JP5867131B2 - Steering wheel axle weight estimation device - Google Patents
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Description
本発明は、操舵輪軸の軸重を推定する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for estimating the axle load of a steering wheel shaft.
従来から、特許文献１に示されるように、車高センサによって、車両の積載重量を推定する技術が開示されている。
Conventionally, as shown in
一方で、近年、貨物車両や旅客輸送車両等の大型車両にも、特許文献２に示されるような横滑り防止装置が搭載されている。このような横滑り防止装置は、車両の旋回挙動が乱れた際に、車両の各車輪に設けられたブレーキの制動力を調整することにより、車両の旋回挙動を可能な限り安定させるものである。上記のような大型車両は、貨客によって、操舵輪軸の軸重が大きく変化するため、操舵輪軸の軸重が軽い場合と、操舵輪軸の軸重が重い場合とでは、大型車両の挙動が大きく異なる。このため、操舵輪軸の軸重を加味して車両の旋回挙動を判断することが、横滑り防止装置によって大型車両の旋回挙動を安定化させるうえで重要である。
On the other hand, in recent years, a skid prevention device as shown in
特許文献１に示される技術によれば、操舵輪軸の軸重を推定することができる。しかしながら、特許文献１に示される技術による操舵輪軸の軸重の推定では、追加の車高センサを搭載する必要が有り、コスト高となってしまうという問題がある。
According to the technique disclosed in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コスト高とならずに、操舵輪軸の軸重を推定する技術を提供する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a technique for estimating the axle load of the steering wheel shaft without increasing the cost.
上述した課題を解決するためになされた、請求項１に係る発明によると、ステアリングホイールの操作力を操舵輪に伝達し、上下方向に揺動するピットマンアームを備えた車両の操舵輪軸重推定装置であって、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部と、前記操舵角検出部によって検出された前記操舵角に基づいて、前記操舵輪軸重を推定する操舵輪軸重推定部と、前記車両の車重状態を判定する車重状態判定部と、を有し、前記操舵角検出部は、前記車重状態判定部によって前記車両の車重が所定車重状態であることが判定されている場合における前記操舵角を基準操舵角として、前記車重状態判定部によって前記所定車重状態以外の車重状態であることが判定されている場合における前記操舵角を比較操舵角として検出し、前記操舵輪軸重推定部は、前記基準操舵角及び前記比較操舵角の操舵角差に基づいて、前記操舵角検出部によって前記比較操舵角が検出された時の前記操舵輪軸重を推定することである。
According to the invention according to
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記車両が直進しているか否かを判定する直進状態判定部を更に有し、前記操舵角検出部は、前記車重状態判定部によって前記車両の車重が所定車重状態であることが判定されている場合、かつ前記直進状態判定部により前記車両が直進していると判定されている時に検出された前記操舵角を基準操舵角として、前記車重状態判定部によって前記所定車重状態以外の車重状態であることが判定されている場合、かつ前記直進状態判定部により前記車両が直進していると判定されている時に検出された前記操舵角を比較操舵角として検出することである。
The invention according to
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記操舵角検出部は、前記車両が無積載状態である場合に、前記基準操舵角を検出することである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect , the steering angle detection unit detects the reference steering angle when the vehicle is in an unloaded state.
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一項において、前記操舵角差と前記操舵輪軸重とを、当該操舵角差が大きくなるほど、当該操舵角差の増大幅に対する当該操舵輪軸重の増大幅が大きくなるように関連づける操舵輪軸重情報が記憶される記憶部を更に有し、前記操舵輪軸重推定部は、前記操舵輪軸重情報及び前記操舵角に基づいて前記操舵輪軸重を推定することである。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the difference between the steering angle difference and the steering wheel axle load is increased as the steering angle difference increases. A steering wheel axle weight information associated with the steering wheel axle weight so that an increase width of the steering wheel axle weight is increased. The steering wheel axle weight estimation section is configured to store the steering wheel axle weight information based on the steering wheel axle weight information and the steering angle. This is to estimate the steering wheel axle weight.
発明者は、操舵輪の軸重推定装置について研究を重ねた結果、「上下方向に揺動するピットマンアームを備えた車両では操舵輪軸重と操舵角とに相関関係がある」という知見を得た。上記知見では、操舵輪軸重が変化すると、操舵輪の車軸の対する沈み込み量が変化して、ピットマンアームが上下方向に揺動するため、操舵角が操舵輪軸重に応じて変化する。
よって、請求項１に係る発明のように、上下方向に揺動するピットマンアームを備えた車両では、操舵角に基づいて操舵輪軸重を推定することが可能である。このため、操舵角を検出する操舵角検出部が搭載されている車両であれば、プログラムの追加だけで操舵輪軸重を推定することが実現でき、コスト高とならずに、操舵輪の軸重を推定することができる。
また、操舵角検出部は、車重状態判定部によって車両の車重が所定車重状態であることが判定されている場合における操舵角を基準舵角として、車重状態判定部によって所定車重状態以外の車重状態であることが判定されている場合における操舵角を比較操舵角として検出し、操舵輪軸重推定部は、基準操舵角及び比較操舵角の操舵角差に基づいて、操舵角検出部によって比較操舵角が検出された時の操舵輪軸重を推定する。このように、所定車重状態における基準操舵角を基準として比較操舵角を評価することにより、より精度高く、操舵輪軸重を推定することができる。
As a result of repeated research on an axle weight estimation device for a steered wheel, the inventor obtained the knowledge that "the vehicle equipped with a pitman arm that swings in the vertical direction has a correlation between the steered wheel axle weight and the steering angle". . According to the above knowledge, when the steering wheel axle weight changes, the amount of subsidence of the steering wheel with respect to the axle changes, and the pitman arm swings in the vertical direction, so that the steering angle changes according to the steering wheel axle weight.
Therefore, as in the invention according to
Further, the steering angle detection unit uses the steering angle when the vehicle weight determination unit determines that the vehicle weight is in a predetermined vehicle weight as a reference steering angle, and the vehicle weight determination unit determines the predetermined vehicle weight. When the vehicle weight state other than the state is determined, the steering angle is detected as the comparative steering angle, and the steering wheel axle weight estimation unit determines the steering angle based on the steering angle difference between the reference steering angle and the comparative steering angle. The steering wheel axle weight when the comparison steering angle is detected by the detection unit is estimated. Thus, by evaluating the comparative steering angle based on the reference steering angle in a predetermined vehicle weight state, the steering wheel axle load can be estimated with higher accuracy.
請求項２に係る発明では、操舵角検出部は、直進状態判定部により車両が直進していると判定されている時に検出された操舵角を基準操舵角及び比較操舵角として検出する。ここで上記知見は、詳しくは、「操舵輪の操舵角は、操舵輪の切れ角に対応する操舵角を基準に操舵輪軸重に応じた分だけ変化した角度となる」というものである。また、車両の直進状態の検出は、車両の所定の旋回状態の検出と比較して、より確実に検出することができる。このように、請求項２に記載の発明によれば、確実に検出することができる直進状態において基準操舵角及び比較操舵角を検出するので、直進状態即ち操舵輪の切れ角が略０の状態における基準操舵角及び比較操舵角をより確実に検出することができる。そして、この操舵輪の切れ角が略０の状態における基準操舵角及び比較操舵角に基づいて操舵輪軸重を推定することにより、より確実に操舵輪軸重を推定することができる。また、車両が直進している頻度のほうが、車両が旋回している頻度より多いので、より頻繁により確実に操舵輪軸重を推定することができる。
In the invention according to
請求項３に記載の発明によれば、操舵角検出部は、車両が無積載状態である場合に、基準操舵角を検出する。このように、車両が無積載状態である場合の操舵輪軸の軸重は、設計値により予め分かっているので、確実に操舵輪軸重を推定することができる。 According to the third aspect of the present invention, the steering angle detector detects the reference steering angle when the vehicle is in an unloaded state. Thus, since the axle load of the steering wheel axle when the vehicle is in the unloaded state is known in advance from the design value, the steering wheel axle weight can be reliably estimated.
発明者は、更に「上記操舵角差と操舵輪軸重との相関関係について、操舵角差が大きくなるほど、操舵角差の増大幅に対する操舵輪軸重の増大幅が大きくなる」という知見を得た。
よって、請求項４に係る発明のように、操舵角差と操舵輪軸重とを、操舵角差が大きくなるほど、操舵角差の増大幅に対する操舵輪軸重の増大幅が大きくなるように関連づける操舵輪軸重情報及び操舵角に基づいて操舵輪軸重を推定することにより、操舵輪軸重を更に高精度に推定することができる。
The inventor has further obtained the knowledge that “the correlation between the steering angle difference and the steering wheel axle load increases, the greater the steering angle difference, the greater the increase in the steering wheel axle load relative to the increase in the steering angle difference”.
Therefore, as in the invention according to
（車両の構成の説明）
以下、本発明の操舵輪軸重推定装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の車両１００は、貨物車両や旅客輸送車両等の大型車両であり、貨客によって、車重や軸重が大きく変化する車両である。図１や図２に示すように、車両１００は、フレーム１０、操舵輪である左右前輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒ、左右後輪Ｗｒｌ、Ｗｒｒ、操舵輪軸２１、第１ステアリングホイールナックル２２、第２ステアリングホイールナックル２３、ドラッグリンク２５、ピットマンアーム２６、ショックアブソーバ２９、５３、ステアリングホイール３１、ステアリングシャフト３２、ステアリングセンサ３３、パワーステアリング装置３４、リーフスプリング４１、５１、後輪軸５２、及びブレーキ装置Ｂｒｌ、Ｂｒｒ、Ｂｒｌ、Ｂｒｒを備えている。
(Description of vehicle configuration)
Hereinafter, an embodiment of a steered wheel axle weight estimation device of the present invention will be described with reference to the drawings. The
図１に示すように、フレーム１０は、車両１００の前後方向に延び、車両１００の幅方向に平行に配設された一対のサイドメンバー１１と、一対のサイドメンバー１１間を接続する複数のクロスメンバー１２とから構成されている。サイドメンバー１１の前方下部には、ハンガブラケット４５、４６が取り付けられている。図２の（Ａ）に示すように、リーフスプリング４１は、サイドメンバー１１の下方を当該サイドメンバー１１に沿って配設され、その前後端がそれぞれハンガブラケット４５、４６によって支持されている。
As shown in FIG. 1, the
フレーム１０の前方の下方には、サイドメンバー１１と直交して、操舵輪軸２１が配設され、当該操舵輪軸２１上にリーフスプリング４１が載置されている。なお、操舵輪軸２１は、一対のＵボルト４２と固定金具４３によってリーフスプリング４１の長手方向中間部に吊下支持されている。すなわち、プレート状の固定金具４３が操舵輪軸２１の下部に配設され、この固定金具４３の四隅に形成された不図示の円孔にＵボルト４２の各下端部が上方から貫通しており、各Ｕボルト４２の固定金具４３を貫通する下端ネジ部に螺合するナット４４を締め付けることによって、操舵輪軸２１がリーフスプリング４１に吊下支持されている。このような構造によって、操舵輪軸２１がリーフスプリング４１に吊下支持されているので、操舵輪軸２１に過大な力が作用した場合であっても、操舵輪軸２１はリーフスプリング４１に対して僅かに移動可能であり、操舵輪軸２１とリーフスプリング４１との取り付け部分の破壊が防止されるようになっている。このような構造により、操舵輪軸２１はフレーム１０に対して上下方向移動可能になっている。
Below the front of the
図１に示すように、操舵輪軸２１の両端よりもやや内側位置には、ショックアブソーバ２９の下端が、回転支持されている。そして、ショックアブソーバ２９の上端は、サイドメンバー１１に取り付けられたブラケット（不図示）によって、回転支持されている。
As shown in FIG. 1, the lower end of the
操舵輪軸２１の両端には、上下方向にキングピン軸２１ａが形成されている。それぞれのキングピン軸２１ａには、水平方向揺動可能に第１ステアリングホイールナックル２２、第２ステアリングホイールナックル２３が取り付けられている。第１、第２ステアリングホイールナックル２２、２３には、車両１００の側方側に突出する車軸２２ａ、２３ａ形成されている。この車軸２２ａ、２３ａに、それぞれ、図示しないハブが回転可能に取り付けられ、当該ハブに右前輪Ｗｆｒ、左前輪Ｗｆｌが取り付けられている。また、第１、第２ステアリングホイールナックル２２、２３には、それぞれ、右前輪Ｗｆｒ、左前輪Ｗｆｌに制動力を付与するブレーキ装置Ｂｆｒ、Ｂｆｌが設けられている。
At both ends of the
第１、第２ステアリングホイールナックル２２、２３には、それぞれ、キングピン軸２１ａから前方に突出するナックルアーム２２ｂ、２３ｂが形成されている。ナックルアーム２２ｂ、２３ｂの先端に形成されたナックルアームエンド２２ｃ、２３ｃに、タイロッド２４が回転連結されている。このような構造により、第１ステアリングホイールナックル２２が揺動すると、タイロッド２４によって第２ステアリングホイールナックル２３に力が伝達され、第２ステアリングホイールナックル２３が、第１ステアリングホイールナックル２２と同一揺動方向に揺動する。
The first and second
第１ステアリングホイールナックル２２には、キングピン軸２１ａから、車両１００の内側（サイドメンバー１１側）に向かってショックアブソーバ２９を迂回するように略Ｃ形状の伝達アーム２２ｄが延出形成されている。
The first
図１や図２に示すように、フレーム１０の前方には、図示しないブラケットを介してパワーステアリング装置３４が取り付けられている。パワーステアリング装置３４には、ステアリングシャフト３２によって、ステアリングホイール３１の操舵力が入力される。パワーステアリング装置３４には、車両１００の幅方向に突出する出力軸３４ａが回転可能に設けられている。ステアリングシャフト３２から入力されたステアリングホイール３１の操舵力が、パワーステアリング装置３４で増幅されて、出力軸３４ａから出力される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
出力軸３４ａには、出力軸３４ａを回転中心として、上下方向に揺動するピットマンアーム２６が取り付けられている。ドラッグリンク２５の両端は、それぞれ、伝達アーム２２ｄの末端に形成された第１支点２２ｅと、ピットマンアーム２６の先端に形成された第２支点２６ａに回転連結されている。このような構造により、ステアリングホイール３１の操作力が、ステアリングシャフト３２、パワーステアリング装置３４、ピットマンアーム２６、ドラッグリンク２５、ステアリングホイールナックル２２（タイロッド２４、ステアリングホイールナックル２３）、及び操舵輪Ｗｆ、Ｗｆｒに順次伝達されて、操舵輪Ｗｆ、Ｗｆｒが回動して操舵される。本実施形態では、ドラッグリンク２５は、車両１００後方に向かって低くなるように配設されている。
A
サイドメンバー１１の後方には、リーフスプリング５１が取り付けられ、このリーフスプリング５１に、サイドメンバー１１と直交するように配設された後輪軸５２が吊り下げ支持されている。なお、後輪軸５２のリーフスプリング５１への吊り下げ支持構造は、上述した、操舵輪軸２１のリーフスプリング４１への吊り下げ支持構造と同様である。そして、操舵輪軸２１と同様に、後輪軸５２にもショックアブソーバ５３が設けられている。後輪軸５２の両端には、左右後輪Ｗｌｌ、Ｗｉｒが回転可能に取り付けられている。また、後輪軸５２の両端には、左右後輪Ｗｌｌ、Ｗｉｒに制動力を付与するブレーキ装置Ｂｒｌ、Ｂｒｒが設けられている。
A
ブレーキアクチュエータ６５は、マスタシリンダ（不図示）と各ブレーキ装置Ｂｆｌ、Ｂｆｒ、Ｂｒｌ、Ｂｒｒとの間に設けられて、ブレーキペダル（不図示）の操作の有無に関係なく自動的に形成した制御液圧を各ブレーキ装置Ｂｆｌ、Ｂｆｒ、Ｂｒｌ、Ｂｒｒに付与し、対応する車輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒ、Ｗｒｌ、Ｗｒｒに摩擦制動力を発生させ得る装置である。勿論、ブレーキアクチュエータ６５は、ブレーキペダルの操作量に応じて、制御液圧を各ブレーキ装置Ｂｆｌ、Ｂｆｒ、Ｂｒｌ、Ｂｒｒに付与し、対応する車輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒ、Ｗｒｌ、Ｗｒｒに摩擦制動力を発生させる。
The
ステアリングシャフト３２の近傍には、ステアリングシャフト３２の回転角（操舵角）を検出することにより、ステアリングホイール３１の操舵角を検出するステアリングセンサ３３が配設されている。車両１００は、車両１００の旋回挙動を検出するための、ヨーレートセンサ６２、及び加速度センサ６３を備えている。ヨーレートセンサ６２は、車体の重心近傍位置に組み付けられており、車両１００に発生しているヨーレートを検出するものである。加速度センサ６３は、車体の重心近傍位置に組み付けられており、車両１００に発生している横加速度及び縦加速度を検出するものである。
A
車両１００は、車輪速センサＳｆｌ、Ｓｆｒ、Ｓｒｌ、Ｓｒｒを備えている。車輪速センサＳｆｌ、Ｓｆｒ、Ｓｒｌ、Ｓｒｒは、各車輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒ、Ｗｒｌ、Ｗｒｒの付近にそれぞれ設けられており、各車輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒ、Ｗｒｌ、Ｗｒｒの回転に応じた周波数のパルス信号をブレーキ制御ＥＣＵ６１に出力している。
The
ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、ステアリングセンサ３３、ヨーレートセンサ６２、加速度センサ６３からの各検出信号や、各車輪速センサＳｆｌ、Ｓｆｒ、Ｓｒｌ、Ｓｒｒからの各検出信号を受け取り、各種物理量を算出する。つまり、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、ステアリングセンサ３３が出力する運転者によるステアリングホイール３１の操舵角や操舵量を算出したり、ヨーレートセンサ６２が出力する車両１００に発生しているヨーレートに応じた検出信号に基づいてヨーレートを算出したり、加速度センサ６３が出力する車両１００に発生している横加速度に応じた検出信号に基づいて横加速度を算出したりする。また、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、車輪速センサＳｆｌ、Ｓｆｒ、Ｓｒｌ、Ｓｒｒからの検出信号に基づいて、各車輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒ、Ｗｒｌ、Ｗｒｒの車輪速度や車両１００の車速Ｖや、車輪速センサＳｆｌ、Ｓｆｒからの検出信号に基づいて、車両１００の旋回状態も算出する。
The
ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、マイクロコンピュータ（不図示）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリー等の記憶部を備えている。ＣＰＵは、図５や図６に示すフローチャートに対応したプログラムを実行する。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記プログラムや後述のマッピングデータ（図４の（Ｂ）示）を記憶している。
The
ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、上記算出された、ステアリングセンサ３３の操舵量、車両１００のヨーレート、加速度、及び旋回状態等に基づき、車両１００の挙動を算出し、車両１００が横滑りしそうになったと判断した場合に、ブレーキアクチュエータ６５に制御信号を出力することにより、制御液圧を各ブレーキ装置Ｂｆｌ、Ｂｆｒ、Ｂｒｌ、Ｂｒｒに付与し、車両１００が横滑りしないように車両運動を制御（横滑り防止制御）する。なお、このような横滑り防止制御については、特開平９−１４２２７３号公報や、特開２００３−２３７４２０号公報等に記載されている周知の技術であるので、ここでは、説明を割愛する。
When the
（本発明の概要）
以下に図３及び図４を用いて本発明の概要を説明する。操舵輪軸２１は、車両１００の貨客の有無によって、上下に移動する。これに伴い、伝達アーム２２ｄの末端に形成された第１支点２２ｅもまた上下に移動する。
(Outline of the present invention)
The outline of the present invention will be described below with reference to FIGS. The
第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間をｌとすると、第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間の水平方向距離ａと、第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間の垂直方向距離ｂは、それぞれ、下式（１）、（２）で表される。
If the distance between the
ａ＝ｌ×ｃｏｓθ…（１）
ｂ＝ｌ×ｓｉｎθ…（２）
ｌ：第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間の距離
ａ：第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間の水平方向距離
ｂ：第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間の垂直方向距離
θ：ドラッグリンク２５の水平面に対する角度θ
a = 1 × cos θ (1)
b = 1 × sin θ (2)
l: Distance between the
a: Horizontal distance between the
b: Vertical distance between the
θ: angle θ of drag link 25 with respect to the horizontal plane
第１支点２２ｅの上下動に伴い、第１支点２２ｅに連結されているドラッグリンク２５もまた揺動し、ドラッグリンク２５の水平面に対する角度θも変化する。無積載時に比べて、積載時では、ドラッグリンク２５の水平面に対する角度θが小さくなるので、上式（１）、（２）に基づくように、第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間の水平方向距離ａが長くなるとともに、第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間の垂直方向距離ｂが短くなる。
As the
無積載時に比べて積載時では、第１支点２２ｅと第２支点２６ａ間の水平方向距離ａが長くなる（上記垂直方向距離ｂが短くなる）ので、ドラッグリンク２５の揺動に伴い、第２支点２６ａでドラッグリンク２５と回転連結されているピットマンアーム２６もまた、出力軸３４ａを中心に揺動し、出力軸３４ａが回転する。すると、出力軸３４ａの回転は、パワーステアリング装置３４を介して、ステアリングシャフト３２に伝達されるので、ステアリングシャフト３２（ステアリングホイール３１）が回転する。このように、車両１００の貨客の有無によって、ステアリングシャフト３２が回転する。
When loaded, the horizontal distance a between the
このため、図４の（Ａ）に示すように、無積載状態におけるステアリングシャフト３２の操舵角（回転角）と、積載状態におけるステアリングシャフト３２の操舵角の差である操舵角差（以下、単に操舵角差と略す）と、無積載状態に対する操舵輪軸２１の沈み込み量には、ほぼ比例となるような相関関係があることが見出される。そして、操舵輪軸２１の沈み込み量と操舵輪軸２１の軸重とは、ほぼ比例となるような相関関係にあるので、図４の（Ｂ）に示すように、操舵角差と操舵輪軸２１の軸重とには、ほぼ比例となるような相関関係がある。そこで、本実施形態では、ステアリングセンサ３３でステアリングシャフト３２の操舵角差を検出し、当該検出された操舵角差を、図４の（Ｂ）に示すように、操舵角差と操舵輪軸重とを、操舵角が大きくなるほど、操舵角の増大幅に対する操舵輪軸重の増大幅が大きくなるように関連づけられたマッピングデータに参照させることにより、操舵輪軸２１の軸重を推定することにしている。以下に、図５及び図６に示すフローチャートを用いて、操舵輪軸重の推定方法について詳細に説明する。
Therefore, as shown in FIG. 4A, a steering angle difference (hereinafter simply referred to as a difference between the steering angle (rotation angle) of the steering
（基準操舵角取得処理）
まず、上述したブレーキ制御ＥＣＵ６１が実行する「基準操舵角取得処理」について、図５のフローチャートを参照して説明する。車両１００が走行を開始すると、Ｓ１０１において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、車両１００の車重を推定する。車両１００の車重を推定する方法は、周知となっている様々な手法を採用することが可能であり、例えば、下式（３）に示すような運動方程式を変形した下式（４）を用いることで、車両１００の車重を推定することができる。
(Reference steering angle acquisition process)
First, the “reference steering angle acquisition process” executed by the
Ｆ＝Ｍａ…（３）
Ｍ＝Ｆ／ａ…（４）
Ｆ：車両１００に加えられるエネルギー（正・負両方含む）
Ｍ：車両１００の車重
ａ：車両１００の加速度
F = Ma (3)
M = F / a (4)
F: Energy applied to vehicle 100 (including both positive and negative)
M: Weight of
a: Acceleration of
ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、図示しないエンジン制御ＥＣＵ（ハイブリッド制御ＥＣＵ）から、車両１００に加えられる正のエネルギーＦであるエンジン（モータ）の駆動力を取得するとともに、加速度センサ６３から車両１００の加速度ａを取得し、当該エネルギーＦ及び加速度ａを上式（４）に代入することにより、車両１００の車重Ｍを推定する。或いは、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、車両１００に加えられる負のエネルギーＦであるブレーキ装置Ｂｆｌ、Ｂｆｒ、Ｂｒｌ、Ｂｒｒによる制動力を取得して、当該負のエネルギーＦ及び加速度ａを上式（４）に代入することにより、車両１００の車重Ｍを推定することにしても差し支え無い。Ｓ１０１が終了すると、プログラムはＳ１０２に進む。
The
Ｓ１０２において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、Ｓ１０１において推定した車両１００の車重Ｍに基づいて、車両１００が無積載であるか否かを判断し、車両１００が無積載であると判断した場合には（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、プログラムをＳ１０３に進め、車両１００が無積載でないと判断した場合には（Ｓ１０２：ＮＯ）、プログラムをＳ１０１に戻す。なお、車両１００が無積載であるとは、車両１００に運転者以外の乗員が乗っておらず、且つ、貨物を積載していない状態を指す。Ｓ１０２の処理において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、Ｓ１０１において推定した車両１００の車重Ｍが、所定の範囲内にあるか否かを判断することにより、車両１００が無積載であるか否かを判断する。本実施形態においては、車両１００は、貨客によって大きく車重が変化する（例えば、２ｔ〜１０ｔ以上）大型車両であるので、数１０ｋｇ程度の差は、操舵輪軸２１の軸重の推定において軽微である。
In S102, the
Ｓ１０３において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、車両１００が直進中であるか否かを判断し、車両１００が直進中であると判断した場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、プログラムをＳ１０４に進め、車両１００が直進中でないと判断した場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、プログラムをＳ１０１に戻す。なお、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、車輪速センサＳｆｌ、Ｓｆｒから得られる車輪速差が０の場合には、車両１００が直進していると判断する。或いは、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、加速度センサ６３から得られる横加速度が０の場合に車両１００が直進していると判断する。なお、ヨーレートセンサ６２によって検出される車両１００のヨーレートに基づいて、車両１００が直進しているか否かを判断することにしても差し支え無い。
In S103, the
Ｓ１０４において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、ステアリングセンサ３３からの検出信号に基づいて、ステアリングシャフト３２の操舵角（回転角）を検出し、当該操舵角を、車両１００が無積載であり直進中である状態のステアリングホイール３１の操舵角である「基準操舵角」として、ブレーキ制御ＥＣＵ６１の記憶装置に記憶し、プログラムをＳ１０１に戻す。
In S104, the
以上の説明のように、基準操舵角取得処理において、「基準操舵角」を取得し更新記憶させているのは以下の理由による。大型の車両１００には、操舵輪軸２１がリーフスプリング４１に吊り下げ支持されている車軸懸架式のサスペンションが採用される場合が多く、このようなサスペンションにおいては、上述のように、リーフスプリング４１（車両１００）に対して操舵輪軸２１がずれる場合がある。このような場合であっても、新たに「基準操舵角」を取得することにより、リーフスプリング４１に対して操舵輪軸２１がずれに伴う「基準操舵角」のずれを防止することにしている。
As described above, the “reference steering angle” is acquired and stored in the reference steering angle acquisition process for the following reason. The
（操舵輪軸重推定処理）
次に、上述したブレーキ制御ＥＣＵ６１が実行する「操舵輪軸重推定処理」について、図６のフローチャートを参照して説明する。車両１００が走行を開始すると、Ｓ２０１において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、車両１００の車重を推定し、プログラムをＳ２０２に進める。車両１００の車重を推定する方法は、上述の図５に示すＳ１０１の処理と同様である。
(Steering wheel axle weight estimation processing)
Next, the “steering wheel axle load estimation process” executed by the
Ｓ２０２において、Ｓ２０１において推定した車両１００の車重Ｍに基づいて、車両１００が積載状態であるか否かを判断し、車両１００が積載状態であると判断した場合には（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、プログラムをＳ２０３に進め、車両１００が積載状態でないと判断した場合には（Ｓ２０２：ＮＯ）、プログラムをＳ２０１に戻す。
In S202, based on the vehicle weight M of the
Ｓ２０３において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、車両１００が直進中であるか否かを判断し、車両１００が直進中であると判断した場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、プログラムをＳ２０４に進め、車両１００が直進中でないと判断した場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、プログラムをＳ２０１に戻す。なお、車両１００が直進中であるか否かを判断する方法は、上述の図５に示すＳ１０３の処理と同様である。
In S203, the
Ｓ２０４において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、ステアリングセンサ３３からの検出信号に基づいて、ステアリングシャフト３２の操舵角（回転角）を検出し、当該操舵角を、車両１００が積載状態であり直進中である状態のステアリングホイール３１の操舵角である「比較操舵角」として、ブレーキ制御ＥＣＵ６１の記憶装置に記憶し、プログラムをＳ２０５に進める。
In S204, the
Ｓ２０５において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、図５に示すＳ１０４の処理でブレーキ制御ＥＣＵ６１の記憶部に記憶されている「基準操舵角」とＳ２０４の処理で取得された「比較操舵角」の差である「操舵角差」を、図４の（Ｂ）に示すマッピングデータに参照させることにより、操舵輪軸２１の軸重を推定する。Ｓ２０５が終了すると、プログラムは、Ｓ２０１に戻る。
In S205, the
なお、Ｓ２０５において推定された操舵輪軸２１の軸重と、Ｓ２０１の処理で推定された車両１００の車重から、後輪軸５２の軸重を推定することができる。そして、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、推定された操舵輪軸２１の軸重と、後輪軸５２の軸重を加味して、車両１００の旋回挙動を求めて、上述した横滑り防止制御を実行する。
Note that the axial weight of the
（本実施形態の効果の説明）
上述した説明から明らかなように、発明者は、操舵輪の軸重推定装置について研究を重ねた結果、「上下方向に揺動するピットマンアーム２６を備えた車両１００では操舵輪軸２１の軸重と操舵角とに相関関係がある」という知見を得た。上記知見では、操舵輪軸２１の軸重が変化すると、操舵輪軸２１の対する沈み込み量が変化して、ピットマンアーム２６が上下方向に揺動するため、操舵角が操舵輪軸２１の軸重に応じて変化する。よって、上下方向に揺動するピットマンアーム２６を備えた車両では、操舵角に基づいて操舵輪軸２１の軸重を推定することが可能である。このため、操舵角を検出するステアリングセンサ３３（操舵角検出部）が搭載されている車両１００であれば、プログラムの追加だけで操舵輪軸２１の軸重を推定することが実現でき、コスト高とならずに、操舵輪軸２１の軸重を推定することができる。
(Description of the effect of this embodiment)
As is apparent from the above description, the inventor has conducted research on the axle weight estimation device for a steered wheel. As a result, “in the
また、図６のＳ２０３の処理において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１（直進状態判断部）が、車両１００が直進していると判断した場合に、ブレーキ制御ＥＣＵ６１（操舵輪軸重推定部）は、Ｓ２０４において取得された車両１００の直進時の操舵角に基づいて、操舵輪軸２１の軸重を推定する。ここで上記知見は、詳しくは、「操舵角は、操舵輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒの切れ角に対応する操舵角を基準に操舵輪軸２１の軸重に応じた分だけ変化した角度となる」というものである。また、車両１００の直進状態の検出は、車両１００の所定の旋回状態の検出と比較して、より確実に検出することができる。このように、確実に検出することができる直進状態において操舵角を検出するので、直進状態即ち操舵輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒの切れ角が略０の状態における操舵角をより確実に検出することができる。そして、この操舵輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒの切れ角が略０の状態における操舵角に基づいて操舵輪軸２１の軸重を推定することにより、より確実に操舵輪軸２１の軸重を推定することができる。また、車両１００が直進している頻度のほうが、車両１００が旋回している頻度より多いので、より頻繁により確実に操舵輪軸２１の軸重を推定することができる。
In addition, in the process of S203 of FIG. 6, when the brake control ECU 61 (straight-running state determination unit) determines that the
また、図５のＳ１０２において、車両１００が無積載であると判断された場合に、Ｓ１０４において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、「基準操舵角」を取得し、Ｓ２０５において、ブレーキ制御ＥＣＵ６１は、「基準操舵角」及び「比較操舵角」に基づいて、操舵輪軸２１の軸重を推定する。車両１００が無積載である場合の操舵輪軸２１の軸重は、設計値により予め分かっているので、確実に操舵輪軸２１の軸重を推定することができる。
When it is determined in S102 of FIG. 5 that the
発明者は、図４の（Ｂ）に示すように、「操舵角差と操舵輪軸重との相関関係について、操舵角差が大きくなるほど、操舵角差の増大幅に対する操舵輪軸重の増大幅が大きくなる」という知見を得た。よって、上述した図６のＳ２０５の処理において、マッピングデータ（図４（Ｂ）示、操舵輪軸重情報）及び操舵角差に基づいて操舵輪軸２１の軸重を推定することにより、操舵輪軸２１の軸重を高精度に推定している。
As shown in FIG. 4 (B), the inventor stated that “the correlation between the steering angle difference and the steering wheel axle weight is such that the greater the steering angle difference, the greater the increase in the steering wheel axle weight relative to the increase in the steering angle difference. I got the knowledge that it will grow. Therefore, in the process of S205 in FIG. 6 described above, by estimating the axle load of the
なお、以上説明した実施形態では、図４の（Ｂ）に示されるような「操舵角差」と「操舵輪軸重」との関係を表したマッピングデータを用いて、「操舵輪軸重」を算出しているが、「操舵角差」と操作輪軸重との関係を表した演算式を用いて、「操舵輪軸重」を算出することにしても差し支え無い。 In the embodiment described above, the “steering wheel axle weight” is calculated using mapping data representing the relationship between the “steering angle difference” and the “steering wheel axle weight” as shown in FIG. However, the “steering wheel axle load” may be calculated using an arithmetic expression representing the relationship between the “steering angle difference” and the operating wheel axle weight.
また、以上説明した実施形態では、「基準操舵角」と「比較操舵角」の差である「操舵角差」を算出し、当該「操舵角差」を、「操舵角差」と「操舵輪軸重」との関係を表したマッピングデータ（図４（Ｂ）示）に参照させることにより、操舵輪軸２１の軸重を推定することにしている。しかし、車両１００の直進時において、ステアリングセンサ３３によって検出されたステアリングホイール３１の操舵角を、「操舵角」と「操舵輪軸重」との関係を表したマッピングデータに参照させることにより、操舵輪軸２１の軸重を推定することにしても差し支え無い。
In the embodiment described above, a “steering angle difference” that is a difference between the “reference steering angle” and the “comparative steering angle” is calculated, and the “steering angle difference” is calculated as “steering angle difference” and “steering wheel shaft”. The axial weight of the
また、以上説明した実施形態では、無積載時におけるステアリングセンサ３３によって検出されたステアリングホイール３１の操舵角である「基準操舵角」を検出して、操舵輪軸２１の軸重を推定している。しかし、無積載時に限らず、車両１００が所定車重にある場合におけるステアリングセンサ３３によって検出されたステアリングホイール３１の操舵角である「基準操舵角」を検出して、操舵輪軸２１の軸重を推定することにしても差し支え無い。この実施形態であっても、所定車重にある場合には、基準となる「基準操舵角」を新たに検出するので、精度高く、操舵輪軸２１の軸重を推定することができる。言い換えると、所定車重状態における「基準操舵角」を基準として「比較操舵角」評価することにより、より精度高く、操舵輪軸２１の軸重を推定することができる。
In the embodiment described above, the “reference steering angle”, which is the steering angle of the
また、以上説明した実施形態では、車両１００の直進時に、「基準操舵角」及び「比較操舵角」を検出し、これら「基準操舵角」及び「比較操舵角」から、操舵輪軸２１の軸重を推定している。しかし、車両１００が所定の旋回状態にある場合、つまり、操舵輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒが所定の旋回角度にある場合に、「基準操舵角」及び「比較操舵角」を検出し、これら「基準操舵角」及び「比較操舵角」から、操舵輪軸２１の軸重を推定することにしても差し支え無い。なお、車両１００が所定の旋回状態の検出は、車輪速センサＳｆｌ、Ｓｆｒ、Ｓｒｌ、Ｓｒｒや、ヨーレートセンサ６２、加速度センサ６３によって検出され、ブレーキ制御ＥＣＵ６１がこれらのセンサによって検出された信号に基づいて、車両１００が所定の旋回状態にあるか否かを判断する。この実施形態の場合には、車両１００が旋回状態であっても、操舵輪軸２１の軸重を推定することができる。
In the embodiment described above, the “reference steering angle” and the “comparison steering angle” are detected when the
以上説明した実施形態では、ステアリングホイール３１の操舵角度を検出する操舵角検出部は、ステアリングシャフト３２の操舵角度を検出するステアリングセンサ３３であるが、パワーステアリング装置３４等に設けられた操舵角検出部であっても差し支え無い。
In the embodiment described above, the steering angle detection unit that detects the steering angle of the
以上説明した実施形態の車両１００のサスペンションは、車軸懸架式であるが、独立懸架式のサスペンションを備えた車両にも本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。
The suspension of the
２１…操舵輪軸、 ２６…ピットマンアーム、 ３１…ステアリングホイール、 ３３…ステアリングセンサ（操舵角検出部）、 ６１…ブレーキ制御ＥＣＵ（車重状態判定部、直進判定部、旋回状態検出部、記憶部）、 ６２…ヨーレートセンサ（旋回状態検出部）、 ６３…加速度センサ（旋回状態検出部）、 １００…車両、 Ｓｆｌ、Ｓｆｒ、Ｓｒｌ、Ｓｒｒ…車輪速センサ（旋回状態検出部）
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部と、
前記操舵角検出部によって検出された前記操舵角に基づいて、前記操舵輪軸重を推定する操舵輪軸重推定部と、
前記車両の車重状態を判定する車重状態判定部と、を有し、
前記操舵角検出部は、前記車重状態判定部によって前記車両の車重が所定車重状態であることが判定されている場合における前記操舵角を基準操舵角として、前記車重状態判定部によって前記所定車重状態以外の車重状態であることが判定されている場合における前記操舵角を比較操舵角として検出し、
前記操舵輪軸重推定部は、前記基準操舵角及び前記比較操舵角の操舵角差に基づいて、前記操舵角検出部によって前記比較操舵角が検出された時の前記操舵輪軸重を推定する操舵輪軸重推定装置。 A steering wheel axle load estimation device for a vehicle having a pitman arm that transmits an operation force of a steering wheel to a steering wheel and swings in a vertical direction,
A steering angle detector for detecting a steering angle of the steering wheel;
A steering wheel axle load estimation unit that estimates the steering wheel axle load based on the steering angle detected by the steering angle detector;
Have a, and determining vehicle weight state determination unit to vehicle weight state of the vehicle,
The steering angle detection unit uses the vehicle steering state determination unit as a reference steering angle when the vehicle weight determination unit determines that the vehicle weight is in a predetermined vehicle weight state. Detecting the steering angle as a comparative steering angle when it is determined that the vehicle is in a vehicle weight state other than the predetermined vehicle weight state;
The steering wheel axle weight estimation unit estimates the steering wheel axle weight when the steering angle detector detects the comparison steering angle based on a steering angle difference between the reference steering angle and the comparative steering angle. Heavy estimation device.
前記車両が直進しているか否かを判定する直進状態判定部を更に有し、
前記操舵角検出部は、前記車重状態判定部によって前記車両の車重が所定車重状態であることが判定されている場合、かつ前記直進状態判定部により前記車両が直進していると判定されている時に検出された前記操舵角を基準操舵角として、前記車重状態判定部によって前記所定車重状態以外の車重状態であることが判定されている場合、かつ前記直進状態判定部により前記車両が直進していると判定されている時に検出された前記操舵角を比較操舵角として検出する操舵輪軸重推定装置。 In claim 1,
A straight-running state determination unit that determines whether or not the vehicle is traveling straight;
The steering angle detection unit determines that the vehicle weight is determined to be a predetermined vehicle weight state by the vehicle weight state determination unit and that the vehicle is traveling straight by the straight-ahead state determination unit. When the vehicle weight state determining unit determines that the vehicle is in a vehicle weight state other than the predetermined vehicle weight state using the steering angle detected when the vehicle is being operated as a reference steering angle, and by the straight traveling state determining unit A steering wheel axle load estimation device that detects the steering angle detected when it is determined that the vehicle is traveling straight as a comparative steering angle .
前記操舵角差と前記操舵輪軸重とを、当該操舵角差が大きくなるほど、当該操舵角差の増大幅に対する当該操舵輪軸重の増大幅が大きくなるように関連づける操舵輪軸重情報が記憶される記憶部を更に有し、
前記操舵輪軸重推定部は、前記操舵輪軸重情報及び前記操舵角に基づいて前記操舵輪軸重を推定する操舵輪軸重推定装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
Storage that stores the steering wheel axle weight information that correlates the steering angle difference and the steering wheel axle weight such that the larger the steering angle difference is, the greater the increment of the steering wheel axle weight with respect to the increment of the steering angle difference is. Further comprising
The steering wheel axle weight estimation unit is a steering wheel axle weight estimation device that estimates the steering wheel axle weight based on the steering wheel axle weight information and the steering angle .
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