JPS5921817B2 - アンチロツク車両ブレ−キ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車輪付き車両用のアンチロックブレーキ装置に
関する。

アンチロックブレーキ装置とは、車輪にブレーキをかけ
た時に初期スキッド条件を生じ易い路面において車輪が
ロックする傾向を生じた時にブレーキ力を解放または減
少し、運転者がブレーキ操作の変化を行はないでも再び
ブレーキ力を増加させる装置である。

アンチロックブレーキ装置は車輪のロックに基く滑りを
減少し、ブレーキをかけた時の方向維持を容易にし、車
両の停止距離が長くならない。

車両速度を減少するためにブレーキ力を車輪に作用した
時は、その時の車両速度を生ずるための自由回転速度よ
りも車輪速度τは遅くなりある滑り率を生ずる。

この理由はタイヤと路面との耐着力によるものである。

ブレーキ力が犬となれば附着力も増加し、滑り率も増加
する。

路面に応じた所定滑り率、例えば１０〜２０％において
耐着力は最大となり、この後はブレーキ力が増加すれば
耐着力は減少し、車輪がロックした時に滑り率は１００
％となる。

第１図は車輪と路面との間の摩擦系数μが変化した時の
カー滑り曲線を示す。

この縦軸は耐着力Ｆであり横軸は車輪滑り率％ＷＳであ
る。

滑り率０％の時は車輪は自由回転であり、１００％の時
はロックである。

曲線１はμｍ１即ち高摩擦系数の路面であり、曲線２は
中間例えばμｍ０，５の場合曲線３は低摩擦系数例えば
μｍ０．１の場合を示す。

ブレーキ力が耐着力を超えた時は車輪は急速にロックす
る傾向を生ずる。

アンチロックブレーキ装置は各車輪についてブレーキを
かけた時に車輪のロックの傾向を予知してブレーキ力を
制御し、車輪はタイヤと路面との間の最大限着力の範囲
即ち最適滑り率の範囲で回転を続ける装置である。

本発明によるアンチロックブレーキ装置用電子別画回路
の特徴は、車輪速度の関数とした量を有する入力信号に
応答する装置を設け、上記量が車輪速度の変化に相当し
て変化する割合が第１の所定変化率を超え上記変化が第
１の所定変化率で変化した場合即ち基準車輪減速率での
変化量よりもある場合以下となった時に上記応答装置が
ソレノイドの附勢を生ずる出力を発生するものにおいて
、上記出力が発生した時に上記入力信号に応答してその
時の上記量の値に相当する実際車輪速度に所定の関係と
した初期基準速度を記憶する装置と、記憶した基準速度
を所定時間後に第１の所定変化率よりも大きい第２の所
定変化率で初期基準速度の関数とした可変時間で減少さ
せる装置と、上記可変時間の後に初期基準速度に所定の
関係としたある速度に達する迄第３の所定変化率で上記
減少した基準速度を増加させる装置と、上記ある速度に
達した後に第４の所定変化率で上記基準速度を減少させ
る装置と、上記入力信号に応答し上記記憶された第１〜
第４の変化を行う基準速度に対して所定の関係を有する
車輪速度に相当する値に上記量が一致した時に上記出力
を停止してソレノイドを開路する装置とを設ける。

本発明の実施例によって、出力が発生した時に得られる
実際車輪速度にほぼ相当する値を初期基準速度とし：あ
る速度とは最初に記憶される基準速度が記憶の瞬間から
第１の所定変化率で減少した場合に達する速度とし；第
４の所定変化率は第１の所定変化率にほぼ等しくシ：車
輪速度の関数とした量が記憶された基準速度にほぼ一致
した車輪速度に相当する値となった時に出力の発生を停
止させる。

第４の所定変化率による基準速度の最終の減少は基準速
度をある速度に所定時間保持した後に行はせることもで
きる。

記憶する基準速度の各変化率の選定および各変化率の持
続時間は電子制御回路に組合せるアンチロックブレーキ
装置の作動特性、並びにブレーキ装置を取付ける車両の
ブレーキおよび慣性特性に応じて定める。

例えば重車両に比較して乗用車では変化率は大きく持続
時間は短くする。

適切に設計された電子制御回路においては、路面摩擦系
数μの高い時には、ブレーキ力を減少した車輪はロック
条件に到る減速は速に終了して加速されるため、制御出
力の停止は可変時間、即ち第２の変化率の間に生ずる。

即ち、この場合のソレノイド附勢時間は最大でも可変時
間の終了する迄の時間になる。

路面摩擦系数μの小さい時には車輪加速時間が長いため
、記憶された基準速度の増加する第３の変化率の期間、
または第４の所定変化率で減少する期間迄ソレノイドの
附勢が続く。

車輪速度の減少が第１の所定変化率よりも所定割合だけ
大きな割合で初期変化の生ずる時は、車輪は減速して初
期基準速度よりも著しく低い車輪速度に達する。

この理由は、ソレノイド附勢のための時間と、アンチロ
ックブレーキ装置の実際のブレーキ力が減少する迄の遅
延時間とが加算されるためである。

制菌回路が入力信号に応答する装置として、車輪滑り検
出回路を設ける。

基準車輪減速率をその車両の所定最大車両減速率に一致
させれば、車輪のロックを生ぜずにブレーキをかけるこ
とができる。

車輪速度の所定の変化の割合を最適滑り率に関して選択
すれば、車両が最大減速率で減速する時の車両速度に相
当する自由回転速度よりも所定滑り率だけ低い値を超え
た時にアンチロック制両回路が応答する。

車両の所定最大減速率を１ｇとすれば基準車輪減速率は
安全率を加算して１，５ｇとなる。

安全率を加算したため、所定の変化の割合は最適滑り率
よりは小さな値とすることができる。

但し、車輪減速度が基準減速率よりも著しく大きい場合
を除へ滑り率は安全率に含まれるため、変化の割合、即
ち滑り率に相当する量を７−１０％の範囲とすることが
できる。

他の実症例によって、電子制御回路の入力信号として、
アンチロックブレーキ装置の制御すべき車輪の回転速度
に比例するパルス列の周波数から変換器によって生じた
パルス列から導出する。

または、車輪速度に自然対数関数として変化する振巾を
有する直流信号を入力信号とする。

本発明を例示とした実症例並びに図面について説明する
。

第２図は車両アンチロックブレーキ装置の一般的配置を
示し、ブレーキペダルＦＰによってブレーキ圧変調器Ｍ
を操作して流体圧力供給源Ｓからの流体圧力の車輪Ｗの
車輪ブレーキＷＢに対する供給を制御する。

流体圧力供給源Ｓと車輪ブレーキＷＢとの間にアンチロ
ック制御ユニットＣＵを介挿する。

車輪運動感知器ＳＥは車輪Ｗの回転運動の関数とした電
気信号を電子制御回路ＣＣに供給する。

この電気信号は車輪速度変化の割合の関数として変化す
る信号として感知器ＳＥから直接導出することもでき、
または車輪速度に比例する一連のパルス信号として導出
して電子制御回路の入力段で変換し、車輪速度の変化の
割合に比例しまたは他の関数を加入した有効入力信号と
することもできる。

アンチロック制御ユニットＣＵはソレノイド弁を有し、
電子制御回路ＣＣからの電気的出力によってソレノイド
弁を附勢してブレーキ力を車輪ブレーキＷＢに供給する
。

本発明においては、制御回路ＣＣは本発明による後述の
回路とし、アンチロックブレーキ制御作用については後
に詳述する。

第２図に示す通路ＬＬは共通の流体圧力供給源から各車
輪ブレーキに対して別個の制御回路を経て流体圧力を供
給することを示す。

しかし、１個の動力伝達軸に結合された２個以上の車輪
に対して１組の制御回路とし、動力伝達軸の回転を感知
する感知器によつで車輪回転数の関数を得ることができ
る。

１台の車両の全部の車輪に対して共通の１個のソレノイ
ド弁を１組の制御ユニットによって制御することもでき
る。

この場合に感知器と電子制御回路とは各車輪または車輪
の粗筋に設け、倒れかの車輪がロックする傾向を生じた
時にソレノイド弁を附勢する信号を発生することもでき
る。

第３図に示すグラフは速度Ｓと時間Ｔとの関係を示し、
直線Ｖは一定車両速度Ｓ１、即ちＯｇの場合である。

次の直線ＶＴは一１ｇの時の理論最大車両減速度を示し
、アンチロックブレーキ装置を有する車両が車輪のロッ
クの傾向を生ぜずにブレーキをかけた状態を代表する。

次の直線ＶＥは減速度−１，５ｇの時の理論車両速度変
化を示し、理論最大車両減速度よりも安全率だけ減速が
大きくなる。

点線ＷＥは車両速度ＶＥの時の最適の滑りの割合とした
車輪速度を示す。

曲線Ｗは実際の車輪速度を代表する。

ブレーキ力が車輪に作用する前には実際車両速度Ｓ１は
車輪速度に等しい。

この間を時間Ｔ。−Ｔ１とする。

時間Ｔ１においてブレーキ力を車輪に作用すれば車両と
車輪の速度は時間Ｔ２迄は同様に減速され、時間Ｔ２、
速度Ｓ２において車輪速度は車両減速線ＶＥよりも低下
する。

時間Ｔ３において車輪速度は速度Ｓ４となる。

この速度Ｓ４は時間Ｔ３におけるＶＥ線に沿う車両速度
Ｓ３から滑り率７〜１０％を引いた値である。

後述する通り、制御回路は時間Ｔ３においてンレノイド
附勢信号を発生する。

ソレノイド附勢の後も車輪速度は減速を続け、ブレーキ
力が減少した後に車輪速度は増加に向う。

車輪速度が所要の値に増加した時には車輪に対して再び
ブレーキ力を作用する。

第４図は速度と時間のグラフであり、車輪速度が所要値
に戻った状態を示す。

時間Ｔ。′の車両速度はＳ、であり、減速度ＶはＯｇと
一１ｇとの間とする。

しかし、車輪速度は時間Ｔ。

′においてはＳ６であり、ブレーキの作用間は車両速度
に一致することはない。

それ故、次のアンチロック制御サイクルにおいては、初
期滑り率を加算した車輪速度を制御開始の時の値とする
必要があり、滑り率Ｏではない。

初期滑り率をＳＳとする。

即ち、次にソレノイドを附勢する時間Ｔ４における車輪
速度Ｓ７は初期滑り率ＳＳよりも７〜１０％多い滑り率
となった時である。

この時の合計滑り率として適当な値は１０〜２０％であ
る。

本発明による電子制御回路のブロック線図を第７図に示
す。

車輪運動感知器１１の発生する車輪速度に比例する周波
数信号パルスを受ける周波数−直流変換器１０を設ける
。

変換器１０の直流信号出力の値は入力周波数パルスの関
数である。

この直流信号は滑り検出器１２、速度信号記憶装置１３
、比較器１４に夫々供給される。

変換器１０からの直流信号の値の変化の割合が基準車輪
減速率を超え、しかも前述した所定車輪滑り率を加算し
た値となった時は滑り検出器１２からの出力はアンチロ
ック制両機能を行う。

即ち、この出力は双安定素子１５をセットして自動ター
ンオフ素子１６を経て出力段１７に出力を供給してソレ
ノイド１８を附勢する。

出力段１７がターンオンとなれば出力はオン導線１９を
経て記憶装置１３に供給される。

記憶装置１３はこれに応答して変換器１０から供給され
た現在の直流信号を記憶する。

基準速度発生器２０は記憶装置１３の出力に応答して基
準速度曲線Ｖｒの発生を開始する。

速度レベルＶ。

は記憶装置１３に記憶された直流信号の値に相当する。

この基準速度曲線は時間ｔ。から開始し、初期速度レベ
ルは時間ｔ１迄短詩間保持される。

次に基準速度曲線Ｖｒは時間１１−１２の間に対数曲線
でレベルＶ１迄減少する。

この速度レベル■１は初期速度レベル■。

に比例する値である。

時間ｔ２の後に基準速度曲線Ｖｒは時間ｔ３迄に直線状
に増加し、再び初期速度レベルＶ。

に達する。

時間ｔ３の後は基準速度曲線Ｖｒは基準車輪減速率と同
じ割合で減少する。

基準速度曲線Ｖｒを作成するための各種変化率および他
のパラメータはアンチロック制菌を使用する時の良い路
面並びに滑り易い路面における実際車輪速度の変化の測
定値に基いて定める。

実際の例として計算および実験の結果、車両速度４５ｆ
ｔ ７ｓ （約５０１ｃｍ／ｈ）の時は、基準速度曲線
の遅延時間ｔ。

−ｔｌは約１０ｍ５１ ｔｌ−ｔ２の時間１５ｍ５の間
に対数的にＶ１＝０．７６Ｖｏ迄減少し、１２−１３の
間は加速度約４ｇに相当する速度変化率で増加し、時間
ｔ３の後の変化率は減速度−１，５ｇに相当する直線と
する。

計算および実験の結果、ｔｌ−ｔ２の間の変化率は対数
曲線ではなくほぼ直線とすることもでき、１２−１３の
間の変化率は直線ではなく他の曲線例えば対数曲線を使
用することも可能である。

更に“、初期速度レベルＶ。

は記憶装置１３の記憶した直流信号値の分数とすること
もできる。

時間１２−ｔ３の後の速度値はＶ。

ではなく、Ｖ。よりも大または小とすることもできる。

時間ｔ３の後の最終速度変化率は基準車輪減速率とは別
の値とすることもできる。

図に点線で示した通り、時間１３−ｔ４の間は初期速度
レベルＶ。

に比例する値を保ち、後に最終減速率に従って減速する
こともできる。

基準速度発生器２０は基準速度曲線Ｖｒの瞬間レベルに
相当して変化する基準信号を比較器１４に供給する。

変換器１０からの直流信号の値が基準速度信号の値に等
しいまたは所定の関係値となった時に比較器１４は出力
を発生する。

比較器１４からの出力は双安定素子１５をリセットし、
自動ターンオフ素子１６をリセットして出力段１７をタ
ーンオフし、ソレノイド１８は開路される。

出力段１７がターンオフされた時はオフ導線２１に信号
が供給され、記憶装置１３をリセットする信号となる。

しかし、基準速度曲線ｔ３の時間が過ぎる迄は基準速度
発生器２０から抑止ゲート２２に抑止信号が供給される
ため記憶装置１３は時間ｔ３迄はリセットされない。

即ち、時間ｔ１−ｔ３の間に基準信号と変換器１０の直
流信号とが再び等しくなれば、比較器１４から他の出力
が発生して双安定素子１５をセットし、出力段１７は再
びターンオンとなり、ソレノイド１８を附勢する。

時間１．−１．の後に比較器１４から次の出力が発生す
れば、双安定素子１５はリセットされて出力段１γをタ
ーンオフとし、ソレノイドを再び開路する。

オフ導線２１からの信号は記憶装置１３をリセットし、
基準速度発生器２０をリセットする。

ここで滑り検出器１２の検出したアンチロック制御作用
は終了する。

所定時間、例えば０，５秒経過後も変換器１０の直流信
号と基準信号とが一致しないためソレノイドが開路しな
い時は、自動ターンオフ素子１６は作動して出力段１７
をターンオフし、ソレノイド１８を開路する。

制菌回路に低加速度検出器２３を介挿して基準速度発生
器２０、比較器１４とは別個の作動とし、発生器２０お
よび比較器１４の作用によってソレノイドを開路する速
度に達した時に車輪加速が遅い場合に出力段１７をター
ンオンに保ちソレノイド１８の附勢を続ける。

検出器２３によるソレノイド附勢の延長は、車輪が所定
の加速度に達した時、または車輪加速度が低い所定の値
に達した時までとする。

第５，６図は制菌回路の作動を示すグラフである。

第５図には５種の車輪速度信号ＷＳ１−ＷＳ５を車輪速
度ＷＢ２即ち信号の直流の値と、時間Ｔとの関数として
基準速度曲線Ｖｒと共に示し、下部にソレノイド附勢時
間５ＥＩ−８Ｅ５を示す。

曲線ＶＳは車両速度を代表する。

各車輪速度信号ＷＳ１−ＷＳ５に対して、前述の滑り検
出器１２は時間ｔａにおいてソレノイドを附勢する。

車輪速度信号ＷＳ１は路面摩擦系数μの高い路面であり
、車輪は短い時間ｔｂ迄に急速に加速されて信号ＷＳ１
が基準速度曲線Ｖｒと交叉し、ソレノイド１８は開路さ
れる。

車輪速度信号ＷＳ２は路面摩擦μが中間値の場合であり
、前の例よりも僅に長い時間で加速され、時間ｔ。

において信号ＷＳ２は基準速度信号に一致してソレノイ
ド１８を開路する。

車輪速度信号ＷＳ３の場合には、信号ＷＳ２と同様に時
間ｔａ−ｔｏの間はソレノイドが附勢されるが、ソレノ
イド開路後の車輪加速が遅く、信号ＷＳ３は時間ｔｄに
おいて再び基準速度曲線Ｖｒに一致する。

時間ｔｄは第７図の１１−１３の間にあるため制御回路
のリセットは行はれていない。

このため、ソレノイド１８は再び附勢される。信号ＷＳ
３は時間ｔｆにおいて基準曲線Ｖｒに一致してソレノイ
ドを開路する。

従ってこの信号ＷＳ３によるソレノイドの附勢は時間１
ａ−１６゜ｔｄ−ｔｆ となる。

車輪速度信号ＷＳ ４ 、ＷＳ ５は路面摩擦抵抗が低
いおよび極めて低い条件であり、図に示す通り、ソレノ
イドの附勢は夫々１−１．１−１ となる。

上述した通り、滑り検出器が信号を発生した時にソレノ
イドの附勢される時間は、車輪速度信号が基準速度曲線
よりも下にある部分である。

第７図の低加速度検出器２３の機能は車輪速度信号ＷＳ
５に組合せて示し、信号Ｗ８５が所定加速度以下の場合
には時間ｔｈ迄ソレノイド附勢が続き、ＳＦ３として示
す。

点線ＷＳ５’として示す通り、信号ＷＳ５の加速の小さ
い時は自動ターンオフ素子１６の作用する時間ｔｉ迄延
長され、ＳＦ３の延長部分までソレノイドの附勢が継続
する。

上述の例では低加速度検出器２３は１個の感知レベルの
みとする。

例えば、主として路面摩擦が極めて低い場合、μｍ０．
１４に適用する加速度０５ｇ程度とする。

しかし、中間の路面、例えばμｍ０．２−０．５に適合
する加速度とした別の低加速度検出器を並列に設けるこ
ともできる。

並列とした加速度検出器は高い加速度に応答する。

この例を第６図に示し、曲線ｖＳは車両速度であり、曲
線ＷＳｍは車輪速度として時間Ｔの関数とする。

加速度検出器の検出レベルを夫々０．５ ｇ、 １．０
ｇ。

２．０ ｇ、 ４．０ ｇとし、車輪加速と共に４個の
検出器は順次検出する。

第６図においては車輪は４．０ｇに達せず、この検出器
は応答しない。

車輪が最大加速度点Ｘを過ぎた時にターンオンと同じ順
序で検出器はターンオンする。

ソレノイド附勢時間は２ｇ検出器の検出の終了迄継続す
るため、車輪加速時にはブレーキ力は作用せず車輪加速
は主として路面の関数となる。

それ故、力対滑り特性のピークを車輪が通過する時に車
輪加速のピークが生ずる。

第７図のブロック線図に示した制御回路の実際の回路は
各種の回路とすることができる。

例えば、周波数−直流変換器１０および滑り検出器１２
は出願人の特願昭４８−６９１３８号に詳述しである。

変換器１０、検出器１２、自動ターンオフ素子１６、出
力段１７、低加速度検出器２３として使用し得る回路は
出願人の特願昭４８−４７６６１号に記載しである。

記憶装置１３は容量記憶回路とすることができ、基準速
度発生器２０はＲＣ充電放電回路網を使用して構成でき
る。

比較器１４、双安定素子１５、抑止ゲート２２は周知で
ある。

上述の例示に使用した時間および変化率の数値の基準と
した車輪は直径２ｆｔ（約６１ｃｆＩＬ）で変換器伝達
歯車は１回転６０枚の歯とした。

変換器の磁気ピックアップの標準出力は１００ｃ／ｓ（
約１１ｔｍ／ｈ ）のピークＩＶ、１０００ｃ／ｓ（約
１１０Ｉａｎ／ｈ）のピークＩＯＶである。

基準速度発生器２０の基準速度曲線Ｖｒを生ずる回路を
構成する場合の実施例は、時間１１−１３の間一定電圧
Ｖｏを保つ第１の基準信号を生じさせ、時間１１−１３
の量基準速度曲線Ｖｒと反対の変化とした第２の基準信
号を生じさせ、変換器１０からの車輪速度直流信号を加
算して修正車輪速度信号を生じて比較器１４の第１の基
準信号と比較する。

【図面の簡単な説明】

第１図は標準のカー滑り曲線のグラフ、第２図はアンチ
ロックブレーキ装置の一般的配置図、第３図はアンチロ
ック制菌の第１段階用の車輪滑り検出グラフ、第４図は
同じく第２段階用の車輪滑り検出グラフ、第５図は本発
明によるアンチロック制両回路の制阿乍用を示すグラフ
、第６図は制御回路の第２の実症例による制菌作用を示
すグラフ、第７図は本発明のアンチロック電子制御回路
のブロック線図である。 １０・・・・・・周波数−直流変換器、１１・・・・・
・車輪運動感知器、１２・・・・・・滑り検出器、１３
・・・・・・速度信号記憶装置、１４・・・・・・比較
器、１５・・・・・・双安定素子、１６・・・・・・自
動ターンオフ素子、１７・・・・・・出力段、１８・・
・・・・ソレノイド、１９・・・・・・オン導線、２０
・・・・・・基準速度発生器、２１・・・・・・オフ導
線、２２・・・・・・抑止ゲート、２３・・・・・・低
加速度検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アンチロック車両ブレーキ装置用の電子制菌回路で
   あって、車輪速度の関数とした量を有する入力信号に応
   答する装置を設け、上記量が車輪速度の変化に相当して
   変化する割合が第１の所定変化率を超え上記変化が第１
   の所定変化率で変化した場合即ち基準車輪減速率での変
   化量よりもある割合以下となった時に上記応答装置がソ
   レノイドの附勢を生ずる出力を発生するものにおいて、
   上記出力が発生した時に上記入力信号に応答してその時
   の上記量の値に相当する実際車輪速度に所定の関係とし
   た初期基準速度を記憶する装置と、記憶した基準速度を
   所定時間後に第１の所定変化率よりも大きい第２の所定
   変化率で初期基準速度の関数とした可変時間で減少させ
   る装置と、上記可変時間の後に初期基準速度に所定の関
   係としたある速度に達する迄第３の所定変化率で上記減
   少した基準速度を増加させる装置と、上記ある速度に達
   した後に第４の所定変化率で上記基準速度を減少させる
   装置と、上記入力信号に応答し上記記憶された第１〜第
   ４の変化を行う基準速度に対して所定の関係を有する車
   輪速度に相当する値に上記量が一致した時に上記出力を
   停止してソレノイドを開路する装置とを設けることを特
   徴とするアンチロック車両ブレーキ装置用電子制御回路
   。 ２ 特許請求範囲１に記載する制御回路において、記憶
   された基準速度に所定の関係とした車輪速度に相当する
   値に前記車輪速度の関数とした量が一致してソレノイド
   が開路した後に、第３の所定変化率による記憶基準速度
   の増加が終了する迄は記憶装置のリセットを遅延させ、
   これによって記憶基準速度シーケンスと上記量とが再び
   一致してソレノイドの附勢を可能にすることを特徴とす
   るアンチロック車両ブレーキ装置用電子制御回路。