(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台の牽引車に後続する複数台の被牽引車を備える連結車において、車輪のブレーキシリンダへの制動圧力を制御する手段として電磁弁とその制御系を内蔵するブレーキ圧力モジュレータを車輪毎または車軸毎に配置する一方、ブレーキペダルの踏み角を検出する手段と、この検出値から各モジュレータへの制動圧力の制御指令値をシリアル送信ラインを介して送信するコントロールユニットと、を設けてなり、コントロールユニットは、車両の連結順位に応じて後側車両から前側車両への順に制動を効かすように各ブレーキ圧力モジュレータへ制動タイミングの制御指令値を送信する機能と、ペダル踏み角の検出信号からその変化速度を計算し、この計算値に応じて制動タイミングの制御指令値を補正する機能と、を備えたことを特徴とする連結車の制動装置。
【請求項２】
牽引車のタンクおよびコンプレッサをメイン圧力供給源として、各被牽引車にメイン圧力供給源の圧力を蓄積してブレーキ圧力モジュレータに供給するサブタンクを設けたことを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
牽引車および各被牽引車にメイン圧力供給源として車両毎に独立するタンクとコンプレッサを設けたことを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は連結車の制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連結車は一般に長大であり、しかも連結部の配管などもあり、トレーラに制動力が働くまでに遅れ時間を生じ、車両の連結点が屈曲するジャックナイフ現象を起こしやすいという問題点があった。そのため、特公平４ー３３６５９号公報において、トレーラに動力装置（エンジン）およびその補助ブレーキ装置を備えるドーリを設け、制動時にドーリの補助ブレーキ装置を作動させてから、トラクタの補助ブレーキ装置を作動させるようにしたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サービスブレーキについては従来から、ブレーキペダルに連動するブレーキバルブを通して供給される制動圧力を後続する被牽引車に分配するようにしているため、被牽引車の台数が増えてブレーキ配管が長くなる程、前側車両から後側車両への制動タイミングに大きな遅れ時間を生じてしまう。そのため、制動時に後側車両から追突衝撃が発生しやすく、ジャックナイフ現象により車両の安定性が損なわれるという可能性もあった。
【０００４】
この発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、１台の牽引車に後続する複数台の被牽引車を備える連結車において、車輪のブレーキシリンダへの制動圧力を制御する手段として電磁弁とその制御系を内蔵するブレーキ圧力モジュレータを車軸毎または車輪毎に配置する一方、ブレーキペダルの踏み角を検出する手段と、この検出値から各モジュレータへの制動圧力の制御指令値をシリアル通信ラインを介して送信するコントロールユニットを設ける。
【０００６】
第１の発明におけるコントロールユニットは、車両の連結順位に応じて後側車両から前側車両への順に制動を効かすように各ブレーキ圧力モジュレータへ制動タイミングの制御指令値を送信する機能を備える。
【０００７】
第１の発明におけるコントロールユニットは、ペダル踏み角の検出信号からその変化速度を計算し、この計算値に応じて制動タイミングの制御指令値を補正する機能を備える。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において、牽引車のタンクおよびコンプレッサをメイン圧力供給源として、各被牽引車にメイン圧力供給源の圧力を蓄積してブレーキ圧力モジュレータに供給するサブタンクを設ける。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明において、牽引車および各被牽引車にメイン圧力供給源として車両毎に独立するタンクとコンプレッサを設ける。
【００１１】
【作用】
第１の発明によれば、コントロールユニットからシリアル通信ラインを介して制動圧力の制御指令値が送信されると、各ブレーキ圧力モジュレータはそれぞれ制御指令値に対応する制動圧力をブレーキシリンダに供給する。この場合、車輪毎または車軸毎に制動圧力を制御するブレーキ圧力モジュレータを備えるため、前側車両から後側車両へと制動遅れが拡大するようなことはなく、各車両の車軸毎または車輪毎にそれぞれ適正な制御圧力とタイミングで制動力を発生させることができる。
【００１２】
第１の発明においては、後側車両から前側車両への順に制動力が発生するので、後側車両を引きずるように前側車両が停止するため、車両の連結点で屈曲するジャックナイフ現象を有効に防止できる。
【００１３】
第１の発明においては、ペダル角の変化速度に応じて制動タイミングの制御指令値が小さく補正されると、連結車全体に制動力が同期的に発生するため、急制動時の制動距離を短縮できる。
【００１５】
第１の発明においては、各被牽引車のブレーキ圧力モジュールへの供給圧力をサブタンクによってそれぞれ安定的に維持できる。
【００１６】
第１の発明においては、メイン圧力配管系の１つが失陥しても、車両毎に独立するタンクとコンプレッサを備えるので、連結車全体の制動圧力が失陥することはなく、良好な安全性や信頼性を確保できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は連結車の一例を表す外観図、図２はそのブレーキシステムの概要図である。１は連結車のトラクタで、トラクタ１の後部にセミトレーラ２が、その後方にドーリ３を備える２台のフルトレーラ４が順に連結される。トラクタ１にメインタンク５およびエンジン駆動のコンプレッサ６が搭載され、バックアップエアを制御するブレーキバルブ７にそのペダル角（ストローク）を検出するペダル角センサ（図５の１０）が設けられる。図３にブレーキバルブの作動特性の一例を示す。
【００１８】
トラクタ１およびトレーラ２，４の各輪にブレーキシリンダ８が配設され、これらシリンダ８は各車軸毎にブレーキ圧力モジュレータ９に接続される。ブレーキ圧力モジュレータ９は１つの出力ポートに対して２つの入力ポートを備えるもので、一方の入力ポートにメインエア回路１１が、他方の入力ポートにバックアップエア回路１２がそれぞれ接続される。
【００１９】
メインエア回路１１はトラクタ１のメインタンク５に接続され、トレーラ２，４のブレーキ圧力モジュレータ９への分岐回路にそれぞれメインタンク５からの圧力を蓄積するサブタンク１３が介装される。ブレーキバルブ７はメインタンク５に接続され、バックアップ回路１２への供給圧力をペダル角に応じて制御する。
【００２０】
各ブレーキ圧力モジュレータ９にシリアル通信ライン１４を介してコントロールユニット１５が接続される。コントロールユニット１５はペダル角センサ１０の検出信号に基づき各車軸毎に制動圧力および制動タイミングを設定し、これら制御指令値を各ブレーキ圧力モジュレータ９にシリアル通信ライン１４を介して送信する。各ブレーキ圧力モジュレータ９はシリアル通信ライン１４から制動圧力と制動タイミングの制御指令値を受信し、それぞれディレイ時間の経過後にブレーキシリンダ８への制動圧力を制御する。
【００２１】
各ブレーキ圧力モジュレータ９は制動圧力の検出値（実圧力）をシリアル通信ライン１４を介してコントロールユニット１５に送信する。コントロールユニット１５はシリアル通信ライン１４から実圧力を受信し、これらが正常範囲にあるかどうかを判定し、１つでも異常があればその判定対象のブレーキ圧力モジュレータ９の駆動電源をオフする。
【００２２】
ブレーキ圧力モジュレータ９は図４のようにメインエア回路１１の入力ポート１６ａから出力ポート１７への圧力制御を行う電磁弁１８と、バックアップエア回路１２の入力ポート１６ｂから出力ポート１７への通路を開閉する電磁弁１９と、これら電磁弁１８，１９のバルブ駆動手段２０と、出力ポート１９の圧力を検出する圧力センサ２１と、コントロールユニット１５との間で信号のやり取りを行うシリアル通信手段２２と、その受信データから制動圧力の目標値を設定する目標圧力設定手段２３と、この目標圧力に圧力センサ２１の検出圧力を一致させるようにバルブ駆動部２０を介してメインエア回路の電磁弁１８をＰＩＤ制御する圧力制御手段２４とを備える。バックアップエア回路の電磁弁１９は、バルブ駆動手段２０の電源がオンで閉じる一方、同じく電源がオフすると開くようになっている。
【００２３】
コントロールユニット１５は図５のようにペダル角センサ１０の検出信号を読み取る入力処理手段２５と、その処理信号（ペダル角信号）に応じた制動圧力を各車軸毎に設定する制動圧力設定手段２６と、各車軸毎に適正な制動タイミングを設定する制動タイミング設定手段２７と、ブレーキ圧力モジュレータ９との間で信号のやり取りを行うシリアル通信部２８と、その受信データから各車軸毎に制動圧力が正常範囲かどうかを判定するモジュレータ異常判定手段２９と、１つでも異常があればその判定対象のブレーキ圧力モジュレータ９の駆動電源をオフするフェイルセーフ手段３０とを備える。
【００２４】
制動圧力設定手段２６はメモリに図中の（ａ）で表すような制御マップが格納され、これをデータ検索（テーブル・ルック・アップ）することにより、ペダル角センサ１０の検出信号に応じた制動圧力の標準値を求める。そして、各車軸毎に補正係数が設定され、これらを制動圧力の標準値に掛けることにより、各車軸毎に制動圧力を算出するのである。車両の積載量（荷重）が変わると、必要な制動圧力も変化するため、各車両の積載量を検出する荷重センサ（図示せず）が設けられ、その検出信号に応じて各車軸の補正係数を変化させる。制動圧力の基準値については、データ検索に拠らず、関係式の演算処理で求めるようにしても良い。
【００２５】
制動タイミング設定手段２７はトラクタ１を含む連結順位に応じてディレイ時間が後側車両から前側車両へ順に制動力を発生させるように設定される。そして、ペダル角センサ１０の検出信号からその変化速度を計算し、各ディレイ時間をこの計算値に応じて小さく補正する。これにより、急制動時のディレイ時間は短縮され、各車輪のブレーキシリンダ８が同期的に作動するようになっている。
【００２６】
図６，図７はコントロールユニット１５で行われる制御内容を説明するフローチャートで、図６は所定の制御周期で繰り返し実行されるメインプログラム、図７はメインの制御タイマからの処理要求に応じて所定時間毎に実行される割り込み処理である。
【００２７】
図６においては、ペダル角センサ１０の検出信号を読み取り、その検出信号から各車軸毎に制動圧力を設定する（ステップ１．０１，ステップ１．０２）。各車軸の制動圧力は既述のようにペダル角に応じた制動圧力の標準値を求め、積載量に応じた各車軸の補正係数をこの標準値に掛けることにより算出される。ついで、各車軸毎に制動タイミングを設定する（ステップ１．０３）。各車両毎に設定のディレイ時間をペダル角の変化速度に応じて補正することにより、各車軸毎の制動タイミングは決定される。そして、各車軸毎に制動タイミングと制動圧力の制御指令値を出力し、ブレーキ圧力モジュレータ９にシリアルデータを送信する（ステップ１．０４，ステップ１．０５）。
【００２８】
図７においては、ブレーキ圧力モジュレータ９からシリアル通信ライン１４を介して送信される圧力センサ１０の検出信号を受信する（ステップ２．０１）。そして、圧力センサ１０の検出信号に基づいて、各車軸毎に制御圧力が正常範囲かどうかを判定し、１つでも異常があれば、その判定対象のブレーキ圧力モジュレータの駆動電源をオフする（ステップ２．０２，ステップ２．０３）。これにより、ブレーキ圧力モジュレータ９は駆動電源がオフされると、メインエア回路１１の電磁弁１８が閉じ、バックアップエア回路１２の電磁弁１９が開くため、ブレーキバルブ７から制御圧力がブレーキシリンダ８へと供給される。つまり、ブレーキ圧力モジュレータ９の故障に対するフェイルセーフを確保できる。
【００２９】
図８，図９はブレーキ圧力モジュレータ９で行われる制御内容を説明するフローチャートで、図８は所定の制御周期で繰り返し実行されるメインプログラム、図９はメインの制御タイマからの処理要求に応じて実行される割り込み処理である。
【００３０】
図８においては、圧力センサ１０の検出信号を読み取り、その検出圧力と制動圧力の目標値との偏差を算出してＰＩＤ制御量を求め、その制御量を電流値に変換して電磁弁への電流制御を行う（ステップ３．０１〜３．０６）。これにより、ブレーキシリンダ８への供給圧力は制御圧力の目標値と一致するように制御され、各車軸毎に適正な制動力を所定の制動タイミングで発生させる。
【００３１】
図９においては、コントロールユニット１５からのシリアルデータを受信し、その制動圧力の制御指令値から目標値を設定し、必要に応じてその設定を更新する（ステップ４．０１〜４．０３）。そして、圧力センサ１０の検出信号（実圧力のフィードバック信号）をシリアルデータとしてコントロールユニット１５へ送信する（ステップ４．０４）。
【００３２】
このような構成により、コントロールユニット１５とのシリアル通信を介して車輪毎または車軸毎に制動圧力を制御するブレーキ圧力モジュレータ９を備えるため、前側車両から後側車両への配管長さに伴う制動遅れを生じることはなく、各車両の車軸毎または車輪毎に必要な制動圧力を適正な制動タイミングで供給できる。
【００３３】
各車両の制動力はディレイ時間に応じて後側車両から前側車両へと順に制動力が発生し、トレーラを引きずるようにトラクタが停止するため、制動時のジャックナイフ現象などを有効に防止できる。急制動時はディレイ時間の補正により、各車両に制動力が同期的に作動するため、ジャックナイフ現象を抑えながら制動距離も短縮できる。
【００３４】
トラクタ１のメインタンク５に対して、各トレーラ２，４のブレーキ圧力モジュレータ９毎にサブタンク１３を備えるため、メインタンク５の容量を大型化することなく、ブレーキ圧力モジュレータ９への供給圧力をそれぞれ安定的に維持できる。なお、ブレーキ圧力モジュレータ９は各車輪毎に配設すると、連結車の制動状態はさらに細かく制御することが可能になる。
【００３５】
バックアップエアの供給遅れを防ぐため、各ブレーキ圧力モジュレータ９の直上流にバックアップエア回路１２の圧力をパイロット圧として作動するリレーバルブを設け、パイロット圧に応じてメインエア回路１１の圧力をモジュレータ９の入力ポート１６ｂへ供給するようにしても良い。
【００３６】
図１０は別の実施形態を表すもので、トラクタ１のメインタンク５およびコンプレッサ６と別途に各トレーラ２，４にブレーキ圧力モジュレータ９へのメインエア供給源としてそれぞれ独立するタンク３１およびコンプレッサ３２が設けられる。コンプレッサ３２はこの場合、モータ３３で作動する電動タイプが採用されるが、各トレーラ２，４の車輪回転で駆動するようにしても良い。
【００３７】
これによると、連結車のメインエア系の１つが失陥しても、連結車全体のメインエアが失陥することはなく、高い安全性や信頼性を確保できる。なお、図２と同じ部品に同じ符号を付けて、重複説明は省略する。
【００３８】
【発明の効果】
第１の発明によれば、１台の牽引車に後続する複数台の被牽引車を備える連結車において、車輪のブレーキシリンダへの制動圧力を制御する手段として電磁弁とその制御系を内蔵するブレーキ圧力モジュレータを車軸毎または車輪毎に配置する一方、ブレーキペダルの踏み角を検出する手段と、この検出値から各モジュレータへの制動圧力の制御指令値をシリアル通信ラインを介して送信するコントロールユニットを設けたので、前側車両から後側車両への配管長さに伴う制動遅れを生じることはなく、各車両の車軸毎または車輪毎に必要な制動圧力を適正な制動タイミングで供給できる。
【００３９】
第２の発明によれば、第１の発明において、牽引車のタンクおよびコンプレッサをメイン圧力供給源として、各被牽引車にメイン圧力供給源の圧力を蓄積してブレーキ圧力モジュレータに供給するサブタンクを設けたので、牽引車のタンクを大型化することなく、各被牽引車のブレーキ圧力モジュレータへの供給圧力を安定的に確保できる。
【００４０】
第３の発明によれば、第１の発明において、牽引車および各被牽引車にメイン圧力供給源として車両毎に独立するタンクとコンプレッサを設けたので、メイン圧力配管系の１つが失陥しても、連結車全体の制動圧力が失陥することはなく、良好な安全性や信頼性を確保できる。
【００４１】
第１の発明におけるコントロールユニットは、車両の連結順位に応じて後側車両から前側車両への順に制動を効かすように各ブレーキ圧力モジュレータへ制動タイミングの制御指令値を送信する機能を備えたので、制動時に後側車両を引きずるように前側車両が停止するため、ジャックナイフ現象などを有効に防止できる。
【００４２】
第１の発明におけるコントロールユニットは、ペダル踏み角の検出信号からその変化速度を計算し、この計算値に応じて制動タイミングの制御指令値を補正する機能と、を備えたので、制動タイミングの制動指令値が小さく補正されることで、各車両の制動力が同期的に発生するため、急制動時の制動距離を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す連結車の外観図である。
【図２】同じくブレーキシステムの概要図である。
【図３】同じくブレーキバルブの作動特性図である
【図４】同じくブレーキ圧力モジュレータの構成図である。
【図５】同じくコントロールユニットの構成図である。
【図６】同じくコントロールユニットのメイン制御フローである。
【図７】同じくコントロールユニットの割り込みフローである。
【図８】同じくブレーキ圧力モジュレータのメイン制御フローである。
【図９】同じくブレーキ圧力モジュレータの割り込みフローである。
【図１０】別の実施形態を表すブレーキシステムの概要図である。
【符号の説明】
１  トラクタ
２，４  トレーラ
３  ドーリ
５  メインエアタンク
７  ブレーキバルブ
８  ブレーキシリンダ
９  ブレーキ圧力モジュレータ
１０  ペダル角センサ
１１  メインエア回路
１２  バックアップ回路
１３  サブタンク
１４  シリアル通信ライン
１５  コントロールユニット
１８  メインエア回路の電磁弁
１９  バックアップ回路の電磁弁
２０  バルブ駆動手段
２１  圧力センサ
２２  シリアル通信手段
２３  目標圧力設定手段
２４  圧力制御手段
２５  ペダル角信号の入力処理手段
２６  制動圧力設定手段
２７  制動タイミング設定手段
２８  シリアル通信手段
２９  モジュレータ異常判定手段
３０  フェイルセーフ手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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