JP5426674B2 - 一つの車輪で速度センサが故障した二輪車両の最適な制動と横滑り保護を維持する方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に航空機のブレーキシステムに関し、より詳細には、車輪速度センサが故障した二輪車両の最適な制動と横滑り保護とを維持する方法に関する。

自動ブレーキシステムが商業的、軍事的および大型タービン航空機に広く設けられており、着陸時の航空機の減速を助けている。近年の航空機ブレーキシステムは、典型的に、パイロットによって選択されたブレーキ圧力のレベルに対応して、滑走路の条件およびブレーキに影響を及ぼす他の要因に適応することによってブレーキ効率を最適化して、減速を最大化する。軍事用、小型ビジネスジェットおよび一般の航空機向けのアンチスキッドシステムは、伝統的に、左右の車輪速度センサで車輪速度を検出するアンチスキッド制御システムを利用してきた。

個々の車輪アンチスキッド制御システムは、通常、各車輪に対しての別個の制御チャネルと、個々の車輪アンチスキッドバルブとを使用する。ピーク効率が両方の車輪で維持され、その結果、停止距離が最小となる。しかしながら、車輪速度センサが故障した場合、アンチスキッド動作に起因する一方の車輪におけるブレーキ圧力の減少によって、一時的にブレーキ圧力が不均衡となる間に、航空機の方向が変化する可能性がある。

車輪速度センサが故障した場合、従来二つの選択肢があった。第１の選択肢は、その車輪へのブレーキを抑制することである。この方法は、一部の航空機、とりわけブレーキのかかる車輪が二つしかない航空機では、方向制御が失われ停止距離が伸びるので実用的ではない。第２の選択肢は、パイロットのブレーキペダルからのブレーキ圧力指令に達するまで、ブレーキ圧力をパルス状にオンオフすることである。この方法は、タイヤ破裂を防止し方向制御を可能とするが、ブレーキ圧力の付与によって周期的に横滑り（skid）事象が発生するため、着陸装置の構造に顕著な負荷がかかる。これらの負荷は、着陸装置が過度に摩耗し破壊する可能性があるほどの大きさとなることがある。

したがって、ロックアップ（lockup）によるタイヤ破裂から保護するために、速度センサが故障した車輪にパルス状のブレーキ圧力を与えて車輪へのブレーキ圧力を周期的に解放して、車輪の空転を可能にすることが望ましい場合がある。特に、速度センサの故障により影響を受ける車輪を有する二輪車両に対しては、ほとんどの条件において、車輪速度センサが機能中のもう一方の車輪からの横滑り圧力のある割合を、影響を受けた車輪に付与して、影響を受けた車輪にかかるブレーキ圧力が横滑りするほどの大きさとなることを防止することが望ましいことがある。速度センサが故障した車輪に対するブレーキを抑制するのは望ましくない場合もある。この理由は、影響を受ける車輪へのブレーキを維持することで、差動ブレーキを使用してパイロットが方向制御を維持することが可能になるためである。着陸装置の安定余裕を大きく改善するために、車輪速度センサの故障によって影響を受ける車輪を有する二輪車両に対して、影響を受ける車輪に対するブレーキ圧力を、反対側の車輪にかかる横滑りブレーキ圧力を下回る値に制限することが望ましい場合がある。

簡潔にかつ一般論として、本発明は、各車輪用の車輪速度センサを備える複数の車輪を有する航空機等の車両のアンチスキッドブレーキを制御する方法であって、一つの車輪の車輪速度センサの故障時に、影響を受ける車輪にパルス化ブレーキ圧力を与え、車輪速度センサの故障によって影響を受けない別の車輪で初期（incipient）または最初の（initial）横滑りが検出されたか否かに基づき、影響を受ける車輪に対するパルス化されるブレーキ圧力を決定する方法を提供する。本発明の方法により、アンチスキッドブレーキシステムにおいて安全なブレーキを継続することができる。本発明を用いなければ、非対称ブレーキ、またはタイヤ故障につながりうるアンチスキッド保護のない比例ブレーキとなるおそれがある。非対称ブレーキと比例ブレーキの両方とも、ブレーキのかかる車輪が二つしかない航空機にとっては特に深刻である。本発明の方法により、センサが故障した車輪でアンチスキッドブレーキを維持することが可能になり、停止性能と安全マージンが改善する。

したがって、本発明は、車輪グループのアンチスキッド制御のために各車輪に関連づけられた車輪速度センサを有する、例えば一組の車輪などの車輪グループ内の二つ以上の車輪を有する航空機のアンチスキッドブレーキを制御する方法を提供する。本発明の一態様では、第１車輪の第１車輪速度センサが故障し、第２車輪の第２車輪速度センサが機能しており、第２車輪の指令ブレーキ圧力と関連づけられる第２車輪の初期または最初の横滑りが発生した場合、第２車輪の指令ブレーキ圧力を第１車輪のブレーキ圧力制限値として使用する。続いて、第１車輪の最大ブレーキ圧力が、第１車輪のブレーキ圧力制限値の第１の所望の割合となるように決定される。続いて、第１車輪の最大ブレーキ圧力の第２の所望の割合として、調整後のブレーキ圧力が決定され、調整後ブレーキ圧力の調整された圧力パルスが第１車輪に与えられる。

本発明の方法の別の態様では、第２車輪の初期または最初の横滑りが発生していない場合、第１車輪の最大ブレーキ圧力が、第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力となるように決定される。

本発明の方法の別の態様では、第１車輪の指令ブレーキ圧力が監視され、第１車輪への調整後のブレーキ圧力が、第１車輪の指令ブレーキ圧力よりも小さくなるように制限される。第１車輪への調整後ブレーキ圧力が、第１車輪の指令ブレーキ圧力の第３の所望の割合となるように制限されてもよい。好適な態様では、調整された圧力パルスが、一定の期間、調整されたパルス化圧力と戻り圧力との間でのデューティサイクルを有するように調整される。

本発明のこれらのおよび他の態様および利点は、以下の詳細な説明と、本発明の特徴を例として表す添付図面とから明らかになるだろう。

本発明の方法ステップを示す模式的なフロー図である。

限定ではなく例示を目的として提供される図面を参照して、本発明は、例えば航空機等の二輪車両などの車両の最適な制動および横滑り保護を維持するためのアンチスキッドシステムおよび方法を提供し、分割空洞（split cavity）ブレーキピストンを持つ冗長油圧システムを含む。本発明の方法は、ある車輪の車輪速度の検出が失われ、別の車輪に機能している車輪速度センサが存在する場合に、効力を発揮する。故障したセンサの影響を受ける車輪に対するブレーキ圧力指令に応答して、戻り圧力と計算された最大パルス化圧力との間で、影響を受ける車輪へのブレーキ圧力が一定の期間およびデューティサイクルで調節される。これにより、ブレーキ制御システムは、影響を受ける車輪への最適な制動を維持することができる。パルス化ブレーキ圧力は、他の車輪で最後に初期または最初の横滑りを引き起こしたブレーキ指令に、安全のためにある係数を乗じた値に制限される。速度センサが機能中の車輪における初期または最初の横滑りの開始をブレーキ制御システムが検出するたびに、係数が乗じられたブレーキ圧力が、パルス化された車輪に対する最大ブレーキ圧力として設定される。

現在の着陸の間に、車輪速度センサが機能中の車輪で初期または最初の横滑りが検出されなかった場合、速度センサが故障した車輪へのパルス化圧力は、車輪速度センサが機能中の車輪に対して指令された最大ブレーキ圧力よりも大きくならないように制限される。これにより、影響を受けた車輪の横滑りが防止され、パイロットは差動ブレーキを用いて方向制御ができるようになる。

別の態様では、車輪センサが故障した車輪に対する最大パルス化圧力が、ブレーキペダルでのパイロット入力に基づくブレーキ圧力指令よりも小さくなるように制限されてもよい。これにより、着陸の間、方向制御を維持することができる。圧力が付与されて直ちに低下されてもよいし、または圧力のオーバーシュートによる横滑りの発生を防ぐために一定の比率で減少（ramp）されてもよい。

図１を参照して、例えば一組の車輪ＡおよびＢなどの、それぞれが固有の車輪速度センサを有する車輪グループに属する二つ以上の車輪に対して、一つの車輪（例えば、車輪Ａなど）の車輪速度の検出が完全に失われたと判定され、グループの別の車輪（車輪Ｂなど）に機能中の車輪速度センサが存在する場合、図１に記載の本発明の方法が作動される。ステップ１０で、パルス化される車輪Ａの最大ブレーキ圧力Ｐ_{ＭＡＸ Ａ}が、典型的に例えばゼロ等の値に初期化される。ステップ１２で、他の車輪Ｂの指令ブレーキ圧力Ｐ_{ＣＯＭ Ｂ}が測定される。関連する車輪速度センサからの車輪速度信号に基づき、車輪Ｂで初期または最初の横滑りが検出された場合、ステップ１４で、車輪Ｂで初期または最初の横滑りを最後に引き起こした指令ブレーキ圧力Ｐ_{ＣＯＭ Ｂ}が、ＬＡＳＴ Ｐ_{ＳＫＩＤ Ｂ}として記憶される。この値がパルス化される車輪Ａのブレーキ圧力の制限値として使用される。速度センサが機能中の車輪Ｂの初期または最初の横滑りの開始をブレーキ制御システムが検出するたびに、ステップ１６で、例えば９０−９９％などのパーセント率に縮小されたブレーキ圧力ＬＡＳＴ Ｐ_{ＳＫＩＤ Ｂ}が、パルス化される車輪に対する最大ブレーキ圧力Ｐ_{ＰＵＬＳＥ Ａ}として設定される。

速度センサが機能中の車輪Ｂが、例えば着陸中などの現在の車輪制動中に初期または最初の横滑りを未だ経験していない場合、ステップ１８で、指令ブレーキ圧力Ｐ_{ＣＯＭ Ｂ}と、パルス化される車輪Ａの最大ブレーキ圧力Ｐ_{ＭＡＸ Ａ}とが比較される。ステップ２０で、最も高い指令ブレーキ圧力Ｐ_{ＣＯＭ Ｂ}が、パルス化される車輪Ａの最大ブレーキ圧力Ｐ_{ＭＡＸ Ａ}として記憶される。ステップ２２で、速度センサが故障した車輪Ａのパルス化圧力Ｐ_{ＰＵＬＳＥ Ａ}が、パルス化される車輪Ａの最大ブレーキ圧力Ｐ_{ＭＡＸ Ａ}の例えば９５−１００％などのパーセント値になるように制限され、着陸が継続する間、正常な車輪の最大指令ブレーキ圧力Ｐ_{ＣＯＭ Ｂ}よりも大きくならないようにする。これにより、パルス化される車輪の横滑りが防止され、パイロットが差動ブレーキを用いて方向制御を行う能力が維持される。

ステップ２４で、ブレーキペダルでのパイロットの入力に基づくブレーキ圧力指令Ｐ_{ＣＯＭ Ａ}が測定される。ステップ２６で、故障したチャネルの車輪Ａでの最大パルス化圧力Ｐ_{ＰＵＬＳＥ Ａ}が、指令ブレーキ圧力Ｐ_{ＣＯＭ Ａ}と比較される。ステップ２８で、例えば指令ブレーキ圧力Ｐ_{ＣＯＭ Ａ}の９５−１００％となるように、最大パルス化圧力Ｐ_{ＰＵＬＳＥ Ａ}が指令ブレーキ圧力Ｐ_{ＣＯＭ Ａ}よりも小さく制限される。ステップ３０で、センサが故障した車輪に対するブレーキ圧力指令により、調整された圧力パルスＰ_{ＰＵＬＳＥ Ａ}が、一定の期間、車輪速度センサが故障した車輪Ａの計算された最大パルス化圧力Ｐ_{ＰＵＬＳＥ Ａ}と戻り圧力との間のデューティサイクルで与えられる。

本明細書で説明したシステムおよび方法は様々な種類の車両に適用可能であることが、上述から明らかである。航空機、自動車、トラックおよび列車のすべてが、いくつかの種類のアンチスキッドブレーキ制御を必要としている。本発明は、これらの任意の車両で直ちに使用することができる。

本発明の特定の形態について例示し説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく様々な修正をなし得ることが上述から明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲によるものを除き、本発明を限定する意図はない。

Claims (14)

1. 航空機の車輪グループ内の複数の車輪のアンチスキッドブレーキを制御する方法であって、前記複数の車輪はそれぞれに関連づけられた対応する複数の車輪速度センサを有しており、前記複数の車輪速度センサは対応する複数の車輪の車輪速度信号を生成し、該車輪速度信号に基づき前記複数の車輪をアンチスキッド制御するように構成されており、
   前記複数の車輪のうち対応する第１車輪と関連づけられた、前記複数の車輪速度センサのうち第１の車輪速度センサが、車輪速度信号を生成するように機能していないことを判定するステップと、
   前記複数の車輪のうち対応する第２車輪と関連づけられた、前記複数の車輪速度センサのうち第２の車輪速度センサが、車輪速度信号を生成するように機能していることを判定するステップと、
   前記第２車輪の指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の初期または最初の横滑りが発生したか否かを、前記第２車輪速度センサからの前記車輪速度信号に基づき判定するステップと、
   前記指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の横滑りが発生した場合、前記第２車輪の前記指令ブレーキ圧力を前記第１車輪のブレーキ圧力制限値として記憶するステップと、
   前記第１車輪の最大ブレーキ圧力を、前記第１車輪のブレーキ圧力制限値の第１の所定の割合として決定するステップと、
   調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の最大ブレーキ圧力の第２の所定の割合として決定するステップと、
   前記調整後ブレーキ圧力の調整された圧力パルスを前記第１車輪に与えるステップと、
   を含む方法。
2. 前記第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力を決定するステップと、
   前記第２車輪の前記指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の初期または最初の横滑りが発生していない場合、前記第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力を前記第１車輪の前記最大ブレーキ圧力として記憶するステップと、
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記第１車輪の指令ブレーキ圧力を監視するステップと、
   前記第１車輪に対する調整後ブレーキ圧力と、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力とを比較するステップと、
   前記調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力よりも小さくなるように制限するステップと、
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 前記調整後ブレーキ圧力を制限するステップは、前記調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力の第３の所定の割合として制限することを含む請求項３に記載の方法。
5. 航空機の車輪グループ内の複数の車輪のアンチスキッドブレーキを制御する方法であって、前記複数の車輪はそれぞれに関連づけられた対応する複数の車輪速度センサを有しており、前記複数の車輪速度センサは対応する複数の車輪の車輪速度信号を生成し、該車輪速度信号に基づき前記複数の車輪をアンチスキッド制御するように構成されており、
   前記複数の車輪のうち対応する第１車輪と関連づけられた、前記複数の車輪速度センサのうち第１の車輪速度センサが、車輪速度信号を生成するように機能していないことを判定するステップと、
   前記複数の車輪のうち対応する第２車輪と関連づけられた、前記複数の車輪速度センサのうち第２の車輪速度センサが、車輪速度信号を生成するように機能していることを判定するステップと、
   前記第２車輪の指令ブレーキ圧力を決定するステップと、
   前記第２車輪の指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の初期または最初の横滑りが発生したか否かを、前記第２車輪速度センサからの前記車輪速度信号に基づき判定するステップと、
   前記指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の横滑りが発生した場合、前記第２車輪の前記指令ブレーキ圧力を前記第１車輪のブレーキ圧力制限値として記憶するステップと、
   前記第１車輪の最大ブレーキ圧力を、前記第１車輪のブレーキ圧力制限値の第１の所定の割合として決定するステップと、
   前記第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力を決定するステップと、
   前記第２車輪の前記指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の初期または最初の横滑りが発生していない場合、前記第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力を前記第１車輪の前記最大ブレーキ圧力として記憶するステップと、
   調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の最大ブレーキ圧力の第２の所定の割合として決定するステップと、
   前記調整後ブレーキ圧力の調整された圧力パルスを前記第１車輪に与えるステップと、
   を含む方法。
6. 前記第１車輪の指令ブレーキ圧力を監視するステップと、
   前記第１車輪に対する調整後ブレーキ圧力と、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力とを比較するステップと、
   前記調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力よりも小さくなるように制限するステップと、
   をさらに含む請求項５に記載の方法。
7. 前記調整後ブレーキ圧力を制限するステップは、前記調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力の第３の所定の割合として制限することを含む請求項６に記載の方法。
8. 航空機の第１および第２の車輪のアンチスキッドブレーキを制御する方法であって、前記第１および第２の車輪はそれぞれに関連づけられた第１および第２の車輪速度センサを有しており、前記第１および第２の車輪速度センサは対応する前記第１および第２の車輪の車輪速度信号を生成し、該車輪速度信号に基づき前記第１および第２の車輪をアンチスキッド制御するように構成されており、
   前記第１の車輪速度センサが車輪速度信号を生成するように機能していないことを判定するステップと、
   前記第２の車輪速度センサが車輪速度信号を生成するように機能していることを判定するステップと、
   前記第２車輪の指令ブレーキ圧力を監視するステップと、
   前記第２車輪の指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の初期または最初の横滑りが発生したか否かを、前記第２車輪速度センサからの前記車輪速度信号に基づき判定するステップと、
   前記指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の横滑りが発生した場合、前記第２車輪の前記指令ブレーキ圧力を前記第１車輪のブレーキ圧力制限値として記憶するステップと、
   前記第１車輪の最大ブレーキ圧力を、前記第１車輪のブレーキ圧力制限値の第１の所定の割合として決定するステップと、
   前記第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力を決定するステップと、
   前記第２車輪の前記指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の初期または最初の横滑りが発生していない場合、前記第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力を前記第１車輪の前記最大ブレーキ圧力として記憶するステップと、
   調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の最大ブレーキ圧力の第２の所定の割合として決定するステップと、
   前記調整後ブレーキ圧力の調整された圧力パルスを前記第１車輪に与えるステップと、
   を含む方法。
9. 前記第１車輪の指令ブレーキ圧力を監視するステップと、
   前記第１車輪に対する調整後ブレーキ圧力と、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力とを比較するステップと、
   前記調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力よりも小さくなるように制限するステップと、
   をさらに含む請求項８に記載の方法。
10. 前記調整後ブレーキ圧力を制限するステップは、前記調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力の第３の所定の割合として制限することを含む請求項９に記載の方法。
11. 航空機の第１および第２の車輪のアンチスキッドブレーキを制御する方法であって、前記第１および第２の車輪はそれぞれに関連づけられた第１および第２の車輪速度センサを有しており、前記第１および第２の車輪速度センサは対応する前記第１および第２の車輪の車輪速度信号を生成し、該車輪速度信号に基づき前記第１および第２の車輪をアンチスキッド制御するように構成されており、
    前記第１の車輪速度センサが車輪速度信号を生成するように機能していないことを判定するステップと、
    前記第２の車輪速度センサが車輪速度信号を生成するように機能していることを判定するステップと、
    前記第２車輪の指令ブレーキ圧力を監視するステップと、
    前記第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力を決定するステップと、
    前記第２車輪の指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の初期または最初の横滑りが発生したか否かを、前記第２車輪速度センサからの前記車輪速度信号に基づき判定するステップと、
    前記第２車輪の前記指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の初期または最初の横滑りが発生していない場合、前記第２車輪の最も高い指令ブレーキ圧力を前記第１車輪の最大ブレーキ圧力として記憶するステップと、
    調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の最大ブレーキ圧力の第１の所定の割合として決定するステップと、
    前記調整後ブレーキ圧力の調整された圧力パルスを前記第１車輪に与えるステップと、
    を含む方法。
12. 前記指令ブレーキ圧力と関連づけられる前記第２車輪の前記横滑りが発生した場合、前記第２車輪の指令ブレーキ圧力を前記第１車輪のブレーキ圧力制限値として記憶するステップと、
    前記第１車輪の最大ブレーキ圧力を、前記第１車輪のブレーキ圧力制限値の第２の所定の割合として決定するステップと、
    をさらに含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１車輪の指令ブレーキ圧力を監視するステップと、
    前記第１車輪に対する調整後ブレーキ圧力と、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力とを比較するステップと、
    前記調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力よりも小さくなるように制限するステップと、
    をさらに含む請求項１１に記載の方法。
14. 前記調整後ブレーキ圧力を制限するステップは、前記調整後ブレーキ圧力を、前記第１車輪の指令ブレーキ圧力の第３の所定の割合として制限することを含む請求項１３に記載の方法。

Images