JP6267798B2 - 空圧アクチュエータシステム及びそのようなシステムを制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、空圧アクチュエータシステム、及びそのようなシステムを制御する方法に関する。本発明は、空圧アクチュエータを含む任意の機構に適用することができる。例えば、車両は、多くの場合、駐車ブレーキあるいは常用ブレーキのための空圧アクチュエータを用いている。

トラックの実例を考えると、作動システムは開放しており、それは、外気が吸気管に吸い込まれ、コンプレッサで圧縮され、かつ空気制御システムによって車両の制動装置の異なるアクチュエータに送給されることを意味する。アクチュエータは、制動動作の間に圧縮空気を用いるとともに、用いた後に排気管路を介してそれを排出する。ほとんどのシステムにおいては、アクチュエータから排出された空気は大気中へと直接排出され、かつコンプレッサにはサイクル毎に大気圧の空気が供給される。一般に、ブレーキ系統の空気制御システムは、５バールから１２．５バールの間で作動するように定められる。この高い圧力レベルは、コンプレッサが大気で作動するときに高い動力を要求することにつながる。

基本的な解決策は、過給コンプレッサ、すなわち既に圧縮されている空気を用いるコンプレッサを使用することである。この方法では、コンプレッサが必要とする動力は、外気を用いるときに必要とする動力より大きくない。

過給コンプレッサを構築するための２つの概念が公知である。第１の概念は、コンプレッサの吸気管にタービンを追加することである。しかしながら、このことは、コストの追加を意味するとともにその実装に制約を付加する。第２の概念は、エンジンの吸気マニフォールドから直接空気を取り込むことである。この方法は、エンジン内を流れる空気の流れを変えるための余分の装置の必要はないが、コンプレッサの空気の消費がエンジンの燃焼チューニングを損なう。

他の解決策は、空圧アクチュエータシステムにクローズドループを構築することであり、それはアクチュエータによって排出された空気が集められ、空圧アクチュエータシステム内部の循環に戻されることを意味する。アクチュエータにより排出される空気は大気圧を上回る圧力であり、コンプレッサによって消費されるエネルギは減少する。

そのような空圧アクチュエータシステムが、特許文献１に開示されている。この空圧アクチュエータシステムは、アクチュエータ、例えば常用ブレーキのアクチュエータにより排出された圧縮空気が、空圧シリンダに向けられるように設計されている。この空圧シリンダは、排出された空気を受け入れる第１チャンバと、ピストンによって第１チャンバから分離された第２チャンバとを有している。スプリングはピストンを押して、第１チャンバの容積が圧縮されるようにする。従って、異なるアクチュエータにより排出される空気圧は、ばねの弾力動作に抗してピストンを押す。次いで、第１チャンバの容積が増加し、結果的に圧力は低下する。空圧シリンダの第１チャンバ内に蓄積された空気は、その後でコンプレッサにより用いられる。このシステムの大きな欠点は、強いブレーキ作動の場合に、高圧の大量の空気がアクチュエータと第１チャンバの拡大とによって排出され、この容積を受け入れることは、アクチュエータにとって良好な圧力より低い圧力に低下しないことである。従って、システムの内部を流れる空気が過剰圧力となり得て、アクチュエータは適切に作動することができない。より正確には、アクチュエータは伝統的に「単一効果」タイプであり、作動段階の間に入口に負荷される圧力がそれを解放位置から作動位置に変化させる。この作動段階の後、アクチュエータがその解放位置に戻ることができるためには、排気段階の間に入口の圧力が低下しなければならない。特許文献１の空圧アクチュエータシステムにおいては、アクチュエータの入口の圧力が、排気段階の間に極めて高いままとなり得る。結果的に、その解放位置に戻るアクチュエータの能力が制限され得る。

特許文献２は、サーボ装置で作動する空圧アクチュエータシステムを開示している。このシステムは、コンプレッサ、システム内に大気を吸い込むための手段、及び低圧区画と高圧区画に分けられたエアタンクを備える。サーボ装置は、車両のブレーキペダルに作用する力によって作動する。作動状態において、コンプレッサは低圧区画から空気を吸い込み、それを圧縮し、かつそれを高圧区画に排出する。アクチュエータ組み立ては、高圧区画から来る圧縮空気が供給される作動室を定めるハウジングを有する。アクチュエータによって排出された空気は、次いで低圧区画に流れる。それは、低圧区画内部の圧力が上昇することを意味する。繰り返して言うと、ハードなブレーキ動作の場合、システムの内部を流れる空気が過剰と成り得る。

独国特許出願公開第１０ ２００８ ０４５ ７１３号明細書 英国特許出願公開第２ ３４４ ３８９号明細書

本発明は、クローズドループで機能するとともにシステム内に過剰な圧力が発生することを防止する空圧アクチュエータシステムを提供することにより、これらの欠点を解決することを意図している。

このため、本発明は、少なくとも一つの空圧アクチュエータ、空圧アクチュエータに圧縮空気を供給するコンプレッサ、コンプレッサに外気を供給するための第１の取入口、再循環管路を介して空圧アクチュエータの排気管路に接続されるとともに、空圧アクチュエータから排出される空気をコンプレッサに供給するように構成された第２の取入口、を備える空圧アクチュエータシステムに関する。

本発明によると、空圧アクチュエータシステムはまた、空圧アクチュエータとコンプレッサとの間で空圧アクチュエータの排気管路上に配置された切換弁を備え、この切換弁は、切換弁の下流の再循環管路の内部の、あるいは切換弁の下流で再循環管路上に配置されて空圧アクチュエータから排出された空気を蓄積することができるエアタンクの内部の、少なくとも一つの空気圧に応じて、空気の流れが再循環管路に向けられる再循環位置と空気の流れが低圧回路に向けられる排気位置との間で切り換え可能である。

本発明のおかげにより、空圧アクチュエータシステムは、システムの内部を流れる空気の過剰圧力のリスクなしに、クローズドループで機能することができる。実際に、再循環位置において、弁は、アクチュエータにより排出される空気の流れがコンプレッサに戻るように導く。排気位置において、アクチュエータによって排出された空気は低圧回路に排気される。このようにして、アクチュエータから排出された圧縮空気の十分な量だけが再利用され、残りの空気量は低圧回路に排気される。従って、循環に戻される空気量が制御されるならば、空圧アクチュエータの機能を損なうリスクは限られたものになる。

有利ではあるが強制的ではない本発明の更なる態様によると、そのような空圧アクチュエータシステムは、以下の特徴のうちの一つあるいはいくつかを組み込むことができる：

−低圧回路は、大気に開放され、あるいは低圧システムの回路に接続される。

−エアタンクは、切換弁と第２の取入口との間に配置される。

−切換弁は、エアタンクの内部のあるいは再循環管路の内部の空気圧が圧力閾値に上昇するときに排気位置に切り換わる。

−そのシステムは、切換弁の下流の再循環管路の内部のあるいはエアタンク（１６）の内部の空気圧を測定する、少なくとも一つの圧力センサを更に備える。

−代わりに、そのシステムは、少なくとも二つの圧力センサ：
・切換弁の下流で再循環管路の内部のあるいは好ましくはエアタンクの内部の第１の空気圧を測定する第１の圧力センサ、
・切換弁の上流で、好ましくは空圧アクチュエータの出口の内部の、空圧アクチュエータの排気管路の内部の、あるいは空圧アクチュエータの内部の、例えば作動チャンバ内部の又は空圧アクチュエータの排気チャンバ内部の第２の空気圧を測定する第２の圧力センサ、
を備える。

−この場合、システムは、第１の空気圧に応じて第１のセンサが発生させるとともに第２の空気圧に応じて第２のセンサが発生させた電気信号あるいは電子信号を比較すべく構成されるとともに、切換弁の位置を制御すべくその比較の結果に応じて新しい信号を発生させるように構成された電気装置あるいは電子制御装置を備える。

−切換弁は、第１の空気圧が第２の空気圧と釣り合うときに排気位置に切り換わることができる。

−代わりに、切換弁は、第１の空気圧と第２の空気圧との差が閾値を下回るときに排気位置に切り換わる。

−そのシステムは、コンプレッサに供給するために、外気と空圧アクチュエータから排出される空気との間での切り換わりを可能にする、他の弁を備える。

−そのシステムは、いくつかの空圧アクチュエータと、システムの異なる空圧アクチュエータ間の空気の分配を実行する空気制御システムを備える。

また、本発明の他の主題は、車両の空圧アクチュエータシステムを制御する方法であって、その空圧アクチュエータシステムは、
−少なくとも一つの空圧アクチュエータ、
−空圧アクチュエータに圧縮空気を供給するコンプレッサ、
−コンプレッサに外気を供給するための第１の取入口、
−再循環管路を介して空圧アクチュエータの排気管路に接続されるとともに、空圧アクチュエータから排出される空気をコンプレッサに供給するように構成された、第２の取入口、
−空圧アクチュエータとコンプレッサとの間で空圧アクチュエータの排気管路上に配置されるとともに、空気の流れが再循環管路に向けられる再循環位置と空気の流れが低圧回路に向けられる排気位置との間で切り換わることができる切換弁、
を備える。
前記方法は、
−空圧アクチュエータと第２の取入口との間の少なくとも一つの空気圧を検出する段階、
−少なくとも一つの空気圧に応じて再循環位置と排気位置との間で切換弁を切り換える段階、
を含む。

好ましくは、空圧アクチュエータと第２の取入口との間の少なくとも一つの空気圧を検出する段階は、切換弁の下流で再循環管路の内部の、あるいは切換弁の下流で再循環管路上に配置されて空圧アクチュエータから排出された空気を蓄積することができるエアタンクの内部の、空気圧を検出することを含む。

好ましくは、少なくとも一つの空気圧に応じて再循環位置と排気位置との間で切換弁を切り換える段階において、切換弁は、エアタンクの内部のあるいは再循環管路の内部の空気圧が圧力閾値に上昇するときに排気位置に切り換わる。

代わりに、空圧アクチュエータと第２の取入口との間の少なくとも一つの空気圧を検出する段階は、切換弁の下流で再循環管路の内部の、あるいは好ましくは切換弁の下流で再循環管路上に配置されたエアタンクの内部の、第１の空気圧を検出すること、及び、切換弁の上流で、好ましくは空圧アクチュエータの出口の内部の、空圧アクチュエータの排気管路の内部の、あるいは空圧アクチュエータの内部の、例えば作動チャンバ内部の又は空圧アクチュエータの排気チャンバ内部の、第２の空気圧を検出すること、を含む。

空圧アクチュエータと第２の取入口との間の空気の少なくとも一つの圧力を検出する段階に続いて、この方法は、第１及び第２の空気圧を比較する段階を更に含むことができる。

この方法の実施において、少なくとも一つの空気圧に応じて再循環位置と排気位置との間で切換弁を切り換える段階において、切換弁は、第１の空気圧が第２の空気圧と釣り合うときに排気位置に切り換わる。

他の実施においては、少なくとも一つの空気圧に応じて再循環位置と排気位置との間で切換弁を切り換える段階において、切換弁は、第１の空気圧と第２の空気圧との差が閾値を下回るときに排気位置に切り換わる。

本発明は、説明例として本発明の目的を制限することなく付属の図面に対応して説明される。

本発明の空圧アクチュエータシステムの概略図である。 本発明の第１実施形態の、切換弁を有する空圧アクチュエータシステムの一部を示す概略図である。 第１実施形態の切換弁が作動状態にある、アクチュエータの圧力及びエアタンク内の圧力を時間に対してプロットして表すチャートである。 本発明の第２実施形態の、切換弁を有する空圧アクチュエータシステムの一部を示す概略図である。 第２実施形態の切換弁が作動状態にある、アクチュエータの圧力及びエアタンク内の圧力を時間に対してプロットして表すチャートである。 本発明の第３実施形態の、切換弁を有する空圧アクチュエータシステムの一部を示す概略図である。 本発明の第４実施形態の、切換弁を有する空圧アクチュエータシステムの一部を示す概略図である。 本発明の第６実施形態の、切換弁を有する空圧アクチュエータシステムの一部を示す概略図である。 本発明の方法のフローチャートである。

図１は、空圧アクチュエータシステム２を表している。特に、この空圧アクチュエータシステムは、例えばトラックといった車両の空圧ブレーキシステムとすることができる。システム２は、空圧アクチュエータ４２と、この空圧アクチュエータ４２と流体的に連通する切換弁４０とを含んでいる。図１において、切換弁４０は、空圧アクチュエータ４２とは別々に配置されているが、変形例においては空圧アクチュエータ４２に取り付けるか一体化することができる。空圧アクチュエータシステムが空圧ブレーキシステムであるときに、空圧アクチュエータ４２は、例えば常用ブレーキアクチュエータといったブレーキアクチュエータとすることができる。図１に描かれているように、切換弁４０は分配器とすることができる。切換弁４０は、表されていない制御装置によって制御されるが、それは切換弁４０に信号Ｓ４０を送信する。信号Ｓ４０の性質に応じ、切換弁４０は少なくとも供給位置と排出位置との間で切り換わる。図１において、切換弁４０は排出位置で表されている。切換弁４０の供給位置は、空圧アクチュエータ４２の作動段階、すなわち空圧アクチュエータ４２に圧縮空気が供給されて作動位置に切り換えられるときに対応する。切換弁４０の排出位置は、空圧アクチュエータ４２の排出段階、すなわち空気が排気管路４４を介して空圧アクチュエータ４２から排出されて、空圧アクチュエータ４２が作動位置から解放位置に切り換わることができるときに対応する。空圧アクチュエータ４２は、より一般的には、全ての種類の空圧アクチュエータは、排気段階の間に排気管路４４の内部に残留し得る残留背圧の影響を受ける、この残留背圧は、空圧アクチュエータの適切な作動にとって有害な逆圧を空圧アクチュエータ４２内に生じさせる。特に、残留背圧は、空圧アクチュエータが開放位置に戻る能力を制限し得る。従って、例えば空圧アクチュエータの解放位置への戻りを確実にするべく、排気段階の間における空圧アクチュエータの排気管路内の圧力を最小化することが重要である。

図１には一つの空圧アクチュエータ４２だけが表されているが、それに代えて、車両の空圧アクチュエータシステム２にいくつかのアクチュエータを含めることができる。例えば、ブレーキシステムにおいて、車両の各車輪にブレーキアクチュエータを設けることができる。

実際には、空気制御システム６は、各アクチュエータへの圧縮空気の配分を制御する。この空気制御システム６は、モータＭで駆動されるコンプレッサ８の下流に配置することができる。モータＭは、例えば車両のメインの内燃機関とすることができる。

吸気弁１０は、コンプレッサ８の上流に配置されて外気Ａを吸い込むために用いられる。図１に描かれているように、吸気弁１０は、空圧システム２の内部に流入する空気を吸気弁１０を介して大気中に排気することができない、一方向弁とすることができる。吸気弁１０は、第１の空気取入口２４に接続されて、コンプレッサ８に外気Ａを供給する。

切換弁１２は、空圧アクチュエータ４２の下流に、より正確には空圧アクチュエータ４２の排気管路４４に配置されている。従って、切換弁１２を通って流れる空気は、空圧アクチュエータ４２から排出される空気に対応する。切換弁１２は、空圧アクチュエータ４２の排気管路４４内を流れる空気がシステム２内での循環のために送り返される第１位置と、空圧アクチュエータ４２から排出される空気が低圧回路１４に排気される第２位置との間で切り換わる。従って、切換弁１２の第１位置は以下「再循環位置」と呼び、切換弁１２の第２位置は以下「排気位置」と呼ぶ。

図１において、システム２内の空気の流れは矢印Ａ２で表されている。

図１において、再循環位置では、空圧アクチュエータ４２から排出される空気は切換弁１２の下流に配置された再循環管路２２内を流れ、排気位置では、空気は排気管路２０を通って低圧回路１４に流れる。この低圧回路１４は、大気に開放することができ、又は他の用途、例えば警笛システム、尿素インジェクタ浄化システムもしくはエンジン過給システムといった低圧システムに用いることができる。空気タンク１６は、好ましくは再循環管路２２に配置されて、空圧アクチュエータ４２によって排出される空気を蓄積することができる。切換弁１８は、再循環管路２２とコンプレッサ８との間に配置されている。この切換弁１８は、無過給位置と過給位置との間で切り換わることができる。切換弁１８の過給位置において、コンプレッサ８は、切換弁１８に接続されている第２空気取入口２６を介し、エアタンク１６内に蓄積されている空気を吸い込むことができる。過給位置において、コンプレッサは、既に圧縮されてエアタンク１６に貯蔵されている空気を用いる。従って、コンプレッサ８は、大気圧の空気で作動するときよりも少ないエネルギを消費する。このことは、コンプレッサ８の供給促進を可能とし、ポンプ輸送のために消費するエネルギを減少させ、かつコンプレッサ８の油の排出を減少させる。

実際には、切換弁１８は遮断弁１８とすることができる。過給位置において、遮断弁１８は、再循環管路２２と第２空気取入口２６との間の流体接続を確立し、過給コンプレッサを構築するために、空圧空気システムの給気段階の間にコンプレッサ８に圧縮空気を供給する。「給気段階」とは、コンプレッサが作動する段階を意味する。非給気段階の間、すなわちコンプレッサが休止位置にあるときに、遮断弁１８は、再循環管路２２をコンプレッサ８から分離する無過給位置に切り換えられる。

給気段階の間に、再循環管路２２内のあるいはエアタンク１６内の空気圧が不十分になる場合、言い換えると、それが吸気弁１０の開口圧力より低くなる場合、吸気弁１０は開放し、遮断弁１８が過給位置にある場合でも、コンプレッサは第１空気取入口２４及び吸気弁１０を介して外気Ａを吸い込むことができる。

好ましくは、この戦略は、過給コンプレッサを構築するために給気段階の間にだけコンプレッサ８に圧縮空気を供給し、かつ遮断弁１８は、圧力損失を回避するとともに再循環管路２２内のエネルギを最大に保つために非給気段階の間に再循環ループを分離する。

以下、Ｐ０は空圧アクチュエータ４２内の、例えば作動チャンバ４３内の、あるいは、設けられている場合には空圧アクチュエータ４２の排気チャンバ内の、圧力を意味する。Ｐ１は、空圧アクチュエータ４２から排出される空気圧を意味する。Ｐ２は、空圧アクチュエータ４２の排気管路４４内の空気圧を意味する。Ｐ３は、循環のために送り返される空気圧を意味する。Ｐ４は、エアタンク１６内の圧力を意味する。Ｐ１は好ましくは空圧アクチュエータ４２の出口４６において測定し、かつＰ３は切換弁１２の下流でタンク１６の上流の再循環管路２２で測定することができる。

以下、本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下の実施形態は互いに異なっている。なぜなら切換弁１２が異なっており、および／またはそれらが異なって制御されるからである。明瞭さのために、図２、図４、図６および図７においては、空圧アクチュエータシステム２の一部だけが切換弁１２と共に描かれている。

以下、「低圧再循環ループ」と称する第１実施形態の機能について、図２及び図３に関連して説明する。図３は、空圧アクチュエータ４２内の圧力Ｐ１が実線で表され、圧力Ｐ３が破線で表されている。

循環へと送り返される空気圧Ｐ３はセンサＭ１、例えば切換弁１２に信号Ｓ１を送信する電子空圧センサによって測定され、その信号Ｓ１は圧力Ｐ３を表す電気信号とすることができる。Ｓ１は、切換弁１２の電機アクチュエータ２７、例えば再循環位置から排気位置に切換弁１２を切り換えることできる電磁石を制御する。電機アクチュエータ２７が起動されないときには、切換弁１２を排気位置から再循環位置に切り換えて、切換弁１２を再循環位置に維持するために、スプリング２５を用いることができる。空圧アクチュエータ４２がその解放位置にあるときに、空圧アクチュエータ４２で用いられた空気が排出されてエアタンク１６内の圧力が上昇する。再循環管路２２内の圧力Ｐ３が予め定められた閾値Ｐ３ｔｈまで上昇すると、信号Ｓ１は電機アクチュエータ２７を起動させ、切換弁１２は排気位置に切り換わり、アクチュエータ４から排出された空気の残量は低圧回路１４に送られる。圧力Ｐ３がＰ３ｔｈ未満に低下すると、信号Ｓ１は電機アクチュエータ２７を停止させ、かつ切換弁１２は排気位置から再循環位置に切り換わる。その２つの位置の間で切り換わる切換弁１２が用いる閾値Ｐ３ｔｈは、作動段階の空圧アクチュエータが用いる圧力の３〜２０％から成る圧力値にほぼ等しい。実際には、例えば制動動作の間に５バールの空気を必要とする常用ブレーキのアクチュエータを考慮すると、その二つの位置の間で切り換わる切換弁１２が用いる閾値Ｐ３ｔｈは、相対圧で約０．５バールとすることができる。このことは、切換弁１８が過給位置あるときに、コンプレッサ８は、すなわち大気圧に関して約０．５バールの圧力、すなわち絶対圧が約１．５バールの圧力のエアタンク１６の空気を用いることを意味する。図３において、Ｅ１は、空気の再循環によって回復されたエネルギ量を表している。

図３において、空圧アクチュエータ４２の作動位置は括弧ｔ１で識別されており、空圧アクチュエータ４２のその作動位置からその解放位置への切り換えの移行に対応する空圧アクチュエータ４２の排気段階は括弧ｔ２で識別されている。排気段階ｔ２の間、圧力Ｐ３は閾値Ｐｔｈ３まで上昇する。この時に、切換弁１２は再循環位置から排気位置に切り換わる。切り換わりの時点は、図４に垂直な破線Ｔ１で表されている。この切り換わりの時点から、再循環管路２２内の圧力Ｐ３あるいはエアタンク１６内の圧力Ｐ４は、実質的に一定のままとなり、より正確には閾値Ｐ３ｔｈに実質的に等しいが、空圧アクチュエータ４２の出口４６の圧力Ｐ１は、低圧回路１４が大気に開放されたときには０バールまで、あるいは低圧回路１４が他の用途に用いられるときには０に近い圧力まで低下し続ける。エアタンク１６内の圧力Ｐ４は、給気段階の間にコンプレッサ８に圧縮空気を供給すべく切換弁１８が過給位置に切り替わるまで一定のままである。従って、切換弁１２が排気位置に切り換わった後、圧縮空気の残量が排出されて、予め定められているあるいは解放位置への空圧アクチュエータ４２の復帰を容易にする。

再循環管路２２内の圧力Ｐ３を測定する代わりに、センサＭ１は、エアタンク１６内の圧力Ｐ４を測定することができる。この場合、信号Ｓ１は圧力Ｐ４を表す電気信号とすることができる。エアタンク１６の圧力Ｐ４が、Ｐ３ｔｈと等しくし得る予め定めた閾値Ｐ４ｔｈまで上昇すると、切換弁１２は排気位置に切り換わる。

ここで、以下「高圧再循環ループ」と称する第２実施形態の機能を、図４及び図５に関連して説明する。第１実施形態との機能の違いだけを説明する。

この場合、圧力Ｐ４あるいは圧力Ｐ４を表す値は第１センサＭ１によって測定され、かつ空圧アクチュエータ４２の出口圧力Ｐ１は第２センサＭ２によって測定される。センサＭ２は、電子空圧センサとすることもできる。空圧アクチュエータ４２が解放されるときに、圧力Ｐ４は、圧力Ｐ４が圧力Ｐ１と釣り合うまで、エアタンク１６内で上昇する。平衡に達するときに、切換弁１２は、再循環位置から排気位置に切り換わる。このことが生じるために、信号Ｓ１がセンサＭ１によって切換弁１２の第１電機アクチュエータ２７に送信され、かつ信号Ｓ２がセンサＭ２によって切換弁１２の第２電機アクチュエータ２８に送信される。Ｐ１がＰ４を上回っている限り、第２電機アクチュエータ２８が発生させる力は、第１電機アクチュエータ２７が発生させる力よりも大きく、切換弁は再循環位置に維持される。圧力Ｐ４が圧力Ｐ１に等しいあるいは上回っているという情報を信号Ｓ１及びＳ２がもたらすと、第１及び第２の電機アクチュエータ２７、２８は同じ力を発生させ、かつスプリング２５が発生させる追加の力は切換弁１２をその排気位置に切り換える。代わりに、圧力Ｐ４が圧力Ｐ１に等しいあるいは上回っているという情報を信号Ｓ１及びＳ２がもたらすときに、第１電機アクチュエータ２７が発生させる力が第２電機アクチュエータ２８が発生させる力より大きくなるように第１及び第２電機アクチュエータ２７、２８が調整されて、切換弁１２をその排気位置に切り換える。図５において、空圧アクチュエータ４２の作動段階が括弧ｔ３で識別され、排気段階が括弧ｔ４で表されている。排出期ｔ４が開始すると、エアタンク１６内の圧力は、Ｐ４＝Ｐ１のときの平衡において得られる圧力に対応する平衡圧力Ｐ５まで上昇する。言い換えると、圧力Ｐ４及び圧力Ｐ１が同じ圧力Ｐ５に等しいときに、切換弁１２は排気位置に切り換わり、かつ空圧アクチュエータ４２から排出される圧縮空気の残量は低圧回路１４に向けられる。空圧アクチュエータ４２の出口４６の圧力Ｐ１は０バールに、あるいは０の近くに低下する。切り換わりの時点は、垂直な点線Ｔ２により図５に表されている。図５において、Ｅ２は再循環によって回復されたエネルギ量を表している。この量Ｅ２は、第１実施形態の量Ｅ１を上回っている。

代わりに、圧力Ｐ１を測定することに代えて、第２センサＭ２は、空圧アクチュエータ４２の内部、例えば空圧アクチュエータ４２の作動室４３における圧力Ｐ０を測定することができる。この代替案によると、切換弁１２の位置を制御するために、圧力Ｐ４は空圧アクチュエータ４２内の圧力と比較される。他の代替案において、測定されるものは空圧アクチュエータ４２の排気管路４４上の圧力Ｐ２である。この他の代替案によると、切換弁１２の位置を制御するために、圧力Ｐ４は圧力Ｐ２と比較される。

第２実施形態において、エアタンク１６内の圧力Ｐ４は、その間に切換弁１８が過給位置に切り換えられない場合、作動サイクル毎に上昇させることができる。各作動サイクルは、排気段階に続く作動段階に対応する。従って、平衡状態における圧力Ｐ５は浮動の閾値であるが、第１実施形態の閾値Ｐｔｈ３あるいはＰｔｈ４は一定のままである。

Ｐｔｈ３及びＰｔｈ４は極めて低い圧力に選択することができるので、第１実施形態は、低圧で作動する再循環管路を必要とする空圧アクチュエータシステム２により良く適合させることができる。第２実施形態は、第１実施形態よりも良好なエネルギ回収を可能とし、その再循環管路が高圧で作動する空圧アクチュエータシステム２により良く適合させることができる。

空圧アクチュエータシステムの２つの実施形態において、切換弁１２の切り換わりの時点は、少なくとも再循環管路において測定される圧力Ｐ３によって、あるいはエアタンク１６において測定される圧力Ｐ４によって定められる。切換弁１２の切換えは、電子的に、電気的に、空気作用により、あるいは機械的に制御することができる。

図６に描かれている第３実施形態において、空圧アクチュエータシステム２は図２の第１実施形態と同様に機能するが、センサＭ１は設けられておらず、かつ切換弁１２は再循環管路２２と切換弁１２との間の空圧接続６３を介した空気作用によって制御される。この場合、信号Ｓ１は、Ｐ３と同じ圧力の、あるいは例えば表されていない中継弁を用いることによるＰ３の関数である圧力の空圧信号である。Ｓ１は、切換弁にあるいは切換弁１２の一部に取り付けられた空圧制御装置アクチュエータ３０に供給されて、切換弁２のスプリング２５が発生させる力Ｆ２に対抗する力Ｆ１を発生させることができる。スプリング２５は、圧力Ｐ３がＰ３ｔｈに到達したときに、切換弁１２が排気位置に切り換わって、スプリング２５が発生させる力Ｆ２より大きい力Ｆ１を発生させるように調整される。この第３実施形態の代わりに、切換弁１２は、エアタンク１６と切換弁１２との間の空圧接続６４を介して制御することもでき、かつ信号Ｓ１は、圧力Ｐ４と同等あるいはその関数の空圧信号である。

図７に描かれている第４実施形態において、空圧アクチュエータシステム２は図２の第２実施形態と同様に機能するが、電子空圧センサＭ１及びＭ２は設けられておらず、かつ切換弁１２は、二つの空圧信号Ｓ１及びＳ２と、切換弁１２にあるいはその一部に取り付けられた二つの空圧制御アクチュエータ３１及び３２とにより、空気作用によって制御される。エアタンク１６を第１空圧制御アクチュエータ３１に接続する第１の空圧接続６４を通って、第１空圧制御装置アクチュエータ３１には、Ｐ４と同じ圧力である、あるいは圧力Ｐ４の関数である空圧信号Ｓ１が、例えば表されていない中継弁を用いることにより供給される。第２空圧制御アクチュエータ３２を空圧アクチュエータ４２の出口４６に接続する第２の空圧接続６１を通って、第２空圧制御アクチュエータ３２には、Ｐ１と同じ圧力である、あるいは圧力Ｐ１の関数である空気信号Ｓ２が供給される。第１の代替案においては、第２空圧接続６２は、空圧信号Ｓ２が圧力Ｐ２に等しいあるいは圧力Ｐ２の関数である圧力となるように、切換弁１２の第２空圧制御アクチュエータ３２を排気管路４４に接続することができる。他の代替案においては、第２の空圧接続６０は、空圧信号Ｓ２が空圧アクチュエータ４２内の圧力Ｐ０に等しいあるいはＰ０の関数である圧力となるように、空圧アクチュエータ４２の内部、例えば圧力チャンバ４３に切換弁１２を接続することができる。切換弁１２のスプリング２５は、圧力Ｐ４がＰ１に達するときに、又は第１の代替案によるとＰ４がＰ２に到達するときに、あるいは第２の代替案によるとＰ４が空圧アクチュエータ４２の内部の圧力Ｐ０に到達するときに、切換弁１２が排気位置に切り換わるように調整される。

図２の第１実施形態に対応する第５実施形態（図示せず）において、電子空圧センサＭ１は、圧力Ｐ３あるいはＰ４に応じて異なるとともに車両の電子制御装置（ＥＣＵ）に送信される、電気信号あるいは電子信号を発生させる。次にこの信号は、今度は、弁１２の位置を制御する電気信号Ｓ１を発生させて送信する電子制御装置によって処理される。

第６実施形態が図８に描かれている。この第６実施形態は、図４の実施形態２の変形例である。以下、第２実施形態との違いだけを詳述する。

図８に描かれているように、電子空圧センサＭ１及びＭ２は車両の電子制御装置（ＥＣＵ）５０に接続されている。電子制御装置５０は、専用とすることができ、あるいは車両の他の機能と共有することができる。電子空圧センサＭ１及びＭ２は、それらがそれぞれ測定するとともに車両の電子制御装置５０に送信される圧力、例えばＰ４及びＰ１に応じ、電気信号あるいは電子信号Ｓ１，Ｓ２を発生させることができる。これらの信号は電子制御装置５０によって処理されるが、それは両方の圧力に関する信号を比較するとともに、両方の圧力Ｐ４とＰ１の比較の結果に応じて切換弁１２の位置を制御すべく電気信号Ｓ３を送信する。この第６実施形態の第１の代替案において、Ｍ１及びＭ２は、切換弁１２の位置を制御すべく電子制御装置５０によって比較されるＰ４及びＰ２を測定する。この第６実施形態の第２の代替案において、Ｍ１及びＭ２は、Ｐ４と、空圧アクチュエータ４２の内部の、例えば作動室４３の圧力Ｐ０とを測定し、それらは切換弁１２の位置を制御するために電子制御装置５０によって比較される。

電子制御装置５０は、空圧アクチュエータ４２が作動段階にあるかあるいは排気段階にあるかを知るために、切換弁４０の位置を制御する電子制御装置から、例えばＣＡＮバスを介して情報５１を受け取ることもできる。この情報を用いることにより電子制御装置５０は、エアタンク１６内の圧力が予め定められた最高圧力でない場合に、空圧アクチュエータ４２の新しい排気段階の前にあるいはその始めに、切換弁１６がその再循環位置に自動的に切り換わるように、切換弁を制御することができる。

変形例においては、電子制御装置を用いる代わりに、電子空圧センサＭ１及びＭ２が発生させた電気信号Ｓ１、Ｓ２は、切換弁１２の位置を制御すべく比較の結果に応じて電気信号を発することができる電気制御装置によって比較することができる。

排気位置における切り換えにより、空圧アクチュエータシステム２の抵抗圧力が回避される。

本発明の更に他の代替実施形態によると、弁１２は、エアタンク１６内の圧力Ｐ４と圧力Ｐ１との差、エアタンク１６内の圧力Ｐ４と圧力Ｐ２との差、あるいはエアタンク１６内の圧力Ｐ４とアクチュエータ４２の作動室４３内で測定された圧力Ｐ０との差が、閾値を下回るときに排気位置に切り換わる。

本発明による、かつ前述した実施形態のいずれかを制御すべく実施できる方法が図９に表されており、フローチャートがこの方法のメインステップを示している。

この方法は、
−空圧アクチュエータ４２と第２取入口２６との間の少なくとも一つの空気圧Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を検出する段階１００１と、
−少なくとも一つの空気圧Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に応じて、再循環位置と排気位置との間で切換弁１２を切り換える段階１００３と、
を含んでいる。

例えば前述した第１、第３あるいは第５実施形態に関連する第１変形例において、段階１００１は、切換弁１２の下流の再循環管路２２における、あるいはエアタンク１６内における、少なくとも一つの空気圧Ｐ３、Ｐ４を検出することを含むことができる。

この第１変形例によると、段階１００３において、エアタンク１６内あるいは再循環管路２２内の圧力Ｐ３、Ｐ４が圧力閾値（Ｐ３ｔｈ、Ｐ４ｔｈ）まで上昇したときに、切換弁１２は排気位置に切り換わる。

例えば、第２、第４あるいは第６実施形態に関連する第２変形例において、段階１００１は、少なくとも，切換弁１２の下流の再循環管路２２内、あるいは好ましくはエアタンク１６内の第１の空気圧Ｐ３、Ｐ４と、切換弁１２の上流、好ましくは空圧アクチュエータ４２の出口４６内、空圧アクチュエータ４２の排気管路４４内、あるいは空圧アクチュエータ４２内の第２の空気圧Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２を検出することを含むことができる。

好ましくは、第２の変形例によると、この方法は、段階１００１の後に、第１の圧力Ｐ３、Ｐ４と第２の圧力Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２とを比較する段階１００２、を更に含む。

第２変形例の第１の実施によると、段階１００３において、切換弁１２は、第１の圧力Ｐ３、Ｐ４と第２の圧力Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２がバランスしたときに排気位置に切り換わることができる。

第２変形例の第１の実施によると、段階１００３において、第１の圧力Ｐ３、Ｐ４と第２の圧力Ｐ１、Ｐ２との差が閾値を下回ると、切換弁１２は排気位置に切り換わる。

この方法は、切換弁１２がその再循環位置に戻る更なる段階１００４を含むことができる。

好ましくは、この方法の第１変形例に従って、かつ例えば前述した第１、第３あるいは第５実施形態に関連して段階１００４を実施するときに、切換弁１２は、圧力Ｐ３あるいは圧力Ｐ４が圧力閾値Ｐ３ｔｈあるいはＰ４ｔｈよりも低下すると直ぐに、その再循環位置に戻ることができる。

好ましくは、この方法の第２変形例に従って、かつ例えば前述した第２、第４あるいは第６実施形態に関連して段階１００４を実施するときに、切換弁１２の上流で測定した圧力Ｐ０、Ｐ１あるいはＰ４が、切換弁１２の下流で測定した圧力Ｐ３あるいはＰ４より高くなるときに、切換弁１２はその再循環位置に戻ることができる。空圧アクチュエータ４２がその作動段階を入るときに、切換弁４０は供給位置に切り換わり、空圧アクチュエータ４２の出口４６が空圧アクチュエータ４２の入口となり、かつ圧力Ｐ０及びＰ１はＰ３あるいはＰ４より高くなって、切換弁１２が排気位置から再循環位置に切り換わるようにする。Ｐ２をＰ３あるいはＰ４と比較するときに、切換弁１２は、切換弁４０が供給位置から排出位置に切り換わるときの空圧アクチュエータ４２の排気段階の開始時に、排気位置から再循環位置に切り換わることができる。なぜならＰ２が一時的にＰ３あるいはＰ４より高くなるからである。この後者のオプションにおいては、その間にＰ２がＰ３あるいはＰ４より高いままとなる期間を拡大するために、排気管路４４上で圧力Ｐ２を検出する位置の下流に流量制御弁（図示せず）を最終的に設けることができる。

切換弁１２の位置を制御するために電子制御装置５０を用いるときに、例えば第６実施形態（図８）においては、空圧アクチュエータ４２の次の排気段階の前に、かつエアタンク１６の内部の圧力がすでに予め定められた最高圧力でない場合にその排気位置からその再循環位置への切換弁１２の切り換わりを制御するために、電子制御装置５０は、切換弁４０の位置を制御する電子制御装置から、情報５１を受け入れることもできる。

上述した本発明の異なる実施形態及び代替案の実施形態の技術的な特徴は、本発明の新しい実施形態を作り出すために互いに組み合わせることができる。

２ 空圧アクチュエータシステム
６ 空気制御システム
８ コンプレッサ
１０ 吸気弁
１２ 切換弁
１４ 低圧回路
１６ エアタンク
１８ 遮断弁
２０ 排気管路
２２ 再循環管路
２５ スプリング
２７ 電機アクチュエータ
３０ 空圧制御装置アクチュエータ
４０ 切換弁
４２ 空圧アクチュエータ
４３ 作動チャンバ、作動室
４４ 排気管路
４６ 出口
５０ 電子制御装置
５１ 情報

Claims (18)

1. −少なくとも一つの空圧アクチュエータ（４２）、
   −前記空圧アクチュエータ（４２）に圧縮空気を供給するコンプレッサ（８）、
   −前記コンプレッサに外気（Ａ）を供給するための第１の取入口（２４）、及び、
   −遮断弁（１８）に接続され、再循環管路（２２）を介して前記空圧アクチュエータ（４２）の排気管路（４４）に接続されるとともに、前記空圧アクチュエータ（４２）から排出される空気をコンプレッサに供給するように構成された、第２の取入口（２６）、
   を備える、車両用空圧アクチュエータシステム（２）において、
   前記空圧アクチュエータシステム（２）はまた、前記空圧アクチュエータ（４２）と前記コンプレッサ（８）との間で前記空圧アクチュエータ（４２）の前記排気管路（４４）上に配置された切換弁（１２）を備え、この切換弁（１２）は、この切換弁（１２）の下流の前記再循環管路（２２）の内部の、あるいは前記切換弁（１２）の下流で前記再循環管路（２２）上に配置されて前記空圧アクチュエータ（４２）から排出された空気を蓄積することができるエアタンク（１６）の内部の、少なくとも一つの空気圧（Ｐ３、Ｐ４）に応じて、前記空気の流れが前記再循環管路（２２）に向けられる再循環位置と前記空気の流れが低圧回路（１４）に向けられる排気位置との間で切り換え可能であり、
   前記遮断弁（１８）は、前記再循環管路（２２）と前記第２の取入口（２６）との間の流体接続を確立し、非給気段階の間、前記遮断弁（１８）は、前記再循環管路（２２）を前記コンプレッサ（８）から分離する無過給位置に切り換えられる、
   システム。
2. 前記低圧回路（１４）は、前記大気に開放され、あるいは低圧システムの回路に接続される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記エアタンク（１６）は、前記切換弁（１２）と前記第２の取入口（２６）との間に配置される、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記切換弁（１２）は、前記エアタンク（１６）の内部の空気圧（Ｐ４）あるいは前記再循環管路（２２）の内部の空気圧（Ｐ３）が圧力閾値（Ｐ３ｔｈ、Ｐ４ｔｈ）に上昇するときに前記排気位置に切り換わる、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記切換弁（４２）の下流の前記再循環管路（２２）の内部のあるいは前記エアタンク（１６）の内部の空気圧（Ｐ３、Ｐ４）を測定する、少なくとも一つの圧力センサ（Ｍ１、Ｍ２）を更に備える、請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記システムは、少なくとも二つの圧力センサ（Ｍ１、Ｍ２）：
   ・前記切換弁（１２）の下流で前記再循環管路（２２）の内部のあるいは前記エアタンク（１６）の内部の第１の空気圧（Ｐ３、Ｐ４））を測定する第１の圧力センサ（Ｍ１）、及び、
   ・前記切換弁（１２）の上流で、前記空圧アクチュエータ（４２）の出口（４６）の内部の、前記空圧アクチュエータ（４２）の前記排気管路（４４）の内部の、あるいは前記空圧アクチュエータ（４２）の内部の第２の空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）を測定する第２の圧力センサ（Ｍ２）、
   を備える、請求項５に記載のシステム。
7. 前記システムは、前記第１の空気圧（Ｐ３、Ｐ４）に応じて前記第１のセンサ（Ｍ１）が発生させた、及び前記第２の空気圧（Ｐ０、Ｐ１，Ｐ２）に応じて前記第２のセンサ（Ｍ２）が発生させた前記電気信号あるいは前記電子信号（Ｓ１、Ｓ２）を比較するべく構成されるとともに、前記切換弁（１２）の位置を制御すべく前記比較の結果に応じて新しい信号（Ｓ３）を発生させるように構成された、電気装置あるいは電子制御装置（ＥＣＵ５０）を備える、請求項６に記載のシステム。
8. 前記切換弁（１２）は、前記第１の空気圧（Ｐ３、Ｐ４）が前記第２の空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）と釣り合うときに前記排気位置に切り換わる、請求項６又は７に記載のシステム。
9. 前記切換弁（１２）は、前記第１の空気圧（Ｐ３、Ｐ４）と前記第２の空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）との差が閾値を下回るときに前記排気位置に切り換わる、請求項６又は７に記載のシステム。
10. 前記コンプレッサ（８）に供給するために、外気（Ａ）と前記空圧アクチュエータ（４２）から排出される空気との間での切り換わりを可能にする、他の弁（１８）を含む、請求項１乃至９のいずれかに記載のシステム。
11. いくつかの空圧アクチュエータ（４２）と、前記システム（２）の異なる前記空圧アクチュエータの間の空気の分配を実行する空気制御システム（６）とを含む、請求項１乃至１０のいずれかに記載のシステム。
12. 車両の空圧アクチュエータシステム（２）を制御する方法であって、前記空圧アクチュエータシステム（２）は、
    −少なくとも一つの空圧アクチュエータ（４２）、
    −前記空圧アクチュエータに圧縮空気を供給するコンプレッサ（８）、
    −前記コンプレッサに外気（Ａ）を供給するための第１の取入口（２４）、
    −遮断弁（１８）に接続され、再循環管路（２２）を介して前記空圧アクチュエータ（４２）の排気管路（４４）に接続されるとともに、前記空圧アクチュエータ（４２）から排出される空気をコンプレッサに供給するように構成された、第２の取入口（２６）、及び、
    −前記空圧アクチュエータ（４２）と前記コンプレッサ（８）との間で前記空圧アクチュエータ（４２）の前記排気管路（４４）上に配置されるとともに、前記空気の流れが再循環管路に向けられる再循環位置と前記空気の流れが低圧回路（１４）に向けられる排気位置との間で切り換わることができる切換弁（１２）、を備え、
    前記遮断弁（１８）は、前記再循環管路（２２）と前記第２の取入口（２６）との間の流体接続を確立し、非給気段階の間、前記遮断弁（１８）は、前記再循環管路（２２）を前記コンプレッサ（８）から分離する無過給位置に切り換えられ、
    前記方法が、
    −前記空圧アクチュエータ（４２）と前記第２の取入口（２６）との間の少なくとも一つの空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を検出する段階（１００１）、
    −前記少なくとも一つの空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）に応じ、前記再循環位置と前記排気位置との間で前記切換弁（１２）を切り換える段階（１００３）、
    を含んでいる方法。
13. 前記空圧アクチュエータ（４２）と前記第２の取入口（２６）との間の少なくとも一つの空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を検出する段階（１００１）が、前記切換弁（１２）の下流で前記再循環管路（２２）の内部の、あるいは前記切換弁（１２）の下流で前記再循環管路（２２）上に配置されて前記空圧アクチュエータ（４２）から排出された空気を蓄積することができるエアタンク（１６）の内部の、空気圧（Ｐ３、Ｐ４）を検出することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも一つの空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）に応じ、前記再循環位置と前記排気位置との間で前記切換弁（１２）を切り換える段階（１００３）において、前記切換弁（１２）は、前記エアタンク（１６）の内部のあるいは前記再循環管路（２２）の内部の空気圧（Ｐ３、Ｐ４）が圧力閾値（Ｐ３ｔｈ、Ｐ４ｔｈ）に上昇するときに前記排気位置に切り換わる、請求項１３に記載の方法。
15. 前記空圧アクチュエータ（４２）と前記第２の取入口（２６）との間の少なくとも一つの空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を検出する段階（１００１）が、前記切換弁（１２）の下流で前記再循環管路（２２）の内部の、あるいは好ましくは前記切換弁（１２）の下流で前記再循環管路（２２）上に配置されたエアタンク（１６）の内部の、第１の空気圧（Ｐ３、Ｐ４）を検出すること、及び、前記切換弁（１２）の上流で、好ましくは前記空圧アクチュエータ（４２）の出口（４６）の内部の、前記空圧アクチュエータ（４２）の前記排気管路（４４）の内部の、あるいは前記空圧アクチュエータ（４２）の内部の第２の空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）を検出することを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
16. 前記空圧アクチュエータ（４２）と前記第２の取入口（２６）との間の少なくとも一つの空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を検出する段階（１００１）に続いて、前記方法が、前記第１の空気圧（Ｐ、Ｐ４）と前記第２の空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）を比較する段階（１００２）を更に含んでいる、請求項１５に記載の方法。
17. 前記少なくとも一つの空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）に応じ、前記再循環位置と前記排気位置との間で前記切換弁（１２）を切り換える段階（１００３）において、前記切換弁（１２）は、前記第１の空気圧（Ｐ３、Ｐ４）が前記第２の空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）と釣り合うときに前記排気位置に切り換わる、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 前記少なくとも一つの空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）に応じ、前記再循環位置と前記排気位置との間で前記切換弁（１２）を切り換える段階（１００３）において、前記切換弁（１２）は、前記第１の空気圧（Ｐ３、Ｐ４）と前記第２の空気圧（Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２）との差が閾値を下回るときに、前記排気位置に切り換わる、請求項１５又は１６に記載の方法。

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