制動システムの概要構成とスキッド制御図表等は自動車技術会編・自動車技術ハンドブックより本日の内容 O 制動装置の構造概要 O 制動の力学 O 制動力配分とタイヤロック O スキッド制御の概要制動装置の構造概要油圧式制動装置ブレーキの種類 O 油圧式制動装置電気自動車を含むすべての自動車航空機 O 機械式制動装置インホイールモータ搭載車小型車両 O エネルギ回生制動装置（電気式制動装置）油圧式制動装置 O 車両から航空機まで、最も一般に用いられている O ４輪で発生する制動力の精度を機械精度で調整できる O ４輪で発生する制動力の精度を機械精度で調整できるブレーキ液の区分 DOT3 DOT4 DOT5 平衡環流沸点ドライウエット 205℃以上 230℃以上 260℃以上 140℃以上 155℃以上 180℃以上粘度 mm2/s 100℃ -40℃ 1.5以上 1500以下 1.5以上 1800以下 1.5以上 900以下代表的な成分構造式沸点（℃）トリエチレングリコール HO(CH2CH2O)3H 278 トリエチレングリコールモノメチルエーテル CH3O(CH2・CH2O)3H 247 トリエチレングリコールモノブチルエーテル C4H9O(CH2・CH2O)3H 275 ポリ（オキシエチレン・プロピレン）グリコールモノアルキルエーテル RO(CH2CH2O)m・(CH2CH2O)nH I CH3 250以上種類油圧式制動装置の構成ペダル踏力エネルギ倍力機構ピストン押圧力制動圧力発生装置ブレーキ圧力制動力制動力発生装置ブレーキピストン押圧力配管油圧式制動装置マスターシリンダブレーキ配管ペダルブースタディスクブレーキドラムブレーキブレーキ配管の形式後輪駆動車・・・前後2分割方式（ I 配管）前輪駆動車・・・ダイアゴナル方式（ X 配管） FR車の I 配管形式 M/C W/C Brake line P/S Deferential Gear FF車の X 配管形式 M/C W/C Brake line タンデム型マスターシリンダリリーフポートオリフィスセンタリリーフポートオリフィスバルブプライマリセカンダリシールカップ DA型バキュームサーボリーディング・トレーリング型ドラムブレーキブレーキディスクフローティングキャリパ制動の力学制動トルクと制動力注意しておくこと O 人間がタイヤに加える機械制動力は路面状態によらず，ペダル踏力で決まる．・・・タイヤへの入力はコントロール可能 O タイヤと路面の間に発生する摩擦制動力はタイヤと路面の状態により変化する．・・・タイヤからの出力はコントロール不可能制動時のトルクと力ブレーキパッドブレーキロータ F FB 制動トルク T = LF f = FB L FB 制動力に応じた摩擦力 O 入力である機械制動力に応じた摩擦制動力がタイヤ路面間に発生する．緩ブレーキ → 小さな摩擦制動力急ブレーキ → 大きな摩擦制動力 O 摩擦制動力 f f = μW O 摩擦係数が変化する．スリップ率の定義 ω V r V  r  V ωr= 0 ρ ==01 →→ V =ωr → → スリップなしタイヤロックスリップ率とタイヤ特性タイヤの角運動方程式機械制動トルクタイヤの慣性モーメント d TB  T f  I dt 摩擦制動トルク角加速度安定領域摩擦係数 d TB  T f  I dt スリップ率機械制動トルクの上昇 ↓ 摩擦制動トルクの上昇 ↓ スリップ率変化が緩やか不安定領域摩擦係数 d TB  T f  I dt スリップ率タイヤロック機械制動トルクの上昇 ↓ 摩擦制動トルクの低下 ↓ スリップ率変化が急激に上昇制動力配分とタイヤロック理想制動力配分と実制動力配分最大制動力 O 車両に作用する制動力が摩擦力により決まる。 O タイヤと路面間で発生する最大摩擦力が、タイヤの発生できる最大制動力となる。 O 最大摩擦力以上の制動力を加えるとタイヤロックが発生する。制動効率が最大になるのは・・・ O タイヤと路面間の最大摩擦力が最大制動力になる。 O 前輪、後輪とも最大摩擦力になるときが、車両としては最大制動力を発生する場合になる。 O すなわち、前後輪同時ロック（する寸前・・・）がもっとも大きな制動力を発生する条件になる。前後輪同時ロック（寸前）制動を開始不安定領域へ少しでも入ると前後輪ともこの摩擦一気にロックしてしまう．係数の時が最も大き ↓ な制動力を得られる．前後輪同時ロック(寸前) が最も摩擦係数が大きい慣性力と摩擦制動力   m W    W B f  Br  W g gg g Wa W Bf Br 最大摩擦制動力  B f  Br  W g a W g W Bf B f  Br  W Br 最大減速Gは最大摩擦係数  たとえば、最大摩擦係数 0.2 B f  Br  W   g  の減速度で  の路面では 0.2G g  タイヤロックが発生する。 B  B  W f r  タイヤ路面間の最大摩擦係数が車両の発生しうる最大減速Gになる．制動時荷重移動 +ΔW Wf a W g ‐ΔW W h l Wr 前後の動的輪荷重  h W f  W f  W  g l  h Wr  Wr  W  g l 理想制動力配分 O 減速度αで制動するとき，前後輪の制動力は動的荷重に比例していることが望ましい． O したがって，理想状態における前後輪制動力は    h  B f  W f  W   g g l    B   W  W   h    r g  r g l  理想制動力配分線実際に発生する摩擦制動力    h  B f  W f    W f  W   g l     B  W     W  W   h  r  r   r g l   ロック限界式の誘導減速Gを消去する．  from B f  Br  W g 前輪ロック限界後輪ロック限界  l  l Br  B f   1  W f h  h  1 1 Br   B f  Wr l 1 l 1  h  h 後輪ロック限界前後輪ロック限界線式から求めた直線前輪ロック限界式から求めた直線ここで注意すること O 前後輪の制動力の大きさは，設計者が決めることができる． O 単純に考えれば，前輪ホイールシリンダ内径を大きくすればするほど前輪制動力が大きくなり，後輪ホイールシリンダ内径を大きくすればするほど後輪制動力を大きくすることができる． O すなわち，前後輪制動力配分は設計者が決める．理想制動力配分より下の場合後輪ロック摩擦係数0.4の路面前輪ロックここで後輪が最大制動力になここで前輪が最大制動力になる下の場合のロック領域前輪ロック後輪ロック領域前輪ロック領域前輪がロックしたときの車両挙動 O 前輪ロックにより、前輪 a 左右後輪制動力の合力の制動力とコーナリングフォースが失われる。 O 後輪制動力と重心点の間に働くモーメントは方向安定性を保つように働く O 車両は直進状態で停車できる。前輪ロック理想制動力配分より上の場合後輪ロック摩擦係数0.4の路面ここで前輪が最大制動力になここで後輪が最大制動力になるる前輪ロック上の場合のロック限界後輪ロック後輪ロック領域領域後輪がロックしたときの車両挙動 O 後輪ロックにより、後輪 a 左右前輪制動力の合力の制動力とコーナリングフォースが失われる。 O 前輪制動力と重心点の間に働くモーメントは車両を旋回させるように働く O 急激なスピンを発生し，危険な状態になる．ジャックナイフとフィッシュテール前後制動力配分は設計者が決める直径を大きくすれば Bf は大きくなる．直径を大きくすれば Br は大きくなる．常に理想制動力線の下側で配分する後輪ロックが先に始まる危険領域実制動力配分前輪ロックが先に始まる安全領域制動力の折れ点制御非効率な部分プロポーショニングバルブの挿入 P/V I 配管用 P バルブ X 配管用 P バルブ LSP バルブの効果リンケージ型 LSP G ボール型 LSP スキッド制御制動力制御の基幹デバイス～ABS スキッド制御の基本的な考え方この領域を利用する摩擦係数コーナリングフォース 0 スリップ率 1 スリップ率 U  R  U Rω=U U ρ=0 U=Rω すべりなしスリップ率 U  R  U Rω=U U ρ=1 Rω=0 タイヤロックスリップ率制御 O タイヤ角速度を増減することでスリップ率を制御できる． O 制動力を制御することでタイヤ角速度 = スリップ率を制御することができる． O 制動液圧制御によりスキッド状態を制御できる．タイヤロックの過程タイヤ周速度Rω μ 車体速度V ρ スリップ率ρ 制動圧力P 制動トルクT 摩擦トルクTf 車輪減速度理想的なブレーキ制御 V Rω ρopt ρ P μ 理想的なABS制御 Rω V ρopt ρ P アンチロックブレーキシステム（ABS)の構成アクチュエータの構成 IN valve From M/C OUT valve For front W/C For front W/C For Rear W/C Piston pump 非作動時閉 For W/C 開 From M/C 停止タイヤロック～スリップ率を下げる～減圧開閉 For W/C From M/C 作動制動液圧の保持閉 For W/C 閉 From M/C 作動スリップ率を上げる～増圧閉 For W/C 開 From M/C 作動理想的なABS制御 Rω V ρopt ρ P