JP5894294B2 - トレーラの連結判定装置及びトレーラの連結判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、トラクタにトレーラが連結されているか否かを判定する、トレーラの連結判定装置及びトレーラの連結判定方法に関する。

トレーラを牽引するトラクタでは、トレーラが連結されているか否かに応じて車両総重量が大きく変化するため、例えば、エンジン制御，変速制御及びブレーキ制御などを切り替えることがある。そこで、特開平１１−１６５６２３号公報（特許文献１）に記載されるように、トレーラのサービスブレーキ（常用ブレーキ）を制御する制御圧力の上昇特性に基づいて、トラクタにトレーラが連結されているか否かを判定する技術が提案されている。

特開平１１−１６５６２３号公報

しかしながら、従来の技術では、トレーラのサービスブレーキを制御する制御圧力の上昇特性に基づいてトレーラ連結の有無を判定していたため、トラクタが実際に走行を開始した後でなければ、トレーラ連結の有無を判定することができなかった。そして、トレーラを牽引したトラクタが走行を開始するときに、トレーラが連結されていない場合のエンジン制御などが行われると、例えば、駆動力不足などにより円滑な発進ができないおそれがある。

そこで、本発明は、トラクタが走行を開始する前に、トレーラ連結の有無を判定可能なトレーラの連結判定装置及びトレーラの連結判定方法を提供することを目的とする。

このため、本発明では、コンピュータを内蔵したコントロールユニットが、トラクタのブレーキが解除された場合に、トラクタのブレーキに連動してトレーラのブレーキを制御するトレーラコントロールバルブから出力される作動流体の圧力の低下特性に基づいて、トラクタにトレーラが連結されているか否かを判定する。

本発明の一側面によれば、トラクタが走行を開始する前に、トレーラが連結されているか否かを判定することができる。

トレーラのブレーキを制御するブレーキシステムの一例の説明図である。 ハンドコントロールバルブの入出力特性の説明図である。 トレーラコントロールバルブの入出力特性の説明図である。 制御プログラムの一例を示すフローチャートである。 トレーラの連結状態を判定する方法の説明図である。 トレーラのブレーキを制御するブレーキシステムの他の例の説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、大気圧以上に昇圧された空気を作動流体として使用し、トレーラのブレーキを制御するブレーキシステムの一例を示す。

トラクタ１００の所定位置には、トラクタ１００のブレーキに連動して、トレーラ２００のブレーキを制御するトレーラコントロールバルブ１１０が取り付けられている。
トレーラコントロールバルブ１１０は、作動流体を入力する入力ポート１１０Ａ、トレーラ２００のサービスブレーキを制御する作動流体（制御圧力）を入力する第１の制御ポート１１０Ｂ及び第２の制御ポート１１０Ｃと、を備えている。

入力ポート１１０Ａは、作動流体を規定圧力に調圧する圧力調整弁１２０が配設された配管３００を介して、作動流体を貯蔵するエアリザーバ１３０と連通接続されている。従って、エアリザーバ１３０に貯蔵される作動流体は、圧力調整弁１２０で規定圧力に調整されつつ、入力ポート１１０Ａへと供給される。

第１の制御ポート１１０Ｂは、トレーラ２００のサービスブレーキを操作するハンドコントロールバルブ１４０が配設された配管３１０を介して、エアリザーバ１３０と連通接続されている。ハンドコントロールバルブ１４０は、図２に示すように、レバー１４０Ａの操作量が大きくなるにつれて減圧比が徐々に大きく、要するに、出力圧力が徐々に小さくなる入出力特性を有している。従って、ハンドコントロールバルブ１４０のレバー１４０Ａを解除位置まで操作すると、エアリザーバ１３０に貯蔵された作動流体がトレーラコントロールバルブ１１０の第１の制御ポート１１０Ｂへと供給され、トレーラ２００のサービスブレーキの制御圧力が０（大気圧）となる。一方、ハンドコントロールバルブ１４０のレバー１４０Ａを作動位置まで操作すると、エアリザーバ１３０に貯蔵された作動流体の供給が遮断され、トレーラ２００のサービスブレーキの制御圧力が最大となる。ここで、トレーラ２００のサービスブレーキを作動させる場合、トレーラコントロールバルブ１１０の第１の制御ポート１１０Ｂに入力する制御圧力を０とする理由は、例えば、長時間の駐車によりエアリザーバ１３０の作動流体が無駄に消費されないようにするためである。

第２の制御ポート１１０Ｃは、ブレーキペダル１５０の操作により作動するブレーキバルブ１６０が配設された配管３２０を介して、作動流体を貯蔵するエアリザーバ１７０と連通接続されている。ブレーキバルブ１６０は、入力ポート１６０Ａに供給された作動流体を、ブレーキペダル１５０の操作量に略比例した圧力に調整して、出力ポート１６０Ｂから出力する入出力特性を有している。従って、ブレーキペダル１５０の操作量に略比例した制御圧力が、トレーラコントロールバルブ１１０の第２の制御ポート１１０Ｃに供給されることとなる。

また、トレーラコントロールバルブ１１０は、トレーラ２００のサービスブレーキを制御する制御圧力を出力する第１の出力ポート１１０Ｄと、トレーラ２００に作動流体を供給（出力）する第２の出力ポート１１０Ｅと、を更に備えている。

第１の出力ポート１１０Ｄは、制御圧力用のジャンパホース４００を着脱可能に接続するカップリング３３０と連通接続されている。第２の出力ポート１１０Ｅは、作動流体用のジャンパホース４１０を着脱可能に接続するカップリング３４０と連通接続されている。ここで、ジャンパホース４００及び４１０は、可撓性があるホース部と、ホース部の両端に取り付けられたカップリング部と、を有する。

そして、トレーラコントロールバルブ１１０は、図３に示すように、第１の制御ポート１１０Ｂに入力された制御圧力が大きくなるにつれて、第１の出力ポート１１０Ｄから出力する制御圧力を徐々に小さくする入出力特性を有している。また、トレーラコントロールバルブ１１０は、第２の制御ポート１１０Ｃに入力された制御圧力が大きくなるにつれて、第１の出力ポート１１０Ｄから出力する制御圧力を徐々に大きくする入出力特性を有している。従って、トレーラコントロールバルブ１１０は、トレーラ２００のサービスブレーキを作動させる場合、第１の出力ポート１１０Ｄから制御圧力を出力することとなる。

一方、トレーラ２００の所定位置には、ブレーキを作動させるブレーキチャンバ２１０と、ブレーキチャンバ２１０に供給する作動流体の圧力を制御するリレーバルブ２２０と、作動流体を貯蔵するエアリザーバ２３０と、が夫々取り付けられている。

ブレーキチャンバ２１０は、入力ポート２１０Ａに供給された作動流体の圧力に応じた制動力で、図示しない車輪に取り付けられたブレーキを作動させる。
リレーバルブ２２０は、ブレーキを制御する制御圧力が入力される制御ポート２２０Ａと、作動流体が入力される第１の入力ポート２２０Ｂ及び第２の入力ポート２２０Ｃと、制御ポート２２０Ａに入力された制御圧力に応じて調圧した作動流体を出力する出力ポート２２０Ｄと、を備えている。また、リレーバルブ２２０は、エアリザーバ２３０からブレーキチャンバ２１０に作動流体を供給していない場合、第１の入力ポート２２０Ｂに入力された作動流体を、エアリザーバ２３０との圧力差を利用して、エアリザーバ２３０へと供給する機能も有している。

制御ポート２２０Ａは、制御圧力用のジャンパホース４００を着脱可能に接続するカップリング３５０と連通接続されている。第１の入力ポート２２０Ｂは、作動流体用のジャンパホース４１０を着脱可能に接続するカップリング３６０と連通接続されている。第２の入力ポート２２０Ｃは、配管３７０を介して、エアリザーバ２３０と連通接続されている。出力ポート２２０Ｄは、配管３８０を介して、ブレーキチャンバ２１０と連通接続されている。

従って、トラクタ１００とトレーラ２００とがジャンパホース４００及び４１０で接続された状態では、トラクタ１００から供給された作動流体は、トレーラ２００のリレーバルブ２２０を通ってエアリザーバ２３０に供給される。このため、トレーラ２００において、ブレーキを作動させるための作動流体を独自に保有することが可能となり、例えば、トラクタ１００のエアリザーバ１３０に貯蔵される作動流体に依存せず、ブレーキを作動させることができる。

次に、ブレーキシステムの作用について説明する。
トラクタ１００において、駐車ブレーキを作動させるために、ハンドコントロールバルブ１４０のレバー１４０Ａを解除位置から作動位置まで操作すると、トレーラコントロールバルブ１１０の第１の制御ポート１１０Ｂに入力される制御圧力は、図２に示すように０となる。すると、トレーラコントロールバルブ１１０は、図３に示すような入出力特性を有しているため、第１の出力ポート１１０Ｄから規定圧力に調圧された制御圧力が出力される。そして、トレーラ２００において、リレーバルブ２２０の制御ポート２２０Ａに規定圧力の制御圧力が入力されるため、エアリザーバ２３０に貯蔵される作動流体がブレーキチャンバ２１０に供給される。よって、トレーラ２００のサービスブレーキを作動させることができる。

また、トラクタ１００において、駐車ブレーキを解除させるために、ハンドコントロールバルブ１４０のレバー１４０Ａを作動位置から解除位置まで操作すると、トレーラコントロールバルブ１１０の第１の制御ポート１１０Ｂに入力される制御圧力は、図２に示すように最大となる。すると、トレーラコントロールバルブ１１０は、図３に示すような入出力特性を有しているため、第１の出力ポート１１０Ｄから出力される制御圧力は０となる。そして、トレーラ２００において、リレーバルブ２２０の制御ポート２２０Ａに入力される制御圧力が０となるため、エアリザーバ２３０からブレーキチャンバ２１０へと供給される作動流体が遮断され、ブレーキチャンバ２１０から作動流体が排出される。よって、トレーラ２００のサービスブレーキを解除させることができる。

トラクタ１００において、サービスブレーキを作動させるために、ブレーキペダル１５０を踏み込むと、ブレーキペダル１５０の操作量に応じた制御圧力がトレーラコントロールバルブ１１０の第２の制御ポート１１０Ｃに入力される。そして、ブレーキペダル１５０の操作量に応じた制御圧力がトレーラ２００へと供給されるため、ブレーキチャンバ２１０に作動流体が供給され、サービスブレーキが作動する。

また、トラクタ１００において、サービスブレーキを解除させるために、ブレーキペダル１５０の踏み込みを解放すると、トレーラ２００に供給される制御圧力が０となり、ブレーキチャンバ２１０から作動流体が排出され、サービスブレーキが解除される。

トラクタ１００には、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されているか否かを判定する連結判定装置が搭載されている。
連結判定装置は、トラクタ１００のブレーキに連動してトレーラコントロールバルブ１１０から出力される作動流体の圧力、即ち、第１の出力ポート１１０Ｄから出力される制御圧力Ｐを検出するセンサ５００と、コンピュータを内蔵したコントロールユニット５１０と、を有する。そして、コントロールユニット５１０は、トラクタ１００のブレーキが解除された場合に、センサ５００により検出された制御圧力Ｐの低下特性に基づいて、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されているか否かを判定する。

図４は、コントロールユニット５１０が起動されたことを契機として、コントロールユニット５１０が繰り返し実行する制御プログラムの一例を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、コントロールユニット５１０が、トラクタ１００のブレーキが解除されたか否かを判定する。ここで、トラクタ１００のブレーキが解除されるとは、駐車ブレーキ及びサービスブレーキの両方が作動している場合には、両方のブレーキが解除されたこと、駐車ブレーキ又はサービスブレーキの一方のみが作動している場合には、作動中のブレーキが解除されたことを意味する。駐車ブレーキが解除されたか否かは、例えば、ハンドコントロールバルブ１４０のレバー１４０Ａが作動位置にあるか否かを検出するスイッチの出力、トレーラコントロールバルブ１１０の第１の制御ポート１１０Ｂに入力される制御圧力を検出するセンサの出力などから判定することができる。また、サービスブレーキが解除されたか否かは、例えば、ブレーキペダル１５０に併設されたブレーキスイッチの出力、ストップランプの点灯状態などから判定することができる。そして、コントロールユニット５１０は、ブレーキが解除されたと判定すれば処理をステップ２へと進める一方（Ｙｅｓ）、ブレーキが解除されていないと判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ２では、コントロールユニット５１０が、ブレーキを解除してからの経過時間を計測するため、タイマーをスタートさせて時間計測を開始する。
ステップ３では、コントロールユニット５１０が、センサ５００から制御圧力Ｐを読み込み、制御圧力Ｐが所定圧力以下であるか否かを介して、制御圧力Ｐが所定圧力まで低下したか否かを判定する。ここで、所定圧力は、トレーラコントロールバルブ１１０の下流から作動流体が排出されたか否かを判定するための閾値であって、例えば、標準大気圧よりも若干高い圧力（車両が通常走行する高度では採り得ない圧力）とする。そして、コントロールユニット５１０は、制御圧力Ｐが所定圧力まで低下したと判定すれば処理をステップ４へと進める一方（Ｙｅｓ）、制御圧力Ｐが所定圧力まで低下していないと判定すればステップ３の処理を繰り返す（Ｎｏ）。

ステップ４では、コントロールユニット５１０が、タイマーによる計測時間が所定時間以上であるか否かを判定する。ここで、所定時間は、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されているか否かを判定するための閾値であって、例えば、トレーラコントロールバルブ１１０の第１の出力ポート１１０Ｄの下流に位置する配管及びジャンパホース４００などの容積に応じて適宜設定される。そして、コントロールユニット５１０は、計測時間が所定時間以上であれば処理をステップ５へと進める一方（Ｙｅｓ）、計測時間が所定時間未満であれば処理をステップ６へと進める（Ｎｏ）。

ステップ５では、コントロールユニット５１０が、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されていると判定する。
ステップ６では、コントロールユニット５１０が、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されていないと判定する。

ステップ７では、コントロールユニット５１０が、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されているかの判定結果を、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して接続されている、他のコントロールユニットに出力する。ここで、他のコントロールユニットとしては、図１に示すように、エンジンを電子制御するエンジンコントロールユニット５２０、変速機を電子制御する変速機コントロールユニット５３０などがある。

かかる連結判定装置によれば、トラクタ１００のブレーキが解除されると、トレーラコントロールバルブ１１０から出力される制御圧力が所定圧力まで低下するまでの時間（低下特性）が計測される。計測時間が所定時間以上であれば、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されていると判定される一方、計測時間が所定時間未満であれば、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されていないと判定される。そして、この判定結果が、他のコントロールユニット、例えば、エンジンコントロールユニット５２０及び変速機コントロールユニット５３０などに出力される。

トラクタ１００にトレーラ２００が連結されている場合、トレーラコントロールバルブ１１０の第１の出力ポート１１０Ｄの下流には、ジャンパホース４００及び配管などがあるため、トレーラ２００が連結されていない場合と比較して、作動流体が多く存在する。従って、図５に示すように、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されている場合、トレーラ２００が連結されてない場合と比較して、ブレーキ解除によって作動流体の圧力が所定圧力まで低下するのに要する時間が長くなる。よって、トラクタ１００が走行を開始する前に、トレーラコントロールバルブ１１０の第１の出力ポート１１０Ｄから出力される作動流体の圧力の低下特性に基づいて、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されているか否かを判定することができる。

なお、ブレーキシステムとしては、図６に示すように、トラクタ１００からトレーラ２００に対して、ブレーキチャンバ２１０を作動させる作動流体を直接供給するようにしてもよい。この場合、トラクタ１００のトレーラコントロールバルブ１１０は、第１の制御ポート１１０Ｂ又は第２の制御ポート１１０Ｃに入力された制御圧力に応じて、エアリザーバ１３０から供給された作動流体を減圧し、出力ポート１１０Ｆから出力する。一方、トレーラ２００では、ブレーキチャンバ２１０の制御及び作動流体の保有が不要となることから、リレーバルブ２２０及びエアリザーバ２３０を省くことができる。そして、図６に示すブレーキシステムでは、センサ５００は、トレーラコントロールバルブ１１０から出力される作動流体の圧力として、出力ポート１１０Ｆの下流における作動流体の圧力Ｐを検出すればよい。

また、トラクタ１００にトレーラ２００を連結又は解除する作業が行われた可能性がある場合に、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されているか否かを判定する必要がある。トレーラ２００の連結作業又は解除作業は、トラクタ１００を駐車している状態で行われることが常であるため、トラクタ１００の駐車ブレーキが解放された場合に、トラクタ１００にトレーラ２００が連結されているか否かを判定するようにしてもよい。

１００ トラクタ
１１０ トレーラコントロールバルブ
２００ トレーラ
５００ センサ
５１０ コントロールユニット
５２０ エンジンコントロールユニット
５３０ 変速機コントロールユニット

Claims (14)

1. トラクタのブレーキに連動してトレーラのブレーキを制御するトレーラコントロールバルブから出力される作動流体の圧力を検出するセンサと、
   コンピュータを内蔵したコントロールユニットと、
   を有し、
   前記コントロールユニットは、前記トラクタのブレーキが解除された場合に、前記センサにより検出された作動流体の圧力の低下特性に基づいて、前記トラクタに前記トレーラが連結されているか否かを判定することを特徴とするトレーラの連結判定装置。
2. 前記低下特性は、前記作動流体の圧力が所定圧力まで低下するのに要した時間であることを特徴とする請求項１に記載のトレーラの連結判定装置。
3. 前記コントロールユニットは、前記時間が所定時間以上である場合に、前記トラクタに前記トレーラが連結されていると判定する一方、前記時間が所定時間未満である場合に、前記トラクタに前記トレーラが連結されていないと判定することを特徴とする請求項２に記載のトレーラの連結判定装置。
4. 前記トラクタのブレーキは、駐車ブレーキである一方、前記トレーラのブレーキは、サービスブレーキであることを特徴とする請求項１に記載のトレーラの連結判定装置。
5. 前記作動流体の圧力は、前記トレーラのブレーキを制御するための制御圧力であることを特徴とする請求項１に記載のトレーラの連結判定装置。
6. 前記作動流体は、大気圧以上に昇圧された空気であることを特徴とする請求項１に記載のトレーラの連結判定装置。
7. 前記コントロールユニットは、前記トレーラが連結されているか否かの判定結果を、前記トラクタに搭載された他のコントロールユニットに出力することを特徴とする請求項１に記載のトレーラの連結判定装置。
8. コンピュータを内蔵したコントロールユニットが、トラクタのブレーキが解除された場合に、前記トラクタのブレーキに連動してトレーラのブレーキを制御するトレーラコントロールバルブから出力される作動流体の圧力の低下特性に基づいて、前記トラクタに前記トレーラが連結されているか否かを判定することを特徴とするトレーラの連結判定方法。
9. 前記低下特性は、前記作動流体の圧力が所定圧力まで低下するのに要した時間であることを特徴とする請求項８に記載のトレーラの連結判定方法。
10. 前記コントロールユニットが、前記時間が所定時間以上である場合に、前記トラクタに前記トレーラが連結されていると判定する一方、前記時間が所定時間未満である場合に、前記トラクタに前記トレーラが連結されていないと判定することを特徴とする請求項９に記載のトレーラの連結判定方法。
11. 前記トラクタのブレーキは、駐車ブレーキである一方、前記トレーラのブレーキは、サービスブレーキであることを特徴とする請求項８に記載のトレーラの連結判定方法。
12. 前記作動流体の圧力は、前記トレーラのブレーキを制御するための制御圧力であることを特徴とする請求項８に記載のトレーラの連結判定方法。
13. 前記作動流体は、大気圧以上に昇圧された空気であることを特徴とする請求項８に記載のトレーラの連結判定方法。
14. 前記コントロールユニットが、前記トレーラが連結されているか否かの判定結果を、前記トラクタに搭載された他のコントロールユニットに出力することを特徴とする請求項８に記載のトレーラの連結判定方法。

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