(57)【要約】【課題】前輪サスペンションにかかる荷重の荷重重心を推定できる車両の重心推定装置を提供する。【解決手段】車両の重心位置推定装置１は、３つ以上の荷重センサ２と、荷重重心演算部３１と、を備える。３つ以上の荷重センサ２は、車体Ｂと前輪サスペンション１０との間に設けられている。荷重重心演算部３１は、３つ以上の荷重センサ２それぞれの検知結果及び位置から、前輪サスペンション１０にかかる荷重の荷重重心を演算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と前輪サスペンションとの間に設けられた３つ以上の荷重検知部と、
３つ以上の前記荷重検知部それぞれの検知結果及び位置から、前記前輪サスペンションにかかる荷重の荷重重心を演算する荷重重心演算部と、を備える、車両の重心位置推定装置。
【請求項２】
前記荷重重心演算部で演算した荷重重心が、予め設定されたアライメント異常検出範囲に位置する場合、ホイールアライメントの異常を検知する異常検知部を更に備える、請求項１に記載の車両の重心位置推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の重心位置推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両の重心位置推定装置に関する技術として、特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載された装置では、後輪のサスペンションに設けられた圧力センサの荷重特性マップから荷重を演算する。後輪のサスペンションの変位量から後軸のロール角を演算する。荷重及びロール角等から、左右重心位置を演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２８２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の重心位置推定装置においては、例えば各輪の細かい制御の実行が望まれる場合がある中、前輪サスペンションにかかる荷重の荷重重心を推定することが求められる場合がある。この点、上記従来技術では、車両全体の重心のみしか演算できず、改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、前輪サスペンションにかかる荷重の荷重重心を推定できる車両の重心推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両の重心位置推定装置は、車体と前輪サスペンションとの間に設けられた３つ以上の荷重検知部と、３つ以上の荷重検知部それぞれの検知結果及び位置から、前輪サスペンションにかかる荷重の荷重重心を演算する荷重重心演算部と、を備える。
【０００７】
この車両の重心位置推定装置によれば、車体と前輪サスペンションとの間において前輪サスペンションにかかる荷重のバランスを利用し、当該荷重の荷重重心を推定することができる。
【０００８】
本発明に係る車両の重心位置推定装置は、荷重重心演算部で演算した荷重重心が、予め設定されたアライメント異常検出範囲に位置する場合、ホイールアライメントの異常を検知する異常検知部を更に備えていてもよい。この構成によれば、荷重重心演算部で演算した荷重重心を利用して、ホイールアライメントの異常を検知することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前輪サスペンションにかかる荷重の荷重重心を推定できる車両の重心推定装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る車両の重心位置推定装置の概略構成図である。
【図２】図１の車両の重心位置推定装置が適用された前輪サスペンションの横断面図である。
【図３】図２の前輪サスペンションの平面図である。
【図４】アライメント異常検出範囲のマップの一例を示す図である。
【図５】締結部に加わる各荷重を軸荷重毎に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、一実施形態に係る車両の重心位置推定装置の概略構成図である。図２は、図１の車両の重心位置推定装置が適用された前輪サスペンションの横断面図である。図３は、図２の前輪サスペンションの平面図である。図１及び図２に示されるように、車両の重心位置推定装置１は、自動車等の車両Ｖに搭載されている。車両Ｖの種別等は特に限定されず、車両Ｖは、公知の種々の車両であってもよい。
【００１３】
車両の重心位置推定装置１は、３つの左側荷重センサ２Ｌと、３つの右側荷重センサ２Ｒと、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３と、警報装置４と、を備える。
【００１４】
図２及び図３に示されるように、左側荷重センサ２Ｌは、車両Ｖの車体Ｂと左側前輪サスペンション１０Ｌとの間に設けられた荷重検知部である。具体的には、左側荷重センサ２Ｌは、左側前輪サスペンション１０Ｌのアッパーサポート１１を車体Ｂへ締結する３つの締結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに設けられている。より具体的には、左側荷重センサ２Ｌは、小型ワッシャ型ロードセルであって、３つの締結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃにおいて締結用のボルト（不図示）に挿通されるように配置されている。締結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、平面視において互いに等しい距離離れて設けられている。ここでの締結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、平面視において、正三角形状のアッパーサポート１１における３つの隅部分であって中心から等距離の位置に設けられている。
【００１５】
右側荷重センサ２Ｒは、車体Ｂと右側前輪サスペンション１０Ｒとの間に設けられた荷重検知部である。右側荷重センサ２Ｒは、左側荷重センサ２Ｌと同様に設けられている。右側荷重センサ２Ｒは、左側荷重センサ２Ｌと同様である。以下、左側荷重センサ２Ｌ及び右側荷重センサ２Ｒは同様構成であることから、説明の便宜上、左右の区別をせずに、前輪サスペンション１０に３つの荷重センサ２が設けられているとして説明する。
【００１６】
図１に示されるように、ＥＣＵ３は、ＣＰＵ[Central  Processing  Unit]、ＲＯＭ[Read  Only  Memory]、ＲＡＭ[Random  Access  Memory]等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ３は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。ＥＣＵ３は、その機能的構成として、荷重重心演算部３１及び異常検知部３２を有する。
【００１７】
荷重重心演算部３１は、３つの荷重センサ２それぞれの検知結果及び位置から、前輪サスペンション１０にかかる荷重の荷重重心Ｐｃ（図３参照）を演算する。荷重重心とは、ｎ個の点Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）に質量ｍｉがかかっているとき、Ｐｉの位置ベクトルをｘ→ｉとすると、下式（ｉ）で表される点が、ｎ個の点の荷重重心である。
ｇ→＝（ｍ１・ｘ→１＋ｍ２・ｘ→２＋…＋ｍｎ・ｘ→ｎ）
／（ｍ１＋ｍ２＋…ｍｎ）…（ｉ）
【００１８】
具体的には、荷重重心演算部３１は、「サスペンション中心から各締結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃまでの距離×各荷重センサ２の荷重／３つの荷重センサの合計」によって荷重重心Ｐｃを演算する。より具体的には、荷重重心演算部３１は、以下の式（１），（２）に従って荷重重心Ｐｃを演算する。荷重重心Ｐｃは、Ｘ方向位置ＸとＹ方向位置Ｙとにより構成される。Ｘ方向は、水平方向における一方向であり、Ｙ方向は、水平方向におけるＸ方向に直交する他方向である
Ｗａ・Ｘａ＋Ｗｂ・Ｘｂ＋Ｗｃ・Ｘｃ＝Ｗ・Ｘ  
Ｘ＝（Ｗａ・Ｘａ＋Ｗｂ・Ｘｂ＋Ｗｃ・Ｘｃ）／Ｗ…  （１）
Ｗａ・Ｙａ＋Ｗｂ・Ｙｂ＋Ｗｃ・Ｙｃ＝Ｗ・Ｙ  
Ｙ＝（Ｗａ・Ｙａ＋Ｗｂ・Ｙｂ＋Ｗｃ・Ｙｃ）／Ｗ…  （２）
Ｗａ：締結部１２ａの位置における荷重センサ２の検知結果
Ｗｂ：締結部１２ｂの位置における荷重センサ２の検知結果
Ｗｃ：締結部１２ｃの位置における荷重センサ２の検知結果
Ｗ  ：３つの荷重センサ２の合計
Ｘａ：締結部１２ａの位置における荷重センサ２のＸ方向位置
Ｘｂ：締結部１２ｂの位置における荷重センサ２のＸ方向位置
Ｘｃ：締結部１２ｃの位置における荷重センサ２のＸ方向位置
Ｙａ：締結部１２ａの位置における荷重センサ２のＹ方向位置
Ｙｂ：締結部１２ｂの位置における荷重センサ２のＹ方向位置
Ｙｃ：締結部１２ｃの位置における荷重センサ２のＹ方向位置
【００１９】
異常検知部３２は、荷重重心演算部３１で演算した、前輪サスペンション１０にかかる荷重の荷重重心Ｐｃが、予め設定されたアライメント異常検出範囲に位置するか否かを判定する。図４に示されるように、荷重重心Ｐｃの当該判定に関して、ＥＣＵ３には、アライメント異常検出範囲Ａ１のマップが予め記憶されている。ＥＣＵ３に記憶された当該マップでは、Ｘ方向位置及びＹ方向位置を横軸及び縦軸にそれぞれ有する座標軸上において、円形領域のアライメント異常検出範囲Ａ１が設定されている。なお、アライメント異常検出範囲Ａ１の径方向外側に存在する円環領域Ａ２の外縁は、３つの締結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通る円（図３の破線参照）に対応する。
【００２０】
異常検知部３２は、荷重重心Ｐｃがアライメント異常検出範囲Ａ１に位置する場合（例えば、図４に示されるマップ上で、荷重重心ＰｃのＸ方向位置及びＹ方向位置がアライメント異常検出範囲Ａ１の外縁よりも内側の領域に存在する位置である場合）、ホイールアライメントの異常を検知する。図１に示されるように、異常検知部３２は、ホイールアライメントの異常を検知した場合、警報装置４を作動させて当該異常を報知させる。
【００２１】
警報装置４は、音及び表示等によって乗員へ警報を発する装置である。警報装置４としては特に限定されず、例えば乗員との間で情報の入出力を行うためのインターフェイスであるＨＭＩ（Human  Machine  Interface）であってもよい。
【００２２】
以上に説明した車両の重心位置推定装置１では、その適用に車体Ｂへの加工が不要な荷重センサ２を用い、前輪サスペンション１０の３つの締結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに加わる、軸荷重毎に異なる各荷重Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃを検出する（図５参照）。各荷重Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃのバランスを利用し、荷重重心Ｐｃを推定することが可能となる。荷重重心Ｐｃに基づくことで、細かい前輪制御を実行することが可能となる。
【００２３】
車両の重心位置推定装置１では、荷重重心Ｐｃがアライメント異常検出範囲Ａ１に位置する場合、荷重重心Ｐｃの一定以上のずれを判別し、ホイールアライメントの異常を検知する。荷重重心Ｐｃを利用して、ホイールアライメントの異常を検知することができる。
【００２４】
ホイールアライメントの異常を検知する手法として、タイヤＴの接地面圧又は車輪にかかる横力から演算する等の手法があるが、タイヤＴは温度で特性が大きく変化するため、ホイールアライメントの異常を安定して検知するのは難しい。この点、本実施形態では、当該特性の大きな変化の影響は少なく、ホイールアライメントの異常を安定して検知することが可能となる。
【００２５】
ホイールアライメントの異常は、前輪サスペンション１０のブッシュ２１（図２参照）の経年変化等による劣化（ゴムの劣化）に起因することが多い。そのため、長期間の特性監視が必要であることから、変動が大きい特性の監視はホイールアライメントの異常検知に適さず、変動が小さい特性の監視がホイールアライメントの異常検知に適している。この点、ホイールアライメントに異常が生じた際において、剛体にかかる荷重は特性の変動が小さいことから、締結部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに加わる荷重の変化も小さいため、荷重重心Ｐｃの変動も小さい。すなわち、荷重重心Ｐｃを利用してホイールアライメントの異常を検知する重心位置推定装置１は、当該異常の検知に適している。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、様々な形態で実施される。上記実施形態では、便宜的にキャンバ角に係るホイールアライメントの異常を検知したが、キャンバ角に限定されず、その他の角度に係るホイールアライメントの異常も検知できる。上記実施形態では、車体Ｂと１つの前輪サスペンション１０との間に３つの荷重センサ２を設けたが、４つ以上の荷重センサ２を設けてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…車両の重心位置推定装置、２…荷重センサ（荷重検知部）、２Ｌ…左側荷重センサ（荷重検知部）、２Ｒ…右側荷重センサ（荷重検知部）、１０…前輪サスペンション、１０Ｌ…左側前輪サスペンション（前輪サスペンション）、１０Ｒ…右側前輪サスペンション（前輪サスペンション）、３１…荷重重心演算部、３２…異常検知部、Ａ１…アライメント異常検出範囲、Ｂ…車体、Ｐｃ…荷重重心。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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