JP6126585B2 - ホース組立体の劣化監視システム - Google Patents

Description

本出願は、米国を除く全ての指定国における出願人である米国企業のイートン・コーポレーション、及び、米国のみの出願人である米国市民のジェームズ・ジョセフ・ハストレイターの名義において、２０１２年４月２６日に出願されたＰＣＴ国際特許出願である。本出願は、２０１１年４月２９日に出願された米国特許出願第６１／４８０９２４号に対する優先権を主張するものであり、その開示内容の全体は、参考として本説明に含まれる。

高圧強化油圧ホースは、典型的には、土木機械等の様々な流体動力作動機械において、その機械で用いられる流体回路の複数の可動部を柔軟に連結するために使用される。このようなホースは、例えば、高分子材料からなる中空の内管と、内管上に同心的に装着される補強材（例えば、線材または編組材）の円筒層を含んでおり、この円筒層により、内管で生じる半径方向及び軸方向の圧力が抑えられる。

多くの応用例において、ホース構造体には、破裂強度と長期耐疲労性の両方が求められる。従来技術を使用した場合、補強材及び補強層の一方または両方を追加するか、または、補強材からなる各層の引張強度を全体的に高めることによって、ホースの破裂強度を向上させることができる。しかし、前者の方法は、ホースの可撓性に及ぼす悪影響のため通常は採用されず、後者の方法では、それと引き換えにホースの耐疲労性が低下するおそれがある。

ホースの製造業者は、通常、ホース構造体の構造安定性を判別するため、様々な試験のうちインパルス試験及びバースト試験を実施する。インパルス試験は、ホースに対して周期的に流体圧をかけることによって、ホース構造体の耐疲労性を測定するものである。一方、バースト試験は、ホースの強度限界を判別するために実施される破壊流体試験であり、破損が発生するまで内圧を一様に増大させることにより実施される。製造業者は、これらの試験または他の試験に基づいてホースの寿命を推定することができ、この寿命を使用して、ホースの耐用期間が終了し、取り換えが必要な時期を判別することができる。

しかし、油圧ホースの損傷の可能性を非破壊的に検出することが望ましい場合もある。米国特許第７５５５９３６号（特許文献１）には、この機能を備える解決手段の一例が記載されており、ホースの壁の、少なくとも部分的に導電性の２つの平行な層の間に監視回路を接続することが開示されている。監視回路によって観測される電気的特性の変化は、ホースの壁構造の特性の変化を示している可能性があり、壁構造の特性の変化は、ホースの壁に切迫する損傷を示している可能性がある。

米国特許第７５５９３６号明細書

しかしながら、上述した解決手段においても、電気的特性の変化が、実際にホースの壁の物理的性質の変化によるものなのか、あるいは、検出用電子装置の変化、ホースの壁に監視回路を接続するための装具の電気的特性の変化、または、単純にホースの壁に対する電気的接続の劣化によるものなかどうかを判別することが困難な場合がある。これらの場合、ホースの壁の完全性に支障がなくても、電気的特性の変化が観測される可能性がある。

本発明の一態様は、ホース劣化監視システムに関連する。このシステムは、ホース組立体を含み、ホース組立体は、第１伝導層及び第２伝導層を有するホースと、第１伝導層及び第２伝導層に電気的に接続される監視回路とを含む。劣化の監視回路は、電圧の変化に応答して非線形な電気的特性を示す回路要素を含む。

本発明の第２の態様は、ホー組立体の劣化を監視する方法に関連する。この方法は、ホース組立体の第１伝導層と第２伝導層の間に接続された回路要素に第１電圧を印加するステップと、これと同時に、回路要素の第１の電気的特性を検出するステップとを含む。さらに、この方法は、回路要素に、第１電圧とは異なる第２電圧を印加するステップと、これと同時に、回路要素の第２の電気的特性を検出するステップとを含む。また、この方法は、第１の電気的特性及び第２の電気的特性に少なくとも部分的に基づいて、ホース組立体の電気的特性を算出するステップを含む。

本発明の第３の態様は、ホース組立体と、監視回路と、監視部組立体とを含むホース劣化監視システムに関連する。ホース組立体は、第１伝導層及び第２伝導層を含み、監視回路は、第１伝導層と第２伝導層との間に電気的に接続されたダイオードを含む。ダイオードは、その両端間に印加される電圧の関数として非線形に変化する抵抗を有している。監視部組立体は、ハウジング及び回路板を含み、回路板は、ハウジングの溝部内に配置され、ホース組立体側を向く電気接点を含んでいる。電気接点は、監視回路を第１及び第２伝導層に接続する。

図１は、本発明の原理に従う例示的な特徴を有する障害検知器を用いた例示的なホース組立体を示す部分断面図である。 図２は、図１に示すホース組立体で好適に使用される編組型伝導層を用いた例示的なホースを、一部を切り欠いて示す透視図である。 図３は、図１に示すホース組立体で好適に使用される螺旋型伝導層を用いた例示的なホースを、一部を切り欠いて示す透視図である。 図４は、図１に示すホースの一部に装着可能な監視部組立体を示す拡大透視図である。 図５は、図４に示す監視部組立体の一部を形成するハウジングを示す拡大透視図である。 図６は、図５に示すハウジング内に収容される回路板の透視図である。 図７は、図６に示す回路板の側面図である。 図８は、図６に示す回路板の上面図である。 図９は、図６に示す回路板の模式的な配線図である。 図１０は、図４から図１０に示す監視部組立体に含まれる監視回路を、図１から図３に示すホース組立体と一体で示す模式図である。 図１１は、図１０に示す一体化された監視部組立体とホース組立体の構成要素の論理回路図である。 図１２は、図４から図９に示す監視部組立体とともに使用可能な診断ユニットを示す回路図である。 図１３は、図１に示すホース組立体の構造的完全性を監視する方法を示す図である。

添付図面には、本発明の例示的な態様の詳細が示されている。可能な場合、全図を通じて、同一のまたは同様の構造を参照するために同一の参照符号が付されている。

図１には、ホース障害検知システム１０の例が示されている。ホース障害検知システム１０は、ホース組立体１２と、ホース組立体１２に電気的及び物理的に接続された監視部組立体１４とを含む。

ホース組立体１２は、多層構造を有するホース１６を含む。本実施形態では、ホース１６は、可撓性を有しており、高分子材料からなる内管１８を含む。この高分子材料は、例えばゴムまたはプラスチックであり、あるいは、特定の応用例における要求に応じて別の材料であってもよい。ホース１６は、また、第１伝導層２０、中間層２２、第２伝導層２４、及び、外皮２６を含む。第１及び第２伝導層２０、２４は、ホース組立体１２の電気的特性（例えば、抵抗）を定める。

本実施形態では、内管１８は第１伝導層２０によって覆われ、第１伝導層２０は中間層２２によって覆われ、中間層２２は、第２伝導層２４によって覆われる。第１及び第２伝導層２０、２４は、補強層として構成されていてもよい。第２伝導層２４は、外皮２６によって覆われるものであってもよく、外皮２６は、例えば、ゴムまたはプラスチックの押出成形層を含むものであってもよい。外皮２６自体に、補強層が含まれていてもよい。

中間層２２は、第１伝導層２０と第２伝導層２４とを、少なくとも部分的に互いに電気的に絶縁するように機能する。中間層２２の構成は、様々な構成のうちの任意の適切な構成とすることができる。例えば、中間層２２は、電気抵抗性の材料からなる単一の層からなるものであってもよい。また、中間層２２は、複数の層を含んでおり、これらの複数の層のうちの少なくとも１つが電気絶縁性を有するものであってもよい。中間層２２中に、高分子材料に結合された織布等の複合材料を使用することもできる。または、複合材料と他の材料を組み合わせて使用して、中間層２２を形成するものであってもよい。

第１及び第２伝導層２０、２４は、ホース１６の全周を覆い、ホース１６のほぼ全長にわたって延在する。これは、伝導層が補強層としても機能する場合の一般的な構成例である。中間層２２も、ホース１６の全長及び全周にわたって広がるものであってもよい。但し、第１及び第２伝導層２０、２４のうちの少なくとも１つの広がる範囲を、ホース１６の長さの一部のみ及びホース１６の周囲の一部のみのいずれか一方または両方とすることもできる。この場合、中間層２２も、ホース１６の部分的な伝導層２２、２６を含む領域にわたって広がるように構成するものであってもよい。部分的な中間層２２は、部分的な伝導層２０、２４を互いに分離するように、ホース内に配置することができる。

図２及び図３に示すように、第１及び第２伝導層２０、２４は、例えば、導電性の編組補強材（図２参照）を含むものであってもよく、または、導電性の螺旋補強材（図３参照）を交互に巻きつけた複数の層を含むものであってもよい。編組補強材は、単一層からなるものであっても、複数層を含むものであってもよい。図３には、２層ワイヤ螺旋構成が示されているが、４層ワイヤ構成及び６層ワイヤ構成等の他の構成を使用することもできる。

第１及び第２伝導層２０、２４は、同じ構成を有していてもよく、それぞれ異なる構成を有していてもよい。例えば、第１及び第２伝導層２０、２４のそれぞれは、図２に示す編組補強材を含むものであってもよい。または、第１及び第２伝導層２０、２４のうちの一方は図２に示す編組補強材を含み、他方は、図３に示す螺旋補強材を含むものであってもよい。さらに、第１及び第２伝導層２０、２４は、補強材の単一層を含むものであっても、複数層を含むものであってもよい。第１及び第２伝導層２０、２４は、選択された材料が導電性を有する限り、金属線、天然繊維または合成繊維、織布、及び他の補強材を含むものであってもよい。

図１に示すように、ホース組立体１２は、ホース１６を別の要素に流体的に連結するためのホース継手３０を含むものであってもよい。ホース継手３０の構成は、特定の応用例の要求に少なくとも部分的に応じて、様々な構成のうちの任意の構成とすることができる。

本実施形態において、ホース継手３０は、ホース１６の内側に係合するニップル３２と、ホース１６の外側に係合するソケット３４を含む。ニップル３２は、ホース１６の内管１８に係合する長円筒状の端部３６を含む。ソケット３４の円筒状の端部３８は、ホース１６の外皮に係合する。ソケット３４とニップル３２は、導電性材料から構成されるものであってもよい。

ソケット３４とニップル３２は、ソケット３４の、ホース１６を覆う円筒状の端部３８によって、ホース１６に圧着固定されるものであってもよい。圧着工程において、ソケット３４の円筒状の端部３８は変形し、それによって、ニップル３２とソケット３４の間のホース１６が圧縮される。本実施形態において、ニップル３２とソケット３４のホース１６に係合する部分は、一連の鋸歯状部を含んでおり、ソケット３４の圧着時に鋸歯状部が相対的に軟質のホース材料に少なくとも部分的に埋め込まれることによって、ホース１６に対するホース継手３０の固定が補強される。鋸歯状部は、鋸歯状部が内管及び外被を突き抜けて第１及び第２伝導層２０、２４と接触しないように形成されるものであってもよい。

本実施形態において、ソケット３４は、内方に延びる円周状の突起部４０を含むものであってもよく、この突起部は、ソケット３４の、ホース１６の端部４４に隣接する変形可能な端部４２の近傍に配置される。突起部４０は、ニップル３２に形成された対応する円周状のスロット部４６に係合する。ソケット３４の、突起部４０を有する変形可能な端部４２は、ソケット３４をニップル３２上に組み付けることができるように、初期的にニップル３２よりも大きく形成されるものであってもよい。組み付け工程において、ソケット３４の変形可能な端部４２が圧着され、これによって、ソケット３４が変形し、突起部４０がニップル３２の対応するスロット部４６内に嵌合する。ソケット３４とニップル３２の間の突起部４０がスロット部４６に嵌合する箇所に電気的絶縁体の襟部４８を配置することによって、ソケット３４をニップル３２から電気的に絶縁するものであってもよい。

ホース継手３０は、ニップル３２に対して回転自在に装着されるナット５０も含んでいる。ナット５０は、ホース組立体１２を別の要素に固定する手段として機能する。

第１伝導層２０は、ホース１６の内管の端部を超えて延びるように構成されていてもよい。第１伝導層２０は、ニップル３２と接触し、第１伝導層２０とニップル３２との間に電気的接続を形成するものであってもよい。同様に、第２伝導層２４は、ホース１６の外皮の端部を超えて延びるように構成されていてもよい。第２伝導層２４は、ソケット３４と接触し、第２伝導層２４とソケット３４との間に電気的接続を形成するものであってもよい。

第１及び第２伝導層２０、２４の、ホース１６の端部を超えて延びる部分が互いに接触することを防止するために、第１及び第２伝導層２０、２４の露出された端部の間に、電気的絶縁体のスペーサ５２を配置するものであってもよい。スペーサ５２は、ソケット３４をニップル３２から電気的に絶縁するために使用される襟部４８の一部として一体に形成されていてもよい。また、スペーサ５２は、ホース１６の中間層２２を内管１８及び外皮２６の端部を超えて延ばすことによって形成することもできる。スペーサ５２は、襟部４８及びホース１６の中間層２２とは別の単独の部材として構成するものであってもよい。

監視部組立体１４は、様々な構成をとることができる。一般に、監視部組立体１４は、ホース組立体１２の一部（特に、図１に示す位置）の上に接続可能なものである。監視部組立体１４は、ホース組立体１２上に設置されたときに、ホース組立体１２、特にニップル３２及びソケット３４のそれぞれに対して物理的及び電気的に接続される。一般的に、監視部組立体１４は、ニップル３２及びソケット３４に対する接続を検証する間に、ホース組立体１２の電気的特性を検出する。以下、図４から図１１を参照して、監視部組立体１４の一例について詳述する。

図４から図９に、ホース組立体１２の一部上に設置可能な例示的な監視部組立体１４に付加される構造の詳細を示す。監視部組立体は、ハウジング１００と回路板１０２とを含む。

図示された実施形態では、ハウジング１００は、第１のシェル部材１０４ａと第２のシェル部材１０４ｂを含んでおり、第１及び第２のシェル部材の形状は、互いに結合して略円筒状の中空のハウジング１００を形成し、このハウジングが、ホース組立体１２の端部を囲む大きさを有してその端部を囲むように配置されるように構成される。ハウジング１００は、第１及び第２のシェル部材１０４ａ、１０４ｂの少なくともいずれか一方に溝部１０６を含んでおり、この溝部内に、回路板を、それがホース組立体１２に接続されるように配置及び固定することができる。溝部１０６は開口端部１０７を有し、この開口端部からハウジング１００へリード線を挿入して回路板１０２に接続できるように構成されていてもよい。

第１及び第２のシェル部材１０４ａ、１０４ｂは、それぞれのシェル部材の対向する接合端部１１２に配置された、相補的なスナップ式連結部１０８、１１０を含んでいる。これによって、第１及び第２のシェル部材１０４ａ、１０４ｂを、分離自在に相互接続することができる。別の実施形態では、ハウジング１００は、１つ以上のシェル部材から構成されるものであってもよい。また、ハウジング１００は、分離自在に構成されるものであっても、または、ホース組立体１２周りに密着するように構成されるものであってもよい。シェル部材がプラスチックからなり、また、回路板１００を防護するために耐候性を有する実施形態も可能である。

第１及び第２のシェル部材１０４ａ、１０４ｂが結合されると、ハウジング１００には、一端に沿ってナット５０と相補的な略六角形の内面１１３が形成される。さらに、ソケット３４の端部４２上に、ハウジング１００に沿って周方向に帯状部１１４が形成される。帯状部１１４によって、ハウジングがホース組立体１２からナット５０の方向に滑落すること、または、ホース１６の長さ方向に沿って滑り降ることが防止される。加えて、本実施形態では、ナット５０がホース１６の直径よりも小さい直径を有しているため、ハウジング１００がホース１６の長さ方向に滑り降ることはない。

図６から図９に示すように、回路板１０２は、二対のコンタクト（電気接点）１１６ａ−１１６ｂ、１１８ａ−１１８ｂと、回路要素１２２を含んでいる。図示された実施形態では、回路要素１２２はダイオードであり、その詳細については、図１０から図１３を参照して後述する。回路板１０２は、その前面（すなわち、回路板のコンタクト１１６ａ−１１６ｂ、１１８ａ−１１８ｂ及び回路要素１２２を含む側）がホース組立体１２方向を向くように、ハウジング１００の溝部１０６内に配置される。

図示された実施形態では、溝部１０６内に配置されたときに、第１の一対のコンタクト１１６ａ−１１６ｂのそれぞれは、ニップル３２に電気的に接続されるように配置され、第２の一対のコンタクト１１８ａ−１１８ｂのそれぞれは、ソケット３４に電気的に接続されるように配置されている。第１及び第２の一対のコンタクト１１６ａ−１１６ｂ、１１８ａ−１１８ｂのそれぞれと回路要素１２２とは、回路板の配線路１２４を介して配線接続用パッド部１２０に接続され、図１０及び図１１に示す回路が形成される。配線接続用パッド部１２０には、図１２に一例を示す診断ユニットに接続されるリード線を、半田付けまたは他の電気的結合により接続することができる。

図１０に、ホース組立体１２の劣化を監視するためにホース組立体に形成される回路２００を模式的に示す。回路２００は、監視回路２０２を含む。この監視回路が、図４及び図６から図９に示す回路板１０２上に配置される実施形態も可能である。監視回路２０２は、ソケット３４とニップル３２の間に接続され、それによってホース１６の第１伝導層２０と第２伝導層２４の間に接続された回路要素（図示の例では、ダイオード２０４）を含む。本実施形態では、ダイオードが示されているが、電圧の変化に応答して、非導電状態または低導電状態を含む非線形の電気的特性を示すものである限り、任意の回路要素を使用することができる。

使用時において、監視回路２０２は、例えばホースの抵抗のような、ホースの電気的特性を検出するために使用することができる。これは、ニップル３２とソケット３４との間に電圧を直接印加することによってテストすることもできるが、その構成では、誤測定が生じる可能性がある。これは、電圧源とホース組立体１２との間のコンタクト１１６ａ−１１６ｂ、１１８ａ−１１８ｂで生じる接続に障害がある場合、障害の誤信号が得られるからである。そこで、回路要素２０４の導電状態及び非導電状態に対する異なる電圧レベルにおける２つ以上の測定値を使用することによって、回路の開放状態が特定の測定値の要因ではないことを検証することが可能となる。

ここで、回路２０２は、第１及び第２伝導層２０、２４の電気的特性を監視するためのものであるが、一般に、ホース組立体１２及び監視部組立体１４によって付加される特性も、診断ユニットでなされる全体の測定値に影響を及ぼすものである。図１１には、ホース組立体１２及び監視部組立体１４によって導入される抵抗の作用も含めて、回路２００の全体が示されている。図１１において、ダイオード２０４は、ホース抵抗２０６（Ｒ_Hose）で示さるホース組立体１２の両端間に並列に接続されている。

回路２００内には付加的な抵抗も存在しており、図１１に示す回路図では、これらの抵抗も考慮されている。これらの抵抗には、コンタクト１１６ａ−１１６ｂ、１１８ａ−１１８ｂがソケット３４及びニップル３２に接続されるときに生じる抵抗が含まれており、これらの抵抗は、接触抵抗２１６、２１８（それぞれ、Ｒ_Contact1、Ｒ_Contact2）で示されている。さらに、回路応答の監視は典型的には診断ユニットでなされるため、診断ユニットへの配線の抵抗が、抵抗２２０、２２２（Ｒ_Wire1、Ｒ_Wire2）で示されている。

一般に、ホース組立体及び監視部組立体における接触抵抗及び配線の抵抗は、ホース抵抗が算出される条件において、ホース抵抗が算出される間一定であるものとする。回路要素（例えば、ダイオード）の「電圧／電流」特性が既知であるとすれば、残る未知の回路値は、ホース抵抗（Ｒ_Hose）と回路２００の全抵抗である。これらの２つの値を得るために、未知の値を導出することができる測定値を得るための２つの測定を実行することができる。ダイオード２０４が導電状態のとき（例えば、順方向バイアス時）に第１の測定が実行され、ダイオード２０４が非導電状態のとき（例えば、逆方向バイアス時）に第２の測定が実行される実施形態も可能である。

上述した実施形態では、ダイオードは、ホース組立体の継手が装着された側の端部に配置されるものとしたが、ダイオード及びコンタクトの一方または両方は、例えばホース組立体の反対側の端部のような、ホース上の他の位置に配置されるものであってもよい。さらに、上述した実施形態では、ホース抵抗が考慮されているが、コンタクト組立体からのノイズに由来する混成抵抗の公称値とともに、ホースの静電容量の作用を考慮するものであってもよい。

図１２に、診断ユニット３００の回路図を示す。診断ユニット３００は、例えば、図１０及び図１１に示す回路２００に刺激を与え、ホース組立体１２の電気的特性を得るために使用することができる。このような電気的特性の測定を繰り返すことにより、その経時的変化によってホース組立体１２内のホース１６の劣化を示すことができる。

図示された実施形態では、診断ユニットは切替式電圧源３０２を含み、切替式電圧源は、一対の配線３０４ａ−３０４ｂのうちの第１の配線３０４ａに抵抗３０６（Ｒ_Scalar1）を介して接続される。図示された実施形態では、切替式電圧源３０２は、単一の５Ｖ電圧源を配線３０４ａ−３０４ｂの一方または他方に選択的に印加することによって、配線３０４ａ−３０４ｂに対して＋５Ｖまたは−５Ｖの信号を提供することができる。但し、他の実施形態では、切替式電圧源３０２は、追加のスイッチ及び電圧レベルまたは分圧器の一方または両方を含むものであってもよい。図示された例では、複数のレベルの正電圧及び負電圧を配線３０４ａ−３０４ｂに与えるために、分圧スイッチ３１１を使用して、追加の抵抗３１２（Ｒ_Scalar2）が診断ユニット３００の回路に選択的に組み込まれるものである。

一対の配線３０４ａ−３０４ｂは、診断ユニット３００と回路２００とを接続し、例えば、図１０及び図１１に示した診断ユニットに延びる配線の反対側の端部を示すものである。一対の配線３０４ａ−３０４ｂが、ホース組立体１２の位置から、ホース組立体１２が設置されている車両の運転室内のパネルのような制御パネルに接続される実施形態も可能である。一対の配線３０４ａ−３０４ｂは、他の経路構成をとるものであってもよい。

診断ユニット３００は、解析ユニット３１０に接続される電圧センサ３０８も含んでいる。電圧センサ３０８は、一対の配線３０４ａ−３０４ｂの間に接続されており、回路内の電流レベルを示す電圧センサの出力が解析ユニット３１０に渡されて、ホース組立体１２の電気的特性を判別するための１以上の計算が実行される。解析ユニット３１０は、様々な形態のうちの任意の形態をとることができる。解析ユニット３１０が、プログラム指令を実行するように構成されたプログラム可能回路であるような実施形態も可能である。解析ユニット３１０の実施形態は、個別の電子回路部品、論理ゲートを含むパッケージ化または統合化された電子回路チップ、マイクロプロセッサを使用した回路を含む様々なタイプの電気回路により実現されるものであってもよく、または、電子回路部品またはマイクロプセッサを含む単一のチップにより実現されるものであってもよい。加えて、上述した計算のような解析ユニット３１０の態様は、汎用コンピュータまたは任意の他の回路もしくはシステムにより実現することもできる。

図示された実施形態では、切替式電圧源３０２及び（分圧スイッチ３１１の使用の下に）尺度（スカラー）抵抗３０６、３１２のいずれか一方または両方、電圧センサ３０８、及び、解析ユニット３１０を使用して、図１０及び図１１に示す回路２００のような回路において、２以上の測定値を取得することができる。これらの測定値は、（例えば、切替式電圧源３０２を用いて）互いに逆の極性を有する電圧を使用して、または、（例えば、抵抗３０６、３１２とともに分圧スイッチ３１１を用いて）同じ極性で異なる値を有する電圧を使用して、取得することができる。例えば、第１の測定値は、ダイオードの順方向バイアスの極性と大きさを有する第１電圧を用いて得られる電圧の測定値（例えば、電圧センサ３０８の出力）であってもよい。第２の測定値は、ダイオードの逆方向バイアスの極性及び大きさを有する電圧を用いて得られる、電圧センサ３０８における電流の測定値であってもよい。典型的には、第２の測定値は、例えば切替式電圧源を用いて、第１の測定値のために使用された電圧にたいして単に負の極性を有する電圧を用いて得られる測定値とすることができる。あるいは、ダイオードを、順方向電圧レベルで非導電状態となる別のデバイスまたは回路で置き換えた場合には、第２の測定値のために正極性の電圧を使用することができる。これらの測定値は、回路２００の、例えば抵抗のような電気的特性を導出するために使用することができ、この電気的特性から、ホース抵抗（Ｒ_Hose）及び接触抵抗２１０（Ｒ_Contact）を導出することができる。

より正確な抵抗値が要求される実施形態では、ダイオードの特性がより正確に算出できるように、第３の測定値を取得することもできる。例えば、第３の測定値は、例えば、切替式尺度抵抗３１２及び分圧スイッチ３１１を含む分圧回路を使用して、ダイオードの順方向バイアスの極性であって、但し、尺度抵抗または電圧が第１の測定値に対して使用した電圧とは異なる条件で取得するものであってもよい。解析ユニットを使用して実行することができる特定の計算についての詳細は、図１３を参照して以下に詳述する。

図１３は、図１に示すホース組立体の構造的完全性を監視するための方法４００を示す図である。方法４００は、電圧及び電流のいずれか一方または両方に対して非線形な応答を有する回路要素を使用して、ホース組立体１２の電気的特性を測定するための方法の例を示すものである。いくつかの実施形態、及び、上述した測定例において、方法４００は、ニップル３２及びソケット３４の間に接続されるダイオード（例えば、ダイオード２０４）を有し、それによって、第１伝導層２０と第２伝導層２４の間にダイオードを接続する回路で使用することができる。

図示された実施形態では、第１の電気信号（例えば、電圧または電流）を回路要素に印加できる（ステップ４０２）。第１の電気信号が、切替式電圧源３０２により発生され、ダイオードが逆方向バイアスされる（例えば、約−５Ｖが印加される）ように構成される実施形態も可能である。第１の電気信号が印加されている間に、ホース組立体及び監視部組立体（例えば、図１０及び図１１に示す全体の回路）の第１の電気的特性を測定することができる（スッテプ４０４）。第１の電気的特性は、例えば、図１２に示す電圧センサ３０８を使用して測定された電圧に基づくものであってもよい。上述した回路２００の例では、ダイオードの逆方向バイアス時には、測定された電圧から、ホース抵抗２０６（Ｒ_Hose）とともに接触抵抗及び配線抵抗に基づく全抵抗が分かる。これは、ホース組立体１２へ正常に接続されていれば、ダイオードが、近似的に開放回路となるからである。この第１の全抵抗（Ｒ_T1）は、次式で表される。

第２の測定は、回路要素の両端間に、ダイオードが順方向バイアスされるように第２の電気信号を印加することによって実行することができる（ステップ４０６）。この設定において、第２の電気信号が印加されている間に、ホース組立体及び監視部組立体の電気的特性を測定することができる（ステップ４０８）。ダイオード２０４を含む回路２００の例では、このダイオードが印加される電圧との間に非線形の関係を有するため、ダイオードを通じて電流が流れて、ダイオードは、近似的に、いくらかの抵抗成分（Ｒ_D2）を有する閉回路となる。抵抗要素（Ｒ_D2）は、ダイオード電流（Ｉ_D2）におけるダイオード順方向電圧（Ｖ_D2）のダイオード特性によって与えられる。この構成におけるダイオードの抵抗は、次式で表される。
但し、Ｉ_T2は、全電流である。

ダイオード２０４を通じて流れる電流は、ダイオードを通じて流れる電流の一部とホース抵抗（Ｒ_Hose）を通じて流れる電流の一部との電流分配式を使用して算出することができる。この電流は、次式で表される。

したがって、抵抗成分（Ｒ_D2）は、次式で表される。

回路の第２の全抵抗（Ｒ_T2）は、ホースとダイオードの並列回路の抵抗と接触抵抗との組み合わせにより、次式で表される。

回路２００を通じて流れる全電流（Ｉ_T1及びＩ_T2）は、電圧３０２から電圧センサ３０８の値を減算した差を尺度抵抗３０６及び尺度抵抗３１２の一方または両方で除算することにより、解析ユニット３１０により算出することができるため、第１及び第２の全抵抗（Ｒ_T1及びＲ_T2）は、電圧センサ３０８の値を全電流（Ｉ_T1及びＩ_T2）で除算することにより、算出することができる。

回路全体の電気的特性の測定に続いて、解析ユニット３１０は、ホース組立体１２に起因する電気的特性を算出することができる（ステップ４１４）。２つの測定がなされた上述した例では、ホース抵抗は、次式に従って、ダイオードが開放回路として動作したときの第１の全抵抗から、ダイオードがホース抵抗の並列抵抗として動作したときの第２の全抵抗（Ｒ_T2）減算することにより、決定することができ。

上式を解いてホース抵抗２０６（Ｒ_Hose）を求めると、結果は次式で表される。

上式において、仮定されたダイオード電圧を使用することができる。あるいは、ホース組立体の電気的特性のより正確な算出を達成するために、ダイオード順方向バイアス電圧（Ｖ_D2）を算出するための追加の測定値を取得することもできる。ダイオードが、ステップ４０６における第２の測定とは異なる電圧で順方向バイアスされるように、回路要素に第３の電気信号を印加することにより、第３の測定が実行される実施形態も可能である。この測定は、例えば、低電圧または高電圧の電圧源に切り替えるか、または、スイッチにより機能する尺度抵抗を含めることによって実行することができる。この設定において、第３の電気信号が印加されている間に、ホース組立体及び監視部組立体の電気的特性を測定することができる（スッテプ４１２）。全抵抗（Ｒ_T3）は、全抵抗（Ｒ_T2）と同様にして導出される。

図１０及び図１１に示すダイオードの例では、ダイオードの順方向バイアス電圧は、例えば印加電圧が異なることにより、第２の測定値と第３の測定値（Ｖ_D2、Ｖ_D3）では異なっている可能性がある。したがって、異なるダイオード励起レベルで、これらの順方向バイアス電圧（Ｖ_D2、Ｖ_D3）が同じであると仮定するのではなく、次式のように仮定するものであってもよい。
但し、Ｋは、高レベルのダイオード励起に起因するダイオード電圧の増加分である。そして、Ｉ_Sをダイオードの逆方向バイアスにおける飽和電流とすると、ダイオードの特性式を使用して、２つのダイオード電圧に関する次のような関係式を得ることができる。

より低い精度でよい場合には、Ｋは定数で近似してもよく、あるいは、１に等しいとしてもよい。以上より、次式が得られる。

算出されたこのＶ_D2の値は、次式に従ってホース抵抗の算出に使用することができる。

図１３の全体を参照すると、算出されたホース抵抗２０６（Ｒ_Hose）またはホースの他の電気的特性を解析ユニット３１０で監視しつつ、２以上の測定値及び関連する計算を繰り返して実行することができる。この構成において、算出値における変化によって、例えばホース１６の１以上の層１８−２６の破損に起因するホースに切迫する障害が示される。

大きな接触抵抗（Ｒ_C）（配線抵抗、監視部組立体の接続部、及びスイッチ抵抗を含む）の検出は、ホース障害検知回路の障害を検出するために重要である。Ｒ_Cは、次のうちの任意の式で算出することができる。

以上の記載、例、データは、本発明の構成の製造及び使用の完全な説明を提供するものである。本発明の意図及び範囲を逸脱することなく、本発明の多くの実施形態を構成することが可能であるから、本発明は、添付請求項に存するものである。

Claims (13)

1. 第１伝導層及び第２伝導層を有するホースを含むホース組立体と、
   前記第１伝導層及び前記第２伝導層と電気的に接続され、電圧の変化に応答して非線形な電気的特性を示す回路要素を含む監視回路と、
   前記回路要素に複数の異なる電圧を印加するように構成された診断ユニットと、
   を含み、
   前記回路要素に第１電圧を印加している間に検出される前記回路要素の第１の電気的特性と、前記回路要素に前記第１電圧とは異なる第２電圧を印加している間に検出される前記回路要素の第２の電気的特性とを根拠の少なくとも一部として、前記ホース組立体の抵抗が算出されること、を特徴とするホース劣化監視システム。
2. 前記診断ユニットは、前記ホース組立体から離れて配置されることを特徴とする請求項１に記載のホース障害検知システム。
3. ハウジング及び回路板を含む監視部組立体を更に含んでおり、前記回路板は、前記ハウジングの溝部内に配置され、かつ、前記ホース組立体側を向く電気接点を含み、前記電気接点は、前記監視回路を前記第１及び第２伝導層に電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載のホース障害検知システム。
4. 前記回路要素は、前記第１伝導層と前記第２伝導層の間に接続されたダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載のホース障害検知システム。
5. 前記ダイオードは、該ダイオードに印加される電圧の関数として非線形に変化する抵抗を有することを特徴とする請求項４に記載のホース障害検知システム。
6. 前記監視回路は、前記ホース組立体に取り付けられる前記監視部組立体に少なくとも部分的に組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載のホース障害検知システム。
7. ホース組立体の劣化を監視組立体を用いて監視する方法であって、
   ホース組立体の第１伝導層と第２伝導層の間に接続された回路要素に第１電圧を印加するステップと、
   前記第１電圧を印加している間に、前記回路要素の第１の電気的特性を検出するステップと、
   前記回路要素に、前記第１電圧とは異なる第２電圧を印加するステップと、
   前記第２電圧を印加している間に、前記回路要素の第２の電気的特性を検出するステップと、
   前記第１の電気的特性及び前記第２の電気的特性を根拠の少なくとも一部として、前記ホース組立体の抵抗を算出するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
8. 前記回路要素に、前記第１電圧及び前記第２電圧とは異なる第３電圧を印加するステップと、
   前記第３電圧を印加している間に、前記回路要素の第３の電気的特性を検出するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記第２電圧は、前記第１電圧とは逆の電圧であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記ホース組立体の抵抗は、
    を使用して算出されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 回路の電気的特性を算出するステップをさらに含み、回路の異常な電気的特性の算出は、前記監視組立体で生じた回路の障害を示すことを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. 前記回路の電気的特性を算出するステップは、大きな接触抵抗を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 第１伝導層及び第２伝導層を有するホースを含むホース組立体と、
    前記第１伝導層と前記第２伝導層との間に電気的に接続されたダイオードを含み、該ダイオードは、その両端間に印加される電圧の関数として非線形に変化する抵抗を有している監視回路と、
    ハウジング及び回路板を有し、該回路板は、前記ハウジングの溝部内に配置され、かつ前記ホース組立体側を向く電気接点を含み、前記電気接点は、前記監視回路を前記第１及び第２伝導層に電気的に接続する監視部組立体と、
    を含んでおり、
    前記ダイオードに第１電圧を印加している間に検出される前記ダイオードの第１の電気的特性と、前記ダイオードに第２電圧を印加している間に検出される前記ダイオードの第２の電気的特性とを根拠の少なくとも一部として、前記ホース組立体の抵抗が算出される、ことを特徴とするホース劣化監視システム。