JP2006504050A - ジェローターモータ用ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

ジェローターモータ用ブレーキ装置は、相互作用するディスクを含むディスク組立体ブレーキを有し、これらのディスクは、ディスクを係合解除させる一方向の加圧流体からの力と、ディスクを係合させる別方向の一次及び二次スプリング力からの相反する力を受ける。

Description

小形掘削機は、通常、作動中は、数度の角度傾斜している。すなわち、後端部よりも前端部の方が幾分高い。これは、掘削機の回転トルクが回転歯車の抵抗トルクを超える時は常に掘削機の回転が生じることになるという効果がある。回転又は旋回は、下部構造に対する上部構造（クレーンのような）の回転運動である。回転歯車又は旋回歯車は、この運動をもたらすシステムである。

回転歯車の抵抗トルクを増大させるために、密着歯車装置（tight gear set）と呼ばれるものでジェローターモータ(gerotor motor)が作られた。これは、モータの歯車装置の内側歯車が、外側歯車の内側の周りで付勢される必要があることを意味する。しかしながら、密着歯車装置は、幾つかの位置で回転に抗する抵抗を与えるに過ぎない。結果として生じることは、次の通りである。

バケット内でトルクが負荷から回転歯車に加えられる。
モータ内の圧力は、回転に抗しようとするが、流体の内部リークは、回転速度だけが低減されることを意味する。
第１の抵抗位置に到達すると、密着歯車装置は回転に抗する追加的な抵抗を加え、これによって回転が停止される。
流体の内部リークは圧力を低下させ、これによって密着歯車装置だけが回転に抗して抵抗を加えることになる。
密着歯車装置が回転に抵抗できない場合には、密着歯車装置は、次の抵抗位置に到達するまで動き続けることになる。

密着歯車装置は、回転に抵抗する十分な抵抗力を有するように形成することができる。しかしながら、歯車装置の磨耗は抵抗力を低下させ、回転に対する有効な阻止は、寿命の内の短期間に対して得られるに過ぎない。

従って、本発明の主たる目的は、回転トルクを発生し易いジェローターモータによって駆動される移動体と関連付けられたときに、回転歯車のトルクに抵抗するための有効な制動トルクを効果的に提供することになるジェローターモータ用ブレーキ装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、ディスクを係合解除する一方向の加圧流体からの力と、ディスクを係合させる反対方向の動的力からの力との相反する力を受ける相互作用ディスクを含むディスク組立体ブレーキを有するジェローターモータ用ブレーキ装置を提供することである。

これらの目的及びその他の目的は当業者には明らかであろう。

ジェローターモータの出力シャフトに加えられる回転トルクに抵抗を与えるジェローターモータ用ブレーキ装置は、ディスクを係合解除する一方向の加圧流体からの力と、ディスクを係合させる反対方向の動的力からの力との相反する力を受ける、対向して配置された相互作用ブレーキディスクを含むディスク型ブレーキを含む。摺動可能なピストンプレートに取り付けられた一連のスプリングによってスプリング力が提供され、ディスクを動かして互いに制動係合させる。

図１を参照すると、ブレーキ装置１０は、中央ボア１４、外側端部１６、内側端部１８を備えたハウジング１２を有する。ハウジング１２の内側端部１８上に環状肩部１９が形成される。外側軸受チャンバ２０がハウジング１２の外側端部内に形成され、従来のスナップリング２４又はこれに類するものにより所定位置に保持される軸受２２を支持する。

端部キャップ２６は、ハウジング１２の内側端部１８に接して置かれる。端部キャップ２６は、ハウジング１２の中央ボア１４と軸方向に整列した中央ボア２８を有する。

出力シャフト３０が、ハウジング１２の中央ボア１４内に回転自在に取り付けられている。具体的には軸受２２内に回転自在に取り付けられる。シャフト３０は、外側端部３２と内側端部３４とを有する。シャフト３０の外側端部３２には、回転歯車３６が固定的に取り付けられる。端部キャップ２６内に内側環状キャビティ３８が形成される。キャビティ３８内には、ブレーキピストンプレート４０が摺動自在に取り付けられる。キャビティ３８の一部には、ブレーキピストンプレート４０の外側面４４に隣接して配置された環状流体圧チャンバ４２を含む。

ブレーキディスクウェル４６、４８が、中央ボア１４に隣接してハウジング１２内に形成されている。ディスク５６は、ディスク５２の間の空間内に配置されることにより、これとかみ合って広がっている。従来的には、ディスク５６はディスク５２の間の空間幅よりも僅かに狭い幅を有しているので、ディスク５６に長手方向の力が加えられない限りは静止ディスク５２と摩擦係合しない。静止ブレーキディスク５２の外側幾何学的形状は、ハウジング内のディスクウェル４６、４８と合致するようにされる。同様に回転ブレーキディスク５６の内側幾何学的形状は、シャフト３０内のスプライン５４と合致するようにされる。ディスクスタックからハウジングに向かって延びるディスク５２は静止ディスクであり、ディスクスタックからシャフトに向かって延びるディスク５６は回転ディスクである。

一次スプリング手段５８が、端部キャップ２６内に装着されて、ブレーキピストンプレート４０を押しつけている。一次スプリング手段５８は、ブレーキディスク５６を付勢してブレーキディスク５２と摩擦係合させることによりブレーキを作動させるよう機能する。同様に、ブレーキピストンプレート４０のウェル６２内に円形に離間して配置された複数の二次スプリング６０もまた、ブレーキディスク５６を付勢してブレーキディスク５２と摩擦係合させる。

このようにして、端部キャップ２６のウェル内に置かれた一次スプリング５８はブレーキピストンプレート４０に作用し、ブレーキピストンプレート４０のウェル内に置かれた二次スプリング６０はブレーキディスクスタック内の第１のディスク、好ましくは非回転ディスクに作用する。ブレーキピストンプレート４０は、Ｏリング密閉材の摩擦を除けば、キャビティ３８内で自由に回転するが、ブレーキディスクスタックの回転部分と共には回転しない。

スプライン付きウェル６４が、シャフト３０の内側端部に形成され、ジェローターモータ（図示せず）の出力シャフトのスプライン付き端部６６を従来方式で受ける。

環状の流体圧チャンバ４２は、制御可能な加圧流体源に接続される。

前述のように、回転ディスク５６は、回転歯車３６が装着される出力シャフト３０のスプライン連結部に配置される。静止ディスク５２は、ハウジング内にスプライン連結で配置され、ブレーキピストンプレート４０は、静止ディスクと回転ディスクとを互いに押圧させることにより制動トルクを形成させることができる。一次スプリング５８と二次スプリング６０は、係合された両ディスクの制動作用を生じさせる。しかしながら、プレート４０の表面４４上にあるチャンバ４２に流体圧を加えると、制動作用が解除されることになる。前述のようにジェローターモータが端部キャップ２６上に取り付けられると、伝達シャフト６６は、シャフト３０のスプライン付きウェル６４内に嵌合する。

上記の構造は、二次スプリング６０を除けば、最新技術のものと同一である。本設計においては、通常はブレーキピストンプレート４０が最初の静止ディスク５２を押しつけ、最後の静止ディスク５２がハウジング１２に支持されている。しかしながら、二次スプリング６０を設けることによって、流体圧チャンバ４２が加圧されたときには、二次スプリング６０が最初の静止ディスク５２を押しつける。従来のディスクブレーキはＭＩＣＯによって製造されており、その詳細は、多板式ブレーキを装備した油圧モータに精通する当業者には基本的知識である。当技術分野における進歩性は、二次スプリング６０及びこれらの機能的動作によって表わされる。チャンバ４２に流体圧が供給され、制動作用が正常に解除されると、二次スプリング６０が、係合されたディスク５２、５６に力を加えてトルク抵抗を生じさせる。加圧流体によるブレーキシステムの解除は、これらの状況下では今や不可能となる。しかしながら、制動トルクの２つのレベル間の移行は、チャンバ４２に流体圧を供給した結果である。これら２つのレベルは、第１の制動トルクと第２の制動トルクとを構成する。ディスク５２、５６の数と寸法は変更することができるが、どのようにしても、回転歯車３６に加わる回転トルクに抗し得る制動トルクを提供するよう機能する。二次的制動トルクを加えて静的制動トルクの中間に移行させることは、新規の概念である。

より具体的には、二次スプリング６０は、多板式ブレーキとブレーキピストンプレート４０とに作用することにより、これら２つの部材を互いに離す方向に力が加わる。流体圧チャンバ４２に供給される油圧により、ブレーキピストンプレート４０は、端部キャップ２６に到達するまで右側に（図１の）付勢されることになる。しかしながら、二次スプリング６０は引き続き多板式ブレーキに力を加えるので、依然として出力シャフト３０には制動トルクが加えられる。この第２の制動トルクは、二次スプリング６０からのみ生じるものである。

流体圧チャンバ４２から油圧が解放されると、一次スプリング手段５８は、ブレーキピストンプレート４０を多板式ブレーキに向けて付勢し、これによって制動トルクが静的制動トルクまで増大する。従来のディスクブレーキにおいては、ディスクスタック中の最初のディスクと最後のディスクは、ハウジングとともに回転するように固定されている点で静止ディスクである。全ての静止ディスクの間には、出力シャフトとともに回転するように取り付けられている回転ディスクが存在する。静止ディスクが互いに相手に向かって付勢されると、静止ディスクと回転ディスク間に摩擦が生じ、回転ディスクが出力シャフトとともに回転するように取り付けられているので、この摩擦は出力シャフトに制動トルクを加えることになる。

従って、本発明は少なくとも上述の各目的を達成することになる点が理解されるであろう。

本発明の装置の長手方向断面図である。

Claims (6)

1. ジェローターモータ用ブレーキ装置であって、
   中央ボアを有するハウジングと、
   前記ハウジングの中央ボアと軸方向に整列した中央ボアを有し、前記ハウジングの内側端部に固定される端部キャップと、
   前記ハウジングの中央ボア内に回転自在に取り付けられ、前記端部キャップの中央ボア内へ延びる内側端部を有する出力シャフトと、
   前記端部キャップ内の内側環状キャビティと、
   前記端部キャップの環状キャビティ内に摺動自在にかつ回転自在に取り付けられ、前記キャビティで僅かに長手方向に運動するようにされたブレーキピストンプレートと、
   前記端部キャップ内の環状キャビティの一部を含み、前記ブレーキピストンプレートの外側面に隣接して配置され、その結果内部の加圧流体が前記ブレーキピストンプレートに対して内側方向に力を加えるようになる環状の流体圧チャンバと、
   一方が前記ハウジングとともに回転するように取り付けられ、他方が前記出力シャフトとともに回転するように取り付けられたブレーキ部材の２つの群と、
   前記２つの群のブレーキ部材を第１の制動状態に付勢するための前記端部キャップと前記ブレーキピストンプレートとの間の一次スプリング手段と、
   前記ブレーキ部材を第２の制動状態に付勢するための前記ブレーキピストンプレートと前記２つの群のブレーキ部材との間の二次スプリング手段と、
   ジェローターモータの出力シャフトに連結するための前記出力シャフトの内側端部の連結手段と、
   を備えることを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記連結手段が、ジェローターモータの出力シャフトのスプライン付き端部を受けるためのスプラインウェルであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 加圧流体の計量された流れを前記圧力チャンバに供給して、前記出力シャフトに加えられる回転トルクに抗する制動状態を選択的に変更する手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 出力シャフトを有するジェローターモータが、前記ハウジングの中央ボア内に回転自在に取り付けられた前記出力シャフトの内側端部に連結されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 加圧流体の計量された流れを前記圧力チャンバに供給して、回転歯車を介して前記出力シャフトに加えられる回転トルクに抗する制動状態を選択的に変更する手段が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. ジェローターモータ用ブレーキ装置であって、
   中央ボアを有するハウジングと、
   前記ハウジングの中央ボアと軸方向に整列した中央ボアを有し、前記ハウジングの内側端部に固定される端部キャップと、
   前記ハウジングの中央ボア内に回転自在に取り付けられ、前記端部キャップの中央ボア内へ延びる内側端部を有する出力シャフトと、
   前記端部キャップ内の内側環状キャビティと、
   前記端部キャップの環状キャビティ内に摺動自在にかつ回転自在に取り付けられ、前記キャビティで僅かに長手方向に動くことができるブレーキピストンプレートと、
   前記端部キャップ内の環状キャビティの一部を含み、前記ブレーキピストンプレートの外側面に隣接して配置され、その結果内部の加圧流体が前記ブレーキピストンプレートに対して内側方向に力を加えるようになる環状の流体圧チャンバと、
   前記ハウジングの内側端部に隣接して前記ハウジングに固定された複数の離間した環状静止ブレーキディスクと、
   前記ハウジングに固定された前記静止ブレーキディスク間の空間に位置付けられた複数の離間した環状回転ディスクであって、前記ブレーキピストンプレートに連結されて、前記静止ディスクと前記回転ディスクとが互いに押圧されると両ディスク間に制動トルクが生じる複数の離間した環状回転ディスクと、
   前記回転ディスクを前記静止ディスクに付勢して制動状態にするための前記端部キャップと前記ブレーキプレートとの間の一次スプリング手段と、
   前記ブレーキプレートに加えられる任意の力に抗するために前記回転ディスクと関係付けられた前記ブレーキプレート上の二次スプリングと、
   ジェローターモータの出力シャフトのスプライン付き端部を受けるための前記出力シャフトの内側端部のスプライン付きウェルと、
   ジェローターモータの出力シャフトに連結するために前記出力シャフトの内側端部の連結手段と、
   を備えることを特徴とするブレーキ装置。
   

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