具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。首先，参照图1～图6对本发明的一个实施方式所涉及的鼓式制动器的整体结构进行说明。此外，在图3、图4等中，为了易于观察附图，省略一部分截面部的阴影线。

如图1以及图2所示，鼓式制动器B以如下构件为主体构成：与防尘罩29一起固定于车体的锚固支架2；设置于车轴1且设置有与该车轴1一体旋转的制动鼓31的鼓单元3；摆动自如地设置于锚固支架2且具备沿着制动鼓31的内周面配设的一对制动蹄40、40的制动蹄单元4；根据制动操作使制动蹄40、40摆动而按压于制动鼓31的内周面的扩张装置5；以及检测制动蹄40的制动衬片43的磨损的磨损检测装置7。此外，在图1中，用双点划线表示鼓单元3(制动鼓31)，省略详细的图示。

锚固支架2在中央具有圆孔状的开口21，经由插入设置于该开口21的周围的螺栓孔22的螺栓(未图示)固定于车体的桥壳(未图示)。另外，在锚固支架2的下部形成有在其厚度方向(与图1纸面正交的方向)上分成两股的制动蹄支承部25，在该制动蹄支承部25上在主视观察的左右并列地开设有一对销插入口24。

在经由轴承而可旋转地安装于从锚固支架2的开口21向外侧突出的车轴1上的轮毂(未图示)上安装有轮圈(未图示)，并且结合有制动鼓31而构成鼓单元3。此外，在轮圈上安装有车轮，制动鼓31和车轮经由轮毂一体旋转。

制动蹄单元4构成为具有夹持锚固支架2而在主视观察的左右配设的两个制动蹄40、40。各制动蹄40构成为具有：以弧状延伸的腹板部41；安装于腹板部41的外周端的轮缘部42；以及通过铆钉等固定于轮缘部42的制动衬片(以下，称为“衬片”)43。制动蹄40沿着制动鼓31的内周面配设，使衬片43与制动鼓31的内周面对置。

制动蹄40的基端部经由插入到制动蹄支承部25的销插入口24中的锚固销44而枢轴连结于锚固支架2，能够以该锚固销44为摆动中心在图1中的左右方向上摆动。在一对制动蹄40、40的前端部彼此之间跨设有将它们相互连接的复位弹簧45。并且，在未进行制动操作时(制动器的非动作时)，各制动蹄40受到复位弹簧45的作用力而被保持在向内侧摆动的位置(即，与制动鼓31分离的位置)。

另外，在一对制动蹄40、40的前端部彼此之间配设有固定于锚固支架2的扩张装置5。在后面详细叙述，扩张装置5在进行了制动操作时(制动器的动作时)，通过各螺杆57的伸出动作(送出动作)，克服复位弹簧45的作用力而将各制动蹄40的前端部向外方按压。各制动蹄40以各锚固销44为中心分别向外侧摆动，各衬片43被按压于制动鼓31的内周面，通过两者之间的摩擦力对制动鼓31的旋转进行制动。由此，能够相对于与制动鼓31一体旋转的车轮而获得规定的制动作用。

如图3以及图4所示，扩张装置5构成为具备：壳体51，其通过在中央空间形成楔形件收纳部51a，并且形成从两侧部与楔形件收纳部51a连通的一对缸部51b、51b而成；楔形件52，其可插拔地安装于楔形件收纳部51a；套筒组件53，其嵌插于各缸部51b内并配设为在轴线X的方向(以下也称为“轴线方向”)上能够滑动；以及螺杆57，其与套筒组件53在轴线方向上螺合并向壳体51的侧部外侧延伸。在扩张装置5中的缸部51b的开口端，装卸自如地安装有防止粉尘向该缸部51b内混入的护罩59。

扩张装置5在图3以及图4中构成为左右对称，以下，以图3以及图4所示的扩张装置5的配设姿势为基准，将轴线方向上的壳体51的内方侧(楔形件收纳部51a侧)称为“一端侧”，将轴线方向上的壳体51的外方侧(制动蹄40侧)称为“另一端侧”来进行说明。此外，图3表示制动器的非动作时的扩张装置5的状态，图4表示制动器的动作时的扩张装置5的状态。

楔形件52形成为轴状，通过腔室9内的隔膜的动作，相对于壳体51而在与轴线方向正交的方向(以下也称为“轴线正交方向”)上可插拔地安装。如图3所示，该楔形件52在制动器的非动作时(制动器解除时)，通过楔形件弹簧52a的作用力而成为相对于楔形件收纳部51a向外侧拔出的状态。另一方面，如图4所示，楔形件52在制动器的动作时，成为克服楔形件弹簧52a的作用力，在楔形件收纳部51a内向轴线正交方向(在图4中为下方)移动，相对于楔形件收纳部51a插入的状态。作为插入到楔形件收纳部51a内的一侧的端部的插入端部52b形成为朝向前端变尖的楔形，在轴线方向的两侧具有倾斜面52c。另外，在楔形件52的前端侧(插入端部52b侧)设置有支承一对辊52f的辊保持体52e。一对辊52f设置成相对于辊保持体52e旋转自如且能够在相互接近及分离的方向(轴线方向)上移动。另外，辊保持体52e设置成沿着轴线正交方向往复移动自如，始终与楔形件52一起被楔形件弹簧52a向壳体51的外方侧(在图4中为上方)施力。该辊保持体52e与楔形件52协作，将楔形件52的轴线正交方向的直线运动转换为套筒组件53的轴线方向的直线运动。

如图3～图5所示，套筒组件53构成为具有：挺杆54，其在轴线方向的一端侧具有外径形成为比缸体部51b的内径稍小的主体部54a，在轴线方向的另一端侧具有外径比主体部54a小的圆筒部54b；套筒55，其形成为外径与挺杆54的主体部54a相等的圆筒状，在轴线方向的一端侧相对于挺杆54的圆筒部54b嵌合于外侧；C字形的簧环56，其设置于挺杆54以及套筒55的嵌合面而将两者连接，并限制彼此向轴线方向的相对移动；以及扭簧61，其支承于挺杆54以及套筒55之间。

挺杆54由外径互不相同的主体部54a及圆筒部54b形成为带台阶的圆筒状。在主体部54a的一端侧形成有与楔形件52的倾斜面52a大致呈平行的倾斜面54c。在圆筒部54b形成有支承扭簧61的一端侧的弹簧安装孔54s。另外，在圆筒部54b上遍及外周面的整周形成有环安装槽54r。挺杆54嵌插于缸部51b的最内侧，使倾斜面54c与辊52f的周面抵接，通过楔形件52的插拔动作，经由辊52f而能够在缸部51b内沿轴线方向滑动。

套筒55形成为具有沿轴线方向延伸的贯通孔55a的中空的大致圆筒状。贯通孔55a构成为从轴线方向的一端侧起依次同轴地连通有供挺杆54的圆筒部54b嵌合的圆筒孔55b、支承扭簧61的另一端侧的弹簧安装孔55s、以及供螺杆57螺合的内螺纹部55c。在该套筒55的圆筒孔55b中遍及内周面的整周形成有环安装槽55r。另外，在套筒55的外周面一体地形成有用于将该套筒55的旋转传递至磨损检测装置7的检测齿轮71的输出齿轮55g。

当使挺杆54的圆筒部54b与套筒55的圆筒孔55b嵌合时，沿着圆筒部54b的外周面刻设的环安装槽54r与沿着圆筒孔55b的内周面刻设的环安装槽55r对齐，在挺杆54与套筒55的嵌合面之间形成用于安装簧环56的一体的空隙。另外，当使挺杆54的圆筒部54b与套筒55的圆筒孔55b嵌合时，在圆筒部54b的另一端侧开口的弹簧安装孔54s与在套筒55的一端侧开口的弹簧安装孔55s对齐，在挺杆54与套筒55的内部形成用于配设扭簧61的一体的空隙。

簧环56例如由实施了淬火、回火或等温淬火等热处理的钢线材形成，构成为将圆环的一部分切掉的C形状(正面环状)，并形成为能够沿缩径方向弹性变形。该簧环56配设于在挺杆54与套筒55的嵌合面之间互相对齐而成为一体的环安装槽54r、55r内，由此将挺杆54与套筒55连结为在轴线方向上不能脱离。

扭簧61例如是将卷绕圆截面的线材而加工成线圈状的弹簧材料切断成规定长度而得到的压缩线圈弹簧。该扭簧61的一端侧的外周面卡合于挺杆54的弹簧安装孔54s的内周面，另一端侧的外周面卡合于弹簧安装孔55s的内周面，以在轴线方向上弹性地压缩变形的状态安装该扭簧61。该扭簧61具有单向离合器功能，在线圈的外径缩小的缩径方向(例如在线圈的卷绕方向为右卷绕的情况下为右旋转)上允许套筒55相对于挺杆54的绕轴线的相对旋转，在线圈外径扩大的扩径方向(例如在线圈的卷绕方向为右卷绕的情况下为左旋转)上，外周面与挺杆54及套筒55咬合而将它们一体化，阻止该相对旋转。

螺杆57形成为沿轴线方向延伸的杆状，在外周面具有外螺纹部57，并设置为使该外螺纹部57a与套筒55的内螺纹部55c螺合而向壳体51的侧部外侧延伸。在螺杆57的轴线方向的另一端侧设置有调整转盘部57b。在该调整转盘部57b上卡止有可绕螺杆57的螺合轴转动的夹箍58。夹箍58与制动蹄40的腹板部41卡合。螺杆57经由夹持调整转盘部57b而设置的夹箍58与制动蹄40连接。

在套筒55的外周面刻设有螺旋状的螺旋花键55d，驱动环62相对于该螺旋花键55d具有规定的间隙(例如3mm)地啮合。驱动环62构成为，具有与形成于缸部51b的外端的倾斜面51c抵接的圆锥面62a，通过将该驱动环62朝向轴线方向的一端侧施力的驱动弹簧63，对倾斜面51c及圆锥面62a之间赋予规定的摩擦阻力。

该结构的扩张装置5具备间隙调整机构6，其在衬片43产生磨损时，自动地缩小衬片43与制动鼓31之间的间隙(蹄间隙)而调整为规定的间隙。该间隙调整机构6构成为具有套筒组件53、螺杆57、驱动环62以及驱动弹簧63等。关于该间隙调整机构6的作用在后面叙述。

如图6所示，磨损检测装置7构成为具备：旋转检测机构70，其检测套筒55的旋转；控制部75，其基于由旋转检测机构70检测出的旋转信息来检测衬片43的磨损；以及复位开关79，其能够从外部进行操作。此外，在本实施方式中，仅在图3及图4中的一对间隙调整机构6、6中的一个间隙调整机构6(右侧的间隙调整机构6)侧搭载有磨损检测装置7，但并不限定于该结构，也可以在一对间隙调整机构6、6各自侧搭载磨损检测装置7。

旋转检测机构70具备：与套筒55的输出齿轮55g啮合而旋转的检测齿轮71；对检测齿轮71的旋转量(旋转角度)进行检测的旋转传感器72；以及保持旋转传感器72的传感器支架73(参照图3以及图4)。

检测齿轮71与套筒55的输出齿轮55g外接啮合，并构成为能够通过套筒55的旋转力而与输出齿轮55g啮合旋转。在该检测齿轮71的轴心直接连结有旋转传感器72的输入轴72a。在本实施方式中，输出齿轮55g与检测齿轮71的齿数比形成为2∶1，当套筒55旋转半圈(旋转180度)时，检测齿轮71旋转一圈(旋转360度)。因此，检测齿轮71的转数(旋转角度)为套筒55的转数(旋转角度)的2倍。

旋转传感器72例如由内置有霍尔IC(霍尔元件)的环形旋转式的电位计构成。该旋转传感器72经由与该输入轴72a结合的检测齿轮71的旋转(旋转角度)来检测套筒55的旋转(旋转角度)。本实施方式的旋转传感器72能够检测0度至360度的范围的旋转角度，并输出与输入轴72a的旋转角度(0度至360度)成比例的电压、即与检测齿轮71的旋转角度(0度至360度)成比例的电压。即，在检测齿轮71的旋转角度为0度时，输出电压为初始电压(0V)，输出电压与该检测齿轮71的旋转角度成比例地增加，当检测齿轮71的旋转角度达到360度时，输出电压成为最大电压(5V)。此外，如上所述，套筒55的转数(旋转角度)为由旋转传感器72检测的检测齿轮71的转数(旋转角度)的一半。

控制部75以搭载有CPU、ROM、RAM等的微型计算机为主体而构成，基于从旋转传感器72输入的检测信息来检测衬片43的磨损。在本实施方式中，控制部75作为安装有各种电子/电气部件的控制基板而构成。该控制部75经由连接器电缆78a(参照图2)与旋转传感器72电连接，并且经由连接器电缆78b(参照图2)与车辆的电子控制单元ECU电连接。

如图6所示，控制部75具备转数运算部76和磨损判定部77。

转数运算部76基于来自旋转传感器72的检测信息，计算对到当前时刻为止的套筒55的转数进行累计而得到的累计转数，并将其暂时存储于存储器(RAM)。具体而言，每当从旋转传感器72输入的旋转角度达到最大旋转角度(360度)时(每当从旋转传感器72输入最大输出电压(5V)时)，转数运算部76检测出套筒55旋转了半圈(旋转180度)，并对套筒55的累计转数加上“1/2”。此外，该累计转数在复位开关79被操作时被复位为“0”。即，累计转数是指在从进行了零复位的时刻到当前时刻为止的期间累积地累计的转数(累计值)。

磨损判定部77对存储于存储器的套筒55的累计转数与预先设定的极限转数进行比较，判定该套筒55的累计转数是否达到极限转数。在此，螺杆57的送出量与衬片43的磨损量成比例关系。在本实施方式中，衬片43的磨损量与螺杆57的送出量处于1：2的关系，螺杆57的送出量被设计为衬片43的磨损量的2倍。因此，在到衬片43的使用极限为止的磨损量为10mm的情况下，与该磨损量对应地送出的螺杆57的送出量为20mm。另外，螺杆57的送出量通过将套筒55的转数(累计转数)与两个螺纹55c、57a的螺距累计而得到。在本实施方式中，螺距设定为1mm，套筒55每旋转1圈，螺杆57就被送出一个螺距量(1mm)。因此，在本实施方式中，在套筒55旋转20圈时，衬片43的磨损量达到10mm(使用极限)。在此，在本实施方式中，为了在衬片43的磨损量达到使用极限之前发出警报，将套筒55的极限转数设定为19转(与9.5mm的磨损量对应的转数)。

磨损判定部77在判定为套筒55的累计转数达到了极限转数的情况下，对车辆的电子控制单元ECU输出警报信号。电子控制单元ECU在接收到来自控制部75的警报信号时，执行规定的警报动作。在本实施方式中，作为规定的警报动作，例如，通过配置于车辆的驾驶席的警报灯的点亮、警报声的输出、警报灯的点亮等，向驾驶员通知接近衬片的使用极限。

此外，磨损判定部77在判定为套筒55的累计转数未达到极限转数的情况下(或者每隔预先规定的一定时间)，将该套筒55的累计转数的信息或者根据该累计转数换算的衬片43的磨损量的信息向电子控制单元ECU输出。由此，电子控制单元ECU能够按各车轮单独地管理衬片43的磨损量。例如，电子控制单元ECU在判断为在设置于车辆的多个车轮间磨损量不均匀的情况下，能够通过电子控制制动系统(EBS)的控制针对各车轮调节制动器的动作，使各车轮的磨损量接近均等。特别是，在本实施方式中，能够以套筒55的旋转角度为单位来检测衬片43的磨损状态(磨损量)，因此能够精细地控制制动器的动作。

接着，作为上述结构的鼓式制动器B的制动器动作时、非动作时的作用，主要对间隙调整机构6和磨损检测装置7的作用进行说明。

首先，当进行制动操作时，根据该制动操作向腔室9内供给压缩空气，通过腔室9内的隔膜的动作，楔形件52克服楔形件弹簧52a的作用力而被沿向楔形件收纳部51a的插入方向(图3及图4的下方向)按压。该按压力通过相互平行地延伸的楔形件52的倾斜面52c与挺杆54的倾斜面54c的楔作用而经由辊52f转换为向轴线方向的按压力，并传递至套筒组件53。挺杆54及套筒55受到该按压力而在一体化的状态下在缸部51b内从轴线方向的一端侧向另一端侧移动。

套筒55的螺旋花键55d及驱动环62在轴线方向上具有规定的间隙地啮合。如果基于上述制动器动作的套筒55的移动量在间隙的范围内，则套筒55不使驱动环62旋转而在缸部51b内沿轴线方向直线运动。此时，利用驱动弹簧63的作用力而以使圆锥面62a与壳体51的倾斜面51c抵接的状态保持驱动环62。

与套筒55啮合的螺杆57通过夹箍58卡止于制动蹄40，利用夹箍58的摩擦阻力及螺纹面上的摩擦阻力，相对于套筒55不进行相对旋转地与套筒55协作而沿轴线方向直线运动。而且，通过螺杆57向轴线方向的伸出，制动蹄40以锚固销44为中心向外侧摆动，衬片43被按压于制动鼓31的内周面，通过这两者间的摩擦，制动鼓31的旋转被制动。

当制动操作被解除时，楔形件52通过楔形件弹簧52a的作用力而向从楔形件收纳部51a拔脱的方向(图3及图4的上方向)移动。螺杆57以及套筒组件53通过跨设在两个制动蹄40、40之间的复位弹簧45的作用，在缸部51b内从轴线方向的另一端侧向一端侧移动，向轴线方向内侧收纳。如果套筒55的移动量在间隙的范围内，则套筒55与伸出时同样地不旋转地在缸部51b内沿轴线方向直线运动。

另一方面，当衬片43磨损时，为了在制动器动作时得到相同的制动效果，使螺杆57以及套筒组件53的轴线方向的移动量变大。此时，若制动器动作时的套筒55的移动量超过间隙量相当量，则螺旋花键55d的啮合面与驱动环62的啮合面抵接，驱动环62受到向轴线方向的另一端侧的按压力。通过该按压力，倾斜面51c以及圆锥面62a之间的摩擦力降低，驱动环62沿着螺旋花键55d的啮合面旋转。此外，利用扭簧61的单向离合器功能，套筒55相对于挺杆54的相对旋转被阻止，从而在缸部51b内沿轴线方向直线运动。

另外，当制动操作被解除时，螺杆57以及套筒组件53利用复位弹簧45的作用力而向轴线方向的一端侧返回，由此驱动环62与螺旋花键55d的抵接被解除。于是，驱动环62被驱动弹簧63的作用力向轴线方向的一端侧按压，使圆锥面62a与壳体51的倾斜面51c抵接。由此，驱动环62被抵接面处的摩擦阻力限制旋转。与此相对地，套筒55以螺旋花键55d与驱动环62之间的间隙量相当量而不受到阻力地在缸部51b内朝向轴线方向的一端侧移动。另一方面，若套筒55的移动量超过间隙量相当量，则螺旋花键55d与驱动环62的另一端侧的啮合面抵接而阻止轴线方向的移动。

此时，如上所述，驱动环62通过与壳体51的倾斜面51c的抵接而被限制旋转，无法自由地旋转。与此相对地，内置于套筒组件53的扭簧61形成为，相对于套筒55沿着驱动环62的一端侧的啮合面旋转的方向(例如左旋转)限制旋转，相对于套筒55沿着驱动环62的另一端侧的啮合面旋转的方向(例如右旋转)允许旋转。因此，这次套筒55沿着驱动环62的另一端侧的啮合面旋转。此外，此时，通过簧环56对套筒55相对于挺杆54的相对旋转赋予摩擦阻力，但复位弹簧45发挥克服该摩擦力而使套筒55旋转的程度的作用力。

在此，螺杆57受到来自卡止于制动蹄40而被限制旋转的夹箍58的摩擦阻力。该摩擦阻力比螺杆57与套筒55的螺纹面的摩擦阻力大，因此螺杆57不与套筒55一起一体旋转。因此，套筒55相对于挺杆54及螺杆57单独旋转。并且，通过该套筒55的旋转，以与套筒55的旋转量(旋转角度)对应的送出量向轴线方向的外侧送出螺杆57。

这样，在间隙调整机构6中，若衬片43磨损，则在制动器动作时，套筒55超过规定量(间隙量相当量)地移动，另一方面，在制动器解除时，套筒55旋转与该超过量对应的旋转量(旋转角度)而使螺杆57送出，由此自动调整成衬片43与鼓式制动器31的间隙始终恒定。

此时，控制部75为了检测当前时刻的衬片43的磨损量，基于从旋转传感器72输入的检测信息，始终监视套筒55的旋转量(累计转数)。即，每当从旋转传感器72输入检测信息时，控制部75计算当前时刻的套筒55的累计转数，将该累计转数与预先规定的极限转数进行比较，判定套筒55的累计转数是否达到极限转数。并且，在判定为套筒55的累计转数达到了极限转数的情况下，控制部75判断为衬片43的磨损量接近使用极限，对车辆的电子控制单元ECU输出警报信号。

电子控制单元ECU若输入来自控制部75的警报信号，则执行规定的警报动作。如上所述，规定的警报动作是指，例如通过配置于车辆的驾驶席的警报灯的点亮、警报声的输出、警报灯的点亮等，向驾驶员通知接近衬片43的使用极限。

在进行了这样的警报动作的情况下，进一步使用衬片43会导致制动器的制动力降低(行驶的安全性降低)，因此需要进行制动蹄40(衬片43)的更换作业。由此，在制动蹄40被更换为新品后，操作复位开关79，将存储在控制部75的存储器中的累计转数(转数的累计值)复位为零。

以上，根据本实施方式所涉及的鼓式制动器B，利用调整蹄间隙时的套筒55的旋转量与衬片43的磨损量为等价的关系，通过旋转传感器72检测套筒55的旋转量，基于该套筒55的旋转量(累计转数)检测衬片43的磨损状态，由此，即使在衬片43达到使用极限以前(例如不限于车辆的检查时而在行驶中)，也能够高精度地检测衬片43的磨损状态，并且，在衬片43达到使用极限而更换制动蹄40时，不需要如现有技术那样更换磨损检测件，因此能够削减部件成本和更换工时，抑制运行成本。

此外，本发明不限定于上述实施方式，只要在不脱离本发明的主旨的范围内就能够适当改良。

在上述实施方式中，作为旋转传感器72的一例而例示说明了电位计，但并不限定于该结构，例如，也可以应用旋转编码器、激光传感器等其他旋转传感器。

在上述实施方式中，将套筒55的极限转数设定为19转(与9.5mm的磨损量对应的转数)，但并不限定于该结构，例如，套筒55的极限转数能够根据车辆的要求规格等适当地设定。

在上述实施方式中，作为鼓式制动器B，例示说明了领从蹄式的鼓式制动器，但并不限定于该结构，例如，也可以应用单向伺服式、双向伺服式、或者双领式的鼓式制动器。