JP7368491B2 - 車両を支持する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定する方法及び制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両を支持する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定する方法に関する。また、本発明は、車両を支持する道路部分の道路能力を決定する制御ユニットに関する。さらに、本発明は、車両に関する。

本発明は、トラック、バス及び建設機械などの大型車両に適用することができる。トラックについて本発明を説明するが、本発明は、この特定の車両に限らず、バスや作業機械などの他の車両にも使用することができる。

自律走行車両又は手動走行車両である車両を動作させるとき、車両を支持する道路部分の道路能力を示す情報を受信することが有益となる場合がある。

純粋な一例として、道路部分と車両の地面係合部材（ground engaging member）との間の摩擦を示す情報を取得することが望ましい場合がある。そのような情報は、例えば、車両の動作を制御するために使用することができる。

他の非限定的な一例として、道路部分の耐荷重能力に関する情報を取得することが有益となる場合がある。

路面摩擦係数を示す値を決定するために、米国特許出願公開第２０１９／００１９８８号明細書は、車両から得られた車両情報に基づく第１の路面摩擦係数を、車両の外部から得られた外部情報に基づく第２の路面摩擦係数に組み合わせることを提案している。第１の路面摩擦係数を決定するとき、米国特許出願公開第２０１９／００１９８８号明細書は、制動動作や加速動作を開始するなど、車両ダイナミックスの変更を提案している。

しかしながら、そのような車両ダイナミックスの変更は、車両の運転者にとって都合が悪いと感じられるおそれがある。また、車両ダイナミックスの変更は、例えば、車両によって運搬される貨物へ望ましくない影響をもたらすおそれがある。

そのようなものとして、車両が自律走行又は手動走行するかにかかわらず、米国特許出願公開第２０１９／００１９８８号明細書によって提案された方法に起因する車両ダイナミックスの変更は、あまり望ましくないおそれがある。

本発明の目的は、車両を支持する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定する方法を提供することである。この方法は、望ましくない車両ダイナミックスの変更をもたらすリスクをより低減する。

この目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。

そのようなものとして、本発明の第１の態様は、車両を支持する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定する方法に関する。車両は、複数の地面係合部材を含んでいる。

この方法は、
複数の地面係合部材のサブセットにおける各地面係合部材について、地面係合部材と道路部分との間の接触力を設定することと、
少なくとも垂直荷重及び傾斜モーメント（inclining moment）を含む、車両に与える目標全体荷重ベクトル（target global load vector）を決定することと、
複数の地面係合部材に対する接触力が一緒になって結果として生じる全体荷重ベクトルをもたらし、結果として生じる全体荷重ベクトルと目標全体荷重ベクトルとの間の差分限界（difference measure）が所定の差分限界閾値（difference measure threshold）以下になるように、サブセットに存在しない複数の地面係合部材の中の地面係合部材に対する接触力を決定することと、
複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力を加えることと、
サブセットにおける少なくとも１つの地面係合部材について、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定することと、
を含んでいる。

本発明による方法によれば、目標全体荷重ベクトルが実質的に取得されるように、要するに、目標全体荷重ベクトルが特定の差分限界閾値内になるように、各地面係合部材への接触力を制御することができる。そのような制御は、目標全体荷重ベクトルが実質的に取得されることを確実にするにもかかわらず、車両を支持する道路部分の摩擦値又は耐荷重能力を決定するのに適したレベルに、１つ以上の地面係合部材が設定されることを含むことができる。以下でより詳細に説明するように、目標全体荷重ベクトルは、例えば、実質的にゼロの傾斜など、車両の望ましい傾斜を示していてもよい。その代わりに、又は望ましい傾斜に加えて、目標全体荷重ベクトルは、接触力を変更するときに車両の以前の状態が実質的に維持されるようにすることができる。

換言すると、本発明による方法は、１つ以上の地面係合部材に対する接触力を設定しつつ、車両が望ましくない大きな傾斜変化などの望ましくない大きな運動変化に会わないことを確実にすることによって、車両を支持する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定することができることを含んでいる。

オプションとして、目標全体荷重ベクトルを決定することは、複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力が加えられる前に、車両に与える初期全体荷重ベクトルを決定することを含んでいる。望ましくは、この方法は、初期全体荷重ベクトルと等しい目標全体荷重ベクトルを設定することを含んでいる。

そのようなものとして、この方法は、接触力を制御する前の車両の状態を示す初期全体荷重ベクトルが、接触力が制御されるときに実質的に変更されないという結果になることができる。これは、車両の挙動の過度な変化を車両に与えることなく、道路能力を示すパラメータを決定できることを含んでいる。従って、車両の運転者にとって都合が悪いと感じられるか、例えば、車両によって運搬される貨物に望ましくない影響をもたらす、車両状態に必ずしも達することなく、道路能力を示すパラメータを決定することができる。

オプションとして、車両は、車両を第１及び第２の縦半分に分ける縦方向の中心面を有している。サブセットにおける第１の地面係合部材は、第１の縦半分に配置され、サブセットにおける第２の地面係合部材は、第２の縦半分に配置されている。

車両の縦半分の両方において地面係合部材を使用することは、車両の安定性を必ずしも危険にさらすことなく、２つの地面係合部材に対する接触力を変化させることができることを含んでいる。

また、車両の縦半分の両方において地面係合部材を使用することは、車両の地面係合部材がたどる２つのトラック(track）について道路能力を決定することができることを含んでいる。

オプションとして、複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力を加えることは、ランプ関数を使用して接触力を加えることを含んでいる。

ランプ関数を使用した接触力の適用は、望ましくない動的挙動を車両に伝えるリスクが低い状態で接触力を加えることができることを含んでいる。

オプションとして、複数の地面係合部材は、１つ以上の車輪、好ましくは、複数の地面係合部材の中の各地面係合部材が車輪によって構成されることを含んでいる。

オプションとして、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータは、地面係合部材と道路部分との間の摩擦値である。

車両の接触力を制御できる場合には、簡単な方法で摩擦値を決定することができる。純粋な一例として、車両の以前の「通常の」走行状態と比較して、関連する地面係合部材の接触力が低下する場合、適切な高いレベルの精度、及び車両全体の挙動に適切な小さい影響を与えた状態で、摩擦値を決定することができる。

オプションとして、地面係合部材と道路部分との間の摩擦値を決定することは、地面係合部材にトルクを与えることを含んでいる。

オプションとして、地面係合部材にトルクを与えることは、ランプ関数を使用してトルクを与えることを含んでいる。ランプ関数を使用した接触力の適用に関して、ランプ関数を使用したトルクの適用はまた、望ましくない動的挙動を車両に伝えるリスクを低減することを含んでいる。

オプションとして、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータは、車両を支持する道路部分の耐荷重能力を示す耐荷重能力値である。

摩擦値に関して、車両の接触力を制御できる場合には、簡単な方法で耐荷重能力を決定することができる。純粋な一例として、地面係合部材に対する接触力は、車両の以前の「通常の」走行状態と比較して低下させることができ、これによって、地面係合部材の押し下げを決定して耐荷重能力を示す値を確立（establish）させることができる。

オプションとして、車両は、車両フレームと、複数の地面係合部材を車両フレームに連結するサスペンションシステムと、を含んでいる。複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力を加える特徴は、サスペンションシステムを動作させることを含んでいる。

サスペンションシステムを動作させることは、地面係合部材に対する接触力を制御する、適切で費用効果の高いプロシージャであってもよい。

オプションとして、各接触力は、関連する地面係合部材に与える垂直力を含んでいる。さらなるオプションとして、各接触力は、関連する地面係合部材に与える垂直力によって構成することができる。

オプションとして、少なくとも１つの接触力は、関連する地面係合部材に与える垂直力及び摩擦力を含んでいる。

本発明の第２の態様は、車両を支持する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定する制御ユニットに関する。車両は、車両フレームと、複数の地面係合部材と、複数の地面係合部材を車両フレームに連結するサスペンションシステムと、を含んでいる。

制御ユニットは、
複数の地面係合部材のサブセットにおける各地面係合部材について、地面係合部材と道路部分との間の接触力を設定し、
少なくとも垂直荷重及び傾斜モーメントを含む、車両に与える目標全体荷重ベクトルを決定し、
複数の地面係合部材に対する接触力が一緒になって結果として生じる全体荷重ベクトルをもたらし、結果として生じる全体荷重ベクトルと目標全体荷重ベクトルとの間の差分限界が所定の差分限界閾値以下になるように、サブセットに存在しない複数の地面係合部材の中の地面係合部材に対する接触力を決定し、
サスペンションシステムに情報を発して、複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力を与え、
サブセットにおける少なくとも１つの地面係合部材について、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定する、
ように構成されている。

オプションとして、制御ユニットは、複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力を加える前に車両に与える初期全体荷重ベクトルを決定することによって、目標全体荷重ベクトルを決定するように適合されている。好ましくは、制御ユニットは、初期全体荷重ベクトルと等しい目標全体荷重ベクトルを設定するように適合されている。

オプションとして、車両は、車両を第１及び第２の縦半分に分ける縦方向の中心面を有している。サブセットにおける第１の地面係合部材は、第１の縦半分に配置され、サブセットにおける第２の地面係合部材は、第２の縦半分に配置されている。

オプションとして、制御ユニットは、サスペンションシステムに情報を発して、ランプ関数を使用して複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力を加えるように適合されている。

オプションとして、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータは、地面係合部材と道路部分との間の摩擦値である。

オプションとして、制御ユニットは、地面係合部材にトルクを与える信号を発することによって、地面係合部材と道路部分との間の摩擦値を決定するように適合されている。

オプションとして、制御ユニットは、信号を発して、ランプ関数を使用して地面係合部材にトルクを与えるように適合されている。

オプションとして、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータは、車両を支持する道路部分の耐荷重能力を示す耐荷重能力値である。

オプションとして、各接触力は、関連する地面係合部材に与える垂直力を含んでいる。さらなるオプションとして、各接触力は、関連する地面係合部材に与える垂直力によって構成されていてもよい。

オプションとして、少なくとも１つの接触力は、関連する地面係合部材に与える垂直力及び摩擦力を含んでいる。

本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様による制御ユニットを含む車両に関する。

オプションとして、複数の地面係合部材は、１つ以上の車輪を含み、好ましくは、複数の地面係合部材の中の各地面係合部材が車輪によって構成されている。

本発明のさらなる利点及び有利な特徴は、以下の説明及び従属請求項に開示されている。

添付の図面を参照し、以下に、例として挙げられる本発明の実施形態についてより詳細に説明する。

本発明の一実施形態による車両の概略的な側面図である。 本発明の一実施形態による車両の概略的な上面図である。 本発明による方法の一実施形態を示すフローチャートである。

図１に示すトラックなどのトラック１０の形態をとる車両について、以下、本発明を説明する。トラック１０は、本発明の方法を実行することができる、本発明による制御ユニットを含むことができる車両の一例であると理解すべきである。しかしながら、本発明は、複数の異なるタイプの車両に実装することができる。純粋な一例として、本発明は、トラック、トラクタ、乗用車、ホイールローダ、又は他の任意のタイプの建設機械などの作業機械に実装することができる。

図１の車両１０は、地面係合部材のセットを含んでいる。図１の実施形態では、地面係合部材は、地面部分１８によってそれぞれが支持されるように適合された、車輪１２，１４，１６のセットによって構成されている。車両１０の図１の実施形態は、１対の前輪１２、及び２対の後輪１４，１６を含んでいるが、もちろん、車両１０の他の実施形態が、より少ない車輪又はより多い車輪を含んでいてもよいことが考えられる。また、車両１０の他の実施形態が、クローラ（図示せず）など、他のタイプの地面係合部材を含んでいてもよいことが考えられる。

さらに、車両の図１の実施形態は、車輪１２，１４，１６を車両１０の車両フレーム２２に連結する車輪サスペンションシステム２０を含んでいる。図１の実装において、車輪サスペンションシステム２０は、車両フレーム２２を前輪１２に連結する前輪サスペンションシステム２２、車両フレーム２２を第１の後輪１４に連結する第１の後輪サスペンションシステム２６、及び車両フレーム２２を第２の後輪１６に連結する第２の後輪サスペンションシステム２８を含んでいる。

また、図１に示すように、前輪サスペンションシステム２４は、気体を給排することができるフレキシブルベローズ３０を含んでいてもよい。同様に、第１及び第２の後輪サスペンションシステム２６，２０のそれぞれは、気体を給排することができるフレキシブルベローズ３２，３４を含んでいてもよい。そのようなものとして、車輪サスペンションシステム２０は、車両１０の走行中に、それぞれの車輪からの荷重を減衰／吸収するように配置されている。また、車輪サスペンションシステム２０を使用して、関連する車輪１２，１４，１６と地面部分１８との間の接触力を制御することができる。

以下の説明では、一般的に、１つの前輪１２のみと２つの後輪１４，１６のみに言及している。しかしながら、前輪１２への言及は、１対の前輪に同様に適用可能であることを理解されたい。同様に、第１の後輪１４への言及は、１対の第１の後輪に同様に適用可能であり、第２の後輪１６への言及は、１対の第２の後輪に同様に適用可能である。

さらに、図１は、前後軸Ｌに沿って前後方向に、並びに垂直軸Ｖに沿って垂直方向に、車両が延びることを示している。前後軸Ｌは、車両１０の意図された進行方向と平行な方向に延び、垂直軸Ｖは、地面部分１８の面に垂直な方向に延びている。図１はまた、左右軸Ｔが前後軸Ｌ及び垂直軸Ｖのそれぞれに垂直に延びていることを示している。

図１の車両１０は、車両を支持する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定する制御ユニット３６を含んでいる。図１は、例えば、図１に示すように、車両１０に配置された制御ユニット３６が車両１０に物理的に接続された実施形態を示しているが、本発明の第２の態様による制御ユニット３６は、車両１０に物理的に接続されている必要はない。その代わりに、制御ユニット３６が車両１０から分離しており、例えば、無線通信システム（図示せず）を使用して車両１０と通信するように適合された、制御ユニット３６の実施形態が考えられる。

制御ユニット３６は、車両を支持する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定するのに適している。制御ユニット３６及びその機能の実施形態は、６つの地面係合部材１２，１４，１６，３８，４０，４２を含む車両１０の上面を概略的に示す図２を参照して、以下に提示されている。６つの地面係合部材１２，１４，１６，３８，４０，４２のそれぞれは、車輪として例示されている。ここで、制御ユニット３６の実施形態は、図２の６より少ないか又は多い地面係合部材を有する車両を制御するように適合されていてもよいことに再度留意されたい。

制御ユニット３６は、複数の地面係合部材のサブセットにおける各地面係合部材について、地面係合部材と道路部分との間の接触力を設定するように適合されている。図２に示す一例では、２つの車輪、即ち、車両１０の左側にある第１の後輪１４、及び車両１０の右側にある第２の後輪４２を含んでいる。

接触力という用語は、例えば、車両１０が平坦面に配置された状況において、地面係合部材と道路部分との間の垂直力のみによって構成することができる。しかしながら、接触力は、垂直力及び静止摩擦力などの摩擦力から生じる力であってもよいことが考えられる。例えば、車両１０が傾斜面に静止している状況では、垂直力並びに摩擦力は接触力を形成することができる。

他の非限定的な一例として、動摩擦力が接触力に含まれていてもよい。例えば、特定のトルク変化を地面係合部材に与えて摩擦値を決定する場合、予想される摩擦値がトルク変化に基づいて決定され、そのような摩擦値がその地面係合部材について設定される接触力の一部を形成することができる。

以下の説明を比較的簡単にするために、接触力が各地面係合部材に対する垂直力に等しいという条件を使用する。しかしながら、以下の説明及び以下の数式は、地面係合部材に対する接触力が、地面係合部材に与えられる垂直力及び摩擦力から生じる力である状況をもカバーするように、簡単な方法で拡張することができる。

そのようなものとして、図２に示すように、車両１０は、図２の前後軸Ｌ及び垂直軸Ｖによって形成される前後方向の中心面を有し、車両１０を第１の縦半分ｉ及び第２の縦半分iiに分ける。また、サブセットにおける第１の地面係合部材１４を、好ましくは、第１の縦半分ｉに配置することができ、サブセットにおける第２の地面係合部材４２を、好ましくは、第２の縦半分iiに配置することができる。車両１０が６つ以上の地面係合部材を含む場合、縦半分のいずれかの側における少なくとも１つの地面係合部材の接触力の制御が、車両１０の望ましくない低い安定性をもたらすことなく取得できるので、そのような地面係合部材の選択が特に望ましい場合がある。

図２の状況における接触力が左側の第１の後輪１４に与えられる垂直力によって構成される、左側の第１の後輪１４と道路部分１８との間の接触力は、特定の値Ｎ_１４，Ｓに設定される。ここでは垂直力の値として例示される接触力の値は、パラメータが決定される道路能力のタイプに依存することができる。例えば、摩擦値を決定する場合でも、値Ｎ_１４，Ｓは、比較的低くなるように設定することができる。一方、耐荷重能力を決定する場合でも、値Ｎ_１４，Ｓは、比較的高くなるように設定することができる。

同様に、図２の状況における接触力が右側の第２の後輪４２に与えられる垂直力によって構成される、右側の第２の後輪４２と道路部分１８との間の接触力は、特定の値Ｎ_４２，Ｓに設定される。上記の説明では、下付きの文字Ｓは、設定された接触力を示している。

複数の地面係合部材のサブセットにおける各地面係合部材に対して接触力を設定できる値は、複数の方法で決定することができる。純粋な一例として、接触力の値は、予め決定することができる。他の一例として、接触力の値は、車両の重量に基づいて決定することができる。例えば、接触力の値は、車両１０の重量の所定の割合（fraction）となるように設定することができる。

また、制御ユニット３６は、車両１０に与えられる目標全体荷重ベクトルＧを決定するように適合されている。目標全体荷重ベクトルＧは、少なくとも垂直荷重Ｆ_Ｖ及び傾斜モーメントＭを含んでいる。

目標全体荷重ベクトルＧの一例を以下に提示する。この目標全体荷重ベクトルＧは、以下の数式１に従って、垂直荷重Ｆ_Ｖ、ロール傾斜モーメントＭ_Ｌ、及びピッチ傾斜モーメントＭ_Ｔを含んでいる。

図２を参照すると、垂直荷重Ｆ_ＶＧは、図２の平面からの荷重、即ち、垂直軸Ｖに沿った方向の荷重に関連している。また、ロール傾斜モーメントＭ_ＬＧは、前後軸Ｌの周りのモーメントに関連し、ピッチ傾斜モーメントＭ_ＴＧは、左右軸Ｔの周りのモーメントに関連している。

制御ユニット３６は、サブセットに存在しない複数の地面係合部材の中の地面係合部材について、複数の地面係合部材に対する接触力が一緒になって結果として生じる全体荷重ベクトルＲをもたらすように、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０を決定するように適合されている。また、説明を比較的簡単にするために、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０は、垂直力として例示されている。結果として生じる全体荷重ベクトルＲと目標全体荷重ベクトルＧとの間の差分限界ＤＭは、所定の差分限界閾値以下である。結果として生じる全体荷重ベクトルＲの一例は、以下の数式２に提示する。

特定の接触力のセットについて、結果として生じる全体荷重ベクトルＲは、以下の数式３に従って決定することができる。

ここで、Ｔ_ｉｊは、接触力Ｎ_ｉｊの作用点（point of attack）と前後軸Ｌとの間の左右軸Ｔに沿った距離、Ｌ_ｉｊは、接触力Ｎ_ｉｊの作用点と左右軸Ｔとの間の前後軸Ｌに沿った距離である。

上記に示したように、数式３は、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓが垂直力によって構成されるという仮定に基づいている。しかしながら、この説明及び数式３は、例えば、垂直力成分及び摩擦力成分を含む接触力をカバーするように拡張することができる。この点に関して、非限定的な一例が、数式７を参照して以下に提示されている。

上記の２つの距離Ｔ_１２，Ｌ_１２は、左側の前輪１２に与えられる接触力Ｎ_１２について、図２に図示されている。車両１０に対する各地面係合部材の位置、例えば、車両フレーム（図２には図示されていない）に対する各地面係合部材の位置が通常固定されているので、距離Ｔ_ｉｊ及びＬ_ｉｊが一般的に固定されていることに留意されたい。

純粋な一例として、結果として生じる全体荷重ベクトルＲと目標全体荷重ベクトルＧとの間の差分限界ＤＭは、２つのベクトル間のユーグリッドノルムを計算することによって決定することができる。そのようなものとして、差分ベクトルＤは、Ｄ＝Ｇ－Ｒに従って計算することができ、差分限界ＤＭは、差分ベクトルのユーグリッドノルムとして決定することができる。

そのようなものとして、制御ユニット３６は、サブセットに存在しない複数の地面係合部材の中の地面係合部材について、差分限界ＤＭが所定の差分限界閾値以下になるように、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０の値を決定するように適合されている。

純粋な一例として、制御ユニット３６は、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０の値を決定するために、反復プロセスを用いるように適合することができる。非限定的な一例として、そのような反復プロセスは、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０のそれぞれについて、所定の最小値及び最大値に関する制限を含んでいてもよい。

数式１～４に関連して上述したプロシージャの代わりに、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０の値は、以下のように数式１及び３を組み合わせることによって、他の方程式システム（equation system）を使用して決定することができる。

数式１～４に関して、再度純粋な一例としてではあるが、制御ユニット３６は、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０の値を決定するために、反復プロセスを使用して数式５を解くように適合することができる。非限定的な一例として、そのような反復プロセスは、接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０のそれぞれについて、所定の最小値及び最大値に関する制限を含んでいてもよい。

また、制御ユニット３６が上述した数式１～４、又は数式５を使用するか否かにかかわらず、未知のパラメータの数、即ち、上記の一例における接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０と、方程式システムの列の数との間の関係が、１つの又は複数の考えられる解が存在するか否かを決定する。

未知のパラメータの数が方程式システムの列の数と等しい場合には、１つの解が存在する。一方、未知のパラメータの数が方程式システムの列の数より少ないか又は多ければ、複数の解が存在することができる。

制御ユニット３６が、サブセットに存在しない複数の地面係合部材の中の地面係合部材について、どのように接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０を決定するように適合されているかにかかわらず、制御ユニット３６は、サスペンションシステム２０に情報を発して、複数の地面係合部材の中の各地面係合部材１２，１４，１６，３８，４０，４２に接触力Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓを与えるように適合されている。

非限定的な一例として、制御ユニット３６は、サスペンションシステムに情報を発して、ランプ関数を使用して複数の地面係合部材の中の各地面係合部材１２，１４，１６，３８，４０，４２に接触力Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓを加えるように適合されていてもよい。純粋な一例として、ランプ関数は、所定のランプ時間（ramp time）中に、初期の接触力から所望の接触力まで変化させる線形のランプ関数であってもよい。

また、制御ユニット３６は、サブセットにおける少なくとも１つの地面係合部材１４，４２について、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定するように適合されている。

非限定的な一例として、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータは、地面係合部材１４，４２と道路部分１８との間の摩擦値μとすることができる。純粋な一例として、制御ユニット３６は、地面係合部材１４，４２にトルクを与える信号を発することによって、地面係合部材と道路部分との間の摩擦値μを決定するように構成されていてもよい。

非限定的な一例として、地面係合部材１４，４２にトルクを与える信号は、摩擦値μの決定を開始する前に地面係合部材１４，４２に与えられるトルクと比較して、地面係合部材１４，４２に与えるトルクを増減させる信号であってもよい。例えば、地面係合部材１４を一例として使用し、比較的低くなるように値Ｎ_１４，Ｓを設定する状況では、地面係合部材１４の回転速度が、車両１０の現在の速度を考慮して予想される回転速度よりも低くなるように、トルクを選択することができる。ランプ関数を使用して接触力が加えられる上記の一例では、制御ユニット３６は、上述したランプ関数を使用して、地面係合部材にトルクを与える信号を発するように適合されていてもよい。

摩擦値μの代わりに、又はこれに加えて、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータは、車両１０を支持する地面部分１８の耐荷重能力を示す耐荷重能力値である。純粋な一例として、地面係合部材１４を一例として使用し、比較的高くなるように値Ｎ１４，Ｓを設定する状況では、地面部分１８への地面係合部材１４の垂直方向の押し付けは、地面部分１８の剛性を決定できるように決定することができる。

目標全体荷重ベクトルＧは、複数の方法で決定することができる。純粋な一例として、目標全体荷重ベクトルＧは、例えば、望ましいロール及び／又はピッチに関し、車両１０の望ましい状態が得られるように決定することができる。他の非限定的な一例として、目標全体荷重ベクトルＧは、車両１０の必要な安定性が得られるように選択されてもよい。純粋な一例として、必要な安定性は、安定性の影響を考慮して決定されてもよく、この安定性の影響は、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定するプロシージャから生じる。

他の非限定的な一例として、複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力を加える前に、車両に与えられる初期全体荷重ベクトルＩを決定することによって、目標全体荷重ベクトルＧを決定することができる。例えば、制御ユニット３６は、初期全体荷重ベクトルＩと等しい目標全体荷重ベクトルＧを設定するように適合されていてもよい。

初期全体荷重ベクトルＩは、複数の方法で決定することができる。例えば、車両１０が各地面係合部材１２，１４，１６，３８，４０，４２の地面係合部材荷重センサ（例えば、車輪荷重センサ）を含む場合など、各地面係合部材１２，１４，１６，３８，４０，４２の実際の接触力Ｎ_１２，Ａ，Ｎ_１４，Ａ，Ｎ_１６，Ａ，Ｎ_３８，Ａ，Ｎ_４０，Ａ，Ｎ_４２，Ａを決定できる場合、以下の数式６を使用して、初期全体荷重ベクトルＩを決定することができる。

本発明はまた、車両１０を支持する道路部分１８の道路能力を示すパラメータを決定する方法に関する。車両１０は、複数の地面係合部材１２，１４，１６，３８，４０，４２を含んでいる。本発明による方法の実施形態のフローチャートは、図３に提示されている。

図３を参照すると、この方法の実施形態は、
複数の地面係合部材のサブセットにおける各地面係合部材１４，４２について、地面係合部材１４，４２と道路部分１８との間の接触力Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_４２，Ｓを設定すること（Ｓ１０）と、
少なくとも垂直荷重及び傾斜モーメントを含む、車両１０に与える目標全体荷重ベクトルＧを決定すること（Ｓ１２）と、
複数の地面係合部材に対する接触力Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２が一緒になって結果として生じる全体荷重ベクトルＲをもたらし、結果として生じる全体荷重ベクトルＲと目標全体荷重ベクトルＧとの間の差分限界ＤＭが所定の差分限界閾値以下になるように、サブセットに存在しない複数の地面係合部材の中の地面係合部材１２，１６，３８，４０に対する接触力Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０を決定すること（Ｓ１４）と、
複数の地面係合部材の中の各地面係合部材に接触力を加えること（Ｓ１６）と、
サブセットにおける少なくとも１つの地面係合部材について、地面係合部材に関連する道路部分の道路能力を示すパラメータを決定すること（Ｓ１８）と、
を含んでいる。

上記の方法は、例えば、上述した制御ユニット３６を使用して実行することができる。しかしながら、本発明による方法は、他の手段を使用して実行することができることも考えられる。

接触力を加える上記の方法の特徴Ｓ１６は、図１の車両サスペンションシステム２０など、車両サスペンションシステムを使用して達成することができる。しかしながら、この方法の実施形態は、接触力を加える他の手段を用いることができることも考えられる。

本発明は、上述及び図示の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で、多くの変更及び修正がなされ得ることを認識するであろう。例えば、上述した数式１～６は各地面係合部材に対する垂直力のみを含んでいるが、１つ以上の地面係合部材の接触力が垂直力に加えて摩擦力を含むように、これらの数式を拡張することができる。

そのようなものとして、数式３を一例として使用し、図２における左側の第１の後輪１４に設定される接触力が、垂直力Ｎ_１４，Ｓ、並びに前後軸Ｌの方向の摩擦力Ｆ_{Ｌ１４，Ｓ}を含むと仮定すると、数式３は以下のように変更することができる。

ここで、Ｖ_１２は、摩擦力Ｆ_{Ｌ１４，Ｓ}の作用点と左右軸Ｔとの間の垂直軸Ｖに沿った距離である。

例えば、図２における左側の第１の後輪１４の接触力に、左右軸Ｔの方向における摩擦力Ｆ_{Ｔ１４，Ｓ}を加えることによって、及び／又は、例えば、他の地面係合部材のいずれか１つに水平力成分を加えることによって、数式７をさらに拡張することができる。

Claims (24)

1. 車両（１０）を支持する道路部分（１８）の道路能力を示すパラメータを決定する方法であって、前記車両（１０）は、複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）を含み、
   前記方法は、
   制御ユニット（３６）によって、前記複数の地面係合部材(１２，１４，１６，３８，４０，４２）のサブセットにおける各地面係合部材（１４，４２）について、前記地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）と前記道路部分（１８）との間の接触力（Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_４２，Ｓ）を設定することと、
   前記制御ユニット（３６）によって、少なくとも垂直荷重及び傾斜モーメントを含む、前記車両（１０）に与える目標全体荷重ベクトル（Ｇ）を決定することと、
   前記制御ユニット（３６）によって、前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に対する前記接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓ）が一緒になって結果として生じる全体荷重ベクトル（Ｒ）をもたらし、前記結果として生じる全体荷重ベクトル（Ｒ）と前記目標全体荷重ベクトル（Ｇ）との間の差分限界（ＤＭ）が所定の差分限界閾値以下になるように、前記サブセットに存在しない前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の前記地面係合部材（１２，１６，３８，４０）に対する接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０）を決定することと、
   前記制御ユニット（３６）によって、前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の各地面係合部材に前記接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓ）を加えることと、その後、
   前記制御ユニット（３６）によって、前記サブセットにおける少なくとも１つの地面係合部材（１４，４２）について、前記地面係合部材（１４，４２）に関連する道路部分（１８）の道路能力を示すパラメータを決定することと、
   を含む方法。
2. 前記目標全体荷重ベクトル（Ｇ）を決定することは、前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の各地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０）に前記接触力を加える前に、前記車両（１０）に与える初期全体荷重ベクトル（Ｉ）を決定することを含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記車両（１０）は、当該車両（１０）を第１及び第２の縦半分（ｉ，ii）に分ける前後方向の中心面を有し、前記サブセットにおける第１の地面係合部材（１４）が、前記第１の縦半分（ｉ）に配置され、前記サブセットにおける第２の地面係合部材（４２）が、前記第２の縦半分（ii）に配置された、
   請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の各地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に前記接触力を加えることは、ランプ関数を使用して前記接触力を加えることを含む、
   請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の方法。
5. 前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）は、１つ以上の車輪を含む、
   請求項１～請求項４のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記地面係合部材（１４，４２）に関連する前記道路部分（１８）の前記道路能力を示す前記パラメータは、前記地面係合部材（１４，４２）と前記道路部分（１８）との間の摩擦値（μ）である、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記地面係合部材（１４，４２）と前記道路部分（１８）との間の前記摩擦値（μ）を決定することは、前記地面係合部材にトルクを与えることを含む、
   請求項１～請求項６のいずれか１つに記載の方法。
8. 前記地面係合部材（１４，４２）にトルクを与えることは、前記ランプ関数を使用して前記トルクを加えることを含む、
   請求項４を引用する請求項７に記載の方法。
9. 前記地面係合部材（１４，４２）に関連する前記道路部分（１８）の前記道路能力を示す前記パラメータは、前記車両（１０）を支持する前記道路部分の耐荷重能力を示す耐荷重能力値である、
   請求項１～請求項８のいずれか１つに記載の方法。
10. 前記車両（１０）は、車両フレーム（２２）と、前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）を前記車両フレーム（２２）に連結するサスペンションシステム（２０）と、を含み、
    前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の各地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に前記接触力を加える特徴は、前記サスペンションシステム（２０）を動作させることを含む、
    請求項１～請求項９のいずれか１つに記載の方法。
11. 各接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓ）は、前記関連する地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に与えられる垂直力を含む、
    請求項１～請求項１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 少なくとも１つの接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓ）は、前記関連する地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に与えられる前記垂直力及び摩擦力を含む、
    請求項１１に記載の方法。
13. 車両（１０）を支持する道路部分（１８）の道路能力を示すパラメータを決定する制御ユニット（３６）であって、前記車両（１０）は、車両フレーム（２２）と、複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）と、前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）を前記車両フレーム（２２）に連結するサスペンションシステム（２０）と、を含み、
    前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）のサブセットにおける各地面係合部材（１４，４２）について、前記地面係合部材（１４，４２）と前記道路部分（１８）との間の接触力（Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_４２，Ｓ）を設定し、
    少なくとも垂直荷重及び傾斜モーメントを含む、前記車両（１０）に与える目標全体荷重ベクトル（Ｇ）を決定し、
    前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に対する前記接触力が一緒になって結果として生じる全体荷重ベクトル（Ｒ）をもたらし、前記結果として生じる全体荷重ベクトル（Ｒ）と前記目標全体荷重ベクトル（Ｇ）との間の差分限界（ＤＭ）が所定の差分限界閾値以下になるように、前記サブセットに存在しない前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の前記地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に対する接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０）を決定し、
    前記サスペンションシステム（２０）に情報を発して、前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の各地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に前記接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓ）を与え、その後、
    前記サブセットにおける少なくとも１つの地面係合部材（１４，４２）について、前記地面係合部材（１４，４２）に関連する前記道路部分（１８）の道路能力を示すパラメータを決定する、
    ように構成された制御ユニット（３６）。
14. 前記制御ユニット（３６）が、前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の各地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に前記接触力を加える前に、前記車両（１０）に与えられる初期全体荷重ベクトル（Ｉ）を決定することによって前記目標全体荷重ベクトル（Ｇ）を決定するように適合された、
    請求項１３に記載の制御ユニット（３６）。
15. 前記車両（１０）は、当該車両（１０）を第１及び第２の縦半分（ｉ，ii）に分ける前後方向の中心面を有し、前記サブセットにおける第１の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）が、前記第１の縦半分（ｉ）に配置され、前記サブセットにおける第２の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）が、前記第２の縦半分（ii）に配置された、
    請求項１３又は請求項１４に記載の制御ユニット（３６）。
16. 前記制御ユニット（３６）が、前記サスペンションシステム（２０）に情報を発して、ランプ関数を使用して前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）の中の各地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に前記接触力を加えるように適合された、
    請求項１３～請求項１５のいずれか１つに記載の制御ユニット（３６）。
17. 前記地面係合部材（１４，４２）に関連する前記道路部分（１８）の道路能力を示す前記パラメータは、前記地面係合部材（１４，４２）と前記道路部分（１８）との間の摩擦値（μ）である、
    請求項１３～請求項１６のいずれか１つに記載の制御ユニット（３６）。
18. 前記制御ユニット（３６）が、前記地面係合部材（１４，４２）にトルクを与える信号を発することによって、前記地面係合部材（１４，４２）と前記道路部分（１８）との間の前記摩擦力（μ）を決定するように適合された、
    請求項１７に記載の制御ユニット（３６）。
19. 前記制御ユニット（３６）が、前記ランプ関数を使用して前記地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）にトルクを与える信号を発するように適合された、
    請求項１６を引用する請求項１８に記載の制御ユニット（３６）。
20. 前記地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に関連する前記道路部分（１８）の前記道路能力を示す前記パラメータは、前記車両（１０）を支持する前記道路部分の耐荷重能力を示す耐荷重能力値である、
    請求項１３～請求項１９のいずれか１つに記載の制御ユニット（３６）。
21. 各接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓ）は、前記関連する地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に与えられる垂直力を含む、
    請求項１３～請求項２０のいずれか１つに記載の制御ユニット（３６）。
22. 少なくとも１つの接触力（Ｎ_１２，Ｎ_１４，Ｓ，Ｎ_１６，Ｎ_３８，Ｎ_４０，Ｎ_４２，Ｓ）は、前記関連する地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）に与えられる前記垂直力及び摩擦力を含む、
    請求項２１に記載の制御ユニット（３６）。
23. 請求項１３～請求項２２のいずれか１つに記載の制御ユニット（３６）を備えた車両（１０）。
24. 前記複数の地面係合部材（１２，１４，１６，３８，４０，４２）は、１つ以上の車輪を含む、
    請求項２３に記載の車両（１０）。