JP2791833B2 - 自動車両のマルチ回路制動システム用の切替弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の記載 本発明は、クレーム１の前段に記載される自動車両の
マルチ回路制動システム用の切替弁に関する。

ドイツ特許第4,030,361号および対応のヨーロッパ特
許第0,477,519号は、電気制御ブレーキと空気制御ブレ
ーキとを切り替えるべく、中継弁（図中符号９）を用い
た電空制動システムを開示する。一般に電空ブレーキで
は、電気制御系やその他の電気部品の故障に備えて、電
気ブレーキ機能とともに少なくとも従来の空気ブレーキ
機能をそのまま維持する必要がある。運転ブレーキ制動
弁は、電気的要素としてブレーキペダルの位置を検出す
るセンサを備え、制動要求信号が電気制御を開始する。
前記制動要求信号は、所定のパラメータに従って電気作
動信号を比例弁に送り、比例弁が実際の空気制動圧を制
動シリンダに供給する。運転ブレーキ制動弁はまた、純
粋な空気的要素も備え、制動圧をブレーキペダル位置の
関数として純粋に空気制御する。上記の構成において主
制動回路は電気制動回路であるが、これが故障した場合
に、自動的に純粋空気ブレーキに切り替わる。しかしな
がら、上記特許公報に開示される切替用の中継弁は、基
本的に複雑な構成の高価なシート弁である。

上記のような構成の切替弁は、２つの空気制動回路を
有する制動システムに用いられる。すなわち、通常の操
作では主制動回路が対応のアクチュエータに接続され、
異常時に二次制動回路が接続される二回制動システムで
用いられる。このような互いに独立した２つの制動回路
は切替弁で連結しているので、これら２つの回路間での
空気漏れをすべて排気して、常に大気圧に保つ必要があ
る。要約すると、この種の切替弁は、 −２つの空気制動回路の共通部分に使用される。

−安全のため電気回路の故障時にのみ空気回路が操作
する電空制動システム（EBSシステム）で使用される。
または −車両やトレーラを牽引するために使用されるもので
ある。

1992年11月16〜19日にオハイオ州トレドで開催の国際
トラック／バス博覧会議で発表された、Jurgen Wredeお
よびHeinz Deckerによる論文「商業車用のワイヤブレー
キ」（海洋技術文集（SEA TECHNICAL PAPER SERIES）第
922,489号に掲載）の第５頁に、電空制御システムが記
載されている。そこでは、２つの回路間の２つの圧力の
切り離しが、二重の密閉材および内部排気室を有する中
継弁によって行われる。

本発明の目的は、簡単な構成の長期で操作にわたって
安定して作動する自動車両の二回路制動システム用の切
替弁を提供することにある。

この課題は、クレーム１に記載の特徴的な手段によっ
て達成され、本発明の効果的な実施形態および改良形態
は、従属クレームに示される。

言うなれば、本発明の切替弁は非常に簡単な構成の摺
動弁として構成される。本発明の切替弁は、好ましくは
Ｏリングとしての密封材を備えるピストンと、引き戻し
バネと、複数の貫通孔を有するハウジングとで構成され
る。２つの回路は、外部への空気孔を有する二重密閉材
によって、その圧力を軽減できる。切替弁をこのような
構成の摺動弁として形成することによって、切替圧力を
低く押さえることができる。なぜなら、Ｏリングによる
密閉は摩擦がきわめて低いからである。また、第１回路
によって供給される切替圧力は、第２回路に生じる圧力
とは実質的に独立している。

切替弁が移動すると、二重の密閉材はハウジングに設
けた貫通孔とともに摺動する。２つの回路の切り離しと
大気圧への調整排気を保証する点に関して、弁の寿命は
二重密閉材の磨耗度に依存するといえる。本発明の改良
点は、弁のピストンに羽状のガイドブレードを設け、流
体パルスがガイドブレードに衝突するように弁の切替制
御圧を導く。ブレーキ操作の度に、ガイドブレードへの
流体の衝突によってピストンは幾分回転する。ピストン
の回転とともにＯリングも回転し、その結果、磨耗はＯ
リングの外周面全体にわたって均等に分散される。

本発明の別の形態によれば、切替弁は新たな別の引込
口を有し、この追加の引込口に弁を切り替えるためだけ
の圧縮媒体を供給する。従って、ブレーキ操作の度に全
供給圧が弁の切替に使用される。最もほとんどの場合、
全供給圧力を使用しなくとも、運転ブレーキによる制動
圧だけでも弁の切替に十分である。

以下、図面を参照し、実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。添付の図中、 図１は、本発明の一実施形態による切替弁の静止位置
における断面図である。

図２は、本発明の一実施形態による切替弁の作動位置
における断面図である。

図３は、図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。

図４は、図１に類似の図であり、本発明の別の実施形
態による切替弁の静止位置における断面図である。

図５は、図４の切替弁の作動位置での断面図である。

図６は、本発明による２つの切替弁を有する二回路制
動システムのブロック図であある。

図７は、本発明の更に別の形態による切替弁の断面図
である。

図８は、本発明の切替弁をひとつだけ有する、別の形
態の二回路制動システムのブロック図である。

図中、同一の符号は、同一の構成要素、または機能的
に対応する構成要素を示す。

まず、図１を参照する。切替弁は、ハウジング（１）
を有し、ハウジング（１）は内部に円筒状のチャンバー
（２）を構成する。ハウジング（１）は、チャンバー
（２）内部に通じる４つの開口部を有する。すなわち、
制御用引込口（３）、第２引込口（４）、排気口
（５）、および通気口（７）である。図１の実施例で
は、開口部（４、５）はチャンバー（２）に対して半径
方向に開口し、一方、通気口（７）は軸方向にハウジン
グを貫通する。制御用引込口（３）は、中心から逸れて
チャンバー（２）へ開口する。開口部（３、４、５）
は、軸方向に互い違いに位置する。また、開口（４、
５）は円周方向にも互いにずれて位置する。円筒形のピ
ストン（６）はチャンバー（２）内で移動可能に挿入さ
れ、バネ（８）によって第１の限界位置（図１）に移動
される。ピストン（６）の外周は、Ｏリングの形態を取
る３つの密閉材（９、10、11）によってチャンバー
（２）の内壁に対して密閉される。これらの密閉材は、
ピストン（６）に形成された環状の溝に保持される。密
閉材（９、10）は互いに比較的近接して位置する。ピス
トン（６）は、これら密閉材（９、10）の間にいくつか
の貫通孔（12）を有し、この貫通孔（12）を介してピス
トン内部と通じることができる。ピストン（６）内部に
は、バネ（８）が位置する。また、ピストン（６）に設
ける貫通孔（12）を単一にしてもよい。その場合は、貫
通孔（12）をピストン（６）の外周面に沿った環状のく
ぼみ（図示せず）に接続するように形成する。これによ
り、ピストン（６）の任意の回転位置において、そのく
ぼみが開口（５）と揃ったときに、ピストン（６）の内
部空間が開口（５）と流体接続する。

ピストン（６）は、密閉材（10、11）の間に環状の溝
を有し、この溝とチャンバー（２）の内壁とで長い環状
空間（13）を形成する。換言すると、環状空間（13）
は、ピストン（６）と密閉材（10、11）によってチャン
バー（２）に対して密閉される。

ピストン（６）は、チャンバー（２）内をバネ（８）
の力に抗して、ピストン（６）の端部（14）がチャンバ
ー（２）の底部15に当接するまで軸方向に移動すること
ができる。また、ハウジング（１）は、チャンバー
（２）内に底部（15）と向かい合う突起部を有する。こ
の突起部は制限ストップ（16）として機能し、ピストン
（６）はバネ（８）により付勢されて制限ストップ（1
6）に当接する。図１に示す静止位置では、ピストン
（６）の基部が制限ストップ（16）に当接し、ピストン
の外表面と対向するハウジング壁とで第２のチャンバー
（17）を形成する。第２のチャンバー（17）内に引込口
（３）が開口する。一方、引込口（４）は、図１および
２に示す上限位置および下限位置を含むあらゆるピスト
ン位置において、環状空間（13）と連絡するように、環
状空間（13）に対して開口する。

排気口（５）は、軸方向位置で見ると、引込口（３、
４）の間に位置する。図１の静止位置では、排気口
（５）は環状空間（13）に開口し、この結果、引込口
（４）と流体接続する。ピストンの作動位置（図２）で
は、排気口（５）は、第２のチャンバー（17）に開口
し、引込口（３）と流体接続する。従って排気口（５）
は、ピストン（６）の位置に応じて引込口（４）または
引込口（３）に接続する。一方、２つの引込口（３、
４）は、制動システムの２つの圧力回路が常に相互に切
り離されるように、密閉材（９、10）によって隔離され
る。

ピストン（６）が、一方の位置から他方の位置へ移動
する場合、貫通孔（12）のひとつが瞬間的に開口（５）
と揃い、これによって開口（５）がピストンの内部空間
と流体接続し、結果的に前記貫通孔（12）の１つを介し
てチャンバー（２）と連絡する。チャンバー（２）は通
気口（７）によって大気と接続するので、開口（５）も
この時点で大気と接続し、開口（５）に接続する制動回
路が通気される。これについては図６および７を参照し
てより詳細に後述する。

ピストン（６）が動くと、密閉材（９、10）は開口
（５）の比較的鋭いエッジ部を通過する。これはすなわ
ち、密閉材として使用されているＯリングの磨耗が激し
くなることを意味する。Ｏリングの寿命を延ばすため
に、本発明ではチャンバー（17）内に突出する複数の羽
（18）をピストン基部に設けた。羽（18）の存在によっ
て、圧縮媒体または圧縮空気が開口（３）からチャンバ
ー（17）内に誘導されると、ピストンが回転する。Ｏリ
ングもピストン（６）とともに回転し、開口（５）のエ
ッジ部を通過する際にも、Ｏリングは常に異なる位置に
ある。これによってＯリングの磨耗はその外周全体に分
散され、切替弁の寿命を保つことができる。さらに、Ｏ
リングの摩擦量はかなり少ないので、比較的低い圧力で
も弁を切り替えることができ、この意味においてもＯリ
ングを密閉材として使用することは効果的である。

図３は、ガイドブレードとして機能する羽（18）の配
置をより明確に示す。また、ピストンの移動を制限する
制限ストップとしての突起部（16）も示される。図から
明らかなように、開口（３）は、ピストン（６）を回転
させるパルスが羽（18）に衝突するように中心軸から偏
心して位置する。

図４および５は別の実施形態を示す。ここでは羽（1
8）が省略され、その分、切替弁の全長が短くなってい
る。また、本実施例では、引込口（３）は中心軸に揃っ
て、すなわち軸方向に沿って設けられる。その他の部分
に関しては、図１および２の実施形態と同じである。

図６は、切替弁をトレーラ付きの長距離トラックの二
回路制動システムに適用した例を示す。この制動システ
ムは、前車軸回路用の第１の圧縮空気リザーバ（20）
と、後車軸回路用の第２の圧縮空気リザーバ（21）を有
する。主制動回路は前車軸回路である。第１の圧縮空気
リザーバ（20）は、電気ブレーキ機能と空気ブレーキ機
能を兼ね備えた運転ブレーキ制動弁（22）に空気接続さ
れる。

まず、ブレーキペダル（23）の位置が電気的に読み取
られ、読み取り結果が電気制御部（24）に供給される。
電気制御部（24）が故障の場合は、ペダル位置に応じた
制動圧が運転ブレーキ制動弁（22）の空気部によって空
気ライン（25）に供給され、前車軸側の２つの車輪の制
動弁（26、27）を経て、制動シリンダ（28、29）にそれ
ぞれ供給される。この制動圧はまた、第１の切替弁（3
0）の引込口（４）にも供給される。引込口（４）は前
述の実施形態で説明したように設計されている。電気ブ
レーキが故障すると、切替弁（30）は停止または静止位
置に保持され、引込口（４）から注入された制動圧は、
環状空間を介して排気口（５）に流れ、ここから中継弁
（31）の制御入力に接続する。この中継弁（31）へは、
後車軸用の第２の圧縮空気リザーバ（21）から圧縮媒体
が、供給され、中継弁（31）から後車軸ブレーキの制動
弁（32、33）に供給される。制動弁（32、33）は、後車
軸の２つの車輪のスプリングブレーキシリンダ（34、3
5）を制御する。

同様に、運転ブレーキから運転ブレーキ制動弁（22）
に入力された制動圧は、トレーラブレーキの第２の切替
弁（36）の引込口（４）にも供給され、排気口（５）か
らトレーラ制御弁（37）に送られる。トレーラ制御弁
（37）は中継弁を含み、２つの接続部（38、39）によっ
て車両のトレーラに連結される。

ブレーキの電気部が正常である場合は、電気制御部
（24）が制動要求に応じた信号を電気制御弁（40）に供
給する。電気制御弁（40）に第２の圧縮空気リザーバ
（21）から空気が注入されており、電気制御弁（40）の
空気出力は第１の切替弁（30）に接続する。同様に、電
気制御部（24）は電気信号をトレーラブレーキの電気制
御弁（41）に供給し、第２の圧縮空気リザーバ（21）か
ら電気制御弁（41）に空気が入力される。電気制御弁
（41）の空気出力は第２の切替弁（36）の引込口（３）
に入力される。この結果、運転ブレーキ制動弁に注入さ
れた制動圧に比例する空気圧が、２つの切替弁（30、3
6）の引込口（３）に供給され、切替弁（30、36）を作
動位置に切り替える。すなわち、それぞれの引込口
（３）が排気に接続する。後車軸において、この電気制
御圧は中継弁（31）の制御入力となり、結果的に後車軸
ブレーキに送られる。同様に、電気制御圧は、切替弁
（36）によってトレーラ制御弁（37）に供給される。

電気制御部（24）から４つの車輪の制動システムにそ
れぞれ接続する電気ライン（42、43、44、45）は、電気
制御部（24）が必要に応じて、例えば運転中のスリップ
を制御するアンチロック機能や、荷重制御ブレーキング
のために、個別のブレーキを独立して制御できることを
示す。もちろん、空気圧も２つの圧縮空気リザーバ（2
0、21）から供給される。

この種の制動システムにとって、２つの回路が相互に
分離され、一方の回路に注入された圧力が他方の回路に
入り込まないことが重要である。図１〜５に示す貫通孔
（12）はこの目的で設けられたものであり、これによっ
て一方の回路から切替弁の排気口（５）に注入された圧
力が他方の回路に流れ出ないことを保証する。切替弁が
静止位置にある場合は、排気口（５）は、第１の圧縮空
気リザーバ（20）から引込口（４）に供給された圧力を
排出する。切替弁が作動位置にある場合は、排気口
（５）は、第２の圧縮空気リザーバ（21）から引込口
（３）に供給された圧力を排出する。弁が切り替えられ
る度に貫通孔（12）が排気口（５）の開口に一時的に揃
い、排気口（５）は通気口（７）を介して一瞬大気に連
絡する。これによって一方の回路から他方の回路への圧
力の接続は回避される。

図６において詳細に言及されていない要素は、二回路
制動システムにおける従来の要素と同一であり、本発明
ではその詳細な説明は省略する。

図７は、本発明の更に別の変形例としての切替弁を示
す。ピストン（６）は図の左半分では静止位置にあり、
右半分では作動位置にある。説明をわかりやすくするた
めに、右半分で開口（４、５、47）を波線で示している
が、これらの開口は実際にはひとつずつしか設けてな
い。図において、これら３つの開口が同じ外周方向の位
置に揃っていることは、切替弁の機能とは無関係であ
る。重要なのは、３つの開口の軸方向の距離が、開口
（５）と（47）、または開口（５）と（４）とが、ピス
トンの環状空間を介して接続されるように設定されるこ
とである。この接続は切替弁の機能面から必要である。

図１〜５に示した実施形態と比較し、本実施形態の切
替弁は新たに追加された引込口（47）を有し、ピストン
は２つの環状空間（13、48）を有する。引込口（３）は
ピストン位置を切り替えるための圧縮媒体を供給する目
的でのみ使用される。制動シリンダ用の制御圧は、引込
口（３）には供給されず、新たに追加された引込口（4
7）から環状空間（48）に供給される。環状空間（48）
は、切替弁が作動位置に切り替えられると、引込口（4
7）と排気口（５）とを接続する。切替弁が静止位置に
ある場合は、引込口（４）と排気口（５）が環状空間
（13）を介して接続する。貫通孔（12）は、ピストンの
切替中にピストンとともに摺動して排気口（５）を通過
し、その時点で瞬間的に排気口（５）を大気に接続す
る。環状空間（48）は、密閉材（９）と追加の密閉材
（49）によって密閉され、一方環状空間（13）は、密閉
材（10、11）により密閉される。貫通孔（12）は、密閉
材（９、10）の間に形成される。本実施例の切替弁にお
いて、図１〜３の実施例と同様にガイドブレードを設
け、切替の度に作動位置でピストン（６）を幾分回転さ
せても良い。この場合は、圧縮媒体が中心から偏心て流
れ込み、縦軸へ通り抜けて圧力パルスがガイド羽に衝突
するように、引込口（３）を設けなければならない。

図８は、図７の切替弁をひとつ有する二回路制動シス
テムを示す。切替弁（30）の引込口（３）には、電気制
御部（24）により制御される切替ソレノイド弁（46）を
介して、第２の圧縮空気リザーバ（21）の全圧力が供給
される。従って、ブレーキペダル（23）が操作され、電
気制御部（24）がその動作を検出すると直ちに、ブレー
キペダルにより注入された制動圧だけではなく、制動切
替のための全供給圧力が切替弁の切替に使用される。こ
れは図６の実施例において、注入制動圧のみが切替弁の
切替に使用されるのと異なる。本実施例では、注入制動
圧は、電気制御部（24）により制御される比例弁（40）
を介して引込口（47）に供給される。切替弁が活発に操
作されると、比例弁（40）により注入された制動圧は引
込口（47）および環状空間（48）を介して排気口（５）
に供給され、ここから中継弁（31）を介して後車軸ブレ
ーキに供給される。

ただし、電気ブレーキが故障した場合は、切替弁は静
止位置に保持され、運転ブレーキ制動弁（22）から空気
注入された圧力が、引込口（４）、環状空間（13）、排
気口（５）か介して中継弁（31）に供給され、そこから
後車軸ブレーキに供給される。図８の実施形態では、ト
レーラブレーキに別途の切替弁を用いず、電気制御され
る比例弁（41）だけがトレーラブレーキ用に設けられ、
この比例弁（41）が作動電気ブレーキとして注入制動圧
をトレーラ制御弁（37）に導く。電気ブレーキが故障し
た場合は、空気ライン（25）に注入された圧力がライン
（52）を介してトレーラ制御弁（37）に供給され、そこ
からトレーラブレーキに供給される。比例弁（41）は、
ライン（52）の圧力と比較して、圧力を増大させるため
のものである。図６の実施形態と同様に、操作弁（53）
によるパーキングブレーキも設けられており、操作弁
（53）は、トレーラ制御弁（37）に圧力を供給すると共
に、後車軸パーキング制動弁（50）に圧力を供給する。

フロントページの続き (56)参考文献 実開 平６−6148（ＪＰ，Ｕ) 英国公開4002374（ＧＢ，Ａ) 欧州公開422345（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60T 15/36

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前記自動車両のマルチ回路制動システム用
   の切替弁であって、切替弁を切り替えるための圧縮媒体
   を供給する第１の制御引込口と、前記切替弁の切替位置
   に応じて相互に空気接続あるいは空気切り離しされる引
   込口および排気口とを有し、 前記切替弁は摺動弁としての形態を有し、 ハウジング（１）のチャンバー（２）内部を移動するこ
   とができ、バネ（８）によって定位置に付勢されるピス
   トン（６）を備え、ピストン（６）はその外周に溝を有
   し、前記溝は軸方向の両端部で密閉されて（10、11）、
   チャンバー（２）の内壁と共に環状の空間（13）を形成
   し、 前記環状空間（13）の軸方向の幅と、引込口（４）およ
   び排気口（５）の軸方向のオフセット量とは、ピストン
   （６）が静止位置にあるときに引込口（４）および排気
   口（５）が前記環状空間（13）によって相互に流体接続
   されるように設定され、 前記チャンバー（２）への制御引込口（３）によって、
   前記ピストン（６）の表面が圧縮媒体と衝突し、前記排
   気口（５）は、ピストン（６）が静止位置にあるときに
   引込口（３）と排気口（５）が相互に切り離され、ピス
   トン（６）が作動位置にあるときは相互に流体接続され
   るような軸方向位置に配置され、 前記ピストン（６）は、軸方向の同一レベルに形成され
   た一つ以上の貫通孔（12）を有し、前記貫通孔（12）は
   軸方向の両端で前記チャンバー（２）の内壁に対して密
   閉（９、10）され、前記貫通孔（12）は、ピストン
   （６）が前記静止位置と前記作動位置とを行き来する動
   作中に排気口（５）と揃うように配置されていることを
   特徴とする切替弁。
2. 【請求項２】前記ピストン（６）は、Ｏ−リング（９、
   10、11、49）によって前記チャンバー（２）の内壁に対
   して密閉されることを特徴とする、請求項１に記載の切
   替弁。
3. 【請求項３】前記ピストン（６）は軸方向に延びる複数
   の羽（18）を有し、前記引込口（３）は、該引込口
   （３）から供給される圧縮媒体が前記羽（18）に衝突し
   て前記ピストン（６）を回転させるように、中心から偏
   心して前記チャンバー（２）に対して開口することを特
   徴とする、請求項１または２に記載の切替弁。
4. 【請求項４】前記チャンバー（２）内部に制限ストップ
   （16）が設けられ、バネ（８）によってピストン（６）
   がこれに付勢され、前記制限ストップ（16）と前記チャ
   ンバー（２）の端部との距離は、前記羽（18）の軸方向
   の長さよりもやや長いことを特徴とする、請求項３に記
   載の切替弁。
5. 【請求項５】前記ピストン（６）は、軸方向にずれて配
   置される２つの溝を備え、前記２つの溝は前記チャンバ
   ー（２）の内壁と共に、それぞれが環状の空間（13、4
   8）を形成し、前記ハウジング（１）は、更に別途の引
   込口（３）を備え、前記別途の引込口（３）を介して圧
   縮媒体を前記ピストン（６）の表面に衝突させ、前記別
   途の引込口（３）は、前記ピストン（６）がどの動作位
   置にあっても、その他の引込口および排気口（47、５、
   ４）から隔離されて位置することを特徴とする請求項１
   から４のいずれかに記載の切替弁。