JP4845042B2 - ドラムブレーキ並びにブレーキライニング、及び鞍乗型車両 - Google Patents

Description

本発明は、ドラムブレーキ並びにブレーキライニング、及び鞍乗型車両に関する。

従来より、制動装置の一つとしてドラムブレーキが知られている。自動二輪車等の鞍乗型車両には、通常、内接式のドラムブレーキが適用されており、このドラムブレーキは、車輪と共に回転するブレーキドラムの内周面に、ブレーキシューの外周面に固着されたブレーキライニングと呼ばれる摩擦材を押圧することによって制動力を得る。

また、特許文献１のように、回転するブレーキドラムの外周面にブレーキライニングを押圧する、外接式のドラムブレーキもある。この特許文献１には、ブレーキライニングの、ブレーキドラムとの接触面とは反対側の面に振動防止用の溝を設けたドラムブレーキが開示されている。
実開平１−７８６４号公報

ところで、ドラムブレーキは、通常、ブレーキシューの一方の端部を支点とし、他方の端部をカム等の動作によって変位させることで、ブレーキシューの両方の端部に操作力を発生させて、その間に位置するブレーキライニングをブレーキドラムの周面に押圧している。このため、ブレーキライニングがブレーキドラムの周面に及ぼす面圧が不均一となりやすく、これにより、ブレーキライニングが夜露を吸湿することによる制動力の変化（いわゆるモーニングエフェクト）等が増大しやすくなる。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、ブレーキライニングがブレーキドラムの周面に及ぼす面圧を均一化することが可能な、ドラムブレーキ並びにブレーキライニング、及び鞍乗型車両を提供することをその目的の一つとする。

上記課題を解決するため、本発明のドラムブレーキは、ブレーキドラムと、前記ブレーキドラムの内周面に対応する形状の摩擦面を有するブレーキライニングと、前記ブレーキライニングを前記摩擦面の裏側から支持するブレーキシューとを備え、前記ブレーキシューは、裏側から操作力を受けて、前記ブレーキライニングの摩擦面を前記ブレーキドラムの内周面に接触させ、前記ブレーキライニングは、前記ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じて剛性が増加する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じてブレーキライニングの剛性を変化させるので、ブレーキライニングがブレーキドラムの周面に及ぼす面圧を均一化することができる。

また、本発明の一態様では、前記ブレーキライニングは、前記摩擦面に、前記ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じて溝が形成される。これによれば、摩擦面に形成される溝によって、ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じてブレーキライニングの剛性を増加させることができる。

また、本発明の一態様では、前記溝は、前記ブレーキドラムの軸方向に沿って形成される。これによれば、周方向に回転するブレーキドラムにブレーキライニングが押圧される際に、溝の周囲部分が撓むための空隙が軸方向に亘って確保されるので、剛性を低下させる効果を発揮させやすい。また、ブレーキライニングの剛性を周方向の距離に応じて調整しやすい。

また、本発明の一態様では、前記溝は、該溝同士の間隔よりも溝深さが小さく形成される。これによれば、剛性を低下させる効果を発揮させつつ、溝の周囲部分の振動を低減させることができる。

また、本発明の一態様では、前記ブレーキライニングは、前記摩擦面に、前記ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じて間隔が増加する複数の前記溝が形成される。これによれば、ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じてブレーキライニングの剛性を段階的に変化させることができる。

また、本発明の一態様では、前記ブレーキシューは、前記ブレーキドラムの周方向に沿った方向の少なくとも一方の端部で操作力を受け、前記ブレーキライニングは、前記摩擦面のうち、前記ブレーキシューが操作力を受ける端部の側に前記溝が形成される。これによれば、ブレーキライニングの摩擦面がブレーキドラムの周面に及ぼす面圧を、ブレーキドラムの周方向に亘って均一化することができる。

この場合、前記ブレーキライニングには、前記摩擦面のうち、前記ブレーキシューが操作力を受ける端部の側の端から、該摩擦面の曲率中心を中心とした３０度の範囲内に前記溝が形成されることが好適である。

次に、本発明のブレーキライニングは、ブレーキドラムの内周面に対応する形状の摩擦面を有し、ブレーキシューにより前記摩擦面の裏側から支持され、前記ブレーキシューが裏側から部分的に受ける操作力によって、前記摩擦面が前記ブレーキドラムの内周面に接触されるブレーキライニングであって、前記ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じて剛性が増加する、ことを特徴とする。本発明によれば、ブレーキドラムの周面に及ぼす面圧を均一化することが可能なブレーキライニングを実現できる。

次に、本発明の鞍乗型車両は、上記何れかのドラムブレーキを備える鞍乗型車両である。鞍乗型車両は、例えば、自動二輪車（スクータを含む）、四輪バギー（全地形型車両）、スノーモービル等である。本発明によれば、ブレーキライニングの摩擦面がブレーキドラムの周面に及ぼす面圧を均一化することができ、モーニングエフェクト等の増加を防止することが可能な鞍乗型車両を実現できる。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に、本発明の鞍乗型車両の一実施形態に係る自動二輪車の外観側面図を示す。自動二輪車１は、車両前方（同図でＦが示す方向）の下方から上方に向けて延設するフロントフォーク２を有しており、このフロントフォーク２の下端部には前車輪３が軸支され、上端部にはハンドル４が取付けられている。また、ハンドル４の片側には、前車輪用のブレーキレバー（図示せず）が取付けられている。フロントフォーク２の中央部からは、車両後方に向かって車体フレーム５が延設されている。この車体フレーム５の前後方向の中途部にはエンジン６が設置されており、また車体フレーム５の上部にはシート７が設置されている。また、車体フレーム５のエンジン６が設置されている付近には、後車輪用のブレーキペダル（図示せず）が取付けられている。また、車体フレーム５の前後方向の中途部にはリヤアーム８が軸支されており、このリヤアーム８の後端部には後車輪９が軸支されている。また、車体フレーム５の後端部とリヤアーム８の後端部とを架け渡すようにサスペンション１０が設置されている。

前車輪３が軸支されている部分および後車輪９が軸支されている部分には、本発明のドラムブレーキの一実施形態に係るドラムブレーキ１３、１９がそれぞれ設置されている。前車輪３の側に設けられたドラムブレーキ１３は、ハンドル４に取付けられたブレーキレバーとワイヤー２３で繋がれ、搭乗者によりブレーキレバーが操作されることによって制動力を発生させる。また、後車輪９の側に設けられたドラムブレーキ１９は、車体フレーム５に取付けられたブレーキペダルとワイヤー２９で繋がれ、搭乗者によりブレーキペダルが操作されることによって制動力を発生させる。

図２に、本発明の一実施形態に係るドラムブレーキ１３，１９の、車軸と交差する面の断面図を示す。また、図３は、図２におけるＡ−Ａ線の断面図である。また、図４は、図２におけるＢ−Ｂ線の断面図である。

ドラムブレーキ１３，１９は、車輪と共に回転する円筒状のブレーキドラム３１と、このブレーキドラム３１の内周面に対応する円弧状の外周面を有する一対のブレーキシュー３３と、このブレーキシュー３３の外周面の一部に固着され、ブレーキドラム３１の内周面に押圧されるブレーキライニング３５とを有する、いわゆる内接式のドラムブレーキとして構成されている。

ブレーキドラム３１は、車輪のホイールハブと一体に形成されており、一方の端部が閉塞された円筒形状を為し、その内周面３７がブレーキライニング３５に押圧される被押圧面とされている。このブレーキドラム３１は、例えば鋳鉄で構成される。また、ブレーキドラム３１の他方の端部は、カバー３９によって閉塞される。なお、図４では、カバー３９の図示を省略している。

このブレーキドラム３１の外周部分には、車輪のホイールリムに繋がるスポークが取付けられる複数のスポーク孔４１が形成されている。なお、図３では、一部のスポーク孔４１のみを示している。また、ブレーキドラム３１は、中央部分に車軸孔４３を有しており、この車軸孔４３には、上記フロントフォーク２またはリヤアーム８に固定された車軸４５が挿通されている。ブレーキドラム３１は、図３および図４に示すように、軸受け４７によってこの車軸４５の周りを回転可能に支持されている。他方、カバー３９は、車軸４５に固定されている。

また、ブレーキドラム３１の内周面３７の一部には、軸方向に沿って溝４９が形成されている。この溝４９は、上端の角部でブレーキライニング３５の表面を掻いて荒らすことから、ブレーキライニング３５の表面の輝面化を防ぐ効果がある。また、この溝４９の深さは、例えば所定の摩耗限界寸法とすることが好適である。この場合、ブレーキドラム３１の摩耗度合い、ひいては溝４９の消失によるブレーキドラム３１の交換時期を、ユーザに視覚的に把握させることができる。

ブレーキシュー３３は、弓形の形状を為し、その外周面５１が略半周分の円弧状とされている。このブレーキシュー３３は、例えばアルミで構成される。それぞれのブレーキシュー３３の外周面５１は、ブレーキドラム３１の内周面３７と中心が共通するように配されており、ブレーキドラム３１の内周面３７の略半周分ずつに対向している。また、それぞれのブレーキシュー３３の外周面５１は、ブレーキドラム３１の内周面３７よりも中心からの半径が若干小さく（曲率が若干大きく）されており、ブレーキドラム３１の内周面３７との間に僅かな空隙を保っている。

ブレーキシュー３３の外周面５１の中央領域には、帯状のブレーキライニング３５が周方向に沿って接着剤を介して固着されている。ここで、ブレーキライニング３５は、ブレーキドラム３１の内周面３７と対向する面が摩擦面５５とされ、ブレーキシュー３３の外周面５１に貼付けられる面が裏面とされる。また、この裏面全体でブレーキシュー３３の外周面５１に接着されている。ブレーキライニング３５は、例えば、セミメタリックや焼結合金（メタリック）などの摩擦材からなる。また、ブレーキライニング３５の摩擦面５５には、周方向の両方の端部の側に、複数の溝５８が軸方向に沿ってそれぞれ形成されている。これらの溝５８については、後に詳しく述べる。

ブレーキドラム３１内の内周面３７付近の箇所には、カム６０が設置されており、ブレーキシュー３３の周方向の一方の端部には、このカム６０の外周面に当接するカム受け部６５が設けられている。このカム６０は、２つのブレーキシュー３３のカム受け部６５に挟み込まれており、ブレーキドラム３１の周方向に沿って回転することによって、２つのブレーキシュー３３をそれぞれブレーキドラム３１の内周面３７へ向けて押し出す。

また、カム６０は、図３に示すように、軸方向に延出した軸部６７と一体とされており、この軸部６７は、カバー３９に挿通されて外部へ突出している。軸部６７の外部へ突出した部分には、径方向に延びたレバー６９が取付けられている。このレバー６９の先端部には、上記ワイヤー２３，２９が繋がれており、搭乗者によるブレーキレバーやブレーキペダルの操作によって、レバー６９が接線方向に引かれると、カム６０が回転する仕組みとなっている。

また、カム受け部６５は、例えばブレーキシュー３３の本体の先端に鋳こまれた鋳鉄で構成されている。このカム受け部６５は、カム６０に当接する先端部が平面状とされており、その法線方向に沿って押し出される。この先端部は、ブレーキライニング３５の摩擦面５５と表裏の関係となっているため、ブレーキシュー３３が押し出されると、ブレーキライニング３５の摩擦面５５がブレーキドラム３１の内周面３７に押し付けられる。

ブレーキドラム３１内の内周面３７付近の、カム６０と中心を挟んで反対側の箇所には、ピン７０が設置されており、ブレーキシュー３３の周方向の他方の端部には、このピン７０の外周面に当接する形状のピン受け部７５が設けられている。このピン７０は、カバー３９から突出する形で設置され、ブレーキシュー３３が上記カム６０の回転によって押し出される際の支点となる。

また、ピン受け部７５は、先端部がピン７０の略半周を取り囲む形状を有しており、２つのブレーキシュー３３のピン受け部７５によってピン７０を挟み込んでいる。また、この先端部も、ブレーキライニング３５の摩擦面５５と表裏の関係となっている。

ブレーキドラム３１内のカム６０と車軸４５の間、およびピン７０と車軸４５の間には、２つのブレーキシュー３３を架け渡すようにリターンスプリング８０がそれぞれ設置されている。ブレーキシュー３３には、端部に近い箇所にそれぞれスプリング孔８５が設けられており、リターンスプリング８０の一端が取付けられる。このリターンスプリング８０は、それぞれのブレーキシュー３３をブレーキドラム３１の内周面３７から離間する方向に付勢している。ブレーキシュー３３が上記カム６０に押し出されていない状態（図２に示す状態）では、ブレーキライニング３５の摩擦面５５とブレーキドラム３１の内周面３７との間に僅かな空隙が保たれている。

以上のように、ブレーキシュー３３は、カム受け部６５を力点、ピン受け部７５を支点、ブレーキライニング３５が固着された部分を作用点として、カム６０からカム受け部６５に与えられる操作力により、てこの原理を利用して、ブレーキライニング３５をブレーキドラム３１の内周面３７に押圧する。また、この場合、カム受け部６５が受けた操作力の反力が、ピン７０からピン受け部７５に働く。すなわち、ブレーキシュー３３は、カム受け部６５およびピン受け部７５の位置でそれぞれ操作力を受ける。

また、カム受け部６５およびピン受け部７５は、それぞれ、ブレーキライニング３５の摩擦面５５に対して裏側となる面でカム６０またはピン７０を受けていることから、カム受け部６５およびピン受け部７５に対する操作力は、これらの面の法線方向、すなわちブレーキライニング３５をブレーキドラム３１の内周面へ押し付ける方向に働く。

以下、ブレーキライニング３５の摩擦面５５に形成された溝５８について説明する。図５に、ブレーキシュー３３およびブレーキライニング３５の拡大図を示す。また、図６には、ブレーキライニング３５を摩擦面５５の側から見た図を示す。

ブレーキライニング３５の摩擦面５５には、周方向の両方の端部の側に、複数の溝５８が軸方向に沿ってそれぞれ形成されている。これらの溝５８は、溝５８が形成される近辺の剛性を低下させて、ブレーキドラム３１の内周面３７に与える面圧を低下させる目的で形成される。

具体的には、ブレーキライニング３５の摩擦面５５には、ブレーキシュー３３が操作力を受けるカム受け部６５およびピン受け部７５にそれぞれ近い側に複数の溝５８が形成されている。これによって、カム受け部６５またはピン受け部７５からの距離が離間するに従って剛性が増加するように、換言すると、当該距離が近接するに従って剛性が低下するようにされている。

また、摩擦面５５の周方向のそれぞれの端部の側に形成される複数の溝５８は、隣り合う２つの溝５８の間の間隔ａよりも溝深さｂが小さくなるように形成されている。

また、ブレーキライニング３５の摩擦面５５において、複数の溝５８は、ブレーキシュー３３の外周面５１の曲率中心Ｏを中心として、カム受け部６５側の端６２から周方向に沿って角度Ａの円弧状の範囲内、およびピン受け部７５側の端６３から周方向に沿って角度Ｂの円弧状の範囲内にそれぞれ形成されており、これらの角度Ａ，Ｂは、例えば３０度以下とすることができる。

また、ブレーキライニング３５は、周方向に沿ってカム受け部６５の端からピン受け部７５の端までの角度Ｗを、例えば１１０度〜１２０度程度とすることができる。また、ブレーキライニング３５の周方向の中央は、ブレーキシュー３３の外周面５１の中央よりも、ピン受け部７５の側に位置している。これは、ブレーキシュー３３がカム６０により押し出された場合に、支点としてのピン受け部７５の側の方がブレーキドラム３１の内周面３７により多く接触しやすいためである。

また、ブレーキライニング３５の摩擦面５５において、カム受け部６５の側に形成される複数の溝５８と、ピン受け部７５の側に形成される複数の溝５８とでは、カム受け部６５の側の方が溝５８の数が多くされている。これは、力点としてのカム受け部６５の側の方が、ブレーキドラム３１の内周面３７に与える面圧がより高くなる傾向があるためであり、溝５８の数を多くすることで、より剛性を低下させることができる。

以上のような摩擦面５５に複数の溝５８が形成されたブレーキライニング３５は、例えば、ブレーキシュー３３の外周面５１にブレーキライニング３５を接着剤を介して固着した後に、摩擦面５５に溝５８を加工することによって得ることができる。

なお、上記図５では、ブレーキライニング３５の摩擦面５５において、カム受け部６５の側およびピン受け部７５の側のそれぞれで、複数の溝５８が略等間隔で配列している例について述べたが、これに限らず、図７に示すように、カム受け部６５またはピン受け部７５からの距離が離間するに従って、隣り合う２つの溝５８の間隔が増加するように配列していてもよい。この場合、これによって、カム受け部６５またはピン受け部７５からの距離が離間するに従って段階的に剛性が増加するようにすることができる。

図８に、ブレーキライニングに形成された溝の効果を説明するための模式図を示す。同図では、ブレーキドラム、ブレーキシューおよびブレーキライニングを平面的に表している。また、ブレーキドラムに描かれた縞模様は面圧を表す。

ブレーキライニングを外周面の中央領域に支持するブレーキシューが、ブレーキライニングよりも幅広の位置に定められたカムおよびピンによってそれぞれ操作力を受ける場合、同図（Ａ）に示すように、ブレーキシューが操作力を受けるカムまたはピンの位置に近い側ほど、ブレーキライニングがブレーキドラムの内周面に与える面圧が高くなる傾向がある。そこで、上記実施形態では、同図（Ｂ）に示すように、ブレーキライニングの摩擦面のうち、カムおよびピンにそれぞれ近い側に複数の溝を設けることで、カムおよびピンにそれぞれ近い位置ほど剛性を低下させている。これによって、ブレーキライニングがブレーキドラムの内周面に与える面圧を均一化することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の形式に限定されない。

例えば、上記実施形態では、ブレーキライニングの摩擦面に溝を設けることで剛性を低下させていたが、これに限らず、ブレーキライニングの周方向の位置に応じた範囲に熱処理等を施して変質させることで剛性を変化させたり、剛性の異なる部材を周方向の位置に応じて組み合わせてブレーキライニングとすることなどによって、ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じて剛性が増加するブレーキライニングを実現するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、本発明のドラムブレーキの一実施形態として、２つのブレーキシューに対してカムとピンが共通に設けられた、リーディングトレーディング式のドラムブレーキについて説明したが、これに限らず、それぞれのブレーキシューに対してカムとピンが個別に設けられた、ツーリーディング式のドラムブレーキなどであってもよい。

また、上記実施形態では、本発明のドラムブレーキの一実施形態として、内接式のドラムブレーキについて説明したが、これに限らず、外接式のドラムブレーキにも本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両の外観側面図である。 本発明の一実施形態に係るドラムブレーキの断面図である。 本発明の一実施形態に係るドラムブレーキの断面図である。 本発明の一実施形態に係るドラムブレーキの断面図である。 ブレーキシューおよびブレーキライニングの拡大図である。 ブレーキライニングの拡大図である。 ブレーキライニングの変形例を示す図である。 ブレーキライニングに形成された溝の効果を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 自動二輪車、２ フロントフォーク、３ 前車輪、４ ハンドル、５ 車体フレーム、６ エンジン、７ シート、８ リヤアーム、９ 後車輪、１０ サスペンション、１３ ドラムブレーキ、１９ ドラムブレーキ、２３ ワイヤー、２９ ワイヤー、３１ ブレーキドラム、３３ ブレーキシュー、３５ ブレーキライニング、３７ 内周面、３９ カバー、４１ スポーク孔、４３ 車軸孔、４５ 車軸、４７ 軸受け、４９ 溝、５１ 外周面、５５ 摩擦面、５８ 溝、６０ カム、６２ ブレーキライニングのカム受け部側の端、６３ ブレーキライニングのピン受け部側の端、６５ カム受け部（ブレーキシューの端部：操作力を受ける位置）、６７ 軸部、６９ レバー、７０ ピン、７５ ピン受け部（ブレーキシューの端部：操作力を受ける位置）、８０ リターンスプリング、８５ スプリング孔、ａ 溝同士の間隔、ｂ 溝深さ、Ｏ 曲率中心。

Claims (6)

1. ブレーキドラムと、前記ブレーキドラムの内周面に対応する形状の摩擦面を有するブレーキライニングと、前記ブレーキライニングを前記摩擦面の裏側から支持するブレーキシューとを備え、
   前記ブレーキシューは、裏側から操作力を受けて、前記ブレーキライニングの摩擦面を前記ブレーキドラムの内周面に接触させ、
   前記ブレーキライニングの摩擦面には、前記ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じて剛性が増加するように、前記ブレーキドラムの軸方向に沿って溝が形成され、
   前記ブレーキドラムの内周面には、前記ブレーキドラムの軸方向に沿って溝が形成される、
   ことを特徴とするドラムブレーキ。
2. 請求項１に記載のドラムブレーキであって、
   前記溝は、該溝同士の間隔よりも溝深さが小さく形成される、ことを特徴とするドラムブレーキ。
3. 請求項１に記載のドラムブレーキであって、
   前記ブレーキライニングは、前記摩擦面に、前記ブレーキシューが操作力を受ける位置からの距離に応じて間隔が増加する複数の前記溝が形成される、ことを特徴とするドラムブレーキ。
4. 請求項１に記載のドラムブレーキであって、
   前記ブレーキシューは、前記ブレーキドラムの周方向に沿った方向の少なくとも一方の端部で操作力を受け、
   前記ブレーキライニングは、前記摩擦面のうち、前記ブレーキシューが操作力を受ける端部の側に前記溝が形成される、ことを特徴とするドラムブレーキ。
5. 請求項４に記載のドラムブレーキであって、
   前記ブレーキライニングには、前記摩擦面のうち、前記ブレーキシューが操作力を受ける端部の側の端から、該摩擦面の曲率中心を中心とした３０度の範囲内に前記溝が形成される、ことを特徴とするドラムブレーキ。
6. 請求項１に記載のドラムブレーキを備える鞍乗型車両。

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