JP2653794B2 - アンチロックブレーキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明は、制動に伴いタイヤがロック状態となるのを
防止する機能を備えた二輪車等のアンチロックブレーキ
の改良に関する。

（従来の技術） 二輪車の制動時にホイールの回転がブレーキでロック
されてしまうと、タイヤが走路に対してスリップやスキ
ッドを起こしやすくなるため、ブレーキ操作時にホイー
ルの回転が完全にロックされないように制動トルクをコ
ントロールするアンチロック機構を備えたブレーキが知
られている（例えば、特開昭60−25835号や特開昭61−1
10658号など）。

（発明が解決しようとする問題点） これらのアンチロック機構はいずれも制動用に供給さ
れる油圧をコントロールするものだが、油圧供給経路の
途中にポンプ、アキュムレータ、電磁弁など数多くの機
器を介装する上にスリップの検出機構を別に備える必要
があるため、複雑で高価なものとなり、配置に要するス
ペースも大きいという問題があった。

本発明は、アンチロック機構を備えた従来のブレーキ
の以上のような問題点を解決すべく、簡単な構造で効率
良く作動する二輪車等のアンチロックブレーキを提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明はブレーキキャリパを制動トルクに応じて変位
可能に取り付け、このブレーキキャリパの変位を検出す
る位置検出ロッドを設け、ブレーキディスクを制動すべ
く前記ブレーキキャリパに油圧を供給するマスターシリ
ンダを備え、前記位置検出ロッドに対して前記ブレーキ
キャリパに作用する油圧に応動して変位する圧力応動部
材を備えるとともに、前記位置検出ロッドの変位を前記
圧力応動部材の変位とを合成した合成変位にしたがって
前記ブレーキキャリパに至る作動油の通路を開閉制御す
る圧力レギュレータ弁を備えている。

また、本発明は、前記圧力レギュレータ弁と並列に前
記マスターシリンダ側の油圧にしたがって開閉制御され
る圧力チェック弁を設けている。

（作用） 本発明では、制動時にはブレーキキャリパがブレーキ
ディスクに及ぼす制動トルクに対し、この反力がブレー
キキャリパに作用し、リンクを介して位置検出ロッドの
変位をもたらす。この位置検出ロッドの変位は制動トル
クとともに増加するが、タイヤの回転がロックされるま
では、位置検出ロッドの変位とブレーキキャリパに作用
する油圧に応動する圧力応動部材（スプール）の変位と
を合成した合成変位は増加して、圧力レギュレータ弁を
開放とする結果、マスターシリンダ側からの作動油がブ
レーキキャリパに供給され続ける。一方、制動トルクが
増加するとやがてタイヤの回転がロックするが、このと
き制動トルクの増加が頭打ちとなり、制動トルク（の反
力）とブレーキキャリパに作用する油圧のバランスが崩
れる結果、位置検出ロッドと圧力応動部材の合成変位は
減少し、圧力レギュレータ弁は閉止される。したがっ
て、本発明によれば、タイヤの回転がロックされる直前
でブレーキキャリパへの作動油の供給が停止され、制動
トルクの増加が阻止される結果、タイヤがロックされる
ことが防止される。

また、圧力レギュレータ弁と並列にマスターシリンダ
側の油圧にしたがって開閉制御される圧力チェック弁を
設けることにより、マスターシリンダから供給されるブ
レーキ圧油が所定圧以上となったときにのみ圧力チェッ
ク弁が閉止し、この圧力チェック弁を通って圧力レギュ
レータ弁をバイパスしていた作動油が圧力レギュレータ
弁側に流通するので、アンチロックブレーキはマスター
シリンダー側の油圧が所定圧以上となったときにのみ作
動する。

（実施例） 第１図〜第４図に本発明の第１実施例を、第５図に第
２実施例を示す。

第１図において、１は二輪車の前輪の車軸、２は車軸
１を支持するフロントフォーク、３は前輪と一体に回転
する制動用のブレーキディスクである。フロントフォー
ク２の下端には後ろ向きにブラケット７が突設され、こ
のブラケット７にリンク５の基端がピン８により回転自
由に取り付けられる。リンク５にはブレーキディスク３
を制動するためのブレーキキャリパ４がボルト６を介し
て固定され、このブレーキキャリパ４の上端に当接する
ゴム等でできたクッション９がフロントフオーク１に後
ろ向きに突設される。さらに、フロントフォーク１のク
ッション９の上方に後ろ向きに突設した別のブラケット
10にシリンダ状の外形を備えたバルブブロック11Aがヒ
ンジ結合する。このバルブブロック11Aからは位置検出
ロッド11Bが摺動自由に突出し、その先端がリンク５の
先端にヒンジ結合する。バルブブロック11Aの内部には
位置検出ロッド11Bの軸方向変位により開閉する圧力レ
ギュレータ弁11が収装される。ブレーキキャリパ４はブ
レーキシリンダ4Aに図示されないマスタシリンダから制
動用油圧の供給を受けて作動するが、このための作動油
通路である配管12はこの圧力レギュレータ弁11を介して
配設される。なお、13は圧力レギュレータ弁11に付設し
た圧力カット弁である。

圧力レギュレータ弁11及び圧力カット弁13の内部構造
は第２図及び第３図に示される。上流側に位置する圧力
カット弁13は入口ポート14にマスタシリンダから供給さ
れたブレーキ圧油を圧力レギュレータ弁11の上流側に連
通する通路16と、圧力レギュレータ弁11をバイパスして
下流の出口ポート15へ至る通路17とに圧力に応じて選択
的に供給するもので、入口ポート14に面して形成された
弁室18の中に入口ポート14に対して直角方向に摺動する
ポペット19が収装され、ポペット19に相対して弁室18に
円形の開口部を備えたシート20が形成される。弁室18に
はポペット19の側面に臨んで通路16が開口し、常時入口
ポート14と連通している。ポペット19と背後のプラグ40
との間にはポペット19に形成したポート19Aを介して入
口ポート14からの圧力が導かれるとともに、ポペット19
をシート20に向けて付勢するスプリング21が介装され
る。スプリング21の反発力はポペット19が通路17に対し
てチェック弁として機能する程度の弱いものとする。

また、弁室18とシート20を挟んで反対側に摺動孔22が
形成され、その内側にスプール23が摺動自由に収装され
る。スプール23は背後のプラグ41との間に介装されたス
プリング24によりポペット19方向へ付勢され、その先端
にはロッド25が固着される。スプール23の背面は大気に
解放され、スプール23と摺動孔22との間にシール26が介
装される。また、スプール23の前方の摺動孔22に通路17
が開口する。

一方、圧力レギュレータ弁11は圧力カット弁13と同様
の弁室27にポペット28とシート29を備え、弁室27に通路
16が開口する。ポペット28は背後のプラグ42との間に介
装した低圧のスプリング30によりシート29に向けて付勢
され、ポペット28には内側と外側を連通するポート28A
が形成される。また、シート29を挟んで弁室27と反対側
に形成した摺動孔31にロッド33を先端に固着したスプー
ル32がシール34を介して収装される。スプール32の背面
は大気に解放され、スプール32の前方の摺動孔32には前
記通路17と、ブレーキシリンダ4Aに接続する出口ポート
15とがそれぞれ開口する。スプール32は背後に介装され
たスプリング35によりポペット28方向へ付勢され、この
スプリング35のもう一方の端部は前述の位置検出ロッド
11Bに支持される。

位置検出ロッド11Bはリターンスプリング36によりシ
ール37を介してバルブブロック11Aから摺動自由に突出
する一方、バルブブロック11A内の基端部はスプール32
の内側に相対変位可能に挿入され、その端部をスプリン
グ35に当接する。なお、スプール32とこの位置検出ロッ
ド11Bの基端部との間には抜け止めが施され、スプール3
2の位置検出ロッド11Bからの離間方向の変位は一定の位
置で規制される。

次に作用を説明する。

制動動作を行なわない通常走行中の圧力レギュレータ
弁11と圧力カット弁13は第２図の状態にある。すなわ
ち、入口ポート14にブレーキ圧力が加わらないため圧力
カット弁13はスプリング21と24のつり合い位置にロッド
25を介してポペット19を保持し、入口ポート14は通路16
と17の両方に連通している。また、位置検出ロッド11B
はリターンスプリング36に付勢されてバルブブロック11
Aから最も突出した状態にあり、ロッド33がポペット28
から離間しているため、ポペット28はスプリング30に付
勢されてシート29に着座している。このため、通路16は
閉止され、通路17のみが入口ポート14と出口ポート15と
を連通している。

この状態から制動動作に入ると、マスタシリンダから
入口ポート14に送り込まれた制動油により圧力カット弁
13の弁室18及び摺動孔22の圧力が上昇し、背面を大気に
解放したスプール23はスプリング24に抗してロッド25と
ともに後退する。ポペット19の内側と外側とはポート19
Aを介して連通しているため圧力は等しく、したがって
ロッド25が後退すると、ポペット19はスプリング21に付
勢されてシート20に着座し、通路17を遮断する。

一方、この遮断前に通路17に送り込まれた制動油は出
口ポート15及び配管12を通じてブレーキキャリパ４に供
給され、ブレーキディスク３に制動トルクを及ぼす。そ
して、この反力を受けたブレーキキャリパ４はクッショ
ン９を弾性変形させつつ、ピン８を支点に第１図の反時
計方向へ回転変位し、位置検出ロッド11Bを圧縮する。
その結果、スプール32が前進し、ロッド33がポペット28
をシート29から後退させて通路16を出口ポート15に連通
する。

なお、圧力カット弁13がスプール23を後退させてポペ
ット19をシート20に着座させる時点でのブレーキ圧力Pc
に対し、圧力レギュレータ弁11のスプリング35にFr＝Pc
×Ａ（A:スプール32の受圧面積）のばね荷重を初期設定
しておく。また、無負荷状態から圧力Pcに至る間の位置
検出ロッド11Bの摺動距離が、無負荷状態におけるロッ
ド33とポペット28との離間距離に等しくなるようにクッ
ション９の弾性を設定する。

以上の設定のもとでは、制動開始後ブレーキ圧力がPc
に達するまではマスタシリンダの制動油が通路17を介し
てブレーキキャリパ４に供給され、圧力がPcに至ると、
圧力カット弁13が閉じると同時に圧力レギュレータ弁11
が開き、以後増加するブレーキ圧力はもっぱら通路16を
通じてブレーキキャリパ４に伝達される。

ところで、この状態での圧力レギュレータ弁11の開度
δはブレーキ圧力Ｐ＝Pc＋ΔＰ、位置検出ロッド11Bの
変位をΔχ、スプリング35のばね定数をKsとすれば、 δ＝Δχ−（A/Ks）・ΔＰ …（１） となる。なお、ブレーキ圧力の増分ΔＰが大きくなると
制動トルクが増加し、その結果Δχも大きくなる。

一方、制動トルクＴとタイヤのスリップ率Ｓの関係は
第４図のグラフに示される。μは路面とタイヤとの摩擦
係数を示す。通常の路面では制動トルクＴを増加させて
行くと、ある値を境にタイヤのスリップ率がが急増し、
以後制動トルクＴは若干の減少を示す。そこで、グラフ
中の高μ路の最大トルク付近で圧力レギュレータ弁11の
開度δ＝０となるようにすれば、以後マスタシリンダを
加圧してもブレーキキャリパ４への圧力の伝達がカット
され、タイヤのロックには至らない。具体的には、ブレ
ーキ圧力の増加によりスプール32はスプリング35の圧縮
力とバランスする位置へと押し戻されようとするが、こ
のスプール32の後退によりロッド33がポペット28から離
れると、ポペット28はシート29に着座し、圧力レギュレ
ータ弁11の開度がゼロとなる。圧力レギュレータ弁11が
閉じるブレーキ圧力値の設定は、クッション９及びスプ
リング36のばね定数を高めたり、リンク５の回動変位を
規制するストッパ11Cを設けて、（１）式の第１項のΔ
χの増加を抑制し、第１項に対して第２項の増加を早め
ることで実現する。

なお、圧力レギュレータ弁11の特性をこのように設定
した場合に、低μ路やウェット路ではブレーキ圧力ΔＰ
はマスタシリンダの加圧に応じて高μ路と同様に増加す
るが、ブレーキキャリパ４とともに変位する位置検出ロ
ッド11Bの変位Δχは制動トルクの飽和が低トルクで発
生するので高μ路ほど大きくならない。したがって、ス
プール32を押し込むスプリング35の圧縮力が高μ路に比
べて小さく低いブレーキ圧力でスプール32が押し戻され
てしまうためポペット28は早期に閉弁する。つまり、式
（１）の第２項が第１項に等しくなり、圧力レギュレー
タ弁11の開度δ＝０となる。このように、低μ路やウェ
ット路でも制動トルクを感知して低いブレーキ圧力で圧
力レギュレータ弁11が閉じるため、アンチロック機能は
十分に維持される。

次に、制動中に高μ路から低μ路へ進入した時のよう
に制動トルクの反力が急減する場合には、ブレーキキャ
リパ４がクッション９に押し戻されて位置検出ロッド11
Bの変位Δχも急減する。これに伴い、スプール32が後
退してポペット28がシート29に着座し、ブレーキ圧力の
供給を遮断すると同時に、摺動孔31の容積を拡大してブ
レーキシリンダ4Aに対する供給圧力を低下させる減圧ア
クチュエータとして機能する。したがって、摩擦係数μ
が急に低下した場合でも、これに追随して制動トルクＴ
が減少し、タイヤのロックを防止する。なお、摩擦係数
μの低下に対し、スプール32の後退に伴う摺動孔31の容
積の拡大により、マスタシリンダ側の圧力と無関係にブ
レーキシリンダ4Aへのブレーキ圧力が下がるが、これに
よりタイヤの回転維持に必要十分なブレーキ圧力の低下
がもたらされるように、あらかじめスプール32の断面積
Ａが設定される。

一方、アンチロックが働いた状態で前記とは逆に、低
μ路から高μ路へ進入した場合は、スリップ率の減少に
よりタイヤの回転力が増大しホイールの回転慣性トルク
が増大するため、制動トルクに対する反力が急増し、位
置検出ロッド11Bが圧縮側へと変位する。このため、ス
プリング35を介してスプール32が即座に圧縮方向へ摺動
する。そして、シート29に着座したポペット28により制
動油の供給を遮断されたブレーキキャリパ４に対し、こ
のスプール32の摺動に伴う摺動孔31の容積縮小が増圧ポ
ンプとして機能して直ちにブレーキ圧力を高める。さら
に、摺動するスプール32がロッド33を介してポペット28
を開き、マスタシリンダからの高圧が供給されること
で、ブレーキ圧力は一層増加する。このようにして、高
μ路へ乗り入れると同時にブレーキ圧力が増加するた
め、制動トルクが不足する恐れはない。

なお、圧力レギュレータ弁11と圧力カット弁13の両方
が閉じたアンチロックの作動状態でブレーキレバーを緩
めると、マスタシリンダが低圧化し、相対的に高圧とな
ったブレーキキャリパ４の圧油がポペット28及び19をほ
とんど抵抗なく押し開いてマスタシリンダに還流し、制
動以前の状態に復帰する。

第５図は本発明を二輪車の後輪用ブレーキに適用した
第２実施例である。ここでは、ブレーキキャリパ４は下
端を後輪の車軸44に回動変位可能に支持され、上端をバ
ルブブロック11Aから摺動自由に突出した位置検出ロッ
ド11Bの先端にヒンジ結合する。また、バルブブロック1
1Aの基端は車軸44を支持するスイングアーム43の中間部
にヒンジ結合する。さらに、クッション９の代わりにバ
ルブブロック11Aと位置検出ロッド11Bとの間にスプリン
グ45が介装される。圧力レギュレータ弁11及び圧力カッ
ト弁13の構造は前記と同じである。この後輪用のブレー
キにおいても前記第１実施例と同様に良好なアンチロッ
ク機能が得られる。

なお、以上の実施例では、請求の範囲との関係におい
て、スプール32が圧力応動部材に、圧力カット弁13が圧
力チェック弁に、それぞれ相当する。

（発明の効果） 以上のように、本発明のアンチロックブレーキは、制
動トルク（の反力）を検出して変位する位置検出ロッド
の変位と、ブレーキキャリパに作用する油圧にしたがっ
て位置検出ロッドに対して変位する圧力応動部材の変位
との合成変位にしたがって、マスターシリンダからブレ
ーキキャリパへの作動油通路に介装した圧力レギュレー
タ弁を開閉させるため、制動トルクとブレーキキャリパ
に作用する油圧のバランスが崩れ、タイヤの回転がロッ
クされる直前で圧力レギュレータ弁が閉止され、ブレー
キキャリパへの作動油の供給を遮断することにより、制
動トルクの増大を阻止する。

したがって、タイヤのスリップ状態を検出するための
手段を別途に設ける必要がなく、簡単な構成でタイヤが
ロック状態に陥るのを防止できるため、従来のアンチロ
ックブレーキに比べてコストを大幅に節約できるととも
に、重量の低減および配置のためのスペースの節減を大
幅に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す二輪車前輪の要部側
面図、第２図は同じくバルブブロックの断面図、第３図
は同じく制動油回路の模式図、第４図は制動トルクとス
リップ率の関係を示すグラフである。 また、第５図は本発明の第２実施例を示す二輪車後輪の
要部側面図である。 ２……フロントフォーク、３……ブレーキディスク、４
……ブレーキキャリパ、５……リンク、11……圧力レギ
ュレータ弁、11A……バルブブロック、11B……位置検出
ロッド、12……配管。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブレーキキャリパを制動トルクに応じて変
   位可能に取り付け、このブレーキキャリパの変位を検出
   する位置検出ロッドを設け、ブレーキディスクを制動す
   べく前記ブレーキキャリパに油圧を供給するマスターシ
   リンダを備え、前記位置検出ロッドに対して前記ブレー
   キキャリパに作用する油圧に応動して変位する圧力応動
   部材を備えるとともに、前記位置検出ロッドの変位と前
   記圧力応動部材の変位とを合成した合成変位にしたがっ
   て前記ブレーキキャリパに至る作動油の通路を開閉制御
   する圧力レギュレータ弁を備えたことを特徴とするアン
   チロックブレーキ。
2. 【請求項２】前記圧力レギュレータ弁と並列に前記マス
   ターシリンダ側の油圧にしたがって開閉制御される圧力
   チェック弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   アンチロックブレーキ。