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    • 专利摘要:
    EinBetätigungselementzum Drückeneiner Vielzahl von Reibplatte an einer Vielzahl von zu bremsendenPlatten ist aus Mitteln ausgebildet, die ein elektroaktives Polymerumfassen, wobei die Form des Elastomers durch elektrische Energieverändertwerden kann.
    公开号:DE102004027375A1
    申请号:DE200410027375
    申请日:2004-06-04
    公开日:2005-01-20
    发明作者:Kazuhiro Sekiguchi；Hideaki Takahashi；Kimio Takahashi
    申请人:Akebono Brake Industry Co Ltd；
    IPC主号:F16D65-18
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung einer elektrischenBremsvorrichtung, die zum Bremsen eines Fahrzeugs benutzt wird,insbesondere zum Bremsen eines Automobils, und die eine Bremskraftdurch die Verwendung von elektrischer Energie, wie z.B. einer Spannungund eines elektrischen Stroms, erzeugt.
    [0002] HinsichtlichBremsvorrichtungen zum Bremsen eines Fahrzeugs sind verschiedeneTypen von Bremsvorrichtungen entwickelt worden und in Verwendung.Insbesondere bezüglichBremsvorrichtungen zum Bremsen eines Automobils sind hydraulischeBremsvorrichtungen, bei denen die Bremskraft durch einen Hydraulikdruckerzeugt wird, weit verbreitet. Hinsichtlich dieser hydraulischenBremsvorrichtungen ist z.B. die in der JP-A-55-123029 beschriebene Scheibenbremseoder die in der JP-A-09-100849 beschriebeneTrommelbremse weit verbreitet. Eine Sattelbremse des Trommeltyps,die in der JP-A-59-050234 beschriebenist, wird in manchen Anwendungsgebieten verwendet. Um eine stärkere Bremskraftzu erzeugen, ist eine Scheibenbremsvorrichtung des Mehrfachplattentyps,die in der JP-Y-01-044820 beschriebenist, konventionell vorgeschlagen worden.
    [0003] Dain letzter Zeit sehr hoch entwickelte Steuerungen in Fahrzeugeneingebaut wurden, sind verschiedene Typen von elektronischen Bremsvorrichtungen,die eine Bremskraft durch elektrische Energie erzeugen, vorgeschlagenworden. Eine elektrische Bremsvorrichtung ist vorteilhaft, wie esim Folgenden beschrieben wird. Wenn eine elektrische Bremsvorrichtungverwendet wird, braucht kein Hauptzylinder, kein Verstärker undkeine Hydraulikleitung, die viel Raum zur Installation benötigen und derenHerstellungskosten weiterhin hoch sind, verwendet zu werden. Daherkönnendie Kosten reduziert und ferner die elektrische Bremsvorrichtungeinfach eingebaut werden. Darüberhinaus kann der Zeitraum von dem Moment, wenn ein Fahrer auf das Bremspedalgedrückthat, zu dem Moment, wenn die Bremskraft erzeugt ist, verkürzt werden.Darüberhinaus kann die hochentwickelte Steuerung ausgeführt werden, um einen stabilenBetrieb zu erhalten.
    [0004] Einebekannte elektronische Bremsvorrichtung, die für die oben genannten Bedingungenentwickelt worden ist, ist beispielsweise eine elektrische Bremsvorrichtungeines Typs mit direkt angetriebenem Betätigungselement, die in der JP-A-60-136629 beschriebenist. Eine Alternative dazu ist eine bekannte, in der JP-A-10-504876 beschriebeneelektrische Bremsvorrichtung des Rotationsmotortyps. Betreffendder elektrischen Bremsvorrichtung des Typs mit direkt angetriebenemBetätgungselementist es zusätzlichzu der in der JP-A-60-136629 beschriebenenelektrischen Bremsvorrichtung, in der piezoelektrische Keramik verwendetwird, möglich,eine elektrische Bremsvorrichtung zu verwenden, in der ein Linearmotorbenutzt wird. Auf der anderen Seite ist es hinsichtlich der elektrischenBremsvorrichtung vom Rotationsmotortyp, die in der JP-10-504876 beschrieben ist, möglich, eineelektrische Bremsvorrichtung zu verwenden, in der die Rotationsbewegungeines Elektromotors in eine Linearbewegung durch einen Vorschubspindelmechanismusoder ähnlichesumgewandelt wird.
    [0005] Aufder anderen Seite ist die Erfindung eines elektroaktiven Polymers,dessen Form sich durch elektrische Energie verändert, in der JP-A-2001-286162 und der JP-A-2003-506858 und derNichtpatentschrift 1 (Dielectric elastomer for MEMS and NEMS/EPAMTechnologie and Development from now on, von Masatake Chiba, Seiten32 bis 38, Ausgabe 18, Nr. 1 von "Electronic Packaging Tecnology", herausgegeben durchK.K. Gijyutsu Chosa Kai am 20. Dezember 2001) beschrieben. Wie imAbsatz [0008] der Beschreibung der JP-A-2001-286162 dargestellt ist, ist dieseselektroaktive Polymer folgendermaßen ausgeführt und betrieben. Ein PaarElektroden ist auf beiden Seiten eines plattenförmig ausgeformten Elastomerpolymers EPangeordnet. Wenn eine zwischen beiden Elektroden angelegte Spannungverstellt wird, dehnt sich das Elastomerpolymer EP aus und ziehtsich zusammen. Die JP-A-2001-286162 unddie JP-A-2003-506858 schlagendie Verwendung des oben beschriebenen elektroaktiven Polymers zum Antreibeneines Teils vor, das eine Ventilvorrichtung, eine Pumpenvorrichtung,einen Roboter oder ein künstlichesOrgan betätigt.Das Nichtpatentdokument 1 stellt einen künstlichen Muskel vor, bei dem einelektroaktives Hochpolymer verwendet wird. Gemäß den Ausführungen des Nichtpatentdokuments1 ist die Funktion dieses künstlichenMuskels so hoch, dass der Wirkungsgrad groß und die Verwendung wenigerals 300%, der Antriebsdruck 8 MPa und die Reaktionszeit nicht mehrals 0,5 ms ist.
    [0006] Beider in der JP-A-60-136629 beschriebenenelektronischen Bremsvorrichtung, in der das Betätigungselement aus einem piezoelektrischenKeramik ausgestaltet ist, könnendie folgenden Probleme auftreten. Es ist möglich, die durch das Betätigungselementerzeugte Druckkraft zu erhöhen.Dennoch ist es schwierig, die Größe der Verformungdes Betätigungselementsin der Druckrichtung zu gewährleisten.Daher ist es fürdas Betätigungselementunmöglich,wenn die Druckkraft zum Bremszeitpunkt auf eine hohe Intensität gesetztwird, zu einer ausreichend kleinen Größe zum Zeitpunkt, wenn dieBremse nicht betätigtwird, deformiert zu werden und das Rotationselement und das Reibelementreiben aufeinander. Daher ist es schwierig, eine hohe Intensität der Bremskraftzu erreichen und gleichzeitig ein Schleifen des Rotationselementesund des Reibelementes zu verhindern. Das Auftreten des Schleifens istnicht empfehlenswert, weil sich die Betriebsfunktionen wie z.B.der Kraftstoffverbrauch und die Beschleunigung verschlechtern. Aufder anderen Seite ist es im Fall eines Betätigungselements, bei dem ein Linearmotorverwendet wird, möglich,die Größe der Deformationzu garantieren und gleichzeitig das Auftreten eines Schleifens zuverhindern. Dennoch ist es unmöglich,eine ausreichend hohe Druckkraft zu gewährleisten.
    [0007] Aufder anderen Seite ist es bei der elektronischen Bremsvorrichtungdes Rotationsmotortyps, die in der JP-A-10-504876 beschrieben ist, möglich, eineausreichend hohe Druckkraft und gleichzeitig eine ausreichend große Deformationzu liefern. Dennoch ist die Anzahl der Einzelteile so groß, dasssich das Gewicht und das Volumen vergrößern. Ferner führen imBremsfall der Reibungseingriff und die elastische Verformung zueiner großenAnzahl von Teilen. Daher ist der Wirkungsgrad so niedrig, dass dieEnergie nicht effektiv genutzt werden kann.
    [0008] Inder JP-A-2001-286162 ,der JP-A-2003-506858 undder Nichtpatentschrift 1 werden verschiedene Beschreibungen über dieVerwendung von elektroaktivem Polymer gemacht, die dadurch charakterisiertsind, dass die Verformungsgröße und derEnergieumwandlungswirkungsgrad groß sind. Dennoch wird es inBetracht gezogen, dass dieses elektroaktive Polymer für ein Betätigungselement angewendetwird, das fürein För derband,ein Öffnungs-und Schließmechanismuseiner Türund einen beweglichen Teil eines Roboters verwendet wird (z.B. mitBezug auf Seite 35 der Nichtpatentschrift 1).
    [0009] Esist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kleine elektrischeBremsvorrichtung zu liefern, dessen Wirkungsgrad durch die Verwendung desoben genannten elektroaktiven Polymers hoch ist.
    [0010] Umdiese Aufgabe zu lösenumfasst die elektrische Bremsvorrichtung der vorliegenden Erfindung:einen Rotationskörper,der sich zusammen mit einem Rad dreht; ein Reibelement, das demRotationskörpergegenüberliegendangeordnet ist; und ein elektrisches Betätigungselement zum Drücken des Reibelementesgegen eine Bremsflächedes Rotationskörpers.
    [0011] Beider elektronischen Bremsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasstdas Betätigungselementein elektroaktives Polymer, wobei sich die Form des Elastomers durchelektrische Energie verändert.
    [0012] Beider elektrischen Bremsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, diewie oben beschrieben ausgestattet ist, verändert sich die Form des Polymers,welches das elektroaktive Polymer ausbildet, wenn ein elektrischerStrom, der zum elektroaktiven Polymer geleitet wird, gesteuert wird,so dass die Intensitätder Druckkraft des Betätigungselementes, durchwelches das Reibelement in Richtung der Bremsfläche des Rotationskörpers gedrückt wird,erhöhtoder erniedrigt oder abgeschaltet wird. Der Energieumwandlungswirkungsgraddes oben genannten elektroaktiven Polymers ist hoch und der Aufbau desBetätigungselementes,das aus dem elektroaktiven Polymer ausgebildet ist, ist einfach,klein und hocheffektiv. Ferner kann die elektrische Energie effizientumgesetzt werden. Daher ist es möglich,eine hohe Bremskraft durch wenig elektrische Energie bereitzustellen.Da die Verformung des elektroaktiven Polymers groß ist, istes darüberhinaus möglichzu verhindern, dass das Reibelement und die Bremsfläche desRotationskörpersaufeinander schleifen.
    [0013] 1 zeigt eine Schnittansichteiner ersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0014] 2 zeigt eine Ansicht vonrechts von 1;
    [0015] 3 zeigt eine Schnittansichteiner zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0016] 4 zeigt einen Teilschnitteiner Vorderansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    [0017] 5 zeigt eine Schnittdarstellungentlang der Linie A-A aus 4;
    [0018] 6 zeigt eine Vorderansichteiner vierten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0019] 7 zeigt eine Vorderansichteiner fünften Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0020] 8 zeigt eine Vorderansichteiner sechsten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0021] 9 zeigt eine Vorderansichtim Teilschnitt einer siebten Ausführungsform der vorliegendenErfindung;
    [0022] 10 zeigt eine Schnittdarstellungentlang der Linie B-B aus 9;
    [0023] 11 zeigt eine obere Ansichtvon 9, in der das Reibelementund der Kolben weggelassen wurden;
    [0024] 12 zeigt eine Schnittdarstellungeiner achten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0025] 13 zeigt eine Schnittdarstellungentlang einer Linie C-C in 12;
    [0026] 14 zeigt eine Ansicht vonrechts der 12;
    [0027] 15a und 15b zeigen eine vergrößerte obere Ansicht von 12, wobei 15a einen unbetätigten Zustand der Bremse und 15b einen betätigten Zustandder Bremse zeigt;
    [0028] 16a und 16b zeigen eine neunte Ausführungsformder vorliegenden Erfindung, wobei 16a einenunbetätigtenZustand der Bremse und 16b einenbetätigtenZustand der Bremse zeigt.
    [0029] Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsformder vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein scheibenförmig ausgeformter Rotor 1,der konzentrisch mit einem Rad verbunden und fixiert ist, als einRotationskörperverwendet. In dieser Ausführungsformwird die vorliegende Erfindung auf eine Scheibenbremse angewendet,die eine Scheibenbremse des sogenannten schwimmenden Satteltypsist. Zum Bremszeitpunkt wird der Sattel 2 in Richtung desRotors 1 verschoben, der sich zusammen mit dem Rad (nichtdargestellt) dreht. Wenn diese Scheibenbremse in ein Fahrzeug eingebautist, ist ein Halteelement 3, das zu einer Seite des Rotors benachbartangeordnet ist, durch Nutzung der Montagebohrungen 4, 4 mitdem Fahrzeugkörperverbunden (Aufhängungnicht dargestellt). Das Halteelement 3 hält den Sattel 2 insolch einer Weise, dass der Sattel 2 in axialer Richtungdes Rotors 1 verschoben werden kann. Daher ist hinsichtlichder Drehrichtung des Rotors 1 ein Paar Führungsstifte 5, 5 anbeiden Enden des Sattels 2, parallel zur zentralen Welle desRotors 1 angeordnet und sind die beiden Führungsstifte 5, 5 inaxialer Richtung in Führungslöchern verschiebbareingebaut, die in den an beiden Enden des Halteelements 3 angeordnetenFührungsabschnitten 6, 6 ausgestaltetsind.
    [0030] Anbeiden Enden des Halteelements 3 und an Stellen, die inUmfangsrichtung des Rotors 1 voneinander beabstandet sind,sind jeweils der eingangsseitige Eingriffsbereich 7 undder ausgangsseitige Eingriffsbereich 8 angeordnet. Dasvordere Ende jedes Eingriffsbereichs 7, 8 istU-förmiggebogen, so dass der Eingriffsbereich einen äußeren Umfangsbereich des Rotors 1 invertikaler Richtung der 1 und 2 überkreuzen kann. Beide Endender Buchsen 10, 10, die die Klötze 9a, 9b ausbilden,sind mit beiden Eingriffsbereiche 7, 8 derartim Eingriff, dass beide Enden der Buchsen 10, 10 inaxialer Richtung des Rotors 1 verschoben werden können. DerSattel 2 ist mit einem Zylinderabschnitt 12 undeinem Klinkenabschnitt 13 versehen, die miteinander durcheinen Brückenabschnitt 11,der die Klötze 9a, 9b überkreuzt, verbundensind. Um die Innenseite des Klotzes 9a gegen den Rotor 1 zudrücken,ist ein Kolben 14 so in beweglichem Eingriff mit dem Zylinderabschnitt 12 desSattels 2, dass der Kolben 14 in axialer Richtung freibewegt werden kann (in diesem Fall meint die Innenseite die Fahrzeuginnenseitein Querrichtung, was in 1 rechtsist).
    [0031] Zwischendem Kolben 14 und der Innenseite des Zylinderteils oderZylinderbereichs 12 ist das aus elektroaktivem Polymerhergestellte Betätigungselement 15 angeordnet.Dies Betätigungselementist in folgender Weise ausgestaltet. Jede elektroaktive Polymerschichtist in solch einer Weise ausgestaltet, dass beide Seiten des plattenförmigen ElastomerpolymersEP zwischen einem Paar von Elektroden liegen. Eine Vielzahl vonelektroaktiven Polymerschichten werden so aufeinander angeordnet,dass die sich ausdehnenden und zusammenziehenden Richtungen deselektroaktiven Polymers mit der axialen Richtung (die seitlicheRichtung in 1) des Kolbens 14 gleichsind. Um den elektrischen Strom zu den Elektroden eines jeden elektroaktivenPolymers, die das Betätigungselement 15 wieoben beschrieben ausbilden, zu leiten, ist ein Kabel 17 ineiner Durchgangsbohrung 16, die am Ende der Innenseite desSattels 2 ausgeformt ist, angeordnet. Dadurch kann jedeElektrode durch dieses Kabel 17 unabhängig elektrisiert werden. DieLänge desBetätigungselementes 15 inaxialer Richtung des Rotors 1 kann unabhängig eingestelltwerden, wenn der durch das Kabel 17 zu jeder Elektrodegelieferte elektrische Strom gesteuert wird, so dass das Elastomerpolymer EPausgedehnt und zusammengezogen werden kann.
    [0032] ImBremsfall der Bremse wird ein elektrischer Strom zum elektroaktivenPolymer, das das Betätigungselement 15 ausbildet,geleitet und die Längedes Betätigungselementes 15,das aus elektroaktivem Polymer ausgebildet ist, vergrößert sichin axialer Richtung des Rotors 1. Dadurch wird der aus demZylinder 12 herausgedrückteKolben 14 verschoben. Der Kolben 14 drückt dasReibelement 18 des Klotzes 9a an der Innenseitegegen die Innenseite des Rotors 1, in 1 von rechts nach links. Danach wird,als eine Reaktion dieser Druckbewegung, der Sattel 2 in 1 nach rechts verschobenwegen des Verschiebens der beiden Führungsstifte 5, 5 in denFührungslöchern, diein beiden Führungabschnitten 6, 6 ausgeformtsind. Dadurch drücktdie Klinke 13 das Reibelement 18 des Klotzes 9b nach außen (außen istbeim Fahrzeug in Querrichtung, was in 1 linksist) gegen die Außenseitedes Rotors 1. Dadurch wird der Rotor 1 von beidenSeiten stark zusammengedrücktund die Bremse wird betätigt.Um die Höheder Bremskraft einzustellen, wird die Stärke des elektrischen Stroms,der zu den Elektroden des elektroaktiven Polymers geleitet wird,geregelt. Bei einer Entlastung der Bremse wird der Fluss des elektrischenStroms zum elektroaktiven Polymer gestoppt. In diesem Zusammenhang,im Fall wenn keine Bremse betätigtwird, wird der Kolben 14 durch eine elastische Rückstellkrafteines Dichtelementes das im Eingriff mit der inneren Umfangsfläche desZylinders 12 steht, in den Zylinder 12 gedrückt, sodass ein Schleifen der Reibelemente 18, 18 mitden beiden Seiten des Rotors 1 verhindert werden kann.
    [0033] Alsnächsteszeigt 3 eine zweiteAusführungsformder vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein scheibenförmiger Rotor 1,der konzentrisch mit einem Rad verbunden und fixiert ist, ebenfallsals Rotationskörperverwendet. In dieser Ausgestaltung wird die vorliegende Erfindungauf eine Scheibenbremse, die Scheibenbremse vom gegenüberliegendenKolbentyp genannt wird, angewendet. Zum Bremszeitpunkt werden dieKolben 14a, 14a, die an beiden Seiten des Rotors 1 einander gegenüberliegendangeordnet sind, vorwärtsin Richtung des Rotors 1, der sich zusammen mit einem Rad (nichtdargestellt) dreht, bewegt. Ein Sattel 2a wird nicht inaxialer Richtung des Rotors 1 verschoben. In dieser Ausführungsformsind Betätigungselemente 15a, 15a,die aus elektroaktivem Polymer hergestellt sind, zwischen den Kolben 14a, 14a undden inneren Endseiten der Zylinder 12a, 12a, dieim Sattel 2a ausgestaltet sind, angeordnet. Zum Bremszeitpunktwerden die Elektroden des elektroaktiven Polymers elektrisiert,so dass sich beide Betätigungselemente 15a, 15a synchronausdehnen. Die anderen Belange des Aufbaus und der Bewegung dieserAusführungsform sindgleich mit denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
    [0034] Alsnächsteszeigen die 4 bis 5 Darstellungen einer drittenAusführungsformder vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform hat eine zylindrischeTrommel 19 einen Boden, d.h. die zylindrische Trommel 19,die eine petrischalenförmige Trommelist und konzentrisch mit einem Rad verbunden ist, wird als ein Rotorfür dieBremse verwendet. In dieser Ausführungsformwird die vorliegende Erfindung auf eine Trommelbremse angewendet,die Bremse mit führendenAblaufbacken genannt wird. Zum Bremszeitpunkt werden die äußeren Umfangsflächen derbogenförmigenReibelemente 21, 21, die an einem Paar Bremsschuhe 20, 20 ausgebildetsind, gegen die Innenumfangsflächeder Trommel 19, die sich zusammen mit einem Rad (nichtdargestellt) dreht, gedrückt.
    [0035] Beidiesem Aufbau sind das Betätigungselement 23 unddas Ankerelement 24 auf der Frontseite (in Querrichtungeines Automobils die äußere Seite) eineGrundplatte 22, die nicht drehend durch den Fahrzeugkörper gehaltenwird (Aufhängungnicht dargestellt); in Positionen fixiert, die einander in radialerRichtung gegenüberliegen.Eines der beiden Enden in Umfangsrichtung der Wangen 25, 25,welche die Bremsschuhe 20, 20 ausbilden, stößt mit einem PaarAusgangsteile 26, 26, die das Betätigungselement 23 ausbilden,zusammen und das andere Ende stößt mit demAnkerelement 24 zusammen. Die Reibelemente 21, 21 sindan den äußeren Umfangsseitender Buchsen 27, 27, die am äußeren Umfangsrand der Wangen 25, 25 fixiertsind, angebracht. Die Rückholfedern 28a, 28a sindzwischen den beiden Wangen 25, 25 angeordnet,so dass beide Wangen 25, 25 mit einer elastischenKraft, die in radialer Richtung der Grundplatte 22 verläuft, beaufschlagtwerden können.Die Trommel 19 ist so angeordnet, dass die Trommel 19 beideBremsschuhe 20, 20 umgibt und die innere Umfangsfläche derTrommel 19 der äußeren Umfangsfläche derReibelemente 21, 21 gegenüberliegend ist.
    [0036] Umdas Betätigungselement 23 auszubilden, istin dieser Ausgestaltung das zylindrische Gehäuse 29 in einer Positionan der Außenseiteder Grundplatte 22 nahe dem äußeren Durchmesser angebracht. Daselektroaktive Polymer 30, das in einem in axialer Richtung(der Querrichtung von 4)mittleren Teil des Gehäuses 29 angeordnetist, ist zwischen einem Paar Ausgangselementen 26, 26 angeordnet.Diese Ausgangselemente 26, 26 sind so mit demGehäuse 29 imEingriff, dass die Ausgangselemente 26, 26 in Axialrichtungdes Gehäuses 29 freiverschoben werden können.Ein elektrischer Strom kann frei zu dem elektroaktiven Polymer 30 über dasKabel 17a geleitet werden.
    [0037] Inder vorliegenden, wie oben beschrieben, ausgeführten Ausführungsform wird, wenn die Bremsenicht betätigtist, kein elektrischer Strom zum elektroaktiven Polymer 30 geliefert.Dadurch zieht sich das elektroaktive Polymer 30 in axialerRichtung zusammen. In diesem Zustand verschiebt sich das Paar Bremsschuhe 20, 20 inradialer Richtung der Grundplatte 22 durch die elastischenKräfteder Rückholfedern 28a, 28b nachinnen und die innere Umfangsflächeder Trommel 19 wird von den äußeren Umfangsflächen derReibelemente 21, 21 getrennt. Das Paar Ausgangselemente 26, 26,welches das Betätigungselement 23 ausbildet,wird in das Gehäuse 29 gedrückt undder Abstand der Ausgangselemente 26, 26 reduziertsich.
    [0038] Aufder anderen Seite, wenn ein elektrischer Strom zum elektroaktivenPolymer 30 geleitet wird, so dass die Bremse betätigt wird,dehnt sich das elektroaktive Polymer 30 in axialer Richtungaus und der Abstand zwischen dem Paar Ausgangselementen 26, 26,die das Betätigungselement 23 ausbilden, vergrößert sich.Dadurch wird das Paar Bremsschuhe 20, 20 in radialerRichtung der Grundplatte 22 gegen die elastischen Kräfte derRückholfedern 28a, 28b nachaußenverschoben. Dadurch kommt die Innenumfangsfläche der Trommel 19 mitden äußeren Umfangsflächen derReibelemente 21, 21 in Kontakt.
    [0039] Alsnächsteszeigt 6 eine vierteAusführungsformder vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist das Betätigungselement 23a,das zwischen den in Umfangsrichtung liegenden Enden eines PaaresBremsschuhe 20, 20 angeordnet ist, nur aus demeinen elektroaktiven Polymer 30a ausgebildet. Mit anderenWorten ist der Aufbau dieser Ausgestaltung so ausgebildet, dassdas Gehäuse 29 unddie Ausgangselemente 26, 26 des Aufbaus der obenbeschriebenen dritten Ausführungsformweggelassen worden sind. Die anderen Teile des Aufbaus und der Bewegungsind die gleichen wie die der oben beschriebenen dritten Ausführungsform.
    [0040] Alsnächsteszeigt 7 eine fünfte Ausführungsformder vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind die Ankerwandteile 31, 31 durch einVerbindungselement, wie z.B. ein Bolzen, oder durch Schweißen mitder Grundplatte 22 in solchen Positionen auf der Frontseiteder Grundplatte 22 fixiert angeordnet, die zum Zentrumder Grundplatte 22 nähersind als das Paar Bremsschuhe 20, 20. Bei derin der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist jedes Ankerwandteil 31, 31 ineinem Abschnitt angeordnet, der von der Endkante der Wangen 25, 25, diejeweils einen Bremsschuh 20, 20 ausbilden, bis zumanderen in der Umfangsrichtung liegenden Ende der inneren Umfangskanteverläuft.Zwischen der äußeren Umfangsseitejedes Ankerwandteils 31, 31 und der inneren Umfangskantejeder Wange 25, 25 sind die aus elektroaktivenPolymer hergestellten Betätigungselemente 23b, 23b angeordnet.
    [0041] Indieser Ausgestaltung ist die Ausdehnungs- und Zusammenziehrichtungdes elektroaktiven Polymers, das die Betätigungselemente 23b, 23b ausbildet,gleich mit der radialen Richtung (die Umfangsrichtung im Fall einesTeils, das der Endkante der Wange 25, 25 in Umfangsrichtunggegenüberliegendist) der Grundplatte 22 ausgestaltet. Dadurch kann wegender Steuerung des elektrischen Stroms, der zum elektroaktiven Polymer über einnicht dargestelltes Kabel geleitet wird, die Dicke der beiden Betätigungselemente 23b, 23b inder radialen Richtung der Grundplatte 22 frei eingestelltwerden. Die anderen Teile des Aufbaus und Bewegung sind gleich mit denender oben beschriebenen dritten Ausführungsform.
    [0042] Alsnächsteszeigt 8 eine sechsteAusführungsformder vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind die Enden einesPaares Bremsschuhe 20, 20 durch Wellen 32, 32 drehbarangeordnet, so dass das Paar Bremsschuhe 20, 20 im Bezugzur Grundplatte 22 frei schwingen kann. Die anderen Teiledes Aufbaus und der Bewegung sind die gleichen wie die der obenbeschriebenen fünften Ausführungsform.
    [0043] Indiesem Zusammenhang ist es möglich, wenndie vorliegende Erfindung auf eine Trommelbremse angewendet wird,die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Trommelbremse des vorderen Schlepptypsanzuwenden, sondern auch auf eine Tremmelbremse des Zweiführungstypsoder des Doppelservotyps.
    [0044] Alsnächsteszeigen die 9 bis 11 Ansichten einer siebtenAusführungsformder vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist es möglich, daeine Vielzahl von Kombinationen von Reibelementen und Zylindernausgestaltet sind, auch wenn die durch das Betätigungselement 23c,das aus elektroaktivem Polymer hergestellt ist, erzeugte Druckkraftnicht ausreichend groß ist,eine hohe Bremskraft zu erzeugen. In dieser Ausführungsform ist der Rotor zumBremsen einer Trommel 19a mit einem Bodenteil ausgestaltet,das konzentrisch mit einem Rad verbunden und fixiert ist. Die Formder Trommel 19a ist die gleiche wie die Trommel einer herkömmliche Trommelbremse.In dieser Ausgestaltung sind innerhalb der Trommel 19a inradialer Richtung eine Vielzahl von Zylindern 33, 33 inUmfangsrichtung der Trommel 19a in gleichmäßigen Intervallenso angeordnet, dass die Mittellinien jedes Zylinders mit der radialenRichtung der Trommel 19a zusammenliegend ausgestaltet sind.Dadurch kann eine hohe Bremskraft in besonders gleichbleibendemZustand erzeugt werden. Das Grundplattenteil 34, mit demdie Trägerendteileder Zylinder 33, 33 verbunden und fixiert sind,ist mit einem konzentrisch mit der Trommel 19a angeordnetenFahrzeugkörper(Aufhängung nichtdargestellt) verbunden und fixiert.
    [0045] DieKolben 14b, 14b sind jeweils so im Eingriff mitden Zylindern 33, 33, dass die Zylinder 14b, 14b inaxialer Richtung der Zylinder 33, 33 frei verschobenwerden können.BogenförmigeGrundplattenteile 35, 35 sind an Teilen der Zylinder 33, 33 angeordnet,die aus den äußeren Öffnungenvorstehen. Die bogenförmigenReibelemente 21a, 21a sind an den äußeren Umfangsflächen dieserGrundplattenteile 35, 35 angebracht. In diesemZusammenhang ist in der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformjeder Kolben 14b, 14b mit je einem Grundplattenabschnitt 35, 35 einteiligals ein Körperaus gestaltet. Dennoch könnender Kolben und das Buchsenteil voneinander unabhängig ausgeformt sein. Die Reibelemente 21a, 21a sindder inneren Umfangsfläche derTrommel 19 gegenüberliegend.Das aus elektroaktivem Polymer hergestellte Betätigungselement 23c, 23c istzwischen der inneren Endflächejedes Zylinders 33, 33 und der inneren Endfläche jedes Kolbens 14b, 14b angeordnet.Ein elektrischer Strom wird unabhängig zu dem elektroaktivenPolymer, das jedes Betätigungselement 23c, 23c ausbildet, über einKabel 17b, 17b geleitet. Dadurch kann die Dicke einesjeden Betätigungselementes 23c, 23c inradialer Richtung der Trommel frei eingestellt werden.
    [0046] Indieser Ausführungsform,die wie oben beschrieben ausgebildet ist, wird zum Zeitpunkt, wenn dieBremse nicht betätigtwird, kein elektrischer Strom zum elektroaktiven Polymer, das jedesBetätigungselement 23c, 23c ausbildet,geleitet und die Dicke jedes Betätigungselementes 23c, 23c wirdreduziert.
    [0047] Indiesem Zustand wird jeder Kolben 14b, 14b in radialerRichtung der Trommel 19b durch eine elastische Kraft einernicht dargestellten Rückholfedernach innen verschoben. Dadurch werden die Innenumfangsfläche derTrommel 19b und die Außenumfangsfläche jedesReibelementes 21a, 21a voneinander beabstandet.
    [0048] Aufder anderen Seite, wenn das die Betätigungselemente 23c, 23c ausbildendeelektroaktive Polymer zum Betätigender Bremse elektrisiert wird, vergrößert sich die Dicke eines jedenBetätigungselementes 23c, 23c gleichmäßig. Dadurchwird jedes Reibelement 21a, 21a in der radialenRichtung der Trommel 19a verschoben und die Innenumfangsfläche derTrommel 19a und die Außenumfangsfläche einesjeden Reibelementes 21a, 21a kommen in Kontaktmiteinander. Dadurch wird die Bremse durch die Reibung, die zwischenjedem Reibelement 21a, 21a und der Innenumfangsfläche derTrommel 19a hervorgerufen wird, betätigt. In diesem Zusammenhangist bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform die Anzahl der Kombinationenaus einem Zylinder 33, 33 und einem Kolben 14b, 14b vier. Dennochsollte beachtet werden, dass die Anzahl der Kombinationen aus Zylindern 33, 33 undKolben 14b, 14b nicht durch die oben spezifizierteAusführungsformbegrenzt ist. Wenn es so ausgebildet ist, dass die Trommel 19a sichvon außennach innen verengt, ist es möglich,einen Aufbau auszugestalten, in dem nur ein Satz von Zylinder undKolben angeordnet ist. Dennoch, wenn ein Mittel der Anwendungsfälle der Bremsein Betracht gezogen wird, ist es bevorzugt, dass eine Viel zahl vonSätzenvon Zylindern und Kolben in gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtungangeordnet sind.
    [0049] Alsnächsteszeigen die 12 bis 15b eine Ansicht einer achtenAusführungsformder vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist es möglich, daeine Vielzahl von Kombinationen aus Reibelementen und Zylindernausgestaltet sind, selbst wenn eine Druckkraft, die durch das auseinem elektroaktiven Polymer hergestellte Betätigungselement 23d erzeugtwird, nicht besonders groß ist,eine großeBremskraft zu liefern. Wenn eine Vielzahl von Rotoren zum Bremsenund Reibelemente in axialer Richtung aufeinander gepackt werden,wird die Größe der Bremskraftdurch die Reibung des Rotors und der Reibelemente vergrößert.
    [0050] Indieser Ausführungsformsind auf der äußeren Umfangsfläche deszu bremsenden Elementes 36, das konzentrisch mit einemRad verbunden und fixiert ist, eine Vielzahl von zu bremsenden Platten 37, 37 soangeordnet, dass sich die Vielzahl von Platte 37, 37 nichtgleichzeitig mit dem zu bremsenden Element 36 drehen undin der axialen Richtung des zu bremsenden Elementes 36 verschobenwerden kann. Diese Platten 37, 37 sind jeweilsringförmig ausgeformt.Die Form der äußeren Umfangskanteist kreisförmigund die Form der inneren Umfangskante ist nutenförmig oder keilverzahnt, wobeidie Teilung der Nuten grob ist. Der Innenumfangskantenteil der Platten 37, 37 istnutenförmigoder keilverzahnt mit vorstehenden und zurückstehenden Abschnitten, die ausder äußeren Umfangsfläche desRotors 36 ausgeformt sind, um so gebremst zu werden, dassdie Platten 37, 37 in der axialen Richtung freiverschoben werden können.
    [0051] EinGehäuse 38,das sich nicht dreht, ist an einer Position um das zu bremsendeElement 36 angeordnet, dass die Platten 37 zubeiden Seiten umgeben sind. Der Bodenbereich des ersten Abschnitts 40,dessen Querschnitt L-förmigist, ist mit dem äußeren Umfangsendbereicheiner Seite (in den 12 und 15 der linken Seite) desringförmigenGrundplattenteils 39 durch eine Vielzahl von Verbindungselementen 41, 41 fixiert.Dieser erste Abschnitt 40 ist aus einem zylindrischen Abschnitt 42 undeinem Druckplattenabschnitt 43, der von dem vorderen Endedes Zylinderabschnitts 42 in radialer Richtung nach innengebogen ist, ausgebildet. Wenn die Bremsvorrichtung in ein Fahrzeug eingebautwird, wird dieser erste Abschnitt 40 mit dem Fahrzeugkörper (Aufhängung nichtdargestellt) angebracht und fixiert, so dass der erste Abschnitt 40 sichnicht drehen kann. An der inneren Umfangsfläche des Zylinderabschnitts 42 sinddie nutenförmigenoder keilverzahnten Vorsprüngedurch eine grobe Teilung ausgeformt. In diesem Fall sind die Teilungseingriffeso ausgestaltet, dass die Vorsprüngeund die Vielzahl von Reibplatte 44, 44 relativzueinander nicht gedreht werden können und ferner ein Verschiebenin axialer Richtung ermöglichtwerden kann.
    [0052] JedeReibplatte 44, 44 ist so ausgebildet, dass dasReibelement auf einer Seite eines Kernelementes angeordnet ist,dass zum Verstärkender mechanischen Festigkeit und Steifigkeit ausgestaltet ist undjeder bremsenden Platte 37, 37 gegenüberliegendangeordnet ist. Die Form der inneren Umfangskante ist kreisförmig unddie Form der äußeren Umfangskanteist nutenförmigoder keilverzahnt, wobei dessen Teilung grob ist. Die oben genanntenReibplatten 44, 44 und die oben genannten zu bremsendenPlatten 37, 37 sind in axialer Richtung abwechselndangeordnet. In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel sind,wenn die drei Reibplatten 44, 44 und die zweizu bremsenden Platten 37, 37 abwechselnd angeordnetsind, die Reibplatten 44, 44 in axialer Richtungan den beiden Enden angeordnet. Natürlich kann die Anzahl der Reibplatten 44, 44 erhöht und erniedrigtwerden zusammen mit der Anzahl der zu bremsenden Platten 37, 37.Eine Reibplatte 44 (in den 12 und 15 die Reibplatte auf derlinken Seite) ist ausgestaltet, um in Kontakt mit der Innenseiteder Druckplatte 43 zu kommen und die andere Reibplatte 44 (inden 12 und 15 die Reibplatte auf derrechten Seite) ist ausgestaltet, um in Kontakt mit einer Seite desBetätigungselementes 23d zu kommen.Dies Betätigungselement 23d istaus elektroaktivem Polymer hergestellt und ringförmig ausgeformt. Wenn ein elektrischerStrom überdas Kabel 17c geleitet wird, kann die Dicke des Gehäuses 38 in axialerRichtung (in den 12 und 15 der Querrichtung) freieingestellt werden.
    [0053] Indieser wie oben beschrieben ausgebildeten Ausführungsform ist zum Zeitpunktder nicht betätigtenBremse das elektroaktive Polymer, das jedes Betätigungselement 23d ausbildet,nicht elektrisiert. Daher ist die Dicke des Betätigungselementes 23d geschrumpft.In diesem Zustand, wie er in 15a dargestelltist, ist ein Spalt zwischen der Seite jeder Reibplatte 44, 44 undder Seite jeder zu bremsenden Platte 37, 37 aus gebildet.Daher wird keine Bremskraft auf das Rad gegeben, zu dem der Rotor36 zum Bremsen verbunden und fixiert ist.
    [0054] Aufder anderen Seite, wenn das das Betätigungselement 23d ausbildendeelektroaktive Polymer elektrisiert wird, um die Bremse zu betätigen, wirddie Dicke des Betätigungselementes 23d vergrößert. Daher,wie in 15b dargestellt,kommen die Seite jeder Reibplatte 44, 44 und dieSeite jeder zu bremsenden Platte 37, 37 miteinanderin Kontakt. Wegen der Reibkraft, die zwischen beiden Platten 44, 37 wirkt,wird eine Bremskraft auf das Rad ausgeübt. Die Anzahl beider Platten 44, 37 kannerhöht werden.Daher ist es möglich,auch wenn die Größe der durchdas Betätigungselement 23d erzeugten Druckkraftnicht genügendgroß ist,eine genügend große Bremskraftzu liefern.
    [0055] Indiesem Zusammenhang, um die Verschiebung in axialer Richtung zwischenjeder Reibplatte 44, 44 und jeder zu bremsendenPlatte 37, 37 zu erhalten, wie die 16a und 16b zeigen, in denen die neunte Ausführungsformder vorliegenden Erfindung dargestellt ist, ist es möglich, dieBetätigungselemente 23, 23 nichtnur zwischen dem Grundplattenteil 39 und der Reibplatte 44 aneinem Ende anzuordnen, sondern auch zwischen der Druckplatte 43 undder Reibplatte 44 am anderen Ende. Ferner, obwohl in denZeichnungen nicht dargestellt, kann das Betätigungselement anstatt zwischender Druckplatte 43 und der Reibplatte angeordnet zu werden,zusätzlich auchzwischen den Reibplatten angeordnet werden.
    [0056] Dadie elektrische Bremsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wieoben beschrieben ausgebildet und betätigt wird, ist es möglich, einekompakte und hocheffiziente elektrische Bremsvorrichtung zu realisieren,die in der Lage ist, eine ausreichend große Bremskraft zu liefern.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Elektrische Bremsvorrichtung umfassend: einRotationselement zum Drehen zusammen mit einem Rad; ein Reibelement,das gegenüberliegenddes Rotationselementes angeordnet ist; und ein elektrischesBetätigungselementzum Drücken desReibelementes an eine Bremsflächedes Rotationselementes, wobei das elektrische Betätigungselementein elektroaktives Polymer umfasst, in dem sich die Form eines Elastomersdurch elektrische Energie verändert.
    [2] Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobeidas Rotationselement einen scheibenförmigen Rotor umfasst, fernerumfassend: ein Paar Klötze,wobei das Reibelement an einer Seite einer Grundplatte angeordnetist; ein Haltemittel, das übereinen äußeren Umfangskantenabschnittdes scheibenförmigenRotors überquerendangeordnet ist, wobei das Paar Klötze durch das Haltemittel gehaltenwird und dem Rotor gegenüberliegendangeordnet ist; einen Zylinder, der in einem Sattel angeordnetist, der durch das Haltemittel gehalten wird; und einen Kolben,der in dem Zylinder angeordnet ist und in axialer Richtung des Rotorsfrei beweglich ist, und wobei das elektroaktive Polymer zwischendem Kolben und einem Bodenbereich des Zylinders angeordnet ist.
    [3] Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobeider Rotationskörpereine zylindrische Trommel mit einem Boden umfasst, ferner umfassend: eineGrundplatte, die an der offenen Seite der Trommel angeordnet ist;und ein Paar Bremsschuhe, die an der Grundplatte angeordnetsind und jeweils ein Reibelement aufweisen, wobei jedes Reibelementgegenüberliegendder inneren Umfangsseite der Trommel angeordnet ist und die Bremsschuhein radialer Richtung der Trommel frei verschoben werden können; wobeidas elektroaktive Polymer zwischen den Enden des Paars Bremsschuhein Umfangsrichtung angeordnet ist.
    [4] Elektrische Bremsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Rotationskörper einezylindrische Trommel mit einem Boden umfasst, ferner umfassend: eineGrundplatte, die an der offenen Seite der Trommel angeordnet ist; einPaar Bremsschuhe, die an der Grundplatte angeordnet sind und jeweilsein Reibelement aufweisen, wobei jedes Reibelement gegenüberliegendder inneren Umfangsflächeder Trommel angeordnet ist und die Bremsschuhe in radialer Richtungder Trommel frei verschoben werden können; und einen Bereichzum Halten des elektroaktiven Polymers an der Grundplatte, das ineinem Abschnitt näherzum Zentrum als zur inneren Umfangskante des Paares von Bremsschuhenangeordnet ist, wobei das elektroaktive Polymer zwischen der äußeren Umfangsfläche desBereichs zum Fixieren des elektroaktiven Polymers und der innerenUmfangsflächedes Paares von Bremsschuhen angeordnet ist.
    [5] Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobeidas Rotationselement eine zylindrische Trommel mit einem Boden umfasst,ferner umfassend: einen Zylinder, der von der zentralen Seiteder Trommel zur inneren Umfangsseite verläuft und einen Boden hat; und einenKolben, der verschiebbar im Eingriff mit dem Zylinder ist, wobeidas Reibelement, das eine bogenförmige Formhat, durch einen äußeren Endbereichdes Kolbens gehalten wird und der inneren Umfangsfläche derTrommel gegenüberliegendangeordnet ist und das elektroaktive Polymer zwischen dem Bodenabschnittdes Zylinders und der inneren Endfläche des Kolbens angeordnetist.
    [6] Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobeider Rotationskörpereine Vielzahl von ringförmigenPlatten umfasst, die an einer äußeren Umfangsfläche eineszu bremsenden Teils so angebracht sind, dass die Vielzahl von ringförmigen Plattenin Umfangsrichtung des zu bremsenden Teils nicht gedreht und inaxialer Richtung frei verschoben werden kann, ferner umfassend: einGehäuse,das um die ringförmigenPlatten herum angeordnet ist, wobei beide Seiten der ringförmigen Plattendurch das Gehäusein axialer Richtung umgeben sind und das Gehäuse nicht drehbar ist; und eineVielzahl von ringförmigenReibplatten, die aus Reibelementen gebildet sind, die so angebrachtsind, dass die Vielzahl von ringförmigen Reibplatten in Umfangsrichtungnicht gedreht und in axialer Richtung frei verschoben werden kann,wobei jede ringförmigeReibplatte zwischen den ringförmigenPlatten angeordnet ist, wobei das elektroaktive Polymer zwischendem inneren Abschnitt an einer Seite des Gehäuses in axialer Richtung undder dem inneren Abschnitt gegenüberliegendenReibplatte und/oder zwischen den Reibplatten angeordnet ist.
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