JP4233116B2 - 車両におけるブレーキ力分配の制御方法及び装置 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は独立請求項の上位概念に記載の車両におけるブレーキ力分配の制御方法及び装置に関するものである。
このような方法ないしこのような装置は、例えば欧州特許第５０９２３７号（米国特許第５２８１０１２号）から既知である。この方法ないし装置においては、最も速い前車輪と最も遅い後車輪との間の速度差が形成され、後車輪におけるブレーキ圧力は、最も速い前車輪と最も遅い後車輪との間の速度差がほぼ所定の値をとるように設定される。カーブにおけるブレーキ作動においては、後車軸ブレーキ圧力は速度差がますます大きくなるためにゼロにまで低減されることがある。従って、既知の解決策においては、後車軸ブレーキ圧力をカーブ半径の関数としての最小値に制限し且つ速度差に対する所定の値を車両速度に適合させるように設計されている。
この解決策はカーブブレーキ作動の問題を十分に解決してはいるが、車両のヨートルクに対抗するブレーキトルクが発生されないので、二、三の例において、特にカーブ速度が高いときにこの解決策は走行特性において限界を有することがわかった。
従って、カーブブレーキ作動における電子式ブレーキ力分配制御を改善することが本発明の課題である。
この課題は独立請求項の特徴部に記載の特徴により達成される。
発明の利点
本発明による解決策はカーブブレーキ作動における電子式ブレーキ力分配制御を改善する。
部分ブレーキ作動範囲において、ＡＢＳ制御範囲外で、本発明の解決策によるヨートルクに対抗する（即ち反対方向に作用する）ブレーキトルクにより、カーブ制限速度付近のブレーキ作動における過制御傾向が低下することは特に有利である。
更に、カーブ速度が高い（６０ないし１２０ｋｍ／ｈより大きい）ときのような走行運動上危険な（即ち臨界的な）範囲においても、本発明によるブレーキ力分配制御が保持されることは有利である。
更に、ブレーキ制御により発生される対抗トルクが、衝撃的（即ち突然）に形成されないで、ドライバにより与えられるブレーキ圧力の上昇と共に発生されることは有利である。従って、乗り心地の点においても車両は十分に安定していることは特に有利である。
更に、ブレーキ力分配線図（適応特性）により制御されるので、本発明による解決策は、種々の車両（スポーツ車、リムジン、トラック等）にきわめて容易に適合可能であることは有利である。
後車軸の個々の車輪の制御により、既知の低回転選択（セレクト・ロー）制御に比較して、半分の圧力容積のみが移動されることは有利である。これは、全ての速度範囲にわたり、圧力上昇においてドライバが明らかに感じられるほどに乗り心地を向上させる。
更に、既知のＡＢＳ装置（４チャネル）に追加のハードウェアを必要としないことは有利である。
本発明による解決策は、油圧式ブレーキ装置においてのみでなく、空圧式ブレーキ装置、電気制御される油圧式及び空圧式ブレーキ装置、並びに電動式締付装置を備えたブレーキ装置においてもまた使用されることは特に有利である。
その他の利点は実施形態に関する以下の説明ないし従属請求項から明らかである。
図面
以下に本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。ここで、図１は、車輪ブレーキ作動制御のための制御装置の全体ブロック回路図を示す。図２は、本発明の方法による電子式ブレーキ力分配制御の実施形態をコンピュータプログラムとして表わした流れ図を示す。図３にカーブ走行中のブレーキ力分配制御の第１の実施形態が示され、この実施形態の作動が図４の時間線図により示されている。カーブ走行中のブレーキ力分配制御の第２の実施形態が図５に示され、この実施形態の作動が同様に図６の時間線図に示されている。図７は、直線走行中の通常のブレーキ力分配制御を表わす流れ図を示す。最後に、図８に直線走行及びカーブ走行において車両にかかる力及びトルクが示されている。
実施形態の説明
図１に車両のブレーキ装置を制御するための制御装置が示されている。制御ユニット１０は、入力回路１２、少なくとも１つのマイクロコンピュータ１４、及び出力回路１６を含む。これらの構成要素は、バス系統１８を介して相互間のデータ交換のために相互に結合されている。入力回路１２には、車輪回転速度センサ２８、３０、３２及び３４から入力ライン２０、２２、２４及び２６が供給される。更に、入力回路１２に測定装置４０ないし４２から入力ライン３６ないし３８が供給される。測定装置４０ないし４２は、車両、ブレーキ装置又は駆動ユニットのその他の運転量を測定し、これらの運転量はブレーキ装置を制御するために評価される。出力回路１６から出る出力ライン４４ないし４６を介して、制御ユニット１０は、対応する設定装置４８により車輪ブレーキ５０、５２、５４及び５６を調節する。好ましい実施形態においては、ブレーキ装置として油圧式ブレーキ装置が使用され、この場合、設定装置４８は通常のＡＢＳ装置又はＡＢＳＲ装置から既知の弁装置を含む。それに対応して、他の実施形態においては空圧式ブレーキ装置が使用され、この場合もまた同様に、設定装置４８はＡＢＳ装置ないしＡＢＳＲ装置又は電気空圧式ブレーキ装置から既知の弁装置を含む。本発明による解決策は、電気式締付装置を備えたブレーキ装置においても使用されることは有利である。この場合、設定装置４８は電動機を含み、該電動機は個々の車輪の制御回路（電流、ブレーキ力、ブレーキトルク等）の範囲内で制御ユニット１０により操作される。
制御装置１０、この場合プログラムを含むマイクロコンピュータ１４は、ＡＢＳ（アンチロック制御）、ＡＳＲ（駆動滑り制御）等のような通常の機能のほかに、車両の前車軸と後車軸との間のブレーキ力分配もまた制御する。ここで、直線走行とカーブ走行との間には相違がある。この場合、カーブ検出は従来技術から既知の方法を用いて行われる。カーブ走行は、一方で、かじ取角センサ、横方向加速度センサ及び／又はヨー速度センサの評価により検出することができ、他方で、既知の方法により車両車輪の回転速度差から検出される。直線走行が検出された場合、従来技術から既知の後車軸の制御は低回転選択（セレクト・ロー）の原理に従って行われる。これは、後車軸ブレーキ圧力は最も速い前車輪と最も遅い後車輪との間の速度差に基づいて調節されることを意味する。これにより、例えば道路外乱により形成される後車軸における片側だけの圧力低下が防止される。従って、車両の安定性を損なうことがある片側の圧力低下により形成されるヨートルクは防止される。これに対して、カーブ走行が検出されたとき、後車輪が個々の車輪ごとに制御されることにより他の制御方式がとられる。即ち、各後車輪ごとの回転速度と最も速い前車輪の回転速度との間の速度差が形成され、後車軸ブレーキ力は、制限値が保持されるように調節される。
カーブ走行中後車軸における個々の車輪の制御により、冒頭記載の利点特にヨートルクに対抗するブレーキトルクが達成される。これらの措置の組合せにより、直線走行及びカーブ走行におけるブレーキ特性が改善され且つ安定性が達成される。
好ましい実施形態においては、本発明による解決策はマイクロコンピュータ１４のプログラムの範囲内で実行される。図２、は前車軸と後車軸との間のブレーキ力分配のための制御のためのプログラムの基本構成を表わす流れ図を示す。プログラムがスタートした後、第１のステップ１００において、車両速度ＶＦＺＧが制限値Ｖ＿ＥＢＶ（例えば３ｋｍ／ｈ）を超えているか否かが検査される。走行速度が制限値Ｖ＿ＥＢＶを超えていないとき、プログラムは終了され、所定の時点に再び実行される。車両速度が最小制限速度Ｖ＿ＥＢＶより大きいことをステップ１００が与えた場合、それに続くステップ１０２において、後車輪がＡＢＳ制御内に存在するか否かが、セットされたマークにより検査される。これが肯定の場合、ブレーキ力分配の制御は実行されず、プログラムは終了され、所定の時点に再び実行される。いずれの後車輪もＡＢＳ制御内に存在しない場合、ステップ１０４において、両方の前車輪がＡＢＳ制御内に存在するか否かが問い合わせられる。これが肯定の場合、ステップ１０６において、後車輪における圧力を前車輪における圧力に均衡させるために、後車軸における圧力が所定のパルス列により上昇される。ステップ１０６の後プログラムは終了され、所定の時点に再び実行される。両方の前車輪がＡＢＳ制御内に存在しない場合、ステップ１０８において、制御を実行するために必要な変数、即ち車両速度ＶＦＺＧ、右前車輪の速度ＶＶＲ、左前車輸の速度ＶＶＬ、左後車輪の速度ＶＨＬ、右後車輪の速度ＶＨＲ、並びにカーブ走行が存在するか否かの情報が読み込まれる。それに続くステップ１１０において、最も速い前車輪速度ＶｍａｘＶＡが右前車輪及び左前車輪の速度の最大値選択として求められる。それに続いてステップ１１２において、車両がカーブ走行内に存在するか否かが検査される。これが否定の場合、直線走行における後車軸ブレーキ圧力の制御のために図７に示すプログラム部分が開始される。車両がカーブ走行内に存在する場合、図３又は図５に示すプログラム部分が開始される。図３、図５又は図７に示すプログラム部分により後車軸ブレーキ圧力の制御が行われた後、プログラムは終了され、所定の時点に再び実行される。
カーブ走行における後車軸ブレーキ内のブレーキ圧力の制御が、第１の実施形態の範囲内で図３及び図４に示されている。後車軸ブレーキは個々に前車輪に対して制御される。後車輪の速度と最も速い前車輪の速度との間の速度差が制限値を超えた場合、この後車輪内の圧力は制限される。第１の制限値の上方の第２の制限値を超えた場合、低下パルス列が形成される。該低下パルス列は、再び第２の制限値を下回るまで継続される。ヒステリシスの分を除いて第１の制限値を下回った後に圧力上昇が行われる。
この方法の好ましい実施形態が、左後車輪の例として図３に示されている。同様なプログラム部分は右後車輪に対しても実行される。第１のステップ２００において、最も速い前車輪の速度ＶｍａｘＶＡと左後車輪の速度ＶＨＬとの間の速度差ΔＶＬが形成される。それに続くステップ２０２において、この速度差が制限値Δ２より大きいか否かが検査される。これが否定の場合、ステップ２０４において、ＥＶフラグがセットされているか否かが検査される。このフラグの意味は後に記載する。フラグがセットされていない場合、即ち装置が図４に示す曲線の上昇部分において制限値Δ２の下側（領域１）に存在する場合、ステップ２０６により連続的に圧力が上昇される。油圧ブレーキ装置の好ましい実施形態においては、これは、対応する車輪ブレーキの入口弁が開くことにより行われる。ステップ２０６の後、図２に示すプログラムに移行される。
フラグがセットされていること、即ち制限値Δ２が既に超えられていることをステップ２０４が与えた場合、それに続くステップ２０８において、この速度差がΔ２より値が小さいΔ３より大きいか否かが問い合わせられる。この速度差がΔ３より小さいか又はΔ３に等しい場合、即ち速度差がこの値即ちΔ３以下（図４における領域５）に存在する場合、ステップ２１０により、前車輪におけるブレーキ圧力への圧力均衡のために所定のパルス列を用いた入口弁のパルス操作により圧力が上昇され、次のステップ２１２においてフラグがリセットされる。ステップ２１２の後、図２に示すプログラムに移行される。
速度差がΔ３より大きい（図４における領域４Ａ）とき、ステップ２１４により、入口弁の閉鎖により圧力が保持される。ステップ２１４の後、図２に示すプログラムに移行される。
速度差が制限値Δ２を超えたことをステップ２０２が与えた場合、ステップ２１６においてフラグがセットされる。それに続いて問い合わせステップ２１８において、速度差がより大きい値の制限値Δ１を超えたか否かが検査される。これが否定の場合（図４における領域２又は４Ｂ）、ステップ２１４によりブレーキ圧力が保持される。速度差が制限値Δ１より大きいこと（図４における領域３）がステップ２１８において特定された場合、それに続くステップ２２０においてブレーキ圧力が低下される。好ましい実施形態においては、これは、所定長さのパルスを用いて対応する出口弁を操作することにより行われる。ステップ２２０の後、図２に示すプログラムに移行される。
図３に示す実施形態の作動方式が図４の時間線図に示されている。ここには、速度差ΔＶの時間線図が示されている。まず速度差が制限値Δ３の下側に存在するものとする。これは、入口弁が開かれて圧力が上昇されることを意味する。これに対応して、第２の制限値Δ２が超えられるまで速度差は上昇する。第２の制限値Δ２を超えた場合、前記のように、入口弁及び出口弁が閉じられることによりブレーキ圧力が保持される。図４に示す例において、速度差は更に上昇する。ある時点において速度差が最大制限値Δ１を超えたとする。この結果、出口弁の操作によりパルスごとに圧力が低下される。速度差は低減する。制限値Δ１を新たに下回ったとき、圧力低下は停止され、ブレーキ圧力は保持される。ブレーキ圧力の保持過程は制限値Δ３を再び下回るまで継続する。制限値Δ３を下回った場合、入口弁を開くことにより圧力が再び上昇される。
上記の方法により、カーブ走行中、各車輪ごとにそれぞれ、後車軸ブレーキにおけるブレーキ圧力が、それぞれの後車輪の速度と最も速い前車輪の速度との間の速度差により設定される。
図５及び図６に示されている第２の実施形態の範囲内においては、固定の制限値の代わりに、ドリフト帯域内での動的制御が使用される。このために、速度差の所定の帯域内では車輪圧力が保持される。この帯域を下回った場合圧力上昇が行われ、この帯域を超えた場合圧力低下が行われる。この場合、圧力上昇及び圧力低下は動的に行われ、即ち圧力上昇又は圧力低下において、制御量（速度差）が大きければ大きいほど対応する圧力上昇ないし圧力低下はより急速に行われる。
図５に、第２の実施形態の実行をコンピュータプログラムとして表わした流れ図が示されている。図５における流れ図は右後車輪の例として示されている。左後車輪に対してもまた同様なプログラム部分が存在する。第１のステップ３００において、最も速い前車輪の速度ＶｍａｘＶＡと右後車輪の速度ＶＨＲとの間の速度差ΔＶＲが計算される。第１の問い合わせステップ３０２において、速度差が値の最も小さい制限値Δ４を超えているか否かが検査される。これが否定の場合（図６における領域１）、ステップ３０４により、以下に記載のフラグがリセットされ、ステップ３０６において開いた入口弁により圧力が連続的に上昇される。その後図２に示すプログラムに移行される。速度差が制限値Δ４より大きい場合、問い合わせステップ３０８において、速度差が制限値Δ３より大きいか否かが検査される。これが否定の場合、即ち速度差が制限値Δ３とΔ４との間に存在する場合、ステップ３１０において、フラグがセットされているか否かが検査される。フラグがセットされていない場合、装置は速度差の上昇領域（図６における領域２）内に存在するので、ステップ３０６により圧力は上昇される。フラグがセットされている場合、即ち速度差が低下している場合、ステップ３１２において、制限値Δ３の少し下側に存在する制限値Δ３’が超えられているか否かが問い合わせられる。制限値Δ３’が超えられていない場合（図６における領域６）、ステップ３１４において入口弁のパルス操作により圧力が上昇される。パルス長さは速度差の値の関数である。パルス長さは速度差の上昇と共に低下する。これは、速度差が大きくなればなるほど、また速度差が制限値帯域に近づけば近づくほど圧力上昇が遅くなることを意味する。その後、図２に示すプログラムに移行される。
ステップ３１２により速度差が制限値Δ３’より大きい場合（図６における領域５）、ステップ３１６において車輪圧力が保持される。この場合、入口弁及び出口弁が閉じられる。その後、図２に示すプログラムに移行される。
速度差が制限値Δ３をも超えている場合（ステップ３０８、図６における領域３及び４）、ステップ３１８によりフラグがセットされる。それに続いてステップ３２０において、速度差が制限値Δ２を超えたか否かが検査される。これが否定の場合、速度差は制限値帯域（図６における領域３）内に存在するので、ステップ３１６により圧力が保持される。速度差が制限値Δ２を超えた場合、それに続くステップ３２２において圧力が低下される。これは、出口弁が所定長さのパルスで操作されることにより行われる。この場合もまた、パルス長さは速度差の値の関数であり、この場合、速度差が大きくなればなるほどパルス長さは大きくなる。これは、速度差が大きくなるほどブレーキ圧力低下がより急速に行われ、一方制限帯域の付近においてはブレーキ圧力低下はより緩速で行われることを意味する。その後、図２に示すプログラムに移行される。
ある実施形態においては、制限値Δ２及びΔ３が一致し、従ってこの場合には制限値帯域が与えられず、固定の制限値が与えられる。制限値Δ３’は上昇速度差と低下速度差との間のヒステリシスを形成する。ある実施形態においては、このヒステリシスが省略され、従って制限値Δ３’は値Δ３と一致している。
本発明による解決策の第２の実施形態の作動が図６の時間線図に示されている。この場合もまた、速度差が時間に対して目盛られている。まず速度差が制限値Δ３の下側に存在するものとする。この場合、ブレーキ圧力上昇は、入口弁が全開されることによりできるだけ急速に行われる。これにより、前車輪と後車輪との間の速度差は増大する。制限値Δ３を超えた後速度差は制限領域内に入り、従って入口弁及び出口弁を閉めることによりブレーキ圧力は保持される。速度差が制限帯域の上限値Δ２を超えた場合、ブレーキ圧力は低下される。出口弁のパルス操作により、車輪速度差の増大と共にブレーキ圧力低下はより急速になる。この場合、パルス間の休止時間はほぼゼロとすることができるので、出口弁は常時開かれていることになる。速度差が低下した後、制限値Δ２を新たに下回ったとき、圧力は保持される。制限値Δ３’を下回ったとき、圧力は再び上昇される。圧力上昇は速度差の低下と共により急速になる。制限値Δ４を下回ったとき、入口弁が開かれてブレーキ圧力上昇はできるだけ急速に行われる。
従来技術から既知の直線走行における方法が図７に流れ図として示されている。ここで、第１のステップ４００において、左後車輪の速度と右後車輪の速度との最小値選択により最も遅い後車輪が選択される。それに続くステップ４０２において、最も速い前車輪の速度ＶｍａｘＶＡと最も遅い後車輪の速度ＶｍｉｎＨＡとの間の速度差ΔＶが形成され、それに続くステップ４０４において、両方の後車輪ブレーキにおける圧力が速度差ΔＶの値の関数として制御される。この場合、速度差に対する制限値帯域又は制限値を下回ったときに圧力が上昇され、超えたときに低下され、制限値帯域内にあるときに圧力は保持される。
図８に本発明による解決策の有利な作動が示されている。図８ａは直線走行を示し、直線走行においては、最も速い前車輪と最も遅い後車輪との間の速度差が両方の後車輪内のブレーキ圧力制御により制限値に制御される。これにより両側に同じブレーキ力が形成される。
図８ｂにカーブ走行が示され、カーブ走行においては、本発明により最も速い前車輸に対して後車輪ブレーキの個々の制御が行われる。この場合、カーブ外側車輪のカーブ内側車輪に対する圧力差が自動的に調節され、異なるブレーキ力ＦＢＫＩ及びＦＢＫＡが形成される。これから形成されるカーブ外側車輪におけるより大きいブレーキ力ＦＢＫＡにより逆回転トルクＭＢｒｅｍｓが発生し、この逆回転トルクＭＢｒｅｍｓはヨートルクＭＧｉｅｒに反作用を与える。
カーブ外側車輪はコーナリングフォースを受けるので、最も速い前車輪に対する速度差の制限値に関して、カーブ外側車輪はカーブ内側車輪よりもより感度高くモニタリングされなければならない。これは、制限値Δ１ないしΔ４（ないし第１の実施形態においてはΔ１ないしΔ３）がカーブの方向の関数として選択されることを意味し、この場合、カーブ外側車輪に対しては、ブレーキ圧力が保持される制限帯域（ないしヒステリシス）がカーブ内側車輪に対してよりもより小さくなる。従って、ブレーキ圧力上昇ないしブレーキ圧力低下は、カーブ外側車輪において、カーブ内側車輪においてよりもより感度高く行われる（より大きい速度差において圧力上昇、より小さい速度差において圧力低下）。
本発明による解決策を圧力媒体ブレーキ装置の例で説明してきた。同様な解決策は電気機械式締付装置を備えたブレーキ装置に関してもまた使用される。この場合、ブレーキ圧力の代わりに、電動機の操作によりブレーキ力又はブレーキトルクが上昇され、低下され、又は保持される。
後車輪の速度と最も速い前車輪の速度との間の速度差を形成するほかに、他の実施形態においては、他の前車輪速度に対する速度差、例えば前車輪の速度の平均値に対する速度差が形成される。

Claims (8)

1. 後車輪に発生するブレーキ力が少なくとも１つの前車輪の速度と関連して変化する、車両における前車軸と後車軸との間のブレーキ力分配の制御方法において、
   カーブ走行において、各後車輪の速度（ＶＨＬ，ＶＨＲ）と前記前車輪の速度との速度差（ΔＶＬ，ΔＶＲ）が所定の複数の制限値（Δ１−Δ４）と比較され、
   後車輪におけるブレーキ力は、前記速度差（ΔＶＬ，ΔＶＲ）と前記制限値（Δ１−Δ４）との比較結果に応じて、保持され、低下され、又は、上昇されることを特徴とする車両における前車軸と後車軸との間のブレーキ力分配の制御方法。
2. カーブ走行において、カーブ外側の後車輪とカーブ内側の後車輪のための制限値は、異なっており、
   カーブ外側の後車輪のブレーキ力における低下は、カーブ内側の後車輪においてよりもより小さい速度差において、生起することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記速度差（ΔＶＬ，ΔＶＲ）は、各後車輪の速度（ＶＨＬ，ＶＨＲ）と最も速い前車輪の速度（ＶｍａｘＶＡ）との間の差（ΔＶＬ，ΔＶＲ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 各後車輪の速度（ＶＨＬ，ＶＨＲ）と前記前車輪の速度との速度差は、前記複数の制限値（Δ１−Δ４）に基づいて３つの領域に区分され、
   ブレーキ力は、第１領域（Δ２−Δ３；Δ３−Δ４）で上昇され、第２領域（Δ２−Δ１；Δ３−Δ２）で保持され、そして、ブレーキ力は、前記第２領域で低下されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 第２領域より低い速度差の場合には、第１速度差領域（Δ３−Δ３´）で、緩慢なブレーキ力の上昇が生起され、
   第２速度差領域（Δ３´−Δ４）で、急速なブレーキ力の上昇が生起されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 速度差が第１領域の制限値（Δ４）より小さいときの領域では、ブレーキ力の増大は、急速に生起されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 後車輪に発生するブレーキ力を少なくとも１つの前車輪の速度と関連して変化する電子式制御ユニット（１０）を有する、車両における前車軸と後車軸との間のブレーキ力分配の制御装置において、
   前記制御ユニット（１０）は、
   カーブ走行において、各後車輪の速度（ＶＨＬ，ＶＨＲ）と前車輪の速度との間の速度差（ΔＶＬ，ΔＶＲ）を、所定の複数の制限値（Δ１−Δ４）と比較し、前記速度差（ΔＶＬ，ΔＶＲ）と前記制限値（Δ１−Δ４）との比較結果に応じて、後車輪におけるブレーキ力を、保持し、低下し、又は、上昇する手段を備えていることを特徴とする車両における前車軸と後車軸との間のブレーキ力分配の制御装置。
8. ブレーキ装置が、油圧式に、空圧式に、又は電気式に制御されるブレーキ装置、又は電気式締付装置を備えたブレーキ装置であることを特徴とする請求項７に記載の装置。

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