DE10233673A1

DE10233673A1 - Elektrische Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE10233673A1
Application number: DE10233673A
Authority: DE
Inventors: Jun Watanabe; Takuya Usui; Hirotaka Oikawa
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2003-03-20
Also published as: US20050145448A1; US20030066719A1; US6915883B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Bremsvorrichtung, die eine Funktion als Feststellbremse zufriedenstellend erfüllen kann, ohne die eigentliche Funktion als elektrische Bremse zu beeinträchtigen. In einer elektrischen Bremsvorrichtung, die durch Umsetzung der Drehung eines Rotors (26) eines Motors (12) in eine geradlinige Bewegung und durch Übertragung der geradlinigen Bewegung auf einen Kolben eine Bremskraft erzeugt, ist an einer Umfangsfläche des Rotors (26) ein Klauenrad (50) vorgesehen, während an einem Schwingarm (52), der in der Nähe des Rotors (26) angebracht ist, eine Greifklaue (54), die von einer Torsionsfeder (58) in eine Richtung gezwungen wird, vorgesehen ist, wobei der Schwingarm (52) von einer Zugfeder (55) normalerweise nach einer Seite des Klauenrads (50) gezwungen wird. Beim Betätigen der Feststellbremse, also durch Unterbrechen der Stromzufuhr zum Motor gleichzeitig mit dem Erzeugen der Bremskraft durch die Drehung des Rotors in einer Bremsrichtung (R), wird der Rücklauf des Rotors (26) durch den Eingriff der Greifklaue (54) in das Klauenrad (50) verbindert, wird der Rotor (26), ausgehend von diesem Zustand, durch Stromzufuhr zum Motor in einer das Bremsen aufhebenden Richtung (L) gedreht, wobei die Greifklaue (54) durch das Drehmoment nach unten geschoben wird und die Feststellbremse gelöst wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Bremsvorrichtung, die über das Drehmoment eines Motors eine Bremskraft erzeugt, und insbesondere auf eine elektrische Bremsvorrichtung, der eine Funktion wie etwa eine Feststellbremse hinzugefügt ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Es gibt eine elektrische Bremsvorrichtung mit einem Bremssattel, die gebildet ist durch Anordnen eines Kolbens, eines Motors und eines Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung, der die Umdrehung des Motors in eine geradlinige Bewegung umsetzt und die geradlinige Bewegung auf den Kolben überträgt, um den Kolben, der durch Pressen eines Bremsklotzes gegen einen Scheibenrotor eine Bremskraft erzeugt, entsprechend der Drehung eines Rotors des Motors vorwärts zu treiben. Ferner wird bei der elektrischen Bremsvorrichtung die Kraft, mit der eine Bedienungsperson auf das Bremspedal drückt, oder der Hub des Bremspedals normalerweise von einem Sensor zur Steuerung der Umdrehung (des Drehwinkels) des Elektromotors erfaßt, um in Übereinstimmung mit dem erfaßten Wert die gewünschte Bremskraft zu erzielen.

Unterdessen erfolgten in jüngster Zeit verschiedene Untersuchungen zur Steigerung der Brauchbarkeit einer elektrischen Bremsvorrichtung dieser Art durch Hinzufügen der Funktion einer Feststellbremse. Beispielsweise wird im US-Patent Nr. 5.348.123 und in der entsprechenden deutschen Patent-Offenlegungsschrift Nr. DE 42 29 042 A1 ein mechanischer Bremsbetätigungsmechanismus vorgeschlagen, der eine sich drehende Welle mit einem Drehelement des obenerwähnten Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung über einen Kupplungsmechanismus und einen Kugel-Rampe-Mechanismus verbindet, durch Hebelbetätigung von außen eine Drehkraft ausübt und durch Verbinden des Kupplungsmechanismus über den Kugel-Rampe-Mechanismus den Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung betätigt, um dadurch eine Bremskraft auszuüben.

Jedoch stellt sich gemäß dem in der Veröffentlichung beschriebenen mechanischen Bremsbetätigungsmechanismus das Problem, daß dann, wenn das Bremspedal infolge eines äußeren Vorgangs in einem Stadium niedergedrückt wird, in dem die Feststellbremse wirkt, aufgrund der Tatsache, daß die Betätigung des Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung mit einem äußeren Betätigungsabschnitt über den Kupplungsmechanismus verbunden ist, ein Zustand herbeigeführt wird, in dem die Feststellbremse nicht wirkt. Ferner entsteht das Problem, daß aufgrund der Tatsache, daß die sich drehende Welle und das Drehelement des Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung über den Kupplungsmechanismus und den Kugel-Rampe-Mechanismus hintereinandergeschaltet sind, die Länge des Bremssattels in axialer Richtung vergrößert ist, weshalb die Gefahr besteht, daß ein Rad behindert wird, und seine Anbringung am Fahrzeug erschwert wird.

Die Erfindung wurde angesichts des obenbeschriebenen Hintergrunds ausgeführt, wobei ihr Zweck darin besteht, eine elektrische Bremsvorrichtung zu schaffen, die die Funktion als Bremsvorrichtung zufriedenstellend erfüllen kann, ohne ihre eigentliche Funktion als elektrische Bremse zu beeinträchtigen, und die am Fahrzeug ausgezeichnet angebracht werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um das obenbeschriebene Problem zu lösen, kann gemäß einem Aspekt der Erfindung eine elektrische Bremsvorrichtung, die einen Sattel umfaßt, vorgesehen sein, die gebildet ist durch Vorsehen eines Kolbens, eines Motors und/oder eines Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung, die die Umdrehung des Motors in eine geradlinige Bewegung umsetzt und die geradlinige Bewegung auf den Kolben überträgt, wobei der Kolben in Übereinstimmung mit der Drehung eines Rotors des Motors vorwärts getrieben werden kann und ein Bremsklotz gegen einen Scheibenrotor gepreßt wird, um dadurch eine Bremskraft zu erzeugen, wobei in der Nähe des Rotors zusätzlich ein Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse vorgesehen sein kann, der geeignet ist, die Drehung des Rotors in einer das Bremsen aufhebenden Richtung zu sperren, wenn die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen ist, und das Sperren in Übereinstimmung mit der Stromzufuhr zum Motor aufzuheben.

Gemäß der in dieser Weise gebildeten elektrischen Bremsvorrichtung wird dann, wenn die Stromzufuhr zum Motor im Stadium der Erzeugung der Bremskraft in Übereinstimmung mit der Drehung des Rotors des Motors unterbrochen ist, der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse betätigt, die Bremskraft insgesamt aufrechterhalten und die Feststellbremse festgestellt. Unterdessen wird dann, wenn ausgehend von dem obenbeschriebenen Zustand dem Motor Strom zugeführt wird, der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse durch Drehen des Rotors betätigt, so daß er sich entriegelt, wobei die Feststellbremse automatisch gelöst wird. Ferner ist der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse in der Nähe des Rotors angeordnet, weshalb die Länge des Sattels in axialer Richtung nicht vergrößert ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Gesamtstruktur der erfindungsgemäßen elektrischen Bremsvorrichtung zeigt;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die einen Abschnitt der elektrischen Bremsvorrichtung vergrößert zeigt;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die die Struktur eines Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand der Betätigung des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand der Betätigung des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die die Struktur eines Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand der Betätigung des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand der Betätigung des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die die Struktur eines Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand der Betätigung des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung, die die Struktur eines Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
Fig. 12 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand der Betätigung des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
Fig. 13 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand der Betätigung des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die die Struktur eines in der vierten Ausführungsform verwendeten Elektromagneten mit Selbsthaltung zeigt; und
Fig. 15, Fig. 16, Fig. 17 und Fig. 18 sind Zeitablaufpläne, die die operativen Abstimmungen einer elektrischen Bremse und einer Feststellbremse in einer elektrischen Bremsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Mit Bezug auf die Zeichnung wird im folgenden eine genaue Erläuterung von Ausführungsformen der Erfindung gegeben.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine elektrische Bremsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Träger, der an einem sich nichtdrehenden Fahrzeugteil (Gelenk oder dergleichen) angebracht ist, das in bezug auf einen Scheibenrotor D an der Fahrzeuginnenseite vorgesehen ist, das Bezugszeichen 2 einen Sattel, der vom Träger 1 in axialer Richtung des Scheibenrotors D freibeweglich geführt ist, und bezeichnen die Bezugszeichen 3 und 4 ein Paar von Bremsklötzen, die beiderseits des Scheibenrotors D angeordnet sind, wobei die die Bremsklötze 3 und 4 vom Träger 1 in axialer Richtung des Scheibenrotors D beweglich geführt sind. Der Sattel 2 ist mit einem Sattelhauptkörper 10 des integrierten Typs versehen, der ein Klauenelement 5 mit einem Klauenabschnitt 5a an seiner Vorderseite, ein ringähnliches Grundelement 6, das über einen (nicht gezeigten) Bolzen mit einer Grundseite des Klauenelements 5 verbunden ist, eine ringähnliche Abstützscheibe 8, die über einen Bolzen 7 mit dem Grundelement 6 verbunden ist, und ein Motorgehäuse 9 umfaßt, wobei der Klauenabschnitt 5a an der Fahrzeugaußenseite in der Nähe der Rückwand des Bremsklotzes 4 angeordnet ist.
Gemäß dieser Ausführungsform sind an der Innenseite des Sattels 2 ein Kolben 11, der an der Fahrzeuginnenseite mit der Rückwand des Bremsklotzes 3 in Kontakt gebracht werden kann, ein Motor 12, ein Kugel-Rampe-Mechanismus (Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung) 13, der die Umdrehung des Motors 12 in eine geradlinige Bewegung umsetzt und die geradlinige Bewegung auf den Kolben 11 überträgt, ein Mechanismus zur Verringerung der Differenzgeschwindigkeit 14, der die Umdrehung des Motors 12 verlangsamt und die Umdrehung auf den Kugel- Rampe-Mechanismus 13 überträgt, ein Mechanismus zur Kompensation des Klotzverschleißes 15 (Fig. 2), der den Klotzverschleiß durch Verändern der Position des Kolbens 11 in Übereinstimmung mit dem Verschleiß der Bremsklötze 3 und 4 kompensiert, und ein Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 (Fig. 1 und 3) zum Feststellen einer Feststellbremse vorgesehen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Kolben 11 durchgängig mit einem Hauptkörperabschnitt 20 mit einem großen Durchmesser und einem Schaftabschnitt 21 mit einem kleinen Durchmesser versehen, wobei der Hauptkörperabschnitt 20 an der Fahrzeuginnenseite in der Nähe des Bremsklotzes 3 angeordnet ist. Der Schaftabschnitt 21 des Kolbens 11 ist mit einem Schaftloch 21a mit einem quadratischen Querschnitt versehen, wobei der Kolben 11 von einer Führungsstange 23 durch Einsetzen eines von einer Endplatte 22 des Motorgehäuses 9 verlängerten vorderen Abschnitts der Führungsstange 23 in das Schaftloch 21a gleitend und nicht drehend geführt ist. Ferner ist eine aus Gummi gefertigte Abdeckung 26 zum Verschließen des Sattelhauptkörpers 10 nach außen vorgesehen, die sich zwischen dem Hauptkörperabschnitt 20 des Kolbens 11 und dem Sattelhauptkörper 10 erstreckt.
Der Motor 12 ist mit einem Stator 25, der am Motorgehäuse 9 fest angebracht ist, und einem hohlen Rotor 26, der im Stator 25 angeordnet ist, versehen, wobei der Rotor 26 mit dem Motorgehäuse 9 und die Abstützscheibe 8 über die Lager 27 und 28 drehbar gelagert ist. Der Motor 12 wird betrieben, um den Rotor 26 nach einem Befehl von einem (nicht gezeigten) Regler mit dem gewünschten Drehmoment und um einen gewünschten Winkel zu drehen, wobei der Drehwinkel des Rotors 26 von einem (nicht gezeigten) Umdrehungsdetektor, der an einem inneren Abschnitt des Rotors 26 angeordnet ist, erfaßt wird. Ferner ist am Sattelhauptkörper 10 ein Verbinder 29 angebracht, der eine Signalleitung zum Verbinden des Stators 25, des Umdrehungsdetektors und des Regler führt.
Der Kugel-Rampe-Mechanismus 13 ist mit einer ringähnlichen ersten Scheibe (Drehelement) 31, die über ein Querrollenlager 30 von einem inneren Umfangsabschnitt des ringähnlichen Grundelements 6 des Sattelhauptkörpers 10 drehbar gelagert ist, einer ringähnlichen zweiten Scheibe (Schubelement) 32, die über einen Schraubabschnitt S mit dem Schaftabschnitt 21 des Kolbens 11 verbunden ist, und einer Kugel 33, die zwischen den zwei Scheiben 31 und 32 eingesetzt ist, versehen. Die zweite Scheibe 32 ist so angeordnet, daß sie mit der Rückwand des Hauptkörperabschnitts 20 des Kolbens 11 in Kontakt gebracht werden kann, wobei ihre Drehung durch die Reibungskraft einer zwischen der zweiten Scheibe 32 und dem Sattelhauptkörper 10 eingesetzten Wellenscheibe 34 normalerweise verhindert wird.
Die Kugel 33 sitzt zwischen drei Kugelrillen 35 und 36, die in den sich gegenüberliegenden Flächen der ersten Scheibe 31 und der zweiten Scheibe 32 kreisbogenförmig und in Umfangsrichtung ausgebildet sind. Die Kugelrillen 35 und 36 sind in der gleichen Richtung geneigt und im Bereich gleichen Zentrumswinkels (von beispielsweise 90 Grad) in gleichen Abständen angeordnet, wobei nun, wenn die erste Scheibe 31 entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht wird, eine Schubkraft, in der Zeichnung nach links, auf die zweite Scheibe 32 ausgeübt wird. Hierbei wird durch die Wellenscheibe 34 eine Drehung der zweiten Scheibe 32 verhindert, weshalb sie nicht gedreht, sondern geradeaus (nach vorn) bewegt wird und in Übereinstimmung hiermit der Kolben 11 nach vorwärts bewegt (getrieben) wird, um dadurch den Bremsklotz 3 an der Fahrzeuginnenseite gegen den Scheibenrotor D zu pressen.
Unterdessen ist ein Abschnitt der zweiten Scheibe 32, der in den Schaftabschnitt 21 des Kolbens 11 geschraubt ist, (Schraubabschnitt 5) durchgängig mit einem verlängerten zylindrischen Abschnitt 37 versehen, der in Richtung der Endplatte 22 des Motorgehäuses 9 stark verlängert ist, wobei zusätzlich im verlängerten zylindrischen Abschnitt 37 eine Belleville- oder Tellerfeder 38 angeordnet ist, wovon ein Ende durch die Führungsstange 23 verriegelt ist und die zweite Scheibe 32 über den verlängerten zylindrischen Abschnitt 37 normalerweise in Richtung der ersten Scheibe 31 zwingt. Dadurch wird auf die Kugel 33 des Kugel-Rampe-Mechanismus 13 zwischen den zwei Scheiben 31 und 32 ein starker Druck ausgeübt, wobei dann, wenn die erste Scheibe 31 im Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht wird, die zweite Scheibe 32 zurück, in der Zeichnung nach rechts, geschoben wird, um dadurch den Kolben 11 vom Bremsklotz 3 zu trennen.
Wie in Fig. 2 gut erkennbar ist, ist der Mechanismus zur Verringerung der Differenzgeschwindigkeit 14 aus einer Exzenterwelle 39, die am Endabschnitt des Rotors 26 des Motors 12 vorgesehen ist und in Richtung des Scheibenrotors D verläuft, einer Exzenterscheibe 41, die zur drehbaren Anbringung an der Exzenterwelle 39 über ein Lager 40 vorgesehen ist, einem Oldham- oder Kreuzgelenkmechanismus 42, der zwischen der Exzenterscheibe 41 und der Abstützscheibe 8 des Sattelhauptkörpers 10 eingesetzt ist, und einem Zykloidmechanismus zur Verringerung der Kugelgeschwindigkeit 43, der zwischen der Exzenterscheibe 41 und der ersten Scheibe 31 des Kugel-Rampe-Mechanismus 13 eingesetzt ist, gebildet. Die Exzenterscheibe 41 wird nicht gedreht, sondern in Übereinstimmung mit der Drehung der Exzenterwelle 39 durch Betätigung des Kreuzgelenkmechanismus 42 zum Kreisen gebracht, während der Zykloidmechanismus zur Verringerung der Kugelgeschwindigkeit 43 in Übereinstimmung mit dem Kreisen der Exzenterscheibe 41 betätigt wird und die erste Scheibe 31 in einer Richtung, die der Richtung des Rotors 26 entgegengesetzt ist, und in einem konstanten Umdrehungsverhältnis zum Rotor 26 gedreht wird. Ferner bezeichnet in Fig. 1 die Notationen 01 das Drehzentrum des Rotors 26, 02 das Drehzentrum der Exzenterwelle 39 und δ das Maß der Exzentrizität dazwischen.
Wenn der Durchmesser eines Bezugskreises einer zykloidischen Rille seitens der Exzenterscheibe 41 im Zykloidmechanismus zur Verringerung der Kugelgeschwindigkeit 43 mit d bezeichnet wird und der Durchmesser eines Bezugskreises einer zykloidischen Rille seitens der ersten Scheibe 31 mit D bezeichnet wird, lautet das Umdrehungsverhältnis N zwischen der ersten Scheibe 31 und dem Rotor 26 N = (D - d)/D. In diesem Fall wird die Umdrehungszahl des Rotors 26, wenn die erste Scheibe 31 um eine Umdrehung gedreht wird, zu einem geschwindigkeitsreduzierenden Anteil α (= 1/N). Ferner wird dann, wenn Rotor 26 um einen bestimmten Winkel θ gedreht wird, der Drehwinkel θA der ersten Scheibe 31 zu θ/α und die zweite Scheibe 32, wenn die Neigung (Steigung) der Kugelrillen 35 und 36 des Kugel-Rampe-Mechanismus 13 mit L bezeichnet wird, um S = (L/ 360) × (θ/α) vorwärts bewegt.
Wie in Fig. 2 gut erkennbar ist, ist der Mechanismus zur Kompensation des Klotzverschleißes 15 aus einem Begrenzer 44, der am verlängerten zylindrischen Abschnitt 37 der zweiten Scheibe 32 des Kugel-Rampe-Mechanismus 13 drehbar angebracht und mit einem Spiel in Drehrichtung mit der ersten Scheibe 31 operativ verbunden ist, einem am verlängerten zylindrischen Abschnitt 37 der zweiten Scheibe 32 angebrachten Federhalter 46, dessen Position zur zweiten Scheibe 32 durch einen Stift 45 festgelegt ist, und einer um den Federhalter 46 angeordneten Schraubenfeder 47, wovon ein Ende mit dem Begrenzer 44 verbunden ist und das andere Ende mit dem Federhalter 46 verbunden ist, gebildet.
Gemäß dem Mechanismus zur Kompensation des Klotzverschleißes 15 wird der Begrenzer 44 dann, wenn die Bremsklötze 3 und 4 abgenutzt sind, in Übereinstimmung mit der Drehung der ersten Scheibe des Kugel-Rampe-Mechanismus 13 gedreht, die Drehung über die Schraubenfeder 47, den Federhalter 46 und den Stift 45 auf die zweite Scheibe 32 übertragen und der Kolben 11, dessen Drehung durch den Führungsstift 23 verhindert wird, zum Schließen der Lücke in Stärke des Klotzverschleißes vorwärts bewegt, bis der Bremsklotz 3 längs des Führungsstifts 23 gegen den Scheibenrotor D gedrückt wird, d. h., bis die Bremskraft erzeugt und ausgeübt wird. Unterdessen wird während und nach dem Erzeugen der Bremskraft durch den am Schraubabschnitt 5 zwischen dem Kolben 11 und der zweiten Scheibe 32 erzeugten Reibungswiderstand eine Drehung der zweiten Scheibe 21 gehemmt, weshalb eine Drehverschiebung zwischen der zweiten Scheibe 32 und der ersten Scheibe 31, d. h. eine Drehverschiebung zwischen dem Federhalter 46 und dem Begrenzer 44 durch Drehverformung der Schraubenfeder 47 absorbiert wird.
Wie in Fig. 3 gut zu erkennen ist, ist der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 versehen mit einem Klauenrad 50, das integral an einer äußeren Umfangsfläche des Rotors 26 des Motors 12 ausgebildet ist, einem Schwingarm 52, der in der Nähe des Klauenrads 50 angeordnet ist und wovon der Fußabschnitt über einen Stift 51 axial am Sattelhauptkörper 10 angebracht ist, einer Greifklaue 54, wovon der Grundabschnitt über einen Stift 53 axial an einem Mittelabschnitt in Längsrichtung des Schwingarms 52 angebracht ist, einer Zugfeder (Zwangsmittel) 55, die zwischen dem vorderen Abschnitt des Schwingarms 52 und dem Sattelhauptkörper 10 eingesetzt ist, um den Schwingarm 52 normalerweise in eine Richtung zu zwingen, in der er sich in der Nähe des Klauenrads 50 befindet, und einem am Sattelhauptkörper 10 vorgesehenen Anschlagabschnitt 56, der mit einer Seitenfläche des von der Zugfeder 55 getriebenen Schwingarms 52 in Kontakt gebracht wird, um ihn im wesentlichen orthogonal zur Mittelachse des Rotors 26 aufzurichten.
Ein Zahnabschnitt 57 des Klauenrads 50 weist jeweils eine Zahnform auf, bei der die Zahnfläche 75a beim Aussetzen des Bremsens in eine Drehrichtung L des Rotors 26 (entgegen dem Uhrzeigersinn, in Fig. 1 von rechts gesehen) geführt wird und eine schräge Fluchtfläche 57b beim Bremsen in eine Drehrichtung R des Rotors 26 (im Uhrzeigersinn, in Fig. 1 von rechts gesehen) geführt wird. Ferner ist der Schwingarm 52 mit einer Torsionsfeder 58, die die Greifklaue 54 normalerweise, bei Betrachtung von Fig. 3, entgegen dem Uhrzeigersinn zwingt, und einem Ansatz 59, der die Drehung der Greifklaue 54 entgegen dem Uhrzeigersinn verhindert und in einer zum Schwingarm 52 im wesentlichen orthogonalen Richtung über sie hinausragt, versehen. Das heißt, daß der vordere Abschnitt der Greifklaue 54 durch das Zusammenwirken der Lageregelung des Schwingarms 52 durch die Zugfeder 55 und der Lageregelung der Greifklaue 54 an sich durch die Torsionsfeder 58 an einer Stelle positioniert ist, an der er mit dem Zahnabschnitt 57 des Klauenrads 50 in Eingriff ist.
Im folgenden wird eine Erläuterung der Arbeitsweise der elektrischen Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gegeben, wobei auch auf Fig. 4 und Fig. 5 Bezug genommen wird.
Wenn die Vorrichtung als normale elektrische Bremse betätigt wird, wird der Rotor 26 des Motors 12 im Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht, wenn vom Fahrer ein Bremsbetätigungssignal eingegeben wird. Dann wird die Exzenterscheibe 41, die über das Lager 40 an der einteilig mit dem Rotor 26 ausgebildeten Exzenterwelle 39 angebracht ist, nicht gedreht, sondern durch den Kreuzgelenkmechanismus 42 zum Kreisen gebracht, wobei durch das Kreisen der Exzenterscheibe 41 der Zykloidmechanismus zur Verringerung der Kugelgeschwindigkeit betätigt wird und die erste Scheibe 31 des Kugel-Rampe-Mechanismus 13, wie oben beschrieben wurde, in einem konstanten Umdrehungsverhältnis N zum Rotor 26 in einer dazu entgegengesetzten Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) gedreht wird. Unterdessen wird eine Drehung der zweiten Scheibe 32 des Kugel-Rampe-Mechanismus 13 durch die Widerstandskraft der Wellenscheibe 34 verhindert, weshalb sie sich in Übereinstimmung mit der Drehung der ersten Scheibe 31 in Richtung des Scheibenrotors D nach vorn verschiebt, wodurch der Kolben 11 vorwärts getrieben wird, um den Bremsklotz 3 an der Fahrzeuginnenseite gegen den Scheibenrotor D zu drücken. Dann wird durch dessen Gegenkraft der Sattel 2 zum Träger 1 verschoben, während der Klauenabschnitt 5a des Klauenelements 5 den Bremsklotz 4 an der Fahrzeugaußenseite gegen die außenliegende Fläche des Scheibenrotors D preßt, um dadurch in Übereinstimmung mit dem Drehmoment des Motors 12 eine Bremskraft zu erzeugen. Hierbei wird, falls die Bremsklötze 3 und 4 abgenutzt sind, der Mechanismus zur Kompensation des Klotzverschleißes 15 betätigt, um, wie oben beschrieben wurde, die Lücke in Stärke des Klotzverschleißes zu schließen.
Ferner wird bei der Betätigung der elektrischen Bremse das Klauenrad 50 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 gemeinsam mit dem Rotor 26 im Uhrzeigersinn (R) gedreht, weshalb die Greifklaue 54 über die schräge Fluchtfläche des jeweiligen Zahnabschnitts 75 gleitet, wobei sie mit dem Ansatz 59 in Kontakt gebracht wird. Hierbei ist das Drehmoment des Rotors 26 hinreichend größer als die Zwangskraft der Zugfeder 55, die den Schwingarm 52 in Richtung des Klauenrads 50 zwingt, weshalb er, wie in Fig. 4 gezeigt ist, gegen die Zwangskraft der Zugfeder 55 mit dem Stift 51 als Hebelpunkt entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird, wodurch die Greifklaue 54 weich über den jeweiligen Zahnabschnitt 57 des Klauenrads 50 gleitet. Das heißt, daß der Rotor 26 im Uhrzeigersinn (R) (in Bremsrichtung) gleichmäßig gedreht wird, wodurch die Funktion als elektrische Bremse sichergestellt wird.
Beim Lösen der elektrischen Bremse in Übereinstimmung mit einer Betätigung zum Lösen durch den Fahrer wird der Rotor 26 des Motors 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht und in Übereinstimmung damit infolge der Zwangskraft der Tellerfeder 36 die zweite Scheibe 32 gemeinsam mit dem Kolben 11 rückwärts geschoben, die Schubkraft auf den Scheibenrotor D aufgehoben und das Bremsen ausgesetzt.
Hierbei wird das Klauenrad 50 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 gemeinsam mit dem Rotor 26, wie in Fig. 5 gezeigt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn (L) gedreht, während die Greifklaue 54 durch die Zahnfläche 57a des jeweiligen Zahnabschnitts 57 nach unten gegen die Torsionsfeder 58 gedrückt wird. Im Ergebnis wird der Rotor 26 gleichmäßig entgegen dem Uhrzeigersinn (L) (in der das Bremsen aufhebenden Richtung) gedreht, um das Lösen der elektrischen Bremse sicherzustellen. Das heißt, daß der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 durch das in Übereinstimmung mit der Stromzufuhr zum Motor 12 erzeugte Drehmoment automatisch entriegelt (gelöst) wird und somit die Umdrehung des Motors 12 nicht auf komplizierte Weise gesteuert werden muß.
Beim Betätigen der Feststellbremse infolge eines Feststellbremsenbetätigungssignals vom Fahrer wird der Rotor 26 des Motors 12 im Uhrzeigersinn (R) gedreht, wobei ähnlich wie im obenbeschriebenen Fall der normalen Betätigung der elektrischen Bremse der Kolben 11 vorwärts getrieben wird, um die Bremskraft zu erzeugen. Ferner wird gemäß der ersten Ausführungsform gleichzeitig mit der Erzeugung der Bremskraft eine Steuerung der Unterbrechung der Stromzufuhr zum Motor 12 ausgeführt. In diesem Fall wird im Rotor 26 des Motors 12 infolge der Starrheit des Sattels oder dergleichen ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn (L) erzeugt, wobei durch das Drehmoment eine abwärts gerichtete Schubkraft auf die Greifklaue 54 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 ausgeübt wird. Jedoch ist das Drehmoment des Rotors 26 wesentlich kleiner als das Drehmoment bei Betrieb des Elektromotors, weshalb die Greifklaue 54 infolge der Zwangskraft der Torsionsfeder 58 ihre vorgestreckte Lage in Kontakt mit dem Ansatz 59 beibehält, was dazu führt, daß die Drehung des Rotors 26 entgegen dem Uhrzeigersinn (L) durch Eingriff der Greifklaue 54 mit dem Klauenrad 50 verhindert wird und die Feststellbremse festgestellt wird.
Beim Lösen der Feststellbremse durch eine Betätigung zum Lösen der Feststellbremse durch den Fahrer wird dem Motor 12, ähnlich wie beim Lösen der elektrischen Bremse, Strom zugeführt, der Rotor 26 entgegen dem Uhrzeigersinn (L) (in der das Bremsen aufhebenden Richtung) gedreht und das Klauenrad 50 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 gemeinsam mit dem Rotor 26 gleichfalls entgegen dem Uhrzeigersinn (L) gedreht. Das Drehmoment des Rotors 26 ist hierbei wesentlich größer als die Zwangskraft der Torsionsfeder 58 zum Halten der Greifklaue 54 in der vorgestreckten Lage, weshalb sie, wie in Fig. 5 gezeigt ist, durch die Zahnfläche 57a des jeweiligen Zahnabschnitts 57 des Klauenrads 50 nach unten gedrückt wird. Das heißt, daß der Rotor 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung frei gedreht wird, der Kolben 11 in Übereinstimmung mit der Drehung rückwärts bewegt wird, die Schubkraft auf den Scheibenrotor D aufgehoben wird und die Bremse als Feststellbremse gelöst wird.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine elektrische Bremsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Zum anderen ist die Gesamtstruktur der elektrischen Bremsvorrichtung dieselbe, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weshalb eine Erläuterung darüber hier ausgelassen wird. Ferner ist die Grundstruktur des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 derselbe wie jener der ersten Ausführungsform, weshalb dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind und eine doppelte Erläuterung hier ausgelassen ist. Ein Merkmal der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß anstelle der Zugfeder 55 im obenbeschriebenen Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 ein Elektromagnetmechanismus 60 vorgesehen ist. Der Elektromagnetmechanismus 60 ist aus einem Elektromagneten (Stellglied) 62, der fest am Sattelhauptkörper 10 installiert ist und in dem ein vorderer Abschnitt eines Tauchkerns 61 axial am Schwingarm 52 angebracht ist, und einer Druckfeder (Zwangsmittel) 63, die den Tauchkern 61 des Elektromagneten 62 normalerweise in Rückwärtsrichtung zwingt, gebildet, wobei der Schwingarm 52 durch die Druckfeder 63 eine aufrechte Lage beibehält, in der er mit dem Anschlagabschnitt 56 normalerweise in Kontakt ist (Fig. 6). Der Elektromagnet 62 wird betätigt, um den Tauchkern 61 in Übereinstimmung mit der Stromzufuhr auszufahren, wobei durch das Ausfahren des Tauchkerns 61 der Schwingarm 52 einen Zustand einnimmt, in dem er in einer Richtung geneigt ist, die ihn von dem Klauenrad 50 trennt (Fig. 7).
Im folgenden wird eine Erläuterung der Arbeitsweise der elektrischen Bremsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform gegeben.
Wenn die Vorrichtung als normale elektrische Bremse betätigt wird, wird der Rotor 26 des Motors 12 im Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht, indem vom Fahrer ein Bremsenbetätigungssignal eingegeben wird, wobei, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, der Kolben 11 vorwärts getrieben wird und eine Bremskraft in Übereinstimmung mit dem Drehmoment des Motors 12 aufgebracht wird. Ferner wird beim Betätigen der elektrischen Bremse gleichzeitig mit der Stromzufuhr zum Motor 12 auch dem Elektromagneten 62 des Mechanismus zur Verriegelung der Bremse 16 zugeführt, wodurch der Tauchkern 61 des Elektromagneten 62 ausgefahren wird und, wie in Fig. 7 gezeigt ist, der Schwingarm 52 einen Zustand einnimmt, in dem er in einer Richtung geneigt ist, die ihn von dem Klauenrad 50 trennt. Ferner wird durch das Schrägstellen des Schwingarms 52 die Greifklaue 54 in einen Zustand versetzt, in dem sie vom Zahnabschnitt 57 des Klauenrads 50 etwas entfernt ist, was dazu führt, daß der Rotor 26 gleichmäßig im Uhrzeigersinn (K) (in Bremsrichtung) gedreht wird und die Funktion als elektrische Bremse sichergestellt wird. In diesem Fall wird der Rotor 26 unter dem Umstand gedreht, daß die Greifklaue 54 und das Klauenrad 50 nicht miteinander in Kontakt sind, weshalb nicht nur die Abgabe eines Geräuschs durch den Kontakt der beiden Teile vermieden wird, sondern auch ein Fortschreiten des Verschleißes beschränkt wird, wobei ferner kein Berührungswiderstand zwischen den beiden Teilen entsteht und der Wirkungsgrad des Motors 12 erhöht wird.
Beim Lösen der elektrischen Bremse in Übereinstimmung mit einer Betätigung zum Lösen durch den Fahrer wird der Rotor 26 des Motors 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht, der Kolben 11 rückwärts geschoben und das Bremsen ausgesetzt, wobei hier die Stromzufuhr zum Elektromagneten 62 des Mechanismus zur Verriegelung der Bremse 16 fortgesetzt wird, weshalb die Greifklaue 54 des Mechanismus zur Verriegelung der Bremse 16, ähnlich wie in Fig. 7 gezeigt ist, den Zustand, in dem sie vom Zahnabschnitt 57 des Klauenrads etwas entfernt ist, beibehält und das Klauenrad 50 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 gemeinsam mit dem Rotor 26 entgegen dem Uhrzeigersinn (L) (in der das Bremsen aufhebenden Richtung) gedreht wird, ohne mit der Greifklaue 54 in Kontakt gebracht zu werden, wodurch das Lösen der elektrischen Bremse sichergestellt wird.
Beim Betätigen der Feststellbremse infolge eines Feststellbremsenbetätigungssignals vom Fahrer wird der Rotor 26 des Motors 12 im Uhrzeigersinn (R) gedreht, der Kolben 11, ähnlich wie bei der Betätigung der normalen elektrischen Bremse, vorwärts getrieben und eine Bremskraft aufgebracht. Ferner wird gemäß der zweiten Ausführungsform gleichzeitig mit dem Aufbringen der Bremskraft eine Steuerung der Unterbrechung der Stromzufuhr zum Elektromagneten 62 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 und zum Motor 12 ausgeführt. Ferner bewegt sich bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zum Elektromagneten 62, wie in Fig. 6 gezeigt ist, der Tauchkern 61 infolge der Zwangskraft der Druckfeder 63 zurück, wird der Schwingarm 52 in seinen ursprünglichen aufrechten Zustand versetzt und die Greifklaue 54 in eine Stellung versetzt, in der sie mit dem Klauenrad 50 in Kontakt ist. Ferner wird bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zum Motor 12 infolge der Starrheit des Sattels oder dergleichen im Rotor 26 des Motors 12 ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn (L) aufgebracht und über das Drehmoment eine Kraft ausgeübt, die die Greifklaue 54 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 nach unten drückt. Jedoch ist das Drehmoment des Rotors 26 wesentlich kleiner als das Drehmoment bei Betrieb des Elektromotors, weshalb die Greifklaue 54 infolge der Zwangskraft der Torsionsfeder 58, wie in Fig. 6 gezeigt ist, ihre vorgestreckte Lage in Kontakt mit dem Ansatz 59 beibehält und infolge des gegenseitigen Eingriffs von Greifklaue 54 und Klauenrad 50 die Drehung des Rotors 26 entgegen dem Uhrzeigersinn (L) (in der das Bremsen aufhebenden Richtung) verhindert wird, was dazu führt, daß die Feststellbremse festgestellt wird.
Beim Lösen der Feststellbremse in Übereinstimmung mit einer Betätigung zum Lösen der Feststellbremse durch den Fahrer wird dem Elektromagneten 62 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 Strom zugeführt, wodurch der Tauchkern 61 des Elektromagneten 62 ausgefahren wird und die Greifklaue 54 des Mechanismus zur Verriegelung der Bremse 16 den Zustand beibehält, in dem sie vom Zahnabschnitt 57 des Klauenrads 50 etwas entfernt ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Unterdessen wird gleichzeitig mit der Stromzufuhr zum Elektromagneten 62 auch dem Motor 12 Strom zugeführt, wodurch der Rotor 26 ähnlich wie beim Lösen der elektrischen Bremse entgegen dem Uhrzeigersinn (L) (in der das Bremsen aufhebenden Richtung) gedreht wird. Hierbei wird das Klauenrad 50 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 gemeinsam mit dem Rotor 26 gleichmäßig gedreht, ohne mit der Greifklaue 54 in Kontakt gebracht zu werden (Fig. 7), wodurch die Feststellbremse gelöst wird.
Ferner behält gemäß der zweiten Ausführungsform der Tauchkern 61 den Zustand der Rückwärtsbewegung bei, wenn der Elektromagnet 62 zufällig ausfällt, wie in Fig. 8 gezeigt ist, jedoch wirkt die Druckfeder 63, die den Tauchkern 62 in die Rückwärtsrichtung zwingt, in diesem Fall ähnlich wie die Zugfeder 55 (Fig. 3 bis 5) gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb die Feststellbremse betätigt werden kann.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine elektrischen Bremsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Zum anderen ist die Gesamtstruktur der elektrischen Bremsvorrichtung dieselbe, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weshalb eine Erläuterung darüber hier ausgelassen wird. Ein Merkmal der dritten Ausführungsform besteht darin, daß der Schwingarm 52 unter den Bestandelementen des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform weggefallen ist, als Greifklaue, die in das Klauenrad 50 greift, eine vergleichsweise große und lange Greifklaue 54' verwendet wird, ein Mittelabschnitt in Längsrichtung der Greifklaue 54' mittels eines Stifts 70 axial am Sattelhauptkörper 10 angebracht ist und ferner eine Zugfeder 71(Zwangsmittel), die die Greifklaue 54' in eine Richtung zwingt, in der sie vom Klauenrad 50 getrennt wird, und ein Elektromagnet 72, der die Greifklaue 54' in eine Position schwenkt, in der sie mit dem Klauenrad 50 Eingriff ist, im Sattelhauptkörper 10 vorgesehen sind. Ferner wird der Elektromagnet 72 betätigt, um seinen Tauchkern 73 in Übereinstimmung mit der Stromzufuhr auszufahren.
Im folgenden wird eine Erläuterung der Arbeitsweise der elektrischen Bremsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform gegeben.
Wenn die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Eingabe eines Bremsenbetätigungssignals vom Fahrer als normale elektrische Bremse betätigt wird, wird der Rotor 26 des Motors 12 im Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht, der Kolben 11, ähnlich wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform, vorwärts getrieben und in Übereinstimmung mit dem Drehmoment des Motors 12 eine Bremskraft aufgebracht. Ferner wird beim Betätigen der elektrischen Bremse die Stromzufuhr zum Elektromagneten 62 des Mechanismus zur Verriegelung der Bremse 16 unterbrochen, wodurch die Greifklaue 54', wie in Fig. 9 gezeigt ist, in einen Zustand versetzt wird, in dem sie infolge der Zwangskraft der Zugfeder 71 vom Zahnabschnitt 57 des Klauenrads 50 etwas entfernt ist. Im Ergebnis wird der Rotor 26 im Uhrzeigersinn (R) gleichmäßig gedreht, wodurch die Funktion als elektrische Bremse sichergestellt wird. In diesem Fall wird der Rotor 26 unter dem Umstand gedreht, daß die Greifklaue 54' vom Klauenrad 50 entfernt ist, weshalb ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform nicht nur die Abgabe eines Geräuschs vermieden wird, sondern auch das Fortschreiten des Verschleißes beschränkt wird, wobei ferner der Wirkungsgrad des Motors 12 erhöht wird.
Beim Lösen der elektrischen Bremse in Übereinstimmung mit einer Betätigung zum Lösen durch die Bedienungsperson wird der Rotor 26 des Motors 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht, der Kolben 11 zurück geschoben und das Bremsen ausgesetzt, wobei hier die Stromzufuhr zum Elektromagneten 72 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 fortgesetzt wird, weshalb die Greifklaue 54' des Mechanismus zur Verriegelung der Bremse 16, ähnlich wie in Fig. 9 gezeigt ist, den Zustand, in dem sie vom Zahnabschnitt 57 des Klauenrads etwas entfernt ist, beibehält und das Klauenrad 50 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 gemeinsam mit dem Rotor 26 gleichmäßig entgegen dem Uhrzeigersinn (L) gedreht wird, ohne mit der Greifklaue 54' in Kontakt gebracht zu werden, wodurch das Lösen der elektrischen Bremse sichergestellt wird.
Beim Betätigen der Feststellbremse infolge des Feststellbremsenbetätigungssignals vom Fahrer wird der Rotor 26 des Motors 12 im Uhrzeigersinn (R) gedreht, ähnlich wie bei der normalen Betätigung der elektrischen Bremse der Kolben 11 vorwärts getrieben und eine Bremskraft aufgebracht. Ferner wird gemäß der dritten Ausführungsform während der Stromzufuhr zum Elektromagneten 72 des Mechanismus zur Verriegelung der Bremse 16 gleichzeitig mit dem Aufbringen der Bremskraft eine Steuerung der Unterbrechung der Stromzufuhr zum Motor 12 ausgeführt. Ferner wird durch die Stromzufuhr zum Elektromagneten 72 der Tauchkern 73 ausgefahren und die Greifklaue 54' gegen die Zwangskraft der Zugfeder 71 in eine Stellung versetzt, in der sie mit dem Klauenrad 50 in Eingriff ist. Ferner wird bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zum Motor 12 infolge der Starrheit des Sattels oder dergleichen am Rotor 26 des Motors 12 eine Drehkraft entgegen dem Uhrzeigersinn (L) aufgebracht, durch die Drehkraft eine Kraft ausgeübt, die die Greifklaue 54' des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 nach unten drückt und die Drehung des Rotors 26 entgegen dem Uhrzeigersinn (L) verhindert, was dazu führt, daß die Feststellbremse festgestellt wird. Wenn in diesem Fall die Zwangskraft der Zugfeder 71 so gewählt ist, daß sie kleiner als die Drehkraft des Rotors 26 ist, übersteigt die Schubkraft des Klauenrads 50 auf die Greifklaue 54' die Zwangskraft der Zugfeder 71, weshalb die Stromzufuhr zum Elektromagneten 72 zu einem passenden Zeitpunkt unterbrochen werden kann.
Beim Lösen der Feststellbremse in Übereinstimmung mit dem Lösen der Feststellbremse durch den Fahrer wird dem Motor 12 Strom zugeführt und der Rotor 26 im Uhrzeigersinn (R) (in Bremsrichtung) etwas gedreht. Dann wird die Greifklaue 54' durch die Zwangskraft der Zugfeder 71 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und vom Zahnabschnitt 57 des Klauenrads 50 gelöst. Dementsprechend wird nach dem Drehen des Rotors 26 des Motors 12 entgegen dem Uhrzeigersinn (L) (in der das Bremsen aufhebenden Richtung) zu einem passenden Zeitpunkt das Klauenrad 50 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 16 gemeinsam mit dem Rotor 26 gleichmäßig entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, ohne mit der Greifklaue 54' in Kontakt gebracht zu werden (Fig. 9), wodurch die Feststellbremse gelöst wird.
Gemäß der dritten Ausführungsform wird beim Betätigen der Feststellbremse dem Elektromagneten 72 nur vorübergehend Strom zugeführt, wodurch seine Wärmeerzeugung begrenzt wird.
Die Fig. 11 bis 14 zeigen eine elektrische Bremsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Zum anderen ist die Gesamtstruktur der elektrischen Bremsvorrichtung dieselbe, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weshalb eine Erläuterung darüber hier ausgelassen wird. Jedoch wird das Stellmoment der Schraubenfeder 47 gemäß der vierten Ausführungsform durch den Mechanismus zur Verringerung der Differenzgeschwindigkeit 14 auf einen Wert festgelegt, der größer als das Rest-Drehmoment bei sich nicht drehendem Motor ist, und bildet die Schraubenfeder 47 einen Kolbenrückführungsmechanismus, der den Kolben 11 in eine Bezugsposition zurückführt, wenn sich der Motor nicht dreht.
Wie in den Fig. 11 bis 13 gut erkennbar ist, ist ein Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 gemäß der vierten Ausführungsform im allgemeinen durch einen Verriegelungsmechanismus 150, der geeignet ist, die Drehung des Rotors 26 des Motors 12 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L zu verriegeln und zu entriegeln, und einen Elektromagneten (Stellglied) 151, der den Verriegelungsmechanismus 150 zum Verriegeln und Entriegeln betätigt, gebildet.
Der Verriegelungsmechanismus 150 ist versehen mit einem Klauenrad 152, das integral an einer äußeren Umfangsfläche des Rotors 26 ausgebildet ist, einem Schwingarm 154, der in der Nähe des Klauenrads 152 angeordnet ist und wovon der Fußabschnitt über einen Stift 153 axial am Sattelhauptkörper 10 angebracht ist, einer Greifklaue 156, wovon der Grundabschnitt über einen Stift 155 axial an einem Mittelabschnitt in Längsrichtung des Schwingarms 154 angebracht ist, einem am Sattelhauptkörper 10 vorgesehenen Anschlagabschnitt 157, der den Schwingarm 154 in tangentialer Richtung zum Rotor 26aufrichtet, indem er mit einer Seitenfläche des Schwingarms 154 in Kontakt gebracht wird, einer Torsionsfeder (Zwangsmittel) 158, die die Greifklaue 156 normalerweise in die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, bei Betrachtung von Fig. 11, zwingt, und einem Ansatz 159, der die Greifklaue 156 in einer aufrechten Lage hält, in der sie unter Mitwirkung der Torsionsfeder mit dem Klauenrad 152 in Eingriff gelangen kann. Hierbei weist ein Zahnabschnitt 160 des Klauenrads 152 jeweils eine Zahnform auf, bei der die Zahnfläche 160a beim Aussetzen des Bremsens in eine Drehrichtung L des Rotors 26 (entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen) geführt wird und eine schräge Fluchtfläche 160b beim Bremsen in eine Drehrichtung R des Rotors 26 (im Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen) geführt wird.
Unterdessen ist der Elektromagnet 151, der ein Stellglied darstellt, hier als Elektromagnet des Zweirichtungstyps mit Selbsthaltung ausgebildet. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, ist der Zweirichtungs-Elektromagnet mit Selbsthaltung 151 durch Hintereinanderschaltung zweier Spulen 164 und 165 gebildet, wobei ein Permanentmagnet 163 von einem Gehäuse 162 umhüllt ist, einen in ihm gleitenden Tauchkern 161 aufnimmt und über den Tauchkern 161 einen Stab 166 führt, und der Tauchkern durch Zufuhr von Strom zu einer der beiden Spulen 164 und 165 in eine der beiden Richtungen A und B verschoben wird und durch die Anziehungskraft des Permanentmagneten je nachdem in einer nach vorn ausgefahrenen Stellung oder in einer nach hinten ausgefahrenen Stellung gehalten wird.
Wie in den Fig. 11 bis 13 gezeigt ist, ist der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 aus einer Struktur gebildet, bei der der Elektromagnet mit Selbsthaltung 151 am Sattelhauptkörper 10vorgesehen ist, wobei ein einteilig mit dem Tauchkern 161 ausgebildeter Endabschnitt des Stabs 166 am vorderen Abschnitt des Schwingarms 154 seitens des Verriegelungsmechanismus 150 angebracht ist.
Gemäß dem Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 mit dieser Struktur wird der einteilig mit dem Tauchkern 161 ausgebildete Stab 166 dann, wenn der Spule 164 des Elektromagneten 151 Strom zugeführt wird, in die linke Richtung A in Fig. 12 (Vorwärtsrichtung) verschoben und der Schwingarm 154 nach einer Seite geschwenkt, auf der er vom Rotor 26 getrennt ist, wodurch der vordere Abschnitt der Greifklaue 156 vom Zahnabschnitt 160 des Klauenrads 152 gelöst wird. Das heißt, daß der Verriegelungsmechanismus 150 für das Entriegeln betätigt wird, was dazu führt, daß der Rotor 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L und in der Bremsrichtung R frei drehen läßt. In diesem Fall wird der Tauchkern 161 in der nach vorn ausgefahrenen Stellung gehalten, und zwar auch dann, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird, weshalb die Stromzufuhr zur Spule 164 vorübergehend erfolgen darf. Ferner wird dann, wenn, ausgehend vom obenbeschriebenen Zustand, der anderen Spule 165 Strom zugeführt wird, der Stab 166 gemeinsam mit dem Tauchkern 161 in die rechte Richtung B in Fig. 11 (Rückwärtsrichtung) verschoben und der Schwingarm 154 nach einer Seite geschwenkt, auf der er sich in der Nähe des Rotors 26 befindet und der vordere Abschnitt der Greifklaue 156 mit dem Zahnabschnitt 160 des Klauenrads 152 in Eingriff ist. Das heißt, daß der Verriegelungsmechanismus 150 für das Verriegeln betätigt wird, was dazu führt, daß eine Drehung des Rotors 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L verhindert wird. Der Tauchkern 161 wird in diesem Fall in der nach hinten ausgefahrenen Stellung gehalten, und zwar auch dann, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird, weshalb die Stromzufuhr zur Spule 165 vorübergehend erfolgen darf. Unterdessen wird dann, wenn im Stadium der Betätigung des Verriegelungsmechanismus 150 für das Verriegeln dem Motor 12 Strom zugeführt wird und der Rotor 26 zwangsläufig in der das Bremsen aufhebenden Richtung L gedreht wird, aufgrund dessen, daß das Motordrehmoment größer als die Zwangskraft der Torsionsfeder 158 ist, die Greifklaue 156, wie in Fig. 13 gezeigt ist, von der Zahnfläche 160a des jeweiligen Zahnabschnitts 160 des Klauenrads 152 nach unten geschoben, weshalb der Rotor 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L frei gedreht werden kann.
Im folgenden wird eine Erläuterung der Arbeitsweise der elektrischen Bremsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform gegeben, wobei auch auf die Fig. 15 bis 18 Bezug genommen wird.
Beim normalen Betätigen der elektrischen Bremse durch einen Bremsvorgang des Fahrers wird der Rotor 26 des Motors 12 im Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht. Hierbei verschiebt der Elektromagnet 151 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 den einteilig mit dem Tauchkern 161 ausgebildeten Stab 166 in die nach vorn ausgefahrenen Stellung, wie in Fig. 12 gezeigt ist, wobei der Verriegelungsmechanismus 150 durch die Selbsthaltungsfunktion des Elektromagneten 151 den Entriegelungszustand aufrechterhält. Deshalb wird dann, wenn der Rotor 26 im Uhrzeigersinn gedreht wird, die Exzenterscheibe 41, die über das Lager 40 an der mit ihr einteilig ausgebildeten Exzenterwelle 39 angebracht ist, wie oben beschrieben wurde, nicht gedreht, sondern durch den Kreuzgelenkmechanismus 42 zum Kreisen gebracht, wobei durch das Kreisen der Exzenterscheibe 41der Zykloidmechanismus zur Verringerung der Kugelgeschwindigkeit 43 betätigt wird und die erste Scheibe 31 des Kugel-Rampe-Mechanismus 13, wie oben beschrieben wurde, in einem konstanten Umdrehungsverhältnis N zum Rotor 26 in der dazu entgegengesetzten Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) gedreht wird. Unterdessen wird eine Drehung der zweiten Scheibe 32 des Kugel-Rampe-Mechanismus 13 durch die Widerstandskraft der Wellenscheibe 34 verhindert, weshalb sie sich in Übereinstimmung mit der Drehung der ersten Scheibe 31 in Richtung des Scheibenrotors D nach vorn verschiebt, wodurch der Kolben 11 vorwärts getrieben wird und der Bremsklotz 3 an der Fahrzeuginnenseite gegen den Scheibenrotor D gepreßt wird. Dann wird der Sattel 2 durch die Gegenkraft in bezug auf den Träger 1 verschoben, während der Klauenabschnitt 5a des Klauenelements 5 den Bremsklotz 4 an der Fahrzeugaußenseite gegen die außenliegende Fläche des Scheibenrotors D preßt, um dadurch, wie in Fig. 15 gezeigt ist, in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel und dem Drehmoment (Strom) des Motors 12 eine Bremskraft aufzubringen. Ferner wird, falls die Bremsklötze 3 und 4 abgenutzt sind, wie oben beschrieben wurde, die Lücke in Stärke des Klotzverschleißes durch Betätigen des Mechanismus zur Kompensation des Klotzverschleißes 15 geschlossen. Ferner wird der Elektromagnet mit Selbsthaltung 151 beim Bremsen in einen nichtleitenden Zustand gebracht, wobei der Verriegelungsmechanismus 150 den Entriegelungszustand aufrechterhält.
Beim Lösen der elektrischen Bremse, d. h., beim Aussetzen des normalen Bremsens, in Übereinstimmung mit einer Betätigung zum Lösen durch den Fahrer wird der Rotor 26 des Motors 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht, in Übereinstimmung damit die zweite Scheibe 32 gemeinsam mit dem Kolben 11 infolge der Zwangskraft der Tellerfeder 38 rückwärts bewegt, die Schubkraft auf den Scheibenrotor D aufgehoben und die elektrische Bremse gelöst. Hierbei wird der Elektromagnet 151 mit Selbsthaltung in den nichtleitenden Zustand gebracht, wobei der Verriegelungsmechanismus 150 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 den Entriegelungszustand aufrechterhält, weshalb sich der Rotor 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L gleichmäßig drehen läßt (Fig. 12).
Wenn sich beim obenbeschriebenen normalen Bremsen aufgrund irgendeiner Ursache ein Fehler ereignet, wie in Fig. 16 gezeigt ist, wird das Drehmoment (der Strom) des Motors 12 verringert, weshalb der Kolben 11 durch die Gegenkraft des Kolbenrückführungsmechanismus (Schraubenfeder 47) oder das Bremsen zurück geschoben wird, in Übereinstimmung damit die zweite Scheibe 32 zurück geschoben wird, der Rotor 26 des Motors 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht wird, der Drehwinkel des Motors 12 wieder zum ursprünglichen Winkel wird und die elektrische Bremse gelöst wird. Hierbei hält der Verriegelungsmechanismus 150 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 ähnlich wie beim normalen Bremsen den Betriebszustand des Entriegelns aufrecht, weshalb die elektrische Bremse sanft gelöst wird.
Wenn die Feststellbremse durch eine Feststellbremsenbetätigung des Fahrers betätigt wird, wird der Rotor 26 des Motors im Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht, wobei, ähnlich wie beim obenbeschriebenen normalen Bremsen, der Kolben 11 vorwärts getrieben wird, wie in Fig. 17 gezeigt ist, und in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel und dem Drehmoment (Strom) des Motors 12eine Bremskraft aufgebracht wird. Ferner wird gleichzeitig mit dem Aufbringen der Bremskraft der anderen Spule 165 (Fig. 14) im Elektromagneten mit Selbsthaltung 151 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 vorübergehend Strom zugeführt. Dann wird der Stab 166 gemeinsam mit dem Tauchkern 161 im Elektromagneten 151 in die Rückwärtsrichtung B verschoben, wodurch der Verriegelungsmechanismus 150 in den Verriegelungszustand gebracht wird, in dem, wie in Fig. 11 gezeigt ist, die Drehung des Rotors 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L verhindert wird. Ferner wird im wesentlichen gleichzeitig mit der vorübergehenden Stromzufuhr zum Elektromagneten mit Selbsthaltung 151 die Stromzufuhr zum Motor 12 unterbrochen, was dazu führt, daß der Verriegelungsmechanismus 150 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 durch die Selbsthaltefunktion des Elektromagneten 151 den Verriegelungszustand aufrechterhält und die Feststellbremse, wie in Fig. 17 gezeigt ist, dauerhaft gehalten wird.
Beim Lösen der Feststellbremse infolge einer Betätigung zum Lösen der Feststellbremse durch den Fahrer wird der Spule 164 (Fig. 14) des Elektromagneten mit Selbsthaltung 151 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 vorübergehend Strom zugeführt. Dann wird der mit dem Tauchkern 161 einteilig ausgebildete Stab 166 im Elektromagneten 151 in die Vorwärtsrichtung A verschoben, wodurch der Verriegelungsmechanismus 150 in den Entriegelungszustand gebracht wird, wobei, wie in Fig. 12 gezeigt ist, die Drehung des Rotors 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L freigegeben ist. Hierbei wird aufgrund dessen, daß die Stromzufuhr zum Motor 12 unterbrochen ist, der Kolben 11 durch die Gegenkraft des Bremsens zurück geschoben, wird in Übereinstimmung damit die zweite Scheibe 32 zurück geschoben und wird der Rotor 26 des Motors 12 entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht, wobei, wie in Fig. 18 gezeigt ist, der Drehwinkel des Motors 12 wieder den ursprünglichen Winkel einnimmt und die Feststellbremse gelöst wird.
Wenn der Elektromagnet 151 beim Betätigen der Feststellbremse aus irgendeinem Grund ausfällt, wird infolge der Betätigung zum Lösen der Feststellbremse durch den Fahrer dem Motor 12 ähnlich wie beim Lösen der elektrischen Bremse Strom zugeführt, wird der Rotor 26 entgegen dem Uhrzeigersinn, in den Fig. 1 und 2 von rechts gesehen, gedreht und in Übereinstimmung damit auch das Klauenrad 152 des Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse 116 gemeinsam mit dem Rotor 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L gedreht. Das Drehmoment des Rotors 26 ist hierbei wesentlich größer als die Zwangskraft der Torsionsfeder 158, die die Greifklaue 156 aufrichtet, weshalb die Greifklaue 156 durch die Zahnfläche 160a des jeweiligen Zahnabschnitts 160 des Klauenrads 152 nach unten geschoben wird. Das heißt, daß der Rotor 26 in der das Bremsen aufhebenden Richtung L gedreht werden kann, wobei in Übereinstimmung mit der Drehung der Koben 11 zurück geschoben wird, die Schubkraft auf den Scheibenrotor D aufgehoben wird und die Feststellbremse gelöst wird.
Wie im Detail beschrieben wurde, wird die Feststellbremse gemäß der elektrischen Bremsvorrichtung der Erfindung betätigt, indem die Umdrehung des Motors verwendet wird, weshalb die Funktion als Feststellbremse zufriedenstellend erfüllt werden kann, ohne die eigentliche Funktion als elektrische Bremse zu verschlechtern, wobei die Zuverlässigkeit der Vorrichtung stark verbessert wird.
Ferner ist der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse in der Nähe des Rotors angeordnet, weshalb die Länge des Sattels in axialer Richtung nicht vergrößert ist und die Anbringbarkeit des Vorrichtung am Fahrzeug verbessert ist. Insbesondere dann, wenn der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse innerhalb des Sattels angeordnet ist, ist die Anbringbarkeit am Fahrzeug nochmals verbessert.
Ferner wird dadurch, daß der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse so konstruiert ist, daß das Lösen der Sperre durch das in Übereinstimmung mit der Stromzufuhr zum Motor aufgebrachte Drehmoment lediglich im Drehen des Rotors in der das Bremsen aufhebenden Richtung besteht, der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse zum Entriegeln betätigt und die Steuerung des Motors vereinfacht.
Ferner kann dadurch, daß der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse so konstruiert ist, daß die Betätigung des Verriegelungsmechanismus für das Verriegeln und Entriegeln durch das Stellglied mit Selbsthaltefunktion vorgesehen ist, die Funktion als Feststellbremse zufriedenstellend erfüllt werden, ohne die eigentliche Funktion als elektrische Bremse zu beeinträchtigen, wobei die Feststellbremse selbst dann, wenn der Motor ausfällt, in sicherer Weise gelöst werden kann, wodurch die Zuverlässigkeit der Vorrichtung wesentlich verbessert wird.
Ferner wird die Struktur des Stellglieds bei Verwendung des Elektromagneten mit Selbsthaltung als Stellglied einfach und kompakt, weshalb der Sattel nicht voluminös ist und es ferner im Normalfall nicht notwendig ist, Strom zuzuführen, weshalb die Vorrichtung zu einer stromsparenden Gestaltung beiträgt.
Ferner kann dadurch, daß der Kolbenrückführungsmechanismus vorgesehen ist, der den Kolben im stromlosen Zustand des Motors in die Bezugsposition zurückführt, die Feststellbremse selbst dann in sicherer Weise gelöst werden, wenn im Motor ein Fehler auftritt.

Claims

1. Elektrische Bremsvorrichtung, die umfaßt:
einen Kolben (11), der gegen einen Bremsklotz (3, 4) drückt;
einen Motor (12), der einen Rotor (26) enthält;
einen Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung, der die Drehung des Rotors (26) des Motors (12) in eine geradlinige Bewegung umsetzt und die geradlinige Bewegung auf den Kolben (11) überträgt, wobei der Kolben (11) in Übereinstimmung mit der Drehung des Rotors (26) des Motors (12) in Bewegung versetzt wird und der Bremsklotz (3, 4) gegen einen Scheibenrotor (D) gepreßt wird, um dadurch eine Bremskraft zu erzeugen; und
einen Sattel (2), der durch Anordnen des Kolbens (11), des Motors (12) und des Mechanismus zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung gebildet ist,
wobei der Rotor (26) mit einem Mechanismus zur Verriegelung einer Feststellbremse versehen ist, der die Drehung des Rotors (26) in einer Bremsenlöserichtung verhindern kann, wenn die Stromzufuhr zum Motor (12) unterbrochen ist, und die Verhinderung in Übereinstimmung mit der Stromzufuhr zum Motor aufheben kann.

2. Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse die Sperrung durch ein Drehmoment, das in Übereinstimmung mit der Stromzufuhr zum Motor (12) erzeugt wird, aufhebt.

3. Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse umfaßt:
ein Klauenrad (50), das am Rotor (26) des Motors (12) vorgesehen ist;
eine Greifklaue (54), die in der Nähe des Klauenrads (50) angeordnet ist; und
Drängmittel, die die Greifklaue (54) normalerweise in eine Richtung drängen, in der sie mit dem Klauenrad in Eingriff gelangt.

4. Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 3, die ferner ein Stellglied umfaßt, das die Greifklaue (54) zwangsläufig in eine Richtung zurückführt, in der sie sich vom Klauenrad (50) löst.

5. Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse umfaßt:
ein Klauenrad (50), das am Rotor (26) des Motors (12) vorgesehen ist;
eine Greifklaue (54), die in der Nähe des Klauenrads (50) angeordnet ist; und
Drängmittel, die die Greifklaue (54) normalerweise in eine Richtung drängen, in der sie sich vom Klauenrad (50) löst; und
ein Stellglied, das die Greifklaue (54) zwangsläufig in eine Richtung bewegt, in der sie mit dem Klauenrad (50) in Eingriff gelangt.

6. Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mechanismus zur Verriegelung der Feststellbremse umfaßt:
einen Verriegelungsmechanismus, der geeignet ist, die Drehung des Rotors (26) in der das Bremsen aufhebenden Richtung zu verriegeln und zu entriegeln; und
ein Stellglied, das betätigt wird, um den Verriegelungsmechanismus zu verriegeln und zu entriegeln, wobei das Stellglied eine Selbsthaltefunktion besitzt, um den Verriegelungsmechanismus im Verriegelungszustand bzw. im Entriegelungszustand zu halten.

7. Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Stellglied einen Elektromagneten (62) mit Selbsthaltung enthält.

8. Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der der Verriegelungsmechanismus umfaßt:
ein Klauenrad (50), das am Rotor (26) des Motors (12) vorgesehen ist;
ein Schwingarm (52), der in der Nähe des Klauenrads (50) angeordnet ist; und
eine vom Schwingarm (52) geführte Greifklaue (54), die in Übereinstimmung mit dem Schwenken des Schwingarms (52) durch das Stellglied in Positionen bewegt werden kann, in denen sie mit dem Klauenrad (50) in Eingriff bzw. von diesem gelöst ist.

9. Elektrische Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der der Sattel (2) einen Kolbenrückführungsmechanismus umfaßt, der den Kolben (11) bei stromlosem Zustand des Motors (12) in eine Bezugsposition zurückführt.