JPH03501288A - 急速開放、高トルクの摩擦ブレーキとクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 急速開放、高１−ルクの摩擦ブレーキとクラッチ発明の背景 この発明は、流体作動シリンダー集成装置が摩擦部材を外方向に力を加えて、離 間対向する円盤に係合させる形式のブレーキとクラッチに関する。

先行技術の論者 検査と保守のため作動部分に容易に接近できるよう回転式で着脱可能のポンドを 備える摩擦ブレーキとクラッチは、米国特許第３．６９６．９００号および米国 特許第３、９６４．５８３号に既に記述されている。産業用ブレーキとクラッチ に用いられる摩擦部材への接近を可能にする別の装置は米国特許第、ｉ、　５６ ９．４２８号に詳述され、また早替えブレーキシュー集成装置を備えるカリバー 型ブレーキは米国特許第３．３８８．７７５号に記述されている。

熱放散フィンの種々の装置がブレーキ円盤での利用に提案され、また様々の形状 の空気通路を備えるブレーキドラムが先行技術たとえば米国特許第３，３１２， ４１４号に示されている。

発明の概要 この発明にはいろいろな目的がある。先づ第一に、摩棟部材を備えそれを外方向 に推進して前記摩擦部材に対して回動可能な円盤と係合させる種類のブレーキま たはクラッチにトルクとして発生し得る力を最大限にすることて′ある。達成さ れた高トルクは、最適の熱放散効率が得られるよう配置された熱放射フィンを備 えるよう独特の円盤設計により提供される改良熱放散が必要である。

装置はまた可動部、特に摩耗を受け易い摩擦ポットに素早くかつ容易に接近でき るよう作られている。装置を取り付けた新型ハブとシリンダーポットとを一体で 容易な設置と安全とを約束する。

先行技術のブレーキとクラッチたとえば米国特許第３、６９６．５８３号にある ものと同様各摩擦モジュールに背合せに取り付けられた２組のピストンとシリン ダーの集成装置を備える代りに、この発明の装置の各摩擦モジュールは、対向す る摩擦盤の相当に大きい面積と係合して、ブレーキ操作またはクラッチ連動に作 動するトルクを増大させるおおむね腎臓型の摩擦ポットを作動させる一対の背合 せシリンダーを支持する。前記摩擦ポットは工具を使用しないで容易に取り外せ るよう配置されている。

関連ポット保持機構を備えるつまみねじは、前記ボッドを運転中の遠心力に対し 適所に保持ししがも、必要時に京擦ボッドを容易に取り外して交換を可能にする 。

前記円盤は突起フィンの配列を備え熱放散を最適条件にし円盤上の冷却空気の流 量を上げる一方、安全がっ確実な運転に必要な強度を保持する。

取り付は集成装置は目新しい球体と軸受装置を使用して摩擦モジュールを対向円 盤間の中心に保持する。

これらの特性のすべてが重なり合って、設置と操作が容易な高効率フルーキまた はシリンダーが提供される。

この発明は次に詳述する好ましい実施例を添付図面を参照して研究する時さらに 十分に理解されるであろう。

図面の簡単な説明 類似部分の図面の数図において類似参照番号を付している。

第１図は、この発明の集成装置の立面図で、円盤の一部を分解し摩擦モジュール を示す。

第２図は、第１図の集成装置の側面図、第３図は、この発明による集成装置の断 面図、第４図は、摩擦モジュールの１つの種類の平面図で、ある程度に内部構造 を示す。

第５図は、この発明の別の摩擦モジュールの斜視図、第６図は、摩擦モジュール のつまみねじとその関連部品を示す詳細図、 第７図は、摩擦材料のパッドの検査または交換のための取り外し方法を示す斜視 図、 第８図は、この発明による典型的ブレーキの改良性能を示すグラフ。

この発明の好ましい実施例の詳細な説明第１図および第２図は、この発明のブレ ーキとクラッチが米国特許第３．９６４．５８３に記述され示されたものとほぼ 類似し、複数（図示では４個）の摩擦モジュールが１対の円盤形摩擦板１１の間 に配設されていることを示す。

各モジュール１０は、前記米国特許第３．９０４．５８３号におけると同様、前 記モジュールの一端１２でフックが決まる機構と、前記モジュールの他端１３で スロットが決まる機構とを備えることを示す。前記モジュールは、米国特許第３ 、６９６．９００号と同様、好ましい場合、両端にフックを備えさせ、前記モジ ュールをアダプタ一部材１５に固定する取付ポル１〜１４を緩めなり取り外すか して集成装置から前記モジュールの取り外しを可能にするが、そこにおいて前記 アダプタ一部材はまた取付植込ボルト１６により取付具たとえば第２図に示され たブレーキとしての装置の運転に必要な機械枠１７に締結されている。クラッチ として前記集成装置を利用するには、前記モジュール１０を前記摩擦板１１と同 一軸のまわりも回動可能である別の横這部材に固定させることが考えられる。前 記モジュール１０は前記米国特許第３．９６４．５８３号に示されているものと 同一方法で回動可能、取り外し可能のものであるが、先行米国特許にある集成装 置とは異種であり、ブレーキまたはクラッチの摩擦ポットへ接近できるよう取付 ボルトの緩めまたは取り外しの必要がない。

各取付植込ボルトは円筒状取付スペーサー１８が囲むように示され、また前記ア ダプタ一部材１５はナツト１９で固定されている。前記モジュール１０の取付ボ ルト１４は第２図に示されているようにナツト２０で保持され、そのまわりをモ ジュール１０が（端部１３で）回動でき、また前記ナツトから前記ポット１０が 前記米国特許第３．９６４．５８３で示されているように（端部１２で）解放さ れる。

前記摩擦盤１１は第１および第３図に最もよく示されているように複数のボルト ２２でハブ２１に固定され、また前記ハブ２１は軸２３にキー締めにされて前記 軸２３と一体になって回転する。前記モジュール１０に支持される摩擦部材との 係合時には、前記摩擦盤１１から必ず相当量の熱放散があり、従って前記摩擦盤 には複数の半径方向に拡がるフィン２４および２５が備わる必要がある。第１図 に示されるように、短かいフィン２４と相対的に長いフィン２５とが交互に配置 されている。前記フィン２４と２５は、各円盤１１の表面の外部環状部分全体に 弓状等間隔に配設されている。

さらに第１図に示されているように、ボルト２２の頭部は短かい方のフィン２４ の端部の半径方向両側それは対になっている長い方のフィンの内端の間に配設さ れる。フィン付円盤１１の横断面形状が第３図に示され、そこにおいて前記円盤 １１が単純な平板でなく、中心に前記軸２３の円形開口部を有するディシュ状に ほぼ形成されている。

この構造は前記円盤中心部近くの厚さを増大させることで前記円盤１１の底部を 強化するものである。各円盤１１には、内部環状リップ部分２６と、傾斜股部分 ２７および前記円盤の底板が最も薄くなっている円盤周縁部に拡がる徐徐に外方 向にテーパーをもつフィン支持部分２８とが備わる。前記フィン２４と２５の外 縁２４ａおよび２５ａは、前記フィンが正常に突出している円盤の前記部分２８ のテーパーにおおむね沿っている。フィン２５は、はぼ真直ぐに傾斜する内縁２ ５を備えるものとして示されているのに対し、フィン２４は第３図に示されてい るようにＳ字型内縁２４ｂを備えている。

前記フィンの配列は、円盤が回転すると円盤上の風量を増大させまた最適冷却に 必要な気流の障害物を除去することがわかった。円盤表面から円盤底板の厚さを 超えて突出していることがわかる相対的に背の高いフィンも冷却用空気の風量を 増大させるのに対し、前記テーパーをもつ円盤の横断面は、円盤質量を低位に保 持しようとする目的に相反する力の必要性との調整をする。この配置は空気の乱 流と境界層障害物を減少させ円盤上の冷却用空気の流量を増大させ、従ってこの 配置は熱放散を促進することになる。

前記円盤の傾斜股部分２７が、前記ハブのほぼ円筒状面部分３１に隣接するハブ の各外側におけるハブ２１の円周のまわりに拡がる傾斜させたあるいは面取りし た外面３ｏと係合する傾斜内部環状面２９を提供していることもわかるであろう 。

前記円盤１１を前記ハブ２１に固定させるボルト２２は、前記円盤の傾斜股部分 ２７を通って正常に前記係合面２９と３０に伸びる。これは、前記ハブ２１上に 前記円盤１１を正確に結合していることを証し、また前記ハブと円盤の集成装置 が急速に回転する時の前記円盤１１にかかる動的力を考慮に入れている。この配 置はさらに前記ボルト２２の頭部Ｉ＼容易に接近させるものである。

第４および第５図はこの発明のこのような目新しい京擦モジュール１０の形をさ らに詳細に示す。前記モジュール１０には、金属たとえばアルミニウムか他の適 当な材料たとえばプラスチック製で、全体の形状が前記米国特許第３．９６４． ５８３号に示されているモジュールにおおむね同形の本体３２が備わるが、両端 に摩擦材料製の２対の円盤が備わる代りに、前記モジュール１０には、少々腎臓 に似た形の単一摩擦部材３３が各端に備わり、対向円盤１１の内面に摩擦係合さ せている。前記摩擦保護板３３は、係合発生熱に耐性を有する適当な周知の組成 物であればどのようなものでもよい。ブレーキやクラッチが係合すると、形状が 前記摩擦保護板とおおむね同類のピストンが前記保護板を外方向に押し動かす。

第６図に示されているように、各ピストンには、これもおおむね腎臓の形をした ビスＩ・ン前面板３４が備わり、前記摩擦保護板３４が円盤１１の対向する内面 に向って押しやる。前記モジュール１０の内部には、好ましい場合、２個の通し 孔（図示せず）が（蒲わっでもよく、前述の先行モンタルボ特許の作動機構にあ るように、ビスＩ・ン運動を起こさせる。

各ピストン面板３４の後方に１基または複数の水力原動機に供給源（図示せず） から空気または他の流体を加圧し第４および第５図に示され安全弁で適当に装備 し得る入口３５を通して供給する。前述の弁の刻み付ノツプは第４乃至第６図の ３６点に示されている。この発明の装置に利用する適当な種類のピストンおよび シリンダー集成装置は、米国特許第４．３６６、８８４号に、この発明の場合、 ピストンの断面が円形ではないが、前記摩擦保護板３３と板３４に断面が類似の 腎臓の形であること以外詳述されたものである。前記米国特許第４．３６６、８ ８４号におけると同様、各ヒストン面板３４の後方に転りダイヤフラムがある。

前述ダイヤフラムの縁３７は第６図の３７点で示され、さらに前記ダイヤフラム の１８０度回旋の前縁は３８点で示されている。

各摩擦保護板３３の摩擦材料は、それが炭素／′黒鉛基材のもの、あるいは高耐 熱性を有する他の適当な摩擦材料であっても、使用によって摩耗し、結局、各保 護板３３の交換が必要となる。概して、米国特許第３．６９６．９００号および 第３．９６４．５８３号に示されているように先行技術において、ブレーキある いはクラッチのある程度の分解が摩耗摩擦保護板の交換に必要であった。この発 明は前記保護板３３の検査と交換を前述の分解も、さらにどのような工具も使用 しないで可能にする。

各摩擦保護板３３には、前記摩擦保護板３３の形状とほぼ同じであるが、第４乃 至第６図に示されているように前記保護板３３の縁の後方に突出しまた前記ピス トン前板３４の半径方向外縁の後方にも突出する金属後板３９が備わっている。

従って、第６図に示されているように、タブ４０を掴んで、前記摩擦保護板３３ をその作動位置から徐々に移動させることができる。普通は、摩擦保護板３３は 第４図に示されるように、締付トルクポスト４１により正しい位置に保持される 。このトルクポストは第４図に示されているように前記ポット本体３２の外縁に 被って嵌まりまた、ビスＩ・ンの前面３４を囲み、ねじ４５によってダイヤフラ ムの縁３７を正しい位置に締付ける開放型腎臓の形をした締付枠の縁に重なる一 対の段付部分４３が好ましくは備わる中心横溝４２を具備するおおむね棒状部材 である。前記棒状ポスト４１には各端で脚が備わり、前記摩擦保護板３３に切欠 き講４７に嵌合させて前記保護板３３を正しい位置に保持する。示された構造が 今のところ好ましいが、いくつかの他の形式の解除可能締付具をいくつかの用途 に使用できる。

前記トルクポスト４１は締付具たとえばそれに頭部４８が備わりその頭部を作業 者が掴んで回転させてモジュール本体３２にあるねじ穴４９からねし戻しのでき る図示されたつまみねじ４７により正しい位置に保持される。圧縮されたコイル ばね５０は第５と第６図に示されているように前記つまみねじ４７をねじ戻すと 前記トルクボスト４１が前記つまみねじ４７に続いて外方向に押し出す。座金５ １が前記つまみねじ４７の頭部４８と前記トルクポスト４１の外面との間に示さ れている。なにか他の形式の締付具も図示のコイルばねの有無にかかわらすいく つかの用途に使用でき前記保護板３３をその作動位置から外すには、前記つまみ ねじ４７のねし戻してトルクポストを第４図に示された位置から第６図に示され た位置まで回転させて、前記保護板３３がその突出タブ４０で捕捉され外側に滑 動できるようにすること以外必要でない。これはさらに第２図に、前記１〜ルク ボスト４１を矢印の方向に一点鎖線で示された位置まで回転させることを示す。

注目できる別の特性は、ピストンの前面３４にある環状くぼみ５３に２個の環状 磁石５２が取り付けてあり、前記保護板３３の金属後板３９を磁気によって正し い位置に固定することである。前記環状磁石５２はリベット５４の頭部を取り囲 む。他の機構、たとえば円盤形磁石、または個数を変えて複数の磁石を用いるこ とができる。固定ｌ・ルクポスト５５はねじ５６て締付枠４４の前部に固定され る。前記ボス１〜５５は前記保護板３３と保護板後板３９の切欠き５７に収納さ れ、前記保護板３３が前記摩擦円盤１１の内面に摩擦係合すると前記保護板３３ のわずかの移動も防ぐが、前記ポスト４１が回転して前記保護板３３か外れるよ う開かれると、前記保護板３３の外方向滑り移転を妨げない。

前記摩擦保護板３３はその他の作動部分の分解なしに容易に取り外せるので、こ の発明は、参照数字６０によって同定されまた第３と第４図で示されている単一 式摩擦モジュールの使用か可能になる。前記モジュール６２には加圧流体が孔６ ２から本体６１内半径方向内側に伸びる講６３を通って供給されるよう適合され た複数の孔６２が備わった板状本体が備わっている。

前記孔６２はシリンダーとして流体原動機に有効に作用し、前記摩擦保護板３３ を外方向に押し出してフィン付板１１と係合させる。ピストン集成装置の横進は 他の図面の図を参照して既に説明されている通りである。前記単一式モジュール 板６１には複数のスロット６４が備わり先に説明（７）通り締付トルクポスト４ １を収納し、さらに複数のくぼみ６５が備わって、モジュール６０を、第１図に 示されている４個ではなく、第４図の実施例がただ３個の取付は部品を用いるこ と以外、第１および第２図に示された植込ボルトと同様の取付は植込ボルトに固 定する。明らかに、単一式モジュールの別の形状も１、第４図の実施例に用いら れることになる前記３個の部品と異なる数の摩擦保護板または取付はポストに適 応させ得る。

第３図に示されているように、前記モジュール６０の本体６１は６８点で内方向 に拡がる。軸６９は前記モジュール６０の中心部６８の各側から外方向に心棒２ ３の軸に平行して伸びる。軸すなわちピン６９は小輪すなわち軸受７０を前記モ ジュールの各側で支持し前記ハブ２１の外面３１にある機械加工溝７１に入って いる。前記小輪７０に玉軸受またはその種の他のものを円滑運転のため備えさせ ることができる。

こノ′しは前記単一式モジュール６０を摩擦円盤１１の間に円心配置でき、それ によって、前述単一式モジュールを用いてブレーキまたはクラッチの息速集成を 容易にする。第３および第４図の実施例には、前記摩擦保護板３３に容易に接近 させるその他の図の集成装置の諸利点かある。

理解すべきことは、ブレーキまたはクラッチ用として説明されている集成装置は 、用途の必要条件によって、図示の４個のモジュール１０以上または以下の数の 個々のモジュール１０から成ることもある。また、１個、２個または３個のモジ ュール１０、あるいは４個以上のモジュールが使用されることもある。さらに、 独立してピストンを作動させて前記摩擦保護板３３を押込んて係合させる機構を 用いて、作動するピストンの数が所定集成装置の全ピストンの数全部または以下 になるようにすることができる。

示された前記４個と異なる数のモジュール１０が用いられる場合、アダプタ一部 材１５をそのように修正して、単一モジュール１０か広範囲の種類のブレーキや クラッチ構成に使用できるようにできる。

二者択一的に、いくつかの用途では、前記単一式モジュール６０が好ましくは、 それの小輪または軸受７０を具備していくつかの用途に用いられることである。

第８図のグラフは、図示説明したこの発明の使用によって達成される改良熱放散 を示す。前記グラフは円盤の異なる回転速度に対する熱放散（馬力で示す）を比 較する。一番下のグラフ（定格曲線）は、外方向に移動して摩擦盤に係合する摩 擦保護板を備える先行技術ブＬ・−キに対する熱放散を示す。

中間の曲線（点線）はこの発明によるブレーキの期待性能の理論（計算機設計） 計算である。「試験曲線」と呼ばれる一番上の曲線はこの発明によるブレーキの 試験結果を示す。すべての曲線は、直径が同一で他の点では比較できるブレーキ を示す。この発明により組み立てられたブレーキが、先行技術のそれらよりも熱 の放散においてはずっと効率がよく実際には理論期待をしのぐことが示されてい る。

図示および詳述されたこの集成装置のこれらを含め他の修正および適応は当業者 の念頭に浮ぶものであり、従ってこの発明の精神と範囲内であると考えられる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２本体間の相対回転を摩擦部材の選択係合によって制御する形式の摩擦結合 機構に使用する集成装置であって、少くとも１つの摩擦部材（３３）と、前記本 体（１０）を横方向に横切って伸び、前記摩擦部材（３３）を作動位置に正常に 保持する締付トルクポスト１（４１）とを支持する本体（１０）と、前記トルク ポスト（４１）が締付け位置から解除可能でありさらに移動可能で前記摩擦部材 の滑り移転を可能にすることから成る摩擦結合機構に使用する集成装置。 ２．前記本体（１０）には前記本体の両側のおのおのに摩擦部材（３３）が備わ っていることと、前記トルクポスト（４１）が前記本体にまたがっていて、両摩 擦部材を正しい位置に保持することと、前記トルクポストがその締付け位置から 解除可能であり、さらに前記本体と整合して前記摩擦部材が滑り移転するよう回 転可能であることを特徴とする請求項１による集成装置。 ３．前記トルクポスト（４１）を、前記トルクポストをその締付け位置からの解 除を操作できるつまみねじ（４７）によって前記本体に固定することを特徴とす る請求項１または２による集成装置。 ４．前記摩擦部材には少くとも１個の突起タブ（４０）が備わって前記摩擦部材 をその作動位置から滑出させることを特徴とする請求項１または２による集成装 置。 ５．離間し対向する摩擦円盤（１１）と、前記摩擦円盤（１１）の間に位置する １対の背合せピストンを支持するモジュール（１０）とが備わるブレーキまたは クラッチであって、摩擦部材（３３）に力を加えて前記円盤（１１）と接触させ て前記ブレーキまたはクラッチに係合させることと、前記摩擦部材（３３）をト ルクポスト（４１）によって各ピストンの前面における作動位置に正常に位置さ せることと、前記トルクポスト（４１）が移動可能で前記摩擦部材（３３）を解 除して前記摩擦部材（３３）を前記作動位置から移転させることを特徴とするブ レーキまたはクラッチ。 ６．前記トルクポスト（４１）は前記モジュールの本体（１０）にまたがる締付 け位置から前記モジュールの本体（１０）と整合する締付けを外した位置に移動 可能であることを特徴とする請求項５によるブレーキまたはクラッチ。 ７．前記摩擦部材（３３）はおおむね腎臓形平らな保護板であり、また前記ピス トンは横断面がおおむね腎臓形であることを特徴とする請求項５によるブレーキ またはクラッチ。 ８．前記ブレーキまたはクラッチには摩擦円盤（１１）の間に位置する背合せピ ストンを支持する１個（１０）以上のモジュールが備わることを特徴とする請求 項５によるブレーキまたはクラッチ。 ９．摩擦円盤（１１）の内面の間に配設された摩擦部材（３３）の上方向運動に より係合させる離間対向する摩擦円盤（１１）と、前記円盤（１１）がその上に 取り付けられて軸方向心棒（２３）と一体回転するハブ（２１）とが備わる形式 のブレーキまたはクラッチにおいて、前記ハブ（２１）には前記心棒（２３）の 軸に対して鋭角の面取り（３０）が備わっていることおよび前記円盤（１１）を 、前記面取りに垂直の前記円盤（１１）を突き通す締付け具（２２）で前記ハブ に固定することを特徴とするブレーキまたはクラッチ。 １０．前記円盤（１１）のおのおのには、前記心棒軸に対し鋭角にある面（２９ ）が備わり前記ハブ（２１）の面取り（３０）と係合させることを特徴とする請 求項９による集成装置。 １１．前記円盤（１１）のおのおの外面上には非常に多数の半径方向に伸びるフ ィン（２４、２５）が備わることを特徴とする請求項１０による集成装置。 １２．１組の前記ひれ（２５）には前記締付け具におおむね隣接する内縁が備わ り、また前記１組のフィンと交互に配設された別の組の前記フィン（２４）には 前記締付け具の半径方向外方向に配設された内縁が備わることを特徴とする請求 項１１による集成装置。 １３．前記円盤（１１）は前記ハブに近接する相対的に厚い円盤横断面から前記 円盤円周における相対的に薄い横断面までテーパーしてあることを特徴とする請 求項１０による集成装置。 １４．ハブ（２１）によって心棒（２３）に固定された一対の対向摩擦円盤（１ １）と、前記円盤（１１）の面間に、前記摩擦部材（３３）を前記円盤内面と係 合させるよう押込むよう配設された少くとも一対の背合せピストンとが備わる摩 擦結合機構において、前記円盤（１１）間にある前記ハブ（２１）上で転り整合 させる軸受機構（７０）が備わるピストンを支持するモジュールを特徴とする摩 擦結合機構。 １５．前記軸受機構（７０）には心棒機構（６９）と、前記モジュール（６０） の両側の前記心棒機構上に、前記ハブ（２１）のおおむね円筒状になった外面に ある溝（７１）に接触させる輪とが備わっていることを特徴とする請求項１４に よる機構。 １６．２本体間の相対回転運動の調整をする摩擦結合機構であって、心棒（２３ ）と、前記心棒（２３）にそれとの一体回転のため取り付けられたハブ（２１） とそこにおいて前記ハブ（２１）には前記心棒（２３）と同軸のおおむね円筒形 外面（３１）と前記心棒（２３）に対してテーパーのついた面取り（３０）とが 備わることと、前記ハブ（２１）に前記面取りハブ面（３０）において締付け具 （２２）で前記ハブ上に取り付けた一対のフィン付き摩擦円盤（１１）とそこに おいて前記摩擦円盤（１１）は前記ハブ（２１）から半径方向外方向にテーパー を付けてあることおよび、一対の背合せピストン集成体を支持して摩擦部材（３ ３）に力を加えて前記円盤の内面と接触させる少くとも１個のモジュール（１０ ）とそこにおいて前記摩擦部材（３３）は前記円盤に面する作動位置から前記摩 擦部材（３３）を移転させるため滑らせて解除できることから成る摩擦結合機構 。 １７．前記摩擦部材（３３）を前記モジュール（１０）の本体にまたがるトルク ポスト（４１）によって作動位置に正常に保持させ、そこにおいて前記トルクポ スト（４１は前記モジュール本体と整合する位置に前記摩擦部材（３３）を解除 しそれについて滑り移転をさせるため移動可能であることを特徴とする請求項１ ６による機構。 １８．前記機構には摩擦部材（１３）を支持する複数のモジュール（１０）があ ることを特徴とする請求項１６による機構。 １９．前記摩擦部材（３３）は輪郭において腎臓形である摩擦部材のおおむね平 らな保護板であり、前記ピストンは前記保護板の腎臓形輪郭に適合していること を特徴とする請求項１６による機構。 ２０．前記保護板（３３）にはタブ機構（４０）が備わりその滑り移転を容易に させることを特徴とする請求項１９による機構。