連結式バス用の、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステム

本発明は、滑りやすい路面上における連結式バスの駆動能力を向上させるためのジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステム及び制御方法であり、油圧連結式ジョイントを用いるものである。 より具体的には、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムは、適切な範囲で、ジョイント角度を維持するための力を提供することができ、且つ、所望の経路に沿ってフロントフレームを維持することができる。ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムは、連結式ジョイントを有する公共輸送車両に用いられることが適している。

一般的に、四輪車は、滑りやすい路面を走行することは避けられないので、滑りやすい路面に適したトラクションコントロールシステムが装備されている。連結式バスは都市の中で最も重要な交通機関の一つである。しかし、連結式バスには、トラクションコントロールシステムと協働できるような、高い感度且つ反応の良い連結式ジョイントが欠けている。

商業的に有効な連結式バスの雪道での走行性能は、非常に悪い。しかしながら、雪の時期、公共交通機関は、より重要なものである。したがって、トラクションコントロールシステムと協働し、雪又は雨による滑りやすい路面で、ジャックナイフ現象状態又はオーバーステアリング状態を回避するような、高度な連結式ジョイントを提供することが重要である。

従来、連結式バスの連結式ジョイントは、所望の軌跡に沿ってトレーラーフレームを安定化させるために、受動的な減衰装置を使用している。しかし、車輪の摩擦が突然無くなった場合、この連結式ジョイントは、摩擦損失にすぐに応答し、慣性力のバランスをとることはできない。従って、従来の連結式バスが滑りやすい路面上で駆動された場合、ジャックナイフ現象状態又は事故が発生する。

本発明の目的は、ジャックナイフ現象事象の発生を回避するために、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムを提供することである。算出された力は、連結式ジョイントからトレーラーフレーム及びフロントフレームに適用される。また、前輪を内側に向けるように操舵される車輪を制動すると、路面との摩擦が大きくなる。その結果、連結式バスが、維持された経路範囲に沿って(例えば、雪の又は凍った状態での)滑りやすい路面上で駆動することができる。

本発明の別の目的は、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムを提供することである。ステアリングホイールの角度に応じて、連結式ジョイントの角度は、算出された範囲内となるように制御される。また、連結式ジョイントの角運動量は、連結式バスの速度に応じて制御される。その結果、滑りやすい路面でオーバーステアリング事象又はジャックナイフ現象事象を引き起こす可能性が最小限に抑えられる。

本発明の一態様によれば、連結式バス用のジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムを提供する。 ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムは、ジョイントベース、油圧式ターンテーブル、油圧ポンプ、車輪制動装置、2つの加速度計及び制御部を含む。ジョイントベースは、連結式バスのフロントフレームに設置されている。油圧式ターンテーブルは、制御ねじり力に応じて、ねじれ式バスのフロントフレームとトレーラーフレーム間のジョイント角度を調整するために、ジョイントベースに設置されている。 油圧ポンプは、油圧式ターンテーブルに結合されている小ギアを駆動するために使用される。車輪制動装置は、連結式バスの前輪セットに結合されている。 2つの加速度計は、ねじれ式バスのトレーラーフレームとフロントフレームに設定され、それぞれ、トレーラーフレームの加速度情報とフロントフレームの加速度情報を検出することができる。 制御部は、油圧式ターンテーブルの目標ジョイント角度が、ステアリングホイールの検出された位置に一致しているかどうかを判断し、トレーラーフレームの検出された加速度情報とフロントフレームの検出された加速度情報とを比較する。それによって、ジャックナイフ現象という事象が生じるかどうかを判断する。ジャックナイフ現象という事象が発生した場合、制御部は、油圧式ターンテーブルの減衰力を増大させ、トレーラーフレームを安定化するように、油圧ターンテーブルのジョイント角度を目標ジョイント角度に調整する。

実施形態では、連結式バスの速度は、操舵できない固定軸の車輪の速度に応じて判断される。

実施形態では、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムが有効の場合、連結式バスの速度は、速度制限手段により制限される。

本発明の別の態様によれば、連結式バスのためのジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムが提供される。ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムは、ジョイントベース、油圧式ターンテーブル、油圧ポンプ、2つの加速度計及び制御部を含む。ジョイントベースは、連結式バスのフロントフレームに設置されている。油圧式ターンテーブルは、制御ねじり力に応じて、ねじれ式バスのフロントフレームとトレーラーフレームとの間のジョイント角度を調整するために、ジョイントベースに設置されている。油圧ポンプは、油圧式ターンテーブルに結合されている小ギアを駆動するために使用される。2つの加速度計は、ねじれ式バスのトレーラーフレームとフロントフレームに設定され、それぞれ、トレーラーフレームの加速度情報とフロントフレームの加速度情報を検出することができる。制御部は、油圧式ターンテーブルの目標ジョイント角度が、ステアリングホイールの検出された位置に一致しているかどうかを判断し、トレーラーフレームの検出された加速度情報とフロントフレームの検出された加速度情報とを比較する。それによって、ジャックナイフ現象という事象が生じるかどうかを判断する。ジャックナイフ現象という事象が発生した場合、制御部は、油圧式ターンテーブルの減衰力を増大させ、トレーラーフレームを安定化するように、油圧ターンテーブルのジョイント角度を目標ジョイント角度に調整する。

実施形態では、連結式バスの速度は、操舵できない固定軸の車輪の速度に応じて判断される。

実施形態では、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムが有効の場合、連結式バスの速度は、速度制限手段により制限される。

本発明の上記の内容は、以下の詳細な説明と付随する図面を検討した後に、当業者により容易に明らかなるだろう。

図1は、本発明の実施形態に係る、連結式バスのためのジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムを示す概略等角図である。

図2は、本発明の実施形態に係る、連結式バスのためのジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムを示す概略分解図である。

図3は、本発明の実施形態に係る、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムのアーキテクチャを示す。

好ましい実施形態の詳細な説明

本発明の概念によれば、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムは、冬季又は雨季の滑りやすい路面における、連結式バスの走行性能を向上させるために提供されている。連結式バスはフロントフレームとトレーラーフレームを備えている。さらに、操舵前輪セット、中間の車輪セット及び後輪セットは、フロントフレームとトレーラーフレームに設置されている。一般的に、出力システムの駆動軸は、連結式バスを駆動するために、連結式バスの後輪に接続されている。さらに、連結式ジョイントは、旋回半径を減少させるために用いられる。

図1及び図2は、本発明の実施形態に係る、連結式バス用の、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムの構成要素を示す。油圧連結式ジョイントは、ジョイントベース103、サスペンションアーム104、及び油圧式ターンテーブル105を備えている。ジョイントベース103は、フロントフレーム101に設置されている。サスペンションアーム104は、トレーラーフレーム102に設置されている。油圧式ターンテーブル105は、軸を介して、サスペンションアーム104に接続されている。従って、油圧式ターンテーブル105は、垂直方向に回転する。また、油圧式ターンテーブル105は、リングギア202、小ギア201及び軸受203を含む。

ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムは、滑りやすい路面を走行することができる操舵力を効果的に増加させるために、2つの前輪制動装置をさらに備える。

ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムは、制御部と油圧ループをさらに備える。また、サーボモータ108は、電気的安全性を確保するため、チャンバー内に設置されている。サーボモータ108は、メイン油圧ポンプ107を駆動し、第一油圧チューブ110及び第二油圧チューブ111内に油に圧力を加えるために用いられる。第一油圧チューブ110又は第二油圧チューブ111内で圧力を加えられた油は油圧モータ106を駆動し、それにより、小ギア203に制御ねじり力を与えることができる。制御ねじり力の方向が時計方向又は反時計方向のどちらかであるかは、サーボモータ108の方向に応じて決定される。制御ねじり力は、小ギア201からリングギア202に伝達される。その結果として、油圧式ターンテーブルが回転させられ、油圧式ターンテーブルのジョイント角度は、制御部からの指令に従って調整される。

油圧ループはさらに圧力調整弁109を備えている。圧力調整弁109は、油圧ループの最大油圧力を調整する制御手段である。圧力調整弁109は、油圧連結式ジョイントの減衰力の大きさを制御するために用いられる。従って、調整された油は、圧力調整弁109を介して流れるようになっており、油圧ループ内における流れにくさを生じさせている。とりわけ、制御された抵抗力は、油圧式ターンテーブル105の旋回動作のバランスをとるように生成されている。

ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムの操作中に、制御部は、ステアリングホイールの位置情報を読み取り、サーボモータ108に指令を発行する。指令に従って、制御ねじり力は、油圧式ターンテーブルを回すために設けられている。これにより、ジョイント角度は、ステアリングホイールの位置情報に応じた目標ジョイント角度に一致するように、徐々に調整される。その後、制御部は、サーボモータ108に制御された減衰力を使用するように指示し、目標ジョイント角度に油圧式ターンテーブルを固定するために油圧力を維持することができる。

連結式バスが滑りやすい路面上で駆動されている場合、ジャックナイフ現象防止機構を有するステアリングシステムの制御部は、ジョイント角度を連続的にモニターする。 油圧連結式ジョイントの旋回方向が、所定の時間内、所定の方向(ステアリングホイールの位置に対応した方向)と反対である場合、制御部は、油圧を増加するようにサーボモータに指示する。従って、減衰力がトレーラーフレームを安定化させるために増加する。その後、制御部は、油圧連結式ジョイントがステアリングホイールの位置に対応した目標ジョイント角度に回転するように調整する操作を指示する。

連結式バスが、不利な気象条件で操作されている場合、追加の摩擦は、操舵動作をアシストするために必要とされる。摩擦を増加させるために、制御部は、前輪を内側に向けて操舵される車輪をロックするように、制動装置に指示する。換言すれば、制御部は、前輪を内側に向けて、操舵される車輪を制動するために、アンチロックブレーキシステムに統合されてもよい。

潜在的なジャックナイフ現象事象又は潜在的なオーバーステアリング事象を正確に予測するために、制御部、加速度計をさらに備える。加速度計の1つは、フロントフレームに設置され、前輪車軸の近くにある。もう1つの加速度計は、トレーラーフレームに設置され、トレーラーの車軸近くにある。したがって、制御部は、事前にトレーラーフレームを安定化させるために、予想外の側面方向の加速度を検出し、油圧式ターンテーブルに、減衰力を増加させるよう指示することができる。

より好ましくは、制御部は、車輪速度センサを備える。車輪速度センサは、フロントフレームの後輪に設置されている。車輪速度センサは、連結式バスの駆動速度を検出するために使用される。一般的に、フロントフレームの後輪の速度は、実際の駆動速度に最も近い。これとは対照的に、トレーラーフレームの車軸は、おそらく、連続的に道路でスライドさせられ、前輪車軸の速度を読み取ることができないだろう。

不利な気象条件が検出された場合、可能なかぎり損傷を回避するために、以下の措置がとられるべきである。例えば、速度制限の指令は、連結式バスの駆動速度を制限するために、車両制御部に送信される。さらに、連結式バスの速度は、操舵できない固定軸の車輪の速度に応じて決定される。