特開 2024-171846 電動アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171846

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電動アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   B60T 13/138 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

B60T13/138 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089099

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】301065892

【氏名又は名称】株式会社アドヴィックス

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】前田 純希

(72)【発明者】

【氏名】高橋 淳

【テーマコード（参考）】

3D048

【Ｆターム（参考）】

3D048BB01

3D048BB45

3D048CC54

3D048HH15

3D048HH18

3D048NN01

3D048NN04

(57)【要約】

【課題】電気モータが動力を喪失したときに発生する衝撃を緩和する。
【解決手段】電動アクチュエータ（１０）は、制動力の増加方向（Ｒ３）への回転部（２９）の回転と、制動力の減少方向（Ｒ４）への所定トルク未満の回転部（２９）の回転とに伴う、回転部（２９）と直動部（３０）との供回りを阻止し、減少方向（Ｒ４）への所定トルク以上の回転部（２９）の回転に伴う、回転部（２９）と直動部（３０）との供回りを、許容する供回り制限機構（５０）を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の制動装置に適用され、電気モータの回転軸と連動する回転部の回転運動と直動部の直線運動とを相互に変換する直動変換機構と、前記直動部と連動してシリンダ内を直線運動するピストンと、を備え、前記回転部が前記車両に付与される制動力の増減方向に回転する、電動アクチュエータにおいて、
前記制動力の増加方向への前記回転部の回転と、前記制動力の減少方向への所定トルク未満の前記回転部の回転とに伴う、前記回転部と前記直動部との供回りを、阻止する供回り制限機構を備え、
前記供回り制限機構は、前記制動力の減少方向への前記所定トルク以上の前記回転部の回転に伴う、前記回転部と前記直動部との供回りを、許容することを特徴とする電動アクチュエータ。

【請求項2】

前記供回り制限機構は、
前記直動部及び前記ピストンの少なくとも一方である被案内部に設けられた被係合部と係合されて、前記被案内部の直線運動を案内する案内部と、前記案内部と係合され、前記シリンダに固定されている固定部と、を有し、
前記制動力の増加方向への前記回転部の回転と、前記制動力の減少方向への前記所定トルク未満の前記回転部の回転に伴う、前記案内部と前記被案内部との供回りが阻止され、
前記制動力の減少方向への前記所定トルク以上の前記回転部の回転に伴う、前記案内部と前記被案内部との供回りが許容されるように構成されている、請求項１に記載の電動アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は電動アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電気モータの回転がスピンドルナットに伝わり、ロッドの直線運動に変換され、ピストンを押す電動アクチュエータが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１８２０１７２９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電気モータを動力としてシリンダ内でピストンが直線運動することにより制動力を発生する電動アクチュエータにおいて、電気失陥等により電気モータが動力を喪失すると、ピストンが押し戻されることがある。このときの後退方向へのピストンの直線運動が直動変換機構により回転運動に変換される。この回転運動の回転トルクがピストンに連動している回転部品に伝達されるため、ピストンが初期位置に戻り停止する際に、ピストンに連動して運動している各部品の運動エネルギーの合計分を有した衝撃が発生するため、電動アクチュエータの構成部品の耐久性が低下することが考えられる。
本開示の一態様は、電気モータが動力を喪失したときに発生する衝撃を緩和できる電動アクチュエータの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る電動アクチュエータは、車両の制動装置に適用され、電気モータの回転軸と連動する回転部の回転運動と直動部の直線運動とを相互に変換する直動変換機構と、前記直動部と連動してシリンダ内を直線運動するピストンと、を備え、前記回転部が前記車両に付与される制動力の増減方向に回転する、電動アクチュエータにおいて、前記制動力の増加方向への前記回転部の回転と、前記制動力の減少方向への所定トルク未満の前記回転部の回転とに伴う、前記回転部と前記直動部との供回りを、阻止する供回り制限機構を備え、前記供回り制限機構は、前記制動力の減少方向への前記所定トルク以上の前記回転部の回転に伴う、前記回転部と前記直動部との供回りを、許容する。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一態様によれば、電気モータが動力を喪失したときに発生する衝撃を緩和できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係る電動アクチュエータの構成を模式的に示す図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面の模式図である。

【図3】本開示の一実施形態に係る電動アクチュエータに備わる供回り制限機構の分解斜視図である。

【図4】本開示の一実施形態に係る電動アクチュエータに備わる供回り制限機構の作動の説明に用いる模式図である。

【図5】本開示の一実施形態に係る電動アクチュエータに備わる供回り制限機構の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、本開示の一実施形態に係る電動アクチュエータの構成を模式的に示す図である。図１に示す電動アクチュエータ１０は、リザーバタンク１１、ホイールシリンダ１２、摩擦材１２Ａ、被摩擦材１２Ｂ、車輪１３、制動制御装置３１、ブレーキペダル３２Ａ、ストロークセンサ３２、および液圧センサ３３を備える車両に搭載されている。電動アクチュエータ１０は、シリンダ機構１４、電気モータ１５、直動変換機構１６、回転伝達機構１７、および供回り制限機構５０を備えている。

【0009】

シリンダ機構１４は、シリンダ１８、ピストン１９を有している。シリンダ１８の内側には、ブレーキ液が導入される液室２０がピストン１９により区画形成されている。液室２０は、ピストン１９の初期位置において、入力ポート２１を通じてリザーバタンク１１に接続されている。液室２０は、出力ポート２２Ａおよびブレーキ配管２２Ｂを通じてホイールシリンダ１２に接続されている。

【0010】

電気モータ１５は、ロータ２３、ステータ２４、および回転軸２５を有している。
制動制御装置３１は、例えば、ブレーキＥＣＵである。ストロークセンサ３２は、ブレーキペダル３２Ａの踏み込み量を検出する。液圧センサ３３は、ホイールシリンダ１２の液圧を検出する。ストロークセンサ３２および液圧センサ３３の検出信号は、制動制御装置３１に入力される。制動制御装置３１は、ストロークセンサ３２から入力されたブレーキペダル３２Ａの踏み込み量に関する検出信号に基づいて、電気モータ１５を方向Ｒ１またはＲ２に回転させる。

【0011】

回転伝達機構１７は、第１歯車２６と、第１歯車２６に噛み合わされた第２歯車２７と、第２歯車２７に噛み合わされた第３歯車２８とを有している。回転伝達機構１７は、電気モータ１５の回転軸２５と連動して回転し、電気モータ１５の回転軸２５の回転を直動変換機構１６へ伝達する。
直動変換機構１６は、ねじ軸２９およびナット３０を有している。ねじ軸２９は、回転部の一例であり、回転伝達機構１７の第３歯車２８に連結されている。ナット３０は、直動部の一例であり、被案内部の一例である。

【0012】

供回り制限機構５０は、ガイド５５、ピン５６、フランジ５８、ウェーブワッシャ５９、およびプレート６０を有している。ガイド５５は、案内部の一例である。ピン５６は、被係合部の一例である。フランジ５８は、固定部の一例であって、電動アクチュエータ１０のシリンダ機構１４のシリンダ１８に固定されている。ガイド５５は、フランジ５８に係合可能に設けられている。ガイド５５は、フランジ５８と係合していないとき、周方向に回転可能であり、フランジ５８と係合しているとき、周方向に回転できない。

【0013】

図２は、図１のＡ－Ａ断面の模式図である。ガイド５５は、筒状であり、その内側面７１が直動変換機構１６のナット３０の外側面７２と対向している。ガイド５５の内側面７１には、ねじ軸２９の軸方向に延びる溝５７Ａが設けられている。ナット３０の外側面７２には、ねじ軸２９の軸方向に延びる溝５７Ｂが設けられている。溝５７Ａおよび５７Ｂは、互いに対向しており、ピン５６を収容する溝５７を形成する。ピン５６は、溝５７に沿ってねじ軸２９の軸方向に摺動可能に配置されている。

【0014】

ピン５６は、ガイド５５がフランジ５８と係合しているとき、ナット３０の回転を阻止し、ナット３０の直線運動を許容する。これにより、ピン５６は、ねじ軸２９の回転運動をナット３０の直線運動に変換する効率を向上させる。ナット３０は、ピン５６を介してガイド５５に係止されているため、ねじ軸２９の回転に伴う回転を阻止される。一方、ナット３０は、ピン５６が溝５７に沿ってねじ軸２９の軸方向に摺動可能であるため、ねじ軸２９の軸方向に直線運動することは阻止されない。ピストン１９は、ナット３０に固定されており、ナット３０と共に直線運動する。

【0015】

ナット３０およびピストン１９が液室２０を狭める方向Ｒ３に直線運動すると、ピストン１９が液室２０内のブレーキ液を押圧し、車両の車輪１３に付与される制動力が増加する。方向Ｒ３は、制動力の増加方向の一例である。ナット３０およびピストン１９を方向Ｒ３に直線運動させるためにねじ軸２９が回転する方向を、制動力の増加方向の回転と称する。

【0016】

ナット３０およびピストン１９が液室２０を広げる方向Ｒ４に直線運動すると、車両の車輪１３に付与される制動力が減少する。方向Ｒ４は、制動力の減少方向の一例である。ナット３０およびピストン１９を方向Ｒ４に直線運動させるためにねじ軸２９が回転する方向を、制動力の減少方向の回転と称する。
以下では、方向Ｒ３およびＲ４をまとめて制動力の増減方向と記載することがある。

【0017】

図３は、本開示の一実施形態に係る電動アクチュエータに備わる供回り制限機構の分解斜視図である。図３に示すように、供回り制限機構５０のガイド５５は、その外側面５５Ｂの一部が径外方向に突出する鍔部５５Ａを有している。フランジ５８は、筒状であって、その底面に設けられた開口５８Ｂからガイド５５が挿入される。フランジ５８の開口５８Ｂにガイド５５が挿入された状態において、フランジ５８の内側面５８Ａは、ガイド５５の外側面５５Ｂと対向する。

【0018】

ガイド５５の鍔部５５Ａは、フランジ５８とウェーブワッシャ５９とに挟まれている。ウェーブワッシャ５９は、ガイド５５の鍔部５５Ａをフランジ５８に向けて付勢している。ガイド５５の鍔部５５Ａには、凸部６１が設けられている。フランジ５８の底面には、凸部６１に対応する凹部６２が設けられている。凸部６１および凹部６２は、嵌合可能に設けられている。

【0019】

図４は、本開示の一実施形態に係る電動アクチュエータに備わる供回り制限機構の作動の説明に用いる模式図である。図４の（ａ）に示すように、鍔部５５Ａの凸部６１は、係止面６１Ａと、係止面６１Ａに対向するテーパ面６１Ｂとを有している。フランジ５８の凹部６２は、係止面６２Ａと、係止面６２Ａに対向するテーパ面６２Ｂとを有している。

【0020】

図１に示したように、ナット３０およびピストン１９が方向Ｒ３に直線運動するとき、図４の（ａ）に示すように、凸部６１の係止面６１Ａが凹部６２の係止面６２Ａに接触する。このとき、ガイド５５がフランジ５８に係止され、ナット３０の回転がピン５６を介してガイド５５に阻止される。ナット３０およびピストン１９が方向Ｒ３に直線運動するとき、供回り制限機構５０は、ねじ軸２９とナット３０との供回りを阻止する。

【0021】

電気モータ１５の駆動により、ねじ軸２９が制動力の減少方向に回転すると、図４の（ｂ）に示すように、凸部６１のテーパ面６１Ｂが凹部６２のテーパ面６２Ｂに接触する。電気モータ１５の駆動によりねじ軸２９が制動力の減少方向に回転しているとき、ねじ軸２９に加わるトルクは所定トルクＴ未満であり、ウェーブワッシャ５９の付勢力により、鍔部５５Ａの凸部６１がテーパ面６２Ｂに沿って滑ることが阻止されている。ガイド５５がフランジ５８に係止され、ナット３０の回転がピン５６を介してガイド５５に阻止される。ナット３０およびピストン１９が方向Ｒ４に直線運動するとき、供回り制限機構５０は、ねじ軸２９とナット３０との供回りを阻止する。

【0022】

電気失陥により、電気モータ１５が動力を喪失すると、液室２０内のブレーキ液を押圧する力が失われ、ピストン１９が液室２０を広げる方向Ｒ４に押し戻される。ピストン１９を押し戻す力は、ナット３０が直線運動の可動範囲の限界、例えば初期値まで移動した後も継続することがある。ピストン１９を押し戻す力により、ナット３０およびねじ軸２９に所定トルクＴ以上のトルクが加わると、鍔部５５Ａの凸部６１がウェーブワッシャ５９の付勢力に抗して滑り始める。その結果、図４の（ｃ）に示すように、凸部６１が凹部６２から離間する。凸部６１が凹部６２から離間することにより、フランジ５８によるガイド５５の係止が解除され、ナット３０の回転を阻止するガイド５５の機能が失われる。その結果、供回り制限機構５０は、ナット３０、ねじ軸２９、およびガイド５５の供回りを許容する。これにより、ピストン１９を押し戻す力がナット３０を回転させる力に変換され、ナット３０が他の構造体を方向Ｒ４に押す力がいなされる。これにより、ナット３０が他の構造体を押す力が軽減され、電動アクチュエータ１０に発生する衝撃を緩和できる。

【0023】

〔変形例〕
上記実施形態では、ナット３０およびピストン１９は、それぞれ別部品であるものとしたが、これに限定されず、ピストン１９は、ナット３０と一体としてもよい。このナット３０と一体化したピストン１９は、直動部の一例であり、かつ、被案内部の一例である。

【0024】

上記実施形態では、ガイド５５およびピン５６は、それぞれ別部品であるものとしたが、これに限定されず、ピン５６は、ガイド５５と一体としてもよい。図５は、本開示の一実施形態に係る電動アクチュエータに備わる供回り制限機構の変形例を示す図である。図５に示すガイド５５は、図２において溝５７Ａに配置されたピン５６と同形状を有する突起部５６Ａを有している。この突起部５６Ａは、被係合部の一例である。

【0025】

電動アクチュエータ１０は、ピストン１９を方向Ｒ４へ付勢する付勢部を更に備えることにしてもよい。この付勢部の付勢力により、ナット３０およびねじ軸２９に所定トルクＴ以上のトルクが加わった場合にも、図４の（ｃ）に示すように、凸部６１が凹部６２から離間することにしてもよい。

【0026】

上記の実施形態では、供回り制限機構５０のフランジ５８は、ガイド５５よりもシリンダ１８側に配置されていたが、これに限定しない。例えば、フランジ５８は、ガイド５５よりも第３歯車２８側に配置することにしてもよい。この場合、ウェーブワッシャ５９およびプレート６０は、シリンダ１８側に配置し、凸部６１および凹部６２は、ガイド５５よりも第３歯車２８側に配置することにすればよい。

【0027】

〔まとめ〕
本開示の一態様に係る電動アクチュエータは、車両の制動装置に適用され、電気モータの回転軸と連動する回転部の回転運動と直動部の直線運動とを相互に変換する直動変換機構と、前記直動部と連動してシリンダ内を直線運動するピストンと、を備え、前記回転部が前記車両に付与される制動力の増減方向に回転する、電動アクチュエータにおいて、前記制動力の増加方向への前記回転部の回転と、前記制動力の減少方向への所定トルク未満の前記回転部の回転とに伴う、前記回転部と前記直動部との供回りを、阻止する供回り制限機構を備え、前記供回り制限機構は、前記制動力の減少方向への前記所定トルク以上の前記回転部の回転に伴う、前記回転部と前記直動部との供回りを、許容する。
本開示の一態様に係る電動アクチュエータは、電気モータの回転軸と連動する回転部の回転運動と直動部の直線運動とを相互に変換する直動変換機構と、直動部と連動してシリンダ内を直線運動するピストンとを備え、回転部が車両に付与される制動力の増減方向に回転する。本開示によれば、電気モータにより回転部が回転駆動されると、直動変換機構で回転部の回転運動が直動部の直線運動に変換され、ピストンが制動力の増加方向および減少方向に直線運動する。そのため、電気モータの駆動制御によって、車両に付与する制動力を調整することができる。
特に、直動変換機構において、制動力の増加方向への回転部の回転と、制動力の減少方向への回転部の所定トルク未満の回転とに伴う、回転部と直動部との供回りが、供回り制限機構により阻止されるため、直動変換機構において回転部の回転運動を直動部の直線運動に効率よく変換することができる。
ここで、電源失陥等で電気モータにより回転部を駆動できなくなると、ピストンが制動力の減少方向に移動することが考えられる。例えば、本開示の一態様に係る電動アクチュエータがホイールシリンダにブレーキ液を給排する電動シリンダである場合、ホイールシリンダ内の液圧に対応する力でピストンが駆動されることが考えられる。また、本開示の一態様に係る電動アクチュエータがピストンを初期位置に向けて付勢する付勢部を備えている場合、付勢部による付勢力でピストンが駆動されることが考えられる。このような場合に、直動部または直動部と一体となったピストンが他の構造物と衝突するため、電動アクチュエータの構成部品の耐久性が低下することが考えられる。
この点、本開示によれば、制動力の減少方向への所定トルク以上の回転が直動部に加わったとき、回転部と直動部との供回りが、供回り制限機構により許容されるようにした。これにより、直動部または直動部と一体となったピストンを他の構造物と衝突させる力をいなし、電動アクチュエータに発生する衝撃を緩和できる。
特許文献１では、回転運動から直線運動への変換を中断させるために安全カップリングが直動変換機構の背面に追加されていたが、本開示の一態様に係る電動アクチュエータの供回り制限機構は、直動変換機構の背面に設けることを要さない。そのため、電動アクチュエータの体格が制動力の増減方向に大きくなりにくい。

【0028】

本開示の一態様に係る電動アクチュエータでは、前記供回り制限機構は、前記直動部及び前記ピストンの少なくとも一方である被案内部に設けられた被係合部と係合されて、前記被案内部の直線運動を案内する案内部と、前記案内部と係合され、前記シリンダに固定されている固定部と、を有し、前記制動力の増加方向への前記回転部の回転と、前記制動力の減少方向への前記所定トルク未満の前記回転部の回転に伴う、前記案内部と前記被案内部との供回りが阻止され、前記制動力の減少方向への前記所定トルク以上の前記回転部の回転に伴う、前記案内部と前記被案内部との供回りが許容されるように構成されている。
本開示によれば、供回り制限機構は、直動部または直動部と一体となったピストンの少なくとも一方である被案内部の直線運動を案内するために被案内部に設けられた被係合部と係合される案内部と、案内部と係合されシリンダに固定される固定部とを備えている。被案内部と案内部との間に供回り制限機構を設けることで、従来技術と比べ構造を簡素化できる。例えば、従来技術と比べ、直動変換機構の背面に追加する部品を少なくすることができる。

【0029】

〔付記事項〕
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0030】

１０ 電動アクチュエータ
１３ 車輪
１４ シリンダ機構
１５ 電気モータ
１６ 直動変換機構
１７ 回転伝達機構
１８ シリンダ
１９ ピストン
２５ 回転軸
２９ ねじ軸
３０ ナット
５０ 供回り制限機構
５５ ガイド
５５Ａ 鍔部
５６ ピン
５６Ａ 突起部
５８ フランジ
５９ ウェーブワッシャ
６１ 凸部
６１Ａ、６２Ａ 係止面
６１Ｂ、６２Ｂ テーパ面
６２ 凹部
Ｒ３、Ｒ４ 方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】