JP5379146B2 - 液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキパッドに作用する少なくとも２個のブレーキピストンを具備し、このブレーキピストンがブレーキハウジング内に配置されている、液圧操作式ディスクブレーキに関する。

ブレーキピストンを２個以上備えたディスクブレーキの場合にも、ブレーキパッドの傾斜摩耗または外周傾斜摩耗が発生し得る。この摩耗はブレーキパッドの耐用年数を制限する判断基準である。２個のブレーキピストンを備えた、圧縮空気で操作されるディスクブレーキは、操作プランジャとも呼ばれる両ブレーキピストンの調整運動の機械的な同期装置を装備している。このような手段によって、ブレーキパッドの寿命を約２５％にまで延ばすことができる。

空気圧で締め付けられるディスクブレーキの場合の傾斜摩耗を避けるために、例えばずらした弾圧力の導入、引っ張り式ブレーキパッド、およびいわゆる懸吊された圧力板のような他の手段が知られている。上記引っ張り式ブレーキパッドは、パッド交換時にブレーキキャリパを分解しなければならないという欠点があり、これは輸送用車両に適用すべきでない。

しかし、これらのすべての解決方法は圧縮空気で操作されるディスクブレーキに関する。マルチピストンで操作される液圧操作式ディスクブレーキの場合に、操作ピストンまたはブレーキピストンの同期調整運動によって傾斜摩耗を最小限に抑えることは知られていない。特に液圧操作される輸送車両用ディスクブレーキの場合、発生する傾斜摩耗が寿命の判断基準である。

特許文献１には、くさび角度を変えるために段付きピストンが２個の操作ピストンを圧力で付勢する自己倍力式ディスクブレーキが開示されている。段付きピストンの段付き横断面は、段付きピストンの摺動時に切換え装置と関連して種々の操作ピストンのる摺動を生じるように構成されている。

独国特許出願公開第１０２００５０４９７８６Ａ１号明細書

そこで、本発明の課題は、傾斜摩耗の作用が小さく抑えられるように、液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキを改良することである。

この課題は請求項１の特徴を有するディスクブレーキによって解決される。

ブレーキパッドに作用する少なくとも２個のブレーキピストンを具備し、このブレーキピストンがブレーキハウジング内に配置されている、本発明に係る液圧操作式ディスクブレーキは、ブレーキ操作のための入力圧力配管とブレーキピストンとの間に連結配置された、ブレーキパッドの傾斜摩耗を最小限に抑えるための液圧同期装置を備えていることを特徴とする。それによって、例えば調節ねじや関連する伝動装置のような機械的に動く部品が不要である。従って、液圧同期装置は少ない数の部品、例えば段付きピストンを備えている。この段付きピストンはブレーキピストンの間においてブレーキハウジング内に収納されている。

液圧同期装置は少なくとも一部がブレーキハウジング内に収納されている。それによって、省スペースが達成される。

好ましい実施形では、液圧同期装置が段付きピストンによって形成され、この段付きピストンが、入力圧力室内に移動可能に配置された、ブレーキ操作のために入力圧力で付勢可能である少なくとも１つの第１ピストン面と、それぞれ相応する出力圧力室内に移動可能に配置された、少なくとも２個のブレーキピストンのための操作圧力をその都度発生するための少なくとも２つのピストン面とを備えている。その際、短い導管長さを達成するために、すなわち流動抵抗を小さくするために、操作シリンダまたはブレーキピストンの圧力室に連結された同期装置の出力圧力室が操作シリンダまたはブレーキピストンの圧力室の方に向くように、段付きピストンが両ブレーキピストンの間においてブレーキハウジング内に収納されている。ブレーキ操作時にブレーキ装置のブレーキマスタシリンダによって供給された入力圧力は、段付きピストンの第１ピストン面に作用する。この第１ピストン面はその後、その第２および第３ピストン面と共に、それぞれのブレーキピストンのための圧力を発生する。

不均等に摩耗するブレーキパッドの場合、ブレーキパッドの厚い側に属するブレーキピストンにおける力増大が、ブレーキパッドの薄い側に属するブレーキピストンよりも早く開始される。それに伴い、付設の圧力室内の圧力上昇も、ブレーキパッドの薄い側に付設された他の圧力室よりも早く開始される。さらに操作すると、段付きピストンの同期操作のため、異なる圧力が両圧力室に生じ、それによってブレーキパッドの薄い側のピストンの操作力が低下し、厚い側のピストンの操作力が増大する。これにより、摩耗がブレーキパッド内で均等化される。ピストン力のこの不均等な分布は、不均等な摩耗のそれ以上の増大がもはや生じなくなるまで強まる。

ブレーキサービスに従う摩耗調整または空隙調節、ブレーキサービスのためのピストンのリセット可能性、最初の組み立て時およびブレーキサービス時のブレーキ装置の充填可能性並びにＤＴＶを避けるためのいわゆるソフトな「ノックバック」は、すべて必須の機能であるが、これらを維持するために、実施の形態においては、出力圧力室が入力圧力室に連結されていると有利である。

他の実施の形態では、段付きピストンの静止位置で、出力圧力室が互いに連結され、少なくとも１つの出力圧力室が入力圧力室に連結されている。

出力圧力室が制御可能な連結部を介して入力圧力室に連結されていると特に有利である。この場合、制御可能な連結部は少なくとも１個の弁を備えている。この弁は圧力で切換えられる弁、例えば入力圧力によって切換えられる弁である。

弁が外部から切換えられる弁であると特に有利である。この弁は例えば電磁石によって操作可能である。それによって、持続的な同期、僅かな摩耗調整、ブレーキサービス時のピストンリセットのための方法、ブレーキ装置の圧液充填方法およびソフトな「ノックバック」が簡単に実現される。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

同期装置を備えた本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの概略的な断面図である。 本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの第２の実施の形態の同期装置の概略図である。 本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの第３の実施の形態の同期装置の概略図である。 本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの第４の実施の形態の同期装置の概略図である。 図１に示した本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの第１の実施の形態の同期装置の概略的な拡大図である。

図１は、本発明に係る液圧操作式ディスクブレーキの第１の実施の形態の概略的な断面図である。このディスクブレーキは２個のブレーキピストン５、６と、このブレーキピストンの手前に連結配置された同期装置１０とを備えている。

ブレーキピストン５、６はブレーキハウジング／ブレーキキャリパ１内において、圧力室７、８を有する各シリンダ内に配置されている。図１に示したブレーキピストンの下側には、ブレーキパッド３を備えたブレーキパッド支持体２が配置されている。このブレーキパッドには、反作用側のブレーキパッド４が向き合っており、この反作用側のブレーキパッド４は、場合によってはブレーキハウジング１内で同様な支持体によって保持されている。ブレーキパッド間には、ブレーキディスク室ＢＳがブレーキハウジング１によって取り囲まれて配置されている。このブレーキディスク室は、容易に考えられるように、ブレーキディスク（ここでは図示せず）のために設けられている。

同期装置１０は本実施の形態ではブレーキハウジング１内において二つのブレーキピストンシリンダの間に配置されている。それによって、個々の圧力室７、８の間の導管の長さを短縮することができる。

この第１の実施の形態において、同期装置１０は１個の段付きピストン１１を備えている。この段付きピストン１１の下側の幅広部分、すなわち入力段１２は段付きピストン１１の縦方向に摺動可能に室内に配置されている。この室は入力段１２によって可変の２つの圧力室に分割される。下側の圧力室は入力圧力配管１９に連結された入力圧力室１９０である。この入力圧力配管１９は例えばブレーキ装置のマスタシリンダ（図示せず）に連結されている。段付きピストン１１の入力段１２の下面は第１ピストン面１３になっている。入力段１２の下側の面とは反対の面は、上側圧力室に面している第２ピストン面１４になっている。上側圧力室は第１出力圧力室１７０を形成する。この出力圧力室１７０は第１出力圧力配管１７を介して第１ブレーキピストン５のシリンダの第１圧力室７に連結されている。

段付きピストン１１の入力段１２には上側の幅の狭い部分が連結されている。この部分は第２出力圧力室１８０内に延び、上面が第３ピストン面１５を形成している。第２出力圧力室１８０は第２出力圧力配管１８を介して第１ブレーキピストン６のシリンダの第２圧力室８に連結されている。

同期装置の作用は次の通りである。

本実施の形態においてマスタシリンダから供給された入力圧力９は、入力圧力配管１９を経て入力圧力室１９０内で段付きピストン１１の第１ピストン面１３に作用する。それに基づいて、段付きピストン１１の第２および第３ピストン面１４、１５は各出力圧力室１７０、１８０内で出力圧力を発生する。この出力圧力は、各出力圧力配管１７、１８を経てブレーキピストン５、６に所属する圧力室７、８に伝達される。

平らにかつ均等に摩耗したブレーキパッド３、４の場合のように、両ブレーキピストン５、６に同じ力−ストローク−特性が生ずるときは、ブレーキピストン５、６のための出力圧力は同じ大きさであり、入力圧力９に一致する。外周傾斜摩耗のためにブレーキパッド３が不均等な厚さである場合には、ブレーキパッド３の厚い方の側に配置されたブレーキピストン５、６において、エネルギーの発生すなわち付設の圧力室７、８内の圧力上昇が、ブレーキパッド３の薄い方の端部に配置された他のブレーキピストン５、６よりも早く始まる。

さらにブレーキを操作すると、ブレーキピストン５、６のシリンダの圧力室７、８には、同期操作のために段付きピストン１１によって、異なる圧力が生ずる。ブレーキピストン５、６の操作力はブレーキパッド３の薄い側が小さく、ブレーキパッド３の厚い側のブレーキピストン５、６の操作力は同程度に高まる。これにより、ブレーキパッド３内の摩耗が均質化される。不均等摩耗のさらなる増大がもはや生じなくなるまで、ピストン力の不均等な分配は強まる。これは同様に、反対側のブレーキパッド４にも当てはまる。

上記の効果は、圧力室１９０、１７０および１８０が互いに封止分離されていることを前提とする。

永続的な封止分離は下記以外の機能を低下させ得る。

１）ブレーキサービスに従う摩耗調整または空隙調節、
２）ブレーキサービスのためのブレーキピストンのリセット可能性、
３）最初の組み立て時およびブレーキサービス時のブレーキ装置の充填可能性、
４）ＤＴＶを避けるためのソフトな「ノックバック」。

これらの必須の機能の実現のほかに、同期装置１０の故障または機能不良がブレーキの機能を悪化させないことが要求されている。

この理由からさらに、きわめて有利なこの第１の実施の形態では、入力圧力室１９０が入力補償配管２１９を通じて、第１の外部から開閉制御される弁２１に連結され、この入力補償配管２１９から第１および第２の補償配管２０７、２０８が分岐し、第１の弁２１は、第１出力補償配管２１７を通じて第１出力圧力室１７０に連結され、かつ第２出力補償配管２１８を介して第２出力圧力室１８０に連結されている。

図２〜図４は本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの他の実施の形態の同期装置を示している。

図２は本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの第２の実施の形態を概略的に示す図である。この場合、出力圧力室１７０、１８０は入力圧力室１９０と共にいわゆる漏洩配管１６を介して連結されている。この常時の漏洩は簡単な措置であり、機能能力を維持する。

図３は本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの第３の実施の形態を概略的に示す図である。この場合、漏洩は段付きピストン１１の静止位置でのみ行われる。そのために、漏洩配管１６′が、段付きピストン１１の図示した静止位置では密封されていない出力圧力室１８０の下側部分と、出力圧力室１７０とに連結されている。入力圧力室１９０の下側部分は、他の漏洩配管１６″を通じて出力圧力室１７０の下側部分に連結されている。これは同様に比較的に簡単な措置である。この場合、同期作用は低下する。

図４は、圧力で切換えられる弁２０を備えた本発明に係る液圧操作式マルチピストン型ディスクブレーキの第４の実施の形態を概略的に示す図である。入力圧力室１９０は第１および第２の補償配管２０７、２０８に分岐する入力補償配管２１９を通じて弁２０に連結されている。この弁２０は他の出力ポートを有し、この出力ポートは第１と第２の出力補償配管２１７、２１８を介してそれぞれ第１および第２の出力圧力室１７０、１８０に連結されている。圧力で開閉制御される弁２０を制御するために制御圧力配管２０１が入力補償配管２１９から分岐している。弁２０は上記の機能を発揮するためには流れ方向に逆らって開放位置に保持されなければならない。

特に好ましい解決策として、図５は上述の第１の実施の形態の同期装置を拡大して示している。弁２１は外部開閉制御方式であり、これは例えば電磁石によって実現されている。この弁２１は圧油が自由に流通し、上記のすべての機能が完全に発揮される。弁２１は圧力上昇の前に切換えなければならない。これは例えばトリガ接点としてのブレーキペダルに連結された適当な制御装置によって行うことができる。

図１または図５の第１の実施の形態では、圧力室１９０、１７０および１８０が弁２１を介して制御可能に有利に連結され、それによって上記の機能を発揮するために、調整が行われる。

次に、本発明のさらなる効果について説明する。

１）摩耗調整または空隙調節
実情が観察されなければならない。：ブレーキパッド交換後の状態。ブレーキピストン５、６はストッパーまで後退させられている：ブレーキピストン５、６とブレーキパッド支持体２との間の大きな隙間（＞１ｍｍ）。この状態でブレーキを操作すると、ブレーキパッド３を備えたブレーキパッド支持体２は隙間＋弾性ストロークだけずらされる。しかし、離すと、「ロールバック効果」によって、最大０．５ｍｍの空隙の量だけ戻される。操作シリンダまたは圧力室７、８内に多くの液量が残っており、この液量に相応して段付きピストン１１の後退距離は短くなる。段付きピストン１１はその初期位置にもはや達せず、そのストロークの１／３よりも大きいところで静止する。

対策を講じるための考えられる手段は次の通りである（図２〜図５参照）。

ａ）３つの圧力室１７０、１８０、１９０の間の常時漏洩。この漏洩は、機能を確実に維持するような大きさに定められる。

ｂ）段付きピストン１１の静止位置でのみ漏洩。

ｃ）圧力で切換えられる弁を備えたバイパス回路。

ｄ）外部から切換えられる弁を備えたバイパス回路。

２）ブレーキサービス時のブレーキピストンのリセット
ブレーキピストン５、６のリセットはピストンシールの抵抗に抗してブレーキピストンが戻ることによって行われる。その前提は、ブレーキ装置のリザーバへの、押しのけられたブレーキ液の逆流が妨害されずに行われることにある。段付きピストン１１は適当な手段なしに、ピストンのリセットを防止する逆流阻止部材を形成する。

３）ブレーキ装置の充填
４）ソフトな「ノックバック」
配管１７、１８、１９、２１７、２１８、２１９は好ましくはブレーキハウジング１内で延在している。この場合、弁２１もブレーキハウジング１内に組み込むことができる。弁２１は単純化のため、切換え弁の標準記号によって示してある。

本発明は、上記の例示的な実施の形態に限定されない。

段付きピストン１１は３個以上のブレーキピストン５、６のために多段に形成することが可能である。

同期装置１０はブレーキハウジング１上に分離して配置することが可能である。

１ ブレーキハウジング
２ ブレーキパッド支持体
３ ブレーキパッド
４ ブレーキパッド
５ 第１ブレーキピストン
６ 第２ブレーキピストン
７ 第１圧力室
８ 第２圧力室
９ 入力圧力
１０ 同期装置
１１ 段付きピストン
１２ 入力段
１３ 第１ピストン面
１４ 第２ピストン面
１５ 第３ピストン面
１６、１６′、１６″ 漏洩配管
１７ 第１出力圧力配管
１８ 第２出力圧力配管
１９ 入力圧力配管
２０ 第１弁
２１ 第２弁
１７０ 第１出力圧力室
１８０ 第２出力圧力室
１９０ 入力圧力室
２０１ 制御圧力配管
２０７ 第１補償配管
２０８ 第２補償配管
２１７ 第１出力補償配管
２１８ 第２出力補償配管
ＢＳ ブレーキディスク室

Claims (8)

1. ブレーキハウジング（１）と、
   前記ブレーキハウジング（１）内に配置された、ブレーキパッド（３）に作用する少なくとも２個のブレーキピストン（５、６）と、
   ブレーキ操作のための入力圧力配管（１９）と前記ブレーキピストン（５、６）との間に連結配置された、前記ブレーキパッド（３）の傾斜摩耗を最小限に抑えるための液圧同期装置（１０）とを備えた液圧操作式ディスクブレーキであって、
   前記液圧同期装置（１０）の少なくとも一部が前記ブレーキハウジング（１）内に収納されており、
   前記液圧同期装置（１０）が、段付きピストン（１１）、入力圧力室（１９０）および出力圧力室（１７０、１８０）を含み、
   前記段付きピストン（１１）が、
   前記入力圧力室（１９０）内に移動可能に配置された、ブレーキ操作のために入力圧力（９）で付勢可能である少なくとも１つの第１ピストン面（１３）と、
   それぞれ相応する前記出力圧力室（１７０、１８０）内に移動可能に配置された、少なくとも２個のブレーキピストン（５、６）のための操作圧力をその都度発生するための少なくとも２つのピストン面（１４、１５）とを備えていることを特徴とする液圧操作式ディスクブレーキ。
2. 前記出力圧力室（１７０、１８０）が前記入力圧力室（１９０）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧操作式ディスクブレーキ。
3. 前記段付きピストン（１１）の静止位置において前記出力圧力室（１７０、１８０）が互いに連結され、少なくとも１つの前記出力圧力室（１７０）が前記入力圧力室（１９０）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧操作式ディスクブレーキ。
4. 前記出力圧力室（１７０、１８０）が制御可能な連結部を介して前記入力圧力室（１９０）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧操作式ディスクブレーキ。
5. 前記制御可能な連結部が少なくとも１個の弁（２０、２１）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の液圧操作式ディスクブレーキ。
6. 前記弁（２０）が圧力で切換えられる弁（２０）であることを特徴とする請求項５に記載の液圧操作式ディスクブレーキ。
7. 前記圧力で切換えられる弁（２０）が前記入力圧力（９）によって切換え可能であることを特徴とする請求項６に記載の液圧操作式ディスクブレーキ。
8. 前記弁（２０）が外部から切換えられる弁（２０）であることを特徴とする請求項５に記載の液圧操作式ディスクブレーキ。

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