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JP6735931B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

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JP6735931B2
JP6735931B2 JP2019547956A JP2019547956A JP6735931B2 JP 6735931 B2 JP6735931 B2 JP 6735931B2 JP 2019547956 A JP2019547956 A JP 2019547956A JP 2019547956 A JP2019547956 A JP 2019547956A JP 6735931 B2 JP6735931 B2 JP 6735931B2
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Description

本発明は、車両の制動に用いられる電動ブレーキ装置に関する。
特許文献1には、車両内側のブレーキパッドの背面に当接可能なピストンと、モータと、モータの回転を直線運動に変換してピストンに伝えるボールランプ機構と、モータの回転を減速してボールランプ機構に伝える減速機構と、ピストンからブレーキパッドへの推力に対する反力を検出する推力検出センサーと、ブレーキパッドの摩耗に応じてピストンを前進させるパッド摩耗追従機構と、制動中にモータが故障した際、ピストンを初期位置に自動的に戻してブレーキを解除するブレーキ解除機構と、を備えている、電動ブレーキ装置が開示されている。
特開2006−105170号公報
上述した特許文献1に係る電動ブレーキ装置では、通常のブレーキ時に作動するボールランプ機構と、パッド摩耗時に作動するパッド摩耗追従機構と、ブレーキパッドへの推力に対する反力を検出する推力検出センサーとが軸方向に沿って配置されているために、軸方向に大型化する虞があり、車両への搭載性が好ましくなく、改善する必要があった。
本発明は、大型化を抑制して、車両への搭載性を向上させる電動ブレーキ装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る電動ブレーキ装置は、電動モータの回転力を伝達する伝達機構と、前記伝達機構の回転力を推力に変換するねじ機構と、前記ねじ機構によって推進される押圧部材と、記押圧部材を移動可能に支持するキャリパと、を有しており、前記ねじ機構は、前記キャリパに対して回転不能に支持されたナット部材と、前記伝達機構からの回転力を受ける軸部材とを備えており、前記軸部材は、前記ナット部材に対して前記軸部材の軸方向に相対移動可能になっている。
本発明の一実施形態に係る電動ブレーキ装置によれば、大型化を抑制して、車両への搭載性を向上させることができる。
本実施形態に係る電動ブレーキ装置の斜視図。 本電動ブレーキ装置のカバー部材を除いた状態の斜視図。 本電動ブレーキ装置の断面図。 本電動ブレーキ装置のモータギヤアッシ周辺の拡大断面図。 本電動ブレーキ装置のシリンダ内の拡大断面図。 本電動ブレーキ装置のカバー部材及び支持プレートを除いた状態の平面図。
以下、本実施形態を図1乃至図6に基づいて詳細に説明する。
図1〜図3に示すように、本電動ブレーキ装置1には、車両の回転部に取り付けられたディスクロータDを挟んで軸方向両側に配置された一対のインナブレーキパッド2及びアウタブレーキパッド3と、キャリパ4とが設けられている。本電動ブレーキ装置1は、キャリパ浮動型として構成されている。なお、一対のインナブレーキパッド2及びアウタブレーキパッド3と、キャリパ4とは、車両のナックル等の非回転部に固定されたブラケット5にディスクロータDの軸方向へ移動可能に支持されている。
図1及び図2に示すように、ブラケット5は、スライドピン10、10がそれぞれ挿通される一対のピン挿嵌部12、12と、一対のピン挿嵌部12、12に一体的に接続され、インナ及びアウタブレーキパッド2、3をそれぞれ独立して支持するインナ側及びアウタ側支持部14、15と、を備えている。一対のピン挿嵌部12、12は、ディスクロータDの回転方向に沿って間隔を置いて配置され、共にディスクロータDの軸方向に沿ってそれぞれ延びている。各ピン挿嵌部12は、有底円筒状に形成される。各ピン挿嵌部12の内部にスライドピン10が挿通される。各ピン挿嵌部12は、その開口側がインナ側を指向して、その底部側がアウタ側に指向する。各ピン挿嵌部12のインナ側端部には、円筒状のピン穴ボス部16が形成される。各ピン挿嵌部12のアウタ側にアウタ側支持部15が一体的に接続される。各ピン挿嵌部12の、アウタ側支持部15からディスクロータDの軸方向に沿ってインナ側に間隔を置いてインナ側支持部14が接続される。
インナ側支持部14は、各ピン挿嵌部12、12から略直交する方向にそれぞれ延びる一対のインナ側腕部20、20と、該一対のインナ側腕部20、20の端部を連結するインナ側ビーム部21とから構成される。インナブレーキパッド2は、一対のインナ側腕部20、20の内側にディスクロータDの軸方向に沿って移動自在に支持される。インナ側ビーム部21のディスクロータDの回転方向両端には、ディスクロータDの軸方向に沿って貫通する貫通孔23、23がそれぞれ形成される。ブラケット5は、インナ側支持部14(インナ側ビーム部21)に設けた各貫通孔23、23を介して車両の非回転部分に取り付けられる。アウタ側支持部15は、各ピン挿嵌部12、12から略直交する方向に延びる一対のアウタ側腕部25、25と、該一対のアウタ側腕部25、25の端部を連結するアウタ側ビーム部26とから構成される。アウタブレーキパッド3は、一対のアウタ側腕部25、25の内側にディスクロータDの軸方向に沿って移動自在に支持される。
図1〜図3に示すように、キャリパ4は、キャリパ4の主体であるキャリパ本体30と、キャリパ本体30と並ぶように配置される電動モータ31と、を備えている。キャリパ本体30には、車両内側のインナブレーキパッド2に対向する基端側に配置され、該インナブレーキパッド2に対向して開口する円筒状のシリンダ部34と、シリンダ部34からディスクロータDを跨いでアウタ側へ延び、車両外側のアウタブレーキパッド3に対向する先端側に配置される爪部35と、シリンダ部34から外方に延びる一対のキャリパ腕部36、36とが一体的に形成される。一対のキャリパ腕部36、36には、スライドピン10、10がそれぞれ各固定ナット38、38により固定される。キャリパ本体30の各キャリパ腕部36、36と、ブラケット5の各ピン挿嵌部12、12との間には、スライドピン10、10を覆う伸縮自在な蛇腹部を有するゴム製のピンブーツ40、40が設けられている。
なお、以下の説明において、説明の便宜上、カバー部材100側を一端側として、ディスクロータD側を他端側として適宜説明する。
図3〜図5に示すように、シリンダ部34には、インナブレーキパッド2側が開口される大径開口部43を有し、その反対側が挿通孔47を有する底壁46により閉じられた有底のシリンダボア50が形成されている。該シリンダボア50内の底壁46側には、大径開口部43と連設され該大径開口部43よりも小径となる小径開口部44が形成される。
ピストン53は、インナブレーキパッド2を押圧するものであって、底部54と円筒部55とからなる有底のカップ状に形成される。ピストン53が押圧部材に相当する。円筒部55の内周面でその一端寄りには、周方向に沿って間隔を置いて複数の回転規制用凹部58が形成される。円筒部55の内周面で、回転規制用凹部58が形成されている軸方向の範囲において、他端寄りに環状に延びる環状溝部59が形成される。この環状溝部59に円環状プレート245が組み込まれる。ピストン53の底部54の内面には一端側に突設される受け部60が形成される。該受け部60の一端面が、後述するプッシュ部材280の他端面に設けた凸状球面284が当接する凹状球面61に形成される。
ピストン53は、その底部54がインナブレーキパッド2に対向するようにシリンダボア50内に収められている。ピストン53の底部54の、インナブレーキパッド2に対向する他端面の外周側に凹部64が設けられている。この凹部64には、インナブレーキパッド2の背面に形成されている凸部(図示略)が係合される。この係合によってピストン53は、シリンダボア50、ひいてはキャリパ本体30に対して相対回転不能になる。シリンダボア50は、その大径開口部43の他端側内周面にシール部材67が配置されている。ピストン53は、このシール部材67に接触した状態で軸方向に移動可能にシリンダボア50の大径開口部43に内装されている。ピストン53の底部54側の外周面と、シリンダボア50の大径開口部43の他端側内周面との間にはダストブーツ68が介装されている。これらシール部材67及びダストブーツ68により、シリンダボア50内への異物の侵入を防ぐようにしている。
キャリパ本体30のシリンダ部34の底壁46側には、ギヤハウジング70が配置されている。このギヤハウジング70の内部にモータギヤアッシ73及び制御基板74が収容される。該ギヤハウジング70は、他端側、すなわちシリンダボア50側に位置する底壁部76と、該底壁部76の外周部から一端側に一体的に延びる側壁部77とから構成される。ギヤハウジング70の底壁部76の他端側の面には、シリンダ部34(シリンダボア50)の底壁46が支持される支持凹部78が形成される。シリンダ部34(シリンダボア50)の底壁46は、シール部材79により気密的に支持凹部78に支持されている。該支持凹部78の底壁部には、後述するプッシュロッド190を含むキャリア145の小径円筒部153が挿通される第1開口部81が形成される。ギヤハウジング70の底壁部76には、電動モータ31の本体部が挿通されて固定される第2開口部82が形成される。
ギヤハウジング70の底壁部76には、支持凹部78と略同じ位置から一端側に向かって円筒状拘束部84が突設される。円筒状拘束部84は周方向に沿って不連続な部位がある。ギヤハウジング70の、電動モータ31に近接する側壁部77に、制御基板74と電気的に接続されるコネクタ91、91が支持される。ギヤハウジング70には、ギヤハウジング70内を、モータギヤアッシ73を収容するスペースと、制御基板74を収容するスペースとに区画しつつ、制御基板74を支持する支持プレート94が配置されている。支持プレート94はギヤハウジング70に固定されている。
ギヤハウジング70内で、支持プレート94から他端側にモータギヤアッシ73が配置される。支持プレート94の一端側の面に、制御基板74が固定されている。支持プレート94には、電動モータ31の回転軸32と対向する部位に、後述する回転角検出部119のリング状の磁石部材184を受け入れる開口部96が形成される。支持プレート94には、後述するプッシュロッド190の一端を収容するように円筒状支持部97が、他端側、すなわちモータギヤアッシ73側に突設されている。支持プレート94の、円筒状支持部97に近接する外周部には、一端側に向かって略直方体状の突設部98が突設される。ギヤハウジング70の一端側開口には、制御基板74を覆うようにカバー部材100が、シール部材101を介して気密的に取り付けられている。
制御基板74の、支持プレート94の円筒状支持部97に近接する端部には、プッシュロッド190との干渉を防ぐ切欠き部104(図2も参照)が形成される。該切欠き部104は、円弧状で凹設されている。この切欠き部104により、後述するプッシュロッド190の一端側への移動範囲を制御基板74が配置されている部位、すなわち、支持プレート94から一端側のスペースまで拡大することができる。なお、本実施形態では、制御基板74の端部にプッシュロッド190との干渉を防ぐ切欠き部104が形成されているが、孔等を形成してもよい。カバー部材100には、プッシュロッド190の一端と対向する位置に第1貫通孔106が形成される。該第1貫通孔106は、キャップ109にてシール部材110を介して気密的に閉塞されている。カバー部材100には、第1貫通孔106と近接する位置に略矩形状の第2貫通孔107が形成される。該第2貫通孔107には、支持プレート94の突設部98がシール部材111を介して気密的に挿入されている。
キャリパ本体30には、電動モータ31と、電動モータ31からの回転トルクを増力する伝達機構である、モータギヤアッシ73としての平歯多段減速機構114及び遊星歯車減速機構115と、平歯多段減速機構114及び遊星歯車減速機構115からの回転が伝達されてピストン53に推力を付与するボールねじ機構116と、ピストン53からインナ及びアウタブレーキパッド2、3への推力(押圧力)に対する反力を検出する推力検出部である推力センサ117と、ボールねじ機構116のプッシュロッド190がピストン53を推進するとき、プッシュロッド190に対する後退方向への回転力を蓄える戻し機構118と、電動モータ31の回転軸32の回転角を検出する回転角検出部119と、制動時、ピストン53からインナ及びアウタブレーキパッド2、3への推力を保持する推力保持部120と、が備えられている。
電動モータ31はシリンダ部34と略平行に配置されている。電動モータ31は、その本体部がギヤハウジング70の第2開口部82に挿通されて固定されている。電動モータ31の回転軸32は、ギヤハウジング70内に延びている。図4を主に参照して、平歯多段減速機構114は、ピニオンギヤ124、第1減速歯車125及び第2減速歯車126を有している。第1減速歯車125及び第2減速歯車126は、金属、あるいは、繊維強化樹脂等の樹脂である。ピニオンギヤ124は、筒状に形成されて、電動モータ31の回転軸32に圧入固定される孔部128と、外周に形成される歯車129とを有している。第1減速歯車125は、ピニオンギヤ124の歯車129に噛合する大径の大歯車131と、大歯車131から同心状に一端側に向かって軸方向に延びる小径の小歯車132と、を備えている。第1減速歯車125はギヤハウジング70に回転自在に支持される。
第1減速歯車125の小歯車132は、第2減速歯車126と噛合している。第2減速歯車126は、第1減速歯車125の小歯車132に噛合する大径の大歯車134と、大歯車134から同心状に他端側に向かって軸方向に延びる小径のサンギヤ135と、を備えている。サンギヤ135は、後述する遊星歯車減速機構115の一部として構成される。第2減速歯車126の大歯車134とサンギヤ135とは、一端側にて環状の円環状壁部136により一体的に連結される。第2減速機構126には、その径方向中心に孔部138が形成される。該孔部138には、ギヤハウジング70内に配置される支持プレート94から他端側に突設される円筒状支持部97が挿通される。これにより、第2減速歯車126はギヤハウジング70に対して回転自在に支持される。第2減速歯車126の円環状壁部136には、遊星歯車減速機構115側に突出する環状のストッパ部140が形成されている。
遊星歯車減速機構115は、第2減速歯車126のサンギヤ135と、複数個(本実施形態では4個)のプラネタリギヤ143と、インターナルギヤ144と、キャリア145と、を有する。各プラネタリギヤ143は、第2減速歯車126のサンギヤ135に噛合する歯車147と、キャリア145から立設されるピン148が回転自在に挿通される孔部150と、を有している。各プラネタリギヤ143は、キャリア145の一端側を周方向に沿って等間隔に配置される。
キャリア145は、その径方向略中央に多角形孔部146が軸方向に貫通するように形成される。多角形孔部146の内周面は、例えば六角形状に形成される。キャリア145は、大径円環板状部152と、大径円環板状部152から同心状に他端側に突設される小径円筒状部153とから構成される。キャリア145の小径円筒状部153は、ギヤハウジング70の第1開口部81に挿通される。該キャリア145の大径円環板状部152は、その外径が各プラネタリギヤ143の公転軌跡の外径よりも小さく形成される。キャリア145の大径円環板状部152の外周側には、周方向に沿って間隔を置いて、プラネタリギヤ143と対応するように複数のピン用孔部155が形成されている。
キャリア145の各ピン用孔部155にピン148がそれぞれ圧入固定されている。各ピン148が、各プラネタリギヤ143の孔部150に回転自在にそれぞれ挿通されている。そして、キャリア145の多角形孔部146と、後述するボールねじ機構116のプッシュロッド190の多角形ロッド部193とが嵌合することで、キャリア145とプッシュロッド190との間で互いに回転トルクを伝達できるようになっている。
インターナルギヤ144は、第2減速歯車126の大歯車134の内側に配置される。インターナルギヤ144は、各プラネタリギヤ143の歯車147がそれぞれ噛合される内歯161と、該内歯161の一端から連続して径方向に延び、各プラネタリギヤ143の軸方向の移動を規制する環状壁部162と、内歯161から他端側に向かって延びる円筒状壁部163と、を備えている。円筒状壁部163の内周面が、ギヤハウジング70に設けた円筒状拘束部84の外周面に当接しており、インターナルギヤ144の径方向に沿う移動が規制される。インターナルギヤ144は、ギヤハウジング70に相対回転不能に支持される。インターナルギヤ144は、その円筒状壁部163の他端がギヤハウジング70の内面に当接して、その環状壁部162の一端面に、第2減速歯車126の円環状壁部136に設けた環状のストッパ部140が当接されているために、軸方向へ移動が規制されるようにギヤハウジング70に支持される。
各プラネタリギヤ143の他端面と、キャリア145(大径円環板状部152)の一端面との間には円環状プレート168が配置される。該円環状プレート168は、インターナルギヤ144の内歯161の端面と、ギヤハウジング70の円筒状拘束部84の一端面との間に挟持されることで、各プラネタリギヤ143の軸方向への移動が規制される。円環状プレート168の内部に複数のピン148が挿通される。なお、本実施形態では、ピストン53を推進する回転力を得るために、電動モータ31による駆動力を増強する減速機構としての平歯多段減速機構114及び遊星歯車減速機構115を採用したが、遊星歯車減速機構115だけで構成しても良い。また、サイクロイド減速機構や波動減速機等、他の公知技術による減速機を遊星歯車減速機構115と組み合せても良い。
ピニオンギヤ124から一端側に推力保持部120が配置されている。電動モータ31の回転軸32はピニオンギヤ124から一端側に突出している。推力保持部120は、電動モータ31の回転軸32の一端に圧入固定されるラチェットギヤ170と、該ラチェットギヤ170のギヤ部174に係合されるレバー部材171(図6参照)と、を備えている。ラチェットギヤ170は、円筒形状に形成される。該ラチェットギヤ170は、第1孔部173を有し、外周面にギヤ部174が形成されるギヤ本体部175と、該ギヤ本体部175から一端側に一体的に突設され、第2孔部177を有する円筒状支持部178と、から構成される。ギヤ本体部175の第1孔部173に電動モータ31の回転軸32の一端が圧入固定される。図6も参照して、レバー部材171は、ソレノイドアクチュエータ181により、ラチェットギヤ170(ギヤ本体部175)のギヤ部174に係合、または離間するように往復運動する。当該ソレノイドアクチュエータ181は、制御基板74に電気的に接続されている。
図3及び図4を主に参照して、ラチェットギヤ170の一端側に回転角検出部119が配置されている。回転角検出部119は、電動モータ31の回転軸32の回転角度を検出するものであり、磁石部材184と、磁気検出ICチップ185と、を備えている。ラチェットギヤ170の円筒状支持部178の第2孔部177に支持ロッド187が圧入固定される。円筒状支持部178の一端面から一端側に突出した支持ロッド187に、カップ状の支持部材188内に配置されたリング状の磁石部材184が支持される。支持部材188を含む磁石部材184は、支持プレート94の開口部96内に配置される。当該磁石部材184の一端側に対向するように磁気検出ICチップ185が配置されている。磁気検出ICチップ185は、磁石部材184から発生する磁界の変化を検出するものである。当該磁気検出ICチップ185は、制御基板74の他端面に取り付けられている。そして、回転する磁石部材184からの磁束の変化を磁気検出ICチップ185により検出することで、制御基板74により、電動モータ31の回転軸32の回転角度を演算して検出することができる。
図3及び図5を主に参照して、ボールねじ機構116は、平歯多段減速機構114及び遊星歯車減速機構115からの回転運動、すなわち電動モータ31の回転運動を直線運動(以下、便宜上直動という)に変換し、ピストン53に推力を付与するものである。ボールねじ機構116は、平歯多段減速機構114及び遊星歯車減速機構115からの回転運動が伝達される、軸部材としてのプッシュロッド190と、該プッシュロッド190の外周面にねじ係合される、ナット部材としてのベースナット191と、から構成される。
プッシュロッド190は、シリンダ部34の底壁46に設けた挿通孔47から支持プレート94の円筒状支持部97内の軸方向略全域に至る範囲に形成される多角形ロッド部193と、該多角形ロッド部193の他端から他端側に向かって一体的に延びる大径ロッド部194と、該大径ロッド部194の他端から他端側に向かって一体的に延びる中間径ロッド部195と、該中間径ロッド部195の他端から他端側に向かって一体的に延びる小径ロッド部196と、を備えている。
多角形ロッド部193は、大径ロッド部194よりも小径に形成される。多角形ロッド部193は、その外周面が多角形状、例えば六角形状に形成される。多角形ロッド部193が、遊星歯車減速機構115のキャリア145の多角形孔部146に嵌合される。大径ロッド部194の外周面には、径方向中心線に沿って螺旋状溝部199が形成される。大径ロッド部194は、シリンダ部34の底壁46から後述するベースナット191の他端面に至る範囲に形成される。中間径ロッド部195の外周面には、軸方向に延びるキー溝部(図示略)が形成される。中間径ロッド部195は、後述する第1クラッチ部材225の挿通孔233から第2クラッチ部材226内を経て第3クラッチ部材228の第1挿通孔251に挿通される。小径ロッド部196は、後述する第3クラッチ部材228の第2挿通孔252に挿通される。大径ロッド部194と中間径ロッド部195との間に環状段差面198が形成される。
プッシュロッド190の大径ロッド部194の径方向外方には、ベースナット191が配置されている。ベースナット191は円筒状に形成される。ベースナット191の内周面には、径方向中心線に沿って螺旋状溝部201が形成される。ベースナット191の外周面には、軸方向に延びるキー溝部(図示略)が形成される。プッシュロッド190の螺旋状溝部199と、ベースナット191の螺旋状溝部201との間に、複数のボール203が配置されている。ベースナット191の一端面とシリンダボア50の底壁46との間には、円筒状の推力センサ117が互いに当接するように配置されている。推力センサ117は、円筒状のロードセルで構成される。推力センサ117は、ピストン53からインナ及びアウタブレーキパッド2、3への推力に対する反力を検出するものである。推力センサ117の一端側外周面は、シリンダボア50の小径開口部44の内周面に当接している。
ベースナット191及び推力センサ117の主部分(一端側以外の主部分)と、シリンダボア50の大径開口部43の内壁面との間にストッパ部材205が配置されている。ストッパ部材205は、全体として、有底円筒状に形成される。ストッパ部材205は、一端側に位置する大径薄肉部208と、該大径薄肉部208の他端から他端側に一体的に延びる大径厚肉部209と、大径厚肉部209の他端から他端側に一体的に延びる小径薄肉部210と、小径薄肉部210の他端から内方に向かって突設され、径方向中央に挿通孔212を有する底壁部211と、を備えている。
大径薄肉部208は、その外周面がシリンダボア50の大径開口部43の内周面に当接して、その内周面が推力センサ117の外周面に当接する。大径厚肉部209の内周面には、軸方向に延びるキー溝部(図示略)が形成される。大径厚肉部209は、その外周面がシリンダボア50の大径開口部43の内周面に当接して、その内周面がベースナット191の外周面が当接する。大径厚肉部209の他端の外周面には係合凹部(図示略)が形成されている。小径薄肉部210は、その内周面がベースナット191の外周面に当接して、その他端側がピストン53の内部に配置される。ストッパ部材205の底壁部211に設けた挿通孔212には、後述する第1クラッチ部材225の第1クラッチ小径部239が挿通される。
ストッパ部材205は、シリンダ部34の周壁部を径方向外方から挿通された回転規制用のシャフト(図示略)の先端を、大径厚肉部209に設けた係合凹部(図示略)に配置することで、シリンダ部34に対して相対回転不能に支持され、他端側への移動が規制されている。ストッパ部材205の大径厚肉部209の内周面に設けたキー溝部(図示略)と、ベースナット191の外周面に設けたキー溝部(図示略)との間には、縦長の第1キー部材(図示略)が配置される。該第1キー部材により、ストッパ部材205とベースナット191とは互いに相対回転不能となる。ベースナット191の他端面と、ストッパ部材205の底壁部211との間には、第1ウェーブワッシャ220、220が2枚重なるように配置されている。この第1ウェーブワッシャ220、220により、ベースナット191を、ストッパ部材205に対して一端側(推力センサ117側)に付勢するようにしている。
戻し機構118は、フェールオープン機構と称することもあり、制動中、電動モータ31や制御基板74等が失陥した場合に、ピストン53による一対のインナ及びアウタブレーキパッド2、3からディスクロータDへの制動力を開放するものである。すなわち、戻し機構118は、プッシュロッド190がピストン53を推進するとき、ピストン53に対する後退方向への回転力を蓄えるものであり、推力に対する反力が設定された反力以上の場合、プッシュロッド190に対する後退方向への回転力を蓄えるものである。当該戻し機構118は、第1クラッチ部材225と、第2クラッチ部材226と、リターンスプリング227と、第3クラッチ部材228と、スプリングホルダ229と、を備えている。
第1クラッチ部材225は、内部に中間径ロッド部195が挿通される挿通孔233を有する円筒状に形成される。第1クラッチ部材225の挿通孔233の内周面には、軸方向に延びるキー溝部(図示略)が形成される。中間径ロッド部195の外周面に設けたキー溝部(図示略)と、第1クラッチ部材225の挿通孔233の内周面に設けたキー溝部(図示略)との間には、縦長の第2キー部材(図示略)が配置される。該第2キー部材により、第1クラッチ部材225とプッシュロッド190とは互いに相対回転不能となる。第1クラッチ部材225は、一端側に位置する第1クラッチ小径部239と、該第1クラッチ小径部239の他端から他端側に向かって一体的に形成される第1クラッチ大径部240と、を備えている。
プッシュロッド190の大径ロッド部194と、中間径ロッド部195との間の環状段差面198が、第1クラッチ部材225の第1クラッチ小径部239の一端面に当接可能となる。第1クラッチ大径部240の他端面である環状面243にクラッチ用摩擦材(フェーシング)が設けられている。ストッパ部材205の底壁部211よりも他端側で、第1クラッチ小径部239の周りには、円環状プレート245が配置されている。円環状プレート245の外周部は、ピストン53の内周面に設けた環状溝部59に係合される。
なお、この円環状プレート245は、ピストン53内に組み込む際には外径が縮小して、環状溝部59に至ると外径が拡大して、その外周部が環状溝部59に係合される。円環状プレート245の挿通孔246に、第1クラッチ部材225の第1クラッチ小径部239が挿通される。該挿通孔246は、ストッパ部材205の底壁部211に設けた挿通孔212よりも大径に形成される。円環状プレート245の他端側には円環状プレート248が当接するように配置されている。円環状プレート248の挿通孔249に第1クラッチ部材225の第1クラッチ小径部239が挿通される。円環状プレート248の外径は円環状プレート245の外径より小径であり、ピストン53の内部に配置される。円環状プレート248の他端側に第2ウェーブワッシャ250が当接するように配置されている。第1クラッチ部材225の他端側には、第2クラッチ部材226を介して第3クラッチ部材228が配置される。まず、第3クラッチ部材228を以下に説明する。
第3クラッチ部材228は、その内部にプッシュロッド190の中間径ロッド部195及び小径ロッド部196が挿通される第1挿通孔251と、該第1挿通孔251の他端側に設けられ小径ロッド部196が挿通される第2挿通孔252と、を有する円筒状に形成される。第3クラッチ部材228の第1挿通孔251と、第1クラッチ部材225の挿通孔233とは同じ内径を有している。第1挿通孔251の内周面には、軸方向に沿うキー溝部(図示略)が形成される。そして、プッシュロッド190の中間径ロッド部195の外周面に設けたキー溝部(図示略)と、第3クラッチ部材228の第1挿通孔251の内周面に設けたキー溝部(図示略)との間に、第1クラッチ部材225と共通の縦長の第2キー部材(図示略)が配置される。該第2キー部材により、第1及び第3クラッチ部材225、228と、プッシュロッド190とは互いに相対回転不能となる。
第3クラッチ部材228は、一端側に位置する第3クラッチ小径部257と、該第3クラッチ小径部257の他端から他端側に向かって一体的に突設される第3クラッチ大径部258と、を備えている。第3クラッチ小径部257の一端面である環状面260にクラッチ用摩擦材(フェーシング)が設けられている。第3クラッチ部材228の第3クラッチ小径部257の外径と、第1クラッチ部材225の第1クラッチ大径部240の外径とは略一致する。第3クラッチ大径部258の他端面には、径方向略中央に円形状凹部262が形成される。第3クラッチ大径部258の他端面には、円形状凹部262の周りに、底面が断面円弧面に形成される環状溝部264が形成される。
プッシュロッド190の小径ロッド部196は、第3クラッチ部材228の第2挿通孔252に挿通された後、プッシュロッド190の小径ロッド部196の先端に、抜け防止のためのC字状の止め輪266が装着される。第1クラッチ部材225の第1クラッチ大径部240と、第3クラッチ部材228の第3クラッチ小径部257との間から第3クラッチ部材228の径方向外方に至る範囲に第2クラッチ部材226が配置される。
第2クラッチ部材226は、ディスク状クラッチ部268と、該ディスク状クラッチ部268の外周から他端側に向かって一体的に延びるスカート部269と、該スカート部269の他端から径方向外方に延びるフランジ部270と、を備えている。ディスク状クラッチ部268とスカート部269とフランジ部270とは、同じ薄肉厚で形成される。ディスク状クラッチ部268は、径方向中央にプッシュロッド190の中間径ロッド部195が挿通される挿通孔272が形成される。ディスク状クラッチ部268は、第1クラッチ部材225の第1クラッチ大径部240と、第3クラッチ部材228の第3クラッチ小径部257との間に配置される。ディスク状クラッチ部268は、その両面にクラッチ用摩擦材が設けられる。
スカート部269は、第3クラッチ部材228の第3クラッチ小径部257の外周面に沿うスカート小径部274と、第3クラッチ部材228の第3クラッチ大径部258の外周面に沿うスカート大径部275と、を備えている。スカート小径部274とスカート大径部275とは環状壁部276により一体的に接続されている。第2クラッチ部材226のフランジ部270には、リターンスプリング227の他端が接続される。リターンスプリング227の一端は折り返すように屈曲されており、その屈曲部分を、後述するスプリングホルダ229のフランジ部297に設けた係合溝部(図示略)に引っ掛けるようにして接続されている。
リターンスプリング227は、コイルスプリングで構成される。リターンスプリング227は、プッシュロッド190に対して後退方向の回転力を蓄えることができる。リターンスプリング227は、第3クラッチ部材228のスカート部269の径方向外方に配置されている。なお、リターンスプリング227には、回転方向に沿う所定のセットトルクが付与されている。第3クラッチ部材228の第3クラッチ大径部258と対向するようにプッシュ部材280が配置されている。プッシュ部材280は円筒状に形成される。プッシュ部材280の軸方向に延びる貫通孔281の外径は、第3クラッチ部材228の第3クラッチ大径部258に設けた円形状凹部262の外径と略同じである。プッシュ部材280の他端面は凸状球面284に形成されている。プッシュ部材280の一端面で、貫通孔281の周りには、底面が断面円弧面に形成される環状溝部285が形成される。
第3クラッチ部材228の第3クラッチ大径部258に設けた環状溝部264と、プッシュ部材280に設けた環状溝部285との間にはスラストベアリング288が配置されている。スラストベアリング288は、円環状に延びる板状部に支持孔が周方向に沿って間隔を置いて複数形成されたリテーナ292と、該リテーナ292の各支持孔それぞれに回転自在に保持されるボール293とから構成される。第2クラッチ部材226のディスク状クラッチ部268及びスカート部269のスカート小径部274の径方向外方にスプリングホルダ229が配置されている。
スプリングホルダ229は、第2クラッチ部材226のスカート小径部274の周りを囲むように形成されるスカート部296と、該スカート部296の一端から径方向外方に延びるフランジ部297と、から構成されている。スカート部296とフランジ部297とは、同じ薄肉厚で形成される。スカート部296の他端面は、第2クラッチ部材226の環状壁部276に当接可能に配置されている。フランジ部297は、第2クラッチ部材226のディスク状クラッチ部268の径方向外方に位置している。フランジ部297の外周面には、リターンスプリング227の一端の屈曲部分が係合する係合溝部(図示略)が形成される。フランジ部297の外周面でその周方向の一部から一端側に突設するストッパ部(図示略)が形成される。スプリングホルダ229は、このストッパ部をピストン53の内周面に設けた回転規制用凹部58に係合させることにより、ピストン53に対して相対回転不能に支持される。スプリングホルダ229のフランジ部297と、円環状プレート248との間には第2ウェーブワッシャ250が配置されている。この第2ウェーブワッシャ250により、スプリングホルダ229のフランジ部297に対して、円環状プレート248及び円環状プレート245を一端側に付勢する。
制御基板74からの指令により電動モータ31の駆動を制御する。該制御基板74は、上述したように、ギヤハウジング70内を2つのスペースに区画する支持プレート94の一端側の面に固定されている。制御基板74は、回転角検出部119の磁気検出ICチップ185と電気的に接続されている。制御基板74は、推力センサ117と電気的に接続されている。また、制御基板74には、図示しないブレーキペダルに取り付けられたストロークセンサ等の運転者の要求を検出する検出センサや、運転者が要求することなく、ブレーキが必要な様々な状況を検出する種々の検出センサが電気的に接続される。制御基板74には、車両の停止状態を維持するための作用の一例である駐車ブレーキの作動・解除を指示すべく操作されるパーキングスイッチ(図示略)と電気的に接続されている。制御基板74には、推力保持部120のレバー部材171を作動させるためのソレノイドアクチェータ181と電気的に接続されている。
そして、通常走行における制動時には、当該制御基板74により、運転者の要求に対応した検出センサ、ブレーキが必要な様々な状況を検出する種々の検出センサからの検出信号、回転角検出部119の磁気検出ICチップ185からの検出信号及び推力センサ117からの検出信号等に基づき、電動モータ31の駆動を制御する。また、制御基板74により、パーキングスイッチからの操作信号に基づいて、ソレノイドアクチェータ181の駆動を制御しつつ、推力保持部120のレバー部材171の駆動を制御する。
次に、上述した、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1において、通常走行における制動及び制動解除の作用について説明する。
通常走行における制動時には、制御基板74からの指令により、電動モータ31が駆動されて、その正方向、すなわち制動方向の回転が、平歯多段減速機構114を介して遊星歯車減速機構115のサンギヤ135に伝達される。該遊星歯車減速機構115のサンギヤ135の回転により、各プラネタリギヤ143が自身の回転軸線を中心に自転しながら、サンギヤ135の回転軸線を中心に公転することで、キャリア145が回転する。すなわち、電動モータ31からの回転が、平歯多段減速機構114及び遊星歯車減速機構115を経由することで所定の減速比で減速、増強されてキャリア145に伝達される。そして、キャリア145からの回転が、ボールねじ機構116のプッシュロッド190に伝達される。
続いて、キャリア145の回転に伴ってプッシュロッド190が回転し始めると、ベースナット191はピストン53に対して相対回転不能に支持されているので、プッシュロッド190の螺旋状溝部199と、ベースナット191の螺旋状溝部201との間の各ボール203が転動しながら、プッシュロッド190がベースナット191に対して相対回転しながら前進するようになる。この時、プッシュロッド190が回転することで、第1クラッチ部材225及び第3クラッチ部材228が同期して回転するようになる。
続いて、プッシュロッド190が相対回転しながら前進することで、プッシュロッド190の環状段差面198が第1クラッチ部材225を押すように前進し、第1クラッチ部材225及び第3クラッチ部材228が相対回転しながら、一方第2クラッチ部材226は相対回転せずにこれらが一体となって前進して、スラストベアリング288を介してプッシュ部材280が前進する。
すなわち、このとき、第1クラッチ部材225の回転トルクが、第2クラッチ部材226を介してリターンスプリング227に伝達されるが、この回転トルクは、まだリターンスプリング227の所定のセットトルクよりも小さいために、第2クラッチ部材226は、相対回転することなく前進するようになる。またこのとき、第1クラッチ部材225及び第3クラッチ部材228は相対回転しながら前進するが、円環状プレート245、円環状プレート248及びスプリングホルダ229は回転方向及び軸方向に沿って相対移動することはない。
引き続き、プッシュロッド190がベースナット191に対して相対回転しながら前進すると、第1クラッチ部材225及び第3クラッチ部材228が相対回転しながら一体となって前進し続けて、プッシュ部材280の凸状球面284がピストン53の凹状球面61を押すことで、該ピストン53が前進して、該ピストン53によりインナブレーキパッド2をディスクロータDに押し付ける。そして、ピストン53によるインナブレーキパッド2への押圧力に対する反力により、キャリパ本体30がブラケット5に対して図3における右方向に移動して、爪部35に取り付けられたアウタブレーキパッド3をディスクロータDに押し付ける。この結果、ディスクロータDが一対のインナ及びアウタブレーキパッド2、3により挟みつけられて摩擦力が発生し、ひいては、車両の制動力が発生することになる。
引き続き、ディスクロータDが一対のインナ及びアウタブレーキパッド2、3により挟みつけられて制動力が発生し始めると、その反力が、プッシュ部材280、第3クラッチ部材228、第2クラッチ部材226、第1クラッチ部材225、プッシュロッド190及びベースナット191を経由して推力センサ117に付与される。そして、推力センサ117により、ピストン53の前進によるインナ及びアウタブレーキパッド2、3からディスクロータDへの推力が検出される。また、このとき、ピストン53が前進し始めると、円環状プレート245、円環状プレート248及びスプリングホルダ229がピストン53と共に前進し始める。
そして、これ以降プッシュロッド190の回転が継続されると、プッシュロッド190の相対回転により、第1クラッチ部材225を介して第2クラッチ部材226が相対回転することで、第1クラッチ部材225、第2クラッチ部材226及び第3クラッチ部材228が相対回転しながら一体となって前進してピストン53を前進させる。そして、第2クラッチ部材226が回転することで、リターンスプリング227にプッシュロッド190に対する後退方向への回転力が蓄えられる。その後、回転角検出部119及び推力センサ117等からの検出信号により電動モータ31の駆動が制御されて、制動状態が確立される。
一方、制動解除時には、制御基板74からの指令により、電動モータ31の回転軸32が逆方向、すなわち制動解除方向に回転すると共に、その逆方向の回転が平歯多段減速機114及び遊星歯車減速機構115を介してプッシュロッド190に伝達される。その結果、プッシュロッド190が逆方向に相対回転しながら後退することで、リターンスプリング227が初期状態に戻り、ディスクロータDへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド2、3による制動力が解除される。
そこで、制動中、電動モータ31や制御基板74が失陥した場合には、制動途中にリターンスプリング227に蓄えられた付勢力によって、第2クラッチ部材226が逆方向(後退方向)に回転すると共に第1クラッチ部材225が逆方向に回転することで、プッシュロッド190が逆方向に相対回転しながら後退して、一対のインナ及びアウタブレーキパッド2、3からディスクロータDへの制動力が開放される。
また、上述した、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1において、例えば、駐車ブレーキを作動させる際には、パーキングブレーキスイッチが操作されると、制御基板74の指令により、上述したように、ピストン53によるインナ及びアウタブレーキパッド2、3からディスクロータDへの制動力を発生させると共に、ソレノイドアクチュエータ181が作動されて、レバー部材171が、電動モータ31の回転軸32に圧入固定されたラチェットギヤ170(ギヤ本体部175)のギヤ部174に係合される。その結果、電動モータ31の回転軸32は、制動力を発生させる正方向への回転は許容されるが、制動力が解除される逆方向への回転は規制される。
これにより、ピストン53によるインナ及びアウタブレーキパッド2、3からディスクロータDへの制動力が保持されて、駐車ブレーキが完了する。一方、駐車ブレーキを解除する際には、パーキングブレーキスイッチが操作されると、制御基板74の指令により、ソレノイドアクチュエータ181が作動されて、レバー部材171が、電動モータ31の回転軸32に圧入固定されたラチェットギヤ170(ギヤ本体部175)のギヤ部174から離間される。その後、上述した動作が成され、インナブレーキパッド2及びアウタブレーキパッドによるディスクロータDへの制動力が解除されて、駐車ブレーキが解除される。
以上説明したように、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1では、一対のインナ及びアウタブレーキパッド2、3のうちインナブレーキパッド2をディスクロータDに押し付けるピストン53と、電動モータ31の回転によりピストン53に推力を付与するボールねじ機構116と、を備え、ボールねじ機構116は、ベースナット191と、該ベースナット191内にねじ係合されるプッシュロッド190と、を有し、これらは互いに軸方向に沿って相対移動可能である。その結果、キャリパ本体30のシリンダ部34の軸方向の長さを短縮させることができ、小型化を達成することができる。これにより、電動ブレーキ装置1の車両への搭載性を向上させることができる。
また、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1では、ベースナット191がキャリパ本体30に対して相対回転不能に支持され、プッシュロッド190に電動モータ31からの回転が伝達されることで、プッシュロッド190が、ベースナット191に対して相対回転しながら軸方向に沿って相対移動してピストン53を推進させるので、ベースナット191が直動するスペースを確保する必要がない。これにより、キャリパ本体30のシリンダ部34の軸方向の長さをさらに短縮させることができ、小型化を達成することができる。
さらに、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1では、遊星歯車減速機構115のキャリア145と、プッシュロッド190とは、相対回転不能に、且つ軸方向に沿って相対移動可能に連結されるので、プッシュロッド190の軸方向への移動範囲を、遊星歯車減速機構115の内部にまで拡大させることができ、キャリパ本体30のシリンダ部34の軸方向の長さをさらに短縮させることができ、小型化を達成することができる。
さらにまた、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1では、推力センサ117は、ベースナット191の一端面に当接して、該ベースナット191に伝達される、ピストン53からインナ及びアウタブレーキパッド2、3への推力に対する反力を検出するので、シリンダボア50内のスペースを有効に活用することができる。
さらにまた、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1では、推力センサ117は、円筒状に形成されており、ベースナット191の遊星歯車減速機構115側の面に当接され、プッシュロッド190の径方向外方に配置されるので、キャリパ本体30のシリンダ部34の軸方向の長さをさらに短縮させることができ、小型化を達成することができる。
さらにまた、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1では、プッシュロッド190がピストン53を推進するとき、プッシュロッド190に対する後退方向への回転力を蓄える戻し機構118を備え、該戻し機構118は、プッシュロッド190の径方向外方に配置されるので、キャリパ本体30のシリンダ部34の軸方向の長さをさらに短縮させることができ、小型化を達成することができる。
さらにまた、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1では、戻し機構118は、プッシュロッド190に回転方向に付勢力を付与するリターンスプリング227と、該リターンスプリング227とプッシュロッド190との間で互いの回転力を伝達または遮断する第1〜第3クラッチ部材225、226、228と、を備えている。これにより、戻し機構118を簡素な構造で構成することができ、大型化を抑制することができる。
さらにまた、本実施形態に係る電動ブレーキ装置1では、制御基板74には、プッシュロッド190との干渉を避ける切欠き部104が形成されているので、プッシュロッド190の軸方向への移動範囲を制御基板74が配置される空間まで拡大することができ、キャリパ本体30のシリンダ部34の軸方向の長さをさらに短縮させることができ、小型化を達成することができる。なお、本実施形態では、制御基板74の端部にプッシュロッド190との干渉を防ぐ切欠き部104が形成されているが、孔等を形成してもよい。
以上説明した実施形態に基づく電動ブレーキ装置1として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
第1の態様に係る電動ブレーキ装置は、
電動モータ31の回転力を伝達する伝達機構114、115と、
前記伝達機構114、115の回転力を推力に変換するねじ機構116と、
前記ねじ機構116によって推進される押圧部材53と、
前記押圧部材53を移動可能に支持するキャリパ4と、を有しており、
前記ねじ機構116は、
前記キャリパ4に対して回転不能に支持されナット部材191と、
前記伝達機構114、115からの回転力を受ける軸部材190とを備えており、
前記軸部材190は、前記ナット部材191に対して前記軸部材190の軸方向に相対移動可能になっている。
第2の態様では、第1の態様において、前記ねじ機構116において、前記軸部材190が前記押圧部材63を推進する。
第3の態様では、第1または第2の態様において、前記伝達機構114、115は、前記キャリパ4に支持されており、前記軸部材190は、前記伝達機構114、115に対して軸方向に相対移動可能になっている。
第4の態様は、第1乃至3いずれかの態様において、前記キャリパ4は、前記押圧部材53の推力に対する反力を検出するための推力検出部117を備え、前記推力検出部117は、前記ナット部材191に当接し、該ナット部材191から伝達される前記反力の大きさを検出する。
第5の態様では、第4の態様において、前記キャリパ4には、前記ねじ機構116及び前記押圧部材53が配置される有底のシリンダボア50が形成され、前記推力検出部117は、前記ナット部材191と前記シリンダボア50の底部46との間で、前記軸部材190の径方向外方に配置される。
第6の態様では、第1乃至5いずれかの態様において、前記軸部材190と前記押圧部材53との間には、前記押圧部材53を推進するときに前記軸部材190に対する後退方向への回転力を蓄える戻し機構118が設けられ、該戻し機構118は、前記軸部材190の径方向外方に配置される。
第7の態様では、第1乃至第6いずれかの態様において、前記軸部材190は、前記電動モータ31の駆動を制御する制御基板74が収納されるハウジング70内に移動可能に構成されており、前記制御基板74には、前記軸部材190との干渉を避ける切欠き部104または孔部が形成される。
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
本願は、2017年10月13日付出願の日本国特許出願第2017−199492号に基づく優先権を主張する。2017年10月13日付出願の日本国特許出願第2017−199492号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。
1 電動ブレーキ装置,2 インナブレーキパッド,3 アウタブレーキパッド,4 キャリパ,30 キャリパ本体,31 電動モータ,34 シリンダ部,50 シリンダボア,53 ピストン(押圧部材),70 ギヤハウジング(ハウジング),74 制御基板,104 切欠き部,114 平歯多段減速機構(伝達機構),115 遊星歯車減速機構(伝達機構),116 ボールねじ機構(ねじ機構),117 推力センサ(推力検出部),118 戻し機構,190 プッシュロッド(軸部材),191 ベースナット(ナット部材),199 螺旋状溝部,201 螺旋状溝部,225 第1クラッチ部材,226 第2クラッチ部材,227 リターンスプリング,228 第2クラッチ部材,D ディスクロータ

Claims (7)

  1. 電動ブレーキ装置であって、該電動ブレーキ装置は、
    電動モータの回転力を伝達する伝達機構と、
    前記伝達機構の回転力を推力に変換するねじ機構と、
    前記ねじ機構によって推進される押圧部材と、
    前記押圧部材を移動可能に支持するキャリパと、を有しており、
    前記ねじ機構は、
    前記キャリパに対して回転不能に支持されたナット部材と、
    前記伝達機構からの回転力を受ける軸部材とを備えており、
    前記軸部材は、前記ナット部材に対して前記軸部材の軸方向に相対移動可能になっていることを特徴とする電動ブレーキ装置。
  2. 請求項1に記載の電動ブレーキ装置において、
    前記ねじ機構において、前記軸部材が前記押圧部材を推進することを特徴とする電動ブレーキ装置。
  3. 請求項1または2に記載の電動ブレーキ装置において、
    前記伝達機構は、前記キャリパに支持されており、
    前記軸部材は、前記伝達機構に対して軸方向に相対移動可能になっていることを特徴とする電動ブレーキ装置。
  4. 請求項1乃至3いずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、
    前記キャリパは、前記押圧部材の推力に対する反力を検出するための推力検出部を備え、
    前記推力検出部は、前記ナット部材に当接し、該ナット部材から伝達される前記反力の大きさを検出することを特徴とする電動ブレーキ装置。
  5. 請求項4に記載の電動ブレーキ装置において、
    前記キャリパには、前記ねじ機構及び前記押圧部材が配置される有底のシリンダボアが形成され、
    前記推力検出部は、前記ナット部材と前記シリンダボアの底部との間で、前記軸部材の径方向外方に配置されることを特徴とする電動ブレーキ装置。
  6. 請求項1乃至5いずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、
    前記軸部材と前記押圧部材との間には、前記押圧部材を推進するときに前記軸部材に対する後退方向への回転力を蓄える戻し機構が設けられ、
    該戻し機構は、前記軸部材の径方向外方に配置されることを特徴とする電動ブレーキ装置。
  7. 請求項1乃至6いずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、
    前記軸部材は、前記電動モータの駆動を制御する制御基板が収納されるハウジング内に移動可能に構成されており、
    前記制御基板には、前記軸部材との干渉を避ける切欠き部または孔部が形成されることを特徴とする電動ブレーキ装置。
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