(57)【要約】【課題】螺旋凸条や螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝または螺旋溝における摩耗を防止することである。【解決手段】外輪部材５の内径面に周着された螺旋凸条を形成する条部材５ｂの表面と、螺旋凸条が嵌まり込む遊星ローラ７の螺旋溝７ａの部分を含む外径面とには、硬質Ｃｒめっきによる硬質めっき層１８を形成することにより、螺旋凸条や螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝７ａにおける摩耗を防止できるようにした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータのロータ軸から回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でケーシ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、これらの各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、前記回転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、前記回転軸の周りを自転しながら公転する各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、前記回転軸の回転運動を前記キャリヤの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、前記螺旋凸条の表面および前記周方向溝または前記螺旋溝の表面の少なくとも一方に表面硬化処理を施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】
前記表面硬化処理が硬質めっき処理である請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記硬質めっき処理が、硬質Ｃｒめっき、Ｎｉ−ＢめっきまたはＮｉ−Ｐめっきのいずれかである請求項２に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記表面硬化処理がＰＶＤ法またはＣＶＤ法によって硬質皮膜を形成したものである請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記硬質皮膜が、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＣｒＮまたはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のいずれかである請求項４に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項６】
前記螺旋凸条を形成する部材および前記周方向溝または前記螺旋溝を形成する部材を、炭素含有量０．３質量％を超える中高炭素鋼を素材として、焼入れ、焼戻し処理を施した請求項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。
【請求項７】
前記螺旋凸条を形成する部材および前記周方向溝または前記螺旋溝を形成する部材を、炭素含有量０．３質量％以下の低炭素鋼を素材として、浸炭熱処理を施した請求項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。
【請求項８】
前記回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらの回転軸の外径面または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】
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８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、直動ストロークが小さい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、電動モータのロータ軸から回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でケーシ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、これらの各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、回転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各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する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）。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。
【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
【発明の開示】
【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、繰り返し使用すると、螺旋凸条や螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝または螺旋溝の部分で摩耗が進行する。このような摩耗が進行すると、各遊星ローラが自転しながら公転するときに、螺旋凸条の軸方向の各条筋における周方向溝や螺旋溝との当たりが不均一となって、一部の条筋における周方向溝や螺旋溝との接触面圧が過大となり、これらの接触部位で焼付きや欠損等が発生する恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、螺旋凸条や螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝または螺旋溝における摩耗を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、電動モータのロータ軸から回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でケーシ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、これらの各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、前記回転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、前記回転軸の周りを自転しながら公転する各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、前記回転軸の回転運動を前記キャリヤの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、前記螺旋凸条の表面および前記周方向溝または前記螺旋溝の表面の少なくとも一方に表面硬化処理を施した構成を採用した。
【００１０】
すなわち、螺旋凸条の表面および周方向溝または螺旋溝の表面の少なくとも一方に表面硬化処理を施すことにより、螺旋凸条や螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝または螺旋溝における摩耗を防止できるようにした。
【００１１】
前記表面硬化処理は硬質めっき処理とすることができる。
【００１２】
前記硬質めっき処理は、硬質Ｃｒめっき、Ｎｉ−ＢめっきまたはＮｉ−Ｐめっきのいずれかとすることができる。
【００１３】
前記表面硬化処理はＰＶＤ法またはＣＶＤ法によって硬質皮膜を形成したものとすることもできる。
【００１４】
前記硬質皮膜は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＣｒＮまたはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のいずれかとすることができる。
【００１５】
前記螺旋凸条を形成する部材および前記周方向溝または前記螺旋溝を形成する部材を、炭素含有量０．３質量％を超える中高炭素鋼を素材として、焼入れ、焼戻し処理を施すことにより、これらの耐摩耗性をより向上させることができる。
【００１６】
前記螺旋凸条を形成する部材および前記周方向溝または前記螺旋溝を形成する部材を、炭素含有量０．３質量％以下の低炭素鋼を素材として、浸炭熱処理を施すことによっても、これらの耐摩耗性をより向上させることができる。
【００１７】
前記回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらの回転軸の外径面または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、螺旋凸条の表面に表面硬化処理を容易に施すことができる。また、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。
【００１８】
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た構成を採用した。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電動式直動アクチュエータは、螺旋凸条の表面および周方向溝または螺旋溝の表面の少なくとも一方に表面硬化処理を施すことにより、螺旋凸条や螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝または螺旋溝における摩耗を防止できるようにしたので、各遊星ローラが自転しながら公転するときに、螺旋凸条の軸方向の各条筋における周方向溝や螺旋溝との当たりが不均一となって、一部の条筋における周方向溝や螺旋溝との接触面圧が過大とならないようにし、これらの接触部位での焼付きや欠損を防止することができる。
【００２０】
前記螺旋凸条を形成する部材および周方向溝または螺旋溝を形成する部材を、炭素含有量０．３質量％を超える中高炭素鋼を素材として、焼入れ、焼戻し処理を施すことにより、これらの耐摩耗性をより向上させることができる。
【００２１】
前記螺旋凸条を形成する部材および周方向溝または螺旋溝を形成する部材を、炭素含有量０．３質量％以下の低炭素鋼を素材として、浸炭熱処理を施すことによっても、これらの耐摩耗性をより向上させることができる。
【００２２】
前記回転軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋凸条を、これらの回転軸の外径面または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、螺旋凸条の表面に表面硬化処理を容易に施すことができる。また、螺旋凸条を容易に精度よく形成することができる。
【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、螺旋凸条や螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝または螺旋溝における摩耗を防止して、各遊星ローラが自転しながら公転するときに、螺旋凸条の軸方向の各条筋における周方向溝や螺旋溝との当たりが不均一となって、一部の条筋における周方向溝や螺旋溝との接触面圧が過大とならないようにし、これらの接触部位での焼付きや欠損を防止することができる。
【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。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、ケーシング１の円筒部１ａの一端側で瓢箪形を形成するように張り出すフランジ１ｂが設けられて、このフランジ１ｂに電動モータ２が円筒部１ａと並行に取り付けられ、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の内径面に固定された外輪部材５との間に、キャリヤ６の支持軸６ａに回転自在に支持された３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。
【００２５】
前記ケーシング１のフランジ１ｂを設けた側には、円筒部１ａとフランジ１ｂを含めた外周に連なる周壁１ｃが設けられ、この周壁１ｃに蓋１ｄが取り付けられており、歯車３ａ、３ｂ、３ｃは、周壁１ｃと蓋１ｄ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３ｃを取り付けられた回転軸４は、蓋１ｄに設けられた孔に玉軸受８で支持され、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１ｄに差し渡された軸ピン９に玉軸受１０で支持されている。
【００２６】
前記ケーシング１の円筒部１ａの内径面には環状溝１１が設けられ、この環状溝１１に、外輪部材５に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパ１２が嵌入され、その内径面を保持する円環状の保持部材１３が円筒部１ａの内径面に内嵌固定されている。ストッパ１２は、円周方向で複数に分割されて環状溝１１に容易に嵌入可能とされ、保持部材１３は、中間歯車３ｂと干渉しないように、円周方向の一部が切り欠かれている。
【００２７】
前記各遊星ローラ７は、回転軸４に外嵌されたキャリヤ６の支持軸６ａに針状ころ軸受１４で回転自在に支持され、その自転がスラスト玉軸受１５でキャリヤ６に支持されている。また、各遊星ローラ７と一緒に公転するキャリヤ６には直線駆動部材１６がスラスト玉軸受１７で支持され、各遊星ローラ７の直線運動がキャリヤ６を介して直線駆動部材１６に伝達されるようになっている。
【００２８】
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。この条部材５ｂは、炭素含有量０．３質量％を超える中高炭素鋼を素材として、焼入れ、焼戻し処理を施されている。
【００２９】
また、図４（ｂ）に示すように、前記各遊星ローラ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。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。螺旋溝７ａが設けられた各遊星ローラ７は、炭素含有量０．３質量％を超える中高炭素鋼を素材として、焼入れ、焼戻し処理を施されている。
【００３０】
図４（ａ）、（ｂ）に示された螺旋凸条と螺旋溝７ａ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４（ａ）に示された螺旋凸条は、図４（ｂ）に示された螺旋溝７ａ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。したがって、回転軸４の周りを自転しながら公転し、その螺旋溝７ａが外輪部材５の螺旋凸条と螺合する各遊星ローラ７は、螺旋凸条と螺旋溝７ａとのリード角の差によって軸方向へ直線運動する。
【００３１】
図５に示すように、前記遊星ローラ７の外径面の螺旋溝７ａは、溝幅が溝底側から溝縁側へ広がるように両側の側壁が傾斜し、条部材５ｂで形成された外輪部材５の内径面の螺旋凸条は、基部側から頂部側へ条幅が狭まるように、両側の側面が螺旋溝７ａの側壁の傾斜角と等しい角度で傾斜している。したがって、遊星ローラ７が外輪部材５の内径面に転接しながら、外輪部材５の螺旋凸条が遊星ローラ７のリード角が異なる螺旋溝７ａに嵌まり込むときに、螺旋凸条の肩部が螺旋溝７ａの溝縁部に接触することはない。
【００３２】
また、前記条部材５ｂの表面と、遊星ローラ７の螺旋溝７ａの部分を含む外径面とには、硬質Ｃｒめっきによる硬質めっき層１８が形成されている。これらの硬質めっき層１８は、Ｎｉ−ＢめっきやＮｉ−Ｐめっき等の硬質めっき処理によって形成してもよく、条部材５ｂと螺旋溝７ａ側のいずれか一方を省略してもよい。
【００３３】
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）、（ｂ）に示した外輪部材５と遊星ローラ７の変形例を示す。この変形例では、前記条部材５ｂで形成された外輪部材５の内径面の螺旋凸条が１条のものとされ、前記遊星ローラ７の外径面の螺旋溝７ａが、螺旋凸条と同一ピッチで設けられた周方向溝７ｂとされている点が異なる。この変形例でも、周方向溝７ｂは、溝幅が溝底側から溝縁側へ広がるように両側の側壁が傾斜し、条部材５ｂで形成された外輪部材５の螺旋凸条は、基部側から頂部側へ条幅が狭まるように、両側の側面が周方向溝７ｂの側壁の傾斜角と等しい角度で傾斜している。
【００３４】
この変形例では、条部材５ｂと、周方向溝７ｂが設けられた各遊星ローラ７は、炭素含有量０．３質量％以下の低炭素鋼を素材として、浸炭熱処理を施されている。また、図７に示すように、条部材５ｂの表面と、遊星ローラ７の周方向溝７ｂの部分を含む外径面とには、ＰＶＤ法によるＴｉＮの硬質皮膜１９が形成されている。この硬質皮膜１９は、ＣＶＤ法によって形成することもでき、ＴｉＣＮ、ＣｒＮ、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）の皮膜とすることもできる。
【００３５】
図８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１６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、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おり、直線駆動部材１６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。
【００３６】
上述した実施形態では、遊星ローラの外径面の螺旋溝や周方向溝に嵌まり込む螺旋凸条を外輪部材の内径面に設け、この螺旋凸条を別体の条部材で形成したが、この螺旋凸条は回転軸の外径面に設けることもでき、外輪部材や回転軸と一体に形成することもできる。螺旋凸条を一体に形成する場合は、螺旋凸条を一体に形成した外輪部材や回転軸を、素材の炭素含有量に応じて、焼入れ、焼戻し処理または浸炭熱処理を施し、少なくとも螺旋凸条の部分の表面に、硬質めっき処理またはＰＶＤ法、ＣＶＤ法等による表面硬化処理を施せばよい。なお、これらの素材の焼入れ、焼戻し処理や浸炭熱処理は省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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４の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの螺旋溝との係合部を拡大して示す断面図
【図６】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）、（ｂ）の変形例を示す正面図
【図７】図６の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの周方向溝との係合部を拡大して示す断面図
【図８】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
【符号の説明】
【００３８】
１  ケーシング
１ａ  円筒部
１ｂ  フランジ
１ｃ  周壁
１ｄ  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  螺旋溝
５ｂ  条部材
６  キャリヤ
６ａ  支持軸
７  遊星ローラ
７ａ  螺旋溝
７ｂ  周方向溝
８  玉軸受
９  軸ピン
１０  玉軸受
１１  環状溝
１２  ストッパ
１３  保持部材
１４  針状ころ軸受
１５  スラスト玉軸受
１６  直線駆動部材
１７  スラスト玉軸受
１８  硬質めっき層
１９  硬質皮膜
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】
2009041579.tif 000009
【図８】
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