8/11/2019 Us 5826683

1/12

Uni ted S t a t e s Patent [ 1 9 ]M u r a t a e t a l .

US005826683A

[ 1 1 ] P a t e n t Number:

[ 4 5 ] Date o f P a t e n t :

5 , 8 2 6 , 6 8 3O c t . 2 7 ,1 9 9 8

[ 5 4 ] MAGNETOSTRICTIVE BRAKE

[ 7 5 ] I n v e n t o r s :Yu k i o M u r a t a ,S a i t a m a ; H a j i m eYa m a d a ,1 7 0 9 - 5 ,Wa k a s a t o ,N a g a n o - s h i ,N a g a n o ,b o t h o f J a p a n

[ 7 3 ] A s s i g n e e s :A k e b o n oB r a k e I n d u s t r y C o . ,L t d . ,T o k y o ;Akebono R e s e a r c handD e v e l o p m e n tC e n t r e L t d . ,H a n y u ;H a j i m e Ya m a d a ,N a g a n o ,a l lo f J a p a n

[ 2 1 ] A p p l . N o . :7 8 9 , 2 6 7

[ 2 2 ] F i l e d : J a n . 2 8 ,1 9 9 7

[ 3 0 ] F o r e i g nA p p l i c a t i o nP r i o r i t yD a t aJ a n . 2 9 , 1996 [ J P ] J a p a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 8-012983

A p r . 2 4 , 1 9 9 6 [ J P ] J a p a n . . 8 - 1 0 2 7 7 4

I n t . Cl.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . B60L / 0 0 ; F16D 55/08

. . . . . . . . .. . 188/161; 188/721

F i e l d o f S e a r c h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 188 /721 , 72.4,

1 8 8 / 1 5 6 ,1 5 8 , 1 6 1 , 1 6 4 ,2 0 ;3 0 3 / 1 1 5 2 ;1 9 2 / 1 0 7c , 1 0 7 T ; 3 1 0 / 3 2 8 ;6 0 / 5 4 5

[ 5 6 ] R e f e r e n c e s C i t e d

U . S . PATENT DOCUMENTS

4,629,039 12/1986 Imoto e t a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 188/158

4,705,323 11/1987 I m o t o e t a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 1 8 8 / 7 2 1

1 2 1 4

4 ,765 ,140 8/1988 Imoto e t a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60/545

5,000,295 3/1991 Fargier . . . . . . . 188/7215 ,645 ,143 7/1997 Mohr e t a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3 0 3 / 11 5 2

FOREIGN PATENT DOCUMENTS

60-13662961-167785

15981964-212290361728

7 / 1 9 8 57 / 1 9 8 67 / 1 9 8 71 / 1 9 8 93 / 1 9 9

Japan

Japan

Japan

Japan

Japan

P r i m a r yExaminerRobert J . O b e r l e i t n e rA s s i s t a n t ExaminerChris SchwartzA t t o r n e y, A g e n t , o r FirmMorgan, L e W i s o c k i u s L L P

[ 5 7 ] A B S T R A C T

A a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e i s p r o v i d e d W i t ha n e l e c t r i c a l l yd r i v e n a c t u a t o r f o r moving f r i c t i o nm a t e r i a l s back a n d f o r t ht o W a r d a r o t a r y member by u t i l i z i n g am a g n e t o s t r i c t i v ee lement Which extends and c o n t r a c t s by m e a n s o fm a g n e t o s t r i c t i o n , a ? u i d - t y p e d i s p l a c e m e n t e n l a r g i n gm e c h a n i s mW h i c hi s p r o v i d e db e t w e e nt h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s a n d u s e d f o r e n l a r g i n g t h ed i s p l a c e m e n to f t h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d t r a n s m i tt i n g t h ee n l a r g e d d i s p l a c e m e n tt o t h ef r i c t i o nm a t e r i a l s ,a n db i a s m a g n e t i c ? e l d a p p l y i n g means f o r a p p l y i n g a b i a sm a g n e t i c? e l d t o t h em a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t .

1 4 C l a i m s , 4Drawing S h e e t s

1 0 2 0 2

1 0 a

8/11/2019 Us 5826683

2/12

U . S . P a t e n t 0 a . 2 7 ,1 9 9 8 S h e e t1 o f 4 5,826,683

F I G .7

8/11/2019 Us 5826683

3/12

U . S . P a t e n t 0 a . 2 7 ,1 9 9 8 S h e e t2 o f 4 5,826,683

8/11/2019 Us 5826683

4/12

8/11/2019 Us 5826683

5/12

U . S . P a t e n t 0 a . 2 7 ,1 9 9 8 S h e e t4 o f 4 5,826,683

F / G . 5b 3

/ |I

Y , |I |

5 - 1 5 \ I - 11 . 1 2 1 5 [ 3 2 , mg: , 1 Il

8/11/2019 Us 5826683

6/12

5 , 8 2 6 , 6 8 31

MAGNETOSTRICTIVE BRAKE

BACKGROUND OF THE INVENTION

1 . F i e l d o f t h e I n v e n t i o n

The p r e s e n t i n v e n t i o n r e l a t e s t o a n e l e c t r i c a l l y - d r i v e nm a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e f o r u s e i n b r a k i n g a v e h i c l e and morep a r t i c u l a r l y t o a m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e Which u t i l i Z e s am a g n e t o s t r i c t i v e o r g i a n t - m a g n e t o s tr i c t i v ee l e m e n t f o r a ne l e c t r i c a l l y - d r i v e na c t u a t o r f o r moving f r i c t i o nm a t e r i a l sback and f o r t h .

2 . D e s c r i p t i o n o f t h e P r i o r A r tThe c o n v e n t i o n a lh y d r a u l i cb r a k e f o r u s e i n v e h i c l e s W i t h

o i l p r e s s u r e a s a d r i v i n g s o u r c e t e n d t o become complicatedi n c o n s t r u c t i o n b e c a u s e t h e number o f p a r t s c o n s t i t u t i n gh y d r a u l i c p i p i n g e q u i p m e n t a n d a h y d r a u l i cr e g u l a t i n gmechanism i s o n t h e i n c r e a s e .

A l t h o u g ht h e r e c e n tt e n d e n c y i s f o r i n t e l l i g e n tb r a k i n gf u n c t i o n s t o b e i n c r e a s i n g l y f u r n i s h e d by i n s t a l l i n ga na n t i l o c k b r a k i n g s y s t e m , a t r a c t i o n c o n t r o l s y s t e m a n d t h el i k e ,i t i s needed t o a d d t o s u c h a c o n v e n t i o n a l h y d r a u l i cb r a k e a n e l e c t r i c - h y d r a u l i c c o n t r o l c i r c u i t f o r c o n v e r t i n g ap r e d e t e r m i n e de l e c t r i cs i g n a li n t ot h em e c h a n i c a lo p e r a t i o no f a h y d r a u l i ca c t u a t o r i n r e s p o n s e t o t h e l o c k e d o r s l i p p i n gc o n d i t i o n o f a W h e e l . F o rt h i s r e a s o n , t h e c o n t r o l systembecomes c o m p l i c a t e do r ?ne b r a k e c o n t r o l becomes d i f ? c u l tu n d e r t h e i n ? u e n c e o f t h e s e r v o e f f e c t f e a t u r i n g t h e mechan i s m a b o v e a n d t h i sp r o b l e mmakes i t h a r d l y p o s s i b l e t or e n d e r t h eb r a k i n g s y s t e m t o b e i n t e l l i g e n t .

W i t h t h e b a c k g r o u n dm e n t i o n e d a b o v e , t h e r e h a v er e c e n t l yb e e n p r o p o s e d a n e l e c t r i c a l l y - d r i v e nb r a k e U S .P a t .N o . 5 , 0 0 0 , 2 9 5 )f o rg e n e r a t i n gp r e d e t e r m i n e db r a k i n gf o r c eb y p r e s s i n g f r i c t i o nm a t e r i a l s a g a i n s ta r o t a r yb r a k i n gm e m b e r v i a a r o t a r y - l i n e a r conversion mechanism o r ar e d u c t i o n mechanism u s i n g a r o t a r y motor a s a d r i v i n gs o u r c e , a n d a n e l e c t r i c a l l y - d r i v e n b r a k e US. P a t . N o .4 , 7 6 5 , 1 4 0 ) u s i n ga p i e Z o e l e c t r i c c e r a m i cm a t e r i a l a s a d r i vi n g s o u r c e .

I n t h e a f o r e m e n t i o n e de l e c t r i c a l l y - d r i v e n b r a k e u s i n g ar o t a r y motor o r a p i e Z o e l e c t r i cceramic m a t e r i a l a s a d r i v i n gs o u r c e , i n t e l l i g e n tb r a k i n g f u n c t i o n s r e s u l t i n gf r o m t h ei n s t a l l a t i o n o f a n a n t i l o c k b r a k i n g system and a t r a c t i o nc o n t r o l s y s t e m c a nr e a d i l y b e p r o v i d e d .

H o W e v e r ,a p r o b l e ma r i s i n gf r o m t h eb r a k e u t i l i Z i n gt h er o t a r y - m o t o ra s a d r i v i n g s o u r c e i s t h a t t h e a p p a r a t u s t e n d st o become l a r g e - s i Z e d b e c a u s e o f t h e p r o v i s i o n o f t h e

r o t a r y - l i n e a r c o n v e r s i o no r r e d u c t i o n mechanism.I n t h e c a s e o f t h e b r a k e u t i l i Z i n g t h e p i e Z o e l e c t r i c c e r a m i c

m a t e r i a l a s a d r i v i n g s o u r c e , on t h e o t h e r h a n d , i t i s p o s s i b l et o r e d u c e t h e s i Z e o f t h e b r a k e b e c a u s et h e l i n e a r movemen tr e q u i r e d f o r t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s t o b e moved back a n df o r t h i s d i r e c t l y o b t a i n a b l e f r o m t h e d r i v i n g s o u r c e W i t h o u tu s i n g t h e r o t a r y - l i n e a rc o n v e r s i o no r r e d u c t i o n m e c h a n i s m ;n e v e r t h e l e s s , t h e p r o b l e m i n t h i s c a s e i s t h a t s i n c e t h ed i s p l a c e m e n t o ft h ep i e Z o e l e c t r i cc e r a m i cm a t e r i a l i s s m a l l ,t h e c a p a c i t yo f a l l o W i n gf o r t h e Wear o f t h e f r i c t i o nm a t e r i a l si s l o W.

M o r e o v e r ,t h e n e c e s s i t y o f a n a p p a r a t u s f o r g e n e r a t i n g ah i g h v o l t a g e l o We r st h el o a d i n g c a p a c i t yo f a v e h i c l e .

SUMMARY OF THE INVENTIONA n o b j e c t - o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n made i n vieW o f t h e

f o r e g o i n g p r o b l e m si s t o p r o v i d e a m a g n e t o s t r i c t i v eb r a k ec a p a b l eo f r e a d i l ya c c o m p l i s h i n gi n t e l l i g e n tb r a k i n gf u n ct i o n s r e s u l t i n g f r o m t h e i n s t a l l a t i o no f a n a n t i l o c k b r a k i n gs y s t e m a n d a t r a c t i o n c o n t r o l s y s t e m , Which m a g n e t o s t r i c

10

20

25

30

45

50

55

60

6 5

2t i v eb r a k e i s s u i t a b l e f o r s i Z er e d u c t i o n , c a p a b l e o f p r o v i d i n ga g r e a t e r d i s p l a c e m e n tf o r f r i c t i o n m a t e r i a l s t o b e m o v e db a c k a n d f o r t h a n d o f i n c r e a s i n g t h e a l l o Wa b l eWear c a p a c i t yo f t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s , a n d e x c e l l e n t i n n o t o n l y r e d u c i n gp o W e rc o n s u m p t i o nb u t a l s oi n c r e a s i n g r e s p o n s e s p e e d .

A c c o r d i n gt o t h e p r e s e n t i n v e nt i o n , t h e r e i s p r o v i d e d am a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e c o m p r i s i n g :a n e l e c t r i c a l l y - d r i v e na c t u a t o r f o r moving f r i c t i o n m a t e r i a l s back a n d f o r t h t o W a r da r o t a r y member s o a s t o o b t a i n b r a k i n gf o r c e by r e s s i n g t h ef r i c t i o nm a t e r i a l s a g a i n s t t h e r o t a r y m e m b e r ,t h e a c t u a t o ri n c l u d i n g a m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t Whose l e n g t h v a r i e sW i t h m a g n e t o s t r i c t i o n When a m a g n e t i c ? e l d i s a p p l i e dt h e r e t o s o a s t o o b t a i n t h e b r a k i n g f o r c e o f p r e s s i n g t h ef r i c t i o nm a t e r i a l s a n d a n e l e c t r o m a g n e t i cc o i lf o r a p p l y i n gt h e m a g n e t i c? e l d t o t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t i n p r op o r t i o n t o a n i n p u t v o l t a g e ; a c o n t r o l u n i t f o r c o n t r o l l i n g t h ev o l t a g e t h a ti s i n p u t t o t h e e l e c t r o m a g n e t i cc o i l i na c c o rdance With a n o p e r a t i o n o f a b r a k e o p e r a t i n g p a r t s o a s t oc o n t r o l a n o p e r a t i o n o f t h e a c t u a t o r ; a n d a ? u i d - t y p e d i sp l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s mi n s t a l l e db e t W e e nt h em a gn e t o s t r i c t i v e e l e m e n t a n d f r i c t i o n m a t e r i a l s and e n l a r g i n g ad i s p l a c e m e n to f t h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d t r a n s m i tt i n gt h ee n l a r g e d d i s p l a c e m e n tt o t h ef r i c t i o nm a t e r i a l s .

I n t h e a f o r e m e n t i o n e dm a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e , t h e m a gn e t o s t r i c t i v e element m a y be i n a form o f a r o d , a l e n g t h o ft h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n tb e i n g v a r i e d a l o n g a d i r e c t i o ni n Which t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s a r e m o v e d back and f o r t hWhen t h e m a g n e t i c? e l d i s a p p l i e d t h e r e t o .And h ed i s p l a c ement e n l a r g i n gmechanism m a y c o m p r i s e :a c y l i n d e re n c l o si n g a ? u i d ; a l a r g e - d i a m e t e r p i s t o nW h i c hi s p a s s e d t h r o u g ha W a l l p o r t i o n on one s i d e o f t h e c y l i n d e r and coupled t o onee n d o f t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d u s e dt o t r a n s m i t t h ed i s p l a c e m e n to f t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t t o t h e ? u i d i nt h e c y l i n d er ; a n d a s m a l l - d i a m e t e rp i s t o n W h i c hi s p a s s e d

t h r o u g ha W a l l p o r t i o n o n t h e o t h e r s i d e o f t h e c y l i n d e r a n dc o u p l e d t o t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s a n d u s e d t o t r a n s m i t t h ed i s p l a c e m e n tt h a tWas t r a n s m i t t e d f r o m t h e l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n t o t h e ? u i d , t o t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s ; Whereby am a g n i ? c a t i o no f t h ed i s p l a c e m e n to f t h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t i s s e t by a n a r e a r a t i o betWeen t h e l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n a n d t h es m a l l - d i a m e t e rp i s t o n .

F u r t h e r , a c c o r d i n gt o t h ep r e s e n t i n v e n t i o n , t h e r ei s p r ov i d e d a m a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e c o m p r i s i n g :a n e l e c t r i c a l l yd r i v e n a c t u a t o r f o r moving f r i c t i o nm a t e r i a l s back a n d f o r t htoWard a r o t a r y member s o a s t o o b t a i n b r a k i n g f o r c e byp r e s s i n g t h ef r i c t i o nm a t e r i a l s a g a i n s tt h e r o t a r ym e m b e r ,t h ea c t u a t o r i n c l u d i n g a m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n tWhose l e n g t hv a r i e s W i t h m a g n e t o s t r i c t i o n When a m a g n e t i c ? e l d i s

a p p l i e d t h e r e t o s o a s t o o b t a i n t h e b r a k i n g f o r c e o f p r e s s i n gt h e f r i c t i o nm a t e r i a l s a n d a n e l e c t r o m a g n e t i cc o i lf o r a p p l yi n g t h e m a g n e t i c? e l d t o t h e m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t i np r o p o r t i o nt o a n i n p u t v o l t a g e ; a c o n t r o l u n i t f o r c o n t r o l l i n gt h e v o l t a g e t h a t i s i n p u t t o t h e e l e c t r o m a g n e t i cc o i l i naccordance With an o p e r a t i o n o f a brake o p e r a t i n g p a r t s o a s

t o c o n t r o l a n o p e r a t i o n o f t h e a c t u a t o r ; a n d b i a s m a g n e t i c? e l d a p p l y i n gmeans f o r a p p l y i n ga b i a s m a g n e t i c? e l d t o t h em a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t d u r i n g a n o n - o p e r a t i o n o f t h eb r a k e .

I n t h e a f o r e m e n t i o n e dm a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e , t h e b i a sm a g n e t i c? e l d a p p l y i n g means m a y i n c l u d e a permanentmagnet i n s t a l l e d a r o u n d t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d am a g n e t i cm a t e r i a l d i s p o s e da d j a c e n t t o t h ep e r m a n e n tmagn e t .Or t h e b i a s m a g n e t i c? e l d a p p l y i n gmeans h a s o n l y t h ep e r m a n e n tm a g n e t i n s t a l l e da r o u n d t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t .

F u r t h e r , t h e p r e s t r e s s a p p l y i n g means f o r a p p l y i n g ap r e d e t e r m i n e dp r e s t r e s st o t h e m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n tm a y b e p r o v i d e d .

8/11/2019 Us 5826683

7/12

5 , 8 2 6 , 6 8 33

W i t h t h e a r r a n g e m e n t a b o v e a c c o r d i n g t o t h e p r e s e n ti n v e n t i o n , t h em a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n tW h i c he x t e n d s a n dc o n t r a c t s by means o f m a g n e t o s t r i c t i o ni s used a s a d r i v i n gs o u r c e f o r moving t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s back a n d f o r t ht o Wa r dt h er o t a r yb o d yf o rb r a k i n gp u r p o s e s .By e x t e n d i n g

a n d c o n t r a c t i n g t h er o d - l i k e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ti n t h ed i r e c t i o n i n Which t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s a r e m o v e d back andf o r t hb y a p p l y i n gt h em a g n e t i c? e l d t h e r e t o , f o re x a m p l e ,i ti s p o s s i b l e t o o b t a i n t h e l i n e a r movemen t n e c e s s a r y f o r t h ef r i c t i o n m a t e r i a l s t o b e m o v e d back a n d f o r t h a l o n g t h ebackWard-forWard movemen t s o f t h e f r i c t i o n m a t e r i a l sd i r e c t l y f r o m t h e m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t a s a d r i v i n gsource.

S i n c e t h e e x t e n s i o n a n d c o n t r a c t i o n o f t h e m a g n e t o s t r i ct i v ee l e m e n t a r e c o n t r o l l e d by t h e v o l t a g e a p p l i e d t o t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i ls u r r o u n d i n gt h eo u t e r p e r i p h e r y o ft h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t , t h eb r a k i n go p e r a t i o n c a n d i r e c t l yb e c o n t r o l l e d e l e c t r i c a l l y .

F u r t h e r , t h e amount o f e x t e n s i o n a n d c o n t r a c t i o n o f t h e

m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t c a nr e a d i l y b e i n c r e a s e d b y i n t e ns i f y i n g a n e l e c t r i c? e l d t o b e a p p l i e d t o t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t , t h a ti s b y r a i s i n ga v o l t a g e t o b e a p p l i e d t o t h ee l e c t r o m a g n e t i c c o i l . I n comparison W i t h t h e c a s e o f ap i e Z o e l e c t r i cc e r a m i cm a t e r i a l ,a d i s p l a c e m e n tf o rm o v i n gt h e f r i c t i o n m a t e r i a l s back and f o r t h can be s e t g r e a t e r , s ot h a tt h ep o W e rc o n s u m p t i o ni s k e p t l o W.

S i n c e t h ed i s p l a c e m e n to f t h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ti se n l a r g e d b y t h ed i s p l a c e m e n te n l a r g i n gm e c h a n i s mb e f o r eb e i n g t r a n s m i t t e d t o t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s , a d i s p l a c e m e n tf o r moving t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s back and f o r t h c a n b e s e tg r e a t e r t h a n t h ed i s p l a c e m e n to f t h em a g n e t o s t r i c t i v ee l ement .

I f t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t i s made o f a m a g n e t os t r i c t i v em a t e r i a l W i t ha v e r y l a r g e m a g n e t i cs t r a i nq u a n t i t y ,i t i s c a l l e d a g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t . When t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t i s k e p t i n s u c h a s t a t e t h a t ap r e d e t e r m i n e dq u a n t i t y o f i n i t i a ls t r a i nh a s b e e n a p p l i e dt h e r e t ob y a p p l y i n g t h eb i a sm a g n e t i c? e l d t o t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t d u r i n g t h en o n - o p e r a t i o n o f t h eb r a k e , t h e q u a n t i t y o f s t r a i ng e n e r a t e d b y t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W i t h r e s p e c t t o v a r i a t i o n i n t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d a p p l i e db y t h ee l e c t r o m a gn e t i c c o i l d u r i n g t h e o p e r a t i o n o f t h e b r a k e c a n b e madeg r e a t e r a n d n o t o n l y t h e r e s p o n s e p r o p e r t y o f t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W i t h r e s p e c t t o v a r i a t i o n i n t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d b u t a l s ot h er e s p o n s ep r o p e r t yn e c e s s a r yf o r o b t a i n i n g a p r e d e t e r m i n e d d i s p l a c e m e n ton t h ep a r t o f t h e a c t u a t o r c a n a l s o b e i m p r o v e d .When, u r t h e r ,t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t i s k e p t i n s u c h a s t a t e t h a t ap r e d e t e r m i n e dq u a n t i t y o f i n i t i a ls t r a i nh a s b e e n a p p l i e dt h e r e t ob y a p p l y i n g t h eb i a sm a g n e t i c? e l d t o t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t d u r i n g t h en o n - o p e r a t i o n o f t h eb r a k e , t h ec o n s u m p t i o no f e l e c t r i cpoWer r e q u i r e d t o o b t a i na p r e d e t e r m i n e d q u a n t i t y o f i n i t i a ls t r a i no f t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t d u r i n g t h eo p e r a t i o n o f t h eb r a k eb e c o m e sr e d u c i b l e .T h e s t r a i nq u a n t i t y g e n e r a t e d b y t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t c a nf u r t h e r b e i n c r e a s e d bya p p l y i n g a p r e d e t e r m i n e d p r e s t r e s s t o t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t .

B R I E F DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

I n t h ea c c o m p a n y i n gd r a Wi n g s :F I G . 1 i s a s e c t i o n a l vieW o f t h e p r i n c i p a l p a r t o f a

m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a s a ? r s t embodiment t h e i n v e n t i o n ;F I G . 2 i s a s e c t i o n a l vieW o f t h e p r i n c i p a l p a r t o f a

m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a s a second embodiment o f t h e

i n v e n t i o n ;

10

1 5

25

35

45

55

6 5

4F I G .3 i s a g r a p hi l l u s t r a t i n gt h e r e l a t i o nb e t W e e ni n t e n s i t y

o f t h e m a g n e t i c? e l d s a n d t h r u s t c h a r a c t e r i s t i c s a n d s t r a i nq u a n t i t y o f g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t s W i t hr e s p e c t t op r e s t r e s s a p p l i e d t o t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t s i n am a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e a c c o r d i n gt o t h ep r e s e n t i n v e n t i o n ;

F I G . 4 i s a g r a p h i l l u s t r a t i n gt h e r e l a t i o n b e t We e n ,i n t e ns i t yo f t h em a g n e t i c? e l d s a n d t h e q u a n t i t y o f t h r u s tg e n e ra t e d i n t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t s W i t hr e s p e c t t op r e s t r e s sa p p l i e d t o t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t s i nt h em a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n gt o t h ep r e s e n t i n v e nt i o n ;

F I G . 5 i s a g r a p hi l l u s t r a t i n gt h e r e l a t i o nb e t W e e ni n t e n s i t yo f t h e m a g n e t i c ? e l d s a p p l i e d t o g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t s a n d t h eq u a n t i t y o f s t r a i ng e n e r a t e d i n t h eg i a n tm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t s i n t h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k ea c c o r d i n gt o t h e p r e s e n t i n v e n t i o n ; a n d

F I G . 6 i s a s e c t i o n a l vieW o f t h e p r i n c i p a l p a r t o f am a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e a s a t h i r d embodiment o f t h e i n v e nt i o n .

DETAILED DESCRIPTION OF THEPREFERRED EMBODIMENTS

A e t a i l e dd e s c r i p t i o n W i l ls u b s e q u e n t l y b e g i v e no f t h ep r e f e r r e d e m b o d i m e n t so f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i n t h e f o r mo f a m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e .

F I G . 1 i s a s e c t i o n a l vieW o f t h e p r i n c i p a l p a r t o f am a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a s a ? r s t embodiment a c c o r d i n g t ot h e p r e s e n t i n v e n t i o n .

T h i s m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e 1 i s p r o v i d e d a s a v e h i c u l a rd i s c b r a k e and c o m p r i s e sa b r a k e d i s c r o t o r ) 2 a s a b r a k i n gr o t o r ,p a d s 3 a s f r i c t i o nm a t e r i a l s f o r g e n e r a t i n g b r a k i n gf o r c e When p r e s s e d a g a i n s t t h e b r a k e d i s c 2 , a n e l e c t r i c a l l y

d r i v e n a c t u a t o r 4 f o r moving t h e p a d s 3 b a c k a n d f o r t ht o Wa r dt h e b r a k e d i s c2 , a ? u i d - t y p ed i s p l a c e m e n te n l a r g i n gm e c h a n i s m5 f o re n l a r g i n g t h ed i s p l a c e m e n tg e n e r a t e d b yt h e a c t u a t o r 4 a n d t r a n s m i t t i n g t h e d i s p l a c e m e n tt o t h e p a d s3 , a n d a c o n t r o l u n i t E C U ) 8 f o rc o n t r o l l i n g t h eo p e r a t i o no f t h e a c t u a t o r 4 i n r e s p o n s e t o t h e o p e r a t i o n o f a b r a k e p e d a l6 a s a b r a k e o p e r a t i n g p a r t .

A a i r o f p a d s 3 a r ep r o v i d e df o rh o l d i n g t h e b r a k e d i s c2 t h e r e b e t We e na n d s u p p o r t e d by b r a k e c a l i p e r s 1 0 a sf r i c t i o n - m a t e r i a l s u p p o r t i n g member s o t h a t t h e p a d s 3 a r emovable back and f o r t h t o W a r d t o t h e b r a k e d i s c 2 . Theb r a k e c a l i p e r s 1 0 a r eknoWn ? o a t i n g c a l i p e r s i n c o n s t r u c t i o na n d s l i d a b l y ?xed t o t h e f r i c t i o n - m a t e r i a l s u p p o r t i n gmemb e r v i a a p a i ro f s l i d ep i n s n o t s h o W n )a n d When t h e a c t u a t o r4 i s d r i v e n , t h e pad 3 on t h e l e f t - h a n d s i d e o f F I G . 1 p r e s s e st h e l e f ts i d e o f t h e b r a k e d i s c 2 , W h e r e a st h e pad 3 ? t t e d t oa c a l i p e r p a W lp o r t i o n 1 0 a o n t h e r i g h t - h a n ds i d e o f F I G . 1p r e s s e s t h e r i g h t s i d e o f t h e b r a k e d i s c 2 b e c a u s eo f r e a c t i o na g a i n s t t h e p r e s s u r e a p p l i e d f r o m t h e l e f ts i d e .

The a c t u a t o r 4 c o m p r i s e sa m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t 1 2a n d a s u b s t a n t i a l l y c y l i n d r i c a l e l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 .Them a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 12 i s i n t h e form o f a r o d W i t h onee n d t h el e f te n d o f F I G . 1 ) r e t a i n e d b y t h eb r a k e c a l i p e r1 0a n d W i t h t h e o t h e r e n d c o u p l e d t o a c t u a l l y i n c o n t a c t W i t ho n l y ) a l a r g e - d i a m e t e r p i s t o n1 1 W h i c hf o r m s t h ed i s p l a c ement e n l a r g i n g mechanism 5 v i a a yoke 7 and a n a x i a l l e n g t ht h e r e o f v a r i e s When a m a g n e t i c? e l d i s a p p l i e d t h e r e t o . Thee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 i s ? x e d i n t h e b r a k e c a l i p e r 1 0 i nsuch a Wa y a s t o surround t h e o u t e r p e r i p h e r y o f t h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 a n d a p p l i e st h em a g n e t i c? e l dt o t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 i n p r o p o r t i o nt o a n i n p u tv o l t a g e .

When t h eb r a k e p e d a l 6 i s d e p r e s s e d b y t h ed r i v e r ,t h ec o n t r o l u n i t E C U ) 8 r e c e i v e s a s t r o k e r e s u l t i n g f r o m t h e

8/11/2019 Us 5826683

8/12

5 , 8 2 6 , 6 8 35

d e p r e s s i o n o f t h e b r a k e p e d a l 6 o r i s i n f o r m e d o f t h ed e p r e s s i n g f o r c e a p p l i e d v i a a k n o w n s e n s o r 1 6 .

T h e ? u i d - t y p e d i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s m5 i sp r o v i d e d W i t ha c y l i n d e r 21 Which i s formed on t h e b r a k ec a l i p e r 1 0 a n d u s e d t o e n c l o s e a ? u i d 2 0 , t h e l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n 1 1 W h i c hi s p a s s e d t h r o u g ho n e Wa l l o f t h ec y l i n d e r2 1 a n d c o u p l e d t o t h e o t h e r e n d o f t h e m a g n e t o s t r i c t i v eelement 12 s o a s t o t r a n s m i t t h e d i s p l a c e m e n to f t h e m a gn e t o s t r i c t i v e e l e m e n t 1 2 t o t h e ? u i d 20 W i t h i n t h e c y l i n d e r2 1 , a n d a s m a l l - d i a m e t e rp i s t o n 2 3 W h i c hi s p a s s e d t h r o u g ht h eo t h e r Wa l lp o r t i o n o f t h ec y l i n d e r 2 1 , c o u p l e dt o t h ep a d s3 a n d u s e d t o t r a n s m i t t h e d i s p l a c e m e n tt r a n s m i t t e d f r o m t h el a r g e - d i a m e t e r p i s t o n1 1 t o t h e ? u i d 20 t o t h e p a d s 3 . The? u i d - t y p e d i s p l a c e m e n t e n l a r g i n g m e c h a n i s m5 i s a l s oa r r a n g e d s o t h a tt h e m a g n i f y i n gr a t i oo f t h e d i s p l a c e m e n tm a y b e s e t t o a d e s i r e d v a l u e by p r o p e r l y d e s i g n i n gt h e a r e ar a t i ob e t W e e nt h e l a r g e - d i a m e t e r p i s t o n 1 1 a n d t h e s m a l ld i a m e t e rp i s t o n 23 Which a r e f o r u s e i n a p p l y i n gp r e s s u r e t ot h e ? u i d 20 i n t h e c y l i n d e r 2 1 .

B r a k e o i l , f o r e x a m p l e ,m a y b e u s e d a s t h e ? u i d 20 t o b ee n c l o s e d i n t h e c y l i n d e r 21 a s a n i n c o m p r e s s i b l e h e a tr e s i s t a n t ? u i d .

I n a d d i t i o n ,s e a l i n g members 2 4 f o rp r e v e n t i n gt h el e a ka g e o f t h e ? u i d 20 a r ep r o v i d e d f o r t h e r e s p e c t i v e s l i d in gp o r t i o n s o f t h ep i s t o n s 1 1 ,2 3 i n t h ec y l i n d e r 2 1 .

T h e c o n t r o l u n i t E C U ) 8 r e c e i v e s t h e s i g n 1 f r o m t h es e n s o r 16 and d e t e c t s t h e b r a k i n g i n s t r u c t i o n o f t h e d r i v e r s oa s t o c o n t r o l t h e o p e r a t i o n o f t h e a c t u a t o r 4 , t h a t i s , t o c o n t r o lt h e i n p u t v o l t a g e o f t h e e l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 i n a c c o rd a n c e W i t h t h e s i g n a l from t h e s e n s o r 1 6 .

I no t h e r W o r d s ,t h em a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e 1 e m p l o y st h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t1 2 W h i c he x t e n d s a n d c o n t r a c t s by

m eans o f m a g n e t o s t r i c t i o n a s a d r i v i n g s o u r c e f o r mov in gt h e p a d s 3 b a c k a n d f o r t h t o W a r dt h e b r a k e d i s c 2 . As l o n ga s t h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e 1 i s a r r a n g e d s o t h a t i t m a ye x t e n d a n dc o n t r a c t t h e r o d - l i k e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2i n t h e d i r e c t i o n i n Which t h e p a d s 3 a r e m o v e d back a n d f o r t hb y a p p l y i n gt h em a g n e t i c? e l d t h e r e t o ,t h e l i n e a rmovementn e c e s s a r yf o r t h e p a d s 3 a r e moved back a n d f o r t h i s d i r e c t l yo b t a i n a b l e from t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2a s a d r i v i n gs o u r c e . Thus t h e m a g n e t o s t r i c t i v e brake can be m a d e comp a c t W i t h o u t u s i n gt h e r o t a r y - l i n e a r c o n v e r s i o no r r e d u c t i o nmechanism.

The e x t e n s i o n a n d c o n t r a c t i o n o f t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 a r e c o n t r o l l e d by means o f t h e v o l t a g e a p p l i e dt h r o u g h t h e e l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 W h i c hs u r r o u n d s t h eo u t e r p e r i p h e r y o f t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 .S i n c et h e m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t 1 2 c a n b e c o n t r o l l e d e l e c t r ic a l l ya n d d i r e c t l y ,i t i s e a s y t o p r o v i d e i n t e l l i g e n tb r a k i n gf u n c t i o n s r e s u l t i n g from t h e i n s t a l l a t i o n o f a n a n t i l o c kb r a k i n g s y s t e m a n dt h a to f a t r a c t i o n c o n t r o l s y s t e m .

F u r t h e r , t h e amount o f e x t e n s i o n a n d c o n t r a c t i o n o f t h em a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t 1 2 c a nr e a d i l y b e i n c r e a s e d b yi n t e n s i f y i n g a n e l e c t r i c ? e l d t o b e a p p l i e d t o t h e magnetos t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 , t h a t i s b y r a i s i n ga v o l t a g e t o b ea p p l i e d t o t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 .I n c o m p a r i s o nW i t ht h e c a s e o f a p i e Z o e l e c t r i cc e r a m i cm a t e r i a l , a d i s p l a c e m e n t

s t r o k e ) f o r moving t h e p a d s 3 b a c k a n d f o r t h c a n b e s e tg r e a t e r a n d t h e p a d s 3 c a n b e d r i v e n a t loW v o l t a g e s , s o t h a tt h ep o W e rc o n s u m p t i o ni s k e p t l o W.

S i n c e t h ed i s p l a c e m e n t o f h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2i s e n l a r g e d b y t h e d i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s m5b e f o r e b e i n g t r a n s m i t t e d t o t h e p a d s 3 , a d i s p l a c e m e n tf o rmoving t h e p a d s 3 back a n d f o r t h c a n b e s e tg r e a t e r t h a n t h ed i s p l a c e m e n to f t h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t1 2 .T h e r e f o r e ,t h ed i s p l a c e m e n tr e q u i r e d f o rt h ep a d s 3 i s made a t t a i n a b l e

10

1 5

20

25

30

35

40

45

50

55

60

6 5

6W i t h a s m a l l e r m a g n e t o s t r i c t i v eelement 12 o r t h e a l l o W a b l eWear c a p a c i t y o f t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s i s made i m p r o v a b l eb y s e t t i n gg r e a t e ra d i s p l a c e a b l e r a n g e o f t h ep a d s 3 .

A l t h o u g hv a r i o u sh e r e t o f o r e - k n o W nd i s p l a c e m e n te n l a r gi n g mechanisms a r e u t i l i Z a b l e a s t h o s e f o r e n l a r g i n g t h e

d i s p l a c e m e n to f t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 a n d t r a n sm i t t i n gt h ee n l a r g e d d i s p l a c e m e n tt o t h ep a d s 3 , t h ea p p l ic a t i o n o f t h e? u i d - t y p ed i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s m5f o r s e t t i n g a m a g n i ? c a t i o no f t h e d i s p l a c e m e n tfrom t h e a r e ar a t i ob e t W e e nt h e l a r g e - d i a m e t e r p i s t o n 1 1 a n d t h e s m a l ld i a m e t e r p i s t o n 23 Which a r e f o r u s e i n a p p l y i n gp r e s s u r e t ot h e ? u i d 20 makes i t p o s s i b l e , a s i s o b v i o u s from F I G . 1a c c o r d i n g t o t h i sembodiment o f t h e i n v e n t i o n , t o o b t a i nd e s i r e d p e r f o r m a n c eW i t hn o t o n l y a s m a l l e r number o f p a r t sb u t a l s o a s i m p l e c o n s t r u c t i o n .

The s e t t i n g o f t h e a r e a r a t i ob e t W e e nt h e l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n 1 1 a n d t h e s m a l l - d i a m e t e rp i s t o n 23 a t 1 0 1 , f o re x a m p l e , a c c o r d i n g t o t h i se m b o d i m e n to f t h e i n v e n t i o n ,W i l l p r o d u c e a t e n - t i m e s g r e a t e r d i s p l a c e m e n tf o r c e o f t h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2t o b e t r a n s m i t t e d t o t h e p a d s 3 .With t h e u s e o f a m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n tWhose d i s p l a c ement s 1 , 0 0 0 PPM and Whose s h a f t l e n g t h i s 10 cm s s u c ha m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 , t h e s t r o k e o f t h e p a d s 3 c a nbe r e d u c e dup t o 1m m , Which i s s u f ? c i e n t i n v a l u e f o r t h es t r o k e o f t h e p a d s 3 .

A l t h o u g ht h e r o d - l i k em a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t 1 2 h a sb e e n u s e d t o g e n e r a t e m a g n e t o st r i c t i o n l e n g t h W i s e a c c o r di n g t o t h e a b o v e - d e s c r i b e dembodiment o f t h e i n v e n t i o n , u s em a y a l s o b e made o f a m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t f o r d i am e t r i c a l l y g e n e r a t i n g m a g n e t o st r i c t i o n .When s u c h a m a gn e t o s t r i c t i v ee l e m e n t f o rd i a m e t r i c a l l yg e n e r a t i n gm a g n e t os t r i c t i o ni s e m p l o y e d ,h o We v e r ,t h e? u i d - t y p ed i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s mn e e d s i m p r o v i n g ,s o t h a tt h ep i s t o nmembers c o u p l e d t o t h e p a d s 3 a r ed i s p l a c e d by t h e ? u i dp r e s s u r i Z e db y t h ed i a m e t r i c d i s p l a c e m e n t o ft h em a g n e t os t r i c t i v ee l e m e n t .

F u r t h e r ,t h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o t h ep r e s e n t i n v e n t i o n i s n o t l i m i t e d t o t h e d i s c b r a k e a c c o r d i n gt o t h e a b o v e - d e s c r i b e dembodiment o f t h e i n v e n t i o n b u t m a ybe a p p l i c a b l e t o a drum b r a k e .

F I G . 2 i s a s e c t i o n a l vieW o f t h e p r i n c i p a l p a r t o f am a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a s a second embodiment o f t h ei n v e n t i o n . T h i s m a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e h a s t h es u b s t a n t i a l l ysame c o n s t i t u t i o n a s t h e m a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e a c c o r d i n gt ot h e aforementioned ? r s t embodiment . I n t h e seconde m b o d i m e n t ,a g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 i s u s e d

i n s t e a d o f t h e m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t 1 2 i n t h e ? r s te m b o d i m e n t .A n d a s p r i n g 1 5 i s h e l d betWeen t h e y o k e 7 a n dt h e b r a k e c a l i p e r s 1 0 a n d u s e d t o i n c r e a s e t h e s t r a i nq u a n t i t yo f t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 W h i l e i t i s e n e rg i Z e db y u r g i n g t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2i n t h ed i r e c t i o no f c o m p r e s s i o n.F u r t h e r , al a r g e - d i a m e t e r p i s t o nr e t u r ns p r i n g 3 0 i s p r o v i d e d f o ru r g i n g t h e l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n 1 1 t o Wa r dt h ey o k e 7 .

I n t h e second embodiment o f t h e i n v e n t i o n , a b i a s m a gn e t i c ? e l d a p p l y i n gmeans f o r a p p l y i n ga b i a s m a g n e t i c? e l dt o t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 d u r i n g t h e nono p e r a t i o n o f t h eb r a k e W h i c hi s t h e p e r i o d When b r a k i n go p e r a t i o n i s r e l e a s e d , i s s u c h t h a ta c y l i n d r i c a l p e r m a n e n tmagnet 28 a n d a m a g n e t i cm a t e r i a l 29 a r e a r r a n g e d i n s u c ha Wa y a s t o s u r r o u n d t h e o u t e r p e r i p h e r yo f t h e e l e c t r o m a gn e t i c c o i l1 4 .The p e r m a n e n tm a g n e t 2 8t o g e t h e r W i t h t h em a g n e t i cm a t e r i a l 2 9 i s u s e d t o a p p l y a b i a s m a g n e t i c? e l dHB t o t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 .

When a l o a d h e r e i n a f t e r r e f e r r e d t o a s p r e s t r e s s ) i sa p p l i e d t o t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t b e f o r e h a n d ,

8/11/2019 Us 5826683

9/12

5 , 8 2 6 , 6 8 37

t h e s t r a i nq u a n t i t y o f t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t ,t h a t i s , a d i s p l a c e m e n ts o t o s p e a k g e n e r a t e d i n t h e samem a g n e t i c? e l d i s g e n e r a l l y k n o w n t o b e g r e a t e r .T h e r e f o r e ,t h es p r i n g 1 5 f o ru r g i n g t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t1 2 i n t h e d i r e c t i o n o f c o m p r e s s i o ni s i n s t a l l e d b e t W e e nt h e

y o k e 7 a n d t h e b r a k e c a l i p e r 1 0 a c c o r d i n gt o t h i se m b o d iment o f t h e i n v e n t i o n .C u r v e sA , B , C i n F I G . 3 shoW t h e r e l a t i o n b e t W e e nt h e

i n t e n s i t yo f m a g n e t i c ? e l d s a n d t h r u s t sW i t h r e s p e c t t op r e s t r e s s P 1 , p r e s t r e s s P2 t W i c e a s g r e a t a s P1 a n d p r e s t r e s sP3 t h r e e t i m e s a s g r e a t a s P 1 . When h e p r e s t r e s s i s a p p l i e dt o t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t , t h ed i s p l a c e m e n tg e ne r a t e d i n t h e same m a g n e t i c? e l d i s i n c r e a s e d . As shoWn i nF I G . 3 , h o W e v e r ,t h e t h r u s to f t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t g e n e r a t e d i n t h e same magnetic ? e l d i s n o t n e c e ss a r i l ys a i d t o b e h i g h l y e f f i c i e n t .

I nF I G .3 , H i r e p r e s e n t s t h e i n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l dg e n e r a t e di n t h e c o i la t a c u r r e n t v a l u e I ; H B , t h e i n t e ns i t y o ft h eb i a sm a g n e t i c? e l d ;F i l , t h r u s tb y H i W i t h o u tt h eb i a sm a g n e t i c? e l d a t t h e p r e s t r e s sP 1 ; F i z ,t h r u s tb y H i W i t h o u tt h eb i a s m a g n e t i c? e l d a t t h ep r e s t r e s sP 2 ; F i 3 ,t h r u s tb y H iW i t h o u t t h e b i a s m a g n e t i c ? e l d a t t h e p r e s t r e s sP 3 ; F 5 1 ,t h r u s tb y H - w i t h t h e b i a s m a g n e t i c? e l d a p p l i e d a t t h ep r e s t r e s sP 1 ; F 5 2 ,t h r u s tb y H i W i t h t h eb i a sm a g n e t i c? e l da p p l i e d a t t h ep r e s t r e s sP 2 ; a n d F 5 3 , t h r u s tb y H - w i t h t h eb i a s m a g n e t i c? e l d a p p l i e d a t t h e p r e s t r e s s P 3 .

u r v e X i n FIG. 4 shoWs t h e r e l a t i o n betWeen t h ei n t e n s i t yH o f t h e m a g n e t i c ? e l d a p p l i e d t o t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 a n dt h et h r u s tg e n e r a t e db y t h ei n t e n s i t y H o f t h e magnetic ? e l d i n t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 .

The c u r v e X a s , a s shoWn i n F I G . 4 , tWo i n ? e c t i o n p o i n t sa 2 ,a 3 a n d t h e t h r u s t g e n e r a t e dW i t hr e s p e c t t o a n i n c r e a s i n g

r a t i oo f t h e i n t e n s i t y o f t h e m a g n e t i c? e l d shoWs a s l i g h t l yi n c l i n e d c u r v e i n t h e r a n g e o f t h e i n t e n s i t y o f t h e m a g n e t i c? e l d b e l o Wt h e i n ? e c t i o n p o i n t a 2 .The h r u s tg e n e r a t e dW i t hr e s p e c t t o a n i n c r e a s i n g r a t i oo f t h e i n t e n s i t y o f t h e m a g n e t i c? e l d shoWs a s h a r p l y i nc l i n e d c u r v e i n t h e r a n g e o f t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d b e t We e nt h ei n ? e c t i o n p o i n t sa 2 a n d a 3 . F u r t h e r , t h e t h r u s t g e n e r a t e d W i t h r e s p e c t t o a ni n c r e a s i n g r a t i oo f t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d a g a i nr e t u r n s t o a s l i g h t l y i n c l i n e d curve i n t h e r a n g e o f t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d a b o v et h ei n ? e c t i o n p o i n t a 3 .

With t h e n o r m a l i n t e n s i t y o f t h e m a g n e t i c ? e l d a s t h em a g n e t i c? e l d H i a p p l i e dd u r i n g t h eo p e r a t i o no f t h eb r a k e ,W h i c hi n t e n s i t yi s g e n e r a t e db y t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4d u e t o t h e c u r r e n t s u p p l i e d t h e r e t o by t h e c o n t r o l u n i t 8 i n

r e s p o n s e t o t h e o p e r a t i o n o f t h e b r a k e , a n d W i t ht h e i n t e n si t yo f t h e m a g n e t i c? e l d a t t h e i n ? e c t i o n p o i n t a 2 a s t h e b i a sm a g n e t i c ? e l d H B , t h e t h r u s t a c t i o n o f t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2a f t e rt h e b r a k e i s a c t u a t e d s t a r t sfrom t h e p o i n t a1 on t h e c u r v e X i t h o u t t h e a p p l i c a t i o n o ft h eb i a s m a g n e t i c? e l d H B , W h e r e a sW i t ht h e a p p l i c a t i o n o ft h eb i a s m a g n e t i c? e l d H B , t h et h r u s ta c t i o n o f t h eg i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2a f t e rt h e b r a k e i s a c t u a t e d s t a r t sfrom t h e i n ? e c t i o n p o i n t a 2 .W h e n t h e same i n t e n s i t y o f t h em a g n e t i c? e l d i s a p p l i e d b y t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 i nr e s p o n s e t o t h e o p e r a t i o n o f t h e b r a k e , , t h e t h r u s to b t a i n a b l eW i t ht h e a p p l i c a t i o n o f t h eb i a s m a g n e t i c? e l d HE s g r e a t e r .

I nF I G . 4 , H i r e p r e s e n t s t h e i n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l dg e n e r a t e d i n t h e c o i la t t h e c u r r e n t v a l u e I ; H B , t h e i n t e n s i t yo f t h eb i a s m a g n e t i c? e l d ;F i ,t h r u s tWhen h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d H s i n c r e a s e d f r o m 0 t o H i ;a n d F M , t h r u s tWhen t h e i n t e n s i t y H f t h e m a g n e t i c? e l d i s i n c r e a s e d f r o mHB t o 2 H i .

As shoWn i n F I G S . 3 a n d4 , t h e m o s t e f ? c i e n t d i s p l a c ement a n d t h r u s t c h a r a c t e r i s t i c s a r e o b t a i n a b l e by p r o p e r l y

1 5

25

35

45

55

6 5

8s e l e c t i n gt h ei n t e n s i t yHB o f t h eb i a s m a g n e t i c? e l d a n d t h ep r e s t r e s so f t h e s p r i n g1 5 ,f o r e x a m p l e ,b y s u b s t a n t i a l l ye q u a l i z i n g a n i n c r e a s i n g q u a n t i t yo f t h r u s tF W i t h t h e i n t e ns i t yH f t h e m a g n e t i c? e l d a b o v e t h e i n t e ns i t y H o f t h e b i a sm a g n e t i c? e l d ,t h a ti s m a k i n gt h e t h r u s tF s u b s t a n t i a l l yp r o p o r t i o n a l t o t h ei n t e n s i t yH f t h em a g n e t i c? e l d a b o v et h e i n t e n s i t yHB o f t h eb i a sm a g n e t i c? e l d .

u r v e Y i n F I G . 5 shoWs t h e r e l a t i o n betWeen t h ei n t e n s i t yH o f t h e m a g n e t i c ? e l d a p p l i e d b y t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t 1 2 a n d t h e m a g n e t i c s t r a i nEg e n e r a t e d i n t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t1 2 b e c a u s eo f t h ei n t e n s i t yH f t h em a g n e t i c? e l d .

The c u r v e Y a s , a s shoWn i n F I G . 5 , tWo i n ? e c t i o n p o i n t sb 2 ,b 3 a n d t h eq u a n t i t y o f s t r a i ng e n e r a t e dW i t hr e s p e c t t o a ni n c r e a s i n g r a t i oo f t h e i n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d s h o W sa s l i g h t l y i n c l i n e d c u r v e i n t h e r a n g e o f t h e i n t e n s i t y o f t h em a g n e t i c? e l d b e l o Wt h ei n ? e c t i o n p o i n tb 2 ,t h u si n d i c a t i n ga loW r e s p o n s e s p e e d . The q u a n t i t y o f s t r a i ng e n e r at e d W i t hr e s p e c t t o a n i n c r e a s i n g r a t i oo f t h e i n t e n s i t y o f t h e m a g n e t i c? e l d shoWs a s h a r p l y i n c l i n e d c u r v e i n t h e r a n g e o f t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d b e t We e nt h ei n ? e c t i o n p o i n t sb 2 a n d b 3 . F u r t h e r ,t h e q u a n t i t yo f s t r a i ng e n e r a t e d W i t hr e s p e c t t o a n i n c r e a s i n g r a t i oo f t h e i n t e n s i t y o f t h e m a g n e t i c? e l d a g a i n r e t u r n s t o a s l i g h t l y i n c l i n e d c u r v e i n t h e r a n g e o ft h e i n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d a b o v et h ei n ? e c t i o n p o i n tb 3 .

With t h e n o r m a l i n t e n s i t y o f t h e m a g n e t i c ? e l d a s t h em a g n e t i c? e l d H i a p p l i e dd u r i n g t h eo p e r a t i o n o ft h eb r a k e ,W h i c hi n t e n s i t yi s g e n e r a t e db y t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4d u e t o t h e c u r r e n t s u p p l i e d t h e r e t o by t h e c o n t r o l u n i t 8 i nr e s p o n s e t o t h e o p e r a t i o n o f t h e b r a k e , a n d W i t ht h e i n t e n s i t yo f t h e m a g n e t i c? e l d a t t h e i n ? e c t i o n p o i n t b 2 a s t h e b i a s

m a g n e t i c ? e l d H B , t h e s t r a i n a c t i o n o f t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2a f t e rt h e b r a k e i s a c t u a t e d s t a r t sfrom t h e p o i n t b 1 o n t h e c u r v e Y i t h o u t t h e a p p l i c a t i o n o ft h eb i a s m a g n e t i c ? e l dH B , W h e r e a sW i t h t h ea p p l i c a t i o n o ft h eb i a s m a g n e t i c? e l d H B , t h es t r a i na c t i o n o f t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2a f t e rt h e b r a k e i s a c t u a t e d s t a r t sf r o m t h e i n ? e c t i o n p o i n t b 2 .When t h e same i n t e n s i t y o f t h em a g n e t i c? e l d i s a p p l i e d b y t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 i nr e s p o n s e t o t h e o p e r a t i o n o f t h e b r a k e , t h e q u a n t i t y o f s t r a i no b t a i n a b l e W i t h t h e a p p l i c a t i o n o f t h e b i a s m a g n e t i c? e l d Hi s g r e a t e r .

I n F I G . 5 , H i r e p r e s e n t s t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l dg e n e r a t e di n t h e c o i la t t h e c u r r e n t v a l u e I ; H B , t h e i n t e n s i t yo f t h e b i a s m a g n e t i c? e l d ;E l ; m a g n e t i cs t r a i nWhen t h e

i n t e n s i t yH f t h e m a g n e t i c? e l d i s i n c r e a s e d f r o m 0 t o H i ;a n d Em , m a g n e t i cs t r a i nWhen t h ei n t e n s i t yH - o f t h emagn e t i c? e l d i s a p p l i e d a f t e rt h e i n t e n s i t yHB o f t h e b i a sm a g n e t i c? e l d i s a p p l i e d .

T h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e 1 e m p l o y st h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t1 2 W h i c he X t e n d sa n d c o n t r a c t s b ym e ans o f m a g n e t o s t r i c t i o n a s a d r i v i n g s o u r c e f o r p r e s s i n gt h e p a d s 3 a g a i n s t t h e b r a k e d i s c 2 . As l o n g a s t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e 1 i s a r r a n g e d s o t h a t i t m a y e X t e n dt h e r o d - l i k e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 i n t h e d i r e ct i o n i nW h i c ht h ep a d s 3 a r emoved y a p p l y i n gt h em a g n e t i c? e l d t h e r e t o , t h e l i n e a r movement n e c e s s a r y f o r t h e p a d s 3a r e p r e s s e d i s d i r e c t l y o b t a i n a b l e from t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v eelement 12 a s a d r i v i n g s o u r c e . Thus t h e

m a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e c a n b e made c o m p a c tW i t h o u t u s i n gt h e r o t a r y - l i n e a r c o n v e r s i o n o r r e d u c t i o n mechanism.

The e x t e n s i o n o f t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 i sc o n t r o l l e d b y m e a n s o f t h e v o l t a g e a p p l i e d t h r o u g h t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 W h i c hs u r r o u n d st h e o u t e r p e r i p h e r yo f t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 .S i n c e t h e g i a n t

8/11/2019 Us 5826683

10/12

5 , 8 2 6 , 6 8 39

m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 c a n b ec o n t r o l l e d e l e c t r i c a l l ya n d d i r e c t l y ,i t i s e a s y t o p r o v i d e i n t e l l i g e n tb r a k i n g f u n ct i o n s r e s u l t i n g f r o m t h e i n s t a l l a t i o no f a n a n t i l o c k b r a k i n gs y s t e m and t h a t o f a t r a c t i o n c o n t r o l s y s t e m .

F u r t h e r , t h e amount o f e x t e n s i o n o f t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t 1 2 c a nr e a d i l y b e i n c r e a s e d b yi n t e n s i f y i n g a n e l e c t r i c? e l d t o b e a p p l i e d t o t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 ,t h a ti s b y r a i s i n g av o l t a g e t ob e a p p l i e d t o t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 a n d t o g e t h e r W i t ht h ee f f e c to f r e d u c i n g p o W e rc o n s u m p t i o nb y a p p l y i n gt h eb i a s m a g n e t i c? e l d H B ,p o W e rc o n s u m p t i o nb e c o m e sr e d u ci b l e f u r t h e r .

S i n c e t h e d i s p l a c e m e n to f t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l em e n t 1 2 i s e n l a r g e d b y t h ed i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h an i s m 5 b e f o r e b e i n g t r a n s m i t t e d t o t h e p a d s 3 , a d i s p l a c ement f o r u s e i n p r e s s i n g t h e p a d s 3 c a n b e s e t g r e a t e r t h a nt h ed i s p l a c e m e n to f t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 1 2 .M o r e o v e r ,t h e u s e o f t h e d i s p l a c e m e n te n l a r g i n g mechanism5 p r e v e n t s t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t f r o m b e i n gdamaged b e c a u s e t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t i smade o f e x t r e m e l y f r a g i l em a t e r i a l .When t h e f o r c e o fp r e s s i n g t h ep a d s 3 i s o b t a i n e di n t h e m a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e1 , t h e d e f o r m a t i o no f t h e c a l i p e rp a W lp o r t i o n 1 0 a i s n o tp a r a l l e l t o t h e p i s t o n s t r o k e and even i f a d e ? e c t i o n l o a d i sa p p l i e d t o t h es m a l l - d i a m e t e rp i s t o n 2 3 , t h e d e ? e c t i o n l o a da p p l i e d t o t h e s m a l l - d i a m e t e rp i s t o n 23 W i l l n e v e r t r a n s m i tt e d t o t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 29 a s t h e ? u i d i sh e l d b e t W e e nt h e l a r g e - d i a m e t e r p i s t o n 1 1 a n d t h e s m a l ld i a m e t e rp i s t o n 2 3 i n t h ed i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s m5 a c c o r d i n g t o t h i s embodiment o f t h e i n v e n t i o n . I n t h ed i s p l a c e m e n t e n l a r g i n g m e c h a n i s m5 a c c o r d i n g t o t h i se m b o d i m e n to f t h e i n v e n t i o n , f u r t h e r ,t h e l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n 1 1 i s r e s t r i c t e db y t h es e a l i n gmember 2 4 a n d t h i smakes t u n l i k e l y t o c a u s e v e r t i c a l st r e s s d u e t o t h e p i n c h i n go f t h e p i s t o n a n d t h e l i k e )i n t h e d i r e c t i o n i n W h i c ht h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t 2 9 i s d i s p l a c e d .

Although a d e s c r i p t i o n h a s been g i v e n o f a c a s e Where t h eb i a sm a g n e t i c? e l d HE s g e n e r a t e d b y s u p p l y i n gt h ep r ed e t e r m i n e dc u r r e n t t o t h e e l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 d u r i n g t h en o n - o p e r a t i o n o ft h e b r a k e i n t h e ? r s t embodiment o f t h ei n v e n t i o n , t h e c y l i n d r i c a lp e r m a n e n tm a g n e t 2 7i s i n s t a l l e di n such a Wa y a s t o surround t h e o u t e r p e r i p h e r y o f t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i l1 4 a s shoWn i n F I G . 6 , f o r e x a m p l e ,W h e r e b yt h e p e r m a n e n tm a g n e t 2 7i s u s e d t o a p p l y t h e b i a sm a g n e t i c? e l d HB o t h e g i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t1 2 .

As s e tf o r t ha b o v e , t h em a g n e t o s t r i c t i v eb r a k e a c c o r d i n g

t o t h e p r e s e n t i n v e n t i o n c a n be made compact s i n c e t h em a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W h i c he x t e n d s a n d c o n t r a c t s bym e a n s of m a g n e t o s t r i c t i o n i s used a s a d r i v i n g s o u r c e f o rmoving t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s b a c k a n d f o r t h t o W a r d t h er o t a r y member f o r b r a k i n g p u r p o s e s , t h e l i n e a r movementr e q u i r e d f o r t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s t o b e moved back a n df o r t h i s d i r e c t l y o b t a i n a b l e f r o m t h e d r i v i n g s o u r c e W i t h o u tu s i n g t h e r o t a r y - l i n e a r c o n v e r s i o no r r e d u c t i o n m e c h a n i s m .

S i n c e t h e e x t e n s i o n a n d c o n t r a c t i o n o f t h e m a g n e t o s t r i ct i v ee l e m e n t a r ee l e c t r i c a l l ya n d d i r e c t l yc o n t r o l l a b l e by t h ev o l t a g e a p p l i e dt o t h ee l e c t r o m a g n e t i cc o i ls u r r o u n d i n gt h eo u t e rp e r i p h e r y o ft h em a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t ,i n t e l l i g e n tb r a k i n g f u n c t i o n s r e s u l t i n g f r o m t h e i n s t a l l a t i o no f a na n t i l o c k b r a k i n g s y s t e m and a t r a c t i o n c o n t r o l s y s t e m a r e

r e a d i l ya c c o m p l i s h e d .F u r t h e r , t h e amount o f e x t e n s i o n a n d c o n t r a c t i o n o f t h e

m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t c a nr e a d i l y b e i n c r e a s e d b y i n t e ns i f y i n g a n e l e c t r i c? e l d t o b e a p p l i e d t o t h e m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t , t h a ti s b y r a i s i n ga v o l t a g e t o b e a p p l i e d t o t h ee l e c t r o m a g n e t i c c o i l . I n comparison W i t h t h e c a s e o f a

10

1 5

25

35

45

55

6 5

1 0p i e Z o e l e c t r i cc e r a m i cm a t e r i a l ,a d i s p l a c e m e n tf o rm o v i n gt h e f r i c t i o n m a t e r i a l s back and f o r t h can be s e t g r e a t e r , s ot h a t t h e a l l o W a b l eWear c a p a c i t y o f t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s i si n c r e a s a b l e .

S i n c e t h ed i s p l a c e m e n t o ft h em a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ti s

e n l a r g e db y t h e? u i d - t y p ed i s p l a c e m e n te n l a r g i n gm e c h anism b e f o r e b e i n g t r a n s m i t t e d t o t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s , ad i s p l a c e m e n tf o r moving t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s b a c k a n df o r t h c a n b e se t g r e a t e r t h a n t h e d i s p l a c e m e n to f t h e m a gn e t o s t r i c t i v ee l e m e n t . T h e r e f o r e , t h ed i s p l a c e m e n tr e q u i r e df o r t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s i s m a d e a t t a i n a b l e W i t h a s m a l l e rm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t o r t h e a l l o W a b l eWear c a p a c i t y o ft h ef r i c t i o nm a t e r i a l s i s made i m p r o v a b l eb y s e t t i n gg r e a t e ra d i s p l a c e a b l e r a n g e o f t h e f r i c t i o n m a t e r i a l s .

When t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t i s k e p t i n s u c ha s t a t e t h a t a p r e d e t e r m i n e dq u a n t i t y o f i n i t i a ls t r a i n h a s beena p p l i e d t h e r e t ob y a p p l y i n gt h eb i a s m a g n e t i c? e l d t o t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t d u r i n g t h en o n - o p e r a t i o n o ft h e b r a k e ,t h e q u a n t i t yo f s t r a i ng e n e r a t e d b y t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W i t h r e s p e c t t o v a r i a t i o n i n t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d a p p l i e db y t h ee l e c t r o m a gn e t i c c o i l d u r i n g t h e o p e r a t i o n o f t h e b r a k e c a n b e madeg r e a t e r a n d n o t o n l y t h e r e s p o n s e p r o p e r t y o f t h e g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W i t h r e s p e c t t o v a r i a t i o n i n t h ei n t e n s i t yo f t h em a g n e t i c? e l d b u t a l s ot h er e s p o n s ep r o p e r t yn e c e s s a r yf o r o b t a i n i n g a p r e d e t e r m i n e d d i s p l a c e m e n ton t h ep a r t o f t h e a c t u a t o r i s i m p r o v a b l e .The c o n s u m p t i o no fe l e c t r i cpoWer r e q u i r e d t o o b t a i n a p r e d e t e r m i n e dd i s p l a c ement i s a l s o r e d u c i b l e .

S i n c e t h ed i s p l a c e m e n to f t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l em e n t i s e n l a r g e d b y t h ed i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s mb e f o r e b e i n g t r a n s m i t t e d t o t h e f r i c t i o nm a t e r i a l s , a d i s p l a c e

mentf o r

moving t h ef r i c t i o n

m a t e r i a l s c a n b es e t

g r e a t e r t h a nt h ed i s p l a c e m e n to f t h eg i a n t - m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t .What i s c l a i m e d i s :1 . A a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e c o m p r i s i n g :a n e l e c t r i c a l l y - d r i v e n a c t u a t o r f o r moving f r i c t i o n mate

r i a l s back and f o r t h toWard a r o t a r y m e m b e r s o a s t oo b t a i n b r a k i n gf o r c e b y p r e s s i n g s a i df r i c t i o nm a t e r i a l sa g a i n s t s a i d r o t a r y m e m b e r ,s a i d a c t u a t o r i n c l u d i n g am a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W h o s e l e n g t h v a r i e s W i t hm a g n e t o s t r i c t i o n When a m a g n e t i c ? e l d i s a p p l i e dt h e r e t o s o a s t o o b t a i n t h e b r a k i n g f o r c e o f p r e s s i n g s a i df r i c t i o nm a t e r i a l s a n d a n e l e c t r o m a g n e t i cc o i lf o r a p p l yi n g t h e m a g n e t i c? e l d t o s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ti n p r o p o r t i o n t o a n i n p u t v o l t a g e ;

a c o n t r o l u n i t f o r c o n t r o l l i n g t h e v o l t a g e t h a ti s i n p u t t os a i d e l e c t r o m a g n e t i cc o i l i n a c c o r d a n c e W i t ha n o p e r at i o n of a brake o p e r a t i n g p a r t s o a s t o c o n t r o l l an

o p e r a t i o n o f s a i d a c t u a t o r ;a n db i a s m a g n e t i c ? e l d a p p l y i n g means f o r a p p l y i n g a b i a s

m a g n e t i c? e l d t o s a i dm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t d u r i n ga n o n - o p e r a t i o n o ft h e b r a k e .

2 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 1 ,f u r t h e rc o m p r i s i n ga ? u i d - t y p e d i s p l a c e m e n t e n l a r g i n gmechanism i n s t a l l e db e t W e e ns a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ta n d f r i c t i o nm a t e r i a l s a n d e n l a r g i n g a d i s p l a c e m e n to f s a i dm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n dt r a n s m i t t i n gt h ee n l a r g e d d i sp l a c e m e n tt o s a i d f r i c t i o nm a t e r i a l s .

3 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 2 ,Wherein s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t i s i n a form o f a r o d ,a l e n g t h o f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n tb e i n gv a r i e d a l o n ga d i r e c t i o n i n Which s a i d f r i c t i o n m a t e r i a l s a r e m o v e d backa n d f o r t hWhen h em a g n e t i c? e l d i s a p p l i e d t h e r e t o ,a n d s a i dd i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s mc o m p r i s e s : a c y l i n d e re n c l o s i n g a ? u i d ; a l a r g e - d i a m e t e r p i s t o nW h i c hi s p a s s e d

8/11/2019 Us 5826683

11/12

5 , 8 2 6 , 6 8 31 1

t h r o u g h a W a l l p o r t i o n on one s i d e o f s a i d c y l i n d e r andc o u p l e d t o o n e e n d o f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t a n du s e d t o t r a n s m i t t h e d i s p l a c e m e n to f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t t o s a i d ? u i d i n s a i d c y l i n d e r ; and a s m a l l - d i a m e t e rp i s t o n Which i s p a s s e d t h r o u g h a Wa l l p o r t i o n o n t h e o t h e r

s i d e o f s a i d c y l i n d e r a n d c o u p l e dt o s a i d f r i c t i o nm a t e r i a l sa n d t r a n s m i t t o s a i d f r i c t i o nm a t e r i a l s , t h e d i s p l a c e m e n tt r a n s m i t t e d f r o m s a i dl a r g e - d i a m e t e r p i s t o n t o t h e ? u i d ;W h e r e b ya m a g n i ? c a t i o no f t h e d i s p l a c e m e n to f s a i d m a gn e t o s t r i c t i v e element i s s e t by an a r e a r a t i o betWeen s a i dl a r g e d i a m e t e rp i s t o na n d s a i ds m a l l - d i a m e t e rp i s t o n .

4 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 1 ,W h e r e i ns a i d b i a s m a g n e t i c? e l d a p p l y i n gmeans i n c l u d e s ap e r m a n e n tm a g n e t i n s t a l l e da r o u n d s a i dm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d a m a g n e t i cm a t e r i a l d i s p o s e d a d j a c e n t t o s a i dp e r m a n e n tm a g n e t .

5 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 1 ,W h e r e i n s a i d b i a s m a g n e t i c ? e l d a p p l y i n g means h a s ap e r m a n e n tm a g n e t i n s t a l l e da r o u n d s a i dm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t .

6 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 1 ,f u r t h e r c o m p r i s i n gp r e s t r e s s a p p l y i n gmeans f o r a p p l y i n gap r e d e t e r m i n e dp r e s t r e s st o s a i dm a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t .

7 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 1 ,Wherein s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e element i s a g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t .

8 . A a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e c o m p r i s i n g :a n e l e c t r i c a l l y - d r i v e n a c t u a t o r f o r moving f r i c t i o n mate

r i a l s back and f o r t h toWard a r o t a r y member s o a s t oo b t a i n b r a k i n gf o r c e b y p r e s s i n g s a i df r i c t i o nm a t e r i a l sa g a i n s t s a i d r o t a r y m e m b e r ,s a i d a c t u a t o r i n c l u d i n g am a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W h o s e l e n g t h v a r i e s W i t hm a g n e t o s t r i c t i o n When a m a g n e t i c ? e l d i s a p p l i e dt h e r e t o s o a s t o o b t a i n t h e b r a k i n g f o r c e o f p r e s s i n g s a i df r i c t i o nm a t e r i a l s a n d a n e l e c t r o m a g n e t i cc o i lf o ra p p l yi n g t h em a g n e t i c? e l d t o s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ti n p r o p o r t i o n t o a n i n p u t v o l t a g e ;

a c o n t r o l u n i t f o r c o n t r o l l i n g t h e v o l t a g e t h a ti s i n p u t t os a i d e l e c t r o m a g n e t i cc o i l i n a c c o r d a n c e W i t h a no p e r at i o n of a brake o p e r a t i n g p a r t s o a s t o c o n t r o l an

o p e r a t i o n o f s a i d a c t u a t o r ;a ? u i d - t y p e d i s p l a c e m e n te n l a r g i n g m e c h a n i s mi n s t a l l e d

b e t W e e n s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t a n d f r i c t i o nm a t e r i a l s a n d e n l a r g i n g a d i s p l a c e m e n to f s a i d magnet o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d t r a n s m i t t i n g t h e e n l a r g e d d i sp l a c e m e n tt o s a i df r i c t i o nm a t e r i a l s ,s a i d ? u i d d i s p l a c em e n t e n l a r g i n g m e c h a n i s mc o m p r i s i n g :

a c y l i n d e r e n c l o s i n g a ? u i d ;

a l a r g e - d i a m e t e r p i s t o nWhich i s e n g a g e dW i t ho n e e n d o fs a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d u s e d t o t r a n s m i t t h ed i s p l a c e m e n to f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t t o s a i d? u i d i n s a i d c y l i n d e r ; a n d

a s m a l l - d i a m e t e rp i s t o n Which i s e n g a g e dW i t h s a i d f r i ct i o n m a t e r i a l s a n d t r a n s m i t t h e d i s p l a c e m e n tt r a n s m i tt e d f r o m s a i d l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n t o t h e ? u i d t o s a i df r i c t i o nm a t e r i a l s ;a n d

b i a s m a g n e t i c? e l d a p p l y i n g means f o r a p p l y i n g a b i a sm a g n e t i c? e l d t o s a i dm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t d u r i n ga n o n - o p e r a t i o n o ft h e b r a k e .

9 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 8 ,W h e r e i ns a i d b i a s m a g n e t i c? e l d a p p l y i n gmeans i n c l u d e s ap e r m a n e n tm a g n e t i n s t a l l e da r o u n d s a i dm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d a m a g n e t i cm a t e r i a l d i s p o s e d a d j a c e n t t o s a i dp e r m a n e n tm a g n e t .

1 0 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n gt o c l a i m 8 ,W h e r e i n s a i d b i a s m a g n e t i c ? e l d a p p l y i n g means h a s ap e r m a n e n tm a g n e t i n s t a l l e da r o u n d s a i dm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t .

10

1 5

3O

45

55

6 5

1 21 1 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 8 ,

f u r t h e r c o m p r i s i n gp r e s t r e s s a p p l y i n gmeans f o ra p p l y i n gap r e d e t e r m i n e dp r e s t r e s st o s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t .

1 2 .A a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e c o m p r i s i n g :a n e l e c t r i c a l l y - d r i v e n a c t u a t o r f o r moving f r i c t i o n mate

r i a l s back and f o r t h toWard a r o t a r y m e m b e r s o a s t oo b t a i n b r a k i n gf o r c e b y p r e s s i n g s a i df r i c t i o nm a t e r i a l sa g a i n s t s a i d r o t a r y m e m b e r ,s a i d a c t u a t o r i n c l u d i n g am a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W h o s e l e n g t h v a r i e s W i t hm a g n e t o s t r i c t i o n When a m a g n e t i c ? e l d i s a p p l i e dt h e r e t o s o a s t o o b t a i n t h e b r a k i n g f o r c e o f p r e s s i n g s a i df r i c t i o nm a t e r i a l s a n d a n e l e c t r o m a g n e t i cc o i lf o r a p p l yi n g t h e m a g n e t i c? e l d t o s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ti n p r o p o r t i o n t o a n i n p u t v o l t a g e ;

a c o n t r o l u n i t f o r c o n t r o l l i n g t h e v o l t a g e t h a ti s i n p u t t os a i d e l e c t r o m a g n e t i cc o i l i n a c c o r d a n c e W i t ha n o p e r at i o n of a brake o p e r a t i n g p a r t s o a s t o c o n t r o l an

o p e r a t i o n o f s a i d a c t u a t o r ;a n da ? u i d d i s p l a c e m e n t e n l a r g i n g mechanism i n s t a l l e d

b e t W e e n s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t a n d f r i c t i o nm a t e r i a l s a n d e n l a r g i n g a d i s p l a c e m e n to f s a i d magnet o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d t r a n s m i t t i n g t h ee n l a r g e d d i sp l a c e m e n tt o s a i d f r i c t i o nm a t e r i a l s ;

s a i d? u i d d i s p l a c e m e n te n l a r g i n gm e c h a n i s mc o m p r i s i n g :a c y l i n d e r e n c l o s i n g a ? u i d ;a l a r g e - d i a m e t e r p i s t o nWhich i s e n g a g e dW i t ho n e e n d

o f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ta n d u s e d t o t r a n s m i tt h e d i s p l a c e m e n to f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n tt os a i d ? u i d i n s a i d c y l i n d e r ; a n d

a s m a l l - d i a m e t e rp i s t o n Which i s e n g a g e dW i t h s a i df r i c t i o n m a t e r i a l s and u s e d t o f u r t h e r t r a n s m i t t h ed i s p l a c e m e n tWhich h a s b e e n t r a n s m i t t e d f r o m s a i dl a r g e - d i a m e t e rp i s t o n t o t h e ? u i d i n s a i d c y l i n d e r t o

s a i d f r i c t i o n m a t e r i a l s .1 3 . T h e m a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e a c c o r d i n g t o c l a i m 1 2 ,Wherein s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e element i s a g i a n tm a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t .

1 4 .A a g n e t o s t r i c t i v e b r a k e c o m p r i s i n g :a n e l e c t r i c a l l y - d r i v e n a c t u a t o r f o r moving f r i c t i o n mate

r i a l s back and f o r t h toWard a r o t a r y m e m b e r s o a s t oo b t a i n b r a k i n gf o r c e b y p r e s s i n g s a i df r i c t i o nm a t e r i a l sa g a i n s t s a i d r o t a r y m e m b e r ,s a i d a c t u a t o r i n c l u d i n g am a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t W h o s e l e n g t h v a r i e s W i t hm a g n e t o s t r i c t i o n When a m a g n e t i c ? e l d i s a p p l i e dt h e r e t o s o a s t o o b t a i n t h e b r a k i n g f o r c e o f p r e s s i n g s a i df r i c t i o nm a t e r i a l s a n d a n e l e c t r o m a g n e t i cc o i lf o r a p p l yi n g t h e m a g n e t i c? e l d t o s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t

i n p r o p o r t i o n t o a n i n p u t v o l t a g e ;a c o n t r o l u n i t f o r c o n t r o l l i n g t h e v o l t a g e t h a ti s i n p u t t o

s a i d e l e c t r o m a g n e t i cc o i l i n a c c o r d a n c e W i t ha n o p e r at i o n of a brake o p e r a t i n g p a r t s o a s t o c o n t r o l an

o p e r a t i o n o f s a i d a c t u a t o r ;a n da ? u i d d i s p l a c e m e n t e n l a r g i n g mechanism i n s t a l l e d

b e t W e e n s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n t a n d f r i c t i o nm a t e r i a l s a n d e n l a r g i n g a d i s p l a c e m e n to f s a i d magnet o s t r i c t i v ee l e m e n t a n d t r a n s m i t t i n g t h ee n l a r g e d d i sp l a c e m e n tt o s a i d f r i c t i o nm a t e r i a l s ;

s a i d? u i d d i s p l a c e m e n te n l a r g i n gm e c h a n i s mc o m p r i s i n g :a c y l i n d e r e n c l o s i n g a ? u i d ;a l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n W h i c hi s p a s s e d th r o u g ha Wa l l

p o r t i o n on one s i d e o f s a i d c y l i n d e r c a n c o u p l e dt oone end o f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n tt o s a i d ? u i di n s a i d c y l i n d e r a n d u s e d t o t r a n s m i t t h e d i s p l a c ement o f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n tt o s a i d ? u i d i ns a i d c y l i n d e r ;a n d

a s m a l l - d i a m e t e rp i s t o n Which s p a s s e d t h r o u g ha W a l lp o r t i o n o n t h e o t h e r s i d e o f s a i d c y l i n d e r a n d c o u p l e d

8/11/2019 Us 5826683

12/12

5 , 8 2 6 , 6 8 31 3 1 4

t o s a i d f r i c t i o n m a t e r i a l s a n d u s e d t o f u r t h e r t r a n s m i t w h e r e i ns a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n ti s i n t h e form o ft h e d i s p l a c e m e n tWhich h a s b e e n t r a n s m i t t e d f r o m a r o d , a l e n g t h o f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v e e l e m e n ts a i d l a r g e - d i a m e t e rp i s t o n t o t h e ? u i d i n s a i d c y l i n d e r b e i n g v a r i e d a l o n g a d i r e c t i o n i n W h i c hs a i d f r i c t i o nt o s a i d f r i c t i o n m a t e r i a l s ; Whereby a m a g n i ? c a t i o no f m a t e r i a l s a r e m o v e d back a n d f o r t h When t h e m a gt h e d i s p l a c e m e n to f s a i d m a g n e t o s t r i c t i v ee l e m e n t i s 5 n e t i c ? e l d i s a p p l i e d t h e r e t o .

s e t by a n a r e a r a t i o betWeen s a i d l a r g e - d i a m e t e rpis ton a n d s m a l l -d i ame te r p i s t o n ; * * * * *