JP4800554B2 - 摩擦ブレーキ - Google Patents

Description

【０００１】
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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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