JP2005534570A - 駐車ブレーキ用の作動機構 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ブレーキケーブル110,120を介して動力車両の少なくとも1つの駐車ブレーキを作動させる作動機構1に関するものである。該作動機構1は、第1駆動エレメント40を駆動する第1駆動ユニット10,30,90と、第2駆動エレメント50を駆動する第2駆動ユニット60,80,100とを有し、第2駆動エレメント50は第1駆動エレメント40に係合する。第2駆動エレメント50に対する第1駆動エレメント40の相対運動により、少なくとも一方のブレーキケーブル110,120が緊張又は釈放されて、前記少なくとも1つの駐車ブレーキを作動させる。更に、本発明は、作動機構1により駐車ブレーキを作動させる方法も含み、該方法においては、少なくとも1つのブレーキケーブル110,120を緊張又は釈放させるために、駆動ユニット10,30,90,60,80,100が同一の及び反対の回転方向で駆動される。

Description

本発明は、特には動力車両の好ましく電気モータにより駆動される駐車ブレーキ等の駐車ブレーキを作動させる作動機構に関する。
従来技術は、駐車ブレーキ及びハンドブレーキ用の種々の解決策を提供している。一般的に、動力車両用の駐車ブレーキは、車両の後ろのタイヤに作用し、被覆ケーブルを介して駆動される。通常、駐車ブレーキはハンドレバーにより作動される。駐車ブレーキの操作は部分的にかなりの努力を必要とするので、特に高齢者によっては必要なだけ作動されない場合がある。従って、一方においては駐車中に車両が動き出す可能性があるので安全に対する危険性が生じ、他方においては駐車ブレーキの使用が楽ではない。基本的に、少ない量ではあるが、これも従来技術において知られている足作動型駐車ブレーキに対しても同様の影響が生じる。このような労力を低減すると共に、駐車ブレーキの快適な操作を提供するために、従来技術においては手動の代わりに例えば電気モータにより駆動されるような駐車ブレーキが提案されている。
かくして、ドイツ国特許第DE19818339C1号は、ブレーキが電気モータにより駆動されるケーブルローラを介して作動されるようなブレーキシステムを開示している。この目的のために、後側タイヤのブレーキケーブルアセンブリの端部は上記ケーブルローラの周部の対向する側に接続されている。該ケーブルローラの回転の間において、両ブレーキケーブルの等しい距離分が上記ケーブルローラに同時に巻き取られ、これにより、後側タイヤは均一に制動される。ブレーキを均一に作動させるために、ブレーキケーブルの長さを費用を掛けて調整することが欠点となる。加えて、上記ブレーキケーブルは、使用中に変化されるので、定期的にチェック及び調整しなければならない。
乗客車両用の他の電気駐車ブレーキシステムが、国際特許出願公開第WO98/56633号に記載されている。該文献は、乗客車両用の駐車ブレーキのための作動機構であって、当該車両のブレーキシステムのブレーキケーブルを緊張又は釈放するための、例えば電気モータ等の動力駆動部を有する駆動機構を備えるような作動機構を開示している。該作動機構は、上記駆動部により駆動される、力測定機構に関連されたブレーキケーブル用アクチュエータを有している。
ドイツ国特許第DE19755933号からは、動力車両用の駐車ブレーキのための作動機構であって、車両のブレーキシステムのブレーキケーブルアセンブリを緊張又は釈放するための動力駆動部を有するアクチュエータを備えるような作動機構が既知である。上記駆動部は、自身の長軸の廻りには回転可能であるが該長軸に対して変位可能でないようなエレメントに接続されている。該エレメントは長軸方向に変位可能に配設された伸縮アセンブリに結合され、該伸縮アセンブリの軸方向長さは上記エレメントの回転方向に依存して増加又は減少される。上記伸縮アセンブリの軸方向端部の各々は、当該ブレーキシステムの一方のブレーキ用の一方のブレーキケーブルに各々直接的又は間接的に接続されている。
最後に、ドイツ国特許第DE10043739.7号からは、少なくとも2つのブレーキケーブルアセンブリを備えると共に、結合エレメントを具備するアクチュエータを有し、上記2つのブレーキケーブルアセンブリが2つの結合位置において該結合エレメントに結合されるような動力車両用の駐車ブレーキが既知である。更に、作動機構が、上記アクチュエータに対し、上記結合位置の距離を制御された態様で変化させることができ、これにより上記結合位置の互いに向かう又は互いから離れる方向の相対運動が可能にされるように配設、配置及び接続されている。
これらの構成の問題点は、駐車ブレーキの作動速度が、モータの回転速度のみによってしか制御され得ない点にある。異なる作動速度、例えば駐車ブレーキの速い緊張及び遅い釈放、を達成するためには、上記モータは異なる速度で駆動されなければならない。過度に高い又は過度に低い回転速度における当該モータの過負荷を防止するために、モータは好ましくない回転速度範囲においても必要なトルクを供給するように設計されねばならない。これは、該モータの過設計につながる。
他の問題は、駆動モータがランプアップの間に当該システムの全摩擦及び初期力を克服せねばならず、これにより高いランプアップ電流を消費することにある。
更に、動力車両の駐車ブレーキは、例えば当該駆動モータの故障の場合にも高信頼度が保証されねばならないような、安全性に関わるエレメントである。この目的のため、従来技術は、当該駐車ブレーキの手動操作用の機械的システムを提案している。
従って、従来技術に基づけば、本発明の課題は、接続されたブレーキを異なる作動速度で駆動することができ、モータの高いランプアップ電流を防止し、且つ、高信頼度を保証するような駐車ブレーキを提供することである。
本発明は、この課題を、作動機構により緊張又は釈放されるブレーキケーブルを介して動力車両の少なくとも1つの駐車ブレーキを作動させる駐車ブレーキシステムにより解決する。
本発明は、互いに係合すると共に、各々別個に駆動される2つの駆動エレメントという基本的思想に基づいている。斯かる駆動エレメントに接続されたブレーキの駆動は、これら駆動エレメントの互いに対する相対運動により実行される。斯かる駆動エレメントの相対運動、従ってブレーキの駆動速度は、本発明による各駆動エレメントの別個の駆動により広い範囲で制御することができる。
従って、本発明による作動機構は、好ましくは、第1駆動エレメントを駆動する第1駆動ユニットと第2駆動エレメントを駆動する第2駆動ユニットとを有し、第2駆動エレメントは第1駆動エレメントに係合し、第2駆動エレメントに対する第1駆動エレメントの相対運動により、少なくとも1つのブレーキケーブルが緊張又は釈放されて、少なくとも1つの駐車ブレーキを作動させる。
本発明による第1の好ましい実施例においては、前記第1駆動エレメントがナットとして構成され、前記第2駆動エレメントがスピンドルとして構成され、該スピンドルが前記ナットに螺合される。
従って、本発明による作動機構は、好ましくは、前記ナットを駆動する駆動ユニットと前記スピンドルを駆動する駆動ユニットとを有し、該スピンドルが前記ナットに螺合される。該ナットに対する前記スピンドルの相対運動により、少なくとも1つのブレーキケーブルが緊張又は釈放されて、前記少なくとも1つの駐車ブレーキを作動させる。
当該駐車ブレーキの作動速度は、スピンドルとナットとの間の回転速度に依存する。斯かるスピンドル及びナットの別個の駆動により、殆ど如何なる所望の作動速度も達成することができる。反対の回転方向を使用して非常に高い作動速度を達成することができる一方、上記スピンドル及びナットの同一の回転方向ではあるが異なる回転速度を使用することにより非常に遅い作動速度を達成することができる。これは、坂道において発進する際の駐車ブレーキの制御された釈放にとり有利である。
本発明によれば、好ましくは、前記駆動ユニットは、各々、駆動モータ(好ましくは電気モータ)を有する。好ましくは、前記駆動ユニットの一方又は両方が、前記駆動モータに各々接続されたギアボックスを有する。高いランプアップ(ramp up)電流を防止するために、両駆動モータは好ましくは順番に起動される。この場合、斯かる駆動モータの高ランプ電流は時間的にずらされて生じ、かくして、当該動力車両の基板ネット(board
net)に過度に負荷を掛けることがない。遅く起動する駆動モータは、当該作動機構の一部が既に運動しているので、少ない摩擦しか克服する必要がない。
当該作動機構は、駆動モータの冗長的構成により、高い信頼度を有する。該作動機構は、一方の駆動モータが故障しても機能する。緊急動作の場合、接続されたブレーキを作動させるには一方の駆動モータで充分である。
他の好ましい実施例において、前記駆動ユニットは、各駆動ユニットに当該駆動ユニットから前記ナット又はスピンドルにトルクを伝達するための少なくとも1つのピニオンを有する。好ましくは、これら駆動ユニットの各々は、ナット又はスピンドルの軸方向変位による前記少なくとも1つのピニオンの軸方向に変位のための少なくとも1つの支持体を更に有する。斯かる支持体により、前記ピニオン及び前記ナット又は前記スピンドルの駆動輪は、互いに整列するように案内される。更に好ましくは、斯かる駆動ユニットの各々は、前記少なくとも1つの駆動ピニオンの上記変位可能な支持のために、少なくとも1つのポジティブなシャフト接続部を有する。これらのポジティブ接続部により、前記駆動モータからの回転運動が前記駆動ユニットに伝達され、その場合において、該駆動ユニットは当該ハウジング内に剛性的に取り付けられた上記駆動モータに対して軸方向に変位可能となる。好ましくは、これらポジティブ接続部はスプラインシャフト接続、フェザー接続又は多角形接続を有する。これらのポジティブ接続部は、同時に軸方向に変位可能であることによりトルクを伝達することが可能となる。
他の好ましい実施例によれば、当該作動機構は、前記支持体に接続されたブレーキケーブルを更に有する。前記スピンドルの前記ナットへの螺合による上記支持体の相対的軸方向変位の結果、これら支持体に接続されたブレーキケーブルの緊張又は釈放が生じ、従って当該駐車ブレーキの作動又は釈放が生じる。これら支持体は前記駆動ユニットに対して前記スピンドル及びナットと一緒に変位可能であるので、少なくとも2つのブレーキケーブルに対する張力は自身で補償することができる。かくして、当該駐車ブレーキは各々等しい力により作動される。
他の好ましい実施例においては、当該作動機構はハウジングを有する。
更に、本発明は前記課題を、作動機構により駐車ブレーキを作動させる方法により解決するもので、該方法は、一対の駆動エレメントを互いに係合させ、その際に第1駆動ユニットが第1駆動エレメントを駆動する一方、第2駆動ユニットが第2駆動エレメントを駆動するようにし、少なくとも1つのブレーキケーブルを緊張又は釈放させるために、上記駆動ユニットが同一の及び反対の回転方向で駆動されるようにする。上記駆動ユニットが反対の回転方向の場合には、駐車ブレーキの高作動速度を達成することができる一方、同一の回転方向では遅い作動速度を達成することができる。
本発明の好ましい実施例において、前記駆動ユニットは異なる回転速度を用いて駆動される。両駆動ユニットが対称な構成の場合、本発明によれば好ましくは、第1及び第2駆動エレメント間に回転速度の差が現れる。
本発明による方法の他の好ましい実施例によれば、同一の回転方向の場合、第1駆動エレメントと第2駆動エレメントとの間の回転速度の差が、前記少なくとも1つのブレーキケーブルが緊張又は釈放される速度を決定する。従って、当該作動機構によれば、これらブレーキケーブルの緊張又は釈放は非常に速く又は非常に遅くすることができる。更に、使用されるモータに対する好ましくない回転速度は避けられる。
本発明の他の好ましい実施例は、従属請求項から得られる。
以下、本発明の好ましい実施例を、図面を参照して説明する。
本発明による動力車両用の駐車ブレーキは、少なくとも1本のブレーキケーブルを介して本発明による作動機構により緊張又は釈放される少なくとも1つの駐車ブレーキを有している。これにより、上記作動機構は、通常は動力車両の運転者により作動される手動レバー又は足ペダルを置換する。
以下、本発明による作動機構の好ましい実施例を図1及び図2に示される各図を参照して説明する。
第1の好ましい実施例において、当該駐車ブレーキシステムの作動機構1は、駆動されるナット40と、該ナットに螺合された駆動されるスピンドル50とを有している。ナット40及びスピンドル50は、ハウジング130に対して直線的に変位可能に取り付けられている。ナット40の第1支持体90には、第1ブレーキケーブル110が接続されている。スピンドル50の第2支持体100には、第2ブレーキケーブル120が接続されている。ナット40に対するスピンドル50の相対運動は両支持体90、100の互いに向かう又は互いから離れる直線的変位を生じさせ、かくして、ブレーキを駆動するために斯かる支持体に各々接続されたブレーキケーブル110、120は緊張又は釈放される。
作動機構1は、2つの駆動モータ10、80により駆動される。第1の好ましい実施例においては、駆動モータ10、80は好ましくは電気モータとする。電気モータの代わりに、油圧モータ又は過圧空気駆動モータも駆動モータとして使用することができる。駆動モータ10、80はハウジング130内に取り付けられる。駆動モータ10、80の回転速度の調整のために、更に、ギアボックス(図示略)も駆動モータ10、80に各々接続することができる。このギアボックスは、遊星ギアとして形成されるのが特に好ましい。
好ましくは、ポジティブなシャフト接続部20、70が、駆動モータ10、80の出力シャフト上、又は当てはまる場合は上記ギアボックスの出力シャフト上に配設される。駆動モータ10、80は、これらシャフト接続部20、70を介して駆動ピニオン30、60を各々駆動する。シャフト接続部20、70は、例えばフェザー接続(feather connection)、スプラインシャフト接続又は多角形接続等の任意のポジティブなシャフト接続部として作製することができる。これにより、駆動ピニオン30、60は駆動され、その場合において、これらピニオンはシャフト接続部20、70上で軸方向に変位することができる。
この好ましい実施例において、駆動ピニオン30はナット40の外側歯車45に係合し、該ナットを回転運動により駆動する。駆動ピニオン30及びナット40の両者は、支持体90内に支持されている。これにより、駆動ピニオン30がナット40と一緒に軸方向に変位されることが保証される。第1ブレーキケーブル110は、好ましくは、支持体90に取り付けられる。
スピンドル50の駆動は、ナット40の駆動と同等に構成されている。駆動ピニオン60はスピンドル50の外側歯車55と係合する。スピンドル50の支持体100は、駆動ピニオン60の軸方向変位がスピンドル50と一緒になされるのを保証する。第2ブレーキケーブル120は、スピンドル50の支持体100に取り付けられる。
上述したギアボックス要素には、金属又は高強度プラスチック材料が使用される。支持体90、100は、好ましくは、薄板状金属から形成される。
駆動ピニオン30と前記ナットの外側歯車45との間及び駆動ピニオン60と前記スピンドルの外側歯車55との間の歯車の対は、必要なトルクがナット40及びスピンドル50に伝達されるように選択される。スピンドル50及びナット40の先導並びに駆動モータ10及び80のトルクが、ブレーキケーブル110及び120に各々印加され得る張力を決定する。
2つの独立に駆動され且つ係合する作動エレメントの上記の例示的に説明した原理の他の実施例も可能である。他の好ましい実施例においては、独立に駆動される作動エレメントは、外側ネジ山で互いに係合する2つのスピンドル(図示略)として構成される。他の好ましい実施例においては、上記作動エレメントは好ましくは内側ネジ山を持つスピンドル(図示略)として設けることができ、このスピンドルは外側ネジ山を持つスピンドルと係合する。
駐車ブレーキ用の作動機構の上述した好ましい実施例によれば、制動動作は以下のように行われる。制御電子回路(図示略)が、駆動モータ10及び80の回転速度及び回転方向を制御する。当該作動機構1の機能を説明するために、先ず、上記駆動モータは同一の回転速度で反対の回転方向に動作すると仮定する。この種の駆動は、ブレーキケーブル110及び120の高速での緊張及び釈放のために使用される。以下で述べる回転方向は、全作動機構に全体的に関わる。駆動モータ10は、前記電子回路から電流が供給され、駆動ピニオン30を例えば反時計方向に回転する。従って、外側歯車45により該駆動ピニオン30に係合するナット40は時計方向に回転する。ナット40及び嵌り合うスピンドル50のネジ山が右手ネジ山として構成されている場合、ナット40はスピンドル50にねじ込まれる。これにより、ナット40とスピンドル50の駆動輪52との間の距離は減少される。
同時に、第2駆動モータ80にも本発明によれば好ましくは前記制御電子回路により電流が供給され、かくして、該モータの出力シャフトは例えば時計方向に回転する。これにより、駆動ピニオン60も時計方向に回転し、該駆動ピニオン60に係合されたスピンドル50の駆動輪52の外側歯車55は反時計方向に回転する。この運動により、スピンドル50はナット40にねじ込まれ、スピンドル50の駆動輪52とナット40との間の距離は減少される。このように、駆動モータ80、10の反対の回転方向はスピンドル50のナット40への又はナット40からの高速でのねじ込み又はねじ抜きを生じさせる。
支持体90及び100は、ナット40とスピンドル50の駆動輪52との間の距離変化を、これら支持体に接続されたブレーキケーブル110及び120に伝達する。ナット40とスピンドル50の駆動輪52との間の距離の減少は、ブレーキケーブル110及び120の緊張を生じさせ、これにより当該駐車ブレーキの作動を生じさせる。ナット40とスピンドル50の駆動輪52との間の距離の増加は、ブレーキケーブル110、120の釈放及びこれによる制動効果の解消を生じさせる。両シャフト接続部20、70上での全螺旋歯車の上記変位可能な支持法により、両ブレーキケーブル110、120に対する張力は等化される。従って、これにより作動される動力車両の通常は2つのブレーキ(図示略)は同時に緊張され又は釈放される。
本発明による好ましい作動機構1の上記実施例によれば、作動速度は精密に設定することができる。以下においては、好ましい実施例において、ナット40の外側歯車45に対する駆動ピニオン30の歯車減速比及びスピンドル50の駆動輪52の外側歯車55に対する駆動ピニオン60の歯車減速比は等しいと考える。従って、両駆動ユニット10、30、90及び60、80、100は対称に構成される。
駐車ブレーキの高速作動が望まれる場合、駆動モータ10、80の反対の回転方向が設定される。駐車ブレーキが緩やかに且つ敏感に作動されねばならない場合、駆動モータ10、80は、同一の回転方向ではあるが異なる回転速度で回転する。駆動モータ10、80のどちらが高い回転速度を有するかに依存して、スピンドル50はナット40にねじ込まれるか又はねじ抜きされる。このように、作動速度は、両駆動モータ10、80の回転速度の間の差に依存し、各絶対回転速度には依存しない。従って、駆動モータ10、80は自身のトルク最適範囲内で動作することができる。高すぎる又は低すぎる回転速度は避けることができる。
駆動モータ10、80の高いランプアップ電流は、上記駆動モータが前記制御電子回路により同時にではなく順番に起動されることにより、防止される。この場合、これら駆動モータのランプアップ電流は、同時にではなく互いに時間的にずらされて生じる。これにより、動力車両の電気基板ネット(electric board net)に過度に負荷が掛かることがない。
この好ましい実施例は高い信頼性も有する。駆動モータ10、80の一方が故障した場合、当該駐車ブレーキは他方の駆動モータ10、80により依然として作動されることができる。緊急モードにおいては、接続されたブレーキを作動させるには、一方の駆動モータ10、80で充分である。しかしながら、この場合、ブレーキの特別に高速な又は特別に敏感な作動は保証することはできない。
駐車ブレーキ用の上記作動機構1の特別な構成は、駐車ブレーキに対する新たな適用分野を切り開くことを可能にする。高速作動の可能性は、動力車両を駐車するためのブレーキの安全な自動的固定にとり特に好ましい。モータ10、80の同一の回転方向によるスローモードの作動は、坂道において発進するためのブレーキの敏感な釈放にとり好ましい。
動力車両のブレーキペダルに接続された適切な制御部の使用により、坂道で発進する動力車両の後退を当該駐車ブレーキの自動的釈放により防止することができる。これにより、制動効果の解消は急激には生じず、むしろ、クラッチの位置及び動力の回転速度に調和して生じる。他の好ましい実施例においては、当該作動機構の制御は共通基板電子回路を用いて実施され、これにより、自動的な制動及び発進動作を駐車ブレーキにより実行することができる。
図1は、本発明による作動機構の好ましい実施例を、開放されたハウジング内で示す。 図2は、本発明による作動機構の好ましい実施例を概念的に示す。
符号の説明
1 作動機構
10 第1駆動モータ
20 第1シャフト接続部
30 第1駆動ピニオン
40 ナット
45 ナットの外側歯車
50 スピンドル
52 スピンドルの駆動輪
55 スピンドルの駆動輪の外側歯車
60 第2駆動ピニオン
70 第2シャフト接続部
80 第2駆動モータ
90 ナットの支持体
100 スピンドルの支持体
110 第1ブレーキケーブル
120 第2ブレーキケーブル
130 ハウジング

Claims (11)

  1. 特には動力車両用の少なくとも1つの駐車ブレーキを作動させる作動機構(1)であって、
    a)第1駆動エレメント(40)を駆動する第1駆動ユニット(10,30,90)と、
    b)第2駆動エレメント(50)を駆動する第2駆動ユニット(60,80,100)と、
    を有するような作動機構において、
    c)前記第2駆動エレメント(50)は前記第1駆動エレメント(40)に係合して、前記第2駆動エレメント(50)に対する前記第1駆動エレメント(40)の相対運動を生じさせ、これにより、前記少なくとも1つの駐車ブレーキを作動させるための少なくとも1つのブレーキケーブル(110,120)を緊張又は釈放させることを特徴とする作動機構。
  2. 請求項1に記載の作動機構(1)において、前記第1駆動エレメントがナット(40)として構成され、前記第2駆動エレメントがスピンドル(50)として構成され、前記スピンドル(50)が前記ナット(40)に螺合されることを特徴とする作動機構。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の作動機構(1)において、前記駆動ユニット(10,30,90又は60,80,100)が、各々、電気モータ(10,80)及びギアボックスを有することを特徴とする作動機構。
  4. 請求項1ないし3の何れか一項に記載の作動機構において、前記駆動ユニット(10,30,90,60,80,100)が、
    a)前記駆動ユニット(10,30,90,60,80,100)から前記ナット(40)又は前記スピンドル(50)にトルクを伝達するための各駆動ユニット(10,30,90,60,80,100)における少なくとも1つの駆動ピニオン(30,60)と、
    b)前記ナット(40)又は前記スピンドル(50)の軸方向変位により前記少なくとも1つの駆動ピニオン(30,60)を軸方向に変位させる各駆動ユニット(10,30,90,60,80,100)における少なくとも1つの支持体(90,100)と、
    c)前記少なくとも1つの駆動ピニオン(30,60)を変位可能に支持する各駆動ユニット(10,30,90,60,80,100)における少なくとも1つのシャフト接続部(20,70)と、
    を更に有することを特徴とする作動機構。
  5. 請求項4に記載の作動機構(1)において、前記シャフト接続部(20,70)がスプラインシャフト接続、フェザー接続又は多角形接続を有していることを特徴とする作動機構。
  6. 請求項1ないし5の何れか一項に記載の作動機構(1)において、支持体(90,100)に接続されたブレーキケーブル(110,120)を更に有していることを特徴とする作動機構。
  7. 請求項6に記載の作動機構(1)において、前記ブレーキケーブル(110,120)の張力が、前記シャフト接続部(20,70)上での前記駆動ピニオン(30,60)の変位可能な取り付けにより補償されることを特徴とする作動機構。
  8. 請求項1ないし7の何れか一項に記載の作動機構において、ハウジング(130)を更に有することを特徴とする作動機構。
  9. 作動機構(1)により駐車ブレーキを作動させる方法において、
    2つで一対の駆動エレメント(40,50)を互いに係合させて、これら駆動エレメント(40,50)の相対運動を生じさせ、
    第1駆動ユニット(10,30,90)が第1駆動エレメント(40)を駆動する一方、第2駆動ユニット(60,80,100)が第2駆動エレメント(50)を駆動するようにし、
    少なくとも1つのブレーキケーブル(110,120)を緊張又は釈放させるために、前記駆動ユニット(10,30,90,60,80,100)が同一の及び反対の回転方向で駆動されるようにする、
    ことを特徴とする方法。
  10. 請求項9に記載の方法において、前記駆動ユニット(10,30,90,60,80,100)が異なる回転速度で駆動されることを特徴とする方法。
  11. 請求項9又は請求項10に記載の方法において、前記駆動ユニット(10,30,90,60,80,100)が同一の回転方向の場合に、前記第1駆動エレメント(40)と前記第2駆動エレメント(50)との間の回転速度の差が、前記少なくとも1つのブレーキケーブル(110,120)が緊張又は釈放される速度を決定することを特徴とする方法。
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