アメリカンならでは電磁ブレーキ

(電気式慣性ブレーキ)の基礎知識





トレーラー・ブレーキの機能は、牽引車のフットブレーキがかけられた時、又 は、運転者がブレーキ・コントローラの手動レバーでトレーラーブレーキをかけた 時、過不足無くトレーラーの速度を減らす事です。長い下り坂で速度調節する際に.きちんと機能しているトレーラー・ブレーキは、牽引車両のブレーキ・シス テムと協力して、牽引車両ブレーキの過熱を防ぎます。
トレーラー・ブレーキの独立した使用は、ブレーキ・コントローラの手動レバーによって、横風に起因するか、近接を通過するトラックの走行風.等でのトレー ラーの揺れ(スェイ)を減らすことができます。但し、手動レバーに依るトレーラーブレーキのみの使用は、濡れたり凍結した滑りやすい路面では、トレーラー の揺れをより悪くするかもしれませんので、注意が必要です。

今日のアメリカントレーラーでは2種類のブレーキシステムがあります。それは、電気式とサージ式です。サージ式(ボート・トレーラーで典型的に使われる) は、トラベルトレーラーでは殆ど使われません。

■電磁ブレーキ(電気式慣性ブレーキ)■
電磁ブレーキは、アメリカン・トレーラーの標準です。それは牽引車のブレーキと共同して働く様に設計されて、牽引車のブレーキ・システムへの補助装置(ブ レーキ・コントローラー)で働きます。電磁式ブレーキは、ブレーキドラム自体を回転電動子を使用します。電磁石は、カムアームを経由してブレーキシューを ブレーキドラムに押し付けます。


ブレーキコントローラーによって電磁石に通電されると、その電流量に応じて磁力が発生し、それと電動子として働くブレーキドラムに引き付けられます。そし て、電磁石は電動子の回転に続こうとし、それに依ってカムにつながるアームが動きます。そして、ドラムに対してプライマリー(主)ブレーキシューを押しつ けて、セカンダリー(従)のブレーキシューにエネルギーを与えます。そして、ドラムの回転に対する摩擦抵抗に変わり減速されます。ブレーキが解除されると き、電流は電磁石の中を流れなくなり、カムアームは電動子から自由にになるので、リターン・スプリングがブレーキシューをブレーキドラムから引き離しま す。

電流は、ブレーキ・コントローラを通して牽引車両バッテリーからトレーラーブレーキを支配しています。ブレーキコントローラは、運転者の手の届きやすい ダッシュボードの下に取り付けられます。いずれにせよ、電磁ブレーキの故障の際は、先ずブレーキコントローラーから点検に着手します。

■サージブレーキ(機械式油圧ブレーキ)■
これの構造は、ヨーロッパトレーラーのブレーキ機構に酷似しています。只、リンケージでワイヤーを引くのではなく伸縮するカプラー部が油圧シリンダーを押 し発生する油圧で油圧ブレーキ機構を作動させる事です。車軸まで海中に入れてしまう事の多いボートトレーラーに油圧ディスクブレーキと共に装備されます。









ブレーキコントローラーへの配線
  1. ブレーキコントローラーは、DC12Vネガティブアース(シャーシがマイナスの)の車両用です。(ポジティブアース車では、専用 の補機を使います。例 Tekonsha P/N 3191等)
  2. 白黒の電源ワイヤーを逆に繋ぐと、ブレーキコントローラーを破損します。一般的な日本の常識とは逆で、黒が+(プラス)で、白が −(マイナス)ですので注意が必要です。
  3. 4つの総ての配線が堅固に接続されている事を確認して下さい。
  4. 専用のコネクターが最も望ましいのですが、、一般的な配線具よりハンダ付けを推奨します。
  5. ラジオへの干渉である恐れがありますので、ラジオアンテナ線から充分に離して配線を通して下さい。
  6. 充分な太さの配線を使用して下さい。基本的に14ゲージ以上の配線を推奨します。
黒いワイヤー(プラス)
白いワイヤー(マイナス)
赤いワイヤー(フット・ブレーキスイッチのコールド側)
青いワイヤー(トレーラーにブレーキ出力を送ります)
  • 白の(−)ワイヤーは、最大30Aの電流容量の在る部分にアースを確保して下さい。不十分な接地はトレーラーブレーキの不調(断 続的な制動・不十分な制動)の原因になります。牽引車メーカーの専用配線が無い場合は、バッテリーのマイナス端子に接続する事を推奨します。
  • バッテリーの(+)端子に、自動復帰するブレーカーを経て黒(+)ワイヤーを繋ぎます。接地線と同様に最大30Aの電流容量が必 要です。絶対に、牽引車のACCライン(キーを回さないと電源が流れない線)に繋がないで下さい。又、自動復帰しない(一般的な)ヒューズの使用は推奨し ません。
  • 赤(ブレーキ信号)ワイヤーは、ブレーキペダルスイッチのコールド側(ブレーキペダルを踏んだ時だけ電圧が掛かり、ブレーキペダ ルを踏まないと電圧が掛からない側)に繋いで下さい。取付に際してブレーキペダルペダルの動きを妨げない様に注意を払って下さい。
  • 青(ブレーキ出力)ワイヤーは、トレーラー・コネクタの所定のブレーキ・ワイヤーに繋ぎます。白・黒のワイヤーと同じく、最大で 30Aの電流容量が必要です。又、PWMの変調に支障がない様に同軸線を使うべきでは在りません。
7. 配線後も、定期的に接続箇所の点検を行ってください。





■ ブレーキ・コントローラの作用■
電磁ブレーキに使われるコントローラーは、電子式と機械的電気接点を持つ電気式に大別されます。電子式はテコンシャ製を例に取れば、センチネルやプロディ ジーです。

機械的電気接点を持つコントローラーは、内部の「振り子」の動きで慣性重力を感知している為に、その取付は出来る限り水平である必要があります。但し、全 く水平な取付が出来なくても多少の補償機能は在りますが、その場合、慣性重力に対して敏感な時と鈍感な時があるので注意が必要です。何れにしろ、機械的電 気接点を有する電気式は、振り子の動きにリニアにブレーキ力が左右されます。が、振り子は慣性重量に対してリニアには動きませんので、そのブレーキ力は (電気出力はアナログなのに)強い・弱い・無い等3段階程度のの大雑把な変化しかしません。

又、同じ「振り子」を光学検知しているモデルも存在しますが、やはり機械的な信頼度は増すモノのブレーキ力の出力は従来の電気式と大差はありません。

電子式コントローラーは、可動部分としての「振り子」を持たない為に、設計角度内で在ればどんな位置に取り付けても全域で満足な性能を発揮します。慣性重 力の検知は、「はずみ車(一部に重りをつけた車輪)」で行い、それを光源とフォトトランジスターで微細な角度変化も見逃しません。テコンシャの電子式コン トローラーであるセンチネルやプロデジーの電流出力は時分割を施したPWM(パルス・ウェーブ・モジュレーション)変調出力です。尚、プロデジーはトレー ラーブレーキの作動中も慣性重力の変移を監視し、トレーラーブレーキにつながる出力ワイヤーのインピーダンスも監視してブレーキ力を変化させるので牽引車 のブレーキと完全にプロポーショナルな(正比例した)出力が可能です。



電気式コントローラーと電子式コントローラーの違い

ヨーロッパ・トレーラーとアメリカントレーラーの大きな違いの1つがブ レーキです。ヨーロッパ・トレーラーは運転者の意志通りにトレーラーのブレーキを掛ける事は出来ません。ヨーロッパ・トレーラーは牽引車が減速して、ト レーラーが牽引車に押し付けられる力でブレーキを掛けます。だから、長い下り坂の走行など、トレーラーが牽引車を押す時には漏れなくトレーラーのブレーキ が作動してしまいます。詳しい話は別の項に譲るとしてトレーラーブレーキとしてはアメリカントレーラーの方が断然優れていると私は思います。

そのブレーキを更に効率的に作動させるのが電子式ブレーキコントローラーです。重量級のアメリカントレーラーを牽く方には是非ともお奨めします。



電子式コントローラーの例としてプロディジーの紹 介を致します。



プロディ ジーの取扱説明書(出来の悪い和訳版



テコンシャ・プロディジー(慣性に因る電子制御ブレーキ・コントロー ラー)(モデルNo.:90185)

 プロディジーの機能は以下の通り(メーカーWebページからの抜粋)
  •  牽引車両の減速に比例したブレーキパワーをトレーラー・ブレーキに与えます。
  • *初期設定としてのレベル調整(水平出し)が不要で、且つ、様々な地形に順応します。 (誘導ミサイル技術と同じ自動調整検出装 置)
  • 後退時(バックの際)も牽引車の制動に比例して働きます。(キャンセルも可能)
  • デジタル・ディスプレイは、制動の間、トレーラーへのブレーキ力をデジタル表示します。
  • 自己診断装置内蔵で、トレーラー連結の具合、磁石の状態、その他を調べます。
  • より重いトレーラーを牽引するとき、「ブースト」機能の使用でより重いトレーラーの牽引が可能です。
  • 車両が停車すると、15分後にパワーセーブモードに自動で切り替わりバッテリーの消耗を減らします。
  • コネクター方式のワイヤーハーネス。
  • ユニークなポケットマウント。
  • 1軸〜4軸までのトレーラーに対応
  • 永年保証。
私は以前は、同じく電子制御方式のセンチネルを使っていましたが、最初のレベル調整を怠るとブレーキングフィールが悪い事と、連結時には電源が入りっ放し な事が気になっていました。センチネルのブレーキフィールとプロディジーのそれを比べると格段に違うのが急ブレーキの際の停車寸前の挙動です。センチネル では最後にトレーラーに逆に引かれる感じで止まりますが、プロディジーは牽引車単独と同じ様な自然な感じで停車します。又、牽引時の制動距離もセンチネル では牽引車単独と同じにセッティングするのには苦労しましたが、デジタル表示の強みでお気に入りのポイントに直ぐに合わせる事が出来ます。何故ならセンチ ネルではレベル調整(水平出し)をするツモリでレベルダイヤルを回すと伴ってパワーレベルも変わるし、逆にパワーダイヤルを動かすとレベル調整も変わって しまいます。これもマニアの楽しみと云えば良いのでしょうが、路面の変化に追従させてお気に入りのセッティングを維持するのは難しかったのですが、レベル 調整の自動化でデジタル表示の数値だけでセッティング切り替えが可能です。






電 磁ブレーキの機械的構造


電磁ブレーキと云っても、内部構造は油圧・ワイヤー方式 の内拡式ドラムブレーキとほぼ同じです。作動原理は、ブレーキコントローラーに依って発生した電力 をマグネット(電磁石)に通電し、その生まれた磁力で回転するブレーキドラムに引きつけられる力でアームを動かし、プライマリーシュー(リーディング シュー)とセカンダリーシュー(トレーディングシュー)を内側から広げ、ブレーキシューをブレーキドラムに押し付ける摩擦力で減速を果たします。又、ドラ ムブレーキの持つ性質上、ブレーキドラムの回転に抗うプライマリーシューは、ブレーキドラムの回転に依って更にドラムに立ち込む方向に作動する為、油圧ブ レーキに於ける倍力装置等に頼らなくても自己倍力機能によって強力なブレーキ力を発生します。

分解を行った際は、各可動部分の錆び付きの点検清掃・注脂と共にマグネットの摩耗に注意すべきです。定期点検の度に摩耗具合を記録していけば交換時期の目 安にもなるので点検記録簿にシュー厚みも記載します。
 


次に電磁ブレーキドラムを正面から見た図です。御希望が 在れば分解方法も記しますが、現物を御覧になって分解方法がお判りにならない方は、御自身での分解はなさるべきではありません。

尚、ブレーキ調整はバックプレート側の点検調整穴から先の薄いマイナスドライバーか専用治具で行います。



上図左の様にバックプレートに開いた調整穴から治具を差し込んでブレーキ調整を行 います。矢印の方向に回転させるとブレーキシューは内拡しブレーキドラムとの隙間が減り強くブレーキが掛かるようになります。トレーラーのドラムブレーキ にはブレーキシューの自動調整機構は無いので、ブレーキシューの摩耗に応じて定期的に締め増ししてやる必要があります。この部分は、信頼のおける整備士さ んに御願いする事を強くお薦め致します。普通の自動車と同じ手順で調整を行うと必要とするブレーキ力が得られない危険性が在ります。

万が一、御自身でなさる場合は自己責任で、次の手順で行って下さい。尚、これは御自身での定期点検に於ける増し締めと御理解下さい。OHを行った後のブ レーキ調整とは異なりますので御注意下さい。牽引車と連結した状態で調整を行って下さい。安全上、輪留め等を使い危険がない事を確認して下さい。
  1. 調整する車輪をジャッキアップします。調整用スプロケットを回しブレーキシューを内拡させます。目安は、タイヤがついたままで、 そのタイヤを回すと充分な抵抗が感じられる迄締め付けます。
  2. ジャッキを外し、牽引車のエンジンを掛け、前後に数m移動させながら、電磁ブレーキコントローラーのパワーノブを比較的上げた状 態で手動ブレーキレバーでブレーキを数回掛けます。
  3. 再び、その車輪をジャッキアップし、タイヤを手で回して見ます。僅かにシューが擦れる音がする程度で、タイヤの回転が重くならな い程度で在れば調整は終了です。もし、タイヤの回転が重いようなら、調整用スプロケットを逆方向に1コマ緩めて、再びジャッキを外し、2. の項目を繰り返します。そして、再び、ジャッキアップしてタイヤを回しシューとドラムの擦動具合を確認します。
  4. 他の車輪にも同じ事を繰り返します。
ここで、充分な抵抗を感じる位締め付ける感覚、ブレーキシューの擦動具合が判断出来ないと思われる方は、絶対に御自分で調整を行ってはなりません。



ヨーロピア ン・トレーラーに多い機械式慣性ブレーキと、アメリカン・トレーラーに多いブレーキコントローラー式電磁慣性ブレーキの違い
両者とも牽引車の減速Gに応じてトレーラーのブレーキを 制御する事に違いはなく、両者とも慣性ブレーキなのですが、何故ヨーロピアンは機械式、何故アメリカンは電気式なのかを考えます。又、以前TMLに書いて ヨーロピアントレーラーを扱っている方から営業妨害だとお叱りを受けたのですが、素人の私自身の考えとして、どちらが優れているかを考えます。
そもそも、両陣営でのトレーラーと牽引車の関係が根本的 に異なる事が、両者での方式の違いとなっていると思うのです。ヨーロピアントレーラーは牽引車を選ばないと云う利点があります。そのカプラー荷重もブレー キ方式も、ヒッチと灯火コネクターを備えた大部分の自動車で牽引出来る事を優先事項として進化してきました。だから、ブレーキの為の付加装置を必要とする 電磁式トレーラーブレーキではなく、トレーラー側でブレーキ制御が完結する機械式慣性ブレーキを選択したのだろうし、大半の乗用車での牽引も許容出来る軽 いカプラー荷重としたと思うのです。
それに引き替え、アメリカントレーラーは牽引車を選びます。又、ブレーキ制御の付 加装置を要求します。この部分だけ捉えると、ヨーロピアントレーラーの方が優秀です。ですが・・・、(誤解を招く事を恐れず直言すれば)トレーラーを牽引 走行すると云う見地に立つと、優劣は逆転します。牽引車側にハードルを設けず汎用性を重視する余り、自動車工学上の諸問題を先送りしているからです。
ヨーロピアントレーラーで長い下り坂をエンジンブレーキを多 用して降坂しても大丈夫だった。滑りやすい路面でも6輪スタッドレスで注意して運転すれば大丈夫だ。アルコのスタビライザーを装備していればスェイに悩ま される事も減った。だから、ヨーロピアンとアメリカンの間の差は僅かだ。問題はない・・・。と云う論調がヨーロピアントレーラーを牽いている方々から多く 出ています。それは確かに、程度の問題で進化した車両設計や付加装置に依って充分な安全性を確保されているのだろうと思います。
ですが、牽引車でトレーラーを牽引走行すると云う走行安全性という面から判断すると、汎用性を犠牲にしたアメリカン・トレーラーの方に一日の長があると思 います。ヨーロピアンとアメリカンを引き比べた私には、再びヨーロピアン・トレーラーを選ぶという選択肢は在りません。これに関して蘊蓄を語るとWebス ペースの割当容量を使い切る恐れもあるし、ヨーロピアン・トレーラーの販売に携わる方から再びお叱りを受けてもつまらないので割愛します。
ですが、素人の私自身の考えでは、殊ブレーキに関してはアメリカントレーラーに一日の長があると思います。

■電磁ブレーキの故障原因分析表■


症状
考えられる原因
対処方法
ブレーキの効きが弱い
灯火コネクターの接触不良
電気接続の確認

アースの接触不良
アース経路の確認

ブレーキ回路のショート(短絡)
電気回路の確認

可変レジスターの設定不良
セッティングの調整

マグネットの擦り切れ・摩耗
マグネットの交換

ブレーキの(機械的)調整不良
ブレーキの機械的調整

バッキングプレートの変形
バッキングプレートの修正・交換

ライニングの汚れ
清掃、又は交換

電磁ブレーキへの配線が細すぎる
充分な太さの配線に交換

ストップランプ配線への接続
ブレーキランプ配線へ直接接続しては駄目

ライニングの摩耗限界
ライニングを交換

ブレーキドラムの不良
ブレーキドラムの交換、又は研磨処理

ブレーキドラムの偏摩耗(丸くない)
ブレーキドラムの交換、又は研磨処理

トレーラー専用ブレーキ以外の使用
適合品に交換



ブレーキが効かない
電磁ブレーキ回路の断線
配線の断線、不十分な接続、不完全な接地、コネクタ・プラ グの不良

配線が不完全かコントローラーの故障
コントローラーへの配線チェック、コントローラーの作動確 認

ブレーキの(機械的)調整不良 ブレーキの機械的調整

可変レジスターの故障・調整不良
交換・調整

摩耗したか不完全なマグネット
マグネットの交換

ブレーキ回路のショート(短絡) 電気回路の確認

コネクタープラグの不良
ソケットの中の接続不良、汚損したか腐食したピン、絶縁不 良

レジスターの焼損
もし焼損している場合は原因を調査してから交換
ブレーキの効きが断続する
(効きが一定ではない)
ブレーキドラムの偏摩耗(丸くない) ブレーキドラムの交換、又は研磨処理

ブレーキ回路のアース不良
アースの確認。カプラーとボールによるアースでは不十分で す。

マグネット・リード線の不良
マグネットを調べて、不良が在れば交換

ホィールベアリングのガタ(緩み)
ベアリングをチェックして調節、又は、ベアリングの交換
ブレーキがうるさい
極端にライニングが摩耗
ライニングを調べて、必要ならば張り替え・交換

内部のスプリングのヘタリ又は不良
スプリングを調べて、必要ならば交換

フランジの位置がずれた
必要が在れば修正

バッキングプレートの変形
必要が在れば修正

ライニングの汚れ
必要が在れば清掃、又は交換

ベアリングの調整不良・不良
ベアリングを調べて調整、又は必要が在れば交換

ブレーキ組み付けの誤り
ブレーキの調整を調べ、必要が在れば再調整

ブレーキシューの組み付け不良
シューの組付けを調べ、必要が在れば修正

ブレーキシューの調整不良 或る程度の抵抗を感じるまでスプロケットを締めて、それか ら、僅かに緩 める

ライニング上にグリスが付着
漏れの発生したシールを交換しライニングを清掃・必要に応 じて交換

マグネットの消耗
摩耗が激しいかデコボコで無いか調べて、必要に応じて交換
ブレークアウェイスイッチ(非常ブレーキ)が作動しない
トレーラーバッテリーの弱り・消耗
バッテリーの充電、又は、必要に応じて交換

ブレークアウェイスイッチの配線不良 ブレークアウェイスイッチ配線の点検、不良箇所の修理

ブレークアウェイスイッチの故障 ピンを抜きブレークアウェイスイッチの作動を調べる(手動 レバーで
ブレーキ自体の作用を確認した上で、ピンを抜いた状態でトレーラー
を牽いてみる。)ブレークアウェイスイッチの交換

片側しか作動しない
左右のブレーキで電圧を測定する、片側に電圧がなければ配 線のチェッ ク。
それでも異常がなければ、バッキングプレートから磁石を外し電流量を調べて、アースへの短絡を調べる。電気的に異常が無ければ、機械的な不良を調査する。

電気的接触の不良
配線を点検し、断線や不良が在れば配線をやり直す。
ブレーキが簡単にロックする
フランジの位置の不良
アクスルメーカーの資料を参照して、フランジの位置の再調 整を行う

ライニングの汚損
点検し、ライニングが酷く汚れている場合は清掃・交換をす る

コントローラーの感度が敏感すぎる
電磁ブレーキコントローラーの再調整を行う

内部のスプリングのヘタリ・損傷
スプリングを調べて、必要であれば交換

マグネットレバーの変形・劣化
マグネットレバーの曲がり方等を修正し引っかからない様に 調整
ブレーキの引きづり
ブレーキの調整不良
ブレーキ調整を点検し、必要が在れば再調整

フランジの位置の不良 アクスルメーカーの資料を参照して、フランジの位置の再調 整を行う

ブレーキアッセンブリーの錆び付き
マグネットレバーが軽く動くように、各部の動きがスムーズ になるように ブレーキパーツ用グリス等を塗布

内部のスプリングのヘタリ・損傷 スプリングを調べて、必要であれば交換

マグネットレバーの変形・劣化 マグネットレバーの曲がり方等を修正し引っかからない様に 調整