JP2673358B2 - トラクタ・トレーラ用ブレーキ制御装置 - Google Patents

トラクタ・トレーラ用ブレーキ制御装置

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JP2673358B2
JP2673358B2 JP63103740A JP10374088A JP2673358B2 JP 2673358 B2 JP2673358 B2 JP 2673358B2 JP 63103740 A JP63103740 A JP 63103740A JP 10374088 A JP10374088 A JP 10374088A JP 2673358 B2 JP2673358 B2 JP 2673358B2
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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、車両間に平衡制動、比例制動あるいはそれらを組合
せた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
せる荷積みのように、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軸毎、あるいはその両方につ
いて制動力を調節し、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、運転者の要求
に応じた平衡制動および比例制動の両方を提供しないと
いう点で、さらなる改良の余地がある。
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複合モード
の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。
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に平
衡制動、比例制動あるいはそれらを組合せた制動が得ら
れるようにしたブレーキ制御装置を提供することを目的
としている。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、独立して制御可能
なトラクタ補助車両ブレーキ装置を装備したトラクタ補
助車両と、トレーラ補助車両に支持されたキングピンを
係合する第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主コントローラとを有
するトラクタ−トレーラ車両に搭載されるトラクタ−ト
レーラブレーキ装置の制御装置であって、 前記第５輪／キングピン連結部における垂直荷重に対
する水平荷重の比の値を表す入力信号を出力する第１検
出手段と、 当該車両の加速度を表す入力信号を出力する第２検出
手段と、 運転者が要求する制動力のレベルを表す要求入力信号
を出力する第３検出手段と、 前記入力信号を受けて、これら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制御
ユニットと、 前記指令出力信号に応答して、各補助車両ブレーキ装
置におけるその制動力に関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発生さ
せ、 前記要求入力信号を第１基準値および該第１基準値以
上の第２基準値と比較し、 前記要求入力信号が前記第１基準値より小さいとき、
各補助車両ブレーキ装置に、前記要求入力信号の値に依
存し、かつ、荷重とは独立した制動力を発生させ、 また、前記要求入力信号が前記第２基準値以上のと
き、各補助車両ブレーキ装置に、前記要求入力信号の値
および各補助車両ブレーキ装置における荷重に直接関係
した制動力を発生させることを特徴とする。
（作用） この構成により、運転者の要求入力信号に応じて制動
力を発生させるとともに、トラクタ側とトレーラ側とで
制動力の配分を調整して、要求入力信号が第１基準値よ
り小さいとき、トラクタ−トレーラ間で平衡制動を実行
し、要求入力信号が第２基準値以上のとき、比例制動を
実行する。このとき、第５輪における垂直荷重、水平荷
重および車両加速度に基づいてトラクタ側とトレーラ側
との制動力の配分を調整して、トラクタ−トレーラ間の
比例制動を達成する。
（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
が最も長くなる。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
の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、ドラムによるブレー
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（トラクタートレーラ車両）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本の後輪駆動車軸26と１本の前輪操舵車軸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軸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、トラクタ28とトレーラ30との間の車両間制
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
くつかが低いタイヤの粘着度を有すること（すなわち、
氷等の破片の上にのってそる場合）は、常に起こり得る
ので、アンチロックシステム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
ルクを下げるように仲立ちをして、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み
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軸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を抑制するた
めに設けられている。リアブーキ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
種類も同じものである。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
ディスクブレーキ形等、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
4,457,407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。
この制動装置はコントロール装置70（主コントロー
ラ、制御ユニット）を具備するが、このコントロール装
置は、順応性と応答性のため、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。車両減速度を示す入力信号は、車
両に固定した減速計80（加速度センサ、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106,108（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に独立に加圧空気を提供
する。従って、それぞれの車輪での制動力は、CPU70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、それぞ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
代替装置では、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、車軸毎に設けてもよい。
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く、第１基
準値Ａより小さい（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く、第２基準値Ｂ（≧Ａ）以
上である（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のトラクタとトレーラとの間の車両間制
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、コントロールバルプ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＝車輪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ば高いほど、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
ー入力が始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（FPX）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、 BFX1＝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（E1X）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用の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とから成るタンデムペアの後輪駆
動車軸とを具備する。車輪140と142は、後輪−後輪駆動
車軸38に連結され、車輪144と146は前輪−後輪駆動車軸
36に連結され、車輪148と150は前輪操舵車軸40に連結さ
れる。トラクタの場合には一般的だが、後輪駆動車軸の
各車輪にダブルタイヤが使用される。リヤブレーキ152
と154、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16
6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
の連合車両（fleet）内でさえ、典型的な連合車両では
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CP
U70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の間の第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180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20
6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からの単一出力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、19
2、194、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
レーラ用車軸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
ているバルブプランジャ310によって制御される。この
バルブプランジャは、リンク306とともに水平に動ける
ようにこれに固定されている。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、バルブプランジャ310はだ
んだんバルブ308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、プラ
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
ーキが同一圧力で使用される。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
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。なお、トレーラ重量は、
非制動車両加速時に、第５輪／キングピン連結部の水平
荷重HFの値に基づいて算出することができる。CPU70
は、トレーラ重量を算出し、トレーラの各ブレーキにか
かる適用力を表す入力信号を検出し、この入力信号と所
定の個々のブレーキ性能基準パラメータとを比較して、
トレーラのブレーキ数を算出する論理規則を含んでいる
ことが望ましい。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。すなわち、トラクタ−トレーラ間
の平衡制動時には、トレーラの各ブレーキへの作動圧力
に算出されたトレーラのブレーキ数を乗じた積は、トラ
クタの各ブレーキへの平均作動圧力にトラクタのブレー
キ数を乗じた積に等しくなる。
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には、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。THLには、CPU70によって読取り可能な少なくとも
トレーラのブレーキ数を表示する情報記憶装置として、
RAMまたはROM、あるいはその両方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。
ずっと正確なトラクタ・トレーラ平衡制動モードを可
能にする他に、トレーラ用ブレーキ装置400は、トレー
ラ間の平衡制動と比例制動も上記のトラクタ内の制動と
同じ方法で達成できる。
（発明の効果） 従って、本発明によれば、運転者の要求入力信号に応
じて制動力を発生させるとともに、トラクタ側とトレー
ラ側とで制動力の配分を調整して、要求入力信号が第１
基準値より小さいとき、トラクタ−トレーラ間で平衡制
動を実行し、要求入力信号が第２基準値以上のとき、比
例制動を実行することにより、トラクタ−トレーラ間で
の平衡制動および比例制動を適宜切り換えることがで
き、ライニングの寿命向上および制動時の車両安定性の
確保を両立させることができる。このとき、第５輪にお
ける垂直荷重、水平荷重および車両加速度に基づいてト
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
能を向上させることができる。
【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。 Ａ……第１の基準値、Ｂ……第２の基準値 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……入力信号を受け取る手段 74……指令出力信号 76……センサ（第３センサ手段） 78……ブレーキペダル 80……減速計（第２センサ手段） 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 120,124,126,128……圧力センサ 170,172……負荷センサ（第１センサ手段） 176……キングピン

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】独立して制御可能なトラクタ補助車両ブレ
    ーキ装置を装備し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（176）を係合する第５輪
    （34）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主コントローラ（70）とを有す
    るトラクタ−トレーラ車両（24）に搭載されるトラクタ
    −トレーラブレーキ装置の制御装置であって、 前記第５輪／キングピン連結部における垂直荷重に対す
    る水平荷重の比の値を表す入力信号を出力する第１検出
    手段（170,172）と、 当該車両の加速度を表す入力信号を出力する第２検出手
    段（80）と、 運転者が要求する制動力のレベルを表す要求入力信号を
    出力する第３検出手段（76）と、 前記入力信号（72）を受けて、これらを所定の論理規則
    に従って処理して指令出力信号（74）を出力する手段を
    有する制御ユニット（70）と、 前記指令出力信号に応答して、各補助車両ブレーキ装置
    におけるその制動力に関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発生さ
    せ、 前記要求入力信号を第１基準値（Ａ）および該第１基準
    値以上の第２基準値（Ｂ）と比較し、 前記要求入力信号が前記第１基準値より小さいとき（1
    2）、各補助車両ブレーキ装置に、前記要求入力信号の
    値に依存し、かつ、荷重とは独立した制動力を発生さ
    せ、 前記要求入力信号が前記第２基準値以上のとき（14）、
    各補助車両ブレーキ装置の制動力を調整して次式 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輪の垂直荷重 a:当該車両の加速度 で表される誤差Ｅの絶対値を最小とすることにより、各
    補助車両ブレーキ装置に、前記要求入力信号の値および
    各補助車両ブレーキ装置における荷重に直接関係した制
    動力を発生させるようにしたことを特徴とするトラクタ
    −トレーラブレーキ装置の制御装置。
  2. 【請求項２】前記第１検出手段は、トラクタ補助車両に
    設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトラ
    クタ−トレーラブレーキ装置の制御装置。
  3. 【請求項３】前記第１検出手段は、前記第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２に記載のトラクタ−トレーラブレーキ装置の制
    御装置。
  4. 【請求項４】前記制御ユニットは、トレーラ重量を算出
    し、トレーラの各ブレーキにかかる適用力を表す入力信
    号を検出し、該入力信号と所定の個々のブレーキ性能基
    準パラメータとを比較して、トレーラのブレーキ数を算
    出する論理規則を含むことを特徴とする請求項３に記載
    のトラクタ−トレーラブレーキ装置の制御装置。
  5. 【請求項５】前記要求信号が前記第１基準値信号より小
    さいとき、トレーラの各ブレーキへの作動圧力に算出さ
    れたトレーラのブレーキ数を乗じた積は、トラクタの各
    ブレーキへの平均作動圧力にトラクタのブレーキ数を乗
    じた積に等しいことを特徴とする請求項４に記載のトラ
    クタ−トレーラブレーキ装置の制御装置。
  6. 【請求項６】トレーラ重量は、非制動車両加速時に、第
    ５輪／キングピン連結部の水平荷重HFの値に基づいて算
    出されることを特徴とする請求項４に記載のトラクタ−
    トレーラブレーキ装置の制御装置。
  7. 【請求項７】前記トレーラ補助車両は、前記制御ユニッ
    トによって読取り可能な少なくともトレーラのブレーキ
    数を表示する情報記憶装置を備えていることを特徴とす
    る請求項２に記載のトラクタ−トレーラブレーキ装置の
    制御装置。
  8. 【請求項８】独立して制御可能なトラクタ補助車両ブレ
    ーキ装置を装備し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係合する第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
    を制御する主コントローラとを有するトラクタ−トレー
    ラ車両に搭載されるトラクタ−トレーラブレーキ装置の
    制御装置であって、 前記第５輪／キングピン連結部における垂直荷重に対す
    る水平荷重の比の値を表す入力信号を出力する第１検出
    手段と、 当該車両の加速度を表す入力信号を出力する第２検出手
    段と、 運転者が要求する制動力のレベルを表す要求入力信号を
    出力する第３検出手段と、 前記入力信号（72）を受けて、これらを所定の論理規則
    に従って処理して指令出力信号（74）を出力する手段を
    有する制御ユニット（70）と、 前記指令出力信号に応答して、各補助車両ブレーキ装置
    におけるその制動力に関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発生さ
    せ、 前記要求入力信号を第１基準値および該第１基準値以上
    の第２基準値と比較し、 前記要求入力信号が前記第１基準値より小さいとき、各
    補助車両ブレーキ装置に、前記要求入力信号の値に依存
    し、かつ、荷重とは独立した制動力を発生させ、 また、前記要求入力信号が前記第２基準値以上のとき、
    各補助車両ブレーキ装置に、前記要求入力信号の値およ
    び各補助車両ブレーキ装置における荷重に直接関係した
    制動力を発生させ、 前記第１、第２および第３検出手段は、前記トラクタ補
    助車両に配置されていることを特徴とするトラクタ−ト
    レーラブレーキ装置の制御装置。
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