(57)【要約】【課題】旋回内輪が浮き上がったときの車体の浮き上がりを抑制する。【解決手段】旋回内輪が前後輪とも浮き上がったら、前後加速度から旋回外輪の前後輪の輪荷重を求め、その輪荷重に応じた摩擦円から旋回状態を維持可能な横力を保持できる最大後輪制動力を設定し、その最大後輪制動力で、旋回半径から決まるヨー角加速度と横加速度とを満足できる前輪駆動力を求め、旋回外輪の後輪に制動力、前輪に駆動力を付与する。旋回外輪の後輪に付与する制動力は、後輪接地点から下向きの上下方向力を車体に作用して車体を引き下げる。また、旋回外輪の前輪に付与する駆動力は、前輪接地点から下向きの上下方向力を車体に作用して車体を引き下げる。後輪制動力と前輪駆動力との和は車両全体に制動力として作用しなければならない。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が旋回しているときに、旋回内輪が浮き上がったら、旋回外輪の後輪にのみ制動力を付与することを特徴とする車体姿勢制御装置。
【請求項２】
少なくとも後輪の制動力を調整可能な後輪制動力調整手段と、旋回時の旋回内輪の浮き上がりを検出する旋回内輪浮上検出手段と、車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段と、前記旋回状態検出手段で車両の旋回状態が検出され且つ前記旋回内輪浮上検出手段で旋回内輪の浮き上がりが検出されたときに前記後輪制動力調整手段によって旋回外輪の後輪にのみ制動力を付与する車体姿勢制御手段を備えたことを特徴とする車体姿勢制御装置。
【請求項３】
少なくとも前輪の駆動力を調整可能な前輪駆動力調整手段を備え、前記車体姿勢制御手段は、前記旋回状態検出手段で車両の旋回状態が検出され且つ前記旋回内輪浮上検出手段で旋回内輪の浮き上がりが検出されたときに前記前輪駆動力調整手段によって旋回外輪の前輪に駆動力を付与することを特徴とする請求項１に記載の車体姿勢制御装置。
【請求項４】
前記車体姿勢制御手段は、前記旋回外輪の後輪に付与する制動力と旋回外輪の前輪に付与する駆動力との和が車両全体で制動力となるように、当該旋回外輪の後輪に付与する制動力及び旋回外輪の前輪に付与する駆動力を設定することを特徴とする請求項３に記載の車体姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置に関し、特に旋回中の車体の浮き上がりを抑制するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車体姿勢制御装置としては、例えば各車輪の個別の制動力を付与できる構成とし、旋回中に車両が横転する恐れがある場合には旋回外輪に制動力を付与することにより、自車両を減速すると共に旋回方向と逆向きのヨーモーメントを発生させて車両横転を回避するものがある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１２１４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、旋回中に車両が横転する恐れがあるときには、車体の浮き上がりを抑制することの方が重要であるにもかかわらず、前記従来の車体姿勢制御装置では、旋回外輪の前後輪共に制動力を付与するため、特に旋回外輪の前輪に付与された制動力によって更に車体を浮き上がらせることになり好ましくない。                                    本発明はこれらの諸問題を解決するために開発されたものであり、旋回中に車両が横転する恐れがあるときの車体の浮き上がりを抑制防止することが可能な車体姿勢制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記諸問題を解決するため、本発明の車体姿勢制御装置は、車両が旋回しているときに、旋回内輪が浮き上がったら、旋回外輪の後輪にのみ制動力を付与することを特徴とするものである。更に、旋回外輪の前輪には駆動力を付与するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００５】
而して、本発明の車体姿勢制御装置によれば、車両が旋回しているときに、旋回内輪が浮き上がったら、旋回外輪の後輪にのみ制動力を付与する構成としたため、自車両の走行速度を減速すると共に、旋回外輪の後輪に付与された制動力によって旋回と逆向きのヨーモーメントを発生させて横転を回避し、更に当該旋回外輪の後輪に付与された制動力により車体を引き下げる力を作用させて車体の浮き上がりを抑制防止することが可能となる。更に、旋回外輪の前輪に駆動力を付与することによっても車体を引き下げる力が作用するので、より一層、車体の浮き上がりを抑制防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面を伴って説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す車体姿勢制御装置のシステム概略構成図であり、制御対象となる車両は前輪駆動車両となっている。この車両は、例えば駆動力制御装置（ＴＣＳ）と同様な前輪駆動装置１を備えており、前左右輪の駆動力を夫々独立して、且つ運転者による要求とは個別に制御することができる。駆動力制御装置としては、例えばエンジンのスロットル開度を調整するものや、モータの供給電流を調整するものなどが挙げられる。また、この車両は、例えばアンチスキッド制御装置（ＡＢＳ）や駆動力制御装置（ＴＣＳ）等と同様な後輪制動装置２を備えており、後左右輪の制動力を個別に制御することができる。制動力制御装置としては、例えば流体圧制動装置の制動流体圧を増減するものや、電動制動装置のモータの供給電流を調整するものなどが挙げられる。なお、前記後輪制動装置に加えて、前左右輪の制動力を個別に制御可能な前輪制動装置を備えてもよい。
【０００７】
前記前輪駆動装置１及び後輪制動装置２は、何れも車体姿勢制御用のコントロールユニット３からの駆動信号に基づいて駆動制御される。このコントロールユニット３は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、後述する図２の演算処理に従って前輪駆動装置１及び後輪制動装置２の制御量を求め、それに応じた制御信号を出力する演算処理装置４と、この演算処理装置４からの前輪駆動装置１向けの制御信号を適切な駆動信号に変換して出力する前輪駆動信号発生器５と、前記演算処理装置４からの後輪制動装置２向けの制御信号を適切な駆動信号に変換して出力する後輪制動信号発生器６とを備えて構成される。
【０００８】
また、本実施形態の車両には、前記図２の演算処理を実行するために、各車輪のサスペンションストロークＬｉ（ｉ＝前左、前右、後左、後右）から特に旋回内輪の浮き上がり状態を検出するためのサスペンションストロークセンサ７、車体に作用する横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ８、車体に作用する前後加速度Ｇｘを検出する前後加速度センサ９、自車両の走行速度Ｖを検出する走行速度センサ１０、車体に発生するヨーレート（ヨー角速度）Ψを検出するヨーレートセンサ１１等を備えている。
【０００９】
次に、前記コントロールユニット３内の演算処理装置４で行われる図２の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ１で、前記サスペンションストロークセンサ７で検出された各車輪のサスペンションストロークＬｉ、横加速度センサ８で検出された横加速度Ｇｙ、前後加速度センサ９で検出された前後加速度Ｇｘ、走行速度センサ１０で検出された走行速度Ｖ、ヨーレートセンサ１１で検出されたヨーレートΨを読込む。
【００１０】
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で読込まれたヨーレートΨの時間微分値を算出して、それをヨー角加速度ｄΨ／ｄｔとする。
次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ１で読込まれたヨーレートΨと走行速度Ｖとから旋回半径Ｒを算出する。具体的には、走行速度ＶをヨーレートΨで除せば旋回半径Ｒが得られる。なお、このフローチャートによって、車体姿勢制御を行う場合、制御開始に算出された旋回半径Ｒを目標値として保持する。
【００１１】
次にステップＳ４に移行して、前記ステップＳ１で読込まれた各車輪のサスペンションストロークＬｉから、旋回内輪の接地状況の判断を行い、旋回内側の二輪が何れも浮いているときにはステップＳ６に移行し、三輪以上が接地する通常状態ではメインプログラムに復帰する。具体的には、前記各車輪のサスペンションストロークＬｉを閾値と比較し、閾値以上であれば車輪は路面から浮いており、閾値未満であれば車輪は接地していると判定し、それを各車輪について行うと共に、前記横加速度Ｇｙの方向から旋回内外輪の判定を行う。
【００１２】
前記ステップＳ６では、旋回内輪の浮上状態に応じて比例定数Ｋを設定する。この比例定数Ｋは、“０”〜“１”の間の定数とし、例えば前記サスペンションストロークＬｉから旋回内輪が浮いていないときに“０”、完全に浮いているときに“１”になるようにして、当該サスペンションストロークＬｉに応じて設定する。
次にステップＳ７に移行して、前記ステップＳ１で読込まれた前後加速度Ｇｘから前後輪荷重ＦｚＦ、ＦｚＲを推定する。具体的には、前後輪の初期設定荷重をＦｚＦ0 、ＦｚＲ0 、車両質量をｍ、車体重心点高さをＨ、ホイールベースをＤとしたとき、前輪荷重ＦｚＦは下記１式で、後輪荷重ＦｚＲは下記２式で算出される。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
なお、前記各車輪のサスペンションストロークＬｉを用いて車体重心点高さＨを補正するようにしてもよい。
次にステップＳ８に移行して、前記ステップＳ７で算出された後輪荷重ＦｚＲから後輪タイヤ（正確には旋回内側後輪に装着された空気入りタイヤ）摩擦円を算出する。タイヤ摩擦円は、例えば図３に示すように、車輪に装着されたタイヤの前後方向力Ｆｘと横方向力Ｆｙとの相互関係を二次元（円）で示したものであり、この円の内側にタイヤの発生する力が規定される。なお、タイヤと路面との摩擦係数がμであるとき、摩擦円の半径は摩擦係数μと輪荷重Ｆｚ（Ｒ）との積で表れる。
【００１５】
次にステップＳ９に移行して、前記ステップＳ８で設定された後輪タイヤ摩擦円から、タイヤ横力低下率を設定値以内に抑制した最大後輪制動力ＦｘｍａｘＲを算出する。この最大後輪制動力ＦｘｍａｘＲは、例えば前記後輪タイヤ摩擦円において発生し得る最大後輪横力をＦｙｍａｘＲとしたとき、この最大後輪横力ＦｙｍａｘＲを所定量だけ減少した或いは所定比率で減少した横力Ｆｙに対応する前後力Ｆｘのうちの制動方向の力の大きさであり、制動によって横力が低下しても、旋回状態を維持できる程度に設定される。
【００１６】
次にステップＳ１０に移行して、前記ステップＳ８と同様に、前記ステップＳ７で算出された前輪荷重ＦｚＦから前輪タイヤ（正確には旋回内側前輪に装着された空気入りタイヤ）摩擦円を算出する。
次にステップＳ１１に移行して、前記ステップＳ１で読込まれた横加速度ＧｙとステップＳ２で算出されたヨー角加速度ｄΨ／ｄｔとを旋回半径許容領域内に維持できる旋回外輪の前輪駆動力ＦｘＦを算出し、その算出が完了した場合にはステップＳ１２に移行し、そうでない場合にはステップＳ１３に移行する。ここで、図４に示すように、旋回外輪の前輪に前向きの駆動力ＦｘＦを付与し、旋回外輪の後輪に後向きの制動力ＦｘＲを付与するときの定常円旋回状態における旋回半径Ｒは、下記３式で与えられる。
【００１７】
【数２】
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【００１８】
一方、旋回外輪の前輪の横力をＦｙＦ、旋回外輪の後輪の横力をＦｙＲとし、車体重心点ＷＰから前車軸までの距離をＬｆ、車体重心点ＷＰから後車軸までの距離をＬｒ、トレッド（前後輪で等しいものとする）をＴ、車両慣性モーメントをＪとすると、ヨー角加速度ｄΨ／ｄｔは、下記４式で与えられる。
【００１９】
【数３】
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【００２０】
ここで、車両に発生する横加速度Ｇｙとヨー角加速度ｄΨ／ｄｔとの関係は、図５に示すように、旋回半径Ｒによって決まる。前記ステップＳ３で、現在の旋回半径Ｒは求められているので、この旋回半径Ｒに対して所定の許容領域を設定し、この旋回半径許容領域内で横加速度Ｇｙとヨー角加速度ｄΨ／ｄｔとが成立するように、旋回外輪の前輪の駆動力ＦｘＦ、旋回外輪の後輪の制動力ＦｘＲを設定する必要がある。そこで、前記ステップＳ９と同様にして、前輪タイヤ横力低下率を設定値以内に抑制できる旋回外輪の前輪駆動力ＦｘＦを設定し、この旋回外輪の前輪駆動力ＦｘＦとそのときに設定した横力ＦｙＦ、前記旋回外輪の後輪の制動力ＦｘＲ（＝ＦｘｍａｘＲ）とそのときに設定した横力ＦｙＲを用い、前記４式で得られるヨー角加速度ｄΨ／ｄｔと検出された横加速度Ｇｙと算出された旋回半径Ｒとが前記旋回許容領域内に収まっていれば旋回外輪の前輪駆動力ＦｘＦを算出完了と見なす。
【００２１】
その結果、前記ステップＳ１２では、算出された前輪駆動力ＦｘＦと後輪制動力ＦｘＲ（＝ＦｘｍａｘＲ）の夫々に、前記ステップＳ６で設定された比例定数Ｋを乗じ、その値に応じた制御信号を前記前輪駆動信号発生器５及び後輪制動信号発生器６に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ１３では、前記ステップＳ９で設定した最大後輪制動力ＦｘｍａｘＲが大きすぎるために前記旋回外輪の前輪駆動力ＦｘＦを設定できないとして、当該最大後輪制動力ＦｘｍａｘＲに、“０”以上“１”未満の比例定数ｎを乗じ、それを新たな最大後輪制動力ＦｘｍａｘＲに設定してから前記ステップＳ１１に移行する。
従って、前記ステップＳ１１からステップＳ１３のループでは、後輪制動力ＦｘｍａｘＲを次第に小さく設定して旋回外輪の後輪横力ＦｙＲを確保しながら、ヨー角加速度ｄΨ／ｄｔと横加速度Ｇｙと旋回半径Ｒとが前記旋回許容領域内に収まる前輪駆動力ＦｘＦを算出することができる。
【００２２】
なお、旋回内輪の前後輪が浮き上がってしまうような状況では、旋回外輪の横力Ｆｙは、殆ど前記摩擦円の最大横力Ｆｙｍａｘで飽和している状態であるので、前輪に駆動力を付与したり、後輪に制動力を付与したりしながら旋回半径Ｒの旋回状態を維持するためには、前記３式における走行速度Ｖが小さくならなければならない。従って、この３式を満足しながら、ヨー角加速度ｄΨ／ｄｔと横加速度Ｇｙと旋回半径Ｒとが前記旋回許容領域内に収まる後輪制動力ＦｘＲ及び前輪駆動力ＦｘＦを設定するためには、走行速度Ｖを低減すべく、後輪制動力ＦｘＲと前輪駆動力ＦｘＦとの和を車両全体として制動力にしなければならない。
また、算出された前輪駆動力ＦｘＦと後輪制動力ＦｘＲ（＝ＦｘｍａｘＲ）の夫々に、前記ステップＳ６で設定された比例定数Ｋを乗じることにより、旋回内輪抑制防止制御の開始と終了時における車両挙動の急変を防止することができる。
【００２３】
この演算処理によれば、図６に示すように、旋回外輪の後輪１２Ｒｏには後向きの後輪制動力ＦｘＲが、旋回外輪の前輪１２Ｆｏには前向きの前輪駆動力ＦｘＦが付与される。一般に、制動時のノーズダイブを低減すべく、前輪のホイールキャリアの車両側面視での瞬間回転中心は、当該前輪に対して車両後上方になるように設定する。同様に、駆動時のテールスカットを低減すべく、後輪のホイールキャリアの車輪側面視での瞬間回転中心は、当該後輪に対して車両前上方になるように設定する。図６中の符号ｌＦは前輪接地点とその回転中心とを結ぶ直線であり、符号ｌＲは後輪接地点とその回転中心とを結ぶ直線である。サスペンションのリンク軸力としてホイールキャリアを含むバネ下から車体へ加わる力は、これら車輪接地点とその回転中心とを結ぶ直線ｌＦ、ｌＲ方向に作用するので、例えば前記旋回外輪の後輪制動力ＦｘＲは、軸力ＦｌＲとして直線ｌＲ方向に作用し、その結果、車体には下向きの上下方向力ＦｊＲが作用する。同様に、前記旋回外輪の前輪駆動力ＦｘＦは、軸力ＦｌＦとして直線ｌＦ方向に作用し、その結果、車体には下向きの上下方向力ＦｊＦが作用する。
【００２４】
図７には、例えば右旋回している車両の背面図を示し、同図７ａは旋回内輪が前後輪とも接地している状態、図７ｂは旋回内輪が前後輪とも浮き上がっている状態を示す。図７ａのように旋回内輪が接地している通常右旋回状態では、車体重心点ＷＰに左向きの横加速度に応じた慣性力ＦＹが作用し、この慣性力ＦＹは、旋回内輪横力Ｆｙｉと旋回外輪横力Ｆｙｏとの和と釣り合っている。一方、車両背面視（正面視も同じ）にも左右輪の瞬間回転中心が存在すると考えられ、一般に、サスペンションアッパアームとロアアームの車両背面視（又は正面視）における延長線の交点で表れる。従って、前記旋回内輪横力Ｆｙｉは、旋回内輪接地点とその回転中心とを結ぶ直線ｌｉから車体に作用し、その結果、下向きの上下方向力Ｆｊｉが車体に作用する。同様に、旋回外輪横力Ｆｙｏは、旋回外輪接地点とその回転中心とを結ぶ直線ｌｏから車体に作用し、その結果、上向きの上下方向力Ｆｊｏが車体に作用する。
【００２５】
ここで、一般に、旋回中の輪荷重は、旋回外輪が大きく、旋回内輪が小さいので、前記旋回外輪横力Ｆｙｏは旋回内輪横力Ｆｙｉより大きく、結果的に上向きの旋回外輪上下方向力Ｆｊｏは下向きの旋回内輪上下方向力Ｆｊｉより大きい。従って、上向きの旋回外輪上下方向力Ｆｊｏから下向きの旋回内輪上下方向力Ｆｊｉを差し引いた分が車体を浮き上げようとするジャッキアップ力ＦＪになる。ところが、旋回内輪が二輪とも浮き上がってしまう、所謂インリフトの状態になると、前記旋回内輪横力Ｆｙｉがなくなり、当然ながら下向きの旋回内輪上下方向力Ｆｊｉもないので、車体には前記上向きの旋回外輪上下方向力Ｆｊｏがそのまま（実際には前後輪の和）が車体を浮き上げようとするジャッキアップ力ＦＪとなる。車体が横転しようとするとき、つまりインリフトのときに、車体浮上の抑制が重要であるとする理由はここにある。
【００２６】
本実施形態では、旋回内輪が前後輪とも浮き上がっているときに、旋回外輪の後輪にのみ後輪制動力ＦｘＲを付与することにより、当該旋回外輪の後輪から車体を引き下げる上下方向力ＦｊＲを作用させることができ、これにより車体の浮き上がりを抑制防止することができる。
また、旋回内輪が前後輪とも浮き上がっているときに、旋回外輪の前輪に前輪駆動力ＦｘＦを付与することにより、当該旋回外輪の前輪から車体を引き下げる上下方向力ＦｊＦを作用させることができ、これにより車体の浮き上がりをより一層抑制防止することができる。
【００２７】
更に、後輪制動力ＦｘＲと前輪駆動力ＦｘＦとの和が車両全体に制動力として作用するようにすることで、走行速度Ｖが低減し、もって慣性力ＦＹを小さくして車体の浮き上がりをより一層抑制防止することができる。
これに対し、図８に示すように、旋回外輪の前輪１２Ｆにも制動力ＦｘＦ’を付与する従来の車体姿勢制御装置では、前輪接地点から上向きの上下方向力ＦｊＦ’が車体に作用する。このとき、車体には制動による前方への慣性力が作用して前輪荷重が増大するため、後輪制動力ＦｘＲによる下向きの後輪上下方向力ＦｊＲよりも上向きの前輪上下方向力ＦｊＦ’の方が大きくなり、結果的に車体を浮き上がらせることになる。前述のように、旋回内輪が二輪とも浮き上がっている状態では、極力、その浮き上がりを抑制すべきであるのに、更に車体を浮き上がらせてしまうのは好ましくない。
【００２８】
なお、前記実施形態では、例えばサスペンションストロークＬｉを閾値と比較して旋回内輪が浮き上がっているか否かを判定し、旋回内輪が二輪とも浮き上がっているときに車体浮き上がりを抑制する車体姿勢制御を行うとしたが、車輪浮き上がりの定義は、必ずしも車輪が完全に浮き上がっていなくても、例えば輪荷重が著しく低下して、そのグリップ力が得られない状態であれば、それも車輪浮き上がりに含めてよい。つまり、前述したように旋回内輪の横力が実質的に車体を引き下げる上下方向力を生み出さない状況は、即ち車輪浮き上がりと等価である。
また、前記実施形態では、コントロールユニットの演算処理をマイクロコンピュータによって行わせたが、これに代えて各種の理論回路を組合せて構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の車体姿勢制御装置の一実施形態を示すシステムの概略構成図である。
【図２】図１の演算処理装置で行われる旋回時車体姿勢制御の演算処理を示すフローチャートである。
【図３】摩擦円の説明図である。
【図４】旋回時、車両に作用する力を説明するための車両平面図である。
【図５】旋回半径によって決まるヨー角加速度と横加速度との関係を示す説明図である。
【図６】図２の演算処理による作用の説明図である。
【図７】旋回時、車両に作用する力を説明するための車両背面図である。
【図８】従来の車体姿勢制御装置の作用の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１は前輪駆動装置（前輪駆動力調整手段）
２は後輪制動装置（後輪制動力調整手段）
３はコントロールユニット（車体姿勢制御手段）
４は演算処理装置
５は前輪駆動信号発生器
６は後輪制動信号発生器
７はサスペンションストロークセンサ（旋回内輪浮上検出手段）
８は横加速度センサ（旋回状態検出手段）
９は前後加速度センサ
１０は走行速度センサ
１１はヨーレートセンサ
１２Ｆ、１２Ｒは前後輪
【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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