JP2002166717A - 車両運動制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】サスペンションに作用する力を予測し、高速作
動に対応できる制御装置を提供する。 【解決手段】車速、蛇角、等の変数を検出し、これらの
検出量から、サスペンションに作用する力を予測して、
ピッチ、ロール、等の車両運動の作用力に釣り合う操作
力を時間遅れなく、発生させ、車体の振動を防止するよ
うにした。即ち、車体１は、ばね３を介して車輪２に支
持されている。また、ばね３と並列にダンパ４が配置さ
れている。さらに、操作力発生器５で車体１が支持され
ている。ポンプ６の圧力媒体（ガス，油）を制御弁７で
制御し、操作力発生器５に導く。制御弁７は、ディジタ
ルコンピュータ８の出力で制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のサスペンショ
ン制御装置に係り、特に、乗用車に使用するに好適な電
子制御式サスペンション制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のサスペンション制御装置として
は、日経メカニカル（１９８３年１２月５日発行）に開
示されているような、車高を検出して、サスペンション
力を制御するものが公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このもので
は車の急加減速時のような高速動作に対応できない欠点
がある。

【０００４】本発明の目的は、サスペンションに作用す
る力をディジタルコンピュータで予測し、高速動作に際
しても対応できるサスペンション制御装置を提供するに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、車速，舵角，
燃料供給量等の変数を検出し、これらの検出量から、サ
スペンションに作用する力を予測するものである。

【０００６】

【作用】この作用力につり合う操作力を時間遅れなく、
発生させ、車体の振動を防止するようにしたものであ
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明
する。図１において、車体１は、ばね３を介して車輪２
に支持されている。また、ばね３と並列にダンパ４が配
置されている。さらに、操作力発生器５で車体１が支持
されている。ポンプ６の圧力媒体（ガス，油）を制御弁
７で制御し、操作力発生器５に導く。制御弁７は、ディ
ジタルコンピュータ８の出力で制御される。

【０００８】図２は、ディジタルコンピュータ８の動作
フローチャートを示したものである。公知の技術で、車
速Ｖ，舵角δを検出し、これをコンピュータ８に入力
し、最適ピッチ角θを演算する。これを基に、制御弁７
を制御し、操作力発生器５の圧力を高め、最適ピッチ角
θになるように、発生器５を制御する。これにより、車
体１に作用する空力学的抵抗の垂直成分が増し、車輪３
に作用する力が増し、車の旋回性が増す。

【０００９】サスペンションには、ばね３と並列に、測
長器９が設けられている。前サスペンションと後サスペ
ンションの測長器９の信号、ｈ₁，ｈ₂からθが演算され
る。

【００１０】また、最適θを与える発生器５の圧力Ｐ₂
は、車体１の質量，重心Ｇが与えられれば、演算するこ
とができる。これらは、ｈ₁，ｈ₂を測定することによっ
て、予め求めておくことができる。このような演算プロ
セスを付加することによって、Ｐ₂ を予め求めておくこ
とによって、舵角δに対する最適Ｐ₂ を、瞬時に発生す
ることができる。したがって、従来の装置のように、θ
が最適値になるように、閉ループ制御するのに比べ、高
速動作が可能で、舵角δの変化に瞬時に対応することが
できる。

【００１１】図２（ｂ）のフローチャートに示したごと
く、舵角δが０、すなわち直進のとき、あるいは、車速
が零のときのｈ₁，ｈ₂を測定することによって、車体１
の質量，重心Ｇの位置を求めることができる。また、路
面が水平かどうかを判別するため、傾斜センサ１０の信
号がコンピュータ８に入力される。これらのデータによ
り、車の質量，重心Ｇの位置が求められ、これらの値
は、走行中でも、時々刻々に更新され、記憶装置ＲＡＭ
に記憶されている。舵角δが零以外になったら、あらか
じめ、記憶装置ＲＯＭに記憶されている特性値を基に、
最適Ｐ₂ が演算され、車体１に最適な、ピッチ角θを与
える。このピッチ角θを、傾斜センサ１０で検出し、修
正動作を行う。ここで、

【００１２】

【数１】 θ＝ｋ₁(Ｐ₂−Ｐ₁) …（１） の関係があるので、実測のθｍを基に、ｋ₁ を求め、ｋ
₁ を更新することができる。このようにｋ₁ を更新する
ことによって、次の動作が確実になる。このようにし
て、舵角に応じて、空力学的力の垂直方向成分を増すよ
うに、ピッチ角が制御される。

【００１３】図３は本発明の他の実施例を示したもので
ある。車体１は、操作力発生器５を介して、車輪２に支
持されている。車体１にはエンジン１１が搭載されてい
る。ハンドル１３の回転によって、ラック機構１２が動
き、前輪２にすべり角が生じる。ハンドル１３の舵角δ
は、舵角センサ１４で検出される。

【００１４】図４に示したごとく、車速Ｖ，舵角δを、
コンピュータ８に入力することによって図４（ｂ）のフ
ローチャートで示すごとく、正常路面状態の遠心力を求
めることができ、また、各車輪に作用するサスペンショ
ン作用力、並びに、これとつり合う操作力Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ
₃，Ｐ₄が求まる。したがって、制御弁７を制御すること
によって、瞬時に、操作力発生器５に、最適な操作力を
与えることができ、旋回時のロール角の変動を防止する
ことができる。従来、ロール角を閉ループ制御する場合
に比べ、応答性が高い。このようにして、遠心力による
車のロール運動を防止することができる。

【００１５】操作力Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄の最適値は、車
体１の質量、図２（ｂ）のフローチャートで求めた重心
Ｇの位置、路面の傾きからあらかじめ求められる。これ
らは、前述した図４（ｂ）の方法で、求めることができ
る。

【００１６】図５は、本発明の他の実施例を示したもの
である。ブレーキペダル１５をふみ込むと、油圧シリン
ダ１６の圧力が高まり、配管１７を介して、圧力が、各
車輪２のブレーキ装置に伝達される。車体１には、レー
ダドプラー型の対地速度計１８が設けられている。これ
と車輪２の回転から、車輪２のすべりが測定される。

【００１７】図６に示したように、すべりと車速をコン
ピュータ８に入力し、すべりが大きい場合は、車両に作
用する空力学的力の垂直下向き成分が増すようにピッチ
角θを増し、車輪２の荷重を増し、すべりを低減するこ
とができる。また、最適なブレーキ圧になるように、制
御弁１９を制御することができる。図５の配管１７の一
部に圧力センサ２０を取付けることによって、ブレーキ
ふみ力を測定することができる。

【００１８】図６に示したように、車速，ブレーキふみ
力をコンピュータ８に入力し、車体１の減速度を求め、
車体１の慣性力を演算する。これを基に、サスペンショ
ンの作用力を求め、これにつり合う、操作力Ｐ₁，Ｐ₂，
Ｐ₃，Ｐ₄を求める。これを操作力発生器５に与えること
によって、ピッチ角θを制御することができる。

【００１９】また、公知の車間レーダの信号に応じて、
ブレーキふみ力を制御し、車間を制御する際も、上記の
手法で、図６（ｂ）のごとくピッチ角θを自動的に制御
することができる。

【００２０】以上、サスペンション作用力を、操作力発
生器５の圧力でつり合わせる手段を開示したが、ダンパ
４のオリフィス径，油圧，油量を変化しても、同じ様に
制御することができる。また、ソレノイド等の電磁力で
も、制御することが可能である。

【００２１】いま、ばね３のばね定数をＫとすると、測
長器９の信号ｈ₁，ｈ₂，ｈ₃，ｈ₄（四輪の場合）と車の
重量Ｗの関係は、

【００２２】

【数２】 Ｗ＝Ｋ(ｈ₁＋ｈ₂＋ｈ₃＋ｈ₄) …（２） となる。Ｋは車固有の値で、あらかじめ記憶装置ＲＯＭ
に記憶されており、ｈ₁＋ｈ₂，ｈ₃，ｈ₄ の情報をコン
ピュータ８に入力することによって、Ｗを求めることが
できる。

【００２３】また、操作力発生器５の操作力ｐ₁，ｐ₂，
ｐ₃，ｐ₄に対して、

【００２４】

【数３】

【００２５】のごとく、ｐ₁，ｐ₂，ｐ₃，ｐ₄を測定する
ことによっても、Ｗを求めることができる。

【００２６】一般に、ばね３の下の質量は、タイヤ等で
あり、車が定まれば一定である。これに対して、ばね３
の上の質量は乗員の数等によって変化するが、走行中
は、ほぼ一定である。したがって、乗員の乗車，荷物の
つみ荷が完了した時点で、Ｗを測定するだけでよい。

【００２７】重心Ｇの前後方向の位置は、前輪，後輪の
間の距離をＺ、前輪と重心Ｇの間の水平方向の距離をｘ
とすると、

【００２８】

【数４】 Ｗ₁・ｘ＝Ｗ₃(Ｚ−ｘ) …（４） ここに、Ｗ₁ ：前輪に作用する重力 Ｗ₂ ：後輪に作用する重力 となる。また、それぞれの測長器の信号をｈ₁，ｈ₃とす
ると、

【００２９】

【数５】 Ｋｈ₁ｘ＝Ｋｈ₃・(Ｚ−ｘ) …（５） となり、

【００３０】

【数６】

【００３１】が成立する。Ｚは、あらかじめ与えられて
いるので、ｈ₁，ｈ₃を測定することによって、ｘ、すな
わち、重心Ｇの位置を求めることができる。左右の方向
の重心Ｇの位置も同様な方法で求めることができる。

【００３２】図７において、３１はステアリングナック
ル、３２はステアリングナックルアーム、３３はステア
リングタイロッドである。３４はかじ取歯車箱、３５は
かじ取元アーム、３６はドラッグリンクである。３７
は、キングピンである。車輪３８は、図８に示したごと
く、軸受４０を介して、ステアリングナックル３１に取
り付けられる。独立懸架方式のときは図９に示すごとく
揺動腕４２により、ナックル３１をフレーム４１に支え
る。図７において、前輪の旋回中心点Ｏが後輪軸になる
ように配置されている。

【００３３】図１０において、キングピン３７の中心線
ｂの延長が、路面４３と交わる点と車輪３８の接地点が
離れると、車輪が向きを変えようとするとき、モーメン
トが働く。このモーメントは図７のかじ取歯車箱３４の
近くに取付けられたトルクセンサ３４ｂで測定される。
このモーメントを小さくするため、キングピンの角αを
大きくする。しかし、αが大きいと、かじを切ったと
き、自動車の重心を押し上げることになるので、かじが
重くなる。これを回避するため、車輪３８をβだけ外側
に傾ける。βをキャンバと称する。図１１（ｂ）のフロ
ーチャートを用いて、このキングピンの角α，キャンバ
角βの変化１を、トルクセンサ３４ｂの出力で把握でき
る。

【００３４】このキャンバによって、車輪３８は外側で
接地することになり、図１１に示したような円錐面でこ
ろがり、外側に向きをかえようとする。これを回避する
ため、一般にはトーインが設けられている（２つの前車
輪を内向きにおく）。

【００３５】図７に示すように、ステアリングナックル
３１にはストレンゲーン３１ｂ，３１ｃが取り付けら
れ、左右の車輪のモーメントを測定する。これにより、
トーインの変化を把握することができる。

【００３６】また、図１２に示したごとく、キングピン
を後方にγ（キャスタ）だけ傾けて、車輪の安定性を維
持する。

【００３７】独立懸架式では、ばねのたわみによって、
左右輪が独立に作用する。タイロッド３３が一本の棒で
あると、トーインが変化するので、タイロッド３３に関
節が設けられる。

【００３８】車が旋回しているときは、外側に遠心力が
作用する。この遠心力Ｆは

【００３９】

【数７】

【００４０】ここに、Ｗ：車の重量， γ：回転半径 ｇ：重力の加速度，ω：角速度 となる。これに打ち勝つため、路面に対し車輪がすべ
り、コーナリング力が発生する。コーナリング力によっ
て、車の遠心力がささえられ、車は旋回する。

【００４１】車が旋回する場合、図１３に示したごと、
車の進行方向（Ｖの矢印の方向）と車輪５１の回転方向
（ωの矢印の方向）とが異なり、車輪５１のすべりによ
って、コーナリング力Ｆが発生する。図１５に示したご
とく、タイヤはＣ₂ で接地するが、車は矢印Ｖの方向に
進んでいるので、Ｃ₂ 部分はＣ₁ ではなく、Ｃの方に移
動し、タイヤはＦの方にひっぱられる。Ｆはすべり率の
関数で、荷重ＷとＦとの間には、

【００４２】

【数８】 Ｆ＝μＷ …（８） ここに、μ：トラクション係数 が成立する。また、μは、すべり率に対して図１４のご
とく変化する。さらに、すべり速度はωsinθ となる。
コーナリング力は、（７）式からわかるように、荷重に
比例する。

【００４３】図１５に示したごとく、コーナリング力の
着力点Ｃは、車輪中心Ｃ₁ の後方にあり、復元トルクが
発生する。コーナリング力は、タイヤの形式，構造，荷
重，内圧でかなり変化するが、走行速度には、あまり高
速でなければ影響されない。

【００４４】加速度センサによって、すべりを検出し、
すべりが増大したときは、図１に示した手段で、ピッチ
角を増し、空力学抵抗の垂直成分を増し、車輪３に作用
する荷重を増大させ、車の横すべりを防止する。

【００４５】車の進行方向の速度と、横方向の加速度を
測定することによって、（７）式の角度ωと回転半径γ
が求まり、（７）式からＦを演算することができる。

【００４６】次に、図１４の関係を用いて、トラクショ
ン係数μを求めることができる。ここで、すべり率は図
１３に示したごとく、車輪の車の進行方向に対する傾き
角θと角速度ωの値から求められる。このトラクション
係数μを演算すれば、（８）式を用いて、最大のコーナ
リング力Ｆを求めることができる。

【００４７】このコーナリング力Ｆは、最大許容旋回速
度を支配するので、この許容旋回速度を越えたときは、
警報を発し、運転者に知られる。これによって、車の横
すべりを未然に防ぐことができる。

【００４８】図１５（ｂ）のフローチャートにおいて、
車速が、許容最大旋回速度Ｖ_max を越えるときは、エン
ジン１１のスロットルバルブを閉じて、車速を低下させ
る。これにより、前輪に作用する荷重も増し、コーナリ
ング力を確保することができる。車の横すべりが防止さ
れ、安定した車両運動が可能になる。

【００４９】図１６において、車輪６１は、駆動軸６２
に取付けられる。この場合、車輪軸管５にばね６６を取
付け、フレーム６４を支持する。

【００５０】図１７は独立懸架方式の場合で、アーム６
８を介して、車輪６２を取付ける。図１６の場合に比
べ、ばね下重量が小さくなり、ばねをやわらかくするこ
とができる。ばねと並列に、ダンパ６９が配置され、振
動エネルギを吸収する。車が旋回したときは、外側のば
ねに多くの荷重がかかるので、車体が外側に傾く傾斜が
大きくなる。

【００５１】図１では、測長器９によって、車体１の高
さを測定したが、図１７のような場合は、アーム６８と
フレーム６４の間の角度を測定して、車体の高さを測定
することができる。

【００５２】図１７（ｂ）において、車軸６２はアーム
６８を介して、フレーム６４に取り付けられている。ダ
ンパ６９には、チェックバルブ６９１，オリフィス６９
２が取付けられている。オリフィス６９２の開口面積を
変えることによって、ダンピング特性を制御することが
できる。

【００５３】超音波位置センサ６９３がフレーム６４に
取付けられ、フレーム６４の対地高さを測定する。

【００５４】これらの構造で、フレーム６４のばね上質
量は、重心を通る慣性主軸まわりに、ピッチング，ロー
リング，ヨーイング振動を行う。図１８（ａ）はピッチ
ング、図１９（ｂ）はローリングである。さらに、図１
８の（ｃ）の上下振動、すなわちバウンシング振動が加
わる。

【００５５】ばね下質量に関しても、図１９に示したご
とく、上下振動（ａ），ワインドアップ（ｂ），地だん
だ振動（ｃ）等を生じる。

【００５６】ピッチング，ローリング，バウンジング
は、図１７（ｂ）のオリフィス６９２の開口面積で、ダ
ンピング特性を制御することによって低減することがで
きる。

【００５７】図１９の上下振動，ワインドアップ，地だ
んだ振動は、ダンパ，ばねを介して、フレーム，車体に
力を及ぼす。これも、ダンピング特性を制御することに
よって低減される。

【００５８】車が旋回する際には、車の進行方向軸まわ
りの回転（ロール）と、重心垂直軸まわりの回転（ヨ
ー）が発生する。

【００５９】車輪の最大回転半径Ｒは、車間距離ｌと、
かじ取り角Ｓ₂ によって定まる。ｌ＝２ｍ，Ｓ₂＝６°
のときは、Ｒ＝ｌ／sinＳ₂＝２／０.１＝２０ｍ とな
る。

【００６０】Ｓ₂＝２０°のときは、Ｒ＝５.９ｍとな
る。

【００６１】図２０において、ハンドル７１には、舵角
センサ７２が取り付けられている。ハンドル７１は、歯
車７３，リンク７４，アーム７５に介して、車輪７６に
接続されている。車輪７７は、ロッド７８を介して、車
輪７６に接続されている。ハンドル７１を回動すると、
車輪７６，７７が時計方向，反時計方向に回動するよう
になっている。ロッド７８には、油圧ピストン７９が取
り付けられており、油圧ピストン７９は弁８０，８１で
制御される。油圧はポンプ８２から供給される。弁８
０，８１はディジタルコンピュータ８３で制御される。
後車輪８４，８５は、ロッド８６を介して連結され、ロ
ッド８６には油圧ピストン８７が取り付けられている。
油圧ピストン８７は、弁８８，８９を介して、コンピュ
ータ８３で制御される。

【００６２】図２０において、油圧ピストン８７を中立
位置に保持すると、前輪８６，８７のみが操舵される。
一般に、全輪操舵の場合には、車速に応じて、舵角比を
図２１に示したように変化した方が操安性が向上する。
ここで、舵角比は、後輪の舵角／前輪の舵角で、負の記
号は、舵角が反対方向になることを示している。

【００６３】車速が高い領域では、図２１に示したよう
に、後輪の舵角を、前輪の１／２程度に設定することに
より、比例制御に近付き、操縦しやすくなる。低車速で
は、舵角比を負、すなわち、後輪を前輪と反対方向に回
動することにより旋回性が高まる。

【００６４】ここで、車重が増大した場合は、遠心力に
つり合うため、コーナリング力を増す必要がある。この
ため、図２１のＷ＝Ｗ₀＋ΔＷ 曲線のごとく、舵角比を
変化させる。

【００６５】コンピュータ８３に、車重に関する情報を
入力する図２２に示したごとく、車体９０を支持するば
ね９１，９２と並列に、変位計（ポテンショメータ）９
３，９４を取り付ける。図２２（ｂ）のフローチャート
変位計９３，９４で、ばね９１，９２の変位ｈ₁，ｈ₂を
測定することによって、それぞれの荷重を測定すること
ができ、このデータをコンピュータ８３によって、車
重，重心の位置を求めることができる。

【００６６】次に、コンピュータ８３に、あらかじめ記
憶されているデータ（図２１）を基に、車速に対する最
適舵角比を求める。一方、車体９０に取り付けられてい
る対地速度計９５の速度信号，舵角センサ７２の信号
を、コンピュータ８３に入力し、これらのデータを基
に、後輪８４，８５の最適舵角を求め、弁８８，８９を
制御して、油圧ピストン８７を動かし、後輪８４，８５
を自動操舵する。これにより、車重，重心の位置が変化
しても、操安性が低下することはない。

【００６７】車の質量は、車の前後加速度を測定しても
求めることができる。図３のエンジン１１のスロットル
バルブ開度を検出し、これを基に、エンジンのトルクＴ
_e を演算する。一方、前後加速度α_l を検出する。これ
により、

【００６８】

【数９】

【００６９】ここに、ｋ₅ ：比例定数 （９）式によって、車の重量Ｗ，あるいは質量Ｗ／ｇを
求めることができる。

【００７０】図２２において、車体９０には、横加速度
センサ９６，ヨー角センサ（ジャイロ）９７が取り付け
られている。舵角センサ７２の信号に対する横加速度セ
ンサ９６，ヨー角センサ９７の出力信号を測定すること
によって、車輪７６，７７，８４，８５のコーナリング
力の標準値からの偏差を把握することができる。車輪７
６，７７，８４，８５のタイヤが摩耗したり、路面が氷
結したりして、コーナリング力が小さくなった場合は、
舵角に対するヨー角，加速度の変化が大幅に異なる。

【００７１】この場合、コンピュータ８３は、図２３に
示した動作を行う。ステップ９８で、バンドル舵角を舵
角センサ７２で測定する。ステップ９９で、ハンドル舵
角と車速から、ゲイン調整器によって、最適舵角が求め
られる。このゲイン調整器には、前述のコーナリング力
の変化も入力されており、これらを考慮して、最適舵角
を求める。ステップ１００で、ステアリングモータ（図
２０の油圧ピストン７９，８７）を制御し、車輪７６，
７７，８４，８５に、最適舵角を与える。また、ステッ
プ１０１で車速制御器１０１，ロールピッチ角の制御器
１０２を制御し、車の横転を防止すると共に、車体９０
の振動を防止すること。

【００７２】図２４は、タイヤのすべり率と、接地長さ
ｘの関係を示したものである。タイヤの荷重Ｐが増大す
ると、接地長さｘが増大する。いま、すべり率が小さい
ときは、タイヤの弾性領域で、トラクション力Ｔはひず
みεに比例する。すべり率がＢ点を越えると、接地面の
一部がすべるようになる。すべり率が小さい場合は、ｘ
が大きいところまでεが小さい。荷重Ｐをますと、同じ
Ｔに対して、すべりが小さくなる。

【００７３】このような特性のタイヤのトラクション係
数μは、図２５のようになる。タイヤと路面の摩擦が異
なると、図２５のＴ₁，Ｔ₂で示したごとく、車輪ごとの
トラクション力が異なってくる。

【００７４】車輪の進行方向のすべりは、車輪の回転セ
ンサと加速度センサを用いて検出する。回転センサの信
号をω_R とすると、周速はω_R・γ になる。これに対
し、加速度センサの信号をα_R とすると、車速はＶ＝∫
α_R・ｄｔ となる。すべり量は、ω_R・γ−Ｖ で求めら
れる。タイヤが空転するとＶ＝０になる。重心に対し
て、ヨー運動するとき、ヨー角，速度をω_Z とすると、
左右の車輪のところの車速は、比例定数をｋ_Zとする
と、Ｖ±ｋ_Z・ω_Z となる。したがって、これを用い
て、それぞれの車輪のすべり率を求めることができる。
重心、及び重心から離れた位置に、２個の加速度センサ
を取り付け、ヨー角速度を求めることができる。

【００７５】すなわち、重心点の加速度をα_R1、離れた
位置の加速度をα_R2とすると、

【００７６】

【数１０】

【００７７】となる。ここに、ｋ_Z2は比例定数である。

【００７８】図２６に示したごとく、各車輪のすべり率
を検出し、コンピュータ８３に入力し、各車輪のトラク
ション力を独立に制御することができる。自動車のエン
ジンの出力に対する各車輪のすべり率を検出する。すべ
り率が限界値に達したら、当該車輪へのトラクション力
の増大を停止する。図２７は、トラクション力制御手段
の一例を示したものである。

【００７９】入力軸１３３は、遊星歯車１３４に接続さ
れ、リング歯車１３５が出力軸137，サン歯車１３６が
出力軸１３８に接続されている。ここで、入力軸１３３
はエンジンに、出力軸３７は、車輪７６，出力軸１３８
は、車輪７７に接続されている。いま、ブレーキ１３９
が完全に開放しているときは、出力軸１３７，１３８の
伝達トルクの比は一定である。回転数差だけ、遊星歯車
１３４が回動する。ブレーキ１３９を作動させると、出
力軸１３７，１３８の伝達トルクに差が生じ、車輪７
６，７７のトラクション力を任意に設定する。

【００８０】このように、車輪７６，７７のトラクショ
ン力Ｔ₁，Ｔ₂を独立に制御した場合、図２８（ａ）に示
したごとく重心Ｇに対する旋回モーメントが発生するの
で、車が直進できなくなる。これを回避するため、図２
８（ｂ）に示したごとく舵角を与えて、直進を維持する
ことができる。

【００８１】図２９に示したごとく、舵角，車速から、
コンピュータが最適な、各車輪の舵角，回転数，トラク
ション力を求め、それぞれ、図２７のトラクション力制
御手段等を制御し、車輪のすべり、車両の余分な旋回を
回避し、安定走行を可能にする。

【００８２】図３０は、横軸に、車線乗り移り時の偏差
ｌ、縦軸に感度Ｇをとって、操舵の安定領域を示したも
のである。偏差ｌをとって、操舵の安定領域を示したも
のである。偏差ｌに対して、Ｇを大きくすると、不安定
になる。また、ｌが小さい、すなわち、運転者の注視距
離が小さい場合も、操舵が不安定になる。

【００８３】図２３のゲイン調整器９９には、この曲線
が記憶されており、この曲線の安定域にゲインが設定さ
れる。

【００８４】図１５（ｂ）のフローチャートにおいて、
エンジンのスロットルバルブを強制的に閉じるようにし
たが、その実施例を以下に示す。

【００８５】図３１において、絞り弁２０１は、ばね２
０２によって、閉じ側に引っ張られている。アクセルペ
ダル２０３をふみ込むと、ワイヤ４が右方に動き、絞り
弁２０１を開かれる。このとき、ワイヤ２０４の途中
に、ラック−ピニオン機構２０６を設け、これをモータ
２０５で動かすと、ペダル２０３と、絞り弁２０１の開
度の相対位置を制御することができるが、ワイヤ２０４
の動きにつれて、ラック−ピニオン機構、すわわち相対
位置制御機構２０６，モータ２０５も動き、慣性力が作
用し信頼性が低くなることがわかった。

【００８６】これを回避するため、本発明では、モータ
２０５、及び位置制御機構２０６を、絞り弁２０１の軸
２０８と同心に設けたものである。

【００８７】図３２において、軸２０８は軸受２０９，
２１０を介して、絞り弁２０２の組立体２１１に取り付
けられている。軸２１８の一端に、ばね２１２が、フラ
ンジ２１３と、組立体２１１の間に、はられている。さ
らに、軸２０８の一端には、図３３に示したように筒２
１４が取り付けられている。筒２１４の外側に筒215が
すべり可能なように取り付けられ、筒２１５には、ワイ
ヤ２０４が接続されている。ワイヤ２０４がアクセルペ
ダル２０３によって引っぱられると、筒２１５が軸２０
８を同心に回動する。筒２１４には、オリフィス２１８
が、筒２１５には、オリフィス２１９が設けられてい
る。オリフィス２１８には、ローラ２１６、オリフィス
２１９にはローラ２１７が設けられ、ローラ２１６，ロ
ーラ２１７は、軸２２０の上を回動するようになってい
る。軸２２０は、軸２２１によって、軸２０８の方向の
位置を変化できるよう、オリフィス２１８，２１９は、
図３２に示したように、ななめに長く開口している。モ
ータ２０５によって、軸２２１が軸２０８の軸方向に動
き、軸２２０の位置が変化すると、筒２１４と筒２１５
の相対位置が変化する。軸２２０と軸２２１のまわりを
自在に回動することができる。

【００８８】図３３において、軸２２０を絞り弁２０２
の方向に近付けると、筒２１４が絞り弁２０１を閉じる
ように動作し、軸２２０を絞り弁からはなすと、絞り弁
201を開くように動作する。図３４において、軸２２０
を中間の位置に設定した場合のアクセルペダル２０３の
ふみ込み量と絞り弁２０１の開度の関係を曲線ａとする
と、モータ２０５によって、軸２２０を動かすことによ
って、曲線ｂ，ｃの範囲で、絞り弁２０１の開度を制御
することができる。モータ２０５が固着しても、絞り弁
２０１は、Ａ〜Ｂ、あるいは、Ｃ〜Ｄの範囲で動かすこ
とができるので、運転には、不具合が生じない。アクセ
ルペダル２０３をよりふみ込むと、Ｄ₂に達するので、
絞り弁２０１を全開することができる。また、Ｃで固着
した場合も、アクセルペダル２０３を完全に戻すとＡ₂
点に達するので、機関はアイドル状態を維持することが
できる。ｂで固着した場合は、図３５（ａ）に示したご
とく、アクセルペダル２０３が低い位置でアイドル状態
になり、Ｃで固着した場合は、図５（ｂ）のごとく、ア
クセルペダル２０３が高い位置でアイドル状態に達す
る。軸２０８には、ストッパが設けられており、図３４
のＣの開度は、最小限確保できるようになっている。

【００８９】補機の負荷，機関の摩擦動力の変動に対し
ては、モータ５によって、軸２２０を動かし、最適な出
力になるように、絞り弁２０１の開度が制御される。筒
225に、ストッパ２２１に設けられている。ストッパ２
２１が、ピン２２２で固定され、極端な筒２２５の回動
を防止している。

【００９０】図３６において、エンジン３０１の絞り弁
３０２をモータ３０３で電気的に制御する場合、表１に
示した動作を行うことができる。動作タイミングを表１
に示した。

【００９１】

【表１】

【００９２】Ｎo.１，Ｎo.２は、加減速時に絞り弁３０
２を制御し、しゃくり防止，フィーリング向上を図るも
のである。Ｎo.３は定速時に絞り弁を動かし、車の速度
制御を行うもの、Ｎo.４は発進時の絞り弁３０２を制御
し、発進時のすべりを制御するもの、Ｎo.５は、アイド
ル時の回転数を制御するものである。

【００９３】車両運動制御システムは高度に電子化され
ているので、故障に対する診断機能も高度化されてい
る。以下、診断の実施例を呈示した。

【００９４】自動車５０１が故障した場合、例えば、図
３７のエンジンが停止した場合、燃料が多すぎて失火し
たか、少なすぎて失火したかは、排ガスセンサ５０８に
よって知ることができ、この情報が搭載用コンピュータ
５０２に記憶されている。

【００９５】運転者は、ここで、固定基地を呼び出し、
指令によって、搭載用コンピュータ５０２の情報を、固
定基地のコンピュータに送る。この動作が終了すると、
故障の原因を固定基地の診断用コンピュータが判断し、
搭載用コンピュータに、適正な処理に関する情報を送
り、移動体のパネル５０４に表示する。これにより、運
転者は故障に際して適正な処理を実施することができ
る。燃料が多すぎて失火した場合は、燃料噴射弁のノズ
ル部のごみを除去し、噴射弁の開きっぱなしを防止する
等の処理をとることができる。

【００９６】このように、搭載用コンピュータでは困難
な適正な処理が可能になるので、移動体の診断機能が大
幅に向上する。

【００９７】移動体、すなわち車両は、それ自身の識別
番号５０５を有する。これにより、診断用コンピュータ
５０２は、車種，エンジン型式を識別し、それぞれに見
合った適正な処理の指令を出す。

【００９８】情報の伝送は、自動車電話５０６，５０７
を利用することができる。５０６は送信器、５０７は受
信器である。

【００９９】本発明は、サスペンション，ステアリン
グ，トラクション，ブレーキを協調的に制御できるの
で、車両の運動の制御性が大幅に向上する。

【０１００】図３８は、加速度センサの概略図である。
本図において、加速度センサ５０１は、端部に鋼球５０
２を有するバネ５０３が可変抵抗５０４を設けた円筒容
器５０５の内部の一端に固定されている。バネ５０３の
固定端は抵抗Ｒを介して負電極端子５０６ａ及び出力端
子５０１ａに接続されている。また、可変抵抗504の一
端に正電極端子５０６ｂが接続されている。

【０１０１】図３９は、各種センサ取付け図の概略を示
す。自動車５１１の重心部に加速度センサ（１）５１２
を取り付け、上記重心からｒ離れた位置に加速度センサ
(２)５１３を設ける。さらに、駆動車輪の１つの回転セ
ンサ５１４が設けられており、上記３つのセンサはコン
トロールユニット５１５に入力され、各車輪のトラクシ
ョンをコントロールする。

【０１０２】図４０は、進行方向すべり演算フローチャ
ートである。まず、車輪の回転センサから角速度ω_R を
リードし、加速度センサ（１）から車体の加速度α_R1を
リードする。そして、それぞれの信号から、車輪の回転
速度ω_R・ｒ，車速∫α_R1・ｄｔを演算し、すべりＳ₁＝
ω_R・ｒ−∫α_R1・ｄｔを演算して、トランクション制
御のため、出力する。

【０１０３】図４１は、ヨー運動時のすべり演算のフロ
ーチャートである。まず、２つの加速度センサから
α_R1，α_R2をリードする。そして、ヨー角速度ω_Z＝ｋ
_Z2・∫(α_R1−α_R2)ｄｔ を演算し、左右の車輪の車速
を∫α_R1ｄｔ±ｋ_Z・ω_Zにより求め、トラクション制御
のため出力する。

【０１０４】図４２は、信号処理のタイムチャートであ
る。クロックφで駆動しているマイクロプロセッサにお
いて、時間ΔＴ毎に、回転センサの信号ω_R 、加速度セ
ンサ（１），（２）の信号、α_R1，α_R2を図のようなタ
イミングで入力する。そして、すべりＳ₁ 及びＳ₂ を演
算して、各々、Ｓ₁ 出力、Ｓ₂ 出力でトラクション制御
に用いる信号として、トラクション制御演算手段に出力
される。

【０１０５】

【発明の効果】本発明によれば、車体の振動を効果的に
抑制することが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】サスペンション制御の構成。

【図２】動作のフローチャート。

【図３】ステアリング制御の構成。

【図４】動作のフローチャート。

【図５】ブレーキ制御の構成。

【図６】動作のフローチャート。

【図７】ステアリングの機構図。

【図８】ステアリングの機構図。

【図９】ステアリングの機構図。

【図１０】ステアリングの機構図。

【図１１】（ａ）はステアリングの機構図、（ｂ）は動
作の説明図。

【図１２】動作の説明図。

【図１３】動作の説明図。

【図１４】動作の説明図。

【図１５】動作の説明図。

【図１６】サスペンションの機構図。

【図１７】サスペンションの機構図。

【図１８】車の振動の説明図。

【図１９】車の振動の説明図。

【図２０】４輪操舵制御の構成図。

【図２１】動作の説明図。

【図２２】動作の説明図。

【図２３】動作の説明図。

【図２４】動作の説明図。

【図２５】動作の説明図。

【図２６】動作の説明図。

【図２７】動作の説明図。

【図２８】動作の説明図。

【図２９】動作の説明図。

【図３０】動作の説明図。

【図３１】スロットル制御の構成図。

【図３２】スロットル制御の構成図。

【図３３】スロットル制御の構成図。

【図３４】動作説明図。

【図３５】動作説明図。

【図３６】動作説明図。

【図３７】診断の構成図。

【図３８】加速センサの構成図。

【図３９】取付位置を示す図。

【図４０】動作説明図。

【図４１】動作説明図。

【図４２】動作説明図。

【符号の説明】

１…車体、２…車輪、３…ディジタルコンピュータ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年９月２０日（２００１．９．２
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ６２Ｄ 101:00 Ｂ６２Ｄ 101:00 113:00 113:00 (72)発明者 紀村 博史 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 西村 豊 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3D001 AA03 AA04 AA12 DA17 EA07 EA08 EA13 EA22 EA24 EA36 EB08 EB12 3D032 DA02 DA23 DA36 DA93 FF03 3D034 CA03 CC02 CC09 CE06 CE13 3D046 BB21 CC02 EE01 GG02 GG09 HH08 HH16 HH21 HH24 HH26 HH28 HH36 3G093 BA23 CB09 DB00 DB02 DB05 DB17

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】舵角に応じて車両に作用する空力学的力の
   下向きの垂直成分が増すようにピッチ角を制御すること
   を特徴とする車両運動制御システム。
2. 【請求項２】舵角に応じて、ロール運動を防止するよう
   にロール角を制御することを特徴とする車両運動制御シ
   ステム。
3. 【請求項３】サスペンションの操作力あるいは測長器の
   信号から、車両の重量，重心を求め、これを基に車両に
   作用する力を求め、車両の作用力に応じて、操作力を制
   御することを特徴とする車両運動制御システム。
4. 【請求項４】車輪のすべりに応じ、車両に作用する空力
   学的力の下向き垂直成分が増すように、ピッチ角を制御
   することを特徴とする車両運動制御システム。
5. 【請求項５】車輪のステアリングナックルに作用するモ
   ーメントから、キングピンの角，キャンバ角，トーイン
   の角を演算する機能を具備した車両運動制御システム。
6. 【請求項６】車の横方向の加速度からコーナリング力，
   トラクション係数を演算し、許容最大旋回速度を求め、
   車速がこの速度を超えたときは、自動的に、車速を減じ
   るようにしたことを特徴とする車両運動制御システム。
7. 【請求項７】車の重量によって、４輪操舵の車速〜舵角
   比曲線を修正する機能を具備したことを特徴とする車両
   運動制御システム。
8. 【請求項８】ハンドル舵角をゲイン調整器に入力し、調
   整器の出力でステアリングモータを制御する際、コーナ
   リング力の変化を考慮して、最適舵角を与える機能を具
   備したことを特徴とする車両運動制御システム。
9. 【請求項９】２個の加速度センサの出力から、各車輪の
   すべりを検出する機能を具備したことを特徴とする車両
   運動制御システム。
10. 【請求項１０】ハンドル舵角，車速から、各車輪の舵
    角，回転数，トラクション力を求め、トラクション力制
    御手段で車輪のすべり、車両の余分な旋回を回避したこ
    とを特徴とする車両運動制御システム。