JP2007240392A

JP2007240392A - 接地荷重推定装置

Info

Publication number: JP2007240392A
Application number: JP2006065000A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Asada; 隆二浅田; Minoru Higuchi; 実樋口; Kazutomo Suzuki; 一朝鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】あらゆる運動状態において、車両運動制御に利用するのに十分な精度をもって車輪の接地荷重を推定することができる接地荷重推定装置を提供する。
【解決手段】キャンバ角算出部４２と、ロール角算出部４３と、接地荷重算出部４４とからＥＣＵ９を構成し、ＥＣＵ９と、レーザ距離センサ１１と、ダンパストロークセンサ１２と、タイヤ空気圧センサ１３と、操舵角センサ１４と、車速センサ１５とから接地荷重推定装置４０を構成する。接地荷重算出部４４においてレーザ距離検出結果からタイヤ変位量を算出して接地荷重Ｗを推定するに際し、キャンバ角算出部４２およびロール角算出部４３において、ダンパストローク量検出結果からキャンバ角およびロール角を算出し、タイヤ変位量の補正に用いる。同様にタイヤ空気圧検出結果、操舵角検出結果および車速検出結果を用いてタイヤ変位量を補正する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の接地荷重を推定する接地荷重推定装置に係り、詳しくは接地荷重の算出にあたり各種検出手段による検出結果に基づく補正を行う技術に関する。

自動車の各車輪の接地荷重は走行状況によって変化する。例えば、旋回時には外側輪の接地荷重が増大し、加速時には後輪の接地荷重が増大し、減速時には前輪の接地荷重が増大する。一方、タイヤのグリップ力は接地荷重が高いほど大きくなり、例えば、左旋回加速時は右側後輪のグリップ力が大きくなり、右側後輪に大きな駆動力を与えることで優れた旋回能力を発揮することができる。また、車両の加速時や制動時においても接地荷重を把握することで優れた駆動性能や制動性能を得ることができる。そのため、車両運動制御を行う場合等には、各車輪の接地荷重を正確に把握することが重要な課題となる。

車輪の接地荷重を推定する装置としては、車輪とともに上下動する車軸等の部材に路面までの距離を検出する距離検出手段を固定し、検出した距離からタイヤの撓みを算出するタイヤ荷重推定装置がある。このようなタイヤ荷重推定装置において、信頼性の向上を図るべく、縦加速度センサおよび横加速度センサの検出結果のいずれかが所定範囲外となったときには、距離測定結果を利用せず、両方の検出結果が所定範囲内にあるときに、距離測定結果からタイヤの撓みを求めるタイヤ監視装置が提案されている（特許文献１参照）。このタイヤ監視装置は、タイヤの撓みら算出する荷重が、車速と荷重に基づいて規定した目標範囲内にあるかどうかを判定する。
特開平１０−１１５５７８号公報

しかしながら、従来のタイヤ監視装置では、車両の横加速度および前後加速度が所定の狭い範囲にある場合にだけタイヤの撓みを求めて、撓み量が所定範囲にあるか否かを判定するだけであった。そのため、撓みが求められるのは加減速の少ない直進走行時等に限定されてしまい、あらゆる運動状態において制御を行う車両運動制御にこの検出結果を用いることはできなかった。また、タイヤの撓みから接地荷重を算出する際に、車軸等の部材から路面までの距離を検出した距離検出結果をそのまま用いると、接地荷重の推定精度に対する信頼性が低くなるという問題もあった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、あらゆる運動状態において、車両運動制御に利用するのに十分な精度をもって車輪の接地荷重を推定することができる接地荷重推定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段とを備えた接地荷重推定装置において、前記車輪側部材と車体側部材との間に介装されたダンパのストローク量を検出するダンパストローク量検出手段と、前記ダンパストローク量検出手段の検出結果に基づき、キャンバ角を算出するキャンバ角算出手段とを更に備え、前記接地荷重算出手段は、前記キャンバ角算出手段の算出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置を提供する。

また、請求項２に係る発明は、車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段とを備えた接地荷重推定装置において、前記車輪側部材と車体側部材との間に介装されたダンパのストローク量を検出するダンパストローク量検出手段と、前記ダンパストローク量検出手段の検出結果に基づき、車体のロール角を算出するロール角算出手段とを更に備え、前記接地荷重算出手段は、前記ロール角算出手段の算出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置を提供する。

また、請求項３に係る発明は、車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段とを備えた接地荷重推定装置において、ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段を更に備え、前記接地荷重算出手段は、前記操舵角検出手段の検出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置を提供する。

また、請求項４に係る発明は、車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段とを備えた接地荷重推定装置において、タイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段を更に備え、前記接地荷重算出手段は、前記タイヤ空気圧検出手段の検出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置を提供する。

また、請求項５に係る発明は、車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段とを備えた接地荷重推定装置において、車速を検出する車速検出手段を更に備え、前記接地荷重算出手段は、前記車速検出手段の検出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置を提供する。

本発明によれば、前後加速度や横加速度が高い車両運動状態や、不整路面走行時においても、車両運動制御に利用するのに十分な精度をもって車輪の接地荷重をタイヤの撓みから推定することができ、推定した接地荷重をタイヤの横力および前後力を推定するような車両運動制御に利用できる。具体的には、算出した接地荷重とタイヤ横すべり角から算出できる横力を、ヨーモーメント制御やすべり角制御等に適用することで、従来よりも精度の高い運動制御を行うことが可能になる。

また、接地荷重を高精度で算出できるため、算出した接地荷重からダンパの最適な減衰力や変位等を算出できる。さらに、この結果をアクティブダンパやアクチュエータ等の制御に用いることで、乗り心地を向上させることもできる。また、高精度の接地荷重結果を用いることにより、ロール運動やピッチ運動の制御性能をより高めることもできる。同様に、高精度の接地荷重算出結果から、各タイヤの最適な駆動力および制動力を算出することが可能となり、駆動力および制動力の各タイヤへの最適な分配が可能となる。これにより、加速性能を高めたり、制動距離を短縮する等、車両の駆動力および制動力を最大限に活かした運動制御を行うことが可能となる。さらに、本発明により得られた結果を利用してタイヤの摩耗度を判別することもできる。

以下、本発明を自動車に適用した実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は実施形態に係る自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係る自動車のサスペンションの側面図であり、図３は実施形態に係る接地荷重推定装置の概略構成を示すブロック図であり、図４は実施形態に係る接地荷重推定のフローチャートである。また、図５はキャンバ角の変化によるタイヤ変位量を示すグラフであり、図６は転舵によるタイヤ変位量を示すグラフであり、図７は転舵による荷重変化を示すグラフであり、図８はタイヤ空気圧の変化によるタイヤ径変位量を示すグラフであり、図９は車速の変化によるタイヤ径変位量を示すグラフであり、図１０は車速の変化による荷重変化を示すグラフである。また、図１１はタイヤ空気圧の変化によるばね定数を示すグラフであり、図１２は車速の変化によるばね定数を示すグラフである。なお、図５〜図７及び図１０では、ｆはフロント、ｒはリア、ｆｒはフロント右、ｆｌはフロント左の各車輪を示している。

≪実施形態の構成≫
＜自動車の装置構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の装置構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、車輪や姿勢調整用のアクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に前述した前後左右を示す添字（ｆｒ，ｆｌ，ｒｒ，ｒｌ）を付して記す。

図１に示すように、自動車１（車両）はタイヤ２とホイール３とからなる４つの車輪４を備えており、これら各車輪４がナックル５（車輪側部材）に回転自在に支持されている。車輪４およびナックル５は、サスペンション８によって懸架されている。自動車１は、アクティブサスペンションシステムの制御主体であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）９、ＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）１０を備えている。また、自動車１には、ナックル５に取付けられて路面までの距離を測定するレーザ距離センサ１１（距離検出手段）と、ダンパ７のストローク量を検出するダンパストロークセンサ１２（ダンパストローク量検出手段）と、ホイール３に設置されてタイヤ２の空気圧を検出するタイヤ空気圧センサ１３（タイヤ空気圧検出手段）とが各車輪４ごとに設置されている他、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ１４（操舵角検出手段）と、車速を検出する車速センサ１５（車速検出手段）とが設置されている。

ＥＣＵ９は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して各センサ１１〜１５と接続されている。各センサ１１〜１５はそれぞれ検出結果をＥＣＵ９に出力する。なお、タイヤ空気圧センサ１３は、図１では便宜上ＥＣＵ９に接続されているように示したが、実際には内蔵するアンテナコイル部から検出結果を発信するもので、自動車１本体側に設置された圧力測定装置（図示せず）がその検出結果を受信してＥＣＵ９に信号を出力する。

ＥＰＳ１０は、図示しないラックやピニオンからなるステアリングギヤ２１と、ステアリングホイール２２が後端に取付けられたステアリングシャフト２３と、ステアリングシャフト２３に操舵アシスト力を与えるＥＰＳモータ２４とを主要構成要素としている。ステアリングホイール２２の操舵角を検出する操舵角センサ１４はステアリングシャフト２３に取付けられている。

＜サスペンションの構成＞
次に図２を参照して、サスペンション８について説明する。サスペンション８は、サスペンションアーム６とダンパ７とスプリング１６とを主要構成要素としている。タイヤ２が装着されたホイール３は、ハブベアリング（図示せず）を介してナックル５に回転自在に支持されている。サスペンションアーム６は、その一端が支軸３１を介してのナックル５の下方に接続され、他端は支軸３２を介して車体側部材３３に接続されている。また、ダンパ７は、その下端がナックル５の上部に固着・一体化され、上端はブッシュ３４を介して車体側部材３３に連結されている。このように、ナックル５は、車輪４とともにサスペンション８によって車体側部材３３から懸架されて、車輪４とともに上下動する構造となっている。ナックル５には、ホイール３よりも内側の下面に、路面Ｒまでの距離ｄを検出するレーザ距離センサ１１が設置されている。

＜接地荷重推定装置の構成＞
図３に示すように、接地荷重推定装置４０は、レーザ距離センサ１１と、ダンパストロークセンサ１２と、タイヤ空気圧センサ１３と、操舵角センサ１４と、車速センサ１５と、ＥＣＵ９の一部とを主要構成要素としている。ＥＣＵ９の一部とは、入力インタフェース４１と、キャンバ角算出部４２と、ロール角算出部４３と、接地荷重算出部４４と、接地荷重信号出力部とである。ＥＣＵ９は、これらの他、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等を含んでいる。なお、本実施形態の場合、レーザ距離センサ１１、ダンパストロークセンサ１２およびタイヤ空気圧センサ１３は、各車輪４ごとに設置されており、ＥＣＵ９は各車輪４ごとに接地荷重の推定を行う。

レーザ距離センサ１１の検出結果は、ＥＣＵ９の入力インタフェース４１に入力され、接地荷重算出部４４における接地荷重の推定に用いられる。ダンパストロークセンサ１２の検出結果は、入力インタフェース４１に入力された後、キャンバ角算出部４２およびロール角算出部４３において、それぞれキャンバ角および車体のロール角の算出に供される。なお、ロール角を算出する際には左右のダンパストローク量の差を利用する。接地荷重算出部４４において、キャンバ角算出結果は、キャンバ角の変化によるタイヤ変位量として補正に用いられ、同様にロール角算出結果は、ロール角の変化によるタイヤ変位量として補正に用いられる。タイヤ空気圧センサ１３の検出結果は、入力インタフェース４１に入力されて、接地荷重算出部４４において、タイヤ空気圧の変化によるタイヤ変位量として補正に用いられる。操舵角センサ１４および車速センサ１５による両検出結果も、それぞれ転舵によるタイヤ変位量および車速の変化によるタイヤ変位量として補正に用いられる。接地荷重算出部４４で推定され、接地荷重信号出力部４５から出力された推定接地荷重信号Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒは、車両の運動制御や姿勢制御等を行うＥＣＵ９内の他の部分（図示せず）において利用される。

≪実施形態の作用≫
＜車輪接地荷重の推定＞
本発明は、車輪４の接地荷重Ｗが、タイヤの縦ばね定数ｋとタイヤの撓みεとを用いて、下式より求められることを利用する。
接地荷重Ｗ＝（タイヤの縦ばね定数ｋ）×（タイヤの撓みε）
図２に示すように、ナックル５は車輪４とともに上下動するため、接地荷重Ｗによるタイヤ２の変位は、レーザ距離センサ１１から出力された路面Ｒまでの距離ｄの変位量として検出できる。しかし、レーザ距離センサ１１が検出する距離ｄの変位量は、車輪４にかかる接地荷重Ｗによるもの以外に、様々な要素によるものを含んでいるため、後述する各種補正を行う。そして補正後のタイヤ２の変位量をタイヤの撓みεとして車輪４にかかる接地荷重Ｗの推定に用いる。レーザ距離センサ１１が所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）で測定することによって、タイヤ２の変位量を継続的に検出することができる。

＜車輪接地荷重の推定手順＞
自動車１が走行を開始すると、接地荷重推定装置４０は、図４に示す車輪接地荷重の推定（算出）を実行する。本実施形態の場合、ＥＣＵ９は各車輪４ごとに接地荷重Ｗの推定を行うが、その手順が同一であるため、説明が煩雑になることを防ぐべく１つの車輪に対する手順についてのみ説明する。但し、各種補正については各車輪４ごとに各種挙動が異なるため、それぞれについて説明する。

図４に示すように、ステップＳ１では、各種センサ１１〜１５の検出結果を読み込む。ここで、レーザ距離センサ１１による検出結果（距離ｄ）からタイヤ変位量が算出される。次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で算出されたタイヤ変位量について、ダンパストローク量検出結果に基づくキャンバ補正を行う。次に、ステップＳ３では、ステップＳ２でキャンバ補正したタイヤ変位量について、ダンパストローク量検出結果に基づくロール補正を行う。次に、ステップＳ４では、ステップＳ３でロール補正したタイヤ変位量について、舵角検出結果に基づいて舵角補正を行う。次に、ステップＳ５では、ステップＳ４で舵角補正したタイヤ変位量について、タイヤ空気圧検出結果に基づいてタイヤ空気圧補正を行う。次に、ステップＳ６では、ステップＳ５でタイヤ空気圧補正したタイヤ変位量について、車速検出結果に基づいて車速補正を行う。そしてステップＳ７では、車輪４にかかる荷重によるタイヤ変位量（タイヤの撓みε）が算出される。次に、ステップＳ８では、タイヤ空気圧検出結果および車速検出結果から、タイヤの縦ばね定数ｋを算出する。次に、ステップＳ９では、ステップＳ８で算出したタイヤの縦ばね定数ｋにステップＳ７で算出したタイヤの撓みεを乗じて車輪４の接地荷重Ｗを推定する。そしてこの手順は所定のインターバルで繰り返される。以下に、各種補正について説明する。

（キャンバ変化補正）
ステップＳ２のキャンバ補正は、ステップＳ１で検出したダンパストローク量検出結果を利用して行われる。具体的には、予めＣＡＴＩＡ（登録商標）を用いた解析により、ダンパストローク量とタイヤ変位量（レーザ距離センサ１１によって検出されるべき距離ｄ）との関係を求めておき、この関係を表す近似式を求める。本実施形態ではＣＡＴＩＡによる解析結果は図５に示す通りであった。ダンパストローク量が大きくなったときに両者のタイヤ変位量が大きく異なるのはサスペンションの形式の違いによる。本実施形態では、これら曲線を表す近似式は、
キャンバによるタイヤ変位補正量yc（ｍｍ）＝ａ＋ｂ×xc＋ｃ×xc^２＋ｄ×xc^３
ここで、xc：ダンパストローク量
で表される。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄの各係数については、フロントおよびリアについてそれぞれ決定する。続いて、上記式からダンパストローク量検出結果を用いて、キャンバによるタイヤ変位補正量ycを算出する。

（ロール補正）
ステップＳ３のロール補正は、キャンバ補正と同様に、ステップＳ１で検出したダンパストローク量検出結果を利用して行われる。これはロールによるタイヤ変位量を左右のダンパストローク量の差を用いて補正するものである。具体的には、先ず、実走によって求めた左右のダンパストローク量の差とタイヤ変位量との関係を近似式化しておく。なお、フロントとリアのそれぞれについて近似式を作成する。本実施形態では、これら曲線を表す近似式は、
ロールによるタイヤ変位補正量yr（ｍｍ）＝ｅ×（xrr−xrl）
ここで、xrr：右ダンパストローク量
xrl：左ダンパストローク量
で表される。係数ｅは、フロントおよびリアについてそれぞれ決定する。次に、上記近似式から検出したダンパストローク量検出結果を用いて、ロールによるタイヤ変位補正量yrを算出する。

（舵角補正）
ステップＳ４の舵角補正では、ステップＳ１で検出した舵角検出結果から転舵によるタイヤ変位量が求められる。具体的には、先ず、舵角の変化とタイヤ変位量との関係を予め測定・算出しておき、この関係の近似式を求める。本実施形態では舵角の変化とタイヤ変位量との関係は図６に示す通りであった。本実施形態では、これら曲線を表す近似式は、
転舵によるタイヤ変位補正量ys（ｍｍ）＝ｆ＋ｇ×xs＋ｈ×xs^２＋ｍ×xs^３
ここで、xs：舵角
で表される。なお、ｆ，ｇ，ｈ，ｍの各係数については、フロント右およびフロント左についてそれぞれ決定する。次に、上記近似式から舵角検出結果を用いて、転舵によるタイヤ変位補正量ysを算出する。

なお、舵角の変化とタイヤ変位量との関係を予め測定・算出するに際しては、転舵以外の要素（すなわち、転舵によって生じる荷重の変化）によるタイヤ変位量を排除するために、次のような処理を行う。先ず、舵角を変化させたときの車輪４にかかる荷重を測定する。次に、舵角０度の荷重と転舵によって変化した荷重との差をタイヤの縦ばね定数で除して転舵以外の要素によるタイヤ変位量を算出し、レーザ距離センサ１１が検出したタイヤ変位量から減算して、転舵によるタイヤ変位量を求める。なお、本実施形態においては、舵角と車輪４にかかる荷重との関係は図７に示す通りであった。

（タイヤ空気圧の変化によるタイヤ径変位量補正）
ステップＳ５のタイヤ空気圧によるタイヤ径変位量補正は、ステップＳ１で検出したタイヤ空気圧検出結果からタイヤ空気圧によるタイヤ径変位量を求める。具体的には、先ず、タイヤ空気圧とタイヤ径変位量との関係を予め測定しておき、この近似式を求める。本実施形態ではタイヤ空気圧とタイヤ径変位量との関係は図８に示す通りであった。なお、タイヤの規定空気圧をＮとし、そのときのタイヤ径からの変位量をタイヤ変位量として示している。本実施形態では、この曲線を表す近似式は、
タイヤ空気圧によるタイヤ径変位補正量yp（ｍｍ）＝ｎ×（xp−Ｎ）＋ｑ×（xp−Ｎ）^２
ここで、xp：タイヤ空気圧
Ｎ：タイヤの規定空気圧
で表される。なお、ｎ，ｑの各係数については、フロントおよびリア（タイヤの種類・型）ごとにそれぞれ決定する。次に、上記近似式からタイヤ空気圧検出結果を用いて、タイヤ空気圧によるタイヤ径変位補正量ypを算出する。

（車速の変化によるタイヤ径変位量補正）
ステップＳ６の車速の変化によるタイヤ径変位量補正は、ステップＳ１で検出したタイヤ空気圧検出結果から車速の変化によるタイヤ径変位量を求める。具体的には、先ず、車速とタイヤ径変位量との関係を予め測定・算出しておき、この近似式を求める。本実施形態では車速の変化とタイヤ径変位量との関係は図９に示す通りであった。本実施形態のこれら曲線を表す近似式は、
車速の変化によるタイヤ変位補正量yv（ｍｍ）＝ｒ＋ｓ×xv＋ｔ×xv^２
ここで、xv：車速
で表される。なお、ｒ，ｓ，ｔの各係数については、各車輪４についてそれぞれ決定する。次に、上記近似式から車速検出結果を用いて、車速の変化によるタイヤ変位補正量yvを算出する。

なお、車速の変化とタイヤ径変位量との関係を予め測定・算出するに際しては、車速以外の要素（すなわち、車輪４にかかる荷重の変化）によるタイヤ変位量を排除するために、次のような処理を行う。先ず、車速を変化させたときの車輪４にかかる荷重を測定する。次に、車速０ｋｍ／ｈの荷重と車速が増して変化した荷重との差をタイヤの縦ばね定数で除して車速以外の要素によるタイヤ変位量を算出し、レーザ距離センサ１１が検出したタイヤ変位量から減算して、車速の変化によるタイヤ変位量を求める。なお、本実施形態においては、車速と車輪４にかかる荷重との関係は図１０に示す通りであった。

（タイヤの縦ばね定数の算出）
ステップＳ８では、ステップＳ１で検出したタイヤ空気圧検出結果および車速検出結果から、タイヤの縦ばね定数ｋを算出する。タイヤ空気圧検出結果については、先ず、タイヤ空気圧とばね定数の関係を測定しておき、これの近似式を求める。本実施形態ではタイヤ空気圧とタイヤの縦ばね定数との関係は図１１に示す通りであった。なお、タイヤの規定空気圧をＮとしている。タイヤ空気圧の増大に伴いばね定数も増大している。本実施形態では、これら曲線を表す近似式は、
タイヤ空気圧による縦ばね定数ｋ（Ｎ／ｍｍ）＝ｕ＋ｖ×xp＋ｗ×xp^２
ここで、xp：タイヤ空気圧
で表される。なお、ｕ，ｖ，ｗの各係数については、フロントおよびリアについてそれぞれ決定する。次に、上記近似式からタイヤ空気圧検出結果を用いて、タイヤ空気圧による縦ばね定数ｋを算出する。

同様に車速検出結果については、先ず、単体試験により車速とばね定数の関係を測定しておき、これの近似式を求める。本実施形態では車速とタイヤの縦ばね定数との関係は図１２に示す通りであった。車速の増大に伴いばね定数も増大している。本実施形態では、これら曲線を表す近似式は、
車速による縦ばね定数ｋ（Ｎ／ｍｍ）＝ｘ＋ｙ×xv＋ｚ×xv^２
ここで、xv：車速
で表される。なお、ｘ，ｙ，ｚの各係数については、フロントおよびリアについてそれぞれ決定する。次に、上記近似式から車速検出結果を用いて、車速による縦ばね定数ｋを算出する。なお、タイヤの縦ばね定数ｋの算出に際しては、タイヤ空気圧検出結果および車速検出結果の両要素と縦ばね定数ｋとの関係を表すマップを用いることが望ましい。

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はここに示した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では車輪４の接地荷重Ｗを、タイヤの縦ばね定数ｋとタイヤの撓みεとを用いた近似式より求めているが、算出式はこれに限定されるものではなく、タイヤの特性等を取り入れた算出式やマップ等を用いて接地荷重Ｗを求めてもよい。同様に、各種補正を行うに際しても、本実施形態では近似式を求めておいて補正するタイヤ変位量を算出しているが、算出方法はこれに限定されるものではなく、マップ等を用いてタイヤ変位量を求めてもよい。

実施形態に係る自動車の概略構成図である。実施形態に係る自動車のサスペンションの側面図である。実施形態に係る接地荷重推定装置の概略構成を示すブロック図である。実施形態に係る接地荷重推定のフローチャートである。キャンバ角の変化によるタイヤ変位量を示すグラフである。転舵によるタイヤ変位量を示すグラフである。転舵による荷重変化を示すグラフである。タイヤ空気圧の変化によるタイヤ径変位量を示すグラフである。車速の変化によるタイヤ径変位量を示すグラフである。車速の変化による荷重変化を示すグラフである。タイヤ空気圧の変化によるばね定数を示すグラフである。車速の変化によるばね定数を示すグラフである。

符号の説明

１自動車
２タイヤ
３ホイール
４車輪
５ナックル
６サスペンションアーム
７ダンパ
８サスペンション
９ＥＣＵ
１０ＥＰＳ
１１レーザ距離センサ
１２ダンパストロークセンサ
１３タイヤ空気圧センサ
１４操舵角センサ
１５車速センサ
３３車体側部材
４０接地荷重推定装置
４２キャンバ各算出部
４３ロール角算出部
４４接地荷重算出部

Claims

車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段と
を備えた接地荷重推定装置において、
前記車輪側部材と車体側部材との間に介装されたダンパのストローク量を検出するダンパストローク量検出手段と、
前記ダンパストローク量検出手段の検出結果に基づき、キャンバ角を算出するキャンバ角算出手段とを更に備え、
前記接地荷重算出手段は、前記キャンバ角算出手段の算出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置。
車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段と
を備えた接地荷重推定装置において、
前記車輪側部材と車体側部材との間に介装されたダンパのストローク量を検出するダンパストローク量検出手段と、
前記ダンパストローク量検出手段の検出結果に基づき、車体のロール角を算出するロール角算出手段とを更に備え、
前記接地荷重算出手段は、前記ロール角算出手段の算出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置。
車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段と
を備えた接地荷重推定装置において、
ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出手段を更に備え、
前記接地荷重算出手段は、前記操舵角検出手段の検出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置。
車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段と
を備えた接地荷重推定装置において、
タイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段を更に備え、
前記接地荷重算出手段は、前記タイヤ空気圧検出手段の検出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置。
車輪とともに上下動する車輪側部材に設置され、路面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段の検出結果に基づき、前記車輪の接地荷重を接地荷重推定値として算出する接地荷重算出手段と
を備えた接地荷重推定装置において、
車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記接地荷重算出手段は、前記車速検出手段の検出結果に基づいて前記距離を補正することを特徴とする接地荷重推定装置。