JP2006306387A - 車両のブレーキ圧監視システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブレーキ・リザーバを有し、ブレーキ・リザーバおよび車両運転者と連絡しているタイヤ管理システムを利用する車両のブレーキ・システムを提供すること。
【解決手段】この構成の結果として、タイヤ管理システムは、ブレーキ・リザーバの圧力信号を車両運転者に通知し、その結果、運転者は、トレーラを移動しようとする前に、トレーラ内のいかなる低圧力状況にも気づかされる。
【選択図】図1
【解決手段】この構成の結果として、タイヤ管理システムは、ブレーキ・リザーバの圧力信号を車両運転者に通知し、その結果、運転者は、トレーラを移動しようとする前に、トレーラ内のいかなる低圧力状況にも気づかされる。
【選択図】図1
Description
本発明は、タイヤ管理システムを利用しながら、車両のブレーキ・システム内の圧力を監視するシステムに関する。より詳細には、本発明は、車両が既存のタイヤ管理システムを利用する付属のトレーラ(attached trailer)を有する場合、車両のブレーキ・リザーバ(brake reservoir)内の圧力を監視するシステムおよび方法に関する。
車両は、一般にブレーキ・システム内に(空気または作動油などの)流体の適切な圧力レベルを提供するブレーキ・リザーバを有するブレーキ・システム(VBS)を備えていることを当業者は知っている。さらに、車両のタイヤの空気圧を維持するためにVBSリザーバからの加圧空気を使用するタイヤ管理システム(TMS)を有する車両(たとえばトラック、トレーラを牽引するトラクタなど)もあることが知られている。TMSは車両に連結されたトレーラに関連するのが普通である。
残念ながら、現在の車両のエアブレーキ・システム(air brake system)では、「ばねブレーキ優先」(spring brake priority)となっているため、車両運転者はVBSリザーバ内の圧力レベルに関係なくトレーラを移動することができる。したがって、トレーラを停止するのに十分なVBSリザーバの圧力がなくてもトレーラを運転することが可能である。VBSリザーバ圧力の低下は、いくつかの要因、たとえば欠陥のあるばねブレーキ・バルブまたはリザーバ自身内の甚だしくはなくてもかなりの漏洩によって生じる可能性がある。(複数トレーラ使用の場合など)他の状況では、VBSリザーバの圧力はばねブレーキを外しておくには低すぎてブレーキが過熱する可能性がある。
ブレーキ空気圧供給またはVBSリザーバ圧力に関わる関連技術の例は、以下の通りである。Campaniniの米国特許第4593954号は、エアブレーキ・バルブ・システムを記載している。エアブレーキ・バルブ・システムは、トレーラ上に、空気リザーバ・タンクに圧力を充填し保護するバルブ・クラスタ(valve cluster)を有する。バルブ・クラスタは、運転者に空気リザーバ・タンクの低圧を警報するためにトラクタ内に低圧警報手段を有する。バルブ・クラスタは、空気リザーバ・タンク(air reservoir tank)の圧力が低すぎる場合にそれを判断する機械システムを備えている。
Vandermotterの米国特許第4763959号は、車両のブレーキ・システムのための電子制御を提供する。このシステムは、車両のコンプレッサに連結された供給リザーバ(supply reservoir)を含む。この供給リザーバに圧力センサが直接連結されていて、供給リザーバはフロント・サービス・リザーバおよびリア・サービス・リザーバに連結されている。フロント・サービス・リザーバおよびリア・サービス・リザーバは、それぞれ別個の圧力センサを有する。これらの圧力センサは電子制御ユニットに連結されており、この電子制御ユニットはこれらの圧力センサを監視する。
Kuhnらの米国特許第4877294号は、空気圧供給装置(pneumatic power supply)内の圧縮空気の圧力を感知するように配置された電気圧力変換器(electric pressure transducer)を有するトラクタ‐トレーラのブレーキ・システムを教示している。圧力変換器はタンク内の圧力を感知するために供給タンクの上に載せられる。Kuhnはまた、感知された圧力が予め決められた大きさより増大または減少した場合、変換器が電子装置(electronics)を介して運転室(operator’s compartment)にあるアラームを作動させるように動作するとも述べている。
Sellの米国特許第5172958号は、上記Campaniniのものに類似したエアブレーキ・バルブ・システムを開示しているが、Sellの開示は、3つのバルブ・クラスタが使用され得ることを示している。第1のバルブ・クラスタは、緊急グラッドハンド供給ライン(emergency gladhand supply line)からばねエアブレーキ(spring air brake)への圧縮空気の通路を制御する。第2のバルブ・クラスタは、空気リザーバ・タンクの充填および保護を制御する。第3のバルブ・クラスタは、ばねブレーキがかけられた時に、サービス・ブレーキ(service brake)によるブレーキ力の複合を排除する。
Malechaの米国特許第5533866号は、エア・コンプレッサに連結された第1のリザーバおよび第2のリザーバを含む車両用の加圧エアブレーキ・システム(pressurized air brake system)を教示している。第1および第2リザーバは、制御システムに結合される。制御システムも、第1および第2リザーバ内の空気圧力レベルに対応してコンプレッサを作動させたり止めたりするコンプレッサに結合される。Malechaは、リザーバはタンデム・トレーラ(tandem and trailer)のサービス・ブレーキ、パーキング・ブレーキ(parking brake)、およびワイパに連結されるが、他の構成要素もリザーバに連結されることができると述べている。各リザーバは、圧力ダイヤフラム(pressure diaphragm)を含むスイッチを有する。このダイヤフラムは、リザーバ内の空気圧の変化に対応してアクティブ化される位置(activated position)と非アクティブ化される位置(deactivated position)との間でトグルする。Malechaはまた、マイクロプロセッサおよび空気圧センサを使用してリザーバの空気圧を監視し、エア・コンプレッサによる空気の圧縮を制御することができるとも述べている。
Kriederらの米国特許第5592754号は、リザーバ内の圧力を感知するためにリザーバに連結された圧力変換器を提供している。この変換器は、リザーバ内の圧力を示す電気信号を電子制御装置に提供する。この制御装置は信号を使用して3つの異なるアウトプット、すなわち低圧警報ランプ、コンプレッサ制御ソレノイドおよびパージ制御ソレノイド(purge control solenoid)を制御する。Kriederは、制御装置は、3つの別々の機械装置ではなくこれらのアイテムを制御するように設計されていることを教示している。
Delfsらの米国特許第6079436号は、逆止め弁と圧縮空気容器との間の空気供給ラインに連結された圧力センサを開示している。このセンサは感知された圧力を電子制御装置(control electronics)に通知する。電子制御装置は2つの圧力調整弁の1つに信号を送る。この弁は、コンプレッサから少なくとも1つの圧縮空気コンシューマ(compressed air consumer)への空気を許容する出口弁に連結されている。
Knightの米国特許第6682459号は、電子空気充填制御装置(EAC)[electronic air charge controller]と第1および第2圧力センサとを有する車両ブレーキ圧縮空気供給システムを教示している。第1圧力センサは供給リザーバに連結された管内の圧力を測定する。管内の圧力は、リザーバ内の圧力を示す。感知された圧力は、リザーバ内の圧力が予め決められた大きさより低いかどうかEACが判断することができるように、EACに送られる。圧力が予め決められた大きさより低い場合は、エンジンに信号が送られてRPMを上げる。
しかしながら、車両が既存のタイヤ管理システムと併せて車両ブレーキ・システムを利用して、低ブレーキ圧状況を検出し、車両の運転者に警報するようにすれば、そのほうがより安全で、経済的にも有利であろう。
米国特許第4593954号
米国特許第4763959号
米国特許第4877294号
米国特許第5172958号
米国特許第5533866号
米国特許第5592754号
米国特許第6079436号
米国特許第6682459号
本発明は、車両の運転者と連絡している(in communication with)変換器を有する車両タイヤ管理システムと連絡しているブレーキ・リザーバを有する車両ブレーキ・システムに関する。
この構成の結果、変換器はブレーキ・リザーバの圧力信号を車両の運転者に伝達し、その結果、車両の運転者は車両内の低ブレーキ圧状況に気がつく。
本発明の他の利点は、明細書の一部を形成する添付の図面を参照することによって、以下の説明および添付の特許請求の範囲から明らかになる。なお、添付の図面では、いくつかの図の対応する部分が同じ参照符号によって示されている。
本発明は、別に明記されない限り、様々な代替配置(alternative orientation)および順序(step sequence)を想定することができることを理解されたい。また、添付の図面に示され、以下の明細書に記載されている個々の装置およびプロセスは、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の概念の単に例示的な実施形態にすぎないことも理解されたい。したがって、開示された実施形態に関する個々の寸法、指示またはその他物理的特徴は、特許請求の範囲で別に明記されない限り、限定するものと考えられるべきではない。
図1は、車両ブレーキ圧監視システム(VPM)20を備える、たとえばトラックまたはトラクタでよい車両10を示す概略図である。図示されているように、車両10は連結トレーラ25を有する。車両10は、エンジンの一部分でよい車両電子制御装置(vehicle electronic control unit)12(ECU)、および車両の運転者が身を置くコンパートメント15を含む。車両10はまた、第1の電線17を介してECU12と電気的に連絡している警報装置16も含む。
VPM20は、車両ブレーキ・システム35(VBS)の一部分である(ヘビーデューティ・トラック・トレーラに装備されている)ブレーキ・リザーバ30、圧力保護バルブ28、およびタイヤ管理システム40(TMS)を含む。TMS40は、車両10にすでに設置されているタイヤ管理システムでよい。TMS40は車両のタイヤ(図示されていない)内のある決まったレベルの空気圧を維持するために利用される。VBS35は、車両10の適切なブレーキングのために、あるレベルの空気圧が持続されVBS35にとって利用可能であることを保証するために、ブレーキ・リザーバ30を利用する。圧力保護バルブ28は、VPM20内で利用されて、リザーバ30内の空気圧が予め設定された圧力限度より高い場合のみ、空気がTMS40を通ってタイヤへ流れることができようにする。この設計は、TMS40が、安全のために不可欠な車両ブレーキ・システム35の代償として、ブレーキ・リザーバ30の加圧空気を使い果たすのを防止する。
本発明では、トレーラ25は必ずしも必要でないことを理解されたい。この実施形態では、トラックまたはトラクタそのものは、VPM20、TMS40、およびブレーキ・リザーバ30を有するVBS35を備える。しかし、この実施形態は、上記でトレーラ25を有する実施形態に関して説明された機能とほぼ同じ機能を果たす。
再度図1を参照すると、TMS40は、ブレーキ・リザーバ30から供給ソレノイド46に加圧空気を供給する第1のエアライン(air line)27を含む。供給ソレノイドは加圧空気を第2のエアライン49に渡す。エアライン49は加圧空気を、たとえば、タイヤ内の空気圧を維持するためにタイヤに供給する。エアライン49は、TMS40にすでに存在する圧力変換器44に連結されている。
ブレーキ・リザーバ30内の圧力をECU12に通知するためには、既存の変換器44を利用することができるので、別の変換器は必ずしも必要でないことは、本発明で初めて分かったことである。本発明では、ブレーキ・リザーバ30内の圧力の通知は、第2の電線47を介して行われる。第2の電線47は、圧力変換器44と制御装置45(別名、タイヤ管理電子制御装置)の間を電気的に連絡する。この制御装置45は、トレーラ25(またはトラック/トラクタ)上に配置され、ブレーキ圧信号および/または様々な警報信号を第3の電線18を介して車両ECU12に電気的に伝達する。
制御装置45によって提供される電子制御機能は、トレーラ25(またはトラック/トラクタ)上のどこかほかの場所に配置されてもよい別の制御装置(図示されていない)によって、あるいはECU12それ自身によって提供されてもよく、それでもやはり本発明の主旨および範囲内にあることを理解されたい。
図2は、第1エアライン27、供給ソレノイド46、抽気エアライン(bleed air line)41、圧力変換器44、排気バルブ43、および制御ソレノイド42を含むTMS40の概略回路を示す。第1エアライン27には、供給ソレノイド46が連結されている。抽気エアライン41は、第1エアライン27に連結されているが、供給ソレノイド46はバイパスする。圧力変換器44は、供給ソレノイド46の下流にある第2エアライン49に連結されており、排気バルブ43は第2エアライン49上の圧力変換器44の下流にある。排気バルブ43は、制御ライン48を介して制御ソレノイド42によって制御され、制御ソレノイド42は第1エアライン27に連結されている。
ブレーキ空気リザーバ30内の空気圧(たとえばポンド/平方インチ)は、圧力変換器44によってタイヤ管理システム40の第1エアライン27内の空気圧を感知することにより判断される。圧力変換器44は、第1エアライン27内の監視された空気圧に基づいて電子信号を提供する。この電子信号は、車両10のタイヤ管理電子制御装置45に送信される。
タイヤ管理電子制御装置45は、ブレーキ空気リザーバ30の空気圧を計算し、次いで、ブレーキ空気リザーバ30の計算された空気圧の信号を、車両10の運転者に(たとえば、第3の電線18上のECU12によって、次いで第1の電線13によって、車両コンパートメント15内の警報装置16に)通知する。警報が作動された場合、データ・リンク・メッセージが生成されることは任意選択で可能である(図3および以下の説明を参照)。
警報装置16は、たとえば、圧力読み出しおよび/または圧力レベルを示すライトの形を取ることができる。また、トレーラ25の先端(nose)に警報ランプを取り付けることも考えられる。警報装置16は、当技術分野での一般的な装置でよい。
図3に示されているのは、本発明のロジックの流れ図であり、ブレーキ・リザーバ30はタイヤ管理システム40と空気的に連絡している(in pneumatic communication with)。圧力変換器44は、制御装置45と電気的に連絡している(in electrical communication with)。制御装置45も車両コンパートメント15内の警報装置16と電気的に連絡していて、制御装置45は開始論理順序[starting logic sequence](Start)を開始する。次いで、制御装置45は、ブレーキ・リザーバ30内の圧力がブレーキ・リザーバの圧力限度(ポンド/平方インチ、PSI)より大きいかどうか判断し、大きい場合は、制御装置45は警報装置16を解除し、開始論理順序に戻る。
ブレーキ・リザーバ30内の圧力がブレーキ・リザーバの圧力限度より大きくない場合は、制御装置45は、車両速度(情報)信号が利用可能かどうか判断する。制御装置45が、車両速度信号が利用可能であると判断しなかった場合は、制御装置45は警報装置16を作動させ、開始論理順序に戻る。
車両速度信号は、トレーラ25上にまたはその近くに配置されているアンチロック・ブレーキ・システム(ABS)モジュール(図示されていない)から、データ・リンク18(別名、第3の電線18)を介して提供されることができる。車両速度信号はまた、(Intellon Corporationで入手可能な構成要素に基づく)PLC4TRUCKSリンク、無線周波数リンク、または(米国自動車技術者協会J1708またはJ1587などの)工業標準有線データ・バスを利用することができる他のソース(トラック/トラクタ)を提供されることもできる。さらに、TMS制御装置45は、別個のハードワイヤード速度センサ(図示されていない)を利用するように変更されることもできる。
制御装置45が、車両速度信号が利用可能であると判断する場合は、制御装置45は、車両速度がゼロに等しいかどうか判断し、等しい場合は、制御装置45は開始論理順序に戻る。速度がゼロに等しくない場合は、制御装置45は警報装置16を作動させ、開始論理順序に戻る。
上記で詳細に説明された論理順序に加えて、本発明は、ブレーキ圧を監視するために図3に示されている別の基準を含むことができる。たとえば、
a)論理順序内の様々なステップにおいて、ブレーキ・リザーバの圧力および制御装置45の判断をデータ・リンク上に任意選択でブロードキャストし、
b)警報を提供することなく低速度でのトレーラ25の移動ができるようにする論理順序のステップを提供するが、その時ある一定の車両速度しきい値(たとえば10マイル/時)を超えそうな場合は警報を通知し、
c)邪魔な警報を減らすために、ブレーキ・リザーバ供給圧力の上昇の変化率および/または下落の変化率を利用し、
d)車両速度の代わりにエンジン14の1分あたりの回転数(RPM)を判断し、
e)ブレーキ・リザーバ圧力を判断する代わりに、あるいはそれに加えて、エア・コンプレッサ(図示されていない)が作動しているかどうか判断し、
f)様々な動作が行われる前、あるいは行われないうちに、タイマ(たとえばリザーバ圧力タイマ)を論理順序ステップのいずれかに組み込み、かつ/または
g)様々な速度センサおよび圧力センサのデータを利用して比例・積分・微分(PID)アルゴリズムを展開し、低空気供給を警報する。
a)論理順序内の様々なステップにおいて、ブレーキ・リザーバの圧力および制御装置45の判断をデータ・リンク上に任意選択でブロードキャストし、
b)警報を提供することなく低速度でのトレーラ25の移動ができるようにする論理順序のステップを提供するが、その時ある一定の車両速度しきい値(たとえば10マイル/時)を超えそうな場合は警報を通知し、
c)邪魔な警報を減らすために、ブレーキ・リザーバ供給圧力の上昇の変化率および/または下落の変化率を利用し、
d)車両速度の代わりにエンジン14の1分あたりの回転数(RPM)を判断し、
e)ブレーキ・リザーバ圧力を判断する代わりに、あるいはそれに加えて、エア・コンプレッサ(図示されていない)が作動しているかどうか判断し、
f)様々な動作が行われる前、あるいは行われないうちに、タイマ(たとえばリザーバ圧力タイマ)を論理順序ステップのいずれかに組み込み、かつ/または
g)様々な速度センサおよび圧力センサのデータを利用して比例・積分・微分(PID)アルゴリズムを展開し、低空気供給を警報する。
これらの追加基準のいずれかあるいはそれらの組合せの結果として、トレーラ25とECU12の間の制御が実現され得る。
TMS40は、ABSに関連する制御装置(図示されていない)に組み込まれた場合、さらに効率を上げることができる。そのような構成では、TMS40用の電子制御装置45は、実際にはABS制御装置であり、ABSおよびTMS40をも制御する。こうすることによって、トラック、トラクタ、および/またはトレーラ内の様々な電気通信ライン上に存在する車輪の速度情報、データ・リンク、および、その他の情報の共用が可能になる。
本発明の原理および動作モードは、特許法の規定に従って本発明の好ましい実施形態に記載され図示されている。しかしながら、本発明は、本発明の主旨または範囲から逸脱することなく、詳細に説明され図示された以外の方法で実施されてもよいことが理解されなければならない。
10 車両
12 車両電子制御装置(ECU)
13 第1の電線
14 エンジン
15 コンパートメント、車両コンパートメント
16 警報装置
17 第1の電線
18 第3の電線、データ・リンク
20 車両ブレーキ圧監視システム(VPM)
25 連結トレーラ
27 第1のエアライン
28 圧力保護バルブ
30 ブレーキ・リザーバ、ブレーキ空気リザーバ
35 車両ブレーキ・システム(VBS)
40 タイヤ管理システム(TMS)
41 抽気エアライン
42 制御ソレノイド
43 排気バルブ
44 圧力変換器
45 制御装置(別名、タイヤ管理電子制御装置)
46 供給ソレノイド
47 第2の電線
48 制御ライン
49 第2のエアライン
12 車両電子制御装置(ECU)
13 第1の電線
14 エンジン
15 コンパートメント、車両コンパートメント
16 警報装置
17 第1の電線
18 第3の電線、データ・リンク
20 車両ブレーキ圧監視システム(VPM)
25 連結トレーラ
27 第1のエアライン
28 圧力保護バルブ
30 ブレーキ・リザーバ、ブレーキ空気リザーバ
35 車両ブレーキ・システム(VBS)
40 タイヤ管理システム(TMS)
41 抽気エアライン
42 制御ソレノイド
43 排気バルブ
44 圧力変換器
45 制御装置(別名、タイヤ管理電子制御装置)
46 供給ソレノイド
47 第2の電線
48 制御ライン
49 第2のエアライン
Claims (13)
- ブレーキ・リザーバと、前記ブレーキ・リザーバおよび車両運転者と連絡している圧力変換器を有するタイヤ管理システムとを備える車両ブレーキ・システムであって、前記変換器がブレーキ・リザーバの圧力信号を前記車両運転者に伝達する車両ブレーキ・システム。
- 圧力保護バルブをさらに備える、請求項1に記載の車両ブレーキ・システム。
- ブレーキ・リザーバと、警報装置と電気的に連絡している制御装置と電気的に連絡していて、前記ブレーキ・リザーバと空気的に連絡している圧力変換器を有するタイヤ管理システムとを備える車両ブレーキ・システムであって、
前記制御装置は前記ブレーキ・リザーバ内の圧力を判断することによって論理順序を開始し、前記ブレーキ・リザーバ内の圧力がリザーバ圧力限度より大きい場合、前記制御装置は警報装置を解除し、開始論理順序に戻り、
前記ブレーキ・リザーバ内の圧力がリザーバ圧力限度より大きくない場合、制御装置は車両速度信号が利用可能かどうか判断し、前記車両速度信号が利用できない場合、前記制御装置は前記警報装置を作動させ、開始論理順序に戻り、
前記車両速度信号が利用できる場合、前記制御装置は前記車両速度がゼロに等しいかどうか判断し、前記車両速度がゼロに等しい場合、前記制御装置は開始論理順序に戻り、
前記車両速度がゼロに等しくない場合、前記制御装置は前記警報装置を作動させ、開始論理順序に戻る車両ブレーキ・システム。 - 圧力保護バルブをさらに備える、請求項3に記載の車両ブレーキ・システム。
- 前記制御装置はブレーキ・リザーバ圧力および制御装置の判断結果をデータ・リンク上にブロードキャストする、請求項3に記載の車両ブレーキ・システム。
- 前記車両速度がゼロに等しいかどうかの判断が、前記車両速度が車両速度しきい値より低いかどうかの判断と直接取り替えられる、請求項3に記載の車両ブレーキ・システム。
- 前記ブレーキ・リザーバ内の圧力がリザーバ圧力限度より大きいかどうかの判断が、前記車両ブレーキ・リザーバ内の圧力の上昇または下落の変化率の判断をも含む、請求項3に記載の車両ブレーキ・システム。
- 前記ブレーキ・リザーバ内の圧力がリザーバ圧力限度より大きいかどうかの判断が、リザーバのタイマが経過したかどうかの判断をも含む、請求項3に記載の車両ブレーキ・システム。
- エンジンの1分あたりの回転数の判断をさらに含む、請求項3に記載の車両ブレーキ・システム。
- 車両ブレーキ・リザーバを有する車両ブレーキ・システムを利用するステップと、
圧力変換器を有するタイヤ管理システムを利用するステップと、
前記圧力変換器を利用して前記車両ブレーキ・リザーバ内の圧力を感知するステップと、
ブレーキ・リザーバ圧力信号を車両運転者に通知するステップと
を含む、車両ブレーキ・リザーバ圧力を監視する方法。 - 前記車両ブレーキ・リザーバ内の空気圧力が予め設定された圧力限度より高い場合のみ、空気が前記タイヤ管理システムに、次いで車両タイヤへ、流れることができるようにする圧力保護バルブを利用するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 車両のタイヤ管理システムを使用して車両ブレーキ・リザーバ圧力を監視する方法であって、
ブレーキ・リザーバと連絡しているエアラインと連絡している圧力変換器を有するタイヤ管理電子制御装置を備える既存のタイヤ管理システムを車両上に配備するステップと、
前記エアライン内の空気圧を感知することによって前記ブレーキ空気リザーバ内の空気圧を判断するステップと、
前記監視されたブレーキ・リザーバの空気圧に基づく前記タイヤ管理電子制御装置からの電子信号を提供するステップであって、前記タイヤ管理電子制御装置が前記ブレーキ空気リザーバの空気圧を計算するステップと、
前記ブレーキ空気リザーバ圧力信号を、前記タイヤ管理電子制御装置を介して、前記車両の運転者に通知するステップと
を含む方法。 - 前記車両ブレーキ・リザーバ内の空気圧が予め設定された圧力限度より高い場合のみ、空気が前記タイヤ管理システムに、次いで車両タイヤへ、流れることができるようにする圧力保護バルブを提供するステップ
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
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