(57)【要約】トラクタトレーラ車両用エアブレーキシステムの電子式空気充填制御装置（３６）が、マイクロコントローラと、マイクロコントローラに結合された第１の圧力センサ（３８）インタフェースと、マイクロコントローラに結合された第２の圧力センサ（４０）インタフェースと、マイクロコントローラに結合された車両制御装置（３４）プロトコルインタフェースとを有している。マイクロコントローラは、空気供給再充填状態を表す第１の圧力センサ（３８）インタフェースから受け取った信号、駐車ブレーキ稼働状態を表す第２の圧力センサ（４０）インタフェースから受け取った信号及びエンジン始動状態を表す車両制御（３４）プロトコルインタフェースからの信号に応答して、最大エンジン速度制御信号を車両制御（３４）プロトコルインタフェースに送る。空気供給システムを所要の通常動作レベルまで充填するのに必要な時間はそれにより最小限に抑えられる。加うるに、トランスミッションセンサ（３７）インタフェースが好ましくは、マイクロコントローラに結合される。マイクロコントローラは、トランスミッションセンサ（３７）インタフェースによって送られた信号により、オートマチックトランスミッションが駐車状態にあり、又はマニュアルトランスミッションがニュートラル状態にあることが指示されなければ、最大エンジン速度制御信号を生じさせない。さらに、さらに、動作効率を向上させるため、車両負荷状態信号が、車両制御（３４）プロトコルインタフェースによってマイクロコントローラに送られる。これに応えて、高負荷状態になっていないときにエアコンプレッサ（２８）又はエアドライヤ（３０）の何れかが動作していれば、マイクロコントローラは、休止エアコンプレッサ充填サイクル信号又は休止エアドライヤ再生信号を車両制御（３４）プロトコルインタフェースに送る。
2004505837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子式空気充填制御装置であって、
マイクロコントローラと、
該マイクロコントローラに接続された第１の圧力センサインタフェースと、
前記マイクロコントローラに接続された第２の圧力センサインタフェースと、
前記マイクロコントローラに接続された車両制御プロトコルインタフェースとを有し、
前記マイクロコントローラは、前記第１の圧力センサインタフェースから受け取った、空気供給再充填状態を示す信号と、第２の圧力センサから受け取った、駐車ブレーキ稼働状態を示す信号と、車両制御プロトコルインタフェースから受け取ったエンジン始動状態を示す信号とに応答して、エンジン最高速度制御信号を発生する、
電子式空気充填制御装置。
【請求項２】
マイクロコントローラに結合されたトランスミッションセンサインタフェースを更に有し、マイクロコントローラは、トランスミッションセンサインタフェースによって送られた信号がトランスミッション駐車状態を表していなければ、エンジン最高速度制御信号を発生しない、請求項１記載の電子式空気充填制御装置。
【請求項３】
マイクロコントローラに結合されたトランスミッションセンサインタフェースを更に有し、マイクロコントローラは、トランスミッションセンサインタフェースによって送られた信号がトランスミッションニュートラル状態を表していなければ、エンジン最高速度制御信号を発生しない、請求項１記載の電子式空気充填制御装置。
【請求項４】
マイクロコントローラは、車両制御プロトコルインタフェースによって送られた車両負荷状態信号に応答して、休止エアコンプレッサ充填サイクル信号を発生する、請求項１記載の電子式空気充填制御装置。
【請求項５】
マイクロコントローラは、車両制御プロトコルインタフェースによって送られた車両負荷状態信号に応答して、休止エアドライヤ再生信号を車両制御プロトコルインタフェースに送る、請求項１記載の電子式空気充填制御装置。
【請求項６】
電子式空気充填制御装置であって、マイクロコントローラと、マイクロコントローラに結合された車両制御プロトコルインタフェースとを有し、マイクロコントローラは、車両制御プロトコルインタフェースによって送られた車両負荷状態信号に応答して、休止エアドライヤ再生信号を発生する、電子式空気充填制御装置。
【請求項７】
電子式空気充填制御装置であって、マイクロコントローラと、マイクロコントローラに結合された車両制御プロトコルインタフェースとを有し、マイクロコントローラは、車両制御プロトコルインタフェースによって送られた車両負荷状態信号に応答して、休止エアコンプレッサ充填サイクル信号を発生する、電子式空気充填制御装置。
【請求項８】
圧縮空気システム充填サイクルを制御する方法であって、エンジンの動作負荷要件を検出する段階と、圧縮空気システムが充填を必要としているかどうかを検出する段階と、圧縮空気システムの充填をスケジュール設定してピークエンジン動作負荷の期間中、充填を休止することによりエンジン性能を最適化する段階とを有する、方法。
【請求項９】
圧縮空気システム充填サイクルを制御する方法であって、エンジンの動作負荷要件を検出する段階と、圧縮空気システムが充填を必要としているかどうかを検出する段階と、圧縮空気システムの充填をスケジュール設定してピークエンジン動作負荷の期間中、充填を休止することによりエンジン性能を最適化する段階とを有する、特徴とする方法。
【請求項１０】
圧縮空気システム充填サイクルを制御する方法であって、エンジン始動を検出する段階と、駐車ブレーキがかかっているかどうかを検出する段階と、圧縮空気システムが充填を必要としているかどうかを検出する段階と、システムが充填を必要とし、駐車ブレーキがかかっており、圧縮空気システムが充填を必要としている場合、エンジンがアイドル速度をエンジン最高速度に増速させる段階とを有する、方法。
【請求項１１】
トランスミッションが駐車状態にあるかどうかを検出する段階と、トランスミッションが駐車状態にあるときにのみエンジンアイドル速度をエンジン最高速度に増速させる段階とを更に有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
トランスミッションがニュートラル状態にあるかどうかを検出する段階と、トランスミッションがニュートラル状態にある場合にのみ、エンジンアイドル速度をエンジン最高速度に増速する段階とを更に有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
エンジンの動作負荷要件を検出する手段と、圧縮空気システムが充填を必要としているかどうかを検出する手段と、圧縮空気システムの充填をスケジュール設定してピークエンジン動作負荷の期間中、充填を休止することによりエンジン性能を最適化する手段とを有する、装置。
【請求項１４】
エンジンの動作負荷要件を検出する手段と、エアドライヤが再生を必要としているかどうかを検出する段階と、エアドライヤの再生をスケジュール設定してピークエンジン動作負荷の期間中、充填を休止することによりエンジン性能を最適化する手段とを有する、装置。
【請求項１５】
エンジンの始動を検出する手段と、駐車ブレーキがかかっているかどうかを検出する手段と、圧縮空気システムが充填を必要としているかどうかを検出する手段と、圧縮空気システムが充填を必要とし、駐車ブレーキがかかっていて、圧縮空気システムが充填を必要としている場合、エンジンアイドル速度をエンジン最高速度に増速する手段とを有する、装置。
【請求項１６】
トランスミッションが駐車状態にあるかどうかを検出する手段と、トランスミッションが駐車状態にあるときにのみエンジンアイドル速度をエンジン最高速度に増速させる手段とを更に有する、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
トランスミッションがニュートラル状態にあるかどうかを検出する手段と、トランスミッションがニュートラル状態にある場合にのみ、エンジンアイドル速度をエンジン最高速度に増速する手段とを更に有する、請求項１５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は一般に、トラクタトレーラ車両用圧縮空気ブレーキ充填システムの電子的制御装置に関する。特に、本発明は、システム充填及びエアドライヤ再生サイクル中、車両性能を最適化する制御装置を提供する。
【０００２】
〔発明の背景〕
トラクタトレーラ車両用のエアブレーキシステムは、当該技術分野において周知である。従来型システムにおいては、基本構成要素として、調速機（ガバナ）弁を備えたエアコンプレッサ、エアドライヤ、供給リザーバタンク、エアブレーキ制御弁、車輪取付け型ブレーキチャンバ及び車輪取付け型ブレーキが挙げられる。エアブレーキシステムでは、コンプレッサは、自由大気を取り入れ、これを１００〜１２０ｐｓｉに圧縮することにより、ブレーキ作動のための圧縮空気を生じさせる。圧縮空気は、コンプレッサからリザーバに流れ、ここで必要があるまで貯蔵される。圧縮空気はオペレータがエアブレーキ制御弁を介して放出されるまでリザーバ内に保持される。オペレータがエアブレーキ制御弁を利用すると、空気はブレーキチャンバに流れ、ここでそのエネルギはブレーキを作動させるのに必要な機械的な力及び動作に変換される。
【０００３】
従来型エアブレーキシステムの複雑さが増すにつれて、清浄な供給空気が要望されている。エアブレーキシステム内に溜まる潜在的な汚染要因物は、大気供給から凝縮された水及びエアコンプレッサからの少量の油から成る。これら汚染要因物は、圧縮中に生じる熱のために液体と蒸気の両方の形態でシステムに入る。ブレーキシステムの弁の停止又は水の凍結に起因するブレーキラインの閉塞に起因する故障を防止するためには、これら汚染要因物をブレーキシステムから遠ざけておくことが絶対に必要である。エアドライヤの目的は、エアコンプレッサの出す空気を浄化してこれを乾燥させることにある。従来型システムでは、圧縮空気は、コンプレッサが動作している間、エアドライヤを通って流れる。エアドライヤは、吸収乾燥剤を収納し、吸収乾燥剤は使用中、飽和状態になる。したがって、乾燥剤は、加熱又は蓄積した水蒸気を追い出す他の手段により、定期的に再生処理される必要がある。
【０００４】
従来型エアブレーキシステムは、空気供給リザーバの定期的な再充電を必要としている。通常の動作条件の下では、エアコンプレッサ制御システムの圧力の下限は約１００ｐｓｉであり、圧力の上限は約１２０ｐｓｉである。供給リザーバタンク内の圧力が１００ｐｓｉを下回ると、システムは、エアコンプレッサをオンにし、調速機弁を開く。供給リザーバタンク内の圧力が１２０ｐｓｉに達すると、システムは、エアコンプレッサをオフにし、調速機弁を閉じる。エアコンプレッサをいったんオフにすると、エアドライヤは、乾燥剤床をパージすることにより自己再生する。
【０００５】
車両が最大動作負荷以下の状態にあって、それと同時にシステムの充填又はエアドライヤの再生を行っている場合、望ましくない状態が生じる。この場合、エンジン出力のうち何割かは、車輪への動力供給からエアコンプレッサへの動力供給に差し向けられる。これは、最大負荷状態の下では、望ましくない。というのは、重い負荷が加わった車両は加速し又は長い坂道を上る能力が損なわれるからである。加うるに、朝車両を最初に始動するとき、もしエアブレーキシステム内の空気圧が低く、機械的ばね駐車ブレーキがかかっていれば、車両は、エアシステムがばねを外すのに十分な力を生じさせるまでは動かない。かくして、オペレータは、自分の車両を動かすことができるようになるまで、システムを作業圧力の状態にしながら相当長い時間待たなければならない。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、エアブレーキシステム充填サイクルと非ピークエンジン性能要件の期間を協調させ、車両の始動時にシステムの充填時間を短くするシステムを提供することにある。
【０００７】
〔発明の概要〕
本発明は、トラクタトレーラ車両用エアブレーキシステムの電子式空気充填制御装置を提供することにある。電子式空気充填制御装置は、マイクロコントローラと、マイクロコントローラに結合された第１の圧力センサインタフェースと、マイクロコントローラに結合された第２の圧力センサインタフェースと、マイクロコントローラに結合された車両制御プロトコルインタフェースとを有している。マイクロコントローラは、空気供給再充填状態を表す第１の圧力センサインタフェースから受け取った信号、駐車ブレーキ稼働状態を表す第２の圧力センサインタフェースから受け取った信号及びエンジン始動状態を表す車両制御プロトコルインタフェースからの信号に応答して、最大エンジン速度制御信号を車両制御プロトコルインタフェースに送る。空気供給システムを所要の通常動作レベルまで充填するのに必要な時間はそれにより最小限に抑えられる。
【０００８】
加うるに、トランスミッションセンサインタフェースが好ましくは、マイクロコントローラに結合される。マイクロコントローラは、トランスミッションセンサインタフェースによって送られた信号により、オートマチックトランスミッションが駐車状態にあり、又はマニュアルトランスミッションがニュートラル状態にあることが指示されなければ、最大エンジン速度制御信号を生じさせない。トランスミッションが車両の運動を妨げる位置に無ければ、エンジン速度が最大になるのを防止することにより追加の安全措置が提供される。
【０００９】
さらに、動作効率を向上させるため、車両負荷状態信号が、車両制御プロトコルインタフェースによってマイクロコントローラに送られる。これに応えて、高負荷状態になっていないときにエアコンプレッサ又はエアドライヤの何れかが動作していれば、マイクロコントローラは、休止エアコンプレッサ充填サイクル信号又は休止エアドライヤ再生信号を車両制御プロトコルインタフェースに送る。
【００１０】
本発明の他の利点及び特徴は、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明及び添付の図面から明らかになろう。
【００１１】
次に、本発明をその或る幾つかの好ましい実施形態及び添付の図面を参照して説明する。
【００１２】
〔好ましい実施形態の詳細な説明〕
図１は、本発明の好ましい実施形態としてのトラクタトレーラ車両ブレーキ圧縮空気供給システムを示している。圧縮空気供給システムは好ましくは、３つの圧縮空気タンク、即ち、供給リザーバタンク１０、主サービスタンク１２及び補助サービスタンク１４を有している。供給サービスタンク１０と主サービスタンク１２は、逆止弁（図示せず）を備えたエアライン１５によって互いに連結され、供給リザーバタンク１０と補助サービスタンク１４は、逆止弁を備えたエアライン１６によって互いに連結されている。主サービスタンク１２と補助サービスタンク１４は、それぞれエアライン１８〜２０を介して、駐車制御弁１７に連結されている。駐車制御弁１７は、エアライン２４を介してトラクタ保護弁２２に連結され、トラクタ保護弁２２は、直接トレーラブレーキ制御装置２６に結合されている。加うるに、駐車制御弁１７は、エアライン４４を介してトラクタばね駐車ブレーキ２７に連結されている。調速機（ガバナ）弁２９を備えたエアコンプレッサ２８及びエアドライヤ３０は、エアライン３２を介して補助サービスタンクに結合され、調速機弁２９は、エアライン３３を介してエアドライヤに取り付けられている。
【００１３】
圧縮空気供給システムは、以下の制御装置、即ち、車両制御ユニット３４、電子式空気充填制御装置（ＥＡＣ）３６、トランスミッションセンサ３７、第１の圧力センサ３８及び第２の圧力センサ４０を有している。第１の圧力センサ３８は、調速機弁２９を供給リザーバ１０に結合するエアライン４２内の圧力を測定し、この圧力は、供給リザーバ１０内の空気圧を表している。第２の圧力センサ４０は、トラクタばね駐車ブレーキ２７から駐車制御弁１７に延びるエアライン４４内の圧力を測定し、この圧力は、トラクタばね駐車ブレーキ２７がかかっているかどうかを表す。トランスミッションセンサ３７は、オートマチックトランスミッションが、駐車状態にあるか、或いはマニュアルトランスミッションがニュートラルにあるかどうかを表す信号を送る。第１の圧力センサ３８、第２の圧力センサ４０、トランスミッションセンサ３７は、それぞれ制御ライン４６，４８，５１を介して電子式空気充填制御装置３６に接続されている。電子式空気充填制御装置３６は、制御ライン５０を介して車両制御ユニット３４に接続されている。車両制御ユニット３４は、エンジン及び車両の動作状態（例えば、エンジン負荷状態及びエアコンプレッサ２８又はエアドライヤ３０が動作しているかどうか）を表す信号を電子式空気充填制御装置３６に送ると共にエンジン及び車両の動作を制御するのに用いられる信号を電子式空気充填制御装置３６から受け取る。
【００１４】
次に、図２を参照すると、本発明の好ましい実施形態では、電子式空気充填制御装置３６は、以下の基本的な構成要素、即ち、マイクロコントローラ５２、第１の圧力センサインタフェース５４、第２の圧力センサインタフェース５６、トランスミッションセンサインタフェース５７、Ｊ１９３９型車両制御プロトコルインタフェース５８、電源６０及びハードウェアモニタ又は「ウォッチドッグ（ｗａｔｃｈｄｏｇ）」ユニット６２を有している。マイクロコントローラ５２は、内部制御ライン６４，６６，６７，６８を介してそれぞれ、第１の圧力センサインタフェース５４、第２の圧力センサインタフェース５６、トランスミッションセンサインタフェース５７、Ｊ１９３９型車両制御プロトコルインタフェース５８に接続されている。第１の圧力センサインタフェース５４及び第２の圧力センサインタフェース５６は、それぞれ外部制御ライン４６，４８を介して第１の圧力センサ３８及び第２の圧力センサ４０に接続されている。トランスミッションセンサインタフェース５７は、外部制御ライン５１を介してトランスミッションセンサ３７に接続されている。Ｊ１９３９型車両制御プロトコルインタフェース５８は、制御ライン５０を介して車両制御ユニット３４に接続されている。電源６０は、１２ＶＤＣ車両電源をエンジン空気充填制御システム３６によって用いられる好ましくは５ＶＤＣに逓減させる。ハードウェアウォッチドッグユニット６２は、エンジン空気充填制御システム３６内の通信及び電源状態のチェックを常時行うことができる。
【００１５】
圧縮空気供給システム１０の動作原理について以下に説明する。電子式空気充填制御装置３６を利用すると、本発明は、上述の従来型エアブレーキシステム空気充填制御方式をインテリジェンス化して車両の性能を最適化する。電子式空気充填制御装置３６は、第１の圧力センサ３８、第２の圧力センサ４０及びトランスミッションセンサ３７からそれぞれのインタフェースを介して入力情報を受け取る。第１の圧力センサ３８は、供給リザーバ１０内の圧力を指示し、ＥＡＣ３６は、この情報を用いて、この圧力が、システムを再充填することが必要であることを指示する下限圧力（好ましくは１００ｐｓｉ）を下回っているかどうかを判定する。第２の圧力センサ４０は、トラクタ駐車ブレーキシステム内の空気圧を測定し、ＥＡＣ３６は、この情報を用いて、圧力がばね駐車ブレーキ２６，２７を稼働させるのに十分低いかどうかを判定する。トランスミッションセンサ３７は、マニュアルトランスミッションがニュートラルであるか、オートマチックトランスミッションが駐車状態にあるかどうかを指示し、トランスミッションセンサは、トランスミッションの状態に関する信号をＥＡＣ３６に送る。
【００１６】
車両の始動時、エアブレーキシステム内の圧力が低い場合、ばね押し式車両駐車ブレーキは、堅い機械的ばねによって停止状態に保たれる。車両は、システムが動作圧力に達し、ばね駐車ブレーキを解除するまでは動くことができない。電子式空気充填制御装置３６が、空気圧センサ３８，４０及び車両制御ユニット３４からこれらに対応したインタフェースを介して受け取った信号に基づいて、車両が始動状態にあり、ばね式駐車ブレーキをかけられ、そして空気供給リザーバを再充填する必要のあることを検出すると、信号を車両制御ユニット３４に送ってエンジンを最高エンジン速度に設定する。最高エンジン速度は好ましくは、１，８００ｒｐｍであり、これは約９００ｒｐｍの代表的な高速アイドル速度よりもかなり速い。
【００１７】
車両の動きに起因して事故が発生するのを防止するため、ＥＡＣ３６は好ましくは、トランスミッションセンサインタフェース５７を介してトランスミッションセンサ３７から受け取った信号を利用し、エンジンを最高エンジン速度に設定する前に、マニュアルトランスミッションが用いられている場合にはトランスミッションがニュートラルにあること、オートマチックトランスミッションが用いられている場合にはトランスミッションが駐車状態にあることを確認する。かくして、ＥＡＣ３６は、車両が安全にニュートラル又は駐車状態にならなければ、エンジン速度を増大させない。
【００１８】
最高エンジン速度は、電子式空気充填制御装置３６によって供給リザーバタンク１０内の空気圧が好ましくは１２０ｐｓｉの上限圧力に達したことが検出されるまでは維持される。このように、このシステムは、できるだけ迅速にその動作空気圧に達し、始動時の遅れが最小限に抑えられる。
【００１９】
別の好ましい実施形態では、電子式空気充填制御装置３６は、車両制御プロトコルインタフェース５８を介して車両制御ユニット３４によって送られた信号をモニタし、それによりピークエンジン需要期間を検出する。ピークエンジン需要中、エアコンプレッサ２８が圧縮空気供給システム１０を加圧していれば、電子式空気充填制御装置３６は、休止信号を送って、ピークエンジン需要期間が終了するまで、エアコンプレッサ２８を一時的に停止させ、又はシステムの充填を停止させる。加うるに、ピークエンジン需要期間中、エアドライヤ３０が再生中であれば、電子式空気充填制御装置３６は、休止信号を送ってピーク期間の終わりまでエアドライヤ３０の循環動作を停止させる。
【００２０】
本発明をその或る特定の実施形態を参照して説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で改造例及び変形例を想到できることは理解されよう。例えば、当業者であれば、電子式空気充填制御装置のマイクロコントローラを、プログラム可能なマイクロプロセッサ、デスクリートハードウェアコンポーネント、アプリケーション専用集積回路又は実施されるべき所要の機能を行う任意他の均等デバイスを用いて実施できることは容易に理解されよう。さらに、マイクロコントローラを種々のセンサ及び車両制御ユニットに結合するために利用されるインタフェースを単に適当な連結手段となるよう利用してもよく、或いは必要な適当な信号の調整を行うことができる。さらに、マイクロコントローラは、オートマチックトランスミッションがもし駐車状態になければ、エンジン速度を増大させないことが望ましいが、オートマチックトランスミッションとマニュアルトランスミッションの両方について、同一の判断基準、即ち、トランスミッションがニュートラル状態にある場合の基準を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の電子式空気充填制御装置を有する圧縮空気供給システムの略図である。
【図２】
電子式空気充填制御装置の機能ブロック図である。
【図１】
2004505837.tif 000003
【図２】
2004505837.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004505837.tif 000005
2004505837.tif 000006
2004505837.tif 000007
2004505837.tif 000008
2004505837.tif 000009
2004505837.tif 000010
2004505837.tif 000011
2004505837.tif 000012
2004505837.tif 000013
2004505837.tif 000014
2004505837.tif 000015
2004505837.tif 000016
2004505837.tif 000017
2004505837.tif 000018
2004505837.tif 000019
2004505837.tif 000020
2004505837.tif 000021
【国際調査報告】
2004505837.tif 000022
2004505837.tif 000023