JP2670803B2 - トラクタ・トレーラ車用のブレーキ装置を制御する方法およびその制御装置 - Google Patents

トラクタ・トレーラ車用のブレーキ装置を制御する方法およびその制御装置

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JP2670803B2 JP63103739A JP10373988A JP2670803B2 JP 2670803 B2 JP2670803 B2 JP 2670803B2 JP 63103739 A JP63103739 A JP 63103739A JP 10373988 A JP10373988 A JP 10373988A JP 2670803 B2 JP2670803 B2 JP 2670803B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複合車両システム（すなわち、トラクタ・
トレーラ車）用のブレーキ装置を制御する方法およびそ
の制御装置に関するものである。特に、本発明は、補助
車両用ブレーキ装置間等の、個々に制御可能な車両ブレ
ーキ位置間で制動力を配分して、車両間の比例制動が得
られるようにする、車両ブレーキ装置用の制御装置に関
するものである。
（従来の技術） トラック等のヘビーデューティ車を含む各種車両用の
ブレーキ装置およびそれに関する制御装置は、先行技術
で周知である。
一般に、乗用車用のブレーキ装置は、トラック等のヘ
ビーデューティ車用のブレーキ装置より幾らか設計し易
い。これは、トラクタのみ、トラクタと空または積み荷
の軽いトレーラ、あるいはトラクタと積み荷の重いトレ
ーラで構成される、トラクタ・トレーラのトラクタにの
せて荷積みのように、トラックの荷積みや整備が変化す
る程、乗用車の荷積みや整備が変化しないためである。
あらゆる種類の車両用のアンチロックタイプのブレー
キ装置は、先行技術で周知である。簡単に説明すると、
このような装置は、ブレーキをかけた車輪の縦方向のス
リップを既定の限界内に維持して、最大限の車両安定度
（すなわち、ブレーキをかけた車輪の最大限の横方向摩
擦係数）が得られるように動作する。これには通常、個
々の車輪毎または個々の車輪毎、あるいはその両方につ
いて制動力を調整し、少なくとも車輪の回転をいくらか
維持する必要がある。
先行技術のアンチロックシステムの例は、米国特許明
細書第3,767,270号、第3,768,872号、第3,854,556号、
第3,893,696号、第3,929,383号、第3,929,382号、第3,9
66,267号、第4,392,202号、第4,591,213号を参照すれば
わかるであろう。これらの特許すべての開示内容は、本
明細書中に参照して盛り込まれている。
米国特許明細書第4,140,352号、第4,327,414号、第4,
494,199号、第4,512,615号、第4,545,240号、第4,591,2
13号、第4,606,586号、第4,616,881号、第4,648,663号
を参照すればわかるであろうが、制動を制御してドライ
バの要求を達成するか、ドライバの要求を「ワイヤによ
るブレーキ」の方式で検出するか、摩擦係数とそれに応
じて加減したブレーキ力を検出するか、車輪にかかる負
荷とそれに応じて加減した制動力を検出するか、車輪の
スリップを検出するか、または電気信号を使ってトレー
ラのブレーキ反応をよりすばやくするか、あるいはその
いずれかを組み合わせて実現するブレーキ装置も先行技
術に開示されている。これらの特許の開示内容も、本明
細書中に参照して盛り込まれている。
（発明が解決しようとする課題） 車両安定度等の様々な目的を達成するために検出した
パラメータに応じて制動力を加減する従来のブレーキ装
置は、一般に、車両の制動を強化するが、さらに改良す
る必要がある。トラクタ・トレーラ車用の従来の装置で
は、トラクタとトレーラの間に制動力を既定の方法で制
御する場合には、特別な構成と装備を備えたトレーラが
必要である。
本発明によれば、トラクタ・トレーラ等の連結式ヘビ
ーデューティ複合車両システムに特に適した車両ブレー
キ制御装置を設けることによって、先行技術の欠点の多
くが解決されるか、もしくは最小限に抑えられている。
したがって、本発明の目的は個々に制御可能なブレー
キ車輪同士または車輪の組同士で制動力を配分して比例
制動を達成する改良型車両ブレーキ制御装置を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） 本発明はオペレータが必要とする制動力の大きさ（通
常、車両のブレーキペダルの変位の割合として検出され
る）を検出する手段と、ブレーキをかけた車輪同士、ま
たは車輪の組同士で制動力を配分して比例制動を達成す
る手段とを有する、ブレーキ制御装置を設けることによ
って達成される。
セミトラックトラクタに取りつける場合、本装置は、
好ましいことに、指定のトレーラにトラクタを連結する
連結装置（すなわち、第５輪）内に複数のセンサを具備
し、これによって、トレーラに専用装置を備える必要が
なく、トラクタとトレーラ間で比例制動が可能になる。
（作 用） 本発明のブレーキ制動装置はトラクタ（28）だけに取
りつけたセンサ（170,172）を使って制動力を配分し、
トラクタとトレーラ間の比例制動（H1/V1＝H2/V2）を得
る。本制御装置は、トラクタ（28）だけに取りつけたセ
ンサ（80,170,172）を使って加速度（ａ）と、第５輪
（34）の垂直力に対する水平力の比率（HF/VF）とを検
出し、ブレーキを調節して比率HF/VFを加速度a/g（g:重
力加速度）に等しくする。
（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図におけるチャート10は本発明による車両ブレー
キ装置の様々な動作モードを示す。簡単に説明すると、
セクション12に示すように、制動力要求（車両のブレー
キペダルにかかる力またはブレーキペダルの変位、ある
いはその両方で検出される）が比較的低い時は、本装置
は、制動力の平衡を保つため、ブレーキを制御してブレ
ーキ摩擦面の摩耗を最小限にする。セクション14に示す
ように、制動力要求が比較的高い時は、本装置は、負荷
に比例して制動力を配分し、車両の制動能力と安定度を
最大限にする。制動力要求が中程度であるセクション16
では、制動力は、制動力の平衡配分から比例配分に滑ら
かに移行するように配分される。
好ましいことに本装置は、セクション18に示すよう
に、アンチロックモードを有する。このモードでは、現
実のホイールロックまたはそれが差し迫っていることが
いずれか１本以上の車輪で検出された場合、ブレーキが
かかったり解除されたりして（通常、制動力は比例制動
配分されている）、ロックされていない車輪のより大き
な横向きの粘着力を利用できるよう車輪を回転させたま
まに保つ。
さらに、車両が動力伝達系統またはエンジンリターダ
手段、あるいはその両方を装備している場合には、本装
置は、セクション20に示すように制動力要求が低い時
に、車両の運転費を最小限にするため、車両のブレーキ
の代わりまたはそれを補足するものとしてこのようなリ
ターダを利用することもできる。
本発明の車両用ブレーキ制御装置は、制動力に対する
オペレータの要求の大きさの関数として、複数モード
で、車両の個々に制御され、ブレーキのかかった車輪同
士または車輪の組同士で制動力を配分するには有効であ
る。
そのモードの１つは、ここでは「比例制動」モードと
定義するが、これは車両業界では周知のもので、タイヤ
と路面の境界面での軸方向負荷に対する接線摩擦力の比
率（すなわち、第９図のFF/FN）である「制動率」に係
わる。
もちろん、極限値は摩擦係数（“MU"）である。各車
輪または車輪の組が同じ割合または比率で負荷に対して
接線摩擦力（または制動力）を作り出す場合には、車輪
のそれぞれがスリップ関係と等しいMUを有する程度ま
で、車両は、同時にその車両のすべてで得られる粘着力
のすべてを利用できる。それぞれの車輪で等しい制動率
を達成できるという主要な、かつ有利な効果は、ブレー
キ業界では周知である。
もっとはっきり言えば、本明細書中で使用する比例制
動とは、軸に垂直な方向から加わる負荷力に対する接線
制動力の比率がすべての車輪または車輪の組について同
じ（またはほとんど同じ）である場合の、車両の制動力
配分を意味する。このような複数の車輪は、個々に考え
ることも組にして考えることもできるが、車両が数台の
補助車両を組み合わせたもの全体であれば、その組は、
１本の車軸上の車輪全部、１対のタンデム車軸（台車セ
ット）上の車輪全部、あるいは１台の補助車両上の車輪
全部で構成してもよい。
車両の制動装置での制動力の配分に関するもう１つの
要点は、負荷あるいは路面に対するタイヤの粘着力要因
以外のブレーキまたは車両の何らかのシステムパラメー
タに関連する制動エネルギー入力を作り出すことであ
る。このようなパラメータとしては、ブレーキ間の平衡
摩耗、平衡作用、または平衡温度がある。選んだパラメ
ータがどんなものであっても、それを平衡させるための
制動力の配分は、一般に、比例制動の場合の制動力の配
分とは異なる。
本明細書中で使用する平衡制動は、制動力の配分が軸
に垂直な方向から加わる負荷力に依存していない場合の
車両の制動力配分で、これは、等しい摩耗、ブレーキ
力、温度、あるいはブレーキの摩耗に直接関連するパラ
メータ等、希望の平衡を達成する。現代のブレーキの摩
耗率は、主に、ブレーキ温度特にライニング（裏張り）
の表面温度が要因となるような、ブレーキが実行する作
用の量（すなわち、ブレーキトルクに回転数をかけたも
の）に関連する。摩耗における温度要因は特に重大であ
る。例えば、800゜Fの時のブレーキライニングの摩耗率
は300゜Fの時の摩耗率より４倍も大きい。同等の熱放散
特性があり、同じ寸法と構造にした複数のブレーキの場
合には、作用が最も大きいブレーキは、温度が最も高く
なり、作用の差よりずっと大きな率で摩耗する。
車両用ブレーキ装置の所定量のブレーキライニング全
体については、ライニングのすべてが起こり得る最も低
い温度で動作する場合、ライニング全体は摩耗耐用年数
が長くなる。これは、ドラムまたはディスクの表面積全
体に熱（エネルギー）が均一に広がっている時に起こ
る。また、起こり得る最も低い温度での動作も、エネル
ギー吸収予備容量が最も大きくなる傾向があることに注
意しなければならない。１つのブレーキでエネルギーが
高いと、ある程度までフェード現象は自己防衛機能であ
るが、結局、壊滅的に故障する原因となる。従って、制
動力を含む、ブレーキ温度またはブレーキエネルギーの
その他の基準を使って、制動力を配分し、車両の制動装
置の摩耗を平衡させることができる。
車両のブレーキの用途、特にヘビーデューティ車のブ
レーキの用途についての様々な研究によると、ほとんど
ブレーキの使用は要求が低いものであることがわかって
いる。例えば、100psiのブレーキ圧に対する容量がある
空気作動式ブレーキ装置を装備した車両では、すべての
ブレーキ使用の90パーセント（90％）が20psi未満であ
る。ブレーキの摩耗の大部分は、ドライバによるブレー
キトルクの要求が比較的低い時に発生している。停止の
大部分については、路面に対するタイヤの粘着容量は検
討されていない。積み荷を満載したトラックの車軸での
20psiのブレーキを使用するには、通常、わずか0.1の摩
擦係数しか必要としない。乾燥した路面が0.6〜1.0の摩
擦係数をもたらし得るのに対し、濡れたアスファルトで
は0.3の摩擦係数となる。このため、制動容量の極値を
基礎とする制動力配分は、オペレータの制動力要求の大
きさにもかかわらず、車両の所有者またはオペレータ、
あるいはその両方の要求を満足させるようになされな
い。
本発明のブレーキ制御装置は、第２図に示すトラック
22のような単一車両システムと、第３図に示すトラクタ
・トレーラシステム24（トラクタ・トレーラ車両）のよ
うな複合車両システムに応用できる。簡単に説明する
と、本技術に精通した者には周知の通り、トラック22は
単一フレーム上の１台の車両で構成され、通常、少なく
とも１本の後輪駆動車輪軸26と１本の前輪操舵車輪27と
を有する。第３図に示すトラクタ・トレーラシステム24
は、トラクタ28と、連結手段32でこれに取りつけられた
セミトレーラ30とで構成され、この連結手段は、トレー
ラに固定されたキングピンと選択的に係合するようにト
ラクタに固定された、周知の第５輪34で構成される。こ
のトラクタは一般に、１対またはタンデムセットの後輪
駆動車軸36,38と前輪操舵車軸40とで構成される。トレ
ーラ30は一般に、タンデムセットまたは１対の、非操
舵、非駆動式トレーラ車輪42,44で構成される。一般
に、前輪車軸27,40は非駆動形で操舵可能な車輪である
が、かならずしもそうでなくてもよい。
本発明は、トラック22のような単一車両システムに関
する場合は、制動力の車両内配分を必要とする。また、
本発明の制動装置は、セミトラックトラクタ・トレーラ
システム24のような複合車両システムに関する場合は、
少なくとも、トラック28とトレーラ30との間の車両制動
力配分を必要とするが、トラクタ28についての車両内制
動力配分と、トレーラ30についての車両内制動力配分と
を必要とすることもある。
車両の現状、環境、希望の出力に基づいて制動力配分
を変えることができる、制動系統制御装置、好ましくは
コンピュータ制御の制動装置を設けると有利である。粘
着力が概して重大でない時には、他の重要な要因、例え
ば等化摩耗について制動力配分の目的を設定できること
もある。また、ドライバがもっと高レベルの制動を要求
する時等は、装置の目的は、例えば、リアルタイムの負
荷比例に変えられることもある。また、要求が中間レベ
ルの時等は、制動力配分の目的は、車両に対してジャー
キング（jerking）せずに、平衡制動と比例制動を混ぜ
るか、これらを凌ぐことにすることもできる。車輪のい
くつかがタイヤの低い粘着度を有すること（すなわち、
氷等の破片の上にのっている場合）は、常に起こり得る
ので、アンチロックシステムが車輪の固定状態を監視
し、個々のブレーキまたはブレーキの組について平均制
動トルクを下げるよう仲立ちをして、方向制御を保持す
ることは可能であろう。
フィードバック機能を備えた電子制御式ブレーキ装置
を利用すれば、装置の最適応答速度と正確度は可能であ
る。さらに、従来技術と同様に、目標出力は一定ではな
いが、中央処理装置内の既定の論理規則に応じて変えら
れる。本発明のマルチモード制動力配分システムは、方
向安定性と操舵性が高い状態で、様々な車両条件で整備
費用の低減、ブレーキ予備容量の最大化、車両の停止距
離の最適化について最適な歩み寄りを図れるよう、制御
できるという点で、既存の制動装置を改良したものであ
る。重要なのは、このような機能が、個々の補助車両の
それぞれのブレーキの状態とは幾らか無関係に、単一車
両システムだけでなく、トラクタとトレーラの各種組合
わせにも設けられることである。
本発明の一実施例は、トラック22用の制動装置を示す
第５図を参照すればわかるであろう。トラック22は、ト
ランスミッション48と動力伝達系統50を介してエンジン
46が駆動する後輪駆動車輪26を具備する。１対の従動車
輪（被駆動車輪）52,54が後輪駆動車軸26に連結され、
１対の前輪56,58が前輪操舵車軸27に連結されている。
空気作動式ブレーキ60,62は車輪52,54のそれぞれの回転
にブレーキをかけるために設けられ、空気作動式ブレー
キ64,66は車輪56,58のそれぞれの回転速度抑制するため
に設けられている。リアブレーキ60,62は、先行技術で
周知の通り、フロントブレーキ64,66と同様に、寸法も
種類も同じである。図示の装置では、これらのブレーキ
は、Ｓ字カム作動式ドラムブレーキ形または空気圧ディ
クブレーキ形等、周知の種類の１つの空気作動式ブレー
キである。これらのブレーキの詳細は先行技術で周知で
あるが、米国特許明細書第4,476,968号および第4,457,4
07号を参照するともっとよくわかるであろう。どちらの
特許の開示内容も、参照して本明細書に盛り込まれてい
る。周知のように、両方のフロントブレーキと両方のリ
アブレーキは寸法も種類も同じでなければならないが、
フロントブレーキ64,66の寸法または種類、あるいはそ
の両方がリアブレーキ60,62と同じである必要はない。
ブレーキを作動させるための圧縮空気は、車両のコンプ
レッサ（図示しない）等から複数の供給タンク68を通し
て供給される。これらの供給タンクは１つだけ図示す
る。
この制御装置はコントロール装置70（マスタコントロ
ーラ、コントロールユニット）を具備するが、このコン
トロール装置は、順応性の応答性のため、複数の入力信
号を受け取る手段72と、既定の論理規則に従って入力信
号を処理する手段と、様々なシステムオペレータに対し
て指令出力信号を出す手段74とを有する、電子式マイク
ロプロセッサベースの制御装置であることが好ましい。
センサ76は、オペレータによるブレーキペダル78の変
位を検出して、車両の停止作用力に対するドライバの要
求を示す入力信号を出力する。この種のセンサは先行技
術で周知であるが、米国特許明細書第4,140,352号、第
4,327,414号、第4,512,615号を参照するともっとよくわ
かるであろう。一般に、このようなトランスデューサ
は、ブレーキペダル78の変位またはブレーキペダル78に
かかる力、あるいはその両方を検出し、それに比例した
出力信号を出力する。車両の減速度を示す入力信号は、
車両に固定した減速計80（加速センサ、第２検出手段）
か、動力伝達系統の回転速度を示す信号を出力するトラ
ンスミッション出力軸速度センサ81を使って出力しても
よい。この速度センサが出力する信号は、CPU70で区別
してもよい。力センサ82,84,86,88は、車輪52,54,56,58
のそれぞれの制動力と負荷力を示す入力信号を出力する
ために使用する。この力センサは、先行技術で周知の通
り、ひずみゲージベースのものまたは線形可変変位形ト
ランスデューサ形のもの、あるいはその両方であっても
よい。ブレーキ平衡モード時の制動力配分をもっと正確
にするため、温度センサ90,92,94,96を設けて、車輪52,
54,56,58のそれぞれのブレーキの温度を検出してもよ
い。温度センサは、先行技術で周知の通り、非接触形赤
外線センサ等にしてもよい。このブレーキ装置でアンチ
ロックモードを可能にするには、車輪速度センサ98,10
0,102,104を設けて、車輪52,54,56,58のそれぞれの回転
速度を示す入力信号を出力させる。
コントロール装置（CPU）70は、以下に詳しく説明す
る通り、既定の論理規則に従って入力信号を処理し、コ
ントロールバルブ106,180（アクチュエータ）に指令出
力信号を出力する。簡単に説明すると、コントロールバ
ルブ106は供給管路110を介して供給タンク68に接続さ
れ、CPU70からの指令出力信号に従って、分岐管112を介
してブレーキ60に、また分岐管114を介してブレーキ62
に加圧流体を提供する。コントロールバルブ108は供給
タンクの一方からの供給管路110に接続され、指令出力
信号に従って、分岐管116を介してブレーキ64に、また
分岐管118を介してブレーキ66に加圧空気を提供する。
コントロールバルブ108は、管116と118に自主的に圧力
をかける。従って、それぞれの車輪での制動力は、CPU7
0が受け取り、処理した入力信号に応じてこれが出力し
た指令出力信号に応じて、閉ループ方式で個々に制御で
きることがわかるであろう。
トラック22用のブレーキ装置の車両用車輪52,54,56.5
8間で制動力を制御または配分する方法は、以下により
詳しく説明する。本発明の制動装置はそれぞれの車輪で
の制動力の配分を伴うが、この装置は、制動力を正確に
表すものとして、それどれの車輪での制動力のパラメー
タを測定し、制御する。
もっと簡略化し、安価な代替装置では、第５図に示す
ものより幾らか正確度が劣るが、車輪52,54,56,58のそ
れぞれの制動力を示す入力信号を出力するセンサとし
て、力センサ82,84,86,88の代わりに、圧力センサ120,1
24,126,128等の圧力センサを部分的に使用してもよい。
簡単に説明すると、ブレーキの寸法と種類、空気圧モー
タの寸法と種類、ライニングの種類、ゆるみ調整装置の
寸法と種類等のパラメータがわかっている空気作動式ブ
レーキだとすると、このブレーキによってかかる制動力
は、約±10％の正確度で、空気圧モータに供給される圧
力に周知のように相当することがわかっている。
力センサ82,84,86,88は、接線（すなわち、制動）力
と軸に垂直な方向から加わる（すなわち、負荷）力の両
方を示す信号を出力するタイプのものでもよいが、この
代表装置では、個別の負荷センサを使用してもよい。典
型的な従来の負荷センサ130を示す第４図を参照すれば
わかるだろうが、負荷センサは先行技術で周知である。
このような負荷センサは、車輪毎に設けてもよく、ある
いは、車輪毎に設けてもよい。
本実施例では、ブレーキ力（第９図のFF）は、車両の
車輪間で制動力または制動作用を配分するために、測定
し、制御したパラメータとなる。第１図に示すように、
制動力に対するオペレータの要求が比較的低い（100％
中、０〜Ａ％の要求）と、制動力は平衡制動モードで配
分される。制動力に対するオペレータの要求が比較的高
い（Ｂ〜100％の要求）と、制動力は比例制動モードで
配分される。オペレータの要求が中程度（100％中、Ａ
〜Ｂ％の要求）であれば、制動力は、平衡制動モードか
ら比例制動モードへ滑らかに移行するよう、過渡的に配
分される。一般に、Ａは15〜25％になり、Ｂは30〜35％
になる。ＡとＢの値は、ドライバの要求、期待使用率、
全車両の整備方法等を考慮して変えるのが好ましい。Ａ
とＢの値は、検出した車両の運転条件（すなわち、ホイ
ールロックの高発生率等）を考慮して閉ループで変えて
もよい。
この例は、トラック22の車輪52,54,56,58間での車両
内制動力配分に関するものであるが、同じ動作モード
は、トレーラ30の車輪間での車両内制動力配分や、複合
車両システム24のトラクタとの間と車両間制動力配分
（すなわち、トラクタとトレーラ間の平衡制動と比例制
動）にも応用できる。
平衡制動モードでの動作時には、車輪Ｎ本用の制動装
置の各車輪での制動力（BF）は、次式のようになる： 式中、 BFXB＝平衡制動時の車輪Ｘでの制動力 CX＝相対的なブレーキ寸法、種類に基づく定数（CXは車
輪Ｘでの負荷VXの関数ではない。） ｇ＝平衡制動関数 Ｄ＝検出した要求 言い換えると、平衡制動時には、各車輪（または車輪
の組）での制動力は、検出したオペレータの要求（Ｄ）
に、既知の個々のブレーキパラメータ（寸法、種類、モ
ータの寸法等）に関する定数（Ｃ）をかけた関数（ｇ）
となる。
CPU70は各車輪で制動力 を検出し、コントロールバルブ106,108に指令出力を送
ってブレーキ60,62,64,66に圧力をかけ、次の誤差
（EXB）式を最小限にする： EXBが正であれば、ブレーキにかかる圧力が大きくな
り、EXBが負であれば、ブレーキにかかる圧力が小さく
なる。
一般に、平衡制動時の目的は摩耗を平衡させることで
ある。温度が検出されなければ、同様の複数のブレーキ
で熱放散が等しいと考えられ、また、車両全体は同じ速
度なので、車輪のスリップの小さな差を無視すると、
（BF）×（車両の速度）×（時間）の積はブレーキ入力
エネルギーに等しくなる。エネルギー入力を等しくする
には、CXはすべて等しくなければならない。
温度センサ（90,92,94,96）を使用する場合は、もっ
と正確な摩耗平衡が得られる可能性がある。このような
状況では、次式のようになる： 式中、 TX＝車両Ｘの温度 ブレーキｘでの力は、他のブレーキ（Ｎ−１）の温度
と相対的にブレーキｘで検出された温度に従って加減さ
れるであろう。他のブレーキの温度と相対的にこのブレ
ーキで検出された温度が高けれは高いほど、BFXBは低く
なる。温度センサがあるこのような装置では、エネルギ
ー入力が初めから等しいかもしれないが、熱放散特性の
差によって温度差が発散したら、これに応じてエネルギ
ー配分は修正されるだろう。
比例制動モードでの動作時には、車輪Ｎ本用の制動装
置の各車輪での制動力は、次式のようになる： 式中、 BFXP＝比例制動時の車輪Ｘでの制動力 KX＝相対的なブレーキパラメータに基づく定数 ｆ＝比例制動関数 Ｄ＝検出した要求 LX＝車輪Ｘでの負荷 言い換えると、比例制動時には、各車輪での制動力
は、検出した要求（Ｄ）と、その車輪での負荷（Ｌ）と
の関数（ｆ）となる。この負荷は力センサ82,84,86,88
で検出してもよく、あるいは、センサ130等の個別の負
荷センサをＮ本の車輪のそれぞれに設けてもよい。
平衡制動の場合と同様、比例制動時には、CPU70が各
車輪（BFSx）での制動力を検出し、コントロールバルブ
106,108に指令出力を送って次の誤差（EPX）式を最小限
にする： 一般に、比例制動モードでは、各車輪にかかる制動力
は、オペレータの要求に、平均制動率と検出した負荷の
積をかけたものに正比例する。
移行モードでの動作の場合は、車輪Ｎ本用の制動装置
の各車輪での制動力は、次式のようになる： 式中、 BFXI＝中間制動時の車輪Ｘでの制動力 ｈ＝中間制動関数 言い換えると、中間または移行制動時には、各車輪で
の制動力は、他のモードとの間で滑らかに移行するため
の、他のモードの間を補うものである。
他のモードの場合と同様、CPUはコントロールバルブ
に指令を出して、各車輪で次のような誤差（EIX）式を
最小限にする： 上記のように、車輪52,54,56,58のそれぞれに連結し
た水平力センサ82,84,86,88を取り除き、その代わりに
圧力センサ120,124,126,128を使用し、さらに各車輪に
従来タイプの垂直負荷センサ130を使用すると、トラッ
ク22用比較的安価だが正確度が幾らか劣るブレーキ装置
を提供することができる。このような装置では、各ブレ
ーキにかかる圧力は、監視され、制御されるパラメータ
となる。寸法と種類がわかっているブレーキでは、その
空気圧モータにかかる圧力が、そのブレーキがかける制
動力を比較的正確に表していることがわかっている。
本発明の制動装置は、第３図に示すトラクタ28とトレ
ーラ30のシステム24のような複合車両システムにも応用
できる。第６図を参照すると、複合車両システム24のト
ラクタ28用の制動装置がわかるであろう。簡単に説明す
ると、先行技術で周知の通り、トラクタ28は、通常は駆
動されない前輪操舵車軸40と、前輪−後輪駆動車軸36と
後輪−後輪駆動車軸38から成るタンデムペアの後輪駆動
車軸とを具備する。車軸140と142は後輪−後輪駆動車軸
38に連結され、車軸144と146は前輪−後輪駆動車軸36に
連結され、車輪148と150は前輪操舵車輪40に連結され
る。トラクタの場合には一般的だが、後輪駆動車輪の各
車輪にダブルタイヤが使用される。リアブレーキ152と1
54の、負荷センサ156と158、速度センサ160と162、温度
センサ164と166を数組追加する必要があることを除け
ば、トラクタ28用のブレーキ装置は、トラクタ内の制動
力配分に関連するので、機能および構造上は第５図に示
すトラック22用の制御装置と実質的に同じである。従っ
て、トラクタ28用のブレーキ制御装置の各種要素のうち
トラック22用に使用するものと一致するものには、同じ
参照番号を割り当て、もう一度詳しい説明はしない。
後部コントロールバルブ168（アクチュエータ）は、
第５図に示す後部コントロールバルブ106と実質的に同
じであるが、個々に制御された４本の分岐線がそこから
伸びている。
簡単に説明すると、エアブレーキ152,154は、エアブ
レーキ60,62と実質的に同じである。力センサ156と158
は、好ましくはひずみゲージベースの装置で、構造およ
び機能上、力センサ82,84と実質的に同じである。車輪
速度センサ160と162が、構造および機能上、車輪速度セ
ンサ98,100と実質的に同じであり、温度センサ164と166
は、構造および機能上、温度センサ90,92と実質的に同
じである。
トラック22用のブレーキ装置と比較すると、トラクタ
28用のブレーキ装置が、ブレーキのかかる車輪を４本で
はなく６本（すなわち、Ｎ＝４ではなくＮ＝６）具備し
ていることを除けば、トラクタ内の平衡制動モード、移
行制動モード、比例制動モードは、トラック22用の制動
装置に関連して説明した同モードと実質的に同じであ
る。第３図に示すシステム24のようなトラクタ・トレー
ラ車システムでは、車両間の制動力配分は極めて重要で
ある。概して、最小限の整備と、最大限の制動性能およ
び安定性という両方の目的から、受け入れられる車両の
ブレーキ性能を得るために重要な順に言えば、トラクタ
とトレーラ間の比例制動と平衡制動は、少なくとも、ト
ラクタ内の比例制動と平衡制動と同じように重要で、ト
レーラ内の比例制動と平衡制動より重要なものと考えら
れる。従って、トラクタ・トレーラ用の制動装置では、
上記のようにトラクタとトレーラ間の制動力配分を実行
できる手段を設けることが重要である。さらに、トラク
タ28は、トレーラ30の所有者以外の個人に所有させられ
ることが多く、しかも、共有のトラクタとトレーラ数台
ずつのフリート（fleet）内でさえ、典型的なフリート
ではトラクタの台数よりトレーラの台数の方がずっと多
くなるということは、忘れてはならない重要なことであ
る。従って、トレーラに装備する特別な装置が必要だと
してもそれがほとんどなく、トラクタ・トレーラでの比
較的正確な比例制動と、トラクタとトレーラ間である程
度の平衡制動をもたらすような、制動制御システムをト
ラクタ・トレーラ車システムに設けることが非常に望ま
しい。
トラクタとトレーラ間で受け入れられる程度の比例制
動と平衡制動をもたらすような、トラクタ・トレーラ制
動装置を達成するには、トレーラに装置を追加する必要
はないが、本発明のトラクタに、加速度計80と１対の負
荷センサ170,172（第１検出手段）を装備する。この加
速度計80は車両の加速度／減速度を示す入力信号をCPU7
0に出力するもので、負荷センサ170,172は、トランスデ
ューサ等を備え、トラクタとトレーラ間の第５輪接続部
の垂直力と水平力を示す入力信号をCPU70に出力する。
また、CPU70からの指令出力で制御されるコントロール
バルブ174（アクチュエータ）は、標準的なトレーラ用
ブレーキ系統コントロールバルブにパイロット信号また
は制御信号を出力する。
次に、従来の標準的なトレーラ用ブレーキ装置を示す
第７図について説明する。簡単に説明すると、このトレ
ーラは、先行技術で周知の通り、トラクタの第５輪34と
選択的に係合したり、それから外れたりできるようにキ
ングピン176を具備している。また、トレーラは、流体
接続部1280を使ってトラクタの空気圧系統に接続された
供給タンク178を具備する。トレーラの車軸42,44は、ト
レーラの車輪182,184,186,188を支え、そのそれぞれに
はエアブレーキ190,192,194,196が設けられている。一
般的に、トレーラ用ブレーキはすべてリレーバルブ198
を使って同じ圧力で制御されている。このリレーバルブ
198には、トレーラの供給タンク178に接続された流入口
200と、コネクタ204を使ってトラクタの空気圧系統から
パイロットエア信号を受け取るパイロットバルブ部202
がある。コネクタ204は、トラクタのコネクタ206と接続
できるように設計されている。一般的に、コネクタ204
と206、コネクタ180、ならびにそれに付随する車両の空
気圧系統との接続部（図示しない）は、流体接続を形成
し、「グラッド ハンド（glad hand）」として知られ
ている。
第７図を参照すればわかるように、従来の標準的なト
レーラ30には、各ブレーキがパイロット制御式リレーバ
ルブ198から単一出力208による同一圧力で作動し、この
ため、すべてのブレーキが、パイロットバルブ部202に
かかる圧力の関数である同一圧力で作動するという、ブ
レーキ装置が付いている。従って、ブレーキ190,192,19
4,196のすべてが同一圧力で作動し、しかも、その作動
圧力の個々の制御が標準的なトレーラでは利用できない
ので、トレーラのブレーキ同士の間の制動力配分を制御
して、制御方式でトレーラ内の平衡制動または比例制動
を達成することは不可能である。しかし、第６図に示す
トラクタ用制動装置を利用すると、トラクタとトレーラ
間の比例制動と、ある程度の平衡制動が得られる。
第10図の平衡示力図には空気抵抗力、勾配抵抗力、あ
るいは過渡的力が含まれていないが、同図からわかるよ
うに、次の関係が成り立つ： H1＝−M1a＋HF V1＝M1g＋VF H2＝−M2a−HF V2＝M2g＋VF 式中、 M1＝トラクタ28の質量 M2＝トレーラ30の質量 H1＝トラクタ28の制動力 H2＝トレーラ30の制動力 HF＝第５輪34/キングピン178での水平力 V1＝トラクタの車軸が支える重量 V2＝トレーラの車軸が支える重量 VF＝第５輪にかかる重量 ｇ＝重力 ａ＝前進加速度 トラクタ・トレーラの比例制動状態では、トラクタ
（１単位として考える）の制動率は、トレーラ（１単位
として考える）の制動率に等しくなり、次の関係が成り
立つ： H1/V1＝H2/V2 さらに、連結組立品の制動率（HF/VF）は、上記の値
に等しくなり、すなわち、次の関係が成り立つ： HF/VF＝H2/V2＝H1/V1 上記の関係の場合、HF/VF＝−a/gであれば、トラクタ
・トレーラの比例制動が得られることがわかるであろ
う。従って、トラクタ用ブレーキ（バルブ108と168の制
御）またはトレーラ用ブレーキ（バルブ174の制御）あ
るいはその両方にかかる圧力を調節して、次の誤差式を
最小限にすると： Ｅ＝HF＋VF＊a/g すなわち、 Ｅ＝（HF/VF）＊Ｃ＋ａ または、 Ｅ＝Ｃ＊HF＋VF＊ａ ここで、 C:重量係数 トレーラにかかる負荷にかかわらず、トラクタ・トレー
ラの比例制動が得られ、トレーラにセンサまたは制御装
置あるいはその両方を追加する必要がない。
車両の加速度／減速度も、スリップについて適当な余
裕が見込んであれば、車輪速度センサを使って測定する
ことができる。もちろん、車輪速度センサを組み合わせ
た、車両加速度／減速度測定装置80を使用して、車輪の
スリップについて非常に正確な測定値を算出してもよ
い。
トレーラ用ブレーキにかかる空気圧を調節して次式を
最小限にし、トラクタ・トレーラの比例制動を維持する
ための、トラクタ28だけに取りつけられた、完全に機械
式の代替装置を第11図に示す： Ｅ＝HF＋VF＊a/g 第５輪34は、１対のリンク302によってピボット式に
支持されている第５輪キャリッジ300によって、トラク
タ28に取りつけられている。重り304は、リンク306によ
ってトラクタ28にピボット式に取りつけられている。ト
レーラ用車輪ブレーキへの空気の供給を制御するバルブ
308は、第５輪キャリッジに取りつけられ、水平に伸び
ているバルブブランジャ310によって制御される。この
バルブブランジャは、リンク306とともに水平に動ける
ようにこれを固定されている。バルブ308は、第６図に
示すバルブ174の代わりに使われる。
リンク302は垂直線に対する角度320を規定するが、リ
ンク306は垂直線に対する角度330を規定する。簡単に説
明すると、角度330の勾配は車両の減速度に比例するの
に対し、角度320の勾配は比率VF/HFに比例する。このた
め、適当な寸法になっていれば、トラクタ・トレーラの
比例制動（すなわち、HF/VF＝−a/gの時）では、角度33
0の勾配は角度320の勾配に等しくなる。
トラクタ用ブレーキの制動率をトレーラ用ブレーキの
制動率より大きくして使用すると、塊304と第５輪キャ
リッジ300の両方は前方に揺れ、角度320が角度330より
大きくなる。これによって、バルブブランジャ310はだ
んだんバルブ内に伸びていき、トレーラ用コントロール
バルブパイロット部202への管路206内のパイロット空気
圧が増す。トレーラの制動率がトラクタの制動率より大
きければ、角度330は角度320より大きくなり、ブランジ
ャ310はだんだんにコントロールバルブ308から出てき
て、パイロット空気管206に供給されるパイロット圧力
が減少する。
制動構成がわかっていないトレーラを使ってトラクタ
・トレーラの平衡制動を達成するには、トレーラ用ブレ
ーキ装置が装備するブレーキの数と種類について、一定
の仮定条件が必要になる。
典型的なトレーラ用ブレーキ装置では、すべてのブレ
ーキが同一同力で使用される。このため、トレーラ用ブ
レーキの数（すなわち、ブレーキを装備したトレーラの
車軸数）を知ることは、トラクタ・トレーラでおおよそ
そのブレーキ平衡を達成する上で重要である。トレーラ
の重量について一定の計算または仮定あるいはその両方
を行い、各ブレーキに供給される圧力（すなわち、バル
ブ198へのパイロット圧力）を知って、既知の車両減速
度を達成すると、ブレーキ数（すなわち、2,4,6……）
は十分正確に推定できる。その点については、各ブレー
キは、指定の平均ブレーキ特性を有するものと仮定で
き、バルブ198からの圧力は、それだけの数のブレーキ
が合計量で、トラクタ用ブレーキと等しいブレーキ作用
を行うのに必要な圧力となる。
これよりわずかに精巧な装置では、トレーラに確認ソ
ケット348（第８図参照）を備えて、トラクタの確認プ
ラグ360と噛み合わせてもよい。これは、ブレーキの
数、ブレーキの種類、アクチュエータの種類等、トレー
ラ用ブレーキ装置についての一定の基本情報をCPU70に
出力するものとなる。この情報は、オペレータ用キーボ
ード350を使ってCPU70に入力してもよい。この情報を使
えば、より正確なトレーラ／トラクタ平衡制動が達成で
きる。
CPU70と対話できるように特に構成されたセンサとア
クチュエータを含むトレーラ用ブレーキ装置400を第８
図に示す。トレーラの論理演算装置（TLU）402は、トレ
ーラ用ブレーキ装置のセンサ類から入力信号を受け取る
入力装置404と、CPU70から指令出力信号を受け取る入力
装置406と、CPU70にセンサ入力信号を送出する出力装置
408と、CPU70からトレーラ用ブレーキ装置のアクチュエ
ータ類に指令出力を転送する出力装置410が備わってい
る。TLUには、RAMまたはROM、あるいはその両面を備え
つけてもよい。
トレーラの各車軸42,44に付いているトレーラ用ブレ
ーキ190,192,194,196のそれぞれは、バルブ412によって
個々に制御可能である。このバルブは、ソレノイドパッ
ク414等の電子制御部材によって電子的に制御してもよ
い。これは、比較的高速反応のバルブになり、パイロッ
ト圧力管路とコネクタを設ける必要性を排除する。ブレ
ーキまたは車軸のそれぞれには、力センサ416、温度セ
ンサ418、または車輪速度センサ420、あるいはそれらを
適当に組み合わせて設けてもよい。
（発明の効果） 本発明によれば、トラクタ−トレーラ車両のブレーキ
装置において、運転者の要求に応じて制動力を発生さ
せ、第５輪における垂直荷重（VF）、水平荷重（HF）お
よび車両加速度（ａ）を示すパラメータ値を検出し、誤
差Ｅ＝（HF/VF）＊Ｃ＋ａ（C:重量係数）の絶対値が最
小となるように、トラクタ側とトレーラ側との制動力の
配分を調整することにより、トレーラ側に特別な専用装
置を装着することなく、トラクタ−トレーラ間の比例制
動を達成することができる。
また本発明は従来のブレーキ装置によりコストを低下
させるとともに、車両の運転費と安全性の両面について
も性能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によって得られる車両制動の複数のモ
ードを示す図、 第２図は、本発明のブレーキ制御装置を使用できる単一
車両システムの概略図、 第３図は、本発明のブレーキ制御装置を使用できる複合
車両システムの概略図、 第４図は、本発明のブレーキ装置とともに使用できる従
来の負荷センサの概略図、 第５図は、第２図に示した単一車両システム用の、本発
明のブレーキ装置の概略図、 第６図は、第３図の複合車両システム用の、本発明のブ
レーキ装置の概略図、 第７図は、第６図のブレーキ装置とともに使用できる標
準的なトレーラ用ブレーキ装置の概略図、 第８図は、第６図に示したトラクタ用ブレーキ装置と相
互に作用して、より高性能の複合車両用ブレーキ装置を
提供するために特別な装備を施したトレーラ用ブレーキ
装置の概略図、 第９図は、ブレーキをかけた車輪の示力図、 第10図は、第３図の複合車両システムの平衡示力図、 第11図は、本発明のブレーキ制御装置の代わりとなる制
御装置の概略図である。 12,14,16,18……セクション、22……トラック、24……
トラクタ・トレーラシステム、28……トラクタ、30……
トレーラ、34……第５輪、52,54,56,58……車輪、70…
…コントロール装置、72……入力信号、74……指令出力
信号、76……センサ、78……ブレーキペダル、80……減
速計、82,84,86,88……力センサ、90,92,94,96……温度
センサ、106,108……コントロールバルブ、120,124,12
6,128……圧力センサ、170,172……負荷センサ

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第５輪／キングピン連結構造（34,176）お
    よびトラクタとトレーラとで独立して制御可能な補助車
    両ブレーキ装置を有するトラクタ−トレーラ車両（28,3
    0）のブレーキ装置の制御方法であって、 ａ）運転者の要求に応じて制動力を発生させ、 ｂ）第５輪における垂直荷重（VF）を表すパラメータ値
    を検出し、 ｃ）第５輪におけるキングピンによる水平荷重（HF）を
    表すパラメータ値を検出し、 ｄ）当該車両の加速度（ａ）を示すパラメータ値を検出
    し、 ｅ）Ｅ＝（HF/VF）＊Ｃ＋ａ ここで、E:誤差 C:重量係数 HF:第５輪／キングピン連結部の水平荷重 VF:第５輪／キングピン連結部の垂直荷重 a:当該車両の前進加速度 として、前記トラクタおよびトレーラの少なくとも一方
    の補助車両ブレーキ装置の制動力を調整して、誤差Ｅの
    絶対値を最小とすることを特徴とするトラクタ−トレー
    ラ車両のブレーキ装置の制御方法。
  2. 【請求項２】ｂ）第５輪における垂直荷重（VF）を表す
    パラメータ値の検出およびｃ）第５輪におけるキングピ
    ンによる水平荷重（HF）を表すパラメータ値の検出は、
    HF/VFの比の値を表すパラメータの検出からなることを
    特徴とする請求項１に記載のトラクタ−トレーラ車両の
    ブレーキ装置の制御方法。
  3. 【請求項３】トレーラキングピンを連結する第５輪を有
    するトラクタと、独立して制御可能なトラクタ補助車両
    ブレーキ装置と、独立して制御可能なトレーラ補助車両
    ブレーキ装置とを備えたトラクタ−トレーラ車両のブレ
    ーキ装置の制御方法であって、 HF/VFの比の値を検出し、 当該車両の加速度（ａ）の値を検出し、 運転者が要求する車両制動力（Ｄ）の値を検出し、 運転者の要求に応じて制動力を発生させ、 Ｅ＝（HF/VF）＊Ｃ＋ａ ここで、E:誤差 C:重量係数 HF:第５輪／キングピン連結部の水平荷重 VF:第５輪／キングピン連結部の垂直荷重 a:当該車両の前進加速度 として、前記トラクタおよびトレーラの補助車両ブレー
    キ装置の制動力を調整して、誤差Ｅの絶対値を最小とす
    ることを特徴とするトラクタ−トレーラ車両のブレーキ
    装置の制御方法。
  4. 【請求項４】独立して制御可能なトラクタ補助車両ブレ
    ーキ装置を備えたトラクタ補助車両と、トレーラ補助車
    両に支持されたキングピンを連結する第５輪連結部と、
    独立して制御可能なトレーラ補助車両ブレーキ装置を制
    御するマスタコントローラとを有するトラクタ−トレー
    ラ車両のブレーキ制御装置であって、 第５輪／キングピン連結部における垂直荷重に対する水
    平荷重の比（HF/VF）の値を表す入力信号を発信する第
    １検出手段（170,172）と、 当該車両の加速度（ａ）を表す入力信号を発信する第２
    検出手段（80）と、 前記入力信号を受信する手段および該入力信号を所定の
    論理規則に従って処理して指令出力信号を出力する手段
    を有するコントロールユニット（70）と、 前記指令出力信号に応答して、それぞれの補助車両ブレ
    ーキ装置における該補助車両ブレーキ装置の制動力に関
    係する制御パラメータを調整するアクチュエータとを備
    え、 前記論理規則は、運転者の要求に応じて制動力を発生さ
    せ、 Ｅ＝Ｃ＊HF＋VF＊ａ ここで、E:誤差 C:重量係数 HF:第５輪／キングピン連結部の水平荷重 VF:第５輪／キングピン連結部の垂直荷重 a:当該車両の前進加速度 として、前記トラクタおよびトレーラ補助車両ブレーキ
    装置の少なくとも一方の制動力を調整して、誤差Ｅの絶
    対値を最小とするようにしたことを特徴とするトラクタ
    −トレーラ車両のブレーキ制御装置。
  5. 【請求項５】第１検出手段は、トラクタ補助車両に取付
    けられていることを特徴とする請求項４に記載のトラク
    タ−トレーラ車両のブレーキ制御装置。
  6. 【請求項６】第１検出手段は、第５輪に取付けられたト
    ランスデューサを備えていることを特徴とする請求項５
    に記載のトラクタ−トレーラ車両のブレーキ制御装置。
JP63103739A 1987-04-27 1988-04-26 トラクタ・トレーラ車用のブレーキ装置を制御する方法およびその制御装置 Expired - Lifetime JP2670803B2 (ja)

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