JP2009503411A - 自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

本発明は、自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキに関する。本発明によれば、ディスクブレーキ（１）のパッド支持プレート（９）は、複合材料から製作することができる。このようにして安価で高い曲げ強さを有するパッド支持プレート（９）を製作することができる。繊維強化されたプラスチックの他に、パッド支持プレート（９）のための複合材料として、鋼で補強されたコンクリートが考えられる。

Description

従来技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキに関する。

電気機械式ディスクブレーキは公知である。電気機械式ディスクブレーキは、電気機械式作動装置を備えており、作動装置によって、ブレーキディスクを作動させるために、要するに制動するために、摩擦ブレーキパッドが、ブレーキディスクに押し付けられる。電気機械式作動装置は、一般的に電動モータを備えており、電動モータによって、回転／並進−変換伝動装置、たとえばねじ山伝動装置を介して、摩擦ブレーキパッドは、ブレーキディスクに押し付けられる。多種多様の形式で、電動モータと回転／並進−変換装置との間に、伝達装置が介在されている。回転／並進−変換装置の別の可能性も存在し、たとえば電動モータ、有利には伝達装置によって、カムが旋回され、カムは、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、またはラック伝動装置が用いられ、ここでは歯車が、ラックを運動させ、ラックは、摩擦ブレーキパッドを移動させる。ラックは、真っ直ぐでなくてもよい。

自己増幅作用を得るために、ランプまたはランプセットを備えたランプ機構が公知であり、ランプ機構は、ブレーキディスクに関してテーパ（斜度）を有しており、要するに単数または複数のランプとブレーキディスクとの間の距離がブレーキディスクの接線方向または周方向で漸減する。ランプは、たとえば螺旋状の経過を有することができる。単数または複数のランプの斜度は、単数または複数のランプの延伸経過で変化させることができ、これによってディスクブレーキの作動時に自己増幅の大きさが変化する。したがって単数または複数のランプは、始端部で、比較的大きなテーパを有しており、これによって摩擦ブレーキパッドとブレーキディスクとの間の空隙は、ブレーキディスクの作動開始段階で、迅速に克服することができ、終端部で、単数または複数のランプは、比較的小さなテーパを有しており、これによって比較的高い作動−制動力で高い自己増幅が得られる。単数または複数のランプが長さにわたって一定の斜度を有していると、単数または複数のくさびおよびくさび機構とも解される。単数または複数のランプは、ブレーキキャリパおよび／または摩擦ブレーキパッドの、有利にはブレーキディスクとは反対側の背面に配置することができる。

摩擦ブレーキパッドは、単数または複数のランプを介して、ディスクブレーキのブレーキキャリパに支持されている。ディスクブレーキを作動させるために、摩擦ブレーキパッドは、電気機械式作動装置によって、単数または複数のランプに沿って移動され、それもブレーキディスクに接触して、ブレーキディスクに押し付けられるまで移動される。回転するブレーキディスクは、摩擦力を摩擦ブレーキパッドに及ぼし、摩擦力は、摩擦ブレーキパッドを、漸増する単数または複数のテーパに向かって負荷する。単数または複数のランプにおける摩擦ブレーキパッドの支持によって、くさび原理に従って、ランプに対する垂直力が摩擦ブレーキパッドに及ぼされ、垂直力は、ブレーキディスクに対する垂直力成分を摩擦ブレーキパッドに及ぼし、摩擦ブレーキパッドを、作動装置によって及ぼされる押圧力に対して追加的にブレーキディスクに押し付ける。ブレーキディスクの押圧−制動力は、これによって増幅される。一般的に、摩擦ブレーキパッドは、パッド支持プレートの、ブレーキディスクに向いた正面に着脱可能に、または着脱不能に配置されており、摩擦ブレーキパッドの、ブレーキディスクとは反対側の背面に、ランプ機構、つまり自己増幅装置が配置されている。

公知のディスクブレーキは、ブレーキキャリパを備えており、ブレーキキャリパに、ディスクブレーキの電気機械部分が取り付けられており、この場合電気機械部分として、作動装置の構成部材や自己増幅装置の構成部材が挙げられる。

電気機械式ディスクブレーキのブレーキキャリパは、一般的に、もちろん絶対ではないが、浮動キャリパとして形成されており、つまりブレーキキャリパは、ブレーキディスクに対して横向きに移動される。ブレーキディスクの片側に摩擦ブレーキパッドが押し付けられると、ブレーキキャリパは、ブレーキディスクに対して横向きに移動され、別の摩擦ブレーキパッドをブレーキディスクの別の片側に押し付けるので、両方の摩擦ブレーキパッドを押し付けるために、単に１つの作動装置および自己増幅装置しか必要とされない。作動装置および自己増幅装置は、ブレーキディスクの同じ側に配置する必要はない。

発明の利点
請求項１の特徴部に記載の構成を有する、本発明による自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキのパッド支持プレートは、複合材料から成っている。複合材料から製作することによって、パッド支持プレートは、高い曲げ剛性およびねじり剛性を有して形成することができる。曲げ剛性およびねじり剛性は、自己増幅装置を備えたディスクブレーキでは、パッド支持プレートがブレーキピストンまたはブレーキキャリパに比較的大きな面積にわたって支持される従来慣用の油圧ディスクブレーキよりも大きな役割を担っている。自己増幅型のディスクブレーキでは、パッド支持プレートは、多くの場合単に点で支持されており、たとえばパッド支持プレートの、ブレーキディスクとは反対側の背面の、仮想の三角形の頂点に配置された３つの転動体による３点支持で支持されている。パッド支持プレートの曲げ負荷およびねじり負荷は、自己増幅装置のないディスクブレーキの、ブレーキキャリパに支持されたパッド支持プレートよりも著しく高くなっている。

本発明の利点は、パッド支持プレートの安価な製作、摩擦ブレーキパッドからブレーキキャリパへの熱伝達を低減するパッド支持プレートの僅かな熱伝導性、および複合材料に関する良好な騒音減衰特性である。

別の利点によれば、複合材料は、低温で処理され、つまり製作することができ、その上耐熱性を有していて、かつ製作時にぶれが僅かである。比較的小さなトレランスが維持されるので、機能面、たとえば自己増幅装置の転動体のための走行面または支承孔は、後加工する必要がない。

従属請求項は、請求項１で記載した本発明の対象の有利な態様および改良形を表している。

パッド支持プレートのための複合材料として、特に繊維複合材料が鑑みられ、要するに別の材料、場合によっては様々な材料から成るファイバ、繊維、ホイスカ、マット、織布またはワイヤの混入された素材（マトリックス）が鑑みられる。素材として、混入された材料として鋼補強材またはその他の補強材を有する特にプラスチックやコンクリートが考えられる。素材として金属および合金も考えられる。本発明の別の実施形態では、パッド支持プレートのための積層複合材料が設けられている。高い曲げ剛性を得るために、高い引張強さを有する材料から成る層は、高い圧縮強さを有する材料から成る層と組み合わすことができる。たとえばパッド支持プレートの、ブレーキディスクとは反対側の背面は、ブレーキディスクの作動によって、とりわけ引張負荷され、パッド支持プレートの、ブレーキディスクに向いた側の正面は、圧縮負荷されるので、たとえばパッド支持プレートの背面に、高い引張強さを有する層が配置され、正面に、高い圧縮強さを有する層が配置される。両方の層の間に中間層を設けることもできる。層は、たとえば引張負荷される領域および圧縮負荷される領域に設けることもできる。

以下に、図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

図１に示した、本発明による自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキ１は、ブレーキキャリパ２を備えており、ブレーキキャリパ２は、浮動キャリパとして形成されており、つまりブレーキキャリパ２は、ブレーキディスクに対して横方向で移動可能にガイドされている。ブレーキキャリパ２の摺動ガイドは、図面では、ブレーキキャリパ２のアンカ４によって覆われていて、看取されない。そのような摺動ガイドは、公知であり、したがってここでは詳しい説明は省略する。

ブレーキキャリパ２は、相互間隔を有して互いに平行に配置されたプレート５，６を備えており、プレート５，６は、ブレーキディスク３の両側に位置していて、ブレーキディスク３に対して平行に配置されている。両方のプレート５，６は、縦方向端部でアンカ４によって、互いに一体的に結合されている。アンカ４は、ブレーキディスク３に対して横向きに延びていて、かつブレーキディスク３の周の外側に配置されている。アンカ４は、プレート５，６のほぼ縦中央部分に設けられており、これによってアンカ４は、ディスクブレーキ２の作動時に、実質的に引張負荷され、場合によっては僅かに曲げ負荷され、プレート５，６は、互いに平行に維持され、ディスクブレーキ１の作動力または引張力によって互いに斜めに離間するように押圧されることはない。ブレーキディスク３の両側に配置されたプレート５，６は、アンカ４によって相互結合されており、プレート５，６によって、ブレーキキャリパ２は、いわゆるスライディングキャリパ（Rahmensattel；浮動キャリパ）を成す。

ブレーキキャリパ２のプレート５の、ブレーキディスク３に向いた内側で、摩擦ブレーキパッド１０を備えたパッド支持プレート９が、ブレーキディスク３の近くに、プレート５から間隔を有して配置されている。摩擦ブレーキパッド１０を備えたパッド支持プレート９は、プレート５およびブレーキキャリパ２に対して運動可能である。パッド支持プレート９は、ブレーキディスク３とは反対側の背面にラック１１を備えており、ラック１１と歯車８とが噛み合う。ラック１１は、ブレーキディスク３に対して角度を成して斜めに延びていて、しかもブレーキディスク３の回転軸線を中心に円弧状に延びており、つまりラック１１の延伸経過は螺旋状である。

パッド支持プレート９は、パッド支持プレート９の背面に配置されていて、かつ回動可能に支承された３つの転動体（ローラ）１２を介して、テーパ（Keile)とも呼ばれるランプ１３に支承されており、ランプ１３は、ブレーキキャリパ２のプレート５の、ブレーキディスク３に向いた内側に配置されている。ランプ１３は、ラック１１と同等の斜度（ピッチ）で、螺旋状に、つまりブレーキディスク３の回転軸線を中心にブレーキディスク３に対して角度を成して延びている。転動体１２は、長い底辺を有する仮想の三角形の頂点に配置されており、２つの転動体１２および２つのランプ１３は、ブレーキディスク３に関して、第３または中央の転動体および所属のランプよりも半径方向外側に位置しており、第３の転動体および所属のランプは、ブレーキディスク３の周方向で、つまりブレーキキャリパ２のプレート５の縦方向で、両方の別の転動体１６および両方の別のランプ１３の間に位置する。これによってブレーキキャリパ２において、パッド支持プレート９の静的な規定の３点支持が形成される。図２から看取されるように、ランプ１３は、横勾配を有しており、この場合外向きの、半径方向で内側に位置する中央のランプ１３の横勾配は、内向きの、半径方向外側のランプ１３の横勾配に対向している。これによってパッド支持プレート９の縦ガイドが実現される。原則として、逆に、中央のランプ１３を、ブレーキディスク３に関して、両方の別のランプ１３よりも半径方向外側に配置し、かつ／またはランプ１３の横勾配を逆にすることもできる。

ディスクブレーキ２の作動は、電動モータによって行われ、電動モータは、ラック１１と噛み合う歯車８を伝達装置（歯車伝動装置）を介して駆動する。電動モータおよび伝動装置は、ブレーキキャリパ２のケーシング７に内蔵されていて、したがって図面では看取されない。ラック１１、およびラック１１と共にパッド支持プレート９は、ブレーキディスク３に対して周方向で、正確に述べると螺旋状の軌道上を運動させられる。この場合パッド支持プレート９の転動体１２は、ブレーキキャリパ２のランプ１３に沿って転動する。摩擦ブレーキパッド１０は、ブレーキディスク３に押し付けられ、浮動キャリパとして形成されたブレーキキャリパ２を、ブレーキディスク３に対して横向きに移動させるので、ブレーキキャリパ２の別のプレート６の、ブレーキディスク３に向いた内側に配置された固定的な第２の摩擦ブレーキパッド１４が、ブレーキディスク３の別の面に押し付けられる。ブレーキディスク３は、制動される。電動モータ、伝達装置およびラック１１は、ディスクブレーキ２の電気機械式の作動装置を成す。

回転するブレーキディスク３は、摩擦力を周方向で、ブレーキディスク３に押し付けられる摩擦ブレーキパッド１０，１４に及ぼすので、摩擦ブレーキパッド１０，１４は、パッド支持プレート９を、移動方向で負荷する。ブレーキキャリパ２のランプ１３に沿った、転動体１２によるパッド支持プレート９の支持は、いわゆるくさび原理（Keilprinzip）に従って、ランプ１３の、ブレーキディスク３に対して斜めの延伸経過に基づいて、ランプ１３に対する垂直力を及ぼし、この力は、転動体１２に作用する。ランプ１３に対する垂直力は、ブレーキディスク３に対して横向きの成分を有しており、横向きの成分は、摩擦ブレーキパッド１０を備えたパッド支持プレート９を、電動モータによって形成される押圧力に対して追加的に、ブレーキディスク３に押し付ける。これによって制動力は高められる。転動体１２およびランプ１３は、ディスクブレーキ２の自己増幅装置を成す。

パッド支持プレート９は、複合材料から成る構成部材であり、図示した記載の実施例では繊維複合材料である。複合材料は、たとえば繊維強化プラスチックであってよく、この場合繊維は、マットまたは織布を成して素材（マトリックス）としてのプラスチックに埋め込むことができる（図示していない）。本発明の、図示した記載の実施例では、ブレーキ支持パッド９を形成する複合材料は、素材としてコンクリートから成っており、鋼補強材（鋼筋）を備えている。鋼補強材１６は、繊維としてみなすことができ、鋼補強材１６を備えたコンクリートは、繊維複合材料とみなすことができる。図面は、ハッチングを除いて同じである。

図２に示したパッド支持プレート９では、パッド支持プレート９に、鋼補強材１６を露出させる凹部が設けられている。この鋼補強材１６に、中空戻しばね１７が掛けられる。中空戻しばね１７は、パッド支持プレート９をブレーキキャリパ２に向かって引張り、ディスクブレーキ１の非作動状態で摩擦ブレーキパッド１０をブレーキディスク３から離間させる。図３には、鋼補強材１６が曲げられてアイ１９が形成されており、アイ１９に、戻し中空ばね１７が掛けられている。露出した鋼補強材１６もしくはアイ１９は、戻し中空ばね１７を掛止するための固定エレメントを成す。鋼補強材１６と一体的に形成する代わりに、アイ１９またはその他の固定エレメントは、良好にベース材料、つまりパッド支持プレート９に固定するために、補強材または繊維強化プラスチックでは繊維強化材に後方から係合することができる。

図４から判るように、ラック１１は、溶接によってパッド支持プレート９の鋼補強材１６と結合されている。パッド支持プレート９を製作するために、鋼補強材１６は、立体的に成形して、ラック１１を溶接することができる。次いで鋼補強材１６は、型に導入されて、コンクリートが注入される。

本発明による、自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキを、半径方向外側からブレーキディスクに向かう方向でみて示す図である。 図１の区分ＩＩの拡大図である。 図２に示した区分の変化実施例を示す図である。 図１に示したディスクブレーキのラックの横断面図である。

Claims (5)

1. 自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキであって、
   電気機械式の作動装置が設けられており、該作動装置によって、パッド支持プレート（９）に配置された摩擦ブレーキパッド（１０）が、制動のためにブレーキディスク（３）に押し付けられるようになっており、自己増幅装置（１２，１３）が設けられており、該自己増幅装置（１２，１３）が、制動時に、回転するブレーキディスク（３）から、該ブレーキディスク（３）に押し付けられる摩擦ブレーキパッド（１０）に及ぼされる摩擦力を、作動装置によって及ぼされる押圧力に対して追加的に摩擦ブレーキパッド（１０）をブレーキディスク（３）に押し付ける押圧力に変換するようになっている形式のものにおいて、
   パッド支持プレート（９）が、複合材料から成っていることを特徴とする、自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキ。
2. パッド支持プレート（９）が、積層複合材料または繊維複合材料から成っている、請求項１記載の自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキ。
3. パッド支持プレート（９）が、耐摩耗性の材料から成る、電気機械式作動装置による駆動のためのラック（１１）を備えている、請求項１記載の自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキ。
4. ラック（１１）が、複合材料の補強材（１６）と結合されている、請求項１記載の自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキ。
5. パッド支持プレート（９）が、固定エレメント（１６，１９）を備えており、該固定エレメント（１６，１９）が、複合材料の補強材（１６）と結合されている、請求項１記載の自己増幅型の電気機械式ディスクブレーキ。

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