JP4511474B2 - 電気ブレーキが装備された乗物用ブレーキシステムによって発生されるパーキング力を調節する方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気ブレーキが装備された乗物用ブレーキシステムによって発生されるパーキング力を管理する方法に関する。

乗物用、特に航空機用の電気ブレーキは、ブレーキの摩擦要素に選択的に力を加えるように電気モータによって作動される押圧子を備える少なくとも１つの電気アクチュエータを有する。

例えば駐機又は駐車するときに乗物の移動を防止する目的で、アクチュエータの押圧子は、それが摩擦要素に対し制御された力を及ぼす位置に配置され、次いで摩擦要素に対しパーキング力すなわち駐機力又は駐車力を及ぼし続けるようにその位置にロックされる。

このように、電気モータが駆動されなくてもパーキング力が維持され、これにより、モータへの電力供給を遮断ししたがってブレーキの電気消費を低減させることが可能となる。このようにすると、乗物が静止状態にあり乗物への電力供給が遮断されている間に、パーキング力を維持することができる。

しかし、ある状況下では、このようにして維持されるパーキング力は、乗物を静止保持することがもはや不可能な限界値まで低下されうる。

このことは、例えば離陸を中止したことにより機上に全負荷が作用する過酷な制動の直後に、ブレーキを駐機位置に入れた航空機に当てはまる。押圧子がロックされた後、ブレーキの様々な構成部品は、過酷な制動中のブレーキにより発せられた熱によって膨張する。このような膨張により、アクチュエータが、対面する摩擦要素から引き離される可能性があり、これによって、アクチュエータによって及ぼされる駐機力が低下し又はゼロまで低下する場合さえあり、その結果航空機はもはや静止状態に保持されず、これにより安全性の重大な問題が生ずるおそれがある。

液圧ブレーキが装備された航空機では、１つ以上のアキュムレータにブレーキのピストンを接続することによって駐機力が維持され、このアキュムレータがブレーキの膨張状態に関係なくピストンに圧力を加え続けるので、このような問題は生じない。

本発明の目的は、上述の不都合を回避できるようにする、電気ブレーキが装備された乗物用ブレーキシステムによって及ぼされるパーキング力を管理する方法を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの電気ブレーキが装備された乗物用ブレーキシステムのパーキング力を管理する方法であって、該少なくとも１つの電気ブレーキが、ブレーキの摩擦要素に力を選択的に加えるために電気モータによって作動される押圧子を備える少なくとも１つの電気機械式アクチュエータを有しており、前記押圧子が当初は名目上のパーキング力に等しい前記パーキング力を前記摩擦要素に及ぼすようにして前記電気モータからの駆動力がない場合にパーキング力が維持されるようにする段階を含んでいる方法を提供する。本発明によれば、本方法は、前記パーキング力を少なくとも１回調整する段階を含む。

したがって、力を調整することにより、パーキング力が例えば膨張の効果の下で、乗物を移動できるようにするかもしれない最小の力閾値よりも低く低下するのを防止することができる。

特に、押圧子をロックするためのロック部材であってパーキング力を維持するために作動されるロック部材を有するアクチュエータのために、本発明による方法は、パーキング力を調整する前にロック部材を非作動にし、次いでパーキング力を調整した後にロック部材を再作動させる段階を含む。

本発明の方法の第１の特定の実施例において、パーキング力を再調整する段階は、パーキング力の変化の関数として決定された時点に始動される。

好ましくは、この場合、前記時点は、予め定められた少なくとも１つの閾値、例えば乗物が解放されるのを防止するための最小の力閾値、又は摩擦要素が過応力を受けるのを防止するための最大閾値、あるいは実際に両方の閾値を横切るパーキング力に対応する。

変形例では、前記時点は、予め定められた少なくとも１つの閾値を横切るブレーキの少なくとも１つの構造部分の膨張を表す情報に対応する。

本発明の方法の第２の特定の実施例において、パーキング力を再調整する段階は、パーキング力の変化とは無関係の時点に始動される。

この種類の実施例は、乗物が停止状態にありかつ乗物への電力供給が遮断されている期間、及び唯一の電力源がバッテリである場合に、特によく適している。

本発明の特定の観点において、調整段階の前に、押圧子が摩擦要素から後退するのを防止するようにアクチュエータの電気モータがサーボ制御される。

このサーボ制御は、多数のアクチュエータに生じたならば乗物が移動できるようにするかもしれない突然の力損失を防止する。

本発明の一実施例において、パーキング力が名目上のパーキング力に一致するように、パーキング力の調整作用が電気モータを制御する動作を含む。したがって、パーキング力は、それが設定された初期レベルを回復するように調整される。

位置サーボ制御されるアクチュエータに適している実施例では、パーキング力を再調整する段階は、押圧子がいったん解放されると、
押圧子を摩擦要素から離れるよう移動させ、
押圧子を摩擦要素に接触する接触位置まで前進させ、
押圧子を前記接触位置から測定して予め定められた距離にわたり前進させる、
各操作を含む。

複数のアクチュエータを有するブレーキシステムのための本発明の方法の一実施例において、前記方法は、再調整段階が常に乗物のアクチュエータの一部分のみに対し同時に実行されるように実施される。

したがって、乗物を静止保持し続けるように十分な数のアクチュエータを係合維持することが可能である。

好ましくは、少なくとも１つのブレーキが複数のアクチュエータを有するブレーキシステムに本発明の方法が使用される場合、前記方法は、再調整段階が常にブレーキのアクチュエータの一部分のみに対し同時に実行されるように実施される。

したがって、ブレーキが完全に解放されるのを防止することができる。

添付図面を参照しながら以下の記載を読むことによって本発明をよりよく理解できるであろう。

以下に、着陸装置１５により支持される４つの被制動車輪１〜４を有する、図１に示す如き航空機Ａに適用した場合を例にとって本発明の方法を詳しく説明する。

被制動車輪の１つが図２に示されている。図２に示す如く、各車輪はタイヤ（図示せず）を受けるのに適しかつ航空機の着陸装置１５の一つにより支持される軸６に回転自在に取り付けられるリム５を有する。アクチュエータ８を支持するリング７が軸６に取り付けられる。リム５内を延び当接部１０で終端するねじりチューブ９がリング７に締着される。リング７、したがってねじりチューブ９はストッパ手段（図示せず）により軸６に対して回転自在に保持される。

リム５と共に回転するロータと、ねじりチューブ９と共に回転するステータとから構成される積層ディスク群１１が、当接部１０とアクチュエータ８との間に延在する。

各アクチュエータ８は本体１２を有し、この本体１２内に取り付けられた押圧子１３は本体１２内に含まれる電気モータからの駆動力を受けてディスク群１１に向け直線的に移動してディスク群１１に制御圧力を加えるようにし、この制御圧力は、ディスク群のロータとステータとの間に摩擦力を発生させることにより、リム５の回転を低下させ、したがって航空機Ａを制動するのに寄与する。

各アクチュエータ８はロック部材１４を有し、このロック部材１４は、ロック部材１４の作動時に位置される位置において押圧子１３をロックないし固締するのに適している。ブレーキシステムは制御モジュール５０を含み、この制御モジュール５０はブレーキのアクチュエータ７を、ブレーキ命令に応答して、関連するディスク群１１に各アクチュエータが力を選択的に印加するよう制御される制御モードか、又は関連するディスク群１１に押圧子１３が駐機力を及ぼす位置にアクチュエータ８がロック部材１４によりロックされる駐機モードで作動させる。したがって駐機モードでは、電気モータを用いることなく駐機力が維持されるので電気モータへの給電を停止することができる。

航空機の駐機時に駐機モードに切り換えるために、制御モジュール５０は、最初に、アクチュエータ８の押圧子１３が名目駐機力に等しい制御力を印加するようにし、また制御モジュール５０は、押圧子１３をロックするようにロック部材１４を作動させる。次に、アクチュエータの電気モータへの電力供給を停止することができる。このようにしてロックされた押圧子１３は、航空機を静止保持する駐機力をディスク群１１に及ぼし続ける。

しかし、ある状況下において、前記駐機力が危険なほど低下することがある。

例えば航空機が静止保持される前に、航空機が離陸を中止して機上に全負荷が作用したと仮定する。これはしばしば、商用航空機のブレーキにとって最も過酷な使用状況となるものである。このとき、ディスク群１１は数秒で多量の熱を発生している。

次いで、離陸の中止の１又は２分後に押圧子１３がロックされると仮定する。

すると、ディスク群１１により発生された熱によってねじりチューブ９が膨張し、徐々に長くなって制動終了の数分後にその最大長さに達する。

ねじりチューブ９の膨張は、ディスク群１１の膨張によって補償されず、ディスク群１１をアクチュエータ８から引き離すよう移動させ、これにより駐機力が徐々に低下せしめられる。

この欠点を軽減するために、本発明では、アクチュエータの押圧子１３を解放しかつ押圧子１３の位置を補正しかつ押圧子１３をロックすることによって、少なくとも１つのアクチュエータ８の駐機力を調整することが提案される。

本発明の方法の第１の実施例を図３を参照しながら以下に詳細に説明する。

この例では、力がサーボ制御されるアクチュエータ８を装備し、関連するディスク群１１に押圧子１３が及ぼす力を測定するための手段を各アクチュエータが有しているブレーキに、本発明の方法が使用される。

図３のグラフは、関連するディスク群１１に複数のアクチュエータ８のうちの１つが及ぼす力Ｆがどのように時間変化するかを示している。時間ｔ＝０は、アクチュエータの押圧子１３が、名目駐機力Ｆ_nomに等しい力を及ぼす位置に、ロック部材１４によってロックされる時間に対応する。上に説明したように、駐機力Ｆは、膨張の効果の下で低下する傾向がある。駐機力Ｆが膨張と共に変化することが許容されるのであれば、駐機力Ｆは点線曲線で示されるようにゼロになることさえもあり得る。

このような欠点を軽減するために、押圧子１３によって及ぼされる力が測定され、力が力閾値Ｆ_minを横切ると直ちに、自動調整作用を始動させることにより駐機力が自動的に調整される。この自動調整作用は、
押圧子１３を解放し、
アクチュエータを装備する力センサによって測定される力であって押圧子により及ぼされる力が再び力Ｆ_nomに等しくなるように、押圧子１３の位置を補正し、
再び押圧子１３をロックする、
各段階を含んでなる。

図３からわかるように、駐機力Ｆが閾値Ｆ_minに達する時点ｔ１及びｔ２になると、駐機力Ｆは次いで、実施される本発明の調整段階の効果の下で、レベルＦ_nomまで再び増加される。

当然、ある時点で膨張が止まり、駐機力Ｆは低下しなくなり、そうなると、力を再び増加する必要がなくなる。

均等のものとして、押圧子１３によってディスク群１１に及ぼされる力を測定するのではなく、ねじりチューブ９に配置されかつねじりチューブの膨張を表す信号を供給する温度センサ７０（図２に図示）によってねじりチューブ９の膨張を推定することもできる。次いで、予め定められた１つ以上の膨張閾値を横切るのに応答して、駐機力調整段階を始動させることで十分である。

上述の方法は、当然、航空機の電力供給が行われている間に実施することができる。次いで、駐機力の値が連続的に監視される。

しかし、上述の方法を、航空機が停止しておりかつ航空機への電力供給が遮断されている間に実施することもできる。この場合、利用可能な唯一の電源は航空機の機内バッテリである。このため、ブレーキシステムは、バッテリを節約するために、上述のように連続的でなく、一定間隔（例えば毎分１回）でアクチュエータの駐機力Ｆを点検するようにプログラミングされる。駐機力Ｆが閾値Ｆ_minよりも低いことが確認されると、本発明に従って駐機力Ｆが調整される。航空機への電力供給が遮断された後、予め決定された時間が経過する間（例えば１０分間）、一定間隔で監視が継続して実施される。

上述の方法を、１つずつ又は同時に、航空機のすべてのアクチュエータに対して実施することができる。本方法が同時に実施される場合、航空機の全アクチュエータによって発生される力の合計が、航空機が移動できるようにする最小値よりも確実に低下しないようにすべきである。

実際に、アクチュエータ８のうち１つの押圧子１３を解放する前に、関連する電気モータがサーボ制御されて電気モータが押圧子をその位置に既に保持しているようにされる。したがって、ロック部材１４が解放されたときに、押圧子１２は電気モータによってその位置に保持され続け、これによって、押圧子１３により関連するディスク群１１に加えられる力が突然にかつ制御不能に低下するのが防止される。

変形例では、押圧子１３を解放する前に測定された力と等しい力をモータが押圧子１３に及ぼし、これによってロック部材１４を取り除き、したがってより容易に解放されるように、モータの力をサーボ制御することもできる。

図４に示した本発明の方法の他の実施例において、本発明の方法を、位置サーボ制御されるアクチュエータが装備されたブレーキにも使用することができる。この種類のアクチュエータに駐機力Ｆを及ぼすために、押圧子１３がディスク群１１と接触せしめられ、押圧子１３が接触する接触位置が記録され、押圧子１３がブレーキ剛性を考慮しつつ所望の制御された力に対応する所与の距離にわたって前記接触位置から離れるよう移動され、次いでディスク群に駐機力Ｆを及ぼすように押圧子１３がロックされる。周囲温度において剛性Ｋを有するブレーキでは、力Ｆ_nomに対応する距離はＤと記載される。

この点で、再調整段階を実施するために、ブレーキの膨張により変化したかもしれない接触位置を更新することが重要であるという特別な困難が生ずる。

このため、本発明の方法の実施は、
押圧子１３を解放し、
ディスク群１１ともはや接触しなくなるまで押圧子１３を後退させ、
ディスク群１１と接触する接触位置まで押圧子１３を前進させ、
前記接触位置から測定された距離Ｄだけ押圧子を前進させ、
押圧子１３をロックする
各段階を含んでなる。

再調整が行われる毎に接触位置を更新することによって、このようにして加えられる力が力Ｆ_nomに略等しくしたがって駐機力が初期駐機力に略等しいレベルまで増加されるのが保証される。

しかし、発熱の効果の下でブレーキの剛性Ｋが変動しうるので、押圧子を同一の距離Ｄにわたって変位させたとしても、このようにして再調整された駐機力が初期の力値Ｆ_nomに等しいことを保証することはできない。しかし、このような変動は一般に非常に小さく、このように再調整された力は実際、力Ｆ_nomに近くなっている。

駐機力の測定値がない場合には、力がサーボ制御されるアクチュエータにより可能であるのとは異なり、駐機力の再調整作用を始動させるために機能するのが適切な力閾値を横切ることを、当然検出できない。

この例では、駐機力の再調整作用の始動が周期的に選択され、各再調整時点τ１，…，τ４は先行する再調整時点から時間間隔Δｔだけ離され、この時間間隔Δｔは、最も過酷な膨張状態の下でさえも、２つの再調整作用間に駐機力Ｆが所与の最小閾値Ｆ_min越えて低下するのに十分な時間がないように選択される。図示したように、時間間隔Δｔは、駐機力Ｆの予見可能な変化を考慮しても、駐機力が連続的に力Ｆ_minよりも高く留まるように、選択される。

押圧子が解放される前に電気モータを位置サーボ制御することによって、押圧子１３の解放による当該アクチュエータの突然の力損失が生じないことを保証するように注意が払われる。

図４に明瞭に示されるように押圧子１を後退させる段階が、アクチュエータによりディスク群１１に及ぼされる力が完全に解放されることを必要とし、この場合、再調整作用が行われるたびに、駐機力Ｆがゼロまで低下されることを指摘したい。この場合、航空機を解放する危険を犯すことなく、航空機のすべてのアクチュエータを同時に再調整することはできない。

したがって、実際に、他のアクチュエータの駐機力が再調整される間に、十分な数のアクチュエータがロック状態に維持されるよう注意を払うことが必要である。

したがって、様々な方策が可能であり、すなわち各ブレーキにおいて、本発明の方法を一度に１つのアクチュエータのみで又は少なくとも航空機のアクチュエータの一部分のみで実施し、アクチュエータの残りの部分を、いずれのブレーキもが決して解放されないように維持するようにすることができる。

また、本発明の方法を単一のブレーキのすべてのアクチュエータについて同時に実施するようにしてもよく、その結果、当該ブレーキが瞬間的に解放される。しかし、他のブレーキは、航空機が静止状態に保持され続けるように力が作用され続ける。例えば、ブレーキ１のアクチュエータの駐機力は、ブレーキ２、３及び４がそれらの位置に維持されつつ再調整される。次いで、ブレーキ１、３及び４がそれらの位置に維持されつつブレーキ２のアクチュエータの駐機力が再調整され、すべての駐機力が再調整されるまで同様に繰り返される。

再調整段階の間に解放されるこれらアクチュエータと、再調整段階がまだ行われていないアクチュエータにより提供される低下した駐機力との両方を考慮しつつ、航空機のすべてのアクチュエータによって及ぼされる制動力の合計が航空機を静止状態に保持するのに十分なままに維持されることが常に保証されるように、注意を払うことが当然に重要である。

本発明は、上記記載に限定されず、むしろ特許請求の範囲によって規定される範囲内にある任意の変形例を包含する。

特に、本明細書では再調整作用が駐機保持力を高める点にあるとされているが、例えば航空機が日中に砂漠地帯に駐機し静止保持された後に夜間に著しく冷えた結果として駐機保持力が増加した場合に駐機保持力を低下させる点に再調整作用があるとすることもできる。制動後にねじりチューブがその最大膨張に達した時点でアクチュエータがロックされたときにも、駐機力が増大することがある。

この例では、アクチュエータがディスク群に作用するが、ディスク及びブレーキブロック又はドラム及びジョーのような他の種類の摩擦要素をブレーキが有していてもよい。

再調整段階の間に駐機力がその名目レベルまで戻って高められることが示されているが、例えば航空機が空でありしたがってそれほど重くないと観測された場合に駐機力が予想よりも速く低下し又は実際に前記名目上の力よりも低いレベルに低下したことが観測されたときに、例えば名目上の力よりも高いレベルにまで駐機力を高めるといった他の方策を実施するようにしてもよい。

図示された実施例では駐機力を調整するために押圧子がまず解放され、調整後に再びロックされるが、押圧子を解放することは必ずしも必要ではない。或るアクチュエータは、ロック部材が起動されたときに電気モータにより強制されうる摩擦ロック部材を有し、その結果、最初に押圧子を解放することなく駐機力を調整することができる。

駐機力がロック部材によって維持されることが示されているが、ロック部材なしに、不可逆のアクチュエータを有するブレーキでもって本発明の方法を実施することもできる。この場合、駐機力は、単に電気モータと押圧子との間の伝達の摩擦により維持される。したがって、駐機力が調整される前に押圧子を解放する必要がない。

複数の被制動車輪を有する航空機の概略図である。 電気アクチュエータを有するブレーキが装備された車輪の断面図である。 本発明の方法の特定の実施例が実施されたときにアクチュエータの駐機力がどのように時間変化するかを示すグラフである。 本発明の方法の他の特定の実施例が実施されたときにアクチュエータの駐機力がどのように時間変化するかを示すグラフである。

Claims (9)

1. 少なくとも１つの電気ブレーキが装備された乗物用ブレーキシステムのパーキング力を調節する方法であって、該少なくとも１つの電気ブレーキが少なくとも１つの電気機械式アクチュエータ（８）を有しており、該アクチュエータが、ブレーキの摩擦要素（１１）に力を選択的に加えるために電気モータによって作動される押圧子（１３）と、前記電気モータからの駆動力がない場合にパーキング力（Ｆ）が維持されるように前記押圧子（１３）をロックするロック部材（１４）とを備えており、該方法が、
   前記押圧子（１３）が前記摩擦要素（１１）から後退するのを防止するように前記電気モータをサーボ制御し、
   前記押圧子（１３）を解放し、
   パーキング力を調節し、
   前記押圧子がロックされるように前記ロック部材を再作動させる、
   各段階を含む方法。
2. 前記パーキング力（Ｆ）を再調整する段階が、前記パーキング力の変化の関数として決定された時点（ｔ１、ｔ２）に始動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記時点が、予め定められた少なくとも１つの閾値（Ｆ _ｍｉｎ ）を横切る前記パーキング力（Ｆ）に対応することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記時点が、予め定められた少なくとも１つの閾値を横切る前記ブレーキの少なくとも１つの構造部分（９）の膨張を表す情報（７０）に対応することを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記パーキング力（Ｆ）を再調整する段階が、前記パーキング力（τ１、τ２，…）の変化とは無関係の時点に始動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記パーキング力Ｆが前記名目上のパーキング力（Ｆ _ｎｏｍ ）に一致するように、前記パーキング力の調整作用が前記電気モータを制御する動作を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記方法が、位置サーボ制御されるアクチュエータ（８）のために使用されるものであり、前記パーキング力（Ｆ）を再調整する段階が、
   前記押圧子（１３）を前記摩擦要素（１１）から離れるよう移動させ、
   前記押圧子（１３）を前記摩擦要素（１１）に接触する接触位置まで前進させ、
   前記押圧子（１３）を前記接触位置から測定して予め定められた距離（Ｄ）にわたり前進させる、
   各操作を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記方法が、複数のアクチュエータ（８）を有するブレーキシステムに使用されるものであり、前記再調整段階が常に前記乗物のアクチュエータの一部分のみに対し同時に実行されるように前記方法が実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記方法が、少なくとも１つのブレーキが複数のアクチュエータ（８）を有するブレーキシステムに使用されるものであり、前記再調整段階が常に前記ブレーキのアクチュエータの一部分のみに対し同時に実行されるように前記方法が実施されることを特徴とする請求項８に記載の方法。

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