(57)【要約】【課題】制動力を出力する油圧装置や電動アクチュエーターを別個備えることにより構造が冗長となるのを回避することが可能な補助ブレーキ装置を提供すること。【解決手段】車両が備えるホイール５を制動する制動装置であって、車両の非回転部材に連結され、ホイール５の回転を利用した回転駆動力を直線駆動力に変換して出力軸に出力する第１の状態とこの変換を停止する第２の状態とを切替え可能な駆動力変換手段を備え、駆動力変換手段が第１の状態であるときに、出力軸に出力される直線駆動力に応じた押圧力をホイール５と一体回転するロータ６に出力し、ホイール５の回転を制動することを特徴とする。【選択図】図１
2007170522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が備えるホイールを制動する制動装置であって、
前記車両の非回転部材に連結され、前記ホイールの回転を利用した回転駆動力を直線駆動力に変換して出力軸に出力する第１の状態と該変換を停止する第２の状態とを切替え可能な駆動力変換手段を備え、
該駆動力変換手段が前記第１の状態であるときに、前記出力軸に出力される直線駆動力に応じた押圧力を前記ホイールに出力し、前記ホイールの回転を制動する、
ことを特徴とする、制動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制動装置であって、
前記駆動力変換手段は、前記回転駆動力を制限する回転駆動力制限部を備える、
制動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制動装置であって、
前記回転駆動力制限部は、
前記ホイールから回転が伝達されるホイール側回転部材と、前記出力軸側に回転を伝達する出力軸側回転部材と、の間に所定トルク以下の相対トルクが作用している状態では、該ホイール側回転部材と出力軸側回転部材とを摩擦により相対回転不能に係合し、
該ホイール側回転部材と出力軸側回転部材との間に所定トルクを超える相対トルクが作用している状態では、すべりを生じて該ホイール側回転部材と出力軸側回転部材とを相対回転させる、
制動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の制動装置であって、
前記駆動力変換手段の出力軸は、略円筒形状の側面に、軸方向に延在する帯状の、ねじ山が形成されたねじ部及び略平面状の面取り部が設けられており、
前記駆動力変換手段は、
前記出力軸の面取り部に摺接する平面部位が形成されることにより、前記ホイールの回転を該出力軸に伝達すると共に該出力軸における軸方向の直線運動を許容する回転伝達部と、
該出力軸に直接又は間接的に螺合する螺合部位と、
該出力軸の直線運動を押圧力として伝達する直線運動伝達部と、を有し、
前記第１の状態においては、該螺合部位の回転を抑制することにより前記出力軸を直線駆動し、前記第２の状態においては、該螺合部位を前記出力軸の回転に伴って回転自在にする手段である、
制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制動装置に関し、特に、車両が備えるホイールを制動する制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のブレーキ装置としては、ホイール内部に配設され、油圧装置や電動アクチュエーターから制動力を出力してホイールの回転を制動するものが知られている。
【０００３】
ところで、ブレーキ装置が故障した際に、フェールセーフとして制動力を出力する装置についての研究が進められている。また、ホイール内部に駆動用のモータを備える構造についても研究が進められ、開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−８１８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フェールセーフのための装置を、従来のブレーキ装置と同様に油圧装置や電動アクチュエーターから制動力を出力する態様のものとすると、構造が冗長となり、搭載される機器の大型化を招く。
【０００５】
特に、前述の特許文献１に記載の装置の如く、ホイール内部に駆動用のモータを備える構造を採用した場合、ホイール内部を含めたホイール周辺のスペースの問題は重要なものとなる。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、制動力を出力する油圧装置や電動アクチュエーターを別個備えることにより構造が冗長となるのを、回避することが可能な補助ブレーキ装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両が備えるホイールを制動する制動装置であって、車両の非回転部材に連結され、ホイールの回転を利用した回転駆動力を直線駆動力に変換して出力軸に出力する第１の状態とこの変換を停止する第２の状態とを切替え可能な駆動力変換手段を備え、駆動力変換手段が第１の状態であるときに、出力軸に出力される直線駆動力に応じた押圧力をホイールに出力し、ホイールの回転を制動する、ことを特徴とするものである。
【０００８】
この本発明の一態様によれば、ホイールの回転を利用した回転駆動力を直線駆動力に変換して出力軸に出力し、この直線駆動力に応じた押圧力によりホイールの回転を制動するから、制動力を出力する油圧装置や電動アクチュエーターを別個備えることにより構造が冗長となるのを回避することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の一態様において、駆動力変換手段は、好ましくは、回転駆動力を制限する回転駆動力制限部を備える。この場合、回転駆動力制限部は、例えば、ホイールから回転が伝達されるホイール側回転部材と、出力軸側に回転を伝達する出力軸側回転部材と、の間に所定トルク以下の相対トルクが作用している状態では、ホイール側回転部材と出力軸側回転部材とを摩擦により相対回転不能に係合し、ホイール側回転部材と出力軸側回転部材との間に所定トルクを超える相対トルクが作用している状態では、すべりを生じてホイール側回転部材と出力軸側回転部材とを相対回転させる。
伝達する、トルクリミッターである。
【００１０】
また、本発明の一態様において、例えば、駆動力変換手段の出力軸は、略円筒形状の側面に、軸方向に延在する帯状の、ねじ山が形成されたねじ部及び略平面状の面取り部が設けられており、この場合、駆動力変換手段は、例えば、出力軸の面取り部に摺接する平面部位が形成されることにより、ホイールの回転を出力軸に伝達すると共に出力軸における軸方向の直線運動を許容する回転伝達部と、出力軸に直接又は間接的に螺合する螺合部位と、出力軸の直線運動を押圧力として伝達する直線運動伝達部と、を有し、第１の状態においては、螺合部位の回転を抑制することにより出力軸を直線駆動し、第２の状態においては、螺合部位を出力軸の回転に伴って回転自在にする手段である。なお、ここで、回転伝達部と、出力軸側回転部材は、同一のものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、制動力を出力する油圧装置や電動アクチュエーターを別個備えることにより構造が冗長となるのを、回避することが可能な補助ブレーキ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例に係る補助ブレーキ装置３０が配設された車輪１の全体構成の一例を示す図である。車輪１は、例えば、ホイール５と、ホイール５と一体回転するロータ６と、インホイールモータ１０と、メインブレーキ装置２０と、補助ブレーキ装置３０と、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキ用ＥＣＵという）５０を備える。なお、本実施例は、１つの車輪について例示するが、車両に搭載される場合は４輪全てに適用されてもよく、いずれかの車輪のみに適用されてもよい。
【００１４】
インホイールモータ１０は、例えば、周知のＩＰＭモータである。インホイールモータ１０は、ホイール５内部に配設され、その出力軸１５がホイール５のハブ部７に連結されてホイール５と一体回転し、走行用の駆動力を出力する。
【００１５】
メインブレーキ装置２０は、例えば、油圧式のブレーキ装置である。メインブレーキ装置２０は、ブレーキキャリパー２２に押圧力を出力し、ブレーキキャリパー２２とロータ６との摩擦によりロータ６及びホイール５の回転を制動する。また、ブレーキキャリパー２２は、ホイールシリンダー２４を備える。
【００１６】
メインブレーキ装置２０が出力する制動力は、例えば、以下のような仕組みで発生する。ブレーキペダルになされたブレーキ操作は、ブレーキブースターを経て、マスターシリンダーへと伝達される。マスターシリンダーは、ブレーキ液を蓄えるリザーバタンクが併設されており、ブレーキペダルが踏み込まれると、内部の液圧室にブレーキ踏量に応じたマスターシリンダー圧を発生させる。一方、ブレーキが踏み込まれていないときには、リザーバタンクと連通するように構成される。そして、マスターシリンダー内部の液圧室に発生したマスターシリンダー圧は、ブレーキアクチュエーターを経て、各車輪に備えられたブレーキキャリパー内のホイールシリンダーに伝達され、制動力を発生させる。なお、ブレーキアクチュエーターは、各車輪に供給される液圧を調整するために、各車輪に対応する保持ソレノイドや減圧ソレノイドを有する。本実施例では、各車輪に供給される液圧の調整は、前後輪の制動力配分や操舵角、車輪のスリップ等を考慮してブレーキ用ＥＣＵ５０により決定され、ブレーキ用ＥＣＵ５０が上記ソレノイドを駆動することにより実現される。
【００１７】
ここで、メインブレーキ装置２０が故障した場合に備えて、フェールセーフ用のブレーキ装置を備えた場合について考える。仮に、メインブレーキ装置２０と同様の装置を別個備えるものとすると、ブレーキアクチュエーターから油圧を供給する油圧系やホイールシリンダーを新規に配設する必要がある。また、ブレーキアクチュエーター内部においても、保持ソレノイドや減圧ソレノイドを別個設ける必要がある。これにより、構成が冗長となる。
【００１８】
この問題は、メインブレーキ装置２０が、例えば電動ブレーキ装置であっても同様であり、ブレーキ装置を駆動するための電動モータを別個備えることとなる。そこで、車輪１では、本発明の一実施例に係る補助ブレーキ装置３０を備えることとした。
【００１９】
補助ブレーキ装置３０は、インホイールモータ１０の出力軸１５に連結された（従って、ホイール５に連結された）第１回転ギヤ３１と、第１回転ギヤとギヤ結合する第２回転ギヤ３２と、トレーランスリング３３と、カラー３４と、スクリューシャフト３５と、切替え機構４０と、直線運動伝達部４７と、ブレーキキャリパー４８（上記ブレーキキャリパー２２とは異なり、ホイールシリンダーは備えない態様である）と、を備える。
【００２０】
トレーランスリング３３は、断面が波状となるように折曲形成された円環状の部材であり、第２回転ギヤ３２の内周面にトレーランスリング３３の外周面凸部が圧入し、トレーランスリング３３の内周面凸部にカラー３４の外周面が圧入する。トレーランスリング３３は、第２回転ギヤ３２とカラー３４との相対トルクが所定トルク以下の状態では、摩擦により第２回転ギヤ３２とカラー３４とを一体回転させると共にトルクを伝達し、第２回転ギヤ３２とカラー３４との相対トルクが所定トルクを超えるとすべりを生じ、所定トルク以下のトルクのみを伝達する、トルクリミッターの役割を果たす。
【００２１】
スクリューシャフト３５は、例えば、図２に示す如く、その側面に、ねじ山が形成されたねじ部３６と略平面状の面取り部３７が設けられた略円筒状の形状をしている。
【００２２】
カラー３４の内周面には、スクリューシャフト３５の面取り部３７に摺接する平面部３４ａと、スクリューシャフト３５のねじ部３６の外端に摺接するガイド部３４ｂとが形成されている。このカラー３４とスクリューシャフト３５の接続断面は、例えば図３（Ａ）に示す如くである。従って、カラー３４の回転に伴ってスクリューシャフト３５が回転する。一方、スクリューシャフト３５が軸方向の運動をしても、スクリューシャフト３５がカラー３４に対して摺動するのみであり、カラー３４の動作には影響を及ぼさない。
【００２３】
切替え機構４０は、図４（Ａ）に示す如く、ナット４１と、切替え機構用モータ４２と、切替え機構用スクリューシャフト４３と、固定ナット４４と、ハウジング４５と、を備える。
【００２４】
図４（Ｂ）はナット４１を図４（Ａ）におけるスクリューシャフト３５の軸方向から見た図である。図示するように、ナット４１は環状の形状をしており、その内側には、スクリューシャフト３５のねじ部３６に螺合するねじ山が形成されている。また、ナット４１は、ベアリング４１ａによりスクリューシャフト３５の回転に伴って回転可能に保持されている。さらに、ナット４１の外側には、後述する回転停止用の角部４１ｂ及びこの角部４１ｂの隙間に凹部４１ｃが複数形成されている。ナット４１とスクリューシャフト３５接続断面は、図３（Ｂ）に示す如くである。なお、ハウジング４５は、車輪１と共に回転しないように、例えば、車両のシャーシ部に固定部材を介して固定されている。
【００２５】
切替え機構用モータ４２は、例えば、周知のサーボモータであり、そのロータの内側に、切替え機構用スクリューシャフト４３に螺合するねじ山が形成された環状部位が、連結され又は一体に形成されている。なお、この切替え機構用モータ４２は、切替え機構用スクリューシャフト４３を軸方向に直線駆動するためだけのものであるため、インホイールモータ１０や、メインブレーキ装置２０が電動ブレーキ装置であったとした場合の駆動用モータに比して、小型のものであってよい。
【００２６】
切替え機構用スクリューシャフト４３は、略円筒形の形状の側面にねじ山が形成されており、前述の如く切替え機構用モータ４２のロータ、及びハウジング４５に固定された固定ナット４４に螺合している。これにより、切替え機構用モータ４２が駆動されると、切替え機構用スクリューシャフト４３は、切替え機構用モータ４２の駆動方向（回転方向）に応じた向きに回転しながら軸方向に直線運動をする。
【００２７】
直線運動伝達部４７は、ベアリング４７ａによりスクリューシャフト３５を回転自在に保持すると共に、スクリューシャフト３５の直線運動をブレーキキャリパー４８に押圧力として伝達する。そして、ブレーキキャリパー４８とロータ６との摩擦によりロータ６及びホイール５の回転を制動する。
【００２８】
ブレーキ用ＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵを中心とするコンピューターであり、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）などの適切な通信ネットワークを介して、車両内の各種の電子部品（各種センサーや各種ＥＣＵ）が接続されている。特に、本実施例のブレーキ用ＥＣＵ５０には、ブレーキペダルに取り付けられたブレーキペダルセンサーやブレーキキャリパー２２、４８に取り付けられた圧力センサーが通信可能に接続されている。
【００２９】
なお、インホイールモータ１０のステータやメインブレーキ装置２０、補助ブレーキ装置３０は、車両のシャーシに固定部材を介して連結されている。
【００３０】
ここで、実際にメインブレーキ装置２０が故障した際の動作について説明する。まず、補助ブレーキ装置３０が作動していない通常時において、スクリューシャフト３５には、インホイールモータ１０の出力軸１５や第１回転ギヤ３１、第２回転ギヤ３２、トレーランスリング３３、カラー３４等を介して、ホイール５の回転が伝達される（ギヤ比等により増速又は減速されるが、この点については本発明の中核をなさないので説明を省略する）。一方、ナット４１が回転自在に保持された状態であるため、スクリューシャフト３５は特段の力を作用させることなく空転する状態である。
【００３１】
メインブレーキ装置２０の故障を検出すると、ブレーキ用ＥＣＵ５０は、切替え機構用モータ４２を駆動し、切替え機構用スクリューシャフト４３をナット４１の凹部４１ｃに勘合させる。ここで、メインブレーキ装置２０の故障検出は、例えば、ブレーキペダルに取り付けられたブレーキペダルセンサーの出力値と、ブレーキキャリパー２２に取り付けられた圧力センサーの出力値とをブレーキ用ＥＣＵ５０において比較し、行なわれる。
【００３２】
切替え機構用スクリューシャフト４３がナット４１の凹部４１ｃに勘合すると、ナット４１の回転が停止する。すると、スクリューシャフト３５とナット４１との螺合構造により、スクリューシャフト３５は、ブレーキキャリパー４８側に軸方向の直線運動をする。これが、押圧力となって、ブレーキキャリパー４８がロータ６の回転を制動する。なお、切替え機構用モータ４２の機能は切替え機構用スクリューシャフト４３をナット４１の凹部４１ｃに勘合させることのみであり、出力すべき動力が比較的小さいものである点については前述した如くである。
【００３３】
更に、車両が走行してスクリューシャフト３５がブレーキキャリパー４８側に移動すると、スクリューシャフト３５がブレーキキャリパー４８から受ける反力が大きくなる。これに従って、スクリューシャフト３５がホイール５から伝達されるトルクに対して与える反力も大きくなる。すると、スクリューシャフト３５に一体回転するように接続されたカラー３４と、ホイール５の回転が伝達される第２回転ギヤ３２との相対トルクが徐々に大きくなり、これが所定トルクを超えると、トレーランスリング３３がカラー３４及び／又は第２回転ギヤ３２に対してすべりを生じ、所定トルク以下のトルクのみを伝達する状態となる。これにより、スクリューシャフト３５がブレーキキャリパー４８に与える押圧力が過大とならず、必要な押圧力に維持される。
【００３４】
このように、本発明の補助ブレーキ装置３０によれば、制動力を出力するための油圧系や電動モータ（一般的には、上記の切替え機構用モータ４２に比して出力およびサイズが大きい）を別個備えることにより、構造が冗長となるのを回避することが可能である。
【００３５】
また、トレーランスリング３３がトルクリミッターの役割を果たすため、スクリューシャフト３５がブレーキキャリパー４８に与える押圧力が過大とならず、必要な押圧力を作用させることができる。
【００３６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３７】
例えば、切替え機構４０の構造は、実施例で例示したものに限られない。例えば、図５に示す切替え機構４０Ａを備えるものとしてもよい。その他、種々の構成が考えられる。
【００３８】
また、車両の後進時には、ナット４１の回転を停止した際におけるスクリューシャフト３５の運動方向が実施例とは逆となるため、後進時にメインブレーキ装置２０が故障した場合に備えて、補助ブレーキ装置３０Ａを備えるものとしてもよい。この補助ブレーキ装置３０Ａは、スクリューシャフト３５のねじの向きを逆にしたスクリューシャフト３５Ａを用いる以外は、補助ブレーキ装置３０と同様の構成である。補助ブレーキ装置３０と補助ブレーキ装置３０Ａを備える場合の配置例を、図６に示す。図６は、両者を備えるものとした場合、装置全体を図１における出力軸１５の軸方向（図の右側方向）に相当する方向から見た図である。このようにすれば、前進時及び後進時のいずれにおいてメインブレーキ装置が故障した場合にも対応することができる。
【００３９】
また、トレーランスリング３３は、他の種類のトルクリミッターであってもよく、こうしたトルクリミッター（トレーランスリング３３を含めて）を備えないものとしても、制動力の出力自体は可能である。
【００４０】
また、出力軸１５から第２回転ギヤ３２、トレーランスリング３３、又はカラー３４への回転の伝達は、ベルトを用いてもよい（上記の如くトルクリミッターを備えない場合も含む）。
【００４１】
また、特にホイール５の内部のスペースが問題となる、インホイールモータ１０を備える態様の車輪１を例示したが、インホイールモータ１０を備えない態様の車輪に適用されてもよい。また、補助ブレーキ装置３０の配設場所は、車輪（ホイール）内部に限られない。
【００４２】
また、スクリューシャフト３５は、ねじ部３６と面取り部３７は、夫々２つ設けられるものとして例示したが、夫々３つ以上設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、少なくとも車両のブレーキ装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係る補助ブレーキ装置３０が配設された車輪１の全体構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係るスクリューシャフト３５の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係るスクリューシャフト３５とカラー３４等の接続断面を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る切替え機構４０の構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る切替え機構４０の構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施例において車両の後進時に対応した補助ブレーキ装置３０Ａを備えるものとした場合を表す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  車輪
５  ホイール
６  ロータ
７  ハブ部
１０  インホイールモータ
１５  出力軸
２０  メインブレーキ装置
２２、４８  ブレーキキャリパー
２４  ホイールシリンダー
３０、３０Ａ  補助ブレーキ装置
３１  第１回転ギヤ
３２  第２回転ギヤ
３３  トレーランスリング
３４  カラー
３５、３５Ａ  スクリューシャフト
４０、４０Ａ  切替え機構
４１  ナット
４１ａ、４７ａ  ベアリング
４２  切替え機構用モータ
４３  切替え機構用スクリューシャフト
４４  固定ナット
４５  ハウジング
４７  直進運動伝達部
５０  ブレーキ用電子制御ユニット
【図１】
2007170522.tif 000003
【図２】
2007170522.tif 000004
【図３】
2007170522.tif 000005
【図４】
2007170522.tif 000006
【図５】
2007170522.tif 000007
【図６】
2007170522.tif 000008