JP7312912B2 - トラクタとオーバーランブレーキを備えたトレーラとから成るトラクタ・トレーラ連結車両を作動させるための方法および制御器 - Google Patents

Description

本発明は、トラクタとオーバーランブレーキを備えたトレーラとから成るトラクタ・トレーラ連結車両を作動させるための方法および対応する制御器に関するものである。

トラクタとオーバーランブレーキを備えた制動式トレーラとから成るトラクタ・トレーラ連結車両の場合、トレーラはオーバーランブレーキの内側で長手方向にトラクタに対し相対的に可動に支持されている。制動過程の際、トレーラは当該トレーラの慣性によりトラクタに乗り上げる。オーバーランブレーキは、その際に作用する推力を少なくとも部分的にトレーラの車輪ブレーキへ伝達し、トレーラを減速させる。複数の車輪ブレーキの合成制動作用は推力を減少させ、トレーラによるトラクタの変位は少なくなる。オーバーランブレーキおよび／または車輪ブレーキがどのような状態にあるかに応じて、トラクタの他の制動作用が生じ、したがって異なる影響が生じる。

このような背景に対し、ここで示されるアタッチメントにより、独立請求項に記載の、トラクタとオーバーランブレーキを備えたトレーラとから成るトラクタ・トレーラ連結車両を作動させる方法および対応する制御器、並びに、対応するコンピュータプログラム製品および機械で読み取り可能な記憶媒体が提示される。ここで示されるアタッチメントの更なる構成および改善手段は本明細書から明らかであり、従属請求項に記載されている。

本発明の実施態様は、トレーラのオーバーランブレーキまたは車輪ブレーキの状態を監視して、トラクタのブレーキ力分布を対応的に設定することで、トラクタ・トレーラ連結車両の全制動作用を最適化することを有利な態様で可能にすることができる。

トラクタとオーバーランブレーキを備えたトレーラとから成るトラクタ・トレーラ連結車両を作動させる方法においては、前記トラクタ・トレーラ連結車両の全重量を、前記トラクタの駆動トルクと前記トラクタ・トレーラ連結車両の加速度とを使用して検出し、前記オーバーランブレーキのトレーラ制動作用を、前記トラクタ・トレーラ連結車両の減速度と、検出した前記全重量と、前記トレーラのない前記トラクタの車両制動作用とを使用して検出し、前記トラクタのブレーキ力分布を、検出した前記トレーラ制動作用を使用して設定することが提案される。

本発明の実施態様に対するコンセプトは、とりわけ以下で説明する思想および認識に基づいたものであると見なすことができる。

トラクタとは、トレーラ連結器を備えた車両であってよい。将来的にトレーラを引っ張る予定のある車両、トレーラを引っ張るか、トレーラと結合されている車両、或いは、以前にトレーラを引っ張っていたか、トレーラと結合されていた車両を、トラクタと呼ぶことができる。トラクタ・トレーラ連結車両は、トラクタとトレーラとから成っている。トレーラはたとえば搬送用トレーラまたはハウストレーラであってよい。

オーバーランブレーキは、トレーラの長手方向におけるトレーラとトラクタとの間の相対運動を可能にすることができる。トレーラは、制動過程の間に、オーバーランブレーキの運動遊び空間内でトラクタに接近することができる。この接近はオーバーランと呼ぶことができる。オーバーランブレーキは、トレーラを減速させるために相対運動を利用することができる。この場合、オーバーランの際に、トラクタのトレーラ連結器と結合されている棒がオーバーランブレーキの牽引棒ユニットの中へ押し込まれ、これによってたとえば機械式または液圧式のトランスミッションを介してトレーラの車輪ブレーキを操作する。制動過程の間にトラクタが強く制動されればされるほど、そしてトレーラが重ければ重いほど、それだけトレーラでの制動作用は大きい。

トラクタ・トレーラ連結車両を加速する際の加速度は、提供されたトラクタの駆動トルクと、トラクタ・トレーラ連結車両の損失量と、トラクタ・トレーラ連結車両の全重量とに依存している。駆動トルクは既知である。加速度は、トラクタの速度の変化から導出できる。損失量は、推定値としてバックアップされていてよい。全重量は、既存値から少なくとも概算で算出または推定してよい。

トラクタ・トレーラ連結車両の減速度は、同様に速度の変化から導出できる。トラクタとオーバーランブレーキとの全制動作用は、減速度と全重量とから算出できる。トラクタ制動作用は、制御器にファイルされていてよい。トラクタ制動作用は、トレーラのないトラクタの走行時にチェックすることができる。トレーラ制動作用は、全制動作用とトラクタ制動作用との差から決定できる。

トレーラ制動作用により、トレーラ連結器に対する付加的な支持力が生じる。付加的な支持力は、トラクタの後車軸での車軸荷重を大きくさせる。この場合、付加的な支持力はとりわけトレーラの車輪ブレーキのブレーキトルクから結果的に生じるものである。ブレーキトルクは、トレーラ制動作用から導出できる。付加的な支持力により、トラクタの後車軸の車輪でのブレーキ圧を大きくさせることができ、したがって総じてトラクタ・トレーラ連結車両をより迅速に減速させることができる。

全重量を、さらにトラクタ・トレーラ連結車両のローリング抵抗に関する情報を使用して検出することができる。ローリング抵抗は、トラクタ・トレーラ連結車両の損失量の大部分を成している。ローリング抵抗は、ローリングの際の、または、制動せずに且つ加速せずに走行している際のトラクタ・トレーラ連結車両の速度の変化を使用して推定することができる。

全重量を、さらにトラクタ・トレーラ連結車両の下の勾配に関する情報を使用して検出することができる。勾配は、たとえば地図データによる土地情報からトラクタ・トレーラ連結車両の位置を使用して読み取ることができる。勾配は正または負でありうる。勾配では、スロープ従動力が駆動トルクに抗して、または、駆動トルクとともに作用することがある。下り坂では、トラクタ・トレーラ連結車両を加速させることができる。上り坂では、トラクタ・トレーラ連結車両を制動させることができる。勾配は、トラクタの傾斜センサによっても決定することができる。

全重量を、さらに現時点での風情報を使用して検出することができる。向かい風の場合には、トラクタ・トレーラ連結車両を制動させることができる。追い風の場合には、トラクタ・トレーラ連結車両を加速させることができる。少なくともトラクタの風抵抗は既知である。風情報は、天気情報で入手してよい。また、風情報をトラクタの少なくとも１つのセンサによって検出することができる。たとえば、ファンインペラの回転数を評価することができる。

全重量を検出する際に、オーバーランブレーキでの温度を監視することができる。温度を監視し、温度が高すぎる場合には警告を発することができる。警告は、温度が所定の値よりも大きい場合に発することができる。摩滅している車輪ブレーキでは、摩擦によって熱が発生することがある。摩擦はトラクタ・トレーラ連結車両を減速させ、損失量の一部である。トレーラの車輪ブレーキには、たとえばデータバスを介してトラクタから読み取ることができる温度センサをそれぞれ１つ組み込んでよい。温度監視により、車輪ブレーキの欠陥を迅速に検知することができる。

トレーラ制動作用を監視し、たとえば継続的に、周期的におよび／または状況に応じて監視することができる。警告は、トレーラ制動作用が小さすぎる場合に発することができる。警告は、トレーラ制動作用が所定の値よりも小さい場合に発することができる。たとえば、少ない回数の制動過程の後に警告を発することができる。警告によってトラクタのドライバーはオーバーランブレーキを検査し、オーバーランブレーキに欠陥があればこれを検知して場合によっては除去することができる。

ブレーキ力分布を、さらに、全重量とトラクタの車両重量とを使用して検出したトレーラ重量を使用して設定することができる。なお、ブレーキ力分布とは、ここではトラクタの複数の車輪に設けられている複数の車輪ブレーキを適当に分散制御することによってトラクタ全体に生じたブレーキ力の分布に関わるものである。トレーラ重量はどの制動過程においても慣性モーメントを生じさせ、慣性モーメントはブレーキモーメントに加えてトレーラ連結器で支持される。慣性モーメントは、トレーラの重心の重心位置と、トレーラのトレーラ重量とに依存している。少なくともトレーラ重量は、全重量を決定する過程で推定することができる。慣性モーメントによってブレーキ圧をさらに大きくさせることができる。

本方法は、たとえばソフトウェアでまたはハードウェアで、或いは、ソフトウェアとハードウェアの混合形態で、たとえば制御器において実施することができる。

ここで示されるアタッチメントは、さらに、ここで示した方法の実施態様のステップを適当な装置で実施、作動または変換するために形成されている制御器を提供する。

制御器は、信号またはデータを処理するための少なくとも１つの演算ユニットと、信号またはデータを記憶するための少なくとも１つのメモリユニットと、少なくとも１つのインターフェースおよび／または通信プロトコルに埋め込まれているデータを入力もしくは出力するための通信インターフェースとを備えた電気器具であってよい。演算ユニットは、たとえば信号処理器、いわゆるシステムＡＳＩＣ、または、センサ信号を処理してセンサ信号に依存してデータ信号を出力するためのマイクロコントローラであってよい。メモリユニットは、たとえばフラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、または磁気メモリユニットであってよい。インターフェースは、センサからセンサ信号を入力するためのセンサインターフェースとして、ならびに／または、データ信号および／もしくは制御信号をアクチュエータに出力するためのアクチュエータインターフェースとして形成されていてよい。通信インターフェースは、データを無線および／または有線で読み込みまたは読み出すために形成されていてよい。インターフェースはソフトウェアモジュールであってもよく、これらソフトウェアモジュールはたとえばマイクロコントローラで他のソフトウェアモジュールと同列に設けられている。制御器は、トラクタのブレーキ制御の一部であってよく、または、これと協働してよい。

コンピュータプログラム製品、または、プログラムコードを備えたコンピュータプログラムも有利であり、プログラムコードは、機械で読み取り可能なキャリアまたは半導体メモリのような記憶媒体、ハードディスクメモリ、または光メモリに記憶されていてよく、特にプログラム製品またはプログラムがコンピュータまたは装置で実行される場合に、前述した実施態様による方法のステップを実施、変換および／または起動するために使用される。

なお、本発明の可能な構成要件および利点のいくつかは、ここでは異なる実施態様に関して説明されていることを指摘しておく。当業者であれば、本発明の他の実施態様に到達するために制御器または方法の構成要件を適当に組み合わせることができること、適合させることができること、または交換することができることを認識している。

次に、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、図面も説明も本発明を限定するものと解釈すべきではない。

１実施形態による制御器を備えたトラクタとトレーラとから成るトラクタ・トレーラ連結車両の制動過程を示す図である。

図は単に概略であり、寸法通りのものではない。同じ参照符号は同じ構成または同じ作用を及ぼす構成を示している。

図１は、制御器１０２を備えたトラクタ１００の１実施形態による図である。トラクタ１００はトレーラ１０４を牽引している。トラクタ１００とトレーラ１０４とは全体で１つのトラクタ・トレーラ連結車両１０６を形成している。トレーラ１０４はオーバーランブレーキ１０８を有している。オーバーランブレーキ１０８は、トラクタ・トレーラ連結車両の制動過程の間にトレーラの推力１１０をトレーラ１０４の車輪ブレーキ１１４でのブレーキトルク１１２に変換する。

制動過程では、トラクタ１００のブレーキ１１６にブレーキ圧が発生して、トラクタ１００が制動される。トレーラ１０４の慣性１１８はトレーラ１０４をトラクタ１００にオーバーランさせる。トレーラ１０４は、トラクタ１００のトレーラ連結器１２０において推力１１０で変位する。推力１１０は一部がトレーラ１０４の車輪ブレーキ１１４へ伝達され、そこでブレーキトルク１１２を発生させる。ブレーキトルク１１２は、トラクタ１００のトレーラ連結器１２０で支持力１２２として支持される。

制動過程では、トラクタの前車軸１２４はトラクタ１００の慣性１２６によって荷重され、トラクタ１００の後車軸１２８は荷重軽減される。それ故、少なくともトレーラ１０４がない制動過程においては、後車軸１２８よりも前車軸１２４により大きなブレーキ圧がかかるようにブレーキ力分布が設定される。たとえば、複数のブレーキ圧の間で７０：３０の比率を設定できる。トレーラ連結器１２０に対する支持力１２２は、後車軸１２８の荷重軽減に反作用する。トレーラ１０４の慣性１１８は、トレーラ連結器１２０に対して付加的な支持力１３０を生じさせる。付加的な支持力１３０によって、後車軸１２８の荷重軽減にさらに反作用が作用する。

ここに示しているアタッチメントの場合、オーバーランブレーキ１０８の作用は制御器１０２によって監視され、トレーラ１０４がトラクタ１００に連結されている場合、トラクタ１００の前車軸１２４と後車軸１２８との間でのブレーキ力分布は、この作用を考慮して調整される。その際にブレーキ力分布の比率が変更され、たとえば６０：４０に設定される。

オーバーランブレーキ１０８の作用を検知するため、制御器１０２でまずトラクタ・トレーラ連結車両１０６の全重量を検出する。全重量は、トラクタ・トレーラ連結車両１０６を加速する際に検出する。というのは、トラクタ・トレーラ連結車両の加速過程の間に全重量を検出するために必要な情報が存在するからである。トラクタ１００の原動機制御器から、トラクタ１００の駆動車軸での駆動トルク１３２を読み取ることができる。トラクタの速度センサの速度情報から、トラクタ・トレーラ連結車両１０６の加速度を表わす加速度情報を導出できる。駆動トルク１３２と加速度とから、トラクタ・トレーラ連結車両の全質量または全重量を検出することができる。

制動過程では、トラクタ・トレーラ連結車両の全制動作用は、トラクタ制動作用１３４と、トレーラ制動作用１３６と呼ばれるトレーラ１０４のブレーキトルク１１２とから構成される。トレーラ１０４なしでのトラクタ制動作用１３４は既知である。全制動作用は、制動過程の間に決定される。このため、速度情報から、トラクタ・トレーラ連結車両１０６の減速度を表す減速度情報を導出する。全重量と減速度とから、制御器１０２で全制動作用を決定することができる。全制動作用とトラクタ制動作用１３４との差は、トレーラ制動作用１３６に対応している。トレーラ制動作用１３６またはブレーキトルク１１２は、支持力１２２を生じさせる。

駆動トルク１３２は、トラクタ・トレーラ連結車両１０６のローリング抵抗の影響を受ける。ローリング抵抗は、たとえばトラクタ１００およびトレーラ１０４でのタイヤ圧に依存することがある。ローリング抵抗は、たとえば加速のない走行の際に駆動トルク１３２を使用して検出することができる。また、ローリング抵抗は駆動のないローリングの間に速度変化を使用して検出することができる。１実施形態では、ローリング抵抗を考慮してトラクタ・トレーラ連結車両１０６の全質量を検出する。

駆動トルク１３２は、道路の勾配または高低差の影響を受ける。トラクタ・トレーラ連結車両１０６は、平地と同じ加速を達成するには、上り坂では付加的な駆動トルク１３２を必要とし、下り坂ではより少ない駆動トルク１３２を必要とする。それ故、１実施形態では、全重量の算出は、さらにトラクタ・トレーラ連結車両１０６の下の道路の勾配または高低差を考慮して行う。勾配または高低差は、トラクタ１００の傾斜センサによって測定できる。択一的に、勾配または高低差をナビゲーションシステムの地図データから読み取ってよい。

駆動トルク１３２は、向かい風および追い風の影響を受ける。トラクタ・トレーラ連結車両１０６は、無風時と同じ加速を達成するには、逆風には付加的な駆動トルク１３２を必要とし、順風にはより少ない駆動トルク１３２を必要とする。それ故、１実施形態では、全重量の算出は、さらに風情報を考慮して行う。風情報は、天気情報から読み取ることができる。択一的に、トラクタ１００は、風情報を提供する風検知機構を有していてよい。

１実施形態では、トレーラ１０６の複数の車輪ブレーキ１１４はそれぞれ１つの温度センサ１３８を有している。温度センサ１３８は、車輪ブレーキ１１４の温度を表す温度信号１３８を制御器１０２に対し提供する。車輪ブレーキ１１４の温度上昇は、車輪ブレーキ１１４内の摩擦に起因している。温度が継続的に上昇するのは、車輪ブレーキ１１４の摩滅を示唆している。摩滅のために、トラクタ・トレーラ連結車両１０６を加速するには駆動トルク１３２を増大させる必要があるので、摩滅によって全重量の算出精度が損なわれることがある。もし制動過程の間だけ温度が上昇してその後下降するならば、車輪ブレーキは正常に機能していると推定できる。もし制動過程時の温度の上昇が予想よりもはるかに少なければ、車輪ブレーキのブレーキトルク１１２が不十分であると推定できる。温度信号１３８は制御器１０２で監視される。したがって、一方ではオーバーランブレーキ１０８の機能を監視できるとともに、他方ではブレーキ力分布の誤った設定を阻止することができる。オーバーランブレーキ１０８の故障の際には、トラクタ１００のドライバーに警告することができる。

１実施形態では、制御器１０２で決定されるトレーラ制動作用を監視する。その際、実際のトレーラ制動作用を予想されるトレーラ制動作用と比較し、実際のトレーラ制動作用が予想されるトレーラ制動作用よりも小さい時は、警告を行う。

換言すれば、ハウストレーラまたはトレーラのオーバーランブレーキに対する診断と、乗用車の後車軸におけるブレーキ圧の適合とが提示される。

一部のトレーラは、非常に不規則にしか利用されない。重量のあるトレーラはオーバーランブレーキを有している。長期間停止していると、オーバーランブレーキを損傷させることがある。このときその作用は衰えている。車道の傾斜および現時点での風の状況に関する情報は、オンラインで提供可能である。

ここに示しているアタッチメントの場合、トレーラのオーバーランブレーキの強度の自動診断を実施することができる。したがって、トレーラでのオーバーランブレーキの故障による事故を回避することができる。

第１段階で、トレーニングを行う。トレーラのない通常の走行で、トラクタのブレーキディスクにかかるブレーキ圧と減速度とから関連性をトレーニングすることができる。

第２段階で、トラクタ・トレーラ連結車両の重量を検出する。まず、直線区間で、ハウストレーラのオーバーランブレーキが磨滅しているかどうかを確認する。このため、オーバーランブレーキが作用しないようなほぼ直線の区間で、ローリング過程においてトラクタ・トレーラ連結車両減速度とトラクタ・トレーラ連結車両減速度予想値とを比較する。

システムには、風の状況と、道路の傾斜と、トラクタのＣＷ値とが既知である。

継続的に磨滅することによって増大する熱が発生するので、１実施形態では、この温度変化を、オーバーランブレーキに設けた温度センサによって監視する。

このとき、第２ステップで、トラクタはトラクタ・トレーラ連結車両自体のおおよその重量を決定することができる。このため、区間上で、現時点での適用走行トルクを制御器から読み取る。この時点で、加速度を用いてＦ＝ｍ^＊ａから全質量を決定することができる。風の状況も走行区間の勾配およびＣｗ^＊ｖも一緒に考慮する。すなわち、その結果がトラクタ・トレーラ連結車両の全質量である。

第３段階で、ブレーキの診断を行う。オーバーランブレーキには、トレーラによるトラクタの突き押しを低減させるという課題がある。トラクタにおいては、個々のブレーキディスクでのブレーキ圧は既知である。トレーラのない通常の走行では、ブレーキディスクにかかるブレーキ圧と減速度とから関連性は既知である。

いま、トレーラが牽引されているとすると、減速過程では、第２段階からトラクタ・トレーラ連結車両の全質量が既知であるから、どの程度の全制動作用がかかっているかは既知である。いま、トラクタブレーキの制動作用がなくなると、その結果は、トレーラ自体がどの程度制動作用を消費しているかを表している。したがって、制動作用がどの程度オーバーランブレーキに由来しているかを言い表すことができる。

第４段階で、トレーラまたはハウストレーラにかかっているブレーキトルクが道路上での乗用車後車軸の押圧力を上昇させるので、トラクタの後車軸のブレーキトルクが一時的に上昇する。これによって、トラクタ・トレーラ連結車両の減速が改善される。

システムは、原動機制御器からの情報、ブレーキ制御器からの情報、クラウドからの情報を必要とする。制動機能は、ブレーキ制御器において実行することができる。

たとえばハウストレーラを備えたどのようなトラクタも、ここで示したアタッチメントを備えることができる。診断のための温度センサは、構成要素としてオーバーランブレーキに組み込むことができる。

最後に指摘しておきたいことは、「有する」、「含む」などの概念は他の要素またはステップを除外するものではなく、「１つ」のような概念は複数を除外するものではないことである。請求の範囲での参照符号は、限定と見なされるべきでない。

１００ トラクタ
１０２ 制御器
１０４ トレーラ
１０６ トラクタ・トレーラ連結車両
１０８ オーバーランブレーキ
１３２ 駆動トルク
１３６ トレーラ制動作用

Claims (10)

1. トラクタ（１００）とオーバーランブレーキ（１０８）を備えたトレーラ（１０４）とから成るトラクタ・トレーラ連結車両（１０６）を作動させる方法において、前記トラクタ・トレーラ連結車両（１０６）の全重量を、前記トラクタ（１００）の駆動トルク（１３２）と前記トラクタ・トレーラ連結車両（１０６）の加速度とを使用して検出し、前記オーバーランブレーキ（１０８）のトレーラ制動作用（１３６）を、前記トラクタ・トレーラ連結車両（１０６）の減速度と、検出した前記全重量と、前記トレーラ（１０４）のない前記トラクタ（１００）の既知の車両制動作用とを使用して検出し、前記トラクタ（１００）のブレーキ力分布を、検出した前記トレーラ制動作用（１３６）を使用して設定する前記方法。
2. 前記全重量を、さらに前記トラクタ・トレーラ連結車両（１０６）のローリング抵抗を使用して検出する、請求項１に記載の方法。
3. 前記全重量を、さらに前記トラクタ・トレーラ連結車両（１０６）の下の勾配を使用して検出する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記全重量を、さらに現時点での風情報を使用して検出する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記全重量を検出する際に、前記オーバーランブレーキ（１０８）での温度を監視し、前記温度が高すぎる場合には警告を発する、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記トレーラ制動作用（１３６）を監視し、前記トレーラ制動作用（１３６）が小さすぎる場合には警告を発する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ブレーキ力分布を、さらに、前記全重量と前記トラクタ（１００）の車両重量とを使用して検出したトレーラ重量を使用して設定する、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の前記方法を適当な装置で実施、変換および／または作動させるために形成されている制御器（１０２）。
9. コンピュータプログラム製品において、前記コンピュータプログラム製品を実施する際に、請求項１～７のいずれか一項に記載の前記方法を実施するべく、変換するべくおよび／または作動させるべくプロセッサに指示を与えるようにセットアップされたコンピュータプログラム製品。
10. 請求項９に記載のコンピュータプログラム製品が記憶されている、機械で読み取り可能な記憶媒体。

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