電動ブレーキ装置
【課題】摩擦パッドの押圧力を検出するためのセンサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくい電動ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】回転軸１１の外径面に転がり接触する複数の遊星ローラ１２と、軸方向移動を規制されたキャリヤ１４と、軸方向に移動可能な外輪部材１３と、外輪部材１３の軸方向前端に配置された摩擦パッド８とを有し、回転軸１１の回転を外輪部材１３の軸方向移動に変換し、その外輪部材１３で摩擦パッド８を押圧する電動ブレーキ装置１において、外輪部材１３で摩擦パッド８を押圧したときに外輪部材１３に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材１５を外輪部材１３の軸方向後方に設け、その反力受け部材１５の変位を測定する変位センサ３８を設ける。
【解決手段】回転軸１１の外径面に転がり接触する複数の遊星ローラ１２と、軸方向移動を規制されたキャリヤ１４と、軸方向に移動可能な外輪部材１３と、外輪部材１３の軸方向前端に配置された摩擦パッド８とを有し、回転軸１１の回転を外輪部材１３の軸方向移動に変換し、その外輪部材１３で摩擦パッド８を押圧する電動ブレーキ装置１において、外輪部材１３で摩擦パッド８を押圧したときに外輪部材１３に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材１５を外輪部材１３の軸方向後方に設け、その反力受け部材１５の変位を測定する変位センサ３８を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車などに使用される電動ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ブレーキ装置として、摩擦パッドを油圧シリンダで駆動してブレーキディスクを押圧する油圧ブレーキ装置が採用されてきたが、近年、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のブレーキ制御の導入に伴い、油圧回路を使用しない電動ブレーキ装置が注目されている。
【０００３】
電動ブレーキ装置は、電動モータで駆動する回転軸の回転を直線運動に変換し、その直動機構の直動部材で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付けるものである。そして、電動ブレーキ装置においては、制動力を所望の大きさに制御するために、摩擦パッドの押圧力を検出するセンサを組み込むことが多い。
【０００４】
このように摩擦パッドの押圧力を検出するセンサを組み込んだ電動ブレーキ装置として、例えば特許文献１〜３に記載のものが知られている。
【０００５】
特許文献１に記載の電動ブレーキ装置は、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部材で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付ける。そして、キャリパボディのブリッジ部と対向片の接合位置に歪センサを組み込み、その歪センサで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
【０００６】
特許文献２に記載の電動ブレーキ装置も、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部に一対の電極を埋め込み、歪みに応じて変化する電極間の電気抵抗を計測することで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
【０００７】
特許文献３に記載の電動ブレーキ装置も、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部材の内部に液圧室を設け、歪みに応じて変化する液圧室の圧力を液圧センサで測定することで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８７０６３号公報
【特許文献２】特開２００３−０１４０１８号公報
【特許文献３】特開２００４−２０４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、一般に、摩擦パッドとブレーキディスクの間には摩擦熱が生じ、その摩擦熱によって、摩擦パッドの周囲は高温にさらされる。
【００１０】
一方、特許文献１に記載の電動ブレーキ装置は、摩擦パッドの押圧力を検出するための歪センサが、キャリパボディのブリッジ部と対向片の接合位置に配置されている。そのため、歪センサが高温となり、センサ信号を処理する回路を歪センサの近くに配置することができず、センサ信号にノイズが入りやすいという問題があった。また、キャリパボディは、高温になったときに温度分布が不均一となって熱歪みを生じる。この熱歪みが誤差となるので、摩擦パッドの押圧力による歪みを高い精度で測定することが難しかった。
【００１１】
特許文献２に記載の電動ブレーキ装置も、摩擦パッドの押圧力を検出するための電極が、摩擦パッドを押圧する直動機構の直動部材に配置されているので、電極が高温となり、信号処理回路を電極の近くに配置することができず、信号にノイズが入りやすいという問題があった。また、電極を埋め込んだ直動部材が移動するので、電極までの配線を移動可能に設計する必要があり、コスト高であった。
【００１２】
特許文献３に記載の電動ブレーキ装置は、万一、液圧室の作動液が漏れて、エアが液圧室に混入した場合、液圧センサの出力が摩擦パッドの押圧力に対応しなくなるので、長期にわたって信頼性を確保するのが難しい。また、高い信頼性をもって液圧室の液密状態を確保しようとすると、コストが高くなるという問題があった。
【００１３】
この発明が解決しようとする課題は、摩擦パッドの押圧力を検出するためのセンサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくい電動ブレーキ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、電動モータで駆動される回転軸と、その回転軸の回転を直動部材の直線運動に変換する直動機構と、前記直動部材を軸方向にスライド可能に収容する収容孔が設けられたキャリパボディと、前記直動部材の軸方向前端に配置された摩擦パッドとを有し、前記直動部材で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付ける電動ブレーキ装置において、前記直動部材で摩擦パッドを押圧したときに直動部材に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材を直動部材の軸方向後方に設け、その反力受け部材の変位を測定する変位センサを設けた構成を採用した。
【００１５】
このようにすると、変位センサの位置が、直動機構の直動部材ではなく、直動部材に作用する反力を受け止める部分に配置されているので、摩擦パッドから変位センサまでの距離が長くとれる。そのため、変位センサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくく、高い精度で摩擦パッドの押圧力を検出することが可能である。
【００１６】
前記収容孔の内周の前記直動部材のスライドする部分よりも軸方向後方に円周溝を設け、その円周溝に、前記反力受け部材の軸方向後方への移動を規制する止め輪を装着することができる。この場合、止め輪で前記反力受け部材の移動を直接規制するようにしてもよいが、前記止め輪と前記反力受け部材の間に弾性部材を挟み込み、その弾性部材を介して反力受け部材の移動を規制すると好ましい。このようにすると、直動部材に作用する軸方向後方への反力を反力受け部材で受け止めたときに、反力受け部材自体の歪みにより反力受け部材が変位するだけでなく、弾性部材の変形によっても反力受け部材が変位するので、止め輪で前記反力受け部材を直接支持した場合よりも反力受け部材の変位が大きくなり、その結果、高い分解能で摩擦パッドの押圧力を検出することが可能となる。
【００１７】
前記弾性部材としては、コイルスプリングなどを用いることもできるが、前記止め輪の内径よりも径方向内側の位置で前記反力受け部材に当接する断面Ｌ字状の環状金属部材を用いると、短い軸方向長さで大きい軸方向荷重に対応することが可能となり、電動ブレーキ装置の軸方向長さを抑えて、省スペースを実現することができる。
【００１８】
また、直動部材に作用する反力を、前記止め輪で軸方向移動を規制された反力受け部材で受け止めたときに、反力受け部材は外径側よりも内径側の方が大きく変形する。そのため、変位センサは、反力受け部材の外径側部分ではなく、反力受け部材の最内径側部分の軸方向変位を測定するように取り付けると、より高い精度で摩擦パッドの押圧力を検出することが可能となる。ここで、変位センサは、半径方向に延びる帯板状の部材などに取り付けてもよいが、前記反力受け部材の軸方向後方に前記回転軸が貫通するリング状のセンサ取付板を固定し、そのセンサ取付板に前記変位センサを取り付けると好ましい。このようにすると、リング状のセンサ取付板は剛性が高く、変位センサの振動が抑えられるので、変位センサの検出精度が安定する。
【００１９】
前記変位センサとしては、例えば光学センサを用いることができる。この場合、塵や潤滑油で光学センサの検出部が汚れるのを防止するために、光学センサと前記反力受け部材の間の空間を前記反力受け部材の変位に応じて変形する柔軟部材で覆うと好ましい。このようにすると、光学センサの検出精度を長期にわたって維持することが可能となる。
【００２０】
また、前記変位センサとしては、磁気式センサ、渦電流式センサ、静電容量式センサのいずれかを用いてもよい。これらのセンサは塵や潤滑油の影響を受けにくく、低コストでセンサの信頼性を維持することが可能である。
【００２１】
軸方向に直交する方向を磁化方向とする複数の永久磁石をＮ極とＳ極が軸方向に隣り合うように配置して前記反力受け部材に固定し、軸方向に隣り合う前記Ｎ極とＳ極の境目の近傍に前記変位センサとして磁気センサを設けることができる。このようにすると、変位センサの出力信号は反力受け部材の軸方向変位に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の変位に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、外部振動の影響を受けにくく、安定した精度でアクチュエータの軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００２２】
前記直動機構としては、前記回転軸の外径面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し、軸方向移動を規制されたキャリヤと、前記複数の遊星ローラを囲むように配置された前記直動部材としての外輪部材と、その外輪部材の内径面に設けられた螺旋凸条と、その螺旋凸条と係合するように前記各遊星ローラの外径面に設けられた螺旋溝または円周溝とからなる構成のものを採用することができる。ここで、前記直動部材としての外輪部材が摩擦パッドを軸方向前方に押圧するとき、外輪部材に作用する軸方向後方への反力は、遊星ローラとキャリヤを介して反力受け部材で受け止められる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の電動ブレーキ装置は、変位センサの位置が、直動機構の直動部材ではなく、直動部材に作用する反力を受け止める部分に配置されているので、摩擦パッドから変位センサまでの距離が長く、変位センサの周囲が高温になりにくい。そのため、高い精度で摩擦パッドの押圧力を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施形態の電動ブレーキ装置を示す断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１の電動式直動アクチュエータ近傍の拡大断面図
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図
【図５】図１の電動ブレーキ装置の変形例を示す断面図
【図６】直動機構としてボールねじ機構を採用した例を示す電動ブレーキ装置の拡大断面図
【図７】直動機構としてボールランプ機構を採用した例を示す電動ブレーキ装置の拡大断面図
【図８】図７のVIII−VIII線に沿った断面図
【図９】（ａ）は図７に示すボールと傾斜溝の関係を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から回転ディスクと直動ディスクが相対回転して両ディスクの間隔が拡大した状態を示す図
【図１０】図３に示す変位センサの他の例を示す図
【図１１】図１０の変位センサ近傍の拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に、この発明の実施形態の電動ブレーキ装置１を示す。この電動ブレーキ装置１は、
車輪と一体に回転するブレーキディスク２を間に挟んで対向する対向片３，４をブリッジ５で連結した形状のキャリパボディ６と、対向片３に組み付けられた電動式直動アクチュエータ７と、左右一対の摩擦パッド８，９とからなる。
【００２６】
摩擦パッド８は、対向片３とブレーキディスク２の間に設けられており、キャリパボディ６に取り付けられたパッドピン（図示せず）でブレーキディスク２の軸方向に移動可能に支持されている。他方の摩擦パッド９は反対側の対向片４に取り付けられている。キャリパボディ６は、スライドピンＰ（図２参照）でブレーキディスク２の軸方向にスライド可能に支持されている。
【００２７】
図１に示すように、電動式直動アクチュエータ７は、電動モータ１０で駆動される回転軸１１と、複数の遊星ローラ１２と、これらの遊星ローラ１２を囲むように配置された外輪部材１３と、遊星ローラ１２を保持するキャリヤ１４と、外輪部材１３の軸方向後方に配置された反力受け部材１５とを有する。
【００２８】
回転軸１１と電動モータ１０は平行に配置されている。図２に示すように、回転軸１１に固定された歯車１６と、電動モータ１０の出力軸１７に固定された歯車１８が中間歯車１９を介して噛み合っており、電動モータ１０の出力軸１７の回転が、歯車１８、中間歯車１９、歯車１６を順に介して回転軸１１に伝達するようになっている。歯車１６と中間歯車１９と歯車１８は、図１に示すように、対向片３に取り付けられた蓋２０で覆われている。
【００２９】
図３に示すように、外輪部材１３の内径面と回転軸１１の外径面の間に遊星ローラ１２が組み込まれている。遊星ローラ１２は、回転軸１１の外径面に転がり接触しており、回転軸１１が回転したときに遊星ローラ１２と回転軸１１の間の摩擦によって遊星ローラ１２も回転するようになっている。図４に示すように、遊星ローラ１２は、周方向に一定の間隔をおいて複数設けられている。
【００３０】
図３に示すように、各遊星ローラ１２は、キャリヤ１４で自転可能かつ公転可能に保持されている。キャリヤ１４は、遊星ローラ１２を回転可能に支持するキャリヤピン１４Ａと、その各キャリヤピン１４Ａの軸方向前端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤプレート１４Ｃと、各キャリヤピン１４Ａの軸方向後端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤ本体１４Ｂとからなる。キャリヤプレート１４Ｃとキャリヤ本体１４Ｂは遊星ローラ１２を間に軸方向に対向しており、周方向に隣り合う遊星ローラ１２の間に配置された連結棒２１を介して連結されている。キャリヤ本体１４Ｂは、滑り軸受２２を介して回転軸１１に支持され、回転軸１１に対して相対回転可能となっている。
【００３１】
各キャリヤピン１４Ａは、周方向に間隔をおいて配置された複数のキャリヤピン１４Ａに外接するように装着された縮径リングばね２３で径方向内方に付勢されている。この縮径リングばね２３の付勢力によって、遊星ローラ１２の外径面は回転軸１１の外径面に押さえ付けられ、回転軸１１と遊星ローラ１２の間の滑りが防止されている。縮径リングばね２３の付勢力を遊星ローラ１２の軸方向全長にわたって作用させるため、キャリヤピン１４Ａの両端に縮径リングばね２３，２３が設けられている。
【００３２】
外輪部材１３は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔２４内に収容され、その収容孔２４内を軸方向にスライド可能となっている。外輪部材１３の軸方向前端には摩擦パッド８が配置され、その摩擦パッド８の背面に係合凸部２５が形成されている。係合凸部２５は外輪部材１３の軸方向前端に形成された係合凹部２６に係合し、その係合によって外輪部材１３を回り止めしている。したがって、外輪部材１３は、キャリパボディ６に対して回り止めされかつ軸方向に移動可能な状態となっている。
【００３３】
外輪部材１３の軸方向前側の開口は、シール部材２７で塞がれている。シール部材２７は金属製の薄板をプレス成形して形成され、外輪部材１３内に締め代をもって挿入して固定されている。
【００３４】
外輪部材１３の内径面には螺旋凸条２８が設けられ、遊星ローラ１２の外径面には、螺旋凸条２８に係合する螺旋溝２９が設けられている。螺旋凸条２８と螺旋溝２９はリード角が異なっており、遊星ローラ１２が回転したときに、外輪部材１３の螺旋凸条２８が螺旋溝２９に案内されて、外輪部材１３が軸方向に移動するようになっている。この実施形態では遊星ローラ１２の外周に螺旋溝２９を設けているが、螺旋溝２９のかわりにリード角が０度の円周溝を設けてもよい。
【００３５】
収容孔２４の内周には、外輪部材１３のスライドする部分よりも軸方向後方に円周溝３０が設けられ、この円周溝３０に止め輪３１が装着されている。止め輪３１は、円弧状に分割された複数の分割体を組み合わせて形成され、環状のリテーナ３２で径方向移動を規制することにより円周溝３０内に保持されている。
【００３６】
反力受け部材１５は、回転軸１１が貫通するリング状に形成されており、その外周縁を止め輪３１で係止することによって軸方向後方への移動が規制されている。そして、この反力受け部材１５は、スラスト軸受３３と間座３４とを介してキャリヤ本体１４Ｂを軸方向に支持することで、キャリヤ１４の軸方向後方への移動を規制している。反力受け部材１５とキャリヤ１４の間に組み込まれたスラスト軸受３３は、キャリヤ１４の回転が反力受け部材１５に伝達するのを遮断している。
【００３７】
また、キャリヤ１４は、回転軸１１の軸方向前端に装着された止め輪３５で軸方向前方への移動も規制されている。したがって、キャリヤ１４は、軸方向前方と軸方向後方の移動がいずれも規制され、キャリヤ１４に保持された遊星ローラ１２も軸方向移動が規制された状態となっている。
【００３８】
遊星ローラ１２とキャリヤ本体１４Ｂの間にはスラスト軸受３６が組み込まれている。このスラスト軸受３６は、外輪部材１３で摩擦パッド８を押圧するときに遊星ローラ１２の自転がキャリヤ本体１４Ｂに伝達するのは遮断し、外輪部材１３から遊星ローラ１２に伝達した軸方向後方への反力はキャリヤ１４に伝達する。キャリヤ１４に伝達した反力は、間座３４とスラスト軸受３３を介して上記反力受け部材１５で受け止められる。
【００３９】
反力受け部材１５の軸方向後方には、回転軸１１が貫通するリング状のセンサ取付板３７が固定されている。この固定は、例えば、対向片３と蓋２０の間にセンサ取付板３７を挟み込むことによって行うことができる。センサ取付板３７には、反力受け部材１５の最内径側部分１５ａの軸方向変位を測定するように変位センサ３８が取り付けられている。変位センサ３８としては、光学センサ、磁気式センサ、渦電流式センサ、静電容量式センサなどを用いることができる。反力受け部材１５の最内径側部分１５ａは筒状に形成されており、その内径側に組み込まれた転がり軸受３９を介して回転軸１１を回転可能に支持している。
【００４０】
次に電動ブレーキ装置１の動作例を説明する。
【００４１】
電動モータ１０を作動させると、回転軸１１が回転し、遊星ローラ１２がキャリヤピン１４Ａを中心に自転しながら回転軸１１を中心に公転する。このとき螺旋凸条２８と螺旋溝２９の係合によって外輪部材１３と遊星ローラ１２が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ１２はキャリヤ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１２は軸方向に移動せず、外輪部材１３が軸方向に移動する。このようにして、電動ブレーキ装置１は、電動モータ１０で駆動される回転軸１１の回転を外輪部材１３の軸方向移動に変換し、その外輪部材１３で摩擦パッド８を押圧してブレーキディスク２に押さえ付けることによって制動力を発生する。
【００４２】
ここで、外輪部材１３が摩擦パッド８を押圧するとき、外輪部材１３には軸方向後方への反力が作用し、その反力は、遊星ローラ１２、スラスト軸受３６、間座３４、スラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１５は軸方向に変形し、その変形による反力受け部材１５の軸方向の変位が変位センサ３８で測定される。この反力受け部材１５の変位の大きさは、摩擦パッド８の押圧力に対応している。そのため、変位センサ３８の出力信号に基づいて電動ブレーキ装置１の制動力の大きさを求めることができ、変位センサ３８の出力信号を用いて電動ブレーキ装置１の制動力を制御することができる。
【００４３】
ところで、摩擦パッド８を押圧してブレーキディスク２に押さえ付けたとき、摩擦パッド８とブレーキディスク２の間に摩擦熱が生じ、その摩擦熱によって、摩擦パッド８の周囲は高温にさらされる。そのため、摩擦パッド８の押圧力を検出するためのセンサを、キャリパボディ６のブリッジ５や、電動式直動アクチュエータ７の直動部材（すなわち外輪部材１３）に配置すれば、センサが高温となり、センサ信号を処理する回路を歪センサの近くに配置することができず、センサ信号にノイズが入りやすいという問題が生じる。
【００４４】
これに対し、上記電動ブレーキ装置１は、摩擦パッド８の押圧力を検出するための変位センサ３８を、電動式直動アクチュエータ７の直動部材（外輪部材１３）ではなく、直動部材に作用する反力を受け止める部分（反力受け部材１５）に配置しているので、摩擦パッド８から変位センサ３８までの距離が長く、変位センサ３８の周囲が高温になりにくい。そのため、高い精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能である。
【００４５】
また、上記電動ブレーキ装置１は、キャリヤ１４から反力受け部材１５への回転の伝達がスラスト軸受３３で遮断され、スラスト荷重だけが反力受け部材１５に伝達されるので、反力受け部材１５の変位量が安定しており、高い精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能である。
【００４６】
また、外輪部材１３に作用する反力を反力受け部材１５で受け止めたときに、反力受け部材１５は外径側よりも内径側の方が大きく変形する。そのため、変位センサ３８は、反力受け部材１５の外径側部分ではなく、上記実施形態で示すように反力受け部材１５の最内径側部分１５ａの軸方向変位を測定するように取り付けると、高い精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。ここで、変位センサ３８を取り付ける部材は、半径方向に延びる帯板状のものなどを採用することも可能であるが、上記実施形態で示すように、リング状のセンサ取付板３７を採用すると好ましい。このようにすると、リング状のセンサ取付板３７は剛性が高く、変位センサ３８の振動が抑えられるので、変位センサ３８の検出精度が安定する。
【００４７】
変位センサ３８として光学センサを用いる場合、塵や潤滑油で光学センサの検出部が汚れるのを防止するために、変位センサ３８と反力受け部材１５の間の空間を反力受け部材１５の変位に応じて変形する柔軟部材（図示せず）で覆うと好ましい。このようにすると、変位センサ３８の検出精度を長期にわたって維持することが可能となる。
【００４８】
上記実施形態に示すように、反力受け部材１５の移動を止め輪３１で直接規制するようにしてもよいが、図５に示すように、止め輪３１と反力受け部材１５の間に弾性部材４０を挟み込み、その弾性部材４０を介して反力受け部材１５の移動を規制するようにしてもよい。このようにすると、外輪部材１３に作用する軸方向後方への反力を反力受け部材１５で受け止めたときに、反力受け部材１５自体の歪みにより反力受け部材１５が変位するだけでなく、弾性部材４０の変形によっても反力受け部材１５が変位するので、止め輪３１で反力受け部材１５を直接支持した場合よりも反力受け部材１５の変位が大きくなり、その結果、高い分解能で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能となる。
【００４９】
ここで、弾性部材４０としては、コイルスプリングなどを用いることもできるが、図に示すように、止め輪３１の内径よりも径方向内側の位置で反力受け部材１５に当接する断面Ｌ字状の環状金属部材を採用することができる。このようにすると、短い軸方向長さで大きい軸方向荷重に対応することが可能となり、電動ブレーキ装置の軸方向長さを抑えて、省スペースを実現することができる。
【００５０】
上記実施形態では、回転軸１１の回転を直動部材の直線運動に変換する直動機構として、回転軸１１の外径面に転がり接触する複数の遊星ローラ１２と、遊星ローラ１２を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ１４と、複数の遊星ローラ１２を囲むように配置された直動部材としての外輪部材１３と、外輪部材１３の内径面に設けられた螺旋凸条２８と、螺旋凸条２８と係合するように各遊星ローラ１２の外径面に設けられた螺旋溝２９または円周溝とからなる遊星ローラ機構を例に挙げて説明したが、この発明は、他の構成の直動機構を採用した電動ブレーキ装置にも同様に適用することができる。
【００５１】
例えば、直動機構としてボールねじ機構を採用した電動ブレーキ装置の例を図６に示す。以下、上記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。
【００５２】
図６において、電動式直動アクチュエータは、回転軸１１と、回転軸１１と一体に設けられたねじ軸５０と、ねじ軸５０を囲むように設けられたナット５１と、ねじ軸５０の外周に形成されたねじ溝５２とナット５１の内周に形成されたねじ溝５３の間に組み込まれた複数のボール５４と、ナット５１のねじ溝５３の終点から始点にボール５４を戻す図示しないリターンチューブと、ナット５１の軸方向後方に配置された反力受け部材１５とを有する。
【００５３】
ナット５１は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔２４内に、キャリパボディ６に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。ねじ軸５０の軸方向後端にはねじ軸５０と一体に回転する間座３４が設けられ、その間座３４がスラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で支持されている。ここで、反力受け部材１５は、間座３４とスラスト軸受３３とねじ軸５０とを介してナット５１を軸方向に支持することでナット５１の軸方向後方への移動を規制している。
【００５４】
この電動式直動アクチュエータは、回転軸１１を回転させることによって、ねじ軸５０とナット５１を相対回転させて、ナット５１を軸方向前方に移動させることができる。このとき、ねじ軸５０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座３４、スラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１５は軸方向に変形し、その変形による反力受け部材１５の軸方向の変位が変位センサ３８で測定され、この変位センサ３８の出力信号に基づいて、摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。
【００５５】
例えば、直動機構としてボールランプ機構を採用した電動ブレーキ装置を適用した例を図７に示す。
【００５６】
図７において、電動式直動アクチュエータは、回転軸１１と、回転軸の外周に回り止めされた回転ディスク６０と、回転ディスク６０の軸方向前方に対向して配置された直動ディスク６１と、回転ディスク６０と直動ディスク６１の間に挟まれた複数のボール６２と、直動ディスク６１の軸方向後方に配置された反力受け部材１５とを有する。
【００５７】
直動ディスク６１は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔２４内に、キャリパボディ６に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。回転ディスク６０の軸方向後端には回転ディスク６０と一体に回転する間座３４が設けられ、その間座３４がスラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で支持されている。ここで、反力受け部材１５は、間座３４とスラスト軸受３３とを介して回転ディスク６０を軸方向に支持することで回転ディスク６０の軸方向後方への移動を規制している。
【００５８】
図７、図８に示すように、回転ディスク６０の直動ディスク６１に対する対向面６０ａには、周方向の一方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝６３が形成され、直動ディスク６１の回転ディスク６０に対する対向面６１ａには、周方向の他方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝６４が形成されている。図９（ａ）に示すように、ボール６２は、回転ディスク６０の傾斜溝６３と直動ディスク６１の傾斜溝６４の間に組み込まれており、図９（ｂ）に示すように、直動ディスク６１に対して回転ディスク６０が相対回転すると、傾斜溝６３，６４内をボール６２が転動して、回転ディスク６０と直動ディスク６１の間隔が拡大するようになっている。
【００５９】
この電動式直動アクチュエータは、回転軸１１を回転させることによって、直動ディスク６１と回転ディスク６０を相対回転させて、直動ディスク６１を軸方向前方に移動させることができる。このとき、回転ディスク６０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座３４、スラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１５は軸方向に変形し、その変形による反力受け部材１５の軸方向の変位が変位センサ３８で測定され、この変位センサ３８の出力信号に基づいて、摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。
【００６０】
また、変位センサ３８として磁気センサを採用する場合、図１０、図１１に示すように、軸方向に直交する方向を磁化方向とする２個の永久磁石７０をＮ極とＳ極が軸方向に隣り合うように配置して反力受け部材１５に固定し、軸方向に隣り合うＮ極とＳ極の境目の近傍に変位センサ３８を設けることができる。このようにすると、変位センサ３８の出力信号は反力受け部材１５の軸方向変位に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の変位に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能となる。
【００６１】
図１１において、永久磁石７０は、円環板状の反力受け部材１５の内径側部分から軸方向後方に延びる筒部７１の外径面７２に固定されている。センサ取付板３７には、外径面７２と半径方向に対向する内径面７３が形成され、この内径面７３に変位センサ３８が固定されている。
【符号の説明】
【００６２】
１ 電動ブレーキ装置
２ ブレーキディスク
６ キャリパボディ
８ 摩擦パッド
１０ 電動モータ
１１ 回転軸
１２ 遊星ローラ
１３ 外輪部材
１４ キャリヤ
１５ 反力受け部材
１５ａ 最内径側部分
２４ 収容孔
２８ 螺旋凸条
２９ 螺旋溝
３０ 円周溝
３１ 止め輪
３３ スラスト軸受
３７ センサ取付板
３８ 変位センサ
４０ 弾性部材
７０ 永久磁石
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車などに使用される電動ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ブレーキ装置として、摩擦パッドを油圧シリンダで駆動してブレーキディスクを押圧する油圧ブレーキ装置が採用されてきたが、近年、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のブレーキ制御の導入に伴い、油圧回路を使用しない電動ブレーキ装置が注目されている。
【０００３】
電動ブレーキ装置は、電動モータで駆動する回転軸の回転を直線運動に変換し、その直動機構の直動部材で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付けるものである。そして、電動ブレーキ装置においては、制動力を所望の大きさに制御するために、摩擦パッドの押圧力を検出するセンサを組み込むことが多い。
【０００４】
このように摩擦パッドの押圧力を検出するセンサを組み込んだ電動ブレーキ装置として、例えば特許文献１〜３に記載のものが知られている。
【０００５】
特許文献１に記載の電動ブレーキ装置は、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部材で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付ける。そして、キャリパボディのブリッジ部と対向片の接合位置に歪センサを組み込み、その歪センサで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
【０００６】
特許文献２に記載の電動ブレーキ装置も、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部に一対の電極を埋め込み、歪みに応じて変化する電極間の電気抵抗を計測することで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
【０００７】
特許文献３に記載の電動ブレーキ装置も、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部材の内部に液圧室を設け、歪みに応じて変化する液圧室の圧力を液圧センサで測定することで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８７０６３号公報
【特許文献２】特開２００３−０１４０１８号公報
【特許文献３】特開２００４−２０４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、一般に、摩擦パッドとブレーキディスクの間には摩擦熱が生じ、その摩擦熱によって、摩擦パッドの周囲は高温にさらされる。
【００１０】
一方、特許文献１に記載の電動ブレーキ装置は、摩擦パッドの押圧力を検出するための歪センサが、キャリパボディのブリッジ部と対向片の接合位置に配置されている。そのため、歪センサが高温となり、センサ信号を処理する回路を歪センサの近くに配置することができず、センサ信号にノイズが入りやすいという問題があった。また、キャリパボディは、高温になったときに温度分布が不均一となって熱歪みを生じる。この熱歪みが誤差となるので、摩擦パッドの押圧力による歪みを高い精度で測定することが難しかった。
【００１１】
特許文献２に記載の電動ブレーキ装置も、摩擦パッドの押圧力を検出するための電極が、摩擦パッドを押圧する直動機構の直動部材に配置されているので、電極が高温となり、信号処理回路を電極の近くに配置することができず、信号にノイズが入りやすいという問題があった。また、電極を埋め込んだ直動部材が移動するので、電極までの配線を移動可能に設計する必要があり、コスト高であった。
【００１２】
特許文献３に記載の電動ブレーキ装置は、万一、液圧室の作動液が漏れて、エアが液圧室に混入した場合、液圧センサの出力が摩擦パッドの押圧力に対応しなくなるので、長期にわたって信頼性を確保するのが難しい。また、高い信頼性をもって液圧室の液密状態を確保しようとすると、コストが高くなるという問題があった。
【００１３】
この発明が解決しようとする課題は、摩擦パッドの押圧力を検出するためのセンサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくい電動ブレーキ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、電動モータで駆動される回転軸と、その回転軸の回転を直動部材の直線運動に変換する直動機構と、前記直動部材を軸方向にスライド可能に収容する収容孔が設けられたキャリパボディと、前記直動部材の軸方向前端に配置された摩擦パッドとを有し、前記直動部材で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付ける電動ブレーキ装置において、前記直動部材で摩擦パッドを押圧したときに直動部材に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材を直動部材の軸方向後方に設け、その反力受け部材の変位を測定する変位センサを設けた構成を採用した。
【００１５】
このようにすると、変位センサの位置が、直動機構の直動部材ではなく、直動部材に作用する反力を受け止める部分に配置されているので、摩擦パッドから変位センサまでの距離が長くとれる。そのため、変位センサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくく、高い精度で摩擦パッドの押圧力を検出することが可能である。
【００１６】
前記収容孔の内周の前記直動部材のスライドする部分よりも軸方向後方に円周溝を設け、その円周溝に、前記反力受け部材の軸方向後方への移動を規制する止め輪を装着することができる。この場合、止め輪で前記反力受け部材の移動を直接規制するようにしてもよいが、前記止め輪と前記反力受け部材の間に弾性部材を挟み込み、その弾性部材を介して反力受け部材の移動を規制すると好ましい。このようにすると、直動部材に作用する軸方向後方への反力を反力受け部材で受け止めたときに、反力受け部材自体の歪みにより反力受け部材が変位するだけでなく、弾性部材の変形によっても反力受け部材が変位するので、止め輪で前記反力受け部材を直接支持した場合よりも反力受け部材の変位が大きくなり、その結果、高い分解能で摩擦パッドの押圧力を検出することが可能となる。
【００１７】
前記弾性部材としては、コイルスプリングなどを用いることもできるが、前記止め輪の内径よりも径方向内側の位置で前記反力受け部材に当接する断面Ｌ字状の環状金属部材を用いると、短い軸方向長さで大きい軸方向荷重に対応することが可能となり、電動ブレーキ装置の軸方向長さを抑えて、省スペースを実現することができる。
【００１８】
また、直動部材に作用する反力を、前記止め輪で軸方向移動を規制された反力受け部材で受け止めたときに、反力受け部材は外径側よりも内径側の方が大きく変形する。そのため、変位センサは、反力受け部材の外径側部分ではなく、反力受け部材の最内径側部分の軸方向変位を測定するように取り付けると、より高い精度で摩擦パッドの押圧力を検出することが可能となる。ここで、変位センサは、半径方向に延びる帯板状の部材などに取り付けてもよいが、前記反力受け部材の軸方向後方に前記回転軸が貫通するリング状のセンサ取付板を固定し、そのセンサ取付板に前記変位センサを取り付けると好ましい。このようにすると、リング状のセンサ取付板は剛性が高く、変位センサの振動が抑えられるので、変位センサの検出精度が安定する。
【００１９】
前記変位センサとしては、例えば光学センサを用いることができる。この場合、塵や潤滑油で光学センサの検出部が汚れるのを防止するために、光学センサと前記反力受け部材の間の空間を前記反力受け部材の変位に応じて変形する柔軟部材で覆うと好ましい。このようにすると、光学センサの検出精度を長期にわたって維持することが可能となる。
【００２０】
また、前記変位センサとしては、磁気式センサ、渦電流式センサ、静電容量式センサのいずれかを用いてもよい。これらのセンサは塵や潤滑油の影響を受けにくく、低コストでセンサの信頼性を維持することが可能である。
【００２１】
軸方向に直交する方向を磁化方向とする複数の永久磁石をＮ極とＳ極が軸方向に隣り合うように配置して前記反力受け部材に固定し、軸方向に隣り合う前記Ｎ極とＳ極の境目の近傍に前記変位センサとして磁気センサを設けることができる。このようにすると、変位センサの出力信号は反力受け部材の軸方向変位に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の変位に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、外部振動の影響を受けにくく、安定した精度でアクチュエータの軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００２２】
前記直動機構としては、前記回転軸の外径面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し、軸方向移動を規制されたキャリヤと、前記複数の遊星ローラを囲むように配置された前記直動部材としての外輪部材と、その外輪部材の内径面に設けられた螺旋凸条と、その螺旋凸条と係合するように前記各遊星ローラの外径面に設けられた螺旋溝または円周溝とからなる構成のものを採用することができる。ここで、前記直動部材としての外輪部材が摩擦パッドを軸方向前方に押圧するとき、外輪部材に作用する軸方向後方への反力は、遊星ローラとキャリヤを介して反力受け部材で受け止められる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の電動ブレーキ装置は、変位センサの位置が、直動機構の直動部材ではなく、直動部材に作用する反力を受け止める部分に配置されているので、摩擦パッドから変位センサまでの距離が長く、変位センサの周囲が高温になりにくい。そのため、高い精度で摩擦パッドの押圧力を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施形態の電動ブレーキ装置を示す断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１の電動式直動アクチュエータ近傍の拡大断面図
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図
【図５】図１の電動ブレーキ装置の変形例を示す断面図
【図６】直動機構としてボールねじ機構を採用した例を示す電動ブレーキ装置の拡大断面図
【図７】直動機構としてボールランプ機構を採用した例を示す電動ブレーキ装置の拡大断面図
【図８】図７のVIII−VIII線に沿った断面図
【図９】（ａ）は図７に示すボールと傾斜溝の関係を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から回転ディスクと直動ディスクが相対回転して両ディスクの間隔が拡大した状態を示す図
【図１０】図３に示す変位センサの他の例を示す図
【図１１】図１０の変位センサ近傍の拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に、この発明の実施形態の電動ブレーキ装置１を示す。この電動ブレーキ装置１は、
車輪と一体に回転するブレーキディスク２を間に挟んで対向する対向片３，４をブリッジ５で連結した形状のキャリパボディ６と、対向片３に組み付けられた電動式直動アクチュエータ７と、左右一対の摩擦パッド８，９とからなる。
【００２６】
摩擦パッド８は、対向片３とブレーキディスク２の間に設けられており、キャリパボディ６に取り付けられたパッドピン（図示せず）でブレーキディスク２の軸方向に移動可能に支持されている。他方の摩擦パッド９は反対側の対向片４に取り付けられている。キャリパボディ６は、スライドピンＰ（図２参照）でブレーキディスク２の軸方向にスライド可能に支持されている。
【００２７】
図１に示すように、電動式直動アクチュエータ７は、電動モータ１０で駆動される回転軸１１と、複数の遊星ローラ１２と、これらの遊星ローラ１２を囲むように配置された外輪部材１３と、遊星ローラ１２を保持するキャリヤ１４と、外輪部材１３の軸方向後方に配置された反力受け部材１５とを有する。
【００２８】
回転軸１１と電動モータ１０は平行に配置されている。図２に示すように、回転軸１１に固定された歯車１６と、電動モータ１０の出力軸１７に固定された歯車１８が中間歯車１９を介して噛み合っており、電動モータ１０の出力軸１７の回転が、歯車１８、中間歯車１９、歯車１６を順に介して回転軸１１に伝達するようになっている。歯車１６と中間歯車１９と歯車１８は、図１に示すように、対向片３に取り付けられた蓋２０で覆われている。
【００２９】
図３に示すように、外輪部材１３の内径面と回転軸１１の外径面の間に遊星ローラ１２が組み込まれている。遊星ローラ１２は、回転軸１１の外径面に転がり接触しており、回転軸１１が回転したときに遊星ローラ１２と回転軸１１の間の摩擦によって遊星ローラ１２も回転するようになっている。図４に示すように、遊星ローラ１２は、周方向に一定の間隔をおいて複数設けられている。
【００３０】
図３に示すように、各遊星ローラ１２は、キャリヤ１４で自転可能かつ公転可能に保持されている。キャリヤ１４は、遊星ローラ１２を回転可能に支持するキャリヤピン１４Ａと、その各キャリヤピン１４Ａの軸方向前端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤプレート１４Ｃと、各キャリヤピン１４Ａの軸方向後端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤ本体１４Ｂとからなる。キャリヤプレート１４Ｃとキャリヤ本体１４Ｂは遊星ローラ１２を間に軸方向に対向しており、周方向に隣り合う遊星ローラ１２の間に配置された連結棒２１を介して連結されている。キャリヤ本体１４Ｂは、滑り軸受２２を介して回転軸１１に支持され、回転軸１１に対して相対回転可能となっている。
【００３１】
各キャリヤピン１４Ａは、周方向に間隔をおいて配置された複数のキャリヤピン１４Ａに外接するように装着された縮径リングばね２３で径方向内方に付勢されている。この縮径リングばね２３の付勢力によって、遊星ローラ１２の外径面は回転軸１１の外径面に押さえ付けられ、回転軸１１と遊星ローラ１２の間の滑りが防止されている。縮径リングばね２３の付勢力を遊星ローラ１２の軸方向全長にわたって作用させるため、キャリヤピン１４Ａの両端に縮径リングばね２３，２３が設けられている。
【００３２】
外輪部材１３は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔２４内に収容され、その収容孔２４内を軸方向にスライド可能となっている。外輪部材１３の軸方向前端には摩擦パッド８が配置され、その摩擦パッド８の背面に係合凸部２５が形成されている。係合凸部２５は外輪部材１３の軸方向前端に形成された係合凹部２６に係合し、その係合によって外輪部材１３を回り止めしている。したがって、外輪部材１３は、キャリパボディ６に対して回り止めされかつ軸方向に移動可能な状態となっている。
【００３３】
外輪部材１３の軸方向前側の開口は、シール部材２７で塞がれている。シール部材２７は金属製の薄板をプレス成形して形成され、外輪部材１３内に締め代をもって挿入して固定されている。
【００３４】
外輪部材１３の内径面には螺旋凸条２８が設けられ、遊星ローラ１２の外径面には、螺旋凸条２８に係合する螺旋溝２９が設けられている。螺旋凸条２８と螺旋溝２９はリード角が異なっており、遊星ローラ１２が回転したときに、外輪部材１３の螺旋凸条２８が螺旋溝２９に案内されて、外輪部材１３が軸方向に移動するようになっている。この実施形態では遊星ローラ１２の外周に螺旋溝２９を設けているが、螺旋溝２９のかわりにリード角が０度の円周溝を設けてもよい。
【００３５】
収容孔２４の内周には、外輪部材１３のスライドする部分よりも軸方向後方に円周溝３０が設けられ、この円周溝３０に止め輪３１が装着されている。止め輪３１は、円弧状に分割された複数の分割体を組み合わせて形成され、環状のリテーナ３２で径方向移動を規制することにより円周溝３０内に保持されている。
【００３６】
反力受け部材１５は、回転軸１１が貫通するリング状に形成されており、その外周縁を止め輪３１で係止することによって軸方向後方への移動が規制されている。そして、この反力受け部材１５は、スラスト軸受３３と間座３４とを介してキャリヤ本体１４Ｂを軸方向に支持することで、キャリヤ１４の軸方向後方への移動を規制している。反力受け部材１５とキャリヤ１４の間に組み込まれたスラスト軸受３３は、キャリヤ１４の回転が反力受け部材１５に伝達するのを遮断している。
【００３７】
また、キャリヤ１４は、回転軸１１の軸方向前端に装着された止め輪３５で軸方向前方への移動も規制されている。したがって、キャリヤ１４は、軸方向前方と軸方向後方の移動がいずれも規制され、キャリヤ１４に保持された遊星ローラ１２も軸方向移動が規制された状態となっている。
【００３８】
遊星ローラ１２とキャリヤ本体１４Ｂの間にはスラスト軸受３６が組み込まれている。このスラスト軸受３６は、外輪部材１３で摩擦パッド８を押圧するときに遊星ローラ１２の自転がキャリヤ本体１４Ｂに伝達するのは遮断し、外輪部材１３から遊星ローラ１２に伝達した軸方向後方への反力はキャリヤ１４に伝達する。キャリヤ１４に伝達した反力は、間座３４とスラスト軸受３３を介して上記反力受け部材１５で受け止められる。
【００３９】
反力受け部材１５の軸方向後方には、回転軸１１が貫通するリング状のセンサ取付板３７が固定されている。この固定は、例えば、対向片３と蓋２０の間にセンサ取付板３７を挟み込むことによって行うことができる。センサ取付板３７には、反力受け部材１５の最内径側部分１５ａの軸方向変位を測定するように変位センサ３８が取り付けられている。変位センサ３８としては、光学センサ、磁気式センサ、渦電流式センサ、静電容量式センサなどを用いることができる。反力受け部材１５の最内径側部分１５ａは筒状に形成されており、その内径側に組み込まれた転がり軸受３９を介して回転軸１１を回転可能に支持している。
【００４０】
次に電動ブレーキ装置１の動作例を説明する。
【００４１】
電動モータ１０を作動させると、回転軸１１が回転し、遊星ローラ１２がキャリヤピン１４Ａを中心に自転しながら回転軸１１を中心に公転する。このとき螺旋凸条２８と螺旋溝２９の係合によって外輪部材１３と遊星ローラ１２が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ１２はキャリヤ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１２は軸方向に移動せず、外輪部材１３が軸方向に移動する。このようにして、電動ブレーキ装置１は、電動モータ１０で駆動される回転軸１１の回転を外輪部材１３の軸方向移動に変換し、その外輪部材１３で摩擦パッド８を押圧してブレーキディスク２に押さえ付けることによって制動力を発生する。
【００４２】
ここで、外輪部材１３が摩擦パッド８を押圧するとき、外輪部材１３には軸方向後方への反力が作用し、その反力は、遊星ローラ１２、スラスト軸受３６、間座３４、スラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１５は軸方向に変形し、その変形による反力受け部材１５の軸方向の変位が変位センサ３８で測定される。この反力受け部材１５の変位の大きさは、摩擦パッド８の押圧力に対応している。そのため、変位センサ３８の出力信号に基づいて電動ブレーキ装置１の制動力の大きさを求めることができ、変位センサ３８の出力信号を用いて電動ブレーキ装置１の制動力を制御することができる。
【００４３】
ところで、摩擦パッド８を押圧してブレーキディスク２に押さえ付けたとき、摩擦パッド８とブレーキディスク２の間に摩擦熱が生じ、その摩擦熱によって、摩擦パッド８の周囲は高温にさらされる。そのため、摩擦パッド８の押圧力を検出するためのセンサを、キャリパボディ６のブリッジ５や、電動式直動アクチュエータ７の直動部材（すなわち外輪部材１３）に配置すれば、センサが高温となり、センサ信号を処理する回路を歪センサの近くに配置することができず、センサ信号にノイズが入りやすいという問題が生じる。
【００４４】
これに対し、上記電動ブレーキ装置１は、摩擦パッド８の押圧力を検出するための変位センサ３８を、電動式直動アクチュエータ７の直動部材（外輪部材１３）ではなく、直動部材に作用する反力を受け止める部分（反力受け部材１５）に配置しているので、摩擦パッド８から変位センサ３８までの距離が長く、変位センサ３８の周囲が高温になりにくい。そのため、高い精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能である。
【００４５】
また、上記電動ブレーキ装置１は、キャリヤ１４から反力受け部材１５への回転の伝達がスラスト軸受３３で遮断され、スラスト荷重だけが反力受け部材１５に伝達されるので、反力受け部材１５の変位量が安定しており、高い精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能である。
【００４６】
また、外輪部材１３に作用する反力を反力受け部材１５で受け止めたときに、反力受け部材１５は外径側よりも内径側の方が大きく変形する。そのため、変位センサ３８は、反力受け部材１５の外径側部分ではなく、上記実施形態で示すように反力受け部材１５の最内径側部分１５ａの軸方向変位を測定するように取り付けると、高い精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。ここで、変位センサ３８を取り付ける部材は、半径方向に延びる帯板状のものなどを採用することも可能であるが、上記実施形態で示すように、リング状のセンサ取付板３７を採用すると好ましい。このようにすると、リング状のセンサ取付板３７は剛性が高く、変位センサ３８の振動が抑えられるので、変位センサ３８の検出精度が安定する。
【００４７】
変位センサ３８として光学センサを用いる場合、塵や潤滑油で光学センサの検出部が汚れるのを防止するために、変位センサ３８と反力受け部材１５の間の空間を反力受け部材１５の変位に応じて変形する柔軟部材（図示せず）で覆うと好ましい。このようにすると、変位センサ３８の検出精度を長期にわたって維持することが可能となる。
【００４８】
上記実施形態に示すように、反力受け部材１５の移動を止め輪３１で直接規制するようにしてもよいが、図５に示すように、止め輪３１と反力受け部材１５の間に弾性部材４０を挟み込み、その弾性部材４０を介して反力受け部材１５の移動を規制するようにしてもよい。このようにすると、外輪部材１３に作用する軸方向後方への反力を反力受け部材１５で受け止めたときに、反力受け部材１５自体の歪みにより反力受け部材１５が変位するだけでなく、弾性部材４０の変形によっても反力受け部材１５が変位するので、止め輪３１で反力受け部材１５を直接支持した場合よりも反力受け部材１５の変位が大きくなり、その結果、高い分解能で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能となる。
【００４９】
ここで、弾性部材４０としては、コイルスプリングなどを用いることもできるが、図に示すように、止め輪３１の内径よりも径方向内側の位置で反力受け部材１５に当接する断面Ｌ字状の環状金属部材を採用することができる。このようにすると、短い軸方向長さで大きい軸方向荷重に対応することが可能となり、電動ブレーキ装置の軸方向長さを抑えて、省スペースを実現することができる。
【００５０】
上記実施形態では、回転軸１１の回転を直動部材の直線運動に変換する直動機構として、回転軸１１の外径面に転がり接触する複数の遊星ローラ１２と、遊星ローラ１２を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ１４と、複数の遊星ローラ１２を囲むように配置された直動部材としての外輪部材１３と、外輪部材１３の内径面に設けられた螺旋凸条２８と、螺旋凸条２８と係合するように各遊星ローラ１２の外径面に設けられた螺旋溝２９または円周溝とからなる遊星ローラ機構を例に挙げて説明したが、この発明は、他の構成の直動機構を採用した電動ブレーキ装置にも同様に適用することができる。
【００５１】
例えば、直動機構としてボールねじ機構を採用した電動ブレーキ装置の例を図６に示す。以下、上記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。
【００５２】
図６において、電動式直動アクチュエータは、回転軸１１と、回転軸１１と一体に設けられたねじ軸５０と、ねじ軸５０を囲むように設けられたナット５１と、ねじ軸５０の外周に形成されたねじ溝５２とナット５１の内周に形成されたねじ溝５３の間に組み込まれた複数のボール５４と、ナット５１のねじ溝５３の終点から始点にボール５４を戻す図示しないリターンチューブと、ナット５１の軸方向後方に配置された反力受け部材１５とを有する。
【００５３】
ナット５１は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔２４内に、キャリパボディ６に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。ねじ軸５０の軸方向後端にはねじ軸５０と一体に回転する間座３４が設けられ、その間座３４がスラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で支持されている。ここで、反力受け部材１５は、間座３４とスラスト軸受３３とねじ軸５０とを介してナット５１を軸方向に支持することでナット５１の軸方向後方への移動を規制している。
【００５４】
この電動式直動アクチュエータは、回転軸１１を回転させることによって、ねじ軸５０とナット５１を相対回転させて、ナット５１を軸方向前方に移動させることができる。このとき、ねじ軸５０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座３４、スラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１５は軸方向に変形し、その変形による反力受け部材１５の軸方向の変位が変位センサ３８で測定され、この変位センサ３８の出力信号に基づいて、摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。
【００５５】
例えば、直動機構としてボールランプ機構を採用した電動ブレーキ装置を適用した例を図７に示す。
【００５６】
図７において、電動式直動アクチュエータは、回転軸１１と、回転軸の外周に回り止めされた回転ディスク６０と、回転ディスク６０の軸方向前方に対向して配置された直動ディスク６１と、回転ディスク６０と直動ディスク６１の間に挟まれた複数のボール６２と、直動ディスク６１の軸方向後方に配置された反力受け部材１５とを有する。
【００５７】
直動ディスク６１は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔２４内に、キャリパボディ６に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。回転ディスク６０の軸方向後端には回転ディスク６０と一体に回転する間座３４が設けられ、その間座３４がスラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で支持されている。ここで、反力受け部材１５は、間座３４とスラスト軸受３３とを介して回転ディスク６０を軸方向に支持することで回転ディスク６０の軸方向後方への移動を規制している。
【００５８】
図７、図８に示すように、回転ディスク６０の直動ディスク６１に対する対向面６０ａには、周方向の一方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝６３が形成され、直動ディスク６１の回転ディスク６０に対する対向面６１ａには、周方向の他方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝６４が形成されている。図９（ａ）に示すように、ボール６２は、回転ディスク６０の傾斜溝６３と直動ディスク６１の傾斜溝６４の間に組み込まれており、図９（ｂ）に示すように、直動ディスク６１に対して回転ディスク６０が相対回転すると、傾斜溝６３，６４内をボール６２が転動して、回転ディスク６０と直動ディスク６１の間隔が拡大するようになっている。
【００５９】
この電動式直動アクチュエータは、回転軸１１を回転させることによって、直動ディスク６１と回転ディスク６０を相対回転させて、直動ディスク６１を軸方向前方に移動させることができる。このとき、回転ディスク６０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座３４、スラスト軸受３３を介して反力受け部材１５で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材１５は軸方向に変形し、その変形による反力受け部材１５の軸方向の変位が変位センサ３８で測定され、この変位センサ３８の出力信号に基づいて、摩擦パッド８の押圧力を検出することができる。
【００６０】
また、変位センサ３８として磁気センサを採用する場合、図１０、図１１に示すように、軸方向に直交する方向を磁化方向とする２個の永久磁石７０をＮ極とＳ極が軸方向に隣り合うように配置して反力受け部材１５に固定し、軸方向に隣り合うＮ極とＳ極の境目の近傍に変位センサ３８を設けることができる。このようにすると、変位センサ３８の出力信号は反力受け部材１５の軸方向変位に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の変位に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッド８の押圧力を検出することが可能となる。
【００６１】
図１１において、永久磁石７０は、円環板状の反力受け部材１５の内径側部分から軸方向後方に延びる筒部７１の外径面７２に固定されている。センサ取付板３７には、外径面７２と半径方向に対向する内径面７３が形成され、この内径面７３に変位センサ３８が固定されている。
【符号の説明】
【００６２】
１ 電動ブレーキ装置
２ ブレーキディスク
６ キャリパボディ
８ 摩擦パッド
１０ 電動モータ
１１ 回転軸
１２ 遊星ローラ
１３ 外輪部材
１４ キャリヤ
１５ 反力受け部材
１５ａ 最内径側部分
２４ 収容孔
２８ 螺旋凸条
２９ 螺旋溝
３０ 円周溝
３１ 止め輪
３３ スラスト軸受
３７ センサ取付板
３８ 変位センサ
４０ 弾性部材
７０ 永久磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ（１０）で駆動される回転軸（１１）と、その回転軸（１１）の回転を直動部材の直線運動に変換する直動機構と、前記直動部材を軸方向にスライド可能に収容する収容孔（２４）が設けられたキャリパボディ（６）と、前記直動部材の軸方向前端に配置された摩擦パッド（８）とを有し、前記直動部材で摩擦パッド（８）を押圧してブレーキディスク（２）に押さえ付ける電動ブレーキ装置において、
前記直動部材で摩擦パッド（８）を押圧したときに直動部材に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材（１５）を直動部材の軸方向後方に設け、その反力受け部材（１５）の変位を測定する変位センサ（３８）を設けたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項２】
前記収容孔（２４）の内周の前記直動部材（１３）のスライドする部分よりも軸方向後方に円周溝（３０）を設け、その円周溝（３０）に、前記反力受け部材（１５）の軸方向後方への移動を規制する止め輪（３１）を装着した請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
【請求項３】
前記止め輪（３１）と前記反力受け部材（１５）の間に弾性部材（４０）を挟み込んだ請求項２に記載の電動ブレーキ装置。
【請求項４】
前記弾性部材（４０）として、前記止め輪（３１）の内径よりも径方向内側の位置で前記反力受け部材（１５）に当接する断面Ｌ字状の環状金属部材を用いた請求項３に記載の電動ブレーキ装置。
【請求項５】
前記反力受け部材（１５）の最内径側部分（１５ａ）の軸方向変位を測定するように前記変位センサ（３８）を取り付けた請求項１から４のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項６】
前記反力受け部材（１５）の軸方向後方に前記回転軸（１１）が貫通するリング状のセンサ取付板（３７）を固定し、そのセンサ取付板（３７）に前記変位センサ（３８）を取り付けた請求項１から５のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項７】
前記変位センサ（３８）として光学センサを用いた請求項１から６のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項８】
前記光学センサと前記反力受け部材（１５）の間の空間を前記反力受け部材（１５）の変位に応じて変形する柔軟部材で覆った請求項７に記載の電動ブレーキ装置。
【請求項９】
前記変位センサ（３８）として磁気式センサ、渦電流式センサ、静電容量式センサのいずれかを用いた請求項１から６のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１０】
軸方向に直交する方向を磁化方向とする複数の永久磁石（７０）をＮ極とＳ極が軸方向に隣り合うように配置して前記反力受け部材（１５）に固定し、軸方向に隣り合う前記Ｎ極とＳ極の境目の近傍に前記変位センサ（３８）として磁気センサを設けた請求項１から６のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１１】
前記直動機構は、前記回転軸（１１）の外径面に転がり接触する複数の遊星ローラ（１２）と、その複数の遊星ローラ（１２）を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ（１４）と、前記複数の遊星ローラ（１２）を囲むように配置された前記直動部材としての外輪部材（１３）と、その外輪部材（１３）の内径面に設けられた螺旋凸条（２８）と、その螺旋凸条（２８）と係合するように前記各遊星ローラ（１２）の外径面に設けられた螺旋溝（２９）または円周溝とからなる請求項１から１０のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１】
電動モータ（１０）で駆動される回転軸（１１）と、その回転軸（１１）の回転を直動部材の直線運動に変換する直動機構と、前記直動部材を軸方向にスライド可能に収容する収容孔（２４）が設けられたキャリパボディ（６）と、前記直動部材の軸方向前端に配置された摩擦パッド（８）とを有し、前記直動部材で摩擦パッド（８）を押圧してブレーキディスク（２）に押さえ付ける電動ブレーキ装置において、
前記直動部材で摩擦パッド（８）を押圧したときに直動部材に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材（１５）を直動部材の軸方向後方に設け、その反力受け部材（１５）の変位を測定する変位センサ（３８）を設けたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項２】
前記収容孔（２４）の内周の前記直動部材（１３）のスライドする部分よりも軸方向後方に円周溝（３０）を設け、その円周溝（３０）に、前記反力受け部材（１５）の軸方向後方への移動を規制する止め輪（３１）を装着した請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
【請求項３】
前記止め輪（３１）と前記反力受け部材（１５）の間に弾性部材（４０）を挟み込んだ請求項２に記載の電動ブレーキ装置。
【請求項４】
前記弾性部材（４０）として、前記止め輪（３１）の内径よりも径方向内側の位置で前記反力受け部材（１５）に当接する断面Ｌ字状の環状金属部材を用いた請求項３に記載の電動ブレーキ装置。
【請求項５】
前記反力受け部材（１５）の最内径側部分（１５ａ）の軸方向変位を測定するように前記変位センサ（３８）を取り付けた請求項１から４のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項６】
前記反力受け部材（１５）の軸方向後方に前記回転軸（１１）が貫通するリング状のセンサ取付板（３７）を固定し、そのセンサ取付板（３７）に前記変位センサ（３８）を取り付けた請求項１から５のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項７】
前記変位センサ（３８）として光学センサを用いた請求項１から６のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項８】
前記光学センサと前記反力受け部材（１５）の間の空間を前記反力受け部材（１５）の変位に応じて変形する柔軟部材で覆った請求項７に記載の電動ブレーキ装置。
【請求項９】
前記変位センサ（３８）として磁気式センサ、渦電流式センサ、静電容量式センサのいずれかを用いた請求項１から６のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１０】
軸方向に直交する方向を磁化方向とする複数の永久磁石（７０）をＮ極とＳ極が軸方向に隣り合うように配置して前記反力受け部材（１５）に固定し、軸方向に隣り合う前記Ｎ極とＳ極の境目の近傍に前記変位センサ（３８）として磁気センサを設けた請求項１から６のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１１】
前記直動機構は、前記回転軸（１１）の外径面に転がり接触する複数の遊星ローラ（１２）と、その複数の遊星ローラ（１２）を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ（１４）と、前記複数の遊星ローラ（１２）を囲むように配置された前記直動部材としての外輪部材（１３）と、その外輪部材（１３）の内径面に設けられた螺旋凸条（２８）と、その螺旋凸条（２８）と係合するように前記各遊星ローラ（１２）の外径面に設けられた螺旋溝（２９）または円周溝とからなる請求項１から１０のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１５４４８２（Ｐ２０１２−１５４４８２Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６９５４（Ｐ２０１１−１８６９５４）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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