JP4551039B2

JP4551039B2 - 制動力制御装置

Info

Publication number: JP4551039B2
Application number: JP2001275929A
Authority: JP
Inventors: 穣日下部
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP2003081075A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、連結車両の制動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連結車両に特有な車両挙動としてトレーラスイング現象やジャックナイフ現象などがあり、とくにジャックナイフ現象については、降坂走行中の制動時に発生しやすい。これは、牽引車の制動タイミング（ブレーキ作動の開始時期）よりも被牽引車の制動タイミング（ブレーキ作動の開始時期）が遅れると、牽引車に対して被牽引車が連結角を拡大させながら直進するからと考えられる。このため、牽引車における、ブレーキの踏み込みを電気的に検出し、これを作動信号として被牽引車のブレーキ装置へ伝達することにより、牽引車の制動タイミングと被牽引車の制動タイミングとの時間差（タイムラグ）を無くすようにしたものがある（特開平９−５８４４２号、参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、路面の勾配によっては、牽引車への制動と同期的に被牽引車への制動が作動しても、被牽引車が大きな慣性質量で牽引車を突き上げて連結角を屈折させる可能性があり、とくに旋回時における、操縦（車速制御）を難しくする原因となる。
【０００４】
この発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、車両の制動時における、ジャックナイフ現象および被牽引車による牽引車への突き上げを適確に抑制できる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、牽引車に設定の連結点を中心として被牽引車を回転可能に支持する連結車両において、路面の勾配を検出する手段と、連結車両の総重量を検出する手段と、車両のブレーキペダル操作量に基づく制動時に被牽引車の制動タイミングを路面の勾配および連結車両の総重量に応じて牽引車の制動タイミングよりも相対的に早めるように制御する手段と、同じく制動時にブレーキペダル操作量に応じた要求制動力の配分比として牽引車への制動力配分と被牽引車への制動力配分との割合を路面の勾配および連結車両の総重量に応じて制御する手段と、を備え、前記被牽引車の制動タイミングを路面の勾配および連結車両の総重量に応じて牽引車の制動タイミングよりも相対的に早めるように制御する手段は、連結車両の総重量が標準値の制御特性として路面の降坂勾配が大きくなる程、被牽引車の制動タイミングと牽引車の制動タイミングとの差が大きくなる制御特性を設定する手段と、この制御特性に基づく被牽引車の制動タイミングと牽引車の制動タイミングとの差に加える補正量の制御特性として、連結車両の総重量が大きくなる程、被牽引車の制動タイミングと牽引車の制動タイミングとの差が大きくなる制御特性を設定する手段と、を備え、前記牽引車への制動力配分と被牽引車への制動力配分との割合を路面の勾配および連結車両の総重量に応じて制御する手段は、連結車両の総重量が標準値の制御特性として路面の降坂勾配が大きくなる程、被牽引車の制動力配分の割合が大きくなる制御特性を設定する手段と、この制御特性に基づく配分比に加える補正量の制御特性として、連結車両の総重量が大きくなる程、被牽引車の制動力配分の割合が大きくなる制御特性を設定する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に記載の制動力制御装置において、連結車両の総重量を検出する手段は、牽引車の運転状態を検出する手段と、牽引車の運転状態から平坦路での加速走行中を判定する手段と、平坦路での加速走行時に牽引車の運転状態から車両加速度αおよび車両駆動力Ｆを求める手段と、運動方程式Ｍ＝Ｆ／αに基づいて車両総重量の推定値Ｍを求める手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
第１の発明においては、牽引車の制動タイミングと被牽引車の制動タイミングは、いつも一定に制御されるのでなく、路面の勾配および連結車両の総重量（被牽引車の積載量によって変化する）に応じて牽引車側よりも被牽引車側が早めに制御される。このため、被牽引車の制動に後方から牽引車は引っ張れる具合になり、連結角が引き伸ばされるようになる。したがって、路面の勾配や連結車両の総重力に拘わらず、被牽引車に牽引車が突き上げられることや、連結角が異常に屈折するジャックナイフ現象の発生を適確に防止できる。
【０００９】
また、牽引車への制動力配分と被牽引車への制動力配分との割合（配分比）は、連結車両の総重量および路面の勾配に応じて制御される。したがって、連結車両の総重量が大きくなる程、また路面の降坂勾配（降坂度合い）が大きくなる程、被牽引車側の配分比が牽引車側の配分比よりも大きくなる制御特性に設定されるため、被牽引車の積載量に見合う制動力配分比が得られ、降坂走行中の制動時においても、被牽引車に牽引車が突き上げられることや、連結角が異常に屈折するジャックナイフ現象の発生を適確に防止できる。
【００１０】
第２の発明においては、被牽引車の重量および牽引車の重量を検出する荷重センサを用いることなく、連結車両の総重量を適確に推定できる。また、路面の勾配を検出する手段が、牽引車に搭載されるエンジンの回転速度およびアクセル開度を検出する手段から構成される場合、連結車両の総重量を検出する手段は、これらの検出信号を利用して低コストで実現可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１の実施形態において、３０はトラクタ（牽引車）、４０はトレーラ（被牽引車）であり、これらは連結器（第５輪カプラ）を介して連結される。２０〜２３は牽引車の車輪に制動力を発生するブレーキチャンバ、２４，２５は被牽引車の車輪に制動力を発生す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からのブレーキ作動信号に基づいて、牽引車３０のブレーキチャンバ２０〜２３へ供給するブレーキ圧（制動力）を制御するモジュレータ、３は同じくブレーキ作動信号に基づいて、被牽引車４０のブレーキチャンバ２４，２５へ供給するブレーキ圧（制動力）を制御するモジュレータ、である。なお、各モジュレータ２，３はコントロールユニット１にシリアル通信を介して接続される。
【００１２】
コントロールユニット１は、制動時に被牽引車４０が牽引車３０を突き上げることや、連結角が異常に屈折するジャックナイフ現象の発生、を抑制するため、各車両３０，４０の制動タイミングおよび各車両３０，４０への制動力配分を後述のように制御する。この制御のため、牽引車３０において、ブレーキペダルの開度（ブレーキ操作量）を検出するブレーキ開度センサ１３、アクセルペダルの開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ１１、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサ１２、などが備えられる。
【００１３】
図２は制御系の構成を表すブロック図であり、コントロールユニット１に降坂度合い（降坂の勾配）および登坂度合い（登坂の勾配）をパラメータにそれぞれ制動タイミングおよび制動力配分比の制御特性（図３〜図６、参照）が設定される。２９は登降坂状態を検出する手段であり、エンジン回転センサ１２およびアクセル開度センサ１１から構成される。
【００１４】
コントロールユニット１は、これらの検出信号（エンジン回転速度の検出値，アクセル開度の検出値）に基づいて、アクセル開度＞０でない（アクセル開度＝０）のときは、エンジン回転速度の微分値を降坂度合いとして判定する。アクセル開度＞０のときは、エンジン回転速度の微分値がアクセル開度から予測される基準値Ｐ（平坦路での走行データ）よりも低い場合、その基準値との差を登坂度合い（エンジン回転速度の微分値／アクセル開度）として判定する（図７、参照）。
【００１５】
図３〜図６の制御特性は、連結車両の総重量が標準値（たとえば、連結車両の最小総重量）に基づく設定であり、連結車両の総重量の変化に対応するため、コントロールユニット１において、連結車両の総重量を検出し、この総重量に基づいて、制動タイミングおよび制動力配分比の制御特性を変更する機能が備えられる。図９および図１０は、この補正処理に用いられるデータマップであり、連結車両の総重量（車両連結総重量）に応じた補正量が設定される。
【００１６】
図２において、２８は制動力配分比を変更する手段、２７は制動タイミングを変更する手段であり、コントロールユニット１は、ブレーキ開度センサ１３の検出信号に基づいて、図８のようなデータマップから連結車両に要求される総制動力（要求制動力）を求め、平坦路（登坂度合い＝０）を判定すると、被牽引車４０および牽引車３０に対して総制動力を図４の制御特性に図９の補正量を加える制動タイミングをもって図６の制御特性に図１０の補正量を加える比率（割合）で配分するように制御する一方、登坂度合い＞０を判定すると、被牽引車４０および牽引車３０に対して総制動力を図４の制御特性に応じた制動タイミングをもって図６の制動特性に応じた比率で配分するように制御する。また、降坂度合い＞０を判定すると、被牽引車４０および牽引車３０に対して総制動力を図３の制御特性に図９の補正量を加える制動タイミングをもって図５の制御特性に図１０の補正量を加える比率（割合）で配分するように制御する。
【００１７】
登坂度合いの判定に用いられるデータマップ（図７、参照）の基準値Ｐは、初期値として連結車両の総重量が最大値に基づく設定（平坦路での走行データ）が与えられる。そのため、被牽引車の積載量の変化に拘わらず、登坂度合いを適正に判定する上から、コントロールユニット１において、連結車両の総重量が検出されると、これに適合する設定に変更する機能が備えられる。
【００１８】
図１１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、所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップ１〜ステップ２においては、アクセル開度，エンジン回転速度、を読み取る。ステップ３においては、アクセル開度＞０かどうかを判定する。ステップ３の判定がｙｅｓのときは、ステップ４へ進む一方、ステップ３の判定がｎｏのときは、ステップ５へ進む。
【００１９】
ステップ４においては、エンジン回転速度の微分値がアクセル開度から予測される基準値（初期値は、連結車両の最大総重量状態における、平坦路での走行データが設定される）よりも低い場合、登坂度合い（エンジン回転速度の微分値／アクセル開度）を判定する。ステップ５においては、降坂度合い（エンジン回転速度の微分値）を判定するのである。
【００２０】
ステップ６〜ステップ９は、ステップ４と並行的に処理される。ステップ６においては、車両が平坦路を加速走行中（アクセル開度の増加率≧０であり、かつ登坂度合い＝０）かどうかを判定する。ステップ６の判定がｎｏ（平坦路を加速走行中でない）のときは、ステップ１０へ飛ぶ一方、ステップ６の判定がｙｅｓ（平坦路を加速走行中）のときは、ステップ７へ進む。
【００２１】
ステップ７においては、車両加速度α＝（Ｖn−Ｖn-1）／（ｔn−ｔn-1）を計算する。車両加速度αは、車速Ｖの単位時間（ｔn−ｔn-1）あたりの変化量（Ｖn−Ｖn-1）として求められる。車速Ｖは、エンジン回転速度および動力伝達系の減速比（トランスミッションのシフト段が変数となる）とから計算される。ステップ８においては、アクセル開度とエンジン回転速度とからエンジンの性能曲線（出力特性）に基づいて、単位時間（ｔn−ｔn-1）あたりのエンジン出力（エンジン回転速度×エンジン軸トルク）を求め、これに動力伝達系の減速比を加味して車両駆動力Ｆを計算する。ステップ９においては、車両加速度αと車両駆動力Ｆとから運動方程式Ｍ＝Ｆ／αにより、連結車両の総重量Ｍを計算する。
【００２２】
ステップ１０においては、ブレーキ開度を読み取る。ステップ１１においては、ブレーキ開度＞０かどうかを判定する。ステップ１１の判定がｎｏのときは、エンドへ飛ぶ一方、ステップ１１の判定がｙｅｓのときは、ステップ１２およびステップ１３へ進む。
【００２３】
ステップ１２においては、データマップ（図８、参照）からブレーキ開度に応じた要求制動力（総制動力）を求める。ステップ１３においては、図３〜図６の制御特性と、図９および図１０の連結車両の総重量Ｍに応じた補正量と、に基づいて牽引車３０および被牽引車４０に対し、総制動力の配分比および制動タイミングを制御する。図７の基準値Ｐは、平坦路での加速走行中に計算される連結車両の総重量Ｍに適合する設定Ｐ’（平坦路の走行データ）に変更される（図７、参照）。
【００２４】
このような構成により、車両の制動時においては、路面の勾配および連結車両の総重量に応じて被牽引車４０側が牽引車３０側よりも早めに制動されるほか、総制動力の配分についても、路面の勾配および連結車両の総重量に応じた適正な比率に制御されるため、被牽引車４０の制動力に牽引車３０が後方から引っ張られる具合になり、連結角が引き伸ばされるようになる。したがって、降坂度合いが急な場合においても、被牽引車４０が牽引車３０を突き上げるように直進することが避けられ、連結角が異常に屈折するジャックナイフ現象を適確に抑制できる。そのため、降坂中の旋回時における、連結車両の操縦（車速制御など）についても、従前よりも格段に容易になる。
【００２５】
登坂中の制動時においても、登坂度合いに基づく同様の制御が行われるので、牽引車３０への被牽引車４０の突き上げが抑えられ、運転者は制動操作を容易かつ安全に行えるという効果が得られる。この場合、連結車両の総重量は、運動方程式Ｍ＝Ｆ／αから計算されるのであり、路面の勾配を検出する手段（エンジン回転センサ１２およびアクセル開度センサ１１）の検出信号を利用することにより、その適確な検出が低コストで得られる。
【００２６】
なお、路面の勾配および連結車両の総重量については、適宜センサにより検出してもよい。その場合、路面の勾配を検出する適宜センサの検出信号（実測値）に連結車両の総重量が影響しないので、図７のようなマップデータに依存することなく、その基準値Ｐの変更も不要となり、制御がシンプルになる。また、連結車両の総重量は、適宜センサの検出信号（実測値）によると、その検出が平坦路での加速走行中に限定されないので、制御の開始から図９および図１０の補正量を図３〜図６の制御特性に加えることが可能となる。
【００２７】
コントロールユニット１において、路面の摩擦係数を検出することにより、図１２および図１３のようなデータマップから摩擦係数に応じた補正量を求め、これらを図３〜図６の制御特性に加える制御も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す連結車両の平面的な構成図である。
【図２】同じく制御系のブロック図である。
【図３】同じく降坂度合いに応じた制動タイミングを表す特性図である。
【図４】同じく登坂度合いに応じた制動タイミングを表す特性図である。
【図５】同じく降坂度合いに応じた制動力配分比を表す特性図である。
【図６】同じく登坂度合いに応じた制動力配分比を表す特性図である。
【図７】同じく登坂度合いを説明する特性図である。
【図８】同じくブレーキ開度に応じた総制動力を表す特性図である。
【図９】同じく車両総重量に応じた制動タイミングの補正量を表す特性図である。
【図１０】同じく車両総重量に応じた制動力配分比の補正量を表す特性図である。
【図１１】同じくコントロールユニットの制御内容を説明するフローチャートである。
【図１２】同じく路面摩擦係数に応じた制動タイミングの補正量を表す特性図である。
【図１３】同じく路面摩擦係数に応じた制動力配分の補正量を表す特性図である。
【符号の説明】
１コントロールユニット
２，３制動力モジュレータ
１１アクセル開度センサ
１２エンジン回転センサ
１３ブレーキ開度センサ
２０〜２３、２４，２５ブレーキチャンバ
２７制動タイミング変更手段
２８制動力配分変更手段
３０牽引車
４０被牽引車

Claims

牽引車に設定の連結点を中心として被牽引車を回転可能に支持する連結車両において、路面の勾配を検出する手段と、連結車両の総重量を検出する手段と、車両のブレーキペダル操作量に基づく制動時に被牽引車の制動タイミングを路面の勾配および連結車両の総重量に応じて牽引車の制動タイミングよりも相対的に早めるように制御する手段と、同じく制動時にブレーキペダル操作量に応じた要求制動力の配分比として牽引車への制動力配分と被牽引車への制動力配分との割合を路面の勾配および連結車両の総重量に応じて制御する手段と、を備え、
前記被牽引車の制動タイミングを路面の勾配および連結車両の総重量に応じて牽引車の制動タイミングよりも相対的に早めるように制御する手段は、連結車両の総重量が標準値の制御特性として路面の降坂勾配が大きくなる程、被牽引車の制動タイミングと牽引車の制動タイミングとの差が大きくなる制御特性を設定する手段と、この制御特性に基づく被牽引車の制動タイミングと牽引車の制動タイミングとの差に加える補正量の制御特性として、連結車両の総重量が大きくなる程、被牽引車の制動タイミングと牽引車の制動タイミングとの差が大きくなる制御特性を設定する手段と、を備え、
前記牽引車への制動力配分と被牽引車への制動力配分との割合を路面の勾配および連結車両の総重量に応じて制御する手段は、連結車両の総重量が標準値の制御特性として路面の降坂勾配が大きくなる程、被牽引車の制動力配分の割合が大きくなる制御特性を設定する手段と、この制御特性に基づく配分比に加える補正量の制御特性として、連結車両の総重量が大きくなる程、被牽引車の制動力配分の割合が大きくなる制御特性を設定する手段と、を備えることを特徴とする制動力制御装置。
前記連結車両の総重量を検出する手段は、牽引車の運転状態を検出する手段と、牽引車の運転状態から平坦路での加速走行中を判定する手段と、平坦路での加速走行時に牽引車の運転状態から車両加速度αおよび車両駆動力Ｆを求める手段と、運動方程式Ｍ＝Ｆ／αに基づいて車両総重量の推定値Ｍを求める手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の制動力制御装置。