(57)【要約】【課題】本発明では、各車輪の横力を精度良く算出することや、コストの低下に寄与することができる車両運動情報検出装置を提供することを課題とする。【解決手段】車両運動制御装置Ｍは、車輪Ｗの中央部に設けられる横加速度検出装置１と、車体Ｃ側に設けられるＥＣＵ２とを備えている。そして、この横加速度検出装置１には、車輪Ｗの中心軸に沿った方向に働く横加速度Ｇを検出する横加速度センサ１１と、この横加速度センサ１１から出力される検出値を、ＥＣＵ２に無線で送信する送受信機１３とが設けられている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運動情報を検出する車両運動情報検出装置であって、
車輪の中心軸に沿った方向に働く加速度を検出する横加速度センサと、
この横加速度センサから出力される検出値を、車体側に設けられる制御部に無線で送信する送信機とが、
前記車輪の中央部に設けられることを特徴とする車両運動情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の運動情報を検出する車両運動検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡＢＳ（Anti-Lock  Brake  System）や、ＶＳＡ（Vehicle  StabilityAssist）などの車両の運動を制御するための車両運動制御装置がある。このような車両運動制御装置では、種々の制御を適切に行うために、その制御に必要なパラメータとして車両旋回時に車両に加わるその車体の向きに直交する力、すなわちコーナリングフォース（以下、「横力」ともいう。）を計算により求めている。
【０００３】
車両運動制御装置による横力の算出方法としては、従来よりいろいろな方法があり、たとえば以下に示すような４つの方法がある。
第１の方法は、車体の向きに直交する方向に働く横加速度を検出する横加速度センサを車体に取り付け、その検出値に基づいて車両の横力を求めている。
第２の方法は、舵角センサで検出する操舵量と、車輪速度センサ等で検出する車体速度とに基づいて車両の横加速度を算出し、この横加速度に基づいて車両の横力を求めている。
【０００４】
第３の方法は、車体に取り付けられた横加速度センサ、舵角センサ、ヨーレイトセンサ、車輪速度センサ等からの検出値等に基づいて前輪スリップ角や後輪スリップ角を算出し、所定のマップを用いてこれらのスリップ角から各車輪の横力を特定している（たとえば、特許文献１〜３参照）。
第４の方法は、各車輪の内部にひずみセンサを埋め込み、このひずみセンサからの検出値に基づいて各車輪の横力を算出している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−８５５５７号公報（第３頁、図２，３）
【特許文献２】
特開２０００−８５５５８号公報（第３，５頁、図３，４）
【特許文献３】
特開２０００−２５５９９号公報（第４頁、図２，４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した第１，第２の方法では、車両としての横力しか得られないので、各車輪の横力を個別に把握することができず、高度な車両制御を行うことが困難であった。これに対して、第３の方法では、各車輪の横力を得ることはできるが、各センサからの検出値等に基づいて複雑な計算を行って各車輪の横力を推定するため、その精度に限界があった。特に、各タイヤが同じ摩擦係数の路面上に接していない場合（たとえば、左側のタイヤが接する路面と右側のタイヤが接する路面が異なる摩擦係数となる場合）では、計算により推定した各車輪の横力の精度は低下するという問題があった。
【０００７】
また、第３の方法では、車両やタイヤの種類毎にそれらに対応する装置やマップの作り直しが不可欠であり、装置として応用性・普遍性に欠けていた。さらに、第３の方法では、ロジックの構造と演算時間の問題から、推定精度と応答性に課題があった。
【０００８】
これに対して第４の方法では、各車輪の横力を複雑な計算によらないで得ることはできるが、通信ケーブルを介してセンサ出力値を取り込むため、量産化には不適当であった。また、この第４の方法では、ひずみセンサを埋め込むための専用ホイールを車両やタイヤの種類毎に用意しなければならないので、応用性・普遍性に欠け、コストが高くなっていた。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、各車輪の横力を精度良く算出することや、コストの低下に寄与することができる車両運動情報検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、車両の運動情報を検出する車両運動情報検出装置であって、車輪の中心軸に沿った方向に働く加速度を検出する横加速度センサと、この横加速度センサから出力される検出値を、車体側に設けられる制御部に無線で送信する送信機とが、前記車輪の中央部に設けられることを特徴とする。
【００１１】
ここで、「車両の運動情報」とは、車輪に作用する横加速度や横力などを含んだ概念である。また、「車両運動情報検出装置」とは、主に前記したＡＢＳやＶＳＡなどの車両運動制御装置に運動情報を供給する装置である。なお、車両運動制御装置としては、前記したＡＢＳやＶＳＡの他に、ＡＴＴＳ（Active  Torque  Transfer  System）、ＶＧＳ（Variable  Gear  ratio  Steering）、ＡＣＣ（Adaptive  Cruise  Control）、ＢＡ（Brake  Assist）、ＥＨＢ（Electronic  Hydraulic  Brake）などがある。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、横加速度センサにより車輪の中心軸に沿った方向（車輪の向きに直交する方向）に働く加速度がダイレクトに、かつリアルタイムに検出される。そして、この検出値が送信機により制御部に送信され、この制御部により検出値に基づいて各車輪に作用する横力が算出される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両運動情報検出装置の詳細について説明する。参照する図面において、図１は本発明に係る車両運動情報検出装置を備えた車両運動制御装置を示す斜視図、図２は図１の車両運動情報検出装置を示す分解斜視図、図３は左旋回した車両の各車輪に加わる横加速度を示す平面図である。
【００１４】
図１に示すように、車両運動制御装置Ｍは、４本の車輪Ｗの中央部にそれぞれ設けられる横加速度検出装置（車両運動情報検出装置）１と、車体Ｃ側に設けられるＥＣＵ（制御部）２とを主に備えている。そして、各横加速度検出装置１とＥＣＵ２は、無線によってデータが相互に送受信可能となっている。
【００１５】
図２に示すように、横加速度検出装置１は、横加速度センサ１１、ＣＰＵ１２、送受信機（アンテナも含む）１３およびバッテリ１４がそれぞれ基板１５上の適所に配設されて構成されている。横加速度センサ１１は、車輪（ホイール）Ｗの中心軸に沿った方向に働く加速度、すなわち図３に示すようなタイヤＴの向きＤに直交する加速度（以下、「横加速度Ｇ」という。）を検出するものである。ここで、横加速度センサ１１としては、ひずみセンサなどが利用される。また、横加速度センサ１１とＣＰＵ１２の間には、横加速度センサ１１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）が設けられている。
【００１６】
ＣＰＵ１２は、主に横加速度センサ１１で検出した横加速度Ｇを、所定の条件で補正することにより、正確な横加速度Ｇとして算出するものである。送受信機（アンテナも含む）１３は、ＥＣＵ２（図１参照）と無線によりデータのやりとりを行うものであり、ＣＰＵ１２での横加速度Ｇの補正に必要なデータなどをＥＣＵ２から受信するとともに、ＣＰＵ１２で算出した横加速度ＧをＥＣＵ２に送信する機能を有している。バッテリ１４は、基板１５上の配線を介して横加速度センサ１１、ＣＰＵ１２および送受信機１３に電力を供給するものである。
【００１７】
また、この横加速度検出装置１は、車輪Ｗの中央部にある既設の固定用プレート５とカバー６との間に配設されることで、外部からの水や塵埃等の浸入を防止するとともに、走行中における遠心力と上下振動の影響を受けないようになっている。具体的には、固定用プレート５がナットＮで車輪Ｗの中央部に固定され、基板１５がクッション材（衝撃を吸収する部材）で形成される固定ボード７を介して固定用プレート５にねじＳで固定されることで、横加速度検出装置１が車輪Ｗに着脱自在に固定されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、ＥＣＵ２は、各横加速度検出装置１から送信されてくる横加速度Ｇに基づいて、タイヤＴと路面との摩擦力や、図３に示すようなタイヤ横力Ｐ（車体の向きＡに直交する力）を算出するとともに、この摩擦力やタイヤ横力Ｐに基づいて車両の運動を適宜制御している。また、このＥＣＵ２は、各横加速度検出装置１のＣＰＵ１２での補正に必要なデータを各送受信機１３に出力している。
【００１９】
次に、この車両運動制御装置Ｍの動作について図３を参照して説明する。
図３に示すように、車両が左に旋回したときに各タイヤＴにそれぞれ横加速度Ｇが働くと、この横加速度Ｇが横加速度センサ１１（図２参照）により直接かつリアルタイムに検出される。この検出値はＣＰＵ１２に出力され、このＣＰＵ１２でこの検出値がＥＣＵ２（図１参照）から出力される補正用データに基づいて適宜補正される。そして、この補正された横加速度Ｇは、送受信機１３を介してＥＣＵ２に送信され、このＥＣＵ２はこの横加速度Ｇに基づいて各タイヤＴに加わる摩擦力やタイヤ横力Ｐを算出するとともに、この摩擦力やタイヤ横力Ｐに基づいて車両の運動を適宜制御する。
【００２０】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
（１）車輪Ｗに設けた横加速度センサ１１により直接、かつリアルタイムに横加速度Ｇを検出し、この横加速度Ｇに基づいて各車輪Ｗに作用するタイヤ横力Ｐを算出するので、そのタイヤ横力Ｐを精度良く算出することができる。そして、このようにタイヤ横力Ｐを精度良く算出することにより、車両運動制御装置Ｍの性能が飛躍的に向上することとなる。
（２）横加速度検出装置１を既設の固定用プレート５とカバー６との間に配設するだけでよいので、専用ホイールを作る必要がなくなり、その分コストを低くすることができる。
【００２１】
（３）横加速度検出装置１が車輪Ｗの中央部に配設されているので、この横加速度検出装置１はタイヤ回転に伴う遠心力の影響をほとんど受けることはなく、その脱落が確実に防止される。また、静バランス的にも、動バランス的にも好適な配置となる。
（４）車輪Ｗに作用する横加速度Ｇを直接検出することにより、従来のような車体側のセンサを省くことができるので、その分コストを低くすることができる。さらに、このように横加速度Ｇを直接検出することにより、精度と速応性を飛躍的に高めることができる。
【００２２】
（５）各タイヤ横力Ｐの算出に必要な横加速度Ｇを求めるために従来のような複雑な計算を行う必要がないので、従来よりもタイヤ横力Ｐを迅速に求めることができ、より適切な制御を行うことができる。また、従来では車種やタイヤの種類によりそれらの特性を考慮してタイヤ横力Ｐを算出していたのに対し、本実施形態では車輪Ｗに加わる横加速度Ｇを直接検出し、この横加速度Ｇに基づいてタイヤ横力Ｐを算出するので、いろいろな種類の車やタイヤに広く適用することができる。
【００２３】
（６）横加速度検出装置１が車輪Ｗに着脱自在に設けられるので、故障した場合などにその交換作業を容易に行うことができる。また、この横加速度検出装置１を既設の固定用プレート５とカバー６との間に配設するだけでよいので、その汎用性が飛躍的に向上する。
（７）横加速度センサ１１により直接検出した各車輪Ｗの横加速度Ｇに基づいて摩擦力を算出するので、たとえば左側のタイヤＴが接する路面と右側のタイヤＴが接する路面が異なる摩擦係数となる場合であっても各タイヤＴに加わる摩擦力（摩擦係数μ）を正確に求めることができる。これにより、車両運動制御装置Ｍによる制御を飛躍的に向上させることができる。
【００２４】
以上、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、車輪Ｗ側に設けたＣＰＵ１２により横加速度Ｇを補正しているが、本発明はこれに限定されず、横加速度センサ１１で検出した横加速度ＧをＥＣＵ２に送信した後、このＥＣＵ２で横加速度Ｇの補正を行うようにしてもよい。この場合、本実施形態のようなＣＰＵ１２や送受信機１３の代わりに、横加速度センサ１１から出力される検出値をＥＣＵ２に送信する送信機のみを設ければよいので、その分コストを低くすることができる。また、ＣＰＵ１２によりタイヤ横力Ｐを算出するようにしてもよい。さらに、本実施形態では、バッテリ１４を１つだけ設けているが、本発明はこれに限定されず、複数設けてもよい。
【００２５】
本実施形態では、ＥＣＵ２から横加速度検出装置１に横加速度Ｇの補正に必要なデータのみを送信することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、故障診断用、ＩＤ識別／登録用、横加速度検出装置１の起動／停止用、バッテリ残量検知用などのコントロール信号をＥＣＵ２から横加速度検出装置１に送信してもよい。これによれば、たとえば故障診断用信号やＩＤ識別／登録用信号を送信しても横加速度検出装置１から所定の信号が返されないとき（または、全く反応がないとき）には、装置の故障や異なる装置が取り付けられていることを知ることができる。また、起動／停止用信号を送信して横加速度検出装置１に設けたスイッチを適宜切り替えることにより、この横加速度検出装置１を必要なときのみに用いることができるので、その分電力を節約することができる。さらに、バッテリ残量検知用信号を送信し、この信号に対応してバッテリ１４の残量を示す信号が横加速度検出装置１から返されることにより、バッテリ１４の残量を把握することができるので、迅速にその充電や交換を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、車輪に設けた横加速度センサによりダイレクトに、かつリアルタイムに車輪の向きに直交する加速度を検出することができる。このため、車輪ごとに、その横力を精度良く算出することが可能になる。また、横加速度センサや送信機を車輪の中央部に設けるだけでよいので、専用ホイールを作る必要がなくなり、その分コストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両運動情報検出装置を備えた車両運動制御装置を示す斜視図である。
【図２】図１の車両運動情報検出装置を示す分解斜視図である。
【図３】左旋回した車両の各車輪に加わる横加速度やタイヤ横力を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｍ              車両運動制御装置
Ｔ              タイヤ
Ｃ              車体
Ｇ              横加速度
Ｐ              タイヤ横力
Ｗ              車輪
１              横加速度検出装置（車両運動情報検出装置）
１１            横加速度センサ
１２            ＣＰＵ
１３            送受信機
１４            バッテリ
１５            基板
２              ＥＣＵ（制御部）
５              固定用プレート
６              カバー
７              固定ボード
【図１】
2004198185.tif 000003
【図２】
2004198185.tif 000004
【図３】
2004198185.tif 000005