JP2003040095A

JP2003040095A - 連結車両の制動装置

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Publication number: JP2003040095A
Application number: JP2001231863A
Authority: JP
Inventors: Takao Miyamoto; 隆夫宮本
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP3989201B2

Abstract

(57)【要約】【課題】牽引車（トラクタ）および被牽引車（トレー
ラ）からなる連結車両が走行中に横転現象を引き起こす
ことを未然に防止する装置であって、制動制御の制御閾
値を被牽引車の積載貨物の大きさを配慮して合理的に設
定する。本発明は、構成が単純であるとともに、被牽引
車側には新たな装備を必要としない利点がある。【解決手段】牽引車に横方向加速度検出手段、および
後軸のエアサスペンション空気圧を検出するためのセン
サを設け、この空気圧センサの出力にしたがって制動制
御閾値を変更する。この横方向加速度検出手段に大きい
値が検出されたときに、運転操作にかかわらず被牽引車
の制動圧力を自動的に高くするように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、牽引車（トラク
タ）およびこれに牽引される被牽引車（トレーラ）から
なる連結車両の制動装置に関する。本発明は、車両の姿
勢制御または横転防止制御に関する。本発明は、車速の
超過または操舵をきっかけに過大な横方向加速度が発生
して、被牽引車が横転する現象（ロールオーバ）を防止
するための姿勢制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の重心近傍のヨーレイトあるいはロ
ール角を検出して、これがあらかじめ設定された値を越
えると、運転操作にかかわらず自動的に一部の車輪を制
動状態に制御して、横転を防止するための姿勢制御を行
う装置が知られている。このような横転防止装置を連結
車両に装備することは理論的には可能であるが現実的で
ない。すなわち、牽引車にヨーレイトあるいはロール角
などを観測するセンサを装備することは可能であるが、
すべての被牽引車にヨーレイトやロール角を観測するセ
ンサを装備すること、そしてその被牽引車に偶然に連結
される牽引車に適合するセンサを配備することは現実的
に困難である。

【０００３】一般に、連結車両は主に貨物輸送用車両と
して利用されていて、その運行スケジュールは、連結車
両が荷物の積み下ろし位置に到着すると、その連結を切
り離して被牽引車のみをその位置に残し、牽引車はその
位置ですでに積み下ろしの済んだ別の被牽引車を牽引し
て出発するように設定される。このような運用をする
と、特定の牽引車に特定の被牽引車を連結したままにし
ておく場合に比べて、運転者および高価な牽引車の実効
稼動率が向上する。したがって一つの企業またはグルー
プ内では、一つの牽引車にどの被牽引車でも連結して運
行ができるように、牽引車および被牽引車の規格を定め
て運用されている。

【０００４】上記のように、被牽引車に横転防止のため
の何らかのセンサを設けるなど、規模の大きい装備を施
すことは、車両の運用形態からも望ましいことではない
が、連結車両の横転防止制御を行うために、被牽引車に
は車輪回転センサなど最小限のセンサを設けて、これを
利用して被牽引車の状態を推定し横転防止制御を行う技
術が開示された（特開平９−３２３６３２号公報）。今
後被牽引車にもＡＢＳ（Antilock Breaking System) を
装備することが普及するであろうから、ＡＢＳの制御入
力となる車輪回転センサが多くの被牽引車に装備される
ことになるものと考えられ、その意味で上記公報開示の
技術は優れた技術である。

【０００５】しかし、この技術も小さい部材とはいえ、
被牽引車に特定のセンサを装備するものであるし、セン
サ出力を被牽引車から牽引車に伝える電気信号の接続手
段が必要になる。一般に、被牽引車の寿命は牽引車の寿
命に比べて長いから、すべての被牽引車にＡＢＳが装備
されるようになるにはかなり長い時間を要することにな
る。しかも車両のメーカが相違しても、年式が順次代わ
っても、すべての被牽引車のＡＢＳが同一規格に統一さ
れることは考えにくい。したがって、上記技術を採用す
るかぎり、将来は一つの牽引車にとって連結できる被牽
引車が限定されることになる。これは上述のように車両
の運用に不便であるから、上記公報開示の技術は多くの
貨物運送会社などのユーザに広く受入れらることにはな
らないものと考えられる。

【０００６】本願出願人は、原則として被牽引車にセン
サなどの装備がなくとも、牽引車側に設けたセンサによ
り、横方向加速度を観測し、ＡＢＳが装備されていない
被牽引車に対しても安定性を低下させることなく自動的
な制動制御を行い、横転事故を回避するための制動制御
装置に関する発明を特許出願した（特開２００１−５８
５６３、以下「先願」という）。この先願発明は、牽引
車に設けた横方向加速度センサと、牽引車の操舵輪の操
作角度を入力として、被牽引車の状態を推定し、被牽引
車に横転の可能性があるときには、運転操作がなくとも
自動的に被牽引車を制動状態にするように制御する装置
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この先願発明について
多数の試験を繰り返す過程で、被牽引車の横転防止のた
めの自動的な制動制御が、安全側にやや早めに作動する
傾向があり、一部の運転者がこれに満足しない場合があ
ることがわかった。これは上記先願発明を採用した装置
では、被牽引車の積み荷が大きく、しかも被牽引車の積
み荷が左右いずれかに偏っている場合も配慮して、その
場合にも被牽引車が横転しないように制御閾値が安全側
にやや厳しく設定される。そうすると、積み荷が小さく
偏りがなく横転の可能性が小さい状態でも、この制御閾
値にしたがって自動的な制動制御が実行されることにな
り、これが運転者の不満になって表われることがわかっ
た。

【０００８】本願発明者は、この対策として横方向加速
度の動作閾値およびその検出感度をさまざまに変更して
対応することを試みたが、閾値や感度の変更だけでは必
ずしも満足な結果が得られなかった。つまり一部運転者
の不満を配慮して、動作閾値を横方向加速度の大きい値
に設定すると、さまざまな条件下で車両姿勢が制御でき
なくなる場合に、制動制御が実行されない場合が生じる
可能性があることがわかった。

【０００９】なお、特開平１０−３２９６８２号公報に
は、横方向加速度センサおよび荷重センサまたはエアサ
スペンション空気圧センサの出力を利用して、自動的に
制動制御を実行する旨の説明があるが、これはその制御
対象が連結車両ではない。この公報開示の発明には、被
牽引車の荷重を牽引車側で観測して制御に利用するとの
考え方はない。また特開２０００−４３７０５号公報に
は、連結車両についての自動減速装置の説明があるが、
この公報にも被牽引車の重量を牽引車側で観測するとの
考え方は開示がない。

【００１０】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、被牽引車の積み荷の大きさを配慮して、自動的
な制動制御を実行する制動制御装置を提供することを目
的とする。本発明は、被牽引車の積み荷の状況を取り入
れて制動制御の閾値を合理的に設定し、横転防止にたい
する制動制御が不必要である領域では、自動的な制動制
御が実行されない制動制御装置を提供することを目的と
する。本発明は、一部の運転者が制動制御が早めに実行
されることがある、との不満に対応することができる装
置を提供することを目的とする。本発明は、被牽引車側
にセンサその他の横転防止制御のための装備をいっさい
設ける必要がなく、ひとつの牽引車が連結することがで
きる被牽引車を限定することがない、制動制御装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の前記先願発明と
の最大の相違点は、被牽引車の荷重概略値を牽引車の後
軸に設けたエアサスペンションの空気圧により観測し
て、これを自動的な制動制御パラメタとして利用すると
ころにある。これは被牽引車の荷重を牽引車側に設けた
装置で観測するものであって、被牽引車には荷重観測の
ためのセンサその他を配置するものではない。この構成
により、制動制御の閾値を適正に設定することができる
ようになり、制動制御が必要ない領域での制動制御を禁
止することができる。

【００１２】すなわち本発明は、横方向加速度検出手段
と、車速が所定値を上回るときにその横方向加速度検出
手段に第一の閾値を越える横方向加速度が所定時間（こ
の所定時間はきわめて短い場合も含む）以上継続したと
きに制動の運転操作がなくとも被牽引車の制動手段を自
動的に制動状態にする制御手段とを牽引車に設けた連結
車両の制動装置において、前記制御手段は、被牽引車が
牽引車に連結された状態で被牽引車の荷重を分担する牽
引車の後軸に装備されたエアサスペンションの空気圧の
大きさに応じて、さらに望ましくは、エアサスペンショ
ンの空気圧の大きさおよび前記横方向加速度の大きさの
組み合わせに応じて、前記第一の閾値を設定を変更する
手段を含むことを特徴とする。

【００１３】牽引車に被牽引車を連結した状態では、被
牽引車の荷重の一部が連結器を介して牽引車に加わる。
本願発明者は、被牽引車の荷重のうちどの程度が牽引車
の後軸にかかるかをモデルを使って検討した。現実にあ
りえる積載貨物の形態であって、その質量が極端に大き
く、しかも極端に小型に包装された積載貨物を想定し
た。そしてこの積載貨物が被牽引車の最前部に積まれた
ときには、この積載貨物の荷重全部が牽引車の後軸に加
わり、その積載貨物が被牽引車の最後部に積載されたと
きには、その一部の荷重が牽引車の後軸に加わることに
なり、他の一部は被牽引車の車軸に加わることになる。
このように一部の荷重が被牽引車の車軸に加わること
は、牽引車の車軸に加わる荷重を検出しただけでは検出
誤差を生じることになるが、この検出誤差を認めたうえ
で、エアサスペンションの空気圧を利用して車両総重量
を推定し、これを制御閾値に設定制御に利用することに
した。この検出誤差については、あとから説明する発明
の実施の形態の欄で例を提示してくわしく説明する。

【００１４】牽引車の後軸が一軸である場合には、その
左右輪に設けられた１個のエアサスペンションで、ある
いは後軸が二軸である場合には二軸の左右輪に設けられ
た２個のエアサスペンションで、この荷重が受け止めら
れるから、被牽引車の荷重はこれらのエアサスペンショ
ンの空気圧の平均値により観測することができる。この
空気圧の平均値から制動制御が不必要である領域を設定
することが可能であり、この領域では横方向加速度が前
記第一の閾値を越えても、制動制御を実行しないように
構成することにした。

【００１５】前記制御手段には、前記横方向加速度検出
手段に前記第一の閾値より低い値に設定された第二の閾
値を越える横方向加速度が検出されたときに、牽引車の
エンジンブレーキを有効に作動させる手段を含む構成と
することが望ましい。これは補助的な安全装置である。
運転者は車両が横転するようなことがないように、安全
速度以下で十分に安全に配慮して車両を運行する本来的
な責任および義務がある。大きい角度の操舵を行う場合
には、相応に車両速度を小さくするなどの配慮が必要で
ある。しかし、本発明のような自動制動制御装置が装備
され、これが有効に作用することを経験すると、運転者
はこの装置の動作に依存してしまうことが考えられる。
つまり危険な場合には装置の自動的な制御により減速さ
れるであろう、などと考えて高速度で大きい操舵角度の
操作を行う場合がありえる。このような配慮から、上記
説明のように制動制御が実行される横方向加速度の閾値
を高く設定するとともに、所定車速以上で横方向加速度
がその閾値に近づいたときには、被牽引車を制動状態に
制御するのではないが、牽引車側のエンジンブレーキを
自動的に作動状態に制御して、それ以上加速されないよ
うに、あるいは緩やかに減速するように安全側に制御す
るものである。

【００１６】実際の設計については、サービスブレーキ
の制御およびエンジンブレーキの制御の組み合わせにな
り、これをエアサスペンションの空気圧の大きさおよび
横方向加速度の大きさの組み合わせに応じて前記第一の
閾値および前記第二の閾値を変更する構成とすることが
望ましい。具体的な組み合わせの例については後から図
面を用いて詳しく説明する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明第一実施例連結車両
の概念図、図２は本発明実施例装置の電気系ブロック構
成図、図３は本発明実施例装置の動作閾値を説明する
図、図４は被牽引車が軽量であり制御が不必要であると
する領域を設定するための説明図、図５はこの実施例装
置の制御回路に設定される制御論理の要部を示すフロー
チャートである。

【００１８】この実施例では、牽引車１と被牽引車２と
は、鉛直軸まわりに回動可能な連結器３により連結され
る。被牽引車２の荷重は被牽引車２の後軸二軸および牽
引車１の後軸により支持される。本発明の制御回路１１
および横方向加速度センサ１２は、牽引車の運転席の背
後に装備される。横方向加速度センサ１２は、車両の進
行方向に対して垂直な面上で水平方向の左右加速度
（Ｌ，Ｒ）を検出するように取付けられる。横方向加速
度センサ１２の出力は入出力回路１３を介して制御回路
１１に取込まれる。牽引車の前後二軸の左右輪にはそれ
ぞれ回転センサ１５〜１８が設けられ、この出力は入出
力回路２０を介して制御回路１１に取込まれる。本発明
の装置では、牽引車の後軸左右輪に設けられたエアサス
ペンションの空気圧をそれぞれ空気圧センサ５が電気信
号として検出し、これを入出力回路１３を介して、制御
回路１１に取込むように構成されている。

【００１９】制御回路１１はプログラム制御回路（コン
ピュータ）である。入力情報を利用してあらかじめ設定
されたソフトウエアにしたがって論理演算を実行し、制
御出力を制御バルブその他のハードウエアに送出する。
なお上記先願発明では、操舵輪の操舵角度を検出し、こ
れを制御回路に取込むようにしていたが、被牽引車の荷
重を検出することによりこれは必ずしも必要でない場合
があり、この実施例装置では操舵輪の操舵角度について
の情報系は省略されている。

【００２０】制御回路１１の出力は、入出力回路３１〜
３３を介して、それぞれ３個のリレーバルブ２１〜２３
を制御するように構成される。リレーバルブ２１から牽
引車１の左右前輪（Ｆ_rＬ，Ｆ_rＲ）の制動圧を供給す
る。リレーバルブ２２からは牽引車１の左右後輪（Ｒ_r
Ｌ，Ｒ_rＲ）の制動圧を供給する。リレーバルブ２３か
らは管路２５を経由して被牽引車２の後二軸の車輪（Ｔ
Ｒ）の制動圧を供給する。また制御回路１１の制御出力
は、入出力回路３４を介して、エンジン制御回路（図
外）に接続される。これは、牽引車のエンジンに供給さ
れる燃料流量を一時的にきわめて小さくして、牽引車の
エンジンをエンジンブレーキの状態に制御するための構
成である。

【００２１】ここで本発明の特徴である制御閾値の設定
について説明する。図３の横軸はエアサスペンションの
空気圧を示す。縦軸は上記横方向加速度センサ１２によ
り検出される牽引車の横方向加速度の値である。図中の
実線は、この制動制御装置により被牽引車（および牽引
車）を自動的に制動状態に制御するための制動閾値であ
る。一点鎖線は牽引車のエンジンをエンジンブレーキの
状態に制御するエンジンブレーキ制御閾値である。この
閾値はエアサスペンションの空気圧に対応して、横方向
加速度について段階的に設定されているところに特徴が
ある。すなわち車速が所定値（Ｖ₁ ）以上であり、エア
サスペンションの空気圧がＰ₂以上のとき、つまり被牽
引車の荷重が大きいときには、横方向加速度が比較的小
さい値Ｇ _y3で牽引車のエンジンブレーキを作動させ、横
方向加速度がそれより少し大きい値Ｇ_y2になると、被牽
引車の制動系に空気圧を送り被牽引車を自動的に制動状
態として車両を減速させる。

【００２２】被牽引車の荷重がやや小さく、エアサスペ
ンションの空気圧がＰ₁とＰ₂との間にあるときには、エ
ンジンブレーキの横方向加速度に対する動作閾値はやや
大きい値Ｇ_y2になり、制動制御の動作閾値はさらに大き
い値Ｇ_y1に設定される。被牽引車の荷重がさらに小さ
く、エアサスペンションの空気圧がＰ₁以下であるとき
には、自動的な制動制御は不必要であるとして横方向加
速度に対する制御閾値は無限大に設定する。

【００２３】具体的な横方向加速度についての値、およ
びエアサスペンションの空気圧の値はそれぞれの車両仕
様により最適な値が設定される。一例として被牽引車が
最大積載量１７トンのタンクローリであるとき、エアサ
スペンションの空気圧Ｐ₁は１８０ｋＰａ（キロパスカ
ル）、同Ｐ₂は２８０ｋＰａであり、横方向加速度Ｇ_y ₃
は０．３５Ｇ、同Ｇ_y2は０．４０Ｇ、同Ｇ_y1は０．４５
Ｇである。Ｇは重力加速度である。

【００２４】図４は、積み荷位置による被牽引車の重心
変動に対応して、エアサスペンションの空気圧による検
出値がどのように変化するかを示す図である。ここで想
定している積み荷は、上記課題を解決するための手段の
欄で説明した、実際に起こりえる極端な形態の積み荷で
ある。すなわち、この積み荷はきわめて大きい質量であ
ってきわめて小型に包装されているものである。横軸
は、この積み荷が被牽引車の最も前寄りに搭載されたと
きの重心位置を基準位置（０%)として、積み荷が被牽引
車の後寄りに移動したときの重心位置の変動を被牽引車
の全長に対するパーセントで表示する。縦軸は牽引車
（トラクタ）および被牽引車（トレーラ）の総重量であ
る。積み荷位置を移動させても本来総重量は変化しない
から、重量線は横軸に平行になる。しかし本発明の装置
が検出している数量は、牽引車の重量または重量に比例
する数量そのものではなく、牽引車の後軸のエアサスペ
ンション空気圧である。

【００２５】この空気圧が上記図３で説明した空気圧Ｐ
₁ であるとすると、積み荷が最も前寄りに搭載されたと
きには総重量は１２トンであるが、積み荷が最も後寄り
に搭載されている場合には総重量は１７トンである。空
気圧が上で説明したＰ₂であるとすると、最も前寄りの
とき総重量は１５トンであり、最も後寄りのとき総重量
は２４トンである。図４の上で積み荷が後寄りになった
ときにそれぞれ斜線で示す誤差が発生するが、この誤差
は制御に大きい影響を与えるものでないとして、曲線Ｐ
₁およびＰ₂を車両総重量に近似的に比例する量として利
用することにした。すなわち、本発明の装置では、被牽
引車内の積み荷位置により上記図４に斜線で表示する程
度の誤差が発生する可能性を認めたうえで、エアサスペ
ンションの空気圧により検出した値を車両総重量を表す
値として制御閾値の設定に利用するものである。

【００２６】図５はこの実施例装置の制御動作要部フロ
ーチャートである。制御回路１１が起動すると、順次各
入力情報を取込む。この入力情報にはエアサスペンショ
ンの空気圧センサの出力情報が含まれる。車速が所定値
Ｖ₁を越えたときに、横方向加速度センサ１２の出力を
取込み、この横方向加速度センサ１２の出力が、エンジ
ンブレーキを制御する閾値（第二の閾値）を越えたか、
制動制御閾値（第二の閾値）を越えたかを識別する。そ
れぞれ閾値を越えているなら、エンジンブレーキおよび
または制動制御を実行する。すなわち、図３で説明した
ようにエンジンブレーキ制御閾値を越えると、エンジン
ブレーキを作動させ車速がそれより増大しないように、
あるいは車速がしだいに減速されるように制御を行う。
横方向加速度センサ１２の出力が制動制御閾値を越える
と、自動的に被牽引車制動制御を実行する。エンジンブ
レーキ制御の場合も、制動制御の場合も、横方向加速度
がそれぞれ設定された制御閾値を下回ると、エンジンブ
レーキ制御およびまたは制動制御を解除する。

【００２７】

【発明の効果】このように本発明の装置は、被牽引車の
積み荷の大きさを配慮して、自動的な制動制御を実行す
ることができる。したがって、制動制御の閾値に設定が
合理的になり、横転防止にたいする制動制御が不必要で
ある領域では、自動的な制動制御が実行されることがな
くなる。これにより、一部の運転者が制動制御が早めに
実行されることがあるとの不満はなくなった。本発明の
装置は、被牽引車側にセンサその他の横転防止制御のた
めの装備をいっさい設ける必要がなく、ひとつの牽引車
が連結することができる被牽引車を限定することがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する連結車両の概念図。

【図２】本発明実施例装置のブロック構成図。

【図３】本発明実施例装置の制動制御およびエンジンブ
レーキ制御の閾値を説明する図。

【図４】被牽引車に積載される積み荷の位置による検出
誤差を説明する図。

【図５】本発明実施例装置の要部制御フローチャート。

【符号の説明】

１牽引車２被牽引車３連結器５空気圧センサ１１制御回路１２横方向加速度センサ１３入出力回路１５〜１８回転センサ１９操舵角センサ２０入出力回路２１〜２３リレーバルブ２５被牽引車の制動圧力用配管３１〜３３入出力回路３４入出力回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ６０Ｇ 17/00 Ｂ６０Ｇ 17/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横方向加速度検出手段と、車速が所定値
を上回るときにその横方向加速度検出手段に第一の閾値
を越える横方向加速度が所定時間以上継続したときに制
動の運転操作がなくとも被牽引車の制動手段を自動的に
制動状態にする制御手段とを牽引車に設けた連結車両の
制動装置において、前記制御手段は、被牽引車が牽引車に連結された状態で
被牽引車の荷重を分担する牽引車の後軸に装備されたエ
アサスペンションの空気圧の大きさ応じて前記第一の閾
値の設定を変更する手段を含むことを特徴とする連結車
両の制動装置。
【請求項２】前記制御手段には、前記横方向加速度検
出手段に前記第一の閾値より低い値に設定された第二の
閾値を越える横方向加速度が検出されたときに牽引車の
エンジンブレーキを有効に作動させる手段を含む請求項
１記載の連結車両の制動装置。
【請求項３】前記エアサスペンションの空気圧の大き
さおよび前記横方向加速度の大きさの組み合わせに応じ
て前記第一の閾値および前記第二の閾値を変更する手段
を含む請求項２記載の連結車両の制動装置。