【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電動機と、この電動機に作用連結されかつブレーキパッドによって摩擦面に押し付け可能である締付け装置と、第１の位置で締付け装置の運動を妨げず、第２の位置で締付け装置の運動を阻止する駐車ブレーキと、第１の位置から第２の位置に駐車ブレーキを移行させることができる操作装置とを備えた、電気式ブレーキ装置用ブレーキアクチュエータに関する。 【０００２】 【従来の技術】電気式ブレーキ装置のこのようなブレーキアクチュエータは例えばヨーロッパ特許第０５２０５
２５号公報によって知られている。 ブレーキアクチュエータは電動機軸を有する電動機を備えている。 ブレーキアクチュエータの操作時に、電動機軸が回転し、伝動装置を介してブレーキパッド（ブレーキライニング）をブレーキドラムまたはブレーキディスクに押し付ける。 ブレーキアクチュエータは更に、駐車ブレーキを備えている。 この駐車ブレーキは次に説明するように構成されている。 伝動装置と反対側の電動機軸の端部に摩擦板が配置され、電動機の操作時に摩擦板が電動機軸と共に回転する。 この摩擦板に対向して他の摩擦板が相対回転しないように配置されている。 この他の摩擦板は最初に述べた摩擦板と相対的に軸方向に移動可能である。 通常は上記の両摩擦板の間に空隙があるので、ブレーキアクチュエータの操作時に電動機軸は両回転方向に妨害されることなく回転することができる。 車輪ブレーキがブレーキアクチュエータによって固定保持すべきとき（駐車ブレーキをかけるべきとき）には、先ず最初にブレーキアクチュエータの操作によって、ブレーキライニングがブレーキドラムに押し付けられ、それによってブレーキ力が発生する。 その後、第２の電動機によって、第２の摩擦板が軸方向に移動するので、摩擦板の間の空隙がなくなり、両摩擦板は互いに押し付けられて摩擦連結される。
その結果、第１の電動機の電動機軸の回転が阻止されるので、ブレーキアクチュエータは戻し力によって後退することができず、その前に生じた車輪のブレーキ力が維持される。 【０００３】ヨーロッパ特許第０５２０５２１号公報によって知られているブレーキアクチュエータの場合には、駐車ブレーキを第１の位置から第２の位置に移行させることができる操作装置は、（第２の）電動機として形成されている。 従って、操作装置の機能の信頼性が高い。 しかしながら、電動機の形をした操作装置は一方では重く、他方では広い構造スペースを必要とする。 この構造スペースは、特にブレーキアクチュエータが乗用車で使用されるときには、供されないほど大きい。 更に、
電動機は高価である。 【０００４】ドイツ連邦共和国特許第１９６０１９８３
号公報により同様に、上記種類の電気式ブレーキ装置のためのブレーキアクチュエータが知られている。 この文献によって知られているブレーキアクチュエータの場合には、駐車ブレーキは摩擦ヘッドを有する金属ピンを備えている。 この摩擦ヘッドは第１の位置で、ブレーキアクチュエータの移動を妨害することなく許容し、第２の位置で締付け装置に接触して締付け装置の動きを阻止する。 摩擦ヘッドを備えた金属ピンは電磁石（駐車ブレーキ用操作装置）によって第１の位置に保持される。 そのとき、電磁石の励磁コイルに電流が流れる。 電磁石の励磁コイルへの電流の供給を停止すると、摩擦ヘッドを備えた金属ピンは第１の位置から第２の位置に移行する。 【０００５】電磁石を操作装置として使用することにより、高い機能信頼性が保証される。 しかし、電磁石も比較的に重く、そしてヨーロッパ特許第０５２０５２５号公報によって知られたブレーキアクチュエータの場合に使用される別個の電動機ほどではないが、比較的に広い構造スペースを必要とする。 未だ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願第１９７１１８５１号明細書から同様に、冒頭に述べた種類のブレーキアクチュエータが知られている。 この文献によって知られているブレーキアクチュエータの場合には、駐車ブレーキはテーパリングを備えている。 このテーパリングはブレーキアクチュエータの電動機の電動機軸上に軸方向に摺動可能に設けられている。 軸方向の第１の位置では、テーパリングは両方向における電動機軸の回転を妨害しない。 第２の軸方向位置では、テーパリングはモータ軸に接触係合し、
この電動機軸と共に回転する。 この場合、テーパリングの第２の軸方向位置では、一方の回転方向におけるモータ軸の回転により、テーパリングは電動機軸と相対回転しないブレーキアクチュエータのロックリングに係合する。 そのとき、テーパリングは電動機軸とロックリングの間で“挟まれ”、電動機軸の動き、ひいてはブレーキアクチュエータの締付け装置の動きが阻止される。 これに対して、他方の回転方向に電動機軸が回転すると、電動機軸とテーパリングの間の係合と、ロックリングとテーパリングの間の係合が解除されるので、電動機軸ひいては締付け装置が再び自由に動くことができる。 テーパリングは機械的に、電磁的にまたは電動機で操作可能である操作装置によって、第１の軸方向位置から第２の軸方向位置に移行する。 この文献からは、操作装置がどのように構成されているかは詳しくは判らない。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課題は、駐車ブレーキ用操作装置が簡単な構造を有し、軽量で、そして必要構造スペースが狭いブレーキアクチュエータを提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この課題は請求項１記載の特徴に従って、操作装置が第１の温度範囲内で出発位置を占めかつ第２の温度範囲内で端位置を占める形状記憶合金要素であり、この形状記憶合金要素を出発位置から端位置に移行させることができる適切な温度変化を形状記憶合金要素にもたらすことが可能であり、形状記憶合金要素が出発位置から端位置に移行することにより、
駐車ブレーキが第１の位置から第２の位置に移行することによって解決される。 【０００８】本発明によって得られる効果は特に、駐車ブレーキ用操作装置が非常に軽量で、構造がコンパクトであるということにある。 従って、ブレーキアクチュエータの外形寸法を拡大することなく、操作装置をブレーキアクチュエータに一体化することができる。 更に、形状記憶合金要素の形をした操作装置は低価格であり、従って大量生産に適している。 【０００９】請求項２記載の本発明の第１の実施形では、第１の温度範囲の温度が第２の温度範囲内の温度よりも高くなっている。 これは、形状記憶合金要素が第１
の高い温度範囲で出発位置を占め、そして出発位置から端位置に移行して駐車ブレーキを操作するためには、冷却しなければならないことを意味する。 請求項３記載の本発明の他の実施形では、第１の温度範囲の温度が第２
の温度範囲内の温度よりも低くなっている。 これは、形状記憶合金要素が第１の低い温度範囲内でその出発位置を占め、加熱によってその端位置に移行することを意味する。 この場合、形状記憶合金要素は第１の温度範囲から第２の温度範囲に移行することによって駐車ブレーキを操作する。 この実施形の利点は、形状記憶合金要素を短時間で加熱することにより、出発位置から端位置に移行することにある。 【００１０】請求項４記載の請求項３の実施形の変形によれば、ブレーキアクチュエータの運転温度は運転温度のスペクトル全体において第２の温度範囲内の温度よりも低い。 それによって、ブレーキアクチュエータの最高運転温度でも、形状記憶合金要素が誤って第１の低い温度範囲から第２の高い温度範囲に移行し、その結果その出発位置からその端位置に移行するようなことはない。
すなわち、ブレーキアクチュエータの高い運転温度の際に、駐車ブレーキの操作をコントロールできなくなることがない。 【００１１】請求項５記載の本発明の実施形では、形状記憶合金要素が戻しばねに作用連結され、形状記憶合金要素の温度が第２の温度範囲から第１の温度範囲に移行するときに、この戻しばねが形状記憶合金要素を端位置から出発位置に移行させる。 この実施形の利点は、形状記憶合金要素が２つの状態を有することがはっきり判ることにある。 第１の状態から第２の状態に移行する際に、この形状記憶合金要素はその形を変更し、その際仕事をする。 第２の状態から第１の状態に逆に移行する際に（すなわち、形状記憶合金要素が温められた後で冷却される際に、）形状記憶合金要素はその形状を変えるが、そのときすべての形状記憶合金要素は仕事をせず、
例えばそれに作用連結された要素を動かさない。 移行時に仕事をしない形状記憶合金要素が、請求項５記載の実施形に従って戻しばねに作用連結されていると、第２の状態から第１の状態への形状記憶合金要素の移行時に要素の仕事は戻しばねによって行われる。 【００１２】請求項６記載の実施形では、形状記憶合金要素の適切な加熱が形状記憶合金要素に供給される電流によって発生する。 この実施形の利点は、形状記憶合金要素が要素内のオーム損失によって温められることにある。 形状記憶合金要素を温めるための特別な要素は不要である。 請求項７記載の本発明の実施形では、形状記憶合金要素が出発位置から端位置に移行する際に引張力だけを受ける。 この実施形の利点は、引張負荷の際に、形状記憶合金要素を損傷させるような折れ曲がりが形状記憶合金要素に発生しないということにある。 【００１３】 【発明の実施の形態】図に関連して本発明の一実施の形態および他の効果について説明する。 図１はブレーキアクチュエータの横断面図である。 この場合、次の説明のために必要な構成部品だけが示してある。 ブレーキアクチュエータ２は電動機４を備えている。 この電動機によって、スピンドル８を通る軸線回りにスピンドルナット６を回転運動させることができる。 スピンドルナット６
の回転運動はスピンドル８を軸方向に移動させ、かつブレーキピストン１０を軸方向に移動させる。 それによって、ブレーキング時に、ブレーキピストン１０に作用連結されたブレーキパッド（ブレーキライニング）１２が同様に軸方向に移動するので、ブレーキパッド１２は空隙１４を進んだ後で摩擦面１６（ここではブレーキディスク１６）に接触し、ブレーキ力を生じる。 【００１４】ブレーキアクチュエータ２は上述の部品のほかに、駐車ブレーキ１８を備えている。 この駐車ブレーキはケーシング２６に収容され、摩擦ヘッド２２と押圧ばね２４を有する金属ピン２０を備えている。 駐車ブレーキ１８は操作機構に作用連結されている。 操作機構２８は形状記憶記憶合金要素（形状記憶金属要素）２８
（ここでは形状記憶合金コイルばね２８）からなっている。 この形状記憶合金要素は図１に示すように、駐車ブレーキ１８の金属ピン２０を軸方向に取り囲んでいる。
形状記憶合金コイルばね２８の一端はケーシング２６の凹部の背壁３０に固定され、形状記憶合金コイルばね２
８の他端は金属ピン２０のフランジ３２を押圧している。 次に、操作装置２８の機能について説明する。 【００１５】ブレーキアクチュエータ２が図１に示す状態では、形状記憶合金コイルばね２８に電流が案内され、形状記憶合金コイルばねが温められている。 それによって、形状記憶合金コイルばね２８はその出発位置を占める。 この出発位置では、形状記憶合金コイルばねは収縮し、駐車ブレーキ１８の金属ピン２０は押圧ばね２
４の力に抗してケーシング１６内に止まっている。 ブレーキアクチュータ２を付設した車輪が停止すると、次のように作動する。 【００１６】先ず最初に、ブレーキパッド１２がブレーキディスク１６に押し付けられ、そしてこの状態を維持しながら形状記憶合金コイルばね２８を通る電流の流れが遮断されるので、このコイルばねが冷え、その結果コイルばねは出発位置（図１参照）から端位置（図２参照）に達し、この端位置で膨張する。 出発位置から端位置へのこの移行の際に、形状記憶合金コイルばね２８は金属ピン２０に対してほんの少しの仕事しかしない。 この理由から、形状記憶合金コイルばね２８は押圧ばね２
４によって補助されている。 この押圧ばねによって、金属ピン２０の摩擦ヘッド２２はスピンドルナット６に押し付けられる。 それによって、スピンドルナット６とスピンドル８の運動が阻止されるので、ブレーキアクチュエータ２は、前述の状態に止まる。 すなわち、ブレーキアクチュエータ２を付設した自動車の車輪は固定保持される。 【００１７】駐車ブレーキを解放するためには、形状記憶合金コイルばね２８に電流を通じる。 それによって、
この形状記憶合金コイルばねは出発位置から端位置に移行する。 この移行の際、形状記憶合金コイルばね２８は金属ピン２０に対して仕事を行い、押圧ばね２４の力に抗してこの金属ピンを駐車ブレーキのケーシング２６内に後退させる。 そして、駐車ブレーキは、スピンドルナット６とスピンドル８からなる締付け装置の運動を妨害しないで許容する位置に再び達し、形状記憶合金コイルばねへの電流の供給が遮断されるまでこの位置に止まる。 【００１８】図３はブレーキアクチュエータ２の概略横断面図である。 この場合、次の説明のために必要な構成部品だけが示してある。 ブレーキアクチュエータ２は締付け装置３６の電動機軸３４に作用連結された電動機４
を備えている。 ブレーキングの際に、電動機４によって電動機軸が反時計回り（駐車ブレーキ１８から電動機軸を見たとき）に回転させられる。 電動機軸３４の回転はスピンドル８に伝達され、スピンドル８の軸方向運動に変換される。 それに基づいてスピンドル８はブレーキピストン１０を駆動するので、このブレーキピストンによってブレーキパッド１２ａ，１２ｂがブレーキディスク１６の形をした摩擦面１６に押し付けられ、ブレーキ力を発生する。 ブレーキングの終了後、電動機４は電動機軸３４が時計回りに回転するように駆動される。 この場合、電動機３４の回転はスピンドル８とブレーキピストン１０に伝達されるので、この回転は再び軸方向運動に変換される。 スピンドル８とブレーキピストン１０の軸方向運動によって、ブレーキディスク１６とブレーキパッド１２ａ，１２ｂの間には所定の空隙が生じる。 【００１９】ブレーキアクチュエータ２は上述の構成部品のほかに、駐車ブレーキ１８を備えている。 この駐車ブレーキはケーシングに固定されたロックリング３８
と、テーパリング４０と、ばね４２を備えている。 ブレーキアクチュエータ２は更に、操作装置２８を備えている。 この操作装置によって、電動機軸３４上にあるテーパリング４０がばね４２のばね力に抗してその軸方向位置に摺動する。 第１の軸方向位置では、テーパリング４
０の歯４４がロックリング３８の凹部４６に挿入されている（図５参照）ので、この第１の軸方向位置ではテーパリング４０はロックリング３８と相対的に回転不能である。 テーパリング４０の第２の位置では、テーパリング４０の歯４４の一部がロックリング３８の凹部４６から外へ摺動している。 この第２の軸方向位置で、円錐リング４０は時計回りに（ロックリング３８からテーパリング４０を見たとき）ロックリング３８と相対的に回転可能である。 この回転は、テーパリング４０の歯４４の斜面４８がロックリング３８の凹部４６の傾斜壁５０に接触するまで可能である。 歯４４の斜面４８が凹部４６
の傾斜壁５０に接触するや否や、テーパリング４０はロックリング３８上で締付けられて回転しなくなる。 時計回りの回転は、歯４４の側面５２がロックリング３８の凹部４６の対応する側壁５４に“当接する”まで可能である（図５参照）。 【００２０】次に、図３〜５に基づいて、ブレーキアクチュエータ２に付設された自動車の車輪がどのようにして駐車ブレーキ１８によって固定保持可能であるかについて説明する。 先ず最初に、ブレーキパッド１２ａ，１
２ｂがブレーキディスク１６に接触するまで、ブレーキアクチュエータ２が電動機４によって操作される。 それによって、車輪にブレーキ力が発生する。 その後、ばね４２のばね力に抗して操作装置２８によって、テーパリング４０は、その歯４４が凹部４６内にある第１の軸方向位置から、歯４４の一部が凹部４６から外へ摺動している第２の軸方向位置に摺動する。 操作装置２８によるテーパリング４０の軸方向摺動は、テーパリング４０のテーパ部が電動機軸３４のテーパ部５６に接触し、テーパリング４０が電動機軸３４上で“固定”されるまで可能である。 テーパリング４０が電動機軸３４上にあると、テーパリング４０は電動機軸と共に時計回りに戻り回転する。 この戻り回転は、テーパリング４０の歯４４
の斜面４８がロックリング３８の凹部４６の傾斜壁５０
に接触するまで可能である。 電動機軸３４が時計回りに更に回転すると、テーパリング４０は斜面４８を介してロックリング３８内で“締付けられて回転しなくなる”。 電動機軸３４はそれ以上回転せず、ブレーキパッド１２ａ，１２ｂはブレーキディスク１６上に固定される。 というのは、ブレーキアクチュエータ２の戻し力が、電動機軸３４をそれに固着されたテーパリング４０
と相対回転させるのに充分でないからである。 【００２１】駐車ブレーキの操作解除は次のように行われる。 電動機４は電動機軸３４が反時計回りに回転するように駆動される。 その結果、電動機４が充分に大きな力を加えると、電動機軸３４上に固着されたテーパリング４０は反時計回りに回転し、歯４４の斜面４８は凹部４６の傾斜壁５０から離れる。 反時計回りに更に回転すると、歯４４の側面５２が凹部４６の側壁５４に当接するので、テーパリング４０のテーパ部は反時計回りにそれ以上回転することができない。 というのは、ロックリング３８がケーシングに固定されているからである。 電動機４が充分に大きな力で駆動されると、電動機軸３４
は反時計回りに更に回転し、テーパリング４０は電動機軸３４のテーパ部５６から外れる。 その後、テーパリング４０はばね４２によってその第２の軸方向位置から第１の軸方向位置に摺動するので、テーパリング４０の歯４４は再びロックリング３８の凹部４６内に入る。 その後、ブレーキアクチュエータ２の電動機軸３４は両方向に自由に回転可能であり、駐車ブレーキが操作解除されるので、ブレーキアクチュエータ２は普通のブレーキングに供される。 【００２２】次に、図３，４に関連して、操作装置２８
の構造について簡単に説明する。 操作装置２８はケーシングに固定されて組み立てられた組み立てスリーブ６４
を備えている。 この組み立てスリーブの一端には、細長い形状記憶合金要素５８が固定されている。 この形状記憶合金要素５８はフランジ６０に作用連結されている。
このフランジは縦方向スリット６６を通って組み立てスリーブ６４から突出している。 フランジ６０の背壁６８
と組み立てスリーブ６４の壁７０との間には、戻しばね６２が設けられている。 形状記憶合金要素が出発位置から端位置に移行し、形状記憶合金要素５８が短くなる際に、フランジ６０は縦方向スリット６６内へ縦方向に移動する。 フランジ６０は戻しばね６２によってその出発位置に戻ることができる。 【００２３】図３，４に示した操作装置によって、駐車ブレーキ１８に所属するテーパリング４０は第１の軸方向位置から第２の軸方向位置へ次のように摺動する。 形状記憶合金要素５８に電流が供給されるので、この形状記憶合金要素は温められ、図３に示した出発位置から図４に示した端位置に移行する。 出発位置から端位置に移行する際に、形状記憶合金要素５８が短くなるので、フランジ６０はテーパリング４０を電動機軸３４上で滑らせる。 この場合、形状記憶合金要素は引張力だけを受けるので、折れ曲がらない。 テーパリング４０が電動機軸３４に接触した後で、形状記憶合金要素５８への電流の供給を中断することができる。 それによって、形状記憶合金要素５８は冷える。 通常使用される形状記憶合金要素５８は冷却時に、フランジ６０に対して仕事をしないので、フランジ６０は形状記憶合金要素５８の冷却によって、図３に示した出発位置に戻ることはない。 従って、冷却時に仕事をしない形状記憶合金要素５８の場合には、戻しばね６２が使用される。 この戻しばねによって、フランジ６０は出発位置に戻される。 テーパリング４０が電動機軸３４の運動によって上述のように外れるまで、テーパリング４０は電動機軸３４とロックリング３８の間で“締付けられ”、従ってブレーキアクチュエータ２は固定保持される。 すなわち、駐車ブレーキを操作するために、形状記憶合金要素５８に電流を短時間供給すればよい。 【図面の簡単な説明】 【図１】形状記憶合金要素が出発位置にある、ブレーキアクチュエータの横断面図である。 【図２】形状記憶合金要素が端位置にある、ブレーキアクチュエータの横断面図である。 【図３】形状記憶合金要素が出発位置にある、ブレーキアクチュエータの横断面図である。 【図４】形状記憶合金要素が端位置にある、ブレーキアクチュエータの横断面図である。 【図５】図３，４のブレーキアクチュエータの一部の分解図である。 【符号の説明】 ２ ブレーキアクチュエータ ４ 電動機 ６ スピンドルナット ８ スピンドル １０ ブレーキピストン １２ ブレーキパッド １４ 空隙 １６ 摩擦面 １８ 駐車ブレーキ ２０ 金属ピン ２２ 摩擦ヘッド ２４ 押圧ばね ２６ ケーシング ２８ 操作装置 ３０ 背壁 ３２ 金属ピン２０のフランジ ３４ 電動機軸 ３６ 締付け装置 ３８ ケーシングに固定されたロックリング ４０ テーパリング ４２ ばね ４４ 歯 ４６ 凹部 ４８ 斜面 ５０ 傾斜壁 ５２ 側面 ５４ 側壁 ５６ 電動機軸のテーパ部 ５８ 形状記憶合金要素 ６０ フランジ ６２ 戻しばね ６４ 組み立てスリーブ ６６ 縦方向スリット ６８ 背壁 |
