JP5819844B2 - 湿式ディスクブレーキシステム - Google Patents

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Description

本発明はディスクブレーキシステムに関し、特に、多数のブレーキ動作を必要とする大型車両に好適な湿式ディスクブレーキシステムに関するが、これに限られない。
本発明は、ごみ収集車のブレーキシステムの修理および保守にかかる高いコストの問題を解決するために開発されたものである。例として、典型的な1つのフロントアクスルおよびタンデム式リアアクスルを備えたごみ収集車であって、11500kgを超える車体重量を有し、フロントアクスルに419mm×152mm(6インチ)のS−カム式ブレーキドラム、リアアクスルに419mm×178mm(7インチ)のS−カム式ブレーキドラムを備える車両は、6ヵ月ごとにリアブレーキのオーバーホールが必要になり、12ヶ月ごとにフロントブレーキのオーバーホールが必要になることを、ある自治体は指摘している。このメンテナンススケジュールでは、約6000〜8700米国ドルの年間コストが生じる。
本発明は、ごみ収集車にかかるブレーキシステムのメンテナンスコストを削減するために開発されたものであるが、本発明の実施形態はこれに限定されない。本発明の実施形態は、トラックの制動に関する特徴が比較的多数のブレーキ動作が行われるか否かに関係なく、他のタイプのトラックまたはバスなどの大型車両、およびこれ以外の車両にも適用できる。
本発明の一態様では、ハウジングと、そのハウジング内に配置される1つ以上のブレーキキャリパとを備えた湿式ディスクブレーキシステムが提供され、ハウジングは、ハウジングに対して回転する本体の周囲に密閉されたキャビティを形成するように構成され、ブレーキキャリパは1つ以上のシリンダを備え、各シリンダのために1つの開口がハウジングに形成され、各シリンダがそれぞれ開口に配置される。
ハウジングは、1つ以上のキャリパの周囲に周方向に沿って延びるアウターケーシングと、アウターケーシングに取り外し可能に連結された第1のプレートとを備え、第1のプレートはシリンダのための開口を備えても良い。湿式ディスクブレーキシステムは、各シリンダの間にそれぞれ配置されるシールを備えてよく、シールはこのシリンダと、シリンダが配置される開口との間にシールを形成する。第1のプレートは、複数の孔を備えることができ、この孔に固定具を通してキャリパをアクスルハウジングに取り付け、制動中のキャリパにかかる負荷が固定具を介してアクスルハウジングに伝達される。一実施形態では、アウターケーシングは、対向する第1の軸線方向端部および第2の軸線方向端部と、第2の軸線方向端部の周囲に放射方向の内側に向かって延びるリップ突出部とを有する。ハウジングは、アウターケーシングのリップに取り外し可能に取り付けられる第2のプレートを備えてよく、第2のプレートは、ハウジングへ延びるハブを収容するための開口を有する。第2のプレートは、リップの内径よりも大きい外径を有してよく、第2のプレートはアウターケーシングの内部のリップの側部に配置される。第2のプレートは、軸線方向に沿って延びるボスを備えてもよく、該ボスは、前記ハブを受け入れる開口を第2のプレートに画定し、ボスは周方向に沿ったシートおよびこのシート上のシールを備え、シールはハブの周囲に液体シールを形成する。各キャリパは、互いに取り外し可能に連結された第1のシェルおよび第2のシェルを備えてよく、第1のシェルは複数のシリンダを備え、第1のシェルおよび第2のシェルは、第1のシェルおよび第2のシェルの間にキャビティを形成するように成形され、このキャビティで本体が回転し、キャビティはキャリパの外面で開口して第1のシェルおよび第2のシェルの間に間隙を形成する。各キャリパは、この間隙にわたって延びて、第1のシェルおよび第2のシェルの各々に連結される少なくとも1つのストラップを備えてよい。各ストラップの両端部は、第1のシェルおよび第2のシェルにそれぞれ形成された凹部に配置されて良い。
本発明の第2の態様では、サービスブレーキ及びパーキングブレーキキャリパを有するブレーキシステムを提供することができ、ブレーキシステムは、少なくとも2つのシリンダを備え、シリンダのうち少なくとも1つは、サービスブレーキを補助するために、油圧作動式サービスピストンを収容し、少なくとも1つのシリンダは、パーキングブレーキを補助するために、スプリングにより作動し、かつ空気圧により解放されるパーキングピストンを収容する。
ブレーキシステムは、スプリングからパーキングピストンへ圧力を伝達する摩耗補償アクチュエータをさらに備えてよい。パーキングピストンは、中央が隆起したランド部を備えてよく、スプリングからの圧力が摩耗補償アクチュエータによって、このランド部に向かって、パーキングピストンへ伝達される。シリンダのうちの少なくとも2つは、対応するサービスピストンを収容してもよく、パーキングピストンを収容する少なくとも1つのシリンダは、サービスピストンを収容するシリンダの間に配置される。
本発明の第3の態様では、大型車両が提供され、該大型車両は、
物を輸送するように構成された収容部と、
エアコンプレッサと、
大型車両の動きを制動するように、エアコンプレッサで圧縮された空気によって駆動されるブレーキシステムであって、ブレーキシステムは、サービスブレーキおよびパーキングブレーキを備え、サービスブレーキは湿式の空気油圧複合式ディスクブレーキであり、パーキングブレーキはスプリング作動エア解放式である前記ブレーキシステムとを備える。
ブレーキシステムは、少なくとも1つのブレーキキャリパを備えてもよく、該ブレーキキャリパは、サービスブレーキおよびパーキングブレーキの両方を備えるように構成される。ブレーキシステムは、大型車両の少なくとも1つのアクスルにサービスブレーキを備え、少なくとも1つのリアアクスルにサービスブレーキとパーキングブレーキとの組み合わせを備えてよい。大型車両は、少なくとも6トンの車両重量を有してもよい。代替実施形態では、大型車両は少なくとも10トン、または少なくとも12トンの車両重量を有してもよい。さらに別の実施形態では、大型車両は少なくとも16トン、24トンまたは30トンの車両重量を備えてもよい。一実施形態では、大型車両はごみ収集車であり、収容部は廃棄物を収容して、圧縮するように構成される。大型車両用のブレーキシステムは、本発明の第1の態様による湿式ブレーキシステムを備えてよい。
本発明の第4の態様では、大型車両のエア作動式ドラムブレーキシステムをオーバーホールする方法が提供され、ブレーキシステムは、エアコンプレッサと、1つ以上のアクスル上のドラムブレーキアセンブリおよびハブとを備え、該方法は、ハブおよびこのハブに対応するドラムブレーキアセンブリを各アクスルから取り外すことと、本発明の第1および第2の態様によるブレーキシステムを、対応するハブとともに、対応するアクスルに装着することとを含む。
本方法は、対応するハブとともにブレーキシステムを、大型車両から離れて事前に組み立てることと、続いてこの事前に組み立てられたブレーキシステムおよびハブを、対応するアクスルに装着することとを含むことができる。事前に組み立てられたブレーキシステムおよびハブをアクスルに装着することは、ブレーキシステム内のキャリパを機械的な固定具でアクスルのハウジングに取り付けることを含んでよく、制動動作中にキャリパにかかる負荷は固定具を介してアクスルハウジングに伝達される。本方法は、サービスブレーキを構成するようにキャリパの少なくとも1つを構成することと、サービスブレーキの油圧式の作動を可能とするように、エアコンプレッサとキャリパの少なくとも1つとの間に空気油圧複合式アクチュエータを連結することとを含んでよい。本方法は、サービスブレーキを構成するキャリパの少なくとも1つがパーキングブレーキも構成するようにキャリパを構成することを含んでよい。本方法は、スプリング作動エア解放式パーキングブレーキとしてパーキングブレーキを動作させることを含んでよい。
本発明はまた、ロータと、このロータに選択的に制動力を印加可能な1つ以上のブレーキキャリパとを有する車両用ブレーキシステムのためのブレーキハウジングを提供し、各キャリパは1つ以上のシリンダおよび対応するピストンを有し、ハウジングは、ロータおよび各キャリパの周囲を包囲するように構成され、シリンダが配置される1つ以上の開口を備える。
ブレーキハウジングは、ハウジングの開口の周囲にシールを形成可能なシールを備えてよい。
本発明はさらに、車両のためのブレーキシステムを提供し、ブレーキシステムは、ロータと、ロータに選択的に制動力を印加可能な1つ以上のブレーキキャリパであって、各キャリパは1つ以上のシリンダおよび対応するピストンを有する前記ブレーキキャリパと、ロータおよび各キャリパの周囲を包囲するように構成され、シリンダが配置される1つ以上の開口を備えるハウジングと、
車両に連結され、かつハウジングが連結される構造部品と、1つ以上のキャリパを構造部品に連結する1つ以上の固定具であって、ロータへ制動力をかけるキャリパを動作させることによって発生する負荷を、固定具を介して構造部品に伝達する前記固定具とを備える。
本ブレーキシステムにおいて、各キャリパの少なくとも1つのシリンダは孔を有し、その孔は、対応するキャリパの動作を補助するためにシリンダおよび対応するピストンにブレーキ液を供給するホースに接続可能であり、シリンダの孔はハウジングの開口内に配置される。ハウジングまたはブレーキシステムは、ハウジングが、制動動作中に発生する反力から、構造的にではなく、実質的に分離されるように構成されてよい。
次に、例示のみを目的として、図面を参照しながら、湿式ブレーキシステムに関して本発明の実施形態を説明する。
アクスルに取り付けられた湿式ディスクブレーキシステムの実施形態の断面図である。 図1に示す湿式ディスクブレーキシステムの背面図である。 図1および図2に示す湿式ディスクブレーキシステムの平面図である。 湿式ディスクブレーキシステムの前面図である。 湿式ディスクブレーキシステムに組み込まれるハウジングアセンブリのアウターケーシングの前面図である。 図5aに示すアウターケーシングをA−Aで切断した断面図である。 アウターケーシングを前方から示す斜視図である。 アウターケーシングを後方から示す斜視図である。 ハウジングアセンブリに組み込まれるインナープレートの背面図である。 図6aに示すプレートの前面図である。 インナープレートの側面図である。 図6aに示すインナープレートをA−Aで切断した断面図である。 ハウジングアセンブリに組み込まれるシールキャリアの図である。 図7aに示すシールキャリアをA−Aで切断した断面図である。 湿式ディスクブレーキシステムに組み込まれるサービスブレーキおよびパーキングブレーキキャリパの斜視図である。 図8aに示すキャリパの側面図である。 図8aに示すキャリパを下方から示す平面図である。 図8bに示すキャリパをA−Aで切断した断面図である。 図8dに示すBの詳細図である。 図8bに示すキャリパをC−Cで切断した断面図である。 湿式ディスクブレーキシステムの実施形態に組み込まれる二ピストンキャリパの斜視図である。 図9aに示すキャリパの側面図である。 図9aに示すキャリパを下方から示す平面図である。 図9bに示すキャリパをA−Aで切断した断面図である。 図9dに示すBの詳細図である。 図9bに示すキャリパをC−Cで切断した断面図である。 湿式ディスクブレーキシステムの実施形態に組み込まれる三ピストンキャリパの斜視図である。 図10aに示すキャリパの側面図である。 図10aに示すキャリパを底から見た平面図である。 図10bに示すキャリパをA−Aで切断した断面図である。 図10dに示すキャリパのBの詳細図である。 図10bに示すキャリパをC−Cで切断した断面図である。 図8a〜図10eに示すキャリパに組み込まれるストラップの斜視図である。 図11aに示すストラップの平面図である。 図8a〜図8eに示すサービスブレーキおよびパーキングブレーキキャリパに組み込まれるパーキングピストンの斜視図である。 図12aに示すピストンの側面図である。 図12aに示すパーキングピストンの一方の端部の図である。 図12aに示すパーキングピストンの他方の端部の図である。 図12cに示すパーキングピストンをA−Aで切断した断面図である。 湿式ディスクブレーキシステムの第2の実施形態の断面図である。 本発明による湿式ブレーキシステムを装備したごみ収集車の図である。 本ブレーキシステムの第2の実施形態に組み込まれるインナープレートの立面図である。 図15aに示すインナープレートをA−Aで切断した断面図である。 図15aに示すインナープレートを後方から示す斜視図である。 図15aに示すインナープレートを内部から示す斜視図である。 本発明の湿式ブレーキシステムの実施形態に組み込み可能な冷却回路の概略図である。 本ディスクブレーキシステムのさらに別の実施形態の断面図である。 シールキャリアの修正形態を示す図である。 湿式ブレーキシステムに組み込み可能な軸受シールの断面図である。 図19aに示すBの詳細図である。
特に、湿式ディスクブレーキシステム10に関する図1〜図4を参照すると、本発明の一実施形態は、ハウジングアセンブリ12およびブレーキキャリパ14などの相互作用する多数の構成部品およびアセンブリを備えている。ハウジングアセンブリ12は、アクスルハウジング16とホイールハブ18との間に液密シールを形成して、湿式ディスクブレーキシステム10用の潤滑油(図示せず)を密封して、保持する。ロータ20はハブ18にスプライン嵌合しており、このハブと共に回転する。ロータ20は、ハウジング12およびブレーキキャリパ14内で回転するように潤滑油で滑りやすくされている。ブレーキキャリパ14の一部、特にブレーキキャリパ14のシリンダ22は、ハウジングアセンブリ12に形成された開口24を通って延び、開口24内に配置される。Oリング26が開口24内に配置され、ハウジングアセンブリ12とシリンダ22との間にシールを形成する。シリンダ22を開口24に配置することは、キャリパ14を作動させる機械式、油圧式または空気圧式のアクチュエータとの連結を可能にする。キャリパ14は、アクスルハウジング16の周囲に延びるフランジ28の形態を有する構造部品に連結される。したがって、ブレーキ動作中に生成される反力は、ハウジングアセンブリ12に加わらず、キャリパ14を介してフランジ28およびアクスルハウジング16に伝達される。これによってハウジングアセンブリ12が受ける負荷が最小になるため、ハウジングアセンブリ12はアルミニウムなどの比較的軽量な構成や材料で作製可能になる。
ハウジングアセンブリ12は、図1および図5a〜図5dに示すように、キャリパ14の周囲に延びるアウターケーシング30と、図6a〜図6dに示すインナープレート32と、図1、図7aおよび図7bに示す第2のプレート34の形態を有するシールキャリアとを備える。特に図5a〜図5dを参照すると、アウターケーシング30は、一定の内径を有する周壁36を備え、一方の端部38の近傍の外面には、軸線方向に沿って延び、かつ互いに間隔を空けて周壁に一体形成された複数のリブ40を備える。リブ40は、インナープレート34を固定可能にするねじ孔を形成するために、周壁36に付加的な強度および厚みをもたらす。アウターケーシング30の他方の端部42には、周方向のリップ44が内側に向けて形成されている。第2のプレート32は、リップ44を貫通するねじ46(図1、図3、図4)によって、アウターケーシング30に固定される。
図6a〜図6dを参照すると、インナープレート32は中心開口48を備え、この中心開口48を通ってアクスルハウジング16が延びており、中心開口は、孔18に対してブレーキハウジングを中央に配置することを補助する。開口48の周囲には固定リング52が延びており、この固定リング52によってインナープレート32、ひいてはハウジングアセンブリ12がアクスルハウジング16のフランジ28に連結される。固定リングは複数の孔54を備え、この孔54は、ブレーキキャリパ14に形成された孔およびフランジ28の孔に整合し、これによってキャリパ14をフランジ28に取り付けることができる。固定リング52はさらなる孔56を有し、インナープレート32をフランジ28に連結する。固定リング52には、インナープレート32をキャリパ14に取り付けるための付加的な小径の孔57が形成されている。
インナープレート32は、固定リング52の放射方向外側に形成された部分58を備え、この部分58にはキャリパシリンダ22用の開口24が形成されている。開口24は、本実施形態において、2つの列62で配置され、各列62は3つの開口24を備える。列62は、インナープレート32の部分58に対して隆起している。各列62の両端の開口24の中心は、互いに約66度だけ離れている。複数のボス64がインナープレート32の外周面の周りに形成されており、このボス64はアウターケーシング30上のリブ40に整合する。ボス64は、インナープレート32をアウターケーシング30に固定するためのねじを受け入れる孔を有する。
図1、図7aおよび図7bを参照すると、第2のプレート34は全体的に環状プレートの形状を有し、ハブ18が嵌合される中央開口68および外周縁70を有する。外周縁70の直径は、アウターケーシング30のリップ44の直径よりも大きい。ハウジングアセンブリ12を組み立てる際に、プレート34は端部38の方からアウターケーシング30内に挿入される。アウターケーシング30の端部42から外側を向くプレート34の面72は、リップ44の内側に当接する。面72の外周縁70において、プレート34には環状シート74が形成されている。このシートには、Oリング77(図1)を配置するための周方向溝75が設けられている。シート74の放射方向の内側には、周方向肩部76がシート74に直交するように形成されており、この肩部76は環状バンド78の一方の縁部を構成する。このバンド78は、ねじ46に係合するための複数の非貫通孔80を有し、このねじ46によりプレート34がアウターケーシング30のリップ44に固定される。バンド78の放射方向の内縁は、面72から軸線方向に沿って突出する環状肩部82によって境界を画定される。プレート34をアウターケーシング30に取り付ける際、リップ4はこの肩部82の内側に配置されて当接する。肩部82から放射方向の内側において、面72には、内周バンド84が設けられ、内周バンド84は、フランジシール支持体88(図1に図示)の装着を容易にする非貫通孔86を有する。
プレート34はまた、軸線方向に突出するボス89を備え、このボス89は内周バンド84に隣接する内周面90を有し、内周バンド84は一定の直径を有する第1の部分92と、第1の部分92に連続して直径が徐々に小さくなる第2の部分94と、第2の部分94に連続しており、一定の直径を有する第3の部分96とを備える。第2の部分94から放射方向内側に周方向リップ98が延びている。リップ98の内周は開口68を画定する。第3の部分96には、ハウジングアセンブリ12とハブ18の外表面との間に回転シールを形成するように、カセットシール100(図1を参照)が配置される。カセットシール100とリップ98との間にはガスケットシール102(図1)が配置される。
湿式ブレーキシステム10の実施形態は、似ているが異なる3種類のブレーキキャリパを含む。これらは、図8a〜図8fに示されるサービスブレーキ及びパーキングブレーキキャリパ14a、図9a〜図9fに示される二ピストンブレーキキャリパ14bおよび図10a〜図10fに示される三ピストンキャリパ14cである。図8a〜図8fでは、サービスブレーキ及びパーキングブレーキキャリパ14aは、インナーシェル104およびアウターシェル106を備え、インナーシェル104およびアウターシェル106は連結されてキャビティ108を画定し、このキャビティ108内でロータ20が回転し、このキャビティ108は対向するブレーキパッド110aおよび110b(図1に図示)を収容する。キャビティ108は、インナーシェル104とアウターシェル106との間に中央ギャップ111を形成するキャリパ14aの外周面109に開口している。ブレーキパッド110aは、アウターシェル106の内側に形成された凹部112に配置される。
インナーシェル104には、3つのシリンダ114a、114bおよび114c(以下、全体を通して「シリンダ114」と称する)が形成されている。シリンダ114aおよび114cの各々には孔118が設けられ、孔118はシリンダ114aおよび114cに保持されるサービスブレーキピストン120に油圧液を供給するホースにそれぞれ接続可能である。シリンダ114aおよび114cの各々において、孔118同士の間には、スプリングキャニスタ124(図1に図示)への接続を容易にするランド部122が孔118同士の間を横切るように延びている。スプリングキャニスタは、空気圧によって動作し、サービスブレーキ及びパーキングブレーキキャリパ14aのパーキングブレーキの態様を提供する。
アウターシェル104の内側には反応プレート126(図1に図示)が配置されており、この反応プレート126は、ブレーキパッド110aとほぼ同一の形状および構成をしたスチールプレートの形態を有する。反応プレート126は、シリンダ114aおよび114cに保持される各ピストン120にわたって、およびシリンダ114b内に配置されるパーキングブレーキピストン128(図1および図12a〜図12eに図示)にわたって延びている。
インナーシェル104およびアウターシェル106は、インナーシェル104からアウターシェル106へ、またアウターシェル106からシール102内へ延びる一連のボルト130で互いに連結される。ボルト130は、サービスブレーキシリンダ114aおよび114cの側方であって、シリンダ114bから離間したシェル104および106の端部の近傍に配置される。さらに、金属ストラップ132がキャビティ108にわたって延びて、シェル104と106の両方に連結され、キャリパ14aを補強する。ストラップ132は、シリンダ114bの両側方にそれぞれ設けられる。各ストラップ132は全体的に「I」字形であり、中央に支柱134および両端に横部材136を有する。横部材136は、インナーシェル104およびアウターシェル106に形成される相補的に形成された凹部内に配置され、横部材136はシェル104および106の軸線方向に沿った外面と面一に配置される。ボルト140がストラップ132をシェル104および106に固定する。
取付フランジ142がインナーシェル104と一体に形成され、キャリパ14aをアクスルハウジング16のフランジ28に装着することを補助する。このために、取付フランジ142には、孔144および145が形成され、この孔144および145はインナープレート32の固定リング52上の孔54および57にそれぞれ整合する。
パーキングブレーキピストン128(図1、図8a、図8c、図8dおよび図12a〜図12eを参照)は、シリンダ114b内に収容され、ロッド147を有する摩耗補償機構146(図1を参照)を介してスプリングキャニスタ124によって作動される。ピストン128の一方の端部148には、軸線方向に突出するリング150が形成されている。リング150の内部では、ピストン128に放射方向に沿った面152が形成され、この面152には中央が隆起したランド部154が形成されている。スロット156が、ピストン128上においてリング150から、パーキングピストン128の対向端部に向かっておよそ3分の1の距離まで軸線方向に沿って延びている。パーキングピストン128の周囲には、スロット156と端部158との間にOリング162(図1に図示)を配置するための周方向溝160が形成されている。スロット156は、ロッド147の面164から延びるピン163を受け入れる。面164は、隆起したランド部154に当接し、ピストン128のリング150内に配置される。
ランド部154は、ロッド147とインターフェースピストン128との間の枢動を可能にする。これにより、ロッド147とピストン128との間に自己整合手段が提供され、ロッド147の長さおよび枢動レバーの構成を有するキャニスタ124の力を増大する機構146よって発生する横方向の移動または振動が面において許容される。
ブレーキパッド110aおよび110bの摩耗は、パーキングブレーキの使用に際して、機構146によって調整される。機構146は、ロッド147がスプリングキャニスタ124によって力が印加されて直線的に前進する際に、ロッド147のハウジングをロッド147の長手軸線の周りに回転させる。この回転により、ロッド147は、スプリングキャニスタ124によって力が印加される前の位置から直線的に前進した位置に維持され、摩耗が調整される。
二ピストンキャリパ14bを図9a〜図9fに示す。キャリパ14bの各構成部分においてキャリパ14aの構成部分と同じものには、同じ符号を付している。キャリパ14bは、以下の2つの点でキャリパ14aと異なる。第一に、キャリパ14bの中央のシリンダ114bは閉鎖しており、ピストンを収容していない。そのため、制動力はシリンダ114aおよび114cのピストン120のみを介して印加される。第二に、キャリパ14bはパーキングブレーキの機能を備えていないため、キャリパ14a上に示されたスプリングキャニスタ124を取り付けるためのランド部122を必要とせず、そのためキャリパ14bはランド部122を備えていない。図1〜図4に示すブレーキシステム10の実施形態では、1つの二ピストンキャリパ14bを1つのサービスブレーキ及びパーキングブレーキキャリパ14aとともに用い、ハブ18に連結されるホイールを制動するリアブレーキアセンブリを形成する。
図10a〜図10fは三ピストンキャリパ14cを示す。キャリパ14cの各構成部分においてキャリパ14aおよび14bの構成部分と同じものには、同じ符号を付している。三ピストンキャリパ14cは、中央シリンダ114bにサービスピストン120を備える点、及びピストン120に油圧を印加可能にするための孔18をシリンダ116に備える点でキャリパ14bと異なる。
図13は、湿式ディスクブレーキシステム10bの実施形態を示しており、該湿式ディスクブレーキシステム10bは、ハウジングアセンブリ12と、ハウジングアセンブリ12内に保持された二つの三ピストンキャリパ14cとを備え、三ピストンキャリパ14cは、ホイールはブ18bに取付けられたロータ20を制動するように作用する。この特定の実施形態では、ホイールハブ18bはスタブアクスル50bに取り付けられる。キャリパ14c、ひいては湿式ディスクブレーキシステム10bは、パーキング(即ち非常)ブレーキ設備を備えていないサービスブレーキをもたらす。
図14は、廃棄物を保持、輸送する収容部172を有するごみ収集車170を示し、この収容部172は単一のフロントアクスルおよびタンデム式リアアクスルを有するシャーシ上に取り付けられている。原型のトラック170は、各アクスルの各ハブにドラムブレーキを備える。ブレーキは空気圧で動作する。このため、トラック170は、ブレーキを作動させるためのエアコンプレッサ(図示せず)を備える。湿式ディスクブレーキシステム10の特定の実施形態では、最初に原型の装備のハブおよびドラムブレーキを取り外してトラック170を変更し、湿式ディスクブレーキシステムの実施形態を組み込む。例えば、ハブ18bを備える2つのキャリパ14bを有する図13に示すような湿式ディスクブレーキシステム10bが、トラック170のフロントアクスルに装着されてもよい。各リアアクスルには、図1〜図4に示されるような湿式ディスクブレーキシステム10であって、1つのサービスブレーキ及びパーキングブレーキキャリパ14aと、1つの二ピストンサービスブレーキキャリパ14bと、ハブ18とを備える湿式ディスクブレーキシステム10が装着されても良い。サービスブレーキに油圧を印加するために、1つ以上の空気油圧複合式アクチュエータ(図示せず)が、エアコンプレッサと、サービスブレーキピストン120を収容するキャリパのシリンダとの間に設けられる。そのため、サービスブレーキは油圧式で動作する。サービスブレーキ及びパーキングブレーキキャリパ14aを備えるパーキングブレーキ設備は、スプリング作動エア解放式パーキングブレーキである。キャニスタ124へ圧縮空気を供給することにより、キャニスタ内のスプリングに抗して、パーキングブレーキが解放される。パーキングブレーキが作動しているとき、または空気圧にロスがあるときに、キャニスタ124内のスプリングが解放されて、スプリングの付勢力がロッド146を介してパーキングピストン144に印加され、パーキングブレーキが作用する。
湿式ブレーキシステム10の構成に応じて、アクスル用の完成したブレーキおよびハブアセンブリが作業台上にて事前に組み立てられ、単一の部品としてアクスルに連結されても良い。例えば、図1に示す湿式ブレーキアセンブリ10を考える。このアセンブリは、1つのサービスブレーキおよびパーキングブレーキキャリパ14aと、1つの二ピストンサービスブレーキキャリパ14bとを備える。ブレーキアセンブリ10を組み立てる際は、キャリパ14aおよび14bが、最初にスプリングキャニスタ124と、キャリパ14aに装着されていない対応の摩耗補償ロッドシステム146とともに組み立てられる。次に、ロータ20の一部がキャリパ14aおよび14bの各々におけるブレーキパッド10aおよび10bの間に延びるように、ロータ20がキャリパの間において中央に配置される。シール102および100が、シールキャリア、即ち第2のプレート34に配置される。次に、第2のプレート34が、端部38の方からアウターケーシング30内に挿入されて、リップ44に当接させられる。アウターケーシング30および第2のプレート34は、リップ44を通ってプレート34のバンド78の孔80内まで通過するねじによって互いに連結される。次に、ハブ18がプレート34の開口68に挿入される。インナープレート32は、キャリパ14a及び14bのシリンダが開口24を通過するように、キャリパ14a及び14bを覆って配置される。Oリング26は、キャリパ14aおよび14bの各々におけるシリンダをインナープレート32にシールする。孔57を通って孔157内へ延びるねじによって、ロータ20がキャリパ14a及び14bの内部かつキャリパ14a及び14bの間に保持された状態で、インナープレート32がキャリパ14aおよび14bに連結される。シール102及び100は、第2のプレート34に配置され、インナープレート32に取付けられたキャリパ14aおよび14bは、ロータ20がハブ18上のスプライン上にスライドするように配向された状態で、アウターケーシング30内に降下させられる。ここで、インナープレート32がアウターケーシング30に固定される。ハウジング12内に保持されたキャリパ14aおよび14bを備えたアセンブリ全体と、ハブ18とが、アクスルアセンブリに装着される。ハブ18は、アクスルハウジング16上に配置された2つの円錐ころ軸受11、13(図1を参照)を介して、アクスルハウジング16上で回転可能である。アクスルハウジングを通って延びるアクスルシャフト50は、アクスルスタッド15によってハブ18の面に取り付けられる。湿式ディスクブレーキアセンブリは、孔54を通って延びるとともに、キャリパ14a及び14bの取付フランジ142の孔144に螺合するボルトを用いて、アクスルハウジング上のフランジ28に取り付けられる。これにより、このように、ブレーキ動作中にキャリパ14aおよび14bにかかる負荷は、ハウジングアセンブリ12に加わらず、固定具を介してフランジ28およびアクスルハウジング16に伝達される。次に、油圧ホースをキャリパ14aおよび14bのシリンダ22と、キャリパ14aに連結されたキャニスタ124とに接続することができる。
図15a〜図15dは、湿式ブレーキシステム10のさらなる実施形態のインナープレート32aを示す。インナープレート32aは、図6a〜図6dに示すインナープレート32とは異なり、シールキャリア、即ち第2のプレート34から離れるように軸線方向に沿って突出するフィン付オイルパン180を備えている。オイルパン180の目的は、オイルの高度を上げることなく、ブレーキ内部の潤滑油の量を増加させることにある。さらに、オイルパン180は、キャリパシリンダ22が配置された開口24に設けられたOリングシール26の高度よりも実質的に下方にある。そのため、オイルパン180を配置することによって、シールの周囲に潤滑油が漏れることが抑制される。
オイルパン180は、インナープレート32の外面に複数の冷却フィン182も備える。オイルパン180およびフィン182は、ブレーキシステムに連結されたホイールおよびリムを越えて突出するような寸法を有して、ブレーキシステム10からの排熱を促進する。オイルパンは孔184を充填し、オイルパン排出孔186がインナープレート32aの外側に形成されて、オイルパン182の充填および排出を可能にする。孔184および186は、周知の栓で閉鎖してもよい。
フィン182の代わり、又はフィン182に加えて、ブレーキシステム10は、図16に示される冷却システム200を備えても良く、冷却システム200は、ロータ20の回転を滑らかにするためにハウジングアセンブリ12内に密閉された潤滑油を冷却する。冷却システム200は、オイルフィルタ204、オイル冷却器206、ポンプ208を有するオイル冷却回路202を備え、これらの要素は、ハウジング12に閉ループを形成する導管210によって直列に接続される。導管210はハウジング12の下部における出口212に接続され、ハウジング12の上領域の間隔を隔てた位置にある入口214を介して戻される。空気冷却器206は、ラジエータに類似した空気冷却器であってもよい。1つの回路202が示されているが、各ブレーキシステム10が別の流体回路を備えてもよく、その場合も各回路の導管は、各ブレーキシステム10の流体を別々に保持するようにして共通のオイル冷却器206を通過する。回路202内のフィルタ204、オイル冷却器206およびポンプ208の配置順序は重要ではなく、ブレーキシステム10が取り付けられる車両のシャーシおよび構造に応じて変更または変形させてもよい。
本発明の特定の実施形態について詳細に説明してきたが、発明の基礎概念から逸脱することなく、多くの修正および変更を加えることができる。例えば、図示および説明したシステム10および10bはそれぞれ、ハウジングアセンブリ12に配置される2つのキャリパを備えている。しかし、搭載されるキャリパの特定の組み合わせおよび数を変更してもよい。例えば、ブレーキシステムは、単一のキャリパ14a、14bまたは14cのみを備えてよい。ブレーキシステム10に2つ以上のキャリパを搭載する際は、示された組み合わせとは異なる組み合わせのキャリパが用いられても良い。例えば、本ブレーキシステムは、1つのサービスブレーキ及びパーキングブレーキキャリパ14aと、1つの三ピストンキャリパ14cとを備えてもよい。代替的ブレーキシステムは、2つの二ピストンキャリパ14bを備えてもよい。また、大型または重い車両に対する別の変形例では、3つまたは4つのキャリパがブレーキシステムに用いられても良い。
また、キャリパ14は、互いに連結された2つのシェル104および106を備えるものとして記載された。しかし、代替的実施形態では、キャリパは単一または単体の部品として製造されてもよい。さらに、図14は、ごみ収集車に適用される本発明の実施形態を示しているが、本発明の実施形態はバスおよび小型トラックなどこれ以外の大型車両にも適用可能である。
図17〜図19bは、システム10にさらなる修正例または変更例を示す。これらの変更例は、修正された第2のプレート34aと、ハブ18の周囲に設けられたV字形シール230と、ハブ18の内部およびアクスルハウジング16の間にシールを形成するホイール軸受シール240とを有する。次にこれらの修正例について、さらに詳細に説明する。
図18に示す第2のプレート34aは、第1の実施形態のプレート34とは異なり、インサートシールキャリア222を備えている。つまり、プレート34aは、プレート34とともに、インサートシールキャリア222を有する。インサートシールキャリア222は円筒状の壁224を有するリング形状であり、この円筒壁224は、プレート34の中央の開口68と、円筒壁224の軸線方向の両端におけるフランジ226および228とに同心に延びている。フランジ226は放射方向外側に向かって内周バンド84を覆うように延び、フランジ228は径方向内側にハブ18の外周面に向かって延びる。円筒壁224の外径はボス89の内径よりも小さいため、プレート34とキャリア222との間にある程度の遊隙が形成される。カセットシール100がインサートシールキャリア222の内周面内に配置される。インサートシールキャリア222とプレート34との間におけるある程度の遊隙によって、組み立て過程で生じるカセットシール100とハブ18の外面との間のあらゆるずれが調節可能となる。ずれを最小限に抑える、あるいは除去することにより、実質的にシールの寿命が延びる。インサートシールキャリア222とプレート34との間の遊隙をもたらすために、インサート222をプレート34に連結するためのフランジ226の孔は、用いられる固定具より僅かに大きい。システム10が組み立てられ、設置される際に、インサート222をプレート34に取り付けるために用いられる固定具は、任意のずれを調節可能にするために初期に緩められる。カセットシール100及びハブ18が適切に整合させられたら、固定具は締め付けられる。
V字形シール230は、ハブ18の外周面の周りに加工された浅い周方向溝232に配置され、V字形シール230がインサートシールキャリア222のフランジ228に接触してフランジ228を支持するように配置される。V字形シール230はハブ18とともに回転し、潤滑油が主要なハウジングシールに到達することを防止するとともに、システム10内の潤滑油を「散布する」ように作用する。
ダブルリップを有するホイール軸受シール240は、湿式ブレーキシステム10に用いられる潤滑油と、これとは別のハブホイール軸受11および13の回転を滑らかにするオイルとが接触することを防止する流体シールを形成する。特に、図19aおよび図19bを参照すると、シール240は、ハブ18の内周面上に形成されたシートに押圧されるアウターハブシール242と、アクスルハウジング16上に形成されたシートに押圧されるインナーハブシール244とを備える。2つのリップシール246は、アウターハブシール242とインナーハブシール244との間に連続して設置される。インナーハブシール244は放射方向に延びるフランジ248を備え、このフランジ248はアウターハブシール242の軸線方向の端部を横切るように延びる。例えば、PTFEなどから製造できる摩耗リング250が、フランジ248とこれに隣接するアウターハブシール242の軸線方向の端部との間に設置される。
種々の実施形態が湿式のブレーキシステムに関して記載されたが、同様の実施形態がハウジング内部に潤滑油を供給しない乾式のブレーキシステムに用いられても良い。このような乾式ブレーキシステムにおいて、キャリパの動作により発生する反力が、キャリパをフランジ28または他の構造部品に連結する固定具を介して伝達されるように、ハウジングの構造的特徴以外は変化しない。実際には、ハウジングの形態は、潤滑油を保持するように、シールされ、もしくは少なくとも液密にされたキャビティを形成する必要はないため、乾式ブレーキの実施形態用に簡略化可能である。
ブレーキシステム10のさらに別の変形例では、ブレーキシステムを湿式ブレーキシステムとして用いられるか乾式ブレーキシステムとして用いられるかに関係なく、第1のプレート32はアウターケーシング30と一体に形成されてもよい。さらに別の変形例では、ハウジングアセンブリ12の特にプレート32内に形成された開口24には、軸線方向に沿って延びる周壁が形成され、この周壁の周りにゴム筒シールなどのシールを取り付けて、システム10の内部から潤滑油が漏れることを防止すること、およびシステム10に異物が進入することの少なくとも一方を可能にしても良い。このようなゴム筒は(使用する場合)、密閉した開口を備え、油圧ホースはこの開口を通してキャリパに、キャリパピストン120を動作する油圧液が供給される。ゴム筒またはその他の外側のシールを使用する場合、Oリング26を省略することも可能である。
当業者にとって明らかであるものを含めるすべての修正例および変更例は、本発明の権利範囲を逸脱するものではなく、その性質は本明細書の記載および特許請求の範囲から判断される。

Claims (27)

  1. ハウジングと、そのハウジング内に配置される1つ以上のブレーキキャリパとを備えた湿式ディスクブレーキシステムであって、
    前記ハウジングは、前記ハウジングに対して回転する本体の周囲に密閉されたキャビティを形成するように構成され、
    前記ブレーキキャリパは1つ以上のシリンダを備え、前記ハウジングは、1つ以上の前記キャリパの周囲に周方向に沿って延びるアウターケーシングと、前記アウターケーシングの側方に配置された第1のプレートとを有し、前記第1のプレートには、各シリンダに対して1つの開口が形成され、前記各シリンダがそれぞれ開口に配置されるようにし
    前記第1のプレートに形成された複数のキャリパ固定孔はアクスルハウジングの構造部品内の孔に整合することが可能であり、固定具が、前記キャリパに係合可能であるとともに、前記第1のプレートの前記キャリパ固定孔を通って前記構造部品の孔に挿通され、制動中の1つ以上の前記キャリパにかかる負荷は、前記固定具を介して前記アクスルハウジングに伝達されるとともに前記固定具を介して前記アクスルハウジングが受ける湿式ディスクブレーキシステム。
  2. 前記第1のプレートは前記アウターケーシングに取り外し可能に連結され請求項1に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  3. 記シリンダとそれぞれの前記開口との間に対応するシールを形成するように、前記各シリンダと前記第1のプレートの前記各開口との間に配置されるシールを備える請求項1または2に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  4. 前記アウターケーシングは、対向する第1の軸線方向端部および第2の軸線方向端部と、前記第2の軸線方向端部の周囲に放射方向の内側に向かって延びるリップ突出部とを備える請求項のうちいずれか一項に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  5. 前記ハウジングは、前記アウターケーシングの前記リップに取り外し可能に取り付けられる第2のプレートを備え、前記第2のプレートは、前記ハウジングへ延びるハブを収容するための開口を有する請求項に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  6. 前記第2のプレートは、リップの内径よりも大きい外径を有し、前記第2のプレートは前記アウターケーシングの内部の前記リップの側部に配置される請求項に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  7. 前記第2のプレートは、軸線方向に沿って延びるボスを備え、該ボスは、前記ハブを受け入れる開口を前記第2プレートに画定し、前記ボスは、周方向に沿ったシートおよび前記シート上のシールを備え、前記シールは前記ハブの周囲において液体シールを形成する請求項に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  8. 前記各キャリパは、互いに取り外し可能に連結された第1のシェルおよび第2のシェルを備え、前記第1のシェルは前記複数のシリンダを備え、前記第1のシェルおよび前記第2のシェルは、前記第1のシェルおよび前記第2のシェルの間にキャビティを形成するように成形され、前記キャビティで本体が回転し、前記キャビティは前記キャリパの外面で開口して前記第1のシェルおよび前記第2のシェルの間に間隙を形成する請求項1〜のうちいずれか一項に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  9. 前記各キャリパは、前記間隙にわたって延びて前記第1のシェルおよび前記第2のシェルの各々に連結される少なくとも1つのストラップを備える請求項に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  10. 各ストラップの両端部は、前記第1のシェルおよび前記第2のシェルにそれぞれ形成された凹部に配置される請求項に記載の湿式ディスクブレーキシステム。
  11. 大型車両であって、
    物を輸送するように構成された収容部と、
    エアコンプレッサと、
    前記大型車両の動きを制動するように、前記エアコンプレッサで圧縮された空気によって駆動されるブレーキシステムであって、該ブレーキシステムは、サービスブレーキおよびパーキングブレーキを備え、前記サービスブレーキは湿式の空気油圧複合式ディスクブレーキであり、前記パーキングブレーキはスプリング作動エア解放式である前記ブレーキシステムとを備え
    前記ブレーキシステムは請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の湿式ディスクブレーキシステムを備える大型車両。
  12. 前記ブレーキシステムは、少なくとも1つのブレーキキャリパを備え、該ブレーキキャリパは、前記サービスブレーキおよびパーキングブレーキの両方を備えるように構成される請求項1に記載の大型車両。
  13. 前記ブレーキシステムは、前記大型車両の少なくとも1つのアクスルにサービスブレーキを備え、少なくとも1つのリアアクスルにサービスブレーキとパーキングブレーキとの組み合わせを備える請求項1または1に記載の大型車両。
  14. 前記大型車両は、少なくとも6トンの車両重量を有する請求項1〜1のうちいずれか一項に記載の大型車両。
  15. 前記大型車両はごみ収集車であり、前記収容部は廃棄物を収容して、圧縮するように構成される請求項1〜1のうちいずれか一項に記載の大型車両。
  16. 大型車両のエア作動式ドラムブレーキシステムをオーバーホールする方法であって、前記ブレーキシステムは、エアコンプレッサと、1つ以上のアクスル上のドラムブレーキアセンブリおよびハブとを備え、前記方法は、
    前記ハブおよび前記ハブに対応するドラムブレーキアセンブリを各アクスルから取り外すことと、
    請求項1〜1のうちいずれか一項に記載のブレーキシステムを、対応するハブとともに、対応するアクスルに装着することとを含む方法。
  17. 前記対応するハブとともに前記ブレーキシステムを、前記トラックから離れて事前に組み立てることと、続いて前記事前に組み立てられたブレーキシステムおよびハブを、対応するアクスルに装着することを含む請求項16に記載の方法。
  18. 前記事前に組み立てられたブレーキシステムおよびハブをアクスルに装着することは、前記ブレーキシステム内の前記キャリパを機械的な固定具で前記アクスルのハウジングに取り付けることを含み、制動動作中に前記キャリパにかかる負荷は前記固定具を介して前記アクスルのハウジングに伝達される請求項17に記載の方法。
  19. サービスブレーキを構成するように前記キャリパの少なくとも1つ構成することと、
    前記サービスブレーキの油圧式の作動を可能とするように、前記エアコンプレッサと前記キャリパの前記少なくとも1つとの間に空気油圧複合式アクチュエータを連結することとを含む請求項1618のうちいずれか一項に記載の方法。
  20. サービスブレーキを構成する前記キャリパの少なくとも1つがパーキングブレーキも構成するように前記キャリパを構成することを含む請求項19に記載の方法。
  21. スプリング作動エア解放式パーキングブレーキとして前記パーキングブレーキを作動させることを含む請求項2に記載の方法。
  22. ロータと、前記ロータに選択的に制動力を印加可能な1つ以上のブレーキキャリパとを有する車両用ブレーキシステムのためのブレーキハウジングであって、各キャリパは1つ以上のシリンダおよび対応するピストンを有し、
    前記ブレーキハウジングは、前記ロータおよび各キャリパの周囲を包囲するように構成され、前記ブレーキハウジングのアウターケーシングの側方に配置された第1のプレートを有し、
    前記第1のプレートは前記シリンダが配置される1つ以上の開口と1つ以上のキャリパ固定孔とを備え
    前記キャリパ固定孔はアクスルハウジングの構造部品内の孔に整合することが可能であり、固定具が、前記キャリパに係合可能であるとともに、前記第1のプレートの前記キャリパ固定孔を通って前記構造部品の孔に挿通され、制動中の1つ以上の前記キャリパにかかる負荷は、前記固定具を介して前記アクスルハウジングに伝達されるとともに前記固定具を介して前記アクスルハウジングが受けるブレーキハウジング。
  23. 前記ブレーキハウジングは、前記ブレーキハウジングの前記開口の周囲にシールを形成可能なシールを備える請求項2に記載のブレーキハウジング。
  24. 車両のためのブレーキシステムであって、
    ロータと、
    前記ロータに選択的に制動力を印加可能な1つ以上のブレーキキャリパであって、各キャリパは1つ以上のシリンダおよび対応するピストンを有する前記ブレーキキャリパと、
    前記ロータおよび各キャリパの周囲を包囲するように構成されるハウジングであって前記ハウジングは、アウターケーシングと、そのアウターケーシングの側方に配置される第1のプレートとを有し、該第1のプレートは前記シリンダが配置される1つ以上の開口、及び1つ以上のキャリパ固定孔を備える、前記ハウジングと、
    前記車両に連結され、かつ前記ハウジングが連結される構造部品と、
    つ以上の前記キャリパを前記構造部品に連結する1つ以上の固定具であって、前記ロータへ制動力を印加するように前記キャリパを動作させることによって発生する負荷を、前記固定具を介して前記構造部品に伝達する前記固定具とを備え
    前記第1のプレートの前記キャリパ固定孔は前記構造部品内の孔に整合することが可能であり、1つ以上の前記固定具は、前記キャリパに係合可能であるとともに、前記キャリパ固定孔を通って前記構造部品の孔に挿通され、制動中の1つ以上の前記キャリパにかかる負荷は、前記固定具を介して前記構造部品に伝達されるとともに前記固定具を介して前記構造部品が受けるブレーキシステム。
  25. 各キャリパの少なくとも1つのシリンダは孔を備え、その孔は、対応するキャリパの動作を補助するために、前記シリンダおよび対応するピストンにブレーキ液を供給するホースに接続可能であり、前記シリンダの孔は前記ハウジングの開口内に配置される請求項2に記載のブレーキシステム。
  26. 前記ブレーキハウジングは、制動動作中に発生する反力から分離されている請求項2または2に記載のブレーキハウジング。
  27. 前記ハウジングは、制動動作中に発生する反力から分離されている請求項2または25に記載のブレーキシステム。
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