JPWO2007026496A1 - アンチロックブレーキシステム制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
具体的には、車両の各車輪に車輪速センサを設け、電子制御装置によってこの車輪速センサからの出力を処理してABSを制御するにあたり、車輪速センサの出力値の最小のもの、最大のものを車速として選択したり、平均値を車速として選択したりして、車速と各車輪の車輪速からスリップ率を算出し、いずれかの車輪でスリップが生じていると判定されたら、ABSによる制御を開始する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
そして、ABS及びリターダが協働することにより、車両の定速走行維持と車輪のロック状態を回避して車両に最適な制動力を同時に実現することができる。
定速走行制御を行うリターダを備えた車両のブレーキ制動時に、車両の各車輪のロック状態を回避する車両用アンチロックブレーキシステムを制御するアンチロックブレーキシステム制御装置であって、
前記各車輪の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
この回転速度検出手段で検出された各車輪の回転速度に基づいて、各車輪の制動制御を行う制動制御手段と、
前記リターダによる定速走行制御が行われているか否かを判定するリターダ制御判定手段と、
このリターダ制御判定手段により前記リターダによる定速走行制御が行われていると判定されたときに、前記リターダにより設定された設定速度を監視する設定速度監視手段と、
前記回転速度検出手段による各車輪の回転速度に基づいて算出される前記車両の実速度を監視する実速度監視手段と、
前記設定速度監視手段及び実速度監視手段により、前記リターダにより設定された設定速度による定速走行が維持されているか否かを判定する定速走行維持判定手段と、
前記設定速度による定速走行が維持されていないと判定されたときに、前記制動制御手段による制動制御を規制するABS制御規制手段とを備えていることを特徴とする。
定速走行制御を行うリターダを備えた車両のブレーキ制動時に、車両の各車輪のロック状態を回避する車両用アンチロックブレーキシステムを制御するアンチロックブレーキシステム制御方法であって、
前記各車輪の回転速度を検出し、
前記検出された各車輪の回転速度に基づいて各車輪の制動制御を行うと共に、
前記リターダによる定速走行制御が行われているか否かを判定し、
前記リターダによる定速走行制御が行われていると判定されたときに、前記リターダにより設定された設定速度と、前記各車輪の回転速度に基づいて算出される前記車両の実速度とに基づいて、前記リターダにより設定された設定速度による定速走行が維持されているか否かを判定し、
前記設定速度による定速走行が維持されていないと判定されたときに、前記制動制御を規制することを特徴とする。
1.ブレーキ装置1の全体構成
図1には、本発明の実施形態に係るブレーキ装置1が示されている。このブレーキ装置1は、作業車両としてのダンプトラックに装備されるものであり、図示を略したが、ダンプトラックを構成する車両本体は、エンジン、変速機、駆動軸、差動機を備え、エンジンの出力回転は、変速機で変速され、駆動軸が回転し、差動機を経て車輪10を回転させ、路面に伝達される。このような車両本体の車輪10の部分には、フロントブレーキ11及びリアブレーキ12が設けられている。
フロントブレーキ11は、前輪用単板ブレーキ111を備えて構成される。リアブレーキ12は、油冷多板ディスクブレーキとして構成され、後輪用多板ブレーキ121、スラックアジャスタ122、及びパーキングブレーキ123を備えて構成される。
また、詳しくは後述するが、各車輪10には、車輪10の回転速度を検出するための回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRが設けられ、各回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRで検出された回転速度信号は、ブレーキ装置1を制御するコントローラに電気信号として出力される。
フロントブレーキ11及びリアブレーキ12は、全て油圧によって制御され、制御を行うブレーキ油圧回路2から圧油が出力されると、ABS制御用油圧回路3を介してフロントブレーキ11及びリアブレーキ12の各部位に圧油が供給され、各部位は油圧によって動作する。このブレーキ油圧回路2は、油圧供給系21、フート式ブレーキ弁22、駐車ブレーキ弁23、緊急ブレーキ弁24、リレー弁25、フロントブレーキカット弁26、電磁式比例減圧弁27を備えて構成される。
また、詳しくは後述するが、ABS制御用油圧回路3は、前輪用油圧回路31及び後輪用油圧回路32を備えて構成される。
油圧アキュムレータ211、212、213は、駆動源となるエンジンによって駆動される油圧ポンプ214でタンク215内の作動油を昇圧し、この油圧ポンプ214の圧油を受けて所定の圧力で蓄圧し、かつ所定の圧力に到達すると、油圧ポンプ214及び油圧アキュムレータ213の間に設けられるアンロード装置216で油圧ポンプ214の圧油をアンロードする。
具体的には、ペダル223が操作されて前輪用ブレーキ弁221のスプールのポジションが変更され、油圧アキュムレータ211の圧油が前輪用ブレーキ弁221から出力されると、この圧油は、フロントブレーキカット弁26、シャトル弁225、及びABS制御用油圧回路3の前輪用油圧回路31を介してフロントブレーキ11に供給され、フロントブレーキ11による制動が行われる。
この際、後輪用ブレーキ弁222のスプールのポジションも同時に変更され、油圧アキュムレータ212の圧油が後輪用ブレーキ弁222から出力され、圧油は、シャトル弁226及び後輪用油圧回路32を介してリアブレーキ12のスラックアジャスタ122に供給され、リアブレーキ12による制動が行われる。
これにより駐車時には、リアブレーキ12の後輪用多板ブレーキ121が、パーキングブレーキ123の後輪用ばねで押圧されて圧着し制動状態を保持させる。
これにより走行時には、後輪用シリンダ室123A内の駐車制動圧は、パーキングブレーキ123の後輪用ばねを押し戻して、後輪用多板ブレーキ121を離間して開放し、車両は走行可能な状態となる。
この緊急ブレーキ弁24は、走行時、油圧アキュムレータ213からの圧油をパーキングブレーキ123の後輪用シリンダ室123Aに供給するポジションとされ、後輪用シリンダ室123Aに圧油を供給して後輪用多板ブレーキ121を離間して開放している。
オペレータがフート式ペダル241を操作すると、緊急ブレーキ弁24がタンク215と連通するポジションとされ、油圧アキュムレータ213の圧油を減圧して緊急制動圧としてパーキングブレーキ123の後輪用シリンダ室123Aに供給する。
これによりパーキングブレーキ123のばねで押圧されてリアブレーキ12による制動が開始される。
第1パイロット圧室251には、走行時の緊急ブレーキ弁24の出力圧が入力され、この状態でリレー弁25は、タンク215と連通するポジションとされ、フロントブレーキ11への供給ラインを減圧状態としてフロントブレーキ11による制動を開放している。
この電磁式比例減圧弁27は、前述した図1では不図示のコントローラによって制御され、作業車両が走行している坂道の勾配、積載重量、操縦者の設定車速等の情報がコントローラに入力され、コントローラは、これらの条件に基づいて、電磁式比例減圧弁27のソレノイド271に電気信号を出力し、電磁式比例減圧弁27の開度を調整して油圧アキュムレータ213からの圧油をシャトル弁226に出力する。
このようなリターダにより、操縦者がフート式ブレーキ弁22のペダル223を操作することなく、作業車両に与えられた種々の負荷を考慮して、電磁式比例減圧弁27の開度を調整して、作業車両の定速走行制御を実現している。
また、後輪用ブレーキ弁222からシャトル弁226に至る配管途中には、圧力スイッチ224が設けられ、フート式ブレーキ弁22のオン、オフを検出している。また、電磁式比例減圧弁27からシャトル弁226に至る配管途中にも、圧力スイッチ272が設けられ、電磁式比例減圧弁27のオン、オフを検出している。
図1に示されるように、ブレーキ油圧回路2からフロントブレーキ11及びリアブレーキ12に至る油圧回路途中には、ABS制御用油圧回路3が設けられており、このABS制御用油圧回路3は、前述したように、前輪用油圧回路31及び後輪用油圧回路32を備えて構成される。
前輪用油圧回路31は、フロントブレーキ11のABS制御を行う油圧回路として構成され、2つの電磁式比例減圧弁311、312、2つのシャトル弁313、314、圧力センサ315、316、及び圧力スイッチ317を備えて構成される。
各電磁式比例減圧弁311、312は、ソレノイド311A、312Aによって開度調整され、減圧されて排出された作動油の一部は、前述した油圧供給系21のタンク215に戻される。尚、本実施形態では、フロントブレーキカット弁26は、ABSを作動させるか否かを切り替えるABSカット弁としても機能し、フロントブレーキカット弁26を構成するソレノイド261に、コントローラからの電気信号を出力することにより、フロントブレーキ11側のABSを作動させるか否かを切り替えることができる。
圧力センサ315、316は、電磁式比例減圧弁311、312の出力側にそれぞれ設けられ、電磁式比例減圧弁311、312の出力側の圧力を検出し、検出された圧力信号を電気信号として図1では不図示のコントローラに出力する。
圧力スイッチ317は、シャトル弁225からの出力配管途中に設けられ、シャトル弁225から出力された圧油の油圧に応じてオンオフ動作する。
電磁式比例減圧弁321、322には、ソレノイド321A、322Aが設けられ、各電磁式比例減圧弁321、322は、コントローラから出力された電気信号に基づいて開度が調整される。
また、ABSカット弁328にもソレノイド328Aが設けられており、ABSカット弁328は、同様にコントローラから出力された電気信号に基づいて、リアブレーキ12側のABSの動作可否が切り替えられる。
そして、シャトル弁323の出力は、リアブレーキ12の左側のスラックアジャスタ122に接続され、シャトル弁324の出力は、右側のスラックアジャスタ122に接続され、これにより左右のスラックアジャスタ122のそれぞれに圧油が供給される。
図1において、前輪側のフロントブレーキカット弁26のスプールが下側のポジションにある場合、及び、後輪側のABSカット弁328のスプールが下側のポジションにある場合には、ABS機能は遮断されている。
この場合、フロント側では、フート式ブレーキ弁22のペダル223操作により、前輪用ブレーキ弁221から出力された圧油は、シャトル弁225、313、314を経て、フロントブレーキ11に供給され、ペダル223の踏み込み量に応じて制動力が増す通常のブレーキとして動作する。リア側も、後輪用ブレーキ弁222から出力された圧油が、シャトル弁226、323、324を経てリアブレーキ12に供給され、同様に通常のブレーキとして機能する。
この場合、前輪用油圧回路31では、操縦者がフート式ブレーキ弁22のペダル223を操作すると、前輪用ブレーキ弁221から出力された圧油は、電磁式比例減圧弁311、312に供給され、コントローラからの電気信号に応じて電磁式比例減圧弁311、312の開度が調整され、電磁式比例減圧弁311、312から出力された圧油は、シャトル弁313、314を経由してフロントブレーキ11に供給される。
この際、詳しくは後述するが、コントローラでは、回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRで検出される車輪10の回転速度を監視し、各車輪10のロック状態に応じて、ソレノイド311A、312A、321A、322Aへの電気信号を出力して、各電磁式比例減圧弁311、312、321、322の開度を調整し、フロントブレーキ11及びリアブレーキ12の制動力を調整し、制動距離が短く、かつ作業車両がスピンしないような制御を実行する。
図2には、前述したブレーキ装置1の制御を行うコントローラ4の構成が示されている。
コントローラ4は、演算処理装置41及び記憶装置としてのメモリ42を備えている。
この演算処理装置41の入力側には、車両操縦席内に設けられたリターダ速度設定用の操作レバー43、各車輪10に設けられた回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RR、前述したリターダの電磁式比例減圧弁27近傍の圧力スイッチ224、272、及びABS制御用油圧回路3の圧力センサ315、316、325、326が電気的に接続されている。尚、回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRは、LPF(Low Pass Filter)44を介して演算処理装置41に接続されており、回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRから出力された回転速度信号は、外乱等の高周波成分が取り除かれた状態で演算処理装置41に入力する。
また、メモリ42には、演算処理装置41上で動作するプログラムの他、リターダ制御用の閾値マップや、ABSスライディングコントロール用のマップ等が格納され、演算処理装置41からの要求に応じて読み出されるようになっている。
リターダ制御手段5は、車速設定部51、実速度監視部52、リターダ制動制御部53を備えて構成される。尚、図2では図示を略したが、このリターダ制御手段5には、作業車両のペイロード、勾配条件等の各種センサからの情報も入力され、これらの条件を加味しながら、定速走行制御を実現している。
実速度監視部52は、各車輪10に設けられた回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRからの回転速度信号に基づいて、現在の車両走行速度がどの程度であるかを監視する部分であり、本実施形態では、車輪10の回転速度、車輪10の半径から各車輪10における走行速度を算出し、これらの平均値をとって作業車両の実走行速度としている。
実速度監視部61は、前述したリターダ制御手段5の実速度監視部52と同様に、各車輪10に設けられた回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRからの回転速度信号に基づいて、現在の車両走行速度がどの程度であるかを監視する部分であり、各車輪10の接線速度として与えられる車速の平均値をとって作業車両の走行速度とする。
また、この実速度監視部61は、各車輪10の回転速度信号を車速予測部62にも出力するように構成されている。
具体的には、この車速予測部62は、まず、各車輪10の回転速度ωの時間当たりの変化量、すなわち回転速度の微分値dω/dtを算出し、続けて、算出された微分値dω/dt、車輪10の半径r、及び、メモリ42内に予め格納された最も制動力を生じさせることのできるスリップ率λの値に基づいて、各車輪10の減速度dV/dtを算出する。
そして、車速予測部62は、算出された減速度dV/dtに基づいて、各車輪10の回転速度から予測される車速の平均値をとって、車両の車速Vとしてスリップ率算出部65及びABS判定部66に出力する。
ブレーキ力予測部64は、換算されたブレーキトルクに基づいて、ブレーキ力の予測を行う。このブレーキ力予測部64によるブレーキ力の予測は、最小二乗法により求めており、具体的には、ブレーキ力をFx、ホイールイナーシャをJ、角速度変化率をdω/dt、車輪10のタイヤ半径をrとすると、ブレーキ力予測部64は、以下の式(1)に基づいて、ブレーキ力の予測を行う。
設定速度監視部67は、リターダ制御手段5の車速設定部51で定速走行用の車速設定が行われ、その設定速度がどの程度の速度に設定されているかを監視する部分であり、本発明にいうリターダ制御判定手段及び設定速度監視手段を兼用している。すなわち、設定速度監視部67は、設定速度の有無により、設定速度監視部67は、リターダ制御が行われているか否かを認識し、速度設定が行われていれば、その際の設定速度を取得する。
(a)設定速度に対して上限、下限の閾値(設定速度に対して10%アップ、ダウン等)を設けておき、実速度がこれを外れた場合には、定速走行が維持されていないと判定する。(b)実速度を一定時間間隔で複数回取得し、平均値が設定速度に対して1〜2%程度を超えている場合には、定速走行が維持されていないと判定する。
次に、前述したコントローラ4の作用を、図3に示されるフローチャートに基づいて説明する。
車両走行中、回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRは、予め設定された時間間隔で各車輪10の回転速度を検出し、回転速度信号をコントローラ4に定期的に出力する(処理S1)。
実速度監視部61は、回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRから出力された回転速度信号に基づいて、単位時間当たりの回転速度の変化量を演算し、各車輪10の回転速度微分値dω/dtを算出する(処理S2)。
車速予測部62は、算出された回転速度微分値dω/dtと前回算出された車速に基づいて、各車輪10の減速度dV/dtを算出する(処理S3)。
車速予測部62は、圧力スイッチ224からの信号から、操縦者がフート式ブレーキ弁22のペダル223を踏み込んだか否かを監視し(処理S6)、ペダル223操作があったと判定されたら、減速度dV/dtに基づいて、各車輪10から得られる車速を算出し、各車輪10から算出された車速の平均値をとって車両の車速を予測する(処理S7)。
次に、スリップ率算出部65は、前述した式(2)によってスリップ率λを算出し(処理S8)、続けて、ブレーキ力予測部64は、ブレーキトルク算出部63で算出されたブレーキトルクTbから、式(1)を用いて予測されるブレーキ力Fxを算出する(処理S9)。
一方、ABS判定部66がABS制御を開始すると判定したら、設定速度監視部67は、リターダによる定速走行制御が行われているか否かを判定する(処理S11)。リターダによる定速走行制御が行われていないと判定されたら、通常通り、ABS制御による各車輪10のロックを防止する制御を行う。
リターダによる定速走行制御が行われていると判定されたら、設定速度監視部67は、リターダの車速設定部51で設定された設定車速を取得し(処理S12)、実速度監視部61は、回転速度センサ13FL、13FR、13RL、13RRからの回転速度信号に基づいて、現在の車両の実速度を算出する(処理S13)。
一方、定速走行が維持されていると判定されたら、各制動量生成部70〜73は、それぞれの車輪10に対する制動量を生成し(処理S16)、電気信号としてソレノイド311A、312A、321A、322Aにし、各電磁式比例減圧弁311、312、321、322の開度調整を行って、ABSによる制動制御が実施される(処理S17)。
ABS判定部66は、上述した一連の処理を予測される車速V≒0となるか、又はスリップ率λ≦5%になるまで繰り返し、いずれかの条件が満たされたらABSによる制御を終了する(処理S18)。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ダンプトラック等の作業車両に本発明を用いていたが、これに限らず、ホイルローダ等の作業車両の他、通常の乗用車等に本発明を採用してもよい。
また、図3に示されるフローチャートに基づいて説明した上記処理においてABS制御規制部69が、制動量生成部70〜73に対する制御信号の出力を規制すると説明したが、ABS制御規制部69が、ABSカット弁328を切り替えることにより、ABS制御を規制してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
Claims (2)
- 定速走行制御を行うリターダを備えた車両のブレーキ制動時に、車両の各車輪のロック状態を回避する車両用アンチロックブレーキシステムを制御するアンチロックブレーキシステム制御装置であって、
前記各車輪の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
この回転速度検出手段で検出された各車輪の回転速度に基づいて、各車輪の制動制御を行う制動制御手段と、
前記リターダによる定速走行制御が行われているか否かを判定するリターダ制御判定手段と、
このリターダ制御判定手段により前記リターダによる定速走行制御が行われていると判定されたときに、前記リターダにより設定された設定速度を監視する設定速度監視手段と、
前記回転速度検出手段による各車輪の回転速度に基づいて算出される前記車両の実速度を監視する実速度監視手段と、
前記設定速度監視手段及び前記実速度監視手段により、前記リターダにより設定された設定速度による定速走行が維持されているか否かを判定する定速走行維持判定手段と、
前記設定速度による定速走行が維持されていないと判定されたときに、前記制動制御手段による制動制御を規制するABS制御規制手段とを備えていることを特徴とするアンチロックブレーキシステム制御装置。 - 定速走行制御を行うリターダを備えた車両のブレーキ制動時に、車両の各車輪のロック状態を回避する車両用アンチロックブレーキシステムを制御するアンチロックブレーキシステム制御方法であって、
前記各車輪の回転速度を検出し、
前記検出された各車輪の回転速度に基づいて各車輪の制動制御を行うと共に、
前記リターダによる定速走行制御が行われているか否かを判定し、
前記リターダによる定速走行制御が行われていると判定されたときに、前記リターダにより設定された設定速度と、前記各車輪の回転速度に基づいて算出される前記車両の実速度とに基づいて、前記リターダにより設定された設定速度による定速走行が維持されているか否かを判定し、
前記設定速度による定速走行が維持されていないと判定されたときに、前記制動制御を規制することを特徴とするアンチロックブレーキシステム制御方法。
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