JP2022047464A - 圧力分配制御システム - Google Patents

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呉柏廷
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林苑▲テイ▼
Yuan-Ting Lin
蕭富成
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Abstract

【課題】圧力分配制御システムを提供する。【解決手段】本体は4つの油管を有し、4つの油管はジョイントが連動側及び補助側のブレーキマスターシリンダー油管及び前輪及び後輪のブレーキキャリパーの油管にそれぞれ連結し、且つ第一シリンダー及び第二シリンダーを設け、第一シリンダー及び第二シリンダーには押圧を前輪及び後輪のブレーキシステムのブレーキ油圧に分配するシリンダーシャフトを各々組み立てている。圧力調節モジュール(PRU)は非線形の調節力を提供し、前記調節力は前記第一油圧シリンダー及び前記第二油圧シリンダーのシリンダーシャフト組立のストロークを制御可能であり、これにより前輪及び後輪ブレーキ力の分配曲線を生成し、前記分配曲線により入力が異なる場合の前輪及び後輪ブレーキ力の分配比率、比率の変化範囲、及び比率の変化率を決定する。【選択図】図4

Description

本発明は、前輪及び後輪に液圧ディスクブレーキシステムを配備する自動車両に適用し、単一のハンドルにより前輪及び後輪のブレーキシステムを連動させ、且つ連動側ブレーキハンドルを行使する際に、前輪及び後輪ブレーキ力の比率及び前記比率の変化率がハンドルの入力の増加に従って連続的変化を生じる自動車両のブレーキ力分配システムに関する。
一般的にバイクに騎乗する場合、主にハンドルバーの左右両側にあるブレーキハンドルによりブレーキをかける。大部分は右側のブレーキハンドルにより前輪のブレーキシステムを制御し、左側のブレーキハンドルにより後輪のブレーキシステムを制御している。バイクにとって、最も安全なブレーキ動作は、入力が小さい場合、まず後輪のブレーキをかけてから前輪のブレーキをかけ、入力が大きい場合、前輪ブレーキ力の適量が後輪ブレーキ力より高いため、車両が最大の減速度を獲得し、後輪のスリップ量が多すぎてドリフトが発生するという事故を回避している。
前輪及び後輪に液圧ブレーキシステムを配備しているバイクについて、現在の市場ではすでに各種前輪及び後輪連動ブレーキシステム(Combined Braking System、CBS)が販売されている。これは、単一のハンドルによりブレーキをかける際に前後のブレーキを連動させることで、ライダーが緊急減速する際に不用意に前輪ブレーキを単独操作することにより起き得る危険性の問題を改善している。
しかしながら、前述した従来の技術では、すなわち、現在市販されているCBS前後連動ブレーキシステムの構造は、大部分が前輪及び後輪ブレーキ力の分配比率を固定している簡素な連動システムであり、この種の設計は法律の規定を満たすために、前輪が失効した場合、後輪に十分なブレーキ力を必要とし、また、ユーザーのハンドル剛性に対する需要に鑑みると、簡素なCBS構造では設計の自由度が不足している。
設計されるブレーキ力の分配曲線について図1を参照する。図1は連動側のブレーキハンドル(通常は左手)に入力される際に、CBSが分配する前輪及び後輪ブレーキ力の関係図を示す。曲線Aは自動車両の理想的なブレーキ力分配曲線を示し、ブレーキ時に前輪及び後輪ブレーキ力の分配が前記曲線に適合すると、前輪及び後輪が最大のブレーキ力を同時に提供し、車両全体が最大の減速度を獲得する。また、前輪が先にデッドロックされて車体が傾倒することがなく、後輪が先にデッドロックされてドリフトが発生する危険もない。
しかしながら、実務上、ブレーキパッド及びブレーキディスクの摩耗の変異性及びタイヤと路面の条件の差異のために、前輪及び後輪ブレーキ力が通常前記曲線に適合しにくくなり、前記曲線に適合していたとしても、ブレーキが敏感になりすぎ、車体が前のめりになって快適性が低下した。また、ハンドル剛性の不足という欠点もあり、上述の問題を考慮し、さらに前輪が先にデッドロックされる問題を回避するため、通常実際のブレーキ力分配曲線は全て前記理想的なブレーキ力分配曲線よりも高くなっている。
ここで、折れ線Bは市販のCBSの前輪及び後輪のブレーキ比率が固定されている典型的なブレーキ力分配曲線であり、非常に明確に示されているように、後輪ブレーキ力は入力が小さい場合には前輪ブレーキ力及よりも高くなり、但し、入力が大入力となるまで増加するブレーキ過程では、前輪に分配するブレーキの比率の増加量が小さくなり、後輪に分配するブレーキ力及びその比率が大幅に増加する。この現象によりブレーキの入力が大きい場合、後輪ブレーキが早めにデッドロックされてしまい、後輪のスリップ量が多すぎてドリフトが生じる原因となった。このため、ブレーキの方向の安定性が大きく低下した。また、後輪がスリップした後に、CBSが後輪ブレーキシステムに分配するブレーキ力が車両全体のブレーキ力を高めることができず、前輪ブレーキ力及も高まらない。すなわち、車両全体のブレーキ力がハンドルの入力の増加に従って増加せず、ライダーのブレーキの制御感が不足し、前記製品に対する信頼が損なわれることとなった。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的かつ効果的に課題を改善する本発明の提案に至った。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧力分配制御システムを提供することにより、好ましいブレーキ力分配曲線を提供し、本発明が提供するブレーキ力比率分配方法により、前輪及び後輪ブレーキ力の比率及び前記比率の変化率がハンドル入力の増加に従って自動的に変化し、ブレーキ入力が大きい場合、前輪が大きなブレーキ比率を獲得させることである。
他の重要な目的として、本発明により補正の利便性を達成する。前記ブレーキ力分配曲線はユーザーの安全性、ブレーキ性能、及び快適性の需要に基づいて容易に補正可能である。簡単なパラメータを微調節するのみでブレーキ力分配曲線を改変可能であり、本来車両に備わっているブレーキシステムの諸元の仕様を交換不要である。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の圧力分配制御システムは、前輪及び後輪に液圧ディスクブレーキシステムを配備している自動車両に適用し、本体に装設している圧力分配モジュール(PDU)及び圧力調節モジュール(PRU)を備えている。本体には連動側ブレーキマスターシリンダー油管、補助側ブレーキマスターシリンダー油管、前輪ブレーキ油管、及び後輪ブレーキ油管を連結し、前記本体には第一シリンダー、一第二シリンダー、及び組立空間を設けている。前記第一シリンダー及び前記第二シリンダーは独立して分離し、前記第一シリンダーには前記連動側ブレーキマスターシリンダー油管に連通している第一流路を設け、前記第一シリンダーの底部の第一コックの第五流路は前記後輪ブレーキ油管に連結すると共に後輪キャリパーに連通している。前記第二シリンダーには第二流路、第三流路、及び第四流路を設け、前記第三流路及び前記第四流路は前記前輪ブレーキ油管に連通している。第一シリンダーシャフトは前記第一シリンダーシャフトの押動を受ける第二シリンダーシャフトと共に前記第一シリンダー及び前記第二シリンダーにそれぞれ組み立て、前記第一シリンダーシャフトはシャフトエンド部及び第一ネック部を有している。前記第一ネック部には第一パッキングレザーを設け、前記第一パッキングレザーと前記第一コックとの間には第一オイルチャンバーを形成している。前記第一オイルチャンバーは前記第一流路に連通し、前記第二シリンダーシャフトには第一カラー、及び前記第一カラーの外径よりも小さい第二カラーを設け、前記第二シリンダーの上部は第二コックにより塞く。前記第一カラーと第二カラーとの間には第二パッキングレザーを設け、前記第二パッキングレザーと前記第二コックとの間には第二オイルチャンバーを形成し、前記第二オイルチャンバーは前記第四流路に連通している。連動側ブレーキマスターシリンダー油管からの油圧が前記第一オイルチャンバーに作用する有効断面積及び第二オイルチャンバーに作用する有効作用断面積は、目標車両の諸元と前輪及び後輪の最大ブレーキ力の比率に基づいて設計している。前記圧力調節モジュール(PRU)は前記本体上部に設置している圧力調節部材及び前記本体の組立空間に設置している抵抗部材を含む。前記圧力調節部材は前記本体上方に枢着している圧力調節素子を有し、前記抵抗部材が前記圧力調節素子の受力部に抵抗力を提供することにより、前記圧力調節素子の抑圧部が前記第二シリンダーシャフトの上部を抑圧し、前記第二シリンダーシャフトに対し可変の移動調節力を提供している。
また、上記目的を達成するため、本発明の別の態様は、圧力分配制御システムである。この圧力分配制御システムは、本体に装設している圧力分配モジュール(PDU)及び圧力調節モジュール(PRU)を備えている。本体には連動側ブレーキマスターシリンダー油管、補助側ブレーキマスターシリンダー油管、前輪ブレーキ油管、及び後輪ブレーキ油管を連結し、前記本体には第一シリンダー、一第二シリンダー、及び組立空間を設けている。前記第一シリンダー及び前記第二シリンダーは独立して分離しており、前記第一シリンダーには前記連動側ブレーキマスターシリンダー油管に連通している第一流路を設けている。前記第一シリンダーの底部の第一コックの第五流路は前記後輪ブレーキ油管に連結すると共に後輪キャリパーに連通している。前記第二シリンダーには第二流路、第三流路、及び第四流路を設け、前記第三流路及び前記第四流路は前記前輪ブレーキ油管に連通している。前記第二シリンダーの上部は第二コックにより封鎖し、前記第二コックには前記第二シリンダーシャフトを貫設するための貫通孔を設けている。第一シリンダーシャフト及び前記第一シリンダーシャフトの押動を受ける第二シリンダーシャフトは前記第一シリンダー及び前記第二シリンダーにそれぞれ組み立て、前記第一シリンダーシャフトはシャフトエンド部及び第一ネック部を有している。前記第一ネック部には第一パッキングレザーを設け、前記第一パッキングレザーと前記第一コックとの間には第一オイルチャンバーを形成している。前記第一オイルチャンバーは前記第一流路に連通している。前記第二シリンダーシャフトには第一カラー及び前記第一カラーの外径より小さい第二カラーを設け、前記第一カラーと前記第二カラーとの間には第二パッキングレザーを設けている。前記第二パッキングレザーと前記第二コックとの間には第二オイルチャンバーを形成し、前記第二オイルチャンバーは前記第四流路に連通している。連動側ブレーキハンドルに入力してブレーキ動作を行使する場合、連動側ブレーキマスターシリンダー油管からの油圧は前記第一流路から第一オイルチャンバー内に進入して第一シリンダーシャフトを上昇するように押動し、同時に第一コックの第五流路を通過して後輪ブレーキ油管に進入して後輪ブレーキシステムを押動し、ブレーキ力を発生させる。連動側ブレーキマスターシリンダー油管からの油圧が前記第一オイルチャンバーに作用する有効断面積及び第二オイルチャンバーに作用する有効作用断面積は、目標車両の諸元と前輪及び後輪の最大ブレーキ力との目標比率に基づいて設計している。前記第二カラーと前記第二コックとの間には圧縮スプリングを設置している。前記圧力調節モジュール(PRU)は前記本体上部に設置している圧力調節部材及び前記本体の組立空間に設置している抵抗部材を含み、前記圧力調節部材は前記本体上方に枢着している圧力調節素子を有している。前記抵抗部材が前記圧力調節素子の受力部に抵抗力を提供することにより、前記圧力調節素子の抑圧部が前記第二シリンダーシャフトの上部を抑圧し、前記第二シリンダーシャフトに対し可変の調節力を提供する。
以上より、本発明によれば、次のような効果がある。
本発明の特徴は、圧力分配モジュール(PDU)及び圧力調節モジュール(PRU)の共同作用により、前輪及び後輪ブレーキ力に大きな比率範囲を有し、且つ比率の変化率を容易に変調可能であり、最良の比率変化曲線を獲得する。これにより、CBSを配備するバイクが単一のハンドルにより前輪及び後輪のブレーキシステムを連動し、且つ好ましい前輪及び後輪ブレーキ力比率分配曲線を備えている。つまり、前記システムはライダーが連動側ブレーキハンドルを利用してブレーキをかける場合、前輪及び後輪ブレーキ力の比率及び前記比率の変化率がハンドルへの入力の増加に従って好ましい過程で自動的に変化し、且つ前記ブレーキ力分配曲線をユーザーの安全性、ブレーキ性能、及び快適性の需要に基づいて容易に補正可能であり、本来の車両のブレーキシステムの諸元を大幅に変動する必要がない。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
従来のCBS前後連動ブレーキシステムのブレーキ力と理想的なブレーキ力の分布曲線を示す概略図。 本発明の一実施形態に係る圧力分配制御システムを簡略的に示した断面概略図である。 本発明の一実施形態に係る圧力分配制御システムを車両に装設している概略図である。 本発明の一実施形態に係る圧力分配制御システムを示す外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係る圧力分配制御システムを示す前面断面図である。 本発明の一実施形態に係る圧力分配制御システムを示す側面断面図である。 本発明の抵抗部材に調節素子を設置する断面図である。 本発明の一実施形態の圧力調節モジュールの圧力調節素子が上部へ押圧した角度の変化を示す概略図である。 本発明の一実施形態の圧力調節モジュールの圧力調節素子が上部へ押圧した角度の変化を示す概略図である。 本発明の一実施形態が第二シリンダーシャフトストロークと調節力の関係曲線と前輪及び後輪ブレーキ力の対応するグラフを示す。 本発明の一実施形態が第二シリンダーシャフトストロークと調節力の関係曲線と前輪及び後輪ブレーキ力の対応するグラフを示す。 本発明の一実施形態の圧力調節モジュールの第二シリンダーシャフトが設置される圧縮スプリングと本体の組立空間に油が注入される断面図である。 本発明の他の実施形態が第二シリンダーシャフトの上部にスロットと支持壁パネルを設置してない概略平面図を示す。
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。なお、添付図面は比率に基づいて描画しているわけではなく、部分的な構造及びこれらの構造を形成する異なる層のみを添付図面に図示する。
本発明の実施例はこれらの他の(可能な従来の)技術工程と結合して実施しても混乱をきたさない。一般的には、本発明の実施例に基づいて部分的に従来の技術と交換しても周辺技術及び工程に顕著な影響を与えない。
以下に、図2~6を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。本発明圧力分配制御システムは、前後ディスクブレーキシステムを有する自動車両に適用し、本実施例では二輪のバイクに適用する例について説明する。システムは本体100に装設している圧力分配モジュール(Pressure Distribution Unit;PDU)200及び圧力調節モジュール(Pressure Regulation Unit;PRU)300と、キャップ400とを備えている。
前記本体100は第一シリンダー101と、第二シリンダー102と、組立空間113とを有し、前記第一シリンダー101及び第二シリンダー102は同一の軸線になり、前記第二シリンダー102は第一シリンダー101上方に位置している。第一シリンダー101と第二シリンダー102との間にはパーティション103を有し、前記パーティション103は第一シリンダー101と第二シリンダー102とを独立するように分離させ、パーティション103の中心部にはシャフトホール104を設けている。
第一シリンダー101の底部には第一コック105を設け、第一コック105内部には後輪ブレーキ油管a2に連結している第五流路112を有し、これは後輪油管の方向H1を向く。後輪ブレーキ油管a2はバイクの後輪ブレーキシステムa4と連動し、第二シリンダー102上部の開口部は第二コック106で塞ぎ、前記第二コック106の中心部には貫通孔107を設けている。本体100の側方には第一流路108を設け、第一流路108は連動側ブレーキマスターシリンダー油管b1に連通し、且つ第一流路108は第一シリンダー101に連通している。第二流路109及び第三流路110は第二シリンダー102に連通している第二シリンダー102の側方に位置し、第二流路109及び第三流路110は補助側ブレーキマスターシリンダー油管b2に連結し、第四流路111及び第二シリンダー102は連通すると共に第三流路110の上方に位置し、第四流路111は前輪ブレーキ油管a1に連結している。
前輪ブレーキ油管a1はバイクの前輪ブレーキシステムa3と連動し、前記組立空間113は前記第一シリンダー101及び前記第二シリンダー102の側方に位置している。
前記圧力分配モジュール(Pressure Distribution Unit;PDU)200は第一シリンダーシャフト210及び第二シリンダーシャフト220を有し、前記第一シリンダーシャフト210は第一シリンダー101に組み立てている。第一シリンダーシャフト210は第一シリンダー101の長さ方向に沿って上下に移動し、第一シリンダーシャフト210は第一コック105の方向に向けてシャフトエンド部211を設けている。
シャフトエンド部211の外径は第一シリンダーシャフト210の外径より小さく、第一シリンダーシャフト210は第二シリンダーシャフト220の方向に向けてスリーブ213を設けている。第一シリンダーシャフト210は第一ネック部214を有し、第一ネック部214には弾性を有している第一パッキングレザー215を覆設している。前記第一パッキングレザー215と前記第一コック105との間には第一オイルチャンバー212を形成し、第一オイルチャンバー212は第一流路108に連通している。
前記第二シリンダーシャフト220は第二シリンダー102に組み立て、その底端は第一シリンダーシャフト210のスリーブ213に被装されるように連結し、他の上端は貫通孔107を貫通すると共に本体100の上部に位置する第二コック106に突出し、第二シリンダーシャフト220の中段には第一カラー223及び第一カラー223の外径より小さい第二カラー224を設け、第一カラー223と第二カラー224との間には第二ネック部225を形成している。第二ネック部225には弾性を有する第二パッキングレザー226を覆設し、第一カラー223は第二シリンダー102の壁面に適合すると共にパーティション103に近接している。第二シリンダーシャフト220の上端は第二コック106の貫通孔107を貫通すると共に本体100の上部から露出し、且つ第二シリンダーシャフト220の上部に位置しているスロット230を有している。
スロット230の両側にはランナー228を各々設け、2つのランナー228の間には他のランナー228をさらに設け、且つボルト231によりそのうちの3つのランナー228を貫通し、スロット230をさらに枢着することで、ランナー228を第二シリンダーシャフト220の上部に枢着している。第二パッキングレザー226と第二コック106との間には第二オイルチャンバー229を有し、第二オイルチャンバー229は第三流路110及び第四流路111に連通している。ここで、第一オイルチャンバー212の有効作用断面積はA1であり、第二オイルチャンバー229の有効作用断面積はA2であり、前記有効作用断面積A1と有効作用断面積A2との比率(A1/A2)は圧力調節モジュール(PRU)300が提供する非線形抵抗力曲線(F)と組み合わせ、設計が最適化され、第一オイルチャンバー212及び第二オイルチャンバー229の好ましい圧力比率を獲得している。
前記圧力調節モジュール(PRU)300は本体100上部に設置している圧力調節部材310及び本体100の組立空間113に設置している抵抗部材320を備え、圧力調節部材310は本体100上部に対向している2つの壁パネル312、及び2つの壁パネル312の側面の対応面である支持壁パネル313を含む。2つの前記壁パネル312の間には圧力調節素子314を枢着し、支持壁パネル313及びランナー228は相互に当接している。支持壁パネル313の中心部には凹溝状を形成し、中央部に位置しランナー228及び凹溝状に対応しているが、支持壁パネル313には当接しない。
圧力調節素子314はアクスルピン315により2つの前記壁パネル312に枢着するように貫設し、圧力調節素子314の一端は受力部316を有している。応用の実施例では、受力部316はローラーであり、圧力調節素子314に枢着し、圧力調節素子314の他端には抑圧部317を有し、抑圧部317は第二シリンダーシャフト220の上部にあるランナー228を抑圧する。アクスルピン315と圧力調節素子314の受力部316との距離L1はアクスルピン315と圧力調節素子314の抑圧部317との距離L2より長く、L1/L2の比例値は前記第二シリンダーシャフト220に対する圧力調節部材310の調節力変化曲線に影響を与える。
図11を参照する。他の実施例では、第二シリンダーシャフト220の上部にはスロット230を設けておらず、圧力調節素子314の一端の受力部316にはローラーを枢着し、他端は受力部316に対応して位置する抑圧部317であり、同様にローラー、すなわちランナー228を枢着する。抑圧部317はランナー228により第二シリンダーシャフト220の上部の接触部を抑圧し、この実施例では、支持壁パネル313がない。
前記抵抗部材320は軸方向に伸縮する弾性要素321を備え、例えば、圧縮スプリングを備えている。前記弾性要素321は本体100の組立空間113内に組み立て、弾性要素321の上端は突出しピン322に当着し、弾性要素321の底端は当接部材323の当接を受ける。応用の実施例では、前記突出しピン322の底部には弾性要素321の上端を装入するための座ぐり穴324を設け、突出しピン322が弾性により圧力調節素子314の受力部316に突き当てられる。
前記キャップ400は圧力分配モジュール(PDU)200に冠着する本体100の上部であり、ねじのような複数の連結部材410により本体100に螺合している。キャップ400は圧力調節モジュール(PRU)300の圧力調節部材310、第二シリンダーシャフト220の上部、及び突出しピン322の上部を内部に封鎖するように設けている。
上述の構造により、バイクに騎乗するライダーがバイクの連動側ブレーキハンドルに入力し、ブレーキ動作を行使すると、連動側ブレーキマスターシリンダー油管b1内のブレーキ油が受圧し、第一流路108から第一オイルチャンバー212内に進入し、且つ第一コック105内の第五流路112を直接通過して後輪ブレーキ油管a2に進入し、後輪ブレーキ油管a2が後輪ブレーキシステムa4を連動させて後輪にブレーキをかけ、車両の後輪がブレーキをかける。
油圧が第一オイルチャンバー212の有効断面積A1に作用することで発生する推力が圧力調節モジュール(PRU)300が提供する第二シリンダーシャフト220に作用する抵抗力より大きい場合、前記第二シリンダーシャフト220が上に移動する。
第二シリンダーシャフト220の底端が第一シリンダーシャフト210のスリーブ213に進入し、第一シリンダーシャフト210と連結することで、油圧が第一オイルチャンバー212の有効断面積A1に作用することで発生する推力が、圧力調節モジュール(PRU)300が提供する第二シリンダーシャフト220に作用する抵抗力より大きい場合、前記第二シリンダーシャフト220が上に移動する。
第二シリンダーシャフト220が上に移動するストロークにより第二パッキングレザー226が第三流路110に冠着すると、第二オイルチャンバー229が油圧を発生させ、且つブレーキ油が第四流路111を経由して前輪ブレーキ油管a1に進入し、前輪ブレーキシステムa3を押動して前輪ブレーキ力を発生させる。
また、図7乃至9Bに示されるように、本発明の圧力調節モジュール(PRU)30の抵抗部材320はねじのような調節素子325をさらに備え、前記調節素子325は本体100の組立空間113の底部に螺合し、回転調節素子325を駆動して上に移動させる。当接部材323を押して上に移動させると共に弾性要素321を押圧して上に向けると、突出しピン322が受力して上昇する。これによって圧力調節素子314の受力部316の受力が増加し、圧力調節素子314の抑圧部317を下に向けて抑圧する力が増加し、すなわち調節力(F)の抵抗力が増加し、第二シリンダーシャフト220の上部のランナー228を抑圧する。
このため、回転調節素子325の上への移動量が多くなるほど、弾性要素321が圧力調節素子314の受力部316に対して発生させる抵抗力が大きくなり、抑圧部317の圧下する抵抗力も大きくなり、相対的に第二シリンダーシャフト220を押動して上に移動するのに必要な力も大きくなる。反対に、回転調節素子325が下に向けて移動すると、弾性要素321に対する当接部材323の圧力が減少し、突出しピン322に対する弾性要素321の圧力も減少し、圧力調節素子314の受力部316が受力して下降し、すなわち調節力(F)とする抵抗力が低下し、第二シリンダーシャフト220に対する圧力調節素子314の抑圧部317の抵抗力も減少する。
圧力調節素子314の抑圧部317にはランナー228に接触する斜面を設け、前記斜面は角度θを有し、第二シリンダーシャフト220の上への移動量の増加に従って、角度θも変化し、調節力(F)が大きくなった後に再度小さくなる非線形変化を発生させる。
図7、図9Aと図9Bを参照する。圧力調節モジュール(PRU)300のパラメータを調節し、例えば、弾性要素321の剛性及び予圧力を改変することで、異なる調節力(F)と第二シリンダーシャフトの変位(X)との変化関係を獲得し、図9AのL1、L2、L3の3種類の曲線のようになる。前記3種類の曲線の頂点及び初期抵抗力は全て相異するが、全て非線形の特性を呈している。第二シリンダーシャフトの変位(X)の増加過程において、調節力(F)が大きくなるほど、ピーク値に到達した後の調節力(F)が減少し始める。その目的は、ブレーキの入力が大きい場合、前輪ブレーキ力及をやや高めることである。
図9Bは前記3種類のF曲線に対応し、車両全体が発生させる前輪及び後輪の異なるブレーキ力分配曲線C1、C2、C3を図示し、ここでは、L1曲線がC1曲線を発生させ、L2曲線がC2曲線を発生させ、L3曲線がC3曲線を発生させ、前記3種類の曲線が異なるブレーキ性能を示している。例えば、圧力調節モジュール(PRU)300が低いF曲線(L1)を提供する場合、理想的な分配曲線C4に近いブレーキ力分配曲線C1を獲得する。この際、前輪の分配が高く、大きな減速度を獲得し、ブレーキが敏感になり、ブレーキ入力が大きい場合、後輪スリップ量が少なくなるが、ハンドル剛性が低くなり、且つブレーキ入力が大きい場合にライダーが受ける前のめりの程度も大きくなり、快適性が低下する。反対に、圧力調節モジュール(PRU)300が高いF曲線(L3)を提供する場合、C3のブレーキ力分配曲線を獲得する。この際、ハンドル剛性が高くなり、前輪及び後輪のブレーキ比率も低下し、最大減速度も低下し、ブレーキの入力が大きいと後輪のスリップ量も多くなり、ブレーキが敏感にならない。その利点は、ブレーキの入力が大きい場合にライダーが受ける前のめりの程度が小さくなり、快適性が高まることである。
C1、C2、C3のどの曲線であっても、その前輪の最高比率は全て明確に市販の簡素な固定比率型のCBS よりも高まっており(設計上の制限のため、前輪/後輪ブレーキ力の最高比率が通常40/60未満となる)、且つ、理想的なブレーキカーブC4に近付く。さらに重要な点は、ブレーキの入力が大きい場合、後輪ブレーキ力が突然急上昇することがない。すなわち、圧力調節モジュール(PRU)300が提供する調節力F曲線が、圧力分配モジュール(PDU)200内部の有効作用断面積A1及びA2の比率に適合するように設計し、前輪及び後輪ブレーキ力の比率変動範囲を広げ、好ましいブレーキ力分配曲線を発生させ、車両全体がブレーキの快適性及びブレーキハンドルの剛性のパフォーマンスを兼ね備え、最適な減速度及び安全性を有している。また、圧力調節モジュール(PRU)300のパラメータが調節しやすいため、ユーザーの需要に応じて前記ブレーキ力分配曲線を容易に補正可能である。
調節力F曲線を有効作用断面積A1及びA2の比率(A1/ A2)に適合させる効果について以下に説明する。前輪ブレーキ力(F)及び後輪ブレーキ力(F)は第二オイルチャンバー油圧(P2)及び第一オイルチャンバー油圧(P1)に基づいてそれぞれ決定する。すなわち、下記の通りとなる。
Figure 2022047464000002
ここで、Aは前輪キャリパーピストンの有効面積であり、Aは後輪キャリパーピストンの有効面積である。
1つの特定のハンドル入力値に基づいて連動側マスターシリンダーを押動する場合の第二オイルチャンバー油圧(P2)及び第一オイルチャンバー油圧(P1)の関係は下記に示す通りとなる。
Figure 2022047464000003
Figure 2022047464000004
ここで、Fは連動側ハンドルの入力値であり、Fは連動側マスターシリンダーの抵抗力の総和であり、Aは連動側マスターシリンダーのピストン有効面積である。調節力Fは圧力調節モジュール(PRU)300がピストンに対して提供する移動抵抗力、摩擦力、及びオイルシール抵抗力を含む。
上述の式から分かるように、圧力分配モジュール(PDU)200のあるA1とA2との比率に基づいてライダーが連動側ハンドルに入力値Fを提供すると、対応するP1が得られ、第二オイルチャンバー油圧P2と第一オイルチャンバー油圧P1との比率は調節力Fの値により決定する。換言すれば、調節力Fの曲線を調節することで第二オイルチャンバー油圧(P2)と第一オイルチャンバー油圧(P1)との比率を調節可能であり、前輪及び後輪ブレーキ力の比率もさらに調節可能である。本発明において、圧力調節モジュール(PRU)300の機構設計を利用し、前記調節力Fが第二シリンダーシャフトの変位Xに対応して非線形関係を呈する。よって、前記非線形曲線の形態を調節することにより、前輪ブレーキ力及及び後輪ブレーキ力の分配比率を変化するように調節可能である。市販のマスターシリンダー及びキャリパーの製品仕様に適合する好ましい前輪及び後輪ブレーキ力比率範囲及びハンドル剛性のパフォーマンスは、本発明の好ましい有効作用断面積A1及びA2の比率が、A1/A2≧0.75となる。
図6、図7に戻る。本発明は連動側ブレーキマスターシリンダー油管b1からの油圧が第一オイルチャンバー212の有効断面積A1に作用して第一シリンダーシャフト210に対する推力を発生させて第二シリンダーシャフト220を押動し、前記推力により圧力調節モジュール(PRU)300の圧力調節素子314が第二シリンダーシャフト220に作用する調節力を減じた後、第二オイルチャンバー229の有効作用断面積A2で除算し、押圧ブレーキ油が前輪ブレーキ油管a1に進入する圧力とする。
この関係を利用し、本発明の設計は圧力調節モジュール(PRU)300の圧力調節素子314が第二シリンダーシャフト220に作用する調節力の変化を利用し、ハンドルの入力の変化に基づいて前輪ブレーキ力及を調節し、ブレーキの初期に後輪ブレーキ力が前輪ブレーキ力及よりも大きくなるようにし、第二シリンダーシャフト220の移動量に従って増加させ、前輪ブレーキ力及も追随して徐々に増加させている。よって、バイクの連動側ブレーキハンドルに入力すると、後輪ブレーキの作動が前輪ブレーキよりも早くなるのみならず、より重要なことは、ハンドルの入力の増加に従って前輪ブレーキ力及(F)の比率が適切な増加率で徐々に増加し、すなわち、後輪ブレーキ力(F)の比率も適切な減衰率で徐々に減少し、バイクの走行中に後輪のスリップ量及びスリップ発生率を有効的に制御し、バイクが最短距離で安全に減速し、停止することである。
圧力調節モジュール(PRU)300の他の実施応用方式については、図10に示されるように、本発明の第二シリンダーシャフト220の第二カラー224と第二コック106との間に軸方向に伸縮する圧縮スプリング232を設置し、且つ突出しピン322及び組立空間113が形成する密閉空間内に定量のガス及び油液混合液を注入する。
前記混合液は前記密閉空間内で圧搾されると定量の抵抗力を発生させ、第二シリンダーシャフト220を上に向けて移動させ、圧力調節部材310が突出しピン322を圧下することで前記混合液が圧搾されると、前記混合液が受圧することで発生する抵抗力が圧力調節部材310により変換されて第二シリンダーシャフト220の移動に対する非線形調節力Fを形成する。また、調節素子325により当接部材323の位置を調節することで組立空間113の容積を改変し、前記容積の変化が前記ガス及び油液混合液の剛性に影響を与えて調節力Fの曲線を改変させている。
図3、図6に戻る。ライダーが連動側ブレーキハンドルに入力した状態で、前記連動側ブレーキマスターシリンダー油管b1の油圧は第一流路108を経由して第一オイルチャンバー212内に進入し、且つ第一コック105内の第五流路112を直接通過して後輪ブレーキ油管a2に進入し、後輪ブレーキシステムa4を連動させる。且つ、油圧の圧力が第一オイルチャンバー212の有効断面積A1に作用することで発生させる推力が圧力調節モジュール(PRU)300が提供する第二シリンダーシャフト220に作用する抵抗力より大きい場合、前記第二シリンダーシャフト220が上に移動する。
第二シリンダーシャフト220が上に移動するストロークにより第二パッキングレザー226が第三流路110に冠着すると共に超過し、補助側ブレーキハンドルに入力してブレーキ動作を行使すると、第二流路109及び第三流路110から油圧を入力し、第二オイルチャンバー229が油圧を発生させ、且つ第四流路111を通過して前輪ブレーキ油管a1に進入し、前輪ブレーキシステムa3を押動し、前輪にブレーキをかける。
ライダーが補助側ブレーキハンドルに入力した状態で、連動側ブレーキハンドルにさらに入力してブレーキ動作を行使すると、補助側ブレーキハンドルへの入力によりブレーキ油が第三流路110を経て第四流路111に進入し、前輪がブレーキをかけた後、連動側ブレーキハンドルへの入力により連動側ブレーキマスターシリンダー油管b1の油圧が第一流路108を経て第一オイルチャンバー212内に進入し、且つ第一コック105内の第五流路112を直接通過して後輪ブレーキ油管a2に進入し、後輪ブレーキシステムa4を連動させる。同時に、前記連動側ブレーキマスターシリンダー油圧が第一オイルチャンバー212内で第一シリンダーシャフト210及び第二シリンダーシャフト220に対する押動力を発生させ、前記押動力を第二オイルチャンバー229が発生させる油圧及び補助側ブレーキハンドルへの入力により発生する油圧に加えることで、前輪ブレーキ力及を増加している。
ライダーが補助側ブレーキハンドルにのみ入力してブレーキ動作を行使した場合(連動側ブレーキハンドルブレーキには未入力)、補助側ブレーキマスターシリンダー油管b2が油圧を第三流路110から押圧し、第四流路111を経て前輪ブレーキ油管a1に進入し、前輪ブレーキシステムa3を押動する。しかしながら、より重要なことは、パーティション103により第一シリンダー101及び第二シリンダー102が独立空間をそれぞれを有することで、補助側ブレーキハンドルに単純に入力してブレーキ動作を行使した場合(連動側ブレーキハンドルブレーキには未入力)、第三流路110の油圧により第二シリンダーシャフト220が第一シリンダーシャフト210を反対に押動する問題が発生しないことである。
以上を総合すると、本発明は連動側ブレーキハンドルのブレーキを行使した場合、前輪及び後輪ブレーキ力の比率及び前記比率の変化率がハンドルへの入力の増加に従って自動的に変化する。換言すれば、圧力分配モジュール(PDU)200及び圧力調節モジュール(PRU)300の作用を結合し、好ましい前輪及び後輪ブレーキ力の比率範囲及び比率の変化率を有するブレーキ力分配曲線を発生させ、ブレーキの入力が小さい場合は前輪よりも早く後輪にブレーキをかけ、ブレーキの入力が大きい場合は最大の減速度を獲得し、且つブレーキの制御感及び快適性を高め、後輪のスリップ量を減らし、同時にブレーキハンドルの剛性パフォーマンスをも兼ね備えている。
また、前記ブレーキ力分配曲線はユーザーの安全性、ブレーキ性能、及び快適性の需要に基づいて容易に補正可能であり、本来の車両のブレーキシステムの諸元の仕様を交換する必要がない。
本発明の特徴は、圧力分配モジュール(PDU)200及び圧力調節モジュール(PRU)300の共同作用により、前輪及び後輪ブレーキ力が大きな比率範囲を有し、且つ比率の変化率を容易に変調可能であり、最良の比率変化曲線を獲得する点である。単一のハンドルが前輪及び後輪のブレーキシステムを連動させ、且つ好ましい前輪及び後輪ブレーキ力比率分配曲線(以下、ブレーキ力分配曲線という)を提供することができる。換言すれば、前記システムはライダーが連動側ブレーキハンドルのみを利用してブレーキをかけた場合、前輪及び後輪ブレーキ力の比率及び前記比率の変化率がハンドルへの入力の増加に従って好ましい過程で自動的に変化し、且つ前記ブレーキ力分配曲線がユーザーの安全性、ブレーキ性能、及び快適性の需要に基づいて容易に補正可能であり、本来の車両のブレーキシステムの諸元を大幅に変更する必要がない。
更に詳しくは、連動側ブレーキマスターシリンダー油管に入力した場合、前記連動側ブレーキマスターシリンダー油管の油圧が第一コック内の第五流路を直接通過して後輪ブレーキ油管に進入し、後輪ブレーキシステムを連動させ、車両の後輪に先にブレーキをかける。また、油圧の圧力が第一オイルチャンバーの有効断面積A1に作用して発生させる推力が圧力調節モジュール(PRU)300が提供する第二シリンダーシャフトに作用する抵抗力より大きい場合、前記第二シリンダーシャフトが上に移動する。第二シリンダーシャフトが上に移動するストロークにより第二パッキングレザーが第三流路に冠着すると、第二オイルチャンバーが油圧を発生させ、ブレーキ油が前輪ブレーキ油管に進入し、前輪ブレーキシステムを押動して前輪ブレーキ力及を発生させる。
また、第一オイルチャンバーの有効作用断面積A1及び第二オイルチャンバーの有効作用断面積A2は、目標車の諸元に基づいて設定可能である。圧力調節モジュール(PRU)300が提供する第二シリンダーシャフトに対する可変の移動調節力Fに適合し、前輪及び後輪ブレーキ力比率の大範囲の調節が可能である。前輪ブレーキ力及(F)及び後輪ブレーキ力(F)は第二オイルチャンバー油圧(P2)及び第一オイルチャンバー油圧(P1)によりそれぞれ決定する。
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
a1 前輪ブレーキ油管
a2 後輪ブレーキ油管
a3 前輪ブレーキシステム
a4 後輪ブレーキシステム
b1 連動側ブレーキマスターシリンダー油管
b2 補助側ブレーキマスターシリンダー油管
c1 ブレーキカーブ
c2 ブレーキカーブ
c3 ブレーキカーブ
L1 距離
L2 距離
A1 断面積
A2 断面積
H1 後輪油管の方向
100 本体
101 第一シリンダー
102 第二シリンダー
103 パーティション
104 シャフトホール
105 第一コック
106 第二コック
107 貫通孔
108 第一流路
109 第二流路
110 第三流路
111 第四流路
112 第五流路
113 組立空間
200 圧力分配モジュール
210 第一シリンダーシャフト
211 シャフトエンド部
212 第一オイルチャンバー
213 スリーブ
214 第一ネック部
215 第一パッキングレザー
220 第二シリンダーシャフト
223 第一カラー
224 第二カラー
225 第二ネック部
226 第二パッキングレザー
228 ランナー
229 第二オイルチャンバー
230 スロット
231 ボルト
232 圧縮スプリング
300 圧力調節モジュール
310 圧力調節部材
312 壁パネル
313 支持壁パネル
314 圧力調節素子
315 アクスルピン
316 受力部
317 抑圧部
320 抵抗部材
321 弾性要素
322 突出しピン
323 当接部材
324 座ぐり穴
325 調節素子
400 キャップ
410 連接部材

Claims (11)

  1. 前後ディスクブレーキシステムを有する自動車両に適用する圧力分配制御システムであって、
    本体に装設し、前記本体には連動側ブレーキマスターシリンダー油管、補助側ブレーキマスターシリンダー油管、前輪ブレーキ油管、及び後輪ブレーキ油管を連結し、前記本体には第一シリンダー、第二シリンダー、及び組立空間を設け、前記第一シリンダー及び前記第二シリンダーは独立して分離しており、前記第一シリンダーには前記連動側ブレーキマスターシリンダー油管に連通している第一流路を設け、前記第一シリンダーの底部の第一コック内の第五流路は前記後輪ブレーキ油管に連結し、前記第二シリンダーには第二流路、第三流路、及び第四流路を設け、前記第三流路及び前記第四流路は前記前輪ブレーキ油管に連通し、第一シリンダーシャフトは前記第一シリンダーシャフトにより押動される第二シリンダーシャフトと共に前記第一シリンダー及び前記第二シリンダーにそれぞれ組み立て、前記第一シリンダーシャフトはシャフトエンド部及び第一ネック部を有し、前記第一ネック部には第一パッキングレザーを設け、前記第一パッキングレザーと前記第一コックとの間には第一オイルチャンバーを有し、前記第一オイルチャンバーは前記第一流路に連通し、前記第二シリンダーの上部は第二コックにより塞ぎ、前記第二シリンダーシャフトには第一カラー及び第二カラーを設け、前記第一カラーと前記第二カラーとの間には第二パッキングレザーを設け、前記第二パッキングレザーと前記第二コックと間には第二オイルチャンバーを形成し、前記第二オイルチャンバーは前記第四流路に連通し、前記第一オイルチャンバーの有効作用断面積及び前記第二オイルチャンバーの有効作用断面積の比率は0.75に等しいかそれより大きい圧力分配モジュールと、
    前記本体上部に設けている圧力調節部材及び前記本体の組立空間に設けている抵抗部材を備え、前記圧力調節部材は前記本体上方に枢着している圧力調節素子を有し、前記抵抗部材が前記圧力調節素子の受力部を上に押動することで、前記圧力調節素子の抑圧部が前記第二シリンダーシャフトの上部を抑圧する圧力調節モジュールと、を備えていることを特徴とする、
    圧力分配制御システム。
  2. 前記第二シリンダーシャフトの上部にはスロットを設け、前記スロットの両側にはランナーを各々設置し、2つの前記ランナーの間には他のランナーをさらに設置し、且つボルトにより3つの前記ランナー及び前記スロットを貫通すると共に枢着し、前記圧力調節部材は前記本体上方にある2つの壁パネル、及び2つの前記壁パネル側面の対応面である支持壁パネルを備え、前記支持壁パネルは前記ランナーに相互に当接し、2つの前記壁パネルの間には前記圧力調節素子を枢着し、前記圧力調節素子はアクスルピンにより2つの前記壁パネルに枢着し、前記抑圧部は前記第二シリンダーシャフト上部にあるランナーを抑圧することを特徴とする請求項1に記載の圧力分配制御システム。
  3. 前記圧力調節部材は前記本体上方にある2つの壁パネルを備え、2つの前記壁パネルの間には前記圧力調節素子を枢着し、前記圧力調節素子はアクスルピンにより2つの前記壁パネルに枢着し、前記圧力調節素子の両端は共にローラーにより枢着し、一端は受力部であり、他端は抑圧部であり、前記抑圧部は前記第二シリンダーシャフト上部を抑圧することを特徴とする請求項1に記載の圧力分配制御システム。
  4. 前記アクスルピンと前記圧力調節素子の受力部との距離は前記アクスルピンと前記圧力調節素子の抑圧部との距離より長いことを特徴とする請求項2または3に記載の圧力分配制御システム。
  5. 前記抵抗部材は弾性要素を備え、前記弾性要素の上端は突出しピンに当着し、前記突出しピンは前記圧力調節素子の受力部を上に向けて押動し、前記弾性要素の底端は当接部材の当接を受けることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の圧力分配制御システム。
  6. 前記組立空間の底部に螺接している調節素子をさらに備え、前記調節素子を回転することにより前記当接部材の上下の移動を調節することを特徴とする請求項5に記載の圧力分配制御システム。
  7. 前記本体の上部に設置すると共に複数の連接部材により前記本体に螺合しているキャップをさらに備え、前記キャップは前記圧力調節部材及び前記第二シリンダーシャフトの上部を内側に封鎖するように設けていることを特徴とする請求項1に記載の圧力分配制御システム。
  8. 前記第二カラーの外径は前記第一カラーの外径未満であることを特徴とする請求項1に記載の圧力分配制御システム。
  9. 前後ディスクブレーキシステムを有する自動車両に適用する圧力分配制御システムであって、
    本体に装設し、前記本体には連動側ブレーキマスターシリンダー油管、補助側ブレーキマスターシリンダー油管、前輪ブレーキ油管、及び後輪ブレーキ油管を連結し、前記本体には第一シリンダー、第二シリンダー、及び組立空間を設け、前記第一シリンダー及び前記第二シリンダーは独立して分離しており、前記第一シリンダーには前記連動側ブレーキマスターシリンダー油管に連通している第一流路を設け、前記第一シリンダーの底部の第一コック内の第五流路は前記後輪ブレーキ油管に連結し、前記第二シリンダーは第二流路、第三流路、及び第四流路を設け、前記第三流路及び前記第四流路は前記前輪ブレーキ油管に連通し、前記第二シリンダーの上部は第二コックにより封鎖し、前記第二コックには前記第二シリンダーシャフトを貫設するための貫通孔を設け、第一シリンダーシャフトは前記第一シリンダーシャフトの押動を受ける第二シリンダーシャフトと共に前記第一シリンダー及び前記第二シリンダーにそれぞれ組み立て、前記第一シリンダーシャフトはシャフトエンド部及び第一ネック部を有し、前記第一ネック部には第一パッキングレザーを設け、前記第一パッキングレザーと前記第一コックとの間には第一オイルチャンバーを有し、前記第一オイルチャンバーは前記第一流路に連通し、前記第二シリンダーシャフトには第一カラー及び第二カラーを設け、前記第一カラーと前記第二カラーとの間には第二パッキングレザーを設け、前記第二パッキングレザーと前記第二コックとの間には第二オイルチャンバーを形成し、前記第二オイルチャンバーは前記第四流路に連通し、前記第二カラーと前記第二コックとの間には圧縮スプリングを設置している圧力分配モジュールと、
    前記本体上部に設置している圧力調節部材及び前記本体の組立空間に設置している抵抗部材を備え、前記圧力調節部材は前記本体上方に枢着している圧力調節素子を有し、前記抵抗部材が前記圧力調節素子の受力部を上に押動することで、前記圧力調節素子の抑圧部が前記第二シリンダーシャフトの上部を抑圧し、前記本体の組立空間には突出しピンを組み立て、調節素子は前記本体の組立空間の底部に螺合し、前記突出しピン及び前記組立空間が密閉空間を形成し、前記密閉空間には定量のガス及び油液混合液を注入し、前記調節素子は前記組立空間の容積を改変可能である圧力調節モジュールと、を備えていることを特徴とする、
    圧力分配制御システム。
  10. 前記第二シリンダーシャフトの上部にはスロットを設け、前記スロットの両側にはランナーを各々設け、2つの前記ランナーの間には他のランナーをさらに設け、且つボルトにより3つの前記ランナー及び前記スロットを貫通すると共に枢着し、前記圧力調節部材は前記本体上方にある2つの壁パネル、及び2つの前記壁パネルの側面の対応面である支持壁パネルを備え、前記支持壁パネルは前記ランナーに相互に当接し、2つの前記壁パネルの間には前記圧力調節素子を枢着し、前記圧力調節素子はアクスルピンにより2つの前記壁パネルに枢着し、前記抑圧部は前記第二シリンダーシャフト上部にあるランナーを抑圧することを特徴とする請求項9に記載の圧力分配制御システム。
  11. 前記アクスルピンと前記圧力調節素子の受力部との距離は前記アクスルピンと前記圧力調節素子の抑圧部との距離よりも長いことを特徴とする請求項10に記載の圧力分配制御システム。
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