(57)【要約】【課題】駆動力変換機構のスムーズな作動を確保して、安定したブレーキの効きを維持できる電動式ブレーキ装置を提供することである。【解決手段】駆動力変換機構としてのボールねじ機構６のボール６ｃをセラミックで形成することにより、路面からの振動でボール６ｃが微動しても、ねじ軸６ａやナット６ｂのねじ溝との金属間接触によるフレッティング摩耗が生じないようにし、駆動力変換機構のスムーズな作動を確保して、安定したブレーキの効きを維持できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構を備え、この駆動力変換機構によって直線駆動力を伝達される直動部材の直線運動で、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、前記駆動力変換機構を、転動体としてボールを用いたボールねじ機構またはボールランプ機構とし、前記ボールをセラミックで形成したことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
【請求項２】
前記電動モータのロータを、転動体としてボールを用いた玉軸受で支持し、前記ボールをセラミックで形成した請求項１に記載の電動式ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換して、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。
【背景技術】
【０００２】
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、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構によって直動部材に直線駆動力を伝達し、直動部材の直線運動でブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである。
【０００３】
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、コンパクトな設計が可能なことが望まれる。このような設計を可能とするために、電動式ブレーキ装置の駆動力変換機構には、転動体としてボールを用い、駆動力の変換ロスが少ないボールねじ機構やボールランプ機構が多く採用されている（例えば、特許文献１参照）。また、電動モータを小容量で小型のものとするために、電動モータの回転を減速する減速機構を組み込んだものもある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４８１７０号公報（第２−５頁、第１，４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、電動式ブレーキ装置は車両のばね下に取り付けられ、路面からの振動が直接伝わるので、転動体としてボールを用いたボールねじ機構やボールランプ機構を採用したものは、これらの振動の影響を受けて、ボールねじ機構のねじ溝やボールランプ機構のカム面と点接触する鋼製のボールが横滑りするように微動することがある。
【０００６】
通常、これらのボールねじ機構のねじ溝やボールランプ機構のカム面には、グリース等の潤滑油が供給されているが、このように鋼製のボールが微動すると、ボールの点接触部で油膜切れが生じ、ねじ溝やカム面との金属間接触によって、ボールの表面にフレッティング摩耗が生じる。このため、駆動力変換機構としてのボールねじ機構やボールランプ機構のスムーズな作動が阻害されて、ブレーキの効きが不安定になる問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、駆動力変換機構のスムーズな作動を確保して、安定したブレーキの効きを維持できる電動式ブレーキ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構を備え、この駆動力変換機構によって直線駆動力を伝達される直動部材の直線運動で、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、前記駆動力変換機構を、転動体としてボールを用いたボールねじ機構またはボールランプ機構とし、前記ボールをセラミックで形成した構成を採用した。
【０００９】
すなわち、駆動力変換機構を、転動体としてボールを用いたボールねじ機構またはボールランプ機構とし、ボールをセラミックで形成することにより、路面からの振動でボールが微動しても、ねじ溝またはカム面との金属間接触によるフレッティング摩耗が生じないようにし、駆動力変換機構のスムーズな作動を確保して、安定したブレーキの効きを維持できるようにした。
【００１０】
前記電動モータのロータを、転動体としてボールを用いた玉軸受で支持する場合は、前記ボールをセラミックで形成することにより、路面からの振動で玉軸受のボールが微動しても、その内外輪の軌道面との金属間接触によるフレッティング摩耗が生じないようにし、ロータのスムーズな回転を確保することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電動式ブレーキ装置は、駆動力変換機構を、転動体としてボールを用いたボールねじ機構またはボールランプ機構とし、ボールをセラミックで形成したので、路面からの振動でボールが微動しても、ねじ溝またはカム面との金属間接触によるフレッティング摩耗を防止でき、駆動力変換機構のスムーズな作動を確保して、安定したブレーキの効きを維持することができる。
【００１２】
前記電動モータのロータを、転動体としてボールを用いた玉軸受で支持する場合は、前記ボールをセラミックで形成することにより、路面からの振動で玉軸受のボールが微動しても、その内外輪の軌道面との金属間接触によるフレッティング摩耗が生じないようにし、ロータのスムーズな回転を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この電動式ブレーキ装置は、図１および図２に示すように、キャリパボディ１の内部で被制動部材としてのディスクロータ２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド３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１の円筒部１ａに、電動モータ４、遊星歯車減速機構５、および駆動力変換機構としてのボールねじ機構６が組み込まれ、そのねじ軸６ａが直動部材として、別体の押圧部材７を介してブレーキパッド３に連結されている。なお、円筒部１ａの前端側は、キャリパボディ１と押圧部材７間に取り付けられたブーツ８でシールされ、後端側は蓋１ｂで閉塞されている。
【００１４】
前記電動モータ４は、ステータ４ａが円筒部１ａの内径面に固定され、ロータ４ｂが深溝玉軸受９で回転自在に支持されている。この玉軸受９のボール９ａは、セラミックＳｉ３Ｎ４で形成されている。なお、内外輪は高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２で形成されている。
【００１５】
前記遊星歯車減速機構５は、蓋１ｂの内面中心にボルト結合された太陽歯車５ａと、ロータ４ｂの軸方向後端に同軸でボルト結合された内歯歯車５ｂと、ロータ４ｂの内径面に針状ころ軸受１０で回転自在に支持された回転キャリヤ１１に取り付けられた４つの遊星歯車５ｃとから成り、ロータ４ｂの回転を減速して、回転キャリヤ１１の内径面にスプライン結合されたボールねじ機構６のナット６ｂに伝達する。なお、回転キャリヤ１１はキャリヤ分体１１ａを介して、スラスト針状ころ軸受１２で蓋１ｂの内側面に支持されている。
【００１６】
前記ボールねじ機構６は、ナット６ｂにボール６ｃを介してねじ軸６ａを螺合したものであり、ボール６ｃはセラミックＳｉ３Ｎ４で形成されている。なお、ねじ軸６ａとナット６ｂは高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２で形成されている。ねじ軸６ａにボルト結合された押圧部材７はキー１３で回り止めされており、ロータ４ｂから遊星歯車減速機構５を介して回転運動を伝達されるナット６ｂの回転によって、ねじ軸６ａが直線運動する。
【００１７】
図３（ａ）に示すように、前記ねじ軸６ａの後端にはボルト１４が螺着され、このボルト１４に設けられた段付き部１４ａに止め輪部材１５が取り付けられている。止め輪部材１５は、内径縁が段付き部１４ａと非接触でその回りに回転可能とされ、外周に屈曲部１５ａが設けられて、外径縁が回転キャリヤ１１の内径面に対して、ねじ軸６ａの前進方向と反対側へ突っ張るように傾斜した角度で接触するようになっており、ねじ軸６ａの直線運動を前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する。また、図３（ｂ）に示すように、止め輪部材１５は円周上の一箇所に切断部１５ｂが設けられ、ブレーキパッド３の交換時に、縮径して回転キャリヤ１１の内径面から取り外すために、切断部１５ｂの両側に工具の爪を引っ掛ける孔１５ｃが設けられている。
【００１８】
図４に示すように、ブレーキパッド３が摩耗したときは、ねじ軸６ａと押圧部材７がかなり前方へ移動するが、ねじ軸６ａと一緒に移動する止め輪部材１５によってねじ軸６ａの後退が阻止され、押圧部材７を介してねじ軸６ａに連結されたブレーキパッド３とディスクロータ２との隙間は、常に一定に保たれるようになっている。
【００１９】
図５に示すように、摩耗したブレーキパッド３を交換する際は、キャリパボディ１から蓋１ｂと太陽歯車５ａ、キャリヤ分体１１ａおよび各遊星歯車５ｃを取り外したのち、止め輪部材１５を工具で縮径して回転キャリヤ１１の内径面から取り外す。こののち、ロータ４ｂの逆転によって回転キャリヤ１１とナット６ｂを逆転させることにより、ねじ軸６ａを初期の位置まで後退させ、ブレーキパッド３を新しいものと交換する。
【００２０】
上述した実施形態では、ボールねじ機構や玉軸受のボールをＳｉ３Ｎ４で形成したが、これらのボールはＳｉＣやＴｉＣ等の他のセラミックで形成することもできる。
【００２１】
また、上述した実施形態では、駆動力変換機構としてボールねじ機構を採用したが、ボールランプ機構を採用することもできる。さらに、電動モータの減速機構も遊星歯車減速機構に限定されることはなく、減速機構を省略することもできる。
【実施例】
【００２２】
セラミックＳｉ３Ｎ４で形成したボール（実施例）と、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２で形成したボール（比較例）とを用意し、これらの実施例と比較例のボールを、潤滑剤を塗布した振動するプレートと点接触させて、この振動で微動するボールの体積摩耗量と、プレートの摩耗深さを測定する微動摩耗試験を行った。試験条件は以下の通りである。
・ボール  ：５／１６インチ
・プレート：ＳＵＪ２製（ＨＲＣ６１〜６３）
・接触荷重：１００Ｎ
・振動数  ：３０Ｈｚ
・振幅    ：０．４７ｍｍ
・試験時間：８時間（大気雰囲気中）
・潤滑剤  ：ウレア系グリース（２種類）
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１に上記微動摩耗試験の結果を示す。なお、グリースＡは増ちょう剤を芳香族ジウレア、基油をエーテルとした一般的なもの、グリースＢは増ちょう剤に脂環式ジウレアと芳香族ジウレアを用い、基油に鉱油とポリαオレフィンを用いて潤滑性を向上させたものである。この試験結果から分かるように、ボールを鋼とした比較例のものは、一般的なグリースＡを潤滑剤として用いた場合は、ボールの摩耗もプレートの摩耗も非常に多く、潤滑性のよいグリースＢを用いた場合でも、ボールに摩耗が生じている。これに対して、ボールをセラミックとした実施例のものは、いずれのグリースを潤滑剤として用いた場合もボールの摩耗が全くなく、プレートの摩耗も非常に少ない。
【００２５】
したがって、電動式ブレーキ装置に採用されるボールねじ機構や玉軸受のボールをセラミックとすることにより、路面からの振動によってこれらのボールが微動しても、金属間接触をなくしてフレッティング摩耗を防止できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】電動式ブレーキ装置の実施形態を示す縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】ａは図１の要部を拡大して示す断面図、ｂはａの止め輪部材を示す平面図
【図４】図１のブレーキパッドが摩耗した状態を示す縦断面図
【図５】図４の摩耗したブレーキパッドの交換方法を説明する縦断面図
【符号の説明】
【００２７】
１  キャリパボディ
１ａ  円筒部
１ｂ  蓋
２  ディスクロータ
３  ブレーキパッド
４  電動モータ
４ａ  ステータ
４ｂ  ロータ
５  遊星歯車減速機構
５ａ  太陽歯車
５ｂ  内歯歯車
５ｃ  遊星歯車
６  ボールねじ機構
６ａ  ねじ軸
６ｂ  ナット
６ｃ  ボール
７  押圧部材
８  ブーツ
９  玉軸受
９ａ  ボール
１０  針状ころ軸受
１１  回転キャリヤ
１１ａ  キャリヤ分体
１２  スラスト針状ころ軸受
１３  キー
１４  ボルト
１５  止め輪部材
１５ａ  屈曲部
１５ｂ  切断部
１５ｃ  孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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