JP2002529668A - 電気機械式のホイールブレーキ装置 - Google Patents
電気機械式のホイールブレーキ装置Info
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Abstract
Description
載の特徴を有した電気機械的なホイールブレーキ装置に関する。
ホイールブレーキ装置が公知である。この公知のホイールブレーキ装置は、電動
モータと、相前後して設けられた3つの遊星歯車伝動装置とを有しており、これ
らの遊星歯車伝動装置のうち第1の遊星歯車伝動装置が電動モータによって駆動
可能である。第3の遊星歯車伝動装置はホイールブレーキ装置のブレーキ操作装
置を操作し、この場合、公知のホイールブレーキ装置のブレーキ操作装置は二重
カムを有している。この二重カムは第3の遊星歯車伝動装置によって回転可能で
あって、2つのブレーキジョー(摩擦ブレーキライニング)を、ドラムブレーキ
として形成されたホイールブレーキ装置のブレーキドラム(ブレーキ本体)に押
し付ける。前記遊星歯車伝動装置のうちの1つ、有利には、第1の遊星歯車伝動
装置は切替可能な2つのクラッチを有しており、これらのクラッチによって選択
的に、遊星歯車伝動装置のリングギアがロック可能であるか、または遊星歯車動
装置のプラネタリキャリアがリングギアに相対回動不能に結合可能である。プラ
ネタリキャリアがリングギアに相対回動不能に結合されている場合には、1つの
遊星歯車伝動装置が橋絡されており、変速比は1:1となる。このような状態で
は、他の2つの遊星歯車伝動装置だけが回転数を減じさせる。これによりブレー
キ操作装置は迅速に、しかし低いモーメントもしくは小さな力で操作可能である
。このような状態では摩擦ブレーキライニングとブレーキ本体との間の空隙が克
服される。両クラッチを切り替えた後は、これらのクラッチが設けられている遊
星歯車伝動装置も回転数を減速させる。総じてより大きな回転数の減速が、3つ
全ての遊星歯車伝動装置を介して行われる。このような状態ではブレーキ操作装
置は比較的ゆっくりであるが、比較的高い力もしくは大きなモーメントで操作さ
れる。このような状態では、既にブレーキ本体に接触させられていた摩擦ブレー
キライニングが大きな力でブレーキ本体に押し付けられ、これにより大きなブレ
ーキ力と高いブレーキモーメントとが得られる。
車伝動装置と、2つの切替可能なクラッチとを有している。2つの切替可能なク
ラッチのうちの第1のクラッチは、一方の切替位置では第2の遊星歯車伝動装置
のサンギアをロックし、他方の切替位置では、両遊星歯車伝動装置の両サンギア
を相対回動不能に互いに結合させる。第2のクラッチは一方の切替位置では第2
の遊星歯車伝動装置のリングギアをロックし、他方の切替位置では、両遊星歯車
伝動装置の両リングギアを相対回動不能に互いに結合させる。本発明によるホイ
ールブレーキ装置によれば、両遊星歯車伝動装置の4つの切替位置が可能である
。即ち、ホイールブレーキ装置を緊締するための高速切替段および低速切替段な
らびに、ホイールブレーキ装置を解除するために逆の回転方向を有する高速切替
段及び、両遊星歯車伝動装置が互いに回転せずこれにより付与されたブレーキ力
が電動モータが給電されていない状態でも維持されたままであるパーキング位置
である。
体との間の空隙を迅速に克服でき、次いで比較的大きな減速比に移行することに
よりブレーキ本体への摩擦ブレーキライニングの高い押し付け力が得られること
にある。さらに有利には、電動モータの同じ回転方向で、ブレーキ本体への摩擦
ブレーキライニングの押し付け力が減じられ、ホイールブレーキ装置を完全に解
除することができる。即ち電動モータは、ホイールブレーキ装置解除の際に、緊
締の際と同じ回転方向で運転される。従って電動モータの運転方向の反転および
リバース運転は不要である。ホイールブレーキ装置を使用する際には電動モータ
は専らスイッチオン、オフされ、このために1つの出力スイッチで十分である。
これに対して、回転方向を反転させるためには、4つの出力スイッチを備えたブ
リッジ回路が必要である。本発明のさらなる利点は、ホイールブレーキ装置の戻
しが高い速度で行われるので、ホイールブレーキ装置が迅速に解除されることに
ある。付加的に本発明によるホイールブレーキ装置は、動力学的に改善されると
いう利点を有している。何故ならば、緊締から解除への迅速な変更の際に、もし
くはブレーキ本体への摩擦ブレーキライニングの押し付け力の増大から減少への
迅速な変更の場合に、またはその逆の場合に、電動モータの回転方向が慣性モー
メントに反して反転されるのではなく、維持されるので、迅速な変更の際に電動
モータの慣性モーメントを利用することさえできるからである。これにより本発
明によるホイールブレーキ装置は特に、緊締と解除の迅速な変更及びブレーキ力
の増大と減少の迅速な変更を必要とするようなアンチロックコントロール、トラ
クションコントロール及び/又はビークルダイナミックコントロールのために特
に適している。
されている。
給電されていない基本位置で第2の遊星歯車伝動装置のサンギアとリングギアと
がロックされる(請求項6)。このようにしてホイールブレーキ装置は停止され
るので、摩擦ブレーキライニングをブレーキ本体に押し付けるために付与された
押圧力は、電動モータが給電されていない場合も維持される。ホイールブレーキ
装置はこれにより、パーキングブレーキ装置として使用される。
動装置の回転運動を並進運動に変換するために、ホイールブレーキ装置の操作装
置は、本発明の構成では、ねじ伝動装置を有している。このねじ伝動装置は、良
好な効率と少ない摩擦のため、有利にはローラねじ伝動装置として形成されてい
る(請求項7)。
ィスクブレーキとして形成されている。このホイールブレーキ装置はブレーキキ
ャリパ12を有しており、このブレーキキャリパ12には伝動装置ケーシング1
4がフランジ固定されている。伝動装置ケーシング14内には、相前後して配置
されている2つの遊星歯車伝動装置16,18が収用されている。各遊星歯車伝
動装置16,18は、1つのサンギア20,22と、3つのプラネタリギア24
,26と、1つのリングギア28,30とを有している。3つのプラネタリギア
24,26のうちそれぞれ1つだけが図示されており、他の2つのプラネタリギ
アは図平面の前方もしくは後方に位置していて、図平面の後方に位置するプラネ
タリギアは各サンギア20,22の後方に隠されている。
4のモータ軸32上に載着されている。電動モータ34は外部から伝動装置ケー
シング14の端壁36にフランジ固定されている。第1の遊星歯車伝動装置16
のサンギア20の、電動モータ34とは反対側に位置する、第2の遊星歯車伝動
装置18に面した端面には、切替可能な電磁的な第1のクラッチの円筒状の磁極
体38が、相対回動不能に取り付けられている。
4の端壁36に不動に固定されている軸ピン42上に回転可能に支承されている
。従って第1の遊星歯車伝動装置16のプラネタリギア24は定置であって、固
有の軸を中心として回転可能に伝動装置ケーシング14内に収用されている。伝
動装置ケーシング14の端壁36は第1の遊星歯車伝動装置16の定置のプラネ
タリキャリアを成している。
グフランジ44を有していて、このリングフランジ44内にはコイル46が収用
されている。このリングフランジ44は、リングギア28の、第2の遊星歯車伝
動装置18に面した端面に位置している。このリングフランジは、切替可能な第
2の電磁的なクラッチの磁極体44を成していて、第2のクラッチの構成部分で
ある摩擦ライニング48によって、第2の遊星歯車伝動装置18に面した側で閉
鎖されている。
レート状のブレーキリング50がリベット結合されている。このブレーキリング
50は、第1の遊星歯車伝動装置16と第2の遊星歯車伝動装置18との間の中
間室内に位置している。軸ピン42が不動にブレーキケーシング14に固定され
ているので、軸ピンにリベット結合されたブレーキリング50も不動にブレーキ
ケーシング14内に保持されている。
48,54の可動子板52,54と協働する。これらの可動子板52,54は、
ブレーキリング50と第1の遊星歯車伝動装置16との間の中間室における同一
平面に配置されている。第1の電磁的なクラッチ38,40,52の可動子板5
2は円形プレートの形状を有しており、第2の電磁的なクラッチ44,46,4
8,54の、リングプレートの形状を有する可動子板54によって取り囲まれて
いる。
にリベット結合されている。この皿ばね56の内縁は、第2の遊星歯車伝動装置
18のサンギア22にリベット結合されている。皿ばね56を介して、第1の電
磁的なクラッチ38,40,52の可動子板52は、第2の遊星歯車伝動装置1
8のサンギア22に相対回動不能に結合されている。皿ばね56は、可動子板5
2をサンギア22の方向で引っ張っている。即ち、可動子板52は、皿ばね56
のばね力に基づき、伝動装置ケーシング14内に回動不能に設けられたブレーキ
リング50に当接している。第2の遊星歯車伝動装置18のサンギア22は、第
1の電磁的なクラッチ38,40,52の、給電されていないこのような基本状
態で回転に抗してロックされている。
り可動子板52は、皿ばね56のばね力に抗してブレーキリング50から離れ、
第1の電磁的なクラッチ38,40,52の磁極体38に摩擦接続的に接触させ
られる。皿ばね56を介して、第1の電磁的なクラッチ38,40,52のこの
ような給電切替位置では、第2の遊星歯車伝動装置18のサンギア22が第1の
遊星歯車伝動装置16のサンギア20に相対回動不能に結合されている。
ばね58の外縁にリベット結合されている。この皿ばね58の内壁は第2の遊星
歯車伝動装置18のリングギア30に結合されている。これにより第2の電磁的
なクラッチ44,46,48,54の可動子板54は、第2の遊星歯車伝動装置
18のリングギア30に相対回動不能に結合されている。環状の皿ばね58は、
第2の電磁的なクラッチ44,46,48,54の可動子板54を、伝動装置ケ
ーシング14内に定置に配置されたブレーキリング50に当接するように引っ張
るので、第2の電磁的なクラッチ44,46,48,54が給電されていない基
本位置では、第2の遊星歯車伝動装置18のリングギア30は回転不能に伝動装
置ケーシング14内に保持されている。コイル46が給電されることにより、第
2の電磁的なクラッチ44,46,48,54は給電位置に切り替えられる。こ
の位置では、第2の電磁的なクラッチ44,46,48,54の可動子板54は
、電磁力によって環状の皿ばね58のばね力に抗してブレーキリング50から持
ち上げられ、第2の電磁的なクラッチ44,46,48,54の摩擦ブレーキラ
イニング48に摩擦接続的に接触される。第2の電磁的なクラッチ44,46,
48,54のこのような給電切替位置では、両遊星歯車伝動装置16,18のリ
ングギア28,30は相対回動不能に互いに結合されている。
回動可能に、プラネタリキャリア60に支承されている。このプラネタリキャリ
ア60自体は球軸受62によって回動可能にブレーキキャリパ12に支承されて
いる。即ち第2の遊星歯車伝動装置18のプラネタリギア26は、遊星歯車伝動
装置における従来の方式で、サンギア22を中心として回転することも、固有の
軸を中心としても回転することができる。
体である軸端部64上に回動可能に支承されている。
に、プラネタリキャリア60の回転運動を並進運動に変換するために、ホイール
ブレーキ装置10はブレーキ操作装置70を有している。このブレーキ操作装置
70はローラねじ伝動装置として形成されており、孔72内に取り付けられてい
る。この孔は、ブレーキディスク68に対して垂直に、かつ遊星歯車伝動装置1
6,18と同心的にブレーキキャリパ12内に設けられている。ローラねじ伝動
装置はスピンドル74を有しており、このスピンドルはローラ式スラスト軸受7
6を介してブレーキキャリパ12の孔72内に支持されている。第2の遊星歯車
伝動装置18のプラネタリキャリア16に一体の四角ピン78を介して、スピン
ドル74は形状接続的に相対回動不能にプラネタリキャリア60に結合されてい
る。前記の四角ピン78は、スピンドル74に設けられた相補的な四角孔80に
係合している。スピンドル74はスピンドル74に対して同心的なナット82に
よって取り囲まれている。このナット82はスピンドル74よりも大きなねじ山
直径を有しているので、スピンドル74とナット82との間には環状の中間室が
存在している。この中間室内には複数のねじ山付きローラ84が配置されている
。これらのねじ山付きローラ84は、スピンドル74のねじ山と、ナット82の
ねじ山とに螺合している。スピンドル74、ナット82、ねじ山付きローラ84
は、ローラねじ伝動装置の構成部分である。
置のプラネタリギアに匹敵する、スピンドル74を中心とした回転運動をするよ
うに駆動される。この場合、ねじ山付きローラ84は同時に固有の軸を中心とし
て回転する。ねじ山付きローラ84の回転運動と、固有の軸を中心とした回転と
により、スピンドル74、ナット82、ねじ山付きローラ84のねじ山のリード
角に基づき、ナット82が軸方向に移動させられる。このようなナット82の移
動は、図示の実施例のようにねじ山付きローラ84のリード角がゼロである場合
、即ち、ねじ山の代わりに環状の溝が設けられている場合にも行われる。ナット
82の摺動によりナット82は、このナットに取り付けられている摩擦ブレーキ
ライニング66をブレーキディスク68の一方の面に押し付ける。他方の摩擦ブ
レーキライニング66は、浮動キャリパとして形成されたブレーキキャリパ12
を介して自体公知の方式で、反力によってブレーキディスク68の他方の面に押
し付けられる。
キライニング66とブレーキディスク68との間の空隙を克服するために、第1
の電磁的なクラッチ38,40,52が給電され、これによりこのクラッチの可
動子板52が、伝動装置ケーシング14に固定されたブレーキリング50から持
ち上がり、第1のクラッチ38,40,52の磁極体38に摩擦接続的に当接さ
れる。第2の遊星歯車伝動装置18のサンギア22は相対回動不能に、第1の遊
星歯車伝動装置16のサンギア20に結合し、ひいては相対回動不能にモータ軸
32に結合される。電動モータ34に給電することにより、第2の遊星歯車伝動
装置18のサンギア22は電動モータ34によって直接的に回転駆動され、第2
の遊星歯車伝動装置18のプラネタリギア26とプラネタリキャリア60とを介
して、ローラねじ伝動装置74,82,84のスピンドル74を回転駆動する。
リングギア30は、給電されていない第2のクラッチ44,46,48,52に
よって回動不能に伝動装置ケーシング14に保持されている。ナット82は、ナ
ットに取り付けられた摩擦ブレーキライニング66を直接的に摺動させ、向かい
合って位置する摩擦ブレーキライニング66を、ブレーキキャリパ12を介して
間接的にブレーキディスク68に当接させる。第1の遊星歯車伝動装置16のリ
ングギア28は摩擦ブレーキライニング66とブレーキディスク68との間の空
隙を克服した場合に自由に回転可能になり、第1の遊星歯車伝動装置16は機能
しなくなる。
レーキ力もしくはブレーキモーメントを生ぜしめるために必要な、ブレーキディ
スク68に対する摩擦ブレーキライニング66の押圧力が上昇し、その結果、そ
のために必要なねじ山付きスピンドル74の駆動モーメントが急激に上昇する。
このことは例えば、電動モータ34の電流量の急激な上昇または電動モータの回
転数を減じることにより問題なく行える。摩擦ブレーキライニング66がブレー
キディスク68に接触している状態で、ブレーキのために必要な押圧力を付与す
るために、第1のクラッチ38,40,52の他に第2のクラッチ44,46,
48,52も給電される。即ち、第1の遊星歯車伝動装置16と第2の遊星歯車
伝動装置18とのサンギア20,22の他にリングギア28,30も互いに回動
不能に結合される。第2の遊星歯車伝動装置18の、モータ軸32に相対回動不
能に結合されたサンギア22が、モータ軸32と同じ速度で回転している間に、
第2の遊星歯車伝動装置18のリングギア30は、第1の遊星歯車伝動装置16
のサンギア20と、定置の軸ピン42を中心として回転可能なプラネタリギア2
4と、給電された第2のクラッチ44,46,48,52を介して第2の遊星歯
車伝動装置18のリングギア30に相対回動不能に結合されたリングギア28と
を介して、第2の遊星歯車伝動装置18のサンギア22とは反対の方向で回転運
動するように駆動される。第2の遊星歯車伝動装置18はこの状態ではディファ
レンシャルギアとして働く。サンギア22の回転とリングギア30の回転とは重
畳し、第2の遊星歯車伝動装置18のプラネタリギア26の回転速度は著しく減
じられ、従って、電動モータ34によって、ローラねじ伝動装置74、82,8
4のスピンドル74に伝えられるトルクは何倍も高くなる。両遊星歯車伝動装置
16,18のサンギア20,22が同じ直径を有していて、第1の遊星歯車伝動
装置16のプラネタリギア24が、第2の遊星歯車伝動装置18のプラネタリギ
ア26よりも大きいならば、第2の遊星歯車伝動装置18のプラネタリギア26
は、摩擦ブレーキライニング66とブレーキディスク68との間の空隙を克服す
る場合と同じ方向で回転する。
ング66とブレーキディスク68との間の空隙を形成するためには、第1のクラ
ッチ38,40,52に給電せずに、第2のクラッチ44,46,48,52が
給電される。電動モータ34は給電され、即ちホイールブレーキ装置10が緊締
される場合と同じ極性で給電される。即ち電動モータ34はホイールブレーキ装
置10の緊締時と解除時とは同じ回転方向を有している。第1のクラッチ38,
40,52が給電されていないと、第2の遊星歯車伝動装置18のサンギア22
は回転不能に保持される。スピンドル74は、第1の遊星歯車伝動装置16のサ
ンギア20、プラネタリギア24、リングギア28と、第1の遊星歯車伝動装置
16のリングギア28と一緒に回転する、第2の遊星歯車伝動装置18のリング
ギア30と、第2の遊星歯車伝動装置18の定置のサンギア22の周りを回転す
る、第2の遊星歯車伝動装置18のプラネタリギア26とを介して回転駆動され
る。両遊星歯車伝動装置16,18は、回転方向の逆転を行わせ、スピンドル7
4は、モータ軸32の回転方向が同じ場合に、以前とは反対の方向で回転するの
で、摩擦ブレーキライニング66はブレーキディスク68から持ち上げられる。
4,46,48,54が給電されず、第2の遊星歯車伝動装置18のサンギア2
2とリングギア30とをロックする。これにより第2の遊星歯車伝動装置18は
ロックされるので、ローラねじ伝動装置74,82,84のスピンドル74は電
動モータ34が給電されていない状態でも回転しない。付与されたブレーキ力は
維持されれる。本発明によるブレーキ装置10は、これによりパーキングブレー
キとして使用される。電動モータ34を給電する必要なしに、制動時のブレーキ
力を一定に維持することもできる。このことはエネルギの節約並びに電動モータ
34の加熱が減じられるという利点をもたらす。
Claims (7)
- 【請求項1】 自動車のための電気機械的なホイールブレーキ装置であって
、第1の遊星歯車伝動装置を駆動するための電動モータが設けられており、前記
第1の遊星歯車伝動装置によって駆動される第2の遊星歯車伝動装置が設けられ
ており、該第2の遊星歯車伝動装置によって操作され、摩擦ブレーキライニング
をブレーキ本体に押し付け、再び離すことができるブレーキ操作装置が設けられ
ており、この場合、前記ブレーキ本体が相対回動不能に車両ホイールに結合され
ている形式のものにおいて、 前記両遊星歯車伝動装置(16,18)が異なる変速比を有しており、電気機
械的なブレーキ装置(10)が切替可能な第1のクラッチ(38,40,52)
を有しており、該クラッチ(38,40,52)が一方の切替位置では第2の遊
星歯車伝動装置(18)のサンギア(22)をロックし、他方の切替位置では、
両遊星歯車伝動装置(16,18)の両サンギア(20,22)を相対回動不能
に互いに結合させ、電気機械式のホイールブレーキ装置(10)が、切替可能な
第2のクラッチ(44,46,48,54)を有しており、該第2のクラッチ(
44,46,48,54)が一方の切替位置では第2の遊星歯車伝動装置(18
)のリングギア(30)をロックし、他方の切替位置では、両遊星歯車伝動装置
(16,18)の両リングギア(28,30)を相対回動不能に互いに結合させ
ることを特徴とする、電気機械的なホイールブレーキ装置。 - 【請求項2】 第1の遊星歯車伝動装置(16)が比較的大きな減速比を有
している、請求項1記載の電気機械的なホイールブレーキ装置。 - 【請求項3】 第1の遊星歯車伝動装置(16)のプラネタリキャリア(3
6)が固定されている、請求項1記載の電気機械的なホイールブレーキ装置。 - 【請求項4】 第2の遊星歯車伝動装置(18)のプラネタリキャリア(6
0)がブレーキ操作装置(70)を操作する、請求項1記載の電気機械的なホイ
ールブレーキ装置。 - 【請求項5】 両クラッチ(38,40,52;44,46,48,54)
のうち少なくとも一方が電磁的なクラッチとして形成されている、請求項1記載
の電気機械的なホイールブレーキ装置。 - 【請求項6】 両クラッチ(38,40,52;44,46,48,54)
が電磁的なクラッチとして形成されており、第1のクラッチ(38,40,52
)が給電されていない基本位置でサンギア(22)をロックし、第2のクラッチ
(44,46,48,54)が給電されていない基本位置で第2の遊星歯車伝動
装置(18)のリングギア(30)をロックする、請求項5記載の電気機械的な
ホイールブレーキ装置。 - 【請求項7】 ブレーキ操作装置(70)が、ねじ山を、特にローラねじ伝
動装置(74,82,84)を有している、請求項1記載の電気機械的なホイー
ルブレーキ装置。
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