(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、安価な加工コストで遊星ローラに径方向の予圧を付与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、外輪部材５の内径面に設けた螺旋凸条５ａの先端面を遊星ローラ７の螺旋溝７ａの溝底面に径方向から接触させて、遊星ローラ７に径方向の予圧を付与するようにした。【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、前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条の先端面を前記遊星ローラに径方向から接触させて、前記遊星ローラに径方向の予圧を付与するようにし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】
前記螺旋凸条の凸先端面を、前記遊星ローラの周方向溝または螺旋溝の溝底面に接触させるようにした請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記螺旋凸条の凸先端面を、前記遊星ローラの軸方向の一部に設けた小径部の外径面に接触させるようにした請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記遊星ローラの小径部を軸方向の両端部に設けた請求項３に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記遊星ローラの小径部を軸方向の中央部に設けた請求項３に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項６】
前記遊星ローラの小径部を別体の円筒部材で形成した請求項３乃至５のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項７】
前記別体の円筒部材を圧入によって前記遊星ローラに固定した請求項６に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項８】
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７のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項９】
前記螺旋凸条を前記外輪部材の内径面に一体に形成した請求項１乃至８のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項１０】
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９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、入力軸となる回転軸の回転トルクを遊星ローラに安定して伝達するために、回転軸と外輪部材との間に介在させる遊星ローラに径方向の予圧を付与する必要がある。
【０００９】
従来、この遊星ローラの径方向の予圧は、遊星ローラの外径面を回転軸の外径面と外輪部材の内径面とに締め代をもたせて接触させる方法で行っており、これらの接触面を研磨加工している。このため、螺旋凸条を外輪部材と一体に形成する場合は、遊星ローラの外径面が接触する外輪部材の狭い螺旋凸条間の内径面を研磨加工するのに手間がかかり、加工コストが高くなる問題があった。
【００１０】
なお、外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に別体の条部材を周着して螺旋凸条を形成する場合は、条部材を周着する前にその内径面を容易に研磨加工できるが、別体の条部材を周着したものは、螺旋凸条を一体に形成したものに較べて耐久性が劣る問題がある。
【００１１】
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、安価な加工コストで遊星ローラに径方向の予圧を付与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】
【００１２】
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、前記外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条の先端面を前記遊星ローラに径方向から接触させて、前記遊星ローラに径方向の予圧を付与する構成を採用した。
【００１３】
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、外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条の先端面を遊星ローラに径方向から接触させて、遊星ローラに径方向の予圧を付与することにより、外輪部材の狭い螺旋凸条間の内径面の研磨加工を不要として、安価な加工コストで遊星ローラに径方向の予圧を付与できるようにした。
【００１４】
前記螺旋凸条の凸先端面は、前記遊星ローラの周方向溝または螺旋溝の溝底面に接触させることができる。
【００１５】
前記螺旋凸条の凸先端面は、前記遊星ローラの軸方向の一部に設けた小径部の外径面に接触させることもできる。
【００１６】
前記遊星ローラの小径部は軸方向の両端部に設けることができる。
【００１７】
前記遊星ローラの小径部を軸方向の中央部に設けることもできる。
【００１８】
前記遊星ローラの小径部は別体の円筒部材で形成することができる。
【００１９】
前記別体の円筒部材は圧入によって前記遊星ローラに固定することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
上述した各電動式直動アクチュエータは、前記螺旋凸条を前記外輪部材の内径面に一体に形成したものに好適である。
【００２２】
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、安価な加工コストで遊星ローラに径方向の予圧を付与できるようにした。
【発明の効果】
【００２３】
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、外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条の先端面を遊星ローラに径方向から接触させて、遊星ローラに径方向の予圧を付与するようにしたので、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、安価な加工コストで遊星ローラに径方向の予圧を付与することができる。
【００２４】
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、安価な加工コストで遊星ローラに径方向の予圧を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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】図１の要部を拡大して示す縦断面図
【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
【図６】第２の実施形態の電動式直動アクチュエータの要部を拡大して示す縦断面図
【図７】第３の実施形態の電動式直動アクチュエータの要部を拡大して示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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４は、第１の実施形態を示す。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、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。
【００２７】
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に固定されており、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。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。
【００３０】
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。
【００３１】
図４に拡大して示すように、前記外輪部材５の内径面には台形状の２条の螺旋凸条５ａが形成され、遊星ローラ７の外径面には、螺旋凸条５ａが嵌まり込む台形状で、螺旋凸条５ａと同一ピッチでリード角の異なる１条の螺旋溝７ａが設けられており、螺旋凸条５ａと螺旋溝７ａの螺合によって、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５ａ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５ａ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５ａ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５ａと同一ピッチの周方向溝とすることもできる。
【００３２】
前記外輪部材５の螺旋凸条５ａは、その先端面が遊星ローラ７の螺旋溝７ａの溝底面に接触して、遊星ローラ７に径方向の予圧を付与するようになっており、螺旋凸条５ａの先端面と螺旋溝７ａの溝底面は研磨加工を施されている。なお、遊星ローラ７と回転軸４は外径面同士で接触するようになっており、これらの外径面も研磨加工を施されている。遊星ローラ７は、径方向の予圧によって、スリップすることなく回転軸４の周りを自転しながら公転し、回転軸４の回転トルクが安定して伝達される。
【００３３】
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。
【００３４】
図６は、第２の実施形態を示す。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、前記遊星ローラ７の両端部に小径段差部７ｂが設けられて、各小径段差部７ｂに、外径寸法が遊星ローラ７の外径よりも小さい別体の円筒部材２３が圧入固定され、これらの円筒部材２３の外径面に外輪部材５の螺旋凸条５ａの先端面が接触して、遊星ローラ７に径方向の予圧が付与されるようになっている点が異なる。この実施形態では、円筒部材２３の外径面に研磨加工が施され、螺旋溝７ａの溝底面は研磨加工されていない。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。
【００３５】
図７は、第３の実施形態を示す。この電動式直動アクチュエータも、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記遊星ローラ７の中央部に外径の小さい小径部７ｃが設けられ、前記外輪部材５の螺旋凸条５ａの先端面がこの小径部７ｃに接触して、遊星ローラ７に径方向の予圧が付与されるようになっている点が異なる。この実施形態では、小径部７ｃの外径面に研磨加工が施され、螺旋溝７ａの溝底面は研磨加工されていない。
【００３６】
上述した実施形態では、外輪部材の内径面の螺旋凸条を一体に形成したが、螺旋凸条は外輪部材の内径面に螺旋溝を形成して、この螺旋溝に嵌め込まれた別体の条部材で形成することもできる。
【符号の説明】
【００３７】
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
５  外輪部材
５ａ  螺旋凸条
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
７ｂ  小径段差部
７ｃ  小径部
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  円筒部材
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】
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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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【図６】
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【図７】
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