JP5754547B2 - 摩擦ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦ブレーキ装置に係り、更に詳細にはブレーキロータに摩擦部材を押圧することにより摩擦力を発生させる摩擦ブレーキ装置に係る。

摩擦ブレーキ装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる下記の特許文献１に記載されている如く、ロータディスクに押圧される摩擦部材がロータディスクの回転軸線に平行な自転軸線の周りに回転可能なブレーキ装置が既に知られている。この種のディスク型のブレーキ装置に於いては、摩擦部材がロータディスクに対し相対的に回転軸線の周りに公転することにより制動トルクが発生され、またロータディスクに対し相対的に自転軸線の周りに自転することにより抗力トルクが発生される。そして抗力トルクが歯車装置によってロータディスクへ伝達されることによっても制動トルクが発生される。

上記特許文献１に記載されたブレーキ装置によれば、摩擦部材がロータディスクに対し相対的に公転することによってのみ制動トルクが発生される一般的なブレーキ装置に比して、制動力を高くすることができる。この場合、押圧装置によって摩擦部材をロータディスクに対し押圧する押圧力を高くすることなく制動力を高くすることができる。

特開２００８−１５１１９９号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
しかし上記公開公報に記載された摩擦ブレーキ装置に於いては、摩擦部材及びロータディスクの間の自転の摩擦係合面は公転の摩擦係合面と同一の面のみであり、摩擦部材の自転に対する抵抗を高くして制動力を高くすることはできない。

本発明の主要な目的は、自転可能な摩擦部材及びブレーキロータと摩擦部材との間にて回転トルクを伝達する伝達装置を有する摩擦ブレーキ装置に於いて、摩擦部材の押圧力を高くすることなく摩擦部材の自転に対する抵抗を高くして制動力を高くすることである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

本発明によれば、回転軸線の周りに回転するブレーキロータと、回転軸線に平行な自転軸線の周りに回転可能な回転摩擦部材と、ブレーキロータと回転摩擦部材との間の摩擦力に依存せずにブレーキロータと回転摩擦部材との間にて回転トルクを相互に伝達する回転トルク伝達装置と、回転摩擦部材をブレーキロータに対し押圧する押圧装置と、を有する摩擦ブレーキ装置に於いて、押圧装置は、自転軸線の周りに回転不能に支持された非回転摩擦部材を介して回転摩擦部材をブレーキロータに対し押圧する、ことを特徴とする摩擦ブレーキ装置が提供される。

この構成によれば、回転摩擦部材がブレーキロータに対し相対的に自転することにより抗力トルクが発生されるだけでなく、非回転摩擦部材に対し相対的に自転することによっても抗力トルクが発生される。そしてそれらの抗力トルクが回転トルク伝達装置によってブレーキロータへ伝達されることにより制動トルクが発生され、その制動トルク及び回転摩擦部材のブレーキロータに対する相対的公転によって発生される制動トルクの和が最終的な制動トルクとなる。

従って押圧装置により回転摩擦部材がブレーキロータに対し押圧される押圧力を増大させなくても、上記公開公報に記載された摩擦ブレーキ装置に比して、回転摩擦部材の自転に対する抵抗を高くして制動力を高くすることができる。

上記構成に於いて、回転摩擦部材は自転軸線に整合する円板部を有し、押圧装置により非回転摩擦部材が回転摩擦部材に対し押圧されると、円板部の一方の面にてブレーキロータに摩擦係合し、円板部の他方の面にて非回転摩擦部材に摩擦係合するようになっていてよい。

この構成によれば、円板部の両面に於いて自転による抗力トルクを発生させることができるので、両面に於ける押圧力が等しくなるよう押圧装置の押圧力を効率的に伝達させることができる。また、回転摩擦部材の摩擦係合が回転摩擦部材の円板部の一方の面と他の部位に於いて行われる場合に比して、回転摩擦部材に作用する変形応力を低減することができる。

また、上記構成に於いて、回転摩擦部材は自転軸線に整合する円板部を有し、回転摩擦部材及び非回転摩擦部材の一方は切頭円錐面を有する軸部を有し、回転摩擦部材及び非回転摩擦部材の他方は軸部の切頭円錐面を受ける切頭円錐面を有し、押圧装置により非回転摩擦部材が回転摩擦部材に対し押圧されると、円板部の一方の面にてブレーキロータに摩擦係合し、回転摩擦部材及び非回転摩擦部材はそれらの切頭円錐面にて摩擦係合するようになっていてよい。

この構成によれば、回転摩擦部材及び非回転摩擦部材の切頭円錐面の係合により非回転摩擦部材によって回転摩擦部材を自転軸線の周りに回転可能に支持することができると共に、それらの摩擦係合により抗力トルクを発生させることができる。よって、非回転摩擦部材によって回転摩擦部材を自転軸線の周りに回転可能に支持するために必要な軸受装置の如き手段は不要であり、ブレーキ装置の構造を簡略化することができる。

また、上記構成に於いて、回転トルク伝達装置は、ブレーキロータ及び回転摩擦部材に設けられ互いに噛合する歯車を含んでいてよい。

この構成によれば、互いに噛合する歯車を含む回転トルク伝達装置によってブレーキロータ及び回転摩擦部材の間に回転トルクが伝達される。よって、ブレーキロータの回転トルクによって回転摩擦部材を自転軸線の周りに確実に自転させると共に、回転摩擦部材の自転による抗力トルクを確実に制動トルクに変換してブレーキロータに伝達させることができる。

また上記構成に於いて、円板部の一方の面にてブレーキロータに摩擦係合し、円板部の他方の面にて非回転摩擦部材に摩擦係合し、回転摩擦部材の自転軸線から二つの摩擦係合部の中心までの距離は同一であってよい。

また上記構成に於いて、回転摩擦部材は自転軸線に整合する円板部及び軸部を有し、軸部は切頭円錐面を有し、非回転摩擦部材は軸部の切頭円錐面を受ける切頭円錐面を有していてよい。

車両用ブレーキ装置として構成された本発明による摩擦ブレーキ装置の第一の実施形態を回転軸線を通る切断面にて切断して示す断面図である。 第一の実施形態の修正例として構成された本発明による摩擦ブレーキ装置の第二の実施形態を回転軸線を通る切断面にて切断して示す断面図である。 車両用ブレーキ装置として構成された本発明による摩擦ブレーキ装置の第三の実施形態を回転軸線を通る切断面にて切断して示す断面図である。 第三の実施形態の修正例として構成された本発明による摩擦ブレーキ装置の第四の実施形態を回転軸線を通る切断面にて切断して示す断面図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。
［第一の実施形態］

図１は車両用ブレーキ装置として構成された本発明による摩擦ブレーキ装置の第一の実施形態を回転軸線を通る切断面にて切断して示す断面図である。

図１に於いて、１０はブレーキ装置を全体的に示しており、ブレーキ装置１０は、ブレーキロータ１２と、第一及び第二の摩擦部材としてのブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂとを有している。ブレーキロータ１２は、図には示されていない車輪の回転軸１６と共に一体的に回転軸線１８の周りに回転する。特に図示の実施形態に於いては、ブレーキロータ１２は、回転軸１６と一体をなすメインロータ２０と、該メインロータと共に一体的に回転するサブロータ２２とを有している。メインロータ２０及びサブロータ２２は同一の金属材料にて形成されている。

メインロータ２０は、回転軸線１８に沿って互いに隔置されたディスク部２０Ａと円筒部２０Ｂとを有している。ディスク部２０Ａは、内周部にて回転軸１６と一体に連結され、回転軸線１８に垂直に回転軸線１８の周りに実質的に円板状に延在している。円筒部２０Ｂは、ディスク部２０Ａの外周部と一体に接続され、回転軸線１８の周りに円筒状に延在している。サブロータ２２は、回転軸線１８に垂直に回転軸線１８の周りに円環板状に延在し、外周部にて円筒部２０Ｂのディスク部２０Ａとは反対側の端部に複数のボルト２４によって連結されている。

尚、ディスク部２０Ａ及びサブロータ２２は、互いに同一の厚さを有し、円筒部２０Ｂの厚さはディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の厚さよりも小さい。しかし円筒部２０Ｂは、回転軸線１８の周りに円筒状に延在しているので、ディスク部２０Ａ及びサブロータ２２よりも高い剛性を有している。

かくしてディスク部２０Ａ及びサブロータ２２は、それぞれ回転軸線１８に垂直に回転軸線１８の周りに延在し回転軸線１８に沿って互いに隔置された第一及び第二のディスク部として機能する。円筒部２０Ｂは、ボルト２４と共働してディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の外周部を一体的に接続する接続部として機能する。ディスク部２０Ａ、円筒部２０Ｂ及びサブロータ２２は、回転軸線１８を通る径方向の切断面で見て径方向内方へ開いたコの字形の断面形状をなしている。ディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の互いに対向する面は、回転軸線１８に垂直に互いに平行に回転軸線１８の周りに全周に亘り延在する第一及び第二の摩擦面をそれぞれ郭定している。

回転軸１６は、一対のボールベアリング２６を介して車輪支持部材２８のスリーブ部２８Ａにより回転軸線１８の周りに回転可能に支持されている。一対のボールベアリング２６と回転軸１６とスリーブ部２８Ａとの間の空間は、グリースの如き潤滑剤にて充填されている。一対のボールベアリング２６に対し軸線方向両側には一対のシール部材３０が配置されており、シール部材３０は、ボールベアリング２６に粉塵や泥水が侵入しないよう回転軸１６とスリーブ部２８Ａとの間をシールしている。

図には示されていないが、メインロータ２０のディスク部２０Ａは、回転軸線１８の周りに互いに９０°隔置された状態にて４本のボルト３２及びこれに螺合するナットにより車輪のリム部に一体的に連結されるようになっている。従って回転軸１６及びブレーキロータ１２（メインロータ２０及びサブロータ２２）は、車輪と共に回転軸線１８の周りに回転する。

ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂは、ディスク部２０Ａとサブロータ２２との間に配置され、互いに同一の形状及び大きさを有している。ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂは、それぞれ互いに同軸をなす円板部と軸部とを有し、円板部がディスク部２０Ａとサブロータ２２の側に位置している。ブレーキパッド１４Ａの円板部は外周部の両側面に摩擦部１４ＡＡ及び１４ＡＢを有し、ブレーキパッド１４Ｂの円板部は外周部の両側面に摩擦部１４ＢＡ及び１４ＢＢを有している。各摩擦部は円板部の側面より隆起した状態でブレーキパッドの軸線の周りに環帯状に延在している。

尚、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂが例えば粉末焼結法によって製造されることにより、摩擦部は円板部と一体に形成されてよい。また、摩擦部は、環帯状の摩擦材が円板部の側面に接着又は他の手段により固定されることにより形成されてもよい。更に、摩擦部１４ＡＡ〜１４ＢＢは互いに同一の摩擦材料にて構成されているが、互いに異なる摩擦材料にて構成されていてもよい。

ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部は、それぞれ非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂにより複数のボール３６Ａ及び３６Ｂを介して回転可能に支持されている。非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂは、それぞれブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部を囲繞する円筒部と、ブレーキパッドとは反対側の円筒部の端部と一体に形成された円板部とを有しているが、円板部は省略されてもよい。

非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの円筒部は、非回転部材としての静止部材３８により、回転軸線１８に平行な自転軸線４０に沿って静止部材３８に対し相対変位可能であるが自転軸線４０の周りに回転しないよう、支持されている。従ってブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂは、それぞれディスク部２０Ａ及びサブロータ２２に対し相対的に自転軸線４０に沿って変位可能であると共に、自転軸線４０の周りに回転可能に支持されている。尚、非回転摩擦部材の回転防止は、自転軸線４０に沿って延在するキー及びキー溝や、軸部の表面の一部及び円筒部の内面の一部が互いに係合する平面状に形成されることにより達成されてよい。

非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの円板部側の側面には、それぞれ有底円筒状をなすピストン４２Ａ及び４２Ｂの開口端が溶接等の固定手段により固定されており、ピストン４２Ａ及び４２Ｂはそれぞれブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸線に整合している。静止部材３８は、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの間にて自転軸線４０に沿って延在する断面円形のシリンダボア４４を有している。ピストン４２Ａ及び４２Ｂは、自転軸線４０に沿って往復動可能にシリンダボア４４に嵌合し、互いに共働してシリンダ室４８を郭定している。シリンダボア４４に設けられたリング溝にはＯリングシール５０Ａ及び５０Ｂが嵌め込まれており、これらのＯリングシールは、ピストン４２Ａ及び４２Ｂとシリンダボア４４との間をシールしている。

尚、図１に於いては、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂ、ピストン４２Ａ及び４２Ｂ、シリンダ室４８は、それぞれ一つしか図示されていないが、これらは回転軸線１８の周りに均等に隔置された状態にて複数設けられていてもよい。

静止部材３８は、回転軸線１８の周りに延在する環状溝５２を内周部の内面に有し、環状溝５２は、径方向に延在する内部通路５４によりシリンダ室４８と連通接続されている。環状溝５２は、静止部材３８の内周部に設けられた連通孔５６及び図には示されていない導管により油圧式のブレーキアクチュエータに接続されている。また静止部材３８の内周部よりも径方向外側の側面にはカバー部材５８がねじ止めにより固定されている。カバー部材５８は、サブロータ２２より隔置された状態にてサブロータを覆っており、ブレーキロータ１２と静止部材３８との間に粉塵や泥水が侵入することを防止する。

以上の説明より解る如く、シリンダ室４８内の油圧が増大されると、ブレーキパッド１４Ａ、１４Ｂ、非回転摩擦部材３４Ａ、３４Ｂ及びピストン４２Ａ、４２Ｂが互いに離れる方向へ駆動される。これによりブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂは、それぞれディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の摩擦面に対し押圧される。よってピストン４２Ａ、４２Ｂ及びシリンダボア４４等は、静止部材３８に支持され、それぞれ非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂを介してディスク部２０Ａとサブロータ２２に対しブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂを押圧する第一及び第二の押圧装置６０Ａ及び６０Ｂとして機能する。

ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの円板部の外周にはそれぞれ外歯車６２Ａ及び６２Ｂが設けられており、外歯車６２Ａ及び６２Ｂはそれぞれメインロータ２０の円筒部２０Ｂに設けられた内歯車６４Ａ及び６４Ｂと噛合している。外歯車６２Ａ、６２Ｂ及び内歯車６４Ａ、６４Ｂは、ブレーキロータ１２とブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂとの間の摩擦力に依存せずにそれらの間に回転トルクを相互に伝達する回転トルク伝達装置６６Ａ及び６６Ｂとして機能する。

図には示されていない車輪が回転すると、ブレーキロータ１２及び回転軸１６は車輪と共に回転軸線１８の周りに回転するが、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂ、スリーブ部２８、静止部材３８及びカバー部材５８は回転しない。よってディスク部２０Ａ及びサブロータ２２は、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂに対し相対的に回転軸線１８の周りに回転する。また、ディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の回転トルクがそれぞれ回転トルク伝達装置６６Ａ及び６６Ｂによって自転軸線４０の周りの回転トルクに変換されてブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂへ伝達される。これによりブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂは、自転軸線４０の周りに自転しつつディスク部２０Ａ及びサブロータ２２に対し相対的に回転軸線１８の周りに公転すると共に、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂに対し相対的に自転軸線４０の周りに回転する。

よってブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂが押圧装置６０Ａ及び６０Ｂによって押圧されると、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの両側の摩擦部は、それぞれディスク部２０Ａ、サブロータ２２、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂと摩擦係合し、摩擦力が発生する。従ってブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの公転による制動トルクＴrvに加えて、自転による制動トルクＴrtが発生し、それらの総和が制動トルクＴbとなる。

制動トルクＴrv及びＴrtはブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂに対する押圧装置６０Ａ及び６０Ｂの押圧力に比例し、押圧力はシリンダ室４８内の油圧に比例する。従って、シリンダ室４８内の油圧の制御によって押圧力を制御することにより、制動トルクＴb、即ちブレーキ装置１０が発生する制動力を制御することができる。

上述の如く、制動トルクＴbは公転による制動トルクＴrvと自転による制動トルクＴrtとの和である。また、自転による制動トルクは二つのブレーキパッドの両面に於いて発生するので、自転による制動トルクＴrtは自転による制動トルクが一方の面に於いてしか発生しない上記公開公報に記載されたブレーキ装置に於ける自転による制動トルクＴrt′の２倍である。

従って、第一の実施形態によれば、制動トルクＴrvのみしか発生しない従来の一般的な構造のブレーキ装置よりも遥かに高い制動トルクを発生させることができ、また、上記公開公報に記載されたブレーキ装置よりも高い制動トルクを発生させることができる。

例えば、図１には示されていないが、回転軸線１８と回転トルク伝達装置６６Ａ及び６６Ｂとの距離を１５２．５mmとし、回転軸線１８と自転軸線４０との距離を１２０mmとし、自転軸線４０と回転トルク伝達装置６６Ａ及び６６Ｂとの距離を２５mmとする。また、各摩擦接触部の摩擦係数をμとし、押圧装置６０Ａ及び６０Ｂの押圧力をＦkgfとする。ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂが自転することにより発生する自転軸線４０の周りの抗力トルクＴstは、二つのブレーキパッドの自転により発生する抗力トルクの和であるので、下記の式１により表される。
Ｔst＝２×２×２５×μ×Ｆ
＝１００μＦ ……（１）

この抗力トルクＴstは、回転トルク伝達装置６６Ａ及び６６Ｂにより回転軸線１８の周りの回転トルクに変換され、自転による制動トルクＴrtとしてブレーキロータ１２に伝達される。自転軸線４０と回転トルク伝達装置６６Ａ及び６６Ｂとの距離は３２．５mmであるので、自転による制動トルクＴrtは下記の式２により表される。
Ｔrt＝１００μＦ／３２．５×１５２．５
＝４６９μＦ ……（２）

また、公転による制動トルクＴrvは、押圧装置６０Ａ及び６０Ｂの押圧力Ｆが自転軸線４０に沿って作用することにより、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂが一方の側面に於いて発生する摩擦力により発生されると考えられてよいので、下記の式３により表される。
Ｔrv＝２×１２０μＦ
＝２４０μＦ ……（３）

よって、制動トルクＴrvと自転による制動トルクＴrtと和である制動トルクＴbは、下記の式４により表され、制動トルクＴrvのみしか発生しない従来の一般的な構造のブレーキ装置との対比に於ける制動トルクのサーボ比Ｒbt1は、下記の式５により表される。
Ｔb＝４６９μＦ＋２４０μＦ
＝７０９μＦ ……（４）
Ｒbt1＝７０９μＦ／２４０μＦ
＝２．９５ ……（５）

また、上記公開公報に記載されたブレーキ装置に於いては、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂは一方の面に於いてしか自転による制動トルクを発生せず、よって自転による制動トルクＴrt′は下記の式６により表される。
Ｔrt′＝Ｔrt／２
＝２３４．５μＦ ……（６）

よって、上記公開公報に記載されたブレーキ装置との対比に於ける制動トルクのサーボ比Ｒbt2は下記の式７により表される。
Ｒbt2＝７０９μＦ／（２４０μＦ＋２３４．５μＦ）
≒１．４９ ……（７）

従って、第一の実施形態によれば、上記仕様の場合には、従来の一般的な構造のブレーキ装置の約３倍の制動トルクを発生させることができ、また、上記公開公報に記載されたブレーキ装置の約１．５倍の制動トルクを発生させることができる。

尚、この実施形態に於いて、ブレーキパッド等がそれぞれＮ（正の整数）個設けられる場合には、制動トルクＴbは式５により表される値のＮ倍になるので、更に高い制動トルクを発生させることができ、サーボ比Ｒbt1及びＲbt2も更に高くすることができる。

特に、第一の実施形態によれば、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂは円板部の両面の同一の半径の位置に於いてディスク部２０Ａ等と摩擦係合するので、両面に於ける押圧力が等しくなるよう押圧装置６０Ａ及び６０Ｂの押圧力を効率的に伝達させることができる。また、ディスク部２０Ａ等との摩擦係合がブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの円板部の一方の面と他の部位に於いて行われる場合に比して、ブレーキパッドに作用する変形応力を低減することができる。尚、この作用効果は後述の第三の実施形態に於いても同様に得られる。
［第二の実施形態］

図２は第一の実施形態の修正例として構成された本発明による摩擦ブレーキ装置の第二の実施形態を回転軸線を通る切断面にて切断して示す断面図である。尚、図２に於いて、図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。このことは後述の他の実施形態に於いても同様である。

この第二の実施形態に於いては、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部は、第一の実施形態の軸部よりも大きい直径を有し、円板部より離れるほど直径が小さくなる切頭円錐形をなしている。また、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの円筒部の内面は、それぞれブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部に対応する切頭円錐形をなしている。摩擦部１４ＡＢ及び１４ＢＢはブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの円板部には設けられておらず、軸部に設けられている。

各ブレーキパッドの軸部と非回転摩擦部材の円筒部との間に第一の実施形態に於けるボール３６Ａ及び３６Ｂは介装されておらず、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの円筒部の端面はブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの円板部より隔置されている。尚、非回転摩擦部材の円筒部及びブレーキパッドの軸部の切頭円錐面は自転軸線４０と同軸をなし、自転軸線４０に対し４５°の傾斜角を有しているが、傾斜角は他の角度であってもよい。

図２と図１との比較より解る如く、この第二の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態と同様に構成されている。従って、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂは切頭円錐面にてブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部を支持すると共に、摩擦部１４ＡＢ及び１４ＢＢと摩擦係合する点を除き、第二の実施形態は第一の実施形態と同様に作動する。よって第一の実施形態の場合と同様の作用効果が得られる。

但し、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂがそれぞれ押圧装置６０Ａ及び６０Ｂにより押圧力Ｆにて押圧されても、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂが切頭円錐面にて摩擦部１４ＡＢ及び１４ＢＢを垂直に押圧する力はＦ／２^１／２になる。よって、自転軸線４０と摩擦部１４ＡＢ及び１４ＢＢとの距離を２３mmとし、ブレーキ装置１０の他の仕様が第一の実施形態の場合と同一であるとする。ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂが自転することにより発生する自転軸線４０の周りの抗力トルクＴstは、下記の式８により表される。
Ｔst＝２×２５×μ×Ｆ＋２×２３×μ×Ｆ×２^１／２
＝１１５．０μＦ ……（８）

また、自転による制動トルクＴrtは下記の式９により表され、よって制動トルクＴrvと自転による制動トルクＴrtと和である制動トルクＴbは、下記の式１０により表される。
Ｔrt＝１１５．０μＦ／３２．５×１５２．５
≒５４０μＦ ……（９）
Ｔb＝５４０μＦ＋２４０μＦ
＝７８０μＦ ……（１０）

よって、従来の一般的な構造のブレーキ装置及び上記公開公報に記載されたブレーキ装置との対比に於ける制動トルクのサーボ比Ｒbt1及びＲbt2はそれぞれ下記の式１１及び１２の通りである。
Ｒbt1＝７８０μＦ／２４０μＦ
＝３．２５ ……（１１）
Ｒbt2＝７８０μＦ／（２４０μＦ＋２３４．５μＦ）
≒１．６４ ……（１２）

従って、第二の実施形態によれば、従来の一般的な構造のブレーキ装置よりも遥かに高い制動トルクを発生させることができ、また、上記公開公報に記載されたブレーキ装置よりも高い制動トルクを発生させることができる。そしてこれらの効果は、上述の第一の実施形態の場合よりも高い。

尚、ブレーキパッド等がそれぞれＮ（正の整数）個設けられる場合には、制動トルクＴbは式１０により表される値のＮ倍になるので、第二の実施形態の場合にも更に高い制動トルクを発生させることができ、サーボ比Ｒbt1及びＲbt2も更に高くすることができる。

また、第二の実施形態によれば、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部と非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの円筒部との間に複数のボールを介装させる必要がない。よって、第一の実施形態の場合に比して、ブレーキ装置の構造を簡略化し、ブレーキ装置の組立てや分解保守を容易に行うことができる。

また、第一及び第二の実施形態によれば、ディスク部２０Ａ、円筒部２０Ｂ及びサブロータ２２は、回転軸線１８を通る径方向の切断面で見て径方向内方へ開いたコの字形の断面形状をなしている。そして押圧装置６０Ａ及び６０Ｂは、ブレーキパッド１４Ａ、１４Ｂと共にディスク部２０Ａとサブロータ２２との間に配設され、それらに対しブレーキパッド１４Ａ、１４Ｂを互いに離れる方向へ押圧するようになっている。

よって、従来のディスク型のブレーキ装置や後述の第三及び第四の実施形態の如くブレーキロータの両側に於いて一対の摩擦部材や押圧装置を支持し押圧装置の押圧力の反力を担持するキャリパは不要であり、キャリパの剛性を高くすることも不要である。また、第一及び第二のディスク部としてのディスク部２０Ａ及びサブロータ２２は、回転軸線１８の周りに全周に亘り延在しているので、回転軸線の周りに円弧状にしか延在しないキャリパに比してブレーキロータ１２の剛性を高くすることができる。

また、押圧装置６０Ａ及び６０Ｂが発生する押圧力はシリンダ室４８内の油圧の制御によって制御され、シリンダ室４８はディスク部２０Ａとサブロータ２２との間に配置された静止部材３８内に形成されている。そしてシリンダ室４８内の油圧は静止部材３８内に形成された内部通路５４を経て制御される。

よって、従来のディスク型のブレーキ装置や後述の第三及び第四の実施形態の如く押圧装置がブレーキロータの外側に配置されているブレーキ装置に於いて、押圧装置を駆動するために押圧装置に接続される導管等を不要にすることができる。

従って、第一及び第二の実施形態によれば、従来のディスク型の摩擦ブレーキ装置に比して、大型化、構造の複雑化、コストアップを抑制しつつ、ブレーキロータ１２の剛性を高くし、これにより摩擦ブレーキ装置１０の剛性や耐久性を向上させることができる。

特に、第一の実施形態によれば、ピストン４２Ａ及び４２Ｂは、共通のシリンダボア４４に嵌合することによりそれらの間に共通のシリンダ室４８を郭定し、回転軸線１８に平行な軸線４６に沿って往復動するようになっている。よって例えば後述の第三及び第四の実施形態の如く、ピストン４２Ａ、４２Ｂがそれぞれ対応するシリンダボアに嵌合する場合に比して、シリンダボアの数を低減すると共に、シリンダ室の圧力を制御するための内部通路５４などの数も低減することができる。また、シリンダ室４８の圧力によるディスク部２０Ａ及びサブロータ２２に対する押圧力の反力を静止部材３８によって担持する必要がない。よってピストン４２Ａ、４２Ｂがそれぞれ対応するシリンダボアに嵌合する場合に比して、ブレーキ装置１０の構造を単純化することができる。

また、第一及び第二の実施形態によれば、円筒部２０Ｂの厚さはディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の厚さよりも小さい。しかし円筒部２０Ｂは回転軸線１８の周りに全周に亘り延在する円筒状をなし、円筒部２０Ｂの剛性はディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の剛性よりも高い。

よって、円筒部２０Ｂの剛性がディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の剛性よりも低い場合に比して、ブレーキ装置１０が作動する際のディスク部２０Ａ及びサブロータ２２が互いに離れる方向へ変形する量を小さくすることができる。従って、剛性の大小関係が逆の場合に比して、ブレーキ装置１０の制動作用を向上させることができる。

また、第一及び第二の実施形態によれば、メインロータ２０及びサブロータ２２は、回転軸線１８を通る径方向の切断面で見て径方向内方へ開いたコの字形の断面形状をなしている。そしてブレーキパッド１４Ａ、１４Ｂ及びピストン４２Ａ、４２Ｂ等よりなる押圧装置を支持する静止部材３８は、内周部にて車輪支持部材２８に支持され、径方向内側からディスク部２０Ａとサブロータ２２との間へ延在している。

従って、メインロータ２０及びサブロータ２２が径方向内方以外の方向へ開いたコの字形の断面形状をなしている場合に比して、静止部材３８の構造を単純化することができ、これによりブレーキ装置１０の構造を単純化し小型化することができる。

また、第一及び第二の実施形態によれば、円筒部２０Ｂはディスク部２０Ａと一体をなし、円筒部２０Ｂ及びディスク部２０Ａは車輪のリム部が連結されるメインロータ２０を形成している。

従って、円筒部２０Ｂがサブロータ２２の一部をなし、円筒部２０Ｂが実質的に円板状のメインロータ２０に連結される場合に比して、ブレーキロータ１２の剛性を高くすると共に、車輪のリム部に対するブレーキ装置１０の取付け強度を高くすることができる。
［第三の実施形態］

図３は車両用ブレーキ装置として構成された本発明による摩擦ブレーキ装置の第三の実施形態を回転軸線を通る切断面にて切断して示す断面図である。

この第三の実施形態に於いては、メインロータ２０は、円筒部２０Ｂを有しておらず、回転軸１６とは別の部材である。また、メインロータ２０の円環板状のディスク部２０Ａは、放熱のためのフィンよりなる接続部６４によりサブロータ２２と一体に接続されている。回転軸１６は外端部にフランジ部１６Ａを有し、フランジ部１６Ａにはディスク部２０Ａと一体をなすリム部２０Ｃの内周部が４本のボルト３２により連結されている。従って、図には示されていないが、ボルト３２及びこれに螺合するナットは、共締めによりリム部２０Ｃをフランジ部１６Ａと共に車輪のリム部に一体的に連結する。

ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂ、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂ、ピストン４２Ａ及び４２Ｂは、第一の実施形態の場合とは逆の向きにてブレーキロータ１２の両側に配置されている。よって、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの円板部はディスク部２０Ａ及びサブロータ２２の側に位置し、軸部は円板部より互いに離れる方向へ延在している。また非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂは、ブレーキロータ１２の外周部を跨いで実質的に断面Ｕ形に延在するキャリパ６８により、自転軸線４０に沿ってブレーキロータ１２に対し相対変位可能であるが自転軸線４０の周りに回転しないよう、支持されている。

キャリパ６８は、ボルトの如き連結手段により一体的に連結された半体６８Ａ及び６８Ｂよりなり、半体６８Ｂはボルトの如き連結手段により静止部材３８に一体的に固定されている。半体６８Ａ及び６８Ｂにはそれぞれ自転軸線４０に沿って延在するようシリンダボア４４Ａ及び４４Ｂが設けられている。ピストン４２Ａ及び４２Ｂは、それぞれ自転軸線４０に沿って往復動可能にシリンダボア４４Ａ及び４４Ｂに嵌合し、半体６８Ａ及び６８Ｂと共働してシリンダ室４８Ａ及び４８Ｂを郭定している。従ってこの第三の実施形態の押圧装置６０Ａ及び６０Ｂは、それぞれピストン４２Ａ、４２Ｂ及びシリンダ室４８Ａ、４８Ｂにより郭定されている。

図３には示されていないが、シリンダ室４８Ａ及び４８Ｂは、半体６８Ａ及び６８Ｂに設けられた内部通路及びこれらに連通する導管により油圧式のブレーキアクチュエータに接続されている。従って、シリンダ室４８Ａ及び４８Ｂ内の油圧は、ブレーキアクチュエータによって同時に同一の圧力に制御される。

メインロータ２０の外周にはリング歯車部材７０が溶接等の手段により固定されており、リング歯車部材７０は両端部の内周面に内歯車７２Ａ及び７２Ｂを有している。内歯車７２Ａ及び７２Ｂはそれぞれブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの円板部の外周にはそれぞれ設けられた外歯車６２Ａ及び６２Ｂと噛合している。外歯車６２Ａ、６２Ｂ及び内歯車７２Ａ、７２Ｂは、ブレーキロータ１２とブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂとの間にて回転トルクを相互に伝達する回転トルク伝達装置６６Ａ及び６６Ｂとして機能する。

図３と図１との比較より解る如く、この第三の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態と同様に構成されている。従って、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂはそれぞれ押圧装置６０Ａ及び６０Ｂにより互いに近づく方向へ押圧されることによりディスク部２０Ａ及びサブロータ２２に対し押圧される点を除き、第三の実施形態は第一の実施形態と同様に作動する。

よって、第三の実施形態によれば、第一及び第二の実施形態の場合と同様に、従来の一般的な構造のブレーキ装置よりも遥かに高い制動トルクを発生させることができ、上記公開公報に記載されたブレーキ装置よりも高い制動トルクを発生させることができる。

また、ブレーキ装置１０の各距離が第一の実施形態の場合と同一であるとすると、制動トルクのサーボ比Ｒbt1及びＲbt2も第一の実施形態の場合と同一である。従って、第三の実施形態によれば、上記仕様の場合には、従来の一般的な構造のブレーキ装置の約３倍の制動トルクを発生させることができ、また、上記公開公報に記載されたブレーキ装置の約１．５倍の制動トルクを発生させることができる。
［第四の実施形態］

図４は第三の実施形態の修正例として構成された本発明による摩擦ブレーキ装置の第四の実施形態を回転軸線を通る切断面にて切断して示す断面図である。

この第四の実施形態は、第三の実施形態に於いて第一の実施形態に対し行われた修正と同様の修正が、第二の実施形態に対し適用されている。即ち、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部は、第三の実施形態の軸部よりも大きい直径を有し、円板部より離れるほど直径が小さくなる切頭円錐形をなしている。また、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの円筒部の内面は、それぞれブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部に対応する切頭円錐形をなしている。摩擦部１４ＡＢ及び１４ＢＢはブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの円板部には設けられておらず、軸部に設けられている。

また、各ブレーキパッドの軸部と非回転摩擦部材の円筒部との間に第三の実施形態に於けるボール３６Ａ及び３６Ｂは介装されておらず、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの円筒部の端面はブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの円板部より隔置されている。尚、非回転摩擦部材の円筒部及びブレーキパッドの軸部の切頭円錐面は自転軸線４０と同軸をなし、自転軸線４０に対し４５°の傾斜角を有しているが、傾斜角は他の角度であってもよい。

図４と図３との比較より解る如く、この第四の実施形態の他の点は上述の第三の実施形態と同様に構成されている。従って、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂは切頭円錐面にてブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部を支持すると共に、摩擦部１４ＡＢ及び１４ＢＢと摩擦係合する点を除き、第四の実施形態は第三の実施形態と同様に作動する。

よって、第四の実施形態によれば、第一乃至第三の実施形態の場合と同様に、従来の一般的な構造のブレーキ装置よりも遥かに高い制動トルクを発生させることができ、上記公開公報に記載されたブレーキ装置よりも高い制動トルクを発生させることができる。

また、ブレーキ装置１０の各距離が第二の実施形態の場合と同一であるとすると、制動トルクのサーボ比Ｒbt1及びＲbt2も第二の実施形態の場合と同一である。従って、第四の実施形態によれば、上記仕様の場合には、従来の一般的な構造のブレーキ装置の約３．３倍の制動トルクを発生させることができ、また、上記公開公報に記載されたブレーキ装置の約１．６倍の制動トルクを発生させることができる。

また、第四の実施形態によれば、第二の実施形態の場合と同様に、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの軸部と非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂの円筒部との間に複数のボールを介装させる必要がない。よって、第三の実施形態の場合に比して、ブレーキ装置の構造を簡略化し、ブレーキ装置の組立てや分解保守を容易に行うことができる。

以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の各実施形態に於いては、ブレーキパッド、非回転摩擦部材、ピストン、押圧装置はそれぞれ一対設けられているが、これらはそれぞれ一つずつしか設けられていなくてもよい。

また、上述の各実施形態に於いては、回転トルク伝達装置６６Ａ及び６６Ｂはブレーキロータ１２に設けられた内歯車とブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂに設けられた外歯車とにより形成されている。しかしブレーキロータ１２の歯車はブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂに対し径方向内側に形成された外歯車であってもよい。また回転トルク伝達装置は、ブレーキロータ１２とブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂとの間にて回転トルクを相互に伝達することができる限り、任意の構造のものであってよい。

また、上述の各実施形態に於いては、ブレーキパッド１４Ａ、１４Ｂ、非回転摩擦部材３４Ａ、３４Ｂ及びピストン４２Ａ、４２Ｂはそれぞれ互いに同一の直径を有しているが、これらは互いに異なる直径を有していてもよい。

また、上述の第一及び第三実施形態に於いては、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの摩擦部１４ＡＡ〜１４ＢＢは、自転軸線４０を中心として互いに同一の半径の位置に設けられている。しかしブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂの両側の摩擦部は互いに異なる半径の位置に設けられていてもよい。

また、上述の各実施形態に於いては、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂに軸部が設けられ、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂがそれらの軸部を回転可能に支持するようになっている。しかし、非回転摩擦部材３４Ａ及び３４Ｂに軸部が設けられ、ブレーキパッド１４Ａ及び１４Ｂがそれらの軸部を回転可能に支持するよう修正されてもよい。

また、上述の第一及び第二の実施形態に於いては、メインロータ２０及びサブロータ２２は、回転軸１６、車輪支持部材２８及び静止部材３８と共働して密閉空間を形成していないが、密閉空間が形成されるよう修正されてもよい。また、その場合密閉空間に潤滑剤が充填されてもよい。

また、上述の第一及び第二の実施形態に於いては、円筒部２０Ｂはディスク部２０Ａと一体に形成されてメインロータ２０を形成している。しかし、円筒部２０Ｂはサブロータ２２と一体に形成されてもよく、またディスク部２０Ａ、円筒部２０Ｂ、サブロータ２２が別体に形成されてもよい。

また、上述の各実施形態に於いては、押圧装置はピストンがシリンダボアに嵌合してシリンダ室を形成する油圧式のものであるが、電磁式のアクチュエータであるよう修正されてもよい。また、各実施形態のブレーキ装置は車両用のブレーキ装置であるが、本発明のブレーキ装置は車両以外の用途に適用されてもよい。

Claims (4)

1. 回転軸線の周りに回転するブレーキロータと、前記回転軸線に平行な自転軸線の周りに回転可能な回転摩擦部材と、前記ブレーキロータと前記回転摩擦部材との間の摩擦力に依存せずに前記ブレーキロータと前記回転摩擦部材との間にて回転トルクを相互に伝達する回転トルク伝達装置と、前記回転摩擦部材を前記ブレーキロータに対し押圧する押圧装置と、を有する摩擦ブレーキ装置に於いて、
   前記押圧装置は、前記自転軸線の周りに回転不能に支持された非回転摩擦部材を介して前記回転摩擦部材を前記ブレーキロータに対し押圧する、
   ことを特徴とする摩擦ブレーキ装置。
2. 前記回転摩擦部材は前記自転軸線に整合する円板部を有し、前記押圧装置により前記非回転摩擦部材が前記回転摩擦部材に対し押圧されると、前記円板部の一方の面にて前記ブレーキロータに摩擦係合し、前記円板部の他方の面にて前記非回転摩擦部材に摩擦係合することを特徴とする請求項１に記載の摩擦ブレーキ装置。
3. 前記回転摩擦部材は前記自転軸線に整合する円板部を有し、前記回転摩擦部材及び前記非回転摩擦部材の一方は切頭円錐面を有する軸部を有し、前記回転摩擦部材及び前記非回転摩擦部材の他方は前記軸部の切頭円錐面を受ける切頭円錐面を有し、前記押圧装置により前記非回転摩擦部材が前記回転摩擦部材に対し押圧されると、前記円板部の一方の面にて前記ブレーキロータに摩擦係合し、前記回転摩擦部材及び前記非回転摩擦部材はそれらの切頭円錐面にて摩擦係合することを特徴とする請求項１に記載の摩擦ブレーキ装置。
4. 前記回転トルク伝達装置は、前記ブレーキロータ及び前記回転摩擦部材に設けられ互いに噛合する歯車を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の摩擦ブレーキ装置。

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