JP2004359216A - 連結車両の安定化方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トラクターと、トレーラー或いはセミトレーラーとからなる連結車両を、迅速に安定化する方法および装置を提供する。
【解決手段】 トレーラー或いはセミトレーラーのローリング運動が検知されると、該ローリング運動の減衰のためにブレーキ介入が行われる、トラクターと、トレーラー或いはセミトレーラーから成る連結車両の安定化方法において、先ず、少なくとも一つの車軸の車輪に関する対称的なブレーキ介入が行われ、前記対称的なブレーキ介入によって、前記ローリング運動の予め設定された目標減衰挙動が達成されない場合に、少なくとも一つの車軸の車輪に関する非対称的なブレーキ介入が行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トラクター（牽引車）と、トレーラー（被牽引車）或いはセミトレーラー（跨座式被牽引車）とから成る連結車両を安定化するための方法および装置に関し、特にトレーラー（被牽引車）の振り子振動を減衰するための方法及び装置に関する。

ＤＥ １９９ ６４ ０４８ Ａ１ から、道路走行車両を安定化するための方法及び装置が知られている。この道路走行車両の場合には、特に乗用車によって牽引されたトレーラーの付いた乗用車が考えられている。その際、道路走行車両はローリング運動について監視される。ローリング運動が検知されると、道路走行車両に、自動的にローリング運動に対して本質的に逆位相のヨーモーメントが加えられる。

本発明は、トラクターと、トレーラー或いはセミトレーラーとからなる連結車両を、迅速に安定化する方法および装置を提供することを課題にしている。

本発明によれば、トレーラー或いはセミトレーラーのローリング運動が検知されると、該ローリング運動の減衰のためにブレーキ介入が行われる、トラクターと、トレーラー或いはセミトレーラーから成る連結車両の安定化方法において、先ず、少なくとも一つの車軸の車輪（複数）に関する対称的なブレーキ介入が行われ、前記対称的なブレーキ介入によって、前記ローリング運動の予め設定された目標減衰挙動が達成されない場合に、少なくとも一つの車軸の車輪に関する非対称的なブレーキ介入が行われる。

また、本発明によれば、トレーラー或いはセミトレーラーのローリング運動が検知されると、該ローリング運動の減衰のためにブレーキ介入を行うブレーキ手段を含む、トラクターと、トレーラー或いはセミトレーラーから成る連結車両の安定化装置は、先ず、少なくとも一つの車軸の車輪（複数）に関する対称的なブレーキ介入が行われ、かつ前記対称的なブレーキ介入によって、前記ローリング運動の予め設定された目標減衰挙動が達成されない場合に、少なくとも一つの車軸の車輪に関する非対称的なブレーキ介入が行われるように構成される。

本発明によって、トラクターは、４輪全部の均等なアクティブ制動による車両速度の引下げだけによって達成できるよりも、より迅速に安定化される。その際、少なくとも一つの車軸（アクスル）の両方の車輪に関する左右対称的なブレーキ介入という概念は、一つの車軸の両方の車輪が同じ強さで制動される、例えばブレーキパッドが同じ強さでブレーキディスクに対して押し当てられるということと理解されるものとする。少なくとも一つの車軸の車輪に関する非対称的なブレーキ介入の場合には、当該車軸の両方の車輪が異なる強さで制動される。これによって（車両の両側に於ける路面の摩擦係数が等しければ）車に対するヨーモーメントが生じる。

本発明の一つの有利な拡張例は、ローリング運動の望ましい減衰挙動が外挿法によって求められた差の値の時間的な目標変化によって与えられることを特徴としている。その際、上記の差の値の中にはビークルダイナミクスの少なくとも一つの横方向のパラメータが含まれている。

これによって、前もって振動の目標減衰挙動を定めることが可能となる。上記の差の値は、例えば横方向のビークルダイナミクスのパラメータの値とドライバーの希望の値（例えば、目標ヨーレート）との間の差から構成することができる。差の値の代わりに、横方向のダイナミクスの変数（例えば、実際ヨー角速度）を考えることもできる。

本発明の一つの有利な拡張例は、外挿法によって求められた差の値は、ヨー角速度振幅の減衰曲線に関わっていること、或いは
この差の値が、目標ヨー角速度と実際ヨー角速度との間の差の振幅として現れる差の振幅に関わっていること
外挿法によって求められた目標変化が、差の振幅に関する目標減衰曲線に関わっていること、
を特徴としている。

ヨー角速度の振幅は、比較的簡単に求められる、ローリング運動の強さに関する尺度となっている。ヨーレートセンサは、既に数多くの新型の車両に標準装備として存在している。

本発明の一つの有利な拡張例は、
差の振幅に関する目標減衰曲線が、差の振幅に関して見積もられた最大値から、或いは該最大値に依存して求められること、
その際、この見積もられた最大値は、減衰が必要な車両のローリング状態の感知の時点で存在しているか、或いはこの時点で求められること、
を特徴としている。

この見積もられた最大値によって、特に、最悪の想定例（“ワーストケース”）を考慮することが可能となる。
本発明の一つの有利な拡張例は、
制御偏差が求められ、該偏差が
瞬間的な実際ヨー角速度と瞬間的な目標ヨー角速度との間の差として生成される瞬間的なヨー角速度差（ＢＰＡｕｓ）と、
当該の瞬間的な時点において、外挿法によって求められた差の値に関する外挿法によって求められた時間的変化と、
の間の差として得られること、および
前記制御偏差の値が、予め設定された第一の限界値を超えるときに、非対称的なブレーキ介入が行われること、
を特徴としている。

これによって、ヨー角速度が危険な領域内に入ったか或いは危険な値を取っているか否かということを、簡単な方法で確認することができる。
本発明の一つの有利な拡張例は、制御偏差の値が、予め設定されたもう一つの限界値を再び下回るときに、非対称的なブレーキ介入が終了されることを特徴としている。これによって、不要な非対称なブレーキ介入が回避される。

本発明の一つの有利な拡張例は、制御偏差から、非対称なブレーキ介入によってもたらされるべき目標ヨーモーメントが求められることを特徴としている。この目標ヨーモーメントから、非対称なブレーキ介入のために必要なブレーキの強さを求めることができる。

本発明の一つの有利な拡張例は、制御偏差から、車両のどちらの側で非対称なブレーキ介入が行われるべきであるかということが求められることを特徴としている。これに加えて、例えば制御偏差の「正負の」記号を導き出すことができる。

本発明の一つの有利な拡張例は、生じているローリング運動が、ビークルダイナミクスの少なくとも一つの横方向のパラメータが含まれている差の値の時間的変化の評価に基づいて検知されることを特徴としている。

本発明に基づく、トラクターと、トレーラー或いはセミトレーラーから成る連結車両を安定化するための装置は、トレーラー或いはセミトレーラーの振動運動が検知されたときに、その振動運動の減衰のためにブレーキ介入を実施するブレーキ手段を含んでいる。

本発明に基づく装置の特徴は、上記のブレーキ手段が、
先ず、左右対称的なブレーキ介入が行われるように、かつ
上記の左右対称的なブレーキ介入によってローリング運動の望ましい減衰挙動が得られない場合に、非対称的なブレーキ介入が行われるように、
設計されているということから成り立っている。

本発明に基づく方法の有利な拡張例は、勿論本発明に基づく装置の有利な拡張例としても示され、またその逆も成り立つ。

実施例の説明

本発明の実施例が図１および図２に示されている。
連結車両では、（例えば、横風によって）、トレーラーがその垂直軸を中心として振動し、またトレーラー連結器を通してトラクターも振動へと駆り立てられるローリング運動が発生することがある。車両速度ｖが、いわゆる臨界速度ｖｋｒｉｔ以下であれば、振動は減衰され、ｖ＝ｖｋｒｉｔの場合には減衰されず、また、ｖ＞ｖｋｒｉｔ の場合には、振動が大きくなる。この臨界速度の値は、特にホイールベース、牽引棒の長さ、車軸の横滑り剛性、車両及びトレーラーの質量、およびヨー慣性モーメント等の幾何学的データに依存している。臨界速度の値は、乗用車連結車両の場合、一般に９０ｋｍ／ｈから１３０ｋｍ／ｈまでの範囲内にある。

連結車両のローリング運動は、トラクターの周期的なオーバーステアに反映される。目的は、個々の車輪に対して、オーバーステアと反対方向のヨーモーメントを生じさせる適切な制動トルクを加えることによって、上記の挙動に対処することである。

その際、上記のブレーキ介入は、次の二つの構成要素を含んでいる。
構成要素１：
車両の４つの車輪に対する対称的なブレーキ介入がローリング運動に対抗する措置として利用される。これによって、特に車両速度が臨界車両速度の下方に引き下げられる。

構成要素２：
対称的なブレーキ介入がローリング運動の期待された減衰をもたらさない場合には、対称的なブレーキ介入の代わりとして、或いは追加として或いは重ね合わせて、非対称的なブレーキ介入が一方の車側だけに対して行われる。その際、一方の車側の全ての車輪或いは一方の車側の一つの車輪だけを制動することができる。

本発明によって、対称的なブレーキ介入の間に、振り子振動の挙動に対する適切な目標値が求められると共に、それに基づいて制御偏差が計算される。次いで、この制御偏差から個々の車輪に対する必要なブレーキトルクが決定される。このブレーキトルクはヨーモーメントを生成し、該モーメントが、牽引車の、従って連結車両のヨー運動に対抗するよう作用する。牽引車は、４輪全部の均等なアクティブ制動による車両速度の引下げによって達成できるよりも、より迅速に安定化される。

本発明に基づく方法が図1に示されている。そのために、次の二つの入力パラメータが考慮される。
差振幅の評価最大値ｖＧｉＡｍｐＭａｘ、並びに
（場合によって、特に低域フィルタによって、フィルタリングされた）ヨー角速度差 ＢＰＡｕｓ。

この実施態様の一つの重要なメルクマールは、入力値として実際ヨー角速度（例えば、ヨーレートセンサを用いて測定される）と目標ヨー角速度（ドライバーの意図を表し、しばしばハンドル角、車両速度、並びに、その他の単一軌道モデルに基づく特性速度等のような一定と見なされている値、から求められる）との間の差が考慮されるということである。即ち、この差の振幅は、実際ヨー角速度と目標ヨー速度との間の差の振幅を示している。同様に、ヨー角速度の差ＢＰＡｕｓは、実際ヨー角速度と目標ヨー角速度との間の差を表している。

ｖＧｉＡｍｐＭａｘの値から、減衰決定手段１００で、対称的なブレーキの段階の間のローリング運動の差振幅に関する望ましい減衰曲線或いは望ましい減衰挙動ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌが決定される。

次いで、差形成手段１０１で、ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌとＢＰＡｕｓとの間の差の形成によって、制御偏差が決定される。ヨー角速度の差の値が、実際の時点において、ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌによって与えられる最大振幅を超えている場合には、差形成手段１０１で制御偏差ｅｖＧｉＴｏｌが計算される。安定化段階のほぼ終了時に非常に短時間重ね合わされる非対照的なブレーキ介入を避けるために、ｅｖＧｉＴｏｌの値が制御偏差低減手段１０２でデッドゾーンによって弱められる。

特に、このデッドゾーンを用いて制御偏差低減手段１０２で、非対称的なブレーキ介入に関するヒステリシス特性を生成することができる。即ち、制御偏差或いはその値が第一の限界値を超えたときに、非対称的なブレーキ介入が開始され、またこの非対称的なブレーキ介入は、制御偏差或いはその値が第二の限界値を下回ったときに始めて終了される。この第二の限界値は、第一の限界値とは異なった値とすることができ、特に、第二の限界値は、第一の限界値よりも小さく選択される。

得られた制御偏差に基づき、ヨーモーメント決定手段１０３で、比例増幅係数によってヨーモーメントＭｓｏＤｉｆＴｏｌが決定される。次いで、このヨーモーメントが、ブレーキトルク換算手段１０６で、前車軸に対するブレーキトルクＭｂＶＡａＴｏｌと、後車軸に対するブレーキトルクＭｂＨＡａＴｏｌに換算され、且つその後、分割手段１０４で、車軸の左或いは右の車輪に対して分割され、それ等の車輪のアクティブ制動がローリング運動に対抗して作用する。

タイヤスリップ角に対するトレーラーの影響は、図１に参照番号１０５で示されている追加信号によって考慮することができる。特に、タイヤスリップ角の「正負の」記号の修正を行うことができる。

制御偏差の形成の原理が図２に示されている。その際、横軸方向に時間ｔが秒単位で、また縦軸方向には、ローリング運動の振幅に関する尺度を示す無次元の値が取られている。

図示されている時点ｔ０で、減衰を必要とするローリング状態の存在が確認される。次いで、存在している求められた差の振幅の最大値ｖＧｉＡｍｐＭａｘに基づいて、ブレーキ介入によって達成されるべき、差の振幅の望ましい減衰曲線或いは目標減衰曲線ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌが求められる。

同時に、ヨー角速度の差の作用ＢＰＡｕｓも求められる。ＢＰＡｕｓの値が、ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌによって与えられている包絡線の外側（即ち、下側或いは上側）にあれば、（計画されている）対称的なブレーキ介入（該介入に基づいて、減衰曲線ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌも求められた）に対して、追加的に非対称的なブレーキ介入が重ね合わされる。

その際、ＢＰＡｕｓの場合には、“評価されたヨー角速度差”、特に低域フィルタ或いは帯域フィルタでフィルタリングされたヨー角速度差が用いられることもある。
従って、ローリングの検知は、実際ヨー角速度と目標ヨー角速度との間の差の分析に係わっている。その際、目標ヨー角速度には特にドライバーの意思が、例えばハンドル角を通じて取り入れられる。

本発明に基づく安定化方法の流れ図である。 制御偏差の形成の原理を示す図である。

符号の説明

１００…減衰決定手段
１０１…差形成手段
１０２…制御偏差低減手段
１０３…ヨーモーメント決定手段
１０４…分割手段
１０５…追加信号
１０６…ブレーキトルク換算手段
ｖＧｉＡｍｐＭａｘ…差振幅の評価最大値
ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌ…差の値の目標変化（差振幅の目標減衰曲線）
ＢＰＡｕｓ…ヨー角速度差
ｅｖＧｉＴｏｌ…制御偏差
ＭＳｏＤｉｆＴｏｌ…ヨーモーメント
ＭｂＨＡａＴｏｌ…後車軸ブレーキモーメント
ＭｂＶＡａＴｏｌ…前車軸ブレーキモーメント

Claims (10)

1. トレーラー或いはセミトレーラーのローリング運動が検知されると、該ローリング運動の減衰のためにブレーキ介入が行われる、トラクターと、トレーラー或いはセミトレーラーから成る連結車両の安定化方法において、
   先ず、少なくとも一つの車軸の車輪に関する対称的なブレーキ介入が行われること、および
   前記対称的なブレーキ介入によって、前記ローリング運動の予め設定された目標減衰挙動が達成されない場合に、少なくとも一つの車軸の車輪に関する非対称的なブレーキ介入が行われること、
   を特徴とする連結車両の安定化方法。
2. 前記ローリング運動の前記目標目標減衰挙動が、少なくとも一つの横方向のビークルダイナミクスの車両変数が取り入れられている差の値の、求められた時間的な目標変化（ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌ）によって与えられていることを特徴とする請求項１に記載の安定化方法。
3. 前記差の値が、目標ヨー角速度と実際ヨー角速度との間の差の振幅として得られる差振幅であること、および
   前記目標変化（ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌ）が、前記差振幅に関する目標減衰曲線であること、
   を特徴とする請求項２に記載の安定化方法。
4. 前記差振幅に関する目標減衰曲線（ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌ）が、前記差振幅に関する評価最大値（ｖＧｉＡｍｐＭａｘ）に依存して、時間的外挿法によって求められること、
   その際、前記評価最大値が、減衰を要する車両のローリング状態の検知の時点で存在しているか、或いはその時点で求められること、
   を特徴とする請求項３に記載の安定化方法。
5. 制御偏差（ｅｖＧｉＴｏｌ）が求められ、該偏差が、
   瞬間的な実際ヨー角速度と瞬間的な目標ヨー角速度との間の差として生成される瞬間的なヨー角速度差（ＢＰＡｕｓ）と
   瞬間的な時点に関する時間的な前記目標変化から取り出された、前記差の値の目標値（ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌ）と
   の差として生成されること、および
   前記制御偏差（ｅｖＧｉＴｏｌ）の値が、予め設定された第一の限界値を超えるときに、前記非対称なブレーキ介入が行われること、
   を特徴とする請求項２に記載の安定化方法。
6. 前記制御偏差（ｅｖＧｉＴｏｌ）の値が、予め設定された第二の限界値を再び下回るときに、前記非対称なブレーキ介入が終了されることを特徴とする請求項５に記載の安定化方法。
7. 前記制御偏差から、前記非対称なブレーキ介入によって生成されるべき目標ヨーモーメント（ＭＳｏＤｉｆＴｏｌ）が求められることを特徴とする請求項５に記載の安定化方法。
8. 前記制御偏差から、どちらの車両側で前記非対称なブレーキ介入が行われるべきかが求められることを特徴とする請求項７に記載の安定化方法。
9. 存在しているローリング運動が、少なくとも一つの横方向のビークルダイナミクスの車両変数が取り入れられる差の値（ｖＧｉＳｏＤｅｃＴｏｌ）の時間的変化の評価に基づいて、認知されることを特徴とする請求項１に記載の安定化方法。
10. トレーラー或いはセミトレーラーのローリング運動が検知されると、該ローリング運動の減衰のためにブレーキ介入を行うブレーキ手段を含む、トラクターと、トレーラー或いはセミトレーラーから成る連結車両の安定化装置において、
    先ず、少なくとも一つの車軸の車輪に関する対称的なブレーキ介入が行われるように、および
    前記対称的なブレーキ介入によって、前記ローリング運動の予め設定された目標減衰挙動が達成されない場合に、少なくとも一つの車軸の車輪に関する非対称的なブレーキ介入が行われるように、
    構成されることを特徴とする連結車両の安定化装置。

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