JP2005016727A - 自己倍力作用を備えたディスクブレーキ - Google Patents

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Abstract

【課題】ディスクブレーキの操作に不可欠な、摩擦ブレーキパッドの移動距離が、ブレーキパッドの摩耗の増大に伴い延長されないようにする。
【解決手段】ディスクブレーキ(10)が、摩擦ブレーキパッド(14,16)の摩耗を補償するための摩耗調節装置(54)を有しており、該摩耗調節装置(54)が、アクチュエータ(22;60;64)を有しており、摩耗調節装置(54)により、支持部(32)とブレーキディスク(18)との間の間隔を調節可能にした。
【選択図】図1

Description

本発明は、自己倍力作用を備えたディスクブレーキであって、摩擦ブレーキパッド及び操作ユニットが設けられており、該操作ユニットにより、摩擦ブレーキパッドがブレーキディスクに対して押圧可能であり、自己倍力装置が設けられており、該自己倍力装置が、ディスクブレーキの操作時に、回転しているブレーキディスクから、該ブレーキディスクに対して押圧される摩擦ブレーキパッドに加えられる摩擦力を、摩擦ブレーキパッドを操作ユニットに対して付加的にブレーキディスクに対して押圧する圧着力に変換し、自己倍力装置が支持部を有しており、該支持部で、摩擦ブレーキパッドが制動時に、所定の角度でブレーキディスクに対して斜めに支持される形式のものに関する。
この形式のディスクブレーキはそれ自体公知である。このディスクブレーキは摩擦ブレーキパッドを有しており、この摩擦ブレーキパッドは、制動のために、操作ユニットによってブレーキディスクに対して押圧可能である。自己倍力作用を得るためには、自己倍力装置を備えたこの形式のディスクブレーキが公知である。自己倍力装置は、回転しているブレーキディスクが、制動時にこのブレーキディスクに対して押圧される摩擦ブレーキパッドに加える摩擦力を、摩擦ブレーキパッドを操作ユニットに対して付加的にブレーキディスクに対して押圧する圧着力に変換する。これにより、操作ユニットにより加えられる圧着力は減少し、自己倍力作用が得られる。
楔機構又はレバーシステムによる機械的な自己倍力装置が公知である。楔機構は、ランプ機構とも呼ばれる。これで全てを列挙したわけはない。楔機構は、摩擦ブレーキパッドの、ブレーキディスクに向いていない方の背面に楔を有しており、この楔は対向楔で支持されている。この対向楔は、通常はディスクブレーキのブレーキキャリパに不動に配置されている。対向楔は摩擦ブレーキパッドのための支持部を形成しており、この支持部で、摩擦ブレーキパッドは制動時にブレーキディスクに対して斜めの支持角度下に支持される。楔及び支持角度は通常は等しい大きさである。
摩擦ブレーキパッドが制動のために操作ユニットにより、回転しているブレーキディスクに対して押圧されると、回転しているブレーキディスクから、このブレーキディスクに対して押圧された摩擦ブレーキパッドに加えられた摩擦力は、摩擦ブレーキパッドを、対向楔とブレーキディスクとの間の狭まる楔ギャップの方向へ移動させる。反力として、対向楔はブレーキディスクに対して横方向の成分を有する力を楔に加える。ブレーキディスクに対して横方向のこの力は付加的な圧着力であり、この圧着力は、摩擦ブレーキパッドを、操作ユニットに対して付加的にブレーキディスクに対して押圧することにより圧着力全体を高め、このことにより自己倍力作用が生じる。
レバー機構の場合には、摩擦ブレーキパッドは制動時にブレーキディスクに対して斜めに所定の支持角度にあるレバーを支持する。この支持角度は、楔機構の楔角度に対応しており、両方の機構は機構的に互いに次の特徴により比較可能である、すなわち、レバー機構の支持角度は変化してよく、また対応措置が取られない限りは変化する。
別の自己倍力作用、例えば液圧式のものも公知である。摩擦ブレーキパッドがブレーキディスクに接触するまで摩擦ブレーキパッドをディスクブレーキの操作のために移動させなければならない移動距離が、摩擦ブレーキパッドの摩耗の増大に伴って延長されるという問題が生じる。
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の自己倍力装置を備えたディスクブレーキを改良して、ディスクブレーキの操作に不可欠な、摩擦ブレーキパッドの移動距離が、ブレーキパッドの摩耗の増大に伴い延長されないようにすることである。
請求項1の特徴部に記載の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摩耗を補償するための、アクチュエータを備えた摩耗−調節装置を有しており、この摩耗−調節装置により、摩擦ブレーキパッドの支持部とブレーキディスクとの間の間隔が調節可能になっている。
このような形式で、摩擦ブレーキパッドとブレーキディスクとの間のエアギャップ、すなわち間隔が、操作されていないブレーキにおいて積極的に調節可能である。摩擦ブレーキパッドの摩耗は補償することができるようになっており、これにより、ディスクブレーキの操作に不可欠な、摩擦ブレーキパッドの移動距離は延長されない。これにより、ディスクブレーキの操作時の緊締作動時間は延長されない。同時に、自己倍力作用のために必要な、摩擦ブレーキパッドの、ブレーキディスクに対して平行な移動距離は延長されないので、ディスクブレーキの所要スペースは減少する。
本発明の別の利点は、ディスクブレーキが可変の自己倍力作用を有していることである。長さにわたって一定の楔角度を備えた楔の代わりに、長さにわたって変化する斜面角度を備えた斜面を、摩擦ブレーキパッドのための支持部として設けることが知られている。この場合、斜面角度は、楔角度及び支持角度に対応している。このような形式で、例えば摩擦ブレーキパッドの移動の増大に伴って、すなわち、圧着力及び制動力が大きい場合には、より大きい自己倍力作用が得られる。摩擦ブレーキパッドの移動の開始時には、エアギャップの迅速な克服が行われるが、このためには自己倍力作用は必要ない。このようなディスクブレーキでは、摩擦ブレーキパッドの摩耗により、摩擦ブレーキパッドを支持する斜面に沿った、摩擦ブレーキパッドの移動距離が延長されると、所定の押圧力時の自己倍力の大きさが変化するであろう。なぜならば、摩擦ブレーキパッドは、斜面の別の箇所では別の斜面角度によって、ひいては別の支持角度下に支持されるからである。本発明による摩耗調節装置によりこの欠点は阻止される。なぜならば、ブレーキが操作されていない場合の摩擦ブレーキパッドとブレーキディスクとの間のエアギャップ、ひいては所定の圧着力を得るために不可欠な、摩擦ブレーキパッドの斜面に沿った移動距離が一定に保持され得るからである。
従属請求項は、請求項1に記載の本発明の有利な構成及び発展形を対象としている。
調節装置は例えば空圧式又は液圧式のアクチュエータ、例えばピストン/シリンダユニット又は空圧式モータ又は液圧式モータを有していてよい。請求項2は、調節装置のための電気機械的なアクチュエータであり、このアクチュエータは、特に伝動装置を備えた電動モータ又は電磁石を有している。このことは、摩擦ブレーキパッドを圧着するための操作装置が電気機械的に作動し、ディスクブレーキが電気機械式にのみ機能し、電気エネルギのみを必要とする場合にも有利である。
摩耗−調節装置は固有のアクチュエータを有していてよい。請求項6では、切換又は付加切換装置が設けられており、この切換又は付加切換装置は、摩擦ブレーキパッドを圧着するための操作ユニットにより、摩耗調節装置の操作を可能にする。これにより、調節装置のための固有のアクチュエータが省略される。この場合、切換とは操作ユニットが摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けるか、又は摩耗−調節装置を調節すること意味する。付加切換とは、操作装置が選択的に、摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けるか、又は摩耗調節装置の切換時に同時に摩擦ブレーキパッドを移動させること意味する。切換又は付加切換装置としては、1つの入口と2つの出口とを備えたいわゆる「分配伝動装置」が使用され得る。この場合、入口は操作ユニットにより駆動され、一方の出口は摩擦ブレーキパッドを移動させ、他方の出口は摩耗調節装置を移動させる。駆動装置は、一方の出口から他方の出口へ切換可能になっているか、又は摩耗調節装置のための出口が、常に駆動される出口に付加切換可能である。
請求項8では、摩耗調節装置のための戻し装置が設けられており、この戻し装置により、摩耗調節装置は摩擦ブレーキパッドをもとの出発位置へ移すために戻し可能になっている。
次に本発明を図示の実施例につきさらに詳しく説明する。
図1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を有しており、このブレーキキャリパ12内には、2つの摩擦ブレーキパッド14,16が位置している。両摩擦ブレーキパッド14,16の間には、ブレーキディスク18が位置している。一方の摩擦ブレーキパッド14はブレーキキャリパ12に不動に配置されており、他方の摩擦ブレーキパッド16は、制動のために、操作ユニット20によってブレーキディスク18に対して押圧可能である。ブレーキキャリパ12は、いわゆる「浮動キャリパ」の形で形成されていて、ブレーキディスク18に対して横方向に移動可能になっており、これにより、可動な摩擦ブレーキパッド16を圧着することにより、ブレーキキャリパ12はブレーキディスク18に対して横方向に移動せしめられ、不動の摩擦ブレーキパッド14を、ブレーキディスク18の別の側に対して押圧する。
操作ユニット20は電気機械式に形成されており、フランジ結合された減速伝動装置24とスピンドル駆動装置とを備えた電動モータ22を有しており、前記スピンドル駆動装置は、回転/並進−変換伝動装置を形成しいている。この回転/並進−変換伝動装置は、摩擦ブレーキパッド16をブレーキディスク18に対して押圧するための並進運動に変換される、電動モータ22若しくは減速伝動装置24の回転駆動運動を形成している。図面にはスピンドル駆動装置のスピンドル26が見られる。通常はこのスピンドル駆動装置は減速伝動装置のケーシング内に位置しており、それ故、図面では見ることができない。同様に電動モータ22と減速伝動装置24についてもケーシングのみが見られる。スピンドル26の端部が楔プレート28を押圧する。この楔プレート28の、ブレーキパッド18に向いている方の側には、可動な摩擦ブレーキパッド16が固定されている。
ディスクブレーキ10は機械的な自己倍力装置30を有している。この自己倍力装置30は楔プレート28の他に、支持部32と、楔プレート28と支持部32との間に配置された転動体34とを有している。支持部32は支持プレート36と対向楔プレート38とを有しており、この対向楔プレート38は、支持プレート36の、楔プレート28とブレーキディスク18とに向いている方の側に、楔プレート28に向かい合うように配置されている。戻しばね40が楔プレート28を、ブレーキディスク18から離れる方へ向けられたばね力により負荷する。戻しばね40の本質的な機能は、自己倍力装置30を結合することである。
楔プレート28と、この楔プレート28と共に可動な摩擦ブレーキパッド16とは、ブレーキディスク18に対して横方向かつ平行にブレーキキャリパ12内で移動可能である。対向楔プレート38は、ブレーキディスク18に対して回動不能かつ横方向にブレーキキャリパ12内で移動可能に案内されている。支持プレート36はねじ山42を有しており、このねじ山42により、支持プレート36はブレーキキャリパ12のねじ山44に係合している。ブレーキキャリパ12のねじ山44はセグメントねじ山の形で構成されており、全周にわたって延在しているのではなく、周方向に限定された区分にわたって延在する互いに向かい合った2つのねじセグメントが存在している。支持プレート36の回転により、この支持プレート36とブレーキディスク18との間隔が調節され得る。対向楔プレート38は、支持プレート36で軸線方向に支持されている。この支持プレート36は、ブレーキキャリパ12で回動不能に案内された対向楔プレート38に対して回転可能であり、回転支承のためにはニードル46が設けられており、このニードル46は、支持プレート36に設けられた、円形の、横断面図で見て長方形の平坦な溝内に位置している。ニードル46はスラストニードル支承体を形成している。
楔プレート28は、ブレーキディスク18に向いていない方の側に、横断面図で見てV字形の凹部50を有している。これらのV字形の凹部50の側面は楔面を形成しており、V字形の凹部50は二重楔を形成しており、以下に二重楔又は単に楔として、同様に符号50により示す。二重楔50の楔面は、互いに鈍角に位置している。
対向楔プレート38は、同じ形の、横断面図で見てV字形の凹部52を有しており、これらの凹部52は、二重楔50に向かい合うように配置されている。これらのV字形の凹部52は、対向楔を形成しており、以下に対向楔として示す。本発明の、図示及び説明した実施例においてローラの形で構成されている転動体34は、二重楔50と対向楔52とを形成する互いに向かい合ったV字形の凹部に位置している。
自己倍力装置30は次のように機能する。
操作ユニット20が、制動のために、可動な摩擦ブレーキパッド16を回転するブレーキディスク18に対して押圧すると、このブレーキディスク18は摩擦ブレーキパッド16に摩擦力を加え、この摩擦力は摩擦ブレーキパッドを、ブレーキディスク18に対して平行に、かつブレーキディスク18の回転方向に、ブレーキキャリパ12内で移動させる。摩擦ブレーキパッド16と共に楔プレート28が移動せしめられ、その結果、転動体34は二重楔50及び対向楔52で転動する。転動体34は、それぞれ二重楔50の楔面と、対向楔52の、ダイアゴナルに向かい合った対応する楔面で転動する。それぞれ二重楔50の別の楔面と対向楔20の別の楔面とは、ブレーキディスク18の回転方向が反転された場合に摩擦ブレーキパッド16を反対方向に移動させるために設けられている。転動体34を介して、摩擦ブレーキパッド16は支持部32の対向楔プレート38で支持される。制動時にブレーキディスク18に対して押圧された摩擦ブレーキパッド16の移動は、楔面と対向楔面での転動体34を介した支持によって、ブレーキディスク18に対して垂直方向の力コンポーネント、すなわち、ブレーキディスク18に対する摩擦ブレーキパッド16の付加的な圧着力を引き起こす。この圧着力は、操作ユニット20により加えられた圧着力に対して付加的に作用する。従ってディスクブレーキ10は、制動力を高める自己倍力作用を有している。
ブレーキキャリパ12のねじ山44で回転可能な支持プレート36は、摩擦ブレーキパッド14、16の摩耗を補償するために設けられた、ディスクブレーキ10の摩耗調節装置54の一部である。この摩耗調節装置54は、基本的には、ブレーキディスク18の向かい合った側で、すなわち不動な摩擦ブレーキパッド14の側で、ブレーキキャリパ12に配置されていてもよい。この場合には、不動な摩擦ブレーキパッド14が、対向楔プレート38の代わりに、ブレーキディスク18に対して横方向に、摩擦ブレーキパッド14,16の摩耗を補償するために移動せしめられる。
ブレーキキャリパ12のねじ山44で支持プレート36を回転させることにより、支持プレート36は、ブレーキキャリパ12内でブレーキディスク18に対して横方向に運動せしめられる。支持プレート36と共に、支持プレート36で軸線方向に支持されている対向楔プレート38が運動する。このような形式で、支持プレート36及び対向楔プレート38と、ブレーキディスク18との間隔、ひいては最終的には摩擦ブレーキパッド16とブレーキディスク18との間のエアギャップが調節され得る。このエアギャップは、操作されていないディスクブレーキ10における、摩擦ブレーキパッド14とブレーキディスク18との間の間隔である。支持プレート36の回転により、このような形式で摩擦ブレーキパッド14,16の摩耗が補償され得る。回転のためには、支持プレート36はこの支持プレート36と一体的なクラウンギヤ56を有しており、このクラウンギヤ56は、電動モータ60の歯車58と噛み合う。電動モータ60は、支持プレート36を有する摩耗調節装置54のアクチュエータを形成している。
図2に示した本発明によるディスクブレーキ10は、摩耗調節装置54の支持プレート36を回転させるための段階式伝動装置62を有している。この段階式伝動装置62は、摩耗調節装置54のアクチュエータを形成しているリフティングマグネット64により駆動される。段階式伝動装置62は、ラチェットに似た形で形成されており、支持プレート36と一体的な、鋸刃状の歯列68を備えた内歯車66を有している。この歯列68は、図2の内歯車66の下側部分破断部に見ることができる。歯列68とは、ピン70が協働する。このピン70はプッシュロッド72の端部に横方向に取り付けられている。このプッシュロッド72は、内歯車66の端面に対して平行に、この内歯車66に隣接して配置されており、リフティングマグネット64により往復するように駆動可能である。プッシュロッド72の端部に設けられたピン70は、端面から、内歯車6の歯列68に突入している。プッシュロッド72の往復運動により、ピン70は内歯車66をそれぞれ1歯分づつさらに運動させる。歯列68の鋸歯形状により、ピン70はプッシュロッド72の戻り行程時には歯列68との係合から外れる。図1とは異なり、本発明の図2に示した実施例では支持プレート36は一方向にのみ回転する。回転方向は、支持プレート36がブレーキディスク18の方向に運動するように選択されている。
さらに図2によるディスクブレーキ10は戻し装置80を有しており、この戻し装置80によって、摩擦調節装置54は、摩擦ブレーキパッド14,16の交換のための出発位置へ戻し可能になっている。戻し装置80は連行ピン82を有しており、この連行ピン82は、スピンドル26を、楔プレート28及びブレーキディスク18に向いている方の端部の近傍で貫通している。連行ピン82は、両側でスピンドル26を越えて突出している。連行ピン82は、渦巻状の凹部の形でスピンドル26を取り囲むように支持プレート62に設けられた2つの斜面84と協働する。これらの斜面84は、半ねじ山の形状を有しており、スピンドル26の周囲のほぼ半回転分に延在しており、終端部で連行ピン82のためのストッパを形成している。終端部により、斜面84は回転モーメントを連行ピン82の回転方向に支持プレート36に伝達する。斜面84はブレーキキャリパ12のねじ山44と同じ傾斜方向を有しており、かつこれと同じ傾斜で形成されている。スピンドルの回し戻しにより、連行ピン82は斜面84に接触し、斜面の終端部に突き当たり、支持プレート36を回転させる。この場合に、支持プレート36はブレーキキャリパ12のねじ山44内で電動モータ22の方向へ、すなわち、ブレーキディスク18から離れて出発位置へねじ込まれる。摩耗調節装置のプッシュロッド72のピン70は支持プレート36を戻すためにリフティングマグネット64により内歯車66との係合から外され、これにより、支持プレート36は戻し方向に回転可能である。
図1、及びさらに次に説明する図3に示したディスクブレーキ10は戻し装置を必要としない。なぜならば、これらのディスクブレーキ10では、支持プレート36が摩耗調節装置54により対応調節可能なだけでなく戻し可能になっているからである。
上に述べた、摩耗調節装置54の駆動装置は別として、図1及び図2に示したディスクブレーキ10は等しく形成されており、等しい形式で機能する。繰り返しを避けるために、この限りでは図2に関しては図1の構成を参照されたい。
図3に示した本発明によるディスクブレーキ10では、操作ユニット20の電動モータ22は、同時に摩耗調節装置32のアクチュエータをも形成している。この場合、伝動装置24が分配伝動装置の形で形成されており、スピンドル駆動装置の他に第2の出力軸74を有しており、この第2の出力軸74には、歯車76が回動不能に取り付けられており、この歯車76は内歯車78と噛み合う。この内歯車78は支持プレート36に回動不能に結合されている。分配伝動装置24の切換、又は出力軸74の付加切換(接続)により、歯車76は第1の場合には自身のために、そして第2の場合には、スピンドル駆動装置と共に回転するように駆動可能であり、この形式で、摩耗調節装置32を調節可能である。この形式の分配伝動装置24はそれ自体公知であり、それ故、ここでは説明を省略する。その他の点では、図3に図示したディスクブレーキ10は図1によるディスクブレーキ10に合致するように形成されており、等しい形式で機能する。この限りでは、図3に関しては図2の説明を参照されたい。
上に述べたように駆動装置24が、ディスクブレーキ10の操作のため、及び調節装置54のための分配駆動装置の形で形成されていることを除いては、図3に示したディスクブレーキ10は図1によるディスクブレーキに等しく形成されており、等しい形式で機能する。繰り返しを避けるために、この限りでは、図3の説明のためには図1の構成を参照されたい。
半径方向内側から、すなわちブレーキディスクの仮想回転軸線の方向から見た本発明によるディスクブレーキの概略図である。 本発明による図1に示したディスクブレーキの、変更された実施例を示す概略図である。 本発明によるディスクブレーキの別の実施例を示す概略図である。
符号の説明
10 ディスクブレーキ、 12 ブレーキキャリパ、 14,16 摩擦ブレーキパッド、 18 ブレーキディスク、 20 操作ユニット、 22 アクチュエータ、 24 減速伝動装置、 26 スピンドル、 28 楔プレート、 30 自己倍力装置、 32 支持部、 34 転動体、 36 支持プレート、 38 対向楔プレート、 40 戻しばね、 42 ねじ山、 44 ねじ山、 46 ニードル、 48 溝、 50 二重楔、 52 対向楔、 54 摩耗調節装置、 56 クラウンギヤ、 58 歯車、 60 電動モータ、 62 段階式伝動装置、 64 リフティングマグネット、 66 内歯車、 68 歯列、 70 ピン、 72 プッシュロッド、 74 出力軸、 76 歯車、 78 内歯車、 80 戻し装置、 82 連行ピン、 84 斜面

Claims (8)

  1. 自己倍力作用を備えたディスクブレーキであって、摩擦ブレーキパッド及び操作ユニットが設けられており、該操作ユニットにより、摩擦ブレーキパッドがブレーキディスクに対して押圧可能であり、自己倍力装置が設けられており、該自己倍力装置が、ディスクブレーキの操作時に、回転しているブレーキディスクから、該ブレーキディスクに対して押圧される摩擦ブレーキパッドに加えられる摩擦力を、摩擦ブレーキパッドを操作ユニットに対して付加的にブレーキディスクに対して押圧する圧着力に変換し、自己倍力装置が支持部を有しており、該支持部で、摩擦ブレーキパッドが制動時に、所定の角度でブレーキディスクに対して斜めに支持される形式のものにおいて、ディスクブレーキ(10)が、摩擦ブレーキパッド(14,16)の摩耗を補償するための摩耗調節装置(54)を有しており、該摩耗調節装置(54)が、アクチュエータ(22;60;64)を有しており、摩耗調節装置(54)により、支持部(32)とブレーキディスク(18)との間の間隔が調節可能になっていることを特徴とする、自己倍力作用を備えたディスクブレーキ。
  2. ディスクブレーキ(10)が、摩耗調節装置(54)のための電気機械式のアクチュエータ(22;60;64)を有している、請求項1記載のディスクブレーキ。
  3. 支持部(32)が、ブレーキディスク(18)からの間隔を調節するためのねじ山(42,44)を有している、請求項1記載のディスクブレーキ。
  4. 摩耗調節装置(54)のアクチュエータが、支持部(32)のねじ山(42)を回転させるための電動モータ(60)を有している、請求項3記載のディスクブレーキ。
  5. 摩耗調節装置(54)が、段階式駆動装置(62)を有しており、該段階式駆動装置(62)により、支持部(32)のねじ山(42)が段階的に回転可能である、請求項3記載のディスクブレーキ。
  6. 摩耗調節装置(54)が、切換又は付加切換装置(24)を有しており、該切換又は付加切換装置(24)により、操作装置(20)の力−又はモーメント作用が摩耗調節装置(54)に導入可能である、請求項1記載のディスクブレーキ。
  7. 摩耗調節装置(54)が、切換又は付加切換装置として分配伝動装置(24)を有している、請求項6記載のディスクブレーキ。
  8. ディスクブレーキ(10)が、摩耗調節装置(54)のための戻し装置(80)を有している、請求項1記載のディスクブレーキ。
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