JP2020133693A - 動作変換機構、および、それを備えた電動ブレーキアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的効率，強度が高く、比較的低コストな動作変換機構を提供する。【解決手段】 雄ねじが形成された軸体４８と、その雄ねじと螺合する雌ねじが形成された筒体７８とを含んで構成され、それら軸体と筒体との一方の回転動作を他方の直動動作に変換する動作変換機構５０において、筒体に、それぞれに雌ねじが形成された２つの雌ねじ部７８ｂ，７８ｃを、雌ねじが形成されていない無ねじ部７８ｄを軸線方向において挟んで設ける。軸体の雄ねじと噛合する筒体の雌ねじの山数を比較的少なくしつつ、その噛合する雌ねじの山のうちで最も軸線方向において離間した２つのものの軸線方向距離を長くすることが可能となる。その結果、加工コストが比較的低く、比較的高効率，高強度な動作変換機構が実現する。本動作変換機構は、電動ブレーキアクチュエータに好適である。【選択図】 図６

Description

本発明は、回転動作を直動動作に変換する動作変換機構、および、その動作変換機構によって電動モータの回転動作がピストンの進退動作に変換され、そのピストンの前進によって、車輪とともに回転する回転体（例えば、ブレーキディスク）に摩擦部材を押し付けるように構成された電動ブレーキアクチュエータに関する。

ある部材の回転動作を別の部材の直動動作に変換する動作変換機構を備えた機器が、種々存在し、例えば、下記特許文献に示す電動ブレーキアクチュエータには、電動モータの回転動作を直動部材としてのピストンの直動動作に変換する機構が、備わっている。

特開２００９−１９７９５８号公報

上記特許文献に記載の電動ブレーキアクチュエータでは、ボールねじ機構によって構築される動作変換機構が採用されている。ボールねじ機構は比較的高価であり、そのことを考慮すれば、転動体を用いないねじ機構によって構築されるような動作変換機構を採用することが検討されている。そのような動作変換機構は、一般的には、雄ねじが形成されている軸体と、その雄ねじと螺合する雌ねじが形成された筒体とを含んで構成されており、軸体と筒体との傾きに起因する効率低下，強度低下に考慮すれば、筒体の長さを長くすることが望まれる。しかしながら、一般的に、筒体には、それの全長にわたって雌ねじが形成されていることから、筒体の長さを長くする場合、その雌ねじを形成するための加工が比較的困難なものとなり、当該動作変換機構の製造コストが高くなってしまうことになる。そして、そのような動作変換機構を採用する電動ブレーキアクチュエータも、高コストなものとなってしまうのである。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、比較的効率，強度が高く、比較的低コストな動作変換機構を提供すること、および、その動作変換機構を用いることにより、比較的効率，強度が高く、比較的低コストな電動ブレーキアクチュエータを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の動作変換機構は、雄ねじが形成された軸体と、その雄ねじと螺合する雌ねじが形成された筒体とを含んで構成され、それら軸体と筒体との一方の回転動作を他方の直動動作に変換する動作変換機構であって、筒体に、それぞれに上記雌ねじが形成された２つの雌ねじ部が、上記雌ねじが形成されていない無ねじ部を軸線方向において挟んで設けられたことを特徴とする。

また、本発明の電動ブレーキアクチュエータは、車輪とともに回転する回転体に摩擦部材を押し付けるための電動ブレーキアクチュエータであって、 a）前進することでその摩擦部材をその回転体に向かって押すピストンと、 b）電動モータと、 c）その電動モータによって上記軸体と筒体との一方が回転動作させられ、上記軸体と筒体との他方がそのピストンと係合してそのピストンを進退させるように構成されたことを特徴とする。

軸体の雄ねじの谷若しくは山と噛合する筒体の雌ねじの山若しくは谷の軸線方向における数を、噛合山数と定義すれば、本発明の動作変換機構は、噛合山数が比較的少なくても、軸体の雄ねじの谷と噛合する筒体の雌ねじの山のうちで最も軸線方向において離間した２つのものの軸線方向距離を長くすることが可能であり、筒体の雌ねじを形成するための加工の困難性を高めることなく、軸体と筒体との傾きを比較的小さくすることが可能となる。したがって、本発明の動作変換機構によれば、加工コストが比較的低く、比較的高効率，高強度な動作変換機構が実現する。そして、上記本発明の電動ブレーキアクチュエータによれば、上記本発明の動作変換機構を採用することで、比較的効率，強度が高く、比較的低コストな電動ブレーキアクチュエータが実現する。

実施例の動作変換機構を含んで構成された実施例の電動ブレーキアクチュエータが採用された電動ブレーキ装置を示す図である。 実施例の電動ブレーキアクチュエータの断面図である。 実施例の電動ブレーキアクチュエータを構成する減速機構を説明するための図である。 実施例の動作変換機構を構成する筒体としてのナットを示す斜視図である。 実施例の電動ブレーキアクチュエータが有するピストン傾動許容機構の作用を説明するための図である。 実施例の動作変換機構を説明するための一部断面図である。

本発明の動作変換機構では、上記効果を実質的に得るために、無ねじ部がある程度の軸線方向長さを有することが望ましい。具体的には、無ねじ部は、２つの雌ねじ部のうちの軸線方向長さにおいて短いものよりも長くされていることが望ましい。

ここで、当該動作変換機構に関して、軸線方向における一方の方向を第１方向と、第１方向と反対の方向を第２方向と定義する。この定義に従えば、本発明の動作変換機構は、例えば、軸体の第１方向側の部分と、筒体の第２方向側の部分とにおいて、回転トルクと軸方向力とが作用するように構成してもよい。言い換えれば、軸体の筒体から一方向に延び出す部分（以下、「軸体のトルク・軸力作用部」という場合がある）において、その軸体を回転させるためのトルクが付与されるとともにその軸体の軸線方向の移動を禁止すべく軸力が受け止められ、筒体の上記軸体のトルク・軸力作用部から遠い方の端部（以下、「筒体のトルク・軸力作用部」という場合がある）において、筒体の回転を禁止するためのトルクが受け止められるとともに軸力が外部に付与されるように構成することができ、また、筒体のトルク・軸力作用部において、その筒体を回転させるためのトルクが付与されるとともにその筒体の軸線方向の移動を禁止すべく軸力が受け止められ、上記軸体のトルク・軸力作用部において、軸体の回転を禁止するためのトルクが受け止められるとともに軸力が外部に付与されるように構成することができる。なお、以下、このような構成を、「トルク・軸力反対箇所作用構成」と言う場合があることとする。

上記トルク・軸力反対箇所作用構成を採用する場合、本発明の動作変換機構は、２つの雌ねじ部のうちの第１方向側に設けられたものが、第２方向側に設けられたものより、軸線方向長さにおいて長くされていることが望ましい。軸体の雄ねじと筒体の雌ねじとの間に作用する軸力は、後に説明するように、筒体の第１方向側の端部において最も高く、その端部から第２方向に向かって離れるにつれて小さくなる。そのことは、例えば、動作変換機構の小型化，高効率化を目的として軸体が細くされている場合に、顕著である。極端に言えば、筒体の第１方向側の部分に形成される雌ねじが、軸力の作用の殆どを受け持つことになり、筒体の第２方向側の部分に形成された雌ねじは、主に、軸体と筒体との互いの傾きを抑制するための役割を果たせばいいと考えることができるのである。以上のことに鑑み、２つの雌ねじ部のうちの第１方向側に設けられたものの噛合山数を相対的に多くし、第２方向側に設けられたものの噛合山数を相対的に少なくすることが望ましいのである。なお、筒体の上記第２方向側の部分の外周にフランジを設ければ、より効果的に、筒体に回転トルクを作用させることが可能となる。

本発明の動作変換機構は、雄ねじおよび雌ねじが多条ねじとされていてもよく、また、台形ねじとされてもよい。多条ねじ，台形ねじは、加工負荷が高いため、多条ねじ，台形ねじを採用する動作変換機構に本発明を適用すれば、加工コストを抑えるという効果が充分に発揮されることになる。

本発明の動作変換機構を用いた本発明の電動ブレーキアクチュエータは、上記軸体と筒体との他方と上記ピストンとが係合する部分に設けられてそのピストンの軸体と筒体との他方に対する傾動を許容するピストン傾動許容機構を備えることが望ましい。このピストン傾動許容機構によれば、例えば、上記摩擦部材の偏摩耗等によってピストンに対してラジアル力が作用した場合に、都合よく対処することが可能となる。なお、このピストン傾動許容機構は、例えば、上記軸体と筒体との他方と上記ピストンとを、それらの一方に設けられた凸球面と他方に設けられた凹球面とが互いに接触するように係合させることで、簡便に実現させることができる。

以下、本発明の実施例である動作変換機構、および、電動ブレーキアクチュエータを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［Ａ］電動ブレーキアクチュエータが採用されている電動ブレーキ装置
図１に示すように、実施例の電動ブレーキアクチュエータ１０（以下、単に「アクチュエータ１０」と略す場合がある）は、電動ブレーキ装置において、主要構成要素として採用されている。電動ブレーキ装置は、アクチュエータ１０を保持するブレーキキャリパ１２（以下、単に「キャリパ１２」と略す場合がある）と、車輪とともに回転する回転体としてのディスクロータ１４と、１対のブレーキパッド（以下、単に「パッド」と略す場合がある）１６ａ，１６ｂと、コントローラとしての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と言う場合がある）１８とを含んで構成されている。

キャリパ１２は、ディスクロータ１４を跨ぐようにして、車輪を回転可能に保持するキャリア（図示を省略する）に設けられたマウント（図示を省略する）に、軸線方向（図の左右方向）に移動可能に保持されている。パッド１６ａ，１６ｂは、軸線方向の移動が許容された状態で、ディスクロータ１４を挟むようにしてマウントに保持されている。パッド１６ａ，１６ｂの各々は、ディスクロータ１４に接触する側に位置する摩擦部材２６と、その摩擦部材２６を支持するバックアッププレート２８とを含んで構成されており、パッド１６ａ，１６ｂの各々の摩擦部材２６がディスクロータ１４に押し付けられるようになっている。ちなみに、パッド１６ａ，１６ｂ自体を摩擦部材と呼ぶこともできる。

便宜的に、図における左方を前方と、右方を後方として説明すれば、前方側のパッド１６ａは、キャリパ本体３０の前端部である爪部３２に支持されるようにされている。アクチュエータ１０は、キャリパ本体３０の後方側の部分に、当該アクチュエータ１０のハウジング４０が固定されるようにして保持されている。アクチュエータ１０は、ハウジング４０に進退可能に保持されたピストン４２を有し、そのピストン４２は、前進することによって、先端部、詳しくは、前端が、後方側のパッド１６ｂ、詳しくは、そのパッド１６ｂのバックアッププレート２８と係合する。そして、ピストン４２が、係合した状態でさらに前進することで、１対のパッド１６ａ，１６ｂは、ディスクロータ１４を挟み付ける。言い換えれば、各パッド１６ａ，１６ｂの摩擦部材２６がディスクロータ１４に押し付けられる。この押付けによって、ディスクロータ１４と摩擦部材２６との間の摩擦力に依存する車輪の回転に対する制動力、つまり、車両を減速，停止させるための制動力が発生させられるのである。

［Ｂ］電動ブレーキアクチュエータの基本構成
本発明の実施例としてのアクチュエータ１０は、図２に示すように、当該アクチュエータ１０の本体としての上述のハウジング４０，上述のピストン４２の他、駆動源としての電動モータ(３相のＤＣブラシレスモータである）４４，電動モータ４４の回転を減速させるための減速機構４６，その減速機構４６を介した電動モータ４４の回転によって回転させられる回転シャフト４８（「軸体」の一種である）を有してその回転シャフト４８の回転動作をピストン４２の進退動作（前進・後退動作）に変換する動作変換機構５０等を含んで構成されている。ちなみに、動作変換機構５０は、実施例の動作変換機構であり、簡単に言えば、電動モータ４４の回転動作をピストン４２の進退動作に変換するものと考えることができる。なお、以下の説明において、便宜的に、図の左方を前方，右方を後方と呼ぶこととする。

ハウジング４０は、詳しくは、概して円筒状の前方側ケース４０ａおよび後方側ケース４０ｂ，前方側ケース４０ａに前端部が支持されてピストン４２を内在させる内筒４０ｃ，前方側ケース４０ａの内周であって後方側ケース４０ｂの前端に支持された概して円環状の支持壁４０ｄ、後方側ケース４０ｂの後端部に固定保持された支持板４０ｅ等を含んで構成されている。

ピストン４２は、ピストンヘッド４２ａと、中空状のピストン筒４２ｂとを含んで構成されており、先端部を構成するピストンヘッド４２ａの前端において、バックアッププレート２８を介して、ブレーキパッド１６ｂの摩擦部材２６と係合する。本アクチュエータ１０は、主として前方側の部分が、電動モータ４４の回転駆動軸であるモータ軸（ロータ）として機能し、主として後方側の部分が、後に詳しく説明する減速機構４６の入力軸として機能する筒状体である中空シャフト５２を有している。つまり、電動モータ４４は、中空状のモータ軸が回転する型式のものと考えることができる。なお、以下の説明において、中空シャフト５２は、電動モータ４４のモータ軸と、電動モータ４４によって回転させられる減速機構４６の入力軸とが一体化されたものと考えることができ、端的には、中空シャフト５２自体が減速機構４６の入力軸と考えることも、逆に、中空シャフト５２自体が電動モータ４４のモータ軸と考えることもできる。ちなみに、電動モータ４４は、ハウジング４０の前方側ケース４０ａによってそれの内部に固定保持されたコイル４４ａと、それらコイル４４ａと対向するようにして中空シャフト５２の前方側の部分の外周に付設された磁石４４ｂとを含んで構成されている。

中空シャフト５２は、前方側の部分が内筒４０ｃを内在させるようにして配置されるとともに、２つのラジアル玉軸受５８，６０を介して、ハウジング４０に、当該アクチュエータ１０の中心軸線である軸線Ｌを中心とした回転が可能にかつ軸線Ｌの延びる方向である軸線方向に移動不能に支持されている。なお、モータ軸である中空シャフト５２とピストン４２との位置関係について言及すれば、ピストン４２の後端部が中空シャフト５２の内部に配置されている。なお、内筒４０ｃには、軸線方向に延びるようにして１対のスロット４０ｆが形成されており、ピストン４２に付設された１対のキー４２ｃが、それら１対のスロット４０とそれぞれ係合することで、ピストン４２は、ハウジング４０に対する軸線Ｌまわりの回転が禁止されつつ軸線方向の移動が許容されている。

回転シャフト４８は、モータ軸である中空シャフト５２の内部に、中空シャフト５２と同軸的に配設されており、互いに一体化された３つの部分、すなわち、減速機構４６の出力軸として機能する軸部４８ａ，軸部４８ａの前方側に位置して雄ねじが形成された雄ねじ部４８ｂ，軸部４８ａの後端部に設けられたフランジ部４８ｃを含んで構成されている。回転シャフト４８は、軸部４８ａにおいて、ころ（「ニードル」と呼ぶこともできる）６２を介して、中空シャフト５２の内周部に、軸線Ｌのまわりに回転可能に支持されている。

減速機構４６は、入力軸として機能する中空シャフト５２，軸部４８ａが出力軸として機能する回転シャフト４８の他に、ラジアル玉軸受６４を介して中空シャフト５２の後方側の部分に回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持されたプラネタリギヤ体６６を含んで構成されている。外周においてラジアル玉軸受６４を介してプラネタリギヤ体６６を支持している中空シャフト５２の後端部（以下、「偏心軸部５２ａ」と呼ぶ場合がある）は、外周面によって規定される軸線Ｌ’（以下、「偏心軸線Ｌ’」という場合がある）が、軸線Ｌに対して偏心量ΔＬだけ偏心している。したがって、プラネタリギヤ体６６は、偏心軸線Ｌ’を中心とした自転に加え、中空シャフト５２の軸線Ｌを中心とした回転に伴って、軸線Ｌを中心として公転するようにされているのである。

減速機構４６は、ハウジング４０の支持壁４０ｄに固定的に支持されたリングギヤ体６８をさらに含んで構成されている。図３（ａ）にも示すように、リングギヤ体６８には、第１内歯歯車７０が形成されており、プラネタリギヤ体６６の外周部には、自身の一部においてその第１内歯歯車７０の一部と噛合する第１外歯歯車７２が形成されている。また、図３（ｂ）にも示すように、プラネタリギヤ体６６の外周部には、第１外歯歯車７２と軸線方向に並ぶようにして第２内歯歯車７４が形成されており、回転シャフト４８のフランジ部４８ｃの外周部には、自身の一部において第２内歯歯車７４の一部と噛合する第２外歯歯車７６が形成されている。

第１内歯歯車７０の中心は軸線Ｌ上に、第１外歯歯車７２の中心は偏心軸線Ｌ’上に、それぞれ存在し、第２内歯歯車７４の中心は偏心軸線Ｌ’上に、第２外歯歯車７６の中心は軸線Ｌ上に、それぞれ存在することになる。第１内歯歯車７０と第１外歯歯車７２との噛合箇所は、第２内歯歯車７４と第２外歯歯車７６との噛合箇所に対して、軸線Ｌ若しくは偏心軸線Ｌ’を挟んで反対側、すなわち、周方向において１８０°ずれた位置（位相）となっている。つまり、減速機構４６は、第１内歯歯車７０とその第１内歯歯車７０に内接して噛合する第１外歯歯車７２とからなる第１内接式遊星歯車機構と、第２内歯歯車７４とその第２内歯歯車７４に内接して噛合する第２外歯歯車７６とからなる第２内接式遊星歯車機構とを含む差動減速装置とされているのである。

また、第１内歯歯車７０には、円弧歯形が、第１外歯歯車７２には、エピトロコイド平行曲線歯形が、それぞれ採用され、同様に、第２内歯歯車７４には、円弧歯形が、第２外歯歯車７６には、エピトロコイド平行曲線歯形が、それぞれ採用されている。したがって、減速機構４６は、サイクロイド減速機（「サイクロ減速機」と呼ばれることもある）として構成されているのである。したがって、本減速機構４６では、第１内歯歯車７０の歯数と第１外歯歯車７２の歯数とが１歯しか相違せず、また、第２内歯歯車７４の歯数と第２外歯歯車７６の歯数とが１歯しか相違しない機構が実現され、その結果、本減速機構４６は、高減速な減速機構、すなわち、入力軸である中空シャフト５２の回転数に対しての、出力軸である回転シャフト４８の回転数の比が相当に小さな減速機構とされており、かつ、円滑な減速を行い得る減速機構とされているのである。

図２に示すように、動作変換機構５０は、回転シャフト４８、詳しくは、回転シャフト４８の雄ねじ部４８ｂと、雄ねじ部４８ｂと螺合する筒体としてのナット７８とを含んで構成されている。雄ねじ部４８ｂに形成された雄ねじ、および、ナット７８に形成された雌ねじは、台形ねじであり、多条ねじ（本アクチュエータ１０では３条ねじ）である。ナット７８の前端部の外周にはフランジ７８ａが設けられている。図４に示すように、ナット７８のフランジ７８ａは、外周形状が六角形をなしており、ピストン４２のピストン筒４２ｂの後方部分に形成された有底六角穴４２ｄに挿入されるとともに、係止リング８４によって後方に抜け出すことが禁止されている。ピストン４２は、先に説明したように、ハウジング４０に対しての回転が禁止されているため、それらフランジ７８ａと有底六角穴４２ｄとの係合によって、ナット７８のハウジング４０に対する回転も禁止されている。なお、実施例であるこの動作変換機構５０については、後に詳しく説明する。

ナット７８の先端面８６、詳しくは、フランジ７８ａの前端面は、ピストン筒４２ｂの六角有底穴４２の底面である受面８８に当接させられており、それら互いに当接する当接面である先端面８６，受面８８を介して、ナット７８の前進力が、ピストン４２の前進力として伝達される。そのピストン４２の前進力は、すなわち、ピストン４２がブレーキパッド１６ａ，１６ｂの摩擦部材２６をディスクロータ１４に押し付ける力である押付力として機能する。

図５をも参照しつつ説明すれば、ナット７８の先端面８６，ピストン筒４２ｂの受面８８は、互いにぴったり合わさるようにされており、かつ、それら先端面８６，受面８８は、軸線Ｌ上の点Ｏを中心とした球面の一部となる面とされている。具体的には、ナット７８の先端面８６が凸球面とされ、ピストン筒４２ｂの受面８８が凹球面とされている。したがって、上記押付力の反力を受けている状態でピストン４２に径方向の力が作用した場合には、図５に示すように、受面８８がナット７８の先端面８６に沿って滑るように、ピストン４２は傾くことになる。本アクチュエータ１０は、そのような機能を発揮させるための機構として、それら、先端面８６，受面８８を含んで構成されるピストン傾動許容機構を有しているのである。

摩擦部材２６の偏摩耗や、車両の旋回等によるディスクロータ１４の傾き等により、制動力を発生させている際に、ピストン４２が径方向の力を受ける場合がある。このような場合において、上記ピストン傾動許容機構によって、ピストン４２は円滑な傾動が許容されることで、当該アクチュエータ１０への過度な負荷，負担が軽減されることになる。ちなみに、本アクチュエータ１０では、ナット７８に設けられた凸球面と、ピストン４２に設けられた凹球面とを互いに接触させるようにして係合することで、ピストン傾動許容機構が実現されていたが、ナット７８に凹球面を設け、ピストン４２に凸球面を設けることで、ピストン傾動許容機構を実現させてもよい。

回転シャフト４８は、後端部に設けられたフランジ部４８ｃにおいて、スラスト軸受、具体的には、スラスト玉軸受９０を介して、ハウジング４０に支持されている。詳しくは、スラスト玉軸受９０と支持板４０ｅとの間に上記押付力（軸力）を検出するための押付力センサ９２が配設されており、その押付力センサ９２をも介して、ハウジング４０の支持板４０ｅに支持されている。ちなみに、押付力センサ９２は、いわゆるロードセルであり、図では、詳しい構造については省略して示している。さらに、詳しく言えば、本アクチュエータ１０は、ステータ９６，ロータ９８，捩りばねである捩りコイルスプリング１００を含んで構成される後退トルク付与機構１０２を備えており、そのロータ９６が、スラスト玉軸受９０と回転シャフト４８のフランジ部４８ｃとの間に配設されている。ロータ９８とフランジ部４８ｃとの間には、僅かなクリアランスCLが存在しており（図２では、誇張して描かれている）、ピストン４２が前進して摩擦部材２６をディスクロータ１４に押し付けたときに、押付力の反力によって回転シャフト４８は僅かに後退し、フランジ部４８ｃとロータ９８の前端面９８ａとが接することでクリアランスCLが解消され、回転シャフト４８は、後端部において、すなわち、後端部に設けられたフランジ部４８ｃにおいて、スラスト玉軸受９０を介してハウジング４０に支持されることになる。

押付力が作用した状態では、回転シャフト４８とロータ９８とは一体的に回転する。詳しい説明は省略するが、捩じりコイルスプリング１００の一端はステータ９６に連結され、他端はロータ９８に連結されており、ピストン４２を前進させて制動力を増加させると、その増加につれて、捩りコイルスプリング１００は捩り増されることになる。この捩りコイルスプリング１００の弾性トルクによって、回転シャフト４８に、ピストン４２が後退する方向のトルクである後退トルクが付与されることになる。例えば、制動力を発生させている状態において電動モータ４４が作動しなくなるような電気的失陥が生じた場合、電動モータ４４の作動によってはピストン４２を後退させることができず、引摺現象を解消することができない場合があり得る。そのことに配慮し、本アクチュエータ１０には、後退トルク付与機構１０２が設けられているのである。

本アクチュエータ１０は、上記押付力センサ９２に加え、モータ軸である中空シャフト５２の回転角（回転位相）を検出するための回転角センサ１０４を備えている。ちなみに、回転角センサ１０４はレゾルバである。

図１に示すように、制御装置であるＥＣＵ１８は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等によって構成されるコンピュータ１１０と、電動モータ４４の駆動回路（ドライバ）であるインバータ１１２とを含んでいる。押付力センサ９２によって検出された押付力FS，回転角センサ１０４によって検出された中空シャフト５２の回転角θは、コンピュータ１１０，インバータ１１２に送られる。

当該アクチュエータ１０の制御について簡単に説明すれば、コンピュータ１１０は、例えば、当該電動ブレーキ装置によって発生させるべき制動力である必要制動力を、ブレーキペダル等のブレーキ操作部材の操作の程度に応じて決定し、その必要制動力に基づいて、押付力FSの目標である目標押付力を決定する。そして、コンピュータ１１０は、検出される押付力FSが目標押付力となるように、電動モータ４４に供給されるべき電流Ｉである目標供給電流を決定し、その目標供給電流に従って、インバータ１１２は、検出された回転角θに基づいて電動モータ４４を制御する。

［Ｃ］動作変換機構
先に説明したように、本アクチュエータ１０は、雄ねじが形成された軸体としての回転シャフト４８と、その雄ねじに螺号する雌ねじが形成された筒体としてのナット７８とを含んで構成され、回転シャフト４８の回転動作をナット７８の直動動作に変換する動作変換機構５０を備えている。

図６を参照しつつ説明すれば、本動作変換機構５０では、ナット７８に、軸線方向において互いに離間した２つの部分に雌ねじが形成されている。後方側の部分すなわちフランジ７８ａが形成されていない側の端を含む部分を、第１雌ねじ部７８ｂと、前方側の部分すなわちフランジ７８ａが形成されている側の端を含む部分を、第２雌ねじ部７８ｃと呼べば、それら第１雌ねじ部７８ｂ，第２雌ねじ部７８ｃは、雌ねじが形成されていない部分である無ねじ部７８ｄを軸線方向において挟むようにして、設けられている。

図６に示すように、後方を、軸線方向における一方の方向である第１方向と、前方を、第１方向とは反対の方向である第２方向と、それぞれ定義すれば、本動作変換機構５０では、図に白抜き矢印で示すように、回転シャフト４８の第１方向側の部分であるフランジ部４８ｃにおいて、回転シャフト４８を回転させようとする回転トルクが作用し、上記押付力の反力のハウジング４０の支持板４０ｅからの反作用力である軸力が作用する。その一方で、ナット７８の第２方向側の部分であるフランジ７８ａにおいて、ナット７８の回転を禁止するための回転トルクが作用し、上記押付力の反力が作用する。つまり、フランジ４８ｃは回転シャフト４８のトルク・軸力作用部として機能し、フランジ７８ａは、ナット７８のトルク・軸力作用部として機能する。そして、フランジ部４８ｃは、回転シャフト４８の第１方向側に位置し、フランジ７８ａは、ナット７８の第２方向側に位置していることで、本動作変換機構５０は、トルク・軸力反対箇所作用構成を採用しているのである。

回転シャフト４８とナット７８との傾き、詳しく言えば、回転シャフト４８とナット７８とのそれぞれの軸線の相対的な傾きに起因する当該動作変換機構５０の効率低下，強度低下等を考慮した場合、その傾きを小さくするためには、ナット７８の軸線方向の長さ（以下、「軸線方向長さ」という場合がある）が長い方が望ましい。ここで、一般的なナットのように、そのナットの軸線方向長さの全域にわたって雌ねじが形成されたと仮定すれば、軸線方向長さを長くすると、雌ねじのねじ山の数（軸線方向における山の数）が多くなり、その雌ねじを形成するための加工は、比較的困難である。当該動作変換機構５０は、台形ねじかつ多条ねじを採用することから、加工負荷が大きく、その加工は、相当に困難である。

上記のことに鑑み、本動作変換機構５０は、無ねじ部７８ｄを挟んで２つの雌ねじ部である第１雌ねじ部７８ｂ，第２雌ねじ部７８ｃを有するナット７８を採用している。そのため、形成すべきねじ山の数は相当に少なく、雌ねじを形成する加工は比較的容易に行える。その一方で、ナット７８の軸線方向長さは長いため、すなわち、回転シャフト４８の雄ねじと噛合する雌ねじの第１方向の端と第２方向の端との距離は大きいため、ナット７８と回転シャフト４８との傾きが抑制されることになる。つまり、動作変換機構５０は、比較的効率，強度が高く、比較的低コストな機構であり、その動作変換機構５０を採用する本アクチュエータ１０も、比較的効率，強度が高く、比較的低コストなアクチュエータとなる。

回転シャフト４８の雄ねじの谷若しくは山と噛合するナット７８の雌ねじの山若しくは谷の軸線方向における数を、噛合山数と定義すれば、具体的には、図に示すように、第１雌ねじ部７８ｂの噛合山数は、概して「６」とされ、第２雌ねじ部７８ｃの噛合山数は、概して「３」とされている。また、無ねじ部７８ｄは、噛合山数が概して「４」となる軸線方向長さのものとされている。つまり、第１雌ねじ部７８ｂ，第２雌ねじ部７８ｃ，無ねじ部７８ｄの軸線方向長さを、図に示すように、それぞれ、Lb，Lc，Ld とすれば、本動作変換機構では、Lb ＞Ld＞Lc とされている。

図のような回転トルク，軸力が作用する場合、仮にナット７８の軸線方向長さの全域にわたって雌ねじが形成されたと仮定すれば、それぞれのねじ山に作用する軸力Ｆは、図に添付しているグラフに示すようになる。詳しく言えば、回転シャフト４８の雄ねじ部４８ｂの径が比較的小さいことから、すなわち、回転シャフト４８の捩り剛性が比較的低いことから、第１方向側の端に位置する雌ねじのねじ山に作用する軸力Ｆが最も大きく、第２方向側に向かうにつれて、ねじ山に作用する軸力Ｆは、徐々に小さくなる。端的に言えば、ナット７８に作用する軸力は、概ね、第１方向側に位置するいくつかの雌ねじのねじ山によって分担され、第２方向側に位置するいくつかの雌ねじのねじ山によっては殆ど分担されない。このような軸力の分布に従って、第１方向側に位置する第１雌ねじ部７８ｂの軸線方向長さLbを長くしている。逆に言えば、第２方向側に位置する第２雌ねじ部７８ｃの軸線方向長さLcは、回転シャフト４８とナット７８との傾きを抑制するのに充分な長さに止めているのである。

以上、実施例の動作変換機構５０について説明したが、電動ブレーキアクチュエータは、雌ねじが形成されたナットを電動モータによって回転させ、雄ねじが形成されたシャフトの進退によってピストンが摩擦部材をディスクロータに押し付けるように構成してもよい。その場合、ナットの回転動作をシャフトの直動動作に変換する動作変換機構を採用すればよい。ちなみに、そのような電動ブレーキアクチュエータにおいて上記ピストン傾動許容機構を採用する場合、シャフトに対するピストンの傾動を許容するような機構を採用すればよい。

１０：電動ブレーキアクチュエータ １２：ブレーキキャリパ １４：ディスクロータ〔回転体〕 １６ａ，１６ｂ：ブレーキパッド １８：電子制御ユニット（ＥＣＵ） ２６：摩擦部材 ４０：ハウジング ４２：ピストン ４４：電動モータ ４６：減速機構 ４８：回転シャフト〔軸体〕 ４８ａ：軸部 ４８ｂ：雄ねじ部 ４８ｃ：フランジ部 ５０：動作変換機構 ５２：中空シャフト ７８：ナット〔筒体〕 ７８ａ：フランジ ７８ｂ：第１雌ねじ部 ７８ｃ：第２雌ねじ部 ７８ｄ：無ねじ部 ８６：先端面〔凸球面〕 ８８：受面〔凹球面〕 １０２：後退トルク付与機構

Claims (10)

1. 雄ねじが形成された軸体と、前記雄ねじと螺合する雌ねじが形成された筒体とを含んで構成され、前記軸体と前記筒体との一方の回転動作を他方の直動動作に変換する動作変換機構であって、
   前記筒体に、それぞれに前記雌ねじが形成された２つの雌ねじ部が、前記雌ねじが形成されていない無ねじ部を軸線方向において挟んで設けられた動作変換機構。
2. 前記無ねじ部が、前記２つの雌ねじ部のうちの軸線方向長さにおいて短いものよりも、軸線方向長さにおいて長くされている請求項１に記載の動作変換機構。
3. 軸線方向における一方の方向を第１方向と、その第１方向と反対の方向を第２方向と定義した場合に、
   前記軸体の第１方向側の部分と、前記筒体の第２方向側の部分とにおいて、回転トルクと軸方向力とが作用するように構成された請求項１または請求項２に記載の動作変換機構。
4. 前記２つの雌ねじ部のうちの第１方向側に設けられたものが、第２方向側に設けられたものより、軸線方向長さにおいて長くされている請求項３に記載の動作変換機構。
5. 前記筒体の第２方向側の部分の外周に、フランジが設けられた請求項３または請求項４に記載の動作変換機構。
6. 前記雄ねじおよび前記雌ねじが、多条ねじである請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の動作変換機構。
7. 前記雄ねじおよび前記雌ねじが、台形ねじである請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の動作変換機構。
8. 車輪とともに回転する回転体に摩擦部材を押し付けるための電動ブレーキアクチュエータであって、
   前進することで前記摩擦部材を前記回転体に向かって押すピストンと、
   電動モータと、
   その電動モータによって前記軸体と前記筒体との一方が回転動作させられ、前記軸体と前記筒体との他方が前記ピストンと係合して前記ピストンを進退させるように構成された請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載された動作変換機構と
   を備えた電動ブレーキアクチュエータ。
9. 前記軸体と筒体との他方と前記ピストンとが係合する部分に設けられて前記ピストンの前記軸体と筒体との他方に対する傾動を許容するピストン傾動許容機構を備えた請求項８に記載の電動ブレーキアクチュエータ。
10. 前記軸体と筒体との他方と前記ピストンとが、それらの一方に設けられた凸球面と他方に設けられた凹球面とを互いに接触させるようにして係合することで、前記ピストン傾動許容機構が実現された請求項９に記載の電動ブレーキアクチュエータ。

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