(57)【要約】【課題】被駆動部材を停止位置に保持するのに電力を消費せず、且つ被駆動部材を駆動するのに比較的小さな力で足りるブレーキ装置を提供する。【解決手段】被駆動部材６が停止位置に位置するときは、コイルバネ５により当接部材３が固定面４に相対的に付勢されるため、被駆動部材６を停止位置に適切に保持することが可能となり、更に、斜面１ｂが斜面３ａを押し上げて、駆動部材１が被駆動部材６を駆動する駆動力の一部を取り出して、当接部材３を固定面４を離隔する力に変換し、当接部材３が固定面４に沿った方向に変位する前に当接部材３に付与することができるため、駆動力を供給するアクチュエータを駆動すると、当接部材３と固定面４との間に作用する摩擦力が小さくなり、それにより被駆動部材６の駆動が容易になり、摩擦面の摩耗も減少する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定面との間に作用する摩擦力を用いて被駆動部材に制動力を付与するブレーキ装置において、
前記被駆動部材に連結され、前記固定面に対して当接する当接部材と、
前記当接部材を前記固定面に対して相対的に付勢する付勢部材と、
前記被駆動部材を駆動する駆動部材と、
前記駆動部材が前記被駆動部材を駆動する駆動力の一部を取り出して、前記当接部材を前記固定面から離隔させる力に変換する変換手段とを有することを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
前記駆動部材は電動モータの出力軸であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキ装置に関し、たとえば、自動車のパワーウィンドウ、電動パーキングブレーキ装置のワイヤ巻き取り機構、電動ディスクブレーキ装置のキャリパ押し出し機構、エンジンの可変バルブタイミング装置におけるカム位相変換機構、ベルトＣＶＴプーリ駆動機構等、その他産業用ウィンチ、ホイスト、クレーン、各種位置決め装置などにおいて、被駆動部材に制動力を付与できるブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両において、パワーウィンドウなど、運転者がなすべき種々の操作をアクチュエータにアシストさせる、もしくは肩代わりさせることで運転者の負担を軽減し、操作の省力化を図る装置が既に開発されている。ところで、このような装置においては、例えば駆動されるべき被駆動部材に外力が付与されたとしても、任意の位置で停止保持させたいという要求がある。このような要求に対し、一つの対処法として、例えば電磁力を用いて被駆動部材を停止位置に保持する電磁ブレーキ装置等を採用することが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電磁ブレーキ装置は、構成が複雑で高価になるという問題の他にも、被駆動部材を停止位置に保持する間中、所定の電磁力を発揮するために通電され続ける必要があり、省エネが図れないという問題がある。更に、バッテリーからの電力に頼った場合、バッテリー残量不足等により電磁力が低下すると、強い外力が加わったような場合、被駆動部材を停止位置に保持することができなくなる恐れがある。
【０００４】
一方、例えば、比較的長期にわたって安定した付勢力を発揮できるバネなどの付勢力を用いて、固定面に対し被駆動部材を押圧して停止保持することも可能である。しかしながら、かかる場合、バネの付勢力に応じて、固定面と被駆動部材との間には大きな摩擦力が発生するので、かかる摩擦力に抗して被駆動部材を移動させるとなると、アクチュエータの容量を大きくしなくてはならず、装置の大型化やコスト増を招くこととなる。又、固定面と被駆動部材との間に、大きな摩擦力が付与された状態で、両者を相対移動させると当接面の早期摩耗を招く恐れもある。
【０００５】
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、被駆動部材を停止位置に保持するのに電力を消費せず、且つ被駆動部材を駆動するのに比較的小さな力で足りるブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のブレーキ装置は、固定面との間に作用する摩擦力を用いて被駆動部材に制動力を付与するブレーキ装置において、
前記被駆動部材に連結され、前記固定面に対して当接する当接部材と、
前記当接部材を前記固定面に対して相対的に付勢する付勢部材と、
前記被駆動部材を駆動する駆動部材と、
前記駆動部材が前記被駆動部材を駆動する駆動力の一部を取り出して、前記当接部材を前記固定面から離隔させる力に変換する変換手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明のブレーキ装置は、固定面との間に作用する摩擦力を用いて被駆動部材に制動力を付与するブレーキ装置において、前記被駆動部材に連結され、前記固定面に対して当接する当接部材と、前記当接部材を前記固定面に対して相対的に付勢する付勢部材と、前記被駆動部材を駆動する駆動部材と、前記駆動部材が前記被駆動部材を駆動する駆動力の一部を取り出して、前記当接部材を前記固定面から離隔させる力に変換する変換手段とを有するので、例えば前記被駆動部材が停止位置に位置するときは、前記付勢部材により前記当接部材が前記固定面に相対的に付勢される（前記固定面が前記当接部材に対して付勢される場合も含む）ため、前記被駆動部材を停止位置に適切に保持することが可能となる。更に、前記変換手段が、前記駆動部材が前記被駆動部材を駆動する駆動力の一部を取り出して、前記当接部材を前記固定面を離隔する力に変換し、前記当接部材が前記固定面に沿った方向に変位する前に前記当接部材に付与することができるため、例えば駆動力を供給するアクチュエータを駆動すると、それに応じて前記当接部材と前記固定面との間に作用する摩擦力が小さくなり、前記被駆動部材の駆動が容易になると共に摩擦面の摩耗を低減できる。
【０００８】
更に、前記駆動部材は電動モータの出力軸であると好ましい。
【０００９】
【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、第１の実施の形態であるブレーキ装置の概略構成図であり、図１（ａ）は停止状態にあり、図１（ｂ）は駆動状態にある。図１において、不図示のアクチュエータに連結された駆動部材１は、略コ字状をしており、相対変位可能に取付面２に当接している。駆動部材１の当接面には、取付面２に当接したときに摩擦力を高めるパッド１ｃが固着されている。更に、駆動部材１は、取付面２と反対側に開口１ａを有し、更に開口１ａから内方に向かうにつれ互いに離れるように延在する一対の斜面１ｂを有している。
【００１０】
駆動部材１内部から開口１ａを通って外方に突出するように配置された略Ｈ形の当接部材３は、駆動部材１の斜面１ｂに対向して一対の斜面３ａを有している。また、当接部材３は、取付面２に対向配置され且つ一体的に固定された固定面４に、後述するパッド３ｃを介して当接する当接部３ｂを有している。開口１ａと当接部３ｂとの間には若干の隙間がある。斜面１ｂ、３ａの間には、摩擦を軽減する複数のローラ７が配置されているが、なくても良い。当接部３ｂの当接面には、固定面４に当接したときに摩擦力を高めるパッド３ｃが固着されている。当接部材３は、付勢部材であるコイルバネ５により、固定面４に向かって付勢されている。当接部材３の当接部３ｂには、板状の被駆動部材６が嵌合している。尚、被駆動部材６は、不図示のアクチュエータにより駆動されるべき部材（たとえば車両のウィンドウ）などに連結されている。本実施の形態では、斜面１ｂ、３ａが、駆動力の一部を取り出して、当接部材３を固定面４から離隔させる力に変換する変換手段を構成する。
【００１１】
本実施の形態の動作について説明する。図１（ａ）において、不図示のアクチュエータが停止している場合、駆動部材１も静止しており、このときコイルバネ５の付勢力により、駆動部材１と当接部材３とは離隔する方向に付勢されるので、駆動部材１はパッド１ｃを介して取付面２に付勢され、当接部材３の当接部３ｂはパッド３ｃを介して固定面４に付勢される。かかる場合、パッド１ｃと取付面２及びパッド３ｃと固定面４には、それぞれ強い摩擦力が生じるので、それにより駆動部材１は取付面２に固定され、当接部材３は固定面４に固定されることとなり、被駆動部材６に、固定面４に沿った方向の外力が生じても、その移動を阻止することができる。
【００１２】
一方、図１（ｂ）に示すように、不図示のアクチュエータより駆動部材１に対して、矢印方向に駆動力が伝達された場合、駆動部材１及び当接部材３が移動する前に、例えば駆動部材１の微小な弾性変形により斜面１ｂが図１（ｂ）で右方に変位すると、ローラ７による摩擦力軽減効果に支援されて、斜面３ａは、コイルバネ５の付勢力に抗して斜面１ｂに沿って図で上方に押し上げられることとなる。それにより、当接部材３のパッド３ｃと固定面４とが離隔し、又、駆動部材１のパッド１ｃが取付面２から離隔し、それらの間の摩擦力が減少する。更に、不図示のアクチュエータから駆動部材１に駆動力が伝達され、減少した摩擦力を上回ると、駆動部材１が、その開口１ａに当接する当接部材３を介して、被駆動部材６を固定面４に沿った方向に変位させ、被駆動部材６に連結された例えばウィンドウなどを開閉できるようになっている。尚、取付面２が被駆動部材６の移動方向と同方向に移動自在となっていれば、駆動部材１は、取付面２に固定されていても、同様な効果を達成できる。
【００１３】
図２は、第２の実施の形態にかかるブレーキ装置を組み込んだアクチュエータの断面図であり、図３は、図２の構成を矢印ＩＩＩ方向に見た図であり、図４は、図２の構成をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向に見た図であり、図５は、図４の構成を矢印Ｖ方向に見た図であり、図６は、本実施の形態にかかるブレーキ装置の動作を説明するための図である。
【００１４】
図２において、左端側を蓋部材１２により固定閉止された角筒状のハウジング１０の内周面には、円筒状のステータ１１ｂが固定されており、ステータ１１ｂは、ロータ１１ｃを内包している。蓋部材１２の開口１２ａ内に配置された軸受１４と、軸受１５とによりハウジング１０に対して回転自在に支持された回転軸１３の外周面に、ロータ１１ｃが取り付けられ、一体的に回転するようになっている。電動モータ１１は、ステータ１１ｂ、ロータ１１ｃ、回転軸１３を有する。尚、軸受１４の外輪は、皿バネ１６により蓋部材１２に対して軸線方向に押圧されており、従って組み付け後において軸受１４、１５に適切な予圧を与えるようになっている。尚、ハウジング１０の図２で右端近傍には縮径部１０ａが形成され、その右側面が固定面１０ｂを構成している。
【００１５】
駆動部材である回転軸１３は、図２で右端側より袋孔１３ａが形成されており、袋孔１３ａの底部近傍に埋設されたピン１７に一端（左端）を係合させるようにして、コイルバネ１８が取り付けられている。付勢部材であるコイルバネ１８は、そこから袋孔１３ａの外部に向かって伸長して延在しており、その他端（右端）は、円盤状の当接部材１９の中央に形成された鈎部１９ａに係合している（図３、４参照）。すなわち、コイルバネ１８は、回転軸１３に対して当接部材１９を互いに近接する方向に付勢している。尚、図２，３に示すように、当接部材１９の側面（図２で右側面）から、１２０度位相で３つの突起１９ｂが突出している。かかる突起１９ｂは、不図示の回転体に係合して相手を駆動するための被駆動部材として機能する。
【００１６】
当接部材１９は、図２，５で左側面の外周には、ハウジング１０の固定面１０ｂに当接したときに摩擦力を高める薄いリング状のパッド１９ｃが固着されている（図４参照）。また、当接部材１９の図２，５で右側面には、１２０度位相で３つの軸支部１９ｄが形成されている。各軸支部１９ｄは、軸受１９ｅ（図２）を介して車輪２０を回転自在に支持している。車輪２０は、回転軸１３の図２，６で右端側に形成された円筒側壁１３ｂに形成された切欠部１３ｃに係合するようになっている（図６参照）。切欠部１３ｃの底部には、外方に向かうにつれ広がるように一対の斜面１３ｄが形成されている。車輪２０は、図６に示すパッド１９ｃが固定面１０ｂに当接した状態で、斜面１３ｄとわずかに離隔している。本実施の形態では、車輪２０と斜面１３ｄが、駆動力の一部を取り出して、当接部材１９を固定面１０ｂから離隔させる力に変換する変換手段を構成する。
【００１７】
本実施の形態の動作について説明する。不図示の電源から電動モータ１１に電力が供給されていない場合、駆動部材である回転軸１３も静止しており、このときコイルバネ１８の付勢力により、当接部材１９がハウジング１０に近接する方向に付勢されているので、パッド１９ｃが固定面１０ｂに押圧される。かかる場合、パッド１９ｃと固定面１０ｂには強い摩擦力が生じるので、それにより当接部材１９の回転変位が阻止されることとなる。従って、たとえ突起１９ｂを介して当接部材１９に強い外力が伝達されたとしても、当接部材１９は静止したまま維持されるので、突起１９ｂを介して連結された不図示の回転体も静止したままとなる。
【００１８】
一方、不図示の電源から電動モータ１１に電力が供給されたときは、回転軸１３がいずれかの方向に回転することとなるが、このとき車輪２０が、切欠部１３ｃの側面に当接する前に、斜面１３ｄに乗り上げるため、軸支部１９ｄを介して当接部材１９を図２で右方に押圧することとなる。それにより、コイルバネ１８の付勢力に抗して当接部材１９のパッド１９ｃと固定面１０ｂとが離隔し、それらの間の摩擦力が減少するかゼロになる。更に、回転軸１３が回転すると、車輪２０が切欠部１３ｃの側面に当接するが、このときに、切欠部１３ｃから車輪２０に伝達される駆動力が、パッド１９ｃと固定面１０ｂとの間に作用する摩擦力を上回ると、回転軸１３と当接部材１９とが一体で回転することとなり、それにより突起１９ｂが回転することで、不図示の回転体を回転させることができる。
【００１９】
以上の動作を、図７に示すグラフを用いて補足的に説明する。図７は、横軸に時間をとり、縦軸にトルク又は押し付け力をとって示したグラフである。時刻Ｔ０で電動モータ１１に対して電力供給が開始された後、切欠部１３ｃが隙間分だけ空走した後、時刻Ｔ１で斜面１３ｄに車輪２０が乗り上げると、上述したごとくパッド１９ｃと固定面１０ｂとの押圧力（一点鎖線Ａ）が徐々に低下し、それに応じてブレーキトルク（点線Ｂ）も徐々に低下する。更に、時刻Ｔ２で回転軸１３の駆動力（実線Ｃ）がブレーキトルクを上回ると、回転軸１３は回転し始め増速することとなる。
【００２０】
図８は、第３の実施の形態にかかるブレーキ装置を含むアクチュエータの断面図であり、図９は、図８の構成を矢印方向に見た図であり、図１０は、本実施の形態で用いる当接部材の斜視図である。尚、本実施の形態において、図２〜６に示す実施の形態と共通する構成に関しては、同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
駆動部材である回転軸１１３は、図８の右端面に一対の軸１１３ａを植設している。軸１１３ａの周囲には車輪１２０が回転自在に配置されている。回転軸１１３の右端側には、一対の当接部材１１９が配置されている。図１０に示すように、各当接部材１１９は、略Ｃ字形状の板材であって、一端側には、上面にパッド１１９ｃを貼り付けた折り曲げ部１１９ｂを有し、他端側内縁には、一対の斜面１１９ｅを有し、他端側外縁に２本の切欠溝１１９ａを有している。又、当接部材１１９の屈曲部に、突出軸１１９ｄが形成されてなる。被駆動部材としての突出軸１１９ｄは、駆動すべき不図示の回転体に連結される。図９に示すように、各当接部材１１９は、切欠溝１１９ａに圧縮したコイルバネ１１８を係合させた状態で、互いに逆位相で且つわずかな隙間をあけた状態でハウジング１０内に組み込まれる。車輪１２０は、図９に示す状態で、斜面１１９ｅとわずかに離隔している。本実施の形態では、車輪１２０と斜面１１９ｅが、駆動力の一部を取り出して、当接部材１１９を固定面である内周面１０ｄから離隔させる力に変換する変換手段を構成する。
【００２２】
本実施の形態の動作について説明する。不図示の電源から電動モータ１１に電力が供給されていない場合、駆動部材である回転軸１１３も静止しており、このとき付勢部材であるコイルバネ１１８の付勢力により、一対の当接部材１１９が互いに離隔する方向に付勢されるため、パッド１１９ｃが、固定面であるハウジング１０の内周面１０ｄに押圧され、それにより、パッド１１９ｃと内周面１０ｄとの間には強い摩擦力が生じるので、当接部材１１９の回転変位が阻止されることとなる。従って、たとえ突出軸１１９ｄを介して当接部材１１９に強い外力が伝達されたとしても、当接部材１１９は静止したまま維持されるので、突出軸１１９ｄを介して連結された不図示の回転体も静止したままとなる。
【００２３】
一方、不図示の電源から電動モータ１１に電力が供給されたときは、回転軸１１３がいずれかの方向に回転することとなるが、このとき一対の軸１１３ａが回動するので、車輪１２０が、当接部材１１９の斜面１１９ｅに乗り上げるため、当接部材１１９を半径方向に変位させる。それにより、コイルバネ１１８の付勢力に抗して当接部材１１９のパッド１１９ｃと内周面１０ｄとが離隔し、それらの間の摩擦力が減少する。更に、回転軸１１３が回転すると、当接部材１１９同士が当接しそれ以上半径方向に変位しなくなるが、この時点でパッド１１９ｃと内周面１０ｄとの間の摩擦力はゼロもしくは殆どゼロになり、車輪１２０から斜面１１９ｅを介して伝達された駆動力は、更に突出軸１１９ｄを介して不図示の回転体に伝達され、それを回転させることができる。
【００２４】
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。本発明は、車両に限らず各種産業機械等にも応用できることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のブレーキ装置は、固定面との間に作用する摩擦力を用いて被駆動部材に制動力を付与するブレーキ装置において、前記被駆動部材に連結され、前記固定面に対して当接する当接部材と、前記当接部材を前記固定面に対して相対的に付勢する付勢部材と、前記被駆動部材を駆動する駆動部材と、前記駆動部材が前記被駆動部材を駆動する駆動力の一部を取り出して、前記当接部材を前記固定面から離隔させる力に変換する変換手段とを有するので、例えば前記被駆動部材が停止位置に位置するときは、前記付勢部材により前記当接部材が前記固定面に相対的に付勢される（前記固定面が前記当接部材に対して付勢される場合も含む）ため、前記被駆動部材を停止位置に適切に保持することが可能となる。更に、前記変換手段が、前記駆動部材が前記被駆動部材を駆動する駆動力の一部を取り出して、前記当接部材を前記固定面を離隔する力に変換し、前記当接部材が前記固定面に沿った方向に変位する前に前記当接部材に付与することができるため、例えば駆動力を供給するアクチュエータを駆動すると、それに応じて前記当接部材と前記固定面との間に作用する摩擦力が小さくなり、前記被駆動部材の駆動が容易になると共に摩擦面の摩耗を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態であるブレーキ装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施の形態にかかるブレーキ装置を組み込んだアクチュエータの断面図である。
【図３】図２の構成を矢印ＩＩＩ方向に見た図である。
【図４】図２の構成をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向に見た図である。
【図５】図４の構成を矢印Ｖ方向に見た図である。
【図６】本実施の形態にかかるブレーキ装置の動作を説明するための図である。
【図７】駆動トルクとブレーキトルクとの関係を示す図である。
【図８】第３の実施の形態にかかるブレーキ装置を含むアクチュエータの断面図である。
【図９】図８の構成を矢印方向に見た図である。
【図１０】本実施の形態で用いる当接部材の斜視図である。
【符号の説明】
１　駆動部材
２　取付面
３　当接部材
４　固定面
５　コイルバネ
６　被駆動部材
１０　ハウジング
１１　電動モータ
１３、１１３　回転軸
１８、１１８　コイルバネ
１９，１１９　当接部材
【図１】
2004052969.tif 000003
【図２】
2004052969.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004052969.tif 000008
【図７】
2004052969.tif 000009
【図８】
2004052969.tif 000010
【図９】
2004052969.tif 000011
【図１０】
2004052969.tif 000012