JP2023046595A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の乗り心地を向上させる。【解決手段】車両は、凹凸のある路面への侵入を検出する凹凸検出部と、凹凸のある路面への侵入によりリヤサスペンションが最も収縮するタイミングを導出するタイミング導出部と、タイミングに合わせてブレーキ装置で制動させるブレーキ制御部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の技術分野に関する。

車両においては、車両速度が基準値以下になった後、ブレーキ装置を制御してブレーキ圧を自動的に低下させることで、停止時のゆれ戻りを低減させるものが提案されている。

特開平３－２１３４５４号公報

ところで、車両では、例えば４０ｋｍ／ｈ～７０ｋｍ／ｈ程度の比較的高速で凹凸のある路面を通過する際に、リヤサスペンションのストローク不足により、リヤサスペンションが所謂ボトミングショックを起こし、大きな振動を乗員に与えるおそれがある。

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、乗員の乗り心地を向上させることを目的とする。

本発明の一実施の形態に係る車両は、凹凸のある路面への侵入を検出する凹凸検出部と、前記凹凸のある路面への侵入によりリヤサスペンションが最も収縮するタイミングを導出するタイミング導出部と、前記タイミングに合わせてブレーキ装置に制動させるブレーキ制御部と、を備える。

本発明によれば、乗員の乗り心地を向上させることができる。

車両の構成を示した図である。 ボトミングショックの発生を説明する図である。 ボトミングショック抑制処理におけるタイミングチャートを示す図である。 ボトミングショック抑制処理の流れを示すフローチャートである。

＜１．車両の構成＞
図１は、車両１の構成を示した図である。なお、図１では、車両１の構成のうち主に実施形態に係る要部の構成のみを抽出して示している。

図１に示すように、車両１は、車体２、フロントサスペンション３、前輪４、リヤサスペンション５、後輪６、ブレーキ装置７、制御装置８を備える。

車両１は、不図示の駆動源によって生成されるトルクによって前輪４および後輪６が回転されることで走行する。駆動源は、ガソリン等の燃料を消費して出力軸を回転させるエンジン、電気が供給されることで出力軸を回転させるモータ等である。

車両１では、駆動源が車体２に収容されている。また、車体２には、乗員を収容するキャビンが設けられている。

車体２は、フロントサスペンション３を介して前輪４に支持されている。フロントサスペンション３は、車体２と前輪４との間に伸縮自在に設けられる。フロントサスペンション３は、前輪４を回転可能に支持する。

車体２は、リヤサスペンション５を介して後輪６に支持されている。リヤサスペンション５は、車体２と後輪６との間に伸縮自在に設けられる。リヤサスペンション５は、後輪６を回転可能に支持する。

フロントサスペンション３およびリヤサスペンション５は、車重を支えて衝撃を吸収するスプリング、および、スプリングの振動を減衰するダンパを含んで構成されている。

前輪４および後輪６には、ブレーキ装置７が設けられている。ブレーキ装置７は、制御装置８の制御に基づいてブレーキ圧が調整されることにより、前輪４および後輪６にそれぞれ制動力を付与する。

制御装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含むプロセッサである。例えば、制御装置８は、ＲＯＭまたは不図示の記憶部に記憶されたプログラムをＲＡＭ上に展開して各種処理（例えば、後述するボトミングショック抑制処理）を実行することで、車両１全体を制御する。

また、制御装置８は、詳しくは後述するボトミングショック抑制処理を実行する際、凹凸検出部２１、タイミング導出部２２、ブレーキ制御部２３として機能する。

凹凸検出部２１は、車両１の凹凸のある路面への侵入を検出する。
タイミング導出部２２は、凹凸のある路面への侵入によりリヤサスペンション５が最も収縮するタイミングを導出する。
ブレーキ制御部２３は、タイミング導出部２２によって導出されたタイミングに合わせてブレーキ装置７に車輪（前輪４および後輪６）を制動させる。
なお、凹凸検出部２１、タイミング導出部２２、ブレーキ制御部２３の詳細については後述する。

制御装置８には、前輪荷重センサ１１、後輪荷重センサ１２、車速センサ１３が接続されている。

前輪荷重センサ１１は、前輪４に接続されるホイールハブに設けられる。前輪荷重センサ１１は、例えば１軸の荷重センサであり、前輪４に加えられる上下方向の荷重を検出する。

後輪荷重センサ１２は、後輪６に接続されるホイールハブに設けられる。後輪荷重センサ１２は、例えば１軸の荷重センサであり、後輪６に加えられる上下方向の荷重を検出する。

車速センサ１３は、車両１の進行方向に対する速度を検出する。

＜２．ボトミングショック抑制処理＞
次に、ボトミングショック抑制処理について説明する。ここでは、凹凸のある路面として下り勾配の路面を走行する際のボトミングショック抑制処理を説明する。

図２は、ボトミングショックの発生を説明する図である。図３は、ボトミングショック抑制処理におけるタイミングチャートを示す図である。図４は、ボトミングショック抑制処理の流れを示すフローチャートである。

なお、図２では、前輪４および後輪６に加えられる上下方向の荷重を白抜き矢印で示し、フロントサスペンション３およびリヤサスペンション５のストロークをバネによって表現している。
また、図３では、ボトミングショック抑制処理の実行時の各種値を実線で示し、ボトミングショック抑制処理の非実行時の各種値を破線で示している。

図２および図３に示すように、時刻ｔ１において車両１の前輪４が下り勾配の路面（以下、下り勾配路面３０と表記する）に侵入すると、前輪４に対する荷重抜けが発生し、前輪４に加えられる上下方向の荷重が一気に減少する。

その後、前輪４に加えられる上下方向の荷重が増加していくことになるが、時刻ｔ２において車両１の後輪６が下り勾配路面３０に侵入すると、今度は後輪６に対する荷重抜けが発生し、後輪６に加えられる上下方向の荷重が一気に減少する。

そして、後輪６に加えられる上下方向の荷重が減少することによってリヤサスペンション５が伸長し（ストロークが増加し）、時刻ｔ３でリヤサスペンション５が最も伸長した状態となる。

その後、前輪４および後輪６に加えられる荷重が徐々に増加していくと、リヤサスペンション５が収縮し始め（ストロークが減少し始め）、時刻４でリヤサスペンション５が最も収縮した状態（以下、最小ストロークと表記する）となる。そして、前輪４および後輪６に加えられる荷重が下り勾配路面３０への侵入前と同等の値となると、リヤサスペンション５のストロークも侵入前と同等となる。

このように、凹凸のある路面（ここでは、下り勾配路面３０）に車両１が侵入すると、リヤサスペンション５が伸長および収縮を行うことなる。そして、リヤサスペンション５は、収縮したときに所謂フルバンプを起こしてストッパー（収縮を規制するストッパー）に底づきすることがある。このような場合、車両１では、リヤサスペンション５の底づきによって車体２にショック振動を与えるボトミングショックが発生する。ボトミングショックが発生すると、車体２内に搭乗している乗員に対して、不快感等を与えてしまうことになる。

そこで、車両１では、ボトミングショック抑制処理を行うことにより、リヤサスペンション５の底づきを抑制し、ボトミングショックの発生を抑制する。

具体的には、図４に示すように、ステップＳ１で凹凸検出部２１は、下り勾配路面３０に前輪４が侵入したかを判定する。ここで、上記したように、前輪４が下り勾配路面３０に侵入すると、前輪４に加えられる上下方向の荷重が一気に減少する。そこで、凹凸検出部２１は、前輪荷重センサ１１によって検出される上下方向の荷重が所定値以上減少したか否かによって、下り勾配路面３０に前輪４が侵入したかを判定する。

なお、前輪４が下り勾配路面３０に侵入したかを判定する方法はこれに限らず、前輪荷重センサ１１によって検出される上下方向の荷重の変化量や所定値に到達したかによって判定してもよい。また、カメラやレーダー等の外部状況を検出するセンサを用いて判定するようにしてもよい。

そして、前輪４が下り勾配路面３０に侵入していない場合（ステップＳ１でＮｏ）、ボトミングショック抑制処理を終了する。一方、前輪４が下り勾配路面３０に侵入した場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、ステップＳ２でタイミング導出部２２は、車速センサ１３によって検出される車速、ホイールベース、および、車両ばね上ピッチング周波数特性に基づいて、後輪６が下り勾配路面３０に侵入しリヤサスペンション５が最小ストロークとなるタイミング（図３中、時刻ｔ４に相当）を導出（予測）する。

なお、ホイールベースおよび車両ばね上ピッチング周波数特性は、予め測定、計算等によって求められておりＲＯＭに記憶されている。また、車両ばね上ピッチング周波数特性とは、車体２がピッチングする周波数を示すものである。

例えば、タイミング導出部２２は、現時刻から（ホイールベース［ｍ］／車速［ｍ／ｓ］）＋（車両ばね上ピッチング周波数の３／４波長分の時間［ｓ］）が経過した時刻を、最小ストロークとなるタイミングとして導出する。

また、ステップＳ３でタイミング導出部２２は、車速センサ１３によって検出される車速、後輪荷重センサ１２によって検出される上下方向の荷重の変化量に基づいて、予めＲＯＭに記憶されたマップを参照することにより、最小ストロークとなるタイミングでのリヤサスペンション５のストロークを予測する。なお、リヤサスペンション５のストロークを予測する方法はこれに限らず、他の方法であってもよい。例えば、カメラで検出された勾配変化に基づいて予測してもよい。

続いて、ステップＳ４でタイミング導出部２２は、予測されたリヤサスペンション５のストロークに基づいて、リヤサスペンション５がフルバンプする可能性があるかを判定する。その結果、リヤサスペンション５がフルバンプする可能性がない場合（ステップＳ４でＮｏ）、ボトミングショック抑制処理を終了する。

一方、リヤサスペンション５がフルバンプする可能性がある場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、ステップＳ５でブレーキ制御部２３は、導出した最小ストロークとなるタイミングから第１時間だけ前の時刻となったかを判定する。そして、最小ストロークとなるタイミングから第１時間だけ前の時刻となるまでステップＳ５を繰り返し、最小ストロークとなるタイミングから第１時間だけ前の時刻となった場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、ステップＳ４に処理を移す。

ステップＳ６でブレーキ制御部２３は、ブレーキ制御フラグを立てて、ブレーキ装置７のブレーキ圧を予め決められた値に上昇させる。これにより、車両１では、最小ストロークとなるタイミングから第１時間だけ前の時刻となった時点から、ブレーキ装置７によって制動させ始めることが可能となる。なお、ここで上昇させるブレーキ圧は、車両１の減速度が乗員に不安感を与えない程度となるように予め設定されている。

そして、ブレーキ装置７のブレーキ圧を上昇させると、車両減速度が高くなり、車両１の荷重が前輪４側に移動する。そのため、図３に示すように、ボトミングショック抑制処理が行われた場合（図中、実線で示す）、ボトミングショック抑制処理が行われていない場合（図中、破線で示す）より、前輪４に加えられる上下方向の荷重が増加する。

また、ボトミングショック抑制処理が行われた場合（図中、実線で示す）、ボトミングショック抑制処理が行われていない場合（図中、破線で示す）より、前輪４に加えられる上下方向の荷重が増加する分だけ、後輪６に加えられる上下方向の荷重が減少する。

したがって、ボトミングショック抑制処理が行われた場合、ボトミングショック抑制処理が行われていない場合より、後輪６に加えられる上下方向の荷重が減少することにより、リヤサスペンション５に加えられる荷重も減少する。

そのため、ボトミングショック抑制処理が行われた場合（図中、実線で示す）、ボトミングショック抑制処理が行われていない場合より（図中、破線で示す）、リヤサスペンション５の収縮量が減る（ストロークの減少量が減る）。

これにより、車両１では、フルバンプによるストッパーへの底づきが起こりにくくなる。すなわち、車両１では、ボトミングショックが起こりにくくなる。したがって、車両１では、ボトミングショックによる乗員への不快感等を低減し、乗り心地を向上させることができる。

その後、ステップＳ７でブレーキ制御部２３は、導出した最小ストロークとなるタイミングから第２時間だけ後の時刻となったかを判定する。そして、最小ストロークとなるタイミングから第２時間だけ後の時刻となるまでステップＳ７を繰り返し、最小ストロークとなるタイミングから第２時間だけ後の時刻となった場合（ステップＳ７でＹｅｓ）、ステップＳ８に処理を移す。

ステップＳ８でブレーキ制御部２３は、ブレーキ制御フラグを降ろし、ブレーキ装置７に供給されるブレーキ圧を徐々に低下させ、ボトミングショック抑制処理を終了する。これにより、車両１では、車両減速度が徐々に低くなり、リヤサスペンション５が穏やかに元の長さ（ストローク）に戻るため、よりショック振動を低減し、乗り心地を向上させることができる。

＜３．実施形態のまとめ＞
上記のように実施形態の車両１は、凹凸のある路面への侵入を検出する凹凸検出部２１と、凹凸のある路面への侵入によりリヤサスペンションが最も収縮するタイミングを導出するタイミング導出部２２と、タイミングに合わせてブレーキ装置７で制動させるブレーキ制御部２３と、を備える。
これにより、車両１は、凹凸のある路面へ侵入した際に、ブレーキ装置７による制動によって前輪４側に荷重を移動させ、後輪６側への荷重を減少させる。そして、車両１は、後輪６側への荷重の減少により、リヤサスペンション５の収縮量を減少させることで、ボトミングショックの発生が抑制される。
したがって、車両１は、ボトミングショックの発生が抑制され、乗員の乗り心地を向上させることができる。

また、凹凸検出部２１は、前輪４に加えられる荷重に基づいて、凹凸のある路面への侵入を検出する。
これにより、車両１は、通常の車両に設けられている前輪荷重センサ１１の検出結果によって凹凸のある路面への侵入を検出することが可能となる。
したがって、車両１は、構成を複雑化することなく、凹凸のある路面への侵入を検出することができる。

また、タイミング導出部２２は、車速、ホイールベース、車両ばね上ピッチング周波数特性に基づいて、タイミングを導出する。
これにより、車両１は、凹凸のある路面への侵入によりリヤサスペンションが最も収縮するタイミングを容易に推定することができる。

また、ブレーキ制御部２３は、タイミングよりも前から、タイミングの経過後にかけて、ブレーキ装置７で制動させる。
これにより、リヤサスペンション５が最も収縮するタイミングよりも前に、事前にブレーキをかけることにより前輪４側に荷重を移動させることができるとともに、そのタイミングよりも後にブレーキをやめることでリヤサスペンション５のストロークの変化を穏やかにすることができる。
したがって、車両１は、乗り心地をさらに向上させることができる。

また、凹凸検出部２１は、凹凸のある路面として、下り勾配の路面を検出する。
これにより、一般的にボトミングショックがよく発生する下り勾配の路面において、ボトミングショックを抑制することができる。

＜４．変形例＞
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記した具体例に限定されず多様な構成を採り得るものである。
例えば、上記の実施形態では、凹凸のある路面として下り勾配の路面を例に挙げて説明した。しかしながら、凹凸のある路面は、下り勾配の路面以外であってもよい。例えば、突出部が形成された路面であったり、波を打つように湾曲した路面であったりしてもよい。

また、上記の実施形態では、前輪４が下り勾配路面３０に侵入した場合にボトミングショック抑制処理のステップＳ２からステップＳ６の処理が実行されるようにした。しかしながら、ブレーキ制御部２３は、前輪４が下り勾配路面３０に侵入したことを検出した後（ステップＳ１の後）、リヤサスペンション５の最小ストロークを予測することによって底づきを起こすかを予測し、底づきを起こすと予測される場合に、ステップＳ２からステップＳ６の処理が実行されるようにしてもよい。
なお、リヤサスペンション５の最小ストロークは、車速や下り勾配路面３０の傾斜角度等に基づいて予測したり、後輪荷重センサ１２によって検出される荷重に基づいて予測したりすればよい。

また、上記の実施形態では、ステップＳ４において、ブレーキ装置７のブレーキ圧を予め決められた値に上昇させるようにした。しかしながら、ステップＳ４において、ブレーキ制御部２３は、リヤサスペンション５のストロークに応じてブレーキ圧を変更して上昇させるようにしてもよい。
これにより、リヤサスペンション５が底づきするおそれが高い場合にはブレーキ圧を高くしてより前輪４側に荷重を移動させることで、底づきを抑制することができる。

また、上記のボトミングショック抑制処理は、車速が例えば４０ｋｍ／ｈ～７０ｋｍ／ｈなどの所定範囲内である場合に実行されるようにしてもよい。

また、上記のボトミングショック抑制処理は、リヤサスペンション５がフルバンプする可能性がある場合にブレーキ制御を行うようにしたが、勾配を検出したらブレーキ制御を行うようにしてもよい。

１ 車両
３ フロントサスペンション
４ 前輪
５ リヤサスペンション
６ 後輪
７ ブレーキ装置
８ 制御装置
２１ 凹凸検出部
２２ タイミング導出部
２３ ブレーキ制御部

Claims (5)

1. 凹凸のある路面への侵入を検出する凹凸検出部と、
   前記凹凸のある路面への侵入によりリヤサスペンションが最も収縮するタイミングを導出するタイミング導出部と、
   前記タイミングに合わせてブレーキ装置に制動させるブレーキ制御部と、
   を備える車両。
2. 前記凹凸検出部は、
   前輪に加えられる荷重に基づいて、前記凹凸のある路面への侵入を検出する
   請求項１に記載の車両。
3. 前記タイミング導出部は、
   車速、ホイールベース、車両ばね上ピッチング周波数特性に基づいて、前記タイミングを導出する
   請求項１または２に記載の車両。
4. 前記ブレーキ制御部は、
   前記タイミングよりも前から、前記タイミングの経過後にかけて、前記ブレーキ装置で制動させる
   請求項１から３のいずれかに記載の車両。
5. 前記凹凸検出部は、
   前記凹凸のある路面として、下り勾配の路面を検出する
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両。

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