JPS62146755A - アンチスキツド制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両の制動装置に用いられるアンデスキッド制
御装置に関する。

［従来技術］ 車体速度を■、車輪周速を■ッとすると、スリ■ として定義され、また車輪とこの車輪に接触する路面と
の間の進行方向に関する摩擦係数をμ及び進行方向に直
交する方向に１１１］　する摩擦係数をμ［とすると、
スリップ率Ｓと摩擦係数μ及びμ、との間にはおおむね
第１図に示すような関係があることが知られている。こ
こで曲線ａは車両の進行方向での摩擦係数μを、曲１ｂ
は車両の進行方向に直交する方向での摩擦係数μＬを夫
々示す。第１図から明らかなように、摩擦係数μは、一
般にスリップ率Ｓ＝０．２付近で最大となり、例えば急
制動により車輪がロックして回転しなくなりスリップ率
Ｓが大ぎくなると、減少し、また横方向の摩擦係数μ、
は、スリップ率Ｓの増大と共に急激に減小する。従って
制動中の車両の４定性の向上及び制動距離の短縮を目的
として、単に、制動中摩擦係数μが常に最大値付近とな
るように、換言すればスリップ率Ｓが０．２イ４近に維
持されるように車輪に制動を加えるようにしたアンチス
キッド制御装置では、障害物回避又は高速旋回時の制動
において進行方向に直交する方向での摩擦係数μ［を十
分大きくとることができないため、必要なコナーリング
フォースを発生し龍く、対向車線への飛び出し、スピン
の生起等の虞れがある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は前記諸点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、車両の進行方向に直交する方向の摩擦
係数を所望の値にしく′７、これにより制動中の車両の
安定性の向上及び制動距離１の短縮を計り１ｑる上に、
車両の旋回中の制動に際しても、必要なコナーリングフ
ォースを発生し得、スピン等の危険な事態の発生を抑止
し得るアンチスキッド制御装置を提供することにある。

［問題点を解決するだめの手段］ 本発明によれば前記目的は、車輪周速度を検出する第１
の検出器と、車輪旋回角を検出する第２の検出器と、車
輪への制動油圧を制御する制御ｉｌ］器と、第１の検出
器からの検出信号にもとづいて車輪周速低下上昇のアン
チスキッド制御周期ごとの車輪周速の上昇率と下降率と
の比を求め、この比から路面摩擦係数を推定してこの推
定した路面摩擦係数と第２の検出器からの検出信号とに
もとづいて目標車輪周速度をつくりだし、この目標車輪
周速度に車輪周速度を近づけるように制御器に制御を行
わせる電子制御回路とからなるアンチスキッド制御ｌｌ
装置によって達成される。

［具体例］ 次に本発明を、図面に示す好ましい具体例に基づいて説
明する。

第１図から第６図において、ブレーキペダル１の踏力Ｆ
ｔはマスクシリンダ２に伝達され、マスタシリンダ２は
その断面積Ａｌｌ１と踏力Ｆｔに従って油圧Ｐ＝Ｆ、／
Ａｌｌ１を発生し、この油圧Ｐはキャリパ３に伝達され
る。

キャリパ３は、供給される油圧Ｐによりブレーキパッド
とロータ間の摩擦係数μ、及びキャリパシリンダの断面
積Ａ　に対応した制動力Ｆｂを発生し、自動車の車輪４
は、この車輪４が接触する路面５との間の摩擦係数μに
基づく路面５がらの駆動力Ｆ、と制動力Ｆ、との差及び
車輪系の慣性モーメントＩにより車輪角加速度Ｗを生じ
、これにより車輪４の周速度■、が決定される。尚、こ
の周速度■、と車体６の速度■との差でスリップ率Ｓが
決定し、このスリップ率Ｓに対応して車輪４と路面５と
の間の摩擦係数μが決定し、この決定した＋！！　ｌ？
Ｘ係数μに基づく路面５がら車輪４に与えられる摩擦力
で車体６の減速度Ｖが決定され、これにより車体６の速
度■が決定する。車輪周速度検出器７は、車輪４の回転
速度から車輪周速度ＶＷを検出し、例えば電磁的又は光
学的パルス発信器、計数器及び係数（１輪径）乗募器等
から構成されている。検出器７で得られた車輪周速度■
、は微分器８及び比較器９及び模擬車体速度設定器１７
に供給されており、微分器８は車輪周速度ＶＷを微分し
て車輪加減速度■ッを加減速度比計算器１０及びゆるめ
信号発生器１１に供給する。

比較器９は実際の車輪周速度Ｖ、と目標車輪周速度設定
器１２からの９標車輪周速度Ｖ、とを比較してこの比較
結果をゆるめ信号発生器１１に送出する。

発生器１１は微分器８からの実際の車輪周加減速の車輪
周速度Ｖ　が目標中輪周速度ＶＳ、にりも小であるとい
う比較結果を受信すると、旧紳器１０と電磁弁１４とに
ゆるめ信号ｍを送出する一方、比較器９から実際の車輪
周速度■　が目標中輪周速１良■、よりも大であるとい
う比較結果を受信すると、計算器１０と電磁弁１４とに
ゆるめ解除信号ｍを送出する。計算器１０は、実際の車
輪周速度■、が目標車輪周速度Ｖ、よりも小となった時
刻において発生器１１から発生されるゆるめ信号ｍによ
り微分器８からの加減速度Ｖ　を車輪周速度Ｖ、の降下
率（減速度）ＶＷ、として記憶し、次に実際の車輪周速
度Ｖ　が目標車輪周速度Ｖ、よりも大となった時刻にお
いて発生器１１から発生されるゆるめ解除信号ｍにより
微分器８からの加減速度■、を車輪周速度Ｖ　の上昇率
（加速度）ＶｗＵとして読み■ 取ると共に、この加速度ｖｗｕと先に記憶した減速を計
算し、得られた比αを変換器１５に供給する。

ここで比αは車輪４の慣性モーメントＩの大小にかかわ
らず、路面５の摩擦係数μに関与し、例えばＦ！！擦係
数μが高い場合には、比αは大となり、逆に１！！擦係
数μが低い場合には、比αは小となる。

この比αとＳｅｔ係数μとの関係は、モール化された制
動時の車輪回転系１６の運動方程式からも、また実車に
よる実験からも求めることができ、これを第３図の曲Ｉ
ｌｄで示す。変換器１５には、このようにして求められ
た曲線ｄで示される比αと摩擦係数μとの関係が予め設
定されており、従って変換器１５は、供給される比αに
対応するＩＩＪｔｌ！係数μを設定器１２及び模擬車体
速度設定器１７に供給する。

発生器１１からのゆるめ信号ｍ及びゆるめ解除信号ｍを
受信する電磁弁１４は、ゆるめ信号ｍを受信すると、マ
スタシリンダ２の油圧Ｐを油圧源１８のタンクに逃がし
、ゆるめ解除信号ｍを受信すると、油圧源１８からの油
圧をキャリパ３に供給し、一旦ゆるめられた油圧Ｐを回
復させるように動作する。

このようにＮ磁弁１４及び油圧源１８は車輪４への制動
油圧を制御する。設定器１７は、変換器１５からのであ
って制動開始時の検出器７からの車輪周速に相当し、Ｑ
は重力加速度である）を計算し、計算した模擬車体速度
ｖｒを目４Ｍ車輪周速度設定器１２、微分器１３及び旋
回半径設定器１９に供給する。操舵系２０に連結された
舵角検出器２１は、車輪周速方向と車体中心軸方向との
角度差Ｈθ、すなわち車輪旋回角を検出し、検出した角
度差Ｈθを設定器１９に供給する。設定器１９は供給さ
れた角度差Ｈθ及び模擬車体速度■、により車体の旋回
半径ｒを決定する。極めて低速の場合、車体の旋回中心
は後輪軸２３の延長上に位置するので、車体の前後車輪
間距＠Ｈｂと角度差Ｈ６とにより旋＠ト径ｒ。は、ここ
でβ。は横すべり角であり低速の場合β。

＝２°〜６°位の範囲で表わし得、一方高速の場合、車
体の旋回中心は前方に移動し・て旋回半径は小さくなり
、従って模擬車体速度＼ｌ、の関数（但し、Ｖｌｉｍ−
角度差Ｈθでのスピン限界速度、ｆ（０）＝１゜ を前記極低速の場合の旋回半径ｒ。にかげたちのを高速
の場合の旋回半径ｒとすると、模擬日１体速度Ｖ、の全
での値に対して旋回半径ｒは、ｒ＝ｆ（■ｒ）・ｒ。

と表わし得、設定器１９はこの旋回半径ｒを、供給され
る模擬車体速度Ｖｒと角度差Ｈθとから計算して設定器
１２に供給する。設定器１２は、ブレーキペダル１に踏
み力が適用されているか否かを検出する検出器２２から
の信号と設定器１つからの旋回半径ｒと設定器１７から
の模擬ＩＦ体速度Ｖ、とにより、ブレーキペダル１に踏
み力が適用されている間、その旋回における必要なコー
ナリングフォースｒ １” を計算する一方、変換器１５からの摩擦係数μにより、
目標スリップ率Ｓの最大値３　ｗａｘ（μ）　（第１図
において３ｒｏに対応）、最小値３　ｍ１ｎ（μ）（第
１図においてＳ＝Ｏ近傍）を決定し、発生し得る最゛大
のコーナリングフォースＣＨ ＣＭ−Ｍｋμ（但しＭＫ＝車輪荷重） を決定し、次に第５図に示すような最大スリップ率Ｓｍ
ａｘ（μ）、最小スリップ率３　ｗｉｎ（μ）及び最大
コーナリングフォースＣ，によって規定され、コーナリ
ングフォースＣとスリップ率Ｓとの関係の関数５（Ｃ）
又は５（Ｃ２）から最適スリブプ率、すなわち目標スリ
ップ率Ｓ、を算出する。

目標スリップ率Ｓ、ば必要なコーナリングフォースＣｒ
に応じて最大スリップ率３ｍａＸｌμ）から最小スリッ
プ率Ｓｎ＋ｉｎ　　（μ）の間内において決定され、大
きなコーナリングオースＣが必要な場合には目標スリッ
プ率Ｓ、は最小スリップ率Ｓｍ１ｎ（μ）に近づき、大
きなコーナリングオースースＣが必要ｔない場合には 目標スリップ率Ｓ、は最大スリップ率３　ｍａｘに近づ
き、また発生し得るコーナリングフォースＣＦｌは上記
のとおり車輪荷重Ｍ、及び摩擦係数μ、によって決定さ
れ、従って摩擦係数μＬｍａｘの場合に発生し得るコー
ナリングフォースＣＨは最大となるが、このときスリッ
プ率Ｓは零、すなわち車両は無制動となるため、これを
防ぐべく、目標スリップ率Ｓｒを最小スリップ率３　ｍ
ｉｎ以上とする。設定器１２はこの算出した目標スリッ
プ率Ｓｒにより目標車輪周速度Ｖ、＝Ｖ、（１−８，’
）を計算し、計算した目標車輪周速度ｖ８を比較器９に
供給する。

次にこのように構成されたアンチスキッド制御装置３０
の動作を説明する。まず設定器１２及び１７には、無制
動を防止するために、摩擦係数μの初期値μｍとして１
が設定されているものとする。車体速度■ｗ１で走行し
ている車体６に時刻ｉ０でペダル１に踏力が加えられ、
マスクシリンダ２からキャリパ３に油圧Ｐが加えられる
と、設定器１７は、検出器２２からの検出信号に起動さ
れ）：、最初の模を計算し、設定器１９は旋回半径ｒ１ の計算を行い、この計算された模擬車体速度ｖｒ１は設
定器１２．１９及び微分器１３に、旋回半径ｒ１は設定
器１２に夫々供給される。設定器１２は、摩擦係数μｍ
及び供給される旋回半径ｒ１と模擬車体速度■ｒ１とか
ら必要なコーナリングフォースＣ６を計算し、このコー
ナリングフォースＣｒから目標スリップ率Ｓ　を算出し
、算出した目標スリップ率Ｓ、から最初の目標車輪周速
度Ｖ、として　　ＶＳ１＝Ｖ、１（１−８，） を算出して比較器９に供給する。

時刻ｔ１で■ッ〈Ｖ、１となると、これを検出する信号
発生器１１は、この時点でＶＷ〈■ｒ１が満足されてい
ると、ゆるめ信号ｍを計算器１０及び電磁弁１４に送出
し、電磁弁１４はマスクシリンダ２からの油圧Ｐを油圧
源１８のタンクに逃がしてマスタシリンダ２からのキャ
リパ３への油圧Ｐの減少を生じさせる。−力計算器１０
はゆるめ信号ｍを受信すると、その時点、すなわち時刻
ｔ１において微分器８から供給されている車輪周加減速
度Ｖ、を降下率Ｖｗｄとして記憶する。キャリパ３に供
給される油圧Ｐが減少しても、車輪周速度ＶＷは車輪４
の慣性モーメント等によって直ちには上昇せず、時刻ｔ
　後一旦減少した後に上昇する。時刻ｔ２で■、〉ＶＳ
ｌとなると、これを検出する信号発生器１１はゆるめ解
除信号ｍを計算器１０及び電磁弁１４に送出し、電磁弁
１４は油圧源１８からの油圧をキャリパ３に供給して先
に減少された油圧Ｐを回復させる。−力計算器１０はゆ
るめ解除信号ｍを受信すると、その時点、すなわち時刻
ｔ２において微分器８から供給されている車輪周加減速
度■、を上昇率Ｖ　として読み取ると共に、時刻ｔ１で
記憶しｕ してこの計算結果を変換器１５に供給する。変換器１５
は、この供給された比αから比αに二対応する摩擦係数
μとしてμ２を求め、この１１１１係数μ２を設定器１
２及び１７に供給する。設定器１７は、供給された摩擦
係数μ２より次の模擬車体速度Ｖ、として を修正計算する。設定器１９は修正された模擬車体速度
Ｖ　から修正された旋回半径ｒ２ を計算し、これを設定器１２に供給する。設定器１２は
、供給される修正模擬車体速度Ｖｒ：：、１１正旋回半
径ｒ　及び摩擦係数μ２から必要なコーナリングフォー
スＣ＠修正計算し、これから修正された「 目標スリップ率Ｓｒを算出し、算出した目標スリップ率
Ｓ　から次の目標車輪周速度■、としてＶ、２＝Ｖ、２
（１−３，） を修正算出して比較器９に供給する。尚、設定器１９は
角度差Ｈ６の変化に逐次に対応して旋回半径ｒを目算し
て出力し、従って目標車輪周速度■。

も角度差Ｈθの変化に逐次対応する。車輪周速度■、と
して■ｓ２が比較器９に供給されると、以下前記と同様
に動作し、時刻ｔ３でＶｗく■、２となると、発生器１
１はゆるめ信号ｍを送出し、時刻ｔ　でｖ　＞ｖ、２と
なると、発生器１１はゆるめ解Ｗ 除信号ｍを送出し、これと共に比αが計算され、この計
算された比αにより新たな摩擦係数μが求められ、次々
にアンチスキッド動作のサイクルがくり返えされる。

ところで前記のように構成された制御装置３０では、比
αを求めて摩擦係数μを推定し、これにより模擬車体速
度■　及び目標車輪周速度■８を修正しているため、は
ぼ摩擦係数μの変化に対応したアンチスキッド制御を行
い得る。加えて旋回半径ｒを求めてこれによりスリップ
率ＳをＳ、。からＳ、に修正しているため、換言すれば
進行方向の摩擦係数μをμＣ／μＢ倍してコーナリング
フォースＣをμ［。／μ１６倍しているため、高速走行
時の旋回中の制動の場合又は急旋回と急制動とを同時に
行った場合、対向車線への飛び出し、スピン等の生起を
最小限におさえることができる。

尚、前記具体例では微分器８３１３、比較器９、計算器
１０、発生器１１、設定器１２．１７．１９及び変換器
１５を夫々設けて電子制御回路３１を構成したが、電子
′　　　制御回路３１をマイクロコンピュータ秀で構成
し、このマイクロコンピュータを第７図に示すステンー
ブからなるプログラムにより作動させて前記と同様に動
作させてもよい。このプログラムは、スタートＳＴの後
、ステップ４１で摩擦係数μの初期、化、すなわちμ＝
１の設定を行うと共に目標車輪周速度ｖ　＝ＶＷとする
。次にステップ４２でペダル１の踏み込みを検出器２２
からの信号でセミ出すると、ステップ４３に移行し、車
体加減速度＼ｔ、をｒＰ、擦係数μで決定し、ステップ
４４及び４５で検出器７からの車輪周速度■　から車輪
周加減速１！ＩＶ　ｗを計算し、ステップ４６で車体減
速度Ｖｒと車輪周加減速度Ｖ　とを比較し、■やがＶ、
より小ならば車輻がロックしはじめたと判断してアンチ
スキッド動作を行うべくステップ４７に移行する。ステ
ップ４７は目ＩＩＡＩＩ輪周速度ＶＳを設定するルーチ
ンであり、このルーチンでは第８図に示すように、ステ
ップ４７１で検出器２１からの角度差Ｈ６を読み込み、
ステップ４７２で車体の極低速度時の旋回半径ｒ。−Ｈ
／５ｉＮ（ＨＢ−β０）の目算を行い、ステップ４７３
で求められた模擬車体速度Ｖｒによリステップ４７４で
この速度■、に合致した旋回半径ｒの修正を、計算式 に基づいて行い、次にステップ４７５で旋回半径ｒと模
擬車体速度■、とから必要コーナリングフォースＣｒを
算出し、ステップ４７Ｇでこの算出した必要コーナリン
グフォースＣｒによりスリップ率を変化させ最適スリッ
プ率Ｓ、を求め、ステップ４７７及び４７８で模擬車体
速度■、及び最適スリップ率Ｓ　から目標車輪周速度Ｖ
、を算出し、ステツブ４７９でＲｆｒの車輪周速度■、
を検出器７から求める。ステップ４８では、ステップ１
７９で求めた車輪周速度■ッとステップ４７８で算出し
た目標車輪周速度■　との比較を行い、Ｖ、、ＳＶ、よ
り小ならばステップ４９に移行し、ステップ４９では電
磁弁１４に信号ｍを送ると同時に検出器ｒからのΦ輪車
輪周速度■、とステップ５０で設定された目標車輪周速
度■　との比較を行い、車輪周速度■、が目標車輪周速
度■、よりも小であると、再びステップ５０で目標車輪
周速度■、の設定２行い、車輪周速度■　が回復して目
標車輪周速度■５以上になると、ステ、ツブ５２に移行
し、ステップ５２では電磁弁１４にゆるめ解除信号ｍを
送出すると同時に、その時の車輪周速度■、の上昇率■
νＵを記憶し、ステップ５３ではステップ４９と５２と
で記憶された上昇率Ｖ　と下降率Ｖｗｄとの比αによプ
て摩擦係数ｕ μが比αと摩擦係数μとの記憶テーブルから推定され、
ステップ５４ではステップ５３で推定された摩擦係数μ
から模擬車体速度■、が修正算出され、ステップ５５で
はステップ５３で修正された模擬車体速度Ｖｒが零に近
いか否かが判定され、零に近ければ車体６は静止してい
るとしてプログラムはスタートＳＴへもどり、零に近く
なければ車体６は静止していないと判断して、ステップ
４２にもどり、ステップ５３で得られたＦＪ擦係数μで
もってステップ４３以下の動作がくり返えされる。尚、
ステップ４８でＶ、＜Ｖ、が満足されないことによりス
テップ４７がくり返えされ、このくり返えしにおいて旋
回半径ｒ１模模型車速度■、及び目標車輪周速度Ｖ、は
逐次更新され、従って旋回状態に対応した最適なスリッ
プ率でもってアンチスキッド動作が行われる。ステップ
５０でも同様であって、ステップ５１でＶ　　＞Ｖ、が
満足されない限りステップ５０がくり返えされ、このく
り返しにおいて旋回半径ｒ、模擬車体速度Ｖ　及び目標
車輪周速度■、は逐次更新され、旋回状態に最適なスリ
ップ率でもってアンチスキッド動作が行われる。

前記具体例では比αからこの比αに対応する摩擦係数μ
を求める場合、曲線ｄを用いたが、曲線ｄより下の領域
６０では摩擦係数μを低く見込むため、制動を弱めすぎ
無制動的になるが故に、安全のため曲線ｅ又はｆで示す
ような曲ｌｉｄより上方の直線近似又は階段状近似の変
換特性を用いてもよい。

加えて、前記例では一車輪系に限って説明したが、本発
明はこれに限定されず、自動車の四輪に関して各別に前
記の制動を適用するようにしてもよく、また前輪左右は
各別に後輪左右は同様に制動を適用するようにしてもよ
く、さらに前輪、後輪ブレーキの配管がＸ配管にされた
２系統のものに制動を適用するようにしてもよい。また
前輪と後輪とに異なるスリップ率を適用し、旋回中の制
動でアンダーステアリング、オーバーステアリング、ニ
ュートラルステアリングなど所望の旋回特性を得ること
ができるようにしてもよい。更に油圧Ｐのゆるめ及びゆ
るめ解除をオン−オフ制御に代えて、複数の電磁弁を組
み合わせて油圧Ｐの上昇、下降、−足保持等により最適
スリップ率を実現し得るように線形制御を行うようにし
てもよい。

［発明の効果］ 前記の如く、本発明によれば車輪旋回角を検出する検出
器からの検出信号により目標車輪周速度をつくりだして
いるため、車両の進行方向に直交する方向のｌ！Ｊｉ！
！係数を所望の値、すなわち車両の旋回時の制動で大き
な値にし得、これにより制動中の車両の安定性の向上及
び制動距離の短縮に加えて、車両の旋回時のスピン等を
抑止し得、安定な制動特性を有した車両を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はスリップ率と摩擦係数との関係を示す説明図、
第２図は本発明の好ましい一具体例のブロック線図、第
３図は比αと摩擦係数μとの関係の説明図、第４図は旋
回中の車体及び車輪方向の説明図、第５図はコーナリン
グフォースＣとスリップ率μとの関係の説明図、第６図
は第２図に示す一具体例の動作タイムチャート、第７図
及び第８図は第２図に示ず具体例に代えてマイクロコン
ピュータを用いた場合のプログラムのフローチ１１−ト
である。 ７・・・・・・車輪周速度検出器、１４・・・・・・電
蝕弁、２１・・・・・・舵角検出器、３１・・・・・・
電子制御回路。 代理人　弁理士月１　　口　　戎　　椹’ｓｒ　　　ｂ
ｒｏ　　　　　　　　　　　　　ｂ第３図　　　　第４
図 ｕ　　　　　Ｃｒ　　　　　　　　　Ｃｓ　　　　−ｍ
−ｔＯｔ１ｔ２ｔ３ｔ４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車輪周速度を検出する第１の検出器と、車輪旋回
   角を検出する第２の検出器と、車輪への制動油圧を制御
   する制御器と、第１の検出器からの検出信号にもとづい
   て車輪周速度低下上昇のアンチキッド制御周期ごとの車
   輪周速の上昇率と下降率との比を求め、この比から路面
   摩擦係数を推定してこの推定した路面摩擦係数と第２の
   検出器からの検出信号とにもとづいて目標車輪周速度を
   つくりだし、この目標車輪周速度に車輪周速度を近づけ
   るように、制御器に制御を行わせる電子制御回路とから
   なるアンチスキッド制御装置。
2. （２）電子制御回路は、プログラム制御されるコンピュ
   ータからなる特許請求の範囲第１項に記載のアンチスキ
   ッド制御装置。
3. （３）電子制御回路は、推定された路面摩擦係数から模
   擬車体速度を算出する第１の手段と、第２の検出器から
   の検出信号から車体旋回半径を算出する第２の手段と、
   第１の手段及び第２の手段からの模擬車体速度及び車体
   旋回半径から目標車輪周速度を算出する第３の手段とか
   らなる特許請求の範囲第１項に記載のアンチスキッド制
   御装置。