JP2020200870A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の駐車時に消費する電力の削減を可能にし、駐車時以外の状況においても必要に応じて制動力のオンオフを可能にし、且つ十分な制動力を発生すること。【解決手段】ディスクロータ２２に支持された回転側ディスク２２ａと、固定部材２１に支持された固定側ディスク２１ａと、ブレーキ制御部５１と、ＭＲ流体２６と、ＭＲ流体に磁場を印加する電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂと、電磁石コイルの間に挟まれた状態で配置されるアルニコ磁石３２と、を備え、固定側ディスクおよび回転側ディスクの少なくとも一方がＭＲ流体中に配置され、ブレーキ制御部５１は、電磁石コイルの通電の有無に依存する制動モードおよび非制動モードと、通電状態とは無関係に制動力を維持する駐車ブレーキモードとを切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駐車ブレーキとして利用可能なブレーキ装置に関する。

例えば特許文献１は、磁束が通過することで粘性が高くなる作動流体を利用した回転ダンパーの技術を示している。また、特許文献１は、消費電力を小さくするために永久磁石と１つの電磁コイル７を利用することを示している。

また、特許文献２のマグネットチャックは、フェライト磁石のような高保持力磁石と、アルニコ磁石のような低保持力磁石と、１つの励磁コイル２とを備え、励磁コイル２への通電を着脱時の切替時のみにするための技術を示している。

また、特許文献３のブレーキシステムは、電磁ブレーキの作動時にコイルで消費する電力を低減するための技術を示している。また、特許文献３は１つの励磁コイル１４と、第１永久磁石および第２永久磁石とを用いることを示している。

また、特許文献４の磁性体保持装置は、磁性体を保持するか、保持解除する際にのみ電源を必要とし、保持状態や保持解除状態を維持するときは、別の電源供給を必要としないことを目的としている。また、特許文献４は永久磁石と電磁石とを組み合わせると共に、１つのコイル２１を用いて電流の向きを制御することを示している。

特開２０１７−２０７０８１号公報 実開昭６１−６１１３７号公報 特開２０１６−２１７３７１号公報 特表２０１３−５３７７１２号公報

例えば、ＭＲ（Magneto Rheological）流体のような磁気機能性流体を利用することにより、車両用のブレーキ装置を構成することが可能である。すなわち、ＭＲ流体のような機能性材料は、磁場の印加により見かけ上の粘度が変化するので、ＭＲ流体に印加される磁場を調整し、ブレーキの回転部材と静止部材との間の相対移動に対する制動力を発生させることができる。

このような構成のブレーキ装置では、制動力のオンオフを切り替えるために、ＭＲ流体に印加する磁場のオンオフを切り替える必要がある。そこで、電気コイルの通電によりＭＲ流体に印加する磁場を発生することが想定される。これにより、ブレーキのオンオフを容易に制御できる。

一方、車両の駐車ブレーキとして利用されるブレーキ装置は、長時間に亘って連続的に制動状態を維持する必要があるため、電気コイルの通電により消費される電力の削減が重要になる。そこで、例えば特許文献１〜特許文献４のように、永久磁石が発生する磁界を利用し、電気コイルが消費する電力を削減することが考えられる。

しかしながら、例えば特許文献１および特許文献４の技術では、電磁コイルを通電しない時に制動力をオンにすることは可能であるが、電磁コイルを通電しない時に制動力のオンオフを切り替えることができない。

また、車両用のブレーキ装置を構成する場合には、部品数の削減や新たな機能追加を可能にするために、車両が駐車しているときだけでなく、走行中などの状況においても、必要に応じて制動力のオンオフを制御できることが望ましい。

しかし、特許文献２〜特許文献４の技術を利用する場合には、永久磁石の磁界と電気コイルの通電による磁界との組合せだけを考慮しているので、制動力のオンオフ切替に時間がかかったり、制動力が不足する可能性が高い。例えば、電気コイルの発生する磁束が通過する磁気回路の中に永久磁石などの磁性体が含まれている場合には、永久磁石の透磁率が低いため磁気抵抗が増大する。そのため、電気コイルの通電時に磁気回路においてエネルギー効率が低下し、ＭＲ流体に印加される磁場が弱くなり、結果として十分な制動力を生じさせることができない可能性が高い。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の駐車時に消費する電力の削減を可能にすると共に、駐車時以外の状況においても必要に応じて制動力のオンオフを可能にし、且つ十分な制動力を発生することが可能なブレーキ装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るブレーキ装置は、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 静止部材と、
前記静止部材と同軸上に配置され、前記静止部材に対し相対回転可能な回転部材と、
前記回転部材の周面に相対回転不能に支持された１枚以上の回転側ディスクと、
前記回転側ディスクに対し隙間を介して軸方向に対向配置された状態で、前記静止部材の周面に相対回転不能に支持された１枚以上の静止側ディスクと、
磁場の印加により見かけ上の粘度を調整可能な機能性材料と、
前記機能性材料に磁場を印加する為の第１コイルおよび第２コイルと、
前記第１コイルと前記第２コイルとの間に挟まれた状態で配置され、着磁および消磁が可能な物理特性を有する磁性体と、
を備え、前記静止側ディスクおよび前記回転側ディスクの少なくとも一方が前記機能性材料中に配置され、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電を個別に制御して、前記磁性体の着磁および消磁を実現すると共に、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電の有無に依存する制動モードおよび非制動モードと、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電状態とは無関係に制動力を維持する駐車ブレーキモードとを状況に応じて切り替える、
ブレーキ装置。

（２） 前記第１コイル、前記第２コイル、および前記磁性体の外側を囲む位置に配置されたヨーク、を更に備え、
前記第１コイルと前記第２コイルとが平行に並べて配置され、
前記磁性体は、前記第１コイルと前記第２コイルとが同相で通電される際に、前記第１コイルが発生する磁界と前記第２コイルが発生する磁界とが相殺される位置に配置される、
上記（１）に記載のブレーキ装置。

（３） 前記駐車ブレーキモードに切り替える際に、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して互いに逆相の状態で一時的に通電し、前記磁性体を磁化してから前記通電を遮断する、
上記（１）又は（２）に記載のブレーキ装置。

（４） 前記駐車ブレーキモードから前記制動モード又は前記非制動モードに切り替える際に、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して互いに逆相の状態で一時的に通電し、前記磁性体を消磁する、
上記（３）に記載のブレーキ装置。

（５） 前記磁性体として、アルニコ磁石を有する、
上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のブレーキ装置。

上記（１）の構成のブレーキ装置によれば、機能性材料に対して磁場を印加することにより、回転側ディスクと静止側ディスクとの間の間隙を調整し、これらの相対移動に対する制動力を発生することが可能になる。また、着磁および消磁が可能な磁性体を採用すると共に、第１コイルおよび第２コイルの通電を個別に制御するので、磁性体を着磁状態および消磁状態に切り替えることができる。磁性体が着磁状態の場合には、第１コイルおよび第２コイルの通電の有無とは無関係に、磁性体が機能性材料に対して磁場を印加するので、制動力が発生し、駐車ブレーキモードが実現する。また、磁性体が消磁状態の場合には、第１コイルおよび第２コイルの通電により発生する磁場が機能性材料に印加されるので、通電状態に依存する制動力を発生することができ、制動モードおよび非制動モードを実現できる。また、磁性体は第１コイルと第２コイルとの間に挟まれた状態で配置されているので、第１コイルおよび第２コイルの個別通電制御により、磁性体に印加する磁界の向きを切り替えることが可能である。これにより、磁性体の着磁および消磁が可能になる。また、磁性体が第１コイルと第２コイルとの間に挟んだ状態で配置されているので、制動モードにおいて、磁性体の透磁率の影響を受けにくい状態になり、エネルギーの効率が改善される。したがって、制動力の低下を抑制できる。

上記（２）の構成のブレーキ装置によれば、制動モードで磁性体の位置において、第１コイルが発生する磁界と第２コイルが発生する磁界とが相殺される。しかも、磁気抵抗の小さいヨークがその近傍に存在するので、第１コイルおよび第２コイルの磁束のほとんどは、ヨークを含む磁気回路を通過する。これにより、制動モードにおいて、透磁率が低く磁気抵抗が大きい磁性体の影響を排除することが可能になり、制動力の低下が防止される。

上記（３）の構成のブレーキ装置によれば、第１コイルおよび第２コイルに対して互いに逆相の状態で通電することにより、磁性体を所定の方向に磁化させることができる。そして、磁化された磁性体が発生する磁場が機能性材料に印加されるので、制動力が発生する。また、磁性体を磁化した後で第１コイルおよび第２コイルの通電を遮断するので、それ以降は電力を消費することなく駐車ブレーキモードを維持できる。

上記（４）の構成のブレーキ装置によれば、第１コイルおよび第２コイルに対して互いに逆相の状態で一時的に通電することにより、磁化している状態の磁性体と反対方向の磁場を発生し、磁性体を消磁することができる。したがって、制動モード又は非制動モードにおいては、磁性体の磁場の影響を受けることなく、制動力のオンオフを制御可能になる。

上記（５）の構成のブレーキ装置によれば、磁性体の着磁および消磁を容易に行うことが可能になる。すなわち、アルニコ磁石は保磁力が比較的小さく、周囲の磁界の影響で減磁しやすい物理特性を有しているので、第１コイルおよび第２コイルの発生する磁場をアルニコ磁石に印加することにより、その着磁および消磁を必要に応じて行うことができる。

本発明のブレーキ装置によれば、車両の駐車時に消費する電力の削減が可能であり、更に駐車時以外の状況においても必要に応じて制動力のオンオフが可能であり、且つ十分な制動力を発生できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、制動機構を中央部で破断した状態の外観を示す斜視図である。 図２は、図１中の破断部の構造を示す縦断面図である。 図３は、図１および図２中の主要部の詳細を示す拡大断面図である。 図４は、本発明の実施形態におけるブレーキ装置の電気回路構成例を示すブロック図である。 図５は、ブレーキ制御部の動作例を示すフローチャートである。 図６は、図２に示した構造と対応する磁気回路の構成を示す磁気回路図である。 図７（ａ）はサービスブレーキ使用時における各コイルの通電状態および磁束の状態をシミュレーションした結果を表す断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の内容を簡略化して示した断面図である。 図８（ａ）は駐車ブレーキをオンに切り替える際の各コイルの通電状態および磁束の状態をシミュレーションした結果を表す断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の内容を簡略化して示した断面図である。 図９（ａ）は駐車ブレーキのオン状態を維持している時の各コイルの通電状態および磁束の状態をシミュレーションした結果を表す断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の内容を簡略化して示した断面図である。 図１０（ａ）は駐車ブレーキをオフに切り替える際の各コイルの通電状態および磁束の状態をシミュレーションした結果を表す断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の内容を簡略化して示した断面図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜制動機構の構成例＞
本実施形態の制動機構１４を中央部で破断した状態の外観を図１に示す。また、図１中の破断部の主要な構造を図２に示す。また、図１および図２中の主要部の詳細を図３に示す。

図１に示した制動機構１４は、一般的な自動車用のディスクブレーキと同様に、各車輪の近傍に配置され、車輪の回転に対して制動をかけるために利用される。また、この制動機構１４は車両の走行中に制動をかけるためのサービスブレーキと、駐車時に車両が動かない状態を維持するための駐車ブレーキとのいずれにも利用できる。

制動機構１４は、固定部材２１、ディスクロータ２２、および回転軸２３を含んでいる。固定部材２１は車体側に固定され、回転軸２３は車輪に連結される。ディスクロータ２２は、車輪の回転に伴って回転軸２３と共に回転する。制動機構１４のディスク部３０は、固定部材２１とディスクロータ２２との間の相対移動を抑制するための制動力を必要に応じて発生することができる。

図２に示すように、制動機構１４の断面において、ディスク部３０の外周に電磁石コイル２７Ａ、アルニコ磁石３２、および電磁石コイル２７Ｂが配置され、これらの外側が電磁石ヨーク２８で囲まれている。アルニコ磁石３２は、ディスク部３０と対向する状態で中央部に配置され、アルニコ磁石３２の左側に電磁石コイル２７Ａが配置され、アルニコ磁石３２の右側に電磁石コイル２７Ｂが配置されている。

電磁石コイル２７Ａは、非磁性体により構成されるコイル支持部材３１Ａの外周に巻回された絶縁電線により構成されている。また、電磁石コイル２７Ｂは非磁性体により構成されるコイル支持部材３１Ｂの外周に巻回された絶縁電線により構成されている。また、電磁石コイル２７Ａを構成する電線と、電磁石コイル２７Ｂを構成する電線は、同じ向きで方向が揃うように互いに平行に配置されている。

なお、アルニコ磁石３２は、一般的なアルニコ磁石と同様に、アルミニウム (Ａｌ)、ニッケル (Ｎｉ)、コバルト (Ｃｏ) などを原料として鋳造された鋳造磁石であって、保磁力が比較的小さく、減磁しやすいという物理特性を有している。そのため、アルニコ磁石３２に外部から磁場を印加することによりアルニコ磁石３２を着磁することができ、反対方向の磁場を印加することにより、容易に消磁することができる。

本実施形態では、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂは、アルニコ磁石３２の着磁用の磁場、アルニコ磁石３２の消磁用の磁場、およびサービスブレーキ用の磁場を発生するために利用される。

ディスク部３０は、図３に示すように、複数枚の固定側ディスク２１ａと複数枚の回転側ディスク２２ａとがそれぞれ空間（間隙）２５ｂを介して交互に配置された状態になっている。なお、固定側ディスク２１ａおよび回転側ディスク２２ａは、それぞれ最低１枚あればよい。

複数枚の固定側ディスク２１ａは、それぞれ、固定部材２１の周面に相対回転不能な状態で支持されている。また、複数枚の回転側ディスク２２ａは、それぞれ、ディスクロータ２２の周面に相対回転不能な状態で支持されている。

図３に示すように、固定側ディスク２１ａと回転側ディスク２２ａとの間の空間２５ｂにＭＲ（Magneto Rheological Fluid）流体２６が充填されている。ＭＲ流体２６は、例えば油などの液体中に、鉄粉のような強磁性体粒子２６ａが多数分散した状態で存在しているものである。強磁性体粒子の粒径は、数［μｍ］程度である。ＭＲ流体２６は、磁場の印加により見かけ上の粘度を調整できる機能性材料である。

つまり、ＭＲ流体２６の中に、固定側ディスク２１ａおよび回転側ディスク２２ａの少なくとも一方が配置されている。

図３のようにＭＲ流体２６に磁場を印加すると、各空間２５ｂのＭＲ流体２６において、多数の強磁性体粒子２６ａが互いに引きつけ合って鎖状のクラスターを形成する。このような状態で、固定側ディスク２１ａと回転側ディスク２２ａとの相対移動の動きに対して制動力が発生する。また、ＭＲ流体２６に印加する磁場を解除すると、多数の強磁性体粒子２６ａが互いに分散して鎖状のクラスターがなくなるので、制動力も解除される。

＜ブレーキ装置の構成例＞
本発明の実施形態におけるブレーキ装置の電気回路構成例を図４に示す。このブレーキ装置は、図１に示した制動機構１４を含み、更に制動機構１４の電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂ、およびアルニコ磁石３２を制御するための制御要素として、ブレーキ制御部５１およびドライバ回路５２を含んでいる。

ブレーキ制御部５１は、例えばマイクロコンピュータを主体とする電子回路により構成され、車両におけるブレーキの制御を実施する。図４に示すように、サービスブレーキの指示信号ＳＧ１および駐車ブレーキの指示信号ＳＧ２がブレーキ制御部５１に入力される。サービスブレーキの指示信号ＳＧ１は、例えばブレーキペダルの踏み込みのオンオフや、ストップランプのオンオフに連動する信号に相当する。駐車ブレーキの指示信号ＳＧ２は、駐車ブレーキのオンオフを指示する操作スイッチ等の状態に相当する。

ブレーキ制御部５１は、サービスブレーキの指示信号ＳＧ１および駐車ブレーキの指示信号ＳＧ２に従い、ブレーキの動作モード切替指示を認識し、制動機構１４の通電を制御するための通電制御信号ＳＧ３を生成する。詳細な動作は後で説明する。

ドライバ回路５２は、直流電源ラインＶｂおよびアースラインと接続されている。ドライバ回路５２は、ブレーキ制御部５１が出力する通電制御信号ＳＧ３に従い、電磁石コイル２７Ａおよび２７Ｂの通電のオンオフと通電方向を個別に制御する。

例えば、サービスブレーキをオンにする場合には、ドライバ回路５２は図４に矢印で示した電流Ｉａ、Ｉｂのように、同じ方向（同相）、且つ同じ大きさの電流を２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに同時に通電する。この場合、電磁石コイル２７Ａが発生する磁界Ｈａと、電磁石コイル２７Ｂが発生する磁界Ｈｂとの合成により磁界Ｈｃが形成され、磁界Ｈｃの磁束は磁気抵抗の小さい電磁石ヨーク２８に沿う位置を通過する。

また、アルニコ磁石３２の位置では磁界Ｈａ、Ｈｂの方向が反対で大きさが同じになるため、これらが相殺される。つまり合成磁界Ｈｃの磁束はアルニコ磁石３２の位置を通過しない。そのため、サービスブレーキを使用する場合には、透磁率の低いアルニコ磁石３２の影響を受けることなく高効率で、ディスク部３０のＭＲ流体２６に磁場を印加することができる。

一方、駐車ブレーキを使用する場合には、ドライバ回路５２は、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに対して互いに逆相になる向きで電流Ｉａ、Ｉｂを通電し、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂが発生する磁界Ｈａ、Ｈｂによりアルニコ磁石３２を着磁する。また、ドライバ回路５２は、着磁が完了した後に電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂの通電を遮断する。これにより、アルニコ磁石３２の発生する磁場が電磁石ヨーク２８を通りディスク部３０のＭＲ流体２６に印加され、制動力が発生する。しかも、このときには電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂには通電されないので、駐車ブレーキを維持する場合の電力消費を避けることができる。

駐車ブレーキを解除する場合には、ドライバ回路５２は、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに対して互いに逆相になる向きで電流Ｉａ、Ｉｂを通電し、磁化したときと反対方向の磁界を、例えば一定時間だけアルニコ磁石３２に印加する。これにより、アルニコ磁石３２が消磁され、ＭＲ流体２６に印加される磁場がなくなる。そのため、駐車ブレーキが解除される。

＜ブレーキ制御部の動作例＞
ブレーキ制御部５１の動作例を図５に示す。
ブレーキ制御部５１は、信号ＳＧ１、ＳＧ２を入力することによりスイッチ等の状態をステップＳ１１で読み取る。また、その状態に基づき、駐車ブレーキモードの切替指示をステップＳ１２で識別する。「駐車ブレーキ」をオンに切り替える場合はＳ１２からＳ１３に進み、「駐車ブレーキ」をオフに切り替える場合はＳ１２からＳ１４に進み、切替の指示がない場合はＳ１５に進む。

ステップＳ１３では、ブレーキ制御部５１はアルニコ磁石３２の着磁処理を実施する。すなわち、所定の通電制御信号ＳＧ３をドライバ回路５２に与えることにより、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに逆相で順方向に一定時間通電した後、これらの通電を遮断する。つまり、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂが発生する磁界によりアルニコ磁石３２の一端がＮ極、他端がＳ極になるように着磁する。その結果、アルニコ磁石３２がディスク部３０のＭＲ流体２６に磁場を印加し、ディスク部３０が駐車用の制動力を発生する。この制動力は、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂの通電を遮断した後も維持される。

ステップＳ１４では、ブレーキ制御部５１はアルニコ磁石３２の消磁処理を実施する。すなわち、所定の通電制御信号ＳＧ３をドライバ回路５２に与えることにより、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに逆相で、着時の場合と逆の方向に一定時間通電した後、これらの通電を遮断する。つまり、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂが発生する磁界により着磁状態のアルニコ磁石３２の磁力を徐々に減磁させて消磁する。消磁した後は通電は遮断される。その結果、ディスク部３０のＭＲ流体２６に印加される磁場が消滅し、駐車用の制動力は解除される。

ブレーキ制御部５１は、Ｓ１１で読み取った状態に基づき、サービスブレーキの制動指示の有無をＳ１５で識別する。そして、サービスブレーキオンの制動指示がある場合はＳ１６に進み、サービスブレーキオフの制動指示がある場合はＳ１７に進む。サービスブレーキオンの制動指示の場合は、所定の通電制御信号ＳＧ３をドライバ回路５２に与えることにより、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに同相で同一の電流を連続的に通電する（Ｓ１６）。これにより、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂの発生する磁場がディスク部３０のＭＲ流体２６に印加され、ディスク部３０が制動力を発生する。

サービスブレーキオフの制動指示の場合は、所定の通電制御信号ＳＧ３をドライバ回路５２に与えることにより、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂの通電を遮断する（Ｓ１７）。これにより、ディスク部３０のＭＲ流体２６に印加される磁場が消滅し、ディスク部３０の制動力が解除される。

＜磁気回路の構成＞
図２に示した構造と対応する磁気回路の構成を図６に示す。この磁気回路における各記号の意味は次の通りである。

Ｆ_ｃ１：電磁石コイル２７Ａの起磁力
Ｆ_ｃ２：電磁石コイル２７Ｂの起磁力
Ｆ_ｍ： アルニコ磁石３２の起磁力
Ｒ_ｄ： 電磁石ヨーク２８の箇所の磁気抵抗
Ｒ_ｍ： アルニコ磁石３２の箇所の磁気抵抗

ここで、起磁力Ｆ_ｃ１で発生する磁束φ_Ａ、起磁力Ｆ_ｃ２で発生する磁束φ_Ｂ、磁気抵抗Ｒ_ｍの箇所の磁束φ_ｍとし、キルヒホッフの第２法則を適用して以下の計算を行う。
Ｆ_ｃ１−Ｆ_ｍ＝Ｒ_ｄ・φ_Ａ＋Ｒ_ｍ・φ_Ａ−Ｒ_ｍ・φ_Ｂ （１）
φ_Ａ＝（（Ｒ_ｍ＋Ｒ_ｄ）Ｆ_ｃ１−Ｒ_ｄ・Ｆ_ｍ＋Ｒ_ｍ・Ｆ_ｃ２）／（Ｒ_ｄ＾２＋２・Ｒ_ｍ・Ｒ_ｄ）
φ_Ｂ＝（（Ｒ_ｍ＋Ｒ_ｄ）Ｆ_ｃ２＋Ｒ_ｄ・Ｆ_ｍ＋Ｒ_ｍ・Ｆ_ｃ１）／（Ｒ_ｄ＾２＋２・Ｒ_ｍ・Ｒ_ｄ）

ここで、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに同相で電流を通電する場合には次式が成立する。
φ_ｍ＝φ_Ａ−φ_Ｂ＝（Ｒ_ｄ・Ｆ_ｃ１−Ｒ_ｄ・Ｆ_ｃ２−２・Ｒ_ｄ・Ｆ_ｍ）／（Ｒ_ｄ＾２＋２・Ｒ_ｍ・Ｒ_ｄ） （２）
式（２）が示すように、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに流す電流の向きと大きさが同じ場合は、中央のアルニコ磁石３２の箇所を磁束が通らず、磁気抵抗Ｒ_ｍの影響を受けない。

＜各コイルの通電状態および磁束の状態＞
＜サービスブレーキ使用時＞
サービスブレーキ使用時における各コイルの通電状態および磁束の状態をシミュレーションした結果を図７（ａ）、図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）は図７（ａ）の内容を分かりやすく簡略化して示している。

図７（ａ）、図７（ｂ）の状態では、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに共通の方向に、すなわち同相の電流を同じ大きさで連続的に流している。したがって、この状態では、アルニコ磁石３２の起磁力Ｆ_ｍは０であり、電磁石コイル２７Ａの起磁力Ｆ_ｃ１と電磁石コイル２７Ｂの起磁力Ｆ_ｃ２が等しい。

そのため、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂの間の中央にあるアルニコ磁石３２の位置では、互いに逆方向の電磁石コイル２７Ａの磁界と、電磁石コイル２７Ｂの磁界とが相殺され磁束が通過しない。したがって、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂの通電により発生する磁場が透磁率の小さいアルニコ磁石３２の影響を受けることがなく、電磁石ヨーク２８を経由して効率よくディスク部３０に印加される。そのため、サービスブレーキを使用する際に、十分な制動力を効率よく発生できる。この場合の磁束は次式で表される。
φ_Ａ＝φ_Ｂ＝（（Ｒ_ｍ＋Ｒ_ｄ）Ｆ_ｃ１−Ｒ_ｄ・Ｆ_ｍ＋Ｒ_ｍ・Ｆ_ｃ２ ）／（Ｒ_ｄ＾２＋２・Ｒ_ｍ・Ｒ_ｄ）（３）

＜駐車ブレーキをオンに切り替える時＞
駐車ブレーキをオンに切り替える際の各コイルの通電状態および磁束の状態をシミュレーションした結果を図８（ａ）、図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）は図８（ａ）の内容を分かりやすく簡略化して示している。

図８（ａ）、図８（ｂ）の状態では、アルニコ磁石３２を着磁するために、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに互いに反対の方向に、すなわち逆相の電流を同じ大きさで所定時間だけ流している。この場合、着磁前の状態ではアルニコ磁石３２の起磁力Ｆ_ｍは０であり、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂの起磁力は、「Ｆ_ｃ１＝（−Ｆ_ｃ２）」の関係にある。

したがって、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂによる磁界がアルニコ磁石３２に印加され、アルニコ磁石３２は着磁する。着磁した後は、アルニコ磁石３２の発生する磁場がディスク部３０に印加され、駐車ブレーキの制動力の維持に利用される。

この場合の磁束は次式で表される。
φ_Ａ＝−φ_Ｂ
＝（（Ｒ_ｍ＋Ｒ_ｄ）Ｆ_ｃ１−Ｒ_ｄ・Ｆ_ｍ＋Ｒ_ｍ・Ｆ_ｃ２）／（Ｒ_ｄ＾２＋２・Ｒ_ｍ・Ｒ_ｄ） （４）

−＜駐車ブレーキのオン状態を維持している時＞
駐車ブレーキのオン状態を維持している時の各コイルの通電状態および磁束の状態をシミュレーションした結果を図９（ａ）、図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）は図９（ａ）の内容を分かりやすく簡略化して示している。

図９（ａ）、図９（ｂ）の状態では、２つの電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂが共に非通電であるので、アルニコ磁石３２の発生する磁場のみが電磁石ヨーク２８を経由してディスク部３０に印加され、駐車ブレーキ用の制動力が発生する。

＜駐車ブレーキをオフに切り替える時＞
駐車ブレーキをオフに切り替える際の各コイルの通電状態および磁束の状態をシミュレーションした結果を図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の内容を分かりやすく簡略化して示している。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）の状態では、アルニコ磁石３２を消磁するために、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂに、着磁したときと反対の向きで、逆相の電流を同じ大きさで所定時間だけ流している。

この場合の磁束は次式で表される。
−φ_Ａ＝φ_Ｂ
＝（（Ｒ_ｍ＋Ｒ_ｄ）Ｆ_ｃ１−Ｒ_ｄ・Ｆ_ｍ＋Ｒ_ｍ・Ｆ_ｃ２）／（Ｒ_ｄ＾２＋２・Ｒ_ｍ・Ｒ_ｄ） （５）

＜ブレーキ装置の利点＞
上述のように、このブレーキ装置は、駐車ブレーキとサービスブレーキのいずれにも利用できる。また、駐車ブレーキを利用する際には、アルニコ磁石３２が発生する磁場により電力消費することなくディスク部３０の制動力を維持できる。また、サービスブレーキを利用する場合には、電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂの通電により、制動力のオンオフを素早く切り替えることが可能である。しかも、サービスブレーキを利用する場合に磁束がアルニコ磁石３２を通過しない磁路を利用するので、効率よく磁場を発生し十分な制動力を得ることができる。

上述のブレーキ装置に関する特徴的な事項について、以下の［１］〜［５］に簡潔に纏めて列挙する。
［１］ 静止部材（固定部材２１）と、
前記静止部材と同軸上に配置され、前記静止部材に対し相対回転可能な回転部材（ディスクロータ２２）と、
前記回転部材の周面に相対回転不能に支持された１枚以上の回転側ディスク（２２ａ）と、
前記回転側ディスクに対し隙間を介して軸方向に対向配置された状態で、前記静止部材の周面に相対回転不能に支持された１枚以上の静止側ディスク（固定側ディスク２１ａ）と、
磁場の印加により見かけ上の粘度を調整可能な機能性材料（ＭＲ流体２６）と、
前記機能性材料に磁場を印加する為の第１コイルおよび第２コイル（電磁石コイル２７Ａ、２７Ｂ）と、
前記第１コイルと前記第２コイルとの間に挟まれた状態で配置され、着磁および消磁が可能な物理特性を有する磁性体（アルニコ磁石３２）と、
を備え、前記静止側ディスクおよび前記回転側ディスクの少なくとも一方が前記機能性材料中に配置され、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電を個別に制御して、前記磁性体の着磁および消磁を実現すると共に、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電の有無に依存する制動モードおよび非制動モードと、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電状態とは無関係に制動力を維持する駐車ブレーキモードとを状況に応じて切り替える（Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７）、
ブレーキ装置。

［２］ 前記第１コイル、前記第２コイル、および前記磁性体の外側を囲む位置に配置されたヨーク（電磁石ヨーク２８）、を更に備え、
前記第１コイルと前記第２コイルとが平行に並べて配置され、
前記磁性体は、前記第１コイルと前記第２コイルとが同相で通電される際に、前記第１コイルが発生する磁界と前記第２コイルが発生する磁界とが相殺される位置に配置される（図７（ｂ）参照）、
上記［１］に記載のブレーキ装置。

［３］ 前記駐車ブレーキモードに切り替える際に、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して互いに逆相の状態で一時的に通電し、前記磁性体を磁化してから前記通電を遮断する（Ｓ１３：図８（ｂ）参照）、
上記［１］又は［２］に記載のブレーキ装置。

［４］ 前記駐車ブレーキモードから前記制動モード又は前記非制動モードに切り替える際に、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して互いに逆相の状態で一時的に通電し、前記磁性体を消磁する（Ｓ１４：図１０（ｂ）参照）、
上記［３］に記載のブレーキ装置。

［５］ 前記磁性体として、アルニコ磁石（３２）を有する、
上記［１］乃至［４］のいずれかに記載のブレーキ装置。

１４ 制動機構
２１ 固定部材
２１ａ 固定側ディスク
２２ ディスクロータ
２２ａ 回転側ディスク
２３ 回転軸
２５ａ，２５ｂ 空間
２６ ＭＲ流体
２６ａ 強磁性体粒子
２７Ａ，２７Ｂ 電磁石コイル
２８ 電磁石ヨーク
２９，Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ 磁界
３０ ディスク部
３１Ａ，３１Ｂ コイル支持部材
３２ アルニコ磁石
５１ ブレーキ制御部
５２ ドライバ回路
Ｉａ，Ｉｂ 電流
Ｖｂ 直流電源ライン
ＳＧ１ サービスブレーキの指示信号
ＳＧ２ 駐車ブレーキの指示信号
ＳＧ３ 通電制御信号

Claims (5)

1. 静止部材と、
   前記静止部材と同軸上に配置され、前記静止部材に対し相対回転可能な回転部材と、
   前記回転部材の周面に相対回転不能に支持された１枚以上の回転側ディスクと、
   前記回転側ディスクに対し隙間を介して軸方向に対向配置された状態で、前記静止部材の周面に相対回転不能に支持された１枚以上の静止側ディスクと、
   磁場の印加により見かけ上の粘度を調整可能な機能性材料と、
   前記機能性材料に磁場を印加する為の第１コイルおよび第２コイルと、
   前記第１コイルと前記第２コイルとの間に挟まれた状態で配置され、着磁および消磁が可能な物理特性を有する磁性体と、
   を備え、前記静止側ディスクおよび前記回転側ディスクの少なくとも一方が前記機能性材料中に配置され、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電を個別に制御して、前記磁性体の着磁および消磁を実現すると共に、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電の有無に依存する制動モードおよび非制動モードと、前記第１コイルおよび前記第２コイルの通電状態とは無関係に制動力を維持する駐車ブレーキモードとを状況に応じて切り替える、
   ブレーキ装置。
2. 前記第１コイル、前記第２コイル、および前記磁性体の外側を囲む位置に配置されたヨーク、を更に備え、
   前記第１コイルと前記第２コイルとが平行に並べて配置され、
   前記磁性体は、前記第１コイルと前記第２コイルとが同相で通電される際に、前記第１コイルが発生する磁界と前記第２コイルが発生する磁界とが相殺される位置に配置される、
   請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記駐車ブレーキモードに切り替える際に、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して互いに逆相の状態で一時的に通電し、前記磁性体を磁化してから前記通電を遮断する、
   請求項１又は請求項２に記載のブレーキ装置。
4. 前記駐車ブレーキモードから前記制動モード又は前記非制動モードに切り替える際に、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して互いに逆相の状態で一時的に通電し、前記磁性体を消磁する、
   請求項３に記載のブレーキ装置。
5. 前記磁性体として、アルニコ磁石を有する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のブレーキ装置。