(57)【要約】【課題】車両が周期的な路面を走行中に、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行しているかを判断し、ショックアブソーバの減衰力を適正値に変更し、車両が路面から受ける荷重を低減する車両用制御装置を提供すること。【解決手段】路面が左右の車輪で同位相の周期的な凹部と凸部とを含む形状であるかを判断する左右輪路面形状判定装置と、左右の車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行しているかを判断する走行状態判定装置と、ショックアブソーバの減衰力の適正値を演算する演算装置とを有し、左右輪路面形状判定装置が路面の形状が左右の車輪で同位相の周期的な凹部と凸部とを含む形状であると判断し、走行状態判定装置が路面の凸部を一段飛ばしで走行していると判断するときに、演算装置が演算する適正値にショックアブソーバの減衰力を変更する。【選択図】図３
2012240562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショックアブソーバを備える車両用制御装置であって、
車両が走行する路面の形状を測定する路面形状測定装置と、
前記車両の車輪に入力される荷重を測定する車輪荷重測定装置と、
前記路面が前記車両の左右の車輪で同位相の周期的な凹部と凸部とを含む形状であるか否かを判断する左右輪路面形状判定装置と、
前記左右の車輪が前記路面の前記凸部を一段飛ばしで走行しているか否かを判断する走行状態判定装置と、
前記ショックアブソーバの減衰力の適正値を演算する演算装置とを有し、
前記左右輪路面形状判定装置が前記路面形状測定装置が測定する前記路面の形状が前記車両の左右の車輪で同位相の周期的な凹部と凸部とを含む形状であると判断し、前記走行状態判定装置が、前記路面形状測定装置の測定結果と前記車輪荷重測定装置の測定結果とに基づいて、前記車両が前記路面の前記凸部を一段飛ばしで走行していると判断するときに、前記演算装置が演算する前記一段飛ばしを解消しうる前記適正値に前記ショックアブソーバの減衰力を変更することを特徴とする車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は凹凸のある路面を走行するとき、路面の変位により、路面から車輪に荷重が負荷される。このとき、車輪に負荷される荷重により、車両の操縦安定性や乗り心地が悪化することがある。
【０００３】
従来、凹凸のある路面では、車輪が路面の変位に追従できるように、サスペンションのショックアブソーバの減衰力を小さくする制御がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７８９５１号公報
【特許文献２】特開平０５−２６２１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両が凹凸のある周期的な形状の路面を走行する際、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行する場合がある。このとき、凸部の一段飛ばし後の路面接地時に、車両は路面から着地による衝撃荷重を受ける。このため、車両の操縦安定性等が悪化する。
【０００６】
特許文献１は、路面の形状を測定することにより、車体の車高、傾斜、及び、振動等の挙動を測定する技術を開示している。特許文献２は、前方の車両の挙動を検知し、道路状況の変化をあらかじめ予測することで、乗り心地の向上を図る技術を開示している。
【０００７】
しかしながら、これらの先行技術文献には、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行する場合の、車両が路面から受ける衝撃荷重を低減する方法については言及されていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、車両が凹凸のある路面を走行する際に、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行しているかを判断し、一段飛ばしで走行している場合は、ショックアブソーバの減衰力を変更し、車両が路面から受ける荷重を低減する車両用制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、ショックアブソーバを備える車両用制御装置であって、車両が走行する路面の形状を測定する路面形状測定装置と、前記車両の車輪に入力される荷重を測定する車輪荷重測定装置と、前記路面が前記車両の左右の車輪で同位相の周期的な凹部と凸部とを含む形状であるか否かを判断する左右輪路面形状判定装置と、前記左右の車輪が前記路面の前記凸部を一段飛ばしで走行しているか否かを判断する走行状態判定装置と、前記ショックアブソーバの減衰力の適正値を演算する演算装置とを有し、前記左右輪路面形状判定装置が前記路面形状測定装置が測定する前記路面の形状が前記車両の左右の車輪で同位相の周期的な凹部と凸部とを含む形状であると判断し、前記走行状態判定装置が、前記路面形状測定装置の測定結果と前記車輪荷重測定装置の測定結果とに基づいて、前記車両が前記路面の前記凸部を一段飛ばしで走行していると判断するときに、前記演算装置が演算する前記一段飛ばしを解消しうる前記適正値に前記ショックアブソーバの減衰力を変更することを特徴とする車両用制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両が凹凸のある路面を走行する際に、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行している場合は、ショックアブソーバの減衰力を変更し、路面から受ける荷重を低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態である実施例の一例を示す概略構成図である。
【図２】凹凸のある周期的な路面を走行するときの、車輪の接地状態を説明する説明図である。図（ａ）は、路面の凸部を一段飛ばしで走行する場合の説明図である。図（ｂ）は、路面の凸部を一段飛ばしで走行しない場合の説明図である。
【図３】実施例の車両用制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】車輪が路面から受ける荷重を説明する説明図である。
【図５】路面の形状の周波数の成分と車輪の路面から受ける荷重の周波数の成分とを比較する周波数スペクトルの図である。図（ａ）は、路面の凸部を一段飛ばしで走行する場合の図である。図（ｂ）は、路面の凸部を一段飛ばしで走行しない場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の車両用制御装置について、ショックアブソーバを含む車両用制御装置の実施例で、発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００１３】
なお、本発明は、乗用車、トラック、及び、バス等の様々な車両に用いることができる。
【実施例】
【００１４】
実施例の車両用制御装置について説明する。
（車両用制御装置の概略構成）
図１は、本実施例の一例を示す概略構成図である。
【００１５】
図１において、車両用制御装置１０は、本実施例では、ショックアブソーバ１１、路面形状測定装置２０、車輪荷重測定装置３０、左右輪路面形状判定装置４０、走行状態判定装置５０、及び、演算装置６０を含む。
【００１６】
車両用制御装置１０は、ショックアブソーバ１１を制御する装置である。車両は、凹凸のある路面を走行する際に、路面の変位により、路面から荷重（入力）を受ける。このとき、路面から受ける荷重により、車両の操縦安定性や乗り心地等が悪化する。車両用制御装置１０は、路面から受ける荷重を低減するために、ショックアブソーバ１１の減衰力を変更する。
【００１７】
ショックアブソーバ１１は、路面から受ける荷重に対抗して、減衰力を発生する装置である。ショックアブソーバ１１は、路面の変位を車体に伝えないようにする緩衝機構（以下、「サスペンション」という。）に組み込まれ、路面から受ける荷重に応じて伸縮し、減衰力を発生する。
【００１８】
路面形状測定装置２０は、走行する路面の形状を測定する装置である。路面形状測定装置２０は、左右の車輪の位置における路面の形状の周期及び位相を測定する。路面形状測定装置２０は、画像により路面形状を認識する方法、または、路面から車両に伝わる荷重若しくは振動により認識する方法等を用いることができる。
【００１９】
車輪荷重測定装置３０は、路面から受ける荷重を測定する装置である。車輪荷重測定装置３０は、左右の車輪における路面から受ける荷重を継時的に測定する。
【００２０】
左右輪路面形状判定装置４０は、走行する路面が凹部と凸部とを含む周期的な形状であるかを判断する装置である。また、左右輪路面形状判定装置４０は、路面が周期的な形状である場合、左右の車輪の位置において、その形状が同位相であるか否かを判断する装置である。
【００２１】
走行状態判定装置５０は、路面の凸部の形状を一段飛ばしで走行しているかを判断する装置である。走行状態判定装置５０は、凹部と凸部とを含む周期的な形状の路面において、左右の車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行しているか否かを、路面形状測定装置の測定結果と車輪荷重測定装置の測定結果とに基づいて、判断する。
【００２２】
演算装置６０は、ショックアブソーバの減衰力を演算する装置である。演算装置６０は、車体の走行状態（車高、傾斜、及び、振動等）、路面形状、車両の速度及び加速度等に基づいて、ショックアブソーバの減衰力の適正値を演算する。
【００２３】
図１の３１乃至３４は、本実施例の車両において、車輪であるタイヤを示す。また、図１のｘ１は、本実施例の車両の走行方向を示す。
（周期的な形状の路面上の走行）
凹部と凸部とを含む周期的な形状の路面において、車両の走行を以下に詳細に説明する。
【００２４】
図２は、車両が周期的な路面を走行するときの、車輪の接地状態を説明する説明図である。図２（ａ）は、路面の凸部を一段飛ばしで走行する場合の説明図であり、図２（ｂ）は、路面の凸部を一段飛ばしで走行しない場合の説明図である。
【００２５】
図２のＲは、本実施例の車両が走行する路面の表面形状である。また、図２のｘ１は本実施例の車両の走行方向であり、ｘ２はサスペンションのストローク量が増加する方向（以下、バウンド側方向という。）である。
【００２６】
図２（ａ）より、車両が凹部と凸部とを含む形状の路面上を走行する場合、路面の変位により、車両のサスペンションのストローク量（路面から受ける負荷に基づく伸縮量）が大きくなる。
【００２７】
具体的には、車両の車輪が路面の凸部（図２（ａ）のｃ１）に達したとき、バウンド側方向に車輪が移動する。次に、車輪が路面の凸部（ｃ１）の頂上に達したとき、慣性力によって、更に車輪がバウンド側方向に移動し、サスペンションのストローク量が更に増加する。
【００２８】
この状態で、車輪が次の路面の凸部（ｃ２）に達したとき、サスペンションのストローク量が縮小する方向（以下、リバウンド側方向という。）に十分に戻らないために、路面の凸部（ｃ２）に接地することなく、その凸部（ｃ２）の上方を通過する現象（以下、「凸部の一段飛ばし」という。）が生じる場合がある（図（ａ）のｂ１）。このとき、車輪が「凸部（ｃ２）の一段飛ばし」後に次の凸部（ｃ３）に接地する時に、車両は、車輪の着地により、路面から衝撃荷重を受ける。
【００２９】
図２（ｂ）において、本実施例では、車両用制御装置１０がショックアブソーバの減衰力を制御することで、路面の凸部を一段飛ばしで走行しない走行を可能とする。車両用制御装置１０のショックアブソーバの減衰力の制御は後述する（図３のステップＳ５乃至ステップＳ９）。
【００３０】
図２（ｂ）より、車両用制御装置１０は、凸部（図（ｂ）のｄ２）の一段飛ばしを解消する。そのため、「凸部の一段飛ばし（図２（ａ））の場合」と比較して、「凸部の一段飛ばし（図２（ｂ））がない場合」では、車両は路面から「凸部の一段飛ばし」後の着地による衝撃荷重を受けない。
（車両用制御装置の制御）
本実施例の車両用制御装置１０の制御について、図３を用いて詳細に説明する。
【００３１】
図３は、本実施例の車両用制御装置１０の制御の内容を示すフローチャートである。
【００３２】
図３において、ステップＳ１は、車両のエンジンが作動中（図中のＳ１の「イグニッションＯＮ」）であるかを判断する制御である。車両のエンジンが作動中の場合は、ステップＳ２にすすむ。車両のエンジンが作動中でない場合は、エンジンが始動されたときに、ステップＳ１を繰り返す。
【００３３】
ステップＳ２は、路面形状測定装置において、路面の形状を測定する制御である。路面形状測定装置は、左右の車輪の位置において、路面の形状、周期及び位相等を測定し、ステップＳ３にすすむ。
【００３４】
ステップＳ３は、路面形状測定装置において、路面の形状の測定結果に基づいて、車両の左右の車輪の位置における路面の形状の周期、及び、位相を演算する制御である。演算が終了すると、ステップＳ４にすすむ。
【００３５】
ステップＳ４は、左右輪路面形状判定装置において、車両の左右の車輪の位置における路面の形状が周期的であるかの判断し、かつ、車両の左右の車輪の位置における路面の形状が同位相であるかの判断をする制御である。左右輪路面形状判定装置が、左右の車輪の位置における路面の形状が周期的、かつ、同位相と判断する場合は、ステップＳ５にすすむ。それ以外の場合は、ステップＳ１０にすすむ。
【００３６】
ステップＳ５は、車輪荷重測定装置において、路面から受ける荷重を測定する制御である。車輪荷重測定装置は、左右の車輪において、路面から受ける荷重を継時的に測定する。車輪荷重測定装置が測定を終えると、ステップＳ６にすすむ。
【００３７】
図４は、ステップＳ５（図３）における路面から受ける荷重の測定結果の一例を示す。図４のＰ１は凸部の一段飛ばし（図２（ａ））の場合であり、Ｐ２は凸部の一段飛ばしがない（図２（ｂ））場合である。
【００３８】
図４より、凸部の一段飛ばしの場合は、凸部の一段飛ばし後の車輪の着地による衝撃荷重を受けるため、凸部の一段飛ばしがない場合と比較して、路面から受ける最大荷重が増加する。最大荷重の増加は、車両の操縦安定性及び乗り心地等を悪化させる。
【００３９】
次に、図３より、ステップＳ６は、車輪荷重測定装置において、車両が路面から受ける荷重の周期を演算する制御である。演算が終了すると、ステップＳ７にすすむ。
【００４０】
ステップＳ７は、走行状態判定装置において、路面の凸部の形状を一段飛ばしで走行しているか否かを判断する制御である。走行状態判定装置は、左右の車輪が周期的な形状の路面において、路面の凸部の形状を一段飛ばしで走行しているか否かを、路面形状測定装置の測定結果と車輪荷重測定装置の測定結果とに基づいて、判断する。
【００４１】
具体的には、走行状態判定装置は、路面形状測定装置が測定した路面の形状の周波数スペクトルと車輪荷重測定装置が測定した車両が受ける荷重の周波数スペクトルとを演算する。次に、走行状態判定装置は、路面の形状の周波数スペクトルと車両が受ける荷重の周波数スペクトルとにおいて、周波数のレベル（成分の強さ）が最も大きい周波数を比較する。このとき、走行状態判定装置は、路面の形状の周波数のレベルが最も大きい周波数（ｆｒｏａｄ）が、車両が受ける荷重の周波数のレベルが最も大きい周波数（ｆｔｉｒｅ）の２倍以上（ｆｒｏａｄ／ｆｔｉｒｅが２以上）となる場合に、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行していると判断する。
【００４２】
図５は、走行状態判定装置が比較する路面の形状及び車輪に負荷される荷重の周波数スペクトルの図である。図５（ａ）は、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行している場合の図である。図５（ｂ）は、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行していない場合の図である。図５のＬｆは車輪が受ける荷重の周波数スペクトルであり、Ｒｆは路面の形状の周波数スペクトルである。
【００４３】
図５（ａ）より、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行している場合、路面の形状の周波数においてレベルが最も大きい周波数ｆｒｏａｄは、車両が受ける荷重の周波数においてレベルが最も大きい周波数ｆｔｉｒｅに対して、略２倍となる。
【００４４】
図５（ｂ）より、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行していない場合、路面の形状の周波数においてレベルが最も大きい周波数ｆｒｏａｄと車両が受ける荷重の周波数においてレベルが最も大きい周波数ｆｔｉｒｅとは、同程度となる。
【００４５】
したがって、路面の形状の周波数ｆｒｏａｄが、車両が受ける荷重の周波数ｆｔｉｒｅの２倍以上となるときに、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行していると判断することができる。
【００４６】
次に、図２より、ステップＳ７において、走行が凸部の一段飛ばしであると判断した場合（ｆｒｏａｄ／ｆｔｉｒｅが２以上の場合）は、ステップＳ８にすすむ。走行が凸部の一段飛ばしでないと判断した場合（ｆｒｏａｄ／ｆｔｉｒｅが２未満の場合）は、ステップＳ１０にすすむ。
【００４７】
ステップＳ８は、演算装置において、凸部の一段飛ばしで走行することを解消するために、ショックアブソーバの減衰力の適正値を演算する制御である。
【００４８】
ここで、凸部の一段飛ばしは、車両のサスぺンションの諸元（ショックアブソーバの減衰力、スプリングのばね定数、タイヤ縦ばね定数）及び車両の走行状態（速度、加速度、走行方向）等に関係する。ショックアブソーバの減衰力を大きくすることで、慣性力を減少させ、サスペンションのストローク量を小さくし、凸部の一段飛ばしを解消できる場合がある。
【００４９】
ステップＳ８において、演算装置が演算を終えると、ステップＳ９にすすむ。
【００５０】
ステップＳ９は、サスペンションにおいて、車輪のショックアブソーバの減衰力を切り替える制御である。ショックアブソーバは、液体の粘性を変化させて、減衰力を制御する方法等がある。ステップＳ９において、ショックアブソーバの減衰力の切り替えを終了すると、ステップＳ１０にすすむ。
【００５１】
ステップＳ１０は、車両のエンジンが停止中（図中のＳ１０の「イグニッションＯＦＦ」）であるかを判断する制御である。車両のエンジンが停止中の場合は、車両用制御装置１０は、制御を終了する（図中の「ＥＮＤ」）。車両のエンジンが作動中の場合は、ステップＳ２にすすみ、ステップＳ２乃至Ｓ９を繰り返す。
【００５２】
以上述べた制御の内容により、本実施例の車両用制御装置１０によれば、以下のような効果を得ることができる。すなわち、車両用制御装置１０は、車輪が路面の凸部を一段飛ばしで走行しているかを判断し、一段飛ばしで走行している場合は、ショックアブソーバの減衰力を変更することにより、一段飛ばしの走行を解消し、車両が路面から受ける荷重を低減し、乗り心地、操縦安定性、及び、車体の疲労強度性能等を向上することができる効果がある。また、車両用制御装置１０の構造の複雑化を招くことなく、凸部の一段飛ばしの走行を判断し、凸部の一段飛ばしを解消することができる。
【００５３】
本発明は、車両用制御装置に関するものであり、構造や制御内容の複雑化を招くことなく、適用対象の車輪が限られることなく、汎用性が高く、車輪が路面から受ける荷重を低減することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に用いることができる。
【００５４】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素を組み合わせるなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて、適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０  ：  車両用制御装置
１１  ：  ショックアブソーバ
２０  ：  路面形状測定装置
３０  ：  車輪荷重測定装置
４０  ：  左右輪路面形状判定装置
５０  ：  走行状態判定装置
６０  ：  演算装置
【図１】
2012240562.tif 000003
【図２】
2012240562.tif 000004
【図３】
2012240562.tif 000005
【図４】
2012240562.tif 000006
【図５】
2012240562.tif 000007