JPS63297160A - アンチスキッド装置 - 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、アンチスキッド装置に関し、特に、模擬車両
速度の演算処理に係り、例えば、自動車等の車両に搭載
されるブレーキシステムに利用して有効なものに関する
。

〔従来の技術〕

一般に、路面を走行する自動車においては、ブレーキ力
を増して行くと、どれかの車輪からロックが始まり、前
輪ロックでは操縦性を、後輪ロックでは安定性を失い、
共に危険である。そこで、自動車に搭載されるブレーキ
システムにおいても、ブレーキ作動中における車輪のロ
ックを防止するためのアンチスキッド装置が組み仕込ま
れるようになって来ている。

自動車に搭載されるアンチスキッド装置として、実際の
車両速度と車輪の回転速度とによりスリップ量あるいは
スリップ率を演算し、これに基づきブレーキ力を加減制
御することにより、車輪がロックされるのを回避するよ
うに構成されているものがある。このようなアンチスキ
ッド装置においては、実際の車両速度（以下、車両速度
′という。

）を正確に検出することがアンチスキッドの制御性向上
に大きく影響する。

従来から提案されている車両速度の検出方法を分類する
と、次の通りである。

（１）　　レーダにより路面からの反射波を受け、ドツ
プラ効果の理論に基づいて、車両速度を直接的に検出す
る。

（２）　　慣性（Ｇ）センサを用いて車両の減加速度を
検出し、これを積分することにより、車両速度を算出す
る。

（３）路面の摩擦係数（以下、μという、）を感知し、
これに基づいて車両の減速度を想定し、さらに、これを
積分することにより、車両速度を算出する。

（４）車両の減速度を一定値として仮定しておき、これ
を積分することにより、車両速度を算出する。

しかし、前記（１）　＋２１および（４）における車両
速度検出方法においては、次のような問題点がある。

前記（１１および（２）の検出方法においては、レーダ
または慣性センサが使用されるため、価格および故障率
等が増加される。

前記（４）の検出方法は簡便であるが、精度が低く、μ
が低い路面では実用に通しない。

そこで、従来から前記（３）の検出方法が広く使用され
ており、この場合における路面のμに関する感知方法と
して、車輪の加速度を測定し、これに基づいて感知する
方法が使用されている。これは、第５図に示されている
ように、車輪がスリップして車両速度が低下し、ブレー
キの圧力制御によって再び車両速度に回復する時におい
て車輪の加速度の大きさ、Δ■／Δｔから路面のμを感
知する方法である。

このときのμと加速度との関係には次のような式（１）
によって示される０式中、μは路面摩擦係数（未知数）
、Ｗは軸荷重（常数）、Ｐはブレーキ圧力（変数）、Ｋ
は定数、Ｍは車輪慣性に関する常数である。

ｄＶ／ｄｔ−１／Ｍｘ　（／７ｘＷ−ＫｘＰ）・・・（
１） 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、このような車輪加速度感知による車両速度検出
方法においては、次のような理由により・、路面のμ値
が高い場合に車輪の加速度が正しいμ値を示さなくなる
ため、アンチスキッドの制御性が低下してしまうという
問題点がある。

すなわち、μ×Ｗは車輪を加速させようとする・力であ
り、路面から受ける。ＫＸＰは車輪を減速させようとす
る力であり、ブレーキ装置から受ける。したがって、こ
の式（！）から、車輪の加速度は路面のμ値の他にブレ
ーキ圧力Ｐによっても影響を受けることが理解される。

この場合において、まず、氷のようにμ値がきわめて小
さい（０，０１以下）路面では、車輪がスリップした後
、ブレーキ圧力がＰ＝０に制御されると、加速度は、 ｄＶ／ｄｔ＝１／ＷＸμｘＷ。

一、１７−Ｍ／ＷＸ　ｄ　Ｖ／ｄ　ｔ ＝１／ｇＸｄＶ／ｄｔ。

になるため、ｄＶ／ｄｔを計測することにより、μ値を
検出することができる。

ところが、μ値が高い路面においては、ブレーキ圧力が
「０」まで下らないうちに車輪が回復されるため、加速
度は圧力に影響され、正しいμ値を代表しなくな名、　
一 本発明の目的は、路面摩擦係数の変動に・追従してアン
チスキッド制御を実行させることができるアンチスキッ
ド装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかるアンチスキッド装置は、ブレーキ力を流
体圧の供給時間および排出時間によって加減することに
より、アンチスキッド制御を実行するスキッド制御弁と
、車輪速度を検出する検出部と、現在の実車両速度を模
擬的に求める車両速度検出部と、車両速度と車両速度と
からスリップ率を演算する演算部と、スリップ率から車
輪のロック状況を判断しそれに対応する供給および排出
のタイミング信号を発生し、前記スキッド制御弁を制御
するタイミング信号発生部と、このタイミング信号に基
づいて、排出時間／供給時間＝Ｕの現在値を求める演算
部と、排出時間／供給時間と路面摩擦係数との関係を記
憶しているメモリー部と、前記演算部からの現在のＶ値
をメモリー部における関係と照合して現在の路面摩擦係
数を判断し、これを前記実車両速度検出部に送信する判
定部とを備えていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明者の研究およびそれに基づく実験によれば、ブレ
ーキ作動中においてブレーキ力を加減調整するためのタ
イミング信号の比、排出時間／供給時間−Ｕと、μ値と
の間には一定の関係があることが究明された。

そこで、スキッド制御弁に送信されるタイミング信号か
ら現在のＵ値を演算し、この現在のＵ値を予め求めてお
いた関係と照合することにより、現在のμ値を判定する
ことができる。

そして、この現在のμ値により減速度を求め、この減速
度を積分することにより、現在の車両速度が求められる
。このようにして求められた現在の車両速度をスリップ
率演算部にフィードバックさせることにより、現在の走
行路面に対応するμ値に追従したアンチスキッド制御が
実行されることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるアンチスキッド装置を
備えているブレーキ装置を示す回路図、第２図はＵ値と
μ値との関係を示す線図、第３図および第４図は作用を
説明するための各特性線図、第５図は従来例の作用を説
明するための特性線図である。

本実施例において、ブレーキ装置１はエア・ブレーキ・
システムとして構成されており、ブレーキ・ペダルによ
って操作されるように構成されているブレーキ弁２と、
フロントブレーキ・アクチュエータ３およびリアブレー
キ・アクチュエータ４と、メイン・リザーバ５およびサ
ブ・リザーバ６と、リレー弁７とを備えている。このブ
レーキ装置１に組み込まれているアンチスキッド装置１
０はスキッド制御弁１１を備えており、この制御弁１１
は、リアブレーキ・アクチェエータ４およびリレー弁７
にそれぞれ接続されている。そして、スキッド制御弁１
１の操作部であるソレノイド１２はコンピュータ等から
成るコントローラ１３により制御されるように構成され
ている。

コントローラ１３は、磁気式または光学式のピックアッ
プセンサ等から構成されている車輪速度検出部１４と、
後述するような作用により現在の車両速度を模擬的に求
める車両速度検出部１５と、車輪速度と車両速度とから
スリップ量としてのスリップ率を演算する演算部１６と
、スリップ率から車輪のロック状態を判定し、それに対
応するタイミング信号を発生して前記ソレノイド１２を
制御するタイミング信号発生部１７と、このタイミング
信号に基づいて、排気時間／給気時間についての現在の
値を求める演算部１Ｂと、第２図に示されている線図の
関係が記憶されているメモリー部１９と、後述するよう
に演算部１８からの現在値をメモリー部１９の記憶デー
タと照合して現在の路面μ値を判定し、これを前記車両
速度検出部１５にインプットする判定部２０とを備えて
おり、後述するような作用を実現するように構成されて
いる。

次に作用を説明する。

ブレーキペダルが踏み込まれると、ブレーキ弁２により
メイン・リザーバ５のエアがフロントブレーキ・アクチ
ュエータ３、およびリアブレーキ・アクチュエータ４に
供給されるため、アクチュエータ３．４によるブレーキ
力によって車輪が拘束され、車両が減速される。車輪が
拘束され、車両が減速すると、アンチスキッド装置１０
が作動するため、スキッド制御弁１１の制御により、リ
アブレーキ・アクチュエータ４がそのエアを給気および
排気され、そのブレーキ力を加減調整される。

これにより、車輪速度および車両速度は第３図に示され
ているように制御されるため、車両はスキッドを生ずる
ことなく、しかも短い距離で安全に停止されることにな
る。

ところで、このようなアンチスキッド装置の作動におい
て、路面のμ値が高いと、ブレーキ圧力の平均値は高く
なる傾向がある。ちなみに、制御中のブレーキ圧力の平
均値はμ値の他にも荷重に影響されるが、その影響はμ
値による方がはるかに大きい、すなわち、車両の空車荷
重と積載荷重によって変化する量がフロント軸では２倍
程度であるのに対し、路面のμ値は、乾燥コンクリート
においては約０．８、氷上においては約０．０６と１０
０倍程にも変化するからである。

ここで、曲成（１）により、ＫｘＰ−μｘＷ（Ｋは一定
）になるから、ブレーキ圧力Ｐを計測することにより、
μ値を推定することができる。但し、荷ＮＷは空車、積
車で約２倍の差があるため、μ値の推定値もこの程度の
誤差が含まれる。このブレーキ圧力Ｐは検出器を用いる
ことにより測定することができるが、本実施例において
は、次のような概念によりこのブレーキ圧力Ｐが実質的
に推定され、μ値を推定される。

すなわち、エアブレーキ・システムまたはエア・オーバ
・ハイドロリック・ブレーキ・システムにおいては、ブ
レーキ圧力の上昇および降下曲線は第４図に示されてい
るような曲線となる。第４図に示されているように、上
昇カーブにおいては、低圧時りに急公配、高圧時Ｈに緩
公配となり、降下カーブにおいては低圧時りに緩公配、
高圧時に急公配になる。

したがって、ブレーキ圧力Ｐの平均値が低く制御される
場合には、給気時間Ｆが短く、排気時間Ｂが長く制御さ
れ、逆に、ブレーキ圧力Ｐの平均値が高く制御される場
合には、給気時間Ｆが長く、排気時間Ｅが短く制御され
ることになる。これにより、次のような相関関係が成立
することが本発明者によって究明された。

すなわち、アンチスキッド装置の作動状態における排気
時間と給気時間との比（以下、Ｕとする。

）、つまり、排気時間／給気時間−Ｕが、小さい時には
ブレーキ圧力Ｐが高く、μ値が大であり、Ｕ値が大きい
時にはブレーキ圧力Ｐが低く、μ値が小である。

この究明に基づき、本発明者がアンチスキッド制御状態
における実験をした結果、種々の路面のμ値とＵ値との
間には第２図に示されているような関係があることが証
明された。

この第２図に示されている関係により、アンチスキッド
装置の作動状態におけるＵ値を求めることにより、μ値
を推定することができる。そして、このようにして求め
たμ値から車両の減速度を演算し、この減速度を時間的
に積分することにより、スリップ状態にある現在の車両
速度を模擬的に判定することができる。この現在の車両
速度を使用することにより、アンチスキッド装置はより
一層正確な制御を実現することができる。

次に、前記した概念に基づく本実施例にかかるアンチス
キッド装置１０のコントローラ１３における作動を説明
する。

ブレーキペダルが過剰に踏み込まれると、コントローラ
１３からスキッド制御弁１１をして給排気制御を実行さ
せるためのタイミング信号が発生される。このタイミン
グ信号はスキッド制御弁１１に送信されるとともに、演
算部１８にインプットされる。演算部１８はこのタイミ
ング信号により現在のＵ値を演算し、その結果を判定部
２０の一方の入力端子にインプットさせる。

判定部２０においては、この現在のＵ値がメモリー部１
９に記憶されている第２図に示されているような関係と
照合され、その値に対応する現在のμ値が判定される。

すなわち、判定部２０は、積車時のＵ値が１以下であっ
た場合、μ値が０゜８と判定する。

このようにして判定された現在のμ値は車両速度検出部
１５にインプットされる。この検出部１５においては、
このμ値から減速度が求められ、この減速度が時間的に
積分されることによって、ブレーキ作動状態にある現在
の車両速度が模擬的に推定される。

ここで、μ値から減速度を求める方法は次の考え方によ
り、ｄＶ／ｄｔ＝−μｇ、を使用することができる。

すなわち、車両がスリップしながら減速する時は、次式
が成立する。式中、■は速度、ｔは時間、Ｗは重量、ｇ
は重力加速度である。

Ｗ　／　ｇ　Ｘ　ｄ　Ｖ　／　ｄ　ｔ　＝　−ｕ　Ｘ　
Ｗ両辺のＷを消去すると、次式になる。

ｄＶ／ｄｔ−μｇ これを積分すれば次式になる。

１＝０の時、Ｖ−Ｖｏ、 ｔ＝Ｑの時点は模擬車両速度についての演算開始時点で
あり、これは車両速度検出部１５自体により判断される
。

前述したようにして、車両速度検出部１５によって求め
られた現在の車両速度値は演算部１６にインプットされ
る。演算部１６においては、この車両速度値と、車輪速
度検出部１４からの現在の車輪速度値とからスリップ率
が演算され、その結果がタイミング信号発生部１７に送
信される。

この信号発生部１７においてはこの現在のスリップ率に
基づき、車輪のロック状態が判定され、そのロック状況
に対応してブレーキ力を調整する制御信号が発生される
。すなわち、ブレーキ力はスキッド制御弁１１による給
気時間および排気時間の制御により加減調整されるため
、信号発生部１７からは、この給気および排気時間を規
定するタイミング信号が発生され、スキッド制御弁１１
のソレノイド１２に送信される。

制御弁ＩＩにおいてはこのタイミング信号によってｔ旨
令された操作が実施され、これにより、ブレーキ力が加
減調整され、確実なアンチスキッド制御が実行されるこ
とになる。

また、この信号発生部１７からのタイミング信号は、現
在のＵ値を求める演算部１８にインプットされ、以後、
前述した過程により実質的にフィードバック制御が実施
されることになる。

今、ブレーキ作動中、走行路面が乾燥路面から凍結路面
に変更した場合、車輪が殆どロックされるため、車輪速
度検出部１４からは現在の車輪速度値としてロック状態
を示す値がスリップ率演算部１６にインプットされる。

スリップ率演算部１６においては、このロック状態を示
す車輪速度値と、車両速度検出部１５からの模擬車両速
度とによりスリップ率が演算されるが、この時は当然ス
リップが発生している状況であるため、このスリップ状
況を解消させるタイミング信号が発生される。このタイ
ミング信号により、スキッド制御弁１１においては、直
ちにアンチスキッド制御が開始される。

他方、このタイミング信号は、現在のＵ値を求める演算
部１８にインプットされ、演算部１８においては、現在
のＵ値が求められる。この時、走行路面が凍結路面に変
更しているため、このＵ値は前述したようにこれに対応
して変動することになる。演算部１８で求められた現在
のＵ値は判定部２０にインプットされる。

判定部２０においては、この現在のＵ値がメモリー部１
９に記憶されている第２図に示されているような関係と
照合され、その値に対応する現在のμ値が判定される。

このとき、Ｕ値は凍結路面に対応して２以上を示してい
るはずであるから、μ値は０．１以下と判定されること
になる。このようにして判定された現在のμ値は車両速
度検出部１５にインプットされる。

この検出部１５においてはこの現在のμ値から減速度が
求められ、この減速度が積分されることによって、スキ
ッド状態にある車両速度が模擬的に推定される。このと
き、現在のμ値は前述したように変動しているのである
から、これに基づいて推定される現在の車両速度も変動
した値とされる。そして、この車両速度値は凍結路面を
スキッドしている現在の車両速度に対応していることに
なる。このスキッド状態を示す車両速度値はスリップ率
演算部１６にインプットされる。

スリップ率演算部１６においては、このスキッド状態を
示す車両速度値と、車輪速度検出部１４からの現在の車
輪速度値とにより現在のスリップ率が演算される。この
とき、現在の車両速度値は前述したように凍結路面に対
応した値を示しているため、演算部１６においては、凍
結路面に対応したスリップ率が演算されることになる。

この現在のスリップ率はタイミング信号発生部１７にイ
ンプットされる。

この信号発生部１７においては、凍結路面に対応したス
リップ率に基づく、タイミング信号が発生され、スキッ
ド制御弁１１に送信される。以後、前述した作動により
フィードバック制御が実行される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、走行路面の変動
に追従してμ値を適時求め、このμ値に対応したアンチ
スキッド制御を実行することができるため、走行路面の
変動にかかわらず安全走行を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるアンチスキッド装置を
備えているブレーキ装置を示す回路図、第２図はＵ値と
μ値との関係を示す線図、第３図および第４図は作用を
説明するための各特性線図、第５図は従来例の作用を説
明するための特性線図である。 １・・・ブレーキ装置、２・・・ブレーキ弁、３・・・
フロントブレーキ・アクチュエータ、４・・・リアブレ
ーキ・アクチュエータ、５・・・メイン・リザーバ、６
・・・サブ・リザーバ、７・・・リレー弁、１０・・・
アンチスキッド装置、１１・・・スキッド制御弁、１２
・・・ソレノイド、１３・・・コントローラ、１４・・
・車輪速度検出部、１５・・・車両速度検出部、１６・
・・スリ・ノブ率演算部、１７・・・タイミング信号発
生部、１８・・・Ｕ値演算部、１９・・・メモリー部、
２０・・・判定部。 代理人　弁理士　　梶　　原　　辰　　化第１図 第２図 踏面Ｓ檀係数μ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブレーキ力を流体圧の供給時間および排出時間に
   よって加減することにより、アンチスキッド制御を実行
   するスキッド制御弁と、車輪速度を検出する検出部と、
   現在の車両速度を模擬的に求める車両速度検出部と、車
   輪速度と車両速度とからスリップ量を演算する演算部と
   、スリップ量から車輪のロック状況を判断しそれに対応
   する流体圧の供給および排出についてのタイミング信号
   を発生し、前記スキッド制御弁を制御するタイミング信
   号発生部と、このタイミング信号に基づいて、排出時間
   と供給時間との比率Ｕの現在値を求める演算部と、排出
   時間と供給時間との比率と、路面摩擦係数との関係を記
   憶しているメモリー部と、前記演算部からの現在のＵ値
   をメモリー部における関係と照合して現在の路面摩擦係
   数を判断し、これを前記車両速度検出部に送信する判定
   部とを備えていることを特徴とするアンチスキッド装置
   。