JP2554653B2 - 車両の制動システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明が属する技術分野〕 本発明は、足ペダルとブレーキ作動機との間の従来周
知の液圧作動または空圧作動の制御システムの代りに、
制動パラメータ、制動要求、車両の荷重、制動効率等に
関するデータの分析が電子的に行なわれて制動作動機が
このような分析に従って電子的に制御される電子補償型
の車両の制動システムに関する。

〔従来の技術およびその問題点） このようなシステムにおいては、制動パラメータの変
化の主なソースが計測され、内部閉鎖ループ圧力系統に
対する圧力要求が前記のパラメータの変化を補償するた
め外部開放ループにより調整される。このような系統に
おいて計測される基本的なパラメータの１つは車両の荷
重（軸荷重）であり、本発明が関係するのはかかる車両
の荷重を決定する方法によるものである。

〔問題を解決する手段〕

本発明によれば、前後のブレーキのための内部閉鎖ル
ープ圧力系統に対する運転者の要求信号は、それぞれ車
両の前後の車軸と関連した荷重センサから得られる荷重
信号に従って調整され、これら荷重信号自体は制動操作
中後部車軸から前部車軸への荷重移動効果を考慮に入れ
るように修正される。

荷重の移動量は、下式から計算される。即ち、 減速度、車両の全重量、車両の重心の高さおよび車両
のホィール・ベースは計算され格納され、それぞれ前後
のブレーキを制御する種々の内部閉鎖ループ圧力系統間
における動的荷重の割当てをもたらすため電子的に操作
される。

好都合にも、軸荷重の計測値は慎重に行なわれて、車
両の最も近い正常な運転（制動モードでない）中確立さ
れた良好な平均荷重値が保証されるように長期の時定数
をもたらす。

本発明については、単なる例示として図面に関して以
下に記述する。

〔実施例〕

制動系統の実際における擾乱の主な原因は、共に急激
に変化し得る車両の荷重および運転勾配と、遥かに緩や
かな制動の低下である。急激な変化は対応する急速な補
正による補償を必要とするが、緩やかな変化は車両の使
用に応じて数日もしくは数週間まで延長し得る期間にわ
たる緩やかな適合により対策を講じ得る。

補償型制動系統においては、足ペダル・トランスジュ
ーサが運転者が要求する制動レベルを表わす第１の信号
を生じ、また別のセンサが車両の軸荷重および運転勾配
を計測する。制動系統は、運転者の要求量に比例するレ
ベルまで車両の減速度を回復することを目標として、運
転者のペダル入力から解釈される制動圧力要求量に対す
る適当な開放ループの補正を行なう。

第１図においては、ブレーキ・ペダル・トランスジュ
ーサ10から入力Piを得る圧力制御ループが示され、この
トランスジューサは圧力トランスジューサ出力信号Poと
の入力Piの比較により圧力エラー信号Peを生じるため使
用され、この圧力エラー信号Peは、電子／空圧作動また
は電子／液圧作動型のコンバータにより生じる圧力を前
記圧力エラー信号Peの振幅を減少するような方向に変化
させる出力信号を生じる圧力制御装置12に対する入力を
形成する。

このような圧力制御装置12の性質および回路は、使用
されるコンバータの形式に依存する。２つのこのような
コンバータの原理は公知であり、即ち圧力の出力がソレ
ノイド電流に比例して生じる弁を使用するアナログ・シ
ステムと、１対の比較的簡単なソレノイド弁16、18を用
いて選択的な付勢により制御室の圧力を昇降させるディ
ジタル・システム（図示の如き）とである。一形態の空
圧作動型コンバータは、この制御室の圧力に応答しかつ
前後のブレーキ・アクチュエータ22、24におけるブレー
キ圧力がこの制御圧力と等しくなる時再び閉鎖状態に均
衡するリレー弁20を使用する。このような弁は、制御室
の圧力が迅速に弁の開放に応答して正確かつ応答性の高
い作動の速い制御ループを提供するという利点を有す
る。

第１図の補償システムは、各車軸即ち各車輪毎に１つ
ずつありかつ前後のシステムが等しい制動入力を求める
異なる圧力要求を受取ることができるように制動量補正
サブシステム26によって圧力要求が与えられる複数の閉
鎖ループ制御装置（第１図には１つのみが示されてい
る）からなっている。

制動作用に対する１つの主な外乱要因は勾配により生
じ、この状態は車両の減速度計により検出される如き減
速度と、車両の車輪におけるセンサ23により検出される
速度から生じかつアンチ・ロック・システムにおいて公
知の方法で車両の基準信号を形成するため合成された後
電子的に微分される同様な数値との間の比較によって検
出することができる。生成される勾配値は、登板または
降板の状態を表示しかつサブシステム26における制動要
求に対し直接加算することができかつ要求信号Piの適当
な補正を行なう符号を有する減速度エラーD_Eである。

制動性能を乱す別の基本的なパラメータは車両の荷重
であり、車両における適当なトランスジューサにより生
じる車軸の荷重の読みを生じてこれらの読みを制動要求
信号Piを修正するためサブシステム26に対する補正入力
として用いることは公知である。これは、ペダル入力要
求および軸荷重の測定値の適当な割合の積を形成してエ
ラー信号Peを生じるためPoと比較される実際の圧力要求
入力Piを形成する（ディジタル形であることが望まし
い）乗算器の使用によって行なわれる。

本発明が関連するのは車両の（車軸）荷重を決定する
方法である。

制動中重量の移動効果が前後の車軸間に生じることは
周知である。このため、車両が前進運動中制動する時
は、前の車軸における有効軸荷重が増大し、後の車軸に
おける有効軸荷重は減少する。従って、ブレーキに対す
る荷重の配分は、制動中に遭遇する荷重の移動効果を計
算に入れなければならない。

公知のシステムにおいては、１つの車軸上の単一の荷
重センサが車両の軸荷重を表わす信号を生じる。制動操
作が開始される瞬間に生じる瞬間的な荷重が記憶され
る。この記憶された読みは、その後実際の制動状態にお
いて荷重センサにより得られた動的な荷重変化と比較さ
れ、差を用いて前後の車軸間の荷重の配分度を確立す
る。本システムにおいては、懸架装置の運動から生じる
変動を許容するには、荷重の読みをいくつかの時間を隔
てた読みにわたって平均化することが必要である。この
ため、迅速に変化する応答は不可能である。更に、制動
中生じる荷重の読みは、おそらくは最も軽い制動を除い
て全制動作用下においては加えられる制動作用力が軸荷
重が検出されつつある車軸および懸架装置の構成要素を
介して伝達されるため、本質上質的に非常に疑わしいも
のとなる。

本システムにおいては、この問題を克服するため、公
知のシステムにおける如き制動状態が開始すると直ちに
平均荷重の測定値が記憶されるが、荷重測定値は制動中
は全く使用されない。その代り、本システムにおいて
は、荷重の移動効果は制動操作から離れて測定されある
いは記憶されたパラメータを用い、また下式を用いて連
続的に計算される。即ち、 但し、Ｄは車両の減速度、GVWは車両の総重量、ｈは
地面から上の重心の高さ、Ｌは前と後の車軸間の車両の
ホィール・ベースである。

総車両重量は、以下に述べるように記憶される組合せ
軸荷重測定値から得られ、車両の減速度Ｄは停止相にお
いて測定され、重心高さｈおよびホィール・ベースＬは
予め記憶された量である。

軸荷重の測定値は、空気バネで懸架された車両におけ
る懸架圧力を検出する圧力トランスジューサにより制御
される各車軸上に置かれた荷重トランスジューサ（42
a、42b）により得られ、また信号が開ループを介して制
動量補正サブシステム26に対して送られる。しかし、軸
荷重の測定は、長期（例えば、約４秒）の時定数を得る
ように控え目に行なわれ、車両の最近の通常の（制動し
ない）運転中に得られた良好な平均荷重の数値を確保す
るようにする。非制動期間中の荷重値を確保するための
理由は、制動期間中に生じる荷重トランスジューサの外
乱に対する故であり、この外乱は車軸における制動の反
作用の応力および懸架要素の撓みにより生じる。このた
め、適当な制動補正値を得るために更に早い時期に要求
される記憶された値を用いることが必要である。

第３図は、重量の移動効果による修正荷重信号を生じ
るため個々の軸荷重の値が処理され、次いで補正された
軸荷重が配分乗算器により用いられて運転者の要求（第
１図）を処理して配分された車軸要求を生じる一方法を
更に詳細に示している。前後の軸荷重は、長い（例え
ば、約４秒）時定数を生じるように構成された各センサ
42a、42bにより与えられる。制動操作が開始されたこと
の制動検出器44による検出と同時に、実際の軸荷重セン
サの信号がゲート46a、46bにより消勢され、その時の荷
重信号が各ストア48a、48bに格納される。このため、前
の４秒付近にわたって生じた前の平均荷重測定値が制動
が開始されると直ちに記憶され、制動中に生じた実際の
荷重信号は制動中には全く使用されない。固定されたパ
ラメータｈおよびＬと対応する信号は除算器30において
除算され、その商は第１の乗算器32においてGVW（組合
せ軸荷重）値と対応する信号により乗算され、次いで第
２の乗算器34において車両の減速度計36により与えられ
る如き減速度に対応する信号Ｄにより乗算される。その
結果得られる重量移動量Ｗは、次にそれぞれ前と後の軸
荷重信号に対応する信号に加算されかつこれから減算さ
れ、補正された軸荷重を生じる。第２図に略図的に示さ
れるように、制動要求信号Piを修正するため次に使用さ
れるのはこれらの信号であり、同図は制動の補正が移動
量配分乗算器50により第１図の開放補正ループにおいて
制動の補正が行なわれて閉鎖圧力制御ループに対して送
られる補正された圧力要求を生じる補正の方法を示して
いる。

ある場合においては、重心の高さｈが荷重に応じて変
化することが判ったが、この場合ｈの値はｈに対する不
加重値プラス車両の全荷重値に比例する成分を表わす基
底値から計算される。このｈに対する値は下記の如く正
確に評価することができる。もし制動操作中滑りが生じ
るならば、前後両方の車軸の滑り点は適正に均衡した制
動システムの場合には同時に生じる筈である。しかし、
もし滑りが前部の車軸においてのみ生じるならば、大き
過ぎる重量移動のアロウワンスが生じたことになり、ｈ
の値は適合特性として減らすことができる。反対に、も
し後の車軸の滑りのみが生じるならば、重量移動のアロ
ウワンスが不充分であったことなり、ｈの値を然るべく
増やすことになろう。

重量の移動計算が制動量の配分を制御する上記のシス
テムにおいては、減速度信号の応答における制限の故に
移動量の配分における遅れが生じ得る。この問題は、運
転者の制動要求量Piから得られる減速度信号Ｄの過渡的
な補正を生じることにより対抗措置を取ることができ
る。この措置はフィルタ40（第３図）の使用により過渡
信号に対して行なわれ、「直後の運転者の要求量からフ
ィルタされた運転者の要求量を引いた」信号Ｔを形成す
るが、この場合フィルタは減速度の測定値に対する類似
の時定数を有する。過渡的な補正信号Ｔは次に車両の減
速度計36からの測定された減速度に加えられて有効減速
度Ｄを生じ、制動が有効となる際、即時の重量移動値お
よび迅速な重量配分応答を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は車両のブレーキを操作するための基本的な電子
的制御システムを示すブロック図、第２図は制動の補償
がどのように達成されるかを示す図、および第３図は本
発明による動的荷重割当て状態を達成する１つの方法を
示す図である。 10……ブレーキ・ベダル・トランスジューサ、12……圧
力制御装置、16、18……ソレノイド弁、20……リレー
弁、22、24……ブレーキ・アクチュエータ、23……セン
サ、26……制動量補正サブシステム、30……除算器、3
2、34…乗算器、36……減速度計、40……フィルタ、42
……荷重トランスジューサ、44……制動検出器、46……
ゲート、50……移動量配分乗算器。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後のブレーキのための内部の閉鎖ループ
   の圧力系統に対する運転者の要求信号がそれぞれ車両の
   前と後の車軸と関連する荷重センサから得られた荷重信
   号に従って調整され、前記荷重信号自体が制動中に生じ
   る後車軸から前車軸への重量の移動効果を考慮するよう
   に修正される、電子的に補償された形式の車両制動シス
   テムにおいて、 制動操作中の重量の移動の大きさが、制動中生じる車両
   の実際の減速度と、制動操作が生じる前の期間にわたり
   測定される記憶された荷重信号により決定される総車両
   重量とを含む下記の式から電子的に計算され、 重量の移動の大きさ＝車両の減速度 ×（総車両重量×重心の高さ／ホイール・ベース） 車両の減速度、総車両重量、車両の重心の高さ及び車両
   のホイール・ベースが、それぞれ前と後のブレーキを制
   御する種々の内部の閉鎖ループの圧力系統間に動的な荷
   重の配分を行うため電子的に計算され、計算され且つ処
   理されることを特徴とする車両制動システム。
2. 【請求項２】車軸荷重の測定が長い時定数を有するよう
   に行われ、車両の最近の通常の制動を行わない操作の間
   確立された平均荷重値を得ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の車両制動システム。
3. 【請求項３】減速度計により生じる減速度信号に対する
   過渡的な補正が、減速度の測定値時定数と類似の時定数
   のフィルタを用いて得られる運転者の要求信号のフィル
   タされた信号を運転者の要求信号から引くことにより、
   運転者の要求信号から得られることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の車両制動システム。
4. 【請求項４】記憶された重量の値が、総車両重量又は後
   車軸荷重から定まる別の要因により修正され、滑りが両
   方の車軸において実質的に同時に生じなければこの値が
   適合されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第３項のいずれか一項に記載の車両制動システム。