JP2004514098A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

本発明は、電気機械式のディスクブレーキ（１０）に関する。自己増力を得るために本発明によれば、摩擦ブレーキパッド（１８）のために、ブレーキディスク（１４）に対して互いに逆方向に傾斜して延びる２つの支持部材（３６，３８，４４，４６）が設けられているディスクブレーキ（１０）を形成することが提案されている。

Description

【０００１】
本発明は、特に電気機械式の作動に適した、請求項１の上位概念に記載の形式のディスクブレーキに関する。
【０００２】
今日、自動車で通常使用さているディスクブレーキは液圧的に操作される。電気機械式に操作されるディスクブレーキもすでに提案されており、このようのディスクブレーキでは、電動モータによって、例えばスピンドル伝動装置または電動モータによって回転可能なカムのような回転変換伝動装置を介して、摩擦ブレーキパッドをディスクブレーキに押し付けることができる。電気機械式に操作されるディスクブレーキは、迅速な緊締および解放を行うために、かつ高い動力学性を得るために、かつ十分なブレーキ力を付与するために、出力の大きな、従って大きな構成で重たい電動モータを要するという欠点を有している。さらに出力の大きな電動モータは、消費電力が大きく、自動車の電気的な搭載電源を負荷する。
【０００３】
回転変換伝動装置ならびに場合によっては中間配置された減速伝動装置も、生じる負荷を伝えるために十分に大きく設計しなければならない。このようなことは比較的大きくかつ重たい伝動装置であって、従って大きな慣性を備えたものを要する。このような伝動装置は加速のために大きな駆動モーメントも要する。大きな構成スペースにより、公知の電気機械式に操作されるディスクブレーキは、ディスクブレーキが通常配置されている車両ホイールのリムの内室に不都合にしか取り付けることしかできない。公知の電気機械式のディスクブレーキの重量が大きいことにより、車両のいわゆるスプリング荷重がかからない質量が大きくなり、このことは走行特性を悪化させ、従って不都合にする。このような問題は、液圧的に操作されるディスクブレーキでは生じない。なぜならば、液圧的には小さなスペースで高い圧力、ひいては大きな力を緊締のために得ることができるからである。
【０００４】
欧州特許第０９５３７８５号明細書により、電気機械式に操作されるディスクブレーキが公知である。このディスクブレーキは自己増力装置を有している。自己増力装置とは、ディスクブレーキの摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける押圧力が、電動モータによって付与される操作力よりも大きいことを意味している。公知のディスクブレーキは、円形リングディスクを有しており、この円形リングディスクが、ブレーキディスクに対して平行かつ同心的にこのブレーキディスクの横に配置されている。この円形リングディスクは、ブレーキディスクに面した側で摩擦ブレーキパッドを有している。円形リングディスクは、ブレーキディスクとは反対の側で、それぞれ２つの楔面を備えた楔エレメントを有している。この場合、両楔面は、ブレーキディスクに対して互いに反対方向に傾斜して延びている。操作するためには、円形リングディスクを電動モータによってブレーキディスクの回転方向で駆動する。楔エレメントはこの場合、定置に支承されたローラに当接し、これにより円形リングディスクはブレーキディスクの方向で軸方向に摺動され、摩擦ブレーキパッドがブレーキディスクに押し付けられる。回転するブレーキディスクと摩擦ブレーキパッドとの間の摩擦により、トルクが円形リングディスクへと作用し、円形リングディスクは楔エレメントを付加的に回転方向で、定置のローラへと押し付ける。楔作用により、ブレーキディスクへの摩擦ブレーキパッドの押圧力は高められ、ディスクブレーキの自己増力が得られる。楔面および定置のローラは、摩擦ブレーキパッドを有した円形リングディスクのための、ブレーキディスクに対して傾斜して延びる支持面を形成する。
【０００５】
自己増力が行われるので、この公知のディスクブレーキを操作するための電動モータは、比較的出力が小さくひいては小さく軽量なもので十分である。円形リングディスクを回転駆動するための伝動装置も、比較的弱く設計することができ、ひいては、小さくかつ軽量に、かつ小さな慣性を有するように形成することができる。
【０００６】
ブレーキディスクが逆に回転している場合に、即ち例えばバック走行時にブレーキをかけるためには、公知のディスクブレーキの円形リングディスクも、前進走行時とは逆の回転方向で、即ちブレーキディスクと同じ回転方向で駆動される。これにより、楔エレメントは、ブレーキディスクに対して逆方向に傾斜して延びる別の楔面でローラに当接する。これにより前述したようにブレーキ力と、自己増力とが得られる。即ち、公知のディスクブレーキでは、操作方向が、ブレーキディスクの回転方向に依存していて、摩擦ブレーキパッドと楔エレメントとを支持する円形リングディスクはディスクブレーキを操作するために、ブレーキディスクの回転方向で常に駆動されている。円形リングディスクが、公知のディスクブレーキの操作のために、ブレーキディスクと反対の方向に回転駆動されたならば、ブレーキディスクによって加えられる摩擦は、定置に支承されたローラに当接する、楔エレメントの楔面を介して押圧力をひいてはブレーキ力を弱める。さらに公知のディスクブレーキは、操作方向がブレーキディスクの回転方向に依存しているという欠点を有しており、操作のためにはブレーキディスクの回転方向がわかっていなければならない。
【０００７】
さらなる欠点は、山道での制動時に生じる。この場合、円形リングディスクが、ディスクブレーキの操作のためにブレーキディスクの回転方向で回転される。車両の制動後に、傾斜に基づき、車両からブレーキディスクに加えられるモーメントが反転する。これにより、楔エレメントは、支持されたローラから引き離され、ブレーキ力が弱められる。ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキパッドの十分な押し付け力を楔エレメントを介して得るだけではなく、さらには、上記の減力を補償するほどに電動モータが十分に強くないならば、山道での車両の制動時には、車両の停止後に逆方向に転動してしまう。
【０００８】
発明の効果
請求項１の特徴を有した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に、ブレーキディスクに対して互いに反対方向に傾斜して延びる２つの支持部分を有している。摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける際に、回転するブレーキディスクと摩擦ブレーキパッドとの間の摩擦が、ブレーキディスクの周方向で摩擦ブレーキパッドに力を加える。この力はさらに、傾斜して延びる両支持部分を介して、摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける付加的な押圧力を生ぜしめ、これにより自己増力が行われる。公知のディスクブレーキとは異なり、本発明によるディスクブレーキの摩擦ブレーキパッドは、操作装置によって、ブレーキディスクの周方向に動かされず、ブレーキディスクに対してほぼ横方向に、ブレーキディスクに向かって押し付けられる。本発明によるディスクブレーキの操作装置の作用方向は、即ちブレーキディスクに対して横方向である。ブレーキディスクに対して傾斜して延びる支持部分を介して前述したように、ディスクブレーキの自己増力を生ぜしめる、周方向での摩擦ブレーキパッドの運動はもっぱら、回転するブレーキディスクと、このブレーキディスクに押し付けられる摩擦ブレーキパッドとの間の摩擦に基づき行われる。このようにして、摩擦ブレーキパッドは自動的に、ブレーキディスクのその都度の回転方向に、ひいては、ディスクブレーキの自己増力を生ぜしめる方向に摺動される。互いに逆に傾斜して延びる支持部分により、ディスクブレーキの自己増力は、ブレーキディスクの回転方向とは無関係であり、回転するブレーキディスクは、摩擦ブレーキパッドを常に、自己増力を生ぜしめる支持部分にに向かって動かす。
【０００９】
山道における制動時に、車両停止後、本発明によるディスクブレーキの操作装置により摩擦ブレーキパッドに加えられるブレーキ力が弱まることはない。何故ならば、ブレーキディスクに対して傾斜して延びる、摩擦ブレーキパッドのための支持部分は、操作装置の作用方向の反対方向に向けられておらず、ブレーキディスクに対して横方向に作用する操作装置によって、操作装置の作用方向とは無関係であるからである。車両の停止後には、自己増力が終了されるだけである。しかしながら、操作装置により摩擦ブレーキパッドに加えられる押圧力が弱められることはない。操作装置により摩擦ブレーキパッドに加えられる押圧力が、自己増力を行わずに、車両の逆走を防止するに十分であるならば、車両は山道において停止後に逆走しない。操作装置の押圧力が十分でないならば、逆回転するブレーキディスクが、摩擦ブレーキパッドを、逆方向に傾斜して延びる支持部分に向かって動かし、これにより自己増力が再び行われ、車両の逆走は防止される。いずれにせよ、山道での制動時に車両の問題にならないほど短い逆走は生じる。
【００１０】
本発明によるディスクブレーキは、操作が、ブレーキディスクの回転方向とは無関係に、常に同じ方向で行えるという利点を有している。ブレーキディスクの回転方向は、本発明によるディスクブレーキの操作のためにわかっていなくてよい。
【００１１】
摩擦ブレーキパッドのための、ブレーキディスクに対して互いに逆方向に延びる両支持部分の勾配は同じでなくてよく、例えばバック走行のためには、相応の支持部分の勾配を比較的大きく選択することにより、本発明によるディスクブレーキは比較的小さな自己増力に選択される。ブレーキディスクに対して傾斜して延びる支持部分の勾配をその長さにわたって変更させることもでき、これにより自己増力は、ブレーキディスクへの摩擦ブレーキパッドの押し付け力に、ひいてはディスクブレーキの操作力に依存している。支持部分の長さにわたって勾配が変化することにより、例えば、操作力に応じて増大するまたは減衰する自己増力が得られる。
【００１２】
ブレーキディスクに対して傾斜して延びる支持部分は、例えば摩擦ブレーキパッドの傾斜面として、及び／又は例えばブレーキキャリパに定置に設けることができる。
【００１３】
請求項２以下には請求項１に記載の本発明の有利な構成および異なる構成が記載されている。
【００１４】
請求項２によると、本発明によるディスクブレーキの摩擦ブレーキパッドは、ブレーキディスクを、周面の一部分でのみ覆っている。即ち、ブレーキディスクは、従来の液圧的に操作されるディスクブレーキの場合と同様に、周面の一部分でしか覆われていない。本発明のこのような構成は、ブレーキディスクおよび摩擦ブレーキパッドから周囲への熱導出を良好にするという利点を有している。さらに冷却空気の所望の導入も簡単になる。
【００１５】
実施例の説明
図面に全体を符号１０で示した本発明によるディスクブレーキは、浮動キャリパとして形成されたブレーキキャリパ１２を有している。ブレーキキャリパ１２の内側では、ブレーキディスク１４の両側に２つの摩擦ブレーキパッド１６，１８が挿入されている。図面の左側に示された摩擦ブレーキパッド１６は、ブレーキキャリパ１２に不動に収容されている。図面の右側に示された摩擦ブレーキパッド１８は可動である。可動の摩擦ブレーキパッド１８をブレーキディスク１４に押し付けることにより、浮動キャリパとして形成されたブレーキキャリパ１２は公知のように、ブレーキディスク１４に対して横方向に摺動され、定置の摩擦ブレーキパッド１６を、ブレーキディスク１４の他方の面に押し付ける。これにより、両摩擦ブレーキパッド１６，１８が、ブレーキディスク１４に制動力を加える。
【００１６】
ディスクブレーキ１０を作動させるために、即ち摩擦ブレーキパッド１８をブレーキディスク１４に押し付けるために、ディスクブレーキ１０は操作装置２０を有している。この操作装置２０は電動モータ２２と、回転変換伝動装置２４とを有している。回転変換伝動装置２４は、本発明の図示の実施例では、摩擦の少ないボールねじ山伝動装置として形成されている。即ち、ディスクブレーキ１０は、回転変換伝動装置２４としてねじ伝動装置を有している。
【００１７】
電動モータ２２は、いわゆる中空シャフトモータであって、そのロータ２６は、同様に符号２６で示した、ボールねじ山伝動装置２４のナットによって形成されている。ナット２６内にはスピンドル２８が同心的に挿入されており、このスピンドル２８は、ボール３０を介して事態公知のようにナット２６に係合している。ナット２６を回転駆動することにより、スピンドル２８は軸方向で摺動可能である。ナット２６は、スラストテーパローラ軸受３２を介して軸方向で、モータ・伝動装置ケーシング３４に支持されている。このモータ・伝動装置ケーシング３４は、ねじ３５を介してブレーキキャリパ１２に結合されている。テーパローラ軸受３２によって、電動モータ２２のロータ２６も形成する、ボールねじ山伝動装置２４のナット２６が回転可能にモータ・伝動装置ケーシング３４に支承されている。
【００１８】
スピンドル２８は、ブレーキディスク１４に対して直角に配置されている。スピンドル２８の摺動・作用方向はブレーキディスク１４に対して横方向である。操作装置２０は、可動の摩擦ブレーキパッド１８の、ブレーキディスク１４とは反対の側に配置されている。スピンドル２８の一方の端部は、摩擦ブレーキパッド１８の、ブレーキディスク１４とは反対側に接触している。ナット２６を回転駆動することにより、スピンドル２８は、ブレーキディスク１４の方向に摺動され、この場合、可動の摩擦ブレーキパッド１８をブレーキディスク１４の一方面に押し付ける。上述したように、ブレーキキャリパ１２を介して、不動の摩擦ブレーキパッド１６が、ブレーキディスク１４の他方の面に押し付けられ、両摩擦ブレーキパッド１６，１８が、制動力をブレーキディスク１４に加える。
【００１９】
可動の摩擦ブレーキパッド１８は、ブレーキディスク１４とは反対側の背面に２つの楔面３６，３８を有している。これらの楔面３６，３８は、ブレーキディスク１４に対して互いに逆向きに傾斜して延びている（図２）。楔面３６，３８は、真ん中に支持面４０の形状の中断部を有している。この中断部にはスピンドル２８が接触する。支持面４０は各楔面３６，３８を部分楔面３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂに分割する。図２により明らかであるように、支持面４０により分割された部分楔面３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂは横方向で互いにずらされて配置されており、摩擦ブレーキパッド１８が傾くのを防止している。支持面４０はブレーキディスク１４に対して平行に延びている。ブレーキディスク１４に対して互いに逆方向に傾斜して延びる楔面３６，３８は、ブレーキディスク１４に関して半径方向で互いにずらされて配置されている。即ち、図面では楔面３６，３８が互いに重なり合って位置している。楔面３６，３８の隠れた部分は図面では破線で示されている。摩擦ブレーキパッド１８を傾動しないように支持するために、摩擦ブレーキパッド１８は、ブレーキディスク１４の半径方向で、互いに間隔をおいて配置された、１つの平面に位置する楔面３６，３８を有している。これにより、ブレーキディスク１４への方向で傾斜して延びる楔面３６は、ブレーキディスク１４に対して反対方向で傾斜して延びる２つの楔面３８の間に位置している。
【００２０】
ローラ４２を介して楔面３６，３８は対応面４４，４６に支持されている。対応面４４，４６はブレーキキャリパ１２に形成されている。対応面４４，４６は、摩擦ブレーキパッド１８の楔面３６，３８に対して平行に延びている。即ち、対応面４４，４６は、ブレーキディスク１４に対して逆方向に傾斜して延びている。楔面３６，３８と対応面４４，４６とは、可動の摩擦ブレーキパッド１８のために、ブレーキディスク１４に対して傾斜して延びる支持部分３６，３８，４４，４６を形成している。支持部分３６，３８，４４，４６は、摩擦ブレーキパッド１８を傾斜するように、即ち、ブレーキディスク１４に対して所定の角度を成して摺動可能であるようにガイドする、若しくはブレーキキャリパ１２に支持されている。
【００２１】
ブレーキディスク１４の周方向では、可動の摩擦ブレーキパッド１８が、圧縮コイルばねとして形成された２つのばねエレメント４８によってブレーキキャリパ１２に支持されている。支持部材３６，３８，４４，４６の作用は以下のようなものである。本発明のディスクブレーキ１０を作動させるために可動の摩擦ブレーキパッド１８が操作装置２０によって、回転するブレーキディスク１４に押し付けられると、ブレーキディスク１４と摩擦ブレーキパッド１８との間の摩擦が、ブレーキディスク１４の周方向で摩擦ブレーキパッド１８に力を加える。この力が摩擦ブレーキパッド１８をブレーキディスク１４の周方向で摺動させる。この場合、摩擦ブレーキパッド１８は、ブレーキディスク１４に対して傾斜した方向で延びる楔面３６，３８で、対応配置された対応面４４，４６に沿って滑動し、これらの対応面４４，４６によって、ブレーキディスク１４に対して斜めに動かされる。ブレーキディスク１４が、矢印５０の方向の回転方向である場合には、摩擦ブレーキパッド１８は、その楔面３６で、ブレーキキャリパ１２の対応面４４に沿って滑動する。支持部分４４は、この場合、ブレーキディスク１４に対して垂直に、摩擦ブレーキパッド１８に力を加える。この力により、摩擦ブレーキパッド１８が、操作装置２０によって加えられた力に加えて付加的に、ブレーキディスク１４に向かって押し付けられ、これによりディスクブレーキ１０のブレーキ力は高まる。ブレーキディスク１４に対して傾斜して延びる支持面３６，４４はこのようにして、ディスクブレーキ１０を自己増力させる。
【００２２】
ブレーキディスク１４の反対の回転方向では、ブレーキディスク１４に対して反対方向に傾斜して延びる支持部分３８，４６が、前述の自己増力を行わせる。従って本発明によるディスクブレーキ１０の自己増力は、ブレーキディスク１４の回転方向とは無関係に行われる。支持面３６，３８，４４，４６の上昇角度を選択することにより、自己増力の強さを調節することができる。ブレーキディスク１４に対して互いに逆方向に傾斜して延びる支持部分３６，３８，４４，４６の勾配により、たとえば前進後退のために異なる自己増力を行うことができる。
【００２３】
本発明の図示の実施例では、操作装置２０のボールねじ山伝動装置２４は、セルフロック式に形成されている。即ちナット２６は、スピンドル２８への軸方向の力によって回転方向でずらされず、スピンドル２８は、スピンドル２８に加えられた軸方向の力によって軸方向で摺動されない。これにより、本発明によるディスクブレーキ１０は、ブレーキディスク１４に対して加えられた、摩擦ブレーキパッド１６，１８の押圧力を、電動モータ２２に電流が流れていない状態で不変に維持する。これにより加えられたブレーキ力を一定に維持するために、電動モータ２２に給電する必要がない。さらに、本発明によるディスクブレーキ１０は、ボールねじ山伝動装置２４がセルフロック式に形成されていることによりパーキングブレーキとして使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるディスクブレーキを部分的に断面して示した側方図である。
【図２】
図１のディスクブレーキの摩擦ブレーキパッドを示した斜視図である。

Claims (5)

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、該操作装置によって、摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付け可能であって、前記摩擦ブレーキパッドのために、該ブレーキディスクに対して互いに逆方向に傾斜して延びる２つの支持部材が設けられている形式のものにおいて、
   操作装置（２０）が、ブレーキディスク（１４）に対して横方向に摩擦ブレーキパッド（１８）に作用することを特徴とするディスクブレーキ。
2. 摩擦ブレーキパッド（１８）が、ブレーキディスク（１４）を、周面の一部分でのみ覆っている、請求項１記載のディスクブレーキ。
3. 操作装置（２０）が、電動モータ（２２）と、回転変換伝動装置（２４）とを有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
4. 支持部分（３６，３８，４４，４６）が、操作装置（２０）の作用のために中断部（４０）を有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
5. 操作装置（２０）が、電動モータ（２２）と、セルフロック式の伝動装置（２４）とを有している、請求項１記載のディスクブレーキ。