JPS6378866A - 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チスキッド制
御装置に関する。

「従来技術」 一般に車体速度をＶ１車輪周速度をＶｗとすると、制動
時のスリップ率Ｓは Ｓ　＝　１−（Ｖｗ　／Ｖ） と定義され、車両進行方向の摩擦係数μ、及び進行方向
に直行する方向の摩擦係数μＬと前記スリップ率との間
には、おおむね第５図に示す関係があることが知られて
いる。ここで曲線ａは車両進行方向の摩擦係数μ、曲線
すは車両進行方向に直交する方向の摩擦係数μＬを示す
。また、Ｓｏはμが最大となるスリップ率を示している
。

また、従来のアンチスキッド装置には、経験的あるいは
理論的解析により、Ｓｏを ０．０５≦Ｓ、≦０３ の範囲に限定し、車輪速度の状態によってＳ。を推定し
、推定したＳ。にスリップ率が近づくように車輪に制動
を加えるようにしていた。

ところが、Ｓｏは、前記路面状態の違い、車輪系の慣性
モーメント、駆動系の振動による影響など様々な要因か
らＳ。を高い精度で推定することがむずかしかった。ま
た高い精度でＳ。を求める事ができても、Ｓｏは常に変
化するため、測定されたスリップ率と実際のスリップ率
との間に誤差が生じることがあった。

また、第５図から解るとおり、スリップ率がＳｏのまわ
りを大きく動くと、車両進行方向の摩擦係数μは、Ｓｏ
の近傍であまり変化しないが、車両進行方向に直交する
方向（以下横方向という）への摩擦係数μＬはスリップ
率が（Ｓｏの近くであっても）増大するにつれ極端に減
少するため、車両の操縦性があまり高く保てないという
欠点があった。

本発明は、スリップ率Ｓ。を直接推定することなしに、
スリップ率を自然にＳ。に近づけ、あらゆる路面に対し
て、また刻々と変化するスリップ率と摩擦係数の関係に
対して、常に最大の摩擦力を発生し、かつ、横方向への
摩擦係数の極端な減少を防止して安定した高い操縦安定
性を実現するアンチスキッド制御装置を実現することに
ある。

「問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、車輪周速度を検出
する第１の検出手段と、車輪周減速度を検出する第２の
検出手段と、これら第１、第２の検出器による検出信号
に基づいて制動圧力を算出するとともに制御信号を出力
する制御手段と、該制御手段から出力された制御信号を
受けてブレーキキャリパへの油圧を調整する圧力調整手
段とを設けるようにしたものである。

「作用」 上記構成によれば、第１の検出器から得られた信号によ
り、車両進行方向に対する最大の摩擦係数を発生し得る
スリップ率Ｓ。を推定するのではなく、車両がスリップ
率Ｓ。の近傍で減速する際の車輪周減速度を推定して、
目標とする車輪周速度を作り出すとともに、第２の検出
器からの検出信号に基づいて、車輪周減速度を作り出し
、第２の検出器からの検出信号に基づいて、車輪周減速
度を目標車輪周同減速度に近付けるようにブレーキキャ
リパの油圧を調整すべく圧力調整器に制御信号を供給す
ることができる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図はブレーキの制御系を示すブロック図であって、
この図において、符号１はブレーキペダルｌを示してい
る。このブレーキペダルの踏力Ｆｔはマスクシリンダ２
に伝達され、マスクシリンダ２はその断面積Ａｍと踏力
Ｆｔとに従って油圧Ｐｍ　＝Ｆｔ　／Ａｍを発生し、こ
の油圧は合成器３に伝達される。そして、この合成器３
は、圧力源４とリザーバ５とに接続された圧力調整器６
より供給される圧力Ｐｚを、マスクシリンダ２で発生し
た油圧Ｐｍに合成して合成圧力Ｐｃをキャリパ７へ供給
する。

キャリパ７は、供給される油圧Ｐｃによりブレーキパッ
ドとロータ間の摩擦係数μｐ及びキャリパシリンダの断
面積Ａｐに対応した制動力Ｆｂを発生する。そして、自
動車の車輪８は、この車輪８が接触する路面９との間の
摩擦係数μに基づく路面９からの駆動力Ｆｒと制動力Ｆ
ｂとの差及び車輪系の慣性モーメント１により車輪角加
速度Ｗを生じ、これにより車輪８の周速度Ｖｗが決定さ
れる。なお、この車輪周速度Ｖｗと車体ＩＯの速度Ｖと
の差からスリップ率Ｓが決定され、さらに、このスリッ
プ率Ｓに対応して車輪８と路面９との間の摩擦係数μが
決定され、このように決定された摩擦係数μに基づいて
路面９から車輪４に与えられる摩擦力によって車体ｌＯ
の減速度Ｍが決定され、これにより車体１０の速度■が
決定される。

なお、符号１１は車輪周速度検出器であって、この車輪
周速度検出器１１は、車輪８の回転速度を検出するため
の、例えば電磁的または光学的パルス発信器と、該発信
器から得られたパルスを計数する計数器と、該計数器の
回転速度の信号と車輪径とを乗算する乗算器とから構成
されて車輪周速度Ｖｗを演算し、その信号を出力するよ
うになっている。

前記車輪周速度検出器１１で検出された検出信号は、模
擬車体速度（Ｖｒ）設定器１２及び微分器１３及び第１
の比較器１４に供給される。前記第１の比較器１４は、
車輪周速度検出器１１の検出信号とロック限界車輪周速
度設定器（Ｖｗｌｉｍ設定器）１５て設定されたロック
限界車輪周速度Ｖｗｌｉｍと比較し、 △Ｖ＝Ｖｗ　−Ｖｗｌｉｍ と定義される車輪周速度Ｖｗの状態（差分）△■の信号
を得て、圧力変化レベル設定器１６及び目標車輪周減速
度設定器（ＲωＳ設定器）１７に供給する。

また微分器１３は、車輪周速度検出器１１により検出さ
れた検出信号を微分し、車輪周減速度−Ｒ６Ｊとして第
２の比較器１８に供給する。

一方、第２の比較器１８は、目標車輪周減速度設定器１
７より供給される目標車輪周減速度−Ｒ６）ｓと、微分
器１３より供給される車輪周減速度−Ｒ６）とを比較し
、 ΔＶ＝−Ｒ６）−（−Ｒｃｉｔｓ）＝Ｒ６Ｊｓ−Ｒ６Ｊ
と定義される△Ｖの信号を圧力変化レベル設定器１６に
供給する。

圧力変化レベル設定器１６は、第１、第２の比較器１４
．１８より供給された車輪の状態Δ■及びΔ■により、
圧力の変化レベル信号を△Ｐを設定して圧力調整器６に
供給する。そして圧力変化レベル信号△Ｐは、以下に示
す式に従って表１の如く決定される。

すなわち、車輪半径をＲ１荷重をＭｇ、車輪の慣性モー
メントを■、ブレーキトルクをＴＢとすると、車軸回り
のモーメントに関して Ｒｃｉ＋−（Ｒ／Ｉ）（μＭｇＲ−ＴＢ）・・・・・・
（１）が成立し、 また、車軸に関する運動方程式として、Ｖ−一μｇ　・
・・・・・（２） が成立し、 さらにスリップ率の定義より、車輪周速度Ｒωは、 ＲＱ−Ｖ（ｔ−Ｓ）・・・・・・（３）と定義される。

ここで、スリップ率の時間に関する変化率ＳはＳ＝ｄ／
ｄｔ［１−（Ｖｗ／Ｖ）］ −（ｌ／■）［（Ｒωｖ／■）−Ｒ６）］なおＶｗ＝Ｒ
ω と定義されるから、（１）〜（３）式より＝７− ９−（１／Ｖ）［−（１−Ｓ　）μｇ−Ｒ／＋（μＭｇ
Ｒ−Ｔ　Ｂ）］−（Ｒ／ＩＶ）［Ｔ　Ｂ−ｕ　（ＭｇＲ
＋　（１−Ｓ　）（１／Ｒ）ｇ）］となるが、ＢＳＯと
なるブレーキトルクをＴ　ＢＳＯ。

Ｒｃｉｔ−ＲＱＳとなるブレーキトルクをＴＢＲとする
と、実際のブレーキトルクＴＢを、ＲＱに対してＲＱＳ
に比例制御すれば Ｔ　ＢＲ＞　Ｔ　ＢＳＯのとき　　Ｓ＞ＯＴＢ→ＴＢＲ
Ｔ　ＢＲ＜　Ｔ　ＢＳＯのとき　　Ｓ＜ＯＴＢ−＋ＴＢ
Ｒとなり、したがって、第３図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）
に示すように、ある任意のＳｉに対して、 ＴＢ→ＴＢＲ，Ｓ−＞５ｉ Ｓ＝０のときＴ　ＢＳＯ勺Ｏであるから、５ｉ＝１　　
または ＴＢＲ＝ＴＢＳＯ（なおｄ／　ｄｓＴ　ＢＲ＜　ｄ／　
ｄｓＴ　Ｂ５０）となるＳとなり、５ｉ１１なるＳｉが
存在すればＳｉ　＝１−（１／μｇ）Ｒ６）ｓとなる。

ここで６Ｊ−０となるブレーキトルクをＴ　ＢＷＯとす
ると、０≦Ｓ≦１だから ０　≦ＴＢＳＯ−ＴＢＷＯ＜（１／Ｒ）μｇテあり、Ｓ
　−）　Ｓ　ｏのときＴ　ＢＳＯ−Ｔ　ＢＷＯ−Ｉ　／
Ｒｕ　ｇとなる。

したがって −１，０ｇ≦−Ｒ６）６０ｇのとき Ｓ＝　１−（１／μ）Ｒ６ＪｓはＳｏの近くに存在する
ことになる。

以上から、ΔＰを表１のごとく設定すれば、高精度にし
かもμ−８特性の絶対的変化及び特級的変化によらずス
リップ率をＳｏの近くに制御することができる。

表　　　　ま ただし　　　　Ｋ：比例定数 ｍｉｎ△Ｐ：発生し得る最大の油圧減速度次いで、圧力
変化レベル設定器１６から上記表１の如く供給された圧
力変化レベル信号Ｚによってキャリパ７への油圧を調整
する圧力調整器６の動作を説明する。

すなわち、 ΔＰ〉０ の場合には圧力源４の圧力をキャリパ３に供給し、また
、 ΔＰ＜０ の場合にはキャリパ３の圧力をリザーバ５に開放して、 Ｐｚ−にＳΔＰｄｔ　　　　ただしには比例定数なる合
成圧力を合成器３に供給する。

次に、模擬車体速度設定器１２、ロック限界車輪周速度
Ｖ　ｗｈｉｍ設定器１５について説明する。

模擬車体速度設定器１２は、初期値が設定されていた模
擬車体速度Ｖｒと実際の車輪速度Ｖｗとを比較し、 Ｖｗ≧Ｖｒ ならば車輪速度ＶＷを模擬車体速度Ｖｒとして初期に設
定する。

また、 Ｖｗ＜Ｖｒ ならば、μｐ設定器１９より、車体の発生し得る最大減
速度を受は取ることにより、Ｖｒの変化率（模擬車体速
度減少率を示す直線の傾き）を決定し、一定の傾きで模
擬車体速度Ｖｒを減少させ続けることにより、車輪がロ
ック状態にあるなしにかかわらず車体の速度を近似する
。

また、Ｖｗｌｉｍ設定器１５は、液圧を最大限の速さで
減少させればロックを防止し得るスリップ率Ｓ　ｌｉｍ
を設定する。つまり、例えば路面が凍結している場合の
ように低μのときは、μの全体レベルが低く、したがっ
て一旦車輪がロックしかけると、液圧を急速に減少させ
ても簡単にロックしてしまうことから、μが低い程、限
界のスリップ率を低く設定するようになっている。

さらに、Ｖｒ設定器１２より供給された模擬車体速Ｖｒ
と液圧の最大限の減少によりロックを防止し得る限界の
スリップ率５１１ｍとを乗算することによって、ロック
限界にある車輪周速度Ｖｌｉｍを設定し、これを比較器
ｌＯに出力する。

次に目標車輪周減速度設定器１７、およびμｐ設定器１
９について説明する。

前記目標車輪周減速度設定器１７は、△Ｖ＞Ｏの場合に
目標車輪周減速度ＲωＳを時間の経過とともに徐々に増
加させていき、 ５＝１−（ＲめＳ／μｇ） と定義されるスリップ率の収束点ＳをＳｏに近付ける。

また、△■≦０の場合には、ＲＷｓを減少させ収束点に
初期値を設定する。そして、これを繰り返すことにより
収束点をＳＯに近付ける。このような制御を繰り返して
行くと、目標車輪周減速度ＲωＳが、車体の発生し得る
最大減速度に近付いて行き、それを超えた直後に車輪が
ロックしようとするから、μｐ設定器１９．は、初期値
として設定されたＲ６）ｓより、発生し得る最大減速度
−μｐｇを設定し、μｐの信号を出力する。

以上のようにして、ブレーキの油圧制御系内に１７→１
９→１２→１５→１４→１７という閉ループを設け、ブ
レーキペダルの踏み込みから車体１０の減速に至るプロ
セス（第１図において鎖線２０で囲まれたプロセス）を
このループに反響させることにより、系を制御すること
ができる。

このように具体化された制御装置では、最大の摩擦力が
発生するスリップ率Ｓｏの値を直接推定することなしに
、車輪は自動的に最大の摩擦係数を利用して停止しよう
とするため、制動距離が従来のアンチスキッド装置に較
べ大幅に短縮される。

また、従来のアンチスキッド装置に較べて、スリップ率
の変動が少なく、常に適正なスリップ率に保たれるため
操縦安定性が著しく向上した。尚、前記具体例では、微
分器１３、設定器１２．１５．１６．１７．１９、およ
び比較器１４．１８を夫々アナログ素子からなる電子回
路で構成したが、これら、すなわち、プロセス２０を制
御するための制御系２１を構成する制御回路２２と圧力
調整手段２３との内、制御回路２２を、車輪周速を検出
するセンサと、該センサの検出信号を演算するＣＰＵと
、各種データ、制御プログラム等を記憶するＲＡＭ、Ｒ
ＯＭ等によって構成し、第３図に示すプログラムにより
作動させて、第１図の制御系と等価の機能を果たさせる
ようにしてもよい。

以下、第３図のフローチャートにしたがって、前記制御
回路２２と等価の機能を果たすマイクロコンピュータの
動作を説明する。

このプログラムは、ブレーキが踏まれることによりスタ
ートする（ＳＴ）。

プログラムがスタートするとステップＳ１に入り、目標
車輪周減速度Ｒｃｉ＋ｓ　、模擬車体速度Ｖｒなどの諸
量に初期値が設定される。

次にステップＳ２では、検出器１１によって供給される
検出信号に基づき車輪周速度Ｖｗ及び車輪周減速度Ｒ６
Ｊを演算する。

ステップＳ２で算出された車輪周速度Ｖｗは、ステップ
Ｓ３においてロック限界車輪周速度Ｖ　ｗｌｉｍと比較
され、Ｖｗ＞ＶｗｌｉｍならばステップＳ４に、Ｖｗ≦
Ｖ　ｗｌｉｍ　　ならばステップＳ６に入る。

ステップＳ３においてＶｗ＞Ｖｗｌｉｍと判定されてス
テップＳ４に入ると、このステップＳ４では目標車輪周
減速度を増加し、さらζΣステップＳ５で、液圧の変化
レベルを ｚｐ　＝Ｒめ−ＲめＳ に比例して決定し、ステップＳ９に進む。

一方、ステップＳ３でＶｗ＞Ｖｗｌｉｍと判定された場
合には、ステップＳ６に入って目標車輪周減速度Ｒｃｉ
）ｓを減少させる。

次に、ステップＳ７で車輪周減速度Ｒ６）の極性を判定
し、Ｒめ〉０と判定された場合にはステップＳ８に入り
、このステップＳ８では、ＲＯ＞０であることから車輪
速か回復状態にあると判断して圧力の変化レベルを０、
すなわち圧力保持に設定する。

一方、ステップＳ７でＲｗ≦Ｏと判定されると、車輪は
急速にロックしようとしていると判断されステップＳ９
に入り、このステップＳ９では、圧力を最大の速さで下
げる様な変化レベルを指示する。

ステップＳ４、Ｓ８、もしくはＳ９で圧力変化レベルが
設定されるとステップＳ１０に入り、このステップＳＩ
Ｏでは、前記各条件毎に異なる圧力変化レベル信号を圧
力調整器６に出力する。

次いでステップＳｌｌでは、目標車輪周減速度＝１５＝ ＲＯＳの値から最大減速度μｐを設定する。

次にステップＳ１２に進み、ステップＳＩＯで設定され
た最大減速度μｐ及び車輪周速Ｖｗから模擬車体速Ｖｒ
を設定し、さらにステップＳ１３では、模擬車体速Ｖｒ
および最大減速度μｐよりロック限界車輪周速度Ｖ　ｗ
ｌｉｍを設定する。

以上のように、ステップＳ４、Ｓ６で目標車輪周減速度
Ｒω８１ステップＳ１１で最大減速度μｐ１ステップＳ
１２で模擬車体速Ｖｒ、ステップＳ１３でロック限界車
輪周速度Ｖｗｌｉｍをそれぞれリセットすると、前記ス
テップＳ２に戻ってステップＳ１３まで各ステップを繰
り返す。

そして、以上のプログラムを実行させることにより、第
１図に示す電子回路２１と等価の機能をマイクロコンピ
ュ−タ等で実現することができる。

次に、第４図に示す作動線図により、時間の経過に沿っ
て、本制御装置の動作を具体的に説明する。

フェーズ（１）−（５）ではＶｗ＞Ｖｗｌｉｍなので、
ブレーキを操作するための油圧Ｐｃは、実際の車輪周減
速度Ｒωと、目標車輪周減速度ＲＱｓとの差に比例して
制御されることになり、　フェーズ（１）（３）（５）
では、Ｒ６）〈ＲのＳとなっているのでＰｃが下げられ
、逆にフェーズ（２）（４）では、Ｒ６）＞　Ｒ６ｉ　
ｓとなっているのでブレーキ油圧Ｐｃが上げられる。

フェーズ（６）（６）’　ではＶｗ＜Ｖｗｌｉｍである
が、ＲｃＤ＜Ｏとなっているフェーズ（６）では、油圧
ＰＣが最大の減速度で下げられ、また、ＲＯ〉０となっ
ているフェーズ（６）°では、圧力が保持される。

以上フェーズ（１）〜（６）”の区間の内、フェーズ（
１）〜（５）では、Ｒ６）が増加してより高いμ側に制
御しようとするが、フェーズ（６０６）’　では、車輪
がロックしようとしたことがらＲ６ＪＳを設定しなおす
ためにＲめＳを減少させる。

次いで、フェーズ（７）〜（１２）においても、基本的
には、フェーズ（１）〜（６）′と同様な制御か行なわ
れるが、この具体的な線図では、フエーズ（６）〜（７
）の間で、路面の絶対的なμが高μ　（例えば乾燥した
アスファルト路面）から低μ　（例えば凍結した路面）
に変わっているため、フェーズ（７）〜（１１）の経過
に要する時間がフェーズ（１）〜（５）より短くなって
いる。このため、フェーズ（１２）の初めに初期化され
たＲ６）ｓは、フェーズ（６）の初めのＲＷｓより小さ
くなっている。

また、フェーズ（１３）（１４）（Ｉ　５　）について
も、前記フェーズ（７）〜（１２）と同様のことが言え
るが、この場合、さらにその傾向が強まっている。

これはフェーズ（６）〜（１５）の間で路面の絶対的μ
が連続的に減少しているためである。

このようにして、本装置は、制御を行いながらＲＷｓの
１ザイクル中の全体的レベルもを適性に保つ。

以上のことから本装置がμの変化に追従しつつ、適正な
スリップ率を保ち、高い減速度を得ることがわかる。

なお、上記一実施例では、１輪モデルによって制御動作
を説明したが、実用的には、自動車の４輪に対してそれ
ぞれ回転検出器を設けて４ｃｈ制御をしたり、前輪２系
統、後輪１系統の３ｃｈ制御をしたり、同様の３ｃｈ制
御を前輪１系統、後輪２系統の場合に適用したり、さら
には、対角線上の車輪を１系統としたＸ配管の車両に対
して２ｃｈ制御（検出器は２個、３個、または４個のい
ずれの場合も有り得る）してもよい。

さらに本発明の制御装置は、従来のアンチスキッド置に
対して制動力の制御がし易いため、旋回中の制動に際し
て、旋回状態および路面状態に応じて最適な制動力制御
を行うことが可能である。また、模擬車体速度Ｖｒ、目
標車輪減速度Ｒ６ＪＳなどの極性を反転することにより
、同一構成の制動装置を用いて容易にトラクション制御
を実現することができる。

また、上記一実施例では、車輪周減速度の検出手段（第
２の検出器）として、第１の検出手段たる車輪周速検出
手段の検出値を微分する微分器を用いたが、この微分器
に代えて、車輪周減速度を直接検出する検出器を用いて
も良いのはもちろんである。

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明は、車輪周速度を
検出する第１の検出手段と、車輪周減速度を検出する第
２の検出手段と、これら第１１第２の検出器による検出
信号に基づいて制動圧力を算出するとともに制御信号を
出力する制御手段と、該制御手段から出力された制御信
号を受けてブレーキキャリパへの油圧を調整する圧力調
整手段とを設けるようにしたものであるから、下記のよ
うな優れた効果を奏する。

（１）従来のアンチスキッド装置と比較して、著しくス
リップ率の変化が少なく安定した制動を行うことが可能
となった。

（１１）スリップ率がＳＯの付近で長く安定するため制
動距離が短縮した。

（ｉｉｉ）　　操縦安定性が著しく向上した。

（ｉｖ）　　縦方向の安定性が良好になるため、車両の
ピッチングが減少し、制動時の乗り心地が格段に向上し
た。

２Ｏ− （Ｖ）　　車軸軸上の振動が減少し、車両へのストレス
が減少した。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は制御系の構成を示すブロック線図、第２図は第
１図の制御系と等価の動作を行うマイクロコンピュータ
を用いた場合の制御動作のプログラムを示すフローチャ
ート、第３図（ａ）〜第３図（ｃ）は、それぞれ、ブレ
ークトルクのスリップ率軸上での変化の様子を条件別に
示す図表、第４図は時間軸上での作動線図、第５図は一
般的なスリップ率と路面摩擦係数との関係を示す図表で
ある。 ｌ・・・・・・ブレーキペダル、２・・・・・・マスタ
ーシリンダ、６・・・・・・圧力調整器、７・・・・・
・ブレーキキャリパ、８・・・・車輪、１１・・・・・
・車輪周速検出器（第１の検出手段）、　１３・・・・
・・微分器（第２の検出手段）、１６・・・・・・圧力
変化レベル設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車輪周速度を検出する第１の検出手段と、車輪周減速度
   を検出する第２の検出手段と、これら第１、第２の検出
   器による検出信号に基づいて制動圧力を算出するととも
   に制御信号を出力する制御手段と、該制御手段から出力
   された制御信号を受けてブレーキキャリパへの油圧を調
   整する圧力調整手段とからなることを特徴とするアンチ
   スキッド制御装置。