JPH06147963A - 接地荷重推定装置、前後加速度算出装置及び横加速度算出装置 - Google Patents
接地荷重推定装置、前後加速度算出装置及び横加速度算出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 数少ない検出信号より、接地荷重、前後及び
横加速度をそれぞれ推定又は算出する装置の提供。 【構成】 ハイトセンサ１ａ〜１ｄで検出した車両ばね
上・ばね下間の相対変位Ｙ、その微分値である相対速度
ｄＹ、相対加速度ｄ2 Ｙを用い、以下の接地荷重推定式
に基づいて上記接地荷重を算出する。 【数１】 （但し、Ｍ１はばね下荷重、Ｍ２はばね上荷重、Ｋ２は
サスペンションのばね定数、Ｃはアブソーバの減衰係
数、Ｙはばね上・ばね下間の相対変位） 相対変位Ｙ、相対速度ｄＹ、相対加速度ｄ2 Ｙまたは各
値にばね定数Ｋ２あるいは減衰係数Ｃを掛けたものの内
から一つ以上測定すれば、接地荷重Ｆを推定演算可能で
ある。また、その接地荷重を用いて前後及び横加速度を
算出できる。
横加速度をそれぞれ推定又は算出する装置の提供。 【構成】 ハイトセンサ１ａ〜１ｄで検出した車両ばね
上・ばね下間の相対変位Ｙ、その微分値である相対速度
ｄＹ、相対加速度ｄ2 Ｙを用い、以下の接地荷重推定式
に基づいて上記接地荷重を算出する。 【数１】 （但し、Ｍ１はばね下荷重、Ｍ２はばね上荷重、Ｋ２は
サスペンションのばね定数、Ｃはアブソーバの減衰係
数、Ｙはばね上・ばね下間の相対変位） 相対変位Ｙ、相対速度ｄＹ、相対加速度ｄ2 Ｙまたは各
値にばね定数Ｋ２あるいは減衰係数Ｃを掛けたものの内
から一つ以上測定すれば、接地荷重Ｆを推定演算可能で
ある。また、その接地荷重を用いて前後及び横加速度を
算出できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両各輪の接地荷重を
推定する接地荷重推定装置、その推定された接地荷重を
用いて車両に作用する前後加速度を算出する前後加速度
算出装置と横加速度を算出する横加速度算出装置に関す
る。
推定する接地荷重推定装置、その推定された接地荷重を
用いて車両に作用する前後加速度を算出する前後加速度
算出装置と横加速度を算出する横加速度算出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】車両の
接地荷重を推定しようとする場合、従来の技術ではサス
ペンションのばね下のアクスル部分にひずみゲージを取
り付け、そのひずみ具合いより接地荷重を推定する方法
があった。しかしこの方法では、ひずみゲージ、ひずみ
アンプが必要となり、非常に高価となる。またサスペン
ションのアクスル部分という過酷な条件下に測定装置を
搭載しなければならず、信頼性の面でも大きな問題があ
った。
接地荷重を推定しようとする場合、従来の技術ではサス
ペンションのばね下のアクスル部分にひずみゲージを取
り付け、そのひずみ具合いより接地荷重を推定する方法
があった。しかしこの方法では、ひずみゲージ、ひずみ
アンプが必要となり、非常に高価となる。またサスペン
ションのアクスル部分という過酷な条件下に測定装置を
搭載しなければならず、信頼性の面でも大きな問題があ
った。
【０００３】もう一つの方法として、ハイドロニューマ
チック車の場合、その油圧を測定することにより、接地
荷重を推定するすることが可能であったが、この方法も
ハイドロニューマチック車にしか応用できないものであ
った。そこで本発明は、既に搭載されている又は簡単に
搭載可能な、数少ない検出信号より接地荷重を検出する
装置、及び接地荷重に付随して前後及び横加速度を推定
あるいは算出する装置を提供することを目的とする。
チック車の場合、その油圧を測定することにより、接地
荷重を推定するすることが可能であったが、この方法も
ハイドロニューマチック車にしか応用できないものであ
った。そこで本発明は、既に搭載されている又は簡単に
搭載可能な、数少ない検出信号より接地荷重を検出する
装置、及び接地荷重に付随して前後及び横加速度を推定
あるいは算出する装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するためなされた本発明の接地荷重推定装置は、車両ば
ね上・ばね下間の相対変位または相対速度または相対加
速度の内の少なくとも一つを検出する検出手段と、該検
出手段により検出した相対変位または相対速度または相
対加速度に基づいて車両各輪の接地荷重を算出する接地
荷重算出手段とを備えたことを特徴とする。
するためなされた本発明の接地荷重推定装置は、車両ば
ね上・ばね下間の相対変位または相対速度または相対加
速度の内の少なくとも一つを検出する検出手段と、該検
出手段により検出した相対変位または相対速度または相
対加速度に基づいて車両各輪の接地荷重を算出する接地
荷重算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００５】そして、上記接地荷重算出手段は、上記相
対変位または相対速度または相対加速度の内の少なくと
も一つを用い、以下の接地荷重推定式、
対変位または相対速度または相対加速度の内の少なくと
も一つを用い、以下の接地荷重推定式、
【０００６】
【数２】
【０００７】（但し、Ｍ１はばね下荷重、Ｍ２はばね上
荷重、Ｋ２はサスペンションスプリングのばね定数、Ｃ
はアブソーバの減衰係数、Ｙはばね上・ばね下間の相対
変位、ｄＹは同相対速度、ｄ2 Ｙは同相対加速度であ
る。）に基づいて上記接地荷重を算出するとよい。ここ
で、上記接地荷重推定式によって接地荷重を推定する原
理について説明しておく。
荷重、Ｋ２はサスペンションスプリングのばね定数、Ｃ
はアブソーバの減衰係数、Ｙはばね上・ばね下間の相対
変位、ｄＹは同相対速度、ｄ2 Ｙは同相対加速度であ
る。）に基づいて上記接地荷重を算出するとよい。ここ
で、上記接地荷重推定式によって接地荷重を推定する原
理について説明しておく。
【０００８】図１に車両の一輪分に相当する一輪二自由
度モデルを示す。ここで、Ｍ１はばね下荷重、Ｍ２はば
ね上荷重、Ｋ２はサスペンションスプリングのばね定
数、Ｃはアブソーバの減衰係数、Ｋ１はタイヤのばね定
数、Ｘ０は路面変位、Ｘ１はばね下変位、Ｘ２はばね上
変位、Ｙはばね上・ばね下間の相対変位である。
度モデルを示す。ここで、Ｍ１はばね下荷重、Ｍ２はば
ね上荷重、Ｋ２はサスペンションスプリングのばね定
数、Ｃはアブソーバの減衰係数、Ｋ１はタイヤのばね定
数、Ｘ０は路面変位、Ｘ１はばね下変位、Ｘ２はばね上
変位、Ｙはばね上・ばね下間の相対変位である。
【０００９】ばね上・ばね下マスの運動方程式を考える
と以下の（１）及び（２）式のように表される。
と以下の（１）及び（２）式のように表される。
【００１０】
【数３】
【００１１】また、接地荷重Ｆは以下の（３）式のよう
に表されるので、上記（１），（２）式を代入して変形
すると、以下の（４）式のように表すことができる。
に表されるので、上記（１），（２）式を代入して変形
すると、以下の（４）式のように表すことができる。
【００１２】
【数４】
【００１３】この推定式中にはＭ１，Ｍ２，Ｋ２，Ｃの
可変パラメータが存在するが、Ｍ１，Ｍ２，Ｋ２はほぼ
一定であり、残りのＣも図２に示す速度ｄＹと減衰力推
定値（Ｃ・ｄＹ）との関係を示すグラフに基づいて、ｄ
Ｙが定まれば（Ｃ・ｄＹ）として推定することが可能で
ある。よって、ハイトセンサまたは圧電センサ等によ
り、ＹまたはｄＹまたはｄ2 Ｙが求まれば、接地荷重Ｆ
を推定することが可能である。
可変パラメータが存在するが、Ｍ１，Ｍ２，Ｋ２はほぼ
一定であり、残りのＣも図２に示す速度ｄＹと減衰力推
定値（Ｃ・ｄＹ）との関係を示すグラフに基づいて、ｄ
Ｙが定まれば（Ｃ・ｄＹ）として推定することが可能で
ある。よって、ハイトセンサまたは圧電センサ等によ
り、ＹまたはｄＹまたはｄ2 Ｙが求まれば、接地荷重Ｆ
を推定することが可能である。
【００１４】また、上記接地荷重推定装置を備え、その
接地荷重推定装置によって推定された接地荷重を用い、
車両前後輪の接地荷重差に基づいて車両に作用する前後
加速度を算出する前後加速度算出装置や、上記接地荷重
推定装置によって推定された接地荷重を用い、車両左右
輪の接地荷重差に基づいて車両に作用する横加速度を算
出する横加速度算出装置を得ることができる。これらの
装置により、従来のような前後Ｇセンサや横Ｇセンサを
必要とすることなく、前後加速度あるいは横加速度を算
出することができる。
接地荷重推定装置によって推定された接地荷重を用い、
車両前後輪の接地荷重差に基づいて車両に作用する前後
加速度を算出する前後加速度算出装置や、上記接地荷重
推定装置によって推定された接地荷重を用い、車両左右
輪の接地荷重差に基づいて車両に作用する横加速度を算
出する横加速度算出装置を得ることができる。これらの
装置により、従来のような前後Ｇセンサや横Ｇセンサを
必要とすることなく、前後加速度あるいは横加速度を算
出することができる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。ま
ず、前記接地荷重推定原理（図１及び図２を参照して説
明済み）に基づき、接地荷重推定装置の第１実施例を説
明する。本第１実施例はハイトセンサを用いた場合であ
る。
ず、前記接地荷重推定原理（図１及び図２を参照して説
明済み）に基づき、接地荷重推定装置の第１実施例を説
明する。本第１実施例はハイトセンサを用いた場合であ
る。
【００１６】図３に示すように、ハイトセンサ１ａ〜１
ｄは、前後輪４つの車輪１０１ａ〜１０１ｄとボディ１
０２間に取り付けられ、各車輪１０１ａ〜１０１ｄとボ
ディ１０２との距離を測定するものである。また、図４
に示すように制御装置１０を備えており、少なくともイ
ンターフェース回路１１、演算処理装置１３、記憶装置
１５を有するマイクロコンピュータで構成されている。
インターフェース回路１１の入力側にはハイトセンサ１
ａ〜１ｄからの信号がそれぞれ供給され、その出力側か
らは後述する接地荷重推定演算処理による演算結果Ｓａ
〜Ｓｄが出力される。
ｄは、前後輪４つの車輪１０１ａ〜１０１ｄとボディ１
０２間に取り付けられ、各車輪１０１ａ〜１０１ｄとボ
ディ１０２との距離を測定するものである。また、図４
に示すように制御装置１０を備えており、少なくともイ
ンターフェース回路１１、演算処理装置１３、記憶装置
１５を有するマイクロコンピュータで構成されている。
インターフェース回路１１の入力側にはハイトセンサ１
ａ〜１ｄからの信号がそれぞれ供給され、その出力側か
らは後述する接地荷重推定演算処理による演算結果Ｓａ
〜Ｓｄが出力される。
【００１７】接地荷重推定演算処理について、図５のフ
ローチャートを参照して説明する。なお、この演算処理
は、各ハイトセンサ１ａ〜１ｄからの信号に応じ、それ
ぞれ対応する車輪１０１ａ〜１０１ｄに関する値に基づ
いて演算が行われる。ステップ１００（以下単にＳ１０
０と言う。以下同様。）で初期設定がされた後、Ｓ１１
０でハイトセンサ１ａ〜１ｄからの相対変位（Ｙ）信号
を取り込み、Ｙの値を、メモリ１として記憶する。そし
て、Ｓ１２０において、相対変位（Ｙ）にゲイン（Ｋ
２）を掛けてばね力（Ｋ２・Ｙ）を得て、メモリ２とし
て記憶する。ここで、ゲイン（Ｋ２）はサスペンション
スプリングのばね定数である。
ローチャートを参照して説明する。なお、この演算処理
は、各ハイトセンサ１ａ〜１ｄからの信号に応じ、それ
ぞれ対応する車輪１０１ａ〜１０１ｄに関する値に基づ
いて演算が行われる。ステップ１００（以下単にＳ１０
０と言う。以下同様。）で初期設定がされた後、Ｓ１１
０でハイトセンサ１ａ〜１ｄからの相対変位（Ｙ）信号
を取り込み、Ｙの値を、メモリ１として記憶する。そし
て、Ｓ１２０において、相対変位（Ｙ）にゲイン（Ｋ
２）を掛けてばね力（Ｋ２・Ｙ）を得て、メモリ２とし
て記憶する。ここで、ゲイン（Ｋ２）はサスペンション
スプリングのばね定数である。
【００１８】Ｓ１３０では前記メモリ１（相対変位Ｙ）
を読み込み、微分処理して相対速度（ｄＹ）を求めてメ
モリ３として記憶し、Ｓ１４０において、アブソーバの
減衰係数（Ｃ）を相対速度（ｄＹ）に掛けて減衰力推定
値（Ｃ・ｄＹ）を得る。そして、Ｓ１５０で、メモリ２
（Ｋ２・Ｙ）を読み込み減衰力推定値（Ｃ・ｄＹ）に加
算し、Ｓ１６０でその加算したものにゲイン｛−（Ｍ１
＋Ｍ２）／Ｍ２｝を掛けてメモリ４として記憶する。こ
こで、Ｍ１は一輪当りのばね下荷重、Ｍ２は一輪当りの
ばね上荷重である。
を読み込み、微分処理して相対速度（ｄＹ）を求めてメ
モリ３として記憶し、Ｓ１４０において、アブソーバの
減衰係数（Ｃ）を相対速度（ｄＹ）に掛けて減衰力推定
値（Ｃ・ｄＹ）を得る。そして、Ｓ１５０で、メモリ２
（Ｋ２・Ｙ）を読み込み減衰力推定値（Ｃ・ｄＹ）に加
算し、Ｓ１６０でその加算したものにゲイン｛−（Ｍ１
＋Ｍ２）／Ｍ２｝を掛けてメモリ４として記憶する。こ
こで、Ｍ１は一輪当りのばね下荷重、Ｍ２は一輪当りの
ばね上荷重である。
【００１９】次にＳ１７０では、メモリ３（相対速度ｄ
Ｙ）を読み込み微分処理して相対加速度（ｄ2 Ｙ）を得
て、Ｓ１８０でゲイン（−Ｍ１）を掛ける。そして、Ｓ
１９０において、前記メモリ４を読み込んでＳ１８０で
の結果に加算すると以下の（５）式に示すようになり、
接地荷重（Ｆ）を推定することができる。
Ｙ）を読み込み微分処理して相対加速度（ｄ2 Ｙ）を得
て、Ｓ１８０でゲイン（−Ｍ１）を掛ける。そして、Ｓ
１９０において、前記メモリ４を読み込んでＳ１８０で
の結果に加算すると以下の（５）式に示すようになり、
接地荷重（Ｆ）を推定することができる。
【００２０】
【数５】
【００２１】最後にＳ２０００では、Ｓ１９０で演算さ
れた接地荷重（Ｆ）を出力して本処理を終了する。次に
接地荷重推定装置の第２実施例について説明する。上記
第１実施例では、ハイトセンサ１ａ〜１ｄを用いた例を
説明したが、本第２実施例では、ピエゾ素子等を用いた
圧電センサを搭載した場合について説明する。
れた接地荷重（Ｆ）を出力して本処理を終了する。次に
接地荷重推定装置の第２実施例について説明する。上記
第１実施例では、ハイトセンサ１ａ〜１ｄを用いた例を
説明したが、本第２実施例では、ピエゾ素子等を用いた
圧電センサを搭載した場合について説明する。
【００２２】図６に示すように、圧電センサ３ａ〜３ｄ
は、前後輪４つの車輪１０１ａ〜１０１ｄそれぞれに対
応して設けられたショックアブソーバのアブソーバロッ
ド１０３ａ〜１０３ｄに取り付けられており、減衰力の
変化率を測定するためのものである。また、上記第１実
施例と同様に、図７に示す制御装置２０を備えており、
少なくともインターフェース回路２１、演算処理装置２
３、記憶装置２５を有するマイクロコンピュータで構成
されている。インターフェース回路２１の入力側には圧
電センサ３ａ〜３ｄからの信号が供給され、その出力側
からは後述する接地荷重推定演算処理による演算結果Ｓ
ａ〜Ｓｄが出力される。
は、前後輪４つの車輪１０１ａ〜１０１ｄそれぞれに対
応して設けられたショックアブソーバのアブソーバロッ
ド１０３ａ〜１０３ｄに取り付けられており、減衰力の
変化率を測定するためのものである。また、上記第１実
施例と同様に、図７に示す制御装置２０を備えており、
少なくともインターフェース回路２１、演算処理装置２
３、記憶装置２５を有するマイクロコンピュータで構成
されている。インターフェース回路２１の入力側には圧
電センサ３ａ〜３ｄからの信号が供給され、その出力側
からは後述する接地荷重推定演算処理による演算結果Ｓ
ａ〜Ｓｄが出力される。
【００２３】本第２実施例による接地荷重推定演算処理
について、図８のフローチャートを参照して説明する。
なお、この演算処理は、各圧電センサ３ａ〜３ｄからの
信号に応じ、それぞれ対応する車輪１０１ａ〜１０１ｄ
に関する値に基づいて演算が行われる。
について、図８のフローチャートを参照して説明する。
なお、この演算処理は、各圧電センサ３ａ〜３ｄからの
信号に応じ、それぞれ対応する車輪１０１ａ〜１０１ｄ
に関する値に基づいて演算が行われる。
【００２４】Ｓ３００で初期設定がされた後、Ｓ３１０
で圧電センサ３ａ〜３ｄからの減衰力変化率（Ｃ・ｄ2
Ｙ）を取り込み、メモリ１として記憶する。そして、Ｓ
３２０において、Ｓ３１０で取り込んだ減衰力変化率
（Ｃ・ｄ2 Ｙ）を積分処理し、減衰力推定値（Ｃ・ｄ
Ｙ）を得てメモリ２として記憶する。Ｓ３３０では、図
２に示すｄＹと（Ｃ・ｄＹ）との関係を示すグラフに基
づいたマップ（図示せず）を参照して相対速度（ｄＹ）
を推定してメモリ３として記憶し、さらにメモリ２の減
衰力推定値（Ｃ・ｄＹ）より減衰係数（Ｃ）を推定す
る。
で圧電センサ３ａ〜３ｄからの減衰力変化率（Ｃ・ｄ2
Ｙ）を取り込み、メモリ１として記憶する。そして、Ｓ
３２０において、Ｓ３１０で取り込んだ減衰力変化率
（Ｃ・ｄ2 Ｙ）を積分処理し、減衰力推定値（Ｃ・ｄ
Ｙ）を得てメモリ２として記憶する。Ｓ３３０では、図
２に示すｄＹと（Ｃ・ｄＹ）との関係を示すグラフに基
づいたマップ（図示せず）を参照して相対速度（ｄＹ）
を推定してメモリ３として記憶し、さらにメモリ２の減
衰力推定値（Ｃ・ｄＹ）より減衰係数（Ｃ）を推定す
る。
【００２５】Ｓ３４０では、メモリ１（減衰力変化率
（Ｃ・ｄ2 Ｙ））とＳ３３０で推定された減衰係数
（Ｃ）とに基づき、相対加速度（ｄ2 Ｙ）を推定し、Ｓ
３５０でその相対加速度（ｄ2 Ｙ）にゲイン（−Ｍ１）
を掛けてメモリ４として記憶する。次に、Ｓ３６０で
は、メモリ３（相対速度ｄＹ）を読み込んで積分処理し
て相対変位（Ｙ）を推定する。そして、Ｓ３７０で、そ
の相対変位（Ｙ）にゲイン（Ｋ２）を掛けてばね力（Ｋ
２・Ｙ）を得た後、メモリ２（減衰力推定値（Ｃ・ｄ
Ｙ））と加算する。
（Ｃ・ｄ2 Ｙ））とＳ３３０で推定された減衰係数
（Ｃ）とに基づき、相対加速度（ｄ2 Ｙ）を推定し、Ｓ
３５０でその相対加速度（ｄ2 Ｙ）にゲイン（−Ｍ１）
を掛けてメモリ４として記憶する。次に、Ｓ３６０で
は、メモリ３（相対速度ｄＹ）を読み込んで積分処理し
て相対変位（Ｙ）を推定する。そして、Ｓ３７０で、そ
の相対変位（Ｙ）にゲイン（Ｋ２）を掛けてばね力（Ｋ
２・Ｙ）を得た後、メモリ２（減衰力推定値（Ｃ・ｄ
Ｙ））と加算する。
【００２６】続いてＳ３８０では、Ｓ３７０での結果
（Ｃ・ｄＹ＋Ｋ２・Ｙ）にゲイン｛−（Ｍ１＋Ｍ２）／
Ｍ２｝を掛ける。そして、Ｓ３９０において、メモリ４
を読み込み、Ｓ３８０での結果を加算すると以下の
（６）式に示すようになり、接地荷重（Ｆ）を推定する
ことができる。
（Ｃ・ｄＹ＋Ｋ２・Ｙ）にゲイン｛−（Ｍ１＋Ｍ２）／
Ｍ２｝を掛ける。そして、Ｓ３９０において、メモリ４
を読み込み、Ｓ３８０での結果を加算すると以下の
（６）式に示すようになり、接地荷重（Ｆ）を推定する
ことができる。
【００２７】
【数６】
【００２８】最後にＳ４００では、Ｓ３９０で演算され
た接地荷重（Ｆ）を出力して本処理を終了する。なお、
上記第１実施例ではハイトセンサ１ａ〜１ｄから取り込
んだ相対変位（Ｙ）を用い、第２実施例では圧電センサ
３ａ〜３ｄから取り込んだ減衰力変化率（Ｃ・ｄ2 Ｙ）
を用いて演算した例を示したが、上述した接地荷重推定
原理より相対変位（Ｙ）、相対速度（ｄＹ）、相対加速
度（ｄ2 Ｙ）または各値にばね定数（Ｋ２）あるいは減
衰係数（Ｃ）を掛けたものの内から一つ以上測定すれ
ば、接地荷重（Ｆ）を推定演算することが可能である。
た接地荷重（Ｆ）を出力して本処理を終了する。なお、
上記第１実施例ではハイトセンサ１ａ〜１ｄから取り込
んだ相対変位（Ｙ）を用い、第２実施例では圧電センサ
３ａ〜３ｄから取り込んだ減衰力変化率（Ｃ・ｄ2 Ｙ）
を用いて演算した例を示したが、上述した接地荷重推定
原理より相対変位（Ｙ）、相対速度（ｄＹ）、相対加速
度（ｄ2 Ｙ）または各値にばね定数（Ｋ２）あるいは減
衰係数（Ｃ）を掛けたものの内から一つ以上測定すれ
ば、接地荷重（Ｆ）を推定演算することが可能である。
【００２９】前後輪４つの車輪１０１ａ〜１０１ｄそれ
ぞれの接地荷重Ｆが求められると、これに付随して、車
両の減速・加速状態及び旋回状態を判定することが可能
となる。まず、接地荷重Ｆと前後Ｇとの関係を説明す
る。図９（Ａ）において、車両質量をＭ、地面から車両
重心までの距離をＨ、フロント車軸・重心間距離をＬ
１、ホイールベースをＬとし、制動減速度αでの制動中
の前輪の接地荷重をＦ１、後輪の接地荷重をＦ２とす
る。重力加速度をｇとすると、前後輪の接地荷重をＦ
１，Ｆ２はそれぞれ以下の（７）、（８）式に示すよう
になる。
ぞれの接地荷重Ｆが求められると、これに付随して、車
両の減速・加速状態及び旋回状態を判定することが可能
となる。まず、接地荷重Ｆと前後Ｇとの関係を説明す
る。図９（Ａ）において、車両質量をＭ、地面から車両
重心までの距離をＨ、フロント車軸・重心間距離をＬ
１、ホイールベースをＬとし、制動減速度αでの制動中
の前輪の接地荷重をＦ１、後輪の接地荷重をＦ２とす
る。重力加速度をｇとすると、前後輪の接地荷重をＦ
１，Ｆ２はそれぞれ以下の（７）、（８）式に示すよう
になる。
【００３０】
【数７】
【００３１】従って、前後輪の接地荷重差（Ｆ１−Ｆ
２）は、以下の（９）式に示すようになる。
２）は、以下の（９）式に示すようになる。
【００３２】
【数８】
【００３３】この（９）式を、縦軸が接地荷重差（Ｆ１
−Ｆ２）、横軸が減速度αのグラフとして表すと、図９
（Ｂ）のように直線で示され、前後輪の接地荷重差が車
両の前後Ｇに比例していることが判る。前後の荷重移動
量（上記（７）、（８）式中の（Ｈ／Ｌ）Ｍα）が車両
の前後Ｇに比例することから、前後輪の接地荷重差によ
り前後Ｇが得られる。
−Ｆ２）、横軸が減速度αのグラフとして表すと、図９
（Ｂ）のように直線で示され、前後輪の接地荷重差が車
両の前後Ｇに比例していることが判る。前後の荷重移動
量（上記（７）、（８）式中の（Ｈ／Ｌ）Ｍα）が車両
の前後Ｇに比例することから、前後輪の接地荷重差によ
り前後Ｇが得られる。
【００３４】次に、接地荷重Ｆと横Ｇとの関係を説明す
る。図１０（Ａ）において、車両質量をＭ、地面から車
両重心までの距離をＨ、ホイールトレッドをＴとし、遠
心加速度βでの旋回中の右輪接地荷重をＦ３、左輪の接
地荷重をＦ４とする。重力加速度をｇとすると、左右輪
の接地荷重をＦ３，Ｆ４はそれぞれ以下の（１０）、
（１１）式に示すようになる。
る。図１０（Ａ）において、車両質量をＭ、地面から車
両重心までの距離をＨ、ホイールトレッドをＴとし、遠
心加速度βでの旋回中の右輪接地荷重をＦ３、左輪の接
地荷重をＦ４とする。重力加速度をｇとすると、左右輪
の接地荷重をＦ３，Ｆ４はそれぞれ以下の（１０）、
（１１）式に示すようになる。
【００３５】
【数９】
【００３６】従って、左右輪の接地荷重差（Ｆ３−Ｆ
４）は、以下の（１２）式に示すようになる。
４）は、以下の（１２）式に示すようになる。
【００３７】
【数１０】
【００３８】この（１２）式を、縦軸が接地荷重差（Ｆ
３−Ｆ４）、横軸が遠心加速度βのグラフとして表す
と、図１０（Ｂ）のように直線で示され、左右輪の接地
荷重差が車両の横Ｇに比例していることが判る。左右の
荷重移動量（上記（１０）、（１１）式中の（Ｈ／Ｔ）
Ｍβ）が車両の左右Ｇに比例することから、左右輪の接
地荷重差により横Ｇが得られる。
３−Ｆ４）、横軸が遠心加速度βのグラフとして表す
と、図１０（Ｂ）のように直線で示され、左右輪の接地
荷重差が車両の横Ｇに比例していることが判る。左右の
荷重移動量（上記（１０）、（１１）式中の（Ｈ／Ｔ）
Ｍβ）が車両の左右Ｇに比例することから、左右輪の接
地荷重差により横Ｇが得られる。
【００３９】これらの前後Ｇ及び横Ｇの情報を基にして
車両の減速・加速及び旋回状態を判定することができ、
ＡＢＳ・ＴＲＣ制御への応用も可能となる。４輪若しく
はそれ以下の各輪のハイトセンサ１ａ〜１ｄの出力を用
いて各輪の接地荷重または車両の前後Ｇ・横Ｇが検出で
きることにより、以下に示す点でＡＢＳ・ＴＲＣ装置へ
の応用が可能となる。なお、図１１には、以下に説明す
る、ハイトセンサ１ａ〜１ｄを応用したＡＢＳ・ＴＲＣ
装置及び電子制御サスペンション装置の実施例を示すブ
ロック図である。各構成の詳しい説明は省略する。
車両の減速・加速及び旋回状態を判定することができ、
ＡＢＳ・ＴＲＣ制御への応用も可能となる。４輪若しく
はそれ以下の各輪のハイトセンサ１ａ〜１ｄの出力を用
いて各輪の接地荷重または車両の前後Ｇ・横Ｇが検出で
きることにより、以下に示す点でＡＢＳ・ＴＲＣ装置へ
の応用が可能となる。なお、図１１には、以下に説明す
る、ハイトセンサ１ａ〜１ｄを応用したＡＢＳ・ＴＲＣ
装置及び電子制御サスペンション装置の実施例を示すブ
ロック図である。各構成の詳しい説明は省略する。
【００４０】まず、従来、段差乗越し時にＡＢＳが誤作
動して制動不足が生じていた点について説明する。図１
２に示すように、従来は車輪速度信号のみで制御を実行
していたものを、車輪速度信号に加えてハイトセンサ１
ａ〜１ｄから得られた接地荷重も考慮することにより、
例えば接地荷重の一時的な抜けである段差を検出し、こ
れに対して適切な処置を行う。
動して制動不足が生じていた点について説明する。図１
２に示すように、従来は車輪速度信号のみで制御を実行
していたものを、車輪速度信号に加えてハイトセンサ１
ａ〜１ｄから得られた接地荷重も考慮することにより、
例えば接地荷重の一時的な抜けである段差を検出し、こ
れに対して適切な処置を行う。
【００４１】すなわち、車輪速度の、一時的な急激な落
込みと復帰に対応して、接地荷重の一時的な急激な抜け
と復帰がある場合は判定した時点でブレーキ油圧の減圧
を中止し、即時にドライバの意図するブレーキ油圧に復
帰させ、制動力の抜けを極力防ぐものとする。これによ
り、大きな制動不足は発生せず、段差乗越しがあっても
ドライバは違和感なく制動できる。
込みと復帰に対応して、接地荷重の一時的な急激な抜け
と復帰がある場合は判定した時点でブレーキ油圧の減圧
を中止し、即時にドライバの意図するブレーキ油圧に復
帰させ、制動力の抜けを極力防ぐものとする。これによ
り、大きな制動不足は発生せず、段差乗越しがあっても
ドライバは違和感なく制動できる。
【００４２】次に、旋回制動時にＡＢＳで制動力を大き
くかけるべき外輪側のブレーキ油圧を抑えることにより
制動距離が延びてしまう傾向にあった点について図１３
を参照しながら説明する。図１３（Ａ）には従来の制御
における結果を示してあり、早期作動による初期減速度
不足が見られる。
くかけるべき外輪側のブレーキ油圧を抑えることにより
制動距離が延びてしまう傾向にあった点について図１３
を参照しながら説明する。図１３（Ａ）には従来の制御
における結果を示してあり、早期作動による初期減速度
不足が見られる。
【００４３】それに対して、本実施例のＡＢＳ制御によ
れば、ハイトセンサ１ａ〜１ｄの出力により各輪の接地
荷重を得ることや、ハイトセンサ１ａ〜１ｄの左右輪の
出力差により車両横Ｇを得ることによって旋回状態を検
出し、これに対して適切な処置を行う。すなわち、図１
３（Ｂ）に示すように、ハイトセンサ１ａ〜１ｄからの
信号より得られた旋回程度に基づいて内輪側は早めに制
動力を抑え込み、逆に外輪側は極力制動力をかけるよう
にして、早期作動感をなくすと共に、初期減速度を向上
させることができ、その後も旋回状態に応じた内外輪の
独立制御が可能となる。
れば、ハイトセンサ１ａ〜１ｄの出力により各輪の接地
荷重を得ることや、ハイトセンサ１ａ〜１ｄの左右輪の
出力差により車両横Ｇを得ることによって旋回状態を検
出し、これに対して適切な処置を行う。すなわち、図１
３（Ｂ）に示すように、ハイトセンサ１ａ〜１ｄからの
信号より得られた旋回程度に基づいて内輪側は早めに制
動力を抑え込み、逆に外輪側は極力制動力をかけるよう
にして、早期作動感をなくすと共に、初期減速度を向上
させることができ、その後も旋回状態に応じた内外輪の
独立制御が可能となる。
【００４４】これにより、旋回時の制動距離短縮を、高
価な横Ｇセンサを用いなくても、一般的にエアサスペン
ション装着車に車高調整用として元々装備されているハ
イトセンサ１ａ〜１ｄを転用することで達成できる。ま
た、従来は前後Ｇセンサによる減速度検出により行って
いたＡＢＳ制御時の路面μ推定や、通常ブレーキでの前
後ブレーキ力配分制御を、高価な前後Ｇセンサを用いな
くて、上記同様エアサスペンション装着車に車高調整用
として元々装備されているハイトセンサ１ａ〜１ｄを転
用（前後輪の出力差が前後Ｇに相当、またはハイトセン
サ１ａ〜１ｄにより各輪接地荷重の変化を考慮）するこ
とにより、実施することが可能となる。
価な横Ｇセンサを用いなくても、一般的にエアサスペン
ション装着車に車高調整用として元々装備されているハ
イトセンサ１ａ〜１ｄを転用することで達成できる。ま
た、従来は前後Ｇセンサによる減速度検出により行って
いたＡＢＳ制御時の路面μ推定や、通常ブレーキでの前
後ブレーキ力配分制御を、高価な前後Ｇセンサを用いな
くて、上記同様エアサスペンション装着車に車高調整用
として元々装備されているハイトセンサ１ａ〜１ｄを転
用（前後輪の出力差が前後Ｇに相当、またはハイトセン
サ１ａ〜１ｄにより各輪接地荷重の変化を考慮）するこ
とにより、実施することが可能となる。
【００４５】さらに、ＡＢＳにおいて制動力の絶対値を
素早くコントロールできるアクチュエータを用いれば、
接地荷重と制動力の絶対値及び車輪速度でのスリップ状
態から路面μを推定しながら、接地荷重と路面μによっ
て最適な制動力を得ることができる。そして、段差・波
状路・砂利道での走行、あるいは旋回等の接地荷重の変
化に対して最適な制動力を加え、さらに小修正を加える
という目標制動力の推定・フィードバックが可能とな
り、各種特殊路面でのＡＢＳ制御の制動不足が改善でき
る。
素早くコントロールできるアクチュエータを用いれば、
接地荷重と制動力の絶対値及び車輪速度でのスリップ状
態から路面μを推定しながら、接地荷重と路面μによっ
て最適な制動力を得ることができる。そして、段差・波
状路・砂利道での走行、あるいは旋回等の接地荷重の変
化に対して最適な制動力を加え、さらに小修正を加える
という目標制動力の推定・フィードバックが可能とな
り、各種特殊路面でのＡＢＳ制御の制動不足が改善でき
る。
【００４６】一方、ＡＢＳと同様にＴＲＣにおいても、
従来は段差乗越し時にＴＲＣが誤作動、加速不足が生じ
ていた点について説明する。図１４に示すように、従来
は車輪速度信号のみで制御を実行していたものを、車輪
速度信号に加えてハイトセンサ１ａ〜１ｄから得られた
接地荷重も考慮することにより、例えば接地荷重の一時
的な抜けである段差を検出し、これに対して適切な処置
を行う。
従来は段差乗越し時にＴＲＣが誤作動、加速不足が生じ
ていた点について説明する。図１４に示すように、従来
は車輪速度信号のみで制御を実行していたものを、車輪
速度信号に加えてハイトセンサ１ａ〜１ｄから得られた
接地荷重も考慮することにより、例えば接地荷重の一時
的な抜けである段差を検出し、これに対して適切な処置
を行う。
【００４７】すなわち、車輪速度の、一時的な急激な持
ち上がりと復帰に対応して、接地荷重の一時的な急激な
抜けと復帰がある場合は、判定した時点でブレーキ油圧
の増圧を中止し、即時にドライバの意図する駆動力に復
帰させ、駆動力の抜けを極力防ぐものとする。これによ
り、大きな加速不足は発生せず、段差乗越しがあっても
ドライバは違和感なく加速できる。
ち上がりと復帰に対応して、接地荷重の一時的な急激な
抜けと復帰がある場合は、判定した時点でブレーキ油圧
の増圧を中止し、即時にドライバの意図する駆動力に復
帰させ、駆動力の抜けを極力防ぐものとする。これによ
り、大きな加速不足は発生せず、段差乗越しがあっても
ドライバは違和感なく加速できる。
【００４８】また、従来は、ＴＲＣにおいて前後・横Ｇ
センサ及び操舵角センサを用いてドライバの操舵・加速
意志に対する旋回加速・トレース性の向上を行ってい
た。それに対して、高価な前後・横Ｇセンサを用いなく
ても、エアサスペンション装着車に車高調整用として元
々装備されているハイトセンサ１ａ〜１ｄを転用（な
お、前後輪の出力差が前後Ｇに相当、左右輪の出力差が
横Ｇに相当、またはハイトセンサ１ａ〜１ｄによる各輪
接地荷重の変化を考慮）することにより、実施すること
が可能となる。
センサ及び操舵角センサを用いてドライバの操舵・加速
意志に対する旋回加速・トレース性の向上を行ってい
た。それに対して、高価な前後・横Ｇセンサを用いなく
ても、エアサスペンション装着車に車高調整用として元
々装備されているハイトセンサ１ａ〜１ｄを転用（な
お、前後輪の出力差が前後Ｇに相当、左右輪の出力差が
横Ｇに相当、またはハイトセンサ１ａ〜１ｄによる各輪
接地荷重の変化を考慮）することにより、実施すること
が可能となる。
【００４９】さらに、側溝等に駆動輪が一輪脱輪した場
合には、ハイトセンサ１ａ〜１ｄ出力のモニタにより一
輪のみの出力が急激に変化し、接地荷重がほとんどなく
なることから、その判定が可能となり、これに対して適
切な処置が行える。すなわち、エンジン制御のＴＲＣで
は脱出不可能なため、警告を発してＴＲＣを解除する
か、またはより積極的にデフロック等の機能を使うこと
により脱出可能とする。
合には、ハイトセンサ１ａ〜１ｄ出力のモニタにより一
輪のみの出力が急激に変化し、接地荷重がほとんどなく
なることから、その判定が可能となり、これに対して適
切な処置が行える。すなわち、エンジン制御のＴＲＣで
は脱出不可能なため、警告を発してＴＲＣを解除する
か、またはより積極的にデフロック等の機能を使うこと
により脱出可能とする。
【００５０】また、ブレーキ制御のＴＲＣにおいては、
脱出可能な場合は良いが、脱出不可能な場合にはブレー
キ装置及びＴＲＣ装置を保護する意味で、ある制限時間
を設け、警告を発してＴＲＣを解除しブレーキの長時間
負荷を制限するとよい。さらにまた、４輪若しくはそれ
以下の各輪のハイトセンサ１ａ〜１ｄの出力を用いて各
輪の接地荷重を検出することにより、以下に示す点で電
子制御サスペンション装置への応用が可能となる。
脱出可能な場合は良いが、脱出不可能な場合にはブレー
キ装置及びＴＲＣ装置を保護する意味で、ある制限時間
を設け、警告を発してＴＲＣを解除しブレーキの長時間
負荷を制限するとよい。さらにまた、４輪若しくはそれ
以下の各輪のハイトセンサ１ａ〜１ｄの出力を用いて各
輪の接地荷重を検出することにより、以下に示す点で電
子制御サスペンション装置への応用が可能となる。
【００５１】従来の電子制御サスペンション装置では、
砂利路等荒れた路面を走行した場合に乗心地向上のため
減衰力をソフトにする方向にあった。しかし、減衰力を
ソフトにした場合、ばね下共振によりばね下がばたつ
き、接地荷重が大きく変化するため操縦安定性が悪くな
ると言う欠点があった。そこで、ハイトセンサ１ａ〜１
ｄから得られた接地荷重を用いて適切な制御を行うこと
により、操安性と乗心地との両立が可能となる。
砂利路等荒れた路面を走行した場合に乗心地向上のため
減衰力をソフトにする方向にあった。しかし、減衰力を
ソフトにした場合、ばね下共振によりばね下がばたつ
き、接地荷重が大きく変化するため操縦安定性が悪くな
ると言う欠点があった。そこで、ハイトセンサ１ａ〜１
ｄから得られた接地荷重を用いて適切な制御を行うこと
により、操安性と乗心地との両立が可能となる。
【００５２】例えば、図１５に示すように、ハイト信号
を読み込んで接地荷重を推定し、バンドパスフィルタ
（例えば１０〜１５Ｈｚ）を掛けて、ばたつきレベル
（例えば所定の値に応じて予め設定されたレベル１〜
３）が決まる。一方、加速度信号が読み込まれ、バンド
パスフィルタ（例えば４〜８Ｈｚ）を掛けて、ごつごつ
レベル（例えば所定の値に応じて予め設定されたレベル
１〜３）が決まる。
を読み込んで接地荷重を推定し、バンドパスフィルタ
（例えば１０〜１５Ｈｚ）を掛けて、ばたつきレベル
（例えば所定の値に応じて予め設定されたレベル１〜
３）が決まる。一方、加速度信号が読み込まれ、バンド
パスフィルタ（例えば４〜８Ｈｚ）を掛けて、ごつごつ
レベル（例えば所定の値に応じて予め設定されたレベル
１〜３）が決まる。
【００５３】これらばたつきレベル１〜３及びごつごつ
レベル１〜３の組み合せに対応して予め設定されている
減衰力レベルマップ（本実施例ではソフトＳ、ミドルソ
フトＭＳ、ミドルＭ、ミドルハードＭＨ、ハードＨの５
種類が設定されている。）を参照して最適な減衰力を決
定し、アクチュエータに出力する。
レベル１〜３の組み合せに対応して予め設定されている
減衰力レベルマップ（本実施例ではソフトＳ、ミドルソ
フトＭＳ、ミドルＭ、ミドルハードＭＨ、ハードＨの５
種類が設定されている。）を参照して最適な減衰力を決
定し、アクチュエータに出力する。
【００５４】このように、ハイトセンサ１ａ〜１ｄから
得られた接地荷重の変動を見ることにより、操安性悪化
の程度を知ることができるので、それに応じて減衰力を
ハードにすることにより操安性の向上を図ることができ
る。
得られた接地荷重の変動を見ることにより、操安性悪化
の程度を知ることができるので、それに応じて減衰力を
ハードにすることにより操安性の向上を図ることができ
る。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の接地荷重
推定装置は、車両ばね上・ばね下間の相対変位または相
対速度または相対加速度の内の少なくとも一つに基づい
て車両各輪の接地荷重を算出することができる。そし
て、前後加速度算出装置や横加速度算出装置は、その接
地荷重推定装置によって推定された接地荷重を用いて車
両に作用する前後加速度や横加速度を算出するため、従
来の前後Ｇセンサや横Ｇセンサに比べ簡易となる。
推定装置は、車両ばね上・ばね下間の相対変位または相
対速度または相対加速度の内の少なくとも一つに基づい
て車両各輪の接地荷重を算出することができる。そし
て、前後加速度算出装置や横加速度算出装置は、その接
地荷重推定装置によって推定された接地荷重を用いて車
両に作用する前後加速度や横加速度を算出するため、従
来の前後Ｇセンサや横Ｇセンサに比べ簡易となる。
【図１】 車両の一輪分に相当する一輪二自由度モデル
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】 速度ｄＹと減衰力推定値Ｃ・ｄＹとの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】 ハイトセンサを備えた４輪車両モデルを示す
概略説明図である。
概略説明図である。
【図４】 接地荷重推定装置の第１実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】 第１実施例における接地荷重推定演算処理を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図６】 圧電センサの配置を示すショックアブソーバ
の断面図である。
の断面図である。
【図７】 接地荷重推定装置の第２実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図８】 第２実施例における接地荷重推定演算処理を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図９】 （Ａ）は接地荷重Ｆと前後Ｇとの関係を示す
ための説明図、（Ｂ）は縦軸を接地荷重差、横軸を減速
度αとしたグラフである。
ための説明図、（Ｂ）は縦軸を接地荷重差、横軸を減速
度αとしたグラフである。
【図１０】 （Ａ）は接地荷重Ｆと横Ｇとの関係を示す
ための説明図、（Ｂ）は縦軸を接地荷重差、横軸を遠心
加速度βとしたグラフである。
ための説明図、（Ｂ）は縦軸を接地荷重差、横軸を遠心
加速度βとしたグラフである。
【図１１】 ハイトセンサを応用したＡＢＳ・ＴＲＣ装
置及び電子制御サスペンション装置の実施例を示すブロ
ック図である。
置及び電子制御サスペンション装置の実施例を示すブロ
ック図である。
【図１２】 段差乗越し時のＡＢＳ制御へハイトセンサ
を応用した結果を示すタイムチャートである。
を応用した結果を示すタイムチャートである。
【図１３】 旋回制動時のＡＢＳ制御への応用を示すタ
イムチャートであり、（Ａ）は従来の結果、（Ｂ）はハ
イトセンサを応用した本実施例での結果をそれぞれ示
す。
イムチャートであり、（Ａ）は従来の結果、（Ｂ）はハ
イトセンサを応用した本実施例での結果をそれぞれ示
す。
【図１４】 段差乗越し時のＴＲＣ制御へハイトセンサ
を応用した結果を示すタイムチャートである。
を応用した結果を示すタイムチャートである。
【図１５】 減衰力決定に関して電子制御サスペンショ
ン装置へハイトセンサを応用した場合の手順を示す流れ
図である。
ン装置へハイトセンサを応用した場合の手順を示す流れ
図である。
１ａ〜１ｄ…ハイトセンサ、 ３ａ〜３ｄ…圧電セン
サ、１０，２０…制御装置、 １１，２１…イン
ターフェース回路、１３，２３…演算処理装置、 １
５，２５…記憶装置、１０１ａ〜１０１ｄ…車輪、
１０２…ボディ、１０３ａ〜１０３ｄ…アブソーバ
ロッド
サ、１０，２０…制御装置、 １１，２１…イン
ターフェース回路、１３，２３…演算処理装置、 １
５，２５…記憶装置、１０１ａ〜１０１ｄ…車輪、
１０２…ボディ、１０３ａ〜１０３ｄ…アブソーバ
ロッド
フロントページの続き (72)発明者 石川 浩 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 車両ばね上・ばね下間の相対変位または
相対速度または相対加速度の内の少なくとも一つを検出
する検出手段と、該検出手段により検出した相対変位ま
たは相対速度または相対加速度に基づいて車両各輪の接
地荷重を推定する接地荷重推定手段とを備えたことを特
徴とする接地荷重推定装置。 - 【請求項２】 上記接地荷重推定手段は、上記検出手段
により検出した相対変位または相対速度または相対加速
度の内の少なくとも一つを用い、以下の接地荷重推定
式、 【数１】 （但し、Ｍ１はばね下荷重、Ｍ２はばね上荷重、Ｋ２は
サスペンションスプリングのばね定数、Ｃはアブソーバ
の減衰係数、Ｙはばね上・ばね下間の相対変位、ｄＹは
同相対速度、ｄ2 Ｙは同相対加速度である。）に基づい
て上記接地荷重を推定することを特徴とする請求項１記
載の接地荷重推定装置。 - 【請求項３】 上記請求項１または２記載の接地荷重推
定装置を備え、該接地荷重推定装置によって推定された
接地荷重を用い、車両前後輪の接地荷重差に基づいて車
両に作用する前後加速度を算出する前後加速度算出装
置。 - 【請求項４】 上記請求項１または２記載の接地荷重推
定装置を備え、該記載の接地荷重推定装置によって推定
された接地荷重を用い、車両左右輪の接地荷重差に基づ
いて車両に作用する横加速度を算出する横加速度算出装
置。
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| JP29728892A JP3158734B2 (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 接地荷重推定装置、前後加速度算出装置及び横加速度算出装置 |
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ID=17844578
Family Applications (1)
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