JP3526573B2 - トルク及び回転制御装置 - Google Patents

トルク及び回転制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は、概してクラッチやブレーキのようなトルク
及び/或いは回転制御装置に係り、特に、クラッチやブ
レーキに取り付けられる交換可能なパッドと、熱放散の
著しい増大を伴うトルク及び/或いは回転制御装置とに
関するものである。
効率よく、係合(接続)過程及び/或いは定常的な滑
り配置において発生する熱エネルギを伝達するための高
い能力を備え、保守及び操作が簡単なクラッチやブレー
キを提供するといった問題が常に存在する。アメリカ特
許第4,474,268号は、この問題を解決すべく設計された
あるタイプの装置を開示しており、これは特に、ハブが
配設されたシャフトに制御トルクを与えるよう配置され
た外部、複数キャリパブレーキである。長手方向の中心
に位置され、内部フィンを有するフリクションディスク
が続いてハブに取り付けられる。ブレーキハウジングは
一或いはそれ以上のブレーキシリンダ即ちキャリパを支
持し、そのそれぞれは最適な態様においてピストンに作
動されブレーキパッドを移動させる流体圧力を含む。外
部キャリパは流動作動されてフリクションディスクを摩
擦係合させると共にシャフトのトルク及び/或いは回転
を制御する。キャリパの複数性は、トルク及び/或いは
回転制御の範囲を拡大するという意図された目的のため
である。そして認識されるように、ブレーキの容量は、
空気流に依存した熱の放散に依存している。記述された
フリクションディスクは、フィンの配列によって、向上
された冷却及び向上されたブレーキ効率を提供してい
る。特に、フリクションディスクには、二つの、対向さ
れ、交差されたフィン部分が形成され、これはフリクシ
ョンディスクのためのヘビ状の、径方向及び周方向の空
気冷却通路を形成すると共に、より良好な熱伝達及び向
上されたブレーキ効率を提供する。アメリカ特許第4,47
4,268号の装置は、係合過程で発生する熱エネルギを伝
達する能力において従来装置よりも著しい向上を示して
いるが、容量及び効率を向上するためのなお一層の努力
が、アメリカ特許第4,561,522号及び第4,846,315号で開
示されたタイプのような冷却向上装置の利用を伴って続
けられている。
このように、向上された性能を有する装置が開発され
ているにも関わらず、さらに、係合過程及び/或いは定
常的な滑り配置において発生する熱エネルギを伝達する
ためのより高い能力を備えた装置が要求されている。
同様に、アメリカ特許第4,474,268号は、装置のいか
なる部品も実際に取り外さずに行うことができ、保守を
簡単にし得るパッド交換のための方法を開示している
が、さらに、パッド交換がより簡単で、工具の使用を必
要としない装置が要求されている。
イギリス特許出願公開番号第1 421 952号及びドイツ
特許出願公開番号第40 03 732号はそれぞれ、部材のト
ルク及び/或いは回転制御を行う装置のためのインター
フェイスディスクを開示している。ここでインターフェ
イスディスクは、第1及び第2部品ディスク、複数の長
フィン、少なくとも第1の短フィン、及び第1及び第2
部品ディスクの一方を部材に結合するための手段を含む
タイプのもので、第1及び第2部品ディスクは、内縁、
外縁、内面、及び外インターフェイス面を有する。長フ
ィンは、第1及び第2部品ディスクの内面間に起立する
と共に、径方向内端と径方向外端とを有する。長フィン
の径方向内端と径方向外端との間の長さは、部品ディス
クの内外縁間の径方向の長さより長い。また長フィン
は、周方向に等しく離間される。短フィンは、周方向に
近接する長フィンのそれぞれの対の間に周方向に等しく
離間され、第1及び第2部品ディスクの内面間に起立
し、径方向内端と径方向外端とを有する。短フィンの径
方向内端と径方向外端との間の長さは、部品ディスクの
内外縁間の径方向の長さ及び長フィンの長さよりも短
い。短フィンの径方向内外端の全ては周方向に結合され
ない。イギリス特許出願公開番号第1 421 952号におけ
る短フィンの少なくともいくつかは、部品ディスクの内
外縁間の径方向の長さ及び長フィンの長さよりも実質的
に短い。
発明の開示 本発明は、従来装置の上記要求と問題と不利とを解決
するものであり、その特徴としては、長フィンが第1及
び第2部品ディスクの内縁から略接線方向に延出し、長
フィンの全ての径方向内端及び外端が周方向に連結(結
合、接続)されず、空気が周方向に近接する長フィンの
間で第1及び第2部品ディスクの内外縁間を径方向に自
由に通過することを許容される。
別の好適な態様において、装置のキャリパ間に位置さ
れるスペーサは、それらの幅に比べ長い長さを有すると
共に、それらの長さがインターフェイスディスクからの
空気移動に対し略平行に、好適な態様においては、イン
ターフェイスディスクのフィンに対し略垂直に延出する
よう方向付けられる。
さらなる好適な態様において、装置のキャリパ間に位
置されるスペーサはそれらの幅に比べ長い長さを有し、
スペーサの幅は、インターフェイスディスクの径方向外
方に向かう長さに沿って減少される。好適な態様におい
て、スペーサの断面は涙(落涙)形状とされる。
他の好適な態様において、スライド可能なピンを設け
ることで簡単なパッド交換が可能となり、ピンは、パッ
ドアッセンブリに位置される孔内へとバイアス(付勢)
されてスライド可能に受け入れられ、パッドアッセンブ
リは、そのピン回りの回転を規制するための手段(装
置、装備)を含む。
そして本発明の目的は、より効率的なトルク及び/或
いは回転制御装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、向上された熱伝達特性を有
するトルク及び/或いは回転制御装置を提供することで
ある。
本発明のさらなる目的は、より簡単に保守がなされる
トルク及び/或いは回転制御装置を提供することであ
る。
本発明のさらなる目的は、工具を使用せずにパッド交
換を行い得るトルク及び/或いは回転制御装置を提供す
ることである。
本発明のさらなる目的は、向上された総合効率を有す
るトルク及び/或いは回転制御装置を提供することであ
る。
本発明のさらなる目的は、向上された総合冷却特性を
有するトルク及び/或いは回転制御装置を提供すること
である。
本発明のこれらの及びさらなる目的及び長所は、以下
に図面と共に記述される本発明の具体的実施例の詳細な
記述に鑑みてさらに明らかとなろう。
図面の簡単な説明 本発明の具体的実施例は添付図面を参照することによ
り最もわかり易く説明されるであろう。
図1は、本発明の教示に従って構成された外部キャリ
パブレーキの部分正面図で、内部構造を示すために破断
された部分を有する。
図2は、図1の切断線2−2に従って切断された図1
のブレーキの部分断面図で、内部構造を示すために破断
された部分を有する。
全ての図面は、本発明の基本的な教示の説明を簡単に
行うためにのみ描かれているにすぎない。本発明の以下
に記述される教示が読まれ、理解された後には、好適実
施例を形成する部品の数、位置、相対関係、及び寸法に
関する図面の変形・改良は当該技術分野の通常の知識の
下に行われるであろう。さらに、特定の力、重量、強度
に適する正確な寸法及び寸法比並びにその他の要件は、
本発明の以下に記述される教示が読まれ、理解された後
に当該技術分野の通常の知識となる。
異なる図面においても、同じ符号は同じか或いは類似
した部品を意味する。さらに、ここで、「頂」、
「底」、「第1」、「第2」、「端」、「側」、「径方
向」、「軸方向」、「内部」、「外部」、「外側」とい
った用語、及び同様の用語が用いられているが、これら
用語は、図面を読者にとって見易くするよう図面に示さ
れる構成のみに関連すると共に発明の記述を容易にする
ためのみに用いられているものである。
実施例 本発明の好適な教示に従うトルク及び/或いは回転制
御装置が、外部キャリパブレーキとして図面に示される
と共に全体的に10で表されている。ブレーキ10は、ブレ
ーキ力が作用されることを望まれると共に回転制御が行
われることを望まれるシャフト12のような部材と、ブレ
ーキ10とシャフト12との間の接続部を形成するハブ14
と、ハブ14に接続されるブレーキフリクションディスク
16のようなインターフェイスディスクと、複数の外部キ
ャリパ−型ブレーキアクチュエータ即ちシリンダ18とを
有する。それぞれのブレーキシリンダ18は、ピストン2
6、様々な形の流体取付具28、様々な長さ及び形の流体
接続即ち空気管路30、及びブレーキフリクションライニ
ング即ちブレーキパッド32を有する。パッド32は、加圧
流体(本実施例では空気)の導入に伴ってピストン26の
第1面によって係合され、加圧流体は、図示されない一
般的な制御源によって管路30に入り、取付具28を通じ
て、ピストン26の反対側のダイアフラム33に抗する。パ
ッド32は、フリクションディスク16のブレーキ面に抵抗
して摩擦係合(接続)すると共に、制御摩擦圧力を作用
してシャフト12にブレーキ力を与える。ここで分かるよ
うに、ブレーキ10は対向されしかし分離された、摩擦係
合される摩耗面を有し、一方の摩耗面はピストン26で制
御される交換可能なブレーキパッド32であり、他方の摩
耗面はブレーキフリクションディスク16の対向面であ
る。
さらに特に、流体(空気)接続30は取付具28に接続さ
れ、取付具28はブラダシリンダキャップ(bladder cyli
nder caps)34にねじ挿入(ねじ止め)され、ブラダシ
リンダキャップ34はシリンダハウジング35にねじ即ちボ
ルト38によって接続されると共に、多数のボルト100に
よって順次取り付けられてブレーキ10の外部ハウジング
36の一部を形成する。好適な態様において、シリンダ18
は、アメリカ特許第4,427,102号の教示に従って構成さ
れ、キャップ34とハウジング35との間にしっかりと接続
され且つ挟まれたダイアフラム33を備えると共に、ハウ
ジング35内の穴(ボア)27内に案内され支持されるピス
トン26を備える。
図示されるように、ハウジング36は、保持部品を取り
付けるリングの形とされる。そしてブレーキ10は、通
常、さらに他のハウジング、モータ、或いは他の環境
に、又はその中に取り付けられ、一般的な方法でシャフ
ト12にブレーキ力を与え、即ち回転制御を行う。例え
ば、さらに他のハウジング、モータ、或いは他の環境に
接続された取付植込みボルトを収容するための穴が、こ
れは示されていないが、ハウジング36を通して設けられ
てもよい。
上記背景に基づいて、従来より知られるブレーキ或い
はクラッチを越えた本発明の新規な相違及び改良点は、
これら技術分野の当業者によって認識され得る。このよ
うな本発明の新規な相違及び細かな改良点の一つは、ブ
ラダシリンダキャップ34の構成に関連している。特に、
キャップ34は傾斜壁90を有し、傾斜壁90は、キャップ34
の外面の径方向内側部分から軸方向外側に120゜のオー
ダーの鈍角をもって延出する。取付具28は壁90に螺合さ
れて受け入れられる。最も好適な態様において、壁90は
略半円形状とされる。キャップ34はさらに、傾斜された
半円筒体部分92を有し、半円筒体部分92は、キャップ34
の外面の径方向外側部分から軸方向外側に150゜のオー
ダーの鈍角をもって延出すると共に、壁90と一体的な境
界をなす。キャップ34の内面は、比較的大径で浅い(奥
行きのない)穴94を有する。穴94は、概してピストン26
と軸方向に整列され、空気のような流体が取付具28を通
じて部分92内に導入されたとき、それがピストン26の領
域全体を循環することを許容する。
ここで注目すべきは、壁90の角度が同様に取付具28
を、キャップ34の外面に対して90゜より小さい角度であ
って、概してキャップ34の外面に対し平行に近ずく角度
で配置することである。これは、本発明の教示に従っ
て、ブレーキ10の取り付けに必要な軸方向のスペースを
縮小する。加えて、空気がフリクションディスク16に引
き込まれ通過するとき、壁90と部分92とは接続30の周り
に空気を引き込むのにより有効である。空気流の増大に
伴って、接続30は、ブレーキ10の操作で生じる熱によっ
てもろくなったり他の悪化を生じることを一層抑制され
る。
本発明に伴うブレーキ10の、全体のアッセンブリ及び
この新規で細かな特徴に関してさらに、ピン接続された
ブレーキパッド接続アッセンブリは、外部キャリパ18
と、内部に位置されフィンが取り付けられたブレーキデ
ィスク16とを結合して、素早く且つ全く単純なブレーキ
パッドの交換を可能とし、これにより交換時間を短縮
し、ブレーキの実用性を高め、保守の簡単化を許容す
る。
さらに、ダイアフラムで操作される外部キャリパ形ブ
レーキがブレーキ10のアッセンブリの全体に寄与(作
用)する付加ブレーキ力に抗じてスプリング戻り動作が
生ずるという欠点が除かれ、常にブレーキを作動待機に
することができるということが分かった。即ち、ダイア
フラムの接近に伴い、最小隙間がフリクションディスク
16とブレーキパッド32との間に、これら二つの移動面間
の空気の使用及びこれら二つの移動面の差動効果により
自動的に保持(維持)されるであろう。最小隙間が保持
されると、ブレーキは常に高効率で作動待機状態にな
る。
この組合せ、構成、及び全体のアッセンブリは、驚く
ほどに且つ十分に高いブレーキ効率をもたらし、本発明
に従うブレーキ10のようなブレーキを可能にすることが
分かる。これにより保守が簡単且つ単純となり、ブレー
キパッドを含む摩耗部品の素早い交換が可能となり、効
率の向上、熱伝達特性の向上、総合冷却特性の向上、及
び多量の熱放散が可能となる。
以下の説明と共に、本発明の次の新規な特徴及び細か
な差異が説明され、関連技術分野に属する当業者によっ
て理解されるであろう。この次の特徴は、長手方向の中
心に整列された本発明のフリクションディスク16がフィ
ン構造とされることである。特に、示される実施例にお
けるブレーキフリクションディスク16は、第1及び第2
の、離間された、平面ディスク40及び41を有する一体的
な単体部品とされ、ディスク40及び41は、これらディス
ク40及び41の間に一体的に接続して垂直に延出する周方
向に離間されたフィン42及び43を有する。それぞれのデ
ィスク40及び41は、外縁即ち周縁部44と、内周即ち縁
(エッジ)46とを有する。一方のディスク40及び41の中
心に近接され、内縁46に近接されて、ディスク40及び41
と隣接し且つ等しい厚さを有する一体環状材48には、複
数の取付穴50が周方向に一定間隔で形成される。最も好
ましい態様において、ディスク16は一体環状材48と共に
両方のディスク40及び41によって鋳造され、環状材48は
一方のディスク40及び41から切削され、穴50は、他方の
ディスク40或いは41の環状材48にフリクションディスク
16の望まれる回転方向に関連して穿設される。
フィン42は、ディスク40及び41の内面間に起立する比
較的薄くて平らな部材であり、縁44及び46の間の径方向
の長さ或いは距離より大きな長さを有する。好適な態様
において、フィン42は離間されると共に縁46から略接線
方向に延出し、最も好ましい態様においては縁46より大
きい直径を有する円から接線方向に延出し、フィン42は
縁46に対する接線から約15゜の角度をもって延出する。
フィン42は縁44に延出しながらもそれから内方に離間さ
れる長さを有する。フィン42はディスク40及び41の間で
その周りを周方向に等しく離間されると共に周方向に連
結(結合)せず、周方向に近接するフィン42の間で空気
を径方向に自由に通過させることを許容する。
フィン43は、ディスク40及び41の間に起立する比較的
薄くて平らな部材であり、フィン42より短く縁44及び46
の間の径方向の長さ或いは距離より短い長さを有し、好
適な態様においては縁44及び46の間の径方向の距離のほ
ぼ38%に等しい、或いは特に37.5%の長さを有し、フィ
ン42の長さのほぼ1/4、或いは特に28.6%の長さを有す
る。フィン42及び43の厚さは等しい。フィン43の径方向
外端は、フィン42の径方向外端と径方向同範囲に位置さ
れる。最も好ましい態様において、二つのフィン43は、
周方向に近接するフィン42の間に周方向に等しく離間さ
れる。このように、好適な態様においては、八つのフィ
ン42が互いに周方向に45゜離間されて設けられ、フィン
43がお互い及び周方向に近接するフィン43に対して15゜
の角度をもって延出する。全てのフィン43は、互いに周
方向に連結せず、周方向に近接するフィン42及び43の間
で空気を径方向に自由に通過させることを許容する。好
適な態様にあっては、フィン43が間に位置される第1の
対のフィン42に周方向に続く第1のフィン43の径方向内
縁は、フィン43が間に位置される他方の対のフィン42の
径方向内縁と径方向に整列される。さらに、好適な態様
において、フィン43は等しい長さを有する。
ハブ14は略筒部52を有し、筒部52はシャフト12をスラ
イド可能に受け入れるための中心に位置された穴54を有
する。ハブ14はさらに径方向に延出するフランジ58を有
し、フランジ58は、フリクションディスク16の穴50に対
応する周方向等間隔な複数の取付穴60を有する。ハブ14
はさらに案内ショルダ59を有し、案内ショルダ59は、フ
ランジ58から軸方向に延出して環状材48をスライド可能
に受け入れると共に、ディスク40或いは41の厚さに略等
しい軸方向の範囲或いは長さを有する。アーチ或いは湾
曲部61はショルダ59から延出し、ディスク40或いは41の
内面は筒部52に対してショルダ59上を案内される。フリ
クションディスク16は、穴50を通過して穴60内に螺合し
て受け入れられるボルト106によってハブ14に接続され
る。ここで認識されるように、仮に環状材48がディスク
41に形成されずディスク40に形成されたとすると、フィ
ン42及び43の向きは逆とされるであろう。
さらに認識されるように、トルク及び/或いは回転が
制御されるための部材を、二つの部材、即ちハブ14とフ
リクションディスク16とで形成することは特に有利であ
る。先ず、ハブ14はシャフト12上に恒久的に位置される
ことが可能で、フリクションディスク16は摩耗時にシャ
フト12上のハブ14の位置を乱すことなく交換可能であ
る。これはユーザーがフリクションディスク16を定位置
に再度取り付けることを簡単にし、コスト的な(costl
y)セットアップ(調整、組立)時間を削減する。さら
に、ハブ14とフリクションディスク16とは異なった材料
から作られることも可能で、これにより空気流への熱伝
達効率がより高まり、シャフト12への熱伝導をより少な
くすることができる。また、断熱材(ガスケットのよう
な)がハブ14とフリクションディスク16との間の境界面
に配置されてもよく、これによりシャフト12へ伝導する
熱はさらに減少する。
以下の説明と共に、本発明の次の新規な特徴及び細か
な差異が説明され、これら技術分野に属する当業者によ
って理解されるであろう。それはピン接続されたパッド
の配置に関するものである。特に、キャリパ即ちシリン
ダ18は、拡大された受け板62に固定されたブレーキパッ
ド32を有するパッドアッセンブリをそれぞれ含み、受け
板62は少なくともブレーキパッド32の径方向外方に延出
する。径方向に延出する切欠64がブレーキパッド32と受
け板62との径方向内縁に形成される。シリンダハウジン
グ35の径方向内縁は、そこから軸方向のブラダシリンダ
キャップ34の反対方向に延出してパッドアッセンブリの
切欠64内にスライド可能に受け入れられるレール66を有
する。孔68が、受け板62のブレーキパッド32より径方向
外方に形成されてロックピン70をスライド可能に受け入
れる。ロックピン70は、キャリパ18のキャップ34とハウ
ジング35とに対して、レール66に略平行に且つそれから
離間されて順次スライド可能である。特に、キャップ34
とハウジング35とは軸方向に貫通する穴72を有し、穴72
は、ピン70のシャンク(軸部)74をスライド可能に受け
入れると共に頭部76の通過を規制する大きさとされる。
穴72は拡大された同心の座ぐり78を有し、座ぐり78は、
キャップ34とハウジング35との外面から離間されると共
にキャップ34とハウジング35との両方或いは一方内に形
成される。座ぐり78内に位置されピン70のシャンク74に
同心なスプリング80は、キャップ34と、ピン70のシャン
ク74に固定されたスナップリング82とに隣接すると共に
その間にしっかりと支持され、これによりピン70を、軸
方向外方位置から軸方向内方位置に向けて軸方向内方に
スライドさせるようバイアス(付勢)する。
ここで分かるように、本発明の交換可能なブレーキパ
ッド32の配置は、様々な環境と、対向されしかし分離さ
れて摩擦係合される摩耗面を含む装置とにおいて有用で
あり、それらにおいては少なくとも一つの摩耗面が例え
ばパッド32のような交換可能なパッドを含み、このパッ
ドは対向された例えばフリクションディスク16のような
摩耗面に近接して取り付けられる。
ここで認識されるように、パッドアッセンブリは、受
け板62の孔68を通じて延出するピン70のシャンク74によ
って、シャンク74回りの受け板62の回転を規制すべく切
欠64内に受け入れられたレール66と共に保持される。レ
ール66及びピン70の軸方向の長さは、受け板62をそれら
の上に、フリクションディスク16に最も近ずいたピスト
ン26のストローク終端で位置させ、交換可能なパッド32
をハウジング35とフリクションディスク16との間に軸方
向に保持し位置させる長さである。レール66は、軸方向
の全長がハウジング35とフリクションディスク16の対向
摩耗面との間の距離よりやや小さくなければならず、一
方フリクションディスク16の外側となるそれの径方向の
位置付けにより、ピン70はハウジング35とフリクション
ディスク16の対向摩耗面との間の距離より大きい全長を
有し、これにより受け板62がそれの軸方向内方のバイア
ス位置でピン70のシャンク74からスライドして離脱する
前に、パッド32がフリクションディスク16の対向摩耗面
に当接することを保障する。
さらに認識されるように、本発明に従う交換可能なブ
レーキパッドの取替えは、いかなるブレーキ部品も実際
に取り外すことなく、またいかなる工具も使用せずに行
われ得る。これは単純に頭部76を引っ張ることによって
のみ行われ、これによりピン70は、シャンク74の自由端
が受け板62の孔68から引き抜かれるまで、スプリング80
のバイアス力に逆らってそれの軸方向外方位置に引き込
まれる。同時に、受け板62とパッド32とは、手によって
ハウジング35とフリクションディスク16の対向摩耗面と
の間から径方向外方に引っ張られ得る。同様のやり方
で、新品のパッドアッセンブリがハウジング35とフリク
ションディスク16の対向摩耗面との間に滑り込まれ、切
欠64がレール66に径方向に受け入れられる。孔68をピン
70に整列して位置させた後、ピン70がスプリング80のバ
イアス力によるそれの軸方向内方位置への移動を許容さ
れて、シャンク74が孔68に軸方向に挿入され通過され
る。ここで認識されるように、パッドの取替えは、いか
なるブレーキ部品も実際に取り外すことなく、またいか
なる工具も使用せずに行われ得る。またパッドアッセン
ブリ自身の他に、パッド交換中にユーザーが保管し、パ
ッド取替作業中に間違い易いナットやボルトのような緩
み部品がない。
以下の説明と共に、本発明の次の新規な特徴及び細か
な差異が説明され、これら技術分野に属する当業者によ
って理解されるであろう。それは、フリクションディス
ク16の対向側に第1及び第2キャリパ18を位置させるた
めのハウジングスペーサ120に関する。特に、好適な態
様におけるスペーサ120は、アルミ鋳造から作られると
共に涙(落涙)状の断面を有する。とりわけ、スペーサ
120は、略半円状の断面、特に半円より僅かに大きい円
周範囲を有する第1部分122を含む。スペーサ120はさら
に、第1部分122と一体的に形成されると共に略V字状
の断面を有する第2部分124を含み、部分124の両側部
は、部分122の両側部から略接線方向に且つそれに隣接
して延出する。部分122に対向する部分124の両側部の接
合点は丸められる。部分124の両側部の接合点から部分1
22までの部分124の長さは部分122の直径のおよそ1.5倍
に等しく、よって部分122及び124の合計長さはスペーサ
120の最大幅、即ち部分122の直径の約2倍である。ボル
ト100は、ディスク16の対向側に位置される第1及び第
2キャリパ18の、キャップ34とハウジング35とに形成さ
れる孔に通され、ハウジング36の孔に通されると共にス
ペーサ120に形成される孔に第1部分122の直径中心で通
され、これによりスペーサ120は上記キャリパ18のハウ
ジング35間に位置され挟まれる。
スペーサ120は、部分124をフリクションディスク16か
ら径方向外方に延出させる方向に向けられ、好適な態様
においてスペーサ120は、それらの長さが最も近くにあ
るフィン42又は43に対し略垂直に延出し、それらの幅が
最も近くにあるフィン42又は43に対し平行に延出する方
向に向けられ、好適な態様においてそれは、径から回転
方向に約50゜とされる。スペーサ120は適当な手段、例
えばキャリパ18のハウジング35からボルト100から離間
されて延出するスプリングピンによって位置が保持され
てもよい。
以下の説明と共に、本発明のブレーキ10のさらなる差
異及び新規な相違が説明され理解されるであろう。特
に、ブレーキ10は、これを通じて移動する空気量を従来
のものと比較して大巾に増大し、この空気増大により熱
放散の増大、ひいては装置容量の増大を生じさせる。と
りわけ、それの最も好ましい態様において、ブレーキ10
は、これを通過する空気量を相互作用的に増大させるユ
ニークな機構の組合せを含む。本発明の好適な態様に関
して、ディスク40及び41の径方向の範囲に比べて延長さ
れた長フィン42の中間に位置され、ディスク40及び41の
径方向の範囲に比べて短い長さを有する短フィン43の使
用は、ディスク40及び41の縁46の間から流入する空気が
フィン42の径方向内端によって物理的に遮られず、さら
にインペラ表面領域をより最大にすることを保障する。
とりわけ、フィン42の径方向内端は互いに周方向に十分
に離間され、よって全周に亘るディスク40及び41間の空
気通過をいたずらに物理的に遮ることはなく、さらにデ
ィスク40及び41間から空気を引き抜くインペラ効率のた
めのインペラ表面領域を提供する。同様に、フィン42及
び43の径方向外端は、ディスク40及び41間から空気を引
き抜くインペラ効率のためのインペラ表面領域を提供す
る。
さらに、空気が、それがフィン42及び43間を径方向に
移動するような径方向の運動成分と、シャフト12に固定
されるフリクションディスク16の回転による周方向の運
動成分との両方を有することから、径に対するフィン42
及び43の方向付けはインペラ効率を向上する。
同様に、ディスク40及び41間に対し、ハブ14の筒部52
からの湾曲部61により与えられるスムーズな移行は、層
流を高め乱流を減じて空気流を最大にする。これに関し
て、一方の環状材48の機械加工を省略してもよく、また
両方の環状材48に取付穴50を開口すれば、ハブ14のフラ
ンジ58がどちらのディスク40及び41に固定されるかによ
って決まる一方向に、単一のフリクションディスク16を
回転させることができることが理解いただけると思う。
しかしながら、余分の環状材48が筒部52と湾曲部61との
間の有効空間を減少させ、フリクションディスク16への
空気通路を部分的に減じるので、その利点は、最も好ま
しい態様においては利用されない。
また、スペーサ120は、それの空気力学を高めるよう
形取られ方向付けられると共に、空気流への抵抗を最小
とする。特に、その形状が幅に比べて長く且つ全体的に
丸みを帯びていることから、層流を生じさせ乱流を減じ
てスペーサ120の周囲の空気流を増大させる。さらに、
フリクションディスク16から離脱する空気が径方向と周
方向との両方向の運動成分を有することから、スペーサ
120は、それらの長さが空気流に対して略平行に、それ
らの幅がディスク16から離脱する空気流に対して略垂直
になるように方向付けられる。平行でない向きは乱流を
生じさせる大きな抵抗を与え、それに対し平行な向きは
層流を生じさせて乱流を減じる。好適な態様におけるス
ペーサ120の向きとフリクションディスク16のフィン42
及び43との間の関係は、層流を生じさせ乱流を減じてブ
レーキ10を通過する空気流を増大させるのに有利である
と信じられる。
本発明の基本的な教示が説明された今、多くの拡張と
変形とが関連技術分野に属する通常の知識を有する者に
とって明らかであろう。例えば、本発明はブレーキに関
して説明がなされてきたが、その教示が、例えばクラッ
チやこれに限定されない他の種類のトルク及び/或いは
回転装置に適用することが認識される。即ち、本発明
は、第1部材と第2部材との間での回転制御を提供し、
少なくとも第1部材が軸回りに回転可能とされる装置に
適用する。上記ブレーキの場合、第1及び第2部材はシ
ャフト12及びブレーキハウジング36からなる。概して、
しかしながら、全ての必要事項は、一方の部材が例えば
フリクションディスク16のようなフリクションディスク
を有し、それが制御されるため、例えばパッド32のよう
な他方の部材の摩擦係合面に選択的に接触することであ
る。フリクションディスクがクラッチの摩擦部材とさ
れ、他方の摩擦係合面がクラッチパッドとされてもよい
ことは認識されるであろう。
さらに、本発明は回転制御されるシャフトに関して述
べられてきたが、本発明が全体的に、シャフトとハブ、
或いはハブとハブ、或いはハブとシャフト、或いは他の
そのような組合せを含む様々な部材間で適用され回転制
御を与えることは明らかであり、どちがら固定部材でそ
の相手方に対しどちらが回転制御されるのかを問題とし
ない。
同様に、本発明の教示が、図示されたキャリパ18の数
に制限されないことも認識されるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レクレア,ジェイムズ,ピー アメリカ合衆国・ミネソタ州・セント ポール・エレナー アヴェニュー・1256 (72)発明者 ラダムスキー,ジェイムズ,ヴィー アメリカ合衆国・ミネソタ州・ニュー ブライトン・ヤンクトン カレッジ レ ーン・548 (72)発明者 クリステンセン,リチャード,ジー アメリカ合衆国・ミネソタ州・ブルック リン パーク・セブンティシックスス アヴェニュー ノース・7301 (56)参考文献 特開 平3−333(JP,A) 特開 昭51−137072(JP,A) 実開 平2−427(JP,U) 実開 昭62−128238(JP,U) 実開 昭52−46402(JP,U) 実公 昭44−443(JP,Y1) 米国特許3980160(US,A) 西独国特許出願公開4003732(DE, A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16D 49/00 - 71/04

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】部材(14)のトルク及び回転制御を行う装
    置(10)のためのインターフェイスディスク(16)であ
    って、 内縁(46)、外縁(44)、内面、及び外インターフェイ
    ス面を有する第1及び第2部品ディスク(40,41)と、 該第1及び第2部品ディスク(40,41)の上記内面間に
    起立すると共に径方向内端と径方向外端とを有する複数
    の長フィン(42)であって、その上記径方向内端と上記
    径方向外端との間の長さが上記部品ディスク(40,41)
    の上記内外縁(46,44)間の径方向の長さより長い長フ
    ィン(42)であり、周方向に等しく離間された長フィン
    (42)と、 周方向に近接する上記長フィン(42)のそれぞれの対の
    間に周方向に等しく離間され、上記第1及び第2部品デ
    ィスク(40,41)の上記内面間に起立し、径方向内端と
    径方向外端とを有する少なくとも第1の短フィン(43)
    であって、その上記径方向内端と上記径方向外端との間
    の長さが上記長フィン(42)の長さよりも短く、その上
    記径方向内外端の全てが周方向に結合されない短フィン
    (43)と、 上記第1及び第2部品ディスク(40,41)の一つを上記
    部材(14)に結合するための手段と を有し、上記長フィンが概して上記第1及び第2部品デ
    ィスクの上記内縁から延出し、上記長フィンの径方向外
    端の全てが周方向に結合されないインターフェイスディ
    スク(16)において、 上記短フィンの上記径方向内端と上記径方向外端との間
    の長さが実質的に両方の上記部品ディスクの内外端の間
    の径方向長さより短く、上記短フィン(43)が上記内縁
    (46)に対し又は上記内縁より大きい直径の円に対し接
    線方向に直線状に延出し、 上記長フィン(42)が上記内縁(46)に対し又は上記内
    縁より大きい直径の円に対し接線方向に直線状に延出
    し、上記長フィン(42)の上記径方向内端の全てが周方
    向に結合されず、空気が周方向に近接する上記長フィン
    (42)の間及び上記第1及び第2部品ディスク(40,4
    1)の上記内外縁(46,44)間を径方向外側に自由に通過
    でき、 上記結合するための手段が上記第1及び第2部品ディス
    ク(40,41)の一方(40)に一体的に接続された環状材
    (48)からなり、該環状材(48)が上記部品ディスク
    (40)と等しい厚さを有すると共にそれに隣接し、上記
    部材が、筒部(52)と、該筒部(52)から径方向に延出
    するフランジ(58)と、該フランジ(58)から軸方向に
    延出る案内ショルダ(59)と、該案内ショルダ(59)か
    ら上記筒部(52)に延出する湾曲部(61)とを有するハ
    ブ(14)からなり、上記案内ショルダ(59)が、上記環
    状材(48)をスライド可能に受け入れる大きさとされる
    と共に上記環状材(48)の厚さに等しい軸方向の長さを
    有し、上記環状材(48)を上記フランジ(58)に接続す
    る手段(106)からさらに構成されてなる ことを特徴とするインターフェイスディスク。
  2. 【請求項2】第2の短フィン(43)からさらに構成され
    てなり、上記第1及び第2の短フィン(43)が上記径方
    向内外端間の同じ長さを有し、上記第1及び第2の短フ
    ィン(43)が互い及び周方向に近接する上記長フィン
    (42)との間を周方向に等しく離間された請求項1記載
    のインターフェイスディスク。
  3. 【請求項3】上記長フィン(42)の上記径方向内端が上
    記第1及び第2部品ディスク(40,41)の上記内縁(4
    6)より大きい径方向位置に位置され、上記長フィン(4
    2)が、上記第1及び第2部品ディスク(40,41)の上記
    内縁(46)より大きな直径の円に対し接線方向とされた
    請求項2記載のインターフェイスディスク。
  4. 【請求項4】上記複数の長フィン(42)の上記径方向内
    端が、上記円より大きい直径の円上に位置される請求項
    3記載のインターフェイスディスク。
  5. 【請求項5】上記長フィン及び上記短フィン(42,43)
    の上記径方向外端が同じ径方向位置に位置された請求項
    4記載のインターフェイスディスク。
  6. 【請求項6】上記短フィン(43)の長さが上記長フィン
    (42)の長さの1/4に等しい請求項5記載のインターフ
    ェイスディスク。
  7. 【請求項7】上記装置(10)が、上記部品ディスク(4
    0,41)の上記外インターフェイス面の対向側に位置され
    た少なくとも第1及び第2キャリパ(18)をさらに有
    し、該キャリパ(18)が、上記部品ディスク(40,41)
    の上記外インターフェイス面と選択的に接触するための
    インターフェイス面(32)を有する請求項1乃至6のい
    ずれかに記載のインターフェイスディスク。
  8. 【請求項8】上記キャリパ(18)の上記インターフェイ
    ス面がパッドアッセンブリ(32)からなり、上記キャリ
    パ(18)が、ピン(70)と、軸方向内方位置と軸方向外
    方位置との間での移動のために上記ピン(70)をスライ
    ド可能に取り付ける手段(72)と、上記ピン(70)を軸
    方向外方位置から軸方向内方位置へバイアスする手段
    (80)と、上記ピン(70)をスライド可能に受け入れる
    べく上記パッドアッセンブリ(32)に位置された孔(6
    8)とからさらに構成されてなり、 上記パッドアッセンブリ(32)が、軸方向内方位置にあ
    る上記ピン(70)上を、上記インターフェイスディスク
    (16)に当接する位置と、上記インターフェイスディス
    ク(16)から離間される位置との間でスライド可能であ
    ると共に、 上記パッドアッセンブリ(32)が、その当接位置にある
    とき、上記孔(68)内にスライド可能に受け入れられる
    上記ピン(70)によって取外可能に保持され且つ支持さ
    れ、 上記パッドアッセンブリ(32)が、その当接位置にある
    ときに上記パッドアッセンブリ(32)の上記ピン(70)
    回りの回転を規制する手段(64)を有する 請求項7記載のインターフェイスディスク。
  9. 【請求項9】上記キャリパ(18)が、ハウジング(35)
    と、該ハウジング(35)から上記ピン(70)と離間して
    平行に延出する軸方向に延出したレール(66)とからさ
    らに構成されてなり、上記回転を規制する手段が、上記
    レール(66)をスライド可能に受け入れるべく上記パッ
    ドアッセンブリ(32)に位置された切欠(64)からなる
    請求項8記載のインターフェイスディスク。
  10. 【請求項10】上記キャリパ(18)が、上記ハウジング
    (35)に取外可能に固定されたキャップ(34)からさら
    に構成されてなり、上記ピン(70)がシャンク(74)及
    び頭部(76)からなり、上記スライド可能に取り付ける
    手段が、上記キャップ(34)と上記ハウジング(35)と
    を軸方向に貫通し上記ピン(70)の上記シャンク(74)
    をスライド可能に受け入れ且つ上記ピン(70)の上記頭
    部(76)の通過を規制する大きさとされるピン穴(72)
    からなり、上記バイアス手段が、上記ハウジング(35)
    及び上記キャップ(34)の少なくとも一方に上記ピン穴
    (72)と同心で形成された座ぐり(78)と、上記ピン
    (70)の上記シャンク(74)と同心に上記座ぐり(78)
    内に位置されたスプリング(80)と、上記ピン(70)の
    上記シャンク(74)に設けられ、上記スプリング(80)
    に当接して該スプリング(80)を上記座ぐり(78)に押
    し付けて挟むための手段(82)とから構成されてなる請
    求項9記載のインターフェイスディスク。
  11. 【請求項11】上記装置(10)が、上記部品ディスク
    (40,41)の上記外縁(44)の径方向外方に位置される
    と共に上記第1及び第2キャリパ(18)間に延出するス
    ペーサ(120)からさらに構成されてなり、該スペーサ
    (120)が長さと幅とを有し、該スペーサ(120)の長さ
    が該スペーサ(120)の幅より大きくされ、該スペーサ
    (120)が、その長さが最も近くにある上記長フィン又
    は上記短フィン(42,43)に垂直に延出すると共に、そ
    の幅が最も近くにある上記長フィン又は上記短フィン
    (42,43)に平行に延出するよう方向付けられた請求項
    7記載のインターフェイスディスク。
  12. 【請求項12】上記スペーサ(120)の幅が、上記第1
    及び第2部品ディスク(40,41)から径方向外方に向か
    う長さに沿って減少する請求項11記載のインターフェイ
    スディスク。
  13. 【請求項13】上記スペーサ(120)の断面が涙形状と
    されると共に、上記スペーサ(120)が、略半円状断面
    を有すると共に半円より大きい周方向の範囲を有する第
    1部分(122)と、略V字状断面を有すると共に上記第
    1部分(122)から隣接して接線方向に延出する第2部
    分(124)とから構成されてなる請求項12記載のインタ
    ーフェイスディスク。
  14. 【請求項14】上記装置(10)が、上記部品ディスク
    (40,41)の上記外縁(44)の径方向外方に位置される
    と共に上記第1及び第2キャリパ(18)間に延出するス
    ペーサ(120)からさらに構成されてなり、該スペーサ
    (120)の断面が涙形状とされると共に、該スペーサ(1
    20)が、略半円状断面を有すると共に半円より大きい周
    方向の範囲を有する第1部分(122)と、略V字状断面
    を有すると共に上記第1部分(122)から隣接して接線
    方向に延出する第2部分(124)とから構成されてなる
    請求項7記載のインターフェイスディスク。
  15. 【請求項15】上記第2部分(124)が、上記略V字状
    断面の頂点から上記第1部分(122)にかけて、上記第
    1部分(122)の直径の1.5倍に等しい長さを有する請求
    項14記載のインターフェイスディスク。
  16. 【請求項16】インターフェイスディスク(16)のトル
    ク及び回転を制御するための装置(10)であって、該イ
    ンターフェイスディスク(16)が、平行な外インターフ
    ェイス面を有する第1及び第2の離間された部品ディス
    ク(40,41)を含み、該インターフェイスディスク(1
    6)の回転が、上記部品ディスク(40,41)の間からの径
    方向の運動成分と周方向の運動成分との両方を有する空
    気の移動を生じさせ、装置(10)がさらに、上記インタ
    ーフェイスディスク(16)の上記インターフェイス面の
    対向側に位置される少なくとも第1及び第2キャリパ
    (18)を有し、該キャリパ(18)が、上記インターフェ
    イスディスク(16)の上記インターフェイス面に接続す
    るためのインターフェイス面(32)を有し、上記装置が
    さらに、上記インターフェイスディスク(16)の径方向
    外方に位置され上記第1及び第2キャリパ(18)の間に
    延出するスペーサ(120)を有する装置(10)におい
    て、 上記スペーサ(120)が、長さと幅とを有し、上記スペ
    ーサ(120)の幅が、上記インターフェイスディスク(1
    6)から径方向外方に向かう長さに沿って減少する ことを特徴とする装置。
  17. 【請求項17】上記スペーサ(120)の断面が涙形状と
    されると共に、上記スペーサ(120)が、略半円状断面
    を有すると共に半円より大きい周方向の範囲を有する第
    1部分(122)と、略V字状断面を有すると共に上記第
    1部分(122)から隣接して接線方向に延出する第2部
    分(124)とから構成されてなる請求項16記載の装置。
  18. 【請求項18】上記第2部分(124)が、上記略V字状
    断面の頂点から上記第1部分(122)にかけて、上記第
    1部分(122)の直径の1.5倍に等しい長さを有する請求
    項17記載の装置。
  19. 【請求項19】上記スペーサ(120)が、その長さが上
    記部品ディスク(40,41)の間からの空気移動に平行と
    され、その幅が上記部品ディスク(40,41)の間からの
    空気移動に垂直とされるよう方向付けられた請求項18記
    載の装置。
  20. 【請求項20】インターフェイスディスク(16)のトル
    ク及び回転を制御するための装置(10)であって、該イ
    ンターフェイスディスク(16)が、平行な外インターフ
    ェイス面を有する第1及び第2の離間された部品ディス
    ク(40,41)を含み、該インターフェイスディスク(1
    6)の回転が、上記部品ディスク(40,41)の間からの径
    方向の運動成分と周方向の運動成分との両方を有する空
    気の移動を生じさせ、上記装置(10)がさらに、上記イ
    ンターフェイスディスク(16)の上記インターフェイス
    面の対向側に位置される少なくとも第1及び第2キャリ
    パ(18)を有し、該キャリパ(18)が、上記インターフ
    ェイスディスク(16)の上記インターフェイス面に接続
    するためのインターフェイス面(32)を有し、上記装置
    がさらに、上記インターフェイスディスク(16)の径方
    向外方に位置され上記第1及び第2キャリパ(18)の間
    に延出するスペーサ(120)を有する装置(10)におい
    て、 上記スペーサ(120)が、長さと幅とを有し、上記スペ
    ーサ(120)が、その長さが上記部品ディスク(40,41)
    の間からの空気移動に平行とされると共にその幅が上記
    部品ディスク(40,41)の間からの空気移動に垂直とさ
    れるよう方向付けられる ことを特徴とする装置。
  21. 【請求項21】上記スペーサ(120)の幅が、上記第1
    及び第2部品ディスク(40,41)から径方向外方に向か
    う長さに沿って減少する請求項20記載の装置。
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