JP2015137100A - 車両用のブレーキ装置及びアンチロックブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】高価で複雑な油圧に基づくアンチロックブレーキシステムを使用することなしに車輪のロック及びスリップを防止することができ、既存の車両に、特にドラムブレーキを備えた二輪車に後付け可能なブレーキ装置を提供する。
【解決手段】入力ブレーキ操作装置（２２）と車輪側のブレーキエレメントとの間に連結された、車両用のブレーキ装置（１０）であって、ａ）入力ブレーキリンク（１３）を介して前記入力ブレーキ操作装置に連結されている第１の回転体（１２）と、ｂ）出力ブレーキリンク（１５）を介して前記車輪側のブレーキエレメントに連結されている第２の回転体（１４）と、ｃ）前記両回転体（１２，１４）が、入力ブレーキ操作装置が操作されると第１の方向で回転し、入力ブレーキ操作装置が解除されると第２の方向で回転するように、第１の回転体を第２の回転体に接続する第１の弾性部材（１６）と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両用のブレーキ装置に関する。より詳しくは、本発明は、車両、特にドラムブレーキを備えた二輪車用のアンチロックブレーキシステムに関する。

既存アンチロックブレーキシステムは、油圧ブレーキを備えた車両用に開発されてきた。これらのシステムは複雑で高価である。既に極めて多数の、機械的なドラムブレーキを備えた車両、特に二輪車が市場に存在しているが、これらの車両に利用できるような信頼できるアンチロックブレーキ手段はない。

ＷＯ２０１３３１２７３４８号明細書には、機械的なブレーキユニットを備えた車両用のこのようなアンチロックブレーキ装置が開示されている。この装置は主に電気自動車用に使用される。この装置は、ブレーキを操作し、解放するためにリールに巻き付けられた又は巻き付けられていないブレーキワイヤを使用する。

ＷＯ２０１３３１２７３４８号明細書

本発明の課題は、高価で複雑な油圧に基づくアンチロックブレーキシステムを使用することなしに車輪のロック及びスリップを防止することができ、既存の車両に、特にドラムブレーキを備えた二輪車に後付け可能なブレーキ装置を提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、入力ブレーキ操作装置と車輪側のブレーキエレメントとの間に連結された、車両用のブレーキ装置であって、ａ）入力ブレーキリンクを介して前記入力ブレーキ操作装置に連結されている第１の回転体と、ｂ）出力ブレーキリンクを介して前記車輪側のブレーキエレメントに連結されている第２の回転体と、ｃ）前記第１の回転体及び前記第２の回転体が、前記入力ブレーキ操作装置が操作されると第１の方向で回転し、前記入力ブレーキ操作装置が解除されると第２の方向で回転するように、前記第１の回転体を前記第２の回転体に接続する少なくとも１つの第１の弾性部材と、を有するようにした。

本発明の実施態様によるブレーキ装置を示す斜視図である。 本発明の実施態様によるブレーキ装置を上方から見た図である。 本発明の実施態様による、車両内におけるアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の一部の配置を示す図である。 本発明の実施態様による、ブレーキ装置を有したアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の一部を示す斜視図である。 本発明の実施態様による、ブレーキ装置を有したアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を分解状態で示す斜視図である。 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、及び該電子制御ユニットと相互作用する本発明の実施態様による車両のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を示すブロック図である。 本発明の実施態様による、車両用のブレーキ制御法を示すフローチャートである。

以下に図面につき本発明を説明する。

図１は、本発明の実施態様によるブレーキ装置を示す斜視図である。二輪車のような車両では、ブレーキ装置１０は、ブレーキペダル／ブレーキレバーのような入力ブレーキ操作装置と、例えばドラムブレーキ用の車輪側のブレーキエレメントとの間に連結されている。

ブレーキ装置１０は、第１の回転体１２を有しており、この回転体１２は、入力ブレーキリンク１３を介して入力ブレーキ操作装置に連結されている。ブレーキ装置１０用の第２の回転体１４は、出力ブレーキリンク１５を介して車輪側のブレーキエレメントに連結されている。第１の回転体１２及び第２の回転体１４の例としては、これに限定するものではないが、回転ディスク、回転プーリ、回転ドラムが含まれる。

１つ以上の弾性部材１６は、第１の回転体１２と第２の回転体１４とを、これらの回転体１２，１４が、入力ブレーキ操作装置の操作又は押圧時には第１の方向（例えば時計回り方向、進行方向）で回転し、入力ブレーキ操作装置が解放されると第２の方向（例えば反時計回り、反転方向）で回転するように接続している。

本発明の実施態様では、第１の弾性部材１６は、入力ブレーキリンク１３及び出力ブレーキリンク１５と比較して、第１の回転体１２及び第２の回転体１４の回転軸線／中心点からより大きな間隔を置いて設けられていて、これにより、第１の弾性部材１６における比較的小さい力を実現することができる。結果として、比較的小さな弾性部材１６又は引張り強さの低い弾性部材１６を使用することができる。

本発明の実施態様では、第１の弾性部材１６は予荷重をかけられたばね１６である。ばね１６は、第１の回転体１２の第１の突出部１８と、第２の回転体１４の第２の突出部２０との間に連結されている。第１の突出部１８と第２の突出部２０の例としては、これに限定するものではないが、回転体１２，１４の一方の面に一体的に又は別個に設けられたリブ又はフィンが含まれる。第１の弾性部材１６は、少なくとも１つのストッパ１７によって予荷重状態に維持される。

さらに、本発明の別の実施態様では、第１の回転体１２はスリット１９を有していて、このスリットに、第２の回転体１４の一方の面から延びているピンが挿入されている。このピンは、第２の回転体１４が回転しているときにこのスリット１９内でスライドする。

図２には、本発明の実施態様によるブレーキ装置が上方から見た図で示されている。第１の回転体１２の突出部１８と第２の回転体１４の突出部２０との間に第１の弾性部材１６、例えばばね１６を連結することにより、第１の回転体１２と第２の回転体１４とは相対的に回転することができ、第１の回転体１２と第２の回転体１４との間で力の伝達を行うことができる。車輪がロックされない状態である通常のブレーキ状況下では比較的小さい力しか必要とされない。結果として、第１の回転体１２と第２の回転体１４との間に連結された第１の弾性部材１６は剛性リンクを成す。従って、入力ブレーキ操作装置の操作により第１の回転体１２が第１の方向で回転している場合に、第２の回転体１４も第１の方向で回転して、車輪側のブレーキエレメントを操作し、車輪に制動力を加える。

入力ブレーキリンク１３は、ばねのような第２の弾性部材（図示せず）を有していて、このばねによって、第１の回転体１２は、入力ブレーキ操作装置、例えばブレーキペダルに連結されている。第２の弾性部材は、入力ブレーキ操作装置が操作されると荷重を受け（即ち、圧縮され）、従って、入力ブレーキリンク１３に連結された第１の回転体１２は第１の方向で回転する。第２の回転体１４も第１の方向に回され、車輪側のブレーキエレメントを操作し、車輪に制動力を加える。入力ブレーキ操作装置が解放されると、第２の弾性部材は荷重解放され（即ち拡張し）、第１の回転体１２を第２の回転方向に回転させる。第２の回転体１４も第２の方向に回され、車輪側のブレーキエレメントを車輪から解放させる。

図３には、本発明の実施態様による、車両内におけるアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の一部の配置が示されている。ＡＢＳ２０は、入力ブレーキリンク１３を介してつながるブレーキペダル／ブレーキレバーのような入力ブレーキ操作装置２２と、出力ブレーキリンク１５を介してつながる例えばドラムブレーキ用の車輪側のブレーキエレメントとの間に連結されている。

図４には、本発明の実施態様による、ブレーキ装置を有したアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の一部が斜視図で示されている。図１及び図２につき前述した通りのブレーキ装置１０は、入力ブレーキ操作装置２２に連結された第１の回転体１２と、車輪側のブレーキエレメントに連結された第２の回転体１４とを有している。１つ以上の第１の弾性部材１６は、第１の回転体１２と第２の回転体１４とを、これらの回転体１２，１４が、入力ブレーキ操作装置２２が操作されると第１の方向に回転し、入力ブレーキ操作装置２２が解放されると第２の方向に回転するように接続している。

ＡＢＳ２０はさらに、トランスミッションモジュール２８によって第２の回転体１４に連結された駆動ユニット２６を、例えばモータを有している。本発明の実施態様では、トランスミッションモジュール２８は、駆動歯車２９と被駆動歯車３０とを備えた平歯車装置を有している。

図５には、本発明の実施態様による、ブレーキ装置を有したアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が分解状態で斜視図で示されている。被駆動歯車３０はスロット３２を備えたセクタギア（扇形歯車）３０である。第２の回転体１４から延びる突出部が、スロット３２内にスライド可能に挿入されていて、これにより通常のブレーキ状況下（即ち、車輪ロック状態ではないブレーキ時）では、回転体１２，１４からの回転力は駆動ユニット２６に伝達されない。従って、駆動ユニット２６の妨害により生じるエラーが、通常ブレーキに影響を及ぼすことは阻止される。

ＡＢＳ２０は、車輪ロック状態が検知されると駆動ユニット２６を操作して第２の回転体１４を第２の方向に回転させる電子制御ユニット（ＥＣＵ）を有している。

車輪ロック状態は、車両が停止していない間にブレーキ力が強力にかけられることにより車輪が回転しなくなる、即ちロックする現象である。車輪が回転を停止するので、運転者は車両の方向に関していかなる制御もできない。その結果、事故が起き、車両の運転者と乗員が負傷する恐れがある。

ＥＣＵは、車輪速度センサからの車輪速度信号を分析して車輪のロック状態を検知する。ＥＣＵは、車輪ロック状態を検知すると駆動ユニット２６を操作する。駆動ユニット２６は回転されて、駆動力はトランスミッションモジュール２８を介して第２の回転体１４に伝えられる。

上述した通り、トランスミッションモジュール２８は、駆動歯車２９と被駆動歯車３０とを備えた平歯車装置を有している。駆動ユニット２６からの回転力は、駆動歯車２９に伝えられ、駆動歯車２９から被駆動歯車３０へと伝えられる。被駆動歯車３０はセクタギア３０である。即ち、その運動は限定的である。被駆動歯車３０の回転は第２の回転体１４を第２の方向（例えば反時計回り方向）に回転させる。即ち、出力ブレーキリンク１５を介して第２の回転体１４に連結された車輪側のブレーキエレメントは、車輪から解放される。その結果、車輪のロックは解除され、車輪は回転し始める。

第２の回転体１４が第２の方向で回転すると、弾性部材１６は伸ばされる。従って、第１の回転体１２は、第２の回転体１４が駆動ユニット２６によって回転されているときには第２の方向に回転しない。結果として、ごく僅かな反力のみが入力ブレーキ操作装置２２（即ち、ブレーキペダル／ブレーキレバー）に伝えられる。従って、車両の運転者又は使用者は、第２の回転体１４が第２の方向で回転しているときでも、強い反応／フィードバックに気付かない又は感じない。

ＥＣＵが、車輪速度信号を分析し、車輪解除状態であると判断すると、ＥＣＵは駆動ユニット２６を停止させる。駆動ユニット２６の停止により、第２の方向での第２の回転体１４の回転は終了する。その結果、第２の回転体１４は以前の状態に戻って回転し、通常のブレーキ力が再び付与されるようになる。

図６には、本発明の実施態様による車両のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）を示すブロック図が示されている。ＥＣＵ４０は、車輪速度センサ４４からの車輪速度信号を受け取るインプットインターフェース４２を有している。インプットインターフェース４２は、どのような入力ポート、信号受信機等であっても良い。ＥＣＵ４０のプロセッサ４６は、車輪ロック状態又は車輪解除状態を検知するために車輪速度信号を分析する。プロセッサ４６は、集積回路（ＩＣ）チップ、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）、超々大規模集積回路（ＵＬＳＩ）等の形で実現される電子回路であって良い。

車輪ロック状態又は車輪解除状態は様々な方法で検知することができる。

例えば車輪のスリップは、車体速度と車輪速度に基づき算定される。車両が動いているが、車輪は回転していないときには、このことは車輪ロック状態を示している。車輪スリップ比は、
車輪スリップ比＝（車体速度−車輪速度）／車体速度
により算出される。

車輪スリップ比が特定の高い値に達すると、車輪ロック状態として考えることができる。

プロセッサ４６は、車輪速度信号と車体速度に基づき車輪のロック状態を検知する。車体速度は、走行距離計又は別の車輪速度センサ（例えば前車輪の車輪速度センサ）から検知することができる。

ＥＣＵ４０のアウトプットインターフェース４８は、プロセッサ４６が車輪ロック状態を検知した場合に、駆動ユニット２６、例えばモータに駆動信号を出力する。アウトプットインターフェース４８は、出力ポート、信号発信機等であって良い。駆動信号が受信されると、駆動ユニット２６は回転されて、ブレーキ装置１０の回転体１４を操作する。上記例のように、駆動ユニット２６によって駆動される回転体１４は第２の回転体１４である。第２の回転体１４は第２の方向で回転されて、車輪側のブレーキエレメントを車輪から解放する。

同様に、プロセッサ４６が車輪解除状態と判断すると、ＥＣＵ４０のアウトプットインターフェース４８は、駆動ユニット２６の回転を停止させる停止信号を出力する。結果として、第２の方向での第２の回転体１４の回転は停止する。第２の回転体１４は第１の弾性部材１６の引張力により第１の方向に戻し回転させられ、車輪に再び制動力を加える。

図７には、本発明の実施態様による、車両用のブレーキ制御法を示すフローチャートが示されている。この方法は、ステップ５０における車輪速度センサ４４からの車輪速度信号の受信を含む。ステップ５２では、車輪速度信号が分析され、車輪ロック状態又は車輪解除状態のどちらが存在しているのかが判断される。ステップ５２で車輪ロック状態と判断されると、ステップ５４では、駆動ユニット２６が、ブレーキ装置１０の回転体１４を操作するように作動されて、車輪側のブレーキエレメントは車輪から解放される。ステップ５２で車輪解除状態と判断されると、ステップ５６では駆動ユニット２６が停止されて、第２の回転方向でのブレーキ装置１０の回転体１４の回転が停止する。

本発明のブレーキ装置１０は、多数の変更点なしにアンチロックブレーキ機能を得るために、既存の車両に、特にドラムブレーキを備えたオートバイのような二輪車に後付け可能である。本発明のブレーキ装置１０により、通常の作動状況下で、かつエマージェンシーブレーキ状況下で信頼できるブレーキ機能を得ることができる。比較的高価で複雑な油圧に基づくアンチロックブレーキシステムを使用することなしに車輪のロック及びスリップを防止することができる。

弾性部材が故障した場合もブレーキは行われるので、運転者や乗員の安全は保証されている。これは、第１の回転体と第２の回転体の一方の面にリブやフィンのような突出部を設け、これら突出部の間に弾性部材を連結させることにより達成される。従って、弾性部材が壊れた場合でも、第１の回転体と第２の回転体のこれらの突出部は互いに接触し、両回転体の相対回転は、第１の回転体と第２の回転体の回転の所定の回転角度後に依然として可能である。従って、運転者／使用者によってブレーキをかけることができる。

車輪ロック状態を解除するために、第２の回転体が駆動ユニット（例えばモータ）によって第２の方向（即ち逆方向）に回転されると、弾性部材は第２の回転体の回転によって伸ばされる。これは、弾性部材による回転力の吸収である。このとき、両回転体の間に連結された第１の弾性部材はフレキシブルなリンクとして働く。従って、第１の回転体は逆転方向には回転しない。従って、運転者が入力ブレーキ操作装置（即ち、ブレーキペダル）を押し続けても、運転者によってはごく僅かな力／フィードバックしか認識されない。

運転者が、入力ブレーキ操作装置（即ち、ブレーキペダル）を押し続けたとしてもアンチロック機能はＥＣＵによって自動的に得られる。

上述した実施態様は単なる例であり、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。このような多くの実施態様、別の実施態様、上述した実施態様の変化形が考えられる。本発明の範囲は、添付した請求の範囲によってのみ限定される。

１０ ブレーキ装置、 １２ 第１の回転体、 １３ 入力ブレーキリンク、 １４ 第２の回転体、 １５ 出力ブレーキリンク、 １６ 第１の弾性部材、 １７ ストッパ、 １８ 第１の突出部、 １９ スリット、 ２０ 第２の突出部、 ２０ ＡＢＳ、 ２２ 入力ブレーキ装置、 ２６ 駆動ユニット、 ２８ トランスミッションモジュール、 ２９ 駆動歯車、 ３０ 被駆動歯車、セクタギア、 ３２ スロット、 ４０ ＥＣＵ、 ４２ インプットインターフェース、 ４４ 車輪速度センサ、 ４６ プロセッサ、 ４８ アウトプットインターフェース、 ５０，５２，５４，５６ ステップ

Claims (15)

1. 入力ブレーキ操作装置（２２）と車輪側のブレーキエレメントとの間に連結された、車両用のブレーキ装置（１０）であって、
   ａ）入力ブレーキリンク（１３）を介して前記入力ブレーキ操作装置（２２）に連結されている第１の回転体（１２）と、
   ｂ）出力ブレーキリンク（１５）を介して前記車輪側のブレーキエレメントに連結されている第２の回転体（１４）と、
   ｃ）前記第１の回転体（１２）及び前記第２の回転体（１４）が、前記入力ブレーキ操作装置（２２）が操作されると第１の方向で回転し、前記入力ブレーキ操作装置（２２）が解除されると第２の方向で回転するように、前記第１の回転体（１２）を前記第２の回転体（１４）に接続する少なくとも１つの第１の弾性部材（１６）と、を有することを特徴とする、車両用のブレーキ装置。
2. 前記入力ブレーキ操作装置（２２）に当該ブレーキ装置（１０）が連結されており、前記入力ブレーキ操作装置（２２）はブレーキレバー及びブレーキペダルの１つである、請求項１記載のブレーキ装置。
3. 前記車輪側のブレーキエレメントに当該ブレーキ装置（１０）が連結されていて、前記車輪側のブレーキエレメントはドラムブレーキである、請求項１記載のブレーキ装置。
4. 前記第１の弾性部材（１６）は、前記第１の回転体（１２）の第１の突出部（１８）と、前記第２の回転体（１４）の第２の突出部（２０）との間に連結されている、請求項１記載のブレーキ装置。
5. 前記第２の回転体（１４）から延びているピンが、前記第１の回転体（１２）に形成されたスリット（１９）内にスライド可能に挿入されていて、前記ピンは、前記出力ブレーキリンク（１５）に連結されている、請求項１記載のブレーキ装置。
6. 前記第１の回転体（１２）は第２の弾性部材と入力ブレーキリンク（１３）とを介して前記入力ブレーキ操作装置（２２）に連結されており、前記第２の弾性部材は、前記入力ブレーキ操作装置（２２）の操作の際に荷重をかけられ、前記入力ブレーキ操作装置（２２）の解除の際にそれぞれ荷重から解放される、請求項１記載のブレーキ装置。
7. 車両用のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）（２０）であって、入力ブレーキ操作装置（２２）と車輪側のブレーキエレメントとの間に連結されているブレーキ装置（１０）が設けられており、
   ａ）前記ブレーキ装置（１０）は、
   i)前記入力ブレーキ操作装置（２２）に連結されている第１の回転体（１２）と、
   ii)前記車輪側のブレーキエレメントに連結されている第２の回転体（１４）と、
   iii)前記第１の回転体（１２）及び前記第２の回転体（１４）が、前記入力ブレーキ操作装置（２２）が操作されると第１の方向で回転し、前記入力ブレーキ操作装置（２２）が解放されると第２の方向で回転するように、前記第１の回転体（１２）を前記第２の回転体（１４）に接続する少なくとも１つの第１の弾性部材（１６）と、を有していて、
   ｂ）前記第２の回転体（１４）にトランスミッションモジュール（２８）を介して連結された駆動ユニット（２６）が設けられており、
   ｃ）車輪ロック状態が検知されると前記駆動ユニット（２６）を制御して前記第２の回転体（１４）を前記第２の方向に回転させる電子制御ユニット（ＥＣＵ）（４０）が設けられていることを特徴とする、車両用アンチロックブレーキシステム。
8. 前記ＥＣＵ（４０）は、車輪速度センサ（４４）からの車輪速度信号の分析により車輪ロック状態が検知されると、車輪側のブレーキエレメントが車輪から解放されるように前記駆動ユニット（２６）を操作する、請求項７記載のアンチロックブレーキシステム。
9. 車輪速度信号の分析により車輪ロック状態の解除が検知されると、前記ＥＣＵ（４０）は前記駆動ユニット（２６）を停止させて、前記第２の回転体（１４）の第２の方向での回転を停止させる、請求項７記載のアンチロックブレーキシステム。
10. 前記トランスミッションモジュール（２８）は、被駆動歯車（３０）を備えた平歯車装置を有していて、前記被駆動歯車（３０）は、スロット（３２）を備えたセクタギア（３０）であって、前記第２の回転体（１４）は前記セクタギア（３０）の前記スロット（３２）内にスライド可能に挿入される突出部を有しており、これにより通常ブレーキの間には回転力は駆動ユニット（２６）に伝達されない、請求項７記載のアンチロックブレーキシステム。
11. 前記駆動ユニット（２６）によって前記第２の回転体（１４）が回転させられると、前記第１の弾性部材（１６）は伸ばされる、請求項７記載のアンチロックブレーキシステム。
12. 車両用のアンチロックブレーキシステム（２０）用のＥＣＵ（４０）であって、
    車輪速度センサ（４４）からの車輪速度信号を受け取るインプットインターフェース（４２）と、
    車輪ロック状態及び車輪解除状態のいずれか一方であることを検知するために前記車輪速度信号を分析するプロセッサ（４６）と、
    前記プロセッサ（４６）によって車輪ロック状態が検知されると、ブレーキ装置（１０）の回転体（１４）を操作し、車輪から車輪側のブレーキエレメントを解放するために、駆動ユニット（２６）を操作する駆動信号を出力するアウトプットインターフェース（４８）と、
    を有していることを特徴とする、アンチロックブレーキシステム用のＥＣＵ。
13. 前記アウトプットインターフェース（４８）はさらに、前記プロセッサ（４６）によって車輪解除状態が検知されると、前記駆動ユニット（２６）を停止させ、前記ブレーキ装置（１０）の前記回転体（１４）の第２の方向での回転を停止させるために停止信号を出力するように適合されている、請求項１２記載のＥＣＵ。
14. 車両用のブレーキ制御方法であって、以下のステップ、即ち、
    車輪速度センサ（４４）からの車輪速度信号を受信するステップ、
    前記車輪速度信号を分析して車輪ロック状態及び車輪解除状態のいずれか一方であることを検知するステップ、
    車輪ロック状態が検知されると、車輪から車輪ブレーキエレメントを解放するためにブレーキ装置（１０）の第１の回転体（１４）を操作するよう駆動ユニット（２６）を操作するステップ、
    を有していることを特徴とする、車両用のブレーキ制御方法。
15. さらに、車輪解除状態が検知されると、前記ブレーキ装置（１０）の前記回転体（１４）の第２の方向での回転を停止させるように前記駆動ユニット（２６）を停止させるステップを有している、請求項１４記載のブレーキ制御方法。