(57)【要約】  本発明は、摩擦ブレーキパッド（６）を備えた自己倍力式のディスクブレーキ（１）であって、摩擦ブレーキパッド（６）がブレーキディスク（３）とは反対の側の摩擦ブレーキパッド（６）の裏面に楔部（７）を有しており、楔部（７）を介して摩擦ブレーキパッド（６）がディスクブレーキ（１）の作動時にブレーキキャリパ（２）において支持される、自己倍力式のディスクブレーキに関する。楔の原理に基づき、自己倍力作用が達成される。本発明は、楔部（７）とブレーキキャリパ（２）との間に楔形の支持エレメント（９）を設けることを提案する。支持エレメント（９）を介して摩擦ブレーキパッド（６）はその楔部（７）でブレーキキャリパ（２）に支持される。ディスクブレーキ（１）の作動のために、支持エレメント（９）は作動装置（１２）によって楔部（７）に対向して移動可能である。
2010506111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己倍力式のディスクブレーキであって、摩擦ブレーキパッド（６）を備え、作動装置（１２）を備え、該作動装置（１２）によって、ディスクブレーキ（１）の作動ために摩擦ブレーキパッド（６）がブレーキディスク（３）に押圧可能であり、摩擦ブレーキパッド（６）がブレーキディスク（３）に対して周方向に移動可能であり、且つ楔部（７）をブレーキディスク（３）とは反対の側の摩擦ブレーキパッド（６）の裏面に有しており、楔部（７）がブレーキディスク（３）に対して周方向に先細りされ、ブレーキディスク（３）に摩擦ブレーキパッド（６）が移動可能である、自己倍力式のディスクブレーキにおいて、
ディスクブレーキ（１）が楔形の支持エレメント（９）を有しており、該支持エレメント（９）が対向方向に前記摩擦ブレーキパッドの楔部（７）のように先細りしており、且つ対向方向に楔部（７）を備えた摩擦ブレーキパッド（６）のように移動可能であり、支持エレメント（９）を介して摩擦ブレーキパッド（６）の楔部（７）が受け（１０）に支持され、ディスクブレーキ（１）の作動のために支持エレメント（９）が作動装置（１２）によって移動可能であることを特徴とする、自己倍力式のディスクブレーキ。
【請求項２】
ディスクブレーキ（１）がばねエレメント（１１）を有しており、該ばねエレメント（１１）が楔部（７）を備えた摩擦ブレーキパッド（６）を、楔部（７）が拡幅している方向に負荷する、請求項１記載の自己倍力式のディスクブレーキ。
【請求項３】
摩擦ブレーキパッド（６）の楔部（７）の楔角度（α）の正接が、摩擦ブレーキパッド（６）とブレーキディスク（３）との間の摩擦値よりも小さく設定されている、請求項２記載の自己倍力式のディスクブレーキ。
【請求項４】
受け（１０）がブレーキディスク（３）に対して傾斜角度（γ）を成して延在しており、ブレーキディスク（３）に対する受け（１０）の傾斜角度（γ）が、摩擦ブレーキパッド（６）の楔部（７）の楔角度（α）と同方向に向けられている、請求項１記載の自己倍力式のディスクブレーキ。
【請求項５】
ディスクブレーキ（１）が電気機械的な作動装置（１２）を有している、請求項１記載の自己倍力式のディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部の特徴を備えた自己倍力式のディスクブレーキに関する。
【０００２】
自己倍力作用を有するこの種のディスクブレーキは、ＷＯ９８／１４７１５において公知となっている。公知のディスクブレーキは摩擦ブレーキパッドを有している。摩擦ブレーキパッドは、ブレーキディスクの側方に配置されていて、ディスクブレーキの作動のために作動装置によってブレーキディスクに押圧可能である。自己倍力作用を達成するために摩擦ブレーキパッドは、ブレーキディスクとは反対の摩擦ブレーキパッドの裏面に楔部を有していて、摩擦ブレーキパッドはブレーキディスクの周方向に楔部と共に移動可能である。作動装置は楔部に対して垂直に作用し、ひいてはブレーキディスクに対する垂線に対して所定の楔角を成して作用する。
【０００３】
ディスクブレーキの操作のために摩擦ブレーキパッドは、作動装置によって回転しているブレーキディスクに押圧されると、回転しているブレーキディスクは摩擦力を回転方向及び周方向で楔部を備えた摩擦ブレーキパッドへと加える。楔部はブレーキディスクの回転方向に摩擦ブレーキパッドと共に移動する。楔部の移動は、ブレーキディスクに対して垂直な摩擦ブレーキパッドの送りを引き起こす、つまり、ディスクブレーキの作動に必要な送り距離の一部分は、楔部の移動に基づいて行われる。ディスクブレーキは距離増幅式又は一定の比率での距離増大式（ｗｅｇｕｅｂｅｒｓｅｔｚｅｎｄ）であり、ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキパッドの垂直な送り距離は作動装置の作動距離よりも大きく設定されている。
【０００４】
発明の開示
請求項１の特徴を備えた本発明に係るディスクブレーキは、楔形の支持エレメントを有している。支持エレメントは、摩擦ブレーキパッドの、ブレーキディスクとは反対の裏面における楔部と受けとの間に配置されている。受けは、特に、ブレーキキャリパの構成部材であるか、もしくはブレーキキャリパ内に配置されている。楔形の支持エレメントを介して、摩擦ブレーキパッドの楔部は支持され、ひいては摩擦ブレーキパッドも受けにおいて支持される。楔形の支持エレメントは、摩擦ブレーキパッドの楔部のように反対方向に先細りしていて、楔部を備えた摩擦ブレーキパッドが移動可能であるように、楔形の支持エレメントは反対方向に移動可能である。本発明に係るディスクブレーキの作動装置は、摩擦ブレーキパッド又は摩擦ブレーキパッドの楔部に直接的に作用するのではなく、楔形の支持エレメントを移動させる。本発明に係るディスクブレーキを作動させるために、楔形の支持エレメントは作動装置によって、受けと摩擦ブレーキパッドの楔部との間の狭幅になっていく楔間隙内に押し込まれる。この場合、楔形の支持エレメントは、楔部を摩擦ブレーキパッドと共に受けからブレーキディスクに向かって押し離す。ブレーキディスクはこれにより制動される。
【０００５】
本発明に係るディスクブレーキは距離増幅作用を有している。距離増幅作用に対して付加的に、本発明に係るディスクブレーキは所定の力変換を有している。本発明では、増幅作用とはディスクブレーキの作動のために補助エネルギを使用することと理解される。本発明によって、ディスクブレーキを備えた車両、もしくは回転していてディスクブレーキによって制動されるブレーキディスクの運動力学的なエネルギは、制動作動のための補助エネルギとして使用される。ディスクブレーキの作動装置によって加えようとする作動エネルギと作動出力とは、補助エネルギの使用により減じられている。これとは異なり、力増大とは補助エネルギなしの力の上昇と理解できる。力及び距離は、とりわけ逆に変化し、作動エネルギ及び作動出力は変化しないままである。圧着力、つまりブレーキディスクへの摩擦ブレーキパッドの圧接力が高められる。作動装置によって楔形の支持エレメントに加えられる作動力は圧着力よりも小さく設定されている。その代わりに作動距離、つまり楔形の支持エレメントの移動距離は、ブレーキディスクに対する摩擦ブレーキパッドの送り距離との割合において拡大される。
【０００６】
本発明に係るディスクブレーキの距離増幅は、ディスクブレーキが作動された場合、回転するブレーキディスクが、ブレーキディスクに向かって押圧される摩擦ブレーキパッドを、周方向及び回転方向に摩擦ブレーキパッドの楔部で負荷することにより達成される。これにより回転しているブレーキディスクは楔部を備えた摩擦ブレーキパッドを楔形の支持エレメントに対向して移動させる。楔形の支持エレメントにおける摩擦ブレーキパッドの楔部の移動は、摩擦ブレーキディスクと一緒に楔部の、ブレーキディスクへの送り運動をもたらす。つまり、ブレーキディスクへの摩擦ブレーキパッドの送り距離の一部分は、ブレーキディスクの回転方向での楔部を備えた摩擦ブレーキパッドの移動により形成される。作動装置によってもたらそうとする送り距離はそれに応じて短縮される。本発明に係るディスクブレーキの距離増幅は必要な作動エネルギを減じ、低出力、ひいては軽量で小さな構成の作動装置の使用を可能にする。距離増幅と共に本発明に係るディスクブレーキは自己倍力作用を有する。冒頭で述べたＷＯ９８／１４７１５において既に公知になっているディスクブレーキとは異なり、本発明に係るディスクブレーキの摩擦ブレーキパッドは、作動装置において支持されず（いずれにしても専ら支持されず）、楔形の支持エレメントを介して受けにおいて支持される。このことは、摩擦ブレーキパッドの押圧のために必要な支持力が、作動装置によって加える必要がないか、又は極めて僅かな程度でしか加える必要がない、という利点を有している。作動装置は負荷軽減されている。力増大は楔形の支持エレメントにより達成される。
【０００７】
ブレーキディスクの周方向、及び楔形の支持エレメントの楔面に沿った摩擦ブレーキパッドの運動は、仮想螺旋線上での運動であり、その軸線はブレーキディスクの回転軸線に一致する。摩擦ブレーキパッドの移動は、一般的に、完全な一回転の小さな一部分にしか過ぎない。摩擦ブレーキパッドが移動可能である仮想螺旋線の勾配は、絶対的に一定である必要はなく、摩擦パッドの移動にわたって変化してよい。摩擦ブレーキパッドの移動方向は、ブレーキディスクの周方向とは異なっていてよく、記載の自己倍力作用をもたらすために、移動の成分はブレーキディスクの周方向を示している必要がある。摩擦ブレーキパッドは、例えばブレーキディスクに対する弦の方向に仮想直線上を経過することもできる。本発明の意図において、特徴である楔部及び楔形は、摩擦ブレーキパッドがブレーキディスクに対して所定の角度をもって移動可能であると理解できる。
【０００８】
本発明に係る自己倍力式のディスクブレーキは、自己倍力式のディスクブレーキであって、摩擦ブレーキパッドを備え、作動装置を備え、該作動装置によってディスクブレーキの作動のために摩擦ブレーキパッドがブレーキディスクに押圧可能であり、摩擦ブレーキパッドがブレーキディスクに対して周方向に移動可能であり、且つ楔部をブレーキディスクとは反対の側の摩擦ブレーキパッドの裏面に有しており、楔部がブレーキディスクに対して周方向に先細りされ、ブレーキディスクに摩擦ブレーキパッドが移動可能である、自己倍力式のディスクブレーキにおいて、ディスクブレーキが楔形の支持エレメントを有しており、該支持エレメントが対向方向に前記摩擦ブレーキパッドの楔部のように先細りしており、且つ対向方向に楔部を備えた摩擦ブレーキパッドのように移動可能であり、支持エレメントを介して摩擦ブレーキパッドの楔部が受けに支持され、ディスクブレーキの作動のために支持エレメントが作動装置によって移動可能であることを特徴とする。
【０００９】
従属請求項は、請求項１記載の発明の有利な構成及び改良形を対象としている。
【００１０】
好ましくは、ディスクブレーキがばねエレメントを有しており、該ばねエレメントが楔部を備えた摩擦ブレーキパッドを、楔部が拡幅している方向に負荷する。
【００１１】
好ましくは、摩擦ブレーキパッドの楔部の楔角度の正接が、摩擦ブレーキパッドとブレーキディスクとの間の摩擦値よりも小さく設定されている。
【００１２】
好ましくは、受けがブレーキディスクに対して傾斜角度を成して延在しており、ブレーキディスクに対する受けの傾斜角度が、摩擦ブレーキパッドの楔部の楔角度と同方向に向けられている。
【００１３】
好ましくは、ディスクブレーキが電気機械的な作動装置を有している。
【００１４】
請求項２では、摩擦ブレーキパッドと楔部分とを、楔部分が拡幅している方向に、つまり、ディスクブレーキの作動時の楔形の支持エレメントの移動方向、及びブレーキディスクの回転方向での摩擦ブレーキパッドの移動に対向して負荷するばねエレメントが記載されている。ばねエレメントは、ディスクブレーキが作動した場合に摩擦ブレーキパッド及びその楔部の移動を制限する。ばねエレメントはディスクブレーキの自縛、及び高い自己倍力作用時のブレーキディスクのブロッキングを回避する。なぜならば制動力は、ディスクブレーキの作動時に回転しているブレーキディスクによって、ブレーキディスクに押圧される摩擦ブレーキパッドに負荷される摩擦力により任意に上昇せず、摩擦ブレーキパッドの移動ひいては制動力は、ばねエレメントによって制限されるからである。これにより本発明に係るディスクブレーキの高い自己倍力作用が可能であり、このことは請求項３に記載されている。高い自己倍力作用により低出力の作動装置が可能になる。請求項３には、楔部の楔角度の正弦が、ブレーキディスクにおける摩擦ブレーキパッドの摩擦値よりも小さくなっている、ことが記載されている。この条件は、それ自体自縛領域におけるディスクブレーキの運転を意味する。この場合、既に述べたように、自縛はばねエレメントにより回避される。請求項３は、いずれにしても大きな摩擦値においてディスクブレーキが自縛の領域に達することができる、と理解できる。摩擦値は、特に水分、汚染、温度といった運転条件と共に変化する。
【００１５】
受けはブレーキディスクに対して平行に延在できる。請求項４に係る発明では、受けがブレーキディスクに対して斜めに傾斜角度を持って延在するようになっている。これにより距離増幅の他に力増大も達成される。傾斜角度は摩擦ブレーキパッドの楔部の楔角度と同方向に向けられている、つまり受けは楔部の楔面と同じ方向でブレーキディスクに対して斜めに延在している。いずれにしても傾斜角度は、受けがブレーキディスクに対して平行に延在していない場合、楔角度よりも小さい。傾斜角度の他に、受けとブレーキディスクに対する法線との間の支持角度も監視する必要がある。
【００１６】
本発明に係るディスクブレーキは、特に、電気機械式の作動を行うようになっている。請求項５によれば、ディスクブレーキは電気機械式の作動装置を有している。一般的には、減速伝動装置及び回転／並進変換伝動装置を介して支持エレメントを何倍にも移動させる電気モータである。回転／並進変換伝動装置は、ねじ伝動装置又はたとえばラック伝動装置であってもよい。電気モータの回転運動の、支持エレメントの移動のための並進運動への変換は、例えばコネクティングロッドを備えたクランク又はカムを介して可能である。例えばリニアモータ、電磁石又はピエゾ素子を備えたリニア駆動装置も可能である。
【００１７】
以下に、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるディスクブレーキのブレーキディスクを半径方向外側から見た図であり、この唯一の図は、本発明の理解及び説明のために概略的且つ簡潔に記載されている。
【００１９】
本発明の実施の形態
図示の本発明に係るディスクブレーキ１はブレーキキャリパ２を有している。ブレーキキャリパ２は、いわゆる浮動キャリパとしてブレーキディスク３に対して横方向に移動可能である。ブレーキキャリパ２のスライドガイド４は、図面では象徴的に記されている。
【００２０】
ブレーキディスク３の一方の側には、摩擦ブレーキパッド５がブレーキキャリパ２内に不動に配置されている。以下、摩擦ブレーキパッド５は固定された摩擦ブレーキパッド５とも呼称する。ブレーキディスク３の他方の側には、摩擦ブレーキパッド６がブレーキキャリパ２内に可動に配置されている。摩擦ブレーキパッド６はディスクブレーキ１を作動させるためにブレーキディスク３に向かって押圧可能である。ブレーキディスク３とは反対側の裏面において、可動なブレーキパッド６は楔面８を備えた楔部７を有している。楔面８はブレーキディスク３に対して所定の楔角度αを成して延在している。楔面８で、可動な摩擦ブレーキパッド６はその楔部７を介して楔形の支持エレメント９において支持される。支持エレメント９はまたブレーキキャリパ２の受け１０において支持される。受け１０は本発明の記載及び図示の実施の形態では斜面である。斜面はブレーキディスク３に対して傾斜角度βを成して延在している。受け１０がブレーキディスク３に対して平行に延在していること（図示せず）も可能である。受け１０の傾斜角度βと楔部７の楔角度αとの間の差異は、楔形の支持エレメント９の楔角度に対応する。摩擦ブレーキパッド６の楔部７の傾斜と、楔形の支持エレメント９の傾斜とは互いに反対側に方向付けられている、つまり楔形の支持エレメント９は反対方向に、楔部７のように先細りしている。傾斜角度γの他に、受け１０とブレーキディスク３に対する垂線との間の支持角度βも見ることができる。
【００２１】
摩擦ブレーキパッド６を備えた楔部７は、ブレーキディスク３の周方向に移動可能である。この場合、楔部７の楔面８は支持エレメント９を滑動し、つまり摩擦ブレーキパッド６を備えた楔部７は、ブレーキディスク３に対して楔角度αを成して運動する。摩擦ブレーキパッド６を備えた楔部７の運動は、仮想の螺旋線形の軌道上の移動である。この移動の軸線はブレーキディスク３の回転軸線に一致する。周方向においてブレーキパッド６を備えた楔部７の移動は、完全なる一回転の小さい一部分に限定されている。
【００２２】
圧縮コイルばねの記号を用いて図示されているばねエレメント１１は、可動の摩擦ブレーキパッド６、又は摩擦ブレーキパッド６の楔部７に係合し、ブレーキキャリパ２において支持されている。ばねエレメント１１はブレーキディスク６の周方向、つまり楔部７及び摩擦ブレーキパッド６の移動方向に作用する。
【００２３】
本発明に係るディスクブレーキ１の作動のために、本発明に係るディスクブレーキ１は電気機械的な作動装置１２を有している。この場合、基本的に、例えば液圧式又は空気式の別の作動装置も考慮可能である。作動装置１２は電気モータ１３を有している。電気モータ１３は、フランジ付けされた減速伝動装置１４とねじ伝動装置１５とを介して支持エレメント９を移動させる。本発明の図示及び記載の実施の形態において、スピンドル１６とナット１７とを備えたスピンドル伝動装置はねじ伝動装置１５として使用される。ナット１７は支持エレメント９の孔内で相対回動不能且つ軸線方向で固定されて挿入されている。作動装置１２の作用方向は楔面８と受け１０との間の角度において延在している。作動装置１２の作用方向の極端な事例は、楔面８に対して平行又は受け１０に対して平行、即ちブレーキディスク３に対する楔角度α又は傾斜角度βにおいてである。作動装置１２の作用方向のための角度制限は絶対ではない。悪化された効率を甘受する場合、作動装置１２の作用方向は上記角度の外側にあってもよい。必要なのはブレーキディスク３の周方向での支持エレメント９の移動性である。
【００２４】
ディスクブレーキ１を作動させるために楔形の支持エレメント９は、電気機械的な作動装置１２によってブレーキキャリパ２の受け１０に沿って移動させられる、つまりブレーキディスク３の周方向で且つブレーキディスク３に対して傾斜角度βで移動させられる。支持エレメント９は、受け１０と摩擦ブレーキパッド６の楔部７の楔面８との間で狭幅になっていく楔間隙内に移動する、つまり楔部７に対向し且つブレーキディスク３から傾斜角度βを成して離れる方向で移動する。支持エレメント９の拡幅している楔形状に基づき、支持エレメント９は楔部７を受け１０から押し離し、その結果、可動な摩擦ブレーキパッド６をブレーキディスク３に向けて押圧する。ブレーキディスク３の一方の側に可動な摩擦ブレーキパッド６を押圧することにより、浮動キャリパとしてブレーキディスク３に対して横方向で移動可能なブレーキキャリパ２は、ブレーキディスク３に対して横方向に動かされ、ブレーキディスク３の他方の側に固定された摩擦ブレーキパッド５を押圧する。ブレーキディスク３は２つの摩擦ブレーキパッド５，６によって制動される。
【００２５】
矢印１９で記されたブレーキディスク３の回転方向において、回転しているブレーキディスク３は摩擦力を、ブレーキディスク３の周方向及び回転方向に摩擦ブレーキパッド５，６に加える。摩擦力は可動な摩擦ブレーキパッド６を負荷し、摩擦ブレーキパッド６の楔部７を、ブレーキディスク３と支持エレメント９との間の狭幅になっていく楔間隙の方向に負荷する。回転しているブレーキディスク３によってブレーキディスク３に押圧される摩擦ブレーキパッド６に加えられる摩擦力は摩擦ブレーキパッド６を、その楔部７と一緒に作動装置１２による支持エレメント９の移動に対向して移動させる。摩擦ブレーキパッド６は楔角度αを成してブレーキディスク３に移動する、つまりブレーキディスク３に対する摩擦ブレーキパッド６の送り距離の一部分は、回転しているブレーキディスク３によって、ブレーキディスク３に押圧される摩擦ブレーキパッド６に加えられる摩擦力に起因する。従って距離増幅が行われる。作動装置１２はディスクブレーキ１を作動させるために必要な送り距離の一部しか提供しない。他の部分は既述のように回転しているブレーキディスク３によって提供される。
【００２６】
付加的には力増幅は支持エレメント９の支持により、ブレーキキャリパ２の受け１０における傾斜角度βを成して行われる。回転しているブレーキディスク３によって、ディスクブレーキ１の作動時にブレーキディスク３に押圧される摩擦ブレーキパッド６に加えられる摩擦力は、受け１０に対して垂直な支持力によって受け１０における支持をもたらす。支持力は、ブレーキディスク３に摩擦ブレーキパッド６を押圧する、ブレーキディスク３に対して垂直な力成分を有している。作動装置１２によって供給された、ブレーキディスク３への摩擦ブレーキパッド６の圧接力ひいてはディスクブレーキ１の制動力は、これにより高められる。本発明に係るディスクブレーキ１は自己倍力作用を有していて、自己倍力作用は距離増幅式及び力増幅式である。
【００２７】
ブレーキディスク３の回転方向で摩擦ブレーキパッド６とその楔部７とが一緒に移動する場合、楔部７が、移動方向に対向してばね力を楔部７に加えるばねエレメント１１を緊縮する。ばね力は楔部７の移動量が増えるにつれて高まり、且つそれに伴い増大するばねエレメント１１の緊縮と共に高まる。ばねエレメント１１のばね力は力平衡がもたらされるまで高められる。摩擦ブレーキパッド６の移動は、ばねエレメント１１によって制限され、大きな自己倍力作用又はそれどころか無限に進む自己倍力作用の場合ですら、ディスクブレーキ１の制動力は任意に上昇するのではなく、ばねエレメント１１の緊縮により制限された値にまでしか上昇しない。従って本発明に係るディスクブレーキ１は自縛の危険を伴わずに高い自己倍力作用を可能にする。即ち、本発明に係るディスクブレーキ１はブレーキディスク３を、ブレーキディスク３によって摩擦ブレーキパッド６に加えられる摩擦力に基づく摩擦ブレーキパッド６の移動により、意図せずにロックすることはない。このことは作動装置１２によって加えられ、自己倍力作用により補強された、ディスクブレーキ１の制動力によるブレーキディスク３のロックとは区別できる。ディスクブレーキ１の制動力は、ばねエレメント１１にもかかわらず、作動装置１２によって提供される作動力に基づく。
【００２８】
ブレーキキャリパ２のストッパ２０は、可動な摩擦ブレーキパッド６及び摩擦ブレーキパッド６の楔部７の移動距離を、ディスクブレーキ１の解除方向において制限する。
【００２９】
磨耗調整は簡単に、支持エレメント９がディスクブレーキ１の解除時に支持エレメント９の出発状態にまで戻り移動せず、所望のエアギャップが摩擦ブレーキパッド５，６とブレーキディスク３との間に単にもたらされることにより可能である。
【図１】
2010506111.tif 000003
【国際調査報告】
2010506111.tif 000004
2010506111.tif 000005
2010506111.tif 000006
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