(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制動部材（１２、５２）の係合面（１２ｃ）が被制動部材（１４）に係合して、制動力を加えられるように取り付けられた制動部材（１２、５２）を備え、また使用中に前記制動部材の磨耗を検出するように動作可能である磨耗センサ（２０、６０）をも含むブレーキ・システム（１０、５０）において、前記磨耗センサは、センサ・ヘッドの磨耗表面（２２ｃ）が前記制動部材（１２）の前記係合表面（１２ｃ）と実質的に同一平面となり、前記係合表面および磨耗表面が実質的に等しい磨耗を受けるように前記係合表面が係合するとき、前記被制動部材（１４）と係合するように取り付けられたセンサ・ヘッド（２２）を含み、前記磨耗センサが、前記センサ・ヘッド（２２）の磨耗を検出するように動作可能な検出手段（３０）をも含むブレーキ・システムであって、前記センサ・ヘッド（２２）は、前記制動部材（１２）と同様に耐磨耗性が低い電気絶縁材料（２２ａ）のブロックと、金属フォイル（２２ｂ）のシートとを含み、この金属フォイル（２２ｂ）のシートは、その両縁部が導体（２６）によって電気回路に接続されていて且つ、前記電気絶縁材料（２２ａ）のブロック内に埋め込まれており、前記両縁部間に延びている前記シートの一端が、前記シートの長さを磨耗に応じて、連続して変化させる前記被制動部材（１４）によって前記磨耗表面（２２ｃ）のところで露出され、磨耗するように配置され、前記検出手段が、前記金属フォイル（２２ｂ）のシートの電気抵抗を検出するように動作可能であり、また、前記金属フォイル（２２ｂ）が、前記金属フォイル（２２ｂ）の磨耗にさらされる面積が増大するように折りたたまれるか、または巻き付けられることを特徴とするブレーキ・システム。
【請求項２】
前記フォイル（２２ｂ）が、前記センサ・ヘッド（２２）の前記係合面（２２ｃ）に実質的に直角に延びることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ・システム。
【請求項３】
前記フォイル（２２ｂ）が、渦巻状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレーキ・システム。
【請求項４】
前記電気絶縁材料（２２ａ）が、ガラス、セラミックおよび熱硬化性樹脂を含む群から選択されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のブレーキ・システム。
【請求項５】
前記被制動部材（１４）が、ディスクであり、前記制動部材（１２）が、前記ディスクの側部表面に係合するように取り付けられた摩擦材料（１２ａ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のブレーキ・システム。
【請求項６】
前記被制動部材が、ドラムであり、前記制動部材が、前記ドラムの内部表面に係合するように取り付けられた摩擦材料のライニング（５２ａ）であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のブレーキ・システム。
【請求項７】
前記センサ・ヘッド（２２）が、前記制動部材（１２）の摩擦材料（１２ａ）によって画定される凹部（２４、３６）の内部に取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のブレーキ・システム。
【請求項８】
前記センサ・ヘッド（２２）が、前記制動部材（１２）の前記摩擦材料（１２ａ）用の支持部（１２ｂ）上に取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のブレーキ・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ・システムに関し、詳細には、車両にブレーキをかけるために使用されるブレーキ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用のブレーキ・システムは、制動力を加えるために、被制動部材の係合表面で、被制動部材と係合するように取り付けられた制動部材と、前記制動部材と前記被制動部材の間で相対的接近運動を起こすように動作可能な動作手段とを含む。ブレーキ・システムがディスク・ブレーキ型の場合、被制動部材は、車両の車輪と共に回転するように取り付けられたディスクであり、制動部材は、そのディスクに、したがって車輪に制動力を加えるためにディスクの側部表面に係合するように取り付けられた摩擦材料を含むパッドである。ブレーキ・システムがドラム・ブレーキ型の場合、被制動部材は、車両の車輪と共に回転できるように取り付けられたドラムの形状であり、制動部材は、そのドラムに制動力を加えるために、ドラムの内部表面に係合するように取り付けられた、摩擦材料のライニングを含むシューである。被制動部材が車輪自体であり、制動部材が車輪のリム部分に直接係合することも可能であり、この型のブレーキは、鉄道車両でしばしば使用される。
【０００３】
ブレーキ・システムが摩擦材料を含む場合、摩擦材料は、使用中に磨耗し最終的には交換することが必要になる。したがって、前記磨耗を検出して、ブレーキが動作不能になるまたは非効率的になる前に、その交換を行うことを可能とすることが望ましい。そのために、ブレーキ・システムによっては、使用中の制動部材の磨耗を検出するように動作可能な磨耗センサを含んでいるものもある。多くの型の磨耗センサが提案されてきた。たとえば、摩擦材料の磨耗によって、接点が露出されるとき、回路が完成するように、電気接点が摩擦材料の中に埋め込まれている。他の例では（ＤＥ４２３１１０７Ａ参照）、さらなる抵抗器に結合された金属フォイルが摩擦材料に埋め込まれ、フォイルが摩擦材料と共に徐々に磨滅し、フォイルの電気抵抗の変化が測定される。しかし、物体が摩擦材料の中に埋め込まれると、材料の製造が複雑になり、動作に有害な影響をおよぼすおそれがある。摩擦材料が磨耗するにつれて、摩擦材料の支持部と被制動部材との距離が減少するので、別の手法ではこの距離を測定する。しかし、これは、厳しい環境で動作しなければならない精巧な電子機器が必要となる。
【０００４】
要素が摩擦材料と共に磨耗する磨耗センサの例は、米国特許第６２５０４２９号、米国特許第５５５９２８６号、ＦＲ２３１９８８０、ＥＰ１０５２４２３ＡおよびＧＢ２２７０３８３に出ている。ＧＢ２２７０３８３およびＦＲ２３１９８８０では、センサは順に摩滅する抵抗器のネットワークを含む。他の３つの件では、単一の抵抗器が次第に摩滅する。抵抗器はディスクに対して比較的小さな面積しか占めないので、こうしても、所与の磨耗量に対して抵抗を少ししか減少させない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、電気部品を摩擦材料内に埋め込まずに、簡単で正確な磨耗センサを使用することを可能とするブレーキ・システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、制動部材の係合面が被制動部材に係合し、制動力を加えられるように取り付けられ、また使用中に制動部材の磨耗を検出するように動作可能である磨耗センサも含むブレーキ・システムにおいて、磨耗センサは、センサ・ヘッドの磨耗表面が制動部材の係合表面と実質的に同一平面となり、前記係合表面および磨耗表面が実質的に等しい磨耗を受けるように前記係合表面が係合するとき、被制動部材と係合するように取り付けられたセンサ・ヘッドを含み、磨耗センサが、前記センサ・ヘッドの磨耗を検出するように動作可能な検出手段も含むブレーキ・システムであって、センサ・ヘッドは、制動部材と同様に耐磨耗性が低い電気絶縁材料ブロックを含み、金属フォイルのシートは、制動部材が磨耗するにつれて、前記フォイルのシートが摩滅するように前記ブロックに埋め込まれ、検出手段が、フォイルのシートの電気抵抗を検出するように動作可能であることを特徴とするブレーキ・システムを提供する。
【０００７】
本発明によるブレーキ・システムでは、磨耗センサは、制動部材から分離しており、したがって摩擦材料は損傷されない。
【０００８】
本発明によるブレーキ・システムでは、前記磨耗表面が磨耗するにつれて、フォイルのシートは次第に破壊される。フォイルのシートの電気抵抗がその体積と共に変わるので、これによって磨耗を連続して検出することが可能となる。抵抗は、磨耗が測定される方向と交差する方向で測定される。フォイルは、センサ・ヘッドの磨耗表面に実質的に直角に、またはそれからある角度をなして延びるように取り付けることができる。フォイルは、センサ・ヘッドの長さ全体にわたって延びても、またセンサ・ヘッドの長さの一部だけに延びてもよく、後者は、初期に磨耗を測定しない場合、かつ／またはセンサ・ヘッドが摩擦材料の深さより長い場合に適切である。
【０００９】
好ましくは、フォイルが折りたたまれかつ／または巻き付けられて、磨耗を受けるフォイルの面積が増大し、したがって電気抵抗測定の変化の精度も上がる。したがって、フォイルは、ブロック中で（横方向に、すなわち磨耗表面に平行に）複雑な経路をたどり、したがって磨耗を受けるフォイルの縁部の長さが増大する。フォイルが渦巻状に形成されるとき、特別に有利な複雑な経路の形状が実現される。フォイルは、その中を電気絶縁材料ブロックが通る開口を画定し、したがってブロックの完全性を増大することができる。
【００１０】
前記センサ・ヘッドは、制動部材と同様に耐磨耗性が低い、電気絶縁材料ブロックを含み電気部品を前記ブロック内に埋め込むことができるが、電気絶縁材料ブロックは、電気部品を所定位置に支持する働きをし、また短絡も防止する。ブロックは、ガラス、セラミックおよび熱硬化性樹脂を含む群から選択された電気絶縁材料を含むことができる。
【００１１】
本発明によるブレーキ・システムでは、被制動部材はディスクでよく、制動部材は、前記ディスクの側部表面に係合するように取り付けられた摩擦材料のパッドでよい。この場合、センサ・ヘッドの磨耗表面は実質的に平面である。あるいは、被制動部材はドラムであってもよく、制動部材は、前記ドラムの内部表面に係合するように取り付けられた、摩擦材料のライニングでもよい。この場合、センサ・ヘッドの磨耗表面は、ドラムの湾曲に適合するように曲げられる。
【００１２】
前記ブロックは、制動部材の摩擦材料によって画定される凹部に取り付けることができる。凹部は摩擦材料で完全に囲むことができ、すなわち摩擦材料が成形または機械加工されたときに、形成された摩擦材料内の孔の中にブロックが差し込まれる。あるいは、凹部は摩擦材料の縁部中に成形または機械加工することができ、したがってブロックは摩擦材料によって一部だけ囲まれる。ブロックは、摩擦材料で支持してもよく、また制動部材の摩擦材料用の支持部、たとえば摩擦材料用の鋼鉄または鋳鉄の受板上に取り付けてもよい。ブロックは、たとえばクリッピング装置またはねじによって、簡単に取り外し、また交換できるように取り付けるのが有利である。
【００１３】
次に、本発明の例示するブレーキ・システムの添付図面を参照して読むべき詳細な説明を以下で行う。
【実施例】
【００１４】
第１の例示的なブレーキ・システム１０は、ディスク・ブレーキ型であり、ディスク１４の形状をした、制動部材の両側に配置された２つの制動部材１２（図面には１つだけを示す）を含む。各制動部材１２は、支持受板１２ｂに取り付けられた摩擦材料ブロック１２ａを含む。ディスク１４は、車両に回転できるように取り付けられ、車両の車輪を支持するように配置されたハブ（図示せず）に従来の方法で取り付けられる。制動システム１０はまた、制動部材１２をディスク１４の対向する側に向かって移動させるように動作可能な、油圧ピストン／シリンダ・アセンブリの形状をした動作手段（図示せず）も含む。各制動部材１２は、その実質的に平面の係合表面１２ｃがディスク１４に係合し、ディスクに制動力を加えるように取り付けられる。
【００１５】
ブレーキ・システム１０はまた２つの磨耗センサ２０も含み、各磨耗センサが、制動部材１２の１つの摩擦材料ブロック１２ａの磨耗を検出するように動作可能である。ブレーキ・システム１０が使用中には、各センサ２０は磨耗を検出するように動作可能である。
【００１６】
各磨耗センサ２０は、関連する制動部材１２に隣接して取り付けられたセンサ・ヘッド２２（図１および図２参照）を含む。具体的には、センサ・ヘッド２２は、図５および７に示すように、部材１２の摩擦材料１２ａ内に形成された円筒形の凹部２４内に取り付けられる。表面１２ｃに中ぐり加工をすることによって摩擦材料が形成された後で、摩擦材料１２ａの中に凹部２４が形成され、したがって凹部２４は表面１２ｃに開口をもつ。凹部２４の底部は、受板１２ｂによって形成される。
【００１７】
センサ・ヘッド２２は、電気絶縁材料ブロック２２ａとその中に埋め込まれた電気部品２２ｂを含む。材料ブロック２２ａは、凹部２４の直径より若干小さな直径を有する円筒形状であり、したがってブロックは、凹部内に滑り嵌めする（ｆｉｔ  ｓｎｕｇｌｙ）ことができる。ブロックの長さは、制動部材１２の摩擦材料１２ａの深さと実質的に同じであり、したがって、磨耗センサ２２が、凹部２４内に挿入されるとき、ブロックの一端の表面２２ｄは受板１２ｂに係合し、他端は、その表面２２ｃが係合表面１２ｃと実質的に同一平面になる（図５参照）。本明細書では、今後、表面２２ｃをセンサ・ヘッド２２の磨耗表面と呼ぶ。
【００１８】
この場合はフェノール樹脂である電気絶縁材料２２ａは、制動部材１２の摩擦材料１２ａと同様に摩擦抵抗が低いものが選択された。この場合、摩擦材料は、微粒子材料をフェノール樹脂で結合した従来の型のものである。電気部品２２ｂは、部品を金型キャビティ（図示せず）内に配置し、キャビティを未硬化状態のフェノール樹脂で満たし、熱および圧力を加えて樹脂を硬化させることによって、材料２２ａ内に埋め込まれる。部品２２ｂは、長方形で厚さが０．０５ｍｍの金属フォイルの形状である。フォイルは、その軸が円筒形材料ブロック２２ａの軸に一致する渦巻状に形成される。その渦巻の長さは、材料ブロック２２ａの長さと等しく、したがって、フォイルによって形成された渦巻の両端は、ブロックの両端の表面２２ｃおよび２２ｄで露出する。フォイル２２ｂが渦巻状であるので、材料２２ａが、ブロック全体にわたって連続することが可能となり、それによって、ブロックの完全性が保証される。材料２２ａは、そのフォイル２２ｂの渦巻の形状を保持し、また電流がフォイルの一つの部分から他の部分に飛ばないことを保証する両方の働きをし、すなわち短絡が回避される。フォイル２２ｂは、コンスタンタンとして知られる合金から形成される。受板１２ｂに係合するブロック２２ａの表面２２ｄは、それから突出した２つの電気接点２６を有する（図２には図示されていないが、図５に見える）。接点２６の１つは、フォイルによって形成される渦巻の外側の縁部でフォイル２２ｂに接続され、他の接点２６は、渦巻の内側の端部でフォイル２２ｂに接続される。したがって、両接点２６の間を通過する電流は、フォイル２２ｂによって形成された渦巻に沿って流れる。
【００１９】
図３および４は、材料２２ａによって形成されるブロックの形状が、横の断面において四角であるセンサ・ヘッド２２の代替形状を図示している。横の断面を除いては、センサ・ヘッドのこの代替形状は、図１および２で示したセンサ・ヘッドと同じであり、同じなのでこれ以上説明しないが、同じ参照番号がその構成要素に対して使用されている。
【００２０】
接点２６は、受板１２ｂの穴を通って突出するように配置され、電子回路３０（図９参照）に通じるケーブル２８に接続される。電子回路は、センサ・ヘッドの磨耗を検出するように動作可能な検出手段を提供する。
【００２１】
図６に示されたブレーキ・システム１０の修正形態では、接点２６は、受板１２ｂの穴を通って突出せずに、代わりにプラグ３２が受板の穴に取り付けられており、接点２６が、ケーブル２８にも接続されているプラグ３２に挿入される。
【００２２】
ブレーキ・システム１０を動作させる際には、摩擦材料１２ａが、係合表面１２ｃ全体にわたってディスク１４と係合するとき、磨耗表面２２ｃもディスク１４と係合する。材料２２ａは、摩擦材料１２ａより摩擦抵抗が低いので、センサ・ヘッド２２は、摩擦材料１２ａと同じ速度で摩滅し、ディスク１４を損傷させない。磨耗表面２２ｃが摩滅するにつれて、フォイル２２ｂも摩滅して、フォイルの長さが短くなり、電気抵抗が増加する。この電気抵抗が、電子回路３０によって検出され、それによって、センサ・ヘッド２２の長さの測定値が得られ、センサ・ヘッド２２の長さは、摩擦材料１２ａの深さに対応するので、これによって、残っている摩擦材料の量の測定値が得られる。具体的には、電子回路３０は、プラグ３０ａを含み、そのプラグ中にプロセッサ・ユニット３４を定期的または継続的に差し込み、摩擦材料の磨耗をチェックすることができる。図１０は、電圧と摩擦材料の磨耗の関係を示している。Ｙ軸が電圧を示している。プロセッサ・ユニット３４は、車両のすべての摩擦材料から信号を受け取り、磨耗がある一定の点まで進んだとき、すべての個別の信号を、磨耗の程度を示唆しかつ／または警告を与えるための車両の車載コンピュータが使用できる形に変換する。図１１は、代表的な出力の例を示す。この場合、Ｙ軸は磨耗を示している。
【００２３】
ブレーキ・システム１０では、センサ・ヘッド２２は、摩擦材料１２ａで囲まれ、したがって全磨耗表面２２ｃがディスク１４によって係合され、センサ・ヘッドが周囲の摩擦材料の変位に抗して保持されることが保証されている。しかし、全磨耗表面２２ｃがディスク１４によって係合され、センサ・ヘッドが変位に抗して保持されていることを条件として、センサ・ヘッドは、摩擦材料ブロック１２ａの縁部中の凹部３６に取り付けることができ（図８に示すように）、したがって、センサ・ヘッドは、摩擦材料１２ａによって部分的にしか囲まれず、または、摩擦材料の縁部を越えて突出する受板の一部で、受板１２ｂ上に取り付けることができ、たとえばセンサ・ヘッドを受板１２ｂにクリップまたはねじで固定することができる。
【００２４】
図１２は、ドラム・ブレーキ型の第２の例示的ブレーキ・システム５０を示している。ブレーキ・システム５０は、磨耗センサ６０が、制動部材５２上にドラム・ブレーキのシューの形状で取り付けられた摩擦材料５２ａの凹部内に取り付けられることを除いて、磨耗センサ２０と同じ磨耗センサ６０を含むという点でブレーキ・システム１０に類似している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の例示的なブレーキング・システムの摩耗センサの概略端面図である。
【図２】図１に示す摩耗センサの透視図である。
【図３】図１および２に示す摩耗センサの一変更形態の透視図である。
【図４】図３に示す摩耗センサの側面図である。
【図５】図１および２に示す摩耗センサを含む、第１の例示的なブレーキング・システムの一部の断面図である。
【図６】ブレーキング・システムの一変更形態を示す、図５と同様の図である。
【図７】図５に示すブレーキング・システムの制動部材の縮小された平面図である。
【図８】図５に示すブレーキング・システムのさらなる変更形態を示す、図７と同様な図である。
【図９】図５に示すブレーキング・システムの回路を示す概略図である。
【図１０】図９に示す回路の入力信号のグラフである。
【図１１】図９に示す回路の出力信号のグラフである。
【図１２】第２の例示的なブレーキング・システムを示す概略透視図である。
【図１】
0004393865.tif 000002
【図２】
0004393865.tif 000003
【図３】
0004393865.tif 000004
【図４】
0004393865.tif 000005
【図５】
0004393865.tif 000006
【図６】
0004393865.tif 000007
【図７】
0004393865.tif 000008
【図８】
0004393865.tif 000009
【図９】
0004393865.tif 000010
【図１０】
0004393865.tif 000011
【図１１】
0004393865.tif 000012
【図１２】
0004393865.tif 000013