(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の旋回に係る運動状態量を検出する検出手段の出力から路面凹凸の影響で発生する直流に近い低周波数成分のみを抽出する濾波手段と、
前記検出手段の出力と前記濾波手段の出力との差信号を得る減算手段と、
前記減算手段からの信号が車両挙動に影響を及ぼさないレベルであったときにはその信号を出力しないようにする不感帯処理手段と、
前記濾波手段の出力と前記不感帯処理手段の出力との和信号を得る加算手段とを有することを特徴とする車両挙動制御装置の信号処理装置。
【請求項２】
前記検出手段の出力と前記加算手段の出力とを切り換える切換手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御装置の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヨーレイトセンサ等のような車両の旋回に係る運動状態量を検出する検出手段の出力から、路面の凹凸等によって発生する低周波数域の振動成分を的確に除去することのできる車両挙動制御装置の信号処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールの操舵角等から求めた規範ヨーレイトと、実際に車両に作用しているヨーレイトの検出値との偏差に基づき、車両挙動をフィードバック制御するように構成された車両用操舵装置が知られている（例えば特開平８−３４３６０号公報等参照）。このようなフィードバック制御に於ける制御精度は、車両運動状態量の検出精度（この場合はヨーレイトセンサの出力精度）に大きく左右される。
【０００３】
さて、不整路面の走行時には、路面の凹凸によって車体が振られることでヨーイングモーメントが発生するので、ヨーレイトセンサの出力にノイズ的な信号の乗ることが避けられないが、上記の如き車両挙動のフィードバック制御に於ける制御指令値に、路面凹凸によるノイズ的な信号が含まれていると、この余分な信号によって制御が不適切になる可能性がある。従って、制御の応答性を的確化するためには、制御に有害な特定の周波数成分をセンサの出力から除去する必要がある。
【０００４】
信号からノイズを除去する手法としては、特定周波数成分のみを減衰させるフィルタ回路を通すことや、特定の領域のみのゲインを低下させる不感帯を設定することや、ノイズ成分が影響しない程度に信号のフィードバック量を制限するといった手法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、これら従来の手法は、十分なノイズ除去効果を得ようとすると、実際に必要な制御領域の効果までもが損なわれるという不都合がある。特に、路面凹凸によるヨーイング振動は、定常円旋回やバンク走行に於いて発生するヨーレイトと識別し難いため、応答性の劣化を招かずに不要な信号のみを除去することは極めて困難であった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その主な目的は、路面凹凸等により生ずるノイズ的信号を、フィードバック制御の効果を損なうことなく車両運動状態量の検出信号から除去することができるように構成された車両挙動制御装置の信号処理装置を提供することにある。
【０００７】
このような目的を果たすために、本発明に於いては、車両挙動制御装置の信号処理装置を、車両の旋回に係る運動状態量を検出する検出手段（ヨーレイトセンサ１７）の出力から路面凹凸の影響で発生する直流に近い低周波数成分のみを抽出する濾波手段（３１）と、検出手段の出力と濾波手段の出力との差信号を得る減算手段（３２）と、減算手段からの信号が車両挙動に影響を及ぼさないレベルであったときにはその信号を出力しないようにする不感帯処理手段（３３）と、前記濾波手段の出力と前記不感帯処理手段の出力との和信号を得る加算手段（３４）とを有するものとした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明が適用される車両用操舵装置の概略構成を示している。この操舵装置は、手動操舵力発生装置１と電動式補助操舵力発生装置２とからなっており、ステアリングホイール３に一体結合されたステアリングシャフト４に自在継手を有する連結軸５を介してラック・アンド・ピニオン機構のピニオン６が連結され、ピニオン６に噛合して車幅方向に往復動し得るラック７の両端に、タイロッド８を介して左右の前輪９のナックルアームが連結されている。これにより、通常のラック・アンド・ピニオン式の転舵操作を行うことができるようになっている。
【００１０】
ラック７を軸方向に貫通させるようにして、ラック７と同軸的に電動機１０が設けられている。この電動機１０は、中空のロータ内にラック７を挿通すると共に、そのロータに駆動ヘリカルギア１１が取付けられており、この駆動ヘリカルギア１１には、ラック７と平行に延設されたボールスクリュー機構のスクリューシャフト１２の軸端に取付けられた被動ヘリカルギア１３が噛合している。そして、ボールスクリュー機構のナット１４は、ラック７に固定されている。
【００１１】
ステアリングシャフト４には、ステアリングホイール３の回転角度に対応した信号を出力するための舵角センサ１５と、ステアリングシャフト４の操舵トルクに対応した信号を出力するためのトルクセンサ１６とが取付けられている。
【００１２】
また、車体の適所には、車両のヨーレイト（ヨーイング角速度）に対応した信号を出力するヨーレイトセンサ１７と、車両の走行速度に対応した信号を出力する車速センサ１８とが取付けられている。
【００１３】
本実施例にあっては、ステアリングホイール３と操向車輪である前輪９とが機械的に連結されており、上記各センサ１５〜１８の出力を制御ユニット１９で処理して得られた制御信号を、駆動回路２０を介して電動機１０に与えることにより、電動機１０の出力トルクが制御される。
【００１４】
上述の操舵装置を制御する車両挙動制御装置は、図２に示す如く、ステアリングホイール３の操舵角θに対する理想的なヨーレイトを予め設定した関数式（或いはマップ）に基づいて算出するモデルヨーレイト演算部２１と、予めタイヤのグリップ特性や車両の応答特性を加味して定めた関数式に基づいて操舵角θに対するフィードフォワード（以下Ｆ／Ｆ）制御量を出力するＦ／Ｆ制御部２２と、車両に設けられたヨーレイトセンサ１７が出力する実際に車両ＶＣに作用している実ヨーレイト値γSENSと、モデルヨーレイト演算部２１が算出するモデルヨーレイト値γEST との偏差信号γERから路面凹凸に起因するノイズ成分を除去する偏差信号補正部２３と、偏差信号補正部２３にて処理された偏差信号γEV4 と元の偏差信号γERとのいずれをフィードバック制御部２４に入力するかをステアリングホイール３の操舵角速度θωに応じて決定する切換手段２５とからなっており、Ｆ／Ｆ制御量とＦ／Ｂ制御量との加算値を指令値として駆動回路２０に入力し、電動機１０の発生トルクを制御するようになっている。
【００１５】
偏差信号補正部２３は、図３に示すように、実ヨーレイト値γＳＥＮＳとモデルヨーレイト値γＥＳＴ  との偏差信号γＥＲから、路面凹凸の影響で発生する直流に近い低周波数成分のみを抽出するための濾波手段３１と、元の偏差信号γＥＲと濾波手段３１の出力γＥＶ１  との差分γＥＶ２  を演算して時々刻々変化する変動分を除去して偏差信号を平滑化する減算手段３２と、この平滑化された偏差信号γＥＶ２ を入力し、この信号が車両挙動に影響を及ぼさない程度のレベルであったときにはそれを出力しないようにする不感帯処理手段３３と、濾波手段３１の出力γＥＶ１  に不感帯処理手段３３の出力γＥＶ３  を加算して車両挙動に影響を与えるレベルの偏差のみを抽出する加算手段３４とからなっている。
【００１６】
これらにより、実ヨーレイト値γSENSとモデルヨーレイト値γEST との偏差信号γERから、車両の運動に影響を及ぼさない領域の振動成分のみを除去することができる。しかも、処理された信号と処理されていない信号とを操舵角速度θωに応動する切換手段２５で切り換えることにより、運転者が素早い操舵をしているときには処理されていない信号を用いることで位相遅れを生じないようにすることができる
【００１７】
上記実施例は、Ｆ／Ｂ制御部２４の入力であるヨーレイト偏差γEVに適用したものについて説明したが、本発明は、ヨーレイトセンサ１７の出力そのもの、またはＦ／Ｂ制御部２４の出力や駆動回路２０への指令信号の処理にも等しく適用できるうえ、上記の操舵反力制御のみならず、４輪操舵車両の後輪舵角制御などのフィードバック制御に適用できる。またヨーレイトのみならず、横加速度やスリップアングルの補正にも適用できる。
【００１８】
【発明の効果】
このように本発明によれば、路面凹凸による振動成分のみを除去可能なので、ノイズ的な信号に影響されて車両挙動が安定を欠くおそれが解消される。しかも補正された信号と補正されない信号とを操舵角速度に応じて持ち替えることができるので、運転者が素早い操舵をしているときには補正回路を通過しない信号を用いることで位相遅れを生じないようにすることができる。従って、フィードバックゲインを大きく設定することができ、直進走行時のみならず、定常円旋回時やバンク走行時にも、応答性の高い円滑なフィードバック制御を実現し得る。なお、濾波手段のカットオフ周波数の設定により、極低周波の振動成分をも除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された車両用操舵装置の概略構成図。
【図２】同操舵装置の制御系のブロック図。
【図３】同操舵装置の信号処理系のブロック図。
【符号の説明】
１  手動操舵力発生装置
２  電動式補助操舵力発生装置
３  ステアリングホイール
４  ステアリングシャフト
５  連結軸
６  ピニオン
７  ラック
８  タイロッド
９  前輪
１０  電動機
１１  駆動ヘリカルギヤ
１２  スクリューシャフト
１３  被動ヘリカルギヤ
１４  ナット
１５  舵角センサ
１６  トルクセンサ
１７  ヨーレイトセンサ
１８  車速センサ
１９  制御ユニット
２０  駆動回路
２１  モデルヨーレイト演算部
２２  Ｆ／Ｆ制御部
２３  偏差信号補正部
２４  Ｆ／Ｂ制御部
２５  切換手段
３１  濾波手段
３２  減算手段
３３  不感帯処理手段
３４  加算手段
【図１】
0003660061.tif 000002
【図２】
0003660061.tif 000003
【図３】
0003660061.tif 000004