ブレーキの不均衡をトラブルシューティングするためのヒント

Aug 17, 2023

以下は、SilverbackHD のスポンサーである CCJ の Air Brake Book、第 11 版に掲載されました。 CCJ の Air Brake Book は、SilverbackHD、Technology and Maintenance Council、Commercial Vehicle Safety Alliance との提携による補完的な業界リソースです。 ここからエア ブレーキ ブック全体をダウンロードできます。

バランスの取れたブレーキ システムとは、車両のすべてのブレーキがほぼ同時に作動および解放され、各ブレーキがそれぞれの負荷に応じて適切な制動力を発揮するシステムです。

このコンセプトを視覚化すると、ブレーキのアンバランスが商用車に安全性とメンテナンスの問題を引き起こす可能性があることを想像するのは難しくありません。

たとえば、トラクターが牽引するトレーラーよりも積極的にブレーキをかけた場合、最もよく働くブレーキのライニングが、相応の役割を果たしていないブレーキよりも早く摩耗するため、不均一なブレーキ摩耗が最も明白な結果となります。 さらに悪いことに、この状態が続くと、トレーラーがブレーキをかけているトラクターにぶつかったり、ジャックナイフになったり、ブレーキがロックして意図しないパニックストップが発生したりする可能性があります。

ブレーキ技術の向上により、ブレーキがアンバランスになる頻度は若干減少しました。 今日のブレーキ システムは無数のコンポーネントで構成されており、安全で効率的な停止を保証するには、すべてが適切かつ正しい順序で動作する必要があります。 これらのコンポーネントの 1 つだけが機能しない場合、車両のブレーキ システムは非同期で作動し始めます。

ブレーキの不均衡は、ブレーキ システムが正常に機能していないことを示す早期警告サインです。 トルクの不均衡、圧力の不均衡、タイヤ サイズの違いはすべて、ブレーキの不均衡の問題につながる一般的な問題です。

これらの状況はそれぞれ、基礎ブレーキが作動する極端な温度によってさらに複雑になる可能性があります。 多くの技術者にとって、ブレーキの不均衡の問題の原因を突き止めることは、犯罪現場を解明しようとする法医学捜査官のようなものかもしれません。 犯人を特定する前に、多くの可能性を検討し、破棄する必要があります。

ブレーキの不均衡の原因を調査するときは、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されていない場合、ドラムブレーキを装備した車両の停止距離が増加することに注意する必要があります。

これらの調整不良のブレーキが高温になると、ドラムが自然に膨張し、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します。 このような場合、車両が完全に停止するまでに最大 75% 長い距離がかかる可能性があります。 自動スラックアジャスターはこの問題に対処することになっていますが、部品が磨耗しているため、常に正しく反応するとは限りません。

最も一般的なブレーキの不均衡シナリオの 1 つは、トルクの不均衡、つまり車両のブレーキドラムまたはローターと接触する均一な摩擦材の欠如によって引き起こされます。

これは常識です。厚い摩擦材料を備えたブレーキ シューまたはパッドは、より薄い材料層を備えた別のホイール エンドのシューまたはパッドよりも早く、より積極的にかみ合います。

シルバーバックHDの運営担当副社長、キース・ロス氏は「シューやパッドの磨耗さえあれば、ブレーキのバランスが取れているということになる」と述べた。 「偏摩耗はブレーキのアンバランスを意味します。」

他の要因も摩擦材の制動力を低下させる可能性があります。 これらには、パッドまたはシュー上のオイルまたはグリース、光沢のある摩擦材、研磨されたドラムまたはローター、または 1 つまたは複数のホイールの混合摩擦機能を備えたライニングおよびパッドが含まれます。

仕様外のドラムまたはローター、不適切に調整されたブレーキ、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ブレーキアジャスター、動作しないまたは不適切に調整されたアンチロックブレーキホイールセンサー、および不適切に仕様された車軸の車両総重量定格もすべて、ブレーキの不均衡の問題を引き起こす可能性があります。 。

裏地の違いは、あなたがまったく予期していないときに、厄介な驚きとして忍び寄る可能性が最も高いです。 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、一部の摩擦材は高温にさらされると過度に膨張しました。 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られることがよくありました。 ただし、裏地が冷えた後は、必ずしも元の寸法に戻ると期待できるわけではありません。 極端な場合には、この永続的なライニングの成長により、ブレーキを解除する前にたるみを戻す必要がありました。

摩擦による不均衡の問題は他にも残っています。 たとえば、ライニングの攻撃性を簡単に識別できるエッジコード。

しかし、エッジコードのマーキングは、ブレーキングプロセス中に摩擦材が磨耗するにつれて消えてしまう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の仕様は常に同じブランドとタイプにし、リライニングには同じ素材を使用します。 良いガイドは、TMC の RP 628C「アフターマーケット ブレーキ ライニング分類」です。これは、FMVSS-121 準拠のさまざまなブランドとタイプのライニングとそのトルク定格の絶えず変化するリストを提供します。

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バランスが悪化する可能性があります。 摩擦材は、漏れがあり不適切に取り付けられたホイール オイル シールや、ドラム ブレーキのカム アセンブリへの不適切な過剰なグリース塗布によって汚染される可能性があります。

新しい機器のオイルシールに漏れがある場合は、組み立てラインのエラーが原因である可能性があるため、トラクターまたはトレーラーの他のユニットの抜き取りチェックが必要です。 古い車両や機器でシールが漏れている場合は、高品質のシールを仕様するか、技術者に適切な潤滑手順を再訓練する必要があることを示している可能性があります。 別のオプションは、新しい機器に「ユニット化された」（密閉型）ハブの仕様を検討することです。

時間の経過とともに、ブレーキドラムに深い傷が入ったり、ベルマウスができたり、ディスクブレーキローターが「皿状」になり、1 つまたは複数の車輪の摩擦材とさえ接触できなくなることがあります。 新しいドラムや交換ドラムが自動的に使用可能になるとは決して考えないでください。 メーカーからはベルマウスや偏心などの欠陥があり、旋盤での加工が必要になる場合があります。 場合によっては、良好なフィット感を得るためにライニングの半径研削が必要になる場合があります。 軽度の熱チェックは許容されますが、深い亀裂のあるドラムまたはローターは廃棄する必要があります。

ブレーキシューのリターンスプリングは時間の経過とともに伸びたり、破損したりする可能性があることに注意してください。 そのため、たとえ外観が良好であっても、ブレーキのライニングを張り替えるたびにスプリングを交換することをお勧めします。 フラットスポットになったローラーにも同じルールが適用されます。

S カムは、ブレーキトルクに重大な影響を与えるほど摩耗する可能性があります。 同様に、カムシャフトとそのスプラインやブッシュが摩耗すると、停止性能が低下する可能性があります。 ブッシュはカムとシュー アセンブリをドラム内で中心に置く役割を果たしているため、ブッシュの状態には特に注意してください。 スプリングと同様に、ブッシュもブレーキのライニングを張り替えるたびに交換する必要があります。

長年にわたって熱とハンマーで複数のアンカーピンが取り外されました。 しかし、そうするとスパイダーが歪む可能性があり、スパイダーが曲がるとライニングとドラムの接触が悪くなる可能性があります。 ブレーキを整備するときは、軽いタップのみを使用するか、できれば特別に設計されたプーラーを使用してアンカーピンを取り外してください。

スライドするディスク ブレーキ キャリパーが固着し、内側のディスク ブレーキ パッドの摩耗が加速する可能性があります。 この問題に対処するには、ディスク キャリパーの適切な機能を確保するために、キャリパー ピンと滑り面に適切に潤滑されていることを確認してください。 油や水で汚染された空気からガムやカーボンが蓄積すると、時間の経過とともにバルブが詰まり、速度が低下したり故障したりする可能性があります。 この問題を回避する簡単な方法があります。空気タンクが定期的に空になっていることを確認し、まだ空気乾燥機を使用していない場合は、空気乾燥機を指定してください。

間違ったサイズのブレーキ チャンバーやスラック アジャスターを後付けすると、性能や互換性が変化します。

同じ車軸に 2 つのブランドの自動スラックアジャスターを混合することも、同じように機能せず、不均一なブレーキ摩耗を引き起こすため、お勧めできません。 また、自動スラックアジャスターは信頼性の高いコンポーネントではありますが、時間の経過とともに誤動作したり磨耗したりする可能性があります。 適切に潤滑し、ブレーキをかけたときにプッシュロッドの過剰なストロークを測定します。 ヨークとスラックアジャスターの過度に磨耗した穴、クレビスピンの磨耗、全体的な緩みがないかアセンブリを検査することも、標準的なメンテナンス手順として行う必要があります。

適切なパフォーマンスを確保するには、アプリケーションやブランドによって異なる設置テンプレートの使用によって決定される正しい角度で ABA を取り付ける必要があります。 ただし、現実の世界では、OEM が経験するクリアランスの問題により、取り付け角度が損なわれる可能性があります。 そのため、取付位置を変更する場合は事前にクリアランスを確認してください。

薄型タイヤを使用すると燃料ポンプのコストを節約できますが、トラクターやトレーラーの薄型タイヤが適合しないとブレーキの互換性の問題が発生する可能性があります。 また、車両のブレーキ システムを再構成せずにタイヤを改造するのは間違いです。

純正装備のタイヤよりも半径が 18% 小さい薄型タイヤを装着した車両やトラクターは、車両にオーバーブレーキがかかる可能性があります。 実際、回転半径が 18% 減少すると、制動力が 18% 増加する可能性があり、その結果、通常の制動中に、荷物が軽い ABS 非装備のトレーラーがロックアップする可能性があります。

また、一定の道路速度では小さいタイヤの方がより速く回転するため、特に下り坂でブレーキをかける場合、ライニングがより高い回転数でドラムと接触し、より高温になります。 薄型タイヤを仕様したい場合は、車両で次に小さいチャンバーを仕様することを検討してください。これにより、トルクが約 20% 減少します。 また、攻撃性の低いライニングに変更するか、技術的な承認を得て、システム内にある種の圧力調整剤を配置することも、オーバーブレーキの問題の解決に役立ちます。

継続的な過熱、摩擦材との均一な接触の欠如による局所的な摩耗、または研磨材への曝露はすべて、ドラムとローターに損傷を与える可能性があります。 リライニング作業中は必ずローターとドラムを検査してください。 鏡面仕上げの摩擦面は 80 番のやすりで粗くする必要があり、靴やパッドに艶出しを伴う場合は、より適切な摩擦材を探す必要があります。

異物の研磨材も、トレーラーのライニング接触領域の端に沿って、またはライニングのリベット穴と一致する領域に過度の摩耗を引き起こす可能性があります。 このようなことが起こった場合は、下部のダスト シールド (装備されている場合) を取り外して、異物の出口を確保します。 ドラムの過度の摩耗をチェックする場合、ドラムの内径は元の仕様より 0.12 インチを超えてはなりません。

ドラムの表面を再研磨する場合、完成した内径は元の仕様より 0.08 インチを超えてはならず、振れも 0.01 インチを超えてはなりません。 ディスクブレーキローターも同様です。 ローターの厚さをチェックするときは、元の仕様より 0.12 インチを超えて薄くなってはならず、元の仕様より 0.08 インチを超えて再表面化してはなりません。 横振れは 0.01 インチを超えてはなりません。 いずれにしても、個々のメーカーの旋削加工および仕上げの要件に従うことが重要です。

空気圧 (または空気圧) の不均衡は、トラクター/トレーラーの空気システムが車両のブレーキ チャンバーに空気圧を不適切に供給するときに発生します。 これは多くの場合、リレーバルブの仕様が間違っているか、故障していることが原因ですが、クイックリリースバルブも空気圧のバランスを崩す可能性があります。 その他の一般的な空気圧不均衡の原因には、空気漏れ、空気システムの汚れ、フロントアクスル制限バルブ、トレーラーハンドコントロールバルブの過度の使用などがあります。 (詳細については、SAE J1505 および 1860 を参照してください。)

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。 一般的な原因には、ブレーキの適用を妨げる大きすぎる制御ライン (1991 年以前のトレーラーに見られる) が含まれます。 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を使用しないこと。

ほとんどのメーカーは、ブレーキの応答性を向上させるには、良好な空気圧バランスを維持することが重要であると言っています。 理想的な空気圧バランスは、10 ～ 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 エンジニアによると、ラインホール用途ではブレーキの約 95% が 20 psi 以下の適用圧力で行われ、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。 タイミング要件を達成するには、トレーラーには 3⁄8 インチ OD (1⁄4 インチ ID) ラインの代わりに 1⁄2 インチ OD (3⁄8 インチ ID) 制御ラインが必要でした。 しかし、通常のブレーキ操作中、トラクターはトレーラーの特大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、トレーラーのブレーキが遅れ、複数のトレーラーを組み合わせると問題がさらに大きくなります。

場合によっては、この空気供給の遅れにより、トレーラーがパワーユニットを前方に押し出すときに、ドライバーが後ろからかなりの衝撃を受けることがあります。 極端な場合には、滑りやすい状況やカーブでブレーキをかけるときに、その衝撃が急速に本格的な突き上げとなり、ジャックナイフにつなが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はトラクターシミュレーターを改造し、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、車両後部の制御ラインのグラッドハンドの空気供給時間を指定しました。 1991 年 5 月 3 日以降に製造されたトラクター、トレーラー、台車は、理論的には今日ではまれな存在であるはずです。

しかし、古いトラクターやトレーラーを使用している場合は、トレーラーに小さな制御ラインを後付けし、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に変更を加えることで、トレーラーのバンピングをなくすことができます。 これにより、パニック停止時の停止距離が低下することなく、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ります。

逆に、トラクターのブレーキがほとんどの仕事を行っている場合、ドライバーがブレーキ ペダルに強い圧力を加えない限り、コンビ車両は急速に減速することはできません。

また、ABS はブレーキをかけすぎたホイールのロックを防ぎますが、適切にバランスが取れたブレーキ システム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、車線から外れてしまう可能性があるため、ABS 装備のトラクターの高圧ブレーキを継続することはお勧めできません。 さらに悪いことに、ABS が機能していないトラクターは、フルブレーキや持続ブレーキ中にジャックナイフ事故を起こす可能性があります。 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運転する際には、通常のブレーキの習慣を変えないようアドバイスしている。

エアディスクブレーキはトラクターのブレーキをより効率的にしますが、ドラムブレーキが装備されているトレーラーと組み合わせると問題が発生する可能性があります。 トレーラーのドラムブレーキは、トラクターのエアディスクブレーキと組み合わせると、熱フェードが早くなる傾向があります。 その結果、リグの速度を低下させるためにトラクターのブレーキがより強く作用し、ブレーキのバランスが崩れます。

この高圧の不均衡を解決する鍵は、トレーラーにかかる亀裂圧力にあります。 psi で表されるクラック圧力は、エア ブレーキが適用されたときにバルブを強制的に開くのに必要な空気です。 一部のトラクターは、後ろのトレーラーに空気を渡す前に、自分のブレーキに空気を素早く噴射します。 しかし、一部のトレーラーは、比較的高い亀裂圧力に設定された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。

一般に、亀裂圧力を含むバルブの特性は、高圧ブレーキにはほとんど影響せず、主に低圧ブレーキと摩耗に影響を与えます。

アフターマーケットのスプリングが取り付けられたリレーまたはクイックリリースバルブの亀裂圧力は大幅に変化する可能性があるため、再製造またはアフターマーケットのエアバルブを後付けすると、空気圧バランスが崩れる可能性があることに注意してください。 バルブが「正しく見える」または「適合する」というだけでは、それが元の機器の適切な代替品であるとは限りません。 同じメーカーとモデルのバルブを交換品として使用した場合でも、ボア サイズや製造公差の違いにより、亀裂圧力や差圧が異なる場合があります。 (詳細については、SAE 1860 を参照してください。)

ブレーキの不均衡を引き起こす最後の、比較的単純な問題は、トラクターの車軸が積載する荷重に対してオーバースペックであることです。 一部の車両では、トラクターの再販価値を高めたり、より大きなギアセットやベアリングを使用して車軸の寿命を延ばしたりするためにこれを行っています。 しかし、車軸荷重が定格容量より大幅に小さい場合、トラクターは常にオーバーブレーキになるため、安全面は積載量や耐久性の向上よりもはるかに重要です。 同じルールがオーバースペックの車軸を備えたトレーラーにも適用されます。 これにより、互換性、摩耗、メンテナンスの問題が発生する可能性があります。

オーバースペックのトラクターまたはトレーラーを解決する 1 つのオプションは、攻撃性の低いブレーキ ライニングに切り替えることです。 別のオプション (常に可能であるとは限りません) は、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、制動力を軽減することです。 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。 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。

また、車両全体に変更を加える前に、現場でブレーキ トルク バランス テストを実施することをお勧めします。 適切な手順は、米国トラック協会の技術保守評議会によって提供されている推奨実施法 (RP) 613「ブレーキ システムのトルク バランス テスト手順」によって提供されています。