JP4936600B2 - 車両におけるブレーキ・システムを制御する方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリフト状態またはオーバステアリング状態の車両を安定化するための方法および装置に関する。特に、本発明は、カーブでブレーキ作動状態のときに、良好な操舵能力およびドライブ安定性を与える改良されたブレーキ・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のコーナリング時およびその方向を認識するための幾つかの方法および装置は、当該技術分野において知られている。更に、車輪滑りおよび車輪動特性に基づいて個々の車輪のブレーキ動作を制御することが知られている。例えば、いわゆるセレクト・ロー制御原理のアンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）は、車両の前車軸の車輪を個々に制御し、また後車軸の車輪を個々にあるいは共に制御する。このような既知のシステムは、車両が旋回するときに、ある種のブレーキ作動状態において幾つかの欠点を有している。
【０００３】
例えば、車両が旋回中にドリフトすると（即ち、ブレーキをかけたときに、車両全体が外方に滑走すると）、通常、すべての車輪がスリップしている。カーブでのブレーキ作動中にドリフト状態が生じると、少なくとも両方の後車輪と内側の前車輪とがロックする傾向にある。多くの車両においてはドライビング動特性および重量分布のために、外側の前車輪はほとんどロックする傾向にはない。既知のセレクト・ロー制御原理のアンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）を有する車両において、ＡＢＳコントローラは、ロックされた車輪からブレーキ圧力を完全に取り除くことによって、ドリフト状態に応答する。車両の横方向の高い加速度によって車輪に最大横力が生じるときに、その車輪は、ロックすることなく車両にブレーキ力をほとんど或いは全く伝達することができない。従って、大抵の場合に、ブレーキ圧力は、セレクト・ロー制御システムに従って後車軸の車輪からと、内側の前車輪とから取り除かれる。更に、外側の前車輪には、その車輪が安全性の限界範囲の内側かまたは外側にあるかどうかに依存して、ブレーキ圧力がほとんどあるいは全く加えられない。安全性の限界範囲は、当該車輪がロック傾向を有している範囲である。換言すると、ブレーキ圧力の低減に対して、車輪がロックする範囲である。この状態のドライバに対して、ブレーキ・ペダルは感触が重く、車両は当然に期待されるほど迅速に減速していない。
【０００４】
車台に関連するオーバステアリングの傾向をも有している車両において（即ち、重量分布は、車両の後部が急速なコーナリングで且つブレーキ作動状態の間に外側に滑走するような分布である。）、この傾向は、旋回の外側で前車輪に与えられる横力によって更に増強される。
【０００５】
カム・サークル（Ｋａｍｍ’ｓ ｃｉｒｃｌｅ）の物理的相関により、車輪に伝達されなければならないブレーキ圧力が小さければ小さいほど、伝達できる横案内力は大きい。従って、車両は、その操舵入力に追随し、オーバステアリングの傾向を有する。既知のシステムにおいて、ＡＢＳシステムは、存在する滑り角とその結果として生じるタイヤのスリップとに起因して、外側の車輪のブレーキ圧力を低下させる。しかし、このドライブ状態においては、そのようなブレーキ圧力の低下によって、車両は更に不安定になる。車両の安定性能は、外側の前車輪にわずかに過剰なブレーキ操作を行うことに応じて、前述の状態でのみ達成される。
【０００６】
既知の車両動特性制御システムは、オーバステアリング／アンダーステアリングを検出するための高価な付加的な検出技術を使用している。このようなシステムにおいて使用される付加的な検出技術は、一般に、流入圧力センサ、ヨー・センサ、横方向加速度センサ、縦方向加速度センサ、操舵角センサなど、典型的なＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）またはＴＣＳ（トラクション制御システム）には装備されていない装置、を含んでいる。そのような車両動特性制御システムは、かかるシステムによって正確な物理的限界の決定が可能であることに起因して、セレクト・ロー制御原理のアンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）に関連して使用されることはない。セレクト・ロー制御原理を利用可能であり且つそれを使用する車輪速度のみを有する典型的なＡＢＳ／ＴＣＳは、不安定なブレーキ作動状態の間に、更に不安定な車輪を制御することによって後車軸を制御することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、車両が限界コーナリング速度で旋回している際にブレーキ作動状態にあるときにオーバステアリングを抑制し、あるいは車両が旋回している際にブレーキ作動状態にあるときにドリフトを抑制するために、安定性の測度を与える方法および装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内側の前車輪と外側の前車輪とを有する車両におけるブレーキ・システムを制御する方法および装置に関連し、かかる方法および装置において、ドリフト状態および／またはオーバステアリング状態が存在するかどうかの決定が行われ、それが存在する場合に、所定のブレーキ圧力が外側の前車輪に与えられる。車両の旋回状態および／またはブレーキ作動状態は、ドリフト状態および／またはオーバステアリング状態が存在するかどうかを決定するために評価可能であり、そのような状態の存在は、車両の横方向加速度が所定の横方向加速度値を超えるときに、あるいは内側の前車輪の速度と外側の前車輪の速度との間の差が第一の所定の速度差を超えるときに、決定される。また、ドリフト状態および／またはオーバステアリング状態の存在は、内側の後車輪の速度と外側の後車輪の速度との間の差が第二の所定の速度差を超えるときに、あるいは外側の後車輪の速度が残りの車輪のそれぞれの速度を所定量だけ超えるときに、決定される。所定のブレーキ圧力は、車両の残りの車輪のそれぞれに与えられるそれぞれのブレーキ圧力より大きく、またドライバが特定できるブレーキ圧力に対応し得る。
【０００９】
本発明によれば、車両はアンチロック・ブレーキ・システムを備えており、このアンチロック・ブレーキ・システムは、車両が旋回中にブレーキ作動しているときに、ドリフト状態またはオーバステアリング状態を認識することができる。アンチロック・ブレーキ・システムは、車両の横方向加速度が所定のしきい値を超えるときに、ドリフト状態またはオーバステアリング状態を認識することができる。アンチロック・ブレーキ・システムは、横方向加速度センサによって横方向加速度を検出することができる。代替方法として、横方向加速度はまた、車輪速度を使用して既知の方法によって計算できる。ドリフト状態またはオーバステアリング状態もまた、内側の後車輪の車輪速度と外側の後車輪の車輪速度との間に大きな差、例えば、２ないし５［Ｋｍ／ｈ］の差がある場合に、認識できる。
【００１０】
車両がドリフト状態またはオーバステアリング状態のときに、旋回の外側の後車輪は、最長の円形軌道を描き、従ってその他の車輪に比較して最速の車輪速度を有する。それゆえ、アンチロック・ブレーキ・システムは、外側の後車輪の車輪速度がその他の車輪の車輪速度を所定のしきい値だけ、例えば、１．５［Ｋｍ／ｈ］だけ超えるときに、ドリフト状態またはオーバステアリング状態を認識できる。
【００１１】
アンチロック・ブレーキ・システムがドリフト状態またはオーバステアリング状態を認識するときに、このシステムは、警報フラグを設定し、且つ外側の前車輪のブレーキ圧力を、残りの車輪のそれぞれのブレーキ圧力に比較して上昇させる。警報フラグはまた、警報ランプへの信号として使用でき、例えば、ドリフト状態またはオーバステアリング状態が当該システムによって認識されたこと、あるいはカーブでの限界速度に接近しまたはそれを超えたことを、ドライバに知らせることができる。
【００１２】
外側の前車輪でのブレーキ圧力の上昇は、ドライバが特定できる入力に有利に対応づけることができる。例えば、ブレーキ圧力の上昇は、ドライバによってブレーキ・ペダルに与えられた力に対応させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による改良されたアンチロック・ブレーキ・システムの一実施例の重要なコンポーネントを、簡単な形式で説明している。車両の４つの車輪は、右前車輪１ａ、左前車輪１ｂ、左後車輪１ｃ、右後車輪１ｄとして、図示されている。速度センサ２ａ−２ｄは、各車輪に設けられてその速度を測定し、車輪速度を示す信号をＡＢＳ制御システム５に送る。マイクロプロッセッサを含むＡＢＳ制御システム５は、それぞれの速度センサからの信号を評価し、内部のプログラミング論理に従って、各車輪のブレーキ圧力を個々に制御する。特に、ＡＢＳ制御システム５は、それぞれの速度センサからの信号を評価して、ドリフト状態またはオーバステアリング状態が存在するかどうかを決定し、それが存在する場合に、車両を安定化するために各車輪のブレーキ圧力を制御する。カーブ走行中における車両のブレーキ作動の安定性を改良するためにＡＢＳ制御システムによって使用される論理ルーチンの例は、図２に詳細に示されている。ＡＢＳ制御システム５はまた、横方向加速度センサ７からの信号も受け取り、この信号はドリフト状態またはオーバステアリング状態を認識するために使用できる。車輪のブレーキ圧力を調整するために、ＡＢＳ制御システム５は、弁３ａ−３ｄに信号を送る。弁の開閉に応じて、ブレーキ・シリンダ４ａ−４ｄの圧力は減少または増加し、それにしたがって、車輪のブレーキ圧力を減少しまたは増加する。ＡＢＳ制御システム５はまた、警報ランプ６に接続されており、当該システムがドリフト状態またはオーバステアリング状態を認識するときに、信号を警報ランプ６に送り、その事実をドライバに知らせる。
【００１４】
車輪速度から車両の横方向加速度を決定することは、当該技術分野においては知られている。車両のヨー・レートは右車輪の車輪速度と左車輪の車輪速度との間の差から決定でき、次いで横方向加速度は車両のヨー・レートから決定できる。高速度に対するロール運動によって、内側および外側の車輪に作用する垂直方向の力に差が生じる。
【００１５】
前車軸でのヨー・レートは、前車輪の車輪速度と後車輪の車輪速度との間の差／車両のトラック幅／車輪の操舵角の余弦、である除算の値に等しい。横方向加速度は、車両の基準速度とヨー・レートとの積によって得ることができる。
【００１６】
図２は、図１におけるＡＢＳ制御システム５によって使用できる、論理ルーチンの例を示している。このルーチンはステップ２０１でスタートし、その後直ちに、ＡＢＳ制御システム５は、ステップ２０２で、車両が旋回しているかどうかを決定する。車両が旋回していないと、ルーチンが再びスタートする。車両が旋回中であると、ＡＢＳ制御システム５は、ステップ２０３で、車両が左に旋回しているか右に旋回しているかに応じて、内側および外側の前車輪および後車輪を識別する。次いで、ステップ２０４において、ＡＢＳ制御システム５は、車両がブレーキ作動状態かどうかを決定する。車両がブレーキ作動状態にないと、ルーチンが再びスタートする。車両の車輪がブレーキ作動状態にあると、ＡＢＳ制御システム５は、ステップ２０５で、ドリフト状態またはオーバステアリング状態が存在するかどうかを決定する。前述のように、ＡＢＳ制御システム５は、横方向加速度が所定のしきい値を超えると、あるいは内側の車輪の車輪速度と外側の車輪の車輪速度との間の差が所定の車輪速度差のしきい値を超えると、あるいは外側の後車輪の車輪速度が残りの車輪の車輪速度を所定の最小車輪速度値だけ超えると、ドリフト状態またはオーバステアリング状態の存在を決定する。いずれの場合においても、ドリフト状態またはオーバステアリング状態の存在が認められると、ＡＢＳ制御システム５は、ステップ２０６を実行し、残りの車輪のブレーキ圧力に比較して、外側の前車輪のブレーキ圧力を所定の量だけ上昇させる。ドリフト状態またはオーバステアリング状態が存在しないと、ステップ２０１で、ルーチンが再びスタートする。ステップ２０６が実行された後に、ステップ２０５が繰り返され、外側の前車輪のブレーキ圧力は、ドリフト状態またはオーバステアリング状態が存在しなくなるまで、その他の車輪のブレーキ圧力より高く維持される。
【００１７】
図３は、カーブ走行中の３つのドライブ状況を説明している。図３の左側の図におけるカーブ１１は、車両の速度および減速度が車輪の滑りを生じない程度に十分低い旋回中にブレーキ作動状態にある車両８の軌道を示す。車両８は、図において、左方に旋回し、従って、右前車輪１ａは外側の前車輪である。左前車輪１ｂは内側の前車輪であり、左後車輪１ｃは内側の後車輪であり、右後車輪１ｄは外側の後車輪である。図３の右側の図におけるカーブ１２は、安定化されていないオーバステアリング状態にある車両９の軌道を示している。車両の重量分布に起因して、また車両９の速度または減速度のいずれかがその車両に対する限界速度値または限界減速度値を超えることに起因して、車輪は路面上をスリップする。図示のように、車両の後部は、車両の前部よりも速く外側に滑動する。
【００１８】
図３のカーブ１３は、本発明によって認識され且つ補償されたオーバステアリング状態を経た車両１０の軌道を示す。特に、車両１０のオーバステアリング状態が、前述のように、ＡＢＳ制御システム５によって一度認識されると、オーバステアリング状態が存在しなくなるまで、特別な追加分のブレーキ圧力が外側の前車輪に与えられる。外側の前車輪をオーバーブレーキ作動することは、ドリフト状態またはオーバステアリング状態にある車両を安定化する傾向にあり、その理由は、当該車輪のブレーキ力が車両の中心軸の周りに負のモーメントを働かせ、車両の後部を外側に滑動させる傾向によって発生される中心軸の周りの正のモーメントを抑制するためである。
【００１９】
外側の前車輪でのブレーキ力を上昇させることによって、ヨー・モーメントに対する平衡トルクが発生される。ここで、ヨー・モーメントは、（車両のステアリングによるモーメント）＋（車両のオーバステアリングによるモーメント）−（外側の車輪のブレーキ力によるモーメント）、で計算される値である。
【００２０】
同時に、伝達可能な横方向案内力は、カム・サークルの原理、従って結果として得られるステアリングによるモーメントに従って、外側の前車輪でのオーバーブレーキ作動状態の間に減少される。その後、全ヨー・モーメントが低下する。
【００２１】
本発明により、オーバステアリング状態を認識し、かかる状態を外側の前車輪をオーバーブレーキ作動することにより、明らかに車両のオーバステアリング状態の動作を抑制する。更に、車両のブレーキ動作特性および減速度特性が改良される。本発明の更なる利点は、ブレーキ・ペダルの操作感覚を改善することであり、それは、より多くのブレーキ用流体が前述のような状態で外側の前車輪に供給されるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるブレーキ・システムのコンポーネントおよびその機能を説明する図である。
【図２】図２は、図１に示されたＡＢＳ制御システムによって実行される論理ルーチンを説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明による改良されたブレーキ・システムを備えた場合と備えていない場合とについて、車両のカーブでの限界速度を超えないかまたはそれに等しい車両速度で、また車両のカーブでの限界速度を超える車両速度で、カーブ走行中にブレーキを作動するときに、典型的なドライブ状態を説明する図である。
【符号の説明】
１ａ 右前車輪
１ｂ 左前車輪
１ｃ 左後車輪
１ｄ 右後車輪
２ａ−２ｄ 速度センサ
３ａ−３ｄ 弁
４ａ−４ｄ ブレーキ・シリンダ
５ ＡＢＳ制御システム
６ 警報ランプ
７ 横方向加速度センサ
８、９、１０ 車両
１１、１２、１３ 軌道

Claims (13)

1. 内側の前車輪と外側の前車輪とを有する車両におけるブレーキ・システムを制御する方法であって、ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかが存在するかどうかの決定が行われ、且つそれが存在する場合に、所定のブレーキ圧力が前記外側の前車輪にのみ与えられる、車両におけるブレーキ・システムを制御する方法において、
   前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかの存在が、前記車両の横方向加速度が所定の横方向加速度値を超えるときに決定されること、および
   前記車両が外側の後車輪を更に含み、前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかの存在が、前記外側の後車輪の速度が残りの車輪のそれぞれの速度を所定量だけ超えるときに、決定されること、
   を特徴とする車両におけるブレーキ・システムを制御する方法。
2. 前記車両の旋回状態およびブレーキ作動状態の少なくともいずれかが、前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかが存在するかどうかを決定するために評価されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかの存在が、前記内側の前車輪の速度と前記外側の前車輪の速度との間の差が第一の所定の速度差を超えるときに決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記車両が内側の後車輪を更に含み、前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかの存在が、前記内側の後車輪の速度と前記外側の後車輪の速度との間の差が第二の所定の速度差を超えるときに決定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 前記所定のブレーキ圧力が、前記車両の残りの車輪のそれぞれに与えられるそれぞれのブレーキ圧力より大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 前記所定のブレーキ圧力が、ドライバの特定できるブレーキ圧力に対応することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかが存在すると、警報フラグが設定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 内側の前車輪（１ｂ）と外側の前車輪（１ａ）とを有する車両におけるブレーキ・システムを制御する装置であって、ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかが存在するかどうかを決定し、且つ、それが存在する場合に、所定のブレーキ圧力を前記外側の前車輪（１ａ）にのみ与えるためのブレーキ・システム制御手段（５）を備える、車両におけるブレーキ・システムを制御する装置において、
   前記制御手段（５）は、前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかの存在を、前記車両の横方向加速度が所定の横方向加速度値を超えるときに決定すること、および
   前記車両が外側の後車輪（１ｄ）を更に含み、前記制御手段（５）は、前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかの存在を、前記外側の後車輪（１ｄ）の速度が残りの車輪のそれぞれの速度を所定量だけ超えるときに決定すること、
   を特徴とする車両におけるブレーキ・システムを制御する装置。
9. 前記制御手段は、前記車両の旋回状態およびブレーキ作動状態の少なくともいずれかを、前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかが存在するかどうかを決定するために評価することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記制御手段は、前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかの存在を、前記内側の前車輪の速度と前記外側の前車輪の速度と間の差が第一の所定の速度差を超えるときに決定することを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
11. 前記車両が内側の後車輪を更に含み、前記制御手段は、前記ドリフト状態およびオーバステアリング状態の少なくともいずれかの存在を、前記内側の後車輪の速度と前記外側の後車輪の速度との間の差が第二の所定の速度差を超えるときに決定することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記所定のブレーキ圧力が、前記車両の残りの車輪のそれぞれに与えられるそれぞれのブレーキ圧力より大きいことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記所定のブレーキ圧力が、ドライバの特定できるブレーキ圧力に対応することを特徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記載の装置。

Images