JP2000027907A - 電気機械式の車輪ブレ―キ装置 - Google Patents

電気機械式の車輪ブレ―キ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝動装置ケーシングと一体であるブレーキサ
ドルを有し、該ブレーキサドル内に摩擦ブレーキパッド
をブレーキ円板に押し付けるためのローラねじ装置と、
ローラねじ装置を回転駆動する傘歯車伝動装置とが配置
されている電気機械式車輪ブレーキ装置を改良して、摩
擦ブレーキパッドをブレーキ円板に押し付けるときにロ
ーラねじ装置のナットにかかる力が傘歯車伝動装置の皿
歯車に作用しないようにすること。 【解決手段】 皿歯車を回動不能にかつ軸方向に移動可
能にナットに取り付け、傘歯車を固有のスラスト軸受
で、剛性の伝動装置ケーシングに支持すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気モータと、該
電気モータにより駆動可能である直交伝動装置と、回転
／並進変換伝動装置とを有し、前記回転／並進変換伝動
装置が前記直交伝動装置により回転駆動される入力部材
と出力部材とを有しており、車輪に回動不能に結合され
たブレーキ体に、回転／並進変換伝動装置の出力部材に
より圧着可能な摩擦ブレーキパッドを備えている電気機
械式の車輪ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような車輪ブレーキ装置はＤＥ１９
６３１５９２Ａ１号明細書によって公知である。この公
知の車輪ブレーキ装置は車輪ブレーキ装置を作動するた
めにウォーム伝動装置、つまり直交伝動装置を介してス
ピンドル装置のナットを回転駆動する電気モータを有し
ている。スピンドル装置のスピンドルは摩擦ブレーキパ
ッドをブレーキ体に押し付け、これによってブレーキ力
もしくはブレーキモーメントを生ぜしめる。この公知の
車輪ブレーキ装置は浮遊サドルを有する円板ブレーキと
して構成され、電気モータ、ウォーム伝動装置及びスピ
ンドル装置は浮遊サドル内に受容されている。ブレーキ
体は回動不能に車輪と結合されたブレーキ円板である。
スピンドル装置は回転／並進変換伝動装置であって、こ
の回転／並進変換伝動装置は直交伝動装置の回転する駆
動運動を、摩擦ブレーキパッドをブレーキ体に押し付け
るか又はブレーキ体から離すための並進運動に変換す
る。ナットの代わりにスピンドルを回転駆動し、これに
よってナットに与えられる移動運動を摩擦ブレーキパッ
ドの押し付けに利用することもできる。
【０００３】ウォーム伝動装置を有するこの公知の車輪
ブレーキ装置は、ウォーム伝動装置が構造形式に基づき
高い滑り摩擦成分を有し、したがって悪い効率と高い摩
耗とを有するという欠点を持っている。摩耗により効率
は耐用年限に亘って低下する。さらに高い滑り摩擦に基
づく悪い始動特性は車輪ブレーキ装置の調量性を妨げ
る。原理的に必然である高い滑り摩擦成分によって特に
調節もしくは位置決め伝動としてのリバース運転におい
てエネルギの大きな部分が失われる。この結果、電気モ
ータの負荷と給電量は高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は効率が
高く、滑り摩擦性分が大きくなく、電気モータの負荷が
小さい、冒頭に述べた車輪ブレーキ装置を提供すること
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の特徴を有する
本発明による車輪ブレーキ装置は傘歯車伝動装置を直交
伝動装置として有している。傘歯車伝動装置は傘歯車と
皿歯車との互いに噛み合う歯の転動運動に基づきわずか
な滑り摩擦成分を有し、したがって改善された効率とわ
ずかな摩耗とを有する。傘歯車伝動装置はウォーム伝動
装置と較べて、所定の出力で小さなスペースに配置で
き、かつ小さな重量を有している。ピニオンと皿歯車と
の歯の高い被覆度によって一様な力及びモーメントの伝
達が保証される。傘歯車伝動装置は良好な始動特性を有
し、これによって本発明による車輪ブレーキ装置のブレ
ーキ力が細かく調整できる。
【０００６】もちろん、傘歯車伝動装置は皿歯車と噛み
合う傘歯車に対する皿歯車の軸方向の移動に敏感であ
る。皿歯車の軸方向の移動によって歯面の遊びが減少す
るか又は増大するので、傘歯車と皿歯車との噛み合いが
構成的に予定されているように互いに噛み合わずかつ互
いに転動しなくなるので、すでに皿歯車のわずかな軸方
向の移動ですら、傘歯車伝動装置の効率をはっきりと低
下させる。皿歯車の軸方向の移動を回避するためには、
本発明による車輪ブレーキ装置においては回転／並進変
換伝動装置を回転駆動する皿歯車は、回転／並進変換伝
動装置がブレーキ体に摩擦ブレーキライニングを押し付
ける押し付け力のもたらすリアクション力から切離され
ている。力を切離すためには皿歯車は回転不能にかつ軸
方向に移動可能に回転／並進変換伝動装置の入力部材
に、すなわちスピンドル装置のナット又はスピンドルに
結合されている。回動不能でかつ軸方向に移動可能な結
合は例えば多角形プロフィール、スプラインプロフィー
ル又は切欠き歯プロフィールで実現することができる。
皿歯車は回転／並進変換伝動装置の軸方向の支承とは無
関係である固有の軸方向支承装置を有している。回転／
並進変換伝動装置の軸方向支承装置はこの回転／並進変
換伝動装置を、ブレーキ体に摩擦ブレーキパッドを押し
付けるときに軸方向に支持する。皿歯車には、ブレーキ
体に摩擦ブレーキパッドを押し付ける力とそれによりも
たらされるリアクション力とは作用しない。
【０００７】傘歯車伝動装置の皿歯車と噛み合う傘歯車
に対する該皿歯車の位置をできるだけ正確に保つために
は皿歯車の支承装置は伝動装置ケーシングを介して、傘
歯車の回転支承装置に剛性的に結合されている。傘歯車
は電気モータのモータ軸の上に取付けることができるの
でモータ軸支承装置は同時に傘歯車の回転支承装置でも
ある。傘歯車の回転支承装置が皿歯車の支承装置と剛性
的に結合されていることで、負荷のもとでもほぼコンス
タントな、構成的に予定された歯面遊びが維持され、こ
れによって負荷のもとでも良好な効率と低い摩耗とが達
成される。
【０００８】請求項２以下には請求項１に記載した本発
明の対象の別の有利な構成を開示してある。
【０００９】
【発明の実施の形態】図面に示された、本発明による、
電気機械式の車輪ブレーキ装置１０は円板ブレーキとし
て構成されている。ブレーキサドル１２はいわゆる浮遊
サドルとして構成され、該ブレーキサドル１２内には２
つの摩擦ブレーキパッド１４が受容されており、摩擦ブ
レーキパッド１４の間には回転可能なブレーキ円板１６
が配置されている。ブレーキサドル１２は伝動装置ケー
シング１８と一体に構成され、伝動装置ケーシング１８
内には回転／並進変換伝動装置２０並びに直交伝動装置
２２が配置されている。車輪ブレーキ装置１０を作動す
るためには、電気モータ２４が伝動装置ケーシング１８
にフランジ結合されている。電気モータ２４は仮想軸線
でブレーキ円板１６に対して平行にかつブレーキ円板１
６に対して側方間隔をおいて配置されている。電気モー
タ２４は電流なしで閉じる、電磁的に解放可能なモータ
ブレーキ２６を有している。このモータブレーキ２６は
電気モータ２４にフランジ結合されている。このような
電磁−モータブレーキ２６自体は当業者にとっては公知
である。
【００１０】摩擦ブレーキパッド１４をブレーキ円板１
６に押し付けるためには、回転／並進変換伝動装置２０
が設けられている。この回転／並進変換伝動装置はねじ
装置として構成されている。図示の実施例ではローラね
じ装置が回転／並進変換伝動装置として選ばれている。
ローラねじ装置はブレーキ円板１６と摩擦ブレーキパッ
ド１４とに対して直角に配置されたスピンドル２８を有
し、このスピンドル２８のスピンドルねじ３０に多数、
例えば８つのねじローラ３２が係合している。ねじロー
ラ３２は、等間隔でスピンドル２８の周囲に分配されて
配置されている。
【００１１】スピンドル２８の他にねじローラ３２はナ
ット４０のナットねじ３８と噛み合っている。ナット４
０はスピンドル２８に対して同軸にスピンドル２８を取
囲んで伝動装置ケーシング１８内に配置されている。ナ
ット４０はねじローラ３２とスピンドル２８同様に、本
発明による車輪ブレーキ装置１０の回転／並進変換伝動
装置を成すローラねじ装置２０の構成部分を成す。
【００１２】ナット４０は軸方向でころ軸受として構成
されたスラスト軸受４２を介してケーシングカバー４４
に支えられている。このケーシングカバー４４はブレー
キ円板１６とは反対側で伝動装置ケーシング１８に、図
示されていないねじで結合されている。半径方向ではナ
ット４０は同様にころ軸受として構成されたラジアル軸
受４６で伝動装置ケーシング１８に回転可能に支承され
ている。
【００１３】汚染物が伝動装置ケーシング１８内へ侵入
することを回避するためには折畳みベロー・シールスリ
ーブ４８がブレーキサドル１２に取付けられている。該
折畳みベロー・シールスリーブ４８は、ブレーキ円板１
６の側で、伝動装置ケーシング１８から突出するスピン
ドル端部を取囲みかつ図面の右側に示された、摩擦ブレ
ーキパッド１４と伝動装置ケーシング１８との間の中間
室を閉鎖している。
【００１４】ローラねじ装置２０のスピンドル２８は軸
方向に移動可能にかつ回動不能に回動防止ピン５０の上
に受容されている。この回動防止ピン５０はスピンドル
２８に対して同軸に伝動装置ケーシング１８のケーシン
グカバー４４にねじ込まれている。回動防止ピン５０は
スピンドル２８の対応する６角孔５２に係合する６角ピ
ンとして構成されている。
【００１５】回転／並進変換伝動装置２０は次のように
働く：ナット４０の回転駆動によって、ナットねじ３８
に係合するねじローラ３２はスピンドル２８を中心とし
た環状の運動を行なうように駆動される。同時にねじロ
ーラ３２はねじローラ固有の軸線を中心として回転す
る。したがってねじローラ３２は遊星歯車伝動装置の遊
星歯車の形式でスピンドル２８を中心として運動する。
ねじローラ３２はスピンドルねじ３０とも噛み合ってい
るので、スピンドル２８を中心としたねじローラ３２の
環状運動並びにねじローラ固有の軸線を中心としたねじ
ローラ３２の回転は、ナット４０に対してスピンドル２
８を軸方向に移動させ、しかもナット４０がスラスト軸
受４２を介して移動不能に伝動装置ケーシング１８とブ
レーキサドル１２内に配置されているので、ブレーキサ
ドル１２に対してスピンドル２８を移動させる。
【００１６】スピンドル２８の、ブレーキ円板１６に向
いた端部には球５４が挿入されておりかつスピンドル２
８のかしめによってスピンドル２８内に保持されてい
る。球５４でスピンドル２８は図面の右側に図示された
摩擦ブレーキパッド１４に対し、ブレーキ円板１６の、
スピンドル２８に向いた側で押し付けられる。ナット４
０が接近送り回転方向へ回転駆動させられると、スピン
ドル２８はブレーキ円板１６に向かって移動させられ、
一方の摩擦ブレーキパッド１４をブレーキ円板１６の一
方の面に押し付ける。ブレーキ円板１６の一方の面に一
方の摩擦ブレーキパッド１４を押し付ける力は、浮遊サ
ドルとして構成されたブレーキサドル１２を介して他方
の摩擦ブレーキパッド１４をブレーキ円板１６の他方の
面に押し付ける反力を生ぜしめる。したがってナット４
０を接近送り回転方向に回転駆動することでブレーキ力
もしくはブレーキモーメントがブレーキ円板１６に生ぜ
しめられる。ナット４０を反対の回転方向へ駆動するこ
と、つまり戻し回転方向へ駆動することによって、ブレ
ーキ力もしくはブレーキモーメントは減少させられるか
又は摩擦ブレーキライニング１４が完全にブレーキ円板
１６から離される。
【００１７】戻し回転駆動した場合にはシールスリーブ
４８はその弾性に基づき、一方の摩擦ブレーキパッド１
４をスピンドル２８の球５４に接触した状態に保つ。
【００１８】スピンドルねじ装置２０のナット４０を回
転駆動するためには直交伝動装置２２が設けられてい
る。この直交伝動装置２２はハイポイド歯の付けられた
傘歯車伝動装置２２として構成されている。この傘歯車
伝動装置２２はナット４０の上に回動不能に取付けられ
た皿歯車５６を有している。この皿歯車５６には傘歯車
５８が噛み合っている。この傘歯車５８は電気モータ２
４のモータ軸６０と一体である。皿歯車５６と傘歯車５
８との歯は自体公知の滑り及び摩耗防止層を備えてい
る。
【００１９】直交伝動装置２２はまず、車輪ブレーキ装
置１０の電気モータ２４が車輪において与えられている
構成空間に適合させられて、ブレーキ円板１６の横に、
ひいては図示されていない車輪の横に、電気モータ２４
が車輪から遠く側方へ突出して邪魔にならないように配
置されることができるという利点を有している。電気モ
ータ２４を配置する場合には制動しようとする車輪がか
じ取り車輪であることができ、電気モータ２４はかじ取
りに際して車輪の旋回運動を一緒に行ない、したがって
側方に突出する電気モータが車輪懸架装置とかじ取りロ
ッドとに邪魔になることを考える必要がある。電気モー
タ２４に対して直角に配置されたブレーキサドル１２は
車輪のリムの、ブレーキ円板１６が配置された内室内へ
突入する。電気モータ２４は図示のようにブレーキサド
ル１２から上方へ突出しなければならないことはなく、
電気モータは任意の方向にスピンドル装置２０に対して
半径方向に配置されていることができる。
【００２０】傘歯車伝動装置２２を直交伝動装置として
使用する利点は、その一様な速度、高い効率、わずかな
摩耗、良好な始動特性、特に負荷のもとでの始動特性で
ある。
【００２１】傘歯車伝動装置２２の皿歯車５６は軸方向
に移動可能にかつ回動不能にローラねじ装置２０のナッ
ト４０に配置されている。皿歯車５６は該皿歯車５６と
一体のスリーブ７２を有している。このスリーブ７２は
ナット４０よりもいくらか長く構成されている。スリー
ブ７２で皿歯車５６はナット４０の上に被せ嵌められ、
これによってナット４０に対して軸方向に移動可能であ
る。ナット４０に対し皿歯車５６を回動不能に結合する
ためにはスプラインプロフィール６２，６４が設けられ
ている。ナット４０は該ナットと一体である、外方へ突
出しかつナット４０の長手方向に延びる滑りキー６２を
有している。皿歯車５６は滑りキー６２に対応する溝６
４をスリーブ７２の内面に有し、該溝６４にナット４０
の滑りキー６２が係合し、皿歯車５６がナット４０と相
対回動不能である。
【００２２】皿歯車５６がナット４０の上で移動可能で
あることにより、皿歯車５６はナット４０に作用する軸
方向の力に対して遮断される。このような軸方向力はス
ピンドル２８が摩擦ブレーキパッド１４をブレーキ円板
１６に押し付ける押付け力に対する反力としてナット４
０に作用する。この反力は軸方向で完全にかつもっぱら
ナット４０からスラスト軸受４２に伝達される。このス
ラスト軸受４２でナット４０は伝動装置ケーシング１８
のケーシングカバー４４に支えられている。皿歯車５６
はナット４０に作用する軸方向力から完全に解放され
る。このように皿歯車５６がナット４０に作用する軸方
向力から切り離されることによって皿歯車５６が傘歯車
５８に対して行なう軸方向の位置の変化は可能な限り小
さくなる。構成的に予定された位置から、傘歯車５８に
対して皿歯車５６がこのように軸方向の位置を変化させ
ることは、傘歯車伝動装置２２の効率を低下させかつ摩
耗を増大させることになろう。
【００２３】皿歯車５６を伝動装置ケーシング１８にて
支承することは、１つのころスラスト軸受６６と２つの
ラジアル軸受３６，４６で行なわれる。ころスラスト軸
受６６は皿歯車５６の、歯とは反対側に配置されてい
る。ラジアル軸受３６，４６は端面の近くで皿歯車５６
のスリーブ７２の上に配置されている。スラスト軸受６
６は皿歯車５６の軸方向で、傘歯車５８から皿歯車５６
までの間隔を一定に保つ。ラジアル軸受３６，４６は皿
歯車５６が傾くことを阻止する。傘歯車５８は電気モー
タ２４のモータ軸６０と一体であるので、傘歯車５８の
ラジアル軸受装置は、同時に、図面には示されていない
電気モータ２４のケーシングにおけるモータ軸軸受装置
を成す。傘歯車伝動装置２２の運転に際して特に負荷の
もとで発生する力に基づく傘歯車５８に対する皿歯車５
６の位置の変化を可能な限りわずかに保つためには、伝
動装置ケーシング１８は少なくとも、皿歯車５６の軸受
３６，４６，６６に電気モータ２４を結合する範囲にお
いて剛性的に構成されている。
【００２４】ローラねじ装置２０はそのスピンドル２８
に所定の軸方向力が作用するまでは自縛作用を有してい
る。スピンドル２８に作用する軸方向力が限界値を越え
ると、ローラねじ装置２０は、電気モータ２４に電流が
流されておらず、モータブレーキ２６が解除された状態
で、車輪ブレーキ装置１０のブレーキ力に相当する軸方
向力が弱められて自縛作用が生じるまで、戻し回転させ
られる。電気モータ２４と電気モータ２４への給電を煩
わすことなく、ブレーキ力／軸方向力が自縛作用の上側
でより長い時間に亘って維持され得るように、モータ軸
６０はモータブレーキ２６で勾留される。モータブレー
キ２６は車輪ブレーキ装置１０の駐車ブレーキ／固定ブ
レーキとしての機能のためにも必要である。したがって
電気モータ２４には、ブレーキ力を与えるためと変化さ
せるため及び車輪ブレーキ装置１０を解除するためとだ
けを目的として電流が供給される。ブレーキ力を一定に
保つためには電気モータ２４には電流は流されない。こ
れによって電気モータ２４の熱的な過剰負荷は回避され
かつ電気モータ２４への給電装置が煩わされる程度が低
減される。
【００２５】電気モータ２４の電流の供給が欠落した場
合又はモータが故障した場合に車輪ブレーキ装置１０を
解除できるように、回動防止ピン５０は、図示されてい
ない回転工具が回動不能に係合する６角孔の形をした工
具座６８を有している。回動防止ピン５０をケーシング
カバー４４から螺出させることにより、回動防止ピン５
０の上に回動不能に差嵌められたスピンドル２８が引き
出される。つまりスピンドル２８がブレーキ円板１６か
ら軸方向に遠ざけられ、これによって摩擦ブレーキパッ
ド１４がブレーキ円板１６から離される。
【００２６】ナット４０の、ブレーキ円板１６に向いた
端面と、皿歯車５６のスリーブ７２の内方へ突出する鍔
７０との間には、緊締ばね部材７４としてのばね円板が
間挿されている。緊締ばね部材７４は皿歯車５６とナッ
ト４０を軸方向に押し離す。この場合、緊締ばね部材７
４はナット４０をナット４０のスラスト軸受４２に対し
て押し付け、皿歯車５６を皿歯車５６のスラスト軸受６
６に対して押し付ける。緊締ばね部材７４によって皿歯
車５６とナット４０との間に軸方向の遊びがないことが
達成される。これによって、車輪ブレーキ装置１０を緊
締から解除へ切換える場合（可逆運転）の不都合なアイ
ドリングが回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車輪ブレーキ装置を軸方向に断面
して部分的に概略的にかつ簡易化して示した図。
【符号の説明】
１０ 車輪ブレーキ装置、 １２ ブレーキサドル、
１４ 摩擦ブレーキパッド、 １６ ブレーキ円板、
１８ 伝動装置ケーシング、 ２０ 回転／並進変換伝
動装置、 ２２ 直交伝動装置、 ２４ 電気モータ、
２６ モータブレーキ、 ２８ スピンドル、 ３０
スピンドルねじ、 ３２ ねじローラ、 ３８ ナッ
トねじ、 ４０ ナット、 ４２ スラスト軸受、 ４
４ ケーシングカバー、 ４６ ラジアル軸受、 ４８
折畳みベローシールスリーブ、５０ 回転防止ピン、
５２ ６角孔、 ５４ 球、 ５６ 皿歯車、 ５８
傘歯車、 ６０ モータ軸、 ６２ 滑りキー、 ６４
溝、 ６６ ころスラスト軸受、 ６８ 工具座、
７２ スリーブ、 ７４ 緊締ばね部材

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気モータと、該電気モータにより駆動
    可能である直交伝動装置と、回転／並進変換伝動装置と
    を有し、前記回転／並進変換伝動装置が前記直交伝動装
    置により回転駆動される入力部材と出力部材とを有して
    おり、車輪に回動不能に結合されたブレーキ体に、回転
    ／並進変換伝動装置の出力部材により圧着可能な摩擦ブ
    レーキパッドを備えている電気機械式の車輪ブレーキ装
    置において、前記直交伝動装置が、電気モータ（２４）
    で駆動可能な傘歯車（５８）と、該傘歯車（５８）と噛
    み合う皿歯車（５６）とを有する傘歯車伝動装置（２
    ２）であって、前記皿歯車（５６）が回動不能にかつ軸
    方向に移動可能に前記回転／並進変換伝動装置（２０）
    の入力部材と結合されており、前記皿歯車（５６）が前
    記傘歯車伝動装置（２２）の前記傘歯車（５８）の回転
    軸受に剛性的に結合された固有の軸受（３６，４６，６
    ６）を有していることを特徴とする、電気機械式の車輪
    ブレーキ装置。
  2. 【請求項２】 前記傘歯車伝動装置（２２）がスパイラ
    ル又はハイポイド歯の付けられた傘歯車伝動装置（２
    ２）である、請求項１記載の車輪ブレーキ装置。
  3. 【請求項３】 前記傘歯車伝動装置（２２）の歯が摩耗
    保護層を有している、請求項１または２記載の車輪ブレ
    ーキ装置。
  4. 【請求項４】 前記回転／並進変換伝動装置（２０）が
    スピンドル装置として、特にローラねじ装置として構成
    されている、請求項１記載の車輪ブレーキ装置。
  5. 【請求項５】 前記回転／並進変換伝動装置（２０）
    が、該回転／並進変換伝動装置（２０）前記入力部材
    （４０）と前記傘歯車伝動装置（２２）の皿歯車（５
    ６）とを遊びなく互いにかつ運動可能に相互に緊締する
    緊締装置（７４）を有している、請求項１又は４記載の
    車輪ブレーキ装置。
  6. 【請求項６】 前記回転／並進変換伝動装置（２０）の
    前記出力部材（２８）が該出力部材（２８）を回動不能
    に保持するすべり案内（５０，５２）を有している、請
    求項１又は４又は５記載の車輪ブレーキ装置。
  7. 【請求項７】 前記すべり案内（５０，５２）が解除可
    能な回転防止装置を有している、請求項６記載の車輪ブ
    レーキ装置。
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