JP2008508490A - 空気力操作式のディスクブレーキのための調節装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、空気力操作式のディスクブレーキのブレーキライニング及びブレーキディスクの摩擦面摩耗の調節のための調節装置であって、調節装置は回転レバーにより操作される締付け装置を有しており、締付け装置は有利にはディスクブレーキの回転スピンドル内に挿入されるようになっており、駆動用構成部分の両側にそれぞれ１つの転動体装置を配置してあり、１つの転動体装置はフリーホイール機能付の球体傾斜軌道式クラッチ（９）として形成されており、球体傾斜軌道式クラッチは継ぎ手ブッシュ（１０，１１）並びにスプラグ球体（１２）を有しており、被動側の継ぎ手ブッシュ（１１）は締付けばね（１５）のためのばねスリーブ（１４）に支えられており、かつ被動側の継ぎ手ブッシュ（１１）とばねスリーブ（１４）との間に継ぎ手としての円錐嵌合部（２３，２４）を形成してある。

Description

本発明は、空気力操作式のディスクブレーキのための請求項１の上位概念に記載の形式の調節装置に関する。

前記形式の調節装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０３４１６５Ａ１号明細書により公知である。本発明に基づく調節装置は、圧力空気操作式のディスクブレーキにとって、殊に前記明細書に記載してあるような浮動キャリパ式のディスクブレーキにとって適している。さらに調節装置は、圧力空気操作可能な固定キャリパ式ディスクブレーキ若しくは旋回キャリパ式ディスクブレーキにも用いられる。

この種の空気力操作式ディスクブレーキは大型の実用車に用いられ、次第に従来慣用のドラムブレーキと代替されるようになっている。

前記形式のディスクブレーキは、所定の締め付け力の形成のために機械的な力伝達装置を必要としており、空気作動式のブレーキシリンダの力は圧力レベル（現在は約１０バール）及びブレーキシリンダの限られた構成スペースに基づき制限されているからである。現在公知の空気力操作式のディスクブレーキにおいては、伝達比は１０：１と２０：１との間にあり、前記公知の調節装置では偏心支承された回転レバー若しくは旋回レバーによって得られている。ブレーキシリンダのピストン行程は５０ｍｍ乃至７５ｍｍであり、これによってブレーキライニングをブレーキディスクに圧着するための締め付け距離は、ほぼ４ｍｍである。

摩擦ライニングの摩擦材料厚さは２０ｍｍの範囲にある。２つのライニングを組み込んであるので、ディスク摩耗を考慮することなしに、ライニング摩耗の摩耗距離はほぼ４０ｍｍである、このような摩耗距離は前記締め付け距離の複数倍の大きさである。したがってブレーキを装置によってライニング摩耗に応じて調節する必要がある。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０３４１６５Ａ１号明細書では、ライニング摩耗の調節は、ワンウエイ及び過負荷クラッチを備えた自動的に作動可能な摩耗調節装置（該明細書に添付の例えば図５、参照）を用いて行われる。これによって空隙遊び、つまり非制動時のブレーキライニングとブレーキディスクとの間の間隙は、ブレーキライニングの摩耗状態及び摩耗特性に左右されることなく一定に保たれる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０３４１６５Ａ１号明細書に記載の構成では、調節装置は、ねじ付きプランジャー若しくはねじスピンドルの中空室内に同軸に配置されていて、ブレーキレバーの駆動用構成部分若しくは切換フィンガーを介して偏心的に駆動されるようになっている。

制動に際して、ブレーキシリンダのピストンロッドと連結されたブレーキレバーは回転運動を生ぜしめるようになっている。調節装置の連結機構（例えば切換フォーク若しくは切換フィンガー）を介して回転レバーによる回転運動を調節装置に導入する前に、空行程は克服されねばならない。このような行程は空隙の大きさにとって重要であり、それというのは、空行程を克服する間は調節装置は作動されず、圧力ピストンの行程は空隙遊びを成している。空行程の克服の後に、調節装置は回転運動させられ、ねじ付き管との連結によって調節過程が生ぜしめられる。

調節過程は、空隙遊びが過度に大きい場合に行われる。空隙遊びが正確な大きさを有している場合に、調節装置の切換フォークに切換フィンガーを作用させると同時に、ブレーキライニングはブレーキディスクに接触させられ、ねじ付き管の回動は、ブレーキライニングとブレーキディスクとの接触によりねじ山内に生じる高い摩擦力に基づきもはや行われなくなっている。しかしながらブレーキレバーは、力伝達経路内に存在する構成部材（ライニング、キャリパ、力伝達機構）の変形に起因してさらに回動させられ、切換フォークと切換フィンガーとの直接的な連結に基づき、調節装置にも回転運動を導入してしまうことになる。

調節装置の損傷を防止するために、調節装置は過負荷クラッチ（過負荷を防止する継ぎ手）を備えていなければならない。前述の公知技術（前記公知技術明細書の図５）の場合には、過負荷防止は、所定のトルクを上回る際に係止解除若しくはロック解除する球体傾斜軌道式クラッチによって保証されるようになっている。

さらに調節装置を構成する構成部分は、一方向性クラッチであり、前述の公知の調節装置ではロールスプラグ式フィリーホイールである。このようなフリーホイール（一方向クラッチ若しくはワンウエイクラッチ）によって、調節装置をブレーキレバーによる調節方向でのみ回動させるようになっている。

ライニング交換に際して摩耗調節装置は再び出発位置に戻り回転させられねばならない。このような戻り回転に際して摩耗調節装置はフリーホイールのロック方向と逆向きに回転させられねばならず、このことは、所定のトルクで係止解除する過負荷クラッチによって可能になっている。ロールオーバー作用によって無制限の戻り回転角が可能になっている。

前述の調節装置は必須の構成部分として１つのロールスプラグ式フィリーホイールと１つの過負荷クラッチとを備えている。ロールスプラグ式フィリーホイールは正確な機能を得るために、極めて正確に成形された対向軌道面及び正確に成形された圧入嵌合部を必要としている。

ドイツ連邦共和国特許第１９７２９０２４Ｃ１号明細書には、ワンウエイクラッチと過負荷クラッチとを、組み合わされた１つの一方向回転及び過負荷クラッチ装置に統合することが提案されている。該解決手段も製造コストのさらなる削減が要求されている。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の調節装置を改善して、該調節装置ができるだけ少ない構成部分若しくは構成部材によってかつ少ない製作作業若しくは少ない製作費で安価に製造できるようにすることである。さらに機能及び耐用年数も改善することである。

前記課題は本発明に基づき請求項１に記載の構成によって解決される。本発明の有利な実施態様を従属請求項に記載してある。

調節装置の基本原理は、フリーホイールと過負荷クラッチとを１つの構成ユニットとして組み合わせることにあり、該構成ユニットは、殊に安価でかつ故障しにくい構成要素としての１つの円錐嵌合部（円錐座部若しくは円錐係合部）によって頑丈でかつ機能が確実で経済的に形成されている。

次に本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に基づく調節装置の一部分を断面して示す図である。

図１に示してある調節装置は、ドイツ連邦共和国特許第１９７２９０２４Ｃ１号明細書に記載の調節装置と同様に、中空の回転スピンドル（図示省略）内に挿入されて、該回転スピンドルに対して軸線方向移動可能であるものの、該回転スピンドルに対して相対回動不能になっている。

調節装置は、該調節装置の全長にわたって延びていて軸として用いられた中央のスピンドル１を有している。該スピンドルは、回転スピンドル及びブレーキキャリパから外側へ突出した領域（端部区分）に駆動ジャーナル２を有しており、該駆動ジャーナルは成形部３を備えており、駆動ジャーナルは、スピンドル１がライニング交換に際して戻り回転させられ、かつ回転スピンドルがブレーキライニングの摩耗量にわたって戻されることを可能にしている。

スピンドル１の反対側の端部に星形連行部分４を配置してあり、該星形連行部分は中空の回転スピンドルの軸線方向に延びる内周面成形部内に、例えば少なくとも１つの溝若しくはキー溝内に係合するように形成されており、スピンドル１及び該スピンドルに設けられている星形連行部分４の回転に際して中空の回転スピンドルを一緒に回転させる、つまり連行するようになっており、その結果、中空の回転スピンドルはブレーキディスク軸線に対して平行に軸線方向に運動させられて、ブレーキライニング摩耗の調節のためにブレーキライニングを軸線方向でブレーキディスクに向けて移動させるようになっている。中空回転スピンドルは別の構成部材、例えばフレーム若しくはブリッジにねじ結合されている。

駆動ジャーナル２に続けてスピンドルのつば２７を設けてあり、該つばに支承ブッシュ５を支えてあり、該支承ブッシュはつば２７とは逆の側を凸面状に形成されていて、支承プレート７を自在に支持するようになっている。

支承プレートは、第１の転がり軸受装置２２の一方の支承ブッシュとして、例えば支承要素を含む転がり軸受、殊に球体若しくはボールを含む玉軸受の一方の支承ブッシュとして用いられており、該転がり軸受装置の他方の支承ブッシュはスペーサスリーブ８として形成されており、スペーサスリーブはつば２１及び該つば（フランジ）２１の直径よりも小さい直径の円筒状の付加部（延長部）１７を備えている。

スペーサスリーブ８の付加部１７は、別の転がり軸受装置９、例えばフリーホイール及び過負荷クラッチ装置を貫通しており、該転がり軸受装置は２つの継ぎ手ブッシュ１０，１１を有しており、該継ぎ手ブッシュ（継ぎ手半部若しくはクラッチ半部）は、支承要素、殊に球体１２を含む球体傾斜軌道式クラッチの継ぎ手ブッシュとして用いられており、この場合に回動ばね１３を球体傾斜軌道式クラッチ及び球体の内側とスペーサスリーブ８の円筒形の付加部１７の外側との間に同軸的に、かつ両方の継ぎ手ブッシュ１０，１１間に装着してあり、回動ばねは例えばコイルばねから成っていてよく、両方の継ぎ手ブッシュを互いに結合している。

駆動側の継ぎ手ブッシュ１０は駆動用付加部２０、例えば切換フォーク状の駆動用付加部を有しており、駆動用付加部内に例えばディスクブレーキの回転レバーの付加部を係合させてあり、これによって調節装置の駆動部を形成している。

被動側の継ぎ手ブッシュ１１は内側の円錐嵌合部（円錐座部）２３を介してばねスリーブ１４の外側円錐部２４に座着されており、ばねスリーブは締付けばね１５を受容しており、締付けばねは一方の端部で星形連行部分４に支えられ、かつ他方の端部でばねスリーブ１４の軸線方向の端部領域１６に支えられている。これによって、フリーホイール機能と過負荷クラッチ機能は小さいスペースで最適に組み合わされ、フリーホイール及び過負荷クラッチの完全な機能を申し分なく維持している。

ばねスリーブ１４は星形連行部分に向いた領域に外周成形部１８を有しており、外周成形部は、星形連行部分４の外周成形部１９と同じように形成されていて、同じく回転スピンドルの内周の溝内に係合するようになっている。

次に調節装置の機能を詳細に説明する。初期応力で締め付けられた締付けばね（押圧ばね）１５はばねスリーブ１４の端面をスペーサスリーブ８に向けて押圧している。スペーサスリーブ８の長さは、球体６と継ぎ手ブッシュ１０，１１とが調節装置の静止状態ではばね力によって負荷されないように、つまりロック解除されているように規定されている。

クラッチ内の遊びは、継ぎ手ブッシュ１０，１１を互いに係止方向若しくはロック方向に回動させる回動ばね１３によって補償されている。これによって、過負荷クラッチの作動特性に影響を及ぼす製作誤差は補償され、調節装置の遅れのない正確な作動、つまり迅速かつ正確な作動を保証している。

調節装置の静止状態では締付けばね１５のばね力は、ばねスリーブ１４の端面からスペーサスリーブ８に導入され、つまり伝達され、スペーサスリーブから第１の転がり軸受２２、有利にはアキシャル玉軸受を介して、カルダン継ぎ手若しくは自在継ぎ手式に形成された支承プレート７に導入される。ばね力は最終的に、凸面状に形成された支承ブッシュ５を介して調節装置軸、つまりスピンドルに導入され、かつ星形連行部分４を介してスピンドル１の他方の端部に導入される。

空行程を克服した後に、ディスクブレーキの回転レバーの回転運動は駆動用構成部分２０（例えば回転レバーのピンによって駆動される切換フォーク）で調節装置内に導入される。駆動用構成部分２０から回転運動は、一体成形された駆動側の継ぎ手ブッシュ１０に伝達される。継ぎ手ブッシュは回転運動を球体１２に伝達するようになっており、球体は駆動側でも被動側でも、傾斜した転動軌道（走行軌道）２５，２６内に受容されている。

両方の継ぎ手ブッシュ１０，１１を回動ばね１３によって互いに緊締してあるので、両方の継ぎ手ブッシュは軸線方向で互いに押し離されるようになっている。この場合に、被動側の継ぎ手ブッシュ１１は該継ぎ手ブッシュに成形された円錐嵌合部２３でもってばねスリーブ１４の外側円錐部２４に向けて押圧され、かつ駆動側の継ぎ手ブッシュ１０は端面でもってスペーサブッシュ８のつば２１に向けて押圧される。該円錐クラッチの摩擦モーメントは、両方の継ぎ手ブッシュの傾斜転動軌道幾何学形状に基づき自縛作用（セルフロック作用）を生ぜしめるように規定されている。これによって、回転運動は駆動用構成部分から両方の継ぎ手ブッシュ１０，１１を介して円錐嵌合部（構成要素２３，２４）に伝達され、かつばねスリーブ１４を介して、ばねスリーブに被せ嵌められたねじ付き管若しくはねじスピンドルに導入されて、調節過程を生ぜしめるようになっている。

ライニングとブレーキディスクとの接触によるねじ付き管のロックに際して、両方の継ぎ手ブッシュ１０，１１は締付けばね１５の力に抗して互いに確実に押し離され、過負荷防止機能若しくは過負荷クラッチ機能を生ぜしめる。過負荷防止機能の作動モーメントは、締付けばね力の大きさ及び傾斜転動軌道２５，２６の傾斜角の適切な設定によって正確に調整されるようになっている。過負荷防止機能の作動モーメントは所定の大きさを有している。駆動用構成部分を保護するために、有利には過負荷防止機能の作動に応じて種々の転がりモーメントを規定してある。このことは傾斜転動軌道２５，２６の種々の傾斜角によって極めて簡単かつ正確に実施される。

フリーホイール機能は、ライニング摩耗を補償するために必要であり、戻り回転に際して球体が転動軌道２４，２５の傾斜輪郭に沿って終わりまで運動させられて、円錐嵌合部と関連して継ぎ手ブッシュ１０，１１のロックを解除することによって生ぜしめられるようになっている。

回動ばね１３の緊締に基づき両方の継ぎ手ブッシュ１０，１１は、円錐嵌合部に生じる伝達力がいわば逆向きに作用する回動ばね１３の力よりも小さくなる程度に開かれる。これによって、フリーホイール機能は実質的に遊びなしに生ぜしめられるようになっており、極めて迅速かつ正確な応動が達成される。

調節装置の別の要求は、ライニング交換に際してフリーホイールの係止作用若しくはロック作用に抗して戻り回転を行うことである。このことは次に述べる方法によって達成される。

戻り回転に際して継ぎ手ブッシュ（継ぎ手半部）１０，１１は、球体１２が球体の傾斜軌道の端部に達するまで互いに押し離される。この場合に球体の傾斜転動軌道２５，２６の傾斜角は、円錐嵌合部と関連して球体傾斜軌道式クラッチの自縛作用を生ぜしめないように大きく変化させられている。これによって、フリーホイールのロック方向とは逆方向へのばねスリーブ１４、ひいてはねじ付き管の回動は、円錐嵌合部内の摩擦モーメントを克服して行われる。

本発明に基づく装置は公知技術に対して複数の利点を有している。本発明に基づく装置には極めてわずかな数の構成部分しか必要とせず、このことはコスト削減並びに簡単な組み立てにつながる。使用される個々の構成部分若しくは構成部材は、実質的に非切削加工によって経済的に製造できるように形成されている。これによって調節装置は、頑丈に形成されていて、その結果、機能を確実に生ぜしめるようになっている。

球体１２を規定された球体転動軌道２５，２６に沿って転動させるようになっていることによって、一義的な作動特性、つまり正確な作動特性を保証している。調節装置はさらに、作動特性の小さなヒステリシスを保証しており、それというのは運動させられる構成部分は玉軸受されているからである。球体１２の大きな転がり角度に基づき、過負荷クラッチ内の球体の制御不能なロールオーバーは生じなくなっている。

耐用寿命全体にわたって一定の作動特性を達成していて有利であり、摩耗は力比にほとんど影響を及ぼさないからである。さらに種々多様なパラメータ調節によって高い適合性を達成していて有利である。

本発明に基づく調節装置の一部分を断面して示す図

符号の説明

１ スピンドル、 ２ 駆動ジャーナル、 ３ 成形部、 ４ 星形連行部分、 ５ 支承ブッシュ、 ６ 球体、 ７ 支承プレート、 ８ スペーサスリーブ、 ９ フリーホイール及び過負荷クラッチ装置、 １０，１１ 継ぎ手ブッシュ、 １２ 球体、 １３ 回動ばね、 １４ ばねスリーブ、 １５ 締付けばね、 １６ 端部領域、 １７ 付加部、 １８，１９ 外周成形部、 ２０ 駆動用付加部、 ２１ つば、 ２２ 転がり軸受装置、 ２３ 円錐嵌合部、 ２４ 外側円錐部、 ２５，２６ 転動軌道、 ２７ つば

Claims (10)

1. 空気力操作式のディスクブレーキのブレーキライニング及びブレーキディスクの摩擦面摩耗の調節のための調節装置であって、調節装置は回転レバーにより操作される締付け装置を有しており、締付け装置は有利にはディスクブレーキの回転スピンドル内に挿入されるようになっており、この場合に、
   ａ）駆動用構成部分（２０）の両側にそれぞれ１つの転動体装置を配置してあり、一方の転動体装置は転がり軸受（２２）として形成されており、他方の転動体装置はフリーホイール機能付の球体傾斜軌道式クラッチ（９）として形成されており、
   ｂ）球体傾斜軌道式クラッチ（９）は、軸線方向で転動体装置間に配置された入力側若しくは駆動側の継ぎ手ブッシュ（１０）、及び出力側若しくは被動側の継ぎ手ブッシュ（１１）並びにスプラグ球体（１２）を有している形式のものにおいて、
   ｃ）被動側の継ぎ手ブッシュ（１１）は締付けばね（１５）のためのばねスリーブ（１４）に支えられており、
   ｃ）被動側の継ぎ手ブッシュ（１１）とばねスリーブ（１４）との間に継ぎ手としての円錐嵌合部（２３，２４）を形成してあることを特徴とする、空気力操作式のディスクブレーキのための調節装置。
2. 両方の継ぎ手ブッシュ（１０，１１）は回動ばね（１３）を用いて互いに緊締されている請求項１に記載の調節装置。
3. 回動ばね（１３）は継ぎ手ブッシュ（１０，１１）に対して同軸に配置されている請求項１又は２に記載の調節装置。
4. 両方の継ぎ手ブッシュ（１０，１１）は調節装置の静止状態では負荷を受けない状態でスペーサスリーブ（８）によって保持されている請求項１から３のいずれか１項に記載の調節装置。
5. スペーサスリーブ（８）の長さは、第１の転動体装置（２２）の球体（６）及び継ぎ手ブッシュ（１０，１１）が調節装置の静止状態では締付けばね（１５）のばね力によって負荷されないように規定されている請求項４に記載の調節装置。
6. 締付けばね（１５）は継ぎ手ブッシュ（１０，１１）の所定の応動力を形成するようになっている請求項５に記載の調節装置。
7. 調節装置の支承は、球面支承式に形成された支承プレート（７）を用いて行われている請求項１から６のいずれか１項に記載の調節装置。
8. 円錐嵌合部（２３，２４）の摩擦モーメントは、両方の継ぎ手ブッシュの球体傾斜軌道幾何学形状に基づき自縛作用を生ぜしめるように規定されている請求項１から７のいずれか１項に記載の調節装置。
9. ライニング摩耗を補償するために必要なフリーホイール機能は、戻り回転に際して球体が転動軌道（２５，２６）の傾斜輪郭に沿って転動軌道の終端へ運動させられて、円錐嵌合部と関連して継ぎ手ブッシュ（１０，１１）のロックを解除することによって行われるようになっている請求項１から８のいずれか１項に記載の調節装置。
10. 円錐嵌合部は、戻り回転に際して円錐嵌合部と関連して球体傾斜軌道式継ぎ手の自縛作用が生じないように、球体傾斜軌道式継ぎ手の転動軌道（２５，２６）に適合して形成されている請求項１から９のいずれか１項に記載の調節装置。

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