JP2018009660A - 遊星ローラねじ式直動機構および電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪部材から対象物に負荷する軸方向荷重に応じて荷重変換率を切り替えることが可能な遊星ローラねじ式直動機構の動作の信頼性を高める。【解決手段】外輪部材５が受ける軸方向後方への反力により、キャリア１４が回転軸８に対して相対移動するようにキャリア１４が弾性部材３７で支持され、キャリア１４が回転軸８に対して軸方向後方に相対移動していない状態ではキャリア１４と摩擦結合し、キャリア１４が回転軸８に対して軸方向後方に相対移動した状態ではキャリア１４との摩擦結合を解除する摩擦結合部４０が回転軸８の外周に設けられている遊星ローラねじ式直動機構において、摩擦結合部４０は遊星ローラ１３の各中心を共通して通る円の直径ＰＣＤよりも外径側でキャリア１４と接触する形状とされている。【選択図】図２

Description

この発明は、遊星ローラねじ式直動機構およびその遊星ローラねじ式直動機構を用いた電動ブレーキ装置に関する。

従来、車両用ブレーキ装置として、油圧を駆動源とする油圧ブレーキ装置が多く採用されてきたが、油圧ブレーキ装置は、ブレーキオイルを使用するので環境負荷が高く、またＡＢＳ、スタビリティ・コントロール・システム、ブレーキアシスト等といった機能の更なる高機能化が難しい。そこで、ブレーキ装置の更なる高機能化と環境負荷の低減を実現する手段として、電動モータを駆動源とする電動ブレーキ装置が注目されている。

電動ブレーキ装置は、車輪と一体に回転するブレーキディスクと、ブレーキディスクに対向して配置されたブレーキパッドと、ブレーキパッドを直線駆動する電動式直動アクチュエータとを有し、ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けることで制動力を発生する。

このような電動ブレーキ装置に用いられる電動式直動アクチュエータとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１の電動式直動アクチュエータは、電動モータと、その電動モータの回転が入力される回転軸と、その回転軸の外周に転がり接触する複数の遊星ローラと、その複数の遊星ローラを自転可能かつ公転可能に保持するキャリアと、複数の遊星ローラを囲むように配置された外輪部材と、その外輪部材を軸方向に移動可能に収容するハウジングとを有する。外輪部材の内周には螺旋凸条が設けられ、その螺旋凸条と係合する螺旋溝または円周溝が各遊星ローラの外周に設けられている。

この電動式直動アクチュエータは、電動モータの回転が回転軸に入力されると、その回転軸の回転が、回転軸の外周に転がり接触する遊星ローラに伝達し、各遊星ローラが自転しながら回転軸のまわりを公転する。このとき、遊星ローラの外周の螺旋溝または円周溝と外輪部材の内周の螺旋凸条との係合によって外輪部材が軸方向に移動する。

この電動式直動アクチュエータを電動ブレーキ装置に使用する場合、外輪部材の内周の螺旋凸条のリード角を大きく設定すると、外輪部材の軸方向の移動速度が早くなるので、ブレーキをかけるときに、ブレーキパッドがブレーキディスクに接触するまでに要する時間が短くなり、ブレーキの応答性を高めることができるが、その反面、荷重変換率が小さくなるので、ブレーキパッドがブレーキディスクを押圧する力が小さくなるという問題がある。

一方、外輪部材の内周の螺旋凸条のリード角を小さく設定すると、荷重変換率が大きくなるので、ブレーキをかけるときに、ブレーキパッドがブレーキディスクを押圧する力を大きくすることが可能となるが、その反面、外輪部材の軸方向の移動速度が遅くなるので、ブレーキパッドがブレーキディスクに接触するまでに要する時間が長くなり、ブレーキの応答性が低下してしまう。つまり、ブレーキの応答性を高めることと、ブレーキパッドがブレーキディスクを押圧する力を大きくすることとは、相反関係にある。

そこで、特許文献１では、ブレーキの応答性を高めることと、ブレーキパッドがブレーキディスクを押圧する力を大きくすることとを両立させるため、外輪部材から対象物に負荷する軸方向荷重に応じて荷重変換率が切り替わる構造を提案している。

すなわち、外輪部材が対象物に軸方向前方への荷重を負荷したときに受ける軸方向後方への反力により、キャリアが回転軸に対して軸方向後方に相対移動するようにキャリアを弾性部材で支持している。また、キャリアが回転軸に対して軸方向後方に相対移動していない状態では、キャリアと回転軸の相対回転を制限するようにキャリアと摩擦結合し、キャリアが回転軸に対して軸方向後方に相対移動した状態では、キャリアと回転軸の相対回転を許容するようにキャリアとの摩擦結合を解除する摩擦結合部を回転軸の外周に設けている。

このようにすると、外輪部材から対象物に軸方向前方への荷重を負荷していない状態では、回転軸の外周の摩擦結合部がキャリアと摩擦結合し、キャリアと回転軸の相対回転が制限される。そのため、外部から回転軸に回転が入力されたときに、回転軸と一体にキャリアが公転し、外輪部材が小さい減速比で軸方向に移動する。一方、外輪部材から対象物に軸方向前方への荷重を負荷した状態では、回転軸の外周の摩擦結合部とキャリアとの摩擦結合が解除され、キャリアと回転軸の相対回転が許容される。そのため、外部から回転軸に回転が入力されたときに、遊星ローラが自転しながら公転し、外輪部材が大きい減速比で軸方向に移動する。このように、荷重変換率（減速比）を、外輪部材から対象物に負荷する軸方向荷重に応じて切り替えることが可能となっている。

特許第５４９６８３６号公報

上記特許文献１では、キャリアと摩擦結合する摩擦結合部として、キャリアの内周に対向するように回転軸の外周に形成されたテーパ面が採用されているが、この摩擦結合部ではキャリアとの接触半径が小さく、摩擦結合によって伝達可能なトルクを大きくすることが難しい。

すなわち、キャリアの内周のテーパ面が回転軸の外周のテーパ面に電動結合した状態で、回転軸が急な加速または減速をした場合、回転軸とキャリアの間で滑りが生じる可能性がある。この滑りを防止する方法として、弾性部材からキャリアに作用する予圧力の大きさを大きく設定することが考えられるが、予圧力を大きくすると、遊星ローラねじ式直動機構の組み立て作業が難しくなるという問題がある。

この発明が解決しようとする課題は、外輪部材から対象物に負荷する軸方向荷重に応じて荷重変換率を切り替えることが可能な遊星ローラねじ式直動機構の動作の信頼性を高めることである。

上記課題を解決するため、この発明では、以下の構成の遊星ローラねじ式直動機構を提供する。
外部から回転が入力される回転軸と、
前記回転軸の外周に転がり接触する複数の遊星ローラと、
前記複数の遊星ローラを自転可能かつ公転可能に保持するキャリアと、
前記複数の遊星ローラを囲むように配置され、軸方向に移動可能に支持された外輪部材と、
前記外輪部材の内周に設けられた螺旋凸条と、
前記各遊星ローラの外周に設けられ、前記遊星ローラが自転しながら公転したときに前記外輪部材を軸方向に移動させるように前記螺旋凸条と係合する螺旋溝または円周溝とを有し、
前記外輪部材が対象物に軸方向前方への荷重を負荷したときに受ける軸方向後方への反力により、前記キャリアが前記回転軸に対して軸方向後方に相対移動するように前記キャリアが弾性部材で支持され、
前記キャリアが前記回転軸に対して軸方向後方に相対移動していない状態では、前記キャリアと前記回転軸の相対回転を制限するように前記キャリアと摩擦結合し、前記キャリアが前記回転軸に対して軸方向後方に相対移動した状態では、前記キャリアと前記回転軸の相対回転を許容するように前記キャリアとの摩擦結合を解除する摩擦結合部が前記回転軸の外周に設けられている遊星ローラねじ式直動機構において、
前記摩擦結合部は、前記キャリアと摩擦結合したときに前記回転軸を中心として複数の前記遊星ローラの各中心を共通して通る円の直径よりも外径側で前記キャリアと接触する形状とされている。

このようにすると、摩擦結合部がキャリアと摩擦結合したときに、摩擦結合部が、回転軸を中心として複数の遊星ローラの各中心を共通して通る円の直径よりも外径側でキャリアと接触するので、摩擦結合部とキャリアの接触半径が大きくなり、摩擦結合部とキャリアの摩擦結合により伝達可能なトルクが大きくなる。そのため、回転軸が急な加速または減速をした場合にも、回転軸とキャリアの間での滑りを防止することができ、動作の信頼性を高めることが可能となる。

前記キャリアとして、各遊星ローラをそれぞれ自転可能に支持する複数の支持ピンと、前記複数の支持ピンの軸方向前端部を保持する軸方向前側ディスクと、前記複数の支持ピンの軸方向後端部を保持する軸方向後側ディスクとを有するものを採用する場合、
前記摩擦結合部は、軸方向前側ディスクと軸方向に対向するように前記回転軸の外周に取り付けられた回転軸とは別体の部材を採用すると好ましい。

このようにすると、回転軸と摩擦結合部とをそれぞれ別体の部材として製作するので、回転軸の加工が容易となるとともに、摩擦結合部の加工も容易となり、その結果、全体としての製作コストを低減することが可能となる。

前記摩擦結合部は、前記キャリアが前記摩擦結合部に接触したときに、前記遊星ローラの各中心を共通して通る円の直径よりも内径側の全領域において前記キャリアと非接触となるように形成すると好ましい。

このようにすると、前記遊星ローラの各中心を共通して通る円の直径よりも外径側での接触圧を確保することができるので、回転軸とキャリアの間での滑りをより効果的に防止することが可能となる。

前記摩擦結合部の前記キャリアに対する接触面として、前記回転軸を中心として複数の前記遊星ローラの各中心を共通して通る円の直径よりも大径のテーパ面を採用することができる。

このようにすると、テーパ面の楔作用によって摩擦結合部とキャリアの間の接触面圧が高くなるので、回転軸とキャリアの間での滑りをより効果的に防止することが可能となる。

この発明の遊星ローラねじ式直動機構は、摩擦結合部がキャリアと摩擦結合したときに、摩擦結合部が、回転軸を中心として複数の遊星ローラの各中心を共通して通る円の直径よりも外径側でキャリアと接触するので、摩擦結合部とキャリアの接触半径が大きく、摩擦結合部とキャリアの摩擦結合により伝達可能なトルクが大きい。そのため、回転軸が急な加速または減速をした場合にも、回転軸とキャリアの間での滑りが防止され、動作の信頼性が高い。

この発明の第１実施形態の遊星ローラねじ式直動機構を組み込んだ電動式直動アクチュエータを示す断面図 図１の遊星ローラねじ式直動機構の近傍の拡大断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図２の摩擦結合部の近傍の拡大断面図 図４のV−V線に沿った断面図 図２に示すキャリアに軸方向後方への荷重が負荷されず、キャリアと摩擦結合部とが摩擦結合した状態を示す図 図２に示すキャリアに軸方向後方への荷重が負荷され、キャリアと摩擦結合部の摩擦結合が解除された状態を示す図 この発明の第２実施形態の遊星ローラねじ式直動機構の摩擦結合部の近傍の拡大断面図 図１に示す電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置の一例を示す断面図 図９に示す電動ブレーキ装置をインナ側から見た図

図１に、この発明の第１実施形態の遊星ローラねじ式直動機構１を用いた電動式直動アクチュエータ２を示す。この電動式直動アクチュエータ２は、電動モータ３と、電動モータ３の回転を減速して伝達する減速歯車列４と、減速歯車列４を介して電動モータ３から入力される回転を外輪部材５の直線運動に変換して出力する遊星ローラねじ式直動機構１とを有する。

減速歯車列４は、電動モータ３のモータ軸６に固定された入力歯車７と、遊星ローラねじ式直動機構１の回転軸８に固定された出力歯車９と、入力歯車７と出力歯車９の間で回転を伝達する中間歯車１０と、これらの歯車７，９，１０を収容するギヤケース１１とを有する。この減速歯車列４は、電動モータ３のモータ軸６から入力歯車７に入力された回転を、互いに歯数の異なる入力歯車７、中間歯車１０、出力歯車９を順に伝達することで減速し、その減速された回転を出力歯車９から回転軸８に出力する。

図２、図３に示すように、遊星ローラねじ式直動機構１は、外周に円筒面１２をもつ回転軸８と、円筒面１２に転がり接触する複数の遊星ローラ１３と、その複数の遊星ローラ１３を自転可能かつ公転可能に保持するキャリア１４と、複数の遊星ローラ１３を囲むように配置された中空筒状の外輪部材５と、外輪部材５を軸方向に移動可能に収容するハウジング１５とを有する。複数の遊星ローラ１３は、外輪部材５の内周と回転軸８の外周との間に周方向に間隔をおいて配置されている。

ここで、回転軸８と平行な方向を軸方向、外輪部材５のハウジング１５からの突出長さが大きくなる側に外輪部材５が移動するときの外輪部材５の移動方向を軸方向前方、外輪部材５のハウジング１５からの突出長さが小さくなる側に外輪部材５が移動するときの外輪部材５の移動方向を軸方向後方、回転軸８まわりに周回する方向を周方向、回転軸８との距離が変化する方向を径方向と定義する。

図２に示すように、外輪部材５の内周には、螺旋凸条１６が設けられている。螺旋凸条１６は、周方向に対して所定のリード角をもって斜めに延びる凸条である。各遊星ローラ１３の外周には、螺旋凸条１６に係合する複数の円周溝１７が軸方向に間隔をおいて形成されている。各遊星ローラ１３の外周の軸方向に隣り合う円周溝１７の間隔は、螺旋凸条１６のピッチと同一の大きさとされている。ここでは、遊星ローラ１３の外周にリード角が０度の円周溝１７を設けているが、円周溝１７のかわりに、螺旋凸条１６と異なるリード角をもつ螺旋溝を設けてもよい。

図２、図３に示すように、キャリア１４は、各遊星ローラ１３をそれぞれ自転可能に支持する複数の支持ピン１８と、各支持ピン１８の軸方向前端部を保持する軸方向前側ディスク２０と、各支持ピン１８の軸方向後端部を保持する軸方向後側ディスク２１と、周方向に隣り合う複数の遊星ローラ１３の間を通って軸方向前側ディスク２０と軸方向後側ディスク２１を連結する柱部２２とを有する。柱部２２は、軸方向前側ディスク２０と軸方向後側ディスク２１が軸方向と周方向のいずれの方向にも相対移動しないように両ディスク２０，２１を一体化している。

図２に示すように、軸方向前側ディスク２０および軸方向後側ディスク２１は、それぞれ回転軸８を貫通させる環状に形成されている。軸方向前側ディスク２０の内周および軸方向後側ディスク２１の内周には、それぞれ回転軸８の外周に摺接する滑り軸受２３および２４が装着されている。

各遊星ローラ１３の内周と支持ピン１８の外周との間には、遊星ローラ１３を自転可能に支持するラジアル軸受２５が組み込まれている。各遊星ローラ１３と軸方向後側ディスク２１との間には、遊星ローラ１３を自転可能な状態で軸方向に支持するスラスト軸受２６が組み込まれている。また、スラスト軸受２６と軸方向後側ディスク２１の間には、スラスト軸受２６を介して遊星ローラ１３を傾動可能に支持する調心座２７が組み込まれている。

外輪部材５は、ハウジング１５に形成された収容孔２８の内面で軸方向にスライド可能に支持されている。ハウジング１５の内部には、キャリア１４から軸方向後方に離れた位置に軸受支持部材２９が固定されている。軸受支持部材２９は、回転軸８を貫通させる円環状に形成されている。軸受支持部材２９の内周には、回転軸８を回転可能に支持するラジアル軸受３０が組み込まれている。ラジアル軸受３０は、例えば、焼結すべり軸受や深溝玉軸受を採用することができる。

軸受支持部材２９は、収容孔２８の内周に設けられた突起部３１で軸方向後方への移動が規制され、収容孔２８の内周に装着した止め輪３２で軸方向前方への移動が規制されている。また、回転軸８は、回転軸８の外周に装着した止め輪３３によって軸受支持部材２９に対する軸方向前方への相対移動が規制されている。また、キャリア１４は、回転軸８の軸方向前端部の外周に装着された止め輪３４によって、回転軸８に対する軸方向前方への相対移動が規制されている。

ここで、ラジアル軸受３０は、軸受支持部材２９に対する軸方向前方への相対移動が規制された状態に組み込まれ、止め輪３３は、ラジアル軸受３０に対して軸方向後側に装着されている。また、止め輪３４は、軸方向前側ディスク２０の内周の滑り軸受２３に対して軸方向前側に装着されている。

キャリア１４と軸受支持部材２９の間には、キャリア１４を公転可能な状態で軸方向後側から支持するスラスト軸受３５が組み込まれている。また、キャリア１４とスラスト軸受３５の間には、キャリア１４からスラスト軸受３５に軸方向荷重を伝達する間座３６が組み込まれている。キャリア１４と間座３６の間には弾性部材３７が組み込まれ、さらに間座３６とキャリア１４の間には、キャリア１４の軸方向移動を許容する軸方向隙間３８が設けられている。これにより、キャリア１４に軸方向後方への荷重が負荷されたときに、その荷重により弾性部材３７が軸方向に圧縮し、キャリア１４と間座３６の間の軸方向隙間３８の範囲で、キャリア１４が回転軸８に対して軸方向後方に相対移動するようになっている。ここで、キャリア１４と間座３６の間の軸方向隙間３８の大きさは微小である。そのため、キャリア１４が回転軸８に対して軸方向後方に相対移動することが可能な距離はきわめて短いもの（例えば、０．５ｍｍ以下）となっている。

弾性部材３７は、回転軸８を貫通させる環状に形成されている。弾性部材３７は、例えば皿ばねである。皿ばねにかえて、ウェーブスプリングやコイルばねを採用することも可能である。弾性部材３７は、外輪部材５が対象物に軸方向前方への荷重を負荷していないとき（すなわち、キャリア１４に軸方向後方への反力が作用していないとき）に、予め軸方向に圧縮された状態とされ、弾性部材３７からキャリア１４に予圧力が作用する組み込みとされている。

この実施形態では、キャリア１４と間座３６の間に弾性部材３７を組み込んだが、弾性部材３７を組み込む位置は、キャリア１４と軸受支持部材２９の間であれば他の位置でもよく、例えば、間座３６とスラスト軸受３５の間に弾性部材３７を組み込んでもよく、間座３６を軸方向に相対移動可能な２つの分割体で構成し、その２つの分割体の間に弾性部材３７を組み込んでもよく、またスラスト軸受３５と軸受支持部材２９の間に弾性部材３７を組み込むようにしてもよい。

回転軸８の外周には、軸方向前側ディスク２０と軸方向に対向する摩擦結合部４０が取り付けられている。摩擦結合部４０は、回転軸８とは別体に形成された円板状の部材であり、回転軸８の外周に嵌合して取り付けられている。

図４に示すように、摩擦結合部４０と回転軸８の嵌合面間には、摩擦結合部４０を回転軸８に対して回り止めする回り止め部４１が設けられている。回り止め部４１は、例えば、円周の一部を回転軸８の軸線に平行な平面とした形状の部分である（図５参照）。また、摩擦結合部４０は、回転軸８の外周の止め輪３４によって回転軸８に対する軸方向前方への移動が規制されている。

摩擦結合部４０は、複数の遊星ローラ１３の各中心を共通して通る円の直径ＰＣＤ（以下、単に「遊星ローラ１３のＰＣＤ」という）よりも大きな外径を有し、キャリア１４が摩擦結合部４０に接触したときに、回転軸８を中心として遊星ローラ１３のＰＣＤよりも外径側でキャリア１４と接触するようになっている。摩擦結合部４０のキャリア１４に対する接触面は軸方向に直角な平面である。

摩擦結合部４０の軸方向前側ディスク２０に対する対向面には、回転軸８を中心とする円径の凹部４２が形成されている。凹部４２の径は、遊星ローラ１３のＰＣＤよりも大きい。これにより、キャリア１４が摩擦結合部４０に接触したときに、遊星ローラ１３のＰＣＤよりも内径側の全領域において摩擦結合部４０がキャリア１４と非接触となるようになっている。

ここで、図６に示すように、キャリア１４が回転軸８に対して軸方向後方に相対移動していない状態（すなわち、キャリア１４に軸方向後方への荷重が負荷されていない状態）では、摩擦結合部４０は、キャリア１４の遊星ローラ１３のＰＣＤよりも外径側の部分に接触している。このとき、摩擦結合部４０とキャリア１４は弾性部材３７の力によって摩擦結合し、キャリア１４と回転軸８の相対回転が、摩擦結合部４０とキャリア１４の接触面間の摩擦力によって制限された状態となる。

一方、図７に示すように、キャリア１４が回転軸８に対して軸方向後方に相対移動した状態（すなわち、キャリア１４に軸方向後方への荷重が負荷され、その荷重によって弾性部材３７の圧縮量が増加した状態）では、キャリア１４の軸方向前側ディスク２０が、摩擦結合部４０から離反する。このとき、摩擦結合部４０とキャリア１４の摩擦結合が解除され、キャリア１４と回転軸８の相対回転が許容された状態となる。

上記の電動式直動アクチュエータ２の動作例を説明する。

図１に示す電動モータ３のモータ軸６が回転すると、その回転が減速歯車列４によって減速して伝達され、遊星ローラねじ式直動機構１の回転軸８に入力される。

ここで、図２に示す外輪部材５が対象物に軸方向前方への荷重を負荷していない状態（すなわち、キャリア１４に軸方向後方への反力が作用していない状態）では、図６に示すように、キャリア１４と摩擦結合部４０とが摩擦結合し、キャリア１４と回転軸８の相対回転が制限される。そのため、図１に示す電動モータ３から減速歯車列４を介して回転軸８に回転が入力されたときに、回転軸８と一体にキャリア１４が公転し、遊星ローラ１３は自転せずに回転軸８のまわりを公転する。そして、遊星ローラ１３の外周の円周溝１７と外輪部材５の内周の螺旋凸条１６との係合によって、遊星ローラ１３と外輪部材５が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ１３はキャリア１４と共に軸方向の移動が規制されているので、遊星ローラ１３はハウジング１５に対して軸方向に移動せず、外輪部材５がハウジング１５に対して軸方向に移動する。

このとき、回転軸８と一体にキャリア１４が公転し、遊星ローラ１３は自転せずに回転軸８のまわりを公転するため、遊星ローラ１３が自転しながら回転軸８のまわりを公転する場合よりも、遊星ローラ１３の公転速度は比較的速いものとなる。そのため、外輪部材５の軸方向の移動速度が早くなり、荷重変換率が小さくなる。

一方、外輪部材５から対象物に軸方向前方への荷重を負荷している状態では、外輪部材５が受ける軸方向後方への反力が遊星ローラ１３とスラスト軸受２６とを順に介してキャリア１４に伝達し、その軸方向後方への反力によって、キャリア１４が回転軸８に対して軸方向後方に相対移動し、図７に示すように、キャリア１４と摩擦結合部４０の摩擦結合が解除され、キャリア１４と回転軸８の相対回転が許容される。そのため、図１に示す電動モータ３から減速歯車列４を介して回転軸８に回転が入力されたときに、遊星ローラ１３が支持ピン１８を中心に自転しながら回転軸８のまわりを公転する。そして、遊星ローラ１３の外周の円周溝１７と外輪部材５の内周の螺旋凸条１６との係合によって、遊星ローラ１３と外輪部材５が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ１３はキャリア１４と共に軸方向の移動が規制されているので、遊星ローラ１３はハウジング１５に対して軸方向に移動せず、外輪部材５がハウジング１５に対して軸方向に移動する。

このとき、遊星ローラ１３が自転しながら回転軸８のまわりを公転するため、遊星ローラ１３が自転せずに回転軸８のまわりを公転する場合よりも、遊星ローラ１３の公転速度は比較的遅いものとなる。そのため、外輪部材５の軸方向の移動速度が遅くなり、荷重変換率が大きくなる。

以上のように、この電動式直動アクチュエータ２は、外輪部材５から対象物に負荷する軸方向荷重に応じて荷重変換率が切り替わる。この電動式直動アクチュエータ２を電動ブレーキ装置に使用することで、後述のように、ブレーキの応答性を高めることと、ブレーキの押圧力を大きくすることとを両立させることが可能となる。

図９、図１０に、上記構成の電動式直動アクチュエータ２を用いた電動ブレーキ装置を示す。この電動ブレーキ装置は、車輪（図示せず）と一体に回転するブレーキディスク５０と、ブレーキディスク５０に対して軸方向に移動不能に車体に固定されたマウンティングブラケット５１と、マウンティングブラケット５１に対してブレーキディスク５０の軸方向と平行にスライド可能に支持されたキャリパボディ５２と、ブレーキディスク５０の軸方向の両側に対向して配置されたインナ側ブレーキパッド５３およびアウタ側ブレーキパッド５４と、インナ側ブレーキパッド５３を直線駆動する電動式直動アクチュエータ２とを有する。インナ側ブレーキパッド５３とブレーキディスク５０の間には微小なクリアランス５５が設けられている。インナ側ブレーキパッド５３とアウタ側ブレーキパッド５４は、それぞれマウンティングブラケット５１によって、軸方向に移動可能かつ周方向に移動不能に保持されている。

キャリパボディ５２は、アウタ側ブレーキパッド５４の背面に軸方向に対向する爪部５６と、ブレーキディスク５０の外径側に対向する外殻部５７とを有する。外殻部５７は、電動式直動アクチュエータ２のハウジング１５に一体に形成されている。キャリパボディ５２の外殻部５７と電動式直動アクチュエータ２のハウジング１５とを別体に形成し、その両者をボルト等で一体化してもよい。外輪部材５は、外輪部材５が移動したときに外輪部材５と一体にインナ側ブレーキパッド５３も移動するように、インナ側ブレーキパッド５３の背面に配置されている。

外輪部材５のブレーキディスク５０の側の端部には、インナ側ブレーキパッド５３の背面に形成された係合凸部５８に係合する係合凹部５９が形成され、この係合凸部５８と係合凹部５９の係合によって、外輪部材５は回り止めされている。

この電動ブレーキ装置の動作例を説明する。

ブレーキをかけるとき、電動モータ３（図１参照）が回転すると、電動モータ３から減速歯車列４を介して回転軸８に回転が伝達し、その回転が遊星ローラねじ式直動機構１で外輪部材５の軸方向移動に変換され、外輪部材５によってインナ側ブレーキパッド５３が軸方向前方に押し動かされる。このとき、インナ側ブレーキパッド５３がブレーキディスク５０に接触するまでの間は、図６に示すように、キャリア１４が摩擦結合部４０と摩擦結合しているので、図９に示す外輪部材５が比較的速い速度をもって軸方向に移動する。そのため、インナ側ブレーキパッド５３がブレーキディスク５０に接触するまでに要する時間が短く、ブレーキの応答性を高めることができる。

その後、インナ側ブレーキパッド５３がブレーキディスク５０に接触し、インナ側ブレーキパッド５３からブレーキディスク５０に軸方向荷重が負荷されると、図７に示すように、キャリア１４が回転軸８に対して軸方向後方に相対移動し、キャリア１４と摩擦結合部４０との摩擦結合が解除されるので、図９に示す外輪部材５の軸方向の移動速度が遅くなるとともに荷重変換率が大きくなり、大きな軸方向荷重が発生する。そのため、インナ側ブレーキパッド５３がブレーキディスク５０を押圧する力を大きくすることが可能となる。

このように、電動式直動アクチュエータ２を電動ブレーキ装置に使用すると、ブレーキの応答性を高めることと、インナ側ブレーキパッド５３がブレーキディスク５０を押圧する力を大きくすることとを両立することが可能となる。

以上のように、遊星ローラねじ式直動機構１は、外輪部材５から対象物に軸方向前方への荷重を負荷していない状態では、回転軸８の外周の摩擦結合部４０がキャリア１４と摩擦結合し、キャリア１４と回転軸８の相対回転が制限されるので、外輪部材５の軸方向の移動速度が早くなり、荷重変換率が小さくなる。一方、外輪部材５から対象物に軸方向前方への荷重を負荷した状態では、回転軸８の外周の摩擦結合部４０とキャリア１４との摩擦結合が解除され、キャリア１４と回転軸８の相対回転が許容されるので、外輪部材５の軸方向の移動速度が遅くなり、荷重変換率が大きくなる。このように、遊星ローラねじ式直動機構１は、荷重変換率を、外輪部材５から対象物に負荷する軸方向荷重に応じて切り替えることが可能である。

また、遊星ローラねじ式直動機構１は、図４に示すように、摩擦結合部４０がキャリア１４と摩擦結合したときに、摩擦結合部４０が、回転軸８を中心として遊星ローラ１３のＰＣＤよりも外径側でキャリア１４と接触するので、摩擦結合部４０とキャリア１４の接触半径が大きく、摩擦結合部４０とキャリア１４の摩擦結合により伝達可能なトルクが大きい。そのため、回転軸８が急な加速または減速をした場合にも、回転軸８とキャリア１４の間での滑りが防止され、動作の信頼性が高い。

また、この遊星ローラねじ式直動機構１は、回転軸８と摩擦結合部４０とをそれぞれ別体の部材として製作しているので、回転軸８の加工が容易であるとともに、摩擦結合部４０の加工も容易であり、その結果、全体としての製作コストが低減されている。

また、この遊星ローラねじ式直動機構１は、キャリア１４が摩擦結合部４０に接触したときに、遊星ローラ１３のＰＣＤよりも内径側の全領域においてキャリア１４と非接触となるように摩擦結合部４０が形成されているので、遊星ローラ１３のＰＣＤよりも外径側での接触圧を確保することができ、回転軸８とキャリア１４の間での滑りを効果的に防止することが可能である。

図８に、この発明の第２実施形態を示す。第１実施形態に対応する部分は同一の符号を付して説明を省略する。

回転軸８の外周には、軸方向前側ディスク２０と軸方向に対向する摩擦結合部４０が取り付けられている。摩擦結合部４０は、回転軸８とは別体に形成された円板状の部材であり、回転軸８の外周に嵌合して取り付けられている。

摩擦結合部４０は、遊星ローラ１３のＰＣＤよりも大きな外径を有する円板部６１と、円板部６１の径方向外端から軸方向後方に延びる円筒部６２とを有する。円筒部６２の内周には、軸方向前側ディスク２０の外周と対向するテーパ面６３が形成されている。テーパ面６３は、軸方向後側から前側に向かって内径が小さくなるテーパ状の内周面である。テーパ面６３の傾斜角（テーパ面６３が軸方向と平行な方向に対してなす角度）は、５〜２０°の範囲で設定されている。

キャリア１４の軸方向前側ディスク２０の外周には、摩擦結合部４０のテーパ面６３に対向するテーパ外周面６４が形成されている。テーパ外周面６４の傾斜角（テーパ外周面６４が軸方向と平行な方向に対してなす角度）は、５〜２０°の範囲で設定されている。テーパ外周面６４は、テーパ面６３と等しい傾斜角をもつように形成すると好ましい。

摩擦結合部４０の円筒部６２の内周のテーパ面６３の最小径は、キャリア１４のテーパ外周面６４の最小径よりも小さい。これにより、キャリア１４が摩擦結合部４０に接触したときに、遊星ローラ１３のＰＣＤよりも内径側の全領域において摩擦結合部４０がキャリア１４と非接触となるようになっている。

第２実施形態の遊星ローラねじ式直動機構１は、図８に示すように、摩擦結合部４０がキャリア１４と摩擦結合したときに、摩擦結合部４０が、回転軸８を中心として遊星ローラ１３のＰＣＤよりも外径側でキャリア１４と接触するので、摩擦結合部４０とキャリア１４の接触半径が大きく、摩擦結合部４０とキャリア１４の摩擦結合により伝達可能なトルクが大きい。そのため、回転軸８が急な加速または減速をした場合にも、回転軸８とキャリア１４の間での滑りが防止され、動作の信頼性が高い。

さらに、摩擦結合部４０のキャリア１４に対する接触面が、回転軸８を中心として遊星ローラ１３のＰＣＤよりも大径のテーパ面６３とされているので、テーパ面６３の楔作用によって摩擦結合部４０とキャリア１４の間の接触面圧が高くなり、回転軸８とキャリア１４の間での滑りをより効果的に防止することが可能となっている。

また、この遊星ローラねじ式直動機構１は、第１実施形態と同様、回転軸８と摩擦結合部４０とをそれぞれ別体の部材として製作しているので、回転軸８の加工が容易であるとともに、摩擦結合部４０の加工も容易であり、その結果、全体としての製作コストが低減されている。

また、この遊星ローラねじ式直動機構１は、キャリア１４が摩擦結合部４０に接触したときに、遊星ローラ１３のＰＣＤよりも内径側の全領域においてキャリア１４と非接触となるように摩擦結合部４０が形成されているので、遊星ローラ１３のＰＣＤよりも外径側での接触圧を確保することができ、回転軸８とキャリア１４の間での滑りを効果的に防止することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 遊星ローラねじ式直動機構
３ 電動モータ
５ 外輪部材
８ 回転軸
１３ 遊星ローラ
１４ キャリア
１６ 螺旋凸条
１７ 円周溝
１８ 支持ピン
２０ 軸方向前側ディスク
２１ 軸方向後側ディスク
３７ 弾性部材
４０ 摩擦結合部
５０ ブレーキディスク
５３ インナ側ブレーキパッド
ＰＣＤ 直径

Claims (5)

1. 外部から回転が入力される回転軸（８）と、
   前記回転軸（８）の外周に転がり接触する複数の遊星ローラ（１３）と、
   前記複数の遊星ローラ（１３）を自転可能かつ公転可能に保持するキャリア（１４）と、
   前記複数の遊星ローラ（１３）を囲むように配置され、軸方向に移動可能に支持された外輪部材（５）と、
   前記外輪部材（５）の内周に設けられた螺旋凸条（１６）と、
   前記各遊星ローラ（１３）の外周に設けられ、前記遊星ローラ（１３）が自転しながら公転したときに前記外輪部材（５）を軸方向に移動させるように前記螺旋凸条（１６）と係合する螺旋溝または円周溝（１７）とを有し、
   前記外輪部材（５）が対象物に軸方向前方への荷重を負荷したときに受ける軸方向後方への反力により、前記キャリア（１４）が前記回転軸（８）に対して軸方向後方に相対移動するように前記キャリア（１４）が弾性部材（３７）で支持され、
   前記キャリア（１４）が前記回転軸（８）に対して軸方向後方に相対移動していない状態では、前記キャリア（１４）と前記回転軸（８）の相対回転を制限するように前記キャリア（１４）と摩擦結合し、前記キャリア（１４）が前記回転軸（８）に対して軸方向後方に相対移動した状態では、前記キャリア（１４）と前記回転軸（８）の相対回転を許容するように前記キャリア（１４）との摩擦結合を解除する摩擦結合部（４０）が前記回転軸（８）の外周に設けられている遊星ローラねじ式直動機構において、
   前記摩擦結合部（４０）は、前記キャリア（１４）と摩擦結合したときに前記回転軸（８）を中心として複数の前記遊星ローラ（１３）の各中心を共通して通る円の直径（ＰＣＤ）よりも外径側で前記キャリア（１４）と接触する形状とされていることを特徴とする遊星ローラねじ式直動機構。
2. 前記キャリア（１４）は、各遊星ローラ（１３）をそれぞれ自転可能に支持する複数の支持ピン（１８）と、前記複数の支持ピン（１８）の軸方向前端部を保持する軸方向前側ディスク（２０）と、前記複数の支持ピン（１８）の軸方向後端部を保持する軸方向後側ディスク（２１）とを有し、
   前記摩擦結合部（４０）は、軸方向前側ディスク（２０）と軸方向に対向するように前記回転軸（８）の外周に取り付けられた回転軸（８）とは別体の部材である
   請求項１に記載の遊星ローラねじ式直動機構。
3. 前記摩擦結合部（４０）は、前記キャリア（１４）が前記摩擦結合部（４０）に接触したときに、前記遊星ローラ（１３）の各中心を共通して通る円の直径（ＰＣＤ）よりも内径側の全領域において前記キャリア（１４）と非接触となるように形成されている請求項１または２に記載の遊星ローラねじ式直動機構。
4. 前記摩擦結合部（４０）の前記キャリア（１４）に対する接触面が、前記回転軸（８）を中心として複数の前記遊星ローラ（１３）の各中心を共通して通る円の直径（ＰＣＤ）よりも大径のテーパ面（６３）である請求項１から３のいずれかに記載の遊星ローラねじ式直動機構。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の遊星ローラねじ式直動機構（１）と、
   前記遊星ローラねじ式直動機構（１）の前記回転軸（８）を回転駆動する電動モータ（３）と、
   前記遊星ローラねじ式直動機構（１）の外輪部材（５）と一体に移動するブレーキパッド（５３）と、
   前記ブレーキパッド（５３）に対向して配置されたブレーキディスク（５０）と、
   を有する電動ブレーキ装置。

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