JP4404858B2 - 自己倍力式の電気機械式車両ブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車で使用するために設けられている、請求項１の上位概念に記載の形式の自己倍力式の電気機械式車両ブレーキに関する。

このような形式の車両ブレーキはドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１５１９５０号明細書により公知である。この公知の車両ブレーキはディスクブレーキとして形成されているが、本発明はこのようなブレーキの構成形式に制限されるものではなく、別のブレーキの構成形式にも転用できる。

公知の車両ブレーキは、電動モータと、ブレーキ力を発生させる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ための電気機械的な操作装置としてのスピンドル駆動装置とを有している。ブレーキディスクは車両ブレーキのブレーキ本体を形成している。電動モータとスピンドル駆動装置との間には減速伝動装置が介在されている。スピンドル駆動装置は回転・並進運動変換伝動装置を形成している。基本的に、摩擦ブレーキパッドをブレーキ本体に押し付けるために別の回転・並進運動変換伝動装置、例えば回転可能なカムを使用することもできる。電動モータを例えば電磁石に置き換えることも考えられる。

自己倍力装置として、公知の車両ブレーキは楔を備えた楔機構を有している。この楔機構は、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配置されている。楔は、ブレーキディスクの回転方向でブレーキディスクに対して所定の楔角度を成して傾斜して延びる対向支承部に支持されている。対向支承部とブレーキディスクとの間には、ブレーキディスクの回転方向で狭まる楔ギャップが存在している。楔とは、厳密な意味での楔である必要はなく、対向支承部と協働して楔効果を生ぜしめる楔形状ではない部材も使用できる。

ブレーキをかけるために摩擦ブレーキパッドが電気機械的な操作装置によって、ブレーキ本体を形成するブレーキディスクに押し付けられる。この場合、摩擦ブレーキパッドは、楔角度または別の角度をなして横方向にまたは傾斜して摺動される。回転するブレーキディスクは摩擦力を、制動するために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に、対向支承部とブレーキディスクとの間の楔ギャップが狭くなる方向で加える。この摩擦力は、対向支承部に支持される楔の楔効果を介して、ブレーキディスクに対して横方向の力成分を有する反応力を生ぜしめる。このような力成分は、摩擦ブレーキパッドを、操作装置によって加えられる押圧力に加えて付加的にブレーキディスクに押し付ける押圧力である。押圧力と制動力とはこれにより高まる。自己倍力装置は、回転するブレーキディスクから、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に加えられる摩擦力を付加的な押圧力に変換する。自己倍力はブレーキディスクの一方の回転方向にのみ有効である。摩擦ブレーキパッドの摺動は、その中心がブレーキディスクのほぼ仮想回転軸線にある湾曲軌道に沿って、またはブレーキディスクの割線方向のまっすぐな軌道に沿って行われる。自己倍力作用を得るために、回転するブレーキディスクから摩擦ブレーキパッドへと加えられる摩擦力が、対向支承部とブレーキディスクとの間の楔ギャップが狭くなる方向で摩擦ブレーキパッドを負荷する。

楔機構の代わりに、ランプ（傾斜路）機構を使用することもできる。この機構は、例えばまっすぐではなく湾曲された延びを有している。制動開始時に、ブレーキディスクと摩擦ブレーキパッドとの間のエアギャップを迅速に克服するために、ランプ機構はまず、ブレーキディスクに対して大きな角度を有している。押圧力と制動力が高いと、大きな自己倍力係数を得るために、ランプ角度を鋭角的に選択することができる。

発明の説明と効果
請求項１の特徴を備えた本発明による車両ブレーキでは、楔が不動に摩擦ブレーキパッドに結合されているのではなく、楔と摩擦ブレーキパッドとは互いに相対的に可動である。連行体により、楔はブレーキ本体の、自己倍力装置が作用する一方の回転方向で摩擦ブレーキパッドと一緒に運動する。これにより、冒頭で先行技術について述べたように自己倍力効果が得られる。ブレーキ本体の逆の回転方向では、摩擦ブレーキパッドは楔に対して相対的に摺動可能である。これにより、車両ブレーキの自己減力は行われず、摩擦ブレーキパッドは操作装置により付与された押圧力によってブレーキ本体に押し付けられる。従って本発明による車両ブレーキは、ブレーキ本体の一方の回転方向で自己倍力作用を有しており、他方の方向では自助ニュートラルであるという利点を有している。

本発明による車両ブレーキの摩擦ブレーキパッドのためのストロークリミットは、逆方向で、即ち、自己倍力装置が有効ではないブレーキ本体の回転方向で摩擦ブレーキパッドの移動距離を制限する。自己倍力を生ぜしめるためにブレーキ本体の各回転方向のために１つの楔機構を有する車両ブレーキと比較して、本発明による車両ブレーキは簡単な構成であるという利点を有する。さらに有利には、操作方向はブレーキ本体の回転方向に関係なく常に同じである。さらに本発明は、駐車ブレーキ（パーキングブレーキ）として使用する場合は自助ニュートラルであるという利点を有している。

従属請求項には、請求項１で記載した本発明の有利な構成および別の構成が記載されている。

請求項３によれば、操作装置が間接的に楔を介して摩擦ブレーキパッドに作用し、即ち車両ブレーキの操作のために楔が摺動される。このことは、操作方向が、ブレーキ本体の回転方向とは無関係であるという利点を有している。

請求項４には、摩耗補償装置が記載されている。この摩耗補償装置は、楔および摩擦ブレーキパッドの操作距離および摺動距離が、摩擦ブレーキパッドの摩耗によって拡大されないという利点を有している。

実施例の説明
図１に示した本発明による車両ブレーキは、ディスクブレーキ１０として形成されている。このディスクブレーキ１０はブレーキキャリパ１２を有しており、これは浮動キャリパとして構成されている。即ちこのブレーキキャリパ１２は、ディスクガイド１４において、ブレーキディスク１６に対して横方向に摺動可能にガイドされている。ブレーキディスク１６は、車両ブレーキ／ディスクブレーキ１０によって制動可能なブレーキ本体を形成している。同時にブレーキキャリパ１２は、２つのブレーキパッド保持プレート１８，２０を有するフレームキャリパとして形成されている。ブレーキパッド保持プレート１８，２０は、ブレーキディスク１６の両側に配置されていて、ブレーキディスク１６の外側で２つのタイロッド２２によって結合されている。

ブレーキキャリパ１２には２つの摩擦ブレーキパッド２４，２６が設けられている。一方の不動の摩擦ブレーキパッド２４は固定されていて、即ち、両ブレーキパッド保持プレートのうち一方１８の、ブレーキディスク１６に面した側に不動に配置されている。他方の可動の摩擦ブレーキパッド２６はブレーキディスク１６に対して平行であって、ブレーキディスク１６に対して横方向に運動可能である。この摩擦ブレーキパッド２６は、ブレーキディスク１６の反対の側に、不動の摩擦ブレーキパッド２４と同様にブレーキキャリパ１２内に配置されている。

可動の摩擦ブレーキパッド２６の、ブレーキディスク１６とは反対の側には楔２８が配置されている。この楔２８は、可動の摩擦ブレーキパッド２６およびブレーキキャリパ１２に対して相対的に摺動可能である。ブレーキパッド保持プレート２０は、楔２８に面した側に傾斜面３０を有しており、これは楔２８のための対向支承部を形成している。傾斜面３０は、ブレーキディスク１６に対して、楔２８の楔角度αに相応する角度で傾斜して延びている。楔２８は傾斜面３０に沿って摺動可能である。摩擦を減じるために楔２８と可動の摩擦ブレーキパッド２６との間ならびに楔２８とブレーキキャリパ１２の対向支承部を形成する傾斜面３０との間には円筒状の転動体３２，３４が配置されている。可動の摩擦ブレーキパッド２６が制動のためにブレーキディスク１６に押し付けられると、摩擦ブレーキパッド２６は転動体３２と楔２８と転動体３４とを介してブレーキキャリパ１２の傾斜面３０に支持される。楔２８と傾斜面３０とは楔機構２８，３０を形成している。機械的な自己倍力装置３６とその作用形式についてはさらに説明する。

操作のために、ディスクブレーキ１０は、電動モータ４０を備えた電気機械的な操作装置３８を有している。電動モータ４０によって、楔２８のラック４２と噛み合う歯車（図示せず）を回転駆動することができる。電動モータ４０はほぼブレーキパッド保持プレート２０によって覆われていて、ラック４２は楔２８によって覆われており、そのため一点鎖線で略示されている。ラック４２は、楔２８の、傾斜面３０に面した側に対して平行に延びていて、従って傾斜面３０に対して平行に延びている。楔２８の駆動は傾斜面３０に対して平行に行われる。

可動の摩擦ブレーキパッド２６は楔２８のための連行体４４を有しており、この連行体４４は、摩擦ブレーキパッド２６のブレーキディスク１６とは反対の側から突出している。連行体４４は、楔２８が一方の方向では可動の摩擦ブレーキパッド２６と共に運動し、これに対し、逆方向では可動の摩擦ブレーキパッド２６と楔２８との間で相対運動を可能にするように作用する。連行体４４は楔２８を、楔２８が傾斜面３０に沿ってブレーキディスク１６に対して傾斜して運動する方向で連行する。

さらにディスクブレーキ１０は、可動の摩擦ブレーキパッド２６の一方の方向での運動を制限するストロークリミット４６を有している。ストロークリミット４６は図示の実施例では円筒状の転動体４６により形成されていて、この転動体４６はブレーキキャリパ１２に、例えば一方のタイロッド２２に支持されている。この転動体４６は、ブレーキディスク１６に対して横方向に可動の摩擦ブレーキパッド２６が運動する際に摩擦低減のために働く。ストロークリミット４６は、ブレーキキャリパ１２の傾斜面３０がブレーキディスク１６から離れる方向での可動の摩擦ブレーキパッド２６の摺動を制限する。

本発明のディスクブレーキ１０の機能を図２につき説明する。この場合、ブレーキディスク１６が矢印４８の方向、即ち図面で見て左方向で回転することが前提である。ディスクブレーキ１０の操作のために、楔２８が傾斜面３０に対して平行に、ブレーキディスク１６に対して傾斜して摺動される。前提であるブレーキディスク１６の左への回転方向４８では、楔２８も同様に左に摺動される。可動の摩擦ブレーキパッド２６はこの場合、ストロークリミット４６から離れる。楔２８がブレーキディスク１６に対して傾斜して運動するので、楔２８は可動の摩擦ブレーキパッド２６をブレーキディスク１６に押し付ける。可動の摩擦ブレーキパッド２６をブレーキディスク１６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は公知のようにガイド１４において、ブレーキディスク１６に対して横方向で摺動し、不動の摩擦ブレーキパッド２４をブレーキディスク１６の反対側に押し付ける。ブレーキディスク１６は制動される。

回転するブレーキディスク１６は摩擦力を可動の摩擦ブレーキパッド２６に加え、この摩擦力は可動の摩擦ブレーキパッド２６を、傾斜面３０とブレーキディスク１６との間の楔ギャップが狭くなる方向で負荷し摺動させる。連行体４４を介して可動の摩擦ブレーキパッド２６は楔２８を同様に傾斜面３０とブレーキディスク１６との間の楔ギャップが狭くなる方向で負荷する。対向支承部を形成する傾斜面３０で楔が支持されていることにより楔２８は楔原理の通り、ブレーキディスク１６に対して横方向の力成分を有する力を可動の摩擦ブレーキパッド２６に加える。ブレーキディスク１６に対して横方向のこの力成分は部分的に操作装置３８による楔２８の負荷により生ぜしめられ、部分的に可動の摩擦ブレーキパッド２６の連行体４４による負荷により生ぜしめられる押圧力の部分である。従って楔２８と傾斜面３０とを有した楔機構は、回転するブレーキディスク１６から、このブレーキディスク１６に押し付けられる摩擦ブレーキパッド２６に加えられる摩擦力を、摩擦ブレーキパッド２６をブレーキディスク１６に押し付ける押圧力に変換する。従って楔機構は上記の自己倍力装置３６を形成し、この自己倍力装置３６は、ブレーキのために必要な押圧力の一部を、回転するブレーキディスク１６とこのブレーキディスク１６に押し付けられる摩擦ブレーキパッド２６との間の摩擦力から生ぜしめ、操作装置３８により加えられる押圧力を増幅する。

ブレーキディスク１６の逆の回転方向４９でのディスクブレーキ１０の操作は図３に示されている。この場合も同様に、可動の摩擦ブレーキパッド２６は、傾斜面３０とブレーキディスク１６との間の楔ギャップが狭くなる方向での楔２８の摺動によりブレーキディスク１６に押し付けられる。ディスクブレーキ１０の操作のための楔の摺動方向は、ブレーキディスク１６の回転方向４８とは関係なく、常に同じ方向で行われる。回転するブレーキディスク１６から、このブレーキディスク１６に押し付けられる可動の摩擦ブレーキパッド２６へと加えられる摩擦力は、摩擦ブレーキパッド２６を、傾斜面３０とブレーキディスク１６との間の楔ギャップが拡大する方向で負荷し、摩擦ブレーキパッド２６をストロークリミット４６へと押し付ける。楔２８は連行体４４から離れ、回転するブレーキディスク１６から可動の摩擦ブレーキパッド２６へと加えられる摩擦力から連結解除される。摩擦ブレーキパッド２６をブレーキディスク１６に押し付ける力は専ら操作装置３８によって楔２８を介して加えられ、自己倍力装置３６もしくは楔機構による自己倍力も自己減力も行われない。ブレーキディスク１６が図３に示した回転方向４９の場合は即ち、ディスクブレーキ１０は自助ニュートラルである。ブレーキディスク１６が停止している場合も、特性は、上記図３に基づき説明した特性に相応し、自己倍力も自己減力も行われない。このことは、常用ブレーキとして以外にパーキングブレーキ機能を得るために駐車ブレーキとしてディスクブレーキ１０を使用する際に重要である。

摩擦ブレーキパッド２４，２６が摩耗した場合に楔２８と可動の摩擦ブレーキパッド２６の摺動距離が拡大するのを回避する、またはいずれにせよ制限するために、本発明によるディスクブレーキ１０は摩耗調整装置５０を有している。この摩耗調整装置５０によって、ブレーキキャリパ１２の内側の幅、即ち両ブレーキパッド保持プレート１８，２０の互いの間隔が変更できる。このためにタイロッド２２は、両ブレーキパッド保持プレートの一方１８に不動に取り付けられており、他方のブレーキパッド保持プレート２０はタイロッド２２に沿って摺動可能である。タイロッド２２は摺動可能なブレーキパッド保持プレート２０を貫通して、ブレーキディスク１６とは反対の側でブレーキパッド保持プレート２０から突出している。タイロッド２２の突出した端部にはナット５２がねじ込まれている。ナット５２の同期的な回転により、ブレーキパッド保持プレート２０は他方のブレーキパッド保持プレート１８に対して平行に摺動可能で、ブレーキキャリパ１２の内側の幅を調節できる。これにより摩擦ブレーキパッド２４，２６の摩耗の補償が可能である。

摩耗後調節の別の手段が図４に示されている。この場合、可動の摩擦ブレーキパッド２６の一方の方向の摺動を制限するストロークリミットが調節ねじ５４を有している。調節ねじ５４の回転により、摩擦ブレーキパッド２４，２６の摩耗が補償される。この場合、ブレーキキャリパ１２は不動であって、その内側の幅は調節不能である。その他の点では、図４に示したディスクブレーキ１０は図１〜図３に示したディスクブレーキ１０と同様に形成されていて、同様に機能する。同じ構成部分には同じ符号が設けられていて、重複を避けるため、図４の説明については図１〜図３の説明を参照されたい。

有利には、図示の説明した簡単な摩耗補償装置５０の代わりに、高価な自動摩耗後調節装置が設けられる。これは固有の調節駆動装置を有しているか、または調節に必要なエネルギを楔２８及び／又は可動の摩擦ブレーキパッド２６の運動から導き出す（図示せず）。

図５に示したディスクブレーキ１０では、楔２８が第２の楔面５６を有しており、この楔面５６はブレーキディスク１６に対して楔角度βを成して延びている。第２の楔面５６はブレーキディスク１６に面していて、この第２の楔面５６には可動の摩擦ブレーキパッド２６が支持されている。第２の楔面５６は、楔２８が支持されている傾斜面３０と同じ方向でブレーキディスク１６に対して傾斜している。しかしながら第２の楔面５６は傾斜面３０よりも鋭角的な楔角度βを有している。この場合、楔角度αは、傾斜面３０とブレーキディスク１６との間の角度としてみなされる。第２の楔面５６を備えた楔２８はブレーキディスク１６の停止時およびブレーキディスク１６が矢印４９で示した方向で回転する際にディスクブレーキ１０の操作時に増力変換作用を行う。この場合、自己倍力は行われず、ディスクブレーキ１０は自助ニュートラルで働く。このことは、車両の停止時の操作力、即ち、駐車ブレーキ機能またはパーキングブレーキ機能において、およびブレーキディスク１６の自助ニュートラルの回転方向４９での操作力が僅かであるという利点を有している。自己倍力が有効であるブレーキディスク１６の逆の回転方向４８では、図５に示したディスクブレーキ１０の機能は、上記図１及び図２のものと同じである。図１及び図５に示したディスクブレーキ１０の構造も、第２の楔面５６の他は同じである。

ブレーキディスクの仮想回転軸線に対して半径方向の視線方向で見て操作されていない状態にある本発明による車両ブレーキの簡略化された概略図である。 操作された状態にある図１の車両ブレーキを示した図である。 ブレーキディスクの回転方向が逆の場合に操作された状態にある図１の車両ブレーキを示した図である。 図１の本発明による車両ブレーキの変化実施例を示した図である。 図１の本発明による車両ブレーキの別の変化実施例を示した図である。

Claims (7)

1. 自己倍力式の電気機械式車両ブレーキであって、車両ブレーキによって制動可能なブレーキ本体の一方の回転方向で運動可能な摩擦ブレーキパッドが設けられており、摩擦ブレーキパッドを制動のためにブレーキ本体へ押し付けることのできる電気機械式の操作装置が設けられており、楔と該楔のための対向支承部とを備えた機械的な、ブレーキ本体の回転方向で作用する自己倍力装置が設けられており、該自己倍力装置は、制動時に回転するブレーキ本体から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ブレーキ本体に押し付ける押圧力に変換し、この場合、楔は、制動時に回転するブレーキ本体から摩擦ブレーキパッドに加えられる摩擦力によって、ブレーキ本体の回転方向で負荷され、対向支承部における支持により楔作用に基づき、押圧力が摩擦ブレーキパッドに加えられる形式のものにおいて、
   摩擦ブレーキパッド（２６）が楔（２８）のための連行体（４４）を有しており、該連行体（４４）が楔（２８）を、自己倍力装置（３６）が作用する、ブレーキ本体（１６）の一方の回転方向（４８）で、摩擦ブレーキパッド（２６）と一緒に運動させ、車両ブレーキ（１０）が摩擦ブレーキパッド（２６）のためのストロークリミット（４６，５４）を有しており、このストロークリミットが、逆方向での摩擦ブレーキパッド（２６）の行程距離を制限することを特徴とする、自己倍力式の電気機械式車両ブレーキ。
2. 車両ブレーキ（１０）がディスクブレーキである、請求項１記載の自己倍力式の電気機械式車両ブレーキ。
3. 操作装置（３８）が間接的に楔（２８）を介して摩擦ブレーキパッド（２６）に作用する、請求項１記載の自己倍力式の電気機械式車両ブレーキ。
4. 車両ブレーキ（１０）が摩耗補償装置（５０）を有していて、該摩耗補償装置が連行体（４４）の摺動運動を制限する、請求項１記載の自己倍力式の電気機械式車両ブレーキ。
5. 車両ブレーキ（１０）がブレーキキャリパ（１２）を備えたディスクブレーキであって、ブレーキキャリパ（１２）の内側の幅が摩耗補償のために調節可能である、請求項４記載の自己倍力式の電気機械式車両ブレーキ。
6. 摩擦ブレーキパッド（２６）のためのストロークリミット（５４）が、ブレーキ本体（１６）の回転方向（４８）及び、回転方向（４８）とは逆の方向で摩耗補償のために調節可能であり、若しくはブレーキ本体（１６）の回転方向（４８）で又は回転方向（４８）とは逆の方向で摩耗補償のために調節可能である、請求項４記載の自己倍力式の電気機械式車両ブレーキ。
7. 楔（２８）が第２の楔面（５６）を有しており、該第２の楔面に摩擦ブレーキパッド（２６）が支持されている、請求項１記載の自己倍力式の電気機械式車両ブレーキ。

Images