(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】
(24)【登録日】2022-06-27
(45)【発行日】2022-07-05
(54)【発明の名称】逆入力ブレーキ機構および電動式ブレーキ装置
(51)【国際特許分類】
F16D 51/12 20060101AFI20220628BHJP
B60T 13/74 20060101ALI20220628BHJP
F16D 41/10 20060101ALI20220628BHJP
F16D 41/08 20060101ALI20220628BHJP
F16D 65/22 20060101ALI20220628BHJP
F16D 121/14 20120101ALN20220628BHJP
F16D 125/32 20120101ALN20220628BHJP
【ＦＩ】
F16D51/12
B60T13/74 H
F16D41/10
F16D41/08 A
F16D65/22
F16D121:14
F16D125:32
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2018097579
(22)【出願日】2018-05-22
(65)【公開番号】P2019203530
(43)【公開日】2019-11-28
【審査請求日】2021-03-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104547
【弁理士】
【氏名又は名称】栗林 三男
(74)【代理人】
【識別番号】100206612
【弁理士】
【氏名又は名称】新田 修博
(74)【代理人】
【識別番号】100209749
【弁理士】
【氏名又は名称】栗林 和輝
(72)【発明者】
【氏名】大黒 優也
(72)【発明者】
【氏名】金子 優香
(72)【発明者】
【氏名】豊田 俊郎
【審査官】羽鳥 公一
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０３３３５８３１（ＵＳ，Ａ）
【文献】特公昭４８－０３４０１８（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】独国特許出願公開第１０２０１４０１１３３６（ＤＥ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｔ １３／００－１３／７４
Ｆ１６Ｄ ４１／００－４７／０６
Ｆ１６Ｄ ４９／００－７１／０４
Ｆ１６Ｄ １２１／１４
Ｆ１６Ｄ １２５／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力部材と、該入力部材と同軸に配置された出力部材と、
被押圧面を有する被押圧部材と、
前記入力部材に回転トルクが入力されると前記入力部材との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動して前記出力部材に回転トルクを伝達し、かつ、前記出力部材に回転トルクが逆入力されると前記出力部材との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動して前記出力部材の回転を制動する係合子と、を備え、
前記係合子に作用して前記出力部材の回転を制動するブレーキトルクの大きさは、前記出力部材から前記係合子に伝達される回転トルクの大きさより小さく設定され、
前記被押圧面が円弧状の凹面であり、前記被押圧面に対して押し付けられる前記係合子の押圧面が、前記被押圧面よりも曲率半径が小さくかつ周方向に離隔して設けられた１対の円弧状の凸面である、
ことを特徴とする逆入力ブレーキ機構。
【請求項2】
前記係合子が、前記被押圧面と前記出力部材に設けられた出力係合凸部との間に配置されており、前記入力部材の端面のうちで回転中心から径方向に外れた部分に設けられた入力係合凸部を、前記係合子に設けられた入力係合孔の内側に、前記被押圧面に対する遠近移動を可能に係合させていることを特徴とする請求項１に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項3】
前記係合子のうちで、前記出力部材に設けられた出力係合凸部と係合する部分が、平坦面状であることを特徴とする請求項１または２に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項4】
前記係合子のうちで、前記出力係合凸部と係合する部分を含む底面全体が、平坦面状であることを特徴とする請求項３に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項5】
前記係合子が前記出力部材に設けられた出力係合凸部を径方向外側から挟むように複数備えられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項6】
前記係合子がそれぞれの底面により前記出力係合凸部を挟むように１対備えられていることを特徴とする請求項５に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項7】
前記１対の係合子のそれぞれの底面に設けられたガイド凹部に架け渡すように弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項8】
前記出力部材と前記係合子との間に弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項9】
前記被押圧面の断面形状、および、前記被押圧面に対して押し付けられる前記係合子の押圧面の断面形状がともに、直線状または円弧状であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項10】
前記押圧面の断面形状が直線状であり、前記押圧面の軸方向両側には平面状または曲面状の面取りが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の逆入力ブレーキ機構。
【請求項11】
電動モータの回転駆動により直動するボールねじによってブレーキパッドを直線駆動し、前記ブレーキパッドでブレーキローターを押圧して、前記ブレーキローターに制動力を付与する電動式ブレーキ装置であって、前記電動モータと前記ボールねじとの間に、請求項１から１０のいずれか１項に記載の逆入力ブレーキ機構を備え、
前記電動モータは前記入力部材に接続されているとともに、前記ボールねじは前記出力部材に接続されている、
ことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入力部材に入力される回転トルクを出力部材に伝達させるのに対し、出力部材に逆入力される回転トルクを制動して入力部材に一部の回転トルクを伝達させる機能を有する逆入力ブレーキ機構および電動式ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、逆入力遮断機構として、例えば、ねじりばねが捩じられたときの径変化を利用して逆入力に対してブレーキトルクを発生させて、出力部材に逆入力される回転トルクを遮断して入力部材に伝達させないものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、円錐クラッチの締結により逆入力を遮断し、締結解除によって入力部材から出力部材へ動力を伝達するようにした逆入力遮断機構が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、円錐クラッチの締結により逆入力を遮断し、締結解除によって入力部材から出力部材へ動力を伝達するようにした逆入力遮断機構が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【0003】
また、従来、電動式ブレーキ装置として、例えば、駐車時に電動モータに対する通電を遮断する状態においても制動力を維持するために、ロックピンをリニアソレノイドにより駆動してロックを行うロック機構を設けたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００８－１８５０８６号公報
【文献】特開２００６－５７８０４号公報
【文献】特開２０１５－１２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の逆入力遮断装置では、大きなブレーキトルクを発生させようとすると、ねじりばねの軸方向寸法がある程度必要となり、逆入力遮断機構の軸方向寸法が大きくなってしまうという問題がある。
また、ねじりばねでは、ブレーキトルクにより摩耗するので、耐久性に問題がある。そして、ねじりばねでは、耐摩耗性を高めるために、熱処理やコーティングにより表面硬度を高めることもできない。すなわち、ねじりばねには弾性体としての機能が必要であるので、ねじりばねに熱処理を行うと割れてしまうおそれがある。また、ねじりばねにコーティングを施しても、ねじりばねの弾性変形によりコーティングが剥離するおそれがある。
また、ねじりばねでは、ブレーキトルクにより摩耗するので、耐久性に問題がある。そして、ねじりばねでは、耐摩耗性を高めるために、熱処理やコーティングにより表面硬度を高めることもできない。すなわち、ねじりばねには弾性体としての機能が必要であるので、ねじりばねに熱処理を行うと割れてしまうおそれがある。また、ねじりばねにコーティングを施しても、ねじりばねの弾性変形によりコーティングが剥離するおそれがある。
【0006】
また、特許文献２に記載の逆入力遮断装置では、大きなブレーキトルクを発生させようとすると、円錐クラッチの軸方向寸法を大きくしなくてはならず、逆入力遮断装置の軸方向寸法が大きくなってしまう問題がある。
さらに、特許文献１および２はいずれも、逆入力遮断装置の発明であって、出力部材に逆入力される回転トルクを遮断して入力部材に伝達させない装置に関するものである。
さらに、特許文献１および２はいずれも、逆入力遮断装置の発明であって、出力部材に逆入力される回転トルクを遮断して入力部材に伝達させない装置に関するものである。
【0007】
また、特許文献３に記載の電動式ブレーキ装置では、バッテリー切れ等により駆動モータが失陥した場合に、ブレーキを解除することができないため、フェールオープン（Ｆａｉｌ Ｏｐｅｎ）に問題がある。
【0008】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、軸方向寸法を短くでき、かつ、部品点数を抑えられる逆入力ブレーキ機構および電動式ブレーキ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、電動モータが失陥しても、電動モータを逆駆動することができる電動式ブレーキ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、電動モータが失陥しても、電動モータを逆駆動することができる電動式ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するために、本発明の逆入力ブレーキ機構は、
入力部材と、
該入力部材と同軸に配置された出力部材と、
被押圧面を有する被押圧部材と、
前記入力部材に回転トルクが入力されると前記入力部材との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動して前記出力部材に回転トルクを伝達し、かつ、前記出力部材に回転トルクが逆入力されると前記出力部材との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動して前記出力部材の回転を制動する係合子と、を備え、
前記係合子に作用して前記出力部材の回転を制動するブレーキトルクの大きさは、前記出力部材から前記係合子に伝達される回転トルクの大きさより小さく設定されている、
ことを特徴とする。
入力部材と、
該入力部材と同軸に配置された出力部材と、
被押圧面を有する被押圧部材と、
前記入力部材に回転トルクが入力されると前記入力部材との係合に基づき前記被押圧面から離れる方向に移動して前記出力部材に回転トルクを伝達し、かつ、前記出力部材に回転トルクが逆入力されると前記出力部材との係合に基づき前記被押圧面に近づく方向に移動して前記出力部材の回転を制動する係合子と、を備え、
前記係合子に作用して前記出力部材の回転を制動するブレーキトルクの大きさは、前記出力部材から前記係合子に伝達される回転トルクの大きさより小さく設定されている、
ことを特徴とする。
【0010】
本発明の上記構成において、前記係合子を、前記被押圧面と前記出力部材に設けられた出力係合凸部との間に配置し、前記入力部材の端面のうちで中心から径方向に外れた部分に設けられた入力係合凸部を、前記係合子に設けられた入力係合孔の内側に、前記被押圧面に対する遠近移動を可能に係合させるようにしてもよい。
【0011】
また、本発明の上記構成において、前記被押圧面を例えば円筒面状などの円弧状の凹面とし、前記被押圧面に対して押し付けられる前記係合子の押圧面を、前記被押圧面の曲率半径と同じ大きさの曲率半径を有する、例えば円筒面状などの円弧状の凸面とするようにしてもよい。
【0012】
また、本発明の上記構成において、前記被押圧面を円弧状の凹面とし、前記被押圧面に対して押し付けられる前記係合子の押圧面を、前記被押圧面よりも曲率半径が小さくかつ周方向に離隔して設けられた１対の円弧状の凸面にしてもよい。
【0013】
また、本発明の上記構成において、前記係合子のうちで、前記出力部材に設けられた出力係合凸部と係合する部分を、平坦面状にしてもよい。
この場合には、前記係合子のうちで、前記出力係合凸部と係合する部分を含む底面全体を、平坦面状としてもよい。
この場合には、前記係合子のうちで、前記出力係合凸部と係合する部分を含む底面全体を、平坦面状としてもよい。
【0014】
また、本発明の上記構成において、前記係合子を、前記出力部材に設けられた出力係合凸部を径方向外側から挟むように複数備えるようにしてもよい。
この場合には、前記係合子を、それぞれの底面により前記出力係合凸部を挟むように１対備えるようにしてもよい。さらに、前記１対の係合子のそれぞれの底面に設けたガイド凹部に架け渡すように、例えばコイル状や板状のばねやゴムなどの弾性部材を配置するようにしてもよい。
この場合には、前記係合子を、それぞれの底面により前記出力係合凸部を挟むように１対備えるようにしてもよい。さらに、前記１対の係合子のそれぞれの底面に設けたガイド凹部に架け渡すように、例えばコイル状や板状のばねやゴムなどの弾性部材を配置するようにしてもよい。
【0015】
また、本発明の上記構成において、前記出力部材と前記係合子との間に弾性部材を配置するようにしてもよい。
【0016】
また、本発明の上記構成において、前記被押圧面および前記押圧面の断面形状をともに、直線状または円弧状にするようにしてもよい。
この場合には、前記押圧面の断面形状を直線状とし、前記押圧面の軸方向両側に平面状または曲面状の面取りを設けるようにしてもよい。
この場合には、前記押圧面の断面形状を直線状とし、前記押圧面の軸方向両側に平面状または曲面状の面取りを設けるようにしてもよい。
【0017】
本発明の電動式ブレーキ装置は、電動モータの回転駆動により直動するボールねじによってブレーキパッドを直線駆動し、前記ブレーキパッドでブレーキローターを押圧して、前記ブレーキローターに制動力を付与する電動式ブレーキ装置であって、
前記電動モータと前記ボールねじとの間に、請求項１から１２のいずれか１項に記載の逆入力ブレーキ機構を備え、
前記電動モータは前記入力部材に接続されているとともに、前記ボールねじは前記出力部材に接続されている、
ことを特徴とする。
前記電動モータと前記ボールねじとの間に、請求項１から１２のいずれか１項に記載の逆入力ブレーキ機構を備え、
前記電動モータは前記入力部材に接続されているとともに、前記ボールねじは前記出力部材に接続されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、逆入力ブレーキ機構の軸方向寸法を短くでき、かつ、その部品点数を抑えることができる。このため、本発明の逆入力ブレーキ機構を用いることで、電動式ブレーキ装置のように、逆入力ブレーキ機構が適用される装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
また、本発明の電動式ブレーキ装置によれば、電動モータが失陥しても、電動モータを逆駆動することができる。
また、本発明の電動式ブレーキ装置によれば、電動モータが失陥しても、電動モータを逆駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の第１実施の形態に係る逆入力ブレーキ機構を示す図であって、正面図である。
【図2】同、斜視図である。
【図3】同、入力部材の一部を示す斜視図である。
【図4】同、出力部材の一部を示す斜視図である。
【図5】同、入力部材に回転トルクが入力された状態を示す正面図である。
【図6】同、出力部材に回転トルクが逆入力された状態を示す正面図である。
【図8】同、出力部材に回転トルクが逆入力された際に、出力部材がロックする条件を説明するための正面図である。
【図9】本発明の第２実施の形態に係る逆入力ブレーキ機構を示す図であって、出力部材に回転トルクが逆入力された状態を示す正面図である。
【図10】本発明の第３実施の形態に係る逆入力ブレーキ機構を示す図であって、出力部材に回転トルクが逆入力された状態を示す正面図である。
【図11】同、ガイドの斜視図である。
【図12】本発明の第４実施の形態に係る逆入力ブレーキ機構を示す図であって、正面図である。
【図13】本発明の第５実施の形態に係る逆入力ブレーキ機構を示す図であって、正面図である。
【図14】同、出力部材の一部を示す斜視図である。
【図15】本発明の第６実施の形態に係る逆入力ブレーキ機構を示す図であって、正面図である。
【図16】本発明の第７実施の形態に係る逆入力ブレーキ装置を示す図であって、正面図である。
【図17】本発明の第８実施の形態に係る逆入力ブレーキ機構を示す図であって、正面図である。
【図18】同、係合子の斜視図である。
【図20】本発明の実施の形態に係る電動式ブレーキ装置を示す図であって、斜視図である。
【図21】同、断面図である。
【図22】同、一部の部材を省略して示す要部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施の形態）
図１～図８は、本発明の逆入力ブレーキ機構の第１実施の形態を示す図である。
（逆入力ブレーキ機構の構造の説明）
本実施の形態の逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２と、出力部材３と、被押圧部材４と、１対の係合子５とを備えている。逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２に入力される回転トルク（以下、単に「トルク」ともいう。）を出力部材３にほぼ全て伝達させるのに対し、出力部材３に逆入力される回転トルクを入力部材２にその一部を伝達する機能を有している。すなわち、出力部材３に逆入力される回転トルクに対してブレーキトルクを発生し、これにより出力部材３に逆入力される回転トルクの一部を入力部材２に伝達するようになっている。
（第１実施の形態）
図１～図８は、本発明の逆入力ブレーキ機構の第１実施の形態を示す図である。
（逆入力ブレーキ機構の構造の説明）
本実施の形態の逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２と、出力部材３と、被押圧部材４と、１対の係合子５とを備えている。逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２に入力される回転トルク（以下、単に「トルク」ともいう。）を出力部材３にほぼ全て伝達させるのに対し、出力部材３に逆入力される回転トルクを入力部材２にその一部を伝達する機能を有している。すなわち、出力部材３に逆入力される回転トルクに対してブレーキトルクを発生し、これにより出力部材３に逆入力される回転トルクの一部を入力部材２に伝達するようになっている。
【0021】
入力部材２は、電動モータなどの入力側機構に接続され、回転トルクが入力される。入力部材２は、入力軸部６と、１対の入力係合凸部７とを有している。入力軸部６は、段付円柱状で、その基端部が前記入力側機構の出力部にトルク伝達可能に接続されるか、または、前記入力側機構の出力部と一体に設けられている。１対の入力係合凸部７は、略楕円柱状で、入力軸部６の先端面の直径方向反対側２個所位置から軸方向に伸長している。１対の入力係合凸部７は、入力部材２の直径方向に互いに離隔している。このため、１対の入力係合凸部７は、入力軸部６の先端面のうちで回転中心から径方向外方に外れた部分にそれぞれ設けられている。入力係合凸部７は、その径方向外側面が、入力軸部６の先端部の外周面と同じ円筒面状の輪郭形状を有しており、その径方向内側面が、円周方向中央部が径方向内方に突出した円弧状の凸面となっている。
【0022】
出力部材３は、減速機構などの出力側機構に接続され、回転トルクを出力する。出力部材３は、入力部材２と同軸に配置されており、出力軸部８と出力係合凸部９とを有している。出力軸部８は、円柱状で、その先端部が前記出力側機構の入力部にトルク伝達可能に接続されるか、または、前記出力側機構の入力部と一体に設けられている。出力係合凸部９は、略長円柱状で、出力軸部８の基端面の中央部から軸方向に伸長している。出力係合凸部９の外周側面は、互いに平行な１対の平坦面と、１対の円弧状の凸面とから構成されている。このため、出力係合凸部９の回転中心から外周側面までの距離は、円周方向にわたり一定でない。出力係合凸部９は、１対の入力係合凸部７の間部分に配置される。
【0023】
被押圧部材４は、薄肉円環状に構成されており、図示しない他の部材に固定されて、その回転が拘束されている。被押圧部材４は、入力部材２および出力部材３と同軸に、かつ、入力部材２および出力部材３よりも径方向外側に配置されている。具体的には、１対の入力係合凸部７および出力係合凸部９が、逆入力ブレーキ機構１の組立状態で、被押圧部材４の径方向内側に配置されている。被押圧部材４は、その内周面に円筒面状の凹面である被押圧面１０を有している。
【0024】
１対の係合子５は、略半円形板状に構成されており、被押圧部材４の径方向内側に配置されている。１対の係合子５のそれぞれは、被押圧面１０に対して押し付けられる径方向外側面を円筒面状の凸面である押圧面１１とし、径方向内側面を、後述する出力係合凹部１５が形成された部分以外が平坦面状となった底面１２としている。また、それぞれの係合子５の幅方向両側は、底面１２に対して直角な平坦面状の側面１３となっている。なお、係合子５に関して径方向とは、図１に矢印Ａで示した底面１２に対して直角な方向をいい、図１に矢印Ｂで示した底面１２に対して平行な方向を、係合子５に関して幅方向という。押圧面１１の曲率半径は、被押圧面１０の曲率半径と同じかこれよりも僅かに小さい。押圧面１１は、係合子５のその他の部分に比べて摩擦係数の大きい表面性状を有している。押圧面１１は、係合子５の表面によって直接構成しても良いし、係合子５に貼着や接着などにより固定した摩擦材によって構成しても良い。
【0025】
本実施の形態では、１対の係合子５の押圧面１１を被押圧部材４の直径方向反対側に向け、かつ、１対の係合子５の底面１２を互いに対向させている。また、１対の係合子５を被押圧部材４の径方向内側に配置した状態で、被押圧面１０と押圧面１１との間または底面１２同士の間に隙間が存在するように、被押圧部材４の内径寸法と係合子５の径方向寸法を規制している。
【0026】
係合子５は、入力係合孔１４と、出力係合凹部１５とを有している。入力係合孔１４は、係合子５の径方向中間部を軸方向に貫通し、かつ、幅方向に長い矩形状の長孔である。入力係合孔１４は、入力係合凸部７を緩く挿入できる大きさを有している。具体的には、入力係合孔１４の内側に入力係合凸部７を挿入した際に、入力係合凸部７と入力係合孔１４の内面との間に、幅方向および径方向にそれぞれ隙間が存在する。このため、入力係合凸部７は、入力係合孔１４の内側に、被押圧面１０に対する遠近移動を可能に、かつ、入力部材２の回転方向に関する移動を可能に係合している。
【0027】
出力係合凹部１５は、１対の係合子５のそれぞれの底面１２の幅方向中央部から径方向外方に向けて凹んだ略矩形状の凹部である。出力係合凹部１５は、その内側に出力係合凸部９の短軸方向の先半部をがたつきなく配置できる大きさおよび形状を有している。具体的には、出力係合凹部１５は、その開口幅が、出力係合凸部９の長軸方向に関する寸法とほぼ同じであり、その径方向深さが、出力係合凸部９の短軸方向に関する寸法の１／２よりも少しだけ小さくなっている。出力係合凹部１５の底部は、底面１２と平行な平坦面となっている。
【0028】
本実施の形態では、逆入力ブレーキ機構１は、その組立状態で、軸方向一方側に配置した入力部材２の１対の入力係合凸部７を、１対の係合子５のそれぞれの入力係合孔１４に軸方向に挿入し、かつ、軸方向他方側に配置した出力部材３の出力係合凸部９を、１対の出力係合凹部１５同士の間に軸方向に挿入している。すなわち、１対の係合子５は、それぞれの出力係合凹部１５により、出力係合凸部９を径方向外側から挟むように配置されている。また、本実施の形態では、入力係合凸部７の軸方向寸法、出力係合凸部９の軸方向寸法、被押圧部材４の軸方向寸法および係合子５の軸方向寸法をそれぞれほぼ同じとしている。
【0029】
（逆入力ブレーキ機構の動作説明）
逆入力ブレーキ機構１の動作について説明する。
先ず、入力部材２に入力側機構から回転トルクが入力された場合を説明する。
入力部材２に回転トルクが入力されると、図５に示すように、入力係合孔１４の内側で、入力係合凸部７が入力部材２の回転方向（図５の例では時計方向）に回転する。すると、入力係合凸部７の径方向内側面が入力係合孔１４の内面を径方向内方に向けて押圧し、１対の係合子５を、被押圧面１０から離れる方向にそれぞれ移動させる。つまり、１対の係合子５を、入力部材２との係合に基づき、互いに近づく方向である径方向内方に（図５の上側に位置する係合子５を下方に、図５の下側に位置する係合子５を上方に）それぞれ移動させる。これにより、１対の係合子５の底面１２が互いに近づく方向に移動し、１対の出力係合凹部１５が出力部材３の出力係合凸部９を径方向両側から挟持する。すなわち、出力部材３を、出力係合凸部９の長軸方向が係合子５の底面１２と平行になるように回転させつつ、出力係合凸部９と１対の出力係合凹部１５とをがたつきなく係合させる。したがって、入力部材２に入力された回転トルクは、１対の係合子５を介して、出力部材３に伝達され、出力部材３から出力される。この逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２に回転トルクが入力されると、入力部材２の回転方向に関係なく、１対の係合子５を、被押圧面１０から離れる方向にそれぞれ移動させる。そして、入力部材２に入力された回転トルクを、１対の係合子５を介して、出力部材３に伝達する。
逆入力ブレーキ機構１の動作について説明する。
先ず、入力部材２に入力側機構から回転トルクが入力された場合を説明する。
入力部材２に回転トルクが入力されると、図５に示すように、入力係合孔１４の内側で、入力係合凸部７が入力部材２の回転方向（図５の例では時計方向）に回転する。すると、入力係合凸部７の径方向内側面が入力係合孔１４の内面を径方向内方に向けて押圧し、１対の係合子５を、被押圧面１０から離れる方向にそれぞれ移動させる。つまり、１対の係合子５を、入力部材２との係合に基づき、互いに近づく方向である径方向内方に（図５の上側に位置する係合子５を下方に、図５の下側に位置する係合子５を上方に）それぞれ移動させる。これにより、１対の係合子５の底面１２が互いに近づく方向に移動し、１対の出力係合凹部１５が出力部材３の出力係合凸部９を径方向両側から挟持する。すなわち、出力部材３を、出力係合凸部９の長軸方向が係合子５の底面１２と平行になるように回転させつつ、出力係合凸部９と１対の出力係合凹部１５とをがたつきなく係合させる。したがって、入力部材２に入力された回転トルクは、１対の係合子５を介して、出力部材３に伝達され、出力部材３から出力される。この逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２に回転トルクが入力されると、入力部材２の回転方向に関係なく、１対の係合子５を、被押圧面１０から離れる方向にそれぞれ移動させる。そして、入力部材２に入力された回転トルクを、１対の係合子５を介して、出力部材３に伝達する。
【0030】
次に、出力部材３に出力側機構から回転トルクが逆入力された場合を説明する。
出力部材３に回転トルクが逆入力されると、図６に示すように、出力係合凸部９が、１対の出力係合凹部１５同士の内側で、出力部材３の回転方向（図６の例では時計方向）に回転する。すると、出力係合凸部９の角部が出力係合凹部１５の底面を径方向外方に向けて押圧し、１対の係合子５を、被押圧面１０に近づく方向にそれぞれ移動させる。つまり、１対の係合子５を、出力部材３との係合に基づき、互いに離れる方向である径方向外方に（図５の上側に位置する係合子５を上方に、図５の下側に位置する係合子５を下方に）それぞれ移動させる。これにより、１対の係合子５のそれぞれの押圧面１１を、被押圧面１０に対して押し付ける。この際、押圧面１１と被押圧面１０とは、押圧面１１の周方向にわたる全範囲で面接触する。この結果、係合子５が出力係合凸部９と被押圧部材４との間で突っ張るため、出力部材３の回転が抑制される。すなわち、出力部材３の回転が制動される。この逆入力ブレーキ機構１は、出力部材３に回転トルクが逆入力されると、出力部材３の回転方向に関係なく、１対の係合子５を、被押圧面１０に近づく方向にそれぞれ移動させる。そして、出力係合凸部９と被押圧部材４との間で１対の係合子５が突っ張り、出力部材３の回転を制動し、出力部材３に入力された回転トルクの一部を、１対の係合子５を介して、入力部材２に伝達する。
出力部材３に回転トルクが逆入力されると、図６に示すように、出力係合凸部９が、１対の出力係合凹部１５同士の内側で、出力部材３の回転方向（図６の例では時計方向）に回転する。すると、出力係合凸部９の角部が出力係合凹部１５の底面を径方向外方に向けて押圧し、１対の係合子５を、被押圧面１０に近づく方向にそれぞれ移動させる。つまり、１対の係合子５を、出力部材３との係合に基づき、互いに離れる方向である径方向外方に（図５の上側に位置する係合子５を上方に、図５の下側に位置する係合子５を下方に）それぞれ移動させる。これにより、１対の係合子５のそれぞれの押圧面１１を、被押圧面１０に対して押し付ける。この際、押圧面１１と被押圧面１０とは、押圧面１１の周方向にわたる全範囲で面接触する。この結果、係合子５が出力係合凸部９と被押圧部材４との間で突っ張るため、出力部材３の回転が抑制される。すなわち、出力部材３の回転が制動される。この逆入力ブレーキ機構１は、出力部材３に回転トルクが逆入力されると、出力部材３の回転方向に関係なく、１対の係合子５を、被押圧面１０に近づく方向にそれぞれ移動させる。そして、出力係合凸部９と被押圧部材４との間で１対の係合子５が突っ張り、出力部材３の回転を制動し、出力部材３に入力された回転トルクの一部を、１対の係合子５を介して、入力部材２に伝達する。
【0031】
上述のように、出力部材３に回転トルクが逆入力された場合に、出力部材３の回転を制動し、出力部材３に入力された回転トルクの一部を、１対の係合子５を介して、入力部材２に伝達する原理および条件について、図７および図８を参照して、より具体的に説明する。
出力部材３に回転トルクが逆入力されることで、出力係合凸部９の角部が出力係合凹部１５の底面に当接すると、図７に示すように、出力係合凸部９の角部と出力係合凹部１５の底面との当接部Ｘには、出力係合凹部１５の底面に対し垂直方向に法線力Ｆｃが作用する。また、当接部Ｘには、出力係合凸部９と出力係合凹部１５との間の摩擦係数をμとすると、出力係合凹部１５の底面と平行な方向に摩擦力μＦｃが作用する。ここで、当接部Ｘに作用する接線力Ｆｔの作用線の方向と出力係合凹部１５の底面との間のくさび角をθとすると、接線力Ｆｔは、次の式（１）により表される。
Ｆｔ＝Ｆｃ・ｓｉｎθ＋μＦｃ・ｃｏｓθ ・・・（１）
このため、法線力Ｆｃは、接線力Ｆｔを用いて、次の（２）式により表される。
Ｆｃ＝Ｆｔ／（ｓｉｎθ＋μ・ｃｏｓθ） ・・・（２）
出力部材３に回転トルクが逆入力されることで、出力係合凸部９の角部が出力係合凹部１５の底面に当接すると、図７に示すように、出力係合凸部９の角部と出力係合凹部１５の底面との当接部Ｘには、出力係合凹部１５の底面に対し垂直方向に法線力Ｆｃが作用する。また、当接部Ｘには、出力係合凸部９と出力係合凹部１５との間の摩擦係数をμとすると、出力係合凹部１５の底面と平行な方向に摩擦力μＦｃが作用する。ここで、当接部Ｘに作用する接線力Ｆｔの作用線の方向と出力係合凹部１５の底面との間のくさび角をθとすると、接線力Ｆｔは、次の式（１）により表される。
Ｆｔ＝Ｆｃ・ｓｉｎθ＋μＦｃ・ｃｏｓθ ・・・（１）
このため、法線力Ｆｃは、接線力Ｆｔを用いて、次の（２）式により表される。
Ｆｃ＝Ｆｔ／（ｓｉｎθ＋μ・ｃｏｓθ） ・・・（２）
【0032】
出力係合凸部９の角部が出力係合凹部１５の底面に当接した際に、出力部材３から係合子５に伝達されるトルクＴの大きさは、出力部材３の回転中心Ｏから当接部Ｘまでの距離をｒとすると、次の（３）式で表される。
Ｔ＝ｒ・Ｆｔ ・・・（３）
Ｔ＝ｒ・Ｆｔ ・・・（３）
【0033】
上述したように、当接部Ｘには法線力Ｆｃが作用するため、図８に示すように、係合子５の押圧面１１は、被押圧部材４の被押圧面１０に対して法線力Ｆｃの力で押し付けられる。このため、押圧面１１と被押圧面１０との間の摩擦係数をμ´とし、出力部材３の回転中心Ｏから押圧面１１と被押圧面１０との当接部Ｙまでの距離をＲとすると、係合子５に作用するブレーキトルクＴ´の大きさは、次の（４）式で表される。
Ｔ´＝μ´ＲＦｃ ・・・（４）
したがって、より大きなブレーキ力を得るには、摩擦係数μ´、距離Ｒ、法線力Ｆｃを大きくすれば良いことが分かる。
Ｔ´＝μ´ＲＦｃ ・・・（４）
したがって、より大きなブレーキ力を得るには、摩擦係数μ´、距離Ｒ、法線力Ｆｃを大きくすれば良いことが分かる。
【0034】
また、出力部材３の回転を制動し、出力部材３に入力された回転トルクの一部を入力部材２に伝達するには、トルクＴとブレーキトルクＴ´とが、次の（５）式の関係を満たす必要がある。
Ｔ＞Ｔ´ ・・・（５）
また、上記（５）式に上記（１）～（４）式を代入すると次の（６）式が得られる。
μ´Ｒ／（ｓｉｎθ＋μ・ｃｏｓθ）＜ｒ ・・・（６）
上記（６）式からは、押圧面１１と被押圧面１０との間の摩擦係数μ´を大きくすれば、距離Ｒを小さくしても、出力部材３を制動する力を強め、出力部材３から入力部材２に伝達されるトルクを小さくできることが分かる。
Ｔ＞Ｔ´ ・・・（５）
また、上記（５）式に上記（１）～（４）式を代入すると次の（６）式が得られる。
μ´Ｒ／（ｓｉｎθ＋μ・ｃｏｓθ）＜ｒ ・・・（６）
上記（６）式からは、押圧面１１と被押圧面１０との間の摩擦係数μ´を大きくすれば、距離Ｒを小さくしても、出力部材３を制動する力を強め、出力部材３から入力部材２に伝達されるトルクを小さくできることが分かる。
【0035】
また、摩擦係数μおよび摩擦係数μ´がそれぞれ０．１であると仮定すると、上記（６）式から次の（７）式が得られる。
Ｒ＜１０ｒ（ｓｉｎθ＋０．１ｃｏｓθ） ・・・（７）
上記（７）式からは、出力部材３の回転中心Ｏから当接部Ｘまでの距離ｒと、出力部材３の回転中心Ｏから当接部Ｙまでの距離Ｒと、接線力Ｆｔの作用線の方向と出力係合凹部１５の底面との間のくさび角θとを適切に設定することで、出力部材３の回転を制動し、出力部材３に入力された回転トルクの一部を入力部材２に伝達させられることがわかる。
Ｒ＜１０ｒ（ｓｉｎθ＋０．１ｃｏｓθ） ・・・（７）
上記（７）式からは、出力部材３の回転中心Ｏから当接部Ｘまでの距離ｒと、出力部材３の回転中心Ｏから当接部Ｙまでの距離Ｒと、接線力Ｆｔの作用線の方向と出力係合凹部１５の底面との間のくさび角θとを適切に設定することで、出力部材３の回転を制動し、出力部材３に入力された回転トルクの一部を入力部材２に伝達させられることがわかる。
【0036】
また、出力部材３が制動された状態で、入力部材２に回転トルクが入力された場合、入力部材２から係合子５に作用する法線力が、出力部材３から係合子５に作用する法線力Ｆｃよりも大きくなると、係合子５は径方向内方に移動し、入力部材２から出力部材３に回転トルクが伝達される。
なお、Ｔ´は、０．１Ｔ以上であることが好ましく、さらには０．９Ｔ以下であることが好ましい。Ｔ´が０．１Ｔより小さいとすべりが発生し、コーティングが剥離する虞があるからである。また、Ｔ´が０．９Ｔより大きいとロックするため、さらにトルクを大きくすると軸方向寸法が大きくなるからである。
なお、Ｔ´は、０．１Ｔ以上であることが好ましく、さらには０．９Ｔ以下であることが好ましい。Ｔ´が０．１Ｔより小さいとすべりが発生し、コーティングが剥離する虞があるからである。また、Ｔ´が０．９Ｔより大きいとロックするため、さらにトルクを大きくすると軸方向寸法が大きくなるからである。
【0037】
以上の構成を有し、上述のように動作する逆入力ブレーキ機構１によれば、軸方向寸法を短くでき、かつ、部品点数を抑えられる。
この逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２および出力部材３のそれぞれの回転を、係合子５の径方向移動に変換する。そして、このように入力部材２および出力部材３の回転を係合子５の径方向移動に変換することで、係合子５を、該係合子５の径方向内側に位置する出力部材３に係合させたり、あるいは、係合子５を、該係合子５の径方向外側に位置する被押圧部材４に押し付けるようにしている。このように、逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２および出力部材３のそれぞれの回転によって制御される係合子５の径方向移動に基づき、入力部材２から出力部材３に回転トルクが伝達可能になる状態と、出力部材３に入力された回転トルクの一部を入力部材２に伝達する状態とを切り替えることができるため、逆入力ブレーキ機構１の装置全体の軸方向寸法を短くできる。
この逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２および出力部材３のそれぞれの回転を、係合子５の径方向移動に変換する。そして、このように入力部材２および出力部材３の回転を係合子５の径方向移動に変換することで、係合子５を、該係合子５の径方向内側に位置する出力部材３に係合させたり、あるいは、係合子５を、該係合子５の径方向外側に位置する被押圧部材４に押し付けるようにしている。このように、逆入力ブレーキ機構１は、入力部材２および出力部材３のそれぞれの回転によって制御される係合子５の径方向移動に基づき、入力部材２から出力部材３に回転トルクが伝達可能になる状態と、出力部材３に入力された回転トルクの一部を入力部材２に伝達する状態とを切り替えることができるため、逆入力ブレーキ機構１の装置全体の軸方向寸法を短くできる。
【0038】
しかも、係合子５に、入力部材２に入力された回転トルクを出力部材３に伝達する機能と、出力部材３の回転を制動する機能との両方の機能を持たせている。このため、逆入力ブレーキ機構１の部品点数を抑えることができ、かつ、両機能をそれぞれ別の部材に持たせる場合に比べて、動作を安定させることができる。たとえば、回転トルクを伝達する機能と制動する機能とを別の部材に持たせる場合、制動解除のタイミングと回転トルクの伝達開始のタイミングとがずれる虞がある。この場合、制動解除から回転トルクの伝達開始までの間に出力部材に回転トルクが逆入力されると、出力部材が再び制動されてしまい、回転トルクの全てが伝達されなくなる。本実施の形態では、係合子５に、回転トルクを出力部材３に伝達する機能と、出力部材３を制動する機能との両方の機能を持たせているため、このような不都合が生じることを防止できる。
【0039】
また、入力部材２から係合子５に作用する力の向きと、出力部材３から係合子５に作用する力の向きとを逆向きにしているため、両方の力の大小関係を規制することで、係合子５の移動方向を制御できる。このため、出力部材３の制動状態と制動解除状態の切り替え動作を安定して確実に行うことができる。
【0040】
（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態について、図９を用いて説明する。
本実施の形態の特徴は、１対の係合子５のそれぞれの姿勢を安定させ、係合子５の径方向移動を正確に行わせる点にある。このために、本実施の形態では、係合子５の底面１２のうち、出力係合凹部１５を挟んで幅方向両側部に、それぞれ底面１２から垂直方向に伸長した案内スリット１６を設けている。そして、１対の係合子５のそれぞれの底面１２を互いに対向させた状態で、同一直線上に存在する１対の案内スリット１６内に、これら１対の案内スリット１６を跨ぐようにして、円柱状または矩形柱状のガイド１７を配置している。ガイド１７は、案内スリット１６の内側にがたつきなく、かつ、ガイド１７の軸方向に関する移動を可能に配置されている。
次に、本発明の第２実施の形態について、図９を用いて説明する。
本実施の形態の特徴は、１対の係合子５のそれぞれの姿勢を安定させ、係合子５の径方向移動を正確に行わせる点にある。このために、本実施の形態では、係合子５の底面１２のうち、出力係合凹部１５を挟んで幅方向両側部に、それぞれ底面１２から垂直方向に伸長した案内スリット１６を設けている。そして、１対の係合子５のそれぞれの底面１２を互いに対向させた状態で、同一直線上に存在する１対の案内スリット１６内に、これら１対の案内スリット１６を跨ぐようにして、円柱状または矩形柱状のガイド１７を配置している。ガイド１７は、案内スリット１６の内側にがたつきなく、かつ、ガイド１７の軸方向に関する移動を可能に配置されている。
【0041】
上述の構成により、１対の係合子５は、径方向の移動および同期した回転は可能でありながら、互いに相対回転したり、幅方向に移動したりすることが防止される。このため、１対の係合子５のそれぞれの姿勢を安定させることができる。また、１対の係合子５を、正確にかつスムーズに径方向に移動させることができる。したがって、入力係合凸部７や出力係合凸部９から係合子５に作用する力を、該係合子５の径方向移動に効率良く利用することができ、所期の伝達トルクおよびブレーキトルクを発生させることができる。その他の構成および作用効果については、第１実施の形態と同様である。
【0042】
（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態について、図１０および図１１を用いて説明する。
本実施の形態の特徴も、第２実施の形態と同様に、１対の係合子５のそれぞれの姿勢を安定させ、係合子５の径方向移動を正確に行わせる点にある。このために、本実施の形態では、１対の係合子５の径方向内端部の幅方向両側部を、断面略Ｕ字形のガイド１７ａによりそれぞれ案内している。これにより、１対の係合子５は、径方向の移動および同期した回転は可能でありながら、互いに相対回転したり、幅方向に移動したりすることが防止される。
次に、本発明の第３実施の形態について、図１０および図１１を用いて説明する。
本実施の形態の特徴も、第２実施の形態と同様に、１対の係合子５のそれぞれの姿勢を安定させ、係合子５の径方向移動を正確に行わせる点にある。このために、本実施の形態では、１対の係合子５の径方向内端部の幅方向両側部を、断面略Ｕ字形のガイド１７ａによりそれぞれ案内している。これにより、１対の係合子５は、径方向の移動および同期した回転は可能でありながら、互いに相対回転したり、幅方向に移動したりすることが防止される。
【0043】
本実施の形態では、第２実施の形態のように、係合子に案内スリットを形成しなくて済むため、案内スリットの加工を省略できる。また、本実施の形態のガイド１７ａによれば、１対の係合子５が、被押圧部材４の軸方向に傾いたり相対変位したりすることも防止できる。その他の構成および作用効果については、第１実施の形態および第２実施の形態と同様である。
【0044】
（第４実施の形態）
次に、本発明の第４実施の形態について、図１２を用いて説明する。
本実施の形態の特徴も、第２実施の形態および第３実施の形態と同様に、１対の係合子５ａ、５ｂのそれぞれの姿勢を安定させ、係合子５ａ、５ｂの径方向移動を正確に行わせる点にある。このために、本実施の形態では、一方（図１２の上方）の係合子５ａの底面１２の幅方向両側部に、他方の係合子５ｂに向けて伸長した１対の張出部１８を設けている。これに対し、他方（図１２の下方）の係合子５ｂの底面１２の幅方向両側部に切り欠き１９を設けている。これにより、他方の係合子５ｂの径方向内端部の幅寸法を、１対の切り欠き１９分だけ小さくしている。そして、１対の係合子５ａ、５ｂを被押圧部材４の径方向内側に配置した状態で、１対の張出部１８の間に、他方の係合子５ｂの径方向内端部をがたつきなく配置している。このために、１対の張出部１８の内側面同士の幅寸法を、他方の係合子５ｂの径方向内端部の幅寸法よりも僅かに大きくしている。
次に、本発明の第４実施の形態について、図１２を用いて説明する。
本実施の形態の特徴も、第２実施の形態および第３実施の形態と同様に、１対の係合子５ａ、５ｂのそれぞれの姿勢を安定させ、係合子５ａ、５ｂの径方向移動を正確に行わせる点にある。このために、本実施の形態では、一方（図１２の上方）の係合子５ａの底面１２の幅方向両側部に、他方の係合子５ｂに向けて伸長した１対の張出部１８を設けている。これに対し、他方（図１２の下方）の係合子５ｂの底面１２の幅方向両側部に切り欠き１９を設けている。これにより、他方の係合子５ｂの径方向内端部の幅寸法を、１対の切り欠き１９分だけ小さくしている。そして、１対の係合子５ａ、５ｂを被押圧部材４の径方向内側に配置した状態で、１対の張出部１８の間に、他方の係合子５ｂの径方向内端部をがたつきなく配置している。このために、１対の張出部１８の内側面同士の幅寸法を、他方の係合子５ｂの径方向内端部の幅寸法よりも僅かに大きくしている。
【0045】
本実施の形態では、第２実施の形態および第３実施の形態のように、別途ガイドを設ける必要がないため、部品点数の削減によるコスト低減を図れ、かつ、ガイドの組み付け忘れを防止できる。その他の構成および作用効果については、第１実施の形態および第２実施の形態と同様である。
【0046】
（第５実施の形態）
次に、本発明の第５実施の形態について、図１３および図１４を用いて説明する。
本実施の形態の特徴は、出力部材３のがたつきを防止する点にある。このために、本実施の形態では、図１４に示すように、出力係合凸部９を長軸方向に挿通するように補助軸部２０を設け、該補助軸部２０の軸方向両側部を出力係合凸部９の外部に露出させている。そして、図１３に示すように、補助軸部２０の軸方向両側部を、１対の係合子５の底面１２同士の間に配置している。
次に、本発明の第５実施の形態について、図１３および図１４を用いて説明する。
本実施の形態の特徴は、出力部材３のがたつきを防止する点にある。このために、本実施の形態では、図１４に示すように、出力係合凸部９を長軸方向に挿通するように補助軸部２０を設け、該補助軸部２０の軸方向両側部を出力係合凸部９の外部に露出させている。そして、図１３に示すように、補助軸部２０の軸方向両側部を、１対の係合子５の底面１２同士の間に配置している。
【0047】
また、補助軸部２０の軸方向一方側部と軸方向他方側部にそれぞれ対向するにように、係合子５の底面１２の幅方向一部に、それぞれ底面１２から垂直方向に伸長した収納凹部２１を設けている。具体的には、図１３の上側の係合子５には、底面１２のうち出力係合凹部１５よりも左側部分に収納凹部２１を設けており、図１３の下側の係合子５には、底面１２のうち出力係合凹部１５よりも右側部分に収納凹部２１を設けている。そして、それぞれの収納凹部２１の内側に弾性部材２２を配置し、これら弾性部材２２を、収納凹部２１の底部と補助軸部２０の軸方向一方側部および軸方向他方側部との間で弾性的に圧縮している。これにより、補助軸部２０を介して、出力部材３に所定方向（図１３の例では反時計方向）のモーメントを付与している。また、補助軸部２０の軸方向一方側部および軸方向他方側部をそれぞれ、係合子５の底面１２に押し当てている。
【0048】
本実施の形態では、出力部材３にモーメントを付与できるため、出力部材３に負荷が加わっていない状態においても、出力部材３が係合子５に対してがたつくことを防止できる。その他の構成および作用効果については、第１実施の形態と同様である。
【0049】
（第６実施の形態）
第１実施の形態で説明したように、逆入力ブレーキ機構１に関して、出力部材３に回転トルクが逆入力された際に、出力部材３の回転を制動し、出力部材３に入力された回転トルクの一部を入力部材２に伝達するには、出力部材３から係合子５に伝達されるトルクＴと、被押圧部材４に対して押し付けられた係合子５に作用するブレーキトルクＴ´とが、Ｔ＞Ｔ´の関係を満たしている必要がある。また、押圧面１１と被押圧面１０との間の摩擦係数をμ´とし、出力部材３の回転中心Ｏから押圧面１１と被押圧面１０との当接部までの距離をＲとし、被押圧面１０に対する押圧面１１の押し付け力である法線力をＦｃとした場合に、係合子５に作用するブレーキトルクＴ´の大きさは、Ｔ´＝μ´ＲＦｃで表される。
第１実施の形態で説明したように、逆入力ブレーキ機構１に関して、出力部材３に回転トルクが逆入力された際に、出力部材３の回転を制動し、出力部材３に入力された回転トルクの一部を入力部材２に伝達するには、出力部材３から係合子５に伝達されるトルクＴと、被押圧部材４に対して押し付けられた係合子５に作用するブレーキトルクＴ´とが、Ｔ＞Ｔ´の関係を満たしている必要がある。また、押圧面１１と被押圧面１０との間の摩擦係数をμ´とし、出力部材３の回転中心Ｏから押圧面１１と被押圧面１０との当接部までの距離をＲとし、被押圧面１０に対する押圧面１１の押し付け力である法線力をＦｃとした場合に、係合子５に作用するブレーキトルクＴ´の大きさは、Ｔ´＝μ´ＲＦｃで表される。
【0050】
ところで、逆入力ブレーキ機構１の適用対象となる自動車においては、近年、燃費の向上を目的として車両重量の低減が進められており、同時に車両の構成部品に関しても重量の低減が求められている。このため、自動車に組み込む逆入力ブレーキ機構１に関しては、逆入力ブレーキ機構１のサイズに影響がある、出力部材３の回転中心Ｏから押圧面１１と被押圧面１０との当接部までの距離Ｒを小さくしたいとの要求がある。ところが、距離Ｒを小さくすると、ブレーキトルクＴ´が小さくなる。
【0051】
このため、ブレーキトルクＴ´を大きくするために、摩擦係数μ´または法線力Ｆｃを大きくすることが考えられる。摩擦係数μ´を大きくするためには、例えば、押圧面１１に摩擦材を設けたり、押圧面１１に供給する潤滑量を減らすことが考えられる。ただし、摩擦材を設ける場合には、コストが嵩むという問題を生じ、供給する潤滑量を減らす場合には、押圧面の摩耗が進行しやすくなるという耐久性の問題を生じる。一方、法線力Ｆｃを大きくするためには、伝達トルクＴを大きくする必要がある。
【0052】
そこで、本実施の形態では、図１５に示すように、１対の係合子５ｃの径方向外側面の形状を工夫し、くさび効果を利用することで、より大きな法線力（ブレーキトルク）が得られるようにしている。
【0053】
本実施の形態では、係合子５ｃの径方向外側面のうち、周方向に離隔した２個所位置に、被押圧面１０に対して押し付けられる押圧面１１ａを設けている。それぞれの押圧面１１ａは、被押圧面１０の曲率半径Ｃｒよりも小さな曲率半径Ｃｒ´を有する、円筒面状の凸面である。係合子５ｃの径方向外側面の周方向中間部に位置する１対の押圧面１１ａ同士の間には、被押圧面１０に対して押し付けられない（被押圧面１０との間に常に隙間が存在する）平坦面状の先端面３６を設けている。このため、係合子５ｃの径方向に関する幅寸法は、第１実施の形態の構造に比べて小さくなっている。また、係合子５ｃの径方向外側面の輪郭形状は、第１実施の形態では全体が円弧状であったのに対し、本実施の形態では、１対の円弧部と直線部とから構成されている。
【0054】
また、係合子５ｃの径方向中間部には、略円弧状の長孔である入力係合孔１４ａを形成している。そして、入力係合孔１４ａの内側に、入力部材２に設けた入力係合凸部７を、被押圧面１０に対する遠近移動を可能に、かつ、入力部材２の回転方向に関する移動を可能に緩く係合している。また、係合子５ｃの幅方向両側面を、底面１２ａとのなす角度が鈍角になった傾斜面３７としている。
【0055】
以上のように構成された本実施の形態の逆入力ブレーキ機構１では、出力部材３に回転トルクが逆入力され、係合子５ｃに出力係合凸部９から法線力Ｆｃが作用した際に、係合子５ｃの径方向外側面に設けられた１対の押圧面１１ａを、被押圧面１０に対して押し付ける。ここで、押圧面１１ａの曲率半径Ｃｒ´は、被押圧面１０の曲率半径Ｃｒよりも小さいため、それぞれの押圧面１１ａと被押圧面１０とは１点で線接触または点接触する。したがって、２つの押圧面１１ａを有する係合子５ｃと被押圧部材４とは、合計２点で接触する。
【0056】
この際、それぞれの押圧面１１ａの曲率中心は、被押圧部材４の中心Ｏ（＝入力部材２および出力部材３の回転中心）と、押圧面１１ａと被押圧面１０とのそれぞれの当接部Ｍ１、Ｍ２とを結んだ仮想線上に存在している。また、各当接部Ｍ１、Ｍ２における接線同士の間のくさび角を２αとし、押圧面１１ａと被押圧面１０との間の摩擦係数をμ´とすると、当接部Ｍ１、Ｍ２に作用する法線力Ｐは、次の式（８）で表される。
Ｐ＝Ｆｃ／２（ｓｉｎα＋μ´・ｃｏｓα） ・・・（８）
Ｐ＝Ｆｃ／２（ｓｉｎα＋μ´・ｃｏｓα） ・・・（８）
【0057】
また、係合子５ａにブレーキ力を生じさせる当接部Ｍ１、Ｍ２に作用する接線力Ｆｔ´は、次の（９）式で表される。
Ｆｔ´＝μ´Ｐ ・・・（９）
Ｆｔ´＝μ´Ｐ ・・・（９）
【0058】
また、出力部材３の回転中心Ｏから押圧面１１ａと被押圧面１０との当接部Ｍ１、Ｍ２までの距離をＲとすると、係合子５ａに作用するブレーキトルクＴ´の大きさは、次の（１０）式で表される。
Ｔ´＝２Ｆｔ´Ｒ ・・・（１０）
Ｔ´＝２Ｆｔ´Ｒ ・・・（１０）
【0059】
上述した（８）式、（９）式および（１０）式より、ブレーキトルクＴ´の大きさは、摩擦係数μ´、距離Ｒ（ブレーキサイズ）、法線力Ｆｃ、くさび角αを、それぞれ用いて、次の（１１）式で表される。
Ｔ´＝μ´ＲＦｃ／（ｓｉｎα＋μ´・ｃｏｓα） ・・・・（１２）
ここで、第１実施の形態の構造に関しては、前記（４）式に示したように、ブレーキトルクＴ´の大きさは、Ｔ´＝μ´ＲＦｃとなる。
Ｔ´＝μ´ＲＦｃ／（ｓｉｎα＋μ´・ｃｏｓα） ・・・・（１２）
ここで、第１実施の形態の構造に関しては、前記（４）式に示したように、ブレーキトルクＴ´の大きさは、Ｔ´＝μ´ＲＦｃとなる。
【0060】
このため、より大きなブレーキトルクＴ´を得るためには、本実施の形態の構造の場合にも、第１実施の形態と同様に、摩擦係数μ´、距離Ｒ、法線力Ｆｃを大きくすれば良いことが分かる。また、本実施の形態の特徴であるくさび効果を利用して、ブレーキトルクＴ´をより大きくするには、くさび角αをできるだけ小さくすれば良いことになる。
【0061】
例えば、摩擦係数μ´を０．１、距離Ｒを１５ｍｍ、くさび角αを２５度、法線力Ｆｃを１０００Ｎと仮定する。この場合、第１実施の形態の構造で得られるブレーキトルクＴ´は、１．５Ｎｍになるのに対して、本実施の形態の構造で得られるブレーキトルクＴ´は、２．９Ｎｍになる。このように、本実施の形態では、くさび効果を利用することで、第１実施の形態の構造に比べて、おおよそ２倍の大きさのブレーキトルクＴ´を得られる。言い方を代えれば、第１実施の形態の構造と同じ大きさのブレーキトルクＴ´を、距離Ｒを１／２にした場合にも得られる。
【0062】
以上のように、本実施の形態では、第１実施の形態の構造と比較して、同等の摩擦係数μ´、同等の距離Ｒ、同等の伝達トルクＴであっても、より大きなブレーキトルクＴ´を得ることができる。したがって、摩擦係数μ´および法線力Ｆｃを大きくしなくても、距離Ｒを容易に小さくすることができる。しかも、係合子５ｃの径方向外側面の形状を工夫するだけで、このような効果を得られるため、コストの上昇を抑えることもできる。その他の構成および作用効果については、第１実施の形態と同じである。
【0063】
（第７実施の形態）
次に、本発明の第７実施の形態について、図１６を用いて説明する。
本実施の形態では、係合子５ｄの径方向内側面である底面１２ａの形状を工夫している。すなわち、係合子５ｄのうちで、出力係合凸部９と係合する部分を含む底面１２ａ全体を、平坦面状に構成している。このため、底面１２ａの幅方向中央部には、第１実施の形態のような、径方向外方に凹んだ出力係合凹部１５（図１等参照）は設けられていない。
次に、本発明の第７実施の形態について、図１６を用いて説明する。
本実施の形態では、係合子５ｄの径方向内側面である底面１２ａの形状を工夫している。すなわち、係合子５ｄのうちで、出力係合凸部９と係合する部分を含む底面１２ａ全体を、平坦面状に構成している。このため、底面１２ａの幅方向中央部には、第１実施の形態のような、径方向外方に凹んだ出力係合凹部１５（図１等参照）は設けられていない。
【0064】
係合子５ｄの底面１２ａは、出力部材３の出力係合凸部９と接触する部分であるため、高精度な仕上加工を行う必要がある。ただし、本実施の形態の逆入力ブレーキ機構１では、底面１２ａ全体を平坦面状としており、第１実施の形態のような出力係合凹部１５が設けられていないため、平面研削盤などの工作機械を用いて、高精度な仕上加工を低コストで行うことができる。その他の構成および作用効果については、第１実施の形態と同じである。
【0065】
（第８実施の形態）
次に、本発明の第８実施の形態について、図１７および図１８を用いて説明する。
本実施の形態の特徴は、１対の係合子５ｅのそれぞれの姿勢を安定させ、係合子５ｅの径方向移動を正確に行わせる点にある。このために、係合子５ｅの底面１２ａの幅方向両側部に、底面１２ａに対して垂直方向に凹入した、円柱状のガイド凹部３８を設けている。そして、１対の係合子５ｅのそれぞれの底面１２ａを互いに対向させた状態で、同一直線上に存在する１対のガイド凹部３８の内側に、これら１対のガイド凹部３８に架け渡すように、コイル状のばね３９を配置している。そして、１対のばね３９が発揮する弾力を利用して、１対の係合子５ｅを、被押圧面１０に向けてそれぞれ付勢している。なお、ばね３９が発揮する弾力の大きさ（ばね荷重の大きさ）は、係合子５ｅが重力の影響で下方に移動するのを防止すべく、係合子５ｅの自重よりも大きく設定している。
次に、本発明の第８実施の形態について、図１７および図１８を用いて説明する。
本実施の形態の特徴は、１対の係合子５ｅのそれぞれの姿勢を安定させ、係合子５ｅの径方向移動を正確に行わせる点にある。このために、係合子５ｅの底面１２ａの幅方向両側部に、底面１２ａに対して垂直方向に凹入した、円柱状のガイド凹部３８を設けている。そして、１対の係合子５ｅのそれぞれの底面１２ａを互いに対向させた状態で、同一直線上に存在する１対のガイド凹部３８の内側に、これら１対のガイド凹部３８に架け渡すように、コイル状のばね３９を配置している。そして、１対のばね３９が発揮する弾力を利用して、１対の係合子５ｅを、被押圧面１０に向けてそれぞれ付勢している。なお、ばね３９が発揮する弾力の大きさ（ばね荷重の大きさ）は、係合子５ｅが重力の影響で下方に移動するのを防止すべく、係合子５ｅの自重よりも大きく設定している。
【0066】
本実施の形態では、１対の係合子５ｅのそれぞれの姿勢を同期させつつ安定させることで、１対の係合子５ｅの径方向移動を正確に行わせることができる。また、１対の係合子５ｅに１対のばね３９を架け渡すように設けるといった簡易な構成でありながら、係合子５ｅが重力の影響で下方に移動して、姿勢が不安定になることを有効に防止できる。その他の構成および作用効果については、第１実施の形態および第７実施の形態と同じである。
【0067】
（第９実施の形態）
次に、本発明の第９実施の形態について、図１９を用いて説明する。
本実施の形態では、被押圧部材４の内周面に形成された被押圧面１０、および、係合子５の径方向外側面に形成された押圧面１１に関して、それぞれ採用し得る断面形状の４例について説明する。
次に、本発明の第９実施の形態について、図１９を用いて説明する。
本実施の形態では、被押圧部材４の内周面に形成された被押圧面１０、および、係合子５の径方向外側面に形成された押圧面１１に関して、それぞれ採用し得る断面形状の４例について説明する。
【0068】
図１９の（ａ）に示した第１例では、被押圧面１０および押圧面１１のそれぞれの断面形状を直線状としている。このような構造は、被押圧面１０および押圧面１１の加工を容易に行えるため、加工コストを低く抑えられるというメリットがある。ただし、係合子５の中心軸が被押圧部材４の中心軸に対して傾斜した際に、押圧面１１の軸方向両端部に存在する角部と被押圧面１０との間でエッジロードが発生しやすい。このため、摩耗が進行しやすく、耐久性が低くなりやすい。
【0069】
図１９の（ｂ）に示した第２例に関しても、被押圧面１０および押圧面１１のそれぞれの断面形状を直線状としている。ただし、本実施の形態では、係合子５の径方向外側面の軸方向両端部に位置する、押圧面１１ａの軸方向両側に、平面状（部分円すい面状）の面取り部４０を設けている。このような構成によれば、係合子５の中心軸と被押圧部材４の中心軸との傾斜角度が小さい場合に、エッジロードを生じずに済む。
【0070】
図１９の（ｃ）に示した第３例に関しても、被押圧面１０および押圧面１１のそれぞれの断面形状を直線状としている。ただし、本実施の形態では、係合子５の径方向外側面の軸方向両端部に位置する、押圧面１１の軸方向両側に、凸曲面状の面取り部４０ａを設けている。このような構成によれば、上述した第２例に比べて、エッジロードを生じずに済む係合子５の傾斜角度を大きくできる。ただし、第２例に比べて、面取り部４０ａの加工が面倒であり、加工コストが嵩みやすい。
【0071】
図１９の（ｄ）に示した第４例では、被押圧面１０および押圧面１１のそれぞれの断面形状を円弧状としている。具体的には、被押圧面１０の断面形状を凹円弧状としており、押圧面１１の断面形状を凹円弧状としている。また、被押圧面１０の断面形状の曲率半径よりも、押圧面１１の断面形状の曲率半径を小さくしている。このような構成によれば、上述した第３例の場合よりも、エッジロードを生じずに済む係合子５の傾斜角度を大きくできる。ただし、第３例の場合よりも、被押圧面１０および押圧面１１の加工が面倒で、加工コストが嵩みやすい。
【0072】
（第１０実施の形態）
次に、本発明の電動式ブレーキ装置の実施の形態について、図２０～図２２を参照して説明する。
本実施の形態の特徴は、逆入力ブレーキ機構１を、電動式ブレーキ装置５０に適用した点にある。以下、本実施の形態の電動式ブレーキ装置について具体的に説明する。
本実施の形態の電動式ブレーキ装置５０は、例えば、自動車の駐車ブレーキ等に組み込まれる。
図２０～図２２に示すように、電動式ブレーキ装置５０は、電動モータ６０と、ボールねじ７０と、これらの電動モータ６０とボールねじ７０との間に設けられた逆入力ブレーキ機構１とを備えている。
次に、本発明の電動式ブレーキ装置の実施の形態について、図２０～図２２を参照して説明する。
本実施の形態の特徴は、逆入力ブレーキ機構１を、電動式ブレーキ装置５０に適用した点にある。以下、本実施の形態の電動式ブレーキ装置について具体的に説明する。
本実施の形態の電動式ブレーキ装置５０は、例えば、自動車の駐車ブレーキ等に組み込まれる。
図２０～図２２に示すように、電動式ブレーキ装置５０は、電動モータ６０と、ボールねじ７０と、これらの電動モータ６０とボールねじ７０との間に設けられた逆入力ブレーキ機構１とを備えている。
【0073】
逆入力ブレーキ機構１は、上述の第１実施形態の構成と同様の構成を有し同様に動作するものであって、入力部材２と出力部材３と被押圧部材４と１対の係合子５とを備えている。以下、第１実施の形態と同様の構成要素には同一符号を付して、その説明を簡略化または省略する。
【0074】
被押圧部材４は、ブラケット８１に複数個のボルト８２により固定されている。ブラケット８１は、固定部材８３にボルト８３Ａにより固定されている。この実施の形態では、被押圧部材４は、径方向内側に１対の係合子５が配置される円環状部分４ａと、径方向内側に軸受８４が回転自在に配置される軸受ホルダ部分４ｂとを一体的に備えている。円環状部分４ａの端部には、Ｏリング８５を介在させてカバー８６が複数個のボルト８７により固定されている。
【0075】
入力部材２は、電動モータ６０の出力軸６１と一体的に形成され、一方出力部材３は、ボールねじ７０のねじ軸７１の一方の端部にねじ軸７１と一体的に形成されている。なお、入力部材２および出力部材３はそれぞれ、電動モータ６０の出力軸６１およびねじ軸７１と別体で構成するようにしてもよい。
入力部材２の先端部は、カバー８６の中央部の貫通孔に貫通し、そして入力部材２の１対の入力係合凸部７がそれぞれ、１対の係合子５の各入力係合孔１４に挿入されている。入力部材２は、軸受ホルダ８８に回転自在に配置された軸受８９により回転自在に支持されている。軸受ホルダ８８は、ブラケット９０にボルト９０Ａにより固定されている。ブラケット９０は、ボルト９０Ｂにより固定部材８３に固定されている。
入力部材２の先端部は、カバー８６の中央部の貫通孔に貫通し、そして入力部材２の１対の入力係合凸部７がそれぞれ、１対の係合子５の各入力係合孔１４に挿入されている。入力部材２は、軸受ホルダ８８に回転自在に配置された軸受８９により回転自在に支持されている。軸受ホルダ８８は、ブラケット９０にボルト９０Ａにより固定されている。ブラケット９０は、ボルト９０Ｂにより固定部材８３に固定されている。
【0076】
出力部材３の先端部分は、ブラケット８１の中央部の貫通孔に貫通し、そして出力軸部８の先端部が軸受８４に回転自在に支持されているとともに、出力係合凸部９が出力係合凹部１５に挿入されている。この実施の形態では、出力係合凸部９の先端側に小径の円柱状の嵌合部９１が形成されており、この嵌合部９１が入力部材２の入力軸部６の先端中央部に形成された小径の円柱状の凹部９２に互いに回転自在に嵌合されている。入力部材２と出力部材３とは、同軸に配置されている。
一対の係合子５が収容されている被押圧部材４の内部空間は、軸受８４とＯリング８５とにより液密に密閉されており、この内部空間に潤滑剤が封入されている。
一対の係合子５が収容されている被押圧部材４の内部空間は、軸受８４とＯリング８５とにより液密に密閉されており、この内部空間に潤滑剤が封入されている。
【0077】
ボールねじ７０は、ねじ軸７１と、このねじ軸７１に螺合されるナット７２と、ねじ軸とナット７２との間に介在されるボール７３とを備えている。ナット７２の出力部材３側の端部には、フランジ７２ａが形成されており、このフランジ７２ａにブレーキパッド押圧部材７４がボルト７４Ａにより固定されている。このブレーキパッド押圧部材７４は、ナット７２の回転止めとしても機能している。ボールねじ７０の他端部は、軸受ホルダ７６に設けられた軸受７７に回転自在に支持されている。軸受ホルダ７６は、固定部材８３に固定されている。軸受ホルダ７５のナット７２側には、ブレーキパッド押圧部材７８が固定されている。ブレーキパッド押圧部材７４およびブレーキパッド押圧部材７８にはそれぞれ、ブレーキパッド（図示せず）が固定されている。これらのブレーキパッド（ディスクパッド）の間には、ブレーキローター（図示せず）が配置される。
【0078】
このように構成された電動式ブレーキ装置５０においては、駐車のために、電動モータ６０を作動させると、入力部材２が回転駆動され、１対の係合子５を介して入力部材２の回転トルクはほぼすべて出力部材３に伝達される。そうすると、ボールねじ７０のねじ軸７１が回転して、ナット７２がねじ軸７１の他端側（軸受ホルダ７６側）に直線移動する。これにより、ナット７２に固定されたブレーキパッド押圧部材７４が軸受ホルダ７６側のブレーキパッド押圧部材７８側に移動し、ブレーキパッド押圧部材７４のブレーキパッドとブレーキパッド押圧部材７８のブレーキパッドとでブレーキローター（ディスクローター）を挟んで押圧し、ブレーキローターが回転しないようなる。
【0079】
そして、この駐車時において、バッテリー切れ等により電動モータ６０が失陥しても、ブレーキが解除されて、フェールオープンとなる。すなわち、ブレーキパッドからの反力がボールねじ７０を介して出力部材３に逆入力として伝達される。逆入力ブレーキ機構１に出力部材３から逆入力されると、係合子５ａに作用するブレーキトルクＴ´の大きさが出力部材３から係合子５に伝達されるトルクＴの大きさよりも小さく設定されているので、出力部材３から逆入力される回転トルクの一部が入力部材２に伝達される。これにより、電動モータ６０が逆駆動されて、ブレーキが解除される。また、本実施の形態では、逆入力ブレーキ機構１において逆入力として通過させる回転トルクを非常に小さく設定することで、駐車時に電動モータ６０に供給する通電量を非常に小さくできる。
【0080】
本実施の形態の電動式ブレーキ装置５０において、第１実施の形態の逆入力ブレーキ機構に代えてまたは追加的に第２実施の形態～第９実施の形態の逆入力ブレーキ機構を適用するようにしても良い。
【0081】
また、逆入力ブレーキ機構を構成する係合子の数は、第１実施の形態～第１０実施の形態で示した２個に限らず、１個でも良いし、３個以上としても良い。また、入力部材および出力部材と係合子との係合構造に関しても、第１実施の形態～第１０実施の形態で示した構造に限定されない。入力部材および出力部材のそれぞれの回転を係合子の径方向移動に変換可能であれば、従来から知られた各種構造を採用することができる。また、出力部材のがたつきを防止するために使用する弾性部材として、コイル状のばね以外に、板ばねやゴムなどを使用しても良い。
【0082】
本発明の逆入力ブレーキ機構は、電動式ブレーキ装置に好ましく適用できるほか、内燃機関のピストン工程を変化させて機関圧縮比を可変とする可変圧縮比装置や、電動パワーステアリング等に適用することができる。
【0083】
また、本発明の逆入力ブレーキ機構は、ウォームギアの逆効率を低く設計して逆入力に対してブレーキを行っているセルフロック機構に代わりに用いることもできる。すなわち、このように設計されたウォームギアは、正効率も低くなってしまうため、アクチュエータのサイズが大きくなる課題がある。それに対し、本発明の逆入力ブレーキ機構は、セルフロック機構の代わりとして機能するため、正効率が高いギア機構と組み合わせることで、アクチュエータの小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【0084】
１ 逆入力ブレーキ機構
２ 入力部材
３ 出力部材
４ 被押圧部材
５、５ａ～５ｅ 係合子
６ 入力軸部
７ 入力係合凸部
８ 出力軸部
９ 出力係合凸部
１０ 被押圧面
１１、１１ａ 押圧面
１２、１２ａ 底面
１３ 側面
１４、１４ａ 入力係合孔
１５ 出力係合凹部
１６ 案内スリット
１７、１７ａ ガイド
１８ 張出部
１９ 切り欠き
２０ 補助軸部
２１ 収納凹部
２２ 弾性部材
５０ 電動式ブレーキ装置
６０ 電動モータ
７０ ボールねじ
２ 入力部材
３ 出力部材
４ 被押圧部材
５、５ａ～５ｅ 係合子
６ 入力軸部
７ 入力係合凸部
８ 出力軸部
９ 出力係合凸部
１０ 被押圧面
１１、１１ａ 押圧面
１２、１２ａ 底面
１３ 側面
１４、１４ａ 入力係合孔
１５ 出力係合凹部
１６ 案内スリット
１７、１７ａ ガイド
１８ 張出部
１９ 切り欠き
２０ 補助軸部
２１ 収納凹部
２２ 弾性部材
５０ 電動式ブレーキ装置
６０ 電動モータ
７０ ボールねじ
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】