JP2009036374A - キャリパブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】車両が停止した場合に自動的に作動するとともに、車両が動いた場合に自動的に解除するキャリパブレーキを提供する。
【解決手段】キャリパブレーキシステム１０は、ハウジング１１と、このハウジング内に設けられた穴３２と、この穴内に摺動自在に設けられたピストン３１とを備えている。また、ブレーキシステムは、ばね組立体５０と、穴およびピストンによって形成される流体室と、作動流体供給回路とを有している。ばね組立体は、車両のロータに係合する固定子組立体２０に係合する作動位置にピストンを保持するための付勢力を与える。作動流体供給回路は、流体室に加圧流体を供給し、ばね組立体の付勢力に選択的に打ち勝ち、非作動位置にピストンを移動させてロータを開放する。このようにして、キャリパブレーキは、作動したり作動流体によって開放されたりするばね組立体からなっている。
【選択図】図１

Description

関連出願の参照
本件出願は、２００７年６月２５日に出願された米国の仮特許出願Ｎｏ．６０／９６１，８８１の優先権を主張しており、この出願の内容は、本件中に引用して組み込むものとする。

本発明は、概してキャリパブレーキシステムに関する。とりわけ、本発明は、さまざまなタイプのトラックおよびオフロード車両の駐車ブレーキに連結して使用されるキャリパブレーキシステムに関する。より詳しくは、本発明は、ブレーキキャリパが、車両油圧システムが停止した場合に作動し、車両油圧システムが作動している場合に開放されるばねからなっている車両駐車ブレーキのための自動キャリパブレーキシステムに関する。

キャリパブレーキは、駐車ブレーキの分野においてよく知られており、例えば、車両が静止している場合に制動力を与えるために建設機械などのオフロード車両に一般に使用されている。これらの駐車ブレーキは、極めて重くなることが多い車両が動くことを防止するために、比較的大きな制動力を与えて、信頼性を確保する必要がある。

駐車ブレーキの全てのタイプは、典型的に、運転者によって手動により作動するとともに、その後、車両を動かす場合にはブレーキが手動により解除するいくつかのタイプを必要としている。このようなブレーキの手動作動または解除は、困難ではなく、または時間をかけることもないが、多くの場合簡単に忘れてしまう。駐車した後に駐車ブレーキを作動させることを忘れること、または車両を走行しようとした後に駐車ブレーキを解除することを忘れることのいずれか一方は、車両の運転者にはかなりよくあることである。前者の場合、駐車ブレーキが働くことがなく、このように駐車ブレーキが働いていない場合、運転者が操作することなく車両が動き始める可能性が高いため、危険な状態が引き起こされる。後者の場合、運転者が車両を動かそうとするときに駐車ブレーキが依然として働いた状態であるため、大きな応力が駐車ブレーキシステムとエンジンの両方に負荷される。

これらの問題を考慮すれば、運転者による手動作動または解除を必要とすることなく信頼性のある駐車ブレーキが求められていることは明らかである。

このように本発明の一つの特徴の目的は、車両が停止した場合に自動的に作動するとともに、車両が動いた場合に自動的に解除するキャリパブレーキを提供することである。

本発明の他の特徴の目的は、上述したように、大きな制動力を与えるキャリパブレーキシステムを提供することである。

本発明のさらなる特徴の目的は、上述したように、ブレーキにより与えられる制動力を調整する手段を有するキャリパブレーキシステムを提供することである。

本発明のこれらおよび他の目的、並びに従来技術に対する作用効果は、後述する記載から明らかなように、特許請求の範囲の記載および発明の詳細な説明の記載によって達成される。

一般に、キャリパブレーキシステムは、車両のロータに対して作動可能であって、本発明によれば、ハウジングと、このハウジング内に設けられた穴と、前記穴内に摺動自在に設けられたピストンとを備えている。ロータに係合する作動位置においてばね組立体がピストンを付勢している。穴およびピストンによって流体室が形成され、流体室に加圧流体を供給するように作動流体供給回路が構成され、ばね組立体の付勢力に選択的に打ち勝ちロータを開放する非作動位置にピストンを移動させている。

本発明の他の特徴によれば、キャリパブレーキシステムは、第１端部と第２端部とを有するハウジングと、このハウジング内に設けられた穴とを備えている。端部プラグが、円筒状本体と、第２端部に隣接する穴内に設けられた環状突出縁部とを有している。穴内に摺動自在にピストンが設けられ、ピストンおよび端部プラグの円筒状本体との間であって、かつ環状突出縁部内に円周方向にばね組立体が配置されている。ばね組立体は、共通の中心軸上に配置される外側ばねと中間ばねと内側ばねとを含む少なくとも一つのばね積層体を有し、前記ハウジングの前記第１端部に向く方向にピストンに対して付勢力を与えてブレーキを作動させる。穴およびピストンによって流体室が形成され、ピストンと穴との間に少なくとも一つの環状シール部が設けられてそこからの漏れを防止している。流体室に加圧流体を供給するように流体供給回路が構成されてピストンに作用している付勢力に選択的に打ち勝ち、このことにより、ブレーキが解除される。

本発明のさらなる他の特徴によれば、キャリパブレーキシステムは、車両のロータに係合するように構成され、ロータの対向する両側に配置されるように構成された一対の固定子を含んでいる。ピストンは、固定子のうちの一方に係合し、穴内に設けられている。ばね組立体は、固定子をロータに係合させるために付勢力を与える。流体供給回路は、流体室に加圧流体を供給し、ばね組立体の付勢力にピストンを打ち勝たせて、ロータが回転自由になるように固定子をロータから開放させる。

本発明の概念による好ましい典型的なキャリパブレーキシステムは、添付した図面における実施の形態により示されるが、本発明を具現化する可能な限りの色々の形態および変形例も本発明の範囲に含まれる。本発明は、発明の詳細な説明の記載によってではなく、添付した特許請求の範囲によって評価されるべきである。

本発明の概念によるキャリパブレーキシステムが、図１および図２において符号１０により概略的に示されている。キャリパブレーキシステム１０は、符号１１により概略的に示されるハウジングを備え、このハウジングは、その構成部材を支持して保護するとともに、図３および図８において鎖線で示される通常のホイールロータ（wheel rotor）Ｒに対して作動可能に設けられている。

図１乃至図３に示すように、ハウジング１１は、上曲面１３を含む固定子組立端部１２を有している。この固定子組立端部１２は、ロータＲの一部を取り囲むように構成された曲面１３の下方に位置する空洞１４を有している。

特に図１、図３、および図８に示すように、ハウジング１１内の空洞１４は、符号２０により概略的に示される固定子組立体の一部を受け入れている。とりわけ、一対の固定子板２１が、空洞１４内においてロータＲの両側に軸方向に移動自在に設けられ、これらの間にロータＲの一部が介在されている。固定子板２１は、ロータＲに略平行に設けられて、ロータＲに係合する一つ以上のパッド２２を有している。図に示すように、各固定子板２１に、この技術分野で知られている多数の摩擦材料のうちのいずれかから製作される２つのパッド２２が間隔を置いて取り付けられている。各固定子板２１は、その長手方向の両端部に位置する突出部２３を有している。各突出部２３は、固定子板２１を摺動自在に取り付ける固定子ピン２５を受け入れる穴２４を有している。

図１に示すように、ハウジング１１の両側に、固定子組立体２０を取り付けるための一対の突出肩部１５が間隔を置いて設けられている。各肩部１５は、固定子ピン２５を受け入れる穴１６を有している。各肩部１５は、図３および図８に示すように、固定子板２１およびロータＲを受け入れて、それらの間に所望の間隔を設けるために少し離れて配置されている。固定子板２１に対して肩部１５の軸方向外側に移動可能な固定子ピン２５は、キックアウトリング（kickout ring）２７を受け入れる穴２６を有している。このため、固定子ピン２５は、作動位置において、肩部１５に対して軸方向に拘束され、固定子組立体２０を保持している。

固定子組立体２０は、図１に符号３０により概略的に示されるピストン組立体によって作動可能に制御されている。このピストン組立体３０は、ハウジング１１のピストン組立体端部１７内に一部が配置されている。図に示すように、このピストン組立体端部１７は、ハウジング１１の固定子組立体端部１２から延びる一つ以上の略円筒状突出部１８を有している。図に示すように、ピストン組立体３０をそれぞれ収納する２つの円筒状突出部１８が設けられている。

図１、図３、図７、および図８に最も良く示すように、各ピストン組立体３０は基本的に同じであり、したがって、一方だけについて詳細に述べる。図に示すように、各ピストン組立体は、ハウジング１１内に設けられた段付き穴３２内部を移動するカップ形状ピストン３１を有している。このピストン３１は、段付き穴３２内に設けられた最大径室３５に係合する円筒状外表面３４を含む本体部３３を有している。ピストン３１は、段付き穴３２内に設けられた小径室３８内において作動する円筒状小径表面３７を含む突出フランジ３６を有し、固定子組立体２０のうち近接した、すなわち内側の固定子板２１に係合している。

このように、ピストン３１および段付き穴３２により、ピストン作動流体のための環状流体圧力室４０が形成される。図３に最も良く示すように、ハウジング１１内であって流体圧力室４０の軸方向の一方の側に、Ｏリング４１およびバックアップリング４２の組み合わせが配置されるとともに、ピストン３１上であって流体圧力室４０の軸方向の他方の側に、Ｏリング４３およびバックアップリング４４の第２の組み合わせが配置されている。したがって、ハウジング１１とピストン３１との間に設けられた流体圧力室４０の領域からピストン作動流体が漏れることが抑制される。段付き穴３２の端部とフランジ３６の端部に近接してシーリングブーツ（sealing boot）４５が設けられ、これらの間に異物が侵入することを防止している。

ピストン組立体３０のピストン３１は、図１、図２、図３、図７、および図８において符号５０により概略的に示されるばね組立体によって固定子組立体２０に対して係合させられている。ピストン３１によりロータＲに伝達するために要求される力に対応して、ばね組立体５０は一つ以上のコイルばねを有している。図に示すように、ピストンの直径（図２）内において円周方向に配置されるように３つのばね積層体５１、５２、および５３が設けられている。各積層体は、３つのばね、すなわち、異なる直径からなるとともに好ましくは共通の中心軸上に配置される外側ばね５４と中間ばね５５と内側ばね５６とを有している。このため、本実施の形態に示すように、ピストン組立体３０は、その内部に９つのばね部材をそれぞれ有している。ばね積層体５１、５２、および５３を安定して固定するために、ピストン３１は、各ばね積層体５１、５２、および５３に、外側ばね５４を受け入れる大きさからなる軸方向凹部５７（図１および図３）を有している。

ばね５４、５５、および５６は、図１および図３に示すように、符号６０によって概略的に示される端部プラグ（end plug）によってピストン３１の反対側の軸方向端部において拘束されている。この端部プラグ６０は、段付き穴３２にはめ込まれる円筒状本体６１と、ばね積層体５１、５２、５３の一部を受け入れる環状突出縁部６２とを有している。縁部６２の外周面の一部は、段付き穴３２内に形成されたねじ山６４にはめ合って係合するねじ山６３を有し、ハウジング１１内における円筒状本体６１の軸方向位置を選択的に位置決めし、これによって、ピストン３１に対して必要な大きさとなるようにばね５４、５５、５６を圧縮して、ロータＲに必要な力を伝える。このような作用が、組立初期の間に用いられ、パッド２２の摩耗を補うようになっている。

ばね積層体５１、５２、５３のうちピストン３１に対して反対側の軸方向端部に、一つ以上のシム（shim）６５が設けられて滑り面として作用し、ばね積層体５１、５２、５３に対する端部プラグ６０の回転抵抗を減らしている。図１および図３に最も良く示すように、本実施の形態においては２つのシム６５が用いられている。ハウジング１１にねじ込む際、端部プラグ６０の回転を容易にするために、端部プラグ６０の本体６１は、ソケットツール（socket tool）またはレンチを受け入れるように構成された凹部６６を有している。あるいは、端部プラグ６０は、必要なねじ込みをもたらすように回転させるための係合自在な突起部または他の構造部を有していても良い。一旦、所望のねじ込みが行われると、端部プラグ６０は、本体６１内にねじ込まれるとともに段付き穴３２（図１および図３）内に設けられた円周方向範囲が制限された短い軸方向溝６８に延びる位置決めねじ（set screw）６７によって更に回転することが係止される。直径方向に対向する２つの溝６８が示されているが、溝をこれ以上用いてもよい。

図１乃至図３、図７、および図８に示すように、ハウジング１１の軸方向外側に突出する円筒状突出部１８は、基本的には平ふたからなる端板７０によって閉ざされ、この端板７０は、端板７０に設けられた穴７２を通ってハウジング１１内に延びる複数の小ねじ７１によって所望の位置に保持されている。円筒状突出部１８に、端板７０に係合するためのＯリング７４が取り付けられ、端部プラグ６０の周囲を密封している。

図６に最も良く示すように、ピストン組立体３０の環状流体圧力室４０に、符号８０によって概略的に示される流体供給回路によってピストン作動流体が供給される。この流体供給回路８０は、ハウジング１１内に設けられた流体入口ポート８１を有し、この流体入口ポート８１は、ピストン組立体３０（図６および図３）のうちの一方の流体圧力室４０に延びる第１流路８２を含んでいる。ハウジング１１は、回路８０から空気を取り除くための空気抜きねじ８４を含む第２ポート８３を有している。第２ポート８３から他方のピストン組立体３０の流体圧力室４０に、第２流路８５が延びている。ハウジング１１内に設けられた貫通流路８６は、一方のピストン組立体３０の流体圧力室４０と他方のピストン組立体３０の流体圧力室４０との間に延び、このことにより入口ポート８１と第２ポート８３が連結される。貫通流路８６の延長流路８７は、ピストン作動流体（図６および図８）が漏れることを防止するためにプラグ８８によって塞がれている。加圧されたピストン作動流体が流体入口ポート８１を通って流体供給回路８０に導かれた場合、ピストン組立体３０はばね組立体５０に打ち勝って図３、図７、および図８に示す位置に達する。

ブレーキハウジング１１は、符号９０によって概略的に示される取付ブラケット組立体によって、図に示したように、ホイールロータＲに対して作動可能に取り付けられた固定子組立体２０を有している。取付ブラケット組立体９０は、図６に最も良く示すように、横部材９２と突出アーム９３とを含むヨーク９１を有している。各アーム９３は、ブレーキシステム１０を有する車両に取付ブラケット組立体９０を取り付けるための締め具（図示せず）を受け入れる穴９４を有している。ヨーク部材９１の横部材９２は、大まかにはハウジング１１の両側部の間に延び、ハウジング１１内に形成されたスリーブ１９と軸方向に位置合わせされたねじ穴９５を有している。ヨーク９１は、スリーブ１９を通って延びるとともにヨーク９１内に設けられたねじ穴９５に係合するねじ山９７を含むボルト９６によってハウジング１１に作動可能に連結されている。ハウジング１１をヨーク９１に対してボルト９６の軸方向に移動させるために、ボルト９６は、スリーブ１９よりも軸方向に長く、ボルト頭部１０１からねじ穴９５が設けられた横部材９２の部分まで延びるスペーサ１００を保持している。スリーブ１９が相対的な摺動を容易にするためにスペーサ１００に係合し、間隔を置いて一対のブッシュ１０３および１０４を保持していることは好都合である。外からの破片を侵入させないために、各スリーブ１９の軸方向の各先端にブーツ（boot）１０５が配置されている。

加圧流体が流体供給回路８０に供給された場合、ハウジング１１は、ロータＲから移動する固定子板２１とともに図に示された位置に存在している。加圧流体の供給が車両および／または車両油圧システムを停止することによって打ち切られると、ピストン３１は、ばね組立体５０によって作動され、固定子板２１のパッド２２が移動してロータＲに係合し、このことによりブレーキが作動する。ピストン３１は、内側固定子板２１を駆動してロータＲに接触させて互いに係合させる。内側および外側固定子２１によってロータＲに伝えられる圧力は、外側固定子２１が、ハウジング１１上に取り付けられ、したがって、上述したように取付ブラケット組立体９０およびロータＲに対して移動するという事実によって均一にされる。車両が始動した場合のように、加圧流体が再び供給されて流体供給回路に戻ると、ブレーキは自動的に開放される。

したがって、上述したキャリパブレーキシステムは、本発明の目的を達成するとともに、その他の点では実質的に技術を改善していることが明らかである。

図１は、一般の車両ブレーキシステムのロータに対して作動可能に取り付けられた本発明の概念によるキャリパブレーキシステムの分解斜視図である。 図２は、図１のブレーキシステムの拡大されたピストン組立体端部の正面図であって、車両の取付ブラケット組立体の一部を含む更なる詳細を示す図である。 図３は、図２の３−３線に実質的に沿った部分断面図であって、典型的なブレーキシステムのロータに対して作動可能に取り付けられたピストン組立体および固定子組立体の詳細を示す図である。 図４は、図２の４−４線に実質的に沿った拡大部分断面図であって、ブレーキシステムのハウジングに車両の取付ブラケット組立体の取付部を示す図である。 図５は、図２の５−５線に実質的に沿った拡大部分断面図であって、２つのピストン室に相互に連結されているハウジング内に設けられたダクトを塞ぐプラグを示す図である。 図６は、図２に類似する端部正面図である。 図７は、図６の７−７線に実質的に沿った断面図であって、ピストン組立体、固定子組立体、および車両の取付ブラケット組立体の詳細を示す図である。 図８は、図６の８−８線に実質的に沿った断面図であって、ピストン組立体、固定子組立体、および車両の取付ブラケット組立体の他の詳細を示す図である。

Claims (19)

1. 車両のロータに対して作動可能なキャリパブレーキシステムにおいて、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられた穴と、
   前記穴内に摺動自在に設けられたピストンと、
   作動位置において前記ピストンを付勢してロータに係合させるばね組立体と、
   前記穴および前記ピストンによって形成される流体室と、
   前記流体室に加圧流体を供給するように構成され、前記ばね組立体の付勢力に選択的に打ち勝ち、非作動位置に前記ピストンを移動させてロータを開放する作動流体供給回路と、を備えたことを特徴とするキャリパブレーキシステム。
2. 前記ハウジングは、第１端部と第２端部とを有し、
   前記第１端部は、内部に空洞を含み、
   前記第２端部は、前記穴を取り囲んでいることを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキシステム。
3. 前記ハウジングの前記第１端部に摺動自在に取り付けられるとともに、前記空洞内に少なくとも一部が位置する一対の固定子を更に備え、
   前記ピストンは、前記固定子のうちの一方に係合することを特徴とする請求項２に記載のキャリパブレーキシステム。
4. 円筒状本体と環状突出縁部とを有する端部プラグを更に備え、
   前記ばね組立体は前記円筒状本体に隣接し、前記環状縁部は前記ピストンの軸方向停止部であることを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキシステム。
5. 前記穴は、ねじ部分を有し、
   前記環状突出縁部は、前記穴の前記ねじ部分にはめ合って係合するねじ部分を有し、前記穴内に設けられた前記端部プラグの前記円筒状本体に選択的に位置決めし、
   このことにより、前記ばね組立体によって前記ピストンに与えられる力を調整することを特徴とする請求項４に記載のキャリパブレーキシステム。
6. 前記端部プラグに隣接する前記穴内に設けられた軸方向溝と、
   前記端部プラグの前記円筒状本体内に延びるとともに、前記段付き穴の前記軸方向溝に突出し、前記端部プラグの回転を選択的に係止する位置決めねじと、を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載のキャリパブレーキシステム。
7. 前記端部プラグを覆う端板と、
   前記ハウジングに対して前記端板を固定するための複数の締め具と、
   前記端板と前記ハウジングとの間に設けられたＯリングと、を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載のキャリパブレーキシステム。
8. 前記ピストンは、前記段付き穴に係合する円筒状外表面を含む本体部分と、前記端部プラグに対向する軸方向凹部とを有し、
   前記ピストン本体は、前記ハウジングの前記第１端部に向かって延びる突出フランジを含むことを特徴とする請求項７に記載のキャリパブレーキシステム。
9. 前記ばね組立体は、少なくとも一つのばね積層体を有し、
   前記ばね積層体は、共通の中心軸上に配置される外側ばねと中間ばねと内側ばねとを含むことを特徴とする請求項８に記載のキャリパブレーキシステム。
10. 前記ばね組立体は、前記ピストン本体の前記軸方向凹部に円周方向に配置されるとともに前記端部プラグに係合する３つのばね積層体を有することを特徴とする請求項９に記載のキャリパブレーキシステム。
11. 前記ばね積層体と前記端部プラグとの間に設けられた少なくとも一つのシムを更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載のキャリパブレーキシステム。
12. 前記ピストンと前記段付き穴の内表面との間に設けられた少なくとも一つの環状シール部を更に備え、
    前記流体室から流体が漏れることを防止することを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキシステム。
13. 一対の段付き穴と、一対のピストンと、一対の流体室とを有し、
    前記作動流体供給回路は、前記ハウジング内に設けられた流体入口ポートと、前記入口ポートと前記流体室のうちの一方との間に延びる第１流路と、空気抜きねじを有する出口ポートと、前記出口ポートと前記流体室のうちの他方との間に延びる第２流路と、前記各流体室の間に延びる貫通流路とを有することを特徴とする請求項１２に記載のキャリパブレーキシステム。
14. 前記ハウジングは、横方向両側に配設され、前記第２端部に隣接するスリーブを有し、
    ブレーキシステムは、横部材を有する取付ブラケット組立体と、前記横部材から突出するアームと、前記横部材を貫通する前記ハウジングの前記スリーブに軸方向に位置合わせされたねじ穴と、前記スリーブを貫通して延びるとともに、前記横部材内に設けられた前記ねじ穴と結合する雄のねじ山を含むボルトと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のキャリパブレーキシステム。
15. 前記取付ブラケット組立体は、前記ボルトのねじ山が形成されることがない部分に対応して設けられた一対のスペーサと、前記スリーブ内に設けられ、前記横部材および前記アームに対して前記ハウジングが軸方向に摺動することを可能にするブッシュとを更に有することを特徴とする請求項１４に記載のキャリパブレーキシステム。
16. 第１端部と第２端部とを有するハウジングと、
    前記ハウジング内に設けられた穴と、
    前記第２端部に隣接する前記穴内に設けられた円筒状本体と環状突出縁部とを有する端部プラグと、
    前記穴内に摺動自在に設けられたピストンと、
    前記ピストンと前記端部プラグの前記円筒状本体との間であって、前記環状突出縁部内に円周方向に配置されたばね組立体と、を備え、
    前記ばね組立体は、共通の中心軸上に配置される外側ばねと中間ばねと内側ばねとを含み、ブレーキを作動させるために前記ハウジングの前記第１端部に向く方向に前記ピストンに対して付勢力を与える少なくとも一つのばね積層体を有し、
    前記穴および前記ピストンによって流体室が形成され、前記ピストンと前記穴との間に設けられた少なくとも一つの環状シール部により漏れを防止し、前記流体室に加圧流体を供給するように流体供給回路が構成され、前記ピストンに作用する前記付勢力に選択的に打ち勝ち、このことによりブレーキを開放することを特徴とするキャリパブレーキシステム。
17. 前記ピストンは、本体部分と、前記端部プラグに対向する前記本体部分内に設けられた軸方向凹部と、前記ハウジングの前記第１端部に向けて延びる突出フランジとを有し、前記少なくとも一つのばね積層体の一端部が、前記軸方向凹部内に位置決めされていることを特徴とする請求項１６に記載のキャリパブレーキシステム。
18. 前記ばね組立体は、前記軸方向凹部内に円周方向に配置された３つのばね積層体を有することを特徴とする請求項１７に記載のキャリパブレーキシステム。
19. 車両のロータに係合するように構成されたキャリパブレーキシステムにおいて、
    ロータの対向する両側に配置されるように構成された一対の固定子と、
    前記固定子のうちの一方に係合するピストンと、
    前記ロータに前記固定子を係合させるための付勢力を与えるばね組立体と、
    流体室と、
    流体供給回路と、を備え、
    前記流体供給回路は、前記流体室に加圧流体を選択的に供給し、前記ばね組立体の前記付勢力に前記ピストンを打ち勝たせて、ロータが回転自由になるようにロータから前記固定子を開放させることを特徴とするキャリパブレーキシステム。

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