JP2020016304A - Disc brake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、巻上機などの一般作業機械に使用されるディスクブレーキ装置に関する。 The present invention relates to a disc brake device used for a general working machine such as a hoist.
ディスクブレーキは、制動対象となる駆動体(例えば、車輪、ベルトなど)に連結されて回転するブレーキディスクの表裏両面を摩擦材であるブレーキライニングで狭持することで制動力を発生させる。図１、図２にディスクブレーキ装置１の動作説明図を示した。図１、図２は、ディスクブレーキ装置１の要部を拡大した図であり、図１は制動状態にあるディスクブレーキ装置１を示しており、図２は制動を解除したときの状態にあるディスクブレーキ装置１を示している。なお、以下では、前後左右の各方向を含む面を水平面とするとともに、ブレーキディスク２の回転軸１００が左右方向に向かって延長しているものとする。そして図１、図２は、水平面上に載置されたディスクブレーキ装置１を前後方向から見たときの正面図を示している。
The disc brake generates a braking force by clamping both front and rear surfaces of a rotating and rotating brake disk connected to a driving body (for example, a wheel, a belt, or the like) to be braked by a brake lining that is a friction material. 1 and 2 are explanatory diagrams of the operation of the disc brake device 1. FIG. 1 and 2 are enlarged views of a main part of the disc brake device 1. FIG. 1 shows the disc brake device 1 in a braking state, and FIG. 2 shows a disc in a state in which braking is released. 1 shows a brake device 1. In the following, it is assumed that a plane including the front, rear, left, and right directions is a horizontal plane, and that the
図１、図２に示したように、ブレーキディスク２の左右両側には、上方に延長する一対のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）が互いに対面し、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）のそれぞれの延長途上のブレーキディスク２側にはブレーキシュー４を介してブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）が取り付けられている。そして、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）は、下端に前後方向の回転軸（３１Ｌ，３１Ｒ）を有し、上端側に接続されているリンク機構（図示せず）を介して互いに連動するように左右に揺動する。またリンク機構は、所定の動力源により駆動されるように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of upwardly extending brake levers (3L, 3R) face each other on both left and right sides of the
図１に示したように、ディスクブレーキ装置１は、制動時には左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）が互いに近接する方向に揺動してブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）がブレーキディスク２を狭持して閉状態となる。制動状態が解除されると、図２に示したように、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）が互いに離間する方向に揺動して、ブレーキディスク２とブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）との間に間隙が生じ、開状態となる。
As shown in FIG. 1, in the disk brake device 1, the left and right brake levers (3L, 3R) swing in directions approaching each other during braking, and the brake linings (5L, 5R) hold the
なお、以下の特許文献１には、ディスクブレーキ装置におけるリンク機構について記載されている。特許文献１に記載のディスクブレーキ装置では、スラスターとスプリングとを動力源としたリンク機構を備え、スプリングによって閉状態が維持され、開状態にする際にスラスターを作動させるように構成されている。そして、本発明の実施例に係るディスクブレーキ装置のリンク機構の基本的な構成や構造は、この特許文献１に記載のディスクブレーキ装置のものと類似している。また、特許文献１に記載のディスクブレーキ装置と実質的に同等のディスクブレーキ装置は、以下の非特許文献１にも記載されているように、製品として提供されている。そして、以下の非特許文献２や３には、本発明に関連する技術について記載されている。
Patent Document 1 below describes a link mechanism in a disc brake device. The disc brake device described in Patent Literature 1 includes a link mechanism using a thruster and a spring as power sources, and is configured to maintain a closed state by the spring and operate the thruster when the thruster is opened. The basic configuration and structure of the link mechanism of the disc brake device according to the embodiment of the present invention are similar to those of the disc brake device described in Patent Document 1. A disc brake device substantially equivalent to the disc brake device described in Patent Document 1 is provided as a product as described in Non-Patent Document 1 below. Then, Non-Patent
ディスクブレーキ装置は、制動時に確実にブレーキディスクを停止させることが要求される。そのためには、制動時に、ブレーキライニングが所定の制動力でブレーキディスクを狭持していることが必要となる。ディスクブレーキ装置に求められる制動力は、図２において、ブレーキレバー（３Ｌ、３Ｒ）に対して網掛けの矢印で示した方向に働く力Ｆ（Ｎ）、あるいはこの力Ｆに、力Ｆの作用点とブレーキレバーの回転軸までの距離Ｄを乗じたトルク（Ｎ・ｍ）である。 The disc brake device is required to reliably stop the brake disc during braking. For that purpose, at the time of braking, it is necessary for the brake lining to hold the brake disk with a predetermined braking force. The braking force required for the disc brake device is the force F (N) acting on the brake lever (3L, 3R) in the direction indicated by the shaded arrow in FIG. 2, or the action of the force F on this force F. It is a torque (N · m) obtained by multiplying the distance D between the point and the rotation axis of the brake lever.
周知のごとく、制動力は、制動時にリンク機構に作用する動力源（例えば、スプリング）からの力と、ディスクブレーキ装置におけるリンク機構を構成する各種部材やブレーキレバーの寸法、各種部材やディスクブレーキ装置における回転軸の座標などに基づいて計算することができる。そして、ディスクブレーキ装置は、ブレーキディスクに掛かる負荷に応じて適切に設計されている。したがって、ディスクブレーキ装置は、設計通りに動作すれば、目的の制動力を発生させることができる。そして、ディスクブレーキ装置は、普通、メーカー側で、設計通りの制動力が得られていることを、測定器を用いて確認した上で出荷される。 As is well known, the braking force includes the force from a power source (for example, a spring) acting on the link mechanism during braking, the dimensions of various members and brake levers constituting the link mechanism in the disk brake device, various members and the disk brake device. Can be calculated based on the coordinates of the rotation axis in. The disc brake device is appropriately designed according to the load applied to the brake disc. Therefore, if the disc brake device operates as designed, it can generate a desired braking force. The disc brake device is usually shipped after the manufacturer confirms that the braking force as designed is obtained by using a measuring device.
しかし、ディスクブレーキ装置は、継続的な使用に伴い、制動のための動力源の力が経時変化し、出荷当初の制動力が得られなくなる場合もあり得る。何らかの原因で左右のブレーキレバーの揺動運動が阻害され、閉状態にならない場合もある。そこで、ディスクブレーキ装置に、制動力を常時監視するための何らかのセンサーを設けることが考えられる。ところが、ディスクブレーキ装置のブレーキレバーに掛かる制動力は極めて高く、例えば、非特許文献１に記載のディスクブレーキ装置「ＩＢ３０−３１５」では、図２に網点の矢印で示した力Ｆが８２１００Ｎにも及ぶ。そして、このような過大な制動力を常時監視できるセンサーは極めて高価なものとなり、ディスクブレーキ装置を安価に提供することが難しくなる。また、過大な制動力をより精密に検出することも難しい。 However, in the disk brake device, the force of the power source for braking changes with time with continuous use, and the braking force at the time of shipment may not be obtained. In some cases, the swinging motion of the left and right brake levers is hindered and the closed state may not be achieved. Therefore, it is conceivable to provide the disk brake device with some kind of sensor for constantly monitoring the braking force. However, the braking force applied to the brake lever of the disc brake device is extremely high. For example, in the disc brake device “IB30-315” described in Non-Patent Document 1, the force F indicated by the dotted arrow in FIG. Extend. A sensor that can constantly monitor such an excessive braking force is extremely expensive, and it is difficult to provide a disc brake device at low cost. It is also difficult to detect an excessive braking force more precisely.
そこで、本発明は、高い精度で制動力を常時監視できる機能を備えたディスクブレーキ装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a disk brake device having a function of constantly monitoring a braking force with high accuracy.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、左右方向に回転軸を有するブレーキディスクを、左右方向からブレーキライニングで押圧することで前記ブレーキディスクの回転に制動を掛けるディスクブレーキ装置であって、
下端に前後方向に延長する回転軸を有して立設されているとともに、前記ブレーキライニングが取り付けられてなる左方および右方のブレーキレバーと、
左方と右方の前記ブレーキレバーを互いに近接および離間させるように揺動させるリンク機構と、
左右の前記ブレーキレバーが互いに離間して制動が解除された開状態となるように前記リンク機構を動作させる第１の動力源と、
前記第１の動力源が非動作状態にあるときに、左右の前記ブレーキレバーが互いに近接して制動が掛かる閉状態となるように前記リンク機構を動作させる第２の動力源と、
前記ブレーキレバーによる制動力を検出するための制動力検出センサーと、
前記制動力検出センサーの出力信号に基づいて制動力に関する情報を出力する制動力監視装置と、
を備え、
前記リンク機構は、左右の前記ブレーキレバーの上方に左右方向に架け渡されたレバー機構と連結装置とにより構成され、
前記レバー機構は、左右一方の端部に前後方向に延長する回転軸を有して左右一方のブレーキレバーの上端側に軸支されているとともに左右他方のブレーキレバーの上端側に向かって架け渡されてなり、
前記連結装置は、棒状で、左右他方の端部に前後方向に延長する回転軸を有して前記左右他方のブレーキレバーの上端側に軸支されているとともに、左右一方の端部に至る途上に前後に延長する回転軸を有して前記レバー機構の左右一方の端部に軸支されてなり、
前記第１の動力源は、前記レバー機構における左右他方の端部を上昇させることで、前記開状態とし、
前記第２の動力源は、前記レバー機構の所定位置に取り付けられて、前記閉状態を維持するように前記レバー機構を下方に付勢し、
前記制動力検出センサーは、棒状の前記連結装置の表面に接着されて、当該連結装置における長さ方向の応力を検出し、
前記制動力監視装置は、前記制動力に関する情報を出力する出力部を備え、前記制動力検出センサーからの信号に基づいて前記出力部に前記情報を出力する、
ことを特徴とするディスクブレーキ装置としている。
One embodiment of the present invention for achieving the above object is a disc brake device that applies a brake to the rotation of the brake disc by pressing a brake disc having a rotation axis in the left-right direction with a brake lining from the left-right direction. ,
Left and right brake levers having a rotating shaft extending in the front-rear direction at the lower end and having the brake lining attached thereto,
A link mechanism for swinging the left and right brake levers toward and away from each other,
A first power source that operates the link mechanism so that the left and right brake levers are separated from each other and are in an open state in which braking is released;
A second power source that operates the link mechanism such that when the first power source is in a non-operating state, the left and right brake levers are close to each other and are in a closed state in which braking is applied;
A braking force detection sensor for detecting a braking force by the brake lever,
A braking force monitoring device that outputs information about a braking force based on an output signal of the braking force detection sensor,
With
The link mechanism is configured by a lever mechanism and a coupling device that are bridged in the left-right direction above the left and right brake levers,
The lever mechanism has a rotation shaft extending in the front-rear direction at one of the left and right ends, is supported by the upper end of one of the left and right brake levers, and is bridged toward the upper end of the other left and right brake lever. Have been
The connecting device has a rod shape, and has a rotating shaft extending in the front-rear direction at the other left and right end, and is pivotally supported on the upper end side of the other left and right brake lever, and is in the middle of reaching one of the right and left ends. It has a rotating shaft extending back and forth, and is pivotally supported at one of the left and right ends of the lever mechanism,
The first power source is set to the open state by raising the other left and right ends of the lever mechanism;
The second power source is attached to a predetermined position of the lever mechanism, and biases the lever mechanism downward so as to maintain the closed state,
The braking force detection sensor is bonded to the surface of the rod-shaped connecting device, and detects a longitudinal stress in the connecting device,
The braking force monitoring device includes an output unit that outputs information about the braking force, and outputs the information to the output unit based on a signal from the braking force detection sensor.
The disc brake device is characterized in that:
前記連結装置は、棒状の軸方向に回転軸を有するスピンドルと、前後方向に回転軸を有して前記左右他方のブレーキレバーの上端側に軸支されてなる鞘状部材とを備え、
前記スピンドルには、左右他方側の端部に雄ねじが形成され、
前記鞘状部材には、前記左右他方側の内方に前記スピンドルの雌ねじに対応する雌ねじが形成され、前記制動力検出センサーは、前記鞘状部材の表面に接着されているディスクブレーキ装置とすることもできる。
The coupling device includes a rod-shaped spindle having a rotation axis in the axial direction, and a sheath-shaped member having a rotation axis in the front-rear direction and being pivotally supported on the upper end sides of the other left and right brake levers,
On the spindle, male threads are formed at the left and right ends,
An internal thread corresponding to the internal thread of the spindle is formed on the inside of the other side of the sheath member, and the braking force detection sensor is a disc brake device adhered to the surface of the sheath member. You can also.
本発明によれば、高い精度で制動力を常時監視できる機能を備えたディスクブレーキ装置が提供される。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the disc brake apparatus provided with the function which can always monitor a braking force with high precision is provided. Other effects will be clarified in the following description.
本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面においても、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings used in the following description, the same or similar parts may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. Unnecessary reference numerals may be omitted in the description depending on the drawings.
＝＝＝実施例＝＝＝
本発明の実施例に係るディスクブレーキ装置は、ブレーキレバーに掛かる制動力を直接検出することなく、ブブレーキレバーの制動力を精度良く常時監視できる制動力検出機能を備えている。図３、図４は、本発明の実施例に係るディスクブレーキ装置１０１の機械的な構成を示す図であり、それぞれ、ディスクブレーキ装置１０１を異なる方向から見たときの斜視図である。なお、以下に示す各図では、図１、図２と同様に、上下、左右、前後の各方向を規定している。
=== Example ===
The disk brake device according to the embodiment of the present invention has a braking force detection function capable of constantly monitoring the braking force of the brake lever with high accuracy without directly detecting the braking force applied to the brake lever. FIGS. 3 and 4 are views showing the mechanical configuration of the
図３、図４に示したように、ディスクブレーキ装置１０１は、ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）を含む各種装置や機構が、ベースプレート６上の適所に固定された各種ブラケットを介して取り付けられている。そして、二つのブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）は、前後に対面する同形の二つのプレート状の部材からなり、二つのプレート状部材が前後方向に延長するボルト３２を介して連結されている。そしてそれぞれのブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の下端が、共通のブラケット６１に設けられた個別の回転軸（３１Ｌ，３１Ｒ）を介して取り付けられている。そして、ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の上端側には左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）を互いに近接、離間させるように揺動させるリンク機構１０が配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
図示したディスクブレーキ装置１０１におけるリンク機構１０は、上下左右方向に面を有するプレート状の４本のレバー部材（１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）と、左右方向に斜めに延長する棒状の連結装置２０とから構成されている。４本のプレート状のレバー部材（１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）は、前後方向に貫通するボルト１３によって互いに固定されて一体的に動作する。また４本のレバー部材（１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）には、前後方向で対面しつつ左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の上方に掛け渡されている二つ一組のレバー部材（１１ａ、１１ｂ）で構成されるベントレバー１１と、前後方向で対面しつつベントレバー１１よりも左右方向の長さが短い二つ一組のレバー部材（１２ａ，１２ｂ）で構成されるショートレバー１２とが含まれている。
The illustrated
ここで、図中にも示したように、ショートレバー１２が右方のブレーキレバー３Ｒに取り付けられていることとして、左右の各方向を規定するとともに、ベントレバー１１の前方にショートレバー１２が配置されていることとして、前後の各方向を規定すると、ショートレバー１２は、ベントレバー１１に対して下方に突出する形状を有している。したがって、４本のレバー部材（１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）は、一体的な構成として見ると、右端が下方に屈曲するＬ字型となるように形成されている。そして、ショートレバー１２を構成するレバー部材（以下、ショートレバー部材（１２ａ，１２ｂ）とも言う）は、前後に対面して右方のブレーキレバー３Ｒを構成する二つのプレート状の部材間に配置され、さらに、ベントレバー１１よりも下方にある領域にて、当該右方のブレーキレバー３Ｒの上端側の回転軸３３に回動可能に軸支されている。
Here, as shown in the figure, the
また二つのショートレバー部材（１２ａ，１２ｂ）の間から、ベントレバー１１およびショートレバー１２とともにリンク機構を構成する棒状の連結装置２０が左斜め上方に向かって延長している。連結装置２０の左右両端には、矩形箱状の部材の前端面および後端面のそれぞれに、前後方向の回転軸を有するクロスピース（２１，２２）が取り付けられている。図中に示したクロスピース（２１，２２）は、矩形箱状の部材の前後両端に回転軸（２３，２４）となる円筒状の軸が突出するように一体的に形成された形状を有している。図３に示したように、左端側のクロスピース２１は、左方のブレーキレバー３Ｌを構成する二つのプレート状の部材間に配置され、回転軸２３が、左方のブレーキレバー３Ｌの上端側に形成された軸孔に回動自在に挿入されている。また、図４に示したように、右端側のクロスピース２２の回転軸２４は、二つのショートレバー部材（１２ａ，１２ｂ）のそれぞれに形成された軸孔に回動自在に挿入されている。
Further, a bar-shaped connecting
なお、右端側のクロスピース２２の回転軸２４の位置は、右方のブレーキレバー３Ｒにおいてショートレバー１２を軸支する回転軸３３よりも下方にある。また左方のブレーキレバー３Ｌにおいて連結装置２０の左端のクロスピース２１の回転軸２３と、右方のブレーキレバー３Ｒにおいてショートレバー１２を軸支する回転軸３３とは、上下方向の位置が同じである。そして左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）は、上記構成を備えたリンク機構１０に連動することで互いに近接あるいは離間するように揺動する。概略的には、ベントレバー１１の左端側が所定の動力源によって昇降することで、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）が互いに離間および近接するように揺動する。図示したディスクブレーキ装置１０１では、リンク機構１０を動作させてブレーキディスク２の制動状態を解除するための動力源として、ベントレバー１１の左端側を上昇させるスラスター４０と、スラスター４０の非動作時に閉状態を維持するためのスプリング機構５０とを備えている。
The position of the
スラスター４０は電動アクチュエーターなどによって構成され、スラスター４０を動作させると、上下方向に延長するロッド４１が上方に繰り出されるように構成されている。なお、スラスター４０は、下端に前後方向に延長する回転軸４２を有し、図４に示したように、ベースプレート６上の左後方に設けられたブラケット６２に回動自在に取り付けられている。そして、リンク機構１０の動作に伴う若干の左右方向への揺動が許容されている。
The
ロッド４１の上端には、前後方向に回転軸を有するヘッド４３が形成され、そのヘッド４３が、ベントレバー１１を構成する二つのレバー部材（以下、ベントレバー部材（１１ａ，１１ｂ）とも言う）の間に配置されている。そして、当該ヘッド４３の回転軸４４は、ベントレバー１１の左端側に軸支されている。なお、ヘッド４３をベントレバー１１に対して回動自在に軸支するための構成としては、上述したクロスピースなどを用いるなど、適宜な回転機構を採用することができる。
At the upper end of the
スプリング機構５０は、上下方向を筒軸とした中空角筒状のケース（以下、スプリングケース５１とも言う）内に、上下方向に螺旋軸を有するスプリングと、ロッド５２とが収納されている。また、ロッド５２の上端は、スプリングケース５１から突出し、クロスピース５３に接続されている。クロスピース５３は、前後方向に回転軸５４を有して二つのベントレバー部材（１１ａ，１１ｂ）間に配置された状態で、ベントレバー１１に軸支されている。そして、スプリングケース５１内に収納されているスプリングは、ロッド５２およびクロスピース５３を介してベントレバー１１を常時下方に付勢している。なお、スプリングケース５１は、図４に示したように、下端に前後方向の回転軸５４を有し、当該回転軸５４が、ベースプレート６上の後方、左右中央近傍に設けられたブラケット６３に軸支されている。それによって、スプリング機構５０は、スラスター４０と同様に、リンク機構１０への作用に伴って若干左右方向に揺動する。
In the
次に、リンク機構１０を介したブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の動作について説明する。図５にディスクブレーキ装置１０１を前方から見たときの正面図を示した。ディスクブレーキ装置１０１は、ベントレバー１１の左端側を上方および下方に移動させることで、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）が互いに離間および近接するように揺動するように構成されている。具体的には、図３において黒塗りの矢印で示したように、スラスター４０を動作させると、ベントレバー１１の左端がスプリング機構５０による下方への付勢力に抗し上昇する（ｓ１）。ベントレバー１１の左端が上昇すると、右方のブレーキレバー３Ｒに軸支されているショートレバー１２の回転軸３３を支点として、ベントレバー１１とショートレバー１２が一体的に時計回りに回動する（ｓ２）。
Next, the operation of the brake lever (3L, 3R) via the
また、連結装置２０の右端がショートレバー１２の回転軸３３よりも下方の位置にて軸支されているため、連結装置は、ベントレバー１１とショートレバー１２の回動に伴って左方に押し出される（ｓ３）。連結装置２０の左端は、左方のブレーキレバー３Ｌの上端に軸支されているため、左方のブレーキレバー３Ｌの上端が左方に付勢される（ｓ４）。その結果、右方のブレーキレバー３Ｒも反力を受けて右方に揺動する。すなわち、ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）が相互に離間する方向に揺動し（ｓ５）、ディスクブレーキ装置１０１は、制動状態が解除された開状態となる。
In addition, since the right end of the connecting
一方、スラスター４０の電源を切るなどして当該スラスターを非動作状態にすると、図中白塗りの矢印で示したように、スプリング機構５０のロッドの上端に接続されているベントレバー１１が下方に付勢され（ｓ１１）、スラスター４０のロッド４１が下降し（ｓ１２）、ショートレバー１２の回転軸３３を支点としてベントレバー１１とショートレバー１２が一体的に反時計回りに回動する（ｓ１３）。そして、これらのレバー（１１，１２）の回動に伴って連結装置２０の右端が右方に押し出され（ｓ１４）、連結装置２０の左端を軸支する左方のブレーキレバー３Ｌの上端が右方に付勢される（ｓ１５）。その結果、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）が相互に近接する方向に揺動し（ｓ１６）ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）にブレーキシュー４を介して取り付けられているブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）によって、ブレーキディスク２が狭持され、ディスクブレーキ装置１０１が閉状態となる。
On the other hand, when the
このように、実施例に係るディスクブレーキ装置１０１では、スラスター４０とスプリング機構５０とがベントレバー１１とショートレバー１２とからなるレバー機構を揺動させ、その揺動運動を、連結装置２０を介してブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の揺動運動に変換させている。連結装置２０は、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の上端側に架け渡され、制動時には全長が伸張する方向に応力が掛かる。すなわち、ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）に作用する制動力が、連結装置２０を伸張させる応力を発生させる。したがって、連結装置２０に掛かる応力は、制動力を反映したものとなる。例えば、実施例に係るディスクブレーキ装置１０１が、上記非特許文献１に記載の「ＩＢ３０−３１５型」である場合、制動時に、ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）がブレーキシュー４を介してブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）をブレーキディスク２に押し当てる力Ｆ１は、上述したように８２１００Ｎであるが、連結装置２０を伸長させる応力Ｆ２は、計算上２１２９０Ｎとなる。そして、実測の結果、上記力Ｆ１とＦ２とは明確な比例関係にあることが確認できた。そこで、本実施例のディスクブレーキ装置１０１では、連結装置２０に制動力検出センサーが設置されている。以下に、本実施例のディスクブレーキ装置１０１における連結装置２０の構造、制動力検出センサーの構成、および連結装置の構造に基づく制動力検出センサーの設置方法などについて説明する。
As described above, in the
＝＝＝連結装置＝＝＝
上記リンク機構１０を備えたディスクブレーキ装置１では、ブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）が摩耗していくのにしたがって閉状態における左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の距離が徐々に短くなっていき、制動時に、図５に示した左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の狭角αが徐々に小さくなっていく。すなわち、制動時におけるベントレバー１１の左端が徐々に下方に下がっていく。そして、摩耗が進んで、スラスター４０のロッド４１が下死点まで下降してしまうと、それ以降は、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の挟角αを小さくすることができない。そのため、ブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）によって回転するブレーキディスク２を狭持した際の摩擦力が低下し、ブレーキディスク２を確実に制動できなくなる可能性がある。そこで、実施例に係るディスクブレーキ装置１では、連結装置２０の全長が調整できるようになっている。
=== Connecting device ===
In the disc brake device 1 provided with the
図６に連結装置２０の概略構造を示した。図６は、棒状の連結装置２０を、軸１２６に対して直交する方向から見たときの図であり、図５におけるａ−ａ矢視方向に相当する。また、図示した連結装置２０の一部については、構造が容易に理解できるように、軸１２６を含む面で切断したときの断面で示した。なお、断面は、図５におけるｂ−ｂ矢視断面に相当し、断面をハッチングで示した。ここで、左方から右方に向かって斜め下方に延長する連結装置２０および、連結装置２０を構成する各部材について、右方の端部を基端、左方の端部を先端とすると、連結装置２０は、先端側の周囲側面に雄ねじ１２１が形成されたスピンドル１２０を備え、スピンドル１２０の先端側の雄ねじ１２１が、当該スピンドル１２０の先端側に配置された鞘状部材（以下、スレッドスリーブ１２２とも言う）の内面に形成された雌ねじ１２３に螺合されている。それによってスピンドル１２０の先端側がスレッドスリーブ１２２の基端側に挿入されている。
FIG. 6 shows a schematic structure of the connecting
スレッドスリーブ１２２には、前後方向に突出するクロスピース２１が取り付けられ、連結装置２０の先端側は、当該クロスピース２１を介して左方のブレーキレバー３Ｌの上端に軸支されている。なおこの例では、スレッドスリーブ１２２の基端側には、中空円筒状の鞘状部材（以下、プロテクトスリーブ１２４とも言う）が接続され、スピンドル１２０の長さ方向の中間部分が、このプロテクトスリーブ１２４によって支持されている。
A
スピンドル１２０は、スレッドスリーブ１２２に挿入されている先端側から、プロテクトスリーブ１２４の中空部を経由して右斜め下方に向かって延長して基端に至る。スピンドル１２０は、その基端側が、先の二つのスリーブ（１２２，１２４）とは別の鞘状部材（以下、スラストスリーブ１２５とも言う）に挿通されている。
The
スラストスリーブ１２５は、スピンドル１２０の頭部と、スピンドル基端側から突出して当該頭部によって、基端側にはスレッドスリーブ１２２に取り付けられているクロスピース２１と同様のクロスピース２２が接続されている。そのクロスピース２２は、ショートレバー１２に軸支されている。また、スピンドル１２０には、基端に、拡径された頭部１２７が形成されているとともに、基端から先端に至る途上にリング状の部材１２８が固定されている。そして、スラストスリーブ１２５は、スピンドル１２０の頭部１２７と、当該リング状の部材１２８とにより、スピンドル１２０に対する軸１２６方向の相対移動が規制され、スピンドル１２０と一体的に軸１２６方向に移動する。
The
上記構成の連結装置２０において、スピンドル１２０がスレッドスリーブ１２２にねじ込まれると、連結装置２０における先端と基端側のそれぞれのクロスピース（２１，２２）の回転軸間（２３−２４）の距離（以下、全長Ｄとも言う）が短縮する。連結装置２０の全長Ｄが短縮すれば、開状態において、図５に示した左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の狭角αが狭まり、閉状態においてブレーキディスク２に掛かる制動力は、ブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）が摩耗する前と同様に維持される。なお、上記特許文献１に記載されたディスクブレーキ装置では、ブレーキライニング（５Ｌ，５Ｒ）の摩耗に応じて連結装置２０の全長Ｄを自動的に調整するＡＷＡ（Automatic Wear Adjustment device）と称される機構を備えている。
In the
＝＝＝制動力検出機能＝＝＝
＜制動力検出センサー＞
実施例に係るディスクブレーキ装置１０１では、制動力検出センサーとして上記非特許文献１や２に記載されたひずみゲージを用いている。周知のごとく、ひずみゲージは、葛籠折れ状の導体パターンの幅が応力によって細くなったり、太くなったりすることに起因する導体の抵抗変化に基づいてひずみを検出するセンサーである。そして、ディスクブレーキ装置１０１には、ひずみゲージにおける微少な抵抗変化に基づいて制動力に関する情報を音声や表示により出力するための制動力監視装置を備えている。
=== Brake force detection function ===
<Brake force detection sensor>
In the
実施例に係るディスクブレーキ装置１０１では、ひずみゲージが、図６に示した連結装置２０のスレッドスリーブ１２２の表面に接着されている。具体的には、連結装置２０は、軸周りに回転するスピンドル１２０を備えているため、スピンドル１２０にひずみゲージを取り付けると、スピンドル１２０の回転に伴って連結装置２０におけるひずみゲージの相対的な位置が変化し、応力の発生状態が変化してしまう。そこで、実施例に係るディスクブレーキ装置１０１では、制動時にスピンドル１２０から伸張方向の応力を受けるスレッドスリーブ１２２に制動力検出センサーが設置されている。すなわち、スレッドスリーブ１２２は、連結装置２０の軸１２６周りに回転することがないため、伸縮方向の応力を安定して検出することができる。
In the
＜制動力監視装置＞
制動力監視装置は、ひずみゲージをセンサーとした専用の測定装置であり、製品として提供されているものを使用することができる。図７に制動力監視装置２００の機能ブロック構成の一例を示した。制動力監視装置２００は、概略的には、ひずみゲージ２０１の抵抗変化を電圧に変換するためのホイートストーンブリッジ回路２０２、ホイートストーンブリッジ回路２０２に供給する電源２０３、ホイートストーンブリッジ回路２０２にて変換された電圧信号を増幅するアンプ部２０４、アンプ部２０４から出力されるアナログ信号をデジタル信号（以下、ひずみデータとも言う）に変換するＡＤコンバーター（ＡＤＣ）２０５、ＣＰＵやメモリーを含んで構成される制御部２０６、キーボードや各種操作ボタンなどの入力装置２０７、入力装置２０７に入力された操作情報を制御部２０６に転送する入力インターフェイス部（入力ＩＦ）２０８、ディスプレイやスピーカーなどを含む出力装置２０９、音声信号やディスプレイの表示画面の起源となる画像データ生成し、音声や画像を出力装置２０９に出力させる出力インターフェイス部（出力ＩＦ）２１０などを含んで構成されている。そして、制御部２０６は、メモリーに記憶されたデータ（例えば、ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）に掛かる制動力と、ひずみデータとの対応関係など）、入力インターフェイス部２０８を介して入力した入力装置２０７に対する操作入力情報、およびＡＤコンバーター２０５からのひずみデータを、実装されたプログラムに従って処理し、制動力に関わるデータを生成する。そして、そのデータを出力インターフェイス部２１０に転送する。出力インターフェイス部２１０は制御部２０６から入力されたデータに基づいて、制動力に関わる各種情報を出力装置２０９に出力させる。
<Brake force monitoring device>
The braking force monitoring device is a dedicated measurement device using a strain gauge as a sensor, and a device provided as a product can be used. FIG. 7 shows an example of a functional block configuration of the braking
出力装置２０９が出力する情報としては、制動力の数値であってもよいし、制動力の異常あるいは正常を示す画像であってもよい。制御部２０６のメモリーに正常とされる制動力の数値範囲を記憶させておけば、制動力に異常が検出された時点で、警報音や警告表示を出力装置２０９から出力させることもできる。
The information output by the
なお、制動力監視装置２００は、上述したように、専用の測定装置で構成することができるが、ひずみゲージ２０１を上流とした信号の流れにおいて、ＡＤコンバーター２０５より下流の構成（２０６〜２１０）を、汎用的なパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成することもできる。いずれにしても、ディスクブレーキ装置１０１は、ひずみゲージ２０１と、ひずみゲージ２０１の抵抗変化を可視化、あるいは可聴化された情報として出力される構成を備えていればよい。
Note that, as described above, the braking
＝＝＝＝その他の実施例＝＝＝＝
上記実施例では、ひずみゲージ２０１を、連結装置のスレッドスリーブの表面に接着していたが、例えば、スラスター４０のロッド４１のストロークが十分にあり、連結装置２０に全長を調整するスピンドル１２０などの機構が無い場合では、連結装置２０の任意の場所にひずみゲージ２０１を接着することができる。
==== Other Embodiments ====
In the above embodiment, the
上記実施例では、ひずみゲージ２０１を制動力検出センサーとして用いていたが、連結装置２０を軸１２６方向に伸縮させる応力を検出できるセンサーであれば、例えば、圧電素子を制動力検出センサーとして用いることができる。
In the above embodiment, the
上記実施例では、左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）を開状態にするための動力源として電動アクチュエーターで構成されるスラスターを用いていたが、もちろん、ベントレバー１１の左端を上昇させるように動作するのであれば、動力源はどのようなものでもよい。左右のブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）を閉状態にするための動力源についてもスプリング機構５０に限らない。
In the above embodiment, a thruster constituted by an electric actuator is used as a power source for opening the left and right brake levers (3L, 3R), but, of course, the left end of the
連結装置２０に掛かる応力は、ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）の揺動状態を反映している。そこで、連結装置２０が伸縮する方向と、軸１２６周りに捻れる方向とに対応して、互いに直交する方向のひずみを検出するように二つの制動力検出センサーを設置してもよい。それによって、ブレーキレバー（３Ｌ，３Ｒ）が上下左右方向の面内で正常に揺動せず、前後方向に振動するなど、異常な揺動状態を検出することが可能となる。
The stress applied to the
１，１０１ ディスクブレーキ装置、２ ブレーキディスク、
３Ｌ，３Ｒ ブレーキレバー、４ ブレーキシュー、５Ｌ，５Ｒ ブレーキライニング、６ ベースプレート、１０ リンク機構、１１ ベントレバー、
１１ａ，１１ｂ ベントレバー部材、１２、ショートレバー、
１２ａ，１２ｂ ショートレバー部材、２０ 連結装置、
２１，２２ 連結装置のクロスピース、４０ スラスター、５０ スプリング機構、
１２０ スピンドル、２００ 制動力監視装置、
２０１ 制動力検出センサー（ひずみゲージ）、２０６ 制御部、２０９ 出力部
1,101 disc brake device, 2 brake discs,
3L, 3R brake lever, 4 brake shoes, 5L, 5R brake lining, 6 base plate, 10 link mechanism, 11 vent lever,
11a, 11b vent lever member, 12, short lever,
12a, 12b short lever member, 20 coupling device,
21 and 22 cross piece of connecting device, 40 thruster, 50 spring mechanism,
120 spindles, 200 braking force monitoring device,
201 braking force detection sensor (strain gauge), 206 control unit, 209 output unit
Claims (2)
下端に前後方向に延長する回転軸を有して立設されているとともに、前記ブレーキライニングが取り付けられてなる左方および右方のブレーキレバーと、
左方と右方の前記ブレーキレバーを互いに近接および離間させるように揺動させるリンク機構と、
左右の前記ブレーキレバーが互いに離間して制動が解除された開状態となるように前記リンク機構を動作させる第１の動力源と、
前記第１の動力源が非動作状態にあるときに、左右の前記ブレーキレバーが互いに近接して制動が掛かる閉状態となるように前記リンク機構を動作させる第２の動力源と、
前記ブレーキレバーによる制動力を検出するための制動力検出センサーと、
前記制動力検出センサーの出力信号に基づいて制動力に関する情報を出力する制動力監視装置と、
を備え、
前記リンク機構は、左右の前記ブレーキレバーの上方に左右方向に架け渡されたレバー機構と連結装置とにより構成され、
前記レバー機構は、左右一方の端部に前後方向に延長する回転軸を有して左右一方のブレーキレバーの上端側に軸支されているとともに左右他方のブレーキレバーの上端側に向かって架け渡されてなり、
前記連結装置は、棒状で、左右他方の端部に前後方向に延長する回転軸を有して前記左右他方のブレーキレバーの上端側に軸支されているとともに、左右一方の端部に至る途上に前後に延長する回転軸を有して前記レバー機構の左右一方の端部に軸支されてなり、
前記第１の動力源は、前記レバー機構における左右他方の端部を上昇させることで、前記開状態とし、
前記第２の動力源は、前記レバー機構の所定位置に取り付けられて、前記閉状態を維持するように前記レバー機構を下方に付勢し、
前記制動力検出センサーは、棒状の前記連結装置の表面に接着されて、当該連結装置における長さ方向の応力を検出し、
前記制動力監視装置は、前記制動力に関する情報を出力する出力部を備え、前記制動力検出センサーからの信号に基づいて前記出力部に前記情報を出力する、
ことを特徴とするディスクブレーキ装置。 A disc brake device that applies a brake to the rotation of the brake disc by pressing a brake disc having a rotation axis in the left-right direction with a brake lining from the left-right direction,
Left and right brake levers having a rotating shaft extending in the front-rear direction at the lower end and having the brake lining attached thereto,
A link mechanism for swinging the left and right brake levers toward and away from each other,
A first power source that operates the link mechanism so that the left and right brake levers are separated from each other and are in an open state in which braking is released;
A second power source that operates the link mechanism such that when the first power source is in a non-operating state, the left and right brake levers are close to each other and are in a closed state in which braking is applied;
A braking force detection sensor for detecting a braking force by the brake lever,
A braking force monitoring device that outputs information about a braking force based on an output signal of the braking force detection sensor,
With
The link mechanism is configured by a lever mechanism and a coupling device that are bridged in the left-right direction above the left and right brake levers,
The lever mechanism has a rotation shaft extending in the front-rear direction at one of the left and right ends, is supported by the upper end of one of the left and right brake levers, and is bridged toward the upper end of the other left and right brake lever. Have been
The connecting device has a rod shape, and has a rotating shaft extending in the front-rear direction at the other left and right end, and is pivotally supported on the upper end side of the other left and right brake lever, and is in the middle of reaching one of the right and left ends. It has a rotating shaft extending back and forth, and is pivotally supported at one of the left and right ends of the lever mechanism,
The first power source is set to the open state by raising the other left and right ends of the lever mechanism;
The second power source is attached to a predetermined position of the lever mechanism, and biases the lever mechanism downward so as to maintain the closed state,
The braking force detection sensor is bonded to the surface of the rod-shaped connecting device, and detects a longitudinal stress in the connecting device,
The braking force monitoring device includes an output unit that outputs information about the braking force, and outputs the information to the output unit based on a signal from the braking force detection sensor.
Disc brake device characterized by the above-mentioned.
前記スピンドルには、左右他方側の端部に雄ねじが形成され、
前記鞘状部材には、左右他方側の内方に前記スピンドルの雌ねじに対応する雌ねじが形成され。
前記制動力検出センサーは、前記鞘状部材の表面に接着されている、
ことを特徴とするディスクブレーキ装置。 2. The disc brake device according to claim 1, wherein the coupling device has a rod-shaped spindle having a rotation shaft in an axial direction, and a rotation shaft in a front-rear direction, and a shaft provided on an upper end side of the other left and right brake lever. 3. And a supported sheath-like member,
On the spindle, male threads are formed at the left and right ends,
An internal thread corresponding to the internal thread of the spindle is formed on the inside of the other side of the sheath-shaped member.
The braking force detection sensor is adhered to a surface of the sheath-shaped member,
Disc brake device characterized by the above-mentioned.
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| JP2018140467A JP7151999B2 (en) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | disc brake device |
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| JPS57139745U (en) * | 1981-02-26 | 1982-09-01 | ||
| JPH1137186A (en) * | 1997-07-23 | 1999-02-09 | Nippon Aikiyan Kk | Disk braking device |
| US20170106222A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | Precor Incorporated | Variable distance eddy current braking system |
-
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