JP4210033B2 - 車両用の制動トルク調節 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、請求項１の前提部分による車両のブレーキシステムにより発生する制動トルクを調節するための方法に関し、そして請求項１１の前提部分による車両のブレーキシステムにより発生する制動トルクを調節する装置に関する。本発明は、さらに、該ブレーキシステムにより発生する制動トルクを制限するための車両のブレーキシステムでの圧力調節手段の使用に関する。
【０００２】
本発明は、主として、商用車（例えば、トラックおよび貨物自動車）のブレーキシステムでの応用を意図しているが、これらにだけ制限されるものではない。
【０００３】
（発明の背景）
電子制御は、種々の運転システムの最適な効率および信頼性を保証するために、車両において、絶えず使用が拡大している。トラック工業での最近の開発には、電子ブレーキシステム（ＥＢＳ）の利用の可能性がある。ＥＢＳでは、依然として、ブレーキをかけるために圧縮空気を使用しているものの、ブレーキシリンダを圧縮空気で加圧してブレーキを噛み合わせるために、圧力調節モジュールを指令するのにエレクトロニクスが使用されている。少なくとも理論的には、種々の力、負荷の変化および個々のブレーキ速度をモニターできることにより、ＥＢＳは、各車輪にかかる制動を連続的に変えることができ、それにより、制動力の最適な分布を与える。アンチロック制動（ＡＢＳ）および牽引制御（ＡＳＲ）機能もまた、ＥＢＳに一体化できる。
【０００４】
ＷＯ９１／０９７５８で記述されているように、ＥＢＳは、トレーラーのブレーキに供給されるブレーキ圧を、牽引しているトラックのブレーキに供給されるブレーキ圧に適合させるのに、使用できる。
【０００５】
トラックにＥＢＳが取り付けられているかどうかに関係なく、非常停止時には、そのブレーキにより発生する制動トルクは、持続時間の短いピーク値へと急速に上昇した後、それより低い値へと横ばい状態となる。この効果は、ドラムブレーキシステムについて、図１で図示されており、ここで、制動トルクは、３つの異なる速度から、非常制動に対する時間の関数として、プロットされている。それゆえ、曲線Ａは、２０ｋｍ／ｈからの非常制動に相当し、曲線Ｂは、６０ｋｍ／ｈからの非常制動に相当し、そして曲線Ｃは、１００ｋｍ／ｈからの非常制動に相当する。ピーク制動トルクの最大値は、比較的に低い速度から非常制動をかけたときに、上昇していることが明らかである。
【０００６】
商用車でのディスクブレーキの使用は、段々と普及している。一般に、ディスクブレーキは、対応するドラムブレーキよりも軽く、それにより、バネを除いた（ｕｎｓｐｒｕｎｇ）低い重量に寄与している。さらに、それらは、ドラムブレーキよりも効果的に熱を分散させる性能を有しており、このことは、それらが、しばしば、高速からのブレーキ消失を起こしにくいことを意味している。重い荷を積んだトラックを高速から減速するためには、そのディスクブレーキのアクチュエータは、そのブレーキパッドに高い圧力を加えることができなければならない。図２から明らかなように、この高いブレーキ圧は、相当する速度から非常制動をかけるとき、制動トルクについて、ドラムブレーキシステムで到達される値よりも大きなピーク値が生じる。
【０００７】
低速から非常制動をかけるときの制動トルクの高いピーク値は、図２の曲線Ｄで表わされるが、トラック製造業者に対して重大な問題を引き起こす。第一に、特に、車両の前部において、車両のサスペンション部品および車軸は、これらのピーク制動トルクに耐えることができる寸法にしなければならない。このことは、重量および製造コストの実質的増加を意味している。第二に、このピーク制動トルクは、たとえ、このトラックが高摩擦面（例えば、乾いたアスファルト）を走行しているとしても、ＡＢＳシステムを作動させるには充分であり得る。このような表面では、例えば、２５ｋｍ／ｈよりも低い速度にて、ＡＢＳが割り込まないなら、実際、短い制動距離が達成される。第三に、低速で非常制動をかけると、トラックを介して伝達される激しい振動があり、このことは、このようなピーク制動トルクが生じない場合よりも、貨物をしっかりと縛らなければならないことを意味する。このことは、もちろん、トラックに充分な貨物保持手段を備え付ける際に、余分な時間および費用を伴うことを意味している。
【０００８】
（発明の要旨）
従って、本発明の目的は、低速からの非常制動中に生じるピーク制動トルクに付随した問題を克服する方法および装置を提供することにある。
【０００９】
この目的は、請求項１に記載の方法および請求項１１に記載の装置により、達成される。
【００１０】
この方法および装置の好ましい実施態様は、各個の従属請求項で、詳述される。
【００１１】
本発明は、さらに、該ブレーキシステムを最初に作動したとき、該車両が所定速度未満で走行している場合にて、該ブレーキシステムにより発生する制動トルクを、最大値よりも低い所定値に制限するための車両のブレーキシステムの圧力調節手段の使用を提供する。
【００１２】
本発明によれば、所定値よりも低い速度から非常制動をかけるとき、ブレーキ圧は、最大圧力値よりも低い所定値に制限される（この最大圧力値は、所定速度値よりも高いなら、到達できる）。このようにして、低速から非常制動をかけるときのピーク制動トルク値は、高速から非常制動をかけるときに望ましい高ブレーキ圧を損なうことなく、比較的に低くなる。このことは、既存のサスペンション部品および実装を強化する必要なしに、ずっと効果的なブレーキを車両に取り付けできることを意味している。
【００１３】
（好ましい実施態様の詳細な説明）
先に述べたように、図１は、商用車に取り付けた典型的なドラムブレーキシステムについて、３つの異なる速度からの非常制動における時間に対する制動トルクのグラフである。「非常制動」との表現は、これによって、その車両の運転者が、できるだけ素早く車両の速度を低下させようとしていることを意味する。曲線Ａは、２０ｋｍ／ｈからの非常制動に相当し、曲線Ｂは、６０ｋｍ／ｈからの非常制動に相当し、そして曲線Ｃは、１００ｋｍ／ｈからの非常制動に相当する。全ての場合にて、これらのブレーキを最初にかけたとき、ピーク制動トルクは、短い期間で到達される。このピークは、低速からの非常制動のときに、最も顕著である。
【００１４】
同様にして、図２は、ディスクブレーキシステムを取り付けた商用車についての対応する曲線Ｄ、ＥおよびＦを示す。曲線Ｄにより明らかに図示されているように、低速からの非常制動のときの制動トルクのピーク値は、高速からの制動およびドラムブレーキシステムで到達されたピークトルクの両方と比較して、著しく高くなっている。
【００１５】
図２で点線により図示されている曲線Ｇは、本発明の方法および装置に従って到達できる限定ピーク制動トルク値を表わす。このピーク制動トルク値の低下は、低速からの制動曲線にのみ影響を与えることに注目すべきである。これらの制動トルク値は、高速からの非常制動に対して影響されない。それにもかかわらず、そのＥＢＳとの適合性のおかげで達成される本発明のシステムの固有の融通性のために、製造業者および／または工場は、上記の任意の選択した速度からの非常制動中にて、ピーク制動トルクが制限できるように、このシステムのプログラムを容易に作り直すことができる。
【００１６】
図３は、ＥＢＳ型のブレーキシステム（これは、一般に、参照番号１０で表示されている）を図示しており、これは、図２の曲線Ｇを発生できる本発明の装置を有する。図３の好ましい実施態様は、圧縮空気ブレーキシステムであり、圧縮空気導管は、太い線で描写されており、そして電気リード線は、細い線で描写されている。しかしながら、本発明は、圧縮空気以外の作動媒体を有するブレーキシステム（例えば、油圧システム）で実施できることを理解すべきである。
【００１７】
図３のシステム１０は、ブレーキ弁１４に接続されたブレーキペダル１２を有する。以下で説明する様式では、ブレーキペダル１２を踏むと、車両の各車輪に付随したアクチュエータ１６（図示した実施態様では、４個）は、本発明の場合、ブレーキディスク２２にて、摩擦ライニング１８をブレーキ面２０へと移動させる。
【００１８】
ブレーキシステム１０用の圧縮空気は、再装填可能なレザバ２４、２６、２８に保存されている。１つのレザバ２４は、この車両の後部ブレーキに圧縮空気を供給するのに対して、他のレザバ２６は、その前部ブレーキに圧縮空気を供給する。典型的なブレーキシステムでは、レザバ２４、２６内の圧縮空気の圧力は、８．２ｂａｒと１２ｂａｒとの間である。この圧力が８．２ｂａｒよりも低下すると、圧縮機（図示せず）が割り込んで、これらのレザバを再装填する。第三レザバ２８は、駐車ブレーキに、８．２ｂａｒと８．５ｂａｒとの間の圧力で、圧縮空気を供給する。これらの３個のレザバはまた、トレーラー変調器弁２９（これには、トレーラー（図示せず）への空気ラインが接続され得、それにより、このトレーラーに制動を加えることが可能となる）に圧縮空気を供給する。排水タンク３０は、圧縮空気からの水を集めるために、このブレーキシステムに有され得る。
【００１９】
各個のレザバ２４および２６は、各車輪に付随した圧力変調器３２に圧縮空気を供給する。図示した実施態様では、後輪には、直列圧力変調器が供されている。以下で記述する様式では、各圧力変調器３２は、中枢電子処理ユニット（ＣＰＵ）３４から送られた信号により制御され、それにより、その各個のアクチュエータ１６への圧縮空気の供給を調節する。
【００２０】
このＣＰＵは、多数のセンサからの信号を受容し、このような信号の情報内容に依存して、その各個のアクチュエータ１６に特定圧力の圧縮空気を供給するように、各圧力変調器３２を指示する。従って、ブレーキ弁１４は、ブレークペダル１２の移動（これは、運転者の望んでいるブレーキ労力の程度の指標である）を検出するためのセンサ３６を備え付けている。図示した実施態様では、この車両は、後部空気サスペンション３８を備え付けている。それゆえ、圧力センサ４０は、この後部サスペンション上の負荷の指標が得られるように、ＣＰＵ３４に情報を中継する。このシステムは、さらに、各車輪にて、車輪速度センサ４２および摩擦ライニング摩耗センサ４４を有する。これらのセンサにより中継された情報は、例えば、このブレーキシステムのＡＢＳ機能を調節するのに使用される。
【００２１】
例えば、後部車軸負荷、各車輪の回転速度、各摩擦ライニングの摩耗の程度、および運転者が望んでいるブレーキ労力の程度を考慮すると、このＣＰＵは、最も有利なブレーキ効果が達成されるように、アクチュエータ１６間で圧力を割り当てることができる。
【００２２】
本発明によれば、このＣＰＵは、比較器の形状で、非常制動の場合、ブレーキペダル１２を最初に踏んだときにこの車両が走行している速度と、このＣＰＵのメモリーに保存されている所定速度値とを比較するための手段を備え付けている。もし、この比較器が、この車両速度が所定値未満であると決定すると、このＣＰＵは、圧力変調器３２に対して、アクチュエータ１６への圧力を第一所定圧力値（これは、通常の最大値よりも低い）に制限するように、信号を送る。これらのアクチュエータへの圧力が制限されるので、摩擦ライニング１８がブレーキ面２０に作用するブレーキ圧は、それに対応して、その制限がなければ達成できる最大値よりも低くなる。結果として、このピーク制動トルクは、もし、このＣＰＵが圧力変調器３２にその圧力を制限するように指令しなかったとしたら達成されたであろう値よりも低くなる。
【００２３】
逆に、この比較器が、この車両の速度がこのＣＰＵに保存された所定速度よりも高いと決定すると、このＣＰＵは、圧力変調器３２がアクチュエータ１６に最大圧力を伝達することを許容する。それゆえ、所定値より上では、アクチュエータ１６は、摩擦ライニング１８がブレーキ面２０に最大ブレーキ圧を加えることを可能にする。
【００２４】
図２を参照すると、もし、このＣＰＵに保存された所定速度値（例えば、４０ｋｍ／ｈ）が選択されるなら、２０ｋｍ／ｈからの非常制動は、曲線Ｇに対応する制動トルク／時間曲線を発生させる。言い換えれば、このピーク制動トルクは、このＣＰＵがこの圧力変調器に対してその圧力を第一所定値に制限させなかった場合の値よりも、著しく低い。６０ｋｍ／ｈおよび１００ｋｍ／ｈからの非常制動の場合には、それぞれ、曲線ＥおよびＦに対応する曲線が得られる。
【００２５】
この所定値の実際の値は、重要ではない。好ましくは、それは、約６０ｋｍ／ｈよりも低くすべきであり、この速度よりも上でのブレーキ性能が損なわれないようにされる。有利には、この所定速度値は、約５０ｋｍ／ｈよりも低く、最も好ましくは、約４０ｋｍ／ｈであり得る。
【００２６】
同様に、これらのアクチュエータに作用する圧縮空気圧の実際の制限程度は、重要ではない。それにもかかわらず、もし、達成可能な最大圧力が、第一所定圧力値よりも、少なくとも１０％高く、好ましくは、少なくとも２０％高いなら、有利である。
【００２７】
本発明の好ましい実施態様では、このＣＰＵには、第二所定速度値が保存されており、この第二所定速度値は、第一所定速度値よりも少なくとも１０％高い。それゆえ、これらのアクチュエータに作用する圧縮空気の圧力は、この車両が第一所定速度値よりも遅い速度で走行しているとき、非常制動の場合にて、第一所定圧力値に限定され、また、この車両が、第二所定速度値を上回る速度から非常制動を受けるとき、最大値になることが許容される。この車両が、第一所定速度値と第二所定速度値との間の速度で走行しているなら、非常制動をかけたとき、圧力変調器３２は、第一所定圧力値と最大圧力値との間にある圧力値で、アクチュエータ１６に圧力を加えるように、指令される。この状況は、図４で図示されており、ここで、第一所定速度値は、ｖ₁で表示され、そして第二所定速度値は、ｖ₂で表示されている。
【００２８】
本発明の好ましい実施態様では、第二所定速度値ｖ₂は、第一所定速度値ｖ₁よりも、３０％と６０％の間の割合だけ高い。有利には、第一所定速度値ｖ₁は、約１０ｋｍ／ｈと４０ｋｍ／ｈとの間にあり、そして第二所定速度値ｖ₂は、約２０ｋｍ／ｈと約６０ｋｍ／ｈとの間にある。第一所定圧力値Ｐ₁は、典型的には、約７．５ｂａｒであり得、そして最大圧力Ｐ_mは、約９ｂａｒ＋／−０．５ｂａｒであり得る。本発明による装置において、故障がある場合には、過度に高いピーク制動トルクが原因でこの車両に加えられる損傷を防止するために、このブレーキシステムは、この車両の全速度範囲にわたって、第一所定圧力値で操作するように設計され得る。当然、この車両の運転者には、この車両の運転台にある警報によって、この故障が通知できる。たとえ、このブレーキシステムが、この車両の全速度範囲にわたって、第一所定圧力値で操作されたとしても、この車両は、法定制動距離を満たすことができることを理解すべきである。
【００２９】
第一所定圧力値Ｐ₁と最大圧力Ｐ_mとの間の圧力値が実質的に直線的な様式で変わることは、図４から明らかである。しかしながら、本発明はまた、Ｐ₁とＰ_mとの間の非直線的な圧力変化も利用できることを理解すべきである。
【００３０】
本発明は、上で記述し図面で示した実施態様には限定されず、添付の請求の範囲の範囲内にて、変更し得る。例えば、第二所定速度値は、この車両の最大速度に相当し得、これらのアクチュエータに作用する圧力値が、第一所定速度値より低い速度での第一所定圧力値から、この車両の最大速度での最大圧力へと徐々に増加するようにされる。あるいは、これらのアクチュエータに作用する圧力値は、非常制動を作動したときに、この車両がゆっくりと走行している程、第一所定圧力値よりも低い値まで低下され得る。
【図面の簡単な説明】
本発明のさらに他の目的および利点は、上記の好ましい実施態様の詳細な説明から明らかになり、ここで、添付の図面が参照され、ここで：
【図１】 図１は、従来のドラムブレーキシステムを取り付けた車両について、種々の速度から非常制動をかけたとき、制動トルクと時間との間の関係を示す。
【図２】 図２は、図１に対応しているが、従来のディスクブレーキシステムを取り付けた車両についてのものである。
【図３】 図３は、本発明による装置を備えた車両ブレーキシステムの概略図である。
【図４】 図４は、本発明の好ましい実施態様に従って操作されるブレーキシステムでの圧力と速度との間の関係を示す。

Claims (14)

1. 車両のブレーキシステム（１０）により発生する制動トルクを調節する方法であって、該ブレーキシステムは、媒体により影響されるアクチュエータ（１６）を有し、該アクチュエータは、摩擦ライニング（１８）をブレーキ面（２０）へと移動させて、それにより、制動トルクを発生するブレーキ圧で、該摩擦ライニングを該ブレーキ面に作用させ、ここで、該方法が、該車両が第一所定速度値（ｖ₁）より遅い速度で走行しているとき、該アクチュエータが最初に作動される場合にて、該ブレーキ圧を最大値よりも低い所定値に制限する工程によって特徴付けられる、方法。
2. 前記媒体が、流体であり、前記車両が前記第一所定速度値（ｖ₁）より遅い速度で走行しているとき、前記アクチュエータ（１６）が最初に作動される場合にて、該流体中の圧力を、第一所定圧力値（Ｐ₁）に限定することにより、該ブレーキ圧を制限する工程により特徴付けられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記第一所定速度値（ｖ₁）を、約６０ｋｍ／ｈよりも低く、好ましくは、約５０ｋｍ／ｈよりも低く、最も好ましくは、約４０ｋｍ／ｈよりも低く選択する工程により特徴付けられる、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第一所定速度値（ｖ₁）を、１０ｋｍ／ｈと４０ｋｍ／ｈとの間になるように選択する工程によって特徴付けられる、請求項３に記載の方法。
5. 前記車両が前記第一所定速度値（ｖ₁）に比べて速い速度で走行しているとき、前記アクチュエータが最初に作動される場合にて、前記アクチュエータ（１６）に作用する前記流体が、最大圧力（Ｐ_m）を有し、該最大圧力が、前記第一所定圧力値（Ｐ₁）に比べて少なくとも１０％より大きいことによって特徴付けられる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記車両が前記第一所定速度値（ｖ₁）に比べて速い速度で走行しているとき、前記アクチュエータが最初に作動される場合にて、該アクチュエータ（１６）に作用する前記流体が、最大圧力（Ｐ_m）を有し、該最大圧力が、該第一所定圧力値（Ｐ₁）に比べて少なくとも２０％より大きいことによって特徴付けられる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記車両が前記第一所定速度値（ｖ₁）より遅い速度で走行しているとき、前記アクチュエータが最初に作動される場合にて、前記アクチュエータ（１６）に作用する前記流体が、前記第一所定圧力値（Ｐ₁）に限定されており、そして該車両が第二所定速度値（ｖ₂）で走行しているとき、該アクチュエータが最初に作動される場合にて、該アクチュエータに作用する該流体が、前記最大圧力（Ｐ_m）を有し、該第二所定速度値が、該第一所定速度値に比べて少なくとも１０％高く、そして該車両が該第一所定速度値（ｖ₁）に比べて速くかつ該第二所定速度値（ｖ₂）よりも遅い速度で走行しているとき、該アクチュエータ（１６）が最初に作動される場合にて、該アクチュエータに作用する該流体が、該第一所定圧力値（Ｐ₁）と該最大圧力（Ｐ_m）との間にある圧力を有することによって特徴付けられる、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記第二所定速度値（ｖ₂）が、前記第一所定速度値（ｖ₁）に比べて、３０％と６０％の間の割合だけ高いことにより特徴付けられる、請求項７に記載の方法。
9. 前記第一所定速度値（ｖ₁）が、約１０ｋｍ／ｈと４０ｋｍ／ｈとの間であり、そして前記第二所定速度値（ｖ₂）が、約２０ｋｍ／ｈと６０ｋｍ／ｈとの間であることにより特徴付けられる、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記ブレーキ面（２０）を、ブレーキディスク（２２）に設ける工程によって特徴付けられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 車両のブレーキシステム（１０）により発生する制動トルクを調節するための装置であって、該ブレーキシステムは、媒体を介してアクチュエータ（１６）と連絡しているブレーキペダル（１２）を有し、該アクチュエータは、該ブレーキペダルの下降に応答して、摩擦ライニング（１８）をブレーキ面（２０）へと移動させて、それにより、制動トルクを発生するブレーキ圧で、該摩擦ライニングを該ブレーキ面に作用させ、該装置は、電子処理ユニット（３４）を有し、該電子処理ユニット（３４）は、
    該ブレーキペダル（１２）を最初に踏んだときに該車両が走行している速度を測定するための手段；
    該速度を該電子処理ユニット（３４）に保存された第一所定速度値（ｖ₁）と比較するための手段；および
    該速度が該第一所定速度値（ｖ₁）より低いとき、該ブレーキ圧を最大圧力値（Ｐ_m）よりも低い第一所定圧力値（Ｐ₁）に制限するための手段、
    により特徴付けられる、装置。
12. 前記媒体が、流体であり、そして前記ブレーキ圧を制限するための手段が、前記速度が前記第一所定速度値（ｖ₁）よりも低いとき、該流体中の圧力を最大圧力値（Ｐ_m）よりも低い第一所定圧力値（Ｐ₁）に限定するための手段を包含することによって特徴付けられる、請求項１１に記載の装置。
13. さらに、前記速度を前記電子処理ユニット（３４）内に保存された第二所定速度値（ｖ₂）と比較するための手段によって特徴付けられ、該第二所定速度値が、前記第一所定速度値（ｖ₁）よりも高く、また、該速度が該第二所定速度値（ｖ₂）よりも高いとき、前記流体中の圧力が前記最大圧力値（Ｐ_m）になることを許容するための手段を包含する、請求項１１または１２に記載の装置。
14. 車両のブレーキシステム（１０）において、該ブレーキシステムを最初に作動したとき、該車両が所定速度よりも遅い速度で走行している場合にて、該ブレーキシステムにより発生する制動トルクを最大値よりも低い所定値に制限するための圧力調節手段の使用。

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