JP5584211B2 - ディスクブレーキ用調整装置 - Google Patents

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    • F16D65/567Slack adjusters mechanical self-acting in one direction for adjusting excessive play with screw-thread and nut for mounting on a disc brake

Description

本発明は、請求項1の前提部分に記載したディスクブレーキ、特に空気圧で作動されるディスクブレーキのための調整装置に関する。
ディスクブレーキ用調整装置にはいろいろな実施形態が存在する。ディスクブレーキ用調整装置は、その内容全体が本明細書に引用される特許文献1から公知である。この調整装置は、空気圧で作動されるディスクブレーキ、特にスライディングキャリパ式ディスクブレーキに適している。しかしながら、この調整装置は、空気圧で作動される固定キャリパ式ディスクブレーキまたは揺動キャリパ式ディスクブレーキでも使用可能である。
空気圧で作動されるディスクブレーキは、大型輸送用車両に標準装備される。
このようなディスクブレーキは、必要な締め付け力を発生させるために、機械的変換装置を必要とする。なぜならば、空気圧で付勢されるブレーキシリンダの力が、圧力レベル(現在では約10バール)およびブレーキシリンダの制限された大きさのために制限されるからである。現在知られている空気圧で作動されるディスクブレーキの場合、変換比は10:1から20:1の間である。ブレーキシリンダのピストン行程は50〜75mmであり、それによって、ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けるための締め付けストロークは約4mmである。
ブレーキパッドの摩擦材料部分の厚さは20mmの範囲内にあり、2個のパッドが組み込まれているので、ディスク摩耗を考慮しないと、約40mmの摩耗ストロークが生じる。このストロークは上記の締め付けストロークよりも何倍も大きい。従って、パッドの摩耗に対応して、装置を用いてブレーキを調整する必要がある。従来技術では自動的に作動する摩耗調整装置が知られている。この摩耗調整装置により、非操作状態でのブレーキパッドとブレーキディスクとの間の隙間を意味するいわゆる空隙が、ブレーキパッドの摩耗状態および摩耗特性に関係なく一定に保たれる。
輸送用車両においては、調整装置を備えたディスクブレーキを非常に多く見かける。この調整装置はねじ付きプランジャの中空室内に同心的に配置され、ブレーキレバーによって駆動要素(例えばシフトフィンガまたは歯車)を介して偏心的に駆動される。制動過程では、ブレーキシリンダのピストンロッドに連結されたブレーキレバーが回転運動を行う。調整のための連結機構(例えばシフトフォークとシフトフィンガまたは歯車)を介してブレーキレバーの回転運動が調整装置に伝達される前に、いわゆるアイドル行程を経なければならない。このアイドル行程は空隙の大きさを左右する。なぜなら、この運動中調整装置が働かず、従って締め付け距離が遊びとなるからである。この遊びを経た後に、調整装置が回動され、ねじ付きプランジャまたはねじ付き管との連結によって調整行程が開始される。
特許文献1には、図5に示されているような調整装置が開示されている。この調整装置は実質的に次の機能要素から構成されている。
・ 軸2
・ 軸受ディスク3
・ スラスト軸受4
・ つば付きブッシュ5
・ シフトフォークまたは駆動リング6
・ ボールランプクラッチ7
・ クラッチリング8
・ テーパクラッチ9
・ 円筒状コイルばね10
この説明に関しては、特許文献1が引用される。
独国特許出願公開第10 2004 037 771A1号明細書
調整装置は、実質的に2つの機能を発揮しなければならない。
1.自動的な空隙調節(通常運転)、および
2.ブレーキバッド交換時の調整機構の手動リセット。
新しいブレーキパッドを取付ける際、ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける押圧部材を後退させなければならない。これはねじ付きプランジャ(ねじ付き管)を戻し回転することによって行われる。このねじ付きプランジャは、ブレーキの使用中、自動的に作用する調整装置によって、パッド摩耗に相応して回転して突出する。
この戻し回転の際、調整装置はスパナを用いて手動で、いわゆる摩耗位置から出発位置へ戻し回転される。この場合、フリーホイールのロック方向とは反対方向に、調整装置を回転させなければならない。しかしながら、フリーホイールが百パーセントのロック作用を有するので、戻し回転を容易に行うことはできない。
そこで、本発明の課題は、手動リセットを改善した調整装置を提供することである。
この課題は請求項1の特徴を有する調整装置によって解決される。
この課題は、請求項9の特徴を有するディスクブレーキによっても解決される。
好ましくは空気圧操作式ディスクブレーキの調節スピンドルに挿入可能であり、かつ軸受ディスクによってディスクブレーキのブレーキキャリパに取付け可能であり、軸方向において駆動リングの一方の側に、スラスト軸受が形成され、軸方向において駆動リングの他方の側に、フリーホイール機能を有するボールランプクラッチが形成され、ボールランプクラッチが、ボールと、軸方向においてスラスト軸受とボールとの間の駆動側に配置された駆動リングと、被駆動側のクラッチリングとを備え、テーパクラッチが被駆動側のクラッチリングと円筒状コイルばね用のばねケースとの間に配置されている、回転レバーで操作されるブレーキ作動装置を備えたディスクブレーキのブレーキパッドとブレーキディスクの摩耗を調整するための調整装置において、軸方向においてテーパクラッチとばねケースとの間に、係合部(Formgehemme)を有するトルクに依存するクラッチが配置されていることを特徴とする。
それによって、構造空間の有利性およびインターフェースの有利性が考慮され、かつ大部分の維持が可能であり、それによって簡単な交換が可能である。さらに、係合部、すなわち形状による拘束部を有し、トルクに依存するクラッチは、手動リセットの際に、音響的な特徴として典型的な騒音を生じる。この騒音は既に知られている方法で、所定の状態を操作人に簡単に知らせる。それによって、作業プロセスが簡単化される。
テーパクラッチが好ましくはボールテーパクラッチであり、このボールテーパクラッチが駆動側のクラッチリングと、トルクに依存するクラッチと協働する円錐ブッシュとを備え、被駆動側のクラッチリングと円錐ブッシュとの間にテーパボールが配置されていることにより、コンパクトな構造を得ることができる。特に、トルクに依存するクラッチがテーパクラッチの円錐ブッシュの一部とクラッチディスクとからなる爪車クラッチとして形成されているからである。係合部はそれぞれ対応する歯状部によって形成されている。クラッチディスクはばねケースに連結されている。
この構造は次の利点がある。
・手動による戻し回転の際、知られている典型的な騒音が発生する。
・静止位置においてフリーホイールがロック機能を有することにより、調整機構が弛まないようにする振動安全性が改善される。
・切削屑を生じない成形技術による、部品の低コスト製作。
好ましい実施形態では、対応する歯状部がテーパクラッチの一部に形成され、そして対向する端面歯状部としてクラッチディスクに形成されている。このような部品は切削屑を生じない成形によって低コストで製作可能である。
調整装置の戻し回転はフリーホイールのロック方向と反対方向に行われる。トルクに依存するクラッチが端面歯状部の調和によって、所定のトルクを超えると歯状部の「自由回転」(ueberratschen)を可能にする。このクラッチの付勢は調整装置内に既に存在する円筒状コイルばねを介して行われる。この円筒状コイルばねは好ましくは調節可能である。トルクに依存するクラッチは、ボールランプクラッチよりも大きな伝達トルク用に形成されている。爪車クラッチが負荷切換えクラッチとも呼ぶことができるボールランプクラッチよりも前に応答すると、それに関連する大きな応力サイクルの数に基づいて、爪車クラッチの大きな摩耗が生じることになる。
この調整装置の場合、軸方向に作用する一方向クラッチが組み込まれている。この一方向クラッチはボールランプシステムと、摩擦クラッチ、特にボールテーパクラッチとによって形成される。
手動での戻し回転の際、回転運動は軸とばねケースを経て先ず最初に、トルクに依存する爪車クラッチとボールテーパクラッチに伝達される。そこから、トルクはボールテーパクラッチの摩擦連結部を経てボールランプクラッチに伝達される。ボールテーパクラッチとボールランプクラッチの自己ロック作用が調和しているので、固定作用を生じることになる。
クラッチリングと、シフトフォークに連結されているかまたはシフトフォークの一部を形成している駆動リングはそれぞれ、内側成形部を備え、この内側成形部により、両要素を静止位置でさらに戻し回転することを防止することができる。駆動リングとクラッチリングの支持は、相対回転しないように軸受されたつば付きブッシュで行われる。このつば付きブッシュはクラッチリングと駆動リングの内側成形部に嵌まる外側成形部を有する。伝達されたトルクが爪車クラッチの応答トルクを超えると、爪車クラッチは「自由に回転する」(durchratschen)ことになる。駆動リングとクラッチリングの内側成形部に対する外側成形部の当接によって、一方ではフリーホイールの固定作用が維持され、他方ではボールランプクラッチで回転しなくなる。そうでない場合、爪車クラッチが直ちに応答しないで、先ず最初にランプ軌道上でボールが端位置に達するまでボールランプクラッチを回転させることができる(ボールランプクラッチのトルク <爪車クラッチのトルク)。
さらに、駆動リングの内側成形部とクラッチリングのストッパを位置決めする際に、駆動リングの内側成形部に対するつば付きブッシュの外側成形部のストッパが、クラッチリングの内側成形部に対するストッパよりも幾分早く作用する。これは、外側成形部と駆動リング内側成形部との当接を、外側成形部とクラッチリング内側成形部との当接よりも先行させるための角度遊びが、外側成形部と内側成形部との間に形成されていることによって達成される。
さらに、スラスト軸受の固定部分を形成するつば付きブッシュの他端が、ブレーキキャリパに取付けられた軸受ディスクに相対回転しないように固定されていると有利である。
スラスト軸受は、駆動リングの片側と、転動体と、つば付きブッシュのつばとによって形成されている。このつば付きブッシュは、ボールランプクラッチを通って軸方向に延在している。それによって、さらに、部品の多様性が低減し、コンパクトな構造が達成される。
ディスクブレーキ、特に空気圧で作動されるディスクブレーキは、上述の調整装置を備えている。
以下、添付図面を参照して典型的な実施の形態に基づいて本発明を説明する。
本発明に係る調整装置の実施の形態の縦断面図である。 図1の実施の形態を切断して示す斜視図である。 図1と図2の爪車クラッチの拡大斜視図である。 図1の実施の形態の領域Xの拡大横断面図である。 従来技術の調節装置の部分断面図である。 ディスクブレーキの概略図である。
図において、同一または同様の機能を有する要素には同様の参照番号が付けてある。
図6に示した空気圧式ディスクブレーキの構造と機能については、独国特許第197 29 024 C1号明細書の対応する説明が引用される。図6には次の構成要素、すなわち、ディスクブレーキ20、ブレーキディスク21、ブレーキキャリパ22、ブレーキパッド23、横断部材24、調節スピンドル25および26、押圧部材27、スプロケット28、チェーン29、偏心体30および回転レバー31が記載されている。この回転レバーは駆動要素32を備え、この駆動要素は調整装置1のシフトフォークと協働する。調整装置1はここでは調節スピンドル25内に配置されている。このような調整装置1について詳細に説明する。この調整装置1は電動モータで作動されるディスクブレーキにも適している。
ここで図1および図2を参照する。
図1は本発明に係る調整装置1の実施の形態の縦断面図であり、図2は図1の実施形態を切断して示す斜視図である。
調整装置1は、以下の要素を備えている。すなわち、上端に駆動ジャーナル15を有する軸2、調整装置1をブレーキキャリパ22(図6参照)内に固定するための軸受ディスク3、この軸受ディスク3に相対回転しないように取付けられたつば付きブッシュ4、このつば付きブッシュは上側のつばを有し、このつばはその下方に配置された、スラスト軸受4のボールのための軸受面を有する、回転レバー31の駆動要素32(図6参照)に連結されているシフトフォークに連結された駆動リング6、円錐ブッシュ17と協働するクラッチリング8を備えたボールランプクラッチ7、この円錐ブッシュは係合部を有しトルクに依存するクラッチ16を介してばねケース11に相対回転しないように連結されている、ばねケース11内に配置されかつ成形ディスク13に支持された円筒状コイルばね10、および調節要素14を備え、この調節要素14は、例えば軸2の下端に配置され、円筒状コイルばね10を固定し、調整装置1の要素をばらばらにならないように軸方向に保持する働きをするナットである。
この調整装置1の場合、軸方向に作用する一方向クラッチ(フリーホイール)が組み込まれている。この一方向クラッチはボールランプクラッチ7と、摩擦クラッチまたはテーパクラッチ9、特にボールテーパクラッチとによって形成されている。
ボールランプクラッチ7は駆動リング6と、ランプボール42すなわち転動体と、クラッチリング8とからなっている。この場合、クラッチリング8はボールを収容するための上側部分と、テーパクラッチ9の一部を形成する下側部分を有する。調整装置1の一般的な機能は特許文献1において図5を参照して詳細に説明されている。ここで、この図5が参照される。
図5の調整装置との第1の相違点は、いわゆる爪車クラッチ(以下、爪車クラッチと呼ぶ)として形成された、係合部を有しトルクに依存するクラッチ16である。このクラッチについてはさらに詳細に後述する。この爪車クラッチ16は円錐ブッシュ17の一部と協働し、そのクラッチディスク18は、ばねケース11に対して相対回転しないように連結されている。
図5の調整装置との他の相違点として、本発明に係る調整装置1の場合には、スラスト軸受4が、つば付きブッシュ5のつばと、駆動リング6の片側と、転動体とによって形成されている。ボールランプクラッチ7を通って延在するつば付きブッシュ5の下端は、直接的にあるいはスラストワッシャを介して円錐ブッシュ17用の軸方向ストッパを形成している。円錐ブッシュ17は爪車クラッチ16を介して円筒状コイルばね10によって上方へ押されている。この場合、構成要素である爪車クラッチ16と、テーパクラッチ9と、ボールランプクラッチ7と、スラスト軸受4はばらばらにならないように軸方向に保持され、かつ押圧されている。つば付きブッシュ5のストッパは、軸受部の最小遊びを維持する働きをする。さらに、圧縮ばね19がクラッチリング8と駆動リング6との間に配置されている。さらに、円錐ブッシュ17はその上端が(図示した)スラストワッシャを介してつば付きブッシュ5の下端に支持可能である(さらに詳細は後述する)。
図3は、図1および図2に示した爪車クラッチ16の拡大斜視図である。爪車クラッチ16は、第1端面歯状部34を有する円錐ブッシュ17の下側部分と、この第1端面歯状部34に対向する対応した第2端面歯状部35を有するクラッチディスク18とからなっている。クラッチディスク18はさらに、ばねケース11に連結するための凹部36を有する。これについてはこれ以上説明しない。
図3の上側にあるテーパクラッチ9の円錐ブッシュ17の部分は、テーパボール43と協働するためのポケット33を備えている。
いわゆる通常運転の際、ブレーキレバーまたは回転レバー31(図6参照)によってシフトフォークと調整装置の駆動リング6に回転運動が伝達される。(シフトフォーク6とクラッチリング8との間の)ボールランプクラッチ7を介して、回転運動がボールテーパクラッチ9に伝達される。ボールランプクラッチ7とボールテーパクラッチ9の調和に基づいて、自己ロックし、トルクが後続配置の爪車クラッチ16に伝えられることになる。トルクは爪車クラッチ16からばねケース11に伝えられ、そしてそこから縦方向歯状部を経てねじ付き管または調節スピンドル25、26(図6参照)に伝えられる。
通常運転では、2つの異なる運転状態が存在する。
運転状態1: 空隙(ブレーキパッド23とブレーキディスク21との間の隙間)が大きすぎると、自動調整が行われる。その際、固定されていない調節スピンドル25、26の必要な調節トルクはボールランプクラッチ7の負荷切換えトルクよりも小さい。従って、調節スピンドル25、26は力を加えない操作段階の間回転させられる。
運転状態2: ブレーキパッド23がブレーキディスク21に接触し、調節スピンドル25、26が固定されている。ブレーキおよびブレーキパッド23の変形に基づいて、力の釣り合いが達成されるまでブレーキレバーがさらに回転運動を行う。従って、調整装置1のシフトフォークまたは駆動リング6にさらに回転運動が伝えられる。この段階で調節スピンドル25、26がほとんど回転しないように固定されているので、上記の負荷切換えクラッチまたはボールランプクラッチ7が応答することになる。その際、シフトフォーク6とクラッチリング8との間に相対運動が生じる。ランプボール42がシフトフォーク6とクラッチリング8のボールランプ41(図4参照)上を転動することにより、クラッチリング8が円筒状コイルばね10の力に抗して軸方向に押しのけられる。クラッチリング8はボールテーパクラッチ9を経て爪車クラッチ16に力を伝達する。爪車クラッチ16の応答トルクがボールランプクラッチ7の負荷切換えトルクよりも大きいので、爪車クラッチ16において運動および摩耗応力を生じない。
ブレーキが解除されると、調整装置1において運動の逆転が生じることになる。その際、先ず最初に、ランプボール42が再び元の位置までボールランプ41上を下方へ転動する。元のボール位置に達すると、円筒状コイルばね10はもはやボールランプクラッチ7を介してではなく、ストッパを介してつば付きブッシュ5に支持される。それによって、ボールテーパクラッチ9とボールランプクラッチ7には実質的に力が働かない。ブレーキの操作時に調整が行われる場合には、戻り回転するシフトフォーク6によってボールテーパクラッチ9が回転する(フリーホイール機能)。従って、調節スピンドル25、26は前に調整された位置にとどまる。
軸2は図1と図2においてその上端に、駆動ジャーナル15を備えている。この駆動ジャーナルは対応するスパナのために例えば六角の断面形状を有する。この駆動ジャーナルに装着される工具、例えばオフセットリングスパナによって、軸2は図示した矢印の方向に反時計回りに回転させられる。このように手動で戻す場合には、トルクは軸2とばねケース11を経て先ず最初に爪車クラッチ16とボールテーパクラッチ9に伝達される。そこから、トルクはボールテーパクラッチ9の摩擦連結部を経てボールランプクラッチ7に伝えられる。ボールテーパクラッチ9とボールランプクラッチ7の自己ロックが調和しているので、固定作用を生じることになる。
クラッチリング8とシフトフォークまたは駆動リング6はそれぞれ内側成形部を備えている。この内側成形部によって、静止位置において両要素のさらなる戻り回転を防止することができる。そのために、図4は図1の実施の形態の領域Xの横断面を概略的に示している。駆動リング6とクラッチリング8の支持は、相対回転しないように軸受されたつば付きブッシュ5で行われる。このつば付きブッシュはクラッチリング内側成形部38と駆動リング内側成形部39に嵌まる外側成形部37を有する。伝達されたトルクが爪車クラッチ16の応答トルクを超えると、爪車クラッチ16の爪が係合を解除されることになる。駆動リング6とクラッチリング8の外側成形部37と内側成形部38、39が当接することにより、一方ではフリーホイールの固定作用が維持され、他方ではボールランプクラッチ7が回転しなくなる。そうでない場合には、爪車クラッチ16が直ちに応答しないで、ランプボール42がボールランプ41の軌道上で端位置に達するまで、先ず最初にボールランプクラッチ7が回転させられる(ボールランプクラッチ7のトルク < 爪車クラッチ16のトルク)。
つば付きブッシュ5の外側成形部37によって駆動リング6とクラッチリング8のストッパを設ける場合、駆動リング6のストッパ(駆動リング内側成形部39)がクラッチリング内側成形部38のストッパよりも幾分早く作用することに留意すべきである。というのは、そうしないと、フリーホイールの固定作用が調整装置1の静止位置で保証されないからである。
これは、その都度つば付きブッシュ5の外側成形部37によって、クラッチリング内側成形部38のストッパに対して駆動リング内側成形部39を先行させることによって達成される。この外側成形部には遊び角度40が設定さられている。
本発明は上記の実施の形態に限定されない。本発明は添付の特許請求の範囲内で変更可能である。
クラッチ16の係合部として、いろいろな端面歯状部の組み合わせが可能である。
内側成形部と外側成形部37、38、39は他の形をしていてもよい。
1 調整装置
2 軸
3 軸受ディスク
4 つば付きブッシュ
5 スラスト軸受
6 駆動リング
7 ボールランプクラッチ
8 クラッチリング
9 テーパクラッチ
10 円筒状コイルばね
11 ばねケース
12 ケーステーパ部
13 成形ディスク
14 調節要素
15 駆動ジャーナル
16 クラッチ
17 円錐ブッシュ
18 クラッチディスク
19 回転ばね
20 ディスクブレーキ
21 ブレーキディスク
22 ブレーキキャリパ
23 ブレーキパッド
24 横断部材
25 第1調節スピンドル
26 第2調節スピンドル
27 押圧部材
28 スプロケット
29 チェーン
30 偏心体
31 回転レバー
32 駆動要素
33 ポケット
34 第1端面歯状部
35 第2端面歯状部
36 凹部
37 外側成形部
38 クラッチリング内側成形部
39 駆動リング内側成形部
40 遊び角度
41 ボールランプ
42 ランプボール
43 テーパボール

Claims (9)

  1. 旋回レバーで操作される締付装置を有する空気圧で作動されるディスクブレーキのブレーキパッドおよびブレーキディスクの摩耗を調整するための調整装置であって、
    (a)駆動リングの軸方向の一方の側にスラスト軸受が形成され、前記駆動リングの軸方向の他方の側に、フリーホイール機能を有するボールランプクラッチが形成され、
    (b)前記ボールランプクラッチが、ボールと、前記スラスト軸受と前記ボールとの間の軸方向駆動側に配置された前記駆動リングと、被駆動側のクラッチリングとを備え、
    (c)テーパクラッチが被駆動側の前記クラッチリングと円筒状コイルばね用のばねケースとの間に配置されている、
    回転レバーで操作されるブレーキ作動装置を備えた前記ディスクブレーキのブレーキパッドとブレーキディスクの摩耗を調整するための調整装置において、
    (d)軸方向において前記テーパクラッチと前記ばねケースとの間に、係合部を有するトルクに依存するクラッチが配置されてなることを特徴とする調整装置。
  2. 前記テーパクラッチがボールテーパクラッチであり、該ボールテーパクラッチが駆動側の前記クラッチリングと、トルクに依存する前記クラッチと協働する円錐ブッシュとを備え、被駆動側の前記クラッチリングと前記円錐ブッシュとの間にテーパボールが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の調整装置。
  3. トルクに依存する前記クラッチが前記テーパクラッチの前記円錐ブッシュの一部とクラッチディスクとからなる爪車クラッチとして形成され、前記円錐ブッシュの一部とクラッチディスクがそれぞれ対応する歯状部を有し、前記クラッチディスクが前記ばねケースに連結されていることを特徴とする請求項2に記載の調整装置。
  4. 対応する前記歯状部が前記テーパクラッチの一部に配置された第1端面歯状部と、前記クラッチディスクに配置された第2端面歯状部とを有することを特徴とする請求項3に記載の調整装置。
  5. ルクに依存する前記クラッチが、前記ボールランプクラッチよりも大きな伝達トルク用に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の調整装置。
  6. 前記駆動リングが駆動リング内側成形部を備え、前記被駆動側のクラッチリングがクラッチリング内側成形部を備え、前記両内側成形部がつば付きブッシュの外側成形部と協働し、このつば付きブッシュが前記ボールランプクラッチと被駆動側の前記クラッチリングとを通って軸方向に延在し、前記つば付きブッシュが前記外側成形部とは反対側の端部に、前記スラスト軸受の固定部分を形成するつばを備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の調整装置。
  7. 前記外側成形部と前記駆動リング内側成形部との当接を、前記外側成形部と前記クラッチリング内側成形部との当接よりも先行させるための角度遊びが、前記外側成形部と前記内側成形部との間に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の調整装置。
  8. 前記スラスト軸受の前記固定部分を形成する前記つば付きブッシュの他端が、前記ブレーキキャリパに取付け可能な軸受ディスクに相対回転しないように固定されていることを特徴とする請求項6または7に記載の調整装置。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の調整装置を備えたディスクブレーキ。
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