JP3749584B2 - 磨耗指示装置及び摩擦物質の磨耗量決定方法 - Google Patents

磨耗指示装置及び摩擦物質の磨耗量決定方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に磨耗指示器に関し、特に、ブレーキアセンブリ中の摩擦部材の累積磨耗量を測定する手段を正確に且つ便利に提供するブレーキアセンブリに関連した磨耗指示器に関する。
【0002】
【背景技術】
建設機械の分野においては、駆動トレーンのブレーキシステム或いはクラッチ機構中で摩擦結合を利用するのが非常に一般的である。
【0003】
ブレーキシステム中で利用される摩擦結合は、例えば、ブレーキシステムが利用される機械に要求されるブレーキ力に応じて、ブレーキピストンと反応表面との間のブレーキハウジング中で回転する1つ或いは複数のディスクを含んでいる。一枚のディスクは一般的に、両側に接着された摩擦物質の厚さを有している。
【0004】
ブレーキを掛けたいときには、ピストンが油圧或いはスプリング圧力により作動され、ピストンを摩擦ディスクに対して移動することにより、ピストンを反応表面に押しつける。
【0005】
一般的に、ピストン及び反応表面は静止したハウジング中に取り付けられており、ディスクはピストンと反応表面との間に回転可能に取り付けられている。摩擦ディスクは、ピストンと接触すると減速されるか或いは完全に停止される回転部材に取り付けられている。
【0006】
回転部材は通常、上述した方法によりブレーキを掛けられたときに、機械の車輪への回転駆動力を制御する終減速プラネタリ装置中の駆動要素か或いは駆動シャフトである。
【0007】
複数のディスクが利用される場合には、複数の摩擦ディスクが回転部材に取り付けられ、ハウジングに取り付けられた静止ディスクの間に差し込まれる。ピストンを作動すると全てのディスクが反応表面に対して押しつけられ、回転部材の回転を制御する。
【0008】
通常の機械の作動中に、数多くの場合にブレーキが掛けられる。例えば、ただ1つのディスクを利用する設計においては、摩擦ディスクはピストンと反応表面との間に大きな力により押しつけられるため、大量の熱を発生する。
【0009】
ブレーキシステムが作動すると、圧力及び熱がディスクの摩擦物質を磨耗させるように作用する。機械を長時間稼働した後、どのくらいの摩擦物質が残っているか或いは摩擦ディスクを交換する必要があるかを決定するために、ブレーキシステムの点検が行なわれる。
【0010】
ある場合においては、どのくらいの摩擦物質が残っているのを目視で点検して測定するために、ブレーキ機構全体を分解しなければならない。これは人件費が掛かり機械の非稼働時間が増加するため極めて高価なものであり、しばしば摩擦ディスクを時期尚早に交換することになる。
【0011】
他の場合には、ディスクの摩擦物質の磨耗を決定するために、測定装置がハウジング中に挿入されて1つ或いは複数のブレーキディスクと係合される。このようなデザインの1つが、川崎重工業のモデル115ZIII 型機械のマニュアルの15−019頁に示されている。
【0012】
このデザインにおいては、複数の摩擦ディスクが駆動車軸と共に回転するサンギアに取り付けられている。摩擦ディスクは終減速装置のハウジングに取り付けられた複数の静止ディスクの間に差し込まれている。
【0013】
ディスクは反応表面を形成するプラネットキャリアの内側に位置付けされている。ピストンがディスクの反対側に配置されており、作動されるとディスクを反応表面に対して押しつける。
【0014】
摺動キャリパのような測定装置が終減速装置ハウジングのドレイン穴を通して挿入され、ディスクパックの遠い側において摩擦ディスクに係合する。キャリパは機械の作動が継続するときに摩擦物質の磨耗量を測定可能である。
【0015】
この方法は終減速装置ユニットを分解する方法に比べて改善されているが、いくつかの欠点を有している。キャリパを挿入する穴がドレイン穴であるので、潤滑油がハウジングから漏れ出さないようにドレイン穴を設ける位置を注意深く設定しなければならない。
【0016】
更に、穴は盲穴であり、終減速装置のケースの外側部分と測定されるべき摩擦ディスクとの間の距離が大きいので、キャリパを正しく整列しないと正確さが犠牲にされる。
【0017】
キャリパはいくつかのプレートを横切って伸長しなければならないので、キャリパが正しい摩擦ディスクに押し当てられるのを保証するために特別な対策を講じる必要がある。
【0018】
更に、キャリパはドレイン穴を通して伸長しているので、終減速装置のキャビティ及びキャビティ中に含まれる潤滑油がドレイン穴を通して侵入するゴミ或いは塵埃等により汚染される可能性がある。
【0019】
最後に、測定の間中ブレーキピストンを作動しなければならないことに注意すべきである。これは、測定する人の他にブレーキピストンに力を提供するために更に他の人或いは他の機械的手段を必要とする。このことはもちろん機械の保守に必要とする費用を増加させる。
【0020】
本発明は上述した問題点の1つ或いは複数を克服せんとするものである。
【0021】
【発明の開示】
本発明の1つの側面によると、摩擦ディスクに取り付けられた所定の厚さの摩擦物質の磨耗を測定する磨耗指示器が提供される。摩擦ディスクは反応表面を画成する第1ハウジングと、ピストン部材が取り付けられている第2ハウジングとの間に回転可能に配置されている。
【0022】
ピストン部材は、ピストン部材が摩擦ディスクとの係合を解かれて摩擦ディスクから離れる方向に移動されている第1位置と、ピストン部材が摩擦ディスク方向に移動して回転摩擦ディスクに接触する第2位置との間で移動可能に取り付けられている。
【0023】
ピストン部材は摩擦ディスクの反対側で摩擦ディスクを反応表面に対して押しつける。第1ハウジングを通して伸長し、第1ハウジングの外側表面上に開口しているボアが設けられている。
【0024】
第1端部部分がボアから伸長し、ピストン部材がその第2位置にあるときにピストン部材に接触するように適合し、第2端部部分が外側表面から所定距離離間するように位置付けされて、ピン部材がボア中に収納されている。
【0025】
摩擦ディスク上の摩擦物質の厚さが減少すると、ピン部材はピストン部材に接触して移動されて、ピン部材の第2端部部分が第1ハウジングの外側表面に対して再位置付けされる。ピン部材の第2端部部分とハウジングの外側表面との間の距離を測定する測定手段が設けられている。
【0026】
本発明の他の側面によると、少なくとも1つの摩擦ディスクを有する摩擦結合(カップリング)中の摩擦物質の磨耗量を測定する方法が提供される。摩擦ディスクはハウジング中に受け入れられたシャフト上に取り付けられ、ピストン部材とハウジングにより画成された反応表面との間で相対回転可能なように配置されている。
【0027】
ピストン部材は、摩擦ディスクとの係合を解かれて摩擦ディスクから離れる方向に移動した第1位置と、ピストン部材が摩擦ディスクに強制的に係合されて反応表面に摩擦ディスクを押しつけ、これによりシャフトの回転にブレーキを掛ける第2位置との間で移動可能である。
【0028】
磨耗量を決定する方法は、(1)第1端部部分がハウジングの外側表面上に開口し、第2端部部分がピストン部材の一部分に隣接しているハウジング中のボアを画成するステップと、(2)ピストン部材がその第2位置のときにピン部材の第1端部部分がピストン部材に接触し第2端部部分がボア中に位置付けされ、ピストン部材との接触のみによって軸方向に移動可能なようなピン部材をボア中で取り付けるステップと、(3)ピン部材の第2端部部分と外側表面との間の最初の距離を測定するステップと、(4)摩擦結合を所定量作動させたあとに、ピン部材の第2端部部分とハウジングの外側表面との間の第2距離を測定するステップと、(5)第2距離を最初の距離と比較してピストン部材の移動量を決定し、磨耗した摩擦物質の量を決定する各ステップを含んでいる。
【0029】
上述した磨耗指示器を使用すると、ハウジング中のボアの端部を閉鎖するプラグを抜き取るだけで、クラッチ又はブレーキのような摩擦カップリングの作動により消費された摩擦物質の量を容易に決定することができる。これにより、人件費及び機械の非稼働時間の点において非常に高価である部品を分解しての点検及び測定の必要性を除去することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、符号10で示した指示装置がブレーキアセンブリ12に関連して示されている。ブレーキアセンブリ12はハウジングアセンブリ16の中央部分に配置された車軸シャフト14(図1)の回転を制御するために利用される。
【0031】
車軸シャフト14はよく知られた方法で機械の一対の車輪アセンブリ(図示せず)の駆動を提供する。図示されたブレーキアセンブリ12においては、一枚のブレーキディスク18が車軸シャフト14と共に回転するように、スプライン結合のようなよく知られた方法により車軸シャフト14に固定されている。
【0032】
一枚のディスク18のみが示されているが、本発明の範囲を逸脱せずしてブレーキアセンブリ12中に複数枚のディスクを取り付けることは勿論可能である。何枚のブレーキディスクが採用されようとも、各ブレーキディスクはディスクの片側又は両側に接着或いは他の適当な方法により固定された摩擦物質19の厚さを有している。
【0033】
ハウジングアセンブリ16はボルトのような適当な締結具により互いに結合された一対のハウジング部材により構成されており、ブレーキアセンブリ12及び車軸シャフト14の収容ケースを形成している。
【0034】
第1ハウジング部材20はボア24がそれを通して伸長する外側フランジ22を画成している。ボア24の第1端部26は第1ハウジング部材20により画成された外側表面28上に開口している。
【0035】
外側表面は機械加工表面であり、後で説明されるように測定のための基準として使用される。ボア24の第2端部30は第1ハウジング20の内側表面32に開口している。
【0036】
ボア24の第2端部部分30は中空合くぎ(ダボ)部材34を受け入れる拡大された直径部分を画成している。中空ダボ34の第1端部部分36はボア中で固定されており、第2端部部分38は第1ハウジング部材20から伸長している。
【0037】
反応プレート40は、第1ハウジング部材20により画成されたリングギア41に突き当たるように第1ハウジング部材20に固定されており、反応表面42を画成している。
【0038】
反応プレート40はボア46の形成された外側フランジ44を有している。ボア46中には中空ダボ34の第2端部部分38が挿入されており、これにより回転が禁止されている。
【0039】
上述したように第2ハウジング部材48が第1ハウジング部材20に固定されており、第1ハウジング部材20の内側表面32に当接して中空ダボ部材34を包囲するキャビティ50を画成している。
【0040】
キャビティ50に近接して第2ハウジング48中にボア52が形成されており、案内ダボ54がボア52中に固定されて中空ダボ34と軸方向に整列している。
【0041】
ピストン部材56が第2ハウジング部材48中に形成された段付きボア58中に取り付けられている。ピストン部材56は係合表面60を画成しており、係合表面60が反応プレート40の反応表面42に対向し、反応プレート40とピストン部材56との間に回転可能に配置されたブレーキディスク18を収容するのに十分な距離反応プレート40から離間されている。
【0042】
ピストン部材56は段付きボア58中で制限されて移動可能に取り付けられている。ピストン部材56はブレーキディスク18(図2)から離れてブレーキディスクの回転を許容する第1位置方向と、ブレーキディスク18に係合する第2位置方向に移動可能である。
【0043】
第2位置においては、ブレーキのタイプに応じてピストン部材56は油圧或いはスプリング圧により反応表面42に押しつけられ、反応プレート46の回転を減少させるか或いは完全に停止させる。
【0044】
ピストン部材56はボア64が形成された外側フランジ62を有している。ボア64は、ピストン部材56の回転を防止しピストン部材56が第1位置と第2位置の間で移動するのを案内する案内ダボ54を受け入れるように配置されている。
【0045】
カップ形状部材66が案内ダボ54の先端部分68を包囲するように配置されている。カップ形状部材66はピストン部材56の外側フランジ62に係合した半径方向に向いた周辺フランジ70を画成している。カップ形状部材66の端部は、周辺フランジ70から第1ハウジング部材20に向かって軸方向に離間された係合表面72を画成している。
【0046】
複数のスプリング部材74が外側フランジ44とピストン部材56の間に配置されて、ピストン部材56を第1位置方向に付勢している。1つの復帰スプリング74が図2に示されており、復帰スプリング74の第1端部部分76がカップ形状部材66周りに配置されて周辺フランジ70に係合している。スプリング部材74の第2端部部分78は中空ダボ34周りに配置されており、整列したダボ34,54がスプリング74のガイドとして作用する。
【0047】
ピン部材80が第1ハウジング20を通して伸長するボア24中に配置されている。ピン部材80の第1端部部分82が中空ダボ34により画成されたボア84中に受け入れられている。
【0048】
ピン部材80の第1端部部分82は中空ダボ34の第2端部部分38を越えて伸長し、カップ形状部材66の係合表面72に係合している。ピン部材80の第2端部部分86は調整ステム90を受け入れるネジ付きボア88を画成している。
【0049】
調整ステム90がピン部材80のボア88中にねじ込まれると、第1ハウジング20の外側表面28に対してボア24中で軸方向に移動する頭部92を調整ステム90は有している。
【0050】
一対の溝94,96が中空ダボ34中に配置される部分の近辺でピン部材80の第1端部部分82中に形成されている。溝94,96はピン部材80の長さ方向に離間されており、一対のO−リング98,100を受け入れるように適合している。
【0051】
O−リング98,100は中空ダボ34のボア84中に取り付けられた状態のときには圧縮を必要とする十分大きな直径を有している。この状態では、O−リング98,100はピン部材80とボア84との間に十分な摩擦を提供し、ピン部材80がボア84に対して無闇に移動するのを防止する。
【0052】
実際上、ピン部材80の移動はピン部材80がカップ形状部材66に接触したときのみ発生する。カップ形状部材66は、ピストン部材56が第2位置方向に移動するときピストン部材56と共に移動する。
【0053】
ピン部材80の第1端部部分82をボア84中で位置付けするのに加えて、O−リング98,100は塵埃が第1ハウジング20の外部からボア24を通して潤滑油溜めの一部を形成するキャビティ50中に侵入するのを防止する。
【0054】
ボア24の第1端部部分26は、よく知られたデザインの膨張型プラグ104等の閉鎖要素102により閉鎖される。プラグ104はボディ中に配置された取り付けボルトが回転されるときに発生するプラグのボディの膨張により、ボア24を閉鎖してシールする。
【0055】
プラグアセンブリの代替実施形態が図3及び図4に示されている。この実施形態においては、三日月形状プレート110が第1及び第2ハウジング部材20,48を互いに固定する一対の取り付けボルト112の間に固定される。三日月形状プレート110はボア24に整列したネジ付き穴114を有している。
【0056】
好ましくは、金属ボルトと合成樹脂ワッシャーから構成されるプラグ116が穴114中に螺合されてアクセスを防止し、ボア24及びピン部材80をシールする。三日月状プレート110は第1ハウジング部材20の外側表面28に当接し、密封剤が2つの表面の間に適用されて両表面間のシールを提供する。
【0057】
【産業上の利用可能性】
最初の組み立て又は新しい摩擦ディスクを採用したブレーキシステムの保守後には、指示装置の初期設定が行なわれる。
【0058】
ボア24が第1ハウジング20の外側からアクセス可能な状態で、ピン部材80の第1端部部分82が中空ダボ34により画成されたボア84中に位置するように、ピン部材80がボア24中に挿入される。
【0059】
O−リング98,100がボア84とピン部材80との間に十分な摩擦を発生させて、ピン部材80の軸方向位置を保持する。ピン部材80はその第1端部部分82の先端がカップ形状部材66の係合表面72に当接するまでボア24中に押し込まれる。
【0060】
ブレーキを適用すると、ブレーキピストンはその第2位置に移動して、ブレーキディスク18を反応プレート40の反応表面42とピストンとの間に挟み込む。ピストン部材56が図2で左から右に移動すると、カップ形状部材66及びピン部材80がピストン部材と一緒に移動される。
【0061】
ブレーキが解放されると、ピストン部材56は復帰スプリング74により第1位置に復帰する。ピストン56が第1位置に復帰しても、O−リング98,100のためにピン部材80は元の位置に残留する。
【0062】
これがブレーキディスク18に接着された摩擦物質19が最大厚みの時に確立される当初の接触点を形成する。望ましい実施形態においては、次いで調整ステム90がピン部材80の第2端部部分86に対して回転されて、ピン部材をボア24に対して軸方向に移動させる。
【0063】
調整ステム90は、その頭部92が第1ハウジング20の外側表面28に対して所定の点に位置付けされるまで回転される。これがアセンブリ毎に異なるブレーキアセンブリ12中の公差のバラツキを説明する。
【0064】
調整ステム90の頭部92が適正に位置しているのを保証するために、外側表面28と頭部92との間の距離を測定するために深さ計が使用される。調整ステム90を適正に位置付けする前に、スレッドロックという商品名で市販されている固着剤が調整ステム90のネジ穴に適用され、調整ステム90の位置をピン部材80に対してロックする。
【0065】
ブレーキアセンブリが作動され、ピストン部材56がその第1位置と第2位置の間で移動されると、摩擦物質19の厚さが徐々に減少される。摩擦物質19の厚さが減少する度に、ピストン部材56は図2でみて右方向に僅かばかり移動する。ピストン部材56が更に右側に移動すると、ピン部材80はピストン部材56と共に移動されてボア24中で再位置付けされる。
【0066】
十分な時間稼働させた後に、ブレーキアセンブリ12をチェックしてどのくらい摩擦物質が残っているかを決定するのが通常のプラクティスである。この仕事を達成するために、閉鎖要素102がボア24の第1端部部分26から除去されボア24へのアクセスを得る。
【0067】
次いで深さ計がボア24中に挿入されて、調整ステム90の頭部92とボア24の外側表面28との間の距離を測定する。摩擦ディスク18に接着された摩擦物質19の磨耗を決定するために、第2の測定値をピン部材80の頭部が所定位置にあったときに測定した当初の測定値から差し引くだけでよい。
【0068】
次いで、ブレーキアセンブリの全体的磨耗が受入れ可能な磨耗基準値と比較され、もし必要ならばブレーキアセンブリの保守サービスが計画される。
本発明の他の実施形態は上述した実施形態とほとんど同様な構成部品を含んでおり、調整ステム90に代わってワンピースのピン部材80を採用した点のみが異なっている。
【0069】
ワンピースのピン部材を使用するときには、取り付けステップは上述したピン部材の取り付けステップとほとんど同様である。ピン部材の第2端部は調整可能でないので、ピン部材の第2端部部分と外側表面28との間の距離は深さ計を使用して決定される。
【0070】
この距離は保守日誌に記録されるか或いは外側表面22に刻印される。ブレーキアセンブリの所定の稼働時間が経過した後、上述したように第2の測定が行なわれる。必要なアクションを決定するため、この第2の測定が当初の測定と比較される。
【0071】
本発明の磨耗指示装置10によると、ブレーキアセンブリ12に発生した摩擦物質の磨耗が、ブレーキアセンブリを目視により検査しなくても素早く且つ容易に決定可能である。
【0072】
加うるに、指示装置10にアクセスするボア24は密封されている。これにより、油溜めに対する或いはハウジングアセンブリ16中に収容されている潤滑油に対するアクセス用ボアの位置に係わらず、必要な測定を行なうことができる。
【0073】
更に、ピン部材80と中空ダボ34との間がシールされているので、保守測定の間に汚染物質或いは塵埃が油溜めに侵入するのが防止される。
本発明の他の側面、目的及び利益は添付図面、発明の詳細に説明及び請求の範囲を研究することにより得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を組み込んだブレーキアセンブリの概略的断面図である。
【図2】図1で符号2で示された領域の拡大図である。
【図3】本発明に使用される閉鎖要素の代替実施態様である。
【図4】図3に示された閉鎖要素の4−4線に沿う断面図である。
【符号の説明】
10 指示装置(指示器)
12 ブレーキアセンブリ
14 車軸シャフト
16 ハウジングアセンブリ
18 ブレーキディスク
19 摩擦物質
20 第1ハウジング部材
24 ボア
28 外側表面
34 ダボ部材
40 反応プレート
42 反応表面
48 第2ハウジング部材
56 ピストン部材
80 ピン部材
90 調整ステム

Claims (9)

  1. 磨耗指示装置であって、
    第1ハウジングにより画成された外側表面上に開口したボアを有する第1ハウジングと;
    該第1ハウジングに固定された反応プレートと;
    前記第1ハウジングに取り付けられて、ハウジングに対して回転可能な少なくとも1つのディスク部材が取り付けられたシャフト部材を包囲する第2ハウジングと;
    前記第2ハウジング中に前記ディスク部材に隣接するように取り付けられ、ディスク部材との接触位置から後退した第1位置と強制的にディスク部材に押圧されディスク部材をピストン部材と前記反応プレートとの間に挟み込む第2位置との間で移動可能なピストン部材と;
    前記ディスク部材の少なくとも一方の側に固定された所定厚さの摩擦部材と;
    前記ピストン部材が第2位置のときにピストン部材に接触するように適合した第1端部部分と、前記ボア内に配置されて第1端部部分に対して前記第1ハウジングの外側表面から所定距離に調整可能な第2端部部分とを有し、前記第1ハウジングにより画成されたボア内に収容されたピンアセンブリと;
    前記ピンアセンブリの第2端部部分と前記第1ハウジングの外側表面との間の距離を測定する手段とを具備し;
    前記ピンアセンブリは前記ディスク部材上の摩擦物質の厚さが減少すると前記第1ハウジングの外側表面に対して移動可能であり、
    前記ピストン部材はボアを有するフランジ部分を画成しており、該ボアはピストン部材が第1位置と第2位置との間で移動するときの案内を提供する前記第2ハウジング中に取り付けられた案内ダボを受け入れるように適合していることを特徴とする磨耗指示装置。
  2. ピストン部材に係合する周辺フランジと、該周辺フランジから軸方向に離間した係合表面とを有し、案内ダボ上に重ねられた関係で配置されたカップ形状部材を更に具備した請求項記載の磨耗指示装置。
  3. カップ形状部材の周辺フランジに係合する第1端部部分と、第1ハウジングに係合してピストン部材を第1位置方向に移動させる第2端部部分とを有するスプリング部材を更に具備した請求項記載の磨耗指示装置。
  4. ピストン部材が第2位置のとき、ピンアセンブリの第1端部部分はカップ形状部材により画成された係合表面と接触するように位置付けされている請求項記載の磨耗指示装置。
  5. 前記第1ハウジングにより画成されたボアの第2端部部分中に配置された中空ダボを更に具備し、該中空ダボは中空ダボに対して制限されて軸方向に移動可能な前記ピンアセンブリを受入れ可能なように適合しているボアを画成している請求項記載の磨耗指示装置。
  6. 前記中空ダボは第1ハウジングから伸長するように配置され、更に第2ハウジングにより画成された案内ダボと整列するように配置され、復帰スプリング部材の第2端部部分に受け入れられるように適合している請求項記載の磨耗指示装置。
  7. ピンアセンブリ中に受け入れられた調整ステムを更に具備しており、該調整ステムはピンアセンブリの第1端部部分及び第1ハウジングの外側表面に対して軸方向に調整可能な頭部を画成している請求項記載の磨耗指示装置。
  8. ピンアセンブリの第1端部部分とカップ形状部材の係合表面との接触がないときに、ピンアセンブリと中空ダボにより画成されたボアとの間に配置された、ピンアセンブリの位置を固定するための少なくとも1つのO−リングを具備した請求項記載の磨耗指示装置。
  9. 第1ハウジングにより画成された外側表面と第1ハウジングにより画成されたボアの第2端部部分との間のシールを提供するために、一対のO−リングがピンアセンブリと中空ダボ中に画成されたボアとの間に配置されている請求項記載の磨耗指示装置。
JP00152897A 1996-02-09 1997-01-08 磨耗指示装置及び摩擦物質の磨耗量決定方法 Expired - Fee Related JP3749584B2 (ja)

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