JP2008215613A - ガソリンまたは電気で駆動する車両のための電動補助フロントブレーキ（ａｓｓｉｓｔｉｖｅｆｒｏｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃｂｒａｋｅ） - Google Patents

Abstract

【課題】車両のブレーキングを補助するフロント電動ブレーキアセンブリを提供する。
【解決手段】フロント電動ブレーキアセンブリ５０は、少なくとも１つの取り付けフランジ５３を備えるスピンドル５２を含む。また、シャフト６２は、上記スピンドル５２からほぼ垂直に伸びている。そして、電動ブレーキ６０は、上記スピンドル５２の少なくとも１つの取り付けフランジ５３に取り付けられている。また、ハブアセンブリ６３は、上記シャフト６２回りを回転すると共に、上記電動ブレーキ６０と接続している。
【選択図】図２Ａ

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本開示は、電動のブレーキシステムに関し、特に車両のブレーキングを補助するフロント電動ブレーキシステムに関する。

〔背景〕
このセクションで述べることは、単に本開示に関連する背景の情報を提供するものであり、先行技術を構成するものではない場合がある。

電動ブレーキは、ドライブアセンブリの備品（equipment drive assemblies）であり、車の構成要素を電気的に駆動させることによってシャフトを遅くしたり停止させたりするために用いられる。電気的に動作する電動ブレーキには様々なものがあるが、ブレーキのトルクは、機械的な摩擦によって発生するようになっている。また、電気的な力によってブレーキのトルクを発生させる電動ブレーキにも様々なものがある。さらに、ブレーキのトルクを発生させるために、電気的な力と機械的な摩擦とを組み合わせた電動ブレーキもある。

機械的な摩擦を利用する電動ブレーキは、高速な応答時間やブレーキ力の正確な制御が必要な場合に典型的に使用される。このタイプの電動ブレーキは、一般に車両の後輪に使用される。このようなブレーキは、完全に停止させる負荷が必要な場合にしばしば推奨される電動ブレーキである。これらのブレーキは、接触面と接触面との摩擦を生じさせることから、一般に摩擦ブレーキ（friction brakes）と呼ばれる。従来の電動ブレーキ技術についての結論としては、以下のことが言える。すなわち、上記従来の電動ブレーキは、物理的に摩擦が起こる結果、磨耗が発生するので、幾度も交換する必要がある。

電気的な力を利用する電動ブレーキは、主に迅速なまたは正確な完全停止が必要とされない減速動作に用いられる。このタイプの電動ブレーキは、一般にＲＶ及び小型トレーラーにおいて、車両を完全に停止させる負荷をもたらすための補助として使用される。一般的な例としては、磁性粒子（magnetic-particle）、ヒステリシス、及び渦電流（eddy-current）ブレーキが含まれる。このようなブレーキは、ブレーキ力が物理的には接触することなく負荷として加えられることから、非接触ブレーキと呼ばれる。

これらの様々なタイプの電動ブレーキを前輪サスペンションシステムに統合することは、車両のブレーキングを補助することから望ましい。

〔要約〕
そこで、車両のブレーキングを補助するフロント電動ブレーキアセンブリ（front electric brake assembly）を提供する。上記フロント電動ブレーキアセンブリは、少なくとも１つの取り付けフランジ（mounting flange）を備えるスピンドルを含む。また、シャフトが、上記スピンドルからほぼ垂直（substantially perpendicular）に伸びている。そして、電動ブレーキが、上記スピンドルの少なくとも１つの取り付けフランジに取り付けられている。また、ハブアセンブリ（hub assembly）は、上記シャフトを軸に回転するようになっていると共に、上記電動ブレーキに接続されている。

また、他の特徴点として、車両用の補助フロント電動ブレーキングシステムを提供する。当該システムは、車両のブレーキングを補助するために左フロントハブアセンブリにスプラインされた（splined）左電動ブレーキを含む。また、上記左電動ブレーキと同時に車両のブレーキングを補助するために右フロントハブアセンブリにスプラインされた右電動ブレーキを含む。そして、ブレーキ検知デバイスは、ブレーキペダルの位置を検知し、該位置に基づいて電気信号を生成する。また、切り替えデバイスは、上記電気信号に反応して第２及び第３電気信号を生成し、上記左右の電動ブレーキのそれぞれに送る。

以下の記載により、さらに本発明を適用可能な範囲が明らかになるだろう。また、本記載及び特定の例は、説明のためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。

〔図面〕
ここに記載する図面は、説明のためのものであり、どのような形態においても本開示の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施形態における補助フロントブレーキシステムを含む、軽量小型車量の側面透視図である。

図２Ａは、図１に示す実施形態の補助フロントブレーキの部品の分解透視図である。

図２Ｂは、図１に示す実施形態の補助フロントブレーキの部品を組み立てた状態を示す透視図である。

図３は、図１に示す実施形態の補助フロントブレーキの部品である、電磁ブレーキの斜視図である。

図４は、図１に示す実施形態の補助フロントブレーキシステムを示すブロック図である。

〔詳細な説明〕
以下で述べる様々な実施形態は、当然のことながら単なる例示に過ぎず、本発明及びその適用または使用をいかなる意味においても限定するものではない。なお、図面に用いられている参照番号の類は、構成要素を識別するためのものである。

図１は、本発明の一実施形態を示すものであり、同図ではゴルフカーの全体を１０で示している。ゴルフカー１０は、一般に用いられる多数の構成要素を含んでいてもよい。このような構成要素は、最も広いコンテキストで言えば以下のものを含む。すなわち、車枠（frame）、車体（body）、ステアリングアセンブリ（steering assembly）、運転者制御（driver controls）、推進力システム（propulsion system）、及び車輪である。このような一般的な構成要素は、個別に形成され、協働してゴルフカー１０に望まれる機能的な目的物となる。図１に示す本実施形態のゴルフカー１０は、図ではその実体が示されていないが、少なくとも１つの補助フロント電動ブレーキアセンブリ５０を備えている。ゴルフカー１０または軽量の小型車両のような他の種類の車両が、本開示の補助フロント電動ブレーキシステムの様々な実施形態に含まれることは、推察される通りである。他の種類の車両には、これらに限定されることはないが、メンテナンス用の車両（maintenance vehicle）、貨物用の車両、及び往復運転する車両（shuttle vehicles）を含む。以下では、説明を簡単にするため、ゴルフカー１０について説明する。

ゴルフカー１０は、ゴルフカー１０を支持し、構成する車枠（図示せず）を備えている。車体は、上記車枠に載置されており、車体の全体を１２で示している。車体１２は、床板１４、座席１６、フロントエンド１８、リアエンド２０、収納ユニット２２、及びバスケット（basket）２４を備えている。座席１６は、床板１４の上に設置されている。座席１６は、運転手と乗客との少なくとも２人が座れるように、横方向に離れた２つのシートを有している。手摺２６Ａ及び２６Ｂと、背もたれ２８とは、座席１６上に伸びるように載置されている。収納ユニット２２は、座席１６の後方に位置しており、少なくとも２つのゴルフバッグを立てた状態で収納できるように設計されている。天蓋３０は、フロントエンド１８及びリアエンド２０のそれぞれから上向きに伸びている前方支柱３１及び後方支柱３２に接続されている。バスケット２４は、後方支柱３２に接続することができる。

ステアリングコラム（steering column）３４は、車体１２の床板１３から上向きに伸びている。ステアリングコラム３４は、運転手席近傍の座席１６に向かって内側に傾斜している。ステアリングホイール３６は、ステアリングコラム３４の末端に設けられている。運転者制御には、床板１４からその外部へと伸びるブレーキペダル３８、アクセルペダル４０が含まれる。図ではその実体が示されていないが、車体１２の座席１６の下部は、推進力システム（propulsion system）４１となっている。推進力システム４１は、一般に、運転手制御３８及び４０からの入力に基づいてゴルフカー１０の後輪４２を進ませる。推進力システム４１は、ガソリン駆動であってもよいし、電気駆動であってもよい。以下の例に限定されないが、電気による推進力システムの様々な実施形態について述べる。一般的な電気推進力システムは、モーター、バッテリーパック、及び上記モーターに組み合わされたブレーキを備えている。電気的なセンサーや機械的なアクチュエーターが、推進力システムの状態を制御することにより、ゴルフカー１０の運転の指示がなされる。

本実施形態のゴルフカー１０は、図ではその実体が示されていないが、ブレーキペダル３８が押し下げられたときにブレーキ補助を行うために、左右の車輪４４のそれぞれに組み合わされている左右の補助フロント電動ブレーキ５０を備えている。ブレーキ補助は、推進力システム４１が車両を減速させるために発生させるブレーキ力に付加する形で利用される。例えば、ゴルフカー１０が急な下り坂を走行するときや、急停車する必要があるとき、また大きな負荷がかかっているときに利用される。

図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態の左フロント電動ブレーキアセンブリ５０を示している。図２Ａに示すように、金属製のスピンドル（spindle）の全体が５２で示されており、この金属製のスピンドル５２は、ステアリングアーム（steering arm）５４に取り付けられている。スピンドル５２は、組になった留め金具（associated fastener）５８を受け入れる少なくとも１つの取り付けフランジ５３を備えており、留め金具５８にて電動ブレーキ６０がスピンドル５２を介してステアリングアーム５４に固定されるようになっている。スピンドルシャフト（spindle shaft）６２は、スピンドル５２から外側に伸びている。スピンドルシャフト６２は、その全体を６３で示すハブアセンブリを取り付けるためのものであり、またハブアセンブリ６３を回転させるものである。また、スピンドルシャフト６２の先端は、ねじが切られており、これに対応するねじナット（threaded nut）６６を受け入れるようになっている。これにより、ハブ６４を含むハブアセンブリ６３がスピンドルシャフト６２に保持されるようになっている。また、ベアリング７０Ａ及び７０Ｂを備える、ほぼ垂直なナックル（generally vertical knuckle）６８が、ステアリングホイール３６（図１）の動きに応じて車輪４４を動かすために、マウンティングブラケット（mounting bracket）７２に取り付けられている。

ハブアセンブリ６３は、電動ブレーキ６０に接続しており、またスピンドルシャフト６２回りを回転可能になっている。ハブアセンブリ６３は、より詳細には、金属製のハブ６４に押し付けられ（pressed into metallic hub 64）、スナップリング（snap ring）（図示せず）によって金属製のハブ６４に固定されるベアリングセット７４Ａ及び７４Ｂを含む。スペーサーチューブ（spacer tube）７６は、圧縮する負荷（compressive loading）がかかったときにベアリングセット７４Ａ及び７４Ｂが損傷しないように、ベアリングセット７４Ａ及び７４Ｂを集合させておくものである。植え込みボルト（stud）７８Ａ−Ｄは、車輪アセンブリ（wheel assembly）のリム（rims）の穴に合うようなパターンで、ハブ６４の一致する骨格（corresponding bones）にプレスされる。ナット６６は、ゴルフカー１０の操作中にハブアセンブリ６３を保持しておくために、スピンドルシャフト６２に結合される。ハブ６４は、電動ブレーキ６０内の摩擦物質と内部でかみ合うようになっている精細なスプライン（spline detail）７７を含む。ダストキャップ８０は、スピンドルシャフト６２の末端を覆うようにハブ６４に取り付けられ、これによりナット６６とハブアセンブリの構成要素とを覆うようになっている。

補助フロント電動ブレーキアセンブリ５０は、ゴルフカー１０のサスペンションシステムに搭載されている。サスペンションシステムは、サスペンションアーム８２を含み、サスペンションアーム８２は、ピンの支持により回転するようになっており、これにより、ナックル６８、スピンドル５２、及び電動ブレーキ６０がほぼ円弧‘Ｌ’の振れ幅で回転するようになっている。ばね／衝撃吸収体アセンブリ８８のつるまきばね８４及び衝撃吸収体８６は、ばね／衝撃吸収体アセンブリ８８が、圧縮する方向‘Ｍ’及び伸張する方向‘Ｎ’の両方に移動できるようになっている。なお、衝撃吸収体８６は、固定ピンによってゴルフカー１０の車枠のような支持構造体に接続されていてもよい。

図２Ｂは、本実施形態の左補助フロント電動ブレーキアセンブリ５０を組み立てた状態を示す図である。前輪４４（図１）は、ハブ回転軸９０を軸に回転できるようにハブ６４に取り付けられている。電動ブレーキ６０は、車輪４４（図１）の回転に伴ってハブアセンブリ６３及び電動ブレーキ６０の内部の構成要素が回転している間も静止している。コネクター９２を介して電動ブレーキ６０に供給される電気エネルギーによって、ブレーキのトルクが制御される。なお、以上のことから推察されるとおり、右補助フロント電動ブレーキアセンブリは、左補助フロント電動ブレーキアセンブリ５０の鏡像の構造を有し、ゴルフカー１０の右側に組み立てられる。

図３は、本実施形態の電動ブレーキ６０の断面図である。なお、図３は、電動ブレーキの単なる一例を示すものに過ぎず、これに限定されることはない。電動ブレーキ６０は、ばねを利用したものであり、電気的に解放される（electrically released）ようになっている。そして、ばねの動作と摩擦によってブレーキのトルクが供給されるようになっている。ばね９６は、摩擦ディスク（friction disc）９８と加圧板（pressure plate）１００とを締め上げる力を供給する。なお、ブレーキのトルクは、電気エネルギーが除去されたときにのみ供給される。また、電磁コイル１０２が電動ブレーキ６０の内部に設けられている。そして、図２Ｂに示すコネクター９２が電磁コイル１０２に電気エネルギーを供給するようになっている。エネルギーを与えられた電磁コイル１０２は、磁場を発生させ、これによりばね９６が圧縮される。そして、ハブ６４にスプラインされている、または接続されている摩擦ディスク９８が、自由に回転できるようになる。電気エネルギーが除去された場合には、磁場が生成されなくなり、ばね９６は元に戻る。そして、元に戻ったばね９６は、摩擦ディスク９８と加圧板１００との間に力を加える。この圧力により、摩擦ディスク９８とハブ６４とが自由に回転できなくなる。

図４は、本実施形態の補助フロント電動ブレーキ制御システムのブロック図である。同図ではフロント電動ブレーキ制御システムの全体を１１０で示しており、フロント電動ブレーキ制御システム１１０は、左フロント電動ブレーキアセンブリ５０と右フロント電動ブレーキアセンブリ１１２とを含んでいる。少なくとも１つのハーネス配線（wiring harnesses）１１４Ａ−Ｃが、左電動ブレーキ５０のコネクター９２と、右電動ブレーキ１１２のコネクター１１６と、切換デバイス１１８と、ブレーキペダル検知デバイス１２０とを接続している。切換デバイス１１８は、ブレーキペダル検知デバイス１２０が生成した電気信号の、左右の電動ブレーキ５０及び１１２への伝達を容易にするものである。切換デバイス１１８は、固体デバイス（例えば、Mosfet：化膜半導体電界効果トランジスター）や中継器（relay）であってもよい。ブレーキペダル検知デバイス１２０は、ゴルフカー１０のブレーキペダル３８に連結されており、ブレーキペダル３８の位置に基づいて電気信号を生成する。スイッチやセンサーをブレーキペダル検知デバイス１２０として適用することができる。ブレーキペダル３８が押し下げられたときには、ブレーキペダル検知デバイス１２０は、ブレーキペダル３８の位置に応じた電気信号を生成する。生成した電気信号は、次にハーネス配線１１４Ａ−Ｃ及び切換デバイス１１８を介して、５０及び１１２の２つのブレーキに伝達される。そして、上述のように、上記電気信号によって補助電動ブレーキ５０及び１１２は作動する。本実施形態では、ブレーキペダル検知デバイス１２０が示すブレーキペダル３８が押し下げられた度合いに基づいて、フロント補助電動ブレーキ５０及び１１２は作動する。

以上の記載は、単なる例示であり、ここで述べた要旨から逸脱しない変形は、本教示の範疇に含まれる。そして、このような変形は、本教示の精神及び範疇から逸脱しない。

本発明の実施形態における補助フロントブレーキシステムを含む、軽量小型車量の側面透視図である。 図１に示す実施形態の補助フロントブレーキの部品の分解透視図である。 図１に示す実施形態の補助フロントブレーキの部品を組み立てた状態を示す透視図である。 図１に示す実施形態の補助フロントブレーキの部品である、電磁ブレーキの斜視図である。 図１に示す実施形態の補助フロントブレーキシステムを示すブロック図である。

Claims (19)

1. 車両のブレーキングを補助するフロント電動ブレーキアセンブリであって、
   少なくとも１つの取り付けフランジを備えるスピンドルと、
   上記スピンドルからほぼ垂直に伸びるシャフトと、
   上記スピンドルの少なくとも１つの取り付けフランジに取り付けられている電動ブレーキと、
   上記シャフトを軸に回転するようになっていると共に、上記電動ブレーキと接続しているハブアセンブリとを備えていることを特徴とするフロント電動ブレーキアセンブリ。
2. 上記ハブアセンブリは、
   上記電動ブレーキとかみ合う精細なスプラインと、前輪を保持するように配列された複数の植え込みボルトとを備えるハブと、
   上記ハブに押し付けられたベアリングセットと、
   上記ベアリングセットのベアリングを集合させるスペーサーチューブとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のフロント電動ブレーキアセンブリ。
3. 上記スピンドルは、ステアリングアセンブリのステアリングアームに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のフロント電動ブレーキアセンブリ。
4. 上記電動ブレーキは、上記ハブの精細なスプラインとかみ合う精細なスプラインを備えていることを特徴とする請求項２に記載のフロント電動ブレーキアセンブリ。
5. 上記電動ブレーキは、電磁力によるブレーキであり、
   上記ハブの精細なスプラインとかみ合う精細なスプラインを備えている摩擦ディスクと、
   上記摩擦ディスクと隣接する加圧板と、
   当該電動ブレーキ内に配置された電気コイルと、
   電気信号を受け取り、該電気信号に基づいて上記電気コイルに電流を供給するコネクターとを備え、
   上記電気コイルに電流が供給されたときには電気に関連する力が発生するようになっており、
   上記電気コイルが発生させる電気に関連する力に基づいて圧縮及び解放されるようになっており、解放されたときには上記摩擦ディスクと加圧板との間に力を供給するばねとを備えていることを特徴とする請求項２に記載のフロント電動ブレーキアセンブリ。
6. 車両用の補助フロント電動ブレーキシステムであって、
   車両のブレーキングを補助するために、左フロントハブアセンブリにスプラインされている左電動ブレーキと、
   車両のブレーキングを上記左電動ブレーキと同時に補助するために、右フロントハブアセンブリにスプラインされている右電動ブレーキと、
   ブレーキペダルの位置を検知し、該検知した位置に基づいて電気信号を生成するブレーキ検知デバイスと、
   上記電気信号に応じて、上記電気信号を左右の電動ブレーキのそれぞれに伝達する切換デバイスとを含むことを特徴とするシステム。
7. 上記左右のハブアセンブリのそれぞれは、
   上記電動ブレーキとかみ合う精細なスプラインと、前輪を保持するように配列されていると共に外側に向かって伸びている複数の植え込みボルトとを備えるハブと、
   上記ハブに押し付けられたベアリングセットと、
   上記ベアリングセットのベアリングを集合させるスペーサーチューブとを備えていることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 上記左右の電動ブレーキのそれぞれは、電磁力によるブレーキであり、
   上記ハブの精細なスプラインとかみ合う精細なスプラインを備えている摩擦ディスクと、
   上記摩擦ディスクと隣接する加圧板と、
   当該電動ブレーキ内に配置された電気コイルと、
   電気信号を受け取り、該電気信号に基づいて上記電気コイルに電流を供給するコネクターとを備え、
   上記電気コイルに電流が供給されたときには電気に関連する力が発生するようになっており、
   上記電気コイルが発生させる電気に関連する力に基づいて圧縮及び解放されるようになっており、解放されたときには上記摩擦ディスクと加圧板との間に力を供給するばねとを備えていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 左右のスピンドルを更に備え、
   上記スピンドルのそれぞれは、少なくとも１つの取り付けフランジを備え、
   上記左右の電動ブレーキは、上記少なくとも１つの取り付けフランジを介して左右のスピンドルのそれぞれに取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
10. 上記左右の電動ブレーキには孔が設けられており、
    上記左右のスピンドルが備えている取り付けフランジの少なくとも１つにも孔が設けられており、
    上記孔が一直線に並んだときに、左右の電動ブレーキの孔と、上記スピンドルの少なくとも１つの取り付けフランジの穴とを通過するように留め金具が伸びており、これにより上記左右の電動ブレーキが上記左右のスピンドルにそれぞれに取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 上記左スピンドルからほぼ垂直に伸びる左シャフトと、
    上記右スピンドルからほぼ垂直に伸びる右シャフトとを更に備え、
    上記左右のハブアセンブリは、上記左右のシャフトのそれぞれに取り付けられており、上記左右のシャフトのそれぞれを軸に回転するようになっていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
12. 上記切換デバイスは、固体デバイス電力回路モジュール及び／または中継器及びスイッチの少なくとも１つであることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
13. 軽量小型車両であって、
    上記車両の左フロントサスペンションシステムに接続しており、左電動ブレーキを備える左フロント電動ブレーキアセンブリと、
    上記車両の右フロントサスペンションシステムに接続しており、右電動ブレーキを備える右フロント電動ブレーキアセンブリと、
    電気信号を生成し、生成した電気信号を上記左右の電動ブレーキに送るブレーキペダル検知デバイスとを備え、
    上記電気信号は、上記車両のブレーキペダルの位置に応じて生成されることを特徴とする小型車両。
14. 上記左右の電動ブレーキアセンブリのそれぞれは、
    少なくとも１つの取り付けフランジを備えるスピンドルを備え、上記電動ブレーキは、上記少なくとも１つの取り付けフランジに取り付けられており、
    上記スピンドルからほぼ垂直に伸びるシャフトと、
    上記シャフトを軸に回転するようになっており、上記電動ブレーキに接続しているハブアセンブリとを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の小型車両。
15. 上記ハブアセンブリは、
    上記電動ブレーキとかみ合う精細なスプラインと、当該小型車両の前輪を保持するように配列された複数の植え込みボルトとを備えるハブと、
    上記ハブに押し付けられたベアリングセットと、
    上記ベアリングセットのベアリングを集合させるスペーサーチューブとを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の小型車両。
16. 上記ハブアセンブリを上記シャフトに保持する、ねじが切られたナットを更に備え、
    上記シャフトは、上記ねじが切られたナットを受け入れるねじが切られた端部を有していることを特徴とする請求項１５に記載の小型車両。
17. 上記ハブアセンブリの露出しているシャフト端部に取り付けられたダストキャップをさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載の小型車両。
18. ステアリングアセンブリのステアリングアームに上記スピンドルが取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載の小型車両。
19. 上記各電動ブレーキは、電磁力によるブレーキであり、
    上記ハブの精細なスプラインとかみ合う精細なスプラインを備えている摩擦ディスクと、
    上記摩擦ディスクと隣接する加圧板と、
    当該電動ブレーキ内に配置された電気コイルと、
    電気信号を受け取り、該電気信号に基づいて上記電気コイルに電流を供給するコネクターとを備え、
    上記電気コイルに電流が供給されたときには電気に関連する力が発生するようになっており、
    上記電気コイルが発生させる電気に関連する力に基づいて圧縮及び解放されるようになっており、解放されたときには上記摩擦ディスクと加圧板との間に力を供給するばねとを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の小型車両。

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