(57)【要約】【課題】  サスペンションシステムで行なわれる測定から、ホイールを支持する路面からホイールの長手方向に沿ってホイールに加えられる力の正確な決定を可能にする方法および装置を提供することにある。【解決手段】  ホイール（３）をボディに連結する手段（６）を有する車両を支持する路面からホイールに加えられる長手方向力（Ｆｘ）を決定する方法を開示する。本発明は、下記段階すなわち、連結手段の少なくとも１つの測定点のレベルで実際の力（ＦＡＸ）を測定する段階と、少なくとも１つの測定点からホイールに至る連結手段を介しての伝達から生じる、少なくとも実際の力に基いたボディ関連力（ＦＡＤＸ、ＦＡＸ）の力（ＦＤｘ、Ｆｘ）を計算する段階と、路面からホイールに加えられる長手方向力（Ｆｘ）を、伝達から生じる少なくとも力（ＦＤｘ、Ｆｘ）の関数として計算する段階とを有することに特徴を有する。
2005534564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール（３）をボディ（５）に連結する連結手段（４、６、１２、１３）を有する自動車（１）のホイール（３）を支持する路面からホイール（３）に加えられる長手方向力（Ｆｘ）を決定する方法において、
前記連結手段（４、６、１２、１３）の少なくとも１つの測定点（Ａ）のレベルで実際の力（ＦＡＸ）を測定する段階（２９）と、
前記少なくとも１つの測定点からホイールに至る前記連結手段を介しての伝達から生じる、少なくとも前記実際の力に基いたボディ関連力（ＦＡＤＸ、ＦＡＸ）の力（ＦＤｘ、Ｆｘ）を計算する段階（３３、１２５）と、
路面からホイールに加えられる前記長手方向力（Ｆｘ）を、伝達から生じる少なくとも前記力（ＦＤｘ、Ｆｘ）の関数として計算する段階（３６）とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記伝達から生じる力（ＦＤｘ、Ｆｘ）は、ホイールの舵取り角（α）、ボディ（５）に対するホイール（３）の垂直距離（ｚ）、ホイールに連結されたブレーキシステム（１０）の作動状態、および車両のエンジンによりホイールに加えられる駆動トルク（Γ）の中から選択された少なくとも１つのパラメータの関数として計算されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ホイールの舵取り角（α）が測定されかつ伝達から生じる前記力（ＦＤｘ、Ｆｘ）が舵取り角（α）の関数として計算される段階（２８、３４）を更に有することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記ボディ（５）に対するホイール（３）の垂直距離（ｚ）が測定されかつ伝達から生じる前記力（ＦＤｘ、Ｆｘ）が垂直距離（ｚ）の関数として計算される段階（２８、３４）を更に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ホイールに連結されたブレーキシステム（１０）の作動状態（Ｌ）が検出されかつ伝達から生じる力（ＦＤｘ、Ｆｘ）が作動状態の関数として計算されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記伝達から生じる力（ＦＤｘ、Ｆｘ）は、前記連結手段（４、６、１２、１３）を表す伝達関数（３３、１２５）を、前記ボディ関連力（ＦＡＤＸ、ＦＡＸ）に適用することにより計算されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記伝達関数は、少なくとも１つの神経回路網（３５、１２６）により適用されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ホイール（３）は駆動ホイールであり、前記車両のエンジンによりホイールに加えられる駆動トルク（Γ）が測定されかつ伝達から生じる力（ＦＤｘ、Ｆｘ）が駆動トルク（Γ）の関数として計算される段階（２０）を更に有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記ボディ関連力は前記実際の力（ＦＡＸ）からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか1項記載の方法。
【請求項１０】
駆動トルクに対する路面の反力を表すバーチャルなホイール駆動力（ＦＭｘ）が計算される段階（２２）を更に有し、
前記ボディ関連力（ＦＡＤＸ）はバーチャルなホイール駆動力（ＦＭｘ）に基いて定まり、
前記ボディ関連力の伝達から生じる力がバーチャルなホイール関連力（ＦＤｘ）として計算される段階（３３）と、
路面からホイールに加えられる前記長手方向力（Ｆｘ）が前記バーチャルなホイール関連駆動力（ＦＭｘ）および前記ホイール関連抵抗力（ＦＤｘ）の関数として計算される段階（３６）とを更に有することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記ボディ関連力（ＦＡＤＸ）を計算する段階は、
ホイールから前記連結手段（４、６、１２、１３）を介して少なくとも１つの測定点へのバーチャルなホイール関連駆動力の伝達から生じるバーチャルなボディ関連駆動力（ＦＡＭＸ）が計算される段階（２５）と、
前記ボディ関連力が、実際の力（ＦＡＸ）およびバーチャルなボディ関連駆動力（ＦＡＭＸ）の関数として、バーチャルなボディ関連抵抗力（ＦＡＤＸ）として計算される段階（３１）とを有し、
前記バーチャルなボディ関連抵抗力は前記少なくとも１つの測定点（Ａ）のレベルで適用されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの測定点は、前記連結手段（４、６、１２、１３）とボディ（５）との間の連結点（Ａ）を有し、測定された前記実際の力（ＦＡＸ）は前記連結点のレベルでボディに加えられることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記連結手段は、ホイール（３）が取付けられるハブ支持体（４）と、該ハブ支持体に連結されたサスペンションウィッシュボーンまたはアーム（６）と、弾性本体（１２ｃ）により連結された２つのマウントを備えた少なくとも１つの継手（１２）とを有し、前記マウントの第一のマウント（１２ａ）はサスペンションウィッシュボーン（６）に固定され、第二のマウント（１２ｂ）はボディ（５）に固定されかつ本体への少なくとも１つの連結点（Ａ）を構成することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記実際の力（ＦＡＸ）は、前記弾性ボディ（１２ｃ）の変形を決定することにより測定されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記実際の力（ＦＡＸ）は、車両（１）の長手方向（Ｘ）に対して平行に測定されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
ホイール（３）をボディ（５）に連結する連結手段（４、６、１２、１３）を有する自動車（１）のホイール（３）を支持する路面からホイール（３）に加えられる長手方向力（Ｆｘ）を決定する装置（４０）において、
前記連結手段（４、６、１２、１３）の少なくとも１つの測定点（Ａ）のレベルで実際の力（ＦＡＸ）を測定する手段（１４）と、
前記少なくとも１つの測定点からホイールに至る前記連結手段を介しての伝達から生じる、少なくとも前記実際の力（ＦＡＸ）に基いたボディ関連力（ＦＡＤＸ、ＦＡＸ）の力（ＦＤｘ、Ｆｘ）を計算する手段（３５、１２６）と、
路面からホイール（３）に加えられる前記長手方向力（Ｆｘ）を、伝達から生じる少なくとも前記力（ＦＤｘ、Ｆｘ）の関数として計算する手段（３７、１４４、１４５）とを有することを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記ホイールの舵取り角（α）を測定する手段（２４）を有し、伝達から生じる前記力（ＦＤｘ、Ｆｘ）が舵取り角（α）の関数として計算されることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記ボディ（５）に対するホイール（３）の垂直距離（ｚ）を測定する手段（２７）を有し、伝達から生じる前記力（ＦＤｘ、Ｆｘ）が垂直距離（ｚ）の関数として計算されることを特徴とする請求項１６または１７記載の装置。
【請求項１９】
前記ホイールに連結されたブレーキシステム（１０）の作動状態（Ｌ）を検出する手段（１１４）を有し、伝達から生じる力（ＦＤｘ、Ｆｘ）が作動状態の関数として計算されることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
前記車両のエンジンによりホイール（３）に加えられる駆動トルク（Γ）を測定する手段（２１）を有し、伝達から生じる力（ＦＤｘ、Ｆｘ）が駆動トルク（Γ）の関数として計算されることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
前記駆動トルク（Γ）に対する路面の反力を表すバーチャルなホイール関連駆動力（ＦＭｘ）を計算する手段（２３）と、
ホイールから前記連結手段（４、６、１２、１３）を介して少なくとも１つの測定点へのバーチャルなホイール関連駆動力（ＦＭｘ）の伝達から生じるバーチャルなボディ関連駆動力（ＦＡＭＸ）を計算する手段（２６）と、
実際の力（ＦＡＸ）およびバーチャルなボディ関連駆動力（ＦＡＭＸ）の関数として、バーチャルなボディ関連抵抗力（ＦＡＤＸ）として前記ボディ関連力を計算する手段（３２）とを有し、前記バーチャルなボディ関連抵抗力が前記少なくとも１つの測定点（Ａ）のレベルで適用され、
前記ボディ関連力の伝達から生じる前記力がバーチャルなホイール関連抵抗力（ＦＤｘ）として計算され、
前記路面からタイヤ（３）に加えられる前記長手方向力（Ｆｘ）が前記バーチャルなホイール関連駆動力（ＦＭｘ）および前記バーチャルなホイール関連抵抗力（ＦＤｘ）の関数として計算されることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のホイールを支持する路面からホイールの長手方向に沿ってホイールに加えられる力を決定する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のドライバが種々の困難な状況にあるときにドライバを補助するように設計された搭載型電子システムは知られている。最も良く知られているものは、疑いなく、車両の動的挙動に対するＡＢＳアンチブロッキングシステムおよびＥＳＰ電子調整システムである。
ＡＢＳシステムはブレーキングシステムに作用して、緊急制動時のホイールのブロッキングを防止する。ＥＳＰシステムも、例えば高速で急カーブに差しかかったときのような危険なコーナリングの状況で車両の経路を立て直すため、すなわち車両のあらゆるがオーバーステアまたはアンダーステア傾向に対抗するためにエンジン制御システムに必要であれば、ブレーキングシステムに作用する。
【０００３】
このようなシステムの共通点は、自動車の路面保持力を強化すること、より正確には、必要とする長手方向加速度および／または横方向加速度が、車両の走行道路すなわち路面がタイヤを介して車両に有効に伝達できる力の大きさを超えないように車両のハンドリングを適合させることである。これは、一方では前記力の大きさを適合させることにより、他方では制動力、エンジン回転数またはホイールのステアリング角度等のハンドリングパラメータを適合させることにより行なわれる。
かくして、ＡＢＳシステムは、ホイールに加えられる制動力を制御して、路面からタイヤに加えられる長手方向力を最高許容レベルに維持する。既知の方法では、この制御は、例えばＶｇ＝｜Ｒ・ω−Ｖｅ｜で定義されるタイヤの滑り速度Ｖｇの測定に基いて行なわれる。ここで、ωはホイールの回転速度、Ｒはホイールの外径、およびＶｅは車両の全速度である。
【０００４】
図５は、滑り速度Ｖｇに対する、タイヤと路面との間の摩擦係数μの変化を示すグラフである。このグラフは、摩擦係数μが最大になる最適滑り速度ＶｇＯがあることを示している。ホイールにより支持される荷重が一定であると考えると、最適滑り速度ＶｇＯはまた、タイヤに作用する荷重の力（これは摩擦係数μに比例する）を最大化する。
ワーキングブレーキの補助を受けて制動する間に、ホイールの滑り速度ＶｇがＶｇＯを超えると、ホイールに作用する荷重により加えられる力が低下し始め、車両の減速傾向を低下させると同時にホイールの減速傾向を増大させる。これは、制動中に、路面とホイールとの間の長手方向接触力が、車両を減速させる力およびホイールを駆動する力（この力は、ワーキングブレーキにより加えられる制動力に対抗する力である）の両方になることによる。これらの２つの傾向の結果により滑り速度が増大し、このことは、摩擦係数の低下を強調する。これらの条件下で、ホイールに加えられる制動力が完全に緩められない限り、ホイールは迅速に完全停止（これは、事実上、ホイールの安定平衡状況である）に向かう傾向を呈することは理解されよう。かくして、できる限り最短の制動を達成するためには、制動力は滑り速度ＶｇがＶｇＯを超えないようにして、制動力をできる限り大きくすべきである。
【０００５】
従って、安全対策として、ＡＢＳシステムは、図５に示すように、危険ゾーンＶｇ＞ＶｇＯを回避すべく、実質的にＶｇＯより低い滑り速度範囲Ｓ内で作動すべく古典的に調節される。システムの作動範囲をＶｇ＝ＶｇＯとなるまで理論的に拡大できると考えるかも知れないが、これは、実際には、ＶｇＯの変動性およびＶｇの測定誤差のため行なうことはできない。かくして、既知のＡＢＳシステムは、路面からホイールに加えられる力を、その最適値以下にしている。
この欠点を解消するには、例えばＡＢＳシステムの制動力制御アルゴリズムを、滑り速度の値に基いたものとするだけでなく、路面からホイールに加えられる力（この値は既知であると推定される）の値にも直接基いたものとすることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、サスペンションシステムで行なわれる測定から、ホイール（特に駆動ホイール）を支持する路面からホイールの長手方向に沿ってホイールに加えられる力の正確な決定を可能にする方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、ホイールをボディに連結する連結手段を有する自動車のホイールを支持する路面からホイールに加えられる長手方向力を決定する方法において、
前記連結手段の少なくとも１つの測定点のレベルで実際の力を測定する段階と、
前記少なくとも１つの測定点からホイールに至る前記連結手段を介しての伝達から生じる、少なくとも前記実際の力に基いたボディ関連力の力を計算する段階と、
路面からホイールに加えられる前記長手方向力を、伝達から生じる少なくとも前記力の関数として計算する段階とを有することを特徴とする方法を提供する。
この方法では、ボディ関連力は、特に、ホイールに全く制動力が加えられていないときは駆動力であり、またはホイールに全く駆動トルクが加えられていないときは抵抗力である。駆動トルクは別々に測定されかつその寄与は、測定した実際の力から減じられる。このようにして、路面からホイールに加えられる力の長手方向成分が決定され、この長手方向成分は、ホイールの正中面と路面との交線に対して平行である。
【０００８】
好ましくは、前記伝達から生じる力は、ホイールの舵取り角、ボディに対するホイールの垂直距離、ホイールに連結されたブレーキシステムの作動状態、および車両のエンジンによりホイールに加えられる駆動トルクの中から選択された少なくとも１つのパラメータの関数として計算される。
特定の実施形態によれば、前記ホイールの舵取り角が測定されかつ伝達から生じる前記力が舵取り角の関数として計算される段階が考えられる。
他の特定実施形態では、ボディに対するホイールの垂直距離が測定されかつ伝達から生じる前記力が垂直距離の関数として計算される段階が考えられる。
【０００９】
有利なことは、ホイールに連結されたブレーキシステムの作動状態が検出されかつ伝達から生じる力が作動状態の関数として計算される段階を考えることである。例えば、ブレーキシステムが作動していないときは、駆動型ボディ関連力の伝達をモデル化することができる第一伝達関数が選択され、ブレーキシステムが作動しているときは、抵抗型ボディ関連力の伝達をモデル化できる第二伝達関数が選択される。
有利なことは、前記伝達から生じる力は、前記連結手段を表す伝達関数を、ボディ関連力に適用することにより計算されることである。特定実施形態では、この伝達関数は少なくとも１つの神経回路網により適用される。
好ましくは、ホイールは駆動ホイールであり、前記車両のエンジンによりホイールに加えられる駆動トルクが測定されかつ伝達から生じる力が駆動トルクの関数として計算される。
【００１０】
本発明の特定実施形態によれば、ボディ関連力は実際の力からなる。この場合、ホイールに加えられる長手方向力は、連結手段を介しての実際の力の伝達から生じる力に等しくなるように計算する。これにより、最も一般的な車両駆動状況で車両に加えられる力の正確な決定を可能にする特に簡単な方法にすることができる。
他の実施形態では、本発明による方法は、駆動トルクに対する路面の反力を表すバーチャルなホイール駆動力が計算される段階を有し、
ボディ関連力はバーチャルなホイール駆動力に基いて定まり、ボディ関連力の伝達から生じる力がバーチャルなホイール関連力として計算され、
路面からホイールに加えられる前記長手方向力は前記バーチャルなホイール関連駆動力およびホイール関連抵抗力の関数として計算される。
【００１１】
この方法は、長手方向力を２つのバーチャルな成分に分解することに基いている。実際に、任意の瞬間においてホイールは、路面接触領域において２つの同時的力を受けると考えられる。すなわち、ホイールへの伝達作用によるバーチャルな駆動力（この作用は、実際には、駆動作用（加速）または車両の有効変位に対する抵抗作用（エンジンブレーキ）である）、およびタイヤの転がり抵抗および車両のブレーキシステムの効果等の抵抗効果に対応するバーチャルな抵抗力である。これらの２つのバーチャル成分は、接触領域により伝達される実際の長手方向力の形態で結合し、この決定が求められるものである。しかしながら、これらの各成分には、ホイールをボディに連結するサスペンションシステムの要素、例えばサスペンションアーム、弾性継手、スプリング、ショックアブソーバおよび車両のステアリングシステムの要素での力の特定分散が対応している。実際の長手方向力を２つのバーチャルな成分に分解するという事実は、これらの種々の分散を考慮に入れて、サスペンションシステムの１つ以上の力測定から実際の力を正確に決定することが可能になる。第一成分（バーチャルな駆動力）はエンジンシャフトからホイールに伝達されるトルクの瞬間値から計算され、第二成分（バーチャルな抵抗力）は、サスペンションシステムで測定される少なくとも１つの力およびこれらを起源とする関数としての力の分散から決定される。
【００１２】
バーチャルなホイール関連駆動力は、ホイールに加えられる駆動トルクに対する路面の反力を表すが、ホイールに作用する少なくとも１つの抵抗、例えばブレーキシステムにより加えられる抵抗力および／または接触領域のレベルにおけるタイヤの抵抗の影響を表すものではなく、抵抗の影響（単一または複数）は、バーチャルな抵抗力により表される。有利なことは、バーチャルなホイール関連駆動力が、全駆動トルクに対する反力として、路面からホイールに加えられる力として計算されることである。
有利なことは、ボディ関連力を計算する段階が、
ホイールから前記連結手段を介して少なくとも１つの測定点へのバーチャルなホイール関連駆動力の伝達から生じるバーチャルなボディ関連駆動力を計算する段階と、
ボディ関連力を、実際の力およびバーチャルなボディ関連駆動力の関数として、バーチャルなボディ関連抵抗力として計算する段階とを有し、バーチャルなボディ関連抵抗力が前記少なくとも１つの測定点のレベルで適用されることである。
【００１３】
好ましくは、本発明による方法は、ホイールの舵取り角を測定する段階を有し、前記バーチャルなボディ関連駆動力および／またはバーチャルなホイール関連抵抗力をこの舵取り角の関数として計算する段階を有する。
好ましくは、本発明による方法は、ボディに対するホイールのバーチャルな距離を測定し、前記バーチャルなボディ関連駆動力および／またはバーチャルなホイール関連抵抗力をこの垂直角度の関数として計算する段階を有する。
これらの測定段階は、ボディに対するホイールの実際の位置および連結手段の対応構造の実際の位置を考慮に入れることができ、これにより、前記連結手段を介しての力の伝達のモデル化のリアリズムを改善できる。
有利なことは、バーチャルなボディ関連駆動力が、連結手段を表す第一伝達関数を、バーチャルなホイール関連駆動力に適用することにより計算できることである。同様に、前記バーチャルなホイール関連抵抗力は、連結手段を表す第二伝達関数を、バーチャルなボディ関連抵抗力に適用することにより計算できる。
【００１４】
好ましくは、前記第一関数および／または第二関数は、少なくとも１つの神経回路網を介して適用される。
従前のティーチ・インを受ける神経回路網の使用により、連結手段を介しての力の伝達を、半現象論的方法で非常に正確にかつ現実的にモデル化でき、特に、伝達の非リニアリティおよび共振現象を考慮に入れることができる。好ましくは、第一神経回路網は第一関数の適用に使用され、第二神経回路網は第二関数の適用に使用される。
力測定は、サスペンションシステムの種々の測定点、より詳しくは連結要素間の継手のレベルで行なうことができる。もちろん、各測定点とホイールとの間の力伝達のモデル化は、連結要素の測定点の位置を考慮に入れなくてはならない。有利なことは、少なくとも１つの測定点は、連結手段とボディとの連結点を有し、実際の力測定は、前記連結点のレベルでボディに加えられる力である。
【００１５】
本発明の特定実施形態では、前記連結手段は、ホイールが取付けられるハブ支持体と、該ハブ支持体に連結されたサスペンショントライアングルすなわちアームと、弾性本体により連結された２つのマウントを備えた少なくとも１つの弾性継手とを有し、前記マウントのうちの第一マウントはサスペンショントライアングルに固定され、第二マウントはボディに固定されかつボディへの少なくとも１つの連結点を構成されている。
有利なことは、前記実際の力が弾性本体の変形を決定することにより測定されることである。
好ましくは、前記実際の力は、車両の長手方向に平行に測定される。
【００１６】
本発明はまた、ホイールをボディに連結する連結手段を有する自動車のホイールを支持する路面からホイールに加えられる長手方向力を決定する装置において、
前記連結手段の少なくとも１つの測定点のレベルで実際の力を測定する手段と、
前記少なくとも１つの測定点からホイールに至る前記連結手段を介しての伝達から生じる、少なくとも前記実際の力に基いたボディ関連力の力を計算する手段と、
路面からホイールに加えられる前記長手方向力を、伝達から生じる少なくとも前記力の関数として計算する手段とを有することを特徴とする装置を提供する。
【００１７】
特定実施形態では、前記ホイールの舵取り角を測定する手段を有し、伝達から生じる前記力が舵取り角の関数として計算される。
他の特定実施形態では、ボディに対するホイールの垂直距離を測定する手段が設けられ、伝達から生じる前記力が垂直距離の関数として計算される。
他の特定実施形態では、ホイールに連結されたブレーキシステムの作動状態を検出する手段を有し、伝達から生じる力が作動状態の関数として計算される。
更に別の特定実施形態では、車両のエンジンによりホイールに加えられる駆動トルクを測定する手段を有し、伝達から生じる力が駆動トルクの関数として計算される。
【００１８】
有利なことは、本発明による装置が、
前記駆動トルクに対する路面の反力を表すバーチャルなホイール関連駆動力を計算する手段と、
ホイールから前記連結手段を介して少なくとも１つの測定点へのバーチャルなホイール関連駆動力の伝達から生じるバーチャルなボディ関連駆動力を計算する手段と、
実際の力およびバーチャルなボディ関連駆動力の関数として、バーチャルなボディ関連抵抗力として前記ボディ関連力を計算する手段とを有し、前記バーチャルなボディ関連抵抗力が前記少なくとも１つの測定点のレベルで適用され、
前記ボディ関連力の伝達から生じる前記力がバーチャルなホイール関連抵抗力として計算され、
前記路面からタイヤに加えられる前記長手方向力が前記バーチャルなホイール関連駆動力および前記バーチャルなホイール関連抵抗力の関数として計算されることである。
好ましくは、バーチャルなボディ関連駆動力を計算する前記手段は、第一神経回路網からなる。
好ましくは、バーチャルなホイール関連抵抗力を計算する前記手段は、第二神経回路網からなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明、本発明の他の目的、特徴および長所は、添付図面を参照して以下に述べる幾つかの特定実施形態（単なる例示であって、本発明を限定するものではない）の説明から一層明瞭になるであろう。
図１は、前輪駆動型自動車１の前端部を示す図面である。車両１のフロントアクスル２は特に詳細に示されているが、車両１の他の部品は破線で概略的に示されている。フロントアクスル２は本質的に対称的であるので、フロントアクスル２の構成部品は、フロントアクスルの１／２についてのみ説明する。
各フロントホイール３は、サスペンションウィッシュボーン６およびフォース・ストラット７により、車両１のボディ５上に保持されたハブ支持体４上で枢動できるように取付けられている。フォース・ストラット７は、古典的態様をなす、相対移動可能な２つの部品７ａ、７ｂを有し、下方の部品７ｂの下端部はハブ支持体４に固定され、一方、上方の部品７ａの上端部はボディ５に固定されている。ホイール３にはトランスミッションシャフト１５が連結されており、車両１のエンジン（図示せず）からの駆動トルクΓをホイール３に伝達するようになっている。
【００２０】
ハブ支持体４は、トラックロッド８を介して、ホイール３の方向を変えるための車両１のステアリングコラム９に連結されている。ホイール３およびハブ支持体４の舵取り枢動運動は、サスペンションウィッシュボーン６の一端６ａの回りで行なわれる。ホイール３の方向は、車両１の長手方向（軸線Ｘで示す）と、ホイール３の正中面（軸線ｘで示す）の長手方向との間の角度として古典的に定義されている舵取り角αにより決定される。図１では、ホイールは直線を走行する方向を向いているので、舵取り角αは無視できる。
ハブ支持体４は更に、ホイール３に取付けられたブレーキディスク１１を挟んでホイール３の回転を制動するブレーキキャリパ１０を支持している。ブレーキキャリパ１０は古典的なワーキングブレーキの一部であり、油圧または電気的手段（図示せず）により既知の態様で制御される。
【００２１】
この例では、サスペンションウィッシュボーン６は、実質的に垂直な２つのブランチ６ｂ、６ｃ（図２により良く示す）を有している。サスペンションウィッシュボーン６は、例えば弾性型または流体弾性型の２つの振動減衰継手１２、１３を介して、２つの連結点Ａ、Ｂでボディ５に連結されている。振動減衰継手１２は、本質的にサスペンションウィッシュボーン６の中間点６ｄに配置された円筒状シート（座）内に剛に取付けられた外部マウント１２ａと、ボディ５の内部空間内で係合するボルト（図示せず）を介してボディに固定される連結点Ａを形成する内部マウント１２ｂとを有している。振動減衰継手１３は、それぞれ、サスペンションウィッシュボーン６の他端６ｅおよび継手１２と同様にしてボディ５に固定される。継手１２には、伝達される力に感応する測定システム１４が設けられている。
【００２２】
図４を参照して、路面からホイール３の長手方向ｘに沿ってホイールに加えられる力Ｆｘを決定するアルゴリズムの第一実施形態を以下に説明する。また、図６を参照して、このアルゴリズムを実施するための、車両１に搭載される電子装置４０を説明する。明瞭化のため、電子装置４０は図１に完全には示されていない。破線で示された図４の段階および図６の構成部品は、第一実施形態とは無関係である。
【００２３】
段階２０では、トランスミッションシャフト１５を介してホイール３に加えられる駆動トルクΓが測定される。駆動トルクΓは、車両が加速フェーズーにあるか、エンジンブレーキフェーズにあるかによっていずれかの方向にある。換言すれば、駆動トルクΓは車両のエンジンからホイール３が受けるトルクであり、該トルクは、実際には、車両に推進効果を与えることができ、または逆に制動効果を与えることができる。段階２０は、トランスミッションシャフト１５と協働して駆動トルクΓの代数的な値を測定するトルク測定検出器２１により実施できる。駆動トルクはまた、エンジンの特定電子コンピュータにより、既知の態様で測定することができる。
【００２４】
段階２２では、物理的モデルを使用して、駆動トルクΓの反作用としてホイール３が路面から受けるバーチャル駆動力ＦＭｘを計算する。このバーチャル駆動力ＦＭｘの計算のために使用される物理的モデルは、路面が、ホイールに作用する全駆動トルクに反作用するということからなり、すなわちＦＭｘ＝Γ／Ｒ（ここで、Ｒはホイール３の半径）である。このように計算された力ＦＭｘは、これが駆動トルクΓの効果を表すに過ぎないという意味でバーチャル力である。
段階２２は、検出器２１により供給される駆動トルクΓの値から、計算モジュール２３により実施される。
【００２５】
段階２５では、力ＦＭｘからバーチャル駆動力ＦＡＭＸが計算され、このバーチャル駆動力ＦＡＭＸは、力ＦＭｘがハブ支持体４、サスペンションウィッシュボーン６および継手１２を介してボディ５の連結点Ａに伝達されることから生じる。力ＦＡＭＸは、シャフト１の長手方向Ｘに沿う方向を有する。この計算は、ホイール３をボディ５に連結する連結手段の機械的特性を表す第一関数ＦＴＤの補助により行なわれる。この関数ＦＴＤは、物理的モデルおよび現象論的近似値の両方を含む方法により現実的な態様でモデル化される。
【００２６】
段階２８では、関数ＦＴＤの考慮に入れるため、ホイール３の舵取り角αおよびボディ５に対するホイール３の垂直サスペンション撓みｚが測定される。垂直サスペンション撓みｚは、ホイールと路面との接触点に対するボディ５上の所定点の垂直距離である。
例えば、連結手段の物理的モデル化に関し、継手１２は無摩擦ピボット（この回りでウィッシュボーン６が枢動する）にリンクされ、継手１３は、該継手１３のマウントの相対変位速度に比例する減衰力を発生するダンパ（ダンピング係数Ｃを有する）に平行に取付けられた剛さＫの弾性スプリングにリングされる。バーチャル駆動力ＦＡＭＸは、軸線Ｘに沿うホイール３の長手方向変位ｄ（ｔ）の関数として、下記微分方程式系統を解くことにより得られる。
［数１］
｛ＦＡＭＸ（ｔ）＝Ｇ［Ｋｄ（ｔ）＋Ｃｄ（ｔ）
｛ＦＭｘ（ｔ）  ＝Ｍｄ”（ｔ）＋Ｃｄ’（ｔ）］＋Ｋｄ（ｔ）
ここで、Ｍはホイール３に関連する非懸架質量、すなわち本質的に、ホイール３、ハブ支持体４、サスペンションウィッシュボーン６およびフォース・ストラット７の下方部品７ｂからなる組立体の質量を表し、ｄ’（ｔ）は関数ｄ（ｔ）の時間導関数を表し、Ｇは現象論的重み係数を表す。
【００２７】
係数Ｇは、上記方程式系統では明らかにモデル化されない現象、すなわち力の伝達におけるトラックロッド８およびフォース・ストラット７の関与、継手すなわちハブ支持体４とウィッシュボーン６との間のスイベル・ジョイントのレベルでの摩擦、継手１２、１３の弾性本体の非リニアリティ等であると解釈する。
上記方程式系統を周波数範囲内で分析的に解くことにより間に合わせることができようが、この方法では充分に正確な結果は得られない。段階２５は、実際には、リニア分析的にモデル化することにより得られるよりも非常に正確な関数ＦＴＤの表示を与える第一神経回路網の補助により実施される。神経回路網２６への入力は、力ＦＭｘ、舵取り角αおよびホイール３の垂直撓みｚの値である。これは、詳細に後述する。
舵取り角αは、車両１のステアリングコラム９と協働する舵取り角測定検出器２４により測定される。垂直撓みｚは、所定の基準位置に対する、フォース・ストラット７の両部品７ａ、７ｂ間の相対変位を測定する検出器２７により測定される。
【００２８】
段階２９では、継手１２によりボディ５に伝達される車両１の長手方向Ｘの実際の力ＦＡＸが測定される。実際の力ＦＡＸの測定には、種々の既知の測定方法を使用できる。
段階３１では、段階２９で測定した実際の力ＦＡＸと段階２５で計算されたバーチャル駆動力ＦＡＭＸとの差の結果である力ＦＡＤＸが計算される。すなわち、
［数２］
ＦＡＤ＝ＦＡＸ−ＦＡＭＸ
力ＦＡＤＸは、バーチャル駆動力ＦＡＭＸとボディに有効に伝達される実際の力ＦＡＸとの差に等しい。かくして、力ＦＡＤＸは、継手１２のレベルでの、ブレーキシステムが作動されたときに、専らブレーキシステムの作用下でホイール３に加えられるバーチャル抵抗力ＦＤｘ、およびホイール３と路面との間の接触領域での転がり抵抗の効果に一致する。
力ＦＡＤＸおよびＦＡＭＸは、一般的な場合にこれらが別々に測定できないものである点でバーチャルであるが、これらの単なる合計は測定できる。もちろん、力ＦＡＤＸまたはＦＡＭＸがゼロになる簡単な特定状況が存在する。例えば、クラッチを分離させることによりエンジンとホイール３とが遮断されると、バーチャル駆動力ＦＡＭＸはゼロになる。
【００２９】
段階３３では、力ＦＡＤＸをボディ５上の連結点Ａから、継手１２、サスペンションウィッシュボーン６およびハブ支持体４を介してホイール３に力ＦＡＤＸを伝達する結果として、力ＦＡＤＸから計算される。計算された力ＦＤｘは、ホイール３の長手方向ｘを向いている。計算は、ボディ５をホイール３に連結する連結手段の動的特性を表す第二関数ＦＴＩの補助により遂行される。段階２５と同様に、関数ＦＴＩは、物理的モデルおよび現象論的近似値の両方を含む方法によりモデル化される。
しかしながら、関数ＦＴＩは関数ＦＴＤを反転することによっては演繹されない。なぜならば、バーチャル駆動力ＦＭｘおよびバーチャル抵抗力ＦＤｘが異なる効果を呈するからである。これは、ホイール３に関連する非懸架質量を有する機械的システムでは、駆動トルクΓはホイール３の中心に加えられる外力にたとえることができ、一方、消散力すなわち制動力には、内力と、ホイール３と路面との接触領域に加えられる力との両方が含まれる。かくして、関数ＦＴＩは、関数ＦＴＤとは独立的にモデル化されねばならない。
【００３０】
段階３４では、ホイール３の舵取り角αおよびボディ５に対するホイールの垂直撓みｚが測定され、これらは関数ＦＴＩにおいて考慮に入れることができる。段階３４は、段階２８とは異ならせる必要はない。
段階３３は、関数ＦＴＩの現実的で正確な表示を与える他の神経回路網３５の補助具により実施するのが好ましい。神経回路網３５は、入力として、力ＦＡＤＸ、舵取り角αおよびホイール３の垂直撓みｚの値を受け入れる。これは、より詳細に後述する。
段階３６では、力Ｆｘは、段階２２からのバーチャル駆動力ＦＭｘと、段階３３からのバーチャル抵抗力ＦＤｘとの合計、すなわちＦｘ＝ＦＭＸ＋ＦＤｘとして計算される。
段階３６は合計モジュール３７により実施される。該合計モジュールの出力は電子装置４０の出力インターフェース３８に接続され、力Ｆｘの値を、オン・ボードＡＢＳまたはＥＳＰ補助システム（図示せず）で利用できるようにする。例えば、装置４０は、車両１の内部データ搬送回路網３９を介して補助システムに導く。
【００３１】
図３には、力Ｆｘを決定するのに考慮に入れられる力ＦＭｘ、ＦＡＭＸ、ＦＡＤＸおよびＦＤｘが概略的に示されている。Ｆｘについて得られる力は、ホイールの路面接触領域でホイールに伝達される長手方向力の非常に正確な評価である。この評価は電子装置４０の補助によりリアルタイムで得られ、段階２０〜３６は、車両の作動時および循環時に適時サンプリングを行なうことにより実施される。例えば、測定信号が２００Ｈｚの周波数でサンプリングされる。
装置４０の機能モジュール２３、３２、３７は、マテリアルデザインが目的に対して特定されている電子部品の組立体の形態、または電子部品の汎用組立体、例えば目的特定コンピュータプログラムによりプログラムされた汎用マイクロプロセッサカードの形態、またはこれらの２つの形態の組合せとして作ることができる。本発明に関しては、コンピュータプログラムは、支持体から読出されまたは支持体に書き込まれるかつコンピュータまたは同様な機器により実行される一群の命令コードである。
【００３２】
図６において、種々のモジュール間の接続部には、これらの接続により伝達されるパラメータの名前が索引付けされている。
装置４０の神経回路網２５、３５の例示実施形態について、図７および図８を参照して以下に説明する。この例には、舵取り角αおよび垂直撓みｚの値を表す入力は含まれていない。
神経回路網２６、３５はループ型多層状態回路網であり、各回路網は、それぞれの入力層２６ａ、３５ａ、それぞれの単一隠蔽層２６ｂ、３５ｂ、およびそれぞれの出力層２６ｃ、３５ｃを有している。
【００３３】
図７に示す回路網２６では、入力層２６ａは、ｋ−１、ｋ−２およびｋ−３で索引付けされた最後の３つの時間増分（time increments）中の力ＦＭｘの値を表す入力信号をそれぞれ受ける３つのニューロン（neurones）を有している。ここで、ｋは、バーチャル力ＦＡＭＸが計算される瞬間の現在の索引である。かくして、回路網２６は、入力用のオーダ３のメモリを有している。入力層２６ａはまた、メモリ３０からの従前の時間増分ｋ−１で得られる３つの状態変数Ｘ１、Ｘ２およびＸ３の値に対応する入力信号をそれぞれ受ける３つのニューロンを有している。最後に、入力層２６ａは、一定入力信号ｃを受入れるニューロンを有している。
【００３４】
隠蔽層２６ｂは、リニアに作動される２つのバイアスをもつＳ型ニューロン（sigmoid neurones）および多重化ユニットを有している。これらの各要素は、入力層２６ａの７つの各ニューロンに接続されている。
出力層２６ｃは、バイアスをもつリニアニューロン（linear neurone with bias）を有し、該ニューロンは、それぞれ、３つの状態変数Ｘ１、Ｘ２およびＸ３の、ｋの索引付けがなされた時間増分で計算されたバーチャル力ＦＡＭＸの現在値を表す出力信号ＦＡＭＸ（ｋ）、およびｋの索引付けがなされた時間増分で計算された現在値を表す出力信号Ｘ１（ｋ）Ｘ１（ｋ）Ｘ３（ｋ）を供給する。
【００３５】
図８に示す回路網３５の構造は、入力層２５ａが、回路網２６の３つの対応ニューロンの代わりに、時間増分（ｋ−１）で計算されたバーチャル力ＦＡＤＸの値を表す入力信号ＦＡＤＸ（ｋ−１）を受けるニューロンを有する点を除き、回路網２６の構造と本質的に同じである。かくして、回路網３５は、入力に対してオーダ１のメモリを有している。出力層３５ｃは、回路網２６の対応ニューロンの代わりに、バーチャル力ＦＤｘの現在値を表す出力信号ＦＤｘ（ｋ）を供給する、バイアスをもつリニアニューロンを有している。
入力信号および出力信号は、２００Ｈｚの周波数でサンプリングされる。２つの回路網２６、３５は状態に対してオーダ３である。すなわち、各回路網２６、３５は、他の回路網の状態変数から独立している３つの状態変数Ｘ１、Ｘ２およびＸ３を有している。
各回路網２６、３５について、それぞれ関数ＦＴＤおよびＦＴＩのトラッキングを可能するニューロンの係数は、ティーチ・イン段階の結論で得られる。係数の値は、このティーチ・イン段階の結論で固定され、これは、装置４０が稼動される前に行なわれる。
上記第一実施形態は、ホイール３に大きい駆動力および大きい抵抗力が同時に加えられる複雑な駆動状況を含む非常に多くの状況でホイール３に加えられる長手方向の力の決定を可能にする。
【００３６】
次に、力を決定する方法および装置の第二実施形態を説明する。この実施形態は、第一実施形態よりも簡単であり、簡単な駆動状況、すなわち駆動力がゼロまたは少なくとも無視できるときに、ホイール３に加えられる長手方向力を決定するのに適している。
前述のように、駆動トルクΓから生じる駆動力が、抵抗力と比較して、より詳しくは車両のブレーキシステムにより加えられる力と比較してゼロまたは無視できる場合には、図４に示すアルゴリズムは、段階３１を省略することにより簡単化できる。この場合、矢印１３１ａ、１３１ｂにより示すように、長手方向力Ｆｘは、伝達関数ＦＴＩを測定した力ＦＡＸに適用することにより直接得られ、これは、ボディ関連抵抗力に等しくなる。
相互的に、ブレーキシステムにより加えられる抵抗力はゼロまたは無視できる場合には、図４に示すアルゴリズムは、段階２２，３１および３３を省略することにより簡単化できる。矢印１４１、１４２により示すように、長手方向力Ｆｘは、測定した力ＦＡＸおよび段階１２５で適用される伝達関数から直接的に得られる。
【００３７】
段階１２５では、ホイール３をボディ５に連結する連結手段を介しての連結点Ａからホイール３への測定力ＦＡＸの伝達をモデル化する伝達関数が使用される。数学的にこの関数は、第一実施形態に使用される関数ＦＴＤの逆数である。矢印１４３で示すように、前記逆伝達関数は、駆動トルクΓの関数として有利に計算される。
これが上記簡単な第一状況にあるか、第二状況にあるかを決定するため、ブレーキシステムアクティビティの論理インジケータ、例えば後部制動灯がオンであることを示すインジケータまたはブレーキペダルがある程度踏み込まれていることを示すインジケータを使用できる。
ドライバがブレーキシステムを作動するときは一般に大きく加速することはないとの仮説に立ち、段階１３１ａ、３３および１３１ｂは、ブレーキシステムが作動しているときに行なわれ、段階１４１、１２５および１４２はブレーキシステムが作動していないときに行なわれる。
【００３８】
この簡単化されたアルゴリズムを実施するための搭載型電子装置１４０が図６に示されており、この場合、第二実施形態の構成部品２３、３２および３７が省略され、破線で示した要素が付加される。
測定システム１１４は、入力として、ホイール３のブレーキシステムが作動しているか否かを表示する論理変数Ｌを受入れる。測定システム１１４は、それぞれ、神経回路網３５と、駆動トルクΓを考慮に入れて、関数ＦＴＤの逆数である伝達関数を適用すべくプログラムされた神経回路網１２６とに接続された２つの信号出力１３２ａ、１３２ｂを有している。測定システム１１４は出力コミュテータ（図示せず）を有し、該コミュテータは、変数Ｌの関数として、ブレーキシステムが作動しているときは出力１３２ａを選択（この場合には、力Ｆｘの値が接続線１１４により出力インターフェース３８に伝達される）し、ブレーキシステムが作動していない場合には出力１３２ｂを選択（この場合には、力Ｆｘの値は接続線１４５により出力インターフェース３８に伝達される）するように切替える。
上記方法および装置は、直接測定との比較により確認され、２％以下の平均二乗誤差をもつ長手方向力Ｆｘの評価を与える。
【００３９】
上記実施形態は前輪駆動型車両の駆動ホイールに関するものであるが、本発明の方法および装置は後輪駆動型車両の駆動ホイールにも適している。車両には１つ以上の装置４０または１４０を設けて、各駆動ホイールが受ける力を決定するように構成できる。また、本発明の方法および装置は、被駆動（非駆動）ホイールにも適用でき、この場合には駆動力の取得および処理に対応する段階および構成部品を省略できる。
以上、本発明を多数の特定実施形態に関連して説明したが、本発明はこれらの特定実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内に含まれるものである限り、上記手段およびこれらの組合せのあらゆる技術的均等物をも包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による力決定方法を実施すべく設計された自動車の一部を露出した斜視図である。
【図２】力測定装置が取付けられた図１の車両のサスペンションウィッシュボーンを示す図面である。
【図３】図４の方法を考慮に入れた力を示す概略図である。
【図４】図１の車両により実施される方法を示すフローチャートである。
【図５】ホイールの滑り速度Ｖｇに対する、ホイールと路面との間の摩擦係数μの変化を示すグラフである。
【図６】図１の車両に装着される本発明による力決定装置を示す概略機能ブロック図である。
【図７】図６の装置の神経回路網を示す図面である。
【図８】図６の装置の神経回路網を示す図面である。
【符号の説明】
【００４１】
１  車両
６  サスペンションウィッシュボーン
１４  測定システム
２６、３５  神経回路網
２６ａ、３５ａ  入力層
２６ｂ、３５ｂ  単一隠蔽層
２６ｃ、３５ｃ  出力層
３９  データ搬送回路網
１４０  電子装置
【図１】
2005534564.tif 000003
【図２】
2005534564.tif 000004
【図３】
2005534564.tif 000005
【図４】
2005534564.tif 000006
【図５】
2005534564.tif 000007
【図６】
2005534564.tif 000008
【図７】
2005534564.tif 000009
【図８】
2005534564.tif 000010
【国際調査報告】
2005534564.tif 000011
2005534564.tif 000012
2005534564.tif 000013
2005534564.tif 000014
2005534564.tif 000015
2005534564.tif 000016
2005534564.tif 000017
2005534564.tif 000018