JP4805452B2 - 走行車両の横方向加速度を制限する方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、独立請求項の前段部分による、走行車両の横方向加速度を制限する方法及び装置に関する。
【０００２】
オフロード車両又はミニバスといった車両は、一方では非常に優れた道路接地性を有する広がった範囲で、他方では比較的高い重心位置で運転される。このことは、優れた道路接地性によって伝達された横方向力が、非常に大きい量で遠心力が車両を傾かせることになる状態である限りは、問題となるかもしれない。物理的関係について図２を参照して簡単に説明する。
【０００３】
図２の実施例では、道路面２００上の車両２１０の後部を概略的に示す。参照符号１０３及び１０４は、後軸の車輪を示している。車両が右に傾いて運転すると想定すると、それは、図面の紙面に右側に突出して動く。車両が円型のコース上を運転することによって遠心力Ｚ＝ｍ・ω^２・ｒ＝ｍｖ^２／ｒが生成される。ここで、ｍは車両重量、ωは円型コースでの角速度、ｖは車速、更にｒは円型コースの半径である。遠心力Ｚは、ａｑ・ｍの積として作用すると共に表現でき、ここで、ａｑは横方向加速度であり、車両の重心Ｓ上で作用すると考えられる。重心Ｓは、車輪間のほぼ中央で且つ道路面から高さｈのところに位置する。また、重力Ｇ＝ｍ・ｇは、重心Ｓ上で作用し、ここで、ｇは重力加速度である。車両が所望の円上を運転している間（そのときａｑ＝ｖ^２／ｒが用いられる）は、即ち４つの車輪のコーナリング力Ｆ（ほぼＦ＝μ・Ｇに対応し、ここで、μはタイヤと道路面間の摩擦係数）が、遠心力Ｚと同じである限りは、前述の遠心力は上記方程式によって生成される。この場合、車両はトルクの好ましくない分布によって外側の車輪の方に横転する可能性がある。このことは、主にＧ・ｂ／２＜ｚ・ｈが用いられたとき起こる。ここで、ｈは道路面２００上の重心Ｓの高さであり、ｂ／２は車両の輪距幅（ｔｒａｃｋ ｗｉｄｔｈ）のほぼ半分である。上記不等式は第１近似値内で、Ｐ点周りのトルクバランスを表わしている。外側の回転トルクＺ・ｈが内側の回転トルクＧ・ｂ／２より大きい場合、車両は外側に傾く。この危険性は車両が短い輪距幅（ｂ／２より小さい）で、比較的車高が高く、従って、例えば車両２１０の屋根積載２２０による高重心（ｈより大きな値）を有するときに特に切迫している。
上記操作条件を回避することができるためには次のことが必要である。
−臨界（ｃｒｉｔｉｃａｌ）状態、特に臨界横方向加速度を伴う運転状態を検出すること、および
−検出した後適切な対策をとること。
【０００４】
本発明の目的は、走行車両の横方向加速度を制限する簡単で且つ確実な方法及びそれに対応する装置を得ることである。
この目的は、独立請求項の態様によって達成される。従属請求項は本発明の好ましい実施例に向けられる。
【０００５】
以下、添付図面を参照して、本発明の個々の実施例について述べる。
図１は本発明が実施できる車両の概略平面図を示す。参照符号１０１〜１０４は車両の車輪を示し（前輪左側、前輪右側、後輪右側、後輪左側）、参照符号１１１〜１１４は各々の車輪に関連付けられた車輪センサを示し、参照符号１２１〜１２４は車輪ブレーキを示す。１１１ａ〜１１４ａは、車輪センサ１１１〜１１４からの信号を最も広い意味において制御ユニット１３０へ入力する信号ラインである。制御ユニット１３０は更なるセンサ１１５〜１１７の入力信号を受信できる。制御ユニット１３０は、例えばブレーキ１２１〜１２４を操作するのに用いられる出力信号を生成する。加えて、運転トルクもエンジンに影響することによって調整できる。
【０００６】
図３は、走行車両の横方向加速度を制限する本発明の装置の概略図である。参照符号３１０は、臨界横方向加速度の運転状態を検出する検出装置を参照し、３２０は少なくとも１個の車輪にブレーキ圧を作用する、あるいは、臨界横方向加速度が検出されたとき、運転トルクを作用させる作用装置（ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を示す。通常、後者の横方向加速度は、経験的に決定及び／又は計算できる車両の量の標準である。その範囲で実行できるようにするために、臨界横方向加速度に影響する可能な、外的な、限定可能な要素の範囲が考慮される。
検出装置３１０は、種々の検出方法を含んでも良い。好ましくは、システムは、車輪センサ１１１〜１１４の車輪信号から間接的又は直接的に臨界横方向加速度を有する車両状態を検出して検査する。なお、説明の明確化のために、「車輪信号」という用語は、横揺れしている車輪の回転速度又は輪距速度を反映する信号１１１ａ〜１１４ａを指す。他の表現をしない限り、車輪径に関して、訂正された車輪速度か、または、訂正されてない車輪速度が参照されても良い。検出装置３１０が臨界横方向加速度と共に運転状態を検出したとき、この臨界状態を通知する少なくとも１つの信号３１１を作用装置３２０へ発信する。
【０００７】
図４を参照して検出装置３１０の一実施例を以下に述べる。検出装置３１０は図示の実施例に４個の決定装置４１０、４２０、４３０及び４４０を有していて、各々は、臨界横方向加速度での手がかりを与えることができる明確にされた基準を決定する。参照符号４１０は横方向加速度を直接決定する第１の決定装置を示す。図示の実施例では、第１の決定装置４１０は４本の車輪信号を受信する。決定装置は、車輪半径の影響に関する車輪信号訂正要素から決定する更に複雑なシステムでもよく、その要素は短期及び長期訂正要素である。長期訂正要素は異なった車輪半径を実際に補償し、従って車輪速度を比較可能にする。短期訂正要素は例えば車体が傾いたときに発生する可能性がある。車体が傾いたとき、カーブの外側にある車輪は、カーブの内側にある車輪より大きなカーブに沿って走行し、従って内側の車輪より更に早く回転する。車両基準速度について比較可能性を引き起こす為に、この幾何学的違いは短期訂正要因によって訂正されなければならない。コーナリングは特にこれらの短期訂正要因で再現されるので、横方向加速度は特にこれらの要因からと、長期訂正要因からと、更に入力する数量（図示せず）に関連して決定することができる。この横方向加速度は、信号４１９として出力される。第１の決定装置４１０は例えば、ＤＥ−ＯＳ４４ ３０ ４５８号に記載されたアルゴリズムを実施してもよい。この特許出願の内容は、本願に関係があると考えられる。第１決定装置４１０がそれ自身で短期及び長期訂正要因を決定しない場合、第１決定装置４１０はそれらの要因が生成されたところにそれらの要因をポール（ｐｏｌｌ）ことができる。この場合もまた、車輪速度に対して基準が作られる。
【０００８】
参照符号４１１は横方向加速度の決定値と基準値４１２とを比較する比較装置を指す。ライン４１９上の信号が４１２から出力される信号より大きい場合、対応する信号４１３は出力される。従って、４１２に格納された値が横方向加速度の閾値と考えられる（Ｆｚ・ｈ＝ｍ・ａｑｓ・ｈ＝Ｇ・ｂ／２＝ｍ・ｇ・ｂ／２は、必要なら誤った検出、道路面の傾斜、負荷変動等に対する安全な閾値と関連して、主に幾何学的な考慮に起因する。（ａｑｓ＝ｇ・ｂ／（２・ｈ）のａｑｓは、上記トルクのバランスに起因する横方向加速度の理想閾値である）。制御できるのであれば、閾値４１２は、例えば、負荷分布、重心高さ、等のパラメータによって決定できる。
【０００９】
信号４１３は、臨界状態が発生して、以下に述べる好ましい限度を引き起こすことができることを示している。
参照符号４２０は第２決定装置を指す。第２決定装置は横方向加速度の力を決定する。特に、その力は例えば、信号路４１９に行き渡る信号の導関数を生成して、得られた信号を第１の評価装置４２１へ送信してもよい。正の力学（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ）は横方向加速度が増大することを示している。評価装置４２１はこの事実と更なる値、例えば既に出力した（信号路４１９上の）横方向加速度の絶対値、運転速度、等好ましい基準と対応して関連しても良く、それらからもう１つのアラーム信号４２３を生成する。
【００１０】
第３の決定装置４３０は車輪スリップ値を決定する。この為、第３の決定装置４３０は車両基準速度を受信し（図示せず）、各々の車輪速度の違いを生成する。参照符号４３１は第２の比較装置を示し、決定されたスリップ値と閾値を比較する。臨界横方向加速度は、カーブの内側の車輪の車輪スリップ値が第１の閾値以上であり、カーブの外側の車輪の車輪スリップ値が第２の閾値より低いとき認められ、第２の閾値は第１の閾値より低いことが望ましい。異なった閾値は車両の一側方の車輪（前輪又は後輪）を考慮に入れても良い。上記状態が満足したとき、第２の比較装置はアラーム信号４３３を発信する。
道路面から車輪が持ち上がるのを検出するために第４の決定装置４４０を準備しても良い。この装置の操作は以下の通りである。道路面から持ち上がった車輪は、低いトルク（ブレーキトルク、駆動トルク、引っ張りトルク）が加えられたとしても、その回転挙動を有意に変更するという事実を利用する。最後になって持ち上がる軸だけチェックするので十分である（それは、他の車輪の状態が安定している間、カーブの内側の車輪が持ち上がる車両があるからである）。
【００１１】
通常、前軸は検査される。それは、最後になって持ち上がるのが内側の車輪だからであり、エンジンはエンジン軸の上に位置するからである。従って、決定装置４４０は車輪信号１１１ａと１１２ａを受信する。限定或いは限定できる時点で、装置４４０は好ましくは、検査において車軸のブレーキ圧を少し上昇させる。このため、必要な限度を引き起こす信号４４２は発信できる。ブレーキ圧の上昇は調整され、道路面で回転する車輪にかなりの影響を残さないが、持ち上がった車輪が著しく減速する。ブレーキ圧は、例えば１０、好ましくは、５気圧未満で調整される。信号４４２の出力に続いて、検査において車輪の車輪信号はそれらの操作挙動、更に詳しくは、それらのスリップに関してチェックされる。著しいスリップ量が車輪上で検出された場合は、もう１つのアラーム信号４４３が発信できる。
【００１２】
最後に持ち上がる車輪には従動車輪が設けられ、エンジントルクの検査はブレーキ圧上昇の代わりに実行される。それは、現存のエンジン・インターフェース又は、他の適切な装置によって確実にできる場合、エンジントルク（駆動トルク又は引っ張りトルク）は車輪にかかり、検査圧力の増大の必要性を未然に防ぎ、この車輪の持ち上がりをエンジントルクに対応するスリップ挙動といったもので検出できる。
従って、上記実施例では、アラーム信号４１３、４２３、４３３及び４４３は互いに独立して推測的に生成され、例えばＯＲゲート４５０によって１つのアラーム信号に結合され、その信号は信号３１１として、検出装置３１０から作用装置３２０へ出力される。
なお、本発明による検出装置３１０は、単一又は複数の構成要素４１０〜４４０からなり、それらは図４を参照して以上に述べた。
【００１３】
臨界横方向加速度が検出されたとき、異なった限度が得られる。要求されることは推測的な速度の減少である。そのことは、上記式により速度が遠心力の値の２乗として含まれ、故に横方向加速度の値（Ｚ＝ｍ・ａｑ、ここで、ａｑは横方向加速度）の２乗として含まれるからである。従って、速度の減少は横方向加速度を低下させる。速度の低下は、ブレーキ力の上昇及び／又は駆動力の減少によって達成される。
カーブの半径を上げることも更に可能であり、このことは、危険な干渉について推測的である。それは、運転者が所定のコースから車両を逸脱させることを意味する。エンジン・インターフェースが設けられ（駆動トルクは制御によって影響される）、駆動力の減少は、臨界横方向加速度が検出されたと同時に生じても良い。この結果は、車速を減少させ、その結果、横方向加速度を減少させる。
【００１４】
更に、或いはその代わりに、ブレーキ力を上昇させることも可能である。主に、運転者が既にブレーキをかけない場合にブレーキ操作を実行することができる。それは、ブレーキ作動が本来安定したものであるからである。同様のことが部分的ブレーキ範囲内で適用する（運転者がブレーキをかけるが、車輪が安定して走行している範囲内である）。ブレーキ圧はこの範囲内でもまた上昇できる。ブレーキが十分に範囲内で用いられるが、他の作用方法が続くことも好ましい。
【００１５】
他の実施例において、動きのある圧力上昇は前軸、好ましくはカーブ外側の車輪にブレーキをかけて効果が得られ、それは前軸上のコーナリング力の制限につながる。車両はそれによって前方へ滑り、横方向加速度は減少し、円型コースの半径の後の増加によって傾き危険性が最小限に抑えられる。
【００１６】
好ましい実施例において、本発明の作用装置は、他の制御ユニット又は制御機器の上流に接続される。図３では、このことは、点線で示す箱３３０で示されており、箱３３０はこれらの他の制御機器又は制御ユニットを指す。フルブレーキ時に他の構成要素３３０に臨界横方向加速度の存在について定性的に情報を与え、さらにこれらの他の構成要素に制御方法の変更を促すことが適切である。これらの構成要素の総括的（ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ）機能はそれによって利用される。例えば、他の構成要素は減速によるオーバーステア傾向（ブレーキをかけた車両の垂直軸周りの回転慣性）がトルク、例えばカーブの外側に蓄積される以上の圧力によって影響を弱める効果をこれらの制御方法の範囲内で「圧力バサミ」を発現するために促しても良い。これらの考慮すべき事項はたとえ、部分的なブレーキが行き渡っても、或いは全くブレーキがかけられなくても適用される。従って、信号３１２といったもので危険な状態を続けることをブレーキ制御の更なる構成要素３３０に定性的に情報を与えることが望ましい。それで、これらの構成要素はそれらの方法を適切に改良することができる。作用装置はそれからブレーキ圧又はエンジントルクの直接の介入がないように判断しても良いが、例えば他の構成要素の公称値又は閾値は、ブレーキ又はエンジンを制御するために作用される。
【００１７】
ブレーキ圧が作用装置で直接作用される限りにおいては、他の関係で妨げられる安全状況及び干渉を回避する状況の下で、対称的干渉軸態様、すなわち圧力差がないように左側と右側に均等なブレーキ圧の生成を達成することは、優先的に（ｐｒｉｏｒｉ）望ましい。下流側に接続された構成要素３３０を用いた（活動的な）ヨーイングトルクの減少は、アンダーステアを生じ、それによって横方向加速度が減少する。
運転者がブレーキをかけなくても横方向加速度の減少のために圧力上昇を開始できるように、ブレーキシステムは活動的なブレーキ力ブースター又は油圧ポンプ、必要なら別個のバルブを備えなければならない。
【００１８】
図５は本発明の方法の実施例のフローチャートの概略図を示す。車輪速度ｖ１〜ｖ４（信号１１１ａ〜１１４ａに対応する）は、ステップ５０１で受信され訂正される。異なった車輪の半径は訂正中に考慮され、各々の車輪で得られた値と基準値との比較又はそれら自身の値同士の比較が訂正結果を生成する。横方向加速度５０２は訂正値から計算される。ポーリング（ｐｏｌｌｉｎｇ）はステップ５０３で横方向加速度の臨界値について実行される。このことは、図４の構成要素４１０〜４１２の処理に対応している。見出された値が臨界を越えているとき、フローチャートの左側が作動される（ステップ５０５及びそれ以降のステップ）。上記値が臨界以下であるとき、車輪スリップ値についてのもう１つのポーリングが実行される。このことは、図４の構成要素４３０及び４３１の処理に基本的に対応している。このことは、上記疑問から生まれていない検出した臨界横方向加速度を検出することを可能にする。例えば、高い屋根積載２２０は重心Ｓを上げる（ｈも上がる）。
【００１９】
しかしステップ５０３の閾値は、高い屋根積載なしで車両に関連してきたのでより高い位置に選択される。従って、それはポーリング５０３の結果が決定的に危険でない場合であるが、ポーリング５０４はそれにもかかわらず（高い屋根積載によって）カーブの内側の車輪の際立ったスリップによって臨界的な結果を導く。ステップ５０５〜５１０はそれでも実行される。決定的に臨界でない横方向加速度ａｑが再度検出されたとき、手順は終了する。危険な状況が検出された後（ステップ５０３又は５０４で「はい」のとき）、目盛をつけた計測が始められる。最初にエンジントルクがステップ５０５で減少される。再度横方向加速度について問合せが行われる（ステップ５０６）。非常に危険な状態が続いている時（ステップ５０６で「はい」）、ステップ５０７で圧力を上昇させてエンジントルクを減少させるのに加え、減速を強める。これは、やはり部分的ブレーキ範囲内で行われることができる。再度非常に臨界横方向加速度値がステップ５０８で出たとき、更なるブレーキ方法、特に安定した及び／又はアンダーステア挙動が達成されるブレーキ方法がステップ５０９で実行される。再度非常に危険な値がステップ５１０で出たとき、減速の最適化がステップ５１１で始められ、決定的に危険でない横方向加速度に到達するまで継続される。
【００２０】
図示した限度の目盛は一例として表わしたものである。独立した又はいくつかの目盛をブレーキシステムの他の状況に応じて省略したり改良しても良い。
上記装置の実施は、デジタルコントローラによって実行されても良い。従って、図３及び図４は論理図として解釈しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車両の概略平面図である。
【図２】 車両の概略後面図である。
【図３】 本発明による装置の実施例の概略図である。
【図４】 本発明による検出装置の実施例の概略図である。
【図５】 本発明による方法の実施例の概略フローチャートである。

Claims (15)

1. 臨界横方向加速度を伴う走行車両の横方向加速度を制限する方法であって、臨界横方向加速度を伴う運転状態を検出し、さらに適切な対策を制御システムによって制御し、さらに、その制御装置の制御方法を、臨界横方向加速度を伴う運転状態を検出した場合に、作用装置において改良するステップによって、車両の横転の危険性を制限する方法であって、前記改良された方法に基づいて、前記制御装置は、エンジントルクを減少し、かつ、車両のカーブ外側の車輪においてのみ前輪軸でブレーキ圧力を能動に増強するために使用されることを特徴とする走行車両の横方向加速度による車両の横転の危険性を制限する方法。
2. 臨界横方向加速度を伴う運転状態を検出するために、横方向加速度が決定され、更に閾値と比較され、決定された横方向加速度が閾値を越えた場合、臨界横方向加速度を伴う運転状態が検出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 横方向加速度は、車両の車輪の速度から決定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 車輪速度値は、車輪の半径の影響に関して訂正され、その決定のために考慮されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 横方向加速度の勾配は、臨界横方向加速度を伴う運転状態を検出するために決定され、臨界横方向加速度の運転状態は決定された勾配が規定された状態を満たしたとき検出されることを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項に記載の方法。
6. 車輪スリップ値は臨界横方向加速度を伴う運転状態を検出するために決定され、単一又は複数の閾値と比較され、更に臨界横方向加速度を伴う運転状態は、カーブ内側の車輪の車輪スリップ値が第１閾値を越え、カーブ外側の車輪の車輪スリップ値が第１閾値より低い閾値の第２閾値より低い場合に検出されることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の方法。
7. 道路面上の最後に持ち上げられるカーブの内側の車輪の接地挙動は、臨界横方向加速度を伴う運転状態を検出するために決定され、車輪が道路面から持ち上がった場合、臨界横方向加速度を伴う運転状態が検出されることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項に記載の方法。
8. 道路面上の１つの車輪の接地挙動を決定するために、規定状態が存在する場合、１０気圧より低いブレーキ圧をこの車輪又は車軸の両方の車輪で上昇させ、車輪のスリップ挙動がチェックされることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. ブレーキ圧上昇及び／又は駆動トルク減少は、臨界横方向加速度を伴う運転状態が検出され、ブレーキ又は部分的なブレーキがかけられていない場合に開始されることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項に記載の方法。
10. 非対称的ブレーキ圧減少及び／又は駆動トルク減少は、臨界横方向加速度を伴う運転状態が検出された場合及びフルブレーキ又は部分的にブレーキが存在する場合に開始されることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項に記載の方法。
11. 対称的なブレーキ圧変更は１つの軸上で開始され、それに続く制御システムは臨界横方向加速度を示すと同時に、制御システムはその信号に応じてそれらの制御挙動を改良することを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
12. 臨界横方向加速度を伴う運転状態が検出された場合、横方向加速度の減少は、車両の動きのある注意深く始められたアンダーステアによって達成されることを特徴とする請求項９ないし１１いずれか１項に記載の方法。
13. アンダーステアは、車両の両側に異なったブレーキ力を集めることによって、又はヨーイングトルクの発生を制御することによって達成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 臨界横方向加速度を伴う運転状態が検出された場合、横方向加速度の減少は、前軸にかかるコーナリング力を制限する前軸上の動きのあるブレーキ上昇によって実行されることを特徴とする請求項９ないし１１いずれか１項に記載の方法。
15. 横方向加速度は１つの車輪軸の短期及び長期訂正要素によって決定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。

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