JP5784550B2

JP5784550B2 - 駆動制御装置

Info

Publication number: JP5784550B2
Application number: JP2012142331A
Authority: JP
Inventors: 昭男古川
Original assignee: 昭男古川
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2032-06-25
Also published as: JP2014005888A

Description

本発明は、車両における駆動制御装置に関するものである。

車両の駆動制御装置としては、おもに乗用車や自動二輪車に採用されるディスクブレーキ装置、また、トラックやブルドーザーなどの重機類に採用されるドラムブレーキ装置、さらに、車両の駆動を伝達または停止を制御するクラッチ装置などがあった。ディスクブレーキ装置であれば、ディスクの外周側部の両ディスク面に対し、キャリパー内に格納された両側のパッドがシリンダによって押圧され、ディスクの両面をそれぞれ圧接することにより、ディスクの回転を止め、ディスクと連動して回転するタイヤの回転を止める構造である。また、ドラムブレーキ装置であれば、ホイールケース内周に２つのパッキングプレートが配置してあり、さらに、パッキングプレートの外周面に円弧状をなすブレーキシューを取り付け、パッキングプレートを外周側に移動させることにより、ブレーキシューがホイールケース内周に圧接する。さらに、クラッチ装置であれば、２枚のディスクを配し、互いのディスク面同士を圧接することにより駆動を伝達し、また、離すことにより駆動伝達が解消されて車両を停止する。

特開平１０−１４１４００号公報

上記に駆動制御装置として挙げたディスクブレーキ装置、ドラムブレーキ装置、クラッチ装置のいずれも、パッドやブレーキシュー、ディスクの他方への圧接によって車輪の回転を止める構造である。このことから、面同士の圧接により制動するものであったから、駆動制御装置を作動しても、その位置から摺動するので制動距離が長くなる。このような事情から、特に車重が重く且つ過酷な現場で使用されるトラックやブルドーザーなどの特殊重機にあっては、微細な制動距離の違いで危険な状況になる懸念があった。そこで、ディスクやホイールケース内周とブレーキシューの当接面に凹凸を設け、その凹凸の嵌合によって従来の面同士で当接するものと比較して、ブレーキの利きを飛躍的に高めるものであった。ところが、上記のように構成した場合には、制動力は高まるものの、ブレーキの作動時、ブレーキシューからの応力により油圧シリンダへの負荷が大きくなってしまうため、部品の破損や故障を招きやすく、駆動制御装置の耐用期間が短くなる問題があった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、シンプルな構造で制動距離を可能な限り短くして安全を確保するとともに、耐久性が高く長期的な使用が可能な駆動制御装置を提供することにある。

本発明は、駆動伝達側に具備する係止部と作動側に具備する被係止部を係止又は解除することにより、駆動の伝達または遮断を切り替えて制御する駆動制御装置であって、ブレーキドラムと、円弧状をなす一対のブレーキシューとを備えており、作動時、シリンダからの押圧によりブレーキシューが開いて、ブレーキシューの外周側に設けてあるブレーキライニングがブレーキドラムの内周面に当接し、ブレーキドラムの回動を制止するものであり、ブレーキドラムの内周側及びブレーキライニングは、凹凸状をなす係止部と被係止部を有しており、ブレーキシューの軸部を挟む位置に規制部が設けてあり、ブレーキシューの軸部には、回動時に規制部の何れかに当接するカムが設けてあることを特徴とする。

本発明によれば、ドラムブレーキ装置のブレーキライニングを回動する軸部には、その軸部と同一軸にカムが取り付けてあり、カムを挟む各位置には、カムのそれ以上の回動を規制する規制部材がそれぞれ配置してある。これにより、ドラムブレーキ装置の作動時、ブレーキライニングがホイール内周と当接したときに、ブレーキライニングにかかる応力を軸部のカムでも受けることになる。したがって、制動時に係る応力が分散してブレーキライニングからシリンダにかかる応力が弱まるので、シリンダの破損や故障の可能性が低くなり、結果、ドラムブレーキ装置の耐用年数が向上する。

本発明の第一実施形態の駆動制御装置（ドラムブレーキ）を示すものであり、（ａ）は、側面図であり、（ｂ）は、（ａ）中Ｂを拡大した側面図である。図１（ａ）中Ａ−Ａ線横断面図である。（ａ）（ｂ）は、図１の駆動制御装置の作動状態を示す縦断面図である。本発明の第二実施形態の駆動制御装置（ディスクブレーキ装置）を示すものであり、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、（ａ）中Ｃ−Ｃ線縦断面図である。図４（ａ）（ｂ）の駆動制御装置の作動状態を示す縦断面図である。図４（ｂ）中Ｄを拡大して作動状態を示す縦断面図である。本発明の第三実施形態の駆動制御装置（クラッチ）を示すものであり、（ａ）は、（ｂ）中Ｅ−Ｅ線断面図であり、（ｂ）は、本駆動制御装置の縦断面図である。図７の駆動制御装置の作動状態を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中Ｆ−Ｆ線縦断面図である。

以下に、図面に基づいて本発明の駆動制御装置の第一実施形態は、ドラムブレーキ装置に適用したものについて説明する。本実施による駆動制御装置は、図１（ａ）（ｂ）のように、ブレーキドラム１と、ブレーキシュー２と、シリンダ３とから構成されている。また、ブレーキシュー２は、ホイールベース４の外周面に軸部５ａで軸支されており、ブレーキドラム１のみがタイヤ及びホイール（いずれも図示省略）の回転と連動して回転するものである。

ブレーキドラム１は、図２のように、内周側のみ開放した円筒形状をなしており、ホイールベース４の外周側にシャフト５に前後回転自在に軸支してあり、その円筒の内周面には凹凸状の被係止部７を全周に渡り設けてある。また、ブレーキドラム１には、外周の９０°間隔の４カ所に、図示は省略するが、ブレーキドラム１内周側と外周側間に延びる溝部が設けてある。この各溝部により、ブレーキドラム１の熱伸びや排水がなされる。

ブレーキシュー２は、正面視して半円弧状をなしており、ブレーキドラム１の内周側の車両進行側と車両後退側にそれぞれ配置してあるとともに、ホイールベース４の外周側に軸部５ａで下部を水平軸回転自在に軸支してある。また、ブレーキシュー２の外周部には凹凸状をなす係止部９が設けてあり、この係止部９は、ブレーキシュー２が軸部５ａで水平軸回転して外周側に向けて回動したときに、上記ブレーキドラム１の内周に設けてある被係止部７に係止してブレーキドラム１の回転を止める。また、前後のブレーキシュー２の内周側部間には、コイルスプリング１０が掛け渡してあり、前後のブレーキシュー２が常に内周側に引き寄せられて位置するように付勢されている。

ブレーキシュー２をホイールベース４に軸支する軸部５ａには、同一軸上にカム１１が取り付けてあり、さらに、カム１１の前後の位置には、ホイールベース４に設けてあるカム受け部１１ａで支持される規制部材１２が配置してある。カム１１は、偏心した長辺側を上方に突出しており、後述するがシリンダ３からのシリンダロッド３ｂの出没によりブレーキシュー２が移動したときに、ブレーキシュー２と一緒に回動する。そして、ブレーキシュー２に設けてある係止部９がブレーキドラム１の被係止部７に係止する位置と、ブレーキシュー２がブレーキドラム１の内周側に移動して最も離れる位置にあるときに、カム１１と前後の各規制部材１２のいずれかが当接し、ブレーキシュー２のそれ以上の回動を規制する。また、前後の各規制部材１２は、カム受け部１１ａにダンパ１２ａによって付勢する状態で取り付けてある。

シリンダ３は、水平に配置されたブレーキフルード３ａと、シリンダロッド３ｂとからなっており、油圧によりシリンダロッド３ｂがブレーキフルード３ａから出没するものである。また、シリンダ３は、ホイールベース４の外周に取り付けてあり、シリンダロッド３ｂの先端部をブレーキシュー２の上部内周側にシャフト５ｂで水平軸回転自在に取り付けてある。そして、ブレーキシュー２を外周側に押圧することで、ブレーキシュー２が移動し、これにより、ブレーキシュー２の係止部９をブレーキドラム１内周に設けてある被係止部７に係止させることができる。

上記のように本発明のドラムブレーキ装置を形成することにより、以下のような作用効果を奏する。図３（ａ）（ｂ）に示すように、本実施による駆動制御装置の作動時、ブレーキフルード３ａにオイルが充填され、ブレーキフルード３ａの前後にそれぞれ具備してある各シリンダロッド３ｂでは、ブレーキフルード３ａ内からシリンダロッド３ｂが油圧で押し出されることでブレーキシュー２が軸部５ａを軸として外周側に回動する。さらに、ブレーキシュー２外周に設けてある係止部９をブレーキドラム１内周側に設けてある被係止部７に係止する。このときに、軸部５ａで軸支してあるブレーキシュー２がブレーキドラム１からの反力で押し返され、軸部５ａを軸にブレーキフルード３ａ側に回動しようとする。このときに、シャフト５ｂに取り付けてあるカム１１の長辺部が前後何れかの規制部材１２に当接し、ブレーキシュー２にかかる応力がシリンダ３と規制部材１２に分散される。したがって、シリンダ３でブレーキシュー２からの反力により発生した応力をすべて受けないことから、シリンダ３を保護することができる。

本発明の駆動制御装置の第二実施形態として、図４（ａ）（ｂ）のように、ディスクブレーキ装置に適用したものについて説明する。ディスクブレーキ装置は、ブレーキディスク２０と、ブレーキキャリパー２１とから構成してある。ブレーキディスク２０は、両側のディスク面に凹凸状の被係止部２２が設けてあり、主シャフト２３で水平軸回転自在に軸支してある。被係止部２２の各凸部はテーパ状に形成してあり、後述するブレーキキャリパー２１側に設けてある係止部２４との当接面がテーパ同士で係止する。

ブレーキキャリパー２１は、ほぼコ字型をなしており、ブレーキディスク２０の両ディスク面を挟むように配置してある。さらに、両ディスク面の対向位置には、ブレーキキャリパー２１に取り付けてあるシリンダ２５が設けてある。また、シリンダ２５は、シリンダ格納部２６と、シリンダロッド２７と、シリンダロッド２７を初期位置に留まるように付勢するコイルスプリング２７ｃと、シリンダロッド２７を押し出すブレーキフルード５０とから構成するものである。さらに、シリンダロッド２７の先端部には、ライニング２７ａが取り付けてあり、コイルスプリング２７ｃを挟んで車両後退側には、コイルスプリング受け部２７ｂが設けてある。また、ライニング２７ａには、ブレーキディスク２０に設けてある被係止部２２と係止する凹凸状をなす係止部２４が設けてある。この係止部２４とブレーキディスク２０に設けてある被係止部２２は、凹凸の間隔と大きさがほぼ同一に設定してある。さらに、上述したように、本実施による駆動制御装置を作動したときに、係止部２４と被係止部２２のテーパ部分同士が当接することにより、ブレーキディスク２０の回転を制止する構造となっているブレーキフルード５０は、ブレーキキャリパー２１の外部からオイルを誘導するオイル誘導路５０ａと連結しており、このオイル誘導路５０ａから送り込まれたオイルを内部に充填することにより、シリンダロッド２７をブレーキディスク２０側に押し出すものである。

また、シリンダロッド２７は、ブレーキキャリパー２１のシリンダ格納部２６に配置されるが、シリンダ格納部２６の内周壁部との当接する箇所には凸部（ガイド部）２８が設けてある。この凸部２８は、シリンダロッド２７の外周部から突出し且つシリンダロッド２７の出没方向に延びる羽根型をなしている。さらに、ブレーキキャリパー２１のシリンダ格納部の内周壁部には、上記の凸部２８を案内する溝部（ガイド）２９が設けてある。溝部２９は、シリンダロッド２７の出没方向に延びる凹溝状をなしており、この溝部２９にシリンダロッド２７の凸部２８を落とし込むことで、シリンダロッド２７が水平軸回りするのを規制して出没方向にのみ摺動させる構造となっている。また、凸部２８は、本実施のものでは、シリンダロッド２７外周のほぼ１８０°間隔に２カ所設けてあるが、少なくとも一箇所に設けてあればよい。

上記のように、本実施による駆動制御装置（ブレーキディスク装置）を形成することにより、以下のような作用及び効果を奏する。図５（ａ）（ｂ）のように、本実施による駆動制御装置が作動したときに、オイル誘導路５０ａからブレーキフルード５０にオイルが充填されてシリンダロッド２７が突出することに伴い、シリンダロッド２７の先端に設けてあるライニング２７ａが移動し、そのライニング２７ａに設けてある係止部２４がブレーキディスク２０の被係止部２２に係止する。これにより、ブレーキディスク２０の回転によって、図６のように、シリンダロッド２７が同心方向に回転して捩れようとするが、シリンダロッド２７の外周部に設けてある凸部２８がブレーキキャリパー２１のシリンダ格納部２６の内周壁部に設けてある溝部２９に係止することにより、シリンダロッド２７の回動が規制され、出没方向にのみシリンダロッド２７の移動が許可される。これに伴って、シリンダロッド２７の先端に取り付けてあるライニング２７ａの係止部２４の方向も一定する。結果、ライニング２７ａに設けてある係止部２４がブレーキディスク２０の被係止部２２に対して常に姿勢を保ちながら一定方向で係止する。したがって、ライニング２７ａの摩耗が一部に偏らずに均等となることから、本実施による駆動制御装置の耐用期間を長くすることができる。

本発明の第三実施形態の駆動制御装置として、図７（ａ）（ｂ）のように、重機のクラッチ装置として適用したものである。この駆動制御装置は、前後に配置された一対の各ディスク（駆動側ディスク３０と作業側ディスク３１）と、シリンダ３２と、クラッチ付勢部３３とから構成されており、上記の各構成部品については、ハウジング３４内に格納されている。

駆動側ディスク３０と作業側ディスク３１は、それぞれの中心にシャフト３０ａ，３１ａが設けてあり、そのシャフト３０ａ，３１ａでハウジング３４の外周部の前後に配置してあるハウジング支持体４５に水平軸回転自在に軸支してある。また、駆動側ディスク３０と作業側ディスク３１の対向面には、駆動側ディスク３０に係止部３５が設けてあり、また、作業側ディスク３１に被係止部３６が設けてある。この係止部３５と被係止部３６は、駆動側ディスク３０が移動して作業側ディスク３１に当接したときに係止するように、それぞれが凹凸状に形成してある。また、駆動側ディスク３０は、作動側スプリング受け部４０ｂと当接するスラストベアリング４２を有しており、このスラストベアリング４２が作動側スプリング受け部４０ｂに回転摺動自在に当接していることにより、回転時の抵抗が小さくなる。これにより、駆動側ディスク３０の回転力が作動側スプリング受け部４０ｂにほとんど伝達しない構造となる。

シリンダ３２は、ブレーキフルード３７と、シリンダロッド３８とからなっており、ブレーキフルード３７内にオイルを充填または排出を制御することで、油圧式にシリンダロッド３８を出没するものである。また、シリンダロッド３８の先端部は、アーム４１の一側部と軸で水平軸回転自在に取り付けてあり、アーム４１の他側部は、駆動側スプリング受け部４０ａに軸で水平軸回転自在に取り付けてある。さらに、アーム４１は、アーム４１長手方向の中間部をハウジング３４の内周部に軸で水平軸回転自在に軸支してある。これにより、シリンダロッド３８が押し出されると、このシリンダロッド３８に取り付けてあるアーム４１が水平軸回転し、アーム４１が駆動側スプリング受け部４０ａを作動側ディスク３１側に押し出すことになる。

クラッチ付勢部３３は、コイルスプリング３９を、その前後に配置した駆動側スプリング受け部４０ａと作動側スプリング受け部４０ｂで挟む構造をなしており、駆動側ディスク３０のシャフト３０ａに摺動自在に取り付けてある。また、駆動側ディスク３０に設けてある駆動側スプリング受け部４０ａと作動側スプリング受け部４０ｂのうち、駆動側スプリング受け部４０ａは、シリンダロッド３８とアーム４１でリンクするように水平軸回動自在に連結してある。これにより、シリンダロッド３８が突出すると、シリンダロッド３８と連動するアーム４１が水平軸回転して駆動側スプリング受け部４０ｂを作動側ディスク３１のほうに押し出す構造となる。

また、作動側スプリング受け部４０ｂの外周部には、図８（ａ）（ｂ）のように、外周側に突出するストッパー４３が設けてある。さらに、作動側スプリング受け部４０ｂの荷重を受けるハウジング３４の内周側部には、上記ストッパー４３を受ける受け部４４が設けてある。ストッパー４３は、駆動側ディスク３０の出没方向に延びる羽根型をなしている。また、受け部４４は、駆動側ディスク３０の出没方向と同一方向に延びる溝状をなしており、その溝状の受け部４４にストッパー４３が落とし込まれることで、ストッパー４３が受け部４４に沿って摺動して駆動側ディスク３０の出没方向にのみ、作動側スプリング受け部４０ｂの移動を許可する。

上記のように本発明の駆動制御装置を適用したクラッチ装置により、以下に示す作用、効果を奏することになる。本実施による駆動制御装置が作動したときに、ブレーキフルード３７からシリンダロッド３８が突出し、シリンダロッド３８と連動するアーム４１は、そのアーム４１と連結する駆動側スプリング受け部４０ａを作動側に移動させる。このときに作動側スプリング受け部４０ｂでは、コイルスプリング３９の付勢力を駆動側ディスク３０に伝達して押し出す。この作動に伴って移動した駆動側ディスク３０の係止部と作動側ディスク３１の被係止部を係止する。このときに、スラストベアリング４２と作動側スプリング受け部４０ｂには、駆動側ディスク３０の回転力が加わることで、駆動側ディスク３０のシャフト３０ａと同心方向に捩じれ力が加わる。しかしながら、作動側スプリング受け部４０ｂの外周に設けてあるストッパー４３がハウジング３４の内周に設けてある受け部４４で規制されることで、駆動側ディスク３０の出没方向にのみ摺動するようにしてある。これにより、スラストベアリング４２から作動側スプリング受け部４０ｂに加わる駆動側ディスク３０の回転力がストッパー４３と受け部４４で受け止められるので、アーム４１やシリンダロッド３８に加わる応力が分散される。したがって、比較的に他部よりも細く形成されて耐久性が弱く、さらに応力が集中しやすいアーム４１やシリンダロッド３８の故障や不具合を起こす可能性が軽減されるので、長期的な駆動制御装置の安定使用が可能となる。

本発明による駆動制御装置は、上述したドラムブレーキ装置、ディスクブレーキ装置、クラッチ装置に限定されず、駆動伝達側のもの（ブレーキシュー２、ブレーキキャリパー２１、駆動側ディスク３０など）と作動側（ブレーキドラム１、作動側ディスク２０，３１など）のものとの係止または解除によって駆動を制動、制止と制御できる装置であればよい。また、上述したシリンダロッド３８やコイルスプリング３９などの駆動伝達手段に設けるガイド部については、シリンダロッドなどの駆動伝達手段を出没方向のみに規制するものであればよい。これにより、上記実施形態にてガイド部として適用したカムや規制部材、あるいは、ストッパーや受け部の形状、大きさ、設置箇所の数は限定されない。また、さらに、シリンダやブレーキディスク、カムなどに、放熱性を高める

１ブレーキドラム
２ブレーキシュー
３，２５，３２シリンダ
５ａ軸部
７，２２被係止部
９，２４係止部
２０ブレーキディスク
２１ブレーキキャリパー
２７シリンダロッド
２８凸部（ガイド部）
２９溝部（ガイド部）
３０駆動側ディスク
３１作動側ディスク
３５係止部
３６被係止部
４３ストッパー（ガイド部）
４４受け部（ガイド部）

Claims

駆動伝達側に具備する係止部と作動側に具備する被係止部を係止又は解除することにより、駆動の伝達または遮断を切り替えて制御する駆動制御装置であって、
ブレーキドラムと、円弧状をなす一対のブレーキシューとを備えており、作動時、シリンダからの押圧によりブレーキシューが開いて、ブレーキシューの外周側に設けてあるブレーキライニングがブレーキドラムの内周面に当接し、ブレーキドラムの回動を制止するものであり、ブレーキドラムの内周側及びブレーキライニングは、凹凸状をなす係止部と被係止部を有しており、ブレーキシューの軸部を挟む位置に規制部が設けてあり、ブレーキシューの軸部には、回動時に規制部の何れかに当接するカムが設けてあることを特徴とする駆動制御装置。