JP4622105B2 - ドラムブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両ブレーキに用いられる電気式ドラムブレーキ装置に関し、特にデュオサーボ型の制動力制御型ドラムブレーキ装置に適用して好適である。
【0002】
【従来の技術】
本出願人は先に、特願2000−52305号において、摩擦係数の変動による制動力の変化を抑える制動力制御型ドラムブレーキ装置を提案している。
【0003】
この先の出願では、第1のシューを押すレバーと第2のシューを受けるレバーとを、ストラットによってレバー比Nとなるように連結している。このような構成により、ストラットによって、第2のシューを受けるレバーにかかるアンカー荷重が第1のシューを押すレバーにフィードバックされ、その合力で制動トルクが発生するようにすることで、シューとドラムの摩擦係数による制動力の変化が小さくなるようにしている。
【0004】
このとき、上記レバー比が小さいほど制動力の安定性が良くなるが、その反面、制動力を出すために必要なモータ出力が大きくなる。このため、これら両者を満足するレバー比が選定され、通常、レバー比を1以上に設定する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、先の出願の構成における車両前進時と後進時それぞれの場合の制動トルクについて考えてみる。
【0006】
まず、前進時は、第1のシューのレバーが入力、第2のシューのレバーがアンカー荷重となり、その合力とモータ出力が釣合った状態で制動トルクが発生する。
【0007】
このため、前進時の制動トルクTFは次式で表される。
【0008】
【数13】
TF=BEF×Fm×(1/(1+Fan/N))×R
ただし、BEFはブレーキ効力係数(主としてシューとドラムの摩擦係数により決定される)、Fmはモータ出力、Fanはアンカー部にかかる力(主としてBEFによって決定される)、Rはドラム半径である。
【0009】
一方、後進時は、第2のシューのレバーが入力、第1のシューのレバーがアンカー荷重となり、その合力がモータ出力が釣合った状態で制動トルクが発生する。このため、後進時の制動トルクTRは次式であらわされる。
【0010】
【数14】
TR=BEF×Fm×(1/(1+Fan×N))×R
しかしながら、上述したようにレバー比を1以上に設定した場合には、(1/(1+Fan/N))>(1/(1+Fan×N))となる。すなわち、TF>TRとなり、モータ出力を前進時・後進時同じにした場合には、後進時の制動力が前進時と比べて小さくなる。
【0011】
このため、前進時と後進時共に同じ制動力を発生させるためには、後進時の制動トルクにあわせてモータの出力を設定しなければならず、モータを大型化させる必要がある。
【0012】
本発明は上記点に鑑みて、前進時と後進時の制動力を容易に調整し得る構造のドラムブレーキ装置を提供することを目的とする。
【0013】
また、前進時と後進時共に同じモータ出力で、同じ制動力が発生させられる構造のドラムブレーキ装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車両の制動要求に応じた駆動力を発生させる駆動力発生手段(6)と、回動可能なドラム(1)の内周面に当接可能な第1の当接面(2a)を有し、駆動力発生手段が発生させた駆動力に基づいて、第1の当接面がドラムの内周面と当接するように移動される第1のシュー(2)と、ドラムの内周面に当接可能な第2の当接面(3a)を有し、第1のシューと連動して移動される第2のシュー(3)と、第1のシューとの接触部(4)を有し、駆動力発生手段の駆動力に基づき、第1のシューに対してドラム内周面方向への荷重を与える第1のレバー(5)と、第2のシューとの接触部(9)を有し、駆動力発生手段の駆動力に基づき、第2のシューに対してドラム内周面方向への荷重を与える第2のレバー(10)と、第1、第2のレバーに接続され、第1、第2のレバーを連結するストラット(12)と、第1のシュー若しくは第2のシューが発生させるアンカー荷重を受け止めるアンカー部(18)と、第1のレバーのうち、ストラットとの接続部と第1のシューとの接触部との間に接続され、アンカー部が受けた荷重を第1のレバーに対してフィードバックする第3のレバー(14)と、を備えていることを特徴としている。
【0015】
このように、第1のシュー若しくは第2のシューが発生させたアンカー荷重を、第3のレバーを介して第1のレバーにフィードバックするように構成しているため、いずれのアンカー荷重に対してもフィードバックが成される。これにより、第1のレバーが第1のシュー若しくは第2のシューにかける荷重が制御され、摩擦係数の変動が生じても、ブレーキ力の変動、つまりブレーキ効力係数の変動が抑制されるようにできる。
【0016】
この場合、請求項2に示すように、ドラムが第1の方向(F)に回転している際に制動要求があると、第1、第2の当接面がドラムの内周面に当接し、第1のシューによって第2のシューが押されてアンカー荷重を発生させると共に、該アンカー荷重が第2のレバーと第2のシューとの接触部及びアンカー部の2点にかけられ、ドラムが第2の方向(B)に回転している際に制動要求があると、第1、第2の当接面がドラムの内周面に当接し、第2のシューによって第1のシューが押されてアンカー荷重を発生させると共に、該アンカー荷重が第1のレバーと第1のシューとの接触部及びアンカー部の2点にかけられることになる。
【0017】
そして、請求項3に示すように、ドラムが第1の方向に回転している際に制動要求があると、第3のレバーはアンカー部にかけられた荷重を受けて、第1のレバーに対して該第1のレバーが第1のシューにかける荷重を減らす方向に荷重をかけ、ドラムが第2の方向に回転している際に制動要求があると、第3のレバーはアンカー部にかけられた荷重を受けて、第1のレバーに対して該第1のレバーが第1のシューにかける荷重を増やす方向に荷重をかけることになる。
【0018】
請求項4に記載の発明においては、アンカー部が備えられ第4のレバーを有し、第4のレバーは、所定部位(17)を中心として揺動可能に構成され、所定部位を挟んで一方側にアンカー部が配置されていると共に、他方側が第3のレバーに接続されていることを特徴としている。
【0019】
このような構成の第4のレバーを用いて、第3のレバーより第1のレバーにアンカー荷重をフィードバックさせることができる。
【0020】
なお、請求項5に示すように、第1のレバーのうち、ストラットとの接続部位を挟んで第1のシューとの接触部の反対側の端部を、駆動力発生手段の駆動力が出力される出力レバー(7)に接続することで、駆動力発生手段によって第1のレバーを駆動することができる。
【0021】
請求項7又は請求項8に記載の発明は、ドラムが第1、第2の方向に回転している場合における各部で生じる力関係に基づいて第1、第2の方向それぞれにおけるブレーキ効力係数BEFembf、BEFembrの算出式を立て、その数式に基づいて第1、第2、第4のレバーのレバー比を設定することを特徴としている。
【0022】
このように、ブレーキ効力係数BEFembf、BEFembrの算出式に基づいて、各レバーのレバー比を設定することができる。
【0023】
この場合、請求項9に示すように、各ブレーキ効力係数BEFembf、BEFembrが一致するように各レバーのレバー比を設定すれば、車両前進時と後進時共に、同じ制動力を得ることができる。
【0024】
請求項10に記載の発明では、第1、第2のシュー、第1、第2、第3のレバー、およびストラットが含まれるリンク機構による力の伝達部位が車軸に垂直を成す同一平面上に配置されていることを特徴としている。このような構成とすることで、同一平面上においてリンク機構での荷重伝達が成され、荷重(力)の伝達効率を向上させることが可能となり、駆動部で発生させたトルクに対する制動トルクのヒステリシスを抑制することができる。
【0025】
例えば、請求項11に示すように、第1のシューと第1のレバーとの接触部(4)と、第1のレバーとストラットとの接続部(12a)と、第2のシューと第2のレバーとの接触部(9)と、第2のレバーとストラットとの接触部(12b)とにおける各力の伝達部位が車軸に垂直を成す同一平面上に配置される。
【0026】
請求項12に記載の発明では、減速機構(30)に備えられるネジ軸部(37)とナット部(39)との双方に接触する複数の駆動球(60a)の間には各駆動球の接触を妨げる接触防止部材(60b、60c)が備えられていることを特徴としている。このような構成とすることで、駆動球間の滑り抵抗が減少し、減速機構の力の伝達効率を向上させることが可能となり、上記ヒステリシス抑制の効果を得ることができる。
【0027】
例えば、請求項13に示すように、接触防止部材としては、駆動球よりもサイズが小さなスペーサ球(60b)を用いることが可能である。また、請求項14に示すように、接触防止部材としては、断面鼓型のリテーナ(60c)を用いることもできる。
【0028】
請求項15に記載の発明では、ネジ軸部とナット部の双方に接触する螺旋状に装着された駆動球の一組の循環の数(サーキット数)が複数であることを特徴とするしている。このような構成とすることで、ネジ軸部の軸直径に対する有効ネジ軸長を長くすることができ、ボールネジが傾斜してしまうことを防止できる。このため、より減速機構の力の伝達効率を向上させることができ、より上記ヒステリシス抑制の効果を得ることができる。
【0029】
請求項16に記載の発明では、減速機構には、ネジ軸部を駆動するネジ軸支持部(34)とナット部とが摺動可能な中空形状を成すと共に、ネジ軸支持部が配置される孔を有してなる中空形状のハウジング(38)と、ハウジングの孔内に配置され、ネジ軸支持部を軸支するベアリング(40)と、ハウジングおよびナット部によって形成される空間内に充填された潤滑油又はグリス溜め(70)と、ハウジングの孔内においてベアリングと共に配置されたシール部材(41)が備えられていることを特徴としている。
【0030】
このように、ハウジングのうちベアリングが配置される孔内にシール部材を備えることで、潤滑油がハウジングの外部に洩れることを防止することができる。このため、効率的にネジ軸部が回動できるようになり、より減速機構の力の伝達効率を向上させることができ、より上記ヒステリシス抑制の効果を得ることができる。
【0031】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0032】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1に本発明の一実施形態を適用したデュオサーボ型のドラムブレーキ装置を示す。このドラムブレーキ装置は、車両の前後輪双方の両輪若しくはいずれか一方の両輪に備えられる。以下、図1に基づいて、本ブレーキ装置の構成について説明する。
【0033】
ドラムブレーキ装置は、円形状のドラム1内に2つのシュー2、3を備えて構成されている。2つのシューは、円形状を成すドラム1の中心に対して紙面左側に配置された第1のシュー2と、その中心に対して紙面右側に配置された第2のシュー3とからなっている。これら2つのシュー2、3は共に、ドラム1側の側面が円弧形状を成した当接面(第1、第2の当接面)2a、3aを有しており、これらの当接面2a、3aをドラム1に接触させることで、ドラム1との間に摩擦力を発生させ、ブレーキ力を生じさせるように構成されている。
【0034】
これら2つのシューは、車両前進時には、第1のシュー2が第2のシュー3を押し、第2のシュー3がアンカー荷重を発生させるようになっており、車両後進時には、第2のシュー3が第1のシュー2を押し、第1のシューがアンカー荷重を発生させるようになっている。すなわち、車両前進時には、第1のシュー2がプライマリシュー、第2のシュー3がセカンダリシューとして働き、車両後進時には第2のシュー3がプライマリシュー、第1のシュー2がセカンダリシューとして働く。
【0035】
第1のシュー2の一端2bは、ピン4(及びベアリング)にてレバー(第1のレバー)5の一端5aに枢着されており、ピン4を中心として第1のシュー2及びレバー5が相互に回動可能な構成となっている。レバー5の他端5bは、駆動力発生手段としてのモータ6によって駆動されるモータ出力レバー7にピン7aを介して枢着されている。そして、レバー5は、モータ出力に応じてモータ出力レバー7が駆動されると、レバー5が図中矢印方向に引っ張られると共に第1のシュー2を付勢する構成となっている。
【0036】
また、第1のシュー2の他端2cは、アジャスタ8の一端に接続されている。そして、アジャスタ8の他端に第2のシュー3の一端3bが接続されている。このアジャスタ8は、伸縮自在に調整可能な構成となっており、アジャスタ8の長さを調整することで、第1のシュー2と第2のシュー3との間の長さを調整し、ドラム1の径に応じて各シュー2、3の位置合わせが行なえるようになっている。
【0037】
第2のシュー3の他端3cは、ピン9(及びベアリング)にてレバー(第2のレバー)10の一端10aに枢着されており、ピン9を中心として第2のシュー3及びレバー10が相互に回動可能な構成となっている。レバー10の他端10bはビス11を介してバックプレート50に回動可能に支持されている。
【0038】
そして、レバー5のうち両端部5a、5bの中間部位とレバー10のうち両端部10a、10bの中間部位とが、ストラット12にて連結されている。レバー5及びレバー10は、ピン12a、12bを介してストラット12に連結され、ピン12aを中心として、レバー5とストラット12とが相互に回動可能な構成となっていると共に、ピン12bを中心としてレバー10とストラット12とが相互に回動可能な構成となっている。このような構成により、ストラット12を介してレバー5の動きに伴ってレバー10が連動するようになっている。
【0039】
さらに、レバー5のうち第1のシュー2との接続部位とストラット12との接続部位との間には、ピン13を介してレバー(第3のレバー)14の一端14aが接続されている。そして、レバー14の他端14bは、ピン15を介してレバー(第4のレバー)16の一端16aに接続されている。レバー16は、中間部位がビス17を介してバックプレート50に回動可能に支持されている。そして、レバー16の他端16bにアンカー部18が取り付けられた構成となっている。このアンカー部18は第1のシュー2及び第2のシュー3の両端部2b、3cの間に位置し、このアンカー部18によって両端部2b、3cにかかるアンカー荷重が受け止めるられるようになっている。
【0040】
続いて、上記構成のドラムブレーキ装置の作動について説明する。
【0041】
図2、図3に車両前進時におけるドラムブレーキ装置の様子と、車両後進時におけるドラムブレーキ装置の様子をそれぞれ示す。なお、ここでは、図2を車両前進時、図3を車両後進時として説明するが、図3が車両前進時、図2が車両後進時となる構成としてもよい。
【0042】
〔▲1▼車両前進時〕
車両前進時には、図2に示すようにドラム1が図中矢印Fで示すような紙面右回転を行う。この場合において、制動要求があると、モータ6によってモータ出力レバー7が引っ張られる。これにより、レバー5の端部5bが力Foで紙面右側に引っ張られると共に、レバー5の端部5aによって第1のシュー2に荷重Fa1が加えられ、第1のシュー2の当接面2aがドラム2の内周面に接する。このとき、レバー5は第1のシュー2から反力Fa1を受ける。
【0043】
一方、レバー5の端部5bが紙面右側に引っ張られると、ストラット12を介してレバー10が紙面右側に押される。そして、レバー10の端部10bがビス11によってパックプレート50に支持されていることから、ビス11を中心としてレバー10が紙面右側に揺動し、レバー10の端部10aによって第2のシュー3に荷重が加えられ、第2のシュー3の当接面3aがドラム1の内周面に接する。
【0044】
そして、第1のシュー2がドラム1に接触すると、当接面2aとドラム1の内周面との摩擦力によって第1のシュー2がドラム1に巻き込まれるように移動され、アジャスタ8を介して第2のシュー3を押すように荷重を加える。これにより、第2のシュー3の端部3cがアンカー部18に接触し、サーボ作用により、第2のシュー3とドラム1との間において、第1のシュー2とドラム1との間で発生した摩擦力よりも大きな摩擦力を発生させる。
【0045】
また、この時、第2のシュー3にかかるアンカー荷重がレバー10の端部10a及びアンカー部18の2点で受け止められ、レバー10及びアンカー部18に対して荷重Fa2及び荷重Fanがかかる。これにより、レバー10を介してストラット12からレバー5に紙面左方向の力Fa2’が加えられ、また、アンカー部18と共にレバー16がビス17を中心に揺動し、レバー14を介してレバー5に紙面右方向の力Fan’が加えられる。
【0046】
このため、レバー5に対して紙面左側の力と紙面右側の力が加えられることになり、紙面左側の力が加えられるストラット12とレバー5との接続部、つまりピン12aを支点として、この支点回りのモーメントが釣り合うように各力が調整される。すなわち、レバー5が第1のシュー2へ加える入力荷重Fa1が増減され、これに伴って第2のシュー3から受けるアンカー荷重が増減される。この作動により、ドラムブレーキ装置の制動トルクが制御される。
【0047】
また、この時のアンカー荷重は、ドラム1の内周の巻き込み力に応じた大きさになるが、この巻き込み力がドラム1の内周の摩擦係数に応じて変動する。従って、ドラム1の内周の摩擦係数に応じた荷重がレバー10やアンカー部18を介してレバー5にフィードバックされ、レバー5が第1のシュー2にかける入力荷重が制御されることになる。
【0048】
このため、同一のモータ駆動力を加えた時には、上記摩擦係数が大きくなるほど第1のシュー2をドラム1に押す力が小さくなるようにできる。従って、摩擦係数の変動が生じても、第2のシュー3とドラム1との間で発生する摩擦力の変動に対するブレーキ力の変動、つまりブレーキ効力係数の変動が抑制されるようにできる。
【0049】
〔▲2▼車両後進時〕
車両後進時には、図3に示すようにドラム1が図中矢印Bで示すような紙面左回転を行う。この場合において、制動要求があると、モータ6によってモータ出力レバー7が引っ張られる。これにより、レバー5及びストラット12を介してレバー10の端部10aから第2のシュー3への入力荷重Fa2が加えられ、上記した車両前進時と同様に、第1のシュー2の当接面2aがドラム2の内周面に接すると共に、第2のシュー3の当接面3がドラム1の内周面に接する。
【0050】
そして、第2のシュー3がドラム1に接触すると、当接面3aとドラム1の内周面との摩擦力によって第2のシュー3がドラム1に巻き込まれるように移動され、アジャスタ8を介して第1のシュー2を押すように荷重を加える。これにより、第1のシュー2の端部2bがアンカー部18に接触し、サーボ作用により、第1のシュー2とドラム1との間において、第2のシュー3とドラム1との間で発生した摩擦力よりも大きな摩擦力を発生させる。
【0051】
また、この時、第1のシュー2にかかるアンカー荷重がレバー5の端部5a及びアンカー部18の2点で受け止められ、レバー5及びアンカー部18がドラム1に対して荷重Fa1及び荷重Fanがかかる。これにより、レバー5を介してストラット12からレバー10に紙面右側が加えられ、また、アンカー部18と共にレバー16がビス17を中心に揺動し、レバー14を介してレバー5に紙面左方向の力Fan’が加えられる。
【0052】
このため、レバー5に対して紙面左側の力と、紙面右側の力が加えられることになり、第1のシュー2とレバー5との接続部、つまりピン4を支点として、この支点回りのモーメントが釣合うように各力が調整される。すなわち、レバー10が第2のシュー3へ加える入力荷重が増減され、これに伴って第1のシュー2から受けるアンカー荷重が増減される。この作動により、ドラムブレーキ装置の製造トルクが制御される。
【0053】
また、この時のアンカー荷重に関しても、ドラム1の内周の巻き込み力に応じた大きさになるため、車両前進時と同様に、ドラム1の内周の摩擦係数に応じた荷重がレバー5やアンカー部18を介してレバー10にフィードバックされ、レバー10が第2のシュー3にかける入力荷重が制御されることになる。
【0054】
このため、同一のモータ駆動力を加えた時には、上記摩擦係数が大きくなるほど第2のシュー3をドラム1に押す力(入力)が小さくなるようにできる。従って、摩擦係数の変動が生じても、第1のシュー2とドラム1との間で発生する摩擦力の変動に対するブレーキ力の変動、つまりブレーキ効力係数の変動が抑制されるようにできる。
【0055】
ここで、車両前進時と後進時におけるドラムブレーキ装置の制動トルクについて検討してみる。車両前進時の制動トルクTf及び後進時における制動トルクTrは、それぞれ次式のように表される。
【0056】
【数15】
Tf=BEFf×fm×R
【0057】
【数16】
Tr=BEFr×fm×R
ただし、BEFfは前進時のブレーキ効力係数、BEFrは後進時のブレーキ効力係数、fmはモータ出力荷重を示している。
【0058】
このように、車両前進時、後進時における制動トルクが数15、数16で表されるため、前進時のブレーキ効力係数BEFfと後進時のブレーキ効力係数BEFrとが一致するようにすれば、モータ出力荷重が同じ場合に、前進時、後進時共に同じ制動力を発生させることが可能となる。このブレーキ効力係数は次のように算出され、各レバーのレバー比によって調整できる。以下、車両前進時及び後進時におけるブレーキ効力係数の算出方法を説明する。
【0059】
〔▲1▼車両前進時のブレーキ効力係数〕
まず、ブレーキ効力係数BEFfを求めるために、(1)レバー5の力の釣り合い、(2)レバー5とストラット12との接続点を支点とする支点回りのモーメントの釣り合い、(3)第2のシュー3におけるモーメントの釣り合い、の3つの関係を導き出す。以下、これら3つの関係の導出方法について説明する。
【0060】
(1)レバー5の力の釣り合い
図4に、車両前進時のブレーキング時に発生する各力と、各レバーのレバー比の関係を示す。この図に示すように、第2のシュー3のアンカー荷重がレバー10の端部10aに及ぼす力をFa2とすると、ストラット12がレバー5に加える力はFa2に応じた力Fa2’で表される。
【0061】
また、第2のシュー3のアンカー荷重がアンカー部18に及ぼす力をFanとすると、レバー14がレバー5を引っ張る力は、Fanに応じた力Fan’で表される。
【0062】
そして、第1のシュー2を押すことによってレバー5が受ける反力をFa1、モータ6の駆動によるモータ出力レバー7の引っ張り力をFoとすると、レバー5にかかる力が釣り合う場合には、各力Fo、F1、Fan’、Fa2’が数17の関係を満たす。
【0063】
【数17】
Fa2’=Fa1+Fan’+Fo
ここで、レバー10のレバー比がピン12bの中心からピン9の中心までの距離を1とした時におけるピン12bの中心からビス11の中心までの距離nの比で表されることから、力Fa2’は力Fa2に対して数18の関係を満たす。
【0064】
【数18】
Fa2’=(n+1)Fa2/n
また、レバー16のレバー比がビス17の中心からアンカー部18の中心までの距離を1とした時におけるビス17の中心からピン14bの中心までの距離Lbの比で表されることから、力Fan’は力Fanに対して数19の関係を満たす。
【0065】
【数19】
Fan’=Fan/Lb
従って、これら数17〜数19より、次式が得られる。
【0066】
【数20】
(n+1)Fa2/n=Fa1+Fan/Lb+Fo
(2)支点回りのモーメントの釣り合い
レバー5とストラット12との接続点であるピン12aが支点となることから、この支点の回りのモーメントが釣合っている場合には、数21の関係を満たす。
【0067】
【数21】
Fa1×La+Fan’=La×m×Fo
ただし、La、La×mはレバー5のレバー比であり、ピン12aの中心からピン13の中心までの距離を1とした場合におけるピン12aの中心からピン4の中心までの距離Laと、ピン12aの中心からピン7aまでの距離La×mに相当する。
【0068】
そして、上記数19と数21より、数22が導出される。
【0069】
【数22】
Fa1×La+Fan/Lb=La×m×Fo
(3)第2のシュー3におけるモーメントの釣り合い
図5に、車両前進時のブレーキング時に各シュー2、3にかかる力と、ドラム1の中心点及びこの中心点を通る基準線Zと力が加えられる各部との距離関係等を示す。ただし、図を見やすくするために、各レバーは省略する。
【0070】
この図に示されるように、ピン4の中心から基準線Zまでの距離がc1、第1のシュー2とアジャスタ8との接続部から基準線Zまでの距離がa1、第2のシュー3とアジャスタ8との接続部から基準線Zまでの距離がc2、ピン9の中心から基準線Zまでの距離がa2、アンカー部18の中心から基準線Zまでの距離がanで表してある。また、アンカー部の中心からドラム1の中心までの距離がan’、第1のシュー2がアジャスタ8を介して第2のシュー3に力を加える部位からアンカー部18の中心までの距離をhで表してある。また、ドラム1と第2のシュー3との接触面のうち基準線Zが通る点Vからアンカー部18の中心までの距離をcoで表してある。
【0071】
そして、基準線Z上において、第1のシュー2がドラム1との間で発生させる制動力をFd1、第2のシュー3がドラム1との間で発生させる制動力をFd2とし、第1のシュー2がアジャスタ8を介して第2のシュー3を押す力、つまり第2のシュー3の入力荷重をFaxとしている。
【0072】
アンカー部18を中心として発生するモーメントは、第2のシュー3の入力荷重によるモーメントM1、第2のシュー3の制動力によるモーメントM2、第2のシュー3の制動力を発生させるドラム1への垂直方向に加わる力によるモーメントM3、レバー10の端部10aが第2のシュー3に加える力Fa2によるモーメントM4が存在する。
【0073】
第2のシュー3の入力荷重によるモーメントM1は数23で示され、第2のシュー3の制動力によるモーメントM2は数24で示される。
【0074】
【数23】
M1=Fax×h
【0075】
【数24】
M2=Fd2×co
また、ドラム1の内周面の摩擦係数をμとすると、第2のシュー3の制動力を発生させるドラム1への垂直方向に加わる力によるモーメントM3は数25で示される。
【0076】
【数25】
M3=Fd2×an/μ
さらに、ピン9の中心からアンカー部18aの中心までの距離がan−a2であることから、レバー10の端部10aが第2のシュー3に加える力Fa2によるモーメントM4は数26で示される。
【0077】
【数26】
M4=Fa2×(an−a2)
そして、各モーメントの方向を検討すると、各モーメントの釣り合いは次式で示される。
【0078】
【数27】
M1+M2+M4=M3
この式に、上記数23〜数26を代入すると、数28の関係が導き出せる。
【0079】
【数28】
Fax×h+Fd2×co+Fa2×(an−a2)=Fd2×an/μ
この式にはFa2及びFaxが関数として含まれているため、これらを第1のシュー2の入力荷重Fa1に置き換えることで、数20、数22と共に3つの式が成立し、連立方程式を解くことによりFa1に対する各値(Fa、Fan等)が求められることになる。
【0080】
ここで、数28をFd2でまとめると、次式となる。
【0081】
【数29】
Fd2={h×μ×Fax+(an−a2)×μ×Fa2}/(an−co×μ)
一方、通常のデュオサーボ型のドラムブレーキ装置の場合、第1のシュー2が第2のシュー3へ及ぼす力Faxによるセカンダリシューのサーボ比BF2は、BF2=h×μ/(an−co×μ)で表されることが知られている。このため、数29を置き換えると次式のように表される。
【0082】
【数30】
Fd2={Fax+(an−a2)Fa2/h}×BF2
また、第2のシュー3の入力荷重Faxは第1のシュー2のアンカー荷重であるから、第1のシュー2のサーボ比BF1がFd1/Fa1で表されることから次式のように示されることが知られている。
【0083】
【数31】
Fax/Fa1=c1/a1+BF1×r/a1
次に、ドラム1の中心に対するモーメントを考える。この場合、第2のシュー3の制動力を発生させるドラム1への垂直方向に加わる力によるモーメントは、ドラム1の中心を通過することから零になる。このため、第2のシュー3にかかる各力が及ぼすモーメントから次式が成り立つ。
【0084】
【数32】
Fax×c2+Fd2×r=Fan×an’+Fa2×a2
そして、これら数30、数31、数32をまとめると、次式が成り立つ。
【0085】
【数33】
(c2+r×BF2)(c1/a1+BF1×r/a1)Fa1
=an’×Fan+{a2−BF2(an−a2)r/h}×Fa2
これにより、数20、数22、数33による3式が導き出されたことになる。
これら3式からFa1に対するFa2、Fanの比率を算出する。
【0086】
まず、数20と数22から次式が導き出せる。
【0087】
【数34】
La(1+m)Fa1=−(La×m+1)Fan/Lb+La×m(n+1)×Fa2/n
そして、数33、数34を簡略化すると、以下のように表わされる。
【0088】
【数35】
A1×Fa1=an’×Fan+B1×Fa2
【0089】
【数36】
A2×Fa1=−D2×Fan+B2×Fa2
ただし、A1=(c2+r×BF2)(c1/a1+BF1×r/a1)、A2=La(1+m)、B1=a2−BF2(an−a2)r/h、B2=La×m(n+1)/n、D2=(La×m+1)/Lbである。
【0090】
従って、数35、数36より、以下の2式が導き出せる。
【0091】
【数37】
Fa2/Fa1=(an’×A2+D2×A1)/(an’×B2+D2×B1)
【0092】
【数38】
Fan/Fa1=(A1×B2−A2×B1)/(an’×B2+D2×B1)
ここで、車両前進時における第1のシュー2へ及ぼす力Fa1に対するブレーキ効力係数BEFf=BF1+BF2であり、BF2=Fd2/Fax×Fax/Fa1であるため、数29より次式が成り立つ。
【0093】
【数39】
BEFf=BF1+{1+(an−a2)Fa2/Fax/h}×BF2×Fax/Fa1
また、Fa2/Fax=Fa2/Fa1×Fa1/Faxであるため、数31より次式が導き出せる。
【0094】
【数40】
Fa2/Fax=Fa2/Fa1/(c1/a1+BF1×r/a1)
=(an’×A2+D2×A1)/(an’×B2+D2×B1)/(c1/a1+BF1×r/a1)
従って、車両前進時(第1のシュー2への入力荷重がFa1の時)におけるブレーキ効力係数BEFfは数41で示される。
【0095】
【数41】
BEFf=BF1+{1+(an−a2)(an’×A2+D2×A1)/(an’×B2+D2×B1)/(c1/a1+BF1×r/a1)/h}BF2×(c1/a1+BF1×rl/a1)
以上のようにして、第1のシュー2への入力荷重がFa1であると想定した場合における車両前進時のブレーキ効力係数BEFfが求められた。しかしながら、本実施形態の構成のドラムブレーキ装置においては、第1のシュー2への入力荷重に対して第2のシュー3からのフィードバック荷重が加わるため、実際のブレーキ効力係数BEFembを算出する際には、プライマリシューへの入力ポイントでの入力荷重Fa1とフィードバック荷重Fan’の和から求める必要がある。この和は、Fan’=Fan/Lb/Laであることから、Fa1+Fan/La/Lbとなる。従って、フィードバック荷重がかからない時と同じ制動力を発生させるためには、入力荷重Fa1に対して(Fa1+Fan/La/Lb)/Fa1倍の力が必要となる。よって、本実施形態に示すドラムブレーキ装置の実際のブレーキ効力係数BEFembfは、次式のように算出される。
【0096】
【数42】
BEFembf=BEFf×Fa1/(Fa1+Fan/La/Lb)
そして、数38より、数42は次式のように置換される。
【0097】
【数43】
BEFembf=BEFf/{1+(A1×B2−A2×B1)/(an’×B2+D2×B1)/La/Lb}
なお、駆動力発生手段がレバー5に及ぼす力Foに対するブレーキ効力係数BEFmoは、レバー5のレバー比から、BEFmof=BEFemb×mで表され、数6が導き出される。
【0098】
〔▲2▼車両後進時のブレーキ効力係数〕
この場合にも、ブレーキ係数BEFrを求めるために、(1)レバー5の力の釣り合い、(2)レバー5と第1のシュー2との接続点を支点とする支点回りのモーメントの釣り合い、(3)第2のシュー3に置けるモーメントの釣り合い、の3つの関係を導き出す。以下、これら3つの関係の導出方法について説明する。
【0099】
(1)レバー5の力の釣り合い
図6に、車両後進時のブレーキング時に発生する各力と、各レバーのレバー比の関係を示す。この図に示すように、第2のシュー3のアンカー荷重がレバー10の端部10aに及ぼす力をFa2とすると、ストラット12がレバー5に加える力はFa2に応じた力Fa2’で表される。
【0100】
また、第1のシュー2のアンカー荷重がアンカー部18に及ぼす力をFanとすると、レバー14がレバー5を押す力は、Fanに応じた力Fan’で表される。
【0101】
そして、レバー5が第1のシュー2によって受ける力をFa1、モータ6の駆動によるモータ出力レバー7の引っ張り力をFoとすると、レバー5にかかる力が釣り合う場合には、各力Fo、F1、Fan’、Fa2’が数44の関係を満たす。
【0102】
【数44】
Fa2’+Fan’=Fa1+Fo
ここで、レバー10のレバー比がピン12bの中心からピン9の中心までの距離を1とした時におけるピン12bの中心からビス11の中心までの距離nの比で表されることから、力Fa2’は力Fa2に対して数45の関係を満たす。
【0103】
【数45】
Fa2’=(n+1)Fa2/n
また、レバー16のレバー比がビス17の中心からアンカー部18の中心までの距離を1とした時におけるビス17の中心からピン14bの中心までの距離Lbの比で表されることから、力Fan’は力Fanに対して数19の関係を満たす。
【0104】
【数46】
Fan’=Fan/Lb
従って、これら数44〜数46より、次式が得られる。
【0105】
【数47】
(n+1)Fa2/n+Fan/Lb=Fa1+Fo
(2)支点回りのモーメントの釣り合い
レバー5と第1のシュー2の接続点であるピン4が支点となることから、この支点の回りのモーメントが釣合っている場合には、数48の関係を満たす。
【0106】
【数48】
Fa2’×La+Fan’×(La−1)=La×(m+1)Fo
ただし、La、La−1、La×(m+1)はレバー5のレバー比であり、ピン12aの中心からピン13の中心までの距離を1とした場合におけるピン12aの中心からピン4の中心までの距離Laと、ピン4の中心からピン13の中心までの距離La−1と、ピン4の中心からピン7aの中心までの距離La×(m+1)に相当する。
【0107】
そして、上記数46と数48より、数49が導出される。
【0108】
【数49】
La(n+1)Fa2/n+Fan×(La−1)/Lb=La×(m+1)Fo
(3)第1のシュー2におけるモーメントの釣り合い
図7に、車両後進時のブレーキング時に各シュー2、3にかかる力と、ドラム1の中心点及びこの中心点を通る基準線Zと力が加えられる各部との距離関係等を示す。ただし、図を見やすくするために、各レバーは省略する。
【0109】
この図に示されるように、ピン9の中心から基準線Zまでの距離がc2、第2のシュー3とアジャスタ8との接続部から基準線Zまでの距離がa2、第1のシュー2とアジャスタ8との接続部から基準線Zまでの距離がc1、ピン4の中心から基準線Zまでの距離がa1、アンカー部18の中心から基準線Zまでの距離がanで表してある。また、アンカー部の中心からドラム1の中心までの距離がan’、第2のシュー3がアジャスタ8を介して第1のシュー2に力を加える部位からアンカー部18の中心までの距離をhで表してある。また、ドラム1と第1のシュー2との接触面のうち基準線Zが通る点Wからアンカー部18の中心までの距離をcoで表してある。
【0110】
そして、基準線Z上において、第1のシュー2が発生させる制動力をFd1、第2のシュー3が発生させる制動力をFd2とし第2のシュー3、がアジャスタ8を介して第1のシュー2を押す力、つまり第1のシュー2の入力荷重をFaxとしている。
【0111】
アンカー部18を中心として発生するモーメントは、第1のシュー2の入力荷重によるモーメントM1、第1のシュー2の制動力によるモーメントM2、第1のシュー2の制動力を発生させるドラム1への垂直方向に加わる力によるモーメントM3、レバー5の端部5aが第1のシュー2に加える力Fa1によるモーメントM4が存在する。
【0112】
第1のシュー2の入力荷重によるモーメントM1は数50で示され、第1のシュー2の制動力によるモーメントM2は数51で示される。
【0113】
【数50】
M1=Fax×h
【0114】
【数51】
M2=Fa1×co
また、ドラム1の内周面の摩擦係数をμとすると、第1のシュー2の制動力を発生させるドラム1への垂直方向に加わる力によるモーメントM3は数52で示される。
【0115】
【数52】
M3=Fd1×an/μ
さらに、ピン4の中心からアンカー部18aの中心までの距離がan−a1であることから、レバー5の端部5aが第1のシュー2に加える力Fa1によるモーメントM4は数53で示される。
【0116】
【数53】
M4=Fa1×(an−a1)
そして、各モーメントの方向を検討すると、各モーメントの釣り合いは次式で示される。
【0117】
【数54】
M1+M2+M4=M3
この式に上記数50〜数53を代入すると、数55の関係が導き出せる。
【0118】
【数55】
Fax×h+Fd1×co+Fa1×(an−a1)=Fd1×an/μ
この式にはFa1及びFaxが関数として含まれているため、これらを第2のシュー3の入力荷重Fa2に置き換えることで、数47、数49と共に3つの式が成立し、連立方程式を解くことによりFa2に対する各値(Fa、Fan等)が求められることになる。
【0119】
ここで、数55をFd1でまとめると、次式となる。
【0120】
【数56】
Fd1={h×μ×Fax+(an−a1)×μ×Fa1}/(an−co×μ)
一方、通常のデュオサーボ型のドラムブレーキ装置の場合、第2のシュー3が第1のシュー2へ及ぼす力Faxによるセカンダリシューのサーボ比BF2は、BF2=h×μ/(an−co×μ)で表されることが知られている。このため、数56を置き換えると次式のように表される。
【0121】
【数57】
Fd1={Fax+(an−a1)Fa1/h}×BF2
また、第1のシュー2の入力荷重Faxは第2のシュー3のアンカー荷重であるから、第2のシュー3のサーボ比BF1がFd2/Fa2で表されることから次式のように示されることが知られている。
【0122】
【数58】
Fax/Fa2=c2/a2+BF1×r/a2
次に、ドラム1の中心に対するモーメントを考える。この場合、第1のシュー2の制動力を発生させるドラム1への垂直方向に加わる力によるモーメントは、ドラム1の中心を通過することから零になる。このため、第1のシュー2にかかる各力が及ぼすモーメントから次式が成り立つ。
【0123】
【数59】
Fax×c1+Fd1×r=Fan×an’+Fa1×a1
そして、これら数57、数58、数59をまとめると、次式が成り立つ。
【0124】
【数60】
(c1+r×BF2)(c2/a2+BF1×r/a2)Fa2
=an’×Fan+{a1−BF2(an−a1)r/h}×Fa1
これにより、数47、数49、数60による3式が導き出されたことになる。
これら3式からFa2に対するFa1、Fanの比率を算出する。
【0125】
まず、数47、数49から次式が導き出せる。
【0126】
【数61】
La×m×(n+1)×Fa2/n=−(La×m+1)Fan/Lb+La×(m+1)×Fa1
そして、数60、数61を簡略化すると、以下のように表される。
【0127】
【数62】
A1×Fa2=an’×Fan+B1×Fa1
【0128】
【数63】
A2×Fa2=−D2×Fan+B2×Fa1
ただし、A1=(c1+r×BF2)(c2/a2+BF1×r/a2)、A2=La×m×(n+1)/n、B1={a1−BF2(an−a1)r/h}、B2=La×(m+1)、D2=(La×m+1)/Lbである。
【0129】
従って、数62、数64より、以下の2式が導きだせる。
【0130】
【数64】
Fa1/Fa2=(an’×A2+D2×A1)/(an’×B2+D2×B1)
【0131】
【数65】
Fan/Fa2=(A1×B2−A2×B1)/(an’×B2+D2×B1)
ここで、車両後進時におけるブレーキ効力係数BEFr=BF1+BEF2であり、BEFr=BF1+{1+(an’−a1)Fa1/Fax/h}×BF2×Fax/Fa2であるため、数56より次式が成り立つ。
【0132】
【数66】
Fa1/Fax=Fa1/Fa2/(c2/a2+BF1×r/a2)
=(an’×A2+D2×A1)/(an’×B2+D2×B1)/(c2/a2+BF1×r/a2)
従って、車両前進時における第2のシュー3へ及ぼす力Fa2に対するブレーキ効力係数BEFrは数67で示される。
【0133】
【数67】
BEFr=BF1+{1+(an−a1)(an’×A2+D2×A1)/(an’×B2+D2×B1)/(c2/a2+BF1×r/a2)/h}BF2×(c2/a2+BF1×r/a2)
以上のようにして、第2のシュー3への入力荷重がFa2であると想定した場合における車両後進時のブレーキ効力係数BEFrが求められた。しかしながら、本実施形態の構成のドラムブレーキ装置においては、第2のシュー3への入力荷重に対して第1のシュー2からのフィードバック荷重が加わるため、実際のブレーキ効力係数BEFembrを算出する際には、プライマリシューへの入力ポイントでの入力荷重Fa2とフィードバック荷重Fan’の和から求める必要がある。この和は、Fan’=Fan(La−1)n/La/(n+1)/Lbであることから、Fa2+Fan(La−1)n/La/(n+1)/Lbとなる。従って、フィードバック荷重がかからない時と同じ制動力を発生させるためには、入力荷重Fa1に対して{Fa2+Fan(La−1)n/La/(n+1)/Lb}/Fa2倍の力が必要となる。よって、本実施形態に示すドラムブレーキ装置の実際のブレーキ効力係数BEFembrは、次式のように算出される。
【0134】
【数68】
BEFembr=BEFr×Fa2/(Fa2+Fan(La−1)n/La/(n+1)/Lb)
そして、数65より、数68は次式のように置換される。
【0135】
【数69】
BEFembr=BEFr/{1+(A1×B2−A2×B1)(La−1)n/(an’×B2+D2×B1)/La/(n+1)/Lb}
なお、駆動力発生手段がレバー5に及ぼす力Foに対するブレーキ効力係数BEFmoは、レバー5のレバー比、及びレバー10のレバー比から、BEFmor=BEFembr×n(m+1)/(n+1)で表され、数12が導き出される。
【0136】
以上説明したように、車両前進時及び後進時におけるブレーキ効力係数BEFf、BEFrの算出式が数43及び数69で示されるため、これらに基づいて車両前進時と後進時におけるブレーキの効きを調整することが可能となる。
【0137】
そして、車両前進時及び後進時におけるブレーキ効力係数BEFembf、BEFembrの関係がBEFf=BEFrとなるようにすることで、車両前進時及び後進時に同じ制動力を得ることができる。
【0138】
また、本実施形態に示すように、車両前進時と後進時とが共に、同じモータ出力、すなわちモータ6によってモータ出力レバー7を同一方向に引っ張ることによって、ブレーキ力を発生させることができる。さらに、上り坂走行中に車両を停止させたのちブレーキペダル踏み込みを緩めたような場合、車両が坂を下ろうとすることになる。このような場合には、ドラム1の回転方向が車両走行中と逆になるため、モータ出力を反転させる必要があるが、本実施形態の構成とすることにより、そのような必要性をなくすことができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態におけるドラムブレーキの正面図を図8に示す。また、図8のA−A断面およびB−B断面をそれぞれ図9、図10に示す。これらの図に基づいて本実施形態におけるドラムブレーキの構成について説明する。なお、本実施形態に示すドラムブレーキの基本構成に関しては第1実施形態と同様であるため、同様の構成については図1と同じ符号を付して説明を省略する。
【0139】
図8に示すブレーキ構成において、制動トルクのメカニカルなフィードバック機構を活かすためには、駆動部(後述する回転駆動部31に相当)で発生させたトルクに対して、制動トルクのヒステリシスが無くなればよい。そして、このようなヒステリシスを無くすためには、リンク機構や減速機構の力の伝達効率を可能な限り向上させる必要がある。本実施形態は、第1実施形態と比較して、このようなリンク機構や減速機構の力の伝達効率向上を狙ったものである。
【0140】
まず、本実施形態におけるリンク機構について説明する。本実施形態においては、リンク機構を構成する各要素の荷重伝達部位が図9に示すように車軸に垂直を成す同一平面上(ドラム中心軸に垂直を成す同一平面上)に配置された構造となっている。例えば、第1のシュー2とレバー5とを接続するピン4、レバー5とストラット12とを接続するピン12a、レバー14とレバー16とを接続するピン15、レバー16をバックプレート50に支持するビス17、第2のシュー3とレバー10とを接続するピン9、レバー10とストラット12とを接続するピン12b等における荷重伝達部位が同一平面上に配置されている。
【0141】
このような構成とすることで、同一平面上においてリンク機構での荷重伝達が成され、荷重(力)の伝達効率を向上させることが可能となり、上記ヒステリシス抑制の効果を得ることができる。
【0142】
続いて、本実施形態における減速機構30について図10を参照して説明する。図10に示されるように、減速機構30は、バックプレート50の裏面側に配置され、回転駆動部31による回転出力を所定比で減速し、モータ6の駆動力として出力するものである。
【0143】
減速機構30には、回転駆動部31およびボールネジ機構(ボールネジ)32が備えられており、回転駆動部31のシャフト31aに固定された第1ギア33、ボールネジ機構32のネジ軸支持部34に固定された第2ギア35、および第1、第2ギア33、35の間に配置された第3ギア36を介して、回転駆動部31による駆動力がボールネジ機構32に伝達されるようになっている。
【0144】
ボールネジ機構32には、ネジ軸支持部34と同軸に備えられたネジ軸部37、ネジ軸支持部34およびネジ軸部37を収容する中空形状のハウジング38、kネジ軸部37の外周を囲むように配置されていると共にネジ軸部37に備えられるボール60が移動可能なネジ溝50aが形成されたナット部39、ハウジング38の38a孔内に配置されたネジ軸支持部軸支用のベアリング40が備えられている。また、ハウジング38およびピストン部39によって構成される空間内には円滑油又はグリス溜め70が充填され、ハウジング38の孔38aうちベアリング40が配置された部位よりも中空部の外側に備えられたシール部材41とピストン部39の外周部に備えられたシールリング42により、潤滑油又はグリス溜め70がハウジング38の外部に漏れないようになっている。
【0145】
これらの構成要素においては、第1〜第3ギア33、35、36を介して回転駆動部31の駆動力によりネジ軸支持部34およびネジ軸部37が回動させられると、これに伴ってピストン部39がネジ軸部37の軸方向にハウジング38の中空部内を摺動するようになっている。そして、シール部材70によってグリス70のハウジング外部への漏れが防止され、ネジ軸部37の円滑駆動が行えるようになっている。
【0146】
また、ナット部39の先端部には連結部39aが備えられている。この連結部39にはピン43を介してレバー44の一端が回動可能に連結されている。そして、レバー44の他端がピン45を介してモータ6のシャフト47に備えられたアーム46に回動可能に連結されている。なお、モータ6のシャフト47は、バックプレートに固定されたケース48内に収納され、ケース48内に固定された2つのベアリング49a、49bによって軸支されている。
【0147】
このような構成の減速機構30において、ボールネジ機構32の駆動部を以下のような構成としている。図11にボールネジ機構32の駆動部の側面部分の拡大図を示し、ボールネジ機構32の駆動部の構造について説明する。
【0148】
ネジ軸部37のネジ溝内には複数のボール60が配置される。しかしながら、これら複数のボール60の大きさが一定であると、隣り合うボール60同士が接触して滑り摩擦が発生し、ネジ軸部37によるナット部39の駆動が安定しなくなる。このため、本実施形態では、ボール60を少なくとも2種類のサイズとし、ネジ軸部37のネジ溝とナット部39のネジ溝との双方に接触してピストン部39の駆動用に用いられる大きなサイズのボール(駆動球)60aと、ネジ軸部37のネジ溝とナット部39のネジ溝との少なくとも一方からは離れる小さなサイズのボール(スペーサ球)60bとに分別している。そして、大きなサイズのボール60aそれぞれの間に小さなサイズのボール60bが配置されるようにしている。
【0149】
このような構成としているため、大きなボール60a間の接触が防止され、各ボール60間の滑り抵抗が減少する。従って、減速機構の力の伝達効率を向上させることが可能となり、上記ヒステリシス抑制の効果を得ることができる。
【0150】
また、本実施形態では、ボールネジ機構32に備えられるネジ溝のサーキット数が複数とされ、ネジ軸部37の軸方向において複数のサーキットが併設されるようにしている。このため、ネジ軸部37の軸直径に対する有効ネジ軸長を長くすることができ、ボールネジが傾斜してしまうことを防止できる。このため、より減速機構の力の伝達効率を向上させることができ、より上記ヒステリシス抑制の効果を得ることができる。
【0151】
以上説明したように、本実施形態ではドラムブレーキ装置に備えられるリンク機構の荷重伝達部位を同一平面上に配置しているため、リンク機構による力の伝達効率を向上させることが可能となる。
【0152】
また、減速機構30においては、接触防止部材による大きなボール60aの滑り抵抗の低減、シール部材41での潤滑油の漏れ防止によるボールネジ機構32の円滑な駆動、サーキット数の複数化によるボールネジ機構32の傾斜防止を行っており、それぞれで減速機構30による力の伝達効率を向上させている。
【0153】
従って、リンク機構や減速機構30の力の伝達効率を向上させることができ、回転駆動部37で発生させたトルクに対して制動トルクのヒステリシスがほぼ無くなるため、より制動トルクのメカニカルなフィードバック機構を活かすことが可能となる。
【0154】
(他の実施形態)
上記実施形態では、第1のシュー2とレバー5の端部5aとをピン4によって接続しているが、第1のシュー2に対してレバー5の荷重が加えられる構成であれば、これらをピン4によって接続する必要はない。例えば、第1のシュー2にレバー5の荷重が受け止められる凹み等で構成された受け部を備えればよい。また、第2のシュー3とレバー10の端部10aとをピン9によって接続しているが、この場合も上記と同様であり、第2のシュー3に受け部等を設けることにより、ピン9によって接続しなくても済む。
【0155】
また、上記実施形態では、同じモータ出力に対して、車両前進時と後進時とが共に同じ制動力となるようにする場合について説明したが、必ずしも同じ制動力となるようにする必要はない。例えば、車両前進時の方が後進時より高い制動力が得られるようにしてもよい。
【0156】
また、上記第2実施形態ではリンク機構と減速機構30の双方において力の伝達効率を向上させているが、少なくとも一方を行えば上記効果を得ることが可能である。
【0157】
また、上記第2実施形態では、大きなサイズのボール60aの間に小さなサイズのボール60bを配置するようにし、小さなサイズのボール60bを大きなサイズのボール60aの接触防止部材として働かせているが、他の接触防止部材を用いても良い。例えば、図12に示すように、各ボール60aの間に断面鼓型のリテーナ60cを配置し、このリテーナ60cを接触防止部材としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるドラムブレーキ装置の全体構成を示す図である。
【図2】図1に示すドラムブレーキ装置における車両前進時の作動を示す図である。
【図3】図1に示すドラムブレーキ装置における車両後進時の作動を示す図である。
【図4】図1に示すドラムブレーキ装置において、車両前進時に規定される各パラメータを説明するための図である。
【図5】図1に示すドラムブレーキ装置において、車両前進時に規定される各パラメータを説明するための図である。
【図6】図1に示すドラムブレーキ装置において、車両後進時に規定される各パラメータを説明するための図である。
【図7】図1に示すドラムブレーキ装置において、車両後進時に規定される各パラメータを説明するための図である。
【図8】本発明の第2実施形態におけるドラムブレーキ装置の全体構成を示す図である。
【図9】図8に示すドラムブレーキ装置のA−A断面図である。
【図10】図8に示すドラムブレーキ装置のB−B断面図である。
【図11】図8のネジ軸部の側面における部分拡大図である。
【図12】他の実施形態で説明するネジ軸部の側面における部分拡大図である。
【符号の説明】
1…ドラム、2…第1のシュー、3…第2のシュー、4…ピン、5…レバー、
6…モータ、7…モータ出力レバー、8…アジャスタ、9…ピン、
10…レバー、11…ビス、12…ストラット、13…ピン、14…レバー、
15…ピン、16…レバー、17…ビス、18…アンカー部。
Claims (16)
- 車両の制動要求に応じた駆動力を発生させる駆動力発生手段(6)と、
回動可能なドラム(1)の内周面に当接可能な第1の当接面(2a)を有し、前記駆動力発生手段が発生させた駆動力に基づいて、前記第1の当接面が前記ドラムの内周面と当接するように移動される第1のシュー(2)と、
前記ドラムの内周面に当接可能な第2の当接面(3a)を有し、前記第1のシューと連動して移動される第2のシュー(3)と、
前記第1のシューとの接触部(4)を有し、前記駆動力発生手段の駆動力に基づき、前記第1のシューに対して前記ドラム内周面方向への荷重を与える第1のレバー(5)と、
前記第2のシューとの接触部(9)を有し、前記駆動力発生手段の駆動力に基づき、前記第2のシューに対して前記ドラム内周面方向への荷重を与える第2のレバー(10)と、
前記第1、第2のレバーに接続され、前記第1、第2のレバーを連結するストラット(12)と、
前記第1のシュー若しくは前記第2のシューが発生させるアンカー荷重を受け止めるアンカー部(18)と、
前記第1のレバーのうち、前記ストラットとの接続部と前記第1のシューとの接触部との間に接続され、前記アンカー部が受けた荷重を前記第1のレバーに対してフィードバックする第3のレバー(14)と、を備えていることを特徴とするドラムブレーキ装置。 - 前記ドラムが第1の方向(F)に回転している際に制動要求があると、前記第1、第2の当接面が前記ドラムの内周面に当接し、前記第1のシューによって前記第2のシューが押されてアンカー荷重を発生させると共に、該アンカー荷重が前記第2のレバーと前記第2のシューとの接触部及び前記アンカー部の2点にかけられ、
前記ドラムが第2の方向(B)に回転している際に制動要求があると、前記第1、第2の当接面が前記ドラムの内周面に当接し、前記第2のシューによって前記第1のシューが押されてアンカー荷重を発生させると共に、該アンカー荷重が前記第1のレバーと前記第1のシューとの接触部及び前記アンカー部の2点にかけられるようになっていることを特徴とする請求項1に記載のドラムブレーキ装置。 - 前記ドラムが前記第1の方向に回転している際に制動要求があると、前記第3のレバーは前記アンカー部にかけられた荷重を受けて、前記第1のレバーに対して該第1のレバーが前記第1のシューにかける荷重を減らす方向に荷重をかけ、
前記ドラムが前記第2の方向に回転している際に制動要求があると、前記第3のレバーは前記アンカー部にかけられた荷重を受けて、前記第1のレバーに対して該第1のレバーが前記第1のシューにかける荷重を増やす方向に荷重をかけるようになっていることを特徴とする請求項2に記載のドラムブレーキ装置。 - 前記アンカー部が備えられた第4のレバー(16)を有し、
前記第4のレバーは、所定部位(17)を中心として揺動可能に構成され、前記所定部位を挟んで一方側に前記アンカー部が配置されていると共に、他方側が前記第3のレバーに接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のドラムブレーキ装置。 - 前記第1のレバーのうち、前記ストラットとの接続部位を挟んで前記第1のシューとの接触部の反対側の端部は、前記駆動力発生手段の駆動力が出力される出力レバー(7)に接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載のドラムブレーキ装置。
- 前記第2のレバーは、該第2のレバーのうち、前記ストラットとの接続部位を挟んで前記第2のシューとの接触部の反対側の端部を中心として揺動可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載のドラムブレーキ装置。
- 車両の制動要求に応じた駆動力を発生させる駆動力発生手段(6)と、
回動可能なドラム(1)の内周面に当接可能な第1の当接面(2a)を有し、前記駆動力発生手段が発生させた駆動力に基づいて、前記第1の当接面が前記ドラムの内周面と当接するように移動される第1のシュー(2)と、
前記ドラムの内周面に当接可能な第2の当接面(3a)を有し、前記第1のシューと連動して移動される第2のシュー(3)と、
前記第1のシューとの接触部(4)を有し、前記駆動力発生手段の駆動力に基づき、前記第1のシューに対して前記ドラム内周面方向への荷重を与える第1のレバー(5)と、
前記第2のシューとの接触部(9)を有し、前記駆動力発生手段の駆動力に基づき、前記第2のシューに対して前記ドラム内周面方向への荷重を与える第2のレバー(10)と、
前記第1、第2のレバーに接続され、前記第1、第2のレバーを連結するストラット(12)と、
前記第1のシュー若しくは前記第2のシューが発生させるアンカー荷重を受け止めるアンカー部(18)と、
前記第1のレバーのうち、前記ストラットとの接続部と前記第1のシューとの接触部との間に接続され、前記アンカー部が受けた荷重を前記第1のレバーに対してフィードバックする第3のレバー(14)と、
所定部位(17)を中心として揺動可能に構成され、前記所定部位を挟んで一方側に前記アンカー部が配置されていると共に、他方側が前記第3のレバーに接続されてなる第4のレバー(16)とを備え、
前記第2のレバーは、該第2のレバーのうち、前記ストラットとの接続部位を挟んで前記第2のシューとの接触部の反対側の支持端部(11)を中心として揺動可能に構成され、
前記第1のレバーのうち、前記ストラットとの接続部位を挟んで前記第1のシューとの接触部の反対側の端部は、前記駆動力発生手段の駆動力が出力される出力レバー(7)に接続された構成となっており、
前記第1のレバーのうち、前記ストラットとの接続部(12a)の中心から前記第3のレバーの接続部(13)の中心までの距離を1とした時における前記ストラットとの接続部の中心から前記第1のシューとの接触部(4)までの距離がLa、前記ストラットとの接続部の中心から前記出力レバーとの接続部の中心までの距離がLa×mで表わされ、
前記第2のレバーのうち、前記ストラットとの接続部(12b)の中心から前記第2のシューとの接触部(9)までの距離を1とした時における前記ストラットとの接続部の中心から前記支持端部の中心までの距離がnで表わされ、
前記第4のレバーのうち、前記第4のレバーの揺動中心(17)から前記アンカー部の中心までの距離を1とした時における前記揺動中心から前記第3のレバーとの接続部(15)の中心までの距離がLbで表され、
前記ドラムの半径がrで表されるドラムブレーキ装置であって、
前記ドラムが第1の方向(F)に回転している際に制動要求があると、前記第1、第2の当接面が前記ドラムの内周面に当接し、前記第1のシューをプライマリシュー、前記第2のシューをセカンダリシューとして、前記第1のシューによって前記第2のシューが押されてアンカー荷重を発生させると共に、該アンカー荷重が前記第2のレバーと前記第2のシューとの接触部及び前記アンカー部の2点にかけられ、
この状態における前記第1のレバーが前記第1のシューの接触部を介して該第1のシューに及ぼされる力をFa1、前記第1のシューが前記第2のシューに及ぼす力をFax、前記第2のシューが前記第2のレバーとの接触部を介して該第2のレバーに及ぼす力をFa2、前記第2のシューが前記アンカー部にかけるアンカー荷重をFan、前記駆動力発生手段が前記第1のレバーに及ぼす力をFoで表し、
前記ドラムの中心を通る直線を基準線Zとして、前記アンカー部の中心から前記基準線Zまでの距離をan、前記アンカー部の中心から前記ドラムの中心までの距離をan’、前記第1のレバーと前記第1のシューとの接触部から前記基準線Zまでの距離をc1、前記第1のシューのうち前記第2のシューに荷重をかける点から前記基準線Zまでの距離をa1、前記第2のシューのうち前記第1のシューから荷重をかけられる点から前記基準線Zまでの距離をc2、前記第2のレバーと前記第2のシューとの接触部から前記基準線Zまでの距離をa2、前記第2のシューのうち前記第1のシューから荷重をかけられる点から前記アンカー部の中心までの距離をhで表し、
前記第1のシューに及ぼされる力Fa1による前記第1のシューのサーボ比をBF1、前記第1のシューから前記第2のシューに及ぼされる力Faxによる前記第2のシューのサーボ比をBF1で表し、
A1、A2、B1、B2、D2が次式で表されるとすると、
【数1】
A1=(c2+r×BF2)(c1/a1+BF1×r/a1)
【数2】
A2=La(1+m)
【数3】
B1=a2−BF2(an−a2)r/h
【数4】
B2=La×m(n+1)/n
【数5】
D2=(La×m+1)/Lb
次式で示される前記第1の方向における前記駆動力発生手段が前記第1のレバーに及ぼす力Foによるブレーキ効力係数BEFmof
【数6】
BEFmof=〔BF1+{1+(an−a2)(an’×A2+D2×A1)/(an’×B2+D2×B1)/(c1/a1+BF1×r/a1)/h}BF2×(c1/a1+BF1×r/a1)〕/{1+(A1×B2−A2×B1)/(an’×B2+D2×B1)/La/Lb}×m
に基づいて、前記第1のレバー、前記第2のレバー、及び前記第4のレバーのレバー比が設定されていることを特徴とするドラムブレーキ装置。 - 前記ドラムが第2の方向(B)に回転している際に制動要求があると、前記第1、第2の当接面が前記ドラムの内周面に当接し、前記第2のシューをプライマリシュー、前記第1のシューをセカンダリシューとして、前記第2のシューによって前記第1のシューが押されてアンカー荷重を発生させると共に、該アンカー荷重が前記第1のレバーと前記第1のシューとの接触部及び前記アンカー部の2点にかけられ、
この状態における前記第1のレバーが前記第1のシューの接触部を介して該第1のシューに及ぼされる力をFa1、前記第2のシューが前記第1のシューに及ぼす力をFax、前記第2のレバーが前記第2のシューとの接触部を介して該第2のシューに及ぼす力をFa2、前記第1のシューが前記アンカー部にかけるアンカー荷重をFan、前記駆動力発生手段が前記第1のレバーに及ぼす力をFoで表し、
前記アンカー部の中心から前記基準線Zまでの距離をan、前記アンカー部の中心から前記ドラムの中心までの距離をan’、前記第1のレバーと前記第1のシューとの接触部から前記基準線Zまでの距離をa1、前記第1のシューのうち前記第2のシューから荷重をかけられる点から前記基準線Zまでの距離をc1、前記第2のシューのうち前記第1のシューに荷重をかける点から前記基準線Zまでの距離をa2、前記第2のレバーと前記第2のシューとの接触部から前記基準線Zまでの距離をc2、前記第1のシューのうち前記第2のシューから荷重をかけられる点から前記アンカー部の中心までの距離をhで表し、
前記第2のシューに及ぼされる力Fa2による前記第2のシューのサーボ比をBF1、前記第2のシューから前記第1のシューに及ぼされる力Faxによる前記第1のシューのサーボ比をBF2で表し、
A1、A2、B1、B2、D2が次式で表されたとすると、
【数7】
A1=(c1+r×BF2)(c2/a2+BF1×r/a2)
【数8】
A2=La×m(n+1)/n
【数9】
B1={a1−BF2(an−a1)r/h}
【数10】
B2=La(m+1)
【数11】
D2=(La×m+1)/Lb
次式で示される前記第2の方向における前記駆動力発生手段が前記第1のレバーに及ぼす力Foによるブレーキ効力係数BEFmor
【数12】
BEFmor=〔BF1+{1+(an−a1)(an’×A2+D2×A1)/(an’×B2+D2×B1)/(c2/a2+BF1×r/a2)/h}BF2×(c2/a2+BF1×r/a2)〕/{1+(A1×B2−A2×B1)(La−1)n/(an’×B2+D2×B1)/La/(n+1)/Lb}×n(m+1)/(n+1)
に基づいて、前記第1のレバー、前記第2のレバー、及び前記第4のレバーのレバー比が設定されていることを特徴とする請求項7に記載のドラムブレーキ装置。 - 前記ブレーキ効力係数BEFembfと前記ブレーキ効力係数BEFembrとが一致するように、前記第1のレバー、前記第2のレバー、及び前記第4のレバーのレバー比が設定されていることを特徴とする請求項8に記載のドラムブレーキ装置。
- 前記第1、第2のシュー、前記第1、第2、第3のレバー、および前記ストラットが含まれるリンク機構による力の伝達部位が車軸に垂直を成す同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1つに記載のドラムブレーキ装置。
- 前記第1のシューと前記第1のレバーとの接触部(4)と、前記第1のレバーと前記ストラットとの接続部(12a)と、前記第2のシューと前記第2のレバーとの接触部(9)と、前記第2のレバーと前記ストラットとの接触部(12b)とにおける各力の伝達部位が車軸に垂直を成す同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1つに記載のドラムブレーキ装置。
- 車両の制動要求に応じた回転駆動力を発生させる回転駆動部(31)と、
前記回転駆動部によって駆動され、ネジ溝を有していると共に該ネジ溝内に複数の駆動球(60a)が備えられてなるネジ軸部(37)、及び、該ネジ軸部の外周を囲むように配置され、前記駆動球が移動可能なネジ溝部が形成されたナット部(39)を有してなるボールネジ(32)と、
前記駆動球が前記ボールネジのネジ軸部及びボールネジナット部の両ネジ溝部の双方に接触するように配置され、前記ネジ軸部の回動に伴って前記ボールネジナット部が前記ネジ軸部の軸方向に移動するように構成された減速機構(30)を備え、
前記駆動力発生手段は前記減速機構を介して駆動力を発生させるようになっており、
前記減速機構に備えられる前記ボールネジの前記複数の駆動球の間には各駆動球の接触を妨げる接触防止部材(60b、60c)が備えられていることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1つに記載のドラムブレーキ装置。 - 前記接触防止部材は、前記駆動球よりもサイズが小さなスペーサ球(60b)であることを特徴とする請求項12に記載のドラムブレーキ装置。
- 前記接触防止部材は、断面鼓型のリテーナ(60c)であることを特徴とする請求項12に記載のドラムブレーキ装置。
- 前記ボールネジに備えられたサークル状溝部のサーキット数が複数であることを特徴とする請求項12乃至14のいずれか1つに記載のドラムブレーキ装置。
- 前記減速機構には、前記ネジ軸部を駆動するネジ軸支持部(34)と前記ナット部とが摺動可能な中空形状を成すと共に、前記ネジ軸支持部が配置される孔を有してなる中空形状のハウジング(38)と、
前記ハウジングの孔内に配置され、前記ネジ軸支持部を軸支するベアリング(40)とを有し、
前記ハウジングおよび前記ナット部によって形成される空間を潤滑油又はグリス溜め(70)とし、
前記ハウジングの孔のうち、前記ベアリングが配置された部位よりも前記中空部の外側にシール部材(41)が備えられていることを特徴とする請求項12乃至15のいずれか1つに記載のドラムブレーキ装置。
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