KR960016037B1 - 트랙터·트레일러의 연결각도센서의 교정방법 및 장치 - Google Patents

트랙터·트레일러의 연결각도센서의 교정방법 및 장치 Download PDF

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KR1019910013941A
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토마스 브린 마이클
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이턴 코오포레이숀
프랑크 엠 샤조벡
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Abstract

내용없음.

Description

트랙터·트레일러의 연결각도센서의 교정방법 및 장치
제1도는 종래의 중량형 트랙터·세미트레일러 트럭의 연결차량의 개략도.
제2도는 앤티록브레이크 장치를 포함함과 동시에 본 발명의 제어장치를 내장한 트랙터 부착시 브레이크 제어장치의 개략도.
제3도는 본 발명의 트레일러 흔들림 방지 브레이크 제어장치와 동시에 사용될 수 있는 표준형 트레일러 브레이크 장치의 개략도.
제4도는 연결각도에 따라 정해지는 각도관계를 설명하기 위한 트랙터와 세미트레일러 사이의 킹핀·피프스휘일의 회동연결부의 확대부분개략도.
제5도는 본 발명의 트레일러 흔들림 방지 제어장치 및 방법에 있어서 트레일러 브레이크에 가해지는 압력대 시간의 곡선을 표시한 표.
제6도는 본 발명의 제어장치 및 방법을 위한 부동로우터·전위차계식의 연결각도센서의 사시도.
제6A도는 제6도의 센서부분단면도.
제7도는 본 발명의 제어장치 및 방법을 위한 초음파 거리 센서형식의 연결관계센서의 사시도.
제8도는 본 발명의 제어장치 및 방법을 위한 자계방향 센서형식의 연결각도센서의 도면.
제8A도는 제8도의 센서의 부분단면도.
제8B도는 회전위치센서로서 이용된 자속자력계를 예시한 설명도.
제9도는 본 발명의 연결각도센서 교정장치 및 방법을 프로우차아드로서 개략적으로 표시한 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 트랙터, 14 : 트레일러,
40 : 앞쪽키이잡이차축,70 : 중앙처리장치,
98,100,102,104 : 차륜속도센서,170,172 : 연결각도센서,
AA : 연결각도.
본 발명은 연결차량장치의 연결각도를 감지하는 센서를 교정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 트랙터·세미트레일러 장치 등의 연결 차량장치의 브레이크를 제어하여, 브레이크 유발형 트레일러 흔들림 및/또는 잭나이프로서 알려진 차량장치용의 연결각도센서의 교정을 포함한 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
중량형의 트랙터·세미트레일러 트럭을 포함하는 모든 형식의 차량에 대하여 그것의 제동능력 및 차량안정성을 향상시키기 위한 브레이크 제어장치는 물론 종래 공지되어 있다.
모든 형식의 차량에 대하여 앤티록형식(anti-lock type)의 브레이크 장치가 공지되어 있다. 간단히 설명하면, 이들 장치는 브레이크가 걸린 차륜의 길이방향의 슬립을 소정한도내에서 유지하는 것에 의하여 차량의 안정성(즉, 브레이크가 걸린 차륜의 허용 횡방향 마찰계수)을 유지하는 기능을 가지고 있다. 이것에는 적어도 어느정도 차륜의 회전을 유지할 수 있도록 각각의 차륜 및/또는 각각의 차축마다 제동력을 조절하는 것이 일반적으로 필요하다.
종래 기술의 앤티록 브레이크 장치(ABS)의 예가 미합중국 특허 번호 3,767,270 ; 3,768,872 ; 3,854,556 ; 3,893,696 ; 3,929,383 ; 3,929,382 ; 3,966,267 ; 4,392,202 및 4,591,213의 명세서에 기술되어 있고, 이들 개시 내용은 모든 인용예로서, 본 설명에 포함된다.
제동력을 제어하는 것에 의하여 운전자의 요구를 만족하기도 하고, 운전자의 요구를 「브레이크 ·바이 ·와이어(break· by ·wire)」방식으로 감지하거나, 마찰 계수를 감지하여 그것에 따라 제동력을 조절하거나, 차량에 대한 하중을 감지하여 그것에 따라 제동력을 조절하여, 차륜의 슬립의 감지 및/또는 전자신호의 사용에 따라 트레일러 브레이크를 응답시키는 브레이크 장치도 예를 들면 미합중국 특허 번호 4,140,352 ; 4,327,414 ; 4,494,199 ; 4,512,615 ; 4,545,240 ; 4,591,213 ; 4,606,586 ; 4,616,881 ; 4,648,663 및 4,768,840의 명세서 등의 종래 기술에 개시되어 있고, 이들 개시내용은 모든 인용예로서 본 발명에 포함된다.
트랙터·세미트레일러 트럭 등의 중량형 연결차량에서는 트럭마다에 하중 및 정비가 다르기 때문에 브레이크 장치의 설계 및 제어가 곤란하다, 예건대, 트랙터·트레일러의 트랙터에 대한 하중은 트랙터만의 경우, 비어있거나 가벼운 하물을 실은 트레일러와 트랙터의 경우 또는 무거운 하물을 실은 트레일러와 트랙터의 경우가 있다.
더우나, 트랙터·세미트레일러는 본래 잭나이프 트레일러 움직임으로 알려져 있는 불안정한 동적 거동을 나타내는 것이다. 이러한 각각에는 특유의 원인, 영향 및 타당한 수정처치가 있다. 잭나이프는「트랙터 브레이크 유발형 잭나이프」라고도 불리우는 일이 있는데 대하여 트레일러 움직임은 「트레일러 브레이크 유발형 잭나이프」라고 불리우는 일도 있다.
잭나이프와 같은 바람직하지 못한 트레일러 연결형상의 동역학은 자동차 엔진협회(SAS)회보 제710045호에 개시되어 있고, 이를 인용예로서 본 발명에 포함된다.
바람직하지 못한 트랙터·트레일러 연결을 방지하거나 최소한으로 억제하는 여러가지 장치가 제안되어 있다. 이것들에는 체인 또는 가변 피벗저항장치등의 기계장치와 동시에 트레일러 자체에 부착되는 차륜속도센서 및 앤티록 제어장치도 포함된다. 이들 종래 장치는 예를 들면 미합중국 특허 번호 3,618,983 ; 3,810,521 ; 3,894,773 ; 4,023,864 ; 4,405,145 및 4,620,717의 명세서에 개시되어 있고, 이 내용을 인용예로서 본 발명에 포함된다.
기계장치는 반응이 늦어지고, 통상 작동중의 필요한 연결을 방지하고, 또, 특별의 형상/ 장비의 트레일러가 필요인 것 및/또는 록인 상태에서의 복귀가 불가능한 것으로부터, 종래 장치는 만족할 수 없었다. 기존의 트레일러의 대부분이 ABS를 장비하지 않고 있으며, 또 트랙터는 여러가지 트레일러와 조합해서 이용하는 일이 많기 때문에, 트레일러에 ABS장비가 있어도 그것이 트랙터의 ABS와 병용성(倂用性)이 없는 것도 있고, 기존의 트레일러 및 장래의 것에도 모두에 ABS를 장비하는 것은 실현 불가능하므로 비용을 낭비하게 되고, 또 일정한 조건에서는 기존의 ABS가 감지되어 반응하는 차량록 상태가 존재하지 않을때에 바람직하지 않은 트랙터·트레일러 연결이 발생하는 일도 있으므로 앤티록(ABS)형 장치는 완전히 만족할 수 있는 것은 아니었다.
제어입력으로서 트랙터·트레일러 연결각도를 이용한 종래장치는 연결각도 감지장치에서의 입력신호를 교정해서, 그 교정을 유지하는 방법 및 장치가 마련되어 있지 않으므로 완전히 만족할 수 있는 것은 아니다.
이러한 점을 감안하여 본 발명은 연결차량장치의 브레이크를 제어하여 브레이크 유발형 트레일러 흔들림 및/또는 잭나이프로서 알려진 상태를 방지, 억지 또는 최소한으로 억제하여 그것으로부터 신속히 회복한다. 연결각도센서를 포함하는 연결차량자동장치의 교정방법 및 장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 트랙터·세미트레일러 트랙장치등의 연결차량장치용의 개략식 브레이크 제어장치에 보내는 연결각도 입력신호를 교정하는 방법 및 장치를 제공하려는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트레일러 흔들림 방지 및/또는 잭나이프정지제어장치에 있어서, 트랙터 핸드 연결부분보다 상류측에 배치된 ABS형식의 밸브와 트랙터·트레일러 연결각도(AA), 연결각도의 1차 도함수(dAA/dt) 및 연결각도의 2차 도함수(d2AA/dt2)를 계산할 수 있도록 하는 신호를 감지 및/또는 발생하는 센서와, 입력신호를 받아서 이들을 소정의 논리규칙에 따라 처리하고, 코맨드(command) 출력 신호를 발생하는 것에 따라 트레일러 브레이크의 ABS형식의 밸브를 제어한다. 바람직한 마이크로프로세서를 베이스로 하여 타이머를 구비하고 있는 제어장치가, 바람직한 것은 모두가 트랙터, 바람직한 ABS장비트랙터상에 설치되어 있다. 「ABS형 밸브」는 압력을 저하시켜서 트레일러 브레이크를 해제하고, 압력을 낮은 값으로 유지하여 브레이크를 해제 상태로 유지하면서 제어상태에서 브레이크를 소망의 압력가지 재가압하는 기능을 구비하고 있다.
이와 같은 장치에 의하여 연결각도 입력신호를 적절히 교정한다. 이것은 소정시간에 걸쳐서(i) 차량속도가 기준치를 초과하던가, (ii)차량의 선회곡을 반경이 대략 제로이던가, (iii) 곡율반경의 제1도 함수가 제로인가를 감지하는 것에 따라 달성된다. 상기 상태가 발생할때 차량의 연결각도는 제로이고, 연결각도센서로부터 받은 입력신호가 그것에 따라 교정된다. 바람직한 것은 연결각도센서 입력신호의 교정이 완료할때까지, 트레일러 흔들림 방지 및/또는 잭나이프 정지 장치 또는 다른 차량장치는 작동시키지 않는다.
본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.
제1도는 본 발명에 있어서, 연결각도센서 교정방법 및 장치를 이용하기 위한 종래의 트랙터·세미트레일러 차량장치(10)를 표시하였으며, 이 많은 연결차량 장치에 사용되는 트레일러 흔들림 방지 및 잭나이프 정지 제어장치 및 방법을 이하에 설명한다.
종래 공지된 바와 같이, 트랙터·세미트레일러 장치(10)는 트랙터(12)와 세미트레일러(14)를 트랙터에 고정시킨 공지의 「피프스 휘일」코넥트(34)를 트레일러에 고정된 킹핀(king pin)과 선택적으로 맞물림시켜서된 연결수단(16)에 의하여 장치되어 있다. 트랙터는 일반적으로 한쌍의 병열의 뒤쪽구동차축(36),(38)과 앞쪽키잡이차축(front steer axil)(40)을 가지고 있다. 트레일러는 일반적으로 한쌍의 병열의 비구동 트레일러차축(42),(44)을 가지고 있다. 반듯이 그런것은 아니지만 일반적으로 앞쪽키잡이차축(40)은 비구동의 키잡이차륜을 구비하고 있다. 트랙터 및/또는 트레일러가 장비한 차축을 1개 또는 3개 이상으로 하여도 좋다.
표준장비의 트랙터를 표준장비의 세미트레일러에 비교적 신속, 더욱이 간단히 관절형상 즉 회동가능하게 연결되도록 피프스휘일· 킹핀 연결을 이용하는 것에 의하여 상품성 및 작동의 융통성 특히 차량의 조종성의 향상이라는 이점을 얻을 수 있다. 그러나, 조건에 따라서는 대부분은 커브를 돌아갈때나 턴(turn)할때에 브레이크를 걸 경우이지만, 트랙터·세미트레일러 보조차량의 한쪽 또는 양쪽이 횡방향 안정성을 상실해서 제어불능이 되는 과도의 연결상태, 즉 잭나이프 또는 트레일러 흔들림 또는 트레일러 흔들림을 발생할 수가 있다. 이 트레일러·세미트레일러의 과도의 연결상태는 일반적으로 2개의 다른 종류의 형상(enents)은, 즉 「잭나이프」및「트레일러 흔들림」으로 생긴다고 생각되고 이것들은 양쪽다 사고에 연루되는 것이다.
잭나이프는 제어불능이 되는 과도의 트레이러 연결형상중에서 가장 엄하고 더욱 수정이 곤란하다고 생각 되는 것이지만, 그 일반적인 원인은 트랙터 보조 차량이 통상은 트랙터 보조차량의 구동륜이 코너링(cornering)시에 횡방향 안전성을 상실하고, 이 불안정성이 트레일러에 따라 가해지고 있고, 대부분의 경우에 몇배의 크기인 관성과 바로 맺여져 있기 때문이다. 다른 형식인 제어불능이 되는 과도의 트레일러 연결형상인 트레일러 흔들림은 트레일러 차량(42),(44)이 일반적으로 코너링시에 횡방향 안정성을 상실해서, 통과중의 커부의 중심에 대하여 반경방향 바깥방향으로 흔들림이 원인인 것이 일반적이고, 그 결과 트레일러가 흔들려서 인접의 차선에 들어가기 때문에 사고의 원인이 될 위험이 있다.
잭나이프 형상은 매우 급격히 발생하므로 트랙터 브레이크를 해제하는 수정 처리를 유효하나 것으로 하기 위해서는 또 발생하려고 하는 시점이 발생 초기의 사이에 그것을 감지하지 않으면 안된다.
트레일러 흔들림 형상의 발생은, 잭나이프 형상 정도 급격하지 않은 것이 많고, 트레일러 흔들림 형상의 초기를 나타내는 상태를 감지한 시점에서 트레일러 브레이크에 대하여 수정처치를 취하면 트레일러 흔들림의 정도를 최저한으로 억지하고, 트레일러를 그것의 괴도주행 상태로 복귀할 수가 있다.
공지된 바와 같이, 타이어의 슬립률을 감소시키는 것으로서, 그 횡방향 마찰계수가 대폭으로 증가한다. 따라서, 록할것인가 거의 록되어 있느 트레일러 브레이크 및 트랙터 브레이크에 따라서 유발된 트레일러 흔들림 및 잭나이프는 그것의 개시시 즉, 초기단계에서 감지되면, 그것의 브레이크를 해제 하여 차륜이 차량속도 또는 그것에 인접한 속도로 회전할 수 있도록 한 것에 의하여 트레일러 및 트랙터의 차륜의 횡방향 안전성을 높이는 것으로, 억지 또는 경감할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 목적은, 트레일러 브레이크 유발형의 트레일러 흔들림 상태 및/또는 잭나이프 상태를 방지 또는 최소한으로 억제하는 브레이크제어장치 등의 차량자동장치에 보내지는 차량연결각도(AA)의 입력신호를 교정하는 방법 및 장치를 제공할 수가 있다.
본 발명의 트레일러 흔들림 방지 제어장치 및 방법을 사용한 연결 트랙터·세미트레일러(10)의 트랙터(12)용의 브레이크 장치가 제2도에 표시되어 있다. 제2도에 표시되어 있는 트랙터(12)용의 브레이크 장치는 「브레이크·바이·와이어 」형식이지만, 본 발명의 그 외의 형식인 브레이크 제어장치 및 ABS 장치에도 마찬가지로 적용 가능하다.
종래로부터 공지인 바와 같이, 트랙터(12)에는 일반적으로 비구동의 앞쪽 키잡이차축(40)과, 전방의 뒤쪽 구동차축(36) 및 후방의 뒤쪽구동차축(38)으로 이루어지는 한쌍의 병렬의 뒤쪽구동차축이 설치되어 있다. 차륜(140),(142)은 후방의 뒤쪽구동차축(38)에 대응하고, 차륜(144),(146)은 전방의 뒤쪽구동차축(36)에 대응하며, 차륜(148),(150)은 앞쪽키잡이차축(40)에 대응하고 있다. 뒤쪽구동차축(360,38)은, 엔진(46)에 의하여 트랜스미션(48), 드라이브라인(50)을 개재하여 구동된다.
각각 차륜(144),(146),(140),(142)의 회전을 제동하도록 공기작동식 브레이크실(60),(62),(152),(154)이 설치되어 있다. 뒤쪽브레이크(60),(62),(152),(154)는 공지된 바와 같이, 동일한 치수로서 동일한 형식이고, 이것은 각각 앞쪽키잡이축의 차륜(148),(150)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 설치되어 있는 앞쪽 브레이크(640),(66)에 있어서도 마찬가지이다.
도시한 장치에서는, 브레이크는 공지된 형식이 한개의 공기작동식 브레이크, 예건대 「S」캠작동식 브레이크 또는 공기 디스크브레이크형이고, 그들의 상세는 공지된 바로서, 미국 특허 제4,476,968호, 제4,457,407호의 명세서에 상세하게 기록되어 있으며, 그들의 내용은 인용예로서 본 설명에 포함시킨다. 앞쪽 브레이크의 모든것과 뒤쪽 브레이크의 모든 것은 각각 동일한 치수로서 동일한 형식으로 해야하나, 전후의 브레이크가 동일한 치수이어야 할 필요는 없고, 또, 그것은 바람직하지 못하다. 브레이크를 작동시키는 압축공기는, 한개만이 도시되어 있는 복수의 공급탱크(68)에서 공급되고, 이들의 공급탱크에는 차량에 탑재된 컴프레서(도시없음)등에서 압축공기가 보내진다.
브레이크 장치에서는 제어유닛(70)이 설치되어 있고, 융통성, 응답성의 점에서 이것은 복수의 입력신호를 수신하는 수단(72)과, 입력신호를 소정의 논리규칙에 따라서 처리하는 수단과, 코멘트 출력신호를 여러가지의 시스템 오퍼레이터에 보내는 수단(74)을 구비한 전자 마이크로프로세서를 베이스로 한 제어유닛이라는 것이 바람직하다.
센서(76)가 드라이버에 의한 브레이크페달(78)의 변위를 감지하여, 드라이버의 요구 즉, 정차력을 표시하는 입력신호를 발생한다. 이런 형식의 센서는 공지된 바이고, 상기한 미국 특허 제4,140,352호, 제4,327,414호, 제4,512,615호 명세서를 참조하면 알 수 있을 것이다. 일반적으로, 그와 같은 변환기는 브레이크페달(78)의 변위량 및/또는 그것에 가해지는 힘을 감지하여 그것에 비례한 출력신호를 발생한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제동력의 크기가 공지된 트레들 밸브(treadle valve)에 의하여 제어되고 더욱, 일반적인 브레이크 장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 트랙터(ABS)를 작동시키기 위하여, 차륜속도센서(160),(162),(98),(100),(102),(104)가 각각 차륜(140),(142),(144),(146),(148),(150)의 회전속도를 표시하는 입력신호를 발생할 수 있도록 설치되어 있다.
종래 기술의 ABS로서 공지인 바와 같이, 중앙처리장치(70)는 입력신호를 소정의 논리규칙에 따라서 처리하여, 앞쪽 제어밸브(108), 뒤쪽 제어밸브(168)에 코멘트 출력신호를 보낸다. 간단하게 설명하면, 제어밸브(108)는 전설로(電線路)(110)를 개재하여, 공급탱크(68)에 연결하고, 중앙처리장치(70)에서의 코멘트 출력신호에 따라서, 각각 공기브레이크(640),(66)에 연통되어 있는 유도관(116),(118)을 개별로 가압한다. 뒤쪽제어밸브(168)도, 전선로(110)를 개재하여 공급탱크(68)에 연결하고, 중앙처리장치(70)로부터의 코멘트 출력신호에 따라서, 각각 뒤쪽차축브레이크(60),(62),(152),(154)에 가압유체를 지관(枝管)을 개재하여 개별로 보낸다. 따라서, 트랙터의 각 차륜의 제동력은 종래의 ABS기술과 같이, 중앙처리장치(70)가 수신하여 처리한 입력신호에 대응하여 발생한 코멘트 출력신호에 대응하여 폐쇄루프상태로서 ABS때문에 개별로 제어된다.
본 발명의 트레일러 흔들림방지 및/또는 잭나이프 정지 제어장치 및 방법을 제공하기 위하여, 트랙터 브레이크 장치에 다시 한개 또는 복수의 센서(170),(172)를 바람직하게는 트랙터의 파프스휘일(34)등을 부착하여 설치함에 의하여, 현재의 연결각도(AA), 그것의 시간도함수, 예컨대, 연결각도의 1차 도함수(dAA/dt), 연결각도의 2차 시간도함수(d2AA/dt2)등을 표시 및/또는, 계산할 수 있도록 하는 입력신호를 중앙처리장치(70)에 보낼 수 있도록 하였다.
물론, 연결각도의 한개 또는, 복수의 시간도함수를 직접적으로 감지하는 센서를 설치하여도 무방하다. 또, 중앙처리장치(70)로부터의 코멘트 출력에 의하여 제어되는 제어밸브(174)가 표준형 트레일러 브레이크 장치의 제어밸브에 파이롯 또는 제어를 보내도록 한다. 바람직하게는, 제어밸브(174)는 트랙터의 그래드핸드(gladhand) 연결부(206)의 한개의 바로 상류쪽에 배치한다. 밸브(174)대신에, 출력이 브레이크페달(78)의 변위량에 비례한 표준형 트레들밸브, 그것으로부터 하류쪽에 직렬로 접속된 ABS형 밸브를 사용하여도 좋다. 연결각도, 시간에 대한 그것도 도함수를 측정하기 위한 발명자의 규칙, 이것들을 감지하는 여러가지 감지수단에 대하여 아래에 상세하게 설명한다.
제3도는 종래의 표준형 트레일러 브레이크 장치(즉, 비 ABS형 장치)를 표시했다. 간단하게 설명하면, 트레일러에는 종래 공지된 바와 같이 트랙터의 피프스휘일(34)과 선택적으로 착탈(着脫)시키는 컴핀(176)이 설치되어 있다. 트레일러에는 유체연결부(180)에 의하여 트랙터의 공기장치에 연결된 공급탱크(178)가 설치되어 있다. 트레일러의 차축(420),(44)은 트레일러 차륜(182),(184),(186),(188)을 지지하고, 그들의 각각에는 각각 공기브레이크 작동기 즉, 브레이크실(190),(192),(194),(196)이 설치되어 있다.
일반적으로, 트레일러 브레이크의 모든 것은, 입구(200)가 트레일러 공급탱크(178)에 연결하고, 연결부(204)를 개재하여, 트레일러 공기장치로부터의 파이롯 공기신호를 수신하는 파이롯 밸브부분(202)을 구비한 릴레이밸브(198)에 의하여, 동일한 압력으로 제어되고 있다. 각 트레일러 브레이크는 파이롯 제어된 릴레이 밸브(198)에서 나온 단일의 출력부(208)로부터 보내지는 거의 같은 입력으로서 작동된다.
연결부(204)는 트랙터쪽의 연결부(206)와 연결할 수 있는 구조로 되어 있다. 간단하게 설명하면, 연결부(204),(206)는 연결부(180), 차량공기장치(도시않음)쪽의 대응한 연결부와 마찬가지로, 일반적으로 「그래드 핸드」로서 알려져 있는 유체연결부를 구성하였다.
본 발명에서 사용되고 있는 연결각도(AA)를 측정하는 발명자의 규칙은 제4도를 참조하면 명백해지고, 이 도면은 피프스휘일(340)과 킹핀(176)의 연결에 의하여 정해진 트랙터(120), 트레일러(14)사이의 회동축선을 차량의 위쪽으로부터 바라본 것이다. 즉, 트레일러가 제4도의 좌측에서 우측으로 등을 바라보고 뻗어 있다.
트랙터와 트레일러 사이의 연결각도(AA)는 킹핀 ·피프스휘일 회동축선을 통과하는 트랙터(12)의 길이방향축선(200)과, 피프스휘일 ·킹핀 회동축선을 통과하는 트레일러(14)의 길이방향축선(202)과의 사이에 에워쌓인 각도로서 정해진다. 연결각도(AA)는 트랙터(12)의 길이방향축선(200)으로부터 트레일러(14)의 길이방향축선(202)까지 측정되고, 시계회전의 반대방향은 정(正)의 값, 시계회전방향은 부(負)의 값으로 된다.
따라서, 제4도의 표시된 예에서는, 여기서 정해진 발명자의 규칙에 의하면, 연결각도(AA)는 정의 값이다. 차량이 완전히 직진할때, 트랙터의 길이방향축선(200)은 트레일러(14)의 길이방향축선(202)과 평행이 되고, 차량의 연결각도(AA)는 제로(0)이다.
본 발명의 트레일러 흔들림방지 제어방법 및 제어장치의 작동에 의하여, 현재 및 차량브레이크가 걸렸을 시점의 양쪽에 있어서, 연결차량의 연결각도, 연결각도의 시간도함수, 예컨대, 시간에 대한 연결각도의 1차도함수 및/또는 시간에 대한 연결각도의 2차 도함수의 적어도 한개 또는 복수를 감지, 기억 및/또는 계산하는 것에 의하여, 트레일러 브레이크 유발형 트레일러 흔들림 형상의 초기 즉, 개시를 표시하는 상태를 감지할 수 있다. 트레일러 흔들림을 초기 즉, 개시시에, 즉, 트레일러가 대략 제로의 연결각도의 위치까지 흔들리기 전에 감지하여, 그 상태를 억지 및/또는 최소한으로 억제하기 위하여, 충분한 시간을 잡을 수 있도록 하는 것이 중요하다. 또, 트레일러 흔들림과 잭나이프로서는 수정처치가 상이하므로서, 그들을 구별하는 것도 중요하다. 간단하게 설명하면, 초기의 트레일러 흔들림 형상을 감지하는 한가지 방법은, 브레이크페달을 밟았을 때, 연결각도(AA)와, 그의 시간도함수, 예컨대, 시간에 대한 연결각도의 1차 도함수(dAA/dt)가 역부호로 되는 상태(이것은, 트랙터·세미트레일러 차량이 통행하고 있는 커브의 중심으로 부터 바깥방향으로 트레일러가 뛰쳐나오는 것을 표시하였다. 시간에 대한 연결각도의 2차 도함수(d2AA/dt2)의 절대치가 소정의 기준치의 절대치를 초과하여, 연결차량이 통행하고 있는 커브중심으로 부터 반경방향의 바깥쪽으로 트레일러(14)가 급속히 뛰쳐나와 있는 것을 나타내는 상태를 감지하는 것이다.
이들의 상태를 감지한 시점에서, 본 발명의 제어논리는 초기의 트레일러 흔들림 형상을 나타내는 상태가 존재하는 것을 선언하여, 트레일러 차륜이 차량속도에 가까운 속도로서 회전할 수 있도록 선택된 소정시간(T)만큼 트레일러브레이크를 해제하여, 그들의 가로방향 안정성을 향상시키고, 바람직하게는 트레일러 흔들림을 최소한으로 억제하거나 방지하여, 트레일러 차륜이 커브에 다시 전륜(前輪)에 추종하여 주행할 수 있도록 한다. 소정시간 후 트레일러 브레이크는 일정한지 또는 측정된 시스템 변수와 함께 변화하는 비율(R)이고, 바람직하게는 트레일러 흔들림 형상 개시시의 시간에 대한 연결각도의 1차 및/또는 2차 도함수의 값의 함수인 압력(P)까지 다시 가압된다. 제동형상이 종료할때까지 즉, 드라이버가 발을 브레이크 페달에서 땔뗀 시점에서, 초기 트레일러 흔들림이 다시 감지될때까지는 트레일러 브레이크는 다시 트레들 밸브에 의하여 제어되게 된다.
트레일러 브레이크에 대한 가압은, 트레일러 릴레이 밸브(198)이 파이롯부분(202)에 가해지는 압력을 변화시키는 ABS형 밸브인 트레일러 흔들림 방지 제어밸브(174)에 의하여 제어된다. 감지된 초기 트레일러 흔들름 형상을 최소한으로 억제하여, 그로부터 회복할 수 있도록 하기 위하여, 트레일러 브레이크에 가해지는 압력의 그래프가 제5도에 표시되어 있다.
제5도에 있어서, 점(204)에서 점(206)까지는 차량브레이크가 걸리지 않았다. 점(206)에서 운전자가 트레들밸브 또는 브레이크페달(78)을 최대한으로 밟으면, 트레일러 브레이크 제어밸브(174)의 제어를 받으면서 트레일러의 릴레이밸브(198)가 점(208)에 표시되어 있는 고압을 트레일러 브레이크에 가한다. 운전자가 비교적 강한 제동력을 계속하여 요구하는 경우, 트레일러 브레이크는 점(208)에서 점(210)까지 비교적 높은 레벨로 걸린 채로가 된다.
본 실시예에서는 점(210)에 있어서 중앙처리장치(70)에서 처리된 입력신호가 초기 트레일러 흔들림 형상의 존재를 표시하는 것으로 한다. 거기에서, 중앙 처리장치(70)가 코멘트 출력신호를 트레일러 브레이크 제어밸브(174)에 보내는 것에 의하여, 점(212)에서 표시되어 있듯이, 트레일러 브레이크가 해제된다. 트레일러 브레이크는 트레일러 차륜을 대략 차륜속도에서 회전되도록 하는 충분한 시간으로 선택된 시간(T)만큼 해제상태로 유지된다. 시간(T)은 소정치라도 되고, 중앙처리장치에 보내지는 감지입력의 값에 수반하여 변화하도록 하여도 된다.
일반적으로, 트레일러 차륜에는 속도센서가 설치되어 있지 않으므로, 이것은 실험적으로 경정된 값으로 되어 있다. 본 발명자는 이 시간을 0.25~1.25초, 바람직하게는 0.50~0.75초로 함에 의하여, 트레일러 차륜을 대략 차량속도로 회전하도록 복귀하여 트레일러 브레이크를 다시 걸므로서, 차량(10)전체의 정차거리를 최단거리로 할 수 있음을 발견하였다.
따라서, 소정시간(T)후, 즉, 점(214)에 있어서, 트레일러 브레이크가 R의 비율로서 다시 걸려서, 점(216)에서 압력(P)에 도달하도록 하나, 바람직하게는 이 압력(P)은 트레일러 흔들림 형상의 개시시에 있어서 감지 또는 계산된 연결속도의 1차 및/또는 2차 도함수의 함수이다.
그 다음, 제동 형상이 종료될때까지, 차량브레이크는 압력(P)에 유지된다. 본 발명자는 약 10psi/초의 재가압률(R)이 트레일러차륜의 가로방향 안정성을 다시 상실하는 일 없이 가급적 빨리 압력(P)에 도달하도록 하기 위하여 유효한 비율임을 발견하였다.
상술한 바와 같이, 다시 가하는 압력(P) 및/또는 재가압률(R)은 트레일러 흔들림 형상중에 연결각도,연결각도의 1차 도함수, 2차 도함수의 값에 의하여 감지된 트레일러 흔들림 형상의 동력하의 함수이다.
간단하게 설명하면, 트레일러 흔들림 형상중의 연결각도의 1차 도함수, 2차 도함수의 절대치는 트레일러에 대한 하중 및/또는 도로의 마찰계수를 나타내고 있다. 연결각도의 변화, 연결각도의 변화의 변화률이 빠를수록, 트레일러 하중이 가볍거나, 또는, 도로의 마찰계수가 작다. 따라서, 시간에 대한 연결각도의 1차, 2차 및/또는 더욱 고차의 도함수가 비교적 높을 경우, 다시 가하는 압력, 재가압률은 비교적 낮게 하는 것이 바람직함에 대하여 시간에 대한 연결각도의 1차 및/또는 2차 도함수가 비교적 낮은 경우, 트레일러 차륜이 가로방향의 안정성을 다시 상실한 위험을 수반하지 않고, 트레일러 브레이크에 다시 가해지는 압력을 비교적 높게 할 수 있다.
연결차량의 연결각도, 시간에 대한 연결각도의 1차 도함수 및/또는 시간에 대한 연결각도의 2차 도함수를 감지하기 위한 여러가지 감지장치가 제7도 및 제8도에 표시되어 있다. 바람직하게는, 이들의 여러가지 감지 장치에 포함되어 있는 모든 부재 또는, 그중의 적어도 능동부재는 트랙터·트레일러 차량(10)의 트랙터(12)에 부착된다.
제6도는 표시되어 있는 피프스휘일 어셈블리에는 2개의 로울을, 바람직하게는 스프링 부세된 부동로울(220),(222)를 전위차계 등과 결합하여 설치하는 변경이 가해져 있고, 이들의 로울은 트레일러에 대한 트랙터의 회전이동에 의하여 회전하여, 연결각도 및/또는 시간에 대한 연결각도의 1차, 2차 도함수를 표시하는 입력신호를 발생한다.
한쌍의 로울(220),(222)을 사용함에 의하여, 피프스휘일내에서의 킹핀(176)의 비회전운동을 코몬모드법에 의하여, 차단하여 무시할 수 있기 때문에, 불편하다. 바람직하게는, 로울(220),(222)의 회전축선(270)이 동축적으로 킹핀·피프스휘일 회전축선을 통과하도록 한다.
제6도에 표시되어 있듯이, 바람직하게는 로울은 고무피복을 실시하여, 킹핀을 지지하고 있는 트레일러의 아래면에 탄성적으로 부착할 수 있도록 하고, 또, 프레임(276)내에 있어서, 스프링(274)으로서 상향으로 부세된 지주(272)에 부착되어 있으므로, 로울은 피프스휘일의 상면(34A)보다 위쪽으로 돌출하여, 트레일러의 하표면(14A)의 킹핀에 인접한 부분에 접촉하도록 되어 있다. 프레임(276)은 볼트(278) 등에 의하여 피프스휘일(34)에 부착되어 있다. 지주(272)위의 코넥터(280)는 로울회전을 표시하는, 즉, 그에 비례한 전위차계(223)로부터의 신호를 위한 출력을 발생한다.
제7도에서는 초음파 트랜시버(230)가 트랙터(12)에 부착되어 있고, 초음파신호를 보내서 트레일러(14)위의 소정표면에서 되돌아오는 초음파신호를 수신함에 의하여, 연결차량의 연결각도 및/또는 그들의 도함수를 표시할 수 있도록 되어 있다.
제8도에 표시되어 있는 피프스휘일(34)에는 트레일러의 킹핀에 부착되는 자석지지캡(232)이 설치되어 있고, 연결각도 및/또는 그들 도함수를 1개를 감지하는 자기센서가 되는 자기수단을 지지하고 있다.
제8A도 및 제8B도에 상세하게 표시되어 있듯이, 자석(250)이 하우징(252)에 의하여 트랙터 바닥부(12)에 부착되어서, 제한된 수평이동, 회동축선(254)돌림의 회전이동을 가능하게 되어 있다. 자석(250)은, N극(256)과 S극(258)을 구비하고, 표준 SAE킹핀(176)이 피프스휘일(34)에 끼워지는 위치에 있어서, 자기적으로 킹핀(176)에 부착되어서 그것과 공전되도록 되어 있다.
센서(260)는 접촉 및/또는 하중지지부재를 사용하지 않고, 상대회전위치를 감지할 수 있고, 또, 축방향 어긋남의 여유도가 비교적 큰 자속자력계일 것이 바람직하다.
피감시부품(킹핀(176))에 부착된 자석(50)이 회전축선(254)에 대략 직각이나, 자속 게이트의 코일(264)과의 교차점에서는 평행인 자속선(262)을 발생하고 있는 한, 자속코일이 동축적이 아니더라도, 정확한 위치신호가 발생된다. 물론 그 외의 형식 및/또는 형상인 센서로서 연결각도(AA)입력신호를 중앙처리장치(70)에 보내는 것도 가능하다.
감지된 차량연결각도(AA)를 제어입력신호로서 이용하는 브레이크 제어장치를 적정하게 작동시키기 위해서는, 연결각도 감지장치(170,172)로부터의 신호를 교정하는 장치, 방법을 중앙처리장치(70)에 설치하는 것이 중요하다. 바람직하게는, 브레이크 제어장치가 여기되기전에 연결각도 입력신호를 교정하여, 입력 신호의 정확도를 유지할 수 있도록 정기적으로 교정을 가한다.
본 발명의 교정방법은, 장치(300)를 개략적으로 표시하는 순서가 제9도에 표시되어 있다. 차량을 시동시켰을때, 연결각도입력이 교정되어 있지 않고, 차량자동장치가 작동하는 경우(즉, 교정플럭이 세트되지 않은 경우), 차량속도, 차량의 선회곡율반경(TRC), 차량의 선회곡율반경의 변화률(dTRC/dt),연결각도(AA)가 감지 및/또는 계산된다.
차량의 곡율반경의 결정은 차량의 키잡이 장치에 결합되어 있는 키잡이 각도센서(173)의 출력을 질문하거나, 트랙터차축, 바람직하게는 키잡이차축(40)의 트랙터 ABS장치에 결합되어 있는 차륜속도센서(102,104)에 의하여 결정되는 차륜속도차에 의거하여, 곡율반경을 계산함에 의하여 달성된다.
차량속도가 소정의 기준치(REF1), 바람직하게는, 약 10마일/시간(10MPH)이상으로서, 차량이 선회하지 않은, 즉, 바람직하게는 약 1초간에 걸쳐서 차량의 선회곡율반경(TRC), 그것의 1차 시간도함수(dTRC/dt)가 같이 제로인 경우, 연결차량은 트랙터·트레일러의 길이방향축선(200,202)이 평행으로서, 연결각도(AA)가 제로임을 알 수 있다.
선회곡율반경의 1차 도함수(dTRC/dt)를 이용하는 것은, 계산이 정확하고, 데이터 수집기간의 종료시에 급격한 선회가 개시되지 않음을 확인하기 최적한 양태이다.
연결각도 교정상태가 발생하면, 연결각도세서(170),(172)로부터의 현재의 감지신호가 연결각도 제로로 교정되어서, 교정플럭이 세트되고, 다른 장치여기 전제조건이 있다고 하면, 그것들이 모두 만족되어있을 경우, 자동장치가 여기된다.
변경예로서, 차량속도가 기준치를 초과하고, 좌우의 트랙터 차륜속도가 소정의 허용레벨 이내에 있어서 같을때, 동일한 연결각도 교정을 실시하여도 된다.
이상으로 본 발명을 어느 정도 특정한 예에 따라서 설명하였으나, 최적한 실시예의 상세한 설명은, 단순한 예로서, 특허청구의 범위에 기재되어 있는 구성요소를 그 범위내에 있어서 각종변경이 가능하다.
본 발명에 의하면, 연결차량에 있어서의 브레이크 제어장치 등의 연결각도 센서를 사용하여 소정시간 차량속도가 기준치를 초과하고, 더욱, 차량이 선회하지 않았을 경우, 연결각도 입력신호는 연결각도 제로에 일치하도록 교정되므로서, 초기의 트레일러 흔들림 형상을 나타내는 상태를 감지할 수 있다.
이 결과, 트레일러 차륜이 차량속도에 가까운 속도로서 회전할 수 있도록 선택된 소정시간만큼 트레일러 브레이크를 해제하여, 트레일러 차륜의 가로방향의 안정성을 향상시켜서, 트레일러 차륜이 커브를 다시 전륜에 추종하여 주행하도록 하므로서, 트레일러 흔들림, 잭나이프 형상을 방지, 억제 또는 최소한도로 억제하여, 그 상태로부터 신속하게 차량을 적정한 자세로 회복할 수 있다.

Claims (18)

  1. 트랙터(12)와 트레일러(14)를 관절형 연결부(34/176)에서 그 회동축선(176)둘레에 트레일러가 트랙터에 대하여 회동 가능하도록 연결한 형식의 연결차량(10)용의 자동제어장치를 위한 연결각도신호 교정방법에 있어서, 상기 차량의 연결각도(AA)는 상기 회동축선을 통하여 트레일러의 길이방향 축선(202)과 상기 회동축선을 통하여 트랙터의 길이방향축선(200)에 의하여 둘러쌓인 각도에 의해 정해지고, 상기 제어장치에 설치된 중앙처리장치(70)이 적어도, (i)차량의 연결각도(AA)를 나타내는 연결각도센서(170),(172)로부터의 신호와,(ii)차량의 선회곡율반경(TRC)을 나타내는 신호를 포함하는 입력신호를 수신하여, 더욱 상기 입력 신호를 소정의 논리규칙에 따라 처리하는 것에 의하여 코멘트 출력신호를 장치 액츄에이터에 보내도록 되어 있고, 또 현재의 차량속도와, 현재 차량선회곡율반경과, 연결각도를 나타내는 현재의 입력신호의 값을 결정하고, 소정시간(REF2)에 걸쳐서 (i) 차량속도가 소정의 제1기준치(REF1)를 초과하고, (ii) 차량의 선회곡율반경이 대략 제로인 경우, 연결각도를 나타내는 현재의 입력신호를 제로도(zero 度)(0.0。)의 연결각도에 일치되도록 교정하는 각 단계를 지니는 것을 특징으로 하는 교정방법.
  2. 제1항에 있어서, 차량의 선회곡율반경의 시간도함수(dTRC/dt)가 결정되고, 이 도함수가 소정시간에 걸쳐서 대략 제로인 것도, 연결각도를 나타내는 입력신호를 교정하는 전제조건에 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 트랙터에 차륜속도센서(98),(100),(102),(104)가 설치되어 있고 차량의 선회곡율반경을 나타내는 신호는 상기 차륜속도센서로부터의 신호를 지니는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 트랙터는 앞쪽키잡이차축(40)을 구비하고, 상기 앞쪽키잡이차축에 차륜속도센서(102),(104)가 설치되어 있고, 차량의 선회곡율 반경을 나타내는 신호는 앞쪽키잡이차축의 차륜속도센서로부터의 신호를 지니는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 차량속도를 나타내는 신호는 차륜속도센서로부터의 신호를 지니는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 차량속도를 나타내는 신호는 차륜속도센서로부터의 신호를 지니는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소정의 제 1기준치(REF1)가 약 10마일/시간(10MPH)인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어유닛(70) 및 연결각도센서(170),(172)는 트랙터위로 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제3항에 있어서, 제어유닛(70) 및 연결각도센서(170),(172)는 트랙터 위에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제4항에 있어서, 제어유닛(70) 및 연결각도센서(170),(172)는 트랙터 위로 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 관절각 계산방법.
  11. 제5항에 있어서, 제어유닛(70) 및 연결각도센서(170),(172)는 트랙터 위에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 관절각 계산방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어장치는 소정의 조건에 의하여 불작동화하고, 연결각도를 나타내는 신호의 교정이 제어장치를 재작동화시키는 전제조건인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 트레일러(12)와 트랙터(14)를 관절형 연결부(34/176)로 그 회동축선(176)둘레에 트레일러가 트랙터에 대하여 회동가능하도록 연결한 형식의 연결차량(10)용의 자동제어장치를 위한 연결각도신호 교정장치에 있어서, 상기 차량의 연결각도(AA)는 상기 회동축선을 통해서 트레일러의 길이방향 축선(202)과, 상기 회동축선을 통해 트랙터의 길이방향축선(200)에 의하여 둘러쌓인 각도에 따라서 정해지고, 상기 제어장치에 설치된 제어유닛(70)이, 적어도 (i) 차량의 연결각도(AA)를 나타내는 연결각도센서(170),(172)로부터의 신호와, (ii)차량의 선회곡율반경(RTC)을 나타내는 신호를 포함하는 입력신호를 수신하고 또 입력신호를 소정의 논리규칙에 따라 처리하는 것으로서, 코멘트 출력신호를 장치 액츄에이터에 보내도록 되어 있는 것에 있어서, 현재의 차량속도와, 현재의 차량선회 곡율반경과, 연결각도를 나타내는 현재의 입력신호의 값을 결정하는 수단과 소정의 시간(REF2)에 걸쳐서 (i) 차량속도가 소정의 제1기준치(REF1)를 초과하고, (ii) 차량의 선회곡율반경이 대략 제로인 경우, 연결각도를 나타내는 현재의 입력신호를 제로도(0.0°)의 연결각도에 일치하도록 교정하는 수단을 지니는 것을 특징으로 하는 교정장치.
  14. 제13항에 있어서, 차량의 회전곡율반경의 시간도함수(dTRC/dt)를 결정하는 수단을 지니고 있으며, 도함수가 소정시간에 걸쳐서 대략 제로인 것도, 연결각도를 나타내는 입력신호를 교정하는 전제조건에 부가하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 트랙터에는 차륜속도센서(98),(100),(102),(104)가 설치되어 있고, 차량의 선회곡율반경을 나타내는 신호는 차륜속도센서로부터의 신호를 지니는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 트랙터는 앞쪽키잡이차축(40)을 구비하고 있으며, 이 앞쪽키잡이차축에 차륜속도센서(102),(104)가 설치되어 있고, 차량의 선회곡율반경을 나타내는 신호는 앞쪽키잡이차축의 차륜속도센서로부터의 신호를 지니는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서, 차량속도를 나타내는 신호는 차륜속도센서로부터 신호를 지니는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제13항 또는 제147항에 있어서, 제1기준치(REF1)는 약 10마일/시간(10 MPH)인 것을 특징으로 하는 장치.
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