(57)【要約】      （修正有）【課題】より適切にピッチ挙動を取得することができるピッチ挙動取得装置、ピッチ挙動抑制装置を提供すること。【解決手段】本発明によるピッチ挙動抑制装置は、車両の車体ＣＢの天井部Ｒに設置されて天井部Ｒの前後方向の天井加速度ａ＿ｒｏｏｆを検出する天井加速度検出手段２と、天井加速度ａ＿ｒｏｏｆと天井部Ｒと車体の重心位置ｃｇの距離Ｌと重心位置ｃｇの前後方向の前後挙動に基づいて車体ＣＢのピッチ角加速度を演算する演算手段を含むことを特徴とすることを特徴とする。【選択図】図１
2013173405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体の天井部に設置されて当該天井部の前後方向の天井加速度を検出する天井加速度検出手段と、前記天井加速度と前記天井部と前記車体の重心位置の距離と当該重心位置の前後方向の前後挙動に基づいて前記車体のピッチ角加速度を演算する演算手段を含むことを特徴とするピッチ挙動取得装置。
【請求項２】
前記天井加速度検出手段による検出と、前記演算手段による演算は、前記前後挙動が制動に該当する場合又は駆動に該当する場合以外で行われることを特徴とする請求項１に記載のピッチ挙動取得装置。
【請求項３】
前記演算手段は前記天井加速度を前記距離で除した値を前記ピッチ角加速度として演算することを特徴とする請求項２に記載のピッチ挙動取得装置。
【請求項４】
前記車体の重心位置の前後方向の重心加速度を前記前後挙動として検出する重心加速度検出手段を含み、当該重心加速度検出手段は車速の微分に基づいて前記重心加速度を検出することを特徴とする請求項１に記載のピッチ挙動取得装置。
【請求項５】
前記演算手段は前記天井加速度から前記重心加速度を減じた値を前記距離で除した値を前記ピッチ角加速度として演算することを特徴とする請求項４に記載のピッチ挙動取得装置。
【請求項６】
前記演算手段が前記ピッチ角加速度からピッチング角速度及びピッチング角を演算することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のピッチ挙動取得装置ピッチ挙動抑制装置。
【請求項７】
請求項６に記載のピッチ挙動取得装置を含み、前記ピッチング角速度及びピッチング角を用いて前記車両の減衰手段を制御する制御手段を含むことを特徴とするピッチ挙動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適なピッチ挙動取得装置、ピッチ挙動抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両には、車両のロール方向の挙動を検出、取得して、ロール方向の挙動を抑制することが提案されている。この際、特許文献１に記載されるように、車両のロール挙動を検出するにあたり、ロールセンサを用いることなく、車両の天井部において横方向の加速度を取得し、この横方向加速度を用いてロール挙動を取得することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９８０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述した手法は、ロール挙動は適切に取得することができるが、ピッチ挙動については特に車両の前後方向の加速度が外乱として作用しやすいので、そのまま適用することができないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑み、より適切にピッチ挙動を取得することができるピッチ挙動取得装置、ピッチ挙動抑制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】
上記の問題を解決するため、本発明に係るピッチ挙動取得装置は、
車両の車体の天井部に設置されて当該天井部の前後方向の天井加速度を検出する天井加速度検出手段と、前記天井加速度と前記天井部と前記車体の重心位置の距離と当該重心位置の前後方向の前後挙動に基づいて前記車体のピッチ角加速度を演算する演算手段を含むことを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記天井加速度検出手段による検出と、前記演算手段による演算は、前記前後挙動が制動に該当する場合又は駆動に該当する場合以外で行われることとし、前記演算手段は前記天井加速度を前記距離で除した値を前記ピッチ角加速度として演算することとしてもよい。
【０００８】
あるいは、前記車体の重心位置の前後方向の重心加速度を前記前後挙動として検出する重心加速度検出手段を含み、当該重心加速度検出手段は車速の微分に基づいて前記重心加速度を検出することとし、前記演算手段は前記天井加速度から前記重心加速度を減じた値を前記距離で除した値を前記ピッチ角加速度として演算することとしてもよい。
【０００９】
上記いずれにおいても、前記演算手段が前記ピッチ角加速度からピッチング角速度及びピッチング角を演算することとしてもよい。
【００１０】
また上記の課題を解決するため、本発明に係るピッチ挙動抑制装置は、
前記ピッチ挙動取得装置を含み、前記ピッチング角速度及びピッチング角を用いて前記車両の減衰手段を制御する制御手段を含むこととしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、一つのセンサにより構成される天井加速度検出手段の出力に基づいてより適切にピッチ角加速度つまりピッチ挙動を取得することができる。つまり、本発明は、ピッチ挙動抑制制御に適切に供することができるピッチ挙動取得装置と、それを含むピッチ挙動抑制装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る実施例１のピッチ挙動取得装置を含むピッチ挙動抑制装置１の一実施形態を示す模式図である。
【図２】実施例１のピッチ挙動抑制装置１におけるピッチ角加速度の推定態様を示すフローチャートである。
【図３】実施例１のピッチ挙動抑制装置１における制御態様を示すフローチャートである。
【図４】実施例１のピッチ挙動抑制装置１における制御対象となる制御アブソーバ４の特性を示す模式図である。
【図５】実施例２のピッチ挙動抑制装置１におけるピッチ角加速度の推定態様を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に示すように、本実施例１のピッチ挙動抑制装置１は、加速度センサ２と、ＡＶＳ制御ＥＣＵ３（Adaptive  Variable  Suspension  System  Electronic  Control  Unit）と、制御アブソーバ４とを備えて構成される。
【００１５】
加速度センサ２は車両の車体ＣＢのルーフＲ（天井部）内部の例えばルームランプユニット内に設置されて、ルーフＲ位置での前後方向の加速度である天井加速度ａ＿ｒｏｏｆを検出し、検出結果をＡＶＳ制御ＥＣＵ３に出力する。なお距離Ｌは、車体ＣＢの重心ｃｇに対して加速度センサ２が設置される位置までの距離である。また、ピッチ角θは重心ｃｇのピッチング方向の車体ＣＢの角度である。
【００１６】
ＡＶＳ制御ＥＣＵ３は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびそれらを接続するデータバス及び入出力インターフェースから構成されて、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものである。ＡＶＳ制御ＥＣＵ３は、演算手段３ａと制御手段３ｂを構成する。
【００１７】
ＡＶＳ制御ＥＣＵ３はＣＡＮ（Controller  Area  Network）等の通信規格によりエンジンＥＣＵ５とブレーキＥＣＵ６に接続されている。制御アブソーバ４は車体ＣＢの後輪側のサスペンション装置の減衰手段を構成し、ＡＶＳ制御ＥＣＵ３の制御手段３ｂの制御に基づいて、減衰力がアクティブに制御されるとともにストローク速度ＵをＡＶＳ制御ＥＣＵ３に出力する。なお、前輪側のサスペンション装置には減衰力固定のコンベアブソーバ７が設置される。
【００１８】
エンジン制御ＥＣＵ５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびそれらを接続するデータバス及び入出力インターフェースから構成されて、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであって、車両の図示しないエンジンを制御する。エンジン制御ＥＣＵ５は、スロットル開度αと、ミッションのシフトポジションＮをＣＡＮ上に送信する。
【００１９】
ブレーキ制御ＥＣＵ６は、上述したＥＣＵと同様の構成であって、車両の前後左右輪に対応して設置された図示しないブレーキ装置を制御する。ブレーキ制御ＥＣＵ６は、図示しないブレーキペダルが操作されて車両が制動される場合に図示しないストップランプを点灯し、ストップランプ信号をＣＡＮ上に送信する。また、ブレーキ制御ＥＣＵ６は図示しない車輪速センサからの信号に基づいて車速Ｖを演算し、車速Ｖを含む車速信号をＣＡＮ上に送信する。
【００２０】
演算手段３ａは、天井加速度ａ＿ｒｏｏｆと距離Ｌと重心位置の前後方向の前後挙動に基づいて車体ＣＢのピッチ角加速度を演算する。本実施例１では、前後挙動に基づくとは、加速度センサ２による検出と、演算手段３ａによる演算が、前後挙動が制動に該当する場合又は駆動に該当する場合以外のみで行われ、制限されることを意味する。この制限がない場合に、演算手段３ａは天井加速度ａ＿ｒｏｏｆを距離Ｌで除した値をピッチ角加速度として演算する。
【００２１】
以下、本実施例のピッチ挙動抑制装置１の制御内容を、図２及び図３のフローチャートを用いて説明する。図２はピッチ角推定ロジックであり、ステップＳ１に示されるように、演算手段３ａは、ＣＡＮ上からストップランプ信号を取り込み、ステップＳ２において、演算手段３ａは、このストップランプ信号に基づいて車両が制動中であるか否かを判定する。
【００２２】
ステップＳ２において、肯定と判定される場合には、終了の手前にすすみ、否定と判定される場合には、ステップＳ３にすすむ。ステップＳ３において、演算手段３ａは、ＣＡＮ上からスロットル開度α、ミッションのシフトポジションＮ、車速Ｖを取り込む。
【００２３】
つづいてステップＳ４において、演算手段３ａは、スロットル開度αとシフトポジションＮから予め実験的に求めた図示しないマップに基づいて、判定用閾値の上限値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｕｐｒ（Ｎ，Ｖ）と下限値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｌｗｒ（Ｎ，Ｖ）を決定して、スロットル開度αがこの上限値と下限値により定められる範囲内であって、車両が定速走行中であるか否かを判定する。なお、上限値と下限値は固定値であってもよい。
【００２４】
ステップＳ４において否定と判定される場合、つまり、車両が加速中である又は停止中である場合には、終了の手前にすすむ。ステップＳ４において肯定と判定される場合には、ステップＳ５にすすむ。
【００２５】
ステップＳ５において、演算手段３ａは、加速度センサ２の出力値つまり、天井加速度ａ＿ｒｏｏｆを取り込み、ステップＳ６において、天井加速度ａ＿ｒｏｏｆを距離Ｌで除してピッチ角加速度を算出する。
【００２６】
つづいてステップＳ７において、演算手段３ａはピッチ角加速度を積分してピッチ角速度を求め、さらに、ピッチ角加速度を二階積分してピッチ角を求める。
【００２７】
図３は図２のピッチ角推定ロジックに続いて制御手段３ｂにより実行されるピッチ抑制制御ロジックである。図３のステップＳ１１に示されるように、制御手段３ｂは、ＡＶＳ制御ＥＣＵ３内に予め格納されたスカイフックゲインＫ１、Ｋ２の読み込みを行う。つづいてステップ１２において、制御手段３ｂは、ストローク速度Ｕを読み込む。
【００２８】
さらにステップＳ１３において、制御手段３ｂは、推定されたピッチ角と、ピッチ角速度を読み込んで、ステップＳ１４において、制御手段３ｂは、ピッチ角とピッチ角速度から制御アブソーバ４の目標発生力Ｆを算出する。
【００２９】
ここで、ピッチ角とピッチ角速度から制御アブソーバ４の目標発生力Ｆを算出するにあたっては例えば以下の手法を用いる。ピッチング方向のスカイフック減衰係数Ｃ［Ｎｍ／ｒａｄ］、スカイフックバネ定数Ｋ［Ｎｍ／ｒａｄ］とすると、ピッチ角θ、ピッチ角速度ｄθ／ｄｔが発生している瞬間の目標ピッチモーメントＴは、以下の数１で表される。
【００３０】
【数１】
2013173405.tif 000003
重心ｃｇから後輪車軸への距離をｌ（小文字エル）とすると後輪一輪分の目標減衰力Ｆ＝目標発生力は、以下の数２で表される。
【００３１】
【数２】
2013173405.tif 000004
ここで、Ｋ１＝−ｋ／ｌ／２、Ｋ２＝−Ｃ／ｌ／２である。従って、減衰力制御の指令段数ｎは、目標発生力Ｆとその瞬間のストローク速度Ｕから、予め具備している例えば図４に示すマップにより求める。つまり、ステップＳ１５に示されるように、（Ｕ、Ｆ）に最も近い段数を目標段数として、制御手段３ｂは制御アブソーバ４に出力し、ステップＳ１６に示されるように、制御アブソーバ４内のアクチュエータを目標段数（図４の場合は、３段）に一致するように制御する。
【００３２】
以上述べた本実施例１のピッチ挙動取得装置及びそれを含むピッチ挙動抑制装置１においては、以下に述べるような作用効果を得ることができる。つまり、重心位置ｃｇから上方向に距離ＬだけオフセットしたルーフＦに一個、加速度センサ２を設けることで、ピッチ角加速度を求めることができる。
【００３３】
加えて本実施例１では、ピッチ角加速度の演算と、加速度センサ２による天井加速度ａ＿ｒｏｏｆの検出は、車両の駆動中及び制動中は行われないため、駆動及び制動に伴って発生する重心位置ｃｇの前後方向の重心加速度ａ＿ｃｇは除外されるため、より正確なピッチ角速度を取得することができる。
【００３４】
すなわち本実施例１では車両が定速走行を行っている場合の、路面の凹凸に起因するピッチ挙動を抑制する制御をより正確に実行することができる。
【００３５】
以上述べた実施例１では、重心挙動が制動に該当する場合と駆動に該当する場合を除外することにより、外乱としての重心加速度を除外した上でピッチ角加速度が演算され取得される。これに換えて、常に天井加速度を検出して重心加速度を除外することとすることもできる。以下それについての実施例２について述べる。
【実施例２】
【００３６】
本実施例２のピッチ挙動抑制装置１の構成要素そのものは図１に示した実施例１と同様である。また、ピッチ角推定ロジックに続くピッチ制御ロジックは図３に示した実施例１と同様である。このため、ピッチ角推定ロジックの相違点を主に以下に説明する。
【００３７】
図５のステップＳ２１に示すように、本実施例２においては、演算手段３ａは、ＣＡＮ上から車速Ｖを含む情報を取り込み、ステップＳ２２に示すように、車速Ｖを微分して、図１に示す前後方向の重心加速度ａ＿ｃｇ＝ｄＶ／ｄｔを演算する。さらに、ステップＳ２３に示すように、演算手段３ａはルーフＲの加速度センサ２の出力値つまり天井加速度ａ＿ｒｏｏｆを取り込む。
【００３８】
ステップＳ２４において、演算手段３ａは、天井加速度ａ＿ｒｏｏｆから重心加速度ａ＿ｃｇを減じた値を距離Ｌで除してピッチ角加速度を演算する。さらに、ステップＳ２５において、演算手段３ａは、演算手段３ａはピッチ角加速度を積分してピッチ角速度を求め、さらに、ピッチ角加速度を二階積分してピッチ角を求める。
【００３９】
以上述べた本実施例２のピッチ挙動抑制装置１によっても、重心位置ｃｇから上方向に距離ＬだけオフセットしたルーフＲに一個、加速度センサ２を設けることで、ピッチ角加速度を求めることができる。
【００４０】
さらに本実施例２でも、実施例１と同様に車両が定速走行を行っている場合の、路面の凹凸に起因するピッチ挙動を抑制する制御をより正確に実行することができる。加えて、本実施例２においては、ピッチ角加速度を駆動中、制動中においても正確に取得することができるので、加速時のノーズリフト、減速時のノーズダイブを抑制する制御を行うことができる。
【００４１】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００４２】
例えば本発明のピッチ挙動取得装置が適用されるピッチ挙動抑制装置において、上述した実施例では後輪側に制御アブソーバを設置する形態を示したが、前輪側に設置する、あるいは双方に設置する形態に適用してもよい。また、本発明のピッチ挙動取得装置はヘッドランプユニットに適用することも可能であり、得られるピッチ挙動を用いて、車両のヘッドランプの照射角度を制御することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、車両用のピッチ挙動取得装置及びそれを用いたピッチ挙動抑制装置に関するものであり、センサ数を削減した上で車両のピッチ挙動であるピッチ角加速度を正確に取得することができる。またこれにより、本発明では、ピッチ挙動を抑制する制御を行い、乗り心地や操縦安定性、走行安定性を向上することを実現することができる。このため、本発明は、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。
【符号の説明】
【００４４】
１      ピッチ挙動抑制装置（ピッチ挙動取得装置含む）
２      加速度センサ（天井加速度検出手段）
３      ＡＶＳ制御ＥＣＵ
３ａ    演算手段
３ｂ    制御手段
４      制御アブソーバ（減衰手段）
５      エンジン制御ＥＣＵ
６      ブレーキ制御ＥＣＵ
７      コンベアブソーバ
【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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