JP3637058B2 - 保持工具用の圧力板ベアリングを有するスプリングブレーキアクチュエータ - Google Patents

Description

発明の背景
発明の分野
この発明は車両用の流体作動式ブレーキアクチュエータに関するもので、より具体的には永久的に収納された保持工具用のベアリングを有する流体作動式ブレーキアクチュエータに関するものである。
従来技術の状況
バス、トラックその他のような車両用エアブレーキシステムは典型的に圧縮空気等のような流体の選択的適用により動作するアクチュエータ組立体により作動されるブレーキシューとドラムを有している。在来のエアブレーキアクチュエータは、通常の運転状況で圧縮空気の適用によりブレーキを作動させる常用ブレーキアクチュエータと、圧縮空気が開放された時ブレーキを作動させるスプリングブレーキ又は緊急ブレーキアクチュエータとの双方を有している。緊急ブレーキアクチュエータは空気が開放された時ブレーキの適用を強制する強力な圧縮バネを有している。これはしばしばスプリングブレーキともいわれる。典型的に、スプリングブレーキアクチュエータは、常用ブレーキアクチュエータと直列に配置されている。
常用ブレーキアクチュエータは典型的にダイアフラムによって隔てられた２つの室に分割される。通常運転動作においてブレーキペダルを踏むと、圧縮空気が常用ブレーキアクチュエータの１つの室に導入され、これがダイアフラムに作用して、反対の室内の常用ブレーキの押杆を伸長させ、常用ブレーキアクチュエータ内の空気圧に比例した適用力でブレーキを働かせる。
直列アクチュエータ組立体において、スプリングブレーキ押杆は典型的にスプリングブレーキ部分の１つの室からスプリングブレーキアクチュエータを常用ブレーキアクチュエータから隔てている壁の孔を通って常用ブレーキ部分の中へ延びている。結合している室の少なくとも一方が通常加圧されているから、孔のところで押杆の周りには孔を取り巻く壁内の環状溝に配した１個又はそれ以上のＯリングから成るシールが設けられる。
スプリングブレーキアクチュエータは典型的にゴム製ダイアフラムと圧力板によって隔てられた２つの室、すなわち下方室と上方室に分割され、上方室内のスプリングはスプリングブレーキハウジングの端板と圧力板の間で作用する。全圧力が下方室にかけられると、ダイアフラムと圧力板に対し作用する空気圧がスプリングを圧縮し、それにより圧力板とダイアフラムを後退させる。スプリングブレーキアクチュエータ杆は典型的に比較的小さい戻りバネによって後退位置に保持される。或るアクチュエータにおいては、スプリングブレーキアクチュエータ杆は圧力板と一体で、空気圧により後退位置に保持される。両方の設計において、スプリングブレーキアクチュエータ杆はブレーキの正常作用には影響しない。
スプリングブレーキアクチュエータから空気圧が消失したり空気が内部消耗したような場合、ブレーキはスプリングブレーキアクチュエータ杆に作用する強力圧縮スプリングの力で機械的に作動され、アクチュエータ杆は常用ブレーキ押杆に作用してブレーキをかける。こうして、スプリングブレーキ部分はパーキングブレーキとしても緊急ブレーキとしても役立つ。
例えばブレーキを手で開放しなければならない時に強力圧縮スプリングを閉じ込める（cage）ために保持工具（ケージングボルド）が使用される。保持工具をブレーキアクチュエータ内に永久的に収納することが知られている。１つのこのようなアクチュエータにおいては、ねじボルトがアクチュエータハウジング内のねじ孔を経てスプリングブレーキアクチュエータ杆（これは圧力板に取付けられる）の中空内部に延びている。パーキングブレーキ又は緊急ブレーキがかけられると圧力板とアクチュエータ杆が保持工具に対し往復する。この往復が長時間にわたると工具のねじを摩耗させることになる。
発明の概要
本発明は、ほぼ円筒形状のハウジングから成る流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータである。ハウジングの壁に孔が設けられている。ハウジングはその中に吊り下げたダイアフラムによって第１の室と第２の室に分割される。ハウジングの第１室の中でダイアフラムに近接して圧力板が配置される。この圧力板はハウジングの孔と軸心が揃った孔を有している。強力圧縮スプリングはハウジングと圧力板の間に配置される。中空アクチュエータ杆の１部分は、ダイアフラムと圧力板の往復運動に応答してブレーキ機構を交互にかけたり外したりする位置で第２室内に配置される。中空アクチュエータ杆はさらに、その一端に軸孔を有し、これは圧力板の孔と揃っている。保持工具がハウジングに取り付けられ、ハウジングの孔、圧力板の孔、アクチュエータ杆の軸孔を通じて延びている。圧力板の孔の中にベアリングが取付けられ、圧力板と保持工具の間に配置されて、ダイアフラムと圧力板の往復運動の間に保持工具と圧力板が接触しないようにしている。
好適に圧力板の孔には環状の肩が形成され、前記ベアリングはこの環状肩に当接するカラーを有している。アクチュエータ杆はベアリングのカラーに当接してベアリングを圧力板の中に保持する。これと異なり、ベアリングを圧力板に接着してもよい。好適にベアリングとベアリングカラーとは環状で、ベアリングは高密度潤滑ポリマー、例えばポリエチレンなどから作られる。圧力板の孔は好適に段状の穴で、その１部はアクチュエータ杆を圧力板の段穴内にプレス嵌め係合で受入れるサイズとされる。ダイアフラムは好適に圧力板とアクチュエータ杆の間に締結される。
スプリングブレーキは、ハウジングと、このハウジング内に吊り下げた常用ブレーキダイアフラム（これによってハウジング内部は第１常用室と第２常用室に分割される）を有する常用ブレーキアクチュエータと組み合わされ得る。常用ハウジング圧力板は常用ダイアフラムに近接して第２常用室内に配置される。押杆が常用圧力板と当接関係で配置され、ブレーキ機構に連結される。常用ベアリング孔をもつ常用ベアリングが第２ブレーキ室と第１常用室とを連結して、アクチュエータ杆が常用ベアリング孔を経て第１常用室内に延び、常用ブレーキダイアフラムと当接し得るようにし、これによりアクチュエータ杆の往復運動が押杆に伝達されて、ブレーキ機構をアクチュエータ杆の往復に応答して往復運動させるようにしている。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る保持工具用ベアリングを有する空気作動式ブレーキアクチュエータの断面図である。
第２図は第１図の保持工具用ベアリングと圧力板の拡大断面図である。
実施例の詳細な説明
第１図は公知の一般的な形状を有する流体作動式ブレーキアクチュエータ10を示している。流体作動式ブレーキアクチュエータ10は常用ブレーキアクチュエータ14と、これに直列に取付けられたスプリングブレーキ又は緊急ブレーキアクチュエータ16とから成る。常用ブレーキ押杆12が常用ブレーキアクチュエータ14から後退位置と伸長作動位置との間で往復運動するように延び、標準方式で普通のブレーキシュー及びドラム（図示せず）に結合するようにした二股17を備えている。常用ブレーキ押杆12の往復運動によりブレーキは交互にかけられたり、開放されたりする。
常用ブレーキアクチュエータ14は下方のカップ状常用ハウジング18及び上方カップ状常用ハウジング20をクランプ22で連結して常用ブレーキ室23を形成して成る。アダプタハウジング20はフランジケースとしても知られる。
第１のエラストマーダイアフラム24（常用ブレーキダイアフラムとしても知られる）が常用ブレーキ室23内に吊り下げられ、その周縁でカップ状常用ハウジング18と上方カップ状ハウジング20の間にクランプ22により流体密に固着されている。第１エラストマーダイアフラム24はこうして常用ブレーキ室23を２つの部分、すなわち上方常用室26と下方常用室28に分ける。上方常用室26は上方カップ状ハウジング20の常用エアポート42を介して加圧空気源（図示せず）に連通している。下方常用室28は下方カップ状常用ハウジング部分18の少なくとも１個の開口32を介して大気に通じている。第１図において上方常用室26は排気されたものとして示されていて、第１エラストマーダイアフラム24は下方常用室28内の圧縮スプリング46からの力によって上方カップ状ハウジング20に対し押しつけられている。
常用ブレーキ押杆12は下方カップ状常用ハウジング部分18の中央開口30を通じて延び、下方常用室28内でその端部に圧力板44を有している。圧力板44は第１エラストマーダイアフラム24に当接する。圧力板44と下方カップ状常用ハウジング部分18の内表面との間に圧縮スプリング46が延びている。環状座部40をもつ押杆ガイド34が中央開口30の上方に配置されて、中央開口30内の常用ブレーキ押杆12の往復運動を案内すると共に、圧縮スプリング46の端部を受け入れて、これを中央開口30の周りの位置に保持する。こうして圧縮スプリング46は圧力板44と常用ブレーキ押杆12を第１図に示すような完全に後退した位置に押圧する。
常用ブレーキを作動させるため、圧縮空気が常用エアポート42を通って上方常用室26内へ導入され、圧縮スプリング46の力に打ち勝つのに十分な第１エラストマーダイアフラム24と圧力板44とに対する力を造出し、それにより常用ブレーキ押杆12を作動位置の方へ伸長させる。開口32は常用ブレーキが作動された時下方常用室28からの急速な空気の排出を可能にしている。
スプリング室又は緊急ブレーキアクチュエータ16は上方カップ状常用ハウジング20に溶接された下方スプリングブレーキハウジング49と、クランプ50により下方スプリングブレーキハウジング49に締結されてスプリングブレーキ室51を形成するほぼ円筒形のヘッド48又はスプリング室により区画される。上方カップ状常用ハウジング20と下方スプリングブレーキハウジング49をアルミニウム又は同等の材料で一体に鋳造してもよいことは理解されよう。第２のエラストマーダイアフラム52（スプリングダイアフラムともいう）がスプリングブレーキ室51の中に吊るされ、その周縁は円筒形ヘッド48と下方スプリングブレーキハウジング49の間にクランプ50により流体密に固着される。こうして第２エラストマーダイアフラム52はスプリングブレーキ室51を２つの室、即ち上方スプリングブレーキ室62と下方スプリングブレーキ室63とに分ける。下方スプリングブレーキ室63は緊急ブレーキが第１図に示すようにその正常開放位置にある時下方スプリングブレーキハウジング49の常用エアポート54から供給される加圧空気で満たされる。
下方スプリングブレーキハウジング49は、結合している常用スプリング室23とスプリングブレーキ室51を分けている分割壁35を有している。スプリングブレーキアクチュエータ杆56は常用ブレーキ押杆12と軸線一致していて、その一端はスプリングブレーキ室51から分割壁35の中央開口37を通って後退位置と作動位置との間で中央開口37を通る往復運動をするように延びている。１個又はそれ以上のＯリングシール39が中央開口37近くに設けられ、これを通じてスプリングブレーキアクチュエータ杆56が往復する。
スプリングブレーキアクチュエータ杆56の遠端55は上方常用室26内の反動板66で終わり、この反動板66はスプリングブレーキアクチュエータ杆56が第１図に示すように後退位置にある時、上方カップ状常用ハウジング20の孔40内に受け入れられている。アクチュエータ杆56の反対端（近端）57は第２エラストマーダイアフラム52の開口53を通って延び、圧力板58で終わっている。
圧力板58は強力圧縮スプリング60の端部と当接する。圧力板58はこれを貫通する孔73を有する。ここで第２図も参照すると孔73は、第１、第２、及び第３の環状肩84,86,88と、第１、第２、第３及び第４の側壁91,93,95,97とで形成される段状穴である。
スプリングブレーキアクチュエータ杆56は第３の側壁95にプレス嵌めされ、第２の環状肩86と当接関係にある。第２エラストマーダイアフラム52はスプリングブレーキアクチュエータ杆56と第４の側壁97の間にプレス嵌めされている。
スプリングブレーキアクチュエータ杆56は中心孔68を備えた中空管で、ブレーキ開放杆又は保持工具70を収納している。スプリングブレーキアクチュエータ杆56の中心孔68が受入れている保持工具70は、円筒形ヘッド48、圧力板58及びスプリングブレーキアクチュエータ杆56の整合した孔69,73と75内に通っている。保持工具70は細長いねじシャフト71から成り、その一端は拡大頭部72となっている。保持工具70の反対端は、円筒形ヘッド48に固着したヘッドナット76に螺合し、さらにシャフト71に固着した六角ヘッドナット78を有している。
保持工具70は一次的には強力圧縮スプリング60の手動後退を可能にするのに役立つ。六角ヘッドナット78を回すとシャフト71がヘッドナット76を通じて進み、それにより保持工具70を円筒形ヘッド48に対し軸方向に動かす。拡大頭部72はアクチュエータ杆56の孔68内を自由に滑り、それでもアクチュエータ杆近端57の内向きの環状フランジ80により拘束されている。こうして、保持工具70を六角ヘッドナット78の回転で引き抜くと、拡大頭部72をフランジ80に対し引っ張って圧力板58と圧縮スプリング60を後退させる。
より詳しく第２図を、そして一般的に第１図を参照すると、圧力板58は保持工具70が圧力板58に接触しないようにするため、及び保持工具と圧力板の摩耗を減少させるためベアリング102を有している。このベアリング102は、ポリマー又はプラスチック製、好適に高密度又は高分子量ポリエチレン又はポリプロピレン製の自己潤滑性である。
本発明に係るベアリング102は特定の圧力板の構造に対応してどのような任意の形状にもすることができる。例示の目的で、限定のためではなく、ベアリング102は好適実施例において筒状部104とその一端に配したカラー106とから成るものとして図示されている。ベアリング102は圧力板58の中に取付けられているから、筒状部104は穴73内に第１側壁91と当接関係で配置され、ベアリングカラー106は第１環状肩84と第２側壁94とに当接している。ベアリング102は接着その他の適当な手段で圧力板58に固着され得る。スプリングブレーキアクチュエータ杆56が圧力板58の中にプレス嵌めされる時は、スプリングブレーキアクチュエータ杆56のフランジ80がベアリングカラー106と当接して、ベアリングカラー106を第１環状肩84とフランジ80の間に保持することによりベアリング102を圧力板58に機械的に固定することが好ましい。
流体作動式ブレーキアクチュエータ10の正常動作中、スプリングブレーキアクチュエータ杆56は、下方スプリング室63内に維持される圧縮空気によって第１図に示すような完全に後退した位置にある。圧縮空気が下方スプリングブレーキ室63から排気されると、圧縮スプリング60は、その一端が円筒形ヘッド48の外端壁に当接していて、一体的な圧力板58とスプリングブレーキアクチュエータ杆56とを常用ブレーキ押杆12の方向へ強圧する。圧力板が動き始めると、ベアリング102が保持工具70に対して動く。
圧縮スプリング60の力は、スプリングブレーキアクチュエータ杆56を中央孔37を通じて伸長させ、それにより反動板66に常用ブレーキアクチュエータ14の圧力板44と第１エラストマーダイアフラム24に力を適用させることになる。この作用により常用ブレーキ押杆12は作動位置の方へ伸長させられ、それによりブレーキ（図示しない）をかけさせる。
スプリング室又は緊急ブレーキアクチュエータ16を開放すべき時は、圧縮スプリング60の力に打ち勝つのに十分な圧力まで圧縮空気をもう一度下方スプリングブレーキ室63に導入する。圧縮空気の第２エラストマーダイアフラム52に対する力が圧力板58、スプリングブレーキアクチュエータ杆56及び圧縮スプリング60を押圧して第１図に示した位置へ戻すことになる。圧力板58が第１図の位置に戻ると、圧力板58はもう一度保持工具70に対し動く。
或る負荷条件のもとでは、圧力板が往復すると圧力板58の孔73の側壁91が保持工具70に届くことがある。しかし、ベアリング102が保持工具70と圧力板58との金属対金属の直接接触を防止している。むしろ保持工具70は高密度ポリマーベアリング102に接触でき、これは保持工具を著しくは摩耗させないから、ブレーキの寿命を伸ばす。
以上の記載の範囲で次の請求の範囲により規定される本発明の趣旨を逸脱することなく合理的な変形修正が可能である。

Claims (14)

1. ほぼ円筒形で端壁とそれを貫通する孔を有するハウジング内に、その内部を第１の室と第２の室に分割するように吊り下げたエラストマーダイアフラムと、前記第１の室内で前記ダイアフラムの近くに配置された前記ハウジングの孔に整合した孔を有する圧力板と、前記第１の室内で前記圧力板と前記ハウジングとの間にあるスプリングと、軸方向に開放端を有して前記ダイアフラムと前記圧力板の往復運動に応答してブレーキ機構をかけたり開放したりさせる位置で前記第２の室内に位置する部分を有する中空アクチュエータ杆と、前記ハウジング内に取り付けられて前記ハウジングの孔および前記圧力板の孔を通り前記中空アクチュエータ杆の中へ前記開放端から伸長する保持工具とを有する流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータにおいて、
   前記圧力板の孔の中に取り付けられた、前記圧力板と前記保持工具との間にある自己潤滑性を有する管状のベアリングを有し、これにより前記保持工具と前記圧力板との接触を防止すると共に前記保持工具と前記圧力板との磨耗を防止することを特徴とする流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
2. 前記圧力板は前記圧力板の穴の中に第１の環状肩を有し、前記ベアリングは前記第１の環状肩に当接するカラーを有していることを特徴とする請求の範囲１に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
3. 前記中空アクチュエータ杆は前記ベアリングカラーに当接し、それにより前記ベアリングが前記圧力板の孔の中に保持されることを特徴とする請求の範囲２に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
4. 前記ベアリングは前記圧力板に接着されていることを特徴とする請求の範囲２に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
5. 前記圧力板の孔は、その中に前記中空アクチュエータ杆をプレス嵌め係合で受け入れるサイズの部分を有する段付き孔であることを特徴とする請求の範囲２に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
6. 前記中空アクチュエータ杆は、前記圧力板の孔にプレス嵌めされる時に、前記ベアリングのカラーに当接する請求の範囲５に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
7. 前記中空アクチュエータ杆が前記ダイアフラムを貫いて延び、前記ダイアフラムは前記圧力板と前記中空アクチュエータ杆の間に締結されていることを特徴とする請求の範囲６に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
8. 前記圧力板の孔、前記第１環状肩、前記ベアリングおよび前記ベアリングカラーが環状であることを特徴とする請求の範囲２に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
9. 前記ベアリングが高密度ポリマーから作られていることを特徴とする請求の範囲２に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
10. 前記高密度ポリマーはポリエチレン又はポリプロピレンであることを特徴とする請求の範囲９に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
11. 前記ベアリングは自己潤滑性を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
12. 常用ハウジングを有する常用ブレーキアクチュエータと、前記常用ハウジング内に吊り下げられてその内部を第１常用室と第２常用室とに分割する常用ダイアフラムと、前記常用ダイアフラムの近くで前記第２常用室内にある常用ハウジング圧力板と、前記常用ハウジング圧力板に当接して前記ブレーキ機構に連結している押杆と、前記ハウジングと前記常用ハウジンクとをつなぐ孔を有する常用ベアリングとを有し、
    前記中空アクチュエータ杆は前記常用ベアリングの孔を通って前記第１常用室内に延びて前記常用ダイアフラムに当接し、それにより前記中空アクチュエータ杆の往復運動に応じてその運動が前記押杆に伝達されて前記ブレーキ機構の往復運動をさせるようになっていることを特徴とする請求の範囲１に記載の流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
13. 壁部に孔を有する、閉じられたハウジングと、
    前記ハウジング内に吊り下げられ、その内部を第１の室と第２の室とに分割する可動ダイアフラムと、
    前記第１の室内で前記ダイアフラムの近くに配置され、前記ハウジングの孔とその軸線において一致する孔を有する圧力板と、
    前記第１の室内で前記圧力板と前記ハウジングとの間にあるスプリングと、
    一端に軸方向開口を有し、前記第２の室内にその一部があり、前記ダイアフラムと前記圧力板の往復運動に応答してブレーキ機構をかけたり開放したりする中空アクチュエータ杆と、
    前記ハウジング取り付けられて前記ハウジングの孔、前記圧力板の孔、および前記中空アクチュエータ杆の軸方向開口を通じて、前記中空アクチュエータ杆の中に延びる保持工具と、
    前記圧力板の孔の中に取り付けられた、前記圧力板と前記保持工具との間にある自己潤滑性を有する管状のベアリングとを有し、これにより前記保持工具と前記圧力板との接触を防止すると共に前記保持工具と前記圧力板との磨耗を防止することを特徴とする流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキアクチュエータ。
14. ほぼ円筒形でその壁部に孔を有するハウジングと、
    前記ハウジング内を第１の室と第２の室とに分割するように前記ハウジング内に吊り下げられた流体密分割手段と、
    前記第１の室内で、前記流体密分割手段に近接して配置され、前記ハウジングの孔とその軸線が一致した孔を有する支持手段と、
    前記第１の室内で前記支持手段と前記ハウジングとの間に配置され、前記第２の室内に存在した流体の消失に応答して前記支持手段を前記第２の室方向に強圧する強圧手段と、
    一端に軸方向開口を有し、前記流体密分割手段と前記支持手段との運動に応答してブレーキ機構を作動するために前記第２の室内にある中空アクチュエータ手段と、
    前記ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングの孔、前記支持手段の孔、および前記中空アクチュエータ手段の軸方向開口を通って前記中空アクチュエータ手段の中へ延び、前記強圧手段を前記ハウジングと前記支持手段との間に閉じ込める保持手段と、
    前記支持手段と前記保持手段との間に取り付けられ、前記支持手段と前記保持手段との接触を防止すると共に前記支持手段と前記保持手段との磨耗を防止する自己潤滑性を有する管状のベアリング手段とを有することを特徴とする流体作動式ダイアフラムスプリングブレーキ。

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