JPH06503152A - 車両用駐車ブレーキの機械エネルギー貯蔵機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 車両用駐車ブレーキの機械エネルギー貯蔵機構本発明は、一般的には、車両両駐 車ブレーキのエネルギー貯蔵機構に関し、より詳しくは、バネ作動式アクチュエ ータとブレーキ機構との間の機械的連結部を備えた駐車ブレーキ装置のバネ作動 式アクチュエータに関する。

バネ作動式駐車ブレーキ装置は、殆どのエアブレーキ装着車両を含む大型トラッ クに普通に使用されている。これらのバネブレーキは、バネパックを有しており 、該バネパックは、駐車ブレーキ装置を作動させる（かける）ときに、バネを伸 長可能にして駐車ブレーキを作動させる。このようなバネブレーキ装置は、駐車 ブレーキを作動させるとき、増大するブレーキ荷重（制動荷重）がバネ荷重に等 しくなるまで、大きな予荷重が付与されたバネが伸長するという基本的な欠はを 有している。このバランスは、バネが部分的に伸長して、利用できるバネ力が小 さくなるときに生じる。駐車ブレーキを解除するには、バネを完全に圧縮させる ための充分なエネルギーが必要になる。

本願の譲受人と同一人の所有する米国特許第４．９４４．３７２号には、電気作 動式ブレーキ装置が提案されている。この電気作動式ブレーキ装置は、駐車装置 のブレーキに連結された、荷重を均等化する差動可撓性駆動連結部材を作動させ る電気モータを作動又は停止するスイッチ作動式制御装置の使用を提案している 。駐車ブレーキ装置に使用されるあらゆる電気モータのサイズを大幅に小型化し て、使用されるあらゆる貯蔵パックのバネサイズを小さくし且つ利用できるバネ エネルギーの殆どを回収することが強く望まれている。本発明は、過剰のバネエ ネルギーをフライホイールの運動エネルギーに変換することにより、バネの伸長 速度を制御し且つブレーキが必要とするトルクすなわち力が、バネから得られる トルクすなわち力より大きい場合には、フライホイールのエネルギーを取り出す ことによって上記聞届を解決する。本発明は、駐車ブレーキ機構を駆動する可撓 性回転軸を備えたブレーキ装置に使用できるバネ／フライホイールアクチュエー タ組立体を提供する。

本発明は、“ノライホイー　ルア段を介１、てモータ４段に連結され１１つ駆動 連結手段にも連結されたバネ作動式）′″クチユエータ有１〜、前記駆動連結手 段が少なくきも１つのブト−キ部材に連結され、前記バネ作動式アクチュエータ が、ブレーキ装置が非作動モードにあるときに圧縮されるバネ手段を備え、ブレ ーキ装置の作動中にバネ手段を解放する古、バネ作動式アクチュエータがフライ ホイール手段を回転させ、これにより、後でｒクチュエータが作動されるときに バネ手段が伸長すると、フライホイール手段に伝達された運動エネルギーが、バ ネ作動式アクチュエータ、駆動連結手段及びブレーキ器材に加えられるように構 成されたバネ作動式ブレーキ装置を提供することにより上記問題を解決する。

以下、本発明の一実施例を示す図面を参照して、本発明を実施する一方法につい て詳細に説明する。

第１図は、本発明のブレーキ装置の概略図である。

第２図は、本発明のブレーキ装置のバネ作動式アクチュエータ、ギア手段、フラ イホイール手段及び電気モータを示す断面図である。

第３図は、第２図の３−３線方向から見た端面図である。

第４図は、第２図の一部の拡大図である。

第５図は、ラッチ機構４示す図面である。

第６図は、第４図の６−６線方向から見た図面である。

第７図は、フライホイールを用いた場合とフライホイールを用いない場合につい て、駐車ブレーキ装置の作動に要する力を示すグラフである。

第１図には、本発明のバネ作動式アクチュエータ及び駐車ブレーキ装置の全体が 参照番号１０で示されている。駐車スイッチ１２は、バッテリ　（図示せず）に 接続され、またバネ作動式−Ｔクチュエータ３０に接続された電気モータ２０及 びソレノイド〈第１図、第３図及び第４図参照）に接続されている。バネ作動式 アクチュエータ３０は、本願に参考として組み入れる米国特許第４．９４４．３ ７２号に開示されているようにディスクブレーキ１８．１９に連結された可撓性 駆動連結部材５０を作動させる。各ディスクブレーキは関連するロータ２１と係 合して、車両（図示せず）にブレーキをかける。ディスクブレーキ１８．１９は 、当業界で周知のように、ブレーキバンドのクリアランスを調節する内部アジャ スタ機構を有する。電気モータ２０は、バネ作動式アクチュエータ３０反び可撓 性駆動連結部材５０を介して、駐車ブレーキの作動を解除するのに使用される。

第２図は、バネ作動式アクチュエータ３０、ギア手段４０、フライホイール手段 ６０及び電気モータ２０を示す断面図である。バネ作動式アクチュエータ３０は ハウジング３１を有しており、ハウジング３１は、横方向に移動可能な第１端キ ヤツプ３２と、第２の不動の端キャップ３３と、第１バネ３４と、これと同軸の 第２バネ３５と、複数のテンションロッド３６とを収容している。テンションロ ッド３６は３本以上設けることができ、これらロッド３６は、端キャップ３２． ３３に設けた適当なサイズの開口内に受け入れられる。ハウジング端３０Ａには 、螺子手段３７と係合する１つの可撓性連結部５０のための開口３０Ｂが設けら れている。横方向に移動可能な第１端キヤツプ３２は、螺子手段３７と螺合する ナツト３８に固定されている。ハウジング端３０Ｃには、他方の可撓性連結部材 ５０用の開口３０Ｄが設けられ、この他方の連結部材５０は螺子手段３７の反対 側端部に連結されている。螺子手段３７は、ギア手段４０の駆動ギア４１に連結 されている。駆動ギア４１は、フライホイール手段６０と一体のギア４２と噛み 合っている（第４図参照）。フライホイール手段６０は、クラッチ手段７０（第 ４図及び第５図参照）を介して、モータ２０の駆動軸２２に連結されている。ク ラッチ手段７０は１対のローラ７２を有しており、該ローラ７２は、これらを駆 動軸の拡大部２３の凹部２４内に位置決めしておくバネ７４により連結されてい る。フライホイール手段６０は、その中心部分に凹部６２を備え、凹部６２は、 軸拡大部２３及びクラッチ手段７０を受け入れている。モータ２０の駆動軸２２ が回転すると、ローラ７２は径方向外方に広がって凹部６２と係合し、これによ りフライホイール手段６０は回転する。ギア４２には、小電流作動形ソレノイド 手段４４により作動されるラッチレバー４３が噛み合う。電気ソレノイド手段４ ４はスイッチ１２に接続されており、駐車ブレーキ装置が非作動モードにあると き、第５図に示すように、ラッチレバー４３及び歯４５がギア４２の歯と噛み合 って、ギア４２、駆動ギア４１及び螺子手段３７を固定する。換訂れば、移動可 能な端キャップ３２がバネ３４．３５を圧縮しているときには、ラッチレバー４ ３は、駐車ブレーキ装置をロックし且つバネ３４．３５を圧縮状態に保持するの に使用される。

次に、駐車ブレーキ装置１０の作動について詳細に説明する。第２図は、バネ作 動式アクチュエータ３０が完全に解放した状態すなわち駐車ブレーキ作動位置に あるところを示す。作動状態にある駐車ブレーキ装置を解除するには、車両の運 転者がスイッチ１２を操作する。これにより、電気モータ２０が作動してクラッ チ手段７０が締結し、フライホイール手段６０を回転させる。フライホイール手 段６０の回転により、ギーγ手段４０を介して螺子手段３７が回転され、これに よりナツト３８が第２図で見て左方に直線移動される。ナツト３８の直線移動に より、端キャップ３２がナツト３８と共に移動され、バネ３４．３５を圧縮する 。

端キャップ３２は磁石３９を有しており、磁石３９は、ハウジング３１に設けら れた磁気スイッチ３９Ａを作動させ、磁気スイッチ３９Ａは、モータ２０及びソ レノイド手段４４に接続されている。磁気スイッチ３９Ａの作動によりモータ２ ０の回転が停止され、これと同時にソレノイド手段４４が作動されてラッチレバ ー４３を第５図の矢印への方向に移動させる。ラッチレバー４３はギア４２と噛 み合い、これによりギア４２、駆動ギア４１、螺子手段３７、端キャップ３２及 びバネ３４．３５が固定される。従って、車両を動かしている間、バネ作動式ア クチュエータ３０は、圧縮モードにあり、車両の運転者がそれを選択したときに 何時でも駐車ブレーキを作動させる状態となっている。

車両の運転者が駐車ブレーキを作動させることを選択する場合には、スイッチ１ ２を反対側位置に切り換えて、小電流作動式ソレノイド手段４４を消磁する。

これにより、該ソレノイド４４内の内部バネ（図示せず）がラッチレバー４３を 第５図の矢印Ｂの方向に移動させる。これにより、回転ギア４２、フライホイー ル手段６０、駆動ギア４１及び螺子手段３７が解放される。バネ３４．３５が伸 長し且つ端キャップ３２を第２図で見て右方に向けて横方向に移動させると、ナ ツト３８は螺子手段３７を回転させ、更にに駆動ギア４１及びギア４２を回転さ せて、これによりフライホイール手段６０を回転させる。これによりフライホイ ール手段６０内に運動エネルギーが蓄えられるため、ブレーキ１８．１９が、回 転する可撓性連結部５０を介してロータ２１と係合されるときに、回転するギア ４２、駆動ギア４１、螺子手段３７及び可撓性連結部５０を介して、フライホイ ール手段６０は、蓄えた運動エネルギーをブレーキ装置１０にフィードバックす る。従って、過剰のバネエネルギーは、バネの伸長する速度を制御すべく最初に フライホイール手段の運動エネルギーに変換さね、次に、ブレーキ１８．１９が 必要とするトルクすなわち力が、バネ３４．３５から得られるトルクすなわち力 より大きい場合に、フライホイール手段の運動エネルギーが取り出されてブレー キ装置にフィードバックされる。これを第７図に線図として示す。本図において カーブＡは、フライホイール手段を使用しないでバネバック作動式ブレーキ装置 を作動させるのに必要なトルクの大きさを表す。同様に、電気モータにより得ら れるトルクＣの大きさは、駐車ブレーキを解除するときに駐車ブレーキ機構を解 放させるのに充分な大きさでなくてはならない。カーブＢは、フライホイール手 段を用いた本発明を駐車ブレーキ装置に採用した場合に必要とされるトルクの大 きさを示す。カーブＡの下で且つカーブＢより上のエネルギーＡ、は、はぼ、カ ーブＢの下で且つカーブＡより上のエネルギーＢ１の大きさくこのエネルギーＢ １は、フライホイール手段に蓄えられて、ブレーキ装置にフィードバックされる ）を表す。本発明の主要な成果は、第７図の点Ｃ及び点りで示すように、フライ ホイール手段をブレーキ装置に付加した場合には駐車ブレーキを作動させるのに 必要なバネ力が約半分になることである。バネ作動式アクチュエータにより蓄え られるエネルギーも、非アシスト形のバネ作動式アクチュエータにより蓄えられ るエネルギーの約半分である。このため、ブレーキを解除するのに電気モータに 必要とされるモータトルク（点Ｄ）は、フライホイール手段を備えていない非ア シスト形バネバック作動式駐車ブレーキ装置の解除に必要なモータトルク（点Ｃ ）に比べて約半分である。従って、モータの出力条件は本質的に半分で良く、こ のためブレーキ装置に小型のモータを使用できる。また、蓄えられるエネルギー が小さいと、バネが不意に解放するようなことが生じた場合に、より容易にエネ ルギーを制止できる。

バネ作動式アクチュエータ３０は可撓性駆動連結部材５０に連結してもよいし、 連結部材５０を端キャップ３２に直接連結されたケーブル又はロッドで置換し、 該ケーブルを直接引っ張ってブレーキ装置を作動させるように構成することもで きる。

本発明の利点は、組み立てのとき又はオーバーホールのときに、複数のテンショ ンロッド３６により、バネ３４．３５を端キャップ３２と３３との間で予荷重を 付与した状態に保持できることである。従って、バネ３４．３５、端キャップ３ ２．３３及びロッド３６は予め組み立てられたパッケージからなり、ハウジング ３Ｉはいかなる荷重をも支持する必要がない。端キャップ３３には、バネ力と、 螺子手段３７からスラストベアリング４１Ａを介して、前記バネ力と同じ大きさ であるが逆向きのスラスト力とが作用する。

本発明によれば、バネエネルギーの幾分かがフライホイール手段に一時的に蓄え らＬ次に駐車ブレーキの作動時に回収されるという点で、従来のバネ作動式ブレ ーキ装置に比べて大きな利益が得られる。このバネエネルギーの回収により小さ なバネの使用が可能になり、従って、バネを圧縮してブレーキを解除するのに必 要なエネルギーを小さくできる。バネは、伸長時に、螺子手段３７、ギア手段４ ０及びフライホイール手段６０の回転を引き起こすため、バネエネルギーの放出 が緩和さねへ従って、安全で制御された駐車ブレーキの作動を行うことができる 。最後に、予め組み立てられ且つ予荷重が付与されたバネパッケージは、従来の バネバックに比べ安全且つ容易に取り扱うことができる。

モータの回転（ラジアン） ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、５ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．バネ作動式アクチュエータ（３０）において、フライホイール（６０）を介 してアクチュエータ（３０）に連結されたモータ手段（２０）と、アクチュエー タ（３０）が非作動モードにあるときに圧縮されるバネ手段（３４、３５）とを 有しており、該バネ手段（３４、３５）がフライホイール（６０）に作動連結さ れたギア手段（４０）に連結された螺子手段（３７）に作動連結されており、ア クチュエータ（３０）の作動時にバネ手段（３４、３５）を解放すると、アクチ ュエータ（３０）によってフライホイール（６０）が回転され、バネ手段（３４ 、３５）が伸長するときにフライホイール（６０）に伝達された運動エネルギー が、後で、アクチュエータ（３０）の螺子手段（３７）に付与されることを特徴 とするバネ作動式アクチュエータ。 ２．前記バネ作動式アクチュエータ（３０）が対向して配置されたキャップ（３ ２、３３）を有しており、一方のキャップ（３２）が、螺子手段（３７）と係合 するナット手段（３８）を固定して受け入れている、請求の範囲第１項に記載の アクチュエータ。 ３．前記アクチュエータ（３０）が、ギア手段（４０）と係合するラッチ手段（ ４３）に連結されたソレノイド手段（４４）を有している、請求の範囲第２項に 記載のアクチュエータ。 ４．前記ラッチ手段（４３）がギア手段（４０）と係合して、バネ手段（３４、 ３５）を圧縮した状態に保持する、請求の範囲第３項に記載のアクチュエータ。 ５．前記一方のキャップ（３２）が磁石手段（３９）を備えており、前記アクチ ュエータ（３０）が、ソレノイド手段（４４）に接続された磁気スイッチ手段（ ３９Ａ）を有している、請求の範囲第４項に記載のアクチュエータ。 ６．前記バネ作動式アクチュエータ（３０）が、バネ手段（３４、３５）の伸長 を制限するロッド手段（３６）を有している、請求の範囲第１項に記載のアクチ ュエータ。 ７．前記バネ手段（３４、３５）が２つのバネ（３４、３５）からなり、一方の バネ（３４）が他方のバネ（３５）の周囲で同心状に配置されている、請求の範 囲第１項に記載のアクチュエータ。 ８．前記モータ手段（２０）が、慣性クラッチ（７０）を介してフライホイール （６０）に連結されている、請求の範囲第１項に記載のアクチュエータ。 ９．前記慣性クラッチ（７０）が、モータ手段（２０）の駆動軸（２２）の周囲 でフライホイール（６０）の中央凹部（６２）内に配置されたバネ付勢式ローラ （７２）を備えている、請求の範囲第８項に記載のアクチュエータ。 １０．前記モータ手段（２０）により駆動軸（２２）が回転されると、前記慣性 クラッチ（７０）がローラ（７２）を半径方向外方に変位させ、フライホイール （６０）と係合させて該フライホイール（６０）を回転させる、請求の範囲第９ 項に記載のアクチュエータ。