特表 2023-553524 電気自動車用の車輪アセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-21

(54)【発明の名称】電気自動車用の車輪アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   B60T 13/38 20060101AFI20231214BHJP

   F16D 65/22 20060101ALI20231214BHJP

   B60K 7/00 20060101ALI20231214BHJP

   F16D 121/10 20120101ALN20231214BHJP

【ＦＩ】

B60T13/38

F16D65/22

B60K7/00

F16D121:10

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023548972

(86)(22)【出願日】2021-10-21

(85)【翻訳文提出日】2023-05-19

(86)【国際出願番号】 AU2021051230

(87)【国際公開番号】W WO2022082271

(87)【国際公開日】2022-04-28

(31)【優先権主張番号】2020903851

(32)【優先日】2020-10-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523151654

【氏名又は名称】アプライド エレクトリック ビークルズ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ブロードベント，ジュリアン

(72)【発明者】

【氏名】ファーマー，ニコラス

(72)【発明者】

【氏名】グリーブス，マシュー キャンベル

【テーマコード（参考）】

3D048

3D235

3J058

【Ｆターム（参考）】

3D048AA06

3D048BB02

3D048CC44

3D048CC64

3D048CC67

3D048HH03

3D048HH26

3D048KK14

3D235AA02

3D235BB13

3D235CC42

3D235GA03

3D235GA13

3D235GB15

3D235GB34

3J058AA43

3J058AA54

3J058AA58

3J058AA77

3J058AA88

3J058BA13

3J058CC07

3J058CC72

3J058CC78

3J058DC19

3J058FA01

3J058FA42

(57)【要約】

電気自動車用の車輪アセンブリ。車輪アセンブリは、電気モータと一体のハブと、電気モータのロータと摩擦係合するための少なくとも１つの制動面とともにアセンブリに装着されている流体作動式フェイルセーフブレーキと、を備え、非作動状態のブレーキはロータと係合し、流体作動時にブレーキが解放されてロータの回転を可能にする。ノーマルオープン状態を有する電磁弁が、ブレーキを流体作動させるために使用される加圧流体と流体連通しており、電磁弁は、電力が供給されると閉じ、それによってブレーキを解放するための流体作動を可能にする。電力が失われた場合には、電磁弁はノーマルオープン状態に戻り、ブレーキは非作動となりロータに制動力を加える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気自動車用の車輪アセンブリであって、
電気モータと一体のハブと、
前記電気モータのロータと摩擦係合するための少なくとも１つの制動面とともに前記アセンブリに装着されている流体作動式フェイルセーフブレーキと、を備え、
非作動状態の前記ブレーキは前記ロータと係合し、流体作動時に前記ブレーキが解放されて前記ロータの回転を可能にし、
ノーマルオープン状態を有する電磁弁が、前記ブレーキを流体作動させるために使用される加圧流体と流体連通しており、前記電磁弁は、電力が供給されると閉じ、それによって前記ブレーキを解放するための流体作動を可能にし、電力が失われた場合には、前記電磁弁は前記ノーマルオープン状態に戻り、前記ブレーキは非作動となり前記ロータに制動力を加えることを特徴とする、車輪アセンブリ。

【請求項2】

前記ブレーキは空気圧作動式ブレーキである、請求項１に記載の車輪アセンブリ。

【請求項3】

前記空気圧作動式ブレーキは２つの前記制動面を含む、請求項２に記載の車輪アセンブリ。

【請求項4】

前記空気圧作動式ブレーキは、２つの隣接する予荷重が与えられたばね板を備え、前記ばね板のそれぞれは、その外縁付近にそれぞれの前記制動面を支持している、請求項３に記載の車輪アセンブリ。

【請求項5】

前記空気圧作動式ブレーキは、前記ばね板の間の前記制動面付近の位置に配置された、少なくとも１つの空気圧で拡張可能な拡張手段を備え、前記拡張手段は空気供給部と流体連通している、請求項４に記載の車輪アセンブリ。

【請求項6】

前記空気圧作動式ブレーキの作動は、前記拡張手段の空気圧による拡張をもたらし、それによって前記ばね板および前記ばね板のそれぞれの制動面を前記ロータから離す、請求項５に記載の車輪アセンブリ。

【請求項7】

前記拡張手段は、前記空気供給部と流体連通する開口部を有する環状ベローズである、請求項６に記載の車輪アセンブリ。

【請求項8】

前記各制動面は円錐台形状を有する、請求項７に記載の車輪アセンブリ。

【請求項9】

前記各制動面は、前記ばね板と一体のブレーキ台座である、請求項４から８のいずれか一項に記載の車輪アセンブリ。

【請求項10】

前記各制動面は、前記ばね板に取り付けられたブレーキパッドである、請求項９に記載の車輪アセンブリ。

【請求項11】

前記各ばね板は、さらなる付勢手段により作用される、請求項４に記載の車輪アセンブリ。

【請求項12】

絞り弁が前記加圧流体に沿って配置され、電力が失われて前記電磁弁が前記ノーマルオープン状態に戻った場合、前記絞り弁が前記ブレーキの非作動と、その結果として生じる前記ロータに加えられる制動力とを流体的に緩和させる、請求項１に記載の車輪アセンブリ。

【請求項13】

前記拡張手段は、前記空気供給部と流体連通する環状チューブである、請求項６に記載の車輪アセンブリ。

【請求項14】

前記拡張手段は形状において環状である、請求項６に記載の車輪アセンブリ。

【請求項15】

前記電磁弁はソレノイド作動式の圧力制御弁である、請求項１に記載の車輪アセンブリ。

【請求項16】

前記電磁弁はラッチ式電磁弁である、請求項１に記載の車輪アセンブリ。

【請求項17】

電気自動車用の車輪であって、
前記車輪のハブ内に一体化された電気モータと、
前記電気モータのロータと摩擦係合するための少なくとも２つの制動面とともに前記車輪に装着されている空気圧作動式フェイルセーフブレーキと、を備え、
非作動状態の前記ブレーキは前記ロータと係合し、空気圧作動時に前記ブレーキが解放されて前記ロータの回転を可能にし、
ノーマルオープン状態を有する電磁弁が、前記ブレーキを空気圧作動させるために使用される加圧空気と流体連通しており、前記電磁弁は、電力が供給されると閉じ、それによって前記ブレーキを解放するための空気圧作動を可能にし、前記電磁弁は、非通電の場合は前記ノーマルオープン状態に戻り、前記ブレーキは非作動になり前記ロータと係合することを特徴とする、車輪。

【請求項18】

前記ブレーキは、２つの隣接する予荷重が与えられたばね板を備え、前記ばね板のそれぞれは、その外縁付近にそれぞれの前記制動面を支持しており、前記空気圧作動式ブレーキは、前記ばね板の間の前記制動面付近の位置に配置された、空気圧で拡張可能な拡張手段を備え、前記拡張手段は加圧空気供給部と流体連通し、前記空気圧作動式ブレーキの作動は、前記拡張手段の空気圧による拡張をもたらし、それによって前記ばね板および前記ばね板のそれぞれの制動面を前記ロータから離す、請求項１７に記載の車輪。

【請求項19】

前記各ばね板は、さらなる付勢手段により作用される、請求項１８に記載の車輪。

【請求項20】

絞り弁が前記加圧空気に沿って配置されており、前記電磁弁が非通電になり前記ノーマルオープン状態に戻ると、前記絞り弁は、前記ブレーキが前記ロータに係合するときの前記ブレーキの非作動を空気圧で緩和させる、請求項１７に記載の車輪。

【請求項21】

前記拡張手段は形状において環状である、請求項１８に記載の車輪。

【請求項22】

前記拡張手段は少なくとも１つの環状ベローズである、請求項１８に記載の車輪。

【請求項23】

前記拡張手段は環状チューブである、請求項１８に記載の車輪。

【請求項24】

前記電磁弁はソレノイド作動式の圧力制御弁である、請求項１７に記載の車輪アセンブリ。

【請求項25】

前記電磁弁はラッチ式電磁弁である、請求項１７に記載の車輪アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気自動車用の車輪アセンブリに関する。特に、本発明は、取り外し可能なモジュール式ポッド付きのプラットフォームを有する電動道路車両における車輪アセンブリを参照して説明されている。より具体的には、実施形態は、自律型または半自律型の車両に使用するための車輪アセンブリを対象にする。

【背景技術】

【0002】

広範囲な道路交通のための電動車両の導入には、車両の設計とエンジニアリングに多くの機会と課題があり、特に、完全自律型または半自律型の電気自動車を検討している場合はなおさらである。最も重要な機会の１つは、電気自動車が持つ潜在的な効率性を活用することである。電動車両をより効率的に運用する方法としては、車両全体の重量を減らすこと、蓄積されたエネルギーから車両の動きへの変換効率（すなわちドライブトレインの効率）を最適化すること、所与のプラットフォームで利用可能な車体サイズと室内スペースを最適化すること、および堅牢で広い範囲の動作環境で動作させることのできる冗長性レベルを有する原動装置を提供すること、などがある。

【0003】

現在、電動車両には、電気モータが配置された車輪アセンブリが一般的に設けられている。しかしながら、これらの電動車両の多くは現在、従来の車両油圧ブレーキシステムに通常設けられているようなドライバとブレーキ装置との間の機械部品がない、電気式のバイワイヤブレーキを使用している。

【0004】

電気機械式ブレーキシステムは本質的にかさばり、ダイレクトドライブ車輪モータとパッケージングすることは困難である。さらに、電気機械式ブレーキ装置は、機能するための動力および制御システムの両方を典型的に必要とし、どちらかが失われるとブレーキは機能することができない。

【0005】

電動自律型車両が広く受け入れられるためには、乗客および物品の配達の両方に対して、多大な航続距離および積載能力を有することができる必要がある。航続距離および積載量の増加に伴い、電気駆動モータおよびブレーキシステムを含む全ての車両の原動装置は、一定レベルの堅牢性および冗長性を有し、容易にメンテナンスおよび修理を行うことができる必要がある。

【0006】

上記を考慮して、本発明の実施形態は、電気モータと一体のハブと、電動車両での使用に適したアセンブリ内に装着された流体作動式フェイルセーフブレーキとを備える車輪アセンブリを提供することを目的とする。この車輪アセンブリは、先行技術の不利の少なくとも１つを改善することを目指す。

【発明の概要】

【0007】

第１の態様において、本発明は、電気自動車用の車輪アセンブリで構成されている。前記車輪アセンブリは、電気モータと一体のハブと、前記電気モータのロータと摩擦係合するための少なくとも１つの制動面とともに前記アセンブリに装着されている流体作動式フェイルセーフブレーキと、を備え、非作動状態の前記ブレーキは前記ロータと係合し、流体作動時に前記ブレーキが解放されて前記ロータの回転を可能にし、ノーマルオープン状態を有する電磁弁が、前記ブレーキを流体作動させるために使用される加圧流体と流体連通しており、前記電磁弁は、電力が供給されると閉じ、それによって前記ブレーキを解放するための流体作動を可能にし、電力が失われた場合には、前記電磁弁は前記ノーマルオープン状態に戻り、前記ブレーキは非作動となり前記ロータに制動力を加えることを特徴とする。

【0008】

好ましくは、前記ブレーキは空気圧作動式ブレーキである。

【0009】

好ましくは、前記空気圧作動式ブレーキは２つの前記制動面を含む。

【0010】

好ましくは、前記空気圧作動式ブレーキは、２つの隣接する予荷重が与えられたばね板を備え、前記ばね板のそれぞれは、その外縁付近にそれぞれの前記制動面を支持している。

【0011】

好ましくは、前記空気圧作動式ブレーキは、前記ばね板の間の前記制動面付近の位置に配置された、少なくとも１つの空気圧で拡張可能な拡張手段を備え、前記拡張手段は空気供給部と流体連通している。

【0012】

好ましくは、前記空気圧作動式ブレーキの作動は、前記拡張手段の空気圧による拡張をもたらし、それによって前記ばね板および前記ばね板のそれぞれの制動面を前記ロータから離す。

【0013】

好ましくは、一構成において、前記拡張手段は、前記空気供給部と流体連通する開口部を有する環状ベローズである。

【0014】

好ましくは、前記各制動面は円錐台形状を有する。

【0015】

好ましくは、前記各制動面は、前記ばね板と一体のブレーキ台座である。

【0016】

好ましくは、前記各制動面は、前記ばね板に取り付けられたブレーキパッドである。

【0017】

好ましくは、前記各ばね板は、さらなる付勢手段により作用される。

【0018】

好ましくは、絞り弁が前記加圧流体に沿って配置され、電力が失われて前記電磁弁が前記ノーマルオープン状態に戻った場合、前記絞り弁が前記ブレーキの非作動と、その結果として生じる前記ロータに加えられる制動力とを流体的に緩和させる。

【0019】

好ましくは、別の構成において、前記拡張手段は、前記空気供給部と流体連通する環状チューブである。

【0020】

好ましくは、前記拡張手段は形状において環状である。

【0021】

好ましくは、一構成において、前記電磁弁はソレノイド作動式の圧力制御弁である。

【0022】

好ましくは、別の構成において、前記電磁弁はラッチ式電磁弁である。

【0023】

第２の態様において、本発明は、電気自動車用の車輪で構成される。前記車輪は、前記車輪のハブ内に一体化された電気モータと、前記電気モータのロータと摩擦係合するための少なくとも２つの制動面とともに前記車輪に装着されている空気圧作動式フェイルセーフブレーキと、を備え、非作動状態の前記ブレーキは前記ロータと係合し、空気圧作動時に前記ブレーキが解放されて前記ロータの回転を可能にし、ノーマルオープン状態を有する電磁弁が、前記ブレーキを空気圧作動させるために使用される加圧空気と流体連通しており、前記電磁弁は、電力が供給されると閉じ、それによって前記ブレーキを解放するための空気圧作動を可能にし、前記電磁弁は、非通電の場合は前記ノーマルオープン状態に戻り、前記ブレーキは非作動になり前記ロータと係合することを特徴とする。

【0024】

好ましくは、前記ブレーキは、２つの隣接する予荷重が与えられたばね板を備え、前記ばね板のそれぞれは、その外縁付近にそれぞれの前記制動面を支持しており、前記空気圧作動式ブレーキは、前記ばね板の間の前記制動面付近の位置に配置された、空気圧で拡張可能な拡張手段を備え、前記拡張手段は加圧空気供給部と流体連通し、前記空気圧作動式ブレーキの作動は、前記拡張手段の空気圧による拡張をもたらし、それによって前記ばね板および前記ばね板のそれぞれの制動面を前記ロータから離す。

【0025】

好ましくは、前記各ばね板は、さらなる付勢手段により作用される。

【0026】

好ましくは、絞り弁が前記加圧空気に沿って配置されており、前記電磁弁が非通電になり前記ノーマルオープン状態に戻ると、前記絞り弁は、前記ブレーキが前記ロータに係合するときの前記ブレーキの非作動を空気圧で緩和させる。

【0027】

好ましくは、前記拡張手段は形状において環状である。

【0028】

好ましくは、一構成において、前記拡張手段は少なくとも１つの環状ベローズである。

【0029】

好ましくは、別の構成において、前記拡張手段は環状チューブである。

【0030】

好ましくは、一構成において、前記電磁弁はソレノイド作動式の圧力制御弁である。

【0031】

好ましくは、別の構成において、前記電磁弁はラッチ式電磁弁である。

【図面の簡単な説明】

【0032】

本発明のさらなる開示、目的、利点、および態様は、例示のためだけに与えられているため、本発明を限定するものではない。添付の図面と併せて取られる好ましい実施形態の以下の説明を参照することによって、関連技術の当業者によってより好適に理解され得る。

【0033】

【図1】取り外し可能なモジュール式ポッドを搭載したプラットフォームを有する電気道路車両の実施形態の斜視図であり、プラットフォームは本発明に従って複数の車輪を有する。

【図2】図１に示す車両のプラットフォームの上面斜視図である。

【図3】図１に示す車輪の拡大断面図であり、内部の一体型電気モータおよび空気圧式フェイルセーフブレーキ装置を表している。

【図4】図１に示す車輪のフェイルセーフブレーキ装置のブレーキステータの拡大部分概略図である。

【図5】内部の一体型電気モータおよび空気圧式フェイルセーフブレーキ装置を表す、図１の車輪内部の拡大部分内部図である。

【図6】対向する一対の車輪における図３のフェイルセーフブレーキ装置のうちの２つの作動のための空気圧回路図である。

【図7】図３の車輪とともに使用することが可能なフェイルセーフブレーキ装置のブレーキステータの第２の代替実施形態の部分斜視図である。

【図8】図３の車輪とともに使用することが可能なフェイルセーフブレーキ装置のブレーキステータの第３の代替実施形態の部分斜視図である。

【図9】図３の車輪とともに使用することが可能なフェイルセーフブレーキ装置のブレーキステータの第４の代替実施形態の部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１から図６は、電動道路車両１０用の薄型車輪付きプラットフォームフレームで使用するための、モジュール式内蔵型車輪アセンブリ３の実施形態を示す。薄型車輪付きプラットフォームフレーム１（以下「プラットフォーム」と呼ぶ）は、モジュール式車両システムの一部を形成しており、道路車両１０は、好ましくは自律型または半自律型の道路車両である。

【0035】

モジュール式内蔵型車輪アセンブリ３は、以下「車輪３」と呼ぶ。

【0036】

プラットフォーム１は、駆動および操舵システム、ならびにブレーキシステムを含む、完全に機能する道路車両１０に必要な全ての機械的、電気的、および構造的な構成部品を実質的に搭載している。

【0037】

プラットフォーム１は、プラットフォーム１と動作可能に係合する取り外し可能なモジュール式ポッド２を搭載している。モジュール式ポッド２は、異なる商業的、工業的、および乗客輸送用途に適する多数のバリエーションのうちの１つであり得る。どのバリエーションを使用するかにかかわらず、各モジュール式ポッド２は、プラットフォーム１への互換性のある接続のため、実質的に同一の「インターフェース」を有する。

【0038】

プラットフォーム１は、２ピース（上下）の密封されたエンクロージャで作られた本体を有する。本実施形態では、プラットフォーム１は、長さおよそ３．４メートル、幅約１．４８メートル、および高さ約０．７５メートルであり、約１０００ｋｇの積載量を搭載することができる。プラットフォーム１は、５００ｋｇ未満の重量であることが好ましい。モジュール式ポッド２が約１．２５メートルの標準高さを有し、プラットフォーム１に装着される場合、道路車両１の高さは約２メートルになる。

【0039】

プラットフォーム１は、４つの車輪（車輪アセンブリ）３、すなわち、２対の車輪を有する。第１の対の車輪３はプラットフォーム１の一方の端部６ａ付近の両側に配置され、第２の対の車輪３はプラットフォーム１の他方の端部６ｂ付近の両側に配置されている。各車輪３は、それに関連する独立した電気モータ４により駆動される。

【0040】

プラットフォーム１は、その縦軸に位置する中央縦断面Ｌに対して、およびそれに直交する横軸に位置する中央横断面Ｔに対して、形状および構成が対称である。この対称な形状および構成により、横断面Ｔに対するプラットフォーム１の対向する第１および第２の端部６ａ、６ｂは、縦断面Ｌに対する対向する第１および第２の側面７ａ、７ｂと同様に、同一に見える。

【0041】

プラットフォーム１の本体は、対向する第１および第２の端部６ａ、６ｂのそれぞれの周辺に、下方のより細い中央部分９により相互に接続されている隆起した空洞部分８ａ、８ｂをそれぞれ有する。隆起した空洞部分８ａ、８ｂは、プラットフォーム１の車輪駆動および制御部品、ならびにプラットフォーム１とモジュール式ポッド２とを相互に接続するポッド接続部品を含む。隆起した空洞部分８ａ、８ｂは、端部６ａ、６ｂおよび側面７ａ、７ｂと同様に、互いに同じような形に作られている。

【0042】

プラットフォーム１は双方向であることが好ましい。プラットフォーム１が静止している場合、外部の観察者は、単にプラットフォーム１を見るだけでは、第１および第２の端部６ａ、６ｂがプラットフォーム１の前端および後端のどちらであるかを識別（認識）し得ない。むしろ、プラットフォーム１の第１および第２の端部６ａおよび６ｂは、プラットフォーム１の形状および構成によって操作可能および識別不能に、プラットフォーム１の先（前）端として入れ替えることが可能である。

【0043】

各車輪３は、図３および５に示すように、車輪／リム構造内に一体化されている電気モータ（および駆動部）４を備える。ハブに配置された別個のハウジングに電気モータが収容されている先行技術と異なり、本実施形態では、電気モータ４は車輪ハブ３ａの一部である。

【0044】

電気モータ４は、リム８２の内側に取り付けられている、モータ４の磁極片を支持するために使用されるロータ裏金８１を有する。

【0045】

車輪３には、自己作動ブレーキ装置、すなわち空気圧作動式フェイルセーフブレーキ装置９０（以下「ブレーキ９０」と呼ぶ）も装着されている。

【0046】

ブレーキ９０は２つのばね板９１を備え、ばね板９１のそれぞれは組立時にほぼ平坦な形状となるように予荷重が与えられている。そうすることで、ブレーキ９０に予荷重が与えられる。各ばね板９１は、ブレーキパッド９３を支持するための円錐台形状のブレーキパッド台座９２を有する。ばね板９１は、ばね鋼製であることが好ましい。ブレーキパッド９３は、ブレーキロータ８０と係合するように付勢されている。

【0047】

ブレーキパッド台座９２は「制動面」として直接使用され得るが、性能を向上させるために、ブレーキパッド９３の形で追加される非金属のブレーキ材料を有することが好ましい。非金属材料のブレーキパッドが使用される場合、騒音が少なくなり、より効率的なブレーキを提供し、非金属の粉塵を発生させることができる。

【0048】

空気圧で作動する環状の「ベローズ」構造９４は、好ましくは金属製であり、ブレーキパッド台座９２を開くことを可能にする一方で、内部の密閉容積を維持する。

【0049】

空気は、ソレノイド９８を介して、ブレーキ９０の内部、すなわちばね板９１の間の領域に送られる。電磁弁９８は、ノーマルベント状態を有するように構成され、流入空気経路９７と、ブレーキ装置９０から絞り弁／消音器９９を通じて大気へ出る排気経路とともに、サスペンションアップライト９５に取り付けられている、またはサスペンションアップライト９５の内部にある。空気経路９７はサスペンションアップライト９５に取り付けられ、ソレノイド９８に内部で配管される。プラットフォーム１に配置されている空気供給タンク１００は、同様にプラットフォーム１上にあるエアコンプレッサ１０２から空気を受け取り、空気経路９７に加圧空気を提供する。レギュレータ（図示省略）を空気供給経路９７に設置して空気供給タンク１００の圧力を調整してもよい。

【0050】

電磁弁９８に電力が供給されると、電磁弁９８は大気への通気口を閉鎖し、空気経路９７をブレーキ９０に接続し、それによってベローズ構造９４の空気圧作動を可能にして、ばね板９１およびブレーキパッド台座９２がブレーキロータ８０から離れるように拡張および付勢する。このように、電磁弁９８に電力が供給されると、電磁弁９８はブレーキ９０を解放し、原動力もモータ４によって供給される。電力が失われた場合には、電磁弁９８はノーマルベント状態に戻るので、ブレーキ９０はその空気圧作動を失い（非作動になり）、ばね板９１がブレーキロータ８０に制動力を加える。さらに、圧力センサ、力センサ、または位置センサ（図示省略）をシステム内に一体化して、ブレーキ９０の状態を監視してもよい。

【0051】

つまり、ブレーキ（ブレーキ装置）９０は、電磁弁９８に電力が送達されて、空気圧作動によりその解除が可能になる場合を除いて常に係合されるので、「フェイルセーフブレーキ」を提供する。

【0052】

回転位置センサ９６もまた、好ましくは、車輪の配置および速度のために使用され得る。

【0053】

各車輪３は、その一体化したモータ４およびブレーキ装置９０がモジュール式であり、プラットフォーム１への設置および取り外しがしやすいため、交換作業、整備、および修理のための装着および取り外しが容易となっている。

【0054】

プラットフォーム１には、操舵装置（図示省略）の反対側に一対の対向する車輪３が配置されている。

【0055】

図６は、車両１０の一対の対向する車輪３用の２つのブレーキ装置９０の作動のための模式的な空気圧回路図を示す。

【0056】

ここで、ブレーキ機能の動作についてより詳細に説明する。自律型または半自律型の道路車両である道路車両１０は、典型的には４０ｋｍ／ｈ未満の速度で動作する。道路車両１０が静止または駐車中の使用時には、各車輪３は、そのそれぞれのブレーキ（フェイルセーフブレーキ装置）９０が非作動状態にあり、ばね板９１が制動面、すなわちブレーキパッド９３を付勢して、電気モータ４のブレーキロータ８０との摩擦係合状態にしている。この非作動状態では、ブレーキ９０に関連する電磁弁９８は「ノーマルオープン状態」にある。車両１０を推進するために電気モータ４のそれぞれに原動力が提供されると、電磁弁９８は電力が供給されて閉じるため、空気供給タンク１００からの加圧空気がベローズ構造９４を空気圧で作動させ、これによりブレーキロータ８０からブレーキパッド９３を解放する。

【0057】

「強力な」電気モータ４が使用される場合、これらのモータ自体は、通常動作中の駆動および制動の両方に使用される。しかしながら、ブレーキ９０は、「拡張されたヒルホールド」のために、および駐車ブレーキ機能として典型的に必要とされる。つまり、通常動作では、ブレーキ９０は、車輪３がすでに静止しているときに機能するだけでよい。これによりブレーキパッド９３の「制動面」の要件が簡素化されるため、ゴムまたはゴムに似た材料のような安価な材料がブレーキパッド９３に可能となる。モータ４は駆動および制動の両方に使用されるので、ブレーキ９０の追加の機能は、電気システムの完全なシステム障害があった場合に緊急ブレーキを提供することである。このような不具合の可能性は極めて低いが、この場合にブレーキ９０を作動させるための能力は有益である。

【0058】

したがって、道路車両１０が正常に動作している場合、駆動および制動は電気モータ４の制御によって達成される。ブレーキ９０の主要な目的は、まず、車両１０が特定の状況で静止または駐車中の場合に、係合して車輪３の動きを防止することである。道路車両１０の動作中に電力が失われた場合、ブレーキ９０のフェイルセーフ性が電磁弁９８を開くことを確保するので、ベローズ構造９４の空気圧作動が停止し、ばね板９１がブレーキパッド９３を付勢してブレーキロータ８０と係合させ、したがって車輪３の動きを防止する。空気管９７の空気圧回路内の流体絞り弁９９は、ブレーキングの急激な発生を回避する。

【0059】

車輪アセンブリ３の本実施形態におけるいくつかの利点は以下のとおりである。
・電気モータ４が車輪３のハブと一体なので、小型の電気モータ／駆動構成を提供する。
・各ブレーキ９０が車輪３内に一体化されており、動きが最小限で複雑ではない構成要素を有する。
・電気モータ４の制御を介して駆動および制動機能が実現されるので、ブレーキ９０の動作は、特定の静止状況および駐車中にのみ必要とされ、したがってブレーキパッド９３の「制動面」要件が簡素化される。
・車輪３はモジュール式であるため、一体化された電気モータ４およびブレーキ９０とともに交換することが比較的容易である。

【0060】

上記の実施形態では、ばね板９１は、「制動面」をブレーキロータ８０に当てるために、それら自体の付勢特性および予荷重のみに依存してもよい。しかしながら、図７に示されるブレーキ９０（ａ）の代替的な第２実施形態では、先に説明されたばね板９１よりも小さく、好ましくはより厚い材料でできている修正されたばね板９１（ａ）が、ベローズ９４とともに使用されている。この第２実施形態では、各ばね板９１（ａ）に作用してそれらの付勢特性を向上させるために、追加のばね要素１５０の形のさらなる「付勢手段」が使用され得る。

【0061】

図８に示されるブレーキ９０（ｂ）のさらなる代替的な第３実施形態では、図７の第２実施形態と同じ修正されたばね板９１（ａ）、追加のばね要素１５０、およびベローズ９４を使用して「制動面」すなわちブレーキパッド９３をブレーキロータ８０に当てる、修正されたブレーキ構成が示されている。しかしながら、この第３実施形態では、一対の対向するベローズ９４（ａ）が、ブレーキパッド９３から最も離れたばね板９１（ａ）の端部に配置されている。これらの対向するベローズ９４（ａ）は、ベローズ９４と構造および作動において同様である。第２実施形態のように、追加のばね要素１５０が、ばね板９１（ａ）に作用してそれらの付勢特性を向上させるために使用される。しかしながら、空気圧で作動したときに、ばね要素１５０と組み合わせたばね板９１（ａ）の付勢特性に対するベローズ９４の作用を支援するために、対向する一対のベローズ９４（ａ）もまた空気圧で作動する。一対の対向するベローズ９４（ａ）が空気圧作動により拡張することにより、ばね板９１（ａ）のベローズ９４（ａ）に隣接する部分が互いに向かって動かされ、それにより、他端、すなわちばね板９１（ａ）のベローズ９４に隣接する部分の開き（広がり）がばね板９１（ａ）およびばね要素１５０の付勢力に対する作用を支援する。

【0062】

図９に示されるブレーキ９０（ｃ）の第４の代替的な実施形態では、追加のばね要素１５０を有する修正されたばね板９１（ｂ）を使用して「制動面」すなわちブレーキパッド９３をブレーキロータ８０に当てる、修正されたブレーキ構成が示されている。この構成では、「拡張手段」としてベローズを使用するのではなく、ゴム製またはエラストマー製で、同様に空気圧作動により拡張可能な環状チューブ９４（ｂ）が用いられる。この環状チューブ９４（ｂ）は、ベローズ９４および９４（ａ）のように、電磁弁９８を介して空気供給部１００と流体連通している。このような構成では、ばね板９１（ｂ）およびばね要素１５０は、協働してフェイルセーフブレーキの係合を保つために必要な付勢力を提供する。しかしながら、チューブ９４（ｂ）が空気圧で作動し、拡張すると、チューブ９４（ｂ）がばね板９１（ｂ）および追加のばね要素１５０の付勢特性に対して作用して、制動面、すなわちブレーキパッド９３（ブレーキ台座９２に固定されている）をロータ８０から離す。

【0063】

したがって、図４、７、８および９にそれぞれ示すブレーキ９０、９０（ａ）、９０（ｂ）および９０（ｃ）の様々な実施形態は、ブレーキ装置に関連する電磁弁９８が「非作動」または「ノーマルオープン状態」の場合に、制動面、すなわちブレーキパッド９３を付勢して電気モータ４のブレーキロータ８０と摩擦係合させるために、いかに多様な「付勢手段」が用いられ得るかを示している。車両１０を推進するために電気モータ４のそれぞれに原動力が提供されると、電磁弁９８は電力が供給されて閉じるため、空気供給タンク１００からの加圧空気が「拡張手段」を空気圧で作動させ、これによりブレーキロータ８０からブレーキパッド９３を解放する。

【0064】

上記の実施形態では、ばね板９１、９１（ａ）および９１（ｂ）は、ブレーキパッド９３をブレーキロータ８０にノーマルエンゲージさせるための十分な「付勢力」を必要とする。ばね板９１、９１（ａ）、および９１（ｂ）は、ばね板の形状および構成と組み合わせて、炭素鋼、チタニウム、またはばね鋼を含むがこれに限定されない様々な種類の材料によってこれを達成してもよい。さらに、図８および図９にそれぞれ示される上記の代替的な第３および第４実施形態では、板９１（ａ）および９１（ｂ）は、実質的に剛性の性質であってよく、ばね要素１５０によって完全に提供される「付勢力」により基本的に浮いていてもよい。

【0065】

図７、８、および９に示す実施形態では、様々な「付勢力」のタイプのばね要素１５０を利用することにより、ブレーキ圧の度合いを選択することが可能である。例えば、道路車両１０がより高速での用途で使用されている場合、低速の用途で通常使用されるよりも大きな付勢力を提供するばね要素１５０を使用することが好ましい可能性がある。ばね要素１５０は、車両１０の用途および使用目的に適するように容易に交換することが可能である。

【0066】

電磁弁９８は様々なタイプのうちの１つであり得ることが理解されるべきである。例えば、代替的な構成では、電磁弁９８は、ブレーキ装置９０内の空気圧を能動的に調節して制御トルクを可変調整する、ソレノイド作動式の圧力制御弁であってもよい。

【0067】

さらなる代替的な構成では、電磁弁９８は、電磁弁９８の状態を変更するために供給される信号（パルス）を必要とするラッチ式電磁弁であってもよい。これは、予期せぬブレーキの適用が望ましくない、より高速の用途で使用され得る。このような構成では、車輪速度が所望の所定車輪速度まで低下したときに、信号（パルス）が電磁弁９８に供給されることが好ましい。このようなラッチ式電磁弁のラッチ機能の代替手段は、受動的な絞り弁９９を、車両制御システム内で所望の状態に達するまで空気を放出させない「能動的な制御弁」に置き換えることにより実現され得る。

【0068】

別の構成では、絞り弁９９は、ブレーキ９０の背圧を制限および／または維持して制動力を低下させるための逃がし弁であってもよい。

【0069】

上記の実施形態では、ロータ８０は、好ましくは、軸力がブレーキ９０内で内部的に分解され、それによりその軸受に作用する力が最小となるように、ある程度まで軸方向に摺動（浮動）可能である必要がある。

【0070】

示されていない実施形態では、電気モータ４は、ケーブルがモータ４の構造に入るときにループをたどることを可能にして、過度の屈曲を伴わずに車輪の操舵を可能にする、ケーブルリール状の表面を備えていてもよい。

【0071】

上記の車輪３は、プラットフォーム１およびモジュール式ポッド２を有する電動車両１０を用いて説明されているが、車輪３は、他の図示しない電動車両にも使用され得る。

【0072】

好ましくは、本発明の上記実施形態は、車両１０の車輪アセンブリ３およびその組み込まれたブレーキ装置９０が、ISO 26262に準拠する機能安全水準ASIL Dを満たすように設計されている。

【0073】

本明細書および続く特許請求の範囲において、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、「comprise（備える）」という語、および「comprises」や「comprising」などの変化形は、記載された整数もしくはステップ、または整数もしくはステップのグループを含むことを意味するが、他の整数もしくはステップ、または整数もしくはステップのグループを除外することを意味しないことが理解されるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】