JP2000507333A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は，摩擦ブレーキ（１４，１６）を操作するためのスピンドル伝動装置（１８，２０）と，このスピンドル伝動装置（１８，２０）を駆動するための歯車伝動装置（３０，３６）と，この歯車伝動装置（３０，３６）を駆動するための操作電気モータ（４０）とを有しているブレーキ装置に関する。安全性を考慮して本発明は，摩擦ブレーキ（１４，１６）をゆるめるための第２の戻し電気モータ（３４）を提案する。このことは，特に両方の電気モータ（３４，４０）が互いに無関係な電流供給源に接続されている場合に，両方の電気モータ（３４，４０）の一方あるいは両方の電流供給源の一方が故障した場合に摩擦ブレーキ（１４，１６）を他方の電気モータ（４０，３４）によってゆるめることができるという利点を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 ブレーキ装置 背景技術 本発明は独立請求項の上位概念に記載した形式のブレーキ装置に関する。 このようなブレーキ装置はＥＰ ０ ５２０ ５２５Ｂ１によって公知である 。この公知のブレーキ装置は電気モータを有しており，この電気モータは歯車伝 動装置を介して摩擦ブレーキを操作するとともに，また再びゆるめる。このこと の欠点は，電気モータあるいはその電流供給源が故障した場合に，摩擦ブレーキ をゆるめられないこと，少なくとも完全にはゆるめられないこと，換言すれば少 なくとも著しい残存ブレーキ力が車両の車輪に作用することである。この結果ヨ ーイングモーメント，つまり車両の鉛直軸線を中心として車両に作用するトルク が生じ，車両の走行の安定性が損なわれる。 更に，ヨーイングモーメントの大きさは，残存ブレーキ力に関連しているほか に，車両ホイールと走行路面との間の摩擦値にも関連しており，したがって走行 路面の状態に応じて変化する。摩擦値が小さい場合，あるいは摩擦値が急激に変 化する場合，車両ホイールはロックする傾向がある。当該の車両ホイールが前車 輪である場合，車両のかじ取り性能が制約される。更にブレーキをかけられた車 両ホイールはカーブ走行の際に車両のサイドスリップを生ぜしめることがあり， ロックした車両ホイールはカーブ走行の際に大きな確率で車両のサイドスリップ を引き起こす。 発明の利点 独立請求項の特徴を具備した本発明によるブレーキ装置は摩擦ブレーキをゆる めるための第２の電気モータを有している。このことは，特に両方の電気モータ が互いに無関係な電流供給源に接続されている場合に，次のような利点をもたら す。すなわち，故障（両方の電気モータの一方，あるいはそれらの電流供給源の 一方の故障）が生じた場合でも，摩擦ブレーキを完全にゆるめることができ，換 言すれば残存摩擦力はもはや作用せず，本発明によるブレーキ装置で制動可能な 車両ホイールは自由に回転可能である。車両のかじ取り性能及び走行の安定性は 故障が生じた場合でも完全に保証されている。 本発明の別の利点は，故障が生じた場合に，残されている電気モータによって 少なくとも部分ブレーキ力を作用させることができ，ブレーキ装置はいかなる場 合でも完全に故障してしまうことがないということである。 従属請求項は独立請求項に記載された発明の有利な実施の態様を記載したもの である。 両方の電気モータはその出力及びそのトルクを次のように構成することができ る。すなわち，単に第１の電気モータだけが車両ホイールを例えばロックさせる のに充分な最大ブレーキ力を生ぜしめるようにするのである。第２の電気モータ はよりわずかな動力に構成しておくことができる。それは，第２の電気モータは 摩擦ブレーキをゆるめるためにだけ必要とされるからである。また両方の電気モ ータを次のように構成することもできる。すなわちそれぞれの電気モータが最大 ブレーキ力を生ぜしめ得るようにするのである（請求項３）。このことは，一方 の電気モータが故障した場合でも，ブレーキ装置がフルに機能可能な状態にとど まるという利点をもたらす。 また両方の電気モータを次のように構成することもできる。すなわちそれぞれ の電気モータが単に最大ブレーキ力のほぼ半分だけを作用させるようにするので ある（請求項４）。要するに最大のブレーキ力を生ぜしめるためには両方の電気 モータをスイッチオンしなければならない。これによって本発明によるブレーキ 装置の必要とされる取り付けスペース及び重量を減少させることができる。別の 利点は，故障が生じた場合に，たとえ最大のブレーキ力をもってではなくても， 摩擦ブレーキが依然として操作可能であることである。 請求項５によれば，本発明によるブレーキ装置は， 摩擦ブレーキをゆるめる際のブレーキライニングの戻り距離，ひいてはブレーキ ライニングとブレーキディスク又はブレーキドラムとの間のギャップを調べるた めの戻り距離センサを有している。これによって戻り距離を，ブレーキライニン グの摩滅に無関係に，コンスタントな値に調整し，要するにブレーキライニング とブレーキディスク又はブレーキドラムとの間の規定された引き離し遊びを生ぜ しめることができる。このことは，操作距離が常に同一で短いこと，並びに摩擦 ブレーキを操作する際にブレーキが最初に効き始めるまでの空走時間がブレーキ ライニングが摩滅しても同一で短いことによって，動力学的な利得をもたらす。 更に，ブレーキライニングの摩滅の程度が種々異なっていても，車両のすべての ホイールブレーキは同時に，ひいては制動の開始から車両における一様なブレー キ力配分で作用する。車両は，早く作用するホイールブレーキによってその進行 方向からずらされることはない。本発明のこの実施例の付加的な利点は，規定さ れた引き離し遊びの調整が高価な機構なしに実現されることである。 請求項８によるロッキング伝動装置，つまり力又はモーメントの負荷によって その駆動側に何らの運動も生ぜしめず，単にその駆動側からだけ駆動可能及び運 動可能である伝動装置は，ブレーキ力をコンスタントに維持するために電気モー タに電流を流しておかなく てもよいという利点を有している。このことは，ブレーキ装置をひとりでにはゆ るまないパーキングブレーキとして使用することができるという利点ももたらす 。またセルフロッキング伝動装置はロッキング伝動装置の上述の利点を，少なく とも限定された範囲において有している。セルフロッキング伝動装置とは，作用 せしめられる力又はモーメントが限界値を超える場合にだけ，力又はモーメント の作用による運動を許容する伝動装置のことである。セルフロッキング伝動装置 は例えば歯車伝動装置又は遊星歯車装置である。これらの伝動装置は，電流を流 されていない電気モータを回転させるのに必要なその被駆動側に対するトルクを ，伝動装置減速比に相応して増大させる。これにセルフロッキング伝動装置の内 部摩擦が加わる。この内部摩擦を被駆動側で克服するには，伝動装置減速比に基 づいて駆動側におけるよりも大きなトルクが必要である。 図面 以下においては図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。ただ １つの図面は本発明によるブレーキ装置の断面図を示す。 実施例の記述 図示の全体を１０で示した本発明によるブレーキ装置は，ブレーキディスク１ ６を制動する１対のブレーキライニング１４を備えたブレーキサドル１２を有し ている。ブレーキディスクは図面ではほんの一部分しか示されていない。ブレー キライニング１４をブレーキディスク１６に圧着するために，ブレーキサドル１ ２内に，ねじスピンドル１８とスピンドルナット２０とを有するスピンドル伝動 装置が取り付けられている。ねじスピンドル１８はブレーキ操作の際に両方のブ レーキライニング１４の一方を押し，その反作用力が自体周知の形式でブレーキ サドル１２を介して，他方のブレーキライニング１４をブレーキディスク１６の 他方の面に押す。 スピンドルナット２０は２つのラジアル玉軸受２２によって，ブレーキサドル １２内で，かつブレーキサドル１２と例えばねじによって結合されているカバー ２４内で，回転可能に支承されている。ブレーキライニング１４をブレーキディ スク１６に圧着する場合に，スピンドルナットはスラスト玉軸受２６を介してカ バー２４に支えられる。 スピンドルナット２０はそれと一体の歯輪２８を有しており，この歯輪には， スピンドルナット２０を駆動するために，第１の歯車３０がかみ合っている。こ の第１の歯車３０は戻し電気モータ３４の軸３２に回転不能に取り付けられてい る。 第１の歯車３０とかみ合っている第２の歯車３６は，ブレーキ操作電気モータ ４０の軸３８に回転不能に取り付けられている。両方の電気モータ３４，４０は ブレーキサドル１２のカバー２４にフランジ結合されている。両方の歯車３０， ３６はカバー２４とブレーキサドル１２との間の中空室４２内にある。 この実施例では電気モータ２４，４０の軸３２，３８はねじスピンドル１８に 対して平行に配置されていて，ねじスピンドルと１つの平面内にある。換言すれ ば，操作モータ４０はねじスピンドル１８に関して半径方向で戻しモータ３４の 外側にある。もちろん操作モータ４０の第２の歯車３６は円周の別の箇所で戻し モータ３４の第１の歯車３０に係合することもでき，あるいは任意の円周箇所で スピンドルナット２０の歯輪２８とかみ合うことができ，したがって両方の電気 モータ３４，４０はねじスピンドル１８と１つの平面内にはなく，操作モータ４ ０のねじスピンドル１８に対する間隔が減少するようにすることができる。また 両方の電気モータ３４，４０はスピンドルナット２０を図示していない直交伝動 装置を介して駆動することができる。この手段は，本発明によるブレーキ装置を コンパクトに，特に所定の取り付けスペースに合わせて構成するのに役立つ。 ブレーキライニング１４の戻し距離を測定するために，ブレーキ装置１０は回 転角度測定装置４４を戻しモータ３４の軸３２に有している。この回転角度測定 装置によって，摩擦ブレーキ１４，１６がゆるめられている場合の両方のブレー キライニング１４とブレー キディスク１６との間の全ギャップ，いわゆる引き離し遊びを調べて，調整する ことができる。戻しモータ３４の軸３２は第１の歯車３０，スピンドルナット２ ０の歯輪２８，スピンドルナット２０及びねじスピンドル１８を介して，ねじス ピンドル１８によって操作されるブレーキライニング１４に結合されているので ，戻しモータ３４の軸３２の回転角度は，ブレーキライニング１４のブレーキデ ィスク１６に向かっての送り距離及びブレーキディスク１６からの戻し距離に比 例している。 回転角度センサ４４としては，例えば多数の構造のものが自体公知である誘導 型，容量型あるいは光学的な測定装置が考えられる。有利には電子的にコミュテ ーションされる戻しモータ３４が使用され，その電子的なコミュテーションは， 戻しモータ３４を規定された角度だけ戻し回転させることを可能にする。 本発明によるブレーキ装置１０の機能は次の通りである： ブレーキ装置１０を操作するために，操作モータ４０がスイッチオンされ，第 ２の歯車３６及び第１の歯車３０を介してスピンドルナット２０を回転駆動する 。スピンドルナット２０はねじスピンドル１８を介して回転運動をしゅう動運動 に変換し，ねじスピンドルは図面において右側のブレーキライニング１４をブレ ーキディスク１６に押し付ける。このブレーキライニ ング１４がブレーキディスク１６に接触すると直ちに，フローティングサドルと して構成されているブレーキサドル１２が自体公知の形式で図面において左側の ブレーキライニング１４をブレーキディスク１６の他方の面に押し付ける。 摩擦ブレーキ１４，１６をゆるめるためには戻しモータ３４がスイッチオンさ れて，第１の歯車３０を介してスピンドルナット２０を逆方向に回転駆動し，こ れによって摩擦ブレーキ１４，１６を再びゆるめる。回転角度測定装置４４によ って，摩擦ブレーキをゆるめる際の戻しモータ３４の回転角度が調べられる。こ の回転角度はブレーキライニング１４の戻し距離に比例している。要するに回転 角度測定装置４４はブレーキライニング１４のための戻し距離センサを形成して いる。戻しモータ３４は，通常は１回転以上である規定された角度だけ回転した 後に，カットオフされる。これによって約０.１mm〜０.２mmである規定された引 き離し遊びが，ブレーキライニング１４の摩滅及びブレーキディスク１６の摩耗 と無関係に，達成される。ブレーキ装置１０がゆるめられた後の残存ブレーキ力 はゼロであり，したがってブレーキ装置がゆるめられている場合は摩擦ライニン グ１４は摩滅せしめられず，ブレーキ装置１０は付加的に加熱されず，車両の走 行の安定性が損なわれることはない。 両方の歯車３０，３６を有する両方の電気モータ３ ４，４０及びスピンドル伝動装置１８，２０はロッキング伝動装置を形成してい る。このことは，操作モータ４０がカットオフされた後は，摩擦ブレーキ１４， １６がひとりでにゆるむことがなく，戻しモータ３４によって，あるいは−故障 が生じた場合−操作モータ４０によって，戻されることによってのみ，摩擦ブレ ーキがゆるめられることを意味している。これによって，摩擦ブレーキ１４，１ ６を操作するため，摩擦力を増大・減少させるため並びに摩擦ブレーキ１４，１ ６をゆるめるための電流だけが必要とされる。一定不変のブレーキ力で制動する 場合には，電気モータ３４，４０はカットオフされているか，あるいはせいぜい 操作モータ４０がわずかな保持電流で負荷される。電流消費量及び電気モータ３ ４，４０の加熱はしたがってわずかである。 本発明によるブレーキ装置の別の利点は，本発明によるブレーキ装置をパーキ ングブレーキとして使用し得ることである。このためにブレーキ装置１０は操作 モータ４０によって操作され，次いで電流がカットオフされる。ブレーキ装置１ ０は操作された状態にとどまる。いかなる固定手段も必要ではない。この実施例 で使用されているスピンドル伝動装置１８，２０の代わりのロッキング伝動装置 としては，例えばウォーム伝動装置（図示せず）も考えられる。 セルフロッキング伝動装置をロッキング伝動装置の 代わりに考えることもできる。セルフロッキングとは，伝動装置が被駆動軸にお いて特定の限界トルクを克服することによってのみ動くことができることを意味 する。セルフロッキング伝動装置は例えば歯車伝動装置あるいは遊星歯車装置で あることができる。セルフロッキング伝動装置は電流が流れていない電気モータ を回転するのに必要なトルクをその減速比に相応して被駆動軸において増大させ る。これにセルフロッキング伝動装置の内部摩擦が加わる。特定のブレーキ力は 要するにセルフロッキング伝動装置によっても電気モータに電流が流れていない 状態で維持される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年２月４日（１９９８．２．４） 【補正内容】 明細書 ブレーキ装置 背景技術 本発明は請求項１の上位概念に記載した形式のブレーキ装置に関する。 このようなブレーキ装置はＥＰ ０５２ ０５２５Ｂ１によって公知である。 この公知のブレーキ装置は電気モータを有しており，この電気モータは歯車伝動 装置を介して摩擦ブレーキを操作するとともに，また再びゆるめる。このことの 欠点は，電気モータあるいはその電流供給源が故障した場合に，摩擦ブレーキを ゆるめられないこと，少なくとも完全にはゆるめられないこと，換言すれば少な くとも著しい残存ブレーキ力が車両の車輪に作用することである。この結果ヨー イングモーメント，つまり車両の鉛直軸線を中心として車両に作用するトルクが 生じ，車両の走行の安定性が損なわれる。 更に，ヨーイングモーメントの大きさは，残存ブレーキ力に関連しているほか に，車両ホイールと走行路面との間の摩擦値にも関連しており，したがって走行 路面の状態に応じて変化する。摩擦値が小さい場合，あるいは摩擦値が急激に変 化する場合，車両ホイールはロックする傾向がある。当該の車両ホイールが前車 輪である場合，車両のかじ取り性能が制約される。更にブレーキをかけられた車 両ホイールはカーブ走行の際に車両のサイドスリップを生ぜしめることがあり， ロックした車両ホイールはカーブ走行の際に大きな確率で車両のサイドスリップ を引き起こす。 更に，ＵＳ−Ａ−４８５８４９０によって公知の操作装置は，例えば軌条車両 のブレーキの操作のために使用することができる。重複性をもたせるという理由 からこの操作装置は２つの電気モータを備えている。これによって両方のモータ のそれぞれは，他方の電気モータが故障したときに，その機能を引き受けること ができる。要するにこれら両方の電気モータは同一の機能範囲を有している。 ＵＳ−Ａ−４５９６３１６によって公知のディスクブレーキにおいては，２つ の同一に構成されている電気モータがブレーキを一緒に操作するためかつゆるめ るために設けられている。 ＥＰ−Ａ−２４６７７０においては，例えば軌条車両のブレーキのために適し た操作装置が記載されており，この操作装置は２つの電気モータを有している。 第１の電気モータは，例えば引き離し遊びをなくすために，ブレーキの操作部材 を第１の位置から第２の位置に迅速に動かすために設けられている。第２の電気 モータは，第２の位置にある操作部材にブレーキ操作のための大きな力を作用さ せるのに役立つ。両方のモ ータは同時に運転することができ，あるいは第１のモータが操作部材を第２の位 置に動かした後に初めて第２のモータをスイッチオンすることができる。どのよ うな形式でブレーキをゆるめるかについては，この文献からは知ることができな い。 発明の利点 請求項１の特徴を具備した本発明によるブレーキ装置は摩擦ブレーキをゆるめ るための第２の電気モータを有している。このことは，両方の電気モータは互い に無関係な電流供給源に接続されているので，次のような利点をもたらす。すな わち，故障（第１の電気モータあるいはその電流供給源の故障）が生じた場合で も，摩擦ブレーキを完全にゆるめることができ，換言すれば残存摩擦力はもはや 作用せず，本発明によるブレーキ装置で制動可能な車両ホイールは自由に回転可 能である。車両のかじ取り性能及び走行の安定性は故障が生じた場合でも完全に 保証されている。 従属請求項は請求項１に記載された発明の有利な実施の態様を記載したもので ある。 請求項２によれば，本発明によるブレーキ装置は，摩擦ブレーキをゆるめる際 のブレーキライニングの戻り距離，ひいてはブレーキライニングとブレーキディ スク又はブレーキドラムとの間のギャップを調べるための戻り距離センサを有し ている。これによって戻り距離を，ブレーキライニングの摩滅に無関係に，コン スタントな値に調整し，要するにブレーキライニングとブレーキディスク又はブ レーキドラムとの間の規定された引き離し遊びを生ぜしめることができる。この ことは，操作距離が常に同一で短いこと，並びに摩擦ブレーキを操作する際にブ レーキが最初に効き始めるまでの空走時間がブレーキライニングが摩滅しても同 一で短いことによって，動力学的な利得をもたらす。更に，ブレーキライニング の摩滅の程度が種々異なっていても，車両のすべてのホイールブレーキは同時に ，ひいては制動の開始から車両における一様なブレーキ力配分で作用する。車両 は，早く作用するホイールブレーキによってその進行方向からずらされることは ない。本発明のこの実施例の付加的な利点は，規定された引き離し遊びの調整が 高価な機構なしに実現されることである。 請求項５によるロッキング伝動装置，つまり力又はモーメントの負荷によって その駆動側に何らの運動も生ぜしめず，単にその駆動側からだけ駆動可能及び運 動可能である伝動装置は，ブレーキ力をコンスタントに維持するために電気モー タに電流を流しておかなくてもよいという利点を有している。このことは，ブレ ーキ装置をひとりでにはゆるまないパーキングブレーキとして使用することがで きるという利点ももたらす。またセルフロッキング伝動装置はロッキング伝動装 置の上述の利点を，少なくとも限定された範囲におい て有している。セルフロッキング伝動装置とは，作用せしめられる力又はモーメ ントが限界値を超える場合にだけ，力又はモーメントの作用による運動を許容す る伝動装置のことである。セルフロッキング伝動装置は例えば歯車伝動装置又は 遊星歯車装置である。これらの伝動装置は，電流を流されていない電気モータを 回転させるのに必要なその被駆動側に対するトルクを，伝動装置減速比に相応し て増大させる。これにセルフロッキング伝動装置の内部摩擦が加わる。この内部 摩擦を被駆動側で克服するには，伝動装置減速比に基づいて駆動側におけるより も大きなトルクが必要である。 請求の範囲 1. 操作装置（１８，２０）を有している摩擦ブレーキ（１４，１６）を備え， 該摩擦ブレーキは第１の電気モータ（４０）によって操作可能である形式の車両 用のブレーキ装置（１０）において，ブレーキ装置が第２の電気モータ（３４） を有しており，この第２の電気モータによって摩擦ブレーキ（１４，１６）をゆ るめることができ，両方の電気モータ（３４，４０）が互いに無関係な２つの電 流供給源に接続されていることを特徴とする，ブレーキ装置。 2. ブレーキ装置が戻しセンサ（４４）を有していることを特徴とする，請求項 １記載のブレーキ装置。 3. 第２の電気モータ（３４）が，回転角度測定装置（４４）を備えた直流モー タであることを特徴とする，請求項１記載のブレーキ装置。 4. 第２の電気モータ（３４）が，回転角度測定装置（４４）を備えていて電子 的にコミュテーションされるモータであることを特徴とする，請求項２記載のブ レーキ装置。 5. 両方の電気モータ（３４，３０）と，操作装置（１８，２０）と，これらを 結合する歯車（３０，３６）とがセルフロッキング伝動装置又はロッキング伝動 装置（１８，２０，３０，３４，３６，４０）を形成していることを特徴とする ，請求項１記載の ブレーキ装置。 6. 摩擦ブレーキ（１４，１６）をゆるめる際にブレーキライニング（１４）を ，確定可能な戻し距離だけ，ブレーキディスク（１６），ブレーキドラムあるい は類似のものから引き離すことを特徴とする，請求項１記載のブレーキ装置を運 転する方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 操作装置を有している摩擦ブレーキを備え，該摩擦ブレーキは第１の電気モ ータによって操作可能である形式の車両用のブレーキ装置において，ブレーキ装 置が第２の電気モータ（３４）を有しており，この第２の電気モータによって摩 擦ブレーキ（１４，１６）をゆるめ得るようにしたことを特徴とする，ブレーキ 装置。 2. 両方の電気モータ（３４，４０）が互いに無関係な２つの電流供給源に接続 されていることを特徴とする，請求項１記載のブレーキ装置。 3. 両方の電気モータ（３４，４０）が，それぞれ最大のブレーキ力を生ぜしめ 得るように，構成されていることを特徴とする，請求項１記載のブレーキ装置。 4. 両方の電気モータ（３４，４０）が，最大のブレーキ力を作用させるために 両方の電気モータ（３４，４０）が必要であるように，構成されていることを特 徴とする，請求項１記載のブレーキ装置。 5. ブレーキ装置が戻し距離センサ（４４）を有していることを特徴とする，請 求項１記載のブレーキ装置。 6.両方の電気モータ（３４，４０）の一方が回転角度測定装置（４４）を備えた 直流モータであること を特徴とする，請求項５記載のブレーキ装置。 7. 両方の電気モータ（３４，４０）の一方が回転角度測定装置を備えた電子的 にコミュテーションされるモータであることを特徴とする，請求項５記載のブレ ーキ装置。 8. ブレーキ装置がセルフロッキング伝動装置あるいはロッキング伝動装置（１ ８，２０，３０，３４，３６，４０）を有していることを特徴とする，請求項１ から７までのいずれか１項記載のブレーキ装置。 9. 摩擦ブレーキ（１４，１６）をゆるめる際にブレーキライニング（１４）を ，確定可能な戻し距離だけ，ブレーキディスク（１６），ブレーキドラムあるい は類似のものから引き離すことを特徴とする，請求項１から８までのいずれか１ 項に記載のブレーキ装置を運転する方法。