JP2016003664A - Expander type brake/clutch device and manufacturing method therefor - Google Patents

Expander type brake/clutch device and manufacturing method therefor Download PDF

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ブーンポンマニー サビーサク
Thaveesak Boonpongmanee
ブーンポンマニー サビーサク
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the amount of force or torque transmitted or dissipated by a brake/clutch device.SOLUTION: A pneumatic expander type brake/clutch of the present invention has the first force power transmitting mechanism such as a drum provided with an annular frictional surface at an outer periphery thereof. A plurality of bow-shaped backing block segments are adjacent to each other around the frictional surface of the drum in a precisely spaced-apart in a circumferential direction. The backing blocks have brake frictional pads at an inner side surface in a radial direction. An expanding type expander ring encloses the backing blocks, the ring biases the blocks inward of a radial direction when the blocks are expanded to cause the pads to be brought into contact with the frictional surfaces of the drum. A plurality of baffles are arranged at the end parts of the backing blocks, extend into a clearance between the blocks adjacent to each other in a circumferential direction so as to form a passage that is zig-zag in the shape against heat dispersed from the frictional surfaces of the drum outward in the radial direction. The baffles shut off the expanding type expander against heat to enable the frictional surfaces of the drum to be operated at a much higher temperature and under a more superior force power transmittance/dissipation without making the expander into over-heated state.

Description

本発明は、空圧エキスパンダ式のブレーキ/クラッチ装置、及び、この装置の製作方法に関するものである。   The present invention relates to a pneumatic expander type brake / clutch device and a method of manufacturing the device.

本発明は、シャフト間の、或いは、シャフト又はドラムと固定部材との間の動力伝達に、ブレーキをかける又は接触する必要がある場合の、ケーブルドラムや船用プロペラシャフト等の回転部材及び回転機器における、ブレーキ又はクラッチの動力伝達へ適用される、空圧エキスパンダ式のブレーキ/クラッチ装置に関するものである。このような装置は、例えば、300,000ニュートンメートル(N.m)のトルク制御が可能であり、又、例えば、粉砕ミル、船舶推進機、金属加工機器、及び、油田機器等の用途のために、77インチ(193cm)以上の径を有している、ブレーキやクラッチといった、軸動力の実際量を伝達又は分散(dissipate)するために利用されることが多い。このような相対的に大きい空圧式のブレーキ/クラッチは、周囲に摩擦接触面を有するドラムを利用することができ、その摩擦接触面には、弓状に形成され円周方向に配置された複数の補助ブロックの配列上の、摩擦パッドが押し当てられる。弓状補助ブロックの配列を囲っている、膨張可能な環状リング又はエキスパンダの作用の下で、補助ブロックは、ドラムの摩擦面に対して摩擦部材又は摩擦パッドを押し当てる。   The present invention relates to a rotating member and a rotating device such as a cable drum or a marine propeller shaft in the case where it is necessary to apply a brake or contact to a power transmission between shafts or between a shaft or a drum and a fixed member. The present invention relates to a pneumatic expander type brake / clutch device applied to power transmission of a brake or a clutch. Such an apparatus is capable of torque control of, for example, 300,000 Newton meters (N.m), and for applications such as crushing mills, ship propulsion devices, metal processing equipment, and oilfield equipment. In addition, it is often used to transmit or dissipate the actual amount of shaft power, such as brakes and clutches, having a diameter of 77 inches (193 cm) or more. Such a relatively large pneumatic brake / clutch can use a drum having a frictional contact surface around it, and the frictional contact surface has a plurality of circularly arranged circumferentially formed frictional contact surfaces. The friction pads on the array of auxiliary blocks are pressed. Under the action of an inflatable annular ring or expander surrounding the array of arcuate auxiliary blocks, the auxiliary block presses the friction member or friction pad against the friction surface of the drum.

稼動中、そのような相対的に大きいブレーキ/クラッチは、ブレーキ/クラッチ動作の間に、ドラムの摩擦面に熱が発生する。そして、この熱は、ドラムの周りに設置された複数の弓状補助ブロック間の隙間において、外側へ向かって放射される。従来、そのような大きなブレーキ/クラッチの稼動中に、ドラムの摩擦面上の温度が約600°F(315°C)に達した場合、弓状ブロックを囲っている膨張部材の温度は、膨張リングに利用されている材料(主としてゴム)の使用限界温度である、250°F(121°C)を超える虞があると判明している。このように、膨張リングのこの温度限界は、ドラムの摩擦面上で上昇する許容温度、すなわち、ブレーキ/クラッチ装置により伝達又は分散される力の量に制限をかけるものである。   In operation, such a relatively large brake / clutch generates heat on the friction surface of the drum during braking / clutch operation. And this heat is radiated | emitted toward the outer side in the clearance gap between several arcuate auxiliary blocks installed around the drum. Traditionally, during operation of such a large brake / clutch, if the temperature on the friction surface of the drum reaches about 600 ° F. (315 ° C.), the temperature of the expansion member surrounding the arcuate block is It has been found that there is a risk of exceeding 250 ° F. (121 ° C.), which is the use limit temperature of the material (mainly rubber) used for the ring. Thus, this temperature limit of the expansion ring limits the allowable temperature that rises on the friction surface of the drum, ie the amount of force transmitted or distributed by the brake / clutch device.

従って、所与の大きさのドラムの摩擦面について、エキスパンダリングの過熱を引き起こすことなく、ブレーキ/クラッチ装置により伝達又は分散される力やトルクの量を増大させるために、空圧式ブレーキ/クラッチ装置の、ドラムの摩擦面の表面温度を増大させることができる、方法又は手段を提供することが求められている。   Therefore, a pneumatic brake / clutch can be used to increase the amount of force or torque transmitted or distributed by the brake / clutch device for a given size of friction surface without causing overheating of the expander ring. There is a need to provide a method or means that can increase the surface temperature of the friction surface of the drum of the device.

本開示は、特定の回転動力伝達機構上の環状の摩擦面と、環状に配列された複数の弓状ブロックとを採用した形態の、空圧エキスパンダ式ブレーキ/クラッチについて、説明及び図解するものである。複数の弓状ブロックは、環状の摩擦面の周囲に円周方向に配置されており、又、弓状の補助ブロックの周囲にそれらに近接して円周方向に配置される、空気で膨張する環状の膨張リング又はエキスパンダによって、第1の動力伝達機構上の環状の摩擦面に対して押し当てられる、摩擦部材又はブレーキパッドを有している。隣接する弓状の補助ブロック間の隙間には、円周方向に重なる又は互い違いの配置で、その隙間へ延びる複数の阻流板(baffles)が付与されている。これらの阻流板は、第1の動力伝達機構上の摩擦面から発散される放射熱が、放射方向外側へ発散され、ゴム製の膨張式エキスパンダリングを、その通常の使用限界温度以上に照射又は加熱することを防止するものである。これらの阻流板は、既存のブレーキ/クラッチ装置に対して、第1の動力伝達機構上の、環状摩擦面の作用時の温度を、劇的に増大することができる。従って、環状摩擦面の大きさ、及び、第1の動力伝達機構の大きさを増大させることなく、既存のブレーキ/クラッチ装置の動力の伝達/分散能力が、実質的に増大される。   The present disclosure describes and illustrates a pneumatic expander type brake / clutch adopting an annular friction surface on a specific rotational power transmission mechanism and a plurality of arcuate blocks arranged in an annular shape. It is. The plurality of arcuate blocks are circumferentially disposed about the annular friction surface and are circumferentially disposed about and adjacent to the arcuate auxiliary block. A friction member or a brake pad is pressed against an annular friction surface on the first power transmission mechanism by an annular expansion ring or expander. A plurality of baffles extending into the gap are provided in the gap between the adjacent arcuate auxiliary blocks so as to overlap or alternate in the circumferential direction. In these baffle plates, the radiant heat radiated from the friction surface on the first power transmission mechanism is radiated to the outside in the radial direction, and the rubber expandable expander ring exceeds its normal use limit temperature. Irradiation or heating is prevented. These baffles can dramatically increase the temperature during the action of the annular friction surface on the first power transmission mechanism relative to existing brake / clutch devices. Therefore, the power transmission / distribution capability of the existing brake / clutch device is substantially increased without increasing the size of the annular friction surface and the size of the first power transmission mechanism.

ある形態では、阻流板が、ブレーキパッド補助ブロックと一体的に形成されて、それらの端部から延びており、又、別の形態では、阻流板が、分離した部材であり、取付手段によって既存のブレーキパッド補助ブロックへ取り付けられている。   In one form, the baffle is formed integrally with the brake pad auxiliary block and extends from their ends, and in another form, the baffle is a separate member and the attachment means Is attached to the existing brake pad auxiliary block.

本発明はこのように構成したので、空圧式ブレーキ/クラッチ装置のドラムの摩擦面の表面温度を増大させることができ、ブレーキ/クラッチ装置により伝達又は分散される力やトルクの量を増大させることが可能となる。   Since the present invention is configured as described above, the surface temperature of the friction surface of the drum of the pneumatic brake / clutch device can be increased, and the amount of force or torque transmitted or distributed by the brake / clutch device can be increased. Is possible.

空圧エキスパンダ式ブレーキ装置の、回転ドラムの周囲に配置される環状摩擦面を有する形態の正面図である。It is a front view of the form which has an annular friction surface arrange | positioned around a rotating drum of a pneumatic expander type brake device. 図1の形態の一部の断面を左側から示した断面図である。It is sectional drawing which showed the one part cross section of the form of FIG. 1 from the left side. 内部構成が見えるように一部を取り除いた、図1の形態の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the configuration of FIG. 1 with a part removed so that the internal configuration can be seen. 図3の形態の構成部材であるブレーキブロック、摩擦パッド、トルクバー、パッドの戻しばねの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a brake block, a friction pad, a torque bar, and a pad return spring, which are constituent members of the embodiment of FIG. 3. 一体的に形成された阻流板を備えた、図3の装置で使用するための別形態の弓状ブレーキ補助ブロックの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an alternative arcuate brake assist block for use with the apparatus of FIG. 3 with an integrally formed baffle. 取付手段により取り付けられた阻流板を有する、図5の弓状ブレーキ補助ブロックの代替形態の部分的な斜視図である。FIG. 6 is a partial perspective view of an alternative form of the arcuate brake assist block of FIG. 5 with baffles attached by attachment means. 空圧エキスパンダ式クラッチ装置として適用された本発明の形態の断面図である。It is sectional drawing of the form of this invention applied as a pneumatic expander type clutch apparatus.

図1〜図4を参照すると、空圧エキスパンダ式ブレーキの1つの形態は、全般的に符号10で示されており、間隔をあけて配置された環状プレート12、14を有する、ステータ式の第1の動力伝達機構を含んでいる。環状プレート12、14は、ボルト18といった適切な取付手段によって、周囲にフランジが設けられた環状チャネル部材16の形態をしたスペーサへ取り付けられている。チャネル16の軸方向の幅は、ステータプレート12、14に所望の間隔を与えるものである。全般的に符号20で示されるブレーキドラムは、プレート12、14の間に、これらと同心円状に配置されており、外側に環状摩擦面24を有するドラムを備えたシャフト22の形態の、第2の動力伝達機構に配置されている。摩擦面24は、ステータプレート12、14に対して回転するようにシャフト22へ取り付けられたウェブ28により支持される、リムフランジ26の外周面を構成している。   With reference to FIGS. 1-4, one form of pneumatic expander-type brake is generally designated by the numeral 10 and includes stator-type stators having spaced apart annular plates 12,14. A first power transmission mechanism is included. The annular plates 12, 14 are attached to spacers in the form of an annular channel member 16 with a flange around it by suitable attachment means such as bolts 18. The axial width of the channel 16 provides the desired spacing for the stator plates 12,14. A brake drum, generally designated 20, is arranged between the plates 12, 14 concentrically therewith and in the form of a shaft 22 with a drum 22 having an annular friction surface 24 on the outside. The power transmission mechanism is arranged. The friction surface 24 constitutes the outer peripheral surface of the rim flange 26 supported by a web 28 attached to the shaft 22 so as to rotate relative to the stator plates 12, 14.

全般的に符号30、30’で示される複数の弓状部材は、摩擦面24の周囲に、円周方向に間隔をあけた環状配列となるように配置されており、又、後述するように、ステータプレート12、14への接続によって、第1の動力伝達機構へ設置されている。   A plurality of arcuate members, generally indicated by reference numerals 30 and 30 ', are arranged around the friction surface 24 in an annular array spaced circumferentially, as described below. The first power transmission mechanism is installed by connection to the stator plates 12 and 14.

図3、図4を参照すると、各弓状部材30は、環状の摩擦面24と摩擦接触するのに適した材料の、摩擦パッド34の形態をした摩擦材が取り付けられた、弓状のブレーキ補助ブロック(brake backing block)32を含んでいる。本実施例では、摩擦パッド34が、例えばリベット等の適切な取付手段37によって、ブレーキブロック32へ取り付けられている。   Referring to FIGS. 3 and 4, each arcuate member 30 is an arcuate brake having a friction material in the form of a friction pad 34 of a material suitable for frictional contact with the annular friction surface 24. An auxiliary block (brake backing block) 32 is included. In this embodiment, the friction pad 34 is attached to the brake block 32 by appropriate attachment means 37 such as a rivet.

ブレーキ補助ブロック32は、図4において、円周方向に間隔をあけて配置され、軸方向に延びて貫通した3つの(複数の)穴若しくは通路を有して図示されている。真中の穴は、弓状のブロック32の中央に配置されて符号38で示されており、外側の穴は、符号36で示されている。   The brake auxiliary block 32 is illustrated in FIG. 4 as having three (a plurality of) holes or passages that are arranged at intervals in the circumferential direction and extend in the axial direction. The middle hole is located at the center of the arcuate block 32 and is indicated by reference numeral 38, and the outer hole is indicated by reference numeral 36.

図5を参照すると、別の形態のブレーキ補助ブロックが、符号32’で示されており、中央の穴38’及び4つの外側の穴36’を含む、5つの軸方向穴を有している。他方では、図4に示されている弓状のブロック32は、軸方向に延びる中央の通路又は穴38と、その向かい合う円周方向側の各々に、符号36で示されている、軸方向に延びる1つの通路36とを備えている。弓状のブレーキ補助ブロック32、32’の何れかを、環状のステータプレート12、14の間に配置することができ、又、選択されたブロックは、それらの中に、対向する端部に突起部又はピン42、44が形成されたトルクバー40により固定され、これらの突起部42、44は、ステータプレート12、14の夫々が備える孔46、48に係合する。トルクバー40の幅は、ブレーキブロック32、32’の、環状の摩擦面24に対する放射方向への滑り移動を可能にする態様で、ブレーキ補助ブロックの中央の穴38、38’の側面と密接に嵌合するように、選択される。しかしながら、トルクバー40の幅が、対応するブレーキ補助ブロック32、32’の、円周方向への如何なる移動を防止する大きさであることは、理解されるであろう。ブレーキブロック32、32’の夫々には、ブロックを放射方向外側へ付勢するように、板ばね47の形態をした戻しばねが与えられる。ばね47は、本実施例では、弓状の板ばねを構成することが好ましいと分かる形態で図示されており、その端部が、トルクバー40に合わせられ、弓状のばねの中央部分が、中央の穴38、38’の夫々の面に合わせられている。   Referring to FIG. 5, another form of brake assist block, indicated at 32 ', has five axial holes including a central hole 38' and four outer holes 36 '. . On the other hand, the arcuate block 32 shown in FIG. 4 has an axially extending central passage or hole 38 and an axial direction, indicated at 36, on each of its opposite circumferential sides. One passage 36 extending. Either of the arcuate brake auxiliary blocks 32, 32 'can be placed between the annular stator plates 12, 14, and the selected blocks protrude into them at the opposite ends. The protrusions 42 and 44 engage with holes 46 and 48 provided in the stator plates 12 and 14, respectively. The width of the torque bar 40 fits closely with the sides of the central holes 38, 38 'in the brake auxiliary block in a manner that allows the brake blocks 32, 32' to slide radially relative to the annular friction surface 24. Selected to match. However, it will be understood that the width of the torque bar 40 is sized to prevent any movement of the corresponding brake auxiliary block 32, 32 'in the circumferential direction. Each of the brake blocks 32, 32 'is provided with a return spring in the form of a leaf spring 47 so as to bias the block radially outward. In the present embodiment, the spring 47 is shown in a form that it is understood that it is preferable to constitute an arcuate leaf spring. Of each of the holes 38, 38 '.

弓状のブレーキブロック32、32’の夫々の形態は、それらの対向する円周方向の端部に、夫々符号50、52及び符号50’、52’で示される、少なくとも1つの阻流板部材を備えており、これらの阻流板部材は、弓状部材30間に形成される隙間の、円周方向の幅と略等しい量だけ、円周方向に延びている。本実施例では、円周方向に隣接している弓状の補助ブロック32、32’から延びている阻流板部材が、弓状部材30間の隙間へ、夫々異なる放射方向の位置で延びるように、ブレーキ補助ブロック32、32’における阻流板部材50、52及び50’、52’の位置が、放射方向に互い違いになることが好ましいと分かる。この配置は、第1の動力伝達機構の環状の摩擦面24やドラムから発散される、熱エネルギー等の放射エネルギーに対して、蛇行した経路を提供するものであり、その熱エネルギーは、放射方向外側へ直接的に流れることが実質的に防止され、又、弓状部材30に配置され全般的に符号54で示される、環状の膨張部材又はエキスパンダへ伝わることが実質的に防止される。   Each of the arcuate brake blocks 32, 32 'has at least one baffle member, indicated at 50, 52 and 50', 52 ', respectively, at their opposing circumferential ends. These baffle plate members extend in the circumferential direction by an amount substantially equal to the circumferential width of the gap formed between the arcuate members 30. In this embodiment, the baffle plate members extending from the arcuate auxiliary blocks 32 and 32 ′ adjacent in the circumferential direction extend to the gaps between the arcuate members 30 at different radial positions. In addition, it can be seen that the positions of the baffle members 50, 52 and 50 ', 52' in the brake auxiliary blocks 32, 32 'are preferably staggered in the radial direction. This arrangement provides a meandering path for radiant energy, such as thermal energy, emanating from the annular friction surface 24 and the drum of the first power transmission mechanism, and the thermal energy is in the radial direction. Direct flow to the outside is substantially prevented, and transmission to an annular expansion member or expander, generally indicated at 54, disposed on the arcuate member 30 is substantially prevented.

本実施例において、環状の膨張部材又はエキスパンダ54は、ゴム材料の層55と、それらの間を補強する、図3に符号56で示されている織材料(corded material)の層とから形成することができる。膨張部材54は、ステータプレート14を貫通して接続される空気流入管継手58を有しており、この空気流入管継手58は、ブレーキブロックのパッド34を、ブレーキ作用のために、第1の動力伝達機構の環状の摩擦面24へ接触させる必要がある場合に、膨張部材54へ空気圧を供給するための外部接続に適したものである。   In this embodiment, the annular expansion member or expander 54 is formed from a layer 55 of rubber material and a layer of corded material, indicated at 56 in FIG. can do. The expansion member 54 has an air inlet fitting 58 that is connected through the stator plate 14, and the air inlet fitting 58 connects the brake block pad 34 to the first for braking action. This is suitable for an external connection for supplying air pressure to the expansion member 54 when it is necessary to make contact with the annular friction surface 24 of the power transmission mechanism.

図4及び図5を参照すると、この実施例では、ブレーキ補助ブロック部材32、32’が、夫々の阻流板部材50、52及び50’、52’と、1つの部材として一体的に形成されている。本実施例では、一体の弓状ブロック部材32、32’が、アルミニウム材料で形成されることが好ましいと分かっており、特に、6061アルミニウム合金(6061 aluminum alloy)が好ましいと判明している。しかしながら、例えば、ニッケル及び鋼の合金等の、他の適切な材料を採用してもよいことは理解されるであろう。本実施例では、加工の容易さ、低重量、低コストという点で、アルミニウムを選択している。   4 and 5, in this embodiment, the brake auxiliary block members 32 and 32 ′ are integrally formed as one member with the respective baffle plate members 50, 52 and 50 ′ and 52 ′. ing. In this example, it has been found that the integral arcuate block members 32, 32 'are preferably made of an aluminum material, and in particular, 6061 aluminum alloy has been found to be preferred. However, it will be appreciated that other suitable materials may be employed, such as, for example, nickel and steel alloys. In this embodiment, aluminum is selected in terms of ease of processing, low weight, and low cost.

弓状のブレーキブロックの符号32、32’の形態では、1つの阻流板部材のみ図示しているが、互い違いに間隔をあけて配置される、複数の阻流板部材50、52及び50’、52’を採用してもよいことは、理解されるであろう。   In the form of the arcuate brake block 32, 32 ', only one baffle member is shown, but a plurality of baffle members 50, 52 and 50', which are alternately spaced. , 52 ′ may be employed.

図6を参照すると、全般的に符号60で示される阻流板部材の代替形態は、横断面で直角形状を有しており、弓状のブレーキブロック32”(その一部が穴36”を破断して図6に示されている)の端部へ、ねじ64等の適切な取付手段によって取り付けられるように、阻流板に沿って設けられたフランジ62を備えている。   Referring to FIG. 6, an alternative form of baffle member, indicated generally at 60, has a right-angle shape in cross-section and has an arcuate brake block 32 "(a portion of which has a hole 36"). A flange 62 is provided along the baffle so that it can be attached to the end of the plate (shown in FIG. 6) by suitable attachment means such as screws 64.

図7を参照すると、本空圧エキスパンダ式ブレーキ/クラッチが、全般的に符号100で示される回転クラッチとして図示されており、これは、キー溝108によってハブ106を回転駆動させる入力シャフト104を含む、全般的に符号102で示される第1の動力伝達機構を有している。シャフト104は、その端部に回転可能に接続され、図7に破線で示されている中心通路112を通して、複数の放射方向ポート114、116へ空気を供給するための空気供給管継手110を有している。複数の放射方向ポート114、116は、シャフト104内に形成され、破線で示されており、ハブ106内の通路119を通して、ハブ106に備えられた管継手120へ空気を供給するものである。ハブ106には、円周方向に間隔をあけた複数のボルト124によって、外側環状駆動リング122が連結されている。リング122は、外側環状フランジ126を有しており、このフランジ126を貫通して、チューブ130により管継手120へ接続される流体管継手128が受けられている。環状チャネル部材132は、軸方向に間隔をあけて、一対の環状フランジ134、136を備えており、これらは、ボルト142等の適切な取付手段によって、環状リング138、140に連結されている。   Referring to FIG. 7, the pneumatic expander brake / clutch is illustrated as a rotary clutch, generally indicated at 100, which includes an input shaft 104 that drives a hub 106 to rotate by a keyway 108. Including a first power transmission mechanism, generally indicated at 102. The shaft 104 is rotatably connected to its end and has an air supply fitting 110 for supplying air to a plurality of radial ports 114, 116 through a central passage 112 shown in dashed lines in FIG. doing. A plurality of radial ports 114, 116 are formed in the shaft 104, indicated by dashed lines, and supply air to the fittings 120 provided in the hub 106 through passages 119 in the hub 106. An outer annular drive ring 122 is connected to the hub 106 by a plurality of bolts 124 spaced circumferentially. The ring 122 has an outer annular flange 126 through which a fluid fitting 128 is received that is connected to the fitting 120 by a tube 130. The annular channel member 132 includes a pair of annular flanges 134, 136 that are axially spaced apart and are connected to the annular rings 138, 140 by suitable attachment means such as bolts 142.

チャネル132の内周側には、環状の膨張部材144が配置されており、更に膨張部材144の内周側には、複数の弓状(環状)補助部材146が、円周方向に間隔をあけて配置されている。各補助部材146には、摩擦パッド148が取り付けられている。   An annular expansion member 144 is disposed on the inner peripheral side of the channel 132, and a plurality of arcuate (annular) auxiliary members 146 are spaced apart in the circumferential direction on the inner peripheral side of the expansion member 144. Are arranged. A friction pad 148 is attached to each auxiliary member 146.

全般的に符号150で示されている第2の動力伝達機構は、キー溝156によってハブ154へ駆動可能に接続されたシャフト152を有している。ハブ154は、円周方向に間隔をあけた複数のボルト162によってハブと固定される、環状フランジ160が取り付けられている。フランジ160は、環状ドラム158へ連結されている。ドラム158は、外周側に形成される環状の摩擦面164を有しており、摩擦面164は、膨張部材144の膨張に際し、シャフト152がクラッチング(clutching)及び連結されてシャフト104の回転に作用するように、摩擦パッド148により摩擦係合される。弓状のブロック部材146が、符号10で示される形態のような方法でトルクバーにより固定され、そして、弓状のブレーキ部材146の各々が、阻流板50、52と同じ態様で、円周方向の端部から延びる阻流板部材を有することは、理解されるであろう。   A second power transmission mechanism, indicated generally at 150, has a shaft 152 that is drivably connected to a hub 154 by a keyway 156. The hub 154 is provided with an annular flange 160 that is fixed to the hub by a plurality of bolts 162 spaced in the circumferential direction. The flange 160 is connected to the annular drum 158. The drum 158 has an annular friction surface 164 formed on the outer peripheral side, and the friction surface 164 causes the shaft 152 to be clutched and connected to rotate the shaft 104 when the expansion member 144 is expanded. In effect, it is frictionally engaged by friction pad 148. An arcuate block member 146 is secured by a torque bar in a manner such as that shown by reference numeral 10, and each arcuate brake member 146 is circumferentially oriented in the same manner as the baffles 50,52. It will be understood that it has a baffle member extending from the end of the plate.

このように、本開示は、第1の動力伝達機構に配置される、摩擦部材又はブレーキパッドを備えた弓状の補助部材又はブレーキブロックを有する、空圧エキスパンダ式ブレーキ/クラッチについて記述したものであり、弓状の補助部材又はブレーキブロックは、円周方向に間隔をあけて配置されており、流体の圧力供給源への接続に対応した環状の膨張部材により囲まれている。膨張部材が膨張する際、弓状部材は、放射方向内側へ付勢され、ブレーキパッドを第2の動力伝達機構の環状摩擦面へ摺接させる。各ブレーキブロックは、対向する円周方向の端部から、隣接する弓状部材間の隙間へ延びる阻流板部材を有している。従って、これらの阻流板は、蛇行した通路を作り出して、第2の動力伝達機構の環状摩擦面から放射方向外側へ発散される放射エネルギーの、直接的な伝達を防止すると共に、膨張部材の表面の加熱を防止するものである。このため、阻流板は、摺接中に環状の膨張部材の温度を増大させることなく、第2の動力伝達機構の環状摩擦面へ、実質的により優れた稼動温度を提供可能である。従って、既存のブレーキ/クラッチの仕様に対して、これらの大きさを変更することなく、内部を上記の弓状補助部材に置き換えることで、本発明のブレーキ/クラッチ装置によって、実質的により優れた量のトルクを伝達する又は取り込むことが可能となる。   Thus, the present disclosure describes a pneumatic expander brake / clutch having an arcuate auxiliary member or brake block with a friction member or brake pad disposed on a first power transmission mechanism. The arcuate auxiliary members or brake blocks are circumferentially spaced and are surrounded by an annular expansion member corresponding to the connection to the fluid pressure supply. When the expansion member expands, the arcuate member is urged radially inward to bring the brake pad into sliding contact with the annular friction surface of the second power transmission mechanism. Each brake block has a baffle plate member that extends from the opposite circumferential end to the gap between adjacent arcuate members. Therefore, these baffles create a serpentine passage to prevent direct transmission of radiant energy radiated radially outward from the annular friction surface of the second power transmission mechanism and This prevents the surface from being heated. For this reason, the baffle plate can provide a substantially superior operating temperature to the annular friction surface of the second power transmission mechanism without increasing the temperature of the annular expansion member during sliding contact. Therefore, the brake / clutch device according to the present invention is substantially superior to the existing brake / clutch specifications by replacing the inside with the above-mentioned arcuate auxiliary member without changing the size thereof. An amount of torque can be transmitted or captured.

本実施例では、既存のブレーキ/クラッチの、特定の動力伝達機構上の環状摩擦面の表面温度が600°F(315°C)に達した場合、膨張部材の温度が250°F(131°C)を超えて過熱状態となり、これにより膨張部材にダメージが発生することが判明している。しかしながら、本開示に従って、既存のブレーキ/クラッチの弓状補助部材へ阻流板部材を適用した場合は、膨張部材の温度が250°F(131°C)を超えることなく、環状摩擦面の温度が1200°F(648°C)へ達することを許容できる。これにより、所与の大きさの動力伝達機構を有する空圧エキスパンダ式ブレーキ/クラッチ装置に対して、開示の阻流板部材を弓状部材に装着することで、発生する又は取り込む力及びトルクを、40%向上させることが可能となる。   In this embodiment, when the surface temperature of the annular friction surface on the specific power transmission mechanism of the existing brake / clutch reaches 600 ° F. (315 ° C.), the temperature of the expansion member becomes 250 ° F. (131 °). It has been found that an overheated state exceeds C), which causes damage to the expansion member. However, when the baffle member is applied to an existing brake / clutch arcuate auxiliary member in accordance with the present disclosure, the temperature of the annular friction surface does not exceed 250 ° F. (131 ° C.). Can reach 1200 ° F (648 ° C). As a result, for the pneumatic expander brake / clutch device having a power transmission mechanism of a given size, the force and torque generated or taken in by mounting the disclosed baffle member on the arcuate member Can be improved by 40%.

上述の詳細な説明を読んで理解すると、明らかに、他への改変及び変更が発生する。そのような改変及び変更が添付クレームの範囲内にある又はそれらと同等である限り、本明細書で説明した模範的な形態は、そのような改変及び変更の全てを含むものとして解釈されることを意図したものである。   Obviously, other modifications and changes will occur upon reading and understanding the above detailed description. To the extent that such modifications and changes are within the scope of or equivalent to the appended claims, the exemplary embodiments described herein are to be construed as including all such modifications and changes. Is intended.

10:空圧エキスパンダ式ブレーキ、12、14:環状プレート、20:ブレーキドラム、24:環状摩擦面、30、30’:弓状部材、34:摩擦パッド、36、36’36”:外側の穴、37:取付手段、38、38’:中央(真中)の穴、40:トルクバー、50、50’、52、52’、60:阻流板部材、54:膨張部材又はエキスパンダ、64:ねじ(取付手段)、100:空圧エキスパンダ式ブレーキ/クラッチ、102:第1の動力伝達機構、144:環状の膨張部材、148:摩擦パッド、150:第2の動力伝達機構、158:環状ドラム、164:環状の摩擦面
10: Pneumatic expander brake, 12, 14: annular plate, 20: brake drum, 24: annular friction surface, 30, 30 ': arcuate member, 34: friction pad, 36, 36'36 ": outside Hole, 37: mounting means, 38, 38 ′: center (middle) hole, 40: torque bar, 50, 50 ′, 52, 52 ′, 60: baffle plate member, 54: expansion member or expander, 64: Screw (attachment means), 100: pneumatic expander brake / clutch, 102: first power transmission mechanism, 144: annular expansion member, 148: friction pad, 150: second power transmission mechanism, 158: annular Drum, 164: annular friction surface

Claims (18)

空圧エキスパンダ式のブレーキ/クラッチ装置であって、
(a)第1の動力伝達機構と、
(b)該第1の機構に対して回転可能に配置され、環状の摩擦面を備えた第2の動力伝達機構と、
(c)前記第1の動力伝達機構に対し、前記環状の摩擦面の円周方向に間隔をあける態様で、かつ、前記環状の摩擦面に対して放射方向に移動可能に配置され、各々が摩擦パッドと軸方向へ延びて貫通する複数の穴とを含む、環状配列を成す複数の弓状部材と、
(d)前記第1の動力伝達機構に対し、前記弓状部材の周囲に膨張可能に配置され、前記弓状部材を半径方向に膨張動作させて、前記摩擦パッドを、前記第2の動力伝達機構の環状の摩擦面に対し相対的な回転接触をさせることで、前記第1の動力伝達機構と前記第2の動力伝達機構との間の動力伝達を行う、環状の膨張部材と、
(e)前記第1の動力伝達機構へ連結され、前記複数の弓状部材の各々に対し前記複数の穴の1つを通過して延び、各弓状部材を放射方向にのみ移動させるように作用するトルクバーと、
(f)各弓状部材の対向する端部から隣接する弓状部材間の隙間へ、円周方向に延びる阻流板部材と、を含み、
隣接する弓状部材の前記阻流板部材により、前記隙間に、前記環状の摩擦面から前記膨張部材へ放射エネルギーを発散するための、蛇行した通路が形成されることを特徴とする装置。
A pneumatic expander type brake / clutch device,
(A) a first power transmission mechanism;
(B) a second power transmission mechanism disposed rotatably with respect to the first mechanism and having an annular friction surface;
(C) The first power transmission mechanism is arranged in such a manner as to be spaced in the circumferential direction of the annular friction surface and movable in the radial direction with respect to the annular friction surface. A plurality of arcuate members in an annular arrangement including a friction pad and a plurality of holes extending axially therethrough;
(D) The first power transmission mechanism is disposed so as to be expandable around the arcuate member, and the arcuate member is expanded in a radial direction so that the friction pad is moved to the second power transmission. An annular expansion member that transmits power between the first power transmission mechanism and the second power transmission mechanism by making a relative rotational contact with the annular friction surface of the mechanism;
(E) coupled to the first power transmission mechanism, extending through one of the plurality of holes for each of the plurality of arcuate members, and moving each arcuate member only in a radial direction; A working torque bar;
(F) a baffle plate member extending in a circumferential direction from an opposing end of each arcuate member to a gap between adjacent arcuate members,
The apparatus is characterized in that a meandering passage for radiating radiant energy from the annular friction surface to the expansion member is formed in the gap by the baffle member of an adjacent arcuate member.
少なくとも1つの前記阻流板部材の各々が、夫々の弓状部材と、1つの部材として一体的に形成されていることを特徴とする請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein each of the at least one baffle member is integrally formed with a respective arcuate member as one member. 前記複数の弓状部材が、アルミニウム製であることを特徴とする請求項2記載の装置。   The apparatus of claim 2, wherein the plurality of arcuate members are made of aluminum. 前記複数の弓状部材が、6061アルミニウム合金製であることを特徴とする請求項2記載の装置。
The apparatus of claim 2, wherein the plurality of arcuate members are made of 6061 aluminum alloy.
前記複数の弓状部材がアルミニウム製であり、前記阻流板部材が亜鉛メッキ鋼製であることを特徴とする請求項1記載の装置。   2. The apparatus of claim 1, wherein the plurality of arcuate members are made of aluminum and the baffle member is made of galvanized steel. 各弓状部材が複数の阻流板部材を含んでおり、隣接する弓状部材間の隙間へ延びる前記阻流板部材が、互い違いに配置されることを特徴とする請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein each arcuate member includes a plurality of baffle members, and the baffle members extending into the gap between adjacent arcuate members are staggered. 前記第1の動力伝達機構は、軸方向へ間隔をあけて配置される一対のプレート部材を有しており、前記トルクバーの対向する各端部が、前記一対のプレート部材の夫々へ接続されていることを特徴とする請求項1記載の装置。   The first power transmission mechanism has a pair of plate members arranged at intervals in the axial direction, and each end of the torque bar facing each other is connected to each of the pair of plate members. The apparatus of claim 1 wherein: 前記摩擦パッドが、取付手段により前記複数の弓状部材の各々へ固定されていることを特徴とする請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the friction pad is secured to each of the plurality of arcuate members by attachment means. 前記第2の動力伝達機構は、前記環状の摩擦面が外周面に配置されたドラムを含むことを特徴とする請求項1記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the second power transmission mechanism includes a drum in which the annular friction surface is disposed on an outer peripheral surface. エキスパンダ式ブレーキ/クラッチの製作方法であって、
(a)第1の動力伝達機構を設ける工程と、
(b)環状の摩擦面を備える第2の動力伝達機構を設け、該第2の動力伝達機構を前記第1の動力伝達機構に対して回転可能に配置する工程と、
(c)間隔をあけて配置され軸方向へ貫通する複数の穴を各々が有する複数の弓状部材を、前記環状の摩擦面の円周方向に間隔をあける態様で環状配列となるように配置し、各弓状部材に摩擦パッドを設置する工程と、
(d)前記弓状部材の配列の周囲に環状の膨張部材を配置し、該膨張部材を前記第1の動力伝達機構へ固定する工程と、
(e)前記複数の穴の1つを通過させて各弓状部材にトルクバーを配置し、該トルクバーの対向する端部を前記第1の動力伝達機構へ連結して、前記弓状部材を前記環状の摩擦面に対して放射方向へのみ移動可能にする工程と、
(f)各弓状部材の端部に少なくとも1つの阻流板部材を設け、該阻流板部材を配列状に隣接する弓状部材間の隙間へ延ばして、該隙間で前記摩擦面から前記膨張部材へ発散される放射エネルギーに対して、蛇行した通路を形成する工程と、を含むことを特徴とする方法。
An expander brake / clutch manufacturing method,
(A) providing a first power transmission mechanism;
(B) providing a second power transmission mechanism having an annular friction surface, and disposing the second power transmission mechanism rotatably with respect to the first power transmission mechanism;
(C) A plurality of arcuate members each having a plurality of holes arranged at intervals and penetrating in the axial direction are arranged in an annular arrangement in such a manner as to be spaced apart in the circumferential direction of the annular friction surface. And installing a friction pad on each arcuate member;
(D) disposing an annular expansion member around the array of arcuate members, and fixing the expansion member to the first power transmission mechanism;
(E) passing one of the plurality of holes to place a torque bar on each arcuate member, connecting opposite ends of the torque bar to the first power transmission mechanism, and connecting the arcuate member to the first power transmission mechanism; Making it possible to move only in the radial direction relative to the annular friction surface;
(F) At least one baffle member is provided at the end of each arcuate member, the baffle plate member is extended into a gap between adjacent arcuate members in an array, and the gap from the friction surface Forming a serpentine path for radiant energy emitted to the expansion member.
前記少なくとも1つの阻流板部材を設ける工程は、前記少なくとも1つの阻流板部材を、夫々の弓状部材と、1つの部材として一体的に形成する工程を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。   The step of providing the at least one baffle member includes the step of integrally forming the at least one baffle member as a single member with each arcuate member. The method described. 前記少なくとも1つの阻流板部材を設ける工程は、前記阻流板部材を取付手段により前記弓状部材へ取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。   The method of claim 10, wherein the step of providing the at least one baffle member comprises attaching the baffle member to the arcuate member by attachment means. 前記トルクバーを配置する工程は、前記第1の動力伝達機構に軸方向へ間隔をあけて一対のプレート部材を設置し、前記トルクバーの対向する端部を前記一対のプレート部材の夫々へ接続する工程を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。   The step of arranging the torque bar is a step of installing a pair of plate members in the first power transmission mechanism with an interval in the axial direction, and connecting opposing ends of the torque bar to the pair of plate members, respectively. The method of claim 10, comprising: 前記摩擦パッドを設置する工程は、前記摩擦パッドを取付手段により前記弓状部材へ取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。   The method of claim 10, wherein installing the friction pad comprises attaching the friction pad to the arcuate member by attachment means. 環状配列の前記複数の弓状部材を配置する工程は、前記複数の弓状部材をアルミニウムで形成する工程を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein the step of disposing the plurality of arcuate members in an annular arrangement includes forming the plurality of arcuate members from aluminum. 前記複数の弓状部材を形成する工程は、前記複数の弓状部材を6061アルミニウム合金で形成する工程を含むことを特徴とする請求項15記載の方法。   The method of claim 15, wherein forming the plurality of arcuate members comprises forming the plurality of arcuate members from a 6061 aluminum alloy. 前記少なくとも1つの阻流板部材を設ける工程は、前記弓状部材をアルミニウムで形成し、前記少なくとも1つの阻流板部材を亜鉛メッキ鋼で形成する工程を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。   The step of providing the at least one baffle member includes forming the arcuate member from aluminum and forming the at least one baffle member from galvanized steel. the method of. 前記環状の摩擦面を備える前記第2の動力伝達機構を設ける工程は、前記環状の摩擦面を外周面に形成したドラムを設ける工程を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。   11. The method according to claim 10, wherein the step of providing the second power transmission mechanism including the annular friction surface includes the step of providing a drum having the annular friction surface formed on an outer peripheral surface.
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