(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のための電気機械式のホイールブレーキ装置であって、電気モータを有しており、この電気モータによって回転駆動可能なスピンドル伝動装置を有しており、このスピンドル伝動装置によってブレーキ本体へ圧着可能な摩擦ブレーキライニングを有している形式のものにおいて、このスピンドル伝動装置（１８）がセルフロッキングしないようになっており、スピンドル伝動装置（１８）のスピンドルナット（２０）およびねじスピンドル（２２）が回転可能に支承されており、スピンドル伝動装置（１８）の、摩擦ブレーキライニング（１４）をブレーキ本体（１６）へ圧着させる部分（２０，２２）が、解除可能な回転防止装置（４６）を有しており、該回転防止装置（４６）が軸方向でスピンドル伝動装置（１８）に対して移動可能に、かつ回転を防止するように支承されていることを特徴とする、自動車のための電気機械式のホイールブレーキ装置。
【請求項２】
電気モータ（３０）が電子的なコミュテーション式のモータである、請求項１記載の電気機械式のホイールブレーキ装置。
【請求項３】
スピンドル伝動装置（１８）がころがりねじ伝動装置、特にローラねじ伝動装置である、請求項１または２記載の電気機械式のホイールブレーキ装置。
【請求項４】
回転防止装置が切換可能なクラッチ部（４６）を有している、請求項１記載の電気機械式のホイールブレーキ装置。
【請求項５】
クラッチ部（４６）が電磁式クラッチ部である、請求項４記載の電気機械式のホイールブレーキ装置。
【請求項６】
回転支承部（３８）を設けてあり、この回転支承部（３８）がスピンドル伝動装置（１８）の、摩擦ブレーキライニング（１４）をブレーキ本体（１６）に圧着させる部分（２２）と摩擦ブレーキライニング（１４）との間に配置されており、この回転支承部（３８）はスピンドル伝動装置（１８）の、摩擦ブレーキライニング（１４）をブレーキ本体（１６）に圧着させる部分（２２）と摩擦ブレーキライニング（１４）との間の回転運動を可能にし、かつスピンドル伝動装置（１８）の、摩擦ブレーキライニング（１４）をブレーキ本体（１６）に圧着させる部分（２２）の並進運動を摩擦ブレーキライニング（１４）の方向で摩擦ブレーキライニング（１４）へ伝達するようになっている、請求項１または３記載の電気機械式のホイールブレーキ装置。
【請求項７】
回転支承部（３８）が丸味の付けられた支承ヘッド（４０）を有しており、この支承ヘッド（４０）が支承ソケット（４４）内に収容されている、請求項６記載の電気機械式のホイールブレーキ装置。
【請求項８】
スピンドル伝動装置（１８）の、摩擦ブレーキライニング（１４）に面した側にシールスリーブ（４４）が配置されており、このシールスリーブ（４４）は湿気および汚れに対してスピンドル伝動装置（１８）を保護していて、かつ摩擦ブレーキライニング（１４）をスピンドル伝動装置（１８）の、摩擦ブレーキライニング（１４）をブレーキ本体（１６）に対して押圧する部分（２２）に接触させた状態で保持している、請求項１記載の電気機械式のホイールブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
従来の技術
本発明は請求項１の上位概念記載の特徴を有する自動車のための電気機械式のホイールブレーキ装置に関する。
このようなホイールブレーキ装置は国際公開第９６／０３３０１号パンフレットにより公知である。この公知のホイールブレーキ装置はディスクブレーキとして形成されている。このディスクブレーキはフローティングサドルとして形成されたブレーキサドルを有しており、このブレーキサドルには２つの摩擦ブレーキライニングが両摩擦ブレーキライニングの間で回転可能なブレーキ本体としてのブレーキディスクの両側に配置されている。両摩擦ブレーキライニングの一方をブレーキディスクの一方の側に圧着させるために、この公知のホイールブレーキ装置はスピンドル伝動装置を有しており、このスピンドル伝動装置のねじナットは電気モータによって回転駆動可能であり、このスピンドル伝動装置のねじスピンドルは摩擦ブレーキライニングに対して押圧可能である。他方の摩擦ブレーキライニングはそれ自体公知の形式で、一方の摩擦ブレーキライニングを圧着させる場合に生じてフローティングサドルを介して他方の摩擦ブレーキライニングに伝達される反動力によってブレーキディスクの他方の側に対して押圧される。
制御電子装置の故障または電気モータの故障またはこの電気モータの電流供給装置の故障の場合に公知のホイールブレーキ装置を戻すために、公知のホイールブレーキ装置は渦巻きばねの形をした戻しバネを有しており、この戻しバネはブレーキサドルに支持されており、ねじスピンドルに係合している。この渦巻きばねはホイールブレーキ装置を作動させる場合に締め付けられ、かつ制動終了後にねじスピンドルの戻し回転によってホイールブレーキ装置を解除する。公知のホイールブレーキ装置においては欠点として、このブレーキ装置の戻しバネがブレーキ操作の場合にその都度締め付けられ、このためにエネルギを必要とし、これによって公知のホイールブレーキ装置の効率が低下する。さらに戻しばねのばね力は、ホイールブレーキ装置を作動させる場合に付加的にこのホイールブレーキ装置の電気モータによって生ぜしめられ、制動中に保持されねばならず、この電気モータはこれに相応して強力に構成されねばならない。別の欠点として、戻しバネはこの戻しバネが完全に戻された開始位置にまで常にホイールブレーキ装置を戻すので、摩擦ブレーキライニングとブレーキディスクとの間の通気遊びは摩擦ブレーキライニングの摩滅の増大に伴って大きくなる。これによって摩擦ブレーキライニングがブレーキディスクと接触するまでの送り距離は大きくなり、送り時間は長くなる。同様に戻しばねの、制動のために克服すべきばね力は摩擦ブレーキライニングの摩滅の増大に伴って大きくなり、このためにホイールブレーキ装置の効率はさらに低下し、十分に強力で安定した電気モータが必要となる。
発明の利点
請求項１の特徴を有する本発明による電気機械式のホイールブレーキ装置はセルフロッキング不能なスピンドル伝動装置を有しており、このスピンドル伝動装置のねじスピンドルは軸方向でねじスピンドルを押圧することによってスピンドルナットに対して回転し、これによって軸方向で移動させられる。さらに本発明において、スピンドルナットおよびねじスピンドルが回転可能に支承されているので、制動時におけるブレーキ本体への摩擦ブレーキライニングの圧着力は、所定の力を軸方向でねじスピンドルに及ぼし、このねじスピンドルをスピンドルナット内で回転させ、これによって本発明によるホイールブレーキ装置の戻しは、摩擦ブレーキライニングが残存制動力を生ぜしめるわずかな圧着力でブレーキ本体に接触していて、この圧着力がブレーキ本体のほぼ自由な回転を許すまで行われる。これによって、故障の場合にホイールブレーキ装置の許容可能な残存制動力までの解除が保障される。ホイールブレーキ装置を作動させるためにこのホイールブレーキ装置は本発明において解除可能な回転防止装置を有しており、この回転防止装置はねじスピンドルの回転を防止し、このねじスピンドルの軸方向での並進移動をスピンドルナットの回転駆動によって可能にする。制動がスピンドルナットの逆方向での回転駆動によって解除されるので、摩擦ブレーキライニングとブレーキ本体との間の通気遊びが調整可能である。ねじスピンドルの回転防止装置は故障の場合にのみ解除される。
本発明において、ねじナットの代わりにねじスピンドルを回転駆動させ、摩擦ブレーキライニングをねじスピンドルの代わりにスピンドルナットによってブレーキ本体に圧着させることが同様に可能である。この場合に回転防止装置はスピンドルナットに係合している。
本発明によるホイールブレーキ装置においては利点として、このホイールブレーキ装置の回転防止装置は故障の場合に電気モータなしにホイールブレーキ装置を解除することができ、ホイールブレーキ装置の効率および機能には影響しない。別の利点として、摩擦ブレーキライニングとブレーキ本体との間の通気遊びが電気モータによって摩擦ブレーキライニングの摩滅に左右されることなく常に同じ値に調整可能であるので、送り距離および送り時間は長くならない。
請求項２以下には、請求項１に記載のホイールブレーキ装置の有利な構成が記載してある。
図面
次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。唯一の図は本発明によるホイールブレーキ装置の軸線断面図である。
実施例の説明
図示された本発明による電気機械式のホイールブレーキ装置１０は、ディスクブレーキとして形成されている。このディスクブレーキはフローティングサドル１２を有しており、このフローティングサドル１２には１対の摩擦ブレーキライニング１４が、該ブレーキライニング１４の間で回転可能なブレーキディスク１６の両側に取り付けられている。
両方のブレーキライニング１４をブレーキディスク１６に圧着させるために、本発明によるホイールブレーキ装置１０は、このホイールブレーキ装置１０のフローティングサドル１２内に組み込まれたスピンドル伝動装置１８を有している。低摩滅および高効率のために、スピンドル伝動装置１８はローラねじ伝動装置の形でのころがりねじ伝動装置として形成されている。このスピンドル伝動装置１８は、スピンドルナット２０内において同軸的に位置するねじスピンドル２２および複数のねじローラ２４を有しており、このねじローラ２４はスピンドルナット２０とねじスピンドル２２との間の中間室に配置されている。ねじローラ２４はスピンドルナット２０のナットねじ２６およびねじスピンドル２２のスピンドルねじ２８に係合している。スピンドルナット２０の回転駆動によってねじローラ２４は、遊星歯車装置の遊星歯車のようにねじスピンドル２２の周りを循環運動するように駆動される。ねじローラ２４は循環運動中にナットねじ２６およびスピンドルねじ２８内を転動し、このねじローラ２４はねじスピンドル２２の周りでの循環運動中にねじローラ２４自体の軸線を中心にして回転運動を生ぜしめる。スピンドルナット２０の回転駆動が、循環するねじローラ２４を介して軸方向でねじスピンドル２２の並進運動を生ぜしめる。
スピンドルナット２０を回転駆動させるために、本発明によるホイールブレーキ装置１０はウォーム３２を備えた電気モータ３０を有しており、このウォーム３２はスピンドルナット２０の循環する歯部３４に係合している。ウォーム伝動装置３２，３４の代わりにたとえばスパイラルベベルギヤ伝動装置が設けられてよい（図示せず）。電気モータ３０は電子的なコミュテーション式のモータとして形成されている。
スピンドルナット２０は一対のアキシャル傾斜ローラ軸受３６によって回転可能にフローティングサドル１２に支承され、かつこの傾斜ローラ軸受３６を介して軸方向でフローティングサドル１２に支持されている。
ブレーキディスク１６に面した、ねじスピンドル２２の端部には摩擦ブレーキライニング１４の片方が配置されている。押圧力を軸方向でねじスピンドル２２からブレーキライニング１４におよびその逆に伝達する、ねじスピンドル２２と摩擦ブレーキライニング１４との間の回転支承部３８は、回転不能な摩擦ブレーキライニング１４に対するねじスピンドル２２の回転を可能にする。この回転支承部３８はねじスピンドル２２と一体的な球欠４０を有しており、この球欠４０は摩擦ブレーキライニング１４の大きい直径の半球ソケット４２内に位置している。球欠４０は回転支承部３８の支承ヘッドを形成し、半球ソケット４２は回転支承部３８の支承ソケットを形成している。このような回転支承部３８はその構造が簡単であり、これによって廉価で製造できる。本発明によるブレーキ装置１０の運転時および解除時にではなく、故障の場合にのみねじスピンドル２２と摩擦ブレーキライニング１４との間に相対運動が生ぜしめられるので、滑り支承部が回転支承部３８として十分であり、比較的高価なころがり支承部は省略される。球欠４０と球ソケット４２とを備えた回転支承部３８においては利点として、この回転支承部３８が軸方向における高負荷を受け止め、かつねじスピンドル２２と摩擦ブレーキライニング１４との間の回転運動においてわずかな摩擦しか生ぜしめない。たとえば放物面形または楕円形のような球形とは異なる支承ヘッド４０および支承ソケット４２も使用される。
ねじスピンドル２２に取り付けられた摩擦ブレーキライニング１４とフローティングサドル１２との間にはシールスリーブ４４が取り付けられている。このシールスリーブ４４はねじスピンドル２２の球欠４０の領域と摩擦ブレーキライニング１４の半球ソケット４２とを取り囲んでおり、かつブレーキディスク側からの水分およびごみの侵入に対してスピンドル伝動装置１８およびフローティングサドル１２を保護している。シールスリーブ４４は円形に形成されており、そのリング横断面は半円弧形である。図示されたシールスリーブ４４の替わりに、たとえばベローの形の図示されていないシールスリーブも使用される。シールスリーブ４４はそのシール機能の他に摩擦ブレーキライニング１４を軸方向でねじスピンドル２２に接触するように保持するという役割を有している。
本発明によるホイールブレーキ装置１０のスピンドル伝動装置１８は、セルフロッキングしないように形成されている。すなわち軸方向でのねじスピンドル２２への圧力によって、このねじスピンドル２２は回転させられ、かつこの場合に軸方向に並進運動する。つまりこのねじスピンドル２２はスピンドルナット２０からねじ出される。スピンドルナット２の回転を防止するために、ホイールブレーキ装置１０は解離可能な回転防止装置４６をスピンドル伝動装置１８の、ブレーキディスク１６とは反対の側に有している：ブレーキディスク１６とは反対の側の端部に、ねじスピンドル２２はこのねじスピンドル２２と一体的なクラッチディスク４８を有しており、このクラッチディスク４８はねじスピンドル２２の半径方向平面に配置されている。クラッチディスク４８は歯部５０をスピンドル伝動装置１８とは反対の側の端面に有しており、この端面の歯部５０が可動ディスク５４の相補的な歯部５２に係合している。
可動ディスク５４は、クラッチ支持板５８で支持されている環状ディスクばね５６によって軸方向でクラッチディスク４８に向かって押圧され、これによって両方の歯部５０，５２は互いに係合される。環状ディスクばね５６はその周囲の複数の箇所でクラッチ支持板５８および可動ディスク５４に鋲止めされており、このために可動ディスク５４とクラッチ支持板５８とは互いに回転不能に接続されている。クラッチ支持板５８に組み込まれたコイル６０を用いて可動ディスク５４は、環状ディスクばね５６の力に対してクラッチ支持板５８に電磁的に引き付けられ、これによって歯部５０，５２は係合解除され、かつクラッチディスク４８はねじスピンドル２２と一緒に自由に回転可能となる。要するに、クラッチ４８，５４，５８は無電流状態で閉じられている。このクラッチ４８，５４，５８は、電気モータ３０の電流供給装置に左右されない電流供給装置に接続されている。
それぞれ１２０度ずつ互いにずらされて、かつねじスピンドル２２に対して軸線平行にクラッチディスク４８および可動ディスク５４の半径方向外側でフローティングサドル１２に取り付けられた３つのガイドボルト５７は、クラッチ支持板５８のすべり軸受スリーブ５９を貫通してはめ込まれており、その結果、クラッチ支持板５８は回転を防止して、かつ軸方向で移動可能にフローティングサドル１２内に案内されている。このクラッチ支持板５８は玉軸受６２を介して、軸方向でねじスピンドル２２内にねじ込まれた皿付きピン６４において回転可能に支承されており、この皿付きピン６４の皿部６６はクラッチ支持板５８を軸方向で保持している。クラッチ支持板５８および可動ディスク５４は、ねじスピンドル２２が並進運動する場合にこのねじスピンドル２２と一緒に運動する。
回転防止装置４６はここではクラッチ部と称し、ブレーキと称してなく、これは回転防止装置４６をホイールブレーキ装置１０の他の部分と明確に区別するためである。クラッチ部（回転防止装置４６）は図示の実施例において形状接続的（形状により束縛可能）なクラッチ部として形成されており、このクラッチ部は該クラッチ部のコイル６０の通電によって連結解除される。クラッチ部の運転は他の形式で、たとえば機械式に行われてよい。
本発明によるホイールブレーキ装置１０の機能は、次に述べる通りである：このブレーキ装置１０を作動させるために、スピンドルナット２０が電気モータ３０によって作動回転方向に回転駆動され、これによってねじスピンドル２２が軸方向でブレーキディスク１６の方向に並進的に移動させられる。この場合に、無電流状態で連結されたクラッチ部４６がねじスピンドル２２の回転を防止する。ねじスピンドル２２はこのねじスピンドル２２に配置された摩擦ブレーキライニング１４をブレーキディスク１６一方の側に向けて押圧する。反動力によって第２の摩擦ブレーキライニング１４がフローティングサドル１２を介してそれ自体公知の形式でブレーキディスク１６の他方の側に押圧される。ブレーキディスク１６が制動され、この場合、制動力もしくは制動モーメントは電気モータ３０によって生ぜしめられた駆動モーメントに比例している。
ホイールブレーキ装置１０を解除するためまたは制動力を減少させるために、スピンドルナット２０は電気モータ３０によって逆の戻し回転方向に駆動され、これによってねじスピンドル２２はブレーキディスク１６から離れるように並進運動させられる。このねじスピンドル２２に配置された摩擦ブレーキライニング１４は、シールスリーブ４４を介してブレーキディスク１６から離される。摩擦ブレーキライニング１４の摩滅に左右されない一定のギャップが、ホイールブレーキ装置１０が作動しない場合に摩擦ブレーキライニング１４とブレーキディスク１６との間に存在する、つまり本発明によるホイールブレーキ装置１０のいわゆる通気遊びがコンスタントに保たれるようにねじスピンドル２２は戻される。
クラッチ部４６のコイル６０が通電されることによって、本発明によるホイールブレーキ装置１０のための制御電子装置の故障、ホイールブレーキ装置１０の電気モータ３０の故障またはこの電気モータ３０の電流供給装置の故障の場合にクラッチ部４６が解除される。これによってねじスピンドル２２は自由に回転可能である。ねじスピンドル２２は、ブレーキディスク１６に圧着された摩擦ブレーキライニング１４によって軸方向でブレーキディスク１６から離れるように押圧され、これによってねじスピンドル２２は、スピンドル伝動装置１８がセルフロッキング不能であるので、回転させられ、かつブレーキディスク１６から並進的に離れる。これによってホイールブレーキ装置１０は、ブレーキディスク１６への摩擦ブレーキライニング１４の圧着力がこの圧着力（反動力）でもってねじスピンドル２２をローラねじ伝動装置１８の内部摩擦に基づきもはや運動させ得ない程度に小さくなるまで解除される。摩擦ブレーキライニング１４は小さい残存力でブレーキディスク１６に接触する。つまりホイールブレーキ装置１０の許容可能な残存制動力がブレーキディスク１６に作用する。この残存制動力は極めて小さいので、ブレーキディスク１６はほとんど自由に回転可能であり、このようなホイールブレーキ装置１０を備えた自動車は、ホイールブレーキ装置１０を加熱することなく、走行させられ得る。
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