(57)【要約】【課題】新規な車両制御手法を提供する。【解決手段】算出部３１は、検出された前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚと、特定された摩擦係数μとを用いて、車輪に関するすべり角βと横力Ｆｙとの相関関係に基づき、車輪のコーナリングパワーｋａを算出する。処理部３３は、算出されたコーナリングパワーｋａと、車輪に要求される目標コーナリングパワーｋａ’とに基づいて、車輪に作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚのうちの少なくととも一つの作用力を変化させる変化量を決定する。制御部４０は、決定された変化量に基づき、車輪に作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚのうち少なくととも一つの作用力を制御する。【選択図】  図１
2004149107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪のコーナリングパワーを制御するコーナリングパワー制御装置において、車輪に作用する作用力として前後力、横力および上下力を検出する検出部と、
前記車輪と路面との間の摩擦係数を特定する特定部と、
前記検出された前後力、横力および上下力と、前記特定された摩擦係数とを用いて、前記車輪に関するすべり角と横力との相関関係に基づき、前記車輪のコーナリングパワーを算出する算出部と、
前記算出されたコーナリングパワーと、前記車輪に要求される目標コーナリングパワーとに基づいて、前記車輪に作用する前後力、横力および上下力のうちの少なくととも一つの作用力を変化させる変化量を決定する処理部と、
前記処理部で決定された変化量に基づき、車輪に作用する前後力、横力および上下力のうち少なくととも一つの作用力を制御する制御部と
を有することを特徴とするコーナリングパワー制御装置。
【請求項２】
前記検出部は、車輪の車軸に取り付けられた少なくとも一つ以上の応力検出センサと、
前記応力検出センサからの検出信号を処理する信号処理回路とを有し、
前記応力検出センサは、前記車軸に生じる応力を検出することを特徴とする請求項１に記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項３】
前記算出部は、非線形領域でのコーナリングパワーを算出することを特徴とする請求項１または２に記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項４】
前記車輪に関するすべり角と横力との相関関係は、車輪の力学特性を示すタイヤモデルに基づいて決定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーよりも小さい場合には、車輪に作用する前後力が前記検出された前後力よりも小さくなるように変化量を決定し、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーよりも大きい場合には、車輪に作用する前後力が前記検出された前後力よりも大きくなるように変化量を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーよりも小さい場合には、車輪に作用する上下力が前記検出された上下力よりも大きくなるように変化量を決定し、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーよりも大きい場合には、車輪に作用する上下力が前記検出された上下力よりも小さくなるように変化量を決定することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーより小さい場合には、前記横力相当の変化量として、車輪のすべり角が現在のすべり角よりも小さくなるように変化量を決定し、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーより大きい場合には、前記横力相当の変化量として、車輪のすべり角が現在のすべり角よりも大きくなるように変化量を決定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項８】
前記目標コーナリングパワーは、基準コーナリングパワーに基づいて決定されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項９】
前記算出部は、車両に備えられた車輪の全てについて、コーナリングパワーを算出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項１０】
前記処理部は、前記算出されたコーナリングパワーに基づいて算出される車両のスタビリティファクターが、前記目標コーナリングパワーに基づいて算出される車両の目標スタビリティファクターに近づくように、前記変化量を決定することを特徴とする請求項９に記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項１１】
前記処理部は、前記算出されたコーナリングパワーに関する前後輪の演算値が、前記目標コーナリングパワーに関する前後輪の演算値に近づくように、前記変化量を決定することを特徴とする請求項１０に記載されたコーナリングパワー制御装置。
【請求項１２】
車輪のコーナリングパワーを制御するコーナリングパワー制御方法において、車輪に作用する作用力として前後力、横力および上下力を検出する第１のステップと、
前記車輪と路面との間の摩擦係数を特定する第２のステップと、
前記検出された前後力、横力および上下力と、前記特定された摩擦係数とを用いて、前記車輪に関するすべり角と横力との相関関係に基づき、前記車輪のコーナリングパワーを算出する第３のステップと、
前記算出されたコーナリングパワーと、前記車輪に要求される目標コーナリングパワーとに基づいて、前記車輪に作用する前後力、横力および上下力のうちの少なくととも一つの作用力を変化させる変化量を決定する第４のステップと、
前記第４のステップで決定された変化量に基づき、車輪に作用する前後力、横力および上下力のうち少なくととも一つの作用力を制御する第５のステップと
を有することを特徴とするコーナリングパワー制御方法。
【請求項１３】
前記第４のステップは、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーよりも小さい場合には、前記車輪に作用する前後力が前記検出された前後力よりも小さくなるように変化量を決定し、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーよりも大きい場合には、前記車輪に作用する前後力が前記検出された前後力よりも大きくなるように変化量を決定することを特徴とする請求項１２に記載されたコーナリングパワー制御方法。
【請求項１４】
前記第４のステップは、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーよりも小さい場合には、前記車輪に作用する上下力が前記検出された上下力よりも大きくなるように変化量を決定し、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーよりも大きい場合には、前記車輪に作用する上下力が前記検出された上下力よりも小さくなるように変化量を決定することを特徴とする請求項１２または１３に記載されたコーナリングパワー制御方法。
【請求項１５】
前記第４のステップは、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーより小さい場合には、前記横力相当の変化量として、前記車輪のすべり角が現在のすべり角よりも小さくなるように変化量を決定し、前記算出されたコーナリングパワーが前記目標コーナリングパワーより大きい場合には、前記横力相当の変化量として、前記車輪のすべり角が現在のすべり角よりも大きくなるように変化量を決定することを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載されたコーナリングパワー制御方法。
【請求項１６】
前記第３のステップは、車両に備えられた車輪の全てについて、コーナリングパワーを算出し、
前記第４のステップは、前記算出されたコーナリングパワーに関する前後輪の演算値が、前記目標コーナリングパワーに関する前後輪の演算値に近づくように、前記変化量を決定することを特徴とする請求項１２から１５のいずれかに記載されたコーナリングパワー制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪のコーナリングパワーを制御するコーナリングパワー制御装置およびコーナリングパワー制御方法に係り、特に、コーナリングパワーを制御することによって車両の運動状態を制御する車両制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車輪に加えられる駆動・制動トルクを制御する、或いは、車輪のサスペンション特性を制御するなどといった手法で、車両の運動状態を制御する車両制御技術が知られてる。この車両制御技術では、例えば、コーナリングといった走行状況において、車両の運動状態を最適に制御することで、操安性の向上を図っている。例えば、このような技術の一つに、車輪摩擦力利用率を用いて車両の運動状態を制御する車両制御装置がある（例えば、特許文献１参照。）。この車両制御装置では、車輪それぞれの車輪摩擦力利用率を求め、この車輪摩擦力利用率を目標車輪摩擦力利用率に近づけように車輪それぞれの車輪状態量を制御している。このとき、車輪摩擦力利用率は、実摩擦力（車輪と路面との間に実際に発生している前後力と横力との合力）の、最大摩擦力（車輪と路面との間の実際の摩擦係数と、車輪と路面との間に実際に発生している上下力との積）に対する比率として算出される。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１３２１９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者等は、このような車両制御がより有効となる走行状況（例えば、コーナリング走行または低μ路走行など）において、車両の運動状態を効果的に制御するためには、車輪のコーナリングパワーに注目することが好ましいと考えた。なぜならば、２自由度車両運動モデル（横方向の並進運動と鉛直軸まわりの回転運動を考慮したモデル）を用いた走安解析や車両運動制御では、一般にコーナリングパワーを用いて定式化が行われており（例えば、スタティックマージン、スタビリティファクター等）、また、コーナリングパワーはその値の大小により、（挙動変化）コーナリングフォースの応答性を示す値となるからである。すなわち、コーナリングパワーが車両の操縦性や安定性を評価する上で重要なパラメータになると考えられるからである。例えば、上述した従来技術では、車輪摩擦力利用率を目標摩擦力利用率に近づけることで、車両の運動状態を向上させている。しかしながら、仮に、車輪の車輪摩擦力利用率を目標摩擦利用率に近づけた場合でも、車輪のコーナリングパワーに着目してみると、このときの車輪のコーナリングパワーが各輪で不適当な値となる可能性がある。例えば、車輪のコーナリングパワーが、車輪に要求されるコーナリングパワーよりも極端に小さな値となった場合には、車両のコントロール性を損なう可能性がある。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、新規な車両制御手法を提供することである。
【０００６】
また、本発明の別の目的は、コーナリングパワーを制御することにより、例えば、コーナリングなどの走行状態において、車両の操安性向上を図ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第１の発明は、車輪のコーナリングパワーを制御するコーナリングパワー制御装置において、検出部と、特定部と、算出部と、処理部と、制御部とを有するコーナリングパワー制御装置を提供する。このコーナリングパワー制御装置において、検出部は、車輪に作用する作用力として前後力、横力および上下力を検出する。特定部は、車輪と路面との間の摩擦係数を特定する。算出部は、検出された前後力、横力および上下力と、特定された摩擦係数とを用いて、車輪に関するすべり角と横力との相関関係に基づき、車輪のコーナリングパワーを算出する。処理部は、算出されたコーナリングパワーと、車輪に要求される目標コーナリングパワーとに基づいて、車輪に作用する前後力、横力および上下力のうちの少なくととも一つの作用力を変化させる変化量を決定する。制御部は、処理部で決定された変化量に基づき、車輪に作用する前後力、横力および上下力のうち少なくととも一つの作用力を制御する。
【０００８】
ここで、第１の発明において、検出部は、車輪の車軸に取り付けられた少なくとも一つ以上の応力検出センサと、応力検出センサからの検出信号を処理する信号処理回路とを有することが好ましい。この場合、応力検出センサは、車軸に生じる応力を検出することが望ましい。
【０００９】
また、第１の発明において、算出部は、非線形領域でのコーナリングパワーを算出することが好ましい。
【００１０】
また、第１の発明において、車輪に関するすべり角と横力との相関関係は、車輪の力学特性を示すタイヤモデルに基づいて決定されていることが好ましい。
【００１１】
また、第１の発明において、処理部は、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーよりも小さい場合には、車輪に作用する前後力が検出された前後力よりも小さくなるように変化量を決定することが好ましい。一方、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーよりも大きい場合には、車輪に作用する前後力が検出された前後力よりも大きくなるように変化量を決定することが望ましい。
【００１２】
また、第１の発明において、処理部は、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーよりも小さい場合には、車輪に作用する上下力が検出された上下力よりも大きくなるように変化量を決定することが好ましい。一方、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーよりも大きい場合には、車輪に作用する上下力が検出された上下力よりも小さくなるように変化量が決定されることが望ましい。
【００１３】
また、第１の発明において、処理部は、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーより小さい場合には、横力相当の変化量として、車輪のすべり角が現在のすべり角よりも小さくなるように変化量を決定することが好ましい。一方、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーより大きい場合には、横力相当の変化量として、車輪のすべり角が現在のすべり角よりも大きくなるように変化量が決定されることが望ましい。
【００１４】
また、第１の発明において、目標コーナリングパワーは、基準コーナリングパワーに基づいて決定されることが好ましい。
【００１５】
また、第１の発明において、算出部は、車両に備えられた車輪の全てについて、コーナリングパワーを算出することが好ましい。このとき、処理部は、算出されたコーナリングパワーに基づいて算出される車両のスタビリティファクターが、目標コーナリングパワーに基づいて算出される車両の目標スタビリティファクターに近づくように、変化量を決定することが望ましい。この場合、処理部は、算出されたコーナリングパワーに関する前後輪の演算値が、目標コーナリングパワーに関する前後輪の演算値に近づくように、変化量を決定することが望ましい。
【００１６】
第２の発明は、車輪のコーナリングパワーを制御するコーナリングパワー制御方法を提供する。ここで、この制御方法は、第１のステップとして、車輪に作用する作用力として前後力、横力および上下力を検出する。第２のステップとして、車輪と路面との間の摩擦係数を特定する。第３のステップとして、検出された前後力、横力および上下力と、特定された摩擦係数とを用いて、車輪に関するすべり角と横力との相関関係に基づき、車輪のコーナリングパワーを算出する。第４のステップとして、算出されたコーナリングパワーと、車輪に要求される目標コーナリングパワーとに基づいて、車輪に作用する前後力、横力および上下力のうちの少なくととも一つの作用力を変化させる変化量を決定する。第５のステップは、第４のステップで決定された変化量に基づき、車輪に作用する前後力、横力および上下力のうち少なくととも一つの作用力を制御する。
【００１７】
ここで、第２の発明において、第４のステップは、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーよりも小さい場合には、車輪に作用する前後力が検出された前後力よりも小さくなるように変化量を決定することが好ましい。一方、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーよりも大きい場合には、車輪に作用する前後力が検出された前後力よりも大きくなるように、変化量が決定されることが好ましい。
【００１８】
また、第２の発明において、第４のステップは、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーよりも小さい場合には、車輪に作用する上下力が検出された上下力よりも大きくなるように変化量を決定することが好ましい。一方、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーよりも大きい場合には、車輪に作用する上下力が検出された上下力よりも小さくなるように変化量が、決定されることが望ましい。
【００１９】
また、第２の発明において、第４のステップは、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーより小さい場合には、横力相当の変化量として、車輪のすべり角が現在のすべり角よりも小さくなるように変化量を決定することが好ましい。一方、算出されたコーナリングパワーが目標コーナリングパワーより大きい場合には、横力相当の変化量として、車輪のすべり角が現在のすべり角よりも大きくなるように、変化量が決定されることが望ましい。
【００２０】
また、第２の発明において、第３のステップは、車両に備えられた車輪の全てについて、コーナリングパワーを算出することが好ましい。この場合、第４のステップは、算出されたコーナリングパワーに関する前後輪の演算値が、目標コーナリングパワーに関する前後輪の演算値に近づくように、変化量を決定することが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態にかかるコーナリングパワー制御装置の全体構成を示したブロック構成図である。このコーナリングパワー制御装置１は、複数の車輪を備えた車両（本実施形態では、一例として四輪車両）に適用されて、車両の運動状態を制御する。この制御装置１では、車輪に作用する作用力である前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚと、車輪と路面との間の摩擦係数μとに基づいて、現在の車輪（本実施形態では、四輪のそれぞれ）のコーナリングパワーｋａを算出する。そして、制御装置１は、現在の車輪のコーナリングパワーｋａと、目標コーナリングパワーｋａ’とから判断して、車輪に作用する作用力を変化させる。この作用力の変化により、車輪のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’に近づくように、車両の運動状態が制御される。なお、以下、本実施形態を説明するにあたり、特に断らない限り、車輪に関する説明は、あるひとつの車輪に着目して行うが、その説明は、車輪のそれぞれについても同様であると理解されたい。
【００２２】
図２は、車輪に作用する作用力を示した説明図である。同図に示す例では、進行方向に車輪が車両を制動している状態を示している。ここで、本実施形態の特徴の一つであるコーナリングパワーｋａとは、コーナリングフォース（車輪接地面に働く摩擦力のうち、車輪の進行方向に直角に働く成分）の車輪すべり角βに対する傾きをいう。換言すれば、コーナリングパワーｋａはすべり角βに対するコーナリングフォースの変化率である。すなわち、この変化率が大きいと、（挙動変化）コーナリングフォースの応答性が速くなり、一方、この変化率が小さいと、コーナリングフォースの応答性が緩慢になる。また、前後力Ｆｘとは、車輪中心面に平行な方向に発生する分力をいい、横力Ｆｙとは、車輪中心面に直角な方向に発生する分力をいう。また、上下力Ｆｚとは、車輪にかかる垂直方向の荷重をいう。また、目標コーナリングパワーｋａ’とは、車輪に要求されるコーナリングパワーをいい、この値は、設計段階等に車両のスタビリティを考慮したうえで車両毎に設定される。
【００２３】
以下、本実施形態にかかるコーナリングパワー制御について説明する。まず最初に、コーナリングパワー制御の概念を明確にし、その後にコーナリングパワー制御装置１の具体的な構成について説明する。一般に、車輪のコーナリングパワーｋａは、車輪のすべり角βとコーナリングフォースとの相関関係に基づいて算出される。ところで、このコーナリングフォースと、横力Ｆｙとの関係において、両者は値として一対一に対応するものではないが、実用上車輪がとり得るすべり角βの範囲内において、両者の値は近似する傾向を示す。そこで、本明細書では、コーナリングフォースと横力Ｆｙとの値を等価と見なし、横力Ｆｙをベースとしてコーナリングパワーの説明を行う。まず、コーナリングパワーを算出する上で必要とされる車輪のすべり角βと横力Ｆｙとの相関関係は、例えば、以下に示す数式１を満たす。
【数１】
2004149107.tif 000003
【００２４】
この数式１に示す相関関係は、タイヤの力学特性を示すタイヤモデルを、例えばすべり角βと横力Ｆｙとで二次近似したものであり、横力Ｆｙはすべり角βの二次関数として表わされる。
【００２５】
ここで、係数ｋは、数式２により実験的に求められる定数であり、車輪と路面との間の摩擦係数μと上下力Ｆｚとに依存して変化する値である。
【数２】
2004149107.tif 000004
【００２６】
同数式から理解されるように、ｋは、すべり角β＝０における横力Ｆｙの立ち上がり勾配（微分値）である。上述したように、横力Ｆｙ≒コーナリングフォースと見なした場合、このｋの値は、すべり角β＝０におけるコーナリグフォースの立ち上がり勾配（微分値）ともいえる。したがって、このｋの値は、コーナリングパワーに対応することとなり、本明細書では、以下、基準コーナリングパワーｋと称する。この基準コーナリングパワーｋは、車輪の特性を示す値であり、この値が高いと車輪の剛性が高いことを意味し、また、値が小さいと車輪の剛性が低いことを意味している。
【００２７】
また、横力Ｆｙの取り得る最大値であるＦｙｍａｘは、上下力Ｆｚ、前後力Ｆｘおよび摩擦係数μから、数式３に基づき、一義的に算出される。
【数３】
2004149107.tif 000005
【００２８】
車輪のコーナリングパワーは、すべり角βの増加とともに増す横力Ｆｙの割合（すなわち、微分値）であることを考慮すれば、このコーナリングパワーｋａは、数式４として与えられることとなる。
【数４】
2004149107.tif 000006
【００２９】
上述した数式１〜４から理解されるように、車輪に作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚと、摩擦係数μとが既知であれば、車輪のすべり角βは、一義的に特定される。そして、このすべり角βの特定にともない、すべり角βと横力Ｆｙとの相関関係に基づいて、車輪のコーナリングパワーｋａが算出される。このことに鑑みれば、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの値によって、車輪のコーナリングパワーｋａの取り得る値は変化するといえる。したがって、これらの作用力を任意に変化させることによって、コーナリングパワーｋａを制御する（本実施形態との関係では、車輪のコーナリングパワーｋａを目標コーナリングパワーｋａに近づける）ことができることとなる。
【００３０】
以下、作用力のそれぞれとコーナリングパワーｋａとの関係について、詳細に説明する。まず、前後力Ｆｘとコーナリングパワーｋａとの関係を説明する。図３は、前後力Ｆｘとコーナリングパワーｋａとの関係を示した説明図である。横力Ｆｙとコーナリングパワーｋａとの関係は、数式１および数式４からすべり角βを消去することにより、数式５として導出される。
【数５】
2004149107.tif 000007
【００３１】
ここで、同数式中のＦｙｍａｘを数式３で置換した場合、コーナリングパワーｋａは、以下に示す数式６を満たす。
【数６】
2004149107.tif 000008
【００３２】
前後力Ｆｘを変化させるという観点に基づき、他の作用力（横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚ）を不変（定数）と仮定した場合、同数式からは、前後力Ｆｘの変化に応じて、コーナリングパワーｋａの値も変化することが理解される。このとき、数式６に示す前後力Ｆｘとコーナリングパワーｋａとの関係は、概ね図３の実線で表わされる。同図では、μ・Ｆｚ＝１，Ｆｙ＝０．８，ｋ＝１．０としたときの、前後力Ｆｘとコーナリングパワーｋａとの関係を表わしている。
【００３３】
例えば、図３に示すように、現在のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’（例えば、０．８）よりも小さい場合について考える。この場合には、車輪に作用する前後力Ｆｘを、現在の前後力Ｆｘよりも小さくすることにより（図中、矢印方向への減少）、車輪のコーナリングパワーｋａを目標コーナリングパワーｋａ’に近づけることができる。一方、現在のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’よりも大きい場合について考える。この場合には、車輪に作用する前後力Ｆｘを、現在の前後力Ｆｘよりも大きくすることにより、車輪のコーナリングパワーｋａを目標コーナリングパワーｋａ’に近づけることができる。そして、両者どちらの場合であっても、目標コーナリングパワーｋａ’に対応する前後力Ｆｘと、車輪に作用する前後力Ｆｘとが一致した場合には、コーナリングパワーｋａは、目標コーナリングパワーｋａ’と一致することとなる。
【００３４】
次に、上下力Ｆｚとコーナリングパワーｋａとの関係を説明する。図４は、上下力Ｆｚとコーナリングパワーｋａとの関係を示した説明図である。上述の数式６を再び参照し、上下力Ｆｚを変化させるという観点から、他の作用力（前後力Ｆｘおよび横力Ｆｙ）を不変（定数）と仮定した場合、上下力Ｆｚの変化に応じて、コーナリングパワーｋａの値も変化されることが理解される。このとき、数式６に示す上下力Ｆｚとコーナリングパワーｋａとの関係は、概ね図４の実線で表わされる。同図では、μ＝１，Ｆｙ＝０．８，Ｆｘ＝０，ｋ＝１．０としたときの、上下力Ｆｚとコーナリングパワーｋａとの関係を表わしている。
【００３５】
例えば、図４に示すように、現在のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’よりも小さい場合について考える。この場合には、車輪に作用する上下力Ｆｚを、現在の上下力Ｆｚよりも大きくすることにより（図中、矢印方向への増加）、車輪のコーナリングパワーｋａを目標コーナリングパワーｋａ’に近づけることができる。一方、現在のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’よりも大きい場合について考える。この場合には、車輪に作用する上下力Ｆｚを、現在の上下力Ｆｚよりも小さくすることにより、車輪のコーナリングパワーｋａを目標コーナリングパワーｋａ’に近づけることができる。そして、両者どちらの場合であっても、目標コーナリングパワーｋａ’に対応する前後力Ｆｘと、車輪に作用する前後力Ｆｘとが一致した場合には、コーナリングパワーｋａは、目標コーナリングパワーｋａ’と一致することとなる。
【００３６】
次に、横力Ｆｙとコーナリングパワーｋａとの関係を説明する。ただし、本実施形態では、横力Ｆｙを直接変化させるのではなく、すべり角βを変化させることにより、等価的に横力Ｆｙを変化させることとする。図５は、すべり角βとコーナリングパワーｋａとの関係を示した説明図である。上述の数式４を再び参照し、すべり角βを変化させるという観点から、他の作用力（横力Ｆｙの取り得る最大値Ｆｙｍａｘ）を不変（定数）と仮定した場合、すべり角βの変化に応じて、コーナリングパワーｋａの値が変化されることが理解される。このとき、数式４に示すすべり角βとコーナリングパワーｋａとの関係は、概ね図５の実線で表わされる。
【００３７】
例えば、図５に示すように、現在のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’よりも小さい場合について考える。この場合には、車輪のすべり角βを、現在のすべり角βよりも小さくすることにより（図中、矢印方向への減少）、車輪のコーナリングパワーｋａを目標コーナリングパワーｋａ’に近づけることができる。一方、現在のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’よりも大きい場合について考える。この場合には、車輪のすべり角βを、現在のすべり角βよりも大きくすることにより、車輪のコーナリングパワーｋａを目標コーナリングパワーｋａ’に近づけることができる。そして、両者どちらの場合であっても、目標コーナリングパワーｋａ’に対応するすべり角βと、車輪のすべり角βとが一致した場合には、コーナリングパワーｋａは、目標コーナリングパワーｋａ’と一致することとなる。
【００３８】
なお、図３〜図５の説明のそれぞれで用いた定数は例示的な値であるが、これら以外の値であっても、前後力Ｆｘとコーナリングパワーｋａとの関係（或いは、上下力Ｆｚとコーナリングパワーｋａとの関係、すべり角βとコーナリングパワーｋａとの関係）はほぼ同様の傾向を示すこととなる。
【００３９】
ところで、上述した説明では、コーナリングパワーｋａを車輪のそれぞれで目標コーナリングパワーｋａ’に近づけることを前提として説明したが、車両の運動状態を考慮して、車輪それぞれのコーナンリグパワーｋａを総合的に制御してもよい。一般に、車両のステア特性を示す評価値としてスタビリティファクターがある。スタビリティファクターは、コーナリング時の車両の挙動（すなわち、安定性）の目安となるが、この値が正の場合には車両はアンダーステア傾向となり、この値が負の場合には車両はオーバーステア傾向となる。このスタビリティファクターの最適値は個々の車両によって異なるが、このスタビリティファクターの最適値を常に追従するように車両が走行することで、車両の運動状態を適正に維持することができる。このスタビリティファクターＡは、以下に示す数式７に基づいて算出される。
【数７】
2004149107.tif 000009
【００４０】
同数式において、ｍは車両の質量、ｌｆは前輪の車軸と車両の重心との間の距離、ｌｒは後輪の車軸と車両の重心との間の距離である。また、ｋａ＿ｆａｖｅは、左前輪のコーナリングパワーをｋａ＿ｆｌ、右前輪のコーナリングパワーをｋａ＿ｆｒとした場合の、両コーナリングパワーｋａ＿ｆｌ，ｋａ＿ｆｒの平均値である。同様に、ｋａ＿ｒａｖｅは、左後輪のコーナリングパワーをｋａ＿ｒｌ、右後輪のコーナリングパワーをｋａ＿ｒｒとした場合の両コーナリングパワーｋａ＿ｒｌ，ｋａ＿ｒｒの平均値である。
【００４１】
そこで、数式７に従えば、現在の車輪それぞれのコーナリングパワーｋａから、現在の車両のスタビリティファクターＡａが算出される。また、同様に、数式７に従い、車輪それぞれの目標コーナリングパワーｋａ’から、車両の目標スタビリティファクターＡａ’が算出される。ここで、数式８に示すように、スタビリティファクターＡａと、目標スタビリティファクターＡａ’との差分値ΔＡについて考える。
【数８】
2004149107.tif 000010
【００４２】
数式８において、ｋａ’＿ｆａｖｅは前輪左右の目標コーナリングパワーｋａ’＿ｆｌ，ｋａ’＿ｆｒの平均値、ｋａ’＿ｒａｖｅは後輪左右の目標コーナリングパワーｋａ’＿ｒｌ，ｋａ’＿ｒｒの平均値である。
【００４３】
すなわち、現在の車両のスタビリティファクターＡａを目標スタビリティファクターＡａ’に近づけるためには、差分値ΔＡが０に近づくように車輪のコーナリングパワーｋａを制御すればよいこととなる。ΔＡ＝０を実現するためには、前後輪に関するコーナリングパワーｋａの平均値ｋａ＿ｆａｖｅ，ｋａ＿ｒａｖｅと、前後輪に関する目標コーナリングパワーｋａ’の平均値ｋａ’＿ｆａｖｅ，ｋａ’＿ｒａｖｅとの間に、以下に示す数式９の関係が成り立てばよい。
【数９】
2004149107.tif 000011
【００４４】
なお、説明の便宜上、同式左辺をコーナリングパワー演算値ｋａｒ、同式右辺を目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒと称する。同数式から理解されるように、目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒとなるように、コーナリングパワー演算値ｋａｒを変化させることにより、所望のスタビリティを考慮した運動状態（目標スタビリティファクター）を得ることができる。例えば、目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒよりも、コーナリングパワー演算値ｋａｒが大きいのであれば、コーナリングパワー演算値ｋａｒを小さくするといった如くである。このとき、コーナリングパワー演算値ｋａｒを小さくするためには、前輪のコーナリングパワーｋａを相対的に小さくする、或いは、後輪のコーナリングパワーｋａを相対的に大きくすればよい。そして、このような前輪、或いは、後輪に関するコーナリングパワーｋａの制御は、上述したように、車輪作用力とコーナリングパワーｋａとの相関関係に基づき、車輪作用力を変化させることにより実現することができる。換言すれば、車両の現在のスタビリティファクターＡａが、車両の目標スタビリティファクターＡａ’に近づくように、作用力を変化させれば、車両の運動状態は適正に維持されることとなる。このとき、現在のスタビリティファターＡａを目標スタビリティファクターＡａ’に近づけることは、算出されたコーナリングパワーに関する前後輪の演算値ｋａｒを、目標コーナリングパワーに関する前後輪の演算値ｋａ’ｒに近づけることと等価である。
【００４５】
以上のようなコーナリングパワー制御の概念を踏まえた上で、再び図１を参照して、本実施形態にかかるコーナリングパワー制御装置１について説明する。本実施形態の特徴の一つであるコーナリングパワー制御は、後述するコーナリングパワー制御ユニット（以下、単に、「ＣＰ制御ユニット」と称する）において行われる。このような制御を行う前提として、ＣＰ制御ユニットには、検出部１０から得られる車輪に作用する作用力（以下、単に「車輪作用力」と称する場合もある）、および、特定部２０から得られる車輪と路面との間の摩擦係数μが入力される。本実施形態において、これらの情報を出力する検出部１０および特定部２０は、車輪のそれぞれに対応して設けられている。したがって、ＣＰ制御ユニットには、車輪のそれぞれに関するこれらの情報が出力されることとなる。なお、図１において、検出部１０および特定部２０は、便宜的に、それぞれ一つのブロックとして示されているが、これらは車輪のそれぞれに対して設けられた構成要素を総括していると理解されたい。
【００４６】
検出部１０は、車輪に接続する車軸に取り付けられた少なくとも一つ以上の応力検出センサ（例えば、抵抗歪ゲージ）と、この応力検出センサからの検出信号を処理する信号処理回路とから構成される。この検出部１０は、車輪作用力により車軸に生じる応力は車輪作用力に比例するという知得に基づき、応力を通じて車輪作用力を検出する。本実施形態との関係において、この検出部１０は、車輪作用力として横力Ｆｙ、前後力Ｆｘおよび上下力Ｆｚを検出する。なお、検出部１０に関する詳細な構成については、特開平４−３３１３３６号公報に記載されているので、必要ならば参照されたい。
【００４７】
特定部２０は、車輪と路面との間の摩擦係数μを検出、或いは、推定することにより、摩擦係数μを特定する。摩擦係数μを検出する手法としては、上述した検出部１０からの出力情報を用いて、路面摩擦力（前後力Ｆｘ）と上下力Ｆｚ（すなわち、垂直抗力）との比として検出することが挙げられる。特定部２０が自身の検出結果に基づき摩擦係数μを算出するのであれば、検出部１０は、特定部２０としても機能することとなる。また、摩擦係数μを推定する手法としては種々の手法が存在するが、一例として、特開平８−２２７４号公報に開示されているように、車両のヨーレート、舵角、横加速度および車速に基づいて推定する手法が挙げられる。
【００４８】
ＣＰ制御ユニットであるマイクロコンピュータ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等で構成されているが、機能的に捉えた場合、算出部３１と、判定部３２と、処理部３３とを有する。算出部３１は、検出された前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚと、特定された摩擦係数μとを用いて、車輪に関するすべり角βと横力Ｆｙとの相関関係に基づき、車輪のコーナリングパワーｋａを算出する。上述したように、４輪のそれぞれに関する車輪作用力および摩擦係数μを用いる本実施形態では、このコーナリングパワーｋａは、車輪のそれぞれについて算出され、算出されたコーナリングパワーｋａのそれぞれは、判定部３２に出力される。判定部３２は、算出された現在のコーナリングパワーｋａと、目標コーナリングパワーｋａ’とを比較することにより、車輪のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’に対応しているか否かを判定する。そして、判定部３２は、車輪のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’に対応していないと判定した場合には、処理部３３に対して、コーナリングパワー制御要求信号（以下、単に「ＣＰ制御要求信号Ｓｒ」と称する）を出力する。このＣＰ制御要求信号Ｓｒの出力とタイミングを同期して、現在のコーナリングパワーｋａおよび目標コーナリングパワーｋａ’が出力される。処理部３３は、ＣＰ制御要求信号Ｓｒを受けると、コーナリングパワーｋａの値と、目標コーナリングパワーｋａ’の値とに基づいて、車輪に作用する作用力を変化させる変化量（本実施形態では、ステップ値）を決定する。なお、処理部３３は、作用力を変化させるにあたり、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚのうちの少なくとも一つの作用力を変化させるように、変化量を決定すればよい。そして、決定した変化量が、後段の制御部４０に対して出力される。
【００４９】
制御部４０は、マイクロコンピュータ３０からの出力、すなわち、変化量に応じて、アクチュエータ５０を介して、車輪に作用する作用力を制御する。本実施形態において、この制御部４０は、各種アクチュエータ５１〜５５を制御する制御部４１〜４５から構成される。トルク配分制御部４１は、センターディファレンシャル（図示せず）に付設されたセンタークラッチ（さらには、リアディファレンシャルに付設されたリアクラッチ、または、フロントディファレンシャルに付設されたフロントクラッチ）５１を制御することにより、車輪に伝達するトルクを車輪毎に制御する。これにより、車輪に作用する前後力Ｆｘが変化量相当だけ変化する。ブレーキ制御部４２は、後段のブレーキ機構５２（例えば、アンチロックブレーキシステム）を制御することにより、車輪のブレーキ力を車輪毎に制御する。これにより、車輪に作用する前後力Ｆｘが変化量相当だけ変化する。エンジン制御部４３は、後段のエンジン５３を制御することにより、エンジン出力を制御する。これにより、車輪に作用する前後力Ｆｘが変化量相当だけ変化する。また、ステアリング制御部４４は、後段のステアリング機構（例えば、４ＷＳ機構またはステアバイワイヤ機構）５４を制御することにより、車輪のすべり角βを車輪毎に変化させる。これにより、車輪のすべり角βが変化量相当だけ変化する。さらに、サスペンション制御部４５は、後段のサスペンション機構（例えば、アクティブサスペンション機構）５５を制御することにより、垂直荷重を車輪毎に制御する。これにより、車輪に作用する上下力Ｆｚが変化量相当だけ変化する。
【００５０】
図６は、本実施形態にかかるコーナリングパワー制御の手順を示したフローチャートである。このフローチャートに示したルーチンは、所定間隔毎に呼び出され、マイクロコンピュータ３０によって実行される。まず、ステップ１において、算出部３１は、特定部２０からの出力信号から、摩擦係数μを読み込む。そして、ステップ２において、検出部１０からのセンサ信号から、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚを含むパラメータが読み込まれる。ただし、上述したように、車輪作用力センサ２自身が、摩擦係数μを検出している場合には、上述したステップ１は省略され、ステップ２において、摩擦係数μがパラメータとして更に読み込まれてもよい。
【００５１】
ステップ３において、読み込まれた情報に基づいて、車輪のコーナリングパワーｋａが算出される。上述したように、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚおよび摩擦係数μが既知である場合、数式１〜４に基づき、コーナリングパワーｋａは一義的に算出される。
【００５２】
ステップ４において、判定部３２は、車輪のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’に対応しているか否かを判定する。まず、この判定を行う前提として、コーナリングパワーｋａと、目標コーナリングパワーｋａ’とが比較される。両コーナリングパワーｋａ，ｋａ’を比較する場合、判定部３２は、基本的に、対応する車輪同士のコーナリングパワーｋａ，ｋａ’をそれぞれ比較する。ただし、本実施形態では、上述したスタビリティファクターを用いたコーナリングパワー制御の概念に基づき、前輪と後輪とのコーナリングパワーｋａ、および前輪軸または後輪軸と車両重心との間の距離によって算出される演算値に基づいて、これらの比較を行う。
【００５３】
具体的には、判定部３２は、まず、左前輪のコーナリングパワーｋａ＿ｆｌと、右前輪のコーナリングパワーｋａ＿ｆｒとに基づき、両コーナリングパワーｋａ＿ｆｌ，ｋａ＿ｆｒの平均値として、前輪のコーナリングパワーｋａ＿ｆａｖｅを算出する。そして、左後輪のコーナリングパワーｋａ＿ｒｌと、右後輪のコーナリングパワーｋａ＿ｒｒとに基づき、両コーナリングパワーｋａ＿ｒｌ，ｋａ＿ｒｒの平均値として、後輪のコーナリングパワーｋａ＿ｒａｖｅが算出される。これに伴い、前輪のコーナリングパワーｋａ＿ｆａｖｅと、後輪のコーナリングパワーｋａ＿ｒａｖｅとの演算値であるコーナリングパワー演算値ｋａｒ（＝ｌｆ／ｋａ＿ｒａｖｅ−ｌｒ／ｋａ＿ｆａｖｅ）が算出される。つぎに、コーナリングパワー演算値ｋａｒと目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒとの差分値の絶対値（｜ｋａ’ｒ−ｋａｒ｜）と、判定値Δｋｒｔｈとを比較することにより、車輪のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’に対応しているか否かが判定される。
【００５４】
ここで、目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒは、車両のスタビリティを考慮して、例えば、設計段階で予め決定されている値である。また、判定値Δｋｒｔｈは、コーナリングパワー演算値ｋａｒと目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒとが実質的に同等、すなわち、コーナリングパワーｋａの制御が必要ないと見なせる程度の差分値の取り得る範囲内の中から任意に決定されている。
【００５５】
したがって、Δｋｒｔｈ≧｜ｋａ’ｒ−ｋａｒ｜と判定された場合（すなわち、否定判定の場合）、判定部３２はコーナリングパワーｋａを制御する状況には至らないと判断して、本ルーチンを抜ける。一方、Δｋｒｔｈ＜｜ｋａ’ｒ−ｋａｒ｜と判定された場合（すなわち、肯定判定の場合）、判定部３２はコーナリングパワーｋａを制御する状況であると判断して、ＣＰ制御要求信号Ｓｒを処理部３３に対して出力し、ステップ５に進む。
【００５６】
ステップ５において、処理部３３は、車輪に作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚのうちの少なくととも一つの作用力を変化させる変化量（ステップ値）を決定する。このステップ値を決定する前提として、まず、コーナリングパワー演算値ｋａｒと目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒとの大小関係が比較される。この比較により、目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒよりも、現在のコーナリングパワー演算値ｋａｒが大きいと判断した場合には、処理部３３は、コーナリングパワー演算値ｋａｒを目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒに近づけるためには、以下に示す処理のいずれかが必要と判断する。
（１）  前輪のコーナリングパワーｋａ＿ｆａｖｅを相対的に小さくする
（２）  後輪のコーナリングパワーｋａ＿ｒａｖｅを相対的に大きくする
（３）  （１）と（２）との両方を行う
【００５７】
一方、目標コーナリングパワー演算値ｋａ’ｒよりも、現在のコーナリングパワー演算値ｋａｒが小さいと判断した場合には、処理部３３は、以下に示す処理のいずれかが必要と判断する。
（４）  前輪のコーナリングパワーｋａ＿ｆａｖｅを相対的に大きくする
（５）  後輪のコーナリングパワーｋａ＿ｒａｖｅを相対的に小さくする
（６）  （４）と（５）との両方を行う
【００５８】
処理部３３は、（１）の処理を実現するために、以下に示すパターンのいずれか、或いは、これらのパターンの組合わせとしてステップ値を決定する。
（ｉ）前輪に作用する前後力Ｆｘを、現在の前後力Ｆｘよりも大きくする
（ｉｉ）前輪に作用する上下力Ｆｚを、現在の上下力Ｆｚよりも小さくする
（ｉｉｉ）前輪のすべり角βを、現在のすべり角βよりも大きくする
【００５９】
また、処理部３３は、（２）の処理を実現するために、以下に示すパターンのいずれか、或いは、これらのパターンの組合わせとしてステップ値を決定する。
（ｉｖ）後輪に作用する前後力Ｆｘを、現在の前後力Ｆｘよりも小さくする
（ｖ）後輪に作用する上下力Ｆｚを、現在の上下力Ｆｚよりも大きくする
（ｖｉ）後輪のすべり角βを、現在のすべり角βよりも小さくする
【００６０】
さらに、処理部３３は、（３）の処理を実現するために、上述した（ｉ）〜（ｉｉｉ）と、（ｉｖ）〜（ｖｉ）とのいずれかの組合わせとして、ステップ値を決定する。
【００６１】
一方、処理部３３は、（４）の処理を実現するために、以下に示すパターンのいずれか、或いは、これらのパターンの組合わせとしてステップ値を決定する。
（ｖｉｉ）前輪に作用する前後力Ｆｘを、現在の前後力Ｆｘよりも小さくする
（ｖｉｉｉ）前輪に作用する上下力Ｆｚを、現在の上下力Ｆｚよりも大きくする
（ｉｘ）前輪のすべり角βを、現在のすべり角βよりも小さくする
【００６２】
また、処理部３３は、（５）の処理を実現するために、以下に示すパターンのいずれか、或いは、これらのパターンの組合わせとしてステップ値を決定する。
（ｘ）後輪に作用する前後力Ｆｘを、現在の前後力Ｆｘよりも大きくする
（ｘｉ）後輪に作用する上下力Ｆｚを、現在の上下力Ｆｚよりも小さくする
（ｘｉｉ）後輪のすべり角βを、現在のすべり角βよりも大きくする
【００６３】
さらに、処理部３３は、（６）の処理を実現するために、上述した（ｖｉｉ）〜（ｉｘ）と、（ｘ）〜（ｘｉｉ）とのいずれかを組合わせとして、ステップ値を決定する。
【００６４】
処理部３３は、比較結果に基づき、（１）〜（３）または（４）〜（６）のいずれかを行うものとして、上述した（ｉ）〜（ｘｉｉ）のパターンに基づき、所定のステップ値（制御量）δを制御部４０に対して出力し、本ルーチンを抜ける。
【００６５】
以下、マイクロコンピュータ３０からステップ値δを取得した制御部４０の動作について、詳述する。なお、基本的に、左右輪のコーナリングパワーｋａはほぼ同じであるとみなし、車輪の前後輪について説明を行う。
【００６６】
（前後力Ｆｘ制御）
ここで、マイクロコンピュータ３０から、前後力Ｆｘ相当のステップ値δＦｘが出力されたとする。このとき、前後力Ｆｘ相当のステップ値δＦｘは、トルク配分制御部４１に入力される。このトルク配分制御部４１は、入力トルク推定部４１ａと、トルク配分比算出部４１ｂと、差動制限トルク算出部４１ｃとから構成される。入力トルク推定部４１ａには、センサ６０，６１から得られた車両状態信号（エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度θａｃｃ）、およびセンサ６３から得られた現在のトランスミッションのギヤ位置を示すギヤ位置信号Ｐが入力されている。入力トルク推定部４１ａは、これらの入力情報に基づいて、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θａｃｃとからエンジン出力を推定する。そして、このエンジン出力にギヤ位置Ｐに相当するギヤ比と乗算することによりセンターディファレンシャルの入力トルクＴｉが算出される。トルク配分比算出部４１ｂは、ステップ値δＦｘと、入力トルクＴｉとに基づき、前後トルク配分比αを算出する。例えば、ステップ値δＦｘが、前輪の前後力Ｆｘを大きくする傾向にある場合（或いは、後輪の前後力Ｆｘを小さくする傾向にある場合）、現在のトルク配分比αよりも前輪偏重となるように、トルク配分比αが決定される。一方、ステップ値δＦｘが、前輪の前後力Ｆｘを小さくする傾向にある場合（或いは、後輪の前後力Ｆｘを大きくする傾向にある場合）、現在のトルク配分比αよりも後輪偏重となるように、トルク配分比αが決定される。つぎに、差動制限トルク算出部４１ｃは、前後トルク配分比αと、入力トルクＴｉとに基づき、センター差動制限トルクを算出し、このセンター差動制限トルクに基づき、センタークラッチ５１のトルク配分が制御される。そして、センタークラッチが５１が作動して、現在のトルク配分比αよりも、前輪偏重に設定される（或いは、後輪偏重に設定される）ことにより、ステップ値δＦｘ相当だけ前後力Ｆｘが変化し、車輪のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’に近づくこととなる。
【００６７】
また、例えば、後輪の左右輪のトルク配分を制御するには、上述した前後輪のトルク配分と同様に、リアディファレンシャルに付設されたリアクラッチにおいて、リア差動制限トルクに基づいて、リアクラッチのトルク配分を可変に制御すればよい。また、前輪の左右輪のトルク配分を制御するには、フロントディファレンシャルに付設されたフロントクラッチにおいて、フロント差動制限トルクに基づいて、フロントクラッチのトルク配分を可変に制御すればよい。車両のトルク配分を制御する詳しい手法については、特開平８−２２７４号公報に開示されているので、必要ならば参照されたい。
【００６８】
なお、トルク配分制御部４１は、基本的には、駆動力を制御することにより、前後力Ｆｘを制御するものであるが、制動力を制御することにより、前後力Ｆｘを制御しても良い。この制動力の制御は、ブレーキ制御部４２によって行われる。具体的には、ブレーキ制御部４２には、上述したトルク配分比算出部４１ｂからの情報（すなわち、トルク配分比α）が入力している。この入力を受けたブレーキ制御部４２は、トルク配分比αに基づき、車輪に作用する前後力Ｆｘ（制動力）を制御する。例えば、トルク配分比αが前輪偏重である場合には、現在のブレーキ力配分比よりも後輪偏重となるように、ブレーキ力配分比が決定される。一方、トルク配分比αが、後輪偏重である場合には、現在のブレーキ力配分比よりも前輪偏重となるように、ブレーキ配分比が決定される。これにより、ブレーキ力配分比が、ブレーキ機構５２にフィードバックされて、上述のセンタークラッチ５１と同様の作用を奏する。
【００６９】
また、エンジン制御部４３は、エンジン５３の出力を制御することにより、車輪に作用する前後力Ｆｘを相対的に上下させることができる。例えば、エンジン制御部４３がエンジン出力を大きくする傾向にエンジン５３を制御することにより、車輪に作用する前後力Ｆｘは相対的に大きくなる。一方、エンジン制御部４３がエンジン出力を小さくする傾向にエンジン５３を制御することにより、車輪に作用する前後力Ｆｘは相対的に小さくなる。したがって、このエンジン制御部４３と、トルク配分制御部４１（あるいは、ブレーキ制御部４２）とが協働することにより、より有効に前後力Ｆｘが制御可能となる。例えば、エンジン制御部４３は、現在のエンジン出力と、トルク配分比αとに基づき、これらの制御を行うことができる。
【００７０】
（上下力Ｆｚ制御）
ここで、マイクロコンピュータ３０から、上下力Ｆｚ相当のステップ値δＦｚが出力されたとする。このとき、上下力Ｆｚ相当のステップ値δＦｚは、サスペンション制御部４５に入力される。この入力を受けたサスペンション制御部４５は、ステップ値δＦｚに基づき、車輪に作用する荷重を制御する。例えば、このステップ値δＦｚが、前輪に作用する上下力Ｆｚを大きくする傾向にある場合（或いは、後輪に作用する上下力Ｆｚを小さくさせる傾向にある場合）、現在の車両の加重バランスが相対的に前輪偏重となるように、ステップ値δＦｚ相当の制御量が決定・出力される。一方、ステップ値δＦｚが、前輪に作用する上下力Ｆｚを小さくする傾向にある場合（或いは、後輪に作用する上下力Ｆｚを大きくする傾向にある場合）、現在の車両の加重バランスが相対的に後輪偏重となるように、ステップ値δＦｚ相当の制御量が決定・出力される。これにより、決定された制御量が、サスペンション機構５５にフィードバックされて、前輪偏重、或いは、後輪偏重といった加重バランスが実現される。これにより、ステップ値δＦｚ相当の作用力に変化されるので、車輪のコーナリングパワーｋａは目標コーナリングパワーｋａ’に近づくこととなる。また、左右輪についても、同様の手法から上下力Ｆｚを制御することができる。このような、車輪に作用する荷重制御手法の詳細については、特開昭６２−２７５８１４号公報に開示されているので、必要ならば参照されたい。
【００７１】
（すべり角β制御）
ここで、マイクロコンピュータ３０から、すべり角β相当のステップ値δβが出力されたとする。このとき、すべり角β相当のステップ値δβは、ステアリング制御部４４に入力される。この入力を受けたステアリング制御部４４は、ステップ値δβに基づき、ステアリング機構４４を介して、車輪のすべり角βを制御する。例えば、このステップ値δβが、前輪のすべり角βを大きくする傾向にある場合（或いは、後輪のすべり角βを大きくする傾向にある場合）、現在の前輪のすべり角βを更に大きくする、或いは、後輪のすべり角βを更に大きくするように、ステップ値δβ相当の制御量が決定・出力される。一方、ステップ値δβが、前輪のすべり角βを小さくする傾向にある場合（或いは、後輪のすべり角βを小さくする傾向にある場合）、現在の前輪のすべり角βを小さくする、或いは、後輪のすべり角βを小さくするように、制御量が決定・出力される。これにより、出力された制御量に基づき、サスペンション機構５５がフィードバック制御され、ステップ値δβ相当のすべり角に変化されるので、車輪のコーナリングパワーｋａは目標コーナリングパワーｋａ’に近づくこととなる。また、左右輪についても、同様の手法からすべり角βを制御することができる。このような、車輪のすべり角βの制御は、四輪操舵装置またはステアリング・バイ・ワイヤ装置にて行うことができる。なお、これらの装置については、特開平１１−９１６０７号公報、或いは、特開２０００−１２８００２号公報に開示されているので、必要ならば参照されたい。
【００７２】
このように、本実施形態によれば、まず、検出された前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚと、特定された摩擦係数μとに基づいて、車輪のコーナリングパワーｋａが算出される。このコーナリングパワーｋａは、車輪に関するすべり角βと横力Ｆｙとの相関関係に基づいて算出されるが、本実施形態では、車輪に作用する作用力を直接検出しているため、すべり角βと横力Ｆｙとの相関関係を比較的に正確に把握することができる。これにより、従来では推定することしかできなかった非線形領域でのコーナリングパワーｋａを従来よりも正確に算出することができる。その結果、例えば、限界コーナリングといった走行状況であっても、算出されるコーナリングパワーｋａは、値としての信頼性の向上に寄与する。
【００７３】
また、現在の車輪のコーナリングパワーｋａが算出されると、算出されたコーナリングパワーｋａと、目標コーナリングパワーｋａ’とに基づいて、車輪作用力を変化させる変化量が決定され、制御部４０に対して出力される。これにともない、制御部４０がアクチュエータ５０を制御することにより、車輪の作用力が変化する。この作用力の変化によって、車輪のコーナリングパワーｋａが変化し、結果として、車輪のコーナリングパワーｋａが目標コーナリングパワーｋａ’に近づく。このため、車輪の限界性能を越えた運動状態（例えば、車輪のコーナリングパワーｋａの値が極端に小さくなるような状態）を抑制することができるので、車両の操安性向上を図ることができる。さらに、本実施形態では、車両のスタビリティを考慮して、コーナリングパワーｋａを制御することにより、操安性の一層の向上を図ることができる。
【００７４】
なお、上述した実施形態で示した目標コーナリングパワーｋａ’は、基準コーナリングパワーｋに基づいて決定することができる。例えば、目標コーナリングパワーｋａ’は、基準コーナリングパワーｋの係数ｃ倍として決定することができる。このｃの値は、０＜ｃ＜１の範囲内で任意に選択可能な値であるが、車両のコントロール性を確保するうえで必要とされるコーナリングパワーの最小値となるように車両毎に決定されることが好ましい。これにより、車輪のコーナリングパワーｋａが、少なくとも車両のコントロール性を確保するように制御されることとなるので、操安性の向上を図ることができる。
【００７５】
なお、上述した実施形態では、スタビリティを考慮した上で、コーナリングパワーｋａを制御する手法を説明したが、車輪単体に注目して、車輪のコーナリングパワーｋａをそれぞれ目標コーナリングパワーｋａ’に近づけるような手法であってもよい。かかる手法であっても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、車輪に関するすべり角βと横力Ｆｙとの相関関係をタイヤモデルを用い、これを二次近似することで定義したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、すべり角βと横力Ｆｙとの相関関係は、様々な条件下（前後力Ｆｘ、上下力Ｆｚおよび摩擦係数μ）で実験的に求められるすべり角βと横力Ｆｙとを含むタイヤ特性を用いたり、別の数値モデル（Ｆｉａｌａモデル等）を用いたりして定義することもできる。図７は、実験的に算出された車輪に関するすべり角βと横力Ｆｙとを含むタイヤモデルの一例を示す説明図である。同図から分かるように、すべり角βと横力Ｆｙとの相関関係が既知であれば、車輪のコーナリングパワーは、すべり角βの増加とともに増す横力Ｆｙの割合（すなわち、微分値）として、一義的に算出されることとなる。
【００７７】
また、上述した実施形態では、コーナリングパワーｋａを、数式４として定義したが、数式１０として簡略的に算出することができる。
【数１０】
2004149107.tif 000012
【００７８】
ここで、上述したコーナリングパワーｋａと区別するため、同数式に示すｋｐを偽コーナリングパワーと称する。かかる数式を用いても、偽コーナリングパワーｋｐは、基本的に、数式４に示すコーナリングパワーｋａとほぼ同様な傾向を示す。したがって、この偽コーナリングパワーｋｐを用いても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７９】
また、上述した実施形態では、変化分の作用力をステップ値として出力し、車輪作用力をステップ値相当制御している。しかしながら、処理部３３は、図３〜図５に示した各作用力とコーナリングパワーｋａとの関係に基づき、現在のコーナリングパワーｋａを、目標コーナリングパワーｋａ’に近づけるような値として、変化量を算出してもよい。
【００８０】
また、上述した実施形態では、例えば、四輪車両を想定して、四輪の全のコーナリングパワーｋａを制御する手法を説明した。しかしながら、例えば、前輪駆動車（或いは、後輪駆動車）の駆動輪のみについて、コーナリングパワー制御を行うことも可能である。ただし、車両の操安性を考慮するならば、車両に備えられた車輪の全てに対してコーナリングパワー制御を行うことが好ましいが、コーナリングパワー制御という観点に鑑みれば、一部の車輪に関する制御であっても、車両の操安性向上に寄与する。同様に、コーナリングパワー制御という新規な車両制御に鑑みれば、車輪に作用する作用力は、例えば、車両に働く横加速度などから間接的に検出する手法の適用を排除するものではない。
【００８１】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、新規な車両制御手法を提供することにより、技術の豊富化を図ることができる。また、算出されたコーナリングパワーと、目標コーナリングパワーとに基づいて、車輪作用力を変化させる変化量が決定され、これにともない、車輪の作用力が変化する。この作用力の変化によって、車輪のコーナリングパワーｋａも変化し、その結果として、車輪のコーナリングパワーが目標コーナリングパワーに近づくため、車両の操安性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかるコーナリングパワー制御装置を用いた車両制御システムの全体構成を示したブロック構成図
【図２】車輪に作用する作用力を示した説明図
【図３】前後力とコーナリングパワーとの関係を示した説明図
【図４】上下力とコーナリングパワーとの関係を示した説明図
【図５】すべり角とコーナリングパワーとの関係を示した説明図
【図６】本実施形態にかかるコーナリングパワー制御の手順を示したフローチャート
【図７】実験的に算出された車輪に関するすべり角と横力とを含むタイヤモデルの一例を示す説明図
【符号の説明】
１        コーナリングパワー制御装置
１０        検出部
２０        特定部
３０        マイクロコンピュータ（ＣＰ制御ユニット）
３１        算出部
３２        判定部
３３        処理部
４０        制御部
４１        トルク配分比制御部
４２        ブレーキ制御部
４３        エンジン制御部
４４        ステアリング制御部
４５        サスペンション制御部
５０        アクチュエータ
５１        センタークラッチ
５２        ブレーキ機構
５３        エンジン
５４        ステアリング機構
５５        サスペンション機構
【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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