(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウントにおいて、
アクチュエータの少なくとも一部を納めるよう構成されたスプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部、
ブレーキカムシャフト支持管部、及び
連結フランジ部、
を備え、
前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部が、前記連結フランジ部及び前記ブレーキカムシャフト支持管部と一体ユニットとして一体形成され、
前記連結フランジ部が前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部と前記ブレーキカムシャフト支持管部とを連結していることを特徴とする一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウント。
【請求項２】
前記一体ユニットが鋳造アルミニウムで形成されることを特徴とする請求項１に記載の一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウント。
【請求項３】
請求項１に記載の一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウントにおいて、
少なくとも１つの取付けボス、
をさらに備え、
前記少なくとも１つの取付けボスが前記カムシャフト支持管と一体形成される、
ことを特徴とする一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウント。
【請求項４】
請求項１に記載の一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウントにおいて、
少なくとも１つの取付けボス、
をさらに備え、
前記少なくとも１つの取付けボスが前記一体ユニットに取り付けられる、
ことを特徴とする一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウント。
【請求項５】
前記スプリングブレーキアクチュエータフロントチャンバ部が前記スプリングアクチュエータのブレーキ作動ロッドを通すための開口を有することを特徴とする請求項２に記載の一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウント。
【請求項６】
一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウントにおいて、
アクチュエータの少なくとも一部を納めるよう構成されたスプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部、
スプリングブレーキアクチュエータリアチャンバ素子、
ブレーキカムシャフト支持管部、及び
連結フランジ部、
を備え、
前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部が、前記連結フランジ部及び前記ブレーキカムシャフト支持管部と一体ユニットとして一体形成され、前記連結フランジ部が前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部と前記ブレーキカムシャフト支持管部とを連結しており、
前記スプリングブレーキアクチュエータリアチャンバ素子が前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部に取り付けられる、
ことを特徴とする一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウント。
【請求項７】
前記一体ユニットが鋳造アルミニウムで形成されることを特徴とする請求項６に記載の一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウント。
【請求項８】
車軸アセンブリにおいて、
車輪ブレーキが少なくとも一端に配置されている車軸ハウジング、及び
一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウント、
を備え、前記一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウントが、
アクチュエータの少なくとも一部を納めるよう構成されたスプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部、
スプリングブレーキアクチュエータリアチャンバ素子、
ブレーキカムシャフト支持管部、及び
連結フランジ部、
を備え、
前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部が、前記連結フランジ部及び前記ブレーキカムシャフト支持管部と一体ユニットとして一体形成され、前記連結フランジ部が前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部と前記ブレーキカムシャフト支持管部とを連結しており、
前記スプリングブレーキアクチュエータリアチャンバ素子が前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部に取り付けられる、及び
前記一体スプリングブレーキアクチュエータ及びマウントが、前記スプリングブレーキアクチュエータフロントハウジングチャンバ部及び前記スプリングブレーキアクチュエータリアチャンバ素子内に配置されたスプリングブレーキアクチュエータ機構による前記車輪ブレーキの作動を可能にする態様で、前記車輪ブレーキに取り付けられる、
ことを特徴とする車軸アセンブリ。
【請求項９】
前記一体ユニットが鋳造アルミニウムで形成されることを特徴とする請求項８に記載の車軸アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は。例えば商用トラック車軸に用いられる、ブレーキアクチュエータに関する。さらに詳しくは、本発明はブレーキアクチュエータの構造、アセンブリ及び供用中のマウントに対する新規なアプローチに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる「スプリングブレーキ」アクチュエータは普通、レバー操作式のドラムブレーキまたはディスクブレーキが装備された、商用トラック、トラクター及びトレーラーのような、車輌に、走行時、駐車時及び緊急時のブレーキ作動を提供するために用いられる。スプリング型ブレーキアクチュエータは一般に圧気で動作し、車輌上の圧縮空気源から作動空気が供給される。そのようなアクチュエータは一般に、「フェールセーフ」態様で、すなわち、作動空気圧の喪失時にアクチュエータが既定のブレーキ作動状態に入る態様で、配置される。
【０００３】
従来技術のスプリングブレーキアクチュエータの一例が従来技術の図１に断面で示される。アクチュエータハウジング１が、リアピストン３が変位可能な態様で内部に配置される、リアシリンダー２を収める。リアシリンダーの内壁及びリアピストンのチャンバ側がリアベンチレーションチャンバ４を定める。リアピストンの他方の側はブレーキ作動スプリング５に当たる。このスプリングは技術上「パワースプリング」または「パーキングブレーキスプリング」としても知られ、これらの術語は互換で用いられる。リアベンチレーションチャンバは、ダイアフラム６によって、ピストン３のスプリング側から隔離される。(「壁」としても知られる)中間フランジ８がリアシリンダー２をフロントシリンダー９から隔てる。スライディングロッド１１が中間フランジ８を貫通し、スライディングロッド１１はリアピストン３とスライディングロッド１１の間に挟み込まれたダイアフラム６によってリアピストン３に取り付けられて形成される。スライディングロッド１１はリアピストンにより中間プランジ８内で変位させることができる。フロントシリンダー９内のフロントベンチレーションチャンバ７はシリンダー内壁及びフロントピストン１３及び環状ダイアフラム１４によって境界が定められる。リアピストン３及びフロントピストン１３は、リアピストン３によってフロントピストン１３がブレーキ作動方向に変位され得るように、スライディングロッド１１により相互に非結合接触している。車輌のブレーキのブレーキレバーを作動させるための作動ロッド１５が、フロントピストン１３のフロント側に設けられる。
【０００４】
図１のアクチュエータに空気圧が存在しない場合、ブレーキ作動スプリング５が高いバネ力をリアピストン３に印加し、続いてリアピストン３がこの力を、スライディングロッド１１を介してフロントピストン１３に印加して作動ロッド１５に車輌ブレーキを作動させる。この状態において、車輌ブレーキは駐車ブレーキとして機能し、車輌の移動を防止する。駐車ブレーキを解除したい場合、ポート(図示せず)を介して圧縮空気でリアベンチレーションチャンバ４が満たされる。リアピストン３のフロント側にかかる空気圧の増大によって発生する力がブレーキ作動スプリング５によって発生される力を上回ると、リアピストン３及びスライディングロッド１１がリアシリンダー２のリア側に向けて移動して、スプリング５を圧縮する。同時に、スライディングロッド１１がリア側に移動するから、フロントピストン１３に先に印加されていた力が解放され、戻しスプリング１８がフロントピストン１３をフロントシリンダー９のリア側に偏らせ、よって作動ロッド１５を引き戻し、車輌ブレーキを解除する。よって、車輌は、ブレーキアクチュエータスプリング５によってブレーキがかけられている状態から車輌を動かすことができるブレーキ解除状態に移る。
【０００５】
車輌ブレーキは、(図１には示されていないポートを介して)フロントベンチレーションチャンバ７に圧縮空気を送り込むことによって、通常の運転中の走行時ブレーキとして供用される。リアベンチレーションチャンバ４内の空気圧がスライディングロッド１１をリアチャンバ２のリア側に保持し続けるから、フロントピストン１３及び作動ロッド１５は運転者のブレーキ作動要求に応答してフロントシリンダー内を、必要に応じて、前後に自由に移動する。車輌の運転中に圧縮空気供給に故障がおこった場合、リアベンチレーションチャンバ４内の圧力が低下する。この結果、ブレーキ作動スプリング５が自動的にリアピストン３を押して初期(駐車)位置に戻す。したがってスライディングロッド１１がフロントピストン１３に圧力をかけ、続いてフロントピストン１３が作動ロッド１５をブレーキ作動方向に押して、車輌ブレーキを作動させる。すなわち、車輌ブレーキのフェールセーフ緊急動作が保証される。
【０００６】
当業者であれば容易に認めるであろうように、ブレーキアクチュエータは一般に、アクチュエータの作動ロッドが車輪ブレーキのブレーキ作動レバーを押すことができるように、車輪ブレーキの車軸側に、本質的にブレーキバッキングプレートに平行に装着される。作動ロッドは、ロッドの直線運動を、ブレーキ作動レバーが取り付けられているブレーキカムシャフトの回転に変換するため、ブレーキ作動レバーを押す。車輪ブレーキのバッキングプレートの開口を貫通するカムシャフトの回転が、車輪ブレーキの車輪側のカム素子に、ブレーキシューを径方向に外向きに車輪ブレーキのブレーキドラムの内面に押し付けさせ、よって車輌の速度を落とす。一般的な従来技術の商用車ドラムブレーキ配備において、ブレーキカムシャフトはブレーキのバッキングプレートの車軸側に締結具で取り付けられた鋼管によって車輪ブレーキの外側に支持される。締結具は鋼管の外面に溶接された厚い鋼板を貫通し、ブレーキバッキングプレートから遠い側の鋼管端において、図１に示されるような一般的なブレーキアクチュエータを受け入れる形状につくられた別の厚い鋼製ブラケットが鋼管に溶接される。
【０００７】
一般的な従来技術のカムシャフト支持アーム全体にわたる厚い鋼鉄材料の使用及びそれに取り付けられた鋼製ブラケットにより、この組上げコンポーネントは望ましくないほど重く、一般にはブレーキアクチュエータ当たり１３ポンド(５.９ｋｇ)程度または３車軸車輌当たり７８ポンド(３５.４ｋｇ)程度である。さらに、そのような厚くて重いコンポーネントを使用していてさえ、これらの従来技術の取付システムは、広幅扁平タイヤ装着車輌とともに用いた場合のように、ある状況において励振される自然振動周波数を有することが知られている。
【０００８】
従来技術にカムシャフト支持体における高品質鋼製コンポーネントの使用の結果、材料コストも望ましくないほど高くなり、支持管及び取り付けられたブラケットの完成アセンブリが溶接で組み上げられなければならず、この精密組上げ作業が複数の高価なアライメントジグを用いて実施されなければならず、それぞれのジグが特定の顧客のブレーキと車軸の組合せに適するように特注生産された組上げ済アセンブリの供給専用に開発される場合、製造コストも高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、上記の観点から、重量、コスト及び、製造、配備及び保守の容易性が従来のスプリングブレーキアクチュエータ及びアクチュエータ取付構造より改善される、改善された一体型ブレーキアクチュエータ及び供用環境におけるブレーキアクチュエータ取付けへの改善されたアプローチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記及びその他の課題への対処において本発明は、従来技術における従来の構成に反するアプローチをとることによって従来技術の問題への解決策を提供する。詳しくは、従来技術のスプリングブレーキアクチュエータが一般に別々のリアチャンバ及びフロントチャンバ(いずれのチャンバも一般に鋼鉄でつくられる)から組み上げられ、したがって、完成ブレーキアクチュエータアセンブリが特注生産鋼製カムシャフト支持体／ブラケットアセンブリにボルト止めされていたが、本発明では、ブレーキアクチュエータのフロントチャンバが、一体形成ブラケットアームによってフロントチャンバを鋳造カムシャフト支持体に組み合わせる一体鋳造の一環として、アルミニウムで形成される。
【００１１】
別の実施形態において、カムシャフト支持管を車輪ブレーキバッキングプレートにボルト止めするために溶接取付プレートを用いる代わりに、締結具用ボスも一体鋳造アクチュエータフロントチャンバ／支持管と、これらの取付構造の構造強度及び耐振動性を高めるために、一体成形される。
【００１２】
本発明の利点には、鋼製カムシャフト支持管に先に溶接されている鋼製取付ブラケットの従来技術におけるアライメント変動の排除があり、また、顧客の注文に合わせる際の間違った特製組立ジグの使用のような、ヒューマンエラー発生の可能性の排除もある。本発明は、鋳造成形品の使用により、特製組立ジグの在庫の形成及び維持の必要も排除する。
【００１３】
特製組立治具の必要及び従来技術のカムシャフト支持管アセンブリの手作業組上の必要が排除される結果、製造装置、熟練作業及び不良パーツのコストにおけるかなりの削減が得られる。さらに、鋳造アルミニウムの使用により、高価な溶接装置、熟練溶接作業者及び／またはロボット溶接装置の必要の排除が可能になり、一般的な従来技術の鋼製支持管／溶接ブラケットアセンブリの保護に必要な塗装のような、製造後保護被覆形成の必要の排除も可能になる。
【００１４】
軽量アルミニウムの使用は、コンポーネント重量のかなりの低減も提供し、総車輌重量の軽減に、したがって燃料節約に寄与する。例えば、予備設計作業により、一般的な３車軸商用トラクター車に関して、本発明の一体型鋳造スプリングブレーキアクチュエータ／カムシャフト支持管ユニットの使用によりほぼ４０〜５０ポンド(１８.１〜２２.７ｋｇ)の総重量軽減が得られることが示された。
【００１５】
スプリングブレーキアクチュエータのカムシャフト支持管との鋳造はさらに、鋳造フロントチャンバの壁へのチャンバ力の自動的移行という利点を提供し、これは構造上の理由(例えば応力分散及び向上した疲労寿命)及び重量最適化のいずれにも好ましい場所である。本アプローチは、従来技術のカムシャフト支持管によって保持される鋼製ブラケットにブレーキアクチュエータを取り付けるために必要であった、ねじ込締結具及び従来技術のスプリングブレーキアクチュエータの適切に強化された定位構造の提供の必要も排除し、コストをさらに低減し、製造の複雑さをさらに軽減する。また、本発明の構成は自然振動周波数を従来技術のブラケットの自然振動周波数からシフトさせ、例えば広幅扁平タイヤとともに用いられた場合に、自然励振を最小限に抑える。
【００１６】
本発明のさらなる利点は、組み立てられた一体型鋳造スプリングブレーキアクチュエータ／カムシャフト支持管ユニットは組立てが容易であり、いわゆる「完全装備の」車軸を車軸サブアセンブリサプライヤーから受け取らず、代わりに製造ライン作業中に車軸にブレーキを組み付けることを選ぶ、車輌出自装置製造業者にとって製造コストを最小限に抑える(すなわち、単一の一体型ブレーキアクチュエータ／カムシャフト支持管ユニットを入手して車軸ブレーキに取り付け、個々の複数コンポーネントの予備組立工程を無くす)に役立つであろうということである。
【００１７】
本発明のアクチュエータ／支持管鋳造構成の別の実施形態は、例えば、リアチャンバまたは中間フランジの鋳造支持管と連結しているブラケットアームとの一体鋳造を含む。鋳造アルミニウムに代わる、チタン、亜鉛合金または軽量鋳鉄のような、別の材料を同様に用いることができるが、そのような軽量材料は一般に、実際問題として費用効果が高くはない。
【００１８】
したがって、本発明は、特に総車輌重量へのブレーキシステムの寄与の大幅低減の観点において、非常に大きな車軸／車輌重量低減及び、製造困難性、熟練作業車への依存、時間と費用がかかる溶接プロセス、精密組立て及び複数の特製組立ジグの排除を提供し、同時に、高強度及び耐振動性を維持し、従来の重い鋼製組上げブレーキアクチュエータ／支持管アセンブリと価格で競合できる、一体型スプリングブレーキアクチュエータ／カムシャフト支持管ユニットを提供する。
【００１９】
本発明のその他の目的、利点及び新規の特徴は、添付図面と合わせて考察されれば、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は従来技術のスプリング型空気圧ブレーキアクチュエータの一例の断面図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態にしたがう一体型スプリングブレーキアクチュエータ／ブレーキカムシャフト支持管の一実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図２は本発明にしたがう一体型スプリングブレーキアクチュエータ／ブレーキカムシャフト支持管ユニット３０の斜視図である。一体ユニット３０は、スプリングブレーキのリアチャンバ３２及び中間フランジ３３が組み付けられて完成スプリングブレーキアクチュエータ３４を形成する、鋳造アルミニウムフロントチャンバ部３１を備える。フロントチャンバ部３１は、アクチュエータのコンポーネントが組み立てられてフロントチャンバ部３１にされるときに、スプリングブレーキアクチュエータ４０の(図２には示されていない)作動ロッドが通り抜ける貫通孔をその中心に有する。フロントチャンバとリアチャンバの組立ては標準的なクランプ止めまたはクリンプ止めのいずれかの方法を用いてなされるが、他の方法も用いられ得ると考えられる。
【００２２】
一体アルミニウム鋳造品はさらに、連結フランジ３６によってフロントチャンバ部３１に連結される、ブレーキカムシャフト支持管部３５を備える。最大負荷応力の処理達成及び十分な疲労寿命が保証され得るように支持管部３５とフロントチャンバ部３１の間に適切な厚さ及び幅をもつ材料を入れる必要があるから、当業者であれば、適切な応力解析により、連結フランジ３６の寸法及び形状を定めることができるであろう。一実施形態において、７/１６インチ(１１.１ｍｍ)のフランジ厚が全ての寿命性能規準を満たした。応力解析は、図２に示される２つの穴３７のような、重量軽減穴を設けることによって軽量一体鋳造ユニットの連結フランジ３６をさらに軽量化できるか否かを決定するためにも用いることができる。
【００２３】
カムシャフト支持管部３５は、強度及び疲労寿命に対する設計要件を満たすため、対応する従来技術の鋼製支持管よりも直径が若干大きくなると考えられるであろうが、予備計算により、壁厚の１/４インチ(６.３５ｍｍ)程度の直径の増加は、他のブレーキコンポーネント、車輪コンポーネント及び／またはアクセルコンポーネントとの干渉を生じるほど大きくはないことが確証されている。
【００２４】
鋳造支持管３５の車輪ブレーキ端には、従来技術の一般的な溶接取付フランジの代わりに、少なくとも１つ(本実施形態においては４つ)の一体型取付けボス３８が設けられている。ボスのそれぞれは、一体ユニット３０を(図示されていない)車輪ブレーキに確実に固定するために(図示されていない)取付締結具が通り抜ける軸方向内腔を有する。ボス３８が、支持管部３５と一体鋳造されていることから、また強化リブ３９とともに設けられていることから、ボス３８は硬度が高く、かつ耐振動性が高い。
【００２５】
上記の開示は本発明を説明するために述べられているに過ぎず、限定は目的とされていない。例えば、本発明の一体ユニットの支持管部は、車輪ブレーキを作動させるためにブレーキカムシャフトをその中で回転させることができる限り、円形の内部プロファイルを有する必要はない。別の例は、取付けボスを保持する別個のリング(例えば、支持管部の対応する表面構造と嵌合する鋳造取付けボスリング)が、スプリングブレーキアクチュエータハウジング部を鋳造カムシャフト支持管と一体統合している、新規の極めて軽量のブレーキ作動ユニットを提供するという本発明の範囲内にあるであろうということである。当業者には、本発明の精神及び本質を組み込んでいる、開示された実施形態の他のそのような改変が思い浮かび得るから、本発明は添付される特許請求項及びそれらの等価形態の範囲内の全てを包含すると解されるべきである。
【符号の説明】
【００２６】
３０    スプリングブレーキアクチュエータ／ブレーキカムシャフト支持管ユニット
３１    フロントチャンバ部
３２    リアチャンバ
３３    中間フランジ
３４    スプリングブレーキアクチュエータ
３５    ブレーキカムシャフト支持管部
３６    連結フランジ
３７    重量軽減穴
３８    取付けボス
３９    強化リブ
【図１】
0005878160.tif 000002
【図２】
0005878160.tif 000003