JP2829718B2 - 無段変速機を用いて制動エネルギを回収するアンチロックブレーキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制動開始を早める
ことにより制動距離を短縮し、且つ制動エネルギを回収
する無段変速機を用いて制動エネルギを回収するアンチ
ロックブレーキに係わるものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アンチ
ロックブレーキはブレーキ踏み込み時に過大なブレーキ
圧によってタイヤロックが生じようとするのをブレーキ
圧を減少させ防ぐことを繰り返すものである。

【０００３】しかし、ブレーキペダルを踏み込むことに
より制動が開始するのであるからアクセルペダルを離し
ブレーキペダルを踏むまでの時間だけ制動開始が遅くな
る。また、ギヤ比によりアクセルペダルを離すとエンジ
ンブレーキが作用するが燃費が低下する。

【０００４】そこで、本発明は、アクセルペダルを離す
と同時にゴムにより制動力を作用させ制動開始を早め、
同時にゴムにタイヤの運動エネルギを蓄積し燃費を可能
な限り低下させずに制動を行うことができる点と、無段
変速機を用いてアンチロック制動を行おうとする点を特
徴とする画期的な無段変速機を用いて制動エネルギを回
収するアンチロックブレーキを提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】添付図面を参照して本発
明の要旨を説明する。

【０００６】運転者がアクセルペダルより足を離すと、
タイヤにゴムなどのねじり弾性材のねじりによる抵抗力
を制動力として作用させる制動機構と、変速比を変える
ことでタイヤへの制動力が可変する無段変速機とを備
え、前記制動機構のねじり弾性材のモーメントが前記無
段変速機を介してタイヤに制動力として作用し、この無
段変速機の変速比を変えることで制動力が変化するよう
に構成し、タイヤが回転している間前記弾性材がねじり
上げられ制動力が増加し、この制動力によってタイヤが
ロックしないようにこの弾性材による制動力を減少させ
るために、前記無段変速機の変速比を変化し得るように
構成したことを特徴とする無段変速機を用いて制動エネ
ルギを回収するアンチロックブレーキに係るものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】最良と考える本発明の実施の形態
（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいてそ
の作用効果を示して簡単に説明する。

【０００８】図１の機構で軸１を回転するのに必要なモ
ーメントＭは、ゴムのねじりこわさｋ_tとすると、｛Ｍ
＝（１−ｒ）×ｋ_t×（θ₁−θ₂）・・・（式１）｝で
ある。 このモーメントＭが車輪に制動力として作用し、変速比
ｒを変えることにより制動力も変化するから制動装置と
して使用できる。

【０００９】また車輪がロックする直前に変速比ｒを速
やかに変え制動力を下げロックさせない制御を行う。

【００１０】同時にゴムがねじられてタイヤの回転がゴ
ムの弾性エネルギとして蓄積される。

【００１１】

【実施例】本発明の具体的な実施例について図面に基づ
いて説明する。

【００１２】図面は、図１が本実施例の構造を示す。

【００１３】図１の車輪からＶプーリ又は回転を伝達す
る機構により電磁クラッチを介して軸１に回転を伝え
る。

【００１４】電磁クラッチはアクセルペダルを離すと接
続し回転が軸１に伝わる。

【００１５】フック１と２，３と４にゴムが取り付けら
れ、フック１は軸１に取り付けられ、フック４は歯車対
１により逆回転する軸２を入力とする無段変速機の出力
軸に取り付けられるため変速比によりフック４の回転速
度は変わる。

【００１６】この無段変速機は変速比ｒが図３(ｃ)，図
４(ｃ)，図５(ｂ)のように変化し得るものとする。

【００１７】フック２，３の回転は自由であるが歯車対
２により互いに逆回転するものとする。

【００１８】フック１，４には回転角度θ₁，θ₂を検出
するためのロータリエンコーダが付設される。

【００１９】変速比ｒは角速度ω₁，ω₂から｛ｒ＝ω₂
／ω₁・・・（式２）｝で求められる。

【００２０】無段変速機はステッピングモータにより変
速できるものとする。

【００２１】ホイールシリンダは従来のＡＢＳ装置に接
続させる。

【００２２】図２(ａ)は車輪に作用する力で車輪の回転
運動方程式は、αを車輪の角加速度とすると、｛Ｉα＝
μ_BＷＲ−Ｍ_G・・・（式３）｝となる。

【００２３】図３は本発明をアクセルペダルを離した
後、フットブレーキを使用せずエンジンブレーキと同じ
ように使用した場合でゴムによるトルク（以降ゴムトル
クと呼ぶ）Ｍ_Gだけが制動力として作用する。

【００２４】ゴムトルクＭ_Gが増加するに伴ない車輪が
減速しスリップ率が増加し図２ｂのに到達する。

【００２５】に到達するまでのμ_BＷＲは、軸の回転
角θ₁，θ₂，変速比ｒがわかるから（式１）からＭが求
まりＭ＝Ｍ_Gであり、αはθ₁からわかるから（式３）よ
り、｛μ_BＷＲ＝Ｉα＋Ｍ_G・・・（式４）｝で求められ
る。

【００２６】でのμ_BＷＲが最大値になるが、Ｍ_Gは増
加し続けるから車輪は減速を続けスリップ率はを越え
μ_BＷＲは減少し車輪はロックし始める（図２ｂの，
図３ｂの時刻ｔ₁）。

【００２７】この時点でμ_BＷＲの最大値は確定できる
ので以降はＭ_Gがこの値になるように回転角θ₁，θ₂に
応じて変速比ｒを変化させていけば良い。

【００２８】しかしの時点（時刻ｔ₁）でＭ_Gを大きく
しμ_BＷＲの最大値にしても車輪は更にロックするので
ロックさせないためにＭ_Gの大きさを、車輪加速度が負
から零に変わるまで急激に下げ（変速比を急上昇させ
る）、加速度が零になった時点（時刻ｔ₂）でその時
のＭ_Gの大きさを回転角θ₁，θ₂に応じて変速比ｒを変
化させることにより保持する。

【００２９】すると図２ｂのからまでμ_BＷＲ一定
でスリップ率が変化する。

【００３０】これは図３ｂの時刻ｔ₂からｔ₃までの車輪
加速度の変化に対応する。

【００３１】ｔ₃は加速度が正から零になる時刻である
（図２ｂの）がこの時に変速比を下げ（図３ｃ）、Ｍ
_Gをμ_BＷＲの最大値にし以降はこの値を保つと路面とタ
イヤの最大摩擦力で制動することができる。

【００３２】図４はゴムだけで制動したとき路面状況が
変化した場合の制御状態である。

【００３３】時刻ｔ₅以前に図３のように最大摩擦力で
制動するよう制御されているとする。

【００３４】時刻ｔ₆以前で路面が滑り易くなった場
合、車輪にＭ_Gが作用しているので角加速度が急減少し
ロックし始める。

【００３５】ｔ₆で減少させ角加速度が上昇し正になる
と（時刻ｔ₇）Ｍ_Gを加速度が再び負になるまで（時刻ｔ
₈）保持する。

【００３６】図２ｃのがそのスリップ率の変化を
示す。時刻ｔ₈で変速比ｒを減少させＭ_Gを大きくする。

【００３７】これを車輪角加速度が急減少する時刻ｔ₉
まで行う。

【００３８】ｔ₈からｔ₉の間μ_BＷＲを計算し最大値を
求める（図２ｃのがそのスリップ率の変化を示
す）。

【００３９】時刻ｔ₉で角加速度を正にするため変速比
ｒを大きくしＭ_Gを小さくする（時刻ｔ₁₀）。

【００４０】そして再び角加速度が負になるまでＭ_Gを
保持する（時刻ｔ₁₁，また図２ｃの1011がそのスリッ
プ率の変化を示す）。

【００４１】次に変速比ｒを下げ求められているμ_BＷ
Ｒの最大値にし以降はこの値を保つ。

【００４２】次に時刻ｔ₁₃以前で路面とタイヤの摩擦係
数が大きくなったとし、そのため車輪角加速度が大きく
なり正になったとする（時刻ｔ₁₃）。

【００４３】この時は再び角加速度が負になるまで時刻
ｔ₁₃以前のμ_BＷＲを保つ（図２ｂの1213がそのスリッ
プ率の変化を示す）。

【００４４】加速度が負になった時刻ｔ₁₄から変速比ｒ
を減少させＭ_Gを大きくする。

【００４５】これを車輪角加速度が急減少する時刻ｔ₁₅
まで行う。

【００４６】ｔ₁₄からｔ₁₅の間μ_BＷＲを計算し最大値
を求める（図２ｄの131415がそのスリップ率の変化を示
す）。

【００４７】時刻ｔ₁₅で角加速度を正にするため変速比
ｒを大きくしＭ_Gを小さくする（時刻ｔ₁₆）。

【００４８】そして再び角加速度が負になるまでＭ_Gを
保持する（時刻ｔ₁₇，また図２ｄの151617がそのスリッ
プ率の変化を示す）。

【００４９】次に変速比ｒを下げ求められているμ_BＷ
Ｒの最大値にし以降はこの値を保つ。

【００５０】図５はゴムとフットブレーキを併用した場
合であるが、この場合は従来のＡＢＳ制御を使用する。

【００５１】図５ａの従来のＡＢＳ制御が始まった時点
で、その時のＭ_Gをフットブレーキを離すまで保持す
る。図５ｂはＭ_Gを保持するため変速比が少しづつ上昇
する様子を示す。

【００５２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したから、制
動に無段変速機とゴムを用い、タイヤの運動エネルギを
蓄積するため加速，発電に蓄積されたエネルギを用いて
燃費を低減できる。

【００５３】ゴムの回転角，変速比，車輪角加速度を常
に検出することにより路面とタイヤの最大摩擦力を計算
でき、その摩擦力で制動できるため制動距離を短縮でき
る。アクセルペダルを離すと制動が開始するためフット
ブレーキを踏むまでの間で更に制動距離を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の構成図である。

【図２】(ａ)は本実施例における車輪に作用する力を示
す説明図、(ｂ)，(ｃ)，(ｄ)は本実施例におけるスリッ
プ率の変化を示す図である。

【図３】本実施例における車輪速度，ゴムトルクＭ_G，
車輪角加速度、変速比ｒの時間変化を示す説明図であ
る。

【図４】本実施例における車輪速度，ゴムトルクＭ_G，
車輪角加速度、変速比ｒの時間変化を示す第二説明図で
ある。

【図５】本実施例における車輪速度，ゴムトルクＭ_G，
車輪角加速度、変速比ｒの時間変化を示す第三説明図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60T 1/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者がアクセルペダルより足を離す
   と、タイヤにゴムなどのねじり弾性材のねじりによる抵
   抗力を制動力として作用させる制動機構と、変速比を変
   えることでタイヤへの制動力が可変する無段変速機とを
   備え、前記制動機構のねじり弾性材のモーメントが前記
   無段変速機を介してタイヤに制動力として作用し、この
   無段変速機の変速比を変えることで制動力が変化するよ
   うに構成し、タイヤが回転している間前記弾性材がねじ
   り上げられ制動力が増加し、この制動力によってタイヤ
   がロックしないようにこの弾性材による制動力を減少さ
   せるために、前記無段変速機の変速比を変化し得るよう
   に構成したことを特徴とする無段変速機を用いて制動エ
   ネルギを回収するアンチロックブレーキ。