JP4988819B2 - 液圧ピストンマシンとそのブレーキ装置のためのスラストリング - Google Patents

Description

本発明は、液圧ピストンマシンのブレーキ装置のためのスラストリングと、液圧ピストンマシンとに関連する。

ハウジングに回転自在に取り付けられたシリンダドラムを有する液圧ピストンマシンの場合には、ハウジングに対してシリンダドラムを制動できることは周知である。この目的のため、マルチディスクブレーキの形のブレーキ装置が、シリンダドラムとハウジングとの間に配置される。マルチディスクブレーキはたいていの場合、圧縮ばねによってブレーキディスクが相互に押圧されるような構造を持つ。そのため安全上の理由から、圧力の発生によりブレーキディスクへの圧縮力が低下した場合のみ、シリンダドラムは回転自在である。圧縮力の伝達のため、ばねにより付勢されて、油圧力により反対方向に押し戻されるスラストリングが設けられている。

このようなスラストリングとこのような液圧ピストンマシンは、特許文献１から周知である。スラストリングは通常、簡単な鋼製である。スラストリングをハウジングに対してシールするため、Ｏリングが配置される溝がスラストリングの外周部に設けられている。これらのＯリングは、スラストリングの外周部に形成された段部の軸方向両側に設けられる。段部は、圧力に露出される軸方向配向の面をスラストリングに形成する。ブレーキ装置を解除する役割を果たす油圧力は、この面に対して発生される。

周知のスラストリングと周知の液圧ピストンマシンの短所は、スラストリングの材料として鋼が使用されることである。このため、必要な幾何学形状を必要な精度で作り出すにはコストの高い機械加工プロセスを必要とする。圧力に露出される面の両側に確実なシールを達成するためには、特に、段部を形成する二つの直径のサイズに関して製造公差が必要である。このような液密性は、不適切な制動作用につながる圧力面での圧力低下を防止するのに必要である。
独国特許出願公開第４２１４３９７公報

そのため、良好かつ確実なシール作用が簡単な方法で達成されるとともに低コストで製造される、スラストリングとブレーキ装置を備える液圧ピストンマシンとを考案することが本発明の目的である。

この目的は、請求項１に記載の進歩性を備えるスラストリングと、請求項１２の特徴を持つ進歩性を備える液圧ピストンマシンとによって達成される。

液圧ピストンマシンのブレーキ装置のための進歩性を備えるスラストリングは、圧力に露出される面（以下、「加圧面」）を含む。スラストリング自体はプラスチック材料で製作され、径方向に弾性である少なくとも一つの領域を有し、弾性領域にシール要素が設けられる。鋼製リングに必要な高コストで複雑な機械加工プロセスとは対照的に、本発明によるプラスチックリングとしての構造を持つスラストリングは、必要な幾何学形状を簡単な方法で作り出すことが可能である。すなわち、弾性領域において進歩性を備える液圧ピストンマシンのハウジングにシール要素を押圧する少なくとも一つの弾性領域は、このようにして形成される。シール要素をハウジングに対する当接状態に確実に保持する弾性領域を設けることで、加圧面の両側におけるスラストリングの実際の外径は、比較的大きな公差をもって製作される。これは、スラストリングを製作するための製造工具の製作を単純化し、そのため、耐久性を損なうことなく製造コストを低下させる。

本発明によるスラストリングの好都合な発展形は、従属請求項に記載されている。

すなわち、弾性圧力要素が配置される少なくとも一つの凹部を、加圧面と反対の配向を持つスラストリングの端面に設けると好都合である。弾性圧力要素は、ブレーキ装置に軸力を付与する役割を果たすため、油圧システムが故障して解除圧力が弱まった際には、ブレーキ装置が嵌合して液圧ピストンマシンを制動する。この場合、弾性圧力要素を収容するため、スラストリングは、凹部の範囲において端面よりも軸方向に延出している。これは弾性圧力要素の案内を向上させるため、例えばコイルばねの形の圧力要素の座屈が防止される。

シール要素が配置される少なくとも一つの弾性領域は、スラストリングの第１端面及び／又は第２端面に軸方向に形成されることが好ましい。例えば、スラストリングの製作に二分割射出成形金型が使用される場合、この凹部はそれぞれ射出成形プロセス中に周溝の形で簡単に製作される。

好適な第一実施例によれば、シールリングは、これら周溝の各々の範囲でスラストリングの外周部に配置される。この目的のため、例えば、Ｏリングを収容するための収容溝が、弾性を発生させるための周溝に対応して軸方向に形成される。

スラストリングを第１リング要素と第２リング要素とを備える構造にすると特に好ましい。一方では、一体的構造と比較して個々の射出成形金型がさらに単純化されるので、このような二分割構造は製造を単純化する。この場合、一つのリング要素は弾性圧力要素を収容するための凹部と加圧面の両方を含む。加圧面は、第１端面と反対の配向を持つ第１リング要素の端面の径方向外側範囲により形成される。第２リング要素の端面は、径方向内側範囲においてこの端面と当接する。

第１リング要素と第２リング要素とは、シールリングを形成するように相互に接続可能であることが好ましい。この場合、確実嵌着と材料接合のいずれかにより接続が行われる。接続が確実嵌着である場合には、例えば係止接続により第１リング要素が第２リング要素に接続される。材料接合を行う適切な方法は、最初に二つのリング要素を相互に当接させてから、例えば超音波溶接によりこれらを相互に接続することである。すると、このようにして形成されたスラストリングは液圧ピストンマシンの組立中に容易に取り付けられる。

二分割構造のスラストリングの場合、第１リング要素及び第２リング要素に形成された少なくとも一つの弾性領域の径方向作用シール部としてプラスチックリップが形成されると特に好都合である。スラストリングの外周部、そしてその径方向延出範囲を若干変化させることのできる弾性領域を形成するには、リング要素の端面を始点とする軸方向の周溝を、第１リング要素と第２リング要素の両方に形成すると特に好都合である。この場合、相互に面する配向を持つリング要素の端面を始点として、周溝が軸方向に形成される。これは、ブレーキ装置を解除するためにリング要素の間に設けられた加圧面のため、形成された周溝の圧力が上昇してシールリップがハウジングに押圧される力も上昇するという長所を持つ。しかし、液圧ピストンマシンが作動してない場合など、この範囲が加圧されていない場合には、シールリップは径方向の力で付勢されない。

スラストリングを形成するように第１リング要素と第２リング要素とを組立中にセンタリングすることを簡単な方法で可能にするため、第１リング要素と第２リング要素とはそれぞれ段形状を持つ構造であることが好ましい。この場合、相互に対向する段形状は、例えば、第２リング要素に形成された段部に第１リング要素がセンタリングされるという方法で相互に対応する。

本発明によるスラストリングと本発明による液圧ピストンマシンとの好適な実施例を図面に表し、以下の記載でより詳細に説明する。

本発明によるスラストリングの意匠構造を詳細に説明する前に、最初に本発明による液圧ピストンマシンを基本的部品に関して説明する。図１は、本発明による液圧ピストンマシン１を示す。液圧ピストンマシン１は、回転自在に取り付けられたシリンダドラム３を含む。液圧ピストンマシン１を油圧回路に接続するための接続部が通常の方法で形成された接続プレート４により、ハウジング２はシールされている。

駆動シャフト７が取り付けられた第１ベアリング５と第２ベアリング６とが、ハウジング２と接続プレート４とに配置されている。シリンダドラム３は駆動シャフト７に回転不能に接続されている。液圧ピストンマシン１がポンプとして使用される時に内容物を排出させるため、シリンダドラム３には複数のシリンダボア９が形成されている。シリンダボア９は軸方向に延在している。ピストン１０は、各シリンダボア９に長手方向変位自在に配置されている。ピストン１０は、スライドブロック１１を介して斜板１２を圧迫している。

図示された実施例では、斜板１２は調節自在であり、そのため調節装置１３が斜板１２に作用する。調節装置１３を作動させるため、ハウジング７の空洞には作動ピストン１４が配置されている。作動ピストン１４は空洞の片側において油圧を受け、そのため作動圧力ライン１５を介して圧力媒体が供給される。作動ピストン１４の位置に応じて、シリンダドラム３の回転軸に対する斜板１２の傾斜が変化するため、シリンダドラム３の転回中に実行されるピストン１０の行程が調節される。

シリンダドラム３の回転を制動できるようにするため、シリンダドラム３とハウジング２との間にはブレーキ装置１６が設けられている。この目的のため、軸方向に延在する複数の溝１７が、シリンダドラム３の外周部に形成されている。これに対応して、溝１７の軸方向に対応する位置において、ハウジング２には複数の溝１８が形成されている。ブレーキ装置１６はさらに、第１ブレーキディスク１９と第２ブレーキディスク２０とを含む。ブレーキディスク１９，２０の数は、予想される制動力に応じて選択される。ブレーキディスク１９，２０はほぼ環状の構造を有する。第１ブレーキディスク１９の外径は第２ブレーキディスク２０の内径よりも長い。第１ブレーキディスク１９とシリンダドラム３との間に回転不能接続を設けるための鋸歯が、第１ブレーキディスク１９の内周部に形成されている。この目的のため、第１ブレーキディスク１９の鋸歯がシリンダドラム３の溝１７に嵌合する。

対応する方法で、ハウジング２の溝１８と協働する鋸歯が、第２ブレーキディスク２０の外周部に形成されている。このようにして、第１ブレーキディスク１９はシリンダドラム３に回転不能に接続されるのに対して、第２ブレーキディスク２０はハウジング２に回転不能に接続される。ブレーキディスクは溝１７，１８内で軸方向に変位自在である。ブレーキディスク１９，２０は交互に配置され、第２ブレーキディスク２０は第１ブレーキディスク１９の数より一つ多く設けられている。そのため、第１及び第２ブレーキディスク１９，２０で交互に構成されるプレートの積層体は、ハウジング２に対して回転不能に配置された第２ブレーキディスク２０により各側で閉じられている。

ディスク積層体に軸方向に力が印加されない限り、第１ブレーキディスク１９は第２ブレーキディスク２０の間でほとんど力がなくても回転できるため、ハウジング２内でのシリンダドラム３の回転が可能である。第１ブレーキディスク１９と第２ブレーキディスク２０との間の表面圧力を上昇させて制動作用を発生させるため、スラストリング２１が設けられている。スラストリング２１はディスク積層体に軸力を印加する。第１ブレーキディスク１９及び第２ブレーキディスク２０を相互に押圧するため、ディスク積層体の、スラストリング２１と反対の側には、例えばスラストリング２１の力を吸収するための圧力プレート２２が設けられている。圧力プレート２２の代わりに、ハウジング２に径方向段部が設けられるだけでもよい。

明瞭性を高めるため、図１ではスラストリング２１が単純な形で示されている。スラストリング２１の正確な意匠構造については、図２〜５を参照して以下で説明する。

スラストリング２１の外周部の径方向段部により、加圧面２３がスラストリング２１に形成される。加圧面２３に対応する径方向段部がハウジング２に設けられるため、スラストリング２１とハウジング２との間に作動圧力室２４が形成される。圧力媒体により作動圧力室２４が加圧される場合には、スラストリング２１を図１の左へ付勢する軸力がスラストリング２１の加圧面２３に作用する。そのため作動圧力室２４の加圧の際には、ディスク積層体への負荷を解放する力が圧力室２１に印加される。この場合、ハウジング２内でのシリンダドラム３の自由回転が可能である。

ブレーキ装置１６により制動作用を発生できるようにするため、複数の弾性圧力要素が設けられることが好ましい。図示された実施例では、弾性圧力要素はコイルばね２５の形である。

スラストリング２１には、加圧面２３と反対に第１端面２７が形成されている。第１端面２７から延出する複数の凹部２６がスラストリング２１に形成され、スラストリングの周囲に分散されている。コイルばね２５はこれらの凹部２６に挿入されて、例えば接続プレート４を反対方向に圧迫する。そのため、第１ブレーキディスク１９と第２ブレーキディスク２０とで構成されるディスク積層体を圧迫するコイルばね２５により、スラストリング２１に軸方向ばね力が印加される。そのため作動圧力室２４が作動圧力を受けていないとすると、コイルばね２５により制動力が発生して、第１及び第２ブレーキディスク１９，２０は相互に押圧される。制動力を発生させるため、第２作動圧力室に第２加圧面が設けられてもよい。

作動圧力室２４からの不必要な圧力損失を防止するため、スラストリング２１には第１シール要素２８と第２シール要素２９とが設けられる。ドエルピン３１とともにハウジング２におけるスラストリング２１の不要な付随回転を防止するスリーブ３０が、スラストリング２１の別の凹部に配置されている。この目的のため、ドエルピン３１は接続プレート４の空洞３２に固定されている。

図２は、好適な第一実施例によるスラストリング２１の拡大図である。スラストリング２１の外周部は段構造を有し、二つの異なる直径の間の移行部には加圧面２３が形成されている。第１端面２１は加圧面２３と反対の配向を持つ。第２端面３４は、スラストリング２１の軸方向反対の端部に形成される。図示された実施例では、第２ブレーキディスク２０の前面ディスクに制動作用を発生させるための軸力を発生させる突起３４’が、第２端面３４に形成されている。

すでに述べたように、第１端面２７を始点とする複数の凹部２６がスラストリング２１に形成されることが好ましい。中に配置されるコイルばね２５の案内を改善するため、第１端面２７を越える延出部３３がスラストリング２１に形成されている。この延出部３３は各凹部２６について個別に、又は連続カラーとして一緒にスラストリング２１に形成される。

加圧面２３の軸方向両側において、スラストリング２１にはシール領域が形成されている。シール作用を向上させるため、加圧面から第１端面２７の方向に第１弾性領域３５が配置されている。第２弾性領域３６は、加圧面２３から第２端面３４に向かって形成されている。第１シール要素２８は第１弾性領域３５に配置されている。これに対応して、第２シール要素２９は第２弾性領域３６に形成される。

プラスチック材料で製作されるスラストリング２１に第１弾性領域３５を形成するため、第１端面２７を始点とする連続溝２７がスラストリング２１に軸方向に形成される。第１弾性領域３５の弾性は、材料の適切な選択とともに、連続溝３７の奥行に応じて調節される。スラストリング２１には、シール要素２８を収容するため、スラストリング２１の外周部を始点とする径方向収容溝が第１弾性領域３５に形成されている。別の径方向収容溝が第２弾性領域３６においてスラストリング２１に形成され、第２シール要素２９はこの第２収容溝に配置される。第１シール要素２８と第２シール要素２９とは例えばＯリングの形であり、例えば安定リングの形の支持要素が各収容溝に配置される。

第１弾性領域３６に対応して、スラストリング２１に第２周溝３８を形成することにより第２弾性領域３６が設けられる。この場合、第２周溝３８は第２端面３４を始点としてスラストリング２１に形成される。スラストリング２１の材料の選択により、そして第２延出周溝３８の奥行及び径方向配置により、第２弾性領域３６の弾性もやはり調節可能である。スラストリング２１に加えて、第１端面２７の側には組立リング４０が設けられている。

図３は、本発明によるスラストリング２１の第二実施例を示す。この場合、スラストリング２１’は、第１リング要素４１と第２リング要素４２とを具備する。図２のスラストリング２１の特徴と一致する特徴は、同一の参照番号で示されている。反復を避けるため、全体の再説明は省略する。

コイルばね２５を収容するための凹部２６が、第１リング要素４１に配置されている。第１端面２７と反対の配向を持つ端面４６が、第１リング要素４１に形成されている。この場合、第１端面４６の径方向外側範囲は、加圧面２３を形成する。外側径方向寸法に関しては、第２リング要素４２は第１リング要素４１よりも小さい。スラストリング２１’の第２端面３４と反対の配向を持つ第２リング要素４２の端面４７は、第１リング要素４１の端面４６の径方向内側範囲と当接する。両リング要素４１，４２の内径は相互に対応する。第１リング要素４１の端面４６と第２リング要素４２の端面４７とは、それぞれ段部を有する。第１リング要素４１及び第２リング要素４２の段部の位置は相互に対応するため、リング要素４１，４２のセンタリング４５が段部により実施される。

図２の第一実施例の場合のように、スラストリング２１’には第１弾性領域３５’と第２弾性領域３６’とが形成されている。第二実施例では、第１弾性領域３５’は第１リング要素４１に、第２弾性領域３６’は第２リング要素４２に配置される。弾性領域３５’，３６’を設けるため、やはり第１及び第２周溝３７’，３８’がそれぞれ設けられている。第１周溝３７’は、第１リング要素４１にその端面４６を始点として形成されている。第１端面４６を始点として第１リング要素４１に形成された第１周溝３７’により、第１リング要素４１の外周縁にはシール要素としての第１プラスチックリップ４３が形成されている。第１プラスチックリップ４３は、第１リング要素４１に弾性的に接続されている。第二実施例によれば、スラストリング２１’の場合には、スラストリング２１’が取り付けられた時にハウジング２と当接する第１プラスチックリップ４３により、シール作用が発生する。対応する方法で、第２リング要素４２には端面４７を始点とする第２周溝３８’が形成されている。こうして、第２弾性領域３６’とシール要素としての第２プラスチックリップ４４とが、第２リング要素４２の外周縁に形成される。第１プラスチックリップ４３に対応して、第２リング要素４２とハウジング２との間のシール作用は、第２プラスチックリップ４４により同様に行われる。この目的のため、スラストリング２１’の組立状態では、第２プラスチックリップ４４が液圧ピストンマシン１のハウジング２と当接する。

第１溝３７’と第２溝３８’との開口側が加圧面２３に面しているため、作動圧力室２４の加圧の際には、第１周溝３７’と第２周溝３８’とが圧力媒体により加圧される。これは、第１プラスチックリップ４３と第２プラスチックリップ４４との外径の膨張を生じさせることで、二つのプラスチックリップ４３，４４のシール作用、したがって作動圧力室２４のシールが改善される。

図４と５は、やはり本発明によるスラストリング２１，２１’の実施例を示す。すなわち、第１リング要素４１は第２リング要素４２に係止接続を介して接続可能であることが図５に示されている。このような形状嵌着接続は、別の処理段階を伴わずに二つのリング要素４１，４２を一緒に嵌め込むことにより簡単な方法でこれらが相互に接続されるという長所を持つ。図示された実施例では、センタリング４５の範囲において外周部に斜めに設けられた側面により、そして他のリング要素の対応凹部により、係止接続が形成される。第２プラスチックリップ４４は、加圧面２３との当接範囲にバイパス通路４８を有するため、第２周溝３８’の内容物が作動圧力室２４と流体接触していることが図５からさらに分かる。作動圧力室２４が作動圧力で加圧される時には、これは上述したシール作用の向上につながる。

図３と５の実施例では、第２端面３４は平坦である。

形状嵌着接続に加えて、またその代替案として、第１リング要素４１は第２リング要素４２に材料接合によって接続されてもよい。例えば、第１リング要素４１及び第２リング要素４２の端面４６，４７の相互当接範囲は、超音波溶接による内周部の範囲での材料接合によって相互に接続されてもよい。

上述した実施例では、制動力はコイルばね２５により発生する。ブレーキ装置１６の解除は、作動圧力室２４で作動圧力を発生させることにより実施される。逆に、ブレーキ装置がコイルばねにより解除位置に保持されて、作動圧力室２４を加圧することにより制動力が発生してもよい。この場合、ピストンマシンにおける加圧面と弾性要素の配置は適切に逆転される。

本発明は説明された実施例に限定されない。すなわち、実施例の個々の特徴を所望のいかなる方法でも相互に組み合わせることが可能である。

液圧ピストンマシンの断面図である。 本発明による第１スラストリングを備えるブレーキ装置の実施例を示す。 本発明による第２スラストリングを備えるブレーキ装置の実施例を示す。 進歩性を備える図２の第１スラストリングの別の図である。 進歩性を備える図３の第２スラストリングの別の図である。

符号の説明

２ ハウジング
３ シリンダドラム
１６ マルチディスクブレーキ
１９ 第１ブレーキディスク
２０ 第２ブレーキディスク
２１，２１’ スラストリング
２３ 加圧面
２５ 弾性圧力要素
２６ 凹部
２７ 第１端面
２８，２９ シール要素
３４ 第２端面
３５，３６ 領域
３７，３８ 周溝
４１ 第１リング要素
４２ 第２リング要素
４３，４４ シール要素
４６，４７ 端面

Claims (12)

1. 液圧ピストン機械のブレーキ装置のためのスラストリングであって、前記ストラスリングは、少なくとも一つの加圧面を有し、前記スラストリングは、プラスチック材料により構成され、径方向に弾性を備えた少なくとも１つの領域を有し、前記領域上に、シール要素が設けられ、前記領域は周溝として前記スラストリング内に形成されたことを特徴とするスラストリング。
2. 弾性圧力要素を収容するための少なくとも一つの凹部が、前記加圧面と反対側の第１端面に形成され、少なくとも一つの前記凹部の範囲において前記スラストリングが第１端面よりも軸方向に延出していることとを特徴とする請求項１に記載のスラストリング。
3. 少なくとも一つの弾性領域を形成するために、第１端面の側から、及び／又は反対側の第２端面の側から、前記周溝が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスラストリング。
4. 前記スラストリングの外周部に嵌り径方向に作用するシール要素が、前記周溝の範囲に配置されることを特徴とする請求項３に記載のスラストリング。
5. 前記スラストリングが第１リング要素と第２リング要素とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のスラストリング。
6. 第１リング要素が、少なくとも一つの前記弾性圧力要素を収容するための少なくとも一つの凹部を前記加圧面とともに含み、前記加圧面が、第１端面と反対側の第１リング要素の端面の径方向外側領域により形成されることを特徴とする請求項５に記載のスラストリング。
7. 第１リング要素と第２リング要素とが、前記スラストリングを形成するように形成され接続可能であることを特徴とする請求項５又は６に記載のスラストリング。
8. 第１リング要素と第２リング要素とが、前記スラストリングを形成するように材料接合により接続されることを特徴とする請求項５又は６に記載のスラストリング。
9. 第１リング要素及び／又は第２リング要素のプラスチックリップにより、径方向作用シール部が形成されることを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載のスラストリング。
10. 前記プラスチックリップを形成するために、第２リング要素に面する側の第１リング要素の端面を始点とする周溝が第１リング要素に形成されること、及び／又は、前記プラスチックリップを形成するために、第１リング要素に面する側の第２リング要素の端面を始点とする前記周溝が第２リング要素に形成されることを特徴とする請求項９に記載のスラストリング。
11. 第１リング要素と第２リング要素とが、二つのリング要素を相互に対してセンタリングする対応の段形状を、相互に面する側の端面に有することを特徴とする請求項５乃至１０の何れか１項に記載のスラストリング。
12. ハウジングと、前記ハウジングに回転自在に取り付けられたシリンダドラムとを具備し、前記シリンダドラムが、マルチディスクブレーキにより前記ハウジング内で制動され、前記マルチディスクブレーキが、スラストリングにより相互に押圧される前記シリンダドラムに回転不能に接続された少なくとも一つの第１ブレーキディスクと前記ハウジングに回転不能に接続された少なくとも一つの第２ブレーキディスクとを具備する、液圧ピストン機械であって、前記スラストリングが請求項１乃至１２の何れか１項に記載のプラスチックリングであることを特徴とする液圧ピストン機械。

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