ブレーキチャンバーは何をするのですか?エア＆ディスクブレーキチャンバーのガイド

ブレーキチャンバーは何をするのですか?

ブレーキチャンバーが変換される 圧縮空気の圧力を機械的なプッシュロッドの力に変換 車両のブレーキを物理的にかけるものです。ドライバーがブレーキ ペダルを踏むと、空気圧がチャンバーに入り、柔軟なダイヤフラムをプッシュ ロッドに押し付けます。プッシュ ロッドは外側に伸びて、ブレーキ機構 (ドラム ブレーキの S カムとブレーキ シュー、またはディスク ブレーキのキャリパー レバー) を作動させます。ブレーキチャンバーが機能していないと、空気圧を車両の減速や停止に必要なクランプ力や摩擦力に変換することができません。

ほとんどの大型トラック、トレーラー、バスでは、ブレーキ チャンバーはおよそ 100 mA の空気圧範囲内で作動します。 60 ～ 100 psi 、システムは通常、安全マージンを確保するために空気リザーバー内で 100 ～ 120 psi を維持します。通常、1 つのコンビネーション チャンバーには 2 つの別々の機能が 1 つのハウジング内に収容されています。1 つは通常の走行中にブレーキを適用するサービス ブレーキ セクション、もう 1 つは空気圧が低下しすぎた場合にパーキング ブレーキまたは緊急ブレーキを自動的に適用するスプリング ブレーキ セクションです。この二重設計により、エア ブレーキ システムは「フェイル セーフ」を実現します。空気圧が失われると、ブレーキが解除されずに作動します。

ブレーキチャンバーの段階的な仕組み

内部シーケンスを理解することは、ブレーキ チャンバーがエア ブレーキ車両で最も安全性が重要なコンポーネントの 1 つであると考えられる理由を説明するのに役立ちます。

サービスブレーキの適用

ドライバーがブレーキ ペダルを踏むと、フット (トレッド) バルブが圧縮空気をチャンバーのサービス ブレーキ側に放出します。空気圧がゴム製ダイヤフラムを押し、プッシュロッドを押し出します。プッシュロッドはスラックアジャスターまたはキャリパーレバーに接続されており、Sカムを回転させたりキャリパーを締め付けたりして、ブレーキシューまたはパッドをドラムまたはローターに押し付けます。

スプリングブレーキ（パーキングブレーキ）の応用

コンビネーションチャンバーの後部には強力なコイルスプリングが内蔵されており、通常の走行時には空気圧によって圧縮された状態が保たれます。パーキングブレーキをかけたとき、または空気圧が約以下になったとき 20 ～ 45 psi 、スプリングが解放され、それ自体のプッシュロッドが外側に押し出され、システム内の空気がゼロであっても機械的にブレーキがかかります。これが、重大な空気漏れのある車両が最終的には自由に回転せずに自然に停止する理由です。

ブレーキ解除

ブレーキペダルを放すと、空気がトレッドバルブを通ってサービスチャンバーから排出されます。次に、チャンバー内のリターンスプリングがプッシュロッドを静止位置に引き戻し、ブレーキ機構にかかる圧力を解放して、ホイールが再び自由に回転できるようにします。

ブレーキチャンバー内の主要コンポーネント

メーカーによって設計は若干異なりますが、ほぼすべてのエア ブレーキ チャンバーは同じ主要な内部部品を共有しています。

ディスクブレーキチャンバーとは何ですか?またどのように違うのですか?

A ディスクブレーキチャンバー は、ドラム ブレーキの S カムとシュー アセンブリではなく、エア ディスク ブレーキ (ADB) キャリパーと連動するように特別に設計および取り付けられたエア ブレーキ アクチュエータです。基本的な空気から機械への変換原理は同じですが、いくつかの実際的な違いによりディスク ブレーキ チャンバーは区別されます。

ストローク長さの短縮

エアディスクブレーキキャリパーには、パッドとローター間の非常に小さな一定のランニングクリアランスを継続的に維持する自動アジャスターが内蔵されています。 0.4～0.6mm 。このため、ディスクブレーキチャンバーは一般的に約 2.0インチ 、調整間のシュー摩耗を補償するためにドラムブレーキで一般的に必要とされる2.5インチのロングストロークチャンバーと比較して。

キャリパー直接取り付け

ディスク ブレーキ チャンバーは、外部のスラック アジャスターと S カム シャフトを介して接続するのではなく、通常、キャリパー ハウジングに直接ボルトで固定され、ブリッジまたは動力ネジ機構を駆動する内部レバーに作用して、パッドを両側からローターに押し付けます。

より速く、より一貫した応答

パッドがローターに接触する前に吸収すべきたるみがないため、ディスク ブレーキ チャンバーは、チャンバーの耐用年数全体にわたり、より即時的で一貫したブレーキ応答を生成する傾向がありますが、ドラム ブレーキの応答は、スラック アジャスターが時間の経過とともにシューの摩耗を補正するため、わずかに変化する可能性があります。

比較表: ディスクブレーキチャンバーとドラムブレーキ (S-Cam) チャンバー

一般的なブレーキチャンバーのサイズとタイプ番号

ブレーキ チャンバーは、物理的な外径ではなく、ダイアフラムの有効表面積 (平方インチ) に対応する「タイプ」番号によって識別されます。タイプ番号が大きいほど、同じ空気圧でより多くの出力力が生成されます。そのため、重いアクスル位置では通常、より大きなチャンバーが使用されます。

最もモダンな エアディスクブレーキチャンバーはタイプ 20 ～ タイプ 24 の範囲に分類されます。 これにより、ディスク ブレーキ アセンブリの周囲のより緊密な取り付けエンベロープに適合するのに十分なコンパクトなチャンバーを維持しながら、キャリパーに十分なクランプ力を提供します。

ブレーキチャンバーの故障の兆候

ブレーキ チャンバーは一定の圧力サイクル、道路の破片、湿気、温度の変動にさらされるため、車両の耐用年数にわたって摩耗は避けられません。次の警告サインに注意してください。

• チャンバーハウジングまたはクランプリングからの目に見える空気漏れまたはシューシュー音。
• ブレーキの適用または解放が遅い場合は、ダイヤフラムの損傷または空気通路の制限を示唆しています。
• プッシュロッドの移動量がメーカーの指定制限を超える場合、多くの場合、 2～2.5インチ チャンバーのタイプによって異なります。
• ハウジング、特にクランプリングの継ぎ目の周りに目に見える錆、腐食、または亀裂。
• 駐車ブレーキが勾配上で車両を保持できず、パワー スプリングが弱いか破損していることを示します。
• ブレーキが不均一に摩耗したり、ブレーキをかけているときに片側に引っ張られると、一方のチャンバーが他方のチャンバーに比べてパフォーマンスが低下している可能性があります。

ダイヤフラムの破損は最も一般的な故障箇所の 1 つであり、通常、そのホイール位置での制動力が完全に失われるとともに、即座に顕著な空気圧の低下を引き起こすため、先延ばしにするのではなく優先的に修理する必要があります。フリートのメンテナンス記録には、予定外のブレーキ チャンバー交換の 2 つの主な原因として、ダイヤフラムの破損とクランプ リングの腐食が一貫して示されています。

点検整備ガイドライン

ブレーキ チャンバーは安全性が重要なコンポーネントとして分類されているため、ほとんどの車両は目に見える故障を待つのではなく、体系化された検査スケジュールに従っています。

プッシュロッドトラベルチェック

技術者は、約 90 ～ 100 psi でブレーキを完全に掛けたときにプッシュ ロッドがどれだけ伸びるかを測定します。チャンバーの定格ストロークを超える過度の移動は、通常、スラック アジャスターの摩耗、調整不良のブレーキ、またはチャンバー内部の摩耗を示しており、商用車安全同盟 (CVSA) の路上検査で指摘される最も一般的な項目の 1 つです。

リークテスト

クランプリングとエアラインフィッティングの周囲に石鹸水溶液を塗布すると、空気が漏れると目に見えて泡が立ちます。多くの車両では、静的空気損失テストも実施し、ブレーキをかけてエンジンを停止した状態で、システム圧力が設定時間にわたって一定に保たれるかどうかを監視します。

推奨点検頻度

ほとんどのメンテナンス プログラムでは、毎回のブレーキ チャンバーの完全な検査を推奨しています。 予防保守 (PM) 間隔 、一般的に、長距離トラックの場合は 25,000 ～ 30,000 マイルごとに行われ、走行前検査のたびに目視検査が行われます。

交換に関する考慮事項と安全上の注意事項

ブレーキ チャンバー、特にスプリング ブレーキ (パーキング ブレーキ) チャンバーの交換には、パワー スプリングの内部に機械的エネルギーが蓄積されているため、特別な注意が必要です。

1. 圧縮されたパワースプリングは重大な傷害を引き起こすのに十分な力で解放される可能性があるため、スプリングブレーキを取り外す前に、必ずチャンバーに内蔵されたケージボルトを使用してスプリングブレーキをケージに固定してください。
2. 交換用チャンバーのタイプ番号とストローク長を、その車軸位置の元の仕様と正確に一致させてください。
3. 取り付けブラケットとクランプ バンドを検査し、必要に応じて交換します。これらの領域の腐食は、繰り返しの故障の一般的な原因となるためです。
4. 取り付け後、車両をサービスに戻す前に、完全なプッシュロッドの移動チェックと漏れテストを実行してください。
5. 現場では絶対にスプリング ブレーキ チャンバー セクションを分解しないでください。これらは、内部スプリングによってもたらされる危険性のため、密閉ユニットとして交換するように設計されています。

ほとんどの OEM およびアフターメーカーのブレーキ チャンバーの耐用年数は、およそ 5～7年 通常の動作条件下では 250,000 ～ 500,000 マイルですが、過酷な気候、道路の塩分にさらされ、頻繁にストップアンドゴーを繰り返すデューティ サイクルによっては、その間隔が大幅に短くなる可能性があります。

チャンバーサイズが制動力に与える影響

ブレーキ チャンバーの背後にある基本的な物理現象は簡単です。出力は空気圧にダイヤフラムの有効面積を乗じたものに等しくなります。この関係は、各アクスル位置に正しいタイプ番号を選択することが、チャンバーの機械的状態と同じくらい重要である理由を説明しています。

たとえば、 タイプ 30 チャンバー 100 psi では、理論的には約 3,000 ポンドの初期プッシュロッド力 (30 平方インチ x 100 psi)、同じ圧力下で小型の Type 12 チャンバーは約 1,200 ポンドしか発生しません。実際には、使用可能な力はこの理論値よりも低くなります。これは、プッシュロッドがストロークを通じて伸びるときに、内部のリターンスプリングとダイヤフラムの形状がその力の一部を吸収するためです。ただし、チャンバーサイズ間の相対的な差は比例したままです。

これは、チャンバーのサイズが小さかったり不一致であると安全性が懸念される理由でもあります。特定の車軸に指定されているものよりも小さいチャンバーを取り付けると、たとえチャンバー自体が正常に機能しているように見えても、ブレーキがローターまたはドラムに適切なクランプ力を生成できなくなる可能性があります。逆に、チャンバーが大きすぎると、キャリパーやファウンデーション ブレーキ ハードウェアが処理できるように設計されているよりも大きな力がかかり、パッド、ローター、またはブレーキ シューの摩耗が加速する可能性があります。

よくある質問

ディスク ブレーキ チャンバーをドラム ブレーキ システムで使用できますか、あるいはその逆も可能ですか?

一般的にはノーです。どちらのチャンバータイプも同じ空対機械原理を使用していますが、ストローク長、取り付けボルトパターン、レバーの形状は特定のブレーキ設計に適合しているため、メーカーの承認なしにディスクとドラムの用途を交換すると、ストロークが不十分になったり、クランプ力が不適切になる可能性があります。

スプリング ブレーキ チャンバーがサービス専用チャンバーよりも大きく見えるのはなぜですか?

コンビネーション スプリング ブレーキ チャンバーは、サービス ダイアフラム チャンバーとその後ろにある大きなスプリング ブレーキ セクションという 2 つのセクションを 1 つのユニットに収容しているため、パーキングや緊急ブレーキに必要なパワー スプリングを収容するために、ハウジング全体がサービス専用チャンバーよりも長くなります。

走行中にブレーキチャンバーが完全に故障したらどうなりますか?

ほとんどの大型車両は、異なる車軸にわたって独立して動作する複数のブレーキ チャンバーを備えているため、単一チャンバーの故障は通常、全体的なブレーキ損失ではなく、その車輪位置での制動力の低下をもたらします。ただし、停止距離が大幅に増加するため、即時使用不能状態として扱う必要があります。

参考文献

• 連邦自動車運送事業者安全局 (FMCSA) - 商用車ブレーキ システム検査基準
• 商用車安全アライアンス (CVSA) - ブレーキ システムに関する北米標準の停止基準
• SAE International - エアブレーキアクチュエータの設計と性能基準
• 米国道路交通安全局 (NHTSA) - 連邦自動車安全基準 121 (エア ブレーキ システム)