JP5207691B2 - ブレーキキャリア - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキキャリアに関し、具体的には大型車両のディスクブレーキ用のキャリアに関する。

剛体のトラック、トラクタ、セミトレーラトラックおよびバスなどの大型車両は、それらの操舵車軸および非操舵車軸、駆動および非駆動車軸でドラムブレーキかディスクブレーキのどちらか一方によって制動される。ドラムブレーキのライニングおよびこれらに付随する作動機構は、車軸に直接溶接され全ての要求された取付け部品を有するブラケットによって、またはライニングおよび作動機構のための分離した支持体のボルト用のいくつかの取付け穴を有する車軸に溶接された中間ブラケットによって、固定車軸、または操舵車軸のステアリングナックルで支持される。

後者の場合では、摺動キャリパ方式のディスクブレーキのブレーキキャリアが車軸に取り付けることができるために、さもなければドラムブレーキを取り付けるよう意図されることができるために、この中間ブラケットにボルト留めされたアダプタプレートを備えることが知られている。これは、当初ドラムブレーキが取り付けられた車両がディスクブレーキを有するように更新されるとき、当初の車軸が複雑な変更なしに維持されることができるので、特に実用的である。

不都合なことに、この配置は対応する強度を増加することなしに車軸およびブレーキの全重量に加わり、車軸が車両に取り付けられるとき容易に接近することのできない位置に追加の固定ボルトが用いられることとなる。

さらに、大型車両のブレーキでのクランプ力、したがって摩擦力が増加しているので、車両の車軸、特にその作動側にこの荷重を伝達するのに十分な強く軽い小型のブレーキキャリアを製造することの困難さが増していることが近年明らかとなっている。

本発明は、従来技術の問題を克服し、または少なくとも緩和しようとするものである。

したがって、本発明の１つの態様は、大型車両のディスクブレーキ用のブレーキキャリアを提供し、このキャリアは、作動側ブレーキパッド用の支持体を有し、第１の特性を有する第１の材料を有する作動側キャリア部分と、この作動側キャリア部分への固定のための、反作用側ブレーキパッド用の支持体を有する分離した反作用側キャリア部分とを備え、この反作用側キャリア部分が第２の特性を有する第２の材料を有し、この第２の特性は第１の特性と異なる。

本発明の第２の様態は、大型車両のディスクブレーキ用のブレーキキャリアを提供し、このキャリアは、ドラムブレーキブラケットに取り付けるために取付け構造および作動側ブレーキパッド用支持体を有する作動側キャリア部分と、反作用側ブレーキパッド用の支持体を有する、作動側キャリア部分と固定可能な分離した反作用側キャリア部分とを備える。

本発明の第３の態様は、作動側部分および分離した反作用側部分を有するキャリアを作製する方法を提供し、１）第１の特性を有する第１の材料を有するために作動側部分を製作する工程と、２）第１の特性と異なる第２の特性を有する第２の材料を有するために反作用側部分を製作する工程と、３）完全なキャリアを形成するために作動側部分および反作用側部分をともに組み立てる工程とを含む。

本発明の実施形態を、ここで実施形態だけにより添付図面を参照して説明する。

図１を参照すると、摺動キャリパ方式のディスクブレーキ（キャリパは図示せず）のキャリア２４を、車軸にドラムブレーキ（図示せず）を取り付けるために当初意図されたブラケット１２を有する車軸１０に取り付けるための典型的な従来技術の組立体８が示されている。

この実施形態で車軸１０は、軸Ａを画成する円形の横断面を有し、分かりやすくするために除外した車輪軸受けおよびハブの取付けのために車輪端部とともに示されている。他の実施形態では、車軸は四角または他の適した横断面を有することができる。

中間ブラケット１２が、その半径方向外側面の周りに延びる輪の形で車軸に溶接され、軸Ａに平行な方向にそこを通る複数（この場合１５個）の穴１４が設けられている。

アダプタプレート１６が、その中に車軸とはめ合うように寸法を有する円形の開口２１、およびこの開口を囲む環状部１７を有する。この環状部は、ブラケットの対応する穴１４と整合した複数（この実施形態ではやはり１５個）の穴１８を有する。ブラケット１２およびプレート１６は、穴１４、１８を通って挿入されたボルト（通常６個、図示せず）によってともに固定される。

アダプタプレート１６は、軸Ａの横断面の概ね対向する方向に延びる第１および第２の翼部２０をさらに有する。１群の３個の貫通穴２２が、各翼部に三角形の構成で、また軸Ａに平行な方向に配置される。プレート１６の図１では見えない面の区域は、軸Ａの横断面で平らに機械加工される。

知られる１個構成「閉構造」キャリア２４は、穴２２を通りキャリアの１つの面に設けられた対応するねじ付き穴３４の中へボルト（図示せず）を挿入することによってプレート１６に固定される。穴３４を囲むキャリア２４の区域３８（図１の斜め線部）は、キャリア２４とプレート１６の間のよい正確な接触が行われるように平らに機械加工される。

キャリア２４は、作動側ブレーキパッド（図示せず）用の支持凹部３０と、この凹部の半径方向の最も内側の部分を画成する比較的薄い橋部３１と、その上にブレーキキャリパ（図示せず）を摺動的に取り付けるための案内ピン（図示せず）用の凹部の両側にあるねじ付き穴３６とを有する作動側（または内側寄り）部分２６を備える。

このキャリアは、内側寄り部分２６と一体に鋳造され、使用時にブレーキディスクまたはローター（図示せず）の上を延びるように配置された腕部２９によってそこから間隔をあけられた反作用側（または外側寄り）部分２８をさらに備える。この反作用側部分は、支持凹部３２の半径方向の最も内側の部分を画成する比較的薄い反作用側橋部３３を有する反作用側ブレーキパッド（図示せず）用の支持凹部３２を有する。

このブレーキが完全に組み立てられ、それが付随する車輪の回転速度を落とすために適用されると、作動側ブレーキパッドは、キャリパの中に収容された作動機構（図示せず）によってローターの方に直接的に強く押され、反作用側パッドは、作動パッドがローターと接触すると摺動キャリパによってローターの方へ反作用荷重により間接的に強く押される。これにより、ローターがパッドの間で固定され、ローターおよび車輪の速度を落とす円周方向の摩擦または空転トルク荷重が生成される。この円周方向の荷重は、パッドからキャリアの作動側部分および反作用側部分、次いでアダプタプレート１６および中間ブラケット１２を通って車軸１０へ伝達される。

従来技術のキャリア２４は鉄または鋼の鋳造プロセスで製造され、したがって実質的に均一の材料特性を有する。上述のように、鋳造が比較的粗い表面を必然的にもたらすので、係合する面など様々な区域が、滑らかな表面を得るために機械加工される。制動空転荷重の下でのキャリアの最も弱い区域は、この位置で利用可能な空間が限られているので作動側橋部３１であると知られており、この橋部の厚さは典型的には最小に抑えられている。したがって、ブレーキによって加えられることができる摩擦荷重量を増加させるためには、橋部３１の強度をその寸法を増加させることなしに上げることが望ましい。

図２および図３を参照すると、本発明の第１の実施形態によるキャリアが示されている。同じ部品は接頭辞「１」を付けた同じ数字によって呼称される。従来技術に対するそれらの相違だけを極めて詳細に説明する。

キャリア１２４は、作動側部分１２６と、分離した反作用側部分１２８とを備える。この作動側部分は、作動側ブレーキパッド収容用の凹部１３０と、キャリパ案内ピン（図示せず）用のねじ付き穴１３６とを有する。この反作用側部分は、反作用側ブレーキパッド（図示せず）用の凹部１３２と、腕部１２９とを有する。

図３Ａを参照すると、反作用側部分１２８は、作動側部分１２６の対応する面１５０と接触するよう配置された横係合面１４０を有する。この反作用側部分は、作動側部分１２６の対応する面１４４、１４８と接触する円周方向の面１４２、１４６をさらに有する。その結果、作動側部分および反作用側部分が図３に示すように接合されると、それら部分は、反作用側パッドからの空転荷重が作動側部分に効果的に伝達されるために円周方向でともに固定される。

ともに接合されると、作動側部分の４個の穴１３４が反作用側部分１２８の４個のねじ付き穴１３５と整合させられ、反作用側部分および作動側部分の２個のより小さな穴１３７、１３９がそれぞれ整合させられる。部分１２６、１２８は、それら穴１３４、１３５、１３７、１３９の中に挿入されたボルト（図示せず）によってともに固定される。

作動側部分１２６が反作用側部分１２８より複雑でない形を有することが理解されよう。したがって、作動側部分１２６は、例えば鍛鋼など鍛造プロセスを用いて比較的費用効果のあるように製作される。鍛造は、より強くより耐久性がある（より靭性のある）作動側部分１２６をもたらし有利であり、それによって増加する荷重に耐えることができる橋部１３１を形成する。鍛造は、鋳造より滑らかな表面を備えた完成品を本質的にもたらし有益である。したがって、面１３８、１４４、１４８、１５０および凹部１３０のブレーキパッド当接面１５２は、機械加工を必要としないことがあり、または機械加工量が削減されることができる。さらに、鋳造されたキャリアの当接面が使用時にパッドを支持する厳しさに耐えるために高周波焼入れを必要とすることは一般的である。鍛造はより靭性のある最終製品をもたらすので、作動側当接面１５２の高周波焼入れは、必要とされないことがある。その結果、驚くべきことに、この２部分キャリアの使用は、通常予期されることができることに反して、一体キャリアと比べて製造コストの著しい増加をもたらさないことができ、またはコスト低減さえ実現することができる。

図４を参照すると、本発明の第１の実施形態のキャリアの部品総数および組立コストは、キャリアの作動側部分および反作用側部分をともに固定するために、穴２２、１３４、１３５を通って車軸のアダプタプレート１６またはステアリングナックル（図示せず）にキャリア１２４を固定するためにまた用いられたものと同じボルトを用いることによって最小に抑えることができる。

ここで図５を参照すると、本発明の第２の実施形態が、接頭辞「２」を付けた同じ参照番号によって同様の部品を表示して示されている。再び、従来技術および第１の実施形態に対するそれらの相違だけを極めて詳細に説明する。

第２の実施形態のキャリア２２４は、円周方向の係合面を除外することを除いて第１の実施形態の反作用側部分と同様のキャリアの反作用側部分２２８を備え、たった１つの横断面２４０を備える。

しかしながら、キャリアの作動側部分２２６は、ブラケットの穴１４およびキャリア部分２２４の穴２１８を通ってボルト（図示せず）によって中間ブラケット１２に直接的に固定されるようにアダプタプレートと一体に成形される。これらボルトは、円周方向係合面を除外することにより反作用側ブレーキパッドからキャリアの作動側部分２２６へ円周方向荷重を伝達する。

この実施形態では、キャリアの作動側部分２２６は鋼から鍛造によって形成され、一方、反作用側部分２２８は鉄から鋳造される。作動側部分２２６の鍛造は、環状部２２１の追加にもかかわらずその比較的単純な形により実現可能であり続ける。

第２の実施形態により、構成部品を廃止しいくつかの接触面を除去することによってキャリア２２４の構造がさらに簡素化されることが明らかであろう。さらに、材料、特に作動側部分の橋部２３１の周りの材料の重複を廃止することによって重量を節約する。

図６は本発明の第３の実施形態を示し、この実施形態は第１の実施形態の別の変更形態であり、この中で接頭辞「３」を付けた以外は同じ番号が同様の部品を参照し、第１の実施形態に対する相違だけを極めて詳細に説明する。

第３の実施形態は、作動側部分３２６および反作用側部分３２８がともにアダプタプレート３１６とともにボルト留めすることが軸方向よりむしろ半径方向で行われることを除いて第１の実施形態と同様のキャリアを構成する原則が用いられる。具体的には、アダプタプレート３１６には、第１および第２の同一面上のアダプタプレート面３４３（図６に１面だけが示されている）が設けられている。このアダプタプレート面はその中に設けられた１対の接線半径方向穴３２２を有し、それら穴は車軸の縦方向軸Ａに実質的に垂直に延びる。したがって、この面が置かれる平面は、中心が軸Ａである虚円の弦である。

反作用側キャリア部分には、第１および第２の補完的（補完的）なキャリア係合面３４１（やはり、図６に１面だけが示されている）および整合された穴３３５が設けられている。さらに、面３４１の反対側およびそれに平行に、キャリアの作動側部分３２６の第１および第２の面３５０と接触するようなされた第３および第４のキャリア面３４０がある。さらに、ねじ付き穴（不可視）が、全ての３個の部品がともに保持されることができるように作動側部分３２６の中を延びる。したがって、反作用側キャリア部分３２８の腕部３２９は、アダプタプレート面３４３と作動側部分３２６の間に挟まれ、ボルト３３７によってともにしっかり留められる。

結合の剛性を強化するために、この反作用側キャリア部分には車軸の軸の横断面へ延びる別の当接面３４７が設けられ、この当接面はアダプタプレート３１６の対応する面（不可視）と接触するよう設けられている。さらに、作動側キャリア部分３２６には、車軸の軸Ａに平行に延びる面３４４が設けられ、これは反作用側キャリア部分３２８の対応する面３４２と接触するように配置される。接線方向（すなわち、実質的に軸Ａの横断面方向）に部品をともにボルトで留めることにより、保守のための取付けおよび分解の間のボルト３３７の頭への接近が改善されることができる。

代替実施形態では、例えば作動側キャリア部分３２６がアダプタプレート３１６と反作用側部分３２８の間に重ね合わされることができ、またはアダプタプレート３１６が他の２つの部分との間に重ね合わされることができるように、アダプタプレート３１６、反作用側キャリア部分３２８および作動側キャリア部分３２６の順序は変えられることができる。さらに、図５で示す本発明の第２の実施形態では、軸方向のボルト留めよりむしろ接線方向のボルト留めを実現するようになすことができ、この実施形態では反作用側部分２２８は、接線方向ボルトおよび接線方向係合面によって一体の作動側部分に固定されることができる。さらにこの配置は、ボルトが半径方向外側よりむしろ半径方向内側に固定されるように変えられることができ、この対応する対の面は同平面にあるよりむしろ互いに対して角度を有することができる。

本発明の他の実施形態では、図５に示されたキャリアのある利点により、作動側部分および反作用側部分のために異なる材料を使用することなしに保持されることができる。例えば、両方の部分は鋳造されることができ、または両方の部分は鍛造されることもでき、材料、部品総数および重量の削減、ならびに組立の容易さの利点が保持される。実際には、２部分からのキャリアの製作により、両部分がまったく機械加工を必要としないか最小限に抑えられ、高周波焼入れその他をまったく必要としないか最小限に抑えられるように両部分を鍛造することが技術的に実行可能になる。

さらに、２部分キャリアの形成により、キャリパが案内ピンによって当初の位置のままの状態で反作用側部分がボルトを外して除去されることが可能になる。ブレーキの幾何学的形状は、通常の１個構成ブレーキローターがキャリパを除去することなしに除去されることができるようになされている。これは、保守時間、取り外されるときの重いキャリパの持上げに関連する問題を減少させるのでサービスの点で有利である。

多数の変更が本発明の範囲の中で行われることができる。強度および耐久性を強化するために作動側部分の材料特性を変更する他の方法が用いられることができる。例えば、強化棒が、作動側橋部、およびこの棒の周りの鋳造された作動側部分の残りの部分に設けられることができる。このキャリアは、第１の実施形態の場合の車軸への直接溶接を含めて車軸またはステアリングナックルへの任意の適した固定方法に対して適応されることができる。作動側部分および反作用側部分の係合面の代替形態が用いられることができる。

従来技術のディスクブレーキキャリアおよびアダプタ組立体の分解斜視図である。 本発明の１つの実施形態によるブレーキキャリアおよびアダプタ組立体の分解斜視図である。 組立状態の図２のキャリアの斜視図である。 線３Ａ−３Ａでの図３のキャリアの横断面図である。 アダプタプレートに組み立てられた図２のキャリアの斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるキャリアおよび車両の車軸の分解斜視図である。 本発明の第３の実施形態によるキャリアの一部の分解斜視図である。

符号の説明

８ 組立体
１０ 車軸
１２ 中間ブラケット
１４、１８ 穴
１６ アダプタプレート
１７ 環状部
２０ 翼部
２１ 開口
２２ 貫通穴、穴
２４ キャリア
２６ 作動側部分、内側寄り部分
２８ 反作用側部分、外側寄り部分
２９ 腕部
３０ 支持凹部
３１ 橋部
３２ 支持凹部
３３ 橋部
３４、３６ ねじ付き穴
３８ 区域
１２４ キャリア
１２６ 作動側部分
１２８ 反作用側部分
１２９ 腕部
１３０、１３２ 凹部
１３１ 橋部
１３４、１３７、１３９ 穴
１３５、１３６ ねじ付き穴
１４０ 横係合面
１４２、１４４、１４６ 面
１２６ 作動側部分
１２８ 反作用側部分
１２９ 腕部
１３０ 凹部
１３１ 橋部
１３８ 面
１５２ ブレーキパッド当接面
１２６ 作動側部分
１２９ 腕部
１３４ 穴
１３５ ねじ付き穴
１４０ 横係合面
１４２、１４４、１４６、１４８、１５０ 面
１６ アダプタプレート
２２ 穴
１２ 中間ブラケット
１４ 穴
２１８ 穴
２２１ 環状部
２２４ キャリア
２２６ 作動側部分
２２８ 反作用側部分
２３１ 橋部
２４０ 横断面
３１６ アダプタプレート
３２２ 穴
３２６ 作動側部分、作動側キャリア部分
３２８ 反作用側部分、反作用側キャリア部分
３２９ 腕部
３３５ 穴
３３７ ボルト
３４０ キャリア面
３４１ キャリア係合面、面
３４２、３４４、３５０ 面
３４３ アダプタプレート面
３４７ 当接面

Claims (21)

1. 大型車両のディスクブレーキ用のブレーキキャリアであって、
   作動側ブレーキパッド用の支持体（３０、１３０、１５２）を有し、且つ第１の特性を有する第１の材料から構成される、作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）と、
   前記作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）への固定のために、反作用側ブレーキパッド用の支持体（３２、１３２）を有する、分離した反作用側キャリア部分（２８、１２８、２２８、３２８）とを備えており、
   前記反作用側キャリア部分（２８、１２８、２２８、３２８）が第２の特性を有する第２の材料から構成され、前記第２の特性が前記第１の特性と異なり、前記第１の材料が鍛造材料であり、前記第２の材料が鋳造材料である、ブレーキキャリア。
2. 前記第１の材料が前記第２の材料より高い強度を有する、請求項１に記載のブレーキキャリア。
3. 前記第１の材料が前記第２の材料より高い靭性を有する、請求項１または２に記載のブレーキキャリア。
4. 前記第１の材料が前記第２の材料より滑らかな表面を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のブレーキキャリア。
5. 前記第１の材料が鍛鋼である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のブレーキキャリア。
6. 前記第２の材料が鋳鉄である、請求項１乃至５の何れか一項に記載のブレーキキャリア。
7. 前記作動側部分が、前記作動側ブレーキパッドの円周方向の支持のために当接面（３０、１３０、１５２）を有する凹部を有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載のブレーキキャリア。
8. 前記当接面（３０、１３０、１５２）が非機械加工である、請求項７に記載のブレーキキャリア。
9. 前記当接面（３０、１３０、１５２）が非高周波焼入れである、請求項７または８に記載のブレーキキャリア。
10. 前記反作用側キャリア部分（２８、１２８、２２８、３２８）が、使用時に前記ブレーキのブレーキローターの上に延びるようになされた腕部（２９、１２９、２２９）をさらに備える、請求項１乃至９の何れか一項に記載のブレーキキャリア。
11. 前記作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）および前記反作用側キャリア部分（２８、１２８、２２８、３２８）が補完的な係合面（１４０、３４１）を有する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のブレーキキャリア。
12. 前記作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）の前記係合面が非機械加工である、請求項１１に記載のブレーキキャリア。
13. 前記係合面が補完的な円周方向の係合面（１４２，１４６）を有する、請求項１１または１２に記載のブレーキキャリア。
14. 前記作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）が、車軸（１０）、ステアリングナックルまたは緩衝装置部品に前記部分を取り付けるために一体取付け構造（２４、１６）をさらに備える、請求項１乃至１３の何れか一項に記載のブレーキキャリア。
15. 前記取付け構造が、ドラムブレーキブラケットのための取付け具である、請求項１４に記載のブレーキキャリア。
16. 大型車両のディスクブレーキ用のブレーキキャリアであって、
    作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）であって、当該作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）をドラムブレーキブラケットに取り付けるための取付け構造を有し、且つ作動側ブレーキパッド用の支持体（３０、１３０、１５２）を有する、作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）と、
    前記作動側キャリア部分（２６、１２６、２２６、３２６）と固定可能である分離した反作用側キャリア部分（２８、１２８、２２８、３２８）であって、反作用側ブレーキパッド用の（３２、１３２）を有する、反作用側キャリア部分（２８、１２８、２２８、３２８）とを備える、ブレーキキャリア。
17. 前記取付け構造（２２、１６）が複数の穴を有する、請求項１６に記載のブレーキキャリア。
18. 前記取付け構造（２２、１６）が車軸（１０）を完全に取り囲むように配置される、請求項１６または１７に記載のブレーキキャリア。
19. 前記作動側部分および前記反作用側部分が、鍛造材料である、請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載のブレーキキャリア。
20. 作動側部分（２６、１２６、２２６、３２６）および分離した反作用側部分（２８、１２８、２２８、３２８）を有するキャリア（２４、１２４、２２４）を作製する方法であって、
    １）第１の特性を有する第１の材料を有するために前記作動側部分（２６、１２６、２２６、３２６）を鍛造する工程と、
    ２）前記第１の特性と異なる第２の特性を有する第２の材料を有するために前記反作用側部分（２８、１２８、２２８、３２８）を鋳造する工程と、
    ３）完全なキャリアを形成するために、前記作動側部分および前記反作用側部分をともに組み立てる工程とを含む、方法。
21. 請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のブレーキキャリアを有する、ディスクブレーキ。

Images