以下,根据附图说明本发明的实施方式。
1、制动装置1的整体构成
图1表示本发明的实施方式的制动装置1。该制动装置1装备在作为工 程车辆的自卸卡车上,省略了图示,不过,构成自卸卡车的车辆本体具备 发动机、变速器、
驱动轴、差动机,发动机的输出旋转由变速器变速,驱 动轴旋转,经由差动机使车轮10旋转,向路面传递。在这种车辆本体的车 轮10的部分设置前制动器11及后制动器12。
前制动器11具备前轮用单板制动器111而构成。后制动器12作为油冷 多板
盘式制动器构成,具备后轮用多板制动器121、松紧调整器122及停车 制动器123而构成。
另外,详情后述,不过,在各车轮10上设置用以检测车轮10旋转速度 的旋转速度传感器13FL、13FR、13RL、13RR,由各旋转速度传感器13FL、 13FR、13RL、13RR检测的旋转速度
信号作为
电信号向控制制动装置1的 控制器输出。
2、制动器油压回路2的结构
前制动器11及后制动器12全部利用油压控制,若从进行控制的制动器 油压回路2输出压油,则经由ABS控制用油压回路3向前制动器11及后制动 器12的各部位供给压油,各部位依靠油压动作。该制动器油压回路2具备 油压供给系统21、
脚踏式制动
阀22、停车
制动阀23、紧急制动阀24、继电 阀25、前制动器切断阀26及电磁式比例减压阀27而构成。
另外,详情后述,不过,ABS控制用油压回路3具备前轮用油压回路 31及后轮用油压回路32而构成。
油压供给系统21,作为油压源具备多个油压储存器211、212、213、 油压
泵214及油箱215,这些油压储存器211、212、213的压油经由脚踏式 制动阀22,向前制动器11及后制动器12输送,分别制动车轮10。
若利用由作为驱动源的发动机驱动的油压泵214将油箱215内的工作 油升压,油压储存器211、212、213受到该油压泵214的压油以规定的压力 蓄压,且到达规定的压力,则利用设置在油压泵214及油压储存器213之间 的卸载装置216将油压泵214的压油卸载。
脚踏式制动阀22由前轮用制动阀221和后轮用制动阀222构成,若操作
踏板223,则分别是前轮用制动阀221向前制动器11、后轮用制动阀222向 后制动器12输送油压储存器211、212的压油进行制动。
具体地说,若操作踏板223,改变前轮用制动阀221的
柱塞位置,油压 储存器211的压油从前轮用制动阀221输出,则该压油经由前制动器切断阀 26、梭阀225及ABS控制用油压回路3的前轮用油压回路31,向前制动器11 供给,进行基于前制动器11的制动。
在此之际,后轮用制动阀222的柱塞位置也同时发生变化,油压储存 器212的压油从后轮用制动阀222输出,压油经由梭阀226及后轮油压回路 32,向后制动器12的松紧调整器122供给,进行基于后制动器12的制动。
停车制动阀23是操作所述后制动器12的停车制动器123的阀,具备螺 线管231及
弹簧部232而构成。若省略了图示的
驾驶室内的停车用
开关被切 换到
停车位置,则该停车制动阀23移动到切断来自油压储存器213的压油 的位置,使停车制动器123内的后轮用汽缸室123A的压油返回油压供给系 统21的油箱215中,将停车制动压归零。
从而,停车时后制动器12的后轮用多板制动器121由停车制动器123的 后轮用弹簧按压并压接,保持制动状态。
行驶时,没有图示的停车用开关切换到行驶位置,从而该停车制动阀 23利用螺线管231切换位置,将油压储存器213的压油向停车制动器123的 后轮用汽缸室123A供给,升高停车制动压。
从而,行驶时后轮用汽缸室123A内的停车制动压压回停车制动器123 的后轮用弹簧,将后轮用多板制动器121间隔开并开放,车辆成为能够行 驶的状态。
紧急制动阀24控制后轮用汽缸室123A的紧急制动压、紧急制动车辆, 具备脚踏式踏板241、弹簧部242及控制压室243而构成。
该紧急制动阀24行驶时处于将来自油压储存器213的压油向停车制动 器123的后轮用汽缸室123A供给的位置,向后轮用汽缸室123A供给压油, 将后轮用多板制动器121间隔开并开放。
若驾驶员操作脚踏式踏板241,则紧急制动阀24变为与油箱215连通的 位置,将油压储存器213的压油减压,作为紧急制动压向停车制动器123的 后轮用汽缸室123A供给。
从而,用停车制动器123的弹簧按压开始基于后制动器12的制动。
继电阀25是为了在操作紧急制动阀24时,对前制动器11也施加制动 力,提高紧急制动时的制动力而设置的,该继电阀25具备第一控制压室 251、第二控制压室252及弹簧部253而构成。
第一控制压室251,输入行驶时紧急制动阀24的输出压,在该状态下, 继电阀25变为与油箱215连通的位置,将向前制动器11的供给线路变为减 压状态,开放基于前制动器11的制动。
若操作紧急制动阀24的脚踏式踏板241,则紧急制动阀24的输出压被 减压,与之对应地,向第一控制压室251供给的压力被减压,依靠弹簧部 253的施力变化继电阀25的位置,以使从油压储存器211供给压油,向前制 动器11供给压油,开始前制动器11的制动。从而,若进行紧急制动阀24的 操作,则除了基于后制动器12的制动以外,还开始基于前制动器11的制动。
电磁式比例减压阀27,是为了防止工程车辆以载放重量物的状态在长 坡道上下降时发动机的超限、将制动装置1作为减速器发挥功能的
控制阀, 设置在从油压储存器213到梭阀226的配管途中。
该电磁式比例减压阀27由所述图1中没有图示的控制器控制,工程车 辆行驶中的坡道斜度、载重、操纵者的设定车速等信息输出给控制器,控 制器根据这些条件,向电磁式比例减压阀27的螺线管271输出电信号,调 整电磁式比例减压阀27的开度,将来自油压储存器213的压油向梭阀226输 出。
根据梭阀226,将从后轮用制动阀222输出的压油和从电磁式比例减压 阀27输出的压油中、压力高的压油向后制动器12的松紧调整器122供给, 执行基于后制动器12的制动。
基于这样的减速器,操纵者不用操作脚踏式制动阀22的踏板223,考 虑对工程车辆施加的各种负载,调整电磁式比例减压阀27的开度,实现工 程车辆的定速行驶控制。
另外,在从后轮用制动阀222到梭阀226的配管途中设置压力开关224, 检测脚踏式制动阀22的接通、断开。另外,在从电磁式比例减压阀27到梭 阀226的配管途中也设置压力开关272,检测电磁式比例减压阀27的接通、 断开。
3、ABS控制用油压回路3的结构
如图1所示,在从制动器油压回路2到前制动器11及后制动器12的油压 回路途中,设置ABS控制用油压回路3,该ABS控制用油压回路3如上所述, 具备前轮用油压回路31及后轮用油压回路32而构成。
前轮用油压回路31作为进行前制动器11的ABS控制的油压回路而构 成,具备2个电磁式比例减压阀311、312、2个梭阀313、314、
压力传感器 315、316及压力开关317而构成。
电磁式比例减压阀311、312,基端分别设置在与前制动器切断阀26输 出侧连接的配管线路途中分支的配管线路上,是控制ABS的控制阀。还有, 电磁式比例减压阀311是进行压油向前制动器11左侧供给的控制的阀,电 磁式比例减压阀312是进行压油向前制动器11右侧供给的控制的阀。
各电磁式比例减压阀311、312利用螺线管311A、312A调整开度,减 压后排出的工作油一部分返回所述油压供给系统21的油箱215。还有,本 实施方式中,前制动器切断阀26也作为切换是否使ABS工作的ABS切断阀 发挥功能,向构成前制动器切断阀26的螺线管261输出来自控制器的电信 号,从而能够切换是否使前制动器11侧的ABS工作。
梭阀313、314设置在电磁式比例减压阀311、312的
输出侧,一方的输 入与电磁式比例减压阀311、312的输出连接,而另一方的输入用将梭阀 313、314的输入彼此相互联络的配管连接,在该配管途中连接设置在前轮 用制动阀221输出途中的梭阀225的输出配管。
压力传感器315、316分别设置在电磁式比例减压阀311、312的输出侧, 检测电磁式比例减压阀311、312输出侧的压力,将所检测的压力信号作为 电信号向图1中没有图示的控制器输出。
压力开关317设置在从梭阀225出来的输出配管途中,对应于从梭阀 225输出的压油的油压而接通断开动作。
后轮用油压回路32作为进行后制动器12的ABS控制的油压回路而构 成,与前轮用油压回路31同样,除了具备2个电磁式比例减压阀321、322、 2个梭阀323、324、压力传感器325、326及压力开关327以外,还具备设置 在
输入侧配管中的ABS切断阀328。
在电磁式比例减压阀321、322上设有螺线管321A、322A,各电磁式 比例减压阀321、322根据从控制器输出的电信号调整开度。
另外,在ABS切断阀328上也设有螺线管328A,ABS切断阀328同样根 据从控制器输出的电信号切换后制动器12侧的ABS可否动作。
并且,梭阀323的输出与后制动器12左侧的松紧调整器122连接,梭阀 324的输出与右侧的松紧调整器122连接,从而向左右的松紧调整器122分 别供给压油。
这样的ABS控制用油压回路3通过变更构成所述前轮用油压回路31、 后轮用油压回路32的各阀位置从而作为ABS发挥功能。
图1中,在前轮侧的前制动器切断阀26的柱塞位于下侧位置的情况下 及后轮侧的ABS切断阀328的柱塞位于下侧位置的情况下,ABS功能被切 断。
此时,在前侧通过脚踏式制动阀22的踏板223的操作,从前轮用制动 阀221输出的压油经由梭阀225、313、314,向前制动器11供给,作为对应 于踏板223的踏入量制动力增加的普通制动器动作。在后侧从后轮用制动 阀222输出的压油也经由梭阀226、323、324,向后制动器12供给,同样作 为普通制动器动作。
接下来,在图1中、前轮侧的前制动器切断阀26的柱塞位于上侧位置 的情况下及后轮侧的ABS切断阀328的柱塞位于上侧位置的情况下,ABS 功能有效运行。
此时,在前轮用油压回路31中,若操纵者操作脚踏式制动阀22的踏板 223,则从前轮用制动阀221输出的压油向电磁式比例减压阀311、312供给, 对应于来自控制器的电信号调整电磁式比例减压阀311、312的开度,从电 磁式比例减压阀311、312输出的压油经由梭阀313、314,向前制动器11供 给。
另一方面,在后轮用油压回路32中,通过操纵者的踏板223的操作, 从后轮用制动阀222输出的压油向电磁式比例减压阀321、322供给,从电 磁式比例减压阀311、312输出的压油经由梭阀323、324,向后制动器12供 给。
在此之际,详情后述,不过在控制器中,监控由旋转速度传感器13FL、 13FR、13RL、13RR检测的车轮10的旋转速度,对应于各车轮10的锁定状 态输出向螺线管311A、312A、321A、322A的电信号,调整各电磁式比例 减压阀311、312、321、322的开度,调整前制动器11及后制动器12的制动 力,执行
制动距离短、且工程车辆没有空转这样的控制。
4、控制器4的构成
图2表示进行所述制动装置1的控制的控制器4的构成。
控制器4具备运算处理装置41及作为存储装置的
存储器42。
在该运算处理装置41的输入侧,电连接有设置在车辆驾驶室内的用于 减速器速度设定的操作杆43、设置在各车轮10上的旋转速度传感器13FL、 13FR、13RL、13RR、所述减速器的电磁式比例减压阀27附近的压力开关 224、272、及ABS控制用油压回路3的压力传感器315、316、325、326。 还有,旋转速度传感器13FL、13FR、13RL、13RR经由LPF(Low Pass Filter) 44与运算处理装置41连接,从旋转速度传感器13FL、13FR、13RL、13RR 输出的旋转速度信号以排除外部干扰等高频成分的状态向运算处理装置 41输入。
另一方面,在运算处理装置41的输出侧电连接有用于电磁式比例减压 阀27的开度调整的螺线管271、ABS控制用油压回路3的电磁式比例减压阀 311、312、321、322的螺线管311A、312A、321、322A。
另外,存储器42中除了在运算处理装置41上工作的程序以外,还存储 有用于减速器控制的
阈值映像和用于ABS滑动控制器的映像等,按照来自 运算处理装置41的要求进行读出。
运算处理装置41具备减速器控制单元5及ABS控制单元6,减速器控制 单元5进行与输出侧连接的电磁式比例减压阀27的螺线管271的控制,ABS 控制单元6进行与输出侧连接的ABS控制用油压回路3的电磁式比例减压 阀311、312、321、322的螺线管311A、312A、321、322A的控制。
减速器控制单元5具备车速设定部51、实际速度监控部52、减速器制 动控制部53而构成。还有,图2中省略了图示,不过在该减速器控制单元5 中还输入工程车辆的有效负载、斜度条件等来自各种传感器的信息,附加 这些条件,以实现定速行驶控制。
车速设定部51是根据来自设置在工程车辆驾驶室内的用于减速器设 定操作的操作杆43的操作信号,获取驾驶员进行了怎样的定速行驶设定的 部分。
实际速度监控部52是根据来自设置在各车轮10上的旋转速度传感器 13FL、13FR、13RL、13RR的旋转速度信号,监控当前的车辆行驶速度是 什么程度的部分,本实施方式中,根据车轮10的旋转速度、车轮10的半径 算出各车轮10的行驶速度,取它们的平均值作为工程车辆的实际行驶速 度。
减速器制动控制部53是根据由车速设定部51获取的设定速度及由实 际速度监控部52计算出的工程车辆的实际行驶速度,生成并输出向所述螺 线管271的
控制信号的部分。具体地说,该减速器制动控制部53采用模糊 控制,如果实际速度大于设定速度,就生成、输出增大制动力这样的向螺 线管271的控制信号,如果实际速度小于设定速度,就生成、输出减小制 动力这样的向螺线管271的控制信号。
ABS控制单元6具备实际速度监控部61、车速预测部62、制动转矩算 出部63、制动力预测部64、滑移率算出部65、ABS判定部66、设定速度监 控部67、定速行驶维持判定部68、ABS控制限制部69及制动量生成部70~73 而构成。
实际速度监控部61与所述减速器控制单元5的实际速度监控部52同 样,是根据来自设置在各车轮10上的旋转速度传感器13FL、13FR、13RL、 13RR的旋转速度信号,监控当前的车辆行驶速度是什么程度的部分,取 作为各车轮10的切线速度施加的车速平均值作为工程车辆的行驶速度。
另外,该实际速度监控部61的构成是将各车轮10的旋转速度信号还向 车速预测部62输出。
车速预测部62是根据从实际速度监控部61输出的旋转速度信号、预测 制动器制动中任意时刻的车速V的部分。
具体地说,该车速预测部62首先计算出各车轮10的旋转速度ω的每单 位时间的变化量、即旋转速度的微分值dω/dt,接着根据计算出的微分值 dω/dt、车轮10的半径r及预先存储在存储器42中的能够产生最大制动力的 滑移率λ的值,计算各车轮10的减速度dV/dt。
然后,车速预测部62根据计算出的减速度dV/dt,取根据各车轮10的旋 转速度预测的车速平均值,作为车辆的车速V,向滑移率算出部65及ABS 判定部66输出。
制动转矩算出部63是根据由设置在ABS控制用油压回路3上的压力传 感器315、316、325、326检测的制动压、换算制动转矩的部分。具体地说, 以制动转矩Tb与制动压P呈比例为着眼点,根据Tb=kP(k:比例常数), 算出制动转矩。
制动力预测部64根据换算的制动转矩,进行制动力预测。基于该制动 力预测部64的制动力预测,利用最小二乘法求出,具体地说,若以制动力 为Fx、车轮惯性为J、
角速度变化率为dω/dt、车轮10的轮胎半径为r,则制 动力预测部64根据以下式(1)进行制动力预测。
[数1]
滑移率算出部65根据由车速预测部62预测的车速V、车轮10的半径、 旋转速度ω,利用以下式(2)算出滑移率λ。
[数2]
ABS判定部66是根据由车速预测部62预测的车速V及由滑移率算出部 65算出的滑移率λ判定是开始ABS、还是解除ABS的部分。具体地说,本 实施方式中作为ABS动作开始条件设定为dω/dt<-0.6g、作为ABS解除条 件设定为λ≤5%或V≈0(例如,3km/h以下)。
设定速度监控部67是由减速器控制单元5的车速设定部51进行定速行 驶用的车速设定、监控其设定速度设定为哪一程度的速度的部分,兼作本 发明所说的减速器控制判定单元及设定速度监控单元。即,设定速度监控 部67根据设定速度的有无,识别是否在进行减速器控制,如果在进行速度 设定,就获取那时的设定速度。
定速行驶维持判定部68是根据由设定速度监控部67获取的减速器的 设定速度和由实际速度监控部61算出的工程车辆的实际速度,判定减速器 控制中是否在维持定速行驶的部分。要判定是否在维持定速行驶可考虑各 种方法,例如考虑如下方法。
(a)当相对于设定速度预先设定有上限、下限的阈值(相对于设定 速度上升、下降10%等),实际速度在此之外的情况下,判定没有维持定 速行驶。(b)当以一定时间间隔多次获取实际速度、平均值超出设定速 度1~2%左右时,判定没有维持定速行驶。
ABS控制限制部69是如果在减速器控制下由定速行驶维持判定部68 判定没有维持定速行驶、就中止基于ABS控制单元6的制动控制、进行优 先减速器控制这种处理的部分,ABS控制限制部69相对于后述的制动量生 成部70~73限制控制信号的输出,由此中止基于ABS的控制。
制动量生成部70~73是进行构成ABS控制用油压回路3的电磁式比例 减压阀311、312、321、322的开度调整控制的部分,相对于构成各电磁式 比例减压阀311、312、321、322的螺线管311A、312A、321A、322A输出 控制信号从而进行开度调整控制。还有,本实施方式中对应于各车轮10设 置电磁式比例减压阀311、312、321、322,制动量生成部70~73的构成是 能够相对于它们独立地输出控制信号,各车轮10能够独立地执行ABS控 制。
具体地说,各制动量生成部70~73根据由所述车速预测部62预测的车 速V、由各车轮10的旋转速度传感器13FL、13FR、13RL、13RR检测的各 车轮10的旋转速度ω,利用众所周知的滑动控制器控制,生成要对各车轮 10施与的制动量,将与之相应的电信号向电磁式比例减压阀311、312、321、 322的螺线管311A、312A、321A、322A输出。
5、控制器4的作用及效果
接下来,根据图3所示的流程说明所述控制器4的作用。
车辆行驶中,旋转速度传感器13FL、13FR、13RL、13RR以预定的时 间间隔检测各车轮10的旋转速度,将旋转速度信号定期地向控制器4输出 (处理S1)。
实际速度监控部61根据从旋转速度传感器13FL、13FR、13RL、13RR 输出的旋转速度信号,运算每单位时间的旋转速度的变化量,算出各车轮 10的旋转速度微分值dω/dt(处理S2)。
车速预测部62根据算出的旋转速度微分值dω/dt和上次算出的车速,算 出各车轮10的减速度dV/dt(处理S3)。
制动转矩算出部63根据由设置在ABS控制用油压回路3内的压力传感 器315、316、325、326检测出的油压回路内的压力信号,检测制动压(处 里S4),根据检测的制动压算出制动转矩Tb(处理S5)。
车速预测部62根据来自压力开关224的信号,监控操纵者是否踏入脚 踏式制动阀22的踏板223(处理S6),如果判定有踏板223的操作,则根据 减速度dV/dt算出从各车轮10获得的车速,取从各车轮10算出的车速平均值 预测车辆的车速(处理S7)。
接下来,滑移率算出部65利用所述式(2)算出滑移率λ(处理S8), 接着,制动力预测部64根据由制动转矩算出部63算出的制动转矩Tb,利用 式(1)算出预测的制动力Fx(处理S9)。
ABS判定部66根据算出的滑移率λ、车速V及角速度变化率dω/dt判定 是否开始ABS控制(处理S10),当不开始ABS控制时重复处理S1~处理S9。
另一方面,若ABS判定部66判定开始ABS控制,则设定速度监控部67 判定减速器是否在进行定速行驶控制(处理S11)。如果判定减速器没有 进行定速行驶控制,则像通常那样进行基于ABS控制的防止各车轮10锁定 的控制。
如果判定减速器在进行定速行驶控制,则设定速度监控部67取得由减 速器的车速设定部51设定的设定车速(处理S12),实际速度监控部61根 据来自旋转速度传感器13FL、13FR、13RL、13RR的旋转速度信号,算出 当前的车辆实际速度(处理S13)。
定速行驶维持判定部68根据取得的设定车速及算出的实际速度,判定 是否在维持基于减速器的定速行驶(处理S14)。如果判定没有维持基于 减速器设定的设定速度的定速行驶,则ABS控制限制部69限制ABS控制 (处理S15),返回处理S1重复进行。
另一方面,当判定在维持定速行驶时,则各制动量生成部70~73生成 相对于各车轮10的制动量时(处理S16),作为电信号进入螺线管311A、 312A、321A、322A,进行各电磁式比例减压阀311、312、321、322的开 度调整,实施基于ABS的制动控制(处理S17)。
ABS判定部66,重复上述一系列处理直到预测的车速V≈0或滑移率λ ≤5%,只要满足任意一个条件,就结束基于ABS的控制(处理S18)。
这样,当进行基于减速器的制动控制之际,利用作为减速器制动判定 单元的设定速度监控部67判定减速器是否在进行定速行驶控制,当进行定 速行驶控制时,根据由设定速度监控部67取得的设定速度及由实际速度监 控部61算出的实际速度,利用定速行驶维持判定部68判定是否在维持定速 行驶,当没有维持时,利用ABS控制限制部69限制基于防抱死制动系统的 控制,因此能够确实地维持基于减速器的定速行驶控制。
6、实施方式的
变形还有,本发明并不限定于所述实施方式,在能够实现本发明目的的范 围内变形、改良等均包含在本发明中。
例如,所述实施方式中,是在自卸卡车等工程车辆中使用本发明,不 过,并不限定于此,除了轮式装载机等工程车辆以外,还可以在普通的乘 用车等上采用本发明。
另外,在根据图3所示的流程说明的上述处理中,关于ABS控制限制 部69限制相对于制动量生成部70~73的控制信号的输出进行了说明,不过, 通过ABS控制限制部69切换ABS切断阀328也可以限制ABS控制。
此外,本发明实施时的具体结构及形状等在能够实现本发明目的的范 围内可以采用其他结构等。
产业上的可利用性
本发明除了能够利用于自卸卡车等工程车辆以外,还能够利用于乘用 车等上。