JP2023084878A - エアブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電動コンプレッサを用いたエアブレーキシステムにおいてコスト抑制やレイアウト性向上を図る。【解決手段】空気を用いて制動力を発生させるエアブレーキシステム１は、空気を圧縮させる電動コンプレッサ２と、電動コンプレッサ２を制御する制御装置３と、エアブレーキシステム１内の圧縮した空気の空気圧Ｐを運転室内に表示する表示装置９用に設けられた空気圧センサ４と、を備える。空気圧センサ４は、空気圧Ｐを検知し、制御装置３は、空気圧センサ４から取得した空気圧Ｐに基づいて電動コンプレッサ２を制御する。【選択図】図１

Description

本件は、空気を用いて制動力を発生させるエアブレーキシステムに関する。

従来、エンジンによりエアコンプレッサを駆動し、発生した圧縮空気をエアタンクに蓄え、制動のエネルギー源として利用するエアブレーキシステムが知られている（例えば、特許文献１）。エアブレーキシステムは、油圧ブレーキシステムと比べて強力な制動力が得られることから、バスやトラックなどの大型車両をはじめとした車両に搭載されることがある。

実開平１－１６１９７５号公報

ところで、近年、トラックなどの車両でもエンジン以外の動力源を用いた電気自動車や燃料電池車両などが開発されている。このような車両にエアブレーキシステムを適用する場合、エンジンにより機械的に駆動する従来のエアコンプレッサに代えて電動コンプレッサを用いることが考えられる。しかし、この場合、従来のコンプレッサを機械的に駆動させていたエンジンに代わり、電動コンプレッサを駆動させる部品（例えば、制御装置やセンサ）も必要となる。これにより、車両コストが増加したり、他の部品のレイアウトに制約が生じたりするおそれがある。

本件は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、電動コンプレッサを用いたエアブレーキシステムにおいてコスト抑制やレイアウト性向上を図ることを目的の一つとする。

ここで開示するエアブレーキシステムは、空気を用いて制動力を発生させるエアブレーキシステムにおいて、前記空気を圧縮させる電動コンプレッサと、前記電動コンプレッサを制御する制御装置と、前記エアブレーキシステム内の前記圧縮した空気の空気圧を運転室内に表示する表示装置用に設けられた空気圧センサと、を備えている。前記空気圧センサは、前記空気圧を検知し、前記制御装置は、前記空気圧センサから取得した前記空気圧に基づいて前記電動コンプレッサを制御することを特徴としている。

このように、表示装置用の空気圧センサを、電動コンプレッサの制御用のコンポーネントとして共用化させることで、部品点数の削減及び部品レイアウト制約の解消を図ることができる。

本件によれば、電動コンプレッサを用いたエアブレーキシステムにおいてコスト抑制やレイアウト性向上を図ることができる。

実施形態に係るエアブレーキシステムが適用された車両の模式的な構成図である。

図面を参照して、本件の実施形態（適用例）について説明する。この実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
本実施形態に係るエアブレーキシステム１は、例えば、図１に示す走行用の電動モータ１１を備えた電動車両１０（車両）に適用されている。ここでは、電動車両１０がトラック（電動トラック）であるものとする。電動トラックは、車長方向に延在して車両の骨格をなすサイドレール（図示略）上に、運転者が搭乗可能な運転室を構成するキャブ１０Ａと、キャブ１０Ａの後方に荷役を積載可能に構成された荷箱１０Ｂとが搭載された車両である。ただし、電動車両１０は、トラックに限られず、バスや乗用車であってもよい。

電動モータ１１は、直流電流と交流電流とを相互に変換するインバータ１２を介してバッテリ１３に接続されている。バッテリ１３は、電動車両１０に搭載された二次電池である。電動モータ１１は、バッテリ１３から電流が供給されることで、電動車両１０の車輪１４を回転させる動力を発生する。電動モータ１１は、このような発動機としての機能に加えて、車輪１４の回転力から電力を発生する発電機としての機能も兼ね備えている。

インバータ１２は、電動車両１０の力行時には、バッテリ１３から出力される直流電流を交流電流に変換して電動モータ１１に供給する。一方、インバータ１２は、電動車両１０の回生時には、電動モータ１１から出力される交流電流を直流電流に変換してバッテリ１３に供給する。

なお、電動モータ１１と車輪１４との間の動力伝達経路上にはトランスアクスル１５が設けられていてもよい。トランスアクスル１５の内部には、例えば変速ギアやクラッチ装置等が内蔵される。また、図１では、車両後側に設けられた車輪１４に動力を伝達する電動モータ１１を例示しているが、電動モータ１１は車両前側に設けられた車輪１４に動力を伝達するものであってもよく、車両前後双方の車輪１４に動力を伝達するものであってもよい。

電動車両１０には、バッテリ１３の監視，インバータ１２を介した電動モータ１１の制御及びトランスアクスル１５の制御などを統括して実行する車両制御装置（Vehicle Control Unit；ＶＣＵ）が設けられていてもよい。また、電動車両１０には、電動車両１０に搭載されたヘッドライトやワイパー，キャブ１０Ａの運転室内の室内灯など（いずれも図示せず）を制御する車体制御装置（body Control Unit）が設けられていてもよい。電動車両１０には、電動車両１０に搭載されたアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）や横滑り防止装置（ＥＳＰ）など（いずれも図示せず）を制御するブレーキ関係の制御装置（ブレーキコントロールユニット）が設けられていてもよい。

エアブレーキシステム１は、圧縮空気を用いて制動力を発生させる。従来のエンジン車に適用されるエアブレーキシステムには、エンジンにより機械的に駆動するコンプレッサが設けられるが、上述の通り電動車両１０にはエンジンが設けられない。このため、エアブレーキシステム１には、従来のコンプレッサに代えてバッテリ１３の電力を利用して駆動する電動コンプレッサ２と、電動コンプレッサ２の駆動を制御する制御装置３と、電動コンプレッサ２の駆動に係るパラメータとしての空気圧Ｐを検出する空気圧センサ４とが設けられている。エアブレーキシステム１には、さらに、エアドライヤ５，エアタンク６，ブレーキバルブ７及びブレーキ部８が設けられる。電動コンプレッサ２，エアドライヤ５，エアタンク６，ブレーキバルブ７及びブレーキ部８は空気配管１ａ～１ｄを介して接続され、空気圧回路を形成する。

電動コンプレッサ２は、電動車両１０の周囲に存在する外気を取り入れ、取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する。なお、電動コンプレッサ２は、回転式のものであってもよく、往復式のものであってもよい。電動コンプレッサ２で生成された圧縮空気は、空気配管１ａを介して、エアドライヤ５に送られる。

エアドライヤ５は、電動コンプレッサ２から取り入れた圧縮空気中の水分を除去する装置であり、その内部には、圧縮空気に含まれる水分を吸着して捕捉する乾燥剤やフィルタなどが内蔵される。これらの乾燥剤やフィルタには、水分だけでなく油分を捕捉する機能も付与されうる。エアドライヤ５で水分を除去された圧縮空気は、空気配管１ｂを介して、エアタンク６に送られる。

エアタンク６には、エアドライヤ５で水分を除去された圧縮空気が空気配管１ｂを介して取り入れられ、貯留される。エアタンク６には、空気配管１ｃを介してブレーキバルブ７が接続される。エアタンク６に貯留された圧縮空気は、ブレーキバルブ７の作動状態に応じて、空気配管１ｃを介して、適宜吐出される。

ブレーキバルブ７は、キャブ１０Ａ内の運転席付近に設けられるブレーキペダル７１の踏み込みの有無に応じて機械的に作動するように構成される。ブレーキバルブ７は、ブレーキペダル７１が踏み込まれると作動状態となり、エアタンク６に貯留された圧縮空気が内部を流れ、空気配管１ｄを介してブレーキ部８に送られる。一方で、ブレーキバルブ７は、ブレーキペダル７１の踏み込みが解除されると非作動状態となり、空気配管１ｃに連通するポートが閉塞される。なお、ブレーキバルブ７は、非作動状態において、空気配管１ｄ及びブレーキ部８内の圧縮空気を空気圧回路外に排出する機能を有していてもよい。

ブレーキ部８は、車輪１４の回転を制止して電動車両１０を制動させる装置である。ブレーキ部８は、例えば、Ｓカムやブレーキドラムといったブレーキ作動要素を備えるドラムブレーキ装置であってもよく、圧縮空気の供給により作動するブレーキパッドでディスクロータを挟むディスクブレーキ装置であってもよい。ブレーキバルブ７が作動状態となると、空気配管１ｄを介して供給された圧縮空気がコントロール圧として作用し、車輪１４に制動力が与えられる。

空気圧センサ４は、空気配管１ｃ内の空気圧Ｐを検出するセンサ（例えば、ひずみゲージ）であり、空気配管１ｃに介装される。空気圧センサ４で検出された空気圧Ｐは、キャブ１０Ａ内の運転席付近に設けられた表示装置９（エアメータ）に表示される。すなわち、空気圧センサ４は、表示装置９用のセンサとも換言される。また、空気配管１ｃはエアタンク６に連通状態で接続されることから、空気圧Ｐはエアタンク６の内圧とも換言される。空気圧センサ４で検出された空気圧Ｐは、制御装置３にも伝達される。本実施形態において、空気圧センサ４は、空気配管１ｃのうち、ブレーキバルブ７が接続される端部寄りに設けられ、キャブ１０Ａ内に配置される。

制御装置３は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成された電子制御装置である。制御装置３は、例えば、電動車両１０に設けられた種々の電子制御装置（例えば、上述の車両制御装置，車体制御装置又はブレーキコントロールユニット）の一機能要素として構成されてもよい。制御装置３の入力側には空気圧センサ４が接続され、制御装置３の出力側には電動コンプレッサ２が接続される。なお、図１では、制御装置３と空気圧センサ４とが表示装置９を介して接続されているが、制御装置３が空気圧センサ４と直接接続していてもよい。

制御装置３は、空気圧センサ４から取得した空気圧Ｐに基づいて電動コンプレッサ２を制御する。制御装置３は、例えば、取得した空気圧Ｐが所定の下限閾値以下となる場合には、圧縮空気の充填を開始するように電動コンプレッサ２を作動させる。また、制御装置３は、取得した空気圧Ｐが所定の上限閾値以上となる場合には、圧縮空気の充填を停止するように電動コンプレッサ２の作動を停止させる。制御装置３は、取得した空気圧Ｐの変化量に応じて、電動コンプレッサ２を制御して圧縮空気の充填速度の大小を変化させてもよい。

［２．作用及び効果］
エアブレーキシステム１によれば、表示装置９用の空気圧センサ４で検出された空気圧Ｐを利用して、制御装置３が電動コンプレッサ２を制御する。このように、表示装置９用の空気圧センサ４を、電動コンプレッサ２の制御用のコンポーネントとして共用化させることで、部品点数の削減及び部品レイアウト制約の解消を図ることができる。よって、電動車両１０のコスト抑制やレイアウト性向上を図ることができる。

制御装置３が、電動車両１０に設けられた種々の電子制御装置の一機能要素として構成される場合には、エアブレーキシステム１を適用するにあたって新たに制御装置を設ける必要がないので、コスト抑制やレイアウト性向上をより図ることができる。特に、制御装置３を上述のブレーキコントロールユニットに組み込むことでシステムの統制をとりやすくすることができる。

また、空気圧センサ４をキャブ１０Ａ内に配置することで、空気圧センサ４の防水を図ることができる。加えて、キャブ１０Ａ内の運転席付近に設けられるブレーキペダル７１を備えるブレーキバルブ７寄りに空気圧センサ４を設けることで、空気圧センサ４とキャブ１０Ａ内の運転席付近に設けられた表示装置９とを繋ぐ配線を短くすることができるため、コスト抑制やレイアウト性向上をより図ることができる。

［３．変形例］
上記のエアブレーキシステム１は一例である。例えば、エアドライヤ５は、圧縮空気の流れ方向において電動コンプレッサ２よりも上流側に位置していてもよい。エアブレーキシステム１には、上述の要素の他に、ブレーキブースターやリレーバルブが設けられていてもよい。ブレーキ部８の構成も上述のものに限らない。エアブレーキシステム１が適用される車両は、電動車両１０に限らず、エンジンを備えた車両（エンジン車，ハイブリッド車）や燃料電池車両であってもよい。

１ エアブレーキシステム
２ 電動コンプレッサ
３ 制御装置
４ 空気圧センサ
９ 表示装置
１０ 電動車両（車両）
Ｐ 空気圧

Claims (1)

1. 空気を用いて制動力を発生させるエアブレーキシステムにおいて、
   前記空気を圧縮させる電動コンプレッサと、
   前記電動コンプレッサを制御する制御装置と、
   前記エアブレーキシステム内の前記圧縮した空気の空気圧を運転室内に表示する表示装置用に設けられた空気圧センサと、を備え、
   前記空気圧センサは、前記空気圧を検知し、
   前記制御装置は、前記空気圧センサから取得した前記空気圧に基づいて前記電動コンプレッサを制御する
   ことを特徴とするエアブレーキシステム。
   

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