JP6288580B2 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置に係り、特に、ネガティブタイプと呼ばれる非作動時に制動力を生じさせるタイプのディスクブレーキ装置に関する。

ネガティブタイプと呼ばれるディスクブレーキ装置は、特許文献１に開示されているように、作動ばねにより、ブレーキパッドに対する押圧力を与えている。このような基本構成を有するネガティブタイプのディスクブレーキ装置では通常、押圧力を解放する手段として、特許文献１に開示されているような電磁力の他、特許文献２に開示されているような油圧の力によるものなどが存在することが知られている。

このような構成のディスクブレーキ装置では、点検や不具合発生時に、押圧力の解放を手動で行う必要がある。特許文献１には、手動で押圧力を解放する手段として、複数のリンク機構を介在させたレバーを揺動させることが開示されている。このように、複数のリンク機構を介在させて押圧力を解放する構成としたことにより、梃子を利用したレバーのみの構成に加え、解放機構の小型化を図ることができる。

特開２０００−７２９０号公報 実開昭５２−１１３１８７号公報

確かに、特許文献１に開示されているような構成とすることによれば、従来に比べて解放機構の小型化を図ることができるものと考えられる。しかし、特許文献１に開示されている技術では、電磁的、機械的に押圧力を解放する機構と、手動により押圧力を解放する機構とが完全に別体として設けられている。また、手動により押圧力を解放する機構は、リンク機構を介在させたとしても、ディスクブレーキを構成するキャリパボディにそのまま付帯させるには、大掛かりなものとなってしまっている。

そこで本発明では、ネガティブタイプのディスクブレーキ装置において、作動ばねによる押圧力を手動で解放することのできる手段を備えつつ、ディスクブレーキ装置全体の小型化を図ることのできるディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るディスクブレーキ装置は、作動ばねからの押圧力によりピストンを介してブレーキパッドを押圧し、前記押圧力を解放させるカム機構をキャリパボディ内に備えると共に、前記カム機構を作動させるカムシャフトを前記ピストンの作動方向と直交する方向に配置し、当該カムシャフトの一部を前記キャリパボディの外部に突出させているディスクブレーキ装置において、前記カムシャフトを回動させる力を入力するアクチュエータからの力伝達経路に、前記カムシャフトを回動させる手動機構を付帯させたことを特徴とする。

また、上記特徴を有するディスクブレーキ装置において、前記力伝達経路には、カムレバーが有り、その梃子比は、前記カムシャフトの回転中心から作用点までの距離をｌ_２とし、前記回転中心から力点までの距離をｌ_１とした場合に、ｌ_１／ｌ_２で表される。前記手動機構は、前記カムレバーの力点側に付帯させるようにすると良い。このような構成とすることにより、小さな力で作動ばねからの押圧力を解放することが可能となる。

また、上記特徴を有するディスクブレーキ装置において、前記手動機構は、前記カムレバーの前記力点側に設けた連結部材を、螺合による締め込み作用で前記カムシャフトを回動させる方向に移動させるボルトであることを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ装置。このような構成とすることにより、作動ばねからの押圧力を解放した状態とした後に、力を作用させることなく解放状態を維持することができる。

さらに、上記特徴を有するディスクブレーキ装置では、前記アクチュエータと前記カムレバーとの間に、前記カムレバーを作動させる直動ロッドを設け、前記直動ロッドの側面には、雄ねじを形成し、前記手動機構は、前記直動ロッドに螺合して、当該直動ロッドを前記カムレバーを作動させる方向へ移動させるナットとすることもできる。このような構成であっても、手動で作動ばねからの押圧力を解放することができる。

上記のような特徴を有するディスクブレーキ装置によれば、ネガティブタイプのディスクブレーキ装置において、作動ばねによる押圧力を手動で解放することのできる手段を備えつつ、ディスクブレーキ装置全体の小型化を図ることができる。

実施形態に係るディスクブレーキ装置の側面構成を示す図である。 図１におけるＡ−Ａ断面を示す図である。 図２におけるＢ−Ｂ断面を示す図である。 カムシャフトとコネクティングロッドとの関係を説明するための部分断面拡大図である。 手動解放ボルトを螺合する前のディスクブレーキ装置の外観斜視図である。 手動解放ボルトを螺合した状態のディスクブレーキ装置の外観斜視図である。 手動解放ボルトの締め込みにより作動ばねの押圧力を解放している状態のディスクブレーキ装置の外観斜視図である。 手動機構として、ラックアンドピニオン型の機構を採用した場合の構成例を示す図である。

以下、本発明のディスクブレーキ装置に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図１は、第１の実施形態に係るディスクブレーキ装置の側面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を示す図である。また、図３は、図２におけるＢ−Ｂ断面を示す図である。さらに、図４は、カムシャフトとコネクティングロッドとの関係を説明するための部分断面拡大図である。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置１０は、キャリパボディ１２と、インナパッド６０、アウタパッド６２、およびエアチャンバ５０を有することを基本として構成され、サポート６６を介して図示しない固定部に支持される。

キャリパボディ１２は、ボディ本体１４と爪部１８、およびブリッジ部１６を有することを基本としている。ボディ本体１４は、内部にシリンダ２０と、ボア２２、および軸受け孔２４を備える。シリンダ２０には、ピストン２６が配置され、ボア２２には、作動ばね２８やガイド３０が配置されている。

ピストン２６は、シリンダ２０内を摺動し、一方の端面により、後述する爪部１８との間に配置されているインナパッド６０を押圧する役割を担う。実施形態に係るピストン２６は、押圧方向と直交する方向に貫通孔２６ａを有する。また、ピストン２６の他方の端面には、貫通孔２６ａの側壁に貫通する軸線方向孔２６ｂが形成されている。

作動ばね２８は、ピストン２６をインナパッド６０の配置方向（押圧方向）へ押圧する押圧力を生じさせる要素である。作動ばね２８の具体的構成としては、皿ばねを挙げることができる。皿ばねは、小さな撓みで大きな荷重をかけることが可能であるため、制動力を生じさせるための押圧力発生手段として好適だからである。なお、皿ばねを採用する場合には、複数枚の皿ばねを表裏互い違いに重ね合わせるように積層配置する構成とすると良い。

ボア２２におけるシリンダ２０との連結側端部と反対側の端部は解放端とし、ここに、作動ばね２８の厚みと押圧力を調整するためのスペーサとしてのプラグ３２を配置する。このような構成とすることで、作動ばね２８の撓みや厚み（皿ばねを採用した場合には、その枚数）等を変更することができ、押圧力の調整が可能となる。なお、本実施形態においてプラグ３２は、ボア２２の解放端に形成された雌ねじ部に螺合可能な雄ねじ部を有し、これを締め込むことにより位置決めが成される構成とされている。また、プラグ３２は、ボア２２の解放端を覆うカバーである締結板３４により、封止されている。なお、実施形態に係るプラグ３２には、中心に貫通孔３２ａが形成されており、詳細を後述するガイド３０におけるアジャスタ３１のスライダ３１ａが摺動可能な構成とされている。

ガイド３０は、作動ばね２８による押圧力をピストン２６に伝達すると共に、詳細を後述するカムシャフト３６による反力を受ける伝達要素である。実施形態に係るガイド３０は、外観上、凸部３０ａとフランジ部３０ｂを有する。凸部３０ａは、作動ばね２８に皿ばねを採用した場合に、皿ばねに形成されている中心孔の径よりも若干小さな径となるように、その外形形状が形成されている。また、フランジ部３０ｂは、凸部３０ａの一方の端部で、凸部３０ａの外形よりも外周側に突出するように形成されており、作動ばね２８による押圧力を受ける要素となる。また、ガイド３０の一方の端部、すなわちフランジ部３０ｂ形成側端部には、底面を半球状に形成した凹部３０ｃが設けられている。

また、ガイド３０の他方の端部には、雌ねじが形成された凹部が設けられており、当該凹部には、アジャスタ３１が螺合可能とされている。アジャスタ３１は、作動ばね２８の厚みとガイド３０の高さを調整する役割を担い、プラグ３２と対向する端面にはスライダ３１ａが突出している。スライダ３１ａは、プラグ３２に形成された貫通孔３２ａに摺動可能な要素であり、軸線方向におけるガイド３０の位置決め作用を担う。

このような構成とされるガイド３０は、本実施形態では、凸部３０ａが、積層配置された皿ばね（作動ばね２８）の中心孔を貫くように配置する。このような配置形態を採ることで、積層配置した皿ばねがラジアル方向にずれることを防ぐことができる。

軸受け孔２４には、カムシャフト３６が配置される。カムシャフト３６は、回転軸３６ａと、大径部３６ｂを基本として構成されている。実施形態に係るカムシャフト３６では、大径部３６ｂを貫くように、回転軸３６ａが設けられている。また、実施形態に係るカムシャフト３６における大径部３６ｂは、図４に示すように、円弧状の底部を有する凹状のカム部３６ｃに、コネクティングロッド４２が摺接するように構成されている。このような構成のカム機構では、円弧状の底部の厚みを変化させることにより、回転軸３６ａの回転に起因して、回転軸３６ａと直交する方向への力を生じさせることが可能となる。

軸受け孔２４は、ボディ本体１４のシリンダ２０の形成方向と直交する方向に配置されている孔である。軸受け孔２４に配置されるカムシャフト３６は、回転軸３６ａが、ピストン２６に形成された貫通孔２６ａを貫通するように配置される。このような配置形態とすることにより、カムシャフト３６は、ピストン２６の回り止めとしての役割も担うこととなる。ピストン２６が押圧するインナパッド６０には、制動時に生ずる偶力により、回転運動が生ずることとなる。このため、制動時にインナパッド６０と接触しているピストン２６にも、回転方向の力が加えられることとなる。ピストン２６が回転すると、シリンダ２０とピストン２６の間に配置されるブーツやシール、あるいは作動ばね２８などに、規定外の力が作用することとなる。よって、ピストン２６の回転を抑止することで、これらの要素の破損や不具合を防ぐことができる。

また、回転軸３６ａの一端は、軸受け穴２４の開口部から、ボディ本体１４の外部に露出し、ボディ本体１４の外部から、回動動作の付与が可能な構成とされる。カムシャフト３６を構成する大径部３６ｂは、軸受け穴２４への配置状態において、ピストン２６の貫通孔２６ａの内部に位置するように配置形成されている。そして、貫通孔２６ａと大径部３６ｂとの間には、ピストン２６が軸線方向へ移動した際に大径部３６ｂと貫通孔２６ａの内壁面とが接触しないように、隙間が設けられている。

なお、軸受け孔２４の穴径は、大径部３６ｂを内部に挿入する必要性から、回転軸３６ａよりも十分に大きくなるように形成されている。このため、軸受け孔２４の内壁と回転軸３６ａとの間には、シャフトホルダ３８を介在させることで、カムシャフト３６の抜け止めと、ガタツキ防止との双方の効果を発揮させることができる。

ピストン２６の貫通孔２６ａに配置されたカムシャフト３６の大径部３６ｂのカム部３６ｃと、作動ばね２８の押圧力を受けるガイド３０の凹部３０ｃとの間には、軸線方向孔２６ｂを介してコネクティングロッド４２が配置されている。このような配置構成とすることで、回転軸３６ａの回動に伴い大径部３６ｂが回動することで、カム部３６ｃとコネクティングロッド４２の接触部位が変化する。そして、この作用に伴い、コネクティングロッド４２の一部が軸線方向孔２６ｂから押し出され、ガイド３０を押し戻す反力を発生させる。これにより、作動ばね２８の押圧力が解放され、ロータに対するインナパッド６０の付勢力も解放される。このとき、作動ばね２８の押圧力は、カムシャフト３６の回転軸３６ａを介して、軸受け穴２４の内周壁、すなわちボディ本体１４が受けることで、反力の発生が可能となる。

ここで、実施形態に係るピストン２６は図２に示すように、連結ピン４４を介してガイド３０と連結されている。このため、コネクティングロッド４２によりガイド３０が、作動ばね２８の配置側へ押し戻されることで、ピストン２６も、引き戻されることとなる。これにより、ピストン２６によってロータに押し当てられるインナパッド６０の引き摺りを防止することもできる。

また、カムシャフト３６は、コネクティングロッド４２の軸心を通る直線Ｌの延長線上から、回転軸３６ａの回転中心Ｏ１がずれることとなるように配置構成している。このため、カムシャフト３６に対する回動力が解除された場合には、コネクティングロッド４２が作動ばね２８の押圧力をカム部３６ｃに伝達し、カム部３６ｃを所定の初期位置（凹状に形成されたカム部３６ｃの底面の肉厚が薄くなる位置）に押し戻すこととなる。

上記のような動作を実現させるためには、カムシャフト３６における回転軸３６ａに、回動力を付与することが可能な構成とする必要がある。このため、カムシャフト３６の回転軸３６ａにおける軸受け孔２４からの露出部分には、カムレバー４６の一方の端部が取り付けられている。ここで、カムシャフト３６とコネクティングロッド４２から成るカム機構と、カムレバー４６とにより構成される倍力機構は、支点である回転軸３６ａの中心Ｏ１から力点であるピンの中心Ｏ３までの距離ｌ_１と（図１参照）、支点である回転軸３６ａの中心Ｏ１から作用点であるコネクティングロッド４２の円弧中心Ｏ２までの距離ｌ_２との比に基づいて、梃子比（ｌ_１／ｌ_２）が定まる。このため、カムレバー４６の実効長さｌ_１をｌ_２よりも長くすることで、小さな作動力により大きな力を得ることができる。よって、大きな荷重を生じさせる作動ばね２８の押圧力に対向してガイド３０を押し戻す反力を発生させることが可能となる。

カムレバー４６の他方の端部には、エアチャンバ５０により稼動する直動ロッド４８が連結されている。エアチャンバ５０の稼動により直線的に運動する直動ロッド４８をカムレバー４６の他方の端部に連結することにより、エアチャンバの稼動によって生ずる直線運動を、カムシャフト３６の回転軸３６ａを回動させる回転運動に変換することができる。なお、カムレバー４６を回転運動させる際には、回転角度が小さい場合であっても、その軌跡は、僅かに円弧状となる。このため、カムレバー４６と直動ロッド４８の連結をクレビス５２を介したピン結合とすることで、移動軌跡の相違による歪を吸収することができる。

爪部１８は、ボディ本体１４に対向する反力受けであり、インナパッド６０に対向する位置に、アウタパッド６２を配置可能に構成されている。実施形態における爪部１８には、爪部１８の外側面から、アウタパッド６２を配置する内側面に向けて、貫通孔１８ａが設けられている。貫通孔１８ａには、少なくとも外側面側に、雌ネジ加工が施されている。貫通孔１８ａには、アジャスタボルト６４が配置可能とされており、爪部１８の内側面に組付けられるアウタパッド６２（実際には、詳細を後述するサポート６６により支持される）のロータの軸線方向位置の調整が可能な構成とされている。

実施形態に係るディスクブレーキ装置１０の押圧力は、作動ばね２８の変位によって生ずるものであるため、ピストン２６の摺動量（突出量）が小さい。このため、アジャスタボルト６４の締め込みにより、パッド摩耗分の隙間を調整することができる。なお、ブリッジ部１６は、ボディ本体１４と爪部１８とを連結する連結部である。

実施形態に係るディスクブレーキ装置１０では、エアチャンバ５０等のアクチュエータとカムシャフト３６との間の力伝達経路に、アクチュエータの力によらないで作動ばね２８による押圧力を解放するための手動機構を付帯させている。具体的には、カムレバー４６の他方の端部と直動ロッド４８とをピン結合するクレビス５２に、手動解放ボルト５４を設けることにより構成している。手動解放ボルト５４は、クレビス５２に対し、直動ロッド４８の動作方向と平行に形成された貫通孔に設けられた雌ねじ部に螺合する。クレビス５２の貫通孔から突出することとなる手動解放ボルト５４の先端は、キャリパボディ１２に設けられた受け座５６に当接するように構成されている。図１に示す形態では、受け座５６は、エアチャンバ５０を固定するためのブラケット部に設けられている。

このように配置された手動解放ボルト５４は、締め込む方向の力を付与されることで、クレビス５２から突出させる先端の長さが長くなる。これに対し、手動解放ボルト５４の先端は、受け座５６により進行が妨げられているため、反力によりクレビス５２が手動解放ボルト５４のボルト頭側へ移動することとなる。この動作は、エアチャンバ５０における直動ロッド４８の動作と共通であるため、カムシャフト３６の回転軸３６ａを回動させ、作動ばね２８の押圧力を解放することができる。

上記のような構成のキャリパボディ１２は、ロータの軸線方向と並行に配置されたガイドピン６８を介して、サポート６６に組付けられる。このような構成とすることで、キャリパボディ１２は、サポート６６を基点として、ロータの軸線方向への摺動が可能となる。なお、インナパッド６０、およびアウタパッド６２は、サポート６６のトルク受け部により、ロータの軸方向への摺動が可能なように支持されている。

上記のような構成のディスクブレーキ装置１０では、作動ばね２８による押圧力を解放するための機構について、エアチャンバ５０等のアクチュエータによる押圧力の解放時に介在される力伝達経路の一部を手動機構と共有する構成としている。このため、ディスクブレーキ装置１０全体としての小型化を図ることができる。また、押圧力を解放する機構として、キャリパボディ１２内に配置したカム機構を用いて力の伝達方向の変換を図っているため、手動機構の小型化を図ることができる。すなわち、ロータの軸線方向に付与する力をカム機構を介して回転方向の力に変換しているため、大きなレバー等を用いて力と距離を稼ぐ必要を無くしているのである。また、手動機構の具体的な手段として、手動解放ボルト５４を採用することにより、押圧力を解放した状態とした後に、力を加えることなく解放状態を維持することが可能となる。

次に、上記のような構成のディスクブレーキ装置１０の作動について説明する。
まず、エアチャンバ５０が非稼動な状態では、作動ばね２８の押圧力により、ガイド３０、ピストン２６が押圧され、ピストン２６がロータ側に押し出される状態が維持される。この状態では、インナパッド６０は、ピストン２６からの押圧力を受けることによりロータ側へ押し出され、ロータへ付勢する。インナパッド６０がロータに付勢すると、キャリパボディ１２は、その反力により、ガイドピン６８を介して押し戻される。この作用により爪部１８に配置されたアウタパッド６２がロータ側へ押し出され、インナパッド６０とアウタパッド６２で、ロータを挟み込み、制動力を生じさせる。

次に、エアチャンバ５０を稼動させると、直動ロッド４８がエアチャンバ５０から突出する方向に動作し、カムレバー４６を矢印Ｂ（図１参照）の方向へ回動（揺動）させる。これにより回転軸３６ａが回動し、大径部３６ｂの回動が成される。大径部３６ｂが回動すると、カム部３６ｃに摺接しているコネクティングロッド４２が作動ばね２８側へ押し出され、ガイド３０を押し戻す反力が発生する。

反力の発生によりガイド３０が押し戻されると、ガイド３０に連結ピン４４により連結されたピストン２６への押圧力も解放される。これにより、インナパッド６０とアウタパッド６２により挟持されることにより生じていたロータの制動が解除される。

一方、エアチャンバ５０の稼動が解除されると、コネクティングロッド４２を介した反力が解除される。これにより、作動ばね２８による押圧力でガイド３０と共に、コネクティングロッド４２、およびピストン２６が押し戻され、インナパッド６０に対する押圧力を生じさせることとなる。この時、大径部３６ｂは、コネクティングロッド４２を介して初期位置へと押し戻される。

また、アクチュエータを介さずに、作動ばね２８による押圧力を解放する場合には、制動力が生じている状態において、図５に示すように、クレビス５２に手動解放ボルト５４を螺合させる。螺合させた手動解放ボルト５４は、ボルトを締め込む方向へ回動させることで、図６に示すように、その先端が受け座５６に当接する。手動解放ボルト５４の先端が受け座５６に当接した状態で、さらに手動解放ボルト５４を締め込む方向に回動させると、図７に示すように、クレビス５２が手動解放ボルト５４のボルト頭側へとスライドする。この動作により、カムレバー４６が矢印Ｂ（図１参照）の方向へ回動（揺動）し、エアチャンバ５０を稼働させた状態と同様な作用を奏し、作動ばね２８（図２、図３参照）の押圧力が解放され、ロータの制動が解除される。

なお、動作の説明では、手動解放ボルト５４は、手動解放動作を実施する場合に螺合させるように記載したが、ボルト先端が受け座５６に当接しない状態であれば、常時螺合状態を維持させておくことができる。ディスクブレーキ装置１０の通常の動作に影響を与えないからである。

また、上記実施形態では、アクチュエータとして、エアチャンバ５０を例に挙げているが、モータ等を採用することもできる（不図示）。なお、モータをアクチュエータとして採用する場合には、回転方向の力を直線方向の力に変換するために、直動ロッド４８とモータの回転軸との間に、クランクレバー（不図示）等を介在させるようにすれば良い。

また、手動解放機構の他の例としては、例えば、図８に示すような機構としても良い。具体的には、アクチュエータであるエアチャンバ５０の直動ロッド４８の外周部に雄ねじを形成する。そして、この雄ねじに螺合するナット５８を配置するというものである。このような構成の手動解放機構の場合、ナット５８をエアチャンバ５０側に移動するように旋回させ、ナット５８をエアチャンバ５０における直動ロッド４８の突設部に当接させる。ナット５８をエアチャンバ５０に当接させた後、さらにナット５８を旋回させると、ナット５８の旋回に合わせて、直動ロッド４８がエアチャンバ５０から引き抜かれるように突出することとなる。

この作用は、直動ロッド４８に対して、エアチャンバ５０を稼働させた際の運動と同じ動きを与えるものである。よって、カムレバー４６を矢印Ｂの方向へと移動させることが可能となる。また、このような機構であっても、上記実施形態と同様に、ディスクブレーキ装置１０全体として、コンパクトなものとすることができる。

１０………ディスクブレーキ装置、１２………キャリパボディ、１４………ボディ本体、１６………ブリッジ部、１８………爪部、１８ａ………貫通孔、２０………シリンダ、２２………ボア、２４………軸受け孔、２６………ピストン、２６ａ………貫通孔、２６ｂ………軸線方向孔、２８………作動ばね、３０………ガイド、３０ａ………凸部、３０ｂ………フランジ部、３１………アジャスタ、３１ａ………スライダ、３２………プラグ、３２ａ………貫通孔、３４………締結板、３６………カムシャフト、３６ａ………回転軸、３６ｂ………大径部、３６ｃ………カム部、３８………シャフトホルダ、４２………コネクティングロッド、４４………連結ピン、４６………カムレバー、４８………直動ロッド、５０………エアチャンバ、５２………クレビス、５４………手動解放ボルト、５６………受け座、６０………インナパッド、６２………アウタパッド、６４………アジャストボルト、６６………サポート、６８………ガイドピン。

Claims (4)

1. 作動ばねからの押圧力によりピストンを介してブレーキパッドを押圧し、前記押圧力を解放させるカム機構をキャリパボディ内に備えると共に、前記カム機構を作動させるカムシャフトを前記ピストンの作動方向と直交する方向に配置し、当該カムシャフトの一部を前記キャリパボディの外部に突出させているディスクブレーキ装置において、
   前記カムシャフトを回動させる力を入力するアクチュエータからの力伝達経路に、前記カムシャフトを回動させる手動機構を付帯させたことを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記力伝達経路には、前記カムシャフトの回転中心から作用点までの距離をｌ_２とした場合に、前記回転中心から力点までの距離をｌ_１とし、かつｌ_１＞ｌ_２の関係を有するカムレバーを設け、
   前記手動機構は、前記カムレバーの前記力点側に付帯させてい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装置。
3. 前記手動機構は、前記カムレバーの前記力点側に設けた連結部材を、螺合による締め込み作用で前記カムシャフトを回動させる方向に移動させるボルトであることを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ装置。
4. 前記アクチュエータと前記カムレバーとの間に、前記カムレバーを作動させる直動ロッドを設け、
   前記直動ロッドの側面には、雄ねじを形成し、
   前記手動機構は、前記直動ロッドに螺合して、当該直動ロッドを前記カムレバーを作動させる方向へ移動させるナットであることを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ装置。

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