(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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おいて、前記電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラが前記ロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と等ピッチでリード角が異なり、この螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記各遊星ローラの直線運動に変換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】
前記螺旋凸条および前記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】
前記螺旋凸条が、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に前記螺旋凸条を形成する条部材を周着したものである請求項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】
前記螺旋溝に周着される条部材の端面を規制する手段を設けた請求項３に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けた請求項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】
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、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、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２参照）。
【０００４】
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、路面からの振動を受けても安定して作動し、かつ、コンパクトに設計できるものが望まれる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３２７１９０号公報（第１、５図）
【特許文献２】特開２００３−３４３６２０号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の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も有するが、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。すなわち、これらの増力機能を大きくするためには、ねじのリード角やカム面の傾斜角を小さくすればよいが、ボールねじ機構の場合は、ねじのリード角を小さくするとボール径が小さくなり、負荷容量が低下する。また、ボールランプ機構の場合は、カム面の傾斜角を小さくすると直線運動のストロークを十分に確保できない。
【０００７】
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、上述したような別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、遊星歯車減速機構等の歯車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のみでなく、歯車減速機構は狭い接触面積で歯車同士が噛み合うので、電動式ブレーキ装置のように路面からの振動を受ける部位に取り付けられるものでは、歯車が損傷しやすい問題がある。
【０００８】
このような問題に対して、本出願人は、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る電動式直動アクチュエータとして、電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラがロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、各遊星ローラの外径面に、螺旋凸条と等ピッチで、螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝を設けて、ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを軸方向へ相対移動させ、ロータ軸の回転運動を各遊星ローラの直線運動に変換する機構を先に提案している（特願２００５−６７１４）。
【０００９】
上述した機構では、螺旋凸条が嵌まり込む遊星ローラ外径面の溝を周方向溝としているので、ロータ軸の回転量に対する遊星ローラの直線移動量、すなわち、直線運動の減速率が螺旋凸条のリード角のみによって決まり、リード角を小さくするほど、直線運動の減速率、すなわち直線駆動力を大きくすることができる。しかしながら、螺旋凸条のリード角を小さくすることには限界があるので、得られる直線駆動力の大きさにも限界がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、上述した電動モータのロータ軸と外輪部材との間で遊星ローラを自転させながら公転させて、ロータ軸の回転運動を遊星ローラの直線運動に変換する直動アクチュエータにおいて、より大きな直線駆動力が得られるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の電動式直動アクチュエータは、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において、前記電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラが前記ロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と等ピッチでリード角が異なり、この螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記各遊星ローラの直線運動に変換する構成を採用した。
【００１２】
すなわち、螺旋凸条が嵌まり込む遊星ローラ外径面の溝を、螺旋凸条と等ピッチでリード角が異なる螺旋溝とすることにより、この螺旋溝と螺旋凸条のリード角の差によって、ロータ軸の回転量に対する遊星ローラの直線移動量が決まるようにし、より大きな直線運動の減速率、すなわちより大きな直線駆動力が得られるようにした。
【００１３】
前記螺旋凸条および前記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。
【００１４】
前記螺旋凸条を、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に前記螺旋凸条を形成する条部材を周着したものとすることにより、螺旋凸条を容易に形成することができる。
【００１５】
前記螺旋溝に周着される条部材の端面を規制する手段を設けることにより、螺旋溝に周着される条部材の浮き上がりを防止して、遊星ローラの螺旋溝に嵌まり込む螺旋凸条を設計寸法通りに形成することができる。
【００１６】
前記電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けることにより、電動モータが故障しても、そのロータ軸を手動で回転させて、遊星ローラの直線運動の押圧力を解除することができる。
【００１７】
また、本発明の電動式ブレーキ装置は、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ることにより、より大きな直線駆動力でブレーキを作動できるようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動式直動アクチュエータは、螺旋凸条が嵌まり込む遊星ローラ外径面の溝を、螺旋凸条と等ピッチでリード角が異なる螺旋溝とすることにより、この螺旋溝と螺旋凸条のリード角の差によって、ロータ軸の回転量に対する遊星ローラの直線移動量が決まるようにしたので、より大きな直線駆動力を得ることができる。
【００１９】
前記螺旋凸条および前記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。
【００２０】
前記螺旋凸条を、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に螺旋凸条を形成する条部材を周着したものとすることにより、螺旋凸条を容易に形成することができる。
【００２１】
前記螺旋溝に周着される条部材の端面を規制する手段を設けることにより、螺旋溝に周着される条部材の浮き上がりを防止して、遊星ローラの螺旋溝に嵌まり込む螺旋凸条を設計寸法通りに形成することができる。
【００２２】
前記電動モータのロータ軸を手動で回転させる手段を設けることにより、電動モータが故障しても、そのロータ軸を手動で回転させて、遊星ローラの直線運動の押圧力を解除することができる。
【００２３】
本発明の電動式ブレーキ装置は、電動式直動アクチュエータに上述した電動式直動アクチュエータを用いたので、より大きな直線駆動力でブレーキを作動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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および図２に示すように、円筒状のケーシング１の一端側に電動モータ２が内嵌され、ケーシング１の他端側に内嵌された外輪部材３の内径面と、外輪部材３の中心に延出した電動モータ２のロータ軸２ａの外径面との間に、負隙間をもって４つの遊星ローラ４が介在し、これらの遊星ローラ４がロータ軸２ａ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。また、ロータ軸２ａは、遊星ローラ４と反対側でケーシング１から突出し、この突出部に六角頭部２ｂが設けられ、レンチ等によって手動で回転できるようになっている。なお、遊星ローラ４の外径面、および遊星ローラ４が転接する外輪部材３の内径面とロータ軸２ａの外径面は、耐摩耗性を確保するために表面硬化処理を施され、これらの転接面は高潤滑性のグリースで潤滑されるようになっている。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、前記各遊星ローラ４が転接する外輪部材３の内径面には２条の螺旋溝５が設けられ、各螺旋溝５に角形断面の条部材６が周着されて、これらの条部材６で外輪部材３の内径面に２条の螺旋凸条が形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、前記各遊星ローラ４の外径面には、前記螺旋凸条が嵌まり込み、螺旋凸条と等ピッチでリード角の異なる１条の螺旋溝７が設けられている。外輪部材３の螺旋凸条を２条の多条螺旋としたのは、遊星ローラ４の螺旋溝７とのリード角の差の設定自由度を大きくするためである。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示された螺旋凸条と螺旋溝７の螺旋の向きは、互いに逆向きになっているように見えるが、図３（ａ）に示された螺旋凸条は、図３（ｂ）に示された螺旋溝７の裏側の部分に螺合するので、両者の螺旋の向きは同じである。
【００２６】
図４に示すように、前記螺旋溝７は台形断面とされ、リード角の異なる角形断面の条部材６で形成された螺旋凸条がスムーズに螺合するようになっている。したがって、ロータ軸２ａの周りを自転しながら公転し、その螺旋溝７が外輪部材３の螺旋凸条と螺合する遊星ローラ４は、螺旋凸条と螺旋溝７とのリード角の差によって軸方向へ直線運動する。
【００２７】
図１および図２に示したように、前記各遊星ローラ４は、ロータ軸２ａに外嵌されたキャリヤ８の支持軸８ａに針状ころ軸受９で回転自在に支持され、その自転がスラスト玉軸受１０でキャリヤ８に支持されている。また、各遊星ローラ４と一緒に公転するキャリヤ８には直線駆動部材１１がスラスト玉軸受１２で支持され、各遊星ローラ４の直線運動がキャリヤ８を介して直線駆動部材１１に伝達されるようになっている。なお、アクチュエータの内部は、直線駆動部材１１の外径側が外輪部材３との間に装着されたブーツ１３でシールされ、ロータ軸２ａが貫通する直線駆動部材１１の内径側は、膜状シール１４でシールされている。
【００２８】
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２１の内部で被制動部材としてのディスクロータ２２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド２３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２１に電動式直動アクチュエータのケーシング１が固定され、その直線駆動部材１１でブレーキパッド２３がディスクロータ２２に押圧されるようになっている。なお、直線駆動部材１１は押圧する側のブレーキパッド２３にキー２４で回り止めされている。この電動式ブレーキ装置は、電動モータ２が故障しても、そのロータ軸２ａの六角頭部２ｂをレンチ等によって回転させることにより、ブレーキ力を手動で解除することができる。
【００２９】
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、前記外輪部材３の内径面に１条の螺旋溝５が設けられて角形断面の条部材６が周着され、この条部材６で外輪部材３の内径面に１条の螺旋凸条が形成されるとともに、条部材６の両端面が外輪部材３の内径面に螺着されたストッパ１５で規制されている点が異なる。電動モータ２側で条部材６の端面を規制する一方のストッパ１５は、背面をケーシング１の段差部１ａに押し当てられ、他方のストッパ１５は、背面をばね部材１６で押圧されて緩み止めされており、条部材６が螺旋溝５から浮き上がらないように、その両端面を規制している。
【００３０】
図７に示すように、前記ストッパ１５はリング状に形成され、その外径面に外輪部材３の内径面に螺合する雄ねじ１５ａが切られ、一方の側面に条部材６の端面に当接される螺旋段差１５ｂが形成されている。また、ストッパ１５の内径面には、締め込み工具を係合させる切欠き１５ｃも設けられている。
【００３１】
上述した各実施形態では、外輪部材の螺旋凸条を２条の多条螺旋または１条螺旋、遊星ローラの螺旋溝を１条螺旋としたが、これらの螺旋凸条と螺旋溝の螺旋の条数は、両者の間に設定するリード角の差に応じて、任意に選定することができる。
【００３２】
また、本発明に係る電動式直動アクチュエータは電動式ブレーキ装置以外のものにも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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】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４】図１の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの螺旋溝との螺合部を拡大して示す断面図
【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を示す縦断面図
【図７】図６のストッパを示す斜視図
【符号の説明】
【００３４】
１  ケーシング
１ａ  段差部
２  電動モータ
２ａ  ロータ軸
２ｂ  六角頭部
３  外輪部材
４  遊星ローラ
５  螺旋溝
６  条部材
７  螺旋溝
８  キャリヤ
８ａ  支持軸
９  針状ころ軸受
１０  スラスト玉軸受
１１  直線駆動部材
１２  スラスト玉軸受
１３  ブーツ
１４  膜状シール
１５  ストッパ
１５ａ  雄ねじ
１５ｂ  螺旋段差
１５ｃ  切欠き
１６  ばね部材
２１  キャリパボディ
２２  ディスクロータ
２３  ブレーキパッド
２４  キー
【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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