JP6298777B2 - Disc brake device - Google Patents
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Description
本発明は、ボールカム式のディスクブレーキ装置のブレーキ鳴きを防止する技術に関する。 The present invention relates to a technique for preventing brake noise in a ball cam type disc brake device.
従来、走行車両の制動装置としてボールカム式のディスクブレーキ装置を搭載した技術が公知となっている(例えば特許文献1参照)。ボールカム式のディスクブレーキ装置は、ブレーキ軸上に係合配置される摩擦板と、ブレーキハウジングに係合配置されるブレーキプレートと、該摩擦板とブレーキプレートを圧接させて制動するカムプレートと、カムプレートとハウジングの間に配置されるボールと、カムプレートを回転させるブレーキアームからなり、前記カムプレートはリング状に形成されてその一側面には前記ボールを係入する係入溝が同一円周上で所定角度毎に複数配置され、該係入溝は回転方向に傾斜面が形成され、雨滴状(涙目状)に形成されていた。このような構成において、ブレーキペダル等の操作手段によりブレーキアームを回動すると、カムプレートが回転されて、ボールが斜面に乗り上げカムプレートとハウジングとの間隔を広げることで摩擦板とブレーキプレートを圧接させて制動する構成としていた。 Conventionally, a technique in which a ball cam type disc brake device is mounted as a braking device for a traveling vehicle has been publicly known (see, for example, Patent Document 1). A ball cam type disc brake device includes a friction plate engaged with a brake shaft, a brake plate engaged with a brake housing, a cam plate that presses the friction plate against the brake plate, and a cam. A ball arranged between the plate and the housing, and a brake arm for rotating the cam plate, the cam plate is formed in a ring shape, and an engagement groove for engaging the ball is formed on one side of the same circumference. A plurality of the engaging grooves are arranged at predetermined angles on the upper side, and the engaging grooves are inclined in the rotational direction and formed in the shape of raindrops (tears). In such a configuration, when the brake arm is rotated by operating means such as a brake pedal, the cam plate is rotated, the ball rides on the slope, and the gap between the cam plate and the housing is widened to press the friction plate and the brake plate. It was set as the structure which made it brake.
前述のようなボールカム式のディスクブレーキ装置の場合、ブレーキアームはカムプレートの中心より外れた位置でカムプレートに作用して回転させるため、複数のボールによる押付力は均一にならず、ブレーキ面圧が周方向に不均一となる。これによってブレーキ鳴きが発生し、摩擦板やブレーキプレートやカムプレートに偏摩耗が生じていた。そこで、カムプレートによる押付力の偏りを是正して、摩擦板とブレーキプレートが均一に圧接するようにして、ブレーキ鳴きを防止し、偏摩耗を防止して部品の寿命を長くしようとする。 In the case of the ball cam type disc brake device as described above, the brake arm acts on the cam plate at a position off the center of the cam plate and rotates. Becomes uneven in the circumferential direction. As a result, a brake squeal occurred and uneven wear occurred on the friction plate, brake plate, and cam plate. Therefore, the bias of the pressing force due to the cam plate is corrected so that the friction plate and the brake plate are pressed uniformly to prevent brake squeal and to prevent uneven wear and prolong the life of the parts.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、ブレーキ軸上に配置される摩擦板とブレーキプレートと、一側面に複数のボールを係入する係入溝が設けられるリング状のカムプレートと、前記カムプレートを回転させるブレーキ作動体とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記複数のボールは、前記ブレーキ軸を中心に同一円周上に配置され、前記複数のボールが配置される間隔は、前記ブレーキ作動体側に配置されるほど広く、反対側ほど狭く配設されるものである。
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
That is, in
請求項2においては、前記ボールを係入する係入溝は、前記ブレーキ作動体側に配置されるほど深く、反対側に配置されるほど浅く形成されるものである。
In
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、ブレーキアームを回動させて、制動させたときに、摩擦板とブレーキプレートが均等に圧接されて、ブレーキ鳴きの発生を防止し、摩擦板とブレーキプレートの偏摩耗も防止することができ、摩擦板とブレーキプレートの寿命を長くすることができる。
As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
In other words, when the brake arm is rotated and braked, the friction plate and the brake plate are evenly pressed to prevent the occurrence of brake squealing and the friction plate and the brake plate can be prevented from wearing unevenly. The life of the friction plate and brake plate can be extended.
まず、図1より作業車両の一例としてトラクタ1の全体構成について説明する。なお、F方向を前方と規定して説明する。ボンネット2内にエンジン3が内設され、該ボンネット2の後部にステアリングハンドル4が設けられ、該ステアリングハンドル4の後方には運転席5が配設されている。
First, the overall configuration of the
前記エンジン3の後部にはクラッチハウジングを介してミッションケース6が連設され、該ミッションケース6の両側にリアアクスルケース8・8が連設される。該リアアクスルケース8・8には車軸13・13を介して後輪10・10が支承され、前記エンジン3を支持する車体フレーム11にはフロントアクスルケースを介して前輪9・9が支承される。
A transmission case 6 is connected to the rear portion of the
エンジン3からの動力は、ミッションケース6内の変速装置を介して後輪10・10に伝えられ走行可能としている。また、エンジン3からミッションケース6内のPTO変速装置を介してPTO軸に動力を伝達し、図示しない作業機を駆動可能としている。
The power from the
前記リアアクスルケース8内には、図2・図3に示すように、ボールカム式の湿式ディスクブレーキ装置20と減速装置30と車軸13が収納されている。減速装置30は、遊星歯車式としており、変速後の動力がデフ装置に入力され、デフ装置からは差動機構を介して左右のデフ出力軸31(以下ブレーキ軸31とする)が左右に突出される。デフ出力軸31上およびその外周にブレーキ装置20が配設される。該ブレーキ軸31の先端にはサンギヤ31aが形成され、該サンギヤ31aはリアアクスルケース8内に挿入され、サンギヤ31aの外周がプラネタリギヤ32・32・32にそれぞれ歯合される。3つのプラネタリギヤ32・32・32は外周側がリアアクスルケース8の内面に固定されたリングギヤ33の内歯と歯合される。また、前記プラネタリギヤ32・32・32はキャリヤ34に設けた軸に回転自在に支持され、該キャリヤ34は機体外側方に延設されて、キャリヤ34の延設部の中心部が車軸13の一端に固定される。該車軸13はリアアクスルケース8に回転自在に支持されて、他端に後輪10が固定される。こうして、デフ装置に伝えられた動力が遊星歯車式の減速装置30により減速されて車軸13に伝えられる。但し、減速装置30は遊星歯車式に限定するものではなく、図13に示すように、小径ギヤ(サンギヤ)31aと大径ギヤ35からなる平歯車式の減速装置30で構成することも可能である。また、ディスクブレーキ装置20や減速装置30はミッションケース6やデフケース内等に配置される構成であっても構わない。
As shown in FIGS. 2 and 3, a ball cam type wet
ブレーキ装置20は、摩擦板21とブレーキプレート22とボール23とカムプレート24とブレーキ作動体25からなる。なお、本実施形態では多板式のブレーキについて説明するが、多板式のクラッチにも適用可能である。前記ブレーキ軸31上に円板状の摩擦板21・21が配置され、摩擦板21・21の外周側にリング状のブレーキプレート22・22が配置されリアアクスルケース8に支持される。前記摩擦板21はブレーキ軸31上に軸心方向に摺動自在で相対回転不能にスプライン(またはセレーション)嵌合されている。ブレーキプレート22は摩擦板21の外周側で摩擦板21・21と交互に配置され、ハウジングとなるリアアクスルケース8に軸心方向に摺動自在で相対回転不能に係合されている。前記摩擦板21またはブレーキプレート22の一方(図2では右側)にはカムプレート24が配置され、カムプレート24の他面(図2では右面)には複数のボール23・23・・・を介して前記リングギヤ33に対向して配置される。該リングギヤ33の一面(図2では左面)には前記ボール23を係入する係入溝33aが形成されている。但し、前記カムプレート24は摩擦板21とブレーキプレート22とを圧接させるためのものであるため、対向配置される部材はリングギヤ33に限定するものではなくリアアクスルケース8やミッションケース6等のハウジングやハウジングに固定される部材であってもよい。
The
前記カムプレート24は、図4に示すように、リング状に構成されて、リアアクスルケース8内で回動可能に配置されている。カムプレート24の一側面には所定間隔(所定角度)をあけてボール23・23・・・を係入する係入溝24a・24a・・・が同一円周上に形成されている。係入溝24aは、側面視略楕円状(涙目状・雨滴状)に構成され、断面視において円周方向に浅くなるように傾斜溝に形成している。また、カムプレート24の外周の一端には、突起24bが半径方向外側に突出するように形成され、ブレーキ作動体25と当接可能に配置される。
As shown in FIG. 4, the
前記ブレーキ作動体25は、図2、図4に示すように、ブレーキアーム26と作動軸27からなり、作動軸27は前記ブレーキ軸31(車軸13)と平行にリアアクスルケース8に回転自在に支持され、作動軸27の一端にブレーキアーム26の一端が固定される。作動軸27の軸心方向中途部に半円状(または二面)に削られた当接部27aが形成され、該当接部27aに前記カムプレート24の突起24bが当接可能に配置される。前記ブレーキアーム26の他端はワイヤーまたはロッド等を介してブレーキペダルまたはブレーキアクチュエータ等と連結される(図1)。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
このような構成において、ブレーキペダルを踏むと、ブレーキアーム26が回動されると同時に作動軸27も回動される。この回動により当接部27aが突起24bを押してカムプレート24を回転させる。カムプレート24が回転されると、ボール23・23・・・が係入溝24aの浅くなる側へ移動し、カムプレート24は軸心方向へ移動して摩擦板21とブレーキプレート22を圧接する。こうして、ブレーキ軸31を制動するようにしている。
In such a configuration, when the brake pedal is depressed, the
そして、前記カムプレート24とリアアクスルケース8との間には、組み立てを容易としカムプレート24を回転自在とするために、所定の隙間が設けられている。この構成において、前記ボール23・23・・・及び係入溝24a・24a・・・が同じ形状で、同心円周上で均等に配置される構成であると、ブレーキ装置20を作動させて制動した場合、カムプレート24の一側に配置された突起24bが押されて、カムプレート24の一側(本実施形態では突起24b側、ブレーキ作動体25側)の面圧が高く、軸心に対して反対側が低くなる傾向となって、カムプレート24は摩擦板21及びブレーキプレート22を均一に圧接することができず、摩擦板21とブレーキプレート22との間に摩擦力が発生することによって、不安定な振動が発生してブレーキ鳴きが発生していた。更に、面圧が一定ではないため偏摩耗も発生していた。
A predetermined gap is provided between the
そこで、本発明の第一実施形態では、ボール23・23・・・を不等配置として、制動時の面圧ができるだけ均等となるようにしている。つまり、図5に示すように、ボール23とボール23の間隔は、ブレーキ作動体25側が広く、ブレーキ軸31に対して反対側が狭くなるように配置される。言い換えれば、ボール23とボール23のブレーキ軸31の中心からの角度θは、ブレーキ作動体25側の角度をθ1とすると、隣接するボール23との角度θ2、θ3、θ4はブレーキ作動体25と反対側ほど小さくなるように(θ1>θ2≧θ3≧θ4)配設している。更に言い換えれば、ボール23の数はブレーキ作動体25側が少なく、反対側が多く配置される構成としている。なお、本実施形態では、ボール23の数は6個としているが、その数は限定するものではなく、3つ以上であればよい。また、ボール23・23・・・は上下(または左右)対称に配置しているが、非対称とすることも可能である。この場合、カムプレート24の回転方向や隙間の大きさ等に対応させる。こうして、摩擦板21とブレーキプレート22が均等に圧接されるようにしている。
Therefore, in the first embodiment of the present invention, the
また、制動時の面圧を略均等にするための第二実施形態では、図4に示すように、ボール23・23・・・を係入する係入溝24aの深さを、ブレーキ作動体25側に配置されるほど係入溝24aが深く、反対側に配置されるほど浅く形成している。つまり、摩擦板21とブレーキプレート22を圧接するときにボール23が位置する係入溝24aの最浅部の深さEは、ブレーキ作動体25側に配設される係入溝24aの最浅部の深さE1よりも、反対側に位置する係入溝24aの最浅部の深さE2のほうが浅く(E1>E2)構成されている。なお、図4の場合、係入溝24a・24a・・・は等角度で配置される。
In the second embodiment for making the surface pressure during braking substantially equal, as shown in FIG. 4, the depth of the engaging
また、制動時の面圧を略均等にするための第三実施形態では、図6に示すように、前記ボール23の大きさは、ブレーキ作動体25側に配置されるほど小さく、反対側に配置されるほど大きく形成される。つまり、ブレーキ作動体25側に配置されるボール23の直径をR1とすると、反対側に配置されるボール23の直径R2・R3ほど大きく(R1<R2<R3)構成されている。
Further, in the third embodiment for making the surface pressure at the time of braking substantially equal, as shown in FIG. 6, the size of the
また、制動時の面圧を略均等にするための第4実施形態では、図7に示すように、前記カムプレート24の厚さDは、ブレーキ作動体25側ほど薄く、反対側に配置されるほど厚く形成されるものである。つまり、突起24b側の厚さD1は反対側の厚さD2よりも薄く(D1<D2)構成している。なお、この実施形態の場合、ボールを用いないカム式の多板ブレーキ(クラッチ)にも適用できる。
Further, in the fourth embodiment for making the surface pressure at the time of braking substantially equal, as shown in FIG. 7, the thickness D of the
また、制動時の面圧を略均等にするための第5実施形態では、図8に示すように、ボール23・23・・・を係入する係入溝24aの配置位置を、ブレーキ作動体25側に配置されるほど中心側に係入溝24aが配置され、反対側に配置されるほど外周側に配置されるように構成する。言い換えれば、ブレーキ作動体25側の係入溝24aの中心からの距離(半径)L1が、反対側に配置される係入溝24aの中心からの距離L2(L1<L2)よりも短く構成されるように構成される。
Further, in the fifth embodiment for making the surface pressure during braking substantially equal, as shown in FIG. 8, the arrangement position of the engaging
但し、制動時の面圧を略均等にするために、前記第一実施形態から第5実施形態の何れか二つまたはそれ以上を組み合わせる構成とすることも可能である。また、制動時の面圧を略均等にするために、前記ボール23・23・・・の硬さやカムプレート24の硬さをブレーキ作動体25側ほど軟らかく、反対側ほど硬く構成することも可能である。
However, in order to make the surface pressure during braking substantially equal, any two or more of the first to fifth embodiments may be combined. Further, in order to make the surface pressure during braking substantially equal, the hardness of the
以上のように、ブレーキ軸31上に配置される摩擦板21とブレーキプレート22と、一側面に複数のボール23を係入する係入溝24aを設けるリング状のカムプレート24と、カムプレート24を回転させるブレーキ作動体25とを備えるボールカム式ディスクブレーキ装置20において、前記複数のボール23・23・・・はブレーキ軸31を中心に同一円周上に配置され、ボール23・23・・・が配置される間隔はブレーキ作動体25側に配置されるほど広く、反対側ほど狭く配設されるので、ブレーキ作動体25を作動させて摩擦板21とブレーキプレート22とを圧接させたときに、偏りを減少して略均等の面圧で圧接させることができてブレーキ鳴きを防止し、摩擦板21とブレーキプレート22の偏摩耗を防止することができるようになった。また、ボール23・23・・・を係入するための係入溝は切削加工により容易に加工位置を変更して形成できる。
As described above, the
また、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記ボール23・23・・・を係入する係入溝24a・24a・・・は、ブレーキ作動体25側に配置されるほど係入溝24aが深く、反対側に配置されるほど浅く形成されるので、摩擦板21とブレーキプレート22とを圧接させたときに、偏りを減少して略均等の面圧で圧接させることができてブレーキ鳴きを防止し、摩擦板21とブレーキプレート22の偏摩耗を防止することができる。
Further, in the ball cam type disc brake device, the engaging
また、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記ボール23の大きさは、ブレーキ作動体25側に配置されるほど小さく、反対側に配置されるほど大きく形成されるので、摩擦板21とブレーキプレート22とを圧接させたときに、偏りを減少して略均等の面圧で圧接させることができてブレーキ鳴きを防止し、摩擦板21とブレーキプレート22の偏摩耗を防止することができる。また、ボールカム式ディスクブレーキ装置において、前記カムプレート24の厚さは、ブレーキ作動体25側に配置されるほど薄く、反対側に配置されるほど厚く形成されるので、摩擦板21とブレーキプレート22とを圧接させたときに、偏りを減少して略均等の面圧で圧接させることができてブレーキ鳴きを防止し、摩擦板21とブレーキプレート22の偏摩耗を防止することができる。
Further, in the ball cam type disc brake device, the size of the
また、摩擦板21とブレーキプレート22との間で共振(鳴き)を防止するために、ブレーキプレート22とリアアクスルケース(ハウジング)8との間の係止部分において、固有周波数を変更する手段を設ける構成とすることも可能である。つまり、固有周波数を変更する手段の第一実施例として、図9に示すように、ブレーキプレート22をリアアクスルケース8に係止させるために、ブレーキプレート22の外周の一部に突起22aが形成され、リアアクスルケース8の内面には突起22aを係合する凹部8aが形成されている。この突起22aと凹部8aを係合させた状態で、該突起22aと凹部8aとの間に弾性体40を介装する構成としている。この弾性体40によりブレーキ鳴きにかかわる固有周波数が変更されるのである。また、固有周波数を変更する手段の第二実施例として、ブレーキプレート22とリアアクスルケース8が当たる他の位置に弾性体40を配置する構成とすることもできる。例えば、突起22aと180度位相がずれた位置に弾性体40を配置するのである。前記弾性体40としては、例えば、バネやゴム等が採用される。
Further, in order to prevent resonance (squeal) between the
また、前記固有周波数を変更する手段の第三実施例として、図10に示すように、前記突起22aに孔22bを開口する構成とすることもできる。該孔22bを開口することによって、突起22a部分にバネ要素が付加されることになり、固有周波数が変更されるのである。
Further, as a third embodiment of the means for changing the natural frequency, as shown in FIG. 10, it is possible to adopt a configuration in which a
また、前記固有周波数を変更する手段の第四実施例として、バネ要素を複数配置する構成とすることもできる。例えば、図11に示すように、孔22bを有する突起22aを適宜間隔をあけて数箇所設けるのである。
As a fourth embodiment of the means for changing the natural frequency, a plurality of spring elements may be arranged. For example, as shown in FIG. 11,
また、前記固有周波数を変更する手段の第五実施例として、図12に示すように、突起22aの代わりに切欠22cを設け、該切欠22cにボール23を嵌合し、該ボール23と凹部8aとの間に弾性体40を介装する構成とすることもできる。上記構成とすることで、摩擦板21とブレーキプレート22とを圧接したときに、ブレーキプレート22の固有周波数が変更されて振動することがなくなり、ブレーキ鳴きを防止することができるのである。
As a fifth embodiment of the means for changing the natural frequency, as shown in FIG. 12, a
20 ディスクブレーキ装置
21 摩擦板
22 ブレーキプレート
23 ボール
24 ムプレート
24a 係入溝
25 ブレーキ作動体
31 ブレーキ軸
20
Claims (2)
前記複数のボールは、前記ブレーキ軸を中心に同一円周上に配置され、
前記複数のボールが配置される間隔は、前記ブレーキ作動体側に配置されるほど広く、反対側ほど狭く配設される
ことを特徴とするディスクブレーキ装置。 A ball cam comprising: a friction plate and a brake plate arranged on a brake shaft; a ring-shaped cam plate provided with an engagement groove for engaging a plurality of balls on one side; and a brake operating body for rotating the cam plate. Type disc brake device,
The plurality of balls are arranged on the same circumference around the brake shaft,
The disc brake device characterized in that an interval at which the plurality of balls are arranged is wider as it is arranged on the brake actuator side, and is narrower on the opposite side.
ことを特徴とする請求項1に記載のディスクブレーキ装置。 Engaging insertion groove that engages the ball, the higher is disposed on the brake operating side deeply, disc brake device according to claim 1, characterized in that it is formed shallower is disposed on the opposite side.
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