JP4028950B2

JP4028950B2 - 車両挙動制御装置

Info

Publication number: JP4028950B2
Application number: JP2000018657A
Authority: JP
Inventors: 穣日下部; 修磯邉
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: JP2001206211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、連結車両における車両挙動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連結車両に特有な車両挙動としてジャックナイフ現象やトレーラスイング現象など、が挙げられる。特開平５−８５３３０号においては、主にトレーラスイング現象を防止するため、牽引車に対する被牽引車の連結角とその時間導関数との少なくとも一方と、車両の動的回転曲率半径（または操舵角）とその時間導関数の少なくとも一方と、に基づいてトレーラスイング現象の予兆（初期の揺れ現象）を判定すると、被牽引車への制動力を解除（補正制御）するようにしたものが開示される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ジャックナイフ現象は、たとえば旋回中において、被牽引車の慣性に牽引車が引き擦られ、被牽引車との連結点を中心にくの字形に大きく屈折するものであり、被牽引車の荷重（積載量）が大きい場合に発生しやすい。従来例（特開平５−８５３３０号）においては、トレーラスイング現象を防止または最小限に抑えるよう、運転者のブレーキ操作による被牽引車への制動力を解除するのであり、被牽引車の慣性で急速に引き起こされるジャックナイフ現象に対しては、運転者のブレーキ操作が間に合わない可能性もあり、適確な防止効果はあまり期待できない。
【０００４】
この発明は、連結車両のジャックナイフ現象についても、これを有効に防止できる対策手段の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、連結車両の車体速を検出する手段と、連結車両の連結角および連結角速度を検出する手段と、車体速の検出値に応じた連結角しきい値および車体速の検出値に応じた連結角速度しきい値を求める手段と、連結角の検出値が連結角しきい値以上かつ連結角速度の検出値が連結角速度しきい値以上になると被牽引車の車輪へ制動力を自動的に付与する手段と、車体速が制御領域の下限値である所定値以下か、連結角が操舵角に対応する正常範囲の上限値である所定値以下か、の少なくとも一方が満たされると前記の付与された制動力を自動的に解除する手段と、を備える。
【０００６】
第２の発明では、第１の発明における被牽引車の車輪へ制動力を自動的に付与する手段は、ブレーキ圧のＡＢＳ制御を行う手段を備える。
【０００７】
第３の発明では、第１の発明における車体速の検出値に応じた連結角しきい値および車体速に応じた連結角速度しきい値を求める手段は、被牽引車の積載量を検出する手段と、この検出値に応じて連結角しきい値および連結角速度しきい値を補正する手段と、を備える。
【０００８】
【発明の効果】
第１の発明〜第３の発明においては、連結角の検出値が連結角しきい値以上かつ連結角速度の検出値が連結角速度しきい値以上になると、所定の解除条件が成立するまで被牽引車の車輪へ制動力が自動的に付与される。このため、被牽引車の制動力で後側から引っ張られる具合に連結角が０へ引き伸ばされるようになり、くの字姿勢の立て直しおよびジャックナイフ現象の防止が得られる。連結角しきい値および連結角速度しきい値に車体速依存性（車体速が大きくなるほどしきい値は小さくなる）を持たせることにより、たとえば交差点において、被牽引車の車輪への不用意な制動力の付与も少なくなり、車両の円滑な右左折を確保することができる。
【０００９】
第２の発明においては、被牽引車の車輪ロックに伴う横方向への安定度の低下が回避され、くの字姿勢の立て直しおよびジャックナイフ現象の防止に被牽引車への制動力を有効に機能させることができる。第３の発明においては、連結角しきい値および連結角速度しきい値に荷重（積載量）依存性も加わるので、制御開始の感度をさらに高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、２０は牽引車（トラクタ）、４０は被牽引車（トレーラ）であり、これらは連結器３０（第５輪カプラ）を介して連結される。２４，２５は被牽引車４０の車輪に制動力を発生させるブレーキチャンバ、１は牽引車に搭載のコントロールユニット、２はコントロールユニット１からのブレーキ指令信号に基づいて、これをブレーキチャンバ２４，２５へ付与するブレーキ圧（制動力）に変換してＡＢＳ制御を行う制動力モジュレータである。
【００１１】
コントロールユニット１は、牽引車の車両状態量に基づいて、その異常な車両挙動を安定化させるよう、各輪へのブレーキ圧および駆動輪へのエンジントルクを制御する（車両挙動の安定化制御）。すなわち、牽引車の車両状態量から異常な車両挙動が判定されると、異常な車両挙動を立て直す（安定化）方向へのヨーモーメントを積極的に発生させるよう、車両状態量をもとに諸種の演算処理を行うことにより、各輪に対する目標スリップ率および駆動輪に対する目標エンジントルクが設定され、各輪のスリップ率（測定値）を目標スリップ率と一致させるよう、各輪へのブレーキ圧を制御すると共に、エンジンのアクセル開示（検出値）を目標エンジントルクに一致させるよう、エンジン出力を制御するのである。車両状態量は、各輪の回転速度と操舵角と車体横加速度とヨーレイトなどの検出値に基づいて演算される。
【００１２】
コントロールユニット１には、被牽引車４０の異常な車両挙動（ジャックナイフ現象の予兆など）を抑制するため、被牽引車４０の各輪へのブレーキ圧を制御する機能が付加される。図２はこの付加機能に係るブロック構成図であり、４１は車体速検出手段、４２は連結角検出手段である。車体速検出手段４１は、牽引車２０の車輪速度センサ１０〜１３および被牽引車４０の車輪速度センサ１４，１５から構成され、これらの平均値を車体速Ｖｒｅｆとして検出する。連結角検出手段４２（連結角センサ）は連結器３０に設けられ、牽引車２０の進行方向と被牽引車４０の進行方向との交差角を検出する。
【００１３】
コントロールユニット１には、図４のような車体速Ｖｒｅｆに応じた連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍの制御マップと、図５のような同じくＶｒｅｆに応じた連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍの制御マップと、が格納される。連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍおよび連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍは、車体速Ｖｒｅｆが大きくなるほど、小さくなる特性に設定される。そして、コントロールユニット１は、連結角ｄｅｇから連結角速度ｄｄｅｇを求め、連結角ｄｅｇと車体速Ｖｒｅｆに対応する連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍとの比較結果および連結角速度ｄｄｅｇと同じく連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍとの比較結果、に基づいて被牽引車４０の異常な車両挙動を判定すると、所定の解除条件が成立するまでの間、被牽引車４０の各輪に対するブレーキ指令信号を制動力モジュレータ２へ出力する。
【００１４】
図３は、コントロールユニット１の制御内容を説明するフローチャートであり、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。ステップ１においては、連結角センサ４２で検出される連結角ｄｅｇを読み取る。ステップ２においては、連結角ｄｅｇから連結角速度ｄｄｅｇを算出する。ステップ３においては、車輪速度センサ１０〜１５の検出信号に基づく車体速Ｖｒｅｆを読み取る。ステップ４においては、車体速Ｖｒｅｆに対応する連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍと同じく車体速Ｖｒｅｆに対応する連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍをそれぞれ制御マップから求める。
【００１５】
ステップ５においては、制御フラグＦ＝１（制御の初期化により，Ｆ＝０にセットされる）かどうかを判定する。ステップ６においては、連結角ｄｅｇが車体速Ｖｒｅｆに対応する連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍ以上かつ連結角速度ｄｄｅｇが車体速Ｖｒｅｆに対応する連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍ以上かどうかを判定する。
【００１６】
ステップ５の判定がｙｅｓ（Ｆ＝１）のときは、ステップ６をパスしてステップ７へ飛び、ステップ７およびステップ８において、被牽引車４０の各輪に対するブレーキ指令信号を制動力モジュレータ２へ出力する制御を継続すると共に制御フラグＦ＝１を保持する。ステップ５の判定がｎｏ（Ｆ≠１）かつステップ６の判定がｙｅｓ（ｄｅｇ＿ｍ≦ｄｅｇかつｄｄｅｇ＿ｍ≦ｄｄｅｇ）のときは、ステップ７およびステップ８において、被牽引車４０の各輪に対するブレーキ指令信号を制動力モジュレータ２へ出力する制御を開始すると共に制御フラグＦ＝１に切り替える。ステップ５の判定がｎｏ（Ｆ≠１）かつステップ６の判定がｎｏ（ｄｅｇ＿ｍ≦ｄｅｇかつｄｄｅｇ＿ｍ≦ｄｄｅｇの不成立）のときは、ステップ１２へ飛び、被牽引車４０の各輪に対するブレーキ指令信号を制動力モジュレータ２へ出力する制御を停止（解除）するのである。
【００１７】
ステップ７における制御（制動力モジュレータへのブレーキ指令信号の出力）の解除条件としてステップ９およびステップ１０が設定される。ステップ９においては、連結角ｄｅｇが規定値ｄｅｇ_#０（操舵角に対応する正常範囲の上限値）以下かどうか、ステップ１０においては、車体速Ｖｒｅｆが規定値Ｖ_#０（制御領域の下限値）以下かどうか、を判定する。そして、ステップ９の判定およびステップ１０の判定がともにｎｏのときは、ＥＮＤへ飛ぶ一方、ステップ９の判定およびステップ１０の判定がともにｙｅｓ（ｄｅｇ≦ｄｅｇ_#０かつＶｒｅｆ≦Ｖ_#０）または一方の判定がｙｅｓ（ｄｅｇ≦ｄｅｇ_#０またはＶｒｅｆ≦Ｖ_#０）のときは、ステップ１１において、制御フラグＦ＝０に切り替えてから、ステップ１２へ進む。
【００１８】
このような構成により、連結角ｄｅｇが車体速に対応する連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍ以上かつ連結角速度ｄｄｅｇが同じく連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍ以上になると、所定の解除条件が成立するまでの間、被牽引車４０の車輪へ制動力が自動的に付与される。このため、被牽引車４０の制動力で後側から引っ張られる具合に連結角が０へ引き伸ばされるようになり、連結角の異常な動き（車両挙動）を矯正することができる。たとえば、旋回中において、被牽引車４０の車輪に制動力が働くと、被牽引車４０の慣性に連結角ｄｅｇが急速に増幅されるのが抑えられ、ジャックナイフ現象の発生を防止することができる。また、被牽引車４０に制動力が掛かると、連結角ｄｅｇが０へ引き伸ばされるので、牽引車２０が旋回から直進へ戻る過程においても、くの字姿勢から円滑に回復できるようになる。また、ＡＢＳ制御または周知の車両挙動の安定化制御（たとえば、特開平９−１６４９３２号）を併用することにより、被牽引車４０の車輪ロックに伴う横方向への安定度の低下が回避され、ジャックナイフ現象の防止およびくの字姿勢の立て直しに被牽引車４０への制動力を有効に機能させることができる。
【００１９】
連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍおよび連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍの制御マップは、車体速依存性（車体速が大きくなるほどしきい値は小さくなる）を備えるので、たとえば交差点において、被牽引車４０への不用意な制動力の付与も少なくなり、車両の円滑な右左折を確保することができる。なお、路面μを推定することにより、制御マップの連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍおよび連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍを路面μの推定値に応じて補正したり、また被牽引車４０の荷重（積載量）を検出することにより、図６，図７のように制御マップの連結角しきい値ｄｅｇ＿ｍおよび連結角速度しきい値ｄｄｅｇ＿ｍを荷重の検出値に応じて補正したりすると、被牽引車４０の制動力を車両の走行状況に応じてきめ細かく制御することが可能となり、制御開始の感度もさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表すシステムの概要図である。
【図２】同じく一部ブロック構成図である。
【図３】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】同じく連結角しきい値のマップ特性図である。
【図５】同じく連結角速度しきい値のマップ特性図である。
【図６】同じく連結角しきい値のマップ特性図である。
【図７】同じく連結角速度しきい値のマップ特性図である。
【符号の説明】
１コントロールユニット
２制動力モジュレータ
１０〜１５車輪速度センサ
２０牽引車
２４，２５ブレーキチャンバ
３０連結器
４０被連結車
４１車体速検出手段
４２連結角検出手段

Claims

連結車両の車体速を検出する手段と、連結車両の連結角および連結角速度を検出する手段と、車体速の検出値に応じた連結角しきい値および車体速の検出値に応じた連結角速度しきい値を求める手段と、連結角の検出値が連結角しきい値以上かつ連結角速度の検出値が連結角速度しきい値以上になると被牽引車の車輪へ制動力を自動的に付与する手段と、車体速が制御領域の下限値である所定値以下か、連結角が操舵角に対応する正常範囲の上限値である所定値以下か、の少なくとも一方が満たされると前記の付与された制動力を自動的に解除する手段と、を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。
被牽引車の車輪へ制動力を自動的に付与する手段は、ブレーキ圧のＡＢＳ制御を行う手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御装置。
車体速の検出値に応じた連結角しきい値および車体速に応じた連結角速度しきい値を求める手段は、被牽引車の積載量を検出する手段と、この検出値に応じて連結角しきい値および連結角速度しきい値を補正する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御装置。