CN102343778B - 车体姿态控制装置 - Google Patents

Abstract

一种车体姿态控制装置，其能够改善车辆行驶时的转弯操作性、操纵稳定、驾驶感受。为了在车辆转弯行驶时使俯仰率与侧倾率成比例关系，控制器(13)包括：增益(16)、判断部(17)、乘运算部(18)、FF控制部(19)、差运算部(20)、FB控制部(21)、平均值运算部(22)、目标阻尼力运算部(23)、减振器指令值计算部(24)。求出与侧倾率成比例的目标俯仰率，使设置在左右前轮(2)侧与左右后轮(3)侧的阻尼力可变减振器(6、9)的阻尼力特性达到该目标俯仰率而进行可变控制，对车体施加俯仰力矩。

Description

车体姿态控制装置

技术领域

本发明涉及适用于例如四轮机动车等车辆的车体姿态控制装置。

背景技术

已知有一种车体姿态控制装置，其通常是根据车辆的转向角与车速计算出横加速度并对该横加速度进行微分而求出横加加速度，根据该横加加速度来改变前、后、左、右车轮侧的各悬架系的阻尼力，从而降低侧倾率(ロ一ルレイト)(例如，参照(日本)特开2007-290650号公报)。

并且，根据车辆行驶时的横加速度求出目标侧倾角(ロ一ル)，根据该目标侧倾角计算出目标俯仰角(ピツチ)，并求出与实际侧倾角及实际俯仰角的差，进行反馈控制(FB控制)，从而实现车体侧的目标动作(拳動)，以实现车体姿态的稳定化(例如，参照(日本)特开2007-170590号公报)。

另一方面，如例如后述“非专利文献”中列举的非专利文献1、2、3所示，对车辆转向操作(转弯)时的驾驶感受(フイ一リング)进行了各种研究。非专利文献1中，着眼于车辆行驶时的侧倾角与俯仰角的关系，公开了以下技术，即，在侧倾角与俯仰角的相位差较小的情况下，车辆的乘坐感、操纵稳定性等的驾驶感受较好。非专利文献2中公开了以下技术，即，在转弯时进行头部向下的俯仰的同时进行侧倾动作的情况下，驾驶感受较好。而且，非专利文献3中公开了以下技术，即，在使车体的侧倾与俯仰动作一致时旋转轴的振动(ブレ)较小，驾驶感受较好。

该非专利文献1～3中公开的内容可大致分为以下(1)、(2)两类。(1).侧倾角与俯仰角的相位差较小，可以认为

→侧倾率与俯仰率的相位差较小

→侧倾率与俯仰率存在比例关系

→侧倾与俯仰运动时的旋转轴稳定，非专利文献1、3示出了发生侧倾/俯仰的旋转轴振动较小的示例。(2).非专利文献2示出了在发生头部向下的俯仰的同时进行侧倾动作的示例。

[非专利文献]

非专利文献1：酒井英树等6人，“基于视觉感受的侧倾感受的改善”，トヨタテクニカルレビユ一Vo1.55 No.1(Nov2006年)，第20页～第24页

非专利文献2：川越健次，“用于改善侧倾感受的悬架系技术”，机动车技术Vo1.51 No.11(1997年)，第20页～第24页

非专利文献3：福庭一志等3人，“通过GPS进行的车体姿态测量技术”，マツダ技报No.20(2002年)，第130页～第138页

但是，在上述(日本)特开2007-290650号公报所公开的相关技术中，由于仅着眼于降低侧倾率，因此，在侧倾率与俯仰率的相关性较低的情况下或产生意外的俯仰率的情况下，过渡转弯时的驾驶感受较差。

并且，其他相关技术中，由于根据车辆行驶时的侧倾角来产生俯仰角，因此即使在常规的圆转弯期间也需要进行控制。从而导致在对阻尼力可变式减振器进行控制期间的驾驶感受较差，产生因制动控制而减速的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够改善车辆行驶时的转弯操作性、操纵稳定、驾驶感受的车体姿态控制装置。

为了解决以上技术问题，本发明的车体姿态控制装置用于控制车辆的车体姿态，其具有：目标俯仰(ピツチ)率计算机构，其计算出所述目标俯仰率，以使所述车体的俯仰率的目标值即目标俯仰率根据所述车体的侧倾(ロ一ル)率的大小而增大；俯仰力矩生成机构，其对所述车体施加俯仰力矩，以使所述车体的俯仰率接近所述目标俯仰率。

附图说明

图1是表示本发明的第一、二实施方式的车体姿态控制装置所适用的四轮机动车的立体图。

图2是表示第一实施方式的车体姿态控制装置的控制框图。

图3是表示使用本发明后的侧倾角与俯仰角的关系的特性曲线图。

图4是表示使用本发明后的侧倾率与俯仰率的关系的特性曲线图。

图5是表示用于根据目标俯仰率计算出俯仰力矩的传递函数的频率与增益的关系的特性曲线图。

图6是表示用于根据目标俯仰率计算出俯仰力矩的传递函数的频率与相位的关系的特性曲线图。

图7是表示在图2中的目标阻尼力运算部中根据俯仰力矩计算出各车轮侧的目标阻尼力的处理的控制框图。

图8是示意性表示车辆的转弯行驶状态的俯视图。

图9是表示转弯行驶时的转向角、横加速度、侧倾角、俯仰角、侧倾率、俯仰率的关系的特性曲线图。

图10是表示图9中的侧倾角与俯仰角的关系的特性曲线图。

图11是表示比较例的侧倾角与俯仰角的关系的特性曲线图。

图12是表示第二实施方式的车体姿态控制装置的控制框图。

图13是表示第三的实施方式的车体姿态控制装置的控制框图。

图14是表示第四的实施方式的车体姿态控制装置的控制框图。

具体实施方式

下面，根据附图以适用于例如四轮机动车的情况为例对本发明实施方式的车体姿态控制装置进行详细说明。

在此，图1至图10示出了本发明的第一实施方式。图中，附图标记1表示构成车辆机体的车体，在该车体1的下侧设置有例如左右前轮2(仅示出一侧)以及左右后轮3(仅示出一侧)。

附图标记4、4表示安装在左右前轮2侧与车体1之间的前轮侧悬架系装置，各悬架系装置4包括：左右悬架弹簧5(以下，称为弹簧5)；与各弹簧5并列配置并设置在左右前轮2侧与车体1之间的左右阻尼力调节式减振器6(以下，称为阻尼力可变减振器6)。阻尼力可变减振器6是本发明的结构要素即俯仰力矩生成机构的一部分。

附图标记7、7表示安装在左右后轮3侧与车体1之间的后轮侧悬架系装置，各悬架系装置7包括：左右悬架弹簧8(以下，称为弹簧8)；与各弹簧8并列配置并设置在左右后轮3侧与车体1之间的左右阻尼力调节式减振器9(以下，称为阻尼力可变减振器9)。阻尼力可变减振器9是俯仰力矩生成机构的一部分。

其中，各悬架系装置4、7的阻尼力可变减振器6、9采用阻尼力调节式的液压缓冲器。而且，在该阻尼力可变减振器6、9上附设有由阻尼力调节阀、螺线管等构成的调节器(アクチユエ一タ)(未图示)，以将其阻尼力特性从硬特性(日文：硬特性)连续地调节至软特性(日文：ソフトな特性)。另外，阻尼力调节用调节器并不限于必须使阻尼力特性连续地变化，也可对阻尼力特性进行2级或3级以上的间歇调节。并且，阻尼力可变减振器6、9只要能够切换阻尼力即可，可以是气压减振器或电磁减振器。

附图标记10表示由陀螺仪(ジヤイロ)等构成的设置在车体1上的作为侧倾状态检测机构(侧倾率检测机构)的侧倾率传感器，该侧倾率传感器10检测例如在对车辆进行转向操作而使车辆转弯行驶时等产生的左右方向的横摆(横摇れ)振动，并将该检测信号发送至后述控制器13。另外，侧倾率检测机构只要能够检测出侧倾率即可，可以对在左右方向上分开设置的两个上下加速度传感器的差进行积分等。

附图标记11表示由陀螺仪等构成的设置在车体1上的作为俯仰状态检测机构(俯仰率检测机构)的俯仰率传感器，该俯仰率传感器11检测例如在车辆加减速时等产生的前后方向的摇摆振动，并将该检测信号发送至后述控制器13。另外，一个三维陀螺仪可兼用作前述侧倾率传感器10与俯仰率传感器11。并且，俯仰率检测机构只要能够检测出俯仰率即可，可以对在前后方向上分开设置的两个上下加速度传感器的差进行积分。而且，也可推算出因驾驶者的操作或自动制动而产生的制动力、因加速操作而产生的加速度，求出俯仰率(推算值)。

附图标记12表示设置在车体1上的横加速度传感器，该横加速度传感器12检测例如在转弯行驶时等产生的车辆左右方向上的横加速度，并将该检测信号发送至后述控制器13。

附图标记13表示作为控制机构的由微型计算机等构成的控制器，如图2所示，该控制器13的输入侧与侧倾率传感器10、俯仰率传感器11及横加速度传感器12等相连接，输出侧与阻尼力可变减振器6、9的调节器(未图示)等相连接。通过由横加速度传感器12检测出的横加速度信号来获得图2所示的侧倾角信号14。并且，可通过来自用于检测车体1高度的车辆高度传感器(未图示)的信号来获得相对速度信号15，或通过来自弹簧上、弹簧下的加速度传感器(未图示)的信号来获得相对速度信号15。

如图2所示，控制器13包括：增益16、判断部17、乘运算部18、FF控制部19、差运算部20、FB控制部21、平均值运算部22、目标阻尼力计算部23、减振器指令值计算部24。

图3所示的特性曲线25以比例特性的方式示出了侧倾角与俯仰角的理想关系(特性)，在侧倾角为正值的情况下表现为特性曲线部25A，在侧倾角为负值的情况下表现为特性曲线部25B。图4所示的特性曲线26以比例特性的方式示出了侧倾率与俯仰率在路线变换时的理想关系(特性)，包括：在0点位置相互交叉的特性曲线部26A、26B；以将二者的端部连结的方式沿纵轴平行延伸的特性曲线部26C。

图3所示的特性曲线25与图4所示的特性曲线26的关系表现为标记(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)，(g)所示的相互关联的特性。例如，如果以表示车辆直行期间状况的标记(a)的位置为起点，则在驾驶者转动方向盘而开始进行路线转换后，沿图3中的标记(b)的箭头方向侧倾角增加。此时，俯仰角也同时增加，因此，图4所示的侧倾率、俯仰率均为正(プラス)，侧倾角的增加速度达到峰值后，侧倾率、俯仰率在图4中标记(b)位置达到最大。

其后，当侧倾角、俯仰角在图3中标记(c)位置达到最大时，如图4中标记(c)所示，侧倾率、俯仰率均接近零，其后，开始使方向盘复位，在侧倾角大致为零的标记(d)位置侧倾率达到负(マイナス)方向最大，反方向侧倾后，俯仰率沿图4中的特性曲线部26C发生变化。并且，当侧倾角与俯仰角的关系按图3中标记(d)、(e)、(f)、(g)的方式变化时，侧倾率与俯仰率的关系按图4中的标记(d)、(e)、(f)、(g)的方式变化。另外，也可不如上所述完全成比例，而只要是图3、4所示的侧倾角与俯仰角、侧倾率与俯仰率的增加、减少的关系即可，可以为非线性关系。

在此，控制器13的增益16是根据由侧倾率传感器10检测出的侧倾率信号而在每台车辆中预先确定的增益，即，乘以由图4中的特性曲线26所示的增益，计算出与此时的侧倾率相对应的特性曲线26所示的俯仰率，作为目标俯仰率。

判断部17基于由横加速度传感器12检测出的横加速度信号来进行侧倾角信号14为正值还是负值的符号判断。乘运算部18通过使该符号乘以来自增益16的信号(目标俯仰率)来求出目标俯仰率修正值，以使车辆成为俯冲状态(头部朝下俯仰)。增益16、判断部17、乘运算部18构成了本发明的结构要素即目标俯仰率计算机构。

FF控制部19在目标俯仰率修正值输入后通过以下计算式1～3进行运算，计算出前馈控制的目标俯仰力矩。差运算部20计算出由俯仰率传感器11检测出的实际俯仰率信号与所述目标俯仰率修正值的差，作为相对于目标值的误差，FB控制部21根据来自差运算部20的信号(相对于目标值的误差)而计算出反馈控制的目标俯仰力矩。FB控制部21作为PID控制器，输出与所述误差相对应的目标俯仰力矩。

其中，FF控制部19是将从俯仰力矩到俯仰率的特性作为二次振动模型(2次の振動モデル)而模式化并计算出传递函数从而利用其逆特性的控制器。而且，俯仰运动的运动方程式可通过以下计算式1式来求出。其中，Q为俯仰角，Ix为俯仰惯性，Kx为俯仰刚性，Cx为俯仰阻尼系数，Mx为俯仰力矩。

式1

$\mathrm{Ix}\·\stackrel{\·\·}{Q}=-\mathrm{Kx}\·Q-\mathrm{Cx}\·\stackrel{\·}{Q}+\mathrm{Mx}$

该式1的从俯仰力矩到俯仰率的传递函数为以下式2，从而，通过以下式3求出从俯仰率到俯仰力矩的传递函数。

式2

$\stackrel{\·}{Q}/\mathrm{Mx}=S/(\mathrm{Ix}\·S^2+\mathrm{Cx}\·S+\mathrm{Kx})$

式3

$\mathrm{Mx}/\stackrel{\·}{Q}=(\mathrm{Ix}\·S^2+\mathrm{Cx}\·S+\mathrm{Kx})/S$

图5、图6是该传递函数的伯德图(ボ一ド図)，图5中的特性曲线27表示增益特性曲线，特性曲线28表示积分特性。图6中的特性曲线29表示传递函数的相位特性曲线，特性曲线30表示积分特性。

形成于控制器13内的平均值运算部22将由FF控制部19计算出的目标俯仰力矩与由FB控制部21计算出的目标俯仰力矩相加，并将计算出的值作为目标俯仰力矩Ma发送至下游的目标阻尼力计算部23。

如图7所示，目标阻尼力计算部23在目标俯仰力矩Ma输入后根据该值分别计算出各车轮(即，左右前轮2及左右后轮3)的目标阻尼力。即，在目标阻尼力计算部23的模块23A中，将目标俯仰力矩Ma分为四等份并分配给各车辆。其后，在模块23B中，用等分后的力矩(Ma/4)除以距离前轮2侧的重心点的距离lf，从而计算出右侧前轮2的目标阻尼力F_FR。在模块23C中，用等分后的力矩(Ma/4)除以距离前轮2侧的重心点的距离lf，从而计算出左侧前轮2的目标阻尼力F_FL。

另一方面，在目标阻尼力计算部23的模块23D中，为了将前轮2侧与后轮3侧的目标阻尼力设定为反向而乘以“-1”，其后，在模块23E中，用等分后的力矩(Ma/4)乘以“-1”而得到的力矩(-Ma/4)除以距离后轮3侧的重心点的距离lr，从而计算出右侧后轮3的目标阻尼力F_RR。在模块23F中，用等分后的力矩(Ma/4)乘以“-1”而得到的力矩(-Ma/4)除以距离后轮3侧的重心点的距离lr，从而计算出左侧后轮3的目标阻尼力F_RL。

减振器指令值计算部24以用从目标阻尼力计算部23输出的各轮的目标阻尼力F_FR、F_FL、F_RR、F_RL除以相对速度信号15的方式进行运算处理(具体地说，根据预先设定的特性图进行运算)，将应发送至各阻尼力可变减振器6、9的调节器(未图示)的减振器指令值作为电流值而进行计算。而且，各车轮(左右前轮2及左右后轮3)侧的阻尼力可变减振器6、9根据供给至所述调节器的电流值(减振器指令值)将阻尼力特性连续或多级可变地控制于硬性与软性之间。

各车轮(左右前轮2及左右后轮3)侧的阻尼力可变减振器6、9与例如图2所示的FF控制部19、FB控制部21、平均值运算部22、目标阻尼力计算部23、减振器指令值计算部24一同构成了本发明的结构要素即俯仰力矩生成机构。

本实施方式的车体姿态控制装置具有以上结构，下面，对通过控制器13进行的车体1的姿态控制处理进行说明。

当车辆来到道路31的拐角部而需要进行转弯行驶时，例如，如图8所示，按直行→过渡转弯→常规转弯→过渡转弯→直行的顺序进行转向操作。此时，车辆的驾驶者以使转向角沿图9中的特性曲线32而变化的方式操作方向盘。

车辆直行时，转向角大致为零而保持中位，到达过渡转弯处后，使转向角增大所需要的角度。到达常规转弯处后，使转向角大致保持一定，以确保必要的角度，到达之后的过渡转弯处后，进行使转向角返回中立的操作，返回直行行驶时，转向角大致为零而保持中位。

如图9中的特性曲线33所示，车体1侧产生的横加速度根据转向角的特性曲线32而发生变化，大致成比例地增减。如图9中的特性曲线34所示，车体1侧的侧倾角也同样根据转向角的特性曲线32、横加速度的特性曲线33而发生变化，大致成比例地增减。

图9中的特性曲线35、36、37表示车体1侧的俯仰角、侧倾率、俯仰率的特性曲线。其中，侧倾率的特性曲线36表示对侧倾角的特性曲线34进行微分后的特性。并且，在图9中，由双点划线表示的特性曲线35’、37’为比较例(例如，相当于(日本)特开2007-170590号公报中公开的相关技术)的俯仰角、俯仰率的特性曲线。

在本实施方式中，在例如常规转弯期间，使俯仰角的特性曲线35低于图9所示的侧倾角的特性曲线34而进行控制，在之后的过渡转弯期间，以使俯仰角为负值的方式进行控制。而且，将侧倾角与俯仰角的关系设定为图10的特性曲线38所示的具有滞后特性的比例关系。

在比较例中，如图11的特性曲线39所示，根据侧倾角来生成俯仰角。因此，如图9中的双点划线所示，根据比较例的俯仰角的特性曲线35’，即使在常规转弯期间，也必须生成与侧倾角的大小相对应的俯仰角，这成为导致车辆的驾驶感受恶化的原因。

但是，在第一实施方式中，例如，如图4中的特性曲线26所示，求出与侧倾率成比例的目标俯仰率，使设置在各车轮(左右前轮2及左右后轮3)侧的阻尼力可变减振器6、9的阻尼力特性成为该目标俯仰率，而进行可变控制，对车体施加俯仰力矩。

这样，由于车辆转弯行驶时的俯仰率与侧倾率成比例关系，因此车体1的旋转轴不会发生振动，从而能够改善转弯驾驶感受。并且，根据侧倾率来计算出目标俯仰率，对车体施加俯仰力矩，以达到该目标俯仰率，因此，侧倾率与俯仰率成比例关系，而且，通过侧倾角的符号来使目标俯仰率翻转，因此不断进行头部朝下的俯仰，从而使车体1的旋转轴稳定，改善侧倾感受。

图1、图12示出了本发明的第二实施方式。第二实施方式的特征在于，通过转向角与车速来计算出使用车辆模型的目标俯仰力矩，以不使用侧倾率传感器或俯仰率传感器的方式进行车体姿态控制。而且，第二实施方式不仅产生用于使旋转轴稳定化的俯仰，而且还对侧倾动作进行抑制。另外，在第二实施方式中，对与所述第一实施方式相同的结构要素付以同一附图标记，其说明省略。

图中，附图标记41表示设置在车体1侧的转向角传感器，该转向角传感器41检测出车辆的驾驶者在转弯行驶时等对方向盘进行转向操作时产生的转向角(与后述前轮转向角δ_f相对应)，并将其检测信号发送至后述控制器43。

附图标记42表示设置在车体1上的车速传感器，该车速传感器42检测例如车辆的行驶速度(与后述车速V相对应)，并将其检测信号发送至后述控制器43。

附图标记43表示由微型计算机等构成的作为控制机构的控制器，该控制器43的输入侧与转向角传感器41及车速传感器42等相连接，输出侧与FR减振器(右侧前轮的阻尼力可变减振器6)、FL减振器(左侧前轮的阻尼力可变减振器6)、RR减振器(右侧后轮的阻尼力可变减振器9)、RL减振器(右侧后轮的阻尼力可变减振器9)的调节器(未图示)等相连接。

图12所示，控制器43包括：车辆模型部44；微分部45；侧倾抑制用目标阻尼力运算部46、47；符号翻转部48、49；绝对值运算部50；目标俯仰力矩计算部51；均等分配运算部52；各轮的目标阻尼力运算部53、54、55、56；加运算部57、58；减运算部59、60；各轮的减振器指令值计算部61、62、63、64；相位调节用筛选器100；相对速度推算部101。

此情况下，控制器43基于由转向角传感器41检测出的转向角信号与由车速传感器42检测出的车速信号而通过车辆模型部44按以下方式推算出横加速度。而且，基于推算出的横加速度计算出前馈控制(FF控制)的目标俯仰力矩，从而改善侧倾感受。

首先，在车辆模型部44中，利用以下计算式4的车辆模型，通过转向角(前轮转向角δf)与车速V推算出横加速度αy。这里，假设车辆为线性模型而忽略动特性，从而能够利用计算式4来求出横加速度αy。另外，V为车速(m/s)，A为稳定因子(S²/m²)，δf为前轮转向角(rad)，L为轴距(m)。

式4

Ay＝{1/(1+AV²)}×(V²/L)×δf

这里，利用相位调节用筛选器100对从转向角输入到横加速度、侧倾角产生的动态(ダイナミクス)进行补偿。其后通过微分部45对横加速度进行微分而计算出横加加速度。横加加速度与侧倾率大致相同，因此下游的各目标阻尼力运算部46、47使与侧倾率相关的横加加速度乘以右侧前轮用Fr增益、右侧后轮用Rr增益，从而将计算出的各值作为右侧前轮及右侧后轮侧倾抑制用目标阻尼力。为了使左侧前轮、左侧后轮与右侧车轮的侧倾抑制用目标阻尼力相反，符号翻转部48、49使侧倾抑制用目标阻尼力乘以“-1”。

相对速度推算部101利用微分部45计算出的横加加速度来推算各轮的相对速度。

绝对值运算部50求出横加速度的绝对值|u|。目标俯仰力矩计算部51使横加速度的绝对值|u|乘以增益“Kroll2r”而计算出目标俯仰力矩Ma。这里，之所以以与横加速度成比例的方式计算出目标俯仰力矩Ma，是因为在作为本次对象的转弯输入频率在1Hz以下时，第一实施方式所采用的从俯仰率到俯仰力矩的传递函数的相位特性为-90度，因此与对侧倾率进行积分而求出的侧倾角成比例即可，又因为侧倾角与横加速度相关，因此与横加速度成比例即可。

均等分配运算部52在目标俯仰力矩Ma输入后，根据该值分别计算出各车轮(即，左右前轮2及左右后轮3)的目标阻尼力。即，将目标俯仰力矩Ma分为四等份并分配给各车轮。其后，目标阻尼力运算部53、54用等分后的力矩(Ma/4)除以距离前轮2侧的重心点的距离lf，从而计算出作为俯仰生成量的右侧前轮2、左侧前轮2的目标阻尼力。并且，目标阻尼力运算部55、56用等分后的力矩(Ma/4)除以距离后轮3侧的重心点的距离lf，从而计算出发生俯仰的右侧后轮3、左侧后轮3的目标阻尼力。

其后，在加算部57、58中，将来自目标阻尼力运算部46的作为侧倾抑制量的目标阻尼力与来自目标阻尼力运算部53、54的作为俯仰生成量的目标阻尼力相加而计算出合计目标阻尼力，作为右侧前轮2及左侧前轮2的目标阻尼力。并且，由于前轮2侧与后轮3侧的俯仰量相反，因此在减运算部59、60中，用来自目标阻尼力运算部47的作为侧倾抑制量的目标阻尼力减去来自目标阻尼力运算部55、56的作为俯仰生成量的目标阻尼力而计算出合计目标阻尼力，作为右侧后轮3及左侧后轮3的目标阻尼力。

在如上所述将作为侧倾抑制量与俯仰生成量而计算出的目标阻尼力相加或相减而计算出各轮的目标阻尼力后，在减振器指令值计算部61、62、63、64中，基于该目标阻尼力与相对速度推算部101推算出的相对速度，根据预先存储的减振器的特性图来输出所需要的电流值。即，作为电流值，减振器指令值计算部61、62、63、64计算出应发送至FR减振器(右侧前轮的阻尼力可变减振器6)、FL减振器(左侧前轮的阻尼力可变减振器6)、RR减振器(右侧后轮的阻尼力可变减振器9)、RL减振器(右侧后轮的阻尼力可变减振器9)的调节器(未图示)的减振器指令值。

而且，各车轮(左右前轮2及左右后轮3)侧的阻尼力可变减振器6、9根据供给至所述调节器的电流值(减振器指令值)将阻尼力特性连续或多级可变地控制于硬性与软性之间。各车轮(左右前轮2及左右后轮3)侧的阻尼力可变减振器6、9构成了本发明的结构要素即俯仰力矩生成机构的俯仰力矩生成机构，图12所示的控制器43的绝对值运算部50与目标俯仰力矩计算部51分别构成了目标俯仰率计算机构与目标俯仰力矩计算机构。

这样，在具有以上结构的第二实施方式中，能够使俯仰与侧倾动作具有理想的相关性，从而能够改善行驶期间的驾驶感受。特别是，在第二实施方式中，能够不使用侧倾率传感器或俯仰率传感器，而仅基于转向角与车速来进行车体1的姿态控制。

由此，能够实现传感器节约化，降低成本，实现系统简化。并且，不仅产生用于使旋转轴稳定化的俯仰，而且还对侧倾动作进行抑制，因此能够进一步改善侧倾感受。

图13示出了本发明的第三实施方式。第三实施方式的特征在于，进行车体姿态控制的调节器不是半主动(セミアクテイブ)调节器，而采用能够主动产生推力的主动悬架系。另外，在第三实施方式中，对与所述第一实施方式相同的结构要素付以同一附图标记，其说明省略。

图中，附图标记71表示作为本实施方式所采用的控制机构的控制器，该控制器71的结构与第一实施方式的控制器13大致相同，输入侧与侧倾率传感器10、俯仰率传感器11、横加速度传感器12等相连接。通过由横加速度传感器12检测出的横加速度信号来获得图13所示的侧倾角信号14。

但是，本实施方式的控制器71的输出侧与能够主动产生推力的主动悬架系(后述电磁减振器74)等相连接，此点与第一实施方式相异。并且，控制器71包括：增益16、判断部17、乘运算部18、FF控制部19、差运算部20、FB控制部21、平均值运算部22、目标俯仰力矩计算部72、各轮电磁减振器控制量计算部73，其中目标俯仰力矩计算部72及各轮电磁减振器控制量计算部73的结构与第一实施方式相异。

附图标记74表示设置在车辆的各轮侧的多个(四个)的电磁减振器，该电磁减振器74由例如分别设置在左右前轮2与左右后轮3侧的主动悬架系构成，在各车轮侧根据来自各轮电磁减振器控制量计算部73的控制信号而产生使车体1沿上下方向升降的推力。

在通过平均值运算部22而使由FF控制部19计算出的目标俯仰力矩与由FB控制部21计算出的目标俯仰力矩相加并求出平均值的状态下，控制器71的目标俯仰力矩计算部72根据该平均值运算出各车轮(即，左右前轮2及左右后轮3)的目标俯仰力矩。而且，各轮电磁减振器控制量计算部73计算出电磁减振器控制量，以使各车轮侧的电磁减振器74能够生成与各车轮侧的目标俯仰力矩相对应的推力，将计算出的控制量控制信号分别发送至各电磁减振器74。

这样，在具有以上结构的第三实施方式中，能够使俯仰与侧倾动作具有理想的相关性，从而能够改善行驶期间的驾驶感受。特别是，在第三实施方式中，计算出各车轮侧的目标推力并使主动悬架系生成与该目标值相对应的推力，从而能够生成与侧倾率成比例的俯仰率，实现车体1的旋转轴的稳定化，改善侧倾感受。

图14示出了本发明的第四实施方式，第四实施方式的特征在于，将第一实施方式中的俯仰率反馈控制的部分变更为前馈控制。另外，对与所述第一实施方式相同的结构要素付以同一附图标记，其说明省略。

图中，附图标记111表示检测前后加速度的前后加速度检测机构(前后加速状态检测机构)。该前后加速度检测机构可通过对前后加速度传感器或车速传感器的检测结果进行微分等来测量前后加速度，或者，也可根据驾驶者的制动器踏板操作量或车轮制动分泵缸压力等来推算出前后加速度。

附图标记112表示用于推算产生的俯仰率的俯仰率推算部(俯仰状态推算部)，其根据所述前后加速度检测机构的检测结果来推算产生的俯仰率。

而且，将用从乘运算部18输出的目标俯仰率减去前后加速度产生的俯仰率而得出的不足的俯仰率发送至FF控制部19，经由目标阻尼力计算部23、减振器指令值计算部24来调节阻尼力可变减振器的阻尼力，从而获得目标俯仰率。

其结果是，能够获得与第一实施方式相同的效果，而且，由于在前馈中增加了因制动等而产生的俯仰，并通过阻尼力可变减振器来控制过量或不足的俯仰率，从而能够减小阻尼力可变减振器的俯仰率控制量，进而增加对侧倾的控制量。

另外，在以上实施方式中，使用前后加速度检测机构作为前后加速度状态检测机构，但也可利用加速度的变化率。

并且，在以上实施方式中，记载的是能够检测出侧倾率及侧倾角，但也利用根据转向角与车速求出的横加速度或根据横加速度传感器的信号值推算出的值。

另外，在第一、第三实施方式中，已列举说明了分别使用传感器来检测出侧倾率与俯仰率的示例。但是，本发明并不限定于此，例如，也可以利用安装在车体上的三个以上的上下方向加速度传感器来计算出侧倾率与俯仰率。

并且，在第一、第二、第三实施方式中使用的相对速度也可以是车辆高度传感器的微分值，例如，可以通过来自弹簧下侧的加速度传感器与弹簧上侧的加速度传感器的检测值来计算出相对加速度，通过对该值进行积分来计算。并且，如果是在平坦的路面上，由于弹簧下侧速度大致为零，因此可以以对弹簧上侧的加速度传感器的检测值进行积分而计算出的弹簧上侧速度作为相对速度。并且，第二实施方式中，使用的是根据转向角与车速推算出的横加速度，但也可以使用来自横加速度传感器的检测值。特别是，对于其他信号，其计算方法也没有限定。

并且，在第一实施方式中，已列举说明了以下示例，即，使侧倾率传感器10检测出的侧倾率信号乘以每台车辆预先确定的增益(例如，图4中的特性曲线26所示的增益)，计算出与此时的侧倾率相对应的特性曲线26所示的俯仰率，作为目标俯仰率。但是，本发明并不限定于此，例如，可以使图4中的特性曲线26为曲线而具有非线性(日文：非形)的特性，即，以与侧倾率的大小非线性相关地增大的方式计算出目标俯仰率。这一点，对于第二、第三实施方式也同样。

下面，对上述上实施方式所包含的发明进行说明。即，根据本发明的一个实施方式，通过目标俯仰率计算机构求出与侧倾率成比例的目标俯仰率，俯仰力矩生成机构对车体施加俯仰力矩而进行控制，以使车体达到该目标俯仰率。这样，由于使俯仰率与侧倾率成比例关系，因此车体的旋转轴不会发生振动，从而能够改善转弯驾驶感受。

并且，根据本发明的一个实施方式，所述目标俯仰率计算机构计算出所述目标俯仰率，以使所述车体俯冲的程度根据所述车体的侧倾率的大小而增大。由此，例如，在车辆转弯行驶时，在前轮侧俯冲而使头部向下俯仰的同时实现侧倾动作，从而能够改善转弯行驶时的驾驶员驾驶感受。

根据本发明的一个实施方式，所述俯仰力矩生成机构包括：目标俯仰力矩计算机构(例如，二次模型或微分器)，其根据所述目标俯仰率并通过车辆模型计算出目标俯仰力矩；俯仰力矩生成机构(例如，包括半主动悬架系或主动悬架系等)，其生成所述俯仰力矩，以使所述车体的俯仰力矩达到所述目标俯仰力矩。

由此，能够不使用例如侧倾率传感器或俯仰率传感器而仅使用转向角传感器与车速传感器求出车辆转弯行驶时的横加速度，能够实现传感器节约化，降低成本，实现系统简化。并且，不仅产生用于使旋转轴稳定化的俯仰，而且还对侧倾动作进行抑制，因此能够进一步改善侧倾感受。

另一方面，根据本发明的一个实施方式，包括：俯仰率检测机构，其检测所述车体的俯仰率；俯仰力矩生成机构，其对所述车体施加俯仰力矩，以使检测出的所述俯仰率与所述目标俯仰率的差减小。由此，能够通过俯仰力矩生成机构对车体施加俯仰力矩，以使俯仰率检测机构检测出的车体实际俯仰率与目标俯仰率的差减小。

并且，根据本发明的一个实施方式，车辆具有至少四个车轮，所述俯仰力矩生成机构包括设置在各车轮侧的能够调节阻尼特性的阻尼力调节式减振器，能够通过调节所述阻尼特性来调节施加至所述车体的俯仰力矩。

而且，根据本发明的一个实施方式，车辆具有至少四个车轮，所述俯仰力矩生成机构包括，设置在各车轮侧的对所述车体与车轮施加上下方向上的推力的主动悬架系，通过调节所述上下方向上的力来对车体施加俯仰力矩。由此，通过计算出各车轮侧的目标推力并使主动悬架系产生与该目标值对应的推力，能够产生与侧倾率成比例的俯仰率，从而能够使车体的旋转轴稳定化，改善侧倾感受。

并且，根据本发明的一个实施方式，由于产生车体的前方下降的俯仰角，因此具有能够使侧倾率减小的作用。这是因为，在未产生俯仰角的情况下，侧倾率是单纯的侧倾角(相对于水平方向上的行进方向的轴所成的角)的微分值，与此相对，在产生俯仰角的情况下，侧倾率的值是用侧倾角的微分值减去因横摆角速度(铅直方向上的角速度)发生倾斜而产生的角速度而得到的差值，是相互抵消的关系，因此侧倾率减小。近似地，通过以下计算式来求出侧倾率。(侧倾率)＝(侧倾角的微分值)-(横摆角速度)×(俯仰角)

另外，在上述各实施方式中，使用侧倾角、侧倾率、俯仰率等各值进行运算，但在运算过程中，也可不求出各值而使用近似值、推算值。并且，例如，在判断侧倾角的符号时，也可以使用仅符号与侧倾角同样变化的其他值。并且，也可不进行运算而使用图谱。

在上述实施方式中，已示出了对侧倾的控制，但在将本发明实际应用时，也可与天棚阻尼(スカイフツク)控制等脉冲振动(バウンシング)控制组合使用。此情况下，例如，将来自脉冲振动控制的目标阻尼力与本发明的目标阻尼力平均化，根据转向角，在转向角较小时，优选使用来自脉冲振动控制的目标阻尼力，在转向角较大时，优先使用本发明的控制。

并且，在上述实施方式中，已示出了通过侧倾状态检测机构来检测侧倾率的示例，但并不限定于此，也可检测侧倾角或侧倾角速度变化率，并且，利用俯仰率来表示俯仰状态或目标俯仰状态，但并不限于此，也可利用俯仰角或俯仰率变化率等来表示。

如上所述，根据本发明的实施方式，由于使俯仰与侧倾动作理想地结合，因此能够改善行驶期间的驾驶员驾驶感受。

虽然以上只对本发明的一些示范性实施例进行了详细描述，但本领域技术人员应该容易理解的是，在实质上不脱离本发明的新颖性教导和优点的前提下可以对示范性实施例进行各种修改。因而，所有这样的修改都旨在被包括在本发明的范围内。本发明要求在2010年7月29日向日本专利局提出的2010-170247号专利的优先权，2010年7月29日向日本专利局提出的2010-170247号专利的说明书、权利要求、附图、摘要以引用的方式整体合并于本发明。

Claims (6)

1.一种车体姿态控制装置，其用于控制车辆的车体姿态，其特征在于，包括：

目标俯仰状态计算机构(16、17、18；50)，其根据所述车体的侧倾状态计算出所述车体的俯仰状态目标值即目标俯仰状态；

俯仰力矩生成机构(19、21、22、23、24、6、9；51、52、53－56、61－64、6、9；19、21、22、72、73、74)，其对所述车体施加俯仰力矩，以使所述车体的俯仰状态接近所述目标俯仰状态；

所述目标俯仰状态计算机构计算出目标俯仰率，以使所述车体的俯冲程度根据所述车体的侧倾率的大小而增大。

2.根据权利要求1所述的车体姿态控制装置，其特征在于，

所述俯仰力矩生成机构包括：

目标俯仰力矩计算机构(51)，其根据所述目标俯仰状态而通过车辆模型计算出目标俯仰力矩；

俯仰力矩生成机构(6、9)，其生成所述俯仰力矩，以使所述车体的俯仰力矩接近所述目标俯仰力矩。

3.根据权利要求1所述的车体姿态控制装置，其特征在于，

进一步包括检测所述车体的俯仰状态的俯仰状态检测机构(11)，

所述俯仰力矩生成机构对所述车体施加俯仰力矩，以使检测出的所述俯仰状态与所述目标俯仰状态的差减小。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车体姿态控制装置，其特征在于，

所述车辆具有至少四个车轮，

所述俯仰力矩生成机构包括分别设置在各所述车轮侧的阻尼特性可调节的阻尼力调节式减振器(6、9)，通过调节所述阻尼特性来调节施加至所述车体的俯仰力矩。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的车体姿态控制装置，其特征在于，

所述车辆具有至少四个车轮，

所述俯仰力矩生成机构包括分别设置在各所述车轮侧的对所述车体与车轮施加上下方向上的力的主动悬架系(74)，通过调节所述上下方向上的力来对所述车体施加俯仰力矩。

6.根据权利要求1所述的车体姿态控制装置，其特征在于，

根据转向角与车速来求出所述车体的侧倾率。