JP2003536030A - ブレーキ付ころがり軸受装置 - Google Patents

ブレーキ付ころがり軸受装置

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JP2003536030A
JP2003536030A JP2002502323A JP2002502323A JP2003536030A JP 2003536030 A JP2003536030 A JP 2003536030A JP 2002502323 A JP2002502323 A JP 2002502323A JP 2002502323 A JP2002502323 A JP 2002502323A JP 2003536030 A JP2003536030 A JP 2003536030A
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ランドリーヴ，フランク
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、制御ホイールのための形式のロック付ころがり軸受装置であって、外部材（１）と内部材（８）とを有し、一方が回転で他方が非回転であり、一列のころがり要素（１２）が上記回転部と非回転部の間に配され、装置はさらに、回転パラメータの検知手段と回転部のブレーキ手段（３３）とを有している。ブレーキ手段は、非回転部に周方向で取り付けられた少なくとも一つのディスクと回転部に周方向で取り付けられた少なくとも一つディスクとを介して摩擦接触を維持する軸方向に積層されたディスクを有している。ブレーキ手段は、ディスク同士の摩擦面に軸方向で予圧をもって相互接触をもたらす少なくとも一つの弾性ワッシャ（３８）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ＜発明の属する技術分野＞ 本発明は、自動車、運搬車輌、土木工事車輌、他の形式の車輌あるいはステア
リングホイールを必要とする機械を操作するために制御あるいは操作ホイールが
用いられている種類の計測機能付組立体の分野に関する。
【０００２】 ＜従来の技術＞ 従来の方法では、制御ホイールは、軸、例えばステアリングコラム軸に接続さ
れており、これはどのようなステアリングによっているかにより異なるが、軸は
、機械式ステアリングのときは直接ステアリング機構を回転し、液圧式ステアリ
ングでは分圧装置を作動させ、あるいは、電気式ステアリングでは電気制御モー
タに信号を送るセンサのエンコーダリングを作動させたりし、又、これらの形式
のものを種々組み合わせることも可能である。
【０００３】 純粋な電気式ステアリングは、フォークリフトトラックのような運搬車輌に次
第に広く用いられるようになってきた。ホイールの回転を検知するシステムは、
軸受に組み込まれたりそうでなかったりしているが、電線を経て、ホイールの回
転に対応する信号を車輌の車輪を操作する装置へ送る。ホイールは一つもしくは
複数の軸受いよってサポート上に組まれており、機械式トルク伝達システムに接
続されていないので、ホイールはきわめて小さい抵抗トルクで回転する。これに
は、しばしばホイールブレーキシステムが付加されており、抵抗トルクを生じさ
せて、自動車の運転の際、精度と運転性を向上させている。この種の装置は、例
えば、文献ＤＥ−Ａ−１９５１０７１７に開示されている。
【０００４】 ＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、この装置はいくつかの欠点があり、先ずは、円錐状摩擦面をも
つカップ内へ円錐状摩擦体を圧するコイルばねを有するブレーキシステムが配さ
れている延長部に二つのころがり軸受が配置されているために、軸方向寸法が比
較的大きく又比較的コストも高くなるということに注目しなければならない。か
かる装置によりもたらされる摩擦トルクは、摩擦面が小さいために、低く摩耗が
大きい。さらには、ブレーキシステムでは軸受内での操作遊びが変わりやすい。
【０００５】 文献ＦＲ−Ａ−２７８２９７０は計測機能付ころがり軸受に組まれブレーキシ
ステムが付加された制御ホイールを開示しており、このブレーキシステムの回転
部はころがり軸受の回転内輪によって支持されハウジングの端壁と摺接している
。しかし、この装置では、ころがり軸受は軸に組まれておらず、該軸受そして装
置の直径方向寸法は非常に大きい。
【０００６】 本発明は先行技術の装置における欠点を解消することを提案する。
【０００７】 本発明は経済的で半径方向に小さい装置を提案する。
【０００８】 ＜課題を解決するための手段＞ 本発明の一つの側面によるブレーキ付ころがり軸受装置は制御ホイールを目的
とするものである。装置は、外部材と内部材とを有し、一方が回転で他方が非回
転であり、一列のころがり要素が上記回転部と非回転部の間に配されている。上
記装置はさらに、回転パラメータの検知手段と回転部にブレーキ手段とを有して
いる。ブレーキ手段は、軸方向で弾性を有する少なくとも一つの弾性要素によっ
て摩擦接触状態に保たれる複数のディスクを有している。このことが、製造が簡
単な半径方向にコンパクトでブレーキ特性が容易に調整できる装置をもたらす。
ディスクは軸方向に積層されることができる。
【０００９】 好ましくは、ブレーキ手段は、軸方向で非回転部に保持された少なくとも一つ
のディスクと、周方向で回転部に保持された少なくとも一つのディスクを有して
いる。
【００１０】 好ましくは、ブレーキ手段は、ディスク同士の摩擦面間に軸方向予荷重をもっ
て相互接触をもたらす少なくとも一つの弾性ワッシャを有している。
【００１１】 一つの形態では、ブレーキ手段の少なくとも一つのディスクが、スロットに突
入せるラグによって、該ディスクを支持する対応部分で周方向に接続されている
。
【００１２】 一つの形態では、ブレーキ手段は環状のカートリッジとなっており、軸方向両
端部がＬ字断面の側部要素を有している。
【００１３】 一つの形態では、ブレーキ手段は、半径方向で外部材と内部材との間に、軸方
向では、少なくとも一部が、ころがり要素の軸方向延長上で該ころがり要素の近
くに配されている。
【００１４】 一つの形態では、軸受装置は、二つの軸受輪を有し、一方が回転部にそして他
方が非回転部に取り付けられ、両部間にころがり要素が配されている。
【００１５】 一つの形態では、回転パラメータの検知手段が非回転輪に取り付けられたセン
サと回転輪に取り付けられたエンコーダとを有している。
【００１６】 一つの形態では、センサは非回転部を通る出力接続部を有している。
【００１７】 一つの形態では、非回転部は、管状部と、装置をサポートに取り付けるための
手段が設けられたラジアル部とを有している。
【００１８】 一つの形態では、回転部は管状部と、装置に車輪を取り付けるための手段が設
けられたラジアル部とを有している。
【００１９】 このブレーキ付軸受装置は自動車あるいは機械に対して色々な可能性のある部
位、例えば、ダッシュボードに、サポートとしてのハウジングを介して、容易に
固定され取り付けられる。ハウジングによる装置の取付けには若干数のねじが必
要なだけである。
【００２０】 本発明は、全く限定されない例として添付図面に図示されたいくつかの実施形
態から、良く理解され有利性が明らかになるであろう。
【００２１】 ＜発明の実施の形態＞ 図に見られるように、ころがり軸受装置は環状でＬ字状半断面をもつ外側要素
１を有し、該外側要素は管状部２と該管状部の一端から外方に延びるラジアル部
３とを備えている。ラジアル部３は、図示しない取付構造体へねじを螺入するた
めの複数の取付孔４が形成されている。管状部２には、該管状部２の自由端から
延びかつラジアル部３に対し反対側に位置するスロット５を形成する二つのノッ
チが設けられている。スロット５は矩形状をなし、その長手方向は外側要素１が
芯出しされる軸線６に平行である。外側要素１は金属板をプレスあるいは屈曲成
形して作ることができる。ディスク状をなし、例えば合成樹脂材料から作られる
キャップ７が、開いたスロット５の位置で管状部２へ嵌め込まれて管状部２の自
由端を閉じている。
【００２２】 ころがり軸受装置は内側要素８をも有し、該内側要素は軸線６で芯出しされ、
環状でＵ字状断面をもち、一端にてラジアル部１０により閉じられた管状部９を
呈している。ラジアル部１０には、例えば、図示しない操作ホイールの取付け用
の図示しないねじのための複数の孔１１が形成されている。内側要素８もプレス
して金属板で作られる。外側要素１と内側要素８の間には、保持器１３で保持さ
れた一列のころがり要素１２が配置されている。
【００２３】 代替の形態と図示して示されるものにあっては、ころがり要素１２は外輪１４
と内輪１５との間に配されている。しかし、上記外側要素と内側要素に形成され
た軌道で該外側要素１と内側要素８に直接接触するようにころがり要素を配設す
ることもできる。
【００２４】 外輪１４は外側要素１の管状部２の内径２ａに圧力嵌めされており、そしてこ
ろがり要素１２のための軌道１６が形成されている。内輪１５は内側要素８の管
状部９の外面に圧力嵌めされており、そしてころがり要素１２のための軌道１７
が形成されている。外輪１４は、その内径に軌道１６の側方で対称的に二つの溝
１８と１９が形成されている。溝１８には、内輪１５の支持面に摺接するシール
部材２０が取り付けられている。又、溝１９には、全体を符号２１で示すセンサ
ユニット２１が取り付けられている。
【００２５】 図示の例では、直径方向で対向する位置に配されたセンサユニット２１の中央
部２４を形成する合成樹脂材料にそれぞれ埋設された二つの検知要素２２，２３
を有している。センサユニット２１は取付サポート２５により外輪１４の前面に
取り付けられており、該取付サポート２５はラジアル部分と周部分の両方で外輪
１４とセンサユニット２１との間に挿入され、自由端が溝１９に屈曲され入り込
んでいる。
【００２６】 円筒環状部２４ａは溝１９の範囲で、少なくとも若干、非回転輪１４の内径に
部分に部分的に挿入されていて、検知要素２２，２３が二つの輪１４と１５の間
で部分的に配置されている。外側の保護プレート２６は、又、この外側保護プレ
ート２６の周部でサポート２５の他方の自由端２５ａを屈曲することによりクリ
ンプされてセンサユニット２１の外側に固定されている。
【００２７】 センサユニット２１は、さらに、電線ターミナル２７，２８を有し、これらは
検知要素２２と２３にそれぞれ接続されていると共に電線２９，３０の端部を固
定するための中央部２４の合成樹脂材料の突出部分により形成され、上記電線２
９，３０によって発生信号が、図示しない電気信号演算処理ユニットへ送られる
。センサユニット２１の電線ターミナル２７，２８のそれぞれは、外側要素１の
管状部２の貫通スロット５に突入しており、該スロット５の端壁に接触している
。
【００２８】 二つの検知要素２２，２３はそれぞれ、回転内輪１５の円筒外周面上で内輪と
一緒に回転するようにセンサユニット２１と対面して取り付けられた１個のエン
コーダリング３１と協働する。
【００２９】 エンコーダリング３１は、外輪１４と内輪１５と間に部分的に収められている
サポート３２によって取り付けられている。Ｔ字型断面をもち環状をなすサポー
ト３２は回転輪１５の円筒外周面に圧力嵌めされ該回転輪の前面に当接している
。かくして、エンコーダリングは、一部が外輪１４と内輪１５との間に在り、一
部が外方に突出している。エンコーダリング３１の円筒外周面の殆どは、小さな
ギャップをもって、二つの検知要素２２，２３と対面している。
【００３０】 ころがり軸受は、かくして、ころがり要素１２と外輪１４そして内輪１５によ
り構成される。一つもしくは複数のシールガスケット、一つもしくは複数のエン
コーダ、一つもしくは複数のセンサ、等をこのころがり軸受に追加することがで
きる。
【００３１】 ブレーキ部材３３が、又、内側要素８の管状部９の外面９ａと外側要素１の管
状部２の内径２ａとの間に配されている。ブレーキ部材３３は、回転パラメータ
の検知のためのシステムをもつころがり軸受の軸方向延長部に配置され、軸方向
では、内側要素８の管状部９の自由端とセンサユニット２１を保護するプレート
２６との間に位置している。多くの場合、ブレーキ部材３３が軸方向でキャップ
７により規制されるが、その理由は、該キャップ７の方へ管状部９の自由端を軸
方向に越えて突出配設することが可能だからである。
【００３２】 ブレーキ部材３３は、同じような形状の二つの要素３４，３５を形成する回転
部３３ａを有し、それぞれが管状アキシャル部３４ａ，３５ａとディスク状の形
をしたラジアル部３４ｂ，３５ｂを有している。管状部３４ａ，３５ａの自由端
は互いに当接していて、要素３４，３５が管状部９の外周面９ａに圧入嵌めされ
たＵ字状断面をもつ回転部３３ａを形成するようになる。
【００３３】 ブレーキ部材３３の非回転部３３ｂは、軸方向で回転部３３ａの二つのラジア
ル部３４ｂと３５ｂとの間に配された二つの金属ディスク３６と３７を有してい
る。ディスク３６と３７の間には、軸方向で弾性をもつ弾性ワッシャ３８が配さ
れている。摩擦ライニングもしくは摩擦ディスク３９が、軸方向でディスク３６
とディスク状のラジアル部３４ｂの間に配設されている。この摩擦ライニングも
しくは摩擦ディスクは、固定ディスク４１そしてラジアル部３４ｂに関して、高
い摩擦係数をもつ材料で作られている。ライニングの場合には、これは好ましく
はディスク４１に接着されたラジアル部３４ｂと摺接する。摩擦ライニング４０
も同様でありディスク３７に接着されラジアル部３５ｂと摺接する。
【００３４】 ディスク３６と３７はそれぞれ二つのラグ４１，４２を有し、これらのラグは
半径外方に突出し、直径方向で対向し、外側要素１の管状部２のスロット５内に
各一つが収められている。
【００３５】 運転中には、スロット５に関して角度変位を阻止するラグ４１，４２が存在し
ているために、ディスク３６と３７は外側要素１に周方向で保持される。したが
って、ディスク３６，３７は側要素３４，３５が回転しても固定される。摩擦ラ
イニングもしくは摩擦ディスク３９，４０を介しての固定ディスクと回転要素と
の間の摩擦接触が抵抗トルクを生ずる。
【００３６】 弾性ワッシャ３８は、恒久的にディスク４１と４２に対して両者を離間させる
方向に軸方向力を作用しており、摩擦ライニングもしくは摩擦ディスク３９と４
０を、ブレーキ部材３３の回転部３３ａのラジアル部３４ｂと３５ｂの対応面に
確実に摺接せしめる。
【００３７】 かくして、ブレーキ部材はコンパクトなカートリッジの形態となり、半径方向
では固定された外側要素１と回転せる内側要素８との間に収まり、計測手段付こ
ろがり軸受の軸方向延長部で該軸受に近接配置できるようになっている。
【００３８】 このようなブレーキ手段の構造には多くの利点がある。先ず第一には、これが
非常にコンパクトであるということである。さらに、そのモジュラーとしての構
成がディスクの数、弾性予荷重ワッシャの数そして形式を変えるだけで簡単に摩
擦トルクの変更を可能とし、これが部品の厚さとして与えられたカートリッジと
しての軸方向寸法に大した変動をもたらすことなく遂行することを可能とする。
【００３９】 ブレーキ手段は、小さな寸法でも、摩擦接触面の数そして大きさ故に、高い摩
擦トルクを生ずることができる。
【００４０】 ブレーキカートリッジの構造はその構造あるいは組立によって予荷重を簡単に
予設定できるので、したがって、ブレーキトルクの校正も可能となる。
【００４１】 要求されることは、所望の予荷重に応じて、二つのラジアル部３４ｂと３５ｂ
の間の必要ギャップの値を決めることだけである。
【００４２】 このギャップ値は、二つの要素３４と３５が内側要素８に組み込まれるときに
容易に得られる。要求されることは、これらの二つの要素が圧力嵌めされる範囲
が調整されること、もしくは、管状部３４ａと３５ａの長さが予め定められてい
ることだけであり、その結果、二つの管状部の自由端が互いに当接したときに所
望のギャップが得られる。
【００４３】 摩擦面が大きい故に、摩耗は非常に小さく、運転中、ブレーキトルクは非常に
安定している。内側要素８に取り付けられたホイールに作用する軸方向力がどん
な場合でもブレーキトルクを変動させないということが本発明のもう一つの利点
である。
【００４４】 最後に、かかるブレーキカートリッジ装置はころがり軸受に一切何の影響もも
たらさず、そのクリアランスあるいは予荷重を変動することもない。
【００４５】 種々の機能、特に、ころがり要素１２によりもたらされる軸受機能、センサユ
ニット２１によりもたらされる回転パラメータ検知機能、そしてブレーキ部材３
３によりもたらされるブレーキ機能は、半径方向では外側要素１の管状部２と内
側要素８の管状部との間で限定されそして軸方向ではブレーキ部材３３の要素３
４のラジアル部３４ａとセンサユニット２１に対して反対側の外輪１４そして内
輪１５の前面との間で限定される環状空間に配設された手段により遂行される。
【００４６】 ころがり軸受とブレーキ部材３３を内側要素８へ圧力嵌めし、次に外側要素１
を図１にて右から左へもたらすことにより種々の要素の組込みが可能となり、外
輪１４が内径２ａへ圧力嵌めされ、電線ターミナル２７と２８がスロット５を通
るようになり、又、ラグ４１と４２も同じスロット５を通るようになる。しかる
後、キャップ７が外側要素１に取り付けられる。
【００４７】 スロット５が二つ以外の数で形成でき、ケーブル２８と２９を通すこと、そし
てブレーキ部材３３の非回転部３３ｂの周方向保持、外側要素１の周方向保持を
確実とする。種々の要素は簡単な形となる。ころがり軸受は標準型で安価なもの
でよい。ブレーキ部材は非常に安価なシート状金属部材から作れる。
【００４８】 電線ターミナル２７と２８に代えて、センサユニット２１に直接、コネクタを
設けることもできる。弾性ワッシャ３８は、ディスク４１と４２を離反する方向
の軸方向力を常時一定に維持し、ブレーキ部材３３の回転部３３ａのディスク３
９との対応面上での摩擦ライニング又はディスク３９の摩擦を増大させる。
【００４９】 勿論、ブレーキ部材の配置を逆にすることも可能で、摩擦ライニングあるいは
摩擦ディスクを要素３４と３５に設けたり、あるいは回転部と非回転部を交換す
ることによって逆にできる。外側要素１を回転そして内側要素８を非回転とする
こともできる。もし、内側要素の直径が小さい場合には、これは一体型、ロッド
型として、金属あるいは合成樹脂材料で作ることができる。後者の場合、上記内
側要素は他の部分と一緒に一部材として作る。
【００５０】 このブレーキ付ころがり軸受装置は非常に単純で経済的に作れる。これは完全
にモジュラー化され、弾性ワッシャ３８を取り替えるだけで同じ大きさのもとで
高又は低ブレーキトルクを得ることができる。又、得られる摩擦トルクを変える
ためには、摩擦ライニングあるいは摩擦ディスクの材料を変えることもできる。
【００５１】 さらには、装置の軸線方向寸法を大幅に変えることなく、ブレーキトルクを変
更するためにディスクやワッシャの数を容易に設定できる。小寸法でも得られる
抵抗トルクは大きくできる。このトルクは設計によって完全に校正でき、一連の
要素の摩耗量が少なく抵抗トルクに殆ど影響がないので、上記トルクは非常に安
定する。ころがり軸受はカートリッジ形式であり、部品を紛失することがなく、
精緻な多くの部品を適切に保護する。
【００５２】 図示の例では、センサユニット２１はころがり要素１２とブレーキ部材３３の
間に配置されていた。勿論、本発明の範囲を逸脱することなく、センサユニット
をころがり要素１２の列に対して一方の側に配し、ブレーキ部材を軸方向で上記
列に対して他方の側に配することもできる。この場合には、ブレーキ部材３３は
、最早、図１に示されるように軸方向でセンサユニットに隣接せずに、ころがり
要素１２に軸方向で隣接するようになる。
【００５３】 勿論、回転パラメータを検知する手段が軸受輪に取り付けられていないでその
脇、例えば外側要素１や内側要素８に直接に接触するようにしたカートリッジと
して構成することもできる。又、検知要素を一つそして電線ターミナルを一つだ
け用いるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 軸受装置の軸方向での断面図である。
【図２】 図１の軸受装置のII−II線断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年９月７日（２００２．９．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御ホイールのための形式のブレーキ付ころがり軸受装置で
    あって、外部材（１）と内部材（８）とを有し、一方が回転で他方が非回転であ
    り、一列のころがり要素（１２）が上記回転部と非回転部の間に配され、装置は
    さらに、回転パラメータの検知手段と回転部のブレーキ手段（３３）とを有する
    装置において、ブレーキ手段は、軸方向で弾性を有する少なくとも一つの弾性要
    素によって摩擦接触状態に保たれる複数のディスクを有していることを特徴とす
    るブレーキ付ころがり軸受装置。
  2. 【請求項２】 ブレーキ手段は、軸方向で非回転部に保持された少なくとも
    一つのディスクと、周方向で回転部に保持された少なくとも一つのディスクを有
    していることとする請求項１に記載のブレーキ付ころがり軸受装置。
  3. 【請求項３】 ブレーキ手段は、ディスク同士の摩擦面間に軸方向予荷重を
    もって相互接触をもたらす少なくとも一つの弾性ワッシャ（３８）を有している
    こととする請求項１又は請求項２に記載のブレーキ付ころがり軸受装置。
  4. 【請求項４】 ブレーキ手段の少なくとも一つのディスクが、スロット（５
    ）に突入せるラグ（４１）によって、該ディスクを支持する対応部分で周方向に
    接続されていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載のブレー
    キ付ころがり軸受装置。
  5. 【請求項５】 ブレーキ手段は環状のカートリッジとなっており、軸方向両
    端部がラジアル部とアキシャル部をなすＬ字断面の側部要素を有していることと
    する請求項１ないし請求項４のうちの一つに記載のブレーキ付ころがり軸受装置
    。
  6. 【請求項６】 ブレーキ手段は、半径方向で外部材（１）と内部材（８）と
    の間に、軸方向では、少なくとも一部が、ころがり要素の軸方向延長上で該ころ
    がり要素の近くに配されていることとする請求項１ないし請求項５のうちの一つ
    に記載のブレーキ付ころがり軸受装置。
  7. 【請求項７】 二つの軸受輪（１４，１５）を有し、一方が回転部にそして
    他方が非回転部に取り付けられ、両部間にころがり要素が配されていることとす
    る請求項１ないし請求項６のうちの一つに記載のブレーキ付ころがり軸受装置。
  8. 【請求項８】 回転パラメータの検知手段が非回転輪に取り付けられたセン
    サ（２１）と回転輪に取り付けられたエンコーダ（３１）とを有していることと
    する請求項７に記載のブレーキ付ころがり軸受装置。
  9. 【請求項９】 センサは非回転部を通る出力接続部（２７）を有しているこ
    ととする請求項８に記載のブレーキ付ころがり軸受装置。
  10. 【請求項１０】 非回転部は、管状部（２）と、装置をサポートに取り付け
    るための手段が設けられたラジアル部（３）とを有していることとする請求項１
    ないし請求項９のうちの一つに記載のブレーキ付ころがり軸受装置。
  11. 【請求項１１】 回転部は管状部（９）と、装置に車輪を取り付けるための
    手段が設けられたラジアル部（１０）とを有していることとする請求項１ないし
    請求項１０のうちの一つに記載のブレーキ付ころがり軸受装置。
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