JP5120977B2 - アンチロックブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のアンチロックブレーキに関するものである。

事故の状態を説明するのは難しいので、レーシングカーが先を争って走る状態で説明する。レーシングカーは、カーブのぎりぎりいっぱいまで加速し、カーブのぎりぎりいっぱいの時まで、ブレーキをかけない。そして、ブレーキをかけた時は、最もよく効く状態を、ブレーキペタルで調節していた。

しかし、少しでもブレーキペタルを踏み過ぎると、タイヤはロックしてしまう。ロックしてしまうと、タイヤと道路の摩擦で、タイヤが燃え白煙を出す。例えば、その状態はゴムのタイヤの上に、真っ赤に焼いた、鉄の火箸を置いたのと同じで、タイヤと火箸の摩擦は殆ど無い状態になる。それと同じで、タイヤをロックさせると、路面との摩擦でタイヤが熱を持ち、タイヤから燃焼ガスが出て、路面とタイヤの摩擦が極端に少なくなる。そのため、カーブが回れず、道から食み出していた。

一般の自動車も、普段ブレーキをかける時は、タイヤをロックさせることは無いから、制動距離は短い。その時の感覚で運転していると、咄嗟の時にタイヤをロックさせてしまう。タイヤをロックさせると、路面との摩擦でタイヤが熱を持ち、タイヤから燃焼ガスが出て、路面とタイヤの摩擦が極端に少なくなり、追突してしまう。そこで、ロックさせると追突させてしまうことは分かっていても、一旦ブレーキをかけて、ロックしたからといっても、ブレーキペタルを緩めるのは、常人には無理である。

そして、前方の自動車に追突してしまい、追突した後は、道路にスリップの後がくっきりと残り、警察官も道路に残った後を見て、事故の状態を推察していた。それらの問題を解消するため、アンチロックブレーキが開発された。そのアンチロックブレーキは、油圧ブレーキシステムの油圧を、強制敵に無くする装置があった。その装置は、ブレーキをかけタイヤがロックすると、油圧を抜き、ブレーキをかけていない状態にして、タイヤを回転させる。このような作業を、１秒間に約１０回繰り返す。すると、タイヤは一所だけを摩擦するのではなく、平均的に禿びるので制動距離も短く、ハンドルも効く。

特開平９−１５６４８３

従来のアンチロックブレーキ装置は、ブレーキをかけタイヤがロックすると、油圧を抜き、ブレーキをかけていない状態にして、タイヤを回転させる。このような作業を、１秒間に約１０回繰り返す。すると、タイヤは一所だけを摩擦するのではなく、平均的に禿びるので制動距離も短く、ハンドルも効く装置であった。しかし本発明は、制動距離をもっと短くするものである。

そこで、本発明のアンチロックブレーキは、タイヤ（５ａ）の回転するエネルギーを、ブレーキ部（４）の遠心パット（４ａ）が、遠心力で固定部（１）と摩擦してエネルギーを吸収する。そして、タイヤ（５ａ）がロックすると、遠心力が効かなくなるので、遠心パット（４ａ）は摩擦しないのでタイヤ（５ａ）はロックはしない、この間の中間の状態を保つアンチロックブレーキを提供するものである。

上記目的を達成するために、固定部（１）はベアリング（２）を介して軸（３）を回転自在に取り付けてあり、その固定部（１）と軸（３）との間にはブレーキ部（４）が介在している別のルートがある。そしてブレーキ部（４）は、遠心力で固定部（１）に接触する遠心パット（４ａ）が付いていることで目的を達成した。

本発明のアンチロックブレーキは、次のような効果がある。
（イ）遠心パットは高速で回転するとき、遠心力で固定部と密着してブレーキをかける。（ロ）タイヤがロックしたとき、遠心パットは遠心力が効かないのでロックすることはない。
（ハ）ロックすることがないから、ハンドルが効く。
（ニ）ロックすることがないから、タイヤが熱を持たないので、ブレーキが良く効く。
（ホ）摩擦部分とシリンダーが離れているので、油の中に気泡ができるパーパーロック現象が起きにくい。

上半分の断面図である。 Ａ−Ａの断面図である。 Ａ−Ａの断面図で、重り部分を具備したものである。 図３の遠心パットだけを取り出した正面図である。 固定部だけを取り出した拡散図である。 ブレーキ部だけを取り出した拡散図である。 走行中の断面図である。 ブレーキをかけた時の断面図である。 タイヤがロックした状態の断面図である。

本発明のアンチロックブレーキを、図１の正面から見た断面図で、上半分を現した物である。その図は、略コ状の固定部（１）の、外側の上にはナックル（１ａ）を介して自動車の、車体に取り付けている。そして、その固定部（１）の内側の、図面では下の、ベアリング（２）を介して略凹状の軸（３）が付いていて、回転自在になっている。この軸（３）が略コ状となっているが、上半分を切ったところが略コ状で、全体の形は略Ｈ状の断面をしている。

また、固定部（１）にはシリンダー（１ｂ）が付いており、シリンダー（１ｂ）が伸びると軸（３）の壁の接触面（３ａ）を右に押し、押した力はシリンダー（１ｂ）の左側の、ブレーキ部（４）の接触部（４ｂ）を押している。シリンダー（１ｂ）は、固定部（１）に接触した状態で、すり動くように取り付けている。しかし、右側の軸（３）の接触面（３ａ）と、左側のブレーキ部（４）の接触部（４ｂ）はタイヤ（５ａ）の回転と同じく、回転する物であるから、シリンダー（１ｂ）の両端は摩擦の少ない物が良いので、金属と金属、またはセラミックなどの摩擦の少ないものを選ぶ。

押されたブレーキ部（４）は略凹状の形をしており、ブレーキ部（４）の右側をシリンダー（１ｂ）によって押されて、ブレーキ部（４）の左側に具備したパット（３ｃ）が付いている。そのブレーキ部（４）全体が、軸（３）の摩擦面（３ｂ）を介して、軸（３）に密着する。すると、回転している軸（３）は、回転するエネルギーをブレーキ部（４）に伝え、ブレーキ部（４）も同じ回転を始める。するとブレーキ部（４）は、遠心パット（４ａ）が遠心力で開き固定部（１）の、図面では外側リングの内側の摩擦部（１ｃ）と摩擦して、ブレーキをかける。

ブレーキ部（４）の遠心パット（４ａ）は、ブレーキがききすぎて軸（３）が停止すると、遠心パット（４ａ）は外側に開く遠心力が無くなり、軸（３）は回転するのでタイヤ（５ａ）のロックはしない。つまり、ブレーキを強くかけたときに、ロックするとブレーキ部（４）の遠心パット（４ａ）が作用せずに回転を初め、回転するとロック状態になる、微妙なブレーキバランスを保つものである。しかも、ブレーキをかけた時に、ブレーキのエネルギーを熱に代えるとき、路面と接触するタイヤ（５ａ）と、ブレーキ部（４）の遠心パット（４ａ）が熱を放出するので、１か所に加わっていた熱を、２か所で放出する。したがって、タイヤ（５ａ）がロックすることがない。

本発明のアンチロックブレーキを、図面を参照して説明する。
図１は、車輪の上半分を切った断面図である。その図は、タイヤ（５ａ）をホイル（５）に付け、そのホイル（５）は軸（３）にボルト（５ｂ）４本によって取り付けられている。その軸（３）は、ベアリング（２）を介して固定部（１）に取り付けられ、固定部（１）はナックル（１ａ）または懸架装置などを介して、車体に取り付けてある。

そして、固定部（１）はブレーキをかけるための、シリンダー（１ｂ）が３個取り付けてあり、そのシリンダー（１ｂ）は油圧によって、横方向に伸び縮みをして、軸（３）の左側の接触面（３ａ）とブレーキ部（４）の接触部（４ｂ）を押す。押されたブレーキ部（４）は、パット（３ｃ）を介して軸（３）の左側の摩擦面（３ｂ）に密着し、回転し始めたブレーキ部（４）の遠心パット（４ａ）は、固定部（１）の摩擦部（１ｃ）を摩擦する。その遠心パット（４ａ）は全部で４個取り付けてあり、外側に広がり、固定部（１）の上部と摩擦部（１ｃ）が摩擦して、回転するエネルギーを吸収する。

しかし、その遠心パット（４ａ）がききすぎて、タイヤ（５ａ）がロックすると、回転するエネルギーがなくなり、遠心パット（４ａ）は固定部（１）の摩擦部（１ｃ）と密着せず、回転を始める。すると、回転し始めたブレーキ部（４）の遠心パット（４ａ）は外側に広がり、固定部（１）の上部に付いた摩擦部（１ｃ）と摩擦して、回転するエネルギーを吸収するように、回転を制御するものである。

図２は、Ａ−Ａの断面図で、矢印のように左から右に回転している図である。外側からタイヤ（５ａ）とホイル（５）があり、その内側に固定部（１）があり、その固定部（１）は車体に取り付けた、動きのないものなので格子状に書いて、他のものと差別している。その内側に、遠心パット（４ａ）があり、ピン（４ｅ）を介してブレーキ部（４）に構成されている。その内側に格子状になった固定部（１）があり、固定部（１）は略コ状になっており、外側にある固定部（１）とは１個の部品である。

その固定部（１）の内側に、ベアリング（２）を介して軸（３）があり、その軸（３）はホイル（５）とタイヤ（５ａ）が取り付けてあるため、同じ動きをする。そして、ブレーキをかけるとブレーキ部（４）は矢印の方向に回転を初め、回転すると遠心力が働き、ピン（４ｅ）を中心に遠心パット（４ａ）は外側に広がり、固定部（１）と接触する。

図３は、Ａ−Ａの断面図で、矢印のように左から右に回転している図である。外側からタイヤ（５ａ）とホイル（５）があり、その内側に固定部（１）があり、その固定部（１）は車体に取り付けた、動きのないもであるから格子状に書いていて、他のものと差別している。その内側に、遠心パット（４ａ）があり、ピン（４ｅ）を介してブレーキ部（４）に構成されている。しかし遠心パット（４ａ）は、それだけでは固定部（１）と遠心パット（４ａ）が十分に止めるだけの効果がない場合には、重り（３ｃ）を遠心パット（４ａ）の先に取り付け、ブレーキの効果をより強くするものである。

図４は、遠心パット（４ａ）の正面図である。遠心パット（４ａ）は、ピン（４ｅ）を中心に、遠心力がかかると点線のように動き、固定部（１）の摩擦部（１ｃ）に接触してブレーキをかける。図２の遠心パット（４ａ）でも、効果はあるが、図３のように重り（３ｃ）部分を取り付ける方が、梃の原理で力が加わる。その重り（３ｃ）部分を分かりやすくするために、図４を書いた。その図は、ピン（４ｅ）を中心に、遠心力で点線のように広がる。また自動車は、前進の場合は矢印の方向に遠心パット（４ａ）が回転するので、つっかい棒のようにブレーキをかける。そして後進の場合は、時速１０キロで走るものであるから、このようなアンチロックブレーキ装置は必要ない。

図５は、固定部（１）だけを取り出した拡散図で、右から見たところと左から見たところを書いている。その図の右から見たところには、固定部（１）はナックル（１ａ）を介して車体に取り付け、固定部（１）にはシリンダー（１ｂ）が接触した状態ですり動く状態になっていて、そのシリンダー（１ｂ）を外したところである。そのシリンダー（１ｂ）は、３個具備してあり、油圧をかけるとシリンダー（１ｂ）は伸びる。また、シリンダー（１ｂ）は回転する軸（３）やブレーキ部（４）に接触して押すが、回転を止めないように材質を選び、鋼やセラミックなどの摩擦が少ないものがよい。左側には、左から見たところを書いており、略コ状になった内部にはブレーキ部（４）が取り付けられて、摩擦部（１ｃ）と接触する場所である。

図６は、ブレーキ部（４）だけを取り出した拡散図で、右から見たところと左から見たところを書いている。その図の右から見たところには、ブレーキ部（４）の回転を落とすための遠心パット（４ａ）を分解した状態で書かれている。その遠心パット（４ａ）は、全部で４個取り付けてあり、４個の斜視図は色々な方向からの斜視図で、全体の形をイメージできる。左側には、左から見たとこ書いており、ブレーキ部（４）全体をパット（４ｄ）が具備されており、そのパット（４ｄ）は軸（３）の摩擦面（３ｂ）と摩擦して、タイヤ（５ａ）の回転するエネルギーをブレーキ部（４）に伝える。そして、ブレーキを強くかけたときは軸（３）と密着して、ブレーキ部（４）が軸（３）と同じ回転をする部品である。

では、実際に走っているところを説明する。図７は、時速１００キロで走っている、車輪の上半分を切った断面図である。その図は、タイヤ（５ａ）をホイル（５）に取り付け、そのホイル（５）は軸（３）にボルト（５ｂ）によって取り付けられているので、１ミリの斜線で書き、その他の部分の０．５ミリと差別した。ブレーキをかけていない状態の固定部（１）は、ベアリング（２）を介して軸（３）が毎秒、約１２回転している。ブレーキをかけていない状態であるから、シリンダー（１ｂ）の両面と、ブレーキ部（４）のパット（４ｄ）も接していないので、分かり易くするために間隔を開けて書いている。

図８は、時速１００キロで走っている自動車にブレーキをかけた、車輪の上半分を切った断面図である。その図は、シリンダー（１ｂ）が伸びて、右側の軸（３）の接触面（３ａ）と、左側のブレーキ部（４）の接触部（４ｂ）を押して、ブレーキ部（４）をパット（４ｄ）を介して軸（３）の摩擦面（３ｂ）を押し付けている。ブレーキ部（４）の左側面に具備したパット（４ｄ）は、回転する軸（３）に押し付けられ、ブレーキ部（４）も同じように回転する。その状態を分かり易くするために、回転しているところは１ミリの斜線で書き、その他の部分の０．５ミリと差別した。

シリンダー（１ｂ）は、摩擦が少ない金属やセラミックなどででできているため、回転は自由である。一方、ブレーキ部（４）はパット（４ｄ）を介して軸（３）の摩擦面（３ｂ）に圧接されているため、軸（３）とブレーキ部（４）は同じ回転をする。したがって、時速１００キロで、毎秒１２回転でブレーキ部（４）が回転すると、遠心パット（４ａ）は固定部（１）の内側の摩擦部（１ｃ）に接触して、タイヤ（５ａ）はロックする。

図９は、タイヤ（５ａ）がロックして、遠心パット（４ａ）に遠心力が加わらず、遠心パット（４ａ）と固定部（１）の隙間が空いたところを、過大に表現した断面図である。その図の、１ミリの斜線で書いたタイヤ（５ａ）とホイル（５）とブレーキ部（４）は、タイヤ（５ａ）のロックしているので、回転は止まった状態になる。すると、遠心パット（４ａ）は遠心力を失い、ブレーキの効果がなくなるので、再びタイヤ（５ａ）は回転して、図８の状態になる。

結局、ブレーキを十分にかけると、図８と図９の状態の、中間の状態になる。つまり、タイヤ（５ａ）もスリップするがロックはしておらず、ブレーキ部（４）の遠心パット（４ａ）もロックはしない状態が、ブレーキの最も有効に効くところである。したがって、ブレーキのきき過ぎで、ダッシュボードに顎をぶつけて、骨折する事故も起こる可能性があり、自動車同志は衝突しなくても、自動車の中の注意が必要である。

通常、ブレーキをそっとかけた場合には、固定部（１）にシリンダー（１ｂ）がブレーキ部（４）を押し、ブレーキ部（４）に具備しているパット（４ｄ）が軸（３）と接触する。するとタイヤ（５ａ）の回転が、ブレーキ部（４）に伝わり、遠心パット（４ａ）が固定部（１）と接触してブレーキをかけロックする。すると、ブレーキ部（４）に具備しているパット（４ｄ）と軸（３）の摩擦部（１ｃ）が摩擦して、速度を落とす。つまり、ロックした場合に、タイヤ（５ａ）が路面と摩擦するか、通常のブレーキを軽くかけた場合には、ブレーキ部（４）のパット（４ｄ）が摩擦する。

１ 固定部 １ａ ナックル １ｂ シリンダー １ｃ 摩擦部
２ ベアリング
３ 軸 ３ａ 接触面 ３ｂ 摩擦面
４ ブレーキ部 ４ａ 遠心パット ４ｂ 接触部 ３ｃ 重り
４ｄ パット ４ｅ ピン
５ ホイル ５ａ タイヤ

Claims (1)

1. 固定部（１）は、ベアリング（２）を介して軸（３）を回転自在に取り付けてあり、
   該固定部（１）と該軸（３）との間にはブレーキ部（４）が介在して、
   該固定部（１）に具備したシリンダー（１ｂ）が作動することで、該ブレーキ部（４）にはパット（４ｄ）を介して軸（３）の回転が伝えられ、
   該ブレーキ部（４）は遠心力で外側に広がり、該固定部（１）の内側に付いた摩擦部（１ｃ）に接触する該ブレーキ部（４）の遠心パット（４ａ）が付いていることを特徴とするアンチロックブレーキ。
   
   

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