クラス 8 トラックのブレーキの不均衡のトラブルシューティング

[この記事は、2007 年に「Trucks, Parts, Service」誌に掲載されたものです。よりタイムリーな情報を追加するために更新されました。]

ブレーキバランスとは何ですか？すべてのブレーキがほぼ同時に作動および解放され、各ブレーキが重量負荷に応じて適切な制動力を発揮する場合、車両のブレーキはバランスが取れていると言われます。

一方で、トラクターがトレーラーよりも速く、より積極的にブレーキをかける場合など、ブレーキの不均衡は、最も強く作動するブレーキのライニングの急速な摩耗、トレーラーによるトラクターの衝突、ジャックナイフ現象、および停止よりもパニックを伴うパニックストップを引き起こします。

トルクの不均衡、圧力の不均衡、およびタイヤサイズの違いが、一般にブレーキ力の不均衡と呼ばれる状態を引き起こす可能性があります。

ドラムブレーキを装備した車両の停止距離は、重い荷物を積んだコンビ車両のすべてのブレーキが冷えていても調整不良である場合に増加します。そして、これらの調整不良のブレーキが高温になり、ドラムが膨張し、ライニングが色あせ、ブレーキチャンバーのストロークが増加すると、停止距離の 75% 以上の増加が容易に期待できます。

部品の磨耗やメンテナンスの欠如により、部品が正常に動作しなくなる可能性があるため、自動スラック調整装置が常にこの問題を解決するとは限りません。

水をさらに濁らせるため、適切に機能する自動スラックを備えたブレーキが常に作動し、定期的にのみ調整される手動スラックよりも摩擦材の摩耗が早くなります。したがって、自動と手動のスラックが混在すると、本来は過剰ブレーキや摩擦材の早期摩耗の問題がなかったトラクターとトレーラーの組み合わせのブレーキ性能のバランスが崩れる可能性があります。

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トルクの不均衡、または摩擦材と摩擦面の接触が均一でないことは、摩擦材上のオイルやグリースなどの異常により、一部のブレーキの制動力が多かれ少なかれ低下する可能性があることを意味します。研磨されたドラムまたはローター。光沢のある摩擦材。 1 つまたは複数のホイールに混合摩擦機能を備えたライニングまたはパッド。仕様外のドラムまたはローター。不適切な調整。異なるサイズのブレーキチャンバー。不適切に取り付けられた自動スラックス。作動不能または調整不良のアンチロック (ABS) ホイール速度センサー。またはアクスル GVWR の仕様が不適切です。

空気圧または空気圧の不均衡は、トラクターとトレーラーのシステムがコンビ車両のブレーキチャンバーに不適切な空気圧を供給すると発生します。

最も一般的な原因は、リレーバルブが間違っているか、故障していることです。クイックリリースバルブには、圧力バランスを崩す特性がある場合もあります。その他の原因には、空気漏れ、空気システムの汚染、フロントアクスル制限バルブ、トロリーバルブの過度の使用などがあります。

一部のブレーキが他のブレーキよりも早く空気を受け取ると、タイミングの不均衡が発生します。一般的な原因としては、1991 年以前のトレーラーの制御ラインが大きすぎて、ブレーキのかかりが遅くなっていることが挙げられます。不適切な配管設計または不適切な設置。必要に応じてブースターバルブの使用を怠ったこと。

「コンビ車両のすべての車軸にわたる空気圧バランスに悪影響を与えることなく、サービスシステムの良好な応答を維持することが重要です」と Bendix Commercial Vehicle Systems は述べています。「ブレーキのレスポンスを向上させるには、良好な空気圧バランスを維持することが重要です。」 Bendix のエンジニアによれば、理想的な空気圧バランスは、10 psi ～ 40 psi の適用時に各車軸に供給される空気の変動が 2 psi を超えない場合に達成されます。

この規則の例外は、S カムを装備したトラクターとウェッジブレーキ付きトレーラーの不適切な組み合わせです。ウェッジブレーキはチャンバーが小さく、ライニングをドラムに接触させるために S カムよりも高い psi を必要とするため、ウェッジブレーキ付きトレーラーは、低圧用途でバランスのとれたブレーキをかけるためにトラクターよりも高い空気圧を必要とします。

ブレーキシステムエンジニアによれば、ブレーキの約 95% には 25 psi 以下の圧力が必要です。また、ブレーキの約 84% は 15 psi 以下の適用圧力で行われます。

連邦自動車安全基準 121 が 1975 年に発効したとき、トレーラーは大量の空気を送り出すトラクターシミュレーターと互換性があることが求められました。互換性を実現するには、トレーラーには 1/2 インチが必要でした。 3/8 インチの代わりに OD (3/8 インチ ID) 制御ライン。以前に使用されていた OD (1/4 インチ ID) ライン。

通常のブレーキ時には、現実のトラクターはトレーラーの特大の制御ラインを満たすのに十分な空気を供給しません。その結果、特に複数のトレーラーを組み合わせた場合、トレーラーのブレーキが遅れます。

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場合によっては、トレーラーがパワーユニットを押す際に、遅延によりドライバーが当惑するような衝撃を受けることもあります。たとえば、滑りやすいカーブでブレーキをかけるときにバンプが突き当たると、ジャックナイフになる可能性があります。

遅延を解消するために、米国道路交通安全局 (NHTSA) はトラクターシミュレーターを修正し、1991 年 5 月 3 日以降に製造されたトレーラーの最大適用/解放時間を変更しました。また、1991 年 5 月 3 日以降に製造されたトラクター、トレーラー、台車の後部にある制御ラインのグラッドハンドの空気供給時間も指定されました。

トレーラーの衝突は、より小さな制御ラインをトレーラーに後付けし、グラッドハンドのタイミングを速めるようにトラクターを変更することによって排除できます。これにより、通常のブレーキ適用時にトレーラーのブレーキがより速くかかるようになります。また、パニック停止中に停止距離が低下することはありません。

あるいは、配管を変更することによって、トラクターのブレーキの作動が遅くなる場合もあります。しかし、トラクターのブレーキが減速すると、停止距離に悪影響を及ぼす可能性があるとNHTSAは警告している。したがって、パワーユニットのブレーキシステムを変更することは賢明ではありませんが、考えられる行動です。

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たとえば、トラクター保護バルブにクイックリリースバルブを追加すると、トレーラーのブレーキ解除時間を大幅に短縮できます。ただし、OEM 配管からの逸脱は治癒するよりも多くの問題を引き起こす可能性があるため、ブレーキを改造する場合は車両 OEM による技術承認が必要であることを強く強調する必要があります。

トラクターのブレーキがほとんどの役割を果たしている場合、コンビ車両はドライバーがブレーキペダルをより強く踏まない限り、急速に減速することはできません。

トラクターがトレーラーよりも積極的にブレーキをかけ続けると、特に空車または軽い荷物を積んだトレーラーを牽引している滑りやすい道路では、ドライブアクスルがロックし（ABS 非装備ユニットの場合）ジャックナイフ現象が発生する危険が大きくなります。 ABS は過剰なブレーキがかかったホイールのロックを防ぎますが、バランスのとれたブレーキの代わりにはなりません。

ABS を装備していないトレーラー (または ABS が機能していないトレーラー) に十分な空気が入り込んでブレーキがロックされ、車線から急激に外れてしまう可能性があるため、ABS を装備したトラクターの高圧ブレーキを継続的に使用することはお勧めできません。。

さらに、ABS が機能しないトラクターは、フルブレーキを継続的にかけ続けるとジャックナイフ状態になる可能性があります。こうした理由から、NHTSAはドライバーに対し、ABS装備のコンビ車両を操縦する際には、通常のブレーキの習慣を変えないよう警告している。

これにエアディスクブレーキが加わると、事態はさらに複雑になります。トラクターのブレーキを制御するエアディスクブレーキの能力が向上したため、トレーラーのドラムブレーキは熱フェードが早くなる傾向があり、ほとんどの仕事がディスクに移されます。このため、一部のメーカーは、トレーラーにエアディスクブレーキを指定することには本質的な価値があり、混合と適合に伴う問題の多くを回避できると提案しています。

「トレーラーにかかる亀裂圧力を調整しない限り、ディスクブレーキ付きトラクターとドラムブレーキ付きトレーラーの間にも不均衡が生じます」とメリトール氏は言います。「そうでない場合は、トラクターのエアディスクブレーキが最初に適用され、ほとんどの作業がトラクターによって行われます。」

一部のトラクターは、設計上、空気をトレーラーに送る前に自分のブレーキに空気を送り込むときに、超高速の引き込みを示します。さらに、一部のトレーラーは、比較的高い亀裂圧力を持つリレーバルブを備えているため、トラクターからの空気の受け入れに抵抗します。設定によっては、トレーラーのリレーバルブが亀裂圧力に近づくことなく、トラクターのブレーキをかけることができます。

psi で表されるクラック圧力は、バルブを強制的に開くのに必要な空気です。同一の亀裂圧力を持つと推定されるすべてのバルブが、必ずしも等しく作成されるわけではありません。 4 psi の亀裂圧力と評価された新しい高品質のバルブであっても、3.5 psi から 4.5 psi の範囲で開く可能性があります。対照的に、7.5 psi の亀裂圧力と評価された新しい高品質バルブは、開く前に 4.5 psi から 10.5 psi の圧力を必要とする場合があります。

バルブのクラック圧力は主に、ピストンリターンスプリングの剛性によって決まります。リビルト品や純正品以外のバルブに交換した場合、スプリングの個体差によりクラック圧が変化する場合があります。

この話の教訓は、空気圧バランスは、OE 交換バルブで維持された低亀裂圧力バルブを使用することで最も簡単に達成できるということです。クラック圧力に大きな差があったとしても、問題は発生しません。

一部のトラクターは、トラクターの車軸が通常積載される荷重に対してオーバースペックであり、ブレーキのサイズが車軸総重量定格に従って設計されているため、オーバーブレーキになっています。必要以上に耐荷重が大きいことの利点には、再販価値が高くなることに加えて、より大きなギアセットとベアリングによって車軸の耐久性が向上するという事実が含まれます。ただし、軸荷重が定格容量よりも大幅に小さい場合、トラクターは常にオーバーブレーキになります。この警告は、オーバースペックの車軸を備えたトレーラーにも同様に当てはまります。

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オーバースペックなブレーキの解決策は、攻撃性の低いライニングに切り替えるか、(可能であれば) チャンバープッシュロッドを別のスラックアジャスター穴に取り付けて制動力を減らすことです。ただし、スラックアジャスターの穴の間隔はメーカーによって異なりますのでご注意ください。したがって、変更を加える前に、車両の OEM またはブレーキコンポーネントのサプライヤーに技術的なアドバイスを求めることが賢明です。

改造を行う前に、現場でブレーキトルクバランステストを行うこともお勧めします。適切な手順は、Technology & Maintenance Council (TMC) から入手可能な、Recommended Practice (RP) 613 Brake System Torque Balance Test Procedure によって提供されています。

リレーバルブは最終的に空気が基礎ブレーキに送られるタイミングを制御しますが、電子ブレーキシステム (EBS) を使用してリレーバルブへの信号の速度を高める方法があります。このシステムはリレーバルブに電子信号を送信し、直ちに開くように指示します。ブレーキの応答性が向上し、空気圧がより早く基礎ブレーキに送られます。

「EBS は、トラクターとトレーラーのブレーキ圧力の不均衡の可能性を軽減するのにプラスの影響を与える可能性があります」と WABCO 氏は述べています。「この技術は、トラクターとトレーラーの組み合わせの各車軸の減速寄与を推定することができ、亀裂圧力を電子的に調整して、ブレーキがバランスよくかかるようにすることができます。」

同社は「トラクターとトレーラーの両方にEBSを装備するのが最適だが、トラクターのみにEBSを装備した場合でも圧力バランスは改善される」としている。

コンビネーション車両がすべてのブレーキに同時に同じ空気圧を供給するという事実は、バランスの取れたブレーキに関する唯一の懸念事項ではありません。

前述したように、トルクの不均衡は、一部のブレーキが他のブレーキよりも調整が適切で、チャンバーが大きく、たるみが長く、摩擦材がより強力であることが原因で発生します。これらの差異のほとんどはすぐに明らかです。

裏地の違いは、こっそりと現れて、ひどい驚きをもたらす可能性が最も高くなります。それは、さまざまな温度におけるライニングの摩擦、色あせ、回復特性が大きく異なる可能性があるためです。

非アスベストライニングの初期の頃、特定の配合物は熱により過度に膨張する傾向がありました。このため、ライニングが膨らむと、踏み込みを放した後、厳密に調整されたブレーキが引きずることがよくありました。

ライニングが冷えた後、ライニングは以前の寸法に縮まなくなる可能性があります。場合によっては、ライニングが大幅に永続的に成長すると、ブレーキを解除する前に緩みを戻す必要がありました。この種のシナリオは事実上消滅しましたが、他の問題は痛ましいほど根強く残っています。代表的な例としてエッジコードを考えてみましょう。

裏地の攻撃性を示すように設計されているため、エッジコードのマーキングは摩耗することがよくあります。ただし、同じエッジコード内でも摩擦は 40% も変化する可能性があるため、これは大きな損失ではありません。

ある程度の一貫性を維持するには、トラクターとトレーラーのライニングに同じブランドとタイプを指定し、リライニングに同じ素材を使用します。

トラクターとトレーラーが最初はうまく適合していても、時間の経過とともにトルクのバランスが悪化する可能性があります。例えば：

ブレーキバランスを整えることは、不均衡を引き起こす可能性があるものを認識していれば、難しいことではありません。原因が判明したら、お客様に通知し、ジャックナイフを防止し、安全な乗車を確保するために何をする必要があるかを伝えます。