JP2000198683A

JP2000198683A - ブレ―キ

Info

Publication number: JP2000198683A
Application number: JP11195577A
Authority: JP
Inventors: Urs Ammon; ウルス・アモン
Original assignee: Inventio AG
Current assignee: Inventio AG
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2000-07-18
Also published as: US6289727B1; CA2279050A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ブレーキのためのこのトルク測定装置は、ブ
レーキの能動部品の弾性変形を測定する。【解決手段】より小さい剛軟度モーメントを有する領
域（２３、２４）が、ブレーキレバー（２、３）に形成
され、トルクの作用で弾性変形する。弾性変形は、これ
らの領域（２３、２４）に配置されかつ測定ブリッジと
して接続されたひずみゲージストリップ（Ｒ１〜Ｒ４）
によって検出され、得られた電圧信号は、処理されて基
準信号（２８）を生成するために、昇降機制御装置に送
られる。これらの基準信号によって、測定されたトルク
を補償するモータートルクが、ブレーキを解除する前
に、駆動制御装置を介して駆動モーターで生成され、そ
の結果、ブレーキ軸で得られるトルクはゼロとなる。こ
の結果、ブレーキを解除しても、トルクが急変すること
なく、がくんという衝撃を伴うことなく動きはじめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルク測定装置を
有する、とくに昇降機のためのブレーキに関し、シュー
ブレーキのようなブレーキは、ブレーキシューを有する
ブレーキレバーを有し、トルク測定装置の測定要素は、
ブレーキレバーに結合される。

【０００２】

【従来の技術】トルク検出を用いたブレーキは、測定さ
れたトルクの量だけ駆動モーターに逆らうトルクを生成
することができ、それによって、ブレーキ軸で発生する
トルクはゼロに等しくなり、その結果として、昇降機
は、ブレーキを解除したとき、がくんという衝撃を伴う
ことなく、すなわち、トルクが急変することなく動きは
じめる。

【０００３】ブレーキレバーに結合された測定要素を含
むトルク測定シューブレーキについては、ドイツ特許明
細書第３７０７２７６号から知ることができる。このブ
レーキシューは、ブレーキレバーに回転シャフトによっ
て旋回可能に配置され、回転シャフトは、ころ軸受を介
してブレーキシューに取り付けられる。回転シャフト
は、トルクを測定する測定要素の一端に結合され、測定
要素は、それがレバーを形成するようにそれの他端をブ
レーキレバーに固定され、回転シャフトに結合されたそ
れの端部は、限定された幅の狭い範囲を動くことができ
る。レバー状の測定要素のシャフトの反対側には、ひず
みゲージストリップが配置され、測定中に、このひずみ
ゲージストリップは信号を生成し、この信号は、その他
のブレーキレバーから送られる信号に加えられる。これ
らの信号は、負荷によって生じるトルクがゼロであると
きにだけブレーキが解除されるように、さらなる処理お
よび評価がなされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】トルクを測定するため
の上述の装置は、お互いに作用する多くの機械部品から
構成されるので、装置は、それに対応して、比較的に費
用がかかり、また、複雑なものとなり、そのために、コ
ストがより高いものとなり、トルク測定の精度に悪影響
を及ぼすことがある。

【０００５】本発明は、上述したような種類のトルク測
定装置を有するブレーキを提案することを目的とし、こ
のブレーキは、上述したような欠点がなく、かつ、あり
得る最も簡単な構造を用いることで、がくんという衝撃
を伴うことなく昇降機を快適に動かしはじめることを可
能とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるトルク測定
装置は、例えばシューブレーキのブレーキレバーのよう
なブレーキ取付部品の主要部分の材料が力の作用で弾性
変形する効果をブレーキにおけるトルクの測定に利用す
ることを特徴とする。この測定装置の利点は、上述の目
的のために追加的な機械的伝動要素を必要としないこと
であり、かつ、この測定原理は、例えばディスクブレー
キのようなその他の種類のブレーキにも使用できること
がわかる。

【０００７】ブレーキレバーの弾性変形は、ブレーキレ
バーの少なくとも１つの箇所に直接に取り付けられた手
段によって記録され、この手段は、ブレーキレバーの弾
性変形に対応してそれらの電気的特性を変化させる。

【０００８】力の作用によって近辺の領域に比較してよ
り大きく弾性変形する領域が、適切な形状でブレーキレ
バーに提供される。それは、弾性変形を記録するため
に、それに相似的に指示手段の電気的特性をより大きく
変化させる。したがって、変化した電気的特性によるデ
ータをさらに処理するには、増幅率はより小さなもので
あってもよく、このことは、正確な測定のために都合が
よい。

【０００９】近辺の領域に比較してより大きい弾性変形
（伸び）を有する領域は、例えば、それらの領域の断面
積を小さくするような形状を付与されてもよい。さら
に、断面積を小さくすると、それに対応したより大きな
弾性変形によって、簡単に、剛軟性モーメントを小さく
することができる。

【００１０】断面積を小さくするための都合のよい簡単
な方法は、ブレーキレバーの所望の箇所に外側のくびれ
と組み合わせた通路開口を形成することにある。力の作
用で発生する弾性変形はその大部分が、これらの形成さ
れた幅の狭い部分に集中する。

【００１１】したがって、弾性変形を記録するための手
段は、それらの測定可能な電気的なデータの形態によっ
てその特性が弾性変形によって可能な限りもっとも大き
く変化することのできる上述したこれらの幅の狭い部分
に配置される。

【００１２】記録手段は、ひずみゲージストリップとし
て提供され、それらは、幅の狭い部分に対で取り付けら
れ、公知のように、それらの支持体の弾性変形に対応し
て、例えば抵抗値などのそれらの特性を変化させる。

【００１３】ひずみゲージストリップすなわちそれの抵
抗は、電流供給源および信号変換回路に接続されたブリ
ッジ回路を形成する。ブリッジ回路の出力は、昇降機の
駆動制御装置のためにさらなる処理をなすマイクロプロ
セッサに送られる。駆動制御装置は、このトルク測定装
置の信号によって制御することができる。それは、ブレ
ーキを解除する前に、測定されたトルクに対応するトル
クを駆動モーターに発生させるような形でなされる。そ
れによって、ブレーキを解除したときにトルクが急変す
ることがなく、したがって、がくんという衝撃を伴うこ
となく昇降機が動きはじめることができる。

【００１４】このトルク測定装置を有するシューブレー
キの場合、ブレーキシューは、ブレーキレバーに動かな
いように結合することができる。それによって、シュー
ブレーキだけでなくその他の種類のブレーキでも構造が
簡単なものとなり、それに対応したコスト削減が達成さ
れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明する。

【００１６】図１には、シューブレーキを例にとって、
本発明によるトルク測定装置が、図示および説明され
る。この図１では、昇降機の駆動装置に回転可能に取り
付けられたブレーキドラムが符号１で示される。２つの
ブレーキレバー２および３は、それらの下端２．１およ
び３．１が、旋回可能にブレーキハウジング４に取り付
けられる。ブレーキライニング７および８を有するブレ
ーキシュー５および６は、ブレーキレバー２および３に
取り付けられる。ブレーキレバー２および３の上端２．
２および３．２は、ブレーキばね９および１０とタイロ
ッド１１および１２とを介して、ブレーキハウジング４
と、それ自体既知の、ここでは詳細には説明されないブ
レーキ解除装置とに結合される。ブレーキレバー２およ
び３の下端２．１および３．１が旋回可能に取り付けら
れた部分の近辺には、幅の狭い部分１３と１４および１
５と１６の形態で、より小さい剛軟性モーメントを有す
る領域２３および２４が提供され、それらは、測定要素
を形成し、例えば、ブレーキレバー２および３に設けら
れた円形の貫通路１７および１８と、ブレーキレバー２
および３の湾曲した縦方向の側面に設けられたくびれ形
状１９と２０および２１と２２とによって形成される。
ひずみゲージストリップの形態による測定信号生成装置
Ｒ１とＲ２およびＲ３とＲ４が、ブレーキレバー上の幅
の狭い部分１３と１４および１５と１６に直接に取り付
けられ、それらは、お互いに向き合って貫通路１７およ
び１８のエッジに配置される。ブレーキレバー２および
３は、特性の分析からわかることであるが、トルクすな
わち負荷の測定中に、これらの幅の狭い部分１３と１４
および１５と１６が弾性変形し、以下でより詳細に説明
するように、トルクすなわち負荷に対応する変形すなわ
ち信号つまり電気的なデータが提供される。

【００１７】図２を参照すると、ひずみゲージストリッ
プＲ１とＲ２およびＲ３とＲ４は、向かい合って配置さ
れたブリッジ回路２５のそれぞれの枝に配置される。ブ
リッジ回路２５は、電流供給源２６と、マイクロプロセ
ッサ２８を経由してさらには図示および説明しない昇降
機制御装置に接続されるアナログ−ディジタル変換器２
７とに接続される。負荷のない状態でゼロに合わせられ
たこのブリッジは、ブレーキレバー２および３にトルク
がかかると、ひずみゲージストリップＲ１、Ｒ２、Ｒ
３、および、Ｒ４の抵抗が変化することによって非対称
となり、存在するトルクの量および方向に対応した値を
有する正かまたは負の電圧信号を送出する。電圧信号
は、駆動モーターによって補償されるべきトルクの基準
として、駆動制御装置に供給される。

【００１８】このトルク補償は、駆動モーター内の駆動
レギュレータが信号レベルに対応したトルクを駆動モー
ターに直接に発生させて負荷に逆らうことによって達成
されるか、あるいは、このトルク補償は、より簡単かつ
正確に、ブレーキを解除する前に、ひずみ測定ゲージの
測定ブリッジの信号がゼロになることによってブレーキ
負荷がゼロになったことが通知されるまで、レギュレー
タがモーターのトルクを増大させることによって達成さ
れる。

【００１９】図３において、横座標は、シューブレーキ
における摩擦力すなわち負荷の状態を示し（単位はニュ
ートン（Ｎ））、縦座標は、ブレーキレバー２の幅の狭
い部分１３および１４における電圧を示し（単位はニュ
ートン／平方ミリメーター（Ｎ／ｍｍ^２））、ここで、
特性曲線Ｋ１およびＫ２は、様々な摩擦力すなわち昇降
機の様々な負荷の状態に対して幅の狭い部分１３および
１４における電圧が辿る経路を示す。

【００２０】ひずみゲージストリップＲ１〜Ｒ４として
は、抵抗巻線またはシリコン半導体基板に抵抗経路を分
布させた半導体素子を有するようなものを使用してもよ
い。

【００２１】本発明によれば、ブレーキレバーの弾性変
形を測定することによるトルク測定装置の原理は、ディ
スクブレーキの場合にも同じように使用できる。その場
合には、弾性変形を測定する手段は、ディスクブレーキ
のキャリパーのリムとも呼ばれるブレーキレバーに同じ
ように配置される。同様に、近辺の領域と比較してより
小さい剛軟性モーメントを有する領域が、ブレーキキャ
リパーのこれらのブレーキレバーに同じように提供さ
れ、弾性変形を測定するための手段が、その領域に配置
される。

【００２２】本発明によれば、トルク測定の原理は、ブ
レーキ解除装置の種類に依存することなく使用できる。

【００２３】原理的には、ブレーキトルクがどのような
形態でかかろうとも、本発明によるトルク測定装置はブ
レーキのどのような部分にも提供できる。

【００２４】図示された材料断面の局部的な縮みのほか
に、変形領域における伸びの増加を用いることによるさ
らなる方法が可能であり、かつ、それを利用することが
できる。例えば、冶金学的プロセスによってブレーキレ
バーの材料特性が局部的に変化することによって、より
大きな弾性を有する領域が生じることがある。あるい
は、より小さい弾性率を有する材料を測定領域に用いる
ことによって、より大きな伸びがそこに現れる。ここで
は、使用されるその材料は、ブレーキレバー材料にしっ
かりと結合されなければならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】シューブレーキにおける本発明によるトルク測
定装置の正面図である。

【図２】トルク測定装置の電子評価システムの回路構成
図である。

【図３】シューブレーキにおける摩擦力に依存したトル
ク測定装置の測定要素の電圧のグラフである。

【符号の説明】

１ブレーキドラム２、３ブレーキレバー４ブレーキハウジング５、６ブレーキシュー７、８ブレーキライニング９、１０ブレーキばね１１、１２タイロッド１３、１４、１５、１６幅の狭い部分１７、１８貫通路１９、２０、２１、２２くびれ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トルク測定装置と、ブレーキシュー
（５、６）を有するブレーキレバー（２、３）とを含
み、トルク測定装置の測定要素がブレーキレバー（２、
３）に結合された、とくに昇降機のためのブレーキであ
って、ブレーキレバーの弾性変形を測定するための手段（１３
〜１６）を備えることを特徴とするブレーキ。
【請求項２】前記手段（１３〜１６）が、ブレーキレ
バー（２、３）の弾性変形に対応した信号を生成するた
めの信号生成装置（Ｒ１〜Ｒ４）を含むことを特徴とす
る請求項１に記載のトルク測定装置を有するブレーキ。
【請求項３】ブレーキレバー（２、３）が、近辺の領
域に比較してより小さい断面積すなわちより小さい剛軟
性モーメントを有する少なくとも１つの領域（２３、２
４）を有することを特徴とする請求項１に記載のトルク
測定装置を有するブレーキ。
【請求項４】より小さい断面積すなわちより小さい剛
軟性モーメントを有する領域（２３、２４）が、貫通路
（１７、１８）および／またはくびれ形状（１９、２
０）を有することを特徴とする請求項３に記載のトルク
測定装置を有するブレーキ。
【請求項５】弾性変形を測定するための手段（Ｒ１〜
Ｒ４）が、より小さい断面積すなわちより小さい剛軟性
モーメントを有する領域（２３、２４）に配置されるこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の
ブレーキ。
【請求項６】弾性変形を測定するための手段としてひ
ずみゲージストリップを備えることを特徴とする請求項
１から５のいずれか一項に記載のトルク測定装置を有す
るブレーキ。
【請求項７】弾性変形を測定するための手段（Ｒ１〜
Ｒ４）として半導体素子を備えることを特徴とする請求
項１から６のいずれか一項に記載のトルク測定装置を有
するブレーキ。
【請求項８】一方のブレーキレバー（２）の弾性変形
を測定するための手段（Ｒ１、Ｒ２）および他方のブレ
ーキレバー（３）の弾性変形を測定するための手段（Ｒ
３、Ｒ４）が、それぞれ、ブリッジ回路（２５）の向か
い合って配置された枝のそれぞれに配置され、該ブリッ
ジ回路（２５）が、電流供給源（２６）と、マイクロプ
ロセッサ（２８）を経由して昇降機制御装置に接続され
たアナログ−ディジタル変換器（２７）とに接続されて
いることを特徴とする請求項６に記載のトルク測定装置
を有するブレーキ。
【請求項９】ブレーキシュー（５、６）が、ブレーキ
レバー（２、３）に動かないように配置されたことを特
徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のトルク
測定装置を有するブレーキ。