JP2024042303A - 車両用制動装置 - Google Patents

車両用制動装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2024042303A
JP2024042303A JP2022146916A JP2022146916A JP2024042303A JP 2024042303 A JP2024042303 A JP 2024042303A JP 2022146916 A JP2022146916 A JP 2022146916A JP 2022146916 A JP2022146916 A JP 2022146916A JP 2024042303 A JP2024042303 A JP 2024042303A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clutch
motor
vehicle
state
brake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022146916A
Other languages
English (en)
Inventor
智也 大野
Tomoya Ono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nabtesco Corp
Original Assignee
Nabtesco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nabtesco Corp filed Critical Nabtesco Corp
Priority to JP2022146916A priority Critical patent/JP2024042303A/ja
Priority to EP23190746.0A priority patent/EP4339045A1/en
Priority to CN202311176220.5A priority patent/CN117698672A/zh
Publication of JP2024042303A publication Critical patent/JP2024042303A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00Parts or details
    • F16D65/14Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/746Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive and mechanical transmission of the braking action
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/171Detecting parameters used in the regulation; Measuring values used in the regulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
    • F16D55/224Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members
    • F16D55/2245Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members in which the common actuating member acts on two levers carrying the braking members, e.g. tong-type brakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/005Force, torque, stress or strain
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00Type of actuator operation force
    • F16D2121/18Electric or magnetic
    • F16D2121/24Electric or magnetic using motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00Components of actuators
    • F16D2125/18Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Braking Systems And Boosters (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

【課題】ブレーキ機能を損なうことなく、ブレーキ反力によって減速機が損傷する可能性を低減できる車両用制動装置を提供する。【解決手段】実施形態の車両用制動装置1は、モータ2と、モータ2の出力が入力される減速機20と、減速機20から出力される回転運動を直線運動に変換する変換機構30と、直線運動が伝達されて被制動部材に押し付けられる摩擦部材40A,40Bと、減速機20と摩擦部材40A,40Bとの間の動力伝達経路上の動力伝達を可能とする伝達状態と、動力伝達を遮断し且つ押付力を保持する遮断状態と、を切り替えるクラッチ7と、ブレーキ指令に従ってモータ2を駆動する駆動制御部11と、モータ2の駆動により摩擦部材40A,40Bが被制動部材に押し付けられることでモータ2にかかる負荷が所定以上となった際に、クラッチ7を伝達状態から遮断状態に切り替える切替動作制御部12と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、車両用制動装置に関する。
従来、車両用ブレーキ装置として、電動モータの駆動により車両を制動する電動ブレーキ装置が知られている。例えば、特許文献1に記載の電動ブレーキ装置は、電動モータで駆動される回転軸と、回転軸の回転を直動部材の直線運動に変換する直動機構と、直動部材を軸方向にスライド可能に収容するキャリパボディと、直動部材の軸方向前端に配置された摩擦パッドと、直動部材で摩擦パッドを押圧したときに直動部材に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材と、を備える。直動機構は、回転軸の外径面に接触する複数の遊星ローラと、複数の遊星ローラを囲むように配置された前記直動部材としての外輪部材と、を備える。外輪部材が摩擦パッドを軸方向前方に押圧するとき、外輪部材に作用する軸方向後方への反力(ブレーキ反力)は、反力受け部材で受け止められる。
特許第5795908号公報
しかし、遊星ローラは外輪部材と噛み合っているため、ブレーキ反力の作用方向には殆ど移動不可能である。そのため、遊星ローラにもブレーキ反力がかかり、遊星歯車機構が損傷してしまう可能性が高い。特に鉄道車両では、ブレーキ力が大きいため、上記の問題は顕著となる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ブレーキ機能を損なうことなく、ブレーキ反力によって減速機が損傷する可能性を低減できる車両用制動装置を提供することを目的とする。
上記課題の解決手段として、本発明の態様は以下の構成を有する。
(1)本発明の態様に係る車両用制動装置は、電動機と、前記電動機の出力が入力され、減速した回転力を出力する減速機と、前記減速機から出力される回転運動を直線運動に変換する変換機構と、前記直線運動が伝達されて車両が有する被制動部材に押し付けられることで、前記車両を制動する摩擦部材と、前記減速機と前記摩擦部材との間の動力伝達経路上に設けられ、前記動力伝達経路上の動力伝達を可能とする伝達状態と、前記動力伝達を遮断し且つ前記摩擦部材にかかる押付力を保持する遮断状態と、を切り替えるクラッチと、外部装置から受信したブレーキ指令に従って前記電動機を駆動する駆動制御部と、前記電動機の駆動により前記摩擦部材が前記被制動部材に押し付けられることで前記電動機にかかる負荷が所定以上となった際に、前記クラッチを前記伝達状態から前記遮断状態に切り替えるよう前記クラッチの動作を制御する制御部と、を備える。
この構成によれば、電動機にかかる負荷が所定以上となった際に動力伝達経路上の動力伝達を遮断することで、摩擦部材が被制動部材に押し付けられた際に生じる反力(ブレーキ反力)は、減速機には作用しない。このため、ブレーキ反力によって減速機が損傷する可能性は低い。加えて、摩擦部材にかかる押付力をクラッチで保持することで、ブレーキ機能を損なうことはない。したがって、ブレーキ機能を損なうことなく、ブレーキ反力によって減速機が損傷する可能性を低減できる。
(2)上記(1)に記載の車両用制動装置では、前記制御部は、前記ブレーキ指令が一定時間同じ値で継続したと判断する場合に、前記クラッチを前記遮断状態に切り替えてもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載の車両用制動装置では、前記制御部は、前記クラッチを前記遮断状態に切り替えて前記電動機を減速又は停止する前に、前記電動機に流れる電流値を記憶部に記憶し、前記駆動制御部は、前記クラッチを前記遮断状態に切り替えて前記電動機を減速又は停止させた後に前記ブレーキ指令が異なる値に変動したことに応じて、前記クラッチを前記遮断状態から前記伝達状態に切り替える前に、前記記憶部に記憶された前記電流値が前記電動機に流れるように前記電動機を駆動してもよい。
(4)上記(3)に記載の車両用制動装置では、前記制御部は、前記電動機を駆動する際に流れる電流値が前記記憶部に記憶された前記電流値に到達したと判断する場合に、前記クラッチを前記伝達状態に切り替えてもよい。
(5)上記(1)から(4)の何れかに記載の車両用制動装置では、前記車両の車輪の滑走を検知する滑走検知部を更に備え、前記制御部は、前記車両に前記滑走が生じた場合に、前記滑走の発生から一定時間経過するまで、前記クラッチを前記伝達状態から前記遮断状態に切り替えなくてもよい。
(6)上記(1)から(5)の何れかに記載の車両用制動装置では、前記クラッチは、前記減速機と前記変換機構との間に設けられてもよい。
(7)上記(1)から(6)の何れか一項に記載の車両用制動装置では、前記電動機に流れる電流値を検出する電流値検出部を更に備え、前記制御部は、前記電流値が所定値以上となった際に、前記クラッチを前記遮断状態に切り替えてもよい。
本発明によれば、ブレーキ機能を損なうことなく、ブレーキ反力によって減速機が損傷する可能性を低減できる車両用制動装置を提供することができる。
実施形態の車両用制動装置のブロック図である。 実施形態の車両用制動装置の概略を示す断面斜視図である。 実施形態の通常ブレーキ制御の説明図である。 実施形態の滑走制御の説明図である。 実施形態の通常ブレーキ制御のフローチャートである。 実施形態の滑走制御のフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、電動ブレーキ装置として、鉄道車両用の制動装置を挙げて説明する。なお、以下の説明において、例えば「平行」や「直交」、「中心」、「同軸」等の相対的又は絶対的な配置を示す表現は、厳密にそのような配置を意味するのみならず、公差や同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も含むものとする。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
<車両用制動装置>
図1は、実施形態の車両用制動装置1のブロック図である。図2は、実施形態の車両用制動装置1の概略を示す断面斜視図である。図2において、車両上下方向は鉄道車両の上下方向(高さ方向)、車両前後方向は鉄道車両の前後方向、車幅方向は鉄道車両の幅方向をそれぞれ意味する。
図1に示すように、車両用制動装置1は、電動機2と、伝達軸部材4と、ブレーキ機構5と、車両制御装置10と、駆動制御部11と、切替動作制御部12(クラッチの動作を制御する制御部の一例)と、記憶部90と、滑走検知部91と、電流値検出部92と、を備える。
本実施形態において、電動機2は、交流電動機である。電動機2は、回転可能なロータ2bを有する。伝達軸部材4は、ロータ2bに固定されたシャフトである。以下、伝達軸部材4を「シャフト4」ともいう。ブレーキ機構5は、減速機20、クラッチ7、変換機構30及び摩擦部材40A,40Bを備える。
車両制御装置10は、鉄道車両の構成要素を統括制御する。例えば、車両制御装置10は、駆動制御部11及び切替動作制御部12を制御する。電動機2には、インバータ等の制御回路13が接続されている。例えば、駆動制御部11は、制御回路13を介して、電動機2の回転駆動を制御する。制御回路13には、電源14が接続されている。
駆動制御部11は、車両制御装置10(外部装置の一例)から受信したブレーキ指令に従って電動機2を駆動する。例えば、ブレーキ指令は、運転手が操作するブレーキハンドルの操作位置に応じて設定される。例えば、ブレーキハンドルの操作位置により、1ノッチから7ノッチ(段階)のデジタル制御信号がブレーキ指令として出力される。ブレーキ力(車両の減速度)は、ノッチ数によって異なる。例えば、ブレーキ力は、ノッチ数が増えるに従って大きくなる。
例えば、記憶部90は、所定のプログラムが格納されたRAM(Random Access Memory)等である。記憶部90は、電動機2に流れる電流値等を記憶する。記憶部90が記憶するデータは、車両制御装置10に送られる。
滑走検知部91は、鉄道車両の車輪の滑走を検知する。例えば、滑走検知部91は、鉄道車両の車軸の回転速度(以下「車輪速度」という。)と鉄道車両の並進運動の速度(以下「車両速度」という。)との比較に基づいて滑走状態を検知する。例えば、車輪速度は、車軸の回転位置に応じたパルス信号を出力するエンコーダ等の回転センサにより検知される。回転センサでは、パルス信号の単位時間当たりのパルス数が、車輪速度に対応する。例えば、車輪速度に所定の係数を乗じることにより、車両速度と対比可能な速度(以下「軸速度」という。)を算出できる。
レールと車輪との間にマクロ的なすべりが生じていない状態を「粘着状態」とする。粘着状態では、車両速度と軸速度とは互いに等しい。レールと車輪との間にすべりが生じると、車両速度と軸速度との間の速度差が増える。車輪の滑走が生じた滑走状態では、車両速度と軸速度との間に速度差が生じる。例えば、滑走検知部91は、速度差が閾値以下の場合に滑走状態でないと判定する。例えば、滑走検知部91は、速度差が閾値を超えている場合に滑走状態であると判定する。滑走検知部91の判定結果は、車両制御装置10に送られる。
電流値検出部92は、電動機2に流れる電流値を検出する。電流値検出部92の検出結果は、車両制御装置10に送られる。
図2に示すように、電動機2は、車幅方向に沿って配置されている。電動機2は、筒状のステータ2aと、ステータ2aに対して回転可能なロータ2bと、を備える。ロータ2bは、ステータ2aの径方向内側に配置されている。電動機2は、インナーロータ形式のモータである。以下、電動機2を単に「モータ2」ともいう。
シャフト4は、モータ2からロータ2bの回転軸方向に延びている。シャフト4は、ロータ2bから出力される回転力により回転する。シャフト4は、モータ2から同軸上の2方向に延びている。2方向は、車幅方向の一方向(車幅方向一方側の方向)と他方向(車幅方向他方側の方向)とに相当する。ロータ2bは、中空である。シャフト4は、中空のロータ2bを貫通している。シャフト4の軸方向片側寄りの部分は、ロータ2bに固定されている。シャフト4は、ロータ2bと連結されることで駆動される。
モータ2から延びるシャフト4には、モータ2の出力が入力される入力歯車70が固定されている。減速機20は、入力歯車70の回転を受けて減速した回転力を変換機構30に出力する。減速機20は、入力歯車70の回転を受けて減速した回転力を出力する出力回転体21を有する。出力回転体21は、中空構造である。出力回転体21は、車幅方向に沿って延びる筒状に形成されている。例えば、減速機20は、中空構造を持つ精密減速機である。例えば、減速機20は、偏心揺動型歯車機構を備える。減速機20は、入力歯車70を回転可能に保持する筒状のケース23等を備える。
クラッチ7は、減速機20と摩擦部材40A,40Bとの間の動力伝達経路上に設けられる。本実施形態のクラッチ7は、減速機20と変換機構30との間に設けられている。クラッチ7は、減速機20と変換機構30との間の動力伝達経路上の動力伝達を可能とする伝達状態と、前記動力伝達を遮断し且つ摩擦部材40A,40Bにかかる押付力を保持する遮断状態と、を切り替える。
以下、クラッチ7への通電が断たれた時を「クラッチオフ時」、クラッチ7へ通電した時を「クラッチオン時」とする。例えば、クラッチオフ時には、減速機20の回転力が変換機構30に伝達される状態(伝達状態)となる。例えば、クラッチオン時には、減速機20の回転力が変換機構30に伝達されない状態(非伝達状態)であり、且つ、摩擦部材40A,40Bにかかる押付力が保持される状態(ブレーキ力保持状態)である状態(遮断状態)となる。例えば、クラッチ7は、無励磁型電磁クラッチ(ブレーキ)である。
変換機構30は、シャフト4に取り付けられている。変換機構30は、シャフト4の回転運動を直線運動に変換する。
変換機構30は、出力回転体21から出力された回転力が入力される入力回転体31と、入力回転体31の回転運動を直線運動に変換する直動部材32と、直動部材32が変換した直線運動を摩擦部材40A,40Bに伝達するアーム33A,33Bと、を備える。直動部材32は、入力回転体31の回転運動を入力回転体31の回転軸と平行な移動方向VA,VBの直線運動に変換する。本実施形態において、変換機構30は、ボールねじ機構である。入力回転体31は、雄ねじ31である。直動部材32は、雄ねじ31と噛み合う雌ねじ32である。
摩擦部材40A,40Bは、鉄道車両が有する被制動部材41を挟んで車幅方向に一対設けられている。摩擦部材40A,40Bには、雌ねじ32の移動方向VA,VBの直線運動が伝達される。これにより、摩擦部材40A,40Bが被制動部材41に押し付けられて、鉄道車両を制動する。
被制動部材41は、鉄道車両の車軸に取り付けられたディスクである。一対の摩擦部材40A,40Bは、ディスクを両側から挟むDBU(Disc Brake Unit)を構成する。以下、一対の摩擦部材40A,40Bのうち、車幅方向一方側の摩擦部材40Aを「第1摩擦部材40A」、車幅方向他方側の摩擦部材40Bを「第2摩擦部材40B」ともいう。
車両用制動装置1は、雌ねじ32が移動方向VA,VBに移動可能になるようにシャフト4及び変換機構30等を収容するハウジング50を備える。ハウジング50は、シャフト4及び変換機構30において車幅方向一方側の部分を収容する。
ハウジング50は、複数のカバー部材81,82が連結されることで構成されている。複数のカバー部材81,82は、モータ2を収容する第1カバー部材81と、減速機20及びクラッチ7を収容する第2カバー部材82と、を含む。
第1カバー部材81は、第2カバー部材82に連結されている。第1カバー部材81とシャフト4との間には、第1ベアリング85及び第2ベアリング86が設けられている。第1ベアリング85は、モータ2と減速機20との間に配置されている。第2ベアリング86は、シャフト4において雄ねじ31側の端部とは反対側の端部に設けられている。
変換機構30は、雌ねじ32の出力である直線運動を摩擦部材40A,40Bに伝達するアーム33A,33Bを備える。変換機構30は、車幅方向に間隔をあけて配置された一対のアーム33A,33Bと、一対のアーム33A,33Bを連結する連結部材34と、を備える。以下、一対のアーム33A,33Bのうち、車幅方向一方側のアーム33Aを「第1アーム33A」、車幅方向他方側のアーム33Bを「第2アーム33B」ともいう。
第1アーム33Aは、雌ねじ32と第1摩擦部材40Aとをわたすように車両前後方向に沿って延びている。第1アーム33Aは、車両前後方向に沿う長手を有する。第1アーム33Aの長手方向の一端部は、雌ねじ32に対して車両上下方向に沿う軸線回りに相対回転可能に連結されている。第1アーム33Aの長手方向の他端部は、第1摩擦部材40Aに対して車両上下方向に沿う軸線回りに相対回転可能に連結されている。
第2アーム33Bは、ハウジング50(例えば、第1カバー部材81)と第2摩擦部材40Bとをわたすように車両前後方向に沿って延びている。第2アーム33Bは、車両前後方向に沿う長手を有する。第2アーム33Bの長手方向の一端部は、ハウジング50(例えば、第1カバー部材81)に対して車両上下方向に沿う軸線回りに相対回転可能に連結されている。第2アーム33Bの長手方向の他端部は、第2摩擦部材40Bに対して車両上下方向に沿う軸線回りに相対回転可能に連結されている。
連結部材34は、一対のアーム33A,33B同士をわたすように車幅方向に沿って延びている。連結部材34は、車幅方向に沿う長手を有する。連結部材34の長手方向の一端部は、第1アーム33Aの長手方向の中央部に対して車両上下方向に沿う軸線回りに相対回転可能に連結されている。連結部材34の長手方向の他端部は、第2アーム33Bの長手方向の中央部に対して車両上下方向に沿う軸線回りに相対回転可能に連結されている。
車両用制動装置1は、摩擦部材40A,40Bが被制動部材41に押し付けられた際に雄ねじ31に作用する反力を受ける反力受け部材51を備える。反力受け部材51は、移動方向VA,VBのうち摩擦部材40A,40Bを被制動部材41に押し付ける方向とは反対方向(図中矢印VB方向)における雄ねじ31の端部寄りの部分と、ハウジング50の第2カバー部材82との間に設けられている。図中矢印方向VBにおける雄ねじ31の端部は、クラッチ7を介して出力回転体21に固定されている。雄ねじ31は、出力回転体21の回転運動を雌ねじ32に伝達可能に設けられている。反力受け部材51は、ハウジング50の第2カバー部材82内に貫通した雄ねじ31の端部寄りの部分に設けられている。
ハウジング50は、入力歯車70を車幅方向一方側から覆っている。ハウジング50には、減速機20のケース23がボルト等の締結部材で固定されている。ハウジング50は、雄ねじ31からの推力を受けてブレーキ力を伝達する。ハウジング50は、反力受け部材51との間に設けられるスペーサ73と、反力受け部材51と雄ねじ31との間に設けられる円錐ころ軸受74と、を囲むように設けられている。
例えば、スペーサ73は、すべり軸受又はスラスト軸受である。反力受け部材51は、円錐ころ軸受74を介して雄ねじ31からの推力を受ける。円錐ころ軸受74の外輪は、円錐ころ軸受74がスラスト荷重を受けながら低摩擦で回転できるようにするために、反力受け部材51に固定されている。
ハウジング50は、反力受け部材51及び円錐ころ軸受74を介して雄ねじ31からの推力(ボールねじ反力)を受ける。これにより、減速機20にスラスト荷重がかからないようにすることができる。
例えば、モータ2の出力が入力歯車70に入力されると、減速機20の出力回転体21からは減速した回転力が出力される。すると、出力回転体21から出力された回転力は、クラッチオフ時(伝達状態)において、雄ねじ31に入力される。上述の通り、雄ねじ31の回転運動は、雌ねじ32の移動方向VA,VBの直線運動に変換される。
摩擦部材40A,40Bには、アーム33A,33B及び連結部材34を介して、雌ねじ32の移動方向VA,VBの直線運動が伝達される。アーム33A,33Bは、連結部材34を支点として摩擦部材40A,40B側の端部が互いに近づく方向に移動する。これにより、摩擦部材40A,40Bは、被制動部材41に押し付けられる。したがって、鉄道車両を制動することができる。
<クラッチの切替動作制御>
切替動作制御部12は、モータ2の駆動により摩擦部材40A,40Bが被制動部材41に押し付けられることでモータ2にかかる負荷が所定以上となった際に、クラッチ7を伝達状態から遮断状態に切り替えるようクラッチ7の動作を制御する。実施形態の切替動作制御部12は、モータ2に流れる電流値(モータ2にかかる負荷の一例)が所定値以上となった際に、クラッチ7を遮断状態に切り替える。
例えば、所定値は、ブレーキ指令に応じて決定される。例えば、切替動作制御部12は、モータ2に流れる電流値を常時監視してもよい。
<通常ブレーキ制御>
図3は、実施形態の通常ブレーキ制御の説明図である。図3において、縦軸は減速度(ブレーキ力に相当)、横軸は経過時間を示す。
例えば、通常ブレーキ制御では、運転手がブレーキ指令を出す。上述の通り、ブレーキ指令は、運転手が操作するブレーキハンドルの操作位置(例えば1ノッチから7ノッチ)に応じて設定される。
例えば、初期状態では、クラッチ7は、減速機20と変換機構30との間の動力伝達経路上の動力伝達を可能とする伝達状態(クラッチオフ状態)とされる。初期状態は、図3の経過時間の始点(時間t0)に相当する。
例えば、通常ブレーキ制御では、クラッチオフ状態においてブレーキ指令を受信すると、モータ2を駆動する。通常ブレーキ制御では、モータ2の制御回路13には、電源14から電力が供給される。
モータ2は、電力供給により、正回転及び逆回転が可能である。モータ2の正回転は、ロータ2bの回転軸回りの一方向の回転である。モータ2の逆回転は、モータ2の正回転とは反対方向の回転である。
モータ2の正回転及び逆回転は、シャフト4を通じてブレーキ機構5に伝達される。例えば、通常ブレーキの動作では、モータ2の正回転によりブレーキ締めを行い、逆回転によりブレーキ緩めを行う。ブレーキ締めは、ブレーキ力をかけることを意味する。ブレーキ緩めは、ブレーキ力を抜くことを意味する。
例えば、運転手は、鉄道車両が所定の停止位置(例えば停車駅)に近づいた場合、所定のノッチ(例えば7ノッチ)に操作する。例えば、モータ2の正回転により、7ノッチに応じたブレーキ締めを行う。通常ブレーキ制御において、ブレーキ力を保持する場合は、クラッチは、前記動力伝達を遮断し且つ摩擦部材40A,40Bにかかる押付力を保持する遮断状態(クラッチオン)とされる。通常ブレーキ制御において、ブレーキ指令が異なる値(例えば7ノッチとは異なる値)に変動した場合(例えば4ノッチを受信した場合)は、クラッチオフ状態とされる。例えば、モータ2の正回転により、4ノッチに応じたブレーキ締めを行う。
運転手は、乗客に不快感を与えないように、鉄道車両を正確に停止位置に止めること、及び、停車までに減速度が過度に変化しないことが要求される。例えば、運転手は、車輪が走行するレールの状態(例えばレール表面状態)、車両速度、気温、湿度、天候等に基づいて、ノッチを切り替えながら微調整してもよい。
<滑走制御>
図4は、実施形態の滑走制御の説明図である。図4においては、横軸の経過時間とともに、軸速度及びブレーキ力を示している。図4においては、実施形態の電動ブレーキを太線で示し、比較例の空気ブレーキを細線で示している。
先に、粘着ブレーキを説明する。鉄道車両は、車輪とレールとの間の粘着力を利用する粘着ブレーキを採用している。例えば、雨天時の湿潤条件などによる粘着力の低下がブレーキ距離に大きく影響する。粘着力が低下して車輪が滑走すると、ブレーキ距離が長くなる。
滑走制御は、ブレーキ距離の大幅な延伸を抑制するために、滑走が生じた場合は所定のパターンにより制動力を弱める。例えば、所定のパターンは、レール表面状態、車両速度、気温、湿度、天候等に基づいて設定されてもよい。
例えば、通常の滑走制御は、滑走検知、ユルメ(ブレーキ緩め)、再粘着、ブレーキ再加圧(ブレーキ締め)の順に行う。再粘着は、車輪の滑走が生じた後に再度車輪とレールとが摩擦することを意味する。例えば、滑走制御は、滑走の発生から一定時間経過するまで行われる。例えば、滑走制御は、モータ2を駆動し、ブレーキ緩めとブレーキ締めとを繰り返してもよい。
実施形態の電動ブレーキの滑走制御(図4の太線)は、比較例の空気ブレーキの滑走制御(図4の細線)よりも反応が早い。実施形態の滑走制御は、比較例に比べて、図4の滑走検知から再粘着までの経過時間が短い。実施形態の滑走制御は、比較例に比べて、図4のユルメからブレーキ再加圧までの経過時間が短い。
<通常ブレーキ制御>
図5は、実施形態の通常ブレーキ制御のフローチャートである。図5のフローチャートを用いて、通常ブレーキ制御の一例について説明する。図5のフローは、鉄道車両が通常に停止する際に実行される。
まず、ブレーキ指令を受信する(ステップS101)。例えば、ステップS101では、運転手は、鉄道車両が所定の停止位置(例えば停車駅)に近づいた場合、ブレーキ指令として所定のノッチ(例えば7ノッチ)に操作する。すると、車両制御装置10は、ブレーキ指令として所定のノッチ(例えば7ノッチ)を受信する。ステップS101の後、ステップS102に移行する。
ステップS102では、クラッチオフ(伝達状態)とする。すると、減速機20の回転力が変換機構30に伝達される状態となる。例えば、クラッチオフ状態は、図3の時間t0の初期状態に相当する。ステップS102の後、ステップS103に移行する。
ステップS103では、モータ駆動しブレーキをかける。例えば、ステップS103では、駆動制御部11は、車両制御装置10から受信したブレーキ指令(例えば7ノッチ)に従ってモータ2を駆動する。例えば、モータ2に流れる電流値は、電流値検出部92によって常時検出されてもよい。電流値検出部92の検出結果(モータ2の電流値)は、車両制御装置10に送られる。例えば、ステップS103では、モータ2の電流値が目標値に到達するようモータ2の電流値をフィードバック制御する。例えば、目標値は、ブレーキ指令に応じて決定される。ステップS103の後、ステップS104に移行する。
ステップS104では、モータ2の電流値が目標値に到達したか否かを判断する。モータ2の電流値が目標値に到達していないと判断された場合は(ステップS104:NO)、ステップS104の前に戻り、モータ2の電流値の検出を継続する。
一方、モータ2の電流値が目標値に到達したと判断された場合は(ステップS104:YES)、ステップS105に移行する。ステップS105では、ブレーキ指令が一定時間以上同じ値で継続したか否かを判断する。例えば、ステップS105では、ステップS101で受信したブレーキ指令(例えば7ノッチ)が2秒間(一定時間の一例)同じ値で継続したか否かを判断する。例えば、2秒間(一定時間の一例)は、図3の時間t1からの経過時間に相当する。ブレーキ指令が一定時間以上同じ値で継続していないと判断された場合は(ステップS105:NO)、ステップS105の前に戻る。
一方、ブレーキ指令が一定時間以上同じ値で継続したと判断された場合は(ステップS105:YES)、ステップS106に移行する。すなわち、モータ2の電流値が目標値に到達し且つブレーキ指令が一定時間同じ値で継続した場合(ステップS104:YES且つステップS105:YESの場合)は、ステップS106に移行する。
ステップS106では、クラッチオン(遮断状態)しブレーキ力保持とする。ステップS106では、切替動作制御部12は、ブレーキ指令が一定時間同じ値で継続したと判断する場合(ステップS105:YES)に、クラッチ7を遮断状態に切り替える。すると、減速機20の回転力が変換機構30に伝達されない状態であり、且つ、摩擦部材40A,40Bにかかる押付力が保持される状態となる。ステップS106の後、ステップS107に移行する。
ステップS107では、モータ2の電流値を記憶する。ステップS107では、切替動作制御部12は、クラッチ7を遮断状態に切り替えてモータ2を停止(減速又は停止の一例)する前に、モータ2に流れる電流値を記憶部90に記憶する。例えば、ステップS107では、ステップS106でブレーキ力保持とする前のモータ2の電流値(以下「保持前のモータ電流値」ともいう。)を記憶する。例えば、モータ2の電流値は、記憶部90に常時記憶されてもよい。ステップS107の後、ステップS108に移行する。
ステップS108では、モータ2を停止(減速又は停止の一例)する。ステップS108の後、ステップS109に移行する。
ステップS109では、ブレーキ指令が異なる値に変動したか否かを判断する。例えば、ステップS109では、同じ値で継続しているブレーキ指令(例えば7ノッチ)が異なる値(例えば4ノッチ)に変動したか否かを判断する。ブレーキ指令が異なる値に変動していないと判断された場合は(ステップS109:NO)、ステップS111に移行する。
ステップS111では、ブレーキ力保持とする。すなわち、ブレーキ指令が一定値の間はブレーキ力保持を継続する。
一方、ブレーキ指令が異なる値に変動したと判断された場合は(ステップS109:YES)、ステップS110に移行する。ステップS110では、記憶された電流値が流れるようにモータ駆動を行う。ステップS110では、駆動制御部11は、クラッチ7を遮断状態に切り替えてモータ2を停止させた後にブレーキ指令が異なる値に変動したことに応じて(ステップS109:YES)、クラッチ7を遮断状態から伝達状態に切り替える前に、記憶部90に記憶された電流値がモータ2に流れるようにモータ2を駆動する。例えば、ステップS110では、保持前のモータ電流値がモータ2に流れるようにモータ2を駆動する。ステップS110の後、ステップS112に移行する。
ステップS112では、記憶された電流値に到達したか否かを判断する。例えば、ステップS112では、モータ2を駆動する際に流れる電流値が保持前のモータ電流値に到達したか否かを判断する。記憶された電流値に到達していないと判断した場合は(ステップS112:NO)、ステップS112の前に戻る。
一方、記憶された電流値に到達したと判断した場合は(ステップS112:YES)、ステップS113に移行する。ステップS113では、クラッチオフ(伝達状態)とする。ステップS113では、切替動作制御部12は、モータ2を駆動する際に流れる電流値が記憶部90に記憶された電流値に到達したと判断する場合に(ステップS112:YES)、クラッチ7を伝達状態に切り替える。例えば、クラッチオフ(伝達状態)への切り替えのタイミングは、図3の時間t2に相当する。
なお、ステップS113の後、モータ2の電流値が目標値に到達し且つブレーキ指令が一定時間同じ値で継続した場合は、クラッチオン(遮断状態)としてもよい。例えば、図3の時間t3からの経過時間が2秒間(一定時間の一例)同じ値で継続した場合に、クラッチオン(遮断状態)としてもよい。
<滑走制御>
図6は、実施形態の滑走制御のフローチャートである。図6のフローチャートを用いて、滑走制御の一例について説明する。図6のフローは、通常ブレーキ制御に介入して実行される。例えば、滑走制御は、通常ブレーキ制御と並列に行われ、所定の場合に通常ブレーキ制御に割り込まれる。
まず、車輪速度を監視する(ステップS201)。例えば、ステップS201では、滑走検知部91は、上述の回転センサによって検知された車輪速度と、車両速度との比較に基づいて滑走状態を検知する。例えば、滑走状態は、滑走検知部91によって常時検知されてもよい。ステップS201の後、ステップS202に移行する。
ステップS202では、滑走が生じたか否かを判断する。例えば、ステップS202では、上述の速度差が閾値を超えた場合に滑走が生じたと判断し、上述の速度差が閾値以下の場合に滑走が生じていないと判断する。滑走が生じていないと判断した場合は(ステップS202:NO)、ステップS202の前に戻る。
一方、滑走が生じたと判断した場合は(ステップS202:YES)、ステップS203に移行する。ステップS203では、一定時間クラッチオンに切り替えない。ステップS203では、切替動作制御部12は、鉄道車両に滑走が生じた場合に(ステップS202:YES)、滑走の発生から一定時間経過するまで、クラッチ7を伝達状態から遮断状態に切り替えない。例えば、ステップS203では、滑走の発生から20秒間(一定時間の一例)経過するまで、クラッチオン(遮断状態)に切り替えない。例えば、滑走の発生から20秒間(一定時間の一例)は、図4の滑走検知の時間t10からの経過時間に相当する。ステップS203の後、ステップS204に移行する。
ステップS204では、通常の滑走制御を行う。例えば、通常の滑走制御は、図4の滑走検知、ユルメ(ブレーキ緩め)、再粘着、ブレーキ再加圧(ブレーキ締め)の順に行う制御に相当する。ステップS204の後、ステップS205に移行する。
ステップS205では、一定時間経過したか否かを判断する。例えば、ステップS205では、ステップS203の一定時間(例えば20秒間)が経過したか否かを判断する。一定時間経過していないと判断した場合は(ステップS205:NO)、ステップS205の前に戻り、通常の滑走制御を継続する。
一方、一定時間経過したと判断した場合は(ステップS205:YES)、ステップS206に移行する。ステップS206では、通常ブレーキ制御に戻る。例えば、通常ブレーキ制御は、図5のフローに相当する。
<作用効果>
以上説明したように、本実施形態に係る車両用制動装置1は、モータ2と、モータ2の出力が入力され、減速した回転力を出力する減速機20と、減速機20から出力される回転運動を直線運動に変換する変換機構30と、直線運動が伝達されて鉄道車両が有する被制動部材41に押し付けられることで、鉄道車両を制動する摩擦部材40A,40Bと、減速機20と摩擦部材40A,40Bとの間の動力伝達経路上に設けられ、動力伝達経路上の動力伝達を可能とする伝達状態と、動力伝達経路上の動力伝達を遮断し且つ摩擦部材40A,40Bにかかる押付力を保持する遮断状態と、を切り替えるクラッチ7と、車両制御装置10から受信したブレーキ指令に従ってモータ2を駆動する駆動制御部11と、モータ2の駆動により摩擦部材40A,40Bが被制動部材41に押し付けられることでモータ2にかかる負荷が所定以上となった際に、クラッチ7を伝達状態から遮断状態に切り替えるようクラッチ7の動作を制御する切替動作制御部12と、を備える。クラッチ7は、減速機20と変換機構30との間に設けられている。車両用制動装置1は、モータ2に流れる電流値を検出する電流値検出部92を更に備える。切替動作制御部12は、モータ2に流れる電流値が所定値以上となった際に、クラッチ7を遮断状態に切り替える。
この構成によれば、モータ2に流れる電流値が所定値以上となった際に動力伝達経路上の動力伝達を遮断することで、摩擦部材40A,40Bが被制動部材41に押し付けられた際に生じる反力(ブレーキ反力)は、減速機20には作用しない。このため、ブレーキ反力によって減速機20が損傷する可能性は低い。加えて、摩擦部材40A,40Bにかかる押付力をクラッチ7で保持することで、ブレーキ機能を損なうことはない。したがって、ブレーキ機能を損なうことなく、ブレーキ反力によって減速機20が損傷する可能性を低減できる。
本実施形態に係る切替動作制御部12は、ブレーキ指令が一定時間同じ値で継続したと判断する場合に、クラッチ7を遮断状態に切り替える。
この構成によれば、ブレーキ指令が一定時間同じ値で継続したと判断する場合は、ブレーキ指令の変動が無いことを確認するため、ブレーキ指令が一定時間未満の間に変動した場合にクラッチ7を何度も制御する場合と比較して、クラッチ7の動作回数を減らすことができる。したがって、クラッチ7の寿命を長くすることができる。
本実施形態に係る切替動作制御部12は、クラッチ7を遮断状態に切り替えてモータ2を停止する前に、モータ2に流れる電流値を記憶部90に記憶する。駆動制御部11は、クラッチ7を遮断状態に切り替えてモータ2を停止させた後にブレーキ指令が異なる値に変動したことに応じて、クラッチ7を遮断状態から伝達状態に切り替える前に、記憶部90に記憶された電流値がモータ2に流れるようにモータ2を駆動する。
この構成によれば、ブレーキ指令の変動に合わせて摩擦部材40A,40Bにかかる押付力を変化させるために、クラッチ7を遮断状態から伝達状態に切り替える前に、遮断状態に切り替える前にモータ2に流れていた電流が流れるようにモータ2を駆動することができる。これにより、クラッチ7の切替により摩擦部材40A,40Bにかかる押付力が変動してしまうことを防止することができる。
本実施形態に係る切替動作制御部12は、モータ2を駆動する際に流れる電流値が記憶部90に記憶された電流値に到達したと判断する場合に、クラッチ7を伝達状態に切り替える。
この構成によれば、記憶した電流値に到達したと判断しないままモータ2を駆動する場合と比較して、クラッチ7に過度な負荷(衝撃的な荷重)がかかることを抑制することができる。
本実施形態に係る車両用制動装置は、鉄道車両の車輪の滑走を検知する滑走検知部91を更に備える。切替動作制御部12は、鉄道車両に滑走が生じた場合に、滑走の発生から一定時間経過するまで、クラッチ7を伝達状態から遮断状態に切り替えない。
例えば、鉄道車両に滑走が生じた際には滑走状態を解消するために、モータ2の駆動により摩擦部材40A,40Bにかかる押付力を変化させる場合がある。この場合は、クラッチ7を伝達状態に切り替えたままでよいため、クラッチ7を遮断状態に切り替えることでクラッチ7を何度も制御する場合と比較して、クラッチ7の動作回数を減らすことができる。したがって、クラッチ7の寿命を長くすることができる。
<変形例>
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上述した実施形態では、クラッチは、減速機と変換機構との間に設けられている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、クラッチは、変換機構と摩擦部材との間に設けられていてもよい。例えば、クラッチは、減速機と摩擦部材との間の動力伝達経路上に設けられていればよい。例えば、クラッチの設置態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、モータに流れる電流値を検出する電流値検出部を更に備え、切替動作制御部は、モータに流れる電流値が所定値以上となった際に、クラッチを遮断状態に切り替える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、車両用制動装置は、モータに流れる電流値を検出する電流値検出部を備えていなくてもよい。例えば、摩擦部材が被制動部材に押し付けられた際に生じる反力(ブレーキ反力)を検出する反力検出部を更に備え、切替動作制御部は、ブレーキ反力が所定値以上となった際に、クラッチを遮断状態に切り替えてもよい。例えば、反力検出部は、クラッチ自体か、センサであってもよい。例えば、切替動作制御部は、モータに流れる電流値及びブレーキ反力の少なくとも一方が所定値以上となった際に、クラッチを遮断状態に切り替えてもよい。例えば、切替動作制御部は、モータの駆動により摩擦部材が被制動部材に押し付けられることでモータにかかる負荷が所定以上となった際に、クラッチを伝達状態から遮断状態に切り替えるようクラッチの動作を制御すればよい。例えば、切替動作制御部の制御態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、切替動作制御部は、ブレーキ指令が一定時間同じ値で継続したと判断する場合に、クラッチを遮断状態に切り替える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ブレーキ指令が一定時間未満の間に変動した場合にクラッチを何度も制御してもよい。例えば、クラッチの制御態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、切替動作制御部は、クラッチを遮断状態に切り替えてモータを停止する前に、モータに流れる電流値を記憶部に記憶し、駆動制御部は、クラッチを遮断状態に切り替えてモータを停止させた後にブレーキ指令が異なる値に変動したことに応じて、クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替える前に、記憶部に記憶された電流値がモータに流れるようにモータを駆動する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、切替動作制御部は、クラッチを遮断状態に切り替えてモータを停止する前に、モータに流れる電流値を記憶部に記憶しなくてもよい。例えば、切替動作制御部は、クラッチを遮断状態に切り替えてモータを停止する前に、摩擦部材が被制動部材に押し付けられた際に生じる反力(ブレーキ反力)を記憶部に記憶してもよい。例えば、駆動制御部は、クラッチを遮断状態に切り替えてモータを停止させた後にブレーキ指令が異なる値に変動したことに応じて、クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替える前に、記憶部に記憶されたブレーキ反力に応じた電流値がモータに流れるようにモータを駆動してもよい。例えば、クラッチを遮断状態に切り替えてモータを停止させずに減速(減速又は停止の一例)させてもよい。例えば、モータの駆動態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、切替動作制御部は、モータを駆動する際に流れる電流値が記憶部に記憶された電流値に到達したと判断する場合に、クラッチを伝達状態に切り替える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、切替操作制御部は、記憶した電流値に到達したと判断しないままモータを駆動してもよい。例えば、モータの駆動態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、鉄道車両の車輪の滑走を検知する滑走検知部を更に備え、切替動作制御部は、鉄道車両に滑走が生じた場合に、滑走の発生から一定時間経過するまで、クラッチを伝達状態から遮断状態に切り替えない例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、車両用制動装置は、鉄道車両の車輪の滑走を検知する滑走検知部を備えていなくてもよい。例えば、切替動作制御部は、鉄道車両に滑走が生じた場合に、クラッチを遮断状態に切り替えることでクラッチを何度も制御してもよい。例えば、滑走が生じた場合のクラッチの制御態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、変換機構はボールねじ機構である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、変換機構は、ボールねじ機構でない場合、ベルトをプーリーに巻き掛けて動力を伝達するベルトプーリー機構を備えていてもよい。例えば、変換機構の構成態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、減速機が偏心揺動型歯車機構を備えた例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、減速機は、遊星歯車機構を備えていてもよい。例えば、減速機は、ハーモニック減速機であってもよい。例えば、減速機の構成態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、クラッチは、無励磁型電磁クラッチである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、クラッチは、励磁型電磁クラッチであってもよい。例えば、クラッチオン時には、減速機の回転力が変換機構に伝達される伝達状態)となってもよい。例えば、クラッチオフ時には、減速機の回転力が変換機構に伝達されない状態であり、且つ、摩擦部材にかかる押付力が保持される状態である遮断状態となってもよい。例えば、クラッチは、摩擦板式(単板又は多板)、歯付式等のクラッチ機構を含んでいてもよい。例えば、クラッチは、機械的なクラッチ機構及びブレーキ機構を備えていてもよい。例えば、クラッチは、減速機と摩擦部材との間の動力伝達経路上の動力伝達を可能とする伝達状態と、前記動力伝達を遮断し且つ摩擦部材にかかる押付力を保持する遮断状態と、を切り替え可能に構成されていればよい。例えば、クラッチの構成態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、運転手がブレーキ指令を出す例(手動操作)を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、自動運転制御により、ブレーキ指令を出してもよい。例えば、予め鉄道車両の運転パターンが決まっている場合は、鉄道車両の位置に基づいて推定したブレーキ指令を出してもよい。例えば、鉄道車両の位置は、軌道回路、地上子、全地球測位システム(GPS;Global Positioning System)等に基づいて測定してもよい。例えば、ブレーキ指令の態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、通常ブレーキ制御においてモータ駆動しブレーキをかける際に、モータの電流値が目標値に到達するようモータの電流値をフィードバック制御する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、予め鉄道車両の運転パターンが決まっている場合は、モータの電流値が目標値に到達するようモータの電流値をフィードフォワード制御してもよい。例えば、モータ駆動の態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、一対の摩擦部材が被制動部材であるディスクを両側から挟むDBU(Disc Brake Unit)を構成する例(ディスクブレーキ式)を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、制動装置は、被制動部材である車輪の踏面を片側押し付けするTBU(Tread Brake Unit)を構成してもよい(踏面ブレーキ式)。例えば。ブレーキ式の態様は、設計仕様に応じて変更することができる。
上述した実施形態では、鉄道車両用の制動装置の例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、本発明は、鉄道車両以外の車両に適用してもよい。例えば、車両用制動装置は、自動車用途に適用してもよい。例えば、本発明は、自転車、自動二輪車、四輪自動車、建設車両、産業車両などに適用してもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは可能である。また、上述した各変形例を組み合わせても構わない。
本明細書で開示した実施形態のうち、複数の物体で構成されているものは、当該複数の物体を一体化してもよく、逆に一つの物体で構成されているものを複数の物体に分けることができる。一体化されているか否かにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。
本明細書で開示した実施形態のうち、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部又は全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部又は全部が分散するように設けることができる。
機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。
1…車両用制動装置、2…モータ(電動機)、7…クラッチ、10…車両制御装置(外部装置)、11…駆動制御部、12…切替動作制御部(クラッチの動作を制御する制御部)、20…減速機、30…変換機構、40A,40B…摩擦部材、41…被制動部材、90…記憶部、91…滑走検知部、92…電流値検出部

Claims (7)

  1. 電動機と、
    前記電動機の出力が入力され、減速した回転力を出力する減速機と、
    前記減速機から出力される回転運動を直線運動に変換する変換機構と、
    前記直線運動が伝達されて車両が有する被制動部材に押し付けられることで、前記車両を制動する摩擦部材と、
    前記減速機と前記摩擦部材との間の動力伝達経路上に設けられ、前記動力伝達経路上の動力伝達を可能とする伝達状態と、前記動力伝達を遮断し且つ前記摩擦部材にかかる押付力を保持する遮断状態と、を切り替えるクラッチと、
    外部装置から受信したブレーキ指令に従って前記電動機を駆動する駆動制御部と、
    前記電動機の駆動により前記摩擦部材が前記被制動部材に押し付けられることで前記電動機にかかる負荷が所定以上となった際に、前記クラッチを前記伝達状態から前記遮断状態に切り替えるよう前記クラッチの動作を制御する制御部と、を備える、
    車両用制動装置。
  2. 前記制御部は、前記ブレーキ指令が一定時間同じ値で継続したと判断する場合に、前記クラッチを前記遮断状態に切り替える、
    請求項1に記載の車両用制動装置。
  3. 前記制御部は、前記クラッチを前記遮断状態に切り替えて前記電動機を減速又は停止する前に、前記電動機に流れる電流値を記憶部に記憶し、
    前記駆動制御部は、前記クラッチを前記遮断状態に切り替えて前記電動機を減速又は停止させた後に前記ブレーキ指令が異なる値に変動したことに応じて、前記クラッチを前記遮断状態から前記伝達状態に切り替える前に、前記記憶部に記憶された前記電流値が前記電動機に流れるように前記電動機を駆動する、
    請求項1又は2に記載の車両用制動装置。
  4. 前記制御部は、前記電動機を駆動する際に流れる電流値が前記記憶部に記憶された前記電流値に到達したと判断する場合に、前記クラッチを前記伝達状態に切り替える、
    請求項3に記載の車両用制動装置。
  5. 前記車両の車輪の滑走を検知する滑走検知部を更に備え、
    前記制御部は、前記車両に前記滑走が生じた場合に、前記滑走の発生から一定時間経過するまで、前記クラッチを前記伝達状態から前記遮断状態に切り替えない、
    請求項1又は2に記載の車両用制動装置。
  6. 前記クラッチは、前記減速機と前記変換機構との間に設けられる、
    請求項1又は2に記載の車両用制動装置。
  7. 前記電動機に流れる電流値を検出する電流値検出部を更に備え、
    前記制御部は、前記電流値が所定値以上となった際に、前記クラッチを前記遮断状態に切り替える、
    請求項1又は2に記載の車両用制動装置。
JP2022146916A 2022-09-15 2022-09-15 車両用制動装置 Pending JP2024042303A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022146916A JP2024042303A (ja) 2022-09-15 2022-09-15 車両用制動装置
EP23190746.0A EP4339045A1 (en) 2022-09-15 2023-08-10 Brake device for vehicle
CN202311176220.5A CN117698672A (zh) 2022-09-15 2023-09-13 车辆用制动装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022146916A JP2024042303A (ja) 2022-09-15 2022-09-15 車両用制動装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024042303A true JP2024042303A (ja) 2024-03-28

Family

ID=87567655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022146916A Pending JP2024042303A (ja) 2022-09-15 2022-09-15 車両用制動装置

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4339045A1 (ja)
JP (1) JP2024042303A (ja)
CN (1) CN117698672A (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2610053B1 (fr) * 1987-01-22 1989-03-31 Bendix France Procede et dispositif d'actionnement d'un mecanisme de freinage par un moteur electrique rotatif
JP5795908B2 (ja) 2011-01-07 2015-10-14 Ntn株式会社 電動ブレーキ装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4339045A1 (en) 2024-03-20
CN117698672A (zh) 2024-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10351117B2 (en) Brake unit
JP4912670B2 (ja) 電動ブレーキシステム
CN108860114B (zh) 电子停车制动器
US10864822B2 (en) Vehicle drive system
US9333953B2 (en) Electric parking brake system
CN108216169B (zh) 车辆制动控制方法、应用该方法的制动系统以及车辆
US20040016612A1 (en) Electrically-operated parking brake device
EP3241713B1 (en) Electric brake actuator with parking function
CN105283404A (zh) 用于人员运送设备的制动方法、用于执行制动方法的制动控制装置以及具有制动控制装置的人员运送设备
US9989114B2 (en) Power transfer mechanism for a parking brake assembly
US9902378B2 (en) Brake system
JP2008133922A (ja) 電動ディスクブレーキ装置
JP5384974B2 (ja) 電動ブレーキ
JP2024042303A (ja) 車両用制動装置
KR101481088B1 (ko) 전기 자동차
JP2003104195A (ja) 電動ブレーキ装置
US11097705B2 (en) Electric parking brake system
WO2016136216A1 (ja) 鉄道車両のブレーキ制御装置
KR101654813B1 (ko) 전동식 브레이크
CN108223624B (zh) 电动式制动器以及具有它的车辆
KR101988515B1 (ko) 전자식 주차 브레이크 제어 장치 및 그 제어 방법
KR20110125112A (ko) 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어 방법
JP2005016600A (ja) 電動パーキングブレーキ装置
US20040026991A1 (en) Traction control system
JP3895649B2 (ja) 鉄道車両用制御システム