JP5146787B2 - ブレーキ解除機構及びブレーキシステム - Google Patents

Description

この開示は、全体として回転流体圧装置に関し、より具体的には、一対のジーロータを備えた流体変位機構を含むタイプのそのような装置に関するものである。

多くのジーロータモータ及びポンプ用のブレーキ及びロック機構は、一般的に、使用しないときに油圧トルク伝達システムの回転を防止するために設けられる。

低速高トルクジーロータモータの車両へのいつくかの応用例において、モータには、パーキングブレーキ又はパーキングロックの類を備えることが望まれ、車両が停止された後にのみパーキングロックがかけられることが意図されているという理由から、ここでは「ロック」という用語を用いることが望ましい。換言すると、このようなパーキングロック装置は、車両が走行しているとき、車両を停止させるためにかける動的ブレーキとして考えることはない。

一般的に、モータ、特に油圧ジーロータモータ用の多くのブレーキ及びロック機構は、ブレーキ／ロック機構を解除するために油圧の内部圧力によって駆動されるピストンを使用する。しかしながら、これらのピストンに対して供給する圧力は、この機構を望まれる解除された状態に確実に維持するために、加圧流体の継続的な供給をしなくてもよい。

米国特許第６０６２８３５号明細書

ジーロータ装置の図示の実施形態は、第１部材を含むハウジングを有している。この第１部材には、ブレーキピン孔が形成されている。また、この装置は、少なくとも一部が第１部材内に挿入されたブレーキピンを含んでいる。このブレーキピンは、第１環状表面及び第２環状表面を有している。第１環状表面は、少なくとも一部で第１ブレーキ室を形成している。第２環状表面は、少なくとも一部で第２ブレーキ室を形成している。第１ブレーキ室に導入された第１流体は、ブレーキピンを第１方向に付勢する。第２ブレーキ室に導入された第２流体は、ブレーキピンを通常は第１方向に付勢する。

図面を参照すると、図示の実施形態が詳細に示されている。これらの図は、いくつかの実施形態を表しているが、本発明をよりよく図示及び説明するために、必ずしも縮尺どおりではなく、また、特定の特徴が、誇張され、取除かれ、あるいは、一部が破断されていることもある。更に、ここで説明する実施形態は、例示であり、包括的なものではなく、特許請求の範囲を図示された以下の詳細な説明に開示された構造及び形態に、限定又は制限することを意図するものでもない。

本実施形態に係るジーロータモータの部分断面図である。 図１のモータの２−２線に沿った断面図である。 図１のモータの３−３線に沿った断面図である。 図１のモータの４−４線に沿った断面図である。 図１のジーロータモータの部分断面図である。

図１〜５は、ジーロータモータ２０の一実施形態を示している。このモータ２０は、ハウジング２２と、ブレーキ／ロック機構２４と、ジーロータアセンブリ２６と、駆動部材２８と、出力軸３０と、スペーサ３２とを含んでいる。ハウジング２２は、第１ハウジング部分４０と、第２ハウジング部分４２と、端部キャップ４４と、出力プレート４６とを含んでいる。図１、３及び５に最もよく示されるように、第１ハウジング部分４０には、ブレーキピン孔５０と、複数の第１締付具孔５２と、第１部分第１径方向流路５４と、第１部分第２径方向流路５６とが形成されている。第２ハウジング部分４２は、出力軸孔６０と、外側表面６２と、入口６４と、出口６６と、スペーサ係合表面６８と、出力端面７０と、複数の第２締付具孔７２と、複数の第２部分流路７４（図４も参照）を含んでいる。

入口６４は、出力軸孔６０と外側表面６２とを相互に接続する。出口６６は、出力軸孔６０と外側表面６２とを相互に接続し、入口６４とは流体接続していない。出口６６は、いずれの第２部分流路７４とも交差しない。

図４に最もよく示されるように、複数の第２部分流路７４の一つは、第２部分第１流路７６となり、他の一つは、第２部分第２流路７８となる。図３に最もよく示されるように、複数の第１締付具孔５２の１つは、第１部分第１流路８０となり、他の一つは、第１部分第２流路８２となる。図１に最もよく示されるように、複数の第２締付具孔７２の一つは、第２部分第１流路８６となり、他の一つは、第２部分第２流路８８となる。
端部キャップ４４は、複数の締付具孔９０と、第１部分係合表面９２と、端部キャップ外側表面９４とを含んでいる。出力プレート４６は、出力軸孔９８を含んでいる。

図１及び図５を参照して、ブレーキ／ロック機構２４は、第１ハウジング部分４０と、端部キャップ４４と、ブレーキピン１００と、付勢部材１０２とを含んでいる。図示の実施形態では、ブレーキピン１００は、通常は円形の第１環状ピン表面１１０と、第２環状ピン表面１１２と、第３環状ピン表面１１４と、第４環状ピン表面１１６と、第１環状ピン表面１１０と第２環状ピン表面１１２とを相互接続する通常は円筒状の第１円筒表面１２０と、第１環状ピン表面１１０と第３環状ピン表面１１４とを相互接続する通常は円筒状の第２円筒ピン表面１２２と、第２環状ピン表面１１２と第４環状ピン表面１１６とを相互接続する通常は円筒状の第３円筒ピン表面１２４と、内部ピン孔１２８とによって少なくとも一部が形成されている。

ブレーキピン孔５０は、通常は円形の第１環状孔表面１３０と、第２環状孔表面１３２と、第１部分ジーロータ係合表面１３４と、第１部分端部キャップ係合表面１３６と、第１環状孔表面１３０と第２環状孔表面１３２とを相互接続する通常は円筒状の第１円筒孔表面１４０と、第１環状孔表面１３０と第１部分ジーロータ係合表面１３４とを相互接続する通常は円筒状の第２円筒孔表面１４２と、第２環状孔表面１３２と第１部分端部キャップ係合表面１３６とを相互接続する通常は円筒状の第３円筒孔表面１４４とによって少なくとも一部が形成されている。

ブレーキピン１００は、ブレーキピン孔５０内に挿入されて、第２円筒ピン表面１２２が第１円筒孔表面１４２に嵌合し、第１円筒ピン表面１２０が第１円筒孔表面１４０に嵌合し、第３円筒ピン表面１２４が第３円筒孔表面１４４に嵌合する。

図１及び図５に最もよく示されるように、ブレーキピン１００は、ブレーキピン孔５０内で移動可能で、通常は円形の第１ブレーキ室１４６及び第２ブレーキ室１４８を形成する。図示の実施形態では、第１ブレーキ室１４６は、第１環状ピン表面１１０と、第２円筒ピン表面１２２と、第１環状孔表面１３０と、第４円筒孔表面１４０とによって形成され、また、第２ブレーキ室１４８は、第２環状ピン表面１１２と、第１環状ピン表面１２０と、第２環状孔表面１３２と、第３円筒孔表面１４４とによって形成されている。

図１、２及び５の実施形態において、ジーロータローラギヤセットとして示されたジーロータアセンブリ２６は、リング１５２内に配置されたスター１５０及び複数のローラ１５４を含んでいる。図示された実施形態では、出力軸孔６０は、第２ハウジング部分４２に形成された円筒状の開口であり、Ａ−Ａ軸（図２及び３では、点Ａとして示されている）を形成するのに対して、第１ハウジング部分４０に形成されたブレーキピン孔５０は、Ｂ−Ｂ軸（図２では、点Ｂとして示されている）をほぼ形成する。

図２に最もよく示されるように、図示の実施形態のスター１５０は、６つのローブ１６２を形成する外側表面１６０と、スペーサ係合表面１６４と、第１部分係合表面１６６と、内側スプライン付のスター開口１６８とを含んでいる。リング１５２は、７つの締付具凹部１７４と交互に配置された７つのローラ表面１７２によって少なくとも一部が形成されるリング内側表面１７０と、スペーサ係合表面１７６と、第１部分係合表面１７８と、外側表面１８０とを含んでいる。

各ローラ表面１７２は、１つのローラ１５４に接触する。ジーロータアセンブリ２６の幾何学的配置は、拡張／収縮容積室１８４が、２つの隣接するローラ１５４と、スター１５０の外側表面１６０と、１つの締付具凹部１７４を含むリング内側表面１７０とによって形成されるように構成されている。簡単に説明すると、ジーロータアセンブリ２６の作動は、点Ｂが点Ａの周りのほぼ円軌道上を周回するようなリング１５２内のスター１５０の回転運動を含んでいる。スター１５０がリング１５２内を回転することにより、各ローブ１６２は、２つの隣接するローラ１５４の間の位置へ回転して、それぞれの容積室１８４の容積を減少させる。

図１及び５に最もよく示されるように、駆動部材２８は、出力軸係合端部１９０及びスター係合端部１９２を有する細長い本体１８８を含んでいる。出力軸係合端部１９０は、クラウンスプライン表面１９４によって形成され、また、スター係合端部１９２は、内側スプライン付のスター開口１６８に噛合うスプライン表面１９６によって形成されている。出力軸３０は、一部がスプライン付出力表面２０２によって形成された駆動軸孔２００と、出力プレート４６の出力軸孔９８を貫通して延びる出力部分２０６と、凹凸が付けられた外側表面２０４と、スペーサ係合端部２０８とを含んでいる。図４に最もよく示されるように、スペーサ３２は、中央開口２１０と、複数の締付具孔２１２と、外側表面２１４と、スペーサ前方表面２１６と、スペーサ後方表面２１８とを含んでいる。

凹凸が付けられた外側表面２０４は、スプールバルブとして見ることができる。各容積室１８４は、１つの締付具孔２１２及び１つの第２部分流路７４に流体接続する。各第２部分流路７４は、１つの通路２２０を介して出力軸孔６０に流体接続し、出力軸孔６０は、出力軸孔６０の周りにほぼ等間隔で配置された複数の通路２２０を含んでいる。

凹凸が付けられた外側表面２０４には、入口６４に常時流体接続する通常は円形の入口溝２３０が形成されている。同様に、凹凸が付けられた外側表面２０４には、出口６６に常時流体接続するほぼ環状の出口溝２３２が形成されている。更に、凹凸が付けられた外側表面２０４には、入口溝２３０に流体接続する軸方向に延びる複数のスロット２３６及び出口溝２３２に流体接続する複数の軸方向スロット２３８が形成されている。また、軸方向スロット２３６、２３８は、送りスロット又はタイミングスロットと呼ばれることが多い。当業者には周知であるように、軸方向スロット２３６は、入口溝２３０と通路２２０とを流体接続するのに対して、軸方向スロット２３８は、出口溝２３２と通路２２０とを流体接続する。図示の実施形態では、凹凸が付けられた外側表面２０４は、ほぼ等間隔の７つの軸方向スロット２３６と、ほぼ等間隔の７つの軸方向スロット２３８とを含み、軸方向スロット２３６は、軸方向スロット２３８と交差しない。従来技術において公知のように、出力軸３０が回転することにより、軸方向スロット２３６、２３８は、通路２２０に交互に流体接続する。

モータ２０の作動を簡単に説明すると、流体（図示せず）が入口６４に流入することにより、流体が出口６６を通る前に、スター１５０を回転させる。リング１５２内でスター１５０が回転すると、駆動部材２８が回転させられ、これにより、出力軸３０を回転させる。油圧ジーロータモータ又はポンプの全体的な作動については、これらの作動原理は、共有特許の特許文献１に開示されているように公知であるから、ここでは説明しないが、この特許の開示内容は、参考として全て本説明に含まれる。

第１流路Ｃ１は、通路２２０の１つで出力軸孔６０に開口する第２部分第１流路７６と、第２部分第１流路８６と、第１部分第１流路８０と、第１部分第１径方向流路５４とによって形成されている。これにより、第１流路Ｃ１は、第１室１４６に流体接続し、また、出力軸３０が１回転する毎に、入口６４に複数回選択的に流体接続する。

第２流路Ｃ２は、通路２２０の１つで出力軸孔６０に開口する第２部分第２流路７８と、第２部分第２流路８８と、第１部分第２流路８２と、第１部分第２径方向流路５６とによって形成されている。これにより、第２流路Ｃ２は、第２室１４８に流体接続し、また、出力軸３０が１回転する毎に、入口６４に複数回選択的に流体接続する。

ブレーキ／ロック機構２４の作動の一態様では、図１のロック状態にあるモータ２０において、オイル等の加圧流体が入口６４に押込まれて、入口溝２３０及び軸方向スロット２３６を満たす。図１に最もよく示されるように、第２流路Ｃ２が入口６４に流体接続して、加圧流体の入口６４から第２室１４８への流通を許容する。第２室１４８内の加圧流体は、ブレーキピン１００を付勢部材１０２によってブレーキピン１００に作用する図１及び５の方向Ｌのバネ力に抗して、ブレーキピン１００を図１及び５の方向Ｕに向けて付勢する。ブレーキピン１００が図５のロック解除状態に移動したとき、ブレーキピン１００は、もはやスター開口１６８内に挿入されておらず、スター１５０は、回転及び軸Ａ−Ａ周りに旋回自在である。

リング１５２内でスター１５０が回転すると、入口６４は、第２流路Ｃ２を介して第２室１４８に常時流体接続はしない。入口６４が第２室１４８に流体接続していないとき、第１室１４６は、第１流路Ｃ１を介して入口６４に流体接続することができ、第１流体の第１流路Ｃ１への流れを許容し、これにより、第１室１４６を加圧して、ブレーキピン１００を図５のロック解除状態に保持する。更に、スター１５０の回転により、第２室１４８が再度入口６４に流体接続して、ブレーキピン１００を図５のロック解除状態で保持する。

モータ２０の作動の一態様を更に説明すると、入口６４に供給される流体の圧力が減少されたとき、スター１５０の回転速度が低下して、第１、第２室１４６、１４８内の流体圧力が低下する。第１、第２室１４６、１４８内の圧力が充分に低下して、ブレーキピン１００に作用する方向Ｕの力が付勢部材１０２の方向Ｌの付勢力に抵抗しなくなったとき、ブレーキピン１００は、ブレーキピン１００の第３環状ピン表面１１４がスター１５０の第１部分係合表面１６６に接触するまで、方向Ｌへ移動する。スター１５０の更なる回転により、図５に示されるように、ブレーキピン１００がスター開口１６８に整合する。その後、付勢部材１０２の付勢力がブレーキピン１００を付勢して、図１に示されるように、ブレーキピン１００が方向Ｌへ更に移動して、ブレーキピン１００の一部がスター開口１６８内に挿入（係合）される。

６つのローブ１６２を有するモータ２０等のモータが第１及び第２室１４６、１４８のいずれも入口６４に流体接続しないで回転状態にある場合、ブレーキピン１００は、スター開口１６８に整合せず、モータはロックされない。ブレーキピン１００がスター開口１６８に整合する前に第１室１４６が入口６４に接続され、これにより、ブレーキピン１００を図５のロック解除状態で保持する。

流路７６、７８の差圧によって、スター１５０が回転して流路７６、７８が流路８０、８２への流体の流入を許容することにより、第１流体の一部が第２流体を含むかもしれない。しかしながら、第１流路Ｃ１に流入する流体は、第２流路Ｃ２に流入する流体と同じにはならない。

流路５４及び／又は５６内に１つ又は複数のオリフィスを配置し、ブレーキピン１００のロックを遅らせて、モータ２０の作動中にピン１００がスター１５０に接触するのを防止してもよい。加えて、６つのローブが設けられたスター１５０を有するモータ２０等のモータに、３つのブレーキ室及び流路を形成し、これらの３つの流路を７つの容積室１８４の３つ（しかし、３つの隣接する容積室１８４ではない）と互いに接続して、モータ２０の作動中の全ての回転角度において入口６４と少なくとも１つのブレーキ室との間の流体接続を維持するようにしてもよい。更に、このタイプのブレーキピンは、ジーロータ以外に使用してもよい。

モータ２０を作動させる方法のステップを好ましい態様で記載したが、これらのステップは、１つの作動を複数ステップで実行するように異なる態様又は組合せで実行してもよい。更に、単一又は複数のステップが別の単一又は複数のステップが完了する前に開始されてもよく、あるいは、単一又は複数のステップは、（実行中の）他のステップの開始後及び完了前に開始又は完了してもよい。

以上の説明は、図示されて記述された本発明の方法及びシステムの例示的な実施形態としてのみ提示されている。これは、本発明を開示されたいずれの形態にも包括又は限定することを意図するものではない。本発明の技術的思想の範囲から逸脱することなく、様々な変更及びその要素の均等物との置換が可能であることは、当業者によって理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正が可能である。これにより、本発明は、本発明の実行を考慮した最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されないが、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲内に入る全ての実施形態を含むものとする。本発明は、その技術的思想すなわち技術的範囲から逸脱することなく、ここに説明されて図示されたものとは別の仕方で実施することができる。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (20)

1. ブレーキピン孔が形成された第１部材を含むハウジングと、前記第１部材の中に少なくとも一部が挿入されるブレーキピンとを備え、
   前記ブレーキピンは、第１環状表面及び第２環状表面を含み、前記第１環状表面は、少なくとも一部で第１ブレーキ室を形成し、前記第２環状表面は、少なくとも一部で第２ブレーキ室を形成し、前記第１ブレーキ室に導入された第１流体が前記ブレーキピンを第１方向に付勢し、また、前記第２ブレーキ室に導入された第２流体が前記ブレーキピンを前記第１方向に付勢することを特徴とするジーロータ装置。
2. 前記第１流体は、前記第１部材に形成された第１流路を介して選択的に前記第１ブレーキ室へ向かって送られ、また、前記第２流体は、前記第１部材に形成された第２流路を介して選択的に前記第２ブレーキ室へ向かって送られることを特徴とする請求項１に記載のジーロータ装置。
3. 前記ブレーキピンは、前記第１環状表面と前記第２環状表面との間に延びる円筒状の第１円筒表面を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のジーロータ装置。
4. 更に、第２部材開口が形成された第２ハウジングを備えていることを特徴とする請求項１に記載のジーロータ装置。
5. 更に、前記第１部材と前記第２ハウジングとの間に少なくとも一部が挿入されたジーロータを含み、該ジーロータは、リング開口を形成する凹凸が付けられた内側表面を有するリングと、該リング内に少なくとも一部が挿入されたスターとを含んでいることを特徴とする請求項４に記載のジーロータ装置。
6. 前記ブレーキピンの少なくとも一部が前記スター開口に挿入されて、前記スターの回転を制限することを特徴とする請求項５に記載のジーロータ装置。
7. 更に、前記第１ブレーキ室及び前記第２ブレーキ室の少なくとも一方に流体接続する少なくとも１つのオリフィスを備えていることを特徴とする請求項１に記載のジーロータ装置。
8. 更に、前記第２部材開口内に少なくとも一部が挿入された出力軸と、、前記スター及び前記出力軸に少なくとも一部が挿入された駆動部材とを備え、前記出力軸は、出力軸軸線周りを回転し、前記駆動部材は、前記出力軸に回転方向に相互連結して、前記出力軸と共に関節運動することを特徴とする請求項１に記載のジーロータ装置。
9. ブレーキピン孔が形成された第１部材及び第２部材開口が形成された第２部材とを含むハウジングと、
   前記第１部材と前記第２部材との間に少なくとも一部が挿入されてリング開口を形成する凹凸が付けられた内側表面を有するリング及び該リング内に少なくとも一部が挿入されたスターを含むジーロータと、
   前記第１部材の中に少なくとも一部が挿入されるブレーキピンとを備え、
   前記ブレーキピンは、第１環状表面及び第２環状表面を含み、前記第１環状表面は、少なくとも一部で第１ブレーキ室を形成し、前記第２環状表面は、少なくとも一部で第２ブレーキ室を形成し、前記第１ブレーキ室に導入された第１流体が前記ブレーキピンを第１方向に付勢し、また、前記第２ブレーキ室に導入された第２流体が前記ブレーキピンを第１方向に付勢することを特徴とするジーロータ装置。
10. 更に、前記第２部材開口内に少なくとも一部が挿入された出力軸を備え、該出力軸は、出力軸の軸線周りに回転することを特徴とする請求項９に記載のジーロータ装置。
11. 更に、前記スター及び前記出力軸内に少なくとも一部が挿入された駆動部材を備え、該駆動部材は、前記出力軸と回転方向に相互連結して、前記出力軸と共に関節運動することを特徴とする請求項１０に記載のジーロータ装置。
12. 更に、前記スターに接触する複数のローラを備えていることを特徴とする請求項９に記載のジーロータ装置。
13. 前記ブレーキピンの少なくとも一部が前記スター開口内に選択的に挿入されて前記スターの回転を制限することを特徴とする請求項９に記載のジーロータ装置。
14. 前記第１ブレーキ室及び前記第２ブレーキ室の少なくとも一方に、少なくとも１つのオリフィスが流体接続していることを特徴とする請求項１３に記載のジーロータ装置。
15. ブレーキピンに第１環状表面及び第２環状表面を形成し、前記第１環状表面の少なくとも一部で第１ブレーキ室を形成し、前記第２環状表面の少なくとも一部で第２ブレーキ室を形成し、
    第１流体を前記第１ブレーキ室に供給して、前記ブレーキピンを第１方向に付勢することと、
    第２流体を前記第２ブレーキ室に供給して、前記ブレーキピンを第１方向に付勢することと、
    前記ブレーキピンをジーロータスターに係合して、該ジーロータスターの回転を制限することとを含んでいること特徴とする油圧モータの作動方法。
16. 前記ブレーキピンを前記ジーロータスターに係合することは、前記ブレーキピンを第２方向に付勢することを含み、前記第２方向は、前記第１方向とは反対方向であることを特徴とする請求項１５に記載の油圧モータの作動方法。
17. 前記ブレーキピンを第２方向に付勢することは、前記ブレーキピンを付勢部材によって第２方向に付勢することを含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の油圧モータの作動方法。
18. 更に、前記ブレーキピンを前記ジーロータスターから解放して、前記ジーロータスターの回転を許容することを含んでいること特徴とする請求項１５に記載の油圧モータの作動方法。
19. 前記ブレーキピンを前記ジーロータスターに係合することは、前記ブレーキピンの一部を前記ジーロータスターの中に形成された開口に挿入することを含んでいることを特徴とする請求項１５に記載の油圧モータの作動方法。
20. 更に、前記スターを前記ブレーキピンが移動しても前記ジーロータスター開口に係合しない位置に移動させることを含むことを特徴とする請求項１９に記載の油圧モータの作動方法。

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