JP7370064B2 - トレーラの連動ブレーキシステム - Google Patents

Description

本発明は、トラクタのブレーキに連動して動作するトレーラの連動ブレーキシステムに関し、特に、ブレーキ油圧取出し機構が備わっていない農用トラクタ等によって牽引されるトレーラに搭載される連動ブレーキシステムに関する。

トレーラの連動ブレーキシステムとして、トラクタの側のブレーキペダルの踏み込みにより生じる作動油圧を、トレーラの側に伝達して、そのブレーキシステムをトラクタの側のブレーキ操作に連動させるものが知られている。農用トラクタ等においてはブレーキ油圧取出し機構が備わっていない場合がある。このような場合には、ブレーキペダルの踏み込みにより生じる電気信号等を利用して、トレーラのブレーキシステムの動作を、トラクタの側のブレーキ動作に連動させている。

例えば、特許文献１（特開平１１－１４７４５７号公報）に記載のトレーラの制動装置においては、トラクタのブレーキペダルの踏み込みによりオンする制動灯の通電信号を利用して、トラクタのブレーキ動作に連動させて、トレーラの側のブレーキ動作を行うようにしている。そのために、トレーラの側に搭載したコントローラは、制動灯がオンすると、電動シリンダを駆動して、トレーラに搭載されているブレーキシステムのマスターシリンダのピストンロッドを押し込み、マスターシリンダで発生する油圧をブレーキ装置のホイールシリンダに供給してブレーキ装置を作動させるようにしている。

電動シリンダは、他の駆動機構に比べて安価であり、トレーラの駐車ブレーキに利用されている。例えば、特許文献２（実公平８－５８８３号公報）には、バネ力によって制動力を発生する駐車ブレーキを、電動シリンダを用いて、制動力を解除する解除状態に切り替える構成が提案されている。

特開平１１－１４７４５７号公報 実公平８－５８８３号公報

ここで、電動シリンダは安価であるが、一般に動作速度が十分でない。特許文献２に記載の駐車ブレーキに用いる場合はよいが、特許文献１に記載されているようなトレーラの連動ブレーキシステムに用いる場合には問題が生じる。すなわち、トラクタの側においてブレーキペダルの踏み込みによって発生する電気信号をトリガーとしてトレーラの側の電動シリンダを駆動しても、電動シリンダの作動ロッドの移動速度に限界があるので、ドラムブレーキをブレーキ作用状態に移行させるまでに時間を要する。

このため、トラクタの側において車輪にブレーキが効き始める時点から、トレーラの側の車輪にブレーキが効き始めるまでに、実用上において無視できないタイムラグが生じる。具体的には、電動シリンダを用いた従来のトレーラの連動ブレーキシステムは、道路運送車両の保安基準である、２０ｋｍ／ｈの速度での走行状態でブレーキを踏み込んだ場合の停止距離が５ｍ以内という基準を満たすことが困難である。

本発明の目的は、この点に鑑みて、電動シリンダを用いて、トラクタのブレーキ操作に連動して応答性良くトレーラの車輪にブレーキを掛けることができるように構成されたトレーラの連動ブレーキシステムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のトレーラの連動ブレーキシステムは、
トレーラのカム式のドラムブレーキのブレーキレバーをブレーキ作用位置およびブレーキ解除位置に移動させる電動シリンダと、
ブレーキレバーを、ブレーキ解除位置からブレーキ作用位置に向かう方向に常に付勢している引張コイルバネ等の付勢部材と、
トレーラを牽引するトラクタのブレーキペダルが踏み込まれるとオンに切り替わり、踏み込みが解除されるとオフに切り替わるトラクタ側で発生するブレーキ操作信号に連動して、電動シリンダを駆動する駆動回路と、
を備えており、
駆動回路は、ブレーキ操作信号がオンに切り替わると、ブレーキレバーをブレーキ解除位置からブレーキ作用位置に移動させる方向に、電動シリンダを駆動する。逆に、ブレーキ操作信号がオフに切り替わると、ブレーキレバーをブレーキ作用位置からブレーキ解除位置に戻す方向に、電動シリンダを駆動することを特徴としている。

ここで、トラクタの側においてブレーキペダルの踏み込みに応じて発生するブレーキ操作信号としては、トラクタに標準装備されているブレーキランプをオンオフさせる通電信号を用いることができる。

電動シリンダがブレーキレバーをブレーキ作用位置に移動させる際には、付勢力は電動シリンダに対してアシスト力として作用するので、電動シリンダの作動ロッドは、無負荷状態の場合よりも速い速度で移動する。この結果、トラクタの側においてブレーキが効き始める時点から実質的に遅れることなく、トレーラの側においてもブレーキを車輪に加えることができる。

なお、ブレーキ解除動作においては、付勢力は電動シリンダに対して負荷となって作用し、作動ロッドの移動速度が低下する。しかし、ブレーキ解除動作においては、ブレーキ作用時におけるようなトラクタの側のブレーキ動作に対する即応性は要求されない。ブレーキ解除動作に多少の遅延が生じても実用上、支障は生じない。

よって、本発明によれば、トラクタの側のブレーキ操作に対して応答性良くトレーラの車輪にブレーキを作用させることのできる連動ブレーキシステムを廉価に構成できる。特に、本発明の連動ブレーキシステムは、油圧取り出し機構が備わっていない農用トラクタ等のトラクタに用いるのに適している。また、本発明によれば、トレーラに、マスターシリンダ、油圧供給配管等のブレーキ作動用の油圧機構を搭載する必要がないので、簡単かつ廉価に、トレーラの連動ブレーキシステムを構築できる。

ここで、本発明のトレーラの連動式ブレーキシステムは、ブレーキレバーに対する電動シリンダの伸縮方向の位置を調整するネジ付きロッドエンド等の位置調整機構と、引張コイルバネ等の付勢部材の付勢力を調整するネジ付きロッドエンド等の付勢力調整機構とを備えていることが望ましい。

位置調整機構によってブレーキレバーに対する電動シリンダの位置を微調整することで、ブレーキが効き始める電動シリンダの作動ロッドの移動位置等を容易に調整できる。換言すると、作動ロッドの必要ストローク量を短くし、ブレーキランプの点灯時点からブレーキが効き始めるまでの時間を短縮できる。また、付勢力調整機構によって付勢部材の付勢力を調整することで、電動シリンダの作動ロッドの移動速度を調整でき、各連動部材の間の遊びを詰め、応答性を高めることができる。

（ａ）は本発明を適用したトレーラをトラクタに連結した状態を示す側面図であり、（ｂ）はトラクタのブレーキシステムとトレーラの連動ブレーキシステムを示す説明図である。 図１の連動ブレーキシステムの構成例を示す説明図であり、（ａ）はブレーキレバーがブレーキ解除位置にある状態を示し、（ｂ）はブレーキレバーがブレーキ作用位置にある状態を示す。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したトレーラの連動ブレーキシステムの実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態は本発明の一例を示すものであり、本発明を実施の形態の構成に限定することを意図したものではない。

図１（ａ）は本発明を適用した連動ブレーキシステムが搭載された被牽引農作業機などのトレーラを農用トラクタに連結した状態を示す説明図である。トラクタ１は、車体フレーム２、左右一対の前輪３および左右一対の後輪４、車体フレーム２の後端部に取り付けた牽引用連結機構５、後輪４にブレーキを掛けるブレーキシステム１０等が備わっている。トレーラ２０は、車体フレーム２１、左右一対のトレーラ車輪２２、車体フレーム２１の前端部に取り付けた被牽引用連結機構２３、トラクタ１の側のブレーキ操作に連動してトレーラ車輪２２にブレーキを掛ける連動ブレーキシステム３０等が備わっている。

図１（ｂ）は、トラクタ１の側のブレーキシステム１０およびトレーラ２０の側の連動ブレーキシステム３０を示す説明図である。トラクタ１の側のブレーキシステム１０は、ブレーキペダル１１と、マスターシリンダ等を含む油圧回路１２と、トラクタ１の左右の後輪４に配置した油圧駆動式のドラムブレーキ１３とを備えている。ブレーキペダル１１の踏み込みにより油圧回路１２で生じる油圧によってドラムブレーキ１３が作動して左右の後輪４に所定のブレーキ力が加わる。ブレーキペダル１１の踏み込み、踏み込み解除に連動して、ブレーキランプ点灯回路１４を介して、ブレーキランプ１５がオンオフ駆動される。

トレーラ２０の側の連動ブレーキシステム３０は、トラクタ側のブレーキペダル１１の踏み込み、踏み込みの解除に連動してトレーラ車輪２２に対するブレーキ力の作用、解除を行う。連動ブレーキシステム３０は、各トレーラ車輪２２に取り付けたカム式のドラムブレーキ３１と、各ドラムブレーキ３１のカム駆動用のブレーキレバー３２を操作するための一対の電動シリンダ３３と、各電動シリンダ３３の駆動回路３４（通電制御回路）と、ブレーキレバー３２に対して常に一方向に付勢力を与えている付勢部材としての一対の引張コイルバネ３５とを備えている。

駆動回路３４は、トラクタ１の側のブレーキランプ点灯回路１４から、引出用配線３６を介して、ブレーキランプ１５に対する通電信号Ｓを取り込む。通電信号Ｓがオンに切り替わると、駆動回路３４は、電動シリンダ３３を駆動して、その作動ロッド３３ａを引込位置から突出位置に移動させる。通電信号Ｓがオフに切り替わると、駆動回路３４は、電動シリンダ３３を逆方向に駆動して、作動ロッド３３ａを突出位置から引込位置に戻す。

作動ロッド３３ａは、ドラムブレーキ３１のブレーキレバー３２の先端部に連結されている。作動ロッド３３ａが引込位置から突出位置に移動すると、ブレーキレバー３２がブレーキ解除位置からブレーキ作用位置に旋回させられる。これにより、ドラムブレーキ３１のブレーキシューが移動させられて、トレーラ車輪２２にブレーキが加わる。作動ロッド３３ａが突出位置から引込位置に戻ると、ブレーキレバー３２がブレーキ作用位置からブレーキ解除位置に戻り、トレーラ車輪２２に対するブレーキが解除される。

ブレーキレバー３２には、引張コイルバネ３５によって、常に、ブレーキ解除位置からブレーキ作用位置に向かう方向に引張力が作用している。電動シリンダ３３が引込位置から突出位置に向かう方向に駆動する場合には、引張力がアシスト力として電動シリンダ３３に作用する。電動シリンダ３３の作動ロッド３３ａは、無負荷状態よりも速い速度で移動し、作動ロッド３３ａに連結されているブレーキレバー３２も速い移動速度で、ブレーキ解除位置からブレーキ作用位置に切り替わる。逆に、電動シリンダ３３を、突出位置から引込位置に向かう方向に駆動する場合には、引張力が負荷となって電動シリンダ３３に作用する。電動シリンダ３３の作動ロッドは、無負荷状態よりも遅い速度で駆動される。ブレーキレバー３２は遅い移動速度で突出位置から引込位置に戻る。

なお、電動シリンダ３３の駆動回路３４は、リレー回路などから構成したシーケンス回路またはＰＬＡなどから構成できる。例えば、駆動回路３４は、トラクタ１に搭載されているバッテリ電源１６から給電用配線３７を介して電動シリンダ駆動用の直流電流を取り込む。駆動回路３４は、例えば、ブレーキランプ１５の通電信号Ｓのオンオフによって切り替わるｃ接点リレーによって、ａ接点リレーを切り替えて、電動シリンダ３３に対する給電方向を切り替える。

このように構成した連動ブレーキシステム３０の動作をまとめて説明する。トラクタ１の運転中に、操作者がブレーキペダル１１を踏み込み、トラクタ１にブレーキを掛けると、ランプ通電信号Ｓがオフからオンに切り替わり、ブレーキランプ１５が点灯する。通電信号Ｓがオンに切り替わると、トレーラ２０の側の駆動回路３４は、電動シリンダ３３を引込位置から突出位置に向かう方向に駆動する。ドラムブレーキ３１のブレーキレバー３２は、ブレーキ作用位置に向かう方向に引張コイルバネ３５の引張力によって付勢されているので、ブレーキレバー３２は速い速度でブレーキ作用位置に移動する。この結果、トラクタ１の側におけるブレーキを掛ける時点から僅かのタイムラグで、トレーラ２０の側にもブレーキを掛けることができる。

トラクタ１の側のブレーキペダル１１の踏み込みを止めてブレーキを解除すると、通電信号Ｓがオフに切り替わり、トレーラ２０の側の駆動回路３４は、電動シリンダ３３を突出位置から引込位置に向かう方向に駆動する。この場合には、引張コイルバネ３５の引張力が負荷として電動シリンダ３３に作用するので、ブレーキレバー３２は遅い移動速度でブレーキ作用位置からブレーキ解除位置に戻る。ブレーキの掛かりが遅れる場合とは異なりブレーキが解除される動作が遅くても、実用上において安全面での問題はない。

このように、安価な駆動源である電動シリンダ３３を用いて、トラクタ１の側のブレーキ操作に応じて、応答性良くトレーラ２０の車輪にブレーキを掛けることのできるトレーラの連動ブレーキシステム３０を実現できる。

次に、図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示す連動ブレーキシステム３０の具体的な構成例を示す説明図である図２（ａ）はブレーキレバー３２がブレーキ解除位置にある状態を示し、図２（ｂ）はブレーキレバー３２がブレーキ作用位置にある状態を示す。

図２（ａ）を参照して説明すると、トレーラ２０の車体フレーム２１の下面には、車幅方向に水平に延びる左右の車軸（図示せず）が支持され、車軸にトレーラ車輪２２が取り付けられている。左右の車軸には、カム式のドラムブレーキ３１が取り付けられている。ドラムブレーキ３１からは、ブレーキレバー３２が車体フレーム２１の底面近傍位置まで上方に向けて延びている。

車体フレーム２１の底面部分には、車体前後方向において、所定の間隔の位置に、後側取付用ブラケット４１および前側取付用ブラケット４２が締結固定されている。後側取付用ブラケット４１および前側取付用ブラケット４２の間に、電動シリンダ３３および引張コイルバネ３５が車体前後方向に配列されている。電動シリンダ３３の作動ロッド３３ａの先端部には連結板４５を介して、ドラムブレーキ３１のブレーキレバー３２の上端部３２ａが車体前後方向に僅かにスライド可能な状態で連結されている。また、作動ロッド３３ａの先端部には連結板４５を介して、引張コイルバネ３５の後端部３５ａが連結されている。引張コイルバネ３５によって電動シリンダ３３の作動ロッド３３ａは、常に、車体後方に向けて引っ張られている。

さらに説明すると、電動シリンダ３３は、その後端部が、ピン支点４３およびネジ付きロッドエンド４４を介して、上下方向に揺動可能な状態で、後側取付用ブラケット４１によって支持されている。また、ネジ付きロッドエンド４４を回すことで、電動シリンダ３３の車体前後方向の位置を微調整できる。電動シリンダ３３の前端部からは、車体前方に向けて作動ロッド３３ａが突出している。作動ロッド３３ａの先端部には、連結板４５が固定されている。連結板４５は車体前方に延びている。

連結板４５には、ドラムブレーキ３１のブレーキレバー３２が車体前後方向にスライド可能に連結されている。連結板４５には車体前後方向に長いスライド穴４５ａが形成されている。ドラムブレーキ３１のブレーキレバー３２の上端部３２ａには、車幅方向に水平に延びるスライドピン４６が取り付けられている。このスライドピン４６が連結板４５のスライド穴４５ａにスライド可能に挿入されている。

作動ロッド３３ａに取り付けた連結板４５の先端部には、引張コイルバネ３５の後端部３５ａが上下に揺動可能な状態で連結されている。引張コイルバネ３５の前端部３５ｂは、ピン支点４７およびネジ付きロッドエンド４８を介して、上下方向に揺動可能な状態で、前側取付用ブラケット４２によって支持されている。ブレーキ作用位置３２Ｂにおいて、ブレーキレバー３２に、十分なブレーキ力を発生するに足る力が作用するように、引張コイルバネ３５の引張バネ力が設定される。ネジ付きロッドエンド４８を回すことで、引張コイルバネ３５の張り具合、したがって、その引張バネ力を微調整できる。

図２（ａ）に示す状態において、トラクタ１（図１参照）の側でブレーキが掛けられると、電動シリンダ３３が駆動され、作動ロッド３３ａが図示の引き込み位置Ａから、図２（ｂ）に示す突出位置Ｂに移動する。作動ロッド３３ａは突出位置Ｂに向かう方向に、引張コイルバネ３５によって常に引っ張られているので、無負荷状態よりも速い速度で、引き込み位置Ａから突出位置Ｂに移動する。

作動ロッド３３ａが引き込み位置Ａから突出位置Ｂに移動すると、ブレーキレバー３２は、その下端の回動支点３２ｂを中心として車体後方の側に倒され、図２（ａ）に示すブレーキ解除位置３２Ａから図２（ｂ）に示すブレーキ作用位置３２Ｂに移動する。なお、ブレーキレバー３２は、その下端部の回動支点３２ｂを中心として、その上端部３２ａが円弧状に移動する。この動きに追従して、上端部３２ａが連結されている連結板４５の部分が上下に僅かに揺動するので、ブレーキレバー３２を円滑に移動させることができる。

図２（ｂ）に示すブレーキが作用している状態において、トラクタ１（図１参照）の側でブレーキが解除されると、電動シリンダ３３が駆動され、その作動ロッド３３ａが、引張コイルバネ３５の引張バネ力に逆らって、図２（ｂ）に示す突出位置Ｂから図２（ａ）に示す引き込み位置Ａに戻される。これに連動して、ブレーキレバー３２も、図２（ｂ）に示すブレーキ作用位置３２Ｂから図２（ａ）に示すブレーキ解除位置３２Ａに戻り、トレーラ車輪２２に掛かっていたブレーキが解除される。

なお、上記の実施の形態では、トラクタ１のブレーキランプ１５のオンオフに連動して、トレーラ２０の電動シリンダ３３を駆動して、ドラムブレーキ３１を動作させている。トラクタ１のブレーキペダル１１の踏み込みによりオンオフするリミットスイッチ等から発生する電気信号を利用して、電動シリンダ３３を駆動することも可能である。

１ トラクタ
２ 車体フレーム
３ 前輪
４ 後輪
５ 牽引用連結機構
１０ ブレーキシステム
１１ ブレーキペダル
１２ 油圧回路
１３ ドラムブレーキ
１４ ブレーキランプ点灯回路
１５ ブレーキランプ
１６ バッテリ電源
２０ トレーラ
２１ 車体フレーム
２２ トレーラ車輪
２３ 被牽引用連結機構
３０ 連動ブレーキシステム
３１ ドラムブレーキ
３２ ブレーキレバー
３２ａ 上端部
３２Ａ ブレーキ解除位置
３２ｂ 回動支点
３２Ｂ ブレーキ作用位置
３３ 電動シリンダ
３３ａ 作動ロッド
３４ 駆動回路
３５ 引張コイルバネ
３５ａ 後端部
３５ｂ 前端部
３６ 引出用配線
３７ 給電用配線
４１ 後側取付用ブラケット
４２ 前側取付用ブラケット
４３ ピン支点
４４ ネジ付きロッドエンド
４５ 連結板
４５ａ スライド穴
４６ スライドピン
４７ ピン支点
４８ ネジ付きロッドエンド
Ａ 引き込み位置
Ｂ 突出位置
Ｓ 通電信号

Claims (5)

1. トレーラのカム式のドラムブレーキのブレーキレバーをブレーキ作用位置およびブレーキ解除位置に移動させる電動シリンダと、
   前記ブレーキレバーを、前記ブレーキ解除位置から前記ブレーキ作用位置に向かう方向に常に付勢している付勢部材と、
   前記トレーラを牽引するトラクタのブレーキペダルが踏み込まれるとオンに切り替わり、踏み込みが解除されるとオフに切り替わる前記トラクタの側で発生するブレーキ操作信号に連動して、前記電動シリンダを駆動する駆動回路と、
   を備えており、
   前記駆動回路は、前記ブレーキ操作信号がオンに切り替わると、前記ブレーキレバーを前記ブレーキ解除位置からブレーキ作用位置に移動させる方向に、前記電動シリンダを駆動し、前記ブレーキ操作信号がオフに切り替わると、前記ブレーキレバーを前記ブレーキ作用位置から前記ブレーキ解除位置に戻す方向に、前記電動シリンダを駆動することを特徴とするトレーラの連動ブレーキシステム。
2. 請求項１に記載のトレーラの連動ブレーキシステムにおいて、
   前記ブレーキ操作信号は、前記ブレーキペダルの操作に連動して前記トラクタのブレーキランプを点滅させる通電信号であるトレーラの連動ブレーキシステム。
3. 請求項１または２に記載のトレーラの連動ブレーキシステムにおいて、
   前記ブレーキレバーに対する前記電動シリンダの伸縮方向の位置を調整する位置調整機構を備えているトレーラの連動ブレーキシステム。
4. 請求項１、２または３に記載のトレーラの連動ブレーキシステムにおいて、
   前記付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整機構を備えているトレーラの連動ブレーキシステム。
5. 請求項１または２に記載のトレーラの連動ブレーキシステムにおいて、
   前記ブレーキレバーに対する前記電動シリンダの伸縮方向の位置を調整する位置調整機構と、
   前記付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整機構と、
   を備えており、
   前記電動シリンダは、上下方向に揺動可能な状態で、前記位置調整機構を介して、前記トレーラの車体フレームに取り付けられており、
   前記ブレーキレバーの先端部は、前記電動シリンダの作動ロッドの先端部に対して、当該作動ロッドの伸縮方向にスライド可能な状態で連結されており、
   前記付勢部材は、前記伸縮方向に配置され、前記ブレーキ作用位置で所定のブレーキ力を発生するに足る引張バネ力を前記ブレーキレバーに与える引張コイルバネであり、
   前記引張コイルバネの一端部は、上下方向に揺動可能な状態で、前記付勢力調整機構を介して、前記車体フレームに取り付けられており、
   前記引張コイルバネの他端部は、前記作動ロッドの先端部に連結されているトレーラの連動ブレーキシステム。

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