DE112004000150T5

DE112004000150T5 - Stellantrieb und Bremsensystem

Info

Publication number: DE112004000150T5
Application number: DE112004000150T
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Fujisawa Otaki; Koji Fujisawa Hashimoto
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2005-12-22
Also published as: US7205688B2; US20060081076A1; JP2004263711A; WO2004065815A1; CN1742171A

Abstract

Stellantrieb, umfassend:
einen Elektromotor;
eine Spindelwelle, welche mit einer Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise verbunden ist, um in der Lage zu sein, eine Kraft zu übertragen;
ein Gewinderingelement, welches an dem Umfang der Spindelwelle angeordnet ist und mit der Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise verbunden ist, um in der Lage zu sein, die Kraft zu übertragen; und
eine Kugel, welche in einer helixförmigen Nut rollt, welche zwischen der Spindelwelle und dem Gewinderingelement ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Spindelwelle und die Drehzahl des Gewinderingelements verschieden sind.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stellantrieb, und genauer einen Stellantrieb, welcher beispielsweise für eine Verwendung in einem elektrischen Bremsensystem eines Fahrzeugs vorteilhaft ist, und ein Bremsensystem, welches den Stellantrieb verwendet.
STAND DER TECHNIK
Gegenwärtig sind Scheibenbremsensysteme, welche bei vielen Personenbeförderungsfahrzeugen und ähnlichem verwendet werden, derart gestaltet, daß ein Bremsschuh durch Verwendung eines Fluiddrucks, welcher durch einen Hauptzylinder oder ähnliches erzeugt wird, welcher in Kopplung mit einem Bremspedal eingerichtet ist, gegen einen Scheibenrotor gedrückt wird, um die Bremse zu betätigen. Insbesondere erfolgte in den vergangenen Jahren eine praktische Verwendung von Bremskraftverstärkern, wobei die Bremskraft durch Verwendung von Unterdruck, komprimierter Luft, Fluiddruck und ähnliches in Ergänzung zu menschlicher Kraft verstärkt wird.
Bei den Scheibenbremsensystemen, welche Fluiddruck und ähnliches verwenden, ist jedoch eine Verrohrung für das Fluid notwendig, welche wiederum geeignete Gestaltungen zum Vermeiden der Störung anderer Bauelemente benötigt und einen Kostenanstieg erfordert. Ferner wurden in den vergangenen Jahren in Verbindung mit der Verbreitung von ABS (Antiblockiersystemen) und TRC (Zugkraftregelungssystemen) Bremsensysteme verlangt, welche schneller ansprechen und welche genauer gesteuert werden können. Aus diesem Hintergrund wurden elektrische Bremsen systeme entwickelt, wobei die Antriebskraft eines Elektromotors verwendet wird, um einen Kolben zu schieben, um einen Bremsschuh gegen einen Scheibenrotor zu drücken (siehe die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-3-41233).
Nebenbei bemerkt, kann bei den elektrischen Bremsensystemen ein Fall vorliegen, wobei eine Kugelspindelvorrichtung oder ähnliches aufgenommen ist, um die Drehkraft des Elektromotors in einen Schub durch einen Kolben umzuwandeln (siehe Gazette of International Unexamined Patent Publication Nr. 99/60285, JP-A-10-257716).
Hierbei muß beispielsweise bei dem elektrischen Bremsensystem zum Gewährleisten einer ausreichenden Bremskraft eine extrem hohe Kraft gewährleistet werden, um den Bremsschuh gegen den Scheibenrotor zu drücken. Im Gegensatz dazu ist das Drehmoment eines Elektromotors, welcher in einem Fahrzeug eingebaut werden kann, generell klein. Demgegenüber kann bei der Kugelspindelvorrichtung, wenn der Steigungswinkel der Spindel geändert wird, das Untersetzungsverhältnis in gewissem Umfang vergrößert werden, jedoch erzeugt dies Probleme. Sodann wird bei einem System, welches in der Schrift der International Unexamined Patent Publication der Nr. 99/60285 offenbart ist, unter Verwendung einer Kegelrad- und einer Planetenradvorrichtung ein großes Untersetzungsverhältnis an den Ausgang des Elektromotors gelegt, so daß ein großer Schub auf den Bremsschuh übertragen wird. Wenn das Getriebesystem verwendet wird, welches die Kegelrad- und Planetenradvorrichtung verwendet, entsteht ein Problem im Hinblick darauf, daß das System insgesamt voluminös wird und daher keine kompakte Konstruktion erreicht werden kann. Ferner muß, wenn versucht wird, einen kleineren Elektromotor zu verwenden, das Untersetzungsverhältnis weiter vergrößert werden, wobei dies ein Problem im Hinblick darauf verursacht, daß die Größe des Getriebesystems zunimmt. Ferner ist bei dem System, welches in JP-A-10-257716 offenbart ist, eine Konstruktion beschrieben, wobei ein einziger Motor verwendet wird, um eine Spindelwelle und einen Gewindering zu drehen, und eine Keilnut in die Spindelwelle geschnitten ist, wodurch die Spindelwelle durch Drehen eines Gewinderings auf dem Keilwellenprofil gedreht wird. Die Erfindung ist derart gestaltet, daß der Kugelspindel-Gewindering und der Keilgewindering durch den einzigen Motor angetrieben werden, während normalerweise zwei Motoren verwendet werden, um den Kugelspindel-Gewindering und den Keilgewindering getrennt anzutreiben, um zwei Freiheitsgrade der Drehung und der Axialbewegung zu erhalten (siehe beispielsweise die geprüfte japanische Patentveröffentlichung 2722345). Dafür sind zwei Gruppen von Bremsen in einem Reduktionsgetriebe aufgenommen, um einen Betriebsmodus zum Drehen lediglich des Gewinderings der Kugelspindel und einen Betriebsmodus zum Drehen beider Gewinderinge zu erzeugen. Dies erfordert eine Vorrichtung, welche eine Anzahl von Bauelementen verwendet und welche teuer ist, sowie eine ausgeklügelte Steuerung. Aufgrund der Tatsache, daß sich ein Stellantrieb des Bremsensystems nicht zu drehen braucht, ist eine kostengünstige und kompakte Konstruktion erwünscht, welche keine Steuerung für Drehrichtungen aufweist.
Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die Probleme, welche mit den herkömmlichen Techniken verbunden sind, und es ist eine Aufgabe davon, einen Stellantrieb, welcher eine starke Antriebskraft entwickeln kann, wobei dessen Größe kompakt gehalten wird, und ein Bremsensystem, welches diesen verwendet, zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stellantrieb, welcher einen Elektromotor, eine Spindelwelle, welche mit einer Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise ver bunden, um in der Lage zu sein, eine Kraft zu übertragen, ein Gewinderingelement, welches an dem Umfang der Spindelwelle angeordnet ist und mit der Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise verbunden ist, um in der Lage zu sein, die Kraft zu übertragen, und eine Kugel, welche in einer helixförmigen Nut rollt, welche zwischen der Spindelwelle und dem Gewinderingelement ausgebildet ist, aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Drehzahl der Spindelwelle und die Drehzahl des Gewinderingelements verschieden sind.
Aufgrund der Tatsache, daß der Stellantrieb der Erfindung den Elektromotor, die Spindelwelle, welche mit einer Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise verbunden ist, um in der Lage zu sein, eine Kraft zu übertragen, das Gewinderingelement, welches an dem Umfang der Spindelwelle angeordnet ist und mit der Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise verbunden ist, um in der Lage zu sein, die Kraft zu übertragen, und die Kugeln, welche in einer helixförmigen Nut rollen, welche zwischen der Spindelwelle und dem Gewindering ausgebildet ist, aufweist und die Drehzahl der Spindelwelle und die Drehzahl des Gewinderingelements verschieden sind, bewegt sich das Gewinderingelement in dem Fall, daß das Gewinderingelement mit einer niedrigen Drehzahl gegen die Spindelwelle gedreht wird, entsprechend der Relativdrehung in Axialrichtung. Daher kann in dem Fall, daß der Wert der Relativdrehung klein gemacht wird, ein großes Untersetzungsverhältnis bei der Axialbewegung des Gewinderingelements relativ zu der Drehung der Spindelwelle erreicht werden, ohne den Steigungswinkel der Spindelwelle zu ändern oder von anderen Getriebesystemen abhängig zu sein.
Während ein großes Untersetzungsverhältnis erreicht werden kann, wenn sich die Spindelwelle und das Gewinderingelement in der gleichen Richtung drehen, kann ein kleines Untersetzungsverhältnis (nämlich eine schnelle Bewegung eines anzutreiben den Elements) erreicht werden, wenn sich diese in verschiedenen Richtungen bewegen.
Ein erster Zahnkranz und ein zweiter Zahnkranz, welche verschiedene Anzahlen von Zähnen aufweisen, sind einstückig an der Drehwelle des Elektromotors ausgebildet, und ein dritter Zahnkranz und ein vierter Zahnkranz sind jeweils einstückig an der Spindelwelle und dem Gewinderingelement ausgebildet, wodurch der erste und der zweite Zahnkranz vorzugsweise mit dem dritten bzw. dem vierten Zahnkranz ineinandergreifen.
Die Stirnflächenbreite des ersten Zahnkranzes und die Stirnflächenbreite des zweiten Zahnkranzes sind vorzugsweise verschieden.
Entweder die Spindelwelle oder das Gewinderingelement ist unbeweglich bezüglich der Axialrichtung eingerichtet, während sich das jeweils andere Bauteil in der Axialrichtung bewegen darf, und bei dem ersten Zahnkranz und dem zweiten Zahnkranz ist die Stirnflächenbreite des Zahnkranzes, welcher mit dem Zahnkranz ineinandergreift, welcher einstückig an dem Element ausgebildet ist, welches sich in der Axialrichtung bewegen darf, vorzugsweise größer als die Stirnflächenbreite des anderen Zahnkranzes.
Vorzugsweise ist mindestens entweder der Zahnkranz, welcher einstückig an dem Element ausgebildet ist, welches sich in der Axialrichtung bewegen darf, oder der Zahnkranz an der Drehwelle, welcher mit dem Zahnkranz ineinandergreift, aus einem Harz hergestellt. Verschleiß und Geräusche können durch den Zahnkranz, welcher aus einem Harz hergestellt ist, vermindert werden.
Ein anzutreibendes Element ist vorzugsweise über ein Drucklager an dem Element angebracht, welches sich in der Axi alrichtung bewegen darf. Der Reibungsverlust kann durch das Drucklager vermindert werden.
Das anzutreibende Element ist ein Bremsschuh, und ein elektrisches Bremsensystem ist vorzugsweise derart gestaltet, daß der Stellantrieb einen Meßschieber bildet. Aufgrund der Tatsache, daß die Zahnkranzgruppen in dem Meßschieber untergebracht werden können, kann der Bremsen-Stellantrieb geschaffen werden, welcher eine kompakte Größe aufweist und eine große Ausgangsleistung (Schub) liefert.
Es ist vorteilhaft, wenn entweder die Spindelwelle oder das Gewinderingelement bezüglich der Axialrichtung unbeweglich eingerichtet ist, während sich das jeweils andere Bauteil in der Axialrichtung bewegen darf. Es sei bemerkt, daß, wenn eine Kraft von der Drehwelle auf die Spindelwelle und das Gewinderingelement unter Verwendung des Paars von Zahnkränzen übertragen wird, in dem Fall, daß der Zahnkranz an dem Element, welches sich in Axialrichtung bewegt, aus einem Harz hergestellt ist, vorzugsweise gute Gleiteigenschaften erreicht werden.
Es ist vorteilhaft, den zuvor beschriebenen Stellantrieb in einem Bremsensystem zu verwenden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Schnittansicht eines elektrischen Bremsensystems, welches einen Stellantrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält.
Es sei bemerkt, daß die Bezeichnung durch Bezugsziffern in der Zeichnung folgendermaßen erfolgt: 10 ist ein Gehäuse; 11 ein Elektromotor; 13 eine Zahnwelle; 16 ein Zahnkranz; 17 ein zylindrisches Element; 18 eine Spindelwelle; 23 eine Kugel; 23A, 23B sind Bremsschuhe; und 24 ist ein Scheibenrotor.
BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch Verweis auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht eines Bremsensystems, in welchem ein Stellantrieb eines ersten Ausführungsbeispiels eingebaut ist.
In 1 ist eine Drehwelle 11a eines Elektromotors 11, welcher an einem Gehäuse (wodurch ein Meßschieber gebildet wird) 10 angebracht ist, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, welches an einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie befestigt ist, mit einem Endabschnitt einer Zahnwelle (einer Drehwelle) 13 verbunden, welche durch Lager 12, 14 an zylindrischen Wellenabschnitten 13a, 13b, welche sich an Enden davon befinden, drehbar gegen das Gehäuse 10 gelagert ist, um sich gemeinsam mit der Zahnwelle 13 zu drehen. Es sei bemerkt, daß eine Öffnung in dem Gehäuse 10, in welcher die Zahnwelle 13 vorgesehen ist, mit einem Deckel 15 verschlossen ist. Es sei bemerkt, daß eine Vorbelastung auf die Lager 12, 14 wirkt, um eine Lockerung in Axialrichtung zu beseitigen.
Ein Zahnkranzabschnitt 13c (ein erster bzw. zweiter Zahnkranz), welcher eine Zahnzahl Z_A und eine kleine Axialrichtungsbreite aufweist, und ein Zahnkranzabschnitt 13d (der erste bzw. zweite Zahnkranz), welcher eine Zahnzahl Z_C und eine große Axialrichtungsbreite aufweist, sind an einer Umfangsoberfläche der Spindelwelle 13 ohne die zylindrischen Abschnitte 13a, 13b ausgebildet. Der Zahnkranzabschnitt 13c greift mit einem Zahnkranz 16 (einem dritten Zahnkranz) ineinander, welcher eine zentrale Öffnung und eine Zahnzahl Z_B aufweist, und der Zahnkranzabschnitt 13d greift mit einem flanschförmigen Zahnkranzabschnitt 17a (einem vierten Zahn kranz) ineinander, welcher an einem hohlen zylindrischen Element 17 ausgebildet ist und welcher eine Zahnzahl Z_D aufweist. Der Zahnkranz 16 ist an einem größeren zylindrischen Abschnitt 18a einer Spindelwelle 18, welche derart eingerichtet ist, daß diese durch das Innere des zylindrischen Elements 17 läuft, unter Verwendung eines Keilsplints 19 in einer derartigen Weise angebracht, daß sich dieses gemeinsam mit dem zylindrischen Element 17 dreht.
Ein kleinerer zylindrischer Abschnitt 18b der Spindelwelle 18, welcher auf einer rechten Seite davon ausgebildet ist, ist durch ein Nadellager 20 drehbar gegen das Gehäuse 10 gelagert. Eine Oberfläche der rechten Seite des Zahnkranzes 16, welcher an der Spindelwelle 18 befestigt ist, gemäß Ansicht der Zeichnung ist durch ein Drucklager 21 drehbar gegen das Gehäuse 10 gelagert. Eine Oberfläche der rechten Seite des Zahnkranzes 16, welcher an der Spindelwelle 18 befestigt ist, gemäß Ansicht der Zeichnung ist durch ein Drucklager 21 drehbar gegen das Gehäuse 10 gelagert. Das zylindrische Element 17 ist durch eine Laufbuchse 22 drehbar und in Axialrichtung gegen das Gehäuse beweglich gelagert.
Eine Gewindenut 18c ist in einer äußeren Umfangsoberfläche der Spindelwelle 18 ohne die zylindrischen Abschnitte 18a, 18b ausgebildet, während eine Gewindenut 17b in einer inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Elements (eines Gewinderingelements) 17 ausgebildet ist, welche an der äußeren Umfangsoberfläche der Spindelwelle 18 in einer derartigen Weise angeordnet ist, daß diese mit der Gewindenut 18c übereinstimmt, und eine Anzahl von Kugeln 22 ist in einem helixförmigen Raum angeordnet, welcher durch die beiden Gewindenuten 18c, 17c gebildet wird, in einer derartigen Weise angeordnet, daß diese darin rollen. Ferner ist, obgleich dies nicht dargestellt ist, ein Rohr an dem Außenumfang des zylindrischen Elements 17 vorgesehen, um die Kugeln 22 von einem Ende einer Beförderungs bahn zu dem anderen Ende zurückzuführen. Das zylindrische Element 17, die Spindelwelle 18 und die Kugeln 22 bilden eine Kugelspindelvorrichtung.
Ein Scheibenrotor 24, welcher sich gemeinsam mit einem Rad (nicht dargestellt) dreht, ist in einer derartigen Weise angeordnet, daß dieser durch einen Bremsschuh 23A, welcher an dem Gehäuse 10 befestigt ist, und einen beweglichen Bremsschuh 23B gehalten wird, und ein Druckelement 25 zum Drücken des Bremsschuhs 23B gegen den Scheibenrotor 24 ist an einem linken Ende des zylindrischen Elements gemäß Ansicht der Zeichnung angebracht. Ein Drucklager 26 ist zwischen dem Druckelement 25 und dem Bremsschuh 23B geeignet angebracht, um dazu zu dienen, die Übertragung einer Drehkraft des Druckelements 25, welches sich gemeinsam mit dem zylindrischen Element 17 dreht, zu verhindern. Es sei bemerkt, daß das Drucklager 26 zwischen dem zylindrischen Element 17 und dem Druckelement 25 angeordnet sein kann.
Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels wird beschrieben. In 1 dreht sich, wenn elektrische Energie von einer nicht dargestellten Energieversorgung zugeführt wird, so daß sich die Drehwelle 11a des Elektromotors 11 und die Zahnwelle 13 im Uhrzeigersinn drehen, der Zahnkranz 16, welcher mit dem Zahnkranzabschnitt 13a ineinandergreift, gemeinsam mit der Zahnwelle 13 im Gegenuhrzeigersinn, und das zylindrische Element 17, welches einen Zahnkranzabschnitt 17a aufweist, welcher sich in Verzahnungseingriff mit dem Zahnkranz 13b befindet, dreht sich gemeinsam mit der Zahnwelle 13 im Gegenuhrzeigersinn. Hierbei wird, wenn ein Wert von (die Zahnzahl Z_A/die Zahnzahl Z_B) und ein Wert von (die Zahnzahl Z_C/die Zahnzahl Z_D) verschieden sind und der Wert von (die Zahnzahl Z_A/die Zahnzahl Z_B) > als der Wert von (die Zahnzahl Z_C/die Zahnzahl Z_D) ist, aufgrund der Tatsache, daß die Drehzahl (die Anzahl der Drehungen) des Zahnkranzes 16 bzw. der Spindelwelle 18 größer als die Drehzahl (die Anzahl der Drehungen) des zylindrischen Elements 17 ist, eine Drehzahldifferenz verursacht. In dem Fall, daß die Kugelspindelvorrichtung ein Rechtsgewinde ist, bewegt sich das zylindrische Element 17 gemäß Ansicht der Zeichnung in der Axialrichtung nach links. Wenn sich das zylindrische Element 17 in der Axialrichtung nach links bewegt, drückt das Druckelement 25 den Bremsschuh 23B über das Drucklager 26 gegen den Scheibenrotor 24, wodurch eine Bremskraft entsteht. wenn dies geschieht, wird eine Gegenkraft des Bremsschuhs 23B durch das Drucklager 21 über die Spindelwelle 18 und den Zahnkranz 16 aufgenommen. Es sei bemerkt, daß, wenn elektrische Energie mit einer entgegengesetzten Polung von der nicht dargestellten Energieversorgung zugeführt wird, so daß sich die Drehwelle 11a des Elektromotors 11 in der anderen Richtung dreht, der Bremsschuh 23B von dem Scheibenrotor 24 entgegengesetzt zu der zuvor erwähnten Bewegung abgelöst wird.
Hierbei wird ein Untersetzungsverhältnis i des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch die folgende Gleichung ausgedrückt: i = 1/{ZA/ZB) (ZC/ZD)} (1)
Je näher der Wert von (die Zahnzahl Z_A/die Zahnzahl Z_B) und der Wert von (die Zahnzahl Z_C/die Zahnzahl Z_D) benachbart sind, desto größer wird nämlich das Untersetzungsverhältnis i, und selbst, wenn das Drehmoment des Elektromotors 11 klein ist, kann eine große Druckkraft durch den Bremsschuh 23b gewährleistet werden. Genauer ist, wenn Z_A = 16, Z_B = 61, Z_C = 15 und Z_D = 62, i = 49. Infolgedessen kann gemäß dem Ausführungsbeispiel aufgrund der Tatsache, daß ein derart großes Untersetzungsverhältnis selbst dann erreicht werden kann, wenn ein Motor mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment verwendet wird, eine große Bremsschuh-Andruckkraft gewährleistet werden, ohne andere Getriebevorrichtungen, wie etwa eine Kegelrad- und eine Planetenradvorrichtung zu verwenden, wodurch eine kompakte Konstruktion erreicht werden kann. In dem Fall, daß zusätzlich zu dem Ausführungsbeispiel eine Kegelrad- und eine Planetenradvorrichtung vorgesehen sind, kann eine größere Bremsschuh-Andruckkraft gewährleistet werden.
Es sei bemerkt, daß der Zahnkranz 16 und insbesondere der Zahnkranzabschnitt 17a des zylindrischen Elements 17, welches sich in Axialrichtung bewegt, bzw. der Zahnkranzabschnitt 13d aus einem Harz hergestellt sind, wobei die Gleiteigenschaften verbessert werden, wodurch der Verschleiß der Oberflächen der Zähne vermindert wird und eine geräuschdämpfende Wirkung zu erwarten ist. Wenn dies der Fall ist, weist das zylindrische Element 17 vorzugsweise eine Hybridkonstruktion aus dem Harzmaterial (der Zahnkranzabschnitt) und einem Stahlmaterial (der Gewinderingabschnitt) auf.
Somit ist, obgleich die Erfindung zuvor durch Verweis auf das Ausführungsbeispiel davon beschrieben wurde, die Erfindung nicht derart zu verstehen, daß diese darauf beschränkt wäre, sondern diese kann selbstverständlich geeignet abgewandelt und verbessert werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung zuvor genau und durch Verweis auf das spezielle Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist für Fachkundige offensichtlich, daß die Erfindung vielfältig geändert und abgewandelt werden kann, ohne von dem Prinzip und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Patentanmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung (Nr. 2003-012165), eingereicht am 21. 1. 2003, und der Inhalt davon ist durch Verweis in der vorliegenden Schrift aufgenommen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Aufgrund der Tatsache, daß der Stellantrieb der Erfindung den Elektromotor, die Spindelwelle, welche mit der Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise verbunden ist, um in der Lage zu sein, eine Kraft zu übertragen, das Gewinderingelement, welches an dem Umfang der Spindelwelle angeordnet und in einer geeigneten Weise mit der Drehwelle des Elektromotors verbunden ist, um in der Lage zu sein, eine Kraft zu übertragen, und die Kugeln, welche in der helixförmigen Nut rollen, welche zwischen der Spindelwelle und dem Gewinderingelement ausgebildet ist, aufweist und die Drehzahl der Spindelwelle und die Drehzahl des Gewinderingelements verschieden sind, bewegt sich in dem Fall, daß das Gewinderingelement mit einer niedrigen Drehzahl gegen die Spindelwelle gedreht wird, das Gewinderingelement entsprechend der Relativdrehung in Axialrichtung, und daher kann in dem Fall, daß der Wert der Relativdrehung klein gemacht wird, bei der Axialrichtungsbewegung des Gewinderingelements ein großes Untersetzungsverhältnis relativ zu der Drehung der Spindelwelle erreicht werden, ohne den Steigungswinkel der Spindelwelle zu ändern oder von anderen Getriebesystemen abhängig zu sein.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb und eine Bremsenvorrichtung, welche den Stellantrieb verwendet, wobei der Stellantrieb kompakt und in der Lage ist, eine starke Antriebskraft zu entwickeln. Der Stellantrieb weist einen Elektromotor (11), eine Spindelwelle (18), welche in einer kraftübertragungsfähigen Weise mit einer Drehwelle (11a) des Elektromotors (11) verbunden ist, ein kreisförmiges hohles zylindrisches Element (17), welches um die Spindelwelle (18) verlaufend angeordnet ist und in einer kraftübertragungsfähigen Weise mit der Drehwelle (11a) des Elektromotors (11) verbunden ist, und Kugeln (23), welche in helixförmigen Nuten (17b, 18c) rollen, welche zwischen der Spindelwelle (18) und dem kreisförmigen hohlen zylindrischen Element (17) ausgebildet sind, auf. Die Spindelwelle (18) und das kreisförmige hohle zylindrische Element (17) weisen verschiedene Drehzahlen auf. Dies bewirkt beispielsweise, daß, wenn das kreisförmige hohle zylindrische Element (17) relativ zu der Spindelwelle (18) mit einer niedrigeren Drehzahl als die Spindelwelle gedreht wird, sich das kreisförmige hohle zylindrische Element (17) entsprechend der Relativdrehung in Axialrichtung bewegt. Daher kann, wenn der Wert der Relativdrehung vermindert wird, der Stellantrieb bei einer Axialbewegung des kreisförmigen hohlen zylindrischen Elements (17) relativ zu der Drehung der Spindelwelle (18) ein großes Untersetzungsverhältnis aufweisen. Dies kann erreicht werden, ohne einen Steigungswinkel einer Kugelspindel zu ändern oder auf andere Getriebevorrichtungen angewiesen zu sein.

Claims

Stellantrieb, umfassend: einen Elektromotor; eine Spindelwelle, welche mit einer Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise verbunden ist, um in der Lage zu sein, eine Kraft zu übertragen; ein Gewinderingelement, welches an dem Umfang der Spindelwelle angeordnet ist und mit der Drehwelle des Elektromotors in einer geeigneten Weise verbunden ist, um in der Lage zu sein, die Kraft zu übertragen; und eine Kugel, welche in einer helixförmigen Nut rollt, welche zwischen der Spindelwelle und dem Gewinderingelement ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Spindelwelle und die Drehzahl des Gewinderingelements verschieden sind.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spindelwelle und das Gewinderingelement in der gleichen Richtung drehen.
Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Spindelwelle oder das Gewinderingelement bezüglich einer Axialrichtung unbeweglich eingerichtet ist und sich das jeweils andere Bauteil in der Axialrichtung bewegen darf.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Zahnkranz und ein zweiter Zahnkranz, welche voneinander verschiedene Anzahlen von Zähnen aufweisen, einstückig an der Drehwelle des Elektromotors ausgebildet sind und ein dritter Zahnkranz bzw. ein vierter Zahnkranz einstückig an der Spindelwelle und dem Gewinderingelement ausgebil det sind, wodurch der erste und der zweite Zahnkranz mit dem dritten bzw. vierten Zahnkranz ineinandergreifen.
Stellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnflächenbreite des ersten Zahnkranzes und eine Stirnflächenbreite des zweiten Zahnkranzes voneinander verschieden sind.
Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Spindelwelle oder das Gewinderingelement bezüglich der Axialrichtung unbeweglich eingerichtet ist, während sich das jeweils andere Bauteil in der Axialrichtung bewegen darf, und dadurch, daß bei dem ersten Zahnkranz und dem zweiten Zahnkranz die Stirnflächenbreite des Zahnkranzes, welcher mit dem Zahnkranz ineinandergreift, welcher einstückig an dem Element ausgebildet ist, welches sich in der Axialrichtung bewegen darf, länger als die Stirnflächenbreite des anderen Zahnkranzes ist.
Stellantrieb nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens entweder der Zahnkranz, welcher einstückig an dem Element ausgebildet ist, welches sich in der Axialrichtung bewegen darf, oder der Zahnkranz an der Drehwelle, welcher mit dem Zahnkranz ineinandergreift, aus einem Harz hergestellt ist.
Stellantrieb nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein anzutreibendes Element über ein Drucklager an dem Element angebracht ist, welches sich in der Axialrichtung bewegen darf.
Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das anzutreibende Element ein Bremsschuh ist.
Elektrisches Bremsensystem, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßschieber durch den Stellantrieb nach Anspruch 9 gebildet wird.
Bremsensystem, gekennzeichnet durch die Verwendung des Stellantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 3.