JP7053583B2 - 空気供給システム - Google Patents

Description

本発明は、車両のサービスブレーキを作動及び解除するブレーキ機構に対して空気の供給及び空気の排出を行う空気供給システムに関する。

トラック等の車両には、動力源を圧縮空気とする空気圧ブレーキシステムが設けられている。空気圧ブレーキシステムは、サービスブレーキ（フットブレーキ）を作動及び解除するブレーキ機構と、パーキングブレーキを作動及び解除するブレーキ機構と、コンプレッサに貯留された圧縮空気を各ブレーキ機構に供給する空気供給システムとを備えている。最近では、電子制御ユニットによって制御される空気供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、空気供給システムに異常が生じた場合に、その異常が生じた空気供給システムに替わってブレーキ機構に空気を供給する保安用の空気供給システムも提案されている。

特開２００７－３２６５１６号公報

上記のように空気供給システムを２重化したとしても、凍結に対する保安機能としてはなお改善の余地がある。すなわち、空気供給システムは、空気回路の各末端に空気回路内の不要な空気を排出する排出口を備えている。この排出口には大気中の水分や排気中の水分が付着して、付着した水分が低温になると凍結して排出口からの空気の排出が阻害されて、ブレーキの開放動作に影響を及ぼすおそれがある。

本発明の目的は、保安性を高めた空気供給システムを提供することにある。

上記課題を解決する空気供給システムは、車両のサービスブレーキを空気圧で作動及び解除するブレーキ機構に圧縮空気を供給する空気供給システムであって、前記ブレーキ機構に対して空気圧の供給及び排出を行うように構成された第１空気供給部と、前記ブレーキ機構に対して空気圧の供給及び排出を行うように構成された第２空気供給部と、前記ブレーキ機構に前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部のうちから選択した一方を連通させて、前記ブレーキ機構に対する空気圧の供給及び排出を当該選択した一方に行わせるように構成された選択部と、前記第１空気供給部が空気圧の供給及び排出を行う第１通路と前記第２空気供給部が空気圧の排出を行う第２通路との間に設けられ、前記第２通路から前記第１通路への方向を順方向とするチェック弁と、を備える。

このような構成によれば、通常は大気開放されている、第２空気供給部が空気圧の排出を行う通路（第２通路）の空気圧が高くなったようなときであれ、その空気圧がチェック弁を介して、第１空気供給部が空気圧の供給及び排出を行う通路（第１通路）に抜けるようになる。よって、排出口の凍結などの不都合が第２空気供給部が空気圧の排出を行う通路に生じて空気圧が抜けないときであっても、第１空気供給部を通じての空気圧の排出が可能になる。通常、ブレーキ機構としては、１系統が作動しているとき、他の系統は停止していることが好ましい。すなわち、第２空気供給路が作動している場合に停止している第１空気供給部はその空気圧の供給及び排出を行う通路が大気圧に開放されていることから、第２空気供給路が空気圧の排出を行う通路から空気圧の排出が好適になされる。これにより、空気供給システムの保安性を高めることができる。

上記空気供給システムについて、前記第２空気供給部は、前記第１空気供給部が停止しているとき、前記第１空気供給部に替わって、前記ブレーキ機構に対する空気圧の供給及び排出を行うように構成されている。

このような構成によれば、冗長化された空気供給システムについて、作動する機会の少ない第２空気供給部について保安性を高めることができる。つまり、一般に常用される第１空気供給部の方が凍結等の不都合に高い耐性を有する構成とされていることが多いため、第２空気供給部の排出を行う排出口に不都合が生じていたとしても、第１空気供給部が空気圧の供給及び排出を行う排出路から適正に排出できる蓋然性が高い。

上記空気供給システムについて、前記選択部は、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部からより高い空気圧を有する方を選択するように構成されている。
このような構成によれば、選択部はいわゆるシャトル弁であり、高い空気圧が選択部で選択され、第１空気供給部を冗長化したシステムにおいて、バックアップ用の第２空気供給部を有する空気供給システムにおいて保安性を高めることができる。

上記空気供給システムについて、前記チェック弁には、オリフィスが直列に接続されている。
このような構成によれば、空気圧の排出が行われると第２空気供給部が空気圧の排出を行う通路に急激な圧力変動が生じるおそれがある。圧力変動がオリフィスを介して第１空気供給部が空気圧の供給及び排出を行う通路に伝わるので、該通路に印加される圧力変動が緩和されるようになる。これにより、第２空気供給部が空気圧の排出を行う通路の空気圧が第１空気供給部に抜けたとしても、第１空気供給部に不都合などが生じるおそれが低減される。

上記空気供給システムについて、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部に替わって空気圧を前記ブレーキ機構に供給するように構成された強制ブレーキ部を備え、前記第２空気供給部は、前記第２空気供給部及び前記強制ブレーキ部のうちからより高い空気圧を有する方を選択して前記選択部に連通するように構成された切替部を備える。

このような構成によれば、ブレーキシステムが第１空気供給部と第２空気供給部とに加え強制ブレーキ部で冗長化された空気供給システムの保安性が高められる。例えば、隊列走行する無人運転車両のように冗長化された空気供給システムの信頼性がより高められるようになる。

本発明によれば、空気供給システムの保安性を高めることができる。

一実施形態の空気供給システムが搭載された車両が形成する隊列を示す図。 図１の実施形態の空気圧ブレーキシステムのブロック図。 図１の実施形態の空気供給システムの概略構成を示す回路図。

以下、図１～図３を参照して、空気供給システムを、隊列走行を行う車両の空気圧ブレーキシステムに適用した一実施形態について説明する。空気圧ブレーキシステムは、パーキングブレーキとサービスブレーキとを作動及び解除する。

図１を参照して、隊列走行について説明する。隊列走行においては、荷台が一体に設けられたトラック（カーゴ車両）等の車両１によって隊列が形成される。隊列を形成する車両１には、運転者により運転される先頭車両１ａと、無人の後続車両１ｂとが含まれる。車両１は、隊列走行を制御するマスタＥＣＵ（電子制御装置：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０をそれぞれ備える。先頭車両１ａのマスタＥＣＵ６０と、各後続車両１ｂのマスタＥＣＵ６０とは、無線通信によって各種情報を送受信し、先頭車両１ａと後続車両１ｂとは、一定の車間距離を維持しながら走行する。先頭車両１ａは、運転者のブレーキ操作に基づきブレーキを作動し、後続車両１ｂは、直前を走行中の車両１が減速したときに当該車両１に追従してブレーキを作動させる。なお、先頭車両１ａは運転者により運転操作される車両であるため、先頭車両１ａの空気圧ブレーキシステムと後続車両１ｂの空気圧ブレーキシステムとは同じ構成である必要は無いが、同一の構成であってもよい。本実施形態では、先頭車両１ａの空気圧ブレーキシステム及び後続車両１ｂの空気圧ブレーキシステムは同一の構成とする。また、図１では、３台の車両１によって隊列を形成したが、隊列を形成する車両１の数は複数であればよい。

次に、図２を参照して、車両１のブレーキシステムの概略構成について説明する。
車両１は、ブレーキ機構としてのブレーキチャンバ５０と、第１空気供給部としての第１ブレーキモジュール１００と、第２空気供給部としての第２ブレーキモジュール２００と、強制ブレーキ部を構成する強制ブレーキモジュール３００とを備えている。ブレーキチャンバ５０は、車両１の車輪毎に設けられる。また、第１ブレーキモジュール１００は、車両１の車輪毎に設けられる。また、第２ブレーキモジュール２００は、車両１の車輪毎に設けられる。また、強制ブレーキモジュール３００は、第２ブレーキモジュール２００に接続するかたちで車両１の車輪毎に設けられる。図２では、複数の車輪のうち、1つの車輪に対して設けられたブレーキチャンバ５０、第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００及び強制ブレーキモジュール３００を示している。一方、図２では、複数の車輪のうち、前述した１つの車輪以外の車輪に対して設けられたブレーキチャンバ５０、第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００及び強制ブレーキモジュール３００の図示を省略している。

第１ブレーキモジュール１００は、通常状態であるときに動作するブレーキモジュールである。車両１は、第１ブレーキモジュール１００が通常状態であれば、第２ブレーキモジュール２００よりも優先して第１ブレーキモジュール１００を使用する。一方、車両１は、第１ブレーキモジュール１００が通常状態ではない場合、第２ブレーキモジュール２００を使用する。第１ブレーキモジュール１００が通常状態ではない場合とは、第１ブレーキモジュール１００が使用できない非常状態等である。

第１ブレーキモジュール１００の入力ポート１４は、ブレーキ用エアタンク１０に接続されている。ブレーキ用エアタンク１０と入力ポート１４とを接続する第１出力路１１と第１タンク通路１３との間には、ブレーキ用エアタンク１０に貯留された圧縮空気を乾燥するフィルタ１２が設けられている。第１ブレーキモジュール１００の出力ポート１５は、第１ブレーキ通路１６、シャトル弁４０及びチャンバ接続路４１を介してブレーキチャンバ５０に接続されている。

ブレーキチャンバ５０は、サービスブレーキを制御する第１制御室５１と、パーキングブレーキを制御する第２制御室５２とを備えている。また、ブレーキチャンバ５０は、スプリング５５と、先端に楔５３を備えるプッシュロッド５４とを有している。プッシュロッド５４は、スプリング５５の付勢力によって、楔５３がブレーキチャンバ５０から伸長する方向に移動するように付勢されている。伸長する方向とはすなわち、楔５３が車輪に設けられたブレーキライニング（図示略）に向かって移動する方向である。通常状態では、第１制御室５１には、ブレーキ用エアタンク１０に貯留されていた空気が、第１ブレーキモジュール１００から運転者のブレーキペダルの操作量に応じた量だけ供給される。また、通常状態ではないとき、第１制御室５１には、サスペンション用エアタンク２０に貯留されていた空気が、第２ブレーキモジュール２００を介して供給される。

第１制御室５１に空気が供給されると、第１制御室５１の空気圧によってプッシュロッド５４が車輪に向かって移動する。そして、プッシュロッド５４の先に設けられた楔５３がブレーキライニングに差し込まれ、ブレーキライニングを押し広げると、ブレーキシューとブレーキライニングとの摩擦によりサービスブレーキが作動する。逆に、第１制御室５１から第１ブレーキモジュール１００に空気が排出されると、楔５３がブレーキライニングから退出して、サービスブレーキが解除される。

第２制御室５２は、ポートＰ５を介して図示しない別の空気供給システムに接続されている。第２制御室５２から別の空気供給システムに空気が排出されると、スプリング５５が伸張してプッシュロッド５４を車輪に向かって移動させる。そして、楔５３が車輪に設けられたブレーキライニングを押し広げることで、パーキングブレーキが作動する。逆に、第２制御室５２に別の空気供給システムから空気が供給されると、スプリング５５が圧縮されて、楔５３がブレーキライニングから退出し、パーキングブレーキが解除される。別の空気供給システムは、パーキングブレーキ用の空気供給システムであって、上述した第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００又は強制ブレーキモジュール３００とは別に設けられている。

なお、第２制御室５２を有するブレーキチャンバ５０は、車両１の後輪に設けられるものであって、車両１の前輪には、第１制御室５１、プッシュロッド５４及び楔５３を備えるブレーキチャンバ（図示略）が設けられている。このブレーキチャンバは、サービスブレーキを作動及び解除させるものであることから、このブレーキチャンバにも、第１ブレーキモジュール１００又は第２ブレーキモジュール２００によって空気が供給及び排出される。

第２ブレーキモジュール２００の入力ポート２６は、第１通路２５、開閉弁２４、フィルタ２２及び第２タンク通路２３を介して、車両１のエアサスペンション（懸架装置）に備えられるサスペンション用エアタンク２０に接続されている。第２出力路２１と第２タンク通路２３との間には、サスペンション用エアタンク２０に貯留された圧縮空気を乾燥するフィルタ２２が設けられ、フィルタ２２の下流にあって第２タンク通路２３と第１通路２５との間には通路を開閉する開閉弁２４が設けられている。第２ブレーキモジュール２００の出力ポート２７は、第２ブレーキ通路２８、シャトル弁４０、チャンバ接続路４１を介して、ブレーキチャンバ５０の第１制御室５１に接続されている。

強制ブレーキモジュール３００の入力ポート３１は、第１通路２５、開閉弁２４、第２タンク通路２３、フィルタ２２及び第２出力路２１を介して、サスペンション用エアタンク２０に接続されている。強制ブレーキモジュール３００の出力ポート３２は、第４通路３３を介して、第２ブレーキモジュール２００に接続されている。第４通路３３は、第２ブレーキモジュール２００に空気圧信号（パイロット圧）を出力するための通路である。

開閉弁２４は、常時開かれており、第２ブレーキモジュール２００の出力ポート２７に圧縮空気を供給している。一方、開閉弁２４は、強制ブレーキモジュール３００による強制ブレーキ作動後、この強制ブレーキを解除したいときに閉じられる。詳述すると、開閉弁２４が閉じられると、第２ブレーキモジュール２００や強制ブレーキモジュール３００に圧縮空気が供給されなくなる。よって、第２ブレーキモジュール２００は、ブレーキチャンバ５０の第１制御室５１に圧縮空気を供給できなくなることから、第２ブレーキモジュール２００や強制ブレーキモジュール３００の動作状態にかかわらず、強制ブレーキモジュール３００が強制的に作動させたサービスブレーキ（強制ブレーキ）も解除される。

第１ブレーキモジュール１００は、第１制御装置６１によって制御される。第２ブレーキモジュール２００は、第２制御装置６２によって制御される。強制ブレーキモジュール３００は、マスタＥＣＵ６０によって制御される。マスタＥＣＵ６０、第１制御装置６１及び第２制御装置６２は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車載ネットワーク６４に接続され、各種情報を送受信可能に構成されている。マスタＥＣＵ６０は、車速センサ６３や、その他のセンサから車両情報が入力され、第１制御装置６１及び第２制御装置６２に対して指令を送信する。第１制御装置６１及び第２制御装置６２は、マスタＥＣＵ６０からの指令に基づき各種処理を実行する。また、第１制御装置６１、第２制御装置６２及びマスタＥＣＵ６０は、単独又は相互監視を通じて第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００の正常や異常を判定するとともに、判定結果を共有する。また、マスタＥＣＵ６０には、検出器としての第４圧力センサ（Ｕ／Ｐ）３２０に検出された空気圧を取得する。第４圧力センサ３２０は、強制ブレーキモジュール３００の第３通路３１６の空気圧を検出する。

第１ブレーキモジュール１００は、第１制御装置６１からの制御によってブレーキ力を調整することができる。第２ブレーキモジュール２００は、第２制御装置６２からの制御によってブレーキ力を調整することができる。一方、強制ブレーキモジュール３００は空気圧が所定の強制ブレーキ圧に設定されている。強制ブレーキ圧は、所定の低速（例えば２０ｋｍ／ｈ）から適切に停止できる制動力を付与することができる圧力に設定されるが、適切に停止できれば実験や論理値として得られる任意の値を設定することができる。

なお、本実施形態では、ブレーキ用エアタンク１０、サスペンション用エアタンク２０、第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００、及び強制ブレーキモジュール３００と、これらタンク及びモジュール同士の接続部分を含む部分とが空気圧ブレーキシステムを構成する。また、マスタＥＣＵ６０、第１制御装置６１、第２制御装置６２、及び、ブレーキチャンバ５０が空気圧ブレーキシステムを構成する。

次に、図３を参照して、第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００及び強制ブレーキモジュール３００の概略構成について説明する。また、図３では、１つの車輪に対して設けられた第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００と、その第２ブレーキモジュール２００に接続する強制ブレーキモジュール３００を示している。なお、本実施形態では、第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００、及び強制ブレーキモジュール３００と、これらモジュール同士の接続部分を含む部分とが空気供給システムに相当する。

なお、第１ブレーキモジュール１００、第２ブレーキモジュール２００や強制ブレーキモジュール３００では、空気の流れる方向にかかわらず、ブレーキ用エアタンク１０やサスペンション用エアタンク２０に近い側を上流側とし、ブレーキチャンバ５０に近い側を下流側として説明する。つまり、供給の場合、空気は上流側から下流側へ順方向に流れるが、排出の場合、空気は下流側から上流側へ逆方向に流れる。

まず、第１ブレーキモジュール１００について説明する。第１ブレーキモジュール１００は、ポートＰ１にブレーキバルブ（図示略）が接続され、ポートＰ１を介して運転者による操作に応じたブレーキバルブ（図示略）からの空気圧信号が入力される。また、第１ブレーキモジュール１００は、ポートＰ２にブレーキ用エアタンク１０が接続され、ポートＰ２を介してブレーキ用エアタンク１０から圧縮空気が供給される。また、第１ブレーキモジュール１００は、第１ブレーキ通路１６がブレーキチャンバ５０に接続され、ブレーキチャンバ５０に供給するブレーキ操作用の空気圧信号を第１ブレーキ通路１６（１６Ａ，１６Ｂ）から出力する。

第１ブレーキモジュール１００は、第１電磁制御弁１１０、第２電磁制御弁１２０、第３電磁制御弁１３０、第１圧力調整弁１４０、及び、第１圧力計１５０を備えている。また、第１ブレーキモジュール１００は、第１圧力調整弁１４０の下流側に第２シャトル弁４０Ａ及び第３シャトル弁４０Ｂが接続されている。

第１電磁制御弁１１０は、上流側にブレーキバルブ回路１１４が接続され、下流側に第１ブレーキ圧力信号通路１２５を介して第１圧力調整弁１４０が接続されている。第１電磁制御弁１１０は、信号入力ポート１１１が第１制御装置６１に接続されている。

第１圧力調整弁１４０は、信号入力ポート１４１に入力された空気圧信号に対応する圧力の空気を出力側に出力する弁である。第１圧力調整弁１４０は、信号入力ポート１４１に第１ブレーキ圧力信号通路１２５が接続され、入力側に第１タンク通路１３及び排出路１３５が接続され、出力側に第１ブレーキ通路１６が接続されている。

第２電磁制御弁１２０及び第３電磁制御弁１３０は、第１ブレーキ圧力信号通路１２５を介して直列接続されているとともに、第１ブレーキ圧力信号通路１２５を介して第１圧力調整弁１４０に接続されている。第２電磁制御弁１２０は、上流側に第１タンク通路１３が接続され、下流側に第１ブレーキ圧力信号通路１２５を介して第３電磁制御弁１３０及び第１圧力調整弁１４０が接続されている。第３電磁制御弁１３０は、上流側に第１ブレーキ圧力信号通路１２５が接続され、下流側に排出路１３５が接続される。第２電磁制御弁１２０の信号入力ポート１２１及び第３電磁制御弁１３０の信号入力ポート１３１はそれぞれ第１制御装置６１に接続されている。すなわち、第１圧力調整弁１４０には、第１ブレーキ圧力信号通路１２５を介して第２電磁制御弁１２０と第３電磁制御弁１３０と動作に応じた空気の圧力が供給される。排出路１３５の下流側には排出口１６０が接続される。排出口１６０は、空気供給回路に供給された空気を排出するための端末装置であって、排出路１３５を大気開放している。また、排出口１６０は、空気の排出が滞るようなことがあると、第１ブレーキモジュール１００の第１ブレーキ通路１６から出力される空気圧が適正な圧力にならず、ブレーキチャンバ５０の作動に不良を生じるおそれもある。そこで、本実施形態で通常状態で使用される、いわゆる常用される第１ブレーキモジュール１００の排出口１６０は、空気の排出が滞るおそれが低減される構成を有している。例えば、排出口１６０は、排出口１６０に付着した水分が凍結して空気の流れを悪化させたり、妨害したりするおそれがあるため、その形状を水分が付着しづらい形状に工夫したり、ヒータを取り付けたり、外気への暴露が少ない位置へ取り付けたりすること等で凍結を抑えることができる対策が施されている。よって、本実施形態の排出口１６０は、低温環境下でも第１ブレーキモジュール１００が正常に作動するようにしている。なお、こうした排出口１６０は、コストを要したり、メンテナンスが必要であったり、設置位置に制約があったりする。

第１圧力計１５０は、第１制御装置６１に接続されており、検出値を第１制御装置６１へ出力する。
第１電磁制御弁１１０、第２電磁制御弁１２０、第３電磁制御弁１３０は、第１制御装置６１によって制御される。詳述すると、第２電磁制御弁１２０は、第１制御装置６１による制御によって、第１タンク通路１３と第１ブレーキ圧力信号通路１２５とを連通する接続位置と、第１タンク通路１３と第１ブレーキ圧力信号通路１２５とを遮断する遮断位置との２つに位置を変更可能に構成されている。第２電磁制御弁１２０は、非通電状態でバルブスプリング１２２の付勢力により接続位置となり、通電状態で遮断位置となる。第３電磁制御弁１３０は、第１制御装置６１による制御によって、第１ブレーキ圧力信号通路１２５と排出路１３５とを連通する接続位置と、第１ブレーキ圧力信号通路１２５と排出路１３５とを遮断する遮断位置との２つに位置を変更可能に構成されている。第３電磁制御弁１３０は、非通電状態でバルブスプリング１３２の付勢力により接続位置となり、通電状態で遮断位置となる。

第２電磁制御弁１２０及び第３電磁制御弁１３０は、第１制御装置６１の制御によって第１ブレーキ圧力信号通路１２５の空気圧信号が調節される。第２電磁制御弁１２０が接続位置及び第３電磁制御弁１３０が遮断位置であることにより、第１圧力調整弁１４０の信号入力ポート１４１には、ブレーキ用エアタンク１０の圧縮空気の圧力が印加される。また、第２電磁制御弁１２０が遮断位置及び第３電磁制御弁１３０が遮断位置であることにより、第１圧力調整弁１４０の信号入力ポート１４１には、現状の空気圧の印加が維持される。また、第２電磁制御弁１２０が遮断位置及び第３電磁制御弁１３０が接続位置であることにより、第１圧力調整弁１４０の信号入力ポート１４１は、大気圧に開放される。

第１電磁制御弁１１０は、第１制御装置６１による制御によって、ブレーキバルブ回路１１４と第１ブレーキ圧力信号通路１２５とを連通する接続位置と、ブレーキバルブ回路１１４と第１ブレーキ圧力信号通路１２５とを遮断する遮断位置との２つに位置を変更可能に構成されている。第１電磁制御弁１１０は、非通電状態でバルブスプリング１１２の付勢力により接続位置となり、通電状態で遮断位置となる。詳述すると、第１電磁制御弁１１０は、空気供給システムが正常であるとき、通電状態とされて遮断位置となり、空気供給システムに異常があるとき、非通電状態とされて接続位置となる。

第１圧力調整弁１４０は、上流側が第１ブレーキ圧力信号通路１２５を介してブレーキ用エアタンク１０に接続され、下流側が第１ブレーキ通路１６に接続されている。第１圧力調整弁１４０は、その信号入力ポート１４１に入力される空気圧信号に応じた圧力の圧縮空気を第１ブレーキ通路１６に出力する。

よって、第１ブレーキモジュール１００は、第１電磁制御弁１１０が遮断位置にあるとき、第２電磁制御弁１２０及び第３電磁制御弁１３０の制御によって調節された空気圧信号が第１圧力調整弁１４０の信号入力ポート１４１に入力されるとともに、入力された空気圧信号に応じた圧縮空気が第１圧力調整弁１４０から出力される。一方、第１ブレーキモジュール１００は、第１電磁制御弁１１０が接続位置のとき、ブレーキバルブ（図示略）からの運転者による操作に応じた空気圧信号が第１圧力調整弁１４０の信号入力ポート１４１に入力されるとともに、入力された空気圧信号に応じた圧縮空気が第１圧力調整弁１４０から出力される。

また、第１ブレーキ通路１６には第１圧力計（Ｕ／Ｐ）１５０が設けられており、この第１圧力計１５０の検出値が第１制御装置６１に入力されて、第２電磁制御弁１２０及び第３電磁制御弁１３０による圧力調整が行われるようになっている。

次に、強制ブレーキモジュール３００について説明する。強制ブレーキモジュール３００は、ポートＰ４にサスペンション用エアタンク２０が接続され、ポートＰ４を介してサスペンション用エアタンク２０から圧縮空気が供給される。また、強制ブレーキモジュール３００は、第４通路３３が第２ブレーキモジュール２００を介してブレーキチャンバ５０に接続され、ブレーキチャンバ５０に供給する強制ブレーキ用の空気圧信号を第１ブレーキ通路１６（１６Ａ，１６Ｂ）から出力させる。

強制ブレーキモジュール３００は、第６電磁制御弁３１０及び空気圧制御弁３３０を備えている。強制ブレーキモジュール３００は、第６電磁制御弁３１０及び空気圧制御弁３３０を直列接続させている。また、第６電磁制御弁３１０は、サスペンション用エアタンク２０がポートＰ４、第２タンク通路２３、開閉弁２４及び第１通路２５を介して接続されている。

第６電磁制御弁３１０は、３ポート２位置弁であって、上流側に第１通路２５及び回路の空気を排出する排出口３４０に接続する排出路３１５が接続され、下流側に第３通路３１６が接続される。第６電磁制御弁３１０は、信号入力ポート３１１が接続されるマスタＥＣＵ６０によって制御され、第１通路２５と第３通路３１６とを連通する接続位置と、第１通路２５を遮断するとともに、第３通路３１６と排出路３１５とを接続する排出位置との２つに位置を変更可能に構成されている。第６電磁制御弁３１０は、バルブスプリング３１２の付勢力により接続位置となるように構成され、非通電状態で接続位置となり、通電状態で排出位置となる。

空気圧制御弁３３０は、３ポート２位置弁の空気圧信号によって制御される弁であって、上流側が第６電磁制御弁３１０側の第３通路３１６と排出路３１５とに接続され、下流側が第４通路３３に接続される。空気圧制御弁３３０は、上流側の第３通路３１６を遮断して空気圧制御弁３３０の下流側の第４通路３３を排出路３１５に接続する排出位置、第３通路３１６と第４通路３３とを連通する接続位置との２つに位置を変更可能に構成されている。空気圧制御弁３３０の信号入力ポート３３１は、ポートＰ５を介して、ブレーキチャンバ５０の第２制御室５２に接続されている。よって、第２制御室５２から空気が排出されることでパーキングブレーキが作動したとき、信号入力ポート３３１には空気圧信号が入力されない。逆に、第２制御室５２に空気が供給されることでパーキングブレーキが作動したとき、信号入力ポート３３１には空気圧信号が入力される。空気圧制御弁３３０は、バルブスプリング３３２の付勢力により排出位置となるように構成され、信号入力ポート３３１に空気圧信号を入力しない場合には排出位置となり、空気圧信号を入力した場合には接続位置となる。

次に、第２ブレーキモジュール２００について説明する。第２ブレーキモジュール２００は、ポートＰ３にサスペンション用エアタンク２０が第２タンク通路２３、開閉弁２４及び第１通路２５を介して接続されており、ポートＰ３を介してサスペンション用エアタンク２０から圧縮空気が供給される。また、第２ブレーキモジュール２００は、第２ブレーキ通路２８がブレーキチャンバ５０に接続され、ブレーキチャンバ５０に供給するブレーキ操作用の空気圧信号を第２ブレーキ通路２８から出力する。

第２ブレーキモジュール２００は、第４電磁制御弁２２０、第５電磁制御弁２３０、第１シャトル弁２４０、及び、切替部としての第２圧力調整弁２５０を備えている。また、第２ブレーキモジュール２００は、第２ブレーキ通路２８の下流側に選択部としての第２シャトル弁４０Ａ及び選択部としての第３シャトル弁４０Ｂが接続される。第１～第３シャトル弁２４０，４０Ａ，４０Ｂは、２入力１出力の弁である。

第１シャトル弁２４０は、一方の入力に第１通路２５が接続され、他方の入力に第２ブレーキ空気圧信号通路２２５が接続され、出力に選択ブレーキ空気圧信号通路２４１が接続されている。

第２シャトル弁４０Ａは、一方の入力に第１ブレーキ通路１６（１６Ａ）が接続され、他方の入力に第２ブレーキ通路２８が接続され、出力にチャンバ接続路４１Ａが接続されている。チャンバ接続路４１Ａには、第２圧力計２７０が接続されている。

第３シャトル弁４０Ｂは、一方の入力に第１ブレーキ通路１６（１６Ｂ）が接続され、他方の入力に第２ブレーキ通路２８が接続され、出力にチャンバ接続路４１Ｂが接続されている。チャンバ接続路４１Ｂには、第３圧力計２７１が接続されている。

第４電磁制御弁２２０の信号入力ポート２２１及び第５電磁制御弁２３０の信号入力ポート２３１はそれぞれ、第２制御装置６２に接続されている。よって、第４電磁制御弁２２０及び第５電磁制御弁２３０は、第２制御装置６２に制御される。

第４電磁制御弁２２０は、第２制御装置６２による制御によって、第１通路２５と第２ブレーキ空気圧信号通路２２５とを連通する接続位置と、第１通路２５と第２ブレーキ空気圧信号通路２２５とを遮断する遮断位置との２つに位置を変更可能に構成されている。第４電磁制御弁２２０は、非通電状態でバルブスプリング２２２の付勢力により接続位置となり、通電状態で遮断位置となる。

第５電磁制御弁２３０は、第２制御装置６２による制御によって、第２ブレーキ空気圧信号通路２２５と排出路２３５とを連通する接続位置と、第２ブレーキ空気圧信号通路２２５と排出路２３５とを遮断する遮断位置との２つに位置を変更可能に構成されている。第５電磁制御弁２３０は、非通電状態でバルブスプリング２３２の付勢力により接続位置となり、通電状態で遮断位置となる。

第４電磁制御弁２２０及び第５電磁制御弁２３０は、第２制御装置６２の制御によって第２ブレーキ空気圧信号通路２２５の空気圧信号が調節される。第４電磁制御弁２２０が接続位置及び第５電磁制御弁２３０が遮断位置であることにより、第１シャトル弁２４０の他方の入力に第２ブレーキ空気圧信号通路２２５からの空気圧信号が入力される。第２制御装置６２や、第４電磁制御弁２２０及び第５電磁制御弁２３０が正常である場合、一方の入力に接続された第１通路２５は大気圧に開放されていて空気圧が印加されないことから、第１シャトル弁２４０は、出力である選択ブレーキ空気圧信号通路２４１に第２ブレーキ空気圧信号通路２２５からの空気圧信号を出力する。

第２圧力調整弁２５０は、信号入力ポート２５１に入力された空気圧信号に対応する圧力の空気を出力側に出力する弁である。第２圧力調整弁２５０は、信号入力ポート２５１に選択ブレーキ空気圧信号通路２４１が接続され、入力側に第１通路２５及び排出路２３５が接続され、出力側に第２ブレーキ通路２８が接続されている。

第２圧力調整弁２５０の信号入力ポート２５１には、第１シャトル弁２４０からの空気圧信号が印加される。このとき、第４電磁制御弁２２０が遮断位置及び第５電磁制御弁２３０が遮断位置であることにより、第２圧力調整弁２５０の信号入力ポート２５１には、現状の空気圧の印加が維持される。また、第４電磁制御弁２２０が遮断位置及び第５電磁制御弁２３０が接続位置であることにより、第２圧力調整弁２５０の信号入力ポート２５１は大気圧に開放される。

よって、第２圧力調整弁２５０は、信号入力ポート２５１に入力された空気圧信号に応じた空気圧を第２ブレーキ通路２８に出力する。また、第２圧力調整弁２５０は、信号入力ポート２５１が大気圧に開放されているとき第２ブレーキ通路２８も大気圧に開放する。なお、第２ブレーキモジュール２００は、第１ブレーキモジュール１００の動作が正常であれば、第２ブレーキ通路２８は常に大気開放されるように第２制御装置６２及びマスタＥＣＵ６０により制御されている。

第２シャトル弁４０Ａ及び第３シャトル弁４０Ｂはそれぞれ、一方の入力に第１ブレーキ通路１６（１６Ａ，１６Ｂ）が接続され、他方の入力に第２ブレーキ通路２８が接続されている。また、第２シャトル弁４０Ａは、出力側であるチャンバ接続路４１ＡがポートＰ１０を介してブレーキチャンバ５０に接続され、第３シャトル弁４０Ｂは、出力側であるチャンバ接続路４１ＢがポートＰ１１を介してブレーキチャンバ５０とは別のブレーキチャンバ（図示略）に接続される。第１ブレーキモジュール１００の動作が正常であれば、第２ブレーキモジュール２００の第２ブレーキ通路２８は大気開放されているので、各チャンバ接続路４１Ａ，４１Ｂには第１ブレーキ通路１６から伝達される空気圧が出力される。一方、第１ブレーキモジュール１００の動作が異常であれば、第１ブレーキ通路１６が大気開放されるとともに、第２ブレーキモジュール２００の第２ブレーキ通路２８に第２ブレーキモジュール２００又は強制ブレーキモジュール３００で調整された空気圧が出力される。そして、各チャンバ接続路４１Ａ，４１Ｂには第２ブレーキ通路２８から伝達される空気圧が出力される。また、チャンバ接続路４１Ａには第２圧力計（Ｕ／Ｐ）２７０が設けられ、チャンバ接続路４１Ｂには第３圧力計（Ｕ／Ｐ）２７１が設けられており、これら第２圧力計２７０及び第３圧力計２７１の検出値が第２制御装置６２に入力されて、第４電磁制御弁２２０及び第５電磁制御弁２３０による圧力調整が行われるようになっている。

ところで、第２ブレーキモジュール２００の第２ブレーキ空気圧信号通路２２５を大気圧に開放するためには、第４電磁制御弁２２０が遮断位置及び第５電磁制御弁２３０が接続位置である必要があるとともに、第５電磁制御弁２３０の出力側の排出路２３５が排出口２３６によって大気開放されている必要がある。しかしながら、排出口２３６は、外気温が低温であるとき、排気や外気に含まれている水分が付着し、これらが凍結することで空気の排出が妨げられるおそれがある。そこで、第１ブレーキモジュール１００の排出口１６０と同様に、排出口２３６の構造を工夫したりヒータを取り付けたりすることも考えられるが、排出口２３６は、常用されない排出口であるため、構造を複雑にしたり、コストをかけることはできれば避けたい。その一方、排出口２３６の通気が妨げられると、第２ブレーキモジュール２００が作動したとき第２ブレーキ空気圧信号通路２２５が大気圧に開放されなくなるため、サービスブレーキが解除されなかったり、解除が不足してブレーキがかかったまま走行して、ブレーキが過熱したりするおそれもある。

そこで、本実施形態の空気供給システムは、排出口２３６の通気が妨げられたような場合であっても、第２ブレーキ空気圧信号通路２２５を大気圧に開放することができるための構成を備えている。詳述すると、第２ブレーキモジュール２００の排出路２３５と第１ブレーキモジュール１００から延びる第１ブレーキ通路１６Ａとの間に、オリフィス２８０と逆止弁（チェック弁）２８２とを直列に設け、同排出路２３５と第１ブレーキ通路１６Ｂとの間に、オリフィス２８１と逆止弁（チェック弁）２８３とを直列に設けた。各逆止弁２８２，２８３は、排出路２３５から第１ブレーキ通路１６への方向への空気の流れを許容する一方、第１ブレーキ通路１６から排出路２３５への方向への空気の流れは許容しない構成となっている。よって、第２ブレーキモジュール２００の排出路２３５の空気圧が高ければ第１ブレーキモジュール１００に抜けるようになる一方、第１ブレーキモジュール１００の第１ブレーキ通路１６から供給される圧縮空気は第２ブレーキモジュール２００に抜けることなくブレーキチャンバ５０が作動する。各オリフィス２８０，２８１は、排出路２３５に生じた急激な気圧変動を緩和して第１ブレーキ通路１６に伝達させるために設けられている。

次に、上記のように構成された空気供給システムの作用について説明する。
第２ブレーキモジュール２００が作動しているとき、第１ブレーキモジュール１００は、第１圧力調整弁１４０の信号入力ポート１４１に空気圧信号が入力されないので、第１ブレーキ通路１６を排出口１６０に接続させる。つまり、第１ブレーキ通路１６は、大気開放されている。よって、凍結等によって排出口２３６から空気の排出ができなかったり、空気の排出が不十分であったりしても、排出路２３５の空気が各オリフィス２８０と逆止弁２８２、又は、オリフィス２８１と逆止弁２８３を通って第１ブレーキ通路１６に排出される。このため、第２ブレーキモジュール２００が作動しているとき、排出口２３６から空気の排出ができないような場合であっても、ブレーキ圧が低下しない不都合の発生が抑制されるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）通常は大気開放されている、第２ブレーキモジュール２００が空気圧の排出を行う排出路（第２通路）２３５の空気圧が高くなったようなときであれ、その空気圧が各逆止弁２８２，２８３を介して、第１ブレーキモジュール１００が空気圧の供給及び排出を行う第１ブレーキ通路（第１通路）１６に抜けるようになる。よって、排出口３４０の凍結などの不都合が第２ブレーキモジュール２００が空気圧の排出を行う排出路２３５に生じて空気圧が抜けないときであっても、第１ブレーキモジュール１００を通じての空気圧の排出が可能になる。通常、ブレーキ機構としては、モジュールのうちの１系統が作動しているとき、他の系統は停止していることが好ましい。すなわち、第２ブレーキモジュール２００が作動している場合に停止している第１ブレーキモジュール１００はその空気圧の供給及び排出を行う第１ブレーキ通路１６が大気圧に開放されていることから、第２ブレーキモジュール２００が空気圧の排出を行う排出路２３５から空気圧の排出が好適になされる。これにより、空気供給システムの保安性を高めることができる。

（２）第１ブレーキモジュール１００を第２ブレーキモジュール２００が代替できるように冗長化された空気供給システムについて、作動する機会の少ない第２ブレーキモジュール２００について保安性を高めることができる。つまり、一般に常用される第１ブレーキモジュール１００の方が凍結等の不都合に高い耐性を有する構成とされていることが多いため、第２ブレーキモジュール２００の排出を行う排出口２３６に不都合が生じていたとしても、第１空気供給部が空気圧の供給及び排出を行う排出路から適正に排出できる蓋然性も高い。

（３）第１ブレーキモジュール１００と第２ブレーキモジュール２００とのうち高い空気圧が第２シャトル弁４０Ａで選択され、第１ブレーキモジュール１００を冗長化したシステムにおいて、バックアップ用の第２ブレーキモジュール２００を有する空気供給システムにおいて保安性を高めることができる。

（４）空気圧の排出が行われると第２ブレーキモジュール２００が空気圧の排出を行う排出路２３５に急激な圧力変動が生じるおそれがある。圧力変動が各オリフィス２８０，２８１を介して第１ブレーキモジュール１００が空気圧の供給及び排出を行う第１ブレーキ通路１６に伝わるので、該第１ブレーキ通路１６に印加される圧力変動が緩和されるようになる。これにより、第２ブレーキモジュール２００が空気圧の排出を行う通路の空気圧が第１ブレーキモジュール１００に抜けたとしても、第１ブレーキモジュール１００に不都合などが生じるおそれが低減される。

（５）ブレーキシステムが第１ブレーキモジュール１００と第２ブレーキモジュール２００とに加え強制ブレーキモジュール３００で冗長化された空気供給システムの保安性が高められる。例えば、隊列走行する無人運転車両のように冗長化された空気供給システムの信頼性がより高められるようになる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・上記空気供給システムは、先頭車両１ａに設けられていても、無人の後続車両１ｂに設けられていても、それらの両方に設けられていてもよい。

・上記実施形態では、強制ブレーキモジュール３００は空気圧が所定の強制ブレーキ圧に設定されている場合について例示した。しかしこれに限らず、強制ブレーキモジュールに減圧弁を設けて空気圧を調整するようにしてもよい。例えば、隊列走行では、減圧弁は、隊列走行の後の車両になるほど強いブレーキ力となるように後の車両ほどブレーキ用の空気圧が大きくなるように調整されており、後の車両が前の車両よりも先に速度を落とすことにより衝突しないようにしている。このような構成によれば、圧縮空気の圧力を調整することによりブレーキ力を調整するのではなく、ブレーキをかける時間的なタイミングを調整することにより隊列走行時に衝突しないように制動制御することもできる。

・上記実施形態では、第１制御装置６１、第２制御装置６２及びマスタＥＣＵ６０がそれぞれ個別の装置である場合について説明した。しかしこれに限らず、第１制御装置、第２制御装置及びマスタＥＣＵの２つ以上が一つの制御装置でその機能が兼ね備えられていてもよい。

・上記実施形態では、空気供給システムに強制ブレーキモジュール３００が設けられている場合について例示したが、これに限らず、空気供給システムに強制ブレーキモジュールが設けられていなくてもよい。このときであれ、第１ブレーキモジュールと第２ブレーキモジュールとで空気圧ブレーキシステムの保安性が高められる。

・上記実施形態では、第２ブレーキモジュール２００の排出路２３５と第１ブレーキ通路１６との間に各逆止弁２８２，２８３とともに、各オリフィス２８０，２８１を設ける場合について例示した。しかしこれに限らず、第２ブレーキモジュールの排出路と第１ブレーキ通路との間に逆止弁を設ければ、オリフィスを設けなくてもよい。

・上記実施形態では、第２及び第３各シャトル弁４０Ａ，４０Ｂによって、第１ブレーキモジュール１００又は第２ブレーキモジュール２００のうちの高い空気圧が選択される場合について例示した。しかしこれに限らず、適切なブレーキモジュールを電磁制御弁や空気圧制御弁で選択してもよい。

・上記実施形態では、第２ブレーキモジュール２００は第１ブレーキモジュール１００が停止しているとき、第１ブレーキモジュール１００と切り替わる場合について例示した。しかしこれに限らず、第１ブレーキモジュールが作動しているときであっても、第１ブレーキモジュールを停止させるとともに、第２ブレーキモジュールを作動させてもよい。

・上記実施形態では、各オリフィス２８０，２８１及び各逆止弁２８２，２８３が第１ブレーキモジュール１００及び第２ブレーキモジュール２００とは別に設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、各オリフィス又は各逆止弁が第１ブレーキモジュール及び第２ブレーキモジュールの少なくとも一方にまとめて設けられていてもよい。

・上記実施形態では、第１ブレーキモジュール１００は、第１圧力調整弁１４０の下流側が第２シャトル弁４０Ａ及び第３シャトル弁４０Ｂに接続されている場合について例示した。しかしこれに限らず、第１圧力調整弁の下流側に接続されているシャトル弁は、1つであってもよいし、複数であってもよい。

・上記実施形態では、第２ブレーキモジュール２００は、第２ブレーキ通路２８の下流側に第２シャトル弁４０Ａ及び第３シャトル弁４０Ｂが接続される場合について例示した。しかしこれに限らず、第２ブレーキ通路の下流側に接続されるシャトル弁は１つでもよいし、３つ以上であってもよい。

・上記実施形態では、第２ブレーキモジュール２００と第１ブレーキモジュール１００との間に一方のオリフィス２８０及び逆止弁２８２の直列回路と、他方のオリフィス２８１及び逆止弁２８３の直列回路との２組の回路が設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、第２ブレーキモジュールと第１ブレーキモジュールとの間に直列回路が１つだけ設けられてもよいし、３つ以上設けられてもよい。

・上記実施形態では、空気供給システムを、隊列走行を行う車両１のブレーキシステムを構成するものとして説明したが、隊列走行を行わず単独で走行する車両のブレーキシステムに搭載してもよい。

・上記実施形態では、空気供給システムは、荷台を備えるカーゴ車両に搭載されるものとして説明した。これ以外の態様として、空気供給システムは、乗用車、トラクタにトレーラを連結した連結車両、鉄道車両等、他の車両に搭載されてもよい。

１…車両、１ａ…先頭車両、１ｂ…後続車両、１０…ブレーキ用エアタンク、１１…第１出力路、１２…フィルタ、１３…第１タンク通路、１４…入力ポート、１５…出力ポート、１６，１６Ａ，１６Ｂ…第１ブレーキ通路、２０…サスペンション用エアタンク、２１…第２出力路、２２…フィルタ、２３…第２タンク通路、２４…開閉弁、２５…第１通路、２６…入力ポート、２７…出力ポート、２８…第２ブレーキ通路、３１…入力ポート、３２…出力ポート、３３…第４通路、４０，４０Ａ…第２シャトル弁、４０，４０Ｂ…第３シャトル弁、４１，４１Ａ，４１Ｂ…チャンバ接続路、５０…ブレーキチャンバ、５１…第１制御室、５２…第２制御室、５３…楔、５４…プッシュロッド、５５…スプリング、６０…マスタＥＣＵ、６１…第１制御装置、６２…第２制御装置、６３…車速センサ、６４…車載ネットワーク、１００…第１ブレーキモジュール、１１０…第１電磁制御弁、１１２…バルブスプリング、１１４…ブレーキバルブ回路、１２０…第２電磁制御弁、１２２…バルブスプリング、１２５…第１ブレーキ圧力信号通路、１３０…第３電磁制御弁、１３２…バルブスプリング、１３５…排出路、１４０…第１圧力調整弁、１４１…信号入力ポート、１５０…第１圧力計、１６０…排出口、２００…第２ブレーキモジュール、２２０…第４電磁制御弁、２２２…バルブスプリング、２２５…第２ブレーキ空気圧信号通路、２３０…第５電磁制御弁、２３２…バルブスプリング、２３５…排出路、２３６…排出口、２４０…第１シャトル弁、２４１…選択ブレーキ空気圧信号通路、２５０…第２圧力調整弁、２５１…信号入力ポート、２７０…第２圧力計、２７１…第３圧力計、２８０，２８１…オリフィス、２８２，２８３…逆止弁、３００…強制ブレーキモジュール、３１０…第６電磁制御弁、３１２…バルブスプリング、３１５…排出路、３１６…第３通路、３２０…第４圧力センサ、３３０…空気圧制御弁、３３１…信号入力ポート、３３２…バルブスプリング、３４０…排出口、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ１０，Ｐ１１…ポート。

Claims (5)

1. 車両のサービスブレーキを空気圧で作動及び解除するブレーキ機構に圧縮空気を供給する空気供給システムであって、
   前記ブレーキ機構に対して空気圧の供給及び排出を行うように構成された第１空気供給部と、
   前記ブレーキ機構に対して空気圧の供給及び排出を行うように構成された第２空気供給部と、
   前記ブレーキ機構に前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部のうちから選択した一方を連通させて、前記ブレーキ機構に対する空気圧の供給及び排出を当該選択した一方に行わせるように構成された選択部と、
   前記第１空気供給部が空気圧の供給及び排出を行う第１通路と前記第２空気供給部が空気圧の排出を行う第２通路との間に設けられ、前記第２通路から前記第１通路への方向を順方向とするチェック弁と、を備える
   空気供給システム。
2. 前記第２空気供給部は、前記第１空気供給部が停止しているとき、前記第１空気供給部に替わって、前記ブレーキ機構に対する空気圧の供給及び排出を行うように構成されている
   請求項１に記載の空気供給システム。
3. 前記選択部は、前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部からより高い空気圧を有する方を選択するように構成されている
   請求項１又は２に記載の空気供給システム。
4. 前記チェック弁には、オリフィスが直列に接続されている
   請求項１～３のいずれか一項に記載の空気供給システム。
5. 前記第１空気供給部及び前記第２空気供給部に替わって空気圧を前記ブレーキ機構に供給するように構成された強制ブレーキ部を備え、
   前記第２空気供給部は、前記第２空気供給部及び前記強制ブレーキ部のうちからより高い空気圧を有する方を選択して前記選択部に連通するように構成された切替部を備える
   請求項１～４のいずれか一項に記載の空気供給システム。

Images