JP4698952B2 - ディスクブレーキの力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキ用の力伝達装置に関する。本発明は、更に、力伝達装置を組み込んだディスクブレーキに関する。

ディスクブレーキ、特に空気により作動するディスクブレーキの力伝達装置は、キャリパ内に搭載されており、アクチュエータからタペット又はピストンを介してブレーキの摩擦要素に作動力が伝達される。通常、力伝達装置には、使用中の摩擦要素の磨耗を補償するためにアジャスタ機構も組み込まれている。

既知の力伝達装置には、多くの問題のあることが分かっている。例えば、そのような装置内には数多くの金属対金属滑動面があることにより効率が落ち、そのような装置のタペット軸とハウジングとの間の嵌合を密にするために必要な機械加工を施すには比較的費用が嵩み、また摩擦要素の後部に近接してシールが配置されることも多く、極めて高い温度に曝されシールが損傷を被ることもある。更には、このような装置のタペットヘッドは、個別の構成要素なので、タペット軸にしっかりと取り付けねばならず、大抵は保持リング又は止め輪により固定されるが、部品点数増につながる。更には、摩擦要素用の鋳鉄のバックプレートが商用車市場では当たり前になりつつあるが、摩擦要素のバックプレートが平坦で、力伝達装置からの荷重がバックプレート全体に適切に配分されるのを保証するため、バックプレートの機械加工には高い費用が伴う。

本発明は、先行技術のこのような問題を、克服するか又は少なくとも緩和することを目指している。

従って、本発明の１つの特徴は、スラスト部材からの荷重に応じて第１の軸線に沿ってブレーキの摩擦要素を動かして回転式のブレーキディスクと係合させるよう作動可能な、ディスクブレーキ用の力伝達装置であって、スラスト部材と係合可能な第１の端部近くでは第１の軸線に対して交叉方向の動きが拘束されるが、摩擦部材と係合可能な第２の端部近くでは案内されていない、力伝達装置を提供する。

本発明の実施形態について、一例として、以下、図面を参照しながら説明する。
先行技術による力伝達装置５を、図１及び図２に示す。簡単にいえば、本装置は、ディスクブレーキキャリパのハウジング７のチャンバ９内に搭載されている。ハウジング７には、従来型の空気又は他のパワーアクチュエータ（ｐｏｗｅｒ ａｃｔｕａｔｏｒ）（図示せず）をその外面に取り付けられるようになっている。作動レバー（図示せず）は、パワーアクチュエータのスラスト部材が作動すると、角度方向の往復揺動運動を行うが、レバーは、キャリパ内に回転可能に支持されている回転作動部材１３と一体化されているか、又はそれに取り付けられている。部材１３は、各円筒状ローラー１５、１６を収容するために窪んでおり、ローラーの軸線は作動部材１３の回転軸線に対してずれており、偏心作動装置を形成し、ローラー１５、１６は、調節可能なタペット組立体として示され力伝達装置５の符合１７、１８で全体を表している各スラスト組立体を支えている。

レバーとそれに接続された部材１３の回転により、タペット組立体１７、１８を経由して、直接駆動される摩擦要素２に、そしてキャリパを介した反力によって間接的に駆動される摩擦要素（図示せず）に、作動推力が加えられる。摩擦要素は、ブレーキディスク即ちロータ４のそれぞれ側面に面するように取り付けられている。摩擦要素は、ブレーキが取り付けられる車輌の非回転部分（例えば、サスペンション）に固定されたブレーキキャリア３の開口部内に収容されており、従って、摩擦要素は、円周方向及び半径方向内向きへの動きが制限されている。半径方向外向きの動きは、パッドばね３０とパッドストラップ３２により制限されるが、これは周知のことである。

アジャスタ組立体は全体を符合１９で示しているが、これは従来型の適切などの様な型式のものであってもよく、詳しい説明は不要であろう。アジャスタは、摩擦要素２の過度の動き（例えば、使用時の摩擦材料４０の磨耗による）に応じて、アジャスタ軸２１を回転させ、歯車５２を介して、調整式タペット組立体１７、１８の１対のアジャスタ軸２２、２３を回転させることになる。

タペット組立体１７と１８は、構造と作動が同じである。而して、組立体１７についてのみ詳細に説明する。この組立体は、トリロビュラブッシュ（ｔｒｉｌｏｂｕｌａｒ ｂｕｓｈ）２４Ａを備えたタペットハウジング２４を備えている。タペットヘッド２６は、ブッシュ２４Ａ内に入りブッシュにより軸方向に案内されているトリロビュラ外面を有するタペット軸２５の閉じた端部に取り付けられている。タペット軸２５は、対応する雄ねじを有するアジャスタ軸２２を受け入れるように設けられた雌ねじ付き内孔を更に有している。タペット組立体１７及び１８は、そのタペットヘッド２６が摩擦要素２に隣接するように配置されている。

ブレーキアクチュエータにより図１の右側から力が加えられると、タペット組立体全体が内孔２４Ａに沿って滑動し、タペットヘッド２６を介して摩擦要素２に制動力を伝達する。摩擦要素２は、半径方向外向き及び円周方向にある程度動けるので、作動時にはタペットヘッド２６と摩擦要素との間には幾らかの相対運動がある。タペットの長さを調節するために、アジャスタ軸２２が回転して、アジャスタ軸とピストン軸２５の間に、噛み合ったねじの作用により相対的な軸方向の運動が生じる。内孔２５内のタペット軸２５の外面のトリロビュラ構造により、ハウジング２４に対するタペット軸２５の回転が防止され、これにより、確実に、アジャスタ軸２２が回転すると、タペット組立体１７の長さが実際に伸びることになる。

埃や汚れの粒子が、タペット軸２５のトリブロビュラ外面と内孔２４Ａの間の滑動界面に侵入するのを防ぐために、シール２９がタペットヘッド２６とハウジング２４の間に設けられている。

図３及び図４に、本発明の或る実施形態による力伝達装置１０５が、上に開示した既知型式のディスクブレーキのハウジング７のチャンバ９内に装着されている状態を示している。ディスクブレーキの残り部分は、先行技術のものと同じであり、同じ符合で示しており、同じように作動する。つまり、部材１３は、作動推力を、タペット組立体１１７、１１８を介して直接駆動される摩擦要素１０２に加える。タペット組立体１１７及び１１８は、従来技術の場合のようにアジャスタ機構１９により調節される。

なお、本発明のタペットハウジング１２４は、タペット軸を受け入れて軸方向長さに沿って案内するように配置されたトリロビュラブッシュを備えてはいない。従って、タペット組立体１１７及び１１８用の、先行技術にある案内は存在しない。その代わりに、使用時に作動部材１３に近接する各タペット組立体の端部１５０は、アジャスタ軸１２２の歯車リング１５２のハウジング１２４との界面により案内される。従って、ハウジング１２４とタペット軸との間を接触させる必要はない。タペット組立体１１７及び１１８それぞれの反対側の端部は、位置決めにより、摩擦要素１０２のバックプレート１３８上に設けられた成形部に案内されている。

図４と図５は、本発明によるブレーキパッドのバックプレート１３８を示しており、バックプレートは、全体的に平坦で、一方の側には摩擦材料面１６２を、反対側には荷重面１６４を有している。荷重面は、同じ形の隆起ボス１６６と１６８の形態をした２つの局所的荷重分散構造を含んでいる。なお、（図５の考察時）ボスの上面は直径がｄ’であるが、これはボスの下部分の直径Ｄよりも小さい。従って、ボスは荷重分散構造として働くことができる。

ボス１６６は、円形で、縁部１７０が荷重面１６４に向ってテーパ状になっている。ボス１６６は、隆起迫台１７２の形をした造形を更に含んでいる。迫台１７２は環状で、直径ｄ’は、タペット軸１２５の端部の直径ｄよりも僅かに大きく、中心に窪んだ正方形の位置決め造形１７３を有する面１６６Ａがその内部に形成されている。

タペットの端部１７４は、共に、断面が実質的に均一な、直径ｄの円形であり、窪み１７３に嵌る寸法の正方形の端部突起１７５が設けられている。
タペット軸１２５の端部１７４には環状溝１７４Ｂが設けられている。波形ばね１７６の形をした弾性手段が、溝１７４Ｂ内に組み付けられている。タペット軸と波形ばねは、次いで、面１６６Ａと隆起迫台７２により形成された窪みに、突起１７５が窪み１７３に嵌るように挿入される。この組み立て工程は、パッドをタペット軸１２５に向けて動かして行ってもよいし、タペット軸をパッドに向けて動かして行ってもよいが、これについては下に更に詳しく説明する。

なお、先行技術による内側及び外側摩擦要素１０２を、例えばサービス時に取り外すには、パッドストラップ３２を外しさえすれば、摩擦要素１０２は、ブレーキディスクに対して半径方向に簡単に取り外すことができる。

しかしながら、本発明の力伝達装置では、最初の組み立て時又はサービス後の再組み立て時に摩擦要素のバックプレート１３８を組み付けるのに別の方法を採用している。つまり、摩擦要素バックプレート１３８をキャリパの外側位置、即ち力伝達装置から離れた側に組み付けるには、摩擦要素１０２を半径方向に挿入し、次いで軸方向にブレーキディスク４から離れる方向に動かし、バックプレートの造形部又は特徴部の位置をブリッジの内面上の別の造形部又は特徴部と係合さねなければならない。

波形ばね１７６は、面１６６Ａにより形成された窪みに圧入締まり嵌めするように設計されており、従って、車輌の使用時には、波形ばねにより、タペット軸１２５の端部１７４が確実に面１６６Ａと接した状態を維持できるようになっている。

圧入締まり嵌めとすることの他にも、波形ばねは、ブレーキパッドがタペット軸１２５に対して半径方向に限られた量だけ動くのを許容している（位置決め造形１７３と突起１７５の間に隙間がある場合）。具体的には、波形ばねの弾性を使って、摩擦要素に誘起される振動の伝達を減衰させることができる。

なお、波形ばね１７６は、「公差リング（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｒｉｎｇ）」として知られている特許部品と同様のものである。つまり、或る状況の下では、ピストンとブレーキパッドのバックプレートを、特定の専用波形ばねではなく、「市販品の」公差リングを利用できるように設計することもできる。

本事例では、波形ばねはタペット軸１２５の溝１７４Ｂに入れられているが、他の実施形態では、隆起迫台１７２上に溝を設けてもよい。
なお、タペット軸の端部１７４は、バックプレートとの係合により半径方向並びに円周方向に拘束されているので、先行技術の場合の装置の内孔２４Ａによる案内は必要ではない。

バックプレート１３８は、円周方向両端部１７８と１８０を有する略弓状である。円周方向両端部１７８と１８０は、バックプレートの主要部の肉厚（ｔ）と比較して、局所的に肉厚が厚く（Ｔ）なっている。この局所的に肉厚を増すことにより、摩擦要素とディスクの磨耗が極端な場合でも、円周方向端部とその対応するキャリア３とが確実に適切に係合できるようになる。バックプレート１３８の、対応するキャリア３と当接する半径方向内縁部１８２にも、同様の局所肉厚増加部（図示せず）を設けてもよい。

同様に、バックプレート１３８を内側の位置、即ち図３に示す位置に組み付ける場合には、先ずバックプレートを半径方向内向きに動かし、次いで、バックプレートの位置決め造形部すなわち構造部がタペット軸１２５と係合するように、軸方向にブレーキディスクから離れる方向に動かさねばならない。

バックプレート１３８をキャリパに組み付ける代わりの方法では、先ずバックプレートを、摩擦材料１４０がブレーキディスク面に近接するように半径方向に動かし、次いで、ブレーキを掛けて、タペット軸１２５とブリッジの内面が接近してバックプレートの位置決め造形部すなわち構造部と係合し、これにより、その後の車輌の通常使用時にパッドが脱落するのを防ぐ。

図７から図９に、端部２７４と溝２７４Ｂを有する別のタペット軸２２５を示している。代替えのブレーキパッドのバックプレート２３８には、この例では、弦方向に配置された孔２８４が設けられている。本事例では、タペット軸２２５が窪み２７３に挿入され、その後、ばねクリップ２８６が矢印Ａの方向に孔２８４を貫通して挿入され、領域２８７が溝２７４Ｂ内に収まり、而してピストンをパッドに対して保持する。溝は、クリップ２８６を挿入すると軸とバックプレート２３８との相対回転が防止されるように、軸２２５の全周に亘って伸びていないのが望ましい。

上記実施形態では、迫台１７２とタペットの端部は円形である。しかしながら、他の実施形態では、円形でない構造が採用されている。そのような構造は、磨耗調整機構１９を正しく機能させることができる点で、突起１７５及び溝２７４Ｂに取って代わるものとなるはずである。バックプレート１３８とタペット軸１２５の間の相対回転を防止する係合の形態としては、適していれば他のどの様な係合形態を採用してもよい。

摩擦材料１４０の磨耗に応じてタペット組立体が確実に伸張するようにさせるのに、タペット軸１２５とバックプレート１３８との間のインターフェースすなわち相互作用手段だけに頼ることもできる。しかしながら、バックプレート１３８をタペット軸１２５の端部から取り外すと、タペット軸が回転し、パッド取替え時に相互同期状態でなくなることもあり、恐らく交換パッドの装着に、そしてディスクブレーキの使用時の摩擦材料の均一な磨耗の実現に困難を来たすことになろう。これを防ぐために、複数の歯１９０のような回転防止形状部又は特徴部を、作動部材１３に近接したタペット軸１２５の端部に設けて、タペット軸１２５が、図３に示すアジャスタ軸１２２に対して後退した位置にあるときに、ハウジング１２４上の相補的な形状部（図示せず）と係合するようにしてもよい。パッド１０２は、調整機構を後退させないと取替えることができないので、歯１９０により設けられた回転防止形状部はこの位置で作動するだけでよい。

本発明の力伝達装置には、１次シール１２９の他に、ハウジング１２４と作動部材１３に近接したタペット軸１２５の端部との間に伸張する２次シール１９２が設けられている。２次シール１９２は、１次シール１２９が破損した場合に、力伝達装置に塵が入り込むのを防ぐために設けられている。

なお、本発明の力伝達装置は、先行技術に比べて多くの利点を提供する。例えば、力伝達装置は、滑動接点の数が少ないので、作動効率が改善される。更に、部品数が減り、タペット軸とタペット軸用のブッシングとの両方の機械加工が不要になることから、本装置の製造費用は低減される。更に、本発明の力伝達装置では、従来技術によるタペットヘッド又はスプレッダプレートを収容するためにバックプレートの広い面積ではなく、タペットの端部を位置決めする接触面積しか必要でなくなるので、鋳造バックプレートの製造においても節約が可能となる。

なお、本発明の範囲内で多くの変更を加えることができるものと理解頂きたい。例えば、力伝達装置は、一例としてＷＯ９９／４９２３２号及びＷＯ９７／０１０４５号に記載されているものなど、他のアジャスタ機構での使用に合わせて改造することもできる。本発明は、空気によるのではなく流体又は機械的に作動するディスクブレーキ、及び非浮動キャリパ式ディスクブレーキにも適用することができる。

先行技術による力伝達装置を組み込んだ先行技術によるディスクブレーキの一部を示す断面図である。 先行技術要素による摩擦要素と力伝達装置の一部を示す分解斜視図である。 本発明の１つの実施形態による力伝達装置を組み込んだディスクブレーキの断面図である。 力伝達装置の一部と摩擦要素を示す分解斜視図である。 図４の摩擦要素のバックプレートを示す断面図である。 タペットとバックプレートを固定する代わりの方法を示す図である。 タペットとバックプレートを固定する代わりの方法を示す図である。 タペットとバックプレートを固定する代わりの方法を示す図である。

符号の説明

２、１０２ 摩擦要素 ３ ブレーキヤリア
４ ブレーキディスク ５、１０５ 力伝達装置
７ ハウジング １３ 回転作動部材
１７、１８、１１７、１１８ タペット組立体
１９ アジャスタ組立体 ２１、２２、２３、１２２ アジャスタ軸
２４、１２４ タペットハウジング ２４Ａ トリロビュラブッシュ
２５、１２５、２２５ タペット軸 ２６ タペットヘッド
２９ シール ４０、１４０ 摩擦材料
１３８、２３８ バックプレート １６２ 摩擦材料面
１６４ 荷重面 １６６、１６８ ボス
１７２ 迫台 １７３ 窪み
１７４、２７４ タペット端 １７５ 突起

Claims (10)

1. ハウジング（１２４）及びディスクブレーキ用の力伝達装置（１０５）からなるディスクブレーキキャリパであって、前記力伝達装置は、スラスト部材からの荷重に応じて第１の軸線に沿ってブレーキの摩擦要素（１０２）を動かして回転式のブレーキディスク（４）と係合させるよう作動可能であり、前記力伝達装置は、前記スラスト部材と係合可能な第１の端部（１５０）近くでは第１の軸線に対して交叉方向の動きが拘束される、ディスクブレーキキャリパにおいて、前記力伝達装置は、前記第１の端部のみで前記ハウジングによって案内され、第２の端部（１７４）は、前記摩擦部材と係合可能である、ディスクブレーキキャリパ。
2. 請求項１に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記第２の端部は、前記第１の端部から離れており、前記第２の端部には、構造部（１７５、２７４Ｂ）が設けられ、前記構造部は、前記摩擦要素と係合して、前記構造部と前記摩擦要素との間で前記第１の軸線とは交叉方向の相対運動を拘束する、ディスクブレーキキャリパ。
3. 請求項１又は２に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記ハウジングは、前記第１の端部での前記第１の軸線に対して交叉方向の動きを制限する、ディスクブレーキキャリパ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記力伝達装置は少なくとも１つのタペットを備える、ディスクブレーキキャリパ。
5. 請求項４に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記タペットは伸張可能である、ディスクブレーキキャリパ。
6. 請求項５に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記タペットは、タペット軸（１２５）とアジャスト軸（１２２）の相対回転によって伸張可能となる、ディスクブレーキキャリパ。
7. 請求項２に従属する請求項５又６に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記構造部（１７５、２７４Ｂ）は、前記タペットが伸張できるようにするために、前記タペットの１つの要素の回転を拘束できるようになっている、ディスクブレーキキャリパ。
8. 請求項７に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記構造部は、摩擦要素（１７３）及びタペット（１７５）の相補的非円形部分を備えている、請求項７に記載のディスクブレーキキャリパ。
9. 請求項５乃至７の何れか一項に記載のディスクブレーキキャリパにおいて、前記ハウジングと前記タペットとの間の協働する形状部（１９０）は、前記ハウジングと、後退位置にあるときの前記タペットの１つの要素との間で、相対回転を防ぐために設けられる、ディスクブレーキキャリパ。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のディスクブレーキキャリパを組み込んだディスクブレーキ。

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