(57)【要約】【課題】ブレーキ動作に基づいてコイルばねが伸縮したとしても、コイルばねの塗装が剥離し難いスプリングブレーキアクチュエータを提供する。【解決手段】内部に空間を有するハウジング２２と、このハウジング２２の内部空間をばね室４６および圧力室４５に画成するダイヤフラム２８とを備え、ばね室４６の内部にダイヤフラム２８を圧力室側に付勢するコイルばね５４が配設されたスプリングブレーキアクチュエータにおいて、コイルばね５４の両端部５４ａ、５４ｂと、この両端部５４ａ、５４ｂをそれぞれ支持するばね座５６、５８との間に、樹脂性のシート部材７０、７２を介在させた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間を有するハウジングと、このハウジングの内部空間をばね室および圧力室に画成するダイヤフラムとを備え、前記ばね室の内部に前記ダイヤフラムを圧力室側に付勢するコイルばねが配設されたスプリングブレーキアクチュエータにおいて、
前記コイルばねの両端部と、この両端部をそれぞれ支持するばね座との間に、樹脂性のシート部材を介在させたことを特徴とするスプリングブレーキアクチュエータ。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記ばね室の内部が大気と連通するための通路を備えることを特徴とする請求項１に記載のスプリングブレーキアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮コイルばねの弾発力を利用してブレーキの作動及び解除を行うスプリングブレーキアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バス、トラック及びトレーラー等の大型車両においては、運転者のブレーキペダル操作によって制動する通常のブレーキに加えて、パーキングブレーキレバーの操作によって制動するパーキングブレーキを備えている。
この種のパーキングブレーキでは、上記パーキングブレーキレバーの操作により、ブレーキアクチュエータを作動し、このブレーキアクチュエータの作動により、ブレーキシューをドラムに当接させて制動するのが一般的である。上記ブレーキアクチュエータとしては、従来、スプリングブレーキアクチュエータが提案されている。
【０００３】
このスプリングブレーキアクチュエータは、圧力室とばね室がダイヤフラムを介して隣接し、圧力室に流入又は流出する圧縮エアの圧力、及びばね室に設けられたコイルばねの弾発力のいずれかの力によってダイヤフラムが移動可能に構成され、このダイヤフラムと接続された操作ロッドが移動することにより、ブレーキが操作されるようになっている。詳細には、コイルばねの弾発力よりも圧縮エアの圧力の方が強い場合には、ダイヤフラムがコイルばね室側に移動して操作ロッドを後退させることにより、ブレーキが解除されるようになっている。一方、圧縮エアの圧力よりもコイルばねの弾発力の方が強い場合には、ダイヤフラムが圧力室側に移動して操作ロッドを突出させることにより、ブレーキが動作するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このばね室には、その内部が負圧にならないように、大気と連通するバイパス管路が設けられている。また、このばね室には、このバイパス管路から大気中の水分が入ることがあるため、コイルばねの外面には防食用の塗装が施されている。
【特許文献１】特開２００５−３０５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記コイルばねの両端部は、コイルばねが伸縮する毎に、コイルばねの両端部を支持するばね座とそれぞれ接触すると共にこすれ合う。これにより、コイルばねの両端部及びばね座の塗装が剥離または摩滅することがあった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ブレーキ動作に基づいてコイルばねが伸縮したとしても、コイルばねの塗装が剥離し難いスプリングブレーキアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、内部に空間を有するハウジングと、このハウジングの内部空間をばね室および圧力室に画成するダイヤフラムとを備え、前記ばね室の内部に前記ダイヤフラムを圧力室側に付勢するコイルばねが配設されたスプリングブレーキアクチュエータにおいて、前記コイルばねの両端部と、この両端部をそれぞれ支持するばね座との間に、樹脂性のシート部材を介在させたことを特徴とする。
この構成によれば、コイルばねがブレーキ操作に伴って伸縮したとしても、コイルばねの両端部がばね座とそれぞれ接触することがない。
【０００８】
この場合において、前記ハウジングは、前記ばね室の内部が大気と連通するための通路を備えることもできる。
この構成によれば、ばね室内が負圧になるのを防ぐと共に、ばね室の内部に大気中の水分が侵入したとしても、コイルばねが腐食し難くすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内部に空間を有するハウジングと、このハウジングの内部空間をばね室および圧力室に画成するダイヤフラムとを備え、前記ばね室の内部に前記ダイヤフラムを圧力室側に付勢するコイルばねが配設されたスプリングブレーキアクチュエータにおいて、前記コイルばねの両端部と、この両端部をそれぞれ支持するばね座との間に、樹脂性のシート部材を介在させることにより、コイルばねの両端部及びばね座が樹脂製のシートと直接接触することになる。そのため、コイルばねがブレーキ操作に伴って伸縮したとしても、コイルばねの両端部とそれぞれのばね座とが接触し、こすれ合うことがないため、ばね及びばね座の塗装が剥離または摩滅してばね及びばね座の素地が露出することがなく、コイルばね及びばね座が腐食することを防止することができる。これにより、スプリングブレーキアクチュエータの寿命を向上させることができると共に、信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るスプリングブレーキアクチュエータ（ばね式ブレーキアクチュエータ）について、図１〜図５に基づいて説明する。なお、以下の説明で使用する上下、左右等の方向は、図１を基準にしたものである。
【００１１】
ブレーキアクチュエータ２０の具体的な構造を図１及び図２に示す。ここで、図１はブレーキアクチュエータ２０によるパーキングブレーキ作動状態を示し、図２はブレーキアクチュエータ２０によるパーキングブレーキ解除状態を示している。また、図３は、図１に示すばね室４６の一部拡大図である。
【００１２】
このブレーキアクチュエータ２０は、運転者が踏み込むペダルの動きに連動してブレーキ操作を行うサービスブレーキアクチュエータ２０Ａと、前記ペダルの動きとは別にパーキングブレーキ操作を行うスプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂとがタンデムで合体されたものである。
【００１３】
なお、本発明に係るスプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂは必ずしもパーキングブレーキ用に限らず、サービスブレーキ用にも使用可能なものである。また、スプリングブレーキアクチュエータとして独立して構成されたものにも適用が可能である。
【００１４】
サービスブレーキアクチュエータ２０Ａのハウジングは、図１に示すように、シリンダ側ハウジング２２と、このシリンダ側ハウジング２２の左側に位置する中間ハウジング２３とで左右２分割で構築されており、そのハウジング内には第１ダイヤフラム２６が設けられている。
また、スプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂのハウジングは、図１に示すように、中間ハウジング２３と、この中間ハウジング２３のさらに左側に位置するばね収容ハウジング２４とで左右２分割で構築されており、そのハウジング内には第２ダイヤフラム２８が設けられている。
【００１５】
まず、サービスブレーキアクチュエータ２０Ａについて図１を用いて説明する。
第１ダイヤフラム２６は、シリンダ側ハウジング２２及び中間ハウジング２３で囲まれた内部空間を仕切っており、シリンダ側ハウジング２２側（図１の右側）の大気室３５と、中間ハウジング２３側（図１の中央右側）の第１圧力室３６とを区画している。
【００１６】
この第１ダイヤフラム２６の大気室３５側の面には、図１に示すように、一端にフランジ３７を備えた操作ロッド４０がそのフランジ３７を介して当接している。この操作ロッド４０の他端には、ピン４２を介してピストン３０が連結されている。
【００１７】
シリンダ側ハウジング２２の大気室３５を形成する部分（大気室形成部２２ｂ）の下部には、大気室３５を大気に連通させるための大気連通口２２ｃが設けられている。また、中間ハウジング２３の上面部には、第１圧力室３６内に圧縮エアを供給するための第１供給ポート２３ｄを設けている。
【００１８】
第１圧力室３６に通ずる第１供給ポート２３ｄには、ブレーキ弁（図示せず）を介して空気圧供給源が接続されている。そして、ブレーキペダルの踏み込み時にブレーキ弁を通じて第１供給ポート２３ｄから第１圧力室３６内に圧縮エアが供給される一方、ペダルの踏み込みを緩めるに従って第１圧力室３６内の圧縮エアが第１供給ポート２３ｄを通じて逃がされるようになっている。
【００１９】
次に、スプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂについて図１を用いて説明する。
ばね収容ハウジング２４は、中間ハウジング２３の開口を覆うキャップ状に形成されている。そして、中間ハウジング２３及びばね収容ハウジング２４で囲まれた内部空間が第２ダイヤフラム２８によって仕切られている。この第２ダイヤフラム２８は、中間ハウジング２３側（図１の中央左側）の第２圧力室４５と、ばね収容ハウジング２４側（図１の左側）のばね室４６とを区画している。
【００２０】
この第２ダイヤフラム２８の中央部と第１ダイヤフラム２６の中央部との間には、これらの第１ダイヤフラム２６及び第２ダイヤフラム２８の間の力伝達を行う伝達ロッド５０が介在している。また、中間ハウジング２３の上面部には、第２圧力室４５内に圧縮エアを供給するための第２供給ポート２３ｅを設けている。
【００２１】
ばね室４６内には、圧縮コイルばね５４が装填されている。この圧縮コイルばね５４は、第２ダイヤフラム２８の変位方向と略平行な方向に伸縮する姿勢、すなわち、圧縮コイルばね５４の中心軸とスプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂの中心軸とが合致する姿勢でばね室４６内に装填されている。
【００２２】
圧縮コイルばね５４は、最も収縮した状態における軸方向寸法を小さくするために、いわゆる樽型のもの（上下端に比べて中間部が径方向に膨らんだ形状のもの）が用いられている。具体的には、図４に示すように、右側から、小径部５４ａ、中径部５４ｃ、大径部５４ｄ、中径部５４ｅ、小径部５４ｂが順に並んだ巻数５のものが使用されており、小径部５４ａ、５４ｂが詳細は後述するばね座部材５６、５８にそれぞれ当たる向きでばね室４６内に装填されている。この圧縮コイルばね５４の外面には、防食、防錆用の塗装が施されている。
【００２３】
ばね室４６内には、図１〜図３に示すように、圧縮コイルばね５４の位置を中心位置に安定させるためのばね座部材５６、５８が設けられている。これらのばね座部材５６、５８は、例えば、鉄又はアルミニウムで形成されており、その外面に防食用の塗装が施されている。
ばね座部材５６は、圧縮コイルばね５４の一方の小径部５４ａと第２ダイヤフラム２８との間に介在し、ばね座部材５８は、圧縮コイルばね５４の他方の軸方向の小径部５４ｂとばね収容ハウジング２４の天壁２４ｂとの間に介在している。
【００２４】
一方のばね座部材５６は、図１〜図３に示すように、円板状のばね座本体５６ｍを有し、このばね座本体５６ｍが第２ダイヤフラム２８のばね室側表面に密着するように配設されている。このばね座本体５６ｍと第２ダイヤフラム２８との相対位置は、圧縮コイルばね５４の押付けによる摩擦力を利用して固定可能であるが、さらに両者を接着することによって積極的に固定するようにしてもよい。
【００２５】
ばね座本体５６ｍの中央部には、図３に示すように、厚肉のばね拘束部５６ａが形成されている。このばね拘束部５６ａは、圧縮コイルばね５４のダイヤフラム側の小径部５４ａの内径よりも僅かに小さい外径を有している。圧縮コイルばね５４は、このばね拘束部５６ａの外側に小径部５４ａが嵌められることにより、径方向の動きが制限されている。また、このばね拘束部５６ａの中央にはさらに厚肉のボス部５６ｂが形成され、このボス部５６ｂの中心には、メンテナンス時等において治具を係合させるための鍵穴５６ｃ（図１及び図２参照）が形成されている。また、ばね拘束部５６ａよりも外側の部分には、圧縮コイルばね５４の弾発力を受ける平面部５６ｆが円周状に形成されている。
【００２６】
この平面部５６ｆと圧縮コイルばね５４の間には、図１〜図３に示すように、平面部５６ｆを覆うように樹脂製のシート部材７０が介在している。このシート部材７０は、図５（ａ）に示すように、円板形状の中央部に開孔７０ａが形成されたものである。この開孔７０ａの大きさは、ばね拘束部５６ａの外径よりも大きく、ばね座部材５６にシート部材７０を取り付けた状態で、シート部材７０の平面部７０ｂが平面部５６ｆの全面に接触するようになっている。また、この開孔７０ａの一部には、ばね座部材５６から突出する回り止め（図示せず）を避けるための切り欠き部７０ｃが形成されている。この回り止めは、取り付けられたシート部材７０及び圧縮コイルばね５４が周方向に回転するのを防止するようになっている。
このシート部材７０は、圧縮コイルばね５４の小径部５４ａと、ばね座部材５６の平面部５６ｆとが直接に接触しないように設けられている。また、シート部材７０の大きさは、図２に示すように、圧縮コイルばね５４が圧縮された状態で、圧縮コイルばね５４の小径部５４ａのみならず、中径部５４ｃと平面部５６ｆとが接触しないように、十分な大きさが確保されている。
【００２７】
このシート部材７０の材料は、圧縮コイルばね５４の材料やばね荷重の大きさに基づいて決定されており、圧縮コイルばね５４に対する摩擦係数が小さく、かつ、高い圧縮強度を有する材料で選定されている。また、このシート部材７０は、小径部５４ａと平面部５６ｆとの接触音を小さくする効果をも奏している。
【００２８】
他方のばね座部材５８は、図1〜図３に示すように、円筒部５８ａと、その軸端から径方向外側に広がるフランジ部５８ｂとを有している。このフランジ部５８ｂは、円筒部５８ａの外側に圧縮コイルばね５４の軸方向の小径部５４ｂが嵌められた状態で小径部５４ｂとばね収容ハウジング２４の天壁２４ｂとの間に介在している。
【００２９】
また、フランジ部５８ｂと圧縮コイルばね５４との間には、図１〜図３に示すように、フランジ部５８ｂの平面を覆うように樹脂製のシート部材７２が介在している。このシート部材７２は、図５（ｂ）に示すように、シート部材７０と同様に、円板形状の中央部に丸穴７２ａが形成されたものであり、この丸穴７２ａの大きさは、円筒部５８ａの大きさよりも大きく、ばね座部材５８にシート部材７２を取り付けた状態で、シート部材７２の平面部７２ｂがフランジ部５８ｂの平面部の全面に接触するようになっている。
このシート部材７２は、圧縮コイルばね５４の小径部５４ｂ及び中径部５４ｅと、フランジ部５８ｂの平面とが直接に接触しないように十分な大きさが確保されている。また、このシート部材７２は、シート部材７０と同等の材料が使用されている。
【００３０】
ばね室４６内は、バイパス管路６６を介してサービスブレーキアクチュエータ２０Ａの大気室３５内に連通されており、大気連通口２２ｃを通じて大気に開放されている。一方、第２圧力室４５に通ずる第２供給ポート２３ｅには、パーキングブレーキ弁（図示せず）を介して空気圧供給源が接続されており、パーキングブレーキ操作がされていない時にパーキングブレーキ弁を通じて第２供給ポート２３ｅから第２圧力室４５内に圧縮エアが供給される一方、パーキングブレーキ操作がされた時にはパーキングブレーキ弁を通じて第２供給ポート２３ｅから第２圧力室４５内の圧縮エアが逃がされるようになっている。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態に係るスプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂの作用を説明する。
【００３２】
まず、車両停車時において運転者によりパーキングブレーキ操作された状態では、第２供給ポート２３ｅ及びパーキングブレーキ弁（図示せず）を通じて第２圧力室４５内の圧縮エアが外部に逃がされるため、圧縮コイルばね５４の弾発力によって第２ダイヤフラム２８の中央部が第２圧力室４５の容積を減少させる向きに押されて図１の位置にあり、さらにはその押圧力が伝達ロッド５０、第１ダイヤフラム２６、操作ロッド４０、及びピストン３０にも伝達されて、これに係合する伝達軸がブレーキシリンダに向かって前進する。この伝達軸の前進によりブレーキシリンダを伸長させてブレーキを働かせる。
【００３３】
一方、パーキングブレーキがかけられた状態からパーキングブレーキ操作が解除されると、第２供給ポート２３ｅから第２圧力室４５内に圧縮エアが供給されるため、その圧力と補助コイルばね６２の弾発力とにより、圧縮コイルばね５４の弾発力に抗して（すなわち圧縮コイルばね５４の収縮を伴いながら）第２ダイヤフラム２８の中央部がばね室４６の容積を減少させる向き（図１では左向き）に押され、図２に示すようにばね座部材５６のばね拘束部５６ａの前面がばね座部材５８の軸端５８ｃに当たる位置まで移動する。これに伴い、ブレーキシリンダから反力を受けている伝達軸、ピストン３０、及び操作ロッド４０もばね室４６に向かって図２の位置まで移動する。このようにして伝達軸がブレーキシリンダから後退することにより、ブレーキシリンダは収縮状態となり、ブレーキを解除する。
なお、圧縮コイルばね５４は、図２に示すように、一方のばね座部材５８に他方のばね座部材５６の前面が当たる位置まで収縮可能となっており、ばね室４６の容積をできるだけ小さくすることができる。
【００３４】
なお、このパーキングブレーキ解除状態からサービスブレーキが操作される（この実施の形態ではブレーキペダルが踏み込まれる）と、第１供給ポート２３ｄを通じて第１圧力室３６内に圧縮エアが導入されるため、その圧力によって第１ダイヤフラム２６、操作ロッド４０、及びピストン３０がブレーキシリンダ側に押される。これにより、ブレーキシリンダ側に向かって伝達軸が前進するため、ブレーキシリンダが再び伸長してブレーキをかける状態となる。
【００３５】
ところで、上述の使用により、パーキングブレーキの操作が行われると、圧縮コイルばね５４はその操作に基づいて伸縮を繰り返すことになる。このとき、圧縮コイルばね５４の小径部５４ａ、５４ｂ及び中径部５４ｃ、５４ｅは、ばねの弾発力に比例してばね座部材５６、５８に向けて押しつけられることになるが、シート部材７０、７２によってばね座部材５６、５８と接触しないようになる。
【００３６】
本発明の実施の形態に係るスプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂによれば、圧縮コイルばね５４の両端部５４ａ、５４ｂと、この両端部５４ａ、５４ｂをそれぞれ支持するばね座部材５６、５８との間に、樹脂性のシート部材７０、７２を介在させることにより、圧縮コイルばね５４は、ばね座部材５６、５８ではなく樹脂製のシート部材７０、７２と接触することになる。このシート部材７０、７２は、圧縮コイルばね５４との摩擦係数が小さいため、圧縮コイルばね５４が繰り返し伸縮したとしても、圧縮コイルばね５４がばね座部材５６、５８と直接接触する場合と比べて圧縮コイルばね５４の外面に施された塗装が剥離または摩滅し難くすることができる。その結果、圧縮コイルばね５４及びばね座部材５６、５８の素地が露出しないため、圧縮コイルばね５４及びばね座部材５６、５８が腐食することを防止することができる。これにより、スプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂの寿命を向上させることができると共に、信頼性を高めることができる。
【００３７】
また、ばね室４６に、ばね室４６の内部が大気と連通するためのバイパス管路６６を形成し、ばね室４６内が負圧にならないようにした場合、このバイパス管路６６を通じて大気中の水分がばね室４６に侵入するおそれがある。しかしながら、圧縮コイルばね５４の塗装は上述の通り剥離または摩滅し難いので、圧縮コイルばね５４が、腐食したり、錆たりすることを防止することができる。これにより、スプリングブレーキアクチュエータ２０Ｂの寿命を向上させることができると共に、信頼性を高めることができる。
さらには、樹脂製のシート部材７０、７２を介在させることで、接触音、摺動音の発生を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係るスプリングブレーキアクチュエータにおいてパーキングブレーキがかけられた状態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るスプリングブレーキアクチュエータのパーキングブレーキ及びサービスブレーキがともに解除された状態を示す断面図である。
【図３】スプリングブレーキアクチュエータが備える第２ダイヤフラムの弛み部分の高さが最大となる状態を示す断面図である。
【図４】スプリングブレーキアクチュエータが備える圧縮コイルばねを単品で示す正面図である。
【図５】スプリングブレーキアクチュエータが備える樹脂製のシート部材を示す斜視図であって、（ａ）は第１ダイヤフラム側に位置する樹脂製シート、（ｂ）は（ａ）の反対側に位置する樹脂製シートである。
【符号の説明】
【００３９】
２０  ブレーキアクチュエータ
２０Ａ  サービスブレーキアクチュエータ
２０Ｂ  スプリングブレーキアクチュエータ
２２  シリンダ側ハウジング（ハウジング）
２２ｂ  大気室形成部
２２ｃ  大気連通口
２３  中間ハウジング
２３ｂ  第１圧力室形成部
２３ｃ  第２圧力室形成部
２３ｄ  第１供給ポート
２３ｅ  第２供給ポート
２４  収容ハウジング
２４ｂ  天壁
２６  第１ダイヤフラム
２８  第２ダイヤフラム
３０  ピストン
３５  大気室
３６  第１圧力室
３７  フランジ
４０  操作ロッド
４２  ピン
４５  第２圧力室（圧力室）
４６  ばね室
５０  伝達ロッド
５４  圧縮コイルばね（コイルばね）
５４ａ  小径部
５４ｂ  小径部
５４ｃ  中径部
５４ｄ  大径部
５４ｅ  中径部
５６、５８  ばね座部材
５６ａ  拘束部
５６ｂ  ボス部
５６ｃ  鍵穴
５６ｆ  平面部
５６ｍ  座本体
５８ａ  円筒部
５８ｂ  フランジ部
５８ｃ  軸端
６６  バイパス管路
７０、７２  シート部材
７０ａ  開孔
７０ｂ、７２ｂ  平面部
７０ｃ  切り欠き部
７２ａ  丸穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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