(57)【要約】【課題】回生ブレーキのみを有した車両にも搭載可能であって、緊急時にも作動可能な制動装置を得る。【解決手段】制動装置１００は、ナックル１０のホイールハブ３３側に設けられており、シリンダ４１と、ピストン４２とを含むアクチュエーター５０を有している。シリンダ４１は、有底部材であり、内部には、仕切り板４３によって仕切られてなる燃焼室４４と、圧力制御室４５と、を有している。燃焼室４４の内部には、ガス発生剤４６（火薬）が充填されているとともに、ガス発生剤４６を点火可能な点火器が設けられている。ピストン４２の先端には、フランジ３２に摩擦抵抗を付与可能な摩擦部材６０が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のナックルに設けられ、内部に充填された火薬の燃焼により駆動するアクチュエーターと、
前記アクチュエーターによって作動し、前記車両に設けられた回転体に抵抗を付与可能な抵抗付与部と、
を備えていることを特徴とする制動装置。
【請求項２】
前記回転体が、前記車両のホイールのフランジであることを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
前記回転体が、前記車両の車軸であることを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【請求項４】
前記抵抗付与部が、前記アクチュエーターの駆動部の先端に設けられた摩擦部材であることを特徴とする請求項２又は３に記載の制動装置。
【請求項５】
前記抵抗付与部が、ロータ及びステータを有した流体リターダであり、
前記アクチュエーターが作動した際に発生した圧力によって作動液体を前記ロータ及びステータに流入させるものであることを特徴とする請求項３に記載の制動装置。
【請求項６】
前記アクチュエーターが、
一端に開口部を有し、他端に底部を有した有底部材と、
前記有底部材の前記開口部側に嵌合されているピストンと、
前記有底部材の内壁と、前記ピストンとの間に設けられた燃焼室に充填された前記火薬と、
所定の信号を受信した際に前記火薬を前記燃焼室内で点火可能な点火手段と、
を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制動装置。
【請求項７】
アンチロックブレーキシステムと、
前記アンチロックブレーキシステムからの信号により、前記抵抗付与部が付与する抵抗の力を調整する抵抗力調整部と、
を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などにおいて用いられる回転体（例えば、ホイールのフランジ部、車軸、など）の回転を制動する制動装置に関する。特に、緊急時に作動可能な制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッドカー（ＨＶ）の普及により、電気駆動式の回生ブレーキが用いられることが多くなってきている。従来と同様、これら電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッドカー（ＨＶ）にも緊急ブレーキが設けられていることが好ましい。なお、現在の緊急ブレーキは、下記特許文献１に代表されるような油圧式ブレーキを前提に設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５０６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に代表されるような油圧式ブレーキを前提とする緊急ブレーキは、回生ブレーキのみを有した車両に搭載することができない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、回生ブレーキのみを有した車両にも搭載可能であって、緊急時にも作動可能な制動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）  本発明の制動装置は、車両のナックルに設けられ、内部に充填された火薬の燃焼により駆動するアクチュエーターと、前記アクチュエーターによって作動し、前記車両に設けられた回転体に抵抗を付与可能な抵抗付与部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、回生ブレーキのみを有した車両にも搭載可能であって、緊急時にも作動可能な制動装置を提供できる。また、自己倍力装置（パワー増幅器）などを用いなくても容易に車両を制動可能にすることができる。
【０００８】
（２）  上記（１）の制動装置においては、前記回転体が、車両のホイールのフランジであることが好ましい。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、容易に回転体を制動することができる。
【００１０】
（３）  上記（１）の制動装置においては、前記回転体が、車両の車軸であることが好ましい。
【００１１】
上記（３）の構成によれば、容易に回転体を制動することができる。
【００１２】
（４）  上記（２）又は（３）の制動装置においては、前記抵抗付与部が、前記アクチュエーターの駆動部の先端に設けられた摩擦部材であることが好ましい。
【００１３】
上記（４）の構成によれば、車両のホイールのフランジ、又は、車両の車軸に直接的な抵抗を与え、車両のホイールの回転運動、又は、車両の車軸の回転運動を減少させることができる。その結果として、車両の速度を減速させることができる。
【００１４】
（５）  上記（３）の制動装置においては、前記抵抗付与部が、ロータ及びステータを有した流体リターダであり、前記アクチュエーターが作動した際に発生した圧力によって作動液体を前記ロータ及びステータに流入させるものであることが好ましい。
【００１５】
上記（５）の構成によれば、ロータ及びステータに流入した流体の撹拌抵抗を用いて、車両の車軸の回転に間接的に抵抗を与え、車両のホイールの回転運動を減少させることができる。その結果として、車両の速度を減速させることができる。
【００１６】
（６）  上記（１）〜（５）の制動装置においては、前記アクチュエーターが、一端に開口部を有し、他端に底部を有した有底部材（例えば、円筒状部材、断面が多角形の筒状部材などであり、該開口部と該底部とを有したものであれば形状はどのようなものでもよい。）と、前記部材の前記開口部側に嵌合されているピストンと、前記有底部材内壁と、前記ピストンとの間に設けられた燃焼室に充填された前記火薬と、所定の信号を受信した際に前記火薬を前記燃焼室内で点火可能な点火手段と、を有していることが好ましい。
【００１７】
上記（６）の構成によれば、アクチュエーターによって、瞬時に抵抗付与部が回転体に抵抗を与えるための駆動力を発生させることができる。
【００１８】
（７）  上記（１）〜（６）の制動装置においては、アンチロックブレーキシステムと、前記アンチロックブレーキシステムからの信号により、前記抵抗付与部が付与する抵抗の力を調整する抵抗力調整部と、を備えていることが好ましい。
【００１９】
上記（７）の構成によれば、アンチロックブレーキシステムとアクチュエーターとを連動させることで、急ブレーキ時にもタイヤがロックしにくい制動装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制動装置を含む制動システムの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る制動装置の断面模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る制動装置を含む制動システムの構成を示す模式図であって、上から見た一部断面図である。
【図４】第１実施形態の変形例に係る制動装置を含む制動システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る制動装置、及び、該制動装置を含む制動システムについて説明する。なお、図２については、説明の便宜上、車軸（ドライブシャフト）などの図示を省略している。
【００２２】
（制動装置４０を含む制動システム１００の構成）
制動システム１００は、ナックル１０と、ハブベアリング２０と、ホイールディスク３０と、タイヤ３１と、フランジ３２（回転体）と、ホイールハブ３３と、制動装置４０と、を備えている。
【００２３】
ナックル１０は、上部にサスペンションアーム１１が設けられており、途中にハブベアリング２０が設けられている。
【００２４】
ハブベアリング２０は、ホイールハブ３３をナックル１０に回転自在に支持可能な部材である。
【００２５】
ホイールディスク３０は、フランジ３２を介してホイールハブ３３に固定されているとともに、周囲にタイヤ３１が設けられている。
【００２６】
制動装置４０は、ナックル１０のホイールハブ３３側に設けられており、シリンダ４１と、ピストン４２とを含むアクチュエーター５０を有している。
【００２７】
シリンダ４１は、有底部材であり、内部には、仕切り板４３によって仕切られてなる燃焼室４４と、圧力制御室４５と、を有している。
【００２８】
燃焼室４４の内部には、ガス発生剤４６（火薬）が充填されているとともに、ガス発生剤４６を点火可能な点火器（図示せず）が設けられている。なお、該点火器は、燃焼室４４内部のナックル１０側とガス発生剤４６との間に設けられていることが好ましい。また、仕切り板４３の中央には孔４３ａが設けられているが、初期状態においてはアルミニウム箔などのシール部材（図示せず）で閉塞されており、燃焼室４４内でガス発生剤４６が燃焼することにより、シール部材が溶融して破れ、ガスが圧力制御室４５に流入するようになっている。
【００２９】
点火器は抵抗体を有する電気式点火器が好ましいが、着火電流ではなく機械的な動作（摩擦、打撃、静電気、レーザー(光学)）から点火エネルギーを得る機械式点火器でもよい。電気式点火器は、点火部と、一対の端子ピンとを含んでいる。点火部の内部には、一対の端子ピンに接続するように抵抗体（ブリッジワイヤ）が取付けられており、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に接するように点火部内に点火薬が充填されている。また、点火部内には、必要に応じて伝火薬が装填されていてもよい。
【００３０】
ここで、抵抗体としては、一般にニクロム線やプラチナおよびタングステンを含む合金製の抵抗線等が用いられ、点火薬としては、一般にＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート、スラリー状の点火薬（過塩素酸カリウム、塩基性硝酸銅、ジルコニウム、アルミニウムを成分として持ち、バインダとして塩化ビニル・イソブチルビニルエーテル共重合体のラロフレックス、フッ素ゴムのバイトン、ニトロセルロース等、およびこれらの混合物を用いることが好ましい。また、伝火薬としては、Ｂ／ＫＮＯ３、Ｂ／ＮａＮＯ３、Ｓｒ（ＮＯ３）２等に代表される金属粉／酸化剤からなる組成物や、水素化チタン／過塩素酸カリウムからなる組成物、Ｂ／５−アミノテトラゾール／硝酸カリウム／三酸化モリブデンからなる組成物等が用いられる。なお、点火部の外表面を規定するスクイブカップは、一般に金属製またはプラスチック製である。
【００３１】
衝突を検知した際には、端子ピンを介して抵抗体に所定量の電流が流れる。抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の熱粒子は、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。抵抗体に電流が流れてから点火器が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合には一般に２ミリ秒以下である。
【００３２】
ガス発生剤４６は、点火器によって点火されることによって生じた火炎によって着火され、燃焼することによってガスを発生させるものである。ガス発生剤４６は、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成型体として形成される。燃料としては、たとえばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等またはこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジン、硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩、過塩素酸アンモニウム又は過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダ、スラグ形成剤、又は燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばヒドロキシプロピレンメチルセルロース等のセルロース誘導体、カルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダ、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。
【００３３】
ガス発生剤４６の成型体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状、ディスク状など様々な形状のものがある。また、成型体内部に孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状又は多孔筒形状等）の成型体も利用される。
【００３４】
圧力制御室４５の側部には、電磁弁４７と接続されている孔４１ａが設けられている。電磁弁４７は、アンチロックブレーキシステム（以下、ＡＢＳと表示する。）４８と通信可能に接続されており、ＡＢＳ４８が作動した際にＡＢＳ４８から発せられる信号によって、圧力制御室４５内の圧力を調整することができるようになっている。なお、電磁弁４７は、圧力制御室４５内の圧力を計測できる圧力計（図示せず）と接続されており、圧力計の計測値を用いて、ＡＢＳ４８と連動して、圧力制御室４５内の圧力を最適なものにすることができるようになっている。
【００３５】
ピストン４２は、スライド棒４２ａと、スライド板４２ｂと、スライド板４２ｃと、を有している。スライド棒４２ａは、シリンダ４１の長手方向（燃焼室４４とフランジ３２とを結ぶ直線方向）にスライド可能となるように、シリンダ４１の孔４１ｂを貫通するように設けられている。スライド板４２ｂは、シリンダ４１の長手方向（燃焼室４４とフランジ３２とを結ぶ直線方向）にスライド可能となるように、スライド棒４２ａの圧力制御室４５側の端部に固設され、圧力制御室４５の一部を形成している。スライド板４２ｃは、シリンダ４１の長手方向（燃焼室４４とフランジ３２とを結ぶ直線方向）にスライド可能となるように、スライド棒４２ａのフランジ３２側の端部に固設されている。なお、スライド板４２ｃのフランジ３２側の面には、フランジ３２に摩擦抵抗を付与可能な摩擦部材６０（抵抗付与部）が設けられている。
【００３６】
摩擦部材６０は、既存のディスク・ドラムブレーキに使用される摩擦部材が好ましい。一例として、摩擦部材６０は結合剤、充填剤、潤滑剤/摩擦変性剤、研磨剤、繊維（無機、有機、金属）、金属粉、非球状金属粒子で構成されている。また、緊急時の制動力を向上させるために耐摩耗性はないが、高摩擦材料（低荷重高摩擦率ラバー）も用いることができる。このような材料によれば、１．４〜１．８７程度の高摩擦係数を得ることができる。      
【００３７】
（制動システム１００の動作）
まず、車両の操作者による急ブレーキを制御部（図示せず：例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイコンからなるコントロールユニットなど）が感知すると、該制御部からＡＢＳ４８及び制動装置４０に、作動信号が発せられる。作動信号を受信したＡＢＳ４８及び制動装置４０はそれぞれ作動する。このとき、制動装置４０においては、燃焼室４４内のガス発生剤４６が点火器（図示せず）によって着火され、燃焼し、ガスを発生させる。発生したガスは、孔４３ａを閉塞しているシール部材（図示せず）を破って通過し、圧力制御室４５に流入する。なお、圧力制御室４５内の圧力は圧力計（図示せず）によって計測されており、圧力制御室４５内の圧力が所定値よりも高い場合、ＡＢＳ４８は、電磁弁４７に孔４１ａを介して圧力制御室４５内の圧力を所定値まで下げるように動作させる信号を発する。圧力制御室４５内の圧力が所定値よりも低い場合には、電磁弁４７は動作しない。このようにして、制動装置４０の出力を調整しながら、ピストン４２は、圧力制御室４５内のガスによってフランジ３２側へ押し出される。そして、ピストン４２の先端に設けられている摩擦部材６０は、フランジ３２に押し付けられて調整された所定の摩擦抵抗を付与し、フランジ３２、引いてはタイヤ３１の回転運動を減少させる。これにより、車両の速度を減速させる。
【００３８】
（制動装置１４０の主な特徴）
本実施形態によれば、回生ブレーキのみを有した車両にも搭載可能であって、緊急時にも作動可能な制動装置４０を提供できる。また、自己倍力装置（パワー増幅器）などを用いなくても容易に車両を制動可能にすることができる。
【００３９】
また、摩擦部材６０を押し付けることによって、車両のホイールのフランジ３２に直接的な摩擦抵抗を与え、車両のホイールの回転運動を減少させることができる。その結果として、車両の速度を減速させることができる。
【００４０】
さらに、アクチュエーター５０によって、瞬時に摩擦部材６０がフランジ３２に摩擦抵抗を与えるための駆動力を発生させることができる。
【００４１】
加えて、ＡＢＳ４８とアクチュエーター５０とを連動させることで、急ブレーキ時にもタイヤがロックしにくい制動装置４０とすることができる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る制動装置、及び、該制動装置を含む制動システムについて説明する。なお、図３は、上から見た一部断面図であって、説明の便宜上、ホイールディスク及びタイヤなどの図示を省略している。また、第１実施形態と下２桁が同じ符号の部位は、第１実施形態で説明したものと同様であるので、説明を省略することがある。
【００４３】
（制動装置１４０を含む制動システム２００の構成）
制動システム２００は、ナックル１１０と、ホイールディスク及びタイヤ（図示せず）が設けられるフランジ１３２と、制動装置１４０と、車軸１７０と、流体リターダ１８０と、を備えている。
【００４４】
制動装置１４０は、ピストン１４２が板状のスライド部材（シリンダ１４１の長手方向にスライド可能）となっている点、孔１４１ｂに配管１９０の一端が接続されている点以外、第１実施形態のものと同様の構成である。
【００４５】
車軸１７０は、トランスミッションに接続されているドライブシャフトである。
【００４６】
流体リターダ１８０は、作動室１８１と、作動室１８１の脇（図３紙面の下側）に設けられたオイルリザーバ１８２と、を備えている。作動室１８１内には、ロータ１８３ａとステータ１８３ｂとが軸方向に対向するように配置されてなるトーラス形状のリターダ室１８３が設けられている。また、ロータ１８３ａは回転可能に車軸１７０に固定され、ステータ１８３ｂは回転しないようにハウジング１８４に固定されている。
【００４７】
オイルリザーバ１８２内には作動油が貯留されており、オイルリザーバ１８２の端部には、制動装置１４０から送られる空気を導入可能な配管１９０の他端が接続されている。
【００４８】
（制動システム１００の動作）
まず、車両の操作者による急ブレーキを制御部（図示せず：例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイコンからなるコントロールユニットなど）が感知すると、該制御部からＡＢＳ１４８及び制動装置１４０に、作動信号が発せられる。作動信号を受信したＡＢＳ１４８及び制動装置１４０はそれぞれ作動する。このとき、制動装置１４０においては、燃焼室１４４内のガス発生剤１４６が点火器（図示せず）によって着火され、燃焼し、ガスを発生させる。発生したガスは、孔１４３ａを閉塞しているシール部材（図示せず）を破って通過し、圧力制御室１４５に流入する。なお、圧力制御室１４５内の圧力は圧力計（図示せず）によって計測されており、圧力制御室１４５内の圧力が所定値よりも高い場合、ＡＢＳ１４８は、電磁弁１４７に孔１４１ａを介して圧力制御室１４５内の圧力を所定値まで下げるように動作させる信号を発する。圧力制御室１４５内の圧力が所定値よりも低い場合には、電磁弁１４７は動作しない。このようにして、制動装置１４０の出力を調整しながら、ピストン１４２は、圧力制御室１４５内のガスによって配管１９０側へ押し出される。そして、シリンダ１４１内の空間１４９内の空気が配管１９０を介してオイルリザーバ１８２内に調整された所定量の空気が導入される。これにより、オイルリザーバ１８２内の圧力が上昇し、油面が押し下げられて、調整された所定量の作動油が作動室１８１に供給される。リターダ室１８３に作動油が充填されると、撹拌抵抗（制動力）がロータ１８３ａに付与され、次いで車軸１７０、引いてはフランジ及びタイヤに作用し、タイヤの回転運動を減少させる。これにより、車両の速度を減速させる。
【００４９】
（制動装置１４０の主な特徴）
本実施形態によれば、回生ブレーキのみを有した車両にも搭載可能であって、緊急時にも作動可能な制動装置１４０を提供できる。また、自己倍力装置（パワー増幅器）などを用いなくても容易に車両を制動可能にすることができる。
【００５０】
また、ロータ１８３ａ及びステータ１８３ｂに流入した流体の撹拌抵抗を用いて、車両の車軸１７０の回転に間接的に抵抗を与え、車両のホイールの回転運動を減少させることができる。その結果として、車両の速度を減速させることができる。
【００５１】
さらに、アクチュエーター１５０によって、瞬時にロータ１８３ａ及びステータ１８３ｂに流体を流入させ、流体の撹拌抵抗を迅速に車軸１７０に与えるための駆動力を発生させることができる。
【００５２】
加えて、ＡＢＳ１４８とアクチュエーター１５０とを連動させることで、急ブレーキ時にもタイヤがロックしにくい制動装置１４０とすることができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５４】
例えば、第１実施形態においては、ナックル１０に２つの制動装置４０を設けているが、１つでもいいし、３つ以上設けてもよい。
【００５５】
また、図４に示したような第１実施形態の変形例が挙げられる。具体的には、車軸２７０の回転を制動することが可能となるように、先端に摩擦部材を有した制動装置２４０Ａ（制動装置４０と同様のもの）をナックル２１０にさらに設けた制動システム３００としている点で、第１実施形態と異なっている。これにより、車軸２７０の回転運動を減少させ、車両の速度を減速させることができる。ここで、本変形例における各部位を示す符号の下二桁と、第１実施形態の符号とが同じ数字のものは、同様の部位であるので、説明を省略する。なお、本変形例においては、第１実施形態の制動システムに制動装置２４０をさらに設けたものとしたが、第１実施形態のおける制動装置４０を設けずに、制動装置２４０のみを設ける制動システムであってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１１０、２１０    ナックル
１１、２１１    サスペンションアーム
２０、２２０    ハブベアリング
３０、２３０    ホイールディスク
３１、２３１    タイヤ
３２、１３２、２３２    フランジ
３３、２３３    ホイールハブ
４０、１４０、２４０、２４０Ａ    制動装置
４１、１４１    シリンダ
４１ａ、４１ｂ、４３ａ、１４１ａ、１４１ｂ、１４３ａ    孔
４２、１４２    ピストン
４２ａ    スライド棒
４２ｂ、４２ｃ    スライド板
４３、１４３    仕切り板
４４、１４４    燃焼室
４５、１４５    圧力制御室
４６、１４６    ガス発生剤
４７、１４７    電磁弁
５０、１５０    アクチュエーター
６０    摩擦部材
１００、２００、３００    制動システム
１４９    空間
１７０    車軸
１８０    流体リターダ
１８１    作動室
１８２    オイルリザーバ
１８３    リターダ室
１８３ａ    ロータ
１８３ｂ    ステータ
１８４    ハウジング
１９０    配管
【図１】
2018059604.tif 000003
【図２】
2018059604.tif 000004
【図３】
2018059604.tif 000005
【図４】
2018059604.tif 000006