JP2005030555A - ばね式ブレーキアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ばね式ブレーキアクチュエータにおいて、圧縮コイルばねとの接触に起因するダイヤフラムの損傷を未然に防止する。
【解決手段】 ハウジング２３，２４の内部空間がダイヤフラム２８により圧力室４５とばね室４６とに区画され、ばね室４６内に圧縮コイルばね５４が装填されるばね式ブレーキアクチュエータ２０Ｂ。前記ダイヤフラム２８と圧縮コイルばね５４の軸方向端部５４ａとの間に介在するばね座部材５６の外周部に、その圧縮コイルばね５４の外周部分とダイヤフラム２８の弛み部分２８ｂとの接触を阻止するダイヤフラム保護部５６ｄが形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バス、トラック、トレーラー等の車両における流体ブレーキシステムに用いられるブレーキアクチュエータであって、流体圧力と圧縮コイルばねの弾発力とを利用してブレーキ操作を行うばね式ブレーキアクチュエータに関するものである。

一般に、バス、トラック、トレーラー等の大型車両においては、油圧や空気圧などの流体圧力を利用したブレーキシステムが用いられている。このようなブレーキシステムにおいては、運転者のブレーキペダルの踏み込みに伴って油圧や空気圧により作動する通常のブレーキ装置に加え、パーキングブレーキ操作が行われたときにブレーキを強制作動させるブレーキアクチュエータが搭載されており、かかるブレーキアクチュエータとしては、空気圧等の流体圧と圧縮コイルばねの弾発力とを利用してブレーキ作動及び解除の切換を行うばね式ブレーキアクチュエータが知られている。

例えば、下記特許文献１には、液圧の作用によりピストンを伸縮作動させて被ブレーキ部材の制動を行う液圧ブレーキに加え、空気圧の作用により同一ピストンを伸縮作動させて制動を行わせるばね式ブレーキアクチュエータ（同文献ではスプリングチャンバーアセンブリ８０Ｂ）を備えたブレーキシステムが開示されている。

この特許文献１に示されるばね式ブレーキアクチュエータの概要を図６に示す。

図示のブレーキアクチュエータ１００は、上側ハウジング１０２及び下側ハウジング１０４を備え、その内部空間が撓み変形可能なダイヤフラム１０６によって下側の圧力室１０８と上側のばね室１１０とに区画されている。

ダイヤフラム１０６は、その外周端１０６ａが上下ハウジング１０２，１０４同士の間に挟み込まれた状態で固定され、中央部が上下方向に変位可能となっており、当該中央部に上下方向に延びる操作ロッド１１２の上端部１１２ａが固定されている。

この操作ロッド１１２の中間部は、下側ハウジング１０４に固定されたシール部材１１４と接触しながら軸方向（上下方向）にスライド可能となっている。同ロッド１１２の下端部にはピストン１１６が固定され、このピストン１１６は前記下側ハウジング１０４から垂設されたシリンダ１１８内に装填されている。そして、このシリンダ１１８の下端部に形成されたフランジ１２０が図略のブレーキ装置に固定されるとともに、前記ピストン１１６の下面に形成された凹部１１６ａに図略の伝達軸の上端が係合され、この伝達軸及び図略のウェッジを介して前記ブレーキ装置の強制的なブレーキ操作（パーキングブレーキ操作）が実行されるようになっている。

一方、前記ばね室１１０内の中央位置には、互いに上下方向に離間可能なばね支持部材１２２，１２４が設けられ、その周囲に圧縮コイルばね１０３が圧縮状態で装填されている。

この圧縮コイルばね１０３は、前記上側ハウジング１０２の天壁下面と下側ばね支持部材１２２に形成された圧力板部１２２ａとの間に介在し、かつ、その径方向の動きが当該圧縮コイルばね１０３の中心を貫く両ばね支持部材１２２，１２４によって規制された状態となっている。

この圧縮コイルばね１０３には、最収縮状態での軸方向寸法を削減するためにいわゆる樽型のもの（上下端に比べて中間部が径方向に膨らんだ形状のもの）が用いられている。具体的には、図７にも示すように、小径部１０３ａ、中径部１０３ｂ、大径部１０３ｃ、中径部１０３ｄ、小径部１０３ｅが順に並んだ５巻数５のものが使用されており、小径部１０３ａが上側ハウジング１０２の天壁に、小径部１０３ｅが下側ばね支持部材１２２の圧力板部１２２ａにそれぞれ当たる向きでばね室１１０内に装填されている。

このばね式ブレーキアクチュエータ１００において、前記下側ハウジング１０４に形成されたポート１０４ａから圧力室１０８内に圧力流体（例えば高圧エア）が供給されると、その圧力及び図略のウェッジから受ける反力でダイヤフラム１０６の中央部及び操作ロッド１１２が圧縮コイルばね１０３の収縮を伴いながら上昇し（図６の状態）、これにより図略のブレーキ装置でのパーキングブレーキが解除される。逆に、前記圧力室１０８から圧力流体が逃がされると、前記圧縮コイルばね１０３の弾発力によって図８に示すようにダイヤフラム１０６の中央部が押し下げられ、この中央部に連結されている操作ロッド１１２、ピストン１１６、並びにこのピストン１１６に係合されている伝達軸及びウェッジが図略のブレーキ装置を強制的にブレーキ状態にする（すなわちパーキングブレーキをかける）。
特開２００１−２３４９５９号公報（第６頁，図３）

前記ブレーキアクチュエータ１００は、車両に搭載されるものであるため、走行中にかなりの振動が加えられる。特に、図示のようにシリンダ１１８の端部のフランジ１２０がブレーキ装置本体に固定されるだけのいわゆる片持ち支持で取付けられる場合には、ブレーキアクチュエータ１００にかなり大きな加速度が発生することになる。

一方、このブレーキアクチュエータ１００に用いられる圧縮コイルばね１０３は、図６に示すような圧縮状態で隣り合う素線同士がかなり接近し、特に、図７に示すような樽型のものでは素線同士が密集する状態となる。このような密集状態で前記のような大きな加速度が長期にわたって繰り返し発生すると、前記素線同士が擦れてその表面の防錆被膜がはがれ、これに起因して素線自体に錆が生じ、クラックついには折損にまで至るおそれがある。

このような折損が一部生じても、ブレーキを作動させるための弾発力はとりあえず確保可能であるが、例えば図７に示すように中径部１０３ｄの途中箇所Ａで折損が生じて小径部１０３ｅが脱落してしまった場合、当該中径部１０３ｄは小径部１０３ｅよりも内径が大きいためにその径差分だけ圧縮コイルばね１０３の位置がばね室１１０内で径方向にずれる（すなわち偏心する）可能性がある。

一方、図８に示すようにダイヤフラム１０６が押し下げられた状態では当該ダイヤフラム１０６の弛み部分１０６ｂが下側ばね支持部材１２２の圧力板部１２２ａの外周端と上側ハウジング１０２の内側面との隙間からばね室１１０側（図では上側）に膨出するため、この膨出した弛み部分１０６ｂと、前記折損により位置ずれした圧縮コイルばね１０３の例えば中径部１０３ｄ（図８の二点鎖線参照）とが接触することにより、前記弛み部分１０６ｂが傷つけられ、最終的に破れてしまうおそれがある。

また、前記のような圧縮コイルばね１０３の折損が生じない場合でも、ブレーキアクチュエータ全体のコンパクト化のために圧縮コイルばね１０３がハウジング内面に近接した状態でばね室１１０内に収容されている場合には、当該圧縮コイルばね１０３の位置が少しずれるだけでも当該圧縮コイルばね１０３が前記ダイヤフラム１０６の弛み部分１０６ｂと擦れてこれを傷つけるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑み、ばね式ブレーキアクチュエータにおいて、圧縮コイルばねとの接触に起因するダイヤフラムの損傷を未然に防止することを目的とする。

本発明は、前記の課題を解決するための手段であって、内部に空間を有するハウジングと、このハウジングの内部空間をばね室と圧力室とに区画し、かつ、その外周端部が前記ハウジングに固定された状態で略中央部が変位する方向に変形可能なダイヤフラムと、このダイヤフラムの変位方向と略平行な方向に伸縮する姿勢で前記ばね室内に装填される圧縮コイルばねと、前記ダイヤフラムの変位に連動してブレーキ装置をブレーキ状態とブレーキ解除状態に切換えるブレーキ操作部とを具備し、前記圧力室に圧力流体が導入されることによりその圧力で前記ダイヤフラムの略中央部が前記圧縮コイルばねの弾発力に抗して前記圧力室の容積を増大させる方向に変位するばね式ブレーキアクチュエータにおいて、前記ダイヤフラムと前記圧縮コイルばねの軸方向端部との間に介在するばね座部材を備え、かつ、このばね座部材の外周部に、前記圧縮コイルばねの外周部分と前記ダイヤフラムの弛み部分との接触を阻止するダイヤフラム保護部が形成されているものである。

この構成によれば、圧縮コイルばねとダイヤフラムとの間に介在するばね座部材にダイヤフラム保護部を形成するだけの簡素な構成で、特別な部材を用いることなく、ダイヤフラムの弛み部分が圧縮コイルばねの外周部分と接触して破損してしまう不都合を回避することができる。

具体的に、前記ばね座部材としては、前記圧縮コイルばねの弾発力によって前記ダイヤフラムの表面に押付けられるばね座本体を有し、かつ、前記ダイヤフラム保護部として、前記ばね座本体の外周部からばね室側に立ち上がるダイヤフラム保護壁を有するものが、好適である。

このばね座部材によれば、そのばね座本体からばね室側に立ち上がるダイヤフラム保護壁によって、その内側に位置する圧縮コイルばねの外周部分と前記ダイヤフラム保護壁の外側でダイヤフラムが弛む部分との接触が確実に阻まれる。

ここで、前記ダイヤフラム保護壁の高さ寸法はこのダイヤフラム保護壁の外側領域で生じるダイヤフラムの弛み部分の最大高さと略同等であることが好ましい。この構成によれば、前記ダイヤフラム保護壁の高さ寸法を小さく抑えながら圧縮コイルばねの外周部分と前記弛み部分との接触を有効に阻止することができる。

さらに、前記ダイヤフラム保護壁は前記ばね座部材の外周全域にわたって連続する外周面を有し、かつ、この外周面は前記ダイヤフラムに向かうに従って縮径する向きに傾斜している構成とすれば、当該外周面には前記圧力室から前記ダイヤフラムを介して求心方向の成分の圧力が作用するため、ばね座部材自体に調心機能をもたせることが可能になる。

前記圧縮コイルばねは、そのコイル径が一定な円筒状のものであってもよいが、前記ダイヤフラム側の端部を構成する素線のコイル径が当該素線と軸方向に隣り合う素線のコイル径よりも小さい形状を有するものであれば、そのコイル径の差分だけ最圧縮時のばね軸長をより短くすることが可能である。また、このような形状の圧縮コイルばねであると、そのダイヤフラム側の素線が折損などで離脱した場合に当該ダイヤフラム側のばね端部のコイル径が大きくなって圧縮コイルばね全体が径方向に位置ずれ（すなわち偏心）し、その分当該圧縮コイルばねの外周部分とダイヤフラムの弛み部分とが接触しやすくなるため、ばね座部材におけるダイヤフラム保護部はより有効に機能することになる。

さらに、その場合において、前記ダイヤフラム保護壁の内周面が前記ダイヤフラムに向かうに従って縮径する向きに傾斜している構成とすれば、当該内周面を前記圧縮コイルばねの外形に沿わせることができ、当該ダイヤフラム保護壁の根元側の内径は小さく抑えてコンパクト化を図りながら当該ダイヤフラム保護壁と圧縮コイルばねとの接触を回避することができる。

以上のように本発明は、ハウジングの内部空間がダイヤフラムによってばね室と圧力室とに区画されるばね式ブレーキアクチュエータにおいて、前記ダイヤフラムと前記ばね室内の圧縮コイルばねの軸方向端部との間に介在するばね座部材の外周部に、前記圧縮コイルばねの外周部分と前記ダイヤフラムの弛み部分との接触を阻止するダイヤフラム保護部が形成されているものであるので、特別な部材を用いることなく、ダイヤフラムの弛み部分が圧縮コイルばねの外周部分と接触することに起因する当該ダイヤフラムの損傷を未然に防止することができる効果がある。

本発明の好ましい実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図５に示すブレーキ装置は、上下一対の円弧状のブレーキシュー１０，１２を備え、その周囲に図略のブレーキドラムが配置されている。両ブレーキシュー１０，１２の端部同士の間には上下に伸縮ロッドをもつブレーキシリンダ１４が介在し、その各伸縮ロッドがピン１６を介して各ブレーキシュー１０，１２の端部に連結されている。

このブレーキシリンダ１４は、その伸縮によってブレーキ及びブレーキ解除の切換を行う。具体的には、同シリンダ１４が伸長することにより、ブレーキシュー１０，１２が拡径してその外周面が前記ブレーキドラムの内周面に圧接する（ブレーキがかけられる）一方、前記ブレーキシリンダ１４が収縮することにより、ブレーキシュー１０，１２が縮径してその外周面が前記ブレーキドラムの内周面から離れる（ブレーキが解除される）。

そして、このブレーキシリンダ１４を駆動する手段として、同シリンダ１４にブレーキアクチュエータ２０が連結されている。

この実施の形態に係るブレーキアクチュエータ２０は、前記ブレーキシリンダ１４に近い側から順に、シリンダ側ハウジング２２、中間ハウジング２３、及びばね収納ハウジング２４を備え、そのうちのシリンダ側ハウジング２２の端部が前記ブレーキシリンダ１４の側面に形成されたフランジ部１８に図略のボルトで締結されている。

次に、このブレーキアクチュエータ２０の具体的な構造を図１及び図２に示す。ここで、図１は当該ブレーキアクチュエータ２０が前記ブレーキシリンダ１４をブレーキ操作している状態、図２は当該ブレーキアクチュエータ２０が前記ブレーキシリンダ１４のブレーキを解除している状態をそれぞれ示している。

このブレーキアクチュエータ２０は、運転者のペダルの踏み込みに連動してブレーキ操作を行うサービスブレーキアクチュエータ２０Ａと、前記ペダルの踏み込みとは別にパーキングブレーキ操作を行うばね式のパーキングブレーキアクチュエータ２０Ｂとがタンデムで合体されたものであり、後者のパーキングブレーキアクチュエータ２０Ｂに本発明が適用されている。

なお、本発明に係るばね式ブレーキアクチュエータは必ずしもパーキングブレーキアクチュエータに限らず、サービスブレーキアクチュエータにも適用可能なものである。また、前記特許文献１に示されるようにパーキングブレーキアクチュエータとサービスブレーキアクチュエータとがそれぞれ独立して構成されたものにも適用が可能である。

前記サービスブレーキアクチュエータ２０Ａのハウジングは、前記シリンダ側ハウジング２２と中間ハウジング２３とで構築されており、そのハウジング内には第１ダイヤフラム２６が設けられている。これに対してパーキングブレーキアクチュエータ２０Ｂのハウジングは、前記中間ハウジング２３とばね収納ハウジング２４とで構築されており、そのハウジング内には第２ダイヤフラム２８が設けられている。

まず、サービスブレーキアクチュエータ２０Ａについて説明すると、前記シリンダ側ハウジング２２は、略円筒状のシリンダ部２２ａと、このシリンダ部２２ａから拡径する大気室形成部２２ｂとを一体に有し、大気室形成部２２ｂの適所にはその内部空間を大気に連通する大気連通口２２ｃが設けられている。前記シリンダ部２２ａ内には、その軸方向に沿って摺動するピストン（ブレーキ操作部）３０が装填され、このピストン３０の外端面（図１では右端面）には、前記ブレーキシリンダ１４にブレーキ操作力を伝達するための伝達軸３２の端部３２ａと係合する係合凹部３０ａが形成されている。そして、これらのピストン３０及び伝達軸３２がブレーキシリンダ１４側に向かって図１の位置まで前進することにより、当該伝達軸３２に連結されている図略のウェッジがブレーキシリンダ１４の両伸縮ロッド間に割り込んで同シリンダ１４を伸長させる（すなわちブレーキ状態にする）ように構成されている。

一方、中間ハウジング２３は、円板状の仕切り壁２３ａと、この仕切り壁２３ａから前記シリンダ側ハウジング２２側に拡径するように延びる第１圧力室形成部２３ｂと、前記仕切り壁２３ａからばね収容ハウジング２４側に拡径するように延びる第２圧力室形成部２３ｃとを一体に有し、その側面の適所には、前記第１圧力室形成部２３ｂの内側に高圧エアを供給するための第１供給ポート２３ｄと、前記第２圧力室形成部２３ｃの内側に高圧エアを供給するための第２供給ポート２３ｅとが形成されている。

この中間ハウジング２３における第２圧力室形成部２３ｂの開口端と、前記シリンダ側ハウジング２２における大気室形成部２２ｂの開口端は、互いに略同等の直径を有しており、両開口端がその間に前記第１ダイヤフラム２６の外周端部２６ａを挟んで互いに突き合わされ、連結リング３４で連結されることにより、両ハウジング２２，２３で囲まれた内部空間が前記第１ダイヤフラム２６によって大気室形成部２２ｂ側の大気室３５と第１圧力室形成部２３ｂ側の第１圧力室３６とに区画された状態となっている。

第１ダイヤフラム２６は、ゴム等の弾性材料により薄円板状に形成されたものであり、その変形を伴って、前記外周端部２６ａがハウジング２２，２３間に固定されたまま中央部がアクチュエータ軸方向（図１では左右方向）に大きく変位できるようになっている。

この第１ダイヤフラム２６の中央部の前記大気室３５側の面には、フランジ３７を挟んで操作ロッド４０が連結されており、この操作ロッド４０の端部にピン４２を介して前記ピストン３０が連結されている。また、この操作ロッド４０の外周面とシリンダ側ハウジング２２との間には、大気室３５側からシリンダ部２２ａ側への塵等の侵入を阻止するダストカバー４４が設けられている。

前記第１圧力室３６に通ずる第１供給ポート２３ｄには、図略のブレーキ弁を介して空気圧供給源が接続されている。そして、ブレーキペダルの踏み込み時に前記ブレーキ弁を通じて前記第１供給ポート２３ｄから第１圧力室３６内に高圧エアが供給される一方、当該踏み込みを緩めるに従って前記第１圧力室３６内の高圧エアが前記第１供給ポート２３ｄを通じて逃がされるようになっている。

次に、パーキングブレーキアクチュエータ２０Ｂについて説明すると、前記ばね収容ハウジング２４は、前記中間ハウジング２３の第２圧力室形成部２３ｃをその開口端側から覆うキャップ状をなし、その開口端は前記第２圧力室形成部２３ｃの開口端を外側から抱き込む形状の抱き込み部２４ａが形成されている。そして、この抱き込み部２４ａ内に前記第２圧力室形成部２３ｃの開口端と前記第２ダイヤフラム２８の外周端部２８ａとが重ねて圧入されることにより、両ハウジング２３，２４で囲まれた内部空間が前記第２ダイヤフラム２８によって第２圧力室形成部２３ｃ側の第２圧力室４５とばね収容ハウジング２４側のばね室４６とに区画された状態となっている。

第２ダイヤフラム２８も、ゴム等の弾性材料により薄円板状に形成されたものであり、その変形を伴って、前記外周端部２８ａがハウジング２３，２４間に固定されたまま中央部がアクチュエータ軸方向（図１では左右方向）に大きく変位できるようになっている。

この第２ダイヤフラム２８の中央部と前記第１ダイヤフラム２６の中央部との間には、両者間での力伝達を行う伝達ロッド５０が介在している。具体的に、この伝達ロッド５０の両端にはそれぞれフランジ４８，３８が固定されており、そのうちのフランジ４８が第２圧力室４５内の補助コイルばね６２の弾発力によって第２ダイヤフラム２８の中央部に押し当てられる一方、フランジ３８が第１ダイヤフラム２６の中央部に当接可能となっている。また、前記仕切り壁２３には、当該仕切り壁２３と前記伝達ロッド５０の外周面との隙間を防ぐシール部材５２が設けられている。

前記ばね室４６内には、圧縮コイルばね５４が装填されている。この圧縮コイルばね５４は、ダイヤフラムの変位方向と略平行な方向に伸縮する姿勢、すなわち、当該圧縮コイルばね５４の中心軸とブレーキアクチュエータ２０の中心軸とが合致する姿勢でばね室４６内に装填されている。

この実施の形態では、前記圧縮コイルばね５４として、前記図７に示した圧縮コイルばね１０３と同様のいわゆる樽型のもの、すなわち軸方向両端部５４ａ，５４ｂに比べて中間部が径方向外側に膨らんだ形状のものが用いられている。従って、当該圧縮コイルばね５４の軸方向両端部５４ａ，５４ｂを構成する素線のコイル径は当該素線と軸方向に隣り合う（すなわち１巻分内側の）素線のコイル径よりも小さくなっている。

さらに、前記ばね室４６内には、前記圧縮コイルばね５４の位置を中心位置に安定させるためのばね座部材５６，５８が設けられている。ばね座部材５６は、前記圧縮コイルばね５４の一方の軸方向端部５４ａと第２ダイヤフラム２８との間に介在し、ばね座部材５８は、前記圧縮コイルばね５４の他方の軸方向の端部５４ｂとばね収容ハウジング２４の天壁２４ｂとの間に介在している。

ばね座部材５６は、円板状のばね座本体５６ｍを有し、このばね座本体５６ｍが前記第２ダイヤフラム２８のばね室側表面に密着するように配設されている。このばね座本体５６ｍと第２ダイヤフラム２８との相対位置は、圧縮コイルばね５４の押付けによる摩擦力を利用して固定可能であるが、さらに両者を接着することによって積極的に固定するようにしてもよい。

図３（ａ）（ｂ）にも示すように、前記ばね座本体５６ｍの中央部には厚肉のばね拘束部５６ａが形成されている。このばね拘束部５６ａは、前記圧縮コイルばね５４のダイヤフラム側端部５４ａの内径よりも僅かに小さい外径を有しており、このばね拘束部５６ａの外側に前記ダイヤフラム側端部５４ａが嵌められることにより、当該ダイヤフラム側端部５４ａの径方向の動きが制限されている。また、このばね拘束部５６ａの中央にはさらに厚肉のボス部５６ｂが形成され、このボス部５６ｂの中心には、メンテナンス時等において治具を係合させるための鍵穴５６ｃが形成されている。

さらに、本発明の特徴として、前記ばね座本体５６ｍの外周部には、図４にも示すように、当該外周部からばね室４６側（図４では左側）に立ち上がるダイヤフラム保護壁５６ｄが形成されている。

このダイヤフラム保護壁５６ｄの外周面５６ｅ及び内周面５６ｆは、ともに、第２ダイヤフラム２８側（図４では右側）に向かうに従って縮径する向きに傾斜した面（略円錐面）となっている。従って、当該内周面５６ｆは、図４に示すようにダイヤフラム保護壁５６ｄとばね収容ハウジング２４の内側面との狭間で第２ダイヤフラム２８に弛み部分２８ｂが生じる位置（前記図１に示す位置と図２に示す位置との間の位置）において、当該内周面５６ｆに前記圧縮コイルばね５４が最も近接する点での当該圧縮コイルばね５４の外形線（包絡線）に対する接線５５と略同じ向きに傾斜する面となっており、このようにダイヤフラム保護壁５６ｄを圧縮コイルばね５４の外形に沿わせることによってばね座部材５６ひいてはアクチュエータ全体のコンパクト化が図られている。

また、このダイヤフラム保護壁５６ｄの高さ寸法は、第２ダイヤフラム２８の弛み部分２８ｂの最大高さ（この実施の形態では図４に示される状態での弛み部分２８ｂの高さ）と略同等に設定されている。

一方、ばね座部材５８は、円筒部５８ａと、その軸端から径方向外側に広がるフランジ部５８ｂとを有し、前記円筒部５８ａの外側に前記圧縮コイルばね５４の軸方向端部５４ｂが嵌められた状態で当該軸方向端部５４ｂと前記ばね収容ハウジング２４の天壁２４ｂとの間に前記フランジ部５８ｂが介在している。前記円筒部５８ａの内径は、前記ばね座部材５６のボス部５６ｂの外径よりも大きく、かつ、ばね拘束部５６ａの外径よりも小さくなっており、従って、図２に示すように前記円筒部５８ａの軸端５８ｃに前記ばね拘束部５６ａの前面が当たる位置まで両ばね座部材５６，５８が接近可能となっている。

なお、前記ばね収容ハウジング２４の天壁２４ｂの中央には貫通孔２４ｃが形成され、この貫通孔２４ｃを塞ぐように当該天壁２４ｂにキャップ６０が装着されている。従って、このキャップ６０を取り外すことにより、前記貫通孔２４ｃ及びばね座部材５８の内側を通じて前記ばね座部材５６を操作することが可能となっている。

前記ばね室４６内は、バイパス管路６６を介して前記大気室３５内に連通されており、当該大気室３５を通じて大気に開放されている。一方、前記第２圧力室４５に通ずる第２供給ポート２３ｅには、図略のパーキングブレーキ弁を介して空気圧供給源が接続されており、パーキングブレーキ操作がされていない時に前記パーキングブレーキ弁を通じて前記第２供給ポート２３ｅから第２圧力室４５内に高圧エアが供給される一方、パーキングブレーキ操作がされた時には前記パーキングブレーキ弁を通じて前記第２供給ポート２３ｅから第２圧力室４５内の高圧エアが逃がされるようになっている。

また、前記補助コイルばね６２は、第２圧力室４５内において前記フランジ４８と仕切り壁２３ａとの間に介在し、前記圧縮コイルばね５４の弾発力よりもかなり弱い力で第２ダイヤフラム２８の中央部にフランジ４８を第２圧力室４５側から押し当てている。

次に、このブレーキアクチュエータ２０の作用を説明する。

まず、車両停車時において運転者によりパーキングブレーキ操作された状態では、第２供給ポート２３ｅ及び図略のパーキングブレーキ弁を通じて第２圧力室４５内の高圧エアが外部に逃がされるため、圧縮コイルばね５４の弾発力によって第２ダイヤフラム２８の中央部が第２圧力室４５の容積を減少させる向きに押されて図１の位置にあり、さらにはその押圧力がフランジ４８、伝達ロッド５０、フランジ３８、第１ダイヤフラム２６の中央部、フランジ３７、操作ロッド４０、及びピストン３０にも伝達されて、これに係合する伝達軸３２がブレーキシリンダ１４（図５）に向かって前進する。この伝達軸３２の前進により図略のウェッジがブレーキシリンダ１４の両伸縮ロッド間に割り込み、当該ブレーキシリンダ１４を伸長させてブレーキを働かせる。

一方、前記パーキングブレーキがかけられた状態からパーキングブレーキ操作が解除されると、前記第２供給ポート２３ｅから第２圧力室４５内に高圧エアが封入されるため、その圧力と補助コイルばね６２の弾発力とにより、圧縮コイルばね５４の弾発力に抗して（すなわち圧縮コイルばね５４の収縮を伴いながら）第２ダイヤフラム２８の中央部がばね室４６の容積を減少させる向き（図１では左向き）に押され、図２に示すようにばね座部材５６のばね拘束部５６ａの前面がばね座部材５８の軸端５８ｃに当たる位置まで移動する。これに伴い、前記ブレーキシリンダ１４から図略のウェッジを介して反力を受けている伝達軸３２、ピストン３０、及び操作ロッド４０もばね室４５に向かって図２の位置まで移動する。このようにして伝達軸３２がブレーキシリンダ１４（図５）から後退することにより、同シリンダ１４は収縮状態となり、ブレーキを解除する。

なお、このパーキングブレーキ解除状態からサービスブレーキが操作される（この実施の形態ではブレーキペダルが踏み込まれる）と、第１供給ポート２３ｄを通じて第１圧力室３６内に高圧エアが導入されるため、その圧力によって第１ダイヤフラム２６の中央部、フランジ３７、操作ロッド４０、及びピストン３０がブレーキシリンダ１４側に押される。これにより、当該ブレーキシリンダ１４側に向かって伝達軸３２が前進するため、ブレーキシリンダ１４が再び伸長してブレーキをかける状態となる。

ところで、図１に示すパーキングブレーキ位置と図２に示すパーキングブレーキ解除位置との間での移行中、図４に示すように第２ダイヤフラム２８の中央部がその外周端部２８ａの固定位置に接近した時点で当該第２ダイヤフラム２８の弛み部分２８ｂ（詳しくはばね座部材５６のダイヤフラム保護壁５６ｄの外側面５６ｅとばね収容ハウジング２４の内側面との間でばね室４６側に弛む部分）の高さが最大となるが、その高さと略同等の寸法だけ前記ダイヤフラム保護壁５６ｄがばね座本体５６からばね室４６側に立ち上がっているので、前記弛み部分２８ｂと圧縮コイルばね５４の外周部分との接触が確実に回避され、当該接触の繰り返しによる第２ダイヤフラム２８の破損などを防ぐことができる。

特に、図示の樽型の圧縮コイルばね５４のようにダイヤフラム側端部５４ａの素線のコイル径がこれに隣接する素線のコイル径よりも小さい形状の圧縮コイルばねを用いている場合には、例えば当該ダイヤフラム側端部５４ａの近傍で折損が生じて当該端部５４ａが脱落した場合に、これに代わってばね座部材５６に当接する部分のコイル径が拡大し、その分圧縮コイルばね５４が中心から径方向にずれ易くなるが、その場合でも前記ダイヤフラム保護壁５６ｄの存在によって圧縮コイルばね５４の外周部分とダイヤフラム弛み部分２８ａとの接触を有効に阻止することができる。

また、図示のダイヤフラム保護壁５６ｄはばね座部材５６の外周全域にわたって連続する外周面５６ｅを有しており、かつ、第２ダイヤフラム２８に向かうに従って縮径する向きに傾斜しているので、その分、第２ダイヤフラム２８を介して第２圧力室４５から受ける圧力についてのばね座部材５６全体の受圧面積が拡大される。さらに、前記外周面５６ｅには求心方向の成分の圧力が作用することになるため、ばね座部材５６自体に調心機能をもたせることが可能になっている。

なお、本発明において前記ダイヤフラム保護壁５６ｄの高さ寸法は適宜設定可能である。ただし、図４に示すようにダイヤフラム保護壁５６ｄの外側領域で生じる第２ダイヤフラム２８の弛み部分２８ｂの最大高さと略同等にすれば、当該ダイヤフラム保護壁５６ｄの高さ寸法を小さく抑えながら圧縮コイルばね５４の外周部分と前記弛み部分２８ｂとの接触を有効に阻止することができる。

本発明の実施の形態にかかるブレーキアクチュエータにおいてパーキングブレーキがかけられた状態を示す断面図である。 前記ブレーキアクチュエータのパーキングブレーキ及びサービスブレーキがともに解除された状態を示す断面図である。 （ａ）は前記ブレーキアクチュエータに設けられるばね座部材の正面図、（ｂ）は断面側面図である。 前記ブレーキアクチュエータにおいて第２ダイヤフラムの弛み部分の高さが最大となる状態を示す断面図である。 前記ブレーキアクチュエータが付設されるブレーキ装置の全体斜視図である。 従来のばね式ブレーキアクチュエータの断面図である。 前記ばね式ブレーキアクチュエータに用いられる樽型の圧縮コイルばねの一例を示す斜視図である。 図６のばね式ブレーキアクチュエータにおいてダイヤフラムに弛み部分が生じている状態を示す断面図である。

符号の説明

２０ ブレーキアクチュエータ
２０Ｂ パーキングブレーキアクチュエータ（ばね式ブレーキアクチュエータ）
２２ シリンダ側ハウジング
２３ 中間ハウジング
２４ ばね収容ハウジング
２８ 第２ダイヤフラム
３０ ピストン（ブレーキ操作部）
５４ 圧縮コイルばね
５４ａ 圧縮コイルばねのダイヤフラム側端部
５６ ばね座部材
５６ｄ ダイヤフラム保護壁
５６ｅ ダイヤフラム保護壁の外側面
５６ｆ ダイヤフラム保護壁の内周面

Claims (6)

1. 内部に空間を有するハウジングと、このハウジングの内部空間をばね室と圧力室とに区画し、かつ、その外周端部が前記ハウジングに固定された状態で略中央部が変位する方向に変形可能なダイヤフラムと、このダイヤフラムの変位方向と略平行な方向に伸縮する姿勢で前記ばね室内に装填される圧縮コイルばねと、前記ダイヤフラムの変位に連動してブレーキ装置をブレーキ状態とブレーキ解除状態に切換えるブレーキ操作部とを具備し、前記圧力室に圧力流体が導入されることによりその圧力で前記ダイヤフラムの略中央部が前記圧縮コイルばねの弾発力に抗して前記圧力室の容積を増大させる方向に変位するばね式ブレーキアクチュエータにおいて、前記ダイヤフラムと前記圧縮コイルばねの軸方向端部との間に介在するばね座部材を備え、かつ、このばね座部材の外周部に、前記圧縮コイルばねの外周部分と前記ダイヤフラムの弛み部分との接触を阻止するダイヤフラム保護部が形成されていることを特徴とするばね式ブレーキアクチュエータ。
2. 請求項１記載のばね式ブレーキアクチュエータにおいて、前記ばね座部材は、前記圧縮コイルばねの弾発力によって前記ダイヤフラムの表面に押付けられるばね座本体を有し、かつ、前記ダイヤフラム保護部として、前記ばね座本体の外周部からばね室側に立ち上がるダイヤフラム保護壁を有することを特徴とするばね式ブレーキアクチュエータ。
3. 請求項２記載のばね式ブレーキアクチュエータにおいて、前記ダイヤフラム保護壁の高さ寸法がこのダイヤフラム保護壁の外側領域で生じるダイヤフラムの弛み部分の最大高さと略同等であることを特徴とするばね式ブレーキアクチュエータ。
4. 請求項２または３記載のばね式ブレーキアクチュエータにおいて、前記ダイヤフラム保護壁は前記ばね座部材の外周全域にわたって連続する外周面を有し、かつ、この外周面は前記ダイヤフラムに向かうに従って縮径する向きに傾斜していることを特徴とするばね式ブレーキアクチュエータ。
5. 請求項４記載のばね式ブレーキアクチュエータにおいて、前記圧縮コイルばねは前記ダイヤフラム側の端部を構成する素線のコイル径が当該素線と軸方向に隣り合う素線のコイル径よりも小さい形状を有し、かつ、前記ダイヤフラム保護壁の内周面が前記ダイヤフラムに向かうに従って縮径する向きに傾斜していることを特徴とするばね式ブレーキアクチュエータ。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載のばね式ブレーキアクチュエータにおいて、前記圧縮コイルばねは前記ダイヤフラム側の端部を構成する素線のコイル径が当該素線と軸方向に隣り合う素線のコイル径よりも小さい形状を有することを特徴とするばね式ブレーキアクチュエータ。

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