(57)【要約】  本発明は、回転子および固定子を備え、前記回転子および前記固定子は、制動稼動時に、導入または接続された作動媒体によって制動トルクが回転子から固定子に伝動されるように相互に配置されてあって、および作動媒体がそのように導入可能または接続可能である、制動装置に関する。  本発明における制動装置は、クラッチの活性および失活によって回転子との動力結合の入り切りを可能にするファン車を備え、前記ファン車が回転子と動力結合で制動装置の冷却空流を導入するように形成されおよび配置され、クラッチは作動媒体の導入または接続および排出または切断によってクラッチが自動的に活性および失活になるように配置され、および作動媒体が作用することを特徴とする。【選択図】  図１
2008512606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子（１）および固定子（２）を備え、
前記回転子（１）および前記固定子（２）は、制動稼動時に、導入または接続された作動媒体によって制動トルクが回転子（１）から固定子（２）に伝動されるように相互に配置されており、および作動媒体がそのように導入可能または接続可能である、制動装置であって、
クラッチ（４）の活性および失活によって回転子（１）との動力結合の入り切りを可能にするファン車（３）を備え、
前記ファン車（３）が回転子（１）と動力結合で制動装置の冷却空流を導入するように形成されおよび配置され、
クラッチ（４）は作動媒体の導入または接続および排出または切断によってクラッチ（４）が自動的に活性および失活になるように配置され、および作動媒体が作用することを特徴とする、制動装置。
【請求項２】
制動装置が、作動媒体が電流でありクラッチ（４）が電磁的に作動する過流ブレーキであることを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
制動装置が作動媒体で充填および排出可能な作動室（５）を備えた流体式リターダーであって、作動媒体が液体、特に油、水または油と水との混合であって、クラッチ（４）が作動媒体による圧力作用によって作動することを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【請求項４】
クラッチ（４）が、作動室（５）と、作動媒体を通す連絡（１１）があるピストン（４．１）を含むことによって、ピストン（４．１）は作動室（５）が作動媒体によって充填される際に加圧され、その際、ピストンは作動媒体による圧力負荷により、少なくとも間接的にファン車（３）と回転子（１）との間の機械的連結嵌合を確立するようにスライド可能であることを特徴とする請求項３に記載の制動装置。
【請求項５】
ピストン（４．１）が、その中心軸が回転子（１）の回転軸と一致するリングピストンとして形成されていることを特徴とする請求項４に記載の制動装置。
【請求項６】
ファン車（３）が、軸上にスライド可能なクラッチ（４）の一部品であるクラッチ素子（４．２）を回転固定支持するファン軸（３．１）を有し、その際、ピストン（４．１）はファン軸（３．１）の軸方向にスライド可能であって、ピストン（４．１）とクラッチ素子（４．２）は軸方向に相互に剛接されていることを特徴とする請求項４または５に記載の制動装置。
【請求項７】
ピストン（４．１）とクラッチ素子（４．２）が、軸受（４．３）、特に転がり軸受によって相互に接合されていることを特徴とする請求項６に記載の制動装置。
【請求項８】
ファン軸（３．１）が回転子軸（１．１）を含む空洞軸として形成されていることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項９】
クラッチ素子（４．２）がファン軸（３．１）のスライド歯に支持されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項１０】
クラッチ素子（４．２）がリング状に形成されてあって、回転子（１）に向いた前面に摩擦ライニング（４．４）を履くことを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項１１】
ファン軸（３．１）が少なくとも一つの軸受（６）によって、その内部の固定子（２）に支持されていることを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項１２】
ファン車（３）が固定子（２）の前面に、軸方向に回転子（１）に対して反対側に配置されていることを特徴とする請求項３から１１のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項１３】
作動媒体が制動の稼動時に、作動室（５）の半径方向外側に配置され、ファン車（３）を介して冷却空気にさらされているリング熱交換器（７）に導入されることを特徴とする請求項３から１２のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項１４】
作動室（５）とクラッチ（４）との間の作動媒体を通す連絡（１１）にアキュムレーターを備え、それがクラッチ（４）の領域において作動室の排出による作動媒体の圧力減少を遅延させることを特徴とする請求項３から１３のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項１５】
測定装置、消費原動機および補助原動機またはいずれか一方など、それ以外の補機類が備えられてあって、制動の稼動時にクラッチ（４）によって自動的に回転子（１）が駆動結合されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の制動装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制動装置、特にトレーラーまたは小型トラックなどの比較的小型の車両または鉄道車両の制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、トラックまたは鉄道車両において、例えば傾斜路上では、常に補助的に備えられている停止ブレーキの負担を減らすため、非摩耗の連続ブレーキで減速するのが通例である。こういった場合には特に、過流ブレーキとも呼ばれる電磁式リターダーまたは流体式リターダーが使われる。この非摩擦の連続ブレーキは両方共に作動媒体を使用する。作動媒体によって、制動トルクおよび回転トルクは、減速するべき動力伝達系が駆動する回転子から固定子に移る。過流ブレーキの場合は、回転子と固定子との間の電磁場を形成するために使用される電流を作動媒体と呼ぶことができる。流体式リターダーの場合は、作動媒体は液体、例えば油圧用作動油または水であることもあり、回転子と固定子によって形成されるドーナツ状の作動室の中で制動トルクの伝動のための循環流を形成する。
【０００３】
一般的にはこのような連続ブレーキは、制動稼動によって発生した熱を放出するため外部の油冷または水冷循環系によって冷却される。冷却循環系には、リターダーの領域にある冷媒によって吸収される熱を、周辺またはそれ以外の冷却循環系に導通するための相応の熱交換器が配置されている。流体式リターダーの場合、熱交換器は、車両の冷却循環系の冷媒とリターダーの作動媒体が一致すれば車両の冷却循環系に結合されることも可能である（いわゆる水リターダーの場合）。しかしそのような非摩耗の連続ブレーキを比較的小型の車両、例えば、小型のトラックまたはトレーラーに使用する場合、一般的に連続ブレーキを稼動中に冷却するために好適な冷却循環系は存在しない。好適な冷却循環系を別に備えることは高価格と構造的困難に直結していたので、これまで小型の車両に連続ブレーキを使用することは断念されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はコンパクトに構成され、外部の冷却循環系を必要としない制動装置を造る課題を基礎としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題は請求項１の属性を有す制動装置で解決される。関連する請求項は特に本発明の利点の多い追構成、特にある場合では、過流ブレーキとしての制動装置の構成、およびその他の場合では、流体式リターダーとしての制動装置の構成において顕著になる。
【０００６】
発明による制動装置は、制動の稼動時に冷却空気流によって制動装置を冷却するためにファン車を備える。ファン車は例えばその表面に、ファン車の回転によって制動装置の方向に、すなわち回転子および固定子の方向に冷却空気を吹き付けるリブまたは羽根を備えることができる。冷却空気は制動装置内で発生した熱を対流によって発散させるために制動装置の外部と内部あるいは内外のいずれかの表面に案内される。
【０００７】
制動の非稼動から稼動への過渡期にファン車を接続するため、および稼動から非稼動への過渡期に切断するために、自動的に活性および失活になるクラッチが備えられている。ここで「活性」とは本発明の意味において、クラッチが動力結合にあるファン車を回転子に接続することを意味し、「失活」とはその接続が解除されることによってファン車が駆動されなくなり空転稼動そして最後には停止することを意味する。
【０００８】
クラッチの活性と失活は自動的に行われる、しかも特に作動媒体の導入または接続および排出または切断による。本発明により形成された過流ブレーキの場合は、クラッチは例えば減速に応じた磁場を発生させる電流を制動装置に流すことによってクラッチを活性にすることができる。その際、同時に前記電流はクラッチを活性するために使われる。例えばクラッチは電磁的に作動させることができる。特に、制動電流の活性と共に発生する磁力でピストンをスライドすることによって、回転子とファン車の摩擦結合と機械嵌合を造り出しているスライド可能ピストンの形態がある。
【０００９】
流体式リターダーとしての発明による制動装置の形態の場合、クラッチは都合のよいことにリターダーの作動室が制動に必要な循環流を形成するため作動媒体、例えば油または水、によって満たされると、媒体によって加圧される。例えば作動室の外周の領域に接続されている圧力導管を通じて作動室から加圧作動媒体を導出し、スライド可能なピストンの一側面に導入することによって作動媒体の圧力はピストンに延びる。前記過流ブレーキの場合と同様に、ピストンのスライドによって制動の稼動時の回転子とファン車との間の発明による駆動結合を実現するために、回転子とファン車との間の摩擦結合または機械嵌合が造り出される。
【００１０】
ピストン、特に少なくともクラッチの一部を成すピストンは、例えばリングピストンの形態で実施されている。その中心軸は回転子の回転軸と一致し、それ自体はファン車と回転子の間の機械的連結嵌合を実現するために軸方向、すなわち回転子の回転軸方向にスライド可能である。機械的連結嵌合とはあらゆる機械式クラッチ、特に摩擦式クラッチ、咬合式クラッチ、多板式クラッチ、ピン嵌合によるクラッチまたは遠心クラッチを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
流体式クラッチとして形成され、特別にコンパクトな構造を有す、本発明による制動装置の実施例を、図を用いながら、以降にさらに詳細に説明する。
【００１２】
図１には回転子軸１．１を有す流体式リターダーの回転子１を示す。回転子はその軸上に回転自由に支持されている。回転子１の羽根車は回転子１を含む固定子２の羽根車と共にドーナッツ形の作動室５を形成している。制動の稼動時にはここに作動媒体のリング流が形成される。前記構造はリターダーの専門家には一般的に周知であるため、これ以上の説明を必要としない。
【００１３】
技術の水準からかけ離れて、図１に基づくリターダーは外周に沿って、すなわち作動室５の半径方向外側に配置されたリング熱交換器７を有す。前記リング熱交換器に作動室５から作動媒体が導入され、そこで冷却され、作動室５に再導入される。リング熱交換器５は、その内側に、すなわち熱吸収側に熱媒としての作動媒体から熱負荷を受ける。
【００１４】
リング熱交換器内部の作動媒体からの熱を周辺に放出するためにリング熱交換器７はその熱放出側に冷却空気が越流する。必要な冷却空気流はリターダーの前面に配置されたファン車３によって発生する。これは保護格子８によって外部の侵害から保護されている。ファン車３は、半径・軸方向の空気流を発生する例えばフィンまたはここに示すように羽根を供える。ファン車３の回転によって羽根車から「捕らえられた」空気は半径方向に外側に加速され、次に軸方向に向きを変えられる。そのため空気は直接にリング熱交換器７に向かって沿い、または向かうか沿って流れる。
【００１５】
ファン車３は一つのファン軸３．１によって支持されてあり、特に軸と統合されて形成されている。ここでファン軸３．１は、特に図１と３から分かるように軸受６によって固定子２に回転自由に支持されている。ファン車３．１は回転軸１．１を含む中空軸として形成されている。回転軸１．１は、例えば固定子２の外部に、または同様に固定子２自体に、または固定子２の内部に支持されることがある（表示なし）。
【００１６】
流体式リターダーは、図２に概要を示すように油容器の上に通常の制御器を有す（符号９を参照）。車両の圧縮空気システムからの圧縮空気によって、空気圧がリターダーの作動媒体である油（または水）を作動室に供給するために作動媒体に加わる。制動の非稼動時にリターダーの作動室に存在する空気は、制動の非稼動から稼動に切り換える際に、排出または部分的に排出される作動室を作動媒体で程よく充填できるように排気システム１０に誘導される。
【００１７】
もちろん、圧縮空気以外の手段、特に電気的に接続された比例制御弁を介して制御された手段によってリターダーを接続することも可能である。例えば、制動の稼動開始時に油（または水）をリターダーの作動室に送り込むために、電動機で駆動された油ピストンを使用することができる。
【００１８】
図３には、発明によるリターダーの特にクラッチ４を示す。これは制動の非稼動から稼動への過渡期にファン車３を回転子１との駆動結合に切り換えることによって、制動の非稼動時に停止しているファン車３を回転運動に切り換え、望んだ冷却空気流を発生させる役を成す。クラッチ４は、断面がＬ字に形成されているピストン４．１を含み、しかも図３に示すように片側にあるＬ字の短いシャンクが下に向く。ピストン４．１は第一の軸方向の前面、図３では右側の前面に、導管１１を通して供給される作動媒体から圧力がかかる。導管１１は固定子２内に形成され、摩擦結合したリングピストン４．１を含む固定子２の領域に流入する。固定子２は、ピストン４．１が固定子２の軸方向内にスライド可能であり、そして同時に固定子２に、ただ固定子２にのみに支持されるように形成されている。その反対側、すなわち吸い込み側で、導管１１は、図１に示すように例えば作動室５の半径方向外周の領域に流入する。こうして作動室５に作動媒体を充填する際、作業媒体は作動室内で回転子１の羽根によって半径方向外側に加速され、そして半径方向内部に減速を受ける固定子２の外周に導入され、比較的高い圧力下にある作動媒体の一部が導出する。そしてピストン４．１の前記前面は導管１１によって作業媒体により加圧される。リターダーが制動稼動中である限り、それに相応して少なくとも部分的に、例えばピストン４．１の後のその終端においてリング導管として形成された導管１１に高い圧力が支配し、導管１１はピストン４．１をその嵌脱位置、図３においては左側の位置に保ち、クラッチ４を活性状態に保つ。
【００１９】
図１に示すように、半径方向外周の領域の固定子２の羽根の裏壁を通じて導出する作動媒体の一部分が半径方向外側にリング熱交換器７の中に迂回し、そこで引き続き冷却される。ここで分かるように、同じ開口部および固定子羽根の裏壁の同じ開口部を通じて、導管１１に導入される作動媒体も吸入される。
【００２０】
さらに図３に関連して、軸玉軸受として形成された軸受４．３が示してある。その外部の軸受リングはピストン４．１に軸方向に接続されているため、ピストン４．１の軸方向スライド移動を共に行う。固定子２のピストン４．１のすべり固定方式によって、ピストン４．１およびそれに伴い軸受４．３の外部軸受リングは周方向に回転固定を保つ。しかしピストン４．１の回転運動と軸受外部リングを可能にする固定方法も考慮の対象になる。
【００２１】
軸受４．３はクラッチ素子４．２に結合した軸受内部リングを有す。クラッチ要素４．２はファン軸３．１に軸方向にスライド可能に支持されている、優先的には、例えば図３に概要を示すようにスライド歯形によって支持される。ここでクラッチ素子４．２はファン軸３．１に回転握持、すなわちクラッチ素子４．２はファン軸３．１に周方向に回転固定に結合している。
【００２２】
今ここでピストン４．１が作動媒体による圧力負荷によってその嵌脱位置（クラッチ４の活性位置）にスライド移動を行うと、ピストンは、前記スライド移動を、軸受転動体を通じて内部の軸受リングに伝える軸受４．３の外部軸受リングを通じてクラッチ素子４．２をファン軸３．１上の軸方向にスライドさせる。従ってクラッチ素子４．２も同様に、ファン軸３．１上のその配置に関しては嵌脱位置に軸方向にスライドする。クラッチ素子４．２は前面に、リターダーの回転子１に対応する摩擦ライニング４．４を有す。その嵌脱位置において前記摩擦ライニング４．４は回転子１に摩擦結合し、それによって回転子１の回転運動は摩擦ライニング４．４、ファン軸のクラッチ素子４．２およびそれにより全てのファン車３に伝動される。それに従ってファン車３と回転子１の摩擦クラッチが閉じている場合、ファン車３は回転子の速度またはそれに近い速度で回転する。クラッチ４が活性状態になり、リターダーは制動の稼動時にファン車３によって発生した空気流によって冷却される。
【００２３】
制動の稼動から非稼動への過渡期において、作動媒体の圧力は作動室５の導管１１の接続部で減少し、それによってピストン４．１の前面の圧力負荷は前記作動媒体によって軽減される。ピストンは、例えば、ばね（表示なし）あるいは別の方法で作られ、作動媒体による圧力負荷と反対方向に働く軸力によって、嵌合位置、すなわちクラッチ４の失活位置、図３において右側の位置にスライドする。ここで制動の稼動から非稼動への過渡期に、導管１１の接続部より高い圧力を示す作動媒体循環系の部分で消費される作動媒体によって同様に逆圧が発生することも考えられる。
【００２４】
容易に理解できるように、ピストン４．１が制動の稼動から非稼動への過渡期に行う軸方向移動に基づいて、クラッチ素子４．２も軸方向の嵌合位置に移動する。すなわち図３に示すような形態の場合は右軸方向へ軸移動を行う。クラッチ４が活性位置から失活位置への過渡期のピストン要素４．２による前記嵌合移動によって摩擦ライニング４．４は回転子１との結合から離れ、ファン軸３．１への駆動力は切断される。こうしてファン車３は空転し、最終的に停止する。
【００２５】
前記のファン車３による空冷の切断過程を遅らせるため導管１１の領域、すなわちピストン４．１と作動室５の間に、ピストン４．１を加圧する作動媒体の圧力減少を遅らせるアキュムレーター（表示なし）を備えることができる。それによって、ピストン４．１は、長く支配している作業媒体による活性圧によって減速され、嵌脱位置から嵌合位置に案内され、そして同ピストンはリターダーの切断後の特定時点で回転子１とファン３の駆動結合を解除する。従ってファン車３によって生成された空気流によってリターダーの後換気が特定時間継続する。
【００２６】
本発明の特別な実施形態においては、発明によるクラッチ４を用いて、制動の非稼動から稼動への過渡期に、自動的に回転子１にその他の補機類を駆動結合し、そして制動の稼動から非稼動への過渡期に、再びこの駆動結合を切断することができる。このような補機類には、例えば制動の稼動時のみに接続されることが望ましい消費機、あるいはもっぱら制動稼動時にのみ作動する特定の補助原動機などがある。最後に、例えば速度測定器の羽根車など測定装置類は制動稼動時のクラッチ４を通じて回転子に接続することができる。
【００２７】
発明による制動装置はさまざまの長所を有する：まず外部の冷却循環系を必要としないコンパクトな構造のため、トレーラーまたは小型トラックのような小型の車両にも好適である。特にキャンピングカー、キャンピングトレーラーにこれまでに記述した発明による制動装置を使用することが着目されている。このようなキャンピングカーやキャンピングトレーラーに発明による制動装置を使用することは、これまで費用の点で、種類に拠らず非摩擦連続ブレーキを使えなかったこれらの車両に、費用的に有利な非摩擦連続ブレーキを備え、停止ブレーキの負荷を軽減し、さらにその寿命を伸ばすことを可能にする。
【００２８】
リブまたは羽根の付いたファン車を使用することで付加的な制動効果が生まれる。これまで付加的制動効果はリターダーから発生する熱流を意味していた。本発明はそれに対して付加的制動効果とリターダーの強制冷却を同時に実現している。
【００２９】
制動の非稼動時にはファン車は静止しているため結局、非稼動時には損失出力がない、またはあっても少ない。同時に、制動の非稼動から稼動への過渡期におけるファン車の活性および制動の稼動から非稼動におけるファン車の失活は、付加的なエネルギー負荷なくシステムに存在するエネルギーだけを使って完全に自動的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】発明に基づいて実施された制動装置の軸断面図である。
【図２】図１による制動装置の概略前面図である。
【図３】図１による制動装置の半径方向内部の領域の、特にクラッチを示す拡大図である。
【図１】
2008512606.tif 000003
【図２】
2008512606.tif 000004
【図３】
2008512606.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月20日(2007.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
一般的にはこのような連続ブレーキは、制動稼動によって発生した熱を放出するため外部の油冷または水冷循環系によって冷却される。冷却循環系には、リターダーの領域にある冷媒によって吸収される熱を、周辺またはそれ以外の冷却循環系に導通するための相応の熱交換器が配置されている。流体式リターダーの場合、熱交換器は、車両の冷却循環系の冷媒とリターダーの作動媒体が一致すれば車両の冷却循環系に結合されることも可能である（いわゆる水リターダーの場合）。しかしそのような非摩耗の連続ブレーキを比較的小型の車両、例えば、小型のトラックまたはトレーラーに使用する場合、一般的に連続ブレーキを稼動中に冷却するために好適な冷却循環系は存在しない。好適な冷却循環系を別に備えることは高価格と構造的困難に直結していたので、これまで小型の車両に連続ブレーキを使用することは断念されていた。
文献的な技術水準では以降の資料が参照される。
【特許文献１】ＧＢ１２１１６２９Ａ
【特許文献２】ＵＳ５８１９６９７Ａ
【特許文献３】ＵＳ３９５８６７１Ａ
【特許文献４】ＥＰ０５３１７２１Ａ
【国際調査報告】
2008512606.tif 000006
2008512606.tif 000007
2008512606.tif 000008
2008512606.tif 000009