JP2716435B2

JP2716435B2 - 路面車両の車両速度制御装置

Info

Publication number: JP2716435B2
Application number: JP62043259A
Authority: JP
Inventors: コンラツト・エツカート
Original assignee: ロ−ベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング
Priority date: 1986-03-01
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: US4809183A; JPS62253559A; DE3606797C2; DE3606797A1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、路面車両のカーブ走行時に車両速度を制御
するための、路面車両の車両速度制御装置に関する。従来の技術カーブ走行中、車両には遠心力が作用する。上式においてｍは車両の質量、ｖは車両速
度、ｒは円状軌道の半径を表す。車両に対して横方向に
作用する力がタイヤを介して走行路に伝達される。車両
の質量分布（重量配分）に依存して前車軸と後車軸とに
は異なる横方向力が生じる。１つの車輪において、路面に伝達すべき横方向力が所
定の限界値を越えると走行状態は不安定になり、車両は
横方向にコースを外れ、車両の制御が不可能になる。カーブ走行時に横方向力を検出し、この横方向が限界
値を越えるときに車両を制動して走行速度を低下させ、
安全性を確保することは公知である。しかしこのような
横方向力のみを検出するような構成では、タイヤが十分
な接地力を保持しているにもかかわらず、横方向力が所
定の限界値を越えると車速が低減される。しかしいわゆるスポーツカーでは、扁平率の大きな高
性能タイヤを装着していることと相俟ってかなりの横方
向加速度があっても安全にコーナを通過することがで
き、しかもそのような車種の運転者は不必要なコーナリ
ング速度が低減されることを好ましい傾向にある。した
がって可能なかぎり限界値を大きく設定したいという希
望がある。一方でこのような高性能タイヤでは、初期性能と摩耗
が進行してからの性能とではかなりの差があることも指
摘されている。このような場合に、初期性能に適合する
ように限界値を設定していたのでは、摩耗が進行してか
らの走行が危険になる。技術的には横方向力の限界値をそれぞれのタイヤの摩
耗率、すなわち接地力や車種に依存して変化させること
も考えられるが、煩雑でありしかもタイヤ摩耗率は使用
した路面状況や運転条件によって大きく変化するもので
あるから、困難である。発明が解決しようとする課題本発明の課題は上述従来技術の欠点を鑑み、車両の横
方向力だけでなく、車両の横滑り角も検出し、この２つ
のパラメータの比を限界値と比較するようにして、コー
ナリング速度を高め、かつ安全性を確保できるような車
両速度制御装置を提供することである。課題を解決するための手段上記課題は、車両に固定されており、横方向力を検出し、横方向力
信号を導出するための検出手段と、前記横方向力信号を受信し、時間についての横方向の
変化を検出し、横方向力変化信号を導出するための手段
と、車両の横滑り角を、カーブ走行時の車両の走行特性と
して検出し、横滑り角信号を導入するための手段と、前記横滑り角検出手段と接続されており、当該横滑り
角の変化を検出し、横滑り角変化信号を導入するための
手段と、前記横方向力変化信号を導出するための手段および横
滑り角変化信号を導出するための手段と接続されてお
り、少なくとも１つの前輪および後輪に対する前記横方
向力変化信号と横滑り角変化信号とをそれぞれ受信し、
横方向力変化信号と横滑り角変化信号とのそれぞれの商
を表す商信号を形成するための商導出手段と、前記商導出手段と接続されており、前記商信号を受信
し、当該商信号を所定の限界値と比較し、比較出力信号
を形成するための比較手段と、前記比較手段から供給された比較出力信号が、前記商
が前記所定の限界値を越えることを指示するとき、当該
比較出力信号に応答して車両速度を制御するための手段
とを有するように構成された車両速度制御装置によって
解決される。なおここで「限界値を越える」とは、実際には商の値
が限界値よりも小さくなることを意味する。限界値より
も大きい場合が許容領域だからである。作用本発明では、横方向力だけでなく車両の横滑り角も検
出され、この２つのパラメータの商が限界値と比較さ
れ、カーブ走行時の車両速度制御に用いられるので、横
方向力が大きくてもタイヤがしっかり路面と接地してい
れば（横滑り角が小さい）車両の速度制御はおこなわれ
ず、また横方向力が小さくても横滑り角が大きければ速
度制御が行われるという格別に高精度の速度制御装置が
得られる。すなわち本発明では、横方向力変化信号と横滑り角変
化信号との商が限界値と比較され、比較結果に応じて車
両速度が制御される。したがって、横方向力変化信号が
大きくても横滑り角変化信号が小さければ商の値は限界
値よりも大きく、車両の速度制御は行われないのであ
る。また逆に、横滑り角変化信号が小さくても、横滑り角
変化信号が大きければ、すなわちタイヤが十分な接地力
を有していない状況では速度制御が行われ、安全に走行
することができる。実施例本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。第１図に示された制御装置１は、概略的にブロツク１
により示された車両に設けられている。この車両にはア
ンチブロッキング制御装置（ABS）２が装備されてい
る。ABS制御装置は、運転者が制動管３において制動す
る制動圧P_Bを公知のように、車両の４つの車輪の制動の
ために調整された制動圧P_V1,P_V2,P_H1,P_H2に変換する。
なお本明細書において、下付_Ｖの文字は前輪ないし前車
軸を、下付_Ｈの文字は後輪ないし後車軸を表す。また、
１、２はそれぞれ左右を区別するための符号である。さ
らに車両１には電動アクセルペダル４が配属されてい
る。このアクセルペダルは例えば車両のスロットル弁を
瞬時のアクセルペダル位置に相応する位置に調整する電
気位置信号α_DKを形成する。車両には次のセンサが設けられている。 1a ステアリングの回転により要求される前車輪の方向
旋回角βに対するセンサ 1b 車両速度V_Fに対するセンサ 1c 垂直軸を中心にした車両の回転速度に対するセン
サ 1d 前車軸の横方向加速度b_Vに対するセンサ 1e 後車軸の横方向加速度b_Hに対するセンサ 1f 前車軸の負荷m_Vに対するセンサ 1e 後車軸の負荷m_Hに対するセンサ車両速度は、例えばアンチブロッキング制御装置の車
輪速度センサから導出することができる。また公知の速
度測定用センサ（例えば積分器付きの加速度センサ）、
ドップラーレーダー等を使用することもできる。回転速
度はジャイロスコープを用いて測定することができ
る。横方向加速度b_V、b_Hは加速度センサをそれぞれの軸
に配属して測定することができる。車軸の荷重は、各車
軸に配属された懸吊装置のばね変位または水平位置調整
装置から導出することができる。回転速度は直接測定するのではなく、回転速度を測定し、これを積分して導出することもできる。センシングされた値は信号の形でブロック６に供給さ
れる。ブロック６は信号処理段である。ブロック６は供
給された信号から、前輪および後輪の横方向力S_V、S_Hお
よび前車軸と後車軸における横滑りδ_Ｖおよびδ_Ｈを導
出する。横方向力の次の関係式から求められる。横滑り角δ_Ｖおよびδ_Ｈは次式から求められる（第２
図参照）。ここでα_Ｂは、車両追従角、すなわち車両が進行する
角度、曲線ベクトルの角度、 βは、ステアリングにより要求される車輪方向旋回
角、 αは、垂直軸を中心にした車両の回転角である。式（２）は第２図から明らかである。第２図では、車
両の片側の車輪が示されており、Ａは前輪、Ｂは後輪を
表す。前輪Ａは角度βだけ旋回されており、この旋回角
はセンサ1aにより測定される。車輪の受ける横方向力は
それぞれS_VおよびS_Hである。第２図にはさらに、車両の
重心SPKT、速度ベクトルV_BVとV_BH、さらに速度ベクトル
V_RVとV_RHが示されている。これらの速度ベクトルは、V_RVとV_RHが前輪および後輪
の車輪速度から合成されるベクトル、V_BVとV_BHは前輪お
よび後輪における車両速度ベクトルである。第３図には、連続する測定時点t1とt2における車輪の
位置が示されている。t1とt2との間で経過する時間は評
価クロック時間（t2−t1＝Ｔ）であり、したがってＴは
評価クロック時間である。 1_Aはホイールベースであり、ｒは曲線の半径であるか
ら、以下の関係が導かれる。したがって、これを式（２）に代入すれば次式が得られる。さらに考察を進める上で重要なのは横滑り角の変化で
ある。横滑り角の変化は次のように表すことができる。差Δαは２つの測定時点間の差である。すなわち Δα＝α（ｔ＋Ｔ）−α（ｔ）Ｔの範囲内ではβおよびV_Fが一定であると仮定すれ
ば、Δα_Ｂは次式に相応する。前記の関係式にしたがって求められるSVおよびSHと、
ΔδＶおよびΔδＨはブロック７に供給される。このブ
ロック７は商導出手段である。ブロック７は供給された
信号から、先行する測定時点（間隔Ｔ）での横方向力を
考慮して、前車輪および後車輪ごとに商を形成する。これらの商はコンパレータ８および９に供給される。
これらのコンパレータには値Ｋも供給される。この値Ｋ
はここでは一定であると仮定されるが、可変とすること
もできる。第４図には、横方向力Ｓが横滑り角δについてプロッ
トされている。第４図からわかるように横方向力Ｓはδ
がゼロのときにゼロであり、δの増加と共に次第に増加
するが、δｘから再び減少する。このことは、δｘおよび−δｘを越える領域では車両
の走行特性が不安定であること、つまり制御は−δｘと
δｘとの間で行われなければならないことを示す。すな
わち、ΔS/Δδ≧０でなければならないことを意味す
る。制御の結果、車両を制動すべきであり、さらに長手方
向に作用する制動力を付加的に走行路に伝達すべき場合
には、伝達すべき縦方向および横方向の力における安定
性限界の既知の経過からΔS/Δδはゼロであってはなら
ず、ゼロに近づいてもならない。この値は所定の値（経
験的に求められる）Ｋより大きくなければならない。この値Ｋを下回る場合には、スイッチング素子10およ
び11が応答し、それぞれスイッチング信号B_VとB_Hを形成
する。これらの信号は信号分割装置12に供給される。信
号分割装置12は、アンチブロッキング制御装置２を介
し、別個の圧力発生器を用いて車輪ブレーキの圧力を別
個に調整する。すなわち、車両は制動され、および／ま
たはスロットルバルブが戻される。スロットルバルブの
戻しは機関トルクの低減を意味する。ここでは以下に示
す種々の制御手段がある。ａ）制動制御する。その際、機関トルクの低減は行わな
い。この場合、駆動車軸の制動によって部分的なディフ
ァレンシャル・ロック作用が得られる。ｂ）機関トルクを減少した後に初めて制動制御を行う。ｃ）信号BVとBHが両方とも存在する場合に両車軸を共通
に制御して制動する。ABS装置は過制動を阻止する。ｄ）前車軸と後車軸を別個に制動制御する。この場合、
クリティカルな状態でない車軸においては、クリティカ
ルな状態の車軸におけるよりも強く制動する。この制御
では、それぞれ異なるB_VとB_Hを評価しなければならな
い。ｅ）クリティカルな状態でない車軸のみを制動する。ここでａ）,b）の制御手段は、ｃ）,d）,e）の制御手
段と任意に組み合わせることができる。例えばｂ）＋
ｅ）が可能である。可能な制御条件を以下の表に示す。ここでB_VとB_Hは素子12に供給される信号であり、１は
限界値Ｋを越えていて（実際には下回っている）クリテ
ィカルな状態にあることを示す。α_Ｇはアクセルペダル
により形成される信号であり、≠０はアクセルペダルが
踏み込まれていることを意味する。Ｖ、Ｈ、Ｇはそれぞ
れ前車輪、後車輪およびスロットル弁において制限制御
が行われるか否かを示し、１は制限制御が行われること
を意味する。第５図には、横方向力Syと長手方向力Sxとの比が長手
方向滑り角λｘについて横滑り角δをパラメータとして
プロットされている。この図からわかるように、横滑り
角δの増加と共に、長手方向力が同じであれば横方向力
も増大する。このことは第６図からもわかる。第６図で
は、横方向力Syが対象となる領域において車輪荷重Szと
共に増加していることがわかる。発明の効果横方向不安定性が検出されると車両が制動されるか、
および／または機関トルクが低減されることによって、
カーブ走行時の車両の走行路からの逸脱が阻止される。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の実施例のブロック回路図、第２図は、速度および及ぼされる力を説明するための概
略図、第３図は、種々のパラメータを導出するための車輪の概
略図、第４図は、横滑り角と横方向力との関数関係を示す線
図、第５図は、長手方向スリップλｘと横方向力Syとの関数
関係を示す線図、第６図は、車輪荷重Fzと横方向力Syとの関数関係を示す
線図である。１……車両、２……アンチブロッキング装置、４……ア
クセルペダル、６……信号処理回路、８、９……コンパ
レータ、10、11……スイッチング素子、12……信号分割
装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．路面車両のカーブ走行時に車両速度を制御するため
の、路面車両の車両速度制御装置において、車両に固定されており、横方向力（S_V,S_H）を検出し、
横方向力信号を導出するための検出手段（1d,1e）と、前記横方向力信号を受信し、時間についての横方向力の
変化（ΔS_V,ΔS_H）を検出し、横方向力変化信号を導出
するための手段と、車両の横滑り角（δ_V,δ_Ｈ）を、カーブ走行時の車両の
走行特性として検出し、横滑り角信号を導入するための
手段（1a,1b,1c）と、前記横滑り角検出手段（1a,1b,1c）と接続されており、
当該横滑り角の変化を検出し、横滑り角変化信号を導入
するための手段と、前記横方向力変化信号を導出するための手段および横滑
り角変化信号を導出するための手段と接続されており、
少なくとも１つの前輪および後輪に対する前記横方向力
変化信号と横滑り角変化信号とをそれぞれ受信し、横方
向力変化信号と横滑り角変化信号とのそれぞれの商（Δ
S_V/Δδ_V;ΔS_H/Δδ_Ｈ）を表す商信号を形成するための
商導出手段（７）と、前記商導出手段（７）と接続されており、前記商信号を
受信し、当該商信号を所定の限界値（Ｋ）と比較し、比
較出力信号を形成するための比較手段（８）と、前記比較手段（８）から供給された比較出力信号が、前
記商が前記所定の限界値を越えることを指示するとき、
当該比較出力信号に応答して車両速度を制御するための
手段（12、２、４）とを有することを特徴とする、路面車両の車両速度制御装
置。２．前記車両速度を制御するための手段（12、２）は、
車両をブレーキングするための手段（2;ABS）を有す
る、特許請求の範囲第１項記載の装置。３．前記車両速度を制御するための手段（12、４）は、
機関の出力トルクを低減するための機関制御手段（４）
を有する、特許請求の範囲第１項記載の装置。４．前記車両速度を制御するための手段（12、２、４）
は、車両をブレーキンクするための手段（2;ABS）と機
関の出力トルクを低減するための機関制御手段（４）と
を有する、特許請求の範囲第１項記載の装置。５．前記所定の限界値（Ｋ）は可変である、特許請求の
範囲第１項記載の装置。６．前記所定の限界値は車両の走行特性に依存する値を
含む、特許請求の範囲第５項記載の装置。７．前記車両速度を制御するための手段（12、４）は、
機関の出力トルクを低減するための機関制御手段（４）
を、車両速度を制御するための手段として有する、特許
請求の範囲第３項記載の装置。８．前記商導出手段（７）は、横方向力信号と横滑り角
信号のそれぞれの商信号を車両の前車軸および後車軸の
両方について導出し、前記ブレーキング手段はそれぞれ前車軸と後車軸の車輪
を、それぞれの車軸に対して検出された商が前記所定の
限界値（Ｋ）を越える程度の関数として制動する、特許
請求の範囲第２項記載の装置。９．前記ブレーキング手段は、前記商が限界値（Ｋ）を
越えない車軸の車輪でのみ制動を行う、特許請求の範囲
第８項記載の装置。１０．前記ブレーキング手段は前車軸と後車軸の両方の
車輪を制動し、前記商が限界値を越える車軸の車輪における制動は、商
が限界値を越えない車軸の車輪における制動よりも弱く
行う、特許請求の範囲第８項記載の装置。１１．前記ブレーキング手段による制動程度は、前記商
が限界値を越える程度に依存し、前記限界値を比較的に大きく上回る車軸の車輪において
は弱く制動され、前記限界値を比較的にわずかに上回る
車軸の車輪においては強く制動される、特許請求の範囲
第10項記載の装置。１２．前記車両速度を制御するための手段（12、２、
４）はアンチスキッド制御装置（ABS,2）を含む、特許
請求の範囲第１項記載の装置。１３．前車軸および後車軸の軸負荷を検出し、軸負荷信
号を供給するための手段（1f,1g）が設けられており、前記横方向力検出手段は、横方向加速度（b_V,b_H）を前
車軸および後車軸で検出し、横方向加速度信号を導出す
るための手段（1d,1e）を有し、計算手段（６、７）が設けられており、該計算手段に
は、前記軸負荷検出手段からの軸負荷信号と、前記横方
向加速度信号導出手段からの横方向加速度信号が供給さ
れ、前記計算手段は、前記軸負荷信号と横方向加速度信号に
基づいて横方向力（Sx,Sy）を計算する、特許請求の範
囲第１項記載の装置。１４．操舵輪の方向旋回角（β）を測定するための手段
（1a）と、車両の垂直軸を中心にした回転角（α）を検
出するための手段（1c）と、車両追従ベクトル（α_Ｂ）
を検出するための手段とが設けられており、各測定およ
び検出手段はそれぞれ出力信号を発生し、前記横滑り角検出手段は計算手段（６、７）を有し、該計算手段は前記方向旋回角測定手段と回転角検出手段
とに接続されており、横滑り軸（δ_V,δ_Ｈ）を前記方向
旋回角測定手段と回転角検出手段の出力信号の関数とし
て計算する、特許請求の範囲第１項記載の装置。１５．前記横滑り角検出手段は、回転速度（ｄα/dt）
を検出するための手段と、前記回転速度を所定の時間間
隔の間積分するための手段（６）とを有する、特許請求
の範囲第14項記載の装置。１６．車両追従ベクトル（α_Ｂ）の角度を、（V_F/l_A）・tanβ に基づいて検出するための手段が設けられており、 V_Fは車両速度、 l_Aは車両のホイールベース長、 βは車両軸線を基準にした操舵輪の方向旋回角である、
特許請求の範囲第14項記載の装置。１７．前記横滑り角の変化（Δδ_V,Δδ_Ｈ）を検出する
ための手段は、操舵輪の方向旋回角の変化（Δβ）を検
出するための手段と、垂直軸を中心にした車両の回転角
の変化（Δα）を検出するための手段と、追従角の変化
（Δα_Ｂ）を検出するための手段と有し、前記変化では、車両は連続的な測定時点（t1,t2）を基
準にした走行特性を示し、当該測定時点は所定の測定間
隔で順次連続するものである、特許請求の範囲第１項記
載の装置。１８．第１の測定時点（t1）で回転速度（ｄα/dt）を
検出し、引き続き回転速度ｄα/dt_(t1+T)を測定するた
めの手段（1c）が設けられており、前記回転角の変化（Δα）は、最初の回転速度と引き続
き測定された回転速度との差を検出することにより導出
される、特許請求の範囲第17項記載の装置。１９．前記追従角の変化（Δαβ）が、 Δαβ＝（VF/lA）・tanβ・Ｔに従って導出され、 VFは車両速度、 lAは車両のホイールベース長 βは車両軸線を基準にした操舵輪の方向旋回角である、
特許請求の範囲第17項記載の装置。２０．車両のそれぞれの車輪の回転速度を表す記号を形
成するための手段（２）が設けられており、車両速度
（V_F）を前記信号に基づいて検出するための手段を有す
る、特許請求の範囲第１項記載の装置。２１．路面車両のカーブ走行時に車両速度を制御するた
めの、路面車両の車両速度制御装置において、車両（１）に固定されており、横方向力（S_V,S_H）を検
出するための手段（1d,1e）と、車両の横滑り角（δ_V,δ_Ｈ）を、カーブ走行時の車両の
走行特性として検出するための手段（1a,1b,1c）と、前記横方向力および横滑り角に基づき、車両に作用する
力の変化をカーブ走行時の車両の走行特性として検出す
るための手段と、車両に作用する力の変化が、車両のカーブ走行時に車両
の走行する進路の変化傾向を指示したならば車両速度を
低減するための手段とを有することを特徴とする、路面車両の車両速度制御装
置。２２．操舵輪の方向旋回角（β）を検出するための手段
（1a）と、車両の垂直軸を中心にした回転角（α）を検
出するための手段（1c）と、車両追従ベクトル（α_Ｂ）
を検出するための手段とを有し、前記手段はそれぞれ出
力信号を送出し、前記横滑り角を検出するための手段は計算手段（６、
７）を有し、該計算手段は前記方向旋回角検出手段と回
転角検出手段とに接続されており、横滑り角（δ_V,
δ_Ｈ）を、前記方向旋回角検出手段と回転角検出手段の
出力信号の関数として計算する、特許請求の範囲第21項
記載の装置。２３．商導出手段（７）が設けられており、該商導出手
段は、前記横方向力検出手段および横滑り角検出手段と
接続されており、横方向力と横滑り角との商を導出し、該横滑り角を、カーブ走行時の車両の走行特性として車
両に作用するものであり、前記商は前記横方向力と前記横滑り角との関係を表すも
のであり、前記車両に作用する力の変化をカーブ走行時の車両の走
行特性として検出するための手段は、前記商導出手段に
より導出された商の変化を検出するための手段を有す
る、特許請求の範囲第21項記載の装置。２４．路面車両のカーブ走行時に車両速度を制御するた
めの、路面車両の車両速度制御装置において、車両に設けられた、横方向力の時間に関する変化（Δ
S_V,ΔS_H）を検出するための手段と、横滑り角の変化（Δδ_V,Δδ_Ｈ）をカーブ走行時の車両
走行特性として検出するための手段と、前記横方向力変化検出手段および横滑り角変化検出手段
と接続されており、横方向力の変化と横滑り角の変化を
表す商の変化を導出し、当該商の変化を表す信号を導出
するための商導出手段（７）と、前記商の変化が、車両が所定の進路から外れることを指
示する限界値に達したとき車両速度を低減するための手
段とを有することを特徴とする、路面車両の車両速度制御装
置。２５．前記横滑り角の変化を検出するための手段は、操
舵輪の方向旋回角の変化（Δβ）を検出するための手段
（1a）と、垂直軸を中心にした車両の回転角の変化（Δ
α）を検出するための手段と、追従角のベクトルの変化
（Δα_Ｂ）を検出するための手段とを有し、当該変化では、車両は連続的な測定時点（t1,t2）を基
準にした走行特性を示し、当該測定時点は所定の測定間
隔で順次連続するものである、特許請求の範囲第１項記
載の装置。