(57)【要約】【課題】車両の運動状態を的確に検出し、自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを適切に協調して作動させ、車両の運動性能や乗心地を良好に保つ。【解決手段】操舵制御部２０は、自動操舵制御によるステアリングギヤ比の設定がクイック傾向の場合、或いは、舵角補正量がドライバの操舵量を増大させる（切り足す）方向に制御する場合にセットされる判定フラグＦSLをサス＿ＥＣＵ４０に出力する。サス＿ＥＣＵ４０は、基本的に悪路走行においては低減衰側の特性に設定し、通常路走行においては高減衰側の特性に設定して各ショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrの減衰力特性を制御するようになっているが、判定フラグＦSLがセットされている場合は、減衰力特性を高減衰側の特性に設定して制御する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪をドライバ入力とは独立して操舵自在な自動操舵機構と、
舵角補正量の設定とステアリングギヤ比可変の少なくとも一方の操舵制御を行って上記自動操舵機構を制御する自動操舵制御手段と、
車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を少なくとも低減衰側の特性と高減衰側の特性に可変自在なサスペンション特性可変手段と、
上記自動操舵制御手段が、上記舵角補正量を上記ドライバ入力の操舵量を増大させる方向に制御した場合と、上記ステアリングギヤ比を予め設定した閾値より小さく設定した場合の少なくとも一方の場合には、上記サスペンション特性可変手段の減衰力特性を上記高減衰側の特性に設定して制御するサスペンション制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両の統合制御装置。
【請求項２】
上記サスペンション制御手段は、上記サスペンション特性可変手段による減衰力を、車体のバネ上上下速度に対して予め設定するゲインを乗算して演算するものであって、上記ゲインを予め設定しておいた高減衰における値に設定して上記減衰力を演算することにより、上記減衰力特性を上記高減衰側の特性に設定して制御することを特徴とする請求項１記載の車両の統合制御装置。
【請求項３】
上記サスペンション特性可変手段は、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を可変自在なショックアブソーバであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の統合制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪をドライバ入力とは独立して操舵自在な自動操舵機構を制御する自動操舵制御と、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性が可変自在なショックアブソーバ等を制御するサスペンション制御とを備える車両の統合制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両には様々な制御が採用されるようになってきており、自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを搭載した技術についても多くの提案がなされている。
【０００３】
例えば、特開平５−７７６２７号公報では、自車両の障害物との接触の可能性を判断して自動操舵を行う接触回避装置の作動時に、サスペンション特性を、車両のロールを抑えるように変更する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−７７６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを搭載する車両にあっては、上述の特許文献１に開示されるような接触時以外の様々な運転シーンにおいても、それぞれの制御が独立して行われていると効果的にその役割を発揮することができず、場合によっては互いに制御の効果を打ち消しあってしまう虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の運動状態を的確に検出し、自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを適切に協調して作動させ、車両の運動性能や乗心地を良好に保つことができる車両の統合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】
本発明は、前輪をドライバ入力とは独立して操舵自在な自動操舵機構と、舵角補正量の設定とステアリングギヤ比可変の少なくとも一方の操舵制御を行って上記自動操舵機構を制御する自動操舵制御手段と、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を少なくとも低減衰側の特性と高減衰側の特性に可変自在なサスペンション特性可変手段と、上記自動操舵制御手段が、上記舵角補正量を上記ドライバ入力の操舵量を増大させる方向に制御した場合と、上記ステアリングギヤ比を予め設定した閾値より小さく設定した場合の少なくとも一方の場合には、上記サスペンション特性可変手段の減衰力特性を上記高減衰側の特性に設定して制御するサスペンション制御手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による車両の統合制御装置によれば、車両の運動状態を的確に検出し、自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを適切に協調して作動させ、車両の運動性能や乗心地を良好に保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。  
図１〜図７は本発明の実施の一形態を示し、図１は自動操舵制御装置とサスペンション制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図、図２は自動操舵制御装置における車速感応ステアリングギヤ比の特性図、図３は自動操舵制御装置における操舵制御ゲインの特性図、図４はサスペンション制御装置の基本原理を示す概略構成図、図５はサスペンション制御装置におけるストローク速度−減衰力の関係を示す特性図、図６は自動操舵制御装置における自動操舵制御プログラムのフローチャート、図７はサスペンション制御装置におけるサスペンション制御プログラムのフローチャートである。
【０００９】
図１は自動操舵制御装置とサスペンション制御装置を搭載した車両の概略構成を示し、まず、自動操舵制御装置について説明する。
【００１０】
符号１は車両の前輪操舵装置を示し、この前輪操舵装置１は、ステアリングホイール２から、ステアリングシャフト３が延出されており、ステアリングシャフト３の前端は、ユニバーサルジョイント４ａ、４ａ及びジョイント軸４ｂから成るジョイント部４を介してステアリングギヤボックス５から突出されたピニオン軸６と連結されている。
【００１１】
ステアリングギヤボックス５からは、左前輪７flに向けてタイロッド８flが延出される一方、右前輪７frに向けてタイロッド８frが延出されている。
【００１２】
タイロッド８fl、８frのタイロッドエンドは、ナックルアーム９fl、９frを介して、それぞれの側の車輪７fl、７frを回転自在に支持するアクスルハウジング１０fl、１０frと連結されている。
【００１３】
ステアリングシャフト３の中途部には、自動操舵機構としての前輪舵角補正機構１１が介装されており、ステアリングシャフト３は前輪舵角補正機構１１から上方に延出されたシャフト部分がアッパシャフト３Ｕ、前輪舵角補正機構１１から下方に延出されたシャフト部分がロアシャフト３Ｌとして構成されている。
【００１４】
前輪舵角補正機構１１の構造について以下説明する。アッパシャフト３Ｕの下端と、ロアシャフト３Ｌの上端には、それぞれ同一回転軸芯上に一対のサンギヤ１２Ｕ、１２Ｌが固設されており、この一対のサンギヤ１２Ｕ、１２Ｌは、複数（例えば、３つ）配設したピニオン軸１３に固設されたプラネタリギヤ１４Ｕ、１４Ｌと、それぞれ噛合されている。
【００１５】
一対のサンギヤ１２Ｕ、１２Ｌは共に、ピニオン軸１３を回転自在に軸支するキャリア１５の内部に格納されており、キャリア１５の上端外周には、電動モータ１６の出力軸１６ａに固設されたドライブギヤ１７と噛合するドリブンギヤ１８が設けられている。
【００１６】
電動モータ１６は、モータ駆動部２１により駆動され、モータ駆動部２１は、自動操舵制御手段としての操舵制御部２０より入力されるモータ回転角θＭに応じた信号に基づいて、電動モータ１６を回転させるように構成されている。
【００１７】
このように構成される自動操舵制御装置に関し、車両には、車速Ｖを検出する車速センサ５１、及び、ドライバによる操舵角θHdを検出するハンドル角センサ５２が設けられており、これらセンサ５１，５２からの信号は、操舵制御部２０に入力される。
【００１８】
そして、操舵制御部２０は、上述の各入力信号に基づいて、後述する図６の自動操舵制御プログラムに従って、ドライバによる操舵に加え、車両の挙動を適切に保つために付加すべき前輪舵角の補正量を演算し、モータ駆動部２１にモータ回転角θMの信号を出力する。また、この操舵制御部２０は、自動操舵制御によるステアリングギヤ比の設定が、予め実験・計算等により設定しておいた閾値より小さくクイック傾向の場合、或いは、モータ回転角θＭとドライバによる操舵角θHdの符号が同一、すなわち、舵角補正量がドライバの操舵量を増大させる（切り足す）方向に制御する場合にセットされる判定フラグＦSLを、後述するサスペンション制御手段としてのサスペンション制御ユニット（以下「サス＿ＥＣＵ」と称する）４０に出力する。
【００１９】
図６は、自動操舵制御装置における自動操舵制御プログラムのフローチャートを示し、  まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で必要なパラメータ、すなわち、車速Ｖ、ドライバによる操舵角θHdを読み込む。
【００２０】
次いで、Ｓ１０２に進み、車速感応ステアリングギヤ比ｎdc1を演算する。この車速感応ステアリングギヤ比ｎdc1は、予め設定しておいたマップや演算式により得られるものであり、例えば、図２に示すように設定され、車速Ｖが低いときにはクィックな特性に決定され、車速Ｖが高いときにはスローな特性に決定される。
【００２１】
次に、Ｓ１０３に進み、車速感応ステアリングギヤ比ｎdc1が、予め実験・計算等により設定しておいた閾値ｎc1より小さく（ｎdc1＜ｎc1）、クイック傾向にあるか否か判定される。
【００２２】
この判定の結果、ｎdc1＜ｎc1で、クイック傾向にある場合はＳ１０４に進み、判定フラグＦSLがセットされ（ＦSL＝１）、ｎdc1≧ｎc1で、クイック傾向にない場合はＳ１０５に進んで、判定フラグＦSLをクリアする（ＦSL＝０）。
【００２３】
Ｓ１０４、或いは、Ｓ１０５で判定フラグＦSLを設定した後は、Ｓ１０６に進み、以下の（１）式により、第１の前輪舵角補正量δHc1を演算する。  
δHc1＝（（θHd／ｎdc1）−（θHd／ｎd））・ｎｃ      …（１）
ここで、ｎdはドライバ側ステアリングギヤ比（電動モータ１６を停止させたとき、ドライバのハンドル操作に対して影響するステアリングギヤ比；一対のサンギヤ１２Ｕ、１２Ｌ、一対のプラネタリギヤ１４Ｕ、１４Ｌ、及び、ステアリングギヤボックス５によって決定されるステアリングギヤ比）である。また、ｎｃは前輪舵角補正機構１１側ステアリングギヤ比（ドライバがハンドル操作をしていない状態で電動モータ１６が回転したときに影響するステアリングギヤ比；ドライブギヤ１７、ドリブンギヤ１８（キャリア）、一対のサンギヤ１２Ｕ、１２Ｌ、一対のプラネタリギヤ１４Ｕ、１４Ｌ、及び、ステアリングギヤボックス５により決定されるステアリングギヤ比）である。
【００２４】
次いで、Ｓ１０７に進み、予め設定しておいたマップ等を参照して、操舵制御ゲインＧcdを演算し、Ｓ１０８に進んで、以下の（２）式により、第２の前輪舵角補正量δHc2を演算する。  
δHc2＝Ｇcd・（１／（１＋Ｔcd・Ｓ））・（ｄθHd／ｄｔ）／ｎｄ    …（２）
ここで、Ｔcdはローパスフィルタの時定数、Ｓはラプラス演算子、（ｄθHd／ｄｔ）は前輪操舵角の微分値である。
【００２５】
従って、上述の（２）式は、前輪舵角の微分値（ｄθHd／ｄｔ）に対し、（１／（１＋Ｔcd・Ｓ））を乗算することでローパスフィルタ処理を行うことを示しており、ローパスフィルタの時定数Ｔcdは、例えば、入力される前輪操舵角に対するヨーレート応答の共振周波数である１〜２Hzが設定される。また、制御ゲインＧcdは、操舵の周波数に対して急激なピークを持つ特性は、車速Ｖの増加と共に顕著になるので、例えば、図３に示すように、車速Ｖが増加するほど大きな値に設定される。
【００２６】
次に、Ｓ１０９に進み、以下の（３）式により、前輪舵角補正量δHcを演算し、Ｓ１１０に進んで、以下の（４）式により、モータ回転角θＭを演算し、モータ駆動部２１に対し出力する。  
δHc＝δHc1＋δHc2          …（３）
θＭ＝δHc・ｎｃ            …（４）
【００２７】
そして、Ｓ１１１に進み、第２の前輪舵角補正量δHc2とドライバによる操舵角θHdとを比較し、同符号の場合、すなわち、舵角補正量がドライバの操舵量を増大させる（切り足す）方向に制御する場合には、Ｓ１１２に進み、判定フラグＦSLをセットし（ＦSL＝１）、Ｓ１１３に進んで、判定フラグＦSLを出力してプログラムを抜ける。逆に、異符号の場合、すなわち、舵角補正量がドライバの操舵量を減少させる（切り戻す）方向に制御する場合は、そのままＳ１１３に進んで、判定フラグＦSLを出力してプログラムを抜ける。
【００２８】
次に、サスペンション制御装置について説明する。  
図４において、符号１００は、車両の車体であり、この車体１００と４つの車輪７fl，７fr，７rl，７rrとの間に、バネ３１fl，３１fr，３１rl，３１rrと減衰力特性を可変自在なサスペンション特性可変手段としてのショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrとが並列に各々配設されており、この各バネ３１fl，３１fr，３１rl，３１rrとショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrで車体１００が支持されている。
【００２９】
また、車両には、各ショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrの車体側近傍に、それぞれの位置におけるバネ上上下加速度（ｄ２ｚsfl／ｄｔ２），（ｄ２ｚsfr／ｄｔ２），（ｄ２ｚsrl／ｄｔ２），（ｄ２ｚsrr／ｄｔ２）；（以下、（ｄ２ｚｓ／ｄｔ２）で代表する）を検出するバネ上上下加速度センサ５３fl，５３fr，５３rl，５３rrが設けられており、各バネ上上下加速度（ｄ２ｚｓ／ｄｔ２）は、後述するサスペンション制御ユニット（以下「サス＿ＥＣＵ」と称する）４０に入力される。  尚、バネ上上下加速度センサ５３fl，５３fr，５３rl，５３rrは、本実施形態のように４つ設けることなく、例えば、前輪側の左右にそれぞれ１つずつ設け、後輪側に１つ設けて、これらの３つのセンサ信号から幾何学的関係を考慮して４カ所のバネ上上下加速度（ｄ２ｚｓ／ｄｔ２）を換算するようにしても良い。
【００３０】
更に、各ショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrの車輪側近傍に、それぞれの位置におけるバネ下上下加速度（ｄ２ｚufl／ｄｔ２），（ｄ２ｚufr／ｄｔ２），（ｄ２ｚurl／ｄｔ２），（ｄ２ｚurr／ｄｔ２）；（以下、（ｄ２ｚｕ／ｄｔ２）で代表する）を検出するバネ下上下加速度センサ５４fl，５４fr，５４rl，５４rrが設けられており、各バネ下上下加速度（ｄ２ｚｕ／ｄｔ２）は、サス＿ＥＣＵ４０に入力される。
【００３１】
サス＿ＥＣＵ４０は、上述のバネ上上下加速度センサ５３fl，５３fr，５３rl，５３rr、バネ下上上下加速度センサ５４fl，５４fr，５４rl，５４rr、操舵制御部２０が接続されており、バネ上上下加速度（ｄ２ｚｓ／ｄｔ２）、バネ下上下加速度（ｄ２ｚｕ／ｄｔ２）、判定フラグＦSLの各信号が入力される。
【００３２】
また、サス＿ＥＣＵ４０には、駆動回路４１を介して、上述したショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrを駆動させるアクチュエータ４２fl，４２fr，４２rl，４２rrが接続されている。サス＿ＥＣＵ４０は、周知のスカイフックダンパ理論に基づく制御方法に近似させてショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrの減衰力特性の制御を行う。
【００３３】
そして、サス＿ＥＣＵ４０は、後述するサスペンション制御プログラムを実行して、バネ上上下加速度（ｄ２ｚｓ／ｄｔ２）、バネ下上下加速度（ｄ２ｚｕ／ｄｔ２）に基づいて、各ショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrを最適の減衰係数とすべく、各アクチュエータ４２fl，４２fr，４２rl，４２rrに対してデューティ信号等の駆動信号（電流）を駆動回路４１を介して出力する。この際、操舵制御部２０からＦSL＝１の信号が入力された場合（すなわち、自動操舵制御によるステアリングギヤ比の設定がクイック傾向の場合、或いは、舵角補正量がドライバの操舵量を増大させる（切り足す）方向に制御する場合）は、各ショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrの減衰力特性を高減衰側の特性に設定して制御を行う。
【００３４】
次に、サス＿ＥＣＵ４０において実行されるサスペンション制御プログラムを、図７のフローチャートで説明する。尚、このプログラムは各ショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rr毎に独立して実行されるプログラムである。
【００３５】
まず、Ｓ２０１で、バネ上上下加速度（ｄ２ｚｓ／ｄｔ２）を読み込み、Ｓ２０２に進み、悪路判定処理を実行する。この悪路判定処理は、例えば、バネ上上下加速度（ｄ２ｚｓ／ｄｔ２）の高周波成分が予め設定しておいた閾値より大きくなっているか否かで判定し、閾値よりも大きくなっている場合には悪路、閾値以下の場合は通常路と判定する。尚、その他、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）や車載の画像処理システム等から得られる情報を基に悪路判定を行うようにしても良い。
【００３６】
そして、Ｓ２０３に進み、Ｓ２０２の判定結果により悪路走行か否かを判定し、悪路走行の場合にはＳ２０４に進み、後述する各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrによる減衰力Ｆａを演算する際に用いるゲインＧを、予め設定しておいた低減衰におけるゲインＧsoftに設定する一方、通常路の場合はＳ２０５に進み、上述のゲインＧを、予め設定しておいた高減衰におけるゲインＧhard1に設定する。尚、Ｇsoft＜Ｇhard1である。
【００３７】
その後、Ｓ２０６に進み、バネ上上下加速度（ｄ２ｚｓ／ｄｔ２）を積分計算してバネ上上下速度（ｄｚｓ／ｄｔ）を演算する。
【００３８】
そして、Ｓ２０７に進み、前述の操舵制御部２０から入力される判定フラグＦSLを読み込み、Ｓ２０８に進んで、判定フラグＦSLが１か否か、すなわち、自動操舵制御によるステアリングギヤ比の設定がクイック傾向の場合、或いは、舵角補正量がドライバの操舵量を増大させる（切り足す）方向に制御する場合か否かを判定する。
【００３９】
この判定の結果、ＦSL＝１の場合は、Ｓ２０９に進み、上述のゲインＧを、予め設定しておいた高減衰におけるゲインＧhard2に設定し直し、Ｓ２１０に進む。逆に、ＦSL＝０の場合は、そのままＳ２１０に進む。尚、Ｇsoft＜Ｇhard2であり、実験・演算の結果により、Ｇhard1＝Ｇhard2に設定しても良く、もちろん、異なる値としても良い。
【００４０】
すなわち、自動操舵制御装置により、ステアリングギヤ比がクイック傾向に設定されている場合、或いは、舵角補正量がドライバの操舵量を増大させる（切り足す）方向に制御されている場合のように、ハンドル角に対する横加速度の応答性が高められている場合は、減衰力特性を高減衰側の特性に設定し、ロールを確実に抑制するように制御し、車両の運動性能や乗心地を良好に保つことができるようになっている。
【００４１】
その後、Ｓ２１０に進むと、例えば、以下の（５）式により、各ショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrによる減衰力Ｆａを演算する。  
Ｆａ＝−Ｇ・（ｄｚｓ／ｄｔ）        …（５）
【００４２】
次いで、Ｓ２１１に進み、バネ下上下加速度（ｄ２ｚｕ／ｄｔ２）を読み込み、Ｓ２１２に進んで、バネ下上下加速度（ｄ２ｚｕ／ｄｔ２）を積分計算してバネ下上下速度（ｄｚｕ／ｄｔ）を演算する。
【００４３】
次いで、Ｓ２１３に進み、以下の（６）式により、ストローク速度（ｄＳＴ／ｄｔ）を演算する。  
（ｄＳＴ／ｄｔ）＝（ｄｚｓ／ｄｔ）−（ｄｚｕ／ｄｔ）        …（６）
【００４４】
そして、Ｓ２１４に進み、例えば、図５に示す、ストローク速度（ｄＳＴ／ｄｔ）−減衰力Ｆａの関係を示す特性図を参照し、アクチュエータ制御量Ｉａ（電流値）を設定し、Ｓ２１５に進んで、アクチュエータ制御量Ｉａを、対応するショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrのアクチュエータ４２fl，４２fr，４２rl，４２rrに対して駆動回路４１を介して出力し、プログラムを抜ける。
【００４５】
このように、本実施の形態によれば、基本的に悪路走行においては低減衰側の特性に設定し、通常路走行においては高減衰側の特性に設定するようになっているが、自動操舵制御装置により、ステアリングギヤ比がクイック傾向に設定されている場合、或いは、舵角補正量がドライバの操舵量を増大させる（切り足す）方向に制御されている場合のように、ハンドル角に対する横加速度の応答性が高められている場合は、減衰力特性を高減衰側の特性に設定し、ロールを確実に抑制するように制御するようになっている。このため、車両の運動状態を的確に検出し、自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを適切に協調して作動させ、車両の運動性能や乗心地を良好に保つことが可能となっている。
【００４６】
尚、本実施の形態では、サスペンション特性可変手段としてショックアブソーバ３２fl，３２fr，３２rl，３２rrを例に説明したが、他に公知の電動等により硬さ可変のスタビライザや、エアーやオイルにより硬さ可変のアクティブサスペンションにより構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】自動操舵制御装置とサスペンション制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図
【図２】自動操舵制御装置における車速感応ステアリングギヤ比の特性図
【図３】自動操舵制御装置における操舵制御ゲインの特性図
【図４】サスペンション制御装置の基本原理を示す概略構成図
【図５】サスペンション制御装置におけるストローク速度−減衰力の関係を示す特性図
【図６】自動操舵制御装置における自動操舵制御プログラムのフローチャート
【図７】サスペンション制御装置におけるサスペンション制御プログラムのフローチャート
【符号の説明】
【００４８】
１    前輪操舵装置
２    ステアリングホイール
７fl，７fr，７rl，７rr  車輪
１１    前輪舵角補正機構（自動操舵機構）
１６    電動モータ
２０    操舵制御部（自動操舵制御手段）
２１    モータ駆動部
３２fl，３２fr，３２rl，３２rr  ショックアブソーバ（サスペンション特性可変手段）
４０    サス＿ＥＣＵ（サスペンション制御手段）
４１    サス＿駆動回路
４２fl，４２fr，４２rl，４２rr  アクチュエータ
１００    車体
【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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