DE112018005504T5

DE112018005504T5 - Elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung

Info

Publication number: DE112018005504T5
Application number: DE112018005504.3T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Odaira
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2020-07-09
Also published as: WO2019073750A1; KR20190122758A; US20200217379A1; US11428284B2; CN110475699A; JP6735931B2; KR102281170B1; JPWO2019073750A1

Abstract

Eine elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung (1) hat Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismen (114, 115), welche die Rotationskraft eines Elektromotors (31) übertragen, einen Kugelumlaufspindelmechanismus (116), der die Rotationskraft der Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismen (114, 115) in einen Schubkraft umwandelt, einen durch den Kugelumlaufspindelmechanismus (116) angetriebenen Kolben (53) und einen Bremssattel (4), der den Kolben (53) beweglich trägt. Der Kugelumlaufspindelmechanismus (116) hat eine Basismutter (191), die relativ zum Bremssattel (4) nicht drehbar gelagert ist. Der Kugelumlaufspindelmechanismus (116) hat außerdem eine Schubstange (190), welche die Rotationskraft von den Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismen (114, 115) aufnimmt. Die Schubstange (190) ist relativ zur Basismutter (191) in axialer Richtung der Schubstange (190) beweglich. Folglich ist es möglich, die axiale Länge des Zylinderabschnitts des Bremssattelkörpers (30) zu reduzieren und somit eine Größenreduzierung zu erreichen. Dementsprechend ist es möglich, die Montierbarkeit der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung (1) an Fahrzeugen zu verbessern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung, die zum Bremsen von Fahrzeugen verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Patentliteratur 1 offenbart eine elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung, die u.a. folgendes umfasst: einen Kolben, der in der Lage ist, gegen die Rückseite eines Bremsbelags in einem Fahrzeug anzuschlagen; einen Motor; einen Kugelrampenmechanismus, der die Drehung des Motors auf den Kolben überträgt, nachdem die Drehung in eine geradlinige Bewegung umgewandelt wurde; einen Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus, der die Drehung des Motors auf den Kugelrampenmechanismus überträgt, nachdem die Geschwindigkeit der Drehung reduziert wurde; einen Schubkrafterfassungssensor, der eine Reaktionskraft auf die vom Kolben auf den Bremsbelag ausgeübten Schubkraft erfasst; einen Bremsbelagverschleißfolgemechanismus, der den Kolben entsprechend dem Verschleiß des Bremsbelags vorschiebt; und einen Bremslösemechanismus, der die Bremse löst, indem dieser den Kolben automatisch in eine Ausgangsposition zurückführt, wenn der Motor während des Bremsens ausfällt.
QUELLENANGABE
Patentliteratur
PTL 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2006-105170
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In der oben beschriebenen elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung gemäß Patentliteratur 1 sind der Kugelrampenmechanismus, der während des normalen Bremsens arbeitet, und der Bremsbelagverschleißfolgemechanismus, der arbeitet, wenn der Belag verschlissen ist, sowie der Schubkrafterfassungssensor, der eine Reaktionskraft auf die auf den Bremsbelag ausgeübte Schubkraft erfasst, entlang der axialen Richtung angeordnet; daher ist es wahrscheinlich, dass die elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung in axialer Richtung größer wird, was hinsichtlich der Montierbarkeit an Fahrzeugen ungünstig ist. Dementsprechend muss die elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung in ihrer Montierbarkeit verbessert werden.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Gegenstand der Erfindung ist es eine elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung bereitzustellen, die eingerichtet ist, eine Größenzunahme zu unterbinden und eine Montierbarkeit an Fahrzeugen zu verbessern.
Eine elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Übertragungsmechanismus, der die Rotationskraft eines Elektromotors überträgt, einen Schraubenmechanismus, der die Rotationskraft des Übertragungsmechanismus in eine Schubkraft wandelt; ein Druckelement, das durch den Schraubenmechanismus angetrieben ist; und einen Bremssattel, der das Druckelement bewegbar trägt. Der Schraubenmechanismus umfasst ein Mutterelement, das relativ zum Bremssattel nicht drehbar gelagert ist, und ein Wellenelement, das die Rotationskraft vom Übertragungsmechanismus empfängt. Das Wellenelement ist relativ zum Mutterelement in axialer Richtung des Wellenelements bewegbar.
Die elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist geeignet, eine Größenzunahme zu unterbinden und die Montierbarkeit an Fahrzeugen zu verbessern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung entsprechend der Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Ansicht der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung, bei der ein Deckelteil entfernt ist.
3 ist eine Schnittansicht der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung.
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Motorgetriebeeinheit und deren Peripherie in der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht durch das Innere eines Zylinders in der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung.
6 ist eine Draufsicht auf die elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung, bei der das Deckelteil und die Trägerplatte entfernt sind.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsform wird im Folgenden anhand der 1 bis 6 ausführlich erläutert.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, ist eine elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform mit einem Paar Bremsbelägen, d.h. einem inneren Bremsbelag 2 und einem äußeren Bremsbelag 3, die jeweils an axial gegenüberliegenden Seiten gegenüber einen an einem rotierenden Teil eines Fahrzeuges befestigten Scheibenrotor D angeordnet sind, sowie mit einem Bremssattel 4 vorgesehen. Die elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung 1 ist als eine Schwimmsattel-Bremseinrichtung ausgebildet. Es ist zu beachten, dass das Paar innere und äußere Bremsbeläge 2 und 3 und der Sattel 4 von einem Träger 5 getragen werden, der an einem nicht rotierenden Teil, z.B. einem Gelenk, des Fahrzeugs in der Weise befestigt ist, dass die Bremsbeläge 2 und 3 und der Sattel 4 in axialer Richtung des Scheibenrotors D beweglich sind.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst die Halterung 5 ein Paar Bolzenbefestigungsabschnitte 12, in die jeweils Gleitbolzen 10 eingesetzt sind, und innere und äußere Stützabschnitte 14 und 15, die integral mit dem Paar Bolzenbefestigungsabschnitte 12 verbunden sind und die inneren und äußeren Bremsbeläge 2 bzw. 3 unabhängig voneinander stützen. Das Paar Bolzenbefestigungsabschnitte 12 ist in Drehrichtung des Scheibenrotors D zueinander beabstandet und erstreckt sich entlang der axialen Richtung des Scheibenrotors D. Jeder Bolzenbefestigungsabschnitt 12 hat die Form eines Kreiszylinders mit Boden. In jeden Bolzenbefestigungsabschnitt 12 ist ein Gleitbolzen 10 eingesetzt. Die Öffnungsseite jedes Bolzenbefestigungsabschnittes 12 ist zur Innenseite und die Unterseite zur Außenseite gerichtet. Jeder Bolzenbefestigungsabschnitt 12 hat einen kreiszylindrischen Bolzenbohrungsvorsprung 16, der an einem inneren Ende ausgebildet ist. Bei den Bolzenbefestigungsabschnitten 12 ist der äußere Stützabschnitt 15 integral mit der Außenseite verbunden. Bei den Bolzenbefestigungsabschnitten 12 ist der innere Stützabschnitt 14 so damit verbunden, dass der innere Stützabschnitt 14 vom äußeren Stützabschnitt 15 in Richtung der axialen Richtung des Scheibenrotors D beabstandet ist.
Der innere Stützabschnitt 14 umfasst ein Paar innere Armabschnitte 20, die sich von den Bolzenbefestigungsabschnitten 12 jeweils im Wesentlichen senkrecht dazu erstrecken, und einen inneren Trägerabschnitt 21, der die Enden des Paars innerer Armabschnitte 20 miteinander verbindet. Der innere Bremsbelag 2 ist innerhalb des Paars innerer Armabschnitte 20 entlang der axialen Richtung des Scheibenrotors D beweglich gelagert. Der innere Trägerabschnitt 21 hat Durchgangsbohrungen 23, die an seinen gegenüberliegenden Enden in Drehrichtung des Scheibenrotors D ausgebildet sind, wobei sich die Durchgangsbohrungen 23 durch den inneren Trägerabschnitt 21 entlang der axialen Richtung des Scheibenrotors D erstrecken. Die Halterung 5 ist durch die Durchgangsbohrungen 23 im inneren Stützteil 14 (innerer Trägerabschnitt 21) an einem nicht rotierenden Teil des Fahrzeugs befestigt. Der äußere Stützabschnitt 15 umfasst ein Paar äußerer Armabschnitte 25, die sich jeweils von den Bolzenbefestigungsabschnitten 12 im Wesentlichen senkrecht dazu erstrecken, und einen äußeren Trägerabschnitt 26, der die Enden des Paares äußerer Armabschnitte 25 miteinander verbindet. Der äußere Bremsbelag 3 ist innerhalb der äußeren Armabschnitte 25 entlang der axialen Richtung des Scheibenrotors D beweglich gelagert.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, umfasst der Bremssattel 4 einen Bremssattelkörper 30, der ein Hauptbestandteil des Bremssattels 4 ist, und einen Elektromotor 31, der neben dem Bremssattelkörper 30 angeordnet ist. Der Bremssattelkörper 30 hat einen kreiszylindrischen Zylinderabschnitt 34, der mit dessen proximalen Endseite dem inneren Bremsbelag 2 an der Innenseite des Fahrzeugs gegenüberliegend so angeordnet ist, dass der Zylinderabschnitt 34 zum inneren Bremsbelag 2 hin offen ist. Der Bremssattelkörper 30 hat zudem Klauenabschnitte 35, die sich vom Zylinderabschnitt 34 in Richtung der Außenseite über den Scheibenrotor D erstrecken und an einer distalen Endseite des Bremssattelkörpers 30 angeordnet sind, die dem äußeren Bremsbelag 3 an der Außenseite des Fahrzeugs zugewandt ist. Zudem hat der Bremssattelkörper 30 ein Paar Bremssattelarmabschnitte 36, die sich vom Zylinderabschnitt 34 nach außen erstrecken. Der Zylinderabschnitt 34, die Klauenabschnitte 35 und die Bremssattelarmabschnitte 36 sind als eine integrierte Struktur ausgebildet. Das Paar Bremssattelarmabschnitte 36 hat Gleitbolzen 10, die jeweils durch Sicherungsmuttern 38 daran befestigt sind. Zwischen den Bremssattelarmabschnitten 36 des Bremssattelkörpers 30 und den Bolzenbefestigungsabschnitten 12 der Halterung 5 sind Bolzenmanschetten 40 aus Gummi vorgesehen. Die Bolzenmanschetten 40 haben dehnbare Faltenbalgabschnitte, die jeweils die Gleitbolzen 10 abdecken.
Vollständigkeitshalber ist zu beachten, dass die folgende Erklärung unter der Annahme erfolgt, dass eine Seite, die näher zu einem Deckelteil 100 liegt, die eine Endseite ist, und die Seite des Scheibenrotors D die andere Endseite.
Wie in den 3 bis 5 dargestellt, ist der Zylinderabschnitt 34 mit einer unteren Zylinderbohrung 50 ausgebildet, die einen Öffnungsabschnitt 43 mit großem Durchmesser hat, der an einem Ende näher zum inneren Bremsbelag 2 offen ist. Die Zylinderbohrung 50 ist an einem Ende, das dem näher am inneren Bremsbelag 2 liegenden Ende gegenüberliegt, durch eine Bodenwand 46 mit einer Einführungsbohrung 47 geschlossen. Die Zylinderbohrung 50 hat einen Öffnungsabschnitt 44 mit kleinem Durchmesser, der an einer Seite näher zur Bodenwand 46 ausgebildet ist. Der Öffnungsabschnitt 44 mit kleinem Durchmesser ist angrenzend an den Öffnungsabschnitt 43 mit großem Durchmesser vorgesehen und im Durchmesser kleiner als der Öffnungsabschnitt 43 mit großem Durchmesser.
Ein Kolben 53 ist eingerichtet, dass dieser auf den inneren Bremsbelag 2 drückt, und in Form einer mit einem Boden ausgebildeten Tasse geformt, die einen Bodenabschnitt 54 und einen kreiszylindrischen Abschnitt 55 umfasst. Der Kolben 53 entspricht dem Druckelement. Der kreiszylindrische Abschnitt 55 hat eine Vielzahl in Umfangsrichtung beabstandete drehungshemmende Aussparungen 58, die in einer inneren Umfangsfläche näher an dem einen Ende davon ausgebildet sind. Der kreiszylindrische Abschnitt 55 hat eine sich ringförmig erstreckende Ringnut 59, die in seiner inneren Umfangsfläche näher an dessen anderen Ende innerhalb eines axialen Bereichs, in dem die drehungshemmenden Aussparungen 58 ausgebildet sind, ausgebildet ist. In die Ringnut 59 ist ein ringförmiger Teller 245 eingesetzt. Der Bodenabschnitt 54 des Kolbens 53 hat einen Aufnahmeabschnitt 60, der an seiner Innenfläche so ausgebildet ist, dass dieser zu der einen Endseite hin vorsteht. Eine Stirnfläche des Aufnahmeabschnitts 60 ist zu einer konkaven Kugelfläche 61 geformt, an die eine konvexe Kugelfläche 284 anstößt, die an der anderen Stirnfläche eines Schiebeelements 280 (später beschrieben) vorgesehen ist.
Der Kolben 53 ist in der Zylinderbohrung 50 so angeordnet, dass der untere Abschnitt 54 dem inneren Bremsbelag 2 zugewandt ist. Der Kolben 53 hat eine Ausnehmung 64, die in der äußeren Umfangsseite der anderen Endfläche des Bodenabschnitts 54 vorgesehen ist und dem inneren Bremsbelag 2 zugewandt ist. Die Ausnehmung 64 ist mit einem Vorsprung (nicht abgebildet) in Eingriff, der auf der Rückseite des inneren Bremsbelags 2 ausgebildet ist. Der Eingriff verhindert, dass sich der Kolben 53 relativ zur Zylinderbohrung 50 und damit zum Bremssattelkörper 30 dreht. Die Zylinderbohrung 50 hat ein Dichtungselement 67, das auf der inneren Umfangsfläche an der anderen Endseite des Öffnungsabschnitts 43 mit großem Durchmesser angeordnet ist. Der Kolben 53 ist axial beweglich in den Öffnungsabschnitt 43 mit großem Durchmesser der Zylinderbohrung 50 eingepasst, im Zustand dass dieser mit dem Dichtungselement 67 in Kontakt ist. Eine Staubmanschette 68 ist zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens 53 an einer Seite, die näher am Bodenabschnitt 54 liegt, und der anderen stirnseitigen inneren Umfangsfläche des Öffnungsabschnitts 43 mit großem Durchmesser der Zylinderbohrung 50 angeordnet. Das Dichtungselement 67 und die Staubmanschette 68 verhindern das Eindringen von Fremdstoffen in die Zylinderbohrung 50.
Ein Getriebegehäuse 70 ist an der Bodenwand 46 des Zylinderabschnitts 34 des Bremssattelkörpers 30 angeordnet. Das Getriebegehäuse 70 nimmt eine Motorgetriebebaugruppe 73 und eine Steuerplatine 74 auf. Das Getriebegehäuse 70 umfasst einen Bodenwandabschnitt 76, der an der anderen Endseite, d.h. an der Seite näher an der Zylinderbohrung 50, angeordnet ist, und einen Seitenwandabschnitt 77, der sich integral vom äußeren Umfangsabschnitt des Bodenwandabschnitts 76 in Richtung der einen Endseite erstreckt. Der Bodenwandabschnitt 76 des Getriebegehäuses 70 hat eine Stützaussparung 78, welche die Bodenwand 46 des Zylinderabschnitts 34 (Zylinderbohrung 50) stützt. Die Bodenwand 46 des Zylinderabschnitts 34 (Zylinderbohrung 50) ist durch die Stützaussparung 78 über ein Dichtungselement 79 luftdicht abgestützt. Die Stützaussparung 78 hat einen Bodenwandabschnitt mit einem ersten Öffnungsabschnitt 81, durch den ein kreiszylindrischer Abschnitt 153 mit kleinem Durchmesser eines Trägers 145 einschließlich einer Schubstange 190 (später beschrieben) eingeführt ist. Der untere Wandabschnitt 76 des Getriebegehäuses 70 ist mit einem zweiten Öffnungsabschnitt 82 versehen, in den das Gehäuseteil des Elektromotors 31 eingeführt und befestigt ist.
Der Bodenwandabschnitt 76 des Getriebegehäuses 70 ist mit einem kreiszylindrischen Begrenzungsabschnitt 84 versehen, der im Wesentlichen aus der gleichen Position wie die Stützaussparung 78 zur einen Stirnseite hin vorsteht. Der kreiszylindrische Begrenzungsabschnitt 84 hat entlang seiner Umfangsrichtung diskontinuierliche Bereiche. Das Getriebegehäuse 70 hat Steckverbinder 91, die von dem Seitenwandabschnitt 77 in der Nähe des Elektromotors 31 getragen werden, wobei die Steckverbinder 91 elektrisch mit der Steuerplatine 74 verbunden sind. Das Getriebegehäuse 70 hat eine darin angeordnete Trägerplatte 94, um das Innere des Getriebegehäuses 70 in einen Raum zur Aufnahme der Motorgetriebebaugruppe 73 und einen Raum zur Aufnahme der Steuerplatine 74 zu unterteilen. Die Trägerplatte 94 trägt auch die Steuerplatine 74. Die Trägerplatte 94 ist am Getriebegehäuse 70 befestigt.
Die Motorgetriebebaugruppe 73 ist im Getriebegehäuse 70 an einer Position angeordnet, die näher an der anderen Endseite liegt als die Trägerplatte 94. Die Steuerplatine 74 ist an der einen Stirnseite der Trägerplatte 94 befestigt. Die Trägerplatte 94 hat einen Öffnungsabschnitt 96, der in einem Bereich ausgebildet ist, der einer rotierenden Welle 32 des Elektromotors 31 gegenüberliegt. Der Öffnungsabschnitt 96 nimmt ein ringförmiges Magnetelement 184 eines Drehwinkelerfassungsteils 119 (später beschrieben) auf. Die Trägerplatte 94 ist mit einem kreiszylindrischen Stützabschnitt 97 versehen, der zur anderen Endseite hin, d.h. zur Motorgetriebebaugruppe 73 hin, vorsteht, um ein Ende der später beschriebenen Schubstange 190 aufzunehmen. Die Trägerplatte 94 ist mit einem im Wesentlichen rechteckigen, parallelepipeden vorstehenden Abschnitt 98 versehen, der von einem äußeren Umfangsabschnitt nahe dem kreiszylindrischen Stützabschnitt 97 in Richtung der einen Endseite vorsteht. Das Getriebegehäuse 70 hat ein Deckelteil 100, das durch ein Dichtungselement 101 luftdicht an einer stirnseitigen Öffnung desselben so befestigt ist, dass dieses die Steuerplatine 74 abdeckt.
Die Steuerplatine 74 hat einen ausgeschnittenen Abschnitt 104 (siehe auch 2), der in einem Endabschnitt nahe dem kreiszylindrischen Stützabschnitt 97 der Trägerplatte 94 ausgebildet ist, um eine Beeinträchtigung der Schubstange 190 zu verhindern. Der ausgeschnittene Abschnitt 104 ist bogenförmig ausgespart. Der ausgeschnittene Abschnitt 104 ermöglicht es, den Bewegungsbereich der später beschriebenen Schubstange 190 von einem Bereich, in dem die Steuerplatine 74 angeordnet ist, d.h. von der Trägerplatte 94, zur einen Endseite hin zu erweitern. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform zwar der ausgeschnittene Abschnitt 104 zur Verhinderung von Beeinträchtigungen mit der Schubstange 190 im Endabschnitt der Steuerplatine 74 ausgebildet ist, dass aber anstelle des ausgeschnittenen Abschnitts 104 ein Loch oder ähnliches gebildet sein kann. Das Deckelteil 100 hat eine erste Durchgangsbohrung 106 an einer Stelle, die einem Ende der Schubstange 190 gegenüberliegt. Die erste Durchgangsbohrung 106 wird mit einer Kappe 109 durch ein Dichtungselement 110 luftdicht verschlossen. Das Deckelteil 100 hat eine im Wesentlichen rechteckige zweite Durchgangsbohrung 107, die an einer Stelle nahe der ersten Durchgangsbohrung 106 ausgebildet ist. In die zweite Durchgangsbohrung 107 ist der vorstehende Teil 98 der Trägerplatte 94 durch ein Dichtungselement 111 luftdicht eingesetzt.
Der Bremssattelkörper 30 umfasst einen Elektromotor 31, eine Kombination aus einem mehrstufigen Stirnradgetriebe-Untersetzungsmechanismus 114 und einem Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115, einen Kugelumlaufspindelmechanismus 116, einen Schubkraftsensor 117, einen Rückholmechanismus 118, einen Drehwinkelerfassungsteil 119 und ein Schubkrafthalteteil 120. Der mehrstufige Stirnrad-Untersetzungsmechanismus 114 und der Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 dienen als Motorgetriebebaugruppe 73, die ein Übertragungsmechanismus ist, der das Drehmoment vom Elektromotor 31 erhöht. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 116 nimmt die vom mehrstufigen Stirnradgetriebe-Untersetzungsmechanismus 114 und dem Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 übertragene Drehung auf und übt eine Schubkraft auf den Kolben 53 aus. Der Schubkraftsensor 117 ist ein Schubkrafterfassungsteil, das eine Reaktionskraft auf die vom Kolben 53 auf die inneren und äußeren Bremsbeläge 2 und 3 ausgeübte Schubkraft (Druckkraft) erfasst. Der Rückholmechanismus 118 speichert, wenn die Schubstange 190 den Kolben 53 antreibt, die Rotationskraft zur Drehung der Schubstange 190 des Kugelumlaufspindelmechanismus 116, um in Rückzugsrichtung bewegt zu werden. Das Drehwinkelerfassungsteil 119 erfasst einen Drehwinkel der Rotierende Welle 32 des Elektromotors 31. Das Schubkrafthalteteil 120 hält die auf die inneren und äußeren Bremsbeläge 2 und 3 ausgeübte Schubkraft vom Kolben 53 während des Bremsens aufrecht.
Der Elektromotor 31 ist im Wesentlichen parallel zum Zylinderabschnitt 34 angeordnet. Der Elektromotor 31 ist mit seinem Körperteil in den zweiten Öffnungsabschnitt 82 des Getriebegehäuses 70 eingesetzt und gesichert. Die rotierende Welle 32 des Elektromotors 31 ragt in das Getriebegehäuse 70. Hauptsächlich auf 4 bezogen hat der mehrstufige Stirnrad-Untersetzungsmechanismus 114 ein Ritzel 124, ein erstes Untersetzungsgetriebe 125 und ein zweites Untersetzungsgetriebe 126. Das erste Untersetzungsgetriebe 125 und das zweite Untersetzungsgetriebe 126 sind aus Metall oder einem Harz, z.B. einem faserverstärkten Harz, hergestellt. Das Ritzel 124 hat eine Bohrung 128, die in Form eines Zylinders geformt und in welche die rotierende Welle 32 des Elektromotors 31 eingepresst ist. Das Ritzel 124 hat außerdem ein Zahnrad 129, das am Außenumfang des Ritzels ausgebildet ist. Das erste Untersetzungsgetriebe 125 umfasst ein Rad 131 mit großem Durchmesser, das mit dem Zahnrad 129 des Ritzels 124 ineinandergreift, und ein Ritzel mit kleinem Durchmesser 132, das sich konzentrisch und axial vom Rad 131 zur einen Endseite hin erstreckt. Das erste Untersetzungsgetriebe 125 ist relativ zum Getriebegehäuse 70 drehbar gelagert.
Das Ritzel 132 des ersten Untersetzungsgetriebes 125 steht mit dem zweiten Untersetzungsgetriebe 126 in Eingriff. Das zweite Untersetzungsgetriebe 126 umfasst ein Rad 134 mit großem Durchmesser, das mit dem Ritzel 132 des ersten Untersetzungsgetriebes 125 in Eingriff steht, und ein zentrales Ritzel 135, das sich konzentrisch und axial vom Rad 134 zur anderen Endseite hin erstreckt. Das zentrale Ritzel 135 ist als Teil des später beschriebenen Planetengetriebe-Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus 115 ausgestaltet. Das Rad 134 und das zentrale Ritzel 135 des zweiten Untersetzungsgetriebes 126 sind an der einen Stirnseite durch einen ringförmigen Wandabschnitt 136 einstückig miteinander verbunden. Das zweite Untersetzungsgetriebe 126 hat in seiner radialen Mitte eine Bohrung 138. Die Bohrung 138 nimmt einen kreiszylindrischen Stützabschnitt 97 auf, der von der im Getriebegehäuse 70 angeordneten Trägerplatte 94 zur anderen Stirnseite hin vorsteht. Somit ist das zweite Untersetzungsgetriebe 126 relativ zum Getriebegehäuse 70 drehbar gelagert. Der ringförmige Wandabschnitt 136 des zweiten Untersetzungsgetriebes 126 ist mit einem ringförmigen Stopperabschnitt 140 ausgebildet, der in Richtung des Planetengetriebe-Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus 115 vorsteht.
Der Planetengetriebe-Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus 115 weist das zentrale Ritzel 135 des zweiten Untersetzungsgetriebes 126, eine Vielzahl (vier in dieser Ausführung) Planetenräder 143, ein Innenzahnrad 144 und einen Träger 145 auf. Jedes Planetenrad 143 hat ein Zahnrad 147, das mit dem zentralen Ritzel 135 des zweiten Untersetzungsgetriebes 126 ineinandergreift, und eine Bohrung 150, in die ein Stift 148 drehbar eingesetzt ist, der aus dem Träger 145 herausragt. Die Planetenräder 143 sind an der einen Stirnseite des Trägers 145 in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung angeordnet.
Der Träger 145 hat eine polygonale Bohrung 146, die so ausgebildet ist, dass diese sich axial im Wesentlichen durch die radiale Mitte des Trägers erstreckt. Die polygonale Bohrung 146 hat eine innere Umfangsfläche, die z.B. in einer sechseckigen Form ausgestaltet ist. Der Träger 145 besteht aus einem ringplattenförmigen Abschnitt 152 mit großem Durchmesser und einem kreiszylindrischen Abschnitt 153 mit kleinem Durchmesser, der konzentrisch von dem ringplattenförmigen Abschnitt 152 mit großem Durchmesser zur anderen Endseite hin vorsteht. Der kreiszylindrische Abschnitt 153 mit kleinem Durchmesser des Trägers 145 ist in den ersten Öffnungsabschnitt 81 des Getriebegehäuses 70 eingesetzt. Der ringplattenförmige Abschnitt 152 mit großem Durchmesser des Trägers 145 ist mit einem Außendurchmesser gebildet, der kleiner ist als der Außendurchmesser der Umlaufbahn der Planetenräder 143. Der ringplattenförmige Abschnitt 152 des Trägers 145 mit großem Durchmesser hat eine Vielzahl in Umfangsrichtung beabstandete Stiftbohrungen 155, die in einem äußeren Umfangsabschnitt davon in Übereinstimmung mit den Planetenrädern 143 ausgebildet sind.
Die Stifte 148 sind in den Stiftbohrungen 155 des Trägers 145 jeweils durch Presspassung befestigt. Jeder Stift 148 ist drehbar in die Bohrung 150 des zugehörigen Planetenrads 143 eingesetzt. Zudem sind die polygonale Bohrung 146 des Trägers 145 und ein polygonaler Stangenabschnitt 193 der Schubstange 190 des später beschriebenen Kugelgewindetriebes 116 miteinander verbunden, wodurch das Drehmoment zwischen dem Träger 145 und der Schubstange 190 übertragen werden kann.
Das Innenzahnrad 144 ist in dem Rad 134 des zweiten Untersetzungsgetriebes 126 angeordnet. Das Innenzahnrad 144 umfasst ein Innenzahnradteil 161, der mit dem Zahnrad 147 jedes Planetenrads 143 in Eingriff steht, ein ringförmiger Wandabschnitt 162, der sich radial und kontinuierlich von einem Ende des Innenzahnradteils 161 erstreckt, um die axiale Bewegung des Planetenrads 143 zu begrenzen, und ein kreiszylindrischen Wandabschnitt 163, der sich vom Innenzahnradteil 161 zur anderen Endseite hin erstreckt. Der kreiszylindrische Wandabschnitt 163 hat eine innere Umfangsfläche, die an die äußere Umfangsfläche des kreiszylindrischen Begrenzungsabschnitts 84 anstößt, der am Getriebegehäuse 70 vorgesehen ist, um die radiale Bewegung des Innenzahnrads 144 zu begrenzen. Das Innenzahnrad 144 ist relativ zum Zahnradgehäuse 70 nicht drehbar gelagert. Bezüglich des Innenzahnrads 144 liegt das andere Ende des kreiszylindrischen Wandabschnitts 163 an der Innenfläche des Zahnradgehäuses 70 an und eine Endfläche des ringförmigen Wandabschnitts 162 wird durch den ringförmigen Stopperabschnitt 140, der auf dem ringförmigen Wandabschnitt 136 des zweiten Untersetzungsgetriebes 126 vorgesehen ist, angedrückt. Somit ist das Innenzahnrad 144 durch das Zahnradgehäuse 70 abgestützt, so dass dessen axiale Bewegung eingeschränkt ist.
Eine ringförmige Platte 168 ist zwischen den anderen Stirnflächen der Planetenräder 143 und einer Stirnfläche des Trägers 145 angeordnet (ringplattenförmiger Abschnitt 152 mit großem Durchmesser). Die ringförmige Platte 168 ist zwischen einer Stirnfläche des Innenzahnradteils 161 und einer Stirnfläche des kreiszylindrischen Begrenzungsabschnitts 84 des Zahnradgehäuses 70 gehalten. Dadurch ist die axiale Bewegung der Planetenräder 143 eingeschränkt. Die ringförmige Platte 168 hat eine Vielzahl Stifte 148, die durch diese hindurchgeführt sind. Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform zwar der mehrstufige Stirnradgetriebe-Untersetzungsmechanismus 114 und der Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 als Untersetzungsmechanismus verwendet wird, der die Antriebskraft des Elektromotors 31 erhöht, aber nur der Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 als Untersetzungsmechanismus verwendet werden darf. Es ist auch möglich, den Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 mit einem Untersetzungsgetriebe gemäß anderer bekannter Techniken zu kombinieren, wie z.B. einem Zykloiden-Drehzahlreduktionsmechanismus, einem Wellen-Drehzahlreduktionsgetriebe usw.
Das Schubkrafthalteteil 120 ist an der einen Endseite des Ritzels 124 angeordnet. Die rotierende Welle 32 des Elektromotors 31 ragt aus dem Ritzel 124 auf der einen Stirnseite heraus. Das Schubkrafthalteteil 120 umfasst ein Sperrklinkenrad 170, das an einem Ende der rotierenden Welle 32 des Elektromotors 31 durch eine Presspassung befestigt ist, und ein Hebelelement 171 (siehe 6), das mit einem Zahnradabschnitt 174 des Sperrklinkenrads 170 in Eingriff steht. Das Sperrklinkenrad 170 ist in Form eines Kreiszylinders ausgebildet. Das Sperrklinkenrad 170 umfasst einen Zahnradkörperabschnitt 175 mit einer ersten Bohrung 173 sowie mit einem Zahnradabschnitt 174, der auf einer äußeren Umfangsfläche davon ausgebildet ist, und einen kreiszylindrischen Stützabschnitt 178, der integral von dem Zahnradkörperabschnitt 175 in Richtung der einen Endseite vorsteht und eine zweite Bohrung 177 aufweist. Ein Ende der rotierenden Welle 32 des Elektromotors 31 ist in der ersten Bohrung 173 des Zahnradkörperabschnitts 175 durch eine Presspassung befestigt. Unter Bezugnahme auf 6 ist das Hebelelement 171 durch einen Magnetaktuator 181 hin- und herbewegbar, um mit dem Zahnradabschnitt 174 des Sperrklinkenrades 170 (Zahnradkörperabschnitt 175) in oder außer Eingriff zu kommen. Der Magnetaktuator 181 ist elektrisch mit der Steuerplatine 74 verbunden.
Das Drehwinkelerfassungsteil 119, das sich hauptsächlich auf die 3 und 4 bezieht, ist an der einen Endseite des Sperrklinkenrades 170 angeordnet. Das Drehwinkelerfassungsteil 119 erfasst einen Drehwinkel der Rotierende Welle 32 des Elektromotors 31 und umfasst ein Magnetelement 184 und einen Magnetismus-erfassenden IC-Chip 185. Das Sperrklinkenrad 170 hat eine Stützstange 187, die in der zweiten Bohrung 177 des kreiszylindrischen Stützabschnitts 178 eingepresst ist. Die von einer Endfläche des kreiszylindrischen Stützabschnitts 178 in Richtung der einen Endseite vorstehende Stützstange 187 trägt ein ringförmiges Magnetelement 184, das in einem schalenförmigen Trägerelement 188 angeordnet ist. Das Magnetelement 184 einschließlich des Stützelements 188 ist im Öffnungsabschnitt 96 der Trägerplatte 94 angeordnet. Der Magnetismus-erfassende IC-Chip 185 ist so angeordnet, dass dieser der einen Endseite des Magnetelements 184 zugewandt ist. Der Magnetismus-erfassende IC-Chip 185 erkennt eine Änderung eines vom Magnetelement 184 erzeugten Magnetfeldes. Der Magnetismus-erfassende IC-Chip 185 ist an der anderen Endfläche der Steuerplatine 74 befestigt. Die Änderung des magnetischen Flusses vom rotierenden Magnetelement 184 wird vom Magnetismus-erfassenden IC-Chip 185 erfasst, wodurch der Drehwinkel der rotierenden Welle 32 des Elektromotors 31 rechnerisch von der Steuerplatine 74 erfasst wird.
Der Kugelumlaufspindelmechanismus 116, der sich hauptsächlich auf die 3 und 5 bezieht, wandelt die Drehbewegung des mehrstufigen Stirnradgetriebe-Untersetzungsmechanismus 114 und des Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115, d.h. die Drehbewegung des Elektromotors 31, in eine geradlinige Bewegung um (im Folgenden der Einfachheit halber „lineare Bewegung“ genannt) und übt eine Schubkraft auf den Kolben 53 aus. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 116 besteht aus einer Schubstange 190 als Wellenelement, auf das die Drehbewegung vom mehrstufigen Stirnradgetriebe-Untersetzungsmechanismus 114 und dem Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 übertragen wird, und einer Basismutter 191 als Mutterelement, die mit der äußeren Umfangsfläche der Schubstange 190 in Gewindeeingriff steht.
Die Schubstange 190 umfasst einen polygonalen Stangenabschnitt 193, der in einem Bereich von der in der Bodenwand 46 des Zylinderabschnitts 34 vorgesehenen Einführungsbohrung 47 bis im Wesentlichen zum gesamten axialen Bereich im kreiszylindrischen Stützabschnitt 97 der Trägerplatte 94 ausgebildet ist. Die Schubstange 190 umfasst zudem einen Stangenabschnitt 194 mit großem Durchmesser, der sich integral vom anderen Ende des polygonalen Stangenabschnitts 193 zur anderen Endseite hin erstreckt, und einen Stangenabschnitt 195 mit mittlerem Durchmesser, der sich integral vom anderen Ende des Stangenabschnitts 194 mit großem Durchmesser zur anderen Endseite hin erstreckt. Zudem umfasst die Schubstange 190 einen Stangenabschnitt mit kleinem Durchmesser 196, der sich einstückig vom anderen Ende des Stangenabschnitts mit mittlerem Durchmesser 195 zur anderen Endseite hin erstreckt.
Der polygonale Stangenabschnitt 193 ist so ausgebildet, dass dieser einen kleineren Durchmesser als der Stangenabschnitt 194 mit großem Durchmesser aufweist. Der polygonale Stangenabschnitt 193 hat eine äußere Umfangsfläche, die zu einer polygonalen Form, z.B. einer hexagonalen Form, ausgebildet ist. Der polygonale Stangenabschnitt 193 ist in die polygonale Bohrung 146 des Trägers 145 des Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 eingepasst. Der Stangenabschnitt 194 mit großem Durchmesser hat eine schraubenförmige Nut 199, die in einer äußeren Umfangsfläche entlang der radialen Mittellinie ausgebildet ist. Der Stangenabschnitt 194 mit großem Durchmesser ist in einem Bereich von der Bodenwand 46 des Zylinderabschnitts 34 bis zur anderen Endfläche der später beschriebenen Basismutter 191 ausgebildet. Der Stangenabschnitt 195 mit mittlerem Durchmesser hat eine sich axial erstreckende Keilnut (nicht abgebildet), die in einer äußeren Umfangsfläche davon ausgebildet ist. Der Stangenabschnitt 195 mit mittlerem Durchmesser ist so eingesetzt, dass dieser sich von einer Einsetzbohrung 233 eines ersten Kupplungselements 225 (später beschrieben) durch ein zweites Kupplungselement 226 bis zu einer ersten Einsetzbohrung 251 eines dritten Kupplungselements 228 erstreckt. Der Stangenabschnitt 196 mit kleinem Durchmesser ist in eine zweite Einsteckbohrung 252 des später beschriebenen dritten Kupplungselements 228 eingeführt. Eine ringförmige Stufenfläche 198 ist zwischen dem Stangenabschnitt 194 mit großem Durchmesser und dem Stangenabschnitt 195 mit mittlerem Durchmesser ausgebildet.
Die Basismutter 191 ist radial außerhalb des Stangenabschnitts 194 mit großem Durchmesser der Schubstange 190 angeordnet. Die Basismutter 191 ist in Form eines Kreiszylinders ausgebildet. Die Basismutter 191 hat eine schraubenförmige Nut 201, die in ihrer inneren Umfangsfläche entlang der radialen Mittellinie ausgebildet ist. Die Basismutter 191 hat eine axial verlaufende Keilnut (nicht abgebildet), die in einer äußeren Umfangsfläche davon ausgebildet ist. Eine Vielzahl Kugeln 203 sind zwischen der schraubenförmigen Nut 199 der Schubstange 190 und der schraubenförmigen Nut 201 der Basismutter 191 angeordnet. Ein kreiszylindrischer Schubkraftsensor 117 ist zwischen einer Stirnfläche der Basismutter 191 und der Bodenwand 46 der Zylinderbohrung 50 so angeordnet, dass dieser an der einen Stirnfläche der Basismutter 191 und der Bodenwand 46 anliegt. Der Schubkraftsensor 117 weist eine kreiszylindrische Kraftmesszelle auf. Der Schubkraftsensor 117 erfasst eine Reaktionskraft auf die vom Kolben 53 auf die inneren und äußeren Bremsbeläge 2 und 3 ausgeübte Schubkraft. Die eine stirnseitige Außenumfangsfläche des Schubkraftsensors 117 liegt an der Innenumfangsfläche des Öffnungsabschnitts 44 mit kleinem Durchmesser der Zylinderbohrung 50 an.
Ein Stopperelement 205 ist zwischen der Basismutter 191 und dem Hauptteil des Schubkraftsensors 117 (Hauptteil des Schubkraftsensors 117, der nicht der eine stirnseitige Abschnitt ist) einerseits und der Innenwandfläche des Öffnungsabschnitts 43 mit großem Durchmesser der Zylinderbohrung 50 andererseits angeordnet. Das Stopperelement 205 ist als Ganzes in Form eines Kreiszylinders mit Boden ausgebildet. Das Stopperelement 205 umfasst folgendes: einen dünnwandigen Abschnitt 208 mit großem Durchmesser, der sich an der einen Endseite befindet; einen dickwandigen Abschnitt 209 mit großem Durchmesser, der sich einstückig vom anderen Ende des dünnwandigen Abschnitts 208 mit großem Durchmesser zur anderen Endseite hin erstreckt; einen dünnwandigen Abschnitt 210 mit kleinem Durchmesser, der sich einstückig vom anderen Ende des dickwandigen Abschnitts 209 mit großem Durchmesser zur anderen Endseite hin erstreckt; und einen Bodenwandabschnitt 211, der vom anderen Ende des dünnwandigen Abschnitts 210 mit kleinem Durchmesser nach innen vorsteht und eine Einführungsbohrung 212 in der radialen Mitte aufweist.
Der dünnwandige Abschnitt 208 mit großem Durchmesser stößt an dessen Außenumfangsfläche gegen die Innenumfangsfläche des Öffnungsabschnitts 43 mit großem Durchmesser der Zylinderbohrung 50 und an seiner Innenumfangsfläche gegen die Außenumfangsfläche des Schubkraftsensors 117. Der dickwandige Abschnitt 209 mit großem Durchmesser hat eine sich axial erstreckende Keilnut (nicht abgebildet), die in einer inneren Umfangsfläche davon ausgebildet ist. Der dickwandige Abschnitt 209 mit großem Durchmesser stößt an seiner Außenumfangsfläche gegen die Innenumfangsfläche des Öffnungsabschnitts 43 mit großem Durchmesser der Zylinderbohrung 50 und an seiner Innenumfangsfläche gegen die Außenumfangsfläche der Basismutter 191. Der dickwandige Abschnitt 209 mit großem Durchmesser hat eine Eingriffsvertiefung (nicht abgebildet), die in der äußeren Umfangsfläche seines anderen Endes ausgebildet ist. Der dünnwandige Abschnitt 210 mit kleinem Durchmesser stößt an dessen Innenumfangsfläche gegen die Außenumfangsfläche der Basismutter 191 und hat dessen andere Endseite im Kolben 53 angeordnet. Das Stopperelement 205 hat einen ersten Kupplungsabschnitt 239 mit kleinem Durchmesser des später beschriebenen ersten Kupplungselements 225, der in die in seinem Bodenwandabschnitt 211 vorgesehene Einführungsbohrung 212 eingesetzt ist.
Das Stopperelement 205 ist relativ zum Zylinderabschnitt 34 nicht drehbar gelagert und an einer Bewegung zur anderen Endseite hin gehindert, indem das distale Ende einer drehungshemmenden Welle (nicht abgebildet) in der Eingriffsaussparung (nicht abgebildet) angeordnet ist, die in dem dickwandigen Abschnitt 209 mit großem Durchmesser vorgesehen ist, wobei die drehungshemmende Welle durch den Umfangswandabschnitt des Zylinderabschnitts 34 von der radial äußeren Seite her eingeführt ist. Ein längliches erstes Keilelement (nicht abgebildet) ist zwischen der Keilnut (nicht abgebildet), die in der inneren Umfangsfläche des dickwandigen Abschnitts 209 mit großem Durchmesser des Stopperelements 205 vorgesehen ist, und der Keilnut (nicht abgebildet), die in der äußeren Umfangsfläche der Basismutter 191 vorgesehen ist, angeordnet. Das erste Keilelement verhindert die relative Drehung zwischen dem Stopperelement 205 und der Basismutter 191. Zwei übereinanderliegende erste Wellenscheiben 220 sind zwischen der anderen Endfläche der Basismutter 191 und dem unteren Wandabschnitt 211 des Stopperelements 205 angeordnet. Die ersten Wellenscheiben 220 treiben die Basismutter 191 in Richtung der einen Endseite (in Richtung des Schubkraftsensors 117) relativ zum Stopperelement 205.
Der Rückholmechanismus 118, der mitunter als „Fail-Open-Mechanismus“ bezeichnet wird, gibt die auf den Scheibenrotor D von den inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 ausgeübte Bremskraft frei, wenn während des Bremsens ein Fehler im Elektromotor 31, in der Steuerplatine 74 usw. auftritt. Das heißt, der Rückholmechanismus 118 speichert, wenn die Schubstange 190 den Kolben 53 antreibt, die Rotationskraft zur Bewegung des Kolbens 53 in Rückzugsrichtung. Wenn die Reaktionskraft auf die Schubkraft größer als eine eingestellte Reaktionskraft ist, speichert der Rückholmechanismus 118 die Rotationskraft zur Drehung der Schubstange 190, um diese in Rückzugsrichtung zu bewegen. Der Rückholmechanismus 118 umfasst ein erstes Kupplungselement 225, ein zweites Kupplungselement 226, eine Rückstellfeder 227, ein drittes Kupplungselement 228 und einen Federhalter 229.
Das erste Kupplungselement 225 hat die Form eines Kreiszylinders mit einer Einführungsbohrung 233, in die der Stangenabschnitt 195 mit mittlerem Durchmesser eingeführt ist. Das erste Kupplungselement 225 hat eine sich axial erstreckende Keilnut (nicht abgebildet), die in der inneren Umfangsfläche der Einsetzbohrung 233 ausgebildet ist. Ein längliches zweites Keilelement (nicht abgebildet) ist zwischen der in der äußeren Umfangsfläche des Stangenabschnitts 195 mit mittlerem Durchmesser vorgesehenen Keilnut (nicht abgebildet) und der in der inneren Umfangsfläche der Einführungsbohrung 233 des ersten Kupplungselements 225 vorgesehenen Keilnut (nicht abgebildet) angeordnet. Das zweite Keilelement verhindert die relative Drehung zwischen dem ersten Kupplungselement 225 und der Schubstange 190. Das erste Kupplungselement 225 umfasst einen ersten Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 239, der an der einen Endseite angeordnet ist, und einen ersten Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 240, der einstückig so ausgeformt ist, dass dieser sich vom anderen Ende des ersten Kupplungsabschnitts mit kleinem Durchmesser 239 zur anderen Endseite hin erstreckt.
Die ringförmige Stufenfläche 198 zwischen dem Stangenabschnitt mit großem Durchmesser 194 und dem Stangenabschnitt mit mittlerem Durchmesser 195 der Schubstange 190 kann an einer Endfläche des ersten Kupplungsabschnitts mit kleinem Durchmesser 239 des ersten Kupplungsteils 225 anliegen. Der erste Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 240 weist ein Kupplungsreibungsmaterial (Belag) auf, das auf einer ringförmigen Oberfläche 243 davon vorgesehen ist, welche die andere Endfläche des ersten Kupplungsabschnitts mit großem Durchmesser 240 ist. Eine ringförmige Platte 245 ist um den ersten Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 239 an einer Position angeordnet, die näher an der anderen Endseite liegt als der untere Wandabschnitt 211 des Stoppelelements 205. Der äußere Umfangsabschnitt der ringförmigen Platte 245 ist in die Ringnut 59 in der inneren Umfangsfläche des Kolbens 53 eingelegt.
Es ist zu beachten, dass der Außendurchmesser der ringförmigen Platte 245 verringert ist, wenn diese in den Kolben 53 eingebaut ist, und wenn die ringförmige Platte 245 die Ringnut 59 erreicht, sich dessen Außendurchmesser vergrößert und der äußere Umfangsabschnitt der ringförmigen Platte 245 in die Ringnut 59 eingreift. Die ringförmige Platte 245 hat eine Einsetzbohrung 246, durch die der erste Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 239 des ersten Kupplungselements 225 eingeführt wird. Die Einsteckbohrung 246 ist im Durchmesser größer als die Einsteckbohrung 212, die im unteren Wandabschnitt 211 des Stopperelements 205 vorgesehen ist. Eine ringförmige Platte 248 ist an der anderen Endseite der ringförmigen Platte 245 in anliegendem Kontakt mit dieser angeordnet. Die ringförmige Platte 248 hat eine Einsetzbohrung 249, durch die der erste Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 239 des ersten Kupplungselements 225 eingeführt ist. Die ringförmige Platte 248 hat einen kleineren Außendurchmesser als die ringförmige Platte 245 und ist im Inneren des Kolbens 53 angeordnet. Eine zweite Wellenscheibe 250 ist an der anderen Endseite der ringförmigen Platte 248 in anliegendem Kontakt mit dieser angeordnet. Das dritte Kupplungselement 228 ist an der anderen Endseite des ersten Kupplungselements 225 angeordnet, wobei das zweite Kupplungselement 226 dazwischen angeordnet ist. Im Folgenden wird zunächst das dritte Kupplungselement 228 erläutert.
Das dritte Kupplungselement 228 hat die Form eines Kreiszylinders mit einer ersten Einführungsbohrung 251, die den Stangenabschnitt mit mittlerem Durchmesser 195 und den Stangenabschnitt mit kleinem Durchmesser 196 der Schubstange 190 aufnimmt, und zudem mit einer zweiten Einführungsbohrung 252, die an der anderen Endseite der ersten Einführungsbohrung 251 angeordnet ist, um den Stangenabschnitt mit kleinem Durchmesser 196 aufzunehmen. Die erste Einführungsbohrung 251 des dritten Kupplungselements 228 und die Einführungsbohrung 233 des ersten Kupplungselements 225 haben den gleichen Innendurchmesser. Die erste Einsatzbohrung 251 hat eine axial verlaufende Keilnut (nicht abgebildet), die in dessen innerer Umfangsfläche ausgebildet ist. Ein längliches zweites Keilelement (nicht dargestellt) ist zwischen der Keilnut (nicht dargestellt), die in der äußeren Umfangsfläche des Stangenabschnitts 195 mit mittlerem Durchmesser der Schubstange 190 vorgesehen ist, und der Keilnut (nicht dargestellt), die in der inneren Umfangsfläche der ersten Einführungsbohrung 251 des dritten Kupplungselements 228 vorgesehen ist, angeordnet, wobei das zweite Keilelement dem ersten und dritten Kupplungselement 225 und 228 gemeinsam ist. Das zweite Keilelement verhindert die relative Drehung zwischen dem ersten und dritten Kupplungselement 225 und 228 einerseits und der Schubstange 190 andererseits.
Das dritte Kupplungselement 228 umfasst einen dritten Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 257, der sich an der einen Endseite befindet, und einen dritten Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 258, der einstückig vom anderen Ende des dritten Kupplungsabschnitts mit kleinem Durchmesser 257 zur anderen Endseite hin vorsteht. Der dritte Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 257 weist ein Kupplungsreibungsmaterial (Belag) auf, das auf einer ringförmigen Oberfläche 260 davon vorgesehen ist, die eine Endfläche des dritten Kupplungsabschnitts mit kleinem Durchmesser 257 ist. Der dritte Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 257 des dritten Kupplungselements 228 und der erste Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 240 des ersten Kupplungselements 225 stimmen im Wesentlichen überein. Der dritte Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 258 hat eine kreisförmige Ausnehmung 262, die im Wesentlichen in der radialen Mitte der anderen Endfläche davon ausgebildet ist. Die andere Endfläche des dritten Kupplungsabschnitts mit großem Durchmesser 258 hat eine ringförmige Nut 264, die um die kreisförmige Ausnehmung 262 herum ausgebildet ist, wobei die ringförmige Nut 264 eine Bodenfläche mit bogenförmigem Querschnitt aufweist.
Der Stangenabschnitt mit kleinem Durchmesser 196 der Schubstange 190 hat einen C-förmigen Sicherungsring 266, der an dessen distalen Ende angebracht ist, nachdem der Stangenabschnitt mit kleinem Durchmesser 196 durch die zweite Einführungsbohrung 252 des dritten Kupplungselements 228 eingeführt wurde. Das zweite Kupplungselement 226 ist im Bereich zwischen dem ersten Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 240 des ersten Kupplungselements 225 und dem dritten Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 257 des dritten Kupplungselements 228 bis zur radialen Außenseite des dritten Kupplungselements 228 angeordnet.
Das zweite Kupplungselement 226 umfasst einen scheibenförmigen Kupplungsabschnitt 268, einen Schürzenabschnitt 269, der sich einstückig vom äußeren Umfang des scheibenförmigen Kupplungsabschnitts 268 zur anderen Endseite hin erstreckt, und einen Flanschabschnitt 270, der sich vom anderen Ende des Schürzenabschnitts 269 radial nach außen erstreckt. Der scheibenförmige Kupplungsabschnitt 268, der Schürzenabschnitt 269 und der Flanschabschnitt 270 sind so ausgestaltet, dass diese die gleiche dünne Wandstärke aufweisen. Der scheibenförmige Kupplungsabschnitt 268 hat eine Einführungsbohrung 272, die in dessen radialer Mitte ausgebildet ist, um den Stangenabschnitt 195 mit mittlerem Durchmesser der Schubstange 190 aufzunehmen. Der scheibenförmige Kupplungsabschnitt 268 ist zwischen dem ersten Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 240 des ersten Kupplungselements 225 und dem dritten Kupplungsabschnitt mit kleinem Durchmesser 257 des dritten Kupplungselements 228 angeordnet. Der scheibenförmige Kupplungsabschnitt 268 weist an dessen beiden Oberflächen Kupplungsreibungsmaterialien auf.
Der Schürzenabschnitt 269 umfasst einen Schürzenabschnitt mit kleinem Durchmesser 274, der sich entlang der äußeren Umfangsfläche des dritten Kupplungsabschnitts mit kleinem Durchmesser 257 des dritten Kupplungselements 228 erstreckt, und einen Schürzenabschnitt mit großem Durchmesser 275, der sich entlang der äußeren Umfangsfläche des dritten Kupplungsabschnitts mit großem Durchmesser 258 des dritten Kupplungselements 228 erstreckt. Der Schürzenabschnitt mit kleinem Durchmesser 274 und der Schürzenabschnitt mit großem Durchmesser 275 sind durch einen ringförmigen Wandabschnitt 276 einstückig miteinander verbunden. Der Flanschabschnitt 270 des zweiten Kupplungselements 226 ist mit dem anderen Ende der Rückstellfeder 227 verbunden. Ein Ende der Rückstellfeder 227 ist so gebogen, dass dieses zurückgefaltet ist und der gebogene Abschnitt der Rückstellfeder 227 in eine Eingriffsnut (nicht abgebildet) eingreift, die in einem Flanschabschnitt 297 des später beschriebenen Federhalters 229 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist die Rückstellfeder 227 mit dem Federhalter 229 verbunden.
Die Rückstellfeder 227 umfasst eine Schraubenfeder. Die Rückstellfeder 227 kann die Rotationskraft zum Drehen der Schubstange 190 in Rückzugsrichtung speichern. Die Rückstellfeder 227 ist radial außerhalb des Schürzenabschnitts 269 des dritten Kupplungselements 228 angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Rückstellfeder 227 zuvor mit einem vorgegebenen Soll-Drehmoment in Drehrichtung beaufschlagt wird. Ein Druckelement 280 ist so angeordnet, dass dieses dem dritten Kupplungselement mit großem Durchmesser 258 des dritten Kupplungselements 228 gegenüberliegt. Das Druckelement 280 ist in Form eines Kreiszylinders ausgebildet. Das Druckelement 280 weist eine sich axial erstreckende Durchgangsbohrung 281 mit einem Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der kreisförmigen Ausnehmung 262 entspricht, die im Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 258 des dritten Kupplungselements 228 vorgesehen ist. Die andere Endfläche des Druckelements 280 ist zu einer konvexen Kugelfläche 284 ausgestaltet. Eine Stirnfläche des Druckelements 280 hat eine Ringnut 285, die um die Durchgangsbohrung 281 herum ausgebildet ist, wobei die Ringnut 285 eine Bodenfläche mit bogenförmigem Querschnitt aufweist.
Ein Drucklager 288 ist zwischen der Ringnut 264, die im Kupplungsabschnitt mit großem Durchmesser 258 des dritten Kupplungselements 228 vorgesehen ist, und der Ringnut 285, die im Druckelement 280 vorgesehen ist, angeordnet. Das Drucklager 288 umfasst einen Halter 292 mit einer Vielzahl von in einem plattenförmigen Abschnitt, der sich in Form eines Ringes erstreckt, in Umfangsrichtung beabstandeten Stützlöchern und Kugeln 293, die jeweils rotierbar in den Stützlöchern des Halters 292 gehalten sind. Der Federhalter 229 ist radial außerhalb des scheibenförmigen Kupplungsabschnitts 268 des zweiten Kupplungselements 226 und des Schürzenabschnitts mit kleinem Durchmesser 274 des Schürzenabschnitts 269 des zweiten Kupplungselements 226 angeordnet.
Der Federhalter 229 umfasst einen Schürzenabschnitt 296, der so ausgeformt ist, dass dieser den Umfang des Schürzenabschnitts mit kleinem Durchmesser 274 des zweiten Kupplungselements 226 umgibt, und einen Flanschabschnitt 297, der sich von einem Ende des Schürzenabschnitts 296 radial nach außen erstreckt. Der Schürzenabschnitt 296 und der Flanschabschnitt 297 sind so ausgeformt, dass diese die gleiche dünne Wandstärke aufweisen. Die andere Endfläche des Schürzenabschnitts 296 ist so angeordnet, dass dieser an den ringförmigen Wandabschnitt 276 des zweiten Kupplungselements 226 anstoßen kann. Der Flanschabschnitt 297 befindet sich radial außerhalb des scheibenförmigen Kupplungsabschnitts 268 des zweiten Kupplungselements 226. Der Flanschabschnitt 297 hat eine Eingriffsnut (nicht abgebildet), die in seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet ist, wobei die Eingriffsnut mit dem gebogenen Abschnitt an dem einen Ende der Rückstellfeder 227 in Eingriff gebracht werden kann. Der Flanschabschnitt 297 hat einen auf seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Stopperabschnitt (nicht abgebildet), wobei der Stopperabschnitt von einem Umfangsteil des Flanschabschnitts 297 zu der einen Endseite hin vorsteht. Der Federhalter 229 ist relativ zum Kolben 53 nicht drehbar gelagert, indem der Stopperabschnitt in eine drehungshemmende Ausnehmung 58 eingreift, die in der inneren Umfangsfläche des Kolbens 53 vorgesehen ist. Eine zweite Wellenscheibe 250 ist zwischen dem Flanschabschnitt 297 des Federhalters 229 und der ringförmigen Platte 248 angeordnet. Die zweite Wellenscheibe 250 drückt die ringförmige Platte 248 und die ringförmige Platte 245 in Richtung der einen Endseite relativ zum Flanschabschnitt 297 des Federhalters 229.
Der Antrieb des Elektromotors 31 wird durch einen Befehl von der Steuerplatine 74 gesteuert. Die Steuerplatine 74 ist an der einen Stirnseite der Trägerplatte 94 befestigt, die das Innere des Getriebegehäuses 70 in zwei Räume unterteilt, wie oben erklärt wurde. Die Steuerplatine 74 ist elektrisch mit dem Magnetismus-detektierenden IC-Chip 185 des Drehwinkelerfassungsteils 119 verbunden. Die Steuerplatine 74 ist elektrisch mit dem Schubkraftsensor 117 verbunden. Zudem ist die Steuerplatine 74 elektrisch mit verschiedenen Erfassungssensoren verbunden, wie z.B. mit Sensoren, die die Anforderungen des Fahrers erfassen, z.B. einem an einem Bremspedal befestigten Hubsensor (nicht abgebildet), und mit Sensoren, die verschiedene Situationen erfassen, in denen ein Bremsen ohne die Anforderung des Fahrers erforderlich ist. Die Steuerplatine 74 ist elektrisch mit einem Parkschalter (nicht abgebildet) verbunden, der betätigt wird, um die Aktivierung oder das Lösen der Feststellbremse anzuweisen, was ein Beispiel für die Bedienung zur Aufrechterhaltung des Haltezustands des Fahrzeugs ist. Die Steuerplatine 74 ist elektrisch mit einem Magnetaktuator 181 zur Betätigung des Hebelelements 171 des Schubkrafthalteteils 120 verbunden.
Beim Bremsen während der normalen Fahrt steuert die Steuerplatine 74 den Antrieb des Elektromotors 31 auf der Grundlage von Erfassungssignalen, wie z.B. Erfassungssignale von Erfassungssensoren, die den Anforderungen des Fahrers entsprechen, und von verschiedenen Erfassungssensoren, die verschiedene Situationen erfassen, die ein Bremsen erfordern, ein Erfassungssignal vom Magnetismus-erfassenden IC-Chip 185 des Drehwinkelerfassungsteils 119 und ein Erfassungssignal vom Schubkraftsensor 117. Zudem steuert die Steuerplatine 74 den Antrieb des Hebelelements 171 des Schubkrafthalteteils 120, während diese den Antrieb des Magnetaktuators 181 auf der Grundlage eines Betätigungssignals vom Parkschalter steuert.
Nachfolgend werden die Vorgänge des Bremsens und des Lösens der Bremsen während des normalen Betriebs erläutert, die von der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform durchgeführt werden.
Beim Bremsen im Normalbetrieb wird der Elektromotor 31 durch einen Befehl von der Steuerplatine 74 angetrieben und die Drehung in Vorwärtsrichtung, d.h. die Bremsrichtung, wird über den mehrstufigen Stirnradgetriebe-Untersetzungsmechanismus 114 auf das zentrale Ritzel 135 des Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 übertragen. Die Drehung des zentralen Ritzels 135 des Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 bewirkt, dass sich jedes Planetenrad 143 um die Drehachse des zentralen Ritzels 135 dreht, während es sich um seine eigene Drehachse dreht, wodurch sich der Träger 145 drehen kann. Mit anderen Worten, die Drehung vom Elektromotor 31 wird auf den Träger 145 übertragen, nachdem die Drehgeschwindigkeit reduziert und die Rotationskraft bei einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis erhöht wurde, indem diese durch den mehrstufigen Stirnradgetriebe-Untersetzungsmechanismus 114 und den Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 geleitet wird. Dann wird die Rotation vom Träger 145 auf die Schubstange 190 des Kugelumlaufspindelmechanismus 116 übertragen.
Wenn sich dann die Schubstange 190 bei der Drehung des Trägers 145 zu drehen beginnt, weil die Basismutter 191 relativ zum Kolben 53 nicht drehbar gelagert ist, rollen die Kugeln 203 zwischen der Schrägnut 199 der Schubstange 190 und der Schrägnut 201 der Basismutter 191, und die Schubstange 190 bewegt sich während der Drehung relativ zur Basismutter 191 vorwärts. Während sich die Schubstange 190 dreht, rotieren zu diesem Zeitpunkt das erste Kupplungselement 225 und das dritte Kupplungselement 228 synchron miteinander.
Als nächstes schiebt die ringförmige Stufenfläche 198 der Schubstange 190 bei ihrer relativen Drehung das erste Kupplungselement 225, während sich die Schubstange 190 vorwärts bewegt. Folglich bewegen sich das erste, zweite und dritte Kupplungselement 225, 226 und 228 gemeinsam vorwärts, während sich das erste Kupplungselement 225 und das dritte Kupplungselement 228 relativ drehen, während sich das zweite Kupplungselement 226 nicht relativ dreht. Somit schiebt sich das Druckelement 280 durch das Drucklager 288.
Genauer gesagt, wird zu diesem Zeitpunkt das Drehmoment des ersten Kupplungselements 225 über das zweite Kupplungselement 226 auf die Rückstellfeder 227 übertragen. Das Rotationsmoment ist jedoch immer noch kleiner als das vorgegebene Soll-Drehmoment der Rückstellfeder 227. Daher schiebt sich das zweite Kupplungselement 226 ohne Relativdrehung vor. Obwohl sich zu diesem Zeitpunkt das erste Kupplungselement 225 und das dritte Kupplungselement 228 bei relativer Drehung vorschieben, bewegen sich die ringförmige Platte 245, die ringförmige Platte 248 und der Federhalter 229 nicht relativ in Drehrichtung oder axialer Richtung.
Während sich die Schubstange 190 kontinuierlich vorwärts bewegt, während diese sich relativ zur Basismutter 191 dreht, bewegen sich das erste Kupplungselement 225 und das dritte Kupplungselement 228 gemeinsam weiter, während diese sich relativ zueinander drehen und die konvexe Kugeloberfläche 284 des Druckelements 280 drückt auf die konkave Kugeloberfläche 61 des Kolbens 53. Folglich bewegt sich der Kolben 53 vorwärts, um den inneren Bremsbelag 2 gegen den Scheibenrotor D zu drücken. Die Reaktionskraft auf die vom Kolben 53 auf den inneren Bremsbelag 2 ausgeübte Druckkraft bewirkt, dass sich der Bremssattelkörper 30 in 3 relativ zur Halterung 5 nach rechts bewegt und somit den äußeren Bremsbelag 3, der an den Klauenabschnitten 35 befestigt ist, gegen den Scheibenrotor D drückt.
Wenn die Bremskraft durch das Einklemmen des Scheibenrotors D zwischen dem Paar inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 erzeugt wird, wird die Reaktionskraft auf die Bremskraft über das Druckelement 280, das dritte Kupplungselement 228, das zweite Kupplungselement 226, das erste Kupplungselement 225, die Schubstange 190 und die Basismutter 191 auf den Schubkraftsensor 117 aufgebracht. Der Schubkraftsensor 117 erkennt eine auf den Scheibenrotor D von den inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 ausgeübte Schubkraft durch das Vorrücken des Kolbens 53. Außerdem beginnen zu diesem Zeitpunkt, wenn sich der Kolben 53 vorwärts bewegt, die ringförmige Platte 245, die ringförmige Platte 248 und der Federhalter 229 zusammen mit dem Kolben 53 vorzuschieben.
Wenn die Drehung der Schubstange 190 danach fortgesetzt wird, bewirkt die relative Drehung der Schubstange 190, dass sich das zweite Kupplungselement 226 relativ durch das erste Kupplungselement 225 dreht. Folglich bewegen sich das erste Kupplungselement 225, das zweite Kupplungselement 226 und das dritte Kupplungselement 228 gemeinsam vorwärts, während diese sich relativ zueinander drehen, und dies bewirkt, dass der Kolben 53 sich vorwärts bewegt. Zudem ermöglicht die Drehung des zweiten Kupplungselements 226, dass die Rotationskraft zur Drehung der Schubstange 190 in Rückzugsrichtung in der Rückstellfeder 227 gespeichert wird. Danach wird der Antrieb des Elektromotors 31 durch Erfassungssignale des Drehwinkelerfassungsteils 119, des Schubkraftsensors 117 usw. gesteuert, um einen Bremszustand herzustellen.
Andererseits dreht sich beim Lösen der Bremsung die rotierende Welle 32 des Elektromotors 31 als Reaktion auf einen Befehl von der Steuerplatine 74 in umgekehrter Richtung, d.h. in die Richtung der Bremslösung, und die Drehung in umgekehrter Richtung wird über den mehrstufigen Stirnrad-Untersetzungsmechanismus 114 und den Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 auf die Schubstange 190 übertragen. Als Folge davon zieht sich die Schubstange 190 zurück, während diese sich relativ in die entgegengesetzte Richtung dreht, wodurch die Rückstellfeder 227 in den Ausgangszustand zurückkehren kann. Dadurch wird die vom Paar inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 auf den Scheibenrotor D ausgeübte Bremskraft freigegeben.
Wenn der Elektromotor 31 oder die Steuerplatine 74 während des Bremsens ausfällt, wird das zweite Kupplungselement 226 in umgekehrter Richtung (Rückzugsrichtung) und das erste Kupplungselement 225 durch die während des Bremsens in der Rückstellfeder 227 gespeicherte Druckkraft in umgekehrter Richtung gedreht. Infolgedessen zieht sich die Schubstange 190 zurück, während diese sich relativ in die umgekehrte Richtung dreht, um die auf den Scheibenrotor D ausgeübte Bremskraft vom Paar inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 zu lösen.
Um die Feststellbremse z.B. mit der oben beschriebenen elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform zu aktivieren, erzeugt die Steuerplatine 74 bei Betätigung des Feststellbremsschalters Befehle zur Erzeugung der Bremskraft, die von den inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 durch den Kolben 53 auf den Scheibenrotor D aufgebracht wird, wie oben erklärt wurde, und um den Magnetaktuator 181 zu aktivieren, um das Hebelelement 171 mit dem Zahnradabschnitt 174 des Sperrklinkenrades 170 (Zahnradkörperabschnitt 175) in Eingriff zu bringen, das auf der rotierenden Welle 32 des Elektromotors 31 eingepresst ist. Dadurch kann sich die rotierende Welle 32 des Elektromotors 31 in Vorwärtsrichtung drehen, um Bremskraft zu erzeugen, wird aber an einer rückwärtigen Drehung gehindert, um die Bremskraft zu lösen.
Infolgedessen wird die vom Kolben 53 auf den Scheibenrotor D von den inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 ausgeübte Bremskraft gehalten und das Anziehen der Feststellbremse ist abgeschlossen. Zum Lösen der Feststellbremse wird dagegen bei Betätigung des Feststellbremsschalters der Magnetaktuator 181 durch einen Befehl von der Steuerplatine 74 aktiviert, so dass das Hebelelement 171 vom Zahnradabschnitt 174 des Sperrklinkenrades 170 (Zahnradkörperabschnitt 175), das auf die rotierende Welle 32 des Elektromotors 31 eingepresst ist, gelöst wird. Danach wird der oben beschriebene Vorgang ausgeführt, und die von den inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 auf den Scheibenrotor D ausgeübte Bremskraft gelöst. Dadurch wird die Feststellbremse gelöst.
Wie oben erklärt wurde, umfasst die elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform einen Kolben 53, der einen inneren Bremsbelag 2 eines Paares aus inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 gegen einen Scheibenrotor D drückt, und einen Kugelumlaufspindelmechanismus 116, der durch die Drehung eines Elektromotors 31 eine Schubkraft auf den Kolben 53 ausübt. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 116 weist eine Basismutter 191 und eine Schubstange 190 auf, die in die Basismutter 191 eingeschraubt ist. Diese sind relativ zueinander in axialer Richtung beweglich. Folglich ist es möglich, die axiale Länge des Zylinderabschnitts 34 des Bremssattelkörpers 30 zu verringern und somit eine Verkleinerung zu erreichen. Dementsprechend ist es möglich, die Montierbarkeit der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 an Fahrzeugen zu verbessern.
Ferner ist bei der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform die Basismutter 191 relativ zum Bremssattelkörper 30 drehfest abgestützt und die Drehung des Elektromotors 31 wird auf die Schubstange 190 übertragen. Folglich bewegt sich die Schubstange 190 in axialer Richtung, während diese sich relativ zur Basismutter 191 dreht, um den Kolben 53 anzutreiben. Daher muss kein Raum für die lineare Bewegung der Basismutter 191 sichergestellt werden. Dementsprechend ist es möglich, die axiale Länge des Zylinderabschnitts 34 des Sattelkörpers 30 weiter zu reduzieren und somit eine Verkleinerung zu erreichen.
Zudem sind bei der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform der Träger 145 des Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 und die Schubstange 190 relativ zueinander drehfest und axial beweglich verbunden. Dementsprechend kann der axiale Bewegungsbereich der Schubstange 190 in das Innere des Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 erweitert werden, und es ist möglich, die axiale Länge des Zylinderabschnitts 34 des Sattelkörpers 30 weiter zu reduzieren und damit eine Verkleinerung zu erreichen.
Darüber hinaus stößt in der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 nach dieser Ausführung der Schubkraftsensor 117 an einer Stirnfläche der Basismutter 191 an, um eine Reaktionskraft auf die Schubkraft auf die inneren und äußeren Bremsbeläge 2 und 3 vom Kolben 53 zu erfassen, der auf die Basismutter 191 übertragen wird. Dadurch kann der Raum in der Zylinderbohrung 50 effektiv genutzt werden.
Darüber hinaus ist in der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 nach dieser Ausführungsform der Schubkraftsensor 117 in Form eines Kreiszylinders ausgebildet und so angeordnet, dass dieser an einer Fläche der Basismutter 191 auf einer Seite derselben anliegt, die näher am Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus 115 und radial außerhalb der Schubstange 190 liegt. Daher ist es möglich, die axiale Länge des Zylinderabschnitts 34 des Bremssattelkörpers 30 weiter zu reduzieren und somit eine Größenreduzierung zu erreichen.
Darüber hinaus hat die elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform einen Rückholmechanismus 118, der, wenn die Schubstange 190 den Kolben 53 antreibt, die Rotationskraft zur Drehung der Schubstange 190 speichert, um diese in Rückzugsrichtung zu bewegen. Der Rückholmechanismus 118 ist radial außerhalb der Schubstange 190 angeordnet. Daher ist es möglich, die axiale Länge des Zylinderabschnitts 34 des Sattelkörpers 30 weiter zu reduzieren und damit eine Verkleinerung zu erreichen.
Darüber hinaus umfasst der Rückholmechanismus 118 in der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Rückstellfeder 227, welche die Schubstange 190 in Drehrichtung drückt, und die ersten bis dritten Kupplungselemente 225, 226 und 228, welche die Rotationskraft zwischen der Rückstellfeder 227 und der Schubstange 190 übertragen oder abschalten. Dementsprechend ist es möglich, den Rückholmechanismus 118 mit einem einfachen Aufbau zu konstruieren und damit eine Vergrößerung zu unterdrücken.
Darüber hinaus ist bei der elektromotorisch angetriebenen Bremseinrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform die Steuerplatine 74 mit einem ausgeschnittenen Abschnitt 104 ausgebildet, um eine Beeinträchtigung der Schubstange 190 zu vermeiden. Daher kann der axiale Bewegungsbereich der Schubstange 190 in den Raum, in dem die Steuerplatine 74 angeordnet ist, erweitert werden und es ist möglich, die axiale Länge des Zylinderabschnitts 34 des Bremssattelkörpers 30 weiter zu reduzieren und somit eine Verkleinerung zu erreichen. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform zwar in einem Endabschnitt der Steuerplatine 74 der ausgeschnittene Abschnitt 104 zur Vermeidung von Beeinträchtigungen der Schubstange 190 ausgebildet ist, dass jedoch anstelle des ausgeschnittenen Abschnitts 104 auch ein Loch oder ähnliches ausgebildet sein kann.
Beispiele für elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtungen 1, die auf der vorstehenden Ausführungsform basieren, sind unter anderem solche gemäß folgenden Aspekten.
Eine elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung gemäß einem ersten Aspekt weist folgendes auf: Übertragungsmechanismen 114 und 115, die eingerichtet sind, dass diese die Rotationskraft eines Elektromotors 31 übertragen; einen Kugelumlaufspindelmechanismus 116, der eingerichtet ist, dass dieser die Rotationskraft der Übertragungsmechanismen 114 und 115 in eine Schubkraft umwandelt; ein Druckelement 53, das durch den Kugelumlaufspindelmechanismus 116 angetrieben wird; und einen Bremssattel 4, der eingerichtet ist, dass dieser das Druckelement 53 beweglich trägt. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 116 umfasst ein Mutterelement 191, das relativ zum Bremssattel 4 nicht drehbar gelagert ist, und eine Schubstange 190, die eingerichtet ist, dass diese die Rotationskraft der Übertragungsmechanismen 114 und 115 aufnimmt. Die Schubstange 190 ist relativ zum Mutterelement 191 in der axialen Richtung der Schubstange 190 beweglich.
Gemäß einem zweiten Aspekt treibt im ersten Aspekt die Schubstange 190 des Kugelumlaufspindelmechanismus 116 das Druckelement 63 an.
Gemäß einem dritten Aspekt werden im ersten oder zweiten Aspekt die Übertragungsmechanismen 114 und 115 durch den Bremssattel 4 unterstützt und die Schubstange 190 ist relativ zu den Übertragungsmechanismen 114 und 115 in axialer Richtung beweglich.
Gemäß einem vierten Aspekt umfasst in einem der ersten bis dritten Aspekte der Bremssattel 4 einen Schubkraftsensor 117 zum Erfassen einer Reaktionskraft auf die Schubkraft des Druckelements 53, wobei der Schubkraftsensor 117 an das Mutterelement 191 anstößt, um eine Größe der vom Mutterelement 191 übertragenen Reaktionskraft zu erfassen.
Gemäß einem fünften Aspekt ist im vierten Aspekt der Bremssattel 4 mit einer unteren Zylinderbohrung 50 ausgebildet, in welcher der Kugelumlaufspindelmechanismus 116 und das Druckelement 53 angeordnet sind, und der Schubkraftsensor 117 ist zwischen dem Mutterelement 191 und der Bodenwand 46 der Zylinderbohrung 50 und radial außerhalb der Schubstange 190 angeordnet.
Gemäß einem sechsten Aspekt ist in einem der ersten bis fünften Aspekte ein Rückholmechanismus 118 zwischen der Schubstange 190 und dem Druckelement 53 vorgesehen, um, wenn das Druckelement 53 angetrieben wird, die Rotationskraft zur Drehung der Schubstange 190 zu speichern, damit dieses in der Rückzugsrichtung bewegt wird, wobei der Rückholmechanismus 118 radial außerhalb der Schubstange 190 angeordnet ist.
Gemäß einem siebten Aspekt ist die Schubstange 190 in einem Gehäuse 70 beweglich angeordnet, das eine Steuerplatine 74 zur Steuerung des Antriebs des Elektromotors 31 aufnimmt, wobei die Steuerplatine 74 mit einem ausgeschnittenen Abschnitt 104 oder einem Loch zur Vermeidung von Beeinträchtigungen mit der Schubstange 190 versehen ist.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen umfasst. So wurden beispielsweise die vorgenannten Ausführungsformen ausführlich beschrieben, um die vorliegende Erfindung anschaulich zu erklären. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Ausführungsformen mit allen oben beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt. Zudem kann ein Teil der Ausgestaltungen einer bestimmten Ausführungsform durch eine Ausgestaltung einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und eine Ausgestaltung einer bestimmten Ausführungsform kann zu einer Ausgestaltung einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Zudem kann ein Teil der Ausgestaltungen jeder Ausführungsform entfernt oder durch eine andere Ausgestaltung ersetzt werden. Es ist auch möglich, der Ausgestaltung jeder Ausführungsform eine andere Ausgestaltung hinzuzufügen.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-199492 , die am 13. Oktober 2017 eingereicht wurde. Die gesamte Offenbarung der am 13. Oktober 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-199492 einschließlich der Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung wird hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
Bezugszeichenliste
1: elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung; 2: innerer Bremsbelag; 3: äußerer Bremsbelag; 4: Bremssattel; 30: Bremssattelkörper; 31: Elektromotor; 34: Zylinderabschnitt; 50: Zylinderbohrung; 53: Kolben (Druckelement); 70: Getriebegehäuse (Gehäuse); 74: Steuerplatine; 104: ausgeschnittener Abschnitt; 114: mehrstufiger Stirnradgetriebe-Untersetzungsmechanismus (Übertragungsmechanismus); 115: Planetengetriebe-Untersetzungsmechanismus (Getriebemechanismus); 116: Kugelumlaufspindelmechanismus (Gewindespindelmechanismus); 117: Schubkraftsensor (Schubkrafterfassungsteil); 118: Rückholmechanismus; 190: Schubstange (Wellenelement); 191: Basismutter (Mutterelement); 199: schraubenförmige Nut; 201: Schrägnut; 225: erstes Kupplungselement; 226: zweites Kupplungselement; 227: Rückstellfeder; 228: zweites Kupplungselement; D: Scheibenrotor.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006105170 [0003]
JP 2017199492 [0081]

Claims

Elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung (1) aufweisend: einen Übertragungsmechanismus (114, 115), der zur Übertragung einer Rotationskraft eines Elektromotors (31) eingerichtet ist; einen Kugelumlaufspindelmechanismus (116), der eingerichtet ist, die Rotationskraft des Übertragungsmechanismus (114, 115) in eine Schubkraft umzuwandeln; ein durch den Kugelumlaufspindelmechanismus (116) angetriebenes Druckelement (280); und einen Bremssattel (4), der eingerichtet ist, das Druckelement (280) beweglich abzustützen; wobei der Kugelumlaufspindelmechanismus (116) umfasst: ein Mutterelement (191), das relativ zum Bremssattel (4) nicht drehbar gelagert ist; und ein Wellenelement (190), das eingerichtet ist, die Rotationskraft vom Übertragungsmechanismus (114, 115) aufzunehmen; wobei das Wellenelement (190) relativ zu dem Mutterelement (191) in einer axialen Richtung des Wellenelements (190) beweglich ist.
Elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Kugelumlaufspindelmechanismus (116) das Wellenelement (190) das Druckelement (280) antreibt.
Elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Übertragungsmechanismus (114, 115) durch den Bremssattel (4) getragen ist; und das Wellenelement (190) relativ zum Übertragungsmechanismus (114, 115) in axialer Richtung bewegbar ist.
Elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Bremssattel (4) ein Schubkrafterfassungsteil (117) zum Erfassen einer Reaktionskraft auf die Schubkraft des Druckelements (280) aufweist; und das Schubkrafterfassungsteil (117) gegen das Mutterelement (191) anstößt, um eine Größe der vom Mutterelement (191) übertragenen Reaktionskraft zu erfassen.
Elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung nach Anspruch 4, wobei der Bremssattel (4) mit einer unteren Zylinderbohrung (50) ausgebildet ist, in welcher der Kugelumlaufspindelmechanismus (116) und das Druckelement (280) angeordnet sind, und das Schubkrafterfassungsteil (117) zwischen dem Mutterelement (191) und einem Bodenabschnitt der Zylinderbohrung (50) und radial außerhalb des Wellenelements (190) angeordnet ist.
Elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zudem aufweisend: einen Rückholmechanismus (118), der zwischen dem Wellenelement (190) und dem Druckelement (280) angeordnet ist, um, wenn das Druckelement (280) angetrieben wird, die Rotationskraft zum Drehen des Wellenelements (190) zu speichern, um in eine Rückzugsrichtung bewegt zu werden; wobei der Rückholmechanismus (118) radial außerhalb des Wellenelements (190) angeordnet ist.
Elektromotorisch angetriebene Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Wellenelement (190) beweglich in einem Gehäuse (70) angeordnet ist, das eine Steuerplatine (74) zum Steuern des Antriebs des Elektromotors (31) aufnimmt, und die Steuerplatine (74) mit einem ausgeschnittenen Abschnitt (104) oder einem Loch zum Vermeiden von Beeinträchtigungen mit dem Wellenelement (190) ausgebildet ist.