(57)【要約】【課題】  前輪の縁石乗上げ時等における好ましくない車両挙動を抑制した車両挙動制御装置を提供する。【解決手段】  前輪３ｆｌ，３ｆｒの縁石への乗り上げや陥没への落ち込みが起こり、ステップＳ２の判定がＹｅｓになると、操舵ＥＣＵ７は、ステップＳ３でサスペンション４ｆｌ，４ｆｒの変位による前輪３ｆｌ，３ｆｒのトー角変化量を求めた後、ステップＳ４でこのトー角変化によるヨーモーメントおよび横力の増減量を算出する。次に、操舵ＥＣＵ７は、ステップＳ３の算出結果に基づき、ステップＳ５でヨーモーメントおよび横力の増減を相殺する（すなわち、旋回を助長あるいは抑制する）ための転舵角補償値δｃｌ，δｃｒを設定する。しかる後、操舵ＥＣＵ７は、ステップＳ６で転舵角補償値δｃｌ，δｃｒによって前述の後輪舵角δｒｌ，δｒｒを補正する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と４輪との間にそれぞれサスペンションが介装されるとともに、左右前輪の操舵に供される前輪操舵手段と、左右後輪の操舵に供される後輪操舵手段とを有する車両に搭載された車両挙動制御装置であって、
前記車両の旋回を判定する旋回判定手段と、
前輪側サスペンションの変位を検出する前輪変位検出手段と、
前記旋回判定手段によって前記車両が旋回状態にあると検出された場合、前記前輪変位検出手段の検出結果に応じて前記後輪操舵手段を駆動制御する後輪操舵制御手段と
を備えたことを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項２】
前記後輪操舵制御手段は、旋回外側における前記前輪側サスペンションが旋回中に縮み側に変位したことが前記前輪変位検出手段によって検出された場合、前記車両の旋回を助長するように前記後輪操舵手段を駆動制御することを特徴とする、請求項１に記載された車両挙動制御装置。
【請求項３】
前記後輪操舵制御手段は、旋回中において、旋回内側における前記前輪側サスペンションが旋回中に伸び側に変位したことが前記前輪変位検出手段によって検出された場合、前記車両の旋回を助長するように前記後輪操舵手段を駆動制御することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された車両挙動制御装置。
【請求項４】
前記後輪操舵制御手段は、旋回外側における前記前輪側サスペンションが旋回中に伸び側に変位したことが前記前輪変位検出手段によって検出された場合、前記車両の旋回を抑制するように前記後輪操舵手段を駆動制御することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された車両挙動制御装置。
【請求項５】
前記後輪操舵制御手段は、旋回中において、旋回内側における前記前輪側サスペンションが旋回中に縮み側に変位したことが前記前輪変位検出手段によって検出された場合、前記車両の旋回を抑制するように前記後輪操舵手段を駆動制御することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された車両挙動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪操舵手段を備えた車両の挙動制御装置に係り、詳しくは、前輪の縁石乗上げ時等における好ましくない車両挙動を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて前輪のみが操舵される旧来の前輪操舵車両に代わり、高速走行時における操縦安定性の向上や駐車時における旋回半径の縮小等を実現すべく、前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両が種々開発されている（特許文献１，２参照）。４輪操舵車両としては、前輪転舵角に対する後輪転舵角の比が予め低速時逆位相、高速時同位相となるように設定された後輪転舵比特性に基づいて後輪転舵機構を制御するコントローラを備え、所定の走行状態下で車両の横すべり角が０となり、かつステアリングホイールの操作によって生じる車両の横加速度およびヨーレイトの応答遅れが実質的に同一となるよう、予め各車速ごとに前輪に対する後輪の転舵比を設定したものが提案されている。
【０００３】
一方、自動車のサスペンションは、旋回に伴う車体ロールによってジオメトリーが変化すると、その変化方向に応じて各車輪のトー角を変化させるように設定されている。通常、旋回時における前輪側のサスペンションでは、車体ロールによるジオメトリーの変化が全く無い状態と比較した場合、旋回内輪側（伸び側）がトーイン方向に転舵されるとともに、旋回外輪側（縮み側）がトーアウト方向に転舵される。また、後輪側のサスペンションにおいては、逆に、旋回内輪側がトーアウト方向に転舵されるとともに、旋回外輪側がトーイン方向に転舵される。これにより、旋回中の自動車では、旋回を抑制する方向に各車輪が転舵され、弱アンダステア状態がもたらされて直進走行への復帰が容易となる。
【特許文献１】特公平５−３３１９３号公報
【特許文献２】特開平７−３３０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サスペンションのジオメトリー変化に伴う上述したトー角変化は、自動車が平坦路を走行する際には有益であるものの、凹凸が存在する道路を走行する場合に好ましくない車両挙動をもたらす虞があった。例えば、自動車の右旋回時において、前輪側の旋回外輪（以下、旋回外側前輪と記す）が縁石等に乗り上げると、サスペンションが縮み側に更に作動する。これにより、旋回外側前輪がトーアウト方向に過剰に転舵されてしてしまい、前輪側のヨーモーメントや横力が減少することでアンダステア状態が生じる。逆に、旋回外側前輪が道路の陥没等に落ち込むと、サスペンションが伸び側に作動することで旋回外側前輪がトーイン方向に転舵されてしまい、前輪側のヨーモーメントや横力が増大することでオーバステア状態が生じる。なお、前輪側の旋回内輪（以下、旋回内側前輪と記す）が縁石等に乗り上げたり、陥没等に落ち込んだりした場合には、トー角変化によるアンダステア状態とオーバステア状態とが旋回外側前輪とは逆に生じる。なお、特許文献２には、横風や路面不整等の外乱による車体挙動を収束させるべく、車両の運動状態量に基づいて後輪操舵フィードバック制御を行う技術が記載されているが、この方法を用いた場合、運動状態量の変化をもって行わうことから、制御遅れが生じることが否めなかった。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、前輪の縁石乗上げ時等における好ましくない車両挙動を抑制した車両挙動制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、車体と４輪との間にそれぞれサスペンションが介装されるとともに、左右前輪の操舵に供される前輪操舵手段と、左右後輪の操舵に供される後輪操舵手段とを有する車両に搭載された車両挙動制御装置であって、前記車両の旋回を判定する旋回判定手段と、前輪側サスペンションの変位を検出する前輪変位検出手段と、前記旋回判定手段によって前記車両が旋回状態にあると検出された場合、前記前輪変位検出手段の検出結果に応じて前記後輪操舵手段を駆動制御する後輪操舵制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明に係る車両挙動制御装置において、前記後輪操舵制御手段は、旋回外側における前記前輪側サスペンションが旋回中に縮み側に変位したことが前記前輪変位検出手段によって検出された場合、前記車両の旋回を助長するように前記後輪操舵手段を駆動制御することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る車両挙動制御装置において、前記後輪操舵制御手段は、旋回中において、旋回内側における前記前輪側サスペンションが旋回中に伸び側に変位したことが前記前輪変位検出手段によって検出された場合、前記車両の旋回を助長するように前記後輪操舵手段を駆動制御することを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明に係る車両挙動制御装置において、前記後輪操舵制御手段は、旋回外側における前記前輪側サスペンションが旋回中に伸び側に変位したことが前記前輪変位検出手段によって検出された場合、前記車両の旋回を抑制するように前記後輪操舵手段を駆動制御することを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明に係る車両挙動制御装置において、前記後輪操舵制御手段は、旋回中において、旋回内側における前記前輪側サスペンションが旋回中に縮み側に変位したことが前記前輪変位検出手段によって検出された場合、前記車両の旋回を抑制するように前記後輪操舵手段を駆動制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、旋回中に前輪が縁石に乗り上げる、あるいは、陥没に落ち込むことでサスペンションのジオメトリーが変化し、左右前輪がトーインあるいはトーアウト側に転舵されても、アンダステアやオーバステアが生じないように後輪を操舵することで、安定した走行が実現される。また、第２の発明によれば、縁石への乗り上げ等によって旋回外側前輪のサスペンションが旋回中に縮み側に変位し、旋回外側前輪がトーアウト方向に過剰に転舵されても、旋回を助長するように後輪が転舵されることでアンダステアが生じ難くなる。また、第３の発明によれば、陥没への落ち込み等によって旋回外側前輪のサスペンションが旋回中に伸び側に変位し、旋回外側前輪がトーイン方向に転舵されても、旋回を抑制するように後輪が転舵されることでオーバステアが生じ難くなる。また、第４の発明によれば、段差への乗り上げ等によって旋回内側前輪のサスペンションが旋回中に縮み側に変位し、旋回内側前輪がトーアウト方向に転舵されても、旋回を抑制するように後輪が転舵されることでオーバステアが生じ難くなる。また、第５の発明によれば、陥没への落ち込み等によって旋回内側前輪のサスペンションが旋回中に伸び側に変位し、旋回内側前輪がトーイン方向に転舵されても、旋回を助長するように後輪が転舵されることでアンダステアが生じ難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を４輪操舵自動車に適用した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は実施形態に係る４輪操舵自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係る操舵ＥＣＵの要部を示すブロック図である。
【００１３】
≪実施形態の構成≫
＜自動車の概略構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る４輪操舵自動車（以下、単に自動車と記す）の概略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、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には車輪３と記す。
【００１４】
図１に示すように、自動車（車両）Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、ダンパ等からなるサスペンション４によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒの操舵アシストに供されるＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）５と、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの転舵にそれぞれ供される左右後輪転舵機構６ｌ，６ｒと、ＥＰＳ５および両後輪転舵機構６ｌ，６ｒを駆動制御する操舵ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）７とが設置されている。
【００１５】
ＥＰＳ５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１１と、ステアリングホイール１２が後端に取り付けられたステアリングシャフト１３と、ステアリングシャフト１３に操舵アシスト力を与えるＥＰＳモータ１４とを主要構成要素としている。なお、ステアリングシャフト１３には、ステアリングホイール１２の操舵角を検出する操舵角センサ（操舵角検出手段）１５が取り付けられている。また、両後輪転舵機構６ｌ，６ｒは、車体１と後輪側ナックル１６ｒｌ，１６ｒｒとの間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ１７ｌ，１７ｒや、図示しないポジションセンサ等から構成されている。
【００１６】
自動車１には、車速を検出する車速センサ２１の他、横加速度を検出する横Ｇセンサ２２、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ２３等が車体１の適所に設置される他、前輪側サスペンション４ｆｌ、４ｆｒの変位を検出するサスペンション変位センサ（以下、単に変位センサと記す）２４ｌ、２４ｒがホイールハウス内に設置されている。
【００１７】
＜操舵ＥＣＵの構成＞
操舵ＥＣＵ７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１５，２１〜２４、ＥＰＳモータ１４および両後輪転舵機構６ｌ，６ｒ等と接続されている。図２に示すように、操舵ＥＣＵ７には、図示しないアシストトルク設定部や後輪舵角設定部の他、旋回判定部３１と、前輪不整挙動判定部３２と、後輪舵角補正部３３と、駆動電流生成部３４とが収容されている。
【００１８】
旋回判定部３１は、操舵角センサ１５およびヨーレイトセンサ２３からの入力信号に基づき、自動車１が旋回走行状態にあるか否かを判定する。また、前輪不整挙動判定部３２は、両変位センサ２４ｌ、２４ｒからの入力信号に基づき、左右前輪３ｆｌ，３ｆｒの乗り上げや落ち込みを判定する。また、後輪舵角補正部３３は、後輪舵角設定部からの入力信号を前輪不整挙動判定部３２からの入力信号に基づき補正する。また、駆動電流生成部３４は、後輪舵角補正部３３からの入力信号に基づき駆動電流を設定し、これを後輪操舵アクチュエータ１７ｌ，１７ｒに出力する。
【００１９】
≪実施形態の作用≫
自動車Ｖが運転を開始すると、操舵ＥＣＵ７は、車速ｖ等に基づいて前輪３ｆｌ，３ｆｒ側のアシストトルクを設定し、ＥＰＳモータ１４に駆動電流を出力する。また、旋回走行時において、操舵ＥＣＵ７は、操舵角センサ１５から入力した操舵角θｓに基づき得られる前輪舵角δｆや車速センサ２１から入力した車速ｖ等に基づいて、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの後輪舵角δｒｌ，δｒｒ（前輪舵角δｆと同相あるいは逆相）を設定し、後輪操舵アクチュエータ１７ｌ，１７ｒに駆動電流Ｉｌ，Ｉｒを出力する。なお、通常走行時（前輪３ｆｌ，３ｆｒに不整挙動が生じていない場合）においては、前輪不整挙動判定部３２から後輪舵角補正部３３に信号が入力しないため、後輪舵角設定部からの入力信号がそのまま駆動電流生成部３４で採用される。また、通常走行時における後輪３ｒｌ，３ｒｒの操舵（後輪操舵アクチュエータ１７ｌ，１７ｒの駆動）は、自動車Ｖのホイールベースと車速とに基づき、前輪３ｆｌ，３ｆｒの操舵時点から所定の時間遅れをもって行われる。
【００２０】
＜不整挙動対応制御＞
一方、操舵ＥＣＵ７は、上述した通常の操舵制御と並行して、図３のフローチャートにその手順を示す不整挙動対応制御を所定の処理インターバルで繰り返し実行する。不整挙動対応制御を開始すると、操舵ＥＣＵ７は、図３のステップＳ１で、前輪舵角δｆとヨーレイトγとに基づき、自動車Ｖが旋回走行中であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。
【００２１】
自動車Ｖが旋回走行をしてステップＳ１の判定がＹｅｓになると、操舵ＥＣＵ７は、ステップＳ２で両変位センサ２４ｌ、２４ｒからから入力した変位信号Ｄｓｌ，Ｄｓｒが所定の判定閾値Ｄｓｔｈを超えているか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。なお、判定閾値Ｄｓｔｈは、前輪３ｆｌ，３ｆｒのサスペンション４ｆｌ，４ｆｒが急激に変位した場合にのみ、変位信号Ｄｓｌ，Ｄｓｒが上回るように設定されている。
【００２２】
前輪３ｆｌ，３ｆｒの縁石への乗り上げや陥没への落ち込みが起こり、ステップＳ２の判定がＹｅｓになると、操舵ＥＣＵ７は、ステップＳ３で図４のグラフからサスペンション４ｆｌ，４ｆｒの変位による前輪３ｆｌ，３ｆｒのトー角変化量を求めた後、ステップＳ４でこのトー角変化によるヨーモーメントおよび横力の増減量を算出する。なお、上述した判定や演算等は、左右の前輪３ｆｌ，３ｆｒに対して個別に行われ、例えば、左前輪３ｆｌ側のサスペンション４ｆｌのみが急激に変位した場合には、左前輪３ｆｌに対してのみヨーモーメントおよび横力の増減量が算出される。
【００２３】
次に、操舵ＥＣＵ７は、ステップＳ４の算出結果に基づき、ステップＳ５でヨーモーメントおよび横力の増減を相殺する（すなわち、旋回を助長あるいは抑制する）ための転舵角補償値δｃｌ，δｃｒを設定する。しかる後、操舵ＥＣＵ７は、ステップＳ６で転舵角補償値δｃｌ，δｃｒによって前述の後輪舵角δｒｌ，δｒｒを補正する。
【００２４】
以下、右旋回走行時の場合を例にして、前輪側サスペンション４の各変位状態に応じた転舵角補償値δｃｌ，δｃｒの設定方法を述べる。
例えば、旋回外側前輪のサスペンション４ｆｌが旋回中に縮み側に変位した場合、左前輪３ｆｌのトー角が外向きに変化して前輪３ｆｌ，３ｆｒ側のヨーモーメントや横力が減少するため、自動車Ｖの旋回を助長するように転舵角補償値δｃｌ，δｃｒを左方向の値として設定する。
【００２５】
また、旋回外側前輪のサスペンション４ｆｌが旋回中に伸び側に変位した場合、左前輪３ｆｌのトー角が内向きに変化して前輪３ｆｌ，３ｆｒ側のヨーモーメントや横力が増大するため、自動車Ｖの旋回を抑制するように転舵角補償値δｃｌ，δｃｒを右方向の値として設定する。
【００２６】
また、旋回内側前輪のサスペンション４ｆｒが旋回中に縮み側に変位した場合、右前輪３ｆｌのトー角が外向きに変化して前輪３ｆｌ，３ｆｒ側のヨーモーメントや横力が増大するため、自動車Ｖの旋回を抑制するように転舵角補償値δｃｌ，δｃｒを右方向の値として設定する。
【００２７】
また、旋回内側前輪のサスペンション４ｆｒが旋回中に伸び側に変位した場合、右前輪３ｆｌのトー角が内向きに変化して前輪３ｆｌ，３ｆｒ側のヨーモーメントや横力が減少するため、自動車Ｖの旋回を抑制するように転舵角補償値δｃｌ，δｃｒを左方向の値として設定する。
【００２８】
このように、本実施形態では、縁石への乗り上げや陥没への落ち込みによって前輪３ｆｌ，３ｆｒのトー角が変化しても、これによるヨーモーメントおよび横力の増減を相殺するように後輪３ｒｌ，３ｒｒが転舵されるため、不整路等においても非常に安定した走行が可能となる。
【００２９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、自動車や制御装置の具体的構成、制御の具体的手順等について適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係る４輪自動車の概略構成図である。
【図２】実施形態に係る操舵ＥＣＵの要部を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る不整挙動対応制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に係る前輪側のサスペンション変位−トー角マップである。
【符号の説明】
【００３１】
１      車体
３      車輪
４      サスペンション
６    後輪転舵機構
７      操舵ＥＣＵ
１７  後輪操舵アクチュエータ
２４  変位センサ（前輪変位検出手段）
３１    後輪舵角設定部（後輪操舵制御手段）
３２    旋回判定部（旋回判定手段）
３３    前輪不整挙動判定部
Ｖ      自動車
【図１】
2010058724.tif 000003
【図２】
2010058724.tif 000004
【図３】
2010058724.tif 000005
【図４】
2010058724.tif 000006