(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向加速度検出手段と、車速が所定値を上回るときにその横方向加速度検出手段に第一の閾値を越える横方向加速度が所定時間以上継続したときに制動の運転操作がなくとも被牽引車の制動手段を自動的に制動状態にする制御手段とを牽引車に設けた連結車両の制動装置において、
前記制御手段は、被牽引車が牽引車に連結された状態で被牽引車の荷重を分担する牽引車の後軸に装備されたエアサスペンションの空気圧の大きさに応じて被牽引車を含む車両の重量を被牽引車の積載貨物の位置によって牽引車の後軸に加わる荷重の誤差を許容した概略値で推定し、推定された前記車両の重量に応じ、重量が最も軽い領域では前記被牽引車の制動制御を非作動とし、前記重量が大きくなるにしたがって段階的に前記第一の閾値を低い値に変更する手段を含む
ことを特徴とする連結車両の制動装置。
【請求項２】
前記制御手段には、前記横方向加速度検出手段に前記第一の閾値より低い値に設定された第二の閾値を越える横方向加速度が検出されたときに牽引車のエンジンブレーキを有効に作動させる手段を含む請求項１記載の連結車両の制動装置。
【請求項３】
前記エアサスペンションの空気圧の大きさおよび前記横方向加速度の大きさの組み合わせに応じて前記第一の閾値および前記第二の閾値を変更する手段を含む請求項２記載の連結車両の制動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、牽引車（トラクタ）およびこれに牽引される被牽引車（トレーラ）からなる連結車両の制動装置に関する。本発明は、車両の姿勢制御または横転防止制御に関する。本発明は、車速の超過または操舵をきっかけに過大な横方向加速度が発生して、被牽引車が横転する現象（ロールオーバ）を防止するための姿勢制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の重心近傍のヨーレイトあるいはロール角を検出して、これがあらかじめ設定された値を越えると、運転操作にかかわらず自動的に一部の車輪を制動状態に制御して、横転を防止するための姿勢制御を行う装置が知られている。このような横転防止装置を連結車両に装備することは理論的には可能であるが現実的でない。すなわち、牽引車にヨーレイトあるいはロール角などを観測するセンサを装備することは可能であるが、すべての被牽引車にヨーレイトやロール角を観測するセンサを装備すること、そしてその被牽引車に偶然に連結される牽引車に適合するセンサを配備することは現実的に困難である。
【０００３】
一般に、連結車両は主に貨物輸送用車両として利用されていて、その運行スケジュールは、連結車両が荷物の積み下ろし位置に到着すると、その連結を切り離して被牽引車のみをその位置に残し、牽引車はその位置ですでに積み下ろしの済んだ別の被牽引車を牽引して出発するように設定される。このような運用をすると、特定の牽引車に特定の被牽引車を連結したままにしておく場合に比べて、運転者および高価な牽引車の実効稼動率が向上する。したがって一つの企業またはグループ内では、一つの牽引車にどの被牽引車でも連結して運行ができるように、牽引車および被牽引車の規格を定めて運用されている。
【０００４】
上記のように、被牽引車に横転防止のための何らかのセンサを設けるなど、規模の大きい装備を施すことは、車両の運用形態からも望ましいことではないが、連結車両の横転防止制御を行うために、被牽引車には車輪回転センサなど最小限のセンサを設けて、これを利用して被牽引車の状態を推定し横転防止制御を行う技術が開示された（特開平９−３２３６３２号公報）。今後被牽引車にもＡＢＳ（Antilock Breaking System) を装備することが普及するであろうから、ＡＢＳの制御入力となる車輪回転センサが多くの被牽引車に装備されることになるものと考えられ、その意味で上記公報開示の技術は優れた技術である。
【０００５】
しかし、この技術も小さい部材とはいえ、被牽引車に特定のセンサを装備するものであるし、センサ出力を被牽引車から牽引車に伝える電気信号の接続手段が必要になる。一般に、被牽引車の寿命は牽引車の寿命に比べて長いから、すべての被牽引車にＡＢＳが装備されるようになるにはかなり長い時間を要することになる。しかも車両のメーカが相違しても、年式が順次代わっても、すべての被牽引車のＡＢＳが同一規格に統一されることは考えにくい。したがって、上記技術を採用するかぎり、将来は一つの牽引車にとって連結できる被牽引車が限定されることになる。これは上述のように車両の運用に不便であるから、上記公報開示の技術は多くの貨物運送会社などのユーザに広く受入れらることにはならないものと考えられる。
【０００６】
本願出願人は、原則として被牽引車にセンサなどの装備がなくとも、牽引車側に設けたセンサにより、横方向加速度を観測し、ＡＢＳが装備されていない被牽引車に対しても安定性を低下させることなく自動的な制動制御を行い、横転事故を回避するための制動制御装置に関する発明を特許出願した（特開２００１−５８５６３、以下「先願」という）。この先願発明は、牽引車に設けた横方向加速度センサと、牽引車の操舵輪の操作角度を入力として、被牽引車の状態を推定し、被牽引車に横転の可能性があるときには、運転操作がなくとも自動的に被牽引車を制動状態にするように制御する装置である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この先願発明について多数の試験を繰り返す過程で、被牽引車の横転防止のための自動的な制動制御が、安全側にやや早めに作動する傾向があり、一部の運転者がこれに満足しない場合があることがわかった。これは上記先願発明を採用した装置では、被牽引車の積み荷が大きく、しかも被牽引車の積み荷が左右いずれかに偏っている場合も配慮して、その場合にも被牽引車が横転しないように制御閾値が安全側にやや厳しく設定される。そうすると、積み荷が小さく偏りがなく横転の可能性が小さい状態でも、この制御閾値にしたがって自動的な制動制御が実行されることになり、これが運転者の不満になって表われることがわかった。
【０００８】
本願発明者は、この対策として横方向加速度の動作閾値およびその検出感度をさまざまに変更して対応することを試みたが、閾値や感度の変更だけでは必ずしも満足な結果が得られなかった。つまり一部運転者の不満を配慮して、動作閾値を横方向加速度の大きい値に設定すると、さまざまな条件下で車両姿勢が制御できなくなる場合に、制動制御が実行されない場合が生じる可能性があることがわかった。
【０００９】
なお、特開平１０−３２９６８２号公報には、横方向加速度センサおよび荷重センサまたはエアサスペンション空気圧センサの出力を利用して、自動的に制動制御を実行する旨の説明があるが、これはその制御対象が連結車両ではない。この公報開示の発明には、被牽引車の荷重を牽引車側で観測して制御に利用するとの考え方はない。また特開２０００−４３７０５号公報には、連結車両についての自動減速装置の説明があるが、この公報にも被牽引車の重量を牽引車側で観測するとの考え方は開示がない。
【００１０】
本発明はこのような背景に行われたものであって、被牽引車の積み荷の大きさを配慮して、自動的な制動制御を実行する制動制御装置を提供することを目的とする。本発明は、被牽引車の積み荷の状況を取り入れて制動制御の閾値を合理的に設定し、横転防止にたいする制動制御が不必要である領域では、自動的な制動制御が実行されない制動制御装置を提供することを目的とする。本発明は、一部の運転者が制動制御が早めに実行されることがある、との不満に対応することができる装置を提供することを目的とする。本発明は、被牽引車側にセンサその他の横転防止制御のための装備をいっさい設ける必要がなく、ひとつの牽引車が連結することができる被牽引車を限定することがない、制動制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記先願発明との最大の相違点は、被牽引車の荷重概略値を牽引車の後軸に設けたエアサスペンションの空気圧により観測して、これを自動的な制動制御パラメタとして利用するところにある。これは被牽引車の荷重を牽引車側に設けた装置で観測するものであって、被牽引車には荷重観測のためのセンサその他を配置するものではない。この構成により、制動制御の閾値を適正に設定することができるようになり、制動制御が必要ない領域での制動制御を禁止することができる。
【００１２】
すなわち本発明は、横方向加速度検出手段と、車速が所定値を上回るときにその横方向加速度検出手段に第一の閾値を越える横方向加速度が所定時間（この所定時間はきわめて短い場合も含む）以上継続したときに制動の運転操作がなくとも被牽引車の制動手段を自動的に制動状態にする制御手段とを牽引車に設けた連結車両の制動装置において、前記制御手段は、被牽引車が牽引車に連結された状態で被牽引車の荷重を分担する牽引車の後軸に装備されたエアサスペンションの空気圧の大きさに応じて、さらに望ましくは、エアサスペンションの空気圧の大きさおよび前記横方向加速度の大きさの組み合わせに応じて、前記第一の閾値を設定を変更する手段を含むことを特徴とする。
【００１３】
牽引車に被牽引車を連結した状態では、被牽引車の荷重の一部が連結器を介して牽引車に加わる。本願発明者は、被牽引車の荷重のうちどの程度が牽引車の後軸にかかるかをモデルを使って検討した。現実にありえる積載貨物の形態であって、その質量が極端に大きく、しかも極端に小型に包装された積載貨物を想定した。そしてこの積載貨物が被牽引車の最前部に積まれたときには、この積載貨物の荷重全部が牽引車の後軸に加わり、その積載貨物が被牽引車の最後部に積載されたときには、その一部の荷重が牽引車の後軸に加わることになり、他の一部は被牽引車の車軸に加わることになる。このように一部の荷重が被牽引車の車軸に加わることは、牽引車の車軸に加わる荷重を検出しただけでは検出誤差を生じることになるが、この検出誤差を認めたうえで、エアサスペンションの空気圧を利用して車両総重量を推定し、これを制御閾値に設定制御に利用することにした。この検出誤差については、あとから説明する発明の実施の形態の欄で例を提示してくわしく説明する。
【００１４】
牽引車の後軸が一軸である場合には、その左右輪に設けられた１個のエアサスペンションで、あるいは後軸が二軸である場合には二軸の左右輪に設けられた２個のエアサスペンションで、この荷重が受け止められるから、被牽引車の荷重はこれらのエアサスペンションの空気圧の平均値により観測することができる。この空気圧の平均値から制動制御が不必要である領域を設定することが可能であり、この領域では横方向加速度が前記第一の閾値を越えても、制動制御を実行しないように構成することにした。
【００１５】
前記制御手段には、前記横方向加速度検出手段に前記第一の閾値より低い値に設定された第二の閾値を越える横方向加速度が検出されたときに、牽引車のエンジンブレーキを有効に作動させる手段を含む構成とすることが望ましい。これは補助的な安全装置である。運転者は車両が横転するようなことがないように、安全速度以下で十分に安全に配慮して車両を運行する本来的な責任および義務がある。大きい角度の操舵を行う場合には、相応に車両速度を小さくするなどの配慮が必要である。しかし、本発明のような自動制動制御装置が装備され、これが有効に作用することを経験すると、運転者はこの装置の動作に依存してしまうことが考えられる。つまり危険な場合には装置の自動的な制御により減速されるであろう、などと考えて高速度で大きい操舵角度の操作を行う場合がありえる。このような配慮から、上記説明のように制動制御が実行される横方向加速度の閾値を高く設定するとともに、所定車速以上で横方向加速度がその閾値に近づいたときには、被牽引車を制動状態に制御するのではないが、牽引車側のエンジンブレーキを自動的に作動状態に制御して、それ以上加速されないように、あるいは緩やかに減速するように安全側に制御するものである。
【００１６】
実際の設計については、サービスブレーキの制御およびエンジンブレーキの制御の組み合わせになり、これをエアサスペンションの空気圧の大きさおよび横方向加速度の大きさの組み合わせに応じて前記第一の閾値および前記第二の閾値を変更する構成とすることが望ましい。具体的な組み合わせの例については後から図面を用いて詳しく説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明第一実施例連結車両の概念図、図２は本発明実施例装置の電気系ブロック構成図、図３は本発明実施例装置の動作閾値を説明する図、図４は被牽引車が軽量であり制御が不必要であるとする領域を設定するための説明図、図５はこの実施例装置の制御回路に設定される制御論理の要部を示すフローチャートである。
【００１８】
この実施例では、牽引車１と被牽引車２とは、鉛直軸まわりに回動可能な連結器３により連結される。被牽引車２の荷重は被牽引車２の後軸二軸および牽引車１の後軸により支持される。本発明の制御回路１１および横方向加速度センサ１２は、牽引車の運転席の背後に装備される。横方向加速度センサ１２は、車両の進行方向に対して垂直な面上で水平方向の左右加速度（Ｌ，Ｒ）を検出するように取付けられる。横方向加速度センサ１２の出力は入出力回路１３を介して制御回路１１に取込まれる。牽引車の前後二軸の左右輪にはそれぞれ回転センサ１５〜１８が設けられ、この出力は入出力回路２０を介して制御回路１１に取込まれる。本発明の装置では、牽引車の後軸左右輪に設けられたエアサスペンションの空気圧をそれぞれ空気圧センサ５が電気信号として検出し、これを入出力回路１３を介して、制御回路１１に取込むように構成されている。
【００１９】
制御回路１１はプログラム制御回路（コンピュータ）である。入力情報を利用してあらかじめ設定されたソフトウエアにしたがって論理演算を実行し、制御出力を制御バルブその他のハードウエアに送出する。なお上記先願発明では、操舵輪の操舵角度を検出し、これを制御回路に取込むようにしていたが、被牽引車の荷重を検出することによりこれは必ずしも必要でない場合があり、この実施例装置では操舵輪の操舵角度についての情報系は省略されている。
【００２０】
制御回路１１の出力は、入出力回路３１〜３３を介して、それぞれ３個のリレーバルブ２１〜２３を制御するように構成される。リレーバルブ２１から牽引車１の左右前輪（ＦrＬ，ＦrＲ）の制動圧を供給する。リレーバルブ２２からは牽引車１の左右後輪（ＲrＬ，ＲrＲ）の制動圧を供給する。リレーバルブ２３からは管路２５を経由して被牽引車２の後二軸の車輪（ＴＲ）の制動圧を供給する。また制御回路１１の制御出力は、入出力回路３４を介して、エンジン制御回路（図外）に接続される。これは、牽引車のエンジンに供給される燃料流量を一時的にきわめて小さくして、牽引車のエンジンをエンジンブレーキの状態に制御するための構成である。
【００２１】
ここで本発明の特徴である制御閾値の設定について説明する。図３の横軸はエアサスペンションの空気圧を示す。縦軸は上記横方向加速度センサ１２により検出される牽引車の横方向加速度の値である。図中の実線は、この制動制御装置により被牽引車（および牽引車）を自動的に制動状態に制御するための制動閾値である。一点鎖線は牽引車のエンジンをエンジンブレーキの状態に制御するエンジンブレーキ制御閾値である。この閾値はエアサスペンションの空気圧に対応して、横方向加速度について段階的に設定されているところに特徴がある。すなわち車速が所定値（Ｖ1 ）以上であり、エアサスペンションの空気圧がＰ2以上のとき、つまり被牽引車の荷重が大きいときには、横方向加速度が比較的小さい値Ｇy3で牽引車のエンジンブレーキを作動させ、横方向加速度がそれより少し大きい値Ｇy2になると、被牽引車の制動系に空気圧を送り被牽引車を自動的に制動状態として車両を減速させる。
【００２２】
被牽引車の荷重がやや小さく、エアサスペンションの空気圧がＰ1とＰ2との間にあるときには、エンジンブレーキの横方向加速度に対する動作閾値はやや大きい値Ｇy2になり、制動制御の動作閾値はさらに大きい値Ｇy1に設定される。被牽引車の荷重がさらに小さく、エアサスペンションの空気圧がＰ1以下であるときには、自動的な制動制御は不必要であるとして横方向加速度に対する制御閾値は無限大に設定する。
【００２３】
具体的な横方向加速度についての値、およびエアサスペンションの空気圧の値はそれぞれの車両仕様により最適な値が設定される。一例として被牽引車が最大積載量１７トンのタンクローリであるとき、エアサスペンションの空気圧Ｐ1は１８０ｋＰａ（キロパスカル）、同Ｐ2は２８０ｋＰａであり、横方向加速度Ｇy3は０．３５Ｇ、同Ｇy2は０．４０Ｇ、同Ｇy1は０．４５Ｇである。Ｇは重力加速度である。
【００２４】
図４は、積み荷位置による被牽引車の重心変動に対応して、エアサスペンションの空気圧による検出値がどのように変化するかを示す図である。ここで想定している積み荷は、上記課題を解決するための手段の欄で説明した、実際に起こりえる極端な形態の積み荷である。すなわち、この積み荷はきわめて大きい質量であってきわめて小型に包装されているものである。横軸は、この積み荷が被牽引車の最も前寄りに搭載されたときの重心位置を基準位置（０%)として、積み荷が被牽引車の後寄りに移動したときの重心位置の変動を被牽引車の全長に対するパーセントで表示する。縦軸は牽引車（トラクタ）および被牽引車（トレーラ）の総重量である。積み荷位置を移動させても本来総重量は変化しないから、重量線は横軸に平行になる。しかし本発明の装置が検出している数量は、牽引車の重量または重量に比例する数量そのものではなく、牽引車の後軸のエアサスペンション空気圧である。
【００２５】
この空気圧が上記図３で説明した空気圧Ｐ1 であるとすると、積み荷が最も前寄りに搭載されたときには総重量は１２トンであるが、積み荷が最も後寄りに搭載されている場合には総重量は１７トンである。空気圧が上で説明したＰ2であるとすると、最も前寄りのとき総重量は１５トンであり、最も後寄りのとき総重量は２４トンである。図４の上で積み荷が後寄りになったときにそれぞれ斜線で示す誤差が発生するが、この誤差は制御に大きい影響を与えるものでないとして、曲線Ｐ1およびＰ2を車両総重量に近似的に比例する量として利用することにした。すなわち、本発明の装置では、被牽引車内の積み荷位置により上記図４に斜線で表示する程度の誤差が発生する可能性を認めたうえで、エアサスペンションの空気圧により検出した値を車両総重量を表す値として制御閾値の設定に利用するものである。
【００２６】
図５はこの実施例装置の制御動作要部フローチャートである。制御回路１１が起動すると、順次各入力情報を取込む。この入力情報にはエアサスペンションの空気圧センサの出力情報が含まれる。車速が所定値Ｖ1を越えたときに、横方向加速度センサ１２の出力を取込み、この横方向加速度センサ１２の出力が、エンジンブレーキを制御する閾値（第二の閾値）を越えたか、制動制御閾値（第二の閾値）を越えたかを識別する。それぞれ閾値を越えているなら、エンジンブレーキおよびまたは制動制御を実行する。すなわち、図３で説明したようにエンジンブレーキ制御閾値を越えると、エンジンブレーキを作動させ車速がそれより増大しないように、あるいは車速がしだいに減速されるように制御を行う。横方向加速度センサ１２の出力が制動制御閾値を越えると、自動的に被牽引車制動制御を実行する。エンジンブレーキ制御の場合も、制動制御の場合も、横方向加速度がそれぞれ設定された制御閾値を下回ると、エンジンブレーキ制御およびまたは制動制御を解除する。
【００２７】
【発明の効果】
このように本発明の装置は、被牽引車の積み荷の大きさを配慮して、自動的な制動制御を実行することができる。したがって、制動制御の閾値に設定が合理的になり、横転防止にたいする制動制御が不必要である領域では、自動的な制動制御が実行されることがなくなる。これにより、一部の運転者が制動制御が早めに実行されることがあるとの不満はなくなった。本発明の装置は、被牽引車側にセンサその他の横転防止制御のための装備をいっさい設ける必要がなく、ひとつの牽引車が連結することができる被牽引車を限定することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する連結車両の概念図。
【図２】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図３】本発明実施例装置の制動制御およびエンジンブレーキ制御の閾値を説明する図。
【図４】被牽引車に積載される積み荷の位置による検出誤差を説明する図。
【図５】本発明実施例装置の要部制御フローチャート。
【符号の説明】
１  牽引車
２  被牽引車
３  連結器
５  空気圧センサ
１１  制御回路
１２  横方向加速度センサ
１３  入出力回路
１５〜１８  回転センサ
１９  操舵角センサ
２０  入出力回路
２１〜２３  リレーバルブ
２５  被牽引車の制動圧力用配管
３１〜３３  入出力回路
３４  入出力回路
【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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