JP4860832B2 - 車両のシャシ制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，車両のシャシ制御システムに関し，さらに詳細には，車両の走行方向の道路凹凸を特徴づける信号を検出するための第１の手段と，シャシ特性量の実際状態を示す信号を検出するための第２の手段と，走行状態及び駆動状態を示す信号を検出するための第３の手段と，前記第１の手段，第２の手段及び第３の手段により検出された信号に基づいて，道路凹凸に起因する車両本体のノイズが補償されるように，シャシ操作部材に供給する操作量を獲得する第４の手段と，を有する車両のシャシ制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における車両のシャシ制御システムは，ローベルトボッシュＧｍｂＨのＤＥ１９７３８６０８Ｃ１にかかるドイツ特許により既知である。
【０００３】
かかる既知のシステムは，車両周囲からの信号を記録して周囲信号に変換する信号記録手段と，シャシの重要情報を周囲信号から求める信号処理手段と，シャシの重要情報を使用してシャシ制御の制御信号を計算する計算手段とを有する。例えばレーダーセンサ，超音波センサ又は上記特許公報ＤＥ１９７３８６０８Ｃ１におけるように後段の画像処理を伴うビデオセンサ装置を使用することにより，後続の全ての車軸が道路凹凸を通過する際の時間的な遅延により後続車軸にもたらされるノイズを補償あるいは除去することができる。
【０００４】
ローベルトボッシュＧｍｂＨの特許出願ＤＥ４１３３２３８．５からは，道路表面を示す信号を取得するシステムが既知である。かかるシステムは，例えば乗用車及び商用車における走行動特性閉ループ制御，開ループ制御及び／又は監視制御システムで使用することができる。
【０００５】
上記システムにおいては，車両本体と少なくとも１つの車輪との間の相対運動を示す第１の信号を検出し，かかる第１の信号に基づいて，各回転車輪の下の道路表面の推移を示す第２の信号を形成する手段が設けられている。かかるシャシ制御システムを使用する場合には，走行快適性の大部分は車両の後車軸でのノイズ及びその補償により決定されることが明らかである。
【０００６】
また，快適システムにおいて，走行方向前方の車軸の前の道路凹凸を検出するセンサ装置が設けられている場合には，前車軸においても有効な制御が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のシャッシ制御システムにおいては，所定限度で車両の全車輪の道路ノイズを補償することはできるが，例えば上記特許公報ＤＥ１９７３８６０８Ｃ１に開示されるように，例えば後段の画像処理を伴うカメラにより走行方向前車軸の前方の道路凹凸を測定するのは，極めて煩雑であり，高価なシステムとなる。
【０００８】
また，直接前車輪でのみ信号を検出するコストパーフォマンスの良いシステムにおいては，前車輪の前方の道路凹凸を検出しないので，走行方向前方の車軸における制御は支援的効果しか有しない。
【０００９】
したがって，本発明の目的は，走行快適性を簡易かつ安価に制御することが可能な新規かつ改良された車両のシャシ制御システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，請求項１に記載の発明のように，−車両の走行方向の道路凹凸を特徴づける信号を検出するための第１の手段（１）と，−シャシ特性量の実際状態を示す信号を検出するための第２の手段（２）と，−走行状態及び駆動状態を示す信号を検出するための第３の手段（３）と，−前記第１の手段，第２の手段及び第３の手段により検出された信号に基づいて，道路凹凸に起因する車両本体のノイズが補償されるように，シャシ操作部材（１０，１１）に供給する操作量を獲得する第４の手段（４）と，を有する車両のシャシ制御システムにおいて，−前記第１の手段（１）は，走行方向前車輪又はその直前における中周波数から高周波数の道路凹凸を，左車輪（IIｌｉ）と右車輪（Ｉｒｅ）について別々に検出し，−前記第２の手段（２）は，車両のローリング安定化システム（１０，１１）の変量の実際状態を検出し，−前記第３の手段（３）は，ブレーキシステムの実際状態，操舵車輪の操舵角度，車両本体の傾斜及び走行速度のうち少なくとも１つの変量を検出し，及び，−前記第４の手段（４）は，第１のアルゴリズムを使用して，前車軸（ＶＡ）におけるローリング安定化システム（１０）内の該当するトルク構築／崩壊のための第１の操作量と，前記第１の操作量に従って，かつ前記第３の手段により検出された信号に基づいて，第２のアルゴリズムを使用して，走行方向後車輪（IIIｒｅ，IVｌｉ）におけるローリング安定化システム（１１）により道路不規則性を補償するための第２の操作量を獲得する，ことを特徴とする車両のシャシ制御システムが提供される。
【００１１】
本項記載の発明では，車両内のローリング安定化システムにより，道路刺激の面倒な測定を回避して，制御車両の全車輪における道路ノイズを簡易かつ安価に補償することができる。
【００１２】
また，請求項２に記載の発明のように，前記第１の手段（１）は，左右車輪の一様な運動の原因となる道路の波打ちに起因するノイズを除去するためのコモンモード抑圧ユニット（Ｓ３，Ｓ４）を有する，如く構成するのが好ましい。
【００１３】
また，請求項３に記載の発明のように，前記第１の手段（１）は，走行方向前車輪（Ｉｒｅ，IIｌｉ）における垂直距離刺激又は加速度刺激から道路凹凸を検出する，如く構成すれば，入力信号が直接走行方向前車輪における垂直距離刺激又は加速度刺激に限定されるので，より低コストのシステムが実現される。
【００１４】
また，請求項４に記載の発明のように，前記第１の手段（１）は，走行方向前車輪（Ｉｒｅ，IIｌｉ）の軸部分（ＶＡ）と車両本体との間の距離又は前車輪あるいは軸部分の垂直加速度を検出する，如く構成するのが好ましい。また，タイヤ圧力信号又は車輪力信号とすることができる。
【００１５】
また，請求項５に記載の発明のように，前記第１の手段（１）は，ローリング安定化システムの走行方向前方のローリングスタビライザ（１０）からの角度信号を検出する，如く構成することができる。
【００１６】
また，請求項６に記載の発明のように，前記ローリング安定化システムが電気機械的なローリング安定化システムである場合には，前記角度信号は，走行方向前車輪（Ｉｒｅ，IIｌｉ）に設けられた前方のローリングスタビライザ（１０）のトランスミッション出力により，あるいは電子整流される電動機に設けられたアングルセンサにより生成される，如く構成すれば，ローリング安定化システムの操作装置の，道路凹凸に起因する角度変化を効果的に検出することができる。
【００１７】
また，請求項７に記載の発明のように，前記ローリング安定化システムが油圧的なローリング安定化システムである場合には，前記第１の手段（１）は，油圧ローリング安定化システム（１０，１１）の操作チャンバに接続される圧力センサあるいは流量センサにより道路凹凸を検出する，如く構成することもできる。
【００１８】
また，請求項８に記載の発明のように，前記第１の手段（１）が走行方向前車輪（Ｉｒｅ，IIｌｉ）の前方の道路凹凸を検出するように構成されている場合には，前記第４の手段（４）は，第２のアルゴリズムを使用して，走行方向前車輪（Ｉｒｅ，IIｌｉ）のローリング安定化システムに信号を供給する，如く構成すれば，快適システムにおいて，走行方向前車軸の前方の道路凹凸を検出するセンサ装置が設置されているので，前車軸の有効な制御が可能である。制限された動特性を有する操作部材のみが使用される場合には，シャシ制御は走行方向前車軸において支援するだけの作用を有するので，ローリング安定化システムを使用したコストパフォーマンスの良いシャシ制御システムが実現される。
【００１９】
また，請求項９に記載の発明のように，前記第１の手段（１）が走行方向前車輪（Ｉｒｅ，IIｌｉ）において直接道路凹凸を検出するように構成されている場合には，前記第４の手段（４）は，前記第１のアルゴリズムを使用して，前車輪のための操作量を獲得する，如く構成することができる。
【００２０】
また，請求項１０に記載の発明のように，前記第４の手段（４）は，第２のアルゴリズムを使用して，走行方向後車輪（IIIｒｅ，IVｌｉ）のためのローリング安定化システム（１０，１１）のみに信号を供給する，如く構成すれば，後車軸における制御に限定すされるので，コストパフォーマンスの良いシステムが提供される。
【００２１】
また，請求項１１に記載の発明のように，前記第４の手段（４）は，前車輪及び後車輪のためのローリング安定化システム（１０，１１）に信号を供給すると共に，前記第１のアルゴリズムを使用して走行方向前車輪（Ｉｒｅ，IIｌｉ）の道路凹凸を補償し，前記第２のアルゴリズムを使用して後車輪の道路凹凸を補償する，如く構成すれば，「直線を走行する」場合には，例えば垂直の距離刺激又は加速度刺激が認識されて，ローリング安定化システム（アクチュエータ）内の対応するトルク構築により，ローリング安定化システムの逆回りがアクティブに支援される，第１のアルゴリズム「前車軸」と，第１の車軸において測定された距離刺激あるいは加速度刺激は，ローリング安定化システムが後続車輪においてこの刺激を補償するように評価される，第２のアルゴリズム「後車軸」とに分割される。
【００２２】
また，請求項１２に記載の発明のように，前記第４の手段（４）は，前記第１及び前記第２のアルゴリズムを，各左右車輪毎に別々に使用する，如く構成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚，以下の説明及び添付図面において，同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
まず，図１を参照しながら，第１の実施の形態にかかるシャシ制御システムについて説明する。なお，図１は，第１の実施の形態にかかるシャシ制御システムの構成を示す斜視図である。
【００２５】
図１に示すように，平坦でない道路上を走行する２車軸の車両が概略的に図示されている。この道路凹凸は，ノイズ形式で左右車輪Ｉｒｅ，IIIｒｅ及びIIｌｉ，IVｌｉに作用するが，かかるノイズは一般に右側と左側では異なる。
【００２６】
左右前車輪Ｉｒｅ，Iｌｉで直接検出されるノイズは，車両寸法や走行速度に応じた時間遅延ｔ２＿ｒｅ，ｔ２＿ｌｉ後に，左右後車輪IIIｒｅ，IVｌｉで認識される。前車軸ＶＡと後車軸ＨＡとの間の時間遅延に基づいて（車両速度ｖがわかっている場合に），所望の垂直力ＱIII，ＱIVを算出し，ローリング安定化システム（即ち，後方の操作ユニット１１）を使用して，後車輪IIIｒｅ，IVｌｉで調整することができる。操作ユニット１１の他，操作ユニット１０も所望の垂直力推移ＱIII，ＱIVを調整することができる。操作ユニット１０は，必要に応じて，導入されるローリング角度を補償することができる。
【００２７】
左右の道路刺激に起因する前車輪Ｉｒｅ，IIｌｉでのノイズは，ユニット１により，中周波数から高周波数の道路凹凸を右前車輪Ｉｒｅ，左前車輪IIｌｉにおいて別々に検出される。
【００２８】
上記のように，道路刺激をさらに，走行方向前方位置の車軸ＶＡの前においても，例えば走行方向へ向けられたビデオカメラ及び後段接続される画像処理装置により検出することもできるが，複雑な構成になる。
【００２９】
しかしながら，図１に示すように，本実施形態においては，検出ユニット１の入力信号として，走行方向における前車輪Ｉｒｅ，IIｌｉでの垂直距離又は加速度刺激の平均値が使用される。これは，例えば軸部分と本体間の距離あるいは車輪支持体あるいは軸部分の垂直加速度である。
【００３０】
その代りに，あるいはそれに加えて，既存の前方のアクチュエータ１０からの角度信号，あるいは電気機械的なローリング安定化システムにおいては，例えばトランスミッション出力又は前方のアクチュエータ１０の電動機に設けられたアングルセンサ（電子整流されるモータにおいては駆動のために当然必要とされる）による角度信号を評価することもできる。
【００３１】
油圧的なローリング安定化システムが設けられている場合には，操作装置チャンバと接続されている圧力センサ及び流量センサを評価することもできる。
【００３２】
図１においては，破線で記載される第２のユニット２が，例えば電気的なサーボモータの電流又は電圧，車両ローリング安定化システムの前方と後方のアクチュエータユニット１０，１１の角度値又は圧力値などの変量の実際状態を検出する。
【００３３】
さらに，ブレーキシステムの状態，操舵車輪の操舵角度，車両本体傾斜及び走行速度などの車両の実際状態を検出するための第３のユニット３が設けられている。
【００３４】
第１から第３のユニットにおいて存在する値又は計算された値は，第４のユニット４に供給される。第４のユニットでは，第１のアルゴリズムを使用して，供給された信号又は値から，走行方向前方軸ＶＡのローリング安定化システムの前方のアクチュエータ１０内の該当するトルク構築／崩壊のための第１の操作量を計算又は獲得する。図１においては，右前車輪Ｉｒｅ，左前車輪IIｌｉのための所望の垂直力ＱＩ，ＱIIとして示される。
【００３５】
さらに，第４のユニットは，第１の操作量ＱＩ，ＱII及び第２のユニット２と第３のユニット３から供給された信号により，第２のアルゴリズムを使用して，後車輪IIIｒｅ，ＩＶｌｉのローリング安定化システムの後方のアクチュエータ１１により，路面不規則性を補償するための第２の操作量ＱIII，ＱIVを獲得する。このように，走行方向前車軸ＶＡで測定された距離刺激あるいは加速度刺激が評価され，後車軸アルゴリズムにより，ローリング安定化システムが後車輪IIIｒｅ，IVｌｉでの刺激が補償される。
【００３６】
次に，前車軸ＶＡと後車軸ＨＡのためのアルゴリズムを説明する。かかるアルゴリズムは，前車軸ＶＡのみについて，後車軸ＨＡのみについて，あるいは前車軸ＶＡと後車軸ＨＡを組み合わせて，使用することができる。
【００３７】
上記のように，予測センサ装置を使用する場合には，前車軸のために，「後車軸」について上記と同一のアルゴリズムが使用される。このとき，図１において前車軸ＶＡと後車軸ＨＡとの間に示されるる遅延時間ｔ２＿ｒｅとｔ２＿ｌｉは，前車軸ＶＡの前の道路刺激を認識してから前車軸が刺激を通過するまでに経過した時間である。かかる遅延時間は，使用されるセンサ装置に応じて小さくすることができ，究極的にはゼロとすることもできる。このような場合には，付加的な「予測する」センサ装置は不要となる。「後車軸」アルゴリズムにより，前車軸のローリング安定化システムは，短時間，道路刺激が車両本体から隔離されるように作動される。
【００３８】
次に，図２に基づいて，本実施形態にかかるシャシ制御システムの動作フローを説明する。なお，図２は，本実施形態にかかるシャシ制御システムの動作フロー示すフローチャートである。
【００３９】
まず，ステップＳ１及びＳ２に示すように，例えば車軸と本体との間に配置されているユニット１に付設された距離センサ，シャシ内の速度センサ又は加速度センサにより，左右の垂直の路面ノイズが認識される（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００４０】
次いで，ステップＳ３及びＳ４で，波打った道路に起因する左右車輪の均一な運動を除去する（コモンモード抑圧）（ステップＳ３，Ｓ４）。
【００４１】
その後，ステップＳ５及びＳ６で，後車軸（即ち，図１における走行方向Ｖでの後車軸）において，道路ノイズが後車輪IIIｒｅ，IVｌｉを刺激する遅延時間を計算する（ステップＳ５，Ｓ６）。さらに，ステップＳ５及びＳ６では，図１に示すように，ユニット１，２，３からの供給信号から，負荷強度あるいは負荷除去を計算あるいは算出する。
【００４２】
さらに，ステップＳ７及びＳ８では，図１に示す負荷ベクトルＱIII，ＱIVにより示されるように，時点ｔ２での所望の各左右車輪負荷推移を計算する（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００４３】
最後に，ステップＳ９では，前車軸ＶＡでのローリングスタビライザ１０と，後車軸ＨＡでのローリングスタビライザ１１とのスタビライザトルクをもたらすために，上記ステップＳ７及びＳ８で算出された所望の車輪負荷推移ｔ２でのｒｅ，ｔ２でのｌｉを組み合わせる。なお，ステップＳ９は，図１に示すユニット４に対応している。
【００４４】
本実施形態にかかるシャシ制御システムは，車両内に設置されるローリング安定化システムが使用されるので，「予測する」センサ装置を使用しない場合に，大略ソフトウェア手段により実施できるので，コストパフォーマンスよいシステムが形成できる。
【００４５】
以上，本発明に係る好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において，各種の修正例および変更例を想定し得るものであり，それらの修正例および変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【００４６】
【発明の効果】
車両内のローリング安定化システムにより，道路刺激の面倒な測定を回避して，車両の全車輪における道路ノイズを簡易かつ安価に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかるシャシ制御システムの構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態にかかるシャシ制御システムの動作フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，２，３ ユニット
１０，１１ 操作ユニット（アクチュエータユニット）
ＶＡ 前車軸
ＨＡ 後車軸
Ｉｒｅ 右前車輪
IIｌｉ 左前車輪
IIIｒｅ 右後車輪
IVｌｉ 左後車輪
ＱＩ，ＱII 第１の操作量
ＱIII，ＱIV 負荷ベクトル（第２の操作量）

Claims (12)

1. −車両の走行方向の道路凹凸を特徴づける信号を検出するための第１の手段と，−シャシ特性量の実際状態を示す信号を検出するための第２の手段と，−走行状態及び駆動状態を示す信号を検出するための第３の手段と，−前記第１の手段，第２の手段及び第３の手段により検出された信号に基づいて，道路凹凸に起因する車両本体のノイズが補償されるように，ローリング安定化システムのシャシ操作部材に供給する操作量を獲得する第４の手段と，を有する車両のシャシ制御システムにおいて，
   −前記第１の手段は，走行方向前車輪又はその直前における中周波数から高周波数の道路凹凸を，左車輪と右車輪について別々に検出し，
   −前記第２の手段は，車両のローリング安定化システムの変量の実際状態を検出し，
   −前記第３の手段は，ブレーキシステムの実際状態，操舵車輪の操舵角度，車両本体の傾斜及び走行速度のうち少なくとも１つの変量を検出し，及び，
   −前記第４の手段は，前車軸のための第１のアルゴリズムを使用して，前車軸におけるローリング安定化システム内の該当するトルク構築／崩壊のための第１の操作量と，
   前記第１の操作量に従って，かつ前記第３の手段により検出された信号に基づいて，後車軸のための第２のアルゴリズムを使用して，走行方向後車輪におけるローリング安定化システムにより道路不規則性を補償するための第２の操作量を獲得する，
   ことを特徴とする車両のシャシ制御システム。
2. 前記第１の手段は，左右車輪の一様な運動の原因となる道路の波打ちに起因するノイズには反応することなく除去するためのコモンモード抑圧ユニットを有する，
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のシャシ制御システム。
3. 前記第１の手段は，走行方向前車輪における垂直距離刺激又は加速度刺激から道路凹凸を検出する，
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両のシャシ制御システム。
4. 前記第１の手段は，走行方向前車輪の軸部分と車両本体との間の距離又は前車輪あるいは軸部分の垂直加速度を検出する，
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両のシャシ制御システム。
5. 前記第１の手段は，ローリング安定化システムの走行方向前方のローリングスタビライザからの角度信号を検出することによって，前記走行方向前車輪における中周波数から高周波数の道路凹凸を，左車輪と右車輪について別々に検出する，又はカメラにより前記走行方向前車輪の直前における道路凹凸を検出する，ことを特徴とする請求項１，２，３あるいは４項のうちいずれか１項に記載の車両のシャシ制御システム。
6. 前記ローリング安定化システムは電気機械的なローリング安定化システムであって，
   前記角度信号は，走行方向前車輪に設けられた前方のローリングスタビライザのトランスミッション出力により，あるいは電子整流される電動機に設けられたアングルセンサにより生成される，
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両のシャシ制御システム。
7. 前記ローリング安定化システムは油圧的なローリング安定化システムであって，
   前記第１の手段は，油圧ローリング安定化システムの操作チャンバに接続される圧力センサあるいは流量センサにより道路凹凸を検出する，
   ことを特徴とする請求項１，２あるいは３項のうちいずれか１項に記載の車両のシャシ制御システム。
8. 前記第１の手段は走行方向前車輪の前方の道路凹凸を検出するように構成されており，
   前記第４の手段は，第２のアルゴリズムを使用して，走行方向前車輪のローリング安定化システムに信号を供給する，
   ことを特徴とする請求項１に記載のシャシ制御システム。
9. 前記第１の手段は走行方向前車輪において直接道路凹凸を検出するように構成されており，
   前記第４の手段は，前記第１のアルゴリズムを使用して，前車輪のための操作量を獲得する，
   ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６あるいは７項のうちいずれか１項に記載のシャシ制御システム。
10. 前記第４の手段は，第２のアルゴリズムを使用して，走行方向後車輪のためのローリング安定化システムのみに信号を供給する，
    ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６あるいは７項のうちいずれか１項に記載のシャシ制御システム。
11. 前記第４の手段は，前車輪及び後車輪のためのローリング安定化システムに信号を供給すると共に，
    前記第１のアルゴリズムを使用して走行方向前車輪の道路凹凸を補償し，
    前記第２のアルゴリズムを使用して後車輪の道路凹凸を補償する，
    ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６あるいは７項のうちいずれか１項に記載のシャシ制御システム。
12. 前記第４の手段は，前記第１及び前記第２のアルゴリズムを，各左右車輪毎に別々に使用する，
    ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０あるいは１１項のうちいずれか１項に記載のシャシ制御システム。

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