JP2004509302A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

本発明は、電気機械的に操作可能なディスクブレーキ（１０）に関する。制動助成作用を得るために本発明では、摩擦ブレーキパッド（４０）を、ブレーキディスク（１４）に対する角度が調節可能である案内装置（４４，５０）で、摺動可能に案内するようになっていることが提案される。回転するブレーキディスク（１４）によって、該ブレーキディスク（１４）に押し当てられた摩擦ブレーキパッド（４０）に及ぼされた摩擦力は、案内装置（４４，５０）の方向の力成分を生ぜしめる。この力成分は、案内装置（４４，５０）が斜めに調節されている場合に、ブレーキディスク（１４）に対する摩擦ブレーキパッド（４０）の圧着力と、ひいては制動助成作用とを生ぜしめる。

Description

【０００１】
従来技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式のディスクブレーキに関する。
【０００２】
ディスクブレーキは自体公知である。ディスクブレーキはブレーキディスクと、一般的にブレーキディスクの両側に配置された２つの摩擦ブレーキパッドとを有している。摩擦ブレーキパッドはブレーキキャリパ内に収容されている。こんにち使用されているディスクブレーキのほとんどのものが液圧式に操作され、すなわち、摩擦ブレーキパッドは、制動モーメントを生ぜしめるために液圧によってブレーキディスクに押し当てられる。この場合、それぞれの摩擦ブレーキパッドを、摩擦ブレーキパッドに対応配置された液圧ピストンで、ブレーキディスクに押し当てることが可能である。両摩擦ブレーキパッドのうちの一方の摩擦ブレーキパッドを液圧によってブレーキディスクに押し当て、他方の摩擦ブレーキパッドを、ブレーキキャリパを介して伝達された反力によってブレーキディスクの他方の側に押し当てることも、同じく可能である。この場合、ブレーキキャリパは、ブレーキディスクに対して横方向で摺動可能な浮動キャリパとして形成されている。
【０００３】
ディスクブレーキを電気機械的に操作することも提案されている。これについては例えば国際公開第９６／０３３０１号パンフレットを参照する。この場合、一方の摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し当てるための操作力は、電気モータで、回転・並進変換伝動装置、例えばスピンドル駆動装置を介して摩擦ブレーキパッドに及ぼされる。しかしながら電気機械的なディスクブレーキは、十分に高い締付け力（これは摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し当てる力である）を生ぜしめるためには、かつ迅速な締付けおよび解放のためには、すなわち、十分に高い動特性を得るためには、大型で、したがって重量のある電気モータを必要とするという欠点を有している。これは、ディスクブレーキが一般的に配置されている、車両ホイールのリムの内側室内に、ディスクブレーキを格納しにくくなるので、好ましくない。しかも、ディスクブレーキは一般的にホイールキャリヤに取り付けられていて、ばね下質量を成している。ばね下質量の重い重量は、車両のロードホールディングに不利な作用を及ぼすので、好ましくない。電気機械的な公知のディスクブレーキのさらなる欠点は、自動車の配線システムを著しく負荷するその高い消費電流である。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する、本発明によるディスクブレーキは、摩擦ブレーキパッドのための案内装置を有しており、この案内装置の、ブレーキディスクに対する角度が調節可能である。すなわち、摩擦ブレーキパッドの摺動方向は、摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し当てる際の、ブレーキディスクに対する案内装置の角度において調節可能である。制動のために摩擦ブレーキパッドが、回転するブレーキディスクに押し当てられる場合、ブレーキディスクは摩擦ブレーキパッドに摩擦力を及ぼし、この摩擦力は、ブレーキディスクの周方向もしくは割線方向でかつブレーキディスクの回転方向でブレーキディスクに対して平行に向けられている。摩擦ブレーキパッドの案内装置が、ブレーキディスクに対して直角から逸れている斜めの角度に調節されている場合、ブレーキディスクによって摩擦ブレーキパッドに及ぼされた摩擦力は、案内装置の長手方向の力成分を生ぜしめる。摩擦ブレーキパッドに作用するこの力成分は、操作装置によって及ぼされた締付け力に対して付加的に、摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し当て、そうすることによって、本発明によるディスクブレーキの制動モーメントを高める。ブレーキディスクに対するその角度において調節可能な案内装置を介した、ブレーキディスクとブレーキディスクに押し当てられた摩擦ブレーキパッドとの間の摩擦力の結果として、回転するブレーキディスクによって摩擦ブレーキパッドに及ぼされる付加的な圧着力の高さは、ブレーキディスクと案内装置とが成している角度に依存する。付加的な圧着力が、本発明によるディスクブレーキの制動助成作用を生ぜしめる。操作装置は、ブレーキディスクへの摩擦ブレーキパッドの締付け力の一部分しか生ぜしめない。制動助成作用の高さは、摩擦ブレーキパッドの案内装置の、ブレーキディスクに対する角度を調節することによって調節可能である。
【０００５】
本発明によるディスクブレーキの制動助成作用は、ディスクブレーキの操作には僅かな操作エネルギーで十分であるという利点を有している。さらなる利点は、締付け時および解放時の高い動特性である。さらに、制動助成作用の高さが摩擦ブレーキパッドの案内装置の調節によって調節可能であり、ディスクブレーキの操作中でも変えられ得るという利点が加わる。
【０００６】
従属請求項には、請求項１に記載の本発明の有利な実施態様および構成が記載されている。
【０００７】
請求項２によれば、摩擦ブレーキパッドのための案内装置はリニア案内装置として形成されており、このリニア案内装置は摩擦ブレーキパッドを、ブレーキディスクの方向で摺動可能に案内するようになっている。そのようなリニア案内装置は、例えばロッド案内装置または滑子案内装置であってよい。リニア案内装置は直線案内装置であってよいが、どうしても直線案内装置でなければならないというわけではない。
【０００８】
請求項４によれば、案内装置は次のように、すなわち、回転するブレーキディスクに押し当てられた摩擦ブレーキパッドが案内装置を、ブレーキディスクに対する次第に大きくなる角度の方向で、すなわち制動助成作用を減少させる方向で負荷するように形成されている。これにより、制動助成作用の自動的な増加が回避され、この制動助成作用の自動的な増加は、ディスクブレーキの自縛、すなわちロックにつながることになる。本発明のこの構成は、ディスクブレーキの良好な配量可能性を実現し、どのような運転状態であっても、制動助成作用を僅かな調節エネルギーでまたは調節エネルギーなしで減少させる、しかもゼロに至るまで減少させる可能性を保証している。
【０００９】
本発明によるディスクブレーキは、その制動助成作用と高い動特性とに基づいて、請求項７による電気機械的な操作に適している。ディスクブレーキを操作するには、消費電流が少なくかつ重量が少ない、比較的小型の電気モータで十分である。ディスクブレーキは、小さい構成でかつ簡単に形成され得る。電気機械的な操作装置を含めた、ディスクブレーキのブレーキキャリパは、液圧式のディスクブレーキのブレーキキャリパよりも少しだけ大きく構成されているにすぎない。これにより、本発明によるディスクブレーキは、車両ホイールのリムの内側に格納され得る。
【００１０】
図面
次に本発明を、２つの実施例を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明によるブレーキディスクを半径方向で注視する方向から示した、本発明によるディスクブレーキの断面図、
図２は、本発明による、図１に示したディスクブレーキの変化実施例である。
【００１２】
図面は、概略化および簡略化された図として理解されたい。
【００１３】
実施例の説明
図に示した本発明によるディスクブレーキ１０は、ブレーキキャリパ１２を有している。このブレーキキャリパ１２は、浮動キャリパとして形成されており、すなわち、ブレーキキャリパ１２は、ブレーキディスク１４に対して横方向で摺動可能である。ディスクブレーキ１０は電気機械的に操作可能であり、電気モータ１８とスピンドル駆動装置２０とを備えた操作装置１６を有している。電気モータ１８は中空軸モータとして形成されていて、中空軸２２を有している。この中空軸２２は、スピンドル駆動装置２０の、同じく符号２２で示されたナットを形成している。スピンドル駆動装置２０は、摩擦が少なくなるように、玉ねじ山駆動装置として形成されている。スピンドル駆動装置２０はナット２２を有しており、このナット２２は、玉２４を介してスピンドル２６に係合している。ナット２２の回転駆動によって、スピンドル２６は軸方向で摺動される。電気モータ１８の軸２２でもある、スピンドル駆動装置２０のナット２２は、アキシャル円錐ころ軸受２８を介して軸方向でモータ・伝動装置ケーシング３０内に支持されていて、回動可能に支承されている。モータ・伝動装置ケーシング３０は、ブレーキキャリパ１２の構成部分である。モータ・伝動装置ケーシング３０をブレーキキャリパ１２にフランジ結合する、例えばねじで留めることも可能である。
【００１４】
スピンドル２６の、ブレーキディスク１４側の端部には、ブリッジ３２が固定されており、このブリッジ３２は、ヨーク３４と２つの脚部３６とを有している。ブリッジ３２は、そのヨーク３４の中央で、スピンドル２６に不動に結合されている。ブリッジ３２の両脚部３６は、ブレーキディスク１４の方向にヨーク３４から突出している。ブリッジ３２の両脚部３６の、ブレーキディスク１４側の自由端部には、ころ３８が回転可能に支承されている。このころ３８でブリッジ３２は、摺動可能な摩擦ブレーキパッド４０の、ブレーキディスク１４とは逆の側に当接している。
【００１５】
摺動可能な摩擦ブレーキパッド４０は、ブレーキキャリパ１２内で、操作装置１６のブリッジ３２とブレーキディスク１４との間に配置されている。ディスクブレーキ１０を操作するために電気モータ１８が締付け方向で給電され、これにより、電気モータ１８の軸２２が回動させられる。スピンドル駆動装置２０のナット２２でもある軸２２は、その回動によって、スピンドル２６をブレーキディスク１４の方向に摺動させる。スピンドル２６はブリッジ３２を介して、摺動可能な摩擦ブレーキパッド４０をブレーキディスク１４に押し当てる。ブレーキディスク１４の一方の側に摩擦ブレーキパッド４０が押し当てられることによって、浮動キャリパとして形成されたブレーキキャリパ１２がブレーキディスク１４に対して横方向で摺動され、このことによって、ブレーキディスク１４の、反対に位置する側でブレーキキャリパ１２内に不動に収容されている定置の摩擦ブレーキパッド４２を、自体公知の形式で、ブレーキディスク１４の他方の側に押し当てる。両側からブレーキディスク１４に押し当てられた摩擦ブレーキパッド４０，４２は、ディスク１４に制動モーメントを及ぼし、ブレーキディスク１４を制動する。
【００１６】
制動モーメントを減少させるために、またはディスクブレーキ１０を完全に解放するために、電気モータ１８は戻り回動方向で給電される。これにより、摩擦ブレーキパッド４０，４２がブレーキディスク１４から離され、ブレーキディスク１４は自由に回転可能となる。
【００１７】
操作装置１６でブレーキディスク１４に押し当てられ得る摩擦ブレーキパッド４０は、ブレーキディスク１４に押し当てるためにかつブレーキディスク１４から離すために、案内装置４４で摺動可能にブレーキキャリパ１２内で案内されている。案内装置４４は、本発明の、図示して説明する実施例では、滑子案内装置４６，５０として形成されている。摩擦ブレーキパッド４０は、ブレーキディスク１４に関して半径方向外側に突出している滑子ピン４６を有している。この滑子ピン４６は、調節歯車４８内の溝５０内に収容されており、この溝５０は、調節歯車４８に半径方向で加工成形されている。溝４８は滑子軌道を形成しており、この滑子軌道内で、滑子ピン４６とひいては摩擦ブレーキパッド４０とが摺動可能である。調節歯車４８は、仮想の回転軸線を中心として回動可能にブレーキキャリパ１２内で支承されている。この回転軸線はブレーキディスク１４に対して平行に、図示の実施例ではブレーキディスク１４に対して半径方向に延びている。調節歯車４８は、その周部に歯車のような歯列５２を有しており、この場合、歯列５２は、約９０°の周角度にわたって中断されている。調節歯車４８の歯列５２と歯車５４とがかみ合っており、この歯車５４は、第２の電気モータ５６の出力軸に相対回動不能に装着されている。電気モータ５６は、例えば、ステップモータとしてまたはフランジ結合された（遊星）歯車装置を備えた伝動装置モータとして形成されていてよい。
【００１８】
摩擦ブレーキパッド４０の、観察者とは逆の側に位置していてブレーキディスク１４に関して半径方向内側には、先述の案内装置４４と一致している第２の案内装置が、合同に配置されている。この第２の案内装置は摩擦ブレーキパッド４０とブレーキキャリパ１２とによって隠されており、したがって図示されていない。第２の案内装置も調節歯車を有しており、この調節歯車は、図示されている調節歯車４８と同じ回転軸線を中心として回動可能である。この調節歯車の滑子軌道内に、ブレーキディスク１４に関して摩擦ブレーキパッド４０から半径方向内側に突出していて、図示されている滑子ピン４６と同軸の滑子ピンが係合している。両調節歯車４８は一緒に同期的に調節可能であり、両調節歯車４８の滑子軌道５０は常に合同である。これにより、滑子ピン４６は、摩擦ブレーキパッド４０の半径方向外側と半径方向内側とで、常に同じ方向で摺動可能に案内されている。一緒に同期的に調節するために両調節歯車４８は、共通の軸に相対回動不能に装着されていてよい。図示の実施例では、第２の電気モータ５６は両端面に歯車５４を有しており、両歯車５４はそれぞれ調節歯車４８の歯列５２とかみ合っている。第２の電気モータ５６の両歯車５４は、電気モータ５６の両側から突出している共通の出力軸に、相対回動不能に装着されている。
【００１９】
第２の電気モータ５６への給電によって、摩擦ブレーキパッド４０の半径方向外側と半径方向内側との両調節歯車４８を旋回させることができ、これにより、滑子軌道５０を、ブレーキディスク１４に対するその角度において調節することができる。
【００２０】
次に、摩擦ブレーキパッド４０の、調節可能な案内装置４４の機能を説明するために、ブレーキディスク１４が矢印５８の方向で回転すると仮定する。かなり前に説明したように、制動のためには電気モータ１８への給電によって、摺動可能な摩擦ブレーキパッド４０が操作装置１６でブレーキディスク１４に押し当てられる。この場合、摩擦ブレーキパッド４０は、滑子軌道５０の方向で移動させられる。調節歯車４８は、図１に示したように、滑子軌道５０がブレーキディスク１４の回転方向５８でブレーキディスク１４に対して斜めに延在するように回動させられる。これにより、摩擦ブレーキパッド４０は、ブレーキディスク１４に押し当てられる際に、ブレーキディスク１４の回転方向５８の所定の成分で、斜めにブレーキディスク１４に向かって摺動される。回転するブレーキディスク１４は、このブレーキディスク１４に押し当てられた摩擦ブレーキパッド４０に摩擦力を及ぼす。この摩擦力は、ブレーキディスク１４の周方向もしくは割線方向でかつブレーキディスク１４の回転方向５８でブレーキディスク１４に対して平行に向けられている。この摩擦力は、ブレーキディスク１４に対して斜めに調節された滑子軌道５０に基づいて、滑子軌道５０の長手方向の力成分を生ぜしめる。滑子軌道５０の長手方向のこの力成分が、ブレーキディスク１４への摩擦ブレーキパッド４０の付加的な圧着力を生ぜしめ、この圧着力は、本発明によるディスクブレーキ１０の締付け力を高める。ディスクブレーキ１０は制動助成作用を有しており、ディスクブレーキ１０の操作装置１６は、摩擦ブレーキパッド４０をブレーキディスク１４に押し当てる締付け力の一部分しか生ぜしめない。ブレーキディスク１４への摩擦ブレーキパッド４０の締付け力の別の部分は、既述のように、ブレーキディスク１４に対して斜めに調節された案内装置４４，５０を介した、ブレーキディスク１４と摩擦ブレーキパッド４０との間の摩擦力の結果として、回転するブレーキディスク１４によって生ぜしめられる。滑子軌道５０が、ブレーキディスク１４の回転方向５８で次第に鋭くなる角度の方向で、ブレーキディスク１４に対して直角の方向から遠く離れるように調節されるほど、締付け力の、操作装置１６によって生ぜしめられない部分はますます大きくなる。滑子軌道５０のそのような調節によって、ブレーキディスク１４と摩擦ブレーキパッド４０との間の摩擦力によって生ぜしめられた、ブレーキディスク１４への摩擦ブレーキパッド４０の圧着力が高められ、ひいては本発明によるディスクブレーキ１０の制動助成作用が高められる。したがって制動助成作用の高さは、ブレーキディスク１４に対する滑子軌道５０の角度を調節することによって、つまり、調節歯車４８を第２の電気モータ５６で旋回させることによって、調節可能である。
【００２１】
本発明によるディスクブレーキ１０の調節歯車４８は、ブレーキディスク１４に密接して配置されているので、ブレーキディスク１４への摩擦ブレーキパッド４０の圧着力が最大である時および摩擦ブレーキパッド４０が最大限に消耗された時に、滑子ピン４６が、ブレーキディスク１４に向かう方向で調節歯車４８の仮想の回転軸線を越えて移動させられることはない。すなわち、滑子ピン４６は常に、調節歯車４８の回転軸線の、ブレーキディスク１４とは逆の側に位置しており、極端な場合、滑子ピン４６は調節歯車４８の回転軸線に対して同軸である。ブレーキディスク１４によって摩擦ブレーキパッド４０に及ぼされた摩擦力は、滑子ピン４６を介して調節歯車４８を、滑子軌道５０とブレーキディスク１４との間の次第に大きくなる角度の方向で作用するトルクで負荷する。ブレーキディスク１４によって摩擦ブレーキパッド４０に及ぼされた摩擦力は、すなわち、制動助成作用を減少させる方向で調節歯車４８を負荷する。制動助成作用の自動的な増加は回避され、調節歯車４８はモーメントを受けないように、ブレーキディスク１４に対して滑子軌道５０が直角に方向付けられていて制動助成作用がゼロである方向に戻され得る。
【００２２】
ブレーキディスク１４の回転方向が逆である場合（戻り走行時）、ディスクブレーキ１０の操作時に、調節歯車４８は逆方向で図示のように旋回させられる。したがって、ディスクブレーキ１０の制動助成作用は、回転方向に左右されない。
【００２３】
図２に示したディスクブレーキ１０は、図１とは異なって、１つの調節歯車４８の代わりに２つの調節歯車４８を有しており、これらの調節歯車４８は並んで配置されている。図１のように、両調節歯車４８はそれぞれ滑子軌道５０を有しており、この滑子軌道５０内に、摩擦ブレーキパッド４０の滑子ピン４６が摺動可能に収容されている。両調節歯車４８は歯列５２を有しており、この歯列５２は、第２の電気モータ５６の歯車５４とかみ合っている。これにより、両調節歯車４８は一緒にかつ互いに同期的に旋回可能である。両調節歯車４８の滑子軌道５０は、このような形式で、常に互いに平行に方向付けられていて、摩擦ブレーキパッド４０のための平行案内装置４４を形成している。図２においても、摩擦ブレーキパッド４０の半径方向外側の、図示されている両調節歯車４８のほかに、図１の場合ように、まさにそのような、図示されていない別の２つの調節歯車が、摩擦ブレーキパッド４０の半径方向内側に合同に配置されている。図２に示したディスクブレーキ１０の摩擦ブレーキパッド４０の平行案内装置４４，５０は、摩擦ブレーキパッド４０の傾きを回避する。案内装置４４の調節は、図１の場合と同じ形式で行われ、図１に対して説明したような制動助成作用を生ぜしめる。この限りにおいて、繰り返しを避けるために、図２に関しては図１に対する説明を参照されたい。図２においても、同じ構成部分に対しては同じ符号が使用されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるブレーキディスクを半径方向で注視する方向から示した、本発明によるディスクブレーキの断面図である。
【図２】
本発明による、図１に示したディスクブレーキの変化実施例である。

Claims (7)

1. ディスクブレーキであって、摩擦ブレーキパッドと操作装置とが設けられており、該操作装置で、制動モーメントを生ぜしめるために摩擦ブレーキパッドがブレーキディスクに押し当てられ得るようになっている形式のものにおいて、当該ディスクブレーキ（１０）が、摩擦ブレーキパッド（４０）のための案内装置（４４，５０）を有しており、該案内装置（４４，５０）の、ブレーキディスク（１４）に対する角度が調節可能であることを特徴とする、ディスクブレーキ。
2. 案内装置（４４，５０）がリニア案内装置として形成されている、請求項１記載のディスクブレーキ。
3. ディスクブレーキ（１０）が、旋回可能な案内エレメント（４８）を有しており、該案内エレメント（４８）が、摩擦ブレーキパッド（４０）のための案内装置（４４，５０）を有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
4. ブレーキディスク（１４）に押し当てられた摩擦ブレーキパッド（４０）が案内装置（４４）を、ブレーキディスク（１４）に対する次第に大きくなる角度の方向で負荷するように、案内装置（４４，５０）が形成されている、請求項１記載のディスクブレーキ。
5. 案内装置（４４，５０）が平行案内装置として形成されており、該平行案内装置が摩擦ブレーキパッド（４０）を、ブレーキディスク（１４）に対して平行に摺動可能に案内するようになっている、請求項１記載のディスクブレーキ。
6. ディスクブレーキ（１０）が、一緒に旋回可能な２つの案内エレメント（４８）を有しており、これらの案内エレメント（４８）が、摩擦ブレーキパッド（４０）のための案内装置（４４，５０）を有している、請求項５記載のディスクブレーキ。
7. 操作装置（１６）が電気モータ（１８）と、ブレーキディスク（１４）に摩擦ブレーキパッド（４０）を押し当てるための回転・並進変換伝動装置（２０）とを有している、請求項１記載のディスクブレーキ。