JPS6246751A - 車輪滑り防止用ブレ−キ装置 - 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】 本発明ば車輌等の車輪滑り防止用ブレーキ装置に関し、
一層詳細には、走行中の車輌を急激に制動する際、車輪
の横滑り等を防止するための車輪滑り防止用ブレーキ装
置に関する。

自動車の走行中に、ブレーキ機構に連動するブレーキペ
ダルを踏み込むことにより自動車を急制動させる際、車
輪の回転が停止してロック状態となり、この結果、当該
車輪が路面上を滑動する、所謂、車輪ロックという現象
が惹起することがある。そして、車輪ロックが発生した
場合には制動距離が長くなり、さらに、走行状況によっ
ては自動車が横滑りするため事故に進退することも稀で
はない。従って、運転者はブレーキペダルの踏込量の調
節を行うことにより制動力を調整して車輪ロックの発生
を回避しなければならない。然しなから、自動車の走行
速度あるいは路面状況の変化に伴って車輪ロックの発生
度合も変わるため、常に、車輪ロックを回避し且つ制動
効率の高い効果的な減速をブレーキペダルの踏込量の調
節によって行うことは一般的に困難である。

そこで、制動時の車輪ロックを自動的に阻止して好適な
制動を実現するために、車輪滑り防止用ブレーキ装置が
従来から採用されている。

従来の車輪滑り防止用ブレーキ装置は車輪の回転に基づ
いて推定した走行速度と実質的な走行速度とが車輪ロッ
ク発生時には異なるということを利用したものである。

従って、このような車輪滑り防止用ブレーキ装置の構成
要素としては、車輪の回転角速度に対応した信号を発生
する車輪速度センサおよび自動車の走行速度に対応した
信号を発生する走行速度センサ等が必要である。しかも
、制動時における制動力の調整を好適に行うために、前
記車輪速度センサ並びに走行速度センサは高精度である
ことが要求され、この結果、構成自体も複雑とならざる
を得ない。

すなわち、走行速度センサは移動する自動車と路面との
相対的な速度に正確に対応する信号を発生する装置でな
くてはならず、一般的にその構成は複雑である。実際に
このような走行速度センサとして、例えば、目標物とマ
イクロ波レーダの相対運動によるエコーのドツプラーシ
フトを利用したマイクロ波ドツプラーレーダが採用され
ている。この結果、従来の車輪滑り防止用ブレーキ装置
では、走行速度センサ自体が高価とならざるを得ない。

また、前記のような方式の車輪滑り防止用ブレーキ装置
以外のものとしては、車輪の回転角速度に対応した信号
だけを得て、この信号から自動車の走行速度を推定する
方式の車輪滑り防止用ブレーキ装置もあるが、この方式
では路面およびタイヤ等の状況変化によって実質的な走
行速度と推定された走行速度との誤差が大きくなるため
、好適な制動制御が出来ないという欠点がある。

そこで、本発明者は鋭意考究並びに工夫を重ねた結果、
車輪ロックが発生する際には、車輌の加速度と車輪の回
転角加速度の変化状態が異なるということに着目し、簡
単な構成の加速度センサを用いた車輌加速度ゼンサを含
む装置により車輌の加速度に対応した車輌加速度信号を
得、一方、車輪速度センサを用いることにより車輪速度
から車輪加速度信号を算出し、この車輪加速度信号と前
記車輌加速度信号とを一定時間毎に比較し、その比較結
果に基づいてブレーキ装置の制動力を調整するよう構成
すれば、複雑な構成で且つ高価な走行速度センサを用い
ることなく車輪ロックを防止するための好適な制動制御
を達成することが出来、従来の欠点が悉く解消されるこ
とが判った。

従って、本発明の目的は簡単な構成で廉価に製造出来、
しかも路面状況に対応した正確な制動制御を行うことが
可能な車輪滑り防止用ブレーキＷＩＺを提供するにある
。

前記の目的を達成するために、本発明は車輌の加速度に
対応する車輌加速度信号を出力する車輌加速度信号発生
手段と、当該車輌の車輪の加速度に対応する車輪加速度
信号を出力する車輪加速度信号発生手段と、前記車輌加
速度信号と前記車輪加速度信号との比較結果に基づきブ
レーキ制御信号を出力するブレーキ制御信号発生手段と
、前記ブレーキ制御信号に従ってブレーキ装置の制動力
を調節するブレーキ装置制御機構とを備えることを特徴
とする。

次に、本発明に係る車輪滑り防止用ブレーキ装置につい
て好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下
詳細に説明する。なお、以下の説明においては自動車の
いずれの車輪を制御対象とするかということを限定しな
いが、実際に当該車輪滑り防止用ブレーキ装置を構成す
る場合には、各車輪毎に独立した制御を行う方式あるい
は駆動輪だけを一括して制御する方式等、種々の方式を
実現することが可能であることは勿論である。

第１図は本発明に係る車輪滑り防止用ブレーキ装置の実
施例を示すブロック図であり、この車輪滑−り防止用ブ
レーキ装置は基本的には車輌加速度信号発生回路１０、
車輪加速度信号発生回路１２、ブレーキ制御信号発生回
路１４、ブレーキ装置制御機構１６およびパルス発生器
１８から構成されている。

この場合、車輌加速度信号発生回路１０は自動車の加速
度に対応した車輌加速度信号を出力するものであり、車
輌加速度センサ２０と、前記車輌加速度センサ２０の出
力側に接続される電圧／パルス変換器２２と、前記電圧
／パルス変換器２２の出力側に接続されるパルスカウン
タ２４とから構成される。なお、パルスカウンタ２４に
は後述するパルス発生器１８の出力信号が導入されるよ
う構成され、さらに、前記パルスカウンタ２４の出力側
はブレーキ制御信号発生回路１４に接続しておく。

一方、車輪加速度信号発生回路１２は車輪速度センサ３
４と、前記車輪速度センサ３４の出力側に接続されるゲ
ート回路３６と、前記ゲート回路３６の出力側に接続さ
れるパルス偏差カウンタ３８とを含む。前記パルス偏差
カウンタ３８の出力側はブレーキ制御信号発生回路１４
に接続されている。

この場合、ゲート回路３６にはパルス発生器１８の出力
信号が４人されると共に、パルス偏差カウンタ３８にも
パルス発生器１８からの出力信号が導入されるように構
成している。

また、ブレーキ制御信号発生回路１４は、第１図からも
容易に諒解されるように、パルスカウンタ２４およびパ
ルス偏差カウンタ３８の出力信号を受ける比較器４０と
、この比較器４０の出力側に接続されるランチ回路４２
とからなり、前記ラッチ回路４２にはパルス発生器１８
の出力信号が導入されるよう構成している。前記ランチ
回路４２の出力側はブレーキ装置制御機構１６に接続さ
れる。

第２図に車輌加速度センサ２０の機械的構成を示す。車
輌加速度センサ２０は図示しない自動車の加速度に比例
した値の電圧信号を発生させるためのセンサであり、図
において、参照符号２６はケースを示し、このケース２
６の内側上面部には弾性部材２８を介して比較的重量の
ある移動体３０が懸吊され、ケース２６の内側側面部に
は半導体圧力センサ３２が固着される。前記半導体圧力
センサ３２は前記移動体３０によって加えられる圧力の
変化を抵抗値の変化として検出し、最終的に前記圧力を
電圧信号に変換して電圧／パルス変換器２２へ出力する
。このように構成される車輌加速度センサ２０は図に示
す矢印Ａ方向を当該自動車の進行方向とするように自動
車の所定の位置に配設される。

一方、車輪速度センサ３４は図示していないが、磁石と
コイルとで磁気回路を構成し、自動車の車輪と共に回転
する歯車によって前記磁気回路の磁気抵抗を変化させる
ことにより、回転する車輪の角速度に比例したパルス数
の車輪速度パルスを発生する。なお、この場合、車輪速
度センサとして光学方式のセンサを用いることも可能で
あり、この車輪速度センサを構成する機構若しくは要素
を特に限定するものではない。

パルス発生器１８は第３図に例示するようなリセットパ
ルス、第１のカウントゲートパルス、第２のカウントゲ
ートパルスおよびラッチパルスを発生する。この場合、
前記リセットパルス、第１カウントゲートパルス、第２
カウントゲートパルスおよびランチパルスの繰返し時間
は全て等しい。また、リセットパルスの立ち下がり時点
で第１カウントゲートパルスが立ち上がり、第１カウン
トゲートパルスの立ち下がり時点で第２カウントゲート
パルスが立ち上がり、しかも第１カウントゲートパルス
と第２カウントゲートパルスのパルス幅は等しい。さら
に、ランチパルスの高電位信号はリセットパルスの直前
に発生するよう構成しておく。なお、リセットパルスは
パルスカウンタ２４およびパルス偏差カウンタ３８に入
力され、第１カウントゲートパルスと第２カウントゲー
トパルスとはゲート回路３６に入力され、ラッチパルス
はラッチ回路４２に入力されるように構成する。

次に、当該装置の作用並びに効果について説明する。

自動車が一定速度で走行している場合および加速してい
る場合は車輌加速度センサ２０からの出力信号はない。

すなわち、自動車が第２図に示す矢印Ａ方向に沿って進
んでいるとすると、一定速度で走行している場合には弾
性部材２８によって懸吊されている移動体３０は半導体
圧力センサ３２に何等の加圧力も生じさせない。また、
加速している場合には、前記移動体３０は半導体圧力セ
ンサ３２より離間する方向に力を受けるため、この半導
体圧力センサ３２が出力信号を発生することはない。

然しながら、矢印Ａ方向に進行する自動車がブレーキ装
置を付勢することによって制動状態に至ると、比較的重
量のある移動体３０は弾性部材２８により懸吊されてい
るだけの構成であるために、半導体圧力センサ３２に指
向して変位し、この半導体圧力センサ３２に所定の押圧
力を付与する。この結果、半導体圧力センサ３２は所定
のアナログ電圧を発生し、その電圧信号が電圧／パルス
変換器２２に導入される。すなわち、当該自動車が走行
中に減速されると移動体３０は慣性により半導体圧力セ
ンサ３２を押圧し、その際の圧力変化は電圧変化として
取り出され、これによって減速時における加速度に対応
した電圧信号を得ることが出来る。

前記車輌加速度センサ２０からの電圧信号を受けた電圧
／パルス変換器２２は入力電圧に比例した数のパルスを
発生する。このパルスを第３図Ｐ１に車輌加速度パルス
として示す。そこで、前記電圧／パルス変換器２２から
出力される車輌加速度パルスを受けるパルスカウンタ２
４はその車輌加速度パルスのパルス数を数えるために、
所定時間当たりの車輌加速度パルスの立ち上がりエツジ
をカウントし、そのカウント値に対応した出力信号を発
生する。なお、前記出力信号を車輌加速度信号と称する
。この場合、パルスカウンタ２４はパルス発生器１８か
らのリセットパルス（第３図Ｐ３参照）の立ち上がり信
号によって時間Ｔ毎にリセットされる。すなわち、実質
的にはパルスカウンタ２４は前記リセットパルスのパル
ス繰返し時間Ｔの範囲内において、電圧／パルス変換器
２２から出力された車輌加速度パルスのパルス数をカウ
ントすることになる。

また、パルスカウンタ２４の出力信号である車輌加速度
信号は比較器４０に導入される。

そこで、パルスカウンタ２４に関連して第３図を参照す
れば、時間ｔ２〜ｔ６において車輌加速度センサ２０に
より検出される信号をパルス数として把えると、当該車
輌加速度パルスのパルス数は１であるために時刻ｔ６直
前におけるパルスカウンタ２４のカウント値は１となる
。一方、時間ｔ６〜ｔ、。における車輌加速度パルスの
パルス数も同様に１である。然しなから、時刻ｔ６にお
けるパルス発生器１８からのリセットパルスＰ３はパル
スカウンタ２４が数えた時刻ｔ６までのパルスカウント
値１をクリアしているために時刻ｔｌＯ直簡におけるパ
ルスカウンタ２４のカウント値はここでも１となる。な
お、制動時における自動車の加速度がより大きい場合は
車輌加速度パルスの単位時間当たりのパルス数が増加す
ることは容易に諒解されよう。

ところで、前記のように、制動時には前記車輌加速度信
号が発生するが、一方では、車輪速度センサ３４によっ
て回転する車輪の角速度に比例したパルスが出力される
。すなわち、車輪速度パルス（第３図Ｐ２参照）を発生
する。この場合、自動車が減速されているため、車輪速
度パルスのパルス数は時間の経過と共に゛減少する。

この車輪速度パルスはゲート回路３６に４人される。そ
こで、ゲート回路３６にはパルス発生器１８から高電位
維持時間の等しい第１カウントゲートパルスおよび第２
カウントゲートパルスが入力されている。従って、ゲー
ト回路３６においては、入力された前記第１カウントゲ
ートパルスと第２カウントゲートパルスの各高電位部に
応じて車輪速度センサ３４からの車輪速度パルスを一定
時間毎に第１のパルスと第２のパルスとに分割して出力
する（第３図Ｐ４乃至Ｐ７参照）。

すなわち、ゲート回路３６に第１カウントゲートパルス
の高電位信号が入力されている場合には、車輪速度パル
スを第１パルスとしてパルス偏差カウンタ３８側に出力
し、ゲート回路３６に第２ゲートカウントパルスの高電
位信号が入力されている場合には、車輪速度パルスを第
２パルスとして同じくパルス偏差カウンタ３８側に出力
する。

従って、前記第１パルスおよび第２パルスは車輪速度パ
ルスを等しい時間間隔で交互にサンプリングすることに
なる。

この結果、第３図に示す時間ｔ２〜１ｂにおいて、第１
パルスのパルス数は６となり、第２パルスのパルス数は
５となる。また、時間ｔ６〜ｔ、。にけおる第１パルス
のパルス数は４であり、第２パルスのパルス数は２とな
る。

そこで、パルス偏差カウンタ３８はゲート回路３６から
供給される第１パルスと第２パルスのパルス数の差をカ
ウントし、そのカウント値を示す車輪加速度信号を出力
する。なお、パルス偏差カウンタ３８はパルス発生器１
８からのリセットパルスの立ち上がり信号によってパル
ス繰返し時間Ｔ毎にリセットされる。

従って、第３図に示す時間ｔ２〜ｔ６において、パルス
偏差カウンタ３８はパルス数が６の第１パルスとパルス
数が５の第２パルスとヲ受けるため、その際のパルス偏
差カウンタ３８のカウント値は１となる。さらに、時間
ｔ６〜ｔ１゜においては第１パルスと第２パルスとのパ
ルス数の差が２であるため、パルス偏差カウンタ３８の
カウント値が２となることは容易に諒解されよう。

すなわち、車輪加速度信号発生回路１２においては車輪
速度センサ３４から出力された車輪速度パルスにおける
車輪の角速度に比例したパルス数をゲート回路３６およ
びパルス偏差カウンタ３８によって時間で微分するよう
に処理しているため、結果的に、車輪の加速度に対応し
た車輪加速度信号を得ている。さらに、車輪の加速度に
対応するということは、車輪の回転に基づいた自動車の
加速度にも対応することになる。従って、概略的には、
車輪加速度信号発生回路１２は車輪の回転に基づいた自
動車の加速度を検知することになる。

なお、車輪速度センサ３４は一般的に使用されているた
め、これを本実施例に使用する構成としたが、直接、車
輪の加速度を検出することも可能であり、その場合、車
輪加速度信号発生回路１２は車輌加速度信号発生回路１
０と同じ構成とすればよい。

以上のようにして、制動時には比較器４０にパルスカウ
ンタ２４からの車輌加速度信号とパルス偏差カウンタ３
８からの車輪加速度信号とが入力される。そこで、比較
器４０においては、先ず、パルスカウンタ２４のカウン
ト値とパルス偏差カウンタ３８のカウント値との比、す
なわち、（パルスカウンタ２４のカウント値）／（パル
ス偏差カウンタ３８のカウント値）が求められる。そし
て、比較器４０は前記比が所定の闇値以下である場合に
制動力を弱めることを指示する信号を出力する。

従って、第３図に示す時刻ｔ６直前においては、パルス
カウンタ２４のカウント値が１であり、パルス偏差カウ
ンタ３８のカウント値も１であるため、前記のようにし
て求める比が１となる。

そこで、この比を予め設定しておいた闇値と比較し、そ
の比較結果によって制動力を弱めることを指示する信号
を出力するか否かが決定される。一方、時間ｔ６〜ｔ１
゜の場合には、パルスカウンタ２４のカウント値は１で
あり、パルス偏差カウンタ３８のカウント値が２である
ため、求められる比は１／２となり、この比は再び前記
闇値と比較される。

なお、前記＠値は車輪の路面に対するスリップ率と摩擦
係数との関係、急制動時の操縦安定性および目標とする
制動距離等、種々の要因から経験的に決定される。

ところで、車輪ロックが発生しようとする際には車輪の
角速度が急激に低下するため、パルス偏差カウンタ３８
のカウント値が急増する。このため、スリップ率が比較
的大きくなる場合には比較器４０において求められる比
が小さくなる。

従って、前記比はスリップ率に対応するため、その対応
関係を求めて適切な闇値を設定することにより、所望の
スリップ率までを許容するという制動制御を達成するこ
とが可能となる。

さらにまた、一般的に、スリップ率が２０％である場合
が車輪と路面との摩擦係数が最大になることから、スリ
ップ率が２０％程度になるように電圧／パルス変換器２
２、車輪速度センサ３４および比較器４０等を構成する
と共に適切な値の闇値を設定しておくと好適である。

ランチ回路４２はパルス発生器１８からのラッチパルス
（第３図Ｐ８参照）に同期して比較器４０からの出力信
号をブレーキ制御信号として継続的にブレーキ装置制御
機構１６側へ出力する。すなわち、ラッチ回路４２はラ
ッチパルスの高電位信号を受けている時に出力された比
較器４０からの信号をランチパルスの次の高電位信号が
発生ずる時点まで連続させたブレーキ制御信号として出
力する。

従って、ブレーキ制御信号発生回路１４は自動車の実質
的な加速度に対応した車輌加速度信号と車輪の回転に基
づく自動車の加速度に対応した車輪加速度信号との比較
結果を用いて制動力を弱めるか否かを指示するブレーキ
制御信号を出力する。そして、ブレーキ装置制御機構１
６はブレーキ制御信号発生回路１４からのブレーキ制御
信号に基づいてブレーキ装置の制動力を調節する。すな
わち、比較器４０から制動力を弱めることを指示する信
号が出力された場合は、前記信号をパルス繰返し時間Ｔ
の間継続させたブレーキ制御信号がブレーキ装置制御機
構１６に供給される。この結果、制動力が弱められるた
め、車輪ロックの発生は阻止される。一方、比較器４０
から制動力を弱めることを指示する信号が出力されない
場合は、ブレーキペダルの踏み込みに伴う制動は１！続
される。

以上のように、所定時間毎の制御を順次繰返すことによ
って車輪ロックの発生は阻止されると共に効果的な制動
が行われるため、自動車を安全に減速することが可能と
なる。

なお、前記車輪速度センサ３４において車輪の角速度を
パルス数に変換する場合の変換レートは好適な制動制御
を達成出来る範囲内で選択しておく必要があるが、例え
ば、車輪がスリップしていない状態の自動車の走行速度
がｌ　ｍ　／　ｓである時に毎秒１００パルス程度の車
輪速度パルスが発生すれば、実際には、効果的な制動制
御を十分に達成することが出来る。

一方、車輪速度パルスと第１カウントゲートパルスおよ
び第２カウントゲートパルスとは非同期であるため、車
輪速度パルスの繰返し時間が略一定であってもそのパル
ス発生のタイミングが微妙にずれていれば、第１パルス
と第２パルスのパルス数に１パルスの差が生ずることが
ある。この場合、パルス偏差カウンタ３８のカウント値
は１になる。すなわち、実質的に、１カウントミスが発
生する。そこで、前記のように、自動車の走行速度が１
ｍ／ｓの時に車輪速度パルスが１００パルス／Ｓのパル
ス繰返し数となるように構成すれば、車輪速度パルスの
１パルスは０．０１ｍ／Ｓに対応することになる。さら
に、パルス偏差カウンタ３８がリセットされる周期、す
なわち、リセットパルスのパルス繰返し時間Ｔを０．１
秒に選択しておけば、前記の１カウントミスは１秒間に
おける１０パルスのカウントミスで０．１ｍ／ｓの誤差
が顕れることに相当する。

すなわち、前記１カウントミスは回転する車輪に対応し
た自動車の加速度に換算して０．１ｍ／ｓ”の誤差とな
る。然しなから、この程度の誤差であれば制御上支障は
なく、効果的な制御を達成することが出来る。

また、本発明装置に用いる車輌加速度センサとして前述
のような車輌加速度センサ２０を例示したが、公知の力
平衡式による加速度センサを用いることも出来、結局、
いずれの場合も比較的簡単な装置によって車輌加速度セ
ンサを構成することが可能である。

さらに、本実施例では、比較器４０においてパルスカウ
ンタ２４のカウント値とパルス偏差カウンタ３８のカウ
ント値の比を求めてこれを闇値と比較しているが、パル
スカウンタ２４のカウント値とパルス偏差カウンタ３８
のカウント値との差を求めてこの差を適当な闇値と比較
することによっても前述と同様な制御を達成することが
出来る。

本発明によれば、以上のように車輌の加速度と車輪の角
加速度とを比較するようにして車輪ロックの発生を阻止
するという方式を用いておリ、これによって高価な走行
速度センサは構成要素から除外され、この結果、廉価に
且つ車輪ロックを確実に回避することが可能な車輪滑り
防止用ブレーキ装置を提供することが出来るという効果
が得られている。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、例え
ば、車輌の加速行程における加速度を検知する車輌加速
度センサを用いることによって急激な加速時における車
輪のスリップを防止する加速制御にも利用出来る等、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車輪滑り防止用ブレーキ装置の構
成を示すブロック図、第２図は第１図における車輌加速
度センサの構成を示す一部断面側面図、第３図は本発明
に係る車輪滑り防止用ブレーキ装置の説明に供するタイ
ムチャートである。 １０・・・車輌加速度信号発生回路 １２・・・車輪加速度信号発生回路 １４・・・ブレーキ制御信号発生回路 １６・・・ブレーキ装置制御機構 １８・・・パルス発生器　　２０・・・車輌加速度セン
サ２２・・・電圧／パルス変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車輌の加速度に対応する車輌加速度信号を出力す
   る車輌加速度信号発生手段と、当該車輌の車輪の加速度
   に対応する車輪加速度信号を出力する車輪加速度信号発
   生手段と、前記車輌加速度信号と前記車輪加速度信号と
   の比較結果に基づきブレーキ制御信号を出力するブレー
   キ制御信号発生手段と、前記ブレーキ制御信号に従って
   ブレーキ装置の制動力を調節するブレーキ装置制御機構
   とを備えることを特徴とする車輪滑り防止用ブレーキ装
   置。