JP2006266443A

JP2006266443A - 回転体の制動装置

Info

Publication number: JP2006266443A
Application number: JP2005088382A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Shirakawa; 正明白川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】従来の制動装置は、製造とメインテナンスコストが高く自己サ−ボ性、必要油圧、フェ−ド現象等の問題が発生する可能性もある。
【解決手段】油圧ポンプの吐き出し口から、弁入り口へ油管をつなぎ、弁出口より吸い込み口を油管でつなぎ、元の油圧ポンプと連なる一つの閉循環回路で、制動したい回転体の回転を、直接或いは間接に、ポンプ駆動軸に伝え、可変弁でオイルの流れを調節することによって、回転体の回転を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ポンプと可変弁を利用して回転体の回転を制御するための制動装置に関するものである。

現在使用されている主な制動装置には、ドラムブレ−キとディスクブレ−キがあって、これ等はいずれも回転体と非回転体を圧着させ、摩擦を起こさせることによって減速或いは停止させる仕組みになっている。
特開２００５−２８９１４号公報

従来の制動装置ではマスタシリンダ、ホイ−ルシリンダ、それに消耗品であるブレ−キシュ−やディスクパッド、又それ等に付随する様々な部品が必要である。これ等の製造コストやメインテナンスコストも割高で、構造上自己サ−ボ性、必要油圧、フェ−ド現象等の問題も発生する可能性がある。又自動車等に於いては常用ブレ−キ装置とは別にハンドブレ−キレバ−をはじめ幾つかのケ−ブル、ア−ム、レバ−、スプリング等を組み合わせた、取り付けも簡単でない駐車ブレ−キ装置を併設しなければならない。

本発明はシリンダ、ブレ−キシュ−やディスクパッド等を省き、構造も簡単、制作費も安価、そしてメインテナンスも容易な制動装置及びそれを応用した自動車の常用ブレ−キ装置とそれを利用した簡便な駐車ブレ−キ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の制動装置に於いては回転体と連動するオイルの閉循環回路を作りオイルの流れを調節する事によって回転体の回転を制御しようとするものである。本発明では油圧ポンプと可変弁を利用するが、油圧ポンプにも数種ありここでは理解しやすい外接歯車ポンプを使って説明する。

油圧ポンプの吐き出し口から可変弁の弁入口を油管Ａで結び、更に弁出口から油圧ポンプの吸い込み口へ油管Ｂで結び一つの閉ざされた循環回路を作り回路中にはオイルを充填する。一方、制動したい回転体の回転を直接或いは間接的にポンプ駆動軸へ伝え、そのポンプ駆動軸の回転でオイルを循環させ弁ハンドル操作でオイルの流れを調節することによってポンプ駆動軸の回転を制御し、そのポンプ駆動軸に連動する回転体の回転を制御する。

ここで言う「制動したい回転体の回転を直接油圧ポンプのポンプ駆動軸へ伝える」とは、回転体とその回転軸が一体となって回転していて、その回転軸とポンプ駆動軸が一体化していること、つまり同一軸であることを意味する。又「回転体の回転を間接にポンプ駆動軸へ伝える」とは、回転体から幾つかの歯車やチェ−ンを介してポンプ駆動軸へ回転を伝えることを意味し、本発明の実施例での図２、図３では車輪の回転を大歯車と小歯車を介してポンプ駆動軸へ伝えているのを示しているが、これがそれに当たる。

請求項１記載の発明を自動車の常用ブレ−キ装置として応用した場合を説明する。図１に図示されている弁ハンドルは図３で表示してあるように弁歯車と取り替える。自動車の場合、回転体に相当する車輪が複数本あり、各車輪の部分に一個の油圧ポンプを取り付ける。その取り付け方法は図２で示してあるようにポンプ駆動軸がフランジ穴を貫通するようにブレ−キフランジの外側に油圧ポンプを取り付け、ブレ−キフランジの内側のポンプ駆動軸には小歯車を取り付ける。ハブと一体となって回転し尚且つ小歯車とかみ合うように大歯車を取り付ける。それぞれの油圧ポンプの吐き出し口から出てきた油管Ａを途中で一本にまとめ、そのまとめられた油管Ａを可変弁の弁入口へ連結する。油管Ｂについても同様に一本にまとめて同じ可変弁の弁出口へ連結する。次に弁歯車に噛み合うよう両歯ラックを取り付ける。ここでは図解し易くするために両歯ラックを使用してあるが弁歯車を両歯ラックの上部の歯に噛み合うよう組み替えれば普通の片歯ラックでも可。弁歯車が９０度だけ回転出来るようにストッパ−を可変弁の上に取り付ける。両歯ラックの一端をロッドを介してブレ−キペダルに連結し、ブレ−キペダルの戻しが効くようにスプリングをロッドと両歯ラックに取り付けた、自動車の常用ブレ−キ装置である。

ここで請求項２記載の自動車の常用ブレ−キ装置が如何に作動するかを説明する。まずブレ−キペダルを踏まずに前方へ走行しているときは、車輪の回転が大歯車と小歯車とを介してポンプ駆動軸へ伝達され、可変弁は開の状態なのでオイルは閉循環回路中をスム−ズに流れ回転体つまり車輪には何のブレ−キも掛からず自動車は前方ヘ走行する。今、ブレ−キペダルを徐々に踏み込んでいくと両歯ラックがお押し込まれ、それと噛み合っている弁歯車が回転を始め可変弁を閉へと絞っていくため、オイルは流れにくくなり、その結果ポンプ主歯車の回転にブレ−キが掛かり、従ってそれと連動するポンプ駆動軸、小歯車、大歯車、車輪にブレ−キが掛かり自動車は減速する。今度は更にブレ−キペダルを一杯踏み込み可変弁を完全に閉じるとオイルの流れは完全に停止され、ポンプ主歯車も身動きが取れず回転は完全に停止する。従って連動するポンプ駆動軸、小歯車、大歯車、車輪も停止し自動車は停止する。以上は自動車が前方へ走行中の制動装置の作動について述べたが、自動車の後退時は、油圧ポンプンの吐き出し口と吸い込み口が又可変弁の弁入口と弁出口が入れ替わりオイルが逆流するだけで後退、減速後退、後退停止は全く同じステップを踏んで作動する。

次に制動に付き物の発熱と油管内の油圧の問題に付いて説明する。請求項２の自動車の常用ブレ−キ装置を例にとって説明するとブレ−キペダルを踏み込み始めて可変弁が絞り込まれだすと油管Ａ内のオイルが加圧され発熱し、一方油管Ｂ内のオイルは減圧され減熱される。しかし減速中でもオイルは循環し続けているので油管Ａ内で加熱されたオイルは油管Ｂ内へと送られ、そこで減熱されるので問題ない。又自動変速機付き自動車の一時停車中の場合、車輪が完全に停止していても自動車の駆動輪には常にアイドリングによるエンジンからのトルクが伝えられているから、当然それはポンプ駆動軸にも伝わり油管Ａのオイルは加圧される。オイルの循環は止まっているので油管Ａには熱が蓄積されるが、油管Ａと油管Ｂを出来るだけ直に接触させて配管し、尚且つ接触点以外の両管の間に熱伝導率の高い金属材料で埋め両管の熱交換をスム−ズに行わすことで解決できる。又急ブレ−キの場合はオイルの循環は止まるので一時的に油管Ａでは高圧高熱になり油管Ｂでは低圧低温になるが、上記の配管で高温もかなり軽減することができる。油管Ａ側の極度の高圧と油管Ｂ側の極度の低圧については、図４に示してあるように安全最高圧力を越えると作動する減圧安全弁と、安全最低圧力を下回わると作動する加圧安全弁をそれぞれ油管Ａと油管Ｂに取り付けて対処するのが好まし。又弁歯車が全開で自動車が走行中、閉循環回路のオイルに対する加圧や減圧を最小限にとどめるには、オイルがスム−ズに流れるよう可変弁のオイルの通路の断面積、一つにまとめられた油管Ａと一つにまとめられた油管Ｂの断面積、又一つにまとめられる前の複数の油管Ａや複数の油管Ｂの断面積の大きさを決める必要がある。

ラックＡの両端に駐車ボタンとプッシュラッチを連結し、ラックＡと方向変換歯車をかみ合わせ、更にその方向変換歯車をラックＢとかみ合わせ、ラックＢの一端には偏心歯車を平ばねで支持するようにそれぞれを取り付け、ラックＢの他端にはスプリングを取り付け、請求項２記載の自動車の常用ブレ−キ装置に於いて、ブレ−キペダルの踏み込み停車時に駐車ボタンを押し、プッシュラッチをＯＮ（押し込まれた状態）にして偏心歯車を下方へ移動させ、偏心歯車と両歯ラックとをかみ合わさせ、ブレ−キペダルを踏み込んだ停止状態でロックして駐車し、又駐車ボタンを押し、プッシュラッチをＯＦＦ（引き出された状態）にすることによって偏心歯車を両歯ラックから引き離し、ブレ−キペダルを操作可能な状態に戻すことが出来る請求項２記載の常用ブレ−キ装置を併用する駐車ブレ−キ装置である。

請求項３記載の駐車ブレ−キ装置の作動に付いて説明する。今駐車するためにブレ−キペダルを踏み込み自動車を停車させたとする。駐車ボタンを押すとラックＡが押され、それとかみ合っている方向変換歯車が回転する。方向変換歯車が回転すると、それとかみ合っているラックＢが押し下げられ、ラックＢの一端に平ばねで支持された偏心歯車も同時に押し下げられ両歯ラックとかみ合う。又駐車ボタンを押した時点でプッシュラッチもＯＮ（押し込まれた状態）になり偏心歯車と両歯ラックがかみ合った状態でロックされる。ブレ−キペダルと両歯ラックはスプリングの力で偏心歯車を回転させながら元の位置に戻ろうとするが、偏心歯車の支点から歯先までの径が中央の歯先から左右に遠のく程長くなっているので、支点と両歯ラックの間に収まり切れない歯先が来ると、偏心歯車の回転は止まり両歯ラックの動きも止まる。従ってブレ−キペダルも踏み込まれた状態で止まる。これが駐車状態である。次に駐車ボタンを押すと、プッシュラッチはＯＦＦ（引き出された状態）になり、ラックＡも元の位置に戻され、ラックＡとかみ合っている方向変換歯車も逆回転して元の位置に戻り、方向変換歯車とかみ合っているラックＢも元の位置に戻り、ラックＢに取り付けられている偏心歯車も両歯ラックから引き離されて元の位置に戻り、偏心歯車から開放された両歯ラックはスプリングによって元に戻され、従ってブレ−キペダルも元の位置に戻され駐車ブレ−キは解除される。従来の自動車では普通ブレ−キペダルを踏み込んで駐車ブレ−キを解除するが、本発明の駐車ブレ−キ装置も同様な操作をしても差し支えない。以上述べた事によって上記課題を解決したものである。

本発明は以上説明したような構造になっているので、以下に記載されているような効果を奏する。

請求項１記載の発明はその装置の構造と主要機器が格段にシンプルなので、製造コスト並びにメインテナンスコストを大幅に低減できる。

請求項２記載の発明は請求項１記載の発明を応用した車両の制動装置で、その構造上従来の制動装置で発生可能な自己サ−ボ性、シリンダの必要油圧、フェ−ド現象や、又片ブレ−キやブレ−キ引き摺り等の問題も解消できる。

請求項３記載の駐車ブレ−キ装置は指一本で駐車と駐車解除の操作が簡単にでき、しかも従来の駐車ブレ−キペダルやハンドブレ−キレバ−が除去されるのでその分車内を広くすっきりできる。

発明の実施の形態を実施例にもとずき図面を参照して説明する。図１は本発明の原理図である。油圧ポンプ１の吐き出し口６から可変弁９の弁入口１０までを油管Ａ７で連結し、弁出口１１から吸い込み口５までを油管Ｂ８で連結し、可変弁９に弁ハンドル１２を取り付け、制動したい回転体とポンプ駆動軸２が連動するように連結する。

図２は請求項１記載の発明の原理を自動車の制動装置として応用し、油圧ポンプ１を車輪３５に取り付けた部分の断面図である。ポンプ駆動軸２がブレ−キフランジ２３に設けられているフランジ穴２６を貫通するように油圧ポンプ１をブレ−キフランジ２３の外側上部に取り付け、ブレ−キフランジ２３の内側にあるポンプ駆動軸２に小歯車２１を固定し、小歯車２１にかみ合うよう尚且つハブ２５と一体となって回転するように大歯車２２をハブ２５に取り付ける。

図３は請求項１記載の発明を自動車に応用した常用ブレ−キ装置と、それを併用する駐車ブレ−キ装置のブレ−キ機構図である。自動車には車輪３５が複数あって、それらの複数の車輪３５にはそれぞれ油圧ポンプ１を取り付け、ポンプ駆動軸２には小歯車２１を固定し大歯車２２とかみ合わせる。大歯車２２は図２で示してあるようにハブ２５と一体となって回転する。各油圧ポンプ１の吐き出し口６から出ている複数の油管Ａ７を途中で合流させて一つにまとめて弁入口１０へ連結する。各油圧ポンプ１の吸い込み口５から出ている複数の油管Ｂ８についても同様に一つにまとめて弁出口１１に連結する。可変弁９には図１で示してある弁ハンドル１２を弁歯車３３に取り替える。その弁歯車３３が９０度だけ回転出来るようにストッパ−３４を可変弁９に取り付ける。ブレ−キペダル３１をロッド３６で両歯ラック３２に連結し、その両歯ラック３２が弁歯車３３とかみ合うよううに取り付けスプリング３７をロッド３６と両歯ラック３２の一端に取り付ける。以上が常用ブレ−キ機構である。一方ラックＡ４２の一端に駐車ボタン４１を固定し他端にプッシュラッチ４３を連結し、ラックＡ４２と方向変換歯車４４とをかみ合わせ、更に方向変換歯車４４にはラックＢ４５をかみ合わせ、ラックＢ４５の一端には偏心歯車４７を取り付け、それを支持する平ばね４６を取り付けたのが駐車ブレ−キ機構であるが、駐車ブレ−キ装置を機能させるため駐車ボタン４１を押してＯＮ（押し込んだ状態）にした時に両歯ラック３２と偏心歯車４７がかみ合い、又駐車ボタン４１を押してＯＦＦ（引き出された状態）にした時に両歯ラック３２から偏心歯車４７が完全に離れ、両歯ラック３２の左右の移動に障害とならないように駐車ブレ−キ装置を設置してある。

図４の実施例では減圧安全弁５１，オイル注入口５３、空気抜き口５４を油管Ａ７に取り付け、加圧安全弁５２を油管Ｂ８に取り付けてある。

自動車、電車、列車等車両全般に利用されるだけでなく、機械設備で回転体を使用し且つそれに対する制動装置を必要とする工場、製作所等に広く利用される可能性がある。

本発明の原理図である。本発明の原理の油圧ポンプ部分を自動車の車輪に取り付けた断面図である。本発明の原理を自動車に応用した常用ブレ−キと、それを併用する駐車ブレ−キの機構図である。安全弁、オイル注入口、空気抜き口を取り付けた断面図である。

符号の説明

１油圧ポンプ
２ポンプ駆動軸
３ポンプ主歯車
５吸い込み口
６吐き出し口
７油管Ａ
８油管Ｂ
９可変弁
１０弁入口
１１弁出口
１２弁ハンドル
２１小歯車
２２大歯車
２３ブレ−キフランジ
２５ハブ
２６フランジ穴
３１ブレ−キペダル
３２両歯ラック
３３弁歯車
３４ストッパ−
３５車輪
３６ロッド
３７スプリング
４１駐車ボタン
４２ラックＡ
４３プッシュラッチ
４４方向変換歯車
４５ラックＢ
４６平ばね
４７偏心歯車
５１減圧安全弁
５２加圧安全弁
５３オイル注入口
５４空気抜き口

Claims

油圧ポンプ（１）の吐き出し口（６）から可変弁（９）の弁入口（１０）までを油管Ａ（７）で連結し、更に弁出口（１１）から油圧ポンプ（１）の吸い込み口（５）までを油管Ｂ（８）で連結し、この閉循環回路にオイルを充填し、制御しようとする回転体の回転を直接あるいは間接にポンプ駆動軸（２）に伝達し、ポンプ駆動軸（２）の回転でオイルを循環させ、オイルの流れを弁ハンドル（１２）で調節することによってポンプ駆動軸（２）の回転を制御し、それに連動する回転体の回転を制御する制動装置。
請求項１記載の制動装置に於いては弁ハンドル（１２）を弁歯車（３３）に取り替え、回転体に相当する車輪（３５）が複数あって、それぞれの車輪（３５）に於いてはポンプ駆動軸（２）がフランジ穴（２６）を貫通するよううに油圧ポンプ（１）をブレ−キフランジ（２３）の外側に取り付け、ブレ−キフランジ（２３）の内側のポンプ駆動軸（２）には小歯車（２１）を取り付け、小歯車（２１）とかみ合わせながら大歯車（２２）をハブ（２５）に取り付け、複数の油圧ポンプ（１）から出ている複数の油管Ａ（７）と油管Ｂ（８）に於いては、それぞれを一つにまとめて弁入口（１０）と弁出口（１１）に連結し、弁歯車（３３）にかみ合うように両歯ラック（３２）を取り付け、弁歯車（３３）が９０度だけ回転できるよううにストッパ−（３４）を可変弁（９）に取り付け、ブレ−キペダル（３１）と両歯ラック（３２）とをロッド（３６）で連結し、両歯ラック（３２）とロッド（３６）にスプリング（３７）を取り付け、ブレ−キペダル（３１）の操作によって複数の車輪（３５）の回転を同時に制御する自動車の常用ブレ−キ装置。
ラックＡ（４２）の両端に駐車ボタン（４１）とプッシュラッチ（４３）を連結し、ラックＡ（４２）と方向変換歯車（４４）を噛み合わせ、更にその方向転換歯車（４４）をラックＢ（４５）とかみ合わせ、ラックＢ（４５）の一端には偏心歯車（４７）を平バネ（４６）で支持するようにそれぞれを取り付け、ラックＢ（４５）の他端にはスプリング（３７）を取り付け、請求項２記載の自動車の常用ブレ−キ装置に於いて、ブレ−キペダル（３１）の踏み込み停車時に駐車ボタン（４１）を押し、プッシュラッチ（４３）をＯＮ（押し込まれた状態）にして偏心歯車（４７）を下方へ移動させ、偏心歯車（４７）と両歯ラック（３２）とを噛み合わせ、ブレ−キペダル（３１）を踏み込んだ停止状態でロックして駐車し、又駐車ボタン（４１）を押し、プッシュラッチ（４３）をＯＦＦ（引き出された状態）にすることによって偏心歯車（４７）を両歯ラック（３２）から引き離し、ブレ−キペダル（３１）を操作可能な状態に戻すことが出来る請求項２記載の常用ブレ−キ装置を併用する駐車ブレ−キ装置。