JP4638237B2 - 小型一体型ブレーキ・システム - Google Patents

Description

本発明は、一体型ブレーキ及びホイール・パッケージに関する。

発明の背景

ブレーキは、シザーリフト又はトウ自動車、チェイン・リフト・プーリ及びその他等の回転機械の作動を停止するために使用されてきた。これらのブレーキは、ドラム、ディスク、増加するランプ、及びその他のタイプのエネルギー装置とセットになっている。一般的に、これらのエネルギー装置は大きく、故にかなり大きな直径のパッケージが必要であり、又は作動する回転装置に隣接して別個に取付けが必要であり、故により長いパッケージが必要である。この種のエネルギー装置の例として、径方向及び軸方向バージョンの両方（前者は別個のホイール内に配置されており、後者は別個のホイール軸の端から離れて側面に配置されている）において一般に使用されているオースコ社製のブレーキ・シリーズが挙げられる。その他には、（例えば、現在、セパレート・ホイール・リム自動車に使用されている）大きい直径を有する外部ブレーキ・ディスク又は内部ブレーキ・ドラムが使用される。ブレーキ及びホイールを一体化する試みは、しばしば装置の特大化の原因となり（例えば、アール・ダブリュ・ブラウンの米国特許第2,381,393号）、又はメカニズムの複雑化の原因となる（例えば、レメールの米国特 許第5,333,705号、ハイドローリック・モーター・アンド・ブレーキ社）。これ らのユニットのコスト、複雑さ、及び／又はサイズによるホイール及びブレーキの好適な一体化はなされなかった。

本発明は、支持回転部材内部のディスク・ブレーキを一体化することを目的とする。
本発明は、ブレーキ・ホイールの提供に掛かるコストを削減することを目的とする。
本発明は、さらに、油圧で解放されたブレーキ作動時におけるホイール・システムへの圧力を減らすことを目的とする。
本発明はさらに、小型機械ブレーキの使用を提供することを目的とする。
本発明はさらに、より適応性の高いホイール・ブレーキの提供を目的とする。 本発明はさらに、ブレーキに付属する装置の物理的及び油圧的複雑さの緩和を目的とする。
本発明はさらに、小さい直径のユニットの高トルク機械ブレーキを提供することを目的とする。
本発明はまたさらに、ブレーキ内の回転部材上の運動用シール(dynamic seal)の数を減らすことを目的とする。
本発明はまたさらに、ブレーキ回転構成部品の関連車両への一体化製造のスピード・アップ及び単純化を目的とする。
本発明のその他の目的を含め、より完全な理解は、添付図面を参照することによりなされるであろう。

発明の詳細な説明

本発明は、係合メカニズムを含む、スピンドルに取付けられた回転部材に関する。

図示されているブレーキ・アセンブリの例は、スピンドル２０及びタイヤ１００の間に位置するブレーキ・メカニズム５０からなる。

スピンドル２０は、タイヤ１００’及び収容されたブレーキ・メカニズム５０を関連部品に回転可能に取付ける役割を果たす。この関連部品の例として、シザーリフトの車両フレームが挙げられる。特定の実施形態が、この種のフレーム（図１中に点線２００で示されている。）のバックサイドからボルト２０１で固定される。これにより、スピンドルの取付プレート２１は、車両又は装置（例えば、シザーリフト）及びタイヤ１００へ、及びこれらからの重量及び動的な負荷に対して、フレーム２００にしっかりと保持される。開示されている特定のメカニズム１０は、スプリング作動式、且つ、圧力解放式ブレーキ・メカニズムである。従って、好適な選択式高圧油圧ライン２０５のブレーキ・アセンブリ１への相互連結を可能にするために、孔２０２がフレーム内に配置される（この孔２０２はさらに、孔２０２の側面を係合するフランジ２３により、スピンドルとフレーム２００の間における負荷の集中及び重量の移動を助ける）。

取付プレート２１に加え、スピンドル２０は、拡大された第１ベアリング・エリア３０、これに対して小さくされた第２ベアリング・エリア及び小さくされたオイル流路エクステンション４５を有する。

拡大されたメインのベアリング・セクション３０は、メイン・ベアリング３１に第１の相互連結を形成することにより、車両の主要な重量を担持し、また、リアクション・ディスク３３を取付けることにより、主要なトルクを担持する役割を果たす。ホイールの主重量負荷は、このボール・ベアリング（サイズが大きく、プレート２１及びフレーム近くまで拡大された直径であると、熱をより効果的に放散させることができる。）によってなされることが好ましい。また、図示されている好適なメイン・ベアリング３１は、スピンドル取付プレート２１と２つの別個のスナップ・リング３５の間に位置するボール・ベアリングである。１つのスナップ・リングは、スピンドル２０の内側にあり、他方のリングはプレート６３の外側にある。プレート６３は、ベアリング３１の外側の内端に隣接して、小さいインナー・リップ６５を有する。これにより、この位置におけるベアリングは、ホイール１００及びフレーム２００の間において、内方向及び外方向に力を受けることが可能となり、すなわち、別個のスラスト・ベアリングを必要としない。

第２ベアリング・エリア４０は、ホイールの重量負荷の支持を補助する。また、この位置においてニードル・ベアリング４１を取付けることにより、ブレーキ・メカニズム５０の部品が、径方向外側に空間的及び物理的に配置されることを可能にする。これは、他のベアリングに対して、ハウジング６０に必要な直径を短くする。また、ブレーキ・メカニズム５０の殆どの部材の外側にベアリングを位置付けることを可能にし、かくして、揺れを減少させ、また、後述の運動用シール４６の集中化を助ける。

第２ベアリング・エリア４０の端から離れた位置に、小さくされたオイル流路エクステンション４５が配置されている。この小さくされたオイル流路セクションは、作動メカニズムのためのメインの運動用シール４６で囲まれている。直径を小さくすることにより、これは、ライン２０５からの加圧中、ブレーキ・メカニズム５０及びスピンドル２０の間の「ピストン・エリア」の軸方向スラストを減少させる効果がある（例えば、運動用高圧シールがスピンドルのより大きい直径３０の周りに配置されている場合に必要となる小さくされたオイル流路エクステンション４５のエリアとメイン・ベアリング３０のエリアを比較した場合）。これは、ブレーキ・アセンブリ５０の加圧の際に、スピンドル２０に関して、ホイール１００の如何なる軸シフティングも減らす。これは、パッケージの実用寿命を長くする。

また、この運動用シール４６は、通常、隣接部品の間の回転移動の対象となる全装置の中で、唯一の高圧シールである（ブレーキ・アセンブリ１０のその他の全ての部品は、例えば、一体ハウジング６０のように、相対的に固定された２つの部品の間、又は、例えばピストン５７のような、係合及び非係合時のみにおいて回転力を受ける部分の間に配置される）。また、このデザインは、部品（より大きな直径のシールはかなりのコストとなる。）のコストを削減するとともに、隣接部分の複雑な製造工程（例えば、研磨等）の必要性を最小化する。ブレーキ・メカニズム５０は、スピンドルの周りに配置されており、それにより、タイヤ１００をスピンドル２０に機械的に回転可能に相互接続すると同時に、小型の係合メカニズムをもたらしている。

特定のブレーキ・メカニズム５０は、リアクション支持部材５１、ハウジング６０、及びスピナ・ナット固定部材８０からなる。

リアクション・サポート部材５１は、外側ニードル・ベアリング４１を有するハウジング６０を相互接続する役割を果たし、故に、その間を如何なる径方向力も通過させることができる。また、リアクション・サポート部材５１は、オイル流路エクステンション４５からピストン５７に隣接するメイン作動キャビティ５４へ延びるオイル流路５２を有する。作動キャビティ５４が第１及び第２ピストン・シール５５，５６の間に配置されているため、スピンドル内における流路２６の加圧により、ディスク・スプリング５９の力に対してピストン５７の移動が生じ、ブレーキ係合メカニズムを非作動にさせる。スピンドル内の流路の加圧が停止すると、ピストン５７は、ディスク・スプリング５９の力により他方向に移動する一方、スピンドル２０に相互連結されたリアクション・プレート３３を有するハウジング６０に接続されたブレーキ・プレート５８と係合し、故に、装置にブレーキ機能をもたらす。

ピストン・シール５５，５６のエリアは、２つの隣接した部品のかなりの軸方向運動が維持される、唯一の場所である。好適な装置における摺動エリアは、単一部品の外周上に両方配置されており、製造は単一の研磨位置においてのみ行なうことができる。これは、装置のコストを削減する（ピストン・シール５５，５６はピストン５７の穴にリセットされるため、ピストンを回転させることができる）。また、ピストン５７及びリアクション・サポート部材５１を、一体化ユニットとして、装置１０の残部に後に取付けることも可能である。これは、他の不明確な位置における装置の残部分への一体化を伴う、このユニットの１つの位置（好ましくは、シール４６に沿って）における製造準備を可能にし、全ての重要なシール６５，６６（及び４６）は物理的に保護されている。これらの位置は互いに非常に遠くてもよく、互いに向い側にあってもよい。このことは、これらの部品を除けば、保持されるべき他の寸法は、スピンドル２０の小さくされたオイル流路セクション４５の外面であるという事実により補助される。

スピナ・ナット固定部材８０は、ホイール１００及びハウジング６０からリアクション・サポート部材５１の外面へ（その後、ベアリング４１を介してスピンドル２０に沿って通過する）の重量負荷を助ける二重の目的にかなう。スピナ部材８０は、故に、一体的重量伝達プロセスとして機能する。スピナ部材８０はまた、ディスク・スプリング５０の内端を軸方向に予圧付与する。これは、ブレーキ・メカニズム５０に係合力をもたらす。リアクション部材５１の隣合うショルダー５３と接するスピナ・ナット８０は、装置１０の如何なるシリーズ内においても、個々のユニットに渡る確実なブレーキ力をもたらすことが好ましい。スピナ・ナットを加える前に、全体装置を組立てることが好ましい。故に、スプリング５９の負荷付与に関係なく、手工具によって組立てることが可能である。スピナ・ナットはその後、スパナ・レンチにより取付けられる（ナットの外側のねじ山は、スプリング５９を圧縮する、てことなる）。

ハウジング６０は、タイヤ１００に、一体的な重量伝達ハブをもたらすのに加え、スピンドル２０及びブレーキ・メカニズム５０を収容する役割を果たす。

ブレーキ・メカニズム５０を収容することに関して、ホイール１００はこのようなメカニズムがない場合と実質的に同じ内径、外径及び幅を有する。これにより、製造業者は、単一フレームを用いて、制動及び非制動のデザインを考案することができる。非制動ユニットへの主な追加は、圧力ライン２０５の追加であるため、これはフレームに付属する他の部品を含む。

重量伝達に関して、図示のハウジング６０は主に２つの円筒状プレート６２，６３及び周囲ハブ６４で作られている。図示の実施形態において、これら全ての部品は、両端から装置の周りに円周上に延びた一連のヘックス・ねじボルト７０を経て一体的に相互接続されている。

ハウジングの内側円筒状プレート６３は、メイン・ベアリング３１を介してスピンドル２０に直接相互接続されている。全ての部品が径方向に整列配置されているという事実は、部品間における重量伝達を容易にし、単一の一体部品として機能することを可能にする。このベアリング及び２つのスナップ・リング３５（１つは内側、他方は外側）の存在により、このハウジングの円筒状プレート６３は装置の軸方向にシフトすることができない。他のハウジング部品６２，６４がこのプレート６３に一体的に接続されているため、プレート６３は、故に、スピンドル及びブレーキ・アセンブリ５０の残部の間において、第１保持メカニズムとしての役割を果たす。

外側円筒状ピース６３は、リアクション・サポート部材５１から内側ベアリング４１へ、しっかりと相互接続されたスピナ・ナット固定部材８０を通して、その力を通過させる。これにより、アセンブリの外端上にかかる力を、ニードル・ベアリング４１を介し、固定されたスピンドル２０の第２ベアリング・エリア４０へ通過させることができる。

タイヤ１００を取付けると、アセンブリ１０が完成する。このタイヤ１００は、ハウジング６０に直接相互接続されているため、タイヤのハブとしての役割を果たす。これにより、アセンブリ１０は、他の別個のホイール・ハブよりも、より小さい直径及びより簡素な構成を有することが可能となる。

タイヤ１００の負荷は、２つのベアリング３１，４１を取り囲むことに注目されたい。故に、双方の間での力の径方向伝達は、故に容易に達成される。さらに、全てのブレーキ・メカニズム５０は、実質的に、タイヤ１００と同時に同速度で回転するため、複雑な流路又はシールを全く必要とせず、装置内の隣接する部品間における実質上全ての回転運動に、運動用シール４６が提供される。残りのシールは固定シール（主にハウジング６０、リアクション・サポート部材５１に関連する。）であるか、又は限定条件下において小さい運動を受ける（ブレーキ作動中又は非作動中の２つの作動状態の間の途中のピストン・シール５５，５６）。

特定の好適な実施形態は、実質的に直径が１２インチ、及び幅が４．３インチのタイヤ１００を有する。ユニットの総幅は、スピンドル・プレート２１を含んで５インチである。タイヤは、ハウジング６０の外径の１＋３／４インチの深さを有する。支持ピストン５７は、外径が５＋３／８インチ、及び内径が３＋１／８インチの油圧キャビティ５４を有する。ピストンの縮小されたオイル・流路・エクステンション４５は、０．５インチの直径を有する。ディスク・スプリング５９は、直径６インチ、初期深さ０．３８インチである。これは、０．９インチの偏差において、実質的に５０万ポンドの力を発現する。

本発明の好適な実施形態は、リアクション部材及びピストンの仮組立、スピンドル・ナットによるスプリングの負荷付与、マルチ部品ハウジング、及び異なるフレームを成すためのスピンドル取付プレートの変形を含む製造方法を開示している。新しいシール（可動部品間の３つのシールのみ）及びサイズが縮小されたオイル流路エクステンションの使用は、アセンブリを単純化し、実用寿命を長くする。ブレーキのためのスピンドルの外端周りの空間の有用性及び中間リアクション支持部材の使用により、ユニットは、周囲のタイヤの幅にまで実質的に短くなる。オイル流路は、ブレーキ・ピストン・キャビティへダブル・バック・パスを有するスピンドルを通して単純である。完全なユニットは、構成上変形することなく、ブレーキ・パッケージなしで使用されることが可能である。単一のボール・ベアリングは、メイン・ベアリングであると同時にスラスト・ベアリングとしての役割も果たす。さらに、装置を一端部から再度製造することも可能である。

ブレーキ・アセンブリの構成の単純化により、単一のデザインによる他のアプリケーションを容易に行うことができる。例えば、スピンドル取付プレート２０は、付属装置を有するブレーキ・アセンブリ１０と一体化するのに役立つ。基本的な単一装置を用いた広範囲の数の異なるアプリケーションを提供するために、異なるスピンドル取付プレート２１をデザイン及び作成することは、かなり簡単なことである。さらに、装置のメインテナンスが容易になる。すなわち、スピナ・ナット固定部材８０及び外側ヘックス・ねじボルト７０を取外すことにより、ブレーキ・メカニズムを完全に取外し、再度組立てた際に装置の全体的な構造的強度を損なうことなく、如何なる圧力構成部材又はディスク構成部材も入替えることが可能である。また、他の例として、ブレーキの可動部品（ディスク３３，５８；ピストン５７；ディスク・スプリング５９；及びシール４６）は、タイヤ／スピンドル重量支持回転相互接続の構成を損なうことなく、完全に取除かれることが可能である。従って、本発明は、特定の特殊性を有する好適な実施形態において開示されているが、添付の特許請求の範囲において主張されている本発明から逸脱することなく、変更を実施可能であることが理解されるべきである。

図３中の線１−１において切断した場合の、一体型ホイール／ブレーキ／スピンドル・コンビネーションの断面図。 図３中の線２−２において切断した場合の、一体型ホイール／ブレーキ／スピンドル・コンビネーションの断面図。 図１のユニットの左側面図。 図１のユニットの右側面図。 図１の完成したユニットの斜視図。 本発明を組込んだ、油圧作動のマルチプル・コイル・スプリング解放ブレーキを示した図。

Claims (17)

1. フレームを有する装置とともに使用されるホイール用ブレーキ・アセンブリであって、該アセンブリはスピンドルを有し、該スピンドルはフランジを有し、前記スピンドルのフランジは前記フレームに接続され、
   前記スピンドルを囲むハウジングと、
   前記スピンドルとハウジングの間に延び、前記フランジに隣合って前記スピンドルの周りに配置されたベアリングと、
   前記ベアリングと前記スピンドル間の軸方向移動を阻止して前記ベアリングを前記スピンドルに接続する手段と、
   前記ベアリングと前記ハウジング間の軸方向移動を阻止して前記ベアリングを前記ハウジングに接続する手段と、
   前記フランジから前記ベアリングの反対側において、前記スピンドルと前記ハウジングの間に延びるブレーキ・ディスクと、
   前記ベアリングから前記ブレーキ・ディスクの反対側において前記ハウジング内に配置されているブレーキ作動システムとを有し、
   前記ブレーキ作動システムが前記スピンドル内の圧力ラインを含み、前記スピンドルが外端を有し、且つ、前記圧力ラインが前記スピンドル内から前記スピンドルの外端へ延びる、
   ホイール用ブレーキ・アセンブリ。
2. 前記スピンドルの外端が前記スピンドルの他の部分に比べて小さい直径を有し、且つ、前記小さい直径と前記ハウジングの間に延びる運動用シールを有し、該運動用シールにより、前記ハウジングが前記スピンドルに対して回転した際に、高圧運動用シールをもたらす、請求項１のブレーキ・アセンブリ。
3. 前記運動用シールが前記スピンドルの前記小さい直径の径方向外側にある、請求項２のブレーキ・アセンブリ。
4. 第２ベアリングを加えた請求項２のブレーキ・アセンブリにおいて、該第２ベアリングが、前記運動用シールとブレーキ・ディスクの間において前記スピンドルとハウジングの間に延びる、請求項２のブレーキ・アセンブリ。
5. 前記ブレーキ作動システムが前記第２ベアリングの径方向外側にある、請求項４のブレーキ・アセンブリ。
6. 前記ハウジングが前記ベアリングとスピンドル又は前記ハウジングとの接続を損なうことなく取外し可能な、少なくとも１つの部品を有する、マルチ部品構成である、請求項１のブレーキ・アセンブリ。
7. 前記ブレーキ作動システムが付勢用スプリングを含み、前記１つの部品と前記ハウジングの接続が前記付勢用スプリングを前記ハウジングに係合させる、請求項６のブレーキ・アセンブリ。
8. 前記スピンドルのフランジが前記フレームの孔内に延び、前記フレームの孔が部分的に前記フランジを囲む、請求項１のブレーキ・アセンブリ。
9. 前記ブレーキ作動システムがピストンを含み、前記ピストンが、前記外端とブレーキ・ディスクの間において、前記スピンドルの径方向外側で前記ハウジング内にある、請求項１のブレーキ・アセンブリ。
10. 前記運動用シールが前記ブレーキ作動システムにおいて唯一のこの種のシールである、請求項２のブレーキ・アセンブリ。
11. フレームを有する装置とともに使用されるホイール用ブレーキ・アセンブリであって、該アセンブリはスピンドルを有し、該スピンドルはフランジを有し、前記スピンドルのフランジは前記フレームに接続され、
    前記ベアリングとスピンドル又はハウジングとの接続を損なうことなく取外し可能で、少なくとも１つの部品を有するマルチ部品構成で、前記スピンドルを囲むハウジングと、
    前記スピンドルとハウジングの間に延び、前記フランジに隣合って前記スピンドルの周りに配置されたベアリングと、
    前記ベアリングと前記スピンドル間の軸方向移動を阻止して前記ベアリングを前記スピンドルに接続する手段と、
    前記ベアリングと前記ハウジング間の軸方向移動を阻止して前記ベアリングを前記ハウジングに接続する手段と、
    前記ブレーキ作動システムの範囲内において、前記スピンドルとハウジングの間に径方向に延びる第２ベアリングと、
    前記フランジから前記ベアリングの反対側において、前記スピンドルと前記ハウジングの間に延びるブレーキ・ディスクと、
    前記ベアリングから前記ブレーキ・ディスクの反対側において前記ハウジング内に配置されているブレーキ作動システムとを有し、
    前記ブレーキ作動システムは前記スピンドル内に圧力ラインを有し、該スピンドルは外端を有し、前記圧力ラインは前記スピンドル内を前記外端まで延びており、
    前記スピンドルの外端は前記スピンドルの他の部分に比して小さな直径を有し、
    前記運動用シールは前記小さい直径とハウジングの間に延び、前記ハウジングが前記スピンドルに対して回転した際に高圧運動用シールをもたらし、そして、
    前記ブレーキ作動システムを選択的に作動させる手段を具えたことを特徴とする、
    ホイール用ブレーキ・アセンブリ。
12. 前記運動用シールが前記スピンドルの前記小さい直径の径方向外側にある、ブ請求項１１のブレーキ・アセンブリ。
13. 前記運動用シールとブレーキ・ディスクの間において、前記スピンドルとハウジングの間に延びる第２ベアリングを有する、請求項１１のブレーキ・アセンブリ。
14. 前記ブレーキ作動システムが前記第２ベアリングの径方向外側にある、請求項１１のブレーキ・アセンブリ。
15. 前記ブレーキ作動システムが付勢用スプリングを含み、且つ、前記１つの部品と前記ハウジングの接続が前記付勢用スプリングを前記ハウジングに係合させる、請求項１１のブレーキ・アセンブリ。
16. 前記スピンドルの前記フランジがフレームの孔内に延び、且つ、前記フレームの孔が部分的に前記フランジを囲む、請求項１１のブレーキ・アセンブリ。
17. 前記ブレーキ作動システムがピストンを含み、該ピストンが前記外端とブレーキ・ディスクの間において前記スピンドルの径方向外側に前記ハウジング内に配置されている、請求項１１のブレーキ・アセンブリ。

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