(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前輪荷重が設定値未満の場合に、車両の制動力を付加するための信号を出力し、
その前輪荷重に相関するパラメータを求める手段と、
そのパラメータと前輪荷重との予め定めた関係を記憶する手段と、
その求めたパラメータと記憶した関係とに基づき前輪荷重を求める手段と、
そのパラメータと前輪荷重の設定値との予め定めた関係を記憶する手段と、
その求めたパラメータと記憶した関係とに基づいて前輪荷重の設定値を求める手段と、
その求めた前輪荷重が求めた設定値未満の場合に、その差に応じて車両の制動力を付加するための信号を出力する手段とを備え、
その前輪荷重に相関するパラメータを求める手段は、操舵トルクを検出するトルクセンサと車速を検出する車速センサとを有し、その前輪荷重に相関するパラメータは、前記トルクセンサにより検出される操舵トルクと前記車速センサにより検出される車速を含み、
その制動力の付加量は、一定のタイヤスリップ角におけるコーナリングフォースの前輪荷重の差による変動がなくなるように定められる車両。
【請求項２】
前記求めた前輪荷重が前記求めた設定値未満の場合は設定値以上である場合よりも操舵に要する力を小さくする手段を備える請求項１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
カーブ走行時における速度超過、上り坂から下り坂への移行時、緊急操舵時におけるドライバーの運転ミス等により、車両がスピンやドリフトを起こした場合、ドライバーの意図に沿って車両を操舵することができなくなる。
【０００３】
そのようなドリフトやスピン等の不安定な車両挙動を防ぐため、車両の制動力や駆動力を制御する技術が開発されている。
【０００４】
しかし、そのような従来技術は、グリップ力が飽和する車両の運動限界付近での車両挙動の安定化を図るものである。その運動限界付近ではタイヤの路面に対するグリップ力に余裕がないため、車両挙動の制御に限界がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両の特徴は、車両の前輪荷重が設定値未満の場合に、車両の制動力を付加するための信号を出力し、その前輪荷重に相関するパラメータを求める手段と、そのパラメータと前輪荷重との予め定めた関係を記憶する手段と、その求めたパラメータと記憶した関係とに基づき前輪荷重を求める手段と、そのパラメータと前輪荷重の設定値との予め定めた関係を記憶する手段と、その求めたパラメータと記憶した関係とに基づいて前輪荷重の設定値を求める手段と、その求めた前輪荷重が求めた設定値未満の場合に、その差に応じて車両の制動力を付加するための信号を出力する手段とを備え、その前輪荷重に相関するパラメータを求める手段は、操舵トルクを検出するトルクセンサと車速を検出する車速センサとを有し、その前輪荷重に相関するパラメータは、前記トルクセンサにより検出される操舵トルクと前記車速センサにより検出される車速を含み、その制動力の付加量は、一定のタイヤスリップ角におけるコーナリングフォースの前輪荷重の差による変動がなくなるように定められることにある。
この構成によれば、路面摩擦係数の低下等により前輪荷重が設定値未満になった場合に、車両の制動力を付加することで、車両が運動限界に達する前の通常の運転状態において、車両挙動の安定化を図って安全性を向上できる。
その前輪荷重に相関するパラメータとして、例えば車両と路面との間の摩擦係数、車両のヨーレート等を併せて求めてもよい。
その設定値は、前輪荷重が設定値以上であれば車両挙動が安定する値とすることができる。
【０００８】
その求めた前輪荷重が前記求めた設定値未満の場合は設定値以上である場合よりも操舵に要する力を小さくする手段を備えるのが好ましい。
これにより、ドライバーの操舵による車両の姿勢制御を補助でき、制動力の制御のみで車両挙動の安定化を図る場合に比べて、姿勢制御性能を向上できる。
その操舵に要する力を、前輪荷重が小さい程に小さくすることで、ドライバーの操舵を補助して姿勢制御性能をより向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００１７】
図１に示す車両のラックピニオン式電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイールＨに連結される入力軸２と、この入力軸２にトルクセンサ３を介して連結される出力軸４とを備えている。その出力軸４はユニバーサルジョイント５を介してピニオン６に接続され、そのピニオン６に噛み合うラック７に車輪８が連結される。これにより、操舵トルクがステアリングホイールＨ、入力軸２、トルクセンサ３、出力軸４、およびピニオン６を介してラック７に伝達され、そのラック７の移動により車両の操舵がなされる。また、その入力軸２に舵角センサ９が取り付けられている。なお、本実施形態では前輪が操舵されるが、前後輪が操舵されてもよい。
【００１８】
その出力軸４の外周にベベルギヤ１２が嵌合され、このベベルギヤ１２に噛み合うベベルギヤ１５が、アクチュエータ１３により回転駆動される。
【００１９】
車両の各車輪８を制動するために制動システムが設けられている。すなわち、ブレーキペダル１６の踏力に応じた制動圧をマスターシリンダ１７により発生させる。その制動圧は、制動圧制御ユニット１８により増幅されると共に各車輪８のブレーキ装置１９に分配され、各ブレーキ装置１９が各車輪８に制動力を作用させる。その制動圧制御ユニット１８はブレーキ系コントローラ６０に接続される。そのブレーキ系コントローラ６０に、車輪速の検知センサ５２と、各車輪８の制動力検知センサ６１が接続される。そのブレーキ系コントローラ６０は、その車輪速センサ５２により検知される各車輪８の回転速度と制動力検知センサ６１によるフィードバック値に応じて、制動圧を増幅すると共に分配することができるように制動圧制御ユニット１８を制御する。なお、制動圧制御ユニット１８は、ブレーキペダル１６の操作がなされていない場合でも、内蔵するポンプにより制動圧を発生することが可能とされている。
【００２０】
そのトルクセンサ３は、その入力軸２から出力軸４へ伝達する操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ３は、コンピューターにより構成されるステアリング系コントローラー５０に接続される。そのステアリング系コントローラー５０に、舵角センサ９、アクチュエータ１３、車速センサ５１、車両と路面との間の摩擦係数を検知する摩擦係数センサ６２、およびブレーキ系コントローラ６０が接続される。
【００２１】
前輪荷重に相関するパラメータとして、上記トルクセンサ３により操舵トルクが、車速センサ５１により車速が、車輪速センサ５２により各車輪８の回転速度が、摩擦係数センサ６２により摩擦係数が、それぞれ求められる。なお、その制動力検知センサ６１により検知される各車輪８の制動力は、ブレーキ系コントローラ６０を介してステアリング系コントローラー５０に送られる。
【００２２】
そのステアリング系コントローラー５０は、そのパラメータと前輪荷重との予め定めた関係を記憶する。この関係は実験により求めることができる。この記憶した関係と求めたパラメータに基づいてステアリング系コントローラー５０は前輪荷重を求めることができる。
【００２３】
また、そのステアリング系コントローラー５０は、そのパラメータと前輪荷重の設定値との予め定めた関係を記憶する。その設定値は、前輪荷重が設定値以上であれば車両挙動が安定する下限値とすることができる。この関係は実験により求めることができる。この記憶した関係と上記求めたパラメータとに基づき、ステアリング系コントローラー５０は前輪荷重の設定値を求める。
【００２４】
そのステアリング系コントローラー５０は、車両の前輪荷重が上記設定値未満の場合に、車両の制動力を付加するための信号をブレーキ系コントローラ６０に出力し、また、その前輪荷重が設定値以上である場合よりも操舵に要する力を小さくする。
【００２５】
図２、図３のフローチャートは、上記システムの制御手順を示す。
すなわち、図２の主ルーチンに示すように、ステアリング系コントローラー５０およびブレーキ系コントローラ６０は、上記各センサにより検知されるデータを読み込み（ステップ１）、次に、安定化制御を行う（ステップ２）。
【００２６】
その安定化制御においては、図３のサブルーチンに示すように、上記のように求めた前輪荷重が、上記のように求めた設定値以上か否かを判断する（ステップ１０１）。
【００２７】
その前輪荷重が設定値未満である場合、ステアリング系コントローラー５０は、その設定値と前輪荷重との差に応じて制動力を付加する信号をブレーキ系コントローラ６０に出力する。そのブレーキ系コントローラ６０は、そのステアリング系コントローラー５０が出力する制動力付加信号に対応する制動力と制動力検知センサ６１により検知される制動力との差に基づいて、制動圧制御ユニット１８を制御することで、その設定値と前輪荷重との差に応じた制動力を自動付加する（ステップ１０２）。その制動力の付加量は、車両挙動が安定するように定めればよい。例えば、図４に示す実線、１点鎖線、２点鎖線は、それぞれタイヤスリップ角とコーナリングフォースとの関係を示し、前輪荷重が大きくなる程に一定のタイヤスリップ角におけるコーナリングフォースが大きくなる。よって、その一定のタイヤスリップ角におけるコーナリングフォースの前輪荷重の差による変動がなくなるように、その制動力の付加量を定めることで、車両挙動の安定化を図ることができる。
【００２８】
次に、そのステアリング系コントローラー５０は、その設定値と前輪荷重との差に応じて操舵に要する力を小さくできるように、操舵補助力増大フラグを立てて（ステップ１０３）、主ルーチンに戻る。
【００２９】
ステップ１０１において前輪荷重が設定値以上である場合、制動力の自動付加状態にある時はこれを解除し（ステップ１０４）、ステアリング系コントローラー５０は通常操舵補助フラグを立て（ステップ１０５）、主ルーチンに戻る。なお、操舵補助力増大フラグを立てる際は通常操舵補助フラグはクリアされ、通常操舵補助フラグを立てる際は操舵補助力増大フラグはクリアされる。
【００３０】
図２の主ルーチンにおいて、ステアリング系コントローラー５０は操舵補助力を発生させるための制御信号を上記アクチュエータ１３に出力する（ステップ３）。通常操舵補助フラグが立っている場合、その制御信号に基づきアクチュエータ１３が駆動されることで、検知された操舵トルクと車速に応じて通常の操舵補助力が付与される。操舵補助力増大フラグが立っている場合、その制御信号に基づきアクチュエータ１３が駆動されることで発生する操舵補助力は、その通常操舵補助フラグが立っている場合の通常の操舵補助力よりも、上記設定値と前輪荷重との差が大きい程に大きなものとされ、具体的な値はドライバーに適当な操舵フィーリングを付与できるように実験により定めればよい。この操舵補助はエンジンが停止するまで繰り返される（ステップ４）。
【００３１】
上記第１実施形態の構成によれば、路面摩擦係数の低下等により前輪荷重が設定値未満になると車両の制動力を付加することで、その前輪荷重の低下を防止できる。よって、予期しない路面状況の変化等があっても、車両の運動限界に達する前の通常の運転状態において車両挙動の安定化を図ることができ、安全性を向上できる。その前輪荷重と設定値との差に応じて車両の制動力を付加できるので、より車両挙動を安定化させ、さらに操舵フィーリングを向上させることができる。また、前輪荷重が設定値未満の場合は設定値以上である場合よりも操舵に要する力を小さくすることで、ドライバーの操舵による車両の姿勢制御を補助して姿勢制御性能を向上でき、さらに、その操舵に要する力を、前輪荷重が設定値よりも小さい程に小さくすることで、ドライバーの操舵を補助して姿勢制御性能をより向上できる。
【００３２】
図５は本発明の第２実施形態のフローチャートを示す。上記第１実施形態との相違は安定化制御にあり、他の構成は第１実施形態と同様である。なお、本第２実施形態において第１実施形態と同様部分は同一符号で示し、相違点を説明する。
【００３３】
すなわち、その安定化制御において、まず操舵の有無を判断する（ステップ２０１）。この操舵の有無は、例えば、舵角センサ９により検知される操舵が設定値以上か否かにより判断する。操舵がなければ主ルーチンに戻る。
【００３４】
操舵があれば、前輪荷重が設定値以上か否かを判断する（ステップ２０２）。その設定値は、前輪荷重が設定値以上であれば車両挙動が安定し、しかも円滑に操舵ができる理想値とすることができる値であって、第１実施形態における設定値よりも大きな値とすることができる。
【００３５】
その前輪荷重が設定値未満である場合、ステアリング系コントローラー５０は、その設定値と前輪荷重との差に応じて制動力を付加する信号をブレーキ系コントローラ６０に出力する。そのブレーキ系コントローラ６０は、そのステアリング系コントローラー５０が出力する制動力付加信号に対応する制動力と制動力検知センサ６１により検知される制動力との差に基づいて、制動圧制御ユニット１８を制御することで、その設定値と前輪荷重との差に応じた制動力を自動付加する（ステップ２０３）。
【００３６】
次に、再度、前輪荷重が設定値以上か否かを判断する（ステップ２０４）。ここで前輪荷重が設定値未満であれば、そのステアリング系コントローラー５０は、その設定値と前輪荷重との差に応じて操舵に要する力を小さくできるように、操舵補助力増大フラグを立て（ステップ２０５）、主ルーチンに戻る。
【００３７】
ステップ２０２、ステップ２０４において前輪荷重が設定値以上である場合、制動力の自動付加状態にある時はこれを解除し（ステップ２０６）、ステアリング系コントローラー５０は通常操舵補助フラグを立て（ステップ２０７）、主ルーチンに戻る。なお、操舵補助力増大フラグを立てる際は通常操舵補助フラグはクリアされ、通常操舵補助フラグを立てる際は操舵補助力増大フラグはクリアされる。
【００３８】
また、主ルーチンのステップ３おいて付与される操舵補助力を、ブレーキ系コントローラ６０を介してステアリング系コントローラー５０に送られた検知制動力値が小さい程に大きくし、操舵に要する力を小さくすることで、ドライバーの操舵を補助して姿勢制御性能をより向上する。
【００３９】
上記第２実施形態の構成によれば、操舵時において、速度超過等により前輪荷重が設定値未満になると車両の制動力を付加することで、その前輪荷重の低下を防止できる。よって、車両の運動限界に達する前の通常の運転状態において車両挙動の安定化を図ることができ、円滑な操舵を維持し、安全性を向上できる。その前輪荷重が設定値よりも小さい程に車両の制動力の増加量を大きくすることで、より車両挙動を安定化させ、さらに操舵フィーリングを向上させることができる。また、前輪荷重が設定値未満の場合は設定値以上である場合よりも操舵に要する力を小さくすることで、ドライバーの操舵による車両の姿勢制御を補助して姿勢制御性能を向上でき、さらに、その操舵に要する力を、前輪荷重が設定値よりも小さい程に小さくすることで、ドライバーの操舵を補助して姿勢制御性能をより向上できる。
【００４０】
なお、上記第１、第２実施形態において、前輪荷重に相関するパラメータとして、操舵トルク、車速、車両と路面との間の摩擦係数、車輪回転速度以外に、例えば、車両のヨーレート等を併せて求めてもよい。
【００８４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ステアリング装置はラックピニオン式に限定されず、ボールスクリュー式であってもよい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、車両挙動の安定化を図り、安全性、操舵フィーリングを向上し、さらに、障害物との衝突回避性能を向上できる車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のステアリング装置の構成説明図
【図２】本発明の第１実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図３】本発明の第１実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図４】タイヤスリップ角とコーナリングフォースとの関係を示す図
【図５】本発明の第２実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１  ラックピニオン式電動パワーステアリング装置
３  トルクセンサ
８  車輪
９  舵角センサ
１３  アクチュエータ
１６  ブレーキペダル
１８  制動圧制御ユニット
１９  ブレーキ装置
５０  ステアリング系コントローラー
５１  車速センサ
５２  車輪速検知センサ
６０  ブレーキ系コントローラ
６１  制動力検知センサ
６２  摩擦係数センサ
【図１】
0004062754.tif 000002
【図２】
0004062754.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004062754.tif 000005
【図５】
0004062754.tif 000006