(57)【要約】【課題】支持剛性が高く且つ効率の良い動力伝達を行える電動式のディスクブレーキ装置を提供する。【解決手段】クロスボール軸受１００により、キャリパ１０２に対して、ネジ軸１０６もしくはナット１０８を回転自在に支持しているので、大容量のラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けることができるにも関わらず、クロスボール軸受１００における転動体５と軌道面のスピン滑りの抑制がなされ、転がり抵抗を低くして低トルク化を実現でき、従ってコンパクトかつ高効率なディスクブレーキ装置を実現できる。【選択図】　図２
2004125078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッドをディスクロータに押し付けることで制動を行うディスクブレーキ装置において、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結され、外周面にネジ溝を有するネジ軸と、
前記ネジ軸の外周に配置され、内周面にネジ溝を有すると共に、前記パッドに連結されたナットと、
前記ネジ軸と前記ナットの間に転動自在に配置された複数のボールと、
前記ハウジングに対して、前記ネジ軸もしくは前記ナットを回転自在に支持するクロスボール軸受と、を有し、
前記電動モータの回転軸が回転することにより、前記ナットが軸線方向に移動し、それにより前記パッドが前記ディスクロータに対して接触もしくは離間する方向に移動することを特徴とするデイスクブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクブレーキ装置に関し、特に、電動モータを用いてパッドを駆動する電動式のディスクブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多くの乗用車等において用いられているディスクブレーキ装置は、ブレーキペダルに連動してマスタシリンダ等より発生する液圧を利用して、パッドをディスクロータに押し付けることで、車輪の制動を行うようになっている。特に、近年においては、人力に加えて、負圧、圧縮空気、油圧などを利用して、ブレーキ力を高めるブースタも実用化されている。
【０００３】
しかるに、このような液圧等を利用するディスクブレーキ装置においては、液体の配管が必要になり、他部品との干渉やコスト増を招くこととなっている。又、近年においては、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）やＴＲＣ（トラクション・コントロールシステム）などの普及に伴い、より応答性が高く且つ精密な制御ができるブレーキ装置が必要とされる。このような背景により、電動モータの駆動力を用いてピストンを推進させ、パッドをディスクロータ等に押し付ける電動ブレーキ装置が開発されることとなった（特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平３−４１２３３号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような電動ブレーキ装置においては、大きなパッドの押し付け力を必要とすることから、電動モータの回転力をピストンの推力に変換するために、ボールねじ機構等が採用される場合がある（特許文献２参照）。しかるに、ボールねじ機構においては、ネジ軸の周囲で回転するナットは、通常ハウジングに対してアンギュラコンタクト玉軸受などでアキシアル方向にガタなく支持されているが、電動ブレーキ装置に用いる場合、アキシアル方向及びラジアル方向の高い支持剛性が必要となる。
【特許文献２】
特開２０００−３４６１０９
【０００５】
これに対し、特許文献３においては、支持剛性を高めるために、電動ブレーキ装置にクロスローラ軸受を用いることが開示されている。しかしながら、クロスローラ軸受は、転動体が円筒形のころであり、軌道面に対して転がり接触面が線接触しているので、トルク（抵抗）が比較的大きいという問題がある。
【特許文献３】
国際特許出願（ＷＯ９６／０３３０１）
【０００６】
一方、特許文献４においては、電動ブレーキ装置に四点接触玉軸受を用いることが開示されている。四点接触玉軸受は、転動体がボールなので、純アキシアル荷重を受ける場合又はラジアル荷重よりアキシアル荷重が優勢な場合、同寸法のクロスローラ軸受よりトルク（抵抗）が小さいものの、アキシアル荷重に対してラジアル荷重が優勢な場合又は純ラジアル荷重を受ける場合、各ボールは軌道面と四点で接触するため、ボールと軌道面のスピン滑りが大きく、トルク（抵抗）が比較的大きいという問題がある。
【特許文献４】
米国特許第６３１８５１２号
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、支持剛性が高く且つ効率の良い動力伝達を行える電動式のディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のディスクブレーキ装置は、
パッドをディスクロータに押し付けることで制動を行うディスクブレーキ装置において、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結され、外周面にネジ溝を有するネジ軸（回転軸と一体である場合を含む）と、
前記ネジ軸の外周に配置され、内周面にネジ溝を有すると共に、前記パッドに連結されたナットと、
前記ネジ軸と前記ナットの間に転動自在に配置された複数のボールと、
前記ハウジングに対して、前記ネジ軸もしくは前記ナットを回転自在に支持するクロスボール軸受と、を有し、
前記電動モータの回転軸が回転することにより、前記ナットが軸線方向に移動し、それにより前記パッドが前記ディスクロータに対して接触もしくは離間する方向に移動することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明のディスクブレーキ装置によれば、クロスボール軸受により、前記ハウジングに対して、前記ネジ軸もしくは前記ナットを回転自在に支持しているので、大容量のラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けることができるにも関わらず、前記クロスボール軸受における転動体と軌道面とのスピン滑りの抑制がなされ、転がり抵抗を低くして低トルク化を実現でき、従ってコンパクトかつ高効率なディスクブレーキ装置を実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかるディスクブレーキ装置を、ディスクロータ側より見た図である。図２は、図１の構成をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【００１１】
図１において、不図示の車輪に連結され一体的に回転するようになっている略円盤状のディスクロータ１０１の下端に近接して、不図示の車台に取り付けられたヨーク１０３に対して変位自在となるように、キャリパ１０２が取り付けられている。
【００１２】
図２において、キャリパ１０２の右端には、取り付けプレート１０４が、いんろう嵌めにて固定されており、ここに電動モータ１０５が取り付けられている。取り付けプレート１０４とキャリパ１０２とで、ハウジングを構成する。
【００１３】
電動モータ１０５は、回転軸１０５ａを有している。回転軸１０５ａは、中空のネジ軸１０６に同軸に連結されている。ネジ軸１０６は、キャリパ１０２の開口１０２ａ内を延在しており、その一端（図２で右端）を、詳細を後述するクロスボール軸受１００により回転自在に支持されている。クロスボール軸受１００の内輪は、ネジ軸１０６に取り付けられた止め輪１０７により、軸線方向に移動不能に取り付けられている。一方、クロスボール１００の外輪は、キャリパ１０２の段部１０２ａに一端を当接させた当接する予圧バネ１１０（後述するパッド１１５からの反力を受ける側と反対側に設置）により、軸線方向（図２で右方）に付勢されている。
【００１４】
ネジ軸１０６の外周面（クロスボール軸受１００が嵌合する右端近傍を除く）には、雄ネジ溝１０６ａが形成されている（図２では簡略化して図示）。ネジ軸１０６を包囲するようにして、円筒状のナット１０８が配置されている。ナット１０８の内周面には、雌ネジ溝１０８ａが形成され（図２では簡略化して図示）、雄ネジ溝１０６ａと雌ネジ溝１０８ａとで形成する螺旋状空間（転送路）内を、多数のボール１０９が転動自在に配置されている。ナット１０８には、ネジ軸１０６とナット１０８とが相対回転したときに、転送路の一端から他端へとボールを循環させるコマ１０８ｂと、ナット１０８の周囲を覆うことで面一円筒面を形成する蓋部材１０８ｃとが設けられている。
【００１５】
ナット１０８と、キャリパ１０２の開口１０２ａとの間に、薄い円筒状のブッシュ１１１が挿入されている。キャリパ１０２に対して、ナット１０８は不図示の回り止めにより回転を阻止され軸線方向にのみ移動自在となっており、ブッシュ１１１はそれらの間に生じる摩擦力を低減するように機能すると共に、ブレーキ作動時におけるナット１０８へ付与されるラジアル力を支持することで、ネジ軸１０６にモーメントを生じさせないようになっている。
【００１６】
ナット１０８の図２で左端には、ピン１１２を介して、略短円筒状のプランジャ１１３が取り付けられている。プランジャ１１３の中央には、荷重検出用のロードセル１１４が配置され、ロードセル１１４の先端は、パッド１１５の裏面に取り付けられたキャップ１１７に当接している。パッド１１５は、ディスクロータ１０１を間に挟むようにして、キャリパ１０２に取り付けられたパッド１１６と対向している。
【００１７】
尚、本実施の形態のディスクブレーキ装置は、ハウジング（１０２，１０４）と、電動モータ１０５と、ボールねじ機構（ネジ軸１０６，ナット１０８，ボール１０９）と、クロスボール軸受１００とを含む。
【００１８】
図３は、クロスボール軸受１００の要部拡大断面図である。図４は、転動体５の斜視図である。図５は、保持器６の斜視図である。図３を参照して、クロスボール軸受１００について説明する。クロスボール軸受１００は、一対の外輪１と、内輪２と、それらの間に配置される複数の転動体５，５と、保持器６とから構成されている。尚、外輪１と内輪２との間には、密封板１０が配置されてなる。
【００１９】
外輪１の軌道面１ａ・１ｂ及び内輪２の軌道面２ａ・２ｂの形状は、転動体５の転がりに適切な形状を有しているものであれば、断面アーチ状あるいはＶ字状等任意で、また曲線状あるいは直線状等のいずれであってもよく特に限定されるものではないが、例えばゴシックアーチなどが適用される。
【００２０】
転動体５は、転がり接触面となる外径５ａが軸方向に曲率を持ち、かつ軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂの夫々の半径よりも小径の半径を有する任意形状である。転動体５は、隣接する転動体５が夫々交互に交差状に配されると共に、各転動体５の外径５ａが、常に外輪１の軌道面１ａ・１ｂと内輪２の軌道面２ｂ，２ａにて二点接触している。
【００２１】
図４に示すように、転動体５は、一組の相対面５ｂ，５ｂを有する両端切断状玉（玉の両端を平行に切断して相対面５ｂ，５ｂを形成した構造のものをいう。以下同じ。）で、隣接する転動体５の間で、相対面５ｂ，５ｂに垂直する自転中心軸５ｃが夫々交差状となるように組込まれると共に、各転動体５の外径５ａが、常に外輪１の軌道面１ａ，１ｂと内輪２の軌道面２ｂ，２ａにて二点接触している。
【００２２】
保持器６は、相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに対して垂直に延在する自転中心軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるように、各転動体５，５を交互に組み込み可能なポケット６ｂを、円環体６ａの円周上で転動体５の数量と同一数量をもって等間隔で、かつ交互に交差状に配している。各ポケット６ｂの軸方向の両側面６ｃ，６ｄは、交互に平行しかつ軸受の回転軸と垂直でも平行でもなく、転動体５の接触角と同等レベルの一定の角度（傾斜状）となっている。各ポケット６ｂの軸線方向の両側面６ｃ，６ｄ間の距離は、転動体５の幅よりやや大きく構成されている。
【００２３】
種々の要因により、回転中の転動体５にはスピン又はスキューが発生する可能性があり、転動体５の姿勢を上手く制御できないと、軸受の回転抵抗が増大したり、円滑な回転を確保できなくなったりする恐れがある。従って、本実施形態によれば、保持器６のポケット６ｂが、転動体５の接触角と同等レベルの一定角度と大体同じとした平行状両側面６ｃ，６ｄを備え、該ポケット両側面６ｃ，６ｄにより、転動体５のスピン、スキューなどによる転動体５の姿勢変化が抑えられ、軸受の姿勢保持ができるため、軸受の低トルク化を実現することができる。
【００２４】
保持器６の材料としては、もみ抜き保持器、プレス保持器、樹脂保持器等が適宜選択されるので、例えば黄銅や鉄等の金属や、例えばポリアミド６６（ナイロン６６）・ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂が好ましい。
【００２５】
また、保持器６の代わりに、図６に示すような凹状円弧溝９，９を有するセパレータ（スぺーサ）７を配するものであってもよい。セパレータ７は、転動体５の直径よりも小径状で、隣接して保持する各転動体５，５を、上述の通り相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂直する自転中心軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるように保持する凹状円弧溝９，９を、相対面８，８に交差状に形成している。この円弧溝９の曲率は、転動体外径５ａの曲率と略同一、あるいは大きいものとしてもよく任意である。このようにセパレータ７を使用すれば軸受全体がコンパクト化できる。
【００２６】
外輪１，内輪２、転動体５の材質としては、通常軸受鋼が用いられるが、使用環境に応じて耐食性や、耐熱性を向上させる場合には耐食被膜，ステンレス鋼，耐熱鋼（例えばＭ５０など），セラミック等が適宜選択される。
【００２７】
密封板１０は、接触形シールで、外輪１側に取り付けられて、そこから半径方向に延在し、リップ部１０ａが、内輪２のシール溝４の外周面４ａに密接する。なお、本実施形態における密封板１０は、外観形状の概略を示すもので、図示形状に限定して解釈されるべきものではなく、本実施形態では、シール溝のシール面を密接面とした一実施形態を示すに過ぎない。
【００２８】
本実施の形態によれば、転動体５，５の接触角が交互に交差するので、一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けることができる。また、転動体５が軌道面１ａ，２ｂで、もう一方の転動体５が軌道面１ｂ，２ａで夫々二箇所しか点接触（１１・１１，１２・１２）していないので、従来の四点接触軸受のボールに生じる大きなスピンを回避することができる。さらに、転動体５，５と外内輪１，２との接触形式は一般の玉軸受と同じなので、クロスローラに比べ、転がり抵抗が低く、低トルクを実現することができる。
【００２９】
次に、本実施の形態のディスクブレーキ装置の動作について説明する。運転者が不図示のブレーキペダルを踏み込むことでスイッチが投入され、不図示の電源より電動モータ１０５に電力が供給される。それにより回転軸１０５ａが回転するので、ネジ軸１０６が一体的に回転する。ネジ軸１０６が回転すると、ナット１０８が軸線方向（ここでは図２で左方）に変位する。それによりプランジャ１１３がロードセル１１４を介してパッド１１５を、ディスクロータ１０１に接触し押圧する。一方、プランジャ１１３の反力は、キャリパ１０２を介してパッド１１６に伝達されるので、パッド１１６もディスクロータ１０１を押圧する。結果として、ディスクロータ１０１は、パッド１１５，１１６により押圧挟持されることとなり、それによりブレーキ力を発揮できる。尚、ロードセル１１４は、パッド１１５の押し付け力に応じた電気信号を外部の制御装置（不図示）に送信するようになっており、ペダル踏力や車速等に応じて、電動モータ１０５への電力供給を制御するようになっている。
【００３０】
一方、運転者がブレーキペダルから足を離したような場合、電動モータ１０５には逆極性の電力が供給され、回転軸１０５ａ及びネジ軸１０６が逆回転するので、ナット１０８は図２で右方へと移動し、それによりパッド１１５，１１６をディスクロータ１０１から離間させ、ブレーキの解除を行えるようになっている。
【００３１】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、ナットが電動モータの回転軸に連結され、ネジ軸がパッドに連結されていても良い。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のディスクブレーキ装置によれば、クロスボール軸受により、前記ハウジングに対して、前記ネジ軸もしくは前記ナットを回転自在に支持しているので、大容量のラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けることができるにも関わらず、前記クロスボール軸受における転動体と軌道面とのスピン滑りの抑制がなされ、転がり抵抗を低くして低トルク化を実現でき、従ってコンパクトかつ高効率なディスクブレーキ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるディスクブレーキ装置を、ディスクロータ側より見た図である。
【図２】図１の構成をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】クロスボール軸受１００の要部拡大断面図である。
【図４】転動体５の斜視図である。
【図５】保持器６の斜視図である。
【図６】セパレータ７の斜視図である。
【符号の説明】
１００　クロスボール軸受
１０１　ディスクロータ
１０２　キャリパ
１０５　電動モータ
１０６　ネジ軸
１０８　ナット
１０９　ボール
１１３　プランジャ
１１５，１１６　パッド
【図１】
2004125078.tif 000003
【図２】
2004125078.tif 000004
【図３】
2004125078.tif 000005
【図４】
2004125078.tif 000006
【図５】
2004125078.tif 000007
【図６】
2004125078.tif 000008