JP5365941B2 - 車両システム - Google Patents

Description

本発明は、制動システム及び少なくとも１つの調整装置を持つ車両システムであって、調整装置がデータバスを介して中央モジュールに接続されているものに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８５４７８８号明細書から、車両用車輪モジュールが公知である。この車輪モジュールには、電気的に駆動可能な制動システム（ＥＢＳ）における制動力の制御に用いられる。この車輪モジュールは、入力信号として、車輪回転数信号及び車輪において直接検出される別の信号を受ける。車輪回転数信号及び別の信号の信号処理は、車輪モジュールにおいて直接行われる。更にこの車輪モジュールは、データバスを介して中央モジュールに接続されている。

公知の解決策の欠点は、複雑に構成される車輪モジュールを使用して、車輪回転数信号及び別の信号の信号処理を車輪モジュールにおいて直接行わねばならないことである。従ってこのような車輪モジュールは、例えばマイクロプロセッサ回路の形で大きい“知能”を使用せねばならない。このような複雑な構造により、公知の車輪モジュールは製造費が非常に高い。更に車輪モジュールは中央モジュールに接続されているが、中央モジュールにおいては下位の計算のみが行われ、データバスにより車輪モジュールへ伝送される。しかしこれらの下位の計算を行うことができるようにするため、中央モジュールもある程度の“知識”を持っていなければならない。従って公知の車輪モジュール及び公知の中央モジュールを含む制動システムは、それぞれ固有の“知識”を有する多数の部品を持ち、それにより制動システム自体及び制動システムの保守も全体として非常に費用がかかり、従って高価になる。更に補充業務（交換部品、修理等）のために多数の異なる半組立品を備えておかねばならないという欠点がある。別の欠点は、個々の半組立品の変更に非常に時間及び費用がかかることである。なぜならば、他の多くの部品との互換性を保証せねばならないからである。更に別の欠点として、存在する半組立品の粗悪な再使用しか行うことができない。同様に少ない個数で製造される高価な半組立品のため、これらの半組立品の価格が非常に高いことである。

従って本発明の課題は、調整装置が急速データバスシステムを介して中央モジュールにより制御されるようにすることである。

一般に調整装置は、測定値を分散して集め、圧力を制御しかつ／又は電磁弁を駆動しかつ／又はモータを操作せねばならない所ではどこでも使用可能である。

本発明による調整装置の利点は、調整装置を使用するシステム例えば制動システムの複雑さが減少されることである。簡単な構造により調整装置の取扱いまたは保守が著しく容易である。

圧力調整装置としての調整装置は、電子制動システム（ＥＢＳ）又はロック防止システム（ＡＢＳ）又は電子安定性プログラム（ＥＳＣ）を持つ従来の制動システム又は空気ばね装置等において使用することができる。

本発明の別の利点は、必要な演算を中央モジュールにおいてのみ行うことができ、それにより“知識”がシステム例えば制動システムに集中される。このような集中により、システムの取扱いが容易になる。なぜならば、例えば必要なシステムソフトウエアを中央モジュールに併合すればよく、１つ又は複数の調整装置に併合しなくてよいからである。従って調整装置はその取付により初めてその用途を知る。

更に、簡単に構成される調整装置により、部品を備えておきさえすればよく、それにより個数が増大し、従ってこの部品の価格が低下する。更に場合によっては行われる調整装置の変更が、中央モジュールから十分切離されている。

本発明による調整装置は、圧力調整装置の必要な部分例えばプロセッサ、出力段、２つの車輪回転数センサ用の入力端、１つの圧力センサ用の入力端に縮小される。統合可能な適合計算機核の選択が行われる。これによりＡＳＩＣへの完全な回路の統合を行うことができる。このＡＳＩＣは高電圧プロセスにおいて有利に構成され、それにより別個の給電が不要になる。

調整装置の別の利点は、中央モジュールへの調整装置の接続により初めて制御回路が閉じられることである。

第１の好ましい実施形態では、調整装置が中央モジュールからオン／オフ電信の形の信号を受け、それにより例えば調整装置に接続される弁が開かれるか又は閉じられる。

第２の好ましい実施形態では、中央モジュールが１つの調整装置にも統合可能である。

車両制動システムにおける調整装置の第３の好ましい実施形態では、ＡＳＩＣが圧力調整弁と組合わされる。その結果は１ｋ圧力調整装置（１つの車軸用の圧力制御回路）である。１つの車軸に２ｋ圧力調整装置（２つの圧力制御回路）が必要であると、２つのＡＳＩＣが１つの適当な弁ブロックに挿入される。

高速データバスシステム例えばフレックスレイ（Ｆｌｅｘｒａｙ）を使用するのが有利である。使用されるデータバスシステムの伝送速度が１Ｍｂｉｔ／ｓ以上であり、圧力通報の反復速度がなるべく５ｍｓ以下であると有利である。

本発明による調整装置が実施例により以下に説明される。この場合同じ部品は同じ符号を持っている。

本発明による調整装置の原理的構成を示す。 ＥＢＳ４Ｓ３Ｍシステムにおける調整装置の使用を示す。 ＥＢＳ６Ｓ６Ｍシステムにおける調整装置の使用を示す。 ＡＢＳ４Ｓ４Ｍシステムにおける調整装置の使用を示す。

図１は、本発明による調整装置の原理的構成をブロックダイヤグラムの形で示す。この場合調整装置１は、統合されるか又は別個のメモリ例えばＥＥＰＲＯＭ及び／又はＲＡＭを有する主プロセッサ３を持つＡＳＩＣを含んでいる。出力端８に接続される電磁弁を操作するための複数の出力段４も同様にＡＳＩＣ２及び／又は調整装置上に実現されており、少なくとも１つの出力段４が電流制御可能である。出力段４により制御可能な弁は、例えば弁ブロックに組立てられている。更にＡＳＩＣ２は、データバス用の少なくとも１つの入力端又は出力端５を、例えばバスインタフェースの形で持っている。この少なくとも１つの入力端又は出力端５の後に、いわゆるバスドライバ１０を接続することができる。更に車輪回転数センサ用の少なくとも１つの入力端６が設けられている。ＡＳＩＣ２は、誘導及び／又は能動車輪回転数センサの信号を主プロセッサ３のために評価できる信号評価装置１１を持っている。更にＡＳＩＣ２は、補償されない圧力センサ素子又はここには図示してない完全補償圧力センサ用の付加的な入力端９を持つことができる。もちろんＡＳＩＣ２は、別の入力端７を介して動作電圧を供給される。例えば電圧評価装置、負荷電流を測定する測定装置、１つ又は複数のアナログ−ディジタル変換器、バスコントローラ及びバス保護装置のようなＡＳＩＣ２の別の素子は、ここには明白には示されていない。

データバスの少なくとも１つの入力端１又は出力端を介して、ＡＳＩＣ２が中央モジュールから制御指令を受ける。これらの制御指令は、最も簡単な場合第１の実施形態によりオン／オフ電信として伝送可能である。ＡＳＩＣ２は、それからこの制御指令に関係して、出力段４を介して、開くか又は閉じるか又は調整される出力端において、電磁弁及び／又はサーボモータを制御する。この場合車両制動装置は、制動回路にある弁例えばＡＢＳ弁である。

調整装置１の入力端及び出力端を自由に構成でき、かつその機能をいわゆる生データの読込み及び出力段の駆動に減少するため、調整装置１は極めて可変に使用可能である。調整装置１の１つ又は複数の出力段４（図１参照）の選択的な電流制御設計により、複数の調整装置の代わりに例えば複数のサーボモータも直接駆動可能である。

２つの車軸を持つ車両制動システムにおいて調整装置が使用されると、通常は各車輪に又は各車軸のみに、それぞれ１つの調整装置がある。これらの調整装置は、データバスを介して中央モジュールに、例えば車両制動装置の場合制動制御装置（ＥＢＳ−ＥＣＵ又はＡＢＳ−ＥＣＵ）に接続されている。しかし第２の実施形態によれば、使用される複数の調整装置の１つに中央モジュールを統合することができ、それにより構成すべき部品の数を減少することができる。従って例えば４つの車輪を持つ車両において、各車輪に調整装置があり、その際４つの調整装置が１つの中央モジュールに接続されているか、又は中央モジュールが４つの調整装置の１つに統合されるようにすることができる。更に複数の調整装置を１つの中央モジュールと組合わせて、例えば制動システムの電子装置（ＥＣＵ）に統合することもできる。

調整装置が制動システムに使用されると、第３の実施形態により、ＡＳＩＣを圧力調整用の弁と組合わせることができる。その結果は１チャネル調整装置（１つの車軸に対して１つの圧力制御回路）である。１つの車軸に２チャネル調整装置（２つの圧力制御回路）が必要とされる場合、２つのＡＳＩＣを対応する弁ブロックに挿入する。

図２は、いわゆるＥＢＳ４Ｓ３Ｍシステム（１つの電子制動システムにおいて３つの調整出力端を持つ４つの検出される車輪）を持つ車両における調整装置の使用を示す。車両データは、公知のように車両データバス１９から直接ＥＢＳ−ＥＣＵ１５へ伝送される。従ってこの実施例では、ＥＢＳ−ＥＣＵ１５が中央モジュールである。付加的な情報の読込みは、ここでは制動値発信器２６の構成部分として示されているＣＡＮ変換器モジュール１８を介して行われる。しかしその代わりに、ＣＡＮ変換器モジュール１８のために、別個の設置又は特に車室に設ける場合ＥＢＳ−ＥＣＵ１５への統合も考えられる。同様にＥＢＳ−ＥＣＵ１５を、車室内又は外に別個に、又は例えば制動値発信器２６又は２チャネル調整装置１３のような部品に統合して設けることができる。ＣＡＮ変換器モジュール１８から、入力端２４の状態についての情報及び制動値発信器２６の信号の状態から運転者の制動希望についての情報が、制動ＣＡＮ２０上をＥＢＳ−ＥＣＵ１５へ伝送される。

調整装置１（図１参照）において、ＡＳＩＣ２（図１参照）により、車輪回転数センサ２２により発生されかつ信号導線３２を介して伝送される信号が評価されて、車両の速度を求めるための生データがバスインタフェース５（図１参照）を介して制動ＣＡＮ２０上をＥＢＳ−ＥＣＵ１５へ伝送されるようにする。同様に圧力センサ入力端９（図１参照）及び別の可能なアナログ入力端に印加される信号の評価及び伝送が行われる。

図２に示す実施例では、車両のそれぞれ１つの車軸が、統合される２つの調整装置１を持つ２チャネル調整装置１３の１つのページを介して検出されかつ制御される。しかし統合される１つの調整装置１を持つ１チャネル調整装置１２（図３参照）を介して、それぞれ１つの車軸の検出及び制御も考えられる。ＣＡＮ変換器モジュール１８及び調整装置１から制動ＣＡＮ２０を介してＥＢＳ−ＥＣＵ１５へ伝送される値から、ＥＢＳ−ＥＣＵ１５において制御信号が発生され、それから適当な制御指令が制動ＣＡＮ２０を介して調整装置１へ伝送される。それにより２チャネル調整装置１３に接続される車輪の制御回路がＥＢＳ−ＥＣＵ１５を介して閉じられる。２チャネル調整装置１３にある電磁弁の駆動は、制動ＣＡＮ２０を介して伝送される制御信号に基いて、それぞれ調整装置１の出力段４（図１参照）により電流制御されて行われるか、又はその代わりに高レベル又は低レベルで行われる。ＡＢＳ電磁制御弁２１は、制御導線３１を介してＥＢＳ−ＥＣＵ１５により直接駆動される。

電磁制御弁２１及び制御導線３１をなくすことによって、ＥＢＳ−最小構成４Ｓ２Ｍ（４つの検出される車輪、２つの調整される出力端）が生じる。調整装置１の知識は、ハードウエアの欠陥を確認し、センサ入力信号から形成される生データをＥＢＳ−ＥＣＵ１５へ引渡す基本機能、ＥＢＳ−ＥＣＵ１５から引渡される制御パラメータによる出力段４（図１参照）の駆動、及び装置構成に縮小される。

図１による別の部品は、商用車両の空気圧制動装置における特徴に関する。商用車両の空気圧制動装置は、圧縮空気を貯蔵する空気容器２９を持ち、空気容器２９は空気圧導管３０及び２チャネル調整装置１３を介して制動シリンダ２７に接続されている。更に制動値発信器２６も空気圧制御導管２８及び２チャネル調整装置１３を介して制動シリンダ２７に接続されている。更にＣＡＮ変換器モジュール１８は、別の電気出力端２３及び警報灯２５を持っている。

図３は、３車軸車両の可能な分解構成において、電子制御される車両制動システムのいわゆるＥＢＳ６Ｓ６Ｍシステムにある調整装置の使用を示す。ここには電子安定性プログラム（ＥＳＣ）、トレーラ駆動及び統合される空気ばね制御を含む６Ｓ６Ｍシステム（６つの検出される車輪、６つの調整される出力端）が示されている。図２によるブロックダイヤグラムを拡張して、ここでは後車軸及び付加車軸の検出及び制御が、それぞれ２チャネル調整装置１３に統合される２つの調整装置１を介して行われる。前車軸において、検出及び制御のため統合される調整装置１を持つ１チャネル調整装置１２が更に使用される。２Ｓ１Ｍ（２つの検出される車輪及び１つの調整される出力端）の構成を持ち１チャネル調整装置１２のために車輪回転数を検出する２つの入力端を持つ調整装置の設計に基いて、２チャネル調整装置１３に対して可能な構成２Ｓ２Ｍ又は４Ｓ２Ｍが生じる。それにより車軸制御及び車輪制御の任意の構成が実現される。

更に図３には、車軸制御又は車輪制御とは異なる調整装置１の使用可能性が示されている。こうして例えば連結ヘッド貯蔵容器３７及び連結ヘッド制動機３６を介して、図３により統合される調整装置１を持つトレーラ制御モジュール１４を介して、トレーラ制御が行われ、その際調整装置１による車輪制御又は車軸制御と同じように生データのみが検出されて、制動ＣＡＮ２０を介してＥＢＳ−ＥＣＵ１５へ引渡される。生データの評価及び本来の制動圧力制御のための制御時間の計算は、ＥＢＳ−ＥＣＵ１５における車輪制御と同じように行われる。その場合調整装置１は、引渡される制御指令に応じて、出力段４を駆動する（図１参照）。

空気ばね装置のレベル制御も同じように実現される。調整装置を統合されたベロー圧力制御弁３３を介して、かつ別のセンサ導線４０を介して、レベルセンサ３５の信号が読出されて、ＥＢＳ−ＥＣＵ１５へ伝送される。このベロー圧力制御弁３３を介して、付加車軸を上昇又は下降させる空気ばねベロー３４が圧縮空気を供給される。場合によってはＡ／Ｄ変換器を介して、例えばベロー圧力のような別の検出値を読込んで、生データを伝送することができる。生データの評価及び本来のベロー圧力制御のための制御時間の計算は、ＥＢＳ−ＥＣＵ１５における車輪制御と同じように行われる。

制動ＣＡＮ２０には、さらに特に電子安定性制御のため車両の走行状態を検出するＥＳＣセンサモジュール１６を接続することができる。更に車両データバス１９に接続されているかじ取り角センサ１７の信号も評価することができる。

図４は、車両の従来のロック防止システムのいわゆるＡＢＳ４Ｓ４Ｍシステムにおける調整装置の使用を示し、ここでは制動値発信器２６（図１及び２参照）の代わりに、足踏み制動弁３９が使用される。ここでは４Ｓ４Ｍシステム（４つの検出される車輪及び４つの調整される出力端）のために、調整装置１を統合される２チャネル調整装置１３を介して、車軸又は車輪に関係するデータの読込みが行われる。ＡＢＳ−ＥＣＵへの生データの伝送及び本来の制御は、大体において図２において既に述べたように行われる。車室内にＡＢＳ−ＥＣＵ１５を設ける場合ＡＢＳ−ＥＣＵ１５にＣＡＮ変換器モジュール１８を統合するか、又は車室外にＡＢＳ−ＥＣＵ１５を設ける場合ＡＢＳ−ＥＣＵ１５を２チャネル調整装置１３に統合することが可能である。

ＡＢＳ又はＡＳＲ（駆動滑り制御）の場合にのみ又は拡張されるシステムにおける圧力制御用弁電磁石の駆動に関して２チャネル調整装置１３の変化される機能性は、ＥＳＣ制御の間もＡＢＳ−ＥＣＵ１５を介してのみ制御される。

その代わりに前車軸のために、ＡＢＳ電磁制御弁２１へ調整装置１を統合することも可能である。その場合弁電磁石の駆動は、２チャネル調整装置１３と同じように、制動ＣＡＮ２０を介して伝送されるＡＢＳ−ＥＣＵ１５の制御指令に基いて行われる。それにより２チャネル調整装置１３と連合して、例えば６Ｓ４Ｍシステム（６つの検出される車輪、両方の後車軸の側方セレクトロー制御を行う４つの調整される出力端）を構成することができる。

その代わりに前車軸において、生データを読込みかつＥＳＣ制御又はＲＳＣ（横揺れ安定性制御／転覆防止安定性制御）中に圧力制御用弁電磁石を駆動する調整装置１を統合される１チャネル調整装置１２の使用が可能である。その場合ＡＢＳ電磁石制御弁２２は、図４に示すように、ＡＢＳ−ＥＣＵ１５により直接制御される。

更に図示した車両システムは空気圧トレーラ制御弁３８を持つこともでき、その際このトレーラ制御弁３８を介して（ここには図示してない）トレーラに、（連結ヘッド制動機３６について示される）制動機操作用の圧縮空気を供給し、かつ（連結ヘッド貯蔵容器について示される）トレーラにある別の圧縮空気負荷用の圧縮空気を供給することができる。

１ 調整装置
２ ＡＳＩＣ
３ 主プロセッサ
４ 出力段
５ データバス／バスインタフェース用入力端又は出力端
６ 車輪回転数センサ用入力端
７ 別の入力端
８ 出力端
９ 付加入力端
１０ バスドライバ
１１ 信号評価装置
１２ １チャネル調整装置
１３ ２チャネル調整装置
１４ トレーラ制御調整装置
１５ ＥＢＳ／ＡＢＳ−ＥＣＵ（中央モジュール）
１６ ＥＳＣセンサモジュール
１７ かじ取り角センサ
１８ ＣＡＮ変換器モジュール
１９ 車両データバス（ＣＡＮ）
２０ 制動ＣＡＮ
２１ ＡＢＳ電磁制御弁
２２ 車輪回転数センサ
２３ 電気出力端／負荷
２４ 電気入力端／負荷
２５ 警報灯
２６ 制動値発信器
２７ 制動シリンダ
２８ 空気圧制御導管
２９ 空気容器
３０ 空気圧供給導管
３１ 制御導線
３２ センサ導線
３３ ベロー圧力制御弁
３４ 空気ばねベロー
３５ レベルセンサ
３６ 連結ヘッド制動機
３７ 連結ヘッド貯蔵容器
３８ トレーラ制御弁
３９ 足踏み制御弁
４０ 別のセンサ導線

Claims (11)

1. 制動システム用の中央モジュール（１５）及び少なくとも１つの調整装置（１）を持つ車両システムであって、調整装置（１）がデータバス（２０）を介して中央モジュール（１５）に接続され、調整装置（１）が、測定値を検出するための少なくとも１つの入力端（６）と、少なくとも１つの電磁弁を駆動するための少なくとも１つの出力端（８）を持っているものにおいて、データバス（２０）を介して調整装置（１）を中央モジュール（１５）に接続することにより初めて、少なくとも１つの電磁弁を操作するための制御回路が閉じられて、調整装置（１）により検出される測定値が中央モジュール（１５）へ伝送されるようにし、これらの測定値から、中央モジュール（１５）において初めて、少なくとも１つの電磁弁を操作するための制御指令が計算され、これらの制御指令がデータバス（２０）を介して調整装置（１）へ伝送され、それにより調整装置（１）が、データバス（２０）を介して伝送される制御指令に応じて、少なくとも１つの電磁弁を駆動することを特徴とする、車両システム。
2. 調整装置（１）が更にＡＳＩＣ（２），調整装置（１）の給電用入力端（７）、及びデータバス（２０）用の少なくとも１つの入力端又は出力端（５）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の車両システム。
3. ＡＳＩＣ（２）が主プロセッサ（３）及び電磁弁を操作するための出力段（４）を持っていることを特徴とする、請求項２に記載の車両システム。
4. ＡＳＩＣ（２）が出力段（４）を駆動するための主プロセッサ（３）を持ち、出力段（４）がＡＳＩＣ（２）外に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の車両システム。
5. 調整装置（１）が、少なくとも１つの電磁弁を操作するための制御指令を、オン／オフ電信の形で受けることを特徴とする、請求項１に記載の車両システム。
6. 使用されるデータバス（２０）が、１Ｍｂｉｔ／ｓ以上の伝送速度を持っていることを特徴とする、請求項１に記載の車両システム。
7. データバス（２０）が５ｍｓ以下の反復速度で制御指令を伝送することを特徴とする、請求項６に記載の車両システム。
8. データバス（２０）がいわゆるフレックスレイ（Ｆｌｅｘｒａｙ）データバスであることを特徴とする、請求項６又は７に記載の車両システム。
9. 車両システムが、少なくとも２つの調整装置（１）及び１つの中央モジュール（１５）を持ち、中央モジュール（１５）が１つの調整装置（１）に統合されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両システム。
10. 調整装置が空気ばね装置又は電子制動システム（ＥＢＳ）において圧力調整装置として使用され、電子制動システムがロック防止システム（ＡＢＳ）又は電子安定性プログラム（ＥＳＰ）を備えている、請求項１に記載の車両システム。
11. 調整装置が変位及び／又は動力を検出される電動機を駆動するための操作器として使用される、請求項１に記載の車両システム。

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