(57)【要約】【課題】  外輪１とハブ２との間に加わる荷重に対応する、路面グリップ力に基づいて車両の走行安定性を確保する制御を行なう構造で、長期間に亙る使用に伴う、センサの零点のシフトによる影響をなくす。【解決手段】  上記路面グリップ力に関する荷重を表す情報のうち、この荷重の絶対値を表すＤＣ成分を除き、変動量を表すＡＣ成分のみを取り出して、ロール制御等、上記走行安定性を確保する為の制御を行なう。このＡＣ成分は、上記零点のシフトの影響を受けない為、上記課題を解決できる。【選択図】  図３
2005324721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と懸架装置との間に作用する荷重を測定する為の荷重測定装置と、この荷重の測定値に基づいて上記車輪を設けた車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう制御器とを備えた車両用走行状態安定化装置であって、この制御器は、上記荷重に関する情報のうちの変動成分のみを採用して、上記走行安定性確保の為の制御を行なう事を特徴とする車両用走行状態安定化装置。
【請求項２】
荷重測定装置は、懸架装置に車輪を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに組み込まれた転がり軸受ユニット用荷重測定装置であり、この転がり軸受ユニット用荷重測定装置は、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、この外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置された、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体と、これら各転動体の公転速度を測定する公転速度検出用センサと、この公転速度検出用センサから送り出される、この公転速度を表す検出信号に基づき、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する演算器とを備え、これら外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方に車輪を支持固定し、他方を懸架装置に結合固定した状態で、これら車輪と懸架装置との間に加わる荷重を測定するものである、請求項１に記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項３】
転がり軸受ユニット用荷重測定装置は、外輪相当部材の内周面に設けた複列の外輪軌道と内輪相当部材の外周面に設けた複列の内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ設けられた転動体の公転速度を、１対の公転速度検出用センサにより、両列毎に検出自在としており、演算器は、これら両列の転動体の公転速度に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出するものである、請求項２に記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項４】
転がり軸受ユニット用荷重測定装置は、外輪相当部材の内周面に設けた複列の外輪軌道と内輪相当部材の外周面に設けた複列の内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ設けられた転動体の公転速度の差を、単一の公転速度検出用センサにより検出自在としており、演算器は、これら両列の転動体の公転速度の差に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わるアキシアル荷重を算出するものである、請求項２に記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項５】
転がり軸受ユニット用荷重測定装置は、回転側軌道輪の回転速度を測定する為の回転速度検出用センサを備え、演算器は、この回転速度検出用センサから送り出される第二の検出信号と、公転速度検出用センサから送り出される公転速度を表す検出信号とに基づいて、外輪相当部材と内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する、請求項２〜４の何れかに記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項６】
車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう対象が車両の過大なロール挙動であり、制御器は、車輪と懸架装置との間に加わる荷重に関する情報のうちの変動成分に基づき、上記ロール挙動を抑制する為の制御を実施する、請求項１〜５の何れかに記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項７】
車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう対象が路面の凹凸に伴う車輪の挙動悪化防止であり、制御器は、車輪と懸架装置との間に加わる荷重に関する情報のうちの変動成分に基づき、上記挙動悪化を防止する為の制御を実施する、請求項１〜５の何れかに記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項８】
車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう対象が路面の凹凸に伴うステアリングホイールの操作感の悪化防止であり、制御器は、車輪と懸架装置との間に加わる荷重に関する情報のうちの変動成分に基づき、上記操作感の悪化を防止べく、パワーステアリング装置の特性を調節する制御を実施する、請求項１〜５の何れかに記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項９】
荷重測定装置の出力信号にハイパスフィルタ処理又はバンドパスフィルタ処理を施す事により、この出力信号中に含まれる荷重に関する情報のうちで変動成分のみを取り出し、この取り出した変動成分を採用して走行安定性確保の為の制御を行なう、請求項１〜８の何れかに記載した車両用走行状態安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両（自動車）の走行安定性を確保する為の車両用走行状態安定化装置（スタビリティコントロール装置）の改良に関し、制御の応答性を向上させて、より高度の走行安定性を確保すべく発明したものである。尚、本明細書及び特許請求の範囲で言う走行安定性確保の為の制御には、事故に結び付く不安定状態を防止する、狭義の走行安定性確保の為の制御に限らず、乗り心地や運転感覚を向上させる為の制御も含む。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行時に何れか又は総ての車輪のグリップ力が低下若しくは喪失すると、車両の走行安定性が損なわれて、事故の原因となる。この為従来から、車両のスタビリティ（stability ＝standing ability＝走行安定性）を確保する為に、非特許文献１に記載された如き各種構造の車両用走行状態安定化装置が考えられ、その一部は実用化されている。この様な車両用走行状態安定化装置は、何れか又は総ての車輪のグリップ力が低下若しくは喪失した場合に、アクセルペダルの踏み込み量に関係なくエンジンの出力を低下させると共に、ブレーキペダル操作の有無に関係なく各車輪に付属したブレーキ装置のうちの少なくとも１個のブレーキ装置により当該車輪に制動力を付与する事で、スタビリティを確保するものである。
【０００３】
上記非特許文献１に記載されたものを含めて、従来から知られている車両用走行状態安定化装置は、不安定状態を検知してから、この不安定状態を解消させる方向の制御を行なう、緊急回避的な装置である。この様に、上記従来から知られている車両用走行状態安定化装置は、滑り易い路面での走行安定性確保に大きな効果を発揮するが、この走行安定性をより向上させるべく、制御の応答性を向上させる余地が残されている。
【０００４】
即ち、従来から知られている各種車両用走行状態安定化装置は何れも、各車輪（タイヤ）と路面との接触面部分で滑りが発生した事を、車体側に設けた加速度センサやヨーレートセンサが検出するこの車体の挙動により、間接的に検知する様に構成している。上記接触面部分に加わる力、或はこの接触面部分で生じる滑りを直接検知するものではない。従って、初期状態とは言え、車両の走行状態が不安定な状態になってからその事実を検知し、この不安定状態を修正する制御しか行なえない。
【０００５】
この様な従来技術に対して本発明者は、上記接触面部分で各車輪が現実に支えている実グリップ力を求め、未だ車両が安定状態にある場合でも、この実グリップ力が大きく変化した場合に車両を安定方向に向ける為の制御を行なえば、車両の走行安定性をより向上させられると考えた。そして、この場合に、上記実グリップ力を求める為に、上記各車輪に加わる荷重を求める必要があると考えた。この様な場合に使用可能な、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットとして従来から、例えば特許文献１、２に記載されたものが知られている。
【０００６】
このうちの特許文献１には、上下方向荷重（ラジアル荷重）を測定自在な、荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、図１に示す様に、懸架装置に支持される外輪１の内径側に、車輪を結合固定するハブ２を支持している。このハブ２は、車輪を固定する為の回転側フランジ３をその外端部（車両への組み付け状態で幅方向外側となる端部）に有するハブ本体４と、このハブ本体４の内端部（車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部）に外嵌されてナット５により抑え付けられた内輪６とを備える。そして、上記外輪１の内周面に形成した複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２の外周面に形成した複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを配置して、上記外輪１の内径側での上記ハブ２の回転を自在としている。
【０００７】
上記外輪１の軸方向中間部で複列の外輪軌道７、７の間部分に、この外輪１を直径方向に貫通する取付孔１０を、この外輪１の上端部にほぼ鉛直方向に形成している。そして、この取付孔１０内に、荷重測定用のセンサである、円杆状（丸棒状）の変位センサ１１を装着している。この変位センサ１１は非接触式で、先端面（下端面）に設けた検出面は、ハブ２の軸方向中間部に外嵌固定したセンサリング１２の外周面に近接対向させている。上記変位センサ１１は、上記検出面と上記センサリング１２の外周面との距離が変化した場合に、その変化量に対応した信号を出力する。
【０００８】
上述の様に構成する従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記変位センサ１１の検出信号に基づいて、転がり軸受ユニットに加わる荷重を求める事ができる。即ち、車両の懸架装置に支持した上記外輪１は、この車両の重量により下方に押されるのに対して、車輪を支持固定したハブ２は、そのままの位置に止まろうとする。この為、上記重量が嵩む程、上記外輪１やハブ２、並びに転動体９ａ、９ｂの弾性変形に基づいて、これら外輪１の中心とハブ２の中心とのずれが大きくなる。そして、この外輪１の上端部に設けた、上記変位センサ１１の検出面と上記センサリング１２の外周面との距離は、上記重量が嵩む程短くなる。そこで、上記変位センサ１１の検出信号を演算器に送れば、予め実験等により求めた関係式或はマップ等から、当該変位センサ１１を組み込んだ転がり軸受ユニットに加わる上下方向荷重を求める事ができる。
【０００９】
尚、図１に示した従来構造は、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重に加えて、上記ハブ２の回転速度も検出自在としている。この為に、前記内輪６の内端部に回転速度検出用エンコーダ１３を外嵌固定すると共に、上記外輪１の内端開口部に被着したカバー１４に回転速度検出用センサ１５を支持している。そして、この回転速度検出用センサ１５の検知部を、上記回転速度検出用エンコーダ１３の被検出部に、測定隙間を介して対向させている。
【００１０】
上述の様な従来構造の第１例の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、転がり軸受ユニットに加わる上下方向荷重を測定する為のものであるが、転がり軸受ユニットに加わる横方向荷重（アキシアル荷重）を測定する構造も、特許文献２等に記載されて、従来から知られている。図２は、この特許文献２に記載された、横方向荷重を測定する為の荷重測定装置付転がり軸受ユニットを示している。この従来構造の第２例の場合、ハブ２ａの外端部外周面に、車輪を支持する為の回転側フランジ３ａを固設している。又、外輪１ａの外周面に、この外輪１ａを懸架装置を構成するナックル１６に支持固定する為の、固定側フランジ１７を固設している。そして、上記外輪１ａの内周面に形成した複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２ａの外周面に形成した複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを転動自在に設ける事により、上記外輪１ａの内径側に上記ハブ２ａを回転自在に支持している。
【００１１】
更に、上記固定側フランジ１７の内側面複数個所で、この固定側フランジ１７を上記ナックル１６に結合する為のボルト１８を螺合する為のねじ孔１９を囲む部分に、それぞれ荷重センサ２０を添設している。上記外輪１ａを上記ナックル１６に支持固定した状態でこれら各荷重センサ２０は、このナックル１６の外側面と上記固定側フランジ１７の内側面との間で挟持される。
【００１２】
この様な従来構造の第２例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない車輪と上記ナックル１６との間に横方向荷重が加わると、上記ナックル１６の外側面と上記固定側フランジ１７の内側面とが、上記各荷重センサ２０を、軸方向両面から強く押し付け合う。従って、これら各荷重センサ２０の測定値を合計する事で、上記車輪と上記ナックル１６との間に加わる横方向荷重を求める事ができる。又、図示はしないが、特許文献３には、一部の剛性を低くした外輪相当部材の振動周波数から転動体の公転速度を求め、更に、転がり軸受に加わる横方向荷重を測定する方法が記載されている。
【００１３】
前述の特許文献１に記載された従来構造の第１例の場合、変位センサ１１により、外輪１とハブ２との径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサ１１として、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
【００１４】
又、特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、ナックル１６に対し外輪１ａを支持固定する為のボルト１８と同数だけ、荷重センサ２０を設ける必要がある。この為、荷重センサ２０自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。
【００１５】
この様な事情に鑑みて本発明者等は先に、複列アンギュラ型玉軸受である転がり軸受ユニットを構成する１対の列の転動体（玉）の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明を行なった（特願２００４−７６５５号）。図３は、この先発明の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１例を示している。
【００１６】
この先発明に係る構造の場合、外輪１（外輪相当部材）の軸方向中間部で複列の外輪軌道７、７の間部分に形成した取付孔１０ａにセンサユニット２１を挿通し、このセンサユニット２１の先端部２２を、上記外輪１の内周面から突出させている。この先端部２２には、１対の公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂと、１個の回転速度検出用センサ１５ａとを設けている。
【００１７】
そして、このうちの両公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂの検出部を、複列に配置された各転動体９ａ、９ｂを転動自在に保持した１対の保持器２４ａ、２４ｂに設けた、公転速度検出用エンコーダ２５ａ、２５ｂの被検出面である軸方向片側面に近接対向させて、上記各転動体９ａ、９ｂの公転速度を検出自在としている。又、上記回転速度検出用センサ１５ａの検出部を、内輪相当部材であるハブ２の中間部に外嵌固定した回転速度検出用エンコーダ１３ａの被検出面である外周面に近接対向させて、上記ハブ２の回転速度を検出自在としている。この様な構成を有する先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置によれば、上記ハブ２の回転速度の変動に拘らず、上記外輪１とこのハブ２との間に加わる荷重（ラジアル荷重及びスラスト荷重）を求められる。
【００１８】
即ち、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、図示しない演算器が、上記各センサ２３ａ、２３ｂ、１５ａから送り込まれる検出信号に基づいて、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記両公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する上記両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記両公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する上記両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて算出する。この点に就いて、図４を参照しつつ説明する。尚、以下の説明は、アキシアル荷重Ｆｙが加わらない状態での、上記両列の転動体９ａ、９ｂの接触角αa 、αb が互いに同じであるとして行なう。
【００１９】
図４は、上述の図３に示した車輪支持用の転がり軸受ユニットを模式化し、荷重の作用状態を示したものである。複列の内輪軌道８、８と複列の外輪軌道７、７との間に複列に配置された転動体９ａ、９ｂには予圧Ｆ0 、Ｆ0 を付与している。又、使用時に上記転がり軸受ユニットには、車体の重量等により、ラジアル荷重Ｆｚが加わる。更に、旋回走行時に加わる遠心力等により、アキシアル荷重Ｆｙが加わる。これら予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙは、何れも上記各転動体９ａ、９ｂの接触角α（αa 、αb ）に影響を及ぼす。そして、この接触角αa 、αb が変化すると、これら各転動体９ａ、９ｂの公転速度ｎc が変化する。これら各転動体９ａ、９ｂのピッチ円直径をＤとし、これら各転動体９ａ、９ｂの直径をｄとし、上記両内輪軌道８、８を設けたハブ２の回転速度をｎi とし、上記両外輪軌道７、７を設けた外輪１の回転速度をｎo とすると、上記公転速度ｎc は、次の（１）式で表される。
ｎc ＝｛１−（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎi ／２）｝＋｛１＋（ｄ・cos α／Ｄ）・（ｎ  o ／２）｝  −−−  （１）
【００２０】
この（１）式から明らかな通り、上記各転動体９ａ、９ｂの公転速度ｎc は、これら各転動体９ａ、９ｂの接触角α（αa 、αb ）の変化に応じて変化するが、上述した様にこの接触角αa 、αb は、上記ラジアル荷重Ｆｚ及び上記アキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。従って上記公転速度ｎc は、これらラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙに応じて変化する。本例の場合、上記ハブ２が回転し、上記外輪１が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Ｆｚに関しては、大きくなる程上記公転速度ｎc が遅くなる。又、上記アキシアル荷重Ｆｙに関しては、このアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の公転速度が速くなり、このアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の公転速度が遅くなる。従って、この公転速度ｎc に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる事になる。
【００２１】
但し、上記公転速度ｎc の変化に結び付く上記接触角αは、上記ラジアル荷重Ｆｚと上記アキシアル荷重Ｆｙとが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧Ｆ0 、Ｆ0 によっても変化する。又、上記公転速度ｎc は、上記ハブ２の回転速度ｎi に比例して変化する。本例の場合、上述した様にこのハブ２が回転し、上記外輪１が回転しない為、具体的には、上記ラジアル荷重Ｆｚに関しては、図５に示す様に、大きくなる程上記公転速度ｎc が遅くなる。この図５中、実線イは、ラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の大きい側の転動体９ｂ、９ｂに関する、破線ロは同じくラジアル荷重Ｆｚを支承する割合の小さい側の転動体９ａ、９ａに関する、それぞれの公転速度（とハブ２の回転速度ｎi との比）とラジアル荷重Ｆｚとの関係を示している。又、アキシアル荷重Ｆｙに関しては、図６に示す様に、このアキシアル荷重Ｆｙを支承する列の転動体９ａ、９ａの公転速度が速くなり（図６の破線ハ参照）、このアキシアル荷重Ｆｙを支承しない列の転動体９ｂ、９ｂの公転速度が遅くなる（図６の実線ニ参照）。従って、上記両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度ｎc に基づいて、上記ラジアル荷重Ｆｚ及びアキシアル荷重Ｆｙを求められる事になる。
【００２２】
但し、上記公転速度ｎc の変化に結び付く上記接触角αは、上述した様に、上記ラジアル荷重Ｆｚと上記アキシアル荷重Ｆｙとが互いに関連しつつ変化するだけでなく、上記予圧Ｆ0 、Ｆ0 によっても変化する。又、上記公転速度ｎc は、上記ハブ２の回転速度ｎi に比例して変化する。この為、これらラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙ、予圧Ｆ0 、Ｆ0 、ハブ２の回転速度ｎi を総て関連させて考えなければ、上記公転速度ｎc を正確に求める事はできない。このうちの予圧Ｆ0 、Ｆ0 は、運転状態に応じて変化するものではないので、初期設定等によりその影響を排除する事は容易である。これに対して上記ラジアル荷重Ｆｚ、アキシアル荷重Ｆｙ、ハブ２の回転速度ｎi は、運転状態に応じて絶えず変化するので、初期設定等によりその影響を排除する事はできない。
【００２３】
この様な事情に鑑みて先発明では、前述した様に、ラジアル荷重Ｆｚを求める場合には、前記両公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂが検出する両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和を求める事により、上記アキシアル荷重Ｆｙの影響を少なくしている。又、アキシアル荷重Ｆｙを求める場合には、上記両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求める事で、上記ラジアル荷重Ｆｚの影響を少なくしている。更に、何れの場合でも、上記和又は差と、前記回転速度検出用センサ１５ａが検出する上記ハブ２の回転速度ｎi との比に基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚ又は上記アキシアル荷重Ｆｙを算出する事により、上記ハブ２の回転速度ｎi の影響を排除している。尚、上記アキシアル荷重Ｆｙを、上記両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の比に基づいて算出する場合には、上記ハブ２の回転速度ｎi は、必ずしも必要ではない。
【００２４】
尚、上記両公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂの信号に基づいて上記ラジアル荷重Ｆｚとアキシアル荷重Ｆｙとのうちの一方又は双方の荷重を算出する方法は、他にも各種存在するが、この様な方法に就いては、前述の特願２００４−７６５５号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも直接は関係しないので、詳しい説明は省略する。又、上記両列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求める為には、必ずしも１対の公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂを設ける必要はない。即ち、前記両公転速度検出用エンコーダ２５ａ、２５ｂの被検出面同士の間に１個の公転速度検出用センサの検知部を配置し、この公転速度検出用センサの検出信号の振幅が変化するうねりの周期或は周波数に基づいて、上記公転速度の差を求める事もできる。この様な構造に就いては、特願２００４−８５４０８号に詳しく説明されているし、本発明の要旨とも直接は関係しないので、詳しい説明は省略する。
【００２５】
又、図３に示した構造は、上記両公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂと前記回転速度検出用センサ１５ａとを、単一のセンサユニット２１の先端部２２に保持した構造であるが、これら各センサ２３ａ、２３ｂ、１５ａは、別々に設置しても良い。又、例えば、図７に示した先発明に係る構造の第２例の様に、１対の公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂを、センサユニット２１ａの先端部２２ａに保持し、回転速度検出用センサ１５ｂを、外輪１の内端部に嵌合固定したカバー１４ａに保持しても良い。この場合、回転速度検出用エンコーダ１３ｂは、ハブ２の内端部に嵌合固定する。
【００２６】
何れにしても、上述の様な先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置により測定した荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）は、路面と車輪（タイヤ）との接触面で生じている荷重と等価である。従って、上記測定した荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防できてフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。又、前述の特許文献１〜３に記載されている様な、従来から知られている、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する転がり軸受ユニット用荷重測定装置を利用しても、上記フィードフォワード制御は可能である。
【００２７】
例えば、車両の走行安定性確保の為の制御のうちでロールオーバを防止する為の制御を行なう為に従来は、ロールが過大となった事を横加速度等で検知し、主にサスペンションの減衰特性を変化させ（高くし）て、それ以上ロールが大きくなる事を防止する、フィードバック制御を行なっている。この様なフィードバック制御の場合には、実際に過大なロールが発生した後に制御を実施するので、車体の挙動が急激に変化する様な場合には、サスペンションの減衰特性の変化が遅れ、ロールを十分に抑えられず、車両の走行安定性確保を必ずしも十分に図れない可能性がある。
【００２８】
これに対して、上述の様な先発明に係る、或は特許文献１〜３等に記載されている転がり軸受ユニットの荷重測定装置により車輪に加わる荷重を求め、この荷重に基づいてサスペンションの減衰特性を変化させる等の制御を行なえば、車両の走行安定性確保を高次元で図れる。この様な観点で為された発明として、特願２００３−３１１０９２号、同−３８２８１６号、同−３９３３０６に開示された発明がある。これら各先発明に係る車両用走行状態安定化装置によれば、例えばロールの入力である路面グリップ力を表す信号に基づいて制御を開始できるので、ロールが発生する以前の段階で制御を開始して、ロールが大きくなる以前にサスペンションの減衰特性を変化させ（高くし）、車両の走行安定性確保を十分に図れる可能性がある。
【００２９】
但し、上述の様なフィードフォワード制御を十分な信頼性を確保した状態で行なわせる為には、何れの構造の場合でも、上記車輪に加わる荷重の大きさと、この荷重の大きさに応じて変化する状態量を測定する為のセンサ（変位センサ１１、荷重センサ２０、公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂ、回転速度検出用センサ１５、１５ａ、１５ｂ）の検出信号との関係が一定である事が必要である。具体的には、この検出信号と上記荷重の大きさとの関係に関して、零点が一定である事が必要である。これに対して、特許文献１、２に記載された構造に組み込まれる変位センサ１１や荷重センサ２０は、変位や力等のアナログ量を計測する為に、熱影響や経年変化の影響等により零点がシフトする可能性がある。  
【００３０】
これに対して、前述の図３、７に示した様な先発明に係る転がり軸受ユニット用荷重測定装置の場合には、公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂや回転速度検出用センサ１５ａ、１５ｂが測定するのは、公転速度検出用エンコーダ２５ａ、２５ｂや回転速度検出用エンコーダ１３ａ、１３ｂの特性変化に伴うパルスである。従って、上記各センサ２３ａ、２３ｂ、１５ａ、１５ｂの出力信号は、ディジタル信号として処理できる為、零点がシフトする可能性は非常に小さい。但し、上記先発明に係る転がり軸受ユニット用荷重測定装置の場合でも、非常に小さいとは言え、長期間に亙る使用の結果生じる、演算器側の経年変化等によって、零点がシフトする可能性が全くないとは言えない。従って、車両の走行安定性を確保する為の制御をより高精度に行なう為には、上記荷重の大きさに応じて変化する状態量を測定する為のセンサの検出信号とこの荷重の大きさとの関係に関して、零点がシフトした場合でも、この零点に関係なく、車両の走行安定性を確保する為の制御を適切に行なえる構造の実現が望まれる。
【００３１】
【特許文献１】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献２】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献３】特公昭６２−３３６５号公報
【非特許文献１】青山元男、「レッドバッジシリーズ／２４５／スーパー図解／クルマの最新メカがわかる本」、（株）三推社／（株）講談社、平成１３年１２月２０日、ｐ１４８−１４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、荷重の大きさに応じて変化する状態量を測定する為のセンサの検出信号とこの荷重の大きさとの関係に関して、零点がシフトした場合でも、この零点に関係なく、車両の走行安定性を確保する為の制御を適切に行なえる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明の車両用走行状態安定化装置は、車輪と懸架装置との間に作用する荷重を測定する為の荷重測定装置と、この荷重の測定値に基づいて上記車輪を設けた車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう制御器とを備える。
この様な本発明の車両用走行状態安定化装置で、上記制御器は、上記荷重に関する情報のうちの変動成分（車輪のグリップ力を表す値のうちで所謂ＡＣ成分）のみを採用して、上記走行安定性確保の為の制御を行なう。
【発明の効果】
【００３４】
上述の様に構成する本発明の車両用走行状態安定化装置によれば、荷重の大きさに応じて変化する状態量を測定する為のセンサの検出信号とこの荷重の大きさとの関係に関して、零点がシフトした場合でも、この零点に関係なく、車両の走行安定性を確保する為の制御を適切に行なえる。即ち、変動成分（ＡＣ成分）に基づいて、車両の走行安定性を確保する為に適切な制御を行なえば、零点の変動を考慮する事なく（零点の変動を考慮した大きめの安全率を設定する必要なく）上記制御を高精度に行なえる。但し、上記変動成分（ＡＣ成分）に基づいて走行安定性確保の為に行なう制御は、適切に選定する必要がある。この点に就いては後述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、荷重測定装置として、前述の特願２００４−７６５５号に開示した先発明の様に、懸架装置に車輪を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに組み込まれた転がり軸受ユニット用荷重測定装置を使用する。
上記先発明に係る転がり軸受ユニット用荷重測定装置は、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、この外輪相当部材の内径側にこの外輪相当部材と同心に配置された、外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に接触角を付与された状態で設けられた複数個の転動体と、これら各転動体の公転速度を測定する公転速度検出用センサと、この公転速度検出用センサから送り出される、この公転速度を表す検出信号に基づき、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する演算器とを備える。そして、これら外輪相当部材と内輪相当部材とのうちの一方に車輪を支持固定し、他方を懸架装置に結合固定した状態で、これら車輪と懸架装置との間に加わる荷重を測定する。
【００３６】
本発明は、前述の特許文献１、２に記載された様な荷重測定装置を使用して実施する事もできる。但し、上記先発明に係る転がり軸受ユニット用荷重測定装置を使用すれば、車輪のグリップ力に結び付く、上記車輪と懸架装置との間に加わる荷重を、低コストで正確に測定できる。
又、前述した様に、上記先発明に係る転がり軸受ユニット用荷重測定装置の場合には、上記特許文献１、２に記載された荷重測定装置に比べて、長期間に亙って使用した場合でも、零点の変動を極僅少に抑えられる。従って、制御に関して適切な安全率を設定すれば、ＡＣ成分に基づく制御に限らず、ＤＣ成分に基づく制御も行なえる。即ち、ＤＣ成分に基づく制御は大きめの安全率を設定して行ない、ＡＣ成分に基づく制御は安全率を小さく設定して、より高精度の制御を可能にできる。
【００３７】
又、請求項２に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項３に記載した様に、外輪相当部材の内周面に設けた複列の外輪軌道と内輪相当部材の外周面に設けた複列の内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ設けられた転動体の公転速度を、１対の公転速度検出用センサにより、両列毎に検出自在とする。そして、演算器は、これら両列の転動体の公転速度に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を算出するものとする。
この様に構成すれば、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に作用する荷重を正確に測定できる。
【００３８】
或は、請求項４に記載した様に、外輪相当部材の内周面に設けた複列の外輪軌道と内輪相当部材の外周面に設けた複列の内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ設けられた転動体の公転速度の差を、単一の公転速度検出用センサにより検出自在とする。そして、演算器は、これら両列の転動体の公転速度の差に基づいて、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わるアキシアル荷重を算出する。
この様な構造を採用すれば、複列に配置された転動体同士の間隔が狭い場合でも、これら両列の転動体同士の間に公転速度検出用センサを配置できる。
【００３９】
或は、請求項５に記載した様に、回転側軌道輪の回転速度を測定する為の回転速度検出用センサを備える。そして、演算器は、この回転速度検出用センサから送り出される第二の検出信号と、公転速度検出用センサから送り出される公転速度を表す検出信号とに基づいて、外輪相当部材と内輪相当部材との間に加わる荷重を算出する。
この様に構成すれば、ラジアル荷重、アキシアル荷重の何れの荷重に就いても、回転側軌道輪の回転速度の変動に関係なく、上記外輪相当部材と上記内輪相当部材との間に加わる荷重を正確に求められる。
【００４０】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した様に、車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう対象を、車両の過大なロール挙動とする。そして、制御器は、転がり軸受ユニット用荷重測定装置等の荷重測定装置が測定した、車輪と懸架装置との間に加わる荷重に関する情報、即ち、車輪のグリップ力を表す値（路面グリップ力）のうちの変動成分（ＡＣ成分）に基づき、上記ロール挙動を抑制する為の制御を実施する。
本発明をこの様なロール制御に適用すれば、上記ＡＣ成分のみで、車両の走行安定性確保に関して、十分に信頼性の高い制御を行なえる。
【００４１】
路面グリップ力を用いて車両の走行安定性を確保する為の制御を行なえる事は、前述の通りであるが、この様な制御を実施する場合、上記路面グリップ力のうちで絶対値成分（所謂ＤＣ成分）も必要になる場合と、変動成分（所謂ＡＣ成分）のみで制御を行なえる場合とがある。ＤＣ成分も必要となるケースとして、例えば、特願２００３−３８２８１６号に開示されている車両用走行状態安定化装置がある。この先発明に係る構造の場合には、実際に発生している路面グリップ力と限界グリップ力との比較からグリップ力余裕度を算出し、車両姿勢制御を実施する為、グリップ力のＤＣ成分も把握する必要がある。
【００４２】
これに対して、例えば高速走行中に突発的なレーンチェンジの為の進路変更を行なった場合等に、ロールを抑え、ロールオーバを防止する為の制御を行なう場合は、グリップ力のＤＣ成分を考慮する必要はない。即ち、この様な場合には、路面グリップ力の急激な変化、即ち、ＡＣ成分に関する情報があれば、この情報に基づいてサスペンションの減衰特性を変化（減衰力を大きく）させて、ロールオーバを防止できる。より具体的には、路面グリップ力の急激な変化を把握した時点でロール発生を予測し、沈み込む側（進路変更方向外側）のサスペンションの減衰力を大きくする事でロール角度を小さく抑え、ロールオーバの防止を図れる。
【００４３】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した様に、車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう対象を、路面の凹凸に伴う車輪の挙動悪化防止とする。そして、制御器は、転がり軸受ユニット用荷重測定装置等の荷重測定装置が測定した、車輪と懸架装置との間に加わる荷重に関する情報、即ち、車輪のグリップ力を表す値（路面グリップ力）のうちの変動成分（ＡＣ成分）に基づき、上記路面の凹凸状態を識別し、上記挙動悪化を防止する為の制御を実施する。
或は、請求項８に記載した様に、車両の走行安定性を確保する為の制御を行なう対象を、路面の凹凸に伴うステアリングホイールの操作感の悪化防止とする。そして、制御器は上記変動成分に基づき、上記路面の凹凸状態を識別し、上記操作感の悪化を防止すべく、パワーステアリング装置のアシスト特性を調節する制御を実施する。
【００４４】
凹凸路での車輪の挙動悪化を防止して広義の走行安定性を確保すべく、路面の凹凸を路面グリップ力の変化から推定する場合も、ＤＣ成分は必要なく、ＡＣ成分のみで推定できる。そして、路面の凹凸が推定できれば、ステアリング特性の制御、サスペンション特性の制御等により、車輪の挙動悪化を防止して走行安定性確保に活用できる。
例えば、凹凸が激しい路面を走行する場合は、路面凹凸による振動が車体に伝わりにくくする為に、サスペンションの減衰力を小さくする事が望ましい。逆に、平坦路を走行している場合には、サスペンションの減衰力が小さ過ぎると、車体が長周期で揺れ動き、乗員に不快感を与える為、上記減衰力を大きくする事が望ましい。
又、路面の凹凸の影響が前輪からステアリングホイールに伝達されると、路面反力（所謂キックバック）として運転者に不快な感覚を与える。この様な場合には、このキックバックがステアリングホイール迄伝わりにくくする為に、例えば、電動式のパワーステアリング装置により上記キックバックに基づくステアリングシャフトの動きに応じて、モータによりこの動きを抑え込む方向の抑制トルクを発生させる方法が考えられている。この様な方法を実施する場合には、路面凹凸が著しい場合には積極的に抑制トルクを発生させるのが望ましいが、平坦路等でこの抑制トルクを過剰に発生させると、運転者に路面の微小な凹凸情報が伝わらなくなってしまう。この様な場合には、運転者が操舵に不安感を感じる為、好ましくない。これらの事を考慮した場合には、路面の凹凸が大きいと識別した場合には大きな抑制トルクを発生し、平坦路と識別した場合には抑制トルクを小さくする様な特性とする事が好ましい。
この様に、路面の凹凸に応じて、サスペンションの減衰力やパワーステアリング装置が発生する抑制トルクを調節する事で、車輪の挙動悪化を防止して乗り心地や操舵感を向上させる等、広義の走行安定性確保を図れる。この様な場合に、上記減衰力や抑制トルクの調節は、路面グリップ力のＡＣ成分だけで行なえる。そして、車両の予防安全性能を向上させたり、車室内の快適性向上を図れる。
【００４５】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項９に記載した様に、荷重測定装置の出力信号にハイパスフィルタ処理又はバンドパスフィルタ処理を施す事により、この出力信号中に含まれる荷重に関する情報のうちで変動成分のみを取り出す。そして、この取り出した変動成分を採用して走行安定性確保の為の制御を行なう。
上記荷重測定装置が前記特許文献１、２に記載されたものであるか、前記先発明に係るものであるかに拘らず、その出力信号中には、路面グリップ力の絶対値に関する情報（ＤＣ成分）と変動成分（ＡＣ成分）とが混在している。従って、前記零点のシフトに拘らず高精度の制御を行なうべく、ＡＣ成分のみを採用して制御を行なう為には、このＡＣ成分を取り出す必要がある。この様なＡＣ成分の取り出しは、上記ハイパスフィルタ処理又はバンドパスフィルタ処理により行なえる。
【００４６】
この場合に使用するハイパスフィルタは、アナログ方式でも、或はディジタル方式でも良い。又、ハイパスフィルタ処理は、上記荷重測定装置から路面グリップ力に関する情報を表す信号を受け取る、車体に設けた制御器側で行なっても、或は、この信号を出力する荷重測定装置側で行なっても良い。更に、上記荷重測定装置を構成するセンサ部分にハイパスフィルタを設けても良い。
【００４７】
又、バンドパスフィルタで、ＡＣ成分の中から必要な周波数成分だけ取り出し、この周波数成分により、車両の走行安定性を確保する為の制御を行なっても良い。この様にすれば、例えば零点がシフトする事に伴うＤＣ成分を除去すると同時に、高周波ノイズ等も同時に除去できて、路面グリップ力に関する変動を正確に表すＡＣ成分を取り出せる。この様にバンドパスフィルタを使用する場合も、バンドパスフィルタ処理は、上記荷重測定装置から路面グリップ力に関する情報を表す信号を受け取る、車体に設けた制御器側で行なっても、或は、この信号を出力する荷重測定装置側で行なっても良い。更に、上記荷重測定装置を構成するセンサ部分にバンドパスフィルタを設けても良い。
【実施例】
【００４８】
本発明を実施する場合、例えば、図３或は図７に示す様な、転がり軸受ユニット用荷重測定装置を利用する。この転がり軸受ユニット用荷重測定装置は、１対の公転速度検出用センサ２３ａ、２３ｂと１個の回転速度検出用センサ１５ａ、１５ｂとの、合計３個のセンサ２３ａ、２３ｂ、１５ａ、１５ｂを組み込んだ転がり軸受ユニットにより、各車輪を、懸架装置に対し回転自在に支持すると共に、これら各車輪に関する路面グリップ力に関する荷重を測定する。この様な構造で本発明を実施する場合に於ける、基本的な構成及び作用は前述した通りである。又、上記３個のセンサ２３ａ、２３ｂ、１５ａ、１５ｂを組み込んだ転がり軸受ユニットの構造及び作用に就いては、前述の図３或は図７に示した先発明の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来から知られている荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図２】同第２例を示す断面図。
【図３】先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第１例の断面図。
【図４】先発明により荷重を求められる理由を説明する為の模式図。
【図５】同じく、両列の公転速度とハブの回転速度との比と、ラジアル荷重との関係を示す線図。
【図６】同じく、両列の公転速度とハブの回転速度との比と、アキシアル荷重との関係を示す線図。
【図７】先発明に係る転がり軸受ユニットの荷重測定装置の第２例の断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１、１ａ  外輪
２、２ａ  ハブ
３、３ａ  回転側フランジ
４    ハブ本体
５    ナット
６    内輪
７    外輪軌道
８    内輪軌道
９ａ、９ｂ  転動体
１０、１０ａ  取付孔
１１    変位センサ
１２    センサリング
１３、１３ｂ  回転速度検出用エンコーダ
１４、１４ａ  カバー
１５、１５ａ、１５ｂ  回転速度検出用センサ
１６    ナックル
１７    固定側フランジ
１８    ボルト
１９    ねじ孔
２０    荷重センサ
２１、２１ａ  センサユニット
２２、２２ａ  先端部
２３ａ、２３ｂ  公転速度検出用センサ
２４ａ、２４ｂ  保持器
２５ａ、２５ｂ  公転速度検出用エンコーダ
【図１】
2005324721.tif 000003
【図２】
2005324721.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005324721.tif 000006
【図５】
2005324721.tif 000007
【図６】
2005324721.tif 000008
【図７】
2005324721.tif 000009