(57)【要約】【課題】旋回走行時の荷重移動を考慮した適正な限界車速を得る。【解決手段】カーブ抽出部１１は、車両１の走行予定経路を示す走行予定経路情報を取得し、走行予定経路に存在するカーブの旋回半径を、取得した走行予定経路情報から抽出する。荷重推定部１２は、車両１の左右の車輪の各々について、停車中に各車輪に作用する垂直荷重をそれぞれ推定する。限界横加速度演算部１７は、左右の車輪の各々について、横加速度による車幅方向の荷重移動により各車輪に作用する垂直荷重が増減した状態での限界横加速度を、路面から車両１の全体の重心までの高さと、左右の車輪の車輪間距離と、各車輪と路面との間の摩擦係数と、各車輪の上記推定した垂直荷重とを用いて算出する。限界車速演算部１３は、上記算出した左右の各車輪の限界横加速度のうち最小の限界横加速度と上記抽出した旋回半径とを用いて限界車速を算出して出力する。【選択図】図１
2018083449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーブを旋回走行したときに車両に横滑りを発生させない車速の上限値である限界車速を算出するために前記車両に搭載される横滑り限界車速推定装置であって、
前記車両の走行予定経路を示す走行予定経路情報を取得し、前記走行予定経路に存在するカーブの旋回半径を、前記取得した走行予定経路情報から抽出する抽出手段と、
前記車両の左右の車輪の各々について、停車中に各車輪に作用する垂直荷重をそれぞれ推定する荷重推定手段と、
前記左右の車輪の各々について、前記車両に発生する車幅方向の横加速度による車幅方向の荷重移動により各車輪に作用する垂直荷重が増減した状態で各車輪が横滑りしない限界の横加速度である限界横加速度を、路面から前記車両の全体の重心までの高さと、前記左右の車輪の車輪間距離と、各車輪と路面との間の摩擦係数と、各車輪の前記垂直荷重とを用いて算出する限界横加速度演算手段と、
前記左右の各車輪の限界横加速度のうち最小の限界横加速度と前記旋回半径とを用いて前記限界車速を算出する限界車速演算手段と、を備える
ことを特徴とする車両の横滑り限界車速推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の横滑り限界車速推定装置であって、
前記抽出手段は、前記車両が前記カーブに進入して旋回を開始する旋回開始地点を、前記取得した走行予定経路情報から抽出し、
前記限界車速演算手段は、前記車両が前記旋回開始地点を超える前に、前記限界車速を算出して出力する
ことを特徴とする車両の横滑り限界車速推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の横滑り限界車速推定装置を有し、カーブを旋回走行するときの前記車両の横滑りの発生を防止するために前記車両に搭載される横滑り防止装置であって、
前記車両が前記旋回開始地点を超える際の前記車両の走行速度が前記限界車速を超えないように、前記車両が前記旋回開始地点を超える前に、前記車両の制動を制御する制動制御手段に対して強制的な制動制御の開始を指示する制動制御指示手段を備える
ことを特徴とする車両の横滑り防止装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の横滑り防止装置であって、
前記車両を現在の走行速度から前記限界車速まで前記制動手段によって減速するために必要な最短距離である最短制動距離を算出する最短制動距離演算手段を備え、
前記制動制御手段は、前記車両から前記旋回開始地点までの距離が前記最短制動距離となったときに前記制動制御手段に対して強制的な制動制御の開始を指示する
ことを特徴とする車両の横滑り防止装置。
【請求項５】
請求項２に記載の横滑り限界車速推定装置を有し、カーブを旋回走行するときの前記車両の横滑りの発生を防止するために前記車両に搭載される横滑り防止装置であって、
前記車両が前記旋回開始地点を超える前に、前記車両の車速が前記限界車速を超えているか否かを判定し、超えている場合には報知手段に対して所定の報知の実行を指示する報知指示手段を備える
ことを特徴とする車両の横滑り防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーブを旋回走行した際に車両に横滑りを発生させない車速の上限値である限界車速を算出する車両の横滑り限界車速推定装置、及び車両がカーブを通過する際に横滑りが発生することを防止する車両の横滑り防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の運転者のステアリング操作に応じて操舵対象車輪の車輪舵角を制御する操舵制御手段と、少なくとも左右一対の車輪のうちの各車輪の制動力を推定する制動力推定手段と、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、該横加速度検出手段の検出結果に基づき、各車輪に付与される旋回荷重移動に起因する制動力変化を演算し、該制動力変化に基づき、制動力推定手段が推定した各車輪の制動力を補正する制動力補正手段と、該制動力補正手段が補正した各車輪の制動力に基づき、車両の重心回りのモーメントを打ち消すように操舵対象車輪の車輪舵角を設定する車輪舵角設定手段とを備えた車両の操舵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】特許４２８４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、旋回走行する車両には車幅方向の荷重移動が発生し、係る荷重移動により左右の車輪に作用する垂直荷重も停車中に対して増減するため、カーブを旋回走行した際に車両に横滑りを発生させない車速の上限値である限界車速を算出する場合には、荷重移動を考慮することが好ましい、特に、車高が高く、左右の車軸間距離が長く、総重量が重いトラックやバスなどの商用車両では、荷重移動を考慮することが有効である。
【０００５】
これに対し、特許文献１の操舵制御装置は、旋回走行時の荷重移動を考慮して各車輪の制動力を補正することを意図したものであり、荷重移動を考慮して限界車速を算出するものではない。
【０００６】
そこで本発明は、旋回走行時の荷重移動を考慮した適正な限界車速を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、カーブを旋回走行したときに車両に横滑りを発生させない車速の上限値である限界車速を算出するために前記車両に搭載される横滑り限界車速推定装置であって、抽出手段と、荷重推定手段と、限界横加速度演算手段と、限界車速演算手段とを備える。
【０００８】
抽出手段は、車両の走行予定経路を示す走行予定経路情報を取得し、走行予定経路に存在するカーブの旋回半径を、取得した走行予定経路情報から抽出する。荷重推定手段は、車両の左右の車輪の各々について、停車中に各車輪に作用する垂直荷重をそれぞれ推定する。
【０００９】
限界横加速度演算手段は、左右の車輪の各々について、車両に発生する車幅方向の横加速度による車幅方向の荷重移動により各車輪に作用する垂直荷重が増減した状態で各車輪が横滑りしない限界の横加速度である限界横加速度を、路面から車両の全体の重心までの高さと、左右の車輪の車輪間距離と、各車輪と路面との間の摩擦係数と、各車輪の上記推定した垂直荷重とを用いて算出する。限界車速演算手段は、上記算出した左右の各車輪の限界横加速度のうち最小の限界横加速度と上記抽出した旋回半径とを用いて限界車速を算出して出力する。
【００１０】
横滑り限界車速推定装置は、例えば、前記車両の走行予定経路を示す走行予定経路情報を記憶可能なナビゲーション装置と有線又は無線によって通信可能に接続され、ナビゲーション装置から通信によって走行予定経路情報を取得する。ナビゲーション装置は、車両に固定されるタイプであってもよく、運転者等に携帯されるタイプであってもよい。また、荷重推定手段は、例えば、車両の車体を下方から支持する流体サスペンションの流体圧力に基づいて、各車輪に作用する垂直荷重をそれぞれ推定する。
【００１１】
上記構成では、限界横加速度演算手段は、左右の車輪の各々について、車両に発生する車幅方向の横加速度による車幅方向の荷重移動により各車輪に作用する垂直荷重が増減した状態で各車輪が横滑りしない限界の横加速度である限界横加速度を算出し、限界車速演算手段は、限界横加速度演算手段が算出した左右の各車輪の限界横加速度のうち最小の限界横加速度とカーブの旋回半径とを用いて限界車速を算出する。従って、旋回走行時の荷重移動を考慮した適正な限界車速を得ることができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様の横滑り限界車速推定装置であって、抽出手段は、車両がカーブに進入して旋回を開始する旋回開始地点を、取得した走行予定経路情報から抽出する。限界車速演算手段は、車両が旋回開始地点を超える前に、限界車速を算出して出力する。
【００１３】
上記構成では、車両が旋回開始地点を超える前に、限界車速が算出されて出力される。このため、車両がカーブを走行する前（旋回開始地点を超える前）に、限界車速以下に車速を強制的に減速させる処理や、現在の車速が限界車速を超えている場合に運転者に警告する処理等を実行することができ、カーブを旋回走行する車両の横滑りの発生を確実に防止することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第２の態様の横滑り限界車速推定装置を有し、カーブを旋回走行するときの車両の横滑りの発生を防止するために車両に搭載される横滑り防止装置であって、車両が旋回開始地点を超える際の車両の走行速度が限界車速を超えないように、車両が旋回開始地点を超える前に、車両の制動を制御する制動制御手段に対して強制的な制動制御の開始を指示する制動制御指示手段を備える。
【００１５】
上記構成では、車両が旋回開始地点を超える際の車両の走行速度が限界車速を超えないように強制的な制動制御を開始するので、カーブを旋回走行する車両の横滑りの発生を確実に防止することができる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第３の態様の横滑り防止装置であって、車両を現在の走行速度から限界車速まで前記制動手段によって減速するために必要な最短距離である最短制動距離を算出する最短制動距離演算手段を備える。制動制御手段は、車両から旋回開始地点までの距離が最短制動距離となったときに制動手段の制御を開始する。
【００１７】
上記構成では、制動制御手段による強制的な減速制御の開始時期を適切な時期に設定することができる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、第２の態様の横滑り限界車速推定装置を有し、カーブを旋回走行するときの車両の横滑りの発生を防止するために車両に搭載される横滑り防止装置であって、車両が旋回開始地点を超える前に、車両の車速が限界車速を超えているか否かを判定し、超えている場合には報知手段に対して所定の報知の実行を指示する報知指示手段を備える。
【００１９】
上記構成では、運転者は、車両がカーブを走行する前（旋回開始地点を超える前）に、現在の車速が限界車速を超えていることを確実に認識して、車両を減速させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、旋回走行時の荷重移動を考慮した適正な限界車速を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の全体的な構成について示すブロック図である。
【図２】図１に示した車両における、各車輪と流体サスペンションの配置について示す構成図である。
【図３】図１に示した横滑り防止装置の処理について示すフローチャートである。
【図４】図３に示した横滑り防止装置の処理で、横加速度と横滑り角（ａ）、及び限界横加速度と垂直荷重（ｂ）との関係を示すグラフである。
【図５】図３に示した横滑り防止装置の処理で、荷重移動を考慮した各輪ごとの垂直荷重の算出について説明するための図である。
【図６】図３に示した横滑り防止装置の処理で、限界車速の算出について説明するための図である。
【図７】図１に示した車両が、図３のステップＳ１０４〜Ｓ１０５に示した処理を行ってカーブを走行する時の車両の挙動について示す図である。
【図８】本実施形態の横滑り防止装置を備えない車両が、十分な減速ができずに車輪の横滑りを起こした時の車両の挙動について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１に示すように、車両１には、当該車両１の減速制御を行うための横滑り防止装置２、外部（運転者等）から入力された目的地に到着するために車両１が走行すべき経路を演算してその経路を運転者に報知するナビゲーション装置３、サスペンション制御装置４、及び車両１を制動する際に車両１を安全に減速させるブレーキ制御装置（制動制御手段）５が装備されている。車両１の種類は、特に限定されるものではなく、トラック、バス、牽引車等のような大型車両の他、一般乗用車や軽乗用車などであってもよい。
【００２４】
車両１は、ＥＣＵ（Electronic Central Unit）１０を装備する。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とによって構成される。ＣＰＵは、記憶部に記憶されているプログラムを実行する主体である。前述の横滑り防止装置２及びナビゲーション装置３は、ＥＣＵ１０で所定のプログラムが実行されることによって実現される。
【００２５】
横滑り防止装置２を構成するＣＰＵは、カーブ抽出部（抽出手段）１１、荷重推定部（荷重推定手段）１２、限界横加速度演算部（限界横加速度演算手段）１７、限界車速演算部（限界車速演算手段）１３、路面状態取得部１４、減速指令部（制動制御指示手段）１５、及び最短制動距離演算部（最短制動距離演算手段）１６といった各処理部として機能する。カーブ抽出部１１と荷重推定部１２と限界横加速度演算部１７と限界車速演算部１３とは、カーブを旋回走行したときに車両１に横滑りを発生させない車速の上限値である限界車速を算出する横滑り限界車速推定装置６を構成する。また、ＥＣＵ１０の記憶部には、前述の各プログラムやそのプログラムにおける設定値が予め記憶されている他、処理中の一時データなどを記憶する記憶領域も設定されている。なお、横滑り防止装置２には、車両１の現在の速度（車速）が車速センサ（図示省略）から逐次入力される。
【００２６】
ナビゲーション装置３は、一般的な所謂カーナビの動作を行う。すなわち、ユーザが向かおうとする目的地を入力すると、ナビゲーション装置３は、ＧＰＳアンテナ３１を介して取得した車両１の現在位置と、自身に記憶されている地図情報とを利用して、入力された目的地に到達するために走行すべき経路を検索し、その結果をユーザに提示する。以後その経路を、走行予定経路という。
【００２７】
サスペンション制御装置４は、車両１の各々の車輪（タイヤ）２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの近傍にそれぞれ各々１ずつのエアバネ（流体サスペンション）４１，４２，４３，４４を備えた４軸エアサスペンション装置において、それらの各エアバネを制御する動作を行う。エアバネ４１，４２，４３，４４にはそれぞれ、変位を検出する変位センサと、エアバネ内部の内圧（エア圧力、流体圧力）を検出する内圧センサとが備えられている。サスペンション制御装置４はそれらのセンサを介して各エアバネの変位及び内圧を取得して、これを荷重推定部１２に出力する。もちろん、エアバネ４１，４２，４３，４４を、例えば油圧を利用した流体バネに置換して本発明を実施することも可能である。
【００２８】
ブレーキ制御装置５は、各々のブレーキ５１，５２，５３，５４の動作を制御する。すなわち、車両１の車輪２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂには、各々ブレーキ５１，５２，５３，５４が備えられている。ブレーキ制御装置５は、それらのブレーキ５１，５２，５３，５４が各々備えているブレーキシューを油圧によってブレーキドラムもしくはブレーキディスクに押しつけて減速するという一般的なブレーキ動作の制御を行う。この制御は、ユーザがブレーキペダルを踏んだ時にも行われるし、また後述の通り、減速指令部１５からの減速指令によっても行われる。
【００２９】
横滑り防止装置２（横滑り限界車速推定装置６）は、ナビゲーション装置３から走行予定経路についての情報（走行予定経路情報）を通信によって逐次取得する。カーブ抽出部１１は、取得した走行予定経路において車両１が次に通行するカーブの旋回半径及び旋回開始地点を抽出し、抽出した旋回半径及び旋回開始地点を限界車速演算部１３及び減速指令部１５にそれぞれ出力する。
【００３０】
荷重推定部１２は、サスペンション制御装置４を介して、各エアバネ４１，４２，４３，４４のそれぞれの変位及び内圧を取得し、そこから各輪に掛かっている荷重の推定値を算出する。
【００３１】
各エアバネ４１，４２，４３，４４は、それぞれ車輪２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの近傍に配置されているので、算出されたエアバネごとの荷重に、設計もしくは製造段階で予め推定された比率を乗除することによって、各輪に掛かっている荷重（車両１の停車中の荷重）の推定値を算出することが可能である。このように算出された各輪ごとの荷重の推定値は、限界車速演算部１３に出力される。
【００３２】
なお、車軸と車体との間に介在するサスペンションは、エアバネのような流体式のサスペンションに限定されず、リーフサスペンションのような機械式のサスペンションであってもよい。この場合、各車輪に掛かる荷重は、機械式バネのバネ定数を用いることによって推定（算出）可能である。
【００３３】
路面状態取得部１４は、車両１が現在走行中の路面の状態を示す路面状態情報を取得して、その路面状態情報に対応した路面摩擦係数μを限界車速演算部１３に出力する。この路面状態取得部１４は、例えば車両１においてワイパーの動作スイッチ（図示せず）が入っていなければ晴天、動作スイッチが入っていれば雨天、などのようにして路面状態情報を取得することができる。路面状態取得部１４は、例えば晴天であればμ＝約０．８、雨天であればμ＝０．４〜０．６の何れかの値（雨量（例えばワイパーの速度）に応じた所定値）等のように、路面状態情報に対応したμを出力する。
【００３４】
なお、路面状態取得部１４は、ワイパー以外の情報に基づいて路面摩擦係数μを決定してもよい。例えば、車輪（タイヤ）のウェット状態を検出するタイヤセンサからの情報や、路車間通信によって取得した降雨に関する情報や、車載カメラが撮像した画像を解析して得られる降雨に関する情報等に基づいて、路面摩擦係数μを決定してもよい。
【００３５】
限界横加速度演算部１７は、車両１に発生する車幅方向の横加速度による車幅方向の荷重移動により各車輪に作用する垂直荷重が増減した状態で各車輪が横滑りしない限界の横加速度である限界横加速度を、路面から車両１の全体（車体及び積荷）の重心（合成重心点）までの高さと、左右の車輪の車輪間距離と、各輪ごとの荷重の推定値と、路面状態取得部１４によって出力された現在の路面と車輪との間の摩擦係数とから、後述の数式によって算出して出力する。合成重心点の高さは、車両１を代表する値が予め記憶され、左右の車輪間距離は、車両１に固有の値が予め記憶されている。
【００３６】
限界車速演算部１３は、限界横加速度演算部１７によって出力された限界横加速度と、次に通行するカーブの旋回半径とから、後述の数式によって車両１が横滑りを起こさずにカーブを通過できる最大限の速度である限界車速を算出し、算出した限界車速を最短制動距離演算部１６及び減速指令部１５に出力する。
【００３７】
最短制動距離演算部１６は、車両１の現在の走行速度からブレーキ制御装置５によりブレーキ５１，５２，５３，５４を作動させて限界車速まで安全に減速するために必要な距離である最短制動距離を算出し、算出した最短制動距離を減速指令部１５に出力する。
【００３８】
減速指令部１５は、ナビゲーション装置３を介して取得した車両１の現在位置と、車両１が通過する次のカーブの旋回開始地点との間の距離を確認し、この距離が前述の最短制動距離と等しくなった場合であって、その時の車速が限界車速を超えていた場合に、ブレーキ制御装置５に対して減速指令を行う。
【００３９】
以上の各手段の処理（動作）、及び各数値の算出に使用する数式は、後述の図３〜図７を参照してさらに詳細に説明する。
【００４０】
図２は、図１に示した車両１における、各車輪とサスペンションの各エアバネの配置について示す構成図である。図２では、車両１は最も一般的な２軸４輪を備えるものとして記載しているが、車軸及び車輪の数は特にこれに限定されるものではない。すなわち、３軸以上の車軸、あるいは６輪以上の車輪を備えた車両においても、全く同様に適用可能である。
【００４１】
すなわち、車両１は前側と後側に車軸２３及び２４を備え、その各々の左右に１輪ずつの車輪２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂという４輪を備えている。そしてそれら車輪２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの各々がブレーキ５１，５２，５３，５４を備える。
【００４２】
また、４軸エアサスペンション装置のエアバネ４１，４２，４３，４４は車両１の各車輪２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ付近に配置されているので、これらの各エアバネは各車輪に各々対応した位置に配置されたものであると考えることができる。このことを前提として、前述のように算出されたエアバネごとの荷重から各輪ごとの荷重を推定することが可能となっている。
【００４３】
図３は、図１に示した横滑り防止装置２が実行する処理の概略を示すフローチャートである。図３に示す処理は、車両１を停止状態から発進させた時、または車両１がある１つのカーブを通過した直後に開始される。
【００４４】
まず、カーブ抽出部１１が、ナビゲーション装置３に登録されている走行予定経路についての情報を取得し、車両１が次に通行するカーブの旋回半径及び旋回開始地点を抽出し、限界車速演算部１３に出力する（ステップＳ１０１）。
【００４５】
これと並行して、荷重推定部１２が、サスペンション制御装置４を介して、各エアバネ４１，４２，４３，４４のそれぞれの変位及び内圧を取得し、そこから各輪に掛かっている基本荷重の推定値を算出する（ステップＳ１０２）。図３のフローチャートでは、ステップＳ１０１に続いてＳ１０２が実行されるように記載しているが、この順序は逆になってもよいし、また同時でもよい。
【００４６】
各エアバネごとの変位と荷重との間の関係は、通常の利用範囲では一次式に近似することが可能であり、かつその一次式の係数は内圧に応じて決定されることがわかっている。この近似式は、設計段階、あるいは製造段階で行われる試験などによって決定することができる。そのような近似式を用いて、取得された内圧及び変位から、そのエアバネに掛かっている荷重を算出することができる。
【００４７】
そして、算出されたエアバネごとの荷重に、設計もしくは製造段階で予め推定された比率を乗除することによって、各輪に掛かっている垂直荷重の推定値を算出することも可能である。このように算出された各輪ごとの垂直荷重の推定値は、限界車速演算部１３に出力される。なお、車両１が停止せずに走行を継続している場合には積荷の状態（各輪ごとの垂直荷重）が変動する可能性が少ないため、走行継続中は、最初の１回目のみ各輪ごとの垂直荷重を推定し、以後はステップＳ１０２の処理を省略して最初に推定した垂直荷重を繰り返して用いてもよい。
【００４８】
限界横加速度演算部１７は、車両１に発生する車幅方向の横加速度による車幅方向の荷重移動により各車輪に作用する垂直荷重が増減した状態で各車輪が横滑りしない限界の横加速度である限界横加速度を、路面から合成重心点までの高さと、左右の車輪間距離と、各輪ごとの荷重の推定値と、路面状態取得部１４によって出力された現在の路面と車輪との間の摩擦係数とから算出して出力し、限界車速演算部１３は、車両１が横滑りを起こさずにカーブを通過できる最大限の速度である限界車速を、限界横加速度演算部１７によって出力された限界横加速度と、次に通行するカーブの旋回半径とから算出する。（ステップＳ１０３）
以下、限界横加速度及び限界車速の算出に使用される数式について説明する。
【００４９】
図４（ａ）は、図３に示した横滑り防止装置の処理で、横加速度とタイヤの横滑り角の関係について示すグラフである。この曲線は、タイヤにかかる垂直荷重を複数通りに変えて描かれているものであり、タイヤメーカーが製品出荷時の資料として通常公開しているもの、すなわちタイヤの特性から決定されるものである。これらの各曲線のピークとなる点が、限界横加速度である。
【００５０】
図４（ｂ）は、図４（ａ）でピークとなる点における垂直荷重と、その時の横加速度（すなわち限界横加速度）の関係についてプロットし直したグラフである。このグラフは、下記の式（１）に示すように、限界横加速度と垂直荷重の関係は１次式に近似することが可能であることを示している。タイヤの特性から決定されるこの近似式の係数をａ，ｂとする。ＦＺは、その車輪にかかっている垂直荷重である。Ｇy_max(μ=μ０)は、そのタイヤと路面との間の接触が最も良好な状態における、その車輪の限界横加速度である。
【数１】
2018083449.tif 000003
【００５１】
このａ，ｂは、タイヤの特性に応じて実験などから決定することができる定数である。μは摩擦係数であり、μ０はそのタイヤと路面との間の接触が最も良好な状態における摩擦係数である。例えば降雨雪やタイヤの摩耗などによって摩擦力が低下している場合では、式（１）の近似式から相似則によって、その状態に応じた限界横加速度を求めることができる。路面状態取得部１４は、現在の路面の状況に応じた摩擦係数を出力する。
【００５２】
路面状態取得部１４から取得した現在の摩擦係数をμとし、車輪ｉ（＝１〜４の整数）に水平停車中の状態でかかっている荷重をＦZ0iとすると、各輪の限界横加速度Ｇy_max iは、以下の式（２）に示すように求められる。
【数２】
2018083449.tif 000004
【００５３】
ここで、この横加速度によって発生する荷重移動について説明する。図５は、車両１がカーブを旋回することに伴って発生する横加速度による荷重移動を説明するための模式図である。図５において、上下方向は車両１の上下方向であり、左右方向は車両１の車幅方向である。車軸２３の両側には左右の車輪２１ａ及び２１ｂが各々備えられている。図５では、車両１の旋回操舵方向が左側の場合を表示しているが、反対側に操舵する場合も同様である。車軸２４についても、車軸２３と同様に模式化することができ、また３軸以上の車軸を備えた車両についても、同様に模式化することができる。
【００５４】
車両１の合成重心点の高さをＨとし、また車輪２１ａと２１ｂとの車輪間距離をｔｒｄとする。合成重心点の高さＨは、固定値として予め与えておいてもよいし、また推定された各輪ごとの荷重を合計した車両１の総重量に比例する要素を持つ一次関数などによって推定してもよい。左右の車輪間距離ｔｒｄは、車両１の固定値として与えられている。
【００５５】
横加速度Ｇy_max iによって発生する荷重移動量をΔＦZiとすると、車軸２３，２４における釣り合い式は以下の式（３）のようになる。
【数３】
2018083449.tif 000005
【００５６】
荷重移動量ΔＦZiを考慮すると、上記式（２）は、以下に示す式（４）のように書き換えられる。±は、その車軸における左右輪を表す。例えば、車軸２３における例で次の式（４）の中の「±」は、車輪２１ａでは−、車輪２１ｂでは＋となる。すなわち、カーブの旋回操舵方向の内側の輪においてはΔＦZiに相当する分をその輪に掛かる垂直荷重から減算し、外側の輪においては同じ分を加算する。車軸２４においても同様である。また、添え字のｉは、車軸の位置を表す数字であり、２軸の場合には、前軸が１（ΔＦZ１）、後軸が２（ΔＦZ２）となる。
【数４】
2018083449.tif 000006
【００５７】
上記式（３）及び式（４）から、各輪の限界横加速度Ｇy_max iは、以下の式（５）に示すように求められる。
【数５】
2018083449.tif 000007
【００５８】
このＧy_max iを、車両１の全ての車輪について求めて、その中で最小値を、以下の式（６）に示すように、車両１の限界横加速度Ｇy_maxとする。限界横加速度演算部１７は、このＧy_maxを、限界車速演算部１３に出力する。
【数６】
2018083449.tif 000008
【００５９】
一方、図６は、車両１が旋回半径ρのカーブを曲がる際の、車速Ｖと横加速度Ｇyの関係について示す図である。限界車速Ｖmaxと横加速度Ｇy_maxは、一般的な物理特性より、以下の式（７）に示す関係で釣り合う。
【数７】
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【００６０】
よって、カーブ抽出部１１から出力されたカーブの旋回半径をρ、式（１）〜式（７）で算出された限界横加速度をＧy_maxとすると、限界車速Ｖmaxは以下の式（８）で求められる。
【数８】
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【００６１】
式（８）に、式（５）及び式（６）を代入すれば、限界横加速度演算部１７と限界車速演算部１３によって、最終的に限界車速Ｖmaxは以下の式（９）のように求められることとなる。限界車速演算部１３は、この限界車速Ｖmaxを減速指令部１５に出力する。
【数９】
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【００６２】
最短制動距離演算部１６は、車両１の現在の走行速度から限界車速まで安全に減速するために必要な距離である最短制動距離を算出する。現在の走行速度から限界車速に減速するために必要な減速度（マイナス数値の加速度）と、各々のブレーキ５１，５２，５３，５４が発揮しうる設計上の減速度等から、最短制動距離を算出する。この算出については、所謂自動ブレーキに係る技術として公知の技術などを適宜採用することができる。
【００６３】
限界車速演算部１３は、限界車速を減速指令部１５に出力する。最短制動距離演算部１６は、最短制動距離を減速指令部１５に出力する。限界車速演算部１３と最短制動距離演算部１６とを、同一の機能手段によって実現することも、もちろん可能である。
【００６４】
減速指令部１５は、ナビゲーション装置３を介して取得した車両１の現在位置と、車両１が通過する次のカーブの旋回開始地点との間の距離を確認し、現在の車速が前述の限界車速を超えており、且つ旋回開始地点までの距離が前述の最短制動距離と等しくなったか否かを判断する（ステップＳ１０４）。現在の車速が限界車速を超えており、且つ旋回開始地点までの距離が最短制動距離と等しくなった場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ブレーキ制御装置５に対して減速指令を発する（ステップＳ１０５）。ブレーキ制御装置５はその指令に応じて減速し、旋回開始地点を超えるまでに車両１を限界車速まで減速させる。
【００６５】
一方、現在の車速が限界車速未満である場合、又は旋回開始地点までの距離が最短制動距離を超えている場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０５の処理を実行せず、ステップＳ１０１に戻り、処理を継続する。
【００６６】
例えば、車両１が自動車専用道路等を定速（高速）で走行し、その車速が前方のカーブの限界車速を超えている場合、車両１の強制的な減速は、車両１が旋回開始地点を超えるまでの間は開始されず、旋回開始地点を超えた時に開始される。
【００６７】
図７は、図１に示した車両１が、図３のステップＳ１０４〜Ｓ１０５に示した処理を行ってカーブを走行する時の車両１の挙動について示す図である。図７は、車両１の走行予定経路１０１で、次に曲がるべきカーブ１０２に車両１が接近しているという様子を示す平面図であり、ステップＳ１０３（図３参照）までが終了し、ステップＳ１０４の判定が行われている時点を示している。
【００６８】
カーブ１０２の旋回開始地点１０３からの距離が、ステップＳ１０３で算出された最短制動距離１０５と等しくなる地点が、制動開始地点１０４である。ステップＳ１０４の処理では、車両１の現在位置がその制動開始地点１０４を超えたか否かを判定している。超えた場合にステップＳ１０５に進み、ブレーキ制御装置５による減速の動作が、減速指令部１５からの減速指令によって開始される。これによって、車両１が旋回開始地点１０３を超えるまでに、ステップＳ１０３で算出された限界車速まで車両１は減速される。
【００６９】
そして、カーブ１０２を通過し終わったら、横滑り防止装置２は再びステップＳ１０１から処理を繰り返し、次のカーブについて限界車速の算出と減速の制御を行う。以後、この処理は車両１が目的地に到着するまで繰り返される。
【００７０】
本実施形態によれば、車両１がカーブの旋回開始地点を超えるまでに、カーブを安全に通過することができる限界車速まで車両１を減速するので、減速が不十分な状態が生じることなく、車両１はカーブを安全に通過することができる。
【００７１】
すなわち、本実施形態の横滑り防止装置を備えない車両の場合には、十分な減速制御が事前に行われずに車両が限界車速を上回る速度でカーブに進入してしまい、図８に示すように、旋回走行中に車輪の横滑りに起因するプローやスピンが発生する可能性がある。これに対し、本実施形態では、限界車速まで車両１が確実に減速するので、カーブを安全に通過することができる。
【００７２】
また、限界車速の計算は、各エアバネの変位及び内圧を取得し、そこから算出される各輪に掛かっている垂直荷重の推定値に基づいて行われるので、当該車両１の人貨の重量や位置などを含んだ積載状況を反映した限界車速を算出することができる。これに基づいて算出された限界車速まで車両１を減速するので、積載状況等によって特定の車輪において横滑りが発生し易くなっている状態であっても、その状態に基づいた的確な減速が行われ、横滑りの発生を防止することができる。
【００７３】
また、限界横加速度演算部１７は、全ての車輪の各々について、車両１に発生する車幅方向の横加速度による車幅方向の荷重移動により各車輪に作用する垂直荷重が増減した状態で各車輪が横滑りしない限界の横加速度である限界横加速度を算出し、限界車速演算部１３は、限界横加速度演算部１７が算出した全ての車輪の限界横加速度のうち最小の限界横加速度とカーブの旋回半径とを用いて限界車速を算出するので、旋回走行時の荷重移動を考慮した適正な限界車速を得ることができる。
【００７４】
さらに、車両１を現在の走行速度から限界車速まで減速するために必要な最短距離である最短制動距離を算出し、車両１から旋回開始地点までの距離が最短制動距離となったときに減速制御を開始するので、強制的な減速制御の開始時期を適切な時期に設定することができる。
【００７５】
以上で説明した実施形態は、その趣旨を改変しない範囲で、実施内容に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００７６】
例えば、ブレーキ制動装置５及び減速指令部１５に代えて又は加えて、警報装置（報知手段）７及び警報指令部（報知指示手段）１８を設けてもよい（図１参照）。
【００７７】
横滑り防止装置２を構成するＣＰＵは、警報指令部１８としても機能する。警報指令部１８は、車両１が旋回開始地点を超える前に、現在の車速が限界車速を超えているか否かを判定し、超えている場合には警報装置７に対して所定の報知（例えば、警報音の出力や警告画面の表示など）の実行を指示する。警報装置７は、車室内の運転者の近傍に設けられ、警報指令部１８からの指示に応じて所定の報知を実行する。係る報知により、運転者は、車両１がカーブを走行する前（旋回開始地点を超える前）に、現在の車速が限界車速を超えていることを確実に認識して、車両１を減速させることができる。
【００７８】
報知を開始するタイミングは、車両１が旋回開始地点を超えるまでの期間内に任意に設定可能であり、例えば、ブレーキの強制制動と警報との双方を行う場合、強制制動を開始する予定地点よりも所定距離前（車両１から旋回開始地点までの距離が（最短制動距離＋所定距離）となる地点を超えた時）に警報を開始することも可能である。この場合、強制制動の前に運転者に自発的な減速を促すとともに、警報後に運転者が車両１を十分に減速しない場合に限り、強制制動により車両１を減速させることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、４軸エアサスペンション装置を備えた車両１について説明した。４軸エアサスペンション装置を備えた車両であれば、積載状況に応じて荷重が変化しうる部分について、その荷重の変化を正確に検出できるので、各輪に掛かっている垂直荷重を正確に推定することが可能である。
【００８０】
しかし、４輪全てにエアサスペンション装置（流体サスペンション装置）を備える必要はない。例えば、車両がトラックである場合、積載状況の変化の大部分は、貨物が積載される後輪側において起こっている。そのため、その車両が例えば後輪側にのみ２軸エアサスペンション装置を備えたものであっても、４軸の場合と同様に、算出されたエアバネごとの荷重に予め推定された比率を乗除することによって各輪に掛かっている荷重の推定値を比較的正確に算出することが可能であり、従って限界車速の算出も４軸の場合と同様に行うことができる。
【００８１】
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の横滑り限界車速推定装置及び横滑り防止装置は、様々な車両に搭載して用いることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  車両
２  横滑り防止装置
３  ナビゲーション装置
４  サスペンション制御装置
５  ブレーキ制御装置（制動制御手段）
６  横滑り限界車速推定装置
７  警報装置（報知手段）
１０  ＥＣＵ
１１  カーブ抽出部（抽出手段）
１２  荷重推定部（荷重推定手段）
１３  限界車速演算部（限界車速演算手段）
１４  路面状態取得部
１５  減速指令部（制動制御指示手段）
１６  最短制動距離演算部（最短制動距離演算手段）
１７  限界横加速度演算部（限界横加速度演算手段）
１８  警報指令部（報知指示手段）
２１ａ，２１ｂ  前輪（車輪）
２２ａ，２２ｂ  後輪（車輪）
２３，２４  車軸
３１  ＧＰＳアンテナ
４１，４２，４３，４４  エアバネ
５１，５２，５３，５４  ブレーキ
１０１  走行予定経路
１０２  カーブ
１０３  旋回開始地点
１０４  制動開始地点
１０５  最短制動距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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