JP2005299929A - 電気機械式のディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】より大きな直径を有するブレーキディスクを使用することができ、ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキパッドの圧着力を小さくし、ひいてはディスクブレーキの操作力を減じることができるようにする。
【解決手段】電気機械式のディスクブレーキであって、浮動キャリパとして形成されたブレーキキャリパが設けられていて、該ブレーキキャリパが、制動のため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操作装置を有しており、さらに、ブレーキキャリパをブレーキディスクに対して直角な方向で移動可能に案内する移動ガイドが設けられている形式のものにおいて、移動ガイド２２が、ブレーキディスク１６の摩擦面の半径方向内側に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機械式のディスクブレーキであって、浮動キャリパとして形成されたブレーキキャリパが設けられていて、該ブレーキキャリパが、制動のため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操作装置を有しており、さらに、ブレーキキャリパをブレーキディスクに対して直角な方向で移動可能に案内する移動ガイドが設けられている形式のものに関する。

このような形式のディスクブレーキは、種々様々な形態のものが多数公知である。これらのディスクブレーキは、通常１つの電動モータと回転／並進変換伝動装置とを備えた操作装置を有しており、この回転／並進変換伝動装置によって摩擦ブレーキパッドが制動のためにブレーキディスクに圧着可能である。回転／並進変換伝動装置は電動モータの回転駆動運動を、ブレーキディスクに摩擦ブレーキパッドを圧着させるために並進運動に変換する。回転／並進変換伝動装置は幾つものねじ山式伝動装置を有しており、このねじ山式伝動装置のためには、スピンドル伝動装置、転動ねじ山式伝動装置及びこれに類したもののような種々様々な多数の構造体が可能である。ねじ山式伝動装置の代わりに、例えばカムを、ブレーキディスクに摩擦ブレーキパッドを圧着させることを目的として電動モータの回転運動を並進運動に変換するために使用することも可能である。電動モータと回転／並進変換伝動装置との間に、減速伝動装置が配置されている構成も可能である。

電気機械式のディスクブレーキでは通常、ブレーキディスクの片側に摩擦ブレーキパッドを圧着させるただ１つの操作装置が設けられている。ブレーキディスクの、反対側に配置された摩擦ブレーキパッドは、液圧式のディスクブレーキにおいて公知のように、制動時に浮動キャリパを介してブレーキディスクの他方の側に圧着させられる。浮動キャリパは移動ガイドによってブレーキディスクに対して直角に移動可能に案内されており、浮動キャリパは、ブレーキディスクに対する一方の摩擦ブレーキパッドの押圧時に、ブレーキディスクに対して直角に移動させられ、これによって他方の摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクの他方の側に押圧する。操作装置はブレーキキャリパに配置されている。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の電気機械式のディスクブレーキを改良して、利用できる構造空間が同じ場合に、より大きな直径を有するブレーキディスクを使用することができ、これによって規定のブレーキ力を生ぜしめるために必要な、ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキパッドの圧着力を小さくすること、ひいてはディスクブレーキの操作力を減じることができるようにする。

この課題を解決するために本発明の構成では、ブレーキキャリパをブレーキディスクに対して直角に移動可能に案内する移動ガイドが、ブレーキディスクの摩擦面の半径方向内側に配置されているようにした。

本発明の構成において、摩擦面というのは、摩擦ブレーキパッドが制動時にブレーキディスクに押し付けられてブレーキディスクが回転する場合に、摩擦ブレーキパッドが接触する、ブレーキディスクの円形リング面のことである。ブレーキディスクは通常、両側に摩擦面を有している。本発明は、汎用のディスクブレーキではブレーキディスクの外周部の外側に配置されている、ブレーキキャリパの移動ガイドを、内方に向かってつまり、ブレーキディスクの仮想の回転軸線に向かって該回転軸線の近傍に移動させる、という思想に基づいている。本発明による構成には次のような利点がある。すなわち本発明によるディスクブレーキでは、移動ガイドがブレーキディスクの外縁部とリムとの間に位置していないので、ディスクブレーキを収容できる車両ホイールのリムの内径が所定の場合に、より大きな直径を有するブレーキディスクを使用することができる。そして規定のブレーキ力を生ぜしめるためには、ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキパッドの圧着力は小さくても十分であり、これによりディスクブレーキの操作力を減じることができ、このことは特に、ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキパッドの圧着力が制限要因（limitierender Faktor）である電気機械式のディスクブレーキでは、極めて大きな利点である。同時にブレーキディスクの摩擦面の幅を減じることができ、これによって摩擦半径の変化も小さくなる。さらに、摩擦面の幅が減じられるとブレーキディスクが全体的に小型化され、ひいては軽量になり、しかもブレーキディスクの内側に、ディスクブレーキ、ホイール軸受及びこれに類したもののための大きな構造空間を得ることができる。内部に向かってブレーキキャリパの移動ガイドを移動させたことによる別の利点としては、制動時にブレーキディスクの周方向において作用するブレーキ力又は摩擦力に対して、ディスクブレーキのブレーキキャリパを支持するための、有効レバーアームを短くできるということが挙げられる。そしてこれにより、通常ブレーキホルダ（Bremsenhalter）と呼ばれる、ブレーキキャリパを保持しかつ移動ガイドの負荷を受け止める部材を、相応に減じることができる。

請求項１記載の本発明によるディスクブレーキの別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

請求項２記載の構成では、移動ガイドがピンガイドであり、請求項３記載の構成では、通常のディスクブレーキとは逆に、ピンガイドのガイドスリーブが固定であり、ピンがガイドスリーブ内において移動可能で浮動式である。つまりガイドスリーブは例えばブレーキホルダに堅固に配置されており、浮動キャリパが固定されているピンは、ガイドスリーブ内においてブレーキディスクに対して直角に移動可能である。このような構成によって、所要構造空間を節減することができる。また別の利点としては、ガイドスリーブ内に挿入された滑り軸受が、浮動キャリパと共にブレーキディスクに対して直角に移動しないということが挙げられる。ブレーキ力及び摩擦力に対するブレーキキャリパの支持は、従って常にブレーキディスクに対して同じ平面で、有利にはブレーキディスクが位置する一平面において行われる（請求項４）。これによってブレーキ力に対するブレーキキャリパの支持がモーメントフリー（momentenfrei）になり、つまり付加的な力から解放される。

請求項５記載の構成では、ディスクブレーキのブレーキホルダが同時にホイール保持体でもある。この場合ブレーキホルダは、ブレーキキャリパを移動ガイドを介して保持する保持装置であり、ホイール保持体には車両ホイールが回転可能に支承されている。本発明によるこの構成によって、１つの部材と該部材のための構造空間を節減することができる。さらに、通常は互いにねじ結合されているブレーキホルダとホイール保持体との間における結合部が省かれ、これによって、ディスクブレーキの固定がねじ結合を介して行われる場合に比べて安定的になる、という利点が得られる。別の利点としては、連鎖誤差が少なくなり、ディスクブレーキをブレーキディスクに対してより正確に位置決めできる、ということが挙げられる。

請求項８には、移動ガイドによってブレーキキャリパを静的に規定して保持する構成が記載されている。通常のディスクブレーキは、互いに間隔をおいて配置された２つの移動ガイドを有している。製造誤差及び種々様々な熱膨張によって機械的な負荷もしくは応力が生じる。請求項８記載の構成では、２つの移動ガイドのうちの１つだけが、ブレーキキャリパをブレーキディスクに対して直角に移動可能に案内し、ブレーキディスクに対して半径方向及び周方向においては固定しており、これに対して他方の移動ガイドは、ブレーキキャリパをブレーキディスクに対して直角に移動可能に案内し、ブレーキキャリパをブレーキディスクに対して半径方向において固定し、ブレーキキャリパに対して周方向における遊びを有している。このような構成を採用することによって、製造誤差及び種々様々な熱膨張は補償される。

本発明は特に、自己増幅式のつまり自動的に圧着力を増大させる電気機械式のディスクブレーキのためのものであり、このようなディスクブレーキは自己増幅装置を有していて、この自己増幅装置は、制動時に回転するブレーキディスクから摩擦ブレーキパッドに加えられる摩擦力を圧着力に変化させ、この圧着力によって、摩擦ブレーキパッドは、操作装置によって加えられる本来の圧着力にプラスされて、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から、該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に対して加えられる摩擦力を、圧着力に変化される、くさび機構、ランプ機構又はレバー機構を備えたこのような自己増幅装置は、それ自体公知であり、従ってここでそれについて詳説することは省く。

次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１及び図２に示された本発明による電気機械式のディスクブレーキ１０は、ハウジング１４を備えたブレーキキャリパ１２をブレーキディスク１６の片側に有している。ハウジング１４内には、図示されていない電気機械式の操作装置が収容されており、この操作装置は電動モータと減速伝動装置と回転／並進変換伝動装置とを備えており、この回転／並進変換伝動装置によって、ブレーキディスク１６の両側においてブレーキキャリパ１２に配置された摩擦ブレーキパッド１８が、ブレーキディスク１６に圧着可能である。さらにくさび又はランプ機構が自己増幅装置としてハウジング１４内に収容されており、この自己増幅装置は、制動時に回転するブレーキディスク１６から、該ブレーキディスク１６に押し付けられた摩擦ブレーキパッド１８に加えられる摩擦力を、圧着力に変化させ、この圧着力は摩擦ブレーキパッド１８を、操作装置によってもたらされる圧着力に加えて、ブレーキディスク１６に押し付ける。ディスクブレーキ１０は従って自己増幅機能を有している。電気機械式の操作装置及び自己増幅装置は、自体公知であり、従ってこれらについて、ここでは詳説しない。

ブレーキキャリパ１２はいわゆるフレームキャリパ（Rahmensattel）として形成されていて、ブレーキディスク１６の両側に位置する部分は、結合体２０によって互いに堅固に結合されており、この結合体２０はブレーキディスク１６に対して直角にかつ該ブレーキディスクの外周部の外側に配置されている。結合体２０の位置は、図１及び図２において破線で示されている。

ブレーキキャリパ１２は浮動キャリパとして形成されていて、つまりブレーキディスク１６に対して直角に移動可能である。両摩擦ブレーキパッド１８のうちの１つをブレーキディスク１６の片側に押し付けることによって、ブレーキキャリパ１２はブレーキディスク１６に対して直角に移動させられ、他方の摩擦ブレーキパッド１８をブレーキディスク１６の、対向して位置している他方の側に押し付け、ブレーキディスク１６は両方の摩擦ブレーキパッド１８によって制動される。ブレーキキャリパ１２を横方向移動可能に案内するために、ディスクブレーキ１０は、ピンガイドとして形成された２つの移動ガイド２２を有している。両移動ガイド２２はブレーキディスク１６の摩擦面の内側に配置されており、この場合摩擦面というのは、ブレーキディスク１６の円形リング円板状の面のことを意味しており、この摩擦面は、ブレーキディスク１６への摩擦ブレーキパッド１８の圧着時及びブレーキディスク１６の回転時に摩擦ブレーキパッド１８によって接触される。簡単に言えば、摩擦面は回転するブレーキディスク１６の、摩擦ブレーキパッド１８と接触する面である。

移動ガイド２２はブレーキディスク１６のポット形のボス２４内に配置されており、ピンガイドとして形成された移動ガイド２２は、それぞれピン２６を有していて、これらのピン２６はそれぞれ、ブレーキディスク１６に対して半径方向内側に向かって延びる、ブレーキキャリパ１２の接続板２８に設けられた切欠きに挿入されていて、ねじ３０によって固定されている。ブレーキキャリパ１２の側板である接続板２８におけるピン２６の固定は、別の形式で、例えば圧入、溶接、一体的な構成によっても可能である。ピン２６は、移動ガイド２２の滑り軸受３２を形成する管状のスリーブによってガイドスリーブ３４内において摺動可能に案内されている。ピン２６はブレーキディスク１６に対して横方向もしくは直角に、ひいてはブレーキディスク１６に対して軸平行に配置されている。ガイドスリーブ３４は、ブレーキホルダ兼ホイール保持体３８のアーム３６に配置されている。ガイドスリーブ３４は例えばブレーキホルダ兼ホイール保持体３８と一体的であっても又は、例えば溶接又はねじ結合によってブレーキホルダ兼ホイール保持体３８のアーム３６と結合されていてもよい。アーム３６は、ほぼ半径方向外側に向かってブレーキホルダ兼ホイール保持体３８から突出している。アーム３６は補強リブ４０によって特に、ブレーキディスク１６に対して直角方向の曲げ力に対してかつねじれに対して強化されている。ホイール軸受４４の外レース４２が、図示の場合に比べて大きな直径を有している場合、又はガイドスリーブ３４が半径方向でさらに内側に配置されている場合には、アーム３６を省くことができ、かつガイドスリーブ３４をアイのように直接ホイール軸受４４の外レース４２に配置することも可能である（図示せず）。

ブレーキホルダ兼ホイール保持体３８は、自体公知の形式で、車両の図示されていない車軸脚（Achsschenkel）又はこれに類したものと、例えばねじを用いて結合されている。ねじ結合のために、ブレーキホルダ兼ホイール保持体３８には貫通孔４１が設けられている。ブレーキホルダ兼ホイール保持体３８は、ホイールボス４６を回転可能に支承する２列のホイール軸受４４の外レース４２（軸受シェル）を有している。ホイールボス４６にはブレーキディスク１６が固定されていて、図示されていない車両ホイールが自体公知の形式で固定可能である。

ブレーキホルダ兼ホイール保持体３８はディスクブレーキ１０と、ブレーキホルダ兼ホイール保持体３８に回転可能に支承された車両ホイールとを保持している。公知のディスクブレーキは固有のブレーキホルダを有しており、このブレーキホルダは、別体のホイール保持体にねじ結合される。ブレーキホルダとホイール保持体３８とを１つの部材にまとめることによって、１つの部材を節約することができ、かつ両部材の結合を省くことができる。

ブレーキディスク１６の内部に移動ガイド２２を配置することには、大きな直径を有するブレーキディスク１６を所定のホイールリム内に収容できるという利点がある。このことには、制動時における小さな力で済むという利点があり、特に移動ガイド２２及び該移動ガイド２２を保持するブレーキホルダ兼ホイール保持体３８のアーム３６があまり強く負荷されないという利点がある。公知のディスクブレーキにおけるとは逆に、本発明によるディスクブレーキ１０では、ブレーキ２６がブレーキディスク１６に対して直角に移動可能（浮動式）であり、ガイドスリーブ３４が位置固定である。このような構成における利点としては次のことが挙げられる。すなわちこのように構成されていると、滑り軸受３２は制動時にかつ摩擦ブレーキパッド１８の摩耗増大時にも、ブレーキディスク１６に対して直角に移動するのではなく、ブレーキキャリパ１２の支持は常にブレーキディスク１６を備えた平面において、ひいてはトルクフリーに行われる。移動ガイド２２はブレーキディスク１６を備えた平面に配置されている。

移動ガイド２２の２つのピン２６のうちの１つは、通常のように、ガイドスリーブ３４の軸線方向において、ひいてはブレーキディスク１６に対して直角な方向においてのみ移動可能である。ブレーキディスク１６に対して半径方向及び周方向において、一方のピン２６は不動である。他方のピン２６のガイドスリーブ３４は、図３に示されているように、例えば楕円の横断面を有しており、ガイドスリーブ３４の仮想の長い半軸はブレーキディスク１６の周方向に延びている。ピン２６はこれによって横方向のみならず周方向においてもブレーキディスク１６に対して移動可能であり、ブレーキキャリパ１２をもっぱらブレーキディスク１６に対して半径方向においてしか固定保持しない。このようにして製作誤差及び種々異なった熱膨張が補償される。製作誤差や膨張を補償するためには、ブレーキディスク１６の周方向においてガイドスリーブ３４内にピン２６は小さな遊びを有しているだけで十分である。滑り軸受３２はピン２６を、緩衝作用をもってガイドスリーブ３４内に支持している。この場合ピン２６はブレーキディスク１６の周方向において可動に構成されていて、ブレーキディスク１６の主回転方向（前進走行）において後ろに配置されている。図２において矢印５２で示された、ブレーキディスク１６の主回転方向では、左に示されたピン２６は周方向における運動可能性を有しており、ブレーキディスク１６の回転方向において前方に位置している右に示されたピン２６は不動である。これによってブレーキキャリパ１２は制動時に引張り負荷され、これは通常、押圧負荷に比べて有利である。

図２のＩ−Ｉ線に沿って本発明によるディスクブレーキを断面して示す図である。 図１の矢印ＩＩの方向から、図１に示されたディスクブレーキを見た図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ってピンを断面して示す図である。

符号の説明

１０ ディスクブレーキ、 １２ ブレーキキャリパ、 １４ ハウジング、 １６ ブレーキディスク、 １８ 摩擦ブレーキパッド、 ２０ 結合体、 ２２ 移動ガイド、 ２４ ボス、 ２６ ピン、 ２８ 接続板、 ３０ ねじ、 ３２ 滑り軸受、 ３４ ガイドスリーブ、 ３６ アーム、 ３８ ブレーキホルダ兼ホイール保持体、 ４０ 補強リブ、 ４１ 貫通孔、 ４２ 外レース、 ４４ ホイール軸受、 ４６ ホイールボス、 ５２ 矢印（主回転方向）

Claims (10)

1. 電気機械式のディスクブレーキであって、浮動キャリパとして形成されたブレーキキャリパが設けられていて、該ブレーキキャリパが、制動のため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操作装置を有しており、さらに、ブレーキキャリパをブレーキディスクに対して直角な方向で移動可能に案内する移動ガイドが設けられている形式のものにおいて、移動ガイド（２２）が、ブレーキディスク（１６）の摩擦面の半径方向内側に配置されていることを特徴とする、電気機械式のディスクブレーキ。
2. 移動ガイド（２２）がピンガイドを有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
3. ピンガイドのガイドスリーブ（３４）が固定であり、ピン（２６）が浮動キャリパ（１２）と共に移動可能（浮動式）である、請求項２記載のディスクブレーキ。
4. 移動ガイド（２２）がブレーキディスク（１６）の摩擦面と共に一平面に配置されている、請求項１記載のディスクブレーキ。
5. ディスクブレーキ（１０）がブレーキホルダ（３８）を有していて、該ブレーキホルダが同時にホイール保持体（３８）でもある、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）がブレーキホルダ（３８）を有していて、該ブレーキホルダ（３８）が、ブレーキホルダ（３８）を横方向負荷及びねじれ又はそのいずれか一方に対して補強する補強リブ（４０）を有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
7. ブレーキホルダ（３８）がアーム（３６）を有していて、該アーム（３６）に浮動キャリパ（１２）のための移動ガイド（２２）が配置されており、アーム（３６）が補強リブ（４０）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、ブレーキキャリパ（１２）をブレーキディスク（１６）に対して直角に移動可能に案内する２つの移動ガイド（２２）を有しており、１つの移動ガイド（２２）がブレーキキャリパ（１２）を、ブレーキディスク（１６）に対して半径方向及び周方向において固定しており、他方の移動ガイド（２２）がブレーキキャリパ（１２）をブレーキディスク（１６）に対して半径方向に固定していて、ブレーキディスク（１６）に対して周方向では遊びを有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
9. ブレーキディスク（１６）の優先回転方向において前方の移動ガイド（２２）がブレーキキャリパ（１２）を半径方向及び周方向において固定している、請求項８記載のディスクブレーキ。
10. ディスクブレーキ（１０）が自己増幅装置を有している、請求項１記載のディスクブレーキ。

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