JP2004520546A - 常用ブレーキをかける方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

常用ブレーキをかける手段として、電気モータを有する常用ブレーキアクチュエータ（３）を使用することによって、電気モータにより車両の常用ブレーキに制動を与えることができるようになる。また、常用ブレーキアクチュエータに対して、補助常用ブレーキエネルギーを供給するようにするために、常用ブレーキアクチュエータに対して結合されたスプリングブレーキアクチュエータ（６）において装荷されたばねからのエネルギーを自在に解放するように構成することができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、常用ブレーキをかける手段として回転モータ、好ましくは電気モータを有する常用ブレーキアクチュエータによって車両に常用ブレーキをかける方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車又は大型道路走行用車両のみならず、レール走行用車両などの車両は、流体作動式ブレーキシリンダ又はアクチュエータによって常用ブレーキをかけられていた。この流体は、通常、大型道路走行用車両の場合は加圧空気、より軽量の道路走行車両の場合には油圧油である。
【０００３】
様々な理由により、現在、通常は電気モータからの回転ブレーキエネルギーを車両のブレーキディスク又はブレーキドラムと協働するブレーキライニングなどの直線的な、ブレーキをかける運動に変換するブレーキシステムを設計することに多くの開発研究時間が充てられている。
【０００４】
非常ブレーキ及び駐車ブレーキをかけるという目的のために、従来より、常用ブレーキアクチュエータにいわゆるスプリングブレーキアクチュエータを結合することができる。スプリングブレーキアクチュエータの強力なばねは常時装荷状態、すなわち、励起状態に保持されており、上記の目的のために、通常は常用ブレーキアクチュエータを介してばねのエネルギーを解放することができる。
【０００５】
どの常用ブレーキ構造においても、常用ブレーキアクチュエータ、すなわち、この場合には電気モータは、短い期間の間に繰り返し使用された場合であっても最大限のブレーキがかかるように大きさを定められなければならないが、通常は正規のブレーキをかけるために相当に少ないエネルギーを供給することのみが要求される。研究によれば、実際には最大限のブレーキをかける事態はめったに起こらないことがわかっている。
【０００６】
車両の車体におけるブレーキ構造の大きさは多くの場合に極めて重要であり、従って、常用ブレーキアクチュエータの大きさもできる限り小さくすることが望ましい。
＜発明＞
そこで、本発明の主な目的は、必要とされた場合に最大限の制動能力を実現する可能性を損なわずに常用ブレーキアクチュエータの大きさを最小にすることである。
【０００７】
この目的は、本発明によれば、常用ブレーキアクチュエータに補助常用ブレーキエネルギーを供給するために、常用ブレーキアクチュエータに結合されたスプリングブレーキアクチュエータの装荷されたばねからのエネルギーが自在に解放されることにより達成される。
【０００８】
この場合、常用ブレーキアクチュエータは「正規の」ブレーキをかける動作を考慮に入れてその大きさを定められれば良いが、必要とされるエネルギーが常用ブレーキアクチュエータの容量を超える場合には、スプリングブレーキアクチュエータからのエネルギーが追加される。すなわち、常用ブレーキアクチュエータを小型化し且つ安価にすることが可能である。スプリングブレーキアクチュエータの、非常ブレーキ及び駐車ブレーキをかけるという機能が悪影響を受けることはない。
【０００９】
本発明による方法を実施するための装置は、
常用ブレーキアクチュエータに結合され且つ強力なばねを含むスプリングブレーキアクチュエータと、
常用ブレーキアクチュエータからの常用ブレーキエネルギーの供給を補助して、装荷されたときのばねからのエネルギーを制御しつつ解放する制御手段とを含む。
【００１０】
常用ブレーキアクチュエータは回転型であるので、スプリングブレーキアクチュエータからのエネルギーの送り出しも回転性になるように、スプリングブレーキアクチュエータに時計ばね又は渦巻きばねを設けるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
【００１２】
自動車のディスクブレーキ構造を図１に示す。ディスクブレーキキャリパ１は車両の台枠（図示せず）に車軸（図示せず）上のブレーキディスク２にまたがるように装着されている。回転駆動軸３'を有する電気モータ３はキャリパ１に装着されている。ここでは詳細には説明しないが、キャリパ１には、駆動軸３'の回転運動をブレーキディスク２と制動係合するための第１のブレーキライニング４の直線的な、ブレーキ（制動）をかける運動に変換する手段が設けられている。第２のブレーキライニング５はキャリパ１に装着されている。
【００１３】
従って、ディスクブレーキは電気モータ３が一方向に回転したときにブレーキをかけられ、電気モータ３が逆方向に回転したときに解除される。すなわち、電気モータ３は通常の常用ブレーキアクチュエータとして動作する。
【００１４】
本発明は、図１に示すように、電気モータ３に装着するのが好ましいスプリングブレーキアクチュエータ６に関する。このアクチュエータ６は主に駐車ブレーキアクチュエータとして使用可能であるが、非常ブレーキアクチュエータとして使用されても良い。また、アクチュエータ６は常用ブレーキをかけるときに制動力を追加する目的でも使用できることとなる。
【００１５】
スプリングブレーキアクチュエータ６を図２（及び図３の端面図）に示す。
【００１６】
アクチュエータ６は、電気モータ３の端部に適切な方法により装着されるべきハウジング１０を有する。アクチュエータ軸１１は電気モータ３の駆動軸３'に結合されることになり、従って、駆動軸３'と共に回転する。
【００１７】
ほぼ円筒形のハブ１２はブシュ１３によって軸１１に回転自在に配置されている。強力な時計ばね又は渦巻きばね１４は、ハウジング１０に軸１１と同軸に配置され、その端部のうちの一方はハウジング１０に装着され、他方の端部はハブ１２に装着されている。
【００１８】
ハウジング１０に装着されたリング形コイルハウジング１６の内部に電気コイル１５が配置されている。コイル１５は必要に応じて外部から電流により励磁されても良い。ハブ１２は軸受１７によってコイルハウジング１６に軸支されている。
【００１９】
ハウジング１０の軸方向外側に、コイル１５に隣接して配置されたブレーキディスク１８は、図中符号１９で示す箇所でハブ１２とスプライン係合しているため、ブレーキディスク１８はハブ１２と共に回転するが、ハブ１２に対して軸方向に移動することが可能である。
【００２０】
プレート２０はブレーキディスク１８の外側に配置され、ねじ２１によってハウジング１０に装着されている。制御ディスク２２はプレート２０の外側に配置されている。
【００２１】
スリーブ２３のピン２３'はハブ１２にある周囲溝と係合しており、それにより、ハブ１２とスリーブ２３との間で、例えば、１５°までの一定の相対的回転が許容される。
【００２２】
止めばね２４は、その中間部分が軸１１と内側で係合し、図２の右側の部分はスリーブ２３と内側で係合し且つ図２の左側の部分は制御ディスク２２と外側で係合するように配置されている。
【００２３】
図示し、以上説明した装置の機能は次の通りである。
【００２４】
＜時計ばね１４の装荷＞
当初、時計ばね１４は弛緩状態にあると仮定する。コイル１５は励磁されていない。
【００２５】
スプリングブレーキアクチュエータ６が装着されているディスクブレーキ構造が解除されると、軸１１は解放方向へ回転される。止めばね２４はこの回転をハブ１２へ伝達し、そこからスリーブ２３及びピン２３'を介して、ハブ１２に装着された時計ばね１４の内側端部へ伝達する。制御ディスク２２もこの回転に追随する。
【００２６】
時計ばね１４に所望のトルクが蓄積されると、コイル１５が励磁される。これにより、磁束が形成されて、ブレーキディスク１８をコイルハウジング１６の端面１６'及び１６"に引き付けるので、ブレーキディスク１８の回転は摩擦によって終了する。これは、ハブ１２が停止されることを意味している。
【００２７】
ブレーキディスク１８にある適切な複数の穴１８'により、磁束はプレート２０及び制御ディスク２２へも送り出され、その結果、これらも同様に引き付けられる。すなわち、制御ディスク２２の回転も係止される。
【００２８】
これにより、時計ばね１４は、後に起こるべき軸１１の逆の回転方向への制御下における回転エネルギーの供給、言い換えれば、ディスクブレーキのブレーキをかける動作に備えて巻き上げられる。すなわち、装荷される。
【００２９】
軸１１が最初にブレーキをかける方向に回転運動するとき、止めばね２４はスリーブ２３を回転させ、それにより、ピン２３'はハブ１２に対して他の位置をとる。
【００３０】
＜スプリングブレーキアクチュエータ６のブレーキかけ動作を伴わずに軸１１を回転させる場合＞
軸１１がディスクブレーキの常用ブレーキをかける動作のために、コイル１５が励磁された状態で電気モータ３により回転されると、止めばね２４は軸１１に追随して動き、内側ではスリーブ２３に沿って、外側では制御ディスク２２においてスライドする。
【００３１】
これに対して、常用ブレーキ解除のために軸１１が逆方向に回転された場合には、止めばね２３は制御ディスク２２で係止されるため、止めばね２４は内側でその中間部分において軸１１に対してスライドしなければならない。
【００３２】
従って、コイル１５が励磁されている間は、常用ブレーキモータ３による通常の常用ブレーキの作動と解除は可能である。
【００３３】
＜スプリングブレーキアクチュエータ６でブレーキをかける場合＞
駐車ブレーキ又は常用ブレーキをかけるとき、あるいは電圧供給の中断があったときに非常ブレーキをかけるときのいずれかで起こるようにコイル１５の励磁が停止されると、１６'及び１６"の箇所における摩擦係合が消滅するので、ブレーキディスク１８とハブ１２は時計ばね１４の作用を受けてブレーキをかける方向に回転し始める。ピン２３'が再びハブ１２に対して位置を移動すると、直ちにスリーブ２３及びアクチュエータ軸１１も止めばね２４によってその回転に追随する。
【００３４】
スプリングブレーキのブレーキをかける動作の後、軸１１の解放方向への回転により、コイル１５が励磁されていない状態で時計ばね１４を装荷する上述の動作が繰り返されなければならない。
【００３５】
＜変形例＞
以上説明し且つ図面に示した好ましい実施例においては、スプリングブレーキアクチュエータ６は、その軸１１が電気モータ３の駆動軸３'と共に回転するように駆動軸３'に結合された状態で電気モータ３に装着されている。図１に示す構造の自明な変形の１つでは、スプリングブレーキアクチュエータをキャリパ１と電気モータ３との間に配置する。もう１つの可能な変形として、スプリングブレーキアクチュエータの軸をディスクブレーキキャリパの別の回転部分に結合しても良く、その場合、回転速度を幾分落とすのが好ましい。
【００３６】
更に、常用ブレーキアクチュエータ６は電気モータである必要はなく、空気圧回転モータ又は油圧回転モータであっても全く差し支えないことを指摘しておくべきである。また、スプリングブレーキアクチュエータ６はそのばねを装荷するためのエネルギーを回転する車両の車輪から供給されても良い。
【００３７】
ピン２３'を有するスリーブ２３を設ける構造は、軸１１とハブ１２の回転結合のために止めばね２４が存在するにもかかわらず軸１１をハブ１２に対して自在に回転させるという所望の機能を得るための方法の一例であるにすぎない。実際に使用できると思われる別の例によれば、ピンを有する前記スリーブを設けず、ハブ１２をわずかに直径の小さい部分によって止めばね２４の領域に配置する。
【００３８】
スプリングブレーキアクチュエータ６の、エネルギーを受け取り、供給する手段は、以上の説明においては軸１１と呼ばれていた。しかし、スプリングブレーキアクチュエータの重要な機能に対して軸１１の唯１つの現実に動作する部分は、止めばね２４との係合が起こる図２の左側にある。この部分は、例えば、図２の左側への外側結合を伴うスリーブの形態をとっていても良い。そのような変形も請求の範囲の範囲内にあるとみなされる。そのような変形アクチュエータにおいては、ハブ１２の軸支などのいくつかの構成上の変更を行わなければならないであろう。
【００３９】
一般的に言えば、図示し、かつ説明した実施例は、例えば、様々に異なる回転部品の軸支に関してなどの構成上の詳細について変更されても良い。また、制御ディスク２２は互いにスプライン係合する２つの部分に分割されていても良い。
【００４０】
スプリングブレーキアクチュエータは、例えば、励磁状態及びブレーキがかかっている状態を表すインジケータを具備していることができる。
【００４１】
駐車ブレーキアクチュエータ及び非常ブレーキアクチュエータとして使用するものとして、スプリングブレーキアクチュエータを説明した。指摘した通り、スプリングブレーキアクチュエータは補助常用ブレーキアクチュエータとして使用されても良い。この場合、通常の常用ブレーキアクチュエータの大きさを通常のブレーキをかけるための動力を提供する程度に定め、より大きな動力が必要とされる場合には、スプリングブレーキアクチュエータからの動力を追加すれば良い。これにより、常用ブレーキアクチュエータを小型化することが可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を具現化した自動車のディスクブレーキ構造の概略図である。
【図２】図１のブレーキ構造におけるスプリングブレーキアクチュエータの断面図である。
【図３】図２のアクチュエータを図２の左側から見た縮小端面図である。

Claims (4)

  1. 常用ブレーキをかける手段として回転モータ、好ましくは電気モータを有する常用ブレーキアクチュエータ（３）によって車両に常用ブレーキをかける方法において、常用ブレーキアクチュエータ（３）に結合されたスプリングブレーキアクチュエータ（６）に装荷されたばね（１４）からのエネルギーが、前記常用ブレーキアクチュエータに対して補助常用ブレーキエネルギーを供給するために自在に解放されることを特徴とする方法。
  2. 常用ブレーキをかける手段として回転モータ、好ましくは電気モータを有する常用ブレーキアクチュエータ（３）によって車両に常用ブレーキをかける請求項１記載の方法を実施するための装置において、
    前記常用ブレーキアクチュエータ（３）に結合され、かつ強力なばね（１４）を含むスプリングブレーキアクチュエータ（６）と、
    前記常用ブレーキアクチュエータからの常用ブレーキエネルギーの供給を補助して、装荷されたときのばねからのエネルギーを制御しつつ解放する制御手段と、を具備することを特徴とする装置。
  3. 前記スプリングブレーキアクチュエータ（６）は、時計ばね又は渦巻きばね（１４）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 前記スプリングブレーキアクチュエータ（６）は、
    外側端部でスプリングブレーキのアクチュエータハウジング（１０）に装着され、アクチュエータ軸（１１）がブレーキを解除する方向に回転したときに機械的に装荷される前記時計ばね（１４）と、
    電気的に励磁されたとき、前記時計ばねを装荷状態に保持する電気コイル（１５）と、
    前記電気コイルの励磁が停止されたときに、前記時計ばねの回転エネルギーをアクチュエータ軸にブレーキをかける方向に伝達するが、前記電気コイルが励磁されたときには軸をいずれかの方向へ自在に回転させる伝達手段（１２、２４、１８〜２２）と、を具備することを特徴とする請求項３に記載の装置。
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