JP6554163B2 - 車両制動管理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の制動系統の異常の有無をリアルタイムで判別することができる車両制動管理装置に関し、更に詳しくは制動系統を構成する様々な構成要素の異常の有無をリアルタイムで監視し、状態を確認することができるようにすると共に、異常部品の発見の際に当該要素に対する警告及び入れ替えを誘導することにより、車両運行中の制動性能の不良による安全事故の危険を未然に防止することができる車両制動管理装置に関する。
一般に、走行中の車両の速度を減速させるか又は停止させる目的で用いられる制動装置は、大別して運転者の操作力を受けるブレーキペダルと、該ブレーキペダルの操作踏力を受けて倍加させる増幅要素であるブースタと、該ブースタを介してオイルを加圧して油圧を発生するマスタシリンダと、該マスタシリンダによって車輪のディスクドラムを規制するホイールシリンダを備えるホイールブレーキとで構成される。
ブレーキペダル(Break pedal)は、テコの原理を利用したもので、作用点を中心に設けられ、運転者がペダルを踏むと、固定点からプッシュロッドに作用する力がブースタを経由してマスタシリンダのピストンを押して油圧が発生し、この油圧を各ホイールブレーキのシリンダに一定に伝達し、制動力を作用させる。
ブースタ(Booster)は、ブレーキペダルからマスタシリンダに伝達される運転者の圧力を倍力させる装置、すなわち、ブレーキの作動力を増加させる増幅要素であって、大型トラックや荷重の大きい車両は別の真空コンプレッサを設けてブースタを作動するハイドロバック(hydro vac)方式の間接操作式が適用され、一般の乗用車両の場合はエンジンの吸気マニホールドから得られる真空を利用してブースタを作動するマスターバック(master vac)方式の直接操作式が適用される。
マスタシリンダ(Master cylinder)は、ブレーキペダルを踏む力である踏力を油圧に転換する要素であって、内部にはブレーキ液とピストンが入っており、発生した油圧をブレーキパイプを介してホイールシリンダに伝達し、ホイールシリンダの中にあるピストンは油圧で押され、ブレーキシューやブレーキパッドをドラムやディスクに押して制動力を発生する。このようなマスタシリンダは、油圧系統にブレーキ液が漏れるなどの故障が発生すると制動ができない欠点を補完して安全性を高めるために、2つのマスタシリンダを直列に配置するタンデム型(tandem type)と、互いに異なる直径のピストンを適用し、片方の回路が破損すると、残りの正常状態の回路の圧力が増加して制動力の不足を補完する階段式タンデム型(stepped tandem type)と、ABS(anti−lock brake system)が装着された車両に用いられるもので、補償孔(compensation port)の機能をピストンに設けられているセントラルバルブが代わりにするセントラルバルブ型(tandem master cylinder with central valve)と、ドラムブレーキのホイールシリンダにカップシール(cup seal)が用いられる場合に適用されるものと、ブレーキパイプ又はマスタシリンダとブレーキパイプに組み立てられるか、又はマスタシリンダの内部に設けられる残圧バルブ型(residual check valve)などに区分される。
このように、車両には、走行中の減速と停止を目的として、前輪と後輪を制動するホイールブレーキと、制動油圧を形成し、ホイールブレーキ側に作動圧を伝達する増幅要素であるブースタ及びマスタシリンダなどが装着され、運転者がブレーキペダルを踏むと、ブレーキペダルに加えられる小さな力を大きく増幅(倍力)させるブースタと、大きい力を油圧に変え、制動装置の距離と関係なく一定に圧力(油圧)を伝達する油圧要素であるマスタシリンダと、伝達された油圧を大きい力が発生できるように広い面積を有する油圧シリンダと、優れた摩擦力を有するブレーキパッドを備えたホイールブレーキに伝達することにより、制動力が発生する。
一方、車両の制動性能は安全と直接関連しているため、製造会社は制動系統を構成する様々な要素に検査を実施している。
従来技術の制動性能検査技術としては、大韓民国登録特許公報第10−0405569号、「制動性能評価実験装置」があり、その請求項1には、「車両の走行の有無を検出するホイールスピードセンサと、ブレーキペダルの作動の有無を検出するブレーキペダルセンサと、走行中の車両に制動力が発生する際、ブレーキパイプを介して供給される制動圧力を検出する圧力センサと、制動性能評価実験の条件及び種類によって設定される目標制動圧力が入力され、この目標制動圧力まで到達するためにかかる目標時間が入力され、制動が完了する時まで目標制動圧力を一定に維持する制動圧力維持時間が入力される電子制御ユニットと、上記ブレーキパイプと連結されるように設けられ、上記電子制御ユニットの制御によって選択的に駆動され、補助制動油圧を発生するようになる補助制動油圧発生手段と、上記ブレーキペダルの作動によって発生する制動油圧及び補助制動油圧発生手段の駆動によって発生する補助制動油圧が、制動性能評価実験の段階に沿ってブレーキ本体側に選択的に供給されるように、上記電子制御ユニットの制御によって開放経路が制御される第1の圧力制御バルブと、前輪のブレーキ本体側に連結されるブレーキパイプと後輪のブレーキ本体側に連結されるブレーキパイプ上にそれぞれ設けられ、制動性能評価実験の段階に沿って、上記電子制御ユニットの制御によって選択的に開閉される複数の第2の圧力制御バルブとを含んで構成される制動性能評価実験装置」が開示されている。
このような従来技術に係る制動性能評価実験装置は、車両の開発段階で、制動性能データの算出及び収集を可能にし、制動性能が優れている車両の開発が図られるが、制動系統を構成する様々な構成要素の異常の有無を確認することができない短所があった。すなわち、上記従来の制動性能評価実験装置は、一般の商用車に適用し、車両の制動性能の状態を確認することができる用途での活用が不可能なものである。
更に、従来技術としては、大韓民国登録特許公報第10−0348040号、「ブレーキブースタの性能試験装置」が提案されており、その請求項1には「棚部材、一側にブレーキ用ブースタの可動ロッドにヒンジ結合されて移動させるように、他側で回動可能に固定されたアーム部材がヒンジ結合されたアーム部材装着用ブラケットと、上記ブースタの可動ロッド側が通るように開口部が設けられているブースタ装着用ブラケットとからなり、上記アーム部材とブースタを上記した棚部材上に互いに一定距離に離隔装着するための装着手段、上記ブースタの内部を負圧状態にするための真空手段、及び上記したブースタの作動に伴うホイールの適正の制動状態を検査するための制動性能確認手段を含むブレーキブースタの性能試験装置」が開示されている。
このような構成のブレーキブースタの性能試験装置は、車両に装着する前にブレーキブースタの性能を確認することができるようにし、事前に不良品の使用を遮断することができるようにしたもので、運行中の車両に適用して性能低下の有無を判断することは不可能という問題点があった。
しかしながら、従来の多くの車両の制動性能検査装置は、車両の製作段階で、制動系統を構成する各構成要素の性能評価のための用途であるか、又は当該部品を車両に装着する前に不良の有無を判別する用途に使用されることにより、出庫された車両に対する制動性能の異常の有無を確認することができない短所から、これを解決することができる装置の開発が急がれるのが現状である。すなわち、車両は運行されながら各部品が劣化することにより、性能が落ちるか又は損傷するようになるが、車両の走行性能と関連しているエンジンの回転数、エンジンの温度、燃料量、バッテリーの状態、冷却水温度、速度計などの情報はリアルタイムで運転者に提供されている反面、停止と減速のための制動性能と関連している情報は全く提供されていないのが現状であり、これに伴い、運行中の制動系統の異常発生時に事故につながるという深刻な問題点を招いていた。更に、定期的に運行する車両に対して実施する安全検査でも制動灯の点灯有無やブレーキオイルの量くらいを確認するだけで、制動性能に対する検査はちゃんと行われていないのが現状である。
したがって、制動系統の異常の有無が明確に確認できない状態で車両を運行しなければならないので、運転者の安全が保障されないという深刻な弊害があった。
車両の出庫時の制動力は優れている状態であるが、時間が経過することにより、制動力は低下する反面、エンジンの駆動力は車両の出庫後から廃車する時まで定期的に管理することにより、その性能が一定に維持される。すなわち、車両の走行性能と関連しては定期的な車両検査と管理によってその性能が維持されるが、車両の制動性能と関連しては特に検査基準がなくて管理できていないので、これに対する対策が急がれるのが現状である。
大韓民国登録特許公報第10−0405569号 大韓民国登録特許公報第10−0348040号
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、出庫されて運行中の車両に対する制動系統の異常の有無をリアルタイムで確認することができるようにし、制動性能の不良による安全事故の危険を未然に防止することができる車両制動管理装置を提供することにある。
更に、本発明は、制動性能が基準値に達していない場合、再始動時の車両運行が不可能になるように強制し、安全事故の発生の危険を防止し、車両の制動性能に対する信頼性を高めることができる車両制動管理装置を提供することにある。
上記した目的を実現するための本発明の好ましい実施例に係る車両制動管理装置は、運転者の踏力を受けるブレーキペダル及び該ブレーキペダルの踏力に連動して踏力を倍加させる増幅要素であるブースタ及び該ブースタに連結されてオイルを加圧して作動圧を発生するマスタシリンダ及び該マスタシリンダに連結されて車輪のディスクパッドを備えているディスクドラムを規制するホイールシリンダを備えて、車両の制動を管理する車両制動管理装置であって、上記ブレーキペダルの一側に設けられて踏力を検出する踏力センサ、上記ブースタ内の真空圧を検出する真空センサ、上記マスタシリンダの圧力を検出する圧力センサ、上記ディスクパッドの磨耗度を測定するパッドセンサ、上記踏力センサと真空センサと圧力センサとパッドセンサとに連結され、検出値が入力されることにより、既に入力されている基準設定値と比較して異常の有無を判別し、その結果を制御信号として出力するコントローラを含んで構成されることをその特徴とする。
本発明の好ましい一特徴として、上記コントローラは、処理結果値、踏力センサ検出値、真空センサ検出値、圧力センサ検出値、パッドセンサ検出値の少なくともいずれか1つ又は2つ以上の情報をリアルタイムで運転者に案内するためのもので、情報を画面に示すディスプレイ又は音響出力するスピーカのうち一方又は両方を含む表示部に連結されることにある。
本発明の好ましい他の特徴として、上記コントローラは、処理結果値、踏力センサ検出値、真空センサ検出値、圧力センサ検出値、パッドセンサ検出値の少なくともいずれか1つ又は2つ以上の情報を外部の測定機器に提供することができるように接続要素であるコネクタが連結されて備えられていることにある。
本発明の好ましい他の特徴として、上記コントローラは、上記踏力センサ及び真空センサ及び圧力センサ及びパッドセンサからそれぞれの検出値が入力される入力部、上記入力部を介して入力された検出値と既に入力されている基準設定値とを比較して処理する演算部、上記演算部で処理された情報を出力する出力部、上記入力部、演算部、また出力部に連結され、印加された情報を保存するメモリ部のうち1つ以上を含んで構成されることにある。
本発明の好ましい他の特徴として、上記コントローラは、処理結果値によって選択的に車両の始動がかからないようにする始動制御部を含んで構成されることにある。
本発明に係る車両制動管理装置は、運行中の車両に対する制動性能に対しての異常の有無をリアルタイムで検出し、運転者又は整備士が容易に確認することができるようにし、制動不良の原因を把握し、異常部品に対する修理又は入れ替えを可能にすることにより、安全事故の危険を未然に防止することができる有用な効果が期待される。
更に、本発明は、運行中の制動系統の異常発生時に警告表示をして運転者が確認することができるようにし、運行が終了した後のエンジンの再始動時には始動を遮断して運行を不可能にすることにより、事故発生の危険を大幅に減少することができ、車両に対する消費者の信頼度を高めることができる利点がある。
本発明の特徴及び利点は、添付の図面に基づく次の詳細な説明により、更に明らかになる。先ず、本明細書及び請求の範囲に用いられる用語や単語は通常的又は辞書的な意味で解釈されるべきではなく、発明者が自身の発明を最も最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に立って、本発明の技術的思想に合致する意味と概念で解釈されなければならない。
本発明に係る車両制動管理装置の構成を概略的に示す構成図である。 本発明に係る車両制動管理装置の構成を説明するためのブロック図である。 本発明に係るコントローラの構成を説明するためのブロック図である。
以下、添付した図面を参照にして、本発明に係る車両制動管理装置を説明すると、次のようである。先ず、図面の中で同じ構成要素又は部品は極力同じ参照符号で示していることを留意しなければならない。本発明を説明することにおいて、関連する公知の機能又は構成に対する具体的な説明は、本発明の要旨を曖昧にすることを避けるために省略する。
図1は、本発明に係る車両制動管理装置の全体構成を概略的に示す構成図である。図面には、車両の制動系統を構成するブレーキペダル3と、該ブレーキペダル3に連動して踏力を倍加させるブースタ5と、上記ブースタ5に連結されてオイルを加圧して作動圧を発生するマスタシリンダ7と、該マスタシリンダ7に連結されて作動圧によって車輪に摩擦接触するホイールシリンダのディスクパッド9が示されており、これらの制動系統を構成する各要素の状態をリアルタイムで感知する踏力センサ10、真空センサ20、圧力センサ30、パッドセンサ40、またこれらのセンサから感知された信号が印加され、基準設定値と比較処理し、その出力端から制御信号を出力するコントローラ50、及び該コントローラ50の出力端に連結され、制御信号が印加され、処理結果値を示す表示部60、又は外部機器と連結することができる出力ポートであるコネクタ70で構成される車両制動管理装置が示されている。
図2は、本発明に係る車両制動管理装置の構成を説明するためのブロック図である。図面には、ブレーキペダル3の踏力信号を感知する踏力センサ10と、ブースタ5の真空圧を感知する真空センサ20と、マスタシリンダ7の作動圧を感知する圧力センサ30と、ディスクパッド9の摩耗程度を感知するパッドセンサ40とからなるセンサ要素と、これらのセンサ要素から感知された信号が印加され、制御処理するコントローラ50、また該コントローラ50の出力端に連結され、出力値をリアルタイムで示す表示部60、及び外部測定装備との連結のための接続ポートであるコネクタ70で構成される車両制動管理装置が示されている。
図3は、本発明に係るコントローラの構成を説明するためのブロック図である。図面には、踏力センサ10、真空センサ20、圧力センサ30、パッドセンサ40から感知された情報が入力される入力部51と、入力部51から入力された感知値を既に入力されている基準設定値と比較処理する演算部52と、該演算部52で処理された情報を外部に出力印加する出力部53、またこれらの入力部51と演算部52、また出力部53の情報を保存するメモリ部54からなるコントローラ50が示されている。
以上の図面を参照にして、本発明に係る車両制動管理装置の構成を説明すると、次のようである。
本発明は、車両の制動系統を構成するブレーキペダル3と、ブースタ5と、マスタシリンダ7及びディスクパッド9の異常の有無をリアルタイムで感知し、これを基準設定値と比較判断し、制動性能に対する情報を運転者に提供するためのもので、本発明の主要構成要素は、ブレーキペダル3の踏力を検出するための踏力センサ10と、ブースタ5の真空程度を検出するための真空センサ20と、マスタシリンダ7の圧力値を検出するための圧力センサ30、またディスクパッド9の摩耗程度を検出するためのパッドセンサ40、またこれらのセンサ要素から検出された値が印加され、処理するコントローラ50、及び該コントローラ50から処理された結果情報が印加され、運転者に知らせる表示部60、及び結果情報を外部測定機器と連結して印加することができるようにするためのコネクタ70で構成される。
踏力センサ10は、上記ブレーキペダル3の一側に設けられて踏力を検出する感知要素で、運転者がブレーキペダル3を踏む時の作用力を検出し、これを出力端に連結されているコントローラ50に印加する。このような踏力センサ10は、運転者がブレーキペダルを踏む力、すなわち踏力の大きさを検出するもので、ブレーキペダル3の一側に設けられて踏力を検出する要素である。このような踏力センサ10は、公知の技術によって実施されても構わないので、詳細な説明は省略する。
真空センサ20は、ブースタ5内の真空圧を検出する感知要素で、運転者がブレーキペダル3を踏むことにより、踏力を増幅又は倍力させる増幅要素であるブースタ5に印加される負圧を測定し、測定された検出値を出力端に連結されているコントローラ50に印加する。このような真空センサ20は、ブースタ5内に設けられて負圧を電気信号として検出するもので、上記ブースタ5内の真空圧を測定することができる特徴を有するものであれば、公知の様々な真空センサが適用されても構わないので、その詳細な説明は省略する。
圧力センサ30は、マスタシリンダ7内に設けられるか、又はマスタシリンダ7の出力端側に設けられ、圧力を検出する感知要素で、検出された測定値は出力端に連結されているコントローラ50に印加する。このような圧力センサ30は、公知の技術によって実施されても構わないので、詳細な説明は省略する。
パッドセンサ40は、ディスクパッド9の磨耗度を測定する感知要素で、ディスクパッド9の一側に設けられて摩耗量を検出し、検出された測定値は出力端に電気的に連結されているコントローラ50に印加する。このようなパッドセンサ40は、ブレーキパッド摩耗センサとも呼ばれるもので、公知の技術によって実施されるものであるため、詳細な説明は省略する。
コントローラ50は、上記感知要素の踏力センサ10、真空センサ20、圧力センサ30、パッドセンサ40に連結され、それぞれの感知情報が印加され、あらかじめ入力されている基準設定値と比較して異常の有無を判別し、その結果を制御信号で出力する制御要素として一種のマイコンが用いられる。このようなコントローラ50は、上記感知要素と電気的に連結され、検出値が入力される入力部51と、上記入力部51を介して入力された検出値をあらかじめ入力されている基準設定値と比較処理し、異常の有無を判別する演算部52と、上記演算部52で処理された結果情報を後述する表示部60又はコネクタ70に印加する出力部53、最後に上記入力部51と演算部52、と出力部53と電気的に連結され、印加された情報を保存するメモリ部54で構成される。
一方、上記コントローラ50は、処理結果値によって選択的に車両の始動がかからないようにする始動制御部を含んで構成することが好ましく、このような始動制御部は、別途構成されても構わないが、車両のECU(electronic control unit)が使用されても構わない。
表示部60は、上記コントローラ50の出力部53に連結され、処理された結果情報が印加され、運転者にリアルタイムで提供するための要素で、運転者に提供される情報としては、上記コントローラ50の出力部53に連結されて処理された結果情報、すなわち上記コントローラの処理結果値、踏力センサ検出値、真空センサ検出値、圧力センサ検出値、パッドセンサ検出値の少なくともいずれか1つ又は2つ以上が含まれる。このような表示部60は、運転者が視覚的に制動性能を容易に確認することができるようにするために、画面に結果情報を示すディスプレイを備えるか、又は聴覚で制動性能の不良の有無を認知することができるように、音響出力するスピーカのいずれか1つ又は1つ以上で構成された機器が使用可能で、好ましくは音響出力と共に視覚的に情報表示が可能なディスプレイを用いることを提案する。
コネクタ70は、上記コントローラ50の出力部53に連結されて処理された結果情報、すなわち上記コントローラの処理結果値、踏力センサ検出値、真空センサ検出値、圧力センサ検出値、パッドセンサ検出値の少なくともいずれか1つ又は2つ以上の情報を外部の測定装備や測定機器に提供するための接続ポート要素として、公知の様々なコネクタを用いても構わなく、好ましくは車両に基本的に提供されているOBD(On−board Diagonsis)コネクタが用いられるものである。
上記のように構成する本発明に係る車両制動管理装置の作用を説明すると、次のようである。
車両の運行のために始動をオン(ON)させると、電源供給により、運転者からの踏力が作用されるブレーキペダル3の一側に設けられる踏力センサ10と、上記ブレーキペダル3に連動して負圧を生成するブースタ5内に設けられて負圧を測定する真空センサ20と、上記ブースタ5に連結されて作用圧を生成するマスタシリンダ7内に設けられて圧力を測定する圧力センサ30と、上記マスタシリンダ7から作用する作用圧によって車輪に摩擦するディスクパッド9に設けられて磨耗度を測定するパッドセンサ40が動作して、それぞれの検出値をコントローラ50に印加する。
上記コントローラ50は、上記ブレーキペダル3の基準踏力値、ブースタ5の基準負圧値、マスタシリンダ7の基準作用圧値、ディスクパッド9の基準摩耗値が入力されており、既に入力されている基準設定値と各感知要素から入力された感知値を比較処理し、異常の有無を判断する。すなわち、上記コントローラ50は、各センサ要素から入力された測定値が既に入力されている設定値に対して正常又は許容誤差範囲以内であれば、制動系統を正常とし、誤差ないし正常範囲外の場合には当該制動要素(ブレーキペダル又はブースタ又はマスタシリンダ又はディスクパッド)に対する性能不良を表示部60を介して出力させることにより、運転者が認知できるようにする。
一方、本発明は、記載した実施例に限定されるものではなく、適用部位を変更して用いることが可能であり、本発明の思想及び範囲から外れることなく、多様に修正及び変形可能であることは、この技術分野で通常の知識を有する者には自明である。したがって、そのような変形例又は修正例は、本発明の特許請求の範囲に属するといえる。
3:ブレーキペダル
5:ブースタ
7:マスタシリンダ
9:ブレーキパッド
10:踏力センサ
20:真空センサ
30:圧力センサ
40:パッドセンサ
50:コントローラ
51:入力部
52:演算部
53:出力部
54:メモリ部
60:表示部

Claims (2)

  1. 車両の制動系統を構成する運転者の踏力を受けるブレーキペダルと、前記ブレーキペダルの踏力に連動して踏力を倍加させる増幅要素であるブースタと、前記ブースタに連結されてオイルを加圧して作動圧を発生するマスタシリンダと、前記マスタシリンダに連結されて車輪のディスクパッドを備えたディスクドラムを規制するホイールシリンダーとを備える制動系統に対する異常の有無を判別する車両制動系統安全管理監視装置において、
    前記ブレーキペダルの一側に設けられて踏力を検出する踏力センサ、前記ブースタ内の真空圧を検出する真空センサ、前記マスタシリンダの圧力を検出する圧力センサ、前記ディスクパッドの磨耗度を測定するパッドセンサと、前記踏力センサと真空センサと圧力センサとパッドセンサとに連結されて検出値が入力されることにより、既に入力されている基準設定値と比較して異常の有無を判別し、その結果を制御信号で出力するコントローラを含み、
    前記コントローラは、処理結果値、踏力センサ検出値、真空センサ検出値、圧力センサ検出値、パッドセンサ検出値の少なくともいずれか1つ又は2つ以上の情報をリアルタイムで運転者に案内するためのもので、前記情報を画面に示すディスプレイおよび音響出力するスピーカのうち一方または両方を含む表示部と、
    情報を外部の測定機器に提供する接続要素であるコネクタと、
    処理結果値によって選択的に車両の始動がかからないようにする始動制御部と、
    をさらに含んで構成されることを特徴とする車両制動管理装置。
  2. 前記コントローラは、前記踏力センサ及び真空センサ及び圧力センサ及びパッドセンサからそれぞれの検出値が入力される入力部、前記入力部を介して入力された検出値と既に入力されている基準設定値と比較して処理する演算部、前記演算部で処理された情報を出力する出力部、前記入力部、演算部、また出力部に連結され、印加された情報を保存するメモリ部、のうち1つ以上を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載の車両制動管理装置。
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