JP2020015477A - ブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】緊急ブレーキが作動した場合であっても、急ブレーキを抑制することができるブレーキシステムを提供すること。【解決手段】ブレーキシステムは、圧縮空気が供給されることにより車両１を制動するブレーキ機構と、圧縮空気を貯蔵するエアタンク２１と、エアタンク２１からブレーキ機構へのエア流路ＡＰにおいて圧縮空気の流量を制御するブレーキバルブＢＶと、ブレーキバルブＢＶをバイパスするバイパスエア流路Ｂ‐ＡＰと、第１バイパス流路及び前記第２バイパス流路を個別に開閉制御する制御部１０と、を備え、第１バイパス流路は、圧縮空気を緊急制動用の第１圧力Ｐ１に減圧する第１減圧弁ＲＶ１を含み、第２バイパス流路は、圧縮空気を第１圧力Ｐ１よりも低い第２圧力Ｐ２に減圧する第２減圧弁ＲＶ２を含み、制御部１０は、第２バイパス流路の後に第１バイパス流路を開状態に制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のブレーキシステムに関する。

路線バスや観光バスなどの車両において、ドライバの急病などにより運転操作を継続できなくなった場合には、重大事故を防止するために車両を自動的に停車させることが求められる。このような場合には、例えば、客席の周辺に緊急停止ボタンを設置することにより緊急時に乗客が操作して緊急ブレーキを作動させる方法や、センサによりドライバの異常状態を自動で検知することにより緊急ブレーキを作動させるなどの対応が考えられる。また、緊急停止ボタンとドライバの異常検知センサとを組み合わせた車両緊急停止装置も提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１１−５７１３４号公報

ところで、乗用車と比べて車両重量が大きいバスは、圧縮空気の圧力を利用してブレーキを作動させる構成であることが多い。しかしながら、上記のようなバスは、緊急ブレーキの作動によりブレーキのエア圧が急上昇した場合には、乗客を乗せた状態で急ブレーキをかけてしまう虞が生じる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、緊急ブレーキが作動した場合であっても、急ブレーキを抑制することができるブレーキシステムを提供することにある。

本発明のブレーキシステムは、圧縮空気が供給されることにより車両を制動するブレーキ機構と、前記圧縮空気を貯蔵するエアタンクと、前記エアタンクから前記ブレーキ機構へのエア流路において前記圧縮空気の流量を制御するブレーキバルブと、前記ブレーキバルブをバイパスし、互いに並列に設けられる第１バイパス流路及び第２バイパス流路からなるバイパスエア流路と、前記第１バイパス流路及び前記第２バイパス流路を個別に開閉制御する制御部と、を備え、前記第１バイパス流路は、前記圧縮空気を緊急制動用の第１圧力に減圧する第１減圧弁を含み、前記第２バイパス流路は、前記圧縮空気を前記第１圧力よりも低い第２圧力に減圧する第２減圧弁を含み、前記制御部は、緊急制動時において、前記第２バイパス流路を開状態に制御した後に、前記第１バイパス流路を開状態に制御する。

ブレーキシステムは、ブレーキ機構における圧縮空気の流路において、車両の通常の走行で使用されるエア流路をバイパスするようにバイパスエア流路が形成されている。また、当該バイパスエア流路は、圧縮空気を緊急制動用の第１圧力に減圧するための第１減圧弁を含む第１バイパス流路と、圧縮空気を第１圧力よりも低い第２圧力に減圧する第２減圧弁とが並列に設けられている。そして、本発明に係るブレーキシステムは、車両の緊急制動時において、制御部が第１バイパス流路に先行して第２バイパス流路を開状態に制御することにより、ブレーキ機構における圧縮空気の圧力の上昇率が緩和される。従って、本発明に係るブレーキシステムによれば、緊急ブレーキが作動した場合であっても、急ブ
レーキを抑制することができる。

本発明に係るブレーキシステムを備えた車両の構成を示す概略構成図である。 本発明に係るブレーキシステムにおけるブレーキ装置の構成を示す概略構成図である。 本発明に係るブレーキシステムによる緊急制動時のエア圧変化を示す波形である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

図１は、本発明に係るブレーキシステムを備えた車両１の構成を示す概略構成図である。車両１は、本実施形態では、エンジン駆動タイプのバスとして例示されているが、所謂ハイブリッド車両や電動車両であってもよい。車両１には、走行用動力源としてエンジン２が搭載されている。エンジン２の出力軸にはクラッチ３が連結され、クラッチ３には変速機４の入力側が連結されている。変速機４の出力側にはプロペラシャフト５を介して差動装置６が連結され、差動装置６には駆動軸７を介して一対の駆動輪としての左右の後輪８Ｒが連結されている。そして、エンジン２が発生させた駆動力は、変速機４で変速された後に後輪８Ｒに伝達されて車両１を走行させる。

制御部１０は、車両１の全体を統合制御するための所謂ＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部１０は、アクセルペダル１１の操作量を検出するアクセルセンサ１２、ブレーキペダル１３の踏込操作を検出するブレーキスイッチ１４、車両１の速度（車速）を検出する車速センサ１５、エンジン２の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１６等の各種センサ・スイッチ類が接続されている。また、制御部１０には、エンジン制御用のエンジンＥＣＵ１７が接続されている。

上記の構成の他、車両１は、ブレーキ装置２０及び緊急ボタン３０を備え、いずれも制御部１０に接続されている。

ブレーキ装置２０は、車両１のドライバがブレーキペダル１３を操作することにより、圧縮空気の圧力を利用して車両１に制動力を与え、主に運転操作において車両１を減速又は停車させる。また、ブレーキ装置２０は、後述するように、車両１のドライバに運転操作の継続が困難となるような緊急事態が発生した場合に、制御部１０から入力される制御信号に基づいて緊急制動を実行し、車両１を自動的に減速及び停車させる。当該緊急時の動作については、詳細を後述する。

緊急ボタン３０は、例えばドライバの座席近傍やバスの客席や添乗員席の周辺に設置される非常ボタンであり、ドライバが意識を失う直前やドライバが意識を失うなどの緊急時に操作されることにより、制御部１０に非常信号を出力する。このとき、制御部１０は、当該非常信号が入力されることにより、上記の緊急制動を実行する。尚、緊急ボタン３０は、例えばスイッチやレバー等、適宜その形態を変更してもよい。

次に、ブレーキ装置２０の構成をより詳細に説明する。図２は、本発明に係るブレーキ
システムにおけるブレーキ装置２０の構成を示す概略構成図である。より詳しくは、図２は、車両１に制動力を発生させるための圧縮空気の流路を主に示している。

図２に示すように、車両１の左右の前輪８Ｆ及び後輪８Ｒのそれぞれには、ブレーキ部Ｂが設けられている。ブレーキ部Ｂは、油圧が加えられることにより各車輪に制動力を発生させる。また、ブレーキブースタＢＢは、供給される圧縮空気の圧力を増幅しつつ油圧に変換してブレーキ部Ｂへ出力する。すなわち、ブレーキブースタＢＢ及びブレーキ部Ｂからなるブレーキ機構は、圧縮空気が供給されることにより車両１を制動する。

ここで、本実施形態においては、左右の前輪８Ｆは、１つのブレーキブースタＢＢに接続された２つのブレーキ部Ｂのそれぞれによって制動される。一方、左右の後輪８Ｒは、それぞれの車輪が１つのブレーキブースタＢＢに接続された１つのブレーキ部Ｂにより制動される。尚、ブレーキ機構は、上記の構成に限定されるものではなく、圧縮空気が供給されることにより車両１を制動することができれば種々の変更が可能である。また、それぞれのブレーキブースタＢＢは、圧縮空気が入力される上流側において、制動時に車輪がロックされた場合に当該ロックを解除するためのＡＢＳ制御バルブを設けてもよい。

また、ブレーキ装置２０は、前輪８Ｆ及び後輪８Ｒに対するブレーキ機構に供給する圧縮空気をそれぞれ貯蔵する２つのエアタンク２１を備える。すなわち、ブレーキ装置２０は、フロント用のエアタンク２１とリア用のエアタンク２１とを備える。エアタンク２１は、車両１に搭載される図示しないコンプレッサにおいて空気が圧縮され、当該コンプレッサから圧縮空気が供給されることで、常に圧縮空気を使用できる状態に維持されている。

そして、エアタンク２１から上記したブレーキ機構への圧縮空気の流路は、前輪８Ｆに対するブレーキ機構と後輪８Ｒに対するブレーキ機構とで互いに独立している。ただし、双方の流路が略同一の構成であるため、ここでは、前輪８Ｆに対するブレーキ機構への圧縮空気の流路について説明し、後輪８Ｒに対するブレーキ機構への圧縮空気の流路については説明を省略する。

ブレーキ装置２０は、フロント用のエアタンク２１から、ブレーキバルブＢＶ及び第１ダブルチェックバルブＤＶ１を介して、対応するブレーキ機構へ圧縮空気を供給するエア流路ＡＰが形成されている。

ブレーキバルブＢＶは、車両１のドライバがブレーキペダル１３を操作した場合に、その踏込量の大きさに応じて圧縮空気の流量を増加させる制御を行うためのバルブである。すなわち、ブレーキバルブＢＶが形成されたエア流路ＡＰは、通常の運転操作において車両１を減速又は停車させる場合に使用される圧縮空気の流路である。

第１ダブルチェックバルブＤＶ１は、圧縮空気が２系統から入力される場合に、より圧力の高い圧縮空気を供給する系統の入力を優先させて下流に出力するための弁機構である。第１ダブルチェックバルブＤＶ１は、通常の運転操作においては、ブレーキバルブＢＶからしか圧縮空気が供給されないため、ブレーキバルブＢＶで圧力が制御された圧縮空気を下流のブレーキブースタＢＢへ供給することになる。

ここで、ブレーキ装置２０は、ブレーキバルブＢＶを介したエア流路ＡＰに対してバイパスするように並列にバイパスエア流路Ｂ-ＡＰが形成されている。バイパスエア流路Ｂ-ＡＰは、車両１のドライバに運転操作の継続が困難となるような緊急事態が発生した場合に、制御部１０から入力される制御信号に基づいて開状態に制御される圧縮空気の流路である。すなわち、ブレーキ装置２０は、緊急時においては、エアタンク２１から供給され
る圧縮空気を、バイパスエア流路Ｂ-ＡＰを介してブレーキ機構へ供給することにより、ブレーキペダル１３が操作されなくても緊急制動を作動させて車両１を停車させる。

バイパスエア流路Ｂ-ＡＰは、より詳しくは、直列に接続された第１減圧弁ＲＶ１と第１電磁弁ＳＶ１とを含む第１バイパス流路、及び直列に接続された第２減圧弁ＲＶ２と第２電磁弁ＳＶ２とを含む第２バイパス流路が、互いに並列に設けられることで構成されている。また、バイパスエア流路Ｂ-ＡＰは、第１バイパス流路及び第２バイパス流路の２系統の圧縮空気が供給される第２ダブルチェックバルブＤＶ２を含む。

第１減圧弁ＲＶ１は、エアタンク２１から入力される圧縮空気を緊急制動用の第１圧力Ｐ１に減圧して出力する所謂レデューシングバルブである。また、第２減圧弁ＲＶ２は、エアタンク２１から入力される圧縮空気を第１圧力Ｐ１よりも低い第２圧力Ｐ２に減圧して出力するレデューシングバルブである。

第１電磁弁ＳＶ１は、第１バイパス流路を開閉制御する所謂ソレノイドバルブであり、開状態である場合には、第１減圧弁ＲＶ１から入力される圧縮空気を第２ダブルチェックバルブＤＶ２へ出力する。また、第２電磁弁ＳＶ２は、第２バイパス流路を開閉制御するソレノイドバルブであり、開状態である場合には、第２減圧弁ＲＶ２から入力される圧縮空気を第２ダブルチェックバルブＤＶ２へ出力する。ここで、第１電磁弁ＳＶ１及び第２電磁弁ＳＶ２は、緊急事態が発生していない通常時においては閉状態に維持され、緊急事態が発生した場合に制御部１０からの制御信号により個別に開状態に制御される。このとき、制御部１０は、第２バイパス流路を開状態に制御した後に、第１バイパス流路を開状態に制御する。

第２ダブルチェックバルブＤＶ２は、第１ダブルチェックバルブＤＶ１と同様に、圧縮空気が２系統から入力される場合に、より圧力の高い圧縮空気を供給する系統の入力を優先させて下流に出力するための弁機構である。すなわち、本実施形態の第２ダブルチェックバルブＤＶ２は、第１バイパス流路及び第２バイパス流路のうち、圧力の高い圧縮空気を供給する流路からの圧縮空気を第１ダブルチェックバルブＤＶ１へ出力する。

以上のような構成により、ブレーキ装置２０は、車両１のドライバに緊急事態が発生した場合に、緊急制動を作動させて車両１を自動的に停車させることができる。より具体的には、車両１は、走行中に例えばドライバが意識を失った場合において緊急ボタン３０が操作されると、緊急ボタン３０から非常信号を受けた制御部１０が第１電磁弁ＳＶ１及び第２電磁弁ＳＶ２を開状態に制御する。これにより、ブレーキ装置２０は、エアタンク２１に貯蔵された圧縮空気がバイパスエア流路Ｂ-ＡＰ及び第１ダブルチェックバルブＤＶ１を介してブレーキ機構に供給されることで、ブレーキペダル１３が操作されなくても緊急制動を作動させて車両１を停車させることができる。

ここで、本発明に係るブレーキシステムは、緊急時に圧縮空気を通すバイパスエア流路Ｂ-ＡＰにおいて、出力する圧縮空気の圧力が互いに異なる第１バイパス流路及び第２バイパス流路を並列に設け、出力する圧縮空気の圧力が相対的に低い第２バイパス流路を開状態に制御した後に、圧力が相対的に高い第１バイパス流路を開状態に制御する。このため、ブレーキシステムは、緊急時においてはブレーキ機構に供給する圧縮空気の圧力を、まずは第２バイパス流路によって第２圧力Ｐ２まで緩やかに上昇させ、次いで第１バイパス流路によって緊急制動用の第１圧力Ｐ１まで緩やかに上昇させる。これにより、車両１は、緊急ブレーキの作動時においても、ブレーキ機構へのエア圧を急上昇させることなく安全に停車することができる。

ここで、第１バイパス流路と第２バイパス流路とを開状態にするタイミングの差は、固
定時間として設定されてもよく、又は、ブレーキ機構におけるエア圧を測定しながら制御部１０により随時決定されてもよい。

続いて、本発明の効果について説明する。図３は、本発明に係るブレーキシステムによる緊急制動時のエア圧変化を示す波形である。より詳しくは、図３は、緊急制動が作動した場合において、ブレーキ機構に供給される圧縮空気の圧力上昇過程を示す波形Ｐｐｒｅが実線で表されている。また、図３においては、比較例として、第２バイパス流路を備えないブレーキシステムの圧力上昇過程を示す波形Ｐｃｏｎが破線で表されている。

ここで、図３の横軸は、ブレーキシステムによる緊急制動が開始されてからの時間を表す。また、図３の縦軸は、ブレーキ機構における圧縮空気の圧力を表す。時刻Ｔ０は、緊急制動の開始と共に第２バイパス流路を開状態に制御するタイミングを表す。また、時刻Ｔ１は、第１バイパス流路を開状態に制御するタイミングを表す。さらに、時刻Ｔ２は、ブレーキ機構における圧力が緊急制動用の第１圧力Ｐ１に到達するタイミングを表す。

本実施形態の波形Ｐｐｒｅは、緊急制動が開始される時刻Ｔ０において第２バイパス流路が開状態に制御されることにより、緊急制動用の第１圧力Ｐ１よりも低い圧力の第２圧力Ｐ２に向けて緩やかに上昇する。また、本実施形態の波形Ｐｐｒｅは、時刻Ｔ１において第１バイパス流路が開状態に制御されることにより、緊急制動用の第１圧力Ｐ１に向けて上昇する。このとき、波形Ｐｐｒｅは、時刻Ｔ１においては既に第２圧力Ｐ２に近い圧力まで上昇していることにより、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２との緩和された圧力差（Ｐ１−Ｐ２）に伴って、圧力の上昇率も緩和される。これにより、本発明に係るブレーキシステムでは、緊急制動が作動した場合においても、急ブレーキとなる虞を低減することができる。

これに対し、比較例に係る波形Ｐｃｏｎは、緊急制動が開始される時刻Ｔ０から緊急制動用の第１圧力Ｐ１に向けて圧力が上昇するため、ブレーキ機構における圧力が急上昇することになる。すなわち、車両１は、緊急ブレーキの作動に伴って急ブレーキがかかってしまう。

以上のように、本発明に係るブレーキシステムは、ブレーキ機構における圧縮空気の流路において、車両１の通常の走行で使用されるエア流路ＡＰをバイパスするようにバイパスエア流路Ｂ-ＡＰが形成されている。また、バイパスエア流路Ｂ-ＡＰは、圧縮空気を緊急制動用の第１圧力Ｐ１に減圧するための第１減圧弁ＲＶ１を含む第１バイパス流路と、圧縮空気を第１圧力Ｐ１よりも低い第２圧力Ｐ２に減圧する第２減圧弁ＲＶ２とが並列に設けられている。そして、本発明に係るブレーキシステムは、車両１の緊急制動時において、制御部１０が第１バイパス流路に先行して第２バイパス流路を開状態に制御することにより、ブレーキ機構における圧縮空気の圧力の上昇率が緩和される。従って、本発明に係るブレーキシステムによれば、緊急ブレーキが作動した場合であっても、急ブレーキを抑制することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、第１減圧弁ＲＶ１及び第２減圧弁ＲＶ２は、第１電磁弁ＳＶ１及び第２電磁弁ＳＶ２よりもそれぞれのバイパスエア流路Ｂ-ＡＰの上流に配置する形態を例示したが、バイパスエア流路Ｂ-ＡＰの下流に配置してもよい。また、上記の実施形態では、波形Ｐｐｒｅが第２圧力Ｐ２に近い圧力において上昇率が緩和された後に第１バイパス流路を開状態に制御する形態を図３において例示したが、より開状態への制御を早めることにより、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの波形Ｐｐｒｅを滑らかにすることができ、車両１の乗客にとって違和感のない緊急ブレーキとすることができる。さらに、上記の実施形態では、緊急制動時において、前輪８Ｆ及び後輪８Ｒのそれぞれに対応する
バイパスエア流路Ｂ-ＡＰを同時に制御する形態を例示したが、両者に対する制御のタイミングを変えることにより、緊急制動の開始時における圧縮空気の圧力の上昇率をさらに抑制することができる。

１ 車両
１０ 制御部
２０ ブレーキ装置
２１ エアタンク
３０ 緊急ボタン
ＢＶ ブレーキバルブ
ＡＰ エア回路
Ｂ-ＡＰ バイパスエア回路
ＲＶ１〜ＲＶ２ 第１〜第２減圧弁
ＳＶ１〜ＳＶ２ 第１〜第２電磁弁
ＤＶ１〜ＤＶ２ 第１〜第２ダブルチェックバルブ
ＢＢ ブレーキブースタ
Ｂ ブレーキ部

Claims (1)

1. 圧縮空気が供給されることにより車両を制動するブレーキ機構と、
   前記圧縮空気を貯蔵するエアタンクと、
   前記エアタンクから前記ブレーキ機構へのエア流路において前記圧縮空気の流量を制御するブレーキバルブと、
   前記ブレーキバルブをバイパスし、互いに並列に設けられる第１バイパス流路及び第２バイパス流路からなるバイパスエア流路と、
   前記第１バイパス流路及び前記第２バイパス流路を個別に開閉制御する制御部と、を備え、
   前記第１バイパス流路は、前記圧縮空気を緊急制動用の第１圧力に減圧する第１減圧弁を含み、
   前記第２バイパス流路は、前記圧縮空気を前記第１圧力よりも低い第２圧力に減圧する第２減圧弁を含み、
   前記制御部は、緊急制動時において、前記第２バイパス流路を開状態に制御した後に、前記第１バイパス流路を開状態に制御する、ブレーキシステム。