(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体姿勢を制御する車両制御装置において、
車両の各車輪のそれぞれに付帯させた各ダンパのピストンロッドに作用する曲げ力を各ダンパのピストンロッドのそれぞれの内部に設けた各歪センサにより検出し、
各歪センサの検出信号を用いて車体姿勢を制御する制御手段を有し、
前記歪センサは平板をなし、前記平板の平面を前記ピストンロッドの中心軸を含む面上に配置していることを特徴する車両制御装置。
【請求項２】
前記歪センサは、  前記平板の前記平面を前記車両の前後方向に臨ませるように配置され、前記前後方向に沿う方向の横力の大きさに応じた前記検出信号を出力する歪センサと、  前記平板の前記平面を前記車両の左右方向に臨ませるように配置され、前記左右方向に沿う方向の横力の大きさに応じた前記検出信号を出力する歪センサとの、少なくともどちらか一方を有する請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記制御手段が車両のサスペンション制御、ステアリング制御、ブレーキ制御及び／又はエンジン出力制御を行なう請求項１又は２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記制御手段が車両のアクティブサスペンション制御を行なう請求項１〜３のいずれかに記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両制御装置として、特許文献１に記載の如く、四輪懸架装置を構成する各ダンパに減衰力調整装置を設けるとともに、車体の前後方向加速度センサと左右方向加速度センサを設け、各加速度センサから付与される検出信号の値が所定の基準値より大きいとき、該検出信号により表される加速方向に位置するダンパの減衰力を増大させるように該ダンパの減衰力調整装置を駆動制御し、車両の操安乗心地性を向上させようとするものがある。
【特許文献１】実開昭59-165213
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の車両制御装置では、高価な加速度センサを用いる必要がある。制御精度を向上するためには、前後方向加速度センサ、左右方向加速度センサに加え上下方向加速度センサを設ける等、多数の加速度センサを用いる必要があり、装置コストが一層高価になる。また、制御精度を向上するため、加速度センサだけでなく、各ダンパの伸縮ストロークを検出するストロークセンサを用いるときにも、装置コストは一層高価になる。
【０００４】
本発明の課題は、車両制御装置において、装置コストを低減しながら、制御精度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、車両の車体姿勢を制御する車両制御装置において、車両の各車輪のそれぞれに付帯させた各ダンパのピストンロッドに作用する曲げ力（横力）を各ダンパのピストンロッドのそれぞれの内部に設けた各歪センサ（横力検出器）により検出し、各歪センサ（横力検出器）の検出信号を用いて車体姿勢を制御する制御手段を有し、前記歪センサは平板をなし、前記平板の平面を前記ピストンロッドの中心軸を含む面上に配置してなるものである。
【０００６】  請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記歪センサ（横力検出器）は、前記平板の前記平面を前記車両の前後方向に臨ませるように配置され、前記前後方向に沿う方向の横力の大きさに応じた前記検出信号を出力する歪センサ（前後方向荷重センサ）と、前記平板の前記平面を前記車両の左右方向に臨ませるように配置され、前記左右方向に沿う方向の横力の大きさに応じた前記検出信号を出力する歪センサ（左右方向荷重センサ）との、少なくともどちらか一方を有してなるものである。【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記制御手段が車両のサスペンション制御、ステアリング制御、ブレーキ制御及び／又はエンジン出力制御を行なうものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において更に、前記制御手段が車両のアクティブサスペンション制御を行なうものである。
【発明の効果】
【０００９】
（請求項１）
(a)ダンパに作用する横力（曲げ力）は車両の前後方向加速度、左右方向加速度、上下方向加速度と比例して増減することが計測結果から認められた。従って、各ダンパに設けた横力検出器が検出する、各ダンパに作用する横力の検出信号を用いることにより、高価な加速度センサを設けることなく、車両の各方向の加速度状態、ひいては運転状態を判断でき、安価に車両姿勢を制御し、車両の操安乗心地性を向上できる。
【００１０】
(b)ダンパに作用する横力はダンパのストロークにも比例して増減することが計測結果から認められた。従って、各ダンパに設けた横力検出器が検出する、各ダンパに作用する横力の検出信号を用いることにより、ストロークセンサを設けることなく、各ダンパのストローク、ひいては車両の運転状態を判断でき、安価に車体姿勢を制御し、車両の操安乗心地性を向上できる。
【００１１】
（請求項２）
(c)横力検出器がダンパのピストンロッドの内部に、前後方向横力を検出する前後方向荷重センサと、左右方向横力を検出する左右方向荷重センサとを設けて構成される。従って、荷重センサ（歪センサ）をピストンロッドの外部に貼付するスペースも構造も必要なく、荷重センサをピストンロッドの内部にコンパクトに設けることができる。
【００１２】
（請求項３）
(d)制御手段が、横力検出器の検出信号を用いることにより、車両の各方向の加速度状態、各ダンパのストローク、ひいては車両の運転状態を判断し、車両のサスペンション制御、ステアリング制御、ブレーキ制御及び／又はエンジン出力制御を行ない、車両を総合制御できる。
【００１３】
（請求項４）
(e)制御手段が、横力検出器の検出信号を用いることにより、車両の各方向の加速度状態、各ダンパのストローク、ひいては車両の運転状態を判断し、車両のアクティブサスペンション制御を行ない、急加減速或いは旋回時における車体姿勢を高精度で正常に維持制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は車両の急発信時の車体姿勢を示す模式図、図２は車両の左旋回時の車体姿勢を示す模式図、図３は車両制御装置を示す模式図、図４は車両の加減速時の前後方向加速度と横力の関係線図、図５は車両の旋回時の左右方向加速度と横力の関係線図、図６は車両のバウンス時の上下方向加速度と横力の関係線図、図７は車両の加減速時のダンパストロークと横力の関係線図である。
【実施例】
【００１５】
本発明が適用される車両１０は、図１、図２に示す如くの四輪懸架装置を有し、左右前後の各車輪１１のそれぞれに各ダンパ２０を付帯させ、図３に示す如くの車両制御装置３０により車体姿勢を制御する。
【００１６】
車両制御装置３０は、４つの各ダンパ２０に作用する横力（曲げ力）を各ダンパ２０のそれぞれに設けた各横力検出器３１により検出し、各横力検出器３１の検出信号を車速センサ等の他の制御信号とともに用いて車体姿勢を制御する制御手段３２を有する。制御手段３２は、例えば車両１０のアクティブサスペンション制御装置３３を介して、車体姿勢を制御する。
【００１７】  横力検出器３１は、ダンパ２０のピストンロッド２１の中心軸上の内部に、車両１０の直進走行方向に沿う前後方向横力Ｆｘを検出する前後方向荷重センサ（歪センサ）３１Ａと、車両１０の直進走行方向に直交する左右方向横力Ｆｙを検出する左右方向荷重センサ（歪センサ）３１Ｂとを設けて構成される。前後方向荷重センサ３１Ａは平板状をなし、平板の平面をピストンロッド２１の中心軸を含む面上に配置し、かつ平板の平面を前後方向に臨ませるように配置され、前後方向に沿う方向の横力の大きさに応じた信号を出力する。左右方向荷重センサ３１Ｂは平板状をなし、平板の平面をピストンロッド２１の中心軸を含む面上に配置し、かつ平板の平面を左右方向に臨ませるように配置され、左右方向に沿う方向の横力の大きさに応じた信号を出力する。荷重センサ３１Ａ、３１Ｂはそれらの信号線をピストンロッド２１の中心軸に沿って取り出され、制御手段３２の入力部に接続される。【００１８】
以下、（Ａ）車両１０の加速度と横力の関係、（Ｂ）ダンパ２０のストロークと横力の関係について得た計測結果について説明する。
【００１９】
（Ａ）車両１０の加速度と横力の関係
ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）に作用する横力Ｆｘ、Ｆｙは、図４〜図６に示す如く、車両１０の前後方向加速度Ａ、左右方向加速度Ｂ、上下方向加速度Ｃに比例して増減する。従って、横力検出器３１を加速度センサに代用できる。尚、図４〜図６は、左右前後の各車輪１１に付帯させた各ダンパ２０に設けた各横力検出器３１の計測結果の代表として、左前車輪１１に付帯させたフロント左側ダンパ２０Ａに設けた横力検出器３１の計測結果である。但し、右前車輪１１、左右後車輪１１、１１に付帯させた各ダンパに作用する横力Ｆｘ、Ｆｙと各加速度Ａ、Ｂ、Ｃとの関係についても、フロント左側ダンパ２０Ａにおけると同様の傾向を示す。
【００２０】
(A-1)車両１０の前後方向加速度Ａ（図４）
車両１０の前後方向加速度Ａとダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）の前後方向横力Ｆｘとは比例し、車両１０の前後方向加速度Ａとダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）の左右方向横力Ｆｙとは比例する。図４において、車両１０の前後方向加速後Ａの（＋）側は、車両１０が図１の急発進側の運転状態にあることを示し、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）のピストンロッド２１は伸び状態になり、前後方向横力Ｆｘは増加側にあり、左右方向横力Ｆｙは減少側にある。車両１０の前後方向加速後Ａの（−）側は、車両１０が急制動側の運転状態にあることを示し、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）のピストンロッド２１は縮み状態になり、前後方向横力Ｆｘは減少側にあり、左右方向横力Ｆｙは増加側にある。
【００２１】
(A-2)車両１０の左右方向加速度Ｂ（図５）
車両１０の左右方向加速度Ｂとダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）の前後方向横力Ｆｘとは比例し、車両１０の左右方向加速度Ｂとダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）の左右方向横力Ｆｙとは比例する。図５において、車両１０の左右方向加速度Ｂの（＋）側は、車両１０が図２の左旋回側の運転状態にあることを示し、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）のピストンロッド２１は縮み状態になり、前後方向横力Ｆｘは減少側にあり、左右方向横力Ｆｙは増加側にある。車両１０の左右方向加速度Ｂの（−）側は、車両１０が右旋回側の運転状態にあることを示し、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）のピストンロッド２１は伸び状態になり、前後方向横力Ｆｘは増加側にあり、左右方向横力Ｆｙは減少側にある。
【００２２】
(A-3)車両１０の上下方向加速度Ｃ（図６）
車両１０の上下方向加速度Ｃとダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）の前後方向横力Ｆｘとは比例し、車両１０の上下方向加速度Ｃとダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）の左右方向横力Ｆｙとは比例する。図６において、車両１０の上下方向加速度Ｃの（＋）側は、車両１０が上昇側の運転状態にあることを示し、ダンパ２０のピストンロッド２１は伸び状態になり、前後方向横力Ｆｘは増加側にあり、左右方向横力Ｆｙは減少側にある。車両１０の上下方向加速度Ｃの（−）側は、車両１０が下降側の運転状態にあることを示し、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）のピストンロッド２１は縮み状態になり、前後方向横力Ｆｘは減少側にあり、左右方向横力Ｆｙは増加側にある。
【００２３】
（Ｂ）ダンパ２０のストロークと横力の関係
ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）に作用する横力Ｆｘ（Ｆｙも同一傾向を示す）は、図７に示す如く、該ダンパ２０のストロークと比例して増減する。従って、横力検出器３１をストロークセンサに代用できる。尚、図７は、左右前後の各車輪１１に付帯させた各ダンパ２０に設けた各横力検出器３１の計測結果の代表として、左前車輪１１に付帯させたフロント左側ダンパ２０Ａに設けた横力検出器３１の計測結果である。但し、右前車輪１１、左右後車輪１１、１１に付帯させた各ダンパ２０に作用する横力Ｆｘ、Ｆｙとストロークの関係についても、フロント左側ダンパ２０Ａにおけると同様の傾向を示す。
【００２４】
車両１０が例えば図１の急発進側の運転状態に入り、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）のピストンロッド２１が伸長ストロークＳteを増加するときには、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）の前後方向横力Ｆｘは、図７に示す如くにそのストロークに比例して（−）側に増加する。車両１０が例えば急制動側の運転状態に変化し、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）のピストンロッド２１が圧縮ストロークＳcoを増加するときには、ダンパ２０（フロント左側ダンパ２０Ａ）の前後方向横力Ｆｘは、図７に示す如くにそのストロークに比例して（＋）側に増加する。
【００２５】
従って、制御手段３２は、車両１０の四輪懸架装置を構成するように各車輪１１に付帯させた４つの各ダンパ２０に設けた各横力検出器３１の検出信号を得たとき、前述（Ａ）に従って車両１０の各方向の加速度状態を判断でき、前述（Ｂ）に従って各ダンパ２０のストロークを判断できる。そして、制御手段３２は、このようにして判断した車両１０の各方向の加速度状態、各ダンパ２０のストロークを用い、これらを必要に応じて車速センサ等の他の制御信号とともに用いることにより、アクティブサスペンション制御装置３３を制御し、結果として各ダンパ２０毎にオイル又は気体を注入、排出制御する等により、車両１０の車体姿勢を制御する。
【００２６】
尚、制御手段３２は、各ダンパ２０に設けた横力検出器３１の検出信号から判断した車両１０の各方向の加速度状態、各ダンパ２０のストロークを用い、これらを必要に応じて車速センサ等の他の制御信号とともに用いることにより、車両１０の旋回を含む走行方向の変化、走行速度の変化等の運転状態の変化を判断でき、この判断結果により、各ダンパ２０の減衰力調整アクチュエータを駆動して減衰力等を調整するサスペンション制御、パワーステアリング装置のステアリングアシスト力を調整するステアリング制御、ブレーキ装置のブレーキ力を調整するブレーキ制御及び／又はエンジン出力制御を行なうことができる。
【００２７】
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ダンパ２０に作用する横力（曲げ力）は車両１０の前後方向加速度、左右方向加速度、上下方向加速度と比例して増減することが計測結果から認められた。従って、各ダンパ２０に設けた横力検出器３１が検出する、各ダンパ２０に作用する横力の検出信号を用いることにより、高価な加速度センサを設けることなく、車両１０の各方向の加速度状態、ひいては運転状態を判断でき、安価に車両姿勢を制御し、車両１０の操安乗心地性を向上できる。
【００２８】
(b)ダンパ２０に作用する横力はダンパ２０のストロークにも比例して増減することが計測結果から認められた。従って、各ダンパ２０に設けた横力検出器３１が検出する、各ダンパ２０に作用する横力の検出信号を用いることにより、ストロークセンサを設けることなく、各ダンパ２０のストローク、ひいては車両１０の運転状態を判断でき、安価に車体姿勢を制御し、車両１０の操安乗心地性を向上できる。
【００２９】
(c)横力検出器３１がダンパ２０のピストンロッド２１の内部に、前後方向横力を検出する前後方向荷重センサ３１Ａ、３１Ｂと、左右方向横力を検出する左右方向荷重センサ３１Ａ、３１Ｂとを設けて構成される。従って、荷重センサ３１Ａ、３１Ｂ（歪センサ）をピストンロッド２１の外部に貼付するスペースも構造も必要なく、荷重センサ３１Ａ、３１Ｂをピストンロッド２１の内部にコンパクトに設けることができる。
【００３０】
(d)制御手段３２が、横力検出器３１の検出信号を用いることにより、車両１０の各方向の加速度状態、各ダンパ２０のストローク、ひいては車両１０の運転状態を判断し、車両１０のサスペンション制御、ステアリング制御、ブレーキ制御及び／又はエンジン出力制御を行ない、車両１０を総合制御できる。
【００３１】
(e)制御手段３２が、横力検出器３１の検出信号を用いることにより、車両１０の各方向の加速度状態、各ダンパ２０のストローク、ひいては車両１０の運転状態を判断し、車両１０のアクティブサスペンション制御を行ない、急加減速或いは旋回時における車体姿勢を高精度で正常に維持制御できる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は車両の急発進時の車体姿勢を示す模式図である。
【図２】図２は車両の左旋回時の車体姿勢を示す模式図である。
【図３】図３は車両制御装置を示す模式図である。
【図４】図４は車両の加減速時の前後方向加速度と横力の関係線図である。
【図５】図５は車両の旋回時の左右方向加速度と横力の関係線図である。
【図６】図６は車両のバウンス時の上下方向加速度と横力の関係線図である。
【図７】図７は車両の加減速時のダンパストロークと横力の関係線図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  車両
１１  車輪
２０  ダンパ
２１  ピストンロッド
３０  車両制御装置
３１  横力検出器
３１Ａ、３１Ｂ  荷重センサ
３２  制御手段
３３  アクティブサスペンション制御装置
【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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【図６】
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【図７】
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