JP2011503485A - 自動ブースト式ブレーキ装置又は運動と連動する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、それぞれ所望の、或いはちょうど必要な制動力又は連動する力に調節することが可能な自動ブースト式のブレーキ装置又は運動と連動する装置に関し、一方の端が連結点でブレーキライニング或いは連動ライニング又は連動爪と旋回可能な形で連結されている接続リンクが配備されており、仮想的な半径方向誘導軌道を実現するために、接続リンク３の他方の端３２が半径方向誘導レバー７の一方の端と回動自在に連結されており、半径方向誘導レバー７の他方の端が、接続リンク３の連結点２３の出来る限り近くに配置された少なくとも一つの補助連結点７８で、固定された連結部材８と回動自在に連結されており、接続リンク３は、調節用駆動部５を用いて、連結点２３を中心点とするほぼ円形の半径方向誘導軌道４’上を旋回させることが可能であり、それによって、接続リンク３の動作角度αを変化させることが可能である。

Description

本発明は、車両、ケーブルカー、ロープウェー、クレーン、リフト、機械、発電機、モーターの回転可能又は移動可能な構成部品、特に、回転又は直線運動する車輪、ローラー、ディスクなどのための自動ブースト式ブレーキ装置又は運動と連動する装置であって、この装置は、それぞれ所望の、或いはちょうど必要な制動力又は連動力に設定することが可能であり、接続リンクが配備されており、その接続リンクの一方の端が、連結点でブレーキライニング或いは連動ライニング又は連動爪と旋回可能な形で連結されている装置に関する。

ブレーキ開発業者及び製造業者は、最近の油圧機構の無い「ブレーキバイワイヤー」式ブレーキのために、自動ブーストブレーキを開発しており、場合によっては、例えば、具体的な試験でテストしている。これまでに開発され、具体的に製造されて、実際にテストされているブレーキの欠点は、自動ブーストが大き過ぎた場合にロックしてしまい、もはやサーボモーターの力では、ロックを解除することができないことである。

この分野では、特に、巧妙な制御によって、自動ブーストが大きい場合にブレーキが直ちにロックすることを防止し、それによって、安定した実用的な動作を実現したウェッジブレーキに言及すべきであるが、それは、非常に負担のかかるものである。

従来のブーストを制御可能な試験用ブレーキは、発生したブレーキのロックを解除するのに必要な力が大きいために、大規模な構成としなければならない追加の調整部を配備しなければならず、相当の追加費用がかかっていた。それに関する例は、特許文献１に記載されており、支持レバーの一方の端がブレーキライニングと旋回可能な形で連結され、他方の端が支持レバーを調節するための操作機器と繋がった機械式自動ブーストによる摩擦ブレーキである。その支持レバーは、その両端の間に有るブレーキキャリパーと回動自在に連結されており、そのため操作時に、支持レバーの端が、円軌道内において、その回転の中心の周りに旋回する。支持レバーがブレーキライニングでブレーキディスクを押し付ける押圧力による摩擦によって、支持レバーが旋回し、そのためブレーキディスクを押す力を増大（自動ブースト）させる連動する力が発生する。そのようにして発生させた連動するトルクは、中央の回転の中心によって、支持レバーの他方の端にも作用する。従って、操作機器は、それによって生じる非常に大きな制動力に打ち勝って、ブレーキ操作中の自動ブーストを調節することができなければならない。

特許文献２により、動作中に小さい力で自動ブーストを調節することが可能な自動ブーストブレーキが周知である。そのために、歯車がブレーキライニングと回転可能な形で軸支されている。歯車の外周領域には、ブレーキの操作時にクランク内を誘導されるピボットが歯車に配置されている。操作機器のウォームが歯車の外周と係合しており、そのため歯車が旋回可能であるとともに、ほぼ動力無しで自動ブーストを調節することができる。しかし、クランクによる誘導は、一連の欠点を有し、例えば、大きな摩擦力が発生し、そのことは、特に、大きな制動力が想定されることを考慮すると、動力無しに調節するとの目的と矛盾するか、或いはクランクによる誘導が汚れ易く、そのことは、ブレーキロッドを考慮すると、磨耗の問題を引き起こすこととなる。更に、クランクによる誘導は、製造に負担（材料と製作の負担）がかかる。

ドイツ特許公開第１０３２４４２４号明細書 ドイツ特許公開第１０１０５７５２号明細書

本発明の課題は、純粋に機械方式による「可変オフセットブレーキ」を開発し、それによって、負担のかかる電子制御を用いること無く、ロックした場合でも、サーボモーターの力を上回らない力しか必要としない、ブレーキに関する新しい全く別の手法を提示することである。

本発明による原理的に純粋に機械的な解決策では、同じく、その構造によって、調整力を必要としないか、或いは全く小さい調整力しか必要とせず、力を制御することが可能であるブーストによってトルク制御を行っているので、追加コストが発生しない。

即ち、本発明の課題は、第一に、純粋に機械的に、かつ実質的に「力を加えない形」で制動力のブーストを調節する非常に簡単なブレーキを実現することであり、第二に、それと同時に、或いはそれと同様に、結局のところ同じ原理にもとづく運動又は回転運動と連動する装置、即ち、基本的にリンク機構の実現を目指すことである。

本課題は、本発明による請求項１の特徴部に記載された特徴によって、即ち、二重レバーを実現することによって解決される。第一のレバーは、ブレーキライニングと半径方向又は円形誘導軌道との接続リンクである。具体的な半径方向軌道の位置において、第二のレバー又はレバー対が、第一のレバーの遠い方の端とリンク機構により互いに接続されており、レバー又はレバー対は、基本的に半径方向軌道の中心点にまで戻って来る、或いは到達し、例えば、ブレーキライニングの近傍の回転の中心において、ブレーキキャリパーと回動自在に連結されている。そのような自動ブーストブレーキを用いて、自動ブーストを制御することが可能であり、或いはそれぞれ所望の値に調節することが可能であり、そのため予め設定された一定のブーストを調節することによって、ブレーキトルクの設定が行われる。

一つの面に渡って、例えば、押圧ディスクに渡っての均一な押圧が望ましい場合、合計した力（合力）のための複数の支持体、即ち、複数の接続リンクを複数の摩擦ライニングに対して配置することができる。そのような複数の支持体による変化形態は、特に有利には、マルチディスクブレーキを押圧するために、或いは直前に述べた通り、爪の側面を押圧するために使用することができる。

分かり易くするために、ブレーキ装置にもとづき本発明の原理の説明だけを行う。

本発明によるブレーキでは、ブレーキの（自動）ブーストが大き過ぎる場合、基本的に力を加えない形の制御によって、ほぼ力を必要とせずに問題無くブーストを再び低減することができるので、原理的には、もはやロックの問題は起こらない。

本発明で用いられる機械的な自動ブーストは、常に、ブレーキライニングが摩擦面に対して直角の方向に向かって支持されていない、或いは力を加えられていない場合に実行することができる。そのような方式は、多くのブレーキ、例えば、ドラムブレーキなどで使用されている。

それは、人の経験において、例えば、スノースライダーが、急勾配過ぎる状態、即ち、雪や氷と滑走面の間の角度が大きい状態でスライドした場合にロックすること、並びにスノースライダーが、その動作角度を平坦に設定した場合、即ち、より小さい値に低下した場合に問題無く再び滑走できることに相当する。

即ち、支持又は動作角度を上手く変更できた場合に、そのようにして自動ブーストを所望の値に設定することができる。そのような角度変化は、その結果として抵抗力が発生する、詳しくは、非常に大きな力が生じるので、基本的に問題が有る。そのような角度変化に対処するためには、それに対応して従来の機構とブレーキライニングの駆動部を頑丈に設計しなければならなかった。

請求項１に記載された実施構成による機械的に自動ブーストを調整することが可能なブレーキは、これまで開示されておらず、そのため製品にも採用されていない。

ここで、本発明は、基本的に、動作角度又は支持角度を実質的に「力を加えない形」で変化させることができるようにする、即ち、相応に弱い、正に驚くほど小さい力の操作又はサーボモーターによって、如何なる角度位置でも完全に効果的に動作可能とするだけでなく、そのような役割をその実施構成による力が果たすような構成をベースとするものである。

既に述べた通り、ここでブレーキ機器にもとづき説明する原理は、例えば、駆動シャフトの回転運動をトランスミッションを介して車両の車輪に伝達する場合にも同様に有効である。

従って、本発明は、請求項１に記載されている通り、新しい運動又は回転運動式ブレーキ装置或いは運動又は回転運動と連動した装置を提示する。

以下において、本発明を詳しく説明する。

合計した力（合力）に対して垂直に延びる軌道上における合力の調整は、それぞれ実質的に「力を加えない形」で実行することができる。「合力に対して垂直である」との要件は、ブレーキライニングを中心点とする円軌道を規定し、その中心点で合力を支持することができる場合常に満たされる。

円軌道は、例えば、円軌道用誘導溝を配備し、その中で、一方の端がブレーキライニングの「回転の中心点」に旋回可能な形で軸支された支持レバー又は接続リンクの他方の端に配置されたローラーを走らせることが可能であることによって実現することができる。ここで、同じ目的で採用することができる完全に機械式の有利な解決策が存在することは明らかである。

幾何学的な比率という意味において、円軌道に沿って動作角度を調節することが可能な接続又は支持リンクの調節力は、理論的に零である。実際には、摩擦とそのため理想的な直角でない角度を克服するために、小さい力が必要である。その力は、構造上合力全体よりも非常に小さくすることができ、従って、「力を加えない形」の調節は合理的であると言うことができ、それは、ブレーキライニング内に押圧の中心点を有する支持リンクのための円弧形誘導部の幾何学的な形状の意味に対しても言えることである。

「可変オフセットブレーキ」という用語は、制動力の所望のブーストを実現するために、ブレーキライニングの支持が接続リンクを用いてブレーキライニングから間隔を開けて行われることを意味するとともに、制動力を正確に制御可能とするために、その間隔、即ち、動作角度を変更することができるという意味を有する。

ここで、何が従来から一般的な所定の自動ブーストブレーキの操作に関するものであるのかを簡単に説明する。

例えば、「ウェッジブレーキ」などの従来技術の機械式自動ブーストブレーキでは、ブレーキライニングは、ブレーキ操作機器、例えば、サーボモーターを用いて小さい力で、例えば、回転する車輪に押し付けられ、自動ブーストによって一層強く押し付けられる、或いは回転と「連動」する。自動ブーストの大きさは、摩擦対合の係数と支持角度に依存し、様々なブーストのために、全く異なる位置において、異なる設定角度によって、例えば、異なる角度の「楔」（Ｖ字形の溝）によって規定することができる。しかし、前述した所定の制動力ブースト設定では、そのような角度は、常に予め設定されたままであり、そのため変更することができない。正に、その結果そのような形式のブレーキは、その時々の状態において、自動ブースト作用による力が急激に増大する可能性が有り、そのことによって、並びにサーボモーターが比較的弱いために、もはや抑制できなくなるので、ロックしてしまうという問題が起こる。そして、正に予め設定した所定の角度位置で、前述した急激に強くなる自動ブーストがロックしてしまうまで進行し、正にその時々の状態で大き過ぎる力の負荷のために最早解除することができなくなった場合、いずれにしても別の位置で別の角度にしても無駄である。

そのような周知の自動ブーストブレーキでは、そのようなロックする虞は、特別な制御により最小化すべきとされており、その制御では、前述した抑制できない程大きな調整力の範囲に決して容易に移行させないことを追求している。大きな力の測定は、大量生産品では非常に高価となるので、実際に起こっている力は、現実には容易に測定することができない。従って、周知の自動ブーストブレーキ用の制御又は制御可能性とそのため制御機器は、実際の本当の力の代替値で動作しなければならず、そのため問題が多く、負担がかかる。

先ずは摩擦又はブレーキライニングに小さい押圧力が加えられる。それは、例えば、磨耗調整用のスプリング、磁石、モーターによって、或いはさもなければそのために配備された操作モーターによって行うことができる。

本発明によるブレーキと同じ原理にもとづき動作するブレーキは、全く異なる形で制御されている。

本発明では、ブースト調整器、即ち、ブレーキライニングの上又は内の円軌道の中心点と円形誘導軌道の間の接続リンクの設定可能な角度αによって、それぞれ所望の制動トルクを設定している。それでも、新型ブレーキで大き過ぎる自動ブースト又はロックが起こってしまったブレーキと車輪は、それらが互いに接続されているので、当然一緒にロックし、その場合現在の全てのブレーキと同様に、全く通常通り「ＡＢＳ障害」が発生することとなる。

ＡＢＳ装置は、直ちに「制動トルク低下」命令を受けて、接続リンクのブレーキライニングから遠い方の端が円形誘導軌道に沿って動作角度αを小さくする方向に動くことによって、実質的に「力を加えない形」でブースト調節機構は、ブーストの小さい領域に戻される。

「解除できないロック」は、円形誘導軌道上でライニングから遠い方の端をスライドさせることによる接続リンクの動作角度αの新しい形式の調節によって起こり得ない。更に、現在一般的である、即ち、ＡＢＳ及びＥＳＰでは当然となっている制動トルクの制御も、従来のブレーキの場合と同様に可能である。

「可変オフセットブレーキ」は、請求項２に記載されている通り、例えば、二つの進行方向、即ち、直径上で互いに対向する移動又は回転方向に角度を調節するための対称的な構造によって、自動的にブーストする形で構成することができる。

例えば、前輪ブレーキにおける別の手法は、乗用車の前輪ブレーキが前進走行時の大部分の制動トルクのために構成されており、後退走行では、前進走行用構成と比べてほとんどトルクを加える必要が無いので、ブースト作用を全く意識的に前進走行に限定することである。小さい保持トルクは、第一の小さい押圧力、即ち、例えば、磁石の作用によって、ブースト無しで発生させることができる。

この可変オフセットブレーキは、連結点、即ち、動作角度αの選定による自動ブーストが望ましい場合には常に採用することができる。従って、本方法は、基本的に全てのブレーキ、即ち、例えば、あらゆる形式の車両のディスク、ドラム、マルチディスクブレーキ、即ち、例えば、乗用車、トラック、飛行機の車輪ブレーキ、レール車両用ブレーキ等に適している。

可変オフセットブレーキは、基本的に合力を発生させ、その合力を角度αに調節することができることだけに関連し、その目的と解決策は、小さい角度調整力を実現することである。それに対応して、合力は、摩擦対合だけでなく、互いに相対的に制動し合う部分の一方の部分の造形によっても発生させることができる。

この場合、可変オフセットブレーキは、例えば、一種の爪によるブレーキなどの「噛合式ブレーキ」であり、この場合でも、またもや「ブレーキ」が実質的に「力を加えない形」で調節する、即ち、開閉することができるという利点が得られる。

「可変オフセット方法」により相対的な運動又は回転運動が互いに制動し合うようにすることができるので、本方法は、当然二つの異なる速さの運動又は回転運動の接続を設定又は開閉可能とするために使用することができる。

原理的に、本発明により実現可能な「力を加えない形の調節」は、常に「円形誘導軌道の半径方向と中心点の要件」が保持されている場合に可能である。そもそも十分な精度の円弧誘導軌道が、ブレーキライニングの上又は内の十分な精度で選定された中心点の周りで作用する如何なる変化形態も、本発明などで使用される「力を加えない形」の調節に適している。

そのため、円形誘導軌道は、第一にやっとのことでしか精確に製造することができず、そのため第二に如何なる場合でも大きな力による変形によって容易に変化し、第三に例えば、構造の幾何学的な形状の利点を許容するために生じる誤差を受け入れることができ、第四に例えば、操作の利点を獲得する、即ち、例えば、制動力ブーストの「力を加えない形」の調節のための小さいが必要な操作力を制御可能な形で発生させることができるためには、意識的に誤差を生じさせる可能性が有るので、「十分な精度」が要求される。

請求項３には、本発明の範囲内に有る新しい自動ブーストブレーキの別の有利な実施構成が記載されており、特に、図面と以下の記述も参照されたい。

図面にもとづき、本発明を詳しく説明する。

従来技術で周知の一つの方向だけの運動又は回転運動を制動するためのブレーキ装置の模式図 従来技術で周知の直径上で互いに対向する二つの方向の運動又は回転運動を制動するためのブレーキ装置の同様の構成図 運動と連動する装置、即ち、リンク機構の模式図 ブレーキシューと半径方向誘導軌道の間の接続リンクと旋回可能な形で接続された少なくとも一つの第二の半径方向誘導レバーを用いて円形誘導軌道又は半径方向誘導軌道を保証する本発明によるブレーキの図 二つのレバーが互いにリンク機構で接続された本発明によるブレーキの具体的な実施構成図 ブレーキライニングが制動すべき物体、例えば、車輪等の逆側に有り、引張棒か、さもなければ柔軟な引張ワイヤーを用いて円形又は半径方向誘導軌道と接続されたブレーキの図

図１には、弱いサーボモーター６を用いて、比較的小さい力で、動いている物体に対して移動又は押圧することが可能なブレーキライニング２が、例えば、車輪１のブレーキディスク１０などの運動方向ＢＲに移動又は回転する物体と接触している状態を図示している。

回転の中心点をブレーキライニング２上の中心点２３と一致させるために、ここでは、堅い、一定の長さを有する接続レバー、即ち、接続リンク３の端３１が旋回可能な形で軸支されている。この接続リンク３の別の端３２は、ローラー３４を用いて、例えば、自動車の固定された構造部品４０に形成された円形軌道誘導スリット又は溝内において、円形に誘導することが可能な形で軸支されている。

接続リンク３の角度位置、即ち、動作角度αは、第二のサーボモーター５を用いて、ここでは、スクリューロッドとギヤ機構５１によって調節又は設定することができる。

図１において、接続リンク３は、比較的大きな制動力ブーストが行われる約６０°の角度位置αで図示されている。

更に、制動力ブーストが比較的小さく設定されるα＝約３０°で図示された、一定の長さを有する接続リンク３の第二の角度位置が、破線で図示されている。

このブレーキ１００でブロック又はロックが起こった場合、例えば、ＡＢＳ機器を用いて、実質的に小さい力を必要とする接続リンク３を半径方向誘導軌道４に沿って動作角度αを小さくする方向にスライドさせることだけが必要であり、ロックは、全く目立たない非常に小さい力しか必要でない形で解除され、従って、ブレーキ装置１００は、直ちに再び完全に機能することができる。

別途指定しない限り符号の意味が同じである図２は、円形又は半径方向誘導軌道４が基準線、即ち、α＝９０°の頂点を越えて別の側に移動したブレーキ装置１００を図示している。この堅い接続リンク３は、第二のサーボモーター５を用いて、円弧上において、図面で＋αから−α（マイナスα）まで、例えば、約＋６０°から約−６０°まで、固定された構成要素４０内を円形誘導軌道全体、即ち、樋、溝等に沿って調整、設定することができる。

そのように、図２によるブレーキは、直径上で互いに対向する方向ＢＲとＢＲ’への（回転）運動に対してブレーキの強さを設定可能な形で制動するのに適している。

別途指定しない限り符号の意味が同じである図３は、本発明により動作する運動又は回転運動と連動する装置、即ち、リンク装置１００’の機能を図示しており、リンク用ディスク１は、立ち上がり角度βを有する台形の爪形状の歯１０で構成されている。歯の中間領域の中の一つには、リンク用の歯２’が係合しており、その歯には、図１及び図２と同様の方法で、堅い接続リンク３が回転の中心点２３に旋回可能な形で軸支されており、その接続リンクの他方の端は、ローラー３４を用いて、中心点２３を有する円形又は半径方向誘導軌道４に沿って前後にスライドすることが可能であり、従って、動作角度αは、図示されている通り、約６０°から、ここでは破線で表示された約２０°にまで低下することが可能であるとともに、爪形状の歯１０の側面に対するリンク用の歯２’の押圧力も大幅に低減される、即ち、連結器１００は、ほぼ解除されているか、或いは解除直前の状態にある。

別途指定しない限り符号の意味が同じである図４は、本発明によるブレーキ装置１００を図示しており、この装置は、仮想的な円形又は半径方向誘導軌道４’を有し、それを実際に機能させる役割を第二の堅いレバー７が果たし、そのレバーの自由端７２は、リンク機構を用いて、他方の端をブレーキライニング２と回動自在に連結された接続レバー３の自由端３２と回動自在に連結されており、その近い方の端は、リンク機構７８を用いて、既存のブレーキヨーク８と回動自在に連結されている。また、接続レバー３の動作角度αとそのためブレーキブースト力は、第二のサーボモーター５とギヤ機構５１を用いて変更することが可能である。

堅いレバー７は、接続レバー３の所定の円形又は半径方向誘導軌道４’を提供する役割を果たす。接続レバー３とブレーキライニング２の連結点Ａは、円形軌道誘導レバー７とブレーキヨーク８の連結点７８の出来る限り近くに配置される。

別途指定しない限り符号の意味が同じである図５は、図４に模式的に図示されている仮想的な円形又は半径方向誘導軌道４’を有する新しいブレーキ１００の具体的な実施構成を図示しており、二つの第二のレバー７の一方の端７１が、連結点７８を介して二つのヨーク部材８と回動自在に連結されており、遠い方の端７２が、旋回シャフト３７を介してブレーキライニング２に対する接続リンク３とリンク機構により接続されている。

別途指定しない限り符号の意味が同じである図６は、引張力に関して設計された接続リンク３’、即ち、例えば、引張ワイヤー、引張チェーン又は引張棒を備えた本発明による可変オフセットブレーキ１００を図示しており、移動又は回転する物体１を引っ張ることによって、ブレーキライニング２を押え付けている。この場合、ブレーキライニング２は、図１〜３のブレーキライニングと比べて、移動又は回転する物体１の別の側に有る。

Claims (3)

1. 車両、ケーブルカー、ロープウェー、クレーン、リフト、機械、発電機、モーターの回転可能又は移動可能な構成部品（１）、特に、回転又は直線運動する車輪、ローラー、ディスクなどのための自動ブースト式のブレーキ装置又は運動と連動する装置（１００）であって、この装置は、それぞれ所望の、或いはちょうど必要な制動力又は連動する力に設定することが可能であり、接続リンク（３）が配備されており、その接続リンクの一方の端（３１）が、連結点（２３）でブレーキライニング（２）或いは連動ライニング又は連動爪（２’）と旋回可能な形で連結されている装置において、
   接続リンク（３）の他方の端（３２）が、半径方向誘導レバー（７）の一方の端と回動自在に連結されており、半径方向誘導レバー（７）の他方の端が、接続リンク（３）の連結点（２３）の出来る限り近くに配置された少なくとも一つの補助連結点（７８）で、固定された連結部材（８）と回動自在に連結されていることと、
   接続リンク（３）は、調節用駆動部（５）を用いて、連結点（２３）を中心点とするほぼ円形の半径方向誘導軌道（４’）上を旋回させることが可能であり、それによって、接続リンク（３）の動作角度（α）を変化させることが可能であることと、
   を特徴とする装置。
2. 互いに逆の二つの方向（ＢＲ，ＢＲ’）に移動又は回転運動するブレーキに対して、接続リンク（３）を基準線の周りに旋回させることができる調節用駆動部（５）が配備されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 半径方向誘導レバー（７）と固定された連結部材（８）の少なくとも一つの補助連結点（７８）の軸（Ａ’）が、接続リンク（３）の連結点（２３）の軸（Ａ）のほぼ延長線上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。

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