電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置
【課題】電動式ブレーキ装置に使用される電動式直動アクチュエータにパーキングブレーキ機能を持たせることである。
【解決手段】電動モータ２ロータ軸２ａから回転を伝達される回転軸４の回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチ３１と、クラッチ３１を連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、回転入力を溜める弾性部材としてのねじりコイルばね３２と、ねじりコイルばね３２に溜められた回転入力を保持する保持状態と、回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、連結遮断手段と保持解放手段を作動するアクチュエータとしてのソレノイド３４とからなり、連結遮断手段を連結状態に作動して保持解放手段を解放状態に作動したときに、ねじりコイルばね３２に溜められた回転入力を回転出力として回転軸４に付与する別途の回転付与機構３０を設けた。
【解決手段】電動モータ２ロータ軸２ａから回転を伝達される回転軸４の回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチ３１と、クラッチ３１を連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、回転入力を溜める弾性部材としてのねじりコイルばね３２と、ねじりコイルばね３２に溜められた回転入力を保持する保持状態と、回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、連結遮断手段と保持解放手段を作動するアクチュエータとしてのソレノイド３４とからなり、連結遮断手段を連結状態に作動して保持解放手段を解放状態に作動したときに、ねじりコイルばね３２に溜められた回転入力を回転出力として回転軸４に付与する別途の回転付与機構３０を設けた。
【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、電動モータのロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転運動を、滑りねじ機構、ボールねじ機構、ボールランプ機構等の運動変換機構によって、回転の軸線方向に駆動される出力部材の直線運動に変換するものがある。これらの電動式直動アクチュエータは、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】
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直線駆動力を確保でき、直動ストロークが比較的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またはロータ軸から回転を伝達される回転軸のいずれかの回転軸部材と、回転軸部材の外径側でハウジングの内径面に内嵌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部材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、外輪部材とキャリヤとが回転の軸線方向へ相対移動するようにし、回転軸部材の回転運動をキャリヤの直線運動に変換して、キャリヤを被駆動物を直線駆動する出力部材とした機構を先に開発している（例えば、特許文献２、３参照）。また、外輪部材を被駆動物を直線駆動する出力部材とした機構も提案している（特願２００８−２６０５４７）。
【０００４】
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】
【０００５】
【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】
【０００６】
特許文献１乃至３等に記載されたような、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を自動車のサービスブレーキとして使用する場合は、パーキングブレーキを別途に設ける必要があった。このため、ブレーキ装置全体をコンパクトに設計できるように、パーキングブレーキ機能を有する電動式直動アクチュエータを備えた電動式ブレーキ装置が要望されている。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、電動式ブレーキ装置に使用される電動式直動アクチュエータにパーキングブレーキ機能を持たせることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータのロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転運動を、回転の軸線方向に駆動される出力部材の直線運動に変換する運動変換機構を備えた電動式直動アクチュエータにおいて、前記ロータ軸もしくは前記回転部材、または前記ロータ軸から回転部材へ回転を伝達する回転伝達部材のいずれかの回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチと、前記クラッチを連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、前記回転入力を溜める弾性部材と、前記弾性部材に溜められた回転入力を保持する保持状態と、前記回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、前記連結遮断手段を作動する連結遮断アクチュエータと、前記保持解放手段を作動する保持解放アクチュエータとからなり、前記連結遮断手段を連結状態に作動して前記保持解放手段を解放状態に作動したときに、前記弾性部材に溜められた回転入力を回転出力として前記回転部位に付与する別途の回転付与機構を設けた構成を採用した。
【０００９】
すなわち、ロータ軸もしくは回転部材、またはロータ軸から回転部材へ回転を伝達する回転伝達部材のいずれかの回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチと、クラッチを連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、回転入力を溜める弾性部材と、弾性部材に溜められた回転入力を保持する保持状態と、回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、連結遮断手段を作動する連結遮断アクチュエータと、保持解放手段を作動する保持解放アクチュエータとからなり、連結遮断手段を連結状態に作動して保持解放手段を解放状態に作動したときに、弾性部材に溜められた回転入力を回転出力として回転部位に付与する別途の回転付与機構を設けることにより、この回転付与機構から回転部位に付与される回転を出力部材の直線運動に変換して、電動式ブレーキ装置に使用されるときにパーキングブレーキ機能を持たせることができるようにした。
【００１０】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータを電動式のアクチュエータとすることにより、駆動源を電源のみとすることができる。
【００１１】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータとの少なくともいずれかの電動式のアクチュエータを作動する電気系統を、前記電動モータを作動する電気系統と別に設けることにより、電動モータのバッテリや制御回路等の電気系統にトラブルが生じても、前記電動式のアクチュエータを作動させることができ、前記パーキングブレーキ機能を非常用ブレーキとして使用することもできる。
【００１２】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータを共通のアクチュエータとすることにより、アクチュエータの個数を減らして、コンパクトに設計することができる。
【００１３】
前記クラッチは、内輪と外輪の間に配列された係合子としてのころを、前記内輪と外輪の間でくさび面に係合させるものとすることができる。
【００１４】
前記弾性部材は、ねじりコイルばね、定荷重ばねまたは渦巻きばねのいずれかとすることができる。
【００１５】
前記保持解放アクチュエータをソレノイドとすることにより、保持解放アクチュエータの応答性を高くして、弾性部材に溜められた回転入力を迅速に解放し、パーキングブレーキ機能を速やかに作用させることができる。ソレノイドはリニヤ型でもロータリ型でもよい。
【００１６】
前記ソレノイドを、通電を止めたときにも吸引力を保持する自己保持型のものとすることにより、弾性部材に溜められた回転入力を保持するときの通電を不要とし、電力を節約することができる。なお、自己保持型のソレノイドは、電磁石のほかに永久磁石を組み込み、電磁石でプランジャを吸引し、吸引後は永久磁石でプランジャを吸着保持するものである。
【００１７】
前記別途の回転付与機構を前記ロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転部位に設けることにより、回転付与機構が付与する回転出力を運動変換機構に直接伝達することができ、伝達エネルギロスを少なくすることができる。
【００１８】
前記運動変換機構を、前記ロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される前記回転部材としての回転軸のいずれかの回転軸部材と、この回転軸部材の外径側でハウジングの内径面に内嵌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前記回転軸部材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、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回転の軸線方向へ相対移動させ、前記回転軸部材の回転運動を前記出力部材としての前記外輪部材または前記キャリヤの直線運動に変換するものとすることにより、別途の減速機構を組み込むことなく大きな直線駆動力を確保することができる。
【００１９】
また、本発明は、電動モータの回転運動を出力部材の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、前記別途の回転付与機構で付与される回転を前記出力部材の直線運動に変換する構成を採用することにより、回転付与機構から回転部位に付与される回転を出力部材の直線運動に変換して、パーキングブレーキ機能を持たせることができるようにした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電動式直動アクチュエータは、ロータ軸もしくは回転部材、またはロータ軸から回転部材へ回転を伝達する回転伝達部材のいずれかの回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチと、クラッチを連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、回転入力を溜める弾性部材と、弾性部材に溜められた回転入力を保持する保持状態と、回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、連結遮断手段を作動する連結遮断アクチュエータと、保持解放手段を作動する保持解放アクチュエータとからなり、連結遮断手段を連結状態に作動して保持解放手段を解放状態に作動したときに、弾性部材に溜められた回転入力を回転出力として回転部位に付与する別途の回転付与機構を設けたので、この回転付与機構から回転部位に付与される回転を出力部材の直線運動に変換して、電動式ブレーキ装置に使用されるときにパーキングブレーキ機能を持たせることができる。
【００２１】
また、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いずれかの電動式直動アクチュエータを用い、別途の回転付与機構で付与される回転を出力部材の直線運動に変換するようにしたので、パーキングブレーキ機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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１の回転付与機構を拡大して示す縦断面図
【図６】図５のVI−VI線に沿った断面図
【図７】図５のVII−VII線に沿った断面図
【図８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図５の連結遮断レバーを遮断状態、保持解放レバーを保持状態としたときのVa−Va線とVb−Vb線に沿った断面図
【図９】図８（ａ）、（ｂ）の状態での図６のクラッチを示す断面図
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図５の連結遮断レバーを連結状態、保持解放レバーを解放状態としたときのVa−Va線とVb−Vb線に沿った断面図
【図１１】図１０（ａ）、（ｂ）の状態での図６のクラッチを示す断面図
【図１２】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
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、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いる。電動モータ２のロータ軸２ａの回転は、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、円筒部１ａの内径面に内嵌された外輪部材５と回転軸４との間に介在する４個の遊星ローラ６が、キャリヤ７に回転自在に支持されて、回転軸４の回転に伴ってその周りを自転しながら公転し、後述する外輪部材５の螺旋凸条５ａと遊星ローラ６の螺旋溝６ａとの係合によって、遊星ローラ６を支持するキャリヤ７と外輪部材５とが軸線方向へ相対移動する運動変換機構を備えている。この実施形態では、キャリヤ７の軸方向移動が規制され、直線運動する外輪部材５が出力部材として被駆動物を直線駆動するようになっている。
【００２４】
前記ハウジング１のフランジ１ｂを設けた側には蓋８が取り付けられ、蓋８で覆われた空間に、歯車３ａ、３ｂ、３ｃが軸方向同一断面内で噛み合うように配設されるとともに、後述する回転付与機構３０が設けられている。歯車３ａはロータ軸２ａに、歯車３ｃは回転軸４に取り付けられ、これらと噛み合う中間歯車３ｂは、フランジ１ｂと蓋８に差し渡された軸ピン９に玉軸受１０で支持されている。
【００２５】
前記回転軸４にロータ軸２ａからの回転を伝達する歯車３ｃと、回転軸４に転接する遊星ローラ６との間には、回転軸４を支持するための軸受固定部材１１が、ハウジング１の円筒部１ａの内径面に止め輪１２で固定されている。軸受固定部材１１は、円筒部１ａの内径面に固定された円環部１１ａと、その内径側で遊星ローラ６側へ張り出す円筒部１１ｂとからなり、円環部１１ａと円筒部１１ｂの内径面に、回転軸４を回転自在に支持する２つのアンギュラ玉軸受１３ａ、１３ｂが、互いに背面を向けるように軸方向で離間されて取り付けられている。
【００２６】
前記キャリヤ７は、回転軸４にそれぞれすべり軸受１４ａ、１４ｂでスライド可能かつ相対回転可能に外嵌されたキャリヤ本体７ａおよび支持板７ｂと、離間したキャリヤ本体７ａと支持板７ｂに両端部を支持され、遊星ローラ６を回転自在に支持する支持ピン７ｃと、支持板７ｂをキャリヤ本体７ａに位相合わせして連結する複数の連結棒７ｄとからなり、各連結棒７ｄの両端部はボルト７ｅでキャリヤ本体７ａと支持板７ｂに連結されている。各支持ピン７ｃは、その両端側をキャリヤ本体７ａと支持板７ｂとに設けられた半径方向の長孔１５に、円周方向への移動を規制され、半径方向への移動を許容されて取り付けられている。
【００２７】
前記各支持ピン７ｃの両端部の外径面には溝１６が設けられ、円周方向の一部を切り欠いたばね鋼で形成された縮径リングばね１７が、各溝１６に嵌め込まれて、各支持ピン７ｃを包絡するように巻回されて装着されている。したがって、各支持ピン７ｃに回転自在に支持された各遊星ローラ６が回転軸４の外径面に押圧付勢され、回転軸４の回転トルクが安定して各遊星ローラ６に伝達される。
【００２８】
前記各遊星ローラ６は、内径面に装着された針状ころ軸受１８でキャリヤ７の支持ピン７ｃに回転自在に支持され、その自転をスラストころ軸受１９でキャリヤ本体７ａに支持されている。また、隣接する各遊星ローラ６間には、両側の遊星ローラ６の外径面に摺接してグリースを塗布する扇形状の潤滑剤塗布部材２０が、キャリヤ７の連結棒７ｄと外輪部材５の内径面との間に保持されている。
【００２９】
前記キャリヤ７のキャリヤ本体７ａは、サポート部材７ｆを介してスラストころ軸受２１で、軸受固定部材１１の円環部１１ａに回転自在に支持されている。また、遊星ローラ６に対して反対側の支持板７ｂは、すべり軸受２２を介して止め輪２３で回転軸４に抜け止めされており、キャリヤ７の軸方向への移動が規制されている。
【００３０】
前記出力部材としての外輪部材５は、ハウジング１の円筒部１ａにスライド可能に内嵌され、被駆動物に連結されて回り止めするキー２４が前端面に設けられている。また、外輪部材５の外径側は、円筒部１ａとの間を環状のシール部材２５でシールされ、外輪部材５の内径側は、キャリヤ７の支持板７ｂに内嵌された回転軸４の端を覆うように、膜状のシール部材２６でシールされている。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、前記外輪部材５の内径面には２条の螺旋凸条５ａが設けられ、遊星ローラ６の外径面には、螺旋凸条５ａが嵌まり込み、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６ａが設けられている。これらの螺旋凸条５ａと螺旋溝６ａの係合によって、回転軸４の周りを自転しながら公転する遊星ローラ６が、螺旋凸条５ａと螺旋溝６ａとのリード角の差で、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６の螺旋溝６ａ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。また、遊星ローラ６の螺旋溝６ａ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】
図５に示すように、前記回転付与機構３０は、蓋８の内面側に設けられた円筒部８ａに挿入された回転軸４の延長部４ａに、後述する回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチ３１と、回転入力を溜める弾性部材としてのねじりコイルばね３２と、クラッチ３１を連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段を構成する連結遮断レバー３３ａと、ねじりコイルばね３２に溜められた回転入力を保持する保持状態と、回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段を構成する保持解放レバー３３ｂと、連結遮断レバー３３ａを作動する連結遮断アクチュエータと、保持解放レバー３３ｂを作動する保持解放アクチュエータを兼ねたリニヤ型のソレノイド３４とからなる。
【００３３】
前記ソレノイド３４は円筒部８ａの外側に固定され、電動モータ２とは別の電気系統で作動されるようになっている。また、ソレノイド３４に連結された連結遮断レバー３３ａと保持解放レバー３３ｂは、円筒部８ａに設けられた切欠き部８ｂから円筒部８ａの中に挿入されている。
【００３４】
図５および図６に示すように、前記クラッチ３１は、円筒部８ａの内径面に軸受３５で回転自在に支持された外輪３６と、内輪となる回転軸４の延長部４ａとの間に、係合子としてのころ３７を保持器３８で保持して、外輪３６の内径面に設けられたカム面３６ａに係合させるものであり、外輪３６に取り付けられたセンタリングばね３９によって、各ころ３７がカム面３６ａの逃げる中央位置に来るように保持器３８が付勢されている。
【００３５】
前記外輪３６の外端側には、保持器３８の外端側への移動を規制する内向きの鍔３６ｂが設けられ、内端側には、後述するように保持解放レバー３３ｂが噛み合うラチェット歯車３６ｃが設けられている。また、保持器３８の内端側には、後述するように連結遮断レバー３３ａが押圧される大径部３８ａが設けられ、この大径部３８ａがすべり軸受４０を介して、蓋８の円筒部８ａの内端部に取り付けられた止め輪４１によって、内端側への移動を規制されている。
【００３６】
図７に示すように、前記ねじりコイルばね３２は、一端側が蓋８の円筒部８ａに固定され、他端側がクラッチ３１の外輪３６に取り付けられており、外輪３６が時計回りに回転すると回転入力が溜められるようになっている。
【００３７】
図５および図８（ａ）、（ｂ）に示すように、前記連結遮断レバー３３ａと保持解放レバー３３ｂは、回転自在な支持軸４２に取り付けられ、保持解放レバー３３ｂの基端がソレノイド３４のプランジャ３４ａの延長部材３４ｂにピン３４ｃで連結されており、ソレノイド３４を作動することにより、連結遮断レバー３３ａと保持解放レバー３３ｂが支持軸４２の回りに一体で回動するようになっている。図示は省略するが、ソレノイド３４は、電磁石のほかに永久磁石を組み込んだ自己保持型のものとされ、プランジャ３４ａを吸引した状態で通電を止めても、プランジャ３４ａが永久磁石で吸着保持されるようになっている。
【００３８】
図８（ａ）、（ｂ）は、前記ソレノイド３４のプランジャ３４ａを吸引して、連結遮断レバー３３ａを遮断状態、保持解放レバー３３ｂを保持状態とした場合であり、連結遮断レバー３３ａが保持器３８の大径部３８ａから離反するように回動するとともに、保持解放レバー３３ｂが外輪３６のラチェット歯車３６ｃと噛み合うように回動している。図８（ｂ）の保持解放レバー３３ｂは左側からラチェット歯車３６ｃと噛み合っており、ラチェット歯車３６ｃは反時計回りの回転を拘束され、時計回りには回転可能になっている。したがって、外輪３６の時計回りの回転によってねじりコイルばね３２に溜められた回転入力を保持することができる。
【００３９】
図９に示すように、前記連結遮断レバー３３ａが遮断状態のときは、クラッチ３１の保持器３８が連結遮断レバー３３ａで拘束されないので、センタリングばね３９によってころ３７がカム面３６ａの中央位置に来るように付勢され、ころ３７がカム面３６ａと係合せずに、クラッチ３１の内輪としての回転軸４の延長部４ａのみが回転する。この実施形態では、回転軸４が反時計回りに回転するときに、出力部材としての外輪部材５が前進するようになっており、電動モータ２によって回転軸４を反時計回りに駆動すると、クラッチ３１が切の状態で回転軸４のみが回転し、電動式ブレーキ装置等の被駆動部材をブレーキが作動するように押圧する。
【００４０】
図１０（ａ）、（ｂ）は、前記ソレノイド３４のプランジャ３４ａを押し出して、連結遮断レバー３３ａを連結状態、保持解放レバー３３ｂを解放状態とした場合であり、連結遮断レバー３３ａが保持器３８の大径部３８ａの外径面を押圧するように回動するとともに、保持解放レバー３３ｂが外輪３６のラチェット歯車３６ｃから逃げるように回動して、前記ねじりコイルばね３２に外輪３６の時計回りの回転で溜められた回転入力が、外輪３６の反時計回りの回転出力として解放されるようになっている。
【００４１】
図１１に示すように、前記連結遮断レバー３３ａが連結状態のときは、クラッチ３１の保持器３８が連結遮断レバー３３ａで拘束されるので、外輪３６が回転出力を解放するように反時計回りに回転すると、保持器３８がセンタリングばね３９の付勢に打ち勝って、外輪３６に対して時計回りに相対回転し、ころ３７がカム面３６ａと係合してクラッチ３１が入となる。したがって、回転出力を解放する外輪３６の反時計回りの回転が回転軸４の延長部４ａに伝達され、出力部材としての外輪部材５が前進して被駆動部材を押圧し、電動式ブレーキ装置に使用されたときにパーキングブレーキ機能を発揮する。
【００４２】
前記ねじりコイルばね３２に回転入力を溜めるときは、図１１に示したように、クラッチ３１が入の状態で、図８（ａ）、（ｂ）に示したように、連結遮断レバー３３ａを遮断状態、保持解放レバー３３ｂを保持状態とし、回転軸４を電動モータ２で時計回りに回転駆動することにより、ラチェット歯車３６ｃに保持解放レバー３３ｂを噛み合わせた状態で外輪３６を時計回りに回転させて、ねじりコイルばね３２に回転入力を溜めることができる。溜められた回転入力は、保持解放レバー３３ｂによるラチェット歯車３６ｃの反時計回りの係止によって保持される。なお、入状態となったクラッチ３１は、つぎに回転軸４を時計回りに回転駆動するときに、ころ３７がカム面３６ａから離脱して切状態となる。
【００４３】
図１２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５１の内部で被制動部材としてのディスクロータ５２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド５３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５１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、出力部材としての外輪部材５が左方へ直線運動するときに、被駆動物としてのブレーキパッド５３をディスクロータ５２に押圧するように直線駆動する。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。
【００４４】
上述した実施形態では、回転付与機構を電動モータのロータ軸から回転を伝達される回転軸の回転部位に設けたが、回転付与機構はロータ軸やロータ軸の回転を回転軸に伝達する歯車等の回転伝達部材の回転部位に設けることもできる。
【００４５】
上述した実施形態では、回転付与機構の連結遮断アクチュエータと保持解放アクチュエータを兼用のリニヤ型のソレノイドとしたが、これらのアクチュエータはロータリ型のソレノイドや他の電動式等のアクチュエータとすることもでき、両者のアクチュエータを個別のものとすることもできる。また、回転入力を溜める弾性部材をねじりコイルばねとしたが、この弾性部材は、定荷重ばねや渦巻きばね等とすることもできる。
【００４６】
上述した実施形態では、電動モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を、電動モータから回転を伝達される回転軸と外輪部材との間に遊星ローラを介在させ、回転軸の回転運動を外輪部材の直線運動に変換するものとしたが、この運動変換機構は、滑りねじ機構、ボールねじ機構、ボールランプ機構等を用いたものとすることもできる。
【００４７】
上述した実施形態では、運動変換機構の相対移動するキャリヤと外輪部材のうち、キャリヤの軸方向移動を規制して、外輪部材を直線運動する出力部材としたが、外輪部材の軸方向移動を規制して、キャリヤを直線運動する出力部材とすることもできる。また、外輪部材の内径面の螺旋凸条を一体に形成したが、外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に嵌め込まれた別体の条部材で螺旋凸条を形成することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１ ハウジング
１ａ 円筒部
１ｂ フランジ
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 遊星ローラ
６ａ 螺旋溝
７ キャリヤ
７ａ キャリヤ本体
７ｂ 支持板
７ｃ 支持ピン
７ｄ 連結棒
７ｅ ボルト
７ｆ サポート部材
８ 蓋
８ａ 円筒部
８ｂ 切欠き部
９ 軸ピン
１０ 玉軸受
１１ 軸受固定部材
１１ａ 円環部
１１ｂ 円筒部
１２ 止め輪
１３ａ、１３ｂ アンギュラ玉軸受
１４ａ、１４ｂ すべり軸受
１５ 長孔
１６ 溝
１７ 縮径リングばね
１８ 針状ころ軸受
１９ スラストころ軸受
２０ 潤滑剤塗布部材
２１ スラストころ軸受
２２ すべり軸受
２３ 止め輪
２４ キー
２５、２６ シール部材
３０ 回転付与機構
３１ クラッチ
３２ ねじりコイルばね
３３ａ 連結遮断レバー
３３ｂ 保持解放レバー
３４ ソレノイド
３４ａ プランジャ
３４ｂ 延長部材
３４ｃ ピン
３５ 軸受
３６ 外輪
３６ａ カム面
３６ｂ 鍔
３６ｃ ラチェット歯車
３７ ころ
３８ 保持器
３８ａ 大径部
３９ センタリングばね
４０ すべり軸受
４１ 止め輪
４２ 支持軸
５１ キャリパボディ
５２ ディスクロータ
５３ ブレーキパッド
【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、電動モータのロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転運動を、滑りねじ機構、ボールねじ機構、ボールランプ機構等の運動変換機構によって、回転の軸線方向に駆動される出力部材の直線運動に変換するものがある。これらの電動式直動アクチュエータは、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】
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直線駆動力を確保でき、直動ストロークが比較的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またはロータ軸から回転を伝達される回転軸のいずれかの回転軸部材と、回転軸部材の外径側でハウジングの内径面に内嵌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部材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、外輪部材とキャリヤとが回転の軸線方向へ相対移動するようにし、回転軸部材の回転運動をキャリヤの直線運動に変換して、キャリヤを被駆動物を直線駆動する出力部材とした機構を先に開発している（例えば、特許文献２、３参照）。また、外輪部材を被駆動物を直線駆動する出力部材とした機構も提案している（特願２００８−２６０５４７）。
【０００４】
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】
【０００５】
【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】
【０００６】
特許文献１乃至３等に記載されたような、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を自動車のサービスブレーキとして使用する場合は、パーキングブレーキを別途に設ける必要があった。このため、ブレーキ装置全体をコンパクトに設計できるように、パーキングブレーキ機能を有する電動式直動アクチュエータを備えた電動式ブレーキ装置が要望されている。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、電動式ブレーキ装置に使用される電動式直動アクチュエータにパーキングブレーキ機能を持たせることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータのロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転運動を、回転の軸線方向に駆動される出力部材の直線運動に変換する運動変換機構を備えた電動式直動アクチュエータにおいて、前記ロータ軸もしくは前記回転部材、または前記ロータ軸から回転部材へ回転を伝達する回転伝達部材のいずれかの回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチと、前記クラッチを連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、前記回転入力を溜める弾性部材と、前記弾性部材に溜められた回転入力を保持する保持状態と、前記回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、前記連結遮断手段を作動する連結遮断アクチュエータと、前記保持解放手段を作動する保持解放アクチュエータとからなり、前記連結遮断手段を連結状態に作動して前記保持解放手段を解放状態に作動したときに、前記弾性部材に溜められた回転入力を回転出力として前記回転部位に付与する別途の回転付与機構を設けた構成を採用した。
【０００９】
すなわち、ロータ軸もしくは回転部材、またはロータ軸から回転部材へ回転を伝達する回転伝達部材のいずれかの回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチと、クラッチを連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、回転入力を溜める弾性部材と、弾性部材に溜められた回転入力を保持する保持状態と、回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、連結遮断手段を作動する連結遮断アクチュエータと、保持解放手段を作動する保持解放アクチュエータとからなり、連結遮断手段を連結状態に作動して保持解放手段を解放状態に作動したときに、弾性部材に溜められた回転入力を回転出力として回転部位に付与する別途の回転付与機構を設けることにより、この回転付与機構から回転部位に付与される回転を出力部材の直線運動に変換して、電動式ブレーキ装置に使用されるときにパーキングブレーキ機能を持たせることができるようにした。
【００１０】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータを電動式のアクチュエータとすることにより、駆動源を電源のみとすることができる。
【００１１】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータとの少なくともいずれかの電動式のアクチュエータを作動する電気系統を、前記電動モータを作動する電気系統と別に設けることにより、電動モータのバッテリや制御回路等の電気系統にトラブルが生じても、前記電動式のアクチュエータを作動させることができ、前記パーキングブレーキ機能を非常用ブレーキとして使用することもできる。
【００１２】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータを共通のアクチュエータとすることにより、アクチュエータの個数を減らして、コンパクトに設計することができる。
【００１３】
前記クラッチは、内輪と外輪の間に配列された係合子としてのころを、前記内輪と外輪の間でくさび面に係合させるものとすることができる。
【００１４】
前記弾性部材は、ねじりコイルばね、定荷重ばねまたは渦巻きばねのいずれかとすることができる。
【００１５】
前記保持解放アクチュエータをソレノイドとすることにより、保持解放アクチュエータの応答性を高くして、弾性部材に溜められた回転入力を迅速に解放し、パーキングブレーキ機能を速やかに作用させることができる。ソレノイドはリニヤ型でもロータリ型でもよい。
【００１６】
前記ソレノイドを、通電を止めたときにも吸引力を保持する自己保持型のものとすることにより、弾性部材に溜められた回転入力を保持するときの通電を不要とし、電力を節約することができる。なお、自己保持型のソレノイドは、電磁石のほかに永久磁石を組み込み、電磁石でプランジャを吸引し、吸引後は永久磁石でプランジャを吸着保持するものである。
【００１７】
前記別途の回転付与機構を前記ロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転部位に設けることにより、回転付与機構が付与する回転出力を運動変換機構に直接伝達することができ、伝達エネルギロスを少なくすることができる。
【００１８】
前記運動変換機構を、前記ロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される前記回転部材としての回転軸のいずれかの回転軸部材と、この回転軸部材の外径側でハウジングの内径面に内嵌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前記回転軸部材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、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回転の軸線方向へ相対移動させ、前記回転軸部材の回転運動を前記出力部材としての前記外輪部材または前記キャリヤの直線運動に変換するものとすることにより、別途の減速機構を組み込むことなく大きな直線駆動力を確保することができる。
【００１９】
また、本発明は、電動モータの回転運動を出力部材の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、前記別途の回転付与機構で付与される回転を前記出力部材の直線運動に変換する構成を採用することにより、回転付与機構から回転部位に付与される回転を出力部材の直線運動に変換して、パーキングブレーキ機能を持たせることができるようにした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電動式直動アクチュエータは、ロータ軸もしくは回転部材、またはロータ軸から回転部材へ回転を伝達する回転伝達部材のいずれかの回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチと、クラッチを連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、回転入力を溜める弾性部材と、弾性部材に溜められた回転入力を保持する保持状態と、回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、連結遮断手段を作動する連結遮断アクチュエータと、保持解放手段を作動する保持解放アクチュエータとからなり、連結遮断手段を連結状態に作動して保持解放手段を解放状態に作動したときに、弾性部材に溜められた回転入力を回転出力として回転部位に付与する別途の回転付与機構を設けたので、この回転付与機構から回転部位に付与される回転を出力部材の直線運動に変換して、電動式ブレーキ装置に使用されるときにパーキングブレーキ機能を持たせることができる。
【００２１】
また、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いずれかの電動式直動アクチュエータを用い、別途の回転付与機構で付与される回転を出力部材の直線運動に変換するようにしたので、パーキングブレーキ機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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１の回転付与機構を拡大して示す縦断面図
【図６】図５のVI−VI線に沿った断面図
【図７】図５のVII−VII線に沿った断面図
【図８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図５の連結遮断レバーを遮断状態、保持解放レバーを保持状態としたときのVa−Va線とVb−Vb線に沿った断面図
【図９】図８（ａ）、（ｂ）の状態での図６のクラッチを示す断面図
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図５の連結遮断レバーを連結状態、保持解放レバーを解放状態としたときのVa−Va線とVb−Vb線に沿った断面図
【図１１】図１０（ａ）、（ｂ）の状態での図６のクラッチを示す断面図
【図１２】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
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、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いる。電動モータ２のロータ軸２ａの回転は、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、円筒部１ａの内径面に内嵌された外輪部材５と回転軸４との間に介在する４個の遊星ローラ６が、キャリヤ７に回転自在に支持されて、回転軸４の回転に伴ってその周りを自転しながら公転し、後述する外輪部材５の螺旋凸条５ａと遊星ローラ６の螺旋溝６ａとの係合によって、遊星ローラ６を支持するキャリヤ７と外輪部材５とが軸線方向へ相対移動する運動変換機構を備えている。この実施形態では、キャリヤ７の軸方向移動が規制され、直線運動する外輪部材５が出力部材として被駆動物を直線駆動するようになっている。
【００２４】
前記ハウジング１のフランジ１ｂを設けた側には蓋８が取り付けられ、蓋８で覆われた空間に、歯車３ａ、３ｂ、３ｃが軸方向同一断面内で噛み合うように配設されるとともに、後述する回転付与機構３０が設けられている。歯車３ａはロータ軸２ａに、歯車３ｃは回転軸４に取り付けられ、これらと噛み合う中間歯車３ｂは、フランジ１ｂと蓋８に差し渡された軸ピン９に玉軸受１０で支持されている。
【００２５】
前記回転軸４にロータ軸２ａからの回転を伝達する歯車３ｃと、回転軸４に転接する遊星ローラ６との間には、回転軸４を支持するための軸受固定部材１１が、ハウジング１の円筒部１ａの内径面に止め輪１２で固定されている。軸受固定部材１１は、円筒部１ａの内径面に固定された円環部１１ａと、その内径側で遊星ローラ６側へ張り出す円筒部１１ｂとからなり、円環部１１ａと円筒部１１ｂの内径面に、回転軸４を回転自在に支持する２つのアンギュラ玉軸受１３ａ、１３ｂが、互いに背面を向けるように軸方向で離間されて取り付けられている。
【００２６】
前記キャリヤ７は、回転軸４にそれぞれすべり軸受１４ａ、１４ｂでスライド可能かつ相対回転可能に外嵌されたキャリヤ本体７ａおよび支持板７ｂと、離間したキャリヤ本体７ａと支持板７ｂに両端部を支持され、遊星ローラ６を回転自在に支持する支持ピン７ｃと、支持板７ｂをキャリヤ本体７ａに位相合わせして連結する複数の連結棒７ｄとからなり、各連結棒７ｄの両端部はボルト７ｅでキャリヤ本体７ａと支持板７ｂに連結されている。各支持ピン７ｃは、その両端側をキャリヤ本体７ａと支持板７ｂとに設けられた半径方向の長孔１５に、円周方向への移動を規制され、半径方向への移動を許容されて取り付けられている。
【００２７】
前記各支持ピン７ｃの両端部の外径面には溝１６が設けられ、円周方向の一部を切り欠いたばね鋼で形成された縮径リングばね１７が、各溝１６に嵌め込まれて、各支持ピン７ｃを包絡するように巻回されて装着されている。したがって、各支持ピン７ｃに回転自在に支持された各遊星ローラ６が回転軸４の外径面に押圧付勢され、回転軸４の回転トルクが安定して各遊星ローラ６に伝達される。
【００２８】
前記各遊星ローラ６は、内径面に装着された針状ころ軸受１８でキャリヤ７の支持ピン７ｃに回転自在に支持され、その自転をスラストころ軸受１９でキャリヤ本体７ａに支持されている。また、隣接する各遊星ローラ６間には、両側の遊星ローラ６の外径面に摺接してグリースを塗布する扇形状の潤滑剤塗布部材２０が、キャリヤ７の連結棒７ｄと外輪部材５の内径面との間に保持されている。
【００２９】
前記キャリヤ７のキャリヤ本体７ａは、サポート部材７ｆを介してスラストころ軸受２１で、軸受固定部材１１の円環部１１ａに回転自在に支持されている。また、遊星ローラ６に対して反対側の支持板７ｂは、すべり軸受２２を介して止め輪２３で回転軸４に抜け止めされており、キャリヤ７の軸方向への移動が規制されている。
【００３０】
前記出力部材としての外輪部材５は、ハウジング１の円筒部１ａにスライド可能に内嵌され、被駆動物に連結されて回り止めするキー２４が前端面に設けられている。また、外輪部材５の外径側は、円筒部１ａとの間を環状のシール部材２５でシールされ、外輪部材５の内径側は、キャリヤ７の支持板７ｂに内嵌された回転軸４の端を覆うように、膜状のシール部材２６でシールされている。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、前記外輪部材５の内径面には２条の螺旋凸条５ａが設けられ、遊星ローラ６の外径面には、螺旋凸条５ａが嵌まり込み、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６ａが設けられている。これらの螺旋凸条５ａと螺旋溝６ａの係合によって、回転軸４の周りを自転しながら公転する遊星ローラ６が、螺旋凸条５ａと螺旋溝６ａとのリード角の差で、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６の螺旋溝６ａ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。また、遊星ローラ６の螺旋溝６ａ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】
図５に示すように、前記回転付与機構３０は、蓋８の内面側に設けられた円筒部８ａに挿入された回転軸４の延長部４ａに、後述する回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチ３１と、回転入力を溜める弾性部材としてのねじりコイルばね３２と、クラッチ３１を連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段を構成する連結遮断レバー３３ａと、ねじりコイルばね３２に溜められた回転入力を保持する保持状態と、回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段を構成する保持解放レバー３３ｂと、連結遮断レバー３３ａを作動する連結遮断アクチュエータと、保持解放レバー３３ｂを作動する保持解放アクチュエータを兼ねたリニヤ型のソレノイド３４とからなる。
【００３３】
前記ソレノイド３４は円筒部８ａの外側に固定され、電動モータ２とは別の電気系統で作動されるようになっている。また、ソレノイド３４に連結された連結遮断レバー３３ａと保持解放レバー３３ｂは、円筒部８ａに設けられた切欠き部８ｂから円筒部８ａの中に挿入されている。
【００３４】
図５および図６に示すように、前記クラッチ３１は、円筒部８ａの内径面に軸受３５で回転自在に支持された外輪３６と、内輪となる回転軸４の延長部４ａとの間に、係合子としてのころ３７を保持器３８で保持して、外輪３６の内径面に設けられたカム面３６ａに係合させるものであり、外輪３６に取り付けられたセンタリングばね３９によって、各ころ３７がカム面３６ａの逃げる中央位置に来るように保持器３８が付勢されている。
【００３５】
前記外輪３６の外端側には、保持器３８の外端側への移動を規制する内向きの鍔３６ｂが設けられ、内端側には、後述するように保持解放レバー３３ｂが噛み合うラチェット歯車３６ｃが設けられている。また、保持器３８の内端側には、後述するように連結遮断レバー３３ａが押圧される大径部３８ａが設けられ、この大径部３８ａがすべり軸受４０を介して、蓋８の円筒部８ａの内端部に取り付けられた止め輪４１によって、内端側への移動を規制されている。
【００３６】
図７に示すように、前記ねじりコイルばね３２は、一端側が蓋８の円筒部８ａに固定され、他端側がクラッチ３１の外輪３６に取り付けられており、外輪３６が時計回りに回転すると回転入力が溜められるようになっている。
【００３７】
図５および図８（ａ）、（ｂ）に示すように、前記連結遮断レバー３３ａと保持解放レバー３３ｂは、回転自在な支持軸４２に取り付けられ、保持解放レバー３３ｂの基端がソレノイド３４のプランジャ３４ａの延長部材３４ｂにピン３４ｃで連結されており、ソレノイド３４を作動することにより、連結遮断レバー３３ａと保持解放レバー３３ｂが支持軸４２の回りに一体で回動するようになっている。図示は省略するが、ソレノイド３４は、電磁石のほかに永久磁石を組み込んだ自己保持型のものとされ、プランジャ３４ａを吸引した状態で通電を止めても、プランジャ３４ａが永久磁石で吸着保持されるようになっている。
【００３８】
図８（ａ）、（ｂ）は、前記ソレノイド３４のプランジャ３４ａを吸引して、連結遮断レバー３３ａを遮断状態、保持解放レバー３３ｂを保持状態とした場合であり、連結遮断レバー３３ａが保持器３８の大径部３８ａから離反するように回動するとともに、保持解放レバー３３ｂが外輪３６のラチェット歯車３６ｃと噛み合うように回動している。図８（ｂ）の保持解放レバー３３ｂは左側からラチェット歯車３６ｃと噛み合っており、ラチェット歯車３６ｃは反時計回りの回転を拘束され、時計回りには回転可能になっている。したがって、外輪３６の時計回りの回転によってねじりコイルばね３２に溜められた回転入力を保持することができる。
【００３９】
図９に示すように、前記連結遮断レバー３３ａが遮断状態のときは、クラッチ３１の保持器３８が連結遮断レバー３３ａで拘束されないので、センタリングばね３９によってころ３７がカム面３６ａの中央位置に来るように付勢され、ころ３７がカム面３６ａと係合せずに、クラッチ３１の内輪としての回転軸４の延長部４ａのみが回転する。この実施形態では、回転軸４が反時計回りに回転するときに、出力部材としての外輪部材５が前進するようになっており、電動モータ２によって回転軸４を反時計回りに駆動すると、クラッチ３１が切の状態で回転軸４のみが回転し、電動式ブレーキ装置等の被駆動部材をブレーキが作動するように押圧する。
【００４０】
図１０（ａ）、（ｂ）は、前記ソレノイド３４のプランジャ３４ａを押し出して、連結遮断レバー３３ａを連結状態、保持解放レバー３３ｂを解放状態とした場合であり、連結遮断レバー３３ａが保持器３８の大径部３８ａの外径面を押圧するように回動するとともに、保持解放レバー３３ｂが外輪３６のラチェット歯車３６ｃから逃げるように回動して、前記ねじりコイルばね３２に外輪３６の時計回りの回転で溜められた回転入力が、外輪３６の反時計回りの回転出力として解放されるようになっている。
【００４１】
図１１に示すように、前記連結遮断レバー３３ａが連結状態のときは、クラッチ３１の保持器３８が連結遮断レバー３３ａで拘束されるので、外輪３６が回転出力を解放するように反時計回りに回転すると、保持器３８がセンタリングばね３９の付勢に打ち勝って、外輪３６に対して時計回りに相対回転し、ころ３７がカム面３６ａと係合してクラッチ３１が入となる。したがって、回転出力を解放する外輪３６の反時計回りの回転が回転軸４の延長部４ａに伝達され、出力部材としての外輪部材５が前進して被駆動部材を押圧し、電動式ブレーキ装置に使用されたときにパーキングブレーキ機能を発揮する。
【００４２】
前記ねじりコイルばね３２に回転入力を溜めるときは、図１１に示したように、クラッチ３１が入の状態で、図８（ａ）、（ｂ）に示したように、連結遮断レバー３３ａを遮断状態、保持解放レバー３３ｂを保持状態とし、回転軸４を電動モータ２で時計回りに回転駆動することにより、ラチェット歯車３６ｃに保持解放レバー３３ｂを噛み合わせた状態で外輪３６を時計回りに回転させて、ねじりコイルばね３２に回転入力を溜めることができる。溜められた回転入力は、保持解放レバー３３ｂによるラチェット歯車３６ｃの反時計回りの係止によって保持される。なお、入状態となったクラッチ３１は、つぎに回転軸４を時計回りに回転駆動するときに、ころ３７がカム面３６ａから離脱して切状態となる。
【００４３】
図１２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５１の内部で被制動部材としてのディスクロータ５２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド５３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５１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、出力部材としての外輪部材５が左方へ直線運動するときに、被駆動物としてのブレーキパッド５３をディスクロータ５２に押圧するように直線駆動する。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。
【００４４】
上述した実施形態では、回転付与機構を電動モータのロータ軸から回転を伝達される回転軸の回転部位に設けたが、回転付与機構はロータ軸やロータ軸の回転を回転軸に伝達する歯車等の回転伝達部材の回転部位に設けることもできる。
【００４５】
上述した実施形態では、回転付与機構の連結遮断アクチュエータと保持解放アクチュエータを兼用のリニヤ型のソレノイドとしたが、これらのアクチュエータはロータリ型のソレノイドや他の電動式等のアクチュエータとすることもでき、両者のアクチュエータを個別のものとすることもできる。また、回転入力を溜める弾性部材をねじりコイルばねとしたが、この弾性部材は、定荷重ばねや渦巻きばね等とすることもできる。
【００４６】
上述した実施形態では、電動モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を、電動モータから回転を伝達される回転軸と外輪部材との間に遊星ローラを介在させ、回転軸の回転運動を外輪部材の直線運動に変換するものとしたが、この運動変換機構は、滑りねじ機構、ボールねじ機構、ボールランプ機構等を用いたものとすることもできる。
【００４７】
上述した実施形態では、運動変換機構の相対移動するキャリヤと外輪部材のうち、キャリヤの軸方向移動を規制して、外輪部材を直線運動する出力部材としたが、外輪部材の軸方向移動を規制して、キャリヤを直線運動する出力部材とすることもできる。また、外輪部材の内径面の螺旋凸条を一体に形成したが、外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に嵌め込まれた別体の条部材で螺旋凸条を形成することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１ ハウジング
１ａ 円筒部
１ｂ フランジ
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 遊星ローラ
６ａ 螺旋溝
７ キャリヤ
７ａ キャリヤ本体
７ｂ 支持板
７ｃ 支持ピン
７ｄ 連結棒
７ｅ ボルト
７ｆ サポート部材
８ 蓋
８ａ 円筒部
８ｂ 切欠き部
９ 軸ピン
１０ 玉軸受
１１ 軸受固定部材
１１ａ 円環部
１１ｂ 円筒部
１２ 止め輪
１３ａ、１３ｂ アンギュラ玉軸受
１４ａ、１４ｂ すべり軸受
１５ 長孔
１６ 溝
１７ 縮径リングばね
１８ 針状ころ軸受
１９ スラストころ軸受
２０ 潤滑剤塗布部材
２１ スラストころ軸受
２２ すべり軸受
２３ 止め輪
２４ キー
２５、２６ シール部材
３０ 回転付与機構
３１ クラッチ
３２ ねじりコイルばね
３３ａ 連結遮断レバー
３３ｂ 保持解放レバー
３４ ソレノイド
３４ａ プランジャ
３４ｂ 延長部材
３４ｃ ピン
３５ 軸受
３６ 外輪
３６ａ カム面
３６ｂ 鍔
３６ｃ ラチェット歯車
３７ ころ
３８ 保持器
３８ａ 大径部
３９ センタリングばね
４０ すべり軸受
４１ 止め輪
４２ 支持軸
５１ キャリパボディ
５２ ディスクロータ
５３ ブレーキパッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータのロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転運動を、回転の軸線方向に駆動される出力部材の直線運動に変換する運動変換機構を備えた電動式直動アクチュエータにおいて、前記ロータ軸もしくは前記回転部材、または前記ロータ軸から回転部材へ回転を伝達する回転伝達部材のいずれかの回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチと、前記クラッチを連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、前記回転入力を溜める弾性部材と、前記弾性部材に溜められた回転入力を保持する保持状態と、前記回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、前記連結遮断手段を作動する連結遮断アクチュエータと、前記保持解放手段を作動する保持解放アクチュエータとからなり、前記連結遮断手段を連結状態に作動して前記保持解放手段を解放状態に作動したときに、前記弾性部材に溜められた回転入力を回転出力として前記回転部位に付与する別途の回転付与機構を設け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】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータを電動式のアクチュエータとした請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータとの少なくともいずれかの電動式のアクチュエータを作動する電気系統を、前記電動モータを作動する電気系統と別に設けた請求項２に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータを共通のアクチュエータとした請求項１乃至３のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記クラッチを、内輪と外輪の間に配列された係合子としてのころを、前記内輪と外輪の間でくさび面に係合させるものとした請求項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】
前記弾性部材を、ねじりコイルばね、定荷重ばねまたは渦巻きばねのいずれかとした請求項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】
前記保持解放アクチュエータをソレノイドとした請求項１乃至６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】
前記ソレノイドを、通電を止めたときにも吸引力を保持する自己保持型のものとした請求項７に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項９】
前記別途の回転付与機構を前記ロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転部位に設けた請求項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】
前記運動変換機構を、前記ロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される前記回転部材としての回転軸のいずれかの回転軸部材と、この回転軸部材の外径側でハウジングの内径面に内嵌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前記回転軸部材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、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回転の軸線方向へ相対移動させ、前記回転軸部材の回転運動を前記出力部材としての前記外輪部材または前記キャリヤの直線運動に変換するものとした請求項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。
【請求項１１】
電動モータの回転運動を出力部材の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１０のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータを用い、前記別途の回転付与機構で付与される回転を前記出力部材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ブレーキ装置。
【請求項１】
電動モータのロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転運動を、回転の軸線方向に駆動される出力部材の直線運動に変換する運動変換機構を備えた電動式直動アクチュエータにおいて、前記ロータ軸もしくは前記回転部材、または前記ロータ軸から回転部材へ回転を伝達する回転伝達部材のいずれかの回転部位に、回転入力と回転出力を連結、遮断するクラッチと、前記クラッチを連結状態と遮断状態に切り替える連結遮断手段と、前記回転入力を溜める弾性部材と、前記弾性部材に溜められた回転入力を保持する保持状態と、前記回転出力として解放する解放状態に切り替える保持解放手段と、前記連結遮断手段を作動する連結遮断アクチュエータと、前記保持解放手段を作動する保持解放アクチュエータとからなり、前記連結遮断手段を連結状態に作動して前記保持解放手段を解放状態に作動したときに、前記弾性部材に溜められた回転入力を回転出力として前記回転部位に付与する別途の回転付与機構を設け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】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータを電動式のアクチュエータとした請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータとの少なくともいずれかの電動式のアクチュエータを作動する電気系統を、前記電動モータを作動する電気系統と別に設けた請求項２に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記連結遮断アクチュエータと前記保持解放アクチュエータを共通のアクチュエータとした請求項１乃至３のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記クラッチを、内輪と外輪の間に配列された係合子としてのころを、前記内輪と外輪の間でくさび面に係合させるものとした請求項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】
前記弾性部材を、ねじりコイルばね、定荷重ばねまたは渦巻きばねのいずれかとした請求項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】
前記保持解放アクチュエータをソレノイドとした請求項１乃至６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】
前記ソレノイドを、通電を止めたときにも吸引力を保持する自己保持型のものとした請求項７に記載の電動式直動アクチュエータ。
【請求項９】
前記別途の回転付与機構を前記ロータ軸から回転を伝達される回転部材の回転部位に設けた請求項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】
前記運動変換機構を、前記ロータ軸またはロータ軸から回転を伝達される前記回転部材としての回転軸のいずれかの回転軸部材と、この回転軸部材の外径側でハウジングの内径面に内嵌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前記回転軸部材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、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回転の軸線方向へ相対移動させ、前記回転軸部材の回転運動を前記出力部材としての前記外輪部材または前記キャリヤの直線運動に変換するものとした請求項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。
【請求項１１】
電動モータの回転運動を出力部材の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１０のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータを用い、前記別途の回転付与機構で付与される回転を前記出力部材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ブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２３６９８４（Ｐ２０１１−２３６９８４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９３６５（Ｐ２０１０−１０９３６５）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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