JP2007513303A - 増分的制動装置および制動方法 - Google Patents

Abstract

増分的制動装置および制動方法は、第一回転部材の外側円柱面の周囲に互いに円周方向に間隔をおいて配置された複数の剛性止め具を有する第一回転部材と、固定部材に複数の列で配置された複数の可撓性止め具とを備える。可撓性止め具は、第一回転部材に向かって非係合位置から係合位置に選択的に移動可能であり、係合位置において可撓性止め具は剛性止め具と係合して第一回転部材に制動作用をもたらす。可撓性止め具の外側端部と係合するためのＶ字形端部を有する作動部は、選択された列数の可撓性止め具を係合位置に移動させて増分的制動効果をもたらすよう動作可能である。複数の列は、隣り合った列における可撓性止め具が円周方向に整列しないように、互い違いに配置される。

Description

本発明はブレーキの分野に関する。さらに詳しくは、本発明は可撓性止め具と剛性止め具とのインターフェースを利用して増分的制動効果をもたらす増分的制動装置および制動方法に関する。

ブレーキは、一般的に認知されているよりもはるかに多様な用途に用いられている。ブレーキの最もわかりやすい例は、一般の自動車に見うけられる。通常、乗用車、トラック、産業車両を問わず、自動車のすべての車輪には、車が動いている時に減速あるいは停止させる制動機構が内蔵されている。同様に、制動機構を利用する仕組みの別の一般的な例として自転車が挙げられる。

また一方、ブレーキは、定期的に減速あるいは停止される必要のある可動部を備えた多くの他の種類の機械で用いてもよい。例えば、エレベータでは、エレベータの移動を調節するためにブレーキを用いる必要がある。発電機やモータには、回転数を調節するためにブレーキを用いるものがある。

現代の制動技術は、進歩し続けている一方で多くの課題が残されている。例えば、ブレーキは、本質的に極度の損耗の影響を受けやすい。自動車においては、自動車が曲がる際にブレーキに必要とされる力は均等ではない。ターンの内側の車輪にかかるブレーキは、外側の車輪にかかるブレーキよりも弱く働く必要がある。このように力が不均衡に働くため、均衡な場合ほど円滑かつ均等な制動にはならなくなる。その上、制動機構の磨耗が増大する。

本出願人は、特許文献１において増分的制動装置について開示したが、この制動装置は、上述の既存の制動システムの問題の多くを解決する、新規性のある制動インターフェースを提供するものである。特許文献１で開示される制動装置は、被制動部材の表面の剛性止め具と係合する不均一な長さの複数の可撓性止め具を使用して制動力を増分的に加える。本発明は、可撓性止め具の作動システムおよび配置を改善することにより、特許文献１で開示される制動装置を越える効果をもたらすものである。
米国特許第６，１５５，３９０号

本発明の目的は、上記の必要性などを満たすことにある。具体的には、本発明の目的は、制動力をより均一に配分することができる制動方法および制動機構を提供することにある。さらに具体的には、本発明の目的は、必要に応じて制動力を増分的に加えるブレーキインターフェースおよび制動方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、選択した列数の可撓性止め具が被制動部材の表面の剛性止め具と係合することができる、可撓性止め具の作動部および配置が改善された増分的制動装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、制動中に隣り合った列における可撓性止め具同士が干渉しないコンパクトな配置をもたらす、可撓性止め具が互い違いの複数の列に配置された増分的制動装置を提供することにある。

上記および他の課題を解決するために、本発明は、第一回転部材の外側円柱面の周囲に互いに円周方向に間隔をおいて配置された複数の剛性止め具を有する第一回転部材と、固定部材に複数の列で配置された複数の可撓性止め具とを備えた増分的制動装置として具現化される。可撓性止め具は、第一回転部材に向かって非係合位置から係合位置まで列ごとに一度に選択的に移動可能であり、係合位置において可撓性止め具は剛性止め具と係合して第一回転部材に制動作用をもたらす。可撓性止め具の外側端部と係合するためのＶ字形面を有する作動部は、選択された列数の可撓性止め具を係合位置に移動させて増分的制動効果をもたらすよう動作可能である。複数の列は、隣り合った列における可撓性止め具が円周方向に整列しないように、互い違いに配置され、これにより可撓性止め具のグリッドがよりコンパクトかつ機能的なものとなる。

本発明の広い態様によれば、制動装置は、表面に少なくとも一つの剛性止め具を有する第一回転部材と、該第一回転部材に向かって選択的に移動可能であり前記少なくとも一つの剛性止め具と係合する複数の可撓性止め具と、該複数の可撓性止め具と選択的に係合し、該第一回転部材に向かって該可撓性止め具を移動させて前記第一回転部材の表面の剛性止め具と係合させるよう摺動可能な作動部と、を備えることを特徴とする。

本発明の別の広い態様によれば、制動装置は、表面に複数の剛性止め具を有する第一回転部材−該剛性止め具は、互いに円周方向に間隔をおいて該第一回転部材の外側円柱面の周囲に配置される−と、複数の列に配置された複数の可撓性止め具−該可撓性止め具は、前記第一回転部材に向かって非係合位置から係合位置まで選択的に移動可能であり、係合位置において該可撓性止め具は、前記第一回転部材が回転すると前記剛性止め具と係合する−と、選択された列数の前記可撓性止め具を各係合位置に移動させて前記第一回転部材の増分的制動をもたらすよう動作可能な作動部と、を備えることを特徴とする。

本発明の別の広い態様によれば、制動方法は、互いに円周方向に間隔をおいて配置された剛性止め具を周囲に有する第一回転部材と該第一回転部材に向かって移動して前記剛性止め具と係合することが可能な複数の列の可撓性止め具とを備えるステップと、前記第一回転部材に向かって選択された列数の前記可撓性止め具を移動させて剛性部材と係合させ第一回転部材の増分的制動をもたらすステップと、を有することを特徴とする。さらに具体的には、制動方法は、前記可撓性止め具と係合するよう作動部を摺動させて前記第一回転部材に向かって一つの列における前記可撓性止め具をすべて一度に移動させて増分的制動効果をもたらすステップを含む。

本発明のその他多くの目的は、発明を実施するのに最良である態様のいくつかを明瞭に例示して本発明の好適な実施の形態を示しかつ説明する以下の説明より、当業者にとって明らかとなる。当然のことながら、本発明は他の様々な実施の形態を可能とするものであり、本発明の種々の細部は本発明から逸脱することなく様々な明白な態様において変容が可能である。したがって、図面および明細書は、本質的に解説のためのものであって、この発明を限定するものではないとみなされるべきである。

本発明の実施の形態による増分的作動システムおよび互い違いに配置された可撓性止め具部材の複数の列を備える制動装置について、図１〜９を参照して詳細に説明する。本発明の原理はいかなる種類のブレーキにも適用可能であり、本発明は以下に説明する特定の実施例に限定されるものではない。

図１に示すように、第一回転部材１０は、少なくとも一個好ましくは数個の剛性止め具１１を有し、剛性止め具１１は、互いに円周方向に間隔をおいて第一回転部材１０の外側円柱面１２の周囲に配置される。剛性止め具１１は、第一回転部材１０の外側円柱面１２から外に向かって放射状に突き出た隆起である。剛性止め具１１は、図８に示すように、第一回転部材１０の係合面の幅方向にわたって第一回転部材１０の外側円柱面１２に沿って軸方向に延設される。

剛性止め具１１の構造は、いろいろな形態をとることができる。例えば、図１〜４、７および８に示すように、剛性止め具１１は、断面が直角三角形であってもよい。その場合、三角形の垂直となる辺により第一回転部材１０の回転の方向に対する垂直前面１３が設けられ、三角形の傾斜した辺により傾斜後面１４が設けられる。垂直前面１３は、可撓性止め具（後述する）と係合するために第一回転部材１０の外側円柱面１２から外に向かって放射状に突き出ている。傾斜後面１４は、垂直前面１３の外側先端部から第一回転部材１０の外側円柱面１２に向かって傾斜している。

図５および６に示す別の実施の形態において、剛性止め具１１’は、断面形状が矩形となっており、前側と後側に垂直面１３’，１４’を持つ。これらの実施の形態における剛性止め具１１’は、図８に示す剛性止め具１１と同様に、第一回転部材の外側円柱面に沿って軸方向に延設される。

複数の可撓性止め具１５は、一個または複数個の固定部材１６により支持される。固定部材１６は、ディスクブレーキシステムの場合のブレーキキャリパであってよく、ドラムブレーキシステムの場合のブレーキシューであってもよい。図１〜３において、四個の固定部材１６は、第一回転部材１０の周囲に円周方向に間隔をおいて配置され、四組の可撓性止め具１５を第一回転部材１０の周囲から等距離の位置で支持する。可撓性止め具１５は、図１に示す非係合位置と図２に示す完全係合位置の間を選択的に移動可能である。

可撓性止め具１５は各々、長手方向の軸を持っており、それぞれの長手方向軸に沿って第一回転部材１０方向およびその反対方向に移動可能である。第一回転部材１０にブレーキ作用をもたらしたい場合には、可撓性止め具１５を第一回転部材１０に向かって非係合位置から係合位置まで移動させて剛性止め具１１と係合させる。可撓性止め具１５は、好ましくは、第一回転部材１０の円周回転方向に沿ってどの方向にも曲がることが可能であるほど十分に細いツメである。可撓性止め具１５は、剛性止め具１１が通過できるくらい十分な可撓性を有する必要がある。例えば、可撓性止め具１５は、ステンレス鋼から作ることができる。可撓性止め具１５の構造は、特許文献１で開示されているものとすることができる。

図４に示すように、可撓性止め具１５の下側端部１７を平坦にすることもできるし、あるいは図５および６に示すように、下側端部を傾斜させることもできる。図５に示す剛性止め具１５’の傾斜した下側端部は、制動中に剛性止め具１１と係合するための垂直前面１８’と、傾斜後面１７’とを備える。一方で、図６に示す可撓性止め具１５’’の傾斜した下側端部は、制動中に剛性止め具１１と係合するための傾斜前面１８’’と、垂直後面１７’’とを備える。可撓性止め具の垂直前面１８’は傾斜前面１８’’よりも強い制動力をもたらす一方で、傾斜前面１８’’のほうが動作が幾分静かになる。用途によっては、剛性止め具１１は、車の前進運動を制動する際には可撓性止め具１５の垂直面１８’，１７’’と係合し、車の後進運動を制動する際には可撓性止め具１５の傾斜面１７’，１８’’と係合するような仕組みになっていることが好ましいものもあると考えられる。これにより、速い前進速度時の車に対してはより強い制動力がもたらされ、一般的に遅い後進速度時の車に対しては比較的弱い制動力がもたらされることになる。図４および７に示す実施の形態における剛性止め具１１の垂直面１３，傾斜面１４をこのような仕組みにすることも考えられる（つまり、前進運動の際には垂直面１３が前方となり、後進運動の際には傾斜面１４が前方となる）。

各可撓性止め具１５は、好ましくは、可撓性止め具１５が固定部材１６の内側に所定の距離だけ後退することを可能にするばね（図示せず）を有する。固定部材１６の内側への可撓性止め具１５の後退を制限するためにばね止め（図示せず）が備えられる。

図３および４には、可撓性止め具１５の各組と選択的に係合するよう備えられる摺動作動部２０が示されている。共通の作動手段１９により一群の作動部２０が同時に動作するよう制御可能である。作動部２０は、可撓性止め具１５の長手方向軸と交差しかつ第一回転部材１０から一定の間隔を置いた環状経路に沿って、固定部材１６の内側で摺動可能である。作動部２０は、可撓性止め具１５の外側端部２２と係合するためのＶ字形前面２１を有する。作動部２０のＶ字形前面２１により、作動部２０が可撓性止め具１５の外側端部２２を通り越して摺動すると第一回転部材１０に向かって可撓性止め具１５を移動させるカム作用がもたらされる。別の仕組みにおいて、可撓性止め具１５の外側端部２２は、作動部２０のＶ字形前面２１の代わりにあるいはＶ字形前面２１に加えてＶ字形となっている。いずれにせよ、作動部２０と可撓性止め具１５とのインターフェースには、第一回転部材１０に向かって可撓性止め具１５を移動させるという所望のカム作用をもたらすＶ字形面が含まれる。作動部２０の摺動運動は、剛性止め具１１と係合する可撓性止め具１５の個数を変更して従来の制動システムの機能よりも優れた増分的制動効果をもたらすために利用される。

可撓性止め具１５は、各列が複数の可撓性止め具１５よりなる複数の列２３に配置される。可撓性止め具１５の複数の列２３は、第一回転部材１０が回転をなす円弧に対して垂直に、第一回転部材１０の回転軸２４に略平行かつ剛性止め具１１に平行な線に沿って伸びている。作動部２０は、作動部２０が一列の列２３における可撓性止め具１５のすべてと同時に係合することが可能となる幅を軸方向に有する。作動部２０は、Ｖ字形前面２１を可撓性止め具１５の外側端部２２と選択的に係合させて第一回転部材１０に向かって可撓性止め具１５の列２３を列ごとに同時に移動させるよう摺動可能である。作動部２０は、選択された列数の可撓性止め具１５の列２３を係合位置まで移動させて第一回転部材１０の増分的制動をもたらすよう動作可能である。

図面からわかるように、本実施の形態において、可撓性止め具１５の個数は剛性止め具１１の個数よりも多い。可撓性止め具１５および剛性止め具１１の個数は変更可能であり、具体的な用途や必要とされる制動力によって決まることになる。

可撓性止め具１５および剛性止め具１１の寸法もまた、具体的な用途や必要とされる制動力に応じて変更可能である。例えば、可撓性止め具１５の長さは、約１と１／２インチであってもよく、剛性止め具１１は、回転部材１０の外側円柱面１２から約１／８インチの高さまで突出してもよい。これにより、可撓性止め具１５の長さと剛性止め具１１の高さの比は約１２対１となる。この約１２対１という比率は、可撓性止め具１５の長さと剛性止め具１１の高さにとって好適な比率であると確認されている。なぜなら、この比率により、制動力を伝達するのに十分な係合インターフェースが提供され、可撓性止め具１５をコンパクトに配置することが可能になり、摩擦による熱の蓄積が最小限に抑えられ、永久的変形を招きかねない過剰な曲げの発生が避けられるからである。

図９に示すように、可撓性止め具１５は、マトリックス状に配置され、グリッド２５により各位置に保持される。図９に例示するマトリックスは、可撓性止め具１５の六つの列２３ａ〜２３ｆを有しており、列２３ａ〜２３ｆは図示した回転の方向に対して垂直に伸びている。図示したマトリックスの最下部の列２３ａは三個の可撓性止め具１５を含み、最下部列２３ａのすぐ上にある列２３ｂは二個の可撓性止め具１５を含み、そのすぐ上の列２３ｃは三個の可撓性止め具１５を含む、などとなっている。列２３ａ〜２３ｆは、隣り合った列における可撓性止め具１５が相互にずれるように互い違いに配置される。つまり、隣り合った列における可撓性止め具１５は、互いに円周方向に整列してしない。可撓性止め具１５を互い違いに配置することにより、多数の可撓性止め具１５をよりコンパクトに配置することが可能となり、制動中に隣り合った列における可撓性止め具１５同士が干渉することが避けられる。したがって、互い違いに配置された列２３ａ〜２３ｆによって、従来技術と比べて大幅な改善がもたらされる。

上記では、本発明の様々な実施の形態による制動装置の構造について説明した。以下、本発明による制動方法について、制動装置の動作を説明することにより述べる。

制動装置は、互いに円周方向に間隔をおいて配置された剛性止め具１１を周囲に有する第一回転部材１０と、第一回転部材１０に向かって移動して剛性止め具１１と係合することが可能な可撓性止め具１５の複数の列２３とを備える。摺動作動部２０は、選択された列数の可撓性止め具１５の列２３を第一回転部材１０に向かって移動させて剛性止め具１１と係合させるよう動作可能である。作動部２０は、可撓性止め具１５の列２３の幅方向全体にわたるＶ字形前面２１を有する。それゆえに、作動部２０は、可撓性止め具１５と係合し、第一回転部材１０に向かって一つの列２３の可撓性止め具１５をすべて一度に移動させることができる。摺動作動部２０の相対位置を変更することによって、剛性止め具１１と係合する可撓性止め具１５の列２３の列数を精密に調整して第一回転部材１０に増分的制動効果をもたらすことができる。

上記で説明したように、可撓性止め具１５の列２３はそれぞれ、第一回転部材１０の回転軸２４に略平行でありかつ第一回転部材１０の円周回転方向に対して垂直に伸びた線２３ａ〜２３ｆに沿って配置される。可撓性止め具１５の列２３は、隣り合った列２３における可撓性止め具１５が互いに円周方向に整列しないように、互い違いに配置される。その結果、可撓性止め具１５の列２３同士をより接近させてコンパクトな配置にすることができ、円滑かつ連続的な増分的制動作用を達成することができる。

以上の説明は、本発明を例示し説明するためのものであって、網羅的なものを意図したり、開示した具体例に本発明を限定することを意図したりするものではない。多くの変更態様が可能なことは前述に徴して明らかである。

好適な実施の形態は、本発明の原理およびその実際の用途を最良に説明するために選ばれ説明されたものである。前記の説明は種々の実施例において、また予想される特定の利用に適した種々の変更態様を含めて、本発明を最善に利用することを当業者に可能にする意図を有するものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲に述べた範囲内で、従来技術により可能になる限り広義に解釈されるべきである。

本発明の第一の実施の形態による制動装置の側面図であり、制動部材が非係合位置にある。 第一の実施の形態による制動装置の側面図であり、すべての制動部材が係合位置にある。 第一の実施の形態による制動装置の側面図であり、制動部材の一部が係合位置にあり、制動部材の他部が非係合位置にある。 制動装置の一部分の拡大側面図であり、摺動作動部が二列の制動部材を係合位置に保持している。 本発明の第二の実施の形態による一列の制動部材と被制動部材とのインターフェースの拡大側面図である。 本発明の第三の実施の形態による一列の制動部材と被制動部材とのインターフェースの拡大側面図である。 第一の実施の形態による一列の制動部材と被制動部材とのインターフェースの拡大側面図である。 第一の実施の形態による被制動部材の斜視図であり、被制動部材の周囲には剛性止め具が配置されている。 第一の実施の形態による可撓性止め具部材の配置と、可撓性止め具部材の配置を保持するグリッドの平面図である。

符号の説明

１０ 第一回転部材
１１ 剛性止め具
１２ 外側円柱面
１３ 垂直前面
１４ 傾斜後面
１５ 可撓性止め具
１６ 固定部材
１７ 下側端部
１９ 作動手段
２０ 摺動作動部
２１ Ｖ字形前面
２２ 外側端部
２３ 列
２４ 回転軸
２５ グリッド

Claims (21)

1. 制動装置は、
   表面に少なくとも一つの剛性止め具を有する第一回転部材と、
   該第一回転部材に向かって選択的に移動可能であり前記少なくとも一つの剛性止め具と係合する複数の可撓性止め具と、
   該複数の可撓性止め具と選択的に係合し、該第一回転部材に向かって該可撓性止め具を移動させて前記第一回転部材の表面の剛性止め具と係合させるよう摺動可能な作動部と、
   を備えることを特徴とする。
2. 請求項１に記載の制動装置において、前記作動部は、その摺動運動が前記剛性止め具と係合する前記可撓性止め具の数を変更して増分的制動をもたらすようになっている。
3. 請求項１に記載の制動装置において、前記作動部は、前記第一回転部材から一定の間隔を置いた環状経路に沿って摺動可能である。
4. 請求項１に記載の制動装置において、前記可撓性止め具は、各列が複数の可撓性止め具よりなる複数の列に配置され、前記作動部は、前記可撓性止め具と選択的に係合して前記第一回転部材に向かって各列におけるすべての可撓性止め具を列ごとに一度に移動するよう摺動可能である。
5. 請求項４に記載の制動装置において、前記第一回転部材は、表面に複数の剛性止め具を備えており、該剛性止め具は、互いに円周方向に間隔をおいて前記第一回転部材の周囲に配置されかつ前記第一回転部材の外側円柱面の表面に略軸方向に配置される。
6. 請求項５に記載の制動装置において、前記複数の列は、前記剛性止め具に略平行に配置される。
7. 請求項１に記載の制動装置において、前記可撓性止め具の長さと前記剛性止め具の高さの比は約１２対１である。
8. 請求項１に記載の制動装置において、前記作動部は、可撓性止め具と係合し第一回転部材に向かって可撓性止め具を移動させるための少なくとも一つのＶ字形面を有する摺動部材を備える。
9. 請求項１に記載の制動装置において、前記作動部は、可撓性止め具と係合するための摺動部材を備え、該摺動部材と前記可撓性止め具とのインターフェースは、第一回転部材に向かって可撓性止め具を移動させるためのＶ字形面を有する。
10. 請求項１に記載の制動装置において、前記可撓性止め具は各々、長手方向の軸を有し、前記第一回転部材方向およびその反対方向に各長手方向の軸に沿って移動可能である。
11. 請求項１０に記載の制動装置において、前記摺動部材は、前記可撓性止め具の前記長手方向軸と交差する環状経路に沿って摺動するようになっている。
12. 制動装置は、
    表面に複数の剛性止め具を有する第一回転部材−該剛性止め具は、互いに円周方向に間隔をおいて該第一回転部材の外側円柱面の周囲に配置される−と、
    複数の列に配置された複数の可撓性止め具−該可撓性止め具は、前記第一回転部材に向かって非係合位置から係合位置まで選択的に移動可能であり、係合位置において該可撓性止め具は、前記第一回転部材が回転すると前記剛性止め具と係合する−と、
    選択された列数の前記可撓性止め具を各係合位置に移動させて前記第一回転部材の増分的制動をもたらすよう動作可能な作動部と、
    を備えることを特徴とする。
13. 請求項１２に記載の制動装置において、前記複数の列は、隣り合った列における可撓性止め具が互いに前記第一回転部材の円周方向および軸方向の両方向にずれるように、互い違いに配置される。
14. 請求項１２に記載の制動装置において、前記複数の列はそれぞれ、前記回転部材の回転軸に平行な線に沿って配置された複数の可撓性止め具を備える。
15. 請求項１２に記載の制動装置において、前記複数の列は、マトリックス状に配置され、隣り合った列における可撓性止め具が互いに円周方向に整列しないような位置にグリッドによって保持される。
16. 請求項１２に記載の制動装置において、前記剛性止め具はそれぞれ、前記可撓性止め具と係合するために前記第一回転部材の外側面から外に向かって放射状に伸びている垂直前面を備える。
17. 請求項１６に記載の制動装置において、前記剛性止め具はそれぞれさらに、垂直前面の外側先端部から第一回転部材の外側面に向かって傾斜した傾斜後面を備える。
18. 請求項１２に記載の制動装置において、前記可撓性止め具はそれぞれ、前記剛性止め具と係合するための垂直前面と、傾斜後面と、を備える。
19. 制動方法は、
    互いに円周方向に間隔をおいて配置された剛性止め具を周囲に有する第一回転部材と該第一回転部材に向かって移動して前記剛性止め具と係合することが可能な複数の列の可撓性止め具とを備えるステップと、
    前記第一回転部材に向かって選択された列数の前記可撓性止め具を移動させて剛性部材と係合させ第一回転部材の増分的制動をもたらすステップと、
    を有することを特徴とする。
20. 請求項１９に記載の制動方法において、前記可撓性止め具を移動させるステップは、前記可撓性止め具と係合するよう作動部を摺動させて前記第一回転部材に向かって一つの列における前記可撓性止め具をすべて一度に移動させるステップを含む。
21. 請求項２０に記載の制動方法において、
    前記複数の列は、それぞれが前記第一回転部材の回転軸に略平行に伸びる線に沿って配置され、
    前記複数の列は、隣り合った列における可撓性止め具が互いに円周方向に整列しないように、互い違いに配置される。

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