JP6352394B2 - 統合型センサ付ブレーキ要素、より詳細には、ブレーキパッドを製造する方法、統合型センサ付ブレーキパッド、車両ブレーキシステム、及び関連方法 - Google Patents
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Description
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] a)機械力を受けた際に、電気信号を発するように、その分極方向に受けた機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することができる少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)であって、前記センサは摂氏200度以上の作動温度でも作動し、好ましくはポリマー能動部品を使用していない圧電セラミックセンサのグループから選択されている、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)を、使用中に、ディスク又はドラムといった、車両の被制動要素(3)に向けられることを意図されたブレーキ要素の金属サポート要素(11)の第1の表面(13)と共に及びその上に直接統合する工程と、
b)前記第1の表面(13)と接触して前記電気信号をピックアップし、場合により前記信号を処理する電気回路(18)を実装する工程であって、前記電気回路(18)を、前記金属サポート要素と統合されているコネクタ(20)に、前記コネクタ(20)によって終端されている電気ケーブル(19)の手段を任意選択的に用いて接続する工程と、
c)電気的絶縁層(12B)を、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15)及び前記電気回路(18)が前記第1の表面と前記電気的絶縁層(12B)との間に挟まれ、前記電気的絶縁層(12B)内側に埋め込まれるように、前記第1の表面(13)上に、連続的又は非連続的に実装する工程と、
c’)減衰及び断熱層(12C)を、前記少なくとも1つのセンサ(15、15C)が直接及び完全に、前記減衰及び断熱層(12C)内側に、前記電気的絶縁層(12B)の介在を伴って埋め込まれるよう、前記電気的絶縁層(12B)及び前記第1の表面(13)上に直接、実装する工程と、
d)摩擦材のブロック(14)を、前記ブロックが前記金属サポート要素(11)によって固定されている状態で、前記減衰及び断熱層(12C)上に形成する工程と、
e)前記圧電セラミックセンサ(15、15C)の前記圧電セラミック材料を分極又は再分極させるよう、前記摩擦材のブロック(14)を形成する前記工程の後に、前記コネクタ(20)及び電気ケーブル(19)の手段を用いて、予め定められた電位差を必要に応じて前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15)に印加する工程と、
を備える、車両用センサ付ブレーキ要素(1)、より詳細にはブレーキパッドを製造する方法。
[2] 前記圧電セラミックセンサ(15)が、前記第1の表面(13)に対して垂直に測定された際に、前記減衰及び断熱層(12C)の厚さ以下の厚さを有するよう選択されている、[1]に記載の方法。
[3] 前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15)がそのまま、前記第1の表面(13)上に直接形成されており、摂氏200度を超えるキュリー温度を有する圧電セラミック材料単独で作製されている、[1]又は[2]に記載の方法。
[4] 複数の圧電セラミック圧力センサ(15)が、前記第1の表面(13)と統合され、前記第1の表面(13)の前記全体を離散的に占めるよう、離間配置に、好ましくは対称アレイにより配列されており、前記少なくとも1つのセンサ(15C)は使用上では、前記ブレーキ要素(1)上の前記圧力の印加方向に対して横断する力に応答するような方法で好適に実装されており、前記複数のセンサ(15、15C)は互いに、及び前記コネクタ(20)並びに/若しくはケーブル(19)に、内部に前記複数のセンサを統合する前に前記第1の表面上に直接得られている、及び、任意選択的に、前記複数の圧電セラミックセンサ(15)により生成された電圧又は電荷信号を処理する手段(21)を含む前記電気回路(18)の手段を用いて接続されている、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の方法。
[5] 前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15)の前記分極/再分極工程が、5秒と10秒との間の予め定められた時間の、及び、前記コネクタ(20)及び/又はケーブル(19)の手段を用いての、前記センサ(15、15C)自体の前記分極方向において測定されたとおりの、前記センサ(15)が作製されている圧電セラミック材料のミリメートル毎の厚さに対して、前記対向するセンサ電極(16)に、0.1kVと5kVとの間の電位差を印加することで行われる、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の方法。
[6] 金属サポート要素(11)と、例えば、車両のディスク又はドラムなど、被制動要素(3)に使用中に対向することを意図する、前記金属サポート要素(11)の第1の表面(13)の一側面上の前記金属サポート要素(11)上に配列された減衰及び断熱層(12C)と、前記金属サポート要素(11)によって前記第1の表面(13)の一側面上及び前記減衰及び断熱層(12C)の上に固定された摩擦材のブロック(14)と、を備える統合型センサ付ブレーキ要素(1)、より詳細にはブレーキパッドであって、
摂氏200度を超えるキュリー温度を有する圧電セラミック材料にて作製され、前記金属サポート要素(11)の前記第1の表面(13)と共に、及び前記表面上に直接統合された少なくとも1つの圧電セラミック圧力センサ(15、15C)と、
前記第1の表面(13)と接触するよう、好ましくは前記表面の直上に提供され、前記金属サポート要素(11)と統合されたコネクタ(20)及び/又は前記コネクタ(20)により終端された電気ケーブル(19)に接続された、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)により発せられた前記電気信号をピックアップして任意選択的に処理する電気回路(18)と、
前記第1の表面(13)上に直接、及び前記減衰及び断熱層(12C)の下に直接配列された、連続的又は非連続的な電気的絶縁層(12B)と、を更に備え、
前記少なくとも1つのセンサ(15、15C)及び前記電気回路(18)は、前記金属サポート要素(11)の前記第1の表面(13)と前記電気的絶縁層(12B)との間に挟まれており、そしてそれらの上に、前記摩擦材のブロック(14)及びその下に前記減衰及び断熱層(12C)を伴い、前記少なくとも1つのセンサが直接及び完全に、前記減衰及び断熱層(12C)内側に、前記電気的絶縁層(12B)の前記介在を伴って埋め込まれるよう配列されており、前記ケーブル(19)及びコネクタ(20)並びに電気回路(18)は、前記少なくとも1つのセンサ(15)を分極するために電圧発生手段(25、40)に接続されるよう適合されている、統合型センサ付ブレーキ要素(1)、より詳細にはブレーキパッド。
[7] [1]〜[5]のいずれか一項に記載の前記方法により得られる、[6]に記載の統合型センサ付摩擦要素(1)。
[8] [6]に記載の少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)と、前記電気回路(18)及び前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)に、前記コネクタ(20)及び前記電気ケーブル(19)の手段を用いて取り外し可能に接続された中央処理ユニット(22)と、ディスクブレーキ又はドラムブレーキといった、少なくとも前記1つのブレーキ要素(1)に対向するよう配列された被制動要素(3)と、前記ブレーキ要素の前記摩擦材のブロック(14)を前記被制動要素に対して押すような前記ブレーキ要素の作動手段(5)と、前記少なくとも1つのブレーキ要素(1)及び前記作動手段(5)に対するサポート手段(4)と、を備える車両ブレーキシステム(2)であって、
前記少なくとも1つのブレーキ要素(1)が、離間配置にある、好ましくは対称アレイにより配列された、個別に有効となり得る複数の圧電セラミックセンサ(15、15C)と、前記圧電セラミックセンサ(15)により生成され、発せられた電圧又は電荷信号を処理する手段(21)を任意選択的に含む、前記少なくとも1つのブレーキ要素の前記電気回路(18)と、を含み、前記ブレーキシステム(2)が、前記複数の圧電セラミックセンサ(15、15C)の1つ又はそれ以上の前記有効化に応じて発せられた電気信号に応じて前記作動手段(5)を制御する手段(28)を更に備える、車両ブレーキシステム(2)。
[9] [6]に記載の少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)と、前記電気回路(18)及び前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)に、前記コネクタ(20)及び前記電気ケーブル(19)の手段を用いて取り外し可能に接続されている中央処理ユニット(22)と、ブレーキディスク又はドラムといった、少なくとも前記1つのブレーキ要素に対向するように配列された被制動要素(3)と、前記ブレーキ要素の前記摩擦材のブロック(14)を前記被制動要素に対して押すような前記ブレーキ要素の作動手段(5)と、少なくとも前記1つのブレーキ要素及び前記作動手段に対するサポート手段(4)と、を備える車両ブレーキシステム(2)であって、
前記作動手段(5)の作動が存在しない場合に、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15)よって発せられた電気信号に応じて有効となり得る信号伝達手段(29)を更に備える、車両ブレーキシステム(2)。
[10] 少なくとも前記車両の移動に伴って、前記車両のバッテリ(41)の手段を用いて、前記中央処理ユニットによって荷電状態が維持され、前記中央処理ユニット(22)の前記制御の下で、前記作動手段(5)が有効である場合に、前記中央処理ユニットに到着する、前記電気回路(18)によって発せられた信号の異常又は信号がないことを前記中央処理ユニットが検出した場合に、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)又は前記複数の圧電セラミックセンサ(15)の再分極が可能である前記中央処理ユニット(22)に関連付けられたコンデンサー手段(40)を備える、[8]又は[9]に記載のブレーキシステム(2)。
[11] i)個別に有効にすることができ、離間配置、好ましくは対称アレイにより配列された複数の圧電セラミックセンサ(15、15C)と、前記圧電セラミックセンサ(15、15C)を、互いに、前記電気ケーブル(19)及びコネクタ(20)の手段を用いて、中央処理ユニット(22)に接続する、前記圧電セラミックセンサ(15)により発せられた電圧又は電荷のいずれかの信号を処理する手段(21)を含む、又は、それぞれのセンサ(15)によって発せられた前記電気信号を別々に供給するよう構成された電気回路(18)を含む、[6]に記載の少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)を提供する工程と、
ii)前記1つ又はそれ以上の圧電セラミックセンサ(15)の前記有効化に応じて、前記電気回路(18)によって及び/又は前記それぞれのセンサ(15)によって供給された前記電気信号を処理する工程と、
iii)前記ブレーキシステム(2)が有効となったか否かを検出する工程と、
iv)有効となっていない場合に、前記少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)の信号伝達手段(28)又は前記作動手段(5)のいずれかを有効にして、前記ブレーキ要素を、例えばブレーキディスク又はドラムなどの被制動要素(3)から離して格納する工程と、
v)有効となっている場合に、前記車両が異常に制動されているか否かを判定するために前記電気信号を更に処理し、前記制動が異常の場合は、前記作動手段(5)が、前記少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)を前記被制動要素に対して押す前記圧力を検出し、そのような圧力を変更するために前記作動手段(5)に介入し、前記制動が異常でない場合は、前記全体の制動動作を最適化する前記目的で、任意選択的にそのような処理された信号を使用する工程と、を含む、車両ブレーキシステム(2)制御方法。
Claims (19)
- a)機械力を受けた際に、電気信号を発するように、その分極方向に受けた機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換することができる少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)であって、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサは摂氏200度以上の作動温度でも作動する圧電セラミックセンサのグループから選択され、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)を、使用中に、被制動要素(3)に向けられることを意図されたブレーキ要素の金属サポート要素(11)の第1の表面(13)と共に及びその上に直接統合する工程と、
b)前記第1の表面(13)と接触して前記電気信号をピックアップする電気回路(18)を実装する工程であって、前記電気回路(18)を、前記金属サポート要素と統合されているコネクタ(20)に接続する工程と、
c)電気的絶縁層(12B)を、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ及び前記電気回路(18)が前記第1の表面と前記電気的絶縁層(12B)との間に挟まれ、前記電気的絶縁層(12B)内側に埋め込まれるように、前記第1の表面(13)上に、連続的又は非連続的に実装する工程と、
c’)減衰及び断熱層(12C)を、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)が直接及び完全に、前記減衰及び断熱層(12C)内側に、前記電気的絶縁層(12B)の介在を伴って埋め込まれるよう、前記電気的絶縁層(12B)及び前記第1の表面(13)上に直接、実装する工程と、
d)摩擦材のブロック(14)を、前記ブロックが前記金属サポート要素(11)によって固定されている状態で、前記減衰及び断熱層(12C)上に形成する工程と、
e)前記圧電セラミックセンサ(15、15C)の圧電セラミック材料を分極又は再分極させるよう、前記摩擦材のブロック(14)を形成する前記工程の後に、前記コネクタ(20)及び電気ケーブル(19)の手段を用いて、予め定められた電位差が必要なとき前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサに印加する工程と、
を備える、車両用センサ付ブレーキ要素(1)を製造する方法。 - 前記ブレーキ要素(1)はブレーキパッドであり、ここにおいて、前記電気回路(18)は電気信号を処理し、前記コネクタ(20)はコネクタ(20)により終端されている電気ケーブル(19)によって金属サポート要素と統合され、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサはポリマー能動部品を使用していない、請求項1に記載の方法。
- 前記被制動要素(3)は車両のディスク又はドラムである、請求項1に記載の方法。
- 前記圧電セラミックセンサが、前記第1の表面(13)に対して垂直に測定された際に、前記減衰及び断熱層(12C)の厚さ以下の厚さを有するよう選択されている、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサがそのまま、前記第1の表面(13)上に直接形成されており、摂氏200度を超えるキュリー温度を有する圧電セラミック材料単独で作製されている、請求項1に記載の方法。
- 複数の圧電セラミックセンサが、前記第1の表面(13)と統合され、前記第1の表面(13)の全体を離散的に占めるよう、対称アレイにより離間配置に配列されており、少なくとも1つの前記複数の圧電セラミックセンサは使用上では、前記ブレーキ要素(1)上の圧力の印加方向に対して横断する力に応答するように実装されており、前記複数の圧電セラミックセンサ(15、15C)は互いに、及び内部に前記複数の圧電セラミックセンサを統合する前に前記第1の表面上に直接得られている前記電気回路(18)の手段を用いて前記コネクタ(20)に接続されている、請求項1に記載の方法。
- 前記電気回路(18)は、複数の圧電セラミックセンサ(15)により生成された電圧又は電荷信号を処理する手段(21)を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサの前記分極/再分極工程が、5秒と10秒との間の予め定められた時間の、及び、前記コネクタ(20)の手段を用いて、前記圧電セラミックセンサ(15、15C)自体の前記分極方向において測定されたとおりの、前記圧電セラミックセンサが作製されている圧電セラミック材料のミリメートル毎の厚さに対して、対向するセンサ電極(16)に、0.1kVと5kVとの間の電位差を印加することで行われる、請求項1に記載の方法。
- 金属サポート要素(11)と、被制動要素(3)に使用中に対向することを意図する、前記金属サポート要素(11)の第1の表面(13)の一側面上の前記金属サポート要素(11)上に配列された減衰及び断熱層(12C)と、前記金属サポート要素(11)によって前記第1の表面(13)の一側面上及び前記減衰及び断熱層(12C)の上に固定された摩擦材のブロック(14)と、を備える統合型センサ付ブレーキ要素(1)であって、
摂氏200度を超えるキュリー温度を有する圧電セラミック材料にて作製され、前記金属サポート要素(11)の前記第1の表面(13)と共に、及び表面上に直接統合された少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)と、
前記第1の表面(13)と接触するよう、又は表面の直上に提供され、前記金属サポート要素(11)と統合されたコネクタ(20)及び/又は前記コネクタ(20)により終端された電気ケーブル(19)に接続された、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)により発せられた電気信号をピックアップする電気回路(18)と、
前記第1の表面(13)上に直接、及び前記減衰及び断熱層(12C)の下に直接配列された、連続的又は非連続的な電気的絶縁層(12B)と、を更に備え、
前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)及び前記電気回路(18)は、前記金属サポート要素(11)の前記第1の表面(13)と前記電気的絶縁層(12B)との間に挟まれており、そしてそれらの上に、前記摩擦材のブロック(14)及びその下に前記減衰及び断熱層(12C)を伴い、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサが直接及び完全に、前記減衰及び断熱層(12C)内側に、前記電気的絶縁層(12B)の介在を伴って埋め込まれるよう配列されており、ケーブル(19)及びコネクタ(20)並びに電気回路(18)は、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15)を分極するために電圧発生手段(25、40)に接続されるよう適合されている、統合型センサ付ブレーキ要素(1)。 - ブレーキ要素は(1)はブレーキパッドであり、ここにおいて前記電気回路(18)は電気的な処理に適合している、請求項9に記載の統合型センサ付ブレーキ要素(1)。
- 前記被制動要素(3)はブレーキディスク又はドラムである、請求項9に記載の統合型センサ付ブレーキ要素(1)。
- 請求項1に記載の方法により得られた、請求項9に記載の統合型センサ付ブレーキ要素(1)。
- 請求項9に記載の少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)と、前記電気回路(18)及び前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)に、前記コネクタ(20)及び前記電気ケーブル(19)の手段を用いて取り外し可能に接続された中央処理ユニット(22)と、少なくとも前記1つのブレーキ要素(1)に対向するよう配列された被制動要素(3)と、前記ブレーキ要素の前記摩擦材のブロック(14)を前記被制動要素に対して押すような前記ブレーキ要素の作動手段(5)と、前記少なくとも1つのブレーキ要素(1)及び前記作動手段(5)に対するサポート手段(4)と、を備える車両ブレーキシステム(2)であって、
前記少なくとも1つのブレーキ要素(1)が、対称アレイにより配列され、離間配置にある、個別に有効となり得る複数の圧電セラミックセンサ(15、15C)と、前記車両ブレーキシステム(2)又は前記圧電セラミックセンサにより生成され、発せられた電圧又は電荷信号を処理する手段(21)をさらに含む、前記少なくとも1つのブレーキ要素の前記電気回路(18)と、を含み、前記車両ブレーキシステム(2)が、前記複数の圧電セラミックセンサ(15、15C)の1つ又はそれ以上の有効化に応じて発せられた電気信号に応じて前記作動手段(5)を制御する手段(28)を更に備える、車両ブレーキシステム(2)。 - 前記被制動要素(3)はブレーキディスク又はドラムである、請求項13に記載の車両ブレーキシステム(2)。
- 少なくとも車両の移動に伴って、前記車両のバッテリ(41)の手段を用いて、前記中央処理ユニットによって荷電状態が維持され、前記中央処理ユニット(22)の制御の下で、前記作動手段(5)が有効であるときに、前記中央処理ユニットに到着する、前記電気回路(18)によって発せられた信号の異常又は信号がないことを前記中央処理ユニットが検出した場合に、前記複数の圧電セラミックセンサ(15,15C)の1つ又はそれ以上の再分極が可能である前記中央処理ユニット(22)に関連付けられたコンデンサー手段(40)を備える、請求項13に記載の車両ブレーキシステム(2)。
- 請求項9に記載の少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)と、前記電気回路(18)及び前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15、15C)に、前記コネクタ(20)及び前記電気ケーブル(19)の手段を用いて取り外し可能に接続されている中央処理ユニット(22)と、少なくとも前記1つのブレーキ要素に対向するように配列された被制動要素(3)と、前記ブレーキ要素の前記摩擦材のブロック(14)を前記被制動要素に対して押すような前記ブレーキ要素の作動手段(5)と、少なくとも前記1つのブレーキ要素及び前記作動手段に対するサポート手段(4)と、を備える車両ブレーキシステム(2)であって、
前記作動手段(5)の作動が存在しない場合に、前記少なくとも1つの圧電セラミックセンサ(15,15C)よって発せられた電気信号に応じて有効となり得る信号伝達手段(29)を更に備える、車両ブレーキシステム(2)。 - 前記被制動要素はブレーキディスク又はドラムである、請求項16に記載の車両ブレーキシステム(2)。
- i)個別に有効にすることができ、離間して配置され、そして対称アレイにより配列された複数の圧電セラミックセンサ(15、15C)と、前記圧電セラミックセンサ(15、15C)を、互いに、前記電気ケーブル(19)及びコネクタ(20)の手段を用いて、中央処理ユニット(22)に接続する、前記圧電セラミックセンサにより発せられた電圧又は電荷のいずれかの信号を処理する手段(21)を含む、又は、それぞれの圧電セラミックセンサによって発せられた電気信号を別々に供給するよう構成された電気回路(18)を含む、請求項9に記載の少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)を提供する工程と、
ii)前記1つ又はそれ以上の圧電セラミックセンサの有効化に応じて、前記電気回路(18)によって及び/又は前記それぞれの圧電セラミックセンサによって供給された前記電気信号を処理する工程と、
iii)車両ブレーキシステム(2)が有効となったか否かを検出する工程と、
iv)有効となっていない場合に、前記少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)の信号伝達手段(28)又は作動手段(5)のいずれかを有効にして、前記ブレーキ要素を、被制動要素(3)から離して格納する工程と、
v)有効となっている場合に、車両が異常に制動されているか否かを判定するために前記電気信号を更に処理し、前記制動が異常のときは、前記作動手段(5)が、前記少なくとも1つの統合型センサ付ブレーキ要素(1)を前記被制動要素に対して押す圧力を検出し、そのような圧力を変更するために前記作動手段(5)に介入し、前記制動が異常でないときは、全体の制動動作を最適化する目的で、そのような処理された信号を使用する工程と、を含む、車両ブレーキシステム(2)制御方法。 - 前記被制動要素はブレーキディスク又はドラムである、請求項18に記載の方法。
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