JPH09226546A

JPH09226546A - アンチロックブレーキシステム

Info

Publication number: JPH09226546A
Application number: JP3829996A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Irie; 喜朗入江
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 1997-09-02
Anticipated expiration: 2016-02-26
Also published as: JP3520885B2

Abstract

(57)【要約】【課題】登坂路においても車体停止状態を安定的に維
持することができるアンチロックブレーキシステムを提
供すること。【解決手段】車輪速センサからの出力信号および車体
加速度センサからの出力信号に基づいて推定車体速度を
算出し、車輪速センサからの出力信号に基ずいて算出し
た車輪速と推定車体速度とに基づいて車輪のスリップ関
連量を算出した後、スリップ関連量が所定値以下になる
ようにブレーキ油圧回路のホイールシリンダの増減圧制
御を行う制御手段を備えたアンチロックブレーキシステ
ムにおいて、制御手段が車体の停止を判定する手段を備
えており、ブレーキ操作中に車体停止判定手段が車体停
止と判定した時にはホイールシリンダの油圧を車体停止
可能な圧力に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体制動時の車輪
ロックを防止するためのアンチロックブレーキシステム
（ＡＢＳ）に関するものであり、特に、車輪速センサお
よび車体加速度センサからの出力信号に基づいて制御を
実行するＡＢＳに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＡＢＳは一般に、車輪速と推定車体速度
に基づいて車輪のスリップ関連量を算出し、このスリッ
プ関連量が所定値以下になるようにブレーキ油圧回路の
ホイールシリンダの増減圧制御を行うものである。推定
車体速度の算出には、車輪速と車体加減速度から推定車
体速度を算出するものがある。従動輪を備えた車両の場
合には、従動輪の車輪速から車体速度を比較的精度よく
推定することが可能である。これに対して、全輪が駆動
輪である４輪駆動方式の車両（４ＷＤ車）の場合には、
全輪にエンジン・パワートレイン系のイナーシャが加わ
るために路面のμによっては全輪がスリップ状態になる
ことが考えられる。そのため、この種の車両に対するＡ
ＢＳは、車輪速から推定した車体速度に車体加速度セン
サ出力に基づく制限を設ける、すなわち、車輪速と車体
加減速度から推定車体速度を算出することが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、車輪速と車
体加減速度から推定車体速度を算出するＡＢＳが搭載さ
れている車両の場合には、登坂路において緩制動操作を
行って停止しようとしたときに、僅かなずり下がりが生
じることがあった。

【０００４】図５は、この従来のＡＢＳが搭載されてい
る車両のずり下がり現象を示すタイミングチャートであ
る。同図において、実線１は加速度センサ出力に基づく
加減速度値Ｇを示し、実線２は車両加減速度を示し、実
線３はＡＢＳが作動中か否かを示し、実線４は車輪速を
示し、破線５は推定車体速度を示している。また座標は
横軸に時間をとり、縦軸に速度ｖをとっている。なお、
実線１の加減速度値Ｇは、低Ｇ、中Ｇ、高Ｇの３段階の
値をとり、加速・減速の区別がない。また、実線４の車
輪速については前進・後退の区別がない。

【０００５】この図は、坂道を登坂している車両が時刻
ｔ１において緩制動を開始した場合を示しており、車両
加減速度を示す実線２から判るように時刻ｔ１から減速
状態に入り、加速度センサ出力１が中Ｇから低Ｇに移
る。時刻ｔ２では車輪速４と推定車体速度５との差がＡ
ＢＳ作動しきい値６を越えたため、実線３で示すように
ＡＢＳがオンして、ホイールシリンダの油圧を減圧する
制御が開始される。その後ホイールシリンダの減圧制御
が行われつつも登坂であるために時刻ｔ３では車輪速が
零となるが、推定車体速度５は未だ高い値を示している
ためＡＢＳの作動状態が維持される。そのため、車体が
後退し後退速度と推定車体速度とが一致する時刻ｔ４で
ＡＢＳがオフされる。そして、時刻ｔ５で停止する。

【０００６】このように、時刻ｔ３から時刻ｔ５おい
て、車体の僅かなずり下がりが生じるのは、推定車体速
度が実際の車体速度と遊離して緩制動であるにもかから
わずＡＢＳが誤って作動してしまうことに起因し、この
遊離が生じるのは、加速度センサが坂道走行のためにＧ
sinθ（但し、Ｇは重力加速度であり、θは坂道の登り
角度）だけオフセットするからである。図６は、推定車
体速度と実際の車体速度とが遊離する理由を説明するた
めの図である。車輪速に基づく時刻ｔ７における推定車
体速度１０が時刻ｔ６での加速度センサの出力値に基づ
く下限１３および上限１４の範囲内であれば、それがそ
のまま推定車体速度として採用される。なお、加速度セ
ンサが高Ｇを示せば下限１３と上限１４による範囲角度
は広く設定され、低Ｇを示せば狭く設定される。また、
登坂走行の場合にも、加速度センサによる制限値はオフ
セットにより狭く設定され、下限１３が下限１５に、上
限１４が下限１６にそれぞれ誤ってしまう。これにより
推定車体速度１０は推定車体速度１２に補正され、実際
の車体速度と遊離してしまうのである。

【０００７】このような問題に対して、特開昭６４−６
３４５６号の発明では、前後Ｇセンサの出力を常時所定
値だけ補正している。しかし、この方法では、坂路によ
るオフセット分を正確に検出できないため、実際には車
体が停止してるにも拘らず車体速算出値が零とならない
ことがあり、この場合に減圧制御されるとずり下がりを
防止できない。

【０００８】本発明は、車輪速センサからの出力信号お
よび車体加速度センサからの出力信号に基づいて推定車
体速度を算出するＡＢＳにおいて、その搭載車両が登坂
路における緩制動による停止を行った場合でも、車両の
ずり下がりが生じないＡＢＳを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のアンチロックブ
レーキシステムは、車輪速センサからの出力信号および
車体加速度センサからの出力信号に基づいて推定車体速
度を算出し、車輪速センサからの出力信号に基ずいて算
出した車輪速と前記推定車体速度とに基づいて車輪のス
リップ関連量を算出した後、スリップ関連量が所定値以
下になるようにブレーキ油圧回路のホイールシリンダの
増減圧制御を行う制御手段を備えたアンチロックブレー
キシステムにおいて、制御手段が車体の停止を判定する
手段を備えており、ブレーキ操作中に車体停止判定手段
が車体停止と判定した時にはホイールシリンダの油圧を
車体停止可能な圧力に制御するものである。

【００１０】登坂路においては車体加速度センサがオフ
セットされているため、緩制動を行った場合でもＡＢＳ
が作動し、車体が停止状態に至っても作動し続ける場合
があるが、車体停止判定手段が車体停止と判定した時に
はホイールシリンダの油圧を車体停止可能な圧力に制御
するので、車体の停止状態が維持される。

【００１１】車体停止判定手段は、車輪速センサからの
出力信号に基づく車輪速が実質的に零であり、車体加速
度センサの出力信号に基づく加減速度値が所定値以上で
ある場合に車体停止と判定するものであることが望まし
い。この車体停止判定手段によれば、既存のセンサ、す
なわち、車輪速センサおよび加速度センサの出力によっ
て車体停止を判定することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明のＡＢＳの一実施形
態を示す構成図である。このＡＢＳは、コントローラ１
００と加速度センサ２００と油圧回路３００とから構成
される。なお、このコントローラ１００と油圧回路３０
０は、加速操作時の駆動輪のスリップを防止するトラク
ションコントロール（ＴＲＣ）も併せて行うように構成
されている。

【００１３】油圧回路３００は、ブレーキペダル３０１
の動作に伴う圧力を直接受け、その圧力に応じたブレー
キ油圧を発生するマスタシリンダ３７０と前後左右の車
輪の各ディスクブレーキ用ロータにそれぞれ設けられた
ホイールシリンダ３０２〜３０５との間を油圧パイプで
連結したものであり、その間にコントローラ１００によ
って制御されるＡＢＳアクチュエータ３２０とＴＲＣア
クチュエータ３４０とが介在している。ＡＢＳアクチュ
エータ３２０は、４つの３ポジションソレノイドバルブ
３２２〜３２５を備え、ソレノイドバルブ３２２はフロ
ント左ホイールシリンダ３０２に、ソレノイドバルブ３
２３はフロント右ホイールシリンダ３０３に、ソレノイ
ドバルブ３２４はリア左ホイールシリンダ３０４に、そ
してソレノイドバルブ３２５はリア右ホイールシリンダ
３０５にそれぞれ接続されている。ＡＢＳアクチュエー
タ３２０はさらに、フロント用のポンプ３２６、リザー
バー３２７、バルブ３２８、３２９と、リア用のポンプ
３３０、リザーバー３３１、バルブ３３２、３３３とを
備えている。

【００１４】ＴＲＣアクチュエータ３４０は、２つの２
ポジションソレノイドバルブ３４１、３４２と３つのバ
ルブ３４３、３４４、３４５とを備えている。また、Ｔ
ＲＣアクチュエータ３４０の他にＴＲＣ用の要素とし
て、ＴＲＣポンプ３５１、リザーバータンク３５１が設
けられている。

【００１５】この油圧回路３００の各ソレノイドバル
ブ、各ポンプ等はすべてコントローラ１００により制御
される。なお、油圧回路３００に含まれるものではない
が、各車輪のロータには、車輪速センサ３６２、３６
３、３６４、３６５がそれぞれ設けられており、その出
力センサパルスはコントローラ１００に送られる。

【００１６】つぎに、この油圧回路３００の動作を、Ａ
ＢＳ・ＴＲＣ非作動時、ＡＢＳ作動時、ＴＲＣ作動時の
３つに分けて簡単に説明する。両制御非作動時には、ソ
レノイドバルブ３２２、３２３、３２４、３２５、３４
１、３４２がそれぞれ図示の状態になっており、この状
態でブレーキペダル３０１が踏まれると、マスタシリン
ダ３７０の油圧が上昇し、フロントホイール系ではブレ
ーキフルードがマスタシリンダ３７０からソレノイドバ
ルブ３２２、３２３を経てホイールシリンダ３０２、３
０３に至り、フロントホイールのロータを締め付ける。
同時に、リアホイール系ではブレーキフルードがマスタ
シリンダ３７０からソレノイドバルブ３４１、ソレノイ
ドバルブ３２４、３２５を経てホイールシリンダ３０
４、３０５に至る。ブレーキペダル３０１が解放される
と、踏み込み時と逆のルートでブレーキフルードがマス
タシリンダ３７０に戻る。

【００１７】ＡＢＳ作動時の減圧モードでは、ソレノイ
ドバルブ３２２〜３２５のマスタシリンダ側のポートが
閉じてリザーバー側のポートが開くため、各ホイールシ
リンダのブレーキフルードが対応するソレノイドバルブ
を経てリザーバー３２７、３３１に至り、各ホイールシ
リンダの圧力が減じる。リザーバー３２７、３３１に溜
まったブレーキフルードはそれぞれポンプ３２６、３３
０によってマスタシリンダ３７０に戻される。ＡＢＳ保
持モードでは、ソレノイドバルブ３２２〜３２５のマス
タシリンダ側とリザーバー側の２つのポートが閉じるた
め、各ホイールシリンダの油圧が保持される。ＡＢＳ増
圧モードでは、ソレノイドバルブ３２２〜３２５の状態
は非作動時と同じとなり、マスタシリンダ３７０のブレ
ーキフルードがホイールシリンダ３０２、３０３、３０
４、３０５に送られる。このとき、リザーバー３２７、
３３１にブレーキフルードが残っていればポンプ３２
６、３３０でブレーキフルードをマスタシリンダ３７０
に汲み上げる。

【００１８】ＴＲＣ作動時の増圧モードでは、ソレノイ
ドバルブ３４１のマスタシリンダ３７０側のポートが閉
じＴＲＣポンプ３５１側のポートが開き、ソレノイドバ
ルブ３４１のポートは開いて、ＴＲＣポンプ３５１が作
動状態となる。ＡＢＳアクチュエータ３２０のリアホイ
ール側のソレノイドバルブ３２４、３２５はリザーバー
３１１側が閉じマスタシリンダ３７０側が開いている。
これにより、ブレーキフルードはＴＲＣポンプ３５１か
らソレノイドバルブ３４１、ソレノイドバルブ３２４、
３２５を経てホイールシリンダ３０４、３０５に送ら
れ、ロータが締め付けられる。ＴＲＣポンプ３５１の吐
出圧はバルブ３４３により一定に調整されている。ＴＲ
Ｃ保持モードでは、ＴＲＣアクチュエータ３４０および
ＴＲＣポンプ３５１が増圧モードと同じ状態であり、Ａ
ＢＳアクチュエータ３２０のソレノイドバルブ３２４、
３２５がＡＢＳのときと同じ保持状態となる。これによ
り、ホイールシリンダ３０４、３０５の油圧は保持され
る。ＴＲＣ減圧モードでは、ソレノイドバルブ３４１の
ＴＲＣポンプ３５１側ポートが開きマスタシリンダ３７
０側ポートが閉じ、ソレノイドバルブ３４２のポートが
開く。また、ＡＢＳアクチュエータ３２０のソレノイド
バルブ３２４、３２５はソレノイドバルブ３４１側ポー
トが閉じホイールシリンダ３０４、３０５側ポートが開
く。これにより、ブレーキフルードはホイールシリンダ
３０４、３０５からソレノイドバルブ３２４、３２５、
ソレノイドバルブ３４２を経てマスタシリンダリザーバ
ー３５２に送られる。

【００１９】加速度センサ２００の代表的な構造を、振
り子式下限速度センサを例に挙げて図２に示す。この加
速度センサは、半径２０ｍｍ程度の扇型のアルミ板２０
１を備えている。アルミ板２０１は軸２０２に揺動自在
に取り付けられており、軸２０２が車体の左右方向に向
くように配置されることにより、車体の水平前後方向の
加速・減速に応じて矢印２０７の方向に揺れる。アルミ
板２０１の外周部には、半径方向に複数のスリットが切
り込まれている。また、アルミ板２０１の片側には２つ
の受光素子２０３と２０４が配置され、反対側には受光
素子２０３と２０４にそれぞれ対向する発光素子２０５
と２０６が配置されている。このような構成において、
加速・減速が為されると、アルミ板２０１が加減速に応
じて傾く。アルミ板２０１には複数のスリットが設けら
れているため、アルミ板２０１の傾斜角度に応じて受光
素子２０３、２０４に発光素子２０５、２０６からの光
が入射されたり、入射されなかったりする。この光の入
射の有無が受光素子２０３、２０４で電気信号に変換さ
れ、コントローラ１００に伝達される。この受光素子２
０３、２０４の出力パターンの組み合わせにより、車体
の加減速度が零、低Ｇ、中Ｇ、高Ｇのいずれかの加減速
度値に置換される。

【００２０】コントローラ１００はマイクロコンピュー
タを内蔵し、各車輪に設けられた車輪速センサ３６２〜
３６５からのセンサ出力信号と加速度センサ２００から
のセンサ出力信号とから推定車体速度を算出し、制御対
象である車輪の車輪速が、推定車体速度値に対して所定
値以下の値になったときにＡＢＳ作動状態に入る。これ
により、ＡＢＳアクチュエータ３２０がホイールシリン
ダ３０２〜３０５の油圧を減少するように制御される。

【００２１】また、コントローラ１００は、ＡＢＳ作動
中において車体停止判定を行う。図３はＡＢＳのメイン
ルーチン処理に対して、所定時間間隔で行われる割り込
みルーチン処理を示すフローチャートである。まず、加
速度センサ２００の出力値が中Ｇまたは高Ｇであるか否
かの判断を行う（ステップ３１）。車体停止直前を含む
車体停止時には加減速度はほぼ零となり、水平路走行時
は加速度センサ出力もほぼ零となる。しかし、登坂路に
おいては、加速度センサ２００は坂道によるオフセット
のために加速側に約Ｇ sinθの値を示す。すなわち、登
坂路で車体停止した時には加速度センサは必ずＧ sinθ
程度の値を示す。そこで、この車体停止判定ルーチンに
おいては加速度センサ出力が中Ｇまたは高Ｇであること
で、Ｇ sinθであることを推定し、ステップ３２に移行
する。もし、中Ｇまたは高Ｇでなければ、割り込みルー
チンを抜けてＡＢＳのメインルーチンに戻る。

【００２２】ステップ３２では、４輪中の最大車輪速Ｖ
ｗmax が零か否かを判断する。最大車輪速Ｖｗmax が零
であれば、４輪すべての車輪速が零、すなわち、４輪す
べてが停止していることになる。判断３１の肯定は、通
常走行時の加速・減速によっても生じる状態であるが、
さらにこの判断３２で最大車輪速Ｖｗmax が零である場
合は、登坂路での車体停止以外に考えられない。判断３
２で肯定と判断した場合は、ステップ３３に移行してＡ
ＢＳアクチュエータ３２０を制御し、ホイールシリンダ
３０２〜３０５の油圧を増圧する。通常のＡＢＳ作動は
この時点で終了させる。

【００２３】なお、登坂路での停止時に加速度センサが
約Ｇ sinθを示すことは上述した通りであるが、この値
は当然に坂道の登り角度θの値によって変化する。本実
施形態では、中Ｇ＝Ｇ sinθを満足する角度θ１以上の
登り角度をもつ坂路でのずり下がりを防止するものであ
るが、この判断での加速度センサ出力値のしきい値は適
宜設定すればよい。

【００２４】つぎに本実施形態のＡＢＳを搭載した車両
が登坂走行中に緩制動をかけた場合の動作を図４のタイ
ミングチャートを用いて説明する。同図において、実線
４０１は加速度センサ２００の出力に基づく加減速度値
を示し、実線４０２はＡＢＳが作動中か否かを示し、実
線４０３は車輪速を示し、破線４０４は推定車体速度を
示している。また座標は横軸に時間をとり、縦軸に速度
ｖをとっている。なお、実線４０１の加減速度値は、低
Ｇ、中Ｇ、高Ｇの３段階の値をとり、加速・減速の区別
がない。

【００２５】時刻ｔ１０において、緩制動を開始すると
車輪速４０３は徐々に減速するが、加速度センサの制限
のために推定車体速度４０４はあまり下がらない。その
ため、時刻ｔ１１において、車輪速４０３と推定車体速
度４０４との差がＡＢＳ作動開始のしきい値以上とな
り、ＡＢＳが作動する。その後ホイールシリンダの減圧
制御が行われつつも登坂であるために時刻ｔ１２では車
体は停止し、車輪速が零を示す。この車体停止の直前か
ら、加速度センサ２００の出力に基づく加減速度値４０
１は、坂路によるオフセットのために中Ｇ（ただし加速
度側の値）を示すため、図３に示す車体停止判定ルーチ
ンによって、ホイールシリンダの油圧を強制的に増圧し
て車輪の回転を止め、ＡＢＳはこの時点で作動が終了す
る。これにより、車体の後退が防止できる。

【００２６】本実施形態では、車体停止判定手段として
ＡＢＳのメインルーチン処理の中に所定時間間隔で割り
込む車体停止判定ルーチンを用いている。これは、通常
のＡＢＳのためのセンサ、すなわち、車輪速センサおよ
び加速度センサの出力によって車体停止を判定すること
ができるからであるが、これに代えて、ドップラセンサ
のような車体停止を直接検出できるセンサを用いてもよ
い。

【００２７】また、車体停止判定における最大車輪速Ｖ
ｗmax が零か否かの判断は、車体の停止を車輪速に基づ
いて推定するものであるから、最大車輪速に限定される
ものではない。例えば、本実施形態では４輪の中の最も
速い車輪速が零か否か、すなわち、４輪の車輪速がすべ
て零か否かを判断しているが、これに代えて、車両制動
時に最大車輪速となると思われる車輪を予め決めてお
き、その車輪速が零か否かを判断するものでもよいし、
判定前に最大車輪速となると思われる車輪を推定し、そ
の該当車輪速が零か否かを判断するものでもよい。さら
に、４輪のうちのたとえば２つの車輪速が零か否かを判
断するものでもよい。

【００２８】また、本実施形態では、登坂路での車体停
止と判定したときにホイールシリンダの油圧を強制的に
増圧しているが、車体停止可能な圧力に制御すればよ
い。したがって、例えば、車体停止判定時のホイールシ
リンダの油圧状態が車体停止可能な圧力となっていれ
ば、増圧に代えて単に保持するだけでもよい。

【００２９】さらに、ホイールシリンダ油圧の強制増圧
を行うために、本実施形態ではＡＢＳ制御を停止させた
が、車体停止判定後に推定車体速度を小さめに補正した
り、制御開始基準を低くしたりして、ＡＢＳ制御条件を
厳しくすることで、強制増圧を行ってもよい。また、本
実施形態のようにＴＲＣシステムを搭載している場合に
は、ＴＲＣアクチュエータを用いてホイールシリンダの
油圧を強制的に上昇させることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＡＢＳに
よれば、車輪速センサからの出力信号および車体加速度
センサからの出力信号に基づいて推定車体速度を算出す
るＡＢＳであっても、その搭載車両が登坂路における緩
制動による停止を行った場合に、車両のずり下がりが生
じることがなく、停止状態を安定的に確保することがで
きる。また、車輪速センサからの出力信号に基づく車輪
速が実質的に零であり、車体加速度センサの出力信号に
基づく加減速度値が所定値以上である場合に車体停止と
判定すれば、通常のＡＢＳ用のセンサ、すなわち、車輪
速センサおよび加速度センサの出力を利用することがで
きるため、車体停止判定手段を極めて安価に構成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるＡＢＳの構成を示す
ブロック図。

【図２】本実施形態における加速度センサの構造を示す
斜視図。

【図３】本実施形態における車体停止判定ルーチンを示
すフローチャート。

【図４】本実施形態の動作を示すタイミングチャート。

【図５】従来のＡＢＳの動作を示すタイミングチャー
ト。

【図６】ＡＢＳにおける推定車体速度の算出方法を示す
図。

【符号の説明】

１００…コントローラ、２００…加速度センサ、３００
…油圧回路、３２０…ＡＢＳアクチュエータ、ホイール
シリンダ…３０２〜３０５。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪速センサからの出力信号および車体
加速度センサからの出力信号に基づいて推定車体速度を
算出し、前記車輪速センサからの出力信号に基ずいて算
出した車輪速と前記推定車体速度とに基づいて車輪のス
リップ関連量を算出した後、前記スリップ関連量が所定
値以下になるようにブレーキ油圧回路のホイールシリン
ダの増減圧制御を行う制御手段を備えたアンチロックブ
レーキシステムにおいて、前記制御手段は車体の停止を判定する手段を備え、ブレ
ーキ操作中に前記車体停止判定手段が車体停止と判定し
た時には前記ホイールシリンダの油圧を車体停止可能な
圧力に制御することを特徴とするアンチロックブレーキ
システム。
【請求項２】前記車体停止判定手段は、前記車輪速セ
ンサからの出力信号に基づく車輪速が実質的に零であ
り、前記車体加速度センサの出力信号に基づく加減速度
値が所定値以上である場合に車体停止と判定することを
特徴とする請求項１に記載のアンチロックブレーキシス
テム。