JP2011529555A - ディスクブレーキ用の調整装置 - Google Patents

Abstract

旋回レバーで操作される締付装置を有する空気圧で作動されるディスクブレーキ（２０）のブレーキパッド（２３）およびブレーキディスク（２１）の摩耗を調整するための調整装置（１）であって、この締付け装置が好ましくはディスクブレーキ（２０）の調整スピンドル（２５）に挿入可能であり、この場合、駆動リング（６）の軸方向片側に、スラスト軸受（５）が形成され、かつ駆動リング（６）の軸方向反対側に、フリーホイール機能を有するボールランプクラッチ（７）が形成され、このボールランプクラッチ（７）が、ボール（３４）と、スラスト軸受（５）とこのボール（３４）との間に軸方向駆動側に配置された駆動ブッシュ（３３）と、被駆動側のクラッチリング（８）と備え、被駆動側のクラッチリング（８）と円筒状コイルばね（１２）用のばねケース（１４）との間に円錐クラッチ（１７）が配置されてなる調整装置（１）は、円錐クラッチ（１７）が、被駆動側のクラッチリング（８）と、ばねケース（１４）と結合された円錐ブッシュ（１１）とを備え、被駆動側のクラッチリング（８）と円錐ブッシュ（１１）との間にクランプボール（１０）が配置されてなることを特徴とする。本発明は調整装置（１）を有するディスクブレーキ（２０）をも包含する。

Description

本発明は、ディスクブレーキ用の調整装置、特に、請求項１の上位概念に記載の空気圧で作動されるディスクブレーキに関する。

種々の仕様のディスクブレーキ用の調整装置がある。ディスクブレーキ用の調整装置は、その内容全体が本明細書に引用される特許文献１から公知である。この調整装置は、空気圧で作動されるディスクブレーキに、特にスライディングキャリパ仕様のディスクブレーキに適している。さらに、この調整装置は、空気圧で作動される固定キャリパ式ディスクブレーキまたは旋回キャリパ式ディスクブレーキにも利用可能である。

一方、空気圧で作動されるディスクブレーキは、大重量の輸送用車両の標準装備に含まれる。

このようなディスクブレーキは、必要な締付力を発生させるために空気圧が加えられるブレーキシリンダの力が、圧力レベル（現在約１０バール）およびブレーキシリンダの限定された構造サイズのため制限されるので、機械的変換を必要とする。現在公知の空気圧で作動されるディスクブレーキの場合、変換比は１０：１〜２０：１にある。ブレーキシリンダのピストン行程は５０〜７５ｍｍの間で動き、これによって、ブレーキパッドをブレーキディスクに圧着するための約４ｍｍの締付距離が得られる。

摩擦パッドの摩擦材料部分の厚さは２０ｍｍの範囲にあり、２つのパッドが組み込まれているので、ディスク摩耗を考慮しなければ、摩耗距離は約４０ｍｍである。この摩耗距離は、上記の締付距離よりも何倍も大きい。したがって、装置を用いてパッドの摩耗に応じて調整する必要がある。従来技術は、自動的に動作する摩耗調整であり、これによって、いわゆる空隙遊び、すなわち非制動状態におけるブレーキパッドとブレーキディスクとの間の間隙を、ブレーキパッドの摩耗状態および摩耗特性に左右されることなく一定に保つことができる。

商用車には、調整装置を利用するディスクブレーキが極めて多く使用されている。この調整装置は、ねじ付きプランジャの中空室に同軸に配置され、ブレーキレバーによって駆動要素（例えば、切換フィンガ、歯車）を介して偏心的に駆動される。制動過程では、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が回転運動を行なう。調整装置の連結機構（例えば、切換フォークと切換フィンガ、または歯車）を介してレバーの回転運動が調整装置に導入される前に、いわゆるアイドル行程を経なければならない。このアイドル行程は、いわゆる空隙の大きさにとって重要であるが、これは、この回転の間に調整装置が作動されず、したがって、締付距離が空隙遊びとなるからである。アイドル行程を経た後に調整装置が回動され、ねじ付きプランジャまたはねじ付き管との連結によって調整行程が導入される。

特許文献１には、図５に示されている調整装置が記載されている。この調整装置は実質的に次の機能要素から構成される。

・ 軸２
・ 軸受ディスク３
・ スラスト軸受５
・ フランジブッシュ、またはスペーサスリーブ１９
・ 切換フォーク、または駆動リング６
・ ボールランプクラッチ７
・ 円錐クラッチ１７
・ 円筒状コイルばね１２
この説明に関しては特許文献１が参照される。

独国特許出願公開第１０ ２００４ ０３７ ７７１Ａ１号明細書

この調整装置の重要な要素は、一方向クラッチである。この機能は、ボールランプクラッチ７と円錐クラッチ１７との協働から達成される。

ブレーキレバーから、駆動リング６を有する切換フォークおよび調整装置のボールランプクラッチ７に、回転運動が導入される。この際に、ボールランプクラッチ７で生じた軸方向の力は、円錐クラッチ１７で、摩擦係数、円錐角および摩擦半径に基づく摩擦モーメントを生じさせる。

円錐クラッチ１７が滑らないように、摩擦に左右されるすべてのフリーホイールシステムにおけるように、自己制動の条件が満たされなければならず、すなわち、生じる摩擦力または生じる摩擦モーメントは、伝達されるべきクラッチ力または伝達されるべき係合トルクよりも大きくなければならない。すなわち
円錐クラッチのモーメント＞ボールランプクラッチのモーメント
開発の過程で、所定の限界条件内の円錐クラッチ１７の設計が非常に問題であることが示されている。

円錐クラッチ１７内の非常に小さな摩擦係数（約０．０７）の場合にも、確実なクランプ作用が付与されるように、かなり急な円錐角α_Ｋを有する円錐クラッチ１７を製作することが必要である。この場合の問題は、軸方向の緩み挙動である。より長い運転の場合、荷重除去の際に円錐クラッチ１７がもはや緩まず、その結果、フリーホイール機能がもはや付与されないことが起きる可能性がある。

したがって、本発明の課題は、上述の欠点が除去されるかまたは相当低減され、かつさらなる利点を有する円錐クラッチを備えた調整装置を提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴を有する調整装置によって解決される。

この課題は、同様に、請求項７の特徴を有するディスクブレーキによって解決される。

それによると、本発明は、旋回レバーで操作される締付装置を有する空気圧で作動されるディスクブレーキのブレーキパッドおよびブレーキディスクの摩耗を調整するための調整装置であって、この締付け装置が好ましくはディスクブレーキの調整スピンドルに挿入可能であり、この場合、駆動リングの軸方向片側にスラスト軸受が形成され、かつ駆動リングの軸方向反対側に、フリーホイール機能を有するボールランプクラッチが形成され、このボールランプクラッチが、ボールと、スラスト軸受とそのボールとの間に軸方向駆動側に配置された駆動ブッシュと、被駆動側のクラッチリングとを備え、被駆動側のクラッチリングと円筒状コイルばね用のばねケースとの間に円錐クラッチが配置されてなる調整装置において、上記円錐クラッチが、被駆動側のクラッチリングと、ばねケースと結合された円錐ブッシュとを備え、被駆動側のクラッチリングと円錐ブッシュとの間にクランプボールが配置されてなることを特徴とする。

円錐クラッチには、クランプボールが備えられる。クランプボールにより、ボールの転がり運動のため著しい摩擦制動なしに、内側円錐ブッシュが軸方向に移動できることが達成される。軸方向に延びる縦溝にボールを軸承することによって、接線方向に、摩擦に基づくロック作用が存在することが達成される。

この構造は次の利点を提供する。

・ 非常に小さな円錐角の場合にも軸方向の完全な緩み挙動
・ 接線方向の高い摩擦作用
・ 溝内のボールの軸受によって、ボールと対向面との間に、線形接触、したがって、相対的に好適なヘルツの接触圧力が存在することが達成される。

・ 切削屑の出ない成形技術による安価な製造
・ 構造スペースを節約する構造
有利な実施の形態は、下位請求項に示されている。

一実施の形態では、円錐ブッシュが、回転不能状態の結合のためにばねケースの内周面成形部に対応する外周面成形部を備えることが意図される。これによって、簡単な組立が可能となり、この場合、同時に、形状一体的な回転結合が行われる。

代替的な実施の形態において、円錐ブッシュおよびばねケースを一体に形成することができ、これによって、部品点数および組立時間が低減される。

別の実施形態では、スラスト軸受は、駆動リングの一方の側面と、ボールと、ボールランプクラッチを貫通して軸方向に延びるフランジブッシュのフランジとによって形成されることが意図される。これによって、同様に、部品の多様性が低減され、コンパクトな構造が達成される。

さらに、ボールランプクラッチを貫通して延びるフランジブッシュの端部が、直接またはスラストワッシャを介して、円錐ブッシュ用の軸方向のストッパを形成することが意図される。これによって、簡単な組立および保持ならびにスラスト軸受およびボールランプクラッチの最小の遊びが、可能にされかつ維持される。

ディスクブレーキ、特に空気圧で作動されるディスクブレーキは、上述の調整装置を備える。

次に、添付図面を参照して、本発明の典型的な実施の形態について詳細に説明する。

円錐における摩擦作用に関する基本原理図である。 本発明による調整装置の典型的な実施の形態の断面図である。 図２による上方部分の拡大断面図である。 典型的な円錐ブッシュの斜視図である。 従来技術による調整装置の部分断面図である。 ディスクブレーキの概略図である。

図において、同一または同様の機能を有する要素には同様の参照番号が付与されている。

図６に示されている空気圧で作動されるディスクブレーキの構造および機能については、独国特許第１９７ ２９ ０２４ Ｃ１号明細書の対応する説明が引用される。図６には、次の構成要素、すなわち、ディスクブレーキ２０、ブレーキディスク２１、ブレーキキャリパ２２、ブレーキパッド２３、横断部材２４、調整スピンドル２５および２６、押圧片２７、スプロケット２８、チェーン２９、偏心体３０、および調整装置１の切換フォークと協働する駆動要素３２を備えた旋回レバー３１が示されている。調整装置１は、ここでは、調整スピンドル２５に配置されている。次に、このような調整装置１についてより詳細に説明する。この調整装置１は、電動モータで操作されるディスクブレーキにも適切であろう。

これに関し、図１、図２と図３を参照する。

図１は、円錐における摩擦作用に関する基本原理図であり、図２は、本発明による調整装置１の典型的な実施の形態の断面図である。図３は、図２の上方部分の拡大断面図を示している。

調整装置１は、上端に駆動ジャーナルを有する軸２、調整装置１をブレーキキャリパ２２に固定するための軸受ディスク３（図６参照）、軸受ディスク３と回動不能に連結され、かつ上方のフランジの下に配置された走行面を有するスラスト軸受５のボール用の当該の上方のフランジを備えるフランジブッシュ４、旋回レバー３１の駆動要素３２（図６参照）と連結される切換フォークと結合されている駆動リング６、ばねケース１４と回転不能状態に結合されている円錐ブッシュ１１と協働するクラッチリング８を有するボールランプクラッチ７、ばねケース１４内に配置され、かつ成形板１５に支持される円筒状コイルばね１２、ならびに、例えば、軸２の下端に配置され、円筒状コイルばね１２を緊締するためにかつ調整装置１の要素を軸方向に保持するために役立つナットである調整要素１６を備える。ボールランプクラッチ７は、駆動リング６の下方部分である駆動ブッシュ３３と、ボールすなわち転動体と、クラッチリング８とから構成され、この場合、クラッチリング８は、ボールを収容するための上方部分と、円錐クラッチ１７の部分を形成する下方部分とを備える。調整装置１の一般的な機能は、図５に関連して特許文献１に詳細に記載されているので、これについてここで引用する。

図５による調整装置に対する第一の相違点は、本発明による調整装置１の場合、スラスト軸受２がフランジブッシュ４のフランジと、駆動リング６の側面と、ボールとから形成されることである。ボールランプクラッチ７を貫通して延びるフランジブッシュ４の下端は、直接またはスラストワッシャ３５を介して円錐ブッシュ１１のための軸方向のストッパを形成する。円錐ブッシュ１１は、円筒状コイルばね１２によってばねケース１４を超えて上方へ押圧され、この場合、円錐クラッチ１７、ボールランプクラッチ７およびスラスト軸受５の構成要素は、軸方向に保持されかつ圧縮される。フランジブッシュ４は、そのストッパと共に、軸受の最小遊びを維持することに役立つ。

従来技術に対する重要な相違点は、円錐クラッチ１７がボール円錐クラッチとして形成されることにある。

円錐クラッチは、円周方向の高いクランプ安全性、および軸方向の完全な緩み挙動を保証する。

円周方向の高いクランプ安全性を達成するために、円錐クラッチの場合、可能な限り小さな円錐角α_Ｋが必要である。これについての説明のために図１が使用される。これによって、摩擦面に作用する可能な限り大きい法線方向の力Ｆ_Ｎｏｒｍが達成される。次の関係が適用される。すなわち、
Ｆ_Ｎｏｒｍ＝Ｆ_{Ａｘｉａｌ}／ｃｏｓα_Ｋ
ここで、Ｆ_{Ａｘｉａｌ}は軸方向の力である。

摩擦力（Ｆ_Ｒｅｉｂ）に関し次の関係が適用される。すなわち、
Ｆ_Ｒｅｉｂ＝Ｆ_Ｎｏｒｍ × μ
したがって、摩擦半径（ｒ_Ｒｅｉｂ）と関連して、高い摩擦モーメントを生じることができる。

図３に示されているように、円錐クラッチ１７には、クランプボール１０が備えられている。クランプボール１０を用いると、クランプボール１０の転がり運動のため著しい摩擦制動なしに、内側円錐ブッシュ１１が軸方向に移動できることが達成される。軸方向に縦に延びるボール溝９にクランプボール１０を軸承することによって、摩擦に基づくロック作用が接線方向に存在することが達成される。

この構造は次の利点を提供する。

・ 非常に小さな円錐角の場合にも軸方向の完全な緩み挙動が可能
・ 接線方向の高い摩擦作用
・ ボール溝９内にクランプボール１０を軸承することによって、ボール１０と対向面との間に、線形接触、したがって、相対的に好適なヘルツの接触圧力が存在することが達成される。

・ 切削屑の出ない成形技術による部品の安価な製造
図４は、ボール溝９を有する円錐ブッシュ１１の斜視図を示している。

円錐ブッシュ１１は、この例では、円錐クラッチ１７と反対側の円錐ブッシュの側面に、ばねケース１４の上端内の形状一体的な収容に役立つ半径方向の成形部を備える。したがって、簡単な組立が保証される。

本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内で修正可能である。

このように、例えば、円錐ブッシュ１１およびばねケース１４を一体に形成することができる。

１ 調整装置
２ 軸
３ 軸受ディスク
４ フランジブッシュ
５ スラスト軸受
６ 駆動リング
７ ボールランプクラッチ
８ クラッチリング
９ ボール溝
１０ クランプボール
１１ 円錐ブッシュ
１２ 円筒状コイルばね
１３ 駆動ジャーナル
１４ ばねケース
１５ 成形板
１６ 調整要素
１７ 円錐クラッチ
１８ スリーブ円錐
１９ スペーサスリーブ
２０ ディスクブレーキ
２１ ブレーキディスク
２２ ブレーキキャリパ
２３ ブレーキパッド
２４ 横断部材
２５ 第１の調整スピンドル
２６ 第２の調整スピンドル
２７ 押圧片
２８ スプロケット
２９ チェーン
３０ 偏心体
３１ 旋回レバー
３２ 駆動要素
３３ 駆動ブッシュ
３４ ボール
３５ スラストワッシャ

Claims (7)

1. 旋回レバーで操作される締付装置を有する空気圧で作動されるディスクブレーキ（２０）のブレーキパッド（２３）およびブレーキディスク（２１）の摩耗を調整するための調整装置（１）であって、
   （ａ）駆動リング（６）の軸方向片側にスラスト軸受（５）が形成され、かつ前記駆動リング（６）の軸方向反対側に、フリーホイール機能を有するボールランプクラッチ（７）が形成され、
   （ｂ）該ボールランプクラッチ（７）が、ボール（３４）と、スラスト軸受（５）と前記ボール（３４）との間に軸方向に駆動側に配置された駆動ブッシュ（３３）と、被駆動側のクラッチリング（８）とを備え、
   （ｃ）前記被駆動側のクラッチリング（８）と円筒状コイルばね（１２）用のばねケース（１４）との間に円錐クラッチ（１７）が配置されてなる調整装置（１）において、
   （ｄ）前記円錐クラッチ（１７）が前記被駆動側のクラッチリング（８）と、ばねケース（１４）と結合された円錐ブッシュ（１１）とを備え、
   （ｅ）前記被駆動側のクラッチリング（８）と前記円錐ブッシュ（１１）との間にクランプボール（１０）が配置されることを特徴とする調整装置（１）。
2. 前記円錐ブッシュ（１１）が、前記クランプボール（１０）を収容するためのほぼ軸方向に延びるボール溝（９）を備えてなることを特徴とする、請求項１に記載の調整装置（１）。
3. 前記円錐ブッシュ（１１）が、回転不能状態の結合のためにばねケース（１４）の内周面成形部に対応する外周面成形部を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の調整装置（１）。
4. 前記円錐ブッシュ（１１）および前記ばねケース（１４）が一体に形成されてなることを特徴とする、請求項１または２に記載の調整装置（１）。
5. 前記スラスト軸受（５）が、駆動リング（６）の一方の側面と、ボールと、前記ボールランプクラッチ（７）を貫通して軸方向に延びるフランジブッシュ（４）のフランジとによって形成されてなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の調整装置（１）。
6. ボールランプクラッチ（７）を通して延びるフランジブッシュ（４）の端部が、直接またはスラストワッシャ（３５）を介して、円錐ブッシュ（９）用の軸方向のストッパを形成することを特徴とする、請求項５に記載の調整装置（１）。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の調整装置（１）を有するディスクブレーキ（２０）。

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