JP2679792B2 - 比例制御バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トラクタートレーラー連結車の流体圧力ブ
レーキ系統における比例制御バルブに関する。 積載トレーラーを牽引するトラクターを含む重荷重連
結車は、広く使用されている。通常、トラクターは積載
トレーラーを牽引するが、時々トラクターは所謂ボブテ
ール様式、即ちトレーラーなしで使用される。勿論、ト
ラクターは通常トレーラーを牽引するから、トラクター
の後輪ブレーキは、積載車を停止させなければならな
い。しかしながら、トラクターがボブテール様式で操作
される時、後輪は、過剰ブレーキが利き、危険な滑りと
制御不能が起きることがある。それ故、トラクターの後
輪ブレーキのブレーキ効果を減少するため比例制御バル
ブを使用することが提案された。この比例制御バルブ
は、トラクターのブレーキ系統をトレーラーのブレーキ
系統へ接続するトレーラー供給管の圧力に応答する。ト
ラクターが正規に運転される時、即ち、トレーラーを牽
引する時は、供給管は圧力を有するが、トラクターがボ
ブテール様式で運転される時は、供給管は大気へ連通さ
れる。貯液槽圧力に応答してこれらのバルブの機能を変
化させることも知られる。 上述の比例制御バルブは、トラクタートレーラー連結
車の流体圧ブレーキ系統のための比例制御バルブを開示
する米国特許第4,455,051号明細書により知られる。そ
の流体圧ブレーキ系統は、貯液槽、及び流体圧をトラク
ターからトレーラーへ連通するトレーラー供給管を含
む。比例制御バルブは、入口、出口及び制御口を有する
本体、入口と出口の間の連通を制御するために制御口の
圧力レベルに応答する本体内のバルブ手段、及び制御口
とバルブ手段の間の連通を制御するための比例手段を含
む。比例手段は、供給管の圧力レベルに応答して、第一
状態から第二状態へ移行する。第一状態では、バルブ手
段が制御口の圧力レベルの第一の予め決められた関数で
ある出口の圧力レベルを確立する。第二状態は、バルブ
手段が制御口の圧力レベルの第二の予め決められた関数
である出口の圧力レベルを確立する。 それ故、本発明は、第二状態における比例手段が、制
御口の圧力レベル及び貯液槽の圧力レベルに応答し、貯
液槽の圧力レベルの関数として変化する割合で出口の圧
力レベルを変化させることに特徴がある。 本発明は、トレーラーがボブテール様式で運転される
時は比例ブレーキ作用を提供するが、入口圧力と出口圧
力が均等となることも許す。本発明は、また、先行技術
の装置において必要であった幾つかのバルブ及び部品を
不要とする。従って、本発明は、制御圧力と後部貯液槽
圧力の比によって決まる所定圧力に至るまで連通を比例
させ、その後、比例しない全圧力がトラクター後輪ブレ
ーキで利用できることを可能にする。 本発明の上述の及びその他の利点は、添付の図面を参
照する次の明細から明らかになるであろう。図面におい
て、第１図は、本発明の教示に従って造られた比例制御
バルブの縦方向断面図である。第２図は第１図のバルブ
の作動を表すグラフである。 図面を参照すると、比例制御バルブ10は、入口14を有
する本体12、出口16、排出口18及び制御口20を含む。入
口14は、トラクターの後部サービス貯液槽に接続され、
出口16は、トラクターの後輪サービスブレーキへ連通さ
れ、排出口18は、勿論、大気へ連通される。制御口20
は、車両運転室の運転者操作のブレーキ制御バルブに連
通される。ブレーキが作動されるべきとき、運転者は、
ブレーキ制御バルブを操作し、運転者により制御された
大きさの圧力信号を制御口20へ伝える。比例制御バルブ
10は、この圧力信号に応答し、後述するように入口14と
出口16を連通する。 本体12は、リレーピストン24を摺動可能に受け入れる
穴22を画成する。入口出口結合バルブ部材26は、排出口
18を画成する穴に摺動可能に取り付けられる。本体12
は、円周方向に伸長するバルブ座28を画成する。バルブ
座28は、排出口18を画成する穴を囲む。スプリング30
が、入口出口結合バルブ部材26を可撓的に押圧しバルブ
座28へ密封係合させる。車両のブレーキが解放されると
きのリレーピストン24と入口出口結合バルブ部材26が占
める位置を示す第１図に見られるように、車両の後輪サ
ービスブレーキに連通する出口16は、通常は入口出口結
合バルブ部材26に画成される通路を介し排出口18へ連通
している。 ステム（茎）32がリレーピストン24から突出し、円周
方向に伸長するバルブ座34で終わっており、このバルブ
座34は、入口出口結合バルブ部材26の一部分である座領
域36へ係合するよにされる。リレーピストン24の上方の
領域38は、以下に述べるように、通路40を介し制御口20
へ連通される。従って、ブレーキが作動されるとき、運
転者の望むブレーキの作動に相当する流体圧力が領域38
へ連通される。領域38がより高い圧力へ連通され、且つ
リレーピストン24の下方の数字42で示される領域が排出
口18へ連通されているので、リレーピストン24は、バル
ブ座34が座領域36へ接触するまで、下方へ押圧される。
これは、いわゆるラップ位置といわれるもので、出口16
と排出口18の間は連通は、遮断されているが、入口14と
領域42の間は、まだ連通していない。 フリーピストン24の更なる下方移動がスプリング30の
力に打ち勝つのに十分であると、入口出口結合バルブ部
材26をバルブ座領域28から聞き、それにより流体圧力が
後部サービス貯液槽から入口14へ連通され、そして領域
42へ連通される。勿論、領域42は、出口16を介し後輪ブ
レーキへ連通されているから、この圧力はまた後輪ブレ
ーキに連通され、それによりブレーキ効果が生じる。領
域42の圧力が領域38の圧力と釣り合うと、リレーピスト
ン24は、前述のラップ位置へ戻る。車両のブレーキが開
放されると、領域42の高圧力が、リレーピストン24を図
示の位置へ戻し、入口出口結合バルブ部材26により入口
14から領域42への連通を遮断させ、排出口18を介し領域
42を大気圧とする。リレーピストン24及び入口出口結合
バルブ部材26の上述の作動は、長年にわたり使用されて
きた市販のリレーバルブとして慣用のものである。 本発明は、数字44により全体的に示す比例機構に関す
る。比例機構44は、通路40内に設けられ、トラクターが
トレーラーに連結されるときは、上述のバルブのリレー
部が正常に作動することを可能にするが、トラクターが
ボブテール様式で運転されるときは、制御口20から領域
38へ、通常、比例伝送させる。比例伝送は、領域38に制
御口20より低い比例流体圧力レベルを作り、それにより
比例減圧ブレーキ作動を生じ、上述のように、トラクタ
ーがボブテール様式で運転される時に起こり得る激しい
過剰ブレーキを防止するため必要である。 比例機構44は、通路40の部分46を含む。部分46は、作
動面積比例ピストン48を摺動可能に受け入れる。出口通
路50は、部分46を、数字52により全体的に示す出口と連
通させる。出口通路50は、ステム（茎部）54内に画成さ
れる。ステム54は、ピストン48内に画成される通路56内
へ伸長する。通路56は、制御口20へ連通され、また領域
38へ連通される。バルブ部材58が通路56内に摺動可能に
取り付けられ、小スプリング60によりステム54の端部へ
密閉係合するように摺動可能に押圧される。半径方向内
側に伸長するバルブ座62は、作動面積比例ピストン48に
より担持され、そしてピストン48が第１図の右方へ押圧
されるとき、バルブ部材58へ密閉係合するようにされ
る。しかしながら、ピストン48が第１図の左方へ押圧さ
れるときは、バルブ座62は、バルブ部材58がステム54の
端部と係合する故に、バルブ部材58から離間する。バル
ブ部材58は、バルブ座62がバルブ部材58から離間するよ
うに押圧されるとき、空気圧がバルブ部材58の周囲に連
通されるように、従来は設計された。 上述のように、作動面積比例ピストン48は、大径部分
64と小径部分68の間に肩部70を備えた段付きである。大
径部分64は、通路40の部分46に摺動可能に受け入れら
れ、小径部分68は、穴72内へ摺動可能に受け入れられ
る。穴72は、数字74により全体的に示す第二比例ピスト
ン内に画成される。第二比例ピストン74は、本体12内で
摺動し、大径部分76を含む。大径部分76は小径部分78と
協働しそれらの間に肩部80を画成する。肩部80は、本体
12と協働しそれらの間に空洞82を画成する。空洞82は、
ポート（口）83を介し前述の後部サービス貯液槽（図示
されない）と連通する。後部サービス貯液槽は、通常
は、車両により駆動される流体圧力源により充填され
る。小径部分78の端部84は、肩部70及び本体12と協働し
それらの間に空洞86を画成する。空洞86は、ポート
（口）87を介しトレーラー供給管へ連通される。トレー
ラー供給管は、トラクターとトレーラーのブレーキ系統
を相互に接続し、車両が、トラクターとトレーラーの連
結車両として運転されるとき、通常、所定圧力まで充填
される。他方、トラクターがトレーラー無しのボブテー
ル様式で運転されるとき、空洞86は、大気圧とされ、ト
レーラー供給管が接続されず、それ自体が大気圧へ解放
される。スプリング88が、空洞86内に配置され、両ピス
トン48及び74の両者を押圧し、図面において両者が離間
するように押圧する。 第２図を参照すると、運転時、車両がトラクターとト
レーラーの組立体として運転されるとき、上述のトレー
ラー供給管は、圧力が通じている。トラクターとトレー
ラーをつないでいるトレーラー供給管の圧力は、空洞86
と連通する。空洞86の圧力は、スプリング88の力により
補強され、ピストン74を第１図において右方へ押圧し、
スプリング48を第１図において左方へ押圧する。比例ピ
ストン48は、空洞86に圧力が通じる間は、バルブ座62が
バルブ部材58から離間する位置に保持されるから、トレ
ーラー供給管が所定圧力レベルである限り、制御口20と
領域38の間にほぼ抑制されない流体連通が可能である。
従って、出口16の圧力レベルが、車両ブレーキバルブか
ら制御口20へ連通する圧力レベルとほぼ同等の大きさの
ブレーキ作動を生じる。そのように車両が運転されると
きのバルブ10の作動が、第２図に点線Ｘで示される。第
２図は、横軸で指示される制御口20の圧力レベルが、縦
軸上に指示されるほぼ出口16の圧力レベルとほぼ同じで
あることを示す。それ故、制御バルブ10は、車両がトラ
クターとトレーラーの組立体として運転されるとき、比
例制御でない。 しかしながら、トラクターがボブテール様式で運転さ
れるときは、前述のトレーラー供給管は、大気へ通じて
おり、空洞86の圧力レベルは大気圧である。それ故、ピ
ストン48は、単にスプリング88によってのみ偏向してい
るだけであるから、自由に運動できる。空洞48が大気圧
である故に、ピストン48は、ピストン48の大径部分64上
に領域38の圧力レベルに連通される高い流体圧力有効領
域を確立し、そしてピストン48の小径部分68上に制御口
20の圧力レベルにさらされる低い流体圧力応答領域を確
立する。以下に記述するように、ピストン74は、制御口
の圧力が後部貯液槽圧力の所定割合を超えるまで静止し
たままである。それ故、ピストン48は、ピストン74に対
し運動し、制御口20を介して連通される圧力比例動作を
開始する。当業者によく知られるように、比例ピストン
48は、領域38に、制御口20の予め定められた割合の圧力
である流体圧力を確立する。その割合は、ピストン48を
横切る流体圧力の有効な面積の比によって決定される。
一杯に満たされた後部貯液槽であると仮定するピストン
48のこの比例動作は、第２図の線ABにより示される。当
業者に良く知られるように、流体圧力制御口20における
圧力増加分は、ピストン48の小径部分68の有効な領域を
横切って作用し、ピストン48を第１図の左方へ押圧し、
それにより、バルブ部材58からバルブ座62を開口し、制
御口20を領域38へ連通させる。しかしながら、この圧力
の増加分の一部分だけが領域38で感知される。何故な
ら、小さな流体圧力増加分は、領域38の圧力レベルに応
答するより大きな流体圧力有効領域の故に、バルブ座62
をバルブ部材58へ再閉鎖するに十分であるからである。 上述のように、制御口20の流体圧力が、ピストン74へ
十分に大きな力を及ぼし空洞82へ、連通されそしてピス
トン74の面80へ作用する貯液槽の圧力に打ち勝つまで、
ピストン74は静止し続ける。面80の有効面積が、制御口
20の流体圧力レベルに曝されるピストン74の有効領域よ
り小さいから、面80に作用する力に打ち勝つに十分な制
御口20の圧力は、後部貯液槽の全圧力より小さい。それ
故、制御口20に予め決められた圧力が確立されると、ピ
ストン74の肩部90がピストン48の小径部分68の前面と係
合するまで、ピストン74は、第１図において左方へ運動
する。従って、ピストン74と48は、制御口20の更なる圧
力増加の間、単一のピストンのように結合して作動す
る。制御口20の流体圧力にさらされるピストン48と74か
ら成る結合したピストンの有効面積は、領域48の流体圧
力にさらされるピストン48の大径部分64の有効面積より
実質的に大であるから、制御口20の圧力の増加部分は、
領域38の流体圧力の比例する大きさの増加を生じる。例
えば、制御口20の圧力レベルが、0.0703kg/cm²（1psi）
増加し、結合したピストンを横切る圧力比が2:1である
場合は、領域38に生じる圧力増加は、0.1406kg/cm²であ
ろう。この比例した増加は、第２図の点Ｃで表わされる
が、ブレーキ系統の利用可能な最大圧力の領域38の圧力
が制御口20の圧力レベルと等しくなるまで続く。第２図
に見られるように、これは、点線Ｘで示されるサービス
ブレーキ全圧力に等しい。曲線ABCは、ブレーキ系統に
利用可能な正常圧力を備えるブレーキ系統の正常運転を
表示し、第２図に示されるように、たとえ車両がボブテ
ール様式で運転される時においても、運転者がブレーキ
の全力作動をすることが必要な場合、全サービスブレー
キ圧力は、点Ｃで示すように、車両の運転者に利用可能
である。これは、例えば前輪ブレーキ系統が故障の場合
に当然である。 さて故障が発生し、後部貯液槽の圧力レベルが正常作
動状態におけるものより低くなったと仮定する。従っ
て、ピストン48の正常比例動作は、単に点Ｂ′で示され
る圧力が生じるまでのみ、生じる。その時、圧力レベル
制御口20の圧力は、ピストン74の面80に対し作用する例
後部サービス貯液槽からの圧力に打ち勝つ。従って、ピ
ストン48と74は、より高い圧力ではなく、はるかに低い
圧力点Ｂ′で結合して移動始める。従って、第２図の線
Ｂ′,C′で示されるように、制御口20における圧力増加
より早い速度で、領域38において圧力が増加される。そ
れ故、後部サービス貯液槽の圧力が減少するとき、車両
の運転者は、この装置のブレーキ系統で利用可能な全ブ
レーキ圧力を、圧力曲線Ｂ′,C′で示すように、極めて
低い圧力レベルで利用可能である。従って、領域38と制
御口20の間の均等化された圧力は、後部貯液槽の圧力レ
ベルの直接関数であり、構成要素の故障の場合に全圧力
が使用できることを必要とする政府規制を満たす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−252052（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．貯液槽及びトラクターからトレーラーへ流体圧力を
   連通するトレーラー供給管を備えるトラクタートレーラ
   ー連結車両の流体圧力ブレーキ系統のための比例制御バ
   ルブ（10）であって、 貯液槽へ接続される入口（14）、トラクターの後輪サー
   ビスブレーキへ連通される出口（16）及び運転者操作の
   ブレーキ制御バルブに連通される制御口（20）を有する
   本体（12）、 制御口（20）の圧力レベルに応答し、入口（14）と出口
   （16）の間の連通を制御する本体内のバルブ手段（24、
   32、36）、並びに トレーラー供給管内の圧力レベルに応答して制御口（2
   0）とバルブ手段（24、32、36）との間の連通を制御す
   る比例手段（48、54、58、62、74）を含み、 前記比例手段は、トレーラー牽引時におけるトレーラー
   供給管内の高圧力レベルにより、バルブ手段（24、32、
   36）が制御口（20）の圧力レベルの第一の予め決められ
   た関数である圧力レベルを出口（16）に確立する第一状
   態と、トレーラー非牽引時におけるトレーラー供給管内
   の低圧力レベルにより、バルブ手段（24、32、36）が制
   御口（20）の圧力レベルの第二の予め決められた関数で
   ある圧力レベルを出口（16）に確立することを可能にす
   る第二状態との間を移動し、 前記比例手段は、第二状態において、貯液槽の圧力レベ
   ル及び制御口（20）の圧力レベルに応答して、出口（1
   6）の圧力レベルを、貯液槽の圧力レベル及び制御口（2
   0）の圧力レベルの第一及び第二の割合の間で変えるこ
   とを特徴とする比例制御バルブ。 ２．請求項１に記載の比例制御バルブにおいて、比例手
   段（48、54、58、62、74）は、本体（12）に摺動可能に
   取り付けられる作動ピストン手段（48、78）、及び制御
   口（20）と前記バルブ手段（24、32、36）の間の連通を
   制御するように、作動ピストン手段（48、74）により作
   動される作動バルブ機構（54、58、62）を含むことを特
   徴とする比例制御バルブ。 ３．請求項２に記載の比例制御バルブにおいて、前記作
   動ピストン手段（48、74）は、制御口（20）の圧力レベ
   ルと貯液槽の圧力レベルの間の割合に応答し、第一及び
   第二の予め決められた割合の間で移動することを特徴と
   する比例制御バルブ。 ４．請求項２に記載の比例制御バルブにおいて、前記作
   動ピストン手段（48、74）は、前記バルブ手段（24、3
   2、36）の圧力レベルに曝される大面積及び制御口（2
   0）の圧力レベルに曝される小面積を有する第一構成部
   材（48）、並びに制御口（20）の流体圧力レベルに応答
   する流体圧力応答面積を有する第二構成部材（74）を含
   み、前記作動ピストン手段（48、74）を横断する面積の
   比が変化するとき、前記第二構成部材（74）は、前記第
   一構成部材と結合し、第一構成部材（48）及び第二構成
   部材（74）が、制御口（20）の流体圧力レベルに曝され
   る大面積及び前記バルブ手段（24、32、36）の流体圧力
   レベルに曝される小面積を有する単一の構成部材のよう
   に運動することを特徴とする比例制御バルブ。 ５．請求項４に記載の比例制御バルブにおいて、前記制
   御口（20）の圧力が貯液槽の圧力レベルの予め決められ
   た割合を超えるとき、前記第一構成部材（48）と共に運
   動するため、前記第二構成部材（74）は、前記貯液槽と
   制御口（20）の間の圧力差に応答し、第一構成部材（4
   8）に係合するように運動することを特徴とする比例制
   御バルブ。 ６．請求項５に記載の比例制御バルブにおいて、前記第
   一構成部材（48）及び前記第二構成部材（74）の各々
   は、前記トレーラー供給管の圧力レベルに応答する手段
   を有し、前記比例手段（48、54、58、62、74）が前記第
   一状態にあるとき、制御口（20）の圧力レベルとかかわ
   り無く、前記作動ピストン手段（48、74）が前記バルブ
   機構（54、58、62）を開口させるようにすることを特徴
   とする比例制御バルブ。 ７．請求項２に記載の比例制御バルブにおいて、前記作
   動ピストン手段（48、74）は、前記トレーラー供給管の
   圧力レベルに応答する手段を有し、前記比例手段（48、
   54、58、62、74）が前記第一状態にあるとき、制御口
   （20）の圧力レベルとかかわり無く、前記作動ピストン
   手段（48、74）が前記バルブ機構（54、58、62）を開口
   させるようにすることを特徴とする比例制御バルブ。 ８．請求項１に記載の比例制御バルブにおいて、前記作
   動ピストン手段（48、74）は、１対の構成要素（48、7
   4）を有し、１対の構成要素（48、74）の各々は、前記
   トレーラー供給管の圧力レベルに連通する流体圧力応答
   有効面積を有し、前記構成要素は、バルブ機構（54、5
   8、62）と協働し、前記流体圧力差応答手段が第一状態
   にあるとき、前記バルブ機構を開口させ、前記構成要素
   （48、74）は、前記有効面積にある連通するトレーラー
   供給管内の圧力レベルが所定レベル以下に低下すると
   き、バルブ機構（54、58、62）を比例連通させ、前記作
   動ピストン（48、74）を横切る有効面積の比が前記構成
   要素（48、74）を横切る有効面積差により確立され、前
   記構成要素（48、74）は、前記制御口（20）及び前記貯
   液槽の圧力の比に応答し、前記第一の割合から第二の割
   合へ前記有効面積を変更することを特徴とする比例制御
   バルブ。 ９．請求項８に記載の比例制御バルブにおいて、前記１
   対の構成要素（48、74）の一方は、前記制御口（20）に
   連通される圧力応答表面及び前記バルブ手段（24、32、
   36）の圧力レベルに連通される圧力応答表面を有し、他
   方の構成要素は、前記制御口（20）に連通される圧力応
   答表面及び前記供給管の圧力レベルに連適する圧力応答
   表面を有することを特徴とする比例制御バルブ。