JP4409299B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車のブレーキ装置として利用する。本発明は、ブレーキ・ペダルにより作動する空気ブレーキ装置の他に、運転者が操作する電気スイッチにより作動する緊急ブレーキを備えた装置の改良に関する。本発明は、緊急ブレーキとＡＢＳ(Anti-lock Breaking System)との調和、および従来から装備されている空気ブレーキとの整合性の改良に関する。

大型車両および中型車両には、運転者が操作するブレーキ・ペダルの踏み込み量に応じて、ブレーキ・シリンダに供給する空気圧を制御する空気ブレーキ装置が広く普及している。このような空気ブレーキ装置は、車両重量が積載重量により変動しても、運転者の操作にしたがって必要なブレーキ圧力を発生させることができる優れた装置であるが、この装置は、運転者によるブレーキ・ペダルの操作から実際にブレーキが効き始めるまでに相応の時間を要することが知られている。

これは主エア・タンクに保持されている高圧空気が、空気圧配管によりブレーキ・ペダルに連動する主ブレーキ・バルブに連結され、さらに主ブレーキ・バルブから空気圧配管によりブレーキ・シリンダに連結されていることから、空気圧力の伝搬に時間がかかることが主要な原因である。さらに大型車両では、ブレーキ・バルブも大型になり、ブレーキ・ペダルの操作ストロークも必然的に大きく設計されているから、緊急ブレーキの操作には相応に余分の時間を要することになる。この余分の時間は、かりに十分の一秒のオーダであっても、高速度で走行中の車両については、緊急ブレーキによる最小停車距離に影響する。したがって空気ブレーキを装備した車両の運転者は、走行中の車速および積み荷の重量に対応して大きい車間距離をとるなど、運転操作によりこれが配慮されて運用されている。

これを改良する装置として、近年電子制御ブレーキ装置（ＥＢＳ, Electronics Control Breaking System）が利用されるようになった。この装置では、ブレーキ圧の伝搬を空気圧の伝搬にのみ頼ることなく、電気信号を利用して動作に必要な時間を短縮する技術を含むものである。しかしこの装置はなお高価であり、経済性を重要視する商用車両では、全面的に電子制御ブレーキ装置を採用する状態にはなっていない。

本願出願人は、旧くに下記［特許文献１］に開示された技術を提案した。これは、ブレーキ・ペダルの操作に連動する主ブレーキ・バルブと並列に別の空気圧系を設け、この別の空気圧系に電磁バルブを接続して、この電磁バルブを経由して、ブレーキ・シリンダに空気圧を供給するようにしたものである。この電磁バルブには運転者の手動操作による電気スイッチを設けて、この電気スイッチによりその電磁バルブを作動させるように構成した。これにより長い空気管路を経由することなく、短時間でブレーキが有効になる緊急ブレーキ装置を構成することができる。その他にも出願人の調査によれば、主ブレーキ装置に、ブレーキ・ペダルの他に手動操作によるスイッチ等を設けるなど、操作からブレーキが効き始めるまでの時間を短縮するための改良として、下記に示すいくつかの技術が知られている。

実開平２−５９０２６号公報（日野） 実開平４−９３５７号公報（三菱） 特開平９−５８４２６号公報（三菱） 特開２００１−２４７０１９号公報（三菱） 特開２００２−２４９０３６号公報（アイシン）

前記［特許文献１］に開示された旧い技術は、運転者の操作により短時間のうちにブレーキが有効に作用する優れた装置であるが、このまま近年の大型または中型の車両に実施するにはいくつかの課題がある。その課題の第一は、現今の車両には各車輪のブレーキ・シリンダにＡＢＳ（Anti-lock Breaking System）が装備されているから、緊急ブレーキ装置から各車輪のブレーキ・シリンダに大きい空気圧を送り込むと、ＡＢＳが作動して適当なブレーキ動作が行われない場合が発生することである。これは、緊急ブレーキのための空気圧はＡＢＳの作動圧力をやや下回る、適当なかつ安定な空気圧であることが必要であるところ、主ブレーキの圧力源となる主エア・タンクの空気圧は、所定値を下回るとコンプレッサが作動して空気圧を補給するように構成されているから、その空気圧が相応に変動する。したがって緊急ブレーキ装置により高い空気圧を供給するように構成しても、つねに一様な動作を期待することができない。

さらに第二の課題として、一人の運転者によるブレーキ・ペダルによる通常のブレーキ操作と、手動のスイッチ操作による緊急ブレーキ操作とは、しばしば競合する状態になることである。走行中の車両でいったんブレーキが有効な状態になったら、二つの操作は正しく切り分けられて、運転者の所望する最適なブレーキ状態が実現するように制御されなければならないところ、上記旧い提案にはそのような配慮が行われていない。

さらに第三の課題として、近年の大型または中型の車両では、前輪のブレーキ系と後輪のブレーキ系とはそれぞれ別系統に構成されているから、緊急ブレーキ系についてもこれを別系統とすることが必要である。しかも前輪および後輪で共通化できる部分はできるだけ共通化して経済的に設計することがよい。

本発明は、運転者のスイッチ操作により作動する緊急ブレーキのために、空気圧を供給する主エア・タンクの他に、常に所定圧力を保持する従エア・タンクを設けたことを最も主要な特徴とする。この従エア・タンクの空気圧は、レギュレータにより車輪に装備されたＡＢＳが作動しない最大圧力程度に維持される。この構成によりスイッチ操作による緊急ブレーキは、ＡＢＳが作動しない程度の最大のブレーキ圧力により連続的に作動させることができる。上記「最大圧力程度」とは、必ずしもＡＢＳが作動しない最大圧力に等しい値でなくとも、配管系による圧力損失などを配慮して、ＡＢＳが作動しない程度の最大圧力近傍の適正範囲の圧力に維持されることを意味する。

さらに、運転者によるペダル操作とスイッチ操作による二つのブレーキ系が競合する状態になったときには、その二つのブレーキ系の空気圧の高い方の系統を自動的に選択するように構成したところに特徴がある。この構成により運転者はスイッチ操作による緊急ブレーキが有効になった後に、ブレーキ・ペダルを強く踏み込むことにより、緊急ブレーキをオーバライドするように、適正な運転操作を実行することができる。

さらに本発明の構成では、緊急ブレーキ系にクイック・リリース・バルブを設けて、スイッチ操作による緊急ブレーキがオフ状態になったときには、緊急ブレーキ側の空気圧をただちに大気圧まで下げて、ブレーキ・ペダルによるブレーキ操作に無用な影響を与えることがないように構成される。

すなわち本発明は、主エア・タンク（１）と、運転者が操作するブレーキ・ペダル（２）と、このブレーキ・ペダルにより開閉される主ブレーキ・バルブ（３）と、この主ブレーキ・バルブの出力空気圧が導入されるブレーキ・シリンダ（４）とを備えたブレーキ装置において、前記主エア・タンク（１）とは独立の従エア・タンク（１１）と、この従エア・タンク（１１）の空気圧を車輪のＡＢＳ（Anti-lock Breaking System）が作動しない最大圧力程度に制御するレギュレータ（１８）とを設け、運転者が操作する電気スイッチ（１２）と、この電気スイッチにより開閉され前記従エア・タンク（１１）の空気圧がその入力端に接続された電磁バルブ（１３）と、この電磁バルブ（１３）の出力端の空気圧と前記主ブレーキ・バルブの（３）出力空気圧との大きい方の空気圧を選択的に前記ブレーキ・シリンダ（４）に供給するカット・バルブ（１４）とを備えたことを特徴とする。

前記電磁バルブ（１３）の出力空気圧を前記カット・バルブ（１４）に接続する通路に挿入され、前記電磁バルブ（１３）が閉鎖状態にあるとき前記通路の空気圧を大気圧に連通させるクイックリリース・バルブ（１６）を設けた構成とすることが望ましい。

さらに、前記主エア・タンク（１）の空気圧を前記従エア・タンク（１１）に導入する通路に第一のチエック・バルブ（逆流防止弁）（１９）を設け、前記従エア・タンク（１１）の空気圧を前記電磁バルブ（１３）に導入する通路に第二のチエック・バルブ（逆流防止弁）（２０）を設けた構成とすることが望ましい。

前輪および後輪についてブレーキ系が別に構成されている車両については、前記主ブレーキ・バルブ（３）の出力空気圧が前輪および後輪について別系統に構成されている装置では、前記カット・バルブ（１４、１５）および前記クイックリリース・バルブ（１６、１７）は前輪および後輪についてそれぞれ別に設けられた構成とすることができる。

本発明のブレーキ装置は、運転者の操作による緊急ブレーキについて、主エア・タンクの空気圧を共用するのではなく、所定の値に適正に減圧され、ほぼ一定の空気圧に制御された従エア・タンクの空気圧を利用するので、緊急ブレーキの操作により車両のＡＢＳが無用に作動して、緊急ブレーキが有効に作用しないような現象を回避することができる。緊急ブレーキ用の従エア・タンクを設けることにより、緊急ブレーキ系が急速に立ち上がるような配管構成をすることができる。また、クイックリリース・バルブおよびカット・バルブを設ける構成により、緊急ブレーキが有効な状態にないときには、緊急ブレーキの影響を受けることなく主ブレーキ装置が独立に有効になるから、二つのブレーキ系による競合は調整され、競合により生じる不都合を回避することができる。

さらに従エア・タンクの空気入口および出口にチエック・バルブを設ける構成により、従エア・タンクの空気圧を安価な構成により常に適正な値に維持することができる。さらに、クイックリリース・バルブおよびカット・バルブを前輪および後輪のブレーキ装置について別系統とする構成により、前輪および後輪にブレーキ圧力が別系統から供給される装置についても、適正にそのブレーキ作用が実行される。

図１は本発明実施例装置の構成を示すブロック構成図である。図１を参照して本発明実施例装置を説明すると、主エア・タンク１は、従来から車両に装備されているブレーキ用空気圧のタンクである。この主エア・タンク１の空気圧は、管路により主ブレーキ・バルブ３のインレット側に接続される。主ブレーキ・バルブ３は運転者が操作するブレーキ・ペダルに連動して開閉制御される二つのバルブを備え、この二つのバルブの出力空気圧は、それぞれ前輪のブレーキ・シリンダ４および後輪のブレーキ・シリンダ５に供給される。この前輪および後輪のブレーキ・シリンダ４および５には、それぞれ車輪毎にＡＢＳ（アンチ・ロック・ブレーキング・システム）が装備されている。ＡＢＳはよく知られた装置であるが、車輪の回転を電気信号として検出する回転センサを備えていて、ブレーキ圧力が高い状態で車輪回転がロック状態になったことが検出されると、一時的にブレーキ圧力を小さく制御して、ロック状態を解除するように作動する。この装置は原則的に車輪毎に独立に作動する。

ここで図１に一点鎖線で囲み表示する構成が本発明の特徴ある構成である。すなわち主エア・タンク1の空気圧を分岐し、第一のチエック・バルブ１９およびレギュレータ１８を介して、その空気圧を別に設けた従エア・タンク１１に取込む。従エア・タンク１１の空気圧はレギュレータ１８により所定圧に維持される。この所定圧は、車輪に設けられたＡＢＳが作動しない最大圧力程度に設定される。

この従エア・タンク１１の空気圧は第二のチエック・バルブ２０を介して、電磁バルブ１３のインレット側に連結される。この電磁バルブ１３は、運転者が操作する電気スイッチ１２により開閉制御される。この電気スイッチ１２を運転席のどこに設けるかは、本発明ではこれを限定するものではない。電気スイッチ１２の位置についてその一例を示すと、操舵輪の下側に設けられる排気ブレーキ・スイッチの中に設けることができる。排気ブレーキ・スイッチは、排気通路に設けられた制御弁を数段階に分けて閉塞するためのスイッチであるが、この排気ブレーキ・スイッチに一定の操作を行うと、上記電気スイッチ１２が導通状態になるように構成することができる。一定の操作は、たとえば排気ブレーキ・スイッチのレバーを押し下げる操作である。また別の一例を示すと、電気スイッチ１２は、ステアリング・ホイールのほぼ中心に設ける押しボタン・スイッチとすることができる。

上記電磁バルブ１３のアウトレット側の空気圧は、クイックリリース・バルブ１６および１７を介して、それぞれカット・バルブ１５および１６の一方のインレット側に接続される。カット・バルブ１４および１５は、そのアウトレット側は、それぞれ車両前輪および後輪のブレーキ空気圧として配管されている。そしてカット・バルブ１５および１６にはそれぞれ二つのインレットが設けられ、それぞれこの二つのインレットの空気圧の高い方を選択して、これをアウトレットに連通させるように構成されている。このカット・バルブの構成は機械系であり、よく知られた構造であるからここでは詳しい説明を省略する。

クイックリリース・バルブ１６および１７は、一つのインレット空気圧を分岐して二つのアウトレットに導入する二つのバルブからなり、この二つのバルブはそれぞれ、インレット側の空気圧がアウトレット側の空気圧より低くなったときに、各アウトレット側の空気圧を大気圧に放出するように作用する。すなわち上記説明のように、カット・バルブ１４および１５はそれぞれ二つのインレットの空気圧の低い方を選択する構造であるから、電磁バルブ１３がオフ状態になり、電磁バルブ１３のアウトレット側の空気圧が低下すると、このクイックリリース・バルブ１６および１７の作用により、カット・バルブ１４および１５のそれぞれの一方のインレット側の空気圧を大気圧に等しくする。これにより、二つのカット・バルブ１４および１５は、それぞれ主ブレーキ・バルブ３のアウトレット側空気圧を明確に選択することができることになる。

カット・バルブ１４および１５のアウトレットはそれぞれ前輪および後輪のブレーキ・シリンダ４および５に連結されている。近年の車両では、そのブレーキ・シリンダにはＡＢＳ（Anti-lock Breaking System）６および７が接続されている。ＡＢＳは車輪回転がロックされたときに、自動的にその車輪のブレーキ空気圧を大気圧に放出するとともに、車輪回転が復旧すると、そのブレーキ・シリンダにブレーキ空気圧を供給するように構成されている。この装置は広く知られた装置であるので、ここでは詳しい説明を省略する。

このように構成された装置では、運転者が緊急ブレーキを作動させようとして、電気すなわち１２を操作すると、従エア・タンク１１に蓄えられた適度の圧力値の空気圧が、ただちに前後のブレーキ・シリンダ４および５に導入されブレーキが作動する。電磁バルブ１３は電気信号で作動するので、空気圧系の配管を運転席の近傍まで引き回す必要はなく、空気圧系の配管は従エア・タンク１１から車輪までの距離をきわめて短くするように配置することができる。これは主ブレーキ・バルブ３が運転席のブレーキ・ペダルの位置に配置されていることにより、主ブレーキ系の配管が車両の前後方向にわたり引き回されていることに比べて配管の距離が短くなる。これにより空気圧力の伝搬に要する時間が短縮されて、緊急ブレーキが運転者の意思にしたがって短時間で作動することになる。しかも、従エア・タンク１１の作用により、緊急ブレーキの状態でブレーキ・シリンダに供給される空気圧は低く抑えられているから、このときＡＢＳが無用に作動して制動距離を長くするようなことは起きない。

かりに運転者が緊急ブレーキの電気スイッチの操作と同時に、ブレーキ・ペダル２を操作した場合にも、空気圧が配管系を伝搬するに要する時間分だけ、緊急ブレーキが先行して作用することになる。そしてブレーキ・ペダル２の操作による空気ブレーキが有効になり、これが緊急ブレーキと競合する状態になったときには、カット・バルブ１４および１５の作用により、自動的にブレーキ圧力の大きい側が選択され、二つのブレーキ系の競合によるブレーキ作用が混乱はなくなる。また、緊急ブレーキが効き始めた時点で、運転者が電気スイッチ１２をオフ状態に操作したときには、緊急ブレーキの空気圧はクイックリリース・バルブ１６および１７の作用により急速に大気圧に復帰するから、ブレーキ・ペダル２による操作制御が独立状態となって、運転者のブレーキ・ペダルの操作にしたがって有効にブレーキ圧力が作用する。

大型または中型車両に実施するように説明したが、牽引車両について牽引車と被牽引車との間の空気ブレーキ系にも本発明を適用することができる。

本発明実施例装置のブレーキ系を説明するブロック構成図。

符号の説明

１ 主エア・タンク
２ ブレーキ・ペダル
３ 主ブレーキ・バルブ
４ ブレーキ・シリンダ（前輪）
５ ブレーキ・シリンダ（後輪）
６ ＡＢＳ（アンチ・ロック・ブレーキング・システム）
７ ＡＢＳ
１１ 従エア・タンク
１２ 電気スイッチ
１３ 電磁バルブ
１４ カット・バルブ（前輪用）
１５ カット・バルブ（後輪用）
１６ クイックリリース・バルブ（前輪用）
１７ クイックリリース・バルブ（後輪用）
１８ レギュレータ
１９ 第一のチエック・バルブ
２０ 第二のチエック・バルブ

Claims (4)

1. 主エア・タンク（１）と、運転者が操作するブレーキ・ペダル（２）と、このブレーキ・ペダルにより開閉される主ブレーキ・バルブ（３）と、この主ブレーキ・バルブの出力空気圧が導入されるブレーキ・シリンダ（４）とを備えたブレーキ装置において、
   前記主エア・タンク（１）とは独立の従エア・タンク（１１）と、この従エア・タンク（１１）の空気圧を車輪のＡＢＳ（Anti-lock Breaking System）が作動しない最大圧力程度に制御するレギュレータ（１８）とを設け、
   運転者が操作する電気スイッチ（１２）と、この電気スイッチにより開閉され前記従エア・タンク（１１）の空気圧がその入力端に接続された電磁バルブ（１３）と、この電磁バルブ（１３）の出力端の空気圧と前記主ブレーキ・バルブの（３）出力空気圧との大きい方の空気圧を選択的に前記ブレーキ・シリンダ（４）に供給するカット・バルブ（１４）とを備えたことを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記電磁バルブ（１３）の出力空気圧を前記カット・バルブ（１４）に接続する通路に挿入され、前記電磁バルブ（１３）が閉鎖状態にあるとき前記通路の空気圧を大気圧に連通させるクイックリリース・バルブ（１６）を設けた請求項１記載のブレーキ装置。
3. 前記主エア・タンク（１）の空気圧を前記従エア・タンク（１１）に導入する通路に第一のチエック・バルブ（逆流防止弁）（１９）を設け、前記従エア・タンク（１１）の空気圧を前記電磁バルブ（１３）に導入する通路に第二のチエック・バルブ（逆流防止弁）（２０）を設けた請求項２記載のブレーキ装置。
4. 前記主ブレーキ・バルブ（３）の出力空気圧が前輪および後輪について別系統に構成されている装置では、前記カット・バルブ（１４、１５）および前記クイックリリース・バルブ（１６、１７）は前輪および後輪についてそれぞれ別に設けられた請求項２記載のブレーキ装置。

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