JP3044659B2 - 路面車両の車両運動制御方法 - Google Patents
路面車両の車両運動制御方法Info
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Description
sの規定可能な期間TKの時間的に順次に続くサイクル
でタイミング制御されて、制御の自動的な経過を行う電
子制御ユニツトの模擬計算機により、車両の構造的に規
定される特性量及びその積載状態及びその運転データを
表わすモデルに基いて、少なくともかじ取り角δ及び車
両速度vxが測定される現在の値から、車両の少なくと
も片揺れ速度
の目標値としての基準量
の片揺れ速度の実際値
ぞれの実際値の偏差を補償するように制御する車両の少
なくとも1つの車輪制動機の始動用又は機関駆動トルク
の減少用制御信号が発生される、路面車両の車両運動制
御方法に関する。
(FDR)は、ATZ Automobiltechn
ische Zeitschrift 96(199
4)Heft 11,Seiten 674〜689に
より公知である。
デルに基いて、関係式
れ、aで前車軸と車両重心との間隔が示され、cで後車
軸と車両重心との間隔が示されている。
される。これは低い横加速度aq≦3ms−2に対して
も当てはまる。車両運動制御は横滑り角β及び片揺れ速
度の状態制御として実現され、走行方向と車両縦軸線の
方向との相違を示す横滑り角βが所定の限界値を超えな
いようにする。
の片揺れ速度の目標値発生方式のため、″性急な″かじ
取り操縦でかじ取り角の急速な変化を行う時、車両の片
揺れ速度の実際値と目標値との激しい偏差が生じる。こ
の目標値は、かじ取り角の上述した関係のため、車両の
慣性により規定されて徐々に変化する車両片揺れ速度の
実際値に常に先行する。この場合制御が開始されると、
これは車両の後車軸における旋回力(コーナリングフオ
ース)を減少するように行われるが、これは仮定した状
況では、望ましくない。なぜならば、後の時点に再度の
制御介入により補正されねばならない誤った方向におけ
るハンドルの切り過ぎ傾向が生じるからである。非現実
的な目標値規定が可能であるためにのみ起こるこのよう
な″制御遊び″は回避せねばならない潜在的な危険の状
況である。
は、車両の実際の運動に相当する車両の動的状態量の目
標値規定が行われるように、最初にあげた種類の方法を
改良し、またこの方法の適用に適した装置を提供するこ
とである。
は、方法に関して請求項1の特徴によって解決される。
動作に相当する片揺れ速度の目標値
ミングを制御される評価によって行われ、
即ち一方ではカーブ走行により生じる横力及びかじ取り
角設定δ(t)により確立される旋回力が補償されねば
ならず、他方では車両に作用する回転モーメント及び片
揺れモーメントが補償されねばならないという条件のも
とで、前記の関係式が、実際の車両の動的動作の実際の
モデルを、公知の方法において利用される片揺れ速度の
目標値の統計的関係式として表わし、それにより本発明
により利用される車両モデルが、車両の慣性動作も適当
に考慮する。
次の形
−1)に求められた車両運動の状態量を、サイクル時間
Tkだけ後の時点t(k)に、実現され即ちこの時点に
求められるマトリクス要素要素pij及びqijの値を
持つ関係式
要素pij(pij=0,mzv,0,0;0,0,
0,Jz;0,0,0,0,0,−1,0,0)を持つ
4x4マトリクスを表わし、[Q]は要素qij(q
ij=0,−CV−CH,0−mzv−(CvLv−C
HlH)/v;0,CHlH−CV
(I)の係数マトリクス[P]は、車両データに無関係
に″絶対に″一定であるか又は車両に特有に一定であり
即ち走行中に変化しないか又は車両縦速度を乗算される
か又はこれにより除算される車両特有の定数であるマト
リクス要素のみを含み、即ち車両に特有な値を仮定可能
に知って車両縦速度の測定に基いて常に適当な精度で求
めることができる量のみを含んでいる。
トリクス要素が、車両の縦速度に比例するか又は反比例
する項を含み、これらの項が係数として更に車両に特有
な定数を含んでいる限り、同じことがこれらのマトリク
ス要素に関しても当てはまる。
おいてかじ取り角規定への車両反応を記述するのに用い
られる横滑り剛性CV及びCHは、所定の車軸荷重分布
又は車輪荷重分布において同様に車両に特有な定数とみ
なされ、カーブの定常走行(
滑り剛性を求めるために必要な横滑り角βZは、カーブ
の定常走行及び僅かな横加速度の場合、既知の関係式β
z=lH/RSの評価により知ることができ、ここでR
Sは車両の重心の れ、ここでRHは車輪の後輪の軌道半径の平均値を示
し、この軌道半径は、後輪の輪距を知れば、既知の関係
に従ってその車輪回転差から求められる。
で、請求項2に規定されているように、横滑り角βZを
関係式
る車両横加速度を示す)に従って請求項3により横滑り
角を求めるやり方は、比較的高い車両横加速度でも横滑
り角を精確に求め、従って横滑り剛性を一層精確に求め
るのを可能にするという利点を持ち、この横加速度aq
は横加速度センサにより測定するか、/又は計算機によ
りカーブ走行半径及び車両速度から求めることができ
る。
法の好ましい構成では、車両の動的に安定な運動に相当
する状態量即ち片揺れ速度及び横滑り角の目標値を発生
するため、2車軸トラクタを補足される1車軸セミトレ
ーラを持つ関節連結自動車の1車線モデルが利用され、
安定性判定基準として再びトラクタ及びセミトレーラに
おける力及びモーメントの平衡が、関係式
手における速度方向の同一に相当する運動学的連結は、
関係式、
及びFGで前輪、後輪及び連結継手に作用する横力が示
され、lGで連結継手とトラクタの重心との間隔が示さ
れ、lAV及びlAHでセミトレーラ重心と連結継手及
びセミトレーラ車軸との間隔が示され、FAでセミトレ
ーラ車軸に作用する横力が示されている。この車両モデ
ルでは、セミトレーラはいわば″加算″量によってのみ
実施されているので、トラクタのみ及び関節連結自動車
全体の目標値発生に適している。関節連結列車の目標値
発生のためにも、意味上同じような変更及び説明で変更
を行うことができる。
でψは、連結継手の所で交差するトラクタの縦中心面と
セミトレーラの縦中心面がなす屈折角を示している。こ
の関係は、トラクタとセミトレーラが同じ片揺れ速度を
持つ定常カーブ走行の場合に当てはまる。
いる時、請求項6の特徴に従って、横加速度の比較的僅
かな値を持つ定常カーブ走行の場合、その代わりに又は
それに補足して、この屈折角を測定により求めることが
できる。
により速やかに評価可能な横滑り剛性、CV、CH及び
CAの関係式が示され、車輪に作用するタイヤ横力が次
の関係式により横滑り剛性と倫理結合される。
て、先にあげた課題は、請求項8の上位概念にあげたよ
うな装置から出発して、次のようにすることによって解
決される。即ち電子制御装置によって、トラクタ又はト
ラクタと付随車とから成る関節連結列車の走行運転にお
いて測定可能なパラメータから、少なくとも次の量を適
合的に求めかつメモリに呼出し可能に記憶することを可
能にするルーチンが実施される。 a)関節連結列車の全重量mges、 b)トラクタの重量mz、 c)付随車の重量mA、 d)トラクタの軸距lz、 e)トラクタの車軸荷重分配A/PHA、 f)関節連結列車の車軸荷重分配又は付随車の後部車軸
荷重PHA及び評価のためのルーチン、 g)トラクタの垂直軸線の周りの慣性モーメントJz及
び h)付随車の垂直軸線の周りの慣性モーメントJAo
な状態を知るため走行運転中の車両と常に比較されて基
準値形成に用いられる車両モデルが、商用車両では車両
毎に非常に相違することがある車両の現在の積載状態に
常に適合する。前記の量を適合的に求めると、車両運動
制御装置の電子制御ユニツトのための車両に特有なプロ
グラミング費用がなくなるので、車両の運転中に制御装
置の誤作動を生ずることがある誤った入力は起こり得な
いという利点もある。効果的な車両運動制御にとって重
要な実際上すべてのデータを適合的に求める利点は、制
御装置を車両の種々の形式及び大きさに対して使用する
のを可能にし、従って制御装置の安価な製造及び経済的
な使用の観点からも特に有利である。
節連結自動車又は関節連結列車の全重量mgesを請求
項9に従って求めるために考慮されかつ付随車の重量m
Aを求めるために適したルーチンでは、電子機関制御装
置から生じる信号、及び制動制御及び駆動滑り制御のた
めに設けられる車輪回転数センサの出力信号が利用さ
れ、請求項10によればトラクタの車軸間隔lzを求め
るのにも利用され、この車軸間隔は、その代わりに又は
それに加えて、請求項11により、トラクタのかじ取り
角情報、片揺れ速度及び車両縦速度からも求めることが
できる。
トラクタの垂直縦中心面とセミトレーラの垂直縦中心面
が関節継手の所で交差する角ψを検出する屈折角センサ
が設けられ、セミトレーラの車輪に固有の車輪回転数セ
ンサが付属している場合、請求項12及び13によれ
ば、セミトレーラの長さlA及びトラクタの重心と後車
軸との間隔lSHを適合的に求めることができる。
的に求めるため、この車両がただ1つの車軸荷重センサ
を備えていれば充分なので、この車軸荷重センサの前車
軸又は後車軸との対応に応じて、その重心と前車軸との
間隔lVを、請求項15の別のルーチンンに応じて求め
ることができる。
レーラの重量分配、即ちその重心と連結継手との間隔l
AVは、セミトレーラがセミトレーラ車軸を介して車道
上に支持される荷重PAHA用の車軸荷重センサを備え
ている場合、請求項16の特徴に従って求めることがで
き、またトラクタが後車軸荷重センサを備えている場
合、請求項17に特徴に従って求めることができる。
サが設けられ、その出力信号か連結継手においてトラク
タに支持されるセミトレーラの重量成分mASの程度で
ある場合、セミトレーラ重心と連結継手との間隔lAV
を請求項18の特徴に従って適合的に求めることができ
る。
つ貨物自動車の片揺れ慣性モーメントJz又は1車軸又
は複数車軸付随車の片揺れ慣性モーメントJAのため請
求項19に従って形成される評価値は、実際の車両モデ
ルに対して、本発明によれば充分精確である。
架装置の圧力の検出により、車軸荷重センサ装置は簡単
に実施可能である。
に特有な定数kHA及びkVAが既知であり、請求項2
3の特徴に従って車輪毎に求めることができる時、後車
軸荷重PHA及び前車軸荷重PVAを請求項21及び2
2の特徴に従って求めることが可能である。
ルーチンを使用して、タイヤ定数の瞬間的に与えられる
値をいわば連続的に検出することが可能であり、これら
のタイヤ定数が温度に関係することがあり、従って走行
中に変化することがあるので、連続的検出は特に有利で
ある。
め、請求項25に従って考慮されるように、駆動される
車輪及び駆動されない車輪の車軸に関するタイヤ定数k
HA及びkVAを求めても充分であり、その際駆動され
る例えば車両の後輪のタイヤ定数が、トラクタの牽引運
転中に求められ、これらのタイヤ定数のこれによりわか
る値により、駆動されない車輪のタイヤ定数が、車両の
駆動運転中に求められる。
商用車両列車の任意の形成の場合、トラクタも付随車も
片揺れ角センサを備えていると最適であり、従ってトラ
クタ及び付随車の異なる肩揺れ速度に基いて、列車全体
の動的に不安定な状態を速やかに確実に知ることができ
る。
置のそれ以外の詳細は、重い商用車両における典型的な
適用事例の図面に基く以下の説明から明らかになる。
トラクタ11と1車軸セミトレーラ12を含む関節連結
自動車について、次のことを仮定する。即ちこの関節連
結自動車は車両運動制御装置を備えており、この制御装
置は、トラクタ11及び関節連結自動車10全体の粘着
を最適化される制動動作を生じるロツク防止制御の機能
(ABS機能)、及び可能な推進力を最適に利用する駆
動滑り制御の機能(ASR機能)のほかに、トラクタ1
1の車輪の制動機13〜16(図2)及び付随車即ちセ
ミトレーラ12の車輪制動機17及び18を、個々に又
は複数毎に、間接連結自動車10の全体を20で示す制
動装置の制御可能な操作にも関係なく動作させることが
でき、これにより特にカーブ走行状況及び下り坂走行状
況において、関節連結自動車10の動的に安定な走行動
作を保証する。
20に対して、商用車両用の公知の電気−空気圧制動装
置の構造的及び機能的特性のみが仮定されている。車両
運動制御(FDR機能)のために、更に機関制御への介
入も仮定されて、例えばトラクタの機関21のオーバラ
ンニング運転において生じることがある制動引きずりト
ルクが一部又は完全に補償されるようにしている。
の車輪制動機13〜18に個々に付属する空気圧操作器
221〜224又は225及び226が設けられて、概
略的にのみ示す制動圧力制御弁231〜236の制御に
より、個々に設定可能な制動圧力を印加されることがで
き、これらの制動圧力が、操作器221〜226に個々
に付属する制動圧力センサ241〜246により個々に
監視可能である。
制御可能な電磁弁として構成され、機能により後述され
る電子制御ユニツト25の出力信号により制御可能であ
る。この制御ユニツトは、その回路技術的詳細に立入る
ことなく、電子回路技術の当業者により実現可能であ
る。
施例では3回路制動装置として構成され、トラクタ11
の前輪制動機13及び14が制動回路Iにまとめられ、
トラクタ11の後輪制動機15及び16が制動回路II
にまとめられ、セミトレーラ12の車輪制動機17及び
18が第3の制動回路IIIにまとめられ、その制動圧
力供給のため、それぞれ固有の空気圧アキユムレータ2
61〜262又は263が設けられ、図示しない中央圧
縮空気源から圧力充填可能であり、この圧力源は車両機
関21により駆動される同様に図示しない圧縮機を含ん
でいる。
磁又は電子信号発生器27のペダル操作によって行わ
れ、この信号発生器27は、制動装置20の操作されな
い状態に対応する初期位置からの制御ペダル28の偏向
の程度、従って運転者の希望する車両減速度の程度であ
る電気出力信号を発生する。信号発生器27の出力信号
は電子制御ユニツト25へ供給され、この電子制御ユニ
ツト25が、この運転者の希望信号と別の信号特に概略
的にのみ示すかじ取り角発生器29及び同様に概略的に
のみ示す片揺れ速度センサ31の出力信号、及び車輪に
個々に付属して監視される車輪回転数の程度を示す回転
数センサ311〜316の出力信号の処理から、制動回
路I、II及びIIIに個々に付属する電気−空気圧式
圧力変調器321、322及び323の制御信号を発生
し、これらの圧力変調器を介して、アキユムレータ26
1、262及び263から制動回路I、II及びIII
への操作圧力配分が行われる。これらの圧力変調器32
1〜323は、図2に弁記号で示すように、最も簡単な
場合パルスで制御可能な2ポート2位置切換え電磁弁と
して構成され、これらの電磁弁を介してアキユムレータ
261〜263が、それぞれの制動圧力弁231〜23
6へ分岐するトラクタ11又はセミトレーラ12の制動
回路I及びII又はIIIの主制動導管331及び33
2又は333に接続されている。
ユニツト25の出力信号により制御されて、種々の制動
回路I、II及びIIIへの所望の制動圧力分配の制御
及び車両の個々又は複数の車輪制動機の始動を、運転者
が制動ペダル28を操作するか否かに関係なく可能に
し、その点で車両運動制御に必要な前提条件を満たす。
くの故障の際にも関節連結自動車10が制動されるよう
にするため、制動ペダル28により操作可能な制動弁ユ
ニツト34が設けられ、非常運転の場合この制動弁ユニ
ツト34により、アキユムレータ261、262及び2
63から制御圧力が直接に制動回路I、II及びIII
の主制動導管331、332又は333へ供給可能であ
る。この制動弁ユニツト34は、説明のために選ばれた
図2の実施例では、制動回路I〜IIIにそれぞれ付属
する3つの比例弁341、342及び343により表わ
され、適当に示される弁記号により表わされるこれらの
比例弁の弁ピストンは機械的に互いに固定的に結合さ
れ、かつペダル位置発生器27に結合され、これらの比
例弁の圧力供給接続口361、362及び363はそれ
ぞれ対応するアキユムレータ261、262及び263
に接続され、これらの比例弁341、342及び343
の制御出口371、372及び373は、それぞれ切換
え弁381、382及び383を介して制動回路I、I
I及びIIIの主制動導管331、332又は333に
接続されている。これらの切換え弁弁381、382及
び383は、無電流で開く初期位置0及び制御された状
態で遮断する切換え位置Iを持つ2ポート2位置切換え
電磁弁として構成されているので、これらの切換え弁弁
381、382及び383の制御されないか制御不可能
な状態で、制動弁ユニツト34の制御出口371、37
2及び373が制動装置20の主制動導管331、33
2又は333に連通するように接続されている。圧力変
調器321、322又は323の制御されないか又は制
御不可能な状態では、遮断する初期位置を持つ弁の2ポ
ート2位置切換え弁記号により示すように、これらの圧
力変調器も同様に遮断弁の機能を果たす。
して構成され、その制御電磁石391〜396の無電流
状態でとる初期位置では、操作器221〜226とそれ
ぞれ主制動導管331〜333との連通接続が行われる
ので、誤操作の場合車両10は制動弁ユニツト34の操
作のみにより確実に制動されることができる。
運動を制御される制動運転では、切換え弁381〜38
3が遮断位置Iへ制御されるので、制御圧力は、電気−
空気圧式圧力変調器321〜323を介して、電子制御
ユニツト25の出力信号により制御されて、制動回路I
〜IIIの主制動導管331〜333へ供給可能であ
る。
するため、図1の(b)の″1車線″モデルが参照さ
れ、ここでトラクタ11は、ただ1つのかじ取り可能な
前輪41とかじ取り不可能なただ1つの後輪42により
表わされ、これらの前輪及び後輪は互いに固定車軸間隔
lZ(図1の(a)参照)で配置され、この車軸間隔l
Zは関係式lz=lv+lHにより与えられ、ここでl
vでトラクタ11の前輪41の回転軸線43と重心Sz
との間隔が示され、lHでトラクタ11の後輪42の回
転軸線44と重心Szとの間隔が示されている。付随
車、図示した説明例では、セミトレーラ12は、セミト
レーラ12を関節的にただし引張りに対して固定的にト
ラクタに連結する連結継手48の垂直な継手軸線47に
対して固定間隔lAをおいて設けられるただ1つの車輪
46により表わされ、この間隔lAは関係式lA=l
AV+lAHによって与えられ、ここでlAVは連結点
SP又は継手軸線47とセミトレーラ12の重心SAと
の間隔を示し、lAHはセミトレーラ12の重心SAと
ただ1つのセミトレーラ車輪46の回転軸線49との間
隔を示し、このセミトレーラ車輪46により原理的には
1つ又は複数の車輪対を表わすことができる。
SZを通る垂直な慣性軸線が示され、トラクタ11は、
その重量分配のためこの慣性軸線51に関して慣性モー
メントJzを持っている。52でトレーラ12の重心S
Aを通る垂直な慣性軸線が示され、セミトレーラ12
は、その重量分配のためこの慣性軸線52に関して慣性
モーメントJAを持っている。
7とトラクタの重心SZを通るトラクタの垂直な慣性軸
線51との間隔はlGで示されている。
表わされる関節連結自動車10の動的動作を説明するた
めに、まずそのトラクタ11(図3)のみを考慮し、ト
ラクタが定常的な左カーブ走行状態にあり、即ちベクト
ルvzにより表わされる軌道速度が一定であり、この軌
道速度でトラクタ11の重心Szが半径Rzの軌道円5
3上を動き、同じことが前輪41及び後輪42について
も当てはまり、前輪41の接地点54が軌道円55上を
動き、この軌道円55の半径Rvがトラクタ11の運動
機構によりトラクタの重心Szの軌道円53より少し大
きい半径を持ち、後輪42の接地点56が軌道円57上
を動き、これらの軌道円53、55及び57が共通な瞬
間回転中心Mmvに関して同心円であるものと仮定す
る。
クタ11の垂直な慣性軸線51と後輪42の接地点56
との水平間隔lH)により規定されて、トラクタ11が
全体として瞬間的に動く方向と、トラクタ11の前輪4
1の接地点54と後輪42の接地点56とを結ぶ線によ
り図3に表わされる車両縦軸線58の延びる方向との相
違として、運転者が設定するかじ取り角δだけ車両縦軸
線58に対して傾斜する車輪中心面59の方向に前輪4
1が動き、後輪42も同様にその縦中心面61即ち車両
縦軸線58の方向に動く極端な場合、関係式 βz=δ・lH/lZ により与えられかつカーブ走行の結果として生じる車両
への遠心力の影響がその横運動に対して無視できるほど
車両11の軌道速度vzが小さい場合に当てはまる横滑
り角βzが生じる。
m0は、前輪41の回転軸線43と後輪42の回転軸線
44との交点により与えられる。この極端な場合は、説
明のために選ばれた1車線モデルによれば、車輪中心面
59又は61の方向におけるトラクタ11の前輪41及
び後輪42の横滑りなしの転動に相当している。
ーブ走行では、次の関係式により考えられる遠心力Fc
を生じる速度が現われ、
転する片揺れ速度を示し、
では値0である。
トラクタ11を外方へ押しやるこの横力に、トラクタ4
1及び後輪42の横滑り角αv及びαHが相当し、軌道
速度ベクトルvv及びvHの方向により表わされる前輪
41及び後輪42の運動方向は、これらの横滑り角αv
及びαHだけ、車輪中心面59及び61により表わされ
る方向と相違している。
として、それぞれの車輪タイヤの接地範囲に弾性変形が
起こり、これらの弾性変形の結果前輪41及び後輪42
に、旋回力Fvs及びFHsとして作用する戻し力が生
じて、横滑り角αv及びαHの値の増大と共に増大し、
その結果運転者がかじ取り角δの設定により規定するこ
とができる所望の半径を持つ軌道上にトラクタ11を保
持する。
vs及びFHsは、従って次の関係式によって示すこと
ができる。 Fvs=Cv・αv (1) 及び FHS=CH・αH (2) ここで係数Cv及びCHは、弾性車輪モデルに従って横
滑り剛性として定義されている。
のセミトレーラ車輪46に対しては関係式 FAS=CA・αA (3) が成立する。トラクタに対して行われた運動学的な考察
は、セミトレーラ12に対しても当てはまる。なぜなら
ば、セミトレーラ12は、いわば連結継手48で関節連
結される車両とみなすことができるからであり、トラク
タ11及びセミトレーラ12の速度方向の同一性に相当
するこの関節連結のため、次の関係式が成立する。
評価すべき横滑り角αV、αH及びαAに対して、関節
連結車両10のカーブ走行運動から次の関係式が得られ
る。
トレーラ12の可能な片揺れ運動により生じる回転モー
メントとの平衡の動的安定性判定基準から、トラクタ1
1に対して、トラクタ11における力平衡に関して次の
関係式が与えられ、
得られ、
車10の連結継手48に作用する横力の値を示してい
る。
(9)及び(11)における量FGの消去は次の方程式
を生じる。
11の運動とセミトレーラ12の運動のいわば結合を記
述する関係式(4)の時間的導関数を加えると、動作状
態量
方程式が得られ、FV、FH及びFAが関係式(1)、
(2)及び(3)により、また横滑り角αV、αH及び
αAが関係式(4)、(5)及び(6)により置換され
ると、前記の微分方程式は次の形で与えられる。
車両運動を記述するこれらの微分方程式(8″)、
(9″)、(11″)及び(4″)は、即ち車両速度
v、かじ取り角δ、トラクタ11及びセミトレーラ12
の片揺れ速度
じ取り角δ及び車両速度vが一定で、片揺れ速度及び横
滑り角の変化が起こらない定常カーブ走行の場合、次の
形へ移行する。
ミトレーラ12の量mA、lAH、lAV及びlGが既
知であり、かじ取り角δ、車両速度v及び定常カーブ走
行の場合関係式(4″)に従って同じ片揺れ速度
レーラ12の横滑り角βZ及びβAが充分な精度で求め
られる、という実現可能と仮定することができる前提条
件のもとで、関係式(8′′′)、(9′′′)及び
(11′′′)は線形代数方程式を形成し、これらの方
程式から、間接連結自動車10の車輪の3つの未知な横
滑り剛性量CV、CH、及びCAを簡単に求めることが
でき、これに関して必要な計算操作は電子制御ユニツト
25のデイジタル計算段により行われる。
的結合のため、セミトレーラ12の横滑りβAに対して
次の関係式が成立する。
セミトレーラ12の縦中心面とがなす屈折角を示し、
ている。
車軸貨物自動車に対しては、次の″減少″された方程式
が得られる。
である。即ちトラクタの重心に作用する遠心力FCにつ
いての関係式
の関係式が得られ、
れる運転者が時点t0からかじ取り角δの設定によりカ
ーブ走行を開始する時、関係式
えば次のように処理する。即ち運転者がかじ取り装置を
操作し、即ちかじ取り角δを変化する時間に比べて小さ
い期間δtを持つ小さい時間段階[k=1,
2,...,n]の間連続的に、かじ取り角が再び一定
になるまで、次の値
値の合計により、その値が形成され、
ならば、これら3つの条件が満たされるこの時点から積
分はもはや増大できないからである。
り、関節連結自動車の定常走行の方程式(8′′′)、
(9′′′)、(11′′′)から、電子制御ユニツト
25が速やかに実施することができる純代数的演算によ
り、横滑り角剛性CV、CH、CAを求めることができ
る。
(8IV)及び(9IV)から、トラクタの横滑り剛性
CV及びCHを求めることができるので、これらが既知
である場合、場合によっては関節連結自動車10のセミ
トレーラ12のみの横滑り剛性CAを、関節連結自動車
全体に対して成立する方程式(8′′′)、
(9′′′)、(11′′′)の式(11′′′)から
計算することができる。
われる横加速度aqを検出するため、図示した実施例で
はセンサ70が設けられて、横加速度aqに固有で電子
制御ユニツト25により処理可能な出力信号を連続的に
供給する。
知の寸法、車輪の軌道速度v及びこれから計算可能な車
両重心の軌道速度から、横加速度aqを計算によっても
求めることができる。
(トラクタの横滑り角)、
性CV及びこれとトラクタ11の重心に対する前輪の間
隔lVとの積CVlVも同様に4成分(列)ベクト 、ベクトル
(9″)、(11″)、(4″)に次のマトリクス方程
式が等価である。
4)マトリクスであり、列 ることができる。
(i,j=1〜4)は次の関係式によって与えられる。 p11=mA・v;p12=mz・v;p13=p14
=0; p21=−mA・v・lG;p22=p23=0;p
24=JZ; p31=−mA・v・lAV;p32=0;p33=J
A;p34=0; p41=1;p42=−1;p43=lAV/v;p
44=lG/v.
(i,j=1〜4)は次の関係式によって与えられる。 q11=−CA;q12=−CV−CH;q13=−m
A・v+CA・lAH/v;q14=−mA・v+CV
・lV/v+CI・lH/v; q21=CA・lG;q22=CH・lH−CV・
lV; q31=CA・lAV+CA・lAH;q32=0;q
33=mA・v・lAV−( q41=q42=0;q43=−l;q44=1
制御ユニツト25は、それがサイクル時間T後マトリク
ス方程式(12)を連続的に解き、即ち関節連結自動車
10の1車線モデルにより規定される近似で、セミトレ
ーラ12の横滑り角の値βA、トラクタ11の横滑り角
βZ、セミトレーラ12の片揺れ速度
定可能な量との比較のために重要なのは、片揺れ速度セ
ンサ31を備えているトラクタ11の片揺れ速度
備えている場合、このセミトレーラの片揺れ速度
れ速度センサ31を備えており、セミトレーラの片揺れ
速度
能な角度位置発生器67を設け、トラクタ11の縦中心
面68とセミトレーラ12の縦中心面69とが瞬間的に
なす角(図3)を角度位置発生器67により検出すれ
ば、十分である。角度位置発生器67の出力信号の時間
的不変性は、セミトレーラ12の片揺れ速度がトラクタ
11の片揺れ速度と同じであり、角を増大又は減少す
る方向における角度位置発生器67の変化する出力信号
は、セミトレーラ12の片揺れ速度がトラクタ11の片
揺れ速度より大きいか又は小さいことを示している。従
ってトラクタ11の片揺れ速度センサ31と組合せて、
角度位置発生器67により、トレーラ12の片揺れ速度
情報も得ることができる。
たし、例えば5〜10msの所定の期間のサイクルで、
いわば車両モデルを表わすマトリクス方程式(12)の
マトリクスPのマトリクス要素pij及びマトリクスQ
のマトリクス要素qijの実現を行い、サイクル時間T
により決定される周期性でこれらのマトリクス方程式の
解を出力し、当業者のよく知っている車両運動制御の慣
用の判定基準に従って行われる車両運動制御要求を知る
ため、トラクタの片揺れ速度
ス方程式の解と比較される。
式(12)を解くことにより、目標値発生器の機能及び
比較器の機能を果たし、この比較器が、目標値−実際値
比較から、車両運動制御のため必要な制御信号を、それ
ぞれの操作器221〜226及び電気−空気圧式圧力変
調器321〜323のために発生する。
結自動車10の基準モデルを記述するマトリクス方程式
(12)のマトリクス[P]のマトリクス要素p11,
p12,p21,p31,p43及びp44及びマトリ
クス[Q]のマトリクス要素q13,q14,q23,
q24,q33及びq34は、車両速度v に関する実
現を常に必要とする。電子制御ユニツト25は、このた
めに必要な速度データを、車輪回転数センサ301〜3
06の出力信号の処理から、車輪回転数センサ出力信号
例えばトラクタ11の駆動されない前輪の車輪回転数セ
ンサ出力信号の一部のみの平均値形成により有利に求め
る。
自動車の積載荷重は、マトリクス方程式(12)のマト
リクス[P]において、セミトレーラ12の重量mAに
比例するマトリクス要素p11、p21及びp31、セ
ミトレーラの片揺れ慣性モーメントJA及を表わすマト
リクス要素p33及び関節継手48とトレーラ車軸49
との間のトレーラ重心SAの重心位置を考慮するマトリ
クス要素p43=lAV/vにより、またマトリクス
[Q]において、重心位置を考慮する項(係数lAV及
びlAH)(マトリクス要素q31を除いて)セミトレ
ーラ重量mAに直接比例する被加数としての項を含むマ
トリクス要素q13、q23、q31及びq33により
考慮されている。
車軸42と44との間におけるその重心配置及びその慣
性モーメントJZを仮定可能に知ると、またセミトレー
ラ12の後車軸49と連結継手48との間隔lA、及び
関節継手48とトラクタ11の片揺れ慣性軸線51との
間隔lGを仮定可能に知ると、例えばセミトレーラ12
及びトラクタにそれぞれ図示しない車軸荷重センサを設
け、車両ジオメトリーを考慮してこれらの車軸荷重セン
サの荷重に比例する出力信号により、セミトレーラ重量
mA及びセミトレーラ12の後車軸49と関節継手48
との間におけるセミトレーラ重心SAの配置の計算を可
能にすることによって、セミトレーラ質量mAの検出及
びマトリクス方程式(12)によりあらわされる車両モ
デルにおけるセミトレーラ重量の考慮が可能となる。
セミトレーラ重量mAを上述したように求める代わり
に、加速運転により、トラクタのただ1つの車軸荷重セ
ンサの出力信号に基いても、セミトレーラ重量mAを求
めることができ、この加速運転において、駆動される車
輪に作用しかつ機関の運転データ及び有効な変速機変速
比から求めることができるトルクの値がわかっている
と、車両速度が求められ、これから全重量(mZ+
mA)が推論され、セミトレーラ重量mAが全重量とト
ラクタ重量との差として求められる。電子制御ユニツト
25は、セミトレーラ重量mAの上述した2つの求め方
を実施するように適切に設計されている。
JAを考慮するマトリクス[P]のマトリクス要素p
33は次の関係式により近似され
示し、AHはセミトレーラ車軸49における車軸荷重を
示している。この関係式は、統計的に最大多数の可能な
荷重配置に対して、重心配置及びトレーラ荷重に関係し
てセミトレーラの慣性モーメントの良好な近似を生じ
る。
の横滑りCV、CH及びCAを定数と仮定すると、電子
制御ユニツト25により行われるそれぞれのセンサ出力
信号の処理に基いて、基準モデル方程式のマトリクスP
及びQのマトリクス要素は簡単な演算により求められ、
この演算の実行は短いサイクル時間で容易に可能なの
で、マトリクス要素の実現も状況に合わせて速やかに行
うことができる。
る車両モデルを実際の車両動作の現代的な模擬のために
利用できるようにするため、電子制御ユニツト25が次
の解付加部を持つこのマトリクス方程式(12)の処理
を行う。
けられるサイクル時間の間に求められるべきマトリクス
方程式(12)の解ベクトルを示し、
の方程式(13)の解ベクトルを示し、
に適用されるこの付加部(12)は次のマトリクス方程
式になる。
9により検出されるかじ取り角を示している。
ると、直ちに関係式
トル
ンベルゲル観察器(Otto Fuellinger,
Regelungstechnik,Einfueru
ngin die Methoden und ihr
e Anwendung,Dr. Alfred Lu
ethig Verlag Heidlberg,19
85,fuenfte Auflage,S.340
ff.参照)も適し、電子制御ユニツト25により実施
可能であり、原理的機能に関して図4を参照して簡単に
説明され、その際この機能の説明によりこの観察器の回
路技術的な実現も充分開示されているものとみなされ
る。なぜならば、制御技術の当業者は、観察器の機能を
知れば、専門知識に基いてこの観察器を実現できるから
である。
つ概略的にのみ示される車両が符号10をつけられてい
る。この車両は、かじ取り角δ、特定の車両vへの運転
者の希望及び/又は特定の車両減速度zへの運転者の希
望及び/又は特定の車両減速度zの規定により、運転者
によって制御される。全体に符号75をつけられる観察
器内の車両の電子モデルが符号10′で示されている。
この車両モデル10′に、規定値δ、v及びzを表わす
制御入力信号が供給され、これらの規定値δ、v及びz
で、実際の車両が運転される。これらの入力信号から、
車両モデル10′は状態ベクトル
量
の全センサ装置は状態ベクトル
ラクタ11の片揺れ速度
定値を供給する。重要なことは、センサ装置71が、一
義的に状態ベクトル
はこれと論理結合される測定値の組
72を備えており、この模擬段72が、車両モデル1
0′の状態ベクトル出力
較可能な出力を、説明のため選ばれた例では値
発生する。
ル
イードバツク段76へ供給され、これからフイードバツ
ク段76が、入力
力として車両モデル10′の制御信号を発生し、この制
御信号が車両モデル10′の模擬動作に影響を及ぼし
て、その状態ベクトル
れるが、充分な減衰をもって行われ、車両モデル10′
が行き過ぎないようにしている。
標値規定とする車両モデル10′のこの制御方式では、
実際の車両10において測定可能ではないけれども車両
モデル10′により計算で容易に表示可能である量が、
実際の車両のこれに対応する量に一致し、与えられた適
用例では横滑り角βA及びβZに一致する、ことを前提
とすることができる。
(11″)及び(4′)により表わされる車両モデルに
基いて電子制御ユニツトが動的状態量
わされ、特に車両10の積載状態を適当に考慮するよう
にするため、車両のセンサ装置及び電子制御ユニツト2
5によりこのような量(mZ,mA,lV,lH,l
AV,lAH,lG)を適合的に求める能力も与えら
れ、これらの量に基いて方程式(12)のマトリクス
[P]のマトリクス要素pij及びマトリクス[Q]の
マトリクス要素qig及び列ベクトルCの成分c2が求
められ、これらを知ることが横滑り剛性CV、CH及び
CAを求めることができるための前提条件である。電子
制御ユニツト25は好都合なように入力装置77を持
ち、この入力装置77により、マトリクス要素pij及
びqijを求めるのに必要な前記の量の計算されかつ測
定され場合によっては実際に評価される値を、電子制御
ユニツト25へ入力することができ、これらの値が少な
くとも実際の初期値として利用可能なので、初めから実
際に近い車両モデルが存在する。
るため、まず関節連結自動車としての車両10の構成を
仮定する。
mZ、トラクタの重心と前車軸及び後車軸との間隔lV
及びlH、トラクタの連結継手と重心との間隔lG及び
トラクタの重心を通る垂直軸線の回りの慣性モーメント
JZは、構造的に規定されかつ初めから電子制御ユニツ
トの固定値メモリに呼出し可能に記憶可能な量であり、
運転者により生じる付加重量は小さい補正として考慮す
ることができる。
連結自動車が角度位置発生器67を備えており、トラク
タ11に車軸荷重センサ78が設けられて、電子制御ユ
ニツト25により処理可能な出力信号を発生し、この出
力信号が後車軸を介して支持される関節連結自動車10
の全重量mgesの程度であるか、又はセミトレーラが
連結されていない時、この出力信号が後車軸を介して支
持されるトラクタのみの重量成分の程度である。このセ
ンサ装置(すべての車輪の車輪回転数センサ301〜3
06、トラクタの後車軸の車軸荷重センサ78及び角度
位置発生器67)により、車両モデルのマトリクス要素
pij及びqijを求めるのになお必要な量lV,
lH,lAV,lAH及びmAが次のように求められ
る。
車10の全重量mgesが求められ、
を示し、nmotは[s−1]で測定される機関回転数
を示しvは、[ms−1]で測定される車両速度を示
し、ηは次元なしの数≦1で示される推進伝達系列の全
体効率を示し、ZHSPは運転者が1つの変速段から次
に高い変速段へシフトする駆動なしのシフトアツプ休止
期間における減速度を示し、Zistは車両が次の変速
機シフト段で加速されるため、変速段切換え後に現われ
る車の負の減速度即ち加速度を示している。
電子機関制御装置から、電子制御ユニツト25により処
理可能な信号が得られ、この信号は機関トルクMmot
の程度であり、同様に電子機関制御装置から得られる椴
関回転数nmotの程度であり、ロツク防止制御の実現
のために設けられている車輪回転数センサの出力信号に
基いて、車両速度v及び減速度及び加速度の値ZHSP
及びZistが充分な精度で求められる。
(17)に基いて求められる車両10の全重量の値m
gesは、電子制御ユニツトのメモリに記憶され、測定
の前提条件が与えられる毎に自動的に検査されるので、
重量変化が例えばセミトレーラ12の部分荷おろしによ
り検出され、車両モデルにおいて考慮されることができ
る。
ラクタが貨物自動車である関節連結列車の付随車の部分
重量mAは、トラクタの部分重量mZが既知であると、
関係式 mA=mges−mZ (18) から得られ、トラクタが一般に未知の有効荷重を載せる
貨物自動車として用いられる関節連結列車の場合、貨物
自動車が固有の荷重センサ例えば電子制御ユニツト25
により処理可能な出力信号をトラクタ重量の情報として
含む車軸荷重センサを備えていないと、貨物自動車の単
独運転における部分重量mZは、関係式(17)の評価
により求めねばならない。
mZを関係式(17)の評価によりその単独運転に対し
て求めて、これに関する電子制御ユニツト25の入力を
検査するのが有効である。
て、まず次の前提、即ちトラクタについてその構造的デ
ータに基いて量lV(トラクタ重心と前車軸との間
隔)、lH(トラクタ重心と後車軸との間隔)、量lG
(トラクタ重心と関節継手48とのとの間隔)、トラク
タの垂直な慣性軸線51の周りの慣性モーメントJZが
既知であり、セミトレーラ12の重量mA、及びその連
結継手48とセミトレーラ車軸49との間隔lAも既知
であるとの前提から出発して、マトリクス方程式(1
2)のマトリクス[P]のマトリクス要素pij及びマ
トリクス[Q]のマトリクス要素qijを求めることが
できるようにするため、セミトレーラ12について量l
AV(その重心53と関節継手48との間隔)及びl
AH(セミトレーラの重心52と後車軸49との間隔)
を求めさえすればよく、これから良好な近似で慣性モー
メントの値JAも、次の関係式 が得られ、ここでlAVは関節継手48(連結点47)
とセミトレーラ12の重心52との間隔を示し、lAH
はセミトレーラ重心52と後車軸49との間隔を示し、
mAVは連結点47で支持されるセミトレーラ12の部
分質量を示し、mAHはセミトレーラ12の後車軸49
を介して支持されるセミトレーラの部分質量を示してい
る。
場合のトラクタ11の後車軸荷重を示しm
ZHA,leerはセミトレーラなしのトラクタにおけ
る後車軸荷重を示し、mAはトレーラ12の全重量を示
し、lZはトラクタの車軸間隔を示し、lSVは連結点
47とトラクタ11の前車軸43との間隔を示してい
る。
る場合のトラクタ11の後車軸荷重mZHAが車軸荷重
センサ78の出力信号により既知であるものと仮定する
と、マトリクス方程式(12)のマトリクス[P]及び
[Q]のマトリクス要素pij及びqijが求められ、
マトリクス方程式(12)により表わされる車両モデル
が完全である。
点荷重センサ79を備えており、このセンサ79が電子
制御ユニツト25により処理可能で関節連結自動車10
の連結点47におけるセミトレーラ荷重の程度である電
気出力信号を発生する場合、前述したのと同じことが当
てはまる。
セミトレーラ12のセミトレーラ荷重を示している。こ
の場合量lAHは関係式(20)により与えられる。
センサ81を備えており、このセンサ81が、電子制御
ユニツトにより処理可能でセミトレーラ後車軸49を介
して支持されるセミトレーラ荷重mAHAの程度である
電気出力信号を発生するときにも、量lAVを適合的に
求めることができる。この場合lAVは関係式 lAV=lA・mAHA/mA (23) によって与えられ、量lAHは再び関係式(20)によ
って与えられる。
されるように、屈折角()センサ67が存在すると、
連結点47とセミトレーラ12のセミトレーラ車軸49
との間隔lAは関係式
屈折角を示し、RHはトラクタの後輪42の平均軌道半
径を示し、RAはセミトレーラ車軸49の車輪の平均軌
道半径を示し、僅かな片揺れ速度及び横加速度を持つ定
常カーブ走行の際、平均軌道半径は次の関係式
を示し、bAはセミトレーラ車軸49の輪距を示し、v
H,Alinks及びvH,Arechtsはそれぞれ
の車軸の車輪速度を示している。この場合輪距bH,A
は既知であり、補助値として電子制御ユニツト25のメ
モリに呼出し可能に記憶されている。関係式(25)は
すべての車輪が同心円上をころがるという近似で成立す
る。
4との間隔lSHに対して、次の関係式が成立する。
関係式 lG=lH−lSH (27) により量lGが求められ、トラクタ11が備えている連
結継手48の設計に応じて、この関係式を変化すること
ができる。
の前輪についても関係式(25)の評価を行うように設
計されているのがよく、従って後輪の平均軌道半径RH
に加えて、平均軌道半径も求められ、これから関係式
の車軸間隔lZは、僅かな加速度を持つカーブ走行の際
関係式
し、
求められる車両速度を示している。
10のトラクタ11がいわば固有の車軸荷重センサとし
て利用される運転モード用にも設計されている。その前
提条件は、トラクタのみについてその重量mZ、後車軸
制動機の設計に対する前車軸制動機の設計比fMZ(こ
の比は、前輪制動機及び後輪制動機における同じ制動特
性値CVA及びCHAを仮定して、前車軸制動力BVA
が後車軸制動力BHAよりどんな係数(fMZ)だけ大
きいかを示す)、及びタイヤ定数kHA及びkVAが既
知であることであり、このタイヤ定数を介して、制動滑
りλHA及びλVAが、車輪制動機を介して及ぼすこと
ができる制動力BHA及びBVAと関係式 λHA,VA=kHA,VA・BHA,VA/PHA,VA=kHA,VA・μHA,VA (30) により論理結合され、ここでPHAはトラクタ11の後
車軸荷重を示し、PVAは前車軸荷重を示し、これらの
車軸荷重は、セミトレーラ12がトラクタ11に連結さ
れている時に生じる。
(17)に従って求められているものと仮定される。そ
の時適度の車両減速度Zのみが得られるようにする制動
の際、後車輪制動機のみが始動され従って関係式 mges・Z=・μHA・PHA (31) が成立するように電子制御ユニツトが制御を行うよう
に、後車軸荷重PHAの検出(測定)が可能であり、こ
こでμHAはトラクタの後車軸において優勢な車道と制
動される車輪との間の摩擦係数であり、この摩擦係数
は、関係式 λHA=kHA・μHA (32) に従って、この場合後車軸に生じる制動滑りλHAと論
理結合され、一方この制動滑りは関係式 λH=(nO−nHA)/nO[%] (33) により定義され、ここでnOは車輪回転数センサにより
検出されるトラクタの制動されない車輪例えば前輪の車
輪回転数を示し、nHAはトラクタの制動される後輪の
平均車輪回転数を示している。
り求められ、この関係式の評価も同様に電子制御ユニツ
トにより行われる。
られる関係式 PHA=(mges・Z・kHA)/λHA (35) の評価によって、制動装置のこの運転モードにおいて、
測定される量Z及びλHAから、セミトレーラ12を連
結される場合トラクタ11の後車軸に生じる後車軸荷重
PHAが求められる。
車輪回転数のほぼ同じ瞬間値へ制御が行われ、これがト
ラクタの前車軸及び後車軸における制動滑りλVA及び
λHAのほぼ同じ瞬間値にも相当し、従って次の関係式
制動機の操作器を制御する圧力PVA及びPHAの測定
により、適当な圧力比 PVA=PHA=a (37) が求められ、またこれから関係式(36′)の評価によ
り、トラクタの前車軸荷重PVAと後車軸荷重PHAと
の比が、関係式 PVA/PHA=(kVA・fMZ・a)/kHA (38) に従って求められ、この関係式から直ちに関係式 PVA=(kVA・fMZ・a)・PHA/kHA (39) が得られ、関係式(35)に関係して PVA=kVA・fMZ・a・mges・(Z/
λHA) が求められる、車軸荷重PVA及びPHAからわかる
と、セミトレーラの車軸荷重PALについて関係式 PAL=mges・g−(PVA+PHA) (40) が得られる。
制動力従って制動の際制動される車輪において利用され
る摩擦係数μと倫理結合するタイヤ定数kVA及びk
HAを適合して求めるやり方を説明するため、全体を8
5で示すタイヤ特性曲線(μ/λ曲線)の変化を定性的
に示す図5の線図が参照され、横座標として記入されて
いる制動滑りλに関係して、縦座標として記入されてい
るそのつど利用される摩擦係数μの変化が示されてい
る。
機操作力の増大の際滑りλの増大を伴って、最適な値λ
OMの所まで、車輪に作用しかつ摩擦係数μによって示
される法線力の車両減速に利用可能な割合が、最大値μ
maxまで増大し、それから即ち制動滑りλの引続く増
大の際再び減少し、最後に値λ=1において、車輪のロ
ツクする際の滑り摩擦に相当する限界値μGに達する。
λ曲線85の直線的に変化する初期部分86により示さ
れるように、利用可能な摩擦係数μは制動滑りに対して
μ・k=λの関係にあり、この初期部分86の勾配Δλ
/Δμにより、関係式(30)において車軸に関してk
HA及びkVAで示されるタイヤ定数が表わされてい
る。これらのタイヤ定数は一般に車輪毎に異なり、一般
に車両の長い運転時間にわたって、例えばタイヤ材料の
老化現象のため及び/又はタイヤ摩擦性質を変化するこ
とがある温度の影響のため、その値を変化する。
できるようにするため、常にトラクタ11が単独運転
で、既知の重量mZ及び車軸荷重成分PV/PHで走行
せしめられる時、トラクタ11の左前輪(VAl)、右
前輪(VAr)、左後輪(HAl)、右後輪(HAr)
のタイヤ定数kVAl、kVAr、kHAl及びk
HArが適合的に求められる。
後輪が普通の差動装置を介して互いに伝動結合されてい
ることから出発して、電子制御ユニツトにより制御され
て、車両10の前輪のタイヤ定数を適合的に求めること
は、次のように可能である。
s−2)の適度な車両減速度のみを得ようとし、制動ペ
ダルを適度な速度でのみ操作する制動中に、減速度目標
値規定が緩慢に変化する制動の初期段階でも、運転者が
制動ペダル位置をもはや変化しない制動の定常段階で
も、短い時間間隔で、車両減速度Z(λVAl,r)及
びそのつど測定される車両減速度に関連する制動滑りλ
VAl,rが求められ、それぞれの値対の平均化又は補
間処理から前輪のタイヤ定数kVAl及びkVArが求
められる。
λVAlが関係式 λVAl=(nVAr−nVAl)/nVAr (41) に従って求められ、右前輪が制動される場合、その滑り
λVArは関係式 λVAr=(nVAl−nVAr)/nVAl (42) に従って求められ、その際関係式(41)及び(42)
の分母にある車輪回転数nVAr又はnVAlは、制動
されない前輪の基準回転数としての車輪回転数である。
の前輪のみが制動される制動の初期段階に対して、関係
式 kVAl,r=(λVAl,r・PVA)/(Zf・mZ・2) (43) の評価により得られ、ここでPVAは前車軸荷重を示し
ている。
関係式 kHAl,r=(λHAl,r・PHA)/(Zf・mZ・2) (44) に従って求められ、ここでPHAは後車軸荷重を示して
いる。
される後輪の制動滑りの値λHAl及びλHArは、関
係式 λHAl=(nVAl,r−nHAl)/nVAlv (45) 又は λHAr=(nVAl,r−nHAl)/nVAlv (46) に従って求められ、これらの関係式により後輪の伝動結
合が差動装置を介して行われ、後輪の1つの制御の際他
方の制動されない後輪の加速が、この差動装置により行
われる。
同じタイヤを持っており、これが車両の前輪にも当ては
まるという、一般に実際の仮定のもとに、トラクタの既
知の全重量及び車軸荷重分配において、トラクタについ
てタイヤ定数kVA及びkHAも求めることができ、そ
の際後車軸車輪タイヤ定数kHAはトラクタの牽引運転
において求められ、これにより既知となる後車軸車輪タ
イヤ定数の値において制動運転で前車軸車輪タイヤ定数
kVAが求められる。
進加速度Zvorwartsが一定を満足する車両に特
有な定数mkを表わしている。
る関係式(38) PVA/PHA=(kVA・fMZ・a)/kHA を考慮して、前車軸車輪タイヤ定数kVAについて関係
式 kVA=(mk−kHA)/fMZ・a (50) が得られる。この関係式(50)において、aは関係式
に相当する圧力比PVA/PHAを示し、この圧力比は
車両の制動運転で求めることができ、この制動運転にお
いてすべての車輪の車輪回転数が等しくなるように制動
力が制御される。
用車両の車両運動にとって重要で車両に特有な幾何学的
量を説明するための車両の簡単化した側面図、(b)は
(a)による1車線モデルの平面図である。
施するのに適した制動力操作器及び制動センサ及び車両
運動制御用電子制御ユニツトを持つ制動装置のブロツク
ダイヤグラムである。
タのカーブ走行運動を説明するための1車線モデルの平
面図である。
電子制御ユニツトにより実施可能なルエンベルゲル観察
器の機能を説明するためのブロツクダイヤグラムであ
る。
λ線図である。
Claims (26)
- 【請求項1】 規定可能な期間TKの時間的に順次に続
くサイクルでタイミング制御されて、制御の自動的な経
過を行う電子制御ユニツトの模擬計算機により、車両の
構造的に規定される特性量及びその積載状態及びその運
転データを表わすモデルに基いて、少なくともかじ取り
角δ及び車両速度vxが測定される現在の値から、車両
の少なくとも片揺れ速度 【数1】 及び横滑り角βの基準量が発生され、車両の片揺れ速度
の目標値としての基準量 【数2】 と片揺れ速度センサ装置により連続的に検出される車両
の片揺れ速度の実際値 【数3】 との比較から、基準となるそれぞれの目標値からのそれ
ぞれの実際値の偏差を補償するように制御する車両の少
なくとも1つの車輪制動機の始動用又は機関駆動トルク
の減少用制御信号が発生される、車両運動制御方法にお
いて、車両モデルが次の形の線形微分方程式により与え
られ、 【数4】 この微分方程式において、[P]は要素pij(pij
=0,mzv,0,0;0,0,0,Jz;0,0,
0,0;0,−1,0,0)を持つ4x4マトリクスを
表わし、これらの要素においてmzで車両の重量が示さ
れ、Jzで車両の片揺れ慣性モーメントが示され、vで
車両縦速度が示され、[Q]は要素qij(qij=
0,−CV−CH,0−mzv−(CVLV H)/v;0,0,0,0;0,0,0,1)を持つ4
x4マトリクスを表わし、これらの要素においてCV及
びCHで車両の前車軸及び後車軸の横滑り剛性が示さ
れ、1v及び1Hで車両重心と前車軸及び後車軸との間
隔が示され、は要素ci(ci=CV,CVLV,
0,0)を持つ4成分列ベクトルを表わし、は状態量
βz及び 【数5】 から形成されかつ成分xi(xi=0,βz,0 【数6】 を持つ4成分列ベクトルを表わし、 【数7】 はその時間的導管数d/dtを表わし、時点t(k−
1)に求められた車両運動状態量βz(k−1)及び 【数8】 の実現が、サイクル時間Tkだけ遅い時点t(k)に、
次の方程式の評価により 【数9】 マトリクス要素pij及びqijの時点t(k)に実現
される値で行われることを特徴とする、路面車両の車両
運動制御方法。 - 【請求項2】 車両の一定速度における横滑り角βzが
次の関係式 βz=δ・lH/lZ の評価により検査されることを特徴とする、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】 車両の横滑り角βzが、次の関係式の評
価によっても 【数10】 運転者がカーブ走行に必要なかじ取り角δを設定する積
分時間ti=tc−toについて得られ、ここでaqで
車両へ作用する横加速度が示されることを特徴とする、
請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 関節連結自動車のトラクタ(11)に連
結されるセミトレーラ(12)の状態量βA(横滑り
角)及び 【数11】 (片揺れ速度)の車両運動的検出のため、トラクタのみ
を表わすマトリクス[PZ]の零要素P11,P21,
P31,P33,P41,P43及びP44が、要素P
11=mAv、p21=−mAvlG、P31=−mA
vlAV、P33=JA、p41=1、p43=lAv
/v及びp44=lG/vにより置換され、トラクタの
みを表わすマトリクス[Q]の零要素q11,q13,
q21,q23,q31,q33及びq43が、マトリ
クス要素q11=−CA、q13=−mAv+CAl
AH/v、q21=CAlG、q23=mAvlG−C
AlGlAH/v、q31=CAlAV+CAlAH、
q33=mAvlAV−(CAlAVlAH 的導関数 【数12】 が成分x1=βA及び 【数13】 又は 【数14】 及び 【数15】 だけ補足され、ここでmAでセミトレーラの重量が示さ
れ、lGで車両縦方向に測った連結継手軸線とトラクタ
の重心との間隔が示され、lAVでセミトレーラ(1
2)の重心と連結継手軸線との間隔が示され、lAHで
セミトレーラ重心とセミトレーラ車軸との間隔が示さ
れ、CAでセミトレーラ車軸の車輪の横滑り剛性が示さ
れ、JAでセミトレーラ(12)の片揺れ慣性モーメン
トが示されていることを特徴とする、請求項1〜3の1
つに記載の方法。 - 【請求項5】 セミトレーラ(12)の横滑り角βAが
関係式 【数16】 の評価によって得られ、ここでで、連結継手軸線で交
差するトラクタ(11)の縦中心面とセミトレーラ(1
2)の縦中心面とがなす角であってかじ取り角δの増大
と共に同様に増大する屈折角が示されていることを特徴
とする、2車軸トラクタと1車軸セミトレーラとを持つ
関節連結自動車のための請求項1〜4の1つに記載の方
法。 - 【請求項6】関係式 【数17】 の評価により屈折角が求められ、Rvでトラクタ(1
1)の前輪の平均カーブ軌道半径が示され、RAでセミ
トレーラ(12)の車輪の平均カーブ軌道半径が示さ
れ、Rv及びRAが関係式 【数18】 より与えられ、bspurv,Aでトラクタの前車軸の
輪距(bspurV)又はセミトレーラ車軸の輪距(b
spurA)が示され、VRl及びVRrでそれぞれ車
軸の左及び右の車輪周囲速度が示され、v
AchseV,Aでそれぞれその代数平均値が示されて
いることを特徴とする、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 トラクタの車輪の横滑り剛性CV及びC
Rとセミトレーラ(12)の車輪の横滑り剛性CAが、
トラクタ又は関節連結自動車の定常カーブ走行におい
て、次の関係式の評価により求められ、 【数19】 【数20】 【数21】 ここで 【数22】 でトラクタ(11)及びセミトレーラ(12)に対して
同じ片揺れ速度が示されていることを特徴とする、2車
軸トラクタ1車軸セミトレーラを持つ関節連結自動車の
ための請求項1〜6の1つに記載の方法。 - 【請求項8】 路面車両の車輪制動機が、電子制御ユニ
ツトの出力信号により制御されて、一方では運転者によ
る目標値発生器の操作により供給可能な車両減速への運
転者希望に従って、他方では運転者による制動装置の始
動に関係なく動的に安定な走行動作を維持するために、
個々に又は複数毎に始動可能であり、カーブ走行の際か
じ取り角δの規定により設定されかつ連続的な検出のた
め片揺れ速度のセンサを設けられる片揺れ速度 【数23】 と、かじ取り角規定及び測定される車両速度から得られ
る目標値との間の偏差が、目標値に近づくように補償的
に制御され、目標値規定のために模擬計算機が設けら
れ、車両の構造的に規定される特性量、車両の積載状態
及びその運転データを表わす車両モデルに基いて、少な
くともかじ取り角δ及び車両縦速度vxの測定される値
から、模擬計算機が少なくとも片揺れ速度 【数24】 の基準量を発生し、模擬計算機が、車両基準モデルとし
ての関節連結自動車の運動方程式及び基準モデルとして
の2車軸自動車の運動方程式のタイミング制御される評
価のためにのみ設計されているものにおいて、電子制御
ユニツト(25)により、車両又はトラクタとしての車
両及び付随車から成る列車の走行運転中に測定可能なパ
ラメータ(nvl,nvr,nHl,nHr,nAl,
nAr,Mmot,PVA,PHA)から少なくとも次
の量a)〜f)を適合して求めるためのルーチンが実施
され、 a)列車の全重量mges b)トラクタの重量mZ c)付随車の重量mA d)トラクタの軸距lz e)トラクタの車軸荷重分布PVA/PHA f)列車の車輪荷重分布又は付随車の後車軸荷重PAま
た g)トラクタの垂直軸線の周りの慣性モーメントJz及
び h)付随車の垂直軸線の周りの慣性モーメントJA を評価するルーチンが実施されることを特徴とする、請
求項1〜7の1つに記載の方法を使用する路面車両の車
両運動制御装置。 - 【請求項9】 トラクタ(11)の重量mz及び関節連
結自動車又は関節連結列車の全重量mgesが関係式 【数25】 の評価によって求められ、Mmotで測定される機関出
力トルク[Nm]が示され、nmotで測定される機関
回転数[s−1]が示され、vで測定される車両速度
[ms−1]が示され、ηでトラクタの推進力伝達系列
の次元なしの数<1により特徴づけられる全体効率が示
され、ZHSPで運転者が一層低い機関回転数に相当す
る変速段を入れる駆動なしの高速シフト休止において得
られる車両減速度が示され、Zistで、シフト段切換
え後に現われる車両の加速運転において生じる(負の減
速度としての)加速度が示され、付随車の重量mAが関
係式mA=mges−mzの評価により求められること
を特徴とする、請求項8に記載の装置。 - 【請求項10】 トラクタの車輪に個々に付属する車輪
回転数センサの出力信号の評価から、電子制御ユニツト
(25)が次の関係式により軸距lzを求め 【数26】 ここでRV及びRHは、定常カーブ走行(かじ取り角δ
が一定)及び適度の車両速度(v<20km<h)にお
いて関係式 【数27】 に従って求められるトラクタの前輪及び後輪の平均軌道
半径を示し、bV,Hで前車軸及び後車軸における輪距
bV及びbHが示され、vV,Hl及びvV,Hrでト
ラクタの左及び右の前輪又は後輪の車輪速度が示されて
いることを特徴とする、請求項8又は9に記載の装置。 - 【請求項11】 電子制御ユニツト(5)が関係式 【数28】 の評価によりトラクタの軸距lzを求めることを特徴と
する、請求項8〜10の1つに記載の装置。 - 【請求項12】 すべての車輪にそれぞれ1つの車輪回
転数センサ(301〜306)が付属しているものにお
いて、電子又は電気−機械屈折角センサ(67)が設け
られ、この屈折角センサ(67)により、カーブ走行の
際関節連結自動車のトラクタ(11)の垂直縦中心面と
セミトレーラ(12)の垂直縦中心面が連結継手軸線に
おいて交差する際互いになす角が検出可能であり、電
子制御ユニツト(25)が、連結継手とセミトレーラ車
軸(49)との間で測ったセミトレーラの長さlAを関
係式 【数29】 の評価から求め、RH及びRAでトラクタの後輪及びセ
ミトレーラ車軸の車輪の平均軌道半径RH,Aが示さ
れ、一方この軌道半径はRH,Aが関係式 【数30】 により求められ、bH,Aでトラクタ後車軸又はセミト
ラクタの車軸の輪距bH及びbAが示されていることを
特徴とする、請求項8〜11の1つに記載の装置。 - 【請求項13】 電子ユニツト(25)が、連結継手
(48)とトラクタ(11)の後車軸との間隔lSHを
関係式 【数31】 の評価によって求めることを特徴とする、請求項12に
記載の装置。 - 【請求項14】 トラクタ(11)が少なくとも1つの
車軸荷重センサを備えており、この車軸荷重センサが、
電子制御ユニツト(25)により処理可能で荷重を監視
される車軸を介して車道上に支持される荷重PVA又は
PHAの程度である電気出力信号を発生することを特徴
とする、請求項8〜13の1つに記載の装置。 - 【請求項15】 車軸荷重センサがトラクタの後車軸に
付属している時、電子制御ユニツト(25)が、トラク
タ(11)の重心とその前車軸との間隔lvを関係式 【数32】 に従って求め、車軸荷重センサがトラクタの前車軸に付
属している時、電子制御ユニツトが前記の間隔lvを関
係式 【数33】 に従って求めることを特徴とする、請求項14に記載の
装置。 - 【請求項16】 関節連結自動車のセミトレーラが車軸
荷重センサを備えており、この車軸荷重センサが、セミ
トレーラ車軸を介して車道上に支持される荷重PAHA
に固有で電子制御ユニツトにより処理可能な電気出力信
号を発生するものにおいて、電子制御ユニツト(25)
が、セミトレーラ(12)の重心と連結継手との間隔l
AVを関係式 lAV=lA・pHA/mA に従って求め、lAでセミトレーラ車軸と連結継手との
間隔が示され、mAでセミトレーラ重量が示されている
ことを特徴とする、請求項8〜15の1つに記載の装
置。 - 【請求項17】 関節連結自動車のトラクタが車軸荷重
センサを備えており、この車軸荷重センサが、トラクタ
の後車軸を介して車道上に支持される重量mZHAに固
有で電子制御ユニツト(25)により処理可能な電気出
力信号を発生するものにおいて、電子制御装置(25)
が、セミトレーラ重心と連結継手との間隔lAVを関係
式 【数34】 に従って求め、mZHAleerでセミトレーラなしの
トラクタの後車軸を介して支持される重量が示され、l
SVで連結継手とトラクタの前車軸との間隔が示されて
いることを特徴とする、請求項8〜16の1つに記載の
装置。 - 【請求項18】 関節連結自動車がセンサを備えてお
り、このセンサが、連結継手でトラクタに支持されるセ
ミトレーラ(12)の重量成分mASに固有で電子制御
ユニツト(25)により処理可能な電気出力信号を発生
するものにおいて、電子制御ユニツト(25)が、セミ
トレーラ重心と連結継手との間隔lAVを関係式 lAV=lA・(1−mAS/mA) に従って求めることを特徴とする、請求項8〜17の1
つに記載の装置。 - 【請求項19】 電子制御ユニツト(25)が、トラク
タ(11)の片揺れ慣性モーメントJZ及びセミトレー
ラ(12)の片揺れ慣性モーメントJAを次式 及び に従って評価し、mVでトラクタ前車軸を介して車道上
に支持されるトラクタの重量成分が示され、mHでトラ
クタの後車軸を介して車道上に支持されるトラクタの重
量成分が示され、lHでトラクタ重心とトラクタの後車
軸との間隔(lz−lv)が示され、mAVで連結継手
に支持されるセミトレーラの重量成分が示され、mAH
でセミトレーラ後輪を介して車道上に支持されるセミト
レーラの重量成分が示され、lAH=lA−lAVでセ
ミトレーラ重心とセミトレーラ(12)の後車軸(4
9)との間隔が示されていることを特徴とする、請求項
8〜18の1つに記載の装置。 - 【請求項20】 空気圧懸架装置を備えている貨物自動
車又はトレーラトラツクにおいて、監視される車軸にお
ける懸架装置圧力の検出により車軸荷重検出が実施され
ることを特徴とする、請求項14〜19の1つに記載の
装置。 - 【請求項21】 電子制御ユニツト(25)が、トラク
タ(11)の後車軸荷重PHAを、適度な車両減速度で
後輪制動機のみが操作される(Z<0,2g)制動モー
ドにおいて、関係式 PHA=(mZ.ges・kHA・Z)/λHA の評価から求め、Zで(測定される)車両減速度が示さ
れ、λHAで関係式 λHA=(nVA−nHA)/nVA[%] に従って求められる制動滑りが示され、kHAで利用さ
れる摩擦係数μと制動機操作により生じる制動滑りλと
の比λ/μに相当するタイヤ定数が示され、前輪及び後
輪の車輪直径が同じであると仮定して、nVAでトラク
タ(11)の制動されない(前)車輪の車輪回転数が示
され、nHAで制動される(後)車輪の車輪回転数が示
されていることを特徴とする、請求項8〜20の1つに
記載の装置。 - 【請求項22】 電子制御ユニツト(25)が、トラク
タ(11)の前車輪荷重PVAを、関係式 PVA=(kVA・fMZ・a・PHA)/kHA の評価によって求め、kVAでトラクタ(11)の前輪
のタイヤ定数が示され、fMZで、すべての車輪制動機
が同じ制動圧力で制御される時前車軸制動力BVAと後
車軸制動力BHAとの比BVA/BHAに相当する前輪
制動機と後輪制動機の設計比が示され、aで制動の際制
動されるすべての車輪が制動力分配制御により同じ瞬間
速度に制御される時に生じる操作圧力比PVA/PHA
が示されていることを特徴とする、請求項21に記載の
装置。 - 【請求項23】 トラクタの左及び右の前輪のタイヤ定
数kVAl及びkVAr、左及び右の後輪タイヤ定数k
HAl及びkHArが、関係式 kVAl,r=(λVAl,r・PVA)/2・Z・m
Z 及び kHAl,r=(λHAl,r・PHA)/2・Z・m
Z の評価により、適度の車両減速度(Z<0,2g)よる
制動のために適合して求められることを特徴とする、請
求項21又は22に記載の装置。 - 【請求項24】 タイヤ定数kVAl,r及びk
HAl,rが交互のサイクルで求められ、これらのサイ
クルにおいて、トラクタのそれぞれ1つの前輪及びこれ
に対して対角線上で対向する後輸のタイヤ定数kVAl
及びkHAr又はkVAr及びkHAlが求められるこ
とを特徴とする、請求項23に記載の装置。 - 【請求項25】 車両が制御装置を備えており、この制
御装置が、前車軸制動力BVAと後車軸制動力BHAと
の比Φ=BVA/BHAを関係式 Φ=a+b・Zsoll に従って制御して、制動の際すべての車輪がほぼ同じ車
輪周囲速度を持つようにするものにおいて、電子制御ユ
ニツト(25)が、車両の駆動される車輪の車軸に関す
るタイヤ定数kHAを適合して求めるため、関係式 【数35】 を評価し、λHAで駆動滑りが示され、Z
vorwartsで車両加速度が示され、電子制御ユニ
ツト(25)が駆動されない車輪の車軸に関するタイヤ
定数kVAを適合して求めるため、関係式 kVA=(mk−kHA)/fMZ・a を評価し、mkで関係式 mk=kHA・(PVA+PHA)/PHA により与えられる定数が示されていることを特徴とす
る、請求項8〜20の1つに記載の装置。 - 【請求項26】 関節連結列車として構成されるトレー
ラトラツクについて、トラクタも付随車もそれぞれ片揺
れ速度センサを備えていることを特徴とする、請求項8
〜25の1つに記載の装置。
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