JP3787609B2 - Ａｂｓ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、車両の急制動時に車輪のロックを防止するＡＢＳ（antilock brake system ）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＡＢＳ装置においては、歯車を有するハブを車輪に取り付け、その歯車の回転を電磁ピックアップにより検出し、その検出信号に基づいて車輪速度を演算し、その車輪速度と加速度センサからの検出信号とに基づいて車体速度を演算して、車輪速度と車体速度からスリップ率を演算することにより、スリップ率を用いて制御を行っていた。
【０００３】
しかし、車体速度を直接求めることは困難であることから、車輪速度と加速度センサからの検出信号とに基づいて車体速度を推測していたので、正確な車体速度を求めることができず、制御が不正確であった。
【０００４】
しかも、車体速度が低速になるに従って電磁ピックアップからの検出信号の周期が長くなり、制御の精度が低下していくので、ブレーキペダルを踏み込むことにより車体速度が低下し始めてから車両が停止するまで動作する必要のあるＡＢＳ装置にとって、極めて不都合である。
【０００５】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、車体速度の高低や路面状況の変化などに係わらず常に正確な制御を行えるＡＢＳ装置を提供することを、その課題とする。
【０００６】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本願発明の第１の側面によれば、車両の車輪と走行路面との間に作用する路面摩擦力Ｆに応じた路面摩擦力情報と、車両の車輪とブレーキ装置との間に作用するブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とを得ることができる任意数の第１のセンサを有するＡＢＳ装置であって、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報との差に応じた差分パラメータＭを演算する差分パラメータ演算手段と、差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、車輪のロック時に０になるように車輪速度パラメータＭωを演算する車輪速度パラメータ演算手段と、車輪速度パラメータ演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωを微分することにより車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算する車輪加速度パラメータ演算手段と、車輪加速度パラメータ演算手段により演算された車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いてブレーキ装置の液圧を制御するブレーキ液圧制御手段とを備えたことを特徴とする、ＡＢＳ装置が提供される。
【０００８】
路面摩擦力情報やブレーキトルク情報は、各々１個のセンサから直接得てもよいし、センサからの検出信号を演算することにより得てもよい。たとえば路面摩擦力情報は、１個のセンサから直接得ることもできるし、路面摩擦係数μに応じた路面摩擦係数情報を出力するセンサからの検出信号に、車両の重量に応じた定数を乗算して得ることもできる。さらには、複数のセンサからの検出信号を演算することにより得てもよい。
【０００９】
第１のセンサとしては、たとえば車両の車軸に作用する各方向の剪断力を検出する、歪ゲージからなる応力センサを用いることができるが、これに限るものではない。
【００１０】
ブレーキ液圧制御手段は、たとえばブレーキ装置の油圧配管に組み込まれた電磁弁を制御する。
【００１１】
好ましい実施の形態によれば、車両に作用する加速度に応じた加速度情報を得ることができる任意数の第２のセンサを有し、車輪速度パラメータ演算手段は、差分パラメータＭと、加速度情報に基づく加速度Ｇとの差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを得る。
【００１２】
加速度情報は、１個のセンサから直接得てもよいし、センサからの検出信号を演算することにより得てもよい。さらには、複数のセンサからの検出信号を演算することにより得てもよい。
【００１３】
差分パラメータＭと加速度Ｇとの差の積分は、差分パラメータＭと加速度Ｇとをディジタルデータとして処理する場合、たとえば所定時間毎に差分パラメータＭと加速度Ｇとの差を演算し、それらを累積加算することにより実現できる。
【００１４】
他の好ましい実施の形態によれば、車輪速度パラメータ演算手段は、差分パラメータＭと、差分パラメータＭのピーク値に応じた第１の閾値に比例する値との差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを得る。
【００１５】
他の好ましい実施の形態によれば、車両に作用する加速度に応じた加速度情報を得ることができる任意数の第２のセンサと、加速度情報に基づく加速度Ｇの傾きを演算する加速度変化率演算手段と、加速度変化率演算手段により演算された加速度Ｇの傾きに応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する。
【００１６】
加速度情報に基づく加速度Ｇの傾きは、加速度Ｇをディジタルデータとして処理する場合、たとえば所定時間毎に加速度Ｇを記憶しておき、所定時間前の加速度Ｇと現在の加速度Ｇとの差を演算することにより求められる。
【００１７】
他の好ましい実施の形態によれば、所定時間毎の車輪速度パラメータＭωの差を演算する二点差分演算手段と、二点差分演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωの差に応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する。
【００１８】
他の好ましい実施の形態によれば、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値と、前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値との差を演算する路面摩擦力変化量演算手段と、路面摩擦力変化量演算手段により演算された路面摩擦力Ｆの変化量に応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する。
【００１９】
他の好ましい実施の形態によれば、第１の閾値可変手段は、第１の閾値を連続的に変化させる。
【００２０】
連続的に変化させるとは、アナログ的に変化させる場合だけではなく、加速度Ｇの傾き、車輪速度パラメータＭωの差、あるいは路面摩擦力Ｆの差が、所定時間毎に変化した場合に、その変化に応じて必ず第１の閾値を変化させる場合も含む。
【００２１】
他の好ましい実施の形態によれば、第１の閾値可変手段は、第１の閾値を段階的に変化させる。
【００２２】
段階的に変化させるとは、加速度Ｇの傾き、車輪速度パラメータＭωの差、あるいは路面摩擦力Ｆの差が、所定時間毎に変化した場合、その変化量が所定値以上の場合に、その変化量に応じて第１の閾値を変化させる場合をいう。
【００２３】
他の好ましい実施の形態によれば、ブレーキ液圧制御手段は、ブレーキ液圧の減圧開始後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第２の閾値に達した時点で、ブレーキ液圧の減圧を終了させる。
【００２４】
第２の閾値は、車輪のスリップ率が最適な状態における車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値の近傍に設定される。
【００２５】
もちろん、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いた減圧終了時点の判断と、車輪速度パラメータＭωあるいは差分パラメータＭを用いた減圧終了時点の判断とを併用してもよい。この場合、複数の制御の判断結果が異なることもあるが、ブレーキ液圧の減圧開始から所定の最低減圧期間が経過した後に、最初に減圧終了時点であると判断した判断結果に従えばよい。
【００２６】
他の好ましい実施の形態によれば、ブレーキ液圧制御手段は、ブレーキ液圧の減圧終了後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第３の閾値に達した時点で、ブレーキ液圧を急加圧させる。
【００２７】
第３の閾値は、車輪速度が相対的な車体速度程度になった状態における車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値の近傍に設定される。この第３の閾値は、第２の閾値よりも大きい。
【００２８】
ブレーキ液圧を急加圧させるとは、たとえば、ブレーキ油圧の減圧終了後に、ブレーキ油圧の増圧と保持とを所定時間毎に繰り返して徐々にブレーキ油圧を加圧させる状態から、常にブレーキ油圧を増圧させる状態に移行することをいうが、これに限るものではない。
【００２９】
他の好ましい実施の形態によれば、差分パラメータ演算手段は、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、路面摩擦力Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求める。
【００３０】
他の好ましい実施の形態によれば、差分パラメータ演算手段は、車輪の半径をＲ、車輪の回転中心とブレーキ装置のブレーキキャリパとの距離をｒとしたときに、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、半径Ｒと距離ｒとの比Ｒ／ｒと路面摩擦力Ｆとの積（Ｒ／ｒ）Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値（Ｒ／ｒ）Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求める。
【００３１】
他の好ましい実施の形態によれば、車両の旋回時に、路面摩擦力Ｆの代わりに、車両の進行方向と直交する方向に車輪に作用するコーナリングフォースＦS を用い、このコーナリングフォースＦS に応じた路面摩擦力情報とブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とに基づいて差分パラメータＭを求める構成とした。
【００３２】
他の好ましい実施の形態によれば、車輪の操舵角を検出する操舵角センサを設け、この操舵角センサからの検出信号に基づいて車輪の回転軸芯に直交する方向と車両の進行方向との偏差である横滑り角βを求め、この横滑り角βに基づいてコーナリングフォースＦS を求める構成とした。
【００３３】
このように本願発明によれば、路面摩擦力Ｆとブレーキトルク力Ｔとに基づいて得られる差分パラメータＭや、さらにそれに基づいて得られる車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いて制御を実行するので、従来のように車輪と共に回転する歯車を用いる制御と比較して、車体速度の高低などに係わらず常に正確な制御を行える。しかも、差分パラメータＭや車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔは、路面摩擦力Ｆに含まれるブレーキトルク力Ｔのクロストーク成分が除去されたパラメータであることからも、制御の精度が向上する。
【００３４】
さらに、差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、車輪のロック時に０になる車輪速度パラメータＭωを演算し、それに基づいて車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算するので、実際の車輪加速度の挙動に極めて近似した車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを得ることができ、走行路面の状況変化に迅速かつ正確に対応できることからも、制御の精度を一層向上させることができる。
【００３５】
また、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いるので、差分パラメータＭだけで制御した場合のように、特に極低μ路の走行時にＭの変化量が極めて小さくて、たとえば減圧終了を判断するための第１の閾値が極めて浅くなる結果、油圧系の応答遅れによって制御が不可能になるというような問題を良好に解消でき、特に極低μ路面において顕著な効果が得られる。さらには、車輪速度パラメータＭωを用いて減圧終了を判断する場合と比較しても、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔは車輪速度パラメータＭωのように初期値を持っておらず、０レベル付近の変動を監視することにより制御を行えることから、容易かつ迅速に高精度な制御を行える。
【００３６】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００３８】
図１は、本願発明に係るＡＢＳ装置に設けられたセンサブロックの配置説明図であって、センサブロック１は、車両車軸２に形成された孔３に装着されている。なお孔３は、必ずしも車両車軸２自体に形成する必要はなく、車両車軸２の近傍に形成してもよい。
【００３９】
図２は、センサブロック１の外観斜視図であって、このセンサブロック１は、たとえば金属あるいはシリコン系の材料からなる立方体形状の基板５の各表面に、４個の金属抵抗箔からなる応力歪みゲージ６をクロス状に貼着したものである。なお基板５は、必ずしも立方体形状である必要はなく、板状の基板の表裏に応力歪みゲージ６をそれぞれクロス状に設け、それら板状の基板を孔３の内部にたとえば３個設置してもよい。
【００４０】
図３は、本願発明に係るＡＢＳ装置の回路ブロック図であって、このＡＢＳ装置は、ＡＢＳ装置全体を制御するＣＰＵ（central processing unit ）１１、ＣＰＵ１１のワークメモリとして用いられるＲＡＭ（random access memory）１２、各種のプログラムやデータなどが格納されたＲＯＭ（read only memory）１３、およびＣＰＵ１１とセンサや電磁弁などの入出力機器との間の信号授受を制御するインターフェイス１４を備えている。インターフェイス１４は、入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する機能や、出力するディジタル信号をアナログ信号に変換する機能などを有しており、インターフェイス１４には、車両の車輪と走行路面との間に作用する路面摩擦力Ｆに比例した電圧を出力する路面摩擦力センサ１５と、車両の車輪とブレーキ装置との間に作用するブレーキトルク力Ｔに比例した電圧を出力するブレーキトルクセンサ１６と、車両に作用する加速度（減速度）に比例した電圧を出力する加速度センサ１７と、ブレーキ装置の油圧を制御するための電磁弁１８とが接続されている。路面摩擦力センサ１５、ブレーキトルクセンサ１６、および加速度センサ１７は、センサブロック１の応力歪みゲージ６により実現されている。
【００４１】
図４は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３に格納されたプログラムに基づいて動作することにより実現される仮想的な回路ブロック図であって、ＣＰＵ１１は、Ｍ演算手段２１、Ｍω演算手段２２、ｄＭω／ｄｔ演算手段２３、−ａ演算手段２４、急加圧判断手段２５、および電磁弁制御手段２６を実現している。これらの回路は、車両のブレーキペダルが踏み込まれることにより、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３に格納されているＡＢＳ制御プログラムを実行することによって実現される。ブレーキペダルの踏み込みは、図示していないが、ブレーキペダル自体に取り付けられたセンサ、あるいはブレーキ装置の油圧を監視するセンサなどからの検出信号に基づいて、ＣＰＵ１１が判断する。
【００４２】
Ｍ演算手段２１は、路面摩擦力センサ１５およびブレーキトルクセンサ１６からインターフェイス１４を介して入力された路面摩擦力Ｆとブレーキトルク力Ｔとに基づいて、差分パラメータＭ＝Ｆ−Ｔを演算する。
【００４３】
Ｍω演算手段２２は、Ｍ演算手段２１からの差分パラメータＭと、加速度センサ１７からインターフェイス１４を介して入力された加速度Ｇとに基づいて、差分パラメータＭと加速度Ｇとの差Ｍ−Ｇを積分することにより、車輪速度パラメータＭωを演算する。
【００４４】
ｄＭω／ｄｔ演算手段２３は、Ｍω演算手段２２からの車輪速度パラメータＭωを微分することにより、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算する。
【００４５】
−ａ演算手段２４は、路面摩擦力センサ１５および加速度センサ１７からインターフェイス１４を介して入力される路面摩擦力Ｆおよび加速度Ｇに基づいて、第１の閾値としての−ａを演算する。具体的には、加速度Ｇを所定時間毎に監視し、今回の加速度Ｇと前回の加速度Ｇとの差に基づいて加速度Ｇの傾きを演算して、その傾きに応じて−ａを連続的あるいは段階的に変化させる。さらに−ａ演算手段２４は、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値と、前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値との差に応じて、−ａを連続的あるいは段階的に変化させる。なお、ブレーキペダルの踏み込み時における初回の−ａは、標準的な差分パラメータＭのマイナス方向のピーク値に応じて予め決定され、ＲＯＭ１３に記憶されている。
【００４６】
急加圧判断手段２５は、ｄＭω／ｄｔ演算手段２３からの車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔと、ＲＯＭ１３に記憶されている第３の閾値＋Ａとを比較して、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値が第３の閾値＋Ａに達すれば、過度の減圧状態であると判断して、急加圧指示信号を出力する。車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値が第３の閾値＋Ａよりも小さくなれば、急加圧指示信号の出力を停止する。
【００４７】
電磁弁制御手段２６は、Ｍ演算手段２１からの差分パラメータＭ、ｄＭω／ｄｔ演算手段２３からの車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔ、−ａ演算手段２４からの−ａ、および急加圧判断手段２５からの急加圧指示信号に基づいて、電磁弁１８のソレノイドへの通電状態を切り換える。
【００４８】
すなわち、Ｍ演算手段２１は、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報との差に応じた差分パラメータＭを演算する差分パラメータ演算手段を構成している。Ｍω演算手段２２は、差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、車輪のロック時に０になる車輪速度パラメータＭωを演算する車輪速度パラメータ演算手段を構成している。ｄＭω／ｄｔ演算手段２３は、車輪速度パラメータ演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωを微分することにより車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算する車輪加速度パラメータ演算手段を構成している。急加圧判断手段２５および電磁弁制御手段２６は、車輪加速度パラメータ演算手段により演算された車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いてブレーキ装置の液圧を制御するブレーキ液圧制御手段を構成している。−ａ演算手段２４は、加速度Ｇの傾きを演算する加速度変化率演算手段を構成している。さらに−ａ演算手段２４は、加速度Ｇの傾きに応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段を構成している。さらに−ａ演算手段２４は、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値と、前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値との差を演算する路面摩擦力変化量演算手段を構成している。さらに−ａ演算手段２４は、路面摩擦力変化量演算手段により演算された路面摩擦力Ｆの変化量に応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段を構成している。
【００４９】
次に上記ＡＢＳ装置の動作を説明する。ブレーキペダルが踏み込まれると、電磁弁制御手段２６が、Ｍ演算手段２１からの差分パラメータＭと−ａ演算手段２４からの−ａとを監視し、差分パラメータＭが−ａまで減少した時点で、電磁弁１８を制御してブレーキ油圧を減少させる。そして電磁弁制御手段２６が、ｄＭω／ｄｔ演算手段２３からの車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを監視し、ブレーキ油圧の減圧開始後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第２の閾値＋ａに達した時点で、電磁弁１８を制御してブレーキ油圧の減少を終了させ、たとえば１０ｍｓｅｃの増圧と４０ｍｓｅｃの油圧保持とを交互に繰り返すことにより、ブレーキ油圧を徐々に増加させる。
【００５０】
以後、上記のようなブレーキ油圧の減少制御と増加制御とが、車両の停止時まで繰り返される。
【００５１】
このとき、−ａ演算手段２４により、加速度センサ１７からの加速度Ｇの傾きに応じて、−ａが更新される。すなわち、路面摩擦係数μの大きな路面の場合には車両の減速度が大きくなるから加速度Ｇの傾きが大きくなり、路面摩擦係数μの小さな路面の場合には上記とは逆に加速度Ｇの傾きが小さくなるので、路面の状況に応じて第１の閾値である−ａを変化させることにより、ブレーキ油圧の減圧開始のタイミングを変化させている。
【００５２】
さらに、−ａ演算手段２４により、減圧制御のサイクル毎の路面摩擦力Ｆの差に応じて、−ａが更新される。具体的には、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆと前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆとの差に所定の係数を乗算し、その値と前回の−ａの値との積を前回の−ａの値から引いた値を今回の−ａの値とする。換言すれば、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆと前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆとの差に所定の係数を乗算し、その値に前回の−ａの値を乗算した値が、前回の−ａの値と今回の−ａの値との差になる。すなわち、車体速度の変遷による慣性モーメントの変化に応じて、−ａの値を変化させているのである。
【００５３】
一方、減圧終了のタイミングが遅れた場合、減圧終了後に車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値が過剰に大きくなることを利用して、急加圧判断手段２５が、減圧終了の遅れを検出し、急加圧指示信号を電磁弁制御手段２６に出力する。これにより電磁弁制御手段２６が、電磁弁１８を制御して、ブレーキ油圧を急激に上昇させる。このブレーキ油圧の上昇により車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値が第３の閾値＋Ａまで減少すれば、急加圧判断手段２５が、急加圧指示信号の出力を停止する。これにより電磁弁制御手段２６が、電磁弁１８を制御して、ブレーキ油圧を徐々に増加させる状態に戻す。
【００５４】
以下、上記の動作により優れたＡＢＳ制御を行える理由について、理論的に考察する。
【００５５】
図５は、走行中の車両に急ブレーキが作用したことにより車輪がロッキングに至るときの各種パラメータの変化を説明する説明図であって、図５より明らかなように、ブレーキ制動開始の立ち上がり時、路面と車輪との間に十分な摩擦力が残存している期間（０〜ｔ1 ）は、ブレーキ油圧Ｐの上昇に伴って路面摩擦力Ｆおよびブレーキトルク力Ｔがブレーキ油圧Ｐに追随するようにほぼ直線的に増加する。この期間の差分パラメータＭの傾きはほぼ一定値である。
【００５６】
ところが、路面から車輪に作用する摩擦力が限界点に近づくと、ブレーキトルク力Ｔがブレーキ油圧Ｐに従って上昇するにも係わらず、路面摩擦力Ｆの上昇度は減少を始め、やがてブレーキ油圧Ｐが路面から得られる摩擦力の限界値に対応した一定圧力に達すると、急速に下降線を描いて減少していく。またブレーキトルク力Ｔは車輪がロッキングに至るに従って、路面摩擦力Ｆと同様に急速に減少を始める。このため、この期間（ｔ1 〜ｔ2 ）において差分パラメータＭは、路面摩擦力Ｆの上昇度の減少に伴い急速に降下を始め、ブレーキトルク力Ｔのピーク点において最下点に達する。その後ブレーキトルク力Ｔの下降と反比例して上昇し、やがて一定値となる。
【００５７】
一般に、ブレーキトルク力Ｔは路面摩擦力Ｆに比して非常に大きなこともあり、通常検出される路面摩擦力Ｆには相当量のブレーキトルク力Ｔのクロストーク成分が含まれている。よって純粋な路面摩擦力を検出することは非常に困難である。ところで、下記数式１に示す近似の運動方程式において、Ｆpureは純粋な路面摩擦力、ｔは路面摩擦力センサ１５により検出された路面摩擦力Ｆに混入したクロストーク成分であり、このクロストーク成分ｔはブレーキトルク力Ｔに比例している。したがって、ｔ／Ｔは定数として定義することができる。よって差分パラメータＭ＝Ｆ−Ｔを用いて制御を行うことにより、ブレーキトルク力Ｔによるクロストーク成分を排除した制御が可能となり、差分パラメータＭの変動は車輪の回転角加速度ｄω／ｄｔの挙動に近似できると判断できる。なお、下記数式１において、Ｉは車輪の慣性モーメント、ωは車輪の回転角速度、Ｋ1 ，Ｋ2 は比例定数である。
【００５８】
【数１】
【００５９】
そこで、ブレーキ制動開始直後から、路面摩擦力センサ１５からの路面摩擦力Ｆとブレーキトルクセンサ１６からのブレーキトルク力Ｔとに基づいて、Ｍ演算手段２１により差分パラメータＭを逐次演算して、その結果を電磁弁制御手段２７に送る。電磁弁制御手段２７では、ブレーキ制動開始直後から差分パラメータＭを監視し、差分パラメータＭの値が−ａ演算手段２４からの−ａの値まで小さくなった時点で車輪がロッキングに向かっていると判断し、この時点をＡＢＳ制御の減圧制御開始タイミングとして、ブレーキ油圧Ｐを減少させることで車輪のロッキングを回避する。図５における−ａは、第１の閾値に相当し、ブレーキ制御における制動力の限界境界線を意味する。
【００６０】
ところで、限界境界線は路面摩擦係数μの限界境界に相当するものであり、路面摩擦係数μは路面の状況や車両速度の変化に伴ってリアルタイムに変化する。すなわち限界境界線たる−ａもリアルタイムに変化させる必要がある。この−ａの変更制御については後述する。
【００６１】
ブレーキ油圧Ｐを増加させると、ブレーキ系の伝達遅れを介してブレーキトルク力Ｔが増加し、更に伝達遅れを介して路面摩擦力Ｆが増加する。一般に図５の路面摩擦力Ｆのピーク値から左側は安定領域、右側は不安定領域と呼ばれているが、この不安定領域には、ロッキングの直前の状況、すなわち車輪は回転しているもののその回転速度が急速に減少を始める、いわゆるオーバースリップ現象が存在し、この時点においてブレーキ油圧Ｐを減少させることによって、車輪のロッキングは防がれる。
【００６２】
一方、ブレーキ油圧Ｐの増圧もしくは保持中に、差分パラメータＭは負の領域方向に大きく移行する。ここで、不安定領域に達する時点で差分パラメータＭに境界線たる減圧しきい値基準線として−ａを与え、その−ａを差分パラメータＭと比較すると、図６に示すようにブレーキ油圧減少信号Ａが得られ、このブレーキ油圧減少信号Ａが得られた時点（ｔ4 ）を減圧制御開始タイミングと判断する。この−ａは、車輪の安定領域におけるブレーキ油圧Ｐの不要な減圧を防止するために、現存する最大の路面摩擦係数μによる差分パラメータＭより僅かにマイナスの方向に大きな値でなければならない。
【００６３】
差分パラメータＭは、上記数式１により車輪の回転角加速度ｄω／ｄｔの挙動に近似できることは既述のとおりである。そこで、下記数式２より、差分パラメータＭの積分値Ｍωは車輪速度ＶW の挙動に近似的に表現できると判断できる。なお下記数式２において、Ｒは車輪有効半径である。また、下記数式３に差分パラメータＭの積分値Ｍωと車輪速度ＶW との関係式を示す。下記数式３において、ｋ，Ｃは定数である。また、図７にブレーキ制御による車輪速度ＶW に近似した積分値Ｍωの挙動を示す。
【００６４】
【数２】
【００６５】
【数３】
【００６６】
図７に示すように、基本的に実際の制御において取得される差分パラメータＭは、車輪のロッキング時において車輪速度ＶW が０の値に帰するに対し、常に負の領域に存在するため、積分値Ｍωを車輪速度ＶW に近似できるように補正しなければならないという問題が残存する。またこの期間における車両の相対的な減速度は、車輪に作用する力が静摩擦係数による力から動摩擦係数による力に変化することにより慣性的な力になるため、減速度は一定となる。
【００６７】
そこで図８に示すように、加速度センサ１７からの加速度Ｇを用いて、Ｍ−Ｇを積分することにより、車輪速度パラメータＭωを演算する。このように、加速度Ｇをゼロドリフトラインとして用いることによって差分パラメータＭを補正した後に積分することにより、実際の制御における車輪速度ＶW と同等な挙動を有する車輪速度パラメータＭωが得られる。
【００６８】
ブレーキ制御開始直後から車輪ロックに至るまでの間に、差分パラメータＭが、ゼロドリフトラインよりも正の方向に位置する期間が存在する。この期間における車輪の回転角加速度の変化量は微少であり、実際のＡＢＳ制御において無視してもよい期間、すなわち安定領域であると判断できる。従ってブレーキ制御開始直後から差分パラメータＭがゼロドリフトラインに達するまでの期間は、ＡＢＳ制御をする必要がないと判定する要因になり得る。
【００６９】
車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔは、車輪速度パラメータＭωを微分したものであり、この車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを減圧制御終了判定に用いるために、図９に示すように、第２の閾値＋ａを利用している。すなわち、ブレーキ制御開始後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第２の閾値＋ａに達した時点ｔ5 を、車輪速度が安定領域にまで十分回復した減圧制御終了タイミングとして判断している。
【００７０】
このようにすれば、極低μ路の走行時のように差分パラメータＭの変化量が極めて小さい場合であっても、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの変化量は十分に大きいので、精度良く減圧制御終了判定を行える。しかも、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔは車輪速度パラメータＭωのように初期値を持つことがないので、０レベル付近で制御を行える。
【００７１】
減圧制御期間中に車輪速度が十分に回復しているにも係わらず過剰に減圧制御を行った場合、車輪速度は相対的な車体速度に近づく傾向を示し、スリップ率の損失を招く。この期間において図１０に示すように車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔも第２の閾値＋ａを越え、第３の閾値＋Ａに至る。通常、減圧制御終了後はパルスステップコントロール制御による緩やかな加圧を実施するが、過剰な減圧制御が発生した場合、スリップ率の損失が解消されず、結果として制動距離の損失を招く要因となる。そこで第２の閾値＋ａよりも大きい第３の閾値＋Ａを設定し、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第３の閾値＋Ａを越えた時点ｔ6 で今までの緩やかな加圧制御から急加圧制御へ移行する。これによって損失したスリップ率の速やかな回復を図り、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが再び第３の閾値＋Ａまで戻ってきた時点ｔ7 でスリップ率の損失が解消されたものと判断し、通常の緩やかな加圧制御に戻す。
【００７２】
一般に路面摩擦力Ｆや路面摩擦係数μは、制御中の路面の種類、例えば乾燥アスファルト路から濡れたアスファルト路への変化や、車体速度の変遷やギヤ位置による慣性モーメントの大小に対応して変化する。従来のＡＢＳ制御装置は、主とする制御パラメータをスリップ率や車輪減速度に置き換え、その設定値すなわち車輪の安定限界を検出するための値を変化させる方式を採用している。しかしながら、従来のＡＢＳ装置に使用されている歯車状の車輪速度センサは、低速になる程そのセンシングが悪くなるという応答性上の問題や、スリップ率を算出するのに必要な車体速度を車輪速度による推定値に頼っているため、その信頼性に欠けるという問題が残存する。
【００７３】
そこで図１１に示すように、差分パラメータＭが−ａと交差する点αと前回の制御サイクル時の交点である点βとにおける路面摩擦力Ｆの値の比較を行い、その差だけ−ａもしくはその傾きを深くする。すなわち、車輪の安定限界の底を下方へ引き下げる。これをブレーキ制動開始直後から常に監視し、連続的に実施することで、−ａを段階的もしくは連続的に変化させることにより、車体速度の変遷による慣性モーメントの変化に対応した−ａの制御を実現できる。
【００７４】
さらに、加速度Ｇの傾きに応じて−ａを段階的もしくは連続的に変化させることにより、路面状況の変化に対応した−ａの制御を実現できる。
【００７５】
すなわち、従来のＡＢＳ装置に採用されている歯車状の車輪速センサの欠点を排除したリアルタイムセンシング可能な、かつ路面状況や車両のギヤ位置による慣性モーメントの大小に適応した制御が実現する。
【００７６】
図１２は、本願発明の別の実施形態におけるＣＰＵ１１により実現される仮想的な回路ブロック図であって、この実施形態においては、Ｍω演算手段３１が、差分パラメータＭと加速度Ｇとの差Ｍ−Ｇを積分することにより車輪速度パラメータＭωを演算する代わりに、Ｍ演算手段２１からの差分パラメータＭと、−ａ演算手段３２からの−ａに比例する値との差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを演算する。また、−ａ演算手段３２が、加速度Ｇの傾きに応じて−ａを変化させる代わりに、所定時間毎の車輪速度パラメータＭωの差に応じて−ａを変化させる。他の動作は図４に示す回路ブロックの場合と同様である。このようにすれば、加速度センサ１７を用いることなく制御を行える。
【００７７】
すなわち、Ｍω演算手段３１は、差分パラメータＭと、差分パラメータＭのピーク値に応じた第１の閾値に比例する値との差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを得る車輪速度パラメータ演算手段を構成している。−ａ演算手段３２は、所定時間毎の車輪速度パラメータＭωの差を演算する二点差分演算手段を構成している。さらに−ａ演算手段３２は、二点差分演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωの差に応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段を構成している。
【００７８】
以下、上記の動作により優れたＡＢＳ制御を行える理由について、理論的に考察する。
【００７９】
先ず車輪速度パラメータＭωの演算に際して、図１３に示すように、差分パラメータＭが車輪ロック状態において減速度と同様に一定値に達することを利用し、車輪ロック期間における差分パラメータＭの値Ｍ０と同等なゼロドリフトラインすなわち−ａに比例した値を有する直線を基準線として用いることで補正する。このゼロドリフトラインを基準線と想定する、すなわち原点をゼロドリフトラインにまで移動させることによって、実際の制御における車輪速度ＶW と同等な挙動を有する車輪速度パラメータＭωが得られる。
【００８０】
ブレーキ制御開始直後から車輪ロックに至るまでの間で差分パラメータＭは、ゼロドリフトラインよりも正の方向にある期間が存在する。この期間における車輪加速度の変化量は微少であり、実際のＡＢＳ制御において無視してもよい期間、すなわち安定領域であると判断できる。従ってブレーキ制御開始直後からゼロドリフトラインにまで差分パラメータＭが達するまでの期間はＡＢＳ制御をする必要がないと判定する要因になり得る。
【００８１】
ブレーキ制御中の路面状況の変移に関しては、車輪速度Ｖw の挙動に近似できる車輪速度パラメータＭωの二点差分式より導出される値により推定可能である。二点差分とはある規定時間における車輪速度パラメータＭωの変化量をリアルタイムに求めたもので、車輪速度Ｖw の変化量に相当する。
【００８２】
たとえば、ブレーキ制動制御中の車両が通過する路面の状況が、濡れたアスファルト路面から乾燥したアスファルト路面に変化した場合、前半部の濡れたアスファルト路面走行時は、路面に現存する摩擦係数μは低く、−ａを相対的に小さくしなければならない。当然ながら差分パラメータＭも小さくなり、その積分値に対応する車輪速度パラメータＭωの変化量も小さくなる。しかしながら、車両が乾燥したアスファルト路面に突入すると、路面に現存する摩擦係数μが大きくなって、−ａを深くすることができ、結果として車輪速度パラメータＭωの変化量が増大する。この車輪速度パラメータＭωの変異点が、路面状況の変化により路面摩擦係数μが大きく変わる変移点に相当し、各々の路面状況に則した−ａの設定が可能となる。
【００８３】
なお上記各実施形態においては、Ｍ演算手段２１が、路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、路面摩擦力Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求めるように構成したが、必ずしもこのようにする必要はない。たとえば、車輪の半径をＲ、車輪の回転中心とブレーキ装置のブレーキキャリパとの距離をｒとしたときに、路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、半径Ｒと距離ｒとの比Ｒ／ｒと路面摩擦力Ｆとの積（Ｒ／ｒ）Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値（Ｒ／ｒ）Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求めてもよい。半径Ｒおよび距離ｒは、ＡＢＳ装置が搭載される車両に応じて予め決まっているので、定数Ｒ／ｒの値も既知であり、その定数Ｒ／ｒはたとえばＲＯＭ１３に記憶させておく。
【００８４】
すなわち、車輪の半径をＲ、車輪の回転中心とブレーキ装置のブレーキキャリパとの距離をｒとすれば、タイヤトルクはＲＦ、ブレーキトルクはｒＴであり、上記数式１は下記数式４のように表されるので、（Ｒ／ｒ）Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして用い得ることは明らかである。
【００８５】
【数４】
【００８６】
このようにすれば、車両が停止したときの差分パラメータＭが０になり、制御が容易になる。また、ブレーキ装置の作動時における差分パラメータＭのピーク値が時間的に早く現れるので、第１の閾値である−ａに到達するのも早いことから、オーバースリップの発生が起こり難くなる。
【００８７】
また、車両の旋回時に、路面摩擦力Ｆの代わりに、車両の進行方向と直交する方向に車輪に作用するコーナリングフォースＦS を用い、このコーナリングフォースＦS に応じた路面摩擦力情報とブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とに基づいて差分パラメータＭを求めるようにしてもよい。もちろん、ブレーキ制御は各車輪毎に各別に実行する。すなわち、車両の旋回時においては、内輪側と外輪側とで車輪に作用する力が異なり、内輪側の車輪がロッキングを起こし易いが、コーナリングフォースＦS を用いてブレーキ制御を実行することにより、このような問題が解消され、適切な制御を行えるものと考えられる。
【００８８】
ところで、タイヤのコーナリング特性に関するFiala の理論を用いてコーナリングフォースＦS を導出すると、コーナリングフォースＦS は近似的にコーナリングパワーＫと横滑り角βとの積Ｋβで表せることが公知の事実として知られている。ここで、コーナリングパワーＫはタイヤのトレッド形状および材質によって決定される定数であり、横滑り角βは車輪の回転軸芯に直交する方向と車両の進行方向との偏差である。また、一般的には、横滑り角βは車輪の操舵角に基づいて求められる。したがって、車輪の操舵角を検出する操舵角センサを設けることにより、車両の旋回時に、操舵角センサからの検出信号に基づいて横滑り角βを求め、この横滑り角βとコーナリングパワーＫとによりコーナリングフォースＦS を求めて、このコーナリングフォースＦS を路面摩擦力情報として用いて差分パラメータＭを演算し、この差分パラメータＭに基づいてブレーキ制御を行うようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明に係るＡＢＳ装置に設けられたセンサブロックの配置説明図である。
【図２】 本願発明に係るＡＢＳ装置に設けられたセンサブロックの外観斜視図である。
【図３】 本願発明に係るＡＢＳ装置の回路ブロック図である。
【図４】 本願発明に係るＡＢＳ装置に備えられたＣＰＵにより実現される仮想的な回路ブロック図である。
【図５】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図６】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図７】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図８】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図９】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図１０】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図１１】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図１２】 別の実施形態におけるＡＢＳ装置に備えられたＣＰＵにより実現される仮想的な回路ブロック図である。
【図１３】 別の実施形態におけるＡＢＳ装置の各部信号波形図である。
【符号の説明】
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１４ インターフェイス
１５ 路面摩擦力センサ
１６ ブレーキトルクセンサ
１７ 加速度センサ
１８ 電磁弁
２１ Ｍ演算手段
２２ Ｍω演算手段
２３ ｄＭω／ｄｔ演算手段
２４ −ａ演算手段
２５ 急加圧判断手段
２６ 電磁弁制御手段
３１ Ｍω演算手段
３２ −ａ演算手段
【発明の属する技術分野】
本願発明は、車両の急制動時に車輪のロックを防止するＡＢＳ（antilock brake system ）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＡＢＳ装置においては、歯車を有するハブを車輪に取り付け、その歯車の回転を電磁ピックアップにより検出し、その検出信号に基づいて車輪速度を演算し、その車輪速度と加速度センサからの検出信号とに基づいて車体速度を演算して、車輪速度と車体速度からスリップ率を演算することにより、スリップ率を用いて制御を行っていた。
【０００３】
しかし、車体速度を直接求めることは困難であることから、車輪速度と加速度センサからの検出信号とに基づいて車体速度を推測していたので、正確な車体速度を求めることができず、制御が不正確であった。
【０００４】
しかも、車体速度が低速になるに従って電磁ピックアップからの検出信号の周期が長くなり、制御の精度が低下していくので、ブレーキペダルを踏み込むことにより車体速度が低下し始めてから車両が停止するまで動作する必要のあるＡＢＳ装置にとって、極めて不都合である。
【０００５】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、車体速度の高低や路面状況の変化などに係わらず常に正確な制御を行えるＡＢＳ装置を提供することを、その課題とする。
【０００６】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本願発明の第１の側面によれば、車両の車輪と走行路面との間に作用する路面摩擦力Ｆに応じた路面摩擦力情報と、車両の車輪とブレーキ装置との間に作用するブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とを得ることができる任意数の第１のセンサを有するＡＢＳ装置であって、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報との差に応じた差分パラメータＭを演算する差分パラメータ演算手段と、差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、車輪のロック時に０になるように車輪速度パラメータＭωを演算する車輪速度パラメータ演算手段と、車輪速度パラメータ演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωを微分することにより車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算する車輪加速度パラメータ演算手段と、車輪加速度パラメータ演算手段により演算された車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いてブレーキ装置の液圧を制御するブレーキ液圧制御手段とを備えたことを特徴とする、ＡＢＳ装置が提供される。
【０００８】
路面摩擦力情報やブレーキトルク情報は、各々１個のセンサから直接得てもよいし、センサからの検出信号を演算することにより得てもよい。たとえば路面摩擦力情報は、１個のセンサから直接得ることもできるし、路面摩擦係数μに応じた路面摩擦係数情報を出力するセンサからの検出信号に、車両の重量に応じた定数を乗算して得ることもできる。さらには、複数のセンサからの検出信号を演算することにより得てもよい。
【０００９】
第１のセンサとしては、たとえば車両の車軸に作用する各方向の剪断力を検出する、歪ゲージからなる応力センサを用いることができるが、これに限るものではない。
【００１０】
ブレーキ液圧制御手段は、たとえばブレーキ装置の油圧配管に組み込まれた電磁弁を制御する。
【００１１】
好ましい実施の形態によれば、車両に作用する加速度に応じた加速度情報を得ることができる任意数の第２のセンサを有し、車輪速度パラメータ演算手段は、差分パラメータＭと、加速度情報に基づく加速度Ｇとの差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを得る。
【００１２】
加速度情報は、１個のセンサから直接得てもよいし、センサからの検出信号を演算することにより得てもよい。さらには、複数のセンサからの検出信号を演算することにより得てもよい。
【００１３】
差分パラメータＭと加速度Ｇとの差の積分は、差分パラメータＭと加速度Ｇとをディジタルデータとして処理する場合、たとえば所定時間毎に差分パラメータＭと加速度Ｇとの差を演算し、それらを累積加算することにより実現できる。
【００１４】
他の好ましい実施の形態によれば、車輪速度パラメータ演算手段は、差分パラメータＭと、差分パラメータＭのピーク値に応じた第１の閾値に比例する値との差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを得る。
【００１５】
他の好ましい実施の形態によれば、車両に作用する加速度に応じた加速度情報を得ることができる任意数の第２のセンサと、加速度情報に基づく加速度Ｇの傾きを演算する加速度変化率演算手段と、加速度変化率演算手段により演算された加速度Ｇの傾きに応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する。
【００１６】
加速度情報に基づく加速度Ｇの傾きは、加速度Ｇをディジタルデータとして処理する場合、たとえば所定時間毎に加速度Ｇを記憶しておき、所定時間前の加速度Ｇと現在の加速度Ｇとの差を演算することにより求められる。
【００１７】
他の好ましい実施の形態によれば、所定時間毎の車輪速度パラメータＭωの差を演算する二点差分演算手段と、二点差分演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωの差に応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する。
【００１８】
他の好ましい実施の形態によれば、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値と、前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値との差を演算する路面摩擦力変化量演算手段と、路面摩擦力変化量演算手段により演算された路面摩擦力Ｆの変化量に応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する。
【００１９】
他の好ましい実施の形態によれば、第１の閾値可変手段は、第１の閾値を連続的に変化させる。
【００２０】
連続的に変化させるとは、アナログ的に変化させる場合だけではなく、加速度Ｇの傾き、車輪速度パラメータＭωの差、あるいは路面摩擦力Ｆの差が、所定時間毎に変化した場合に、その変化に応じて必ず第１の閾値を変化させる場合も含む。
【００２１】
他の好ましい実施の形態によれば、第１の閾値可変手段は、第１の閾値を段階的に変化させる。
【００２２】
段階的に変化させるとは、加速度Ｇの傾き、車輪速度パラメータＭωの差、あるいは路面摩擦力Ｆの差が、所定時間毎に変化した場合、その変化量が所定値以上の場合に、その変化量に応じて第１の閾値を変化させる場合をいう。
【００２３】
他の好ましい実施の形態によれば、ブレーキ液圧制御手段は、ブレーキ液圧の減圧開始後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第２の閾値に達した時点で、ブレーキ液圧の減圧を終了させる。
【００２４】
第２の閾値は、車輪のスリップ率が最適な状態における車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値の近傍に設定される。
【００２５】
もちろん、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いた減圧終了時点の判断と、車輪速度パラメータＭωあるいは差分パラメータＭを用いた減圧終了時点の判断とを併用してもよい。この場合、複数の制御の判断結果が異なることもあるが、ブレーキ液圧の減圧開始から所定の最低減圧期間が経過した後に、最初に減圧終了時点であると判断した判断結果に従えばよい。
【００２６】
他の好ましい実施の形態によれば、ブレーキ液圧制御手段は、ブレーキ液圧の減圧終了後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第３の閾値に達した時点で、ブレーキ液圧を急加圧させる。
【００２７】
第３の閾値は、車輪速度が相対的な車体速度程度になった状態における車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値の近傍に設定される。この第３の閾値は、第２の閾値よりも大きい。
【００２８】
ブレーキ液圧を急加圧させるとは、たとえば、ブレーキ油圧の減圧終了後に、ブレーキ油圧の増圧と保持とを所定時間毎に繰り返して徐々にブレーキ油圧を加圧させる状態から、常にブレーキ油圧を増圧させる状態に移行することをいうが、これに限るものではない。
【００２９】
他の好ましい実施の形態によれば、差分パラメータ演算手段は、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、路面摩擦力Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求める。
【００３０】
他の好ましい実施の形態によれば、差分パラメータ演算手段は、車輪の半径をＲ、車輪の回転中心とブレーキ装置のブレーキキャリパとの距離をｒとしたときに、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、半径Ｒと距離ｒとの比Ｒ／ｒと路面摩擦力Ｆとの積（Ｒ／ｒ）Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値（Ｒ／ｒ）Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求める。
【００３１】
他の好ましい実施の形態によれば、車両の旋回時に、路面摩擦力Ｆの代わりに、車両の進行方向と直交する方向に車輪に作用するコーナリングフォースＦS を用い、このコーナリングフォースＦS に応じた路面摩擦力情報とブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とに基づいて差分パラメータＭを求める構成とした。
【００３２】
他の好ましい実施の形態によれば、車輪の操舵角を検出する操舵角センサを設け、この操舵角センサからの検出信号に基づいて車輪の回転軸芯に直交する方向と車両の進行方向との偏差である横滑り角βを求め、この横滑り角βに基づいてコーナリングフォースＦS を求める構成とした。
【００３３】
このように本願発明によれば、路面摩擦力Ｆとブレーキトルク力Ｔとに基づいて得られる差分パラメータＭや、さらにそれに基づいて得られる車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いて制御を実行するので、従来のように車輪と共に回転する歯車を用いる制御と比較して、車体速度の高低などに係わらず常に正確な制御を行える。しかも、差分パラメータＭや車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔは、路面摩擦力Ｆに含まれるブレーキトルク力Ｔのクロストーク成分が除去されたパラメータであることからも、制御の精度が向上する。
【００３４】
さらに、差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、車輪のロック時に０になる車輪速度パラメータＭωを演算し、それに基づいて車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算するので、実際の車輪加速度の挙動に極めて近似した車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを得ることができ、走行路面の状況変化に迅速かつ正確に対応できることからも、制御の精度を一層向上させることができる。
【００３５】
また、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いるので、差分パラメータＭだけで制御した場合のように、特に極低μ路の走行時にＭの変化量が極めて小さくて、たとえば減圧終了を判断するための第１の閾値が極めて浅くなる結果、油圧系の応答遅れによって制御が不可能になるというような問題を良好に解消でき、特に極低μ路面において顕著な効果が得られる。さらには、車輪速度パラメータＭωを用いて減圧終了を判断する場合と比較しても、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔは車輪速度パラメータＭωのように初期値を持っておらず、０レベル付近の変動を監視することにより制御を行えることから、容易かつ迅速に高精度な制御を行える。
【００３６】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００３８】
図１は、本願発明に係るＡＢＳ装置に設けられたセンサブロックの配置説明図であって、センサブロック１は、車両車軸２に形成された孔３に装着されている。なお孔３は、必ずしも車両車軸２自体に形成する必要はなく、車両車軸２の近傍に形成してもよい。
【００３９】
図２は、センサブロック１の外観斜視図であって、このセンサブロック１は、たとえば金属あるいはシリコン系の材料からなる立方体形状の基板５の各表面に、４個の金属抵抗箔からなる応力歪みゲージ６をクロス状に貼着したものである。なお基板５は、必ずしも立方体形状である必要はなく、板状の基板の表裏に応力歪みゲージ６をそれぞれクロス状に設け、それら板状の基板を孔３の内部にたとえば３個設置してもよい。
【００４０】
図３は、本願発明に係るＡＢＳ装置の回路ブロック図であって、このＡＢＳ装置は、ＡＢＳ装置全体を制御するＣＰＵ（central processing unit ）１１、ＣＰＵ１１のワークメモリとして用いられるＲＡＭ（random access memory）１２、各種のプログラムやデータなどが格納されたＲＯＭ（read only memory）１３、およびＣＰＵ１１とセンサや電磁弁などの入出力機器との間の信号授受を制御するインターフェイス１４を備えている。インターフェイス１４は、入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する機能や、出力するディジタル信号をアナログ信号に変換する機能などを有しており、インターフェイス１４には、車両の車輪と走行路面との間に作用する路面摩擦力Ｆに比例した電圧を出力する路面摩擦力センサ１５と、車両の車輪とブレーキ装置との間に作用するブレーキトルク力Ｔに比例した電圧を出力するブレーキトルクセンサ１６と、車両に作用する加速度（減速度）に比例した電圧を出力する加速度センサ１７と、ブレーキ装置の油圧を制御するための電磁弁１８とが接続されている。路面摩擦力センサ１５、ブレーキトルクセンサ１６、および加速度センサ１７は、センサブロック１の応力歪みゲージ６により実現されている。
【００４１】
図４は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３に格納されたプログラムに基づいて動作することにより実現される仮想的な回路ブロック図であって、ＣＰＵ１１は、Ｍ演算手段２１、Ｍω演算手段２２、ｄＭω／ｄｔ演算手段２３、−ａ演算手段２４、急加圧判断手段２５、および電磁弁制御手段２６を実現している。これらの回路は、車両のブレーキペダルが踏み込まれることにより、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３に格納されているＡＢＳ制御プログラムを実行することによって実現される。ブレーキペダルの踏み込みは、図示していないが、ブレーキペダル自体に取り付けられたセンサ、あるいはブレーキ装置の油圧を監視するセンサなどからの検出信号に基づいて、ＣＰＵ１１が判断する。
【００４２】
Ｍ演算手段２１は、路面摩擦力センサ１５およびブレーキトルクセンサ１６からインターフェイス１４を介して入力された路面摩擦力Ｆとブレーキトルク力Ｔとに基づいて、差分パラメータＭ＝Ｆ−Ｔを演算する。
【００４３】
Ｍω演算手段２２は、Ｍ演算手段２１からの差分パラメータＭと、加速度センサ１７からインターフェイス１４を介して入力された加速度Ｇとに基づいて、差分パラメータＭと加速度Ｇとの差Ｍ−Ｇを積分することにより、車輪速度パラメータＭωを演算する。
【００４４】
ｄＭω／ｄｔ演算手段２３は、Ｍω演算手段２２からの車輪速度パラメータＭωを微分することにより、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算する。
【００４５】
−ａ演算手段２４は、路面摩擦力センサ１５および加速度センサ１７からインターフェイス１４を介して入力される路面摩擦力Ｆおよび加速度Ｇに基づいて、第１の閾値としての−ａを演算する。具体的には、加速度Ｇを所定時間毎に監視し、今回の加速度Ｇと前回の加速度Ｇとの差に基づいて加速度Ｇの傾きを演算して、その傾きに応じて−ａを連続的あるいは段階的に変化させる。さらに−ａ演算手段２４は、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値と、前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値との差に応じて、−ａを連続的あるいは段階的に変化させる。なお、ブレーキペダルの踏み込み時における初回の−ａは、標準的な差分パラメータＭのマイナス方向のピーク値に応じて予め決定され、ＲＯＭ１３に記憶されている。
【００４６】
急加圧判断手段２５は、ｄＭω／ｄｔ演算手段２３からの車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔと、ＲＯＭ１３に記憶されている第３の閾値＋Ａとを比較して、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値が第３の閾値＋Ａに達すれば、過度の減圧状態であると判断して、急加圧指示信号を出力する。車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値が第３の閾値＋Ａよりも小さくなれば、急加圧指示信号の出力を停止する。
【００４７】
電磁弁制御手段２６は、Ｍ演算手段２１からの差分パラメータＭ、ｄＭω／ｄｔ演算手段２３からの車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔ、−ａ演算手段２４からの−ａ、および急加圧判断手段２５からの急加圧指示信号に基づいて、電磁弁１８のソレノイドへの通電状態を切り換える。
【００４８】
すなわち、Ｍ演算手段２１は、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報との差に応じた差分パラメータＭを演算する差分パラメータ演算手段を構成している。Ｍω演算手段２２は、差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、車輪のロック時に０になる車輪速度パラメータＭωを演算する車輪速度パラメータ演算手段を構成している。ｄＭω／ｄｔ演算手段２３は、車輪速度パラメータ演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωを微分することにより車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算する車輪加速度パラメータ演算手段を構成している。急加圧判断手段２５および電磁弁制御手段２６は、車輪加速度パラメータ演算手段により演算された車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いてブレーキ装置の液圧を制御するブレーキ液圧制御手段を構成している。−ａ演算手段２４は、加速度Ｇの傾きを演算する加速度変化率演算手段を構成している。さらに−ａ演算手段２４は、加速度Ｇの傾きに応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段を構成している。さらに−ａ演算手段２４は、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値と、前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値との差を演算する路面摩擦力変化量演算手段を構成している。さらに−ａ演算手段２４は、路面摩擦力変化量演算手段により演算された路面摩擦力Ｆの変化量に応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段を構成している。
【００４９】
次に上記ＡＢＳ装置の動作を説明する。ブレーキペダルが踏み込まれると、電磁弁制御手段２６が、Ｍ演算手段２１からの差分パラメータＭと−ａ演算手段２４からの−ａとを監視し、差分パラメータＭが−ａまで減少した時点で、電磁弁１８を制御してブレーキ油圧を減少させる。そして電磁弁制御手段２６が、ｄＭω／ｄｔ演算手段２３からの車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを監視し、ブレーキ油圧の減圧開始後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第２の閾値＋ａに達した時点で、電磁弁１８を制御してブレーキ油圧の減少を終了させ、たとえば１０ｍｓｅｃの増圧と４０ｍｓｅｃの油圧保持とを交互に繰り返すことにより、ブレーキ油圧を徐々に増加させる。
【００５０】
以後、上記のようなブレーキ油圧の減少制御と増加制御とが、車両の停止時まで繰り返される。
【００５１】
このとき、−ａ演算手段２４により、加速度センサ１７からの加速度Ｇの傾きに応じて、−ａが更新される。すなわち、路面摩擦係数μの大きな路面の場合には車両の減速度が大きくなるから加速度Ｇの傾きが大きくなり、路面摩擦係数μの小さな路面の場合には上記とは逆に加速度Ｇの傾きが小さくなるので、路面の状況に応じて第１の閾値である−ａを変化させることにより、ブレーキ油圧の減圧開始のタイミングを変化させている。
【００５２】
さらに、−ａ演算手段２４により、減圧制御のサイクル毎の路面摩擦力Ｆの差に応じて、−ａが更新される。具体的には、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆと前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆとの差に所定の係数を乗算し、その値と前回の−ａの値との積を前回の−ａの値から引いた値を今回の−ａの値とする。換言すれば、今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆと前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆとの差に所定の係数を乗算し、その値に前回の−ａの値を乗算した値が、前回の−ａの値と今回の−ａの値との差になる。すなわち、車体速度の変遷による慣性モーメントの変化に応じて、−ａの値を変化させているのである。
【００５３】
一方、減圧終了のタイミングが遅れた場合、減圧終了後に車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値が過剰に大きくなることを利用して、急加圧判断手段２５が、減圧終了の遅れを検出し、急加圧指示信号を電磁弁制御手段２６に出力する。これにより電磁弁制御手段２６が、電磁弁１８を制御して、ブレーキ油圧を急激に上昇させる。このブレーキ油圧の上昇により車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの値が第３の閾値＋Ａまで減少すれば、急加圧判断手段２５が、急加圧指示信号の出力を停止する。これにより電磁弁制御手段２６が、電磁弁１８を制御して、ブレーキ油圧を徐々に増加させる状態に戻す。
【００５４】
以下、上記の動作により優れたＡＢＳ制御を行える理由について、理論的に考察する。
【００５５】
図５は、走行中の車両に急ブレーキが作用したことにより車輪がロッキングに至るときの各種パラメータの変化を説明する説明図であって、図５より明らかなように、ブレーキ制動開始の立ち上がり時、路面と車輪との間に十分な摩擦力が残存している期間（０〜ｔ1 ）は、ブレーキ油圧Ｐの上昇に伴って路面摩擦力Ｆおよびブレーキトルク力Ｔがブレーキ油圧Ｐに追随するようにほぼ直線的に増加する。この期間の差分パラメータＭの傾きはほぼ一定値である。
【００５６】
ところが、路面から車輪に作用する摩擦力が限界点に近づくと、ブレーキトルク力Ｔがブレーキ油圧Ｐに従って上昇するにも係わらず、路面摩擦力Ｆの上昇度は減少を始め、やがてブレーキ油圧Ｐが路面から得られる摩擦力の限界値に対応した一定圧力に達すると、急速に下降線を描いて減少していく。またブレーキトルク力Ｔは車輪がロッキングに至るに従って、路面摩擦力Ｆと同様に急速に減少を始める。このため、この期間（ｔ1 〜ｔ2 ）において差分パラメータＭは、路面摩擦力Ｆの上昇度の減少に伴い急速に降下を始め、ブレーキトルク力Ｔのピーク点において最下点に達する。その後ブレーキトルク力Ｔの下降と反比例して上昇し、やがて一定値となる。
【００５７】
一般に、ブレーキトルク力Ｔは路面摩擦力Ｆに比して非常に大きなこともあり、通常検出される路面摩擦力Ｆには相当量のブレーキトルク力Ｔのクロストーク成分が含まれている。よって純粋な路面摩擦力を検出することは非常に困難である。ところで、下記数式１に示す近似の運動方程式において、Ｆpureは純粋な路面摩擦力、ｔは路面摩擦力センサ１５により検出された路面摩擦力Ｆに混入したクロストーク成分であり、このクロストーク成分ｔはブレーキトルク力Ｔに比例している。したがって、ｔ／Ｔは定数として定義することができる。よって差分パラメータＭ＝Ｆ−Ｔを用いて制御を行うことにより、ブレーキトルク力Ｔによるクロストーク成分を排除した制御が可能となり、差分パラメータＭの変動は車輪の回転角加速度ｄω／ｄｔの挙動に近似できると判断できる。なお、下記数式１において、Ｉは車輪の慣性モーメント、ωは車輪の回転角速度、Ｋ1 ，Ｋ2 は比例定数である。
【００５８】
【数１】
そこで、ブレーキ制動開始直後から、路面摩擦力センサ１５からの路面摩擦力Ｆとブレーキトルクセンサ１６からのブレーキトルク力Ｔとに基づいて、Ｍ演算手段２１により差分パラメータＭを逐次演算して、その結果を電磁弁制御手段２７に送る。電磁弁制御手段２７では、ブレーキ制動開始直後から差分パラメータＭを監視し、差分パラメータＭの値が−ａ演算手段２４からの−ａの値まで小さくなった時点で車輪がロッキングに向かっていると判断し、この時点をＡＢＳ制御の減圧制御開始タイミングとして、ブレーキ油圧Ｐを減少させることで車輪のロッキングを回避する。図５における−ａは、第１の閾値に相当し、ブレーキ制御における制動力の限界境界線を意味する。
【００６０】
ところで、限界境界線は路面摩擦係数μの限界境界に相当するものであり、路面摩擦係数μは路面の状況や車両速度の変化に伴ってリアルタイムに変化する。すなわち限界境界線たる−ａもリアルタイムに変化させる必要がある。この−ａの変更制御については後述する。
【００６１】
ブレーキ油圧Ｐを増加させると、ブレーキ系の伝達遅れを介してブレーキトルク力Ｔが増加し、更に伝達遅れを介して路面摩擦力Ｆが増加する。一般に図５の路面摩擦力Ｆのピーク値から左側は安定領域、右側は不安定領域と呼ばれているが、この不安定領域には、ロッキングの直前の状況、すなわち車輪は回転しているもののその回転速度が急速に減少を始める、いわゆるオーバースリップ現象が存在し、この時点においてブレーキ油圧Ｐを減少させることによって、車輪のロッキングは防がれる。
【００６２】
一方、ブレーキ油圧Ｐの増圧もしくは保持中に、差分パラメータＭは負の領域方向に大きく移行する。ここで、不安定領域に達する時点で差分パラメータＭに境界線たる減圧しきい値基準線として−ａを与え、その−ａを差分パラメータＭと比較すると、図６に示すようにブレーキ油圧減少信号Ａが得られ、このブレーキ油圧減少信号Ａが得られた時点（ｔ4 ）を減圧制御開始タイミングと判断する。この−ａは、車輪の安定領域におけるブレーキ油圧Ｐの不要な減圧を防止するために、現存する最大の路面摩擦係数μによる差分パラメータＭより僅かにマイナスの方向に大きな値でなければならない。
【００６３】
差分パラメータＭは、上記数式１により車輪の回転角加速度ｄω／ｄｔの挙動に近似できることは既述のとおりである。そこで、下記数式２より、差分パラメータＭの積分値Ｍωは車輪速度ＶW の挙動に近似的に表現できると判断できる。なお下記数式２において、Ｒは車輪有効半径である。また、下記数式３に差分パラメータＭの積分値Ｍωと車輪速度ＶW との関係式を示す。下記数式３において、ｋ，Ｃは定数である。また、図７にブレーキ制御による車輪速度ＶW に近似した積分値Ｍωの挙動を示す。
【００６４】
【数２】
【数３】
図７に示すように、基本的に実際の制御において取得される差分パラメータＭは、車輪のロッキング時において車輪速度ＶW が０の値に帰するに対し、常に負の領域に存在するため、積分値Ｍωを車輪速度ＶW に近似できるように補正しなければならないという問題が残存する。またこの期間における車両の相対的な減速度は、車輪に作用する力が静摩擦係数による力から動摩擦係数による力に変化することにより慣性的な力になるため、減速度は一定となる。
【００６７】
そこで図８に示すように、加速度センサ１７からの加速度Ｇを用いて、Ｍ−Ｇを積分することにより、車輪速度パラメータＭωを演算する。このように、加速度Ｇをゼロドリフトラインとして用いることによって差分パラメータＭを補正した後に積分することにより、実際の制御における車輪速度ＶW と同等な挙動を有する車輪速度パラメータＭωが得られる。
【００６８】
ブレーキ制御開始直後から車輪ロックに至るまでの間に、差分パラメータＭが、ゼロドリフトラインよりも正の方向に位置する期間が存在する。この期間における車輪の回転角加速度の変化量は微少であり、実際のＡＢＳ制御において無視してもよい期間、すなわち安定領域であると判断できる。従ってブレーキ制御開始直後から差分パラメータＭがゼロドリフトラインに達するまでの期間は、ＡＢＳ制御をする必要がないと判定する要因になり得る。
【００６９】
車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔは、車輪速度パラメータＭωを微分したものであり、この車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを減圧制御終了判定に用いるために、図９に示すように、第２の閾値＋ａを利用している。すなわち、ブレーキ制御開始後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第２の閾値＋ａに達した時点ｔ5 を、車輪速度が安定領域にまで十分回復した減圧制御終了タイミングとして判断している。
【００７０】
このようにすれば、極低μ路の走行時のように差分パラメータＭの変化量が極めて小さい場合であっても、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔの変化量は十分に大きいので、精度良く減圧制御終了判定を行える。しかも、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔは車輪速度パラメータＭωのように初期値を持つことがないので、０レベル付近で制御を行える。
【００７１】
減圧制御期間中に車輪速度が十分に回復しているにも係わらず過剰に減圧制御を行った場合、車輪速度は相対的な車体速度に近づく傾向を示し、スリップ率の損失を招く。この期間において図１０に示すように車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔも第２の閾値＋ａを越え、第３の閾値＋Ａに至る。通常、減圧制御終了後はパルスステップコントロール制御による緩やかな加圧を実施するが、過剰な減圧制御が発生した場合、スリップ率の損失が解消されず、結果として制動距離の損失を招く要因となる。そこで第２の閾値＋ａよりも大きい第３の閾値＋Ａを設定し、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第３の閾値＋Ａを越えた時点ｔ6 で今までの緩やかな加圧制御から急加圧制御へ移行する。これによって損失したスリップ率の速やかな回復を図り、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが再び第３の閾値＋Ａまで戻ってきた時点ｔ7 でスリップ率の損失が解消されたものと判断し、通常の緩やかな加圧制御に戻す。
【００７２】
一般に路面摩擦力Ｆや路面摩擦係数μは、制御中の路面の種類、例えば乾燥アスファルト路から濡れたアスファルト路への変化や、車体速度の変遷やギヤ位置による慣性モーメントの大小に対応して変化する。従来のＡＢＳ制御装置は、主とする制御パラメータをスリップ率や車輪減速度に置き換え、その設定値すなわち車輪の安定限界を検出するための値を変化させる方式を採用している。しかしながら、従来のＡＢＳ装置に使用されている歯車状の車輪速度センサは、低速になる程そのセンシングが悪くなるという応答性上の問題や、スリップ率を算出するのに必要な車体速度を車輪速度による推定値に頼っているため、その信頼性に欠けるという問題が残存する。
【００７３】
そこで図１１に示すように、差分パラメータＭが−ａと交差する点αと前回の制御サイクル時の交点である点βとにおける路面摩擦力Ｆの値の比較を行い、その差だけ−ａもしくはその傾きを深くする。すなわち、車輪の安定限界の底を下方へ引き下げる。これをブレーキ制動開始直後から常に監視し、連続的に実施することで、−ａを段階的もしくは連続的に変化させることにより、車体速度の変遷による慣性モーメントの変化に対応した−ａの制御を実現できる。
【００７４】
さらに、加速度Ｇの傾きに応じて−ａを段階的もしくは連続的に変化させることにより、路面状況の変化に対応した−ａの制御を実現できる。
【００７５】
すなわち、従来のＡＢＳ装置に採用されている歯車状の車輪速センサの欠点を排除したリアルタイムセンシング可能な、かつ路面状況や車両のギヤ位置による慣性モーメントの大小に適応した制御が実現する。
【００７６】
図１２は、本願発明の別の実施形態におけるＣＰＵ１１により実現される仮想的な回路ブロック図であって、この実施形態においては、Ｍω演算手段３１が、差分パラメータＭと加速度Ｇとの差Ｍ−Ｇを積分することにより車輪速度パラメータＭωを演算する代わりに、Ｍ演算手段２１からの差分パラメータＭと、−ａ演算手段３２からの−ａに比例する値との差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを演算する。また、−ａ演算手段３２が、加速度Ｇの傾きに応じて−ａを変化させる代わりに、所定時間毎の車輪速度パラメータＭωの差に応じて−ａを変化させる。他の動作は図４に示す回路ブロックの場合と同様である。このようにすれば、加速度センサ１７を用いることなく制御を行える。
【００７７】
すなわち、Ｍω演算手段３１は、差分パラメータＭと、差分パラメータＭのピーク値に応じた第１の閾値に比例する値との差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを得る車輪速度パラメータ演算手段を構成している。−ａ演算手段３２は、所定時間毎の車輪速度パラメータＭωの差を演算する二点差分演算手段を構成している。さらに−ａ演算手段３２は、二点差分演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωの差に応じて第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段を構成している。
【００７８】
以下、上記の動作により優れたＡＢＳ制御を行える理由について、理論的に考察する。
【００７９】
先ず車輪速度パラメータＭωの演算に際して、図１３に示すように、差分パラメータＭが車輪ロック状態において減速度と同様に一定値に達することを利用し、車輪ロック期間における差分パラメータＭの値Ｍ０と同等なゼロドリフトラインすなわち−ａに比例した値を有する直線を基準線として用いることで補正する。このゼロドリフトラインを基準線と想定する、すなわち原点をゼロドリフトラインにまで移動させることによって、実際の制御における車輪速度ＶW と同等な挙動を有する車輪速度パラメータＭωが得られる。
【００８０】
ブレーキ制御開始直後から車輪ロックに至るまでの間で差分パラメータＭは、ゼロドリフトラインよりも正の方向にある期間が存在する。この期間における車輪加速度の変化量は微少であり、実際のＡＢＳ制御において無視してもよい期間、すなわち安定領域であると判断できる。従ってブレーキ制御開始直後からゼロドリフトラインにまで差分パラメータＭが達するまでの期間はＡＢＳ制御をする必要がないと判定する要因になり得る。
【００８１】
ブレーキ制御中の路面状況の変移に関しては、車輪速度Ｖw の挙動に近似できる車輪速度パラメータＭωの二点差分式より導出される値により推定可能である。二点差分とはある規定時間における車輪速度パラメータＭωの変化量をリアルタイムに求めたもので、車輪速度Ｖw の変化量に相当する。
【００８２】
たとえば、ブレーキ制動制御中の車両が通過する路面の状況が、濡れたアスファルト路面から乾燥したアスファルト路面に変化した場合、前半部の濡れたアスファルト路面走行時は、路面に現存する摩擦係数μは低く、−ａを相対的に小さくしなければならない。当然ながら差分パラメータＭも小さくなり、その積分値に対応する車輪速度パラメータＭωの変化量も小さくなる。しかしながら、車両が乾燥したアスファルト路面に突入すると、路面に現存する摩擦係数μが大きくなって、−ａを深くすることができ、結果として車輪速度パラメータＭωの変化量が増大する。この車輪速度パラメータＭωの変異点が、路面状況の変化により路面摩擦係数μが大きく変わる変移点に相当し、各々の路面状況に則した−ａの設定が可能となる。
【００８３】
なお上記各実施形態においては、Ｍ演算手段２１が、路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、路面摩擦力Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求めるように構成したが、必ずしもこのようにする必要はない。たとえば、車輪の半径をＲ、車輪の回転中心とブレーキ装置のブレーキキャリパとの距離をｒとしたときに、路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、半径Ｒと距離ｒとの比Ｒ／ｒと路面摩擦力Ｆとの積（Ｒ／ｒ）Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値（Ｒ／ｒ）Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求めてもよい。半径Ｒおよび距離ｒは、ＡＢＳ装置が搭載される車両に応じて予め決まっているので、定数Ｒ／ｒの値も既知であり、その定数Ｒ／ｒはたとえばＲＯＭ１３に記憶させておく。
【００８４】
すなわち、車輪の半径をＲ、車輪の回転中心とブレーキ装置のブレーキキャリパとの距離をｒとすれば、タイヤトルクはＲＦ、ブレーキトルクはｒＴであり、上記数式１は下記数式４のように表されるので、（Ｒ／ｒ）Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして用い得ることは明らかである。
【００８５】
【数４】
このようにすれば、車両が停止したときの差分パラメータＭが０になり、制御が容易になる。また、ブレーキ装置の作動時における差分パラメータＭのピーク値が時間的に早く現れるので、第１の閾値である−ａに到達するのも早いことから、オーバースリップの発生が起こり難くなる。
【００８７】
また、車両の旋回時に、路面摩擦力Ｆの代わりに、車両の進行方向と直交する方向に車輪に作用するコーナリングフォースＦS を用い、このコーナリングフォースＦS に応じた路面摩擦力情報とブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とに基づいて差分パラメータＭを求めるようにしてもよい。もちろん、ブレーキ制御は各車輪毎に各別に実行する。すなわち、車両の旋回時においては、内輪側と外輪側とで車輪に作用する力が異なり、内輪側の車輪がロッキングを起こし易いが、コーナリングフォースＦS を用いてブレーキ制御を実行することにより、このような問題が解消され、適切な制御を行えるものと考えられる。
【００８８】
ところで、タイヤのコーナリング特性に関するFiala の理論を用いてコーナリングフォースＦS を導出すると、コーナリングフォースＦS は近似的にコーナリングパワーＫと横滑り角βとの積Ｋβで表せることが公知の事実として知られている。ここで、コーナリングパワーＫはタイヤのトレッド形状および材質によって決定される定数であり、横滑り角βは車輪の回転軸芯に直交する方向と車両の進行方向との偏差である。また、一般的には、横滑り角βは車輪の操舵角に基づいて求められる。したがって、車輪の操舵角を検出する操舵角センサを設けることにより、車両の旋回時に、操舵角センサからの検出信号に基づいて横滑り角βを求め、この横滑り角βとコーナリングパワーＫとによりコーナリングフォースＦS を求めて、このコーナリングフォースＦS を路面摩擦力情報として用いて差分パラメータＭを演算し、この差分パラメータＭに基づいてブレーキ制御を行うようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明に係るＡＢＳ装置に設けられたセンサブロックの配置説明図である。
【図２】 本願発明に係るＡＢＳ装置に設けられたセンサブロックの外観斜視図である。
【図３】 本願発明に係るＡＢＳ装置の回路ブロック図である。
【図４】 本願発明に係るＡＢＳ装置に備えられたＣＰＵにより実現される仮想的な回路ブロック図である。
【図５】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図６】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図７】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図８】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図９】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図１０】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図１１】 本願発明に係るＡＢＳ装置における各部信号波形図である。
【図１２】 別の実施形態におけるＡＢＳ装置に備えられたＣＰＵにより実現される仮想的な回路ブロック図である。
【図１３】 別の実施形態におけるＡＢＳ装置の各部信号波形図である。
【符号の説明】
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１４ インターフェイス
１５ 路面摩擦力センサ
１６ ブレーキトルクセンサ
１７ 加速度センサ
１８ 電磁弁
２１ Ｍ演算手段
２２ Ｍω演算手段
２３ ｄＭω／ｄｔ演算手段
２４ −ａ演算手段
２５ 急加圧判断手段
２６ 電磁弁制御手段
３１ Ｍω演算手段
３２ −ａ演算手段
Claims (14)
- 車両の車輪と走行路面との間に作用する路面摩擦力Ｆに応じた路面摩擦力情報と、車両の車輪とブレーキ装置との間に作用するブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とを得ることができる任意数の第１のセンサを有するＡＢＳ装置であって、
前記第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報との差に応じた差分パラメータＭを演算する差分パラメータ演算手段と、
前記差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、前記車輪のロック時に０になるように車輪速度パラメータＭωを演算する車輪速度パラメータ演算手段と、
前記車輪速度パラメータ演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωを微分することにより車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを演算する車輪加速度パラメータ演算手段と、
前記車輪加速度パラメータ演算手段により演算された車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔを用いて前記ブレーキ装置の液圧を制御するブレーキ液圧制御手段とを備えたことを特徴とする、ＡＢＳ装置。 - 前記車両に作用する加速度に応じた加速度情報を得ることができる任意数の第２のセンサを有し、
前記車輪速度パラメータ演算手段は、差分パラメータＭと、前記加速度情報に基づく加速度Ｇとの差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを得る、請求項１に記載のＡＢＳ装置。 - 前記車輪速度パラメータ演算手段は、差分パラメータＭと、差分パラメータＭのピーク値に応じた第１の閾値に比例する値との差を積分することにより、車輪速度パラメータＭωを得る、請求項１に記載のＡＢＳ装置。
- 前記車両に作用する加速度に応じた加速度情報を得ることができる任意数の第２のセンサと、
前記加速度情報に基づく加速度Ｇの傾きを演算する加速度変化率演算手段と、
前記加速度変化率演算手段により演算された加速度Ｇの傾きに応じて前記第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する、請求項３に記載のＡＢＳ装置。 - 所定時間毎の車輪速度パラメータＭωの差を演算する二点差分演算手段と、
前記二点差分演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωの差に応じて前記第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する、請求項３に記載のＡＢＳ装置。 - 今回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値と、前回の減圧開始時点における路面摩擦力Ｆの値との差を演算する路面摩擦力変化量演算手段と、
前記路面摩擦力変化量演算手段により演算された路面摩擦力Ｆの変化量に応じて前記第１の閾値を変化させる第１の閾値可変手段とを有する、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のＡＢＳ装置。 - 前記第１の閾値可変手段は、第１の閾値を連続的に変化させる、請求項４ないし請求項６のいずれかに記載のＡＢＳ装置。
- 前記第１の閾値可変手段は、第１の閾値を段階的に変化させる、請求項４ないし請求項６のいずれかに記載のＡＢＳ装置。
- 前記ブレーキ液圧制御手段は、ブレーキ液圧の減圧開始後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第２の閾値に達した時点で、ブレーキ液圧の減圧を終了させる、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のＡＢＳ装置。
- 前記ブレーキ液圧制御手段は、ブレーキ液圧の減圧終了後に、車輪加速度パラメータｄＭω／ｄｔが第３の閾値に達した時点で、ブレーキ液圧を急加圧させる、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のＡＢＳ装置。
- 前記差分パラメータ演算手段は、前記第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、路面摩擦力Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求める、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のＡＢＳ装置。
- 前記差分パラメータ演算手段は、前記車輪の半径をＲ、前記車輪の回転中心と前記ブレーキ装置のブレーキキャリパとの距離をｒとしたときに、前記第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報とに基づいて、前記半径Ｒと前記距離ｒとの比Ｒ／ｒと路面摩擦力Ｆとの積（Ｒ／ｒ）Ｆからブレーキトルク力Ｔを減算した値（Ｒ／ｒ）Ｆ−Ｔを差分パラメータＭとして求める、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のＡＢＳ装置。
- 車両の旋回時に、路面摩擦力Ｆの代わりに、車両の進行方向と直交する方向に車輪に作用するコーナリングフォースＦS を用い、このコーナリングフォースＦS に応じた路面摩擦力情報とブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とに基づいて差分パラメータＭを求める構成とした、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のＡＢＳ装置。
- 車輪の操舵角を検出する操舵角センサを設け、この操舵角センサからの検出信号に基づいて車輪の回転軸芯に直交する方向と車両の進行方向との偏差である横滑り角βを求め、この横滑り角βに基づいて前記コーナリングフォースＦS を求める構成とした、請求項１３に記載のＡＢＳ装置。
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