JP2004225902A - 機械的な自己倍力作用を備えたディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキキャリパのブレーキキャリパガイドが、ディスクブレーキの摩擦力および制動力によって負荷されないようにする。
【解決手段】自己倍力機構４０，４６が、ブレーキディスク１６に対して周方向での支持部５２をブレーキホルダ１２に有していて、ブレーキディスク１６に対して横方向での支持部２８をブレーキキャリパ２２に有しているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に自動車に用いられる、機械的な自己倍力作用を備えたディスクブレーキであって、ブレーキホルダと、ブレーキキャリパ（浮動型キャリパ）と、該ブレーキキャリパを横方向に移動可能にブレーキホルダに対してガイドするブレーキキャリパガイドと、一方の摩擦ブレーキライニングをブレーキディスクに向かって押圧することができる操作ユニットと、ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキライニングの圧着力を増加させる自己倍力機構とが設けられている形式のものに関する。

ハイドロリック式に操作される、自己倍力作用なしの今日慣用のディスクブレーキは、ブレーキホルダとブレーキキャリパとを有している。このブレーキホルダとブレーキキャリパとは、互いに内外に位置する部材である。この場合、ブレーキホルダは車両のステアリングナックルまたはこれに類するものに固く取り付けられていて、ブレーキキャリパをブレーキキャリパガイドによってブレーキディスクに対して横方向移動可能に保持している。操作ユニットとして、ハイドロリック式のディスクブレーキはピストン・シリンダ・ユニットを有している。この場合、シリンダは一般的にブレーキキャリパの一部である。ピストンによって、一方の摩擦ブレーキライニングがブレーキディスクの一方の側に向かって押圧可能となる。反力がブレーキキャリパをブレーキディスクに対して横方向に移動させる。これによって、ブレーキキャリパが第２の摩擦ブレーキライニングをブレーキディスクの他方の側に向かって押圧し、このブレーキディスクを制動する。横方向移動可能性に基づき、このようなディスクブレーキのブレーキキャリパは浮動型キャリパと呼ばれる。ブレーキディスクの周方向でまたは、より正確に表現すると、ブレーキディスクの一周方向に対して平行に摩擦ブレーキライニングがブレーキホルダに支持されている。これによって、回転しているブレーキディスクの制動時に、このブレーキディスクに向かって押圧される摩擦ブレーキライニングに加えられる摩擦力または制動力がブレーキホルダに直接伝達され、ブレーキキャリパとブレーキキャリパガイドとを介してブレーキホルダに伝達されない。この構成によって、ブレーキキャリパガイドが十分に力から解放されている。制動力および摩擦力は摩擦ブレーキライニングからブレーキホルダに伝達される。ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキライニングの操作力および圧着力はブレーキキャリパの内部の力である。

異なったことが、機械的な自己倍力作用を備えたディスクブレーキの場合に言える。このディスクブレーキは、たとえば斜面機構または楔機構を備えた自己倍力機構を有している。すなわち、一方の摩擦ブレーキライニングがブレーキディスクの周方向に移動可能であり、ブレーキキャリパに設けられた斜面またはこれに類するものに支持されている。この斜面は、ブレーキディスクに対して鋭角を成して斜めに延びる支持面である。この支持面は必ずしも平らである必要はなく、湾曲させられて延びていてもよい。摩擦ブレーキライニングがディスクブレーキの操作のためにブレーキディスクに向かって押圧されると、回転しているブレーキディスクが、このブレーキディスクと摩擦ブレーキライニングとの間に作用する摩擦に基づき摩擦ブレーキライニングを周方向に移動させる。ブレーキディスクに対して斜めに延びる斜面に対する摩擦ブレーキライニングの操作力の支持によって楔作用が得られる。この楔作用はブレーキディスクに対する摩擦ブレーキライニングの付加的な圧着力を生ぜしめる。ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキライニングのこの圧着力は、操作ユニットが摩擦ブレーキライニングに加える操作力よりも大きい。斜面機構による機械的な自己倍力作用を備えたこのような形式のディスクブレーキに対する例は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０５２４９６号明細書、ドイツ連邦共和国特許第１９８１９５６４号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３７０５５号明細書である。この場合、最後に列挙した両刊行物には、電気機械式に操作されるディスクブレーキが開示されており、最初に列挙した刊行物には、ケーブルワイヤとレバーとを介して操作されるディスクブレーキが開示されている。

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周方向で摩擦ブレーキライニングに加えられる摩擦力は、斜面を介してブレーキキャリパに導入され、ブレーキキャリパガイドからブレーキホルダまたはその他の不動の構成部材に伝達されなければならない。この場合、ブレーキキャリパガイドに対して横方向に力が作用する。このブレーキキャリパガイドは、回転しているブレーキディスクから摩擦ブレーキライニングに加えられる摩擦力を伝達するために十分頑丈に設計されていなければならない。同時に、制動時にブレーキキャリパガイドから伝達され得る力はブレーキキャリパガイドの易動性を損なう。

前述したことは、別の自己倍力機構、たとえばブレーキディスクに対して斜めに位置するレバーが、ブレーキディスクに向かって押圧される摩擦ブレーキライニングを支持しているレバー機構に相応に当てはまる。このレバー機構は、理論上、斜面機構に対する類似物と考慮され得る。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０５２４９６号明細書 ドイツ連邦共和国特許第１９８１９５６４号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３７０５５号明細書 国際公開第９６／０３３０１号パンフレット

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、機械的な自己倍力作用を備えたディスクブレーキを改良して、ブレーキキャリパのブレーキキャリパガイドが、ディスクブレーキの摩擦力および制動力によって負荷されないようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、自己倍力機構が、ブレーキディスクに対して周方向での支持部をブレーキホルダに有していて、ブレーキディスクに対して横方向での支持部をブレーキキャリパに有しているようにした。

請求項１の特徴を備えた本発明によるディスクブレーキでは、自己倍力機構がブレーキディスクに対して周方向でブレーキホルダに支持されていて、ブレーキキャリパに支持されていない。これによって、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周方向で摩擦ブレーキライニングに加えられる摩擦力または制動力がブレーキホルダに伝達され、ブレーキキャリパをブレーキディスクに対して横方向に移動可能にブレーキホルダに対してガイドするブレーキキャリパガイドを負荷しない。これによって、このブレーキキャリパガイドには主として力が加えられず、このブレーキキャリパガイドが、特に制動時に生ぜしめられる高い制動力を伝達する必要はない。これによって、ブレーキキャリパガイドを比較的小さく設計することができ、ブレーキキャリパガイドの易動性が、このブレーキキャリパガイドに加えられる力によって損なわれない。さらなる利点は、１回のブレーキ操作後のブレーキキャリパのより容易な戻りおよび特にブレーキキャリパガイドの易動性に基づく容易にされたエアギャップ調整である。さらに、ディスクブレーキが操作されていない場合の減少させられたブレーキライニング摩耗を見込むことができる。

ブレーキディスクに対して横方向での自己倍力機構の支持は、本発明によるディスクブレーキでは、変えられずにブレーキキャリパで行われているので、ブレーキディスクに対する一方の摩擦ブレーキライニングの圧着力は内部の力としてブレーキキャリパから他方の摩擦ブレーキライニングに伝達される。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１に示した本発明によるディスクブレーキ１０は機械的な自己倍力作用（セルフエナージェイジング作用）を有していて、電気機械式に操作される。本発明によるディスクブレーキ１０は自動車（図示せず）に使用するために設けられている。ディスクブレーキ１０はブレーキホルダ１２を有している。このブレーキホルダ１２は、たとえば自動車のステアリングナックル（図示せず）に固くねじ締結される。ブレーキホルダ１２は切欠き１４を両サイドに有している。この両サイドでブレーキホルダ１２はブレーキディスク１６に周面で上方から係合している。ブレーキホルダ１２はブレーキディスク１６の両側で半径方向でほぼディスクブレーキ１０の、ブレーキディスク１６の両側に配置された摩擦ブレーキライニング１８，２０の高さにまで内方に突入している。

ブレーキホルダ１２内にはブレーキキャリパ２２が位置している。このブレーキキャリパ２２はブレーキキャリパガイド２４によってブレーキディスク１６に対して横方向にブレーキホルダ１２内で移動可能にガイドされている。ブレーキキャリパガイド２４は、本発明の図示の実施例では、ロッドガイドとして形成されている。ブレーキキャリパ２２はその横方向移動可能性のため、浮動型キャリパ（フローティングキャリパ）とも呼ぶことができる。

横断面図で見て、ブレーキキャリパ２２は、２つの脚部２６，２８と１つの鞍部３０とを備えたＵ字形を有している。鞍部３０はブレーキディスク１６の周面の外部に位置しており、脚部２６，２８はブレーキディスク１６の両側に位置していて、このブレーキディスク１６に対して半径方向でほぼ摩擦ブレーキライニング１８，２０の高さにまで内方に突入している。

両摩擦ブレーキライニング１８，２０はブレーキディスク１６の両側にブレーキキャリパ２２内で位置している。ディスクブレーキ１０を操作するためには、図１の右側に示した摩擦ブレーキライニング１８が、あとで詳しく説明する操作ユニット３２によってブレーキディスク１６に向かって押圧可能となる。一方の摩擦ブレーキライニング１８の圧着によって、ブレーキキャリパ２２が自体公知の形式でブレーキディスク１６に対して横方向に移動させられ、他方の摩擦ブレーキライニング２０をブレーキディスク１６の他方の側に向かって押圧するので、ブレーキディスク１６が両摩擦ブレーキライニング１８，２０によって制動される。

操作ユニット３２は電気機械式に作業する。この操作ユニット３２のうち、図１には、ハウジング３４を外部から見ることができる。このハウジング３４内には操作ユニット３２の部材が収納されている。操作ユニット３２は、電動モータと、有利には減速伝動装置と、スピンドル駆動装置またはその他の回転／並進変換伝動装置とを有している。操作ユニット３２をスペースを節約してコンパクトに形成するためには、電動モータを中空軸モータとして形成することができ、スピンドル駆動装置を電動モータの中空軸の内部に配置することができる。減速伝動装置は、有利には遊星歯車伝動装置である。この遊星歯車伝動装置も同じく少なくとも部分的に電動モータの中空軸の内部に収納可能である。このような形式の操作ユニットは当業者に自体公知であり、このことに関しては、たとえば国際公開第９６／０３３０１号パンフレットに開示されている。この国際公開第９６／０３３０１号パンフレットには、操作ユニット３２の構成可能性に関して詳しく記載されている。

操作ユニット３２はブレーキキャリパ２２に固く（剛性的に）取り付けられている。操作ユニット３２のハウジング３４は、ブレーキホルダ１２に設けられた孔３６を接触なしに貫通しているので、操作ユニット３２はブレーキキャリパ２２と一緒にブレーキディスク１６に対して横方向にブレーキホルダ１２内で移動可能となる。

別の操作ユニットも可能であり、たとえばディスクブレーキ１０をハイドロリック式に操作することもできる。このことは、明細書の最後に図２につき詳しく説明する。

操作ユニット３２のスピンドル駆動装置のスピンドル３８は摩擦ブレーキライニング１８を負荷し、この摩擦ブレーキライニング１８をディスクブレーキ１０の操作のためにブレーキディスク１６に向かって押圧する。摩擦ブレーキライニング１８は、２つの斜面４２を備えた二重斜面体４０をブレーキディスク１６と反対の側に有している。両斜面４２はブレーキディスク１６に対して鋭角を成して斜めに延びている。この場合、斜面４２の傾きは互いに逆方向に向けられている。二重斜面体４０はその斜面４２で受け体４６の受け面４４に支持されている。受け体４６は、両受け面４４を形成するＶ字形のもみ下げ加工部を備えたプレート状のエレメントである。受け面４４は互いに大きな鈍角を成していて、斜面４２に対して平行に延びている。摩擦減少のためには、転動体（円筒ころ４８）を斜面４２と受け面４４との間に配置することができる。

受け体４６はブレーキディスク１６に対して平行、すなわち、ブレーキディスク１６の周方向に移動可能にブレーキキャリパ２２内に収容されている。ブレーキディスク１６に対して横方向で受け体４６はブレーキキャリパ２２の一方の脚部２８に支持されている。この場合、摩擦減少のためには、転動体（針状ころ５０）を受け体４６と脚部２８との間に配置することができる。この脚部２８はブレーキディスク１６に対して横方向での受け体４６のための支持部を形成している。ブレーキディスク１６に対して平行、すなわち、ブレーキディスク１６の周方向では、受け体４６の移動ストロークはブレーキホルダ１２の側壁５２によって制限されている。この側壁５２はブレーキディスク１６に対して周方向での受け体４６のための支持部を形成している。側壁５２と受け体４６との間の遊びひいてはブレーキディスク１６に対して周方向での受け体４６の移動ストロークは僅かであり、原理的にここに遊びが存在している必要はない。摩擦減少のためには、受け体４６と、ブレーキホルダ１２の、受け体４６を支持する側壁５２との間に転動体を配置することもできる（図示せず）。

受け体４６はその中心に貫通孔５４を有している。この貫通孔５４はスピンドル３８を遊びを備えて取り囲んでいるので、受け体４６は力をスピンドル３８に加えない。

他方の摩擦ブレーキライニング２０はブレーキディスク１６に対して周方向で同じくブレーキホルダ１２の側壁５２に支持されていて、ブレーキディスク１６に対して横方向でブレーキキャリパ２２の脚部２６に接触している。ここでも、摩擦減少のために、転動体を摩擦ブレーキライニング２０とブレーキホルダ１２の側壁５２との間に配置することができる（図示せず）。

ディスクブレーキ１０を操作するために、摩擦ブレーキライニング１８が操作ユニット３２によって、回転しているブレーキディスク１６に向かって押圧されると、ブレーキディスク１６が摩擦力を摩擦ブレーキライニング１８にブレーキディスク１６の周方向、すなわち、ブレーキディスク１６に対して平行に加える。これによって、摩擦ブレーキライニング１８がブレーキディスク１６に対して平行に、図面で見てディスクブレーキ１６の回転方向に関連して上方にまたは下方に移動させられる。この場合、摩擦ブレーキライニング１８はその両斜面４２を介して、対応配置された受け面４４に支持されている。斜面４２と受け面４４との斜めの経過によって楔作用が得られる。この楔作用はブレーキディスク１６に対する摩擦ブレーキライニング１８の圧着力を生ぜしめる。この圧着力は、操作ユニット３２が摩擦ブレーキライニング１８をブレーキディスク１６に向かって押圧する操作力に加算される。これによって、摩擦ブレーキライニング１８をブレーキディスク１６に向かって押圧する力が、操作ユニット３２によって摩擦ブレーキライニング１８に加えられる操作力よりも大きくなる。これによって、ディスクブレーキ１０は自己倍力作用を有している。二重斜面体４０と受け体４６とは斜面機構を形成している。この斜面機構はディスクブレーキ１０の自己倍力作用を生ぜしめる。二重斜面体４０の使用によって、自己倍力作用がブレーキディスク１６の両回転方向に付与されている。ブレーキディスク１６の一方の回転方向に対する自己倍力作用で十分である場合には、二重斜面体４０の代わりに単一の斜面で十分である（図示せず）。二重斜面体４０の、両回転方向で互いに異なる傾角によって、それぞれ異なる大きさの自己倍力作用をブレーキディスク１６の両回転方向、すなわち、たとえば前進走行および後退走行に対して得ることができる。二重斜面体４０と受け体４６とはディスクブレーキ１０の自己倍力機構を形成している。

受け体４６は、ブレーキディスク１６に対して平行にブレーキキャリパ２２内で移動可能であり、ブレーキディスク１６に対して平行、すなわち、ブレーキディスク１６の周方向でブレーキホルダ１２の、支持部を形成する側壁５２に支持されているので、ブレーキディスク１６の制動時に摩擦ブレーキライニング１８に加えられる摩擦力または制動力が受け体４６を介してブレーキホルダ１２の側壁５２に伝達される。ブレーキキャリパ２２は摩擦力または制動力によってブレーキディスク１６の周方向に負荷されず、これによって、ブレーキホルダ１２内のブレーキキャリパ２２のブレーキキャリパガイド２４に力は加えられない。

他方の摩擦ブレーキライニング２０はブレーキディスク１６に対して周方向で同じくブレーキホルダ１２の側壁５２に支持されているので、ここでも、摩擦力または制動力はブレーキホルダ１２に直接伝達され、ブレーキキャリパガイド２４に導入されない。

図２では、電気機械式の操作ユニット３２が、同じく符号３２で示したハイドロリック式の操作ユニットによって置き換えられている。このハイドロリック式の操作ユニット３２はシリンダ５６を有している。このシリンダ５６はブレーキキャリパ２２に固く取り付けられている。図２には見ることができない、シリンダ５６内に位置するピストンはピストンロッド５８を介して摩擦ブレーキライニング１８を負荷するので、この摩擦ブレーキライニング１８が電気機械的な代わりにハイドロリック的にブレーキディスク１６に向かって押圧可能となる。ちなみに、図１および図２に示したディスクブレーキ１０は合致していて、同じ形式で機能する。繰返しを避けるために、図２に関しては、図１に対する記載に示してある。同じ構成部材には、両図面において同じ符号が使用してある。

本発明によるディスクブレーキを半径方向内側、すなわち、ブレーキディスクの回転軸線の方向から見た図である。

図１に示した本発明によるディスクブレーキの変更された構成を示す図である。

符号の説明

１０ ディスクブレーキ、 １２ ブレーキホルダ、 １４ 切欠き、 １６ ブレーキディスク、 １８ 摩擦ブレーキライニング、 ２０ 摩擦ブレーキライニング、 ２２ ブレーキキャリパ、 ２４ ブレーキキャリパガイド、 ２６ 脚部、 ２８ 脚部、 ３０ 鞍部、 ３２ 操作ユニット、 ３４ ハウジング、 ３６ 孔、 ３８ スピンドル、 ４０ 二重斜面体、 ４２ 斜面、 ４４ 受け面、 ４６ 受け体、 ４８ 円筒ころ、 ５０ 針状ころ、 ５２ 側壁、 ５４ 貫通孔、 ５６ シリンダ、 ５８ ピストンロッド

Claims (6)

1. 特に自動車に用いられる、機械的な自己倍力作用を備えたディスクブレーキであって、ブレーキホルダと、ブレーキキャリパ（浮動型キャリパ）と、該ブレーキキャリパを横方向に移動可能にブレーキホルダに対してガイドするブレーキキャリパガイドと、一方の摩擦ブレーキライニングをブレーキディスクに向かって押圧することができる操作ユニットと、ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキライニングの圧着力を増加させる自己倍力機構とが設けられている形式のものにおいて、自己倍力機構（４０，４６）が、ブレーキディスク（１６）に対して周方向での支持部（５２）をブレーキホルダ（１２）に有していて、ブレーキディスク（１６）に対して横方向での支持部（２８）をブレーキキャリパ（２２）に有していることを特徴とする、機械的な自己倍力作用を備えたディスクブレーキ。
2. 自己倍力機構（４０，４６）が、ブレーキディスク（１６）に対して一方の周方向に移動可能にブレーキキャリパ（２２）内に収容されている、に請求項１記載のディスクブレーキ。
3. 自己倍力機構（４０，４６）が、斜面機構を有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
4. 当該ディスクブレーキ（１０）が、電気機械式の操作ユニット（３２）を有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
5. 当該ディスクブレーキ（１０）が、ハイドロリック式の操作ユニット（３２）を有している、請求項１記載のディスクブレーキ。
6. 操作ユニット（３２）が、ブレーキキャリパ（２２）に取り付けられている、請求項１記載のディスクブレーキ。

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