわち、図８，図９において、ボールねじ３１のねじ軸３２は、ブレーキ反力によって軸方向に戻される荷重Ｔだけでなく、ブレーキディスク４１の回転に伴う径方向のラジアル荷重Ｒが負荷されるという特徴的な荷重形態となる。
このようにねじ軸３２にラジアル荷重Ｒが負荷された場合、ねじ軸３２とナット３３のねじ溝３６，３７の間に介在するボール３４のうち、ラジアル荷重Ｒを受ける端部側のボール３４では、ねじ軸３２の曲がりや傾きに起因して、ねじ軸３２とナット３３のねじ溝３６，３７に押圧される箇所に位置するものと、逆にねじ溝３６，３７間の隙間が開いた箇所に位置するものとが生じる。特に、ラジアル荷重Ｒによって押圧される側に、無負荷域のこま部材３５等の循環部材が配置されている場合、負荷を受けるボール３４の個数が減少し、ボールねじ３１の早期寿命を招くという問題がある。
【０００４】
すなわち、図９のようなこま循環方式のボールねじ３１において、荷重の方向を考慮しない標準的なものでは、ナット回転時の動的アンバランスを考慮して、図１０に示すようにナット３３の周方向の等配位置にこま部材３５が配置されるのが一般的である。このようなこま部材３５の配置構成では、電動ブレーキに特有なブレーキディスク制動時にかかるラジアル荷重Ｒとこま部材３５の位置とが一致した場合、そのこま部材３５の部分ではラジアル荷重Ｒを十分に受けられないため、全体の面圧が上昇する。また、面圧の高い部分がこま部材３５の位置と一致した場合、ボール３４の円滑な循環が阻害され、ボールねじ３１の位置決めに悪影響を与えたり、制御性を悪化させることが予想される。
【０００５】
この発明の目的は、制動時に生じる特徴的なラジアル荷重に起因する偏荷重を緩和し、寿命低下を防止できる電動ブレーキアクチュエータ用ボールねじを提供することである。  この発明の他の目的は、組立が簡単で低コスト化できるものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の電動ブレーキアクチュエータ用ボールねじは、自動車における電動ブレーキアクチュエータに、ナット回転で使用されるこま式ボールねじであって、所定の制動力が生じる制動時にねじ軸に作用するラジアル荷重の方向に対して、略９０度異なる位相に、こま部材の循環溝を全て配置したものである。ナット回転で使用されるが、所定の制動力、例えば最大の制動力を生じるねじ軸の軸方向位置は定まった位置となるため、このときのナットの回転位相も定まった位相となる。そのため、上記制動時に作用する上記ラジアル荷重の方向は、ナットの特定の方向となる。この特定の方向に対して略９０度異なる位相に前記循環溝を全て配置する。
【０００７】
電動ブレーキアクチュエータの制動時に、ボールねじのねじ軸に作用するラジアル荷重はモーメントとして作用することが多いため、１８０度対向位置にモーメント荷重が作用し、ボールねじ内部の特定位置で面圧が上昇する。このボールねじでは、制動時にねじ軸に作用するラジアル荷重の方向に対して、略９０度異なる回転位相にこま部材が配置されているので、負荷を受けるボールの個数が少なくなるこま部材の配置部が、上記特定位置に重なることが回避される。そのため、面圧が上昇する特定位置に荷重を受けられるボールを多く配置でき、ボールねじの内部での荷重分布を平均化させることができる。その結果、制動時のラジアル荷重に起因するボールねじの早期寿命を防止することができ、作動性の改善も図れる。
すなわち、この電動ブレーキアクチュエータ用ボールねじは、その特徴的なラジアル力の方向を考慮し、ブレーキ反力やねじ軸の曲がり，傾きにより、ボールねじ内部の隙間が過少となる箇所へは循環部となるこま部材を配置せず、内部の荷重分布を平均化させて偏荷重を緩和するものとしたため、ボールねじの長寿命化を図ることができる。
【０００８】
この発明において、ねじ軸とナットの対向するねじ溝と、こま部材に設けられた循環溝とで構成されボールを無限循環させる複数の無限循環路を有するものである場合に、これら複数の無限循環路における循環溝を、一つのこま部材に設けても良い。
この構成の場合、一つのこま部材をナットに取付けることで、ナットの上記回転位相に各循環溝を集中させることができるので、組立が容易となりコスト低減も可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の電動ブレーキアクチュエータ用ボールねじは、ナット回転で使用されるこま式ボールねじであって、制動時に作用するラジアル荷重の方向に対して、略９０度異なる位相に、こま部材の循環溝を全て配置したため、ブレーキ作動時に生じるラジアル荷重に起因する偏荷重を緩和し、寿命低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１は、この実施形態のボールねじを組み込んだ電動ブレーキアクチュエータの要部断面図を示す。このボールねじ１は、ナット回転で使用されるこま式ボールねじであって、図２に拡大して示すように、ねじ軸２と、ナット３と、複数のボール４とを備える。ねじ軸２は外ねじ溝６を有する。ナット３は、円筒状に形成されたナット本体３ａの内周に、外ねじ溝６に対向する内ねじ溝７を有し、ナット本体３ａにこま部材５を取付けて構成される。ボール４は、ねじ軸２の外ねじ溝６とナット３の内ねじ溝７との間に形成された転動路８に連なって配置される。
【００１１】
こま部材５は、図５のように内ねじ溝７の隣合う１周部分同士を連結する循環溝９を設けた部材であり、この例では、一つのこま部材５に、循環溝９が複数設けられている。各循環溝９は、各々内ねじ溝７の互いに異なる１周部分同士の連結を行うものとされ、この実施形態では、内ねじ溝７の順次隣合う１周部分同士を循環溝９で連結している。ナット３の内ねじ溝７は、循環溝９で連結されることで、１周の連続した無限循環路となる。したがって、ナット３の内ねじ溝７は、こま部材５が設けられた軸方向長さの範囲で、複数条並んだ無限循環路に分離される。各循環溝９の深さは、ボール４が、循環溝９内でねじ軸２の外ねじ溝６のねじ山を越えることができる深さとされている。
ナット３のナット本体３ａには、こま部材用開口１０が内外周面に貫通して設けられて、この開口１０にこま部材５が嵌め込まれる。
【００１２】
図１の電動ブレーキアクチュエータ１１は自動車用のものであって、ハウジング１２は図示しないブラケットを有しており、車体の懸架装置に固定される。ハウジング１２は円筒状のものである。ハウジング１２内には軸方向に向けて上記ボールねじ１が配置され、そのナット３の両端の外径部が軸受１３でハウジング１２内に回転自在に支持されている。ハウジング１２内の軸方向の中央部には、電動モータ１４のステータ１５が設けられている。ステータ１５は、コアおよびステータコイルで構成される。電動モータ１４のロータ１６は、磁性体により円筒状に形成されていて、ボールねじ１におけるナット３の外周に、このナット３と一体に回転するように取付けられる。
【００１３】
ボールねじ１のねじ軸２は、図示しない回り止め機構により回り止めされて軸方向に進退自在とされている。ねじ軸２の一端部には押圧ヘッド１７が設けられ、この押圧ヘッド１７の前面にインナ側パッド１８が固定されている。また、前記ハウジング１２の一端部には、ねじ軸２の押圧ヘッド１７と対向するようにキャリパ２０が設けられており、このキャリパ２０に前記インナ側パッド１８と対向するアウタ側パッド１９が固定されている。これらインナ側パッド１８とアウタ側パッド１９とで挟まれる位置に、車輪と一体に回転するブレーキディスク２１が配置されている。
【００１４】
図１は、ボールねじ１のねじ軸２が軸方向に進出して、インナ側パッド１８およびアウト側パッド１９でブレーキディスク２１を挟み付ける制動時の状態を示す。この制動作用時におけるねじ軸２の軸方向位置は一定位置に定まり、したがってナット３の回転位相も定まる。
【００１５】
図３（Ａ），（Ｂ）は、この制動時におけるボールねじ１の正面図および側面図をそれぞれ示す。図３（Ｂ）において、矢印で示す方向は、制動時にねじ軸２に作用するラジアル荷重Ｒの方向を示す。このボールねじ１は、電動ブレーキアクチュエータ１１の荷重の方向性の特殊性を考慮して、ナット３におけるこま部材５が、図３のように、制動時のラジアル荷重Ｒの方向に対して、略９０度異なる回転位相に配置されている。
【００１６】
上記構成の電動ブレーキアクチュエータ１１によると、ボールねじ１のナット３が電動モータ１４で回転駆動されることにより、ねじ軸２が軸方向に進出してインナ側パッド１８がブレーキディスク２１に押し当てられる。これにより、インナ側パッド１８とアウタ側パッド１９とでブレーキディスク２１が強く挟持され、ブレーキディスク２１に制動力が働く。
この制動時に、ねじ軸２に作用するラジアル荷重Ｒはモーメントとして作用することが多いため、１８０度対向位置にモーメント荷重が作用し、図３（Ａ）に示すボールねじ１では図中におけるＡ，Ｂの両位置での面圧が上昇する。この面圧上昇に対して、このボールねじ１は、制動時にねじ軸２に作用するラジアル荷重Ｒの方向に対して、略９０度異なる回転位相にこま部材５が配置されているので、負荷を受けるボール４の個数が少なくなるこま部材５の配置部が上記Ａ，Ｂの両位置に重なることがない。そのため、Ａ，Ｂの両位置に荷重を受けられるボール４を多く配置できて、ボールねじ１の内部での荷重分布を平均化させることができる。その結果、制動時のラジアル荷重Ｒに起因するボールねじ１の早期寿命を防止することができ、作動性の改善も図ることができる。
【００１７】
図６は、この実施形態のボールねじ１を従来例と比較したグラフであり、ナット内の各ボールにおいて荷重により発生した面圧の分布状況を測定した結果を示す。図６（Ａ）は従来例での面圧の分布状況を、図６（Ｂ）はこの実施形態での面圧の分布状況を示す。なお、この測定では、ねじ軸の軸径はφ２４．５mm、ねじ溝のリードは４mm、ボール径は１／８（φ３．１７５mm）、総循環列は６列である。荷重条件は、平均的な車両に作用する荷重の例として、スラスト荷重が２５７０Ｎ、ラジアル荷重が１２８５Ｎとして行っている。また、これらの各図において、循環列は荷重入力側より１列目，２列目，…の順で示している。
【００１８】
両図とも、１列目の面圧が最も高い傾向にあるが、従来例を示す図６（Ａ）に比べて、実施形態の場合を示す図６（Ｂ）においては最大面圧が低下しており、実施形態のボールねじ１は面圧が平均化されていることが確認される。
【００１９】
また、この実施形態では、１つのこま部材５に、複数の無限循環路における各循環溝９をまとめて設けているので、このこま部材５をナット３の１つのこま部材用開口１０に嵌め込むことで、ナット３の上記回転位相に各循環溝９を集中させることができる。そのため組立が容易となり、コスト低減も可能となる。
【００２０】
なお、この実施形態では、１つのこま部材５に、複数の無限循環路における各循環溝９を設けたが、これに限らず、図７に示すように、循環溝９を個別に設けた複数のこま部材５Ａをナット３のそれぞれ別のこま部材用開口１０に嵌め込む構成として、これらのこま部材５Ａを、ラジアル荷重の方向に対して略９０度異なる位相に集中させて配置しても良い。この場合に、各こま部材５Ａは、上記ラジアル荷重の方向に対して、互いに反対側に略９０度異なる位相に振り分けて配置しても良く、また全て同じ位相に配置しても良い。これらの場合にも、制動時に生じる特徴的なラジアル荷重に起因する偏荷重を緩和し、寿命低下を防止しつつコスト増を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施形態にかかるボールねじが組み込まれた電動ブレーキアクチュエータの断面図である。
【図２】同電動ブレーキアクチュエータの要部拡大断面図である。
【図３】（Ａ）はボールねじの正面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図４】図３（Ａ）におけるIV−IV線矢視断面図である。
【図５】ボールねじのナットにおけるこま部材設置部の裏面図である。
【図６】（Ａ）は従来例の面圧分布状況を示すグラフ、（Ｂ）は実施形態の面圧分布状況を示すグラフである。
【図７】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかるボールねじの正面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図８】制動時の電動ブレーキアクチュエータにおけるボールねじの荷重状態の説明図である。
【図９】電動ブレーキアクチュエータに組み込まれたこま式ボールねじの従来例を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）は従来のこま式ボールねじのこま部材の配置例を示す正面図、（Ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…ボールねじ
２…ねじ軸
３…ナット
４…ボール
５，５Ａ…こま部材
６…外ねじ溝
７…内ねじ溝
９…循環溝
１１…電動ブレーキアクチュエータ
【図１】
2006242237.tif 000003
【図２】
2006242237.tif 000004
【図３】
2006242237.tif 000005
【図４】
2006242237.tif 000006
【図５】
2006242237.tif 000007
【図６】
2006242237.tif 000008
【図７】
2006242237.tif 000009
【図８】
2006242237.tif 000010
【図９】
2006242237.tif 000011
【図１０】
2006242237.tif 000012