JPH04504836A - 自動二輪車のアンチロック防止制動方法と粘着係数の決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 自動二輪車のアンチロック防止制動方法と粘着係数の決定方法 技術分野 本発明は、車輪の回転の遅れまたはスリップが予め定めた敷居値を越えたときに 前輪または後輪の制動器内の制動圧力を一定に保ちまたは減少させる自動二輪車 の車輪のアンチロック（ａｎｔｉ−１ｏｃｋ）ブレーキ方法に関する。

本発明は、さらに、自動二輪車の車輪と道路との間の粘着係数を決定する方法、 特に縦方向と横方向の粘着係数の決定に関する。

冑景技術 自動二輪車のアンチロック制動方式自体は、多くの種類が知られている。それら によれば、四輪車用のアンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）に、単一ト ラックの二輪車両の特性を考慮して、変更が加えられている。

四輪車両については、短時間、他の車輪以上にある車輪を減速することにより、 より強く減速された車輪のスリップから粘着係数についての情報を引き出し、車 道とその車輪の間の瞬間の粘着係数に関する情報を得る方法が知られている。こ の場合、四輪車の運転の安定性が、そのような短期の外乱により害されることが ないと仮定する。これに対して、二輪車については、両方の車輪が安定である必 要があるので、この方法は不適当であろう。

技術的課題 本発明の目的は、自動二輪車の従来のＡＢＳ制動方式を、コストをかけることな く改良し、車輪と道路の間の粘着係数についての情報が得られるようにすること であり、他方では、決定された粘着係数に従ってアンチロック制御を調整するこ とである。

本発明の第一の具体例によれば、例えば、カーブ走行中のように、自動二輪車が 傾いた状態にあるかどうかを決定する。そして、この傾きの測定値に応じて、ア ンチロック制御の応答の敷居値および／または傾きの測定値に対応するアンチロ ック制御のための圧力増加の勾配を設定する。これは、限定されたグレージング により行われる。自動二輪車の傾きの他には、それ自体は公知の手段により、横 方向の加速度をも決定し、アンチロック制御の調整を行うことができる。

傾きまたは横方向の加速度に関連する調整は、あらかじめ定めたいくつかのステ ージ、特に３つの異なった段階により実施される。応答敷居値および／またはア ンチロック防止制御に関する圧力増加の勾配は、傾きの角度または横方向の加速 度の値に従って、３段階に変化させることができる。そして、応答敷居値または ＡＢＳ制、？Ｉの圧力増加の勾配を、傾きの増大または横方向の加速度につれて より微妙に設定し、傾きまたは横方向の加速度が大きくなると、制動時に、減速 された車輪がより小さい最大スリップを引き起こすようにさせることができる。

本発明の示すところによれば、ある与えられた時間、前輪より以上に自動二輪車 の後輪を減速させ、前後の車輪の回転速度および／または回転の遅れを比較し、 この比較の結果から自動二輪車の車輪と道路の間の粘着係数を決定する。

本発明は、カーブを通って運転している時でさえも、運転の安定性を相当なリス クにさらすことなしに、短い時間の間、前輪よりさらに強く後輪を制動すること により、自動二４輪車を制動することができるという発見に基づくものである。

このことは、四輪車両においては、後輪の過度なブレーキングが垂直軸のまわり のトルクを生じさせ、完全な不安定状態をもたらすのとは明らかに対照的である 。

直進前進運動（自動二輪車について注意すべき程の傾きがない運動）中のブレー キングについては、上述のように若干強く制動される後輪と前輪との間のスリッ プは、特定のタイヤと与えられた荷重（ドライバー、乗客、手荷物の重量）を備 えた特定の自動二輪車の粘着係数の明確な関数である。与えられた荷重について 、この関数は、コンピュータに変数として記憶させることができる（例えば、表 の形式で）。実験のデータは、異なった既知の粘着係数（別の既知の方法で測定 された）を有するテストコースにおける試験走行によりめることができ、コンピ ュータに入れておけばよい。

自動二輪車の瞬間的荷重は、簡単な応力測定により決定することができ、例えば 低速前進運転の間に、コンピュータに記録される。コンピュータは、このように 自動二輪車の荷重を“知り”、そして制動の際には、記憶したデータに基づいて 、定められた態様で前輪よりさらに減速された後輪のスリップから直接に粘着係 数を決定することができる。本発明の望ましい実施例によれば、これは、機械的 圧力そ（止弁により、前部車軸の制動器に後部車軸の制動器よりも原理的に低い 圧力を供給することにより達成できる。このようにしてめられた粘着係数は、運 転者に示されるか、あるいはアンチロック防止制御の制御の改良ため、直接に利 用される。粘着係数（摩擦係数）が低いほど、ＡＢＳＷＩｉＷの調節、すなわち 圧力の減少の始まりを引き起こすアンチロック防止制御の敷居値または制動にお ける一定の圧力水準の維持は、さらに鋭敏に設定されなければならない０本発明 によるタイヤと道路の間の粘着係数の決定により、測定した粘着数値に基づき、 ＡＢＳ圧力増加の勾配または敷居値を粘着の数値に対応して設定でき、より優れ たアンチロック防止制御が可能となる。

従って、本発明のもう一つの望ましい実施例によれば、いわゆる初期制動サイク ル（すなわちアンチロック防止制御動作の最初のサイクル）において、非常に低 い制動圧力（ブレーキを掛けはじめるのに丁度足りる圧力）を自動二輪車の前車 軸の制動器に供給する一方、後車軸の制動器には比較的高い圧力を供給する。

このようにして、タイヤと道路の間の粘着係数に関する情報を、アンチロック防 止制動制御動作の始めに得ることができる。続いて、測定された摩擦係数に従っ て、それに続（全ての制御サイクルについてＡＢＳ制御をセットする。具体的に は、測定された摩擦係数に基づいて正確に調整された制動圧力が、前車軸の制動 器に加えられる。

自動二輪車の制動において特に重要なのは、いわゆる縦方向と横方向の粘着の係 数である、言い変えれば、ある時には進行方向における、また他方ではそれに垂 直な方向における摩擦係数である。これらの２つの摩擦係数は、特にカーブにお ける、傾いた位置での自動二輪車の運転に決定的なものである。

本発明は、カーブ中を運転しているときの自動二輪車の車輪と道路との間の瞬間 的な粘着係数を決定する方法を提供する。そのためには、少なくとも次の量が制 動操作の間に測定される： （ａ）道路への垂直方向と水平方向の車輪荷重、（ｂ）制動トルク、 （ｃ）車輪加速度、 （ｄ）　もし望まれるならば、傾き。

縦方向と横方向の粘着係数はこれらから導き出される。

道路に対して垂直な方向と水平な方向の車輪荷重（それぞれ、ＦＭとＦ、）は、 傾き角度と自動二輪車で直接に測定できるいくつかの力により本発明に従って計 算される。

ある与えられた制動装置のための制動トルクＭ、は、制動器の典型的な摩擦係数 と平均温度を仮定すれば、測定可能な制動圧力から直接得られる０本発明を改良 したものによれば、摩擦ライニングの温度を測定することができ、そして制動ト ルクが温度により決定される。上述のように、制動器の制動トルクは、制動圧力 に対応してＡＢＳコンピュータに記録され、もし制動器の測定された温度に応じ て、必要ならば数値計算のためにコンピュータにおいて、後に利用できる。

車輪の回転速度と回転減速は、ＡＢＳコンピュータを用いて従来の手法で決定ま たは計算される。

図面の簡単な説明 本発明の具体的表現は図を参照して更に説明される。

図１は傾いた位置にある自動二輪車、その中心線および・本発明において重要な 力ベクトルと角度の模式的な表現である。図２は自動二輪車の傾きの測定の図式 表現の実例である。そして、図３　ａ　−ｄはスリ・ノブの関数として各々縦方 向と横方向の粘着係数の図式表現の表示である。

発明の最良の実施例 本発明に従って決定される粘着係数μは、文献中においては、摩擦係数または制 動圧力の係数としても参照される。例えば、ＢＯＳＣＨＴＥＣＨＮＩＳＣＨＥ　 ＢＥＲＩＣＩ（ＥＴＥ。

ｖｏｌ、７．１９８０．　Ｎｏ、２．　（英語の特別版１９８２年２月、ｌ５Ｓ Ｎ０００６−７８９Ｘ　）参照。

自動二輪車がカーブを通って運転しているとき、すなわち傾斜しているときには 、ＡＢＳ制動のため、縦方向（運転方向、すなわちカーブの接線）の粘着係数μ 、と横方向（言い変えれば縦方向に関して垂直な、すなわちカーブに関して放射 状の）の粘着係数μ、を調べる意味がある。

ニュートンの゛回転カニ慣性モーメント×回転加速度”という原理により、物理 的考察に基づ＆Ｎで縦方向の粘着係数μ、に関して下記の微分方程式力く成立す る。

（上述のＢＯＳＣＨＴＥＣＨＮＩＳＣＨＥ　ＢＥＲＩＣＨＥＴＥ参照）θ　×　 ゐ　十　Ｍ３ 横方向の粘着係数μ、は、下記の式の定義による：Ｆ。

ＦＭ 上記の等式のにおいて、 μ、＝　縦方向の粘着係数（摩擦係数）μ、＝　横方向の粘着係数 θ　＝　車輪の回転の慣性モーメント（結合条件に応じて車輪へ運動学的に連結 される車輌部品を含む）ａ　＝　車輪加速度 Ｍｍ＝　車輪に働く制動トルク Ｆ、−道路に平行な車輪荷重（図１参照）ＦＮ＝　道路に垂直な車輪荷重（図１ 参照）Ｒ＊＝　車輪半径。

上記のμｍの等式中のθとＲ８の両方は、特定の自動二輪車の定数であるとみな すことができるため、最初から固定して設定することができる。制動トルりＭ３ は、測定可能である。すなわち、制動器の温度や摩擦ライニング等の第二次的な 近似を無視した場合の第一次の近似において制動トルクに対応する、制動器中の 支配的な制動圧力を計測することにより測定できる。

もし望まれるならば、制動器の温度を測定すること力くでき、実験データを基に したその制動トルりへの影響を同様にコンピュータに記憶させることができ、そ して支配的な制動圧力と温度を基に、コンピュータで関連する制動トルクを決定 することができる。

車輪加速度ゐは、ＡＢＳ技術分野において公知の回転速度センサーを用いて決定 される。

車輪荷重Ｆ０とＦ、は、自動二輪車に作用してＩ／）る力の計測および自動二輪 車の傾きλの計測により決定される。これは図１および２の中で説明される。

図１は、Ｍで示された中心線をもつ道路Ｆ上の自動二輪車のタイヤＲをダイヤグ ラムとして示す。自動二輪車は傾斜した位置にある。その傾き角度λは、図１と ２の中の垂直方向Ｖに関して表示される。傾きのために、タイヤＲと道路Ｆの間 の接触点Ｐは、対称線（中心線Ｍ）から離れて進み、図１で示されるように非対 称の位置をとる。

ＦＡとＦ、は、車輪車軸Ａの上で、各々左右のフォークに作用している力である （図１および２）。これらの力Ｆ、とＦ、は、歪み計手段等のような既知の力測 定器により決定することができる。このことは、中心線Ｍに垂直な力の要素Ｆ　 ａＸ、言い変えれば中心線Ｍに垂直な車軸Ａの上に作用している力に関しても同 様である。この力はフォークと車軸の間に作用する。

このように力のベクトルＦＡ、ＦｓおよびＦ。の大きさが決定される。

傾き角度λの決定は、同様に、車輪の荷重Ｆ、とＦ。

をめるために必要である。図２の中で示される配置は、そのためのものである０ 図１に対応する部品に関しては同じ参照記号を付す、超音波送信器Ｔは、傾いた 位置を決定するため、車軸Ａのエリアの中心に配置される。送信器Ｔから距離間 隔ａを置いた受信器Ｒ１とＲ，が、自動二輪車の中心線Ｍの両側に配置される。

送信器Ｔより放射された超音波束は、道路Ｆで反射されて受信器ＲＩ、Ｒｚで受 信される。送信器Ｔからきて、受信器Ｒ３で受信される超音波束は、図２中にお いて３１で示され、超音波束Ｓ２は送信器Ｔから受信器Ｒ２へ反射される。

超音波束ＳＩとＳ２はパルス式に放射されて、個々の受信器への超音波の行程時 間が測定される。このことは、図２ａ、２ｂと２０の中に図式的に示される。

信号の強度Ｉは、図２ａ、２ｂと２０の、中に共通の時間目盛りｔの上に表示さ れる。

図２ａは、送信器Ｔより放射されるパルス信号の強度を示す。もし自動二輪車が 傾いていないならば、すなわちもし角度λが０°であるならば、両方の受信器Ｒ ，とＲ２は同じ時間のｔｏの後に信号を受け取る。対応するパルスは図２ｂと２ ０の中に描かれる。自動二輪車が傾き角度λの傾いた状態にある場合には、受信 器Ｒ，は、より大きな距離のために、時間Δｔだけずれた信号を受け取る。

行程距離が幾何学的条件により直接に決定されるので、特定の瞬間における支配 的な大気の湿気に対応する音の瞬間的な速度Ｃを、時間ｔ０を用いて決定するこ とができる。傾き角度λは、時間差Δもの関数である。この関数は、解析的関数 または表のどちらとしてもコンピュータに記録することができる。このように、 決定される全ての量は、車輪荷重Ｆ、とＦ、を見つけるためのものである。幾何 学的な考察により、車輪荷重のための次の等式が導かれる。

Ｆｓ−Ｆａｓｉｎλ＋Ｆ　ｍ５ｉｎλ−Ｆ、１ＩｃｏｓλＦ　Ｍ　”　Ｆ　ａｃ Ｏ３λ＋Ｆ　、ｃｏｓλ＋Ｆｍｘ３ｉｎλこのようにしてコンピュータは、計測 したデータに基づいて車軸荷重Ｆ、とＦ、を決定し、その値から直接、横方向の 粘着係数μｓ＝　Ｆ　ｓ／　Ｆ　Ｎを決定する。

さらに、コンピュータは、すべての決定要素が知られている上記の微分方程式か ら、縦方向の粘着係数μＬを決定する。

上述の粘着係数の決定は、本発明の第１の実施例である。これは、前輪について は選定的に、そして好ましくは、後輪または両輪についても実施することができ る。

このようにして決定された縦方向または横方向の粘着係数により、減圧の始めま たは定圧の維持のための敷居値が、測定された粘着係数に従って調節される点で 、従来の自動二輪車のＡＢＳ制御が改良される。粘着係数が小さいほど、更に鋭 敏に敷居値を設定しなければならない。本発明により決定される横方向の粘着係 数は、自動二輪車のタイヤにおける横方向の案内力に対応する。

本発明の粘着係数を決定するための別の実施例によれば、前輪より後輪を幾分強 （制動する。四輪車とは対照的に、これは、二輪車については危険性が非常に少 ない。図３に示すように、本発明によれば、後輪の制動圧力係数μ（粘着係数） は、前輪において支配的な制動圧力と比較して一定の比較的小さい値Δμ、だけ 増大させられる。このことは、図３ａの中の制動圧力係数／スリップ曲線の通常 の表現により示される。

スリップＳを横座標にあられす。

図３において、制動圧力の各係数は、前輪については白丸で、後輪については黒 丸で図示される。

もし後輪の制動圧力μ、の係数が値Δμ、たけ上げられるならば、前輪に対する スリップは値ΔＳだけ変化する（図３ａ）。

図３ｂは図３ａと同じ状況の下で、制動圧力の横方向の係数を示す、公知であり 、連続線により図３ａの中に図示されるように、制動圧力の横方向係数（横方向 の力の係数とも呼ばれる）は、スリップが増大すると減少する（上述したＢＯＳ ＣＨＴＥＣＨＮＩＳＣＨＥ　ＢＥＲＩＣＨＴｆ！またはＡＵＴＯＭＯＢＩＬＴＥ ＣＨＮＩＳＣＨＥ　ＺＥＩＴＳＣＨＲＩＦＴの１９６９年６月号の１８１頁およ びそれ以下のＨ，Ｌａ１ｂｅｒと匈。

Ｌｉｍｐｅｒｔによる論文を参照）。

図３ａと図３ｂにおいて、後輪における制動圧力の相対的な増加は、前輪におけ る制動圧力と比較して比較的率（始まる。すなわち制動圧力／スリップ曲線の係 数の安定範囲内のはずれ、すなわち最大値μＬ、１８の左のはずれである。この ため、システムがいわゆるＫｕｍｍｅｒ円の内に明らかにあるので、前後輪の横 方向の力の係数μ、は、図３ｂに示すように一定である（例えば、上テ引用した 雑誌：　ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＴＥＣＨＮＩＳＣＩＩＥＺＢＩＴＳＣＨＲＩＦＴ、 図２を参照）。図３中、ｇ　ｇ＝　Ｖ　ｚ／　ＲＸｇは、横方向の粘着係数によ る遠心力の式の変換を意味する。■は車輌速度、Ｒはカーブの半径、ｇは重力加 速度である。

図３０および３ｄにおいては、条件が異なる。ここでは、後輪の制動器の中の圧 力増加が制動圧力／スリップ曲線の最高係数に非常に近いところがら始まる（図 ３ｃ）。そのため、後輪の横方向の案内力が図３ｄに示すように低下する。シス テムは、縦方向の制動圧力係数μ、および横方向の制動圧力係数μ、（横方向案 内力）に関して、上述のＫｕｍｍａｒの円により予め決定される限界に達する。

従って、図３ｄに示すように、この場合は、差Δμ、ちまた前後車輪の間で発生 する。この差Δμ８は、上述のμ３の測定に基づいて決定することができる。こ のことは、後輪がもはやより高い加圧の対象とされるべきではなく、代わりに差 Δμｓが消えてシステムが図３ａと３ｂによる状態にもう一度従うまで、その圧 力が前輪の制動圧力と共に下げられるべきであることを意味する。

差Δμｍを生み出すための、前輪での制動圧力に比較した後輪の制動圧力増大の 上述の相互作用、および差△μＳについての関連した考察は、自動二輪車の新し いＡＢＳ制動を可能にする。前輪の制動圧力と比較した後輪の制動圧力を、予め 設定した数値まで増大させ、各々の場合の後輪の粘着係数が前輪より差Δμ。

だけ大きくなるようにする。車輪の安定条件を仮定する。すなわち、システムは 、摩擦／スリップ係数曲線の最高値の左側にある（図３ａ、ｃ）。この圧力の増 大は、後輪の横方向の粘着係数μ３が前輪の横方向の粘着係数Δμよと同じであ る限り、継続される（図３ｂ）。反対に、もし前後輪の横方向の粘着係数μ、の 間で差が発生するならば、それは制動圧力が最大値に到達したという事実を示す 。従って、前後輪の制動器内の制動圧力を、横方向の粘着係数Δμ、に関する差 が消えるまで同時に下げなければならない。Δμ、の値は、最大値μＬＩＩＩＩ Ｍを越えてまで増大しないことが理解されよう（図３ａ）。

Ｆｊ（３，１ 要　約　書 予め定めた期間の時間、前輪より強く自動二輪車の後輪を減速し、回転速度また は前後輪の回転を比較する、自動二輪車の車輪と道路間の粘着係数決定方法を提 供する。さらに、自動二輪車の傾きを直接に測定し傾きから縦方向粘着係数と横 方向粘着係数の両方を決定する。このようにして得た粘着係数を自動二輪車のア ンチロック防止制動のための敷居値の調整のために役立てる。

国際調査報告 一一一一一−−１ｍ　ＰＣｒ／ＥＰ　９０１０２３３０国際調査報告 、ＰＣＴ／ＥＰ　９０１０２３３０ Ｓ＾　４３１６３

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．車輪の回転遅れまたはスリップが予め定めた敷居値を越えるときに前輪また は後輪の制動器の制動圧を一定に保持しまたは減少させる自動二輪車の制動アン チロック防止方法において、予め定めた時間だけ前輪の制動器より高い制動圧力 を後輪の制動に供給し、同時に前後車輪の回転遅れを比較し、そして敷居値を比 較の結果に対応して調節することを特徴とする自動二輪車の制動アンチロック防 止方法。
2. ２．予め定めた時間のあいだ前輪より自動二輪車の後輪を減速し、前後車輪の回 転速度および／または回転の遅れを比較し、その結果から粘着係数を導出するよ うにしたことを特徴とする自動二輪車の車輪と道路の間の粘着係数の決定方法。
3. ３．（ａ）道路（Ｆ）に垂直または平行な車輪の荷重（ＦＮ、Ｆ３）、 （ｂ）制動トルク（ＭＢ）、および （ｃ）車輪加速度（ω）、 の値が少なくとも１つの車輪の制動に際して測定され、縦および横方向の粘着係 数をこれらの値から導出することを特徴とする自動二輪車の車輪と道路の間の縦 方向と横方向の粘着係数（μＬ、μｓ）の決定方法。
4. ４．車輪の回転遅れおよび／または車輪のスリップが予め定めた敷居値を越える ときに、前輪または後輪の制動器の制動圧力を一定に維持するかまたは減少させ る制動方法において、道路の粘着係数を請求範囲第２項または第３項の１つに従 って決定し、敷居値を粘着係数に対応して調節することを特徴とする自動二輪車 のアンチロック防止制動方法。
5. ５．自動二輪車の傾きを同時に測定することを特徴とする上記請求範囲各項の何 れか一つに記載の方法。