(57)【要約】【課題】直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内できるようにすることと、電動モータが故障したり、電気の供給が止まったりしても、直動アクチュエータの押圧力を解除できるようにすることである。【解決手段】遊星ローラ７を支持するキャリヤ６の軸方向への移動を規制して、ハウジング１の円筒部１ａの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌された外輪部材５を、連結される被駆動物にキー２２で回り止めし、外輪部材５を直線運動する出力部材とするとともに、回転軸４の端面に六角レンチ用の六角穴４ａを設けて、回転軸４を手動で回転できるようにした。【選択図】図１
2011174575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジングの内径面に内嵌し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、前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記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、前記外輪部材と前記キャリヤとを軸方向へ相対移動させ、前記回転軸の回転運動を出力部材の軸方向への直線運動に変換して、直線運動する出力部材に連結される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、前記キャリヤの軸方向への移動を規制し、前記外輪部材を回り止めして、前記ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、前記外輪部材を直線運動する出力部材として、前記回転軸を手動で回転させる手段を設けたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
【請求項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。
【請求項３】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、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または２に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けた請求項３に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条および前記遊星ローラの外径面に設けた螺旋溝の少なくともいずれかを多条螺旋のものとした請求項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。
【請求項６】
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５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。
【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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
上述した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、遊星歯車減速機構等の別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、このように別途の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。
【０００４】
このような問題に対して、本発明者らは、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、大推力を必要とする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、電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジ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、これらの遊星ローラが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、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、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、回転軸の周りを自転しながら公転する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、回転軸の回転運動をキャリヤの直線運動に変換して、キャリヤまたはキャリヤに連結される直線駆動部材を被駆動物を直線駆動する出力部材とした機構を先に提案している（特許文献２、３参照）。
【０００５】
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４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２７１９０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７１７号公報
【特許文献３】特開２００７−３７３０５号公報
【特許文献４】特開２００３−３４３６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２、３に記載されたキャリヤまたはキャリヤに連結される直線駆動部材を直線運動する出力部材とした電動式直動アクチュエータは、別途の減速機構を組み込むことなく、コンパクトな設計で大きな増力機能を確保できるが、直線運動するキャリヤや直線駆動部材は軸方向の長さ寸法が比較的短いので、例えば、この電動式直動アクチュエータを用いた電動式ブレーキ装置では、被駆動物とされるブレーキ部材に被制動部材から接線力が作用するが、この接線力の一部がブレーキ部材に連結される出力部材としてのキャリヤや直線駆動部材に横向きのモーメントとして作用し、これらの直線運動のスムーズな案内が困難になる問題がある。外輪部材で案内される直線駆動部材をブレーキ部材に連結する場合は、ブレーキ部材が摩耗したときに、直線駆動部材の外輪部材からの軸方向突出量が大きくなって、その案内長さが短くなるので、直線駆動部材のスムーズな案内がより困難になる。
【０００８】
また、上述した電動式直動アクチュエータは、電力が供給されないと動作しないので、アクチュエータのメンテナンス時に作業の安全を確保するために停電させると、出力部材の軸方向位置を容易に操作することができず、例えば、電動式ブレーキ装置に適用したものでは、パッドの交換作業等で出力部材を軸方向に移動させようとしても移動させる手段がない。さらに、電動モータが故障したり、断線等によって電気の供給が止まったりして、回転軸を回転できなくなると、出力部材を移動させる手段がなく、例えば、電動式ブレーキ装置に適用したものでは、直動アクチュエータを作動させることができないため、電動式ブレーキ装置の交換作業等が困難になる問題もある。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内できるようにすることと、電力の供給が止まったり、電動モータが故障したりしても、直動アクチュエータの出力部材を移動させることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータから回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でハウジングの内径面に内嵌し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、前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記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、前記外輪部材と前記キャリヤとを軸方向へ相対移動させ、前記回転軸の回転運動を出力部材の軸方向への直線運動に変換して、直線運動する出力部材に連結される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、前記キャリヤの軸方向への移動を規制し、前記外輪部材を回り止めして、前記ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、前記外輪部材を直線運動する出力部材として、前記回転軸を手動で回転させる手段を設けた構成を採用した。
【００１１】
すなわち、キャリヤの軸方向への移動を規制し、外輪部材を回り止めして、ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、外輪部材を直線運動する出力部材とすることにより、出力部材としての外輪部材をハウジングの内径面で軸方向に長い寸法で案内可能とし、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内できるようにするとともに、回転軸を手動で回転させる手段を設けることにより、電力の供給が止まったり、電動モータが故障したりしても、回転軸を手動で回転させて、直動アクチュエータの出力部材を移動させることができるようにした。
【００１２】
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。
【００１３】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、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。
【００１４】
前記螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けることにより、螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止することができる。螺旋凸条の上面を案内する案内面は、遊星ローラを支持するキャリヤや、キャリヤに固定した別体の案内部材に設けることができる。
【００１５】
前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条および前記遊星ローラの外径面に設けた螺旋溝の少なくともいずれかを多条螺旋のものとすることにより、螺旋凸条と螺旋溝のリード角の差を設定する自由度を大きくすることができる。
【００１６】
また、本発明は、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た構成を採用することにより、ブレーキ部材に被制動部材から作用する接線力が、直線運動する出力部材に横向きのモーメントとして作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内でき、かつ、電動モータが故障したり、電気の供給が止まったりしても、回転軸を手動で回転させて、直動アクチュエータの出力部材を移動させることができるようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電動式直動アクチュエータは、遊星ローラを支持するキャリヤの軸方向への移動を規制し、外輪部材を回り止めして、ハウジングの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌し、外輪部材を直線運動する出力部材とするとともに、回転軸を手動で回転させる手段を設けたので、直線運動する出力部材に横向きのモーメントが作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内することができ、かつ、電力の供給が止まったり、電動モータが故障したりしても、回転軸を手動で回転させて、直動アクチュエータの出力部材を移動させることができる。
【００１８】
また、本発明の電動式ブレーキ装置は、被制動部材に押圧するブレーキ部材を、上述した電動式直動アクチュエータを用いて直線駆動するようにしたので、ブレーキ部材に被制動部材から作用する接線力が、直線運動する出力部材に横向きのモーメントとして作用しても、出力部材の直線運動をスムーズに案内することができ、かつ、電力の供給が止まったり、電動モータが故障したりしても、回転軸を手動で回転させて、直動アクチュエータの出力部材を移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電動式直動アクチュエータ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】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】（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
【図５】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
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この電動式直動アクチュエータは、図１乃至図３に示すように、ハウジング１の円筒部１ａの一端側に片側へ張り出すフランジ１ｂが設けられ、このフランジ１ｂに電動モータ２が円筒部１ａと平行に取り付けられて、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の内径面に軸方向へスライド可能に内嵌された外輪部材５との間に、キャリヤ６に回転自在に支持された４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。
【００２１】
前記ハウジング１のフランジ１ｂを設けた側には蓋１ｃが取り付けられ、歯車３ａ、３ｂ、３ｃは蓋１ｃ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３ａ、３ｂ、３ｃは平歯車またははすば歯車とすることができ、その素材は、鋼材等の金属のほかに、軽量化のできる樹脂や、成形が容易な焼結材とすることもできる。各歯車３ａ、３ｂ、３ｃを互いに異なる素材で形成してもよい。また、円筒部１ａの蓋１ｃ側には軸支持部材８が内嵌され、歯車３ｃを取り付けられた回転軸４の基端側が軸支持部材８に玉軸受９で支持されている。軸支持部材８は両側を止め輪１０でハウジング１に固定されおり、回転軸４やキャリヤ６の軸方向への移動を規制する役割もする。なお、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１ｃに差し渡された軸ピン１１に玉軸受１２で支持されている。
【００２２】
前記遊星ローラ７と一緒に公転するキャリヤ６は、キャリヤ本体６ａが焼結材で形成されたすべり軸受１３を介して回転軸４に相対回転可能に外嵌されて、スラストころ軸受１４を介して軸支持部材８の端面に当接され、回転軸４の基端側への移動を規制されている。すべり軸受１３は、樹脂、セラミックス、もしくはアルミニウム合金、銅合金等の金属、またはこれらの複合材で形成してもよい。また、各遊星ローラ７はキャリヤ６の支持ピン６ｂに針状ころ軸受１５で回転自在に支持されて、キャリヤ本体６ａと反対側を、支持ピン６ｂに止め輪１６で固定された押さえ板６ｃで抜け止めされ、その自転をスラストころ軸受１７でキャリヤ本体６ａに支持されている。
【００２３】
前記回転軸４の基端側の端面には、六角レンチ用の六角穴４ａが設けられている。したがって、電力の供給が止まったり、電動モータ２が故障したりしても、六角レンチを用いて回転軸４を手動で回転させることにより、後述する直動アクチュエータの出力部材としての外輪部材５を、簡単に軸方向へ移動させることができる。なお、六角穴４ａは、三角穴、四角穴、ヘクサロビュラ穴、十字穴、半月穴、楕円穴等の軸方向と直角な断面が円でない穴としてもよい。
【００２４】
また、前記回転軸４の先端側には止め輪１８が装着され、キャリヤ６の押さえ板６ｃが焼結材で形成されたすべり軸受１９を介して止め輪１８に当接され、回転軸４の先端側へのキャリヤ６の移動が規制されている。すべり軸受１９も、樹脂、セラミックス、もしくはアルミニウム合金、銅合金等の金属、またはこれらの複合材で形成してもよい。押さえ板６ｃには遊星ローラ７側へ延びる部分円筒部６ｄが一体に形成され、この部分円筒部６ｄの内径側に、遊星ローラ７の外径面に潤滑剤を塗布する扇形状の潤滑剤塗布部材２０が保持されている。この部分円筒部６ｄの外径面は、後述する外輪部材５の条部材５ｂで形成された螺旋凸条の上面を案内する案内面ともなる。また、外輪部材５の端部内径面には、これらの遊星ローラ７や潤滑剤塗布部材２０が配置された内径部を外部と遮断するように、円筒周縁部を有するシール部材２１が内嵌されている。シール部材２１は薄鋼板のプレス加工で形成されている。シール部材２１は、樹脂やゴムで形成することもできる。
【００２５】
前記外輪部材５の先端側には被駆動物が連結され、その先端面には被駆動物に回り止めされるキー２２が設けられている。したがって、ハウジング１の円筒部１ａの内径面に軸方向へスライド可能に内嵌された外輪部材５は、両方向への軸方向移動を規制されたキャリヤ６に対して相対移動して直線運動する出力部材となる。外輪部材５に被駆動物が連結される側の円筒部１ａは開口しており、外輪部材５は円筒部１ａの内径面で軸方向に長い長さ寸法で案内されて、円筒部１ａから突出するように長いストロークでスムーズに直線運動する。
【００２６】
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に周着された別体の条部材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、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。これらの螺旋凸条と螺旋溝７ａの係合によって、回転軸４の周りを自転しながら公転する遊星ローラ７が、螺旋凸条と螺旋溝７ａとのリード角の差によって、外輪部材５と軸方向へ相対移動する。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。遊星ローラ７の螺旋溝７ａは、螺旋凸条と同一ピッチの周方向溝とすることもできる。
【００２７】
図５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３１の内部で被制動部材としてのディスクロータ３２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド３３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３１に電動式直動アクチュエータのハウジング１が固定され、直線運動する出力部材としての外輪部材５がキー２２で被駆動物としてのブレーキパッド３３に回り止めされ、ブレーキパッド３３をディスクロータ３２に押圧す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いる。
【００２８】
上述した実施形態では、回転軸の基端側の端面に六角穴を設けて回転軸を手動で回転できるようにしたが、電動モータのロータ軸の端面に六角穴等を設けて、ロータ軸を介して間接的に回転軸を回転するようにしてもよい。回転軸に回転を伝達するいずれかの歯車に六角穴や爪等を設けて、回転軸を間接的に回転することもできる。
【００２９】
また、上述した実施形態では、外輪部材の内径面の螺旋凸条を、螺旋溝に嵌め込まれた別体の条部材で形成したが、螺旋凸条は外輪部材と一体に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３０】
１  ハウジング
１ａ  円筒部
１ｂ  フランジ
１ｃ  蓋
２  電動モータ
２ａ  ロータ軸
３ａ、３ｂ、３ｃ  歯車
４  回転軸
４ａ  六角穴
５  外輪部材
５ａ  螺旋溝
５ｂ  条部材
６  キャリヤ
６ａ  キャリヤ本体
６ｂ  支持ピン
６ｃ  押さえ板
６ｄ  部分円筒部
７  遊星ローラ
７ａ  螺旋溝
８  軸支持部材
９  玉軸受
１０  止め輪
１１  軸ピン
１２  玉軸受
１３  すべり軸受
１４  スラストころ軸受
１５  針状ころ軸受
１６  止め輪
１７  スラストころ軸受
１８  止め輪
１９  すべり軸受
２０  潤滑剤塗布部材
２１  シール部材
２２  キー
２３  硬質めっき層
３１  キャリパボディ
３２  ディスクロータ
３３  ブレーキパッド
【図１】
2011174575.tif 000003
【図２】
2011174575.tif 000004
【図３】
2011174575.tif 000005
【図４】
2011174575.tif 000006
【図５】
2011174575.tif 000007