(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、
ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
上記ハンドル角と上記車速と上記ヨーレートとに応じ、車両モデルに基づいて上記ステアリングギヤ比の更新を行うステアリングギヤ比更新手段とを備え、
上記ステアリングギヤ比更新手段は、車速が予め設定する閾値以下の場合と車両に対してヨーモーメントを発生する制御が行われている場合には、上記ステアリングギヤ比の更新を行わず、前回更新時に設定されているステアリングギヤ比を保持することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項２】
少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、
ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
横加速度を検出する横加速度検出手段と、
上記ハンドル角と上記車速と上記横加速度とに応じ、車両モデルに基づいて上記ステアリングギヤ比の更新を行うステアリングギヤ比更新手段とを備え、
上記ステアリングギヤ比更新手段は、車速が予め設定する閾値以下の場合と車両に対してヨーモーメントを発生する制御が行われている場合には、上記ステアリングギヤ比の更新を行わず、前回更新時に設定されているステアリングギヤ比を保持することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項３】
少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、
ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
予め設定する複数のハンドル最大回転角とステアリングギヤ比との対応関係に基づき、上記ハンドル角が上記ハンドル最大回転角の一つを超えた場合に、上記ステアリングギヤ比の更新を行うステアリングギヤ比更新手段とを備えたことを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項４】
上記ステアリングギヤ比更新手段は、上記更新されたステアリングギヤ比をフィルタリング処理して演算することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくともステアリングギヤ比を制御量を求める上でのパラメータとする、４輪操舵制御や動力配分制御等の車両運動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、４輪操舵制御や動力配分制御等の様々な運動制御装置が開発され、多くの車両に採用されるようになっている。このような車両の運動制御装置では、車両の現在の走行状態を検出して必要な制御量を求めるようになっており、これら各運動制御装置が正確な制御を行うには、車両の走行状態を示す各パラメータの検出を精度良く行うことが重要である。
【０００３】
例えば、車両の運動は、実際の前輪操舵角（実前輪舵角）と密接な関係があるため、実前輪舵角は、多くの車両運動制御装置において制御量を求める上での重要なパラメータとなっている。この実前輪舵角は、通常、ドライバによるハンドル角を検出し、このハンドル角をステアリングギヤ比で除することにより演算される。すなわち、実前輪舵角を精度良く検出するためには、ハンドル操舵角を精度良く検出すると共に、ステアリングギヤ比を正確に設定しておく必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、ステアリングギヤ比が異なる車種毎に、予めステアリングギヤ比が異なる別々のコントロールユニットを用意して対応することが行われている。しかしながら、近年、消費者のニーズの多様化により車種も増加し、また、例え同じ車種であっても多くのグレードが存在して、これら車種やグレード毎にステアリングギヤ比が異なる場合があり、これらに対応して複数種のコントロールユニットを製造することはコスト増加の一因となる。更に、コントロールユニットの種類の増加は、生産に応じた部品管理も煩雑にしてしまう問題がある。また、このステアリングギヤ比毎にコントロールユニットを用意する方法では、ステアリングギヤ比が、走行状態に応じて可変設定される、所謂、バリアブルギヤ比仕様の車両には対応することができない。
【０００５】
このため、可能な限り部品の種類を削減するため、予めコントロールユニットに複数のステアリングギヤ比を組み込んでおき、車種及びグレード毎に、ステアリングギヤ比を切り替えスイッチ等で選択することが考えられる。しかし、車種及びグレード毎に切り替えスイッチ等を切り替えることは、作業が繁雑で、最悪の場合は、切り替え間違え等の人為的ミスを招きかねない。また、複数のステアリングギヤ比を組み込み且つ選択できるようにするため、切り替えスイッチ等のデバイスも追加となってコントロールユニットのコスト増加を招く。そして、この複数のステアリングギヤ比を生産時或いはメンテナンス時等に選択的に設定しておくコントロールユニットであっても、バリアブルギヤ比仕様の車両には対応することができない。
【０００６】
このようなことから、ステアリングギヤ比については車両毎の正確な設定をすることなく、各ステアリングギヤ比の中間の値又は代表的な値とした仕様で統一してしまうことも考えられる。しかし、これでは、制御装置の制御が妥協的な性能にならざるをえない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ステアリングギヤ比毎のコントロールユニットの用意、或いは、コントロールユニット上で予めステアリングギヤ比を設定する必要もなく、また、ステアリングギヤ比がバリアブルギヤ比仕様の車両であっても適応でき、ステアリングギヤ比を正確に設定して制御精度を向上することができる車両運動制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による車両運動制御装置は、少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、上記ハンドル角と上記車速と上記ヨーレートとに応じ、車両モデルに基づいて上記ステアリングギヤ比の更新を行うステアリングギヤ比更新手段とを備え、上記ステアリングギヤ比更新手段は、車速が予め設定する閾値以下の場合と車両に対してヨーモーメントを発生する制御が行われている場合には、上記ステアリングギヤ比の更新を行わず、前回更新時に設定されているステアリングギヤ比を保持することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１記載の車両運動制御装置は、ハンドル角検出手段でハンドル角を検出し、車速検出手段で車速を検出し、ヨーレート検出手段でヨーレートを検出する。そして、ステアリングギヤ比更新手段はハンドル角と車速とヨーレートとに応じ、車両モデルに基づいてステアリングギヤ比の更新を行う。車両は、少なくともこの更新自在なステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御が実行される。この際、ステアリングギヤ比更新手段は、車速が予め設定する閾値以下の場合と車両に対してヨーモーメントを発生する制御が行われている場合には、ステアリングギヤ比の更新を行わず、前回更新時に設定されているステアリングギヤ比を保持する。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明による車両運動制御装置は、少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、横加速度を検出する横加速度検出手段と、上記ハンドル角と上記車速と上記横加速度とに応じ、車両モデルに基づいて上記ステアリングギヤ比の更新を行うステアリングギヤ比更新手段とを備え、上記ステアリングギヤ比更新手段は、車速が予め設定する閾値以下の場合と車両に対してヨーモーメントを発生する制御が行われている場合には、上記ステアリングギヤ比の更新を行わず、前回更新時に設定されているステアリングギヤ比を保持することを特徴とする。
【００１１】
上記請求項２記載の車両運動制御装置は、ハンドル角検出手段でハンドル角を検出し、車速検出手段で車速を検出し、横加速度検出手段で横加速度を検出する。そして、ステアリングギヤ比更新手段はハンドル角と車速と横加速度とに応じ、車両モデルに基づいてステアリングギヤ比の更新を行う。車両は、少なくともこの更新自在なステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御が実行される。この際、ステアリングギヤ比更新手段は、車速が予め設定する閾値以下の場合と車両に対してヨーモーメントを発生する制御が行われている場合には、ステアリングギヤ比の更新を行わず、前回更新時に設定されているステアリングギヤ比を保持する。
【００１２】
さらに、請求項３記載の本発明による車両運動制御装置は、少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、ハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、予め設定する複数のハンドル最大回転角とステアリングギヤ比との対応関係に基づき、上記ハンドル角が上記ハンドル最大回転角の一つを超えた場合に、上記ステアリングギヤ比の更新を行うステアリングギヤ比更新手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記請求項３記載の車両運動制御装置は、ハンドル角検出手段でハンドル角を検出し、ステアリングギヤ比更新手段は、予め設定する複数のハンドル最大回転角とステアリングギヤ比との対応関係に基づき、ハンドル角がハンドル最大回転角の一つを超えた場合に、ステアリングギヤ比の更新を行う。車両は、少なくともこの更新自在なステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御が実行される。また、請求項４記載の本発明による車両運動制御装置は、請求項１又は請求項２記載の車両運動制御装置において、上記ステアリングギヤ比更新手段は、上記更新されたステアリングギヤ比をフィルタリング処理して演算することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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４は本発明の実施の第１形態を示し、図１は動力配分制御装置を適用した４輪駆動車の概略構成説明図、図２は車両に固定した座標系での４輪車の等価的な２輪車モデルの説明図、図３は動力配分制御装置での制御プログラムのフローチャート、図４はステアリングギヤ比設定プログラムのフローチャートである。尚、本発明の実施の第１形態の車両は、リングギヤの無い複合プラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置および自動変速装置を有する４輪駆動車を例にしたもので、車両運動制御装置として４輪駆動車の前後の動力配分制御装置を例に説明する。
【００１５】
図１において、符号１は車両前部に配置されたエンジンを示し、このエンジン１による駆動力は、エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）２からトランスミッション出力軸２ａを経てセンターディファレンシャル装置３に伝達される。そして、センターディファレンシャル装置３から、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン軸部６を介して後輪終減速装置７に入力される一方、トランスファドライブギヤ８、トランスファドリブンギヤ９、ドライブピニオン軸部となっているフロントドライブ軸１０を介して前輪終減速装置１１に入力されるように構成されている。ここで、自動変速装置２、センターディファレンシャル装置３及び前輪終減速装置１１等は、一体にケース１２内に設けられている。
【００１６】
後輪終減速装置７に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１３rlを経て左後輪１４rlに伝達されると共に、後輪右ドライブ軸１３rrを経て右後輪１４rrに伝達される。一方、前輪終減速装置１１に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１３flを経て左前輪１４flに伝達されると共に、前輪右ドライブ軸１３frを経て右前輪１４frに伝達される。
【００１７】
センターディファレンシャル装置３は、入力側のトランスミッション出力軸２ａの後端には大径の第１のサンギヤ１５が形成されており、この第１のサンギヤ１５が小径の第１のピニオン１６と噛合して第１の歯車列が形成されている。
【００１８】
また、後輪への出力を行うリヤドライブ軸４の前端には、小径の第２のサンギヤ１７が形成されており、この第２のサンギヤ１７が大径の第２のピニオン１８と噛合して第２の歯車列が形成されている。
【００１９】
第１のピニオン１６と第２のピニオン１８はピニオン部材１９に一体に形成されており、複数（例えば３個）のピニオン部材１９が、キャリア２０に設けた固定軸に回転自在に軸支されている。このキャリア２０の前端には、トランスファドライブギヤ８が連結され、前輪への出力が行われるようになっている。
【００２０】
また、キャリア２０には、前方からトランスミッション出力軸２ａが回転自在に挿入される一方、後方からはリヤドライブ軸４が回転自在に挿入されて、空間中央に第１のサンギヤ１５と第２のサンギヤ１７を格納する。そして、複数のピニオン部材１９の各第１のピニオン１６が第１のサンギヤ１５に、また、各第２のピニオン１８が第２のサンギヤ１７に共に噛合されている。
【００２１】
こうして、入力側の第１のサンギヤ１５に対し、第１，第２のピニオン１６，１８および第２のサンギヤ１７を介して後輪側に噛み合い構成され、一方、第１，第２のピニオン１６，１８のキャリア２０を介して前輪側に噛み合い構成され、リングギヤの無い複合プラネタリギヤを構成している。
【００２２】
そしてかかる複合プラネタリギヤ式センターディファレンシャル装置３は、第１，第２のサンギヤ１５，１７、および、これらサンギヤ１５，１７の周囲に複数個配置される第１，第２のピニオン１６，１８の歯数を適切に設定することで差動機能を有する。また、第１，第２のサンギヤ１５，１７と第１，第２のピニオン１６，１８との噛み合いピッチ半径を適切に設定することで、基準トルク配分を所望の配分（例えば、後輪偏重にした不等トルク配分）にすることができるようになっている。
【００２３】
さらに、センターディファレンシャル装置３は、第１，第２のサンギヤ１５，１７と第１，第２のピニオン１６，１８とを例えばはすば歯車にし、第１の歯車列と第２の歯車列のねじれ角を異にしてスラスト荷重を相殺させることなくスラスト荷重を残留させピニオン部材１９の両端で発生する摩擦トルクを、第１，第２のピニオン１６，１８とキャリア２０に設けた固定軸の表面に噛み合いによる分離、接線荷重の合成力が作用し、摩擦トルクが生じるように設定して、入力トルクに比例した差動制限トルクを得られるようにすることで、このセンターディファレンシャル装置３自体によっても差動制限機能が得られるようになる。
【００２４】
センターディファレンシャル装置３の２つの出力部材、すなわちキャリア２０と第２のサンギヤ１７との間には、車両運動制御装置としての動力配分制御装置７０により制御される可変駆動力配分クラッチである油圧多板クラッチ２１が設けられている。
【００２５】
油圧多板クラッチ２１は、第２のサンギヤ１７と一体のリヤドライブ軸４側に複数のドリブンプレート２１ａが設けられ、キャリア２０側に複数のドライブプレート２１ｂが交互に重ねて設けられている。そして、ケース１２側に配設されたピストン，押圧プレート等により、動力配分制御装置７０で制御される油圧装置と連結された油圧室（以上、油圧多板クラッチ２１の押圧関連部品図示せず）の油圧で押圧され動作させられるようになっている。
【００２６】
このため、油圧多板クラッチ２１が開放された状態では、センターディファレンシャル装置３によるトルク配分がそのまま出力されるが、油圧多板クラッチ２１が完全に圧着するとセンターディファレンシャル装置３によるトルク配分が停止され、前後直結状態となる。
【００２７】
油圧多板クラッチ２１の圧着力（締結トルク）は、動力配分制御装置７０で制御され、例えば基準トルク配分が後輪偏重の、前後３５：６５とすると、前後３５：６５から前後直結状態で得られるトルク配分、５０：５０の間でトルク配分制御（動力配分制御）されるようになっている。
【００２８】
符号２５は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部２５には、ドライバにより操作されるブレーキペダル２６と接続されたマスターシリンダ２７が接続されている。そして、ドライバがブレーキペダル２６を操作するとマスターシリンダ２７により、ブレーキ駆動部２５を通じて、４輪１４fl，１４fr，１４rl，１４rrの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ２８fl，右前輪ホイールシリンダ２８fr，左後輪ホイールシリンダ２８rl，右後輪ホイールシリンダ２８rr）にブレーキ圧が導入され、４輪にブレーキがかかって制動される。
【００２９】
ブレーキ駆動部２５は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、入力信号に応じて、各ホイールシリンダ２８fl，２８fr，２８rl，２８rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に構成されている。
【００３０】
各車輪１４fl，１４fr，１４rl，１４rrは、それぞれの車輪速度が車輪速度センサ（左前輪速度センサ２９fl，右前輪速度センサ２９fr，左後輪速度センサ２９rl，右後輪速度センサ２９rr）により検出されるようになっており、これら車輪速度の信号は制動力制御装置４０及び動力配分制御装置７０に入力される。そして、制動力制御装置４０及び動力配分制御装置７０において、所定の演算（例えば４輪の平均車輪速度を演算）を行って車速Ｖが演算される。すなわち、車輪速度センサ２９fl，２９fr，２９rl，２９rrは、車速検出手段を構成するものである。
【００３１】
また、車両のハンドル部分には、ドライバによるハンドル３０の回転角（ハンドル角θH ）を検出する、ハンドル角検出手段としてのハンドル角センサ３１が設けられており、ハンドル角センサ３１からのハンドル角θH の信号は制動力制御装置４０及び動力配分制御装置７０に入力される。
【００３２】
更に、車両のインストルメントパネル内の運転席側には、車両に実際に生じているヨーレート（実ヨーレート）γを検出する、ヨーレート検出手段としてのヨーレートセンサ３２が設けられており、ヨーレートセンサ３２からの実ヨーレートγの信号は制動力制御装置４０及び動力配分制御装置７０に入力される。
【００３３】
また、車両のセンターコンソール内には、車両に生じている横加速度Ｇｙを検出する、横加速度検出手段としての横加速度センサ３３が設けられており、横加速度センサ３３からの横加速度Ｇｙの信号は動力配分制御装置７０に入力される。
【００３４】
上記制動力制御装置４０は、車輪速度センサ２９fl，２９fr，２９rl，２９rr，ハンドル角センサ３１，ヨーレートセンサ３２からの信号、車両諸元を基に目標ヨーレートの微分値、低μ路走行の予測ヨーレートの微分値および両微分値の偏差を算出し、また実ヨーレートγと目標ヨーレートとの偏差（ヨーレート偏差）Δγを算出し、これらの値に基づいて、車両のアンダーステア傾向、あるいは、オーバーステア傾向を修正する目標制動力を算出する。そして、車両のアンダーステア傾向を修正するためには旋回方向内側後輪を、オーバーステア傾向を修正するためには旋回方向外側前輪を制動力を加える制動輪として選択し、ブレーキ駆動部２５に制御信号を出力して上記選択車輪に目標制動力を付加して制動力制御する。この制動力制御装置４０で演算したヨーレート偏差Δγ及び制動力制御装置４０の作動信号は動力配分制御装置７０に対しても出力される。
【００３５】
一方、符号５０はトランスミッション制御装置を示し、自動変速装置２に関して、変速制御、ロックアップ制御、ライン圧制御等の制御を行うもので、このトランスミッション制御装置５０からギヤ比ｉ及びトルクコンバータのタービン回転数Ｎｔが動力配分制御装置７０に対して出力されるようになっている。
【００３６】
また、符号６０はエンジン制御装置を示し、エンジン１に関して、燃料噴射制御、点火時期制御、空燃比制御、過給圧制御、スロットル開度制御等を行うもので、このエンジン制御装置６０からスロットル開度θth、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン出力トルクＴｅが動力配分制御装置７０に対して出力されるようになっている。
【００３７】
動力配分制御装置７０では、上述の４輪車輪速度、ハンドル角θH 、実ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ、ヨーレート偏差Δγ、制動力制御装置４０の作動信号、ギヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔ、スロットル開度θth、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン出力トルクＴｅが入力され、これらのパラメータを基に更に必要なパラメータの演算が行われる。すなわち、動力配分制御装置７０では、４輪車輪速度からの車速Ｖの演算（車速検出手段を構成する機能）の他、後述するステアリングギヤ比Ｎｓの演算、更新が実行され、ステアリングギヤ比更新手段を備えている。そして、これら読み込んだ、或いは、演算により求めたパラメータを基に前記油圧多板クラッチ２１の締結力（基本クラッチ締結力）ＦＯtbを演算して、この基本クラッチ締結力ＦＯtbに対応した出力信号に変換して出力し、油圧多板クラッチ２１を作動させる。
【００３８】
すなわち、動力配分制御装置７０は、図３のフローチャートに示すように、動力配分制御のプログラムを実行する。この制御プログラムは所定時間毎に実行され、まず、ステップ（以下「Ｓ」と略称）１０１で４輪車輪速度、ハンドル角θH 、実ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ、ヨーレート偏差Δγ、制動力制御装置４０の作動信号、ギヤ比ｉ、タービン回転数Ｎｔ、スロットル開度θth、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン出力トルクＴｅが入力され、これらのパラメータを基に更に必要なパラメータ（車速Ｖやステアリングギヤ比Ｎｓ）の演算を実行する。
【００３９】
次いで、Ｓ１０２に進み、油圧多板クラッチ２１の締結力すなわち基本クラッチ締結力ＦＯtbを設定する。具体的には、例えば本出願人が特開平８−２２７４号公報で開示した方法、すなわち、車速Ｖ、ハンドル角θH 、ステアリングギヤ比Ｎｓ、実ヨーレートγを用いて車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワーを非線形域に拡張して推定し、高μ路での前後輪の等価コーナリングパワーに対する推定した前後輪のコーナリングパワーの比を基に路面状況に応じて路面摩擦係数μを推定する。
【００４０】
そして、この路面摩擦係数μに感応して予め設定しておいたマップを参照し、ベースとなるクラッチトルクＶＴＤout0を求め、このベースクラッチトルクＶＴＤout0に対して、センターディファレンシャル装置３に入力される入力トルクＴｉ（エンジン回転数Ｎｅとギヤ比ｉから演算）、スロットル開度θthおよび実ヨーレートγ、ヨーレート偏差Δγ、横加速度Ｇｙを基に補正を加え、前後輪間動力配分の基本クラッチ締結力ＦＯtbの基となる制御出力トルクＶＴＤout を演算する。さらに、この制御出力トルクＶＴＤout を、ハンドル角θH とステアリングギヤ比Ｎｓで補正して、ハンドル角感応クラッチトルクとしてトランスファクラッチ２１における基本クラッチ締結力ＦＯtbとして設定する。
【００４１】
その後、Ｓ１０３に進み、基本クラッチ締結力ＦＯtbに対応した出力信号に変換して図示しない油圧回路に出力し、油圧多板クラッチ２１を作動させ、センターディファレンシャル装置３に対する差動制限力となるように付与して前後輪間の動力配分制御を行う。
【００４２】
次に、動力配分制御装置７０における、動力配分制御に必要なパラメータであるステアリングギヤ比Ｎｓの演算について説明する。まず、図２に示すように、車両に固定した座標系で、４輪の車両が等価的な２輪車モデルとして見なせる場合、車両の横方向の運動は次式で記述することができる。
ｍ・Ｖ・（（ｄβ／ｄｔ）＋γ）＝２・Ｙｆ＋２・Ｙｒ      …（１）
ここで、ｍは車両質量、βは車両重心点の横すべり角、Ｙｆは前輪のコーナリングフォース、Ｙｒは後輪のコーナリングフォースである。
【００４３】
また、車両の重心点を通る鉛直軸回りのヨーイング運動は次式で記述される。
Ｉ・（ｄγ／ｄｔ）＝２・Ｌｆ・Ｙｆ−２・Ｌｒ・Ｙｒ      …（２）
ここで、Ｉは車両のヨーイング慣性モーメント、Ｌｆは車両重心点と前車軸間の距離、Ｌｒは車両重心点と後車軸間の距離である。
【００４４】
前後輪のコーナリングフォースＹｆ、Ｙｒは、前後輪の横すべり角βｆ、βｒが小さければ、前後輪の横すべり角βｆ、βｒに比例し、図２のようにｘ−ｙ座標をとり、角度はすべて反時計回りを正にとれば、横すべり角が正のときｙ方向で負の向きに作用する。従って、前後輪タイヤのコーナリングパワーをＫｆ、Ｋｒとし、実前輪舵角をδｆとすると、前後輪のコーナリングフォースＹｆ、Ｙｒは、
Ｙｆ＝−Ｋｆ・βｆ＝−Ｋｆ・（β＋Ｌｆ・γ／Ｖ−δｆ）  …（３）
Ｙｒ＝−Ｋｒ・βｒ＝−Ｋｒ・（β＋Ｌｒ・γ／Ｖ）        …（４）
で与えられる。
【００４５】
そして、上記（３）、（４）式を、上記（１）、（２）式に代入して、整理すると、以下の（５）、（６）式が得られる。
ｍ・Ｖ・（ｄβ／ｄｔ）＋２・（Ｋｆ＋Ｋｒ）・β
＋（ｍ・Ｖ＋（２／Ｖ）・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ））・γ
＝２・Ｋｆ・δｆ      …（５）
２・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）・β＋Ｉ・（ｄγ／ｄｔ）
＋（２／Ｖ）・（Ｌｆ2 ・Ｋｆ＋Ｌｒ2 ・Ｋｒ））・γ
＝２・Ｌｆ・Ｋｆ・δｆ…（６）
【００４６】
上記（５）、（６）式を用いて、静的に安定した車両における実ヨーレートγと実前輪舵角δｆとの関係を求めると、
γ＝（１／（１＋Ａ・Ｖ2 ））・（Ｖ／Ｌ）・δｆ      …（７）
となる。ここで、Ａは車両のスタビリティファクタであり、
Ａ＝−（ｍ／（２・Ｌ2 ））・（Ｌｆ・Ｋｆ−Ｌｒ・Ｋｒ）
／（Ｋｆ・Ｋｒ）  …（８）
ここで、Ｌはホイールベース（＝Ｌｆ＋Ｌｒ）である。
【００４７】
また、実前輪舵角δｆは、ステアリングギヤ比Ｎｓとハンドル角θH とを用いて表すと、δｆ＝θH ／Ｎｓであるから、上記（７）式から
Ｎｓ＝（θH ／γ）・（１／（１＋Ａ・Ｖ2 ））・（Ｖ／Ｌ）  …（９）
が得られる。
【００４８】
尚、上記（９）式が成り立つのは、車両の運動が十分線形で扱える場合であるから、横加速度Ｇｙ（＝Ｖ・γ）があまり大きくなく（ＧyLC ；例えば、０．２Ｇより低く）、また低速でない（ＶLC；例えば、１０〜３０km/hを超えている）時に限られる。更に、このようにして演算されたステアリングギヤ比Ｎｓは、実ヨーレートγ等の動的なものを含んでいるからフィルタリングすることが望ましい。すなわち、上記（９）式により求められるステアリングギヤ比Ｎｓは、フィルタリング処理すると、
Ｎｓ＝Ｎｓ・（１／（１＋Ｔ・ｓ））          …（１０）
で最終的なステアリングギヤ比Ｎｓとして演算する。ここで、Ｔは一次遅れのフィルタ時定数、ｓはラプラス演算子である。
【００４９】
このため、本実施の第１形態でのステアリングギヤ比Ｎｓの演算は、図４に示すステアリングギヤ比設定プログラムのフローチャートで行われる。このプログラムは所定時間毎に実行され、まず、Ｓ２０１で、ハンドル角θH 、車速Ｖ、実ヨーレートγを読み込む。
【００５０】
次いで、Ｓ２０２に進み、車速ＶがＶLC（例えば、１０〜３０km/h）を超えているか否か判定し、車速ＶがＶLC以下（Ｖ≦ＶLC）で低速の場合は、上記（９）式の精度が低下していると判断してＳ２０３に進み、ステアリングギヤ比Ｎｓは前回設定されている値を保持する（ステアリングギヤ比Ｎｓの演算は行わない）。
【００５１】
また、Ｓ２０２で車速ＶがＶLCを超えている（Ｖ＞ＶLC）場合はＳ２０４に進み、制動力制御装置４０が作動しているか否か判定する。そして、制動力制御装置４０が作動しており、制動力制御装置４０によりヨーモーメントが付加されている場合は、この付加されたヨーモーメントによる誤差が生じてしまうため、Ｓ２０３に進み、ステアリングギヤ比Ｎｓは前回設定されている値を保持する。尚、他にも同様に、車両に対して走行により生じるヨーモーメント以外のヨーモーメントを発生する制御（例えばトラクション制御等）が行われている場合は、これらによる誤差を避けるためにステアリングギヤ比Ｎｓは前回設定されている値を保持する。
【００５２】
一方、上記Ｓ２０４で制動力制御装置４０が作動していない場合はＳ２０５へと進み、横加速度Ｇｙ（＝Ｖ・γ）がＧyLC （例えば、０．２Ｇ）より低いか否か判定する。この結果、Ｖ・γがＧyLC 以上（Ｖ・γ≧ＧyLC ）の場合は、線形領域から外れる可能性があるのでＳ２０３に進みステアリングギヤ比Ｎｓは前回設定されている値を保持する。逆に、Ｖ・γがＧyLC より低い（Ｖ・γ＜ＧyLC ）場合は線形領域に保たれていると判断してＳ２０６へと進む。尚、Ｓ２０５での判定では、横加速度センサ３３からの横加速度Ｇｙを直接用いても良いが、横加速度センサ３３によるノイズを排除するためにＶ・γの値で比較する。
【００５３】
そして、Ｓ２０６では、新たなステアリングギヤ比Ｎｓを上記（９）式で演算し、この値をフィルタリング処理して（上記（１０）式で演算して）最終的なステアリングギヤ比Ｎｓとし、今までのステアリングギヤ比Ｎｓを更新してプログラムを抜ける。
【００５４】
このように、本実施の第１形態によれば、動力配分制御装置７０でステアリングギヤ比Ｎｓを車両モデルを基に正確に求めるようにしたので、動力配分制御が精度良く実行できる。また、ステアリングギヤ比Ｎｓ毎のコントロールユニットの用意、或いは、コントロールユニット上で予めステアリングギヤ比Ｎｓを設定する必要もなく、また、ステアリングギヤ比Ｎｓがバリアブルギヤ比仕様の車両であっても適応できる。
【００５５】
次に、図５は本発明の実施の第２形態によるステアリングギヤ比設定プログラムのフローチャートを示す。尚、本実施の第２形態は、ステアリングギヤ比Ｎｓの設定を車両モデルを基にハンドル角θH 、車速Ｖ、横加速度センサ３３からの横加速度Ｇｙを用いて設定するようにしたことが前記実施の第１形態とは異なる。
【００５６】
すなわち、上記（９）式は、実ヨーレートγの代わりに横加速度Ｇｙを用いて表すと、
Ｎｓ＝（θH ・（Ｖ／Ｇｙ））・（１／（１＋Ａ・Ｖ2 ））・（Ｖ／Ｌ）    …（１１）
となる。
【００５７】
このため、本実施の第２形態でのステアリングギヤ比Ｎｓの演算は、図５に示すステアリングギヤ比設定プログラムのフローチャートで行われる。このプログラムは所定時間毎に実行され、まず、Ｓ３０１で、ハンドル角θH 、車速Ｖ、横加速度Ｇｙを読み込む。
【００５８】
次いで、Ｓ３０２に進み、車速ＶがＶLC（例えば、１０〜３０km/h）を超えているか否か判定し、車速ＶがＶLC以下（Ｖ≦ＶLC）で低速の場合は、上記（１１）式の精度が低下していると判断してＳ３０３に進み、ステアリングギヤ比Ｎｓは前回設定されている値を保持する。
【００５９】
また、Ｓ３０２で車速ＶがＶLCを超えている（Ｖ＞ＶLC）場合はＳ３０４に進み、制動力制御装置４０が作動しているか否か判定する。そして、制動力制御装置４０が作動しており、制動力制御装置４０によりヨーモーメントが付加されている場合は、この付加されたヨーモーメントによる誤差が生じてしまうため、Ｓ３０３に進み、ステアリングギヤ比Ｎｓは前回設定されている値を保持する。尚、他にも同様に、車両に対して走行により生じるヨーモーメント以外のヨーモーメントを発生する制御（例えばトラクション制御等）が行われている場合は、これらによる誤差を避けるためにステアリングギヤ比Ｎｓは前回設定されている値を保持する。
【００６０】
一方、上記Ｓ３０４で制動力制御装置４０が作動していない場合はＳ３０５へと進み、横加速度ＧｙがＧyLC （例えば、０．２Ｇ）より低いか否か判定する。この結果、横加速度ＧｙがＧyLC 以上（Ｇｙ≧ＧyLC ）の場合は、線形領域から外れる可能性があるので、Ｓ３０３に進みステアリングギヤ比Ｎｓは前回設定されている値を保持する。逆に、横加速度ＧｙがＧyLC より低い（Ｇｙ＜ＧyLC ）場合は線形領域に保たれていると判断してＳ３０６へと進む。尚、Ｓ３０５での判定では、横加速度センサ３３によるノイズを排除するため、横加速度センサ３３からの横加速度Ｇｙの代わりに、前記Ｓ２０５のようにＶ・γの値で比較するようにしても良い。
【００６１】
そして、Ｓ３０６では、新たなステアリングギヤ比Ｎｓを上記（１１）式で演算し、この値をフィルタリング処理して（前記（１０）式で演算して）最終的なステアリングギヤ比Ｎｓとし、今までのステアリングギヤ比Ｎｓを更新してプログラムを抜ける。
【００６２】
このように、本実施の第２形態によっても、前記実施の第１形態と同様、動力配分制御装置７０でステアリングギヤ比Ｎｓを車両モデルを基に正確に求めるようにしたので、動力配分制御が精度良く実行できる。また、ステアリングギヤ比Ｎｓ毎のコントロールユニットの用意、或いは、コントロールユニット上で予めステアリングギヤ比Ｎｓを設定する必要もなく、また、ステアリングギヤ比Ｎｓがバリアブルギヤ比仕様の車両であっても適応できる。
【００６３】
次に、図６は本発明の実施の第３形態によるステアリングギヤ比設定プログラムのフローチャートを示す。尚、本実施の第３形態は、ステアリングギヤ比Ｎｓの設定をハンドルの最大回転角から行うようにしたことが前記実施の第１、第２形態とは異なる。
【００６４】
すなわち、一般の車両においては、ステアリングギヤ比Ｎｓが異なるとハンドル３０の最大回転角（所謂、左据え切りから右据え切り間のロックツーロックの角度）ＳθH も異なる。このため、予め車両のハンドル３０の最大回転角ＳθH とステアリングギヤ比Ｎｓとの関係を求めておき、ハンドル角センサ３１からのハンドル角θH を基に推定したハンドル最大回転角ＳθH からステアリングギヤ比Ｎｓを設定するようになっている。
【００６５】
ここで、ハンドル最大回転角ＳθH の推定は、ハンドル角センサ３１からのハンドル角θH がセンター位置を０°として検出される場合、簡易的にＳθH ＝｜２・θH ｜として演算する。
【００６６】
また、本実施の第３形態の車両においては、ステアリングギヤ比Ｎｓ＝１６でハンドル最大回転角ＳθH が９００°、ステアリングギヤ比Ｎｓ＝１８でハンドル最大回転角ＳθH が１０００°、ステアリングギヤ比Ｎｓ＝２０でハンドル最大回転角ＳθH が１１００°の３種類の仕様が設定されているものとする。
【００６７】
このため、動力配分制御装置７０でのステアリングギヤ比設定は、図６に示すフローチャートに従って実行される。このプログラムは所定時間毎に実行され、まず、Ｓ４０１でハンドル角θH を読み込み、Ｓ４０２に進んでハンドル３０の最大回転角ＳθH の推定（ＳθH ＝｜２・θH ｜）を行う。
【００６８】
次いで、Ｓ４０３に進み、ハンドル最大回転角ＳθH が９００°より大きいか否か判定し、ハンドル最大回転角ＳθH が９００°以下（ＳθH ≦９００°）と推定される場合はＳ４０４へと進みステアリングギヤ比Ｎｓは前回の値を保持してプログラムを抜ける。尚、ステアリングギヤ比Ｎｓの初期値はＮｓ＝１６とする。
【００６９】
また、Ｓ４０３でハンドル最大回転角ＳθH が９００°より大きい（ＳθH ＞９００°）と判定された場合はＳ４０５へと進み、ＳθH ＞９００°は設定時間ｔｃ１（例えば、１秒）継続したか否か判定する。この結果、ＳθH ＞９００°は設定時間ｔｃ１継続しなかった場合は、ＳθH ＞９００°であったのは何らかの誤差でありハンドル最大回転角ＳθH が９００°であることは排除できないと判定してＳ４０４に進み、ステアリングギヤ比Ｎｓは前回の値を保持してプログラムを抜ける。
【００７０】
一方、Ｓ４０５でＳθH ＞９００°が設定時間ｔｃ１継続した場合は、ハンドル最大回転角ＳθH が９００°であることは排除できると判定し、Ｓ４０６へと進む。
【００７１】
Ｓ４０６に進むと、ハンドル最大回転角ＳθH が１０００°より大きいか否か判定し、ハンドル最大回転角ＳθH が１０００°以下（ＳθH ≦１０００°）と推定される場合はＳ４０７へと進みステアリングギヤ比Ｎｓは１８に更新してプログラムを抜ける。逆に、Ｓ４０６で、ハンドル最大回転角ＳθH が１０００°より大きい（ＳθH ＞１０００°）と推定される場合はＳ４０８へと進み、ＳθH ＞１０００°は設定時間ｔｃ１（例えば、１秒）継続したか否か判定する。
【００７２】
この結果、ＳθH ＞１０００°は設定時間ｔｃ１継続しなかった場合は、ＳθH ＞１０００°であったのは何らかの誤差でありハンドル最大回転角ＳθH が１０００°であることは排除できないと判定してＳ４０７に進み、ステアリングギヤ比Ｎｓは１８に更新してプログラムを抜ける。
【００７３】
また、Ｓ４０８でＳθH ＞１０００°が設定時間ｔｃ１継続した場合は、ハンドル最大回転角ＳθH が１０００°であることは排除できる、すなわちハンドル最大回転角ＳθH が１１００°であると判定し、Ｓ４０９へと進み、ステアリングギヤ比Ｎｓは２０に更新してプログラムを抜ける。
【００７４】
このように、本実施の第３形態によっても、前記実施の第１、第２形態と同様、動力配分制御装置７０でステアリングギヤ比Ｎｓを推定したハンドル最大回転角ＳθH から正確に求めるようにしたので、動力配分制御が精度良く実行できる。また、ステアリングギヤ比Ｎｓ毎のコントロールユニットの用意、或いは、コントロールユニット上で予めステアリングギヤ比Ｎｓを設定する必要もない。更に、ハンドル角θH のみ検出できればステアリングギヤ比Ｎｓを設定できるので、前記実施の第１形態での車速検出手段とヨーレート検出手段、或いは、前記実施の第２形態での車速検出手段と横加速度検出手段も必要なく簡素で低コストに実現できる。
【００７５】
尚、上述の実施の各形態では、動力配分制御装置７０を車両運動制御装置として説明しているが、その他、制動力制御装置、トラクション制御装置、４輪操舵制御装置、自動変速制御装置等の様々な少なくともステアリングギヤ比を用いて所定の運動制御を行う制御装置に適応できることは言うまでもない。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、ハンドル角と車速とヨーレートとに応じ車両モデルに基づいてステアリングギヤ比の更新を行い、車速が予め設定する閾値以下の場合と車両に対してヨーモーメントを発生する制御が行われている場合には、ステアリングギヤ比の更新を行わず、前回更新時に設定されているステアリングギヤ比を保持するようにしたので、ステアリングギヤ比毎のコントロールユニットの用意、或いは、コントロールユニット上で予めステアリングギヤ比を設定する必要もなく、また、ステアリングギヤ比がバリアブルギヤ比仕様の車両であっても適応でき、ステアリングギヤ比を正確に設定して制御精度を向上することが可能になる。
【００７７】
また、請求項２記載の発明によれば、少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、ハンドル角と車速と横加速度とに応じ車両モデルに基づいて上記ステアリングギヤ比の更新を行い、車速が予め設定する閾値以下の場合と車両に対してヨーモーメントを発生する制御が行われている場合には、ステアリングギヤ比の更新を行わず、前回更新時に設定されているステアリングギヤ比を保持するようにしたので、請求項１記載の発明と同様に、ステアリングギヤ比毎のコントロールユニットの用意、或いは、コントロールユニット上で予めステアリングギヤ比を設定する必要もなく、また、ステアリングギヤ比がバリアブルギヤ比仕様の車両であっても適応でき、ステアリングギヤ比を正確に設定して制御精度を向上することが可能になる。
【００７８】
さらに、請求項３記載の発明によれば、少なくともステアリングギヤ比を用いて車両の運動制御を行う車両運動制御装置において、予め設定する複数のハンドル最大回転角とステアリングギヤ比との対応関係に基づき、ハンドル角がハンドル最大回転角の一つを超えた場合に、ステアリングギヤ比の更新を行うようにしたので、ステアリングギヤ比毎のコントロールユニットの用意、或いは、コントロールユニット上で予めステアリングギヤ比を設定する必要もなく、ステアリングギヤ比を正確に設定して制御精度を向上することが可能になる。また、ハンドル角のみでステアリングギヤ比の更新が行えるため、簡単で低コストに実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による、動力配分制御装置を適用した４輪駆動車の概略構成説明図
【図２】同上、車両に固定した座標系での４輪車の等価的な２輪車モデルの説明図
【図３】同上、動力配分制御装置での制御プログラムのフローチャート
【図４】同上、ステアリングギヤ比設定プログラムのフローチャート
【図５】本発明の実施の第２形態による、ステアリングギヤ比設定プログラムのフローチャート
【図６】本発明の実施の第３形態による、ステアリングギヤ比設定プログラムのフローチャート
【符号の説明】
１    エンジン
２    自動変速装置
３    センターディファレンシャル装置
１４fl、１４fr  前輪
１４rl、１４rr  後輪
２１    油圧多板クラッチ
２９fl、２９fr、２９rl、２９rr  車輪速度センサ（車速検出手段）
３０    ハンドル
３１    ハンドル角センサ（ハンドル角検出手段）
３２    ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）
３３    横加速度センサ（横加速度検出手段）
７０    動力配分制御装置（車両運動制御装置、車速検出手段、ステアリングギヤ比更新手段）
【図１】
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【図２】
0004519216.tif 000003
【図３】
0004519216.tif 000004
【図４】
0004519216.tif 000005
【図５】
0004519216.tif 000006
【図６】
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