JP6568731B2 - ブレーキバルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダンプトラック等のブレーキに用いられるブレーキバルブ装置に関するものである。

本発明のブレーキバルブ装置は、サービスブレーキ（主ブレーキ或いは常用ブレーキとも言われ、被制動体の運転中に液圧を作動させて制動するブレーキ）とリターダとに併用される液圧を末端ブレーキに供給するものである。

リターダは、長い下り坂などで車両が加速していくことを阻止するために運転者がレバーなどのリターダ操作部材を操作することによって減速させるものである。その出力液圧制御は、運転者が操作したリターダ操作部材からの電気信号（電圧）に応じてコントローラが比例減圧弁に所定の液圧を出力するように指令することによって行われる。

従来のダンプトラック用ブレーキの油圧回路を図１１に示す。この技術は特開２００２-８７２２４号公報（特許文献１）により知られている。図１１は二系統方式のもので、エンジン回転に連動するポンプ１０１が作った油圧はアキュムレータ１０２に蓄えられ、この油圧はフットペダルにて操作されるサービスブレーキバルブ１０３により制御されて、シャトル弁１０４を介して前綸側末端ブレーキ１０５及び後輪側末端ブレーキ１０６に供給される。フットペダルの踏込が解除されると、油圧は油タンク１０７に解放される。

リターダ操作部材により電磁比例減圧弁１０８が動作すると、アキュムレータ１０２の油圧は操作量に比例した油圧に減圧されて、シャトル弁１０４を介して前綸側末端ブレーキ１０５及び後輪側末端ブレーキ１０６に供給される。サービスブレーキバルブ１０３と電磁比例減圧弁１０８の両方から油圧が出力される場合には、シャトル弁１０４により高い方の油圧が選択される。

特開２００２−８７２２４号公報

図１１に示される従来技術においては、サービスブレーキバルブ１０３の出力ポートがシャトル弁１０４を介して末端ブレーキ１０５、１０６に配管接続されると共に、電磁比例減圧弁１０８の出力ポートもシャトル弁１０４を介して末端ブレーキ１０５、１０６に配管接続されている。したがって、出力ポート側の配管接続が二重となり、また、シャトル弁１０４も不可欠となる。

（発明の目的）
本発明の目的は、サービスブレーキ側の出力とリターダ側の出力の配管接続を一本化することができ、しかもシャトル弁を廃止することができるブレーキバルブ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のブレーキバルブ装置は、サービスブレーキ制御入力手段からの制御入力に応じて前進し、該前進により圧力発生手段の圧力を制御して、末端ブレーキに供給する主スプールと、リターダ用の比例減圧弁からの圧力を受けるリターダブロックと、前記リターダブロックに設けられ、前記サービスブレーキ制御入力手段からの制御入力を前記主スプールに伝えるリターダスプールと、前記リターダブロックに設けられ、前記比例減圧弁からの圧力を受けないときには前記リターダスプールと共に前記主スプールを推し進め、前記比例減圧弁からの圧力を受けたときには前記リターダスプールに対して相対的に前進して、前記主スプールを押し進めるリターダプランジャとを有し、前記リターダスプールが、前記比例減圧弁からの圧力を受けたときに前記リターダスプールの後退を阻止するストッパを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、サービスブレーキ側の出力とリターダ側の出力の配管接続を一本化することができる。また、シャトル弁を廃止することができる。これにより、コストダウンを図ることができる。

本発明の実施例１を示す断面図である。 実施例１におけるリターダブロックを示す断面図である。 実施例１におけるプライマリハウジング、セコンダリハウジングを示す断面図である。 実施例１におけるサービスブレーキ用の油圧を出力する時の動作状態を示す断面図である。 実施例１におけるリターダ用の油圧を出力する時の動作状態を示す断面図である。 実施例１における電磁比例減圧弁を示す断面図である。 実施例１においてリターダの使用中にフットペダルが踏まれた時の状態を示す断面図である。 本発明の実施例２を示す断面図である。 実施例２の異なる動作状態を示す断面図である。 本発明の実施例３を示す断面図である。 ブレーキバルブ装置の従来技術を示す油圧回路図である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例１ないし３に記載される通りである。

図１は、本発明の実施例１を示す断面図である。この実施例１は、二系統リターダ式のもので、リターダ用の電磁比例減圧弁がブレーキバルブに機械的に一体に設けられている。図１（ａ）と図１（ｂ）とは垂直方向の断面を９０度異にするものである。

図１において、ブレーキバルブ装置１は、取付部材２にペダルピン３により回動可能に取り付けられたフットペダル４と、取付部材２に取り付けられたフランジ５と、リターダブロック６と、プライマリハウジング７と、セコンダリハウジング８と、リターダ用の電磁比例減圧弁９とを有する。電磁比例制御弁９は、本発明のブレーキブルブ装置に含まれないものであってもよい。フットペダル４は他のサービスブレーキ制御入力手段であってもよい。電磁比例減圧弁９は電磁式に限らず、油圧式、永久磁石式であってもよい。本実施例１では、リターダブロック６は、フランジ５とプライマリハウジング７との間に、つまりプライマリハウジング７とセコンダリハウジング８の後ろ側（図１では上側）に、設置されている。

まず、運転者がサービスブレーキ制御入力手段としてのフットペダル４を踏み込んだ場合、サービスブレーキ用の油圧のみが出力される時の動作について説明する。運転者がフットペダル４を踏み込むと、フットペダル４側のローラ１０、フランジ５側のシート１１を介してプッシュロッド１２が押し込まれる。図２にフランジ５とリターダブロック６の詳細を示す。プッシュロッド１２の前端にはリテーナＡ１３とリテーナＢ１４が組み付けられ、プッシュロッド１２が押し込まれると、リターンスプリング１５と制御スプリング１６が圧縮される。リテーナＡ１３とリテーナＢ１４は一体に形成されているものである。制御スプリング１６は、ロッド１７を案内にしてホルダ１８に着座しており、プッシュロッド１２の前方への押し込みにより発生したバネ荷重をリターダスプール１９に伝達する。ホルダ１８とリターダスプール１９の間にはガイド２０が介在している。リターンスプリング１５の前端はリターダブロック６の凹部２１に着座しているので、制御スプリング１６のようにリターダスプール１９にバネ荷重を伝達することはない。リターンスプリング１５は、運転者のペダル操作力（制御入力）が適度になるように調整するためのものである。

リターダスプール１９にはリターダプランジャ２２が相対的移動可能に内在している。リターダプランジャ２２の後端はリターダスプール１９の後内壁に当接し、前端はプライマリスプール２３に当接しており、フットペダル４が踏み込まれると、制御スプリング１６を介してバネ荷重がプライマリスプール２３に伝達される。実施例１ではプライマリスプール２３が主スプールを構成する。

図３によりプライマリハウジング７とセコンダリハウジング８の詳細を説明する。入力ポート２４はアキュムレータ（圧力発生手段）に接続され、ランド２５は出力ポート２６（図１（ｂ））を介して前綸側末端ブレーキに接続される。さらに、ドレン室２７、２８、２９は不図示の連絡路を通して図１（ｂ）に示されるタンクポート３０に接続される。プライマリスプール２３が前進（図３の下方）すると、図３（ｂ）の連通路Ｓ１が遮断され、ランド２５とドレン室２８の連通が断たれる。さらに、プライマリスプール２３が前進し、図３（ｃ）の連通路Ｓ２が開くと、アキュムレータに接続されている入力ポート２４とランド２５が連通する。この連通によって、前輪側末端ブレーキにアキュムレータに蓄えられた油圧が伝わる。この時、図３（ｃ）に示されるオリフィス３１を通して反力室３２にも前輪側末端ブレーキにかかる油圧が伝えられることになる。プライマリスプール２３の前方への推力よりも反力室３２の油圧が高い場合には、プライマリスプール２３の後方への推力が勝り、連通路Ｓ１が開く。プライマリスプール２３の前方への推力が反力室３２の油圧よりも高い場合には、プライマリスプール２３の前方への推力が勝り、連通路Ｓ２が開く。最終的には、図４に示される通り、連通路Ｓ１、Ｓ２のいずれもが閉じた状態になり、運転者のフットペダル４の踏込量に釣り合った推力でブレーキ力が保持される。

次に、後輪側末端ブレーキに油圧を供給するセコンダリハウジング８について説明する。プライマリスプール２３が前進すると、初めは反力室３２に圧力が発生しないために反力室３２の油圧によるプライマリプランジャ３３の前進方向の推力は発生しないが、スプリング３４により、セコンダリスプール３５は連通路Ｓ２の解放までプライマリスプール２３とほぼ同時に前進する。これにより、アキュムレータに接続されている入力ポート３６とランド３７が連通する。この連通によって、出力ポート３８（図１（ｂ））から後輪側末端ブレーキにアキュムレータに蓄えられた油圧が伝わる。この時、図４（ａ）に示されるオリフィス３９を通して反力室４０にも後輪側末端ブレーキにかかる油圧が伝わることになる。反力室４０はセコンダリスプール３５の後内壁とセコンダリプランジャ４１の間に形成されている。プライマリスプール２３がリターダプランジャ２２の推力に釣り合ったブレーキ力を保持するのと同様に、セコンダリスプール３５がプライマリプランジャ３３の推力に釣り合ったブレーキ力を保持する。リターンスプリング４２はプライマリスプール２３を初期位置に戻し、リターンスプリング４３はセコンダリスプール３５を初期位置に戻す機能を持つ。

次に、リターダ用の電磁比例減圧弁９が動作している時に同時に運転者がフットペダル４を踏み込んだ場合について図５により説明する。電磁比例減圧弁９は、主に、比例ソレノイド４４と、比例ソレノイド４４の推力に比例して油圧を出力するバルブ構成体４５により構成される。また、電磁比例減圧弁９はボルトなどによりプライマリハウジング７に機械的に一体に取り付けられ、アキュムレータに接続されている入力ポート２４からプライマリハウジング７の内部を経由して油圧が入力されている。電磁比例減圧弁９の出力油圧は、出力ポート４６、プライマリハウジング７の連絡通路４７及びリターダブロック６の連絡通路４８を介してリターダスプール２３内に供給される。

続いて、図６により電磁比例減圧弁９のバルブ構成体４５について説明する。入力ポート４９はプライマリハウジング７の入力ポート２４を経由してアキュムレータに接続されている。運転者がリターダ操作部材を操作し、比例ソレノイド４４に電流が流れると、減圧弁スプール５０に対して前方（図６（ａ）では下方）への推力が発生する。ランド５１は不図示の連絡通路によりドレン室５２、５３に接続されており、さらにプライマリハウジング７及びリターダブロック６の内部を通り、タンクポート３０（図１（ｂ））に接続されている。減圧弁スプール５０がリターンスプリング５４に抗して前進すると、図６（ｂ）に示される連通路Ｓ３が遮断され、リターダスプール２３に繋がっている出力ポート４６とタンクポート３０に接続されているランド５１の間が遮断される。さらに減圧弁スプール５０が前進すると、図６（ｃ）に示される連通路Ｓ４が開き、リターダスプール２３に繋がっている出力ポート４６とアキュムレータに接続されている入力ポート４９が連通する。

これにより、アキュムレータからの油圧は反力室５５にオリフィス５６を通じて供給される。反力室５５に油圧が生じることによって減圧弁スプール５０には後方への推力が発生し、比例ソレノイド４４の前方への推力よりも反力室５５の油圧が強い場合には、連通路Ｓ３が開く。比例ソレノイド４４の前方への推力が反力室５５の油圧よりも強い場合には、連通路Ｓ４が開く。最終的には、連通路Ｓ３、Ｓ４のいずれもが閉じた状態で、比例ソレノイド４４の推力に釣り合った油圧を出力する。電磁比例減圧弁９の出力油圧はリターダプランジャ２２（図５）を押し、リターダ圧を出力することになる。

図７はリターダの使用中にフットペダル４が踏まれた時の状態を示す。リターダ使用中では、電磁比例減圧弁９からの出力油圧がオリフィス５７を経て圧力室５８に供給され、リターダプランジャ２２により図７（ｂ）のようにプライマリスプール２３を押し、末端ブレーキに作用を及ぼす。この時、リターダスプール１９は圧力室５８の油圧により後方への推力を受けるが、ストッパ５９がリターダブロック６の係止部６０に係止されて、後方への移動を抑止されている。ここで、運転者がフットペダル４を踏むと、制御スプリング１６を介しリターダスプール１９に前方への推力が発生する。しかし、フットペダル４の踏力よりも電磁比例減圧弁９からの油圧が高いと、図７（ｂ）に示されるようにリターダスプール１９は動かず、リターダプランジャ２２のみが相対的に前進する。運転者が得るフットペダル４の操作感は、踏み込むことによって発生するスプリング反力である。ストッパ５９によって後方への制御スプリング１６への影響をなくしているので、運転者はリターンスプリング１５と制御スプリング１６のバネ荷重が得られ、サービスブレーキを使用している時の操作感と変わらないものが得られる。

さらに、運転者の踏込量が増えると、図７（ｃ）のようにリターダスプール１９が前進し、リターダブレーキ力以上のブレーキ力が得られる。このようにして、従来のシャトル弁１０４（図１１）を使った場合と同じ効果が得られ、シャトル弁１０４を廃止することができ、また、シャトル弁１０４までの配管接続を一本化することができる。

そして、リターダ制御とサービスブレーキ制御が同時に行われる場合に、フットペダル４の操作感を損なうことなく、ブレーキ制御を行うことができる。

この実施例２は、一系統（後輪側）のみにリターダブレーキ力を作用させる一系統リターダ式のブレーキバルブ装置６１である。図８により実施例２を説明する。実施例１と異なる点は、リターダブロック６がプライマリハウジング７とセコンダリハウジング８の間に、つまりセコンダリハウジング８のみの後方に、設置されている点、リターダ用の電磁比例減圧弁９がセコンダリハウジング８に取り付けられている点、出力ポート２６が前輪側末端ブレーキにサービスブレーキ圧のみを出力する点である。フットペダル４、フランジ５、プライマリハウジング７、リターダブロック６、セコンダリハウジング８、電磁比例減圧弁９などの構造は実施例１と同様であるので、同一符号を付してある。なお、６２はアキュムレータに接続されている入力ポートである。リターダスプール１９は、実施例１におけるガイド２０（図２）を取り除くことによりそのまま使用される。実施例２ではセコンダリスプール３５が主スプールを構成する。

実施例２の動作は実施例１の動作と同様な点が多いが、異なる点についてのみ図９により説明する。図９（ａ）はフットペダル４を踏み込んでいない状態を示し、図９（ｂ）はフットペダル４を踏み込んだ状態を示す。制御スプリング１６のバネ荷重により前輪側末端ブレーキ圧を制御するプライマリスプール２３を前方に押し込み、スプリング３４のバネ荷重及びプライマリスプール２３の反力室３２で発生した油圧によってプライマリプランジャ３３が、リターダスプール１９及びリターダプランジャ２２を介してセコンダリスプール３５を前方に押し込んでいる。図９（ｃ）は電磁比例減圧弁９が油圧を出力している状態を示す。リターダプランジャ２２がセコンダリスプール３５のみを押して、後輪側のみにリターダブレーキ圧が作用している。この時、リターダスプール１９は後方への押し力を抑止するストッパ５９により動かないため、運転者はサービスブレーキ操作をすると、制御スプリング１６やスプリング３４を撓ませながらプライマリスプール２３を動かすことができる。つまり、後輪リターダを使いながらも前輪サービスブレーキ制御が可能である。さらに、運転者のペダル踏込量が増加し、圧力室５８の油圧による後方へのリターダスプール１９の推力に反し、図９（ｂ）のようにセコンダリスプール３５にも伝わり、後輪側末端ブレーキにリターダブレーキ力以上のブレーキ力を与えることができる。

実施例２によっても、従来のシャトル弁を使った場合と同じ効果が得られ、シャトル弁を廃止することができ、また、シャトル弁までの配管接続を一本化することができる。

実施例１及び実施例２では電磁比例減圧弁９がプライマリハウジング７又はセコンダリハウジング８に機械的に一体に取り付けられているが、図１１の１０８のような別体として分離された電磁比例制御弁の出力をリターダブロックに配管接続するようにしてもよい。このように実施例３を図１０によりを説明する。図１０（ａ）は二系統リターダ式のブレーキバルブ装置７１を示し、図１０（ｂ）は一系統リターダ式のブレーキバルブ装置８１を示す。フットペダル４（図１０では不図示）、フランジ５、プライマリハウジング７、セコンダリハウジング８などの構造は実施例１と同様であるので、同一符号を付してある。

二系統リターダ式のブレーキバルブ装置７１においては、フランジ５とプライマリハウジング７との間にリターダブロック６を介在させ、前輪側及び後輪側の末端ブレーキにリターダブレーキ圧を供給可能にしている。一系統リターダ式のブレーキバルブ装置８１においては、プライマリハウジング７とセコンダリハウジング８との間にリターダブロック６を介在させている。電磁比例減圧弁からの出力油圧は入力ポート７２に供給される。また、アキュムレータからの油圧は、入力ポート７３、７４に伝えられる。実施例３では、従来の図１１の１０３のようなサービスブレーキバルブにリターダブロック６を挟み込むことにより、リターダブレーキ力を機能させることができる。そして、従来技術であるフランジ５、プライマリハウジング７、セコンダリハウジング８をそのまま使用することができる。

（変形例）
本発明のブレーキブルブ装置の内部構造は、実施例１ないし３に限定されるものではない。リターダ制御入力手段により一次圧を減圧し、コントロールされた減圧弁からの出力を受けるものに適用可能である。

また、一系統のみのブレーキしかないブレーキバルブ装置であっても、プライマリハウジングをなくし、リターダブロックをセコンダリハウジングに取り付けることもできる。

本発明によるブレーキブルブ装置の用途として、比例減圧弁の制御のみによってブレーキ力の制御が可能であるから、悪環境で走行する無人車両用にも有効である。また、同様に運転者のブレーキ操作を自動的にサポートするブレーキとしても有効である。

１、６１、７１、８１ ブレーキブルブ装置
４ フットペダル
６ リターダブロック
９ 電磁比例減圧弁
１９ リターダスプール
２２ リターダプランジャ
２３ プライマリスプール
３５ セコンダリスプール
５８ 圧力室
５９ ストッパ
６０ 係止部

Claims (4)

1. サービスブレーキ制御入力手段からの制御入力に応じて前進し、該前進により圧力発生手段の圧力を制御して、末端ブレーキに供給する主スプールと、
   リターダ用の比例減圧弁からの圧力を受けるリターダブロックと、
   前記リターダブロックに設けられ、前記サービスブレーキ制御入力手段からの制御入力を前記主スプールに伝えるリターダスプールと、
   前記リターダブロックに設けられ、前記比例減圧弁からの圧力を受けないときには前記リターダスプールと共に前記主スプールを推し進め、前記比例減圧弁からの圧力を受けたときには前記リターダスプールに対して相対的に前進して、前記主スプールを押し進めるリターダプランジャとを有し、
   前記リターダスプールは、前記比例減圧弁からの圧力を受けたときに前記リターダスプールの後退を阻止するストッパを備えたことを特徴とするブレーキバルブ装置。
2. 前記リターダプランジャは、前記リターダスプールに相対的移動可能に内在し、
   前記リターダスプールと前記リターダプランジャと間に形成された圧力室に、前記比例減圧弁からの圧力が伝えられることを特徴とする請求項１に記載のブレーキバルブ装置。
3. 前記比例減圧弁が、前記主スプールのハウジングに機械的に一体に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキバルブ装置。
4. 別体として分離された前記比例減圧弁の出力が配管接続により前記リターダブロックに供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキバルブ装置。
   

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