JP2010158960A - 走行状況報知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転操作や路面状態を運転者に適切にフィードバックする。
【解決手段】 報知信号生成部２４は、ステップＳ２１で各ダンパ４の駆動電流Ｉｄｒの平均値（平均駆動電流）Ｉｄａを算出した後、ステップＳ２２で平均駆動電流Ｉｄａの値が所定の第１報知判定閾値Ｉｔｈ１を上回ったか否かを判定する。自動車Ｖが急旋回や急加減速してステップＳ２２の判定Ｙｅｓになると、報知信号生成部２４は、ステップＳ２４で平均駆動電流Ｉｄａに所定の第１ゲインを乗じて振動報知信号Ｓｂを生成した後、ステップＳ２５で振動報知信号Ｓｂに基づいて両バイブレータ１５，１７を駆動する。これにより、運転者は、アクセルペダルＰａやブレーキペダルＰｂを介して足裏に振動を感じ、急激なステアリング操作やアクセル／ブレーキ操作を行ったことを認識できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、運転操作や路面状態を運転者に適切にフィードバックする走行状況報知装置に関する。

近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパとして、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力を段階的あるいは無段階に可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている。減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）を装着した車両では、車両の走行状態に応じてダンパの減衰力を可変制御することにより、操縦安定性を向上させることが可能となる（特許文献１参照）。例えば、車両の旋回走行時には横方向運動に伴う慣性力（横加速度）によって車体が左右方向にロールするが、横加速度の微分値に応じてダンパの目標減衰力を高くすることにより、車体の過大なロールを抑制できる。また、車両の加減速走行時にも、旋回走行時の場合と同様に、前後加速度の微分値に応じてダンパの目標減衰力を高くすることにより、車体のノーズスクワットやノーズダイブを抑制できる。

一方、自動車が小さな凹凸が連続するような悪路（砂利道やベルジアン路等）を走行する際には車輪が短い周期で上下に移動するが、ダンパのストローク速度に応じてダンパの目標減衰力を小刻みに増減させることで、車輪上下振動の車体への伝達を抑制する（すなわち、サスペンションを介した突き上げをいなす）ことや、車輪上下振動の効果的な減衰を図ることができる（特許文献２参照）。

特開平６−２７７１２１号公報 特開２００６−６９５２７号公報

上述した減衰力可変ダンパを採用した自動車では、旋回走行時や加減速走行時における好ましくない車両挙動と悪路走行時における乗り心地の悪化とが効果的に抑制される反面、運転操作や走行路面の状態がフィードバックされ難くなることから、運転者が適切な操縦を行い難くなる問題があった。すなわち、運転者は、急旋回や急加減速を行っても車両挙動の変化が少ない、あるいは悪路走行を行っても車体の上下動が小さいため、適切なステアリング操作やアクセルペダル操作を行い難くなる虞があった。

一方、自動車用のダンパでは、その耐久性を確保するためにシール類の強度を高める必要があり、特にＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）を作動流体とする減衰力可変ダンパではＭＲＦ中の磁性粉（フェライト等）がシリンダとピストンとの間に侵入することでピストンシールが摩耗しやすいことから、耐摩耗性に優れた高価な素材を用いてピストンシールを製造している。しかしながら、急旋回や急加減速が頻繁に行われた場合、このようなピストンシールであっても徐々に摩耗が進行してしまい、所期の減衰性能が維持されなくなる可能性があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、運転操作や路面状態を運転者に適切にフィードバックすることを目的とする。

第１の発明は、乗員への振動伝達を振動伝達抑制手段によって抑制する車両に搭載され、運転者に対する走行状況の報知に供される走行状況報知装置であって、前記振動伝達抑制手段の作動状態量を検出する状態量検出手段と、前記状態量検出手段の検出結果に基づき、走行状況報知信号を生成する報知信号生成手段と、前記走行状況報知信号に基づいて運転者に報知を行う報知手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る走行状況報知装置において、前記報知手段は、前記走行状況報知信号に応じた触覚刺激を運転者に与えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る走行状況報知装置において、前記報知信号生成手段は、前記状態量検出手段の検出結果が所定の信号生成閾値を上回ったときに走行状況報知信号を生成することを特徴とする。

第１の発明によれば、振動伝達抑制手段によって車両挙動の変化や車体の上下動が抑制されても、運転操作や走行路面の状態が的確にフィードバックされるために運転者が適切な操縦を行えるようになる。また、第２の発明によれば、運転者以外の乗員に違和感等を与えることがなくなる。また、第３の発明によれば、車両挙動の変化や車体の上下動が小さいときには報知手段が作動しないため、通常走行時においては運転者等が違和感を覚えなくなる。

実施形態に係る４輪自動車の概略構成図である。 実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係る減衰力制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る目標電流マップである。 実施形態に係る走行状況報知制御の手順を示すフローチャートである。 急旋回や急加減速時における平均駆動電流と報知信号との相関を示すグラフである。 悪路走行時における変動周波数と報知信号との相関を示すグラフである。 実施形態に係る平均駆動電流−反力マップである。 実施形態に係る踏込速度−反力マップである。

以下、本発明を４輪自動車に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は実施形態に係る４輪自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
＜自動車の概略構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やこれらに対応して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、車輪３ｆｌ（左前）、車輪３ｆｒ（右前）、車輪３ｒｌ（左後）、車輪３ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には、例えば、車輪３と記す。

図１に示すように、自動車（車両）Ｖはタイヤ２が装着された４つの車輪３を備えており、これら各車輪３がサスペンションアームや、スプリング、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）式減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）４等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。また、自動車Ｖの運転席には、ステアリングホイール６と、アクセルペダルＰａと、ブレーキペダルＰｂとが設置されている。なお、アクセルペダルＰａおよびブレーキペダルＰｂには、運転者の踏込速度を検出する速度センサＳａ，Ｓｂがそれぞれ付設されている。

自動車Ｖには、サスペンションシステムの制御主体であるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）８の他、車速を検出する車速センサ９、横加速度を検出する横Ｇセンサ１０、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１１、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１２等が車体１の適所に設置されている。また、自動車Ｖには、車体１におけるホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下Ｇセンサ１３と、ダンパ４の変位を検出するストロークセンサ１４とが各車輪３ごとに設置されている。更に、本実施形態では、自動車Ｖの運転席足下に、報知手段として、アクセルペダルＰａに振動を与える第１バイブレータ１５と、アクセルペダルＰａに踏込反力を付与する第１反力アクチュエータ１６と、ブレーキペダルＰｂに振動を与える第２バイブレータ１７と、ブレーキペダルＰｂに踏込反力を付与する第２反力アクチュエータ１８とが設置されている。

ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して各車輪３のダンパ４や各センサ９〜１４、両バイブレータ１５，１７、両反力アクチュエータ１６，１８と接続されている。

＜減衰力制御装置の概略構成＞
ＥＣＵ８には、図２にその概略構成を示す減衰力制御装置２０が内装されている。減衰力制御装置２０は、上述した各センサ９〜１４，Ｓａ，Ｓｂが接続する入力インタフェース２１と、センサ９〜１３から入力した検出信号に基づき各ダンパ４の目標減衰力を設定する目標減衰力設定部２２と、目標減衰力とストロークセンサ１４の検出結果とに応じて各ダンパ４への駆動電流を生成する駆動電流生成部２３と、駆動電流生成部２３からの入力信号に基づき報知信号を生成する報知信号生成部２４と、駆動電流生成部２３が生成した駆動電流および報知信号生成部（状態量検出手段、報知信号生成手段）２４が生成した報知信号を各ダンパ４、両バイブレータ１５，１７および両反力アクチュエータ１６，１８に出力する出力インタフェース２５とから構成されている。なお、減衰力設定部２２には、スカイフック制御に供されるスカイフック制御部３１と、ロール制御に供されるロール制御部３２と、ピッチ制御に供されるやピッチ制御部３３とが収容されている。

≪実施形態の作用≫
＜減衰力制御＞
自動車が走行を開始すると、減衰力制御装置２０は、所定の処理インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、図３のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、減衰力制御装置２０は、図３のステップＳ１で、横Ｇセンサ１０、前後Ｇセンサ１１、および上下Ｇセンサ１３から得られた車体１の各加速度や、ヨーレイトセンサ１２から入力したヨーレイト、車速センサ９から入力した車速、操舵角センサ（図示せず）から入力した操舵速度等に基づき自動車Ｖの運動状態を推定する。次に、減衰力制御装置２０は、自動車Ｖの運動状態に基づき、ステップＳ２で各ダンパ４のスカイフック制御目標値Ｄｓｈを算出し、ステップＳ３で各ダンパ４のロール制御目標値Ｄｒを算出し、ステップＳ４で各ダンパ４のピッチ制御目標値Ｄｐを算出する。

次に、減衰力制御装置２０は、ステップＳ５で各ダンパ４のストローク速度Ｓｓが正の値であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであった場合（すなわち、ダンパ４が伸び側に作動している場合）、ステップＳ６で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も大きいものを目標減衰力Ｄｔｇｔに設定する。また、減衰力制御装置２０は、ステップＳ５の判定がＮｏであった場合（すなわち、ダンパ４が縮み側に作動している場合）、ステップＳ７で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も小さいもの（絶対値が最も大きいもの）を目標減衰力Ｄｔｇｔに設定する。

ステップＳ６またはステップＳ７で目標減衰力Ｄｔｇｔを設定すると、減衰力制御装置２０は、ステップＳ８で図４の目標電流マップから目標減衰力Ｄｔｇｔおよびストローク速度に対応する目標電流Ｉｔｇｔを検索／設定した後、ステップＳ９で目標電流Ｉｔｇｔに基づき各ダンパ４に駆動電流Ｉｄｒを出力する。

＜走行状況報知制御＞
上述した減衰力制御と並行して、減衰力制御装置２０内の報知信号生成部２４では、所定の処理インターバルをもって、図５のフローチャートにその手順を示す走行状況報知制御が繰り返し実行される。走行状況報知制御を開始すると、報知信号生成部２４は、図５のステップＳ２１で各ダンパ４の駆動電流Ｉｄｒの平均値（平均駆動電流）Ｉｄａを算出した後、ステップＳ２２で平均駆動電流Ｉｄａの値が所定の第１報知判定閾値Ｉｔｈ１を上回ったか否かを判定する。第１報知判定閾値Ｉｔｈ１は、自動車Ｖの過大なロールやノーズスクワット、ノーズダイブをダンパ４によって抑制する際にのみ、平均駆動電流Ｉｄａが上回る値に設定されている。

自動車Ｖが急旋回や急加減速を行ってステップＳ２２の判定Ｙｅｓになると、報知信号生成部２４は、ステップＳ２３で速度センサＳａ，Ｓｂからの入力信号に基づき直近の所定時間（例えば、０．５ｓｅｃ）内におけるアクセルペダルＰａまたはブレーキペダルＰｂの踏込速度Ｓａ，Ｓｂが所定の踏込判定閾値Ｓｓｔｈを上回っていたか否かを判定する。そして、この判定がＮｏであれば、報知信号生成部２４は、ステップＳ２４で平均駆動電流Ｉｄａに所定の第１ゲインを乗じて振動報知信号Ｓｂ（Ｈｚ）を生成した後、ステップＳ２５で振動報知信号Ｓｂに基づいて両バイブレータ１５，１７を駆動する。これにより、運転者は、アクセルペダルＰａやブレーキペダルＰｂを介して足裏に振動を感じ、急激なステアリング操作等を行ったことを認識できる。図６は急旋回や急加減速時における平均駆動電流Ｉｄａと振動報知信号Ｓｂとの相関を示すグラフであるが、同図から判るように、平均駆動電流Ｉｄａが比較的小さい場合には（旋回や加減速が緩やかに行われた場合には）両バイブレータ１５，１７が駆動されないため、運転者が違和感や不快感を覚えることが無い。

一方、ステップＳ２２の判定がＮｏであった場合、報知信号生成部２４は、ステップＳ２６で平均駆動電流Ｉｄａの値が所定の第２報知判定閾値Ｉｔｈ２を上回ったか否かを判定し、この判定もＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。第２報知判定閾値Ｉｔｈ２は、第１報知判定閾値Ｉｔｈ１よりも有意に小さく、自動車Ｖが悪路走行を行った際に（車輪３が比較的大きく上下した際に）平均駆動電流Ｉｄａが上回る値に設定されている。

平均駆動電流Ｉｄａが第１報知判定閾値Ｉｔｈ１と第２報知判定閾値Ｉｔｈ２との間にあり、ステップＳ２６の判定がＹｅｓになると、報知信号生成部２４は、ステップＳ２７で変動周波数Ｆｇを検出する。変動周波数Ｆｇは、悪路走行等によって１つの車輪３（例えば、左前輪３ｆｌ）の上下動に伴う駆動電流Ｉｄｒの増減頻度を表すものであり、本実施形態では、単位時間あたりに駆動電流Ｉｄｒが第２報知判定閾値Ｉｔｈ２を超える回数として検出される。例えば、悪路においては、ある車輪３が路面の突起に乗り上げる瞬間には駆動電流Ｉｄｒ（目標減衰力Ｄｔｇｔ）が低下して第２報知判定閾値Ｉｔｈ２を下回り、突起を乗り越えた後には駆動電流Ｉｄｒが増大して第２報知判定閾値Ｉｔｈ２を超えるため、路面の状態によって変動周波数Ｆｇが増減する。なお、変動周波数Ｆｇを１つのダンパ４に対する駆動電流Ｉｄｒに基づいて検出する理由は、平均駆動電流Ｉｄａを用いると、あるダンパ４の駆動電流Ｉｄｒが大きくなっても、別のダンパ４の駆動電流Ｉｄｒが小さくなると正確な判定が行えないためである。

次に、報知信号生成部２４は、ステップＳ２８で変動周波数Ｆｇに基づいて所定の第２ゲインを乗じて振動報知信号Ｓｂ（Ｈｚ）を生成した後、ステップＳ２５で両バイブレータ１５，１７を駆動する。これにより、運転者は、アクセルペダルＰａやブレーキペダルＰｂを介して足裏に振動を感じ、現在走行中の路面が悪路であることを認識できる。図７は悪路走行時における変動周波数Ｆｇと振動報知信号Ｓｂとの相関を示すグラフであるが、同図に示すように、砂利道走行等によって車輪３が激しく上下動すると振動報知信号Ｓｂの値も大きくなる。なお、悪路走行時における振動報知信号Ｓｂはその継続時間が長いため、急旋回時や急加減速時における振動報知信号Ｓｂより小さくなるように、第２ゲインを小さく設定することが望ましい。

一方、運転者がアクセルペダルＰａやブレーキペダルＰｂを急激に踏み込んでステップＳ２３の判定がＹｅｓになると（急加減速がアクセル／ブレーキ操作によるものであった場合）、報知信号生成部２４は、ステップＳ２９で図８に示す平均駆動電流−反力マップと図９に示す踏込速度−反力マップとからそれぞれ得られた目標反力を和すことによって反力報知信号Ｓｒ（Ｎ）を生成した後、ステップＳ３０で反力報知信号Ｓｒに基づいて両反力アクチュエータ１６，１８を駆動する。これにより、運転者は、アクセルペダルＰａやブレーキペダルＰｂの踏込反力が増大することで、急加減速がもたらされるようなアクセル／ブレーキ操作を行ったことを認識して滑らかな運転を学習することができ、ダンパ４のシール等に対する負担も緩和される。なお、本実施形態では、踏み込まれていないペダルの反力を増大させても運転に支障が無いことから、急加減速においてアクセルペダルＰａとブレーキペダルＰｂとの反力を同時に増大させるようにしたが、急激に踏み込まれた方に対してのみ反力を増大させるようにしてもよい。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、ダンパ４によって車両挙動の変化や車体の上下動が抑制されても、運転操作や路面状態がフィードバックされるために、運転者が適切なステアリング操作やアクセル／ブレーキ操作を行えるようになる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、報知手段として、上記実施形態ではアクセルペダルを振動させるバイブレータや反力アクチュエータを用いたが、インストルメントパネル（メータクラスタ内等）に設置される警告灯や、シートクッションを振動させるバイブレータを採用してもよい。なお、警告灯を採用した場合には運転者以外にも情報を提供することができ、シートクッション用のバイブレータを採用した場合には運転者のペダル操作に影響を与えずに情報を提供することができる。その他、自動車や制御装置の具体的構成、制御の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

１ 車体
２ タイヤ
３ 車輪
４ ダンパ（振動伝達抑制手段）
８ ＥＣＵ
１５，１７ バイブレータ（報知手段）
１６，１８ 反力アクチュエータ（報知手段）
２０ 減衰力制御装置
２４ 報知信号生成部（状態量検出手段、報知信号生成手段）
Ｐａ アクセルペダル
Ｐｂ ブレーキペダル
Ｖ 自動車（車両）

Claims (3)

1. 乗員への振動伝達を振動伝達抑制手段によって抑制する車両に搭載され、運転者に対する走行状況の報知に供される走行状況報知装置であって、
   前記振動伝達抑制手段の作動状態量を検出する状態量検出手段と、
   前記状態量検出手段の検出結果に基づき、走行状況報知信号を生成する報知信号生成手段と、
   前記走行状況報知信号に基づいて運転者に報知を行う報知手段と
   を備えたことを特徴とする走行状況報知装置。
2. 前記報知手段は、前記走行状況報知信号に応じた触覚刺激を運転者に与えることを特徴とする、請求項１に記載された走行状況報知装置。
3. 前記報知信号生成手段は、前記状態量検出手段の検出結果が所定の信号生成閾値を上回ったときに走行状況報知信号を生成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された走行状況報知装置。

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