JP3781429B2 - アンチロックコントロール式ブレーキ装置のための回路装置 - Google Patents
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Description
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3925828号公報により、このような回路装置が既に知られている。この公報には、1本の車軸の両車輪のブレーキ圧を個別的に制御するアンチロックコントロール装置が記載されている。μスプリット道路でのヨーイングモーメントを制限するために、1本の車軸の両車輪のブレーキ圧の差が制限される。この場合、許容されるブレーキ圧の差は摩擦係数の差と、低い摩擦係数の大きさに依存して決定される。許容される圧力差を上回ると、LM車輪、すなわち低い摩擦係数の側の車輪の運動状態を考慮して、HM車輪、同じ車軸の他方の車輪のブレーキ圧が低下させられる。この公知のアンチロックコントロール装置の場合には、許容される圧力差を決定するために、運転者によって調節された圧力が右側と左側の車輪で測定され、その都度目標圧力が実際の圧力と比較される。ブレーキ圧に基づいて、摩擦係数が評価される。更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第4114734号公報に、ブレーキ圧制御とヨーイングモーメント制限を個別的に行うアンチロックコントロール用回路装置が記載されている。この回路装置は、1本の車軸の両車輪の圧力差を示す値が圧力低下信号から検出され、μスプリット条件の場合HM車輪の平均的な圧力低下勾配が圧力差と車両減速度に依存して変化し、いわゆるヨーイングモーメントピークの発生の時点で、HM車輪のブレーキ圧が車両減速度や圧力差に依存する値だけ低下させられることに基づいている。
上記の公知の手段により、特に臨界的な所定の状況では、危険な高さのヨーイングモーメントの発生を完全に防止することは不可能である。例えば、摩擦係数が変化する道路、いわゆるμパッチ道路では、車軸の動的荷重分布が変化し、それによって車輪垂直方向力が変化するので、個々の車輪ブレーキで異なるロック圧力レベルが生じる。この変化が道路の右側と左側で発生すると、走行安定性を損なうヨーイングモーメントが生じる。
特に、ホイールベースが短い前輪駆動の車両の場合には、後車軸は走行安定性の維持を保証しない。
従来の解決策は原理的に、μスプリット道路での制動時に、運転者に反作用、すなわちカウンタステアリングのための時間を与えるために、HM前輪のブレーキ圧上昇を遅くすることにより、ヨーイングモーメントの発生を遅らすことに基づいている。しかしながら、摩擦係数が変化すると、特に高い摩擦係数から低い摩擦係数に変化すると、上記の欠点が生じる。
本発明の根底をなす課題は、所定の走行状況、特に臨界的な走行状況でも、特に高い均一な摩擦係数からμスプリット道路に走入するとき、あるいはμパッチ道路での制動時に、危険なヨーイングモーメントの発生を避け、それによってこのような走行状況でも走行安定性を大幅に高めることである。
この課題は請求項1記載の回路装置によって解決されることが判った。本発明による回路装置の特徴は、所定の臨界的な走行状況で、特にμスプリット道路に走入するときあるいはμパッチ道路でのブレーキ操作時に、およびこのような臨界的な走行状況のための予め定められた判断基準が認識されるときに、特殊制御(MFO)が開始され、この特殊制御が、車両速度または車両基準速度に依存する予め定めた時間の間、高い摩擦係数で走行する前輪、いわゆる“HM車輪”の車輪ブレーキのブレーキ圧を低下させることにある。
すなわち、本発明では先ず最初に、所定の、特に臨界的な走行状況が存在するかどうか決定され、この状況だけに適した特殊制御に切換えられ、この特殊制御によって、走行安定性にとって有利となるように、HM車輪のブレーキ圧が1回だけ(μパッチ道路の場合には1回または複数回)低下させられる。少なからぬ場合および少なからぬ種類の車両の場合、後輪のブレーキ圧を同時に低下させると効果的である。
本発明の有利な実施形では、次の判断基準、すなわち
前輪のブレーキ圧の差が予め定めたブレーキ圧の差の限界値を上回ること、
車両速度または車両基準速度が予め定めた速度限界値以上であること、
低い摩擦係数の側で走行する前輪、すなわちいわゆる“LM車輪”のスリップが、車両(基準)速度に依存するスリップ限界値以上であること、
LM車輪の不安定な時間が予め定められた時間を上回ること、
HM車輪が制御モードにあるかまたは車両減速度が予め定めた減速度限界値以上であり、瞬時的な制御過程の間、まだ特殊制御が行われていないこと
の一つまたは複数が同時に満たされるときに、走行状況が臨界であると評価または認識される。
特殊制御の開始は、所定の臨界的状況が存在するかどうかを一義的に認識するときにのみ許容される。少なからぬ場合、上記のすべての判断基準が満たされるときにのみ、走行状況が臨界であると評価することが望ましい。
他の有利な実施形では、本発明による回路装置は、前もって、ブレーキ圧の差またはブレーキ圧低下時間の差が、逆の正負符号の予め定めた限界値を上回ると、あるいは右側/左側で摩擦係数状態が交替すると、ブレーキ操作中、臨界的な走行状況が新たに認識されるときあるいは臨界的な走行状況が続くときに特殊制御が繰り返されるように設計されている。この実施の形態はいわゆるμパッチ道路に関する。
更に、ブレーキ操作中、予め定めた第1の再加速度限界値を超えるLM車輪の再加速が検出されるときには、特殊制御は開始されないかあるいは阻止される。この再加速限界値は好ましくは5〜10gの範囲内の値に設定される。すなわち、このような高い再加速度は高い摩擦係数を示すので、車輪はLM車輪ではない。
臨界的な走行状況を認識するための予め定めた判断基準の一つまたは複数がもはや満たされないときに、特殊制御が中断されると有利である。特殊制御の間、LM車輪が10〜30g以上の再加速度を生じるときに、特殊制御は終了する。
本発明の他の実施の形態では、車両速度が30〜50km/hのときに、特殊制御によるブレーキ圧低下の時間が20〜40ミリ秒の値に制限され、車両速度がそれ以上に高くなると、ブレーキ圧低下の時間が約50〜70ミリ秒の値に段階的にまたは連続的に高められる。
更に、車両速度が約40km/hのときにスリップ限界値が60〜70%の値にセットされ、車両速度がそれ以上高くなると、スリップ限界値が約40%の値まで直線的にあるいは段階的に低減させられると有利であることが判った。
本発明による回路装置は今日の認識レベルでは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラのようなプログラム制御される回路を含む電子制御装置によって実現される。この制御装置は、電気的に操作可能な油圧弁と、車輪の回転状態を検出するためのセンサとを備えた油圧式ブレーキ装置を含むアンチロックコントロール装置の一部である。プログラム制御される回路はセンサ信号を評価し、ブレーキ圧制御信号を発生するために役立ち、回路は、前輪の車輪ブレーキのブレーキ圧を車輪の回転状態に依存して個別的に制御するようプログラミングされ、μスプリット道路での走行によって生じるヨーイングモーメントが制限される。アンチロックコントロール装置(ABS)において、走行安定性を高めるために、適当なプログラミングにより、前述の判断基準に基づいて予め定めた判断基準を認識するときに特殊制御が開始され、この特殊制御は、車両速度に依存する予め定めた時間の間、HM車輪あるいは場合によっては後輪のブレーキ圧を低下させる。本発明の前述の他のすべての実施形も、プログラム制御される回路によって実現可能である。
本発明の他の詳細は、添付の図に基づく実施の形態の次の説明から明らかになる。
図1は、本発明による回路装置の重要な構成要素または機能ブロックの概略図である。
図2は、本発明の実施の形態による象徴的に示した走行状況(μの急激な変化)での両前輪のブレーキ圧経過を示すグラフである。
図3は同様に象徴的に示した他の走行状況(μパッチ道路)での両前輪のブレーキ圧経過を示す、図2と同様な図である。
図4は圧力低下時間が走行(基準)速度に依存することを示すグラフである。
図5は予め定めたスリップ限界値が走行(基準)速度に依存して変化することを示すグラフである。
図6は図1の回路装置の動作を示すフローチャートである。
図1は本発明による回路装置の基本構造と作用を説明するために役立つ。図1は本発明によるアンチロックコントロールシステムの電子的な部分の概略ブロック線図である。ブロック1は車輪センサS1〜S4を示している。このセンサにより、公知のごとく、個々の車両車輪の回転状態が検出される。センサS1〜S4の出力信号は個々の車輪の速度を表す。回路ブロック2で信号が処理され、車輪速度信号v1〜v4が求められる。回路ブロック2では更に、車両基準速度VRef、車輪速度信号b1〜b4、スリップ値λ1〜λ4および場合によっては他の量が検出または演算される。
回路3では、瞬時の車両(基準)速度VRefに対応する信号E2が導き出される。
本発明の実施の形態では、他の回路4において、車輪速度v1〜v4を考慮して、個々の車輪の減速度信号b1〜b4を論理結合することによって、車両減速度信号bFZが求められる。回路4の出力信号E3は、E2や次に説明する信号E1,E4,E5,E6と同様に、認識ロジック(識別ロジック)5に供給される。入力信号E5は前輪のスリップ値λ1,λ2の瞬時の大きさを認識ロジック5に知らせる。
図1の回路装置の場合、回路ブロック6には、固有の制御ロジックが収容されている。この制御ロジックは、制御系にとって重要な制御フィロソフィを示す複雑な演算制御の後で、ブレーキ圧制御信号またはブレーキ弁制御信号を発生する。勿論、このような制御ロジックは、普通の回路ブロックや図1の回路装置の回路構成要素と同様に、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラのプログラム構造によって実現可能である。
制御ロジック6は一般的に複数の機能ブロックまたはプログラム部分を含む。この実施の形態の場合、特にいわゆるヨーイングモーメント制限ユニットGMBが設けられている。このヨーイングモーメント制限ユニットは左側と右側の摩擦係数が異なるときに、高い摩擦係数の側のブレーキ圧の上昇を遅らせる。
図1の回路装置の場合、制御ロジック6の出力A1,A2には、切換えスイッチ7,8を介して弁操作ユニット9,10が接続されている。この弁操作ユニット9,10は、最後にアンチロックブレーキ装置(ABS)の油圧ブレーキ回路内の油圧弁11,12を操作する出力信号を有する最終段を含んでいる。図1の実施の形態では、前輪の車輪ブレーキに至る要素および信号ライン(7,8,11)と、後輪の車輪ブレーキに至る要素および信号ライン(8,10,12)は別々に示してある。なぜなら、本発明による特殊制御(MFO)が先ず第1に、前輪の回転状態に左右されるからである。
制御ロジック6の他の出力A3は認識ロジック5に通じている。この回路5は特に、入力E1〜E6を経て供給された信号のAND結合のために役立つ。所定の条件が満たされると、回路13を介して特殊制御MFO(ミューパッチオプション)が開始されるかまたは準備される。回路13は勿論、スイッチ7,8が切換えられた後で初めて、前輪ブレーキ回路内の油圧弁11や場合によっては後輪ブレーキ回路内の油圧弁12の操作を行うことができる。
前輪ブレーキのブレーキ圧はインテグレータ14によって検出および評価される。このインテグレータの出力は閾値スイッチ15に通じている。特殊制御MFOの開始のためには、前輪ブレーキに供給されるブレーキ圧の差あるいは前輪のブレーキ圧の低下時間の差(これはきわめて良好に評価可能な測定量である)が特に適している。従って、この制御量を決定するために、両前輪ブレーキに所属するブレーキ圧減圧弁の操作時間が車輪毎に検出される。閾値スイッチ15は所定のブレーキ圧限界値p0を上回ることを信号化する。閾値発生器出力信号の正負の符号から、両前輪のどちらか高いまたは低いブレーキ圧であるかを認識することができる。この事実から更に、どちらの前輪が高いまたは低い摩擦係数を有するかを推察することができる。
ブレーキ圧の差の所定の限界値p0を上回ると、閾値スイッチ15の出力信号がスイッチ7,8を切換えるので、その他の条件が満たされていても、回路13を経て特殊制御MFOを開始することができる。次に説明するように、この特殊制御MFOによって、HM前輪の車輪ブレーキおよび後輪ブレーキからブレーキ圧が導き出される。
スイッチ16が閉じるや否や、特殊制御(MFO)13によって生じたブレーキ圧低下信号が図1に従って計数されるかまたはインテグレータ17によって検出される。その結果は入力E6を経て認識ロジック5に伝送される。なぜなら、特にLM車輪の圧力低下の時間が、臨界走行状況の認識および特殊制御の設計のための判断基準として役立つからである。
図1は本発明の理解を容易にするために回路装置を簡略化して示している。特殊制御の理解にとって必要な要素、ロジックブロック、スイッチ等だけが象徴的に示してある。更に、上記の回路、信号ライン等は、明確に記載されていなくても、状態制御量を車輪毎に検出する。
図2,3は、結線回路またはプログラム構造によって実現された図1の本発明による回路装置を詳しく説明するためのグラフである。グラフの上方に象徴的に示すように、図2は、車両FZが場所Xで高い摩擦係数の道路からμスプリット(分割)道路に走入した走行状況を示している。これに対して、図3はいわゆるμパッチ道路である。このμパッチ道路では、車両が場所X1を通過するや否や、摩擦係数状態HN/LMが右から左へ大きく変化するかまたは逆転する。
図2,3は制動中の車両FZの右と左の前輪の圧力経過を示している。図2から判るように、高い均一な摩擦係数を有する道路、すなわちHM道路上にある車両FZの両前輪のブレーキ圧が、ほぼ時点t1で、車輪ロック圧力レベルに達する。このような制御ブレーキ操作の間、車両は時点tXでμスプリット道路に達し、それによって特に臨界走行状況となる。アンチロック制御のために左側前輪の迅速な圧力低下が時点tXで開始される。この左側前輪は低い摩擦係数の道路上にあり、それによってLM車輪である。コントローラは時点tsで、特に臨界状態が生じたことを認識する。この時点では次の判断基準が満たされる。
− 車両FZの両前輪のブレーキ圧低下時間の差は限界値を上回る。
− 車両(基準)速度vRefが高く、所定の限界値以上である。
− LM車輪のスリップがスリップ限界値を上回る。
− LM車輪の不安定な時間が設定された所定の時間を上回る。
− HM車輪、すなわち図2において右側車輪が制御モードにある。
− (時点t1で開始された)この制御過程の間、まだ特殊制御が行われていない。
特殊制御MFOにより、右側(HM)車輪の圧力が時点tsから、瞬時の車両(基準)速度に依存する予め定めた例えば40ミリ秒(図4参照)の間低下させられる。この時間の経過後、HM車輪のブレーキ圧が新たにゆるやかに上昇するので、HM車輪のブレーキ圧は予め定めた勾配で、図2に一点鎖線で記入したこの車輪のロック圧力レバルに再び近づく。更に、見やすくするために図2に示していないが、HM車輪の圧力低下と同時に、横方向グリップ、ひいては車両の安定性を更に高めるために、後車軸の圧力低下が行われる。一般的に後輪ブレーキのブレーキ圧が“低い方を選択して(セレクトロー原理で)”制御されるので、同時に両後輪のブレーキ圧が低下する。
HM車輪のブレーキ圧低下に基づく本発明による(特殊)制御の場合、特に臨界的な所定の走行状況と、特別な道路舗装、円頂石舗装、悪路等による類似の現象とを明瞭に区別すべきである。従って、本発明の実施の形態の場合、ブレーキ操作中にLM車輪の例えば8g(“g”=9.81m/s2)の非常に高い再加速が検出されたときには、特殊制御の開始が阻止される。特殊制御中に、例えば20gの更に高い第2の限界値以上の再加速が発生すると、特殊制御は直ちに中断される。これは、実際の臨界的走行状況をみかけの臨界的走行状況に対して区別するための考えられる若干の判断基準にすぎない。
図3は、μパッチ道路での前輪のブレーキ圧経過を示している。時点t10でブレーキ過程が開始され、時点t11で右側前輪の制御が開始される。この時点で右側前輪はLM車輪である。ヨーイングモーメントを制限するために、時点t11からHM車輪のそれ以上のブレーキ圧上昇がヨーイングモーメント制御によって中断されるか減速される。今までHM側で回転していた車輪が時点tx1で低い摩擦係数(LM′)の道路に達する。道路の他の側では、摩擦係数はLMからHM′に変化する。時点tx1で既に、両前輪のブレーキ圧低下時間の差が予め定めた限界値を上回り、他のすべての判断基準が満たされるので、特殊制御MFOが開始される。(今までの)HM車輪のブレーキ圧は、車両(基準)速度に依存する予め定めた時間の間、ブレーキ圧減圧弁を作動させることによって迅速に低下する。低い摩擦係数(LM)から高い摩擦係数の道路(HM′)に達した右側前輪の車輪ブレーキでは、ブレーキ圧が予め定めた勾配で上昇するかあるいはロック圧力レベルに近づく。
その他の点については、図3の状況には、図2の状況と同じ判断基準や圧力調節手段が当てはまる。
図4は、予め定めた圧力低下時間が走行基準速度に依存する例を示している。40km/h以下では、特殊制御(MFO)による圧力低下は生じない。最初は、すなわち40km/h限界を超えると、圧力低下時間は5個のループにわたり、最大7個のループの最大値まで延長される。ループの時間は例えば5〜10ミリ秒のオーダーである。
図5はスリップ閾値が車両基準速度に依存することを示している。特に臨界走行状況の存在のためおよび特殊制御の開始のための判断基準は、LM車輪のスリップが速度に依存する限界値を超えるときに満たされる。例えば図5のスリップは70〜100km/hの車両速度範囲において40%以上でなければならない。
図6には、いろいろな判断基準の結合がフローチャートの形で示してある。マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ等のようなプログラミングされた回路によって本発明を実施する場合、本発明による特殊制御(MFO)のスタートのためのサブルーチンを個々の機能のこのような結合に基づいて開発することができる。
ステップ20でサブルーチンが開始される。プログラムの進行過程で一連の分岐個所21,22・・・2nが続く。この分岐個所では、その都度所定の条件または所定の判断基準が満たされるとき(“イエス”)にのみ、プログラム流れが進行する。判断基準が満足されないと(“ノー”)、プログラム進行はスタート個所に戻る。例えば分岐21での決定は、ブレーキ圧低下の差(Δp低下)が所定の限界値p0を上回るかどうかに依存する。分岐22では、LM車輪のスリップ(λLM)がスリップ限界値(λ0)を上回るかどうか質問される。両者の場合、“ノー”であると、ループはスタート個所に戻される。“イエス”であると、次のステップに進む。最後に、その前に質問した判断基準がすべて満たされると、ステップ30で特殊制御(MFO)が開始される。
Claims (11)
- 電子式アンチロックコントロール装置を備えた自動車ブレーキ装置のための、臨界走行状況での走行安定性を高めるための回路装置であって、
− 車輪の回転状況に依存して前輪の車輪ブレーキのブレーキ圧を個別的に制御するための回路と、
− 右側と左側で異なる摩擦係数を有する道路(μスプリット道路)でのブレーキ操作によって発生するヨーイングモーメントを制限するための回路と
を備えた回路装置において、
− 所定の臨界的な走行状況で、特にμが急激に変化する走行のとき、すなわちμスプリット道路に走入するときあるいはμパッチ道路でのブレーキ操作時に、および
− このような臨界的な走行状況のための予め定められた判断基準が認識されるときに、
− 特殊制御(MFO)が開始され、この特殊制御が、車両速度または車両基準速度に依存する予め定めた時間の間、この時点で高い摩擦係数で走行する前輪、いわゆる“HM車輪”の車輪ブレーキのブレーキ圧を低下させることと、
車両速度または車両(基準)速度が予め定めた速度限界値以上であるときと、次の判断基準、すなわち
− 前輪のブレーキ圧の差またはブレーキ圧低下時間の差が予め定めたブレーキ圧の差の限界値(p 0 )を上回ること、
− 低い摩擦係数の側で走行する前輪、すなわちいわゆる“LM車輪”のスリップが、車両(基準)速度に依存するスリップ限界値(λ 0 )以上であること、
− LM車輪のブレーキ圧低下時間が予め定められた時間を上回ること、
− HM車輪が制御モードにあるかまたは車両減速度が予め定めた減速度限界値以上であり、瞬時的な制御過程の間、まだ特殊制御(MFO)が行われていないこと、
のすべてが同時に満たされるときにのみ、走行状況が臨界であると評価または認識することと、
を特徴とする回路装置。 - 特殊制御(MFO)が後輪の車輪ブレーキの圧力を予め定めた時間の間あるいは予め定めた圧力値まで低下させることを特徴とする請求項1記載の回路装置。
- 前もって、ブレーキ圧の差またはブレーキ圧低下時間の差が、正符号の予め定めた限界値を上回ると、または負符号の予め定めた限界値を下回ると、あるいは右側/左側で摩擦係数状態が交替すると、ブレーキ操作中、臨界的な走行状況が新たに認識されるときあるいは臨界的な走行状況が続くときに特殊制御(MFO)が繰り返されることを特徴とする請求項1又は2に記載の回路装置。
- ブレーキ操作中、予め定めた第1の再加速度限界値を超えるLM車輪の再加速が検出されるときに、特殊制御(MFO)の開始が阻止されるかあるいは進行中の特殊制御(MFO)が終了されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の回路装置。
- 予め定められる第1の再加速度限界値が5〜10g(“g”=重力加速度)の範囲内の値に設定されることを特徴とする請求項4記載の回路装置。
- 臨界的な走行状況を認識するための予め定めた判断基準の一つまたは複数がもはや満たされないときに、特殊制御(MFO)が中断されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の回路装置。
- 特殊制御の間、LM車輪が10〜30gのオーダーの比較的に高い予め定めた第2の再加速度限界値以上の再加速度を生じるときに、特殊制御(MFO)が終了することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の回路装置。
- 車両速度が30〜50km/hのオーダーのときに、特殊制御(MFO)によるブレーキ圧低下の時間が20〜40ミリ秒の値に設定され、車両速度がそれ以上に高くなると、ブレーキ圧低下の時間が50〜70ミリ秒の値に段階的にまたは連続的に高められることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の回路装置。
- 車両速度が約40km/hのときにスリップ限界値(λ0)が60〜70%の値にセットされ、車両速度がそれ以上高くなると、スリップ限界値が約40%の値まで直線的にあるいは段階的に低減させられることを特徴とする請求項2〜8のいずれか一つに記載の回路装置。
- 油圧式ブレーキ装置と、電気的に操作可能な油圧弁と、車輪の回転状態を検出するためのセンサと、プログラム制御される回路を含む電子コントローラを備え、この回路がセンサ信号を評価し、ブレーキ圧制御信号を発生するために役立ち、回路が、前輪の車輪ブレーキのブレーキ圧を車輪の回転状態に依存して個別的に制御するようプログラミングされ、μスプリット道路での制動によって生じるヨーイングモーメントが制限される、アンチロックコントロール装置(ABS)において、
走行安定性を高めるために、所定の臨界的走行状況時、特にμが急激に変化する走行時、あるいはμスプリット道路に走入するとき、またはμパッチ道路での制動時およびこのような臨界的な走行状況のための予め定めた判断基準の認識時に、特殊制御(MFO)が開始され、この特殊制御が、車両基準速度に依存する予め定めた時間の間、HM車輪のブレーキ圧を低下させることと、
車両速度または車両(基準)速度が予め定めた速度限界値以上であるときと、次の判断基準、すなわち
− 前輪のブレーキ圧の差またはブレーキ圧低下時間の差が予め定めたブレーキ圧の差の限界値(p 0 )を上回ること、
− 低い摩擦係数の側で走行する前輪、すなわちいわゆる“LM車輪”のスリップが、車両(基準)速度に依存するスリップ限界値(λ 0 )以上であること、
− LM車輪のブレーキ圧低下時間が予め定められた時間を上回ること、
− HM車輪が制御モードにあるかまたは車両減速度が予め定めた減速度限界値以上であり、瞬時的な制御過程の間、まだ特殊制御(MFO)が行われていないこと、
のすべてが同時に満たされるときにのみ、走行状況が臨界であると評価または認識することと、
を特徴とするアンチロックコントロール装置。 - 特殊制御が後輪のブレーキ圧を低下させることを特徴とする請求項10記載のアンチロックコントロール装置。
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