JP6306877B2 - 多板ブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、ピストンのリターンスプリングに皿ばねを用いる多板ブレーキに関する。

制動又はトルク伝達を目的として、交互に設けられた摩擦板と相手部材とを摩擦係合させる摩擦係合装置は、その摩擦係合を実現させるために、一般的には、油圧式のピストンを用い、油圧でピストンを作動させ、ピストンと連動する（ピストンに設けられている場合を含む。）押圧部によって相手部材のプッシャプレートを軸方向に押すという構成が採用されている。また、油圧を解放した際、摩擦板と相手部材との摩擦係合を解除させるために、ピストンを元の位置に押戻すばね（リターンスプリング）が設けられている。このような構成の摩擦係合装置は、例えば、自動車の変速機でクラッチやブレーキとして使用されており、その例として、以下に挙げるものがある。

特開２００７−１７０４４２号公報

特許文献１には、環状のピストンであって、一方の面に周方向に間隔を空けて設けられた円弧状の押圧部と、ピストンの周方向であって押圧部の間に設けられる複数のピンが設けられたピストンと、当該ピストンと略同径の環状のスプリングリテーナであって、ピストンの押圧部と対応する位置に、押圧部が貫通可能なスリットが設けられ、ピストンのピンと対応する位置にコイルばねが設けられているスプリングリテーナとで構成される摩擦係合装置が開示されている。

一方、図４（ａ）に示す多板ブレーキ１００（径方向半分の要部のみが表されている。）は、ケース１３０の外径壁部１３４の内側にスプライン嵌合している複数の相手部材１３２と、相手部材１３２の間にそれぞれ位置するようにハブ１４０に取付けられている摩擦板１４２と、相手部材１３２に面する側面の周方向に間隔を空けて設けられた円弧状の押圧部１１６（図４（ｂ）参照。）を具え、油圧室１１２に嵌込まれている環状のピストン１１４と、ピストン１１４と相手部材１３２との間であって、ケース１３０の外径壁部１３４の内側にスナップリング１２８で抜止めされている皿ばね１２０を有する。皿ばね１２０は、内径側切片１２６の一方の面がピストン１１４に接し、ピストン１１４を油圧室１１２の方向へ付勢している。図４（ｂ）に示されているように、皿ばね１２０（径方向半分が表されている。）は、周り止めとして、その外径側にスプライン１２２が設けられ、内径側には、複数のスリット１２４が設けられており、ピストン１１４が軸方向に移動したとき、ピストン１１４に設けられている押圧部１１６がスリット１２４を通じて相手部材１３２のプッシャプレート１３２ａを押圧できるように構成されている。

特許文献１に示す摩擦係合装置は、スプリングリテーナ、スプリングリテーナに固着する複数のコイルばね、ピストンに設けられるピン等を必要とするため、部品点数が比較的多くなり、構造も複雑化する。このため、組付工数の増加、製造コストの増大を招くという問題があり、また、主にコイルばねの設計上、軸方向の寸法が大きくなるという問題もある。

一方、多板ブレーキ１００の場合は、コイルばねタイプのものに比べて、軸方向のコンパクト化を図ることができる。しかし、多板ブレーキ１００の皿ばね１２０は、スリット１２４を要するので、スリットを有さない皿ばねに比べて、ばね定数が低下する。そこで、ばね定数を増加させ、ピストン１１４を十分に付勢するために、スリット１２４を極力浅くするということも考えられるが、ピストン１１４の押圧部１１６は、プッシャプレート１３２ａに対するブレーキ締結時の摩擦面の面圧分布がなるべく均等になるように、その面積・径方向位置等を決めなければならないので、これには限界がある。このような制約の下、ピストン１１４を付勢するのに十分な荷重を実現するためには、皿ばね１２０とスナップリング１２８の接点から皿ばね１２０とピストン１１３の接点までの軸方向寸法を小さくする、皿ばねの径方向有効長さＲ′（スリット１２４の底部から皿ばねの外径端（スプライン１２２を除く）までの寸法）を長くする、又は皿ばねの板厚を厚くする、というような措置を講じる必要がある。しかし、このような措置は、設計上困難な場合があり、皿ばねの径方向内側のスペースを損ない、或いは皿ばねの製造コストが増大するという問題を惹き起こす。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、部品点数が少なく、径方向と軸方向の双方にコンパクトな多板ブレーキを提供することを目的とする。

本発明は、円筒状のケース及び回転可能なハブと、
前記ケースの外径壁部の内側にスプライン嵌合し、プッシャプレートを含む相手部材と、
前記ハブに取付けられ、前記相手部材と摩擦係合する摩擦板と、
前記ケースの内部に設けられている油圧室と、
前記油圧室に嵌合され、該油圧室に作動油が供給されることにより前記ケースの軸方向に作動するピストンと、
前記ピストンに連動し、前記プッシャプレートを前記ケースの軸方向に押圧する押圧部と、
前記ケースの外径壁部の内側であって、前記プッシャプレートとピストンとの間にスナップリングで抜止めされ、前記ピストンを前記押圧部と前記プッシャプレートが非接触の位置まで付勢する皿ばねを有する多板ブレーキにおいて、
前記皿ばねが、該皿ばねの径方向有効長さの範囲内に前記押圧部が貫通する閉型貫通孔を有することを特徴とする多板ブレーキによって前記課題を解決した。

本発明によれば、皿ばねが、当該皿ばねの径方向有効長さの範囲内に押圧部が貫通する閉型貫通孔（以下、「貫通孔」という。）を有し、押圧部が貫通孔を通じて相手部材を押圧するので、皿ばねの内径側にスリットを設ける必要がないから、その分、径方向有効長さ（皿ばねの内径端から外径端（スプラインを除く）までの寸法）を長くすることができる。従って、本発明は、従来のようなスリットを有するタイプの皿ばねを適用させたものに比べて、ばね定数が高く、必要な荷重を実現するのが容易で、皿ばねの径方向長さ（皿ばねの内径端から外径端（スプラインを含む）までの径方向寸法）を短くすることができるから、結果として、多板ブレーキ全体の径方向及び軸方向のコンパクト化に資することができる。また、スリットを有するタイプの皿ばねと同じ外径・ばね定数とした場合、本発明の方が皿ばねの径方向長さを短くすることができ、径方向内側のスペースを大きく確保できるから、皿ばねの内径内に配設する部品等のレイアウト設計の自由度を向上させることができる。また、皿ばねの製造コストを比較的削減することもできる。なお、従来のコイルばねのリターンスプリングを用いた多板ブレーキに比べて、軸方向にコンパクトにでき、部品点数が少ないという利点を有することは言うまでもない。

また、ピストン、押圧部、皿ばね、相手部材、及び摩擦板が、ケースの外径壁部に沿って直線状に設けられている構成とすれば、径方向内側に多くのスペースを確保することができるので、ケースの内径側に他の部品を配置し易くなる。

また、ピストン、押圧部、皿ばね、相手部材、及び摩擦板のセットを軸方向に複数設けることにより、別々のハブに対し、ブレーキ・解除を実現できる多板ブレーキとすることで、軸方向、径方向ともにコンパクトなレイアウトを達成することができる。

本発明の第一実施形態の多板ブレーキの径方向半分の要部を示す縦断面図。 本発明の第一実施形態の多板ブレーキの皿ばねと押圧部の関係を軸方向から見た径方向半分の概略図。 本発明の第二実施形態の多板ブレーキの径方向半分の要部を示す縦断面図。 （ａ）は、従来の多板ブレーキの径方向半分の要部を示す縦断面図、（ｂ）は、その皿ばねと押圧部の関係を軸方向から見た径方向半分の概略図。

本発明の実施例を、図１〜３を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明の第一実施形態の多板ブレーキの径方向半分の要部を示す縦断面図である。多板ブレーキ１０は、ハブ４０，４０′の回転軸（図示省略。）に対して対称をなしている。なお、図に示されていない多板ブレーキ１０の他の構成は、従来の多板ブレーキと同様であるため、図示及び説明を省略する。

多板ブレーキ１０のケース３０は、その外径側に位置する外径壁部３４を有し、外径壁部３４の内側には、スプラインが設けられ、ピストン１４側から順に、プッシャプレート３２ａ、中間プレート３２ｂ、エンドプレート３２ｃからなる環状の相手部材３２がスプライン嵌合している。相手部材３２のそれぞれの間には、ハブ４０の外周側に取付けられている環状の摩擦板４２が配設されている。なお、摩擦板４２には、通常、摩擦材が貼付けられる。ケース３０の内部には、油圧室１１を形成する油圧シリンダ１８が設けられており、油圧シリンダ１８には、ピストン１４が嵌め込まれている。ピストン１４には、これと連動する押圧部１６が形成されている。押圧部１６の形状、径方向位置は、プッシャプレート３２ａに対するブレーキ締結時の摩擦面の面圧分布を考慮して、適宜決定される。また、ケース３０の外径壁部３４の内側に、環状の皿ばね２０の外径側に設けられたスプライン２２（図２参照。）が嵌合し、スナップリング２８で抜止めされることにより、プッシャプレート３２ａとピストン１４との間に皿ばね２０が配設されている。皿ばね２０の内径側の一方の面は、ピストン１４の内径側の一部に接し、外径側の他方の面は、スナップリング２８に接しているので、皿ばね２０は、ピストン１４を油圧室１１の方向（相手部材３２と反対方向）に付勢することができる。ここで、皿ばね２０がピストン１４を押圧部１６とプッシャプレート３２ａが非接触の位置まで付勢し、多板ブレーキ１０の非摩擦係合状態を実現できるように、皿ばね２０のばね定数、そして、皿ばね２０、スナップリング２８、ピストン１４との相対位置が決められる。

多板ブレーキ１０の皿ばね２０は、皿ばね２０の径方向有効長さＲの範囲内に押圧部１６が貫通する貫通孔２４を有する。貫通孔２４の形状は、押圧部１６の形状に応じて決められる。図２に示されているように、本発明の皿ばね２０は、貫通孔２４を有しているから、従来のように、その内径側に押圧部１６を通すための大きなスリットを設ける必要がない。従って、スリットが設けられている皿ばねに比べて、径方向有効長さＲ（皿ばねの内径端から外径端（スプライン２２を除く）までの寸法）を比較的長くすることができる分、大きな荷重を容易に実現することができるので、皿ばねの径方向長さＳ（皿ばねの内径端から外径端までの径方向寸法）を逆に小さくし、板厚を薄くすることもできる。このため、内径側にスリットを有する皿ばねに比べて、径方向及び軸方向のコンパクト化を図ることができるので、多板ブレーキ全体としても、径方向及び軸方向にコンパクトにすることができる。

また、内径側にスリットを有する皿ばねの場合、その構造上、押圧部は皿ばねの内径側、すなわち、ケースの内径側に位置するように設計されなければならなかったが、本発明のように、皿ばね２０に貫通孔２４を設ける構成とすれば、押圧部１６を、ケース３０の比較的外径側に位置するように設計することができる。従って、ピストン１４と油圧シリンダ１８の径方向寸法Ｔを小さくすることもでき、ケース３０の内径側に、より多くのスペースを確保することができる。

次に、多板ブレーキ１０の作動について説明する。プッシャプレート３２ａ及び中間プレート３２ｂは軸方向に可動で、多板ブレーキ１０は、相手部材３２と摩擦板４２との摩擦係合状態、及び非摩擦係合状態の２つの状態を実現できるように構成されている。図１に示されている状態は、相手部材３２と摩擦板４２とが非摩擦係合の状態であり、この状態から、油圧室１１に作動油が供給されると（作動油の供給経路については省略している。）、ピストン１４が軸方向（図１で左方向。）に移動し、皿ばね２０を圧縮するとともに、押圧部１６が貫通孔２４を通じてプッシャプレート３２ａを軸方向に押す。プッシャプレート３２ａに加えられた押圧力は、摩擦板４２、中間プレート３２ｂを通じてエンドプレート３２ｃまで伝わり、相手部材３２と摩擦板４２とが摩擦係合する。かくして多板ブレーキ１０の摩擦係合状態が実現され、ケース３０又はハブ４０，４０′の回転が制動される。この状態から、作動油が解放されると、皿ばね２０の弾性力により、皿ばね２０がピストン１４を油圧室１１の方向に押し戻すので、相手部材３２と摩擦板４２との摩擦係合が解除され、非摩擦係合状態に戻る。多板ブレーキ１０では、このような動作がなされるので、貫通孔２４は、皿ばね２０の非圧縮時から圧縮時までの全範囲において、押圧部１６が干渉しない大きさにするのがよい。

ここで、図１に示すように、ピストン１４、押圧部１６、皿ばね２０、相手部材３２、及び摩擦板４２が、ケース３０の外径壁部３４に沿って直線状に配設されている構成とすれば、ケース３０の内径側に、スペースを最大限確保することができる。この構成は、本実施形態のような、ケース３０の内径側に多くの部品を配設する必要がある多板ブレーキとして本発明を適用する場合に、特に有効である。

また、図１のように、ピストン１４、押圧部１６、皿ばね２０、相手部材３２、及び摩擦板４２とは別の、ピストン１４′、押圧部１６′、皿ばね２０′、相手部材３２′、及び摩擦板４２′のセットを軸方向に並べて設けることもできる。この場合、径方向のコンパクト性を維持したまま、別々のハブ４０，４０′に対し、ブレーキ・解除を実現できる多板ブレーキとすることができる。当然、ピストン、押圧部、皿ばね、相手部材、及び摩擦板を軸方向にさらに設けてもよい。

また、図３に示すように、押圧部１６と相手部材３２との間に、クッションスプリング３６を設けることもできる。これにより、押圧部１６と相手部材３２が接触する際の衝撃を緩和することができる。

以上説明したように、本発明によれば、部品点数が少なく、径方向と軸方向の双方にコンパクトな多板ブレーキを提供することができる。

１０ 多板ブレーキ
１１ 油圧室
１４ ピストン
１６ 押圧部
２０ 皿ばね
２４ 貫通孔
３０ ケース
３２ 相手部材
３２ａ プッシャプレート
３４ 外径壁部
４０ ハブ
４２ 摩擦板

Claims (3)

1. 円筒状のケース及び回転可能なハブと、
   前記ケースの外径壁部の内側にスプライン嵌合し、プッシャプレートを含む相手部材と、
   前記ハブに取付けられ、前記相手部材と摩擦係合する摩擦板と、
   前記ケースの内部に設けられている油圧室と、
   前記油圧室に嵌合され、該油圧室に作動油が供給されることにより前記ケースの軸方向に作動するピストンと、
   前記ピストンに連動し、前記プッシャプレートを前記ケースの軸方向に押圧する押圧部と、
   前記ケースの外径壁部の内側であって、前記プッシャプレートとピストンとの間にスナップリングで抜止めされ、前記ピストンを前記押圧部と前記プッシャプレートが非接触の位置まで付勢する皿ばねを有する多板ブレーキにおいて、
   前記皿ばねが、該皿ばねの径方向有効長さの範囲内に前記押圧部が貫通する閉型貫通孔を有することを特徴とする、
   多板ブレーキ。
2. 前記ピストン、押圧部、皿ばね、相手部材、及び摩擦板が、前記ケースの外径壁部に沿って直線状に配設されている、請求項１の多板ブレーキ。
3. 前記ピストン、押圧部、皿ばね、相手部材、及び摩擦板のセットが軸方向に複数設けられている、請求項１又は２の多板ブレーキ。

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