JP2018185004A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗警告音を発生させることなくブレーキライニングが摩耗した異常状態を判定する技術を提供する。【解決手段】センサ本体２１は、車軸と連動するブレーキドラムにブレーキライニングを押し付けることで制動力を生じさせるドラムブレーキの温度を検出するため、ブレーキライニングが取り付けられるブレーキシューが予め設定された許容量を超えて摩耗した場合に、ブレーキドラムと接触する位置に配置される。抵抗器２２は、センサ本体２１に対して並列接続され、ブレーキシューが許容量を超えて摩耗した場合でも、ブレーキドラムとは非接触となる位置に配置される。【選択図】図４

Description

本開示は、ドラムブレーキにおいてライニングの摩耗を検出する技術に関する。

特許文献１には、トラック、バス、トレーラ等の車両で使用されるドラムブレーキにおいて、ブレーキライニングの摩耗をドライバーに通知する技術がとして、ブレーキシューにおけるブレーキライニングの取り付け面に凸部を形成することが開示されている。つまり、ブレーキライニングが許容量を超えて摩耗すると、凸部がブレーキドラムに当接して摩耗警告音が発生するため、この摩耗警告音によって、ブレーキライニングの交換時期をドライバーに通知することができる。

実開平０５−０２５０４１号公報

しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、トレーラのような大型車両については、ドライバーとブレーキの距離が離れているため、摩耗警告音が発生していても、ドライバーが気付かない場合があるという課題が見出された。また、発明者は、凸部をブレーキドラムに当接させることは、ブレーキドラムの損傷にも繋がるという課題も見出した。

本開示の１つの局面は、摩耗警告音を発生させることなくブレーキライニングが摩耗した異常状態を判定できることが望ましい。

本開示の１つの局面による温度センサは、センサ本体（２１）と、抵抗器（２２）とを備える。
センサ本体は、車軸と連動するブレーキドラム（５１）にブレーキライニング（５３）を押し付けることで制動力を生じさせるドラムブレーキ（５）の温度を検出するため、ブレーキライニングが取り付けられるブレーキシュー（５２）が予め設定された許容量を超えて摩耗した場合に、ブレーキドラムと接触する位置に配置される。

抵抗器は、センサ本体に対して並列接続され、ブレーキシューが許容量を超えて摩耗した場合でも、ブレーキドラムとは非接触となる位置に配置される。
このような構成によれば、正常時には、センサ本体と抵抗器とによる並列抵抗の抵抗値に応じた検出信号が得られる。ブレーキライニングが摩耗して、センサ本体がブレーキドラムと接触する等して破損すると、並列接続されたセンサ本体の部分が断線することにより検出信号は、抵抗器の抵抗値に応じたものとなる。しかも、このときの検出信号は、センサ本体および抵抗器に至る電線が断線又はショートした場合の検出信号とは異なったものとなる。

従って、この検出信号の信号レベルの変化を、ドライバーに通知することで、ブレーキドラムから摩耗警告音を発生させることなく、即ち、ドラムブレーキを損傷させることなく、走行中であっても、ブレーキライニングが摩耗した異常状態をドライバーに認識させることができる。これにより、今までドライバーが知ることが困難であったライニング交換時期を、ドライバーに知らせることができる。また、検出信号の異常が、ブレーキライニングの摩耗に基づくものか、電線の断線又はショートに基づくものかを識別することもできる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

異常判定システムの全体構成およびシステムを構成する各部の配置を示すブロック図である。 ドラムブレーキの構成を示す説明図である。 温度検出部の取り付け位置を示す説明図である。 温度センサの構成および接続状態を示す回路図である。 判定装置の構成を示すブロック図である。 温度センサ監視処理のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．全体構成］
異常判定装置１は、トラック、バス等の自動車や、自動車に牽引されるトレーラ等の被牽引車両に搭載することができる。異常判定装置１は、車両が有する各車軸の両端に設けられたドラムブレーキの異常を判定する。ここでは、ドラムブレーキの異常として、ブレーキライニングが許容量を超えて摩耗した異常状態であるか否かを少なくとも判定する。以下、異常判定装置１をトレーラに適用した例について説明する。

図１に示すように、トレーラ１０は、トラクタヘッド１１の後方に連結して牽引されるものである。トレーラ１０は、両端にタイヤが取り付けられた３本の車軸を有する。また、各車軸の両端には、それぞれドラムブレーキ５が設けられている。

［１−１．ドラムブレーキ］
ドラムブレーキ５は、図２に示すように、ブレーキドラム５１、ブレーキシュー５２、ブレーキライニング５３、Ｓカム５４、リターンスプリング５５を備える。

ブレーキドラム５１は、底面が除去された円筒状の部材である。ドラムは、車軸に連結されタイヤと共に回転するように構成されている。
ブレーキシュー５２は、円弧状に形成された部位を有する部材である。ブレーキシュー５２は、一つのドラムブレーキ５に二つ設けられる。一対のブレーキシュー５２は、円弧状の部位が、ドラムの内周壁と一定の隙間をあけて対向する位置に配置され、それぞれの一端が、アンカピンによって回動自在に軸支されている。以下では、ブレーキシュー５２において、アンカピンによって軸支されている端部とは反対側の端部を開放端という。

ブレーキライニング５３は、ブレーキシュー５２の円弧状に形成された部位、即ち、ブレーキシュー５２のブレーキドラム５１との対向面に取り付けられる。ブレーキライニング５３は、ブレーキシュー５２によって、ブレーキドラム５１の内周壁に押し付けられることによって制動力を発生させる。ブレーキライニング５３は、各ブレーキシュー５２に対して２枚ずつ取り付けられる。ここでは、同じブレーキシュー５２に取り付けられる二つのブレーキライニング５３は、両者の間にブレーキシュー５２が露出する部位（以下、露出部位５２１）が形成されるように、数ｍｍ〜十数ｍｍ程度離して配置される。

Ｓカム５４は、一対のブレーキシュー５２の開放端にそれぞれ接触する回動自在に取り付けられたＳ字状の部材である。そして、ブレーキペダルが踏み込まれると、アクチュエータ５４１が、一対のブレーキシュー５２の開放端間を広げる方向、即ち、ブレーキライニング５３をブレーキドラム５１に押し付ける方向に、Ｓカム５４を回動させる。その結果、ブレーキライニング５３とブレーキドラム５１との間で発生する摩擦力によって制動が行われる。

リターンスプリング５５は、一対のブレーキシュー５２の開放端の間に接続される。そして、ブレーキペダルの踏み込みが解除されると、アクチュエータ５４１が、一対のブレーキシュー５２の開放端の間を狭める方向に、Ｓカム５４を回動させる。その結果、リターンスプリング５５の付勢力により、ブレーキライニング５３は、ブレーキドラム５１とは隙間をおいた位置に保持されることで制動が解除される。ここでは、Ｓカム５４を用いた例を示したが、Ｓカム５４は、トレーラで採用されることが多く、トラックでは、Ｓカム５４の代わりにウエッチが採用されることが多い。

［１−２．異常判定装置］
図１に戻り、トレーラ１０は、複数の温度センサ２と、判定部３と、警告装置４と、車載機器群６とを備え、これらが、異常判定装置１を構成する。

温度センサ２は、トレーラ１０が有する複数のドラムブレーキ５のそれぞれにもうけられている。温度センサ２は、一つのドラムブレーキ５が有する一対のブレーキシュー５２のうちの一方に取り付けられる。但し、一対のブレーキシュー５２の両方に取り付けられていてもよい。

温度センサ２は、図４に示すように、センサ本体２１と、抵抗器２２とを備える。センサ本体２１は、周囲の温度によって抵抗値が変化する熱電対を含む。抵抗器２２は、センサ本体２１と並列に接続されている。抵抗器２２の抵抗値は、通常、センサ本体２１の抵抗値より大きな値に設定されるが、これに限定されるものではない。温度センサ２は、一端が抵抗器Ｒを介して電源に接続され、他端が接地される。そして、温度センサ２の両端電圧が、検出信号として判定部３に供給される。

そして、温度センサ２のセンサ本体２１は、図２及び図３に示すように、ブレーキドラム５１とブレーキシュー５２との間に配置される。ここでは、センサ本体２１は、ブレーキシュー５２の露出部位５２１に取り付けられ、ブレーキシュー５２の温度を検出することによって、ドラムブレーキ５の温度を検出する。

センサ本体２１は、その厚さがブレーキシュー５２より薄く形成されている。つまり、ブレーキライニング５３が摩耗していない状態では、ブレーキドラム５１と接することがないが、摩耗によりブレーキライニング５３の厚さが温度センサ２の厚さと同程度以下になると、ブレーキドラム５１と接触して温度センサ２は破壊されてしまう可能性がある。温度センサ２が破壊されることがないブレーキライニング５３の摩耗量の上限値を、以下では摩耗の許容量という。

抵抗器２２は、センサ本体２１から判定部３に至る電線のいずれかの地点であって、センサ本体２１の近くではあるが、少なくとも、ブレーキライニング５３が許容量を超えて摩耗した場合でも、ブレーキドラム５１とは非接触となる位置に配置される。

図１に戻り、警告装置４は、トレーラ１０の前端、即ち、トラクタヘッド１１との境界付近で、トラクタヘッド１１に乗車中のドライバーがサイドミラーを介して視認することが可能な位置に設置されている。

車載機器群６は、車両の挙動を表す信号（以下、挙動信号）を検出または伝送する機器である。車載機器群６が提供する挙動信号には、ブレーキ信号および車速が少なくとも含まれている。車速は、トラクタヘッド１１のタイヤに設けられた車速センサから得られる情報を用いて求める以外に、車両に搭載されたＧＰＳ受信機や加速度センサから得られる情報を用いて求めるようにしてもよい。ＧＰＳは、グローバルポジショニングシステムの略語である。

判定部３は、トレーラ１０下部の作業し易い場所に設置された制御ボックス内に設置される。判定部３は、図５に示すように、複数のＡＤ変換部３１、情報取得部３２、演算部 ３３、表示デバイス３４を備える。

複数のＡＤ変換部３１は、複数の温度センサ２のそれぞれに対応づけて設けられている。ＡＤ変換部３１は、対応づけられた温度センサ２からの検出信号をデジタルデータに変換して演算部３３に供給する。

情報取得部３２は、車載機器群６からブレーキ信号や車速を取得して演算部３３に供給する。
表示デバイス３４は、液晶パネルを含み、各タイヤの異常を判定した結果を、その異常が発生した部位と共に表示するように構成されている。

演算部３３は、ＣＰＵ３３１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ３３２）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。演算部３３の各種機能は、ＣＰＵ３３１が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ３３２が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、演算部３３を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

演算部３３は、ＣＰＵ３３１がプログラムを実行することにより、異常判定処理および温度センサ監視処理を少なくとも実行する。異常判定処理は、複数のＡＤ変換部３１および情報取得部３２から得られる情報に従ってブレーキの異常を判定し、判定結果を警告装置４や表示デバイス３４を介して報知する処理である。温度センサ監視処理については後述する。演算部３３の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。

［２．処理］
次に、演算部３３が実行する温度センサ監視処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。本処理は、予め設定された間隔Ｃ（例えば、１００ｍｓ）で周期的に実行される。本処理が実行される周期を処理サイクルという。また、本処理は、ＡＤ変換部３１のそれぞれ、即ち、温度センサ２のそれぞれについて実行する。

本処理が起動すると、演算部３３は、Ｓ１１０にて、複数のＡＤ変換部３１を介して取得された温度センサ２からの検出信号の直流レベルを取得する。
Ｓ１２０では、Ｓ１１０で取得した直流レベルが正常レベルであるか否かを判断する。正常レベルは、温度センサ２の抵抗値、即ち、センサ本体２１と抵抗器２２とによる並列抵抗の抵抗値と、抵抗器Ｒの抵抗値とで電源電圧を分圧した値に設定する。但し、センサ本体２１の抵抗値は、周囲の温度によって変動するため、検出対象となる温度範囲内での抵抗値の変動を考慮して、正常レベルを設定する。

取得した直流レベルが正常レベルであれば、本処理を終了する。取得した直流レベルが正常レベルでなければ、Ｓ１３０に移行する。
Ｓ１３０では、Ｓ１１０で取得した直流レベルが、異常レベルであるか否かを判断する。異常レベルは、抵抗器２２の抵抗値と、抵抗器Ｒの抵抗値とで電源電圧を分圧した値に設定する。抵抗器２２の抵抗値は、正常レベルと異常レベルとで明確なレベル差が生じるように設定される。

取得した直流レベルが異常レベルであればＳ１４０に移行する。取得した直流レベルが異常レベルでなければＳ１５０に移行する。
Ｓ１４０では、ブレーキシュー５２の摩耗によりセンサ本体２１が破損したものとして、その旨を、警告装置４や表示デバイス３４を介して報知して、本処理を終了する。

Ｓ１５０では、温度センサ２に至るハーネスに異常、即ち、断線または短絡が生じたものとして、その旨を、警告装置４や表示デバイス３４を介して報知して、本処理を終了する。

なお、Ｓ１４０およびＳ１５０での報知では、具体的には、警告装置４を作動させると共に、表示デバイス３４に、異常が検出された部位や異常の内容について表示する。これらの処理により設定された警告装置４や表示デバイス３４の表示状態は、判定部３に設けられた図示しないリセットスイッチが操作されるまで保持される。

［３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（３ａ）温度センサ２は、センサ本体２１に対して抵抗器２２が並列に接続され、センサ本体２１が破損した場合に、検出信号の直流レベルが変化するように構成されている。しかも、センサ本体２１は、ブレーキライニング５３が許容値を超えて摩耗した場合に、ブレーキドラム５１と接触することによって破損する位置に配置されている。従って、異常判定装置１では、温度センサ２からの検出信号の直流レベルを監視することで、ブレーキライニング５３の摩耗を判定し、その結果をドライバーに報知することができる。その結果、ブレーキドラム５１から摩耗警告音を発生させることなく、即ち、ドラムブレーキを損傷させることなく、走行中であっても、ブレーキライニング５３が摩耗した異常状態をドライバーに認識させることができる。これにより、今までドライバーが知ることが困難であったライニング交換時期を、ドライバーに知らせることができる。

（３ｂ）温度センサ２は、抵抗器２２を備えることにより、センサ本体２１が破損した場合と、温度センサ２に至るハーネスが断線又は短絡した場合とで、検出信号の直流レベルは異なったものとなる。従って、異常判定装置１によれば、検出信号の異常が、ブレーキライニング５３の摩耗によるものか、電線の断線又は短絡によるものかを識別することができる。

［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（４ａ）上記実施形態では、センサ本体２１がブレーキシュー５２の露出部位５２１に取り付けられているが、これに限定されるものではない。例えば、センサ本体２１は、ブレーキライニング５３に埋め込まれていてもよい。

（４ｂ）上記実施形態では、異常の報知を、警告装置４や表示デバイス３４を用いて行っているが、これに限定されるものではない。例えば、スピーカ等を用いて聴覚的に、異常の報知を行うように構成してもよい。また、スマートフォン等を用いて、警告や修理等に必要な情報を通知するように構成してもよい。

（４ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（４ｄ）上述した温度センサ２の他、当該温度センサ２を構成要素とするシステム、ブレーキライニングの摩耗判定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…異常判定装置、２…温度センサ、３…判定部、４…警告装置、５…ドラムブレーキ、６…車載機器群、１０…トレーラ、１１…トラクタヘッド、２１…センサ本体、２２…抵抗器、３１…変換部、３２…情報取得部、３３…演算部、３４…表示デバイス、５１…ブレーキドラム、５２…ブレーキシュー、５３…ブレーキライニング、５４…Ｓカム、５５…リターンスプリング、３３１…ＣＰＵ、３３２…メモリ、５２１…露出部位、５４１…アクチュエータ。

Claims (2)

1. 車軸と連動するブレーキドラム（５１）にブレーキライニング（５３）を押し付けることで制動力を生じさせるドラムブレーキ（５）の温度を検出するため、前記ブレーキライニングが取り付けられるブレーキシュー（５２）が予め設定された許容量を超えて摩耗した場合に、前記ブレーキドラムと接触する位置に配置されたセンサ本体（２１）と、
   前記センサ本体に対して並列接続され、前記ブレーキシューが前記許容量を超えて摩耗した場合でも、前記ブレーキドラムとは非接触となる位置に配置された抵抗器（２２）と、
   を備える温度センサ。
2. 請求項１に記載の温度センサであって、
   前記センサ本体は、前記ブレーキシューと前記ブレーキドラムの間に配置された、
   温度センサ。