(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディ（２）と、
第１の軸（１０１）周りの回転のために前記ボディ（２）を支持するための内側の支持手段（４）と、
前記第１の軸（１０１）が第２の軸（１０２）に対して０度より大きいアルファ角（α）の方向に向けられている、前記第２の軸（１０２）周りの回転のために前記内側の支持手段（４）を支持するための外側の支持手段（６）と、
前記第１の軸（１０１）周りに前記ボディ（２）を回転させるための手段（１４，１５，１６，３０，３１）と、
前記第２の軸（１０２）は第４の軸（１０４）に対して０度より大きく９０度より小さいベータ角（β）の方向に向けられ、前記第２の軸（１０２）周りに回転およびトルクをボディ（２）へ伝えるように、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転をボディ（２）につなぐための手段（１７）と
を含むブレーキ装置（１）であって、
前記ブレーキ装置（１）は更に、
前記第４の軸（１０４）周りの前記第２の軸（１０２）の回転を許容するように構成され、前記第２の軸（１０２）周りの前記外側の支持手段（６）の回転を妨げるように構成された、前記外側の支持手段（６）を支持するための懸架手段（９，１０，１１，２９）を含み、
それによって、
前記ボディ（２）を前記第１の軸（１０１）周りに回転し前記ボディ（２）に前記第２の軸（１０２）周りのトルクを加えることの結果として、前記ボディ（２）の歳差運動がその周りに起こる歳差運動軸である第３の軸（１０３）周りに前記ボディ（２）が回転することが更に許容され、
前記ボディ（２）の前記第１の軸（１０１）周りの前記回転と前記ボディ（２）へ加えられる前記第２の軸（１０２）周りの前記トルクとは共に、更に、前記ボディ（２）の前記第３の軸（１０３）周りの回転を起こさせ、
前記ボディ（２）は、同時に、前記第１の軸（１０１）、前記第２の軸（１０２）、および、前記第３の軸（１０３）周りに回転し、
前記第１の軸（１０１）周りの前記ボディ（２）の前記回転と前記第３の軸（１０３）周りの前記ボディ（２）の前記回転とは共に、前記第２の軸（１０２）周りの制動トルクを発生させ、
これにより、制動されることが求められる第４の軸（１０４）周りの前記回転に対する制動トルクを得ることになる
ことを特徴とするブレーキ装置（１）。
【請求項２】
更にフレーム（８）を含み、前記懸架手段（９，１０，１１，２９）は、前記第４の軸（１０４）周りの前記第２の軸（１０２）の回転が許容され、前記第２の軸（１０２）周りの前記外側の支持手段（６）の回転が妨げられるように、前記外側の支持手段（６）を支持するように、前記フレーム（８）と前記外側の支持手段（６）との間に設置され得る、請求項１に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項３】
前記ボディ（２）、
前記内側の支持手段（４）、および、
前記第２の軸（１０２）周りに回転およびトルクを前記ボディ（２）へ伝えるように、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転を前記ボディ（２）につなぐための手段（１７）
のうちの１または複数を支持するように流体軸受手段を更に含む、請求項１または２に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項４】
前記懸架手段は弾性取付け手段（２９）を含む、請求項１から３のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項５】
前記懸架手段はばね手段を含む、請求項１から４のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項６】
前記ばね手段は１または複数の機械的ばねを含む、請求項５に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項７】
前記ばね手段は空気ばね手段（９，１０，１１）を含む、請求項５または６に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項８】
前記空気ばね手段（９，１０，１１）は１または複数の空気圧シリンダ（９）を含み、前記複数のシリンダ（９）の内側の空気の圧縮によってばねとしての働きをするように構成される、請求項７に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項９】
前記空気ばね手段（９，１０，１１）は１または複数のエアベローズを含む、請求項７または８に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１０】
前記空気ばね手段（９，１０，１１）のポジションを測定するための手段を更に含む、請求項７から９のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１１】
前記空気ばね手段（９，１０，１１）のポジションを制御するための手段（１０）を更に含む、請求項７から１０のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１２】
前記空気ばね手段（９，１０，１１）のポジションを制御するための前記手段（１０）は、前記ボディ（２）の重心を前記第４の軸（１０４）上に保つように構成される、請求項１１に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１３】
前記懸架手段（９，１０，１１，２９）は、前記ベータ角（β）が０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように前記第２の軸（１０２）の前記第４の軸（１０４）周りの回転を許容するように構成される、請求項１から１２のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１４】
前記ベータ角（β）が０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように前記第２の軸（１０２）の動きを制限するための手段（２４）を更に含む、請求項１から１３のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１５】
前記第２の軸（１０２）周りに回転およびトルクを前記ボディ（２）へ伝えるように、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転を前記ボディ（２）につなぐための前記手段（１７）は、前記第４の軸（１０４）周りの回転のために取り付けられ、
前記第２の軸（１０２）周りに回転およびトルクを前記ボディ（２）へ伝えるように、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転を前記ボディ（２）につなぐための前記手段（１７）は、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる前記回転に関与し、
前記第２の軸（１０２）周りに回転およびトルクを前記ボディ（２）へ伝えるように、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転を前記ボディ（２）につなぐための前記手段（１７）は、前記第４の軸（１０４）周りに回転されるとき前記第２の軸（１０２）周りにトルクを前記ボディ（２）へ加えるように構成される
請求項１から１４のいずれかに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１６】
前記第２の軸（１０２）周りの前記ボディ（２）の回転の速度に対する、制動されることが求められる回転の速度の比率を制御するための手段を更に含む、請求項１から１５のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１７】
前記第２の軸（１０２）周りの前記ボディ（２）の回転の速度に対する、制動されることが求められる回転の速度の比率を制御するための前記手段はトランスミッション手段を含み、制動されることが求められる回転が前記トランスミッション手段の入力シャフトに係合されるようになっており、前記第２の軸（１０２）周りに回転およびトルクを前記ボディ（２）へ伝えるように、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転を前記ボディ（２）につなぐための前記手段（１７）は、前記トランスミッション手段の出力シャフトに係合される、請求項１６に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１８】
前記第１の軸（１０１）周りに前記ボディ（２）を回転させるための前記手段（１４，１５，１６，３０，３１）は、
電気モータ、
油圧モータ、および
空気圧モータ
のうちの１または複数を含む、請求項１から１７のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１９】
前記ボディ（２）は１または複数のブレード（３０）を含む、請求項１から１８のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２０】
前記第１の軸（１０１）周りに前記ボディ（２）を回転させるための前記手段（１４，１５，１６，３０，３１）は、
流体をポンプ圧送するための手段（１６）と、
前記第１の軸（１０１）周りに前記ボディ（２）を回転させるように流体を前記ボディ（２）の前記ブレード上に射出するための手段（３１）と
を含む、請求項１９に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２１】
前記ボディ（２）は、１または複数の流体パイプ（１４，１５）または流路を含む、請求項１から２０のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２２】
前記第１の軸（１０１）周りに前記ボディ（２）を回転させる前記手段（１４，１５，１６，３０，３１）は、
流体がパイプまたは流路のノズルから出ると流体の反作用の結果として前記ボディ（２）が前記第１の軸（１０１）周りに回転するように前記ボディ（２）の１または複数の流体パイプまたは流路に流体をポンプ圧送するための手段（１６）
を含む、請求項２１に記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２３】
前記第１の軸（１０１）周りに前記ボディ（２）を回転させるための手段（１４，１５，１６，３０，３１）に必要とされる動力は、制動されることが求められる回転によって提供される、請求項１から２２のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２４】
前記第１の軸（１０１）周りの前記ボディ（２）の回転の速度を制御するように前記第１の軸（１０１）周りに前記ボディ（２）を回転させるための前記手段（１４，１５，１６，３０，３１）を制御するための手段を更に含む、請求項１から２３のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２５】
前記第１の軸（１０１）周りの前記ボディ（２）の回転の速度、
前記第２の軸（１０２）周りに回転およびトルクを前記ボディ（２）へ伝えるように前記ボディ（２）に前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転をつなぐための前記手段（１７）の回転の速度、
前記ベータ角（β）、
前記制動トルクの大きさ、および
制動されることが求められる回転の速度
からなるパラメータのうちの１または複数の値を測定するために１または複数のセンサを更に含む、請求項１から２４のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２６】
前記第１の軸（１０１）周りの前記ボディ（２）の回転の速度、および
制動されることが求められる回転の速度に対する前記第２の軸（１０２）周りの前記ボディ（２）の回転の速度の比率
のうちの１または複数を制御することによって前記制動トルクの大きさを制御する、前記制動トルクの大きさを制御するための手段を更に含む、請求項１から２５のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２７】
第１の軸（１０１）、前記第２の軸（１０２）、および、前記第３の軸（１０３）の各々がその他の２本の軸と直角をなす、請求項１から２６のいずれかに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２８】
前記ボディ（２）の前記第１の軸（１０１）周りの単位質量あたりの慣性モーメントは、Ｒが前記ボディ（２）の最小包摂球（すなわち、前記ボディ（２）を含む最も小さな球）の半径として、（２／５）＊Ｒ２より大きいかまたは等しい、請求項１から２７のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項２９】
前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転に対して、ブレーキ装置（１）は、連続的で、好適には一定の、制動トルクを提供する、請求項１から２８のいずれか１つに記載のブレーキ装置（１）。
【請求項３０】
ボディ（２）と、
第１の軸（１０１）周りの回転のために前記ボディ（２）を支持するための内側の支持手段（４）と、
前記第１の軸（１０１）が第２の軸（１０２）に対して０度より大きいアルファ角（α）方向に向けられている、前記第２の軸（１０２）周りの回転のために前記内側の支持手段（４）を支持するための外側の支持手段（６）と、
前記第１の軸（１０１）周りに前記ボディ（２）を回転させるための手段（１４，１５，１６，３０，３１）と、
前記第２の軸（１０２）は第４の軸（１０４）に対して０度より大きく９０度より小さいベータ角（β）方向に向けられ、前記第２の軸（１０２）周りに回転およびトルクをボディ（２）へ伝えるように、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる回転を前記ボディ（２）につなぐための手段（１７）と、
前記外側の支持手段（６）を支持するための懸架手段（９，１０，１１，２９）と
を含むブレーキ装置（１）において制動トルクを発生する方法であって、
前記方法は、
前記第４の軸（１０４）周りの前記第２の軸（１０２）の回転を許容するように前記懸架手段（９，１０，１１，２９）を構成するステップと、
前記第２の軸（１０２）周りの前記外側の支持手段（６）の回転を妨げるように前記懸架手段（９，１０，１１，２９）を構成するステップと
を含み、
それによって
前記ボディ（２）を前記第１の軸（１０１）周りに回転し前記ボディ（２）に前記第２の軸（１０２）周りのトルクを加えることの結果として、前記ボディ（２）の歳差運動がその周りに起こる歳差運動軸である第３の軸（１０３）周りに前記ボディ（２）が回転することが更に許容され、
前記ボディ（２）の前記第１の軸（１０１）周りの前記回転と前記第２の軸（１０２）周りの前記ボディ（２）へ加えられる前記トルクとは共に、更に、前記ボディ（２）の前記第３の軸（１０３）周りの回転を起こさせ、
前記ボディ（２）は、同時に、前記第１の軸（１０１）、前記第２の軸（１０２）、および、前記第３の軸（１０３）周りに回転し、しかしながら、前記ボディ（２）の前記第２の軸（１０２）周りの回転および前記ボディ（２）の前記第３の軸（１０３）周りの回転は、あたかも、前記ボディ（２）が前記第４の軸（１０４）周りに回転するかのように観測され、
前記第１の軸（１０１）周りの前記ボディ（２）の前記回転と前記第３の軸（１０３）周りの前記ボディ（２）の前記回転とは共に、前記第２の軸（１０２）周りの制動トルクを発生させ、
それによって、制動されることが求められる前記第４の軸（１０４）周りの前記回転に対する制動トルクを得ることになる
ことを特徴とする方法。
【請求項３１】
制動トルクの大きさを調整するステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
制動トルクの大きさを調整する前記ステップは、
前記第１の軸（１０１）周りのボディ（２）の回転の速度、および
制動されることが求められる回転の速度の前記第２の軸（１０２）周りの前記ボディ（２）の回転の速度に対する比率
のうちの１または複数を調整することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記制動トルクが必要でないときに前記制動トルクを取り除くステップを更に含む、請求項３０から３２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記制動トルクを取り除く前記ステップは、前記第１の軸（１０１）周りの前記ボディ（２）の回転を止めること、前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる前記回転を前記ボディ（２）から遮断すること、並びに前記アルファ角（α）および／または前記ベータ角（β）を０度に調整すること、の１つ以上を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第４の軸（１０４）周りに制動されることが求められる前記回転に対して、連続的で、好適には一定の、制動トルクが提供される、請求項３０から３４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３６】
前記懸架手段（９，１０，１１，２９）のポジションを測定するステップを更に含む、請求項３０から３５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３７】
前記ボディ（２）の重心を前記第４の軸（１０４）上に保つように前記懸架手段（９，１０，１１，２９）のポジションを制御するステップを更に含む、請求項３０から３６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３８】
前記ベータ角（β）が０度より大きくて９０度より小さい所望値に限定されるように前記第２の軸（１０２）の動作を制限するように前記懸架手段（９，１０，１１，２９）のポジションを制御するステップを更に含む、請求項３０から３７のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ装置およびブレーキング方法に関し、それに限定するものではないが、特に、ジャイロスコープのブレーキ装置およびブレーキング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキシステムは、車両の速度を減らすか、または、例えば、下り坂を移動する間に車両の不必要な加速を防止するために用いられる車両の基本的構成要素である。従来のブレーキシステムにおいては、ブレーキパッドまたはブレーキシューが、車両の車輪に結合された回転ディスクまたはドラムに押しつけられる。これによって、対応するディスクまたはドラムの表面に摩擦力を発生させる。これらの摩擦力によって、車両の運動エネルギーは熱エネルギーに変わり、それ故、車両の総運動エネルギーを減らす。これらの従来のブレーキシステムは車両において広く使用されているが、それらには幾つかの不利な点がある。特に、これらのブレーキシステムが使用されると、ブレーキパッドまたはブレーキシューは摩耗し、したがって、ブレーキパッドまたはブレーキシューは定期的に交換されるべきである。また、ブレーキパッドおよびブレーキシューが摩耗して、個々人に汚染および健康の問題を引き起こす微塵を外気中に放出する。更に、これらのシステムで生成され、熱として放散され得ない熱エネルギーの総量が、摩擦面の温度を速く上昇させる。この温度が閾値を超えて上昇すると、ブレーキシステムの性能は大幅に低下する。この問題は、また、ブレーキフェードとしても知られている。
【０００３】
連続使用中のブレーキシステムの構成部品の過熱は、運動エネルギーを熱エネルギーに変えるブレーキシステムの潜在的な問題である。この問題にある程度対処するために、ディスクブレーキ内のディスクに通気孔を設けることや、ドラムブレーキ内のドラム上に冷却フィンを取り付けることのような幾つかの空気力学的技術が、ブレーキシステムの冷却速度を上げるために用いられ得る。その代わりに、または、それに加えて、適用可能なシステムに対しては、ブレーキシステムの構成部品から発生した熱エネルギーを取り除くために、更なる冷却システムが提供され得る。このことは、車両の冷却システムの容量を増すこと、または、ブレーキシステム専用の別の冷却システムを取り付けることを必要とする。しかし、どちらのアプローチも、車両のコストを増加させるだけでなく、車両の性能に悪影響を与え得る車両の重量をも増加させる。更にまた、これらのブレーキシステムから得られ得る連続的な制動力の大きさは、ブレーキシステムから取り除かれ得る熱エネルギーの量によって制限され、したがって、空冷能力および／または使用される外部冷却システムの能力によって制限される。
【０００４】
生成される熱エネルギーの量を減らすために、回生ブレーキシステムが使用され得る。例えば、電気再生システムにおいて、車両の運動エネルギーの一部は発電機またはモータを用いて電気エネルギーに変換され、得られたエネルギーはバッテリーまたはコンデンサに保存される。しかし、これらのシステムは複雑であり、それらは電気発電機／モータおよびバッテリー／コンデンサの車両への取り付けを必要とし、車両のコストおよび重量の両方を増加させる。他方、弾み車による機械的回生ブレーキシステムにおいては、車両の運動エネルギーは、直接、弾み車に保存される。しかし、そのようなシステムで使用される弾み車は大きく、重く、車両の運動に悪影響を与え得る。また、使用される回生ブレーキシステムの種類とは無関係に、保存され得るエネルギー量は、エネルギー貯蔵媒体の容量（例えば、バッテリー／コンデンサの容量および弾み車の最高安全回転速度）によって制限される。したがって、それらは連続使用に適しているとは考えられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうして、本発明では上記の問題への対処法を追及する。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、地球温暖化および環境汚染の減少を助ける、運動エネルギーを熱エネルギーに直接変えることなく所望の量の連続的な制動力を得るための、改善されたブレーキ装置およびブレーキング方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の１つの目的は、一定で連続的な所望の大きさの制動力を提供するための、改善されたブレーキ装置およびブレーキング方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の１つの目的は、より振動の少ないブレーキシステムを作るための、改善されたブレーキ装置およびブレーキング方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の１つの目的は、安価で、耐久性があり、安全なブレーキシステムを作るための、改善されたブレーキ装置およびブレーキング方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の１つの目的は、軽量なブレーキシステムを作るための、改善されたブレーキ装置およびブレーキング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的は、請求項１によるブレーキ装置および請求項３７によるブレーキング方法によって達成される。
【００１２】
このように、本発明の第１の態様によれば、以下の要素を備えるブレーキ装置が提供される。ボディ、第１の軸周りの回転のためにボディを支持するための内側の支持手段、第１の軸が第２の軸に対して０度より大きいアルファ角方向に向けられている、第２の軸周りの回転のために内側の支持手段を支持するための外側の支持手段、第１の軸周りにボディを回転させるための手段、第２の軸は第４の軸に対して０度より大きく９０度より小さいベータ角方向に向けられ、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段、および、第４の軸周りの第２の軸の回転を許容するように構成され、第２の軸周りの外側の支持手段の回転を妨げるように構成された、外側の支持手段を支持するための懸架手段。これによって、ボディを第１の軸周りに回転しボディに第２の軸周りのトルクを加えることの結果として、ボディの歳差運動がその周りに起こる歳差運動軸である第３の軸周りにボディが回転することが更に許容され、ボディの第１の軸周りの回転と第２の軸周りのボディへ加えられるトルクとは共に、更に、ボディの第３の軸周りの回転を起こさせ、ボディは、同時に、第１の軸、第２の軸、および、第３の軸周りに回転し、第１の軸周りのボディの回転と第３の軸周りのボディの回転とは共に、第２の軸周りの制動トルクを発生させ、これにより、制動されることが求められる第４の軸周りの回転に対する制動トルクを得ることになる。
【００１３】
本発明の１つの態様によれば、第２の軸周りのボディの回転と第３の軸周りのボディの回転とが、あたかもボディが第４の軸周りを回転するかのように観測され、第１の軸周りのボディの回転と第３の軸周りのボディの回転とが共に第２の軸周りの制動トルクを引き起こす。これによって、制動されることが求められる第４の軸周りの回転に対する制動トルクが得られる。
【００１４】
本発明の他の１つの態様においては、本ブレーキ装置は第１の軸、第２の軸、第３の軸、および、第４の軸を含むことができる。
【００１５】
制動されることが求められる第４の軸周りの回転に対して、本ブレーキ装置は連続的な、好適には一定の、制動トルクを提供することができる。
【００１６】
本ブレーキ装置においては、第１の軸と第２の軸とが交差するならば、アルファ角は第１の軸と第２の軸との間の鋭角（或いは、第１の軸と第２の軸とが直交するならば直角）として定義される。第１の軸と第２の軸とが交差しないならば、アルファ角は、第１の軸と第２の軸とを結ぶ最も短い線の方向に沿って見たときの第１の軸と第２の軸との間の鋭角または直角として定義される。この幾何学的な関係を示す別な方法は、第１の軸上の点と、この点を通り第２の軸と平行な仮想線とを考えることである。このとき、アルファ角は、第１の軸がこの仮想線と交差する所の鋭角または直角として定義される。第１の軸と第２の軸とが平行であるか、または、一致するならば、アルファ角は０度である。第１の軸と第２の軸とが垂直であるならばアルファ角は９０度である。したがって、アルファ角の最小値は０度であり、アルファ角の最大値は９０度である。
【００１７】
本ブレーキ装置において、第２の軸と第４の軸とが交差するならば、ベータ角は第２の軸と第４の軸との間の鋭角（或いは、第２の軸と第４の軸とが垂直であるならば直角）として定義される。第２の軸と第４の軸とが交差しないならば、ベータ角は、第２の軸と第４の軸とを結ぶ最も短い線の方向に沿って見たときの第２の軸と第４の軸との間の鋭角または直角として定義される。この幾何学的な関係を示す別な方法は、第２の軸上の点と、この点を通り第４の軸と平行な仮想線とを考えることである。このとき、ベータ角は、第２の軸がこの仮想線と交差する所の鋭角または直角として定義される。第２の軸と第４の軸が平行であるか、または、一致するならば、ベータ角は０度である。第２の軸と第４の軸とが垂直であるならばベータ角は９０度である。したがって、ベータ角の最小値は０度であり、ベータ角の最大値は９０度である。
【００１８】
本ブレーキ装置において制動トルクを得るためには、アルファ角は０度より大きくあるべきであり、ベータ角は０度より大きく９０度より小さくあるべきである。
【００１９】
アルファ角の値は、制動トルクの大きさに影響を及ぼす。他のパラメータが固定されているとき、もしアルファ角が０度に設定されるならば、制動トルクの大きさは０になる、すなわち、制動トルクは存在しない。アルファ角が増加すると制動トルクの大きさは増加する。アルファ角が９０度に設定されるならば、制動トルクの大きさは最大である。このように、アルファ角は９０度であり得る。
【００２０】
他のパラメータが固定されているとき、もしベータ角が０度または９０度に設定されるならば、制動トルクの大きさは０になる、すなわち、制動トルクは存在しない。
【００２１】
本発明の発明者は、本ブレーキ装置は、ベータ角の値が小さいときに所望の制動トルク量を提供することができることを発見した。
【００２２】
内側の支持手段は、ボディが第１の軸周りを回転することを許容しつつボディを支持するように構成された如何なる支持構成をも含むことができる。
【００２３】
外側の支持手段は、内側の支持手段が第２の軸周りを回転することを許可しつつ内側の支持手段を支持するように構成された如何なる支持構成をも含むことができる。
【００２４】
１つの実施形態においては、内側の支持手段は内側のクレードル（ｃｒａｄｌｅ）を含むことができ、外側の支持手段は外側のクレードルを含むことができる。ボディは、第１の軸周りの回転のために内側のクレードルに取り付けられ得、内側のクレードルは、第２の軸周りの回転のために外側のクレードルに取り付けられ得る。外側のクレードルは、各々が第２の軸周りの回転のための内側のクレードルの一方の端を支持するように構成された２つの支持部分を含むことができる。
【００２５】
本ブレーキ装置はフレームを含むことができる。ここで、懸架手段は、第４の軸周りの第２の軸の回転が許容され、第２の軸周りの外側の支持手段の回転が妨げられるように、外側のクレードルを支持するように、フレームと外側のクレードルとの間に設置され得る。フレームは懸架手段が取り付けられ得る任意の支持構成であり得る。こうして、フレームはまた、車両のプラットホームまたはシャシーを含むことができる。
【００２６】
本ブレーキ装置において、第２の軸周りのボディの回転と独立して第２の軸が第４の軸周りを回転することを許容され、第４の軸周りの第２の軸の回転と独立してボディが第２の軸周りを回転することを許容されることは、本ブレーキング方法の原理的態様である。このことは、最初にボディが静止しているならば、第４の軸周りの第２の軸の回転が、ブレーキ装置のフレームに対する（すなわち、ブレーキ装置のフレームに固定された基準系に対する）第２の軸周りのボディの回転を引き起こしてはならず、ブレーキ装置のフレームに対する第２の軸周りのボディの回転は第４の軸周りの第２の軸の回転を引き起こしてはならないことを意味する。このことは、また、最初にボディが静止しているならば、第４の軸周りの第２の軸の回転が第４の軸周りのボディの回転を引き起こしてはならず、第２の軸周りのボディの回転は第４の軸周りのボディの回転を引き起こしてはならないことも意味する。
【００２７】
本ブレーキ装置は、以下の２つの特徴を満たすべきである。（ｉ）最初にボディが静止しているならば、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段の回転は、第２の軸周りのみにボディを回転させる。すなわち、この手段は、ボディを第４の軸周りに回転させることも、第２の軸を第４の軸周りに回転させることもない。（ｉｉ）たとえ、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段が静止されたままであっても、第４の軸周りに第２の軸が回転することは許容される。（これもまた限定された回転であり得る点に注意する。）
【００２８】
ボディは、第３の軸周りの限定された回転の自由度を有し得る。例えば、もし、ボディが、第３の軸と（９０度より小さい）鋭角をなす軸ｘ周りの回転の自由を有するならば（言い換えると、軸ｘに沿ったベクトルが第３の軸上に成分を有するならば）ボディは第３の軸周りに限られた回転の自由度を有し、このことは、ボディが第３の軸周りに回転することを許容されることを意味する。
【００２９】
本ブレーキ装置は、以下の要素のうちの１または複数を支持するように流体軸受手段を含むことができる。ボディ、内側の支持手段、および、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段。
【００３０】
懸架手段は以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）のように構成された任意の懸架システムを含むことができる。（ｉ）外側の支持手段を支持し、（ｉｉ）第２の軸の第４の軸周りの回転を可能にし、（ｉｉｉ）外側の支持手段の第２の軸周りの回転を妨げる。
【００３１】
懸架手段は、弾性取付け手段を含むことができる。こうして、外側の支持手段は、弾性取付け手段によってフレームに取り付けられ得る。弾性取付け手段は、任意の種類の１または複数の弾性マウント（ｍｏｕｎｔ）を含むことができる。弾性取付け手段は、１または複数のエンジンマウント（好適には３つ以上のエンジンマウント）を含むことができる。エンジンマウントは、また、モータマウントとも称する場合がある。
【００３２】
懸架手段は、ばね手段を含むことができる。このように、外側の支持手段は、ばね手段によってフレームに取り付けられ得る。ばね手段は、任意の種類の１または複数のばねを含むことができる。ばね手段は、１または複数の機械的ばねを含むことができる。
【００３３】
ばね手段は、空気ばね手段を含むことができる。空気ばね手段は、シリンダの内側の空気の圧縮によるばねとしての働きをするように構成された１または複数の空気圧シリンダを含むことができる。空気圧シリンダは、単動または複動シリンダであり得る。空気ばね手段は、１または複数のエアベローズを含むことができる。エアベローズは、また、空気ばねとも称する場合がある。
【００３４】
懸架手段は、ベータ角が０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように第２の軸の第４の軸周りの回転を許容するように配置され得る、そして／または、構成され得る。懸架手段の剛性は、高々、ベータ角が０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように第２の軸が第４の軸周りを回転することを許容する程度の剛性であればよい。
【００３５】
空気圧シリンダのポジションは、空気圧シリンダのピストンのストローク長さとして定義され得る。エアベローズのポジションは、エアベローズの高さとして定義され得る。本ブレーキ装置は、空気ばね手段のポジションを測定するための手段を含むことができる。空気ばね手段のポジションを測定するための手段は、空気圧シリンダとエアベローズの１または複数のポジションを測定するための１または複数のセンサを含むことができる。空気ばね手段のポジションを測定するための手段は、空気圧シリンダおよびエアベローズのうちの１または複数の内部の空気の圧力値を測定するための１または複数のセンサを含むことができる。
【００３６】
本ブレーキ装置は、空気ばね手段のポジションを制御するための手段を含むことができる。空気ばね手段のポジションを制御するための手段は、空気ばね手段に空気を供給するための手段を含むことができる。空気ばね手段のポジションを制御するための手段は、空気ばね手段から空気を排出するための手段を含むことができる。空気ばね手段のポジションを制御するための手段は、空気ばね手段から得られたポジションフィードバックに基づいて、空気ばね手段のポジションを所望の範囲内に保つように、空気ばね手段へ空気を供給する、または、空気ばね手段から空気を排出することができる。
【００３７】
空気ばね手段のポジションを制御するための手段は、空気ばね手段の内部の空気の体積および／または圧力を制御することができる。
【００３８】
空気ばね手段のポジションを制御するための手段は、制御ユニットを含むことができる。
【００３９】
空気ばね手段のポジションを制御するための手段は、１または複数の空気圧縮機および加圧空気タンク、空気圧シリンダまたはエアベローズへ圧縮空気を運ぶための１または複数の空気チューブまたはパイプ、ならびに、空気圧シリンダまたはエアベローズの各々につき１または複数の入口バルブおよび１または複数の出口バルブを含むことができる。
【００４０】
空気ばね手段のポジションを制御するための手段は、ボディの重心を第４の軸上に保つように構成され得る。
【００４１】
空気ばね手段においては、空気の代わりに、窒素やヘリウムのような他の種類の任意のガスもまた使用され得る。
【００４２】
外側の支持手段の動作を抑えると、第４の軸周りに制動されることが求められる回転の運動エネルギーの一部が熱に変わる。したがって、好適には、放散される熱量を最小にするために、懸架手段は、その減衰比をできるだけ小さく保つように構成され得る。
【００４３】
本ブレーキ装置が動作する間、ボディはベータ角を増加させる方向に更に回転することができる。この回転を妨げるために、本ブレーキ装置は、ベータ角が０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように第２の軸の動きを制限するための手段を含むことができる。第２の軸の動きを制限するための手段は、機械的アバットメント（ａｂｕｔｍｅｎｔ）を含むことができる。機械的アバットメントは、第４の軸周りの回転のためにフレームに取り付けられ得る。懸架手段は、更に、第２の軸の動きを制限するための手段として機能するように構成され得る。この目的のために、懸架手段の剛性は、ベータ角が０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように調整され得る。
【００４４】
第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段は、第４の軸周りの回転のために取り付けられ得、第２の軸周りの回転およびトルクをボディへ伝えるように第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段は、第４の軸周りに制動されることが求められる回転に関与し得、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段は、第４の軸周りに回転されるときに第２の軸周りにボディにトルクを加えるように構築され得る。
【００４５】
第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段は、回転接続手段を含むことができる。回転接続手段は、第４の軸周りの回転のために取り付けられ得、制動されることが求められる第４の軸周りの回転に関与し得、そして、回転接続手段が第４の軸周りに回転されるとき第２の軸周りのトルクをボディに加えるように構築され得る。
【００４６】
回転接続手段が第４の軸周りに回転されるとき第２の軸周りのトルクを接触によって内側の支持手段に加えるように、回転接続手段は構築され得る。言い換えると、回転接続手段は、内側の支持手段と接触しており、内側の支持手段によって第２の軸周りのトルクをボディに加えるように構築され得る。
【００４７】
更に、回転接続手段は、第２の軸の動きを制限するための手段として機能するように構成され得る。
【００４８】
制動トルクの大きさは、第２の軸周りのボディの回転の速度を調整することによって調整され得る。他のパラメータが固定されているときに第２の軸周りのボディの回転の速度が増加されるならば、制動トルクの大きさもまた増加する。第２の軸周りのボディの回転の速度が減少されるならば、制動トルクの大きさもまた減少する。
【００４９】
本ブレーキ装置は、制動されることが求められる回転の速度の第２の軸周りのボディの回転の速度に対する比率を制御するための手段を含むことができる。
【００５０】
制動されることが求められる回転の速度の第２の軸周りのボディの回転の速度に対する比率を制御するための手段は、以下のようなトランスミッション手段を含むことができる。すなわち、制動されることが求められる回転が、トランスミッション手段の入力シャフトに係合され得る。そして、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段は、トランスミッション手段の出力シャフトに係合され得る。
【００５１】
第１の軸周りにボディを回転させるための手段は、電気モータ、油圧モータ、および、空気圧モータの１または複数を含むことができる。
【００５２】
ボディは、また、加圧流体によっても第１の軸周りに回転され得る。この目的のために、ボディは１または複数のブレード（ｂｌａｄｅ）を含むことができる。第１の軸周りにボディを回転させるための手段は、流体をポンプ圧送するための手段と、第１の軸周りにボディを回転させるようにボディのブレード上に流体を射出するための手段とを含むことができる。その代わりに、または、それに加えて、ボディは１または複数の流体パイプを含むことができる。その代わりに、または、それに加えて、ボディは、１または複数の流路をボディ内に含むことができる。第１の軸周りにボディを回転させるための手段は、流体がパイプまたは流路のノズルから出るときに流体の反作用の結果としてボディが第１の軸周りの回転するようにボディの１または複数の流体パイプまたは流路内へ流体をポンプ圧送するための手段を含むことができる。
【００５３】
第１の軸周りにボディを回転させるための手段のために必要とされる動力は、制動されることが求められる回転によって提供され得る。この目的のために、制動されることが求められる回転に関与した発電機および／または流体ポンプが提供され得る。
【００５４】
制動トルクの大きさは、第１の軸周りのボディの回転の速度を調整することによって調整され得る。第１の軸周りのボディの回転の速度が増加されるとき、制動トルクの大きさもまた増加する。第１の軸周りのボディの回転の速度が減少されるとき、制動トルクの大きさもまた減少する。第１の軸周りのボディの回転の速度は、第１の軸周りにボディを回転させるための手段を制御することによって調整され得る。
【００５５】
本ブレーキ装置は、第１の軸周りのボディの回転の速度を制御するように第１の軸周りにボディを回転させるための手段を制御するための手段を含むことができる。
【００５６】
以下のパラメータ、すなわち第１の軸周りのボディの回転の速度、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段の回転の速度、ベータ角、制動トルクの大きさ、および、制動されることが求められる回転の速度のうちの１または複数の値を測定するために、ブレーキ装置は１または複数のセンサを含むことができる。ブレーキ装置は、以下のセンサ、すなわちホール効果センサ、光センサ、近接センサ、流れセンサ、および、トルクセンサのうちの１または複数を含むことができる。
【００５７】
本ブレーキ装置は、制動トルクの大きさを制御するための手段を含むことができ、制動トルクの大きさを制御するためのこの手段は以下の要素、すなわち第１の軸周りのボディの回転の速度、および、制動されることが求められる回転の速度の第２の軸周りのボディの回転の速度に対する比率のうち１または複数を制御することによって制動トルクの大きさを制御することができる。
【００５８】
アルファ角は９０度に設定され得る。
【００５９】
ボディの重心は第４の軸上にあり得る。第１の軸、第２の軸、第３の軸、および、第４の軸は、ボディの重心において交差することができる。第１の軸、第２の軸、および、第３の軸の各々は、その他の２本の軸と直角をなすことができる。
【００６０】
ボディは、７０ＧＰａを超える弾性率を有する材料（例えば、堅い合金または鋼）から製造され得る。ボディは、円筒対称であり得る。ボディの単位質量あたりの第１の軸周りの慣性モーメントは、（２／５）＊Ｒ２より大きいか、または、等しくあり得る。ここで、Ｒは、ボディの最小包摂球（すなわち、ボディを含む最も小さな球）の半径である。ボディは、ハブ、ウェブ、および、リング形のリムを含むことができる。
【００６１】
そのようなブレーキ装置においては、好ましくない振動がブレーキ装置内の片寄った内力から生じることがあり得る。この問題は、本ブレーキ装置のフレームを、適切なエンジン／モータマウントを使用する車両のプラットホームまたはシャシーへ取り付けることによって解決され得る。その代わりに、または、それに加えて、本ブレーキ装置は、第４の軸周りの回転のために取り付けられる１または複数のカウンタバランスの重りを含むことができる。単独で、または、上記の解決策の一方または両方と共に使用され得るであろう更なる選択肢は、内力のバランスをとるように共に取り付けられる複数のそのようなブレーキ装置を提供することであろう。
【００６２】
こうして、本発明は、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段の各々を、同じ回転速度であるがそれぞれ異なる位相角で、回転させるようにして、制動されることが求められる回転を各ブレーキ装置に分配するための手段と組み合わせて、上記の種類の２つ以上のブレーキ装置のアセンブリに拡張することができる。ここで、アセンブリにおける片寄った力の大きさは減じられ、それによって、アセンブリに発生した振動は減じられ、アセンブリによって提供される制動トルクの大きさは、アセンブリ内の本ブレーキ装置の各々によって提供される制動トルクの総和である。
【００６３】
本ブレーキ装置は、運動エネルギーを熱エネルギーに直接変えることなく如何なる回転をも制動するために使用され得る。本ブレーキ装置は、摩擦力の結果として放散される熱以外には、制動プロセス中に熱を放散させない。
【００６４】
本発明の第２の態様に従って、以下の要素、すなわちボディ、第１の軸周りの回転のためにボディを支持するための内側の支持手段、第１の軸が第２の軸に対して０度より大きいアルファ角方向に向けられている、第２の軸周りの回転のために内側の支持手段を支持するための外側の支持手段、第１の軸周りにボディを回転させるための手段、第２の軸は第４の軸に対して０度より大きく９０度より小さいベータ角方向に向けられ、第２の軸周りに回転およびトルクをボディへ伝えるように、第４の軸周りに制動されることが求められる回転をボディにつなぐための手段、および、外側の支持手段を支持するための懸架手段を備えるブレーキ装置において制動トルクを発生する方法が提供される。本方法は、以下のステップ、すなわち第４の軸周りの第２の軸の回転を許容するように懸架手段を構成するステップ、および、第２の軸周りの外側の支持手段の回転を妨げるように懸架手段を構成するステップを含む。これによって、更に、ボディを第１の軸周りに回転しボディに第２の軸周りのトルクを加えることの結果として、（ボディの歳差運動がその周りに起こる歳差運動軸である）第３の軸周りにボディが回転することが許容され、ボディの第１の軸周りの回転と第２の軸周りのボディへ加えられるトルクとは共に、更に、ボディの第３の軸周りの回転を起こさせ、ボディは、同時に、第１の軸、第２の軸、および、第３の軸周りに回転し、しかしながら、ボディの第２の軸周りの回転およびボディの第３の軸周りの回転は、あたかも、ボディが第４の軸周りに回転するかのように観測され、第１の軸周りのボディの回転と第３の軸周りのボディの回転とは共に、第２の軸周りの制動トルクを発生させ、これにより、制動されることが求められる第４の軸周りの回転に対する制動トルクを得ることになる。
【００６５】
本方法は、制動トルクの大きさを調整するステップを含むことができる。
【００６６】
制動トルクの大きさを調整するステップは、以下の要素、すなわち第１の軸周りのボディの回転の速度、および、制動されることが求められる回転の速度の第２の軸周りのボディの回転の速度に対する比率のうち１または複数を調整することを含むことができる。
【００６７】
本方法は、制動トルクが必要でないときに制動トルクを取り除くステップを含むことができる。
【００６８】
制動トルクを取り除くステップは、第１の軸周りのボディの回転を止めることを含むことができる。
【００６９】
制動トルクを取り除くステップは、制動されることが求められる第４の軸周りの回転をボディから遮断することを含むことができる。
【００７０】
制動トルクを取り除くステップは、アルファ角および／またはベータ角を０度に調整することを含むことができる。
【００７１】
本方法では、制動されることが求められる第４の軸周りの回転に対して、連続的で、好適には一定の、制動トルクが提供され得る。
【００７２】
本方法は、懸架手段のポジションを測定するステップを含むことができる。
【００７３】
本方法は、ボディの重心を第４の軸上に保つように懸架手段のポジションを制御するステップを含むことができる。
【００７４】
本方法は、ベータ角が０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように第２の軸の動作を制限するように懸架手段のポジションを制御するステップを含むことができる。
【００７５】
本方法は、アルファ角を９０度に設定するステップを含むことができる。
【００７６】
本装置および方法の主な請求項は、プリアンブルおよび特徴部分から構成される。この構成は、請求項の主題のより良い理解のためのものである。プリアンブルおよび特徴部分への特徴の振り分けは、プリアンブルの全ての特徴が知られていることを意味しない。また、特徴部分の全ての特徴は新規であり、逆もまた同じである。請求項の特徴の価値は、それらがプリアンブルにあるか、または、特徴部分にあるかということからは独立している。
【００７７】
請求項における参照符号の目的は、請求項を全ての人にとって理解しやすくすることである。それらは請求項の技術範囲を限定しないが、請求項の明確さに影響を及ぼし、可能な別の方法に比較して請求項がより簡潔に表現され得るようにすることができる。
【００７８】
これらのことは、本発明の更なる特徴、態様、および、利点と同様に、添付の図面と共に、例にとられた現在好適な典型的な実施形態の以下の詳しい説明を読むことによって、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施形態によるブレーキ装置の概略図である。
【図２】第１、第２、第３、および、第４の軸の向きの例、第２の軸および第４の軸を含む平面の垂線、ならびに、アルファ、ベータ、および、シータ角を例示する図である。
【図３】第１の軸周りにボディを回転させるための手段の１つの実施形態による、ボディの回転シャフト上の複数のパイプの設置例を示す図である。
【図４】第２の軸の動きを制限するための手段の１つの実施形態を示す図である。
【図５】外側の支持手段を支持するための懸架手段の１つの実施形態を示す図である。
【図６】第１の軸周りにボディを回転させるための手段の１つの実施形態による複数のブレードおよびノズルの設置例を示す図である。
【図７】複数のブレーキ装置のアセンブリの１つの実施形態を示す図である。
【図８】特定の瞬間における複数のブレーキ装置のアセンブリの１つの実施形態における複数のボディの相対的な向きを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
本発明は、以下に記述する現在好適な複数の例示的な実施形態に限られない。また、複数の適切な変形が本発明の主旨を変えることなくなされ得る。
【００８１】
図１を参照すると、本発明の第１の好適な実施形態によるブレーキ装置１は、第１の軸１０１周りにそれと共に回転するために同軸状に回転シャフト３に取り付けられた、堅固な円筒形のホイール形のボディ２を含む。回転シャフト３は、内側のベアリング５によって内側のクレードル４の範囲内に取り付けられる。内側のクレードル４は、次に、外側のベアリング７によって外側のクレードル６の範囲内に第２の軸１０２周りの回転のために取り付けられる。外側のクレードル６は、４つの空気圧シリンダ９を含む懸架システムによってフレーム８の範囲内に懸架される。シリンダ９の数、シリンダ９の位置および向きは、（ｉ）外側のクレードル６がフレーム８の範囲内に支持され、（ｉｉ）第２の軸１０２が第４の軸１０４周りに回転することを許容され、（ｉｉｉ）外側のクレードル６が第２の軸１０２周りに回転することを許容されない（すなわち、外側のクレードル６の第２の軸１０２周りの如何なる回転も防がれる）ように、決定される。外側のクレードル６は好適にはスフェリカルジョイント（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｊｏｉｎｔ）によって各シリンダ９のロッドに取り付けられ、各シリンダ９の筒は好適にはスフェリカルジョイントによってフレーム８に取り付けられる。複数のシリンダ９の１つの設置例が図１に示されている。他の１つの実施形態においては、複数のシリンダ９は、外側のクレードル６を底側から支持するようにも設置され得る。更にまた、複数のシリンダ９は、外側のクレードル６を上側および底側から支持するようにも設置され得る。各シリンダ９のロッドがフレーム８に取り付けられ、各シリンダ９の筒が外側のクレードル６に取り付けられるように、複数のシリンダ９の向きもまた保持され得る。複数のシリンダ９は、単動または複動シリンダであり得る。空気圧シリンダ９の代わりに、または、空気圧シリンダ９に加えて、１または複数のエアベローズ（空気ばね）もまた使用され得る。
【００８２】
ブレーキ装置１のベアリングの種類は、流体軸受型であり得る。流体は、液体および／またはガス状の流体を含むことができる。
【００８３】
ブレーキ装置１は、第４の軸１０４周りに制動されることが求められる回転を制動するために用いられる。第４の軸１０４は任意の所望の向きにあり得る。第２の軸１０２は、第４の軸１０４に対してベータ角βの方向に向けられる。第１の軸１０１は、第２の軸１０２に対してアルファ角αの方向に向けられる。制動トルクを得るためには、アルファ角αは０度より大きい値に設定されるべきであり、ベータ角βは０度より大きく９０度より小さい値に設定されるべきである。アルファ角αは好適には９０度に設定される。
【００８４】
ブレーキ装置１においては、第３の軸１０３は歳差運動軸として定義される。第１の軸１０１周りにボディ２を回転させて、第２の軸１０２周りにトルクをボディ２に加えることの結果として、歳差運動軸周りにボディ２の歳差運動が起こる。言い換えると、ボディ２が第１の軸１０１周りに回転している間に、もしトルクが第２の軸１０２周りにボディ２に加えられるならば、ボディ２は第３の軸１０３周りに歳差運動し始める。すなわち、第１の軸１０１は第３の軸１０３周りに回転し始める。第３の軸１０３は、第１の軸１０１および第２の軸１０２の両方に対して垂直である。第１の軸１０１、第２の軸１０２、および、第３の軸１０３は実質的にボディ２の重心において交差する。軸の向きの例は図２に見られ得る。
【００８５】
ブレーキ装置１においては、複数の空気圧シリンダ９はシリンダ９の内側の空気の圧縮により複数のばねとして機能するように構成される。各シリンダ９のピストン面積は、（外側のクレードル６、内側のクレードル４、および、ボディ２を含み、）シリンダ９が懸架システムが支持するアセンブリの重量を支えることを許容するように、そして、βが所望値にある間、第４の軸１０４周りに第２の軸１０２の回転を許容するように、決定されるべきである。
【００８６】
ブレーキ装置１は、懸架システムの複数のシリンダ９の複数のピストンの位置（ストローク長さ）を制御するための位置制御ユニット１０を含む。懸架システムの各シリンダ９は位置センサを有する。位置センサは、シリンダ９のピストンのストローク長さを測定し、位置フィードバックを位置制御ユニット１０に提供する。ブレーキ装置１は、更に、エアタンクを有する空気圧縮機１１、および、各シリンダ９へ圧縮空気を運ぶための手段（図示せず）をも含む。シリンダ９へ圧縮空気を運ぶための手段（図示せず）は、以下の要素、すなわち複数のパイプ、複数のチューブ、複数のホース、複数の流路、複数のロータリジョイント、および、複数のバルブのうちの１または複数を含むことができる。空気圧縮機１１のために必要とされる動力は、外部電源装置によって、または、制動されることが求められる回転によって提供され得る。位置制御ユニット１０は、位置フィードバックに基づいて、シリンダ９に空気を供給する、そして／または、シリンダ９から空気を排出することによって、シリンダ９のピストンの位置を制御することができる。懸架システムにおいて使用される複数のシリンダ９の構成および種類によって、シリンダ９の上側チャンバおよび／または下側チャンバが使用され得る。或いは、または、更に、ブレーキ装置１は、シリンダ９の内部の空気の圧力値を測定するための１または複数の圧力センサを含むことができる。位置制御ユニット１０は、シリンダ９から得られた圧力フィードバックを更に使うことができる。位置制御ユニット１０は、漏洩の場合は、シリンダ９へ空気を供給するためにも用いられる。
【００８７】
ブレーキ装置１の動作中、第２の軸１０２は第４の軸１０４周りに回転し、これにより、シリンダ９のピストンロッドが押出され、引込められる。位置制御ユニット１０は、予め定められた範囲内にその位置を保つように各シリンダ９の位置を制御する。シリンダ９のピストンロッドがこの範囲内に前後に動くときボディ２の重心が実質的に第４の軸１０４上に保たれ、更に、ベータ角βが実質的に０度より大きく９０度より小さい所望値である間は第２の軸１０２が第４の軸１０４周りを回転することを許容されるように、各シリンダ９のための範囲は決定される。
【００８８】
ブレーキ装置１の運転条件が変わる場合に備えて、複数のシリンダ９の構成により、位置制御ユニット１０は、ブレーキ装置１の動作中に１つのセットのシリンダ９を無効にし、且つ、有効にすることができる。
【００８９】
ブレーキ装置１は、外側のクレードル６の第４の軸１０４に沿う並進運動を制限するように構成されたフレーム８の両側に固定された２つの弾性バンパ１２を含む。このように、外側のクレードル６とフレーム８との間で衝突が起こる場合には、これらのバンパ１２は衝撃を吸収する。
【００９０】
ボディ２の強度およびボディ２の密度分布は制動トルクの大きさに影響を及ぼし得る。ボディ２の形は、円筒形の堅固なホイールとは異なる場合がある。ボディ２は、ハブ、ウェブ、および、リング形のリムを含むことができる。ボディ２の形は、第１の軸１０１周りのボディ２の単位質量あたりの慣性モーメントが（２／５）＊Ｒ２より大きいか等しいようなものであり得る。ここで、Ｒは、ボディの最小包摂球の半径である。最小包摂球は、ボディ２を含む最も小さな球として定義される。更に、ボディ２は７０ＧＰａを超える弾性率を有する材料から製造され得る。第１の軸１０１は、第１の軸１０１周りのボディ２の慣性モーメントが実質的に最大にされるようにボディ２に対する向きを定められ得る。
【００９１】
ボディ２は、加圧流体によって第１の軸１０１周りに回転される。この目的のために、ボディ２は、回転シャフト３の中心から外向きに放射状に向けられた回転シャフト３に取り付けられる１または複数の流体パイプ１４を含む。これに加えて、ブレーキ装置１は、流体ポンプ１６、および、回転シャフト３に取り付けられた複数のパイプへ加圧流体を運ぶための手段（図示せず）を含む。回転シャフト３内に位置する流路が存在する。この流路に入る流体は、図３において分かるように、軸方向に配置された矢印で示される。複数のパイプ１４へ加圧流体を運ぶための手段（図示せず）は、以下の要素、すなわち複数のパイプ、複数のチューブ、複数のホース、複数の流路、および、複数のロータリジョイントのうちの１または複数を含むことができる。流体ポンプ１６のために必要とされる動力は、外部電源装置によって、または、制動されることが求められる回転によって、提供され得る。加圧流体がノズルから出るときに流体の反作用がボディ２にトルクを印加して第１の軸１０１周りにボディ２を回転させるように複数のパイプ１４のノズルは向けられる。第１の軸１０１周りにボディ２に加えられるトルクの大きさを増加させるために、ノズルがボディ２の接線方向に向けられていることが好適である。ボディ２に加えられる第１の軸１０１周りのトルクの大きさは、流体の流速を制御することによって制御され得る。
【００９２】
ボディ２はもう１組の流体パイプ１５を含むことができる。流体パイプ１５のノズルは、第１の軸１０１周りの反対方向にトルクをボディ２に加えるような方向に向けられる。この場合、このセットのパイプ１５に流体を運ぶことは、第１の軸１０１周りにボディ２の減速を引き起こす。第１のセットのパイプ１４と第２のセットのパイプ１５との間で流体を交代させるためにバルブが提供され得る。第１のセットのパイプ１４および第２のセットのパイプ１５の配置の１例が図３に見られ得る。図３中の矢印は、この特定の例のために流体の流れの向きを示す。第１のセットのパイプ１４および第２のセットのパイプ１５の代わりに、同様に作られる２組の流路もまたボディ２の内部に提供され得る。
【００９３】
例えば、図１、図４、および、図５を参照すると、ブレーキ装置１は回転接続手段１７を含む。回転接続手段１７は、第２の軸１０２周りに回転およびトルクをボディ２へ伝えるように、第４の軸１０４周りに制動されることが求められる回転をボディ２につなぐために使用される。回転接続手段１７は、回転接続手段ベアリング１９によって第４の軸１０４周りの回転のために取り付けられたシャフト１８に固く結合されている。第４の軸１０４に沿った回転接続手段１７のシャフト１８は、第４の軸１０４周りに制動されることが求められる回転に関与する。回転接続手段１７はリング形である。回転接続手段１７上には、第４の軸１０４に関して２つの対称なスロット２１が存在する。内側のクレードル４は、第３の軸１０３に沿って向けられた球体の形の２本のピン２２を含む。これらの２本のピン２２の各々は球面運動のためのスライド部２０によって支持される。各スライド部２０は、回転接続手段１７上のスロット２１のうちの１つの内側でスライドするように、構成される。この構成は、回転接続手段１７に対して、内側のクレードル４の第３の軸１０３周りの回転を可能にする。スロット２１の向きは、内側のクレードル４が第５の軸１０５周りに限られた方法で回転接続手段１７に対して回転することを許容されるように決定される。第５の軸１０５は、第３の軸１０３および第４の軸１０４の両方と直角をなしボディ２の重心を通過する軸として定義される。スロット２１のサイズと位置もまた、回転接続手段１７が静止している間は第２の軸１０２の第４の軸１０４周りの３６０度回転が許容されるように決定される。スライド部２０と対応するスロット２１との間の、そして、ピン２２と対応するスライド部２０との間の摩擦力の大きさが可能な限り小さいことが好適である。この配置で、最初にボディ２が静止しているならば、回転接続手段１７の回転はボディ２を第２の軸１０２周りに回転させる。
【００９４】
製造許容誤差のため、回転接続手段１７によってこれらの２本のピン２２を通して内側のクレードル４に加えられる力の大きさに違いが存在し得る。この違いを減らすために、内側のクレードル４に対するピン２２の小さな動きを許容するように、ピン２２は内側のクレードル４に弾性的に取り付けられ得る。このことは、これらの２本のピン２２によって加えられる力のよりバランスした分配を提供する。したがって、ボディ２の中心上における合力を減らす。
【００９５】
ブレーキ装置１が動作する間、ボディ２はベータ角βを増加させる方向に更に回転することができる。図１および図５を参照すると、回転接続手段１７のシャフト１８は、内側のクレードル４の２つの円形の開口を通る。この構成は、ベータ角βの最大値が制限されるように、第４の軸１０４周りの外側のクレードル６の動作（更に、第２の軸１０２の動作）を制限する。内側のクレードル４と回転接続手段１７のシャフト１８との間の直接接続を防ぐために、シャフト１８に固定された弾性支持体１３は間に設置される。ベータ角βの所望の限界値は開口の直径、および／または、（弾性支持体１３の厚さを含む）回転接続手段１７のシャフト１８の直径を変えることによって設定され得る。
【００９６】
ブレーキ装置１は、制動トルクが必要でないとき、制動されることが求められる回転を回転接続手段１７から外すためのクラッチ（図示せず）を更に含むことができる。また、第４の軸１０４周りの回転接続手段１７の回転の速度に対する、制動されることが求められる回転の速度の比率を変えるために、トランスミッションが提供され得る。この場合、トランスミッションの入力シャフトは制動されることが求められる回転に関与し、出力シャフトは回転接続手段１７のシャフト１８に係合される。回転接続手段１７が、第２の軸１０２周りに回転およびトルクをボディ２へ伝えるように、第４の軸１０４周りに制動されることが求められる回転をボディ２につなぐので、制動されることが求められる回転の速度は一定であるが、トランスミッションはまた、第２の軸１０２周りにボディ２の回転の速度を変えることを許容する。
【００９７】
ブレーキ装置１は、好適には、ボディ２の第１の軸１０１周りの回転の速度、回転接続手段１７の回転の速度、ベータ角β、および、制動されることが求められる回転の速度の値を測定するための複数のセンサを含む。ブレーキ装置１は、以下のセンサ、すなわちホール効果センサ、光センサ、近接センサ、流れセンサ、および、トルクセンサのうちの１または複数を含むことができる。
【００９８】
ブレーキ装置１は、（例えば、図１、図４、および、図５中に見られ得るような）自動制御ユニット２３を含む。自動制御ユニット２３は異なる運転状態を提供するために用いられる。適用面積に応じて、自動制御ユニット２３は、ブレーキ装置１の様々のセンサから異なる入力信号を得て、装置１のパラメータ（例えば、第１の軸１０１周りのボディ２の回転の速度、制動トルクの大きさ、第２の軸１０２周りのボディ２の回転の速度に対する、制動されることが求められる回転の速度の比率）を設定する。自動制御ユニット２３は、制動されることが求められる回転の速度を実質的に所望値に一定に保つように（例えば、下り坂を走行する車両の速度を実質的に所望値に一定に保つように）制動トルクの大きさを更に制御することができる。
【００９９】
制動トルクの大きさを制御するために、自動制御ユニット２３は、第１の軸１０１周りのボディ２の回転の速度、および／または、第２の軸１０２周りのボディ２の回転の速度を制御する。第２の軸１０２周りのボディ２の回転の速度は、第４の軸１０４周りの回転接続手段１７の回転の速度に対する、制動をかけるように求められる回転の速度の比率を変えることによって（すなわち、トランスミッションの速度比を変えることによって）制御され得る。
【０１００】
更に、自動制御ユニット２３は、制動トルクが必要でないときには、制動されることが求められる回転に対する制動トルクを取り除くようにブレーキ装置１を制御することができる。制動トルクは、以下の動作、すなわち（ｉ）第１の軸１０１周りのボディ２の回転を止めること、および、（ｉｉ）回転接続手段１７から制動されることが求められる回転を外すことの少なくとも１つを用いて取り除かれ得る。
【０１０１】
内力に起因するブレーキ装置１内で起こり得る振動および変形のために、ベータ角βを０度または９０度に設定することによっては制動トルクが完全に取り除かれないことがあり得ることに注意すべきである。
【０１０２】
ブレーキ装置１の動作を記述する前に、更なる角度の定義が導入されるであろう。第２の軸１０２および第４の軸１０４を含む平面の垂線は、この平面に直角でボディ２の重心を通過する線として定義される。シータ角θは、第１の軸１０１と、第２の軸１０２および第４の軸１０４を含む平面の垂線Ｎとの間の鋭角（または、もしかすると直角）として定義される。
【０１０３】
ブレーキ装置１の動作において、ボディ２は、最初に流体ポンプ１６から得られた加圧流体をボディ２の回転シャフト上の複数のパイプまで運ぶ手段によって第１の軸１０１周りを回転させられる。制動されることが求められる回転が回転接続手段１７に係合されるとき、回転接続手段１７は、第２の軸１０２周りに回転およびトルクをボディ２へ伝えるように、制動されることが求められる回転をボディ２につなぐ。このように、第２の軸１０２周りにボディ２を回転させるように、回転接続手段１７によってトルクが第２の軸１０２周りにボディ２に加えられる。最初に、第２の軸１０２周りにボディ２に加えられたトルクは、もし既にそうなっていないならシータ角θが９０度より小さくなるようにボディ２を第２の軸１０２周りに回転させる。言い換えると、もはや、第１の軸１０１は、第２の軸１０２および第４の軸１０４を含む平面内にはない。このことは、ボディ２が第３の軸１０３周りに回転することができるように、ボディ２が第３の軸１０３周りの限られた回転の自由度を有することを可能にする。（ｉ）第１の軸１０１周りのボディ２の回転、および、（ｉｉ）第２の軸１０２周りにボディ２に加えられたトルクの結果として、ボディ２は第３の軸１０３周りに回転し始める。文献では、この回転は歳差運動として知られている。このように、ボディ２は同時に、第１の軸１０１、第２の軸１０２、および、第３の軸１０３周りに回転する。しかし、第２の軸１０２周りのボディ２の回転と第３の軸１０３周りのボディ２の回転とは、恰もボディ２が第４の軸１０４周りを回転するかのように観察される。言い換えると、ボディ２は第４の軸１０４周りには回転せず、第４の軸１０４周りのボディ２の観察された回転は、実は第２の軸１０２および第３の軸１０３周りのボディ２の回転の結果である。第１の軸１０１周りのボディ２の回転と第３の軸１０３周りのボディ２の回転とは共に、制動トルクを第２の軸１０２周りに起こすようになる。第２の軸１０２周りの制動トルクは、回転接続手段１７によって、第４の軸１０４周りに制動されることが求められる回転へと逆に伝えられる。ブレーキ装置１の動作中は、ブレーキ装置１のパラメータが一定に保たれる限り、シータ角θは９０度より小さい値の一定に保たれる。シータ角θの値は、ブレーキ装置１のパラメータに依存する。したがって、ブレーキ装置１は、第４の軸１０４周りに制動されることが求められる回転に対して連続的な制動トルクを提供する。
【０１０４】
ブレーキ装置の第２の好適な実施形態においては、懸架システムは、更に、第２の軸１０２の動きを制限するための手段として機能するように構成される。この実施形態では、懸架システムの剛性は、ベータ角βが０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように、決定されるか、調整される。
【０１０５】
図４を参照すると、ベータ角βが０度より大きく９０度より小さい所望値に限定されるように第２の軸１０２の動きを制限するための手段の他の１つの好適な実施形態は、制限アーム２４として参照されるアーム２４を含む。制限アーム２４は、第１のロッド２５の向きに沿った軸と第２のロッド２６の向きに沿った軸との間の角度がベータ角βの所望値であるように相互に堅固に結合された２本のロッドを含む。制限アーム２４は、第１のロッド２５が、第４の軸１０４に沿って配置され、フレーム８の第１の制限アームベアリング２７によって、第４の軸１０４周りの回転のために支持され、第２のロッド２６が、第２の軸１０２に沿って配置され、内側のクレードル４の第２の制限アームベアリング２８によって第２の軸１０２周りの回転のために支持されるように、ブレーキ装置に取り付けられる。この構成により、第２の軸１０２が第４の軸１０４周りを回転することを許容しつつ、ベータ角βを選択された値に一定に保つように、第２の軸１０２の動作が制限されることを確実にする。
【０１０６】
図５を参照すると、懸架手段の他の１つの好適な実施形態は４つの（モータマウントとも称され得る）エンジンマウント２９を含む。各エンジンマウントの一端はスフェリカルジョイントによって外側のクレードル６の底面に取り付けられ、各エンジンマウントの他端は他の１つのスフェリカルジョイントによってフレーム８に取り付けられる。エンジンマウント２９の数、エンジンマウント２９の位置、向き、および、種類は、（ｉ）外側のクレードル６がフレーム８の範囲内に支持され、（ｉｉ）第２の軸１０２が第４の軸１０４周りに回転することを許容され、（ｉｉｉ）外側のクレードル６が第２の軸１０２周りに回転することが許容されない（すなわち、外側のクレードル６の第２の軸１０２周りの如何なる回転も防がれる）ように決定される。
【０１０７】
図６を参照すると、第１の軸１０１周りにボディ２を回転させるための手段の他の１つの好適な実施形態においては、ブレーキ装置１は、１または複数のブレード３０を有するボディ２、内側のクレードル４に取り付けられた１または複数のノズル３１のセット、流体ポンプ１６、および、内側のクレードル４に取り付けられたノズル３１へ加圧流体を運ぶための手段（図示せず）を含む。ノズル３１の向きおよびブレード３０の形は、加圧流体がボディ２のブレード３０上に射出されるときに、流体によって、第１の軸１０１周りにボディ２を加速するようにボディ２に第１の軸１０１周りのトルクが加えられるように決定される。第１の軸１０１周りにボディ２に加えられるトルクの大きさは、流体の流速を制御することによって制御され得る。（図６に示されない）ノズルの第２のセットもまた、第１の軸１０１周りに反対向きにトルクをボディ２に加えるように、すなわち、第１の軸１０１周りにボディ２を減速するように、提供され得る。ノズルの第１のセットとノズルの第２のセットとの間で流体を交代させるためにバルブが提供され得る。
【０１０８】
第１の軸１０１周りにボディ２を回転させるための手段の他の１つの好適な実施形態においては、第１の軸１０１周りにボディ２を回転させるように動力源が提供される。例えば、動力源は、電気モータまたは油圧モータまたは空気圧モータであり得る。外部電源装置によって、または、制動されることが求められる回転によって、動力源のために必要とされる動力が提供され得る。
【０１０９】
第３の別の実施形態においては、第１、第２、第３、または、第４の軸のうちの少なくとも１つはボディ２の重心を通過しない。
【０１１０】
第４の別の実施形態においては、ブレーキ装置１のフレーム８は車両のシャシーを含む。
【０１１１】
第５の別の実施形態においては、ブレーキ装置１のフレーム８は、複数のエンジンマウントによって車両のシャシーに振動を減らすように取り付けられる。
【０１１２】
図７を参照すると、複数のブレーキ装置１のアセンブリ３２の実施形態が提供される。アセンブリ３２は、２×２の配列に配置される４つの同一のブレーキ装置１を含む。複数のブレーキ装置１のフレーム８は、複数のブレーキ装置１の複数の第４の軸１０４が実質的に互いに平行であるように、共に堅固に結合されている。アセンブリ３２は、各ブレーキ装置１の回転接続手段１７に同じ回転速度であるがそれぞれ異なる位相角で回転させるようにして、回転を分配するための手段のシャフト３４が各ブレーキ装置１の回転接続手段１７のシャフト１８に係合されるように、第６の軸１０６周りの回転を各ブレーキ装置１に分配するための手段３３を更に含む。第６の軸１０６は、ブレーキ装置１の第４の軸１０４と実質的に平行な任意の軸であり得る。制動されることが求められる回転は、回転を分配するための手段のシャフト３４に係合される。回転を分配するための手段３３は、１または複数の鎖歯車メカニズム、ベルト・プーリ・メカニズム、または、歯車機構を含むことができる。総内部トルクの大きさを減らすために、この実施形態の位相角は等間隔にされる。例えば、左上ブレーキ装置１の位相角が０度であるとすると、左下ブレーキ装置１の位相角は９０度であり、右下ブレーキ装置１の位相角は１８０度であり、右上ブレーキ装置１の位相角は２７０度であろう。特定の瞬間における複数のブレーキ装置１の複数のボディ２の相対的な向きが図８に例示される。回転を分配するための手段３３は、複数のブレーキ装置１の回転接続手段１７の複数の回転がブレーキ装置１のボディ２の相対的な向きを保つように同期されることを確実にする。この構成はアセンブリ３２において生じた振動を減らす。アセンブリ３２により提供される制動トルクの大きさは、アセンブリ３２における複数のブレーキ装置１の各々によって提供される複数の制動トルクの総和である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  ブレーキ装置
２  ボディ
３  回転シャフト
４  内側のクレードル
５  内側のベアリング
６  外側のクレードル
７  外側のベアリング
８  フレーム
９  シリンダ
１０  位置制御ユニット
１１  空気圧縮機
１２  弾性バンパ
１３  弾性支持体
１４  流体パイプの第１のセット
１５  流体パイプの第２のセット
１６  流体ポンプ
１７  回転接続手段
１８  回転接続手段１９のシャフト
１９  回転接続手段のベアリング
２０  スライド部
２１  複数の回転接続手段のスロット
２２  球面ピン
２３  自動制御ユニット
２４  制限アーム
２５  制限アームの第１のロッド
２６  制限アームの第２のロッド
２７  第１の制限アームベアリング
２８  第２の制限アームベアリング
２９  エンジンマウント
３０  ボディのブレード
３１  ノズル
３２  ブレーキ装置のアセンブリ
３３  回転を分配するための手段
３４  回転を分配するための手段のシャフト
１０１  第１の軸
１０２  第２の軸
１０３  第３の軸
１０４  第４の軸
１０５  第５の軸
１０６  第６の軸
α  アルファ角
β  ベータ角
θ  シータ角
Ｎ  第２の軸および第４の軸を含む平面の垂線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006869572.tif 000008
【図８】
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