(57)【要約】【課題】  乗り心地の悪化を招くことなく、加減速時における車体のピッチ運動を抑制できる車両のピッチ運動制御装置を提供する。【解決手段】  前左右輪１，２を左右独立に転舵可能な車両において、車両の前後方向加速度を検出する車両前後加速度センサ１０と、車両の前後方向加速度が検出されたとき、前左右輪１，２を車体のピッチ運動抑制方向へ左右逆相に転舵するピッチ運動抑制制御を行うコントロールユニット９と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操向輪を左右独立に転舵可能な車両において、
車両の前後方向加速度を検出する車両前後方向加速度検出手段と、
車両の前後方向加速度が検出されたとき、前記操向輪を車体のピッチ運動抑制方向へ左右逆相に転舵するピッチ運動抑制制御を行うピッチ運動抑制制御手段と、
を備えることを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、車両の減速度に応じて前記操向輪を左右逆相に転舵することを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、サスペンションのストローク方向に応じて、前記操向輪をトーイン方向またはトーアウト方向に転舵することを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、サスペンションのストローク方向がバウンド方向の場合には、前記操向輪をトーアウト方向に転舵することを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、サスペンションのストローク方向がリバウンド方向の場合には、前記操向輪をトーイン方向に転舵することを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、前記操向輪の転舵角を左右同一とすることを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、車体ピッチ角および車体ピッチ角速度変化に基づいて、前記操向輪の転舵量を補正することを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、車両の前後方向加速度があらかじめ設定された急加減速しきい値未満のとき、前記ピッチ運動抑制制御を行うことを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、操舵角があらかじめ設定された旋回しきい値未満のとき、前記ピッチ運動抑制制御を行うことを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両のピッチ運動制御装置において、
車両の発生ヨーレートを検出するヨーレート検出手段を備え、
前記ピッチ運動抑制制御手段は、発生ヨーレートが検出された場合には、前記操向輪の転舵角に前記発生ヨーレートを打ち消す左右差を与えることを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【請求項１１】
操向輪を左右独立に転舵可能な車両において、
車両の前後方向加速度が検出されたとき、前記操向輪を車体のピッチ運動抑制方向へ左右逆相に転舵するピッチ運動抑制制御を行うことを特徴とする車両のピッチ運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体のピッチ運動を抑制する車両のピッチ運動制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のピッチ運動制御装置では、前輪の左右独立転舵機構により車両の平面運動を改善しつつ、減速時の車体のピッチ運動をサスペンションの空気圧ばねにより制御している（例えば、特許文献１参照）。また、ばねや減衰力の制御以外に、サスペンションのメカニカル機構を用いてアンチダイブジオメトリを利用したピッチ制御を行う技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３２２５５７号公報
【特許文献２】特開平６−３２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
制動に伴う車体のピッチ運動の改善は、ドライバの官能上非常に重要であるが、サスペンションのばねや減衰を調整することでピッチ運動を抑制する場合、結果としてサスペンションの自然な動きを拘束することになるため、制御時の路面外乱により乗り心地の悪化を招くという問題があった。
【０００４】
また、サスペンションのアンチダイブ設定を利用した場合には、サスペンションの上下方向の動きは直接拘束しないが、路面外乱による前後方向の入力が大きくなるため、同様に乗り心地性能の悪化は回避できない。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、乗り心地の悪化を招くことなく、加減速時における車体のピッチ運動を抑制できる車両のピッチ運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】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明では、
操向輪を左右独立に転舵可能な車両において、
車両の前後方向加速度を検出する車両前後方向加速度検出手段と、
車両の前後方向加速度が検出されたとき、前記操向輪を車体のピッチ運動抑制方向へ左右逆相に転舵するピッチ運動抑制制御を行うピッチ運動抑制制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、車両の加減速時、操向輪を車体のピッチ運動抑制方向へ左右逆相に転舵するピッチ運動抑制制御が実施される。すなわち、従来、サスペンションのばね定数や減衰定数を制御してピッチ運動を抑制していたのに対し、サスペンションの特性は変化させず、横力に応じて車両上下方向に発生するJacking（ジャッキング）力を利用してピッチ運動を抑制するものである。この結果、乗り心地の悪化を招くことなく、加減速時における車体のピッチ運動を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両のピッチ運動制御装置の構成図である。
前左輪１には、前左輪１を転舵する前左転舵アクチュエータ３が装着され、前右輪２には、前右輪２を転舵する前右転舵アクチュエータ４が装着されている。よって、操向輪である前左右輪１，２は、左右逆相の転舵が可能になっている。前左右輪１，２には、サスペンションのホイールストロークを検出する左右サスペンションストロークセンサ５，６が設けられている。また、ハンドル７には、ハンドル７の操舵角を検出する操舵角センサ８が設けられている。
【００１０】
コントロールユニット（ピッチ運動抑制制御手段）９には、左右サスペンションストロークセンサ５，６により検出されたサスペンションのホイールストロークと、操舵角センサ８により検出された操舵角と、車両前後加速度センサ（車両前後方向加速度検出手段）１０により検出された車両前後加速度と、ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）１１により検出された車両のヨーレートと、車速センサ１２により検出された車速（車体速）とが、CAN通信線１３を介して入力される。
【００１１】
図２は、コントロールユニット９の構成図であり、コントロールユニット９は、入力された各センサ信号に基づいて、前左右輪１，２の目標転舵角を演算し、前左輪転舵制御信号発生器１２および前右輪転舵制御信号発生器１３に指令信号を出力する。前左輪転舵制御信号発生器１２および前右輪転舵制御信号発生器１３は、指令信号に基づいて、前左転舵アクチュエータ３および前右転舵アクチュエーア４に制御信号を出力し、前左右輪１，２をそれぞれ転舵する。
【００１２】
次に、作用を説明する。
［ピッチ運動抑制制御処理］
図３は、実施例１のコントロールユニット９で実行されるピッチ運動抑制制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
【００１３】
ステップS1では、左右サスペンションストロークセンサ５，６、操舵角センサ８、車両前後加速度センサ１０、ヨーレートセンサ１１、車速センサ１２からの情報を読み込み、ステップS2へ移行する。
【００１４】
ステップS2では、ステップS1で読み込んだホイールストロークからロールセンタ位置（δyR/δzR，δyL/δzL）を推定し、ステップS3へ移行する。
【００１５】
ステップS3では、ステップS1で読み込んだ前後減速度が設定値（急加減速しきい値）未満であるか否かを判定し、設定値未満の場合にはステップS4へ移行し、設定値以上の場合にはステップS1へ移行する。
【００１６】
ステップS4では、ステップS1で読み込んだ操舵角が設定値（旋回しきい値）未満であるか否かを判定し、設定値未満の場合にはステップS5へ移行し、設定値以上の場合にはステップS1へ移行する。
【００１７】
ステップS5では、ステップS1で読み込んだ減速度に応じてあらかじめ設定された転舵角量を設定し、ステップS6へ移行する。
【００１８】
ステップS6では、ステップS1で読み込んだヨーレートが所定値以上で車両にヨーレートが発生している場合、発生ヨーレートを低減する方向に左右間で差を付けて、前左右輪１，２の横力の総和を、ヨーレートが低減する方向となるように補正し、ステップS7へ移行する。
【００１９】
ステップS7では、ステップS2で推定したロールセンサ位置（δyR/δzR,δyL/δzL）からの転舵方向を決定し、ステップS8へ移行する。
【００２０】
ステップS8では、ステップS6で補正された転舵角量と、ステップS7で設定された転舵方向とに応じて、左右転舵アクチュエータ３，４に制動信号を出力し、前左右輪１，２を左右逆相に転舵する。
【００２１】
［ピッチ運動抑制制御作動］
車両の前後減速度が設定値未満、かつ操舵角が設定値未満である場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8へと進む流れとなる。すなわち、ステップS5では、減速度に応じて転舵角量が決定され、ステップS6では、ヨーレート量に応じて転舵角量が補正され、ステップS7では、ロールセンタ位置から転舵方向が決定され、ステップS8では、前左右輪１，２の転舵によりピッチ運動抑制制御が実施され、ピッチ運動が抑制される。
【００２２】
前後減速度が設定値以上の場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS1へと進む流れとなり、前後減速度が設定値以上となる緊急制動時には、ピッチ運動抑制制御が実施されない。
【００２３】
操舵角が設定値以上の場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS1へと進む流れとなり、操舵角が設定値以上となる旋回時には、ピッチ運動抑制制御が実施されない。
【００２４】
［横力によるピッチ運動抑制制御ロジック］
車体の運動は、通常の車両運動ではその力学的な特徴から、車体前後運動、車体横運動（横&ヨー方向）、路面垂直面内の運動（上下方向、ロール、ピッチ）に区分けできる。路面垂直面内の車体運動を制御する方法としては、サスペンションのホイールストローク量やストローク速度に比例させた力を路面垂直方向に各輪に応じて加える手段が最も直接的で制御効果も大きい。
【００２５】
しかし、ストローク量やストローク速度に比例した制御で車体の動きを制御する場合には、路面からの外乱に対する応答の悪化という問題がある。路面が平面でなく何らかの凹凸を有する場合、このような制御を行うとサスペンションのばね定数増加や、減衰定数の基準値に対する変化を伴うため、この路面入力に対する車体運動が悪化して乗り心地に悪影響を及ぼす。実施例１では、車体の過渡ロール運動を路面垂直方向のサスペンションに関係する特性の制御で行わず、路面平面内での横力を利用することで、ピッチ運動の低減効果を実現するものである。
【００２６】
図４は、制動力とJacking（ジャッキング）力との関係概念図である。
サスペンションのリンク形式や空間配置に依存するが、制動力がタイヤ接地点に作用することで、サスペンションリンクを通って車体に制動力が伝達される。その際に各サスペンションのリンクに伝わる軸力の総和は、通常傾きを有するため、路面垂直方向に分力が発生する。制動力による車両前後輪の荷重移動量は制動力の大きさと車両重心の位置で決定されるが、この荷重移動量は、上記のサスペンションリンク軸力の路面垂直の分力と、ばね反力、ダンパー減衰力、およびアンチロールバー分の力の４つの合計と等しくなる。したがって、路面平面内での入力も、間接的に車体の路面垂直面内運動に影響を与える。
【００２７】
図５は、前輪のアンチダイブジオメトリとバウンド時のホイールセンタ移動方向との関係図である。制動時のピッチ運動の抑制のために設定される前輪アンチダイブジオメトリは、設定上、前輪のピッチセンタと制動力の入力点であるタイヤ接地面を結んだ仮想リンクの軸線が前傾する方向になる（図５(a)）。この場合、路面外乱によりサスペンションがバウンド方向にストロークした際には、ホイールセンタが車体前方側に移動することになるため、タイヤと路面凸部との相対速度が増加し、これに伴いサスペンションへの前後入力が増加して乗り心地が悪化するという問題点がある。一方、バウンド方向のストロークでホイールセンタが車体後方へ移動するように設定した場合、上記アンチダイブジオメトリと逆になり、ピッチ運動を増幅してしまう（図５(b)）。
【００２８】
図６は、横力とJacking力との関係図である。上述したように、Jacking力は制動力の他に、横力によっても発生させることができる。この場合、サスペンションの車両横断面内の動きがJacking力発生に関係する。
【００２９】
定常旋回状態においては、車体とタイヤを含むばね下の間には相対変位が起こらず、釣合の状態を保つ。タイヤ接地点には旋回時のタイヤ発生横力（Fy）が作用しているが、車体とばね下との間での釣合を成り立たせるために、横力とは垂直の方向に路面から拘束力（ΔFz）を受けている。この拘束力（ΔFz）を求めるには、タイヤ接地点に働く横力（Fy）と路面からの拘束力（ΔFz）の間には『仮想仕事の原理』が適用できる。
【数１】
2007038747.tif 000003
ここで、δy,δzはタイヤ接地点が車体に対して移動できる方向への仮想変位（速度）である。
【００３０】
路面に平行な座標系（この場合は車体のロール角はほぼ０として無視できるので車体に固定した座標系と同じとなる）で、タイヤ接地点に働く横力（FyF,FyR）は、タイヤ接地点が車体に対して動ける方向を規定する仮想サスペンションリンクの方向への力として車体へ伝わる。その際に仮想リンクが路面に対して持つ傾き（δy,δz）により、路面垂直成分（z方向）に力の成分（δFz）が発生する。これがJacking力である。
【数２】
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【００３１】
この仮想リンクを通して車体に直接伝達される力によって車体の横（Y）方向、上下（Z）方向、およびロール方向に車体重心が力（Fvy,Fvz）およびモーメント（Mvx）を受ける。
【数３】
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式(5)が、旋回の内外輪が車体に対して発生させるJacking力である。
【００３２】
図６では、車両のロール角をほぼ０とみなせる穏やかな旋回時の状態を示す。この場合には、旋回の内外輪での横力は同じ大きさであるとみなすことができるので、以下の関係が成り立つ。
【数４】
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【００３３】
式(9)で表されるHRCがロールセンタ高さであり、この場合には車体へのJacking力は０となるので、車体へのモーメントのみが働く。その際、このロールセンタ高さに相当する成分を重心高さHCGから引いた分のモーメントレバーに横力を掛けたものが、車体に入るロールモーメントと見ることができる。
【００３４】
ここで、式(5)によって表されている車体上下方向へのJacking力の左右輪の和を考える。通常、図６(a)のようにサスペンションが左右対称の場合には、δyR/δzRとδyL/δzLの符号が反対になるため、通常の車両運動の範囲では左右輪の横力ＦyRとFyLが同一方向となり、左右輪のJacking力は相殺される方向になる。
【００３５】
しかし、図６(b)に示すように、左右独立転舵機構を有する車両においては、左右輪を逆相に切ることで、FyRとFyLを反対方向に発生させることが可能になる。この場合、FyRとFyLが同じ大きさになるように転舵することで、車両横運動には影響を与えずにJacking力を利用して車体のピッチ運動のみに影響を及ぼすことができる。
【００３６】
例えば、図７の車両におけるサスペンション配置と転舵方向との関係を図８に示す。サスペンションはその空間配置やリンク形式ごとに、サスペンションのホイールストロークに合わせてδyR/δzRとδyL/δzLが変化する。図７のサスペンション例において、前輪は直進状態でサスペンションがまったくストロークしていない状態では、δyR/δzRとδyL/δzLはほぼ０に近く、その状態からホイールストロークが発生すると、ストローク方向によりδyR/δzRとδyL/δzLの符号関係が反転する。前輪がバウンド方向にストロークする場合、この例では前左右輪をトーアウト方向に転舵させることで、式(5)の関係から、ピッチ運動を抑制する方向にJacking力を発生させることができる。
【００３７】
図９に示すようなJacking力が相殺されない左右独立転舵機構を備えた車両において、前左右輪を図９(a)の直進状態から図９(b)のように左右逆相に転舵した場合の車体ピッチ角変化の一例を図１０に示す。前左右輪にトーアウト方向の転舵角をそれぞれ２°発生させた場合、直進状態から約0.1°のピッチ角変化が観測される。
【００３８】
図１１は、実施例１のピッチ運動抑制制御の効果を示すタイムチャートである。
直進状態においてδyR/δzRとδyL/δzLがそれぞれ図８に示したホイールストロークバウンド側−0.03m付近にある状態で、0.7Gの減速度で制動を開始した車両に、左右トーアウト方向に４°転舵させるピッチ運動抑制制御を制動タイミングに合わせて実施している。
【００３９】
その結果、図１１(c)に示すように、制御なしと比較して、ピッチ角変化を低減できるとともに、制動中のピッチ角速度（図１１(b)）も低下させることができ、ピッチの減衰も向上している。制御無しの場合は、制動中の停止時以前に制動による減速度を一定にしているにもかかわらず、ピッチ角変動が発生している。これは、制動に伴うサスペンションストロークにより、バンパーラバー接触が連続して起こるためである。これに対し、実施例１では、ピッチ運動の低減によって最初にバンパーラバーに接触する際の速度を低減できるため、その後のピッチ角速度変化も抑制することができる。
【００４０】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両のピッチ運動制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００４１】
(1) 前左右輪１，２を左右独立に転舵可能な車両において、車両の前後方向加速度を検出する車両前後加速度センサ１０と、車両の前後方向加速度が検出されたとき、前左右輪１，２を車体のピッチ運動抑制方向へ左右逆相に転舵するピッチ運動抑制制御を行うコントロールユニット９と、を備える。よって、サスペンションの特性は変化させず、横力に応じて車両上下方向に発生するJacking力を利用してピッチ運動を抑制することで、乗り心地の悪化を招くことなく、加減速時における車体のピッチ運動を抑制できる。
【００４２】
(2) コントロールユニット９は、車両の減速度に応じて前左右輪１，２を左右逆相に転舵するため、減速の大きさに合わせたピッチ運動制御が可能となる。
【００４３】
(3) コントロールユニット９は、サスペンションのストローク方向に応じて、前左右輪１，２をトーイン方向またはトーアウト方向に転舵するため、サスペンション形式に対応した左右逆相転舵の転舵方向を適切に決めることで、制動時の車両姿勢に関係なくJacking力をピッチ運動低減に利用することが可能になる。
【００４４】
(4) コントロールユニット９は、サスペンションのストローク方向がバウンド方向の場合には、前左右輪１，２をトーアウト方向に転舵するため、ピッチ運動を抑制する方向にJacking力を発生させることができる。
【００４５】
(5) コントロールユニット９は、サスペンションのストローク方向がリバウンド方向の場合には、前左右輪１，２をトーイン方向に転舵するため、ピッチ運動を抑制する方向にJacking力を発生させることができる。
【００４６】
(6) コントロールユニット９は、前左右輪１，２の転舵角を左右同一とするため、車両の横運動に影響を与えることなく車体のピッチ運動を抑制することができる。
【００４７】
(7) コントロールユニット９は、車体ピッチ角および車体ピッチ角速度変化に基づいて、前左右輪１，２の転舵量を補正するため、前左右輪１，２の転舵量の制御によりピッチ運動における減衰効果も向上させることができる。
【００４８】
(8) コントロールユニット９は、車両の前後減速度が設定値未満のとき、ピッチ運動抑制制御を行うため、ピッチ運動抑制制御に伴いタイヤ発生力の一部が横力として用いられるのを防止でき、緊急制動時の制動性能低下を回避できる。
【００４９】
(9) コントロールユニット９は、操舵角が設定値未満のとき、ピッチ運動抑制制御を行うため、ピッチ運動抑制制御に伴う旋回挙動の乱れを防止できる。
【００５０】
(10) 車両の発生ヨーレートを検出するヨーレートセンサ１１を備え、コントロールユニット９は、操舵角が設定値未満であるにもかかわらず、発生ヨーレートが検出された場合には、前左右輪１，２の転舵角に発生ヨーレートを打ち消す左右差を与える。よって、外乱によるヨーモーメント変化を抑制でき、直進走行時の安定性向上を図ることができる。
【００５１】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００５２】
例えば、実施例１では、減速時のみピッチ運動抑制制御を実施する例を示したが、本発明は、加速時のピッチ運動抑制にも効果がある。また、実施例１では、本発明のピッチ運動制御装置を前輪のみ左右独立に転舵可能な車両に適用した例を示したが、本発明は、前輪に加えて後輪を左右独立に転舵可能な車両にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１の車両のピッチ運動制御装置の構成図である。
【図２】コントロールユニット９の構成図である。
【図３】実施例１のコントロールユニット９で実行されるピッチ運動抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】制動力とJacking（ジャッキング）力との関係概念図である。
【図５】前輪のアンチダイブジオメトリとバウンド時のホイールセンタ移動方向との関係図である。
【図６】横力とJacking力との関係図である。
【図７】本発明を適用した車両のサスペンション配置の一例である。
【図８】実施例１のサスペンション配置と転舵方向との関係を示す図である。
【図９】左右独立転舵機構を有する車両において、前左右輪を直進状態から左右逆相に転舵したときの状態を示す図である。
【図１０】前左右輪を直進状態から左右逆相に転舵したときの車体ピッチ角変化の一例を示す図である。
【図１１】実施例１のピッチ運動抑制制御の効果を示す示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１  前左輪
２  前右輪
３  前左転舵アクチュエータ
４  前右転舵アクチュエータ
５  左サスペンションストロークセンサ
６  右サスペンションストロークセンサ
７  ハンドル
８  操舵角センサ
９  コントロールユニット
１０  車両前後加速度センサ
１１  ヨーレートセンサ
１２  車速センサ
１３  CAN通信線
【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】
2007038747.tif 000012
【図７】
2007038747.tif 000013
【図８】
2007038747.tif 000014
【図９】
2007038747.tif 000015
【図１０】
2007038747.tif 000016
【図１１】
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