JP2012159150A - ブレーキキャリパ - Google Patents

Abstract

【課題】パッドとロータとのクリアランスを調整可能なブレーキキャリパを提供する。
【解決手段】ブレーキキャリパ１４は、ディスクロータ１２を該ディスクロータの回転軸Ａｘと略平行な方向から挟持することで摩擦力を発生させる第１のブレーキパッド１６ａおよび第２のブレーキパッド１６ｂと、第１のブレーキパッド１６ａと接続されている第１のリンク２２と、第２のブレーキパッド１６ｂと接続されている第２のリンク２３と、第１のリンク２２と第２のリンク２３とを接続するリンク機構２４と、第１のリンク２２とリンク機構２４とが接続されている第１の接続部Ｃ１と、第２のリンク２３とリンク機構２４とが接続されている第２の接続部Ｃ２との距離を変更する変更手段２５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブレーキキャリパに関する。

従来、ブレーキキャリパのシリンダと同等の機構として、トグルリンクを用いた車両ブレーキが考案されている（特許文献１参照）。また、摩擦ライニングの取り付けられた回転可能な摩擦円板を備える自己サーボ式ディスクブレーキにおいて、圧力板の一枚がハウジング内にあるドラグ停止当接部を伴う他の圧力板にあるラグにより制止されるまで摩擦円板とともに回転し、他の圧力板が角運動を継続してサーボ作用を提供するとされている技術が考案されている（特許文献２参照）。

特表２０００−５１４５３３号公報 特開昭６１−１８９３３３号公報

ところで、通常のディスクブレーキは、ロータやパッドの摩耗に伴い、パッドとロータとのクリアランスが変化する。そのため、ディスクブレーキにおいて継続的に適切な制動を実現するためには、クリアランスの調整が必要である。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パッドとロータとのクリアランスを調整可能なブレーキキャリパを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキキャリパは、ディスクロータを該ディスクロータの回転軸と略平行な方向から挟持することで摩擦力を発生させる第１のパッドおよび第２のパッドと、前記第１のパッドと接続されている第１のリンクと、前記第２のパッドと接続されている第２のリンクと、前記第１のリンクと前記第２のリンクとを接続するリンク機構と、前記第１のリンクと前記リンク機構とが接続されている第１の接続部と、前記第２のリンクと前記リンク機構とが接続されている第２の接続部との距離を変更する変更手段と、を備える。

この態様によると、ロータやパッドの摩耗によりパッドとロータとのクリアランスが変化した場合、変更手段により第１の接続部と第２の接続部との距離を変更できる。これにより、第１の接続部に接続されている第１のリンクおよび第２の接続部に接続されている第２のリンクが相対的に移動し、第１のパッドと第２のパッドの距離を変化させることでパッドとロータとのクリアランスを調整することができる。

前記リンク機構は、第３のリンクおよび第４のリンクで構成されており、前記変更手段は、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが成す角度を変更するように構成されていてもよい。

本発明によれば、パッドとロータとのクリアランスを調整可能なブレーキキャリパを提供できる。

第１の実施の形態に係るディスクブレーキの正面図である。 図１に示すトグルリンクの入力と出力との関係を模式的に示した図である。 図２に示すトグルリンクのリンク角による入力Ｆｉおよび出力Ｆ０の関係を説明するための模式図である。 第１のリンクと水平方向との成す角と、トグルリンク出力との関係の一例を示すグラフである。 第２の実施の形態に係るディスブレーキの正面図である。 第３の実施の形態に係るディスブレーキの正面図である。 第４の実施の形態に係るディスブレーキの正面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るディスクブレーキの正面図である。図１に示すように、ディスクブレーキ１０は、回転軸Ａｘを中心とする円板状のディスクロータ１２と、車両に支持されるブレーキキャリパ１４と、を備える。ブレーキキャリパ１４は、ディスクロータ１２をディスクロータの回転軸Ａｘと略平行な方向から挟持することで摩擦力を発生させる一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂと、一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂをリンクするトグルリンク１８と、一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂがディスクロータ１２に向かって移動できるようにブレーキパッドの側部を保持する一対のスライド面２０と、を有する。

トグルリンク１８は、第１のブレーキパッド１６ａと接続されている第１のリンク２２と、第２のブレーキパッド１６ｂと接続されている第２のリンク２３と、第１のリンク２２と第２のリンクとを接続するリンク機構２４と、第１のリンク２２とリンク機構２４とが接続されている第１の接続部Ｃ１、および、第２のリンク２３とリンク機構２４とが接続されている第２の接続部Ｃ２、の距離を変更する変更手段２５と、を有する。

リンク機構２４は、第３のリンク２４ａおよび第４のリンク２４ｂで構成されている。また、変更手段２５は、第３のリンク２４ａと第４のリンク２４ｂとが成す角度を変更するように構成されている。具体的には、変更手段２５は、第３のリンク２４ａの所定の場所に支持されている保持部２５ａと、第４のリンク２４ｂの所定の場所に支持されている保持部２５ｂと、保持部２５ａおよび保持部２５ｂを連結するネジ２５ｃにより構成されている。そして、ネジ２５ｃを矢印Ｒに示す方向に回転することで、保持部２５ａ，２５ｂの間隔が変化し、第３のリンク２４ａと第４のリンク２４ｂとが成す角度が変化する。これにより、仮想リンク２６の長さを変更することができる。

次に、トグルリンク１８について詳述する。トグルリンクが有する特徴としては、例えば、（ｉ）入力はリンク系によって伝達される、（ｉｉ）入力によって部材が入力方向に移動する、（ｉｉｉ）入力が除去されても、部材は反入力方向に戻らず位置が保持される、（ｉｖ）位置が保持された後、反入力方向の外力に対して大きな抗力を持つ、などが挙げられる。

図２は、図１に示すトグルリンク１８の入力と出力との関係を模式的に示した図である。なお、説明の便宜上、第２のリンク２３およびリンク機構２４を一本の仮想リンク２６で示してある。図２に示すように、第１のリンク２２と仮想リンク２６との連結点に矢印の方向から入力Ｆｉが加わると、仮想リンク２６の第２のブレーキパッド１６ｂとの連結点には、矢印の方向へ出力Ｆ０が生じる。

図３は、図２に示すトグルリンクのリンク角による入力Ｆｉおよび出力Ｆ０の関係を説明するための模式図である。第１のリンク２２と水平方向とが成す角をαｉ、仮想リンク２６と水平方向とが成す角をα０とすると、以下の式（１）、式（２）が導かれる。
α０＝ｓｉｎ^−１（Ａ×ｓｉｎαｉ／Ｂ）・・・式（１）
Ｆ０＝（Ｆｉ×ｃｏｓα０／ｓｉｎ（αｉ＋α０））・・・式（２）

図４は、第１のリンクと水平方向との成す角と、トグルリンク出力との関係の一例を示すグラフである。図４に示すグラフの縦軸は出力Ｆ０／入力Ｆｉ、横軸は第１のリンク２２と水平方向との成す角αｉである。また、図４に示す実線Ｃはブレーキパッドおよびディスクロータが新品の状態における入出力特性を示し、点線Ｄはブレーキパッドとディスクロータの摩耗量が合わせて１０ｍｍの場合に仮想リンクを調整した状態における入出力特性を示す。なお、グラフに示す特性は、トグルリンク１８を構成する各リンクの長さ等によって異なるものであり、前述の式（１）、式（２）の関係を満たす範囲で変化しうる。

図４に示す入出力特性では、出力Ｆ０が常に入力Ｆｉを上回っていることから、外部よりサーボ機構を必要としない少ない力で大きな制動力をディスクブレーキに発生させることができる。本実施の形態では、トグルリンクがサーボ機構として機能する。また、角度αｉの増加に伴い出力／入力の値が増加しているため、出力／入力の値が５〜１５倍となる領域Ｅは、走行時や停車時の通常のフットブレーキに適しており、出力／入力の値が２０倍前後となる領域Ｆは駐車ブレーキに適している。そこで、トグルリンクの動作量を制御することで１つのディスクブレーキによりフットブレーキと駐車ブレーキとを兼用することができる。このように、本実施の形態に係るディスクブレーキ１０は、トグルリンクの特長を生かして駐車ブレーキとしても作動でき、その際は外部からの入力は必要としない。

このように、ディスクブレーキ１０は、トグルリンク１８により入力Ｆｉを増幅してブレーキパッド１６をディスクロータ１２に押し付けることができる。また、入力に対する出力の倍率が５〜１５程度の緩やかなところで使用することで、通常のブレーキとしても制御性にも優れる。また、駐車時にはクランプ力がほぼ無限大となるため、外部より力を加えることなく、駐車を維持できる。

ところで、ブレーキパッドおよびディスクロータが新品の場合、トグルリンク１８は、図４の実線Ｃで示される入出力特性を有する。しかしながら、ディスクブレーキを使用し続けると、ディスクロータ１２やブレーキパッド１６ａ，１６ｂの摩耗によりパッドとロータとのクリアランスが変化していく。その結果、トグルリンク１８の入出力特性は、摩耗量の増加に伴って実線Ｃから乖離してしまい、ブレーキフィーリングの変化が生じることになる。

そこで、図１に示す変更手段２５のネジ２５ｃを回転し、第３のリンク２４ａと第４のリンク２４ｂとの成す角を狭め、仮想リンクの長さを短くする。つまり、第１の接続部Ｃ１と第２の接続部Ｃ２との距離を摩耗量に応じて短くする。その結果、第１の接続部Ｃ１に接続されている第１のリンク２２および第２の接続部Ｃ２に接続されている第２のリンク２３が相対的に移動し、第１のブレーキパッド１６ａと第２のブレーキパッド１６ｂの距離が短くなり、ブレーキパッド１６ａ，１６ｂとディスクロータ１２とのクリアランスを適性に調整することができる。図４に示す点線Ｄは、このような調整を行うことで実現した入出力特性を示しており、実線Ｃで示す入出力特性とほぼ同じである。

次に、図１を参照して、第１の実施の形態に係るディスクブレーキの動作について詳述する。図１は、ディスクブレーキ１０が制動時の状態を示している。

図１に示すように、第１の実施の形態に係るトグルリンク１８は、ディスクロータ１２を跨ぐために仮想リンク２６を構成している。そのため、リンク機構２４は、一つの棒状の部材ではなく、３つの部材を連結して構成されている。この状態で、第１のリンク２２とリンク機構２４との第１の接続部Ｃ１に矢印の向きから入力Ｆｉを加えると、第１のリンク２２とリンク機構２４との第２の接続部Ｃ２に、出力Ｆ０が矢印の向きに発生する。そして、出力Ｆ０が第２のリンク２３を介して第２のブレーキパッド１６ｂをディスクロータ１２に押し付け、制動力が発生する。

図１に示す状態から更にトグルリンク１８の第１の接続部Ｃ１を下方（矢印方向）に向けて押圧すると、仮想リンク２６がディスクロータ１２の回転軸Ａｘとほぼ平行になり、トグルリンクの出力が最大となる。そのため、ディスクブレーキ１０は、駐車ブレーキとして機能することもできる。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係るディスブレーキの正面図である。図５に示すディスクブレーキ３０は、第１の実施の形態に係るディスクブレーキ１０の第２のリンク２３に相当する位置にパンダグラフジャッキ３２を備えている点がディスクブレーキ１０と大きく異なる。パンダグラフジャッキ３２は、第１の実施の形態に係るディスクブレーキ１０の変更手段２５として機能する。なお、第１の実施の形態に係るディスクブレーキ１０と同様の構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

第２の実施の形態に係るディスクブレーキ３０は、ディスクロータ１２と、車両に支持されるブレーキキャリパ３４と、を備える。ブレーキキャリパ３４は、一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂと、一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂをリンクするトグルリンク３６と、一対のスライド面２０と、を備える。

トグルリンク３６は、第１のブレーキパッド１６ａと接続されている第１のリンク２２と、第２のブレーキパッド１６ｂと接続されているパンダグラフジャッキ３２と、第１のリンク２２とパンダグラフジャッキ３２とを接続するリンク機構３８と、を有する。

リンク機構３８は、一つの棒状の部材ではなく、３つの部材を連結して構成されている。また、パンダグラフジャッキ３２は、リンク機構３８と接続されている第２の接続部Ｃ２と、第２のブレーキパッド１６ｂと接続されている第３の接続部Ｃ３との距離を変化させることができる。具体的には、パンダグラフジャッキ３２は、菱形に配置された４つの棒状（または板状）の部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、菱形の対角線上に配置された変更手段４０と、を有する。

部材３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、それぞれ隣接する部材と傾動可能に連結されている。変更手段４０は、部材３２ａと部材３２ｂとの連結部Ｃ４に支持されている保持部４０ａと、部材３２ｃと部材３２ｄとの連結部Ｃ５に支持されている保持部４０ｂと、保持部４０ａおよび保持部４０ｂを連結するネジ４０ｃにより構成されている。そして、ネジ４０ｃを矢印Ｒに示す方向に回転することで、保持部４０ａ，４０ｂの間隔が変化し、連結部Ｃ４と連結部Ｃ５との距離が変化する。それに伴い、パンダグラフジャッキ３２における第２の接続部Ｃ２と第３の接続部Ｃ３との距離も変化する。

そのため、ブレーキパッドやディスクロータが摩耗した場合、ブレーキキャリパ３４によれば、変更手段４０のネジ４０ｃを回転し、第２の接続部Ｃ２と第３の接続部Ｃ３との距離を摩耗量に応じて長くすることができる。その結果、第１のブレーキパッド１６ａと第２のブレーキパッド１６ｂの距離が短くなり、ブレーキパッド１６ａ，１６ｂとディスクロータ１２とのクリアランスを適性に調整することができる。

（第３の実施の形態）
図６は、第３の実施の形態に係るディスブレーキの正面図である。なお、図６では、ディスクロータ１２は省略されている。図６に示すブレーキディスク５０は、ディスクロータ（不図示）と、車両に支持されるブレーキキャリパ５２と、を備える。ブレーキキャリパ５２は、一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂと、一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂをリンクするトグルリンク５４と、を備える。

トグルリンク５４は、第１のブレーキパッド１６ａと接続されている第１のリンク２２と、第２のブレーキパッド１６ｂと接続されているリンク機構５６と、第１のリンク２２とリンク機構５６とを接続するリンク機構３８と、を有する。トグルリンク５４は、更に、リンク機構３８とリンク機構５６とが接続されている第２の接続部Ｃ２、および、第２のブレーキパッド１６ｂとリンク機構５６とが接続されている第３の接続部Ｃ３、の距離を変更する変更手段５８を有する。

リンク機構５６は、第５のリンク５６ａおよび第６のリンク５６ｂで構成されている。また、変更手段５８は、第５のリンク５６ａと第６のリンク５６ｂとが成す角度を変更するように構成されている。具体的には、変更手段５８は、第２の接続部Ｃ２に支持されている保持部５８ａと、第３の接続部Ｃ３に支持されている保持部５８ｂと、保持部５８ａおよび保持部５８ｂを連結するネジ５８ｃにより構成されている。そして、ネジ５８ｃを矢印Ｒに示す方向に回転することで、保持部５８ａ，５８ｂの間隔が変化し、第５のリンク５６ａと第６のリンク５６ｂとが成す角度が変化する。それに伴い、リンク機構５６における第２の接続部Ｃ２と第３の接続部Ｃ３との距離も変化する。

そのため、ブレーキディスクやディスクロータが摩耗した場合、ブレーキキャリパ５２によれば、変更手段５８のネジ５８ｃを回転し、第２の接続部Ｃ２と第３の接続部Ｃ３との距離を摩耗量に応じて長くすることができる。その結果、第１のブレーキパッド１６ａと第２のブレーキパッド１６ｂの距離が短くなり、ブレーキパッド１６ａ，１６ｂとディスクロータ１２とのクリアランスを適性に調整することができる。

（第４の実施の形態）
図７は、第４の実施の形態に係るディスブレーキの正面図である。なお、図７では、ディスクロータ１２は省略されている。図７に示すブレーキディスク６０は、ディスクロータ（不図示）と、車両に支持されるブレーキキャリパ６２と、を備える。ブレーキキャリパ６２は、一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂと、一対のブレーキパッド１６ａ，１６ｂをリンクするトグルリンク６４と、を備える。

トグルリンク６４は、第１のブレーキパッド１６ａと接続されている第１のリンク２２と、第２のブレーキパッド１６ｂと接続されているリンク機構６６と、第１のリンク２２とリンク機構６６とを接続するリンク機構３８と、を有する。リンク機構６６は、第５のリンク６６ａおよび第６のリンクで構成されている。

トグルリンク６４は、更に、リンク機構３８とリンク機構６６とが接続されている第２の接続部Ｃ２、および、第２のブレーキパッド１６ｂとリンク機構６６とが接続されている第３の接続部Ｃ３、の距離を変更する変更手段６８を有する。また、リンク機構６６は、第２の接続部Ｃ２と第３の接続部Ｃ３とが相対的に移動できるように第２の接続部Ｃ２および第３の接続部Ｃ３を保持するスライダー７０が連結されている。スライダー７０は、第２の接続部Ｃ２がディスクロータの回転軸方向に移動できるように形成された長穴７０ａが形成されている。

変更手段６８は、第５のリンク６６ａと第６のリンク６６ｂとが成す角度を変更するように構成されている。具体的には、変更手段６８は、第５のリンク６６ａと第６のリンク６６ｂとの連結部Ｃ５に支持されている保持部６８ａと、スライダー７０の底辺７０ｂに係合し、少なくとも上方への移動が規制されている係合部６８ｂと、保持部６８ａおよび係合部６８ｂを連結するネジ６８ｃにより構成されている。そして、ネジ６８ｃを矢印Ｒに示す方向に回転することで、保持部６８ａと係合部６８ｂとの間隔が変化し、第５のリンク６６ａと第６のリンク６６ｂとが成す角度が変化する。それに伴い、リンク機構６６における第２の接続部Ｃ２と第３の接続部Ｃ３との距離も変化する。

そのため、ブレーキディスクやディスクロータが摩耗した場合、ブレーキキャリパ６２によれば、変更手段６８のネジ６８ｃを回転し、第２の接続部Ｃ２と第３の接続部Ｃ３との距離を摩耗量に応じて長くすることができる。その結果、第１のブレーキパッド１６ａと第２のブレーキパッド１６ｂの距離が短くなり、ブレーキパッド１６ａ，１６ｂとディスクロータ１２とのクリアランスを適性に調整することができる。

上述のように、各実施の形態に係るブレーキキャリパは、ブレーキパッドやディスクロータの摩耗により拡大したクリアランスを、トグルリンクを構成するリンク同士の角度を変化させることで調整することができる。また、初期（新品）状態のブレーキキャリパの各リンクの長さや角度を、ブレーキパッドやディスクロータの摩耗に応じて調整することで、ディスクブレーキの入出力特性をほぼ一定に保つことができる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

なお、上述のディスクブレーキやブレーキキャリパは、車両だけではなく、産業用の設備において制動力が必要な用途にも適用できる。

１０ ディスクブレーキ、 １２ ディスクロータ、 １４ ブレーキキャリパ、 １６ａ 第１のブレーキパッド、 １６ｂ 第２のブレーキパッド、 １８ トグルリンク、 ２２ 第１のリンク、 ２３ 第２のリンク、 ２４ リンク機構、 ２４ａ 第３のリンク、 ２４ｂ 第４のリンク、 ２５ 変更手段、 ２５ａ，２５ｂ 保持部、 ２５ｃ ネジ、 ２６ 仮想リンク。

Claims (2)

1. ディスクロータを該ディスクロータの回転軸と略平行な方向から挟持することで摩擦力を発生させる第１のパッドおよび第２のパッドと、
   前記第１のパッドと接続されている第１のリンクと、
   前記第２のパッドと接続されている第２のリンクと、
   前記第１のリンクと前記第２のリンクとを接続するリンク機構と、
   前記第１のリンクと前記リンク機構とが接続されている第１の接続部と、前記第２のリンクと前記リンク機構とが接続されている第２の接続部との距離を変更する変更手段と、
   を備えることを特徴とするブレーキキャリパ。
2. 前記リンク機構は、第３のリンクおよび第４のリンクで構成されており、
   前記変更手段は、前記第３のリンクと前記第４のリンクとが成す角度を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパ。

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