JP2002518251A - 車両の安定化方法および装置 - Google Patents

車両の安定化方法および装置

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JP2002518251A JP2000555779A JP2000555779A JP2002518251A JP 2002518251 A JP2002518251 A JP 2002518251A JP 2000555779 A JP2000555779 A JP 2000555779A JP 2000555779 A JP2000555779 A JP 2000555779A JP 2002518251 A JP2002518251 A JP 2002518251A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、特に車両の縦方向に伸長する車両軸の周りにおける車両の横転を回避し、および/または車両の横方向のスリップを回避するための車両の安定化方法に関するものである。このために、車両速度および車両速度に対する少なくとも2つの制限値が決定される。制限値の1つが比較値として選択され、特に、より小さい値を有する制限値が選択される。車両速度値および比較値の関数として比較が行われる。比較の関数として車両の安定化係合が行われる。速度値が比較値より大きい場合、少なくとも、リターダ係合により、および/または機関係合により、および/または少なくとも1つの車輪へのブレーキ係合により、これらの係合に基づいて得られた速度値が比較値より小さくなるように車両速度が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 従来技術 本発明は、車両の安定化方法および装置に関するものである。このような方法
および装置は、従来技術から種々の修正態様において既知である。
【0002】 ドイツ特許公開第4416991号から、カーブ走行における横転の危険をド
ライバに警告する方法ないし装置が既知である。このために、車両がカーブに進
入する前に、カーブ手前のできるだけ直線の区間において、車両タイプが検出さ
れ、また車両重量および車両速度のような横転の危険に関連する状態データが測
定される。車両重心およびカーブ半径の関数として、横転の危険ないし車両速度
の基準となる制限速度が決定される。その時点の車両速度が横転の危険を予測さ
せるとき、即ち横転の危険に対する所定の安全余裕を下回ったとき、速度の低減
を要求する信号が出力される。このために、横転の危険限界にある走行速度に対
する許容走行速度の所定の安全余裕が設定されている。
【0003】 ドイツ特許公開第4416991号に記載の方法および装置においては、横転
の危険が存在するとき、車両速度を低減するための手段、したがって横転の危険
を回避するための手段が自動的ないしドライバとは独立に実行されないで、ドラ
イバに警告を与える信号のみが発生されるにすぎないことが欠点である。この方
法により、差し迫っている横転の危険に早めに反応できないことがある。
【0004】 ドイツ特許第3222149号から、車両の横転を回避するための装置が既知
である。このために、輪距および重心高さの関数として静的安定性が決定される
。これから、2つの異なる安全係数との乗算により2つの許容限界が決定される
。車両の走行速度、カーブ半径および重力加速度から出発して、動的不安定性が
決定される。この動的不安定性は、両方の許容限界のそれぞれと比較され、即ち
2回比較される。動的不安定性が第1の許容限界より大きい場合、動力伝達装置
のクラッチが切り離される。動的不安定性が第2の許容限界より大きい場合、車
両のブレーキが操作される。
【0005】 車両速度を低減するための第1の手段として動力伝達装置のクラッチと切り離
すことは、例えば下り勾配区間を走行中には、これにより速度を低減させないで
、必然的に速度を上昇させることになるので、危険な係合を示す。この危険は、
ドイツ特許第3222149号に記載の車両、即ちバン型トラックの場合、この
ようなバン型トラックは通常平地で使用されるので、考慮する必要がないもので
ある。
【0006】 速度値が対応の比較値より大きい場合、ドライバに警告がなされるのみでなく
、このような場合に車両の安定化係合が行われるように、車両の既存の安定化方
法ないし装置を改善することが本発明の課題である。特に、任意の走行状況にお
いて、車両に対する危険を増大させないような係合のみが行われるべきである。
【0007】 車両に対する種々の危険な状態を、車両速度に対するそれぞれの制限値により
検出ないし観測し、且つそれぞれの走行状況において最も危険な状況を選択し、
且つこの危険な状況を判断して車両の安定化を実行することが他の課題である。
【0008】 これらの課題は請求項1の特徴および請求項10の特徴により解決される。 発明の利点 本発明による方法は、車両の安定化方法に関するものである。特に、車両の縦
方向に伸長する車両軸の周りにおける車両の横転および/または車両の横方向の
スリップが回避されることになる。わかりやすく説明すると、摩擦係数が高いと
きに車両に高い横方向加速度が作用した場合、横転の危険が存在する。これに対
して、低い摩擦係数が存在する場合、横方向のスリップの危険が存在する。
【0009】 ここで、「車両の縦方向に伸長する車両軸」という表現をいかに理解すべきか
を付記しておく。一方で、車両の横転傾向がその周りに発生する車両軸とは本来
の車両縦軸であるということができる。他方で、それは本来の車両縦軸に対して
ある角度だけ捩られた車両軸であってもよい。この場合、捩られた車両軸が車両
の重心を通過するか否かは重要ではない。捩られた車両軸のケースは、車両軸が
車両の対角線または対角線に平行な軸に対応する車両軸の方向もまた許容するも
のである。さらに、「車両の横方向のスリップ」という表現は車両の横滑り(ス
ピン)をも含むことを付記しておく。
【0010】 速度比較が本発明による方法の基礎であることが有利である。このために、車
両速度を表わす速度値が決定される。さらに、車両速度に対する少なくとも2つ
の制限値が決定される。これらの両方の制限値のうち、1つが比較値として選択
される。特に、比較値として、より小さい値を有する制限値が選択される。比較
は、速度値および少なくとも1つの制限値の関数として行われる。この比較の関
数として、車両の安定化係合が行われる。その時点の速度値が制限値より大きい
場合、少なくとも、リターダ係合により、および/または機関係合により、およ
び/または少なくとも1つの車輪へのブレーキ係合により、これらの係合に基づ
いて得られた速度値が比較値より小さいかまたは等しくなるように車両速度が低
減される。このために、これらの係合が、速度値と比較値との差の関数として行
われることが好ましい。
【0011】 これにより2つの異なる危険状況が検出されおよび/または観測される。制限
値の1つが比較値として選択されることにより、車両に対してより大きい危険が
排除される状況に対して、車両の安定化が行われることが保証される。
【0012】 2つの制限値が決定されることが有利である。第1の制限値は、車両の横転の
危険を表わす値に対応する。第2の制限値は、車両のスリップの危険、特に横方
向のスリップの危険を表わす値に対応する。したがって、第1の制限値により車
両の横転の危険が、および第2の制限値により車両のスリップの危険ないし車両
のスリップの危険が検出されおよび/または観測される。
【0013】 車両の質量を表わす質量値が決定されることが有利である。この質量値は、少
なくとも車両に作用する駆動力を表わす値および車輪回転速度を表わす値の関数
として決定される。車両速度に対する少なくとも1つの制限値は、この質量値の
関数として決定される。カーブ走行において車両に作用する力、例えば遠心力は
車両質量の関数であるので、車両質量は制限値の決定に直接使用される。
【0014】 第2の制限値は車両のスリップの危険を表わす値に対応するので、これに関し
ては、それぞれの走行状況において存在する、タイヤと走行路面との間の摩擦特
性を表わす少なくとも1つの摩擦係数の決定が必要である。2つの摩擦係数の決
定が有利であることがわかっている。第1の摩擦係数は、その瞬間に存在する摩
擦係数を表わし、第2の摩擦係数は車両の左側部および右側部の摩擦係数の差を
表わす。これにより、対応する異なる走行路面特性に基づいて異なる摩擦係数が
測定される。
【0015】 好ましい本発明による方法においては、捩り値が決定され、ないし捩り値が設
定されている。この捩り値は、車両に作用する力に応答して、車両が車両の縦方
向に伸長する車両軸の周りでどのような特性を有するかを表わす。車両に作用す
る力は、特に横方向力である。捩り値は、車両に作用する力により、特に車両が
この車両軸の周りにどの程度捩られ、および/または曲げられ、および/または
傾けられるかを表わす。例えば、捩り値により、車両の横揺れ(ローリング)運
動もまた検出されることになる。捩り値は車両の縦方向に伸長する車両軸の周り
の車両の特性を表わすので、捩り値はこの車軸の周りの車両の重心の変位をも表
わしている。重心の変位は、それに基づいて存在する横転の危険ないしスリップ
の危険に関する車両特性に影響を与える。したがって、車両の捩り値を検出した
とき、車両の正確な、したがって良好な安定化を実行することができる。このた
めに、車両速度に対する少なくとも1つの制限値が、捩り値の値の関数として決
定される。捩り値は、同様に、少なくとも車両の質量を表わす質量値の関数とし
て決定される。
【0016】 車両重心と走行路面との間隔は、車両の横転の危険ないしスリップの危険に関
する車両特性に著しく影響を与える。したがって、例えばカーブ走行における車
両の横転の危険は、車両速度が大きくなればなるほどそれだけ大きくなる。この
理由から、本発明による方法においては、この間隔を表わす第1の高さ値が決定
される。この第1の高さ値は、少なくとも車輪回転速度を表わす値の関数として
決定される。車両速度に対する少なくとも1つの制限値は、この第1の高さ値の
関数として決定される。
【0017】 同様に、車両に作用する力に応答して、特に横方向力に応答して、車両が車両
の縦方向に伸長する車両軸の周りで捩られ、および/または曲げられ、および/
または傾けられる前記車両軸と走行路面との間隔が、車両の横転の危険ないしス
リップの危険に影響を与える。したがって、例えば、車両におけるこの軸が高け
れば高いほど、それだけ車両の横転の危険は大きくなる。この影響を考慮するた
めに、前記軸と走行路面との間隔を表わす第2の高さ値が決定される。この第2
の高さ値は、少なくとも車両の質量を表わす質量値の関数として決定される。車
両速度に対する少なくとも1つの制限値は、第2の高さ値の関数として決定され
る。
【0018】 さらに、車両の横転の危険ないしスリップの危険は、特にカーブ走行において
、車両により運搬される積載荷重の移動により影響される。この理由から、特に
、可動積載荷重、特に流動的積載荷重を有する車両に対しては、積載荷重移動値
が決定され、または対応の積載荷重移動値が設定される。この積載荷重移動値は
、車両に作用する力に応答して、特に横方向力に応答して、車両の積載荷重がど
のような特性を有するか、特に、車両に作用する力により、車両の積載荷重がど
の程度移動され、および/または傾けられるかを表わす。積載荷重移動を考慮す
るために、車両速度に対する制限値が、少なくとも積載荷重移動値の値の関数と
して決定される。
【0019】 積載荷重移動値が少なくとも車両の質量を表わす質量値の関数として決定され
る。例えば、可動積載荷重、特に流動性積載荷重において、この質量値の関数と
して積載荷重の容積が決定され、および積載荷重移動値がこの容積の関数として
決定される。これに補足して、積載荷重移動値が、積載荷重を受け入れるために
車両に存在する装置を表わす値の関数として決定される。特に、積載荷重を受け
入れるために車両に存在する装置を表わす値は、少なくともこの装置の形状の関
数である。流動的積載荷重を運搬する車両においては、積載荷重受入装置への荷
積みないしその装置からの荷降ろしの間に、流動的積載荷重の容積を直接決定可
能であることが有利である。このとき、積載荷重移動値がこの容積の関数として
決定される。
【0020】 上記の値のほかに、その瞬間に車両が走行する軌道の半径、特にその瞬間に車
両が通過するカーブの半径を表わす軌道値が、横転の危険ないしスリップの危険
に関して重要である。一定車両速度におけるカーブ半径が小さければ小さいほど
、それだけ車両に作用する横方向力は大きく、それだけ横転の危険ないしスリッ
プ危険は大きくなる。この理由から、車両速度に対する制限値がこの軌道値の関
数として決定される。軌道値は、同様に、速度値、および車両のかじ取り角を表
わすかじ取り角値の関数として決定される。
【0021】 本発明による方法は、車両の走行動特性を表わす値を制御するための装置内に
存在するセンサ装置から出発して、追加のセンサ装置が必要ではないという利点
を有している。このような車両の走行動特性を表わす値を制御するための装置は
、乗用車に対しては、例えば、自動車技術誌(ATZ)96、1994年11月
号、頁674−689に掲載の論文「FDR−Boschの走行動特性制御」に
記載され、またはトラックに対しては、SAE−Paper973284「トラ
ックに対する車両動特性制御」に記載されている。
【0022】 本発明の方法においてかじ取り角を入力値として評価することは、次の利点を
有している。即ち、ドライバにより設定されたかじ取り角により、カーブ走行が
特定される。したがって、かじ取り角を評価することにより、予め、即ち本来の
危険状況が発生する前に、車両に対して横転の危険またはスリップの危険が存在
するかどうかを特定することができる。即ち、このような危険が存在する場合、
安定化係合を、極めて迅速に、したがって早めに行うことができるであろう。言
い換えると、かじ取り角の評価は予測機能の実行に対応する。さらに、安定化係
合は、カーブ走行においてのみ実行され、即ち、直進走行においては、余分なも
のとして感じられる安定化係合は予め抑制される。
【0023】 その他の利点並びに有利な態様が、従属請求項、図面、並びに実施態様の説明
から明らかである。 図面は図1ないし5から構成されている。
【0024】 異なる図において同じ符号を有するブロックは同じ機能を有することを指摘し
ておく。 実施態様 まず最初に、本発明による方法が使用可能な単一自動車ないし連結自動車を示
した図1aおよび図1bを説明する。
【0025】 図1aに単一車両101が示されている。この車両においては、乗用車のみな
らずトラックもまた対象となる。この車両は少なくとも2つの車軸を有し、この
ことが車軸の一部が破線で示されていることからわかる。車両101の車軸は符
号103ixで示されている。この場合、車軸に対して、図1aに使用されてい
る詳細な符号の代わりに、ここでは簡略符号が使用され、指数iは前車軸(v)
であるかまたは後車軸(h)であるかを示している。3つ以上の車軸を有する車
両においては、指数xにより前車軸ないし後車軸の何番目の車軸であるかが示さ
れている。この場合、この数字は次のように割り当てられる。車両の縁に最も近
い前車軸ないし後車軸にそれぞれ、最も小さい値を有する指数xが割り当てられ
ている。それぞれの車軸が車両の縁から離れるほど、関連の指数xの値は大きく
なる。車軸103ixに車輪102ixjが関連している。指数jにより、車輪
が、車両の右側(r)ないし左側(l)のいずれの側に存在するかが示されてい
る。さらに、車両101は制御装置104を含み、制御装置104に本発明によ
る方法を実行するための本発明による装置が設けられている。
【0026】 図1bには、トラクタ105およびセミトレーラ106からなる連結車が示さ
れている。選択された図は決してこれに限定されないことを示し、トラクタとポ
ール・トレーラとからなる連結車もまた考えられる。トラクタ105は車軸10
8izを有している。車軸108izに車輪107ijzが関連している。指数
zは、それがトラクタの車軸ないし車輪であることを示している。さらに、トラ
クタ105は制御装置109を有し、制御装置109において本発明による方法
が実行され、且つ制御装置109により、トラクタ105のみでなくセミトレー
ラ106もまた安定化される。セミトレーラ106は、2つの車軸108ixa
を含んでいる。両方の車軸108ixaに同様に車輪107ixjaが割り当て
られている。指数aは、それがセミトレーラ106の構成部分であることを示し
ている。図1bに示されているトラクタ105ないしセミトレーラ106に対す
る車軸数は、決してこれに限定されるものではない。制御装置109は、トラク
タ105内の代わりにセミトレーラ106内に配置されていてもよい。さらに、
トラクタ105のみでなくセミトレーラ106もまた、それぞれ制御装置を備え
ていてもよい。
【0027】 図1aおよび図1b内で選択された指数a、i、j、xならびにzによる符号
は、それらが使用されているすべての値ないし構成部分に適用される。 以下に図2aないし図2dを詳細に説明する。これらの図により、本発明によ
る方法ないし本発明による装置の基礎となっている物理的条件が示されているの
で、これを用いて説明する。
【0028】 図2aは、可動積載荷重、特に流動的(液体)積載荷重を運搬するための車両
を示す。このために、例としてタンク・ローリーないしタンク・トレーラ・ロー
リーが挙げられる。断面図に、例えば車軸207と結合された車輪201ないし
202が示されている。懸架装置203ないし204を介して車両ボディー20
5aが車軸207と結合され、車両ボディー205a内に輸送すべき積載荷重が
存在する。図2aに示した車両は、左方向カーブ内を走行しているものである。
Rにより車両の輪距が示されている。
【0029】 図2aに示した車両において、捩り値Cにより表わされる捩りの影響のみでな
く、積載荷重移動値Kにより表わされる積載荷重移動の影響もまた示されている
【0030】 値hは車両と走行路面との間隔を与えている。車両のそれぞれの重心に作用す
る重力は値M・gにより示されている。値hcは、車両に作用する力に応答して
、車両が車両の縦方向に伸長する車両軸206aの周りに捩られ、および/また
は曲げられ、および/または傾けられる、車両軸206aと走行路面との間隔を
与えている。車両の重心と車両軸206aとの間隔を与える値hscは、例えば
値hおよび値hcから減算により決定してもよい。Cにより、車両に作用する力
、特に横方向力に対する、車両軸206aの周りの車両の応答特性を表わす捩り
値が示されている。この力は、図2aにおいては力Fとして示されている。この
場合、この力Fはカーブ走行に基づいて発生する遠心力である。車両の車輪には
力FLないしFRが作用する。
【0031】 例えば、車両が直進走行中にあるときの車両の重心は、SP1により示されて
いる。カーブ走行に基づいて与えられる、捩りによる重心のSP1からSP2へ
の直角方向変位は、deltaにより示されている。この場合、車両は軸206
aに関して角alphaだけ傾けられる。捩りによる変位ないし傾斜に、積載荷
重移動による変位ないし傾斜が重ねられる。積載荷重移動による変位はdelt
afにより示され、それに関連の傾斜がalphafにより示されている。この
傾斜は、重心のSP2からSP3への変位を形成させる。したがって、合計で、
deltatないしalphatの変位ないし傾斜、即ち重心のSP1からSP
3への変位が得られる。さらに、捩りないし積載荷重移動による変位ないし傾斜
により、力FLないしFRが変化し、これにより、カーブ内側の車輪における対
応する力は減少し、カーブ外側の車輪における力は増大する。
【0032】 図2aから、トラックにおいては、特に重心位置が高く且つ重心が変化しやす
いために、車両の空間挙動に注意しなければならないことがわかる。積載液体製
品を運搬する自動車は特に危険である。捩りによる影響のほかに、カーブ外側へ
の液体の移動に基づいて与えられる影響もまた注意しなければならない。上記の
ことは同様に乗用車に対しても適用される。これに関しては、ここではとりあえ
ず、後述の図2dを参照することを指摘しておく。
【0033】 ここで、上記の捩り値Cは車両に作用するすべての捩り影響を含むこと、即ち
捩り値Cは、例えばフレーム、タイヤ並びに懸架装置に対する個々の捩り剛性か
ら合成される車両の全捩り剛性を表わすことを付記しておく。
【0034】 図2bに、通常動かない積載荷重を運搬するために使用される車両、特にトラ
ックが示されている。図を見やすくするために、懸架装置の図示は省略されてい
る。図示の場合、積載荷重移動は予測されず、ないしは積載荷重移動の発生は無
視できるので、重心は、捩りによってのみSP1からSP2へ変位ないし傾斜さ
れる。しかしながら、車両の積載荷重の量が著しく異なることにより、重心位置
の変化、したがって値hscないしhの変化が現われる。
【0035】 図2bの図示と同様に、図2dに乗用車に対して同じ条件が示されている。乗
用車においては、まず最初に、捩りにより重心の変位ないし傾斜が予測される。
例えば、いわゆるピック・アップ・トラックまたは類似の軽運搬車においては、
積載荷重移動による変位ないし傾斜が発生することは極めて稀である。
【0036】 図2cは、捩りのみならず積載荷重移動によってもまた重心の変位ないし傾斜
を有することのない車両を示す。 図2aないし図2dに示した図の説明により、本発明による方法は、任意の車
両に対して使用可能であるということが与えられたはずである。したがって、本
発明による方法は、捩りないし積載荷重移動による重心の傾斜ないし変位が発生
する車両において使用可能である。同様に、本発明による方法は、捩りのみによ
る重心の変位ないし傾斜が発生する自動車に対しても使用可能である。さらに、
本発明による方法は、捩りのみでなく積載荷重移動によってもまた重心の傾斜な
いし変位が発生することのない車両に対しても使用可能である。本発明による方
法は、例えばバスに対してもまた使用可能である。
【0037】 以下に図3を詳細に説明する。 図3は、例えば図1aに示されているような単一車両を基礎にしている。この
理由から、図3には制御装置104が含まれている。しかしながら、この図はこ
れに限定されることを示すものではない。その理由は、本発明の対象は、同様に
、図1bに示されているような車両に対しても使用可能であるからである。この
ためには、場合により図3から対応の修正が必要である。
【0038】 単一車両は、少なくとも2つの車軸、即ち車輪102v1rないし102v1
lを有する前車軸103v1、並びに車輪102h1rないし102h1lを有
する後車軸103h1を有していると仮定する。これらの車輪に付属の車輪回転
速度センサ302i1jが図3に示されている。単一車両の車軸数に応じてそれ
ぞれ、図3に示すように、その他の車輪回転速度センサ302ixjが使用され
る。車輪回転速度センサ302ixjにより、それぞれ対応の車輪102ixj
の車輪回転速度を表わす値nixjが決定される。値nixjは、ブロック30
6、308、309並びに310に供給される。回転速度センサ302ixjは
、制御装置310のタイプとは無関係にすべての場合に存在する。
【0039】 さらに、車両は、車両のかじ取り角を表わすかじ取り角値deltalを決定
するセンサ303を含む。このセンサ303は、同様に、制御装置310のタイ
プとは無関係にすべての場合に存在する。かじ取り角値deltalは、ブロッ
ク307、ブロック309並びにブロック310に供給される。
【0040】 ブロック310は、制御装置104内に設けられた制御装置ないし車両制御装
置を示す。この制御装置310は、一般に滑り制御装置である。この場合、この
滑り制御装置は、例えばブレーキ滑り制御装置および/または駆動滑り制御装置
として設計されていてもよい。この実施態様においては、これは滑り制御装置で
あり、ないしは、基本機能において、車両の走行動特性を表わす値、例えば車両
の横方向加速度および/またはヨー速度の関数である値を、少なくとも車輪ブレ
ーキおよび/または機関への係合により制御する制御装置である。ここで、上記
の文献「FDR−Boschの走行動特性制御」ないしSAE−Paper37
3284が参照され、これらの文献には、車両の走行動特性を表わす値の制御装
置が記載されている。
【0041】 ブロック310については後に詳細に説明する。ここでは、ブロック310を
説明する前に、後に説明するセンサ装置について予め付記しておく。ブロック3
10は、上記のように、車両の走行動特性を表わす値を制御するための制御装置
であるので、この制御の実行のために他のセンサ装置が必要である。車両がどの
ようなブレーキ装置を備えているかに応じて、ドライバにより設定される供給圧
力を表わす圧力値Pvorを測定するセンサ301が必要である。破線で示され
ていることにより、センサ301は、油圧式ブレーキ装置において必要であり、
空圧式ブレーキ装置においては必要でないことを示している。同様に、車両のヨ
ー速度omegaを測定するためのセンサ304、並びに車両に作用する横方向
加速度aqを測定するためのセンサ305が、必要である。センサ301、30
4並びに305により測定された値はブロック310に供給される。ここで再び
、センサ301、304並びに305は必ずしも必要ではないことを付記してお
く。ブロック310に他のタイプの制御装置ないし滑り制御装置が設けられてい
る場合は、これらのセンサは省略できる。
【0042】 ブロック306において、既知のように、車輪回転速度nixjから車両速度
を表わす値vfが決定され、値vfはブロック307ないし309に供給される
。ブロック307において、車両速度vfおよびかじ取り角値deltalから
、その瞬間に車両が走行する軌道の半径、特にその瞬間に車両が走行するカーブ
の半径を表わす軌道値rが決定される。値rは、例えば次式
【0043】
【数1】
【0044】 を用いて決定される。式(1)において、値ilは全体かじ取り比を示し、値v
chは車両に対する特性速度を示し、および値lは軸距を示す。値rはブロック
309に供給される。
【0045】 ブロック308には、上記の値nixjのほかに、ブロック310から値Fa
ntrが供給される。この値は車両に作用する駆動力を示す。この値は、ブロッ
ク310において、既知のように機関特性を表わす値の関数として決定され、こ
こでは機関特性の例として機関回転速度が挙げられる。ブロック308において
、それに供給された値から、車両の質量を表わす質量値Mが決定される。この質
量値はブロック309に供給される。
【0046】 ブロック309において、速度比較から、車両が車両の縦方向に伸長する車両
軸の周りにおいて転倒しないように、および/または車両が横方向に滑らないよ
うに、車両速度の低減が必要であるかどうかが決定される。この速度比較を実行
するために、ブロック309に、前記の値M、nixj、vf、r並びにdel
talが供給される。さらに、ブロック309に、ブロック310から、2つの
摩擦係数μないしdeltaμ、並びに値mlixが供給される。両方の値μな
いしdeltaμは、それぞれの走行状況において存在する、タイヤと走行路面
との間の摩擦特性を表わす摩擦係数を示す。値μはその瞬間に存在する摩擦係数
を表わす。値μは、ブロック310において、例えば縦方向加速度および横方向
加速度の関数として評価される。値deltaμは、車両の左側部ないし右側部
の摩擦係数の差を表わす。ブレーキ過程において、値deltaμは、ブロック
310において、例えば車輪ブレーキ・シリンダ圧力並びに車輪速度の関数とし
て決定される。これに関しては、ドイツ特許公開第3535843号が参照され
る。代替態様として、値deltaμは、ブロック310において、機関トルク
および車輪速度の関数として決定されてもよい。これに関しては、例えばドイツ
特許公開第3735673号が参照される。
【0047】 値mlixは車軸に関する車輪荷重を示す。値mlixは、ブロック310に
おいて、既知のように、例えば車輪回転速度から決定される。 速度比較の結果は値vredにより出力される。この場合、例えば次の割当が
適用される。車輪速度の低減が必要な場合、値vredに値TRUE(真)が割
り当てられる。これに対して車両速度の低減が必要でない場合、値vredに値
FALSE(偽)が割り当てられる。値vredはブロック310に供給される
。速度比較の実行に関しては、図4ないし図5により詳細に説明する。
【0048】 上記のように、ブロック310は、制御装置104内に設けられた車両制御装
置を示す。この車両制御装置は、前記の文献、即ち「FDR−Boschの走行
動特性制御」ないしSAE Paper973294に記載されているような、
車両の走行動特性を表わす値を制御するための制御装置である。車両の走行動特
性を表わす値の制御は、制御装置310の基本機能において、センサ301(存
在するかぎり)並びにセンサ302ixj、センサ303、304ないし305
により測定された値の関数として、並びに例えば機関311の機関回転速度また
は機関トルクを表わす値mot2の関数として実行される。
【0049】 上記の値から、制御装置310は、少なくとも機関311ないしアクチュエー
タ313ixjに対する、制御装置310において基本機能として実行される滑
り制御を行うための操作信号を決定する。機関311の操作のために、ブロック
310において値mot1が出力され、且つ機関に供給される。この値mot1
は、例えば調節すべき絞り弁位置を表わす。例えば車輪ブレーキとして形成され
ているアクチュエータ313ixjに対して、ブロック310において値Aix
jが決定され、且つ対応のアクチュエータに供給される。値Aixjは、例えば
車輪ブレーキに付属の弁に対する操作信号を示す。アクチュエータ313ixj
に補足して、リターダが設けられていてもよい。リターダを操作するために、ブ
ロック310において値Retが決定され、且つリターダに供給される。
【0050】 ここで、ブレーキ装置は、油圧式ブレーキ装置、空圧油圧式ブレーキ装置、空
圧式ブレーキ装置、電気空圧式ブレーキ装置、または電気機械式ブレーキ装置の
いずれであってもよいことを付記しておく。
【0051】 制御装置310の基本機能において実行される制御に追加して、制御装置31
0は、車両の縦方向に伸長する車両軸の周りにおける車両の転倒、ないし車両の
横方向のスリップが回避されるように車両を安定化させるという課題を有してい
る。この安定化の範囲において、制御装置は2つの課題を満たしている。一方で
、値vredにTRUEが割り当てられている場合、機関311、アクチュエー
タ313ixj、リターダ312、および従来技術から既知の調節手段314に
対する対応の操作信号が発生され、これにより前記の転倒ないしスリップが回避
される。調節手段314を操作するために、制御装置310は値FW1を発生す
る。同時に制御装置310に調節手段314からFW2が供給され、FW2は、
その瞬間の車台の設定を表わし、且つ制御装置310において制御のためのフィ
ード・バック情報として必要である。転倒ないしスリップを回避するための操作
は、基本機能により行われる操作に重ねられてもよい。または、基本機能による
操作は、転倒ないしスリップを回避するための操作が実行される時間の間は遮断
される。他方で、制御装置310において、上記の値μ、deltaμ、mli
x、並びにFantrが決定され、且つ対応のブロックに供給される。
【0052】 以下に、ブロック309が詳細に示されている図4を説明する。 ブロック401において、質量値Mから積載荷重移動値Kが決定され、積載荷
重移動値Kは、ブロック404のみでなくブロック405にも供給される。積載
荷重移動値Kの決定は、例えば次のように行われる。予め、単一車両に対して、
またはトラクタとトレーラまたはセミトレーラとからなる連結車に対して、既知
の積載荷重に対して、或いは密度が既知である液体に対して、値Kは、走行試験
により車両質量Mの関数として決定される。一対の値KないしMから特性曲線群
が形成され、特性曲線群はブロック401に記憶されている。したがって、ブロ
ック401に供給された変数Mの値の関数として、変数Kに対する値を決定する
ことができる。既知のセミトレーラまたはトレーラを有するトラクタが駆動され
るとき、および液体積載荷重の密度が既知であるとき、値Kの決定は車両質量の
みの関数として行われる。
【0053】 値Kの決定は、任意の連結車および任意の積載荷重に対して、即ち任意の密度
の液体に対して、値Kが決定可能なように改善することができる。これは次の背
景を有している。一方で、積載荷重を受け入れるために存在する装置の形状の関
数として、液体したがって重心の異なる変位量が得られるので、値Kは、それぞ
れのトレーラないしセミトレーラにより著しく影響される。他方で、値Kは、走
行の間に移動可能な積載荷重の容積の大きさにより著しく影響される。例えば、
タンクに20%まで充填されたタンク・ローリーは、タンクに70%まで充填さ
れたタンク・ローリーよりも重心の変位がより大きい。したがって、特に液体積
載荷重の場合、所定の質量において、積載荷重の密度が、積載荷重の容積、した
がって重心の変位量の決定に著しく影響を与えるので、積載荷重の密度が極めて
重要となる。したがって、ブロック401において、使用されるセミトレーラな
いしトレーラの関数として、および積載荷重の容積の関数として、種々の特性曲
線群を記憶するように設計されていてもよい。しかしながら、この場合、値Kを
決定するために、制御装置内にセミトレーラの検出ないしトレーラの検出が必要
となり、或いは制御装置に適切な方法で積載荷重の密度が伝送されなければなら
ない。このとき、ブロック401において、既知のトレーラないしセミトレーラ
の関数として、および決定された積載荷重容積の関数として、値Kを決定するこ
とができる。車両の風袋質量が既知であるとき、積載荷重容積は、車両質量およ
び積載荷重の密度から決定される。この代わりに、液体積載荷重の容積を、積載
荷重を受け入れるための装置への荷積みとその装置からの荷降ろしとの間で直接
決定してもよい。これは、例えばタンク・トレーラ・ローリーが、供給ないし排
出された液体積載荷重の容積を指示する指示装置を有するので可能である。その
時点の容積値を決定するためには、最後の容積値に、供給容積を加算し、ないし
最終容積から排出容積を減算すればよく、このとき、最後の容積値が制御装置内
に記憶されていることが有利である。
【0054】 積載荷重移動の問題に関しては、ここでさらに、VDI出版、デュッセルドル
フ、1970年の雑誌「ドイツ自動車研究および路面交通技術」、第200巻、
に記載の研究報告「固体積載荷重および液体積載荷重を有するサドル式セミトレ
ーラの横転限界」H.Isermann著が参照される。
【0055】 代替態様として、密度が既知でない液体積載荷重においては、この液体に対し
て標準密度が使用され、値Kの決定は、この標準密度により行われるように設計
されていてもよい。しかしながら、この場合、そのときに横転の危険ないしスリ
ップ危険が差し迫っている場合、常に現実的に評価可能なように標準密度が選択
されることに注意すべきである。
【0056】 ブロック402において、値Mの関数として捩り値Cが決定され、捩り値Cは
ブロック404のみならずブロック405にも供給される。捩り値Cの決定は、
積載荷重移動値Kの決定と同様に行われる。予め、車両または連結車に対して、
走行試験により値Cが車両質量Mの関数として決定される。一対の値CないしM
から特性曲線群が形成され、この特性曲線群はブロック402に記憶されている
。したがって、ブロック402に供給された変数Mの値の関数として、変数Cに
対する値が決定される。予め特性曲線群を決定することは、シミュレーション計
算により支援されてもよい。任意の連結車に関する値Cの決定の改善が、積載荷
重移動値Kにおける改善と同様に達成されてもよい。
【0057】 ブロック403において、第1の高さ値hおよび第2の高さ値hcが決定され
る。第1の高さ値の決定は、例えば次のように行われる。まず最初に、車両速度
vf、車両回転速度nixjおよび軌道値rの関数として、それぞれの車輪の特
性を表わす動的転がり半径が決定される。これらの動的転がり半径から、車軸に
関する車輪荷重mlix、車両速度vfおよび軌道値rを考慮して、重心高さに
対応する第1の高さ値hが決定される。第2の高さ値hcの決定は、特性曲線群
により行われる。この特性曲線群もまた、予め、例えば走行試験により値Mの関
数として決定される。供給された値Mを使用して、ブロック403において第2
の高さ値に対する値が決定される。両方の高さ値hないしhcは、ブロック40
4のみならずブロック405にも供給される。さらに、ブロック404ないし4
05に、軌道値r並びに質量値Mもまた供給される。ブロック404に、さらに
第1の摩擦係数μおよび第2の摩擦係数deltaμが供給される。
【0058】 ブロック404において、第2の制限値vrが、ブロック404に供給された
値の関数として決定され、且つブロック406に供給される。一般に、即ち捩り
および積載荷重移動による影響が考慮されるとき、この第2の制限値vrは、例
えば次式により得られる。
【0059】
【数2】
【0060】 式(2)は、図2aに示した車両に対して適用され、即ち左カーブを走行する
ときの状況を表わしている。式(2)において、値gは重力定数(9.81m/
2)に対応し、値Rは輪距に対応している。値μr、は車両の右側部の摩擦係
数を表わし、且つ摩擦係数μないしdeltaμから決定される。値hscは、
車両重心と、車両に作用する力に応答して、車両が車両の縦方向に伸長する車両
軸の周りに捩られ、および/または曲げられ、および/または傾けられる車両軸
、例えば図2aにおける206aとの間隔を表わしている。値hscは、第1お
よび第2の高さ値から決定される。右カーブに対しては、式(2)が同様に適用
されるが、この場合はμrの代わりに、同様に摩擦係数μないしdeltaμか
ら決定されるμlが使用される。左カーブまたは右カーブのいずれが存在するか
の特定は、ブロック404に供給されるかじ取り角値deltalの関数として
行われる。
【0061】 可動でない積載荷重を運搬する車両、したがって積載荷重移動による影響がな
い車両、ないし積載荷重移動による影響を無視できる車両が対象とされる場合、
値vrは、式(2)からK=0として得られる簡単な式により決定される。これ
は、例えば図2bないし図2dの車両に対して適用される。車両の左側部ないし
右側部に同時に異なる摩擦係数が発生しない場合、vrを決定するための式は、
式(2)からK=0およびdeltaμ=0として得られる。同時に捩りによる
影響および積載荷重移動による影響が存在しない場合、および車両の左側部ない
し右側部の間に異なる摩擦係数が存在しない場合、値vrは、式(2)からK=
0、deltaμ=0およびC=∞として得られた式により決定される。これは
例えば図2cに示した車両に対して適用される。
【0062】 ブロック405において、第1の制限値vkが、ブロック405に供給された
値の関数として決定され、且つブロック406に供給される。一般に、即ち捩り
および積載荷重移動による影響が考慮されるとき、この第1の制限値vkは、例
えば次式により得られる。
【0063】
【数3】
【0064】 式(3)は、図2aに示した車両に対して適用される。両方の摩擦係数に関す
る実施態様を除き、式(3)に対して、式(2)に対して行われた上記の説明が
同様に適用される。
【0065】 式(2)ないし式(3)から、制限値vrないしvkに対して異なる決定式を
導く上記のケースは、ブロック309に供給される値の決定により特定される。
代替態様として、例えば連結車に対して、連結車が液体積載荷重の運搬に使用さ
れていないことが既知であるとき、対応する簡略式をブロック404ないし40
5に記憶するように設計されていてもよい。
【0066】 ブロック406に、両方の制限値vrないしvkに追加して、車両速度vfが
供給される。これらの値の関数として、車両に対して安定化が必要であるかどう
かが決定される。この決定の結果が値vredにより出力される。ブロック40
6において、まず両方の制限値vrないしvkから、小さい値を有する制限値が
比較値として選択される。車両速度vfがこの比較値と比較される。車両速度v
fが比較値より大きい場合、これは車両の不安定状態を示し、したがって車両の
安定化が必要である。値vredに値TRUEが割り当てられる。これに対して
、車両速度が比較値より小さい場合、これは車両の安定状態を示し、したがって
車両の安定化は必要ではない。これに対応して、値vredに値FALSEが割
り当てられる。
【0067】 以下に、本発明による方法の過程を流れ図により示した図5を説明する。本発
明による方法はステップ501から開始し、ステップ501において、値C、h
c、h、K、μ、deltaμ、M、r並びにvfが提供される。これらの値の
決定に関しては、ブロック306、307、308、310、401、401な
いし403の説明が参照される。ステップ501にステップ502が続き、ステ
ップ502において、両方の制限値vrないしvkが決定される。これに関して
は、ブロック404ないし405の説明が参照される。
【0068】 ステップ502に続いてステップ503が実行され、ステップ503において
、両方の制限値vrないしvkの小さいほうが比較値vmaxとして決定される
。それに続くステップ504において、車両速度vfが比較値vmaxと比較さ
れる。ここで、ブロック406の説明が参照される。しかしながら、図5におい
ては値vredが示されていない。車両速度vfが比較値vmaxより小さい場
合、ステップ504に続いて、ステップ501が改めて実行される。これは値v
redへの値FALSEの割当に対応する。これに対して、ステップ504にお
いて、車両速度vfが比較値vmaxより大きいことが特定された場合、ステッ
プ504に続いて、ステップ505が実行される。ステップ505において、車
両速度が低減され、したがって車両が安定化されるように、リターダ係合、およ
び/または機関係合、および/またはブレーキ係合が実行される。前記の個々の
構成部分に対する操作信号の図示は、図5において省略されている。ステップ5
05に続いて、ステップ501が改めて実行される。
【0069】 最後に、一方で、説明の中で選択された実施態様の形態並びに図の中に選択さ
れた表示は、本発明の本質的な考え方に対する制限を示すものではないことを注
記しておく。他方で、さらにもう一点を追記しておく。本発明による方法を用い
て、平面内の車両の横滑り特性のほかに、車両の縦方向に伸長する車両軸周りの
車両の横揺れ運動(ローリング)もまた検出される。この横揺れ運動は、車両の
積載状態および路面の舗装に応じて著しく異なるものであり、場合によっては、
車両を横転させることがある。本発明による方法ないし本発明による装置は、連
結車において、このために必要なセンサ装置がトラクタ内に設けられていること
を前提としている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1aおよび図1bは、本発明が使用される単一車両ないし連結車両を示す概
略図である。
【図2】 図2aないし図2dは、種々の車両タイプ、即ち液体積載荷重を運搬するため
のトラック、液体以外の積載荷重を運搬するためのトラック、並びに乗用車に対
して、本発明による方法ないし本発明による装置の問題点を示した、種々のタイ
プの車両の略縦断面図である。
【図3】 図3は、本発明による方法を実行するための本発明による装置の、第1の精度
で示した全体配置図である。
【図4】 図4は、本発明による方法を実行するための本発明による装置の、第2の精度
で示した全体配置図である。
【図5】 図5は、本発明による方法を実行するための一実施態様を示した流れ図である
【手続補正書】
【提出日】平成12年11月24日(2000.11.24)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D046 BB23 BB28 EE01 EE03 GG02 HH08 HH22 HH27 HH29 HH46 JJ05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特に車両の縦方向に伸長する車両軸の周りにおける車両の横転
    を回避するための、および/または車両の横方向のスリップを回避するための車
    両の安定化方法であって、 車両速度を表わす車両速度値(vf)が決定されること、 車両速度に対する少なくとも2つの制限値(vr,vk)が決定されること、 制限値の1つが比較値(vmax)として選択され、特に、比較値として、よ
    り小さな値を有する制限値が選択されること、 車両速度値と比較値の関数として、比較が実行されること、 比較の関数として、車両の安定化係合(vred)が実行され、特に、速度値
    が比較値より大きい場合に、少なくとも、リターダ係合を介して、および/また
    は機関係合を介して、および/または少なくとも1つの車輪に対するブレーキ係
    合を介して、車両速度値は、前記係合に基づいて得られた速度値が前記比較値よ
    り小さいかまたは等しくなるように低減され、特に、このために、前記係合が前
    記速度値と前記比較値との差の関数として実行されること、 からなる車両の安定化方法。
  2. 【請求項2】 2つの制限値が決定され、第1の制限値(vk)が車両の横転
    の危険を表わす値に対応し、および/または第2の制限値(vr)が車両の、特
    に横方向のスリップの危険を表わす値に対応するをことを特徴とする請求項1の
    方法。
  3. 【請求項3】 異なる走行状態で存在する、タイヤと走行路面との間の摩擦特
    性を表わす少なくとも1つの摩擦係数(μ,deltaμ)が決定され、好まし
    くは、2つの摩擦係数、即ち、瞬間的に存在する摩擦係数を表わす第1の摩擦係
    数、および車両の左側部と右側部との間の摩擦係数の差を表わす第2の摩擦係数
    、が決定されること、 車両速度に対する少なくとも1つの制限値が、少なくとも1つの摩擦係数の関
    数として決定されること、 を特徴とする請求項1の方法。
  4. 【請求項4】 車両に作用する力に応答して、特に横方向力に応答して、車両
    が車両の縦方向に伸長する車両軸の周りでどのような特性を有するかを表わす捩
    り値(C)であって、特に前記車両軸において車両に作用する力に基づいて、車
    両がどの程度捩られ、および/または曲げられ、および/または傾けられるかを
    表わす捩り値(C)が決定され、または設定されること、および 車両速度に対する制限値が捩り値の関数として決定され、特に捩り値が、少な
    くとも、車両の質量を表わす質量値(M)の関数として決定されること、 を特徴とする請求項1の方法。
  5. 【請求項5】 車両重心と走行路面との間隔を表わす第1の高さ値(h)が決
    定され、特に、第1の高さ値が、少なくとも車輪回転速度を表わす値(nixj
    )の関数として決定されること、および 車両速度に対する少なくとも1つの制限値が前記第1の高さ値の関数として決
    定されること、および/または 車両に作用する力に応答して、特に横方向力に応答して、車両の縦方向に伸長
    する車両軸の周りで車両が捩られ、および/または曲げられ、および/または傾
    けられる前記車両軸と走行路面との間隔を表わす第2の高さ値(hc)が決定さ
    れ、特に、第2の高さ値が、少なくとも車両の質量を表わす質量値(M)の関数
    として決定されること、および 車両速度に対する少なくとも1つの制限値が前記第2の高さ値の関数として決
    定されること、 を特徴とする請求項1の方法。
  6. 【請求項6】 車両の質量を表わす質量値(M)が決定され、特に、質量値(
    M)が、少なくとも、車両に作用する駆動力(Fantr)を表わす値および車
    輪回転速度を表わす値(nixj)の関数として決定されること、および 前記車両速度に対する少なくとも1つの制限値が、前記質量値の関数として決
    定されること、 を特徴とする請求項1の方法。
  7. 【請求項7】 特に、可動積載荷重、とりわけ流動的積載荷重を有する車両に
    対して、車両に作用する力に応答して、特に横方向力に応答して、車両の積載荷
    重がどのような特性を有するかを表わす積載荷重移動値(K)であって、特に車
    両に作用する力に基づいて、車両の積載荷重がどの程度移動され、および/また
    は傾けられるかを表わす積載荷重移動値(K)が決定されること、および 車両速度に対する制限値が、少なくとも、積載荷重移動値の関数として決定さ
    れること、 を特徴とする請求項1の方法。
  8. 【請求項8】 車両の質量を表わす質量値が決定され、また、積載荷重移動値
    が、前記質量値の関数として決定され、特に、可動積載荷重、とりわけ流動的積
    載荷重の場合に、前記質量値の関数として積載荷重の容積が決定され、且つ積載
    荷重移動値が前記容積の関数として決定されること、および/または 積載荷重移動値が、積載荷重を収容するために車両に存在する装置の特徴を示
    す値の関数として決定され、特に、前記値が、少なくとも前記装置の形状の関数
    として決定されること、および/または 流動的積載荷重の場合に、積載荷重を収容するための装置の積載状態と非積載
    状態との間で、流動的積載荷重の容積が直接決定され、且つ積載荷重移動値がこ
    の容積の関数として決定されること、 を特徴とする請求項7の方法。
  9. 【請求項9】 車両速度に対する制限値は、車両が瞬間的に走行する軌道の半
    径、特に車両が瞬間的に通過するカーブの半径を表わす軌道値(r)の関数とし
    て決定され、特に、軌道値が、速度値(vf)と、車両のかじ取り角を表わすか
    じ取り角値(deltal)との関数として決定されることを特徴とする請求項
    1の方法。
  10. 【請求項10】 特に車両の縦方向に伸長する車両軸の周りにおける車両の横
    転を回避するための、および/または車両の横方向のスリップを回避するための
    車両の安定化装置であって、 車両速度を表わす車両速度値(vf)を決定する第1の手段(306)、 車両速度に対する少なくとも2つの制限値(vr,vk)を決定する第2の手
    段(404,405)、 決定された制限値の1つを比較値(vmax)として選択し、特に、比較値と
    して、より小さな値を有する制限値を選択し、且つ決定された車両速度値と前記
    比較値の関数として、比較を実行する第3の手段(406)、 実行された比較の関数として、車両の安定化係合(vred)を実行し、特に
    、速度値が比較値より大きい場合に、少なくとも、リターダ係合を介して、およ
    び/または機関係合を介して、および/または少なくとも1つの車輪に対するブ
    レーキ係合を介して、車両速度値を、前記係合に基づいて得られた速度値が前記
    比較値より小さくなるように低減し、特に、このために、前記係合を前記速度値
    と前記比較値との差の関数として実行する第4の手段(310,311,312
    ,313ixj,314)、 からなる車両の安定化装置。
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