JP2001524647A - 電気機械的に操作可能なディスクブレーキ - Google Patents

電気機械的に操作可能なディスクブレーキ

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JP2001524647A JP2000522382A JP2000522382A JP2001524647A JP 2001524647 A JP2001524647 A JP 2001524647A JP 2000522382 A JP2000522382 A JP 2000522382A JP 2000522382 A JP2000522382 A JP 2000522382A JP 2001524647 A JP2001524647 A JP 2001524647A
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シュヴァルツ・ラルフ
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コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、減速装置を介在して電動機によって操作可能である、自動車用のディスクブレーキに関する。このディスクブレーキは摺動可能に配置された２個の摩擦パッドを有するブレーキキャリパを備えている。減速装置はねじ付きローラを戻すねじ付きローラ装置として形成されている。このねじ付きローラ装置の軸方向に調節可能なスピンドルは、両摩擦パッドの一方をブレーキディスクに作用させる。このディスクブレーキにおいて駐車ブレーキ機能を達成するために、本発明では、固定保持装置（３４）が設けられ、この固定保持装置が減速装置（７）の回転運動する部分（１１）または減速装置（７）に力伝達するように連結された部分（２１）に対して、この部分をロックするように協働することが提案される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、軸方向に移動可能な部分を有する減速装置を介在して電動機によっ
て操作可能である、自動車用のディスクブレーキに関し、更に詳しくは、ブレー
キキャリパと、２個の摩擦パッドを備え、この摩擦パッドがブレーキディスクの
各々１つの側面と協働し、ブレーキキャリパ内に制限的に摺動可能に配置され、
摩擦パッドの一方が軸方向に移動可能な部分によって加えられる操作力によって
ブレーキディスクに直接作用可能であり、他方の摩擦パッドがブレーキキャリパ
によって加えられる反力の作用によってブレーキディスクに作用することができ
る、ディスクブレーキに係る。
【０００２】 このような電気機械的に操作可能なディスクブレーキは例えばドイツ連邦共和
国特許出願公開第１９５１１２８７号公報によって知られている。公知のディス
クブレーキの操作ユニットは電動機と、操作要素と、電動機と操作要素の間に配
置された減速装置とからなっている。この減速装置はねじ付きローラを戻すねじ
付きローラ装置として形成されている。ねじ付きローラ装置のスピンドルを軸方
向に摺動させることにより、操作ユニットに付設された摩擦パッドがディスクブ
レーキに作用する。公知のディスクブレーキの場合、操作要素はねじ付きローラ
装置のスピンドルによって形成され、締付け力を発生するために、このスピンド
ルのねじ付きナットが電動機によって駆動される。ブレーキキャリパ内に配置さ
れた大きな直径の交叉ころがり軸受が、ねじ付きナットを支承する働きをする。
この公知の電気機械的に操作可能なディスクブレーキの場合には、駐車ブレーキ
機能が得られないという欠点がある。
【０００３】 駐車ブレーキと組み合わせられた電気的に操作可能なディスクブレーキはドイ
ツ連邦共和国特許第１９６０１９８３号公報によって知られている。この公知の
ディスクブレーキの場合には、電気機械的なアクチュエータが常用ブレーキ機能
と駐車ブレーキ機能を受け持つ。その際、駐車ブレーキ機能は、電磁石によって
操作可能である、摩擦ヘッドを備えた金属ピンを設けることによって得られる。
この摩擦ヘッドは減速装置のスピンドルナットに押し付けられ、それによって締
付け装置をセルフロッキングさせ、それに伴いブレーキパッドを固定する摩擦力
が生じる。
【０００４】 この公知のブレーキの場合には、ねじ付きナットに側方から作用する力を加え
るために、比較的に大きなスペースが必要であるという欠点がある。他の欠点は
、内部摩擦上昇の量が大きく変動し、摩耗、温度等のようないろいろな環境条件
に依存することにある。
【０００５】 そこで、本発明の課題は、低コストで製作可能な部品を使用して、駐車ブレー
キ機能を達成するために必要なスペースを小さくすることができるように、冒頭
に述べた種類の電気機械的に操作可能なディスクブレーキを改良することである
。更に、駐車ブレーキ機能は摩耗、温度等のような環境条件に全く左右されない
かまたは少しだけしか左右されないようにすべきである。
【０００６】 この課題は本発明に従い、固定保持装置が設けられ、この固定保持装置が減速
装置の回転運動する部分または減速装置に力伝達するように連結された部分に対
して、この部分をロックするように協働するによって解決される。
【０００７】 他の有利な実施形において、固定保持装置と協働する部分が、ブレーキ操作時
に小さなトルクを伝達する部分であることにより、スペースと必要エネルギーが
一層低減される。
【０００８】 本発明思想を具体化するために、固定保持装置は摩擦ブレーキまたは錠止ユニ
ットとして形成されている。
【０００９】 本発明対象物の他の有利な実施形は、固定保持装置が電気機械的なコンバータ
、特につり上げ磁石によって操作可能な突棒によって形成され、この突棒が回転
運動する部分と協働し、特に通電していない状態で突棒がばねの初期応力を受け
て回転運動する部分と協働することを特徴とする。
【００１０】 本発明の他の有利な実施形では、電動機と減速装置との間に遊星歯車装置が配
置され、回転運動する部分が遊星歯車装置の遊星歯車を支持する遊星歯車キャリ
ヤである。その際、遊星歯車キャリヤは少なくとも１つの凹部を備え、この凹部
に突棒が挿入可能である。
【００１１】 本発明の他の有利な実施形では、回転運動する部分がねじ付きスピンドルと協
働するねじ付きナットである。
【００１２】 固定保持装置が摩擦ブレーキとして形成されている最初に述べた実施形の場合
には、突棒と回転運動する部分が摩擦面を備えていると特に有利である。
【００１３】 本発明対象物の他の有利な実施形では、突棒が円錐形に形成され、かつ摩擦パ
ッドから離れたねじ付きナットの端部に形成された円錐形の面と協働する。
【００１４】 固定保持装置が錠止ユニットとして形成されている２番目に述べた実施形の場
合には、突棒が回転運動する部分に設けられた凹部内で締付けられると、特に有
利である。
【００１５】 前述の種類の非常にコンパクトな実施形の場合には、突棒が傾斜部を備え、こ
の傾斜部が回転運動する部分に設けられた凹部を画成する少なくとも１つの傾斜
面と協働する。この手段により、前述のつり上げ磁石のストロークと必要エネル
ギーが最小限に抑えられる。
【００１６】 次に、図を参照して本発明による２つの実施の形態を詳しく説明する。
【００１７】 図１に示した、本発明による電磁操作可能なディスクブレーキは、フローティ
ングキャリパー型ディスクブレーキとして形成されている。このディスクブレー
キは実質的に、図示していない定置された支持装置に摺動可能に支持されたブレ
ーキキャリパ１と、操作ユニット２とからなっている。この操作ユニットのケー
シング８は図示していない固定要素によってブレーキキャリパ１に配置されてい
る。摩擦パッド４，５は、ブレーキディスク３の右側の側面と左側の側面に向き
合うように、ブレーキキャリパ１内に配置されている。
【００１８】 以下において、図において右側に示した摩擦パッド４を第１摩擦パッドと呼び
、５で示した他の摩擦パッドを第２摩擦パッドと呼ぶ。
【００１９】 第１摩擦パッド４は操作要素３０を用いて、操作ユニット２によって加えられ
る操作力の作用により、ブレーキディスク３に直接作用させることが可能である
。これに対して、第２摩擦パッド５はブレーキキャリパ１の構造体の操作時に加
えられる反力の作用によって、ブレーキディスク３の反対側の側面に押し付けら
れる。
【００２０】 前述の操作ユニット２は電動機６を備えている。この電動機は図示した例では
、永久磁石で励磁され電子的に電流を方向を変えることができる（トルク）モー
タとして形成されている。このモータのステータ９はケーシング８内に動かない
ように配置され、ロータ１０または中空軸は環状の支持体１５によって形成され
ている。この支持体は複数の永久磁石セグメント１６を支持している。トルクモ
ータ６と、好ましくはこのトルクモータ６に対して同軸に配置された前述の操作
要素３０との間には、減速装置７が作用的に配置されている。この減速装置は図
示例ではねじ付きローラ装置（ローラねじ装置）１１〜１４として形成されてい
る。その際、このねじ付きローラ装置は実質的にねじ付きナット１１とねじ付き
スピンドル１４とからなっている。この場合、ねじ付きナット１１とねじ付きス
ピンドル１４の間には、ねじ付きローラ１２，１３が軸線平行に配置されている
。このねじ付きローラはねじ付きナット１１の回転運動時に、遊星歯車状に回転
し、ねじ付きスピンドル１４を並進運動させる。
【００２１】 その際、配置は好ましくは、ねじ付きナット１１が遊星歯車装置１７，１８，
１９，２０，２１を介してトルクモータ６のロータ１０によって駆動されるよう
に行われている。遊星歯車装置はロータ１０の端部の歯付き範囲１７によって形
成された太陽歯車と、１つだけを示し参照符号１８を付けた複数の遊星歯車と、
ケーシング８内の内歯２０によって形成された内歯歯車１９と、特にねじ付きナ
ット１１に固定された遊星歯車キャリヤ２１とからなっている。操作ユニット２
のケーシング８内での遊星歯車キャリヤ２１の軸承は、ラジアル軸受２２によっ
て行われている。ねじ付きナット１１はその他端が、軸方向の力と半径方向の力
を受け止める軸受２３に軸受されている。この軸受２３はブレーキキャリパー１
内に配置した軸受ホルダー２９内に設けられている。遊星歯車装置１７〜２１を
、ケーシング８の、摩擦パッド４，５と反対の側に、すなわち締付け力による内
歯歯車１９の長円形化を生じない範囲に配置したことにより、本発明によるブレ
ーキの効率の増大が達成される。更に、締付け力再構成の品質と制御品質を改善
するために、歯面の遊びを小さくすることができる。その際、前述の軸受ホルダ
ー２９は好ましくは、図示していない締付け力センサを収容することができる。
というのは、軸受ホルダーを介して締付け力全体が支持されるからである。
【００２２】 その際、前述の操作要素３０はねじ付きスピンドル１４によって形成されてい
る。第１摩擦パッド４寄りのねじ付きスピンドルの端部は線形のガイドと協働す
る。このガイドは参照符号２４が付けてある。このガイド２４は図１に示した例
では、ブレーキキャリパ１の穴２５内で軸方向に移動可能なシリンダ２６によっ
て形成されている。このシリンダは第１摩擦パッド４寄りのその端部に、材料厚
さの薄い金属板２７を支持している。この金属板の中央範囲を介して、ねじ付き
スピンドル１４から第１の摩擦パッド４への力の伝達が行われる。好ましくはば
ね鋼からなる金属板２７は、力伝達方向に曲がりやすく、横方向に曲がりにくく
形成されている。金属板２７と第１の摩擦パッド４の間には、力伝達部材または
押圧手段（キノコ状押圧手段）２８が設けられている。この押圧手段は例えばね
じ付きピンによってねじ付きスピンドル１４に連結されている。線形ガイド２４
または２６，２７の上記の形状により、軸方向から第１摩擦パッド４に接触する
押圧手段２８が、一方では穴２５内でのシリンダ２６の運動によって、他方では
金属板２７の曲がりによって、軸方向に移動可能である。この場合、押圧手段２
８に作用する横方向力は、シリンダ２６を介してブレーキキャリパ１に直接的に
導き出される。摩擦パッド４，５がブレーキディスク３に接触する際に、シリン
ダ２６はその際発生する周方向のシリンダの作用を受けてくさび作用で動かなく
なるときに、ばね板２７の軸方向の変形によって、パッド４，５は残りの操作変
位（例えば２５ｋＮのときに約１ｍｍ）を進む。
【００２３】 ねじ付きローラ装置７を正確に位置決めし、トルクモータ６の電子的な方向変
更のための制御信号を得ることができるようにするために、操作ユニット２のケ
ーシング８内には非接触式の測定値センサまたは角度センサが設けられている。
図示した例では、測定値センサまたは角度センサとして、いわゆるレゾルバ３１
が使用される。このレゾルバは互いに同軸で空隙によって互いに分離された２個
のリング３２，３３からなっている。このリングは電気的なコイルを支持してい
る。その際、半径方向内側にあるリング３２はねじ付きナット１１に連結され、
半径方向外側の他のリング３３はケーシング８内に回転しないように配置されて
いる。
【００２４】 しかし、図示していない他の実施形も考えられる。この実施形の場合には、前
述のレゾルバのために設けられた空間内に、ラジアル軸受が配置されている。こ
のラジアル軸受はねじ付きナットまたはそれに連結された遊星歯車キャリヤを軸
承する働きをする。
【００２５】 トルクモータ６の運転中に発生する熱を、周囲に効果的に導き出すために、ケ
ーシング８は大きな面積の冷却リブ４１を備えている。
【００２６】 上述の本発明によるディスクブレーキにおいて、駐車ブレーキ機能を実現でき
るようにするために、固定保持装置３４が設けられている。この固定保持装置は
図１に示した例では、前述の遊星歯車キャリヤ２１と協働する。固定保持装置３
４は、操作ユニット２のケーシング８を閉鎖する蓋４４に形成された駐車ブレー
キケーシング４２内に配置されている。この固定保持装置は図示した実施の形態
では錠止ユニットとして形成され、実質的に突棒３５からなっている。この突棒
はばね３７の作用を受けて、遊星歯車キャリヤ２１内に形成された凹部３８に係
合し、電気機械的なコンバータによって操作可能である。このコンバータは図示
した例ではつり上げ磁石として形成されている。
【００２７】 図２に示した本発明対象物の第２の実施の形態の場合には、図示した例では摩
擦ブレーキとして形成された前述の固定保持装置３４が、ねじ付きナット１１と
協働する。図２に示すように、突棒４０は同心的に形成され、ばね３７の初期応
力を受けて、ねじ付きナット１１に形成された円錐形の環状面３９に作用する。
摩擦力を高めるために、円錐形に形成された突棒４０の表面と、環状面３９を摩
擦面として形成することができる。固定保持装置３４のこのような実施形は、例
えばつり上げ磁石３６の故障によって固定保持機能が停止したときに、それにも
かかわらずブレーキを弛めることができ、しかも上記の摩擦トルクに打ち勝つた
めに必要なトルクよりも大きなトルクを電動機６によって加えることによってブ
レーキを弛めることができる。
【００２８】 図３には、固定保持装置としての働きをする錠止ユニットの他の実施の形態が
示してある。傾斜部４６を備えた突棒４５は、固定保持機能（駐車ブレーキ機能
）を実現する際に、回転する部分４７に形成された複数の凹部に挿入される。図
３には、この凹部の１つだけが示され、参照符号４９が付けてある。突棒４５の
幅よりも大きな幅を有するこの凹部４９は好ましくは、２つの傾斜面５０，５１
によって画成されている。この傾斜面の傾きは突棒４５の傾斜部４６の傾きに一
致している。突棒４５がブレーキの締付け作用を受けて傾斜部４６によって押し
戻されるので、つり上げ磁石４８を小さく形成することができる。この手段によ
り、つり上げ磁石４８内への突棒４５の侵入深さが増大する。回転する部分４７
の締付け方向は矢印“Ｓ”によって示してある。
【００２９】 固定保持機能は次のようにして達成される。
【００３０】 常用ブレーキは電磁石６の操作によって、所望の固定保持力に一致する締付け
力に調節される。続いて、固定保持装置の電気機械的なコンバータまたはつり上
げ磁石３６への通電が停止される。固定保持装置を錠止ユニットとして形成する
場合には、電磁石６に供給される電流（またはロータの位置に従って導き出され
る電流）が所定の閾値を超えて上昇する（ロック）まで、常用ブレーキが電流の
制御によって後退し、同時にロータ１０、ねじ付きナット１１または遊星車キャ
リヤ２１の運動が監視される。固定保持機能を解除する際には、電気機械的なコ
ンバータまたはつり上げ磁石３６に通電され、それによって突棒３５が凹部３８
から引き抜かれるかまたは両摩擦材３９，４０（図２）が係合解除される。ブレ
ーキを錠止ユニットとして形成する場合には、遊星歯車キャリヤ２１の少なくと
も１つの凹部の幅を通過するまで（これは、突棒３５が凹部３８から引き抜かれ
たことを示す）、ブレーキが位置を制御されて更に締付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電気機械的に操作可能な本発明によるディスクブレーキの第１の実施の形態の
軸方向断面図である。
【図２】 本発明によるディスクブレーキの第２の実施の形態の軸方向断面図である。
【図３】 本発明によるディスクブレーキで使用される固定保持装置の第３の実施の形態
の部分図である。
【符号の説明】
１ ブレーキキャリパ ２ 操作ユニット ３ ブレーキディスク ４ 摩擦パッド ５ 摩擦パッド ６ 電動機 ７ 減速装置 ８ ケーシング ９ ステータ １０ ロータ １１ ねじ付きナット １２ ねじ付きローラ １３ ねじ付きローラ １４ ねじ付きスピンドル １５ 支持体 １６ 永久磁石セグメント １７ 太陽歯車、範囲 １８ 遊星歯車 １９ 内歯歯車 ２０ 内歯 ２１ 遊星歯車キャリヤ ２２ ラジアル軸受 ２３ 軸受 ２４ ガイド ２５ 穴 ２６ シリンダ ２７ 板 ２８ 力伝達部材、押圧手段 ２９ 軸受ホルダー ３０ 操作要素 ３１ レゾルバ ３２ リング ３３ リング ３４ 固定保持装置 ３５ 突棒 ３６ つり上げ磁石 ３７ ばね ３８ 凹部 ３９ 面 ４０ 突棒 ４１ リブ ４２ 駐車ブレーキケーシング ４４ 蓋 ４５ 突棒 ４６ 傾斜部 ４７ 部分 ４８ つり上げ磁石 ４９ 凹部 ５０ 傾斜面 ５１ 傾斜面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ Ｆターム(参考） 3D048 AA00 BB51 BB59 CC41 HH18 HH51 HH58 HH79 QQ12 3J058 AA43 AA48 AA53 AA63 AA69 AA73 AA78 AA87 BA12 BA31 BA41 BA62 BA67 CC15 CC22 CC62 CC77 FA01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向に移動可能な部分（１４）を有する減速装置（７）を
    介在して電動機（６）によって操作可能である、自動車用のディスクブレーキで
    あって、ブレーキキャリパ（１）と、２個の摩擦パッド（４，５）を備え、この
    摩擦パッドがブレーキディスク（３）の各々１つの側面と協働し、ブレーキキャ
    リパ（１）内に制限的に摺動可能に配置され、摩擦パッド（４，５）の一方（４
    ）が軸方向に移動可能な部分（１４）によって加えられる操作力によってブレー
    キディスク（３）に直接作用可能であり、他方の摩擦パッド（５）がブレーキキ
    ャリパによって加えられる反力の作用によってブレーキディスク（３）に作用す
    ることができる、ディスクブレーキにおいて、固定保持装置（３４）が設けられ
    、この固定保持装置が減速装置（７）の回転運動する部分（１１）または減速装
    置（７）に力伝達するように連結された部分（２１）に対して、この部分をロッ
    クするように協働することを特徴とするディスクブレーキ。
  2. 【請求項２】 固定保持装置（３４）と協働する部分（１１，２１）が、ブ
    レーキ操作時に小さなトルクを伝達する部分であることを特徴とする請求項１記
    載のディスクブレーキ。
  3. 【請求項３】 固定保持装置（３４）が摩擦ブレーキとして形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２記載のディスクブレーキ。
  4. 【請求項４】 固定保持装置が錠止ユニットとして形成されていることを特
    徴とする請求項１または２記載のディスクブレーキ。
  5. 【請求項５】 固定保持装置（３４）が電気機械的なコンバータ（３６）に
    よって操作可能な突棒（３５，４０）によって形成され、この突棒が回転運動す
    る部分（１１，２１）と協働することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つ
    に記載のディスクブレーキ。
  6. 【請求項６】 通電していない状態で突棒（３５，４０）がばね（３７）の
    初期応力を受けて回転運動する部分（１１，２１）と協働することを特徴とする
    請求項５記載のディスクブレーキ。
  7. 【請求項７】 電動機（６）と減速装置（７）との間に遊星歯車装置（１７
    〜２１）が配置され、回転運動する部分が遊星歯車装置（１７〜２１）の遊星歯
    車（１８）を支持する遊星歯車キャリヤ（２１）であることを特徴とする請求項
    １〜６のいずれか一つに記載のディスクブレーキ。
  8. 【請求項８】 遊星歯車キャリヤ（２１）が少なくとも１つの凹部（３８）
    を備え、この凹部に突棒（３５）が挿入可能であることを特徴とする請求項７記
    載のディスクブレーキ。
  9. 【請求項９】 回転運動する部分がねじ付きスピンドル（１４）と協働する
    ねじ付きナット（１１）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに
    記載のディスクブレーキ。
  10. 【請求項１０】 突棒（４０）と回転運動する部分（１１）が摩擦面を備え
    ていることを特徴とする請求項３，４，５，９のいずれか一つに記載のディスク
    ブレーキ。
  11. 【請求項１１】 突棒（４０）が円錐形に形成され、かつ摩擦パッド（４，
    ５）から離れたねじ付きナット（１１）の端部に形成された円錐形の面（３９）
    と協働することを特徴とする請求項１０記載のディスクブレーキ。
  12. 【請求項１２】 突棒（３５，４５，４６）が回転運動する部分（２１，４
    ７）に設けられた凹部（３８，４９）内で締付けられることを特徴とする請求項
    ４〜８のいずれか一つに記載のディスクブレーキ。
  13. 【請求項１３】 突棒（４５）が傾斜部（４６）を備え、この傾斜部が回転
    運動する部分（４７）に設けられた凹部（４９）を画成する少なくとも１つの傾
    斜面（５０，５１）と協働することを特徴とする請求項１２記載のディスクブレ
    ーキ。
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