特開 2024-74175 接地荷重推定装置、サスペンション装置および接地荷重推定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024074175

(43)【公開日】2024-05-30

(54)【発明の名称】接地荷重推定装置、サスペンション装置および接地荷重推定プログラム

(51)【国際特許分類】

   B60G 17/015 20060101AFI20240523BHJP

【ＦＩ】

B60G17/015 A

B60G17/015 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022185296

(22)【出願日】2022-11-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】カヤバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122323

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 憲

(72)【発明者】

【氏名】松本 大輔

(72)【発明者】

【氏名】榎本 大助

【テーマコード（参考）】

3D301

【Ｆターム（参考）】

3D301AA15

3D301AA69

3D301AB09

3D301DA33

3D301DA34

3D301DA38

3D301EA04

3D301EA06

3D301EA18

3D301EA19

3D301EA20

3D301EC01

3D301EC06

3D301EC55

3D301EC62

3D301EC68

(57)【要約】

【課題】低コストで接地荷重を精度よく推定可能な接地荷重推定装置、低コストで接地荷重を精度よく推定可能な接地荷重推定プログラムおよび低コストで接地荷重を制御可能なサスペンション装置を提供する。
【解決手段】接地荷重推定装置１は、車両におけるばね下部材Ｗの上下方向の速度と変位とを検知するばね下振動検知部２と、ばね下部材Ｗにおけるタイヤの上下方向の撓み量を検知する撓み量検知部３と、ばね下部材Ｗの速度および変位とタイヤの撓み量とを観測量として入力を受けて１輪モデルのばね下部材Ｗの状態方程式に基づいてばね下部材Ｗの上下方向の推定速度と推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率と推定変位とを出力するオブザーバ４と、オブザーバ４が推定したばね下部材Ｗの推定速度と推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率と推定変位とに基づいてばね下部材Ｗの接地荷重ｆｗを演算する接地荷重演算部５とを備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両におけるばね下部材の上下方向の速度および変位を検知するばね下振動検知部と、
前記ばね下部材におけるタイヤの上下方向の撓み量を検知する撓み量検知部と、
前記ばね下部材の前記速度および前記変位と前記撓み量とを観測量として入力を受けて、１輪モデルの前記ばね下部材の状態方程式に基づいて前記ばね下部材の上下方向の推定速度および推定変位と、前記路面の推定変位変化率および推定変位とを出力するオブザーバと、
前記オブザーバが推定した前記ばね下部材の前記推定速度および前記推定変位と、前記路面の前記推定変位変化率および前記推定変位とに基づいて前記ばね下部材の接地荷重を演算する接地荷重演算部とを備えた
ことを特徴とする接地荷重推定装置。

【請求項2】

前記オブザーバは、前記車両の車体側から受ける力を全て外乱と看做す拡張系システムのオブザーバである
ことを特徴とする請求項１に記載の接地荷重推定装置。

【請求項3】

前記接地荷重演算部は、前記タイヤのばね定数および粘性抵抗定数とに基づいて前記接地荷重を求め、
前記ばね定数の値と前記粘性抵抗係数の値を設定する設定部を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の接地荷重推定装置。

【請求項4】

前記車両のばね上部材と前記ばね下部材との間に介装されて前記ばね上部材と前記ばね下部材との上下方向の相対移動を抑制する抑制力を発揮可能であって、前記抑制力を変更可能な抑制力発生装置と、
前記抑制力発生装置を制御するコントローラと、
請求項１から３のいずれか一項に記載の接地荷重演算装置とを備え、
前記コントローラは、前記接地荷重推定装置が求めた前記接地荷重に基づいて前記抑制力発生装置が発揮する前記抑制力を制御する
ことを特徴とするサスペンション装置。

【請求項5】

コンピュータに、
車両におけるばね下部材の上下方向の速度および変位を検知するばね下振動検知ステップと、
前記ばね下部材におけるタイヤの上下方向の撓み量を検知する撓み量検知ステップと、
１輪モデルの前記ばね下部材の状態方程式に基づいて、前記ばね下部材の上下方向の推定速度および推定変位と、前記路面の推定変位変化率および推定変位とを出力するオブザーバに、前記ばね下部材の前記速度および前記変位と、前記撓み量とを観測量として入力し、前記ばね下部材の前記推定速度および前記推定変位と、前記路面の前記推定変位変化率および前記推定変位とを求める推定値演算ステップと、
前記ばね下部材の前記推定速度および前記推定変位と、前記路面の前記推定変位変化率および前記変位とに基づいて前記ばね下部材の接地荷重を演算する接地荷重演算ステップとを含む処理を実行させる
ことを特徴とする接地荷重推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接地荷重推定装置、サスペンション装置および接地荷重推定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のサスペンション装置にあっては、たとえば、車両の急加速時における車輪の空転を防止するために、車輪の接地荷重を一時的に増大させるものがある。このようなサスペンション装置は、車両における車体と車輪との間に介装されるアクチュエータと、アクチュエータを制御するコントローラとを備えており、車両の急加速を検知すると、車輪が空転する状況にあるかを判定して、車輪が空転する可能性があるとアクチュエータを駆動して一時的に車輪の接地荷重を増大させて車輪の空転を防止している（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－２９７２３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述したように、従来のサスペンション装置では、車輪が空転する可能性がある状況となると車輪の接地荷重を増大させるのであるが、車輪の接地荷重そのものを検知しておらず接地荷重を把握できないので、接地荷重を的確にコントロールすることができない。

【0005】

接地荷重は、図５に示した車体と車輪とを含んだ１輪モデルの運動方程式を解けば、理論上は、以下の式（１）を用いて求めることができる。式（１）中において、Ｍｂは、車両における１つの車輪（ばね下部材）１００が支持する車体１０１の質量を示しており、ｘｂは、車体１０１の変位を示しており、Ｍｔは、車輪１００の質量を示しており、ｘｔは車輪１００の変位を示しており、ｘｒは、車輪１００が走行する路面の変位を示しており、ｆｂは、車体１０１に作用する外力を示し、Ｃｓは、車体１０１と車輪１００との間に介装される減衰力を調整可能な緩衝器１０２のベースの減衰係数を示し、Ｋｓは、車体１０１と車輪１００との間に介装される懸架ばね１０３のばね定数を示し、Ｃｔは、車輪１００におけるタイヤの粘性係数を示し、Ｋｔは、前記タイヤのばね定数を示し、ｕは、前記緩衝器１０２のベースの減衰力に負荷する減衰力調整分を指示する制御指令を示している。本書の式中で、変数の上にドットが１つ付された変数は変数の微分値を、ドットが２つ付された変数は変数の２階微分値をそれぞれ示している。

【0006】

【数1】

【0007】

式（１）から接地荷重を求めるためには、車体１０１の加速度と車輪１００の加速度、或いは、車輪１００の加速度と緩衝器１０２が発生する減衰力と懸架ばね１０３が発生するばね力の情報が必要となる。車体１０１の加速度と車輪１００の加速度とを得るには、車体１０１と車輪１００を支持するサスペンションアームにそれぞれ加速度を取り付ける必要がある。また、緩衝器１０２が発生する減衰力と懸架ばね１０３のばね力を得るには、緩衝器１０２の伸縮速度の情報が必要となるため緩衝器１０２にストロークセンサを設置する必要がある。このように、接地荷重を求めるには、少なくとも２つ以上のセンサを要し、さらに、車体１０１に作用する外力についてセンサの設置によって検知できないため、接地荷重を正確に得ることができない。

【0008】

そこで、本発明は、低コストで接地荷重を精度よく推定可能な接地荷重推定装置、低コストで接地荷重を精度よく推定可能な接地荷重推定プログラムおよび低コストで接地荷重を制御可能なサスペンション装置の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段における接地荷重推定装置は、車両におけるばね下部材の上下方向の速度と変位とを検知するばね下振動検知部と、ばね下部材におけるタイヤの上下方向の撓み量を検知する撓み量検知部と、ばね下部材の速度および変位とタイヤの撓み量とを観測量として入力を受けて１輪モデルのばね下部材の状態方程式に基づいてばね下部材の上下方向の推定速度と推定変位と、路面の推定変位変化率と推定変位とを出力するオブザーバと、オブザーバが推定したばね下部材の推定速度と推定変位と、路面の推定変位変化率と推定変位とに基づいてばね下部材の接地荷重を演算する接地荷重演算部とを備えている。

【0010】

また、本発明の接地荷重推定プログラムは、コンピュータに車両におけるばね下部材の上下方向の速度と変位とを検知するばね下振動検知ステップと、ばね下部材におけるタイヤの上下方向の撓み量を検知する撓み量検知ステップと、１輪モデルのばね下部材の状態方程式に基づいてばね下部材の上下方向の推定速度と推定変位と、路面の推定変位変化率と推定変位とを出力するオブザーバに、ばね下部材の速度および変位と、撓み量とを観測量として入力し、ばね下部材の推定速度および推定変位と、路面の推定変位変化率および推定変位とを求める推定値演算ステップと、推定速度および前記推定変位と路面の推定変位変化率および推定変位とに基づいてばね下部材の接地荷重を演算する接地荷重演算ステップとを含む処理を実行させる。

【0011】

このように構成された接地荷重推定装置および接地荷重推定プログラムでは、ばね下部材の速度および変位とタイヤの撓み量とをオブザーバに入力して接地荷重を求めるのに際して必要な路面の変位変化率および路面の変位を求めるので、接地荷重を求めるのに必要なセンサは、ばね下部材の速度および変位の検知に必要なばね下部材の加速度を検知する加速度センサのみとなる。また、接地荷重推定装置および接地荷重推定プログラムでは、ばね上部材に作用する外力の情報を必要とせず精度よく接地荷重を求め得る。

【0012】

また、接地荷重推定装置におけるオブザーバは、車両のばね上部材側から受ける力を全て外乱と看做す拡張系システムのオブザーバとされてもよい。このように構成された接地荷重推定装置によれば、ばね上部材側から受ける懸架ばねのばね力および減衰力可変ダンパの減衰力をばね上部材に作用する空力等の外乱に含めることにより、制御入力をオブザーバへ入力する必要がなくなるので、制御入力による応答遅れが生じなくなり、より一層精度よく接地荷重を求めることができる。

【0013】

さらに、接地荷重推定装置では、接地荷重演算部がタイヤのばね定数および粘性抵抗定数とに基づいて接地荷重を求め、ばね定数と粘性抵抗係数とを設定する設定部を備えてもよい。このように構成された接地荷重推定装置によれば、車両のばね下部材に利用されているタイヤに応じてばね定数と粘性抵抗係数とを接地荷重の演算に最適な値に設定できるので、より一層精度よく接地荷重を求めることができる。

【0014】

そして、サスペンション装置は、車両のばね上部材とばね下部材との間に介装されてばね上部材とばね下部材との上下方向の相対移動を抑制する抑制力を発揮可能であって、抑制力を変更可能な抑制力発生装置と、抑制力発生装置を制御するコントローラと、接地荷重演算装置とを備え、コントローラは、接地荷重推定装置が求めた接地荷重に基づいて抑制力発生装置が発揮する抑制力を制御してもよい。このように構成されたサスペンション装置によれば、低コストで接地荷重を推定できる接地荷重推定装置を備えているので、低コストで接地荷重を制御可能である。

【発明の効果】

【0015】

以上より、本発明の接地荷重推定装置および接地荷重推定プログラムによれば低コストで接地荷重を精度よく推定でき、本発明のサスペンション装置によれば低コストで接地荷重を制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一実施の形態における接地荷重推定装置を利用するサスペンション装置を示した図である。

【図2】一実施の形態の接地荷重推定装置の構成を示した図である。

【図3】１輪モデルにおける車両のばね下部材を示した図である。

【図4】一実施の形態の接地荷重推定装置の処理手順の一例を示したフローチャートである。

【図5】１輪モデルにおけるばね上部材とばね下部材とを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、本実施の形態における接地荷重推定装置１は、車両Ｖにおける懸架ばねＳで弾性支持される車体等のばね上部材Ｂと車輪を備えたばね下部材Ｗとの間に介装されたサスペンション装置１０におけるコントローラＣへ入力する接地荷重ｆｗを推定する。接地荷重ｆｗは、車両Ｖにおけるばね下部材Ｗに対して路面Ｒから作用する鉛直方向の力であり、コントローラＣは、サスペンション装置１０における減衰力可変ダンパＤに発生させる抑制力を求めるために当該接地荷重ｆｗを利用する。

【0018】

以下、接地荷重推定装置１と、接地荷重推定装置1を利用するサスペンション装置１０について詳細に説明する。まず、サスペンション装置１０は、車両Ｖのばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されてばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの上下方向の相対移動を抑制する抑制力を発揮可能であって、抑制力を変更可能な抑制力発生装置として減衰力可変ダンパＤと、減衰力可変ダンパＤを制御するコントローラＣと、接地荷重推定装置１とを備えている。車両Ｖは、ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に減衰力可変ダンパＤに並列して介装されてばね上部材Ｂを弾性支持する懸架ばねＳを備えている。

【0019】

減衰力可変ダンパＤは、詳しくは図示しないが筒状のアウターシェルと、アウターシェル内に移動可能に挿入されるピストンと、アウターシェル内に軸方向へ移動可能に挿入されてピストンに連結されるピストンロッドとを備える他、アウターシェルに対してピストンロッドが軸方向へ移動する際に当該ピストンロッドの移動を抑制する抑制力として減衰力を発生できるとともに、コントローラＣからの指令に応じて当該減衰力を調整する減衰力調整バルブを備えている。減衰力調整バルブには、たとえば、電流の供給によって開弁圧や流路面積を変更可能なバルブが利用される。

【0020】

なお、減衰力可変ダンパＤにおけるアウターシェル内に充填される液体が電気粘性流体や磁気粘性流体である場合、減衰力可変ダンパＤは、減衰力調整バルブの代わりに液体に対して電界或いは磁界を作用させて液体の粘度を変化させる装置を利用して減衰力を高低調整してもよい。さらに、抑制力発生装置は、減衰力可変ダンパＤの他にもばね上部材Ｂとばね下部材Ｗの上下方向の相対移動を抑制する抑制力の発揮が可能であれば油圧アクチュエータや電動アクチュエータとされてもよく、テレスコピック型のダンパやアクチュエータに限られずロータリ型のダンパやアクチュエータであってもよい。また、懸架ばねＳは、ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に減衰力可変ダンパＤと並列に介装されており、ばね上部材Ｂを弾性支持している。

【0021】

なお、サスペンション装置１０における減衰力可変ダンパＤは、図１中では一つのみ示されているが、車両Ｖが４輪自動車であれば４輪各輪と車体との間の４か所に設けられる。コントローラＣは、減衰力可変ダンパＤ毎に設けられる必要はなく、１つのコントローラＣで複数の減衰力可変ダンパＤを制御してもよい。また、コントローラＣは、減衰力可変ダンパＤと対を成して１つの減衰力可変ダンパＤを制御してもよい。なお、図１中でばね下部材Ｗと路面Ｒとの間に記載されているばねは、ばね下部材Ｗにおける図外のタイヤが持つばね要素を示している。なお、接地荷重推定装置１およびサスペンション装置１０が適用される車両Ｖは、４輪自動車に限られず、たとえば、２輪車や３輪車であってもよい。

【0022】

コントローラＣは、接地荷重推定装置１が推定した接地荷重ｆｗの入力を受けて減衰力可変ダンパＤが発生すべき目標減衰力を指示する指令を生成する制御部１１と、制御部１１からの指令を受けて減衰力調整バルブへ電流供給する駆動回路１２とを備えている。制御部１１は、たとえば、接地荷重ｆｗに基づいて接地荷重ｆｗが所定荷重以下になるのを防止するためのばね下制御指令を生成する。また、制御部１１は、車両Ｖに設置された加速度センサ１３が検知するばね上部材Ｂの上下方向の加速度からばね上部材Ｂの上下方向の振動を抑制するために減衰力可変ダンパＤが発生すべき抑制力を指示するばね上制御指令を生成する。そして、制御部１１は、ばね下制御指令とばね上制御指令とを加算して目標減衰力を求め、求めた目標減衰力通りに減衰力可変ダンパＤが減衰力を発生するために減衰力調整バルブに供給すべき電流を指示する電流指令を生成して駆動回路１２へ出力する。なお、後述する接地荷重推定装置１は、本実施の形態では、図２に示すように、加速度センサ２１を備えていて、コントローラＣにおける駆動回路１２とともにユニット化されており、駆動回路１２とともに１つのユニットとして、減衰力可変ダンパＤの図外のアウターシェルに取り付けられる。減衰力可変ダンパＤは、アウターシェルがばね下部材Ｗに連結されてばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されている。このように接地荷重推定装置１は、減衰力可変ダンパＤのばね下部材Ｗに連結されるアウターシェルに取り付けられるので、加速度センサ２１によってばね下部材Ｗの上下方向の加速度を検知できる。このように、接地荷重推定装置１が加速度センサ２１を備えているので、制御部１１は、加速度センサ２１からばね下部材Ｗの加速度の情報を得て、ばね上部材Ｂの加速度に加えてばね下部材Ｗの加速度を利用して前記ばね上制御指令を求めてもよい。

【0023】

駆動回路１２は、減衰力調整バルブに流れる電流をフィードバックして、制御部１１から入力された電流指令が指示する電流通りに減衰力調整バルブに電流を供給する。なお、コントローラＣの構成は、任意に設計変更でき、前述した制御部１１の処理も一例であって接地荷重ｆｗを利用して目標減衰力を指示する指令を生成する限りにおいて任意に設計変更可能である。

【0024】

接地荷重推定装置１は、図２に示すように、車両Ｖにおけるばね下部材Ｗの上下方向の速度および変位を検知するばね下振動検知部２と、ばね下部材Ｗにおけるタイヤの上下方向の撓み量を検知する撓み量検知部３と、ばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを出力するオブザーバ４と、オブザーバ４が推定したばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とに基づいてばね下部材Ｗの接地荷重ｆｗを演算する接地荷重演算部５とを備えている。

【0025】

ばね下振動検知部２は、ばね下部材Ｗの上下方向の加速度を検知する加速度センサ２１と、加速度センサ２１が検知したばね下部材Ｗの上下方向の加速度を積分してばね下部材Ｗの上下方向の速度を出力する積分器２２と、積分器２２が出力するばね下部材Ｗの上下方向の速度を積分してばね下部材Ｗの上下方向の変位を出力する積分器２３とを備えている。なお、積分器２２，２３は、それぞれハイパスフィルタで構成される擬似積分フィルタであってもよいし、加速度センサ２１が検知した加速度を順次加算する演算を行って積分値を求めるものであってもよい。

【0026】

撓み量検知部３は、ばね下部材Ｗにおける車輪の回転速度と、車両Ｖの走行速度とに基づいてばね下部材Ｗにおけるタイヤの撓み量を求める。具体的には、撓み量検知部３は、車両Ｖにおける図外のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バスを介して所定の周期でばね下部材Ｗの回転速度と車両Ｖの走行速度との情報を得て、タイヤの撓み量を求める。ＥＣＵから得られるばね下部材Ｗの回転速度と車両Ｖの走行速度との情報が更新される更新周期が接地荷重推定装置１の演算周期に比較して長いため、撓み量検知部３は、回転速度と走行速度とが得られた時刻から次に回転速度と走行速度とが更新されるまでの間は、演算周期毎のばね下部材Ｗの回転速度と車両Ｖの走行速度とを、それまでの回転速度と走行速度とを線形補間することによって現在時刻の回転速度と走行速度とを推定する。より詳細には、更新周期が演算周期のＮ倍であるとすると、前回得られた回転速度（走行速度）から前々回の回転速度（走行速度）を差し引いた値をＮで除して求めた値を前回の回転速度（走行速度）に対して演算周期毎に加算して、撓み量検知部３でタイヤの撓み量を求める演算を実行する際に使用する回転速度（走行速度）を求める。このようにして求めた回転速度をω、走行速度をＶとし、ばね下部材Ｗである車輪の基準半径をＲとし、タイヤの撓み量の変化率をｄＸｔｒとし、タイヤの撓み量をＸｔｒとすると、Ｘｔｒ（ｋ）＝Ｘｔｒ（ｋ－１）＋ｄＸｔｒ（ｋ）を演算して求める。ただし、ｄＸｔｒ（ｋ）＝－Ｒ｛ω（ｋ）－ω（ｋ－１）｝／Ｖ（ｋ）。なお、ｋは時刻を示している。

【0027】

また、撓み量検知部３は、演算周期毎に、前述の演算式で求めた撓み量Ｘｔｒ（ｋ）をハイパスフィルタで処理して撓み量に含まれる低周波成分を除去して演算して求めた撓み量Ｘｔｒ（ｋ）に含まれるオフセットやドリフトを取り除いて撓み量Ｘｔｒを求める。

【0028】

オブザーバ４は、ばね下振動検知部２が検知したばね下部材Ｗの上下方向の速度および変位と、撓み量検知部３が検知した撓み量とを観測量として入力されると、図３に示した１輪モデルのばね下部材Ｗの状態方程式と出力方程式とに基づいて、ばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率と推定変位とを出力する。このようにオブザーバ４がばね下部材Ｗにおける接地荷重を求める上で、センサでは直接観測できない路面Ｒの変位変化率と路面Ｒの変位を推定する。図３中で、Ｍｔはばね下部材Ｗにおけるばね下質量、Ｃｔはタイヤの粘性抵抗係数、Ｋｔはタイヤのばね定数、ｆｔはばね下部材Ｗに入力される外力、ｕは制御入力、ｘｔはばね下部材Ｗの変位、ｘｒは路面変位をそれぞれ示している。

【0029】

図３に示した１輪モデルにおけるばね下部材Ｗの状態方程式は、以下の式（２）で表すことができる。

【0030】

【数2】

【0031】

ここでは、懸架ばねＳのばね力および制御入力ｕを含む減衰力可変ダンパＤの減衰力を外乱と看做して、制御入力ｕを０とする。

【0032】

また、観測量をばね下部材Ｗの上下方向の速度および変位と、撓み量検知部３が検知した撓み量とすると、出力方程式は、以下の式（３）で表される。

【0033】

【数3】

【0034】

そして、前述の式（２）および式（３）のシステムを状態量に加えて外乱を状態の１つとして含めた系に拡張して、拡張系を新たなシステムとみなして、ばね下部材Ｗの上下方向の速度および変位とタイヤの撓み量とを観測量として使用して、状態量に加えて外乱を推定するオブザーバ４を構成する。外乱を含む拡張系のシステムの状態方程式及び出力方程式は以下の式（４）、式（５）で示すことができる。

【0035】

【数4】

【0036】

ここで、式（２）および式（３）のシステムが可観測であり、可制御性行列がランク条件を満たせば、式（４）および式（５）の拡張系のシステムも可観測となり、極の指定が可能となり、以下の式（６）および式（７）で示すように、拡張系におけるオブザーバ４を構成することができる。

【0037】

【数5】

【0038】

このように構成されたオブザーバ４に対して、ばね下部材Ｗの上下方向の速度および変位とタイヤの撓み量とを観測量として入力すると、オブザーバ４は、ばね下部材Ｗの上下方向の速度および変位と、路面Ｒの変位変化率および変位とを推定して、それぞれ、ばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを出力できる。

【0039】

接地荷重演算部５は、オブザーバ４が推定したばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とに基づいてばね下部材Ｗの接地荷重ｆｗを演算する。

【0040】

具体的には、接地荷重演算部５は、以下の式（８）にばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを代入して、式（８）の演算を行ってばね下部材Ｗの接地荷重ｆｗを求める。

【0041】

【数6】

【0042】

接地荷重演算部５は、式（８）に示すように、タイヤのばね定数Ｋｔおよび粘性抵抗定数Ｃｔとに基づいて接地荷重ｆｗを求めているが、タイヤのばね定数Ｋｔおよび粘性抵抗係数Ｃｔは、製品仕様によって製品毎に異なっている。よって、本実施の形態の接地荷重推定装置１では、タイヤのばね定数Ｋｔおよび粘性抵抗係数Ｃｔを設定する設定部６を備えている。前述した通り、タイヤのばね定数Ｋｔおよび粘性抵抗係数Ｃｔは、製品仕様によって製品毎に異なっており、設定部６は、タイヤにおけるばね定数Ｋｔおよび粘性抵抗係数Ｃｔとを製品名に関連付けした図外のテーブルと、製品名や製品番号といったタイヤを識別できる情報（識別情報）の入力を可能とする図外の入力装置とを備えており、車両Ｖのユーザがばね下部材Ｗにおけるタイヤの識別情報を入力すると、テーブルを参照して、接地荷重演算部５の演算で利用するタイヤのばね定数Ｋｔおよび粘性抵抗係数Ｃｔを識別情報に関連付けられた値に更新する。よって、車両Ｖのユーザがタイヤを交換した場合、交換後のタイヤのばね定数Ｋｔおよび粘性抵抗係数Ｃｔを利用して接地荷重ｆｗを演算できるようになるので、接地荷重推定装置１は、正確に接地荷重ｆｗを求めることができる。なお、設定部６が前述のテーブルを保有しない場合、ばね定数Ｋｔの値と粘性抵抗係数Ｃｔとについてユーザが数値で入力してもよい。

【0043】

このように構成された接地荷重推定装置１は、図４に示すように、ばね下振動検知ステップとして車両Ｖが走行中に加速度センサ２１によりばね下部材Ｗの上下方向の加速度を検知し（ステップＦ１）、加速度センサ２１が検知したばね下部材Ｗの上下方向の加速度を積分および２階積分してばね下部材Ｗの上下方向の速度と変位とを求める（ステップＦ２）。つづいて、接地荷重推定装置１は、撓み量検知ステップとして車両ＶにおけるＥＣＵからばね下部材Ｗにおける車輪の回転速度と車両Ｖの走行速度との情報を取り込み（ステップＦ３）、車輪の回転速度と車両Ｖの走行速度とを線形補間し、線形補間後の車輪の回転速度と車両Ｖの走行速度とを前述の撓み量を求める式に代入し、撓み量を求める（ステップＦ４）。

【0044】

つづいて、接地荷重推定装置１は、推定値演算ステップとしてステップＦ２とステップＦ４で求めたばね下部材Ｗの上下方向の速度および変位とタイヤの撓み量とを観測量としてオブザーバ４に入力してばね下部材Ｗの推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを求める（ステップＦ５）。さらに、接地荷重演算ステップとして、接地荷重推定装置１は、ばね下部材Ｗの推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを接地荷重ｆｗを求める式に代入して接地荷重ｆｗを求める（ステップＦ６）。

【0045】

接地荷重推定装置１は、ステップＦ１およびステップＦ２における処理と、ステップＦ３およびステップＦ４における処理とを実行する順番を逆にして処理を行ってもよい。つまり、ばね下振動検知ステップと撓み量検知ステップとは順番を逆にして処理されてもよい。接地荷重推定装置１は、車両Ｖの走行中、前述のステップＦ１からステップＦ６までの処理を繰り返し実行して、接地荷重ｆｗを演算周期毎に求める。

【0046】

なお、加速度センサ２１を除き、接地荷重推定装置１のハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、加速度センサ２１および図外のＥＣＵからの信号を取り込むためのインターフェースと、設定部６における入力装置と、接地荷重ｆｗを求めるのに必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、前記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、前記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えたコンピュータとしてて構成されればよく、接地荷重推定装置１における各部は、ＣＰＵの前記プログラムの実行により実現できる。また、コントローラＣは、接地荷重推定装置１のハードウェア資源の利用で実現されてもよく、その場合、コントローラＣにおける処理に必要なプログラムを前記記憶装置に格納して前記ＣＰＵのブログラムの実行によって前記コントローラＣの各部を実現すればよい。

【0047】

以上、本実施の形態の接地荷重推定装置１は、車両Ｖにおけるばね下部材Ｗの上下方向の速度と変位とを検知するばね下振動検知部２と、ばね下部材Ｗにおけるタイヤの上下方向の撓み量を検知する撓み量検知部３と、ばね下部材Ｗの速度および変位とタイヤの撓み量とを観測量として入力を受けて１輪モデルのばね下部材Ｗの状態方程式に基づいてばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを出力するオブザーバ４と、オブザーバ４が推定したばね下部材Ｗの推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とに基づいてばね下部材Ｗの接地荷重ｆｗを演算する接地荷重演算部５とを備えている。

【0048】

このように構成された接地荷重推定装置１では、ばね下部材Ｗの速度および変位とタイヤの撓み量とをオブザーバ４に入力して接地荷重ｆｗを求めるのに際して必要な路面の変位変化率および路面の変位を求める。タイヤの撓み量の検知に必要なばね下部材Ｗにおける車輪の回転速度と車両Ｖの速度とについては車両Ｖから得ることができ、接地荷重推定装置１で必要なセンサは、ばね下部材Ｗの速度と変位の検知に必要なばね下部材Ｗの加速度を検知する加速度センサ２１のみとなる。したがって、本実施の形態の接地荷重推定装置１によれば、低コストで製造できる。また、接地荷重推定装置１では、接地荷重ｆｗの演算に必要なばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを１輪モデルのばね下部材Ｗの状態方程式に基づいて推定するオブザーバ４を利用しているので、ばね上部材Ｂに作用する外力の情報を必要とせず、精度よく接地荷重ｆｗを求め得る。以上より、本実施の形態の接地荷重推定装置１によれば、低コストで接地荷重を精度よく推定できる。

【0049】

また、本実施の形態の接地荷重推定プログラムは、コンピュータに車両Ｖにおけるばね下部材Ｗの上下方向の速度および変位とを検知するばね下振動検知ステップと、ばね下部材Ｗにおけるタイヤの上下方向の撓み量を検知する撓み量検知ステップと、１輪モデルのばね下部材Ｗの状態方程式に基づいてばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを出力するオブザーバ４に、ばね下部材Ｗの速度および変位と、撓み量とを観測量として入力し、ばね下部材Ｗの推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを求める推定値演算ステップと、ばね下部材Ｗの推定速度および推定変位と路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とに基づいてばね下部材Ｗの接地荷重ｆｗを演算する接地荷重演算ステップとを含む処理を実行させる。

【0050】

このように構成された接地荷重推定プログラムによれば、ばね下部材Ｗの速度および変位とタイヤの撓み量とをオブザーバ４に入力して接地荷重ｆｗを求めるのに際して必要な路面の変位変化率および路面の変位を求める。タイヤの撓み量の検知に必要なばね下部材Ｗにおける車輪の回転速度と車両Ｖの速度とについては車両Ｖから得ることができ、接地荷重推定装置１で必要なセンサは、ばね下部材Ｗの速度と変位の検知に必要なばね下部材Ｗの加速度を検知する加速度センサ２１のみとなる。よって、本実施の形態の接地荷重推定プログラムを使用して接地荷重ｆｗを求めるようにすれば接地荷重ｆｗを求める接地荷重演算装置１を低コストで製造できる。また、接地荷重推定プログラムでは、接地荷重ｆｗの演算に必要なばね下部材Ｗの上下方向の推定速度および推定変位と、路面Ｒの推定変位変化率および推定変位とを１輪モデルのばね下部材Ｗの状態方程式に基づいて推定するオブザーバ４を利用しているので、ばね上部材Ｂに作用する外力の情報を必要とせず、精度よく接地荷重ｆｗを求め得る。以上より、本実施の形態の接地荷重推定プログラムによれば、低コストで接地荷重を精度よく推定できる。

【0051】

また、本実施の形態の接地荷重推定装置１では、オブザーバ４が車両Ｖのばね上部材Ｂ側から受ける力を全て外乱と看做す拡張系システムのオブザーバとされている。このように構成された接地荷重推定装置１によれば、ばね上部材Ｂ側から受ける懸架ばねＳのばね力および減衰力可変ダンパＤの減衰力をばね上部材Ｂに作用する空力等の外乱に含めることにより、制御入力をオブザーバ４へ入力する必要がなくなるので、制御入力による応答遅れが生じなくなり、より一層精度よく接地荷重ｆｗを求めることができる。

【0052】

また、本実施の形態の接地荷重推定装置１では、接地荷重演算部５がタイヤのばね定数Ｋｔおよび粘性抵抗定数Ｃｔとに基づいて接地荷重ｆｗを求め、ばね定数Ｋｔと粘性抵抗係数Ｃｔを設定する設定部６を備えている。このように構成された接地荷重推定装置１によれば、車両Ｖのばね下部材Ｗに利用されているタイヤに応じてばね定数Ｋｔと粘性抵抗係数Ｃｔとを接地荷重ｆｗの演算に最適な値に設定できるので、より一層精度よく接地荷重ｆｗを求めることができる。

【0053】

さらに、本実施の形態におけるサスペンション装置１０は、車両Ｖのばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されてばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの上下方向の相対移動を抑制する抑制力を発揮可能であって、抑制力を変更可能な減衰力可変ダンパ（抑制力発生装置）Ｄと、減衰力可変ダンパ（抑制力発生装置）Ｄを制御するコントローラＣと、接地荷重演算装置１とを備え、コントローラＣは、接地荷重推定装置１が求めた接地荷重ｆｗに基づいて減衰力可変ダンパ（抑制力発生装置）Ｄが発揮する前記抑制力を制御する。

【0054】

このように構成されたサスペンション装置１０によれば、低コストで接地荷重ｆｗを推定できる接地荷重推定装置１を備えているので、低コストで接地荷重を制御可能である。

【0055】

また、サスペンション装置１０によれば、接地荷重ｆｗに基づいて減衰力可変ダンパ（抑制力発生装置）Ｄが発揮する抑制力を制御するので、減衰力可変ダンパ（抑制力発生装置）Ｄに接地荷重ｆｗが所定荷重以下にならないように抑制力を発揮させて、ばね下部材Ｗにおける車輪が車両Ｖの走行中に空転するのを抑制できる。また、このように構成されたサスペンション装置によれば、接地荷重ｆｗが所定荷重以下になるのを防止できるので、車両Ｖが急旋回、急制動或いは急加速する場合にばね上部材Ｂにおける車体の姿勢の傾きを低減して車両における乗心地を向上できる。

【0056】

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

【符号の説明】

【0057】

１・・・接地荷重推定装置、２・・・ばね下振動検知部、３・・・撓み量検知部、４・・・オブザーバ、５・・・接地荷重演算部、６・・・設定部、Ｃ・・・コントローラ、Ｄ・・・減衰力可変ダンパ（抑制力発生装置），Ｖ・・・車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】