(57)【要約】【課題】  車両の操縦安定性を向上することができる車両挙動制御装置を提供する。【解決手段】  コントローラ２１のタイヤ負荷算出部２５は、各輪のタイヤ負荷率ηiを算出する。目標タイヤ負荷率算出部２６は、各輪のタイヤ負荷率ηiを平均したタイヤ負荷率平均値ηaveを目標タイヤ負荷率として算出する。目標タイヤ接地荷重算出部２７は、各輪のタイヤ負荷率ηiがタイヤ負荷率平均値ηaveになるように、各輪の目標タイヤ接地荷重Ｆzrefiを算出する。接地荷重制御部２８およびサスペンション制御部２９は、目標タイヤ接地荷重Ｆzrefiとなるように、各輪の電磁ダンパ７iの推力を制御する。【選択図】  図２
2015047950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを外装した複数の車輪を備えた車両の挙動を制御する車両挙動制御装置であって、
前輪および後輪の横力発生の余裕度合いを推定する手段と、
前記車両の挙動を推定する車両挙動推定手段と、
前記各タイヤに加わるタイヤ負荷率をそれぞれ算出するタイヤ負荷算出手段と、
前記車両挙動推定手段により前記車両が旋回状態にあると推定したときに、前記タイヤ負荷算出手段によって算出した各タイヤ負荷率の算出値のうち、タイヤ負荷率が高い車輪に加わる荷重を上昇させるように、他の車輪に加わる荷重を制御する接地荷重制御手段とを含むことを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項２】
前記接地荷重制御手段は、旋回進入時と旋回脱出時とで異なる車輪の荷重を移動させるように制御してなる請求項１に記載の車両挙動制御装置。
【請求項３】
前記接地荷重制御手段は、タイヤ負荷率が最も低い車輪に加わる荷重を減少させ、タイヤ負荷率が最も高い車輪に加わる荷重を増加させるように制御してなる請求項１または２に記載の車両挙動制御装置。
【請求項４】
前記接地荷重制御手段は、タイヤ負荷率が最も高い車輪に加わる荷重を上昇させるように、前記前輪および前記後輪のロール剛性配分を制御するロール剛性配分制御手段を備えてなる請求項１または２に記載の車両挙動制御装置。
【請求項５】
前記ロール剛性配分制御手段は、前記前輪よりも前記後輪の方が荷重の減少要求が高いときには、前記前輪のロール剛性配分を低下させてなる請求項４に記載の車両挙動制御装置。
【請求項６】
前記ロール剛性配分制御手段は、前記後輪よりも前記前輪の方が荷重の減少要求が高いときには、前記後輪のロール剛性配分を低下させてなる請求項４または５に記載の車両挙動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば４輪自動車等の車両に好適に用いられる車両挙動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、前，後，左，右の車輪側で各サスペンション（ダンパ）の減衰力を切替えることにより、車両の運動性能を向上させた車両挙動制御装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、操舵フィーリングを向上されるために、車両の旋回走行時におけるピッチレイトとロールレイトが比例関係になるように各ダンパの減衰力特性を制御する構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、車両の走行状況等に応じてロール感の向上と安定性の向上を行うために、車両走行時のタイヤが常用領域にある間は、ロールレイトに応じた目標ピッチレイトとなるように各ダンパの減衰力特性を制御し、タイヤの路面グリップ状態が悪い限界領域では、ロール抑制制御量を大きくするように各ダンパの減衰力特性を制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−４６１７２号公報
【特許文献２】特開２０１２−７１６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した特許文献１，２による従来技術は、操舵時のロール感の向上と限界領域でのロール抑制に着目した制御である。このため、限界走行時に操縦安定性が不十分な場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、車両の操縦安定性を向上することができる車両挙動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、タイヤを外装した複数の車輪を備えた車両の挙動を制御する車両挙動制御装置であって、前輪および後輪の横力発生の余裕度合いを推定する手段と、前記車両の挙動を推定する車両挙動推定手段と、前記各タイヤに加わるタイヤ負荷率をそれぞれ算出するタイヤ負荷算出手段と、前記車両挙動推定手段により前記車両が旋回状態にあると推定したときに、前記タイヤ負荷算出手段によって算出した各タイヤ負荷率の算出値のうち、タイヤ負荷率が高い車輪に加わる荷重を上昇させるように、他の車輪に加わる荷重を制御する接地荷重制御手段とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両の操縦安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による車両挙動制御装置が適用された４輪自動車を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態による車両挙動制御装置を示す制御ブロック図である。
【図３】左旋回時におけるタイヤ力と摩擦円との関係を示す説明図である。
【図４】（ａ）カーブ進入時と（ｂ）カーブ脱出時において、第１の比較例によるタイヤ力と摩擦円との関係を示す説明図である。
【図５】（ａ）カーブ進入時と（ｂ）カーブ脱出時において、第１の実施の形態によるタイヤ力と摩擦円との関係を示す説明図である。
【図６】第２の実施の形態による車両挙動制御装置を示す制御ブロック図である。
【図７】図６中のサスペンション制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）カーブ進入時と（ｂ）カーブ脱出時において、第２の比較例によるタイヤ力と摩擦円との関係を示す説明図である。
【図９】（ａ）カーブ進入時と（ｂ）カーブ脱出時において、第２の実施の形態によるタイヤ力と摩擦円との関係を示す説明図である。
【図１０】第３の実施の形態による車両挙動制御装置を示す制御ブロック図である。
【図１１】操舵角、横加速度、ヨーレイトおよび横滑り角の時間変化を示す特性線図である。
【図１２】各輪のタイヤ負荷率および前輪ロール剛性配分指令の時間変化を示す特性線図である。
【図１３】各輪の接地荷重および前輪ロール剛性配分指令の時間変化を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態による車両挙動制御装置を、例えば４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１２】
なお、説明の煩雑化を避けるために、右前（ｆｒ），左前（ｆｌ），右後（ｒｒ），左後（ｒｌ）を示す添字ｉを符号に付して説明する。また、右前、左前、右後、左後を総称するときには添字ｉをそのまま付して説明する。
【００１３】
ここで、図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示している。図において、車両１は、車体２、車輪３i、サスペンション装置５i、センサ８〜１２、コントローラ２１等を有している。
【００１４】
車体２は、車両１のボディを構成する。車体２の下側には、右前（ｆｒ），左前（ｆｌ），右後（ｒｒ），左後（ｒｌ）の車輪３i（右前輪３fr、左前輪３fl、右後輪３rr、左後輪３fl）が設けられ、この車輪３iにはタイヤ４が外装されている。
【００１５】
サスペンション装置５iは、車体２と車輪３iとの間に介装して設けられている。このサスペンション装置５iは、懸架ばね６（以下、ばね６という）と、ばね６と並列になって車体２と車輪３iとの間に設けられた制御ダンパとしての電磁ダンパ７iとにより構成されている。この電磁ダンパ７iは、アクティブサスペンション装置を構成し、各輪の上下動を減衰させる機能を有する。このため、電磁ダンパ７iは、各車輪３i側で車体２を上，下方向に昇降させるような推力を、コントローラ２１からの制御信号（指令信号Ｓoi）に従って発生する。
【００１６】
ヨーレイトセンサ８は、例えばジャイロセンサによって構成され、車体２に設けられる。このヨーレイトセンサ８は、車両１の重心回りに発生する旋回方向の回転角の変化速度、即ち車両１のヨーイング挙動を示すヨーレイトを検出する。ヨーレイトセンサ８は、その検出信号をコントローラ２１に出力する。なお、ヨーレイトセンサ８は、ジャイロセンサではなく、他のセンサからのデータからヨーレイトを計算または推定するものであってもよい。
【００１７】
前後加速度センサ９は、車体２に設けられ、車両１に作用する前後方向の加速度、即ち車両１のピッチング挙動を示す前後加速度を検出する。前後加速度センサ９は、その検出信号をコントローラ２１に出力する。
【００１８】
横加速度センサ１０は、車体２に設けられ、車両１に作用する左右方向（横方向）の加速度、即ち車両１のロール挙動を示す横加速度Ａyを検出する。横加速度センサ１０は、その検出信号をコントローラ２１に出力する。ここで、横加速度Ａyは、車両１が旋回状態にあるときに増加するのに加え、横風の発生時にも増加する。このため、横加速度センサ１０は、横風等の外乱も検出することができる。
【００１９】
操舵角センサ１１は、車体２に設けられ、車両１の運転者が旋回走行時等にハンドルをステアリング操作するときの操舵角を検出する。操舵角センサ１１は、その検出信号をコントローラ２１に出力する。
【００２０】
車速センサ１２は、車体２に設けられ、車両１の走行速度を検出し、その検出信号をコントローラ２１に出力する。
【００２１】
コントローラ２１は、例えばマイクロコンピュータ等により構成される。コントローラ２１は、入力側がヨーレイトセンサ８、前後加速度センサ９、横加速度センサ１０、操舵角センサ１１および車速センサ１２等に接続され、出力側が電磁ダンパ７iのアクチュエータ（図示せず）等に接続されている。
【００２２】
図２に示すように、コントローラ２１は、車両挙動推定部２２、接地荷重算出部２３、オンラインタイヤモデル２４、タイヤ負荷算出部２５、目標タイヤ負荷率算出部２６、目標タイヤ接地荷重算出部２７、接地荷重制御部２８、サスペンション制御部２９等を含んでいる。
【００２３】
車両挙動推定部２２は、車両１の挙動を推定する車両挙動推定手段を構成している。この車両挙動推定部２２は、センサ８〜１２からの検出信号に基づき、タイヤ力Ｆiの推定に必要な車両挙動の推定を行う。具体的には、車両挙動推定部２２は、車両挙動として、車体横滑り角、路面摩擦係数μ、各輪のタイヤ横滑り角、スリップ率等を推定し、出力する。
【００２４】
接地荷重算出部２３は、車両１の前後加速度と横加速度Ａyに基づいて、各輪の接地荷重Ｆziを算出する。具体的には、車輪接地荷重算出部２３は、車両１の前後加速度と横加速度Ａyに加えて、例えば静止時の各輪の接地荷重、重力加速度、車両重心高、ホイールベース、トレッド等に基づいて、各輪の接地荷重Ｆziを算出する。
【００２５】
なお、各輪の接地荷重Ｆziを算出するときには、車両挙動推定部２２による車体横滑り角、路面摩擦係数μ、各輪のタイヤ横滑り角、スリップ率等を用いてもよい。
【００２６】
オンラインタイヤモデル２４は、算出した各輪のタイヤ横滑り角、スリップ率、接地荷重Ｆzi、路面摩擦係数μ等に基づいて、タイヤ４の発生している力としてタイヤ力Ｆiを算出する。図３に示すように、タイヤ力Ｆiは、タイヤ４の前後方向に沿ったタイヤ前後力Ｆxiとタイヤ４の横方向（幅方向）に沿ったタイヤ横力Ｆyiとの合力で表される。このため、オンラインタイヤモデル２４は、各輪のタイヤ前後力Ｆxiとタイヤ横力Ｆyiを出力する。このとき、タイヤ力Ｆiは、最大摩擦力（μＦzi）を超えることはない。従って、タイヤ力Ｆiは、最大摩擦力（μＦzi）を半径とする摩擦円ＦＣiの範囲内に収まる。
【００２７】
タイヤ負荷算出部２５は、各タイヤ４に加わるタイヤ負荷率ηiをそれぞれ算出するタイヤ負荷算出手段を構成している。このタイヤ負荷算出部２５は、各輪のタイヤ前後力Ｆxi、タイヤ横力Ｆyi、接地荷重Ｆzi、タイヤ４と路面間の路面摩擦係数μを以下の数１の式に代入し、各輪のタイヤ負荷率ηiを算出する。このとき、タイヤ負荷率ηiは、最大摩擦力（μＦzi）に対するタイヤ力Ｆiの割合を示している。
【００２８】
【数１】
2015047950.tif 000003
【００２９】
目標タイヤ負荷率算出部２６は、目標タイヤ接地荷重算出部２７、接地荷重制御部２８およびサスペンション制御部２９と共に接地荷重制御手段を構成している。目標タイヤ負荷率算出部２６は、各輪のタイヤ負荷率ηiを平均したタイヤ負荷率平均値ηaveを、以下の数２の式に基づいて算出する。
【００３０】
【数２】
2015047950.tif 000004
【００３１】
目標タイヤ接地荷重算出部２７は、算出したタイヤ負荷率平均値ηaveを目標タイヤ負荷率として、各輪の目標タイヤ接地荷重Ｆzrefiを、以下の数３の式に基づいて算出する。
【００３２】
【数３】
2015047950.tif 000005
【００３３】
接地荷重制御部２８は、目標タイヤ接地荷重Ｆzrefiとなるように、各輪の電磁ダンパ７iの目標推力を算出する。サスペンション制御部２９は、各輪の目標推力に応じた指令値を算出し、この指令値に応じた電流等の指令信号Ｓoiを電磁ダンパ７iのアクチュエータに向けて出力する。
【００３４】
なお、接地荷重Ｆziは接地荷重算出部２３によって算出するものとしたが、例えば各種のセンサ等からなる接地荷重検出部によって検出してもよい。この場合、接地荷重検出部は、車輪のホイール、もしくはこれらの車輪のサスペンションに取り付けられた変位センサ、もしくはひずみセンサで構成することができる。
【００３５】
また、タイヤ前後力Ｆxi、タイヤ横力Ｆyiは、オンラインタイヤモデル２４を用いて算出したが、例えばタイヤ力センサや公知の手段によって検出してもよく、特に算出方法を限定する必要はない。さらに、オンラインタイヤモデル２４は、例えばタイヤ圧に基づいてタイヤ特性を補正してもよい。
【００３６】
第１の実施の形態による車両挙動制御装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、コントローラ２１による車両挙動制御の動作について、電磁ダンパ７iに代えて外部からの制御を行わない油圧ダンパを取り付けた第１の比較例と対比しつつ説明する。
【００３７】
図４（ａ）は、第１の比較例による車両１０１がカーブに進入したときの状態（旋回進入時）を示し、図４（ｂ）は、第１の比較例による車両１０１がカーブから脱出するときの状態（旋回脱出時）を示している。図４（ａ），（ｂ）に示すように、車両１０１の旋回時には、慣性力の影響によって、旋回内側から旋回外側に向けて荷重移動が生じ、旋回外輪の荷重が増加し、旋回内輪の荷重が減少する。例えば左旋回しているときであれば、右側の車輪３fr，３rrの接地荷重Ｆzfr，Ｆzrrは増加し、左側の車輪３fl，３rlの接地荷重Ｆzfl，Ｆzrlは減少する。このため、接地荷重Ｆzfl，Ｆzrlの減少した左側の車輪３fl，３rlは、そのタイヤ負荷率ηfl，ηrlが高い状態になる。タイヤ負荷率ηfl，ηrlが高い車輪３fl，３rlは、タイヤ力Ｆiが最大摩擦力（μＦzi）を超える傾向があり、スリップが生じてタイヤ力Ｆiを有効に利用できず、操縦安定性が低下する場合がある。
【００３８】
このように操縦安定性が低下する場合を解析すると、タイヤ力Ｆiが摩擦円ＦＣiにより飽和している場合であることが分かった。その場合、４輪全てのタイヤ力Ｆiが飽和しているわけでなく、旋回・加減速によって発生する荷重移動により接地荷重Ｆziが増加している側のタイヤはタイヤ負荷率ηiが低い場合が多い。
【００３９】
本発明は以上の知見に基づいてなされたものであり、４輪のタイヤ力Ｆiを効率的に使うことによって、操縦安定性を向上させている。具体的には、タイヤ負荷率ηiに着目して、各輪のタイヤ負荷率ηiを均一化するように荷重（接地荷重Ｆzi）を制御する。即ち、タイヤ負荷率ηiが低い車輪は荷重を減少させ、タイヤ負荷率ηiが高い車輪は荷重を増加させるようにサスペンション装置５iを制御する。
【００４０】
図５（ａ）は、第１の実施の形態による車両１がカーブに進入したときの状態（旋回進入時）を示し、図５（ｂ）は、第１の実施の形態による車両１がカーブから脱出するときの状態（旋回脱出時）を示している。
【００４１】
このとき、コントローラ２１は、車両挙動推定部２２によって車両１が旋回状態にあると推定したには、タイヤ負荷算出部２５によって各輪のタイヤ負荷率ηiを算出し、目標タイヤ接地荷重算出部２７および接地荷重制御部２８によって各輪のタイヤ負荷率ηiが互いに等しい値（タイヤ負荷率平均値ηave）になるように、電磁ダンパ７iの推力を制御する。この結果、図５（ａ）に示すように、旋回進入時には、コントローラ２１は、タイヤ負荷率ηrrが低い右後輪３rrの接地荷重Ｆzrrを減少させて、タイヤ負荷率ηflが高い左前輪３flの接地荷重Ｆzflを増加させる。また、図５（ｂ）に示すように、旋回脱出時には、タイヤ負荷率ηrrが低い右前輪３frの接地荷重Ｆzfrを減少させて、タイヤ負荷率ηrlが高い左後輪３rlの接地荷重Ｆzrlを増加させる。
【００４２】
これにより、４輪全てのタイヤ力Ｆiを最大限利用できるため、車両１の運動性能や操縦安定性を向上させることができる。また、コントローラ２１は、例えばアンダーステアやオーバーステアを直接取り扱うことなく、タイヤ負荷率ηiだけで電磁ダンパ７iの制御が可能である。このため、例えばアンダーステアやオーバーステアが生じる条件を場合分けして制御する必要がなく、簡素なロジックで電磁ダンパ７iを制御することができる。
【００４３】
また、コントローラ２１は、旋回進入時と旋回脱出時とで異なる車輪３iの荷重を移動させるように制御している。これにより、例えばハンドルを切り始める旋回進入時とハンドルを切り戻す旋回脱出時とでタイヤ負荷率ηiの高い車輪３iが異なるときでも、タイヤ負荷率ηiが高い車輪３iに加わる荷重を上昇させて、そのタイヤ負荷率ηiを低下させることができる。このため、旋回進入時および旋回脱出時のいずれでも、全ての車輪３iのタイヤ力Ｆiを有効に利用して、車両１の運動性能や操縦安定性を向上させることができる。
【００４４】
次に、図６および図７は本発明の第２の実施の形態を示し、第２の実施の形態の特徴は、接地荷重制御をロール剛性配分制御によって行うことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４５】
第２の実施の形態による車両３１は、車体２、車輪３i、サスペンション装置５i、センサ８〜１２、コントローラ３２等を有している。
【００４６】
第２の実施の形態によるコントローラ３２は、入力側がヨーレイトセンサ８、前後加速度センサ９、横加速度センサ１０、操舵角センサ１１および車速センサ１２等に接続され、出力側が電磁ダンパ７iのアクチュエータ（図示せず）等に接続されている。
【００４７】
コントローラ３２は、第１の実施の形態によるコントローラ２１と同様に、車両挙動推定部２２、接地荷重算出部２３、オンラインタイヤモデル２４、タイヤ負荷算出部２５、目標タイヤ負荷率算出部２６、目標タイヤ接地荷重算出部２７、サスペンション制御部３４を備える。但し、各輪の接地荷重Ｆziと目標タイヤ接地荷重Ｆzrefiとに基づいてロール剛性配分の制御を行うロール剛性配分制御部３３（ロール剛性配分制御手段）を備える点で、第１の実施の形態とは異なる。このとき、ロール剛性配分制御部３３は、目標タイヤ負荷率算出部２６、目標タイヤ接地荷重算出部２７およびサスペンション制御部３４と共に接地荷重制御手段を構成している。ロール剛性配分制御部３３は、前輪３fr，３flと後輪３rr，３rlのロール剛性配分を制御することにより、前輪３fr，３flと後輪３rr，３rlでの荷重移動量を調整し、タイヤ負荷率ηiが高いタイヤ４について、そのタイヤ負荷率ηiを低減する。
【００４８】
ここで、ロール剛性配分制御部３３の具体的な動作内容として、目標タイヤ接地荷重Ｆzrefiを考慮したロール剛性配分制御について詳細に説明する。まず、第１の実施の形態と同様に、目標タイヤ接地荷重算出部２７によって各輪の目標タイヤ接地荷重Ｆzrefiを算出する。次に、以下の数４の式に示すように、算出した目標タイヤ接地荷重Ｆzrefiから接地荷重Ｆziを減算し、タイヤ接地荷重偏差ΔＦziを算出する。
【００４９】
【数４】
2015047950.tif 000006
【００５０】
ここで、タイヤ接地荷重偏差ΔＦziが正の場合（ΔＦzi＞０）は、接地荷重Ｆziが不足状態、即ち接地荷重Ｆziが増加要求であることを示している。一方、タイヤ接地荷重偏差ΔＦziが負の場合（ΔＦzi＜０）は、接地荷重Ｆziが過剰状態、即ち接地荷重Ｆziが減少要求であることを示している。
【００５１】
次に、数５の式に示すように、タイヤ接地荷重偏差ΔＦziの前後輪での最小値をそれぞれ選択し、その差ΔＦzminFr-Rrを算出する。車両３１の旋回状態では、前輪３fr，３flのタイヤ接地荷重偏差ΔＦzfr，ΔＦzflのうちいずれか一方（旋回外輪）は正の値となり、他方（旋回内輪）は負の値になる傾向がある。同様に、車両３１の旋回状態では、後輪３rr，３rlのタイヤ接地荷重偏差ΔＦzrr，ΔＦzrlのうちいずれか一方（旋回外輪）は正の値となり、他方（旋回内輪）は負の値になる傾向がある。このため、車両３１の旋回状態では、数５の式の右辺第１項と右辺第２項は、負の値となった旋回外輪側のタイヤ接地荷重偏差ΔＦziが選択される。
【００５２】
【数５】
2015047950.tif 000007
【００５３】
ここで、差ΔＦzminFr-Rrが正の場合（ΔＦzminFr-Rr＞０）は、前輪３fr，３flよりも後輪３rr，３rlの方が接地荷重Ｆziの減少要求が高いことを示している。一方、差ΔＦzminFr-Rrが負の場合（ΔＦzminFr-Rr＜０）は、後輪３rr，３rlよりも前輪３fr，３flの方が接地荷重Ｆziの減少要求が高いことを示している。
【００５４】
そこで、例えば図９（ｂ）に示すように、前輪３fr，３flの減少要求が高い場合には、後輪３rr，３rlのロール剛性配分を低下させる。これにより、後輪３rr，３rlのタイヤ負荷率ηiの低い車輪の荷重（接地荷重Ｆzi）を減少させると共に、タイヤ負荷率ηiの高い車輪の荷重（接地荷重Ｆzi）を増加させ、これらのタイヤ負荷率ηrr，ηrlを向上させる。反対に、例えば図９（ａ）に示すように、後輪３rr，３rlの減少要求が高い場合には、前輪３fr，３flのロール剛性配分を低下させる。これにより、前輪３fr，３flのタイヤ負荷率ηiの低い車輪の荷重（接地荷重Ｆzi）を減少させると共に、タイヤ負荷率ηiの高い車輪の荷重（接地荷重Ｆzi）を増加させ、これらのタイヤ負荷率ηfr，ηflを向上させる。つまり、前輪ロール剛性配分指令ＲRllStfFrは、次式のようになる。
【００５５】
【数６】
2015047950.tif 000008
【００５６】
ここで、ｋRllStfFrは前輪ロール剛性配分ゲイン［１／Ｎ］（正の値）であり、ＲRllStfFrIniは前輪ロール剛性配分初期値である。
【００５７】
サスペンション制御部３４は、横加速度Ａyによって発生するロールを抑制するアンチロール制御部に対し、算出した前輪ロール剛性配分指令ＲRllStfFrを用い、次式に基づき各輪の制御量を調整する。
【００５８】
【数７】
2015047950.tif 000009
【００５９】
ここで、ＭantRllは目標ロールモーメントであり、ｋAntRllは目標ロールモーメントゲインであり、ＭantRllFrは前輪目標ロールモーメントであり、ＭantRllRrは後輪目標ロールモーメントである。
【００６０】
次に、算出した前輪３fr，３flと後輪３rr，３rlの目標ロールモーメントＭantRllFr，ＭantRllRrに基づいて、各輪の目標推力ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬを決定し、各輪の電磁ダンパ７iを制御する。
【００６１】
具体的には、サスペンション制御部３４は、ブロック３４Ａ〜３４Ｆを含んで構成される。図７に示すように、ブロック３４Ａでは、前輪目標ロールモーメントＭantRllFrを２分割して左，右の前輪３fl，３frに等配分する。次のブロック３４Ｂでは、等配分されたロールモーメント（ＭantRllFr／２）をトレッドの半分（ｌｗｆ／２）で割り算し、右前輪３fr側における目標推力ＦＲを求める。同様に、ブロック３４Ｃでは、等配分されたロールモーメント（ＭantRllFr／２）をトレッドの半分（ｌｗｆ／２）で割り算し、左前輪３fl側における目標推力ＦＬを求める。
【００６２】
一方、ブロック３４Ｄでは、後輪目標ロールモーメントＭantRllRrを２分割して左，右の後輪３rl，３rrに等配分する。次のブロック３４Ｅでは、等配分されたロールモーメント（ＭantRllRr／２）をトレッドの半分（ｌｗｆ／２）で割り算し、右後輪３rr側における目標推力ＲＲを求める。同様に、ブロック３４Ｆでは、等配分されたロールモーメント（ＭantRllRr／２）をトレッドの半分（ｌｗｆ／２）で割り算し、左後輪３rl側における目標推力ＲＬを求める。
【００６３】
最後に、サスペンション制御部３４は、各輪の目標推力ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬに応じた指令値を算出し、この指令値に応じた電流等の指令信号Ｓoiを電磁ダンパ７iのアクチュエータに向けて出力する。
【００６４】
第２の実施の形態による車両挙動制御装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、コントローラ３２による車両挙動制御の動作について、例えば特許４２８５３４３号公報に開示されたロール剛性配分制御を行う第２の比較例と対比しつつ説明する。
【００６５】
第２の比較例の構成では、前後輪の横力発生の余裕度合いの差を低減して同一にするように、ロール剛性を配分にする。このため、第２の比較例では、後輪よりも前輪の負荷が高く、後輪の横力発生に余裕がある場合には、前輪のロール剛性配分を増加させ、後輪のロール剛性配分を減少させる。逆に、前輪よりも後輪の負荷が高く、前輪の横力発生に余裕がある場合には、後輪のロール剛性配分を増加させ、前輪のロール剛性配分を減少させる。これにより、横力が発生している車輪の荷重を増加させて、摩擦円を大きくするようにロール剛性配分を制御する。
【００６６】
図８（ａ）は、第２の比較例による車両１１１がカーブに進入したときの状態（旋回進入時）を示し、図８（ｂ）は、第２の比較例による車両１１１がカーブから脱出するときの状態（旋回脱出時）を示している。図８（ａ），（ｂ）に示すように、車両１１１の旋回時には、慣性力の影響によって、旋回内側から旋回外側に向けて荷重移動が生じ、旋回外輪の荷重が増加し、旋回内輪の荷重が減少する。
【００６７】
図８（ａ）に示すように、第２の比較例では、旋回進入時に最も大きな横力が発生している右前輪の荷重を増加させる。このとき、タイヤ負荷率の高い左前輪の荷重を減少させることになるから、左前輪のタイヤ力Ｆflが摩擦円ＦＣflによって飽和することがある。
【００６８】
図８（ａ）に示すように、第２の比較例では、旋回脱出時に最も大きな横力が発生している右後輪の荷重を増加させる。このとき、タイヤ負荷率の高い左後輪の荷重を減少させることになるから、左後輪のタイヤ力Ｆrlが摩擦円ＦＣrlによって飽和することがある。このように、第２の比較例では、タイヤ負荷率の高いタイヤから荷重を移動させるため、タイヤ力Ｆiが摩擦円ＦＣiによって飽和し、タイヤ力Ｆiを有効に利用することができないことがある。
【００６９】
図９（ａ）は、第２の実施の形態による車両３１がカーブに進入したときの状態（旋回進入時）を示し、図９（ｂ）は、第２の実施の形態による車両３１がカーブから脱出するときの状態（旋回脱出時）を示している。
【００７０】
このとき、コントローラ３２は、車両挙動推定部２２によって車両３１が旋回状態にあると推定したには、タイヤ負荷算出部２５によって各輪のタイヤ負荷率ηiを算出し、ロール剛性配分制御部３３によってタイヤ負荷率ηiが高いタイヤ４の荷重（接地荷重Ｆzi）を増加させるように、電磁ダンパ７iの推力を制御する。具体的には、図９（ａ）に示すように、後輪３rr，３rlよりも前輪３fr，３flの負荷が高い旋回進入時には、タイヤ負荷率ηiが低い後輪３rr，３rlのロール剛性を増加させ、タイヤ負荷率ηiが高い前輪３fr，３flのロール剛性を減少させる。このとき、タイヤ負荷率ηflが最も高い左前輪３flの接地荷重Ｆzflは、増加する。同様に、図９（ｂ）に示すように、前輪３fr，３flよりも後輪３rr，３rlの負荷が高い旋回脱出時には、タイヤ負荷率ηrrが低い前輪３fr，３flのロール剛性を増加させ、タイヤ負荷率ηrrが高い後輪３rr，３rlのロール剛性を減少させる。このとき、タイヤ負荷率ηrlが最も高い左後輪３rlの接地荷重Ｆzrlは、増加する。
【００７１】
これにより、タイヤ負荷率ηiが最も高い車輪３iの荷重を増加させて、タイヤ力Ｆiの飽和を抑制することができる。この結果、４輪全てのタイヤ力Ｆiを最大限利用できるから、車両３１の運動性能や操縦安定性を向上させることができる。
【００７２】
かくして、このように構成される第２の実施の形態でも、接地荷重制御をロール剛性配分制御によって行うことによって、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。また、第２の実施の形態では、コントローラ３２は、タイヤ負荷率ηiが最も高い車輪３iに加わる接地荷重Ｆziを上昇させるように、前輪３fr，３flと後輪３rr，３rlのロール剛性配分を制御するロール剛性配分制御部３３を備えている。
【００７３】
具体的には、ロール剛性配分制御部３３は、前輪３fr，３flよりも後輪３rr，３rlの方が荷重の減少要求が高いときには、前輪３fr，３flのロール剛性配分を低下させる。これにより、前輪３fr，３flのうち高い荷重が加わる車輪は荷重を減少させ、低い荷重が加わる車輪は荷重を増加させることができる。
【００７４】
また、ロール剛性配分制御部３３は、後輪３rr，３rlよりも前輪３fr，３flの方が荷重の減少要求が高いときには、後輪３rr，３rlのロール剛性配分を低下させる。これにより、後輪３rr，３rlのうち高い荷重が加わる車輪は荷重を減少させ、低い荷重が加わる車輪は荷重を増加させることができる。
【００７５】
この結果、前輪３fr，３flと後輪３rr，３rlのロール剛性配分を制御することによって、タイヤ負荷率ηiが最も高い車輪３iに加わる接地荷重Ｆziを上昇させることができ、車両３１の運動性能や操縦安定性を向上させることができる。
【００７６】
次に、図１０は本発明の第３の実施の形態を示し、第３の実施の形態の特徴は、各輪のタイヤ負荷率に基づいてロール剛性配分制御を行うことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７７】
第３の実施の形態による車両４１は、車体２、車輪３i、サスペンション装置５i、センサ８〜１２、コントローラ４２等を有している。
【００７８】
第３の実施の形態によるコントローラ４２は、入力側がヨーレイトセンサ８、前後加速度センサ９、横加速度センサ１０、操舵角センサ１１および車速センサ１２等に接続され、出力側が電磁ダンパ７iのアクチュエータ（図示せず）等に接続されている。
【００７９】
コントローラ４２は、第１の実施の形態によるコントローラ２１と同様に、車両挙動推定部２２、接地荷重算出部２３、オンラインタイヤモデル２４、タイヤ負荷算出部２５、サスペンション制御部４４を備える。但し、各輪のタイヤ負荷率ηiに基づいてロール剛性配分の制御を行うロール剛性配分制御部４３（ロール剛性配分制御手段）を備える点で、第１の実施の形態とは異なる。このとき、ロール剛性配分制御部４３は、サスペンション制御部４４と共に接地荷重制御手段を構成している。
【００８０】
コントローラ４２は、車両挙動推定部２２によって車両４１が旋回状態にあると推定したには、タイヤ負荷算出部２５によって各輪のタイヤ負荷率ηiを算出し、ロール剛性配分制御部４３によってタイヤ負荷率ηiが高いタイヤ４の荷重（接地荷重Ｆzi）を増加させるように、電磁ダンパ７iの推力を制御する。ロール剛性配分制御部４３は、前輪３fr，３flと後輪３rr，３rlのロール剛性配分を制御することにより、前輪３fr，３flと後輪３rr，３rlでの荷重移動量を調整し、タイヤ負荷率ηiが高いタイヤ４について、そのタイヤ負荷率ηiを低減する。
【００８１】
ここで、ロール剛性配分制御部４３の具体的な動作内容として、タイヤ負荷率ηiを考慮したロール剛性配分制御について詳細に説明する。まず、第１の実施の形態と同様に、タイヤ負荷算出部２５によって各輪のタイヤ負荷率ηiを算出する。
【００８２】
次に、数８の式に示すように、タイヤ負荷率ηiの前輪３fr，３flと後輪３rr，３rlでの最小値をそれぞれ選択し、その差ηminFr-Rrを算出する。
【００８３】
【数８】
2015047950.tif 000010
【００８４】
ここで、差ηminFr-Rrが正の場合（ηminFr-Rr＞０）は、前輪３fr，３flよりも後輪３rr，３rlの方が、タイヤ負荷率ηiが低いことを示している。一方、差ηminFr-Rrが負の場合（ηminFr-Rr＜０）は、後輪３rr，３rlよりも前輪３fr，３flの方が、タイヤ負荷率ηiが高いことを示している。
【００８５】
そこで、例えば図９（ｂ）に示すように、前輪３fr，３flのタイヤ負荷率ηiが低い場合には、後輪３rr，３rlのロール剛性配分を低下させる。これにより、後輪３rr，３rlのタイヤ負荷率ηiの低い車輪の荷重（接地荷重Ｆzi）を減少させると共に、タイヤ負荷率ηiの高い車輪の荷重（接地荷重Ｆzi）を増加させ、これらのタイヤ負荷率ηrr，ηrlを向上させる。反対に、例えば図９（ａ）に示すように、後輪３rr，３rlのタイヤ負荷率ηiが低い場合には、前輪３fr，３flのロール剛性配分を低下させる。これにより、前輪３fr，３flのタイヤ負荷率ηiの低い車輪の荷重（接地荷重Ｆzi）を減少させると共に、タイヤ負荷率ηiの高い車輪の荷重（接地荷重Ｆzi）を増加させ、これらのタイヤ負荷率ηfr，ηflを向上させる。つまり、前輪ロール剛性配分指令ＲRllStfFrは、次式のようになる。
【００８６】
【数９】
2015047950.tif 000011
【００８７】
ここで、ｋRllStfFrは前輪ロール剛性配分ゲイン［１／Ｎ］（正の値）であり、ＲRllStfFrIniは前輪ロール剛性配分初期値である。
【００８８】
サスペンション制御部４４は、第２の実施の形態によるサスペンション制御部３４とほぼ同様に構成される。このため、サスペンション制御部４４は、横加速度Ａyによって発生するロールを抑制するアンチロール制御部に対し、算出した前輪ロール剛性配分指令ＲRllStfFrを用い、数７の式に基づいて、各輪の制御量を調整する。
【００８９】
第３の実施の形態による効果を検証するために、上下，並進運動およびヨー、ロール、ピッチ運動を解析可能なフルビークルモデルを用いたシミュレーションを実施した。車両運動計算にはCarSim（登録商標）を用い、電磁ダンパ７iとコントローラ３２はMatlab/Simulink（登録商標）を用いてモデル化した。ビークルモデルのパラメータには後輪駆動の大型セダンを想定した値を設定した。シミュレーション条件は、ISO3888 Part2に規定されているコースにて行い、進入車速６０ｋｍ／ｈとした。このときの結果を、図１１ないし図１３に示す。
【００９０】
図１１ないし図１３において、実線は第３の実施の形態に対応し、破線は前述した第２の比較例（特許４２８５３４３号公報）に対応し、一点鎖線は前，後のロール剛性配分を等分（０．５）に固定した第３の比較例に対応している。
【００９１】
図１１に操舵角、横加速度、ヨーレイトおよび横滑り角の時系列データを示す。図１１の結果より、第３の実施の形態では、第２，第３の比較例と比較して、操舵角や横滑り角が小さくなっており、タイヤ負荷率ηiのみを考慮することによって、アンダーステアとオーバーステアを改善できていることが分かる。
【００９２】
図１２に各輪のタイヤ負荷率ηiの時系列データを示す。図１２の結果より、指令値である前輪ロール剛性配分比（前輪ロール剛性配分指令ＲRllStfFr）は、第２の比較例と比べて逆の傾向を示しており、またタイヤ負荷率ηiに応じて連続的に変化していることが分かる。
【００９３】
図１３に各輪の接地荷重Ｆziの時系列データを示す。図１３の結果より、前輪ロール剛性配分指令ＲRllStfFrに応じてと各輪の接地荷重Ｆziが変化しており、ロール剛性配分を変更することによって、接地荷重Ｆziを制御できていることが分かる。
【００９４】
かくして、このように構成される第３の実施の形態でも、第１，第２の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
【００９５】
なお、第１ないし第３の実施の形態では、ヨーレイトセンサ８によってヨーレイトを検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車体に取付けた複数の前，後方向加速度センサを用いて、ヨーレイトを算出してもよい。
【００９６】
また、第１ないし第３の実施の形態では、車両挙動推定部２２、接地荷重算出部２３、オンラインタイヤモデル２４およびタイヤ負荷算出部２５が各輪の横力発生の余裕度合いを推定する手段を構成している。
【００９７】
また、第１ないし第３の実施の形態では、電磁ダンパ７iからなるアクティブサスペンション装置によって、各輪に加わる荷重を制御する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばアクティブスタビライザ装置を用いてもよく、減衰力制御が可能なセミアクティブサスペンション装置を用いてもよい。即ち、車輪の接地荷重を増減可能な装置であれば、本技術分野において公知な任意の手段が適用可能である。また、本発明は、４輪自動車に限らず、複数の車輪を備えた各種の車両に適用可能である。
【００９８】
次に、本発明と他の制御との関係について説明する。本発明のタイヤの負担率に基づく接地荷重の制御を常時行ってもよいが、他の制御と組み合わせてもよい。他の制御としては、よく知られているスカイフック制御などの乗り心地制御や、先行技術文献にあるような操舵時のロール感を向上させる制御などがある。このような、各制御と組み合わせて、例えば、横加速度などからタイヤが滑り出すような限界走行状態を判定し、この限界走行状態になった際に本発明の制御を実行するように切り替え制御を行ってもよく、また、他の制御と同時に演算を実行し、最も大きな値でサスペンションを制御するようにしてもよく、また、各制御の値を所定の割合で足し合わせて、サスペンション制御を行ってもよい。
【００９９】
次に、上記の実施の形態に含まれる発明について記載する。即ち、本発明によれば、前輪および後輪の横力発生の余裕度合いを推定する手段と、前記車両の挙動を推定する車両挙動推定手段と、前記各タイヤに加わるタイヤ負荷率をそれぞれ算出するタイヤ負荷算出手段と、前記車両挙動推定手段により前記車両が旋回状態にあると推定したときに、前記タイヤ負荷算出手段によって算出した各タイヤ負荷率の算出値のうち、タイヤ負荷率が高い車輪に加わる荷重を上昇させるように、他の車輪に加わる荷重を制御する接地荷重制御手段とを含む構成としている。
【０１００】
これにより、タイヤ負荷率が高い車輪に加わる荷重を上昇させて、そのタイヤ負荷率を低下させることができるから、全ての車輪のタイヤ力を最大限利用することができ、車両の運動性能や操縦安定性を向上させることができる。
【０１０１】
本発明によれば、前記接地荷重制御手段は、旋回進入時と旋回脱出時とで異なる車輪の荷重を移動させるように制御している。これにより、例えばハンドルを切り始める旋回進入時とハンドルを切り戻す旋回脱出時とでタイヤ負荷率の高い車輪が異なるときでも、タイヤ負荷率が高い車輪に加わる荷重を上昇させて、そのタイヤ負荷率を低下させることができる。このため、旋回進入時および旋回脱出時のいずれでも、全ての車輪のタイヤ力を有効に利用して、車両の運動性能や操縦安定性を向上させることができる。
【０１０２】
本発明によれば、前記接地荷重制御手段は、タイヤ負荷率が最も低い車輪に加わる荷重を減少させ、タイヤ負荷率が最も高い車輪に加わる荷重を増加させるように制御している。これにより、タイヤ負荷率が最も低い車輪に加わる荷重を減少させて、そのタイヤ負荷率を上昇させることができると共に、タイヤ負荷率が最も高い車輪に加わる荷重を増加させて、そのタイヤ負荷率を低下させることができる。この結果、全ての車輪のタイヤ力が飽和することがなく、これらのタイヤ力を有効に利用することができる。
【０１０３】
本発明によれば、前記接地荷重制御手段は、タイヤ負荷率が最も高い車輪に加わる荷重を上昇させるように、前記前輪および前記後輪のロール剛性配分を制御するロール剛性配分制御手段を備えている。これにより、前輪と後輪のロール剛性配分を制御することによって、タイヤ負荷率が最も高い車輪に加わる荷重を上昇させることができ、タイヤ負荷率を低下させてタイヤ力の飽和を抑制することができ、車両の運動性能や操縦安定性を向上させることができる。
【０１０４】
本発明によれば、前記ロール剛性配分制御手段は、前記前輪よりも前記後輪の方が荷重の減少要求が高いときには、前記前輪のロール剛性配分を低下させている。これにより、例えば左，右の前輪のうち高い荷重が加わる車輪は荷重を減少させ、低い荷重が加わる車輪は荷重を増加させることができる。この結果、タイヤ負荷率が最も高い車輪に加わる荷重を上昇させることができる。
【０１０５】
本発明によれば、前記ロール剛性配分制御手段は、前記後輪よりも前記前輪の方が荷重の減少要求が高いときには、前記後輪のロール剛性配分を低下させている。これにより、例えば左，右の後輪のうち高い荷重が加わる車輪は荷重を減少させ、低い荷重が加わる車輪は荷重を増加させることができる。この結果、タイヤ負荷率が最も高い車輪に加わる荷重を上昇させることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１，３１，４１  車両
２  車体
３fr，３fl  前輪
３rr，３rl  後輪
４  タイヤ
５i  サスペンション装置
７i  電磁ダンパ
８  ヨーレイトセンサ
９  前後加速度センサ
１０  横加速度センサ
１１  操舵角センサ
１２  車速センサ
２１，３２，４２  コントローラ
２２  車両挙動推定部（車両挙動推定手段）
２３  接地荷重算出部
２４  オンラインタイヤモデル
２５  タイヤ負荷算出部（タイヤ負荷算出手段）
２７  目標タイヤ接地荷重算出部
２８  接地荷重制御部
２９，３４，４４  サスペンション制御部
３３，４３  ロール剛性配分制御部（ロール剛性配分制御手段）
【図１】
2015047950.tif 000012
【図２】
2015047950.tif 000013
【図３】
2015047950.tif 000014
【図４】
2015047950.tif 000015
【図５】
2015047950.tif 000016
【図６】
2015047950.tif 000017
【図７】
2015047950.tif 000018
【図８】
2015047950.tif 000019
【図９】
2015047950.tif 000020
【図１０】
2015047950.tif 000021
【図１１】
2015047950.tif 000022
【図１２】
2015047950.tif 000023
【図１３】
2015047950.tif 000024