JP2004360711A - 電動ディスクブレーキ - Google Patents
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Abstract
【課題】減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面加工や内歯部材の取付けを容易になし得る電動ディスクブレーキを提供する。
【解決手段】電動モータ９のロータ１８には、中空の偏心軸２６が一体に形成され、偏心軸２６の外周には、円筒状の外歯車部材２７が回転可能に取付けられている。モータケーシング１０には、内歯部材３２が嵌合固定されており、この内歯部材３２の内周側には、外歯車部材２７の入力側外歯２９に噛み合う固定内歯３１と、ロータ１８の軸受１７が取り付けられるロータ軸受取付部３３とが形成されている。内歯部材３２に固定内歯３１とロータ軸受取付部３３とを一体に形成することで、ロータ１８の回転軸と内歯部材３２の固定内歯３１の軸心と一致させやすくなる。このため、外歯車部材２７の公転時に、外歯車部材２７の中心と固定内歯３１の中心との距離の変化が少なくなってトロコイド干渉が生じ難くなる。
【選択図】 図１
【解決手段】電動モータ９のロータ１８には、中空の偏心軸２６が一体に形成され、偏心軸２６の外周には、円筒状の外歯車部材２７が回転可能に取付けられている。モータケーシング１０には、内歯部材３２が嵌合固定されており、この内歯部材３２の内周側には、外歯車部材２７の入力側外歯２９に噛み合う固定内歯３１と、ロータ１８の軸受１７が取り付けられるロータ軸受取付部３３とが形成されている。内歯部材３２に固定内歯３１とロータ軸受取付部３３とを一体に形成することで、ロータ１８の回転軸と内歯部材３２の固定内歯３１の軸心と一致させやすくなる。このため、外歯車部材２７の公転時に、外歯車部材２７の中心と固定内歯３１の中心との距離の変化が少なくなってトロコイド干渉が生じ難くなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキパッドをディスクロータに押圧することによって制動力を発生させる電動ディスクブレーキにに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動ディスクブレーキ装置としては、電動モータのロータの回転運動をボールねじ機構、ボールランプ機構等の回転直動変換機構によってピストンの直線運動に変換し、ピストンによってブレーキパッドをディスクロータに押圧させるものがある。また、電動ディスクブレーキは、運転者のブレーキペダル踏力（または変位量）をセンサによって検出し、コントローラによって、この検出値に基づいて電動モータの回転を制御することより、所望の制動力を発生させることができるようになっている。
【０００３】
ところで、電動ディスクブレーキには、電動モータのトルクを増幅するために、電動モータと回転直動変換機構との間に減速機構を設けたものが種々提案されている。減速機構として、遊星歯車とオルダム機構とを組合わせた差動減速機構を備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６３３９５号公報
この特許文献１の電動ディスクブレーキでは、差動減速機構は、モータのロータに取付けられた偏心軸に偏心板を回転可能に取付け、ケーシングに固定したピンを偏心板の穴に挿通し、偏心板の外歯をボールランプ機構の回転ディスクの内歯に噛合わせた構造となっている。この構造により、偏心軸を回転させると、偏心板が自転することなく公転して、ボールランプ機構の回転ディスクを所定の減速比で駆動することができる。また、特許文献１には、差動減速機構として、サイクロイドボール機構と、環状穴およびボールを用いたオルダム機構とを組み合わせることによって、上記と同様の作用、効果を奏するものが記載されている。
【０００５】
特許文献１の電動ディスクブレーキのように、ピンを固定するためのケーシングの穴の加工や細いピンをケーシングに固定するための組付けに高い精度が要求される。また、サイクロイドボール機構とオルダム機構を組み合わせたものでは、ボールを常時、差動減速機構内に保持する必要があるため、軸方向の寸法精度の要求が厳しく、組付け作業が煩雑となる。
【０００６】
この組付け作業の問題を解消するために、本出願人は、減速機構として差動歯車減速機構の採用を検討して特願２００２−９６１３１号に示すような電動ディスクブレーキを出願している。この差動歯車減速機構では、ケーシングに軸受を介して保持された電動モータのロータに偏心軸が回転可能に取付けられ、偏心板の外周に外歯車が形成されている。また、この外歯車に噛み合ってロータの回転を減速する固定内歯を有する内歯部材がボルトによってケーシングに固定されている。
【０００７】
また、前記外歯車は、ケーシングに軸受を介して保持された回転直動変換機構の回転部材に形成されている回転内歯にも噛み合うようになっている。上記外歯車、内歯部材及び回転部材に形成されている回転内歯により差動歯車減速機構が構成されており、この構造により、電動モータのロータを回転させると、前記外歯車が公転して、回転直動変換機構の回転部材を所定の減速比で駆動することができるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記減速機構として差動歯車減速機構を用いた特願２００２−９６１３１号に記載の電動ディスクブレーキでは、ロータを支持する軸受や回転部材を支持する軸受がケーシングの内面に保持され、内歯部材がボルトによってケーシングに固定されている。このように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定している場合、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けの精度によっては、ロータに設けられる外歯車の公転中心や回転内歯の軸中心と固定内歯の軸中心との間の距離が、外歯車の公転中に一定にならないことがある。この中心間距離が一定になっていない場合、外歯車の歯先が内歯の歯先に接触する現象、いわゆるトロコイド干渉が発生する可能性がある。このトロコイド干渉が起こると、大きな摩擦損失が発生し、減速機構の効率が大きく低下してしまう。
【０００９】
上記電動ディスクブレーキでは、このトロコイド干渉を防止するために、軸受が支持されるケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けに高い精度が要求されるため、電動ディスクブレーキの製造が煩雑なものとなっていた。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けを容易になし得て製造が容易な電動ディスクブレーキを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る電動ディスクブレーキにおいては、軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、前記減速機構は、前記ロータの回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う内歯部材とを有してなり、該内歯部材には、前記ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部が形成されてなることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２の発明に係る電動ディスクブレーキは、軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を軸受に支持される回転部材から直動部材に伝達することで直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、前記減速機構は、前記ロータの偏心回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う固定内歯部材と、前記回転部材に形成され前記外歯車と噛み合う回転内歯部を有してなり、該内歯部材には、前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部が形成されてなることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明に係る電動ディスクブレーキは、上記請求項１または２の構成において、前記内歯部材と前記ロータを支持する軸受若しくは前記回転部材を支持する軸受とは、同じ線膨張係数の材料で形成されてなることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明に係る電動ディスクブレーキは、上記請求項１または２記載の構成において、前記内歯部材は、前記外歯車と噛み合う内歯部と、ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部若しくは前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部とに分割され、ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部と前記内歯部とは径方向の周面で密嵌されてなることを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明に係る電動ディスクブレーキは、請求項４記載の構成において、前記ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部は、前記軸受と同じ又は近似した線膨張係数の材料で形成されてなることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図３に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、電動ディスクブレーキ１においては、車輪（図示せず）とともに回転するディスクロータ２の一側（通常は車体に対して内側）にキャリパケーシング３が配置されている。このキャリパケーシング３には、略Ｃ字形に形成されてディスクロータ２を跨いで反対側へ延びる爪部４が一体的に形成されている。ディスクロータ２の両側、すなわち、ディスクロータ２とキャリパケーシング３との間およびディスクロータ２と爪部４との間に、それぞれブレーキパッド５，６が設けられている。ブレーキパッド５，６は、車体側に固定される図２に示すキャリヤ７によってディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持されている。このキャリア７は、制動時にブレーキパッド５，６に生じる制動トルクを受けるようになっている。また、キャリパケーシング３は、キャリヤ７に摺動可能に設けられたスライドピン８によってディスクロータ３の軸方向に沿って摺動可能に案内されている。
【００１８】
キャリパケーシング３には、電動モータ９を内包するモータケーシング１０がボルト１１，１１によって取り付けられている。モータケーシング１０におけるキャリパケーシング３の反対側には、蓋１２が取付けられている。本実施形態において、キャリパケーシング３及びモータケーシング１０は、軽量化のためアルミダイキャスト製となっており、その線膨張係数は２４×１０−６となっている。
【００１９】
これらキャリパケーシング３とモータケーシング１０との内部には、電動モータ９と、電動モータ９の回転を減速する差動減速機構１３（減速機構）と、差動減速機構１３によって減速された電動モータ９の回転運動を直線運動に変換して、ブレーキパッド５を介してディスクロータ２を押圧するネジ機構１４（変換機構）とが設けられている。
【００２０】
電動モータ９は、モータケーシング１０に固定されたステータ１５と、モータケーシングに対して軸受１６，１７によって回転可能に支持された中空のロータ１８とを備え、ステータ１５に接続されたコントローラ（図示せず）からの駆動電圧によって回転する。本実施形態において、上記軸受１６，１７は強度を要求されるため熱処理鋼等で構成されており、材質としては高炭素クロム軸受鋼を用い、その線膨張係数は１２×１０−６となっている。なお、ロータ１８には、図示せぬレゾルバが装着されており、レゾルバによってロータ１８の回転位置が検出され、所望の角度だけ回転させることができる。
【００２１】
ネジ機構１４は、ピストン１９（直動部材）と回転ディスク２０（回転部材）とから構成されている。ピストン１９には、ブレーキパッド５を押圧するフランジ部２１と台状おねじ部２２とが形成されている。
【００２２】
また、回転ディスク２０は、キャリパケーシング３に軸受２３，２４によって回転可能に支持され、かつ軸方向に固定されている。回転ディスク２０の中心部には台状めねじ部２５が形成されており、ピストン１９の台状おねじ部２２が螺合されている。そして、回転ディスク２０が回転すると、台状めねじ部２５に対して台状おねじ部２２が移動することにより、回転ディスク２０の回転数若しくは回転角度に応じてピストン１９が軸方向に移動する。上記軸受２３，２４は制動時にピストン１９から軸方向の反力が伝達されるため、その軸方向荷重に耐え得る軸受、例えば、クロスローラベアリングが用いられる。
【００２３】
次に、差動減速機構１３について説明する。電動モータ９のロータ１８には、中空の偏心軸２６が一体に形成され、偏心軸２６の外周には、円筒状の外歯車部材２７がコロ軸受２８を介して回転可能に取付けられている。外歯車部材２７には、軸方向両側に入力側外歯２９および出力側外歯３０が形成されている。
【００２４】
モータケーシング１０には、外歯車部材２７の入力側外歯２９に噛み合う固定内歯３１が内周側に形成され、フランジを有する略筒状となった内歯部材３２が嵌合固定されている。この内歯部材３２の内周側には、ロータ１８の軸受１７が取り付けられるロータ軸受取付部３３が形成されている。
【００２５】
さらに、本実施形態において、この内歯部材３２は、高炭素クロム軸受鋼からなる軸受１７の線膨張係数と同じ線膨張係数を有する材料であるクロムモリブデン鋼で構成されており、このクロムモリブデン鋼の場合、線膨張係数は１２×１０−６となっている。
【００２６】
また、外歯車部材２７の出力側外歯３０は、ネジ機構１４の回転ディスク２０に一体に形成された回転内歯３４に噛み合わされている。
【００２７】
ここで、各歯車の歯数について、外歯車部材２７の入力側外歯２９の歯数Ｚ１、内歯部材３２の固定内歯３１の歯数Ｚ２、出力側外歯３０の歯数Ｚ３、回転ディスク２０の回転内歯３４の歯数Ｚ４として説明する。本実施形態では、入力側外歯２９の歯数Ｚ１と内歯部材３２の固定内歯３１の歯数Ｚ２とを等しくして（Ｚ１＝Ｚ２）、偏心軸２６の回転によって入力側外歯２９が自転せずに公転するようになっている。これにより、外歯車部材２７のモーメントを小さくすることができ、その分モータ９の必要トルクが減少して小型のモータを使用することができる。
【００２８】
以上のように構成した本実施形態の作用について、次に説明する。
【００２９】
制動時には、コントローラは、運転者のブレーキペダル踏力（または変位量）をブレーキぺダルセンサによって検出し、この検出値に基づいて、図示せぬドライバ回路によって各車輪の電動ディスクブレーキ１の電動モータ９に駆動電圧を出力して、ロータ１８を上記検出値に対応するトルクで上記検出値に対応する回転角だけ回転させる。ロータ１８の回転は、差動減速機構１３によって所定の減速比で減速され、ネジ機構１４によって直線運動に変換されて、ピストン１９を前進させる。
【００３０】
ピストン１９の前進によって、一方のブレーキパッド５がディスクロータ２に押圧され、その反力によってキャリパケーシング３がキャリヤ７に挿入されたスライドピン８に沿って移動して、爪部４が他方のブレーキパッド６をディスクロータ２に押圧する。これにより、運転者は、ブレーキペダル踏力の調整により制動力を調節することができるようになっている。制動解除時には、電動モータ９を逆回転させて、ピストン１９を後退させ、ブレーキパッド５，６をディスクロータ２から離間させて制動を解除するようになっている。
【００３１】
なお、コントローラは、各種センサを用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度等の車両状態を検出し、これらの検出に基づいて電動モータ９の回転を制御することにより、倍力制御、アンチロック制御、トラクション制御および車両安定化制御等を実行することができる。
【００３２】
差動減速機構１３では、ロータ１８の回転によって偏心軸２６が外歯車部材２７を偏心回転させる。外歯車部材２７の入力側外歯２９の歯数Ｚ１と内歯部材３２の固定内歯３１の歯数Ｚ２とが等しいので（Ｚ１＝Ｚ２）、これらがオルダム機構として作動して、入力側外歯２９すなわち外歯車部材２７は、自転せずに公転する。これにより、出力側外歯３０（歯数Ｚ３）が自転せずに公転して、回転内歯３４（歯数Ｚ４）に噛み合って回転ディスク２０を駆動する。本実施形態において、ロータ１８の回転は、偏心軸２６の偏心回転によって外歯車部材２７に伝達されるようになっている。
【００３３】
上述したように、本実施形態においては、内歯部材３２により固定内歯３１と軸受取付部３３とを一体に形成しているため、従来のように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定する場合に比して、ロータ１８の回転軸と内歯部材３２の固定内歯３１の軸心と容易に一致させることができる。したがって、外歯車部材２７の公転時に、外歯車部材２７の中心と固定内歯３１の中心との距離が好転軌跡のどの位置においても常に一定となってトロコイド干渉が生じ難くなる。よって、減速機構を高効率とすることができる。
【００３４】
また、外歯車部材２７の公転時に生じる外歯車部材２７の中心と固定内歯３１の中心との距離変化は、偏心軸２６、外歯車部材２７、及び内歯部材３２の加工誤差、軸受１７及びコロ軸受２８の軸受隙間でほとんど決定されることになる。したがって、モータケーシング１０側の加工精度、嵌め合いには大きくは影響されない。このため、組立て性及び低温時の嵌め合いの変化（モータケーシング１０による締め代の増加）を考慮し、内歯部材３２とモータケーシング１０との嵌め合いを多少ゆるくしても、中心距離の変化はほとんど大きくならなくなる。したがって、内歯部材３２の加工を精度よく行なうことで、加工時の取回しがしづらいキャリパケーシング３やモータケーシング１０の加工を簡素化することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態においては、内歯部材３２は、軸受１７と同じ線膨張係数を有する材料で形成されているので、温度変化による軸受隙間の変化は殆んどない。このため、常温においても軸受隙間を十分小さい値とし、使用温度範囲において、各歯車の中心間距離を精度良く維持することが可能となる。もし、高炭素クロム軸受鋼製の軸受１７がアルミダイキャスト製のモータケーシング１０に直接固定されている場合には、両者の線膨張係数の違いにより、高温時には両者間に大きな隙間が生じたり、逆に低温時に締め代が増加し、ロータ１８の円滑な回転が阻害されることが生じるが、上記のとおり、本実施形態においてはこのようなことは生じない。
【００３６】
なお、本実施形態においては、軸受１７と内歯部材３２との線膨張係数が同じとなる材料により構成したが、これに限らず、内歯部材３２の材料は、軸受１７の線膨張係数に近似した線膨張係数を有するものであってもよい。要は、内歯部材３２の材料が、モータケーシング１０の線膨張係数のように軸受１７の線膨張係数と大きく異なるものでなければよい。
【００３７】
また、本実施形態によれば、内歯部材３２が軸受１７と線膨張係数の異なる材料で形成されている場合と比べて、温度変化による軸受隙間の変化は小さい。このため、常温においても軸受隙間を十分小さい値とし、使用温度範囲において、外歯車部材２７の公転中心と固定内歯３１の中心との間の距離を精度良く維持することが可能となる。
【００３８】
なお、歯車の中心距離は、歯車に近い側の軸受１７の隙間に大きな影響を受け、遠い側の軸受１６の隙間には、ほとんど影響を受けないので、低温時のモータケーシング１０との嵌め合い変化を考慮して、軸受１６の軸受隙間は比較的大きく設定することができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、キャリパケーシング３やモータケーシング１０の内面の加工や内歯部材３２の取付けを容易になし得て、電動ディスクブレーキの製造を容易にすることができる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態を、図４に機略断面図で示して説明する。本第２実施形態の電動ディスクブレーキ４１は、キャリパケーシング３とモータケーシング１０とわたって保持される略筒状の内歯部材４２が設けられている。この内歯部材４２の内周側には、固定内歯４３が形成され、また、回転ディスク２０を回転可能に支持する軸受２３，２４を取り付けるための回転部材軸受取付部４４，４５が形成されている。なお、これら以外の構成及び電動ディスクブレーキ４１の作動については、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００４１】
本実施形態では、内歯部材４２により固定内歯４３と回転部材軸受取付部４４，４５とを一体に形成しているため、従来のように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定する場合よりも、回転ディスク２０の回転軸と内歯部材３２の固定内歯３１の軸心と一致させやすくなる。したがって、両者が軸ズレすることがなくなってトロコイド干渉が生じ難くなる。よって、減速機構を高効率とすることができる。
【００４２】
また、回転ディスク２０に形成された回転内歯３４の中心と固定内歯４３の中心は、内歯部材４２の加工誤差、軸受２３，２４の軸受隙間でほとんど決定される。したがって、キャリパケーシング３側の加工精度や嵌め合いには大きくは影響されない。このため、組立性及び低温時の嵌め合いの変化（キャリパケーシング３による締め代の増加）を考慮し、内歯部材４２とキャリパケーシング３及びモータケーシング１０との嵌め合いを多少ゆるくしても、中心距離の変化はほとんど大きくならなくなる。よって、内歯部材４２の加工を精度よく行なえば、加工時の取回しがしづらいキャリパケーシング３やモータケーシング１０の加工を簡素化することができる。
【００４３】
さらに、本実施形態においては、内歯部材４２は、軸受２３，２４と同じ線膨張係数を有する材料で形成されているので、内歯部材４２が軸受２３，２４と線膨張係数の異なる材料で形成されている場合と比べて、温度変化による軸受隙間の変化は小さい。このため、常温においても軸受隙間を十分小さい値とし、使用温度範囲において、回転内歯３４と固定内歯４３との中心距離を精度良く維持することが可能となって、温度変化によるトロコイド干渉を防止し得る。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、キャリパケーシング３やモータケーシング１０の内面の加工や内歯部材４２の取付けを容易になし得て電動ディスクブレーキの製造を容易にすることができる。
【００４５】
次に、本発明の第３実施形態を、図５に機略断面図で示して説明する。本第３実施形態の電動ディスクブレーキ５１は、キャリパケーシング３とモータケーシング１０との間に狭持される略筒状の内歯部材５２が設けられている。この内歯部材５２の内周側には、固定内歯５３とロータ軸受取付部５４とが形成されており、外周側は外部に露出している。また、内歯部材５２の側面には、モータケーシング１０に嵌合する環状の嵌合部５５が突設されている。なお、これら以外の構成及び電動ディスクブレーキ５１の作動については、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００４６】
本第３実施形態は、上記第１実施形態と同様の効果を有する他、固定内歯５３とロータ軸受取付部５４とが形成されて内歯部材５２の組付性が向上する。すなわち、内歯部材５２とモータケーシング１０との径方向の嵌め合いが嵌合部５５のみで行われるため、第１実施形態に比べて、内歯部材５２の嵌め合い精度を緩和することが可能でモータケーシング１０との組み付けが容易になる。また、内歯部材５２の外周側の形状に自由度があるため、内歯部材５２を焼結合金で形成することができる。この場合には、固定内歯５３とロータ軸受取付部５４とを同時に製作できるため、加工コストの低減が可能である。
【００４７】
本発明の第４実施形態を、図６に機略断面図で示して説明する。本第４実施形態の電動ディスクブレーキ６１においては、差動減速機構６２として遊星歯車減速機を使用している。なお、本第４実施形態の説明において第１実施形態と同様の構成については、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４８】
まず、差動減速機構６２（遊星歯車減速機）について説明すると、ロータ１８には同軸一体に太陽歯車６３が設けられている。ネジ機構１４の回転ディスク６４のモータ９側面には、複数個（本第３実施形態においては３個）の遊星ピン６５が等間隔で突設されている。
【００４９】
各遊星ピン６５には、遊星歯車軸受６６を介して遊星歯車６７が回転可能に取付けられており、遊星歯車６７は上記太陽歯車６３に噛み合うようになっている。各遊星歯車６７の外周側には、各遊星歯車６７が噛み合うようになっている固定内歯６８をその内周に有する略筒状の内歯部材６９がモータケーシング１０に嵌合して設けられている。内歯部材６９の内周には、固定内歯６８と隣り合ってロータ１８の軸受１７が取り付けられるロータ軸受取付部７０が形成されている。
【００５０】
なお、本実施形態においては、太陽歯車６３と遊星歯車６７とにより本発明の外歯車が構成されている。また、内歯部材６９は第１実施形態の内歯部材３１と同様に軸受１７の線膨張係数と同じ線膨張係数を有する材料であるクロムモリブデン鋼で構成されている。
【００５１】
上記のような構成を有する電動ディスクブレーキ６１において、ロータ１８が回転すると、ロータ１８と同軸一体に形成された太陽歯車６３が回転する。太陽歯車６３の回転により、太陽歯車６３及び固定内歯６８と同時に噛み合っている遊星歯車６７は、遊星運動を行なうことによって、回転ディスク６４をロータ１８に対して減速比分低い速度で回転させる。この回転ディスク６４の回転によって、第１実施形態と同様にピストン１９が前進し、ブレーキパッド５，６によってディスクロータ２が押圧されて車両が制動されることになる。
【００５２】
本第４実施形態は、差動減速機構に対して減速比があまり要求されない場合を考慮したものであって、上記のような１段の遊星歯車減速機である作動減速機構６２によって４〜６程度の減速比を得ることができる。
【００５３】
ここで、遊星歯車減速機の場合は、第１実施形態にて示した差動歯車減速機と比べて一般にトロコイド干渉は発生しにくい。しかし、３個あるいは４個の遊星歯車により荷重を分配して伝達するため、歯車の小型化が可能である反面、各歯車の中心間距離変化に起因する荷重の不等配による損傷が発生する可能性がある。電動ディスクブレーキで用いるような小型歯車装置においては、一般的に行われているような固定内歯や太陽歯車を弾性支持して荷重の等配性を改善することは、取付容積やバックラッシ縮小の都合上難しくなっている。
【００５４】
しかし、本第４実施形態のように、固定内歯６８と一体に形成したロータ軸受取付部６９に嵌合させて軸受１７を支持する構造とすると、太陽歯車６３と遊星歯車６７との中心距離及び遊星歯車６７と固定内歯６８との中心距離を精度良く維持することが可能となる。このため、差動減速機構の信頼性向上及び小型化を実現することができ、嵌め合いの精度を緩和できて、キャリパケーシング３及びモータケーシング１０の内面の加工や内歯部材の取付けを容易になし得て電動ディスクブレーキの製造を容易にすることが可能となる。
【００５５】
本発明の第５実施形態を図７に機略断面図で示して説明する。本第５実施形態の電動ディスクブレーキ８１においては、第１実施形態における内歯部材３２を固定内歯部材８２（内歯部）と、ロータ１８の軸受１７を取り付けるロータ軸受取付部材８３（ロータ軸受取付部）とに分割し、別部材として構成している。固定内歯部材８２には外歯車２７が噛み合う固定内歯８４が形成され、また、ロータ軸受取付部材６３には軸受１７を取り付ける軸受取付部８５が形成されている。
【００５６】
これら固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とには、それぞれ嵌合部８２ａ，８３ａが形成されており、嵌合部８２ａの外周面と嵌合部８３ａの内周面とを密嵌させることで一体に組み立てられて内歯部材８４となる。固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とは、軸受１７と同じ線膨張係数を有する材料であるクロムモリブデン鋼で形成されている。なお、上記以外の構成及び電動ディスクブレーキ８１の作動については、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００５７】
本実施形態においては、第１実施形態と同様の効果を有する他、固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とを分割することで形状を簡単化することができるので、固定内歯８４の加工性が向上する。また、固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とを鍛造、焼結等により容易に製作することが可能となる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３との線膨張係数と軸受１７の線膨張係数とが同じとなる材料により構成したが、これに限らず、少なくともロータ軸受取付部材８３の材料を、軸受１７の線膨張係数と同じ又は近似した線膨張係数を有するものとしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態においては、固定内歯部材８２の嵌合部８２ａを内周側に、ロータ軸受取付部材８３の嵌合部８３ａを外周側に形成するようにしたが、それぞれ逆に形成してもよい。
【００６０】
さらに、本実施形態においては、第１実施形態の内歯部材３２を固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とを分割するように構成したが、この他、第２実施形態の内歯部材４２を固定内歯部材（内歯部）と回転軸受取付部材（回転軸受取付部）とに分割するようにしてもよい。
【００６１】
なお、以上の各実施形態の中で、キャリパケーシング３やモータケーシング１０はアルミダイキャスト製としているが、マグネシウム合金等の他の軽合金でもよい。
【００６２】
また、各実施形態を組み合わせて実施することも可能であり、特に第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、一の内歯部材に固定内歯、ロータ軸受取付部、回転部材軸受取付部を形成するようにしてもよい。この場合には、内歯部材を精度よく加工すれば、全ての歯車の中心距離変化を少なくすることができることになり、トロコイド干渉の発生を防止しつつ、キャリパケーシング３及びモータケーシング１０の加工を簡素化することが可能となる。
【００６３】
上記各実施形態においては、モータの回転を直動に変換する変換機構としてネジ機構１４を用いて説明したが、ボールネジ機構、精密ローラネジ機構、ボールアンドランプ機構、若しくはローラアンドランプ機構等の変換機構を適用することが可能である。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、前記減速機構は、前記ロータの回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う内歯部材とを有してなり、該内歯部材には、前記ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部が形成されてなることにより、従来のように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定する場合よりも、ロータの回転軸と内歯部材の軸心と一致させやすくなる。したがって、ロータ１８の回転軸と外歯車部材２７の偏心軸とは一定であるので、外歯車部材２７の公転時に、外歯車部材２７の中心と固定内歯３１の中心との距離が一定となるため、減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けを容易にすることができ、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【００６５】
請求項２の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を軸受に支持される回転部材から直動部材に伝達することで直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、前記減速機構は、前記ロータの偏心回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う固定内歯部材と、前記回転部材に形成され前記外歯車と噛み合う回転内歯部を有してなり、該内歯部材には、前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部が形成されてなることにより、従来のように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定する場合よりも、回転部材の回転軸と内歯部材の軸心と一致させやすくなる。したがって、両者が軸ズレすること、すなわち、回転部材の中心と内歯部材の中心との距離の一定となるため、減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けを容易にすることができ、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【００６６】
請求項３の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、上記請求項１または２の構成において、前記内歯部材と前記ロータを支持する軸受若しくは前記回転部材を支持する軸受とは、同じ線膨張係数の材料で形成されてなることにより、温度変化による軸受隙間の変化を最小限にできるため、軸受隙間を小さくすることにより、あらゆる温度範囲において各歯車の中心間距離を高精度に維持することができ、歯車のトロコイド干渉を回避することが可能となるとともに、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【００６７】
請求項４の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、上記請求項１または２記載の構成において、前記内歯部材は、前記外歯車と噛み合う内歯部と、ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部若しくは前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部とに分割され、ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部と前記内歯部とは径方向の周面で密嵌されてなることにより、減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けを容易にすることができる。また、内歯部とロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部とを分割することで形状を簡単化することができ、鍛造、焼結等により両者を容易に製作することができるようになり、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【００６８】
請求項５の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、請求項４記載の構成において、ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部は、前記軸受と同じ又は近似した線膨張係数の材料で形成されてなることにより、温度変化による軸受隙間の変化を最小限にできるため、軸受隙間を小さくすることにより、あらゆる温度範囲において各歯車の中心間距離を高精度に維持することができ、歯車のトロコイド干渉を回避することが可能となるとともに、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態としての電動ディスクブレーキのスライドピン部分を断面で表した上面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における差動減速機構の部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【符号の説明】
１ 電動ディスクブレーキ
２ ディスクロータ
３ キャリパケーシング（ケーシング）
４ 爪部
５，６ ブレーキパッド
９ 電動モータ
１０ モータケーシング（ケーシング）
１３ 差動減速機構
１４ ネジ機構（変換機構）
１６，１７ 軸受
１８ ロータ
１９ ピストン（直動部材）
２０ 回転ディスク（回転部材）
２６ 偏心軸
２７ 外歯車部材（外歯車）
２９ 入力側外歯
３０ 出力側外歯
３１ 固定内歯
３２，４２，５２，６９ 内歯部材
３３ ロータ軸受取付部
３４ 回転内歯
４４，４５ 回転部材軸受取付部
８２ 固定内歯部材（内歯部）
８３ ロータ軸受取付部材（ロータ軸受取付部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキパッドをディスクロータに押圧することによって制動力を発生させる電動ディスクブレーキにに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動ディスクブレーキ装置としては、電動モータのロータの回転運動をボールねじ機構、ボールランプ機構等の回転直動変換機構によってピストンの直線運動に変換し、ピストンによってブレーキパッドをディスクロータに押圧させるものがある。また、電動ディスクブレーキは、運転者のブレーキペダル踏力（または変位量）をセンサによって検出し、コントローラによって、この検出値に基づいて電動モータの回転を制御することより、所望の制動力を発生させることができるようになっている。
【０００３】
ところで、電動ディスクブレーキには、電動モータのトルクを増幅するために、電動モータと回転直動変換機構との間に減速機構を設けたものが種々提案されている。減速機構として、遊星歯車とオルダム機構とを組合わせた差動減速機構を備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６３３９５号公報
この特許文献１の電動ディスクブレーキでは、差動減速機構は、モータのロータに取付けられた偏心軸に偏心板を回転可能に取付け、ケーシングに固定したピンを偏心板の穴に挿通し、偏心板の外歯をボールランプ機構の回転ディスクの内歯に噛合わせた構造となっている。この構造により、偏心軸を回転させると、偏心板が自転することなく公転して、ボールランプ機構の回転ディスクを所定の減速比で駆動することができる。また、特許文献１には、差動減速機構として、サイクロイドボール機構と、環状穴およびボールを用いたオルダム機構とを組み合わせることによって、上記と同様の作用、効果を奏するものが記載されている。
【０００５】
特許文献１の電動ディスクブレーキのように、ピンを固定するためのケーシングの穴の加工や細いピンをケーシングに固定するための組付けに高い精度が要求される。また、サイクロイドボール機構とオルダム機構を組み合わせたものでは、ボールを常時、差動減速機構内に保持する必要があるため、軸方向の寸法精度の要求が厳しく、組付け作業が煩雑となる。
【０００６】
この組付け作業の問題を解消するために、本出願人は、減速機構として差動歯車減速機構の採用を検討して特願２００２−９６１３１号に示すような電動ディスクブレーキを出願している。この差動歯車減速機構では、ケーシングに軸受を介して保持された電動モータのロータに偏心軸が回転可能に取付けられ、偏心板の外周に外歯車が形成されている。また、この外歯車に噛み合ってロータの回転を減速する固定内歯を有する内歯部材がボルトによってケーシングに固定されている。
【０００７】
また、前記外歯車は、ケーシングに軸受を介して保持された回転直動変換機構の回転部材に形成されている回転内歯にも噛み合うようになっている。上記外歯車、内歯部材及び回転部材に形成されている回転内歯により差動歯車減速機構が構成されており、この構造により、電動モータのロータを回転させると、前記外歯車が公転して、回転直動変換機構の回転部材を所定の減速比で駆動することができるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記減速機構として差動歯車減速機構を用いた特願２００２−９６１３１号に記載の電動ディスクブレーキでは、ロータを支持する軸受や回転部材を支持する軸受がケーシングの内面に保持され、内歯部材がボルトによってケーシングに固定されている。このように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定している場合、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けの精度によっては、ロータに設けられる外歯車の公転中心や回転内歯の軸中心と固定内歯の軸中心との間の距離が、外歯車の公転中に一定にならないことがある。この中心間距離が一定になっていない場合、外歯車の歯先が内歯の歯先に接触する現象、いわゆるトロコイド干渉が発生する可能性がある。このトロコイド干渉が起こると、大きな摩擦損失が発生し、減速機構の効率が大きく低下してしまう。
【０００９】
上記電動ディスクブレーキでは、このトロコイド干渉を防止するために、軸受が支持されるケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けに高い精度が要求されるため、電動ディスクブレーキの製造が煩雑なものとなっていた。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けを容易になし得て製造が容易な電動ディスクブレーキを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る電動ディスクブレーキにおいては、軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、前記減速機構は、前記ロータの回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う内歯部材とを有してなり、該内歯部材には、前記ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部が形成されてなることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２の発明に係る電動ディスクブレーキは、軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を軸受に支持される回転部材から直動部材に伝達することで直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、前記減速機構は、前記ロータの偏心回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う固定内歯部材と、前記回転部材に形成され前記外歯車と噛み合う回転内歯部を有してなり、該内歯部材には、前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部が形成されてなることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明に係る電動ディスクブレーキは、上記請求項１または２の構成において、前記内歯部材と前記ロータを支持する軸受若しくは前記回転部材を支持する軸受とは、同じ線膨張係数の材料で形成されてなることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明に係る電動ディスクブレーキは、上記請求項１または２記載の構成において、前記内歯部材は、前記外歯車と噛み合う内歯部と、ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部若しくは前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部とに分割され、ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部と前記内歯部とは径方向の周面で密嵌されてなることを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明に係る電動ディスクブレーキは、請求項４記載の構成において、前記ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部は、前記軸受と同じ又は近似した線膨張係数の材料で形成されてなることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図３に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、電動ディスクブレーキ１においては、車輪（図示せず）とともに回転するディスクロータ２の一側（通常は車体に対して内側）にキャリパケーシング３が配置されている。このキャリパケーシング３には、略Ｃ字形に形成されてディスクロータ２を跨いで反対側へ延びる爪部４が一体的に形成されている。ディスクロータ２の両側、すなわち、ディスクロータ２とキャリパケーシング３との間およびディスクロータ２と爪部４との間に、それぞれブレーキパッド５，６が設けられている。ブレーキパッド５，６は、車体側に固定される図２に示すキャリヤ７によってディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持されている。このキャリア７は、制動時にブレーキパッド５，６に生じる制動トルクを受けるようになっている。また、キャリパケーシング３は、キャリヤ７に摺動可能に設けられたスライドピン８によってディスクロータ３の軸方向に沿って摺動可能に案内されている。
【００１８】
キャリパケーシング３には、電動モータ９を内包するモータケーシング１０がボルト１１，１１によって取り付けられている。モータケーシング１０におけるキャリパケーシング３の反対側には、蓋１２が取付けられている。本実施形態において、キャリパケーシング３及びモータケーシング１０は、軽量化のためアルミダイキャスト製となっており、その線膨張係数は２４×１０−６となっている。
【００１９】
これらキャリパケーシング３とモータケーシング１０との内部には、電動モータ９と、電動モータ９の回転を減速する差動減速機構１３（減速機構）と、差動減速機構１３によって減速された電動モータ９の回転運動を直線運動に変換して、ブレーキパッド５を介してディスクロータ２を押圧するネジ機構１４（変換機構）とが設けられている。
【００２０】
電動モータ９は、モータケーシング１０に固定されたステータ１５と、モータケーシングに対して軸受１６，１７によって回転可能に支持された中空のロータ１８とを備え、ステータ１５に接続されたコントローラ（図示せず）からの駆動電圧によって回転する。本実施形態において、上記軸受１６，１７は強度を要求されるため熱処理鋼等で構成されており、材質としては高炭素クロム軸受鋼を用い、その線膨張係数は１２×１０−６となっている。なお、ロータ１８には、図示せぬレゾルバが装着されており、レゾルバによってロータ１８の回転位置が検出され、所望の角度だけ回転させることができる。
【００２１】
ネジ機構１４は、ピストン１９（直動部材）と回転ディスク２０（回転部材）とから構成されている。ピストン１９には、ブレーキパッド５を押圧するフランジ部２１と台状おねじ部２２とが形成されている。
【００２２】
また、回転ディスク２０は、キャリパケーシング３に軸受２３，２４によって回転可能に支持され、かつ軸方向に固定されている。回転ディスク２０の中心部には台状めねじ部２５が形成されており、ピストン１９の台状おねじ部２２が螺合されている。そして、回転ディスク２０が回転すると、台状めねじ部２５に対して台状おねじ部２２が移動することにより、回転ディスク２０の回転数若しくは回転角度に応じてピストン１９が軸方向に移動する。上記軸受２３，２４は制動時にピストン１９から軸方向の反力が伝達されるため、その軸方向荷重に耐え得る軸受、例えば、クロスローラベアリングが用いられる。
【００２３】
次に、差動減速機構１３について説明する。電動モータ９のロータ１８には、中空の偏心軸２６が一体に形成され、偏心軸２６の外周には、円筒状の外歯車部材２７がコロ軸受２８を介して回転可能に取付けられている。外歯車部材２７には、軸方向両側に入力側外歯２９および出力側外歯３０が形成されている。
【００２４】
モータケーシング１０には、外歯車部材２７の入力側外歯２９に噛み合う固定内歯３１が内周側に形成され、フランジを有する略筒状となった内歯部材３２が嵌合固定されている。この内歯部材３２の内周側には、ロータ１８の軸受１７が取り付けられるロータ軸受取付部３３が形成されている。
【００２５】
さらに、本実施形態において、この内歯部材３２は、高炭素クロム軸受鋼からなる軸受１７の線膨張係数と同じ線膨張係数を有する材料であるクロムモリブデン鋼で構成されており、このクロムモリブデン鋼の場合、線膨張係数は１２×１０−６となっている。
【００２６】
また、外歯車部材２７の出力側外歯３０は、ネジ機構１４の回転ディスク２０に一体に形成された回転内歯３４に噛み合わされている。
【００２７】
ここで、各歯車の歯数について、外歯車部材２７の入力側外歯２９の歯数Ｚ１、内歯部材３２の固定内歯３１の歯数Ｚ２、出力側外歯３０の歯数Ｚ３、回転ディスク２０の回転内歯３４の歯数Ｚ４として説明する。本実施形態では、入力側外歯２９の歯数Ｚ１と内歯部材３２の固定内歯３１の歯数Ｚ２とを等しくして（Ｚ１＝Ｚ２）、偏心軸２６の回転によって入力側外歯２９が自転せずに公転するようになっている。これにより、外歯車部材２７のモーメントを小さくすることができ、その分モータ９の必要トルクが減少して小型のモータを使用することができる。
【００２８】
以上のように構成した本実施形態の作用について、次に説明する。
【００２９】
制動時には、コントローラは、運転者のブレーキペダル踏力（または変位量）をブレーキぺダルセンサによって検出し、この検出値に基づいて、図示せぬドライバ回路によって各車輪の電動ディスクブレーキ１の電動モータ９に駆動電圧を出力して、ロータ１８を上記検出値に対応するトルクで上記検出値に対応する回転角だけ回転させる。ロータ１８の回転は、差動減速機構１３によって所定の減速比で減速され、ネジ機構１４によって直線運動に変換されて、ピストン１９を前進させる。
【００３０】
ピストン１９の前進によって、一方のブレーキパッド５がディスクロータ２に押圧され、その反力によってキャリパケーシング３がキャリヤ７に挿入されたスライドピン８に沿って移動して、爪部４が他方のブレーキパッド６をディスクロータ２に押圧する。これにより、運転者は、ブレーキペダル踏力の調整により制動力を調節することができるようになっている。制動解除時には、電動モータ９を逆回転させて、ピストン１９を後退させ、ブレーキパッド５，６をディスクロータ２から離間させて制動を解除するようになっている。
【００３１】
なお、コントローラは、各種センサを用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度等の車両状態を検出し、これらの検出に基づいて電動モータ９の回転を制御することにより、倍力制御、アンチロック制御、トラクション制御および車両安定化制御等を実行することができる。
【００３２】
差動減速機構１３では、ロータ１８の回転によって偏心軸２６が外歯車部材２７を偏心回転させる。外歯車部材２７の入力側外歯２９の歯数Ｚ１と内歯部材３２の固定内歯３１の歯数Ｚ２とが等しいので（Ｚ１＝Ｚ２）、これらがオルダム機構として作動して、入力側外歯２９すなわち外歯車部材２７は、自転せずに公転する。これにより、出力側外歯３０（歯数Ｚ３）が自転せずに公転して、回転内歯３４（歯数Ｚ４）に噛み合って回転ディスク２０を駆動する。本実施形態において、ロータ１８の回転は、偏心軸２６の偏心回転によって外歯車部材２７に伝達されるようになっている。
【００３３】
上述したように、本実施形態においては、内歯部材３２により固定内歯３１と軸受取付部３３とを一体に形成しているため、従来のように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定する場合に比して、ロータ１８の回転軸と内歯部材３２の固定内歯３１の軸心と容易に一致させることができる。したがって、外歯車部材２７の公転時に、外歯車部材２７の中心と固定内歯３１の中心との距離が好転軌跡のどの位置においても常に一定となってトロコイド干渉が生じ難くなる。よって、減速機構を高効率とすることができる。
【００３４】
また、外歯車部材２７の公転時に生じる外歯車部材２７の中心と固定内歯３１の中心との距離変化は、偏心軸２６、外歯車部材２７、及び内歯部材３２の加工誤差、軸受１７及びコロ軸受２８の軸受隙間でほとんど決定されることになる。したがって、モータケーシング１０側の加工精度、嵌め合いには大きくは影響されない。このため、組立て性及び低温時の嵌め合いの変化（モータケーシング１０による締め代の増加）を考慮し、内歯部材３２とモータケーシング１０との嵌め合いを多少ゆるくしても、中心距離の変化はほとんど大きくならなくなる。したがって、内歯部材３２の加工を精度よく行なうことで、加工時の取回しがしづらいキャリパケーシング３やモータケーシング１０の加工を簡素化することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態においては、内歯部材３２は、軸受１７と同じ線膨張係数を有する材料で形成されているので、温度変化による軸受隙間の変化は殆んどない。このため、常温においても軸受隙間を十分小さい値とし、使用温度範囲において、各歯車の中心間距離を精度良く維持することが可能となる。もし、高炭素クロム軸受鋼製の軸受１７がアルミダイキャスト製のモータケーシング１０に直接固定されている場合には、両者の線膨張係数の違いにより、高温時には両者間に大きな隙間が生じたり、逆に低温時に締め代が増加し、ロータ１８の円滑な回転が阻害されることが生じるが、上記のとおり、本実施形態においてはこのようなことは生じない。
【００３６】
なお、本実施形態においては、軸受１７と内歯部材３２との線膨張係数が同じとなる材料により構成したが、これに限らず、内歯部材３２の材料は、軸受１７の線膨張係数に近似した線膨張係数を有するものであってもよい。要は、内歯部材３２の材料が、モータケーシング１０の線膨張係数のように軸受１７の線膨張係数と大きく異なるものでなければよい。
【００３７】
また、本実施形態によれば、内歯部材３２が軸受１７と線膨張係数の異なる材料で形成されている場合と比べて、温度変化による軸受隙間の変化は小さい。このため、常温においても軸受隙間を十分小さい値とし、使用温度範囲において、外歯車部材２７の公転中心と固定内歯３１の中心との間の距離を精度良く維持することが可能となる。
【００３８】
なお、歯車の中心距離は、歯車に近い側の軸受１７の隙間に大きな影響を受け、遠い側の軸受１６の隙間には、ほとんど影響を受けないので、低温時のモータケーシング１０との嵌め合い変化を考慮して、軸受１６の軸受隙間は比較的大きく設定することができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、キャリパケーシング３やモータケーシング１０の内面の加工や内歯部材３２の取付けを容易になし得て、電動ディスクブレーキの製造を容易にすることができる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態を、図４に機略断面図で示して説明する。本第２実施形態の電動ディスクブレーキ４１は、キャリパケーシング３とモータケーシング１０とわたって保持される略筒状の内歯部材４２が設けられている。この内歯部材４２の内周側には、固定内歯４３が形成され、また、回転ディスク２０を回転可能に支持する軸受２３，２４を取り付けるための回転部材軸受取付部４４，４５が形成されている。なお、これら以外の構成及び電動ディスクブレーキ４１の作動については、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００４１】
本実施形態では、内歯部材４２により固定内歯４３と回転部材軸受取付部４４，４５とを一体に形成しているため、従来のように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定する場合よりも、回転ディスク２０の回転軸と内歯部材３２の固定内歯３１の軸心と一致させやすくなる。したがって、両者が軸ズレすることがなくなってトロコイド干渉が生じ難くなる。よって、減速機構を高効率とすることができる。
【００４２】
また、回転ディスク２０に形成された回転内歯３４の中心と固定内歯４３の中心は、内歯部材４２の加工誤差、軸受２３，２４の軸受隙間でほとんど決定される。したがって、キャリパケーシング３側の加工精度や嵌め合いには大きくは影響されない。このため、組立性及び低温時の嵌め合いの変化（キャリパケーシング３による締め代の増加）を考慮し、内歯部材４２とキャリパケーシング３及びモータケーシング１０との嵌め合いを多少ゆるくしても、中心距離の変化はほとんど大きくならなくなる。よって、内歯部材４２の加工を精度よく行なえば、加工時の取回しがしづらいキャリパケーシング３やモータケーシング１０の加工を簡素化することができる。
【００４３】
さらに、本実施形態においては、内歯部材４２は、軸受２３，２４と同じ線膨張係数を有する材料で形成されているので、内歯部材４２が軸受２３，２４と線膨張係数の異なる材料で形成されている場合と比べて、温度変化による軸受隙間の変化は小さい。このため、常温においても軸受隙間を十分小さい値とし、使用温度範囲において、回転内歯３４と固定内歯４３との中心距離を精度良く維持することが可能となって、温度変化によるトロコイド干渉を防止し得る。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、キャリパケーシング３やモータケーシング１０の内面の加工や内歯部材４２の取付けを容易になし得て電動ディスクブレーキの製造を容易にすることができる。
【００４５】
次に、本発明の第３実施形態を、図５に機略断面図で示して説明する。本第３実施形態の電動ディスクブレーキ５１は、キャリパケーシング３とモータケーシング１０との間に狭持される略筒状の内歯部材５２が設けられている。この内歯部材５２の内周側には、固定内歯５３とロータ軸受取付部５４とが形成されており、外周側は外部に露出している。また、内歯部材５２の側面には、モータケーシング１０に嵌合する環状の嵌合部５５が突設されている。なお、これら以外の構成及び電動ディスクブレーキ５１の作動については、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００４６】
本第３実施形態は、上記第１実施形態と同様の効果を有する他、固定内歯５３とロータ軸受取付部５４とが形成されて内歯部材５２の組付性が向上する。すなわち、内歯部材５２とモータケーシング１０との径方向の嵌め合いが嵌合部５５のみで行われるため、第１実施形態に比べて、内歯部材５２の嵌め合い精度を緩和することが可能でモータケーシング１０との組み付けが容易になる。また、内歯部材５２の外周側の形状に自由度があるため、内歯部材５２を焼結合金で形成することができる。この場合には、固定内歯５３とロータ軸受取付部５４とを同時に製作できるため、加工コストの低減が可能である。
【００４７】
本発明の第４実施形態を、図６に機略断面図で示して説明する。本第４実施形態の電動ディスクブレーキ６１においては、差動減速機構６２として遊星歯車減速機を使用している。なお、本第４実施形態の説明において第１実施形態と同様の構成については、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４８】
まず、差動減速機構６２（遊星歯車減速機）について説明すると、ロータ１８には同軸一体に太陽歯車６３が設けられている。ネジ機構１４の回転ディスク６４のモータ９側面には、複数個（本第３実施形態においては３個）の遊星ピン６５が等間隔で突設されている。
【００４９】
各遊星ピン６５には、遊星歯車軸受６６を介して遊星歯車６７が回転可能に取付けられており、遊星歯車６７は上記太陽歯車６３に噛み合うようになっている。各遊星歯車６７の外周側には、各遊星歯車６７が噛み合うようになっている固定内歯６８をその内周に有する略筒状の内歯部材６９がモータケーシング１０に嵌合して設けられている。内歯部材６９の内周には、固定内歯６８と隣り合ってロータ１８の軸受１７が取り付けられるロータ軸受取付部７０が形成されている。
【００５０】
なお、本実施形態においては、太陽歯車６３と遊星歯車６７とにより本発明の外歯車が構成されている。また、内歯部材６９は第１実施形態の内歯部材３１と同様に軸受１７の線膨張係数と同じ線膨張係数を有する材料であるクロムモリブデン鋼で構成されている。
【００５１】
上記のような構成を有する電動ディスクブレーキ６１において、ロータ１８が回転すると、ロータ１８と同軸一体に形成された太陽歯車６３が回転する。太陽歯車６３の回転により、太陽歯車６３及び固定内歯６８と同時に噛み合っている遊星歯車６７は、遊星運動を行なうことによって、回転ディスク６４をロータ１８に対して減速比分低い速度で回転させる。この回転ディスク６４の回転によって、第１実施形態と同様にピストン１９が前進し、ブレーキパッド５，６によってディスクロータ２が押圧されて車両が制動されることになる。
【００５２】
本第４実施形態は、差動減速機構に対して減速比があまり要求されない場合を考慮したものであって、上記のような１段の遊星歯車減速機である作動減速機構６２によって４〜６程度の減速比を得ることができる。
【００５３】
ここで、遊星歯車減速機の場合は、第１実施形態にて示した差動歯車減速機と比べて一般にトロコイド干渉は発生しにくい。しかし、３個あるいは４個の遊星歯車により荷重を分配して伝達するため、歯車の小型化が可能である反面、各歯車の中心間距離変化に起因する荷重の不等配による損傷が発生する可能性がある。電動ディスクブレーキで用いるような小型歯車装置においては、一般的に行われているような固定内歯や太陽歯車を弾性支持して荷重の等配性を改善することは、取付容積やバックラッシ縮小の都合上難しくなっている。
【００５４】
しかし、本第４実施形態のように、固定内歯６８と一体に形成したロータ軸受取付部６９に嵌合させて軸受１７を支持する構造とすると、太陽歯車６３と遊星歯車６７との中心距離及び遊星歯車６７と固定内歯６８との中心距離を精度良く維持することが可能となる。このため、差動減速機構の信頼性向上及び小型化を実現することができ、嵌め合いの精度を緩和できて、キャリパケーシング３及びモータケーシング１０の内面の加工や内歯部材の取付けを容易になし得て電動ディスクブレーキの製造を容易にすることが可能となる。
【００５５】
本発明の第５実施形態を図７に機略断面図で示して説明する。本第５実施形態の電動ディスクブレーキ８１においては、第１実施形態における内歯部材３２を固定内歯部材８２（内歯部）と、ロータ１８の軸受１７を取り付けるロータ軸受取付部材８３（ロータ軸受取付部）とに分割し、別部材として構成している。固定内歯部材８２には外歯車２７が噛み合う固定内歯８４が形成され、また、ロータ軸受取付部材６３には軸受１７を取り付ける軸受取付部８５が形成されている。
【００５６】
これら固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とには、それぞれ嵌合部８２ａ，８３ａが形成されており、嵌合部８２ａの外周面と嵌合部８３ａの内周面とを密嵌させることで一体に組み立てられて内歯部材８４となる。固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とは、軸受１７と同じ線膨張係数を有する材料であるクロムモリブデン鋼で形成されている。なお、上記以外の構成及び電動ディスクブレーキ８１の作動については、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００５７】
本実施形態においては、第１実施形態と同様の効果を有する他、固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とを分割することで形状を簡単化することができるので、固定内歯８４の加工性が向上する。また、固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とを鍛造、焼結等により容易に製作することが可能となる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３との線膨張係数と軸受１７の線膨張係数とが同じとなる材料により構成したが、これに限らず、少なくともロータ軸受取付部材８３の材料を、軸受１７の線膨張係数と同じ又は近似した線膨張係数を有するものとしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態においては、固定内歯部材８２の嵌合部８２ａを内周側に、ロータ軸受取付部材８３の嵌合部８３ａを外周側に形成するようにしたが、それぞれ逆に形成してもよい。
【００６０】
さらに、本実施形態においては、第１実施形態の内歯部材３２を固定内歯部材８２とロータ軸受取付部材８３とを分割するように構成したが、この他、第２実施形態の内歯部材４２を固定内歯部材（内歯部）と回転軸受取付部材（回転軸受取付部）とに分割するようにしてもよい。
【００６１】
なお、以上の各実施形態の中で、キャリパケーシング３やモータケーシング１０はアルミダイキャスト製としているが、マグネシウム合金等の他の軽合金でもよい。
【００６２】
また、各実施形態を組み合わせて実施することも可能であり、特に第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、一の内歯部材に固定内歯、ロータ軸受取付部、回転部材軸受取付部を形成するようにしてもよい。この場合には、内歯部材を精度よく加工すれば、全ての歯車の中心距離変化を少なくすることができることになり、トロコイド干渉の発生を防止しつつ、キャリパケーシング３及びモータケーシング１０の加工を簡素化することが可能となる。
【００６３】
上記各実施形態においては、モータの回転を直動に変換する変換機構としてネジ機構１４を用いて説明したが、ボールネジ機構、精密ローラネジ機構、ボールアンドランプ機構、若しくはローラアンドランプ機構等の変換機構を適用することが可能である。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、前記減速機構は、前記ロータの回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う内歯部材とを有してなり、該内歯部材には、前記ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部が形成されてなることにより、従来のように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定する場合よりも、ロータの回転軸と内歯部材の軸心と一致させやすくなる。したがって、ロータ１８の回転軸と外歯車部材２７の偏心軸とは一定であるので、外歯車部材２７の公転時に、外歯車部材２７の中心と固定内歯３１の中心との距離が一定となるため、減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けを容易にすることができ、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【００６５】
請求項２の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を軸受に支持される回転部材から直動部材に伝達することで直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、前記減速機構は、前記ロータの偏心回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う固定内歯部材と、前記回転部材に形成され前記外歯車と噛み合う回転内歯部を有してなり、該内歯部材には、前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部が形成されてなることにより、従来のように軸受と内歯部材とをケーシングに対して別個に固定する場合よりも、回転部材の回転軸と内歯部材の軸心と一致させやすくなる。したがって、両者が軸ズレすること、すなわち、回転部材の中心と内歯部材の中心との距離の一定となるため、減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けを容易にすることができ、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【００６６】
請求項３の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、上記請求項１または２の構成において、前記内歯部材と前記ロータを支持する軸受若しくは前記回転部材を支持する軸受とは、同じ線膨張係数の材料で形成されてなることにより、温度変化による軸受隙間の変化を最小限にできるため、軸受隙間を小さくすることにより、あらゆる温度範囲において各歯車の中心間距離を高精度に維持することができ、歯車のトロコイド干渉を回避することが可能となるとともに、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【００６７】
請求項４の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、上記請求項１または２記載の構成において、前記内歯部材は、前記外歯車と噛み合う内歯部と、ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部若しくは前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部とに分割され、ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部と前記内歯部とは径方向の周面で密嵌されてなることにより、減速機構のトロコイド干渉の発生を防止しつつ、ケーシングの内面の加工や内歯部材の取付けを容易にすることができる。また、内歯部とロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部とを分割することで形状を簡単化することができ、鍛造、焼結等により両者を容易に製作することができるようになり、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【００６８】
請求項５の発明に係る電動ディスクブレーキによれば、請求項４記載の構成において、ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部は、前記軸受と同じ又は近似した線膨張係数の材料で形成されてなることにより、温度変化による軸受隙間の変化を最小限にできるため、軸受隙間を小さくすることにより、あらゆる温度範囲において各歯車の中心間距離を高精度に維持することができ、歯車のトロコイド干渉を回避することが可能となるとともに、電動ディスクブレーキの製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態としての電動ディスクブレーキのスライドピン部分を断面で表した上面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における差動減速機構の部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態としての電動ディスクブレーキの機略断面図である。
【符号の説明】
１ 電動ディスクブレーキ
２ ディスクロータ
３ キャリパケーシング（ケーシング）
４ 爪部
５，６ ブレーキパッド
９ 電動モータ
１０ モータケーシング（ケーシング）
１３ 差動減速機構
１４ ネジ機構（変換機構）
１６，１７ 軸受
１８ ロータ
１９ ピストン（直動部材）
２０ 回転ディスク（回転部材）
２６ 偏心軸
２７ 外歯車部材（外歯車）
２９ 入力側外歯
３０ 出力側外歯
３１ 固定内歯
３２，４２，５２，６９ 内歯部材
３３ ロータ軸受取付部
３４ 回転内歯
４４，４５ 回転部材軸受取付部
８２ 固定内歯部材（内歯部）
８３ ロータ軸受取付部材（ロータ軸受取付部）
Claims (5)
- 軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、
前記減速機構は、前記ロータの回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う内歯部材とを有してなり、
該内歯部材には、前記ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部が形成されてなることを特徴とする電動ディスクブレーキ。 - 軸受に支持されて回転するロータを有する電動モータと、該電動モータのロータの回転を減速する減速機構と、該減速機構の回転を軸受に支持される回転部材から直動部材に伝達することで直線運動に変換する変換機構とが内包されるケーシングを備え、前記変換機構によってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキにおいて、
前記減速機構は、前記ロータの偏心回転が伝達される外歯車と、前記ケーシングとは別個に設けられて前記ケーシングに固定され該外歯車と噛み合う固定内歯部材と、前記回転部材に形成され前記外歯車と噛み合う回転内歯部を有してなり、
該内歯部材には、前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部が形成されてなることを特徴とする電動ディスクブレーキ。 - 前記内歯部材と前記ロータを支持する軸受若しくは前記回転部材を支持する軸受とは、同じ又は近似した線膨張係数の材料で形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の電動ディスクブレーキ。
- 前記内歯部材は、前記外歯車と噛み合う内歯部と、ロータを支持する軸受の外周面が嵌合されるロータ軸受取付部若しくは前記回転部材を支持する軸受の外周面が嵌合される回転部材軸受取付部とに分割され、ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部と前記内歯部とは径方向の周面で密嵌されてなることを特徴とする請求項１または２記載の電動ディスクブレーキ。
- 前記ロータ軸受取付部若しくは回転部材軸受取付部は、前記軸受と同じ又は近似した線膨張係数の材料で形成されてなることを特徴とする請求項４記載の電動ディスクブレーキ。
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