JP4396821B2 - ディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、陸上自動車、特にトラックおよびバス等の商業用重車両のディスクブレーキに関する。

ディスクブレーキは、ディスクブレーキ技術がかねてより十分に確立されてきた乗用車およびその他の軽車両における使用と比べると比較的最近になって導入されたにもかかわらず、今では重車両に一般的に用いられている。

主要なタイプの重車両用ディスクブレーキは、空気圧式であり、車軸と一緒に回転するブレーキディスクの上にかぶさる従来式のいわゆるフローティングブレーキキャリパと、２個のブレーキライニングのホルダとからなる。このホルダは、ブレーキライニングが制動時に受ける力を取り上げる支持面を有する。このブレーキは、一般に、前記力を力伝達機構を介して２個のブレーキピストンに伝達するレバーを押圧する空気圧式ブレーキシリンダからピストンロッドによって作動し、前記２個のブレーキピストンはさらに一方のブレーキライニングに圧接する。この場合には、力は、他方の反対側ブレーキライニングにもフローティングブレーキキャリパを介して周知の態様で伝達され、その結果としてブレーキライニングはブレーキディスクの両側に圧接される。調節機構は、使用時においてブレーキライニングの摩耗を連続的に補償するように設計される。

前記従来式ディスクブレーキは、優れた信頼性、低振動および低雑音レベル等の多くの優れた特性を有する。さらにまた、ブレーキキャリパが相対的に重量かつ強力であることによって引き起こされるクラックの発生に対して高い抵抗力を有する。しかしながら、この設計は、数多くの欠点をも伴っている。ひとつの重要な欠点は、熱がブレーキライニングからブレーキジャーナルへ、そしてさらに敏感な力伝達機構へと直接伝達されることである。ブレーキピストンは、一般に、グリースと、ある程度の時間が経つと高温の熱によって損傷される傾向にあるゴムまたは何らかのその他の可撓材料により製作される密封ベローズとによって汚れおよび湿気に対して密封保護される。

また他の欠点は、フローティングブレーキキャリパは、ブレーキが十分に機能しうるように容易に摺動しなければならないことである。このブレーキキャリパは、さらにまた、作動機構と調節機構とブレーキシリンダとを支持しており、そのために浮動部の質量が大きくなっている。この大きい質量の結果として、ブレーキが路面からの振動にさらされると、ブレーキキャリパの懸架ブシュに加わる応力が大きくなり、その結果として懸架ブシュの摩耗が増大する。

さらにまた、ブレーキキャリパとブレーキライニングとブレーキピストンとのいずれもが摺動可能に構成されており、そのために費用のかかる多数の機能面が必要になる。また、制動時には、非常に高い応力がこれらの摺動面において発生し、このことは、摩耗の増大を引き起こすだけでなく、これらの機能面が実質的な寸法を与えられていなければならないことをも意味する。ブレーキライニングとブレーキライニングホルダとの間の面においては、さらにまた、金属同士が当接して摺動する。

最後に、ブレーキディスク全体を取り外してからでなければ、ホイールハブを取り外すことができず、このことは、メンテナンスの点での欠点を表す。

従来式ディスクブレーキの前記欠点を背景として、前記欠点を回避する新規なディスクブレーキ設計に対する需要が認められた。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の請求項１にしたがったディスクブレーキ、すなわち陸上自動車用ディスクブレーキにおいて：
‐車軸と一緒に回転するブレーキディスクと；
‐前記車軸のまわりに配置される回転しない車軸ハウジング内において移動可能な態様に取り付けられるブレーキキャリパと；
‐前記ブレーキディスクの各側に１個ずつ設けられており、作動機構による作用を受けると、前記ブレーキディスクの両側に当接して、前記車軸に制動トルクを伝達するように設計される２個のブレーキライニングとからなるディスクブレーキを入手可能にするものである。

本発明は、特に、
‐前記ブレーキキャリパは、互いに対して、かつ前記車軸ハウジングに対して軸方向に変位しうる２個のブレーキライニングホルダからなり、
‐各々の前記ブレーキライニングホルダは、前記作動機構と係合して、その結果として前記ブレーキライニングホルダが作動と同時に互いの方向に変位する少なくとも１個の作用面を有することを特徴とする。

好適な実施例において、ブレーキライニングホルダは、ブレーキライニング用取付けシートを有しており、これらの取付けシートは、前記作用面からある距離に配置される。

本発明の有利な実施例において、外側ブレーキライニングホルダは、車軸の軸方向において少なくとも部分的に内側ブレーキライニングホルダを取り囲むように設計される。内側ブレーキライニングホルダの作用面は、この場合は、外側ブレーキライニングホルダの対応する作用面の方向に向けられる。

前記の作動機構は、好ましくは車軸ハウジングに対して軸方向に固定されるとともに、前記作用面間において作用してブレーキライニングホルダを互いに軸方向に変位させる分離部材を含む。この分離部材は、車軸に対して実質的に直角をなして延在するカム軸のまわりにおいて回転しうるカム要素によって構成される。好適な実施例において、このカム要素は、いわゆるＳ形カムによって構成される。このカム要素は、さらにまた、いわゆるＺ形カムまたはインボリュート形の形状のカムによって構成されうる。これに代わる方法として、前記分離部材は、楔形の断面を有しうる。

適切な実施例において、針状ころ軸受が前記カム要素と作用面との間において配置される。

さらにまた、好適な実施例において、作動レバーは、カム軸に回転的に固定される態様で接続される。この作動レバーは、空気圧アクチュエータシリンダ等の動力部材からのアクチュエータロッドの作用を受けるように設計される端部を有し、またはこれに代わる方法として、斜めかみ合い歯車またはその他の種類の歯車を用いてカム軸を回転させてもよい。

好適な実施例において、いずれのブレーキライニングホルダも、２個の互いに実質的に平行な懸架軸に沿って摺動するように配置され、これらの懸架軸は同様に車軸に対して実質的に平行をなすとともに、車軸ハウジング内において固定される。

最後に、メンテナンス容易な実施例において、外側ブレーキライニングホルダは、連結部を有して、下方旋回動作位置とブレーキライニングの交換のための上方旋回メンテナンス位置との間において一方の懸架軸のまわりにおいて旋回しうるようになっている。

本発明の実施例を以下に添付図面を参照してより詳細に説明する。

図１において、参照符号１は、一般に、陸上自動車用、特にトラックおよびバス等の商業用重車両用の本発明にしたがったディスクブレーキを示す。

このディスクブレーキ１は、車軸３と一緒に回転するブレーキディスク２からなる。車軸３は、図１および図４においては一点鎖線によってのみ示される。このブレーキディスク２は、従来式のものであり、図においては略図でしか示されておらず、したがって、たとえば換気孔（図示せず）を有しうるとともに、スプライン結合（図示せず）により車軸３に対して回転という意味において固定されうる。

前記ディスクブレーキ１は、さらにまた、自動車に固定されるとともに前記車軸３のまわりに配置される回転しない車軸ハウジング（図示せず）内において移動可能な態様に取り付けられるブレーキキャリパ４を含む。車軸ハウジングという用語は、本明細書においては、後車軸ハウジングおよびスピンドルとステアリングスピンドル（図示せず）との両方を含む。

ブレーキディスク２の各側に１個ずつ設けられる２個のブレーキライニング５もまた、ブレーキキャリパ４により正位置に保持される。各ブレーキライニング５は、高耐熱性を有する材料によって製作される摩擦板６と、後側、すなわちブレーキディスク２と逆の方向を向くブレーキライニング５の側に固定される一般に金属製の支持板７とによって構成される。また他の実施例（図示せず）において、前記摩擦板６は、支持板７なしで用いられうる。このブレーキライニング５は、作動機構８による作用を受けると、ブレーキディスク２の側部９に当接して、車軸３に制動トルクを伝達するように設計される。

本発明によれば、ブレーキキャリパ４は、互いに対して、かつ車軸ハウジング（図示せず）に対して軸方向に変位しうる２個のブレーキライニングホルダ１０、１１からなる。図１からわかるように、外側ブレーキライニングホルダ１０は、車軸３の軸方向において、内側ブレーキライニングホルダ１１を完全に取り囲むように設計される。しかしながら、また他の実施例（図示せず）においては、外側ブレーキライニングホルダ１０は、むしろ内側ブレーキライニングホルダ１１を単に部分的に取り囲むように設計されうる。外側ブレーキライニングホルダ１０は、キャリパの形状を有するとともに、ブレーキディスク２の上において張出部分１７を有して延在する。この点において、外側ブレーキライニングホルダ１０は、その機能が従来式ブレーキキャリパとは異なるという事実にも関わりなく、外側から見ると、従来式ブレーキキャリパに似ている。

各ブレーキライニングホルダ１０、１１は、作動時にブレーキライニングホルダ１０、１１を互いの方向かつブレーキディスク２の方向に変位させる手段となる前記作動機構８と係合するそれぞれ２個の作用面１２、１３および１４、１５を有する。ブレーキライニングホルダ１０、１１は、さらにまた、ブレーキライニング５用の取付けシート１６を備えており、これらの取付けシート１６は、前記作用面１２、１３、１４、１５からある距離に配置される。この構成により、ブレーキライニング５から直接作動機構８への実質的な熱の伝達が防がれ、このことは、従来式ディスクブレーキと比べると、動作上の信頼性の観点から大きな利点となる。

内側ブレーキライニングホルダ１１の作用面１４、１５は、外側ブレーキライニングホルダ１０の対応する作用面１２、１３の方向に向けられる。このことは、外側ブレーキライニングホルダ１０が前記の態様で１個の内側ブレーキライニングホルダ１１を取り囲むか、または「部分的に覆う」ことによって可能になる。ブレーキライニングホルダ１０、１１は、これにより、作用面１２、１３、１４、１５が強制的に分離されると互いの方向に変位し、そのために本発明にしたがった作動機構８は、前記作用面１２、１３、１４、１５間において作用して前記ブレーキライニングホルダ１０、１１を車軸３の軸方向において互いに軸方向に変位させる２個の分離部材１８からなる。

図示された例示的な実施例において、前記分離部材１８は、カム軸１９のまわりにおいて回転しうるカム要素によって構成される。図１および図４からわかるように、カム軸１９は、車軸３と直角に延在する。このカム軸１９は、平行に延在するとともに車軸ハウジング（図示せず）内において固定される２個のホルダアーム２４内において軸受ブシュ（図示せず）を用いて取り付けられる。前記ホルダアーム２４によって、作動機構８は、車軸ハウジング（図示せず）に対して軸方向に固定される。

図１の一点鎖線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である図２において、カム要素１８は、実質的にＳ形の断面を有しており、カム軸１９は、このＳ形の中心部２０に配置されることが理解されよう。このようなカム要素は、一般にＳ形カムと呼ばれる。前記図において、カム要素１８がカム軸１９のまわりにおいて矢印２３の方向に回転すると、ブレーキライニングホルダ１０、１１の作用面１２、１４が、どのようにして互いに反対の矢印２１、２２の方向に強制的に分離されるかが略図に示されている。

作動レバー２５は、カム軸１９に回転的に固定される態様に接続され、図の例示的な実施例において、カム軸１９と作動レバー２５とは、同じ部品から鍛造により一体成形される。図３からわかるように、作動レバー２５は、動力部材（図示せず）から矢印２８の方向にアクチュエータロッド２７により作動するように設計される実質的にカップ状の端部２６を有する。この動力部材は、たとえば空気圧式アクチュエータシリンダ（図示せず）によって構成されうる。これに代わる方法として、油圧式または電気式アクチュエータ部材（図示せず）等のその他の動力部材も用いられうる。

図１および図４において、例示的な本実施例におけるブレーキライニングホルダ１０、１１のいずれもが、２個の互いに平行な懸架軸２９に沿って摺動するように構成されており、これらの懸架軸は同様に車軸３に対して平行をなすとともに、車軸ハウジング（図示せず）内において、２個の固定ラグ３０によって、かつ懸架軸２９の内側端部３１において固定されることが理解されよう。これに代わる方法として、前記懸架軸は、端部３１において固定ラグ３０によって、またはまた他の方法で懸架軸２９に沿って固定されうる。ブレーキライニングホルダ１０、１１は、この場合は、滑り軸受ブシュ３９によって２個の懸架軸２９に沿って摺動する摺動スリーブ３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８を備える。また他の実施例（図示せず）において、また他の種類の滑り軸受ブシュ３９は、転動体を備えた軸方向軸受等のその他の種類の軸受要素によって置き換えられうる。外側ブレーキライニングホルダ１０において、作用面１２、１３は、それぞれ摺動スリーブ３２および３４上に配置される。

ディスクブレーキ１の移動パターンを示すために、次に図１および図４を参照する。したがって、図１に、隙間４０がブレーキディスク２とブレーキライニング５との間に見られる非作動位置にあるディスクブレーキ１が示されている。作動レバー２５は、実質的に直立位置に配置されている。これに対して、図４において、ディスクブレーキ１は、作動レバー２５を押圧するアクチュエータロッド２７によって作動した状態にあり、前者は傾斜位置につくとともに、カム軸１９を回転させている。カム要素１８もまた、図２および３を参照してすでに説明されたように、ブレーキライニングホルダ１０、１１の対向する作用面１２、１３、１４、１５を分離させるように回転する。外側ブレーキライニングホルダ１０が内側ブレーキライニングホルダ１１と重複していることにより、ブレーキライニングホルダ１０、１１は、作用面１２、１３、１４、１５が強制的に分離されると、互いの方向に変位して、ブレーキライニング５をブレーキディスク２に当接させる。

図５に、固定部分３２ａとボルト４１により着脱可能な部分３２ｂとに分割される摺動スリーブ３２によって、外側ブレーキライニングホルダ１０が下方旋回動作位置「Ａ」から上方旋回メンテナンス位置「Ｂ」（一点鎖線により図示）へと有利な態様で移動しうるディスクブレーキ１の断面略図が示されている。このため、上方旋回時には、ボルト４１が緩められ、摺動スリーブ３２の着脱可能な部分３２ｂは、固定部分３２ａから取り外されて、一方の懸架軸２９のまわりにおいて自由に連結される外側ブレーキライニングホルダ１０は、自身のメンテナンス位置まで上方に旋回する。これにより、ブレーキライニング５の交換がはるかに容易になるとともに、同時に点検およびメンテナンス時にディスクブレーキの残りの部分に容易に接近することが可能になる。この解決策のさらに他の利点は、ディスクブレーキ１を取り外さなくてもホイールハブ（図示せず）を取り外すことができることである。

図６に、図２と同様に、カム要素１８のまた他の実施例が示されている。このカム要素１８もまた、Ｓ形が図２の場合ほど明瞭ではないが、いわゆるＳ形カムと定義されるタイプのものである。このカム要素１８は、最大展開位置において図示されている。針状ころ軸受４２は、カム要素１８と作用面１２、１４との間において配置されて、作動機構８の摩擦抵抗を減少させる。

最後に、図７において、さらに他の実施例にしたがったカム要素１８の部分断面図が示されている。この場合は、カム要素１８は、湾曲した楔形の断面を有する。この楔形カム要素１８は、該カム要素１８を矢印２３の方向に変位させる動力部材（図示せず）により作動するように設計されている。この場合もまた、針状ころ軸受４２がカム要素１８と作用面１２、１４との間において配置される。当然ながら、針状ころ軸受以外の摩擦減少要素がこの目的のために考えられる。たとえば、作用面１２、１４を低摩擦材料層により被覆して、以って滑り軸受が得られるようにする（図示せず）ことができる。

さらに別の実施例（図示せず）において、カム要素１８は、カム要素１８がより明白なＺ形断面を有するいわゆるＺ形カムによって構成されうる。

本発明は、前記に説明され、かつ図面に示された例示的な実施例に制限されるものではなく、むしろ添付の特許請求の範囲の範囲内において自由に改変されうる。たとえば、ブレーキライニングホルダ１０、１１は、本明細書において説明された例示的な実施例に示された作用面より多くの作用面１２、１３、１４、１５を備えうる。ただし、各々のブレーキライニングホルダ１０、１１は、常に少なくとも１個の作用面を備える。さらにまた、わかりやすくするために、図１および図４に示された例示的な実施例は、ブレーキライニング５の摩耗を連続的に補償する調節機構を備えずに図示された。しかしながら、このような調節機構も本発明にしたがったディスクブレーキにおいて設けられるとともに、数多くの異なる周知の方法で設計されうることは言うまでもない。

本発明にしたがったディスクブレーキの好適な実施例の非作動位置における部分切取平面図である。 Ｓ形カム要素の形態をとる分離部材を示す、図１の一点鎖線ＩＩ−ＩＩにおける部分断面図である。 作動レバーの切取図を示す、図１の一点鎖線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける部分断面図である。 ディスクブレーキの作動位置における、図１に対応する図である。 外側ブレーキライニングホルダが下方旋回動作位置と上方旋回メンテナンス位置とのそれぞれにおいて図示されている、ディスクブレーキの略断面図である。 また他の実施例にしたがったカム要素の部分断面図である。 最後に、さらに他の実施例にしたがったカム要素の部分断面図である。

Claims (12)

1. 車軸（３）と一緒に回転するブレーキディスク（２）と、
   前記車軸（３）のまわりに配置される回転しない車軸ハウジング内において移動可能な態様に取り付けられるブレーキキャリパ（４）と、
   前記ブレーキディスク（２）の各側に１個ずつ設けられており、作動機構（８）による作用を受けると、前記ブレーキディスク（２）の側部（９）に当接して、前記車軸（３）に制動トルクを伝達するように設計される２個のブレーキライニング（５）とからなる商業用重車両に用いるディスクブレーキ（１）において、
   前記ブレーキキャリパ（４）は、互いに対して、かつ前記車軸ハウジング（３）に対して軸方向に変位しうる２個のブレーキライニングホルダ（１０、１１）からなり、
   各々の前記ブレーキライニングホルダ（１０、１１）は、前記作動機構（８）と係合して、その結果として前記ブレーキライニングホルダ（１０、１１）が作動と同時に互いの方向に変位する少なくとも１個の作用面（１２、１３、１４、１５）を有し、
   いずれの前記ブレーキライニングホルダ（１０、１１）も、同様に前記車軸（３）に対して平行をなすとともに前記車軸ハウジング内において固定される２個の互いに平行な懸架軸（２９）に沿って摺動するように構成され、
   少なくとも１個の前記作用面（１２、１３、１４、１５）が、互いに平行な前記懸架軸（２９）の間に配置されていることを特徴とするディスクブレーキ（１）。
2. 前記ブレーキライニングホルダ（１０、１１）は、前記ブレーキライニング（５）用の取付けシート（１６）を有し、前記取付けシート（１６）は、前記作用面（１２、１３、１４、１５）からある距離に配置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（１）。
3. 外側ブレーキライニングホルダ（１０）は、前記車軸（３）の軸方向において、内側ブレーキライニングホルダ（１１）を少なくとも部分的に取り囲むように設計されることを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ（１）。
4. 前記内側ブレーキライニングホルダ（１１）の前記作用面（１４、１５）は、前記外側ブレーキライニングホルダ（１０）の対応する作用面（１２、１３）の方に向けられることを特徴とする請求項３に記載のディスクブレーキ（１）。
5. 前記作動機構（８）は、前記車軸ハウジングに対して軸方向に固定されるとともに、前記作用面（１２、１３、１４、１５）間において作用して前記ブレーキライニングホルダ（１０、１１）を互いに軸方向に変位させる分離部材（１８）からなることを特徴とする請求項４に記載のディスクブレーキ（１）。
6. 前記分離部材（１８）は、前記車軸（３）に対して実質的に直角をなして延在するカム軸（１９）のまわりにおいて回転しうるカム要素によって構成されることを特徴とする請求項５に記載のディスクブレーキ（１）。
7. 前記カム要素（１８）は、いわゆるＳ形カムであることを特徴とする請求項６に記載のディスクブレーキ（１）。
8. 前記カム要素は、いわゆるＺ形カムであることを特徴とする請求項６に記載のディスクブレーキ（１）。
9. 前記カム要素（１８）は、楔形の断面を有することを特徴とする請求項６に記載のディスクブレーキ（１）。
10. 針状ころ軸受（４２）が、前記カム要素（１８）と前記作用面（１２、１３、１４、１５）との間において配置されることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載のディスクブレーキ（１）。
11. 作動レバー（２５）が、前記カム軸（１９）に回転的に固定される態様で接続され、前記作動レバー（２５）は、動力部材からアクチュエータロッド（２７）により作動するように設計される端部（２６）を有することを特徴とする請求項６ないし１０のいずれかに記載のディスクブレーキ（１）。
12. 前記外側ブレーキライニングホルダ（１０）は、連結部を有して、下方旋回動作位置とブレーキライニング（５）の交換のための上方旋回メンテナンス位置との間において一方の懸架軸（２９）のまわりにおいて旋回しうるようになっていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のディスクブレーキ（１）。

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