▶ クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-27
(45)【発行日】2023-03-07
(54)【発明の名称】制動距離を決定するための方法
(51)【国際特許分類】
B60T 8/172 20060101AFI20230228BHJP
F16D 66/00 20060101ALI20230228BHJP
【ＦＩ】
B60T8/172 Z
F16D66/00 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021527992
(86)(22)【出願日】2019-10-29
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-20
(86)【国際出願番号】 EP2019079499
(87)【国際公開番号】W WO2020104148
(87)【国際公開日】2020-05-28
【審査請求日】2021-06-18
(31)【優先権主張番号】102018129132.9
(32)【優先日】2018-11-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】503159597
【氏名又は名称】クノル－ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Ｋｎｏｒｒ－Ｂｒｅｍｓｅ Ｓｙｓｔｅｍｅ ｆｕｅｒ Ｓｃｈｉｅｎｅｎｆａｈｒｚｅｕｇｅ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｍｏｏｓａｃｈｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ８０，Ｄ－８０８０９ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ミクローシュ クレーマー
(72)【発明者】
【氏名】フェレンツ セーケイ
(72)【発明者】
【氏名】ファルク ヘーレ
(72)【発明者】
【氏名】キアナ ラーネマ
【審査官】大山 広人
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０１５６８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】独国特許出願公開第１０２０１１１１３０２４（ＤＥ，Ａ１）
【文献】特開昭６２－０７４７５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２４２１８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３６９９２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１５－５０９８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００７／０９１３３７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｔ ８／１７２
Ｆ１６Ｄ ６６／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
制動距離を決定するために、コンピュータにおいて実行される方法であって、当該方法は、
Ｓ１：ブレーキライニングとブレーキディスクと間の押し付け力Ｆｂ、車両速度Ｖ、および周囲温度Ｔａｍｂｉｅｎｔを入力を受け付けるステップ、
Ｓ２：摩擦層の温度Ｔｄｉｓｃを計算するステップ、
Ｓ３：前記ブレーキライニングと前記ブレーキディスクとの間の摩擦係数ＣＯＦａｃｔｕａｌを計算するステップ、
Ｓ４：所定の時間間隔の部分制動距離Ｓ’を計算して、Ｖを更新するステップ、
Ｓ５：Ｖ＝０になるまでＳ２～Ｓ４を繰り返すステップであって、それぞれの繰り返しごとに、Ｓ２を用いてＴｄｉｓｃが更新され、Ｓ３を用いてＣＯＦａｃｔｕａｌが更新され、次の時間間隔にわたる新しい部分制動距離Ｓ’が計算され、車両速度Ｖが更新されるステップ、
Ｓ６：Ｓ４の全てのＳ’を積分して、合計制動距離Ｓｔｏｔａｌを決定するステップ
を有する、方法。
【請求項2】
前記ステップＳ４において、追加的な制動力が、決定において考慮される、請求項１記載の方法。
【請求項3】
前記ステップＳ４において、電気力学的ブレーキおよび／または磁気レールブレーキによって生成された制動力が、決定において考慮される、
請求項１記載の方法。
【請求項4】
前記ステップＳ４において、前記時間間隔を設定可能である、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項5】
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるための、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、摩擦ブレーキにおける車両の制動距離を決定するための方法に関する。
【0002】
制動距離は、車両の制動システムの制動性能の重要な指標である。列車の承認を目的として制動性能を評価するためのＵＩＣ５４４－１規格では、時間ステップ法によって制動距離を決定するための方法が企図されている。しかしながら、このような形式の従来の制動距離決定は、ブレーキライニングとブレーキディスクとの間の摩擦係数（ＣＯＦ）が決定全体を通して一定であることを前提としている。
【0003】
したがって、本発明の課題は、車両の制動距離の決定／推定の精度と、これに関連して車両の制動性能の評価の精度とを向上させるための方法を提供することである。
【0004】
上記の課題は、請求項１記載の制動距離を決定するための方法によって解決される。本発明のさらなる有利な発展形態は、従属請求項の対象である。
【0005】
ブレーキライニングとブレーキディスクとの間の摩擦係数（ＣＯＦ）が決定全体を通じて一定であるという仮定は、しかしながら現実には即していない。したがって、制動距離の計算／推定の結果は、多くの場合、現実から大きく逸脱することとなる。実際には、摩擦係数（ＣＯＦ）は、温度に大きく依存している。列車の走行中、摩擦層（ディスク表面または車輪踏面）の温度は、例えば、初期速度の大きさ、ブレーキディスクに作用する制動力の大きさのような種々異なる制動状況によって、またはブレーキディスクの熱的特性によって異なる。さらに、列車に対して比較的大きな負荷が加わっている場合には、摩擦層の温度が上昇する。
【0006】
本発明による方法は、制動距離を決定する際に、現在の車両速度、ブレーキライニングとブレーキディスクとの間の計算上の押し付け力、およびとりわけ、摩擦係数の表面温度依存性を考慮する。本方法はさらに、ディスクおよびライニングの加熱と、摩擦係数の変化とを同時に考慮する。なぜなら、摩擦係数は、制動時の車両速度の推移をもたらし、摩擦層の温度は、車両速度によって評価可能であり、摩擦係数自体は、摩擦層の温度に依存しているからである。すなわち、制動プロセス中に、加熱プロセスおよび摩擦プロセスの両方が同時に考慮されるということである。なぜなら、これら両方のプロセスは、互いに依存し合っているか、または互いに影響し合っているからである。
【0007】
本発明による方法を、図面に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【0009】
【0010】
まず始めに、ディスクとブレーキライニングとの間の押し付け力Ｆｂと、車両速度（初期速度）Ｖと、制動プロセスが開始する時点ｔ０における周囲温度Ｔａｍｂｉｅｎｔとが、制動距離推定器のＣＯＦ推定器に入力される（Ｓ１）。その場合、Ｓ１での車両速度Ｖは、初期速度Ｖ（ｔ０）である。
【0011】
次に、摩擦層の温度Ｔｄｉｓｃ（ｔ０）が熱関数を用いて計算され（Ｓ２）、熱関数は、決定するためのパラメータとして少なくともＦｂ，Ｖ（ｔ０），Ｔａｍｂｉｅｎｔを考慮する。
【0012】
その後、時点ｔ０での摩擦係数ＣＯＦａｃｔｕａｌ（ｔ０）がＣＯＦ関数を用いて計算され（Ｓ３）、熱関数は、決定するためのパラメータとして少なくともＦｂ，Ｖ（ｔ０），Ｔｄｉｓｃ（ｔ０）を考慮する。摩擦係数ＣＯＦの計算は、例えば、以下の形式の実験式：
ＣＯＦ＿ｉ＝ａ＋ｂ＊Ｆｂ＿（ｉ－１）＋ｃ＊Ｆｂ＾２＿（ｉ－１）＋ｄ＊ｖ＿（ｉ－１）＋ｅ＊ｖ＾２＿（ｉ－１）＋ｆ＊Ｔ＿（ｉ－１）＋ｊ＊Ｔ＾２＿（ｉ－１）
によって実施され、なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｊは、適切に選択されたパラメータである。
ＣＯＦ＿ｉ＝ａ＋ｂ＊Ｆｂ＿（ｉ－１）＋ｃ＊Ｆｂ＾２＿（ｉ－１）＋ｄ＊ｖ＿（ｉ－１）＋ｅ＊ｖ＾２＿（ｉ－１）＋ｆ＊Ｔ＿（ｉ－１）＋ｊ＊Ｔ＾２＿（ｉ－１）
によって実施され、なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｊは、適切に選択されたパラメータである。
【0013】
次に、ｔ０からｔ１までの所定の時間間隔Δｔにわたる部分制動距離Ｓ’１が、車両ダイナミクス関数を用いて計算され（Ｓ４）、なお、ｔ１は、計算のために仮定される次の時点を意味し、Δｔ＝ｔ１－ｔ０が当てはまる。時間間隔Δｔは、車両ダイナミクス関数における変数として設定可能である。車両ダイナミクス関数は、計算するためのパラメータとして少なくともＦｂ，Ｖ（ｔ０），ＣＯＦａｃｔｕａｌ（ｔ０）を考慮する。Ｓ４では、並行してさらにＶ（ｔ１）、すなわち時点ｔ１での車両速度が計算される（なお、Ｒｍ＝ライニング／ディスク間の平均摩擦半径であり、Ｒ＝車輪半径であり、ｍ＝静的質量（＝重量）であり、Ｃは、静的質量＝＞動的質量の変換係数である。例えば、Ｃ＝１．１は、静的質量に加えてさらに制動されなければならない１０％の回転質量を意味する）。
【0014】
ステップＳ５では、車両速度Ｖが最終速度（例えば、ゼロ）に相当するまで、すなわち制動プロセスが終了するまで、ステップＳ２からＳ４が繰り返される。
【0015】
以下では、Ｓ５の計算の原理を説明するために、Ｓ５の意味での繰り返しについて説明する。次に、熱関数は、最後のＳ３からの摩擦係数ＣＯＦａｃｔｕａｌ（ｔ０）の結果と、最後のＳ４からの車両速度Ｖ（ｔ１）の結果とを取得し、摩擦層の温度を再計算して、Ｔｄｉｓｃ（ｔ１）が得られる（Ｓ２）。その後、ＣＯＦ関数は、摩擦層の更新された温度Ｔｄｉｓｃ（ｔ１）と、車両速度Ｖ（ｔ１）とを取得し、摩擦係数を再計算して、ＣＯＦａｃｔｕａｌ（ｔ１）が得られる（Ｓ３）。Ｆｂは、外部から（例えば、制動力配分アルゴリズムによって）指定される。単純なケースでは、Ｆｂ＝定数であり、すなわち特別なケースである。積分ステップの間、Ｆｂは、一定のままである。Ｔａｍｂｉｅｎｔは、Ｆｂのためには使用されず、（それぞれのステップにおいて）Ｔｄｉｓｃを計算するためだけに使用される。
【0016】
次に、車両ダイナミクス関数は、新しい摩擦係数ＣＯＦａｃｔｕａｌ（ｔ１）を取得し、ｔ１からｔ２までの時間間隔Δｔにわたる部分制動距離Ｓ’２を計算し、なお、Δｔ＝ｔ２－ｔ１が当てはまる。車両ダイナミクス関数は、これに並行してさらにＶ（ｔ２）、すなわち時点ｔ２での車両速度を計算する。その後、Ｓ５において、車両速度がゼロになる（Ｖ＝０）まで、時点ｔ３，ｔ４，ｔ５，・・・についてＳ２～Ｓ４の計算が繰り返される。
【0017】
最後に、全ての部分制動距離Ｓ’１，Ｓ’２，・・・が合計または積分され、これによって合計制動距離Ｓｔｏｔａｌが計算される（Ｓ６）。
【0018】
本発明の方法は、ディスクとライニングとの間の動的な摩擦係数ＣＯＦと、摩擦層の動的な温度Ｔｄｉｓｃとを考慮し、ＣＯＦおよびＴｄｉｓｃは、全ての個々の計算ステップごとに計算および更新される。ここから、現実に近似した制動距離の結果を計算／推定することができる。時間間隔Δｔを小さく設定すればするほど、制動距離全体の結果Ｓｔｏｔａｌがより正確になる。
【図1】
【図2】