(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の制動力を制御する制動力制御手段と、
自車と進路上の障害物との間の距離を計測し、該計測値から衝突懸念度を判断する衝突懸念度判断手段と、
車体と車軸との間の上下方向相対距離を能動的に変化させるアクチュエータの伸張加速度で車体に上下方向の慣性力を発生させ、その反力をタイヤの接地荷重に加える接地荷重制御手段とを有し、
前記衝突懸念度判断手段の判断に基づいて前記制動力制御手段を作動させた際に所望の減速度が得られない場合に前記接地荷重制御手段を作動させることを特徴とする車両衝突回避制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車と進路上の障害物との間の距離に応じて自動的に制動装置を作動させることのできる車両衝突回避制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自車と進路上の障害物との間の距離をレーダー手段にて計測し、この計測データに応じて車両の制動装置を自動制御して衝突を回避するようにしたレーダーブレーキシステムが既に提案されている（特開平８−３１８８００号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、タイヤのグリップ力Ｆは、タイヤと路面との間の摩擦係数μとタイヤの接地面に加わる垂直荷重Ｗとの積（Ｆ＝μＷ）で与えられる。すなわち制動力の限界は、本質的にタイヤと路面間の摩擦係数で定まってしまう。そのため、上記のレーダーブレーキシステムにおいて、乾燥路面を基準に制動距離を設定すると、例えば氷結路や砂利道などのようにタイヤのグリップ力が著しく低下する路面では制動距離が不十分となり、衝突回避能力が低下してしまう。しかしながら、走行する機会が圧倒的に少ない低μ路を制動距離の設定基準にすることは、通常走行時の車間距離が過大となることに繋がり、ひいては渋滞の原因となりかねないので好ましくはない。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、特定の状態時に制動距離をより一層短縮化することの可能な車両衝突回避制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、自車と進路上の障害物との間の距離に応じて自動的に制動装置を作動させた際に制動距離が不足すると判断された場合には、車体とタイヤとの間を連結するアクチュエータの伸張加速度で車体に上下方向の慣性力を発生させ、その反力により、タイヤのグリップ力を決定する１つのファクターである接地荷重を一時的に増大させるものとした。これにより、低μ路におけるタイヤのグリップ力が増大するので、より大きな制動力を加えることができることとなり、制動距離の短縮化が可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成について詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本発明が適用される能動型懸架装置の要部の概略構成を模式的に示している。タイヤ１は、上下のサスペンションアーム２・３により、車体４に対して上下動可能に支持されている。そして下サスペンションアーム３と車体４との間には、油圧駆動によるリニアアクチュエータ５が設けられている。
【０００８】
リニアアクチュエータ５は、シリンダ／ピストン式のものであり、シリンダ内に挿入されたピストン６の上下の油室７・８に可変容量型油圧ポンプ９から供給される作動油圧をサーボ弁１０で制御することにより、ピストンロッド１１に上下方向の推力を発生させ、これによってタイヤ１の中心（車軸）と車体４との間の相対距離を自由に変化させることができるようになっている。
【０００９】
ポンプ９からの吐出油は、ポンプ脈動の除去および過渡状態での油量を確保するためのアキュムレータ１２に蓄えられた上で、各輪に設けられたアクチュエータ５に対し、各アクチュエータ５に個々に設けられたサーボ弁１０を介して供給される。
【００１０】
この油圧回路には、公知の能動型懸架装置と同様に、アンロード弁１３、オイルフィルタ１４、逆止弁１５、圧力調整弁１６、およびオイルクーラ１７などが接続されている。
【００１１】
なお、サーボ弁１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８から発せられる制御信号をサーボ弁ドライバ１９を介してソレノイド１０ａに与えることにより、油圧アクチュエータ５に与える油圧と方向とが連続的に制御されるものであり、車体４とピストンロッド１１との接続部に設けられた荷重センサ２０、車体４と下サスペンションアーム３との間に設けられたストロークセンサ２１、車体側の上下加速度を検出するばね上加速度センサ２２、およびタイヤ側の上下加速度を検出するばね下加速度センサ２３の信号をＥＣＵ１８で処理した信号に基づき、図２に示す制御アルゴリズムに従って制御される。
【００１２】
次に本発明の制御アルゴリズムについて説明する。先ず、公知のレーダー手段２７にて自車の進路を走査する（ステップ１）。これによって障害物の存在を検知した場合は、その時の車速を車速センサ２８から読み込み（ステップ２）、障害物までの距離と車速とから衝突懸念度演算手段２９にて衝突の可能性を判断する（ステップ３）。ここでそのままの速度で進行すると衝突すると判断された場合は、制動装置３０を作動させて減速させる（ステップ４）。次いで例えば車速を微分するか或いは加速度センサにて減速度を求め（ステップ５）、予め設定しておいた標準路面上で制動装置３０が発生し得る基準減速度と実際に得られた減速度とを比較し、現状の減速度で衝突を回避し得るか否かを判断する（ステップ６）。乾燥路面ならば基準減速度と実減速度とは概ね一致するが、路面μが小さい場合は実減速度が基準減速度を下回るので、基準減速度と実減速度とを比較することにより、衝突を回避し得るか否かを判断できる。ここで衝突懸念が解消されていないと判断された場合は、各タイヤの懸架装置に設けられたばね上加速度センサ２２とばね下加速度センサ２３との目標荷重演算部２４への入力信号を参照して仮の目標荷重を内部的に発生させ、この値と荷重センサ２０の信号（実荷重）との偏差を演算し、この差分を安定化演算部２５で処理した後、変位制限比較演算部２６でストロークセンサ２１の信号を参照してアクチュエータ５のストロークの限界内での制御が行われるようにサーボ弁ドライバ１９に与える指令値を調整する。そしてこの調整された信号により、目標荷重と実荷重とが等しくなるようにサーボ弁１０を駆動してアクチュエータ５に伸張加速度を発生させ、車体に上下方向の慣性力を発生させる（ステップ７）。これにより、タイヤの接地荷重が増大してタイヤのグリップ力が一時的に増大するので（図３参照）、ロック限界が引き上げられて制動距離が短縮される。
【００１３】
なお、図３は、タイヤの接地荷重（＝グリップ力）分布を概念的に示し、静荷重の範囲での接地荷重を実線の円で表し、アクチュエータ５のストローク制御で増大した接地荷重を二点鎖線の円で表している。図３は、全輪の接地荷重を増大させた場合を例示しているが、これはその時の状況に応じて最も安定に停止し得ると判断される車輪に対応するアクチュエータを個々に制御すれば良いことは言うまでもない。
【００１４】
次に本発明の原理について説明する。図４のモデルにおいて、
Ｍ2：ばね上質量
Ｍ1：ばね下質量
Ｚ2：ばね上座標
Ｚ1：ばね下座標
Ｋt：タイヤのばね定数
Ｆz：アクチュエータ推力
とし、下向きを正方向とすると、ばね上質量Ｍ2並びにばね下質量Ｍ1の運動方程式は、それぞれ次式で与えられる。ただし式中の＊マークは一階微分を表し、＊＊マークは二階微分を表す。
Ｍ2・Ｚ2＊＊＝−Ｆz
Ｍ1・Ｚ1＊＊＋Ｋt・Ｚ1＝Ｆz
【００１５】
従って、タイヤ接地荷重Ｗは次式で与えられる。
Ｗ＝−Ｋt・Ｚ1＝−Ｆz＋Ｍ1・Ｚ1＊＊
＝Ｍ2・Ｚ2＊＊＋Ｍ1・Ｚ1＊＊
【００１６】
つまり接地荷重Ｗは、ばね上慣性力とばね下慣性力との和となるので、アクチュエータ５の伸縮加速度を制御してばね上質量とばね下質量との少なくともいずれか一方の慣性力を変化させることにより、接地荷重Ｗを変化させることができる。従って、アクチュエータ５の伸張加速度を制御することにより、接地荷重Ｗをタイヤ毎に一時的に増大させることが可能となる。なお、サスペンションストロークを２００mmとしてアクチュエータ５に１トンの推力を発生させた場合、約０．２秒間作動させることができる。
【００１７】
一般的には、アクチュエータの消費エネルギを節約するために車両重量を支持する懸架スプリングと減衰力発生用ダンパとを併用するが（図５参照）、その場合は、
Ｋs：懸架スプリングのばね定数
Ｃ：ダンパの減衰係数
とすると、ばね上質量Ｍ2並びにばね下質量Ｍ1の運動方程式は、それぞれ次式で与えられる。
Ｍ2・Ｚ2＊＊＋Ｃ・（Ｚ2＊−Ｚ1＊）＋Ｋs・（Ｚ2−Ｚ1）＝−Ｆz
Ｍ1・Ｚ1＊＊＋Ｃ・（Ｚ1＊−Ｚ2＊）＋Ｋs・（Ｚ1−Ｚ2）＋Ｋt・Ｚ1＝Ｆz
【００１８】
従って、タイヤ接地荷重Ｗは次式で与えられる。
Ｗ＝−Ｋt・Ｚ1
＝−Ｆz＋Ｍ1・Ｚ1＊＊＋Ｃ・（Ｚ1＊−Ｚ2＊）＋Ｋs・（Ｚ1−Ｚ2）
＝Ｍ2・Ｚ2＊＊＋Ｍ1・Ｚ1＊＊
【００１９】
つまり接地荷重Ｗは、上記と同様に、アクチュエータの伸縮加速度を制御することによって変化させることができることが分かる。
【００２０】
なお、上記実施例においては、アクチュエータとして油圧駆動のシリンダ装置を用いるものを示したが、これはリニアモータ或いはボイスコイルなどの如きその他の電気式の推力発生手段を用いても、あるいはカム機構やばね手段を用いて加速度を発生させても、同様の効果を得ることができる。
【００２１】
これに加えて、本発明の要旨を逸脱しない範囲で使用センサを簡略化することができる。例えば、ばね下、ばね上両加速度センサの出力差を二階積分することでも位置検出信号を得ることができるので、ストロークセンサを廃止することができるし、ばね上、ばね下両重量の実測値と、ばね下、ばね上両加速度センサの出力値とを演算することでアクチュエータが発生する力を求めることができるので、荷重センサを廃止することもできる。さらに、荷重センサと変位センサとの信号に基づいて状態推定器を構成し、ばね下、ばね上両加速度を間接的に求めることもできる。また、ＥＣＵについても、ディジタル、アナログ、並びにハイブリッドのいずれでも実現可能なことは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
このように本発明によれば、接地荷重を動的に増大させることでタイヤのグリップ力の発生限界を高めることができるので、路面の摩擦係数が低かったりして車輪の制動装置だけでは停止し得ないような場合でも制動距離を短縮化し得る。これに加えて、摩擦円の理論から言うと、タイヤの横力と前後力との総和は一定のため、旋回のために横力が費やされると、制動のための前後力が減少する傾向となるが、本発明によれば、制動力が不足ぎみなタイヤの接地荷重を増大させることができるので、旋回を含む時の衝突回避性能の向上にも効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される能動型懸架装置の概略システム構成図。
【図２】本発明の制御フロー図。
【図３】急制動時の概念的な接地荷重分布図。
【図４】本発明の原理を説明するためのモデル図。
【図５】一般的な能動型懸架装置のモデル図。
【符号の説明】
１  タイヤ
２  上サスペンションアーム
３  下サスペンションアーム
４  車体
５  アクチュエータ
６  ピストン
７・８  油室
９  油圧ポンプ
１０  サーボ弁
１１  ピストンロッド
１２  アキュムレータ
１３  アンロード弁
１４  オイルフィルタ
１５  逆止弁
１６  圧力調整弁
１７  オイルクーラ
１８  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１９  サーボ弁ドライバ
２０  荷重センサ
２１  ストロークセンサ
２２  ばね上加速度センサ
２３  ばね下加速度センサ
２４  目標荷重演算部
２５  安定化演算部
２６  変位制限比較演算部
２７  レーダー手段
２８  車速センサ
２９  衝突懸念度演算部
３０  制動装置
【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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