(57)【要約】【課題】  駆動系動力源の回転角加速度発生に伴う車両偏向を抑制でき、発進時の走行安定性を向上させることができる車両用サスペンション制御装置を提供する。【解決手段】  後輪９の動力源（エンジン６およびトランスミッション１０）が車両の前輪７側に配置され、動力源の回転軸方向が車両前後方向へ配置された車両において、前輪７のロール剛性を可変するロール剛性可変手段（前輪スタビライザ１４）と、回転軸Lに回転角加速度ω'Eが発生したとき、前輪７のロール剛性を高める制御指令をロール剛性可変手段へ出力する演算回路３と、を備える。【選択図】      図１
2007106275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪の動力源が車両の非駆動輪側に配置され、前記動力源の回転軸方向が車両前後方向へ配置された車両において、
前記非駆動輪のロール剛性を可変するロール剛性可変手段と、
前記回転軸に回転角加速度が発生したとき、前記非駆動輪のロール剛性を高める制御指令を前記ロール剛性可変手段へ出力するロール剛性制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用サスペンション制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用サスペンション制御装置において、
前記ロール剛性制御手段は、前記非駆動輪のロール剛性変更量を、前記回転角加速度に比例させることを特徴とする車両用サスペンション制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用サスペンション制御装置において、
前記ロール剛性制御手段は、前記非駆動輪のロール剛性を最大値とすることを特徴とする車両用サスペンション制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用サスペンション制御装置において、
前記ロール剛性制御手段は、ドライバのハンドル操作がなされたとき、前記非駆動輪のロール剛性値を通常走行時の値に戻すことを特徴とする車両用サスペンション制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用サスペンション制御装置において、
前記ロール剛性可変手段は、左右非駆動輪間に架設されたスタビライザとすることを特徴とする車両用サスペンション制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両発進時の車両姿勢を制御する車両用サスペンション制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両発進時の車両姿勢を制御する技術としては、例えば、発進時におけるタイヤ駆動力が車体に与えるピッチ方向のモーメントに対応して車体のピッチ運動に影響するサスペンションのばねや減衰を制御する車両の姿勢制御装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−２７６９５７号公報
【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、上記従来技術にあっては、発進時の駆動力が直接車体に与えるモーメントや力のみを考慮したものであるため、これに対する車体の挙動を抑制することができるが、駆動系の動力源が発進時に発生させる何らかの回転系の角加速度発生が車両挙動に影響を及ぼす点については考慮されていない。
【０００４】
つまり、特に動力源の駆動力が大きくなる車両発進時に駆動系動力源の回転系に角加速度が発生することにより、駆動系の反作用やモーメントが車体に作用し、これが４輪に輪荷重変動を発生させる。この輪荷重変動により、車両にヨーモーメントが付与され、車両に偏向が生じ、直進加速発進時の車両挙動が悪化するという問題があった。
【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、駆動系動力源の回転角加速度発生に伴う車両偏向を抑制でき、直進加速発進時の走行安定性を向上させることができる車両用サスペンション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、
駆動輪の動力源が車両の非駆動輪側に配置され、動力源の回転軸方向が車両前後方向へ配置された車両において、
前記非駆動輪のロール剛性を可変するロール剛性可変手段と、
前記回転軸に回転角加速度が発生したとき、前記非駆動輪のロール剛性を高める制御指令を前記ロール剛性可変手段へ出力するロール剛性制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にあっては、動力源の回転軸に回転角加速度が発生したとき、非駆動輪のロール剛性が高められる。すなわち、発進時に動力源の回転系が発生させる角加速度が、動力源と車体との間で内力として閉じずに車体のロール方向モーメントが発生する条件としては、車体のロール軸方向と、駆動系の動力源の回転軸が略平行な車両の発進時固有の現象であることに着目し、これを非駆動輪のロール剛性を高めることで左右非駆動輪間の輪荷重移動により吸収し、駆動輪の輪荷重変動を抑制するものである。この結果、駆動系動力源の回転角加速度発生に伴う車両偏向を抑制でき、直進加速発進時の走行安定性を向上させることができる。
【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１，２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の車両用サスペンション制御装置を適用した車両の全体構成図、図２は実施例１の制御ブロック図である。図１に示すように、実施例１車両は、エンジン回転数センサ１と、操舵角センサ２と、演算回路（ロール剛性制御手段）３と、前輪スタビライザ剛性制御信号発生回路４と、前輪スタビライザ剛性アクチュエータ５と、を備えている。
【００１０】
実施例１車両は、エンジン６が前縦置き配置で、トランスミッション１０に伝達されたエンジントルクは、プロペラシャフト１１を介してファイナルギヤ１２に伝達され、ドライブシャフト１３により後輪（駆動輪）９へ伝達される。すなわち、実施例１車両は、動力源（エンジン６およびトランスミッション１０）が車両の前輪７側に配置され、動力源の回転軸Lが、車体の前後方向（略車体のロール軸方向）と一致する車両レイアウトとなっている。
【００１１】
エンジン回転数センサ１は、エンジン６の回転数を検出する。操舵角センサ２は、前輪（非駆動輪）７を転舵するハンドル８に入力されるドライバの操舵角を検出する。演算回路３は、前輪スタビライザ（ロール剛性可変手段）１４の目標剛性値を算出する。前輪スタビライザ剛性制御信号発生回路４は、目標剛性値に基づいて前輪スタビライザ剛性制御信号を発生させる。前輪スタビライザ剛性アクチュエータ５は、前輪スタビライザ剛性制御信号に基づいて前輪スタビライザ１４の剛性値を変更する。
【００１２】
次に、作用を説明する。
［車両偏向抑制制御処理］
図３は、実施例１の演算回路３で実行される車両偏向抑制制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００１３】
ステップS1では、エンジン回転数センサ１と操舵角センサ２の信号を計測し、ステップS2へ移行する。
【００１４】
ステップS2では、ステップS1で計測されたエンジン回転数ωEを微分することでエンジン６の回転角加速度（ω'E=ΔωE/Δt）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で計測された操舵角θが、ドライバの操舵入力がなされていないことを示す設定値内であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。
【００１６】
ステップS4では、ステップS2で推定されたエンジン回転角加速度ω'Eが設定値以上であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。
【００１７】
ステップS5では、前輪スタビライザ１４の剛性値を最大値に設定し、リターンへ移行する。
【００１８】
ステップS6では、車両偏向抑制制御を終了し、前輪スタビライザ１４の剛性値を通常走行時の値に戻し、リターンへ移行する。
【００１９】
［車両偏向抑制制御作動］
直進加速発進時には、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へと進む流れとなり、ステップS5では、前輪スタビライザ１４の剛性値が最大値に設定される。
【００２０】
これにより、エンジン６の回転角加速度発生に伴う輪荷重移動を非駆動輪である前輪７側で集中的に分担することができ、駆動輪である後輪９の輪荷重変動を抑制することができる。このため、直進加速発進時に駆動輪である後輪９の左右駆動力差に起因する車両ヨーモーメント発生を低減することができ、車両偏向に伴いドライバへ与える違和感を低減できる。
【００２１】
直進加速発進時にドライバがハンドル操作を行った場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS6へと進み、ステップS6では、ハンドル操作に伴い、車両偏向抑制制御を終了して通常制御へ移行する。
【００２２】
ここで、ドライバがハンドル操作を行った後も前輪スタビライザ１４の剛性値を最大値に維持した場合、ステア特性はアンダーステア傾向のままであり、車両の回頭性が悪化してしまう。よって、車両が旋回を開始する場合には、前輪スタビライザ１４の剛性値を通常走行時の値に戻し、ステア特性がアンダーステア傾向のまま維持されるのを防止する。
【００２３】
ドライバがアクセルペダルの踏み込みを停止した場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS6へと進み、ステップS6では、エンジン回転角加速度ω'Eの消滅に伴い、車両偏向抑制制御を終了して通常制御へ移行する。
【００２４】
［駆動系の定常回転時における車体との力伝達の関係］
駆動系の定常回転時における車体との力伝達の関係について説明する。
駆動系の動力源の回転軸が車体の前後方向（略車体のロール軸方向）と一致する車両レイアウトとしては、図４に示すように、エンジンが前縦置き配置で、前輪が非駆動輪である後輪駆動車が考えられる。
【００２５】
この車両レイアウトにおいて、エンジンおよびトランスミッションは一体となって車体に支持されており、一定の駆動力を発生させて走行している車両の場合、エンジンが発生した駆動トルクは、トランスミッションを経由して、プロペラシャフトによってファイナルギヤへと伝達される。ファイナルギヤはファイナルギヤケースに収納されており、このファイナルギヤケースは、エンジンおよびトランスミッションと同様に車体に支持されている。エンジンおよびトランスミッションが一体となってマウントされている部分は、実際には３点以上で車体から支持されているのが一般的であるが、ここでは車体のロール方向への入力を説明しようとしているので、簡単のために、現象を変えない範囲で簡略化して、２点で支持している図としている。
【００２６】
図５は、エンジンおよびトランスミッションと、ファイナルギヤとの力のやり取りを行うファイナルギヤの部分の詳細図を示す。プロペラシャフトが伝達する駆動トルクをNDとすると、下記の式(1)、
ND＝R×FG  …(1)
ここで、Rは、作用力とプロペラシャフト回転軸間の距離（モーメントレバー）である。
の関係で規定されるギヤの接触力FGが、エンジンおよびトランスミッションとファイナルギヤケースとにそれぞれ作用と反作用力として働くことになる。
【００２７】
この作用反作用力は、エンジンおよびトランスミッションと、ファイナルギヤケースの支持点を通して車体のロール方向のねじりモーメントとして作用するが、向きが異なるため、結局は車体のねじり剛性によって吸収され、車体を剛体と想定した場合における剛体ロール運動は発生しない。
【００２８】
図６にエンジンおよびトランスミッションの車体支持点に作用する力（モーメント）の関係、図７にファイナルギヤケースの車体支持点に作用する力（モーメント）の関係を示す。ここで、図６の矢印Ａは、ファイナルギヤへの作用（駆動）トルク伝達によりエンジンおよびトランスミッションが車体に与える反作用力を示している。また、図７の矢印Ｂは、ファイナルギヤでのエンジンおよびトランスミッション系からの作用トルクを受けることにより、ファイナルギヤケースが車体に与える作用力を示している。
【００２９】
なお、ここでは、プロペラシャフトの回転方向、すなわち回転軸の回転方向を車両後方側から示した場合の車体に働く力の向きを示しているので、図４でプロペラシャフトの回転方向が異なる場合には、図６および図７における車体への作用力の方向も反対になる。
【００３０】
［駆動系の過渡回転時における車体との力伝達の関係］
駆動系の過渡回転時における車体との力伝達の関係について説明する。
急発進時等の、駆動系が回転角加速度を有する場合においては、上述した図６，７の関係でファイナルギヤを介してやり取りされて最終的に後輪の駆動トルクとして伝達されるトルクのほかに、トルクコンバータやクラッチ等によってプロペラシャフトとは分離した動力源内の回転系を加速させる（慣性モーメントを有する部分に回転角加速度を与える）ことにより、動力源の非回転側が受ける反動トルクが発生する。
【００３１】
この反動トルクは、動力源内の回転系を加速させることに伴うものなので、ファイナルギヤでの力（トルク）伝達には寄与しない。したがって、図８，９に示すように、エンジンおよびトランスミッションの支持部を介して車体に作用する力となる。図９の矢印Ｃは、エンジン回転部の角加速度発生による反作用トルクによりエンジンが車体に与える力を示している。この力は、ファイナルギヤケースから車体に作用する力（図１０参照）とはキャンセルされないため、車体を剛体ロールさせるモーメントとして作用する。
【００３２】
このロール方向モーメントは、車両としては、前輪および後輪の左右輪間でそれぞれ輪荷重移動を発生させることになる。この場合、荷重移動は、車両のサスペンションが有する前輪および後輪のロール剛性配分により決定され、ロール剛性配分に比例して、それぞれ前輪と後輪が輪荷重変化を発生させる。車両が駆動輪で発生できる最大の駆動力を出そうとする急発進時においては、最大駆動力は輪荷重依存性をもつため、駆動輪の左右荷重移動は、最大発生駆動力の左右差を発生し、この差が車両のヨーモーメントとなるため、直進発進加速のシーンにおいて、車両の直進性を妨げる効果を発生してしまう。
【００３３】
図１１は、エンジンにおける回転系の角加速度発生とその反動トルクとの関係を示す。回転部の慣性モーメントをIDとすると、アクセルペダル操作により、エンジンの回転数を上昇させようとする場合においては、下記の式(2)
N＝ID×ω'E  …(2)
ここで、ID：回転部の慣性モーメント
ω'E：回転角加速度
であらわされるようなトルクNを非回転部から回転部に与える必要がある。このトルクの反作用トルクはエンジンの非回転部に作用するため、エンジンマウント等の支持部を介して車体へと伝わることになる。
【００３４】
後輪駆動車での実際の値としては、
ID＝0.3kg・m2
程度が一般的と想定される。ここで、急発進を想定して、エンジン回転数を2,000rpmから6,000rpmへ0.5秒で上昇させる動作を行った場合、そのときの平均角加速度発生量は、約850rad/sec2となる。この値を上述の式(2)を用いて計算すると、エンジン非回転と非回転部間で作用するトルクは約250N-mとなる。このトルクはそのまま車体のロール方向のモーメントとなるため、これにより４輪間で発生する輪荷重を考えると、このトルクを車両のトレッドで割って得られる、
ΔFz＝250N・m/1.5m≒170N
が前後輪合わせた荷重移動量となる。前後輪の全ロール剛性（ばね分とスタビライザを合わせた量）の配分が前後で50%：50%だとすると、前後輪それぞれ、エンジンの回転が図８，９のように表示される場合には、輪荷重は右輪で約80N増加し、左輪で80N減少することになる。
【００３５】
［タイヤの駆動力特性］
図１２に、タイヤのスリップ比κに対する駆動力Fxの荷重依存性を示す。駆動力Fxは輪荷重に影響されるが、与えられた輪荷重の状態で発生可能な最大駆動力も輪荷重によって変化する。したがって、エンジン回転部の角加速度発生に伴う輪荷重移動により、駆動輪である後輪の輪荷重に左右差が発生している状態で、例えば最大駆動力で加速するような場合においては、左右輪で発生できる駆動力に差が生じるため、その差が車体に作用するヨーモーメントとなり、発進時における車両のヨー運動を生じさせることで、直進方向に発進しようとするドライバの操作感覚の違和感となる。
【００３６】
図１３は、図１２におけるタイヤ駆動力特性の、最大発生駆動力の輪荷重依存性をあらわしたものである。タイヤの特性として、輪荷重Fzの増加に伴い、駆動力Fxは増加する。上述した実際の数値例にすると、駆動輪の内輪相当側と外輪相当側での駆動力差は約10Nとなるので、これに駆動輪のトレッドを掛けると、一般的な車では、
10N＝1.5m×15N・m
程度のヨーモーメントが発進に伴い、操舵角がゼロでも発生することになる。
【００３７】
［車両偏向抑制作用］
これに対し、実施例１では、動力系の回転軸Lに回転角加速度ω'Eが生じる直進加速発進時において、前輪スタビライザ１４の剛性値を高めることにより、輪荷重移動を被駆動輪である前輪７側で集中的に分担させることで、駆動輪である後輪９の輪荷重変動を抑えることができる。このため、直進加速発進時に後輪９の左右駆動力差が発生することに起因する車両ヨーモーメント発生を低減することができ、ドライバに与える違和感を低減できる。
【００３８】
また、実施例１では、前輪スタビライザ１４の剛性値を最大値とする。すなわち、動力系の回転角加速度ω'Eに比例して動力源の車体に与えるロール方向モーメントが、後輪９の輪荷重移動に伴う左右後輪間の発生駆動力差を最小にするためには、左右前輪間で出来る限りの荷重移動をさせる必要がある。よって、回転角加速度発生時には、前輪スタビライザ１４の剛性値を制御能力の上限にすることで、車両偏向抑制制御の効果を常に最大限に発揮することができる。
【００３９】
［スタビライザによるロール剛性変更作用］
一般的に、ロール剛性を可変する手段としては、サスペンションのばね定数を調整する方法があるが、この場合、ロール運動のみならずピッチ運動にも影響を及ぼすため、車両姿勢が不安定となるおそれがある。
【００４０】
これに対し、実施例１では、前輪７のロール剛性を変更する手段として前輪スタビライザ１４を採用しているため、エアサスペンションを採用したものと比較して、構成が単純であり、車両搭載性の向上、重量減、低コストを実現できる。また、スタビライザは車両のピッチ運動に影響を及ぼすことがなく、ロール特性のみを変更できるため、車両姿勢が不安定となるのを防止できる。
【００４１】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用サスペンション制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００４２】
(1) 後輪９の動力源（エンジン６およびトランスミッション１０）が車両の前輪７側に配置され、動力源の回転軸方向が車両前後方向へ配置された車両において、前輪７のロール剛性を可変するロール剛性可変手段（前輪スタビライザ１４）と、回転軸Lに回転角加速度ω'Eが発生したとき、前輪７のロール剛性を高める制御指令をロール剛性可変手段へ出力する演算回路３と、を備える。よって、駆動系動力源の回転角加速度発生に伴う車両偏向を抑制でき、直進加速発進時の走行安定性を向上させることができる。
【００４３】
(2) 演算回路３は、非駆動輪（前輪７）のロール剛性を最大値とするため、車両偏向抑制制御の効果を常に最大限に発揮することができる。
【００４４】
(3) 演算回路３は、ドライバのハンドル操作がなされたとき、前輪７のロール剛性値を通常走行時の値に戻すため、車両偏向抑制制御の継続により旋回時のステア特性がアンダーステア傾向のまま維持され、車両の回頭性が悪化するのを防止できる。
【００４５】
(4) ロール剛性可変手段は、左右前輪７間に架設された前輪スタビライザ１４とするため、軽量、低コスト化を図ることができる。また、車両のピッチ運動に影響を及ぼすことなく、ロール剛性のみを変更することができ、車両偏向抑制制御による車両姿勢の不安定化を防止できる。
【実施例２】
【００４６】
実施例２は、回転軸Lの回転角加速度ω'Eに比例して前輪スタビライザ１４の剛性値を制御する例である。演算回路３は、例えば、図１４に示すように、回転角加速度ω'Eが大きいほど前輪スタビライザ１４のロール剛性値を高める。なお、構成については図１，２に示した実施例１と同様であるため、図示並びに説明を省略する。
【００４７】
次に、作用を説明する。
［車両偏向抑制制御作用］
実施例２では、車両の直進加速発進時、回転軸Lの回転角加速度ω'Eに比例して前輪スタビライザ１４の剛性値を変更する。すなわち、動力源の車体に与えるロール方向モーメントは、動力系の回転角加速度ω'Eに比例してが増大するため、この回転角加速度量に応じた前輪１４のロール剛性制御において、回転角加速度ω'Eと、この動力源の車体ロール入力に対応する旋回内輪と旋回外輪間の荷重移動量が比例の関係にあることで、制御のロジックを限定でき、制御の簡素化を図ることができる。
【００４８】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用ロール剛性制御装置にあっては、実施例１の効果(1)，(3)，(4)に加え、以下の効果が得られる。
【００４９】
(5) 演算回路３は、前輪７のロール剛性変更量を、回転角加速度ω'Eに比例させるため、制御のロジックを限定して簡素化を図りつつ、左右後輪間の荷重移動を回転角加速度ω'Eに応じて効果的に抑制することができる。
【００５０】
（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１，２に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１，２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。
【００５１】
例えば、実施例１では、駆動輪の動力源としてエンジンおよびトランスミッションを用いた例を示したが、本発明は、車両の動力源として電動モータを用いた電気自動車や、ハイブリッド車にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１の車両用サスペンション制御装置を適用した車両の全体構成図である。
【図２】実施例１の制御ブロック図である。
【図３】実施例１の演算回路３で実行される車両偏向抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】エンジン前縦置き、後輪駆動車のレイアウトである。
【図５】エンジンおよびトランスミッションと、ファイナルギヤとの力のやり取りを行うファイナルギヤの部分の詳細図である。
【図６】エンジンおよびトランスミッションの車体支持点に作用する力（モーメント）の関係を示す図である。
【図７】ファイナルギヤケースの車体支持点に作用する力（モーメント）の関係を示す図である。
【図８】駆動系の過渡回転時における車体との力伝達の関係を示す車両の平面図である。
【図９】駆動系の過渡回転時におけるエンジンおよびトランスミッションの車体支持点に作用する力（モーメント）の関係を示す図である。
【図１０】駆動系の過渡回転時におけるファイナルギヤケースの車体支持点に作用する力（モーメント）の関係を示す図である。
【図１１】エンジンにおける回転系の角加速度発生とその反動トルクとの関係を示す図である。
【図１２】タイヤのスリップ比に対する駆動力の荷重依存性を示す図である。
【図１３】タイヤ駆動力特性の、最大発生駆動力の輪荷重依存性をあらわす図である。
【図１４】実施例２の回転角加速度に応じた前輪スタビライザ剛性値設定マップである。
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン回転数センサ
２  操舵角センサ
３  演算回路
４  前輪スタビライザ剛性制御信号発生回路
５  前輪スタビライザ剛性アクチュエータ
６  エンジン
７  前輪
８  ハンドル
９  後輪
１０  トランスミッション
１１  プロペラシャフト
１２  ファイナルギヤ
１３  ドライブシャフト
１４  前輪スタビライザ
【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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【図９】
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【図１０】
2007106275.tif 000012
【図１１】
2007106275.tif 000013
【図１２】
2007106275.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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