JP2670817B2 - トラクタ・トレーラのブレーキ制御装置 - Google Patents

トラクタ・トレーラのブレーキ制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複合車両システム（即ち、トラクタ・トレー
ラ車）用ブレーキ制御装置に関する。特に、本発明は操
作者が要求するブレーキ力の大きさに基づき、補助車両
ブレーキ装置等の個々に制御可能な車両ブレーキ位置間
に制動力を分配し、車両間に平衡制動、比例制動あるい
はそれらの組合せた制動が得られるようにする、トラク
タ・トレーラ用ブレーキ制御装置に関するものである。
（従来の技術） トラツク等の重積載車両を含む各種車両のブレーキ装
置およびそれに関する制御装置は従来技術で知られてい
る。
一般に、乗用車用のブレーキ装置は、トラクタ・トレ
ーラ等の重積載車両用ブレーキ装置よりいくらか設計が
容易である。これは乗用車の積み荷が、トラクタのみ、
あるいは空または積み荷の軽いトレーラを備えたトラク
タ、あるいは積み荷の重いトレーラを備えたトラクタな
どのように積み荷の大きさが変化しないからである。
あらゆる種類の車両用アンチロツクタイプのブレーキ
装置は従来技術で知られている。簡単に言えばこれらの
装置はブレーキをかけた車輪の走行方向のスリツプを予
め規定した限界内に維持して最大限の車両安定度（即
ち、ブレーキをかけた車輪の最大横方向摩擦係数）が得
られるように動作する。
これには通常、個々の車輪毎および／または個々の車
軸毎について制動力を調整し、少くとも車輪の回転を維
持することが必要である。
従来技術のアンチロツクシステムの例は、米国特許明
細書、第3,767,270号，第3,768,872号，第3,854,556
号，第3,893,696号，第3,929,383号，第3,929,382号，
第3,966,267号，第4,392,202号，第4,591,213号を参照
することによりわかる。これらすべての特許における開
示内容はここに参照されている。
ドライバーの要求を「ワイヤによるブレーキ」方式で
検出するか、摩擦係数とそれに応じて修正したブレーキ
力を検出するか、車輪にかかる負荷とそれに応じて修正
した制動力を検出するか、車輪のスリツプを検出するこ
とおよび／またはトレーラのブレーキ反応をよりすばや
く達成するための電気信号を使つて、ドライバーの要求
を満たす制動力を制御するブレーキ装置は、米国特許明
細書第4,140,352号，第4,327,414号，第4,494,199号，
第4,512,615号，第4,545,240号，第4,591,213号，第4,6
06,586号，第4,616,881号，第4,648,663号を参照すれば
わかるように従来技術として開示されている。これらの
開示内容もまたここに参照されている。
（発明が解決しようとする課題） 車両安定度等の様々な目的を達成するために検出した
パラメータに応じて制動力を修正する従来のブレーキ装
置は、一般に、車両の制動を強化するが、オペレータの
要求に基づき車両間の平衡制動および車両間の比例制動
の両方を備えていないので、さらに改良する必要があつ
た。
本発明によれば、トラクタ・トレーラ等の連結式重積
載複合車両システムに特に適した車両用ブレーキ制御装
置を設けることによつて、従来技術の欠点の多くが解決
され、あるいは最小限に抑えられる。
したがつて、本発明の目的は個々に制御可能なブレー
キ車輪間、あるいは複数組の車輪間に制動力を分配して
車両間に平衡および比例制動を達成するトラクタ・トレ
ーラのブレーキ制御装置を提供することである。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は通常、車両のブレ
ーキペダルの変位量（％）として感知される操作によつ
て得られた制動力の大きさを検出する手段と、車両シス
テムの複数のパラメータを検出するためトラクタ上に取
付けられた手段と、ブレーキをかけられた車輪間あるい
は複数組の車輪間に制動力を分配し、オペレータの要求
条件が比較的低い場合に平衡制動を行ない、その要求が
高い場合に比例制動を達成するための手段とを設けてい
ることを特徴としている。
具体的には、請求項１ないし請求項７の構成を有する
ものである。
（作 用） このような構成により本発明のブレーキ制御装置は検
出手段（80,170,172）の検出に基づいて制動力を配分
し、トラクタとトレーラ間の平衡および比例制動を実現
させるための検出手段（76）による要求入力信号が第１
および第２の基準値と比較されて所望のブレーキ制御を
行なうようにする。
（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図におけるチヤート10は本発明による車両ブレー
キ装置の様々な動作モードを示す。簡単に説明すると、
セクシヨン12に示すように、制動力要求（車両のブレー
キペダルにかかる力またはブレーキペダルの変位、ある
いはその両方で検出される）が比較的低い時は、本装置
は制動力の平衡を保つため、ブレーキを制御してブレー
キ摩擦面の摩耗を最小限にする。
セクシヨン14に示すように、制動力要求が比較的高い
時は、本装置は負荷に比例して制動力を配分し、車両の
制動能力と安定度を最大限にする。
制動要求が中程度であるセクシヨン16では、制動力は
制動力の平衡配分から比例配分に滑らかに移行するよう
に配分される。
好ましいことに本装置は、セクシヨン18に示すよう
に、アンチロツクモードを有する。このモードでは、現
実のホイールロツクまたはそれが差し迫つていることが
いずれか１本以上の車輪で検出された場合、ブレーキが
かかつたり解除されたりして（通常、制動力は比例制動
配分されている）、ロツクされていない車輪のより高い
横向きの粘着力を利用できるよう車輪を回転させたまま
保つ。
さらに、車両が動力伝達系統またはエンジンリターダ
手段、あるいはその両方を装備している場合には、本装
置はセクシヨン20に示すように制動力要求が低い時に、
車両の運転費を最小限にするため、車両のブレーキの代
わり、またはそれを補足するものとしてこのようなリタ
ーダ（速度を遅らせるもの）を利用することもできる。
本発明の車両用ブレーキ制御装置は、制動力に対する
オペレータの要求の大きさの関数として複数モードで車
両の個々に制御され、ブレーキのかかつた車輪間または
複数組の車輪間で制動力を配分するには有効である。
このモードの１つは、ここでは「比例制動」モードと
定義するが、これは自動車産業では周知のもので、タイ
ヤと路面の境界面での半径方向負荷に対する接線摩擦力
の比率（すなわち、第９図のFF/FN）である「制動率」
に係わる。
もちろん、極限値は摩擦係数（MU）である。各車輪ま
たは車輪の組が同じ割合または比率で負荷に対して接線
摩擦力（または制動力）を作り出す場合には、車輪のそ
れぞれがスリツプ関係と等しいMUを有する程度まで、車
輪は同時に車輪のすべてで得られる粘着力のすべてを利
用できる。それぞれの車輪で等しい制動率を達成できる
という主要なかつ有利な効果は、ブレーキ業界では周知
である。
もつとはつきり言えば、本明細書中で使用される比例
制動とは、軸に垂直な方向から加わる負荷力に対する接
線制動力の比率がすべての車輪または車輪の組について
同じ（またはほとんど同じ）であるか、又は予め決めら
れた方法に関係する車両の制動力配分を意味する。
このような複数の車輪は、個々に考えることも組にし
て考えることもできるが、車両が数台の補助車両を組み
合わせたもの全体であれば、その組は一本の車軸上の車
輪全部、一対のタンデム車軸（台車セツト）上の車輪全
部、あるいは一台の補助車両上の車輪全部で構成しても
よい。
車両の制動装置での制動力の配分に関するもう１つの
要点は、負荷あるいは路面に対するタイヤの粘着力要因
以外のブレーキまたは車両の何らかのシステムパラメー
タに関連する制動エネルギー入力を作り出すことであ
る。
このようなパラメータとしては、ブレーキ間の平衡摩
耗、平衡作用、または平衡温度がある。選んだパラメー
タがどんなものであつても、それを平衡させるための制
動力の配分は、一般に比例制動の場合の制動力の配分と
は異なる。
本明細書中で使用する平衡制動は車両における制動力
分配であり、それは制動力の配分が軸に垂直な方向から
加わる負荷力に依存せず、しかも等化摩耗、ブレーキ
力、温度、あるいはブレーキの摩耗に直接関連するパラ
メータ等により希望の平衡が達成されるという特徴を有
する。現代のブレーキの摩耗率は、主にブレーキ温度特
にライニング（裏張り）の表面温度が要因となるよう
な、ブレーキが実行する作用の量（すなわち、ブレーキ
トルクに回転数をかけたもの）に関連する。摩耗におけ
る温度要因は特に重大である。例えば、800゜Fの時のブ
レーキライニングの摩耗率は300゜Fの時の摩耗率より４
倍も大きい。同等の熱放散特性があり、同じ寸法と構造
にした複数のブレーキの場合には、作用が最も大きいブ
レーキは、温度が最も高くなり、作用の差よりずつと大
きな率で摩耗する。
車両用ブレーキ装置の所定量のブレーキライニング全
体については、ライニングのすべてが起こり得る最も低
い温度で動作する場合、ライニング全体は摩耗耐用年数
が最も長くなる。これは、ドラムまたはデイスクの表面
積全体に熱（エネルギー）が均一に広がつている時に起
こる。また、起こり得る最も低い温度での動作も、エネ
ルギー吸収予備容量が最も大きくなる傾向があることに
注意しなければならない。１つのブレーキでエネルギー
が高いと、ある程度までフエード現象は自己防衛機能で
あるが、結局、壊滅的に故障する原因となる。
従つて、制動力を含む、ブレーキ温度またはブレーキ
エネルギーのその他の基準を使つて、制動力を配分し、
車両の制動装置の摩耗を平衡させることができる。
車両のブレーキの用途、特に重積載車のブレーキの用
途についての様々な研究によると、ほとんどのブレーキ
の使用は要求が低いものであることがわかつている。例
えば100psiのブレーキ圧に対する容量がある空気作動式
ブレーキ装置を装備した車両では、すべてのブレーキ使
用の90％が20psi未満である。ブレーキの摩耗の大部分
はドライバによるブレーキトルク要求が比較的低い時に
発生している。停止の大部分については、路面に対する
タイヤの粘着容量は検討されていない。
積み荷を満載したトラツクの車軸での20psiのブレー
キを使用するには、通常、わずか0.1の摩擦係数しか必
要としない。乾燥した路面が0.6〜1.0の摩擦係数をもた
らし得るのに対し、濡れたアスフアルトでは0.3の摩擦
係数となる。このため、制動容量の極値を基礎とする制
動力配分は、オペレータの制動力要求の大きさにもかか
わらず、車両の所有者またはオペレータ、あるいはその
両方の要求を満足させるようになされない。
トラクタ・トレーラ間の平衡制動は、個々に制御可能
なトラクタブレーキの各々に対して平衡となるように選
択されたパラメータの平均値がトレーラブレーキ用パラ
メータに対する計算された平均値又は検出値と同じであ
るように制動力を分配することである。
本発明のブレーキ制御装置は、第３図に示すトラクタ
・トレーラ装置24（トラクタ−トレーラ車両）のような
複合車両システムに応用できる。
この装置24は、トラクタ28と、連結手段32によつてト
ラクタに取付けられたセミトレーラ30とで構成され、こ
の連結手段はトレーラに固定されたキングピンと選択的
に係合するようにトラクタに固定された周知の第５輪34
とで構成される。
このトラクタは一般に、１対またはタンデムセツトの
後輪駆動車軸36,38と前輪操舵車軸40とで構成される。
トレーラ30は一般に、タンデムセツトまたは１対の非操
舵非駆動式トレーラ車軸42,44で構成される。一般に前
輪車軸27,40は非駆動形で操舵可能な車輪であるが、か
ならずしもそうでなくてもよい。知られているようにト
ラクタ28は、そこに取付けられるトレーラなしで、すな
わち短く切りつめた状態（bob−toiled）で時々運転さ
れる。
本発明のブレーキ装置はセミトラツクトラクタ・トレ
ーラシステム24のような複合車両システムに関する場合
は、少なくともトラクタ28とトレーラ30との間の車両間
制動力配分を必要とするが、トラクタ28に対する車両内
制動力配分と、トレーラ30に対する車両内制動力配分と
を必要とすることもある。
車両の現状、環境、希望の出力に基づいて制動力の分
配を変えることができる、ブレーキ係統制御装置好まし
くはコンピユータ制御のブレーキシステムを設けるなら
ば有利である。同時に粘着力が概して重大ではない時に
は、制動力配分の目標は他の重量な要因、例えば等化摩
耗について設定されるうる。
また、ドライバーがもつと高レベルの制動を要求する
とき等は、装置の目標は例えばリアルタイムの負荷比例
に変えることができる。また、要求が中間レベルの時に
は制動力配分の目標は車両に対してジヤーキングせずに
平衡制動と比例制動を混ぜるか、これらを超越すること
もできる。
車輪のいくつかが低いタイヤの粘着度を有すること
（即ち、氷等の破片の上に乗つている場合）は、常に起
こり得るので、アンチロツクシステムは車輪のロツクア
ツプ状態を監視し、個々のブレーキまたはブレーキの組
について平均制動トルクを下げて方向制御を保つように
調整可能となつている。
フイードバツク機能を備えた電子制御式ブレーキ装置
を利用すれば、装置の最適応答速度を正確度は可能であ
る。さらに、目標出力は従来技術と同様に一定ではなく
て中央処理装置内の論理規則に応じて変えられる。
本発明のマルチモード制動力分配システムは、方向安
定性と操舵性が高い状態で、様々な車両条件で整備費用
の低減、ブレーキ予備容量の最大化、車両の停止距離の
最適化について最適な妥協点を図れるように制御できる
という点で、既存のブレーキ装置を改良したものであ
る。
重要なのは、これら特徴が個々の補助車両の各々のブ
レーキ状態に関わらず単一車両システムだけでなくトラ
クタとトレーラの各種組合せにも設けられることであ
る。
単純化して説明するため、基本的な主たる平衡および
比例制動がトラツク22用のブレーキ装置を示す第５図を
参照すれば理解できる。トラツク22はトランスミツシヨ
ン48と駆動系統50を介してエンジン46によつて駆動され
後輪駆動車軸を備えている。一対の被駆動車輪52,54は
後輪駆動車軸26に連結され、一対の前輪56,58が前輪操
舵車軸27に連結されている。空気作動のブレーキ60,62
は車輪52,54のそれぞれの回転にブレーキをかけるため
に設けられ、空気作動のブレーキ64,66は車輪56,58のそ
れぞれの回転速度を抑制するために設けられている。
リアブレーキ60,62は先行技術で知られているように
フロントブレーキ64,66と同様に寸法も種類も同じもの
である。図示の装置では、これらブレーキは、Ｓ字カム
作動式ドラムブレーキ形または空気圧デイスクブレーキ
形等の周知の空気作動式ブレーキである。これらのブレ
ーキの詳細は先行技術で知られており、米国特許明細書
第4,476,968号および第4,457,407号を見るとより詳細に
開示されている。両方の開示内容については本明細書に
参照されている。
周知のように、両方のフロントブレーキと両方のリア
ブレーキは寸法も種類も同じでなければならないが、フ
ロントブレーキ64,66はリアブレーキ60,62と同一の寸法
および種類である必要はない。ブレーキを作動させるた
めの圧縮空気は車両のコンプレツサ（図示しない）等か
ら複数の供給タンク68を通して供給される。ここではこ
の供給タンクは１つだけ図示されている。
このブレーキ装置は制御ユニツト70を含み、この制御
ユニツト70は順応性と応答性のため複数の入力信号を受
け取る手段72と、既定の論理規則に従つて入力信号を処
理する手段と、様々なシステムオペレータに対して指令
出力信号を出す手段74とを有する、電子マイクロプロセ
ツサに基づく制御装置であることが好ましい。
センサ76（第３検出手段）はオペレータによるブレー
キペダル78の変位を検出して、車両の停止作用力に対す
るドライバの要求を示す入力信号を供給する。この種の
センサは先行技術で知られており、米国特許明細書第4,
140,352号，第4,327,414号および第4,512,615号を見る
と詳細に開示されている。
一般にこのようなトランスデユーサはブレーキペダル
78の変位またはブレーキペダル78にかかる力、あるいは
その両方を検出し、それに比例した出力信号を出力す
る。車両の減速度を示す入力信号は、車両に取付けた減
速計80（第２検出手段）か、CPU70によつて区別される
駆動系統の回転速度を示す信号を出力する変速機の出力
軸速度センサ81を使用して出力してもよい。
力センサ82,84,86,88は車輪52,54,56,58のそれぞれの
制動力と負荷力を示す入力信号を出力するために使用す
る。この力センサは先行技術で知られたストレンゲージ
形および／または線形可変変位のトランスジユーサであ
つてもよい。ブレーキ平衡モード時の制動力配分をもつ
と正確にするために、温度センサ90,92,94,96を設け
て、車輪52,54,56,58のそれぞれのブレーキ温度を検出
してもよい。
温度センサは公知の非接触形赤外線センサ等であつて
もよい。このブレーキ装置でアンチロツクモードを可能
にするため、車輪速度センサ98,100,102,104が、車輪5
2,54,56,58のそれぞれの回転速度を示す入力信号を出力
させるように設けられている。
車両の加速および減速は適切な許容がスリツプに対し
て作られるなら車輪速度センサを用いることによつて測
定することができる。もちろん、車輪速度センサと組合
される車両の加速および減速用測定装置80を用いること
により、車輪のスリツプについての正確な測定が計算で
きる。
制御ユニツト（CPU）70は以下に詳細するように、既
定の論理規則に基づき入力信号を処理し、制御弁106,10
8（アクチュエータ）に指令出力信号を出力する。簡単
に説明すると、制御弁106は供給管路110を介して供給タ
ンク68に接続され、CPU70からの指令出力信号に従つ
て、分岐管112を介してブレーキ60に、また分岐管114を
介してブレーキ62に加圧流体を供給する。制御弁108は
供給タンク68の一方の供給管路110に接続され、指令出
力信号に従つて、分岐管116を介してブレーキ64に、ま
た分岐管118を介してブレーキ66に独立に加圧空気を供
給する。
したがつて、それぞれの車輪での制動力は、CPU70が
受け取り、処理した入力信号に応じてCPU70が出力した
指令出力信号に応じて、閉ループ方式で個々に制御でき
ることが明らかとなる。
トラツク22用ブレーキ装置の車両用車輪52,54,56,58
間で制動力を制御又は分配する方法は以下で詳細に説明
する。本発明のブレーキ装置は各車輪での制動力の分配
を伴う一方で、この装置は受け入れ可能な制動力の正確
な表示として各車輪での制動力のパラメータを測定し、
制御する。
もつと単純化されかつ安価な代替装置では、第５図に
示すものよりいくらか正確度で劣るが、車輪52,54,56,5
8のそれぞれの制動力を示す入力信号を出力するセンサ
として、力センサ82,84,86,88の代りに圧力センサ120,1
24,126,128等を部分的に使用してもよい。簡単に説明す
ると、ブレーキの寸法と種類、空気モータの寸法と種
類、ライニングの種類、ゆるみ調整装置の寸法と種類等
のパラメータが見い出される。空気作動式ブレーキが与
えられると、このブレーキによつてかかる制動力は約±
10％の正確度で空気モータに供給される圧力に相当する
ことがわかつている。
力センサ82,84,86,88は接線力（すなわち制動力）と
軸に垂直な方向から加わる力（すなわち負荷力）の両方
を示す信号を出力するタイプのものでもよいが、この代
りとして個別の負荷センサを使用することもできる。典
型的な従来の負荷センサ130を示す第４図を参照するこ
とにより明らかとなる負荷センサは公知のものである。
このような負荷センサは車輪毎又は車軸毎に設けてもよ
い。
本実施例では、ブレーキ力（第９図）のFF）は、車両
の車輪間で制動力または制動作用を配分するために、測
定し、制御したパラメータとなる。第１図に示すよう
に、制動力に対するオペレータの要求が比較的低く、第
１基準値Ａより小さい（100％中、０〜Ａ％の要求）場
合、制動力は平衡制動モードで配分される。制動力に対
するオペレータの要求が比較的高く、第２基準値Ｂ（≧
Ａ）以上である（Ｂ〜100％の要求）場合、制動力は比
例制動モードで配分される。オペレータの要求が中程度
（100％中、Ａ〜Ｂ％の要求）であれば、制動力は、平
衡制動モードから比例制動モードへ滑らかに移行するよ
う、過渡的に配分される。一般に、Ａは15〜25％にな
り、Ｂは30〜35％になる。ＡとＢの値は、ドライバの要
求、期待使用率、全車両の整備方法等を考慮して変える
のが好ましい。ＡとＢの値は、検出した車両の運転条件
（すなわち、ホイールロツクの高発生率等）を考慮して
閉ループで変えてもよい。
この例は、トラツク22の車輪52,54,56,58間での車両
内制動力配分に関するものであるが、同じ動作モード
は、トレーラ30の車輪間での車両内制動力配分や、複合
車両システム24のトラクタとトレーラとの間の車両間制
動力配分（すなわち、トラクタとトレーラ間の平衡制動
と比例制動）にも応用できる。
平衡制動モードでの動作時には、車輪Ｎ本用の制動装
置の各車輪での制動力（BF）は、次式のようになる： 式中、 BFXB＝平衡制動時の車輪Ｘでの制動力 CX＝相対的なブレーキ寸法、種類に基づく定数（CXは車
輪Ｘでの負荷VXの関数ではない。） ｇ＝平衡制動関数 Ｄ＝検出した要求 言い換えると、平衡制動時には、各車輪（または車輪
の組）での制動力は、検出したオペレータの要求（Ｄ）
に、既知の個々のブレーキパラメータ（寸法、種類、モ
ータの寸法等）に関する定数（Ｃ）をかけた関数（ｇ）
となる。
CPU70は各車輪で制動力 を検出し、制御弁106,108に指令出力を送つてブレーキ6
0,62,64,66に圧力をかけ、次の誤差（EXB）式を最小限
にする： EXBが正であれば、ブレーキにかかる圧力が大きくな
り、EXBが負であれば、ブレーキにかかる圧力が小さく
なる。
一般に、平衡制動時の目標は摩耗を平衡させることで
ある。温度が検出されなければ、同様の複数のブレーキ
で熱放散が等しいと考えられ、また、車両全体は同じ速
度なので、車輪のスリツプの小さな差を無視すると、
（BF）×（車両の速度）×（時間）の積はブレーキ入力
エネルギーに等しくなる。エネルギー入力を等しくする
には、CXはすべて等しくなければならない。
温度センサ（90,92,94,96）を使用する場合は、もつ
と正確な摩耗平衡が得られる可能性がある。このような
状況では、次式のようになる： 式中、TX＝車輪Ｘの温度 ブレーキｘでの力は、他のブレーキ（Ｎ−１）の温度
と相対的にブレーキｘで検出された温度に従つて加減さ
れるであろう。他のブレーキの温度と相対的にこのブレ
ーキで検出された温度が高ければ高いほど、BFXBは低く
なる。温度センサがあるこのような装置では、エネルギ
ー入力が始めから等しいかもしれないが、熱放散特性の
差によつて温度差が発生したら、これに応じてエネルギ
ー配分は修正されるだろう。
比例制動モードでの動作時には、車輪Ｎ本用の制動装
置の各車輪での制動力は、次式のようになる： 式中、 BFxp＝比例制動時の車輪Ｘでの制動力 KX＝相対的なブレーキパラメータに基づく定数 ｆ＝比例制動関数 Ｄ＝検出した要求 LX＝車輪Ｘでの負荷 言い換えると、比例制動時には、各車輪での制動力
は、検出した要求（Ｄ）と、その車輪での負荷（Ｌ）と
の関数（ｆ）となる。この負荷は力センサ82,84,86,88
で検出してもよく、あるいは、センサ130等の個別の負
荷センサをｎ本の車輪のそれぞれに設けてもよい。
平衡制動の場合と同様、比例制御時には、CPU70が各
車輪（BFSX）での制動力を検出し、制動弁106,108に指
令出力を送つて次の誤差（Fpx）式を最小限にする： 一般に、比例制動モードでは、各車輪にかかる制動力
は、オペレータの要求に、平均制動率と検出した負荷の
積をかけたものに正比例する。
移行モードでの動作の場合は、車輪Ｎ本用の制動装置
の各車輪での制動力は、次式のようになる： 式中、 BFX1＝中間制動時の車輪Ｘでの制動力 ｈ＝中間制動関数 言い換えると、中間または移行制動時には、各車輪で
の制動力は、他のモードとの間で滑らかに移行するため
の、他のモードの間を補うものである。
他のモードの場合と同様、CPUは制御弁に指令を出し
て、各車輪で次のような誤差（E1X）式を最小限にす
る： 上記のように、車輪52,54,56,58のそれぞれに連結し
た水平力センサ82,84,86,88を取り除き、その代わりに
圧力センサ120,124,126,128を使用し、さらに各車輪に
従来タイプの垂直負荷センサ130を使用すると、トラツ
ク22用の比較的安価だか正確度が幾らかに劣るブレーキ
装置を提供することができる。このような装置では、各
ブレーキにかかる圧力は、監視され、制御されるパラメ
ータとなる。寸法と種類がわかつているブレーキでは、
その空気モータにかかる圧力が、そのブレーキによつて
（加わる）制動力を比較的正確に表していることがわか
つている。
本発明の制動装置は、第３図に示すトラクタ28とトレ
ーラ30のシステム24のような複合車両システムにも応用
できる。第６図を参照すると、複合車輪システム24のト
ラクタ28用の制動装置がわかるであろう。簡単に説明す
ると、先行技術で知られているように、トラクタ28は、
通常は駆動されない前輪操舵車軸40と、前輪−後輪駆動
車軸36と後輪−後輪駆動車軸38とから成るタンテムペア
の後輪駆動車軸とを具備する。車輪140と142は後輪−後
輪駆動車軸38に連結され、車輪144と146は前輪−前輪駆
動車軸36に連結され、車輪148と150は前記操舵車軸40に
連結される。トラクタの場合には一般的だが、後輪駆動
車軸の各車輪にダブルタイヤが使用される。リヤブレー
キ152と154、負荷センサ156と158、速度センサ150と16
2、温度センサ164と166を数組追加する必要があること
を除けば、トラクタ28用のブレーキ装置は、トラクタ内
の制動力配分に関連するので、機能および構造上は第５
図に示すトラツク22用の制動装置と実質的に同じであ
る。従つて、トラクタ28用のブレーキ制御装置の各種要
素のうちトラツク22用に使用するものと一致するものに
は、同じ参照番号を割り当て、もう一度詳しい説明はし
ない。
後部制御弁168（アクチュエータ）は、第５図に示す
後部制御弁106と実質的に同じであるが、個々に制御さ
れた４本の分岐線がそこから伸びている。
簡単に説明すると、エアブレーキ152、154は、エアブ
レーキ60,62と実質的に同じである。力センサ156と158
は、好ましくはストレインゲージに基づく装置で、構造
および機能上、力センサ82,84と実質的に同じである。
車輪速度センサ160と162が、構造および機能上、車輪速
度センサ98,100と実質的に同じであり、温度センサ164
と166は、構造および機能上、温度センサ90,92と実質的
に同じである。
トラツク22用のブレーキ装置と比較すると、トラクタ
28用のブレーキ装置が、ブレーキのかかる車輪を４本で
はなく６本（すなわち、Ｎ＝４ではなくＮ＝６）具備し
ていることを除けば、トラクタ内の平衡制動モード、移
行制動モード、比例制動モードは、トラツク22用の制動
装置に関連して説明した同モードと実質的に同じであ
る。第３図に示すシステム24のようなトラクタ・トレー
ラ車システムでは、車両間の制動力配分は極めて重要で
ある。概して、最小限の整備と、最大限の制動性能およ
び安定性という両方の目的から、受け入れられる車両の
ブレーキ性能を得るために重要な順に言えば、トラクタ
とトレーラ間の比例制動と平衡制動は、少なくとも、ト
ラクタ内の比例制動と平衡制動と同じように重要で、ト
レーラ内の比例制動と平衡制動より重要なものと考えら
れる。従つて、トラクタ・トレーラ用のブレーキ装置で
は、上記のようにトラクタとトレーラ間の制動力配分を
実行できる手段を設けることが重要である。さらに、ト
ラクタ28は、トレーラ30の所有者以外の個人に所有され
ることが多く、しかも、共有のトラクタとトレーラ数台
ずつの連合車両（fleet）内でさえ、典型的な連合車両
ではトラクタの台数よりトレーラの台数の方がずつと多
くなるということは、忘れてはならない重要なことであ
る。従つて、トレーラに装備する特別な装置が必要だと
してもそれがほとんどなく、トラクタ・トレーラでの比
較的正確な比例制動とトラクタとトレーラ間である程度
の平衡制動をもたらすような、制動制御システムをトラ
クタ・トレーラ車システムに設けることが非常に望まし
い。
トラクタとトレーラ間で受け入られる程度の比例制動
と平衡制動をもたらすような、トラクタ・トレーラ制動
装置を達成するには、トレーラに装置を追加する必要は
ないが、本発明のトラクタに、加速計80と１対の負荷セ
ンサ170,172（第１検出手段）を装備する。この加速計8
0は、車両の加速および減速を示す入力信号をCPU70に出
力するもので、負荷センサ170,172は、トランスデュー
サ等を備え、トラクタとトレーラの間の第５輪接続部の
垂直力と水平力を示す入力信号をCPU70に出力する。ま
た、CPU70からの指令出力で制御される制御弁174（アク
チュエータ）は、標準的なトレーラ用ブレーキ装置の制
御弁にパイロツト信号または制御信号を出力する。
次に、従来の標準的なトレーラ用ブレーキ装置を示す
第７図について説明する。簡単に説明すると、このトレ
ーラは、先行技術で公知の通り、トラクタの第５輪34と
選択的に係合したり、それから外れたりできるようにキ
ングピン176を具備している。また、トレーラは、流体
接続部180を使つてトラクタの空気圧系統に接続された
供給タンク178を具備する。トレーラの車軸42,44は、ト
レーラの車輪182,184,186,188を支え、そのそれぞれに
はエアブレーキ190,192,194,196が設けられている。一
般的に、トレーラ用ブレーキはすべて、リレーバルブ19
8を使つて同じ圧力で制御されている。このリレーバル
ブ198には、トレーラの供給タンク178に接続された流入
口200と、コネクタ204を使つてトラクタの空気圧系統か
らパイロツトエア信号を受け取るパイロツトバルブ部20
2とを有する。コネクタ204は、トラクタのコネクタ206
と接続できるように設計されている。一般的に、コネク
タ204と206、コネクタ180、ならびにそれに付随する車
両の空気圧系との接続部（図示しない）は、流体接続を
形成し、「グラツド ハンド（glad hand）」として知
られている。
第７図を参照すればわかるように、従来の標準的なト
レーラ30には、各ブレーキがパイロツト制御式リレーバ
ルブ198からの単一出力208による同一圧力で作動し、こ
のため、すべてのブレーキが、パイロツトバルブ部202
にかかる圧力の関数である同一圧力で作動するという、
ブレーキ装置が付いている。従つて、ブレーキ190,192,
194,196のすべてが同一圧力で作動し、しかも、その作
動圧力の個々の制御が標準的なトレーラでは利用できな
いので、トレーラのブレーキ同士の間の制動力配分を制
御して、制御方式でトレーラ内の平衡制動または比例制
動を達成することは不可能である。しかし、第６図に示
すトラクタ用制動装置を利用すると、トラクタとトレー
ラ間の比例制動と、ある程度の平衡制度が得られる。
第10図の平衡示力図には空気抵抗力、勾配抵抗力ある
いは過渡的力が含まれていないが、同図からわかるよう
に、次の関係が成り立つ： H1＝−M1a＋HF V1＝M1g＋VF H2＝−M2a−HF V2＝M2g−VF 式中、 M1＝トラクタ28の質量 M2＝トレーラ30の質量 H1＝トラクタ28の制動力 H2＝トレーラ30の制動力 HF＝第５輪34/キングピン178での水平力 V1＝トラクタの車軸が支える重量 V2＝トレーラの車軸が支える重量 VF＝第５輪にかかる重量 ｇ＝重力 ａ＝前進加速 トラクタ・トレーラの比例制動状態では、トラクタ
（１単位として考える）の制動率は、トレーラ（１単位
として考える）の制動率に等しくなり、次の関係が成り
立つ： H1/V1＝H2/V2 さらに、連結組立品の制動率（HF/VF）は、上記の値
に等しくなり、すなわち、次の関係が成り立つ： HF/VF＝H2/V2＝H1/V1 上記の関係の場合、HF/VF＝−a/gであれば、トラクタ
・トレーラの比例制動が得られることがわかるであろ
う。従つて、トラクタ用ブレーキ（バルブ108と168の制
御）またはトレーラ用ブレーキ（バルブ174の制御）あ
るいはその両方にかかる圧力を調節して、次の誤差式を
最小限にすると： Ｅ＝HF/VF ＊Ｃ＋ａ トレーラにかかる負荷にかかわらず、トラクタ・トレー
ラの比例制動が得られ、トレーラにセンサまたは制御装
置あるいはその両方を追加する必要がない。上式の“C"
は重量係数である。空気抵抗力、勾配抵抗力、あるいは
過渡的力は、無視できなくて力センサのデータから計算
される。
トラクタ・トレーラの平衡制動を達成するために、ト
レーラ用ブレーキ装置が備えているブレーキの数および
種類に関して、トレーラの未知のブレーキ構造、ある仮
定、入力あるいは計算された見積値が要求される、一方
トラクタ用ブレーキ装置の数および特性は知られてい
る。
一般的なトレーラ用ブレーキ装置において、所定のパ
イロツト圧力として、全てのブレーキは同一圧力が加え
られる。こうして平均のブレーキ特性を測定すること以
外にトレーラのブレーキの数（即ち、トレーラ車軸に設
けられたブレーキの数）を知ることは、トラクタ・トレ
ーラのおおよそのブレーキバランスを達成するために重
要なことではない。
トレーラの重量又は質量に関して、一定の計算および
／または仮定を行なうことにより、また１つの既知の車
両の減速を達成するために各ブレーキ（即ちバルブ198
へのパイロツト圧）に供給される圧力を知ることにより
ブレーキの数（即ち、2,4,6…）および平均ブレーキ特
性が受け入れ可能な正確さで見積ることができる。
その点で、各ブレーキは割り当てられた平均のブレー
キ特性を有するものであると仮定でき、バルブ198から
の圧力は各トレーラブレーキの各々を平均してブレーキ
作用の全量を等しくさせるために必要とする圧力とな
り、あるいは既定の方式でトラクタブレーキによつてな
された平均ブレーキ作用に関連した圧力となる。
第８図において示す図案化したチヤートは、既知の平
均的なトラクタに適用し、かつ既知もしくは計算された
トラクタおよびトレーラの質量を伴なうトレーラブレー
キの所定圧力に対するトレーラブレーキの異なる数に対
してのHF値の期待範囲を示している。
トレーラ質量は非ブレーキ時の車両を加速している間
のHFから計算される。バンド400はトレーラが２つのブ
レーキをかけた車輪を有する場合の期待応答域を形成
し、バンド402はトレーラが４つのブレーキをかけた車
輪を有する場合の期待応答域を形成し、バンド404はト
レーラが６つのブレーキをかけた車輪を有する場合の期
待応答域を形成している。
所定のトレーラ用ブレーキの作動圧力、たとえば第８
図中の参照番号406の直線上で、HF値408はトレーラが２
つのブレーキをかけた車輪を有し、その車輪が緩かなブ
レーキであることを示す。HF値409はトレーラが６つの
ブレーキをかけた車輪を有し、その車輪が比較的強力な
ブレーキであることを示す。HF値410はトレーラが４つ
の強力なブレーキとなる車輪か、６つの緩かなブレーキ
となる車輪のいずれかを有するように（既知の規則に従
つて）なつている。
したがつて、HF値410の読みは既知の平均的なブレー
キ特性を割り当てるようにさせる。
計算したあるいは仮定した平均的なトレーラブレーキ
の特性を与えることにより、各トレーラブレーキによつ
てなされた平均的な作用（又は他の平衡したパラメー
タ）がトラクタブレーキによってなされた平均的な作用
（又は他の平衡したパラメータ）に対して既定の関係に
あるようにトレーラブレーキが作動する。
もう少しより高度化された装置では、トラクタの確認
プラグ360とかみ合せるようにトレーラは確認ソケット
（図示せず）を備えてもよい。これは、トレーラに搭載
された情報記憶装置（図示せず）等に記憶されたブレー
キの数、ブレーキの種類、アクチユエータの種類等、ト
レーラブレーキについての一定の基本情報をCPU70に出
力するものとなる。この情報は、オペレータ用キーボー
ド350を使つてCPU70に入力してもよい。この情報を使え
ば、より正確なトレーラ・トラクタの平衡制動が達成で
きる。
したがつてトラクタ・トレーラトランジスタ24等の複
合車両システム用のブレーキ装置は、オペレータの要求
に従い、あるいは特別のセンサ類やトラクタ上に単独に
配置された制御装置を利用することにより、トラクタ・
トレーラ間の制動力をトラクタ・トレーラ間に比例制動
又はほぼ平衡制動となるように適宜分配するように設け
られている。
（発明の効果） 本発明によれば、運転者の要求入力信号に応じて制動
力を発生させるとともに、トレーラ重量およびトレーラ
ブレーキの平均入力／出力特性を算出し、トラクタ側と
トレーラ側とで制動力の配分を調整して、要求入力信号
が第１基準値より小さいとき、トラクタ−トレーラ間で
平衡制動を実行し、要求入力信号が第２基準値以上のと
き、比例制動を実行することにより、トラクタ−トレー
ラ間での平衡制動および比例制動を適宜切り換えること
ができ、ライニングの寿命向上および制動時の車両安定
性の確保を両立させることができる。このとき、第５輪
における垂直荷重、水平荷重および車両加速度に基づい
てトラクタ側とトレーラ側との制動力の配分を調整する
ことにより、トレーラ側に特別な専用装置を装着するこ
となく、トラクタ−トレーラ間の比例制動を達成するこ
とができる。
また従来のブレーキ装置よりコストを低下させるとと
もに車両の運転費と安全性の両面についても性能を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によつて得られる車両制動の複数のモー
ドを示す図、 第２図は本発明のブレーキ制御装置を使用できる単一車
両システムの概略図、 第３図は本発明のブレーキ制御装置を使用できる複合車
両システムの概略図、 第４図は本発明のブレーキ装置とともに使用できる従来
の負荷センサの概略図、 第５図は第２図に示した単一車両システム用の本発明の
ブレーキ装置の概略図、 第６図は第３図の複合車両システム用の、本発明のブレ
ーキ装置の概略図、 第７図は第６図のブレーキ装置とともに使用できる標準
的なトレーラブレーキ装置の概略図、 第８図はトレーラブレーキの種類と数を決めるための方
法を示す概略図、 第９図はブレーキをかけた車輪の示力図、 第10図は第３図の複合車両システムの平衡示力図、 Ａ……第１基準値、Ｂ……第２基準値 22……トラツク、24……トラクタ・トレーラシステム 28……トラクタ、30……トレーラ 34……第５軸 52,54,56,58……車輪 60,62,64,66,152,154……ブレーキ 70……制御ユニツト、72……入力信号 74……指令出力信号、76……センサ 80……加速計 82,84,86,88……力センサ 168,174……制御弁（アクチユエータ） 170,172……負荷センサ（第１検出手段） 176……キングピン 400,402,404……バンド 408,409,410……HF値

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】既知のブレーキ特性を有する個々に制御可
    能な既知数のブレーキ（60,62,64,66,152,154）を含む
    独立して制御可能なトラクタ補助車両ブレーキ装置と、
    トレーラ補助車両（30）に支持されたキングピン（17
    6）を係合させる前記トラクタ補助車両上の第５輪連結
    部（34）と、独立して制御可能なトレーラ補助車両ブレ
    ーキ装置を制御する手段（174）とを有するトラクタ−
    トレーラ車両に搭載されるトラクタ−トレーラブレーキ
    装置の制御装置であって、 前記第５輪／キングピン連結部における水平荷重および
    垂直荷重の値を表す入力信号を出力する前記トラクタ補
    助車両に取付けられた第１検出手段（170,172）と、 当該車両の加速度を表す入力信号を出力する第２検出手
    段（80）と、 運転者が要求する制動力のレベルを表す要求入力信号を
    出力する第３検出手段（76）と、 前記入力信号（72）を受けて、該入力信号を所定の論理
    規則に従って処理して指令出力信号（74）を出力する手
    段を有する制御ユニット（70）と、 前記指令出力信号に応答して、各補助車両ブレーキ装置
    におけるその制動力に関する制御パラメータを調整する
    アクチュエータ（168,174）とを備え、 前記論理規則は、運転者の要求に応じて制動力発生さ
    せ、 前記要求入力信号を第１基準値（Ａ）および該第１基準
    値以上の第２基準値（Ｂ）と比較し、 前記要求入力信号が前記第１基準値より小さいとき、各
    補助車両ブレーキ装置に、前記要求入力信号の値に依存
    し、かつ、荷重とは独立した制動力を発生させ、 前記要求入力信号が前記第２基準値以上のとき、各補助
    車両ブレーキ装置の制動力を調整して次式 Ｅ＝Ｃ＊HF/VF＋ａ ここで、 E:誤差 C:重量係数 HF:第５輪／キングピン連結部の水平荷重 VF:第５輪の垂直荷重 a:当該車両の加速度 で表される誤差Ｅの絶対値を最小とすることにより、各
    補助車両ブレーキ装置に、前記要求入力信号の値および
    各補助車両ブレーキ装置における荷重に直接関係した制
    動力を発生させ、 さらに、前記制御ユニットは、トレーラ重量を算出し、
    トレーラの各ブレーキにかかる適用力（406）および対
    応するトレーラ補助車両ブレーキ装置の制動力（408,40
    9,410）を表す入力信号を検出し、該入力信号を所定の
    ブレーキ性能基準パラメータ（400,402,404）と比較し
    て、トレーラに搭載されたトレーラブレーキの平均入力
    ／出力特性を算出する論理規則を含んでいることを特徴
    とするトラクタ−トレーラブレーキ装置の制御装置。
  2. 【請求項２】前記第１検出手段は、前記第５輪に取付け
    られたトランスデューサを備えていることを特徴とする
    請求項１に記載のトラクタ−トレーラブレーキ装置の制
    御装置。
  3. 【請求項３】前記第２および第３検出手段は、前記トラ
    クタ補助車両に取付けられていることを特徴とする請求
    項２に記載のトラクタ−トレーラブレーキ装置の制御装
    置。
  4. 【請求項４】トレーラ重量は、非制動車両加速時に第５
    輪／キングピン連結部の水平荷重HFの値に基づいて算出
    されることを特徴とする請求項１に記載のトラクタ−ト
    レーラブレーキ装置の制御装置。
  5. 【請求項５】前記トレーラ補助車両は、前記制御ユニッ
    トによって読取り可能な少なくともトレーラに搭載され
    たトレーラブレーキ数を表示する情報記憶装置（360）
    を備えていることを特徴とする請求項１に記載のトラク
    タ−トレーラブレーキ装置の制御装置。
  6. 【請求項６】前記要求入力信号が前記第１基準値より小
    さいとき、前記制御ユニットは、算出されたトレーラブ
    レーキの平均入力／出力特性に基づいて、トレーラブレ
    ーキによてなされる要求された平均制動作用に対して、
    所定の関係を有する要求された制動作用が得られるよう
    に、トラクタの各ブレーキを作動させることを特徴とす
    る請求項１に記載のトラクタ−トレーラブレーキ装置の
    制御装置。
  7. 【請求項７】独立して制御可能なトラクタ補助車両ブレ
    ーキ装置と、トレーラ補助車両に支持されたキングピン
    を係合させる前記トラクタ上の第５輪連結部と、独立し
    て制御可能なトレーラ補助車両ブレーキ装置を制御する
    手段とを有するトラクタ−トレーラ車両に搭載されるト
    ラクタ−トレーラブレーキ装置の制御装置であって、 前記第５輪／キングピン連結部における水平荷重および
    垂直荷重の値を表す入力信号を出力する前記トラクタに
    取付けられた第１検出手段と、 当該車両の加速度を表す入力信号を出力する前記トラク
    タに取付けられた第２検出手段と、 運転者が要求する制動力のレベルを表す要求入力信号を
    出力する前記トラクタに取付けられた第３検出手段と、 前記入力信号を受けて、該入力信号を所定の論理規則に
    従って処理して指令出力信号を出力する手段を有する制
    御ユニットと、 前記指令出力信号に応答して、各補助車両ブレーキ装置
    におけるその制動力に関する制御パラメータを調整する
    アクチュエータとを備え、 前記論理規則は、運転者の要求に応じて制動力発生さ
    せ、 非制動車両加速時に検出された第５輪／キングピン連結
    部における水平荷重の値に基づいてトレーラ重量を算出
    し、 各トレーラブレーキにかかる適用力を表す入力信号を検
    出し、該入力信号を所定のブレーキ性能基準パラメータ
    と比較してトレーラ上のトレーラブレーキの平均特性を
    算出し、 前記要求入力信号を第１基準値と比較して、前記要求入
    力信号が前記第１基準値より小さいとき、前記トレーラ
    ブレーキにおけるブレーキ摩耗を表す選択されたパラメ
    ータの平均値と、前記トラクタブレーキにおける前記パ
    ラメータの平均値とが所定の関係を有するように前記ト
    レーラブレーキおよび前記トラクタブレーキを作動させ
    ることを特徴とするトラクタ−トレーラブレーキ装置の
    制御装置。
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