JP2004155412A - 自動二輪車におけるブレーキ制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動二輪車における改善されたブレーキ制御方法および装置を提供する。
【解決手段】 自動二輪車におけるブレーキ制御方法において、ヨー・レート・センサ（１）により自動二輪車の横方向傾斜（α）が測定され、自動二輪車の測定された横方向傾斜（α）の関数としてブレーキ制御が行われる。自動二輪車におけるブレーキ制御装置は、自動二輪車の横方向傾斜（α）を測定するためのヨー・レート・センサ（１）と、測定された横方向傾斜（α）の関数として、前記自動二輪車の車輪をブレーキ作動するブレーキ手段（１０、１１）とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動二輪車におけるブレーキ制御方法および装置に関するものである。

ドイツ特許公開第３８３９５２０号から、自動二輪車に対するアンチロック・ブレーキ装置が既知である。このブレーキ装置は、制御過程を開始するための基準となる、回転減速度および／または制動車輪滑りに関するしきい値が、車両に横方向加速度が発生しているかどうかの関数として変化されるように設計されている。

自動二輪車における改善されたブレーキ制御方法および装置を提供することが本発明の課題である。

本発明によれば、自動二輪車におけるブレーキ制御方法において、ヨー・レート・センサにより自動二輪車の横方向傾斜が測定され、且つ自動二輪車の測定された横方向傾斜の関数としてブレーキ制御が行われる。

また、本発明によれば、自動二輪車におけるブレーキ制御装置は、自動二輪車の横方向傾斜を測定するためのヨー・レート・センサと、測定された横方向傾斜の関数として、前記自動二輪車の車輪をブレーキ作動するブレーキ手段と、を含む。

上述のように、本発明は、自動二輪車におけるブレーキ制御方法において、ヨー・レート・センサにより自動二輪車の横方向傾斜が測定され、且つ自動二輪車の測定された横方向傾斜の関数としてブレーキ制御が行われることを特徴としている。ヨー・レート・センサは、多くの四輪自動車において、走行動特性制御（例えば、ＥＳＰ＝「電子式安定性プログラム」）の範囲内で既に使用され且つ完成されたものである。したがって、自動二輪車の横方向傾斜ないし傾斜位置を確実に測定するためにも、この有効なセンサ・エレメントに依存することが有利である。

本発明の有利な実施態様は、ヨー・レート・センサの測定軸が車両縦軸に平行に向けられていることを特徴とする。これにより、自動二輪車が傾斜過程にあるときにその車両縦軸周りの回転運動を容易に測定することができる。その理由は、ヨー・レート・センサが、その測定軸周りのヨー・レートないし角速度を決定するからである。

本発明の有利な形態は、横方向傾斜が傾斜角により示されること、および傾斜角が、ヨー・レート・センサにより決定されたヨー・レートから決定されること、を特徴とする。
本発明の特に有利な形態は、傾斜角の増加と共に、ブレーキ制御システムの滑りしきい値が減少されることを特徴とする。自動二輪車の傾斜角の増加と共に、自動二輪車のコーナリングのために必要なコーナリング・フォースは増大する。しかしながら、路面からタイヤに伝達可能なすべての力は制限されている（カム状円）。特に、コーナリング・フォースの二乗と縦方向ブレーキ力との和が限界値を超えてはならないことが適用される。したがって、必要なコーナリング・フォースの増大と共に、最大許容ブレーキ力は減少されるべきである。これは、滑りしきい値の減少により行われる。

これに関する本発明の有利な形態は、各車輪に滑りしきい値が割り当てられていること、および対応の車輪のブレーキ滑りが滑りしきい値を超えたとき、この車輪におけるブレーキ係合が低下または中止されること、を特徴とする。

本発明の有利な形態は、滑りしきい値と傾斜角との関数関係が特性曲線群から読み取られることを特徴とする。この特性曲線群は制御装置内に容易に記憶可能である。
本発明の有利な形態は、傾斜角がヨー・レートから時間積分により決定されることにある。

本発明の有利な実施態様は、ヨー・レート・センサにより決定されたヨー・レートが、設定可能な時間区間の間、常に設定可能なしきい値を下回っているとき、傾斜角が０にセットされることを特徴とする。時間区間の設定により、車両が直進走行中にあることが保証される。この走行状態は傾斜角の検定のために特に適している。

上述のように、自動二輪車におけるブレーキ制御装置は、自動二輪車の横方向傾斜を測定するためのヨー・レート・センサと、測定された横方向傾斜の関数として自動二輪車の車輪をブレーキ作動するブレーキ手段と、を含むことを特徴とする。

本発明の装置の有利な実施態様は、ヨー・レート・センサの測定軸が車両縦軸に平行に向けられていることを特徴とする。
本発明の他の有利な形態は、ブレーキ制御がアンチロック・ブレーキ・システムにより行われることを特徴とする。

本発明の実施態様においては、自動二輪車の特殊な例としてオートバイが考察される。本発明の本質は、オートバイの傾斜位置を測定することにある。この情報により、例えば、直進ブレーキ作動（即ち、直進走行中のブレーキ過程）においては、より強いブレーキ作動が強調され、一方、カーブ走行においては、低下されてはいるがより確実なブレーキ作動が実行されるように、オートバイのＡＢＳ（＝オートバイのアンチロック・ブレーキ・システム）のアルゴリズムを変化させることができる。

これは、カーブにおけるブレーキ作動の場合、最大可能コーナリング・フォースＦｓおよびそれぞれのタイヤが走行路面に伝達可能な最大ブレーキ力は相互に関数関係にあることに基づいている。コーナリング・フォースＦｓが大きければ大きいほど、タイヤが走行路面に伝達可能な最大ブレーキ力はそれだけ小さくなる。この既知の物理的関係は、例えば冒頭記載のドイツ特許公開第３８３９５２０号に詳細に説明されている。

図１に示されている方法を詳細に説明する前に、最初に図２を簡単に説明することが有効である。図２において、横座標方向に車両の傾斜角｜α｜が目盛られ、縦座標方向にアンチロック・ブレーキ・システムの滑りしきい値ｓが目盛られている。車輪のブレーキ滑りが滑りしきい値ｓを超えたとき、この車輪のロックを回避するために、この車輪に作用するブレーキ力は完全にまたは一部低下される。図２の曲線により、傾斜角｜α｜の増加と共に滑りしきい値ｓが減少され、大きな傾斜角 α＝α５ において、ｓは小さい値ｓ５をとるにすぎない。滑りしきい値の減少は、明らかに、ブレーキ作用が予め早めに低下されることを意味する。傾斜角が増加したときに（縦方向における）ブレーキ作用を早めに低下することにより、より大きなコーナリング・フォースの形成が可能となる。これにより、カーブにおけるオートバイの横滑りが阻止される。

横座標方向に沿って離散値α１，…，α５ が記入され、これらの離散値に、離散滑りしきい値ｓ１，…，ｓ５ が割り当てられている。
自動二輪車のカーブ走行の検出は特に加速度センサにより行うことができ、加速度センサの測定軸は車両軸に対して直角方向に向けられている。測定された横方向加速度 ａｙ＝ｖ^２／ｒ _、および車両速度ｖから、このときカーブ半径ｒを一義的に決定することができる。しかしながら、オートバイの場合、カーブにおいて車両を傾斜位置に置くことにより、加速度センサは垂直方向加速度成分を同時に測定するので、この方法は機能を果たさない。この垂直方向加速度は、一般に、重力加速度ｇと、くぼみ路面内を走行するとき（これはｇを上昇させるように働く）またはふくらみ路面上を走行するとき（これはｇを低下させるように働く）における追加成分とから構成されている。したがって、オートバイの場合、加速度センサの測定信号からカーブ走行のパラメータ（カーブ半径ｒ、車両の傾斜）を一義的に推測することができない。加速度センサの測定軸を他の方向に向けてもこの問題は解決せず、オートバイの傾斜による加速度測定の誤差の問題はいずれの場合でも残されたままである。ドライバがスラローム走行をするとき、他の測定誤差が発生する。スポーツ的なドライバは左右のスラローム・セクションを１秒以下で走行することがある。回転車輪のジャイロ力により車両の運動状態は複雑になるので、加速度の測定により傾斜角を一義的に決定することはできない。

上記の問題点を解決するために、オートバイ内にヨー・レート・センサが組み込まれ、ヨー・レート・センサの測定軸が車両縦軸に平行に向けられていることが提案される。カーブ走行においてオートバイは傾斜し、また傾斜角は測定されたヨー・レートの時間積分により決定することができる。この結果は、ふくらみ路面、くぼみ路面またはスラローム走行とは無関係であり、且つ迅速に決定することができる。

この傾斜角を用いて、非常ブレーキ状況においては、このとき必要に応じて制御パラメータを修正することができる。
直進走行においては最大ブレーキ作動を行い、（絶対）傾斜角が大きくなればなるほど、例えばＡＢＳシステムにおける滑りしきい値を低下させることにより、オートバイのブレーキ作動がそれだけより弱く設定される。

図１に本発明による方法の流れ図が示されている。ステップ１００はこの方法のスタートを示す。その後に、ステップ１０１に移行される。ステップ１０１において、パラメータαおよびｔのリセットが行われ、即ち値は、α＝０ および ｔ＝０ とされる。この場合、αは車両の傾斜角を示し、ｔは時間を示す。それに続いてステップ１０２において、ヨー・レートΨが測定される。これは冒頭記載のヨー・レート・センサにより行われる。その後に、ステップ１０３において、時間が時間セクションΔｔだけ上昇され、即ち、ｔ＝ｔ＋Δｔ となる。

ステップ１０３に続いてステップ１０４において、問い合わせ ｜Ψ｜≦ｅｓｐ が行われる。｜Ψ｜はヨー・レートの絶対値であり、この絶対値が設定可能なしきい値ｅｓｐを下回っているかどうかが検査される。これが否定（ｎｏ）の場合、即ち ｜Ψ｜＞ｅｓｐ のとき、ステップ１０６に移行される。ステップ１０６において、角度α（ｔ）が上昇され、即ち式で表わすと α（ｔ）＝α（ｔ）＋Ψ＊Δｔ となる。これは時間積分に対応する。一方、ステップ１０４の条件が満たされている（ｙｅｓ）とき、ステップ１０５において、新たな問い合わせ ｔ≧ｔｒｅｓｅｔ が行われる。これにより、所定の時間区間ｔｒｅｓｅｔのにわたり、条件 ｜Ψ｜≦ｅｓｐ が常に満たされていたかどうかが検査される。

この条件 ｔ≧ｔｒｅｓｅｔ が満たされている（ｙｅｓ）とき、ステップ１０７に移行される。ここで、パラメータ α＝０ および ｔ＝０ がセットされる。これは、このとき、現時点においては直進走行が存在すると推測できることに基づいている。ステップ１０７に続いて、ステップ１０８に移行される。

しかしながら、ステップ１０５における条件が満たされていない（ｎｏ）とき、ステップ１０６に移行される。ステップ１０６に続いてステップ１０８において、パラメータ ｎ＝１ がセットされる。

その後にステップ１０９において、問い合わせ α（ｔ）≦αｎ が行われる。値αｎは、図２に示されている傾斜角の離散値、例えばα１ないしα５である。ステップ１０９における条件が満たされている（ｙｅｓ）とき、ステップ１１１において、滑り限界値ｓｎが設定され、即ちアンチロック・ブレーキ・システムがしきい値ｓｎで作動する。それに続いてステップ１１２において、ＡＢＳアルゴリズムが実行され、その後ステップ１０２に戻される。

しかしながら、ステップ１０９において条件 α（ｔ）≦αｎ が満たされていない（ｎｏ）とき、即ち傾斜角がαｎより大きいとき、ステップ１１０において、ｎ＝ｎ＋１ がセットされる。その後にステップ１１３において、ｎ≧Ｎ であるかどうかが問い合わされる。ここで、Ｎは最大離散傾斜角指数であり、または最大離散滑りしきい値指数でもある。この条件が満たされていないとき、即ち ｎ≧Ｎ でない（ｎｏ）とき、ステップ１０９に戻される。ステップ１０９において、このとき、α（ｔ）と次に大きい傾斜角離散値αｎとの比較が行われる。しかしながら、ステップ１１３において、条件 ｎ≧Ｎ が満たされているとき、ステップ１１４において、ｎ＝Ｎ がセットされ、その後同様にステップ１０９に戻される。

図３に本発明による装置の構成が示されている。ここで、ブロック９はＡＢＳ制御装置を示し、ブロック８はＡＢＳ油圧装置を示す。ＡＢＳ制御装置９は、ブロック１（ヨー・レート・センサを含む）、ブロック２（前車輪の回転速度センサを含む）、ブロック３（後車輪の回転速度センサを含む）、ブロック７（フット・ブレーキのストップ・ランプ・スイッチ）並びにブロック５（ハンド・ブレーキのストップ・ランプ・スイッチ）から、その入力信号を受け取る。ＡＢＳ制御装置９の出力信号はＡＢＳ油圧装置８に伝送される。ＡＢＳ油圧装置８は、ブロック４（ハンド・ブレーキ・レバーによるブレーキ圧力アクチュエータ）およびブロック６（フット・ブレーキ・レバーによるブレーキ圧力アクチュエータ）からその入力信号を受け取り、且つブロック１０（前車輪の車輪ブレーキ・シリンダ）およびブロック１１（後車輪の車輪ブレーキ・シリンダ）を操作する。

上記構成要素（ブロック）１−１１のオートバイにおける組込み位置が図４に示されている。
具体的な実施態様においては、測定された傾斜角によりＡＢＳシステムの滑りしきい値が変化されるように設計されている。測定された傾斜角により、滑りしきい値のみならず他のパラメータも調節可能であることは当然である。

本発明による方法の流れ図である。 滑りしきい値と車両傾斜角との間の関係の一例を示した特性曲線である。 本発明による装置の構成図である。 車両における本装置の配置の一例を示した配置図である。

符号の説明

１ ヨー・レート・センサ
２ 前車輪の回転速度センサ
３ 後車輪の回転速度センサ
４ ハンド・ブレーキ・レバーからのブレーキ圧力アクチュエータ
５ ハンド・ブレーキのストップ・ランプ・スイッチ
６ フット・ブレーキ・レバーからのブレーキ圧力アクチュエータ
７ フット・ブレーキのストップ・ランプ・スイッチ
８ ＡＢＳ油圧装置
９ ＡＢＳ制御装置（アンチロック・ブレーキ・システム）
１０ 前車輪の車輪ブレーキ・シリンダ
１１ 後車輪の車輪ブレーキ・シリンダ
ｅｐｓ 設定可能なしきい値
Ｎ 最大離散傾斜角指数（最大離散滑りしきい値指数）
ｎ パラメータ
Ｓｎ 滑り限界値（離散値）（ｎ＝１，…，５）
ｔ 時間
ｔｒｅｓｅｔ 設定可能な時間区間
α 車両傾斜角
αｎ 傾斜角（離散値）（ｎ＝１，…，５）
Δｔ 時間セクション
Ψ ヨー・レート

Claims (11)

1. ヨー・レート・センサ（１）により自動二輪車の横方向傾斜（α）が測定されること、および
   前記自動二輪車の測定された横方向傾斜（α）の関数としてブレーキ制御が行われること、
   を特徴とする自動二輪車におけるブレーキ制御方法。
2. ヨー・レート・センサ（１）の測定軸が車両縦軸に平行に向けられていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御方法。
3. 前記横方向傾斜が、傾斜角（α）により示されること、および
   傾斜角（α）が、ヨー・レート・センサにより決定されたヨー・レート（Ψ）から決定されること、
   を特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御方法。
4. 傾斜角（α）の増加と共に、ブレーキ制御システムの滑りしきい値（ｓ）が減少されることを特徴とする請求項３に記載のブレーキ制御方法。
5. 各車輪に滑りしきい値（ｓ）が割り当てられていること、および
   対応の車輪のブレーキ滑りが前記滑りしきい値を超えたとき、この車輪におけるブレーキ係合が低下または中止されること、
   を特徴とする請求項４に記載のブレーキ制御方法。
6. 滑りしきい値（ｓ）と傾斜角（α）との関数関係が、特性曲線群から読み取られることを特徴とする請求項５に記載のブレーキ制御方法。
7. 傾斜角（α）が、ヨー・レート（Ψ）から時間積分により決定される（１０６）ことを特徴とする請求項３に記載のブレーキ制御方法。
8. ヨー・レート・センサにより決定されたヨー・レート（Ψ）の絶対値が、設定可能な時間区間（ｔｒｅｓｅｔ）の間、常に設定可能なしきい値（ｅｐｓ）を下回っているとき、傾斜角（α）が０にセットされる（１０７）ことを特徴とする請求項３に記載のブレーキ制御方法。
9. 自動二輪車の横方向傾斜（α）を測定するためのヨー・レート・センサ（１）と、
   測定された横方向傾斜（α）の関数として、前記自動二輪車の車輪をブレーキ作動するブレーキ手段（１０、１１）と、
   を含む自動二輪車におけるブレーキ制御装置。
10. ヨー・レート・センサ（１）の測定軸が車両縦軸に平行に向けられていることを特徴とする請求項９に記載のブレーキ制御装置。
11. ブレーキ制御がアンチロック・ブレーキ・システム（９）により行われることを特徴とする請求項９に記載のブレーキ制御装置。

Images