CN103249961A - 制动装置、制动装置用摩擦副及制动块 - Google Patents

Abstract

特征为包括：第一部件(4)，具有与转动体(41)接触并且可旋转地保持该转动体(41)的保持器(42)；第二部件(5)，被设置为与转动体(41)接触并且伴随着第二部件(5)与第一部件(4)的相对变位而使转动体(41)在保持器(42)中旋转；以及压靠机构(3)，将第一部件(4)和第二部件(5)压靠在一起。因此，例如，无论第一部件(4)的被压靠到第二部件(5)的那侧的面的投影面积等如何，都能够适当地设定性能。

Description

制动装置、制动装置用摩擦副及制动块

技术领域

本发明涉及制动装置、制动装置用摩擦副以及制动块。

背景技术

作为以往的圆盘制动器等制动装置，在专利文献1中，例如，公开了将制动块的块摩擦平面压靠到与车轮一起旋转的圆盘转子的圆盘摩擦平面，从而通过伴随着圆盘摩擦平面和块摩擦平面之间的滑动在圆盘摩擦平面和块摩擦平面之间产生的摩擦力对车轮施加制动力的制动装置的摩擦材料用摩擦面涂层。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2000-226552号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

但是，在如上所述的专利文献1中记载的制动装置的摩擦材料用摩擦面涂层中，例如，由于摩擦性能或耐磨损性能取决于摩擦面的投影面积，因此存在改善的余地。

本发明是鉴于上述的情况而作出的，其目的是提供能够适当地设定性能的制动装置、制动装置用摩擦副以及制动块。

用于解决技术问题的技术手段

为了实现上述目的，本发明涉及的制动装置的特征在于，包括：第一部件，所述第一部件具有与转动体接触并且可旋转地保持该转动体的保持器；第二部件，所述第二部件被设置为与所述转动体接触，并且伴随着所述第二部件与所述第一部件的相对变位而使所述转动体在所述保持器中旋转；以及压靠机构，所述压靠机构将所述第一部件和所述第二部件压靠在一起。

另外，在上述制动装置中，可以是：所述第一部件不能与车轮一起旋转，所述第二部件能够与所述车轮一起旋转。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述保持器和所述第二部件具有所述第二部件使所述转动体旋转的力大于所述保持器保持所述转动体的力的构成。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述保持器和所述第二部件具有下述的构成：所述第二部件使所述转动体旋转的力和所述保持器保持所述转动体的力的大小关系根据所述保持器或所述转动体的温度上升而逆转。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述保持器的所述保持器与所述转动体的接触部分的摩擦系数根据所述保持器或所述转动体的温度上升而上升。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述第二部件的所述第二部件与所述转动体的接触部分的摩擦系数根据所述保持器或所述转动体的温度上升而下降。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述保持器具有保持所述转动体的保持槽。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述转动体为球体，所述保持槽为圆锥形状或圆锥台形状，所述保持器和所述第二部件被形成为：所述第二部件和所述转动体的接触部分的摩擦系数μ1、所述保持器和所述转动体的接触部分的摩擦系数μ2、以及所述保持器的所述保持器与所述转动体的接触部分中的壁面的法线和所述压靠机构的压靠方向所成的角度β之间的关系满足μ1＞(μ2/2)·[(2β/sin2β)+1]。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述保持器的所述保持器与所述转动体的接触部分中的壁面的法线和所述压靠机构的压靠方向所成的角度根据所述保持器或所述转动体的温度上升而变大。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述第二部件在所述第二部件与所述转动体的接触部分中具有容纳槽，所述容纳槽沿所述相对变位的方向形成并容纳所述转动体的一部分。

另外，在上述制动装置中，可以为：所述第一部件具有多个所述转动体和多个所述保持器，并且在来自所述压靠机构的压靠力作用的支承部件和所述多个保持器之间设置有分散所述压靠力的分散部。

为了实现上述目的，本发明涉及的制动装置用摩擦副的特征在于，包括：第一部件，所述第一部件具有与转动体接触并且可旋转地保持该转动体的保持器；以及第二部件，所述第二部件被设置为与所述转动体接触，并且伴随着所述第二部件与所述第一部件的相对变位而使所述转动体在所述保持器中旋转。

为了实现上述目的，本发明涉及的制动块的特征在于，在所述制动块的所述制动块被压靠到与车轮一起旋转的圆盘转子的那侧的面上，具有与转动体接触并可旋转地保持该转动体的保持器。

发明效果

本发明涉及的制动装置、制动装置用摩擦副、制动块实现了能够适当地设定性能的效果。

附图说明

图1是示出实施方式1涉及的制动装置用摩擦副的概略构成的局部剖面图。

图2是示出实施方式1涉及的制动装置的概略构成的示意性剖面图。

图3是示出实施方式1涉及的制动块的层构造的示意性分解立体图。

图4是示意性示出实施方式1涉及的保持器的与转动体接触的接触壁面的表面形状的立体图。

图5是示意性示出实施方式1涉及的圆盘转子的与转动体抵接的抵接面的表面形状的立体图。

图6是对实施方式1涉及的作用于圆盘转子和转动体之间的力进行说明的示意图。

图7是实施方式1涉及的转动体与保持器接触的接触部分的示意性立体图。

图8是对实施方式1涉及的作用于保持器和转动体之间的力进行说明的示意图。

图9是被压靠到实施方式1涉及的制动块的圆盘转子的那侧的面的主视图。

图10是示意性示出变形例涉及的保持器的与转动体接触的接触壁面的表面形状的立体图。

图11是示意性示出变形例涉及的保持器的与转动体接触的接触壁面的表面形状的立体图。

图12是示意性示出变形例涉及的圆盘转子的与转动体抵接的抵接面的表面形状的立体图。

图13是示意性示出变形例涉及的转动体的立体图。

图14是表示实施方式2涉及的制动装置中温度和摩擦系数的关系的曲线图。

图15是表示实施方式2涉及的制动装置中温度和转矩的关系的曲线图。

图16是对实施方式3涉及的制动装置的保持器进行说明的示意图。

图17是表示实施方式3涉及的制动装置中温度和角度的关系的曲线图。

图18是表示实施方式3涉及的制动装置中温度和转矩的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明涉及的制动装置、制动装置用摩擦副以及制动块的实施方式进行详细的说明。此外，本发明不限于该实施方式。另外，下述实施方式的构成要素中包含本领域的技术人员能够替换并且容易构想到的要素或者实质上相同的要素。

[实施方式1]

图1是示出实施方式1涉及的制动装置用摩擦副的概略构成的局部剖面图，图2是示出实施方式1涉及的制动装置的概略构成的示意性剖面图，图3是示出实施方式1涉及的制动块的层构造的示意性分解立体图，图4是示意性示出实施方式1涉及的、保持器的保持器与转动体接触的接触壁面的表面形状的立体图，图5是示意性示出实施方式1涉及的、圆盘转子的圆盘转子与转动体抵接的抵接面的表面形状的立体图，图6是对实施方式1涉及的作用于圆盘转子和转动体之间的力进行说明的示意图，图7是实施方式1涉及的、转动体与保持器接触的接触部分的示意性立体图，图8是对实施方式1涉及的作用于保持器和转动体之间的力进行说明的示意图，图9是实施方式1涉及的、制动块的制动块被压靠到圆盘转子的那侧的面的主视图，图10和图11是示意性示出变形例涉及的、保持器的保持器与转动体接触的接触壁面的表面形状的立体图，图12是示意性示出变形例涉及的、圆盘转子的圆盘转子与转动体抵接的抵接面的表面形状的立体图，图13是示意性示出变形例涉及的转动体的立体图。

本实施方式的制动装置1如图1、图2所示，典型地被搭载在车辆上并且对可旋转地支承于车辆的车体的车轮施加制动力，本实施方式的制动装置1包括制动装置用摩擦副2以及作为压靠机构的执行器3。

制动装置用摩擦副2用于在对车轮施加制动力时在摩擦要素之间产生规定的摩擦力(摩擦阻力)。制动装置用摩擦副2被构成为包括作为第一部件的制动块4以及作为第二部件的圆盘转子5。制动块4以不能与车轮一起旋转的方式在车体侧设置一对。圆盘转子5以能够与车轮一起旋转的方式被设置在车轮侧。由此，制动块4和圆盘转子5为能够相对变位的构成，即，处于能够在圆盘转子5的旋转方向上相对旋转的关系。一对制动块4被配置在圆盘转子5的两侧，并且与圆盘转子5的两侧的抵接面5a相对。一对制动块4根据执行器3的动作而夹持圆盘转子5的两侧。

执行器3在对车轮施加制动力时将制动块4和圆盘转子5压靠在一起。执行器3具有制动钳6和活塞7。制动钳6呈跨越圆盘转子5的U字形状，并被固定在车体侧的支架支承。制动钳6以使一对制动块4能够接近和离开圆盘转子5的抵接面5a的方式支承一对制动块4。制动钳6包括：设置有能够使活塞7前后移动的缸体机构8的缸体部9；在隔着圆盘转子5的状态下配置在缸体部9的相反侧的反作用部10；以及连结缸体部9和反作用部10的连结部11。一对制动块4包括配置在该制动钳6中的缸体部9侧的内块以及配置在反作用部10侧的外块。在缸体机构8中，活塞7被可移动地支承于缸体部9，并且通过缸体部9和活塞7和密封件等分隔出液压室12。活塞7的顶端部与制动块(内块)4相对。

因此，在制动装置1中，例如，根据驾驶员对制动踏板的踏下操作向液压室12供应工作液而被加压时，活塞7向箭头A方向(制动块(内块)4接近圆盘转子5的方向)前进，该活塞7的前端按压一个制动块4，能够使所述一个制动块4接近圆盘转子5的一个抵接面5a。并且，此时，制动钳6由于活塞7的移动反力向与该活塞7前进的方向相反的方向、即箭头B方向(制动块(外块)4接近圆盘转子5的方向)前进，能够使另一个制动块4接近圆盘转子5的另一个抵接面5a。并且，在各制动块4与圆盘转子5的各抵接面5a抵接并被压靠到各抵接面5a从而夹持圆盘转子5时，规定的旋转阻力作用于与车轮一起旋转的圆盘转子5，由此制动装置1能够对该圆盘转子5以及与其一体旋转的车轮施加制动力。在制动装置1中，在液压室12释放压力时，活塞7和制动钳6返回到规定的位置，各制动块4从圆盘转子5离开。

但是，在本实施方式的制动装置1中，如图1所示，通过使构成制动装置用摩擦副2的制动块4在被压靠到圆盘转子5的那侧的面上具有与转动体41接触并且可旋转地保持该转动体41的保持器42，例如，无论制动块4被压靠到圆盘转子5的那侧的面的投影面积等如何，都能够适当地设定摩擦性能或耐磨损性能等性能。在此，制动块4中被压靠到圆盘转子5的那侧的面是制动块4中与圆盘转子5的抵接面5a相对的那侧的面。

此外，在图1中，图中里侧方向是制动块4和圆盘转子5的相对变位的方向、即圆盘转子5的旋转方向。另外，由于制动块4的内块和外块为大致相同的构成，因此只要不需要特别地区分内块和外块，使内块和外块成为共同的构成。

在该制动装置1中，在制动块4被压靠到旋转的圆盘转子5时，转动体41在被保持器42保持的情况下旋转，由此通过根据转动体41的旋转在转动体41和保持器42之间产生的摩擦力(摩擦阻力)，产生制动块4和圆盘转子5的相对变位、即制动圆盘转子5的旋转的制动力。该制动装置1采用在制动块4中被压靠到圆盘转子5的那侧的面上排列的转动体41能够就地转动(旋转)的构造。制动装置1通过与车轮一起旋转的圆盘转子5使转动体41旋转，并且在保持器42侧对该发生旋转的转动体41进行摩擦制动。

具体而言，制动块4如图1和图3所示，具有转动体41、保持器42、引导板43、脱落防止器44、作为支承部件的背衬45、以及弹性部件46等。制动块4从被压靠到圆盘转子5的面(与抵接面5a相对的面)侧按照脱落防止器44、保持器42以及引导板43、弹性部件46、背衬45的顺序形成层构造，转动体41被保持在保持器42上。

转动体41能够沿制动块4和圆盘转子5的相对变位的方向、即圆盘转子5的旋转方向旋转。转动体41被配置在圆盘转子5的抵接面5a和下述的保持器42的接触壁面42a之间，并且在制动块4被压靠到圆盘转子5时与抵接面5a和接触壁面42a接触。在此，转动体41为球体(球状部件)。

保持器42如上所述与转动体41接触并且以可就地旋转的方式保持该转动体41。保持器42以不能相对变位且能够自转(旋转)的方式保持转动体41。保持器42以使转动体41的旋转轴线与圆盘转子5的旋转方向以及执行器3的压靠方向大体正交的方式保持转动体41。转动体41伴随着制动块4和圆盘转子5的相对变位(相对旋转)与制动块4和圆盘转子5接触，同时通过保持器42以使转动体41的旋转轴线不发生移动的方式就地保持的状态下绕旋转轴线旋转。

在此，保持器42与转动体41的形状一致被形成为圆筒状，并且在被压靠到圆盘转子5的那侧的面、即与转动体41接触的那侧的面上具有保持转动体41的保持槽42b。这里的保持槽42b中，与转动体41接触的接触壁面42a相对于转动体41的旋转轴线方向以及执行器3的压靠方向倾斜。由此，该制动装置1如下所述，相比于保持器42的与转动体41的接触面的表面形状为平坦的情况，能够根据保持槽42b的槽角度等相对地增大在转动体41和保持器42之间产生的摩擦力，其结果是，能够相对地增大能够产生的制动力。

本实施方式的保持槽42b如图4所示被形成为如上述那样发生了倾斜的接触壁面42a呈曲面的形状。在此，对保持槽42b形成为圆锥形状的例子进行说明，但保持槽42b也可以形成为圆锥台形状。保持槽42b的圆锥形状的底面侧位于被压靠到圆盘转子5的那侧。保持槽42b的圆锥形状的底面的内径比转动体41的外径大。转动体41的一部分被保持在该保持槽42b的内部中。因此，对于保持槽42b和转动体41，作为保持槽42b的内表面的接触壁面42a与转动体41的外表面接触，该接触部分呈圆形(也参照下述的图7)。

引导板43用于将保持器42定位到规定的位置上。在此，制动块4具有多组转动体41和保持转动体41的保持器42的组合，即，具有多个转动体41和多个保持器42。引导板43将所述多个保持器42分别定位到规定的位置上。

引导板43由板状的部件构成，并设置有沿执行器3的压靠方向贯穿的设置孔43a。与多个保持器42相对应地设有多个设置孔43a。各保持器42被***各设置孔43a内而被定位。由此，引导板43能够约束各保持器42的运动，以使各保持器42不会沿执行器3的压靠方向以外的方向发生相对移动。

并且，在各保持器42被***各设置孔43a内并且各转动体41被保持在各保持槽42b内的状态下，在执行器3的压靠方向上，转动体41、保持器42、以及引导板43由被压靠到圆盘转子5的那侧的脱落防止器44以及相反侧(背面侧)的背衬45夹持，因此它们的相对的位置关系被固定。

脱落防止器44用于使保持在保持器42中的转动体41不会脱落。脱落防止器44由板状的盖部件构成，并设置有在执行器3的压靠方向上贯穿的露出口44a。与多个转动体41相对应地设有多个露出口44a。各转动体41在被各保持器42保持的状态下经由各露出口44a露出外表面的一部分。各转动体41在执行器3的压靠方向上以在隔着脱落防止器44的状态下其外表面的一部分向与各保持器42相反的一侧突出的方式露出。由此，脱落防止器44能够防止转动体41从保持器42脱落，并且能够使从各露出口44a露出的转动体41的外表面与圆盘转子5的抵接面5a接触。

背衬45是来自执行器3的压靠力作用于其上的板状支承部件，并构成制动块4的基端部。如在图2中也示出的那样，制动块4以使该背衬45与活塞7和反作用部10抵接的方式被设置在制动钳6中。背衬45将来自执行器3的压靠力向多个保持器42的全体传递。

在此，本实施方式的制动块4在多个保持器42的背面侧、即被压靠到圆盘转子5的那侧的相反侧上设置有分散部47。分散部47在执行器3的压靠方向上被设置在背衬45与多个保持器42之间，并用于分散执行器3的压靠力。分散部47被构成为包括弹性部件46。

弹性部件46是片状的弹性体，并且在执行器3的压靠方向上被夹持在引导板43与背衬45之间。弹性部件46例如由片状的橡胶或板簧等构成。弹性部件46介于背衬45与多个保持器42之间，并且在执行器3的压靠力作用于其上时发生弹性变形，根据该变形，上述压靠力被分散，由此使该压靠力大体均匀地作用于多个保持器42。

此外，例如，在弹性部件46为板簧等的情况下，分散部47优选如图1和图3所示被构成为包含与上述变形相对应的弹性部件46的避让部45a。由此，分散部47能够进一步提高执行器3的压靠力的分散效果。避让部45a被设置在背衬45的弹性部件46侧的面上。避让部45a可以为设置在背衬45中的凹部槽状的孔，也可以为贯穿背衬45的孔。与多个保持器42相对应地设置有多个避让部45a。

在制动块4中，在如上所述构成的转动体41、保持器42、引导板43、脱落防止器44、背衬45、弹性部件46的相对位置关系被固定的状态下，在执行器3的压靠方向上露出口44a、转动体41、保持器42以及设置孔43a、避让部45a分别相对。

圆盘转子5如图1和图5所示，被设置为与转动体41接触，并且伴随着相对于制动块4的相对变位使转动体41在保持器42中旋转。圆盘转子5被形成为能够绕旋转轴心旋转的圆板状。圆盘转子5在与转动体41接触的接触部分、即抵接面5a上具有容纳槽51。容纳槽51沿着制动块4和圆盘转子5之间的相对变位的方向、即圆盘转子5的旋转方向形成，并容纳转动体41的一部分。此处的容纳槽51的与圆盘转子5的旋转方向垂直的方向的剖面呈V型的剖面形状。容纳槽51在执行器3的压靠方向上在可与转动体41相对的位置上设置有多个。由此，圆盘转子5能够伴随着相对于制动块4的相对变位适当地引导转动体41的旋转(转动)，并且通过使转动体41的一部分容纳在容纳槽51内，能够相应地减小制动装置用摩擦副2的压靠方向上的厚度。

并且，该制动装置1作为用于伴随着如上所述构成的制动块4和圆盘转子5的相对变位而圆盘转子5使转动体41在保持器42中旋转的构成，换言之，通过与车轮一起旋转的圆盘转子5使转动体41旋转并且在保持器42侧摩擦转动体41的构成，具有以下的构成。即，保持器42和圆盘转子5具有圆盘转子5使转动体41旋转的力大于保持器42保持转动体41的力的构成。此处的制动装置1被设定为使圆盘转子5和转动体41的接触部分的摩擦系数μ1、保持器42和转动体41的接触部分的摩擦系数μ2、以及保持器42的保持器42与转动体41的接触部分中的接触壁面42a的法线和执行器3的压靠方向所成的角度β之间的关系满足规定的条件，由此实现上述的构成。

在此，参照图6、图7、图8，对用于伴随着制动块4和圆盘转子5的相对变位而圆盘转子5使转动体41在保持器42中旋转的构成进行详细的说明。此外，在图7中，x轴方向相当于制动块4和圆盘转子5的相对变位方向、即圆盘转子5的旋转方向，y轴方向是转动体41的旋转轴线方向，z轴方向相当于执行器3的压靠方向。另外，图8相当于图7中的x＝x1的y-z剖面。

另外，在以下的图6、图7、图8以及下述的各式的说明中，“F1”表示转动体41和圆盘转子5之间的摩擦力，“F2”表示转动体41和保持器42之间的摩擦力，“T1”表示在转动体41和圆盘转子5之间产生的转矩，“T2”表示在转动体41和保持器42之间产生的转矩，“μ1”表示转动体41和圆盘转子5之间的动摩擦系数，“μ2”表示转动体41和保持器42之间的动摩擦系数，“F’1”表示转动体41和圆盘转子5之间的反力，“F’2”表示转动体41和保持器42之间的反力，“W”表示从执行器3向制动块4的压靠力，“W’”表示一个转动体41受到的压靠力，“l”表示转矩的臂长，“R”表示转动体41的球半径，“α”表示容纳槽51的V槽的一半角度，“β”表示保持槽42b的圆锥顶点角度，“a”表示转动体41和保持器42之间的接触圆半径，“N”表示制动块4中的转动体41的个数。此外，角度α(0°＜α＜90°)相当于圆盘转子5的与转动体41的接触部分中的抵接面5a的法线和执行器3的压靠方向所成的角度(参照图6)。角度β(0°＜β＜90°)相当于保持器42的与转动体41的接触部分中的接触壁面42a的法线和执行器3的压靠方向所成的角度(参照图8)。

并且，上述的摩擦力F1可由F1＝μ1·F’1表示。摩擦力F2可由F2＝μ2·F’2表示。转矩T1是相当于通过圆盘转子5使转动体41旋转的力的转矩，并且是通过与车轮一起旋转的圆盘转子5使转动体41旋转时所产生的转子施加转矩。转矩T1可由T1＝F1·l表示。转矩T2是相当于通过保持器42保持转动体41的力、换言之通过保持器42阻止转动体41的旋转的力的转矩，并且是通过转动体41被保持器42保持而旋转所产生的保持器制动转矩。转矩T2可由T2＝F2·∫l(z)dz表示。

制动装置1通过使作用于圆盘转子5和转动体41的接触部分上的转矩T1大于作用于保持器42和转动体41的接触部分上的转矩T2、即满足T1＞T2，从而伴随着制动块4和圆盘转子5的相对变位，圆盘转子5能够使转动体41在保持器42中旋转。

首先，反力F’1、摩擦力F1以及臂长l分别可表示为由下述的式1所表示的数学式(1)(参照图6)。

[式1]

$F^{,}1=\frac{W^{,}}{\cos {\left(\mathrm{\α}\right)}^{,}},F1=\frac{\mathrm{\μ}1W^{,}}{\cos {\left(\mathrm{\α}\right)}^{,}},l=R\cos \left(\mathrm{\α}\right)---\left(1\right)$

因此，转矩T1可表示为下述的式2所表示的数学式(2)。

[式2]

$T1=F1l=\frac{\mathrm{\μ}1W^{,}}{\cos \left(\mathrm{\α}\right)}R\cos \left(\mathrm{\α}\right)$

$=\mathrm{\μ}1W^{,}R---\left(2\right)$

另一方面，转矩T2可表示为下述的式3所表示的数学式(3)(参照图7和图8)。

[式3]

$T2=4{\∫}_0^a{\∫}_0^{\mathrm{\π}/2}\mathrm{\μ}2\frac{F^{,}2}{2\mathrm{\πa}}l\left(y\right)\mathrm{d\θdy}---\left(3\right)$

在此，如果将l²(y)＝R²-y²、即l(y)＝√(R²-y²)代入数学式(3)中，可将该数学式(3)变形为下述的式4所表示的数学式(4)。

[式4]

$T2=4{\∫}_0^a{\∫}_0^{\mathrm{\π}/2}\mathrm{\μ}2\frac{F^{,}2}{2\mathrm{\πa}}\sqrt{R^2-y^2}\mathrm{d\θdy}$

$=\mathrm{\μ}2\frac{F2}{a}{\∫}_0^a\sqrt{R^2-y^2}\mathrm{dy}=\frac{\mathrm{\μ}2F2R}{a}{\∫}_0^a\sqrt{1-(1/R^2)y^2}\mathrm{dy}---\left(4\right)$

并且，如果使(1/R)·y＝cos(t)，则y→0；t→π/2、y→a＝sin(β)；t→cos^-1(sinβ)，由此可将数学式(4)变形为下述的式5所表示的数学式(5)。

[式5]

$T2=\frac{\mathrm{\μ}{2F}^{,}2R}{a}{\∫}_{\mathrm{\π}/2}^{c{\mathrm{os}}^{-1}\left(\sin \mathrm{\β}\right)}\sqrt{1-{\cos }^2\left(t\right)}\·(-R\sin t)\mathrm{dt}$

$=-\frac{\mathrm{\μ}2F^{,}2R^2}{a}{\∫}_{\mathrm{\π}/2}^{{\cos }^{-1}\left(\sin \mathrm{\β}\right)}{\sin }^2\mathrm{tdt}$

$=-\frac{\mathrm{\μ}2F^{,}2R^2}{a}{\∫}_{\mathrm{\π}/2}^{{\cos }^{-1}\left(\sin \mathrm{\β}\right)}\frac{1-\cos 2\mathrm{\θ}}{2}\mathrm{dt}$

$=-\frac{\mathrm{\μ}2F^{,}2R^2}{a}{[(1/2)t-(1/4)\sin 2t]}_{\mathrm{\π}/2}^{c{\mathrm{os}}^{-1}\left(\sin \mathrm{\β}\right)}$

$=-\frac{\mathrm{\μ}2F^{,}2R^2}{a}[(1/2){\cos }^{-1}\left(\sin \mathrm{\β}\right)-\mathrm{\π}/4-(1/4)\sin \{2{\cos }^{-1}\left(\sin \mathrm{\β}\right)\left\}\right]$

$=-\frac{\mathrm{\μ}2F^{,}2R^2}{4a}[2{\cos }^{-1}\left(\sin \mathrm{\β}\right)-\mathrm{\π}-\sin \{2{\cos }^{-1}\left(\sin \mathrm{\β}\right)\left\}\right]$

$=-\frac{\mathrm{\μ}2F^{,}2R^2}{4a}[(\mathrm{\π}-2\mathrm{\β})-\mathrm{\π}-\sin (\mathrm{\π}-2\mathrm{\β})]$

$=\frac{\mathrm{\μ}2F^{,}2R^2}{4a}[2\mathrm{\β}+\sin (\mathrm{\π}-2\mathrm{\β})]$

$=\mathrm{\μ}2\frac{W^{,}/\cos \mathrm{\α}}{4R\sin \mathrm{\β}}{R}^2(2\mathrm{\β}+\sin 2\mathrm{\β})=\frac{\mathrm{\μ}2W^{,}R}{2\sin 2\mathrm{\β}}(2\mathrm{\β}+\sin 2\mathrm{\β})$

$=\frac{\mathrm{\μ}2W^{,}R}{2}(\frac{2\mathrm{\β}}{\sin 2\mathrm{\β}}+1)---\left(5\right)$

并且，用于伴随着制动块4和圆盘转子5的相对变位而圆盘转子5使转动体41在保持器42中旋转的条件如上述的那样满足T1＞T2，因此，如果将数学式(2)和数学式(5)代入该条件式中，则可将该条件式表示为下述的式6所表示的数学式(6)。

[式6]

$\mathrm{\μ}1W^{,}R>\frac{\mathrm{\μ}2W^{,}R}{2}(\frac{2\mathrm{\β}}{\sin 2\mathrm{\β}}+1)---\left(6\right)$

并且，通过从该数学式(6)的两边删除w’及R，能够得到由式7所示的数学式(7)表示的条件式。

[式7]

$\mathrm{\μ}1>\frac{\mathrm{\μ}2}{2}(\frac{2\mathrm{\β}}{\sin 2\mathrm{\β}}+1)---\left(7\right)$

在制动装置1中，以使摩擦系数μ1和摩擦系数μ2和角度β之间的关系满足上述的数学式(7)的条件式的方式，设定保持器42的保持槽42b的形状、转动体41的外表面的摩擦系数、保持器42的接触壁面42a的摩擦系数、圆盘转子5的抵接面5a的摩擦系数等。即，保持器42和圆盘转子5被形成为摩擦系数μ1和摩擦系数μ2和角度β之间的关系满足数学式(7)的形状。因此，制动装置1被设定为摩擦系数μ1和摩擦系数μ2和角度β之间的关系满足上述的数学式(7)的条件，由此能够实现转矩T1大于转矩T2的构成、换言之用于通过与车轮一起旋转的圆盘转子5使转动体41旋转并且在保持器42侧摩擦转动体41的构成。

在如上所述构成的制动装置1中，在制动块4被压靠到旋转的圆盘转子5时，该圆盘转子5的旋转被传递给转动体41，由此转动体41在保持器42中旋转(转动)。即，制动装置1能够通过圆盘转子5使转动体41转动，并且能够在制动块4的保持器42侧摩擦转动体41。在制动装置1中，转动体41被保持器42保持而旋转，由此通过根据转动体41的旋转在转动体41和保持器42之间产生的摩擦力(摩擦阻力)，能够产生使圆盘转子5的旋转制动的制动力。在制动装置1中，在制动块4和圆盘转子5被压靠的状态下，通过在伴随着制动块4和圆盘转子5之间的相对变位而圆盘转子5使转动体41转动时在转动体41和保持器42之间产生的摩擦力，能够制动上述的相对变位。其结果是，制动装置1能够对圆盘转子5施加规定的制动力，进而能够对车轮施加规定的制动力。

此时，制动装置1所产生的制动力f可表示为式8所表示的数学式(8)。

[式8]

$f=\frac{\mathrm{\μ}2W^{,}R}{2}(\frac{2\mathrm{\β}}{\sin 2\mathrm{\β}}+1)\·N\·\frac{1}{R}=\frac{\mathrm{\μ}2(W/N)N}{2}(\frac{2\mathrm{\β}}{\sin 2\mathrm{\β}}+1)=\frac{\mathrm{\μ}2W}{2}(\frac{2\mathrm{\β}}{\sin 2\mathrm{\β}}+1)---\left(8\right)$

在制动装置1中，在如本实施方式所示接触壁面42a根据角度β发生倾斜的情况下，跟保持器42的与转动体41的接触面的表面形状为平坦状的情况下的制动力(＝μ2·W)相比，能够产生(1/2)·[(2β/sin2β)+1]倍左右的制动力f。在制动装置1中，跟保持器42的与转动体41的接触面的表面形状为平坦状的情况下的制动力相比，例如，β＝30°时能够产生1.1倍左右的制动力f，β＝45°时能够产生1.29倍左右的制动力f，β＝60°时能够产生1.7倍左右的制动力f，由此能够相对地提高制动性能。

其结果是，在制动装置1中，例如，无论制动块4的被压靠到圆盘转子5的那侧的面的投影面积等如何，都能够适当地设定摩擦性能或耐磨损性能等性能。即，在制动装置1中，通过适当地调节转动体41的数量、保持器42的保持槽42b的形状、转动体41的外表面的摩擦系数、保持器42的接触壁面42a的摩擦系数、圆盘转子5的抵接面5a的摩擦系数等，无论制动块4的保持器42侧的投影面积如何，都能够适当地改变摩擦性能或耐磨损性能等性能，能够实现上述的性能与制动块4的保持器42侧的投影面积无关的制动装置1、制动装置用摩擦副2、制动块4。

例如，制动装置1通过具有利用在圆盘转子5使转动体41转动时在转动体41和保持器42之间产生的摩擦力使圆盘转子5的旋转制动的构成，如图9所例示，能够使各转动体41的外表面全体的面积成为制动块4中的磨损面积。其结果是，制动装置1能够将磨损面积增大至制动块4的保持器42侧的投影面积以上，由此能够提高耐磨损性能。

图9所例示的制动块4的被压靠到圆盘转子5的那侧的面的长边方向长度为100mm，短边方向长度为57.2mm，在该面上配置有纵4列、横9列、共计36个转动体41。各转动体41的半径为4.5mm，邻接的转动体41之间的中心间距被设定为7.15mm。在以往的制动块中，在被压靠到圆盘转子5的那侧的面的尺寸与图9的制动块4相等的情况下，磨损面积A1为A1＝100×57.2＝5720mm²。相对于此，在制动块4中，磨损面积A2为A2＝(4/3)×π×(4.5)³×36＝13741mm²，由此实现了

倍的磨损面积增加的效果。

另外，制动装置1通过具有利用在圆盘转子5使转动体41转动时在转动体41和保持器42之间产生的摩擦力使圆盘转子5的旋转制动的构成，例如，与利用平面彼此之间的摩擦使圆盘转子5的旋转制动的情况相比，能够稳定摩擦接触点上的载荷，由此能够提高摩擦性能。另外，在该制动装置1中，在由执行器3产生的压靠力作用于背衬45上时，该压靠力被分散部47分散而大体均匀地作用于多个保持器42，因此能够进一步稳定各摩擦接触点上的载荷，由此能够进一步提高摩擦性能。并且由此，制动装置1能够使各转动体41的磨损状态更均匀。

根据以上所说明的实施方式涉及的制动装置1，包括：制动块4，具有与转动体41接触并且可旋转地保持该转动体41的保持器42；圆盘转子5，设置为与转动体41接触并且伴随着圆盘转子5与制动块4的相对变位使转动体41在保持器42中旋转；以及执行器3，将制动块4和圆盘转子5压靠在一起。根据以上所说明的实施方式涉及的制动装置用摩擦副2，包括：制动块4，具有与转动体41接触并且可旋转地保持该转动体41的保持器42；以及圆盘转子5，设置为与转动体41接触并且伴随着圆盘转子5与制动块4的相对变位使转动体41在保持器42中旋转。根据以上所说明的实施方式涉及的制动块4，在被压靠到与车轮一起旋转的圆盘转子5的那侧的面上具有与转动体41接触并且可旋转地保持该转动体41的保持器42。因此，在制动装置1、制动装置用摩擦副2、制动块4中，例如，无论制动块4的被压靠到圆盘转子5的那侧的面的投影面积等如何，都能够适当地设定性能。

此外，在以上所说明的制动装置1中，以保持槽42b被形成为圆锥形状为例进行了说明，但不限于此，保持槽42b也可以如图10所示为长方体形状或立方体形状，也可以如图11所示为三棱柱形状。

另外，在以上所说明的制动装置1中，以保持器42具有保持槽42b为例进行了说明，但保持面也可以是平坦的。在这种情况下，制动装置1通过适当调节转动体41和圆盘转子5之间的摩擦系数、转动体41和保持器42之间的摩擦系数，来实现转矩T1大于转矩T 2的构成、换言之用于通过与车轮一起旋转的圆盘转子5使转动体41旋转并且在保持器42侧摩擦转动体41的构成即可。

另外，在以上所说明的制动装置1中，以圆盘转子5在抵接面5a上具有容纳槽51为例进行了说明，但也可以如图12所示抵接面5a是平坦的。

另外，在以上所说明的制动装置1中，以转动体41为球体为例进行了说明，但不限于此。转动体41也可以如图13所示是筒形状或纺锤形状、或者圆柱形状的辊，只要能够在制动块4和圆盘转子5的相对变位的方向、即圆盘转子5的旋转方向上旋转即可。

另外，以上所说明的制动装置1也可以是不包括弹性部件46或分散部47的构成。另外，分散部47在弹性部件46是片状的橡胶部件的情况下即使不设置避让部45a也能够获得充分的压靠力分散效果。

[实施方式2]

图14是表示实施方式2涉及的制动装置中温度和摩擦系数之间的关系的曲线图，图15是表示实施方式2涉及的制动装置中温度和转矩之间的关系的曲线图。实施方式2涉及的制动装置、制动装置用摩擦副以及制动块与实施方式1的不同之处在于：转矩T1和转矩T2的大小关系根据情况而逆转。另外，对于与上述的实施方式共同的构成、作用、效果，尽可能省略重复的说明，并标记相同的符号。另外，对于主要的构成，适当参照在实施方式1中说明的图(在以下的实施方式中也是同样的)。

在图14、图15中说明的本实施方式的制动装置201、制动装置用摩擦副202以及制动块204具有下述的构成：圆盘转子5使转动体41旋转的力和保持器42保持转动体41的力之间的大小关系根据保持器42或转动体41的温度上升而逆转。如上所述，圆盘转子5使转动体41旋转的力相当于转矩T1，保持器42保持转动体41的力相当于转矩T2。即，本实施方式的保持器42和圆盘转子5具有转矩T1和转矩T2的大小关系逆转的构成。

本实施方式的保持器42和圆盘转子5实现了下述的构成：由于保持器42的接触壁面42a的摩擦系数、圆盘转子5的抵接面5a的摩擦系数根据保持器42或转动体41的温度上升发生变化，从而转矩T1和转矩T2的大小关系逆转。

圆盘转子5被构成为如图14中虚线L11所示圆盘转子5的与转动体41接触的接触部分的摩擦系数根据保持器42或转动体41的温度上升而下降。圆盘转子5可以由全体的摩擦系数根据温度上升而下降的材料构成，也可以对抵接面5a实施摩擦系数根据温度上升而下降的表面处理。保持器42被构成为如图14中实线L12所示保持器42的与转动体41接触的接触部分的摩擦系数根据保持器42或转动体41的温度上升而上升。保持器42可以由全体的摩擦系数根据温度上升而上升的材料构成，也可以对接触壁面42a实施摩擦系数根据温度上升而上升的表面处理。

如上所述构成的制动装置201在通过圆盘转子5使转动体41转动并且在制动块4的保持器42侧摩擦转动体41时，保持器42、转动体41的温度由于该摩擦热而上升。于是，在制动装置201中，伴随着保持器42、转动体41的温度上升，如图14的虚线L11所示，圆盘转子5和转动体41的接触部分的摩擦系数下降，另一方面，如图14的实线L12所示，保持器42和转动体41的接触部分的摩擦系数上升。并且，在制动装置201中，如图15的虚线L21所示，伴随着温度的上升，即伴随着圆盘转子5和转动体41的接触部分的摩擦系数的下降，转矩T1下降。另外，在制动装置201中，如图15的实线L22所示，伴随着温度上升，即伴随着保持器42和转动体41的接触部分的摩擦系数的上升，转矩T2上升。由此，制动装置201能够使转矩T1与转矩T2的大小关系逆转。

其结果是，在制动装置201中，在保持器42、转动体41的温度达到预定的温度t11时，转矩T1小于等于转矩T2，即T1≤T2。由此，在制动装置201中，转动体41的旋转停止，在保持器42侧的转动体41的摩擦停止，在圆盘转子5侧转动体41发生摩擦。即，在制动装置201中，在保持器42、转动体41的温度上升至预定的温度以上时，转动体41在保持器42中的旋转停止，由此，通过根据圆盘转子5的旋转在圆盘转子5和转动体41之间产生的摩擦力(摩擦阻力)，产生使圆盘转子5的旋转制动的制动力。此时，在制动装置201中，转动体41在保持器42中的旋转停止，转动体41和保持器42之间的摩擦停止，由此，能够抑制摩擦热向保持器42侧的传热，能够抑制制动块204侧的温度上升。由此，制动装置201例如能够可靠地防止所谓的汽塞现象的发生。

根据以上所说明的实施方式涉及的制动装置201、制动装置用摩擦副202、制动块204，保持器42和圆盘转子5具有下述的构成：圆盘转子5使转动体41旋转的力和保持器42保持转动体41的力的大小关系根据保持器42或转动体41的温度上升而逆转。因此，制动装置201、制动装置用摩擦副202、制动块204能够抑制制动块204侧的温度上升。

此外，在以上的说明中，以保持器42的接触壁面42a的摩擦系数和圆盘转子5的抵接面5a的摩擦系数这两者根据保持器42或转动体41的温度上升而发生变化为例进行了说明，但不限于此，也可以是只有上述的任一者根据保持器42或转动体41的温度上升发生变化。

[实施方式3]

图16是对实施方式3涉及的制动装置的保持器进行说明的示意图，图17是示出实施方式3涉及的制动装置中温度和角度的关系的曲线图，图18是示出实施方式3涉及的制动装置中温度和转矩的关系的曲线图。实施方式3涉及的制动装置、制动装置用摩擦副以及制动块与实施方式2的不同之处在于用于使转矩T1和转矩T2的大小关系逆转的构成。

在图16、图17、图18中说明的本实施方式的制动装置301、制动装置用摩擦副302以及制动块304具有保持器342而代替保持器42。本实施方式的保持器342实现了下述的构成：由于保持器342的与转动体41接触的接触部分中的接触壁面42a的法线和执行器3的压靠方向所成的角度β根据保持器342或转动体41的温度上升而增大，从而转矩T1和转矩T2的大小关系逆转。

本实施方式的保持器342如图16所示例如设定为利用保持器342自身的热膨胀使角度β增大的构造。保持器342由具有线膨胀系数根据方向而不同的所谓的各向异性的材料、例如复合材料等构成。在这种情况下，保持器342被构成为：沿转动体41的旋转轴线的方向的热膨胀率相对减小，另一方面，在执行器3的压靠方向上的热膨胀率相对增大。

在如上构成的制动装置301中，伴随着保持器342、转动体41的温度上升，如图17的虚线L31所示，抵接面5a侧的角度α大致固定，但如图17的实线L32所示，保持器342的角度β增大(参照图16的角度β’)。并且，在制动装置301中，如图18的虚线L41所示，转矩T1是固定的，但如图18的实线L42所示，伴随着温度的上升，即，伴随着保持器342的角度β的增加，转矩T2上升。由此，制动装置301能够使转矩T1和转矩T2的大小关系逆转。

其结果是，在制动装置301中，在保持器342、转动体41的温度达到预定的温度t21时，转矩T1小于等于转矩T2，即T1≤T2，在保持器342侧的转动体41的摩擦停止，转动体41在圆盘转子5侧发生摩擦。

根据以上所说明的实施方式涉及的制动装置301、制动装置用摩擦副302、制动块304，保持器342和圆盘转子5具有下述的构成：圆盘转子5使转动体41旋转的力和保持器342保持转动体41的力的大小关系根据保持器342或转动体41的温度上升而逆转。因此，制动装置301、制动装置用摩擦副302、制动块304能够抑制制动块304侧的温度上升。

此外，上述的本发明的实施方式涉及的制动装置、制动装置用摩擦副以及制动块不限于上述的实施方式，而能够在脱离权利要求的范围内进行各种变更。

在以上的说明中，以制动块4为第一部件、圆盘转子5为第二部件为例进行了说明，但不限于此，也可以是圆盘转子为第一部件、制动块为第二部件，即，也可以是转动体被保持在设于圆盘转子侧的保持器中的构成。在这种情况下，转动体能够伴随着制动块和圆盘转子的相对变位通过制动块转动，并能够通过在圆盘转子的保持器和转动体之间产生的摩擦阻力对车轮施加制动力。

工业上的可利用性

如上所述的本发明涉及的制动装置、制动装置用摩擦副以及制动块适合应用于车辆使用的各种制动装置、制动装置用摩擦副以及制动块。

符号说明

1、201、301      制动装置

2、202、302      制动装置用摩擦副

3                执行器(压靠机构)

4、204、304      制动块(第一部件)

5                圆盘转子(第二部件)

5a               抵接面

41               转动体

42、342          保持器

42a              接触壁面

42b              保持槽

45               背衬(支承部件)

46               弹性部件

47               分散部

51               容纳槽

Claims (13)

1.一种制动装置，其特征在于，包括：

第一部件，所述第一部件具有与转动体接触并且可旋转地保持该转动体的保持器；

第二部件，所述第二部件被设置为与所述转动体接触，并且伴随着所述第二部件与所述第一部件的相对变位而使所述转动体在所述保持器中旋转；以及

压靠机构，所述压靠机构将所述第一部件和所述第二部件压靠在一起。

2.如权利要求1所述的制动装置，其中，

所述第一部件不能与车轮一起旋转，所述第二部件能够与所述车轮一起旋转。

3.如权利要求1或2所述的制动装置，其中，

所述保持器和所述第二部件具有所述第二部件使所述转动体旋转的力大于所述保持器保持所述转动体的力的构成。

4.如权利要求3所述的制动装置，其中，

所述保持器和所述第二部件具有下述的构成：所述第二部件使所述转动体旋转的力和所述保持器保持所述转动体的力的大小关系根据所述保持器或所述转动体的温度上升而逆转。

5.如权利要求1至4中任一项所述的制动装置，其中，

所述保持器的所述保持器与所述转动体的接触部分的摩擦系数根据所述保持器或所述转动体的温度上升而上升。

6.如权利要求1至5中任一项所述的制动装置，其中，

所述第二部件的所述第二部件与所述转动体的接触部分的摩擦系数根据所述保持器或所述转动体的温度上升而下降。

7.如权利要求1至6中任一项所述的制动装置，其中，

所述保持器具有保持所述转动体的保持槽。

8.如权利要求7所述的制动装置，其中，

所述转动体为球体，

所述保持槽为圆锥形状或圆锥台形状，

所述保持器和所述第二部件被形成为：所述第二部件和所述转动体的接触部分的摩擦系数μ1、所述保持器和所述转动体的接触部分的摩擦系数μ2、以及所述保持器的所述保持器与所述转动体的接触部分中的壁面的法线和所述压靠机构的压靠方向所成的角度β之间的关系满足μ1＞(μ2/2)·[(2β/sin2β)+1]。

9.如权利要求7或8所述的制动装置，其中，

所述保持器的所述保持器与所述转动体的接触部分中的壁面的法线和所述压靠机构的压靠方向所成的角度根据所述保持器或所述转动体的温度上升而变大。

10.如权利要求1至9中任一项所述的制动装置，其特征在于，

所述第二部件在所述第二部件与所述转动体的接触部分中具有容纳槽，所述容纳槽沿所述相对变位的方向形成并容纳所述转动体的一部分。

11.如权利要求1至10中任一项所述的制动装置，其特征在于，

所述第一部件具有多个所述转动体和多个所述保持器，并且在来自所述压靠机构的压靠力作用的支承部件和所述多个保持器之间设置有分散所述压靠力的分散部。

12.一种制动装置用摩擦副，其特征在于，包括：

第一部件，所述第一部件具有与转动体接触并且可旋转地保持该转动体的保持器；以及

第二部件，所述第二部件被设置为与所述转动体接触，并且伴随着所述第二部件与所述第一部件的相对变位而使所述转动体在所述保持器中旋转。

13.一种制动块，其特征在于，

在所述制动块的所述制动块被压靠到与车轮一起旋转的圆盘转子的那侧的面上，具有与转动体接触并可旋转地保持该转动体的保持器。

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