JP2021142784A - ブレーキ装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】緊急時においてより効果的なブレーキを実現できるブレーキ装置および車両を提供すること。【解決手段】ブレーキ装置は、車両のトランスミッションに用いられ、互いに噛み合う第１歯車および第２歯車と、摩擦部材と、を有する。第２歯車の外周面には、第１歯車と噛み合う噛合領域と、噛合領域に隣接して設けられた、第１歯車と噛み合わない非噛合領域と、が設けられている。摩擦部材は、緊急時に非噛合領域に当接する。【選択図】図１

Description

本開示は、ブレーキ装置および車両に関する。

従来、車両のブレーキ装置としては、ディスクブレーキやドラムブレーキが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−７６６２３号公報

しかしながら、従来の車両では、緊急時のブレーキについて改善の余地があった。

本開示の一態様の目的は、緊急時においてより効果的なブレーキを実現できるとともに、緊急ブレーキ後も車両を走行させることができるブレーキ装置および車両を提供することである。

本開示の一態様に係るブレーキ装置は、車両のトランスミッションに用いられ、互いに噛み合う第１歯車および第２歯車と、摩擦部材と、を有し、前記第２歯車の外周面には、前記第１歯車と噛み合う噛合領域と、前記噛合領域に隣接して設けられた、前記第１歯車と噛み合わない非噛合領域と、が設けられ、前記摩擦部材は、緊急時に前記非噛合領域に当接する。

本開示の一態様に係る車両は、本開示の一態様に係るブレーキ装置を備える。

本開示によれば、緊急時においてより効果的なブレーキを実現できるとともに、緊急ブレーキ後も車両を走行させることができる。

本開示の実施の形態に係るブレーキ装置を示す模式図 本開示の実施の形態に係る制御装置を示すブロック図 本開示の変形例２に係る歯車を示す模式図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態のブレーキ装置１００について、図１を用いて説明する。図１は、ブレーキ装置１００を示す模式図である。

ブレーキ装置１００は、車両（例えば、乗用車、商用車等）に搭載される。

ブレーキ装置１００は、第１歯車１、第２歯車２、および摩擦部材３を有する。

第１歯車１および第２歯車２は、互いに噛み合い、回転する円筒状の部材である。第１歯車１および第２歯車２は、それぞれ、外周面に複数の歯を有する。図１に示す矢印Ａは、歯幅方向を示している。また、第１歯車１および第２歯車２は、それぞれ、中央部分に、車輪（図示略）へ駆動力を伝達するための回転軸（図示略）が挿通される貫通孔を有する。

第１歯車１および第２歯車２は、例えば、トランスミッションの歯車である。第２歯車２は、車輪が接続された回転軸（例えば、プロペラシャフト。図示略）上に設けられた歯車である。

第２歯車２の外周面には、互いに隣接した噛合領域４および非噛合領域５が設けられている。噛合領域４は、第１歯車１と噛み合う領域である。非噛合領域５は、第１歯車１と噛み合わない領域である。なお、図１に示す点線は、噛合領域４と非噛合領域５との境界を明示するために付した仮想線である。

摩擦部材３は、第２歯車２に接触して摩擦力を発生させる部材である。図１では例として、摩擦部材３の形状が円柱状（棒状と言ってもよい）である場合を示したが、形状はこれに限定されない。

通常時では、摩擦部材３は、図１に示すように、第２歯車２から離れている。一方、車両の走行開始後において緊急ブレーキが必要な時（以下、緊急時という）では、摩擦部材３は、矢印Ｂに示す方向へ移動し、摩擦部材３の先端面３ａが非噛合領域５に当接される。これにより、先端面３ａと非噛合領域５との間に摩擦力が生じ、第２歯車２の回転が停止され、車両は走行を停止する。

このようにして緊急ブレーキが行われた場合、非噛合領域５の各歯は、摩擦部材３の先端面３ａが当接されることで、摩耗したり、損傷したりするが、噛合領域４の各歯には、摩耗や損傷は生じない。よって、第１歯車１と第２歯車２との噛み合いが維持される。

なお、先端面３ａが非噛合領域５に当接したときに先端面３ａが噛合領域４にも当接することを防ぐために、非噛合領域５の歯幅方向の長さを、摩擦部材３の先端面３ａの歯幅方向の長さよりも長くした上で、先端面３ａを、非噛合領域５の歯幅方向の中央部分に当接させることが好ましい。

摩擦部材３の移動（例えば、図１の矢印Ｂの方向への移動）は、電気制御を用いて実現されてもよいし、電気制御を用いずに実現されてもよい。

まず、電気制御を用いない場合について説明する。

その場合、例えば、摩擦部材３は、車両の車室内に設けられた操作部（例えば、ボタン、レバー等。図示略）と、連結機構（図示略）を介して接続される。連結機構は、緊急時に車両の乗員により操作部が操作された場合、摩擦部材３の先端面３ａが第２歯車２の非噛合領域５に当接されるように、摩擦部材３を図１の矢印Ｂの方向へ移動させる。

次に、電気制御を用いる場合について説明する。

その場合、例えば、図２に示す制御装置１０およびアクチュエータ２０を用いる。制御装置１０とアクチュエータ２０とは、電気的に接続されている。

制御装置１０は、アクチュエータ２０を制御する装置である。アクチュエータ２０は、制御装置１０の制御により摩擦部材３を移動させる装置である。

制御装置１０は、判定部１１および制御部１２を有する。

図示は省略するが、制御装置１０は、ハードウエアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、コンピュータプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。以下に説明する判定部１１および制御部１２それぞれの処理は、ＣＰＵが、ＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムを、ＲＡＭを用いて実行することにより、実現される。制御装置１０としては、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）が挙げられる。

判定部１１は、車両の走行開始後、緊急時（上述したとおり、緊急ブレーキが必要な時）であるか否かを判定する。この判定方法としては、以下の各例が挙げられる。

例えば、判定部１１は、車両の外部に存在する対象（例えば、人、他車両、建造物等）の位置や速度を検知する検知デバイス（例えば、カメラ、センサ等。図示略）から取得した検知結果情報に基づいて、車両が対象と衝突するおそれがあるか否かを判定してもよい。そして、判定部１１は、車両が対象と衝突するおそれがある場合、緊急時であると判定してもよい。

または、例えば、判定部１１は、車両の運転者の状態を検知する検知デバイス（例えば、カメラ、センサ等。図示略）から取得した検知結果情報に基づいて、運転者が異常状態（例えば、死亡状態、失神状態、居眠り状態等）であるか否かを判定してもよい。そして、判定部１１は、運転者が異常状態である場合、緊急時であると判定してもよい。

または、例えば、判定部１１は、制御装置１０以外の他装置（図示略）から緊急時である旨を示す通知情報を受け取った場合、緊急時であると判定してもよい。他装置は、車載装置でもよいし、車両の外部に設けられた外部装置でもよい。車載装置としては、例えば、車両と対象との衝突危険度を算出するシステムや、運転者の異常時に対応するシステム（例えば、ＥＤＳＳ：Emergency Driving Stop System)等が挙げられる。外部装置としては、例えば、車両の周辺で発生した災害または事故などの情報を制御装置１０へ無線送信する通信装置等が挙げられる。

または、例えば、判定部１１は、車両の車室内に設けられ、制御装置１０と電気的に接続された操作部（例えば、ボタン、レバー等。図示略）が、車両の乗員により操作された場合に、緊急時であると判定してもよい。

なお、判定部１１による判定処理は、自動運転中に行われてもよいし、手動運転中に行われてもよい。

制御部１２は、判定部１１により緊急時であると判定された場合、アクチュエータ２０に対して、摩擦部材３を図１の矢印Ｂの方向へ移動させる指示を出力する。この指示を受け取ったアクチュエータ２０は、摩擦部材３の先端面３ａが第２歯車２の非噛合領域５に当接されるように、摩擦部材３を図１の矢印Ｂの方向へ移動させる。

以上説明したように、本実施の形態のブレーキ装置１００は、車両のトランスミッションに用いられる第１歯車１と、トランスミッションに用いられ、第１歯車１と噛み合う第２歯車２と、摩擦部材３と、を有し、第２歯車２は、第１歯車１と噛み合う噛合領域４と、噛合領域４に隣接し、第１歯車１と噛み合わない非噛合領域５と、を有し、摩擦部材３は、緊急時に非噛合領域５に当接することを特徴とする。

すなわち、通常のブレーキ装置（例えば、ディスクブレーキ、ドラムブレーキ等）では車輪において制動力が生じるのに対し、本実施の形態のブレーキ装置１００では、駆動力の伝達経路において車輪よりも上流側に存在するトランスミッションにおいて制動力が生じる。よって、緊急時において即座にかつ確実にブレーキを行うことができる。

また、本実施の形態のブレーキ装置１００では、緊急ブレーキが行われた場合、摩擦部材３が当接する非噛合領域５では、各歯は摩耗したり、損傷したりするが、噛合領域４の各歯は、そのようなダメージを受けない。よって、第１歯車１と第２歯車２との噛み合いが維持されるので、緊急ブレーキ後に車両を走行させることができる。

したがって、本実施の形態のブレーキ装置１００は、緊急時においてより効果的なブレーキを実現できるとともに、緊急ブレーキ後も車両を走行させることができる。

また、本実施の形態のブレーキ装置１００において、噛合領域４および非噛合領域５を備えた第２歯車２は、車輪が接続された回転軸上に設けられる歯車であることを特徴とする。

よって、仮に第１歯車１と第２歯車２とが噛み合わなくなった場合でも、より確実にブレーキを行うこと（換言すれば、より確実に車輪の回転を停止させること）ができる。

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

［変形例１］
第２歯車２において、噛合領域４の各歯と、非噛合領域５の各歯とは、互いに分離して設けられてもよい。例えば、図１の点線（第２歯車２の外周面における噛合領域４と非噛合領域５との境界線）に沿って溝を設けることにより、噛合領域４の各歯と、非噛合領域５の各歯とを分離させてもよい。

これにより、摩擦部材３が非噛合領域５に当接することによって非噛合領域５の歯が変形した場合であっても、その変形した歯が噛合領域４の歯へ及ぼす影響を抑制することができる。

また、摩擦部材３が非噛合領域５に当接してブレーキの効果が十分に得られたとき（例えば、第２歯車２の回転を完全に停止させたとき）に、非噛合領域５が設けられた円筒部分（図１において点線より上の部分。以下、非噛合領域部分という）が、噛合領域４が設けられた円筒部分（図１において点線より下の部分。以下、噛合領域部分という）から分離するように、溝の深さ（第２歯車２における径方向の長さ）や形状を調整してもよい。ただし、十分なブレーキの効果が得られる前に非噛合領域部分が分離してしまうと、車両を停止させることができないため、溝の深さや形状は、予め実施された実験またはシミュレーションの結果に基づいて、設定される必要がある。

［変形例２］
実施の形態では、第２歯車２において、非噛合領域部分の径と噛合領域部分の径とが同じである場合を例に挙げたが、これに限定されない。

例えば、図３に示すように、第２歯車２において、非噛合領域部分の径は、噛合領域部分の径よりも長くて（大きくて）もよい。これにより、非噛合領域部分の強度を確保することができる。

［変形例３］
摩擦部材３を第２歯車２に当接させることにより車両を停止させた後、その車両を再度走行させる際には、摩擦部材３を、図１に示した矢印Ｂの方向とは逆の方向（以下、矢印Ｂの逆方向という）へ移動させ、第２歯車２から離間させてもよい。

その摩擦部材３の移動（例えば、矢印Ｂの逆方向への移動）は、電気制御を用いて実現されてもよいし、電気制御を用いずに実現されてもよい。

電気制御を用いない場合では、例えば、摩擦部材３は、車両の車室内に設けられた操作部（例えば、ボタン、レバー等。図示略）と、連結機構（図示略）を介して接続される。連結機構は、車両を再度走行させる前に車両の乗員により操作部が操作された場合、摩擦部材３が第２歯車２から離れるように、摩擦部材３を矢印Ｂの逆方向へ移動させる。なお、ここでいう操作部および連結機構は、上述した摩擦部材３を矢印Ｂの方向へ移動させるときに用いられる操作部および連結機構と同じものでもよいし、それらとは別に設けられたものでもよい。

電気制御を用いる場合では、例えば、図２に示す制御装置１０およびアクチュエータ２０を用いる。

制御装置１０の判定部１１は、車両の乗員によって車両の走行を開始させるための操作（例えば、アクセルペダルの踏み込み、シフトレバーの操作等）が行われた場合、または、制御装置１０と電気的に接続された車室内の操作部（例えば、ボタン、レバー等。図示略）が車両の乗員によって操作された場合に、アクチュエータ２０に対して、指示を出力する。この指示は、摩擦部材３を矢印Ｂの逆方向へ移動させる指示である。この指示を受け取ったアクチュエータ２０は、摩擦部材３が第２歯車２から離れるように、摩擦部材３を矢印Ｂの逆方向へ移動させる。

以上のように、停止した車両を再度走行させる場合、摩擦部材３を第２歯車２から離間させることにより、スムーズな走行を実現することができる。

以上、変形例について説明した。上記変形例は、適宜組み合わせてもよい。

本開示のブレーキ装置および車両は、緊急時に車両を制動する技術に有用である。

１ 第１歯車
２ 第２歯車
３ 摩擦部材
３ａ 先端面
４ 噛合領域
５ 非噛合領域
１０ 制御装置
１１ 判定部
１２ 制御部
２０ アクチュエータ
１００ ブレーキ装置

Claims (8)

1. 車両のトランスミッションに用いられ、互いに噛み合う第１歯車および第２歯車と、
   摩擦部材と、を有し、
   前記第２歯車の外周面には、
   前記第１歯車と噛み合う噛合領域と、
   前記噛合領域に隣接して設けられた、前記第１歯車と噛み合わない非噛合領域と、が設けられ、
   前記摩擦部材は、緊急時に前記非噛合領域に当接する、
   ブレーキ装置。
2. 前記第２歯車は、車輪が接続された回転軸上に設けられた歯車である、
   請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記第２歯車において、前記噛合領域の各歯と、前記非噛合領域の各歯とは、互いに分離して設けられている、
   請求項１または２に記載のブレーキ装置。
4. 前記第２歯車において、前記非噛合領域が設けられた円筒部分の径が、前記噛合領域が設けられた円筒部分の径よりも大きい、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
5. 前記非噛合領域の歯幅方向の長さは、前記非噛合領域に当接する前記摩擦部材の先端面の歯幅方向の長さよりも長く、
   前記先端面は、前記非噛合領域の歯幅方向の中央部分に当接する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
6. 前記摩擦部材は、前記車両の乗員が前記車両の車室に設けられた操作部を操作した場合、または、前記車両に搭載された制御装置が前記車両の内部または外部の情報に基づいて緊急時であると判定した場合に、前記非噛合領域に当接する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
7. 前記非噛合領域に当接した前記摩擦部材は、前記車両の乗員が前記車両の車室に設けられた操作部を操作した場合、または、前記車両に搭載された制御装置が前記車両の走行を開始させる操作が行われたと判定した場合に、前記非噛合領域から離れる、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のブレーキ装置を備える車両。

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