JP2020530094A - キャリパー作動型ホイールエンドスフィアブレーキ - Google Patents

Abstract

車軸のホイールハブに取り付けられたブレーキスフィアロータを備えるブレーキシステムが提示される。ブレーキシステムは、少なくとも１つのキャリパーアームを備えるキャリパーアームアセンブリを組み込む。各キャリパーアームは、キャリパーアームとブレーキスフィアロータとの間に位置する半球状の摩擦材料をさらに備える。【選択図】図１

Description

スフィアブレーキシステムは、従来のディスクおよびドラムブレーキシステムよりも著しく改善されたものである。それらは、一般に寸法が小さいが、標準的なディスクブレーキよりも著しく優れた制動性能と低い保守要求を提供する。スフィアブレーキシステムは、通常、車両の駆動シャフトおよび車軸に取り付けられる。提示されるのは、そのようなスフィアブレーキシステムにブレーキ圧力を適用して、作動中の駆動シャフトおよび軸を減速するための改良されたシステムである。

提示されるのは、車軸のホイールハブに取り付けられるブレーキスフィアロータを備えるブレーキシステムである。少なくとも１つのキャリパーアームを備えるキャリパーアームアセンブリが組み込まれる。各キャリパーアームは、キャリパーアームとブレーキスフィアロータとの間に位置する半球状の摩擦材料をさらに備える。

キャリパーアームアセンブリは、機械動力、空気動力、電力、または油圧のいずれかによって作動される。支持ブラケットアセンブリが、カムシャフトチューブおよびカムシャフトを支持するために、車軸ハウジングに取り付けられている。キャリパーアームアセンブリは、支持ブラケットに取り付けられ、カムシャフトに接続されている。

キャリパーアームアセンブリは、ブレーキスフィアロータに半球状の摩擦材料を押し付けるように作動する。キャリパーアームの数は、特定の用途によって変えることができるが、好ましい実施形態は、スフィアブレーキロータの両側に一対のアームを備える。さらに、半球状の摩擦材料は、ブレーキシュー内に設置されてよく、それはキャリパーアームに取り付けられる。これは、半球状の摩擦材料のより容易な交換を可能にする。

ブレーキシステムは、典型的にスフィアブレーキシステムよりも大きい既存のホイールシステムに適合するように改造されてよく、そのような場合には、回転可能なハブアダプタが、ブレーキスフィアロータとホイールハブとの間でホイールハブに取り付けられる。

ブレーキシステムの様々な実施形態では、キャリパーアームアセンブリは、ブレーキスフィアロータの外部またはブレーキスフィアロータの内部に配置されてよい。

当業者は、本発明が、示されたものとは異なる実施形態が可能であり、装置および方法の詳細が、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な方法で変更できることを、理解するであろう。従って、図面および説明は、本発明の趣旨および範囲から逸脱しないような同等の実施形態を含むものと見なされるべきである。

本発明およびその多くの利点のより完全な理解および評価のために、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照する。

ハブアダプタを組み込むキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの一実施形態の上面図である。 図１のキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの正面図である。 図１のキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの断面図である。 図１のキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの別の断面図である。 図４のキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの一部のクローズアップ図である。 スフィアブレーキロータの斜視図である。 図６のスフィアブレーキロータの正面図である。 図６のスフィアブレーキロータの断面図である。 キャリパーアームの斜視図である。 ハブアダプタの斜視図である。 図１０のハブアダプタの正面図である。 図１０のハブアダプタの断面図である。 支持ブラケットの斜視図である。 キャリパー作動型スフィアブレーキシステムの別の実施形態の上面図である。 図１４のキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの正面図である。 図１４のキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの断面図である。 図１４のキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの別の断面図である。 図１７のキャリパー作動型スフィアブレーキシステムの一部のクローズアップ図である。

図面を参照すると、符号のいくつかは、示され、説明された実施形態および図のいくつかを通して、同じまたは対応する部分を指定するのに使用される。対応する部分は、異なる実施形態において小文字を付加して示されている。図面に描かれている形態または機能における対応する部分の変形が、記載されている。実施形態の変形は、本発明から逸脱することなく、一般的に差し替えることができることが理解されるであろう。

本明細書に開示されるスフィアブレーキシステムは、既存のシステムのブレーキシステムに取って代わるように改造され得る、または新しく組み立てられた車両に組み込まれ得る、システムである。図１−５を参照すると、車両の既存のブレーキシステムを置き換えるように組み込まれたブレーキシステム１０が示されている。車両の既存のブレーキシステムは取り外され（図示せず）、車両の駆動車軸または操舵車軸であり得る車軸１４上に支持されるホイールハブ１２を明らかにする。エンジン（図示せず）は、ホイールハブ１２を回転させる車軸１４を回転させる。車軸１４は、車軸１４が通って回転する固定車軸ハウジング１６内に位置している。ホイールハブ１２は従来のブレーキシステム用に構成されているので、回転可能なハブアダプタ１８がホイールハブ１２に取り付けられることが必要とされる。これは、ブレーキシステム１０がホイールハブ１２に、それをハブアダプタ１８に取り付けることによって、取り付けられることができるようにする。ブレーキシステム１０は、ブレーキスフィアロータ２０の１から１８０度の間の角度カバーを有するライニングまたはシェル２２を有するブレーキスフィアロータ２０を備える。このシェル２２の一部は、ブレーキスフィアロータ２０の回転を遅くするために圧力が加えられる領域として機能する。この圧力印加領域は、ブレーキスフィアロータ２０の１から１８０度の間である。シェル２２のスフィアアークは、ホイールハブ１２の１から３５９度の間である。

ブレーキスフィアロータ２０に対する停止力は、キャリパーアームアセンブリ２６によって加えられる。キャリパーアームアセンブリは、少なくとも１つのキャリパーアーム２８を備える。図面に示されている実施形態は、ブレーキスフィアロータ２０の両側に２つのキャリパーアーム２８を示しているが、当業者は、開示の範囲から逸脱することなく、キャリパーアーム２８の数および方位が変えられてよいことが容易に分かる。各キャリパーアーム２８は、キャリパーアーム２８とブレーキスフィアロータとの間に位置する半球状の摩擦材料３０をさらに備える。不作動構成では、キャリパーアームアセンブリ２６の半球状の摩擦材料３０は、ブレーキスフィアロータ２０のシェル２２と係合しない。作動構成では、キャリパーアームアセンブリ２６は、ブレーキスフィアロータ２０のシェル２２と係合して、ブレーキスフィアロータ２０の回転を減速させる。

半球状の摩擦材料３０は、ブレーキスフィアロータ２０の表面に適合するように形成されている。半球状の摩擦材料３０は、ブレーキシュー４２に機械的にまたは化学的に結合されてよい。半球状の摩擦材料３０は、有機および／または金属材料を含んでよい。図示の実施形態では、半球状の摩擦材料３０は、ブレーキシューピン４４でキャリパーアーム２８に取り付けられたクイックリリースブレーキシューアセンブリ４２に、さらに取り付けられている。各キャリパーアームは、ブレーキシュー４２を位置決めし、固定するような寸法の凹部（図示せず）を含んでよい。これは、ブレーキシステム１０の定期的なメンテナンスの必要に応じて、半球状の摩擦材料３０の迅速かつ比較的容易な交換を可能にする。

キャリパーアームアセンブリ２６は、車軸ハウジング１６に取り付けられる固定支持ブラケット３４に取り付けられる。支持ブラケット３４は、カムシャフトチューブ３６、カムシャフト３８、キャリパーアームアセンブリ２６、およびＡＢＳセンサブラケット（図示せず）を支持する。図示のキャリパーアームアセンブリ２６の実施形態は、１つのキャリパーアーム２８、キャリパーアームヒンジピン４０、カムローラープロング４６、カムローラー４８、およびローラークリップ５０を、備える。キャリパーアームアセンブリは、ブレーキスフィアロータ２０上の半球状の摩擦材料３０と係合し、カムローラープロング４６、カムローラー４８、およびカムシャフト３８の周りのローラークリップ５０と係合するように、取り付けられている。ローラークリップ５０は、カムローラー４８をキャリパーアーム２８のカムローラープロング４６に固定する。車両のブレーキ制御システムによるカムシャフト３８の作動により、キャリパーアームアセンブリ２６は圧縮し、半球状の摩擦材料３０をブレーキスフィアロータ２０に押し付け、これは、ブレーキスフィアロータ２０の回転を遅くする。作動は、空気圧、油圧、電子機器、またはカムシャフト３８の回転およびブレーキスフィアロータ２０に対するキャリパーアームアセンブリ２６のその後の圧縮を可能にする任意の他の手段によって影響され得る。図示の実施形態では、作動は、加圧空気源５２を介して空気圧で実現する。ブレーキシュー４２および半球状の摩擦材料３０は、作動時にブレーキスフィアロータ２０に対して自己センタリングを可能にする。外部源からカムシャフト３８に圧力を伝達する加圧空気源５２は、ブレーキシュー４２がブレーキスフィアロータ２０の反対の半径方向力と係合してブレーキスフィアロータ２０のシェル２２と半球状の摩擦材料３０との間に摩擦を生じさせることによって車両を減速させるように、キャリパーアームアセンブリ２６に力を加える。

この構成は、ホイールを取り外すことなく、半球状の摩擦材料３０を迅速かつ容易に交換することを可能にする。ユーザは、まず、加圧空気源５２を切り離し、次に、キャリパーアームヒンジピン４０およびブレーキシューピン４４を取り外すであろう。ブレーキシューピン４４は、ブレーキシュー４２の取り外しおよび新たな半球状の摩擦材料３０との交換を可能にする。

図６、７および８に示されるように、ブレーキスフィアロータ２０は、好ましくは、金属材料で構成され、先に示し、論じたように、ハブアダプタ１８に取り付けるために半径方向に配置された取り付けスポーク５４を有する。取り付けスポーク５４の間の開放空間は、ブレーキスフィアロータ２０のシェル２２を通過する空気の流れを増進し、熱の放散を増進する。この構成は、ブレーキスフィアロータ２０の全体重量も低減する。前述したように、スフィアブレーキロータ２０は、ホイールハブ１２に取り付けられているハブアダプタ１８に取り付けられている。図５と図７を比較すると最もよく分かるように、スフィアブレーキロータ２０の内径は、トーホイール５８のためのクリアランスを可能にし、トーホイール５８は、支持ブラケット３４に取り付けられたＡＢＳブラケット（図示せず）に取り付けられたアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）センサ（図示せず）とインターフェースをとる。

図９は、キャリパーアームアセンブリ２６の１つのキャリパーアーム２８の斜視図を示す。図９と図３を比較すると、カムシャフト３８が、連動する一対のキャリパーアーム２８の間に位置し、各キャリパーアーム２８がカムローラー４８を収容することは、明らかである。カムシャフト２８の作動は、各キャリパーアーム２８を他方に向かって引っ張り、スフィアブレーキロータ２０のシェル２２に対して半球状の摩擦材料３０を圧縮する。

図１０、１１および１２は、スフィアブレーキシステム１０を既存の車両に組み込むために使用されるハブアダプタ１８の構成を示す。それは、スフィアブレーキシステム１０用に設計および製造された車両には必要ないであろう。図４、５、および１２を比較することによって最も良く理解されるように、ハブアダプタは、車両の既存のホイールハブボルト６２に適合するように形成および調整される一連のアダプタ取り付け開口部６０を有する。ハブアダプタ１８は、スフィアブレーキロータ２０の取り付けスポーク５４の開口に対応するように形成および調整される一連のスフィアブレーキ取り付け開口部６４を有する（図６および７に最も良く見られる）。

図１３は、キャリパーアームアセンブリ２６、カムシャフトチューブ３６、カムシャフト３３８、およびＡＢＳセンサブラケット（図示せず）を固定軸ハウジング１６に支持および接続する支持ブラケット３４の斜視図を示す。支持ブラケット３４は、軸ハウジング１６に取り付けるための開口部を有する。キャリパー取り付けブラケット６６は、キャリパーアームヒンジピン４０（図１に示されるように）を収容するための開口部を有する。カムシャフト開口部６８は、カムシャフト３８およびその関連する付属品を、キャリパーアームアセンブリ２６に連結されたときに、支持する（図２に最も良く示されている）。

図１４−１８は、車両のホイールハブ１２ａがブレーキシステム１０ａを受け入れるように適切な大きさにされている、ブレーキシステム１０ａの別の実施形態を示す。この実施形態では、ハブアダプタがあり、ブレーキシステム１０ａは、ホイールハブボルト６２ａでホイールハブ１２ａに直接取り付けられている。ブレーキシステム１０ａの全ての他の特徴および機能は、前述の実施形態と同様である。

実施形態は、図１４および１６に見られる１つの追加の任意的な特徴を有し、それは、キャリパーアームアセンブリ２６ａ上に設置された保持バンド７０ａを含むものである。保持バンド７０ａは、冗長フェイルセーフロック機構７２ａを用いて、各キャリパーアーム２８ａをそれぞれのキャリパーアームヒンジピン４０ａに対して固定する。保持バンド７０ａは、有機材料、金属材料、またはエラストマー材料で作ることができる。

本発明は、いくつかの好ましい実施形態を参照して説明された。先行する明細書を読んで理解すると、多くの修正および変更を他者が思い当たることになるが、この発明は、添付の特許請求の範囲またはこれらの請求項の同等の範囲内にある限り、全てのそのような変更および修正を含むものと解釈されることが意図されている。

Claims (9)

1. ブレーキシステムであって、
   車軸のホイールハブに取り付けられたブレーキスフィアロータと、
   キャリパーアームアセンブリと、
   を備え、
   前記キャリパーアームアセンブリは、少なくとも１つのキャリパーアームを備え、
   それぞれの前記キャリパーアームは、前記キャリパーアームと前記ブレーキスフィアロータとの間に位置する半球状の摩擦材料をさらに含む、ブレーキシステム。
2. 請求項１に記載のブレーキシステムであって、前記ブレーキスフィアロータと前記ホイールハブとの間で前記ホイールハブに取り付けられた回転可能なハブアダプタをさらに備える、ブレーキシステム。
3. 請求項１に記載のブレーキシステムであって、前記キャリパーアームアセンブリは、２つの前記キャリパーアームを備える、ブレーキシステム。
4. 請求項１に記載のブレーキシステムであって、前記キャリパーアームアセンブリは、前記ブレーキスフィアロータに対して前記半球状の摩擦材料を押圧するように作動する、ブレーキシステム。
5. 請求項１に記載のブレーキシステムであって、前記キャリパーアームアセンブリは、前記ブレーキスフィアロータの外部に位置する、ブレーキシステム。
6. 請求項１に記載のブレーキシステムであって、前記キャリパーアームアセンブリは、前記ブレーキスフィアロータの内部に位置する、ブレーキシステム。
7. 請求項１に記載のブレーキシステムであって、前記キャリパーアームアセンブリは、機械動力、空気動力、電力、または油圧動力、のうちの１つによって作動される、ブレーキシステム。
8. 請求項１に記載のブレーキシステムであって、
   車軸ハウジングに取り付けられた支持ブラケットアセンブリをさらに備え、
   前記支持ブラケットは、カムシャフトチューブと、カムシャフトと、を支持し、
   前記キャリパーアームアセンブリは、前記支持ブラケットに取り付けられ、前記カムシャフトに接続される、ブレーキシステム。
9. 請求項１に記載のブレーキシステムであって、前記半球状の摩擦材料は、ブレーキシュー内に設置され、前記ブレーキシューは、前記キャリパーアームに取り付けられることをさらに含む、ブレーキシステム。
   
   

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