JP4225568B2 - 車両ブレーキモニターシステム - Google Patents

Description

発明の背景
本出願は空気または油圧を付与した車両ブレーキシステムにおける数種の状態をモニターするためのシステムに関する。
これまで、重積載量トラック等の大型車両には空気ブレーキ作動システムが備えられているのが通常であった。このような空気ブレーキ作動システムにおいては、空気が駆動室に供給されて、ダイアフラムが第１の方向に移動する。この時、プッシュロッドがダイアフラムとともに移動して車両ブレーキを作動する連結器に接続するのが一般的である。さらに、非常室がこの駆動室の近傍に備えられており、空気システムが不正動作をする場合にプッシュロッドを移動するべく動作する。このために、通常、強力なスプリングが非常室に内蔵されていて、このシステムの空気経路の故障の際にプッシュロッドを作動するようになっている。さらに、このスプリングは車両の駐車の際にプッシュロッドを作動する。
ブレーキ作動装置はプッシュロッドに対応して所定量の可能な移動またはストローク動作を行う。そこで、ブレーキ作動装置のストローク範囲にプッシュロッドの移動量をおさめるために、ブレーキを完全に作動するに要するプッシュロッドの移動量を注意してモニターする必要がある。従来技術においては、ブレーキシステムの作動に対応してプッシュロッドが過剰に変移する場合がいくつか知られていた。このような過剰のプッシュロッドの変移はいくつかの要因によって生じる。例えば、ブレーキライニングの疲労によって過剰の変移が生じる。すなわち、ブレーキが疲労するとブレーキを作動するためにはより大きなプッシュロッドの変移が必要になる。さらに、プッシュロッドをブレーキに接続している部材間の連結部材または接続部材等が曲がったり、緩くなったり、過剰に疲労すると、付加的なプッシュロッドの変移がブレーキの通常のストローク移動に必要になる。さらに、これらの状態のいくつかが組み合わさってブレーキ作動に要するプッシュロッドの変移量がブレーキ作動装置からのプッシュロッドの移動量またはストロークの有効限界に至るようになる。もちろん、このような状態は望ましくない。
そこで、これまでブレーキ作動中のプッシュロッドの変移量をモニターして、過剰なプッシュロッド変移の存在時にオペレータにそれを指示することが試みられてきた。この場合、過剰なプッシュロッド変移の存在時の決定はブレーキ作動装置の所定のストロークまたは定格ストロークに基づく。加えて、一般に、ゆるみ調節器として知られる装置がプッシュロッドと基礎ブレーキとの間に配置される。すなわち、このゆるみ調節装置はブレーキシステムにおけるゆるみを補正するために段階的に調節されて必要なプッシュロッド変移量を減少する。現在では、自動ゆるみ調節装置が基礎ブレーキシステムの調節用に用いられている。
さらに、この従来技術には、プッシュロッドが過剰移動している時またはストローク範囲を越えそうな時に対応する視覚的な指示装置を備えるブレーキ作動装置の製造も含まれる。このような視覚的指示装置としては通常においてブレーキ室からはみ出たり見えることのないプッシュロッド上の明るい色の帯のような簡単なものでよい。すなわち、運転者はこの明るい色帯を見ることによって、プッシュロッドが最大許容ストロークを移動してその有効なストローク範囲を越えているまたは越えそうであるということがわかる。このようなシステムは極めて有効であることがわかっているが、この種のすべての視覚的システムの場合において、運転者は過剰なプッシュロッドの移動を確認するために車両の下部を検査する必要があった。
さらに、電子的指示装置が従来技術において提案されているが、ブレーキ作動装置の製造においては実用的でなかった。このように提案された電子的システムはブレーキ室の内側または外側に取り付けた種々の電子または磁気センサーから構成されているものであり、これらのセンサーはプッシュロッドの移動をモニターして過剰移動を検知すると運転者に信号を送る。この従来技術では、各ブレーキ作動装置が車両の運転台の表示装置につながる信号線を備えたシステムが提案されている。また、各ブレーキ作動装置が少なくとも一のブレーキの調節の必要をドライバーに指示するための単一の信号を送る単一の信号処理装置に接続しているシステムも提案されている。しかしながら、このような従来システムはどのブレーキが調節を必要としているかを特定しない。
上記２種の従来技術のシステムにおいて、まず第１の型のシステムはブレーキ作動装置から車両の運転台に延びる多数の信号線を必要とする点で不都合である。つまり、ブレーキ作動装置は苛酷な環境に取り付けられているために、各ブレーキ作動装置から車両の運転台に延びる長距離の信号線を備えることはいくつかの信号線の断線を引き起こす可能性が高くなる。しかも、従来のシステムでは故障が示されるだけで断線した信号線は特定されないために、運転者はその断線箇所についての情報を知得できない。つまり、断線した信号線はブレーキの故障としてのみ感知される。
また、第２の型のシステムでは、運転者はどのブレーキに調節が必要であるかについての指示が得られない。すなわち、どのブレーキに調節が必要であるかを視覚的に判断できないために、このようなシステムでは運転者に適正なモニターによる車両ブレーキの保守点検に要するすべての情報を提供し得ない。
また、ブレーキ作動装置やブレーキシステム内の他の状態は一般に連続的にモニターされない。しかしながら、他の多くの状態についていくつかの指示を運転者に与えるのに役立つ。例えば、駐車ブレーキを完全に解除しない場合がある。すなわち、より強力なスプリングを完全に圧縮しないで駐車ブレーキを部分的に作動させていることがある。このような状態は好ましくなく、このような状態についての指示を運転者に与えることが望まれる。
加えて、基礎ブレーキ、ゆるみ調節器、ブレーキライニングおよびブレーキ作動装置は一般に一定数のブレーキシステムの作動や一定数のゆるみ調節処理に関して予定された寿命がある。これについても、従来のシステムではシステムの作動回数についてなんらモニターされることもなくその情報も与えられない。
また、ブレーキ作動のない長時間運転や長時間のブレーキの継続動作のような種々の道路状態によって基礎ブレーキシステムの温度が変化する。このために、ブレーキライニングや他のブレーキ構成要素の温度が変化して、ブレーキシステムの寸法が変化するためにブレーキを作動するために必要なプッシュロッドの変移量も変化する。つまり、目的とされるブレーキストロークモニターシステムではブレーキが作動していた時間について考慮されていない。このために、これらのシステムは過剰な移動によってブレーキの過剰な指示を提供できるが、過剰なストロークによって作動装置の指示を与えることができない。
発明の概要
開示される本発明の実施態様においては、車両ブレーキモニターシステムは車両のシャーシに取り付けた複数のブレーキ作動装置から成っており、ブレーキ作動装置の各々がブレーキに係合するべく選択的に動作可能なプッシュロッドを備えている。以下の本出願および請求の範囲においては、シャーシ、フレームおよび車体を含む運転台以外の車両全体を車両の「車体」と一般的に称する。この場合、各ブレーキ作動装置からの信号は制御ボックスに受け取られる。好ましくは、信号は少なくともブレーキ作動装置の各々におけるプッシュロッドの移動量を示す。制御ボックスはまたモニターしたプッシュロッドの移動量に基づいて必要とされる調節についての信号を自動ゆるみ調節装置に送ることができる。なお、このような目的を達するに要するゆるみ調節構造については当業界において既知であり、本発明の主眼とするところはブレーキ作動装置についてのインターフェイス機構である。すなわち、制御ボックスは車両の運転台内の表示装置に単一の電子的信号を送ることができる。この制御ボックスの信号は少なくともどのブレーキ作動装置においてプッシュロッド過剰移動が起こりそうなのかを示すことができる。それゆえ、表示装置はブレーキ作動装置が調節を必要としていることだけでなく、どのブレーキ作動装置が調節を必要としているかを示すことができる。好ましくは、ブレーキ作動装置から制御ボックスに信号を与えるために各ブレーキ作動装置には特定のブレーキ作動装置内でのプッシュロッドの移動をモニターするセンサーが備えられている。
一実施態様においては、制御ボックスはマイクロプロセッサベースの制御装置である。この制御ボックスはカウンタとメモリーを備えており、これらの要素によってシステムはプッシュロッドの移動以外の多くの状態をモニターすることが可能になる。例えば、カウンタはブレーキが作動状態にあった時間をモニターするために利用できる。すなわち、この情報によってブレーキシステムの大まかな温度が指示できるようになり、基礎ブレーキの温度が変化すると、ブレーキを作動するに要するプッシュロッドの移動量の変化もまた予期できるようになる。したがって、カウンタにより提供されるブレーキ温度の指示により、特定のブレーキにプッシュロッドの移動が起こっているか否かの決定が可能になる。例えば、車両が長い山道や急な坂を走行してドラム型ブレーキが異常に長い時間作動していた場合、加熱して膨張したドラムに対してより大きなプッシュロッドの移動が必要になることが予期できる。つまり、このような条件下において、制御ボックスは特定ブレーキにおける過剰なプッシュロッドの移動が生じているかどうかの決定にこの要素を勘案する。この場合、以前においては過剰なプッシュロッドの移動となっていた情報が、ブレーキの加熱条件により実際には許容可能なプッシュロッドの移動量であると判断される。すなわち、制御装置は特定種のブレーキシステムに対応するブレーキ動作時間を認識して、過剰なプッシュロッドの移動についての指示を運転台の表示装置に送るべきか否かについての判断にこの認識情報を用いるようにプログラムされている。なお、指示情報が設定される前により大きなプッシュロッドの移動が必要になる場合が考えられる。また、制御装置はゆるみ調節装置を調整することができ、ブレーキの冷却後にゆるみ調節装置をその元の状態に戻すように記憶している。
ディスク型ブレーキにおいては、ブレーキ温度が増加すると必要とされるプッシュロッドの移動量が小さくなると考えられる。このようなシステムにおいては、より小さなプッシュロッドの移動量が必要となるような長さの時間だけブレーキが動作しており、しかもまだ好適とされるよりも大きなプッシュロッドの移動量であることをカウンタが示せば、過剰なプッシュロッドの移動量の指示が行われる。この場合も、制御装置はこのような状態を確認するようにプログラムされている。すなわち、いずれの場合においても、制御ボックスは車両のすべてのブレーキ作動装置から信号を受け取るので、これらのブレーキ作動装置の各々からの信号を比較することができる。それゆえ、単一のブレーキのみが過剰のプッシュロッド移動量になっていると、ブレーキ温度の如何によらず、ブレーキの調節の必要の指示が可能になる。
また、このシステムでは駐車ブレーキが完全に解除されていることを確認できることが好ましい。以下に説明するように、好ましくは、ブレーキ作動装置内のセンサー構造が故障の信号を与えて制御ボックスに対する駐車ブレーキを完全に解除することができる。さらに、制御ボックスは完全に解除されていない駐車ブレーキを有するいずれかのブレーキ作動装置を示す信号を運転台の表示装置に指示することができる。
上記メモリーはブレーキ作動装置の各々の作動回数またはゆるみ調節装置の調節回数の増加を記憶するために用いることもできる。このことによって、ブレーキライニングやブレーキ作動装置等のブレーキシステムにおける構成要素の寿命に至る時期を指示することができる。さらに、警告ライトや視覚的指示器により予期される寿命の終わりそうなブレーキシステムにおける特定の構成要素を運転者に指示できる。
本発明の一実施態様においては、複数の磁石がプッシュロッドに取り付けられ、数個の磁気センサーがブレーキ作動装置のハウジング内とプッシュロッドの移動軸に沿う異なる面に取り付けられている配列構成によって信号がブレーキ作動装置から供給される。最も好ましい実施態様においては、センサーはリードスイッチであり、プッシュロッドを囲むストーンシールド内に埋め込まれている。この場合、好ましくは、少なくとも３個の磁石があり、第１の磁石はプッシュロッドの外側に配されており、他の２個の磁石はプッシュロッドの内側の端部に離間して配置されている。この外側の磁石は駐車ブレーキが解除される時にリードスイッチを通過するように配置されている。つまり、このリードスイッチが駐車ブレーキの解除制御作動時に外側の磁石の回帰通過をモニターしなければ、この駐車ブレーキが完全に解除されていないことがわかる。さらに、未解除の駐車ブレーキを指示する信号が制御ボックスに送られる。
また、他の２個の磁石はプッシュロッドの内側の端部に配置されている。すなわち、これらの内側磁石はリードスイッチが磁石の通過をモニターするとプッシュロッドの過剰な移動の指示となるように配置されている。好ましくは、これら２個の内側磁石は互いに軸方向に離間している。この場合、第１の磁石はブレーキ組立体が保守点検を要する状態になっていることを指示するものとして読み取られる。この信号は電子制御の自動ゆるみ調節装置に対しても利用できる。なお、通常の技術者であれば、制御装置からの信号を受け取ってシステムを必要に応じて調節するようにゆるみ調節装置を備えることができる。さらに、第２の磁石の通過情報はブレーキが保守点検を直ちに必要としていることの指示として使用できる。
本発明の好ましい一実施態様においては、上記の磁石がフレキシブルなスリーブ内に埋め込まれたフレキシブルな磁石を利用することによりプッシュロッド上に配置されている。すなわち、スリーブはプッシュロッドの周りに固定されている。この場合、磁石の軸方向の位置を細かく制御することができ、磁石は保護されている。すなわち、プッシュロッドが極めて苛酷な環境で動作するため、磁石が完全に保護されていないと、これらが損傷するおそれがある。なお、これらの磁石はプッシュロッドの周りを完全に囲んでいるので、回転方向の精細な位置決めを必要としない。
さらに、本発明による方法の一例においては、ブレーキの状態が単一の制御ボックスによって定常的にモニターできる。すなわち、制御ボックスは各ブレーキ作動装置から特定のブレーキ作動装置の状態を示す信号を受け取る。好ましい方法の一例においては、これらの信号がそれぞれ区別されていて、制御ボックスはどのブレーキがどの信号に対応しているかを識別できるようになっている。さらに、開示の実施態様においては、区別された信号が異なる抵抗値を有する抵抗器を各ブレーキ作動装置に付属させることによって得られる。すなわち、この抵抗値によって信号が変わる。この結果、制御ボックスは信号の特定値を識別することによってどのブレーキまたはどのリードスイッチが特定の信号を送っているのか区別できる。
その後、制御ボックスは運転台の表示装置に信号を送る。さらに、この表示装置はどのブレーキがブレーキ調節の必要というような状態にあるかについての指示を提供する。加えて、駐車ブレーキが完全に解除されていない等の他の状態もモニターして表示できる。
さらに、別の実施態様においては、制御ボックスがブレーキ作動装置の各々から信号を受け取ってどのブレーキが問題になっているかを示す単一信号を送る単純な電子回路から構成されている。この場合も、好ましくは、特定の抵抗値によりこのような機能が実行される。
次に、上記ブレーキモニターシステムを車両に搭載するための３種のシステムを開示する。第１の実施態様においては、ブレーキの各々が信号を主信号供給線に送る一対のジャンパー線を備えている。この主信号供給線は車両全体に及んでいて各ブレーキ作動装置からジャンパー信号線を引き込んでいる。この場合、主信号供給線がブレーキ作動装置から運転台の表示装置に配線されている。好ましくは、表示装置には信号を翻訳する制御ボックスが備えられている。また、各ブレーキ作動装置から延びるジャンパー線には抵抗器が備えられていて各ブレーキ作動装置からの信号が他のブレーキ作動装置に対して特有になっているのが好ましい。これによって、制御ボックスは単一の信号供給線上に組み合わせて受け取られるすべての信号を識別することができる。好ましくは、各ブレーキ作動装置の信号を特有にする抵抗器はブレーキ作動装置の一部に収容されているのではなく、ブレーキ作動装置と主供給線との間のジャンパー線上に配置されている。
本発明の他の実施態様においては、各ブレーキ作動装置からの信号線が正負の配線に対応する単一ノードに延出している。さらに、信号供給線が２個の組になったノードから運転台の表示装置に延出している。この場合も、この運転台の表示装置は各ブレーキ作動装置からの信号を識別できる制御機構を備えている。さらに、各ブレーキ作動装置からのジャンパー信号供給線が固有の抵抗器を通過することによって、各ブレーキ作動装置の信号が他のブレーキ作動装置の信号とは異なるようになっていることが好ましい。
最後に、本発明の第３の実施態様においては、制御ボックスが車両の車体のブレーキ作動装置の近傍に取り付けられている。各ブレーキ作動装置からのジャンパー信号線は制御ボックスに延出しており、制御ボックスからの一対の信号供給線が運転台の表示装置に延出している。この実施態様においては、制御ボックスは各ブレーキ作動装置を制御ボックスの適当な場所に接続することによってどのブレーキ作動装置からの信号かを簡単に知ることができる。また、各ブレーキからの信号を特有のものにしてもよい。
本発明の上記およびその他の特徴は以下の明細書および以下に簡単に説明する図面から最良に理解できる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは車両のブレーキの状態をモニターするための制御装置の概略図である。
図１Ｂは運転台における表示の一例を示している。
図２は図１に示すような制御装置のブロック図である。
図３は別の制御装置の図である。
図４は本発明によるブレーキ作動装置の断面図である。
図５は図４の実施態様におけるストーンシールドの図である。
図６は図４のストーンシールドに内蔵される別の電子部材の概略図である。
図７は本発明によるブレーキ作動装置の別の実施態様の断面図である。
図８は図７のストーンシールドの縦断面図である。
図９は図８に示すストーンシールドの上面図である。
図１０は本発明によるプッシュロッドに取り付けるための磁石を含むスリーブの図である。
図１１は第１のブレーキ状態を概略的に示している。
図１２は第２のブレーキ状態を概略的に示している。
図１３は第３のブレーキ状態を概略的に示している。
図１４は第４のブレーキ状態を概略的に示している。
図１５Ａは第１実施態様の制御システムである。
図１５Ｂは第２実施態様の制御システムである。
図１５Ｃは第３実施態様のブレーキシステムである。
好ましい実施態様の詳細な説明
図１Ａにブレーキ状態モニターシステム２０を示す。このシステム２０は制御またはロジックボックス２２を備えており、ボックスは車両に取り付けられている。なお、制御装置を車両に取り付けるための特定の実施態様については図１５Ａ−図１５Ｃに基づいて後に説明する。ここでは、まず制御システムの動作における基本ロジックについて特定の図面に基づいて説明する。まず、制御装置２２からの出力が車両の運転台に備えることのできる表示装置２４に送られる。また、複数のブレーキ作動装置２６ａ−２６ｆが車両の車体に取り付けられている。このブレーキ作動装置２６の各々はプッシュロッド２７を有しており、各ブレーキ作動装置は制御信号２８を制御装置２２に送る。
以下に説明するが、制御装置２２はブレーキ作動装置２６ａ−２６ｆのいずれが特定の信号２８ａ−２８ｆを送っているか識別することができ、ブレーキ作動装置２６からの信号の各々を単一信号によって表示装置２４に送ることができる。それゆえ、単一の制御ボックス２２を用いることによって、制御ボックスから表示装置に配線の束を接続することが必要でなくなる。このため、システム全体が簡単になり、システムの完全性が高まる。
図１Ｂにいくつかの表示例を示しており、どのブレーキが調節を必要としているかとか、どのブレーキが未解除の駐車ブレーキになっているかを示している。以下に示すように、他の状態もまた表示することができる。
図１Ｂに示す表示装置２４はビデオ型ディスプレイであり、運転者はディスプレイ上に変化するまたは選択的な情報を得ることができる。なお、このような表示技術は本発明の目的とするところではなく、当業者において周知である。図１Ｂにいくつかの表示例を示しているが、示されている各表示は特定のブレーキ作動装置についての特定情報を示している。なお、他の種の表示も本発明の範囲に含まれる。さらに、表示装置は特定のブレーキ作動装置における調節はずれの程度も表示できる。一例として、ＲＦすなわち右前のブレーキ作動装置を図１Ｂにおいて丸で囲って示している。つまり、この丸は右前のブレーキ作動装置が故障状態にあることを示すためのものである。なお、このような表示はＲＦブレーキに対する異なる色付けや示されている丸のような他の指示記号を付けることによって行うことができる。加えて、表示装置により故障状態のレベルも表示できる。例えば、右前ブレーキをブレーキの何らかの調節はずれを示す黄色光を用いて初期的に識別することができる。また、ブレーキがさらに調節はずれになると、警告光が赤に変わる。さらに、聴取可能な警告も表示システムに組み込むことができる。
なお、駐車ブレーキ解除が単一表示として示されているが、表示装置はいくつかのブレーキを識別してどのブレーキが解除されていないかを示すことができる。また、単一のビデオディスプレイを用いる場合は、種々の状態表示について循環的に切り替えることができる。さらに、駐車ブレーキ解除やブレーキライニング残量率等の表示は車両の始動時または駐車ブレーキの解除時に運転台から作動することができる。上述のような状態、すなわち、ブレーキやゆるみ調節装置の動作回数を記憶してブレーキライニングの残量を決定する状態が右下の表示に示されている。この場合、動作回数と予想されるブレーキライニングの残量率との間のいくつかの関係がメモリーに記憶した各システムに対応する動作回数に関連して予め設定できる。
図２は制御装置のブロック図である。図２に示すように、信号２８は参照符号２２により概略的に示すマイクロプロセッサに供給される。このマイクロプロセッサはメモリー３０とカウンタ３２に接続している。さらに、マイクロプロセッサはゆるみ調節装置３６に信号を送る出力部に接続している。この出力部は車両の運転台の表示装置２４に信号を送る。好ましくは、出力は関連ＳＡＥ多重通信基準に準ずる。なお、以下に示すように、このブロック図は簡略化している部分がある。この実施態様においては、制御装置を運転台の表示装置に直接組み込むことが可能である。また、ブレーキ作動装置からのすべての信号は表示装置につながる一対の信号供給線に送られる。この特定のシステムを図１５Ａ−図１５Ｃに示す。なお、通常の技術者であれば、以下の機能に基づいて特定の回路要素を設計することができる。
好ましくは、ブレーキ作動装置の信号２８はブレーキが調節を必要としているか、あるいは、駐車ブレーキが未解除になっていないか等を示す。加えて、この信号２８はブレーキがいつ動作したかを示すことができる。メモリー３０は各ブレーキ作動装置の動作回数やゆるみ調節装置の調節回数を記憶することができる。なお、この情報によりブレーキ、ゆるみ調節装置、ライニングまたはブレーキ作動装置の寿命が予測できる。例えば、ゆるみ調節装置の動作回数が図１Ｂに示すようなブレーキライニングの疲労の程度に関係する。好ましくは、上記カウンタまたはメモリーはライニングの交換時に手動でリセットできる。
加えて、メモリー３０は特定のブレーキの動作時間をモニターする。例えば、トラックが長距離の山道を下ると、ブレーキの動作時間は通常でない長さになる。このような場合、ブレーキ温度が上がる。すなわち、このような状態を考慮に入れて特定ブレーキの調節の必要を示すか否かを決定することが好ましい。この時、マイクロプロセッサはこれらの決定を行う場合に補助的に作用し、好ましくは、ブレーキの動作時間をモニターしてプッシュロッドの過剰移動量の特定部分を調節することが必要か否かを決定できる。なお、通常の技術者であればブレーキ温度に基づいて特定ブレーキの調節の必要の有無を決定することについては当然に認識し得る。また、上述したように、この決定においては種々の要因の中でとりわけブレーキの型式を考慮する必要がある。すなわち、このような制御により、この情報をアンチロックブレーキ用の制御装置に送ることもできる。
ゆるみ調節装置のインターフェイス３６は制御装置２２からの信号に応じて電子的に動作する自動ゆるみ調節装置に接続している。その後、このゆるみ調節装置はブレーキに過剰なプッシュロッドの移動が生じるとこれを調節する。
図３は簡略化した制御装置４０を示しており、これはマイクロプロセッサ制御装置２２と置き換えることができる。この制御装置４０は信号２８を受け取って、これらの信号を分離したスイッチ４２ａ−４２ｆの各々に送る。これらのスイッチ４２は図３に示すように並列に接続している。さらに、抵抗器４３ａ−４３ｆが各スイッチ４２ａ−４２ｆに直列に接続している。つまり、信号２８によりこれらのスイッチ４２がそれぞれ起動する。したがって、参照符号４４における出力信号はそれぞれのブレーキ作動装置からの信号によりどのスイッチ４２が動作していたかを示すことができる。さらに、各信号は抵抗器４３によりそれぞれ変形される。また、出力４４は表示装置４６に接続している。好ましくは、抵抗器４３ａ−４３ｆは固有値をそれぞれ有して選別できる。それゆえ、信号２８を送ったブレーキ４３ａ−４３ｆの各組み合わせに対応して出力４４が独自なものになる。したがって、４４における信号の固有値を参照することにより、表示装置はどのブレーキ作動装置２６が信号を送ったかを識別できるようになる。これは図２に示すシステムよりも簡略化したシステムであり、プッシュロッドの過剰移動の指示を優先的に可能にする。なお、図１および図２に示すシステムはプッシュロッドの過剰移動以外の状態をモニターするのにも適している。
図４は本発明によるブレーキ作動装置２６を示している。図４に示すように、ブレーキ作動装置はダイアフラム５０を備えており、ダイアフラムによりプッシュロッド２７が駆動する。この場合、復帰スプリング５１がダイアフラム５０を上方に移動してブレーキを不作動位置に移動する。一方、空気がダイアフラム５０の上方に供給されると、ダイアフラムは図４において下方に移動してプッシュロッド２７をブレーキ室の外方に押し出す。
さらに、開示された実施態様においては、非常または駐車ブレーキのプッシュロッド５２がダイアフラム５０の上方に取り付けられている。この場合、大形のパワースプリング５３がプッシュロッド２７を外方に押し出してブレーキを作動状態にする。このスプリング５３は車両の空気システムに故障が起きたり、運転者が駐車ブレーキを作動した時に作動する。
本発明のモニターシステムにおいては、スリーブ５４がプッシュロッド２７の半径方向の外部表面の周りに取り付けられている。開示の実施態様におけるスリーブ５４は３個の離間する磁石５５、５６および５８を担持している。このうち、磁石５８はスリーブ５４の一端部の近傍に位置しており、磁石５５および５６はスリーブ５４の内端部近傍により近接して備えられている。
さらに、ストーンシールド６０には半径方向の溝６１が設けられており、溝はハウジング６２の開口部に嵌合している。このストーンシールド６０は図４に示すように２個のリードスイッチ６４および６６を支持している。さらに、溝６１にはクリアランスが設けられており、プッシュロッドの角度的変動に対応する横方向の移動を許容できるようになっている。また、センサー６４および６６は磁石５５、５６および５８の相対移動を感知する。
さらに、図５に示すように、ストーンシールド６０はリードスイッチ６４に直列に埋め込まれた抵抗器６５を有している。また、同様の抵抗器がリードスイッチ６６に直列に埋め込まれている。これらのスイッチ６４および６６に関連する抵抗器はそれぞれの固有値を有しているのが好ましい。その後、これら２個のリードスイッチは並列に接続される。それゆえ、制御装置２２が信号２８を受け取ると、信号の電圧を参照することにより、制御ボックスはどのリードスイッチが信号を送ったを識別できる。さらに、制御装置は作動したリードスイッチの種々の組み合わせを識別することができる。
この場合、信号がブレーキ作動装置のいずれかにおいて作動するいずれかのスイッチの組み合わせに対応して独自なものとなるようにブレーキ作動装置の各々に関連する抵抗器がそれぞれ固有値を有していることが可能であるが、このことは最良の実施態様の条件ではない。つまり、このような実施態様ではそれぞれの特定のブレーキ作動装置に対して有用な固有のストーンシールドをそれぞれ用意する必要がある。さらに、このような構成は保守点検の面で実用的でない。そこで、各ブレーキ作動装置に対して固有な抵抗器を信号線２８が備えていることの方がより好ましい。これによって、制御装置が各ブレーキ作動装置からの信号を調べると、その信号に対して特有の抵抗値の変化によって、制御装置はどのブレーキ作動装置が作動したスイッチを有しているかを識別できる。
さらに、図５に示すように、ストーンシールド６０にスロット６８が設けられている。このスロット６８はストーンシールド６０をハウジング６２に取り付けやすくするためのものである。なお、ストーンシールド６０は好ましくはナイロン等の比較的固いプラスチック材で形成されている。さらに、スロット６８はブレーキを分解することなくセンサーの交換を可能にしている。
なお、図５のストーンシールドにおいてリードスイッチおよび抵抗器を直列にしているが、他の配列構成も可能である。ただし、抵抗器とスイッチを直列に取り付けると、２個のスイッチ６４および６６は並列に取り付ける必要がある。この結果、制御装置は２個のスイッチからの組み合わされた信号を調べることにより、２個のスイッチのいずれがまたはこれらの両方が作動しているのかを決定できる。
図６に別の配列構成を示す。図６はいずれのスイッチも作動していない場合でも信号を供給するのでより好ましい回路といえる。すなわち、図６に示すように、抵抗器６５がスイッチ６４および６６に並列に接続しており、スイッチ６４および６６は直列に接続している。この場合、スイッチが１個でも開放していると、信号は関連の抵抗器６５を通過する。一方、スイッチが１個でも閉じていると、信号は最も抵抗の小さな経路を採って抵抗器６５をバイパスする。したがって、出力２８は２８における電圧値によってスイッチ６４または６６のいずれが作動しているのかを示す。つまり、１個の抵抗器６５がバイパスされれば、２８における信号の値によってそのことが示される。同時に、両方のスイッチ６４および６６が開放していても信号は２８において表示される。勿論、その信号は抵抗値Ｒ１およびＲ２の両方の影響を受けた信号となる。なお、制御装置２２が特定のブレーキ作動装置からの信号を受け取らない場合は、特定のブレーキ作動装置からの信号線２８が断線しているという指示として判断される。
次に、図７に別のストーンシールド７０を示す。このストーンシールド７０の場合は、外周面７１がハウジング６２の表面上に載置されている。さらに、ストーンシールドはハウジング６２の開口部内に下方に延出する部分７２を有している。また、ストーンシールドの上部７４はストーンシールド保持部材７６の開口部内を上方に延出している。このため、ストーンシールド７０は保持部材７６内を浮遊しており、プッシュロッドの角度変動によるストーンシールドの横方向の移動が可能になっている。さらに、ストーンシールド７０には前述の実施態様のいずれかと同様にリードスイッチ６４および６６が備えられている。
図８および図９はストーンシールド７０の詳細部を示している。これらに示すように、リードスイッチ６４および６６はストーンシールドの半径方向の幅の中に埋め込まれている。図９に示すように、抵抗器６５がスイッチ６４に関連している。また、同様の抵抗器がスイッチ６６にも関連している。
図１０はスリーブ５４の詳細を示している。このスリーブ５４は好ましくはスロット８２を有するフレキシブルなナイロンで形成されており、このスロットによってスリーブ５４をプッシュロッドの外周に被覆することができる。さらに、スリーブ５４の内周面にはその成型溝の中に磁石５５、５６および５８が取り付けられている。なお、スリーブは好ましくは接着剤によりプッシュロッドに取り付けられる。さらに、好ましくは、磁石５５および５６の同一の磁極が互いに位置合わせされている。したがって、これらの磁石５５および５６により生じる磁場は近接する磁石の磁極から放射状に外向きにそれぞれ形成される。このため、これら２個の磁石の作用が効果的に分離して、リードスイッチが各磁石の通過を識別できなくなることを防止している。好ましくは、これらの磁石はプッシュロッドを囲むフレキシブルな磁石である。それゆえ、プッシュロッドやスイッチ６４および６６の回転方向の位置決めは重要でない。好適な磁石としてはアーノルドエンジニアリング社（Ａｒｎｏｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｎｏｒｆｏｌｋ，Ｎｅｂｒａｓｋａ）の商品名Ｐｌａｓｔｉｆｏｒｍ（登録商標）が挙げられる。さらに、スリーブ５４の外部表面上に明るい色の帯８３を備えてブレーキが調節を必要としていることを視覚的に指示できるようにすることも可能である。
次に、ブレーキ作動装置に関連するセンサーの一についての動作を図１１−図１４に基づいて説明する。図１１は駐車ブレーキがまだ解除されていない状態を示している。内側磁石５５および５６は２個のスイッチ６４および６６に対応して内側に離間している。それゆえ、これらのスイッチ６４および６６は開放状態にある。図６に示す回路において信号２８が両方の抵抗器６５を通過したとする。この信号は両方の抵抗器の累積的な値となり、制御装置２２によってスイッチ６４と６６がいずれも不作動であることを示す値として読み取られる。同時に、制御装置に関連するメモリーが動作のシーケンスおよび経歴を記憶して外側磁石５８がまだスイッチ６４と６６を通過していないことを「知る」。この磁石５８の位置は駐車ブレーキが完全に解除した時に磁石５８がスイッチ６４と６６の少なくとも一を越えて移動しているように選択される。それゆえ、磁石５８がこれらのスイッチを通過していなければ、制御装置によって駐車ブレーキが完全に解除されていないと判断される。したがって、図１０に示す状態の場合において駐車ブレーキが解除されているはずであっても、制御装置２２は特定のブレーキ作動装置に関連する駐車ブレーキがまだ完全に解除されていないことを示す信号を表示装置２４に送る。このような決定を行うためのロジックの一例において、制御装置は各ブレーキ作動装置が最も外側のスイッチ６６が動作しているかを示す信号を送っているか否かをモニターするようにしている。この結果、そのような信号をどのブレーキも供給していなければ、外側磁石５８がスイッチ６６を通過していないと判断され、完全に解除されていない駐車ブレーキの存在が指示できる。さらに、このようなロジックは復帰スプリングの破壊の有無を指示できる。同様に、制御装置はブレーキが作動しているか否かをモニターして磁石５８がスイッチ６４および６６を越えて移動しているかどうかを決定し、かつ、特定のブレーキが不作動になっているか否かを決定することができる。例えば、６個のブレーキのうちの５個がブレーキの作動状態を示す信号を送っていて、６個目のブレーキがそのような信号を出していない場合は、その６個目のブレーキに問題が生じていると判断できる。この問題はブレーキの動作または構造にあるか、ブレーキに対応するモニターシステムにある。さらに、同様のロジックによりブレーキ構造の作用に関する指示を与えることができる。いずれにしても、車両の運転者は特定ブレーキ作動装置をチェックしてどこに問題が生じているかを知ることができる。加えて、カウンタは磁石の通過をモニターすることによってブレーキの動作速度を指示できる。
さらに、図１１に示すように、磁石５５および５６の磁極が互いに位置合わせされている。これら２個の磁石５５および５６からの磁場は互いに近づく方向に反発し合い、仮想線で示すように外側に放射状に延出する。この結果、２個の磁石５５および５６に関連する磁場の間には明瞭な間隙が形成され、スイッチ６４と６６が２つの磁石５５と５６の間でより明確に識別されることを保証する。
次に、図１２にブレーキが調節を必要としている状態を示している。磁石５６がスイッチ６４に近づくと内側スイッチ６４が作動する。この時、図６の回路においては、スイッチ６４に関連する固有の抵抗器６５がバイパスになって制御装置２２に送られる信号が通過しなくなる。この結果、制御装置は特定信号２８の値を識別してスイッチ６４が閉じたことを認識する。その後、制御装置２２は運転台のドライバーに問題のブレーキがすぐに調節が必要になることを指示する。また、上述したように制御装置はゆるみ調節装置に信号を送ることもできる。
図１３は内側磁石５５がスイッチ６４を作動している状態を示している。同時に、磁石５６がスイッチ６６を作動していることもわかる。この場合、図６の回路においては両方の抵抗器がバイパスされている。この状態はブレーキがさらに迅速な調節を必要としていることを示す。同様に、図１４に示す状態では、スイッチ６４が開放しているが磁石５５はスイッチ６６を作動しており、ブレーキを速やかに調節すべきであることを示す信号として検知される。なお、より多くの段階の制御または異なる機能を実行するためにさらに多くの磁石またはスイッチを備えることができる。つまり、スイッチが異なる平面に取り付けられているので、検出する位置の数を新しいスイッチを用いて幾何学的に増加できる。
好ましくは、メモリーはスイッチ６４および６６に対する磁石５５、５６および５８の位置および移動を呼び戻して、特定のブレーキ作動装置の予想される状態に基づいて磁石のスイッチ６４および６６に対する場所を決定する。このようにして、制御装置２２はブレーキの作動した時間を決定する。一例として、スイッチ６４および６６を越える磁石５８の動作が作動を示す信号として読み取られる。それゆえ、制御装置２２はブレーキの動作回数のカウントを記憶することができ、カウンタがブレーキの特定量に対応する動作時間をモニターできる。上述したように、ブレーキが異常に長い時間動作すると、このブレーキの温度が増加して特定ブレーキのプッシュロッドの移動の調節の必要を示すか否かが問われるようになる。
好適なリードスイッチとしてはハムリン社（Ｈａｍｌｉｎ Ｉｎｃ．，Ｌａｋｅ Ｍｉｌｌｓ，ＷＩ）の製品番号ＭＤ−ＳＲ−７が挙げられる。
本発明による方法は制御ボックス２２において車両に備えられたブレーキ作動装置２６ａ−２６ｆの各々から信号を連続的にモニターする方法が含まれる。この場合、制御ボックス２２は信号２８を受け取って、特定のブレーキが調節または修理を必要としているか否かについて決定するように動作できる。この決定事項は車両運転台の表示装置２４に表示される。この表示装置は運転者にいくつかのブレーキが調節や修理を必要としていることを示すだけでなく、どのブレーキが調節や修理を必要としているかを示すことができる。加えて、他の状態も制御装置２２によりモニターすることができ、適当な信号が表示装置２４に送られる。
図１５Ａ−図１５Ｃに示すように、この発明によるシステムを車両に組み込むためのいくつかの配列構成がある。図１５Ａに示すように、第１のシステム１００は複数のブレーキ作動装置２６ａ−２６ｆから引き出された複数の信号線２８を備えている。さらに、各ブレーキ作動装置２６にはスイッチ１０２、１０４および１０６に関連する３個の抵抗器を備えている。上述の実施態様では２個のみのスイッチを示してきたが、この実施態様に示す３個のスイッチまたはそれ以上のスイッチの場合も本発明の範囲に逸脱しないことが理解できる。好ましくは、これらのスイッチ１０２、１０４および１０６は異なる抵抗値を有する抵抗器をそれぞれ有している。さらに、すべてのスイッチ１０２、１０４および１０６は各ブレーキ作動装置２６に関連するストーンシールド内に埋め込まれているのが好ましい。図に示すように、コネクタ１０８が信号線２８をジャンパー信号線１０９に接続している。さらに、抵抗器１１０が各ジャンパー信号線１０９に取り付けられている。また、一対の信号供給線１１２が各ジャンパー信号線１０９に接続して運転台の表示装置２４に延出している。この運転台の表示装置は信号供給線１１２からの信号を翻訳できる制御装置を備えている。この信号は抵抗器１１０の固有の抵抗値により作動しているスイッチ１０２、１０４および１０６の可能な組み合わせとブレーキ作動装置２６ａ−２６ｆの各々に対して固有である。ブレーキ２６ａ−２６ｆの各々に対応する抵抗器１１０はスイッチ１０２、１０４および１０６といずれかのブレーキのいかなる組み合わせも固有の値を与えるように選択される。すなわち、適当な抵抗値を選択することにより識別が当業者によって良好に行えるようになる。
図１５Ｂは別の実施態様１２０を示しており、各ブレーキ作動装置２６は抵抗器１１０を介して延出して一対の連結ノード部（ｇａｕｇｅｄ ｎｏｄｅ）１２２および１２４に接続する信号線を有している。なお、図においては簡単化のために３個のブレーキ作動装置のみを示しているが、実存するいかなるシステムにおいても対応し得るより多くの作動装置によって構成可能である。さらに、信号供給線１２５および１２６がノード１２２および１２４から運転台の表示装置２４に延びている。この運転台の表示装置２４は信号供給線１２４および１２５における信号を翻訳できる制御装置を備えている。この場合においても、抵抗器１１０の固有値によって信号供給線１２５および１２６における信号は作動状態のブレーキおよびスイッチのいずれの組み合わせに対しても固有である。
最後に、図１５Ｃは実施態様１３０を示しており、この場合においても簡単化のために３個のみのブレーキ作動装置が示されている。すなわち、この場合も、実存するいかなる車両においてもより多くの作動装置によって構成可能である。この実施態様においては、各ブレーキ作動装置が電子ロジックボックス１３２に接続している。さらに、信号供給線１３３が運転台の表示装置２４に延びている。なお、これらの信号線は通常において信号線におけるノイズの受信および伝送や電子ロジックボックス１３２から運転台表示装置２４への干渉を防ぐために捩られている。この実施態様では、抵抗器１１０はこのシステム内に配備可能であるが示されていない。しかしながら、その代わりに、ロジックボックス１３２が接続位置によってどのブレーキ作動装置が特定信号を送っているかを認識する。
以上、本発明のいくつかの実施態様を開示した。しかしながら、当業界における通常の技術者においては、他の変形も本発明の範囲に逸脱しないことが理解できる。このため、以下の請求の範囲を本発明の範囲および実質的内容を規定するものとして記載する。

Claims (2)

1. 車両の車体に取り付けた複数のブレーキ作動装置であって、前記ブレーキ作動装置の各々が、ブレーキをかけるように作用可能なプッシュロッドと、前記プッシュロッドを外方に押し出してブレーキをかけるように動作可能であり、駐車ブレーキを作動させたときに作動するパワースプリングと、を有するブレーキ作動装置と、
   前記ブレーキ作動装置の各々に関連して前記プッシュロッドの移動をモニターし、前記プッシュロッドの過剰な移動に基づいて問題となる状態を感知するセンサーと、
   前記ブレーキ作動装置の各々におけるセンサーからの信号を受け取る制御装置であって、前記信号に応じて動作してどのブレーキ作動装置の信号が問題となる状態を指示しているかを決定すると共に、前記制御装置がどのブレーキ作動装置の信号が問題となる状態に対応するかを指示する出力信号を送るように動作可能である前記制御装置と、
   車両の運転台における表示装置と、前記制御装置から前記表示装置に至る出力引出手段と、
   を備え、
   前記制御装置が前記ブレーキ作動装置の各々に関連して前記プッシュロッドの移動をモニターする前記センサーを通じて、駐車ブレーキが解除されているか否かをモニターする、車両ブレーキモニターシステム。
2. 一端部に開口部を備えるハウジングであって、前記ハウジングを少なくとも２室に分けるダイアフラムを含むハウジングと、
   前記２室の一に収容されて前記ダイアフラムと接触する前記プッシュロッドであって、前記開口部を貫通して延出している前記プッシュロッドと、
   前記プッシュロッドを囲むスリーブであって、スリーブの内側に配置された少なくとも１つの磁石を含むスリーブと、
   前記ハウジング内に固定されて前記磁石の移動を感知する前記センサーと、
   を備える、請求項１に記載の車両ブレーキモニターシステム。

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