JP7034303B2 - システム障害時にコントロールされた応答を実現するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の緊急ブレーキ圧力を制御するための制御装置および方法ならびにそのような制御装置を備えた車両に関する。

今日のシステムでは、緊急ブレーキの際に、車両の積載状態に適合した公称圧力のレベルの固定された緊急ブレーキ圧力がブレーキシリンダに導かれる。これは、ブレーキパッドと（ブレーキホイールの）ブレーキディスクとの間の摩擦動作が異なるため、速度に応じて異なる減速（もしくはブレーキ減速）を、速度に分散して生じさせる。図１に示されているように、緊急ブレーキ圧力は一定であり、ここで摩擦係数はＵ字状の特性曲線を有している。低速範囲では、速度が上昇すると摩擦係数が減少し、高速範囲では、速度が上昇すると摩擦係数が増大する。減速は緊急ブレーキ圧力と摩擦係数とに関連し、この場合、速度に対する摩擦係数と類似の関係を有している。

例えば、走行の快適さと安全性とのために、減速は可能な限り一定に保たれるべきである。これに対する解決策は、システム内の適切なレギュレータを使用して、車両の積載状態だけでなく、減速、速度および／または摩擦係数にも関連して緊急ブレーキ圧力を制御することである。図２に示されているように、緊急ブレーキ圧力は、低速範囲および高速範囲において中速範囲よりも低く、逆Ｕ字状に経過するように制御され、これによって減速が一定になる。減速が適切なレベル（通常、図１の最低減速よりも大きい）で一定に留まるためには、図２の緊急ブレーキ圧力を生成するための供給圧力が、図１の一定の緊急ブレーキ圧力よりも高い必要がある。

上記の解決策を備えたこのようなシステムは、ほとんどの場合「ロー・アクティブ」である。すなわち、図３に示されているように、電圧の降下は、供給圧力を、調整されずにブレーキシリンダに通す。このような場合には、緊急ブレーキ圧力は供給圧力とまったく同じ大きさになり、これによって、減速がＵ字状の経過を有する。上述したように、供給圧力は図１の一定の緊急ブレーキ圧力よりも大きいので、例えばシステム障害時、例えば停電時の減速は、最低速度範囲と最高速度範囲とにおいて過度に大きくなり、これによって、最大許容減速を上回る。

したがって、本発明の課題は、車両の積載状態、減速、速度および／または摩擦係数に関連して緊急ブレーキ圧力を制御することができ、また電圧損失後に、潜在的に危険な高い圧力レベルが阻止され、このような場合に、緊急ブレーキ圧力が安全な公称圧力レベルにされる制御装置および方法を実現することである。

上述の課題は、本発明に相応に、請求項１に記載の車両の緊急ブレーキ圧力を制御するための制御装置によって解決される。さらに、この課題は、請求項１４に記載の方法によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明では、上述の課題は、車両の緊急ブレーキ圧力を制御するための制御装置において解決され、この制御装置は、通常の動作のためにパイロット圧力ＶＳＤ１を調整するように構成されている圧力レギュレータを有しており、ここでＶＳＤ１は、車両の積載状態、減速、速度および／または摩擦係数に関連して事前に決定される。制御装置はさらに調整装置を有しており、この調整装置は、システム障害時に（例えば、停電の場合、または特定の診断ケース、例えば圧力レギュレータの機能欠陥の場合に）安全パイロット圧力ＳＶＳＤを制御するように構成されている。制御装置はさらに、増圧器（例えば、リレーバルブ）を有しており、この増圧器は空気圧式圧力供給または油圧式圧力供給に対する圧力入力口と、少なくとも１つのパイロット圧力に対する少なくとも１つの圧力入力口と、緊急ブレーキ圧力に対する圧力出力口とを有している。ここでこの増圧器は、パイロット圧力ＶＳＤ１またはＳＶＳＤの圧力供給の供給圧力を制御して、その後、緊急ブレーキ圧力として出力するように構成されている。さらに、制御装置は、通常の動作では供給圧力を制御するためにＶＳＤ１のみが増圧器に供給され、システム障害時には供給圧力を制御するためにＳＶＳＤのみが増圧器に供給されるように構成されており、ここで、システム障害時には緊急ブレーキ圧力が公称圧力を下回って保たれることが保証される。

例えば、ＶＳＤ１を通常の動作において通し、システム障害時には通さないようにするために、電磁弁が増圧器の前、かつ圧力レギュレータの後に配置および構成されている。

さらに、例えば、ＳＶＳＤを通常の動作において遮断し、システム障害時には増圧器に通すために、第２の電磁弁が増圧器の前に配置および構成されている。

ある実施例では、圧力レギュレータは２つの電磁弁を有しており、そのうちの一方は通気装置として機能し、そのうちの他方は排気装置として機能する。圧力レギュレータは、有利には、圧力センサも有し得る。

有利には、最大許容パイロット圧力を調整し、これをさらに圧力レギュレータに出力するために、減圧弁を圧力レギュレータの前に配置することができる。これによって、エネルギーを節約するために、圧力レギュレータが過度に高い圧力レベルの供給された圧力を下げるように調整する必要がなくなる。

有利な実施例では、ＳＶＳＤの調整装置は、システム障害に関係なくＳＶＳＤが最小パイロット圧力より上に維持されることを保証するために減圧弁を有している。

別の実施例では、ＳＶＳＤの調整装置はさらに、ＳＶＳＤを制御するために圧力レギュレータを有することができる。

さらに、増圧器は、複数のパイロット圧力に対する２つの入力ポートを有することができる、または１つのパイロット圧力に対する１つの入力ポートのみを有することができ、この場合には、１つの入力ポートのみによって、スイッチング機器（例えばダブルチェックバルブ）が設けられており、これによって、１つのパイロット圧力だけがさらに、増圧器へ通される。

増圧器は、有利には、圧力の比較およびピストン運動によって供給圧力を制御するために、ピストンおよび少なくとも１つの圧力プレートを有することができる。

以降では、本発明を、３つの実施例に基づいて、図を参照してより詳細に説明する。

緊急ブレーキ圧力が公称圧力のレベルにおいて一定である場合の、速度および摩擦係数に関連する、ブレーキ過程時の減速の経過を示している。 緊急ブレーキ圧力が相応に制御されている場合の、速度および摩擦係数に関連する、ブレーキ過程時の一定の減速を示している。 緊急ブレーキ圧力が供給圧力のレベルにおいて一定である場合の、速度および摩擦係数に関連する、ブレーキ過程時の減速の経過を示している。 本発明の第１の実施例に相応する制御装置の概略図を示している。 図４のリレーバルブの概略図を示している。 本発明の第２の実施例に相応する制御装置の概略図を示している。 本発明の第３の実施例に相応する制御装置の概略図を示している。

図４は、システム障害状態における本発明の第１の実施例による制御装置２０を示している。１つのリレーバルブ１と２つの減圧弁２および３が設けられており、ここで圧縮空気が圧力供給として、圧縮空気ポートｆを介して、入力ポートｄを介してリレーバルブ１および減圧弁２および３に供給される。

図５は、リレーバルブ１の詳細図を示している。上述の入力ポートｄに加えて、リレーバルブはさらに、２つの入力ポートａおよびｂならびに２つの出力ポートｃおよびｅを有している。パイロット圧力ＶＳＤ１およびＶＳＤ２はそれぞれ入力ポートａおよびｂを介してリレーバルブに導入される。パイロット圧力ＶＳＤ１は圧力プレート３２ａに作用し、パイロット圧力ＶＳＤ２は圧力プレート３２ｂに作用する。これら２つの圧力プレートはピストン３０に軸方向に配置されており、これによって、圧力供給の供給圧力（ＶＤ）を制御し、その後、緊急ブレーキ圧力（ＮＢＤ）として出力ポートｃを介して出力するためにピストン３０が動かされる。出力ポートｅは、過剰な圧縮空気を周囲に排気するために設けられている。圧力プレート３２ａの直径は、圧力プレート３２ｂの直径よりも大きい。これに相応に、２つの圧力プレートの圧力伝達比は異なっている。ピストン３０の下端は、ばねによってチャンバ開口部を押圧して、チャンバ開口部を密閉する密閉ピストン要素で終了する。このようなチャンバは、供給圧力ＶＤによって満たされている。ＶＳＤ１またはＶＳＤ２によって制御されるピストン３０のピストン運動に応じて、出口ｃへの開口部が開かれ、これによって緊急ブレーキ圧力ＮＢＤが出口ｃを通って導かれる。

リレーバルブ１による制御では、ＶＳＤ１とＮＢＤとの間で伝達比ｙが生じ、ＶＳＤ２とＮＢＤとの間で伝達比ｘが生じる。ＮＢＤがＶＳＤ１よりも大きくなるように、すなわち
ｙ＝ＮＢＤ／ＶＳＤ１＞１
になるように、ＶＳＤ１がＶＤを制御するように設定されている。

さらに、ＮＢＤがＶＳＤ２よりも小さくなるように、すなわち
ｘ＝ＮＢＤ／ＶＳＤ２＜１
になるように、ＶＳＤ２がＶＤを制御するように設定されている。

圧力プレート３２ａおよび３２ｂの大きさを適合させることによって、伝達比ｘおよびｙを任意に調整することができる。

さらに、減圧弁２は、図４において、圧縮空気供給のＶＤを最大許容パイロット圧力（ＭＶＳＤ）に低減し、ＭＶＳＤをさらに圧力レギュレータ２１に通すように構成されている。ここでの利点は、圧力レギュレータ２１が、エネルギーを節約するために、過度に高い圧力レベルの供給された圧力を下げるように調整する必要がないことである。

圧力レギュレータ２１は、２つの電磁弁４および５と圧力センサ６とを有しており、ここで電磁弁４および５は、供給された圧力を所定のレベルに調整するように構成されており、圧力センサ６は、調整された圧力を測定し、場合によっては信号を生成するように構成されており、これによって電磁弁４および５は、場合によって生じる偏差を修正することができる。

このような実施形態では、圧力レギュレータ２１は、減圧弁２のＭＶＳＤを、公称パイロット制御圧力（ＮＭＶＳＤ）へ調整し、ここでＮＭＶＳＤは、所定の計算ユニットによって、車両の積載状態、減速、速度および／または摩擦係数に関連して計算され、圧力レギュレータ２１に出力される。

電磁弁７は圧力レギュレータ２１の後に配置されており、ここでこれは通常の動作ではアクティブのままであり、ＮＭＶＳＤを圧力レギュレータ２１からリレーバルブ１の入力ポートａへ通すように構成されている（ＶＳＤ１＝ＮＭＶＳＤ）。次に、リレーバルブ１は、このＶＳＤ１を伝達比ｙでより高い圧力、すなわち
ＮＢＤ（通常の動作時）＝ＶＳＤ１×ｙ
に変換する。

圧力レギュレータ２１からのＮＭＶＳＤでＶＤを制御し、それを電磁弁８にさらに通すために、減圧弁３が設けられており、ここでこの減圧弁３は、ＶＤをはじめに最小パイロット圧力に（機械的にかつ電圧とは無関係に）減圧し、その後、圧力レギュレータ２１からのＮＭＶＳＤで最小パイロット圧力を制御する（増大させる）ように構成されており、これによって安全パイロット圧力（ＳＶＳＤ）が生じる。通常の動作では、ＳＶＳＤ＝ＮＭＶＳＤとなるように、これが調整されている。

電磁弁８は、減圧弁３の後に配置されており、ここでこれは、通常の動作時にアクティブであり続け、減圧弁３からリレーバルブ１へのＳＶＳＤのさらなる供給を遮断するように構成されている。

電流損失が発生すると、電磁弁７が外れて、圧力レギュレータ２１からのＮＭＶＳＤが排気されると同時に、電磁弁８も外れて、ＳＶＳＤをリレーバルブ１の入力ポートｂへ通す（ＶＳＤ２＝ＳＶＳＤ）。この排気によりＶＳＤ１が徐々に減少するため、ＶＳＤ２はＮＭＶＳＤのレベルから最小パイロット圧力のレベルまで減少する。

このようにして、電磁弁７および８の構成は、システム障害時にＶＳＤがＶＳＤ２によってのみ制御され、したがって（システム障害時に）ＮＢＤが保護されることを可能にし、ここで、上述のように、
ＮＢＤ（システム障害時）＝ＶＳＤ２×ｘ
である。システム障害の発生開始時には、ＶＳＤ２＝ＮＭＶＳＤであり、伝達比ｘは、
ＮＢＤ（システム障害時）＝ＮＭＶＳＤ×ｘ＝公称圧力
すなわち、ｘ＝公称圧力／ＮＭＶＳＤ
であるように調整されている。

その後、ＶＳＤ２は最小パイロット圧力の方向に低下するため、（システム障害時に）ＮＢＤも公称圧力から下限まで徐々に低下する。したがって、システム障害の場合には、公称圧力を超えず、かつ下限を下回らないＮＢＤが提供される。

図６は、システム障害状態における本発明の第２の実施例による制御装置２０を示している。図４と同様のリレーバルブ１が設けられている。ここで入力ポートｂは省かれており、入力ポートａのみが設けられている。図４と同様に、２つの減圧弁２、３と、２つの電磁弁４、５および圧力センサ６を含む圧力レギュレータ２１と、２つの電磁弁７、８と、が設けられている。図４の実施形態に加えて、図６の実施形態は、リレーバルブ１の前にダブルチェックバルブ９を有しており、これによって、電磁弁７および８の後のパイロット圧力間の圧力比較が実行され、大きいほうのパイロット圧力のみをリレーバルブ１の入力ポートａにさらに通す。

図４と同じ参照符号を有する図６の構成要素は、図４と全く同じように構成されている。違いは、圧力レギュレータ２１によって調整されたパイロット圧力ＶＳＤ１が、増大（Ｕｅｂｅｒｈｏｅｈｕｎｇ）ＵＥを伴った公称パイロット圧力のレベルにされることである。すなわち、
ＶＳＤ１＝ＮＭＶＳＤ＋ＵＥ
であり、ここで減圧弁３はさらに、図４におけるＶＳＤ１のように、圧力レギュレータ２１によってＶＤを制御し、ＳＶＳＤを出力する。はじめは、ＳＶＳＤはＮＭＶＳＤのレベルに維持される（ＳＶＳＤ＝ＮＭＶＳＤ）。

図４と同様に、図６における構成も、ＶＤが通常の動作ではＶＳＤ１によってのみ制御され、システム障害時にはＶＳＤ２によってのみ、リレーバルブ１を用いて制御されるように設計されている。どちらの場合にも、伝達比ｘのみが設けられている。すなわち、
ＮＢＤ（システム障害時）＝ＶＳＤ２×ｘ
である。

システム障害の発生開始時はＶＳＤ２＝ＮＭＶＳＤなので、この場合にはまた図４のように、
ＮＢＤ（システム障害時）＝ＮＭＶＳＤ×ｘ＝公称圧力
である。

その後、通常の動作では、
ＮＢＤ（通常の動作時）＝ＶＳＤ１×ｘ＝（ＮＭＶＳＤ＋ＵＥ）×ｘ
である。

伝達比ｘは公称圧力／ＮＭＶＳＤの値に固定して調整されているので、それに応じて、ＮＢＤ（通常の動作時）が適切な値を有するように増大ＵＥが決定されなければならない。

図７は、本発明の第３の実施例による制御装置２０を示しており、ここで制御装置２０は基本的に、図６の制御装置２０と同じように機能する。図６の実施例と比較して、図７の制御装置２０は、ＶＳＤ２と無関係に、ＳＶＳＤを圧力レギュレータ２１によって制御するために、付加的に、圧力レギュレータ２１と同様に２つの電磁弁１０および１１ならびに圧力センサ１２を含んでいる圧力レギュレータ２２を有している。図６のように、ＳＶＳＤは、はじめは、ＮＭＶＳＤに維持される。通常の動作では、圧力レギュレータ２１は上述のように、ＶＳＤ１（ＶＳＤ１＝ＮＭＶＳＤ＋ＵＥ）を調整し、同様に、
ＮＢＤ（通常の動作時）＝ＶＳＤ１×ｘ＝（ＮＭＶＳＤ＋ＵＥ）×ｘ
であり、システム障害時には、
ＮＢＤ（システム障害時）＝ＶＳＤ２×ｘ
が当てはまる。

上記の実施例は、事前に決定されたＮＭＶＳＤに基づいて通常の動作において適切なＮＢＤを取得することを可能にし、これによってＮＢＤは、車両の積載状態、減速、速度および／または摩擦係数に関連して制御され、この結果、減速は可能な限り一定に保たれ、システム障害時には、公称圧力と下限との間のＮＢＤが提供される。

１ 増圧器
２、３、７、８ 減圧弁
４、５ 電磁弁
６ 圧力センサ
９ スイッチング機器／ダブルチェックバルブ
２０ 制御装置
２１、２２ 圧力レギュレータ
３０ ピストン
３２ａ、３２ｂ 圧力プレート

Claims (16)

1. 車両の緊急ブレーキ圧力を制御するための制御装置（２０）であって、
   ・前記制御装置（２０）は、通常の動作のためにパイロット圧力ＶＳＤ１を調整するように構成されている圧力レギュレータ（２１）を有しており、前記ＶＳＤ１は、前記車両の積載状態、減速、速度および／または摩擦係数に関連して事前に決定され、
   ・前記制御装置（２０）は、システム障害時に安全パイロット圧力ＳＶＳＤを制御するように構成されている調整装置を有しており、
   ・前記制御装置（２０）は、増圧器（１）を有しており、前記増圧器（１）は、
   ・空気圧式の圧力供給に対する圧力入力口と、
   ・少なくとも１つのパイロット圧力に対する少なくとも１つの圧力入力口と、
   ・緊急ブレーキ圧力に対する圧力出力口と、
   を有しており、
   前記増圧器（１）は、前記パイロット圧力ＶＳＤ１またはＳＶＳＤの圧力供給の供給圧力を制御して、その後、前記緊急ブレーキ圧力として出力するように構成されており、
   前記制御装置（２０）は、通常の動作では前記供給圧力を制御するために前記ＶＳＤ１のみが前記増圧器（１）に供給され、システム障害時には前記供給圧力を制御するために前記ＳＶＳＤのみが前記増圧器（１）に供給されるように構成されており、
   システム障害時に前記緊急ブレーキ圧力が公称圧力を下回って保たれることが保証される、
   制御装置（２０）。
2. 前記制御装置（２０）は、前記ＶＳＤ１を通常の動作において通し、システム障害時には通さないようにするために、前記増圧器（１）の前かつ前記圧力レギュレータ（２１）の後に配置および構成されている電磁弁（７）をさらに有している、
   請求項１記載の制御装置（２０）。
3. 前記制御装置（２０）は、前記ＳＶＳＤを通常の動作において遮断し、システム障害時には前記増圧器（１）に通すために、前記増圧器（１）の前に配置および構成されている電磁弁（８）をさらに有している、
   請求項１または２記載の制御装置（２０）。
4. 前記圧力レギュレータ（２１）は、２つの電磁弁（４，５）を有している、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の制御装置（２０）。
5. 前記圧力レギュレータ（２１）は、圧力センサ（６）を有している、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の制御装置（２０）。
6. 前記制御装置（２０）は、最大許容パイロット圧力を調整し、これをさらに前記圧力レギュレータ（２１）に出力するために、前記圧力レギュレータ（２１）の前に配置されている減圧弁（２）をさらに有している、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の制御装置（２０）。
7. 前記ＳＶＳＤの前記調整装置は、さらに、ＳＶＳＤを制御するように構成されている圧力レギュレータ（２２）を有している、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の制御装置（２０）。
8. 前記増圧器（１）は、複数のパイロット圧力に対する２つの入力ポートを有している、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の制御装置（２０）。
9. 前記増圧器（１）は、１つのパイロット圧力に対する１つの入力ポートのみを有しており、前記増圧器（１）の前にスイッチング機器（９）が設けられており、これによって、前記パイロット圧力のうちの１つのパイロット圧力だけが、さらに、前記増圧器（１）へ通される、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の制御装置（２０）。
10. 前記スイッチング機器（９）は、ダブルチェックバルブ（９）である、
    請求項９記載の制御装置（２０）。
11. 前記増圧器（１）は、リレーバルブ（１）である、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載の制御装置（２０）。
12. 前記増圧器（１）は、ピストン（３０）と少なくとも１つの圧力プレート（３２ａ，３２ｂ）とを有している、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の制御装置（２０）。
13. 車両の緊急ブレーキ圧力を制御するための方法であって、空気圧式の圧力供給の緊急ブレーキ圧力は、増圧器（１）によって制御および提供され、
    ・前記方法は、圧力レギュレータ（２１）によってパイロット圧力ＶＳＤ１を調整するステップを有しており、前記ＶＳＤ１を、前記車両の積載状態、減速、速度および／または摩擦係数に関連して事前に決定し、
    ・前記方法は、調整装置によって安全パイロット圧力ＳＶＳＤを調整するステップを有しており、
    ・前記方法は、通常の動作において、
    ・前記ＶＳＤ１を通し、前記ＳＶＳＤを遮断し、前記ＶＳＤ１によってのみ前記圧力供給を制御するステップを有しており、
    ・前記方法は、システム障害時に、
    ・前記ＶＳＤ１を通さず、前記ＳＶＳＤを通し、前記ＳＶＳＤによってのみ前記圧力供給を制御するステップを有しており、前記緊急ブレーキ圧力を、システム障害時に前記緊急ブレーキ圧力が公称圧力を上回らないことによって保護する、
    車両の緊急ブレーキ圧力を制御するための方法。
14. ・前記ＶＳＤ１および前記ＳＶＳＤをはじめに、両者とも、所定のパイロット圧力のレベルに調整し、
    ・通常の動作では、前記ＶＳＤ１は、前記緊急ブレーキ圧力が前記ＶＳＤ１よりも大きくなるように、前記増圧器（１）によって供給圧力を制御し、
    ・システム障害時には、前記ＳＶＳＤは、前記緊急ブレーキ圧力が前記ＳＶＳＤよりも小さくなるように、前記増圧器（１）によって前記供給圧力を制御する、
    請求項１３記載の、車両の緊急ブレーキ圧力を制御するための方法。
15. ・前記ＶＳＤ１をはじめに、所定のパイロット圧力に所定値（ＵＥ）を加えたレベルに調整し、前記ＳＶＳＤをはじめに、前記所定のパイロット圧力のレベルに調整し、
    ・通常の動作では前記ＶＳＤ１が、システム障害時には前記ＳＶＳＤが、供給圧力を、前記増圧器（１）によって、前記緊急ブレーキ圧力が、通常の動作時およびシステム障害時において、前記ＶＳＤ１または前記ＳＶＳＤよりも小さくなるように制御する、
    請求項１３記載の、車両の緊急ブレーキ圧力を制御するための方法。
16. 請求項１から１２までのいずれか１項記載の制御装置（２０）を少なくとも１つ備える車両。

Images