JPH06213801A

JPH06213801A - 路面摩擦係数測定方法

Info

Publication number: JPH06213801A
Application number: JP5004845A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Harada; 正治原田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-01-14
Filing date: 1993-01-14
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】車両走行中に走行路面の摩擦係数を随時推定
可能とする。【構成】車両走行中、コントローラ（２０１）により
制御バルブ（２０２）が短時間にわたって開弁される
と、エアタンク（１）からの圧縮空気がブレーキチャン
バ（７）に供給されて非駆動輪の一方に小さい制動力が
印加される。コントローラは、摩擦係数と車輪減速度な
どとの相関関係に基づいて、車輪速センサ（２０３）に
より制動力印加前後に検出した車輪速データから求めた
車輪減速度から摩擦係数を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の各種制御に用い
られる制御情報としての推定路面摩擦係数データを求め
るための路面摩擦係数測定方法に関し、特に、車両走行
中に摩擦係数データを車両作動部などの作動とは別個独
立に随時収集可能な路面摩擦係数測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に各種システムを搭載して、車両の
制動性能，操舵性能などを向上することが知られてい
る。例えば、制動距離の短縮化などを企図して、駆動輪
及び非駆動輪の車輪速データに基づいて検出した車体速
および車輪速から実際のスリップ率を算出し、スリップ
率が所定範囲になるように各輪の制動力を増減制御する
アンチスキッドブレーキシステム（ＡＢＳ）が知られて
いる。又、発進時などに駆動輪に加わる駆動力を適正に
するトラクションコントロールシステム或はアンチスピ
ンレギュレータ（ＡＳＲ）システムが知られている。前
輪操舵時に後輪をも操舵して車両旋回時の操縦性などを
向上させる四輪操舵（４ＷＳ）システムも公知である。
又、マスタシリンダ圧の増大に伴うホィールシリンダ圧
の上昇度合を抑制するためのプロポーショニングバルブ
をバイパスして設けたバイパスバルブを開閉制御して、
前輪制動力と後輪制動力との配分を適正にする制動力配
分制御システムが知られている。更に、サービスブレー
キの負担を軽減するための補助ブレーキシステム例えば
リターダも公知である。

【０００３】その一方で、走行路面は天候などによって
乾燥状態にあったり凍結している等その状態は種々であ
り、路面状態によって制動特性などが種々に変化する。
従って、上記各種システムの作動制御にあたっては、走
行路面の滑り易さを表す路面摩擦係数（路面μ）を勘案
することが望ましい。そこで、従来例えば、パワーステ
アリング装置を備えた４ＷＳシステムでは、ステアリン
グハンドル角と車速とから前輪の横滑り角が求められる
ことと、横滑り角と路面μとによって定まるコーナリン
グフォースとパワーステアリング装置の作動圧とがほぼ
比例関係にあることとを考慮して、ハンドル角、車速及
び作動圧から算出した路面μを勘案して目標後輪舵角を
定めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハンド
ル角に応じて路面μを推定する上述のタイプの路面μ算
出方法は、ハンドルの回転操作が行われたときに初めて
路面μの推定が可能になるに過ぎない。その一方で、低
μ路走行中にあっては、車両に装備された補助ブレーキ
の作動に伴って発生する制動力が過大になると、後輪が
ロックして車両の走行安定性を失うおそれがある。この
様に、車両の関連作動部又は車載システムの作動に応じ
て算出される路面μに基づいて車載システムの作動を制
御する従来法によれば、低μ路走行時の安定性などを担
保するための処置を適正タイミングで行えないおそれが
ある。

【０００５】そこで、本発明は、車両走行中、車両の関
連作動部または車載システムの作動とは別個独立に、走
行路面の摩擦係数を随時推定可能とする路面摩擦係数測
定方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の路面摩擦係数測
定方法は、車両走行中に小さい制動力を短時間にわたっ
て車輪に加え、小さい制動力を車輪に加える毎に車輪の
減速度を検出し、検出した車輪減速度に基づいて路面摩
擦係数を推定することを特徴とする。好ましくは、路面
摩擦係数推定のための制動力は、ブレーキ装置の通常の
制動動作が行われないときに限って、非駆動輪に加えら
れる。

【０００７】

【作用】車両走行中、車輪に小さい制動力が短時間にわ
たって加えられる。好ましくは、この制動力は、ブレー
キ装置の通常の制動動作が行われないときに限って、一
方の非駆動輪に加えられる。この様に、制動力が車輪に
加えられると、当該車輪の回転が減速する。そして、車
輪減速度が検出され、次に、路面摩擦係数と車輪減速度
などとの相関関係に基づいて、検出車輪減速度から路面
摩擦係数が推定される。車輪駆動力が加わらない非駆動
輪に路面摩擦係数推定のための制動力を印加する本発明
の特定の態様にあっては、車輪駆動力による影響がな
く、推定摩擦係数が正確に求まる。

【０００８】斯く推定された路面摩擦係数は、車両に装
備される各種システムたとえば補助ブレーキの作動制御
に供される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例の路面摩擦係数測定
方法が適用されるトラック，バス等の大型車両について
説明する。図１を参照すると、車両に搭載されるエアブ
レーキシステムは、エンジンにより駆動されるコンプレ
ッサ（図示略）により圧縮された空気を蓄えるためのフ
ロント及びリアブレーキ用のエアタンク１，２を備え、
両エアタンク内の圧縮空気圧をプレッシャガバナ（図示
略）により所定圧に保持するようにしている。運転者が
ブレーキペダル４を踏み込み操作すると、ブレーキバル
ブ３からフロント及びリアのリレーバルブ５，６にブレ
ーキペダル４の踏み込み量に応じた信号圧（エア圧）が
供給され、この入力信号圧に応じてリレーバルブ５，６
が開弁してエアタンク１，２からの圧縮空気がフロント
及びリアのブレーキチャンバ７，７’及び８，８’に夫
々供給され、前輪及び後輪に制動力が加わるようになっ
ている。一方、ブレーキペダル４の踏み込み操作が解除
されると、ブレーキバルブ３とフロント及びリアのリレ
ーバルブ５，６との間の圧縮空気が、ブレーキバルブ３
から排出されて、前輪及び後輪の制動力が消滅する。

【００１０】又、車両には例えば油圧式リターダが補助
ブレーキとして設けられ、サービスブレーキの耐久性向
上が図られている。油圧式リターダは、エンジンの本体
側に設けたステータと、エンジンのクランク軸側に設け
たロータとを備え、リターダ作動時にはステータとロー
タ間に作動油を充填してステータとロータ間における作
動油の反力を利用してロータの運動エネルギを吸収し、
リターダを使用しない時には作動油を抜くようになって
いる。このため、リターダは、内蔵のオイルポンプによ
り、リターダ作動時にオイルパンからリターダ内に作動
油を送り込み、非作動時には作動油をオイルパンにリリ
ーフするように設けられている。

【００１１】例えば、図２及び図３に示すように、リタ
ーダ１０３は、ディーゼルエンジン１０１とトランスミ
ッション１０４との間でクランク軸１０２と同軸に配さ
れ、詳しくは、フライホイール１０６と、エンジンブロ
ック１０５に螺着固定したフライホイールハウジング１
０７との間に介在している。リターダ１０３は、フライ
ホイールハウジング１０７側に設けたステータ１１０
と、クランク軸１０２に取り付けたロータ１１１とを備
えている。フライホイールハウジング１０７は、内周縁
において、ロータ１１１のハブ１１１ａに液密に摺接し
ている。リターダハウジング１０８は、外周縁がフライ
ホイールハウジング１０７に螺着固定され、内周縁がシ
ール１１２を介してロータハブ１１１ａに液密に摺接し
ている。

【００１２】リターダ１０３は、例えば内接ギヤポンプ
からなるオイルポンプ１１５を更に備え、ロータ１１１
内に収納されたポンプハウジング本体１１６は、シール
部材を介してロータ１１１に嵌合すると共に、ベアリン
グを介してロータボス１１１ａにより回転自在に支持さ
れている。ポンプハウジング本体１１６内に収納された
外歯車１１９は、入力軸であるロータハブ１１１ａに外
嵌固定されてロータ１１１と一体に回転可能になってい
る。ステータ凹部１１０ｂに軸方向に摺動自在に嵌合す
る側板１２０とステータ１１０の端壁との間には、リタ
ーンスプリングと、外部駆動回路に接続したソレノイド
とからなる電磁クラッチ１２１が配されている。オイル
ポンプ１１５の吸入口は、ステータ１１０に設けた作動
油供給路に接続され、吐出口はリターダ１０３内に開口
し、リターダ外周部には作動油排出路が接続されてい
る。作動油供給路はオイルタンクに接続され、作動油排
出路は切換弁、リリーフ弁等を介してオイルタンクに接
続されている。

【００１３】上記構成において、電磁クラッチ１２１が
オフされてソレノイドが消勢状態にあると、オイルポン
プ側板１２０がリターンスプリングのばね力によりポン
プハウジング本体１１６の端面に圧接され、オイルポン
プ１１５がポンプとして機能する。即ち、ロータ１１１
と共に回転する外歯車１１９によりオイルタンクから作
動油が吸い込まれて、リターダ１０３内に充満し、これ
により、ロータ１１１の回転エネルギが作動油により吸
収されて、リターダ１０３が作動する。一方、電磁クラ
ッチ１２１がオンしてソレノイドが付勢されると、ソレ
ノイドにオイルポンプ側板１２０が吸着してポンプハウ
ジング本体１１６の端面から離隔し、この結果、オイル
ポンプ１１５の吸入口と吐出口とが連通してポンプ機能
が解除され、リターダ１０３が非作動化される。

【００１４】次に、本実施例の路面摩擦係数測定方法を
実施するための測定装置について説明する。図１に示す
ように、路面摩擦係数測定装置は、マイクロプロセッ
サ，メモリ，入出力回路，タイマなどからなるコントロ
ーラ２０１と、例えば常閉型電磁開閉弁からなる制御バ
ルブ２０２と、非駆動輪の一方たとえば左前輪の車輪速
を検出するための車輪速センサ２０３とを備えている。
制御バルブ２０２は、フロント用エアタンク１とダブル
チェックバルブ１０との間において管路９と並列に延び
る管路２０４の途中に設けられている。

【００１５】ダブルチェックバルブ１０は、セレクトハ
イ機能を有するもので、バルブ１０の２つの入力ポート
に供給される空気圧のうち、より高圧のものを選択する
ように構成されている。従って、図１のエアブレーキシ
ステムの通常の制動動作のためにフロント用リレーバル
ブ５が開作動すると、フロント用エアタンク１からの圧
縮空気が管路９とダブルチェックバルブ１０とを介して
左前輪用ブレーキチャンバ７に供給され、左前輪のブレ
ーキが右前輪及び左右後輪のブレーキと共に制動動作す
る。一方、後で詳述する路面摩擦係数測定のために制御
バルブ２０２が開作動すると、エアタンク１からの圧縮
空気が管路２０４とダブルチェックバルブ１０とを介し
てブレーキチャンバ７に供給されることになる。但し、
管路２０４は、該管路を介して圧縮空気が左前輪のブレ
ーキチャンバ７に供給されたときに左前輪ブレーキによ
って発生される制動力が、エアブレーキシステムの通常
制動動作により発生される制動力よりも相当に小さくな
るように構成されている。このため例えば、管路２０４
の途中には、該管路を介する圧縮空気量を低減するため
の絞りが形成されている。

【００１６】以下、図４及び図５を参照して、上記構成
の路面摩擦係数測定装置の作動を説明する。車両走行
中、例えばコントローラ２０１に内蔵の割り込みタイマ
から所定周期Ｔで送出される割り込み信号が発生する
と、コントローラ２０１のプロセッサは、図４に示す路
面μ測定ルーチンの実行を開始する。

【００１７】割り込み信号発生時、プロセッサは、路面
μ測定許容時間ΔＴを計時するためのタイマをリスター
トさせ（ステップＳ１）、次に、時間ΔＴが経過したと
きに発生されるタイマ出力の有無に基づいて、今回の割
り込み信号に対応する路面μ測定許容時間ΔＴが経過し
たか否かを判別する（ステップＳ２）。割り込み信号発
生直後にあっては、ステップＳ２の判別結果が否定にな
るので、プロセッサは、ブレーキペダル４の踏み込み操
作に応じて変化するブレーキスイッチの出力レベルを参
照して、エアブレーキシステムの通常の制動動作が行わ
れているか否かを更に判別する（ステップＳ３）。

【００１８】割り込み信号発生時に通常の制動動作が行
われており、従って、路面μ測定のための制動動作を行
うことは不適切であるとステップＳ３で判別すると、プ
ロセッサは、ステップＳ２に戻って測定許容時間ΔＴが
経過したか否かを再度判別する。従って、通常の制動動
作が終了することなく、測定許容時間ΔＴが経過した場
合には、今回の割り込み信号に対応する路面μ測定は行
われず、次回の割り込み信号が発生したときに路面μ測
定の可否が再度判別されることになる。これにより、制
動力が過大になる等の、通常の制動動作と路面μ推定の
ための制動動作との同時実行に起因する不都合が防止さ
れる。

【００１９】一方、通常の制動動作が行われていないと
ステップＳ３で判別すると、プロセッサは、路面μ計測
のための制動時間Δｔを計時するための制動時間タイマ
をリスタートさせ（ステップＳ４）、次に、車輪速セン
サ２０３からの出力に基づいて、路面μ計測のための制
動の開始直前における左前輪の車輪速を検出し、プロセ
ッサに内蔵の第１レジスタに検出車輪速データを第１車
輪速データとして格納する（ステップＳ５）。更に、プ
ロセッサは、常閉型電磁開閉弁からなる制御バルブ２０
２に、出力回路を介して、例えばハイレベルの制御出力
を送出する（ステップＳ６）。この結果、制御バルブ２
０２が開弁動作し、フロント用エアタンク１からの圧縮
空気が管路２０４とダブルチェックバルブ１０とを介し
て左前輪のブレーキチャンバ７に供給され、これにより
左前輪ブレーキが制動動作する。この様に、小さい制動
力が左前輪に加えられると、左前輪の回転が減速し始め
る。

【００２０】次いで、プロセッサは、制動時間タイマ出
力に基づいて路面μ測定のための制動開始時点から制動
時間Δｔが経過したか否かを判別し（ステップＳ７）、
この判別結果が否定であれば制動時間Δｔが経過するの
を待つ。その後、制動時間Δｔの経過をステップＳ７で
判別すると、プロセッサは、車輪速センサ出力に基づい
て、制動時間Δｔにわたって小さい制動力を加えた直後
における左前輪の車輪速を検出し、プロセッサに内蔵の
第２レジスタに検出車輪速データを第２車輪速データと
して格納する（ステップＳ８）。更に、プロセッサは、
制御バルブ２０２にローレベルの制御出力を送出し（ス
テップＳ９）、これにより制御バルブ２０２が閉弁動作
して、フロント用エアタンク１から左前輪ブレーキチャ
ンバ７への圧縮空気供給を停止させ、左前輪ブレーキの
制動動作が解除される。

【００２１】そして、プロセッサは、第１及び第２レジ
スタの夫々から第１及び第２車輪速データを読み出し、
第１，第２車輪速データに基づいて左前輪減速度ｄＶ／
ｄｔを算出し（ステップＳ１０）、更に、摩擦係数μと
車輪減速度ｄＶ／ｄｔなどとの相関関係に基づいて予め
作成しメモリに格納しておいたマップを参照して、算出
車輪減速度ｄＶ／ｄｔから推定摩擦係数（左前輪タイヤ
と走行路面との間の摩擦係数の推定値）μを求める（ス
テップＳ１１）。

【００２２】例えば、推定摩擦係数μの決定に用いる上
記マップは、摩擦係数μを、制動力Ｂの大きさ，左前輪
に加わる重量（輪重）Ｗ，左前輪の慣性モーメントＩ及
び左前輪減速度ｄＶ／ｄｔの関数として表す演算式μ＝
（Ｂ／Ｗ）−［｛Ｉ・（ｄＶ／ｄｔ）｝／Ｗ］に従って
予め作成される。ここで、上記演算式は、関係式μ＝
｛Ｔ／（Ｗ・Ｒ）｝−［｛Ｉ・（ｄω／ｄｔ）｝／（Ｗ
・Ｒ）］と、関係式Ｔ＝Ｂ・Ｒと、関係式（ｄω／ｄ
ｔ）＝Ｒ・（ｄＶ／ｄｔ）とから導出したもので、Ｔ，
Ｒ及びｄω／ｄｔは、左前輪に加わる制動トルク，左前
輪のタイヤ動半径および左前輪の角減速度を夫々表して
いる。

【００２３】なお、上記演算式において、制動力Ｂは、
エアブレーキシステム，制御バルブ２０２及び管路２０
４の構成ならびに制御バルブ２０２の開弁時間Δｔによ
って定まる既知の値をとり、慣性モーメントＩは車輪の
構成によって定まる既知の値をとる。一方、輪重Ｗは車
両における積載状態に応じて変化する。そこで、上記ス
テップＳ１１での摩擦係数μの決定には、複数種類用意
しておいたマップのうち、ストロークセンサなどによっ
て検出した積載状態データに応じて求めた輪重Ｗに対応
するものが用いられる。

【００２４】以上のようにして摩擦係数μを決定する
と、プロセッサは、今回の割り込み信号に対応する路面
μ測定ルーチンを終了し、次の割り込み信号の発生に待
機する。そして、次の割り込み信号が発生すると、路面
μ測定ルーチンを同様に実行する。この様にして、割り
込み信号が発生する毎に推定摩擦係数μが決定される。
なお、路面μ測定のために左前輪に加えられる制動力は
小さく、制動力印加時間も短いので、制動力印加により
車両走行に影響が生じることはない。又、エンジンから
の駆動力が加わらずかつリターダ作動による影響が及ば
ない非駆動輪である左前輪に摩擦係数推定のための制動
力を印加するので、摩擦係数推定にあたって駆動力など
の影響を受けることがない。

【００２５】そして、上述のように決定した推定摩擦係
数μは、図２及び図３に示すリターダ１０３の作動制御
に供される。すなわち、コントローラ２０１又は別途設
けたコントローラの制御下で、リターダ外部の駆動回路
からリターダ１０３の電磁クラッチ１２１へ励磁電流が
供給される励磁時間あるいは励磁電流の大きさが推定摩
擦係数μの大きさに応じて調整されて、電磁クラッチ１
２１のオフ時間ひいてはリターダ１０３の作動時間、或
は、電磁クラッチの係合度合ひいてはリターダの作動度
合が可変制御される。即ち、例えば、路面μ測定ルーチ
ンで決定した推定摩擦係数μが小さいときには、リター
ダ１０３が非作動化されて、補助ブレーキ力の発生を阻
止し、これにより、凍結路などの低μ路を走行中は補助
ブレーキをかけないようにする。或は、推定μが小さい
ときは、リターダ作動時間を短くし又はリターダ作動度
合を弱くして、リターダ１０３が発生する補助ブレーキ
力を予め抑制し、過大な補助ブレーキ力の発生によって
低μ路走行中の車両の走行安定性が損なわれないように
する。

【００２６】本発明の路面摩擦係数推定方法は、上記実
施例に限定されず、種々に変形可能である。例えば、上
記実施例では補助ブレーキとしてのリターダを搭載した
車両に適用される摩擦係数推定方法に関して説明した
が、本発明の方法は、油圧式リターダ以外の補助ブレー
キシステムやＡＢＳ又は４ＷＳなどの種々のシステムを
装備した車両に適用可能で、これにより各種システムの
作動を推定摩擦係数に応じて制御可能となる。又、上記
実施例では、非駆動輪の一方のみに摩擦係数推定のため
の制動力を加えるようにしたが、非駆動輪の他方あるい
は双方に制動力を印加しても良い。

【００２７】

【発明の効果】上述のように、本発明の路面摩擦係数測
定方法は、車両走行中に小さい制動力を短時間にわたっ
て車輪に加え、小さい制動力を加える毎に車輪の減速度
を検出し、検出した車輪減速度に基づいて路面摩擦係数
を推定するようにしたので、車両走行中に走行路面の摩
擦係数を随時推定可能である。従って、車両に搭載され
る各種システムの作動を路面状態に応じて適切に制御可
能となり、車両性能を向上可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による路面摩擦係数測定方法
を実施するための装置をエアブレーキシステムと共に示
す概略図である。

【図２】図１に示すエアブレーキシステムおよび摩擦係
数測定装置と共に車両に搭載されるリターダの搭載部位
を示す概略図である。

【図３】図２のリターダを詳細に示す断面図である。

【図４】図１に示すコントローラが実行する路面摩擦係
数測定ルーチンの一部を示すフローチャートである。

【図５】図４に一部を示した路面摩擦係数測定ルーチン
の残部を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１，２エアタンク４ブレーキペダル５，６リレーバルブ７，７’，８，８’ ブレーキチャンバ１０ダブルチェックバルブ１０３リターダ１２１電磁クラッチ２０１コントローラ２０２制御バルブ２０３車輪速センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両走行中に小さい制動力を短時間にわ
たって車輪に加え、前記小さい制動力を前記車輪に加え
る毎に前記車輪の減速度を検出し、検出した車輪減速度
に基づいて路面摩擦係数を推定することを特徴とする路
面摩擦係数測定方法。
【請求項２】ブレーキ装置の通常の制動動作が行われ
ていないときに限って、前記小さい制動力を前記車輪に
加えることを特徴とする請求項１の路面摩擦係数測定方
法。
【請求項３】前記車輪としての非駆動輪に、前記小さ
い制動力を加えることを特徴とする請求項１の路面摩擦
係数測定方法。