JP4800554B2 - 摩擦ブレーキ - Google Patents
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Description
背景技術
本発明は、請求項1の上位概念部の特徴を備えた、自動車に用いられる摩擦ブレーキに関する。
【0002】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第4207640号明細書に基づき、ディスクブレーキとして形成された摩擦ブレーキが公知である。この公知の摩擦ブレーキは制動体としてのブレーキディスクを有している。制動モーメントもしくは制動力を形成するためには、制動体に向かって摩擦ブレーキライニングが押圧可能である。この摩擦ブレーキライニングを制動体に向かって押圧するためには、公知の摩擦ブレーキがピストンを有している。このピストンは楔伝動装置によって、ピストン軸線を中心とした回転によりブレーキディスクに対して垂直に移動可能であり、かつ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。
【0003】
ブレーキピストンを回転させかつ移動させるための駆動エネルギは、回転可能な制動体と、制御可能な電磁式の摩擦クラッチとから取り出される。この摩擦クラッチは環状に形成されていて、制動体の回転軸線に対して同軸的に配置されている。円板状のクラッチライニングは制動体に固くかつ同軸的に取り付けられていて、制動体と一緒に回転する。摩擦クラッチの、巻線を有する電磁的な部分は環状に形成されていて、回転可能に制動体に対して同軸的に配置されている。巻線の通電によって、摩擦クラッチの電磁的な部分は、制動体に摩擦接続するように、この制動体と一緒に回転する固いクラッチライニングに到達し、これによって、摩擦クラッチの電磁的な部分が制動体によって駆動されて回転運動させられる。摩擦クラッチの電磁的な部分に制動体によって加えられる駆動モーメントは、電磁式の摩擦クラッチの巻線を通電する電流強さに関連している。摩擦クラッチの電磁的な部分は歯列を有している。この歯列は操作装置のピストンの歯列に噛み合っているので、摩擦クラッチの巻線の通電によって、ピストンは回動駆動可能となり、これによって、摩擦ブレーキライニングを制動体に向かって押圧する。
【0004】
発明の利点
請求項1の特徴を備えた本発明による摩擦ブレーキはバンドブレーキを有している。このバンドブレーキはブレーキバンドを備えている。このブレーキバンドは、回転可能な制動体に巻き掛かっている。摩擦ブレーキが操作されていない場合には、ブレーキバンドは制動体に緩く巻き掛かっている。制動モーメントもしくは制動力を発生させるためには、ブレーキバンドが締め付けられ、これによって、制動体を制動する。同時にブレーキバンドに引張り応力が作用する。この引張り応力は、本発明による摩擦ブレーキにおいて、摩擦ブレーキライニングを回転可能な制動体に圧着させるために使用される。この制動体は、バンドブレーキのブレーキバンドによって巻き掛けられた制動体と同じ制動体であってもよいし、これとは異なる制動体であってもよい。バンドブレーキのブレーキバンドは操作装置に作用結合されている。この操作装置によって、摩擦ブレーキライニングは制動体に向かって押圧可能となる。ブレーキバンドの引張り応力は、操作装置が摩擦ブレーキライニングを制動体に向かって押圧し、これによって、制動モーメントもしくは制動力を発生させるように操作装置を駆動する。この操作装置は専らバンドブレーキのブレーキバンドによって駆動することができるかまたはブレーキバンドの引張り応力は、非人力および/または人力によって操作装置に加えられる駆動力に対して付加的に作用する。非人力は、たとえば電動モータによって付与することができ、人力は自体公知の形式で、たとえば液圧的に摩擦ブレーキの操作装置に伝達することができる。
【0005】
本発明による摩擦ブレーキは、制動モーメントもしくは制動力を発生させるために必要となるエネルギの一部が、回転しかつ制動させたい制動体から取り出されるという利点を有している。本発明による摩擦ブレーキは、ブレーキバンドに加えられる比較的僅かな力によって、高い制動モーメントもしくは大きな制動力が発生可能となるような制動助成を有している。この場合、バンドブレーキは二重に作用する;一方では、バンドブレーキが、このバンドブレーキによって巻き掛けられた制動体を直接制動する。他方では、ブレーキバンドに加えられた引張り応力が、操作装置の駆動ひいては制動体への摩擦ブレーキライニングの圧着のために使用される。達成可能な高い制動助成に基づき、本発明による摩擦ブレーキは僅かなエネルギで操作することができる。本発明による摩擦ブレーキは僅かな重量で小さく形成することができ、摩擦ブレーキの操作時に高い動特性(Dynamik)を有している。本発明による摩擦ブレーキのさらなる利点は、摩擦ブレーキの良好な配量可能性である。
【0006】
従属請求項には、請求項1に記載した本発明の対象の有利な構成および改良形が記載してある。
【0007】
可能な僅かな操作エネルギと、高い動特性とに基づき、本発明による摩擦ブレーキは、特に電気機械式の摩擦ブレーキとしての構成に適している。したがって、請求項8には、摩擦ブレーキを操作するための電動モータが提案されている。この電動モータは、有利には、本発明による摩擦ブレーキを操作するために必要となる張力を伝動装置を介して摩擦ブレーキのバンドブレーキのブレーキバンドに加える。摩擦ブレーキを操作するために必要となる僅かなエネルギのためには、僅かな電流消費を伴う、小さな構造の軽い電動モータで十分である。この電動モータは、本発明による摩擦ブレーキを装備した自動車の搭載電源を僅かしか負荷しない。にもかかわらず、高い動特性と制動助成とに基づき、短い時間で高い制動モーメントもしくは大きな制動力を付与することができる。
【0008】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【0009】
図1および図2に全体を符号10で示した本発明による摩擦ブレーキはディスクブレーキ12を有している。このディスクブレーキ12はブレーキディスク14を備えている。このブレーキディスク14はドラム16と一体に形成されている。このドラム16は、ブレーキディスク14の、このブレーキディスク14と車両ホイール(図示せず)とを相対回動不能に結合するためのハブを形成している。ブレーキディスク14はディスクブレーキ12の制動体を形成している。ブレーキディスク14を制動するためには、ディスクブレーキ12が2つの摩擦ブレーキライニング18を有している。両摩擦ブレーキライニング18はブレーキキャリパ20内に収容されている。このブレーキキャリパ20はフローティングキャリパとして形成されているので、図2で右側に示した摩擦ブレーキライニング18をブレーキディスク14の一方の面に圧着させることによって、図2で左側に示した他方の摩擦ブレーキライニング18はブレーキディスク14の他方の面に向かって押圧される。
【0010】
両摩擦ブレーキライニング18をブレーキディスク14に向かって押圧するためには、摩擦ブレーキ10が、ボールねじ伝動装置22の形の操作装置を有している。このボールねじ伝動装置22はスピンドル24と、ナット26と、ボール28とを有している。このボール28はナット26を自体公知の形式で螺合ねじのようにスピンドル24に結合している。このスピンドル24の一方の端部には一方の摩擦ブレーキライニング18が取り付けられている。ナット26は支承ブシュ30と共に回転可能にブレーキキャリパ20内に支承されていて、スラストころ軸受け32を介して回転可能にかつ軸方向でブレーキキャリパ20に支持されている。接近締付け方向(Zuspannrichtung)でのナット26の回動駆動によって、スピンドル24は軸方向でブレーキディスク14の方向に移動させられ、一方の摩擦ブレーキライニング18をブレーキディスク14に向かって押圧する。反力は、フローティングキャリパとして形成されたブレーキキャリパ20を移動させるので、このブレーキキャリパ20は他方の摩擦ブレーキライニング18をブレーキディスク14の他方の面に向かって押圧する。こうして、制動モーメントがブレーキディスク14に加えられ、このブレーキディスク14が制動される。解除するためには、ボールねじ伝動装置22のナット26が逆方向(戻し方向)に回動駆動される。これによって、スピンドル24がブレーキディスク14から離れる方向に移動させられれ、両ブレーキライニング18がブレーキディスク14から離され、ディスクブレーキ12が解除される。
【0011】
ディスクブレーキ12の他に、図1および図2に示した本発明による摩擦ブレーキ10はバンドブレーキ34を有している。このバンドブレーキ34の制動体を、ブレーキディスク14と一体に形成されたドラム16が形成している。このドラム16はブレーキディスク14のハブも形成している。バンドブレーキ34はブレーキバンド36を有している。このブレーキバンド36はドラム16に巻き掛けられている。ブレーキバンド36の2つの端部38は、ボールねじ伝動装置22のナット26の周面の一箇所に一緒に固定されている。ボールねじ伝動装置22はディスクブレーキ12の操作装置を形成している。ブレーキバンド36の両端部38は、ブレーキディスク14のドラム16から到来して同じ周方向でナット26の周面の一部を巡って巻き付けられている。ブレーキバンド36が制動のために引張り応力下にもたらされると、ブレーキバンド36の両端部38を介して回動モーメントが接近締付け方向でボールねじ伝動装置22のナット26に加わる。
【0012】
引張り応力をブレーキバンド36に加えるためには、バンドブレーキ34がテンション装置40を有している。このテンション装置40は、右ねじ山44と左ねじ山46とを備えたスピンドル42を有している。このスピンドル42は、図1に見ることができるように、ブレーキディスク14のドラム16とボールねじ伝動装置22との間に配置されている。図2に見ることができるように、スピンドル42はブレーキバンド36の側方に配置されている。スピンドル42の一方の端部は回転可能にかつ軸方向で移動可能に支承ブシュ48内に支承されている。この支承ブシュ48は、ブレーキキャリパ20に設けられた孔内に挿入されている。ねじ山付きスピンドル42の他方の端部は軸方向で移動可能にかつ回動不能に滑りキー50を介して、(切換不能な)軸継手52に結合されている。滑りキー50は、スピンドル42の溝内にかつ軸継手52の孔54に設けられた溝内に移動可能に位置している。軸継手52は電動モータ56のモータ軸に相対回動不能に結合されている。電動モータ56によって、バンドブレーキ34のテンション装置40のスピンドル42は回転駆動することができる。
【0013】
スピンドル42の右ねじ山44と左ねじ山46とには、それぞれ1つのナット58が被せられている。両ナット58は、ブレーキバンド36の経過を見ることができるようにするために、図1に部分的に破断して示してある。電動モータ56によるスピンドル42の回転駆動によって、スピンドル42の右ねじ山44と左ねじ山46とに基づき、両ナット58は互いに近づく方向にまたは互いに離れる方向に運動することができる。両ナット58からは2つのピン60が側方に張り出している。両ピン60は、ブレーキバンド36の、互いに反対の側の外面に接触している。両ピン60はブレーキバンド36の2つの区分64,66に接触している。両区分64,66はブレーキディスク14のドラム16の周面から離れる方向でボールねじ伝動装置22のナット26の周面にまで案内されている。テンション装置40のナット58がスピンドル42の回転駆動によって締付け方向で互いに近づく方向に運動させられると、両ピン60が、ブレーキバンド36の、ブレーキディスク14のドラム16からボールねじ伝動装置22のナット26にまで案内された区分64,66を互いに押し合い、これによって、ブレーキバンド36を引張り応力下にもたらす。この引張り応力はブレーキバンド36とブレーキディスク14のドラム16との間に摩擦を発生させ、ブレーキバンド36が制動モーメントをドラム16に加える。図1に示した矢印62の方向でのブレーキディスク14とドラム16との仮の回転方向では、ドラム16が摩擦によって張力を、ドラム16からボールねじ伝動装置22のナット26にまで案内された、図1で右側のブレーキバンド36の区分64に加える。このブレーキバンド36の区分64はピン60を介して、テンション装置40の、図1で右側のナット58を引き続きの移動に対して支持している。したがって、テンション装置40のスピンドル42を引き続き回転させることによって、スピンドル42が軸方向で移動させられる。このスピンドル42によって、図1で左側に示したナット58が移動させられ、このナット58のピン60が、ブレーキディスク14のドラム16からボールねじ伝動装置22のナット26にまで案内された、図1で左側のブレーキバンド36の区分66を、図1で右側に示したブレーキバンド36の区分64に向かって押圧する。こうして、ブレーキバンド36の引張り応力ひいてはブレーキバンド36からブレーキディスク14のドラム16に加えられる制動モーメントを配量して増加させることができる。
【0014】
ブレーキバンド36の両端部38は同じ周方向でボールねじ伝動装置22のナット26に作用しているので、テンション装置40によって引張り応力下にもたらされたブレーキバンド36の両端部38は回動モーメントを接近締付け方向でボールねじ伝動装置22のナット26に加える。すなわち、バンドブレーキ34の、制動のためにテンション装置40によって引張り応力下にもたらされたブレーキバンド36は制動モーメントをブレーキディスク14のドラム16に加えるだけでなく、引張り応力下にもたらされたブレーキバンド36はボールねじ伝動装置22のナット26をも回動運動のためにディスクブレーキ12の接近締付け方向に駆動する。ブレーキバンド36は、このブレーキバンド36が引張り応力下にもたらされた場合にボールねじ伝動装置22を介して両摩擦ブレーキライニング18をブレーキディスク14に向かって押圧し、これによって、ブレーキディスク14にも制動モーメントを加える。本発明による摩擦ブレーキ10のバンドブレーキ34はそのブレーキバンド36でブレーキディスク14のドラム16を直接的に制動しかつディスクブレーキ12を介してブレーキディスク14を間接的に制動する。これによって、高い制動助成が得られるので、バンドブレーキ34のテンション装置40のスピンドル42に加えられる低いトルクによって、高い制動モーメントをブレーキディスク14に加えることができる。これによって、本発明による摩擦ブレーキ10を操作するためには、僅かな電力消費を伴う小さな構造の電動モータ56で十分となる。
【0015】
摩擦ブレーキ10を解除するためには、電動モータ56が戻し方向で駆動されるので、テンション装置40の両ナット58が互いに離され、ブレーキバンド36の引張り応力が解除される。ブレーキバンド36はブレーキディスク14のドラム16に緩く巻き掛かっている。ブレーキバンド36の引張り応力を除去することによって、ディスクブレーキ12は解除されるので、ブレーキディスク14は再び自由に回転可能となる。
【0016】
ボールねじ伝動装置22と、バンドブレーキ34のテンション装置40のナット58を備えたスピンドル42とを非自縛式にもしくはセルフロックなしに形成することが可能であるので、電動モータ56が通電されていない場合には、本発明による摩擦ブレーキ10は自動的に解除される。図示しかつ上述した本発明の実施例では、スピンドル42がバンドブレーキ34のテンション装置40のナット58と自縛式に形成されているので、摩擦ブレーキ10の、電動モータ56の通電によって接近締付け方向で付与される制動モーメントは、電動モータ56が通電されていない場合に維持されたままとなる。このことは、電動モータ56が制動の間の制動モーメントの一定維持のために通電される必要がなく、電動モータ56が制動モーメントの変化のためだけにしか通電されないという利点を有している。このことは、電動モータ56の電流消費と、摩擦ブレーキ10を装備した自動車の搭載電源の負荷とを低減させる。また、電動モータ56の加熱も低減し、これによって、小さな構造の電動モータ56が可能となる。スピンドル42とナット58との自縛式の構成のさらなる利点は、パーキングブレーキとしての摩擦ブレーキ10の使用可能性である。パーキングブレーキは、電動モータ56の通電によって付与される制動モーメントを電動モータ56の引き続きの通電なしに維持する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による摩擦ブレーキを示す図である。
【図2】 図1のII−II線に沿った摩擦ブレーキの断面図である。
【符号の説明】
10 摩擦ブレーキ、 12 ディスクブレーキ、 14 ブレーキディスク、 16 ドラム、 18 摩擦ブレーキライニング、 20 ブレーキキャリパ、 22 ボールねじ伝動装置、 24 スピンドル、 26 ナット、 28 ボール、 30 支承ブシュ、 32 スラストころ軸受け、 34 バンドブレーキ、 36 ブレーキバンド、 38 端部、 40 テンション装置、 42 スピンドル、 44 右ねじ山、 46 左ねじ山、 48 支承ブシュ、 50 滑りキー、 52 軸継手、 54 孔、 56 電動モータ、 58 ナット、 60 ピン、 62 矢印、 64 区分、 66 区分
Claims (10)
- 摩擦ブレーキであって、回転可能な制動体と、摩擦ブレーキライニングと、操作装置とが設けられており、該操作装置によって、摩擦ブレーキライニングが、制動体に向かって押圧可能である形式のものにおいて、当該摩擦ブレーキ(10)が、バンドブレーキ(34)を有しており、該バンドブレーキ(34)のブレーキバンド(36)が、操作装置(22)に作用結合されており、これによって、ブレーキバンド(36)の引張り応力が、操作装置(22)を駆動するようになっており、これによって、摩擦ブレーキライニング(18)が、制動体(14)に圧着するようになっていることを特徴とする、摩擦ブレーキ。
- バンドブレーキ(34)が、ブレーキバンド(36)を締め付けるためのテンションエレメント(58,60)を備えたテンション装置(40)を有しており、ブレーキバンド(36)を締め付けるためのテンションエレメント(58,60)が、ブレーキバンド(36)の、接線方向でバンドブレーキ(34)のドラム(16)から離れる方向に案内された区分(64,66)に向かって押圧可能である、請求項1記載の摩擦ブレーキ。
- バンドブレーキ(34)のテンション装置(40)が、2つのテンションエレメント(58,60)を有しており、両テンションエレメント(58,60)が、ブレーキバンド(36)を締め付けるために、該ブレーキバンド(36)の、バンドブレーキ(34)のドラム(16)から離れる方向に案内された2つの区分(64,66)に向かって押圧可能である、請求項2記載の摩擦ブレーキ。
- 両テンションエレメント(58,60)が、互いに近づく方向に運動可能であり、かつブレーキバンド(36)の、バンドブレーキ(34)のドラム(16)から離れる方向に案内された区分(64,66)の、互いに反対の側の外面に向かって押圧可能である、請求項3記載の摩擦ブレーキ。
- テンションエレメント(58,60)が、ナット(58)を有しており、該ナット(58)が、スピンドル(42)の回動駆動によって移動可能である、請求項2記載の摩擦ブレーキ。
- 両テンションエレメント(58,60)が、それぞれ1つのナット(58)を有しており、両ナット(58)が、該両ナット(58)のための逆方向の2つのねじ山(44,46)を備えた1つの共通のスピンドル(42)に配置されていて、該スピンドル(42)の回転によって逆方向に移動可能である、請求項3記載の摩擦ブレーキ。
- スピンドル(42)が、軸方向に移動可能である、請求項5または6記載の摩擦ブレーキ。
- テンション装置(40)が、スピンドル(42)を回転駆動するための電動モータ(56)を有している、請求項5または6記載の摩擦ブレーキ。
- 操作装置(22)が、回動可能な入力エレメント(26)と、該入力エレメント(26)の回動によって移動可能な、摩擦ブレーキライニング(18)を制動体(14)に向かって押圧するための出力エレメント(24)とを備えた螺合伝動装置を有しており、ブレーキバンド(36)の一方の端部(38)が、偏心的に螺合伝動装置(22)の入力エレメント(26)に作用している、請求項1記載の摩擦ブレーキ。
- ブレーキバンド(36)の両端部(38)が、偏心的に螺合伝動装置(22)の入力エレメント(26)に作用しており、これによって、ブレーキバンド(36)の引張り応力が、ブレーキバンド(36)の両端部(38)を介して回動モーメントを同じ方向で入力エレメント(26)に加えるようになっている、請求項9記載の摩擦ブレーキ。
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