DE102011083114A1

DE102011083114A1 - Schubgenerator und Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102011083114A1
Application number: DE102011083114A
Authority: DE
Inventors: Takuya Usui; Takayasu Sakashita; Atsushi Odaira
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2012-08-02
Also published as: KR101873588B1; KR20120033988A; US20120080275A1; JP5532246B2; US8770353B2; CN102444681A; JP2012077807A; CN102444681B

Abstract

Ein Kugelrampenmechanismus eines Schubgenerators enthält ein Drehrampenelement und ein geradliniges Rampenelement, wobei jedes eine Mehrzahl von geneigten Nuten aufweist, die entlang einer Umfangsrichtung geneigt sind und einen bogenförmigen diametralen Querschnitt aufweisen, und ein Kugelelement, das zwischen den geneigten Nuten der Rampenelemente vorgesehen ist, um eine Kraft von dem Drehrampenelement zum geradlinigen Rampenelement zu übertragen. Jede der geneigten Nuten weist Bereiche auf, deren Krümmungsradius des diametralen Querschnitts in einem Spurbereich, wo das Kugelelement mit der geneigten Nut in Kontakt steht, variiert. Folglich ist es möglich, die Haltbarkeit des Drehrampenelements und des geradlinigen Rampenelements zu verbessern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schubgenerator und eine Scheibenbremse, welche den Schubgenerator verwendet.
Es war eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug bekannt, die einen Kolben zum Drücken eines Bremsklotzes bzw. Bremsbelags gegen eine Scheibe antreibt, um eine Bremskraft an das Fahrzeug anzulegen, unter Verwendung eines Schubgenerators, der eine Drehkraft, die von einem Elektromotor oder dergleichen eingebracht wird, über einen Kugelrampenmechanismus in eine geradlinige Bewegung umwandelt, wie es in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2002-13568 offenbart ist.
Die Scheibenbremse, die in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2002-13568 offenbart ist, weist allerdings die folgenden Nachteile auf. Der Kugelrampenmechanismus weist ein Paar von Rampenelementen mit geneigten Nuten und ein Kugelelement auf, das zwischen jedem Paar von gegenüberliegenden geneigten Nuten vorgesehen ist. Jede geneigte Nut ist so ausgebildet, dass der Krümmungsradius des diametralen Querschnitts der Nut entlang der Umfangsrichtung über einen Bahnbereich bzw. Spurbereich, wo das Kugelelement mit der geneigten Nut in Kontakt steht, konstant ist. Folglich wird die Haltbarkeit in bestimmten Bereichen der geneigten Nut unerwünscht verschlechtert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände getätigt. Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Schubgenerator bereitzustellen, der im Hinblick auf die Haltbarkeit der Rampenelemente des Kugelrampenmechanismus verbessert ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Scheibenbremse (oder einen Stabilisator) unter Verwendung des Schubgenerators der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen Schubgenerator, der ein Druckelement aufweist, das einen Schub in axialer Richtung erzeugt, und einen Kugelrampenmechanismus bereit, der eine Drehkraft in eine geradlinige Bewegung umwandelt, um das Druckelement anzutreiben. Der Kugelrampenmechanismus enthält ein Paar von Rampenelementen, wobei jedes eine Mehrzahl von geneigten Nuten aufweist, die entlang einer Umfangsrichtung geneigt sind. Jede geneigte Nut weist einen bogenförmigen diametralen Querschnitt auf. Der Kugelrampenmechanismus enthält ferner ein Kugelelement, das zwischen jedem Paar von gegenüberliegenden geneigten Nuten der Rampenelemente vorgesehen ist, um ein Kraft von einem des Paars von Rampenelementen zum anderen zu übertragen. Jede geneigte Nut weist einen Spurbereich bzw. Bahnbereich auf, wo das Kugelelement mit der geneigten Nut in Kontakt steht und weist Bereiche in dem Spurbereich auf, die hinsichtlich des Krümmungsradius des diametralen Querschnitts variieren.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung einen Schubgenerator bereit, der ein Druckelement, das einen Schub in axialer Richtung erzeugt, und einen Kugelrampenmechanismus aufweist, der eine Drehkraft in eine geradlinige Bewegung umwandelt, um das Druckelement anzutreiben. Der Kugelrampenmechanismus enthält ein Paar von Rampenelementen, wobei jedes eine Mehrzahl von geneigten Nuten aufweist, die entlang der Umfangsrichtung geneigt sind. Jede geneigte Nut weist einen bogenförmigen diametralen Querschnitt auf. Der Kugelrampenmechanismus enthält ferner ein Kugelelement, das zwischen jedem Paar von gegenüberliegenden geneigten Nuten der Rampenelemente vorgesehen ist, um eine Kraft von einem des Paars von Rampenelementen zum anderen zu übertragen. Jede geneigte Nut weist einen Spurbereich auf, wo das Kugelelement mit der geneigten Nut in Kontakt steht, und weist Bereiche in dem Spurbereich auf, die in dem Kontaktbereich mit dem Kugelelement variieren.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Scheibenbremse bereit, die ein Druckelement, das einen Schub in axialer Richtung erzeugt, um einen Bremsbelag gegen eine Scheibe zu drücken, und einen Kugelrampenmechanismus aufweist, der eine Drehkraft, die von einer Antriebsquelle übertragen wird, in eine geradlinige Bewegung umwandelt, um das Druckelement anzutreiben. Der Kugelrampenmechanismus enthält ein Paar von Rampenelementen, wobei jedes eine Mehrzahl von geneigten Nuten aufweist, die entlang einer Umfangsrichtung geneigt sind. Jede geneigte Nut weist einen bogenförmigen diametralen Querschnitt auf. Der Kugelrampenmechanismus enthält ferner ein Rollelement, das zwischen jedem Paar von entsprechend gegenüberliegenden geneigten Nuten der Rampenelemente vorgesehen ist, um eine Kraft von einem des Paars von Rampenelementen zum anderen zu übertragen. Jede geneigte Nut weist einen Spurbereich auf, wo das Kugelelement mit der geneigten Nut in Kontakt steht, und weist Bereiche in dem Spurbereich auf, die hinsichtlich des Krümmungsradius des diametralen Querschnitts variieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht eines Schubgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht, die geneigte Nuten eines Drehrampenelements und geradlinigen Rampenelements der 1 zeigt, betrachtet von einem mittleren Querschnitt zwischen den Rampenelementen.
3 ist eine Umfangsquerschnittsansicht eines Kugelrampenmechanismus, der den Schubgenerator gemäß der ersten Ausführungsform bildet.
4 ist ein Graph, der die Korrelation zwischen dem Krümmungsradius jeder geneigten Nut und der Durchgangsfrequenz auf der einen Seite und eine übertragene Kraft auf der anderen Seite in dem Kugelrampenmechanismus des Schubgenerators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius jeder geneigten Nut der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente und die übertragene Kraft in dem Kugelrampenmechanismus des Schubgenerators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht einer mit einem Motor angetriebenen Scheibenbremse, welche einen Schubgenerator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anwendet.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Kugelrampenmechanismus, der in dem Schubgenerator gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird.
8 ist ein Graph, der die Korrelation zwischen dem Krümmungsradius jeder geneigten Nut und der Durchgangsfrequenz auf der einen Seite und die übertragene Kraft auf der anderen Seite in dem Kugelrampenmechanismus des Schubgenerators gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius jeder der geneigten Nuten der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente und der übertragenen Kraft in dem Kugelrampenmechanismus des Schubgenerators gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Graph, der die Korrelation zwischen dem Krümmungsradius jeder geneigten Nut und der Durchgangsfrequenz auf der einen Seite und der übertragenen Kraft auf der anderen Seite in einem Kugelrampenmechanismus eines Schubgenerators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius von jeder der geneigten Nuten der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente und der übertragenen Kraft in dem Kugelrampenmechanismus des Schubgenerators gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Graph, der die Korrelation zwischen dem Krümmungsradius jeder geneigten Nut und der Durchgangsfrequenz auf der einen Seite und der übertragenen Kraft auf der anderen Seite in einem Kugelrampenmechanismus eines Schubgenerators gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius jeder der geneigten Nuten der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente und der übertragenen Kraft in dem Kugelrampenmechanismus des Schubgenerators gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine Umfangsquerschnittsansicht jeder geneigten Nut von Dreh- und geradlinigen Rampenelementen in einem Kugelrampenmechanismus eines Schubgenerators gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Draufsicht der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente in dem Kugelrampenmechanismus des Schubgenerators gemäß der fünften Ausführungsform.
16 ist eine Schnittansicht eines Stabilisators, der den Schubgenerator gemäß der fünften Ausführungsform verwendet.
17 ist eine perspektivische Ansicht des Stabilisators, der in 16 gezeigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es werden unten mit Bezug auf die 1 bis 17 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
Zunächst wird ein Schubgenerator 1a gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 5 im Detail erläutert.
Der Schubgenerator 1a gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie es in 1 gezeigt ist, ein Druckelement 2, das einen Druck in axialer Richtung erzeugt, und einen Kugelrampenmechanismus 3a auf, der Drehkraft in eine geradlinige Bewegung umwandelt, um das Druckelement 2 anzutreiben.
Wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist, weist der Kugelrampenmechanismus 3a ein Paar von Rampenelementen 4a und 5a auf, die jeweils eine Mehrzahl von (drei in dieser Ausführungsform) geneigten Nuten aufweisen, die in der Umfangsrichtung geneigt sind und einen bogenförmigen diametralen Krümmungsradius aufweisen. Der Kugelrampenmechanismus 3a weist ferner Kugelelemente 10 (Rollelemente oder Kugeln) auf, die zwischen den geneigten Nuten 6a und 7a vorgesehen sind, um eine Antriebskraft von dem Drehrampenelement 4a (ein Rampenelement) zum geradlinigen Rampenelement 5a (das andere Rampenelement) zu übertragen.
Das Drehrampenelement 4a weist eine Drehwelle 11 auf, die mit diesem verbunden ist. Das Drehrampenelement 4a ist relativ zum Gehäuse 12 drehbar gelagert. Auf der anderen Seite ist das geradlinige Rampenelement 5a in der axialen Richtung bewegbar und relativ zum Gehäuse 12 nicht drehbar unterstützt. Wenn das Drehrampenelement 4a relativ zum geradlinigen Rampenelement 5a gedreht wird, rollen die Kugelelemente 10 zwischen den geneigten Nuten 6a und 7a. Folglich bewegt sich das geradlinige Rampenelement 5a axial (geradlinig) relativ zum Drehrampenelement 4a gemäß dem Drehwinkel des Drehrampenelements 4a. Somit kann eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umgewandelt werden.
Es sollen im Detail die geneigten Nuten 6a und 7a des Drehrampenelements 4a und des geradlinigen Rampenelements 5a erläutert werden. 5 zeigt eine geneigte Nut 6a als Beispiel der geneigten Nuten 6a und 7a. Die geneigten Nuten 7a sind in gleicher Weise wie die geneigten Nuten 6a aufgebaut. Jede geneigte Nut 6a (7a) ist entlang der Umfangsrichtung geneigt. Die geneigte Nut 6a (7a) weist einen bogenförmigen diametralen Querschnitt auf. Die geneigte Nut 6a (7a) weist einen Spurbereich auf, wo ein Kugelelement 10, das entlang davon rollt, mit der geneigten Nut 6a (7a) in Kontakt steht. Die geneigte Nut 6a (7a) weist verschiedene Krümmungsradien Ra, Rb und Rc an einem beginnenden Endbereich (Bereich A-A in 5), einem Zwischenbereich (Bereich B-B in 5) und einem abschließenden Endbereich (Bereich C-C in 5) des Spurbereichs auf.
Genauer gesagt, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, sind die geneigten Nuten 6a und 7a jedes der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente 4a und 5a jeweils so geneigt, dass die Tiefe der Nut 6a (7a) entlang der Umfangsrichtung von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich, wo das Kugelelement 10 mit der geneigten Nut 6a (7a) in Kontakt steht, flacher wird. Folglich werden Antriebskräfte Fa, Fb und Fc durch das Kugelelement 10 von dem Drehrampenelement 4a zum geradlinigen Rampenelement 5a von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs allmählich vergrößert. Wenn die Durchgangsfrequenz bzw. die Durchgangsgeschwindigkeit, mit der das Kugelelement 10 durchläuft, über den gesamten Spurbereich der geneigten Nut 6a (7a) im Wesentlichen gleich ist, sind die Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6a (7a) so festgelegt bzw. eingestellt, dass diese an dem beginnenden Endbereich des Spurbereichs am größten sind und sich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich allmählich verringern. D. h., in der ersten Ausführungsform sind der Krümmungsradius Ra in dem beginnenden Endbereich, der Krümmungsradius Rb in dem Zwischenbereich und der Krümmungsradius Rc in dem abschließenden Endbereich so festgelegt, dass Ra > Rb > Rc. Mit anderen Worten, wie es im Teil (b) der 5 gezeigt ist, ist der Krümmungsradius Rc des Bereichs (abschließender Endbereich) der geneigten Nut 6a (7a), wo die übertragene Kraft Fc groß ist, kleiner als der Krümmungsradius Ra eines Bereichs (beginnender Endbereich) der geneigten Nut 6a (7a) festgelegt, wo die übertragene Kraft bzw. Übertragungskraft Fa klein ist. Genauer gesagt, wie es in 4 gezeigt ist, ist in einem Bereich von geringer übertragener Kraft Fa (Bereich „klein” in 4) die Änderungsrate, mit welcher der Krümmungsradius Ra sich verringert, groß. Auf der anderen Seite ist in einem Bereich von einem Bereich mittlerer übertragener Kraft Fb (Bereich „mittel” in 4) zu einem Bereich großer übertragener Kraft Fc (Bereich „groß” in 4) die Änderungsrate, mit der die Krümmungsradien Rb und Rc sich verringern, im Wesentlichen konstant. Somit sind die Krümmungsradien Rb und Rc deutlich kleiner als der Krümmungsradius Ra in dem Bereich kleiner übertragener Kraft Fa festgelegt. Indem der Krümmungsradius der geneigten Nut 6a (7a) sich verringert, vergrößert sich entsprechend der Kontaktbereich, in dem das Kugelelement 10 mit der geneigten Nut 6a (7a) in Kontakt steht.
In dieser Ausführungsform sind bzw. werden die Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6a (7a) so festgelegt, um sich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs allmählich zu verringern, und die Antriebskräfte Fa, Fb und Fc, die durch das Kugelelement 10 von dem Drehrampenelement 4a zum geradlinigen Rampenelement 5a übertragen werden, vergrößern sich allmählich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs der geneigten Nut 6a (7a). Folglich kann der Kontaktoberflächendruck (Herts-Belastung) über den gesamten Bereich der geneigten Nut 6a (7a) im Wesentlichen konstant gemacht werden, von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich, durch Festlegen der Krümmungsradien Ra, Rb und Rc, so dass sich der Kontaktbereich zwischen dem Kugelelement 10 und der geneigten Nut 6a (7a) entsprechend der Zunahme der übertragenen Antriebskräfte Fa, Fb und Fc vergrößert.
Um die Haltbarkeit des Drehrampenelements 4a und des geradlinigen Rampenelements 5a zu verbessern, wird eine Verbesserung der Abschälbeständigkeit bzw. Rissbeständigkeit und Abnutzungsbeständigkeit (peeling life and wear life) gefordert. Mit Blick auf die Abschälbeständigkeit, wenn das Kugelelement 10 mit einer großen Last auf die Nut 6a (7a) drückt und infolgedessen sich der Kontaktflächendruck erhöht, vergrößern sich die Scherkräfte in dem Material der geneigten Nut 6a (7a), und ein Riss bzw. ein Abschälen tritt von innen auf. Folglich ist es notwendig, den Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6a (7a) und dem Kugelelement 10 so zu vergrößern, dass der Kontaktflächendruck verringert wird, um dadurch die Scherbelastung in dem Material zu verringern, was eine Ursache des Abblätterns bzw. der Rissbildung ist.
Mit Blick auf die Abnutzungsbeständigkeit, wenn, auf der anderen Seite, das Kugelelement 10 entlang der bogenförmigen, geneigten Nut 6a (7a) rollt, tritt ein Gleiten zwischen dem Kugelelement 10 und der bogenförmigen, geneigten Nut 6a (7a) aufgrund der Differenz der Umfangslängen zwischen den äußeren und inneren Umfangsseiten der bogenförmigen, geneigten Nut 6a (7a) auf. Das Gleiten bzw. Rutschen verursacht Abnutzung. Das Gleiten bzw. Rutschen nimmt mit Vergrößerung der Rollgeschwindigkeit des Kugelelements 10 und mit Vergrößerung des Kontaktbereichs zwischen dem Kugelelement 10 und der geneigten Nut 6a (7a) zu. Folglich ist es notwendig, den Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6a (7a) und dem Kugelelement 10 zu verringern.
D. h., wenn das Kugelelement 10 entlang der bogenförmigen, geneigten Nut 6a (7a) rollt, wie in der ersten Ausführungsform, ist es notwendig, um die Abschälbeständigkeit zu erhöhen, den Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6a (7a) und dem Kugelelement 10 zu erhöhen, und es ist zur Verbesserung der Abnutzungsbeständigkeit notwendig, den Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6a (7a) und dem Kugelelement 10 zu verringern. Somit befinden sich die Abschälbeständigkeit und die Abnutzungsbeständigkeit in einem Zielkonflikt.
Somit ist in dieser Ausführungsform der Kontaktflächendruck zwischen der geneigten Nut 6a (7a) und dem Kugelelement 10 über den gesamten Spurbereich im Wesentlich konstant vorgesehen, wodurch es möglich wird, die Abnutzungsbeständigkeit im Allgemeinen zu verbessern, während die erforderliche Abschälbeständigkeit sichergestellt wird.
Die oben erwähnte 4 zeigt in einem einzigen Graph die Beziehung zwischen der Betriebsdauer betreffend die Abschälbeständigkeit und die Durchgangsfrequenz (Anzahl) und die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius und der übertragenen Kraft (axiale Kraft, die durch die Wirkung des Kugelelements 10 auf die geneigte Nut 6a (7a) erzeugt wird), zum Erhalten der Abschälbeständigkeit. Es sei in 4 angenommen, dass die Frequenz (Anzahl) mit der das Kugelelement 10 durch den gesamten Bereich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich der geneigten Nut 6a (7a) tritt, konstant ist. Folglich ist die Polygonlinie, welche die Abschälbeständigkeit der geneigten Nut 6a (7a) darstellt, auch konstant, in Übereinstimmung mit der Durchgangsfrequenz. Um die Abschälbeständigkeit über die Zeit konstant zu machen, sollte der Krümmungsradius vorzugsweise verringert werden, gemäß dem Betrag der übertragenen Kraft, wie es durch die Polygonlinie gezeigt ist, welche den Krümmungsradius darstellt, so dass der Kontaktflächendruck im Wesentlichen konstant wird. Es sollte bemerkt werden, dass in jeder Ausführungsform, die in der Spezifikation dieser Anmeldung erläutert ist, die Abschälbeständigkeit entsprechend der Durchgangsfrequenz bestimmt wird; in diesem Sinne zeigen die Durchgangsfrequenz und die Abschälbeständigkeit die gleiche Tendenz und diese werden zum Zweck der Erläuterung synonym behandelt.
Je kleiner der Krümmungsradius der bogenförmigen, geneigten Nut 6a (7a), desto größer die Differenz zwischen der inneren und äußeren Umfangslänge der geneigten Nut 6a (7a), und desto wahrscheinlicher wird es, dass Abnutzung bzw. Verschleiß auftritt. Folglich sollte eine spezielle Beachtung der Verschleißbeständigkeit zukommen, wenn der Krümmungsradius beispielsweise der bogenförmigen, geneigten Nut 6a (7a) klein ist. D. h. die Rate, mit der die Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6a (7a) sich allmählich verringern, von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs, ist sanfter festgelegt als in der vorgenannten Ausführungsform. Folglich erhöht sich der Kontaktflächendruck allmählich. In diesem Fall kann allerdings auch die Rate, mit der die Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6a (7a) sich verringern, sanfter festgelegt werden. Folglich kann die Verschleißbeständigkeit im Allgemeinen noch mehr verbessert werden, während die Abschälbeständigkeit berücksichtigt wird.
Wie es oben dargelegt wurde, kann in dieser Ausführungsform der Ausgleich zwischen der Abschälbeständigkeit und der Abnutzungsbeständigkeit einfach durch geeignetes Einstellen der Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6a (7a) eingestellt werden.
Als nächstes wird ein Schubgenerator 1b gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 6 bis 7 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird der Schubgenerator 1b in einer mit einem Motor angetriebenen Scheibenbremse 15 angewendet, die eine Bremskraft auf ein Fahrzeug ausübt.
Wie es in 6 gezeigt ist, weist die mit einem Motor angetriebene Scheibenbremse 15 einen Schubgenerator 1b gemäß der zweiten Ausführungsform auf und ist als Schwimmsattel-Scheibenbremse aufgebaut. Die mit einem Motor angetriebene Scheibenbremse 15 weist einen Scheibenrotor 16, der sich gemeinsam mit einem Rad dreht, einen Träger 17, der an einem sich nicht drehenden Teil (nicht gezeigt), beispielsweise einem Aufhängungselement, das an einem Fahrzeugkörper vorgesehen ist, gesichert ist, ein Paar von Bremsbelägen 18 und 19, die entsprechend auf gegenüberliegenden Seiten des Scheibenrotors 16 angeordnet sind und von dem Träger 17 unterstützt werden, und einen Bremssattelkörper 20 auf, der angeordnet ist, um sich über den Außenumfang des Scheibenrotors 16 zu erstrecken, und von dem Träger 17 unterstützt wird, der entlang der axialen Richtung des Scheibenrotors 16 bewegbar ist.
Der Bremssattelkörper 20 weist eine integrale Struktur auf, welche einen kreisförmigen zylindrischen Zylinderabschnitt 21 aufweist, der eine Durchgangsöffnung hat, die sich zuwendend einer Seite des Scheibenrotors 16 öffnet, und einen Klauenabschnitt 22, der sich über den Außenumfang des Scheibenrotors 16 von dem Zylinderabschnitt 21 zu der anderen Seite des Scheibenrotors 16 erstreckt. Der Zylinderabschnitt 21 des Bremssattelkörpers 20 ist mit einer Kolbeneinheit 23 und einer Motoreinheit 24 darin vorgesehen.
Die Kolbeneinheit 23 weist eine integrale Struktur auf, die einen Kolben 25, einen Kugelrampenmechanismus 3b, einen Differenzgeschwindigkeitsverringerungsmechanismus 26 und einen Belagabnutzungskompensationsmechanismus 27 enthält. Der Kolben 25 liegt in Form eines kreisförmigen Zylinders vor, wobei ein Ende desselben geschlossen ist. Der Kolben 25 ist in den Zylinderabschnitt 21 verschiebbar eingepasst, um als Druckelement des Schubgenerators 1b zu dienen. Der Kugelrampenmechanismus 3b ist in dem Kolben 25 aufgenommen, um eine Drehkraft in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln, um den Kolben 25 anzutreiben. Der Differenzgeschwindigkeitsverringerungsmechanismus 26 und der Belagabnutzungskompensationsmechanismus 27 sind in dem Kolben 25 aufgenommen.
Der Kugelrampenmechanismus 3b des Schubgenerators 1b weist, wie es in den 6 und 7 gezeigt ist, ein Drehrampenelement 4b (ein Rampenelement), das in der Drehrichtung bewegbar ist, ein geradliniges Rampenelement 5b, das an dem Boden des Kolbens 25 gesichert ist und in der axialen Richtung gemeinsam mit dem Kolben 25 bewegbar ist, und Kugelelemente 10 auf, die zwischen geneigten Nuten 6b und 7b vorgesehen sind, die auf jeweils gegenüberliegenden Oberflächen des Dreh- und geradlinigen Rampenelements 4b und 5b ausgebildet sind. Es sollte bemerkt werden, dass das Kugelelement 10 von einem Halteelement 28 gehalten wird.
Wenn das Drehrampenelement 4b relativ zum geradlinigen Rampenelement 5b gedreht wird, rollen die Kugelelemente 10 zwischen den geneigten Nuten 6b und 7b, wodurch bewirkt wird, dass das Rampenelement 5b sich relativ zum Drehrampenelement 4b gemäß dem Drehwinkel des Drehrampenelements 4b bewegt. Somit kann die Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umgewandelt werden.
Die geneigten Nuten 6b und 7b des Dreh- und geradlinigen Rampenelements 4b und 5b werden im Detail beschrieben. Die 8 und 9 zeigen Inhalte der Beziehungen, vergleichbar mit denen der 4 und 5 der ersten Ausführungsform. Jede geneigte Nut 6b (7b) ist entlang der Umfangsrichtung geneigt. Die geneigte Nut 6b (7b) weist einen bogenförmigen diametralen Querschnitt auf und weist unterschiedliche Krümmungsradien an einem beginnenden Endbereich, einem Zwischenbereich und einem abschließenden Endbereich des Spurbereichs auf, wo ein Kugelelement 10, das entlang davon rollt, mit der geneigten Nut 6b (7b) in Kontakt steht.
Genauer gesagt, wie es in den 8 und 9 gezeigt ist, sind die geneigten Nuten 6b (7b) der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente 4b und 5b jeweils so geneigt, dass die Tiefe der Nut 6b (7b) entlang der Umfangsrichtung von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs, wo das Kugelelement 10 mit der geneigten Nut 6b (7b) in Kontakt steht, flacher wird. Folglich erhöhen sich Schubkräfte Fa, Fb und Fc, die von dem Kugelelement 10 von dem Drehrampenelement 4b zum geradlinigen Rampenelement 5b übertragen werden, allmählich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs. Es wird angenommen, dass die Durchgangsfrequenz, mit der das Kugelelement 10 hindurch tritt, in dem beginnenden Endbereich der geneigten Nut 6b (7b), der ein gewöhnlicher Bremsbereich ist, hoch ist, und dass die Durchgangsfrequenz sich zum abschließenden Endbereich der geneigten Nut 6b (7b), der ein plötzlicher Bremsbereich ist, allmählich verringert. Folglich ist die Abschälbeständigkeit in der 8 so festgelegt, um sich in der Form einer nach unten gerichteten konvexen Kurve von einem Bereich einer geringen übertragenen Kraft Fa (Bereich „klein” in 8) zu einem Bereich einer großen übertragenen Kraft Fc (Bereich „groß” in 8) in Übereinstimmung mit der Durchgangsfrequenz allmählich zu verringern. Um eine solche Abschälbeständigkeit zu erhalten, ist die Polygonlinie, welche die Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6b (7b) repräsentiert, so festgelegt, dass der Krümmungsradius in dem beginnenden Endbereich (Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa) am größten ist und sich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich (Bereich der großen übertragenen Kraft Fc) mit einer Änderungsrate allmählich zu verringern, die mit der Rate vergleichbar ist, mit der sich die Durchgangsfrequenz verringert, und dass der Krümmungsradius in dem abschließenden Endbereich am kleinsten ist.
Da der Krümmungsradius Ra in dem beginnenden Endbereich des Spurbereichs am größten ist, verringert sich der Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6b (7b) und dem Kugelelement 10, und der Kontaktflächendruck erhöht sich in dem beginnenden Endbereich, was eine Erhöhung der inneren Scherbelastung zur Folge hat, was eine Ursache des Abschälens ist, Allerdings weist der Bereich, wo der Kontaktoberflächendruck sich erhöht, eine niedrige Durchgangsfrequenz auf. Folglich wird die Abschälbeständigkeit während der Garantiezeit des Produkts nicht überstiegen.
Die Polygonlinie, welche den Krümmungsradius in 8 darstellt, kann mit der oben beschriebenen Polygonlinie in 4 wie folgt verglichen werden. In dem beginnenden Endbereich (Bereich der kleinen übertragenen Kraft Fa) des Spurbereichs der geneigten Nut 6b (7b), ist die erforderliche Abschälbeständigkeit in 8 größer als in 4. Folglich zeigt die Krümmungsradius-Polygonlinie einen relativ kleinen Krümmungsradius, wodurch der Kontaktflächendruck verringert wird. Allerdings ist in einem Bereich von dem Zwischenbereich (Bereich der mittleren übertragenen Kraft Fb) zum abschließenden Endbereich (Bereich der großen übertragenen Kraft Fc) die erforderliche Abnutzungsbeständigkeit in 8 kleiner als in 4. Folglich zeigt die Krümmungsradius-Polygonlinie einen relativ großen Krümmungsradius, wodurch der Kontaktoberflächendruck um ein bestimmtes Maß, das der Abschälbeständigkeit entspricht, erhöht wird, wodurch die Lebensdauer vergrößert wird, die mit der Abschälbeständigkeit in einem Zielkonflikt steht.
In der zweiten Ausführungsform ist in dem beginnenden Endbereich (Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa) des Spurbereichs, wo das Kugelelement 10 mit der geneigten Nut 6b (7b) in Kontakt steht, die Durchgangsfrequenz groß, aber die übertragene Kraft Fa ist gering. Folglich ist der Krümmungsradius Ra der geneigten Nut 6b (7b) groß festgelegt, so dass der Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6b (7b) und dem Kugelelement 10 verringert ist, unter Berücksichtigung der Abnutzungsbeständigkeit, während die Erfordernisse der Abschälbeständigkeit eingehalten werden. Auf der anderen Seite ist in dem abschließenden Endbereich (Bereich der großen übertragenen Kraft Fc) des Spurbereichs die Durchgangsfrequenz gering, aber die übertragene Kraft ist groß. Folglich wird der Abschälbeständigkeit besondere Beachtung geschenkt. D. h. der Krümmungsradius Rc der geneigten Nut 6b (7b) ist klein festgelegt, um den Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6b (7b) und dem Kugelelement 10 so zu erhöhen, dass sich der Kontaktflächendruck verringert.
Mit anderen Worten, wenn die Durchgangsfrequenz des Kugelelements 10 in dem Bereich der mittleren übertragenen Kraft Fb sich zwischen dem Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa und dem Bereich der großen übertragenen Kraft Fc in der Umgebung eines logarithmischen Medians befindet, ist jede der geneigten Nuten 6b und 7b des Dreh- und geradlinigen Rampenelements 4b und 5b so ausgebildet, dass der Krümmungsradius Rc des diametralen Querschnitts des Bereichs der großen übertragenen Kraft Fc kleiner als der Krümmungsradius Ra des diametralen Querschnitts des Bereichs der geringen übertragenen Kraft Fa ist.
Mit dieser Struktur ist es möglich, die Abnutzungsbeständigkeit des Dreh- und geradlinigen Rampenelements 4b und 5b des Kugelrampenmechanismus 3b sicherzustellen, und gleichzeitig kann die Abnutzungsbeständigkeit verbessert werden.
Wie es in 6 gezeigt ist, ist der Differenzgeschwindigkeitsverringerungsmechanismus 26 zwischen dem Kugelrampenmechanismus 3b und einem Elektromotor 29 der Motoreinheit 24 vorgesehen, um die Drehung eines Rotors 30 des Elektromotors 29 zum Drehrampenelement 4b des Kugelrampenmechanismus 3b nach Verringerung der Geschwindigkeit der Drehung mit einem bestimmten Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis zu übertragen. Der Belagabnutzungskompensationsmechanismus 27 schiebt eine Einstellschraube 31 nach vorn, gemäß dem Grad der Abnutzung der Bremsbeläge 18 und 19 (d. h. gemäß einer Änderung der Kontaktposition mit dem Scheibenrotor 16), wodurch dem Kugelrampenmechanismus 3b ermöglicht wird, der Abnutzung der Bremsbeläge 18 und 19 zu folgen.
Wie es in 6 gezeigt ist, weist die Motoreinheit 24 einen Elektromotor 29 und einen darin vorgesehenen Drehmelder 32 auf. Durch Zuführen eines elektrischen Stroms zur Spule eines Stators 33 des Elektromotors 29 dreht sich der Motor 30, um den Kugelrampenmechanismus 3b über den Differenzgeschwindigkeitsverringerungsmechanismus 26 anzutreiben. Zu der Zeit wird die Drehposition des Rotors 30 von dem Drehmelder 32 detektiert.
Im Folgenden wird eine Erläuterung des Betriebs der mit einem Motor betriebenen Scheibenbremse 15, die in 6 gezeigt ist, gegeben. Während des Bremsens wird der Elektromotor 29 mit einem elektrischen Steuerstrom von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) gemäß einem Bremsbetrieb des Fahrers, d. h. einer Betätigung eines Bremspedals, das in dem Fahrzeug vorgesehen ist, oder einer Betätigung eines Parkbrems-Betätigungselements, das in dem Fahrzeug vorgesehen ist, versorgt, wodurch der Rotor 30 in einer Richtung zum Bremsen gedreht wird.
Als nächstes wird die Geschwindigkeit der Drehung des Rotors 30 um ein bestimmtes Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis durch den Differenzgeschwindigkeitsverringerungsmechanismus 26 verringert, um die Drehkraft des Elektromotors zu erhöhen, bevor eine Übertragung zum Kugelrampenmechanismus 3b erfolgt. Die übertragene Drehkraft wird mittels des Kugelrampenmechanismus 3b in eine geradlinige Bewegung umgewandelt, um den Kolben 25 anzutreiben.
Als nächstes bewirkt der Schub des Kolbens 25, dass ein Bremsbelag 18 gegen den Scheibenrotor 16 gedrückt wird, und eine Gegenkraft, die zu dieser Zeit erzeugt wird, bewegt den Bremssattelkörper 20. Folglich bewirkt der Klauenabschnitt 22, dass der andere Bremsbelag 19 gegen den Scheibenrotor 16 gedrückt wird, wodurch eine Bremskraft erzeugt wird.
Es sollte bemerkt werden, dass die Abnutzung der Bremsbeläge 18 und 19 kompensiert wird, indem die Einstellschraube 31 des Belagabnutzungskompensationsmechanismus 27 vorgeschoben wird, um dem Kugelrampenmechanismus 3b zu ermöglichen, der Abnutzung der Bremsbeläge 18 und 19 zu folgen.
Wie es oben dargelegt wurde, ändert sich in der mit einem Motor angetriebenen Scheibenbremse 15, welche den Schubgenerator 1b gemäß der zweiten Ausführungsform anwendet, die Durchgangsfrequenz, mit der das Kugelelement 10 durch die geneigten Nuten 6b und 7b des Dreh- und geradlinigen Rampenelements 4b und 5b des Kugelrampenmechanismus 3b tritt, so dass eine allmähliche Verringerung in der Form einer nach unten gerichteten konvexen Kurve stattfindet, wie es durch die Polygonlinie gezeigt ist, welche die Abschälbeständigkeit in der 8 über den Bereich von dem beginnenden Endbereich (Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa) zum abschließenden Endbereich (Bereich der großen übertragenen Kraft Fc) der geneigten Nut 6b (7b) repräsentiert.
Folglich sind die Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6b (7b) (welche einen bogenförmigen diametralen Querschnitt aufweist) festgelegt, um der Polygonlinie zu entsprechen, welche der Abschälbeständigkeit entspricht, d. h. so, dass der Krümmungsradius der geneigten Nut 6b (7b) im beginnenden Endbereich (Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa) des Spurbereichs am größten ist und sich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich mit einer Änderungsrate allmählich verringert, die vergleichbar mit der Rate ist, mit der sich die Durchgangsfrequenz verringert, und dass der Krümmungsradius in dem abschließenden Endbereich (Bereich der großen übertragenen Kraft Fc; vergleiche die Polygonlinie, welche den Krümmungsradius in 8 darstellt) am geringsten ist.
Mit der oben beschriebenen Struktur ist es möglich, die Erfordernisse hinsichtlich der Abschälbeständigkeit und Abnutzungsbeständigkeit des Dreh- und geradlinigen Rampenelements 4b und 5b des Kugelrampenmechanismus 3b zu erfüllen.
Obwohl der Schubgenerator 1b in der vorgenannten Ausführungsform gemäß der zweiten Ausführungsform in der mit einem Motor betriebenen Scheibenbremse 15 verwendet wird, kann der Schubgenerator 1b auch in einer Scheibenbremse verwendet werden, die mit einem mit einem Motor betriebenen Parkbremsenmechanismus ausgestattet ist, oder in einer Scheibenbremse mit einem Hand-betriebenen Parkbremsmechanismus. Wenn der Schubgenerator 1b in der Scheibenbremse angewendet wird, die mit einem Handbetriebenen Parkbremsmechanismus ausgestattet ist, wird ein Parkhebel bzw. ein Hebel der Handbremse oder ein Feststellpedal, die in dem Fahrzeug als Parkbremsbetätigungsmittel vorgesehen sind, vom Fahrer betätigt, und die Kraft, mit der der Hebel der Handbremse oder das Pedal betätigt wird, wird als Drehkraft auf das Drehrampenelement des Kugelrampenmechanismus übertragen.
Als nächstes wird ein Schubgenerator 1c gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die 10 und 11 beschrieben.
Es sollte bemerkt werden, dass lediglich die Punkte, in denen sich der Schubgenerator 1c der dritten Ausführungsform von dem Schubgenerator 1a der ersten Ausführungsform unterscheidet, unten beschrieben werden.
In dem Schubgenerator 1c der dritten Ausführungsform weisen die geneigten Nuten 6c und 7c der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente 4c und 5c des Kugelrampenmechanismus 3c einen bogenförmigen diametralen Querschnitt auf. Wie es in den 10 und 11 gezeigt ist, die mit den 4 und 5 der ersten Ausführungsform vergleichbar sind, sind die geneigten Nuten 6c und 7c der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente 4c und 5c jeweils so geneigt, dass die Tiefe der Nut 6c (7c) entlang der Umfangsrichtung von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs, wo das Kugelelement 10 mit der geneigten Nut 6c (7c) in Kontakt steht, flacher wird. Folglich erhöhen sich die Schubkräfte Fa, Fb und Fc, die von dem Drehrampenelement 4c zum geradlinigen Rampenelement 5c durch das Kugelelement 10 übertragen werden, allmählich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs.
Ferner wird angenommen, dass der Schubgenerator 1c der dritten Ausführungsform unter Bedingungen verwendet wird, in denen die Durchgangsfrequenz, mit der das Kugelelement 10 hindurch tritt, sich ändert, wie es durch die Polygonlinie gezeigt ist, welche die Abschälbeständigkeit in 10 darstellt. D. h. die Durchgangsfrequenz ist in dem Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa ziemlich groß (Bereich „klein” in 10) und verringert sich schnell (d. h. mit einer hohen Verringerungsrate) von dem Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa zu einem ungefähr mittleren Bereich des Bereichs der mittleren übertragenen Kraft Fb (Bereich „mittel” in 10). Die Durchgangsfrequenz verringert sich sanfter (d. h. mit einer geringeren Verringerungsrate) als in dem vorangegangenen Stadium der im Wesentlichen mittleren Position des Bereichs der mittleren übertragenen Kraft Fb zum Bereich der großen übertragenen Kraft Fc (Bereich „groß”) in 10).
Folglich werden die Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6c (7c) wie folgt festgelegt. Wie es aus den 10 und 11 ersichtlich ist, ist in dem beginnenden Endbereich (Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa; Bereich „klein” in 10) des Spurbereichs der Krümmungsradius Ra (Mittelwert in dem betreffenden Bereich) der geneigten Nut 6c (7c) klein festgelegt, so dass der Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6c (7c) und dem Kugelelement 10 im Hinblick auf die Beziehung zwischen der übertragenen Kraft und der Durchgangsfrequenz (Abschälbeständigkeit) vergrößert wird.
In diesem Bereich (Bereich „klein” in 10), ändert sich die Polygonlinie, welche den Krümmungsradius in 10 darstellt, in der Form einer nach unten gerichteten konvexen Kurve. Auf der anderen Seite ist in dem Zwischenbereich (Bereich der mittleren übertragenen Kraft Fb; Bereich „mittel” in 10) des Spurbereichs der Krümmungsradius Rb (Mittelwert in dem betreffenden Bereich) der geneigten Nut 6c (7c) groß festgelegt, so dass der Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6c (7c) und dem Kugelelement 10 im Hinblick auf die Beziehung zwischen der übertragenen Kraft und der Durchgangsfrequenz (Abschälbeständigkeit) verringert wird. In diesem Bereich (Bereich „mittel” in 10) erreicht die Polygonlinie, welche den Krümmungsradius in 10 darstellt, ein Maximum in einem im Wesentlichen mittleren Bereich des Bereichs „mittel” in 10 und ändert sich in der Form einer nach oben gerichteten konvexen Kurve. Mit anderen Worten ändert sich in der ersten Hälfte dieses Bereichs (Bereich „mittel” in 10) die Größe des Krümmungsradius Rb umgekehrt proportional zur Durchgangsfrequenz. In dem abschließenden Endbereich (Bereich der großen übertragenen Kraft Fc; Bereich „groß” in 10) des Spurbereichs ist der Krümmungsradius Rc der geneigten Nut 6c (7c) im Hinblick auf die Beziehung zwischen der übertragenen Kraft und der Durchgangsfrequenz auf einen Wert zwischen dem Krümmungsradius Ra (Mittelwert) in dem beginnenden Endbereich (Bereich „klein” in 10) und dem Krümmungsradius Rb (Mittelwert) in dem Zwischenbereich (Bereich „mittel” in 10) festgelegt. In diesem Bereich (Bereich „groß” in 10) ist die Polygonlinie, welche den Krümmungsradius in 10 darstellt, im Wesentlichen konstant festgelegt.
Mit der oben beschriebenen Struktur ist es möglich, die Erfordernisse sowohl für die Abschälbeständigkeit als auch die Abnutzungsbeständigkeit der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente 4c und 5c des Kugelrampenmechanismus 3c geeignet zu erfüllen.
Als nächstes wird ein Schubgenerator 1d gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die 12 und 13 beschrieben.
Es sollte bemerkt werden, dass lediglich die Punkte, in denen sich der Schubgenerator 1d der vierten Ausführungsform von dem Schubgenerator 1a der ersten Ausführungsform unterscheidet, unten beschrieben werden.
In dem Schubgenerator 1d der vierten Ausführungsform weisen geneigte Nuten 6d und 7d der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente 4d und 5d eines Kugelrampenmechanismus 3d einen bogenförmigen diametralen Querschnitt auf. Wie es in den 12 und 13 gezeigt ist, vergleichbar mit den 4 und 5 der ersten Ausführungsform, erhöhen sich Schubkräfte Fa, Fb und Fc, die von dem Drehrampenelement 4d zum geradlinigen Rampenelement 5d durch das Kugelelement 10 übertragen werden, allmählich von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich des Spurbereichs, wo das Kugelelement 10 mit der geneigten Nut 6c (7c) in Kontakt steht. Ferner ändert sich in der vierten Ausführungsform die Durchgangsfrequenz, mit der das Kugelelement 10 hindurch tritt, wie es durch die Polygonlinie gezeigt ist, welche die Abschälbeständigkeit in 12 darstellt. D. h., die Durchgangsfrequenz ist in dem Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa (Bereich „klein” in 12) ziemlich groß und verringert sich allmählich in der Form einer nach oben gerichteten konvexen Kurve. In dem Bereich der mittleren übertragenen Kraft Fb (Bereich „mittel” in 12) verbleibt die Durchgangsfrequenz im Wesentlichen konstant, mit einer vergleichsweise hohen Anzahl von Durchläufen. In dem Bereich der großen übertragenen Kraft Fc (Bereich „groß” in 12) ändert sich die Durchgangsfrequenz so, dass sich diese abermals verringert.
Folglich werden die Krümmungsradien Ra, Rb und Rc der geneigten Nut 6d (7d) wie folgt festgelegt. Wie es aus den 12 und 13 ersichtlich ist, ist in dem mittleren Bereich (Bereich der mittleren übertragenen Kraft Fb; Bereich „mittel” in 12) des Spurbereichs der Krümmungsradius Rb klein festgelegt, so dass sich der Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6d (7d) und dem Kugelelement 10 im Hinblick auf die Beziehung zwischen der übertragenen Kraft und der Durchgangsfrequenz vergrößert. In diesem Bereich (Bereich „mittel” in 12), ist die Polygonlinie, welche den Krümmungsradius in 12 darstellt, im Wesentlichen konstant festgelegt.
Auf der anderen Seite ist in dem abschließenden Endbereich (Bereich der großen übertragenen Kraft Fc; Bereich „groß” in 12) des Spurbereichs der Krümmungsradius Rc (Mittelwert in dem betreffenden Bereich) der geneigten Nut 6d (7d) so groß festgelegt, dass der Kontaktbereich zwischen der geneigten Nut 6d (7d) und dem Kugelelement 10 verringert ist, wobei die Abnutzungsbeständigkeit berücksichtigt wird, während die Erfordernisse für die Abschälbeständigkeit erfüllt werden, im Hinblick auf die Beziehung zwischen der übertragenen Kraft und der Durchgangsfrequenz. In diesem Bereich (Bereich „groß” in 12) ist die Polygonlinie, welche den Krümmungsradius in 12 darstellt, so festgelegt, dass der Krümmungsradius Rc sich mit Vergrößerung der übertragenen Kraft vergrößert, In dem beginnenden Endbereich (Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa; Bereich „klein” in 12) des Spurbereichs, ist der Krümmungsradius Ra (Mittelwert in dem betreffenden Bereich) der geneigten Nut 6d (7d) im Wesentlichen gleich dem Krümmungsradius Rb in dem Zwischenbereich festgelegt, im Hinblick auf die Beziehung zwischen der übertragenen Kraft und der Durchgangsfrequenz. In diesem Bereich (Bereich „klein” in 12) ändert sich die Polygonlinie, welche den Krümmungsradius in 12 darstellt, in der Form einer nach unten gerichteten konvexen Kurve.
Mit anderen Worten, wenn die Durchgangsfrequenz des Kugelelements 10 in dem Bereich der mittleren übertragenen Kraft Fb näher an der Durchgangsfrequenz in dem Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa ist als ein logarithmischer Median zwischen der Durchgangsfrequenz in dem Bereich der geringen übertragenen Kraft Fa und der Durchgangsfrequenz in dem Bereich der großen übertragenen Kraft Fc, ist jede der geneigten Nuten 6b und 7b der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente 4b und 5b so ausgebildet, dass der Krümmungsradius Rc des diametralen Querschnitts des Bereichs der großen übertragenen Kraft Fc größer als der Krümmungsradius Rb des diametralen Querschnitts des Bereichs der mittleren übertragenen Kraft Fb und des Krümmungsradius Fa des diametralen Querschnitts des Bereichs der geringen übertragenen Kraft Fa ist.
Mit dieser Struktur ist es möglich, die Erfordernisse sowohl hinsichtlich der Abschälbeständigkeit als auch der Abnutzungsbeständigkeit der Dreh- und geradlinigen Rampenelemente 4b und 5b des Kugelrampenmechanismus 3b zu erfüllen.
Als nächstes wird ein Schubgenerator 1e gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die 14 und 15 beschrieben. Es sollte bemerkt werden, dass lediglich die Punkte, in denen sich der Schubgenerator 1e der fünften Ausführungsform von dem Schubgenerator 1a der ersten Ausführungsform unterscheidet, unten erläutert werden.
In dem Schubgenerator 1e der fünften Ausführungsform weisen die geneigten Nuten 6e und 7e der Drehrampenelemente 4e und 5e eines Kugelrampenmechanismus 3e jeweils einen zentralen konkaven Nutenabschnitt 42, eine erste geneigte Oberfläche 40, die von dem konkaven Nutenabschnitt 42 nach links oben geneigt ist (wie es aus 15 hervorgeht), und eine zweite geneigte Oberfläche 41 auf, die von dem konkaven Nutenabschnitt 42 in der Richtung nach rechts oben (wie es aus 15 hervorgeht), mit dem gleichen Neigungswinkel wie die erste geneigte Oberfläche 40 geneigt ist. Wendungspunkte 43 (ein Abschnitt, an dem sich der Neigungswinkel ändert) sind an entsprechenden Grenzen der ersten und zweiten geneigten Oberfläche 40 und 41 mit dem konkaven Nutenabschnitt 42 ausgebildet. Ferner weist jede geneigte Nut 6e (7e) einen bogenförmigen diametralen Querschnitt über den gesamten Spurbereich auf. Die bogenförmigen diametralen Querschnitte der Wendungspunkte 43 der ersten und zweiten geneigten Nuten 40 und 41 und deren Umgebungen weisen einen Krümmungsradius auf, der kleiner als die Krümmungsradien der anderen Teile der geneigten Nut 6e (7e) sind.
In diesem Zusammenhang weisen die Strukturen des Stands der Technik eine große Kontaktbelastung an den Wendungspunkten der geneigten Nuten 6e und 7e, an denen sich der Neigungswinkel ändert, auf, und es besteht eine Befürchtung, dass die Abschälbeständigkeit verringert sein kann. Gemäß dieser Ausführungsform weisen die bogenförmigen diametralen Querschnitte der Wendungspunkte 43 der ersten und zweiten geneigten Oberflächen 40 und 41 und deren Umgebungen einen Krümmungsradius auf, der kleiner als die Krümmungsradien der anderen Teile der geneigten Nut 6e (7e) sind. Folglich erhöht sich der Kontaktbereich mit dem Kugelelement 10, und der Kontaktoberflächendruck wird verringert, wodurch es möglich wird, die Abschälbeständigkeit zu verbessern.
Es wird ein Stabilisator 50, der den Schubgenerator 1e gemäß der oben beschriebenen fünften Ausführungsform anwendet, im Detail mit Bezug auf die 16 und 17 beschrieben. Der Stabilisator 50 weist eine Kompressionsfeder 51, die ein Torsionsstab ist, der als Druckelement dient, ein zylindrisches Element 52, das von der Kompressionsfeder 51 beaufschlagt wird und ein Innengewinde auf dem Innenumfang aufweist, ein säulenförmiges Element 53, das ein Außengewinde auf dem äußeren Umfang aufweist, das mit dem zylindrischen Element 52 in Eingriff steht, einen Kugelrampenmechanismus 3e, der die Drehkraft in eine geradlinige Bewegung umwandelt, um die Kompressionsfeder 51 zu drücken, und einen Elektromotor 54 auf, der mit dem säulenförmigen Element 53 verbunden ist, um dieses zu drehen.
Die Kompressionsfeder 51, das zylindrische Element 52, das säulenförmige Element 53 und der Kugelrampenmechanismus 3e sind in einem Gehäuse 56 aufgenommen, wobei ein Ende davon offen ist. Das offene Ende des Gehäuses 56 ist mit einer Stabführung 58 geschlossen, die ein zweites Wellenelement 57 drehbar unterstützt, das mit einem Drehrampenelement 4e des Kugelrampenmechanismus 3e integral verbunden ist. Das Drehrampenelement 4e wird relativ zum Gehäuse 56 drehbar unterstützt. Auf der anderen Seite wird ein geradliniges Rampenelement 5e des Kugelrampenmechanismus 3e axial bewegbar gelagert, aber nicht drehbar, indem dieses mit Anti-Dreh-Sperrvorsprüngen 56a (wobei lediglich einer in 16 gezeigt ist), die von zwei bis vier Positionen auf dem Innenumfang des Gehäuses 56 hervorstehen und sich axial erstrecken, vorgesehen ist. Gleichermaßen wird das zylindrische Element 52 axial bewegbar, aber nicht drehbar gelagert, indem dieses mit den Sperrvorsprüngen 56a des Gehäuses 56 angepasst ist. Die Kompressionsfeder 51 ist zwischen dem geradlinigen Rampenelement 5e und dem zylindrischen Element 52 angeordnet, um das geradlinige Rampenelement 5e gegen das Drehrampenelement 4e zu drücken. Eine Öffnung 60 ist in dem Zentrum des Bodens des Gehäuses 56 ausgebildet. Ein Vorsprungsabschnitt 61, der an einem Ende des säulenförmigen Elements 53 vorgesehen ist, ist in die Öffnung 60 eingebracht. Ein erstes Wellenelement 55 ist außerhalb des Gehäuses 56 an der Bodenseite des letzteren angeordnet. Das erste Wellenelement 55 und das Gehäuse 56 sind über einen hohlen Aufnahmeabschnitt 62 an einem Ende des ersten Wellenelements 55 integral miteinander verbunden. Der Elektromotor 54 ist in dem Aufnahmeabschnitt 62 aufgenommen. Eine Drehwelle 54a, welche von einem Ende des Elektromotors 54 hervorsteht, steht mit einer Aussparung 63 in Eingriff, die in dem Vorsprungsabschnitt 61 des säulenförmigen Elements 53 vorgesehen ist, das relativ zur Aussparung 63 nicht drehbar ist, um das säulenförmige Element 53 in Richtungen vor und zurück zu drehen. Auf der anderen Seite ist ein Vorsprungsabschnitt 54b an dem anderen Ende des Elektromotors 54 integral mit dem Motorgehäuse des Elektromotors 54 und nicht drehbar in einer Aussparung 64 gesichert, die in dem Boden des Aufnahmeabschnitts 62 des ersten Wellenelements 55 vorgesehen ist.
Der Stabilisator 50 funktioniert wie folgt. Wenn das erste Wellenelement 55 und das zweite Wellenelement 57 veranlasst werden, sich relativ zueinander zu drehen, in einem Zustand, wie er in 16 gezeigt ist, wo ein Kugelelement 10 in jedem konkaven Nutabschnitt 42 jeder geneigten Nut 6e (7e) positioniert ist, üben der Kugelrampenmechanismus 3e und die Kompressionsfeder 51 eine Drehkraft in einer Richtung zum Begrenzen der relativen Drehung der ersten und zweiten Wellenelemente 55 und 57 aus. Zur Vergrößerung der begrenzenden Drehkraft wird der Elektromotor 54 aktiviert, um das säulenförmige Element 53 nach vorn zu bewegen, wodurch das zylindrische Element 52 veranlasst wird, sich zum Kugelrampenmechanismus 3e zu bewegen, wodurch die Kompressionsfeder 51 komprimiert wird. Als Folge der Erhöhung der Drängkraft der Kompressionsfeder 51 erzeugt der Kugelrampenmechanismus 3e eine vergrößerte Drehkraft in der Richtung zum Begrenzen der relativen Drehung der ersten und zweiten Wellenelemente 55 und 57.
Somit kann der Schubgenerator 1e gemäß der fünften Ausführungsform für den Stabilisator 50 angewendet werden.
Wie es oben erläutert wurde, variieren gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Krümmungsradien verschiedener Bereiche jeder geneigten Nut von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich, um gemäß den Charakteristika jedes Bereichs zu entsprechen, wodurch ermöglicht wird, dass die Lebensdauer bzw. Abnutzungsbeständigkeit soweit wie möglich verbessert wird, während die Erfordernisse hinsichtlich der Abschälbeständigkeit (oder Durchgangsfrequenz) erfüllt werden. Folglich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne sich vom Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Obwohl in den vorgenannten Ausführungsformen sich die Krümmungsradien verschiedener Bereiche jeder geneigten Nut von dem beginnenden Endbereich zum abschließenden Endbereich jeweils kontinuierlich ändern, kann die Anordnung wie folgt sein. Beispielsweise wird jeder Bereich in zwei Unterbereiche unterteilt, Unterbereiche der großen und kleinen übertragenen Kraft, oder in drei Unterbereiche, d. h. in Unterbereiche der großen, mittleren und kleinen übertragenen Kraft. Innerhalb jedes Unterbereichs ist der Krümmungsradius der geneigten Nut konstant festgelegt, wobei die Abschälbeständigkeit und die Abnutzungsbeständigkeit berücksichtigt werden und die Unterbereiche verschiedener Krümmungsradien sind an deren Grenzen sanft miteinander verbunden.
Mit dem Schubgenerator gemäß jeder der vorgenannten Ausführungsformen ist es möglich, die Haltbarkeit der Rampenelemente des Kugelrampenmechanismus zu verbessern.
Obwohl lediglich einige beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung im Detail oben beschrieben wurden, wird der Fachmann einfach anerkennen, dass viele Modifikationen in den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne sich materiell von der neuen Lehre und den Vorteilen dieser Erfindung zu entfernen. Folglich ist beabsichtigt, dass all diese Modifikationen in dem Gegenstand dieser Erfindung enthalten sind.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-222008 , eingereicht am 30. September 2010, incl. der Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung, ist hierin durch Bezugnahme in deren Gesamtheit einbezogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002-13568 [0002, 0003]
JP 2010-222008 [0089]

Claims

Schubgenerator, der aufweist: ein Druckelement, das in einer axialen Richtung einen Schub erzeugt; und einen Kugelrampenmechanismus, der eine Drehkraft in eine geradlinige Bewegung umwandelt, um das Schubelement anzutreiben; wobei der Kugelrampenmechanismus aufweist: ein Paar von Rampenelementen, die jeweils eine Mehrzahl von geneigten Nuten aufweisen, die entlang einer Umfangsrichtung geneigt sind, wobei jede geneigte Nut einen bogenförmigen diametralen Querschnitt aufweist; und ein Rollelement, das zwischen jedem Paar von jeweils gegenüberliegenden geneigten Nuten der Rampenelemente vorgesehen ist, um eine Kraft von einem des Paars von Rampenelementen zu dem anderen des Paars von Rampenelementen zu übertragen; wobei die geneigten Nuten jeweils einen Spurbereich, wo das Rollelement mit der geneigten Nut in Kontakt steht, und Bereiche in dem Spurbereich aufweisen, die hinsichtlich des Kontaktbereichs mit dem Rollelement variieren.
Schubgenerator nach Anspruch 1, bei dem jede der geneigten Nuten Bereiche in dem Spurbereich aufweist, die hinsichtlich des Krümmungsradius des diametralen Querschnitts variieren.
Schubgenerator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in jeder der geneigten Nuten ein Krümmungsradius des diametralen Querschnitts in einem Bereich größerer übertragener Kraft kleiner ist als in einem Bereich geringerer übertragener Kraft.
Schubgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in jeder der geneigten Nuten ein Krümmungsradius des diametralen Querschnitts sich mit einer bestimmten Rate von einem Bereich einer geringen übertragenen Kraft zu einem Bereich einer großen übertragenen Kraft in dem Spurbereich, wo das Rollelement vollständig oder teilweise mit der geneigten Nut in Kontakt steht, verringert.
Schubgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem jede der geneigten Nuten von einem Bereich geringer übertragener Kraft zu einem Bereich großer übertragener Kraft entlang des Spurbereichs, wo das Rollelement, das zwischen den Rampenelementen vorgesehen ist, mit der geneigten Nut in Kontakt steht, sich hinsichtlich des Aufbaus ändert, und wobei, wenn die Drehkraft auf den Kugelrampenmechanismus aufgebracht wird, die Drehung des einen Rampenelements das Rollelement veranlasst, sich von dem Bereich der kleinen übertragenen Kraft zum Bereich der großen übertragenen Kraft zu bewegen, und eine Durchgangsfrequenz, mit der das Rollelement den Spurbereich der geneigten Nut als Antwort auf die Drehung des einen Rampenelements durchläuft, in dem Bereich der geringen übertragenen Kraft größer als in dem Bereich der großen übertragenen Kraft ist.
Schubgenerator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in jeder der geneigten Nuten der Krümmungsradius des diametralen Querschnitts groß ist, in einem Bereich des Spurbereichs, wo eine Durchgangsfrequenz, mit der das Rollelement als Antwort auf die Drehung des einen Rampenelements durchläuft, gering ist.
Schubgenerator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jede der geneigten Nuten einen Abschnitt aufweist, in dem sich ein Neigungswinkel zwischen einem Bereich einer geringen übertragenen Kraft und einem Bereich einer großen übertragenen Kraft in dem Spurbereich ändert, wobei der Abschnitt einen Krümmungsradius aufweist, der kleiner als in anderen Bereichen ist.
Schubgenerator nach Anspruch 1, bei dem in jeder der geneigten Nuten der Kontaktbereich mit dem Kugelelement in einem Bereich einer großen übertragenen Kraft größer als in einem Bereich einer kleinen übertragenen Kraft ist.
Scheibenbremse, welche aufweist: eine Scheibe; einen Bremsbelag; einen Bremssattel, der den Bremsbelag gegen die Scheibe drückt; und den Schubgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schubgenerator in dem Bremssattel vorgesehen ist.
Stabilisator, der aufweist: einen Drehstab; ein Paar von Wellenelementen; und den Schubgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schubgenerator zwischen dem Paar von Wellenelementen vorgesehen ist.