(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータ（２４）と、該電気モータ（２４）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（２０）とを有し、前記回転／並進変換伝動装置（２０）が前記直交伝動装置により回転駆動される入力部材（４０）と出力部材（２８）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（２０）の出力部材（２８）により圧着可能な摩擦ブレーキパッド（１４）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（２２）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（４０）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（３６，４６，６６）を有しており、前記皿歯車（５６）と、該皿歯車（５６）によって駆動される前記入力部材（４０）とが前記出力部材（２８）に対し同軸的にかつ該出力部材（２８）を取囲んで伝動装置ケーシング（１８）内に配置されており、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）の前記入力部材（４０）と前記傘歯車伝動装置（２２）の前記皿歯車（５６）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）を有していることを特徴とする、電気機械式の車輪ブレーキ装置。
【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（２２）である、請求項１記載の車輪ブレーキ装置。
【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。
【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。
【請求項５】
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記載の車輪ブレーキ装置。
【請求項６】
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５記載の車輪ブレーキ装置。
【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ＤＥ１９６３１５９２Ａ１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１６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１６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４０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１６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２８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２８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４０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４０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１４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２４のモータ軸６０と一体である。皿歯車５６と傘歯車５８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６４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４０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６６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５６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５０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７４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６６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、  ４４  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
【図１】
0004662591.tif 000002