JP2012503162A - ディスクブレーキのためのブレーキキャリパ - Google Patents

Abstract

本発明は、電気機械的なディスクブレーキ（２）のブレーキキャリパ（１）に関する。ブレーキ操作時のブレーキキャリパ（１）の拡開を測定するために、本発明によれば、片側で固定される棒状のホルダ（１３）を、ブレーキキャリパ（１）のヨーク（３）に設けられた中空室（１２）内に、ブレーキディスク（６）に対して横方向に配置し、ホルダ（１３）の自由端部の運動を例えば磁石センサ（１４）によって測定することが提案されている。ブレーキキャリパ（１）の拡開は、ディスクブレーキの操作時の緊締力の尺度である。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式のディスクブレーキのためのブレーキキャリパであって、ディスクブレーキの操作時の緊締力によるブレーキキャリパの変形を測定するための装置を有している形式のものに関する。緊締力は、ディスクブレーキの操作時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力である。緊締力はブレーキキャリパを弾性的に変形させ拡開させる。従ってブレーキキャリパの変形は緊締力の尺度となる。ブレーキキャリパの変形を測定する目的は、通常、ディスクブレーキの制動力の制御又は緊締力の制御であって、制動力は、摩擦係数μに関してこの緊締力に依存している。

緊締力又は制動力を制御するためにブレーキキャリパの変形を測定するための種々様々な可能性が提案されている。例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３２８２４２号明細書により、ブレーキキャリパのヨークの領域に抵抗線ひずみ計を取り付けて、ブレーキキャリパの変形を測定することが開示されている。ヨークは、ブレーキキャリパの、ブレーキディスクの周面を跨ぐ領域である。

抵抗線ひずみ計の他に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１５５５号明細書により、摩擦ブレーキパッドとブレーキキャリパとの間にピエゾエレメントを配置し、このピエゾエレメントによって、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ひいては、ディスクブレーキの緊締力を測定することが提案されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３１４４４９号明細書によっては、摩擦ブレーキパッドとブレーキキャリパとの間に磁石センサを配置し、この磁石センサによって、緊締力による例えば永久磁石の磁場の変化を測定することが提案されている。上記公知文献によれば、この磁石センサとして、公知のＡＭＲセンサ又はＧＭＲセンサが提案されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１５２４２２号明細書により、ディスクブレーキの緊締力を測定するために、摩擦ブレーキパッドと電気機械的なアクチュエータとの間の力センサとして力変換器を配置することが提案されている。電気機械的なアクチュエータは、電動モータと例えばスピンドル伝動装置とを有している。スピンドル伝動装置は、電動モータの回転運動を、ディスクブレーキの操作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並進運動に変換する。

発明の開示
請求項１の特徴を有した本発明によるブレーキキャリパは、固定個所でブレーキキャリパに不動に結合されているホルダを有している。ブレーキキャリパの変形の測定は有利にはホルダの自由端部で行われ、ホルダの前記固定個所からはある程度の間隔が置かれている。ディスクブレーキの操作時のブレーキキャリパの変形により、ブレーキキャリパはホルダに関して運動する。ホルダとブレーキキャリパとの間の運動は即ち、ブレーキキャリパの変形の尺度であり、ひいては、ディスクブレーキの操作時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緊締力の尺度である。ホルダは例えば棒状であって、ブレーキキャリパの一方の端部に固定することができる。ホルダは一方の端部でしか固定されていない場合負荷されていないので、ブレーキキャリパと共に変形することはなく、ブレーキキャリパの変形は、ブレーキキャリパに関するホルダの運動を生ぜしめ、この運動はホルダの自由端部で測定可能である。しかしながらホルダを、可撓ビームの形式で両端部でブレーキキャリパに結合することもでき、これにより、ブレーキキャリパの変形の際にホルダも変形する。この場合も、ブレーキキャリパ及びホルダの変形の際のブレーキキャリパに関するホルダの運動は、例えば固定個所の間の真ん中で測定することができる。ホルダの変形の測定は、例えば抵抗線ひずみ計によっても可能である。ホルダは面的に及び周囲にブレーキキャリパに結合することもでき、又はその他の方法で、ブレーキキャリパの変形の際に同様に変形するように形成することもできる。これによりホルダとブレーキキャリパとの間の相対的な運動及びホルダの変形を測定することができる。ブレーキキャリパにおけるホルダの固定個所から測定場所が間隔を有していることにより、ブレーキキャリパの変形時にホルダとブレーキキャリパとの間比較的大きな運動、ひいては高い測定精度が得られる。測定は無力で行われ、測定装置は特にディスクブレーキの緊締力により負荷されない。有利にはホルダは、緊締力によるブレーキキャリパの変形時にブレーキキャリパに関するできるだけ大きな運動が生じるように形成され、配置され、固定される。ホルダは特に、ブレーキキャリパのヨークの領域において、ブレーキディスクにわたって横方向に配置されている。

本発明の構成では、ブレーキキャリパの中空室内にホルダが配置されている。変形を測定するための装置はブレーキキャリパに組み込まれており、これにより外部からの影響、特に水や汚れから保護される。ホルダは片側で固定された棒、又は両側で固定された可撓ビームとして、ブレーキキャリパの例えばヨークに設けられた孔内に配置することができる。この孔又は一般的に中空室は、ブレーキキャリパの鋳造時に製造され、この場合、別個の加工ステップは必要ない。

本発明の構成では、ホルダは、温度変化による測定への影響を低くするために、ブレーキキャリパと同じ、又は少なくとも似たような熱膨張係数を有している。

本発明は特に、電気機械的なディスクブレーキ、即ち、電気機械的なアクチュエータを有するディスクブレーキのためのものである。

以下に、図示した２つの構成につき本発明を詳しく説明する。

本発明によるブレーキキャリパの第１の構成を示す横断面図である。 ディスクブレーキの操作時の図１のブレーキキャリパを示した図である。 本発明によるブレーキキャリパの第２の構成を示す横断面図である。 ディスクブレーキの操作時の図３のブレーキキャリパを示した図である。

図面には、本発明の理解と説明のために簡略化された概略図が示されている。

発明の実施の形態
図１には、本発明によるディスクブレーキ２のブレーキキャリパ１が横断面図で示されている。ブレーキキャリパ１は、ヨーク３と、ブレーキディスク６の両側の２つの脚部４，５を有している。ヨーク３は、ブレーキディスク６に、その周面の外側で被さっていて、両脚部４，５を互いに結合している領域である。一方の脚部４の内面には摩擦ブレーキパッド７が不動に配置されている。この内面は、脚部４のブレーキディスク６に面した側である。他方の脚部５の内面には摩擦ブレーキパッド８が配置されており、この摩擦ブレーキパッド８は、ディスクブレーキ２を操作するためにブレーキディスク６に押し付け可能である。この場合、摩擦ブレーキパッド８はブレーキキャリパ１をブレーキディスク６に対して横方向に移動させ、これにより他方の摩擦ブレーキパッド７もブレーキディスク６の他方の面に押し付けられ、ブレーキディスク６は制動される。ブレーキディスク６に摩擦ブレーキパッド８を押し付けるために、ブレーキキャリパ１は、電動モータ９と伝動装置、例えばスピンドル伝動装置１０とを備えたアクチュエータを有している。スピンドル伝動装置１０は、電動モータ９の回転駆動運動を並進運動に変換し、この並進運動により摩擦ブレーキパッド８をブレーキディスク６に押し付け可能である。従ってディスクブレーキ２は、いわゆる電気機械的なディスクブレーキ２である。アクチュエータ９，１０は、ブレーキキャリパ１の一方の側にあるケーシング１１内に配置されている。

ヨーク３内に、ブレーキキャリパ１は中空室１２を有しており、この中空室１２は縦長の孔の形状を有しており、横方向に一方の側から他方の側に、即ち、ブレーキキャリパ１の一方の脚部５から他方の脚部４へと延びている。「縦長」とは、孔が、その横方向寸法の数倍の長さ又は深さを有していることを意味している。孔を形成する中空室１２は、ブレーキキャリパ１を鋳造する際に、例えば、鋳造型内に配置された中子によって成形されるので、中空室１２を製造するために別個の作業ステップは必要ない。中空室１２内には棒状のホルダ１３が配置されていて、このホルダの一方の端部は不動にブレーキキャリパ１に結合されている。ホルダ１３の他方の端部は固定されておらず、磁石センサ１４を支持している。この磁石センサ１４は、中空室１２内に磁石センサ１４の近傍に固定されている永久磁石１５と協働する。磁石センサ１４はセンサチップであって、即ち、例えばホールセンサ、ＡＭＲセンサ又はＧＭＲセンサを有する電子的な構成部分である。磁石センサ１４は、永久磁石１５の磁場の変化に反応する。即ち例えば、永久磁石１５に関する磁石センサ１４の位置の変化に反応する。このような形式の磁石センサ１４は当業者には公知であるので、ここでは詳説しない。棒状のホルダ１３は、ブレーキキャリパ１とほぼ同じ熱膨張係数を有する材料から成っているので、温度の変化は、永久磁石１５に関する磁石センサ１４の位置に殆ど影響を与えない。磁石センサ１４がブレーキキャリパ１の中空室１２に不動に配置されていて、永久磁石１５がホルダ１３の自由端部に配置されていても良い。磁石センサ１４と永久磁石１５とをブレーキキャリパ１の中空室１２に不動に配置し、これら磁石センサ１４と永久磁石１５との間にホルダ１３が位置するように配置することも可能である。ホルダ１３は永久磁石１５の磁場に影響を与え、永久磁石１５に関するホルダ１３の運動は永久磁石１５の磁場を変化させ、これは磁石センサ１４によって測定可能である。以上に限定されるものではない。

ディスクブレーキ２の操作のために、一方の摩擦ブレーキパッド８が、電気機械的なアクチュエータ９，１０によって、ブレーキディスク６の一方の側に押し付けられる。上述したように、ブレーキキャリパ１は、ブレーキディスク６に対して横方向に移動され、他方の摩擦ブレーキパッド７をブレーキディスク６の他方の面に押し付ける。摩擦ブレーキパッド７，８は、アクチュエータ９，１０によって加えられた緊締力によって両側からブレーキディスク６に押し付けられる。これによりブレーキキャリパ１の両脚部４，５は互いに離れるように押され、ブレーキキャリパ１は弾性的に拡開される。このことは図２に誇張して示してある。ブレーキキャリパ１の拡開は、中空室１２を備えたヨーク３を曲げる。一方の端部が不動にブレーキキャリパ１に固定されていて他方の端部が固定されていない棒状のホルダ１３は、ブレーキキャリパ１の変形によって変形されず、従ってホルダ１３の自由端部は、ブレーキキャリパ１の中空室１２内に不動に配置されている永久磁石１５に対して動く。ディスクブレーキ２操作時のブレーキキャリパ１の拡開により永久磁石１５に対してホルダ１３の自由端部が動くこのような運動は、ホルダ１３の自由端部に取り付けられている磁石センサ１４によって測定可能である。従って磁石センサ１４によっては、ブレーキキャリパ１の拡開が測定され、これは摩擦ブレーキパッド７，８をブレーキディスク６に押し付ける緊締力の尺度となる。これにより、ディスクブレーキ２のブレーキ力又は緊締力を制御することができる。磁石センサ１４と永久磁石１５とを有したホルダ１３は、ディスクブレーキ２の操作時に摩擦ブレーキパッド７，８をブレーキディスク６に押し付ける緊締力によるブレーキキャリパ１の変形を測定するための装置を形成する。ブレーキキャリパ１の拡開又は一般的には変形の測定は磁気的に行う必要はなく、他の測定方法も可能である。例えば、ブレーキキャリパ１の中空室１２におけるホルダ１３の自由端部の位置変化を、誘導的又は容量的に又は光学的に測定することも可能である。

中空室１２内に測定装置を配置することにより測定装置は、水や汚れといった外部からの影響に対して保護されている。ホルダ１３、磁石センサ１４、永久磁石１５は有利には、ブレーキキャリパ１の拡開が生じた場合、永久磁石１５に関する磁石センサ１４の大きな運動、即ち大きな測定信号が生じるように形成及び配置することができる。この実施の形態では、ブレーキディスク６に対して横方向に、ブレーキキャリパ１のヨーク３内に配置されることが選択されている。例えば、ブレーキディスク６に対して半径方向にブレーキキャリパ１の脚部４，５の一方に配置することも考えられる（図示せず）。ブレーキキャリパ１のヨーク３と脚部４，５の一方とを通って延びるＬ字型のホルダも考えられ、このようなホルダは、図示した実施の形態よりも永久磁石１５に関する磁石センサ１４の運動を拡大する。しかしながらまっすぐな中空室１２におけるまっすぐなホルダ１３は容易に製造可能かつ組み付け可能であるので選択されている。ブレーキキャリパ１の一方の脚部５と、ヨーク３と、他方の脚部４とを通って延びるＵ字形のホルダも考えられる（図示せず）。このようなＵ字形のホルダにより確かに、ブレーキキャリパ１に対して、ホルダの自由端部の運動は拡大され、大きな測定信号が得られるが、製造と組み付けに大きな手間がかかる。

図３のブレーキキャリパ１は図１のブレーキキャリパ１と殆ど同様に形成されていて、ヨーク３内に縦長の中空室１２を有していて、中空室１２内に、ホルダ１３と、ディスクブレーキ２の操作時の緊締力によるブレーキキャリパ１の変形若しくは拡開を測定するための装置とを有している。従って、図１及び図２の説明を参照することができ、以下には主として相違点のみを説明する。同じ構成部分には同じ符号を付与する。

図３ではホルダ１３はストリップ状であり、その一方の端部は不動にブレーキキャリパ１に結合されている。ホルダ１３の他方の端部は、ブレーキキャリパ１における中空室１２の支持部１６に支持されている。ディスクブレーキ２の操作時に摩擦ブレーキパッド７，８をブレーキディスク６に押し付ける緊締力によりブレーキキャリパ１が拡開すると、ホルダ１３は弾性的に湾曲する。ブレーキキャリパ１の拡開とホルダ１３の湾曲とは図４に誇張して示されている。ホルダ１３は抵抗線ひずみ計１７を有しており、この抵抗線ひずみ計１７によりホルダ１３の湾曲が測定可能である。ホルダ１３の湾曲は、ブレーキキャリパ１の拡開の尺度であり、従って、ディスクブレーキ２の緊締力の尺度である。抵抗線ひずみ計１７は例えばホルダ１３に接着することができる。非導電的な材料から成るホルダ１３を製造すること、又はホルダ１３の表面の少なくとも抵抗線ひずみ計１７の領域に非導電的な被覆を設けること、抵抗線ひずみ計１７若しくはそのメアンダ状の導体路を直接ホルダ１３に取り付けることも可能である。センサチップ１８は、ブレーキキャリパ１の中空室１２内の抵抗線ひずみ計１７のすぐ近くに配置されている。センサチップ１８は抵抗線ひずみ計１７のための評価電子機器を有している。

本発明は、図示の浮動キャリパのブレーキキャリパの構成形式に限定されるものではなく、別のキャリパの構成形式も実現可能である。例えば、ブレーキディスクの両側に脚部４，５ではなくプレートを有し、これらのプレートの端部が、ブレーキディスクの周面の外側でブレーキディスクに対して横方向に延びる固定部によって結合されている、いわゆるフレーム型キャリパ（Rahmensattel）と呼ばれるものでも良い（図示せず）。フレーム型キャリパの固定部は主として引張負荷のみを受けるので、ブレーキキャリパの変形を測定するための装置のホルダ１３を、プレートの一方に、固定部とプレートの長さの中央との間の領域に、ブレーキディスクの仮想の弦に対して平行に配置することができる。

Claims (7)

1. ディスクブレーキのためのブレーキキャリパであって、ディスクブレーキ（２）の操作時の緊締力によるブレーキキャリパ（１）の変形を測定するための装置を有している形式のものにおいて、
   前記装置がホルダ（１３）を有しており、該ホルダは固定個所においてブレーキキャリパ（１）に不動に結合されていて、前記装置は、ブレーキキャリパ（１）におけるホルダ（１３）の前記固定個所から間隔を置いて、ブレーキキャリパ（１）に関するホルダ（１３）の運動を測定することを特徴とする、ディスクブレーキのためのブレーキキャリパ。
2. ホルダ（１３）がブレーキキャリパ（１）の中空室（１２）内に配置されている、請求項１記載のブレーキキャリパ。
3. ホルダ（１３）がブレーキキャリパ（１）のヨーク（３）の領域に配置されている、請求項１記載のブレーキキャリパ。
4. ホルダ（１３）が、ディスクブレーキ（２）の操作時の緊締力によるブレーキキャリパ（１）の変形時に変形し、ホルダ（１３）の変形が測定されるようにブレーキキャリパ（１）に結合されている、請求項１記載のブレーキキャリパ。
5. ホルダ（１３）が、ブレーキキャリパ（１）と同じ熱膨張係数を有している、請求項１記載のブレーキキャリパ。
6. ブレーキキャリパ（１）の変形を測定するための装置が、磁石センサ（１４）又は抵抗線ひずみ計（１７）を有している、請求項１記載のブレーキキャリパ。
7. ブレーキキャリパ（１）が、ディスクブレーキ（２）を操作するための電気機械的なアクチュエータを有している、請求項１記載のブレーキキャリパ。

Images