特許 6749181 電動モータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6749181

(24)【登録日】2020年8月13日

(45)【発行日】2020年9月2日

(54)【発明の名称】電動モータ装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/12 20060101AFI20200824BHJP

   H02K 7/06 20060101ALI20200824BHJP

   H02K 16/04 20060101ALI20200824BHJP

【ＦＩ】

   H02K7/12 Z

   H02K7/06 A

   H02K16/04

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-161151(P2016-161151)

(22)【出願日】2016年8月19日

(65)【公開番号】特開2018-29453(P2018-29453A)

(43)【公開日】2018年2月22日

【審査請求日】2019年7月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086793

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅士

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(72)【発明者】

【氏名】増田 唯

【審査官】 小林 紀和

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５５−０６２１６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭４９−１０２９０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−０９４９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０９８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００１２０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ７／１２

Ｈ０２Ｋ ７／０６

Ｈ０２Ｋ １６／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、このハウジングに固定される固定子と、前記ハウジングに支持され前記固定子に対して回転する回転子と、を備える電動モータ装置において、
前記回転子が前記回転子の回転軸の軸方向に摺動可能に構成され、前記回転子を前記軸方向に摺動させる回転子摺動手段と、前記回転子の回転を少なくとも一方向に対して阻止する逆入力保持手段と、を備え、
この逆入力保持手段は、
前記回転子に設けられる係合部、および前記ハウジングに設けられ前記回転子摺動手段により前記回転子を軸方向一方に摺動させた状態で前記係合部に係合される被係合部を有し、且つ、
前記係合部と前記被係合部が係合状態のとき、前記回転子に外力として作用する逆入力の負荷に対して、前記係合部と前記被係合部との係合状態が維持されて前記回転子の回転角度を保持する電動モータ装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電動モータ装置において、前記ハウジングに対して前記回転子に予圧を与えて前記回転子の軸方向位置を保持する軸方向予圧手段を備え、前記回転子摺動手段は、前記軸方向予圧手段の与圧に抗して前記回転子を前記軸方向に摺動させる電動モータ装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の電動モータ装置において、前記回転子および前記固定子は、磁極の向きが前記回転軸と平行に配置され、前記回転子摺動手段は、前記固定子と前記回転子に作用する前記軸方向の電磁力により、前記回転子を前記軸方向に摺動させる電動モータ装置。

【請求項4】

請求項３に記載の電動モータ装置において、前記回転子が永久磁石を有する界磁機構であり、前記固定子が、三相交流電流に対応する磁気回路を構成するコイルを有する励磁機構であり、
前記回転子摺動手段は、前記界磁機構の磁極の向きと一致する方向の励磁磁束に相当する電流成分により前記電磁力を発生させる電動モータ装置。

【請求項5】

請求項１または請求項２に記載の電動モータ装置において、前記回転子はこの軸方向端面に磁性体を有し、前記回転子摺動手段は、前記磁性体に対向して設けられた電磁石である電動モータ装置。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電動モータ装置において、前記係合部が前記回転子の軸方向端面に設けられ、前記被係合部が前記ハウジングにおける、前記回転子の軸方向端面に対向する面に設けられ、これら前記係合部および前記被係合部は、円周方向に互いに接触可能な接触面を有する電動モータ装置。

【請求項7】

請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電動モータ装置において、前記係合部が前記回転子の外周面に設けられ、前記被係合部が前記ハウジングにおける、前記回転子の外周面に対向する内周面に設けられ、前記係合部および前記被係合部は、円周方向に互いに接触可能な接触面を有する電動モータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電動モータ装置に関し、ロータの回転をロックする構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電動モータのロータの回転をロックする逆入力保持構造として、以下の技術が提案されている。
１．電動モータ、直動機構、および減速機を使用した電動ブレーキ装置における、パーキングブレーキ機構（特許文献１）。
２．歯車をロックする機能を有する電動ブレーキ装置（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１８３８０９号公報

【特許文献2】特開２００３−２４７５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、特許文献１，２のような、電動アクチュエータを使用した電動ブレーキ装置では、パーキングブレーキの用途において、ブレーキ摩擦材の押圧力の反力に伴う電動モータへの逆入力に対して電力を極力消費せずに押圧力を保持する逆入力保持手段が求められる。
このとき、例えば、上記特許文献のように、ロック機構をソレノイド等の駆動機構および爪車等の係合構造で外部に構成する場合、前記ソレノイドおよび係合構造のコストや搭載スペースが増加する場合がある。

【0005】

また、例えば、特許文献２のように減速機にロック機構の係合部を設ける場合、アクチュエータの設計要件にかかわらず減速機が必要となる。この減速機の設計において、前記ロック機構が係合可能であることが設計上の制約となるため、本来であれば不要な減速機を搭載せざるを得なくなる場合がある。

【0006】

この発明の目的は、逆入力保持手段を備えた電動ブレーキ装置において、スペースの低減および部品点数の低減を図り、またコスト低減を図ることができる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】

【0007】

この発明の電動ブレーキ装置は、ハウジングと、このハウジングに固定される固定子と、前記ハウジングに支持され前記固定子に対して回転する回転子と、を備える電動モータ装置において、
前記回転子が前記回転子の回転軸の軸方向に摺動可能に構成され、前記回転子を前記軸方向に摺動させる回転子摺動手段と、前記回転子の回転を少なくとも一方向に対して阻止する逆入力保持手段と、を備え、
この逆入力保持手段は、
前記回転子に設けられる係合部、および前記ハウジングに設けられ前記回転子摺動手段により前記回転子を軸方向一方に摺動させた状態で前記係合部に係合される被係合部を有し、且つ、
前記係合部と前記被係合部が係合状態のとき、前記回転子に外力として作用する逆入力の負荷に対して、前記係合部と前記被係合部との係合状態が維持されて前記回転子の回転角度を保持する。

【0008】

この構成によると、回転子による通常の回転動作を行う場合、回転子の軸方向位置が保持されて、回転子が固定子に対して回転自在である。操作者のスイッチ操作等に応じて、逆入力保持手段により回転子の回転を少なくとも一方向に対して阻止するとき、回転子摺動手段により回転子を軸方向一方に摺動させる。これにより回転子の係合部と、ハウジングの被係合部が係合状態となる。逆入力保持手段は、この係合状態のとき、例えば、ブレーキ摩擦材の押圧力の反力に伴って回転子に外力として作用する逆入力の負荷に対して、係合部と被係合部との係合状態が維持されて回転子の回転角度を保持する。

【0009】

このように回転子を軸方向一方に摺動させることにより、回転子の係合部とハウジングの被係合部が係合状態となる構造を採ることで、外部にソレノイド等のロック機構を設ける必要がなくなる。よって、省スペースで部品点数の低減を図れる。また減速機等の不要な構成を省略できる分、スペースの低減および部品点数の低減を図れるうえ、コスト低減を図れる。また回転子に逆入力の負荷が作用しているとき、例えば、係合部と被係合部の接触面に発生する摩擦力により、回転子を軸方向一方に摺動させた状態が維持されることから、前記係合状態が維持される。モータに投入する電力を遮断ないし低下させた場合においても、前記係合状態が維持されて、回転子の回転角度が保持される。したがって、この電動ブレーキ装置を搭載する車両、装置等の電費を低く抑えることが可能となる。

【0010】

前記ハウジングに対して前記回転子に予圧を与えて前記回転子の軸方向位置を保持する軸方向予圧手段を備え、前記回転子摺動手段は、前記軸方向予圧手段の与圧に抗して前記回転子を前記軸方向に摺動させるものであっても良い。
前記予圧は、設計等によって任意に定める予圧であって、少なくとも回転子の軸方向位置が保持されて回転子が固定子に対して回転自在となる条件等を充足する予圧が、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により設定される。

【0011】

この構成によれば、回転子による通常の回転動作を行う場合、軸方向予圧手段がハウジングに対して回転子に予圧を与えることで、回転子の軸方向位置を確実に保持することができる。回転子の回転を少なくとも一方向に対して阻止するとき、回転子摺動手段が、軸方向予圧手段の与圧に抗して回転子を軸方向に摺動させることで、係合部と被係合部を係合状態に切換えることができる。したがって、回転子の軸方向位置を容易に且つ確実に切換えることができる。

【0012】

前記回転子および前記固定子は、磁極の向きが前記回転軸と平行に配置され、前記回転子摺動手段は、前記固定子と前記回転子に作用する前記軸方向の電磁力により、前記回転子を前記軸方向に摺動させるものであっても良い。
前記「平行」とは、厳密に平行である状態だけでなく、厳密に平行である場合と同様の効果を奏する状態も含む。

【0013】

この電動モータ装置は、回転子および固定子は磁極の向きが回転軸と平行に配置されるいわゆるアキシアルギャップモータである。このようなアキシアルギャップモータは、例えば、回転軸径方向の磁極を有するラジアルギャップモータと比較して、強力な電磁力を発生し得る。この構成によれば、回転子摺動手段は、既存の固定子と回転子を用いたアキシアルギャップモータの軸方向の電磁力により、回転子を軸方向に摺動させることができる。このように既存の固定子と回転子を用いて回転子を軸方向に摺動させることができるため、例えば、外部にソレノイドや電磁石等のロック機構を追加する構成等よりも、省スペースで部品点数の低減を図れ、またコスト低減を図れる。

【0014】

前記回転子が永久磁石を有する界磁機構であり、前記固定子が、三相交流電流に対応する磁気回路を構成するコイルを有する励磁機構であり、
前記回転子摺動手段は、前記界磁機構の磁極の向きと一致する方向の励磁磁束に相当する電流成分により前記電磁力を発生させるものであっても良い。
前記「電流成分」は、永久磁石同期モータの電流ベクトル制御におけるｄ軸電流に相当する電流成分である。

【0015】

例えば、励磁磁束を弱めるｄ軸電流を印加した場合、固定子と回転子の間には軸方向に斥力が発生し、励磁磁束を強めるｄ軸電流を印加した場合、固定子と回転子の間には軸方向に引力が発生する。この構成によると、前記回転子摺動手段は、回転子を軸方向に摺動させる電磁力が発生するよう、固定子におけるｄ軸電流を調整する。このように、回転子を摺動させる専用の機構等を設けることなく、回転子を軸方向に摺動させることができる。

【0016】

前記回転子はこの軸方向端面に磁性体を有し、前記回転子摺動手段は、前記磁性体に対向して設けられた電磁石であっても良い。この場合、電磁石の吸引力により回転子を軸方向に摺動させ、係合部を被係合部に係合させることができる。

【0017】

前記係合部が前記回転子の軸方向端面に設けられ、前記被係合部が前記ハウジングにおける、前記回転子の軸方向端面に対向する面に設けられ、これら前記係合部および前記被係合部は、円周方向に互いに接触可能な接触面を有するものであっても良い。この場合、係合部と被係合部を係合状態にすることで回転子の回転が阻害され、逆入力の負荷に対して、係合部の接触面と被係合部の接触面が互いに接触することで、これら接触面に摩擦力が発生する。これにより回転子の回転角度が保持される。

【0018】

前記係合部が前記回転子の外周面に設けられ、前記被係合部が前記ハウジングにおける、前記回転子の外周面に対向する内周面に設けられ、前記係合部および前記被係合部は、円周方向に互いに接触可能な接触面を有するものであっても良い。この場合にも、係合部と被係合部を係合状態にすることで回転子の回転が阻害され、逆入力の負荷に対して、係合部の接触面と被係合部の接触面が互いに接触することで、これら接触面に摩擦力が発生する。これにより回転子の回転角度が保持される。

【発明の効果】

【0019】

この発明の電動モータ装置は、ハウジングと、このハウジングに固定される固定子と、前記ハウジングに支持され前記固定子に対して回転する回転子と、を備える電動モータ装置において、前記回転子が前記回転子の回転軸の軸方向に摺動可能に構成され、前記回転子を前記軸方向に摺動させる回転子摺動手段と、前記回転子の回転を少なくとも一方向に対して阻止する逆入力保持手段と、を備え、この逆入力保持手段は、前記回転子に設けられる係合部、および前記ハウジングに設けられ前記回転子摺動手段により前記回転子を軸方向一方に摺動させた状態で前記係合部に係合される被係合部を有し、且つ、前記係合部と前記被係合部が係合状態のとき、前記回転子に外力として作用する逆入力の負荷に対して、前記係合部と前記被係合部との係合状態が維持されて前記回転子の回転角度を保持する。このため、逆入力保持手段を備えた電動ブレーキ装置において、スペースの低減および部品点数の低減を図り、またコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】この発明の実施形態に係る電動モータ装置の断面図である。

【図2】（Ａ）同電動モータ装置の電動モータ等の断面図、（Ｂ）同電動モータ装置の係合部等を拡大して示す断面図である。

【図3】（Ａ）同電動モータ装置において係合部を係合状態にした断面図、（Ｂ）同係合部等を拡大して示す断面図である。

【図4】同係合部と被係合部との関係を示す図である。

【図5】同電動モータ装置のシステム構成例を概略示すブロック図である。

【図6】同電動モータ装置における回転子の逆入力保持を実行する例を示すフローチャートである。

【図7】この発明の他の実施形態に係る電動モータ装置の要部の断面図である。

【図8】（Ａ）は、この発明のさらに他の実施形態に係る電動モータ装置の断面図、（Ｂ）は、図８（Ａ）のVIII(B) - VIII(B)線断面図である。

【図9】（Ａ）は、この発明のさらに他の実施形態に係る電動モータ装置の断面図、（Ｂ）は、図９（Ａ）のIX(B) - IX(B)線断面図である。

【図10】この発明のさらに他の実施形態に係る電動モータ装置の断面図である。

【図11】この発明のさらに他の実施形態に係る電動モータ装置の断面図である。

【図12】この発明のさらに他の実施形態に係る電動モータ装置の係合部等の一部を軸方向から見た拡大図である。

【図13】車両に搭載されるいずれかの電動ブレーキ装置の一部破断した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

この発明の実施形態に係る電動モータ装置を図１ないし図６と共に説明する。この電動モータ装置は、例えば、車両に搭載される。
図１に示すように、この電動モータ装置１は、電動モータ２と、直動機構３とを軸方向に直列に接続したアクチュエータである。この電動モータ装置１は、アクチュエータ本体ＡＨと、後述の制御装置ＣＵとを備える。アクチュエータ本体ＡＨは、電動モータ２と、直動機構３と、ハウジング４とを備える。この例の電動モータ２は、ダブルステータ型のアキシアルギャップモータである。直動機構３は、電動モータ２の回転運動を直進運動に変換する。ハウジング４は円筒形状に形成され、直動機構３および電動モータ２を支持する。

【0022】

電動モータ２の概略構造について説明する。
電動モータ２は、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、この電動モータ２における回転軸Ｌ１と平行に配置された固定子７および回転子８を備えた、いわゆるアキシアルギャップ型である。固定子７は、ハウジング４に対して静的に固定される。回転子８は、直動機構３の回転入出力軸５に対して静的に固定され、固定子７との鎖交磁束により回転トルクを発生する。回転子８は、この回転子８の軸方向の両面にそれぞれトルク発生面を有する界磁機構である。前記各「静的に」とは、すきま等の影響を除いて概ね運動が同期する（換言すれば、相対的に拘束された）関係を意味する。

【0023】

ハウジング４について説明する。
ハウジング４は、ハウジング本体４Ｈとモータカバー４５とを有する。ハウジング本体４Ｈには、直動機構３の大部分を収容する直動機構収容部４ａと、電動モータ２の一部を収容するモータ収容部４ｂと、これら直動機構収容部４ａ，モータ収容部４ｂを仕切る隔壁４ｃとが設けられている。モータ収容部４ｂは、ハウジング本体４Ｈ内における軸方向一端側に設けられ、直動機構収容部４ａは、ハウジング本体４Ｈ内における軸方向他端側に設けられている。

【0024】

隔壁４ｃは、回転入出力軸５の軸方向に対して垂直に設けられ、直動機構収容部４ａからモータ収容部４ｂへの回転入出力軸５の侵入を許す貫通孔が形成されている。モータカバー４５は、ハウジング本体４Ｈにおける電動モータ２側の開口端を塞ぐ有底円筒形状である。これらハウジング本体４Ｈとモータカバー４５とは、印籠嵌合により互いに同軸に連結されている。この例では、ハウジング本体４Ｈの開口端における環状の段差部となる外周面と、モータカバー４５の開口端における環状の段差部となる内周面とが印籠嵌合される。

【0025】

電動モータ２の詳細構造について説明する。
図２（Ａ）に示すように、固定子７は、界磁機構の軸方向の両面にそれぞれ配置される第１および第２の励磁機構７Ａ，７Ｂを備えている。第１，第２の励磁機構７Ａ，７Ｂは、それぞれ三相交流電流に対応する磁気回路を構成するコイル１１Ａ，１１Ｂを有する。コイル１１Ａ，１１Ｂとして、例えば、マグネットワイヤ巻線が適用される。第１の励磁機構７Ａは、磁性体コア１０Ａと、この磁性体コア１０Ａの外周に巻回されたコイル１１Ａと、磁性体バックヨーク９Ａとを有する。第２の励磁機構７Ｂは、磁性体コア１０Ｂと、この磁性体コア１０Ｂの外周に巻回されたコイル１１Ｂと、磁性体バックヨーク９Ｂとを有する。

【0026】

第１の励磁機構７Ａについて説明すると、ハウジング本体４Ｈ内におけるモータ収容部４ｂにおいて、隔壁４ｃに当接するように磁性体バックヨーク９Ａが設けられ、この磁性体バックヨーク９Ａから軸方向に突出する磁性体コア１０Ａが設けられている。磁性体コア１０Ａは、円周方向一定間隔おきに複数設けられている。各磁性体コア１０Ａにコイル１１Ａがそれぞれ巻回されている。

【0027】

第２の励磁機構７Ｂについて説明すると、モータカバー４５内において、このモータカバー４５の底部に当接するように磁性体バックヨーク９Ｂが設けられ、この磁性体バックヨーク９Ｂから軸方向に突出する磁性体コア１０Ｂが設けられている。この磁性体コア１０Ｂも円周方向一定間隔おきに複数設けられている。その他磁性体コア１０Ｂ、コイル１１Ｂ、および磁性体バックヨーク９Ｂは、前述の第１の励磁機構７Ａにおける磁性体コア１０Ａ、コイル１１Ａ、および磁性体バックヨーク９Ａと同様の構成である。

【0028】

各励磁機構７Ａ，７Ｂにおける、磁性体コア１０Ａ，１０Ｂおよび磁性体バックヨーク９Ａ，９Ｂは、例えば、磁束の方向と概ね平行に積層された積層鋼板を用いると、低損失で高トルクとなり好適であるが、単一の磁性材により構成することもできる。但し、磁性体コア１０Ａ，１０Ｂを用いず空芯コイルにすることもでき、磁性体バックヨーク９Ａ，９Ｂを用いずにハウジング４を磁性材で構成してバックヨークとして機能させることもでき、これら手法を適宜組み合わせて構成しても良い。

【0029】

回転子８は、永久磁石８ａと、この永久磁石８ａを保持する保持部８ｂとを有する円板状の部材である。保持部８ｂは、例えば、樹脂またはステンレス鋼等の非磁性材料から成る。回転子８は、回転入出力軸５の先端部分に結合されている。この例では、回転入出力軸５のうち、モータ収容部４ｂおよびモータカバー４５内に侵入している先端部分の外周面に、回転子８が軸方向に位置決めされて結合（嵌合）されている。ハウジング本体４Ｈ、モータカバー４５には、それぞれ転がり軸受５３，５３が設けられ、これら転がり軸受５３，５３に回転入出力軸５の先端部分が回転自在に支持されている。なお回転子８が結合している回転入出力軸５の先端部分を、回転入出力軸５とは別部材の出力軸として、回転入出力軸５に対し同軸で且つ静的に結合しても良い。

【0030】

回転入出力軸５の先端部分の外周面には、他の箇所よりも大径の大径部５ａが形成され、この大径部５ａの軸方向一端面である段差部５ａａに、回転子８が当接離隔可能に構成される。換言すれば、回転子８は、ハウジング４に対し、回転軸Ｌ１の軸方向に摺動可能に構成される。回転子８と回転入出力軸５の先端部分との嵌合部には、例えば、Ｄカット、二面幅、スプライン等のいずれか一つが設けられ、回転子８から回転入出力軸５へのトルク伝達を可能としている。また回転子８は、軸方向に摺動可能とするため、前記嵌合部に所定の隙間が設けられている。

【0031】

軸方向予圧手段５４について説明する。
この電動モータ２には、軸方向予圧手段５４が設けられている。この軸方向予圧手段５４は、ハウジング４に対して回転子８に予圧を与えてこの回転子８の軸方向位置を保持するものである。この例の軸方向予圧手段５４として、圧縮コイルばねが適用される。回転入出力軸５のうち、モータ収容部４ｂに侵入している先端部分の外周面に、前記圧縮コイルばねが外装される。さらにこの圧縮コイルばねの軸方向一端部が、ハウジング本体４Ｈ側の転がり軸受５３の内輪端面に当接され、前記圧縮コイルばねの軸方向他端部が、回転子８の保持部８ｂの一側面に当接されている。

【0032】

通常時、つまり回転子８による通常の回転動作を行う場合、回転子８は、軸方向予圧手段５４の与圧により、大径部５ａの段差部５ａａに当接した軸方向位置に拘束されている。回転子８がこの軸方向位置に拘束された状態において、回転子８の軸方向両側のギャップ（隙間）がそれぞれ所定範囲に収められる。また回転子８が前記軸方向位置に拘束された状態において、後述する係合部５５が被係合部５６に干渉しない位置関係となっている。回転子８の回転を阻止するとき、後述する回転子摺動手段５７（図５）が、軸方向予圧手段５４の与圧に抗して回転子８を軸方向に摺動させる（図３（Ａ））。

【0033】

逆入力保持手段５８について説明する。
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、この電動モータ２には、回転子８の回転を少なくとも一方向に対して阻止する逆入力保持手段５８が設けられている。この逆入力保持手段５８は、回転子８の軸方向一端面に設けられる係合部５５と、ハウジング４における、回転子８の軸方向一端面に対向する面に設けられる被係合部５６とを有する。図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、被係合部５６は、回転子８を軸方向一方（図３（Ａ）右側）に摺動させた状態で係合部５５に係合される。

【0034】

図４に示すように、係合部５５として、回転子８の軸方向一端面における外径側部分に円周等配された複数の凸部（「係合凸部」と称す）が設けられている。各係合凸部は、回転子８の軸方向一端面から軸方向に所定距離突出する直方体ないし扇形形状である。図２（Ｂ）および図４に示すように、被係合部５６として、ハウジング本体４Ｈの開口端に円周等配された複数の凸部（「被係合凸部」と称する）が設けられている。

【0035】

各被係合凸部は、ハウジング本体４Ｈの開口端から軸方向に所定距離突出する直方体ないし扇形形状である。係合凸部および被係合凸部は、円周方向に互いに接触可能な接触面５５ａ，５６ａを有する。これら接触面５５ａ，５６ａは、それぞれ円周方向に対して垂直な鉛直面を有する。係合凸部、被係合凸部の各寸法、および等配ピッチ等は、電動モータ２のサイズ等に応じて適宜定められる。なお係合凸部および被係合凸部を、それぞれ円周方向に不等配に配置することも可能である。

【0036】

図１に示すように、直動機構３について説明すると、直動機構３は、電動モータ２の出力により、後述するブレーキロータに対して制動力を負荷する。この直動機構３は、電動モータ２の回転運動を回転入出力軸５を介して直動部６の直進運動に変換する。
直動機構３は、電動モータ２により回転駆動される回転入出力軸５と、この回転入出力軸５の回転運動を直進運動に変換する変換機構部３１とを有する。変換機構部３１は、直動部６と、軸受ケース３２と、環状のスラスト板であるバックプレート３３と、直動部６の直進運動に伴う軸方向の荷重に対する反作用力を保持するスラスト軸受３４と、ラジアル軸受３５と、キャリア３６と、すべり軸受３７，３８と、遊星ローラ３９とを有する。

【0037】

直動機構収容部４ａの内周面に、円筒状の直動部６が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。直動部６の内周面には、径方向内方に突出し螺旋状に形成された螺旋突起が設けられている。この螺旋突起に複数の遊星ローラ３９が噛合している。
直動機構収容部４ａにおける直動部６の軸方向一端側に、軸受ケース３２が設けられている。この軸受ケース３２は、円筒状のボス部と、このボス部から径方向外方に延びるフランジ部とを有する。前記ボス部内に複数のラジアル軸受３５が嵌合され、これらラジアル軸受３５の内輪内径面に回転入出力軸５が嵌合されている。回転入出力軸５は、軸受ケース３２に複数のラジアル軸受３５等を介して回転自在に支持される。

【0038】

直動部６の内周には、回転入出力軸５を中心に回転可能なキャリア３６が設けられている。キャリア３６は、回転入出力軸５との間に嵌合されたすべり軸受３７，３８により、回転入出力軸５に回転自在に支持されている。回転入出力軸５の軸方向先端部分には、軸受ケース３２に対して回転入出力軸５およびキャリア３６の軸方向位置を拘束する止め輪４０が設けられている。

【0039】

キャリア３６には、複数のローラ軸４１が周方向に間隔を空けて設けられている。キャリア３６の軸方向両端部には、それぞれ軸挿入孔が複数形成されている。各軸挿入孔は、径方向に所定距離延びる長孔から成る。各軸挿入孔に各ローラ軸４１の軸方向両端部が挿入されて、これらローラ軸４１が各軸挿入孔の範囲で径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸４１における軸方向両端部には、これらローラ軸４１を径方向内方に付勢する弾性リング４２がそれぞれ掛け渡されている。

【0040】

各ローラ軸４１に、遊星ローラ３９が回転自在に支持される。各遊星ローラ３９の外周面には、直動部６の螺旋突起に噛合する円周溝または螺旋溝が形成されている。各遊星ローラ３９は、回転入出力軸５の外周面と、直動部６の内周面との間に介在される。弾性リング４２の付勢力により、各遊星ローラ３９が回転入出力軸５の外周面に押し付けられる。電動モータ２により回転入出力軸５が回転することで、この回転入出力軸５の外周面に接触する各遊星ローラ３９が接触摩擦により回転する。これにより直動部６が軸方向に移動することで、この直動部６の軸方向先端に設けられた摩擦パッド４３（図１３）がブレーキロータ４４（図１３）に対して当接離隔する。

【0041】

制御装置ＣＵについて説明する。
図５に示すように、制御装置ＣＵは、アクチュエータ本体ＡＨの電動モータ２を制御する、例えば、インバータ装置である。制御装置ＣＵに、上位制御手段である上位ＥＣＵ５９が接続されている。この上位ＥＣＵ５９として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニットが適用される。上位ＥＣＵ５９は、ブレーキペダル６０の操作量に応じて変化するセンサ６０ａの出力に応じて、各車輪の目標とするブレーキ力すなわちブレーキ力指令値を生成し出力する。制御装置ＣＵは、ブレーキ力指令値に従って、電動モータ２を制御してアクチュエータ本体ＡＨを駆動する。

【0042】

上位ＥＣＵ５９には、例えば、パーキングブレーキスイッチ６１が接続されている。車両が停止しているとき、操作者がパーキングブレーキスイッチ６１を操作すると、この操作指令信号が上位ＥＣＵ５９に入力される。上位ＥＣＵ５９は、車両が停止しているか否かを、例えば、センサ６０ａからのセンサ出力および角度センサ６２からのセンサ出力等から判断する。図１および図５に示すように、制御装置ＣＵの回転子摺動手段５７は、上位ＥＣＵ５９から与えられた操作指令信号に基づいて、軸方向予圧手段５４の与圧に抗して回転子８を軸方向に摺動させる。この例では、回転子摺動手段５７は、固定子７と回転子８に作用する軸方向の電磁力により、回転子８を軸方向に摺動させる。

【0043】

回転子摺動手段５７は、界磁機構の磁極の向きと一致する方向の励磁磁束に相当する電流成分により前記電磁力を発生させる。前記電流成分は、永久磁石同期モータの電流ベクトル制御におけるｄ軸電流に相当する電流成分である。例えば、固定子７ａおよび固定子７ｂの何れか一方に励磁磁束を弱めるｄ軸電流を印加した場合、固定子７ａおよび固定子７ｂの何れか一方と回転子８の間には軸方向斥力が発生する。また、固定子７ａおよび固定子７ｂの何れか一方に励磁磁束を強めるｄ軸電流を印加した場合、固定子７ａおよび固定子７ｂの何れか一方と回転子８の間には軸方向引力が発生する。具体的には、固定子７ａに励磁磁束を強めるｄ電流を印加し、固定子７ｂに励磁磁束を弱めるｄ軸電流を印加した場合には、回転子８は、摩擦パッド４３の方向に摺動する。
すなわち、回転子摺動手段５７は、軸方向予圧手段５４の与圧に抗して、回転子８を軸方向に摺動させる電磁力が発生するよう、ｄ軸電流を調整する。

【0044】

回転子摺動手段５７が回転子８を軸方向に摺動させることで、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、係合部５５と被係合部５６が係合状態となる。逆入力保持手段５８は、この係合状態のとき、摩擦パッド４３（図１３）の押圧力の反力に伴って回転子８に外力として作用する逆入力の負荷に対して、係合部５５と被係合部５６との係合状態が維持されて回転子８の回転角度を保持する。図４に示すように、回転子８に逆入力の負荷が作用しているとき、係合部５５と被係合部５６の接触面５５ａ，５６ａに発生する摩擦力により、回転子８を軸方向一方に摺動させた状態が維持されることから、前記係合状態が維持される。電動モータ２（図１）に投入する電力を遮断ないし低下させた場合においても、前記係合状態が維持されて、回転子８の回転角度が保持される。

【0045】

図６は、この電動モータ装置における回転子の逆入力保持を実行する例を示すフローチャートである。図５も参照しつつ説明する。車両が停止している条件を充足したとき本処理を開始し、上位ＥＣＵ５９は、回転子８（図１）の逆入力保持を実行するか否かを判断する（ステップＳ１）。上位ＥＣＵ５９は、例えば、パーキングブレーキスイッチ６１の操作の有無を判断する。パーキングブレーキスイッチ６１の操作無しとの判断で（ステップＳ１：ｎｏ）、本処理を終了する。

【0046】

パーキングブレーキスイッチ６１の操作有りとの判断で（ステップＳ１：ｙｅｓ）、制御装置ＣＵは、電動モータ２を所定のモータ角度まで回転させる（ステップＳ２）。この所定のモータ角度は、例えば、逆入力保持手段５８（図２）で保持したい回転子８（図２）の回転角度に対し、係合部５５（図２）および被係合部５６（図２）のピッチおよび隙間等により影響を除去する所定角度を加算した値、等により制御装置ＣＵで求められる。

【0047】

次に、回転子摺動手段５７は、軸方向の電磁力により回転子８（図３）を軸方向に摺動させる（ステップＳ４）。次に、制御装置ＣＵはモータトルクを減少させる（ステップＳ５）。その後、制御装置ＣＵは、逆入力保持手段５８（図２）が係合完了したか、つまり係合部５５と被係合部５６との係合状態が維持されているかを判断する（ステップＳ５）。このステップＳ５の逆入力保持手段５８（図２）の係合完了は、例えば、モータトルクおよび軸方向の電磁力を遮断した状態においても、回転子８（図２）が回転しない状態等から判断することができる。前記回転子８（図２）が回転しない状態は、角度センサ６２のセンサ出力から判断し得る。逆入力保持手段５８（図２）の係合が完了していないとの判断で（ステップＳ５：ｎｏ）、ステップＳ４に戻る。逆入力保持手段５８（図２）の係合が完了したとの判断で（ステップＳ５：ｙｅｓ）、本処理を終了する。

【0048】

作用効果について説明する。
以上説明した電動モータ装置によれば、回転子８による通常の回転動作を行う場合、回転子８の軸方向位置が保持されて、回転子８が固定子７に対して回転自在である。車両が停止している状態でパーキングブレーキスイッチ６１が操作されたとき、軸方向予圧手段５４の与圧に抗して、回転子摺動手段５７により回転子８を軸方向一方に摺動させる。これにより回転子８の係合部５５と、ハウジング４の被係合部５６が係合状態となる。逆入力保持手段５８は、この係合状態のとき、ブレーキ摩擦材の押圧力の反力に伴って回転子８に外力として作用する逆入力の負荷に対して、係合部５５と被係合部５６との係合状態が維持されて回転子８の回転角度を保持する。

【0049】

このように回転子８を軸方向一方に摺動させることにより、回転子８の係合部５５とハウジング４の被係合部５６が係合状態となる構造を採ることで、外部にソレノイド等のロック機構を設ける必要がなくなる。よって、省スペースで部品点数の低減を図れる。また減速機等の不要な構成を省略できる分、スペースの低減および部品点数の低減を図れるうえ、コスト低減を図れる。また回転子８に逆入力の負荷が作用しているとき、係合部５５と被係合部５６の接触面５５ａ，５６ａに発生する摩擦力により、回転子８を軸方向一方に摺動させた状態が維持されることから、前記係合状態が維持される。電動モータ２に投入する電力を遮断ないし低下させた場合においても、前記係合状態が維持されて、回転子８の回転角度が保持される。したがって、この電動ブレーキ装置を搭載する車両、装置等の電費を低く抑えることが可能となる。

【0050】

この電動モータ装置は、回転子８および固定子７は磁極の向きが回転軸Ｌ１と平行に配置されるいわゆるアキシアルギャップモータである。このようなアキシアルギャップモータは、例えば、回転軸径方向の磁極を有するラジアルギャップモータと比較して、強力な電磁力を発生し得る。

【0051】

この構成によれば、回転子摺動手段５７は、既存の固定子７と回転子８を用いたアキシアルギャップモータの軸方向の電磁力により、回転子８を軸方向に摺動させることができる。つまり回転子摺動手段５７は、回転子８を軸方向に摺動させる電磁力が発生するよう、固定子７におけるｄ軸電流を調整する。このように既存の固定子７と回転子８を用いて回転子８を軸方向に摺動させることができるため、例えば、外部にソレノイドや電磁石等のロック機構を追加する構成等よりも、省スペースで部品点数の低減を図れ、またコスト低減を図れる。

【0052】

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

【0053】

図７に示すように、軸方向予圧手段５４として、皿ばねを適用しても良い。この例では、回転入出力軸５のうち、モータ収容部４ｂに侵入している先端部分の外周面に、カラー６３を介して前記皿ばねが外装される。さらにハウジング本体４Ｈ側の転がり軸受５３の内輪端面に、カラー６３を介して皿ばねの軸方向一端部が当接され、皿ばねの軸方向他端部が、回転子８の保持部８ｂの一側面に当接されている。このような皿ばねである軸方向予圧手段５４においても、ハウジング４に対して回転子８に予圧を与えてこの回転子８の軸方向位置を保持し得る。

【0054】

図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、回転子８の外周面に係合部５５としての係合凸部が設けられ、ハウジング本体４Ｈの内周面に被係合部５６としての被係合凸部が設けられても良い。これら係合凸部および被係合凸部は、円周方向に互いに接触可能な接触面５５ａ，５６ａを有する。係合凸部、被係合凸部の各寸法、および等配ピッチ等は、電動モータ２のサイズ等に応じて適宜定められる。回転子８による通常の回転動作を行う場合、軸方向予圧手段５４の与圧により、係合凸部が被係合凸部に対し軸方向に離れていて干渉しない非係合状態となっている。逆入力保持手段５８の逆入力保持機能を用いる場合、回転子摺動手段５７（図５）が、軸方向予圧手段５４の与圧に抗して回転子８を図８（Ａ）右側に摺動させることで、係合凸部５５が被係合凸部５６に係合する。これにより回転子８の回転が阻止される。

【0055】

図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、回転子８の外周面に、多角形（この例では八角形）から成る係合部５５が設けられ、ハウジング本体４Ｈの内周面に、多角形（この例では八角形）から成る被係合部５６が設けられても良い。回転子摺動手段５７（図５）が、軸方向予圧手段５４の与圧に抗して回転子８を図９（Ａ）右側に摺動させることで、係合部５５の平面が被係合部５６の平面に接触する。これにより係合凸部が被係合凸部に係合する。したがって回転子８の回転が阻止される。

【0056】

図１０に示すように、回転子８の外周面に雄螺子から成る係合部５５が設けられ、ハウジング本体４Ｈの内周面に、雌螺子から成る被係合部５６が設けられても良い。前記雄螺子および前記雌螺子のねじの向きは、例えば、回転子８に逆入力の負荷が印加された場合に、雌螺子に雄螺子が締め込まれる向きとしておくと、逆入力の負荷の大きさによらず係合状態が維持できて好適である。

【0057】

図１１に示すように、ラジアルギャップモータにおいて、係合部５５として、回転子８の軸方向一端面に円周等配された複数の係合凸部が設けられ、被係合部５６として、ハウジング本体４Ｈの開口端に円周等配された複数の被係合凸部が設けられる構成としても良い。このラジアルギャップモータの例では、回転子８の軸方向一端面に対し、軸方向に対向する電磁石６４がハウジング本体４Ｈに設けられている。回転子８は、この軸方向一端面に磁性体６５を有し、回転子摺動手段５７（図５）は、磁性体６５に対向して設けられたコイル６４ａを含む前記電磁石６４である。

【0058】

ラジアルギャップモータにおいては、前述のアキシアルギャップモータと異なり基本的に固定子によって軸方向の電磁力は発生しない。このため、この図１１の実施形態では、回転子８に対し軸方向に対向して設けられた電磁石６４の吸引力により、軸方向予圧手段５４の与圧に抗して、回転子８が軸方向に摺動することで、被係合部５６に係合部５５が係合する。なお、この例の他、例えば、回転子における電磁石の対向面に永久磁石を設け、電磁石により引力と斥力の双方向の力を印加可能とすることもできる。その場合は、軸方向予圧手段を設けない構成とすることができる。これにより部品点数の低減を図り、コスト低減を図ることができる。

【0059】

図１〜図１０の電動モータ装置では、回転子摺動手段として、固定子７の励磁機構の電磁力によって回転子８を摺動させる例を示しているが、この例に限定されるものではない。図１〜図１０の電動モータ装置において、回転子摺動手段として、例えば、図１１に示す電磁石６４をハウジング本体４Ｈに別途設けることも可能である。

【0060】

図１２（ａ）に示すように、係合凸部および被係合凸部は、逆入力による回転方向に対して互いに接触する接触面５５ａ，５６ａのみ、それぞれ円周方向に対して垂直な鉛直面を有し、円周方向の反対側はそれぞれなだらかな斜面５５ｂ，５６ｂとしても良い。この構成によると、例えば、電動パーキングブレーキ装置等の用途において、回転子の回転を保持する逆入力の印加方向が一方向のみである場合、車両の停止中、回転子が回転子摺動手段により誤って軸方向に摺動してしまったとき、回転子が前記逆入力とは反対側に回転したとしても、回転子は斜面に沿って軸方向に移動可能である。したがって、係合凸部と被係合凸部が固着することなく、回転子を初期の軸方向位置へ摺動させ容易に復帰させることができる。

【0061】

図１２（ｂ）に示すように、係合凸部および被係合凸部は、逆入力による回転方向に対して、互いに楔状に接触する斜面から成る接触面５５ａ，５６ａを設けても良い。この構成によると、係合凸部および被係合凸部の接触面５５ａ，５６ａの摩擦力によらず、係合状態を維持することができる。この場合、それぞれ直方体形状の係合凸部および被係合凸部（図４）と比較して、逆入力される力が微小であっても係合状態が維持される。

【0062】

図１３は、車両に搭載されるいずれかの電動ブレーキ装置の一部破断した断面図である。この電動ブレーキ装置は、いずれかのアクチュエータ本体と、車輪と一体に回転する回転部材であるブレーキロータ４４と、このブレーキロータ４４と接触して制動力を発生する摩擦パッド（摩擦材）４３と、電動モータを制御する図示外の制御装置とを備える。車両には、ブレーキロータ４４の外周側部分を囲むようにキャリパ５１がそれぞれ設けられる。キャリパ５１は、電動モータのハウジング４に一体に設けられている。

【0063】

キャリパ５１のアウトボード側の端部に、爪部５２が設けられる。爪部５２は、ブレーキロータ４４のアウトボード側の側面と軸方向で対向する。この爪部５２にアウトボード側の摩擦パッド４３が支持されている。
キャリパ５１のうち、直動機構３の直動部６のアウトボード側端に、インボード側の摩擦パッド４３が支持されている。この摩擦パッド４３は、ブレーキロータ４４のインボード側の側面と軸方向で対向する。アクチュエータ本体は、摩擦パッド４３をブレーキロータ４４に対して当接離隔させる駆動を行う。

【0064】

車両における図示外のナックルに、マウント（図示せず）が支持される。このマウントの長手方向両端部には、一対のピン支持片（図示せず）が設けられる。これらピン支持片のそれぞれ端部に、軸方向に平行に延びる図示外のスライドピンが設けられる。これらスライドピンに、キャリパ５１が軸方向にスライド自在に支持されている。

【0065】

前記制御装置は、図示外のブレーキペダルの操作量に応じて、電動モータを制御する。制動時、電動モータの駆動によりインボード側の摩擦パッド４３がブレーキロータ４４に当接して、ブレーキロータ４４を軸方向に押圧する。その押圧力の反力によりキャリパ５１がインボード側にスライドする。これにより、キャリパ５１の爪部５２に支持されたアウトボード側の摩擦パッド４３がブレーキロータ４４に当接する。これらアウトボード側およびインボード側の摩擦パッド４３，４３で、ブレーキロータ４４を軸方向両側から強く挟持することで、ブレーキロータ４４に制動力が負荷される。

【0066】

係合部、被係合部を設ける箇所は、前述の例に限定されるものではない。例えば、図８の係合部、被係合部の設置例に代えて、同図８の回転子の軸方向一端部に、円筒形状から成る回転子側円筒部をこの回転子に同軸に設けると共に、前記回転子側円筒部の内周面と径方向で対向する円筒形状から成るハウジング側円筒部をハウジング本体に設けても良い。
回転子側円筒部の内周面に、複数の係合凸部が円周等配に設けられ、ハウジング側円筒部の外周面に、複数の被係合凸部が円周等配に設けられている。回転子を軸方向一方に摺動させた状態で、被係合凸部に係合凸部が係合される。なお回転子側円筒部とハウジング側円筒部との径方向の大小関係は逆にしても良い。

【0067】

回転子は、非磁性材料から成る保持部で永久磁石を保持すると、損失が少なく好適と考えられるが、磁性材から成る保持部で永久磁石を保持することもできる。回転子は、保持部を用いずに、複数の軸方向磁極に着磁された単一の磁石を、直接、回転入出力軸に固定する構造とすることもできる。

【0068】

電動モータの構造として、前述の通り永久磁石を用いた永久磁石同期モータを構成すると、省スペースで高トルクとなり好適であるが、例えば、回転子に永久磁石を用いず、回転子が回転することによって固定子インダクタンスが変化する突極形状の鉄心を用いたリラクタンスモータを用いることもできる。また、界磁機構および励磁機構の極数は設計要件に応じて適宜定められ、角度センサやサーミスタ等のセンサや配線構造等は、設計要件に応じて適宜設けられるものとする。

【0069】

アキシアルギャップモータを適用した実施形態では、回転子の軸方向両側に固定子を配置するダブルステータ型を適用しているが、例えば、一対の固定子および回転子が軸方向に対向して配置されるシングル型であっても良い。
軸方向予圧手段を設けず、例えば、固定子により、回転子が回転入出力軸の段差部に当接するように電磁力を印加することにより、回転子が通常の回転動作を行う場合は係合部が被係合部に干渉しないように制御を行うこともできる。

【0070】

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、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。この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。

【符号の説明】

【0071】

１…電動モータ装置
４…ハウジング
７…固定子
８…回転子
８ａ…永久磁石
５４…軸方向予圧手段
５５…係合部
５６…被係合部
５７…回転子摺動手段
５８…逆入力保持手段

【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13】