JP2016142334A

JP2016142334A - ディスクブレーキ装置

Info

Publication number: JP2016142334A
Application number: JP2015018587A
Authority: JP
Inventors: 昌紀奥山; Masaki Okuyama; 和範深田; Kazunori Fukada
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-08-08
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: JP6298777B2

Abstract

【課題】カムプレートによる押付力の偏りを是正して、摩擦板とブレーキプレートが均一に圧接するようにして、ブレーキ鳴き、及び、構成部品の偏摩耗を防止しようとする。【解決手段】ブレーキ軸３１上に配置される摩擦板２１とブレーキプレート２２と、一側面に複数のボール２３を係入する係入溝２４ａを設けるリング状のカムプレート２４と、カムプレート２４を回転させるブレーキ作動体２５とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置２０において、前記複数のボール２３・２３・・・はブレーキ軸３１を中心に同一円周上に配置され、ボール２３・２３・・・が配置される間隔はブレーキ作動体２５側に配置されるほど広く、反対側ほど狭く配設される。【選択図】図２

Description

本発明は、ボールカム式のディスクブレーキ装置のブレーキ鳴きを防止する技術に関する。

従来から走行車両の制動装置としてボールカム式のディスクブレーキ装置を搭載した技術が公知となっている（例えば特許文献１参照）。ボールカム式のディスクブレーキ装置は、ブレーキ軸上に係合配置される摩擦板と、ブレーキハウジングに係合配置されるブレーキプレートと、該摩擦板とブレーキプレートを圧接させて制動するカムプレートと、カムプレートとハウジングの間に配置されるボールと、カムプレートを回転させるブレーキアームからなり、前記カムプレートはリング状に形成されてその一側面には前記ボールを係入する係入溝が同一円周上で所定角度毎に複数配置され、該係入溝は回転方向に傾斜面が形成され、雨滴状（涙目状）に形成されていた。
このような構成において、ブレーキペダル等の操作手段によりブレーキアームを回動すると、カムプレートが回転されて、ボールが斜面に乗り上げカムプレートとハウジングとの間隔を広げることで摩擦板とブレーキプレートを圧接させて制動する構成としていた。

特開平７−３３２４０４号公報

前述のようなボールカム式のディスクブレーキ装置の場合、ブレーキアームはカムプレートの中心より外れた位置でカムプレートに作用して回転させるため、複数のボールによる押付力は均一にならず、ブレーキ面圧が周方向に不均一となる。これによってブレーキ鳴きが発生し、摩擦板やブレーキプレートやカムプレートに偏摩耗が生じていた。
そこで、カムプレートによる押付力の偏りを是正して、摩擦板とブレーキプレートが均一に圧接するようにして、ブレーキ鳴きを防止し、偏摩耗を防止して部品の寿命を長くしようとする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１においては、ブレーキ軸上に配置される摩擦板とブレーキプレートと、一側面に複数のボールを係入する係入溝を設けるリング状のカムプレートと、カムプレートを回転させるブレーキ作動体とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記複数のボールはブレーキ軸を中心に同一円周上に配置され、ボールが配置される間隔はブレーキ作動体側に配置されるほど広く、反対側ほど狭く配設されるものである。

請求項２においては、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記ボールを係入する係入溝は、ブレーキ作動体側に配置されるほど係入溝が深く、反対側に配置されるほど浅く形成されるものである。

請求項３においては、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記ボールの大きさは、ブレーキ作動体側に配置されるほど小さく、反対側に配置されるほど大きく形成されるものである。
請求項４においては、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記カムプレートの厚さは、ブレーキ作動体側に配置されるほど薄く、反対側に配置されるほど厚く形成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、ブレーキアームを回動させて、制動させたときに、摩擦板とブレーキプレートが均等に圧接されて、ブレーキ鳴きの発生を防止し、摩擦板とブレーキプレートの偏摩耗も防止することができ、摩擦板とブレーキプレートの寿命を長くすることができる。

本発明の実施形態に係るボールカム式ディスクブレーキ装置を備えるトラクタの全体側面図。ボールカム式ディスクブレーキ装置を収納したリアアクスルケースの正面断面図。同じく側面図。カムプレートの側面図と係入溝の断面図。ボールを不均衡に配置した実施例の図。ボールの大きさをブレーキ作動体側ほど小さくした実施形態の図。カムプレートの厚さをブレーキ作動体側ほど薄くした実施形態の図。ボールの配置値をブレーキ作動体側ほどお中心から離れる実施形態の図。固有周波数を変更する実施例のリアアクスルケースの側面図。突起に孔を開口して固有周波数を変更する実施例の一部側面図。突起を複数配置して固有周波数を変更する実施例の側面図。突起に切欠きを設けてボールと弾性体を配置して固有周波数を変更する実施例の一部側面図。ボールカム式ディスクブレーキ装置を収納したリアアクスルケースの他の実施形態を示す正面断面図。

まず、図１より作業車両の一例としてトラクタ１の全体構成について説明する。なお、Ｆ方向を前方と規定して説明する。
ボンネット２内にエンジン３が内設され、該ボンネット２の後部にステアリングハンドル４が設けられ、該ステアリングハンドル４の後方には運転席５が配設されている。

前記エンジン３の後部にはクラッチハウジングを介してミッションケース６が連設され、該ミッションケース６の両側にリアアクスルケース８・８が連設される。該リアアクスルケース８・８には車軸１３・１３を介して後輪１０・１０が支承され、前記エンジン３を支持する車体フレーム１１にはフロントアクスルケースを介して前輪９・９が支承される。

エンジン３からの動力は、ミッションケース６内の変速装置を介して後輪１０・１０に伝えられ走行可能としている。また、エンジン３からミッションケース６内のＰＴＯ変速装置を介してＰＴＯ軸に動力を伝達し、図示しない作業機を駆動可能としている。

前記リアアクスルケース８内には、図２・図３に示すように、ボールカム式の湿式ディスクブレーキ装置２０と減速装置３０と車軸１３が収納されている。
減速装置３０は、遊星歯車式としており、変速後の動力がデフ装置に入力され、デフ装置からは差動機構を介して左右のデフ出力軸３１（以下ブレーキ軸３１とする）が左右に突出される。デフ出力軸３１上およびその外周にブレーキ装置２０が配設される。該ブレーキ軸３１の先端にはサンギヤ３１ａが形成され、該サンギヤ３１ａはリアアクスルケース８内に挿入され、サンギヤ３１ａの外周がプラネタリギヤ３２・３２・３２にそれぞれ歯合される。３つのプラネタリギヤ３２・３２・３２は外周側がリアアクスルケース８の内面に固定されたリングギヤ３３の内歯と歯合される。また、前記プラネタリギヤ３２・３２・３２はキャリヤ３４に設けた軸に回転自在に支持され、該キャリヤ３４は機体外側方に延設されて、キャリヤ３４の延設部の中心部が車軸１３の一端に固定される。該車軸１３はリアアクスルケース８に回転自在に支持されて、他端に後輪１０が固定される。こうして、デフ装置に伝えられた動力が遊星歯車式の減速装置３０により減速されて車軸１３に伝えられる。但し、減速装置３０は遊星歯車式に限定するものではなく、図１３に示すように、小径ギヤ（サンギヤ）３１ａと大径ギヤ３５からなる平歯車式の減速装置３０で構成することも可能である。また、ディスクブレーキ装置２０や減速装置３０はミッションケース６やデフケース内等に配置される構成であっても構わない。

ブレーキ装置２０は、摩擦板２１とブレーキプレート２２とボール２３とカムプレート２４とブレーキ作動体２５からなる。なお、本実施形態では多板式のブレーキについて説明するが、多板式のクラッチにも適用可能である。
前記ブレーキ軸３１上に円板状の摩擦板２１・２１が配置され、摩擦板２１・２１の外周側にリング状のブレーキプレート２２・２２が配置されリアアクスルケース８に支持される。前記摩擦板２１はブレーキ軸３１上に軸心方向に摺動自在で相対回転不能にスプライン（またはセレーション）嵌合されている。ブレーキプレート２２は摩擦板２１の外周側で摩擦板２１・２１と交互に配置され、ハウジングとなるリアアクスルケース８に軸心方向に摺動自在で相対回転不能に係合されている。前記摩擦板２１またはブレーキプレート２２の一方（図２では右側）にはカムプレート２４が配置され、カムプレート２４の他面（図２では右面）には複数のボール２３・２３・・・を介して前記リングギヤ３３に対向して配置される。該リングギヤ３３の一面（図２では左面）には前記ボール２３を係入する係入溝３３ａが形成されている。但し、前記カムプレート２４は摩擦板２１とブレーキプレート２２とを圧接させるためのものであるため、対向配置される部材はリングギヤ３３に限定するものではなくリアアクスルケース８やミッションケース６等のハウジングやハウジングに固定される部材であってもよい。

前記カムプレート２４は、図４に示すように、リング状に構成されて、リアアクスルケース８内で回動可能に配置されている。カムプレート２４の一側面には所定間隔（所定角度）をあけてボール２３・２３・・・を係入する係入溝２４ａ・２４ａ・・・が同一円周上に形成されている。係入溝２４ａは、側面視略楕円状（涙目状・雨滴状）に構成され、断面視において円周方向に浅くなるように傾斜溝に形成している。また、カムプレート２４の外周の一端には、突起２４ｂが半径方向外側に突出するように形成され、ブレーキ作動体２５と当接可能に配置される。

前記ブレーキ作動体２５は、図２、図４に示すように、ブレーキアーム２６と作動軸２７からなり、作動軸２７は前記ブレーキ軸３１（車軸１３）と平行にリアアクスルケース８に回転自在に支持され、作動軸２７の一端にブレーキアーム２６の一端が固定される。作動軸２７の軸心方向中途部に半円状（または二面）に削られた当接部２７ａが形成され、該当接部２７ａに前記カムプレート２４の突起２４ｂが当接可能に配置される。前記ブレーキアーム２６の他端はワイヤーまたはロッド等を介してブレーキペダルまたはブレーキアクチュエータ等と連結される（図１）。

このような構成において、ブレーキペダルを踏むと、ブレーキアーム２６が回動されると同時に作動軸２７も回動される。この回動により当接部２７ａが突起２４ｂを押してカムプレート２４を回転させる。カムプレート２４が回転されると、ボール２３・２３・・・が係入溝２４ａの浅くなる側へ移動し、カムプレート２４は軸心方向へ移動して摩擦板２１とブレーキプレート２２を圧接する。こうして、ブレーキ軸３１を制動するようにしている。

そして、前記カムプレート２４とリアアクスルケース８との間には、組み立てを容易としカムプレート２４を回転自在とするために、所定の隙間が設けられている。この構成において、前記ボール２３・２３・・・及び係入溝２４ａ・２４ａ・・・が同じ形状で、同心円周上で均等に配置される構成であると、ブレーキ装置２０を作動させて制動した場合、カムプレート２４の一側に配置された突起２４ｂが押されて、カムプレート２４の一側（本実施形態では突起２４ｂ側、ブレーキ作動体２５側）の面圧が高く、軸心に対して反対側が低くなる傾向となって、カムプレート２４は摩擦板２１及びブレーキプレート２２を均一に圧接することができず、摩擦板２１とブレーキプレート２２との間に摩擦力が発生することによって、不安定な振動が発生してブレーキ鳴きが発生していた。更に、面圧が一定ではないため偏摩耗も発生していた。

そこで、本発明の第一実施形態では、ボール２３・２３・・・を不等配置として、制動時の面圧ができるだけ均等となるようにしている。つまり、図５に示すように、ボール２３とボール２３の間隔は、ブレーキ作動体２５側が広く、ブレーキ軸３１に対して反対側が狭くなるように配置される。言い換えれば、ボール２３とボール２３のブレーキ軸３１の中心からの角度θは、ブレーキ作動体２５側の角度をθ１とすると、隣接するボール２３との角度θ２、θ３、θ４はブレーキ作動体２５と反対側ほど小さくなるように（θ１＞θ２≧θ３≧θ４）配設している。更に言い換えれば、ボール２３の数はブレーキ作動体２５側が少なく、反対側が多く配置される構成としている。なお、本実施形態では、ボール２３の数は６個としているが、その数は限定するものではなく、３つ以上であればよい。また、ボール２３・２３・・・は上下（または左右）対称に配置しているが、非対称とすることも可能である。この場合、カムプレート２４の回転方向や隙間の大きさ等に対応させる。こうして、摩擦板２１とブレーキプレート２２が均等に圧接されるようにしている。

また、制動時の面圧を略均等にするための第二実施形態では、図４に示すように、ボール２３・２３・・・を係入する係入溝２４ａの深さを、ブレーキ作動体２５側に配置されるほど係入溝２４ａが深く、反対側に配置されるほど浅く形成している。つまり、摩擦板２１とブレーキプレート２２を圧接するときにボール２３が位置する係入溝２４ａの最浅部の深さＥは、ブレーキ作動体２５側に配設される係入溝２４ａの最浅部の深さＥ１よりも、反対側に位置する係入溝２４ａの最浅部の深さＥ２のほうが浅く（Ｅ１＞Ｅ２）構成されている。なお、図４の場合、係入溝２４ａ・２４ａ・・・は等角度で配置される。

また、制動時の面圧を略均等にするための第三実施形態では、図６に示すように、前記ボール２３の大きさは、ブレーキ作動体２５側に配置されるほど小さく、反対側に配置されるほど大きく形成される。つまり、ブレーキ作動体２５側に配置されるボール２３の直径をＲ１とすると、反対側に配置されるボール２３の直径Ｒ２・Ｒ３ほど大きく（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）構成されている。

また、制動時の面圧を略均等にするための第４実施形態では、図７に示すように、前記カムプレート２４の厚さＤは、ブレーキ作動体２５側ほど薄く、反対側に配置されるほど厚く形成されるものである。つまり、突起２４ｂ側の厚さＤ１は反対側の厚さＤ２よりも薄く（Ｄ１＜Ｄ２）構成している。なお、この実施形態の場合、ボールを用いないカム式の多板ブレーキ（クラッチ）にも適用できる。

また、制動時の面圧を略均等にするための第５実施形態では、図８に示すように、ボール２３・２３・・・を係入する係入溝２４ａの配置位置を、ブレーキ作動体２５側に配置されるほど中心側に係入溝２４ａが配置され、反対側に配置されるほど外周側に配置されるように構成する。言い換えれば、ブレーキ作動体２５側の係入溝２４ａの中心からの距離（半径）Ｌ１が、反対側に配置される係入溝２４ａの中心からの距離Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）よりも短く構成されるように構成される。

但し、制動時の面圧を略均等にするために、前記第一実施形態から第５実施形態の何れか二つまたはそれ以上を組み合わせる構成とすることも可能である。
また、制動時の面圧を略均等にするために、前記ボール２３・２３・・・の硬さやカムプレート２４の硬さをブレーキ作動体２５側ほど軟らかく、反対側ほど硬く構成することも可能である。

以上のように、ブレーキ軸３１上に配置される摩擦板２１とブレーキプレート２２と、一側面に複数のボール２３を係入する係入溝２４ａを設けるリング状のカムプレート２４と、カムプレート２４を回転させるブレーキ作動体２５とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置２０において、前記複数のボール２３・２３・・・はブレーキ軸３１を中心に同一円周上に配置され、ボール２３・２３・・・が配置される間隔はブレーキ作動体２５側に配置されるほど広く、反対側ほど狭く配設されるので、ブレーキ作動体２５を作動させて摩擦板２１とブレーキプレート２２とを圧接させたときに、偏りを減少して略均等の面圧で圧接させることができてブレーキ鳴きを防止し、摩擦板２１とブレーキプレート２２の偏摩耗を防止することができるようになった。また、ボール２３・２３・・・を係入するための係入溝は切削加工により容易に加工位置を変更して形成できる。

また、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記ボール２３・２３・・・を係入する係入溝２４ａ・２４ａ・・・は、ブレーキ作動体２５側に配置されるほど係入溝２４ａが深く、反対側に配置されるほど浅く形成されるので、摩擦板２１とブレーキプレート２２とを圧接させたときに、偏りを減少して略均等の面圧で圧接させることができてブレーキ鳴きを防止し、摩擦板２１とブレーキプレート２２の偏摩耗を防止することができる。

また、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記ボール２３の大きさは、ブレーキ作動体２５側に配置されるほど小さく、反対側に配置されるほど大きく形成されるので、摩擦板２１とブレーキプレート２２とを圧接させたときに、偏りを減少して略均等の面圧で圧接させることができてブレーキ鳴きを防止し、摩擦板２１とブレーキプレート２２の偏摩耗を防止することができる。
また、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記カムプレート２４の厚さは、ブレーキ作動体２５側に配置されるほど薄く、反対側に配置されるほど厚く形成されるので、摩擦板２１とブレーキプレート２２とを圧接させたときに、偏りを減少して略均等の面圧で圧接させることができてブレーキ鳴きを防止し、摩擦板２１とブレーキプレート２２の偏摩耗を防止することができる。

また、摩擦板２１とブレーキプレート２２との間で共振（鳴き）を防止するために、ブレーキプレート２２とリアアクスルケース（ハウジング）８との間の係止部分において、固有周波数を変更する手段を設ける構成とすることも可能である。
つまり、固有周波数を変更する手段の第一実施例として、図９に示すように、ブレーキプレート２２をリアアクスルケース８に係止させるために、ブレーキプレート２２の外周の一部に突起２２ａが形成され、リアアクスルケース８の内面には突起２２ａを係合する凹部８ａが形成されている。この突起２２ａと凹部８ａを係合させた状態で、該突起２２ａと凹部８ａとの間に弾性体４０を介装する構成としている。この弾性体４０によりブレーキ鳴きにかかわる固有周波数が変更されるのである。
また、固有周波数を変更する手段の第二実施例として、ブレーキプレート２２とリアアクスルケース８が当たる他の位置に弾性体４０を配置する構成とすることもできる。例えば、突起２２ａと１８０度位相がずれた位置に弾性体４０を配置するのである。前記弾性体４０としては、例えば、バネやゴム等が採用される。

また、前記固有周波数を変更する手段の第三実施例として、図１０に示すように、前記突起２２ａに孔２２ｂを開口する構成とすることもできる。該孔２２ｂを開口することによって、突起２２ａ部分にバネ要素が付加されることになり、固有周波数が変更されるのである。

また、前記固有周波数を変更する手段の第四実施例として、バネ要素を複数配置する構成とすることもできる。例えば、図１１に示すように、孔２２ｂを有する突起２２ａを適宜間隔をあけて数箇所設けるのである。

また、前記固有周波数を変更する手段の第五実施例として、図１２に示すように、突起２２ａの代わりに切欠２２ｃを設け、該切欠２２ｃにボール２３を嵌合し、該ボール２３と凹部８ａとの間に弾性体４０を介装する構成とすることもできる。
上記構成とすることで、摩擦板２１とブレーキプレート２２とを圧接したときに、ブレーキプレート２２の固有周波数が変更されて振動することがなくなり、ブレーキ鳴きを防止することができるのである。

２０ディスクブレーキ装置
２１摩擦板
２２ブレーキプレート
２３ボール
２４ムプレート
２４ａ係入溝
２５ブレーキ作動体
３１ブレーキ軸

Claims

ブレーキ軸上に配置される摩擦板とブレーキプレートと、一側面に複数のボールを係入する係入溝を設けるリング状のカムプレートと、カムプレートを回転させるブレーキ作動体とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記複数のボールはブレーキ軸を中心に同一円周上に配置され、ボールが配置される間隔はブレーキ作動体側に配置されるほど広く、反対側ほど狭く配設されることを特徴とするディスクブレーキ装置。
ブレーキ軸上に配置される摩擦板とブレーキプレートと、一側面に複数のボールを係入する係入溝を設けるリング状のカムプレートと、カムプレートを回転させるブレーキ作動体とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記ボールを係入する係入溝は、ブレーキ作動体側に配置されるほど係入溝が深く、反対側に配置されるほど浅く形成されることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ装置。
ブレーキ軸上に配置される摩擦板とブレーキプレートと、一側面に複数のボールを係入する係入溝を設けるリング状のカムプレートと、カムプレートを回転させるブレーキ作動体とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記ボールの大きさは、ブレーキ作動体側に配置されるほど小さく、反対側に配置されるほど大きく形成されることを特徴とするディスクブレーキ装置。
ブレーキ軸上に配置される摩擦板とブレーキプレートと、一側面に複数のボールを係入する係入溝を設けるリング状のカムプレートと、カムプレートを回転させるブレーキ作動体とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記カムプレートの厚さは、ブレーキ作動体側に配置されるほど薄く、反対側に配置されるほど厚く形成されることを特徴とするディスクブレーキ装置。