(57)【要約】【課題】  乗物のための減速制御システムを提供する。【解決手段】  適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システム（１０）は、急速ブレーキ投入を可能にし、深い初期スキッドを防止する。ブレーキトルクは、所定の閾値ブレーキトルクと比較される。車輪速度と基準速度信号の差を表すために、車輪速度誤差信号も発生される。ブレーキトルク信号に応答するトルクバイアス変調器インテグレータ（２０）は、車輪速度誤差信号を調節してスキッド防止制御信号（２８）をもたらす。トルクバイアス変調器インテグレータ（２０）はまた、車輪速度誤差信号がスキッドの開始を指示した時、測定されたブレーキトルクの値に初期化することができる。ブレーキトルクと指令ブレーキトルクとの差を指示するためにブレーキトルク差分信号が発生され、ブレーキトルク差分信号に応答して、調節されたブレーキトルク誤差信号（５７）が発生される。
2005536391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗物の車輪を制動するための適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システムであって、
車輪を制動するための車輪ブレーキと、
車輪に加えられるブレーキトルクの関数であるブレーキトルク信号を発生させるためのブレーキトルクセンサと、
前記ブレーキトルク信号を所定の閾値ブレーキトルクと比較するための手段と、
車輪の回転速度の関数である車輪回転速度信号を発生させるための車輪回転速度信号発生手段と、
前記車輪回転速度信号に基づいて車輪速度信号を発生させるための車輪速度コンバータと、
基準速度信号を発生させるための速度基準発生手段と、
前記航空機車輪速度信号と前記基準速度信号との間の差を指示する車輪速度誤差信号を発生させるために、該車輪速度信号を該基準速度信号と比較するための車輪速度比較手段と、
前記車輪速度誤差信号を調節してスキッド防止信号を形成するための前記ブレーキトルク信号に応答するトルクバイアス変調器インテグレータと、
減速指令に応答して指令ブレーキトルク信号を発生させるための指令ブレーキトルク信号発生手段と、
前記ブレーキトルク信号と前記指令ブレーキトルク信号との間の差を指示するブレーキトルク差分信号を発生させるために、該ブレーキトルク信号を該指令ブレーキトルク信号と比較するためのブレーキトルク比較手段と、
前記ブレーキトルク差分信号に応答してオペレータのブレーキ投入とは独立的に前記車輪ブレーキを制御するために、調節されたブレーキトルク信号を該車輪ブレーキに供給するための制御手段と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
更に、所定の閾値ブレーキトルクに所定の一定トルク値を加えたもので前記トルクバイアス変調器インテグレータを初期化し、それによって最大許容ブレーキトルクを制御する際の該トルクバイアス変調器インテグレータの遅延を最小にするための手段、
を有することを特徴とする請求項１に記載の適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システム。
【請求項３】
更に、前記車輪速度誤差信号が速度誤差閾値よりも大きくなった時に、前記トルクバイアス変調器インテグレータを測定されたブレーキトルクの値に初期化するための手段、
を有することを特徴とする請求項２に記載の適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システム。
【請求項４】
前記トルクバイアス変調器インテグレータは、ブレーキトルク信号に応答し、
更に、所定の閾値ブレーキトルクに所定の一定トルク値を加えたもので前記トルクバイアス変調器インテグレータを初期化し、それによって最大許容ブレーキトルクを制御する際の該トルクバイアス変調器インテグレータの遅延を最小にするための手段、
を有することを特徴とする請求項１に記載の適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システム。
【請求項５】
更に、前記車輪速度誤差信号が速度誤差閾値よりも大きくなった時に、前記トルクバイアス変調器インテグレータを測定されたブレーキトルクの値に初期化するための手段、
を有することを特徴とする請求項４に記載の適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に乗物のための減速制御システムに関し、より具体的には、深い初期スキッドを防止し、従って制御された方式で急速ブレーキ投入を可能にする着陸時の航空機の１つ又はそれ以上の車輪を制動するための適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
商用の大型タービン搭載航空機には、着陸時に航空機の減速を助けるために、一般的にスキッド防止及び自動ブレーキシステムが設けられている。現今のスキッド防止システムは、パイロットによって選択されたブレーキ圧のレベルに対応して減速を最大にするために、一般的に制動に影響を及ぼす滑走路の状態及び他の要因に適応することにより制動効率を最適化する。従来のスキッド防止システムにおいては、制動は、一般的にパイロットにより絞り弁を通じて機械的に投入され、車輪ブレーキ圧が、初期スキッドが検出される時のようなスキッドレベルに近づくと直ちに、ブレーキ圧の値がスキッド防止制御システムを始動させるようになっている。しかし、本方法の成功は、航空機の操縦モード、航空機重量、タイヤ／滑走路境界面などの要因により影響される可能性のあることが見出された。従って、そのような要因に対処するために、ブレーキ圧又はトルク付加を調節することができる適応ブレーキシステムを提供することが望ましいであろう。
【０００３】
更に、有効なスキッド防止ブレーキ圧又はブレーキトルクが判断され、従来のスキッド防止及びブレーキ制御システムによりスキッドが有効に制御される前に、航空機のパイロットによる急速なペダル踏込みが深い初期スキッドを生じさせる恐れのあることも頻繁に起こる。初期スキッドを排除又は低減することにより、航空機の停止距離が短縮されるが、これは、航空機がより短い滑走路に着陸することを可能にし、またタイヤの磨耗を低減することができる。従って、パイロットがブレーキペダルを任意の速度で踏むことを可能にし、しかも制御された方式で急速制動をもたらすために、初期スキッド状態を自動的に予想して深い初期スキッドを防止するように調節する初期スキッド検出システムを提供することが望ましいであろう。本発明は、これらの必要性を満たす適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システムを提供する。
【発明の開示】
【０００４】
簡潔かつ一般的に、本発明は、ブレーキ投入圧又はトルクを低減して制御された方式でブレーキを投入するために、車輪がスキッドレベルに近づくと直ちに初期化されるスキッド予想システムを実装することにより、急速ブレーキ投入を可能にし、しかも深い初期スキッドを防止する適応ブレーキ投入及び初期スキッド検出システムを提供する。
従って、本発明は、着陸時に航空機の車輪を制動するための「スマート」ブレーキ投入及び初期スキッド検出システムを提供する。このシステムは、車輪にブレーキトルクを加えるための車輪ブレーキを有する１つ又はそれ以上の車輪に適用することができる。ブレーキトルクセンサは、車輪ブレーキに加えられるブレーキトルクの関数であるブレーキトルク信号を発生し、このブレーキトルク信号は、所定の閾値ブレーキトルクと比較される。車輪回転速度変換器は、車輪の回転速度の関数である車輪回転速度信号を発生し、車輪速度信号は、車輪回転速度信号に基づいて発生される。航空機の車輪速度信号と基準速度信号との差を表す車輪速度誤差信号を発生させるために、車輪速度は、基準速度信号と比較される。車輪速度誤差信号を調節してスキッド防止制御信号を提供するためにブレーキトルク信号に応答するトルクバイアス変調器インテグレータも設けられ、現時点で好ましい実施形態では、このトルクバイアス変調器インテグレータは、所定の閾値ブレーキトルクに所定の一定トルク値を加えたもので初期化される。指令プロセッサは、減速指令に応答して指令ブレーキトルク信号を発生する。ブレーキトルク信号を指令ブレーキトルク信号と比較し、ブレーキトルク信号と指令ブレーキトルク信号との差を表すブレーキトルク差分信号を発生させるために、ブレーキトルク比較手段が設けられる。オペレータによるブレーキ投入とは独立的にブレーキトルク差分信号に応答して車輪ブレーキを制御するために、制御手段は、調節されたブレーキトルク信号を車輪ブレーキに供給する。現時点で好ましい別の実施形態では、車輪速度誤差信号がスキッドの開始を表示した時、トルクバイアス変調器インテグレータは、測定されたブレーキトルクの値に初期化される。
【０００５】
現時点で好ましい実施形態では、比例トルクゲイン、積分トルクゲイン、及び微分トルクゲインによってブレーキトルク誤差信号を調節するための手段も設けられる。現時点で好ましい別の実施形態では、比例制御信号を提供するための過渡的制御手段及び補正ネットワーク手段も設けられ、これら両手段は、速度誤差信号に応答し、過渡的制御手段及び補正ネットワーク手段の出力は、トルクバイアス変調器インテグレータの出力と合計される。
本発明は、ブレーキペダルの急速踏込み後であるがスキッド開始発生以前のブレーキ制御を始めるためのシステム及び方法を提供することが以上の説明から分る。本発明の上記及び他の態様及び利点は、本発明の特徴を例示した以下の詳細説明及び添付図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
従来のスキッド防止システムの有効性は、航空機の操縦モード、航空機重量、タイヤ／滑走路境界面、及び類似の要因によって影響される。急速な航空機ブレーキペダル踏込み、特に非常事態踏込みもスキッド防止制御が開始される以前に深い初期スキッドを生じさせ、航空機の停止距離を長くし、タイヤの磨耗を増大させる可能性がある。
本発明は、スキッド開始の状態を検出し、制御された減速に先立つ深いスキッドを防止するためにブレーキ制御を開始するためのシステム及び方法を提供する。図１を参照すると、本発明は、適応つまり「スマート」ブレーキ投入及びスキッド検出システム１０において具体化され、このシステムは、航空機のブレーキシステム内で使用することができ、航空機に取り付けられる場合は、車輪回転速度を測定し、ブレーキホイールの回転速度の関数である車輪回転速度信号を発生させるために、航空機の車輪１５の各車輪ブレーキ１４に対する車輪回転速度変換器１２を含むのが好ましい。車輪回転速度信号は、一般的に速度コンバータ１６により航空機の速度を表す信号へと変換され、速度比較器１８内で望ましい基準速度と比較され、各制動された車輪からの車輪速度信号と基準速度信号との差を表す車輪速度誤差信号を発生する。速度比較器の出力は、スリップ速度（Ｖｓ）又は速度誤差と呼ばれる。速度誤差信号は、トルクバイアス変調器制御手段（ＴＢＭ）インテグレータ２０、過渡的制御手段２２、及び補正ネットワーク２４によって調節され、その出力は、加算接合点２６で合計され、一般的にマイクロプロセッサである指令プロセッサ３０によって受け取られるスキッド防止制御信号２８を形成する。スキッド防止ループ内のＴＢＭインテグレータは、制動中の最大許容制御トルクレベルを指示する。ＴＢＭインテグレータは、初期スキッドを検出して制御するために必要とされる他のパラメータよりも一般的に応答が遅い。スキッドが検出されない時は、このインテグレータは、ブレーキに対して全システムトルクを許可する。
【０００７】
パイロットにより操作される航空機ブレーキペダル３２の位置は、一般的にマイクロコントローラ３３によって読み取られ、このマイクロコントローラは、トルク付加プロフィールがそれから判断されるブレーキペダル指令信号３４を発生する。指令プロセッサ３０は、ブレーキペダル指令信号を受け取ると共に、フィードバック線３６を通じてスキッド防止制御信号２８を受け取り、好ましくは、車輪がロックされているか否かを表すロック車輪保護信号３８、及び高速での接地に際して車輪をハイドロプレーン現象から保護するための接地／ハイドロプレーン保護信号４０も受け取る。現時点で好ましい実施形態では、指令プロセッサは、ロック車輪保護信号、接地保護信号、ペダル信号、及びスキッド防止信号の最低の入力値に対して作動する。指令プロセッサの指令ブレーキトルク信号出力４２は、ブレーキトルクセンサ４６からのブレーキトルクフィードバック信号４４と比較器４８によって比較され、この比較器は、出力トルク誤差信号５０を発生する。
【０００８】
現時点で好ましい実施形態では、ブレーキトルク誤差信号はまた、比例利得回路５２による比例ゲイン、積分利得回路５４による積分ゲイン、及び微分利得回路５５による微分ゲインによって調節され、これらの回路は、全体でＰＩＤ制御ループを形成し、その出力が加算接合点５６で合計され、調節されたブレーキトルク信号５７を形成する。調節されたブレーキトルク信号はまた、一般的にバルブ増幅器（valve amplifier）５８により増幅され、システムトルク６２から車輪ブレーキへの加圧されたブレーキ流体供給を制御するブレーキ制御バルブ６０に増幅されたブレーキ制御信号を供給する。
【０００９】
現時点で好ましい実施形態では、ブロック６３内の要素の機能は、適切なソフトウエア制御下に１つ又はそれ以上のマイクロプロセッサによって実行されるが、これらの機能又は同様な機能は、適切なハードウエア構成要素で行うことができる。この構成要素のパラメータや構成が航空機毎に異なり、従って、このシステムを使用することができる方法については広範な多様性のあることを当業者は認めるであろう。
【００１０】
「スマート」ブレーキ投入：図２を参照すると、ブレーキ投入は、ブレーキトルクが、一般的にそれが上昇し始める点であるブレーキ接触トルク６６に近い所定値６４で検出されるまで、いかなる速度制限もなしに許される。次に、ＴＢＭインテグレータは、図２及び３に示すブレーキトルクスリップ曲線７０のピークに相当する点６８において、所定のブレーキトルク値にトルクの所定の一定増分を加えたものに初期化される。ＴＢＭインテグレータの出力は、点線７２で示され、指令ブレーキトルク出力は、線７４で示されている。車輪速度は、線７６で示され、ブレーキトルクは、線７８で示されている。図２に示すように、ＴＢＭインテグレータの初期化は、このＴＢＭインテグレータに点６９で始まるブレーキ投入曲線を辿らせ、従って、いかなる実質的なオーバーシュートも防止する。
【００１１】
「スマート」スキッド検出：Ｖｓが所定の車輪速度限度よりも大きいことが検出される時のようなスキッドレベルに車輪が近づいた時、ＴＢＭインテグレータは、Ｖｓが所定の限度よりも大きい時のブレーキトルクフィードバックの値で初期化される。この方法は、ＴＢＭインテグレータの正確な初期化を保証する。初期スキッド時のブレーキトルクは、ＴＢＭインテグレータが複数の初期スキッドなしで即時制御するためのものであるために必要なものである。従って、ＴＢＭインテグレータの高速応答が、そうでなければ動きの遅い制御機能に対して保証される。
【００１２】
本発明が速度誤差タイプのシステムに限定されず、本発明が速度制御／検出のような他のブレーキ制御スキッド検出の概念、及び、ブレーキ投入及び圧力又はトルクをモニタする任意のシステムにも適用可能であることは明らかであるべきである。
以上の説明から、本発明は、スキッド開始の前にブレーキ制御を指示し、ブレーキ制御開始後におけるオーバーシュート及び非安定性を防止する新しく新規な方法及び装置を提供することを当業者は認識するであろう。
本発明の特定の形態を図解しかつ説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更が行えることも以上の説明から明らかであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲による以外は限定されないものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の原理による航空機のための「スマート」ブレーキ投入及び初期スキッド検出システムの概略図である。
【図２】本発明の「スマート」ブレーキ投入及び初期スキッド検出システムに対するブレーキ圧、車輪速度、及びブレーキトルクを経時的に表した２つのグラフを示す図である。
【図３】本発明の「スマート」ブレーキ投入及び初期スキッド検出システムに対するブレーキ力対ブレーキスリップ曲線を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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