JP4802629B2 - 車輌のロール剛性制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌のロール剛性制御装置に係り、更に詳細には前輪及び後輪の横力発生の余裕度合に応じて前後輪ロール剛性配分比を可変制御する車輌のロール剛性制御装置に係る。

自動車等の車輌のロール剛性制御装置の一つとして、例えば下記の特許文献１に記載されている如く、車輌の目標ヨーレートを演算し、車輌の実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくよう前後輪ロール剛性配分比を制御するロール剛性制御装置が従来より知られている。

かかるロール剛性制御装置によれば、車輌の実ヨーレートが目標ヨーレートに近づくよう前後輪ロール剛性配分比が制御されるので、例えば各車輪の制駆動力が制御されることにより車輌の実ヨーレートが目標ヨーレートに近づけられる場合の如く車輌の加減速に影響を及ぼすことなく車輌の旋回時の走行安定性を向上させることができる。
特開平６−２１１０１８号公報

一般に、前後輪ロール剛性配分比を制御すると、左右輪の接地荷重の比が前輪側及び後輪側に於いて変化するので、各車輪が発生可能な前後力及び横力も変化し、車輌の旋回限界も変化する。上述の如き従来のロール剛性制御装置に於けるこの問題に対処し、車輌の旋回限界が向上するよう前後輪ロール剛性配分比を制御すべく、本願出願人は特願２００４−２００３３９に於いて、「車輌の前後輪ロール剛性配分比可変手段と、前輪及び後輪の横力発生の余裕度合を推定する手段と、前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するよう前後輪ロール剛性配分比可変手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする車輌のロール剛性制御装置」を提案した。

この先の提案にかかるロール剛性制御装置によれば、前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさが低減されるよう前後輪ロール剛性配分比可変手段が制御されるので、前輪と後輪との間に於いて低い方の余裕度合を高くすると共に高い方の余裕度合を低くすることができ、これにより前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさが低減されない場合に比して車輌全体の横力を高くして車輌の旋回限界を向上させることができる。

しかし上記先の提案にかかるロール剛性制御装置が各車輪の前後力若しくは横力を変化させることにより車輌の挙動を安定化させる挙動制御装置を備えた車輌に適用される場合には、例えば車輌がオーバーステア状態になると、挙動制御装置によってオーバーステア状態が抑制されるよう特に旋回外側前輪に制動力が付与されることによって車輌にアンチスピンモーメントが付与されると共に車輌が減速される。かくして旋回外側前輪の制動力が増大されると、ロール剛性制御装置により前輪の横力発生の余裕度合が低下したと判定され、車輌のロール剛性配分が後輪寄りに制御されるため、ロール剛性配分の制御によって車輌のステア状態がオーバーステア側へ変化されてしまい、その結果挙動制御装置及びロール剛性制御装置の制御にハンチングが発生するという問題が生じる。

また車輌の走行挙動が安定であるときに駆動力の配分を制御することにより車輌のヨー運動を制御し車輌の走行性能を向上させるヨー運動制御装置が搭載された車輌に於いては、上述の如き制御のハンチングの問題は、ヨー運動制御装置の制御及びロール剛性制御装置の制御の間に於いても同様に上述の如き制御のハンチングの問題が発生する。

本発明は、上記先の提案にかかるロール剛性制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、車輌が挙動制御装置やヨー運動制御装置の如き車輪発生力変化装置を備えている場合には車輪発生力変化装置の制御による前後力若しくは横力の変化を除外して前輪及び後輪の横力発生の余裕度合を推定することにより、前輪及び後輪の横力発生の余裕度合に応じて前後輪ロール剛性配分比を制御する場合に於ける車輪発生力変化制御及びロール剛性制御のハンチングを防止することである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち車輌の前後輪ロール剛性配分比可変手段と、前輪及び後輪の横力発生の余裕度合を推定する手段と、前記前輪の横力発生の余裕度合と前記後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するよう前記前後輪ロール剛性配分比可変手段を制御する制御手段とを有する車輌のロール剛性制御装置に於いて、車輌は走行運動の制御の目的で各車輪の前後力若しくは横力を変化させる車輪発生力変化手段を有し、前記横力発生の余裕度合を推定する手段は前記車輪発生力変化手段により何れかの車輪の前後力若しくは横力が変化されているときには前記車輪発生力変化手段による変化分を差し引いた車輪の前後力及び横力に基づいて横力発生の余裕度合を推定することを特徴とする車輌のロール剛性制御装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記車輪発生力変化手段は走行挙動が不安定であるときに各車輪の前後力を変化させることにより走行挙動を安定化させる挙動制御手段を含むよう構成される（請求項２の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記車輪発生力変化手段は走行挙動が不安定であるときに各車輪の横力を変化させることにより走行挙動を安定化させる挙動制御手段を含むよう構成される（請求項３の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の構成に於いて、前記車輪発生力変化手段は走行挙動が安定であるときに駆動力の配分を制御することにより車輌のヨー運動を制御するヨー運動制御手段を含むよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項１の構成によれば、前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさが低減されるよう前後輪ロール剛性配分比可変手段が制御されるので、前輪と後輪との間に於いて低い方の余裕度合を高くすると共に高い方の余裕度合を低くすることができ、これにより前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさが低減されない場合に比して車輌全体の横力を高くして車輌の旋回限界を向上させることができるだけでなく、車輪発生力変化手段により何れかの車輪の前後力若しくは横力が変化されているときには車輪発生力変化手段による変化分を差し引いた車輪の前後力及び横力に基づいて横力発生の余裕度合が推定されるので、車輪発生力変化手段による車輪の前後力若しくは横力の変化の影響を受けない前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するよう前後輪ロール剛性配分比可変手段を制御することができ、これにより車輪発生力変化手段の制御及びロール剛性の制御にハンチングが発生することを確実に防止することができる。

また上記請求項２の構成によれば、車輪発生力変化手段は走行挙動が不安定であるときに各車輪の前後力を変化させることにより走行挙動を安定化させる挙動制御手段を含むので、車輪発生力変化手段による車輪の前後力の変化の影響を受けない前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するよう前後輪ロール剛性配分比可変手段を制御することができ、これにより挙動制御手段による車輪前後力の制御及びロール剛性の制御にハンチングが発生することを確実に防止することができる。

また上記請求項３の構成によれば、車輪発生力変化手段は走行挙動が不安定であるときに各車輪の横力を変化させることにより走行挙動を安定化させる挙動制御手段を含むので、車輪発生力変化手段による車輪の横力の変化の影響を受けない前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するよう前後輪ロール剛性配分比可変手段を制御することができ、これにより挙動制御手段による車輪横力の制御及びロール剛性の制御にハンチングが発生することを確実に防止することができる。

また上記請求項４の構成によれば、車輪発生力変化手段は走行挙動が安定であるときに駆動力の配分を制御することにより車輌のヨー運動を制御するヨー運動制御手段を含むので、ヨー運動制御手段による駆動力の配分制御に起因する車輪駆動力の変化の影響を受けない前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するよう前後輪ロール剛性配分比可変手段を制御することができ、これによりヨー運動制御手段による駆動力の配分制御及びロール剛性の制御にハンチングが発生することを確実に防止することができる。

［課題解決手段の好ましい態様］
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の構成に於いて、横力発生の余裕度合を推定する手段は各車輪の前後力及び横力を推定し、車輪発生力変化手段による車輪の前後力及び横力の変化分を推定し、各車輪の前後力より前後力の変化分を減算することにより補正後の各車輪の前後力を演算し、各車輪の横力より横力の変化分を減算することにより補正後の各車輪の横力を演算し、補正後の前後力及び横力に基づいて前輪及び後輪の横力発生の余裕度合を演算するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至４又は上記好ましい態様１の構成に於いて、挙動制御手段は走行挙動が不安定であるときに各車輪の制動力を変化させることにより走行挙動を安定化させるよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３又は４又は上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、挙動制御手段は走行挙動が不安定であるときに操舵輪の舵角を変化させることにより走行挙動を安定化させるよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１乃至３の構成に於いて、前輪の横力発生の余裕度合は前輪が発生可能な横力に対する前輪が増大可能な横力の比として演算され、後輪の横力発生の余裕度合は後輪が発生可能な横力に対する後輪が増大可能な横力の比として演算されるよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様４の構成に於いて、前輪の横力発生の余裕度合は左右前輪が発生可能な横力の和に対する左右前輪が増大可能な横力の和の比として演算され、後輪の横力発生の余裕度合は左右後輪が発生可能な横力の和に対する左右後輪が増大可能な横力の和の比として演算されるよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１乃至３の構成に於いて、前輪の横力発生の余裕度合は前輪が発生可能な横力と前輪が発生している横力との差として演算され、後輪の横力発生の余裕度合は後輪が発生可能な横力と後輪が発生している横力との差として演算されるよう構成される（好ましい態様６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様６の構成に於いて、前輪の横力発生の余裕度合は左右前輪が発生可能な横力の和と左右前輪が発生している横力の和との差として演算され、後輪の横力発生の余裕度合は左右後輪が発生可能な横力の和と左右後輪が発生している横力の和との差として演算されるよう構成される（好ましい態様７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１乃至７の構成に於いて、前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさの低減は、横力発生の余裕度合が高い方のロール剛性配分比を増大させると共に横力発生の余裕度合が低い方のロール剛性配分比を低下させることより行われるよう構成される（好ましい態様８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１乃至８の構成に於いて、挙動制御手段は車輌のスピンの程度を示すスピン状態量を演算し、スピン状態量に応じて車輌にスピン抑制方向のヨーモーメントを与えると共に車輌を減速させることにより車輌の走行運動を安定化させるよう構成される（好ましい態様９）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１乃至９の構成に於いて、挙動制御手段は車輌のドリフトアウトの程度を示すドリフトアウト状態量を演算し、ドリフトアウト状態量に応じて車輌にドリフトアウト抑制方向のヨーモーメントを与えると共に車輌を減速させることにより車輌の走行運動を安定化させるよう構成される（好ましい態様１０）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１乃至１０の構成に於いて、制御手段は基本ロール剛性配分比と、前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するためのロール剛性配分比増減量との和として目標前後輪ロール剛性配分比を演算し、目標前後輪ロール剛性配分比に基づき前後輪ロール剛性配分比可変手段を制御するよう構成される（好ましい態様１１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１乃至１１の構成に於いて、制御手段は車輌のロールモーメントを推定し、車輌のロールモーメントの大きさが小さいときには車輌のロールモーメントの大きさが大きいときに比して前記偏差の大きさの低減度合を小さくするよう構成される（好ましい態様１２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１乃至１２の構成に於いて、前後輪ロール剛性配分比可変手段は前輪位置のアンチロールモーメントを変化させることにより前輪位置のロール剛性を変化させる前輪位置のロール剛性可変手段と、後輪位置のアンチロールモーメントを変化させることにより後輪位置のロール剛性を変化させる後輪位置のロール剛性可変手段とを含むよう構成される（好ましい態様１３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１３の構成に於いて、制御手段は前記偏差の大きさを低減する目標前後輪ロール剛性配分比を演算し、車輌のロールモーメントを推定し、前記車輌のロールモーメントに基づき車輌の目標アンチロールモーメントを演算し、前後輪ロール剛性配分比が前記目標前後輪ロール剛性配分比になると共に車輌のアンチロールモーメントが前記目標アンチロールモーメントになるよう前記前輪位置のロール剛性可変手段及び前記後輪位置のロール剛性可変手段を制御するよう構成される（好ましい態様１４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１１又は１３の構成に於いて、制御手段は車輌の横加速度を検出し、検出された車輌の横加速度に基づいて車輌のロールモーメントを推定するよう構成される（好ましい態様１５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１１又は１３の構成に於いて、制御手段は車速及び操舵角に基づき車輌の横加速度を推定し、推定された車輌の横加速度に基づいて車輌のロールモーメントを推定するよう構成される（好ましい態様１６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１１又は１３の構成に於いて、制御手段は車輌の横加速度を検出すると共に車速及び操舵角に基づき車輌の横加速度を推定し、推定された車輌の横加速度及び推定された車輌の横加速度に基づいて車輌のロールモーメントを推定するよう構成される（好ましい態様１７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１３又は１４の構成に於いて、ロール剛性可変手段は二分割のスタビライザと該スタビライザのトーションバーを相対回転させるアクチュエータとを有するアクティブスタビライザを含み、アクチュエータの回転角度の増減によってアンチロールモーメントを増減することによりロール剛性を増減するよう構成される（好ましい態様１８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１３又は１４の構成に於いて、ロール剛性可変手段はサスペンションスプリングのばね定数を増減することによってサスペンションの支持剛性を増減することによりロール剛性を増減するよう構成される（好ましい態様１９）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は前輪側及び後輪側にアクティブスタビライザ装置を有し自動転舵装置として機能する転舵角可変装置を備えた四輪駆動車に適用された本発明による車輌のロール剛性制御装置の一つの実施例の要部を示す概略構成図、図２は実施例の駆動系及び転舵角可変装置を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の操舵輪である前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌１２の非操舵輪である左右の後輪を示している。左右の前輪１０FL及び１０FRの間にはアクティブスタビライザ装置１６が設けられ、左右の後輪１０RL及び１０RRの間にはアクティブスタビライザ装置１８が設けられている。アクティブスタビライザ装置１６及び１８はアンチロールモーメントを車輌（車体）に付与すると共に必要に応じてアンチロールモーメントを増減するアンチロールモーメント付与手段として機能する。

アクティブスタビライザ装置１６は車輌の横方向に延在する軸線に沿って互いに同軸に整合して延在する一対のトーションバー部分１６TL及び１６TRと、それぞれトーションバー部分１６TL及び１６TRの外端に一体に接続された一対のアーム部１６AL及び１６ARとを有している。トーションバー部分１６TL及び１６TRはそれぞれ図には示されていないブラケットを介して図には示されていない車体に自らの軸線の回りに回転可能に支持されている。アーム部１６AL及び１６ARはそれぞれトーションバー部分１６TL及び１６TRに対し交差するよう車輌前後方向に延在し、アーム部１６AL及び１６ARの外端はそれぞれ図には示されていないゴムブッシュ装置を介して左右前輪１０FL及び１０FRの車輪支持部材又はサスペンションアームに連結されている。

アクティブスタビライザ装置１６はトーションバー部分１６TL及び１６TRの間にアクチュエータ２０Fを有している。アクチュエータ２０Fは必要に応じて一対のトーションバー部分１６TL及び１６TRを互いに逆方向へ回転駆動することにより、左右の前輪１０FL及び１０FRが互いに逆相にてバウンド、リバウンドする際に捩り応力により車輪のバウンド、リバウンドを抑制する力を変化させ、これにより左右前輪の位置に於いて車輌に付与されるアンチロールモーメントを増減し、前輪側の車輌のロール剛性を可変制御する。

同様に、アクティブスタビライザ装置１８は車輌の横方向に延在する軸線に沿って互いに同軸に整合して延在する一対のトーションバー部分１８TL及び１８TRと、それぞれトーションバー部分１８TL及び１８TRの外端に一体に接続された一対のアーム部１８AL及び１８ARとを有している。トーションバー部分１８TL及び１８TRはそれぞれ図には示されていないブラケットを介して図には示されていない車体に自らの軸線の回りに回転可能に支持されている。アーム部１８AL及び１８ARはそれぞれトーションバー部分１８TL及び１８TRに対し交差するよう車輌前後方向に延在し、アーム部１８AL及び１８ARの外端はそれぞれ図には示されていないゴムブッシュ装置を介して左右後輪１０RL及び１０RRの車輪支持部材又はサスペンションアームに連結されている。

アクティブスタビライザ装置１８はトーションバー部分１８TL及び１８TRの間にアクチュエータ２０Rを有している。アクチュエータ２０Rは必要に応じて一対のトーションバー部分１８TL及び１８TRを互いに逆方向へ回転駆動することにより、左右の後輪１０RL及び１０RRが互いに逆相にてバウンド、リバウンドする際に捩り応力により車輪のバウンド、リバウンドを抑制する力を変化させ、これにより左右後輪の位置に於いて車輌に付与されるアンチロールモーメントを増減し、後輪側の車輌のロール剛性を可変制御する。

尚アクティブスタビライザ装置１６及び１８の構造自体は本発明の要旨をなすものではないので、電子制御装置２２によって制御されることにより車輌のロール剛性を可変制御し得るものである限り当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよいが、例えば本願出願人の出願にかかる特開２００５−８８７２２の公開公報に記載のアクティブスタビライザ装置、即ち一方のトーションバー部分の内端に固定され駆動歯車が取り付けられた回転軸を有する電動機と、他方のトーションバー部分の内端に固定され駆動歯車に噛合する従動歯車とを有し、駆動歯車及び従動歯車は駆動歯車の回転を従動歯車へ伝達するが、従動歯車の回転を駆動歯車へ伝達しない歯車であるアクティブスタビライザ装置であることが好ましい。

各車輪の制動力は制動装置２６の油圧回路２８によりホイールシリンダ３０FL、３０FR、３０RL、３０RR内の圧力Ｐi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）、即ち制動圧が制御されることによって制御されるようになっている。図１には示されていないが、油圧回路２８はオイルリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル３２の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ３４により制御され、また必要に応じて後に詳細に説明する如く運転者によるブレーキペダル３２の踏み込み操作に関係なく電子制御装置２２により個別に制御される。

また図示の実施例に於いては、図２に示されている如く、左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型のパワーステアリング装置３６によりラックバー３８及びタイロッド４０L及び４０Rを介して転舵される。

ステアリングホイール１４は第一のステアリングシャフトとしてのアッパステアリングシャフト４２、転舵角可変装置４４、第二のステアリングシャフトとしてのロアステアリングシャフト４６、ユニバーサルジョイント４８を介してパワーステアリング装置３６のピニオンシャフト５０に駆動接続されている。図示の実施例に於いては、転舵角可変装置４４はハウジング４４Ａの側にてアッパステアリングシャフト４２の下端に連結され、回転子４４Ｂの側にてロアステアリングシャフト４６の上端に連結された補助転舵駆動用の電動機５２を含んでいる。

かくして転舵角可変装置４４はアッパステアリングシャフト４２に対し相対的にロアステアリングシャフト４６を回転駆動することにより、ステアリングホイール１４の回転角度に対する操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRの舵角の比、即ち操舵伝達比（ステアリングギヤ比の逆数）を変化させる操舵伝達比可変手段として機能し、電子制御装置２２により制御される。

また図示の実施例に於いては、図２に示されている如く、例えばエンジン及びトランスミッションよりなる駆動装置５４の駆動トルクはセンターディファレンシャル５６により前輪プロペラシャフト５８及び後輪プロペラシャフト６０へ伝達される。前輪プロペラシャフト５８へ伝達された駆動トルクは前輪ディファレンシャル６２により左前輪車軸６４L及び右前輪車軸６４Rへ伝達され、これにより左右の前輪１０FL及び１０FRが回転駆動される。また後輪プロペラシャフト６０へ伝達された駆動トルクは後輪ディファレンシャル６６により左後輪車軸６８L及び右後輪車軸６８Rへ伝達され、これにより左右の後輪１０RL及び１０RRが回転駆動される。

センターディファレンシャル５６は電子制御装置２２によって制御されることにより、前輪プロペラシャフト５８及び後輪プロペラシャフト６０に対する駆動トルクの伝達比を制御可能である。また前輪ディファレンシャル６２は電子制御装置２２によって制御されることにより、左前輪車軸６４L及び右前輪車軸６４Rに対する駆動トルクの伝達比を制御可能であり、後輪ディファレンシャル６６は電子制御装置２２によって制御されることにより、左後輪車軸６８L及び右後輪車軸６８Rに対する駆動トルクの伝達比を制御可能である。

図３に示されている如く、電子制御装置２２はアクチュエータ２０F及び２０Rを制御することによりアクティブスタビライザ装置１６及び１８を制御するアクティブスタビライザ制御用電子制御装置７０と、制御装置２６の油圧回路２８を制御することにより各車輪の制動力を制御する挙動制御用電子制御装置７２と、転舵角可変装置４４を制御する転舵角制御用電子制御装置７４と、駆動装置５４の駆動トルク及び各ディファレンシャル（ＤＦＴ）５６、６２、６６を制御する駆動力配分制御用電子制御装置７６とを含んでいる。各電子制御装置はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよく、必要に応じてＣＡＮ７８を経て相互に必要な情報の授受を行う。

図３に示されている如く、ＣＡＮ７８には車輌の前後加速度Ｇxを検出する前後加速度センサ８０、車輌の前後加速度Ｇyを検出する横加速度センサ８２、車輌のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ８４、車速Ｖを検出する車速センサ８６、操舵角θを検出する操舵角センサ８８、アクチュエータ２０F及び２０Rの実際の回転角度φF、φRを検出する回転角度センサ９０F、９０Rが接続されており、これらのセンサにより検出された値を示す信号は必要に応じてＣＡＮ７８を経てアクティブスタビライザ制御用電子制御装置７０等へ出力される。

またＣＡＮ７８にはマスタシリンダ圧力Ｐmを検出する圧力センサ９２、各車輪の制動圧Ｐiを検出する圧力センサ９４FL〜９４RR、アッパステアリングシャフト３２に対するロアステアリングシャフト３６の相対回転角度θreを検出する回転角度センサ９６、アクセルペダル２４の踏み込み量としてのアクセル開度φを検出するアクセル開度センサ９８が接続されており、これらのセンサにより検出された値を示す信号も必要に応じてＣＡＮ７８を経てアクティブスタビライザ制御用電子制御装置７０等へ出力される。

尚横加速度センサ８２、ヨーレートセンサ８４、操舵角センサ８８、回転角度センサ９０F、９０Rはそれぞれ車輌の左旋回時に生じる値を正として横加速度Ｇy、ヨーレートγ、操舵角θ、回転角度φF、φR、を検出し、回転角度センサ９６は左旋回方向への左右前輪の相対転舵の場合を正として相対回転角度θreを検出する。

アクティブスタビライザ制御用電子制御装置７０は、後に詳細に説明する如く前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrを演算し、余裕度合Ａf及びＡrの差を低減してこれらを同一にする前輪の目標ロール剛性配分比Ｒsdを演算する。また電子制御装置７０は、少なくとも車輌の横加速度Ｇyに基づき車輌に作用するロールモーメントを推定し、ロールモーメントの大きさが基準値以上であるときには、ロールモーメントを打ち消す方向のアンチロールモーメントが増大するよう車輌の目標アンチロールモーメントＭatを演算する。

そして電子制御装置７０は、目標アンチロールモーメントＭat及び前輪の目標ロール剛性配分比Ｒsdに基づき前輪の目標アンチロールモーメントＭatf及び後輪の目標アンチロールモーメントＭatrを演算し、目標アンチロールモーメントＭatf及びＭatrに基づきアクティブスタビライザ装置１６及び１８のアクチュエータ２０F及び２０Rの目標回転角度φFt、φRtを演算し、アクチュエータ２０F及び２０Rの回転角度φF、φRがそれぞれ対応する目標回転角度φFt、φRtになるよう制御し、これにより旋回時等に於ける車輌のロールを好ましい前後輪ロール剛性配分比にて低減する。

かくしてアクティブスタビライザ装置１６及び１８、電子制御装置７０、横加速度センサ８２等は、車輌に過大なロールモーメントが作用するときにはアンチロールモーメントを増減させて車輌のロール剛性を増減するロール剛性可変装置として機能する。

挙動制御用電子制御装置７２は車輌の走行に伴い変化する車輌の横加速度Ｇyの如き車輌状態量に基づき車輌のスリップ角βを推定し、車輌の目標スリップ角βtと車輌のスリップ角βとの偏差に基づき車輌のスピンの程度を示すスピン状態量ＳＳを演算する。また電子制御装置３６はヨーレートγ偏差Δγに基づき車輌のドリフトアウトの程度を示すドリフトアウト状態量ＤＳを演算する。

そして電子制御装置７２はスピン状態量ＳＳ及びドリフトアウト状態量ＤＳに基づき車輌のヨー運動が目標のヨー運動になるよう車輌の旋回走行状態を安定化させるための各車輪の目標制動圧Ｐti（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を演算し、各車輪の制動圧Ｐiが目標制動圧Ｐtiになるよう制御し、これにより車輌にスピン抑制方向又はドリフトアウト抑制方向のヨーモーメントを与えると共に車輌を減速させて車輌の旋回走行状態を安定化させる車輌の走行運動制御を行う。

転舵角制御用電子制御装置７４は車輌の挙動が安定な通常の走行時には、車速Ｖに基づき目標ステアリングギヤ比Ｒgtを演算し、運転者の操舵操作量を示す操舵角θ及び目標ステアリングギヤ比Ｒgtに基づき左右前輪の目標舵角δtを演算し、左右前輪の舵角δが目標舵角δtになるよう転舵角可変装置４４を制御する。

また転舵角制御用電子制御装置７４は電子制御装置７２により車輌がスピン状態にあると判定されると、例えば当技術分野に於いて公知の要領にてスピン状態量ＳＳを低減するための左右前輪のカウンタステアの目標舵角δtを演算し、左右前輪の舵角δが目標舵角δtになるよう転舵角可変装置４４を制御する。

駆動力配分制御用電子制御装置７６は通常時にはアクセル開度センサ９８により検出されるアクセル開度φに基づいてエンジンの出力を制御すると共に、車輌の走行状況に基づいてトランスミッションの変速段を制御する。

また駆動力配分制御用電子制御装置７６は車輌の挙動が安定であるときには、車速Ｖ及び操舵角θに基づいて当技術分野に於いて公知の要領にて車輌の目標ヨーレートγtを演算し、車輌の実際のヨーレートγと目標ヨーレートγtとの偏差Δγを演算し、ヨーレート偏差Δγの大きさが大きく駆動力の配分制御による車輌のヨーモーメントの制御が必要であるときには、ヨーレート偏差Δγの大きさが小さくなるよう、センターディファレンシャル５６を制御することによって駆動力の前後配分を制御し、若しくは前輪ディファレンシャル６２若しくは後輪ディファレンシャル６６を制御することによって駆動力の左右配分を制御する。

特に図示の実施例に於いては、アクティブスタビライザ制御用電子制御装置７０は、後に詳細に説明する如く、当技術分野に於いて公知の要領にて各車輪の駆動力及び制動力に基づいて各車輪の前後力Ｆxi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を演算し、挙動制御による各車輪の前後力の変化分Ｆxdyci、左右前輪の転舵角制御による各車輪の横力の変化分Ｆystci、駆動力の左右配分制御による各車輪の前後力の変化分Ｆxdvciを演算し、前後力Ｆxiより前後力の変化分Ｆxdyci及びＦxdvciを減算した補正後の各車輪の前後力Ｆxaiに基づいて各車輪の横力Ｆyiを演算し、各車輪の横力Ｆyiより横力の変化分Ｆystciを減算した補正後の各車輪の横力Ｆyaiに基づいて前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrを演算する。

尚、アクティブスタビライザ制御用電子制御装置７０によるロール剛性の制御以外の上述の各電子制御装置による車輌の挙動制御等の各制御は本発明の要旨をなすものではなく、これらの制御は当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。

次に図４に示されたフローチャートを参照して実施例に於いてアクティブスタビライザ制御用電子制御装置７０により達成される前後輪ロール剛性配分比及びアンチロールモーメントの制御について説明する。尚図４に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチが閉成されることにより開始され、イグニッションスイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては車速センサ３８により検出された車速Ｖを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては図６に示されたフローチャートに従って後に詳細に説明する如く前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrが演算される。

ステップ４０に於いてはＲsdnを前輪の基本ロール剛性配分比Ｒsdb（例えば０．５程度の値）とし、Ｋfを正の一定の係数として、前後輪の横力発生の余裕度合Ａf、Ａrに基づき下記の式１に従って前輪の目標ロール剛性配分比Ｒsdが演算される。
Ｒsd＝Ｒsdb＋Ｋf（Ａf−Ａr）／（Ａf＋Ａr） ……（１）

ステップ５０に於いては車輌の横加速度Ｇyに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより重みＷgが０以上１以下の値として演算され、ステップ６０に於いては車輌の横加速度Ｇyの大きさが小さいときの前輪の目標ロール剛性配分比をＲsds（例えば０．６程度の値）として、下記の式２に従って前輪の最終目標ロール剛性配分比Ｒsdtが演算される。
Ｒsdt＝Ｒsds（１−Ｗg）＋Ｒsd・Ｗg ……（２）

ステップ７０に於いては例えば車輌の横加速度Ｇyの大きさが大きいほど目標アンチロールモーメントＭatが大きくなるよう、車輌の横加速度Ｇyに基づき目標アンチロールモーメントＭatが演算され、ステップ８０に於いてはそれぞれ下記の式３及び４に従って前輪の目標アンチロールモーメントＭaft及び後輪の目標アンチロールモーメントＭartが演算される。
Ｍaft＝Ｒsdt・Ｍat ……（３）
Ｍart＝（１−Ｒsdt）Ｍat ……（４）

ステップ９０に於いてはそれぞれ前輪の目標アンチロールモーメントＭaft及び後輪の目標アンチロールモーメントＭartに基づきアクティブスタビライザ装置１６及び１８のアクチュエータ２０F及び２０Rの目標回転角φft及びφrtが演算され、ステップ１００に於いてはそれぞれアクチュエータ２０F及び２０Rの回転角φf及びφrがそれぞれ目標回転角φft及びφrtになるよう制御される。

次に図６に示されたフローチャートを参照して実施例に於ける前後輪の横力発生の余裕度合Ａf、Ａr演算ルーチンについて説明する。

まずステップ２２に於いては車輌の静止時に於ける各車輪の接地荷重Ｆzoi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）、車輌の前後加速度Ｇx、車輌の横加速度Ｇyに基づき、当技術分野に於いて公知の要領にて各車輪の接地荷重Ｆzi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）が演算され、ステップ２４に於いては駆動力配分制御用電子制御装置７６よりの情報に基づき各車輪の駆動力が演算され、挙動制御用電子制御装置７２よりの情報に基づき各車輪の制動力が演算され、これらの駆動力及び制動力に基づき当技術分野に於いて公知の要領にて各車輪の前後力Ｆxi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）が演算される。

ステップ２６に於いては各車輪のキャンバスラスト荷重依存係数をＫi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）として、下記の式５に従って各車輪のキャンバスラスト係数Ｋcami（ｉ＝fl、fr、rl、rr）が演算されると共に、当技術分野に於いて公知の要領にて推定される路面のキャンバ角（左下がり方向が正）をＡcamとして、下記の式６に従って各車輪のキャンバスラストＦcami（ｉ＝fl、fr、rl、rr）が演算される。
Ｋcami＝Ｆzi・Ｋi ……（５）
Ｆcami＝Ａcam・Ｋcami ……（６）

ステップ２８に於いては挙動制御による各車輪の前後力の変化分Ｆxdyci及び駆動力の配分制御による各車輪の前後力の変化分Ｆxdvciを示す信号の読み込みが行われると共に、下記の式７に従って前後力Ｆxiより前後力の変化分Ｆxdyci及びＦxdvciを減算した補正後の各車輪の前後力Ｆxaiが演算される。
Ｆxai＝Ｆxi−Ｆxdyci−Ｆxdvci ……（７）
ステップ３０に於いては当技術分野に於いて公知の要領にて推定又は検出される路面の摩擦係数をμとして、下記の式８に従って各車輪の横力Ｆyi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）が演算される。
Ｆyi＝（μ ^２ Ｆzi ^２ −Ｆxai ^２ ） ^１／２ ……（８）

ステップ３２に於いては転舵角制御による左右前輪の転舵角の増減量に基づいて当技術分野に於いて公知の要領にて各車輪の横力の変化分Ｆystciが演算されると共に、下記の式９に従って各車輪の横力Ｆyiより横力の変化分Ｆystciを減算した補正後の各車輪の横力Ｆyaiが演算される。
Ｆyai＝Ｆyi−Ｆystci ……（９）

ステップ３４に於いては下記の式１０に従って各車輪の発生可能な最大横力Ｆymaxi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）が演算される。
Ｆymaxfl＝Ｆyafl＋Ｆcamfl
Ｆymaxfr＝Ｆyafr−Ｆcamfr
Ｆymaxrl＝Ｆyarl＋Ｆcamrl
Ｆymaxrr＝Ｆyarr−Ｆcamrr ……（１０）

ステップ３６に於いては下記の式１１に従って前輪の横力発生の余裕度合Ａfが演算される。
Ａf＝１−（|Ｆyafl|＋|Ｆyafr|）／（|Ｆymaxfl|＋|Ｆymaxfr|） ……（１１）

同様に、ステップ３８に於いては下記の式１２に従って後輪の横力発生の余裕度合Ａrが演算される。
Ａr＝１−（|Ｆyarl|＋|Ｆyarr|）／（|Ｆymaxrl|＋|Ｆymaxrr|） ……（１２）

かくしてステップ２０に於いて前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrが演算され、ステップ４０に於いて前後輪の横力発生の余裕度合Ａf、Ａrに基づき余裕度合Ａf及びＡrの差を低減してこれらを同一にするための前輪の目標ロール剛性配分比Ｒsdが演算され、ステップ５０及び６０に於いて前輪の最終目標ロール剛性配分比Ｒsdtが演算され、ステップ７０に於いて車輌の横加速度Ｇyに基づき目標アンチロールモーメントＭatが演算され、ステップ８０に於いて最終目標ロール剛性配分比Ｒsdtにて目標アンチロールモーメントＭatを達成するための前輪の目標アンチロールモーメントＭaft及び後輪の目標アンチロールモーメントＭartが演算され、ステップ９０及び１００に於いて目標アンチロールモーメントＭaft及びＭartが達成されるようアクティブスタビライザ装置１６及び１８が制御される。

従って車輌全体のアンチロールモーメントを目標アンチロールモーメントＭatに制御して車輌のロールを効果的に低減することができると共に、前後輪ロール剛性配分比を最終目標ロール剛性配分比Ｒsdtに対応する前後輪ロール剛性配分比に制御し、これにより前輪の横力発生の余裕度合Ａfと後輪の横力発生の余裕度合Ａrとの偏差の大きさが低減されるので、余裕度合Ａf及びＡrの偏差の大きさが低減されない場合に比して車輌全体の横力を高くして車輌の旋回限界を向上させることができる。

また図示の実施例によれば、車輌の旋回時のステア特性を自動的に好ましく変化させることができる。即ち車輌の前後輪ロール剛性配分比は一般に良好な旋回安定性を確保すべく前輪寄りに設定されるので、車輌が旋回を開始すると、まず前輪に旋回横力が発生して前輪の横力発生の余裕度合Ａfが低下し、これに対処して前後輪ロール剛性配分比が後輪寄り側へ変化され、車輌のステア特性がオーバーステア側へ変化され、車輌が容易に旋回し得るようになり、その後後輪の横力発生の余裕度合Ａrが低下した状況になると、これに対処して前後輪ロール剛性配分比が前輪寄り側へ変化され、車輌のステア特性がアンダーステア側へ変化され、車輌の良好な旋回安定性が確保される。

特に図示の実施例によれば、ステップ２２及び２４に於いて各車輪の前後力Ｆxiが演算され、ステップ２８に於いて前後力Ｆxiより挙動制御による前後力の変化分Ｆxdyci及び駆動力の配分制御による前後力の変化分Ｆxdvciを減算した補正後の各車輪の前後力Ｆxai、即ち駆動力の配分制御及び挙動制御による前後力の変化分を除外した各車輪の前後力が演算され、ステップ３０に於いて補正後の各車輪の前後力Ｆxaiに基づいて各車輪の横力Ｆyiが演算され、ステップ３２に於いて各車輪の横力Ｆyiより転舵角制御による横力の変化分Ｆystciを減算した補正後の各車輪の横力Ｆyai、即ち転舵角制御による横力の変化分を除外した各車輪の横力が演算される。

そしてステップ３４に於いて補正後の各車輪の横力Ｆyaiと各車輪のキャンバスラストＦcamiとの和として各車輪の発生可能な最大横力Ｆymaxiが演算され、ステップ３６及び３８に於いて補正後の各車輪の横力Ｆyai及び発生可能な最大横力Ｆymaxiに基づいて前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrが演算される。

従って駆動力の配分制御及び挙動制御による前後力の変化分を除外した各車輪の前後力及び転舵角制御による横力の変化分を除外した各車輪の横力に基づいて前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrを演算することができるので、駆動力の配分制御、挙動制御、転舵角制御による車輪の前後力若しくは横力の変化の影響を受けない前輪の横力発生の余裕度合と後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するようロール剛性の前後輪配分比を制御することができ、これにより駆動力の配分制御、挙動制御、転舵角制御とロール剛性の制御との間にハンチングが発生することを確実に防止することができる。

また図示の実施例によれば、ステップ５０に於いて車輌の横加速度Ｇyの大きさが小さい領域に於いては重みＷgが小さくなるよう、車輌の横加速度Ｇyに基づいて重みＷgが０以上１以下の値として演算され、ステップ６０に於いて上記式２に従って前輪の最終目標ロール剛性配分比Ｒsdtが演算されるので、車輌の横加速度Ｇyの大きさが小さく前後輪ロール剛性配分比の制御による前後輪の横力の増減効果が低い状況に於いて前後輪ロール剛性配分比の制御が無駄に実行されることを防止し、前後輪ロール剛性配分比の制御頻度や制御によるエネルギの消費を低減することができ、特に前輪のロール剛性が低下することに起因する操舵フィーリングの悪化を低減することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、車輪の前後力の制御による挙動制御、操舵輪の舵角の制御による挙動制御、駆動力の配分制御による車輌のヨーコントロールが行われるようになっているが、本発明のロール剛性制御装置は制動力の制御による挙動制御、操舵輪の舵角の制御による挙動制御、駆動力の配分制御による車輌のヨーコントロールの何れかが行われない車輌に適用されてもよい。また車輪の前後力の制御による挙動制御は各車輪の制動力が制御されることにより実行されるようになっているが、各車輪の制駆動力が制御されることにより達成されてもよい。

また上述の実施例に於いては、前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrはそれぞれ上記式１１及び１２に従って演算されるようになっているが、前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrは各車輪の増大可能な横力の大きさを表わすよう、各車輪の発生可能な最大横力Ｆymaxiと各車輪の横力Ｆyiとの偏差Ｆymaxi−Ｆyiの絶対値として演算されてもよい。

また前輪の横力発生の余裕度合Ａf及び後輪の横力発生の余裕度合Ａrは各車輪の横力発生の余裕度合を間接的に表わすよう、それぞれ下記の式１３及び１４に従って各車輪の増大可能な力に対する横力の比である横力負荷率として演算されてもよく、その場合にはステップ７０に於ける前輪の目標ロール剛性配分比Ｒsdは下記の式１５に従って演算される。
Ａf＝（|Ｆyfl|＋|Ｆyfr|）／（|Ｆymaxfl|＋|Ｆymaxfr|） ……（１３）
Ａr＝（|Ｆyrl|＋|Ｆyrr|）／（|Ｆymaxrl|＋|Ｆymaxrr|） ……（１４）
Ｒsd＝Ｒsdb＋Ｋf（Ａr−Ａf）／（Ａf＋Ａr） ……（１５）

また上述の実施例に於いては、重みＷgはステップ５０に於いて車輌の横加速度Ｇyに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより演算されるようになっているが、重みＷgは車速Ｖが低いほど小さく、路面の摩擦係数μが低いほど大きく、アクティブスタビライザ装置１６及び１８のアクチュエータ２０F及び２０Rを駆動する電源電圧Ｖeが低いほど小さくなるよう、車速Ｖ若しくは路面の摩擦係数μ若しくは電源電圧Ｖeによっても可変設定されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、重みＷgはステップ５０に於いて車輌の横加速度Ｇyに基づき０以上１以下の値として演算されるようになっているが、重みＷgは推定される車輌のロールモーメント又は目標アンチロールモーメントＭatに基づいて演算されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、アクティブスタビライザ装置によりアンチロールモーメントを増減させて車輌のロールを低減すると共に前後輪ロール剛性配分比を可変制御するようになっているが、アンチロールモーメントを増減させる手段は例えばアクティブサスペンションの如く車輪の接地荷重を増減可能な当技術分野に於いて公知の任意の手段であってよい。

また上述の実施例に於いては、車輌の横加速度Ｇyに基づき車輌の目標アンチロールモーメントＭatが演算されるようになっているが、目標アンチロールモーメントＭatは車速Ｖ及び操舵角θに基づいて演算される車輌の推定横加速度Ｇyhに基づいて演算されてもよい、また例えば車輌の横加速度Ｇy及び車輌の推定横加速度Ｇyhの線形和に基づいて演算されてもよい。

前輪側及び後輪側にアクティブスタビライザ装置を有し自動転舵装置として機能する転舵角可変装置を備えた四輪駆動車に適用された本発明による車輌のロール剛性制御装置の一つの実施例の要部を示す概略構成図である。 実施例の駆動系及び転舵角可変装置を示す概略構成図である。 実施例の制御系を示すブロック図である。 実施例に於ける前後輪ロール剛性配分比及びアンチロールモーメントの制御ルーチンを示すフローチャートである。 車輌の横加速度Ｇyと重みＷgとの間の関係を示すグラフである。 実施例に於ける前後輪の横力発生の余裕度合Ａf、Ａr演算ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１６、１８ アクティブスタビライザ装置
２０F、２０R アクチュエータ
２２、７０、７２、７４、７６ 電子制御装置
２６ 制動装置
４４ 転舵角可変装置
５４ 駆動装置
８０ 前後加速度センサ
８２ 横加速度センサ
８４ ヨーレートセンサ
８６ 車速センサ
８８ 操舵角センサ
９０F、９０R、９６ 回転角センサ
９２、９４FL〜９４RR 圧力センサ
９８ アクセル開度センサ

Claims (4)

1. 車輌の前後輪ロール剛性配分比可変手段と、前輪及び後輪の横力発生の余裕度合を推定する手段と、前記前輪の横力発生の余裕度合と前記後輪の横力発生の余裕度合との偏差の大きさを低減するよう前記前後輪ロール剛性配分比可変手段を制御する制御手段とを有する車輌のロール剛性制御装置に於いて、車輌は走行運動の制御の目的で各車輪の前後力若しくは横力を変化させる車輪発生力変化手段を有し、前記横力発生の余裕度合を推定する手段は前記車輪発生力変化手段により何れかの車輪の前後力若しくは横力が変化されているときには前記車輪発生力変化手段による変化分を差し引いた車輪の前後力及び横力に基づいて横力発生の余裕度合を推定することを特徴とする車輌のロール剛性制御装置。
2. 前記車輪発生力変化手段は走行挙動が不安定であるときに各車輪の前後力を変化させることにより走行挙動を安定化させる挙動制御手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の車輌のロール剛性制御装置。
3. 前記車輪発生力変化手段は走行挙動が不安定であるときに各車輪の横力を変化させることにより走行挙動を安定化させる挙動制御手段を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌のロール剛性制御装置。
4. 前記車輪発生力変化手段は走行挙動が安定であるときに駆動力の配分を制御することにより車輌のヨー運動を制御するヨー運動制御手段を含むことを特徴とする請求項１乃至３に記載の車輌のロール剛性制御装置。
   

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