(57)【要約】  車両への乗り心地を向上させることができる車両制御装置を提供することを目的とする。車体と、車体を支持し、接地面と接触するタイヤとを有する車両の動作を制御する車両制御装置であって、車体の左右の振動に影響を与える運転条件を検出する運転条件検出手段と、車両のサスペンションジオメトリーを調整するサスジオメトリ調整手段と、運転条件検出手段の検出結果に基づいて、サスジオメトリ調整手段の動作を制御する制御手段と、を有する構成とすることで、上記目的を達成する。
2011070634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、前記車体を支持し、接地面と接触するタイヤとを有する車両の動作を制御する車両制御装置であって、
前記車体の左右の振動に影響を与える運転条件を検出する運転条件検出手段と、
前記車両のサスペンションジオメトリーを調整するサスジオメトリ調整手段と、
前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、サスジオメトリ調整手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記サスジオメトリ調整手段は、車体とタイヤと間の高さを調整する車高調整手段であることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、予め算出したサスペンションジオメトリーの制御量と検出結果との関係を記憶しており、前記関係と、前記検出結果に基づいて、前記制御量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記運転条件毎に、前記車体タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車体のサスペンションジオメトリーの条件を記憶しており、
前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、前記車体タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車体のサスペンションジオメトリーの条件となるように、サスジオメトリ調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項５】
車体と、前記車体を支持し、接地面と接触するタイヤとを有する車両の動作を制御する車両制御装置であって、
前記車体の左右の振動に影響を与える運転条件を検出する運転条件検出手段と、
前記車両のステアリングギヤ比を調整するステアリングギヤ比調整手段と、
前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、ステアリングギヤ比調整手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする車両制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、予め算出したステアリングギヤ比の制御量と検出結果との関係を記憶しており、前記関係と、前記検出結果に基づいて、前記制御量を算出することを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記運転条件毎に、前記車体タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記ステアリングギヤ比の条件を記憶しており、
前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、前記車体タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車体のステアリングギヤ比となるように、ステアリングギヤ比調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項５または６に記載の車両制御装置。
【請求項８】
前記運転条件検出手段は、車速を検出する手段であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項９】
前記運転条件検出手段は、上下方向の共振周波数を検出する手段であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項１０】
前記運転条件検出手段は、走行する路面の状態を検出する手段であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項１１】
前記車体の左右の振動は、前記路面から前記タイヤに作用する力に起因して発生する振動であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特に車体の挙動を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両では、走行時にばね下が振動し、いわゆるブルブル振動が発生する。このブルブル振動を抑制する装置として、特許文献１には、ショックアブソーバの減衰係数とばね上の上下加速度との関係、および、ショックアブソーバの減衰係数とばね上の前後加速度との関係から、ばね上上下加速度とばね上前後加速度のベクトルの和が最小となる特定減衰係数Ｃｔを予め計算して記憶しておく。ばね下共振周波数帯域の振動が閾値を上回った場合、ショックアブソーバの減衰係数を特定減衰係数Ｃｔに設定する減衰力制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３７５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、上下振動に加え、前後方向（走行方向に平行な方向）の振動も抑制することができる。しかしながら、振動は、左右方向（走行方向に直交する方向）にも発生する。左右方向の振動が発生した場合も乗り心地が悪くなるという問題がある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両への乗り心地を向上させることができる車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体を支持し、接地面と接触するタイヤとを有する車両の動作を制御する車両制御装置であって、前記車体の左右の振動に影響を与える運転条件を検出する運転条件検出手段と、前記車両のサスペンションジオメトリーを調整するサスジオメトリ調整手段と、前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、サスジオメトリ調整手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。【０００７】
ここで、前記サスジオメトリ調整手段は、車体とタイヤと間の高さを調整する車高調整手段であることが好ましい。【０００８】
また、前記制御手段は、予め算出したサスペンションジオメトリーの制御量と検出結果との関係を記憶しており、前記関係と、前記検出結果に基づいて、前記制御量を算出することが好ましい。【０００９】
ここで、前記制御手段は、前記運転条件毎に、前記車体タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車体のサスペンションジオメトリーの条件を記憶しており、前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、前記車体タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車体のサスペンションジオメトリーの条件となるように、サスジオメトリ調整手段の動作を制御することが好ましい。【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体を支持し、接地面と接触するタイヤとを有する車両の動作を制御する車両制御装置であって、前記車体の左右の振動に影響を与える運転条件を検出する運転条件検出手段と、前記車両のステアリングギヤ比を調整するステアリングギヤ比調整手段と、前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、ステアリングギヤ比調整手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。【００１１】
ここで、前記制御手段は、予め算出したステアリングギヤ比の制御量と検出結果との関係を記憶しており、前記関係と、前記検出結果に基づいて、前記制御量を算出することが好ましい。【００１２】
また、前記制御手段は、前記運転条件毎に、前記車体タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記ステアリングギヤ比の条件を記憶しており、前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、前記車体タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車体のステアリングギヤ比となるように、ステアリングギヤ比調整手段の動作を制御することが好ましい。【００１３】
また、前記運転条件検出手段は、車速を検出する手段であることが好ましい。【００１４】
また、前記運転条件検出手段は、上下方向の共振周波数を検出する手段であることが好ましい。【００１５】
また、前記運転条件検出手段は、走行する路面の状態を検出する手段であることが好ましい。【００１６】
また、前記車体の左右の振動は、前記路面から前記タイヤに作用する力に起因して発生する振動であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる車両制御装置は、車体の振動を抑制することができ、乗り心地を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、車両制御装置を有する車両の一実施例の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す車両の概略構成をより詳細に示す平面図である。
【図３】図３は、タイヤの接地面に作用する力及び重心に作用する力を説明するための説明図である。
【図４】図４は、タイヤの位置と、角度との関係を示す説明図である。
【図５】図５は、左右方向に働く力と車速との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、角度と車高との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、車高と車速との関係を算出した結果を示すグラフである。
【図８】図８は、車高と振動との関係を計測した結果を示すグラフである。
【図９】図９は、左右方向に働く力とばね下の上下方向共振周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、車高とばね下の上下方向共振周波数との関係を算出した結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、左右方向に働く力とタイヤコーナリングパワーとの関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、車高とタイヤコーナリングパワーとの関係を算出した結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、左右方向に働く力と車速との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、角度とステアリングギヤ比との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、ステアリングギヤ比と車速との関係を算出した結果を示すグラフである。
【図１６】図１６は、左右方向に働く力とばね下の上下方向共振周波数の関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、ステアリングギヤ比とばね下の上下方向共振周波数との関係を算出した結果を示すグラフである。
【図１８】図１８は、左右方向に働く力とタイヤコーナリングパワーの関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は、ステアリングギヤ比とタイヤコーナリングパワーとの関係を算出した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる車両制御装置について、実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本実施例にかかる車両制御装置を有する車両の一実施例の概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す車両の概略構成をより詳細に示す平面図である。図１及び図２に示すように、車両１は、２つのタイヤ２と、２つのタイヤ３、ステアリング４、ＥＣＵ５、及び車体９と、車両制御装置１０とを有する。また、車両制御装置１０は、制御手段３０と、サスペンション３１、３２、３３、３４と、エアコンプレッサ３５と、ステアリングギヤ比調整手段（以下、単に「ギヤ比調整手段」という。）３６と、レゾルバ４０Ｒ、４０Ｌ、４１Ｒ、４１Ｌと、車速検出センサ４２と、路面状態検出センサ４３と、を有する。なお、車両１は、説明は省略するが、上記構成要素に加え、駆動源、ブレーキ、アクセル、座席等、車両に必要な種々の構成要素を備えている。【００２１】
タイヤ２は、前輪となる２つのタイヤであり、一方のタイヤ２は、サスペンション３１を介して、他方のタイヤ２はサスペンション３２を介して、車体９と連結されている。また、タイヤ３は、後輪となる２つのタイヤであり、一方のタイヤ３はサスペンション３３を介して、他方のタイヤ３はサスペンション３４を介して、車体９と連結されている。また、車両１は、タイヤ２とタイヤ３の少なくとも一方が、駆動源と連結されており、駆動源によりタイヤを回転させることで、路面上を走行する。【００２２】
ステアリング４は、操作者によって走行方向を操作する操作部であり、ステアリング４の操作は、タイヤ２に伝達される。具体的には、ステアリング４が回転されると、タイヤ２の角度が変化し、車両１の走行方向が切り替えられる。ここで、車両１は、ステアリング４と、タイヤ２との間にギヤ比調整手段３６が配置されており、ステアリング４から入力された力、回転角をギヤ比調整手段３６で増幅させて、タイヤ２に伝達するパワーステアリング機構である。なお、ギヤ比調整手段３６については、後ほど説明する。【００２３】
ＥＣＵ５は、車両の各部の動作を制御する電子制御ユニットであり、後述する車両制御装置１０の制御手段３０を備えている。ＥＣＵ５は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を備えている。また、車体９は、操作者や乗客が座る筐体いわゆるボディーであり、車両制御手段１０のサスペンション３１、３２、３３、３４を介して、タイヤ２、３に支持されている。【００２４】
次に、車両制御装置１０を構成する各部について説明する。制御手段３０は、ＥＣＵ５に内蔵されており、レゾルバ４０Ｒ、４０Ｌ、４１Ｒ、４１Ｌ、車速検出センサ４２、路面状態検出センサ４３での検出結果に基づいて、サスペンション３１、３２、３３、３４、エアコンプレッサ３５、ギヤ比調整手段３６の動作を制御する。【００２５】
サスペンション３１、３２、３３、３４は、配置位置、連結しているタイヤが異なる点を除いて、基本的構成は、同様であるので、代表してサスペンション３１の構成を説明する。サスペンション３１は、弾性体（例えばばね）と減衰力発生手段（例えばダンパー）とで構成され、タイヤ２と車体９との間に取り付けられて、タイヤ２を介して車体９へ入力される路面からの衝撃を緩衝する。【００２６】
エアコンプレッサ３５は、サスペンション３１、３２、３３、３４と接続されており、サスペンション３１、３２、３３、３４内に空気を供給する。また、エアコンプレッサ３５とサスペンション３１とを接続している配管には、バルブＶ１が配置され、エアコンプレッサ３５とサスペンション３２とを接続している配管には、バルブＶ２が配置され、エアコンプレッサ３５とサスペンション３３とを接続している配管には、バルブＶ３が配置され、エアコンプレッサ３５とサスペンション３４とを接続している配管には、バルブＶ４が配置されている。バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の開閉を調整することで、サスペンション３１、３２、３３、３４に供給する空気圧を調整することができる。【００２７】
本実施例では、サスペンション３１、３２、３３、３４とエアコンプレッサ３５と、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４とで車高調整手段が構成される。これにより、制御手段３０によりサスペンション３１、３２、３３、３４に供給する空気圧を調整することで、サスペンション３１、３２、３３、３４の全長を変化させて、車体９の車高を調整することができる。【００２８】
ギヤ比調整手段３６は、ステアリング４に入力された力をタイヤ２に伝達するギヤ比を調整する機構である。ギヤ比調整手段３６は、モータと減速機とを組み合わせて構成され、ギヤ比をリニアに変更することができる、いわゆるギヤ比可変ステアリング（ＶＧＲＳ（Variable  Gear  Ratio  Steering））方式のパワーステアリング機構を用いている。【００２９】
レゾルバ４０Ｒ、４０Ｌ、４１Ｒ、４１Ｌは、タイヤ（車輪）の回転速度を計測するセンサである。レゾルバ４０Ｒは、一方のタイヤ２の回転速度を計測し、レゾルバ４０Ｌは、他方のタイヤ２の回転速度を計測し、レゾルバ４１Ｒは、一方のタイヤ３の回転速度を計測し、レゾルバ４１Ｌは、他方のタイヤ３の回転速度を計測する。レゾルバ４０Ｒ、４０Ｌ、４１Ｒ、４１Ｌは、計測結果を制御手段３０に送る。【００３０】
ここで、制御手段３０は、レゾルバ４０Ｒ、４０Ｌ、４１Ｒ、４１Ｌの検出結果に基づいて、車体９が振動しているか、具体的には、車体９とタイヤ２、３との間で左右方向の振動が発生しているかを検出することができる。ここで、左右方向とは、一方のタイヤ２と他方のタイヤ３とを結んだ直線と平行な方向であり、路面に平行で、かつ、車両の走行方向に直交する方向である。また、車体の左右の振動は、走行時等に、路面からタイヤに作用する力（つまり、路面入力）等に起因して発生する。【００３１】
また、制御手段３０は、レゾルバで検出されたタイヤの回転速度の計測結果に基づいて、ばね下共振周波数を算出する。つまり、車両制御装置１０は、レゾルバ４０Ｒ、４０Ｌ、４１Ｒ、４１Ｌと制御手段３０の演算機能との組み合わせが、ばね下共振周波数検出センサとなる。ここで、ばね下共振周波数とは、タイヤ（車輪）と車体との間で発生する振動の共振周波数であり、上下方向の振動の共振周波数を検出する。【００３２】
車速検出センサ４２は、車両１の走行速度を検出するセンサである。なお、車速検出センサ４２は、独立して車速を検出するセンサを設けてもよいが、レゾルバ４０Ｒ、４０Ｌ、４１Ｒ、４１Ｌの検出値に基づいて車両１の走行速度を検出するセンサを設けてもよい。つまり、レゾルバの計測結果に基づいて、走行速度を検出する演算装置をセンサとして設けてもよい。【００３３】
路面状態検出センサ４３は、車両１が走行している路面の状態を検出する検出センサである。なお、路面状態検出センサ４３としては、雨が降っているか否かを判定するセンサがある。具体的には、ワイパが動作しているかを検出するセンサを用いることができる。なお、路面状態検出センサ４３としては、路面とタイヤとの摩擦係数を検出または推定することができるセンサであればよく、種々のセンサを用いることができる。車両制御装置１０は、以上のような構成である。【００３４】
次に、車両制御装置１０の動作について説明する。ここで、図３は、タイヤの接地面に作用する力及び重心に作用する力を説明するための説明図であり、図４は、タイヤの位置と、角度との関係を示す説明図である。ここで、図４では、横軸を支持点からの長さとし縦軸を基準地点との高さの差としている。なお、支持点とはタイヤを支持している点からの距離である。なお、以下では、一方のタイヤ２を例として説明する。【００３５】
まず、図３に示すように車両が左右方向に振動する場合に、タイヤ２に作用する左右方向の力をモデル化すると、タイヤ２がサスペンション３１により支持されていることで作用する力と、タイヤ２が接地面６２に接触することで作用する力とに分けられる。ここで、本実施例では、タイヤ２がサスペンション３１により支持されていることで作用する力を力ＦＩとし、タイヤ２と接地面６２との間に作用する力を力ＦＪとする。なお、力ＦＩは、タイヤ２の重心に作用する力に置き換えることができる。【００３６】
ここで、重心６０（Ｉ点）には、ばね下質量と振動に比例する力（つまり、慣性力）が作用し、接地面６２との接地点（接触点、Ｊ点）では、横滑りの力（摩擦力）、具体的には、タイヤの横ばねと、コーナリングフォースが作用する。また、これらの力は、接地面６２に垂直な方向から一定角度傾斜した方向に働く。具体的には、ＦＩの作用点では、角度γＩ傾斜し、ＦＪの作用点では、角度γＪ傾斜している。なお、図４に示すように、角度γＩと、角度γＪとは、車高によって角度が変化する。具体的には、車高が高くなる、つまりサスペンションが伸びてタイヤと車体との間隔が広くなる（図４中マイナス方向に移動する）と、角度γＩと角度γＪは、大きくなる。また、車高が低くなる、つまりサスペンションが縮んで、タイヤと車体との間隔が狭くなる（図４中プラス方向に移動する）と、角度γＩと角度γＪは、小さくなる。【００３７】
以上の関係から、ばね下質量をｍとし、タイヤ横ばね定数をＫとし、コーナリングパワーをＰとし、車速をＵとし、左右方向の角速度をω（周波数×２π）とし、基準点を基準とした車高をＺとすると、力ＦＩと力ＦＪとは、下記式１のように表すことができる。
【数１】
2011070634.tif 000003
【００３８】
また、標準車高の角度を角度γＩ０と角度γＪ０とすると、車高ＺＡにおける角度γＩと角度γＪとは、下記式２のように表すことができる。
【数２】
2011070634.tif 000004
【００３９】
ここで、式１において、力ＦＩの式のγＩの項と、力ＦＪの式のγＪの項とが等しい関係となると、タイヤ２に作用する左右方向の力を相殺し、車両１及び車体９を左右方向に振動させる力を低減することができる。具体的には、下記式３の関係を満たすことで左右方向の振動を抑制することができる。
【数３】
2011070634.tif 000005
【００４０】
上記式３に、式２を代入すると下記式４となる。
【数４】
2011070634.tif 000006
【００４１】
さらに、上記式４を展開して、左辺がＺＡのみとなる式とすると下記式５となる。
【数５】
2011070634.tif 000007
【００４２】
本実施例の車両制御装置１０は、検出結果に基づいて、上記式５を満たすように車高ＺＡを制御する。以下、図５から図７を用いて、車速検出センサ４２の検出結果に基づいて、車高を調整する一例を説明する。図５は、左右方向に働く力と車速との関係を示すグラフであり、図６は、角度と車高との関係を示すグラフであり、図７は、車高と車速との関係を算出した結果を示すグラフである。ここで、図５及び図６は、実験、計測、演算により予め導き出されている関係である。また、左右力とは、Ｊ点、Ｉ点で左右方向に作用する力であり、左右変位とは、Ｊ点、Ｉ点における左右方向の変位量である。また、図５は、横軸を車速（ｋｍ／ｈ）とし、縦軸を左右力／左右変位（Ｎ／ｍｍ）及びＩ点左右力／Ｊ点左右力とし、図６は、横軸を車高（ｍｍ）とし、縦軸を角度及びγＪ／γＩとした。なお、車高は、基準高さに対する差とした。【００４３】
図５に示すように、Ｉ点における左右力／左右変位、Ｊ点における左右力／左右変位は、車速によって変化する。これにより、Ｉ点左右力／Ｊ点左右力も車速によって変化する。本実施例では、車速が大きくなるほど、Ｉ点左右力／Ｊ点左右力も大きくなる。また、図６に示すように、角度γＩと、角度γＪとは、車高によって変化し、角度γＪ／角度γＩも車高によって変化する。具体的には、車高が高くなる、つまり、リバウンド方向（マイナス方向）に変化すると、角度γＪ／角度γＩの値は小さくなり、車高が低くなる、つまり、バウンド方向（プラス方向）に変化すると、角度γＪ／角度γＩの値は大きくなる。【００４４】
以上、上記式５及び図５及び図６の算出結果に基づいて、車速と車高との関係を算出すると、図７に示す関係となる。ここで、図７は、車高と車速との関係を算出した結果を示すグラフである。図７は、横軸を車速（ｋｍ／ｈ）とし、縦軸を車高（ｍｍ）とした。車両１は、車高と車速とが図７に示す関係を満たす状態で走行している場合は、左右方向の振動を抑制することができる。【００４５】
制御手段３０は、図７に示す関係をグラフ、マップとして記憶しており、車速検出センサ４２により検出した車速と記憶している関係から、適切な車高を算出し、算出した車高となるように、エアコンプレッサ３５から供給する空気圧、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の開閉を切り替えて、サスペンション３１、３２、３３、３４を制御する。【００４６】
一例としては、車両制御装置１０は、車速検出センサ４２で検出した結果、車速が上昇していることを検出したら、車高を低くする。つまり、直前に条件を検出した際の車速よりも高い速度となっていたら、その速度変化に対応して、マップから適正な車高を算出し、車高を算出した車高とする。このように、車両制御装置１０は、図７に示す関係に基づいて、速度が速くなるほど、車高を低くし、速度が遅くなるほど、車高を高くする。なお、車両制御装置１０は、車速検出センサ４２の検出結果に基づいた車高の調整を一定時間間隔で行っても、常時行うようにしても、車速が一定以上変化した場合に行うようにしてもよい。【００４７】
これにより、車両１を適正な車高とすることができ、左右方向の振動を抑制することができ、いわゆる左右方向のブルブル振動を低減することができる。ブルブル振動を抑制できることで、車両の乗り心地をより快適にすることができる。【００４８】
ここで、図８は、車高と振動との関係を計測した結果を示すグラフである。なお、図８は、横軸を周波数（Ｈｚ）、縦軸を左右加速度（（ｍ／ｓ２）２／Ｈｚ）とした。図８に示すグラフでは、２つの異なる車高について、振動を計測し、振動を周波数解析した計算結果である。なお、２つの異なる車高とは、本実施例の車両制御装置１０により車高を制御した場合の車高と、車高を制御していない車高である。図８にグラフで示すように、車両１は、車高によって、振動の大きさが大きく変化し、適切な車高とすることで、左右方向の加速度を１０ｄＢ程度低減することができる。ここで、上記実施例では、車速に基づいて、車高を調整したが、これに限定されず、式５を構成する他のパラメータに基づいて、車高を調整してもよい。【００４９】
なお、車両制御装置１０は、車高を検出する車高センサを設け、車高が何センチであるか、車高が設定した車高となっているか等を検出し、その検出結果に基づいて、車高を調整することが好ましい。このように車高センサを設け、検出結果に基づいて車高を調整することで、車高をより適切に制御することができる。【００５０】
また上記実施例では、空気圧でサスペンションの高さを変え、車高を調整する機構としたが、これには限定されない。サスペンションの高さを油圧により変える装置としてもよい。またサスペンション以外の機構で車高を調整する機構も用いることができる。
【実施例２】
【００５１】
以下、図９及び図１０を用いて、実施例２について説明する。なお、実施例２は、ばね下共振周波数の測定結果に基づいて、車高を調整する例である。ここで、図９は、左右方向に働く力とばね下の上下方向の共振周波数との関係を示すグラフであり、図１０は、車高とばね下の上下方向の共振周波数との関係を算出した結果を示すグラフである。ここで、図９は、横軸をばね下共振周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を左右力／左右変位（Ｎ／ｍｍ）及びＩ点左右力／Ｊ点左右力とし、図１０は、横軸をばね下共振周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を車高（ｍｍ）とした。【００５２】
図９に示すように、Ｉ点における左右力／左右変位、Ｊ点における左右力／左右変位は、ばね下共振周波数によっても変化する。これにより、Ｉ点左右力／Ｊ点左右力もばね下共振周波数によって変化する。本実施例では、ばね下共振周波数が大きくなるほど、Ｉ点左右力／Ｊ点左右力も大きくなる。【００５３】
次に、式５及び図９及び上述した図６の算出結果に基づいて、ばね下共振周波数と車高との関係を算出すると、図１０に示す関係となる。車両１は、車高とばね下共振周波数とが図１０に示す関係を満たす状態で走行している場合は、左右方向の振動を抑制することができる。【００５４】
本実施例において、制御手段３０は、図１０に示す関係をグラフ、マップとして記憶しており、レゾルバの検出結果に基づいて算出したばね下共振周波数と記憶している関係から、適切な車高を算出し、算出した車高となるように、エアコンプレッサ３５から供給する空気圧、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の開閉を切り替えて、サスペンション３１、３２、３３、３４を制御する。【００５５】
一例としては、車両制御装置１０は、ばね下共振周波数が上昇していることを検出したら、車高を低くする。つまり、直前に条件を検出した際のばね下共振周波数よりも高い周波数となっていたら、その周波数変化に対応して、マップから適正な車高を算出し、車高を算出した車高とする。このように、車両制御装置１０は、図１０に示す関係に基づいて、ばね下共振周波数が大きくなるほど、車高を低くし、ばね下共振周波数が小さくなるほど、車高を高くする。なお、車両制御装置１０は、ばね下共振周波数の検出結果に基づいた車高の調整を一定時間間隔で行っても、常時行うようにしても、ばね下共振周波数が一定以上変化した場合に行うようにしてもよい。【００５６】
このように、ばね下共振周波数の検出結果に基づいて、車高を調整することでも、車両１を適正な車高とすることができ、左右方向の振動を抑制することができ、いわゆる左右方向のブルブル振動を低減することができる。ブルブル振動を抑制できることで、車両の乗り心地をより快適にすることができる。【００５７】
また、ばね下共振周波数の検出方法は、本実施例に限定されず、レゾルバで検出した車輪速度以外の計測結果から検出してもよい。例えば、ばね下の振動を直接検出するセンサを設け、その検出結果からばね下共振周波数を検出してもよい。また、ばね下共振周波数に影響を与える条件（タイヤ圧力、サスペンションの弾性力等）を検出し、その条件に基づいてばね下共振周波数を検出してもよい。
【実施例３】
【００５８】
以下、図１１及び図１２を用いて、実施例３について説明する。なお、実施例３は、タイヤコーナリングパワー（以下「タイヤＣＰ」ともいう。）の測定結果に基づいて、車高を調整する例である。ここで、図１１は、左右方向に働く力とタイヤコーナリングパワーとの関係を示すグラフであり、図１２は、車高とタイヤコーナリングパワーとの関係を算出した結果を示すグラフである。ここで、図１１は、横軸をタイヤＣＰとし、縦軸を左右力／左右変位（Ｎ／ｍｍ）及びＩ点左右力／Ｊ点左右力とし、図１０は、横軸をタイヤＣＰとし、縦軸を車高（ｍｍ）とした。【００５９】
図１１に示すように、Ｉ点における左右力／左右変位、Ｊ点における左右力／左右変位は、タイヤＣＰによっても変化する。これにより、Ｉ点左右力／Ｊ点左右力もタイヤＣＰによって変化する。本実施例では、タイヤＣＰが大きくなるほど、Ｉ点左右力／Ｊ点左右力が小さくなる。【００６０】
以上、式５及び図１１及び上述した図６の算出結果に基づいて、タイヤＣＰと車高との関係を算出すると、図１２に示す関係となる。車両１は、車高とタイヤＣＰとが図１２に示す関係を満たす状態で走行している場合は、左右方向の振動を抑制することができる。【００６１】
本実施例において、制御手段３０は、図１２に示す関係をグラフ、マップとして記憶しており、路面状態検出センサで検出した路面状態からタイヤＣＰを算出し、算出結果と記憶している関係から、適切な車高を算出し、算出した車高となるように、エアコンプレッサ３５から供給する空気圧、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の開閉を切り替えて、サスペンション３１、３２、３３、３４を制御する。【００６２】
一例としては、車両制御装置１０は、タイヤＣＰが上昇していることを検出したら、車高を高くする。つまり、直前に条件を検出した際のタイヤＣＰよりも高いタイヤＣＰとなっていたら、そのタイヤＣＰの変化に対応して、マップから適正な車高を算出し、車高を算出した車高とする。このように、車両制御装置１０は、図１２に示す関係に基づいて、タイヤＣＰが大きくなるほど、車高を高くし、タイヤＣＰが小さくなるほど、車高を低くする。なお、車両制御装置１０は、タイヤＣＰの検出結果に基づいた車高の調整を一定時間間隔で行っても、常時行うようにしても、タイヤＣＰが一定以上変化した場合に行うようにしてもよい。【００６３】
このように、タイヤＣＰの検出結果に基づいて、車高を調整することでも、車両１を適正な車高とすることができ、左右方向の振動を抑制することができ、いわゆる左右方向のブルブル振動を低減することができる。ブルブル振動を抑制できることで、車両の乗り心地をより快適にすることができる。【００６４】
なお、路面状態がぬれているか否かのみである場合は、夫々の検出結果に対応するタイヤＣＰを予め設定しておき、そのタイヤＣＰに基づいて算出される車高に調整すればよい。また、車高の制御は、検出結果に対応してリニアに変化させることに限定されない。例えば、検出結果の数値の一定の範囲毎に車高の値を設定するようにしてもよい。つまり、車高を段階的に調整するようにしてもよい。
【実施例４】
【００６５】
以下、図１３から図１５を用いて、実施例４について説明する。ここで、実施例１では、車速の計測結果に基づいて車高を調整したが、本実施例では、車速の計測結果に基づいてステアリングギヤ比を調整する。【００６６】
ここで、ステアリングギヤ比とコーナリングパワーとの関係は、下記式６として表すことができる。なお、式６において、Ｎは、ステアリングギヤ比であり、Ｐは、コーナリングパワーであり、Ｐ０は、タイヤ単体のコーナリングパワーであり、Ｋθは、ステアリングのねじり剛性であり、Ｌは、キャスタートレールとニューマティックトレールの和である。
【数６】
2011070634.tif 000008
【００６７】
上記式６に示すように、ステアリングギヤ比を変化させることで操舵のためにタイヤと連結している部分の抵抗が変化する。この変化に応じて、タイヤコーナリングパワーも変化する。次に、式６を上述した式３に代入すると、式７となる。
【数７】
2011070634.tif 000009
【００６８】
さらに、上記式７を展開して、左辺がＮ２のみとなる式とすると下記式８となる。
【数８】
2011070634.tif 000010
【００６９】
本実施例の車両制御装置１０は、検出結果に基づいて、上記式８を満たすようにステアリングギヤ比を制御する。以下、図１３から図１５を用いて、具体的に説明する。図１３は、左右方向に働く力と車速との関係を示すグラフであり、図１４は、角度とステアリングギヤ比との関係を示すグラフであり、図１５は、ステアリングギヤ比と車速との関係を算出した結果を示すグラフである。ここで、図１３から図１５は、実験、計測、演算により予め導
き出されている関係である。図１３は、横軸を車速（ｋｍ／ｈ）とし、縦軸を左右力／左右変位（Ｎ／ｍｍ）及び理想ＣＰ増幅率とし、図１４は、横軸をステアリングギヤ比とし、縦軸をＣＰ増幅率とした。また、図１５は、横軸を車速（ｋｍ／ｈ）とし、縦軸をステアリングギヤ比とした。【００７０】
図１３に示すように、Ｉ点における左右力／左右変位、Ｊ点における左右力／左右変位は、車速によって変化する。また、Ｊ点における理想左右力／左右変位も車速によって変化する。これにより、理想ＣＰ増幅率も車速によって変化する。ここで、理想ＣＰ増幅率とは、左右方向の振動を適切に抑制することができるＣＰ増幅率である。本実施例では、車速が大きくなるほど、理想ＣＰ増幅率も大きくなる。また、図１４に示すように、ＣＰ増幅率は、ステアリングギヤ比によって変化する。具体的には、ステアリングギヤ比が大きくなると、ＣＰ増幅率も大きくなり、ステアリングギヤ比が小さくなると、ＣＰ増幅率も小さくなる。【００７１】
以上、上記式８及び図１３及び図１４の算出結果に基づいて、車速とステアリングギヤ比との関係を算出すると、図１５に示す関係となる。車両１は、ステアリングギヤ比と車速とが図１５に示す関係を満たす状態で走行している場合は、左右方向の振動を抑制することができる。【００７２】
制御手段３０は、図１５に示す関係をグラフ、マップとして記憶しており、車速検出センサ４２により検出した車速と記憶している関係から、適切なステアリングギヤ比を算出し、算出したギヤ比となるようにステアリングギヤ比を、ギヤ比調整手段３６により調整する。【００７３】
一例としては、車両制御装置１０は、車速検出センサ４２で検出した結果、車速が上昇していることを検出したら、ステアリングギヤ比を高くする。つまり、直前に条件を検出した際の車速よりも高い速度となっていたら、その速度変化に対応して、マップから適正なステアリングギヤ比を算出し、ステアリングギヤ比を算出したステアリングギヤ比とする。このように、車両制御装置１０は、図１５に示す関係に基づいて、速度が速くなるほど、ステアリングギヤ比を高くし、速度が遅くなるほど、ステアリングギヤ比を低くする。なお、車両制御装置１０は、車速検出センサ４２の検出結果に基づいたステアリングギヤ比の調整を一定時間間隔で行っても、常時行うようにしても、車速が一定以上変化した場合に行うようにしてもよい。【００７４】
これにより、車両１を適正なステアリングギヤ比とし、タイヤコーナリングパワーを適正にすることができる。タイヤコーナリングパワーを適正にできることで、上記式７の関係を満足させ、左右方向に働く力を相殺することができ、左右方向の振動を抑制することができ、いわゆる左右方向のブルブル振動を低減することができる。ブルブル振動を抑制できることで、車両の乗り心地をより快適にすることができる。
【実施例５】
【００７５】
以下、図１６及び図１７を用いて、実施例５について説明する。なお、実施例５は、ばね下共振周波数の測定結果に基づいて、ステアリングギヤ比を調整する例である。ここで、図１６は、左右方向に働く力とばね下の上下方向の共振周波数の関係を示すグラフであり、図１７は、ステアリングギヤ比とばね下の上下方向の共振周波数との関係を算出した結果を示すグラフである。図１６は、横軸をばね下共振周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を左右力／左右変位（Ｎ／ｍｍ）及び理想ＣＰ増幅率とし、図１７は、横軸をばね下共振周波数（Ｈｚ）とし、縦軸をステアリングギヤ比とした。【００７６】
図１６に示すように、Ｉ点における左右力／左右変位、Ｊ点における左右力／左右変位、Ｊ点における理想左右力／左右変位は、ばね下共振周波数によっても変化する。これにより、理想ＣＰ増幅率もばね下共振周波数によって変化する。本実施例では、ばね下共振周波数が大きくなるほど、理想ＣＰ増幅率も大きくなる。【００７７】
以上、式８及び図１６及び上述した図１４の算出結果に基づいて、ばね下共振周波数とステアリングギヤ比との関係を算出すると、図１７に示す関係となる。車両１は、ステアリングギヤ比とばね下共振周波数とが図１７に示す関係を満たす状態で走行している場合は、左右方向の振動を抑制することができる。【００７８】
本実施例において、制御手段３０は、図１７に示す関係をグラフ、マップとして記憶しており、レゾルバの検出結果に基づいて算出したばね下共振周波数と記憶している関係から、適切なステアリングギヤ比を算出し、算出したステアリングギヤ比となるように、ギヤ比調整手段３６により調整する。【００７９】
一例としては、車両制御装置１０は、ばね下共振周波数が上昇していることを検出したら、ステアリングギヤ比を高くする。つまり、直前に条件を検出した際のばね下共振周波数よりも高い周波数となっていたら、その周波数変化に対応して、マップから適正なステアリングギヤ比を算出し、ステアリングギヤ比を算出したステアリングギヤ比とする。このように、車両制御装置１０は、図１７に示す関係に基づいて、ばね下共振周波数が大きくなるほど、ステアリングギヤ比を高くし、ばね下共振周波数が小さくなるほど、ステアリングギヤ比を低くする。なお、車両制御装置１０は、ばね下共振周波数の検出結果に基づいたステアリングギヤ比の調整を一定時間間隔で行っても、常時行うようにしても、ばね下共振周波数が一定以上変化した場合に行うようにしてもよい。【００８０】
このように、ばね下共振周波数の検出結果に基づいて、ステアリングギヤ比を調整することでも、車両１を適正なステアリングギヤ比とすることができ、左右方向の振動を抑制することができ、いわゆる左右方向のブルブル振動を低減することができる。ブルブル振動を抑制できることで、車両の乗り心地をより快適にすることができる。
【実施例６】
【００８１】
以下、図１８及び図１９を用いて、実施例６について説明する。なお、実施例６は、タイヤコーナリングパワーの測定結果に基づいて、ステアリングギヤ比を調整する例である。ここで、図１８は、左右方向に働く力とタイヤコーナリングパワーの関係を示すグラフであり、図１９は、ステアリングギヤ比とタイヤコーナリングパワーとの関係を算出した結果を示すグラフである。図１８は、横軸をタイヤコーナリングパワーとし、縦軸を左右力／左右変位（Ｎ／ｍｍ）及び理想ＣＰ増幅率とし、図１９は、横軸をタイヤコーナリングパワーとし、縦軸をステアリングギヤ比とした。なお、図１８及び図１９の横軸のタイヤコーナリングパワーは、上述した式６のタイヤ単体のコーナリングパワーである。【００８２】
図１８に示すように、Ｉ点における左右力／左右変位、Ｊ点における左右力／左右変位、Ｊ点における理想左右力／左右変位は、タイヤコーナリングパワーによっても変化する。これにより、Ｉ理想ＣＰ増幅率もタイヤコーナリングパワーによって変化する。本実施例では、タイヤコーナリングパワーが大きくなるほど、理想ＣＰ増幅率が小さくなる。【００８３】
以上、式８及び図１８及び上述した図１４の算出結果に基づいて、タイヤコーナリングパワーとステアリングギヤ比との関係を算出すると、図１９に示す関係となる。車両１は、ステアリングギヤ比とタイヤコーナリングパワーとが図１９に示す関係を満たす状態で走行している場合は、左右方向の振動を抑制することができる。【００８４】
本実施例において、制御手段３０は、図１９に示す関係をグラフ、マップとして記憶しており、路面状態検出センサで検出した路面状態からタイヤＣＰを算出し、算出結果と記憶している関係から、適切なステアリングギヤ比を算出し、算出したステアリングギヤ比となるように、ギヤ比調整手段３６により調整する。【００８５】
一例としては、車両制御装置１０は、タイヤＣＰが上昇していることを検出したら、ステアリングギヤ比を低くする。つまり、直前に条件を検出した際のタイヤＣＰよりも高いタイヤＣＰとなっていたら、そのタイヤＣＰの変化に対応して、マップから適正なステアリングギヤ比を算出し、ステアリングギヤ比を算出したステアリングギヤ比とする。このように、車両制御装置１０は、図１９に示す関係に基づいて、タイヤＣＰが大きくなるほど、ステアリングギヤ比を低くし、タイヤＣＰが小さくなるほど、ステアリングギヤ比を高くする。なお、車両制御装置１０は、タイヤＣＰの検出結果に基づいたステアリングギヤ比の調整を一定時間間隔で行っても、常時行うようにしても、タイヤＣＰが一定以上変化した場合に行うようにしてもよい。【００８６】
このように、タイヤコーナリングパワーの検出結果に基づいて、ステアリングギヤ比を調整することでも、車両１を適正なステアリングギヤ比とすることができ、左右方向の振動を抑制することができ、いわゆる左右方向のブルブル振動を低減することができる。ブルブル振動を抑制できることで、車両の乗り心地をより快適にすることができる。【００８７】
なお、上記実施例では、いずれも１つのパラメータに基づいて車高またはステアリングギヤ比を調整したが、これに限定されない。複数のパラメータに基づいて、車高を調整してもよいし、複数のパラメータに基づいてステアリングギヤ比を調整してもよい。例えば、上記実施例１から実施例３を組み合わせてもよく、実施例４から実施例６を組み合わせてもよい。また、検出するパラメータ（検出値）は、車体の左右の振動に影響を与える運転条件であればよく、上述した６つの実施例には限定されない。【００８８】
また、上記実施例では、車高またはステアリングギヤ比を制御したが、これに限定されず、上記式３の関係を満たすように調整可能な機構、例えば、車両のサスペンションジオメトリーを調整する調整手段で調整すればよい。つまり、共振周波数や、タイヤコーナリングパワーを変化させる調整手段であれば、制御対象とすることができる。例えば、タイヤの空気圧を調整する機構や、サスペンションの弾性を調整する機構を制御対象とし、各機構により、タイヤの空気圧や、サスペンションの弾性を調整して、共振周波数や、タイヤコーナリングパワーを変化させて、車両のサスペンションジオメトリーを適切な状態にすることで、ブルブル感を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上のように、本発明にかかる車両制御装置は、自動車等の車両に用いるのに有用であり、特に、車両の振動を抑制するのに適している。
【符号の説明】
【００９０】
１  車両
２、３  タイヤ
４  ステアリング
５  ＥＣＵ
９  車体
１０  車両制御装置
３０  制御手段
３１、３２、３３、３４  サスペンション
３５  エアコンプレッサ
３６  ステアリングギヤ比調整手段
４２  車速検出センサ
４３  路面状態検出センサ
４０Ｒ、４０Ｌ、４１Ｒ、４１Ｌ  レゾルバ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４  バルブ
６０  重心
６２  接地面
【図１】
2011070634.tif 000011
【図２】
2011070634.tif 000012
【図３】
2011070634.tif 000013
【図４】
2011070634.tif 000014
【図５】
2011070634.tif 000015
【図６】
2011070634.tif 000016
【図７】
2011070634.tif 000017
【図８】
2011070634.tif 000018
【図９】
2011070634.tif 000019
【図１０】
2011070634.tif 000020
【図１１】
2011070634.tif 000021
【図１２】
2011070634.tif 000022
【図１３】
2011070634.tif 000023
【図１４】
2011070634.tif 000024
【図１５】
2011070634.tif 000025
【図１６】
2011070634.tif 000026
【図１７】
2011070634.tif 000027
【図１８】
2011070634.tif 000028
【図１９】
2011070634.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月22日(2012.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、前記車体を支持し、接地面と接触するタイヤとを有する車両の動作を制御する車両制御装置であって、
前記車体の左右の振動に影響を与える運転条件を検出する運転条件検出手段と、
前記車両のサスペンションジオメトリーを調整するサスジオメトリ調整手段と、
前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、前記車体の左右方向の振動が抑制するように、サスジオメトリ調整手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記運転条件毎に、前記タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車両のサスペンションジオメトリーの条件を記憶しており、
前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、前記タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車両のサスペンションジオメトリーの条件となるように、サスジオメトリ調整手段の動作を制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記サスジオメトリ調整手段は、車体とタイヤと間の高さを調整する車高調整手段であることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、予め算出したサスペンションジオメトリーの制御量と検出結果との関係を記憶しており、前記関係と、前記検出結果に基づいて、前記制御量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
車体と、前記車体を支持し、接地面と接触するタイヤとを有する車両の動作を制御する車両制御装置であって、
前記車体の左右の振動に影響を与える運転条件を検出する運転条件検出手段と、
前記車両のステアリングギヤ比を調整するステアリングギヤ比調整手段と、
前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、前記車体の左右方向の振動が抑制するように、ステアリングギヤ比調整手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記運転条件毎に、前記タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記ステアリングギヤ比の条件を記憶しており、
前記運転条件検出手段の検出結果に基づいて、前記タイヤの重心にかかる左右方向の力と、前記タイヤの前記接地面との接触点にかかる左右方向の力とを相殺する前記車両のステアリングギヤ比となるように、ステアリングギヤ比調整手段の動作を制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、予め算出したステアリングギヤ比の制御量と検出結果との関係を記憶しており、前記関係と、前記検出結果に基づいて、前記制御量を算出することを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記運転条件検出手段は、車速を検出する手段であることを特徴とする請求項１から３、５、６のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項９】
前記運転条件検出手段は、ばね下の上下方向の共振周波数を検出する手段であることを特徴とする請求項１から３、５、６、８のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項１０】
前記運転条件検出手段は、走行する路面の状態を検出する手段であることを特徴とする請求項１から３、５、６、８、９のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項１１】
前記車体の左右の振動は、前記路面から前記タイヤに作用する力に起因して発生する振動であることを特徴とする請求項１からから３、５、６、８から１０のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【国際調査報告】
2011070634.tif 000030
2011070634.tif 000031
2011070634.tif 000032
2011070634.tif 000033
2011070634.tif 000034
2011070634.tif 000035
2011070634.tif 000036
2011070634.tif 000037
2011070634.tif 000038