JP2005263075A - ロール制御に最適な装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 正確な実横加速度を検出できないことによる車体に生じるロールを増長することを防止することであり、また、他の目的は、車両のロール制御における制御性能の向上することである。
【解決手段】 車体の任意の複数箇所における車体の横加速度を検出する複数の検出手段２１，２２と、上記複数の検出手段２１，２２の検出結果から車体に遠心力により作用する実横加速度ＧＬとロール角加速度φとを分離演算する演算手段Ｃｕとを具備してなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のロール制御における制御性能の向上を図る装置および方法に関する。

この種車両のロール制御を行う装置にあっては、車体に横加速度センサ、車速センサ、操舵角センサを設け、このセンサから出力された横加速度に重み付けを行ったり補正したりしてロールを抑制する制御を行っていた（たとえば、特許文献１，２参照）。
特開平９−１２３７２９号公報（第５頁右欄第１４行目から第５頁右欄第３８行目まで，図３） 特開平１１−２６３１１３号公報（第６頁右欄第１８行目から第８頁左欄第４０行目まで，図２）

しかし、従来の装置にあっては、以下の問題点がある。

すなわち、従来の装置にあっては、検出される横加速度に重み付けを行ったり補正したりしているが、遠心力により車体に作用している横加速度（実横加速度）を正確に検出するためには、横加速度センサを車体のロールセンターに取付けなければならないが、上記ロールセンターが車体より下にある場合があることや、ロールセンターの位置が車体のロール角度によって変化することから、現実にロールセンターに横加速度センサを取付けることは困難である。そのため、操舵輪を操舵したときに、横加速度センサが出力する検出値には、車体に生じる実横加速度成分と車体に生じるロールによるロール角加速度成分とが混在しているからである。

そして、横加速度センサが出力する検出値のみを使用して制御を行う場合には、車両が直進時に横風を受ける等の外乱によってヨーイングしたときには車体の実際にロールする方向と横加速度センサが出力する検出値の方向とは横加速度センサの構造上逆になるので、かえってロールを増長してしまう事態を招来する。また、操舵輪を切換操舵したときにも、実横加速度に対してロールの動きに時間遅れが生じるため、上記のように車体の実横加速度の方向と車体のロールする方向とが異なる場合がある。

さらに、上記ロールを増長してしまう事態となった場合には、運転者に違和感を与えると同時に、車体の姿勢を不安定にしてしまうことに繋がりかねない。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、正確な実横加速度を検出できないことによる車体に生じるロールの増長を防止することであり、また、他の目的は、車両のロール制御における制御性能を向上することである。

上記した目的を達成するため、本発明の装置は、車体の任意の複数箇所における車体の横加速度を検出する複数の検出手段と、上記複数の検出手段の検出結果から、車体に遠心力により作用している実横加速度と、ロール角加速度と、を分離演算する演算手段とを具備してなることを特徴とする。

また、本発明の装置は、少なくとも車体のロールセンターから異なる距離をもつ任意の複数箇所における車体の横加速度を検出する複数の検出手段と、上記複数の検出手段の検出結果から、車体に遠心力により作用している実横加速度と、ロール角加速度と、を分離演算する演算手段とを具備してなることを特徴とする。

さらに、本発明の方法は、車体の任意の複数箇所における車体の横加速度を検出するステップと、上記複数箇所の横加速度から、車体に遠心力により作用している実横加速度と、ロール角加速度と、を分離演算する演算ステップとを含み、車体の実横加速度とロール角加速度を算出することを特徴とする。

そして、本発明の方法は、少なくとも車体におけるロールセンターから異なる距離をもつ任意の複数箇所における車体の横加速度を検出するステップと、上記複数箇所の横加速度から、車体に遠心力により作用している実横加速度と、ロール角加速度と、を分離演算する演算ステップとを含み、車体の実横加速度とロール角加速度を算出することを特徴とする。

本発明の装置および方法によれば、検出された横加速度から遠心力により車体に作用する横加速度（以下、「実横加速度」という）をロール角加速度から分離することが可能である。したがって、ロール制御にあたり、実横加速度に基づいて制御することが可能になるのである。

すなわち、従来の装置とは異なり、実横加速度に基づいて制御することが可能となるので、たとえば、車両が直進時に横風を受ける等の外乱によってヨーイングしたときや、操舵輪を切換操舵したときにも、実横加速度に対してロールの動きに時間遅れが生じるため、上記のように車体の実横加速度の方向と車体のロールする方向とが異なる場合など、車体のロールする方向と横加速度センサがそれぞれ検出する横加速度の方向とが逆になる状況となっても、適切な制御が可能となりロールを増長するような制御をしてしまうことはない。すなわち、従来装置では、このような場合、ロール角加速度と検出される横加速度が逆向きとなる、つまり、検出される横加速度は、実横加速度より小さくなるか極端な場合にはその方向が逆向きとなるので、ロールを増長してしまう制御が行われてしまう場合があるが、本実施の形態の装置および方法にあっては、実横加速度に基づいて制御することが可能となるから、適切な制御が可能となりロールを増長してしまう制御が行われることはなくなるのである。すなわち、ロール制御における制御性能を向上させることができ、車両における乗り心地を向上することが可能となる。

したがって、上記ロールを増長してしまう制御が行われることが無いので、運転者に違和感を与える弊害も防止され、車体の姿勢を不安定にしてしまうこともなくなるのである。

また、少なくとも車体におけるロールセンターから異なる距離をもつ任意の複数箇所における車体の横加速度を検出するようにしたので、実際に車体に作用する横加速度を分離演算することができなくなることを防止することができる。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１は、一実施の形態における装置が具現化されたスタビライザ制御装置を示す図である。図２は、一実施の形態の装置における制御ブロック図である。図３は、一実施の形態の装置における検出手段の配置図である。図４は、一実施の形態の装置における演算手段を示す図である。図５は、横加速度センサの取付位置を示す図である。図６は、横加速度センサの取付位置を示す図である。図７は、横加速度センサの取付位置を示す図である。

一実施の形態における装置は、ロール制御装置Ｒに具現化され、以下、このロール制御装置Ｒに基づいて本発明を説明することにする。

このロール制御装置Ｒは、図１に示すように、スタビライザ装置Ｓとスタビライザ装置Ｓを制御する制御装置１９とで構成されている。そして、このスタビライザ装置Ｓの場合、前輪側及び後輪側のアクチュエータ２ｆ，２ｒは、いわゆる、油圧で駆動するロータリ式アクチュエータとして構成され、具体的には、それぞれハウジングと、このハウジング内に２つの圧力室を隔成するロータを備え、上記各圧力室内に作動油を供給するために、ポート１０ｆ，１０ｒ，１１ｆ，１１ｒが穿設してある。

そして、前輪用のスタビライザ１ｆは、トーションバー部分を中央で二つに分割して構成し、この分割した部分の一方を前輪側における油圧ロータリ式のアクチュエータのハウジング側に、また、他方をロータ側に固定して構成してある。同様に、後輪用のスタビライザ１ｒもまた、それをトーションバー部分の中央で二分割し、この分割した部分の一方を後輪側におけるロータリ式のアクチュエータのハウジング側に、また、他方をロータ側に結合することによって構成してある。

このようにして、前輪側におけるアクチュエータ２ｆは、前輪用のスタビライザ１ｒ，１ｆに対する捩り力可変用のアクチュエータとして作用すると共に、後輪側のアクチュエータ２ｒは、後輪用のスタビライザに対する捩り力可変用アクチュエータとしてそれぞれ作用するようにしてある。

上記アクチュエータ２ｆ，２ｒのそれぞれのポート１０ｆ，１０ｒ，１１ｆ，１１ｒは、図１から分かるように、管路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆからなる油圧回路１３を通して油圧ポンプ１４とリザーバ１５とで構成された油圧源１６に通じている。

油圧回路１３の途中には、圧力制御弁１７とノーマル位置で油圧源１６をアンロード状態に保持すると共に、アクチュエータ２ｆ，２ｒのポート１０ｆ，１０ｒ，１１ｆ，１１ｒに向う管路１２ａ，１２ｂをブロック状態に保つフェールセーフ弁１８が直列に配設してある。

上記において、フェールセーフ弁１８は、各種の油圧回路において従来から広く一般に用いられている４ポート２位置で構成された電磁弁であり、管路１２ａおよび管路１２ｃ、管路１２ｂおよび管路１２ｄをそれぞれ連通する連通ポジションと、管路１２ｃと管路１２ｄとを接続して油圧源１６と各アクチュエータ２ｆ，２ｒとの連通を断つ遮断ポジションとを有してなり、断電時には附勢バネで遮断ポジションを採るように設定されている。

また、圧力制御弁１７は、油圧ポンプ側に連通する管路１２ｅに接続される供給ポートＰと、リザーバ側に連通する管路１２ｆに接続される排出ポートＴと、各アクチュエータ２ｆ，２ｒ側に管路１２ｃ，１２ｄを介しておのおの接続される制御ポートＡ，Ｂとを有し、一端側に制御ポートＡの油圧をパイロット圧として導くパイロット通路（付示せず）と付勢バネ（付示せず）とソレノイド（付示せず）を備え、他端側に制御ポートＢの油圧をパイロット圧として導くパイロット通路（付示せず）と付勢バネ（付示せず）とソレノイド（付示せず）を備えた電磁式の圧力圧制御弁である。

この圧力制御弁１７においては、ソレノイド非通電時には、附勢バネによってバルブ中立位置となり、圧油はアンロードとなる。他方、たとえば、図1中左側のソレノイドに電流を印加すると、管路１２ｃにソレノイドの電流量に見合った圧力が生じ、逆に、図1中右側のソレノイドに電流を印加すると、管路１２ｄに電流量に見合った圧力を生じ、すなわち、圧力は各ソレノイドに印加する電流量によって制御される。

そして、上記圧力制御弁１７とフェールセーフ弁１８を制御操作する制御装置１９は、図１に示すように、コントローラ２０と車体に作用する横加速度を検知する検出手段たる横加速度センサ２１，２２と、操舵角を検出する操舵角センサ２３とで構成されている。なお、コントローラ２０は、各センサ２１，２２，２３に接続されるとともに、その出力端を圧力制御弁１７のソレノイドとフェールセーフ弁１８のソレノイドに結び、各横加速度センサ２１，２２の出力する横加速度信号、および操舵角センサ２３が出力する舵角信号を処理し、電流を各ソレノイドに印加して、圧力制御弁１７とフェールセーフ弁１８を切換制御するようにしてある。

また、コントローラ２０は、具体的には、ハードウェアとしては図示しないが、各横加速度センサ２１，２２および操舵角センサ２３が出力する電圧信号に基づいて各スタビライザ１ｆ，１ｒの所定の捩り力を調整すべく、各アクチュエータ２ｆ，２ｒの一方の圧力室へ負荷する圧力を演算し、前記圧力を前記圧力室に負荷するために上記圧力制御弁１７およびフェールセーフ弁１８のソレノイドに必要電流を出力できるものであれば良く、具体的にはたとえば、前記各センサ２１，２２，２３が出力するアナログの電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３１，３２，３３と、低周波及び高周波成分をカットするバンドパスフィルタと、演算装置たるＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインとからなるコンピュータシステムと、ＣＰＵから出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器４６と、圧力制御弁１７およびフェールセーフ弁１８を駆動する駆動回路４７とから構成され、上記圧力の演算に使用される複数の制御利得算出用マップおよび圧力演算処理手順と制御信号出力手順は、プログラムとしてＲＯＭ等の記憶装置に予め格納させておくとする周知なシステムで良い。

なお、上記圧力演算手順は、図２に示す制御ブロック図を実現するようなプログラムとして格納され、具体的には、横加速度センサ２１が出力した横加速度ＧＬａから横加速度センサ２２が出力した横加速度ＧＬｂを減じた値に係数Ｋ１を乗算する乗算部３４と、横加速度ＧＬａに係数Ｋ２を乗算する乗算部３５と、横加速度ＧＬｂに係数Ｋ３を乗算する乗算部３６と、乗算部３５が出力した値と乗算部３６の出力した値を加算する加算部３７と、乗算部３４の出力した値を積分処理する積分部４０とで構成される車体に実際に作用する実横加速度ＧＬとロール角加速度φとに分離する演算を行い、かつ、ロール角加速度φからロール角速度ωを演算する演算手段Ｃｕによる演算ステップと、積分部４０が出力した値に利得Ｋ５を乗算する乗算部４１と、操舵角センサ２３が出力した操舵角を微分処理する微分部４２と、微分部４２が出力した値に利得Ｋ４を乗算する乗算部４３と、加算部３７が出力した値と乗算部４１が出力した値と乗算部４３が出力した値とを加算し加算部４４と、加算部４４が出力した値に利得Ｋ６を乗算する乗算部４５とで構成された圧力演算ステップとで構成されている。

そして、この乗算部４５が出力した値は、最終的に各アクチュエータ２ｆ，２ｒのうち一方の圧力室へ負荷すべき圧力であり、この演算された圧力は制御信号としてＤ／Ａ変換器４６を介して、各ソレノイドを駆動する駆動回路４７に入力され、駆動回路４７により圧力制御弁１７およびフェールセーフ弁１８が制御され、スタビライザ１ｆ，１ｒの捩り力が調整され、このスタビライザ１ｆ，１ｒの捩り力の調整により車両におけるロールが制御される。

なお、利得Ｋ４は、積分部４０の出力結果に対して変化するようにマップ化され、他の利得Ｋ５，Ｋ６もまた、同様に、それぞれ微分部４２、加算部４４の出力結果に対して変化するようにマップ化され、上記したように、ＲＯＭ等の記憶装置に予め格納させてあり、これら各利得Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６については、本ロール制御装置が搭載される車両の特性等に最適となるように設定される。

さらに、駆動回路４７は、乗算部４５の出力に基づいて、圧力制御弁１７およびフェールセーフ弁１８を駆動して、各アクチュエータ２ｆ，２ｒへの圧力供給の死活および供給圧力の調整可能なようになっている。なお、上記演算される圧力は、正負の符号を有しており、アクチュエータ２ｆ，２ｒのどちらの圧力室の圧力を高くするかは符号により決定される。

ここで、横加速度センサ２１，２２は、図３に示すように、車体１００のロールセンターＣからそれぞれ異なる距離をもつ車体１００上の任意の２箇所に設置されており、上記箇所における車体１００の横加速度を検出することができるようになっている。本実施の形態の場合、横加速度センサ２１は、横加速度センサ２２よりも図３中上方に位置するように設置され、かつ、両センサ２１，２２は、車体１００を前後に分割する平面または略平面内に位置するように設置されている。

そして、車体１００に実横加速度ＧＬが作用しつつ車体１００がローリングする場合に、各横加速度センサ２１，２２は、それぞれ設置された箇所における横加速度ＧＬａ，ＧＬｂを検出する。なお、これは方法においては検出ステップとなる。しかし、上記横加速度ＧＬａ，ＧＬｂには、上記実横加速度ＧＬによる成分とローリングによるロールセンターＣを中心として作用するロール角加速度φによる成分が混在しているので、以下、横加速度ＧＬａ，ＧＬｂから実横加速度ＧＬとロール角加速度φとに分離する演算手法について説明する。なお、ロールセンターＣは、ロール軸である。

ロールセンターＣから横加速度センサ２１までの距離、すなわち、横加速度センサ２１の設けられた位置からロールセンターＣへ垂らした垂線の長さをＬａ，ロールセンターＣから図３中上方に垂直方向に引いた仮想線Ｖと上記垂線との交わる角度をθａとし、ロールセンターＣから横加速度センサ２２までの距離、すなわち、横加速度センサ２２の設けられた位置からロールセンターＣへ垂らした垂線の長さをＬｂ，仮想線Ｖと上記垂線との交わる角度をθｂとし、実横加速度ＧＬが図３中右向きの場合を正とし、ロール角加速度φが図３中時計回りの方向の場合を正とすると、 φ＝（ＧＬｂ−ＧＬａ）÷（Ｌａ×ｃｏｓθａ−Ｌｂ×ｃｏｓθｂ）となり、さらに、 ＧＬ＝［Ｌｂ×ｃｏｓθｂ÷（Ｌａ×ｃｏｓθａ−Ｌｂ×ｃｏｓθｂ）］×ＧＬａ＋［Ｌａ×ｃｏｓθａ÷（Ｌａ×ｃｏｓθａ−Ｌｂ×ｃｏｓθｂ）］×ＧＬｂ
となる。

また、演算手段Ｃｕにおける各係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、以下、 Ｋ１＝１÷（Ｌａ×ｃｏｓθａ−Ｌｂ×ｃｏｓθｂ）、 Ｋ２＝Ｌａ×ｃｏｓθａ÷（Ｌａ×ｃｏｓθａ−Ｌｂ×ｃｏｓθｂ）、 Ｋ３＝Ｌｂ×ｃｏｓθｂ÷（Ｌａ×ｃｏｓθａ−Ｌｂ×ｃｏｓθｂ）で定義される。

つまり、図４に示すように、上記２つの横加速度センサ２１，２２の検出する横加速度ＧＬａ，ＧＬｂを演算手段Ｃｕで実横加速度ＧＬとロール角加速度φとに分離演算することができる。

ここで、ロールセンターＣは、左右おのおののサスペンションリンクの瞬間回転中心と車輪の接地点とを結んだ直線の交点となるので、一般にロール角が変化すると、左右のサスペンションリンクの瞬間回転中心が移動するので、ロールセンターＣは、ロールしていないときに比較して、上下左右方向に移動する。

したがって、ロールセンターＣからの上記２つの横加速度センサ２１，２２までの距離、すなわち、長さＬａと長さＬｂは、ロール角が変化することによって変化してしまうこととなる。しかしながら、上記したように、横加速度センサ２１の設置箇所は、横加速度センサ２２の設置箇所より上方にしてあり、長さＬａと長さＬｂにあらかじめ差を設けているから、ロールセンターＣの移動によっても実横加速度ＧＬとロール角加速度φの分離演算が不能となる事はない。

ここで、上述のように各横加速度センサ２１，２２が検出する横加速度ＧＬａ，ＧＬｂには実横加速度ＧＬとロール角加速度φに依存する横加速度が含まれるが、ロール角加速度φに依存する横加速度は長さＬａと長さＬｂとの差が大きくなればなるほど大きくなる。したがって、長さＬａと長さＬｂとの差はある程度大きい方が、ロールセンターＣに移動による影響、つまり長さＬａと長さＬｂが変化して正確な実横加速度ＧＬを得ることができなくなってしまう弊害を防止することができる。

そして、実用制御上、上記弊害を防止するためには、横加速度センサ２１の設置箇所は、横加速度センサ２２の設置箇所より２５０ｍｍ以上上方にするとよい。 すなわち、２５０ｍｍ以上上下方向に差がある場合には、通常の乗用車の場合、演算される実横加速度ＧＬと真実の横加速度との誤差を充分少なくすることができるので、演算された実横加速度ＧＬに基づいてロール制御を行えば、実用上問題のない制御を行うことができる。

また、車両が旋回する場合に生じる真実の横加速度は、車体１００はある程度前後に長さがあるために、車体１００の前後では時間差が生じるので、本実施の形態のように上記横加速度センサ２１，２２を、車体１００を前後に分割する平面または略平面内に位置するように設置するのが好ましい。

具体的には、横加速度センサ２１，２２の取付位置については、図５から図７に示すように、車両におけるエンジンルーム１１０と車室１１１とを分割するバルクヘッド１０１としたり、少なくとも一方の横加速度センサを車両における左右のAピラー１０２，１０３を繋ぐフレーム１０４としたり、車両におけるフロントグリル１０５とラジエター１０６との間とするとよい。

横加速度センサ２１，２２をバルクヘッド１０１に取付ける場合には、バルクヘッド１０１は、車両を前後に分割する略平面内にあり、さらに、長さＬａと長さＬｂの差を確保することができ、一方の横加速度センサをフレーム１０４に取付ける場合には、フレーム１０４は車両における最も高い位置にあるので、長さＬａと長さＬｂとの差を大きくしやすくなり、さらに、フロントグリル１０５とラジエター１０６との間に取付ける場合にも、フロントグリル１０５とラジエター１０６との間のスペースは、車両を前後に分割する略平面内にあり、さらに、長さＬａと長さＬｂの差を確保することができる。したがって、これらの場合には、実横加速度ＧＬを略正確に演算することができる。

上述したように、上記装置および方法においては、実横加速度ＧＬをロール角加速度φから分離することが可能である。したがって、ロール制御にあたり、実横加速度ＧＬに基づいて制御することが可能になるのである。すなわち、従来の装置とは異なり、実横加速度ＧＬに基づいて制御することが可能となるので、たとえば、車両が直進時に横風を受ける等の外乱によってヨーイングしたときや、操舵輪を切換操舵したときにも、実横加速度ＧＬに対してロールの動きに時間遅れが生じるため、上記のように車体の実横加速度ＧＬの方向と車体１００のロールする方向とが異なる場合など、車体１００のロールする方向と横加速度センサ２１，２２がそれぞれ検出する横加速度ＧＬａ，ＧＬｂの方向とが逆になる状況となっても、適切な制御が可能となりロールを増長するような制御をしてしまうことはない。すなわち、従来装置では、このような場合、ロール角加速度φと検出される横加速度が逆向きとなる、つまり、検出される横加速度は、実横加速度ＧＬより小さくなるか極端な場合にはその方向が逆向きとなるので、ロールを増長してしまう制御が行われてしまう場合があるが、本実施の形態の装置および方法にあっては、実横加速度ＧＬに基づいて制御することが可能となるから、適切な制御が可能となりロールを増長してしまう制御が行われることはなくなるのである。すなわち、ロール制御における制御性能を向上させることができ、車両における乗り心地を向上することが可能となる。

したがって、上記ロールを増長してしまう制御が行われることが無いので、運転者に違和感を与える弊害も防止され、車体の姿勢を不安定にしてしまうこともなくなるのである。

また、ロール角加速度φをも取り込んで制御する場合には、ロールの方向、ロールモーメントを把握することが可能であるから、より車両に最適な制御が可能となる。

なお、上記したところでは、各横加速度センサ２１，２２を、車体１００を前後に分割する略平面内で、かつ、上下に距離を離して設置しているが、基本的には、車体１００の任意の位置の２箇所以上の横加速度を検出できるようにしておけば、実横加速度ＧＬを分離することができる。しかし、ロールセンターＣの位置によっては、分離演算することができなくなる場合もあるので、好ましくは、ロールセンターＣが変化しても、変化したロールセンターＣからの距離が異なるように設置されれば、従来装置および方法では抽出できなかった実横加速度ＧＬを抽出することが可能となるので、従来に比較して精緻なロール制御が可能となることは言うまでもない。また、上述したが、横加速度センサ２１，２２を２つ使用して、車体１００の２箇所における横加速度を検出するとしているが、２箇所以上の横加速度を検出するとしてもよい。さらに、本実施の形態においては、制御に必要となるのは、基本的には実横加速度ＧＬとなるので、車体１００の横加速度を検出するとしているが、車体１００の横方向の速度としてもよい。

さらに、ロールセンターＣのロール角による変化を、あらかじめ、コントローラ２０の記憶装置に格納しておき、その都度、各係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の補正演算を実施するようにして、正確な実横加速度ＧＬを分離演算するとしてもよい。

次に、上記のように構成したこの発明による車両のロール制御装置Ｒの作動について説明する。

まず、図１において、例えば車両が直進走行状態にあって横加速度センサ２１，２２および操舵角センサ２３からの検出信号がないときには、コントローラ２０が圧力制御弁１７の各ソレノイドには電流を印加せず、フェールセーフ弁１８のソレノイドには電流を流して、フェールセーフ弁１８が連通ポジションを保つようにしておく。なお、フェールセーフ弁１８のソレノイドは、車両走行中には絶えず印加され、フェールセーフ弁１８は、車両走行中には絶えず連通ポジションを維持するようになっている。

これにより、圧力制御弁１７は、バルブ中立状態に維持され、各アクチュエータ２ｆ，２ｒに供給される圧油をアンロード状態とし、かつ、フェールセーフ弁１８がスタビライザ１ｆ，１ｒのアクチュエータ２ｆ，２ｒを連通状態に保持される。したがって、これらアクチュエータ２ｆ，２ｒは自由に動くことができスタビライザ１ｆ，１ｒはフリー状態となって、車両における乗り心地を向上する。

上述の場合の制御装置１９の具体的処理は、以下のようになる。先ず、横加速度および舵角が零であるので、各センサ２１，２２，２３は、それぞれ横加速度および舵角が零である旨の電圧信号を出力する。したがって、乗算部３４、乗算部３５、乗算部３６、微分部４２には、すべて零が入力されるので、結果的に、駆動回路４７にも零である信号が出力される。なお、駆動回路４７は、あらかじめ信号が零の場合には圧力制御弁１７のソレノイドを印加せず、フェールセーフ弁１８のソレノイドを印加して連通ポジションを採るように設定されており、アクチュエータ２ｆ，２ｒは自由に動きスタビライザ１ｆ，１ｒはフリーになるので、車両における乗り心地を向上する。

それに対し、車両搭乗者が操作輪を操作して車両が旋回する場合、車体１００に横加速度が発生し、制御装置１９の横加速度センサ２１，２２がこの横加速度の大きさを検出してそれに応じた電圧信号をコントローラ２０に入力する。

また、操舵角センサ２３は、上記操舵輪の操作量を検出してそれに応じた電圧信号をコントローラ２０に入力する。

そして、各横加速度センサ２１，２２の出力した電圧信号は、演算手段Ｃｕにより実横加速度ＧＬと、ロール角加速度φとに分離され、実横加速度ＧＬは、そのまま加算部４４に入力され、他方、ロール角加速度φは、積分部４０に入力されてロール角速度ωに変換され、さらに、乗算部４１により所定の利得Ｋ５が乗算されて加算器４４に入力される。

また、操舵角センサ２３の出力した電圧信号は、微分部４２に入力され、操舵角速度に変換され、さらに、乗算手段４３により利得Ｋ４が乗算されて、上記加算部４４に入力される。

そして、加算部４４により出力された信号は、さらに、乗算部４５により所定の利得Ｋ６が乗算された制御信号をＤ／Ａ変換器４６を介して駆動回路４７に入力される。なお、上述したように、この乗算部４５により演算された値は、各アクチュエータ２ｆ，２ｒの一方の圧力室へ負荷すべき圧力であり、駆動回路４７は、各アクチュエータ２ｆ，２ｒの一方の圧力室へ負荷する圧力が上記演算された圧力となるように、圧力制御弁１７の一方のソレノイドに電流を供給することとなる。なお、上述のように、フェールセーフ弁１８は、ソレノイドが印加されている状態で、連通ポジションを採っている。

圧力制御弁１７は、そのソレノイドに上記演算された圧力を実現するような電流が印加され、それに伴い、先に述べたような制御動作を行って、演算された圧力をスタビライザ１ｆ，１ｒにおけるアクチュエータ２ｆ，２ｒの各ポート１０ｆ，１０ｒ，１１ｆ，１１ｒのうちの一方に与える。

これにより、アクチュエータ２ｆ，２ｒは、スタビライザ１ｆ，１ｒを通して、基本的には、遠心力で車体１００に作用する実横加速度ＧＬと拮抗する反対方向のロールモーメントを車体１００に加えることにより、すなわち、スタビライザ１ｆ，１ｒの捩り力を高めることにより、当該車体１００に生じるロールを効果的に抑制する。

以下、本制御装置１９における制御について詳細に説明すると、上記演算される圧力の変動要素としての実横加速度ＧＬは、車両が旋回することにより車体１００をロールさせるように作用するので、これに対抗する方向にアクチュエータ２ｆ，２ｒにモーメントを発生させてスタビライザ１ｆ，１ｒの捩り力を高めればロールを抑制することができるので、主としてロール抑制のために上記演算に取り入れられており、ロール角速度ωが圧力の変動要素として取り入れられているのは、これによりロールを減衰するためであり、各アクチュエータ２ｆ，２ｒにロール速度を減ずる方向にモーメントを発生させることで、ロールに対してダンパとしてスタビライザ装置Ｓを機能させるためであり、また、操舵角速度が取り入れられているのは、操舵角速度が比較的早い場合には、操舵に対する実横加速度ＧＬの発生が遅れるので初期ロールが発生してしまうが、操舵角速度を考慮することにより、実横加速度ＧＬの発生に先んじてスタビライザ１ｆ，１ｒの捩り力を高めることができ初期ロールを防止することができるからである。

そして、上記実横加速度ＧＬは、図３中右方向を正の値を採るものとされ、また、ロール角速度ωおよび操舵角速度は、図３中車体１００を時計回り方向にロールさせる場合を正の値とされ、具体的には、たとえば、車両が一方向に旋回中である場合、図３中、操舵角速度が車体１００を時計回りにロールさせるように操舵され、車体１００に対し右向きに実横加速度ＧＬが作用し、車体１００が時計回りのロール角速度ωでロールをした場合には、全ての変動要素の符号が正であるので、全てが加算部４４により加算される。したがって、実横加速度ＧＬに基づくロールの抑制、操舵角速度による初期ロールの抑制、および、ロール角速度ωに基づくロール角速度ωの減少（ロールダンピング）が複合された制御が行われることとなり、従来の制御装置では成し得なかったきめの細かいロール制御を行うことができる。

他方、図３中、車体１００に対し右向きに実横加速度ＧＬが作用し、車体１００が反時計回りのロール角速度ωでロールをし、操舵角速度が車体１００を時計回りにロールさせるように操舵された場合には、すなわち、車両が旋回中に転舵されたような場合には、ロール角速度ωの値のみが負となり、加算部４４ではロール角速度ωに利得Ｋ４を乗算した値が減算されることになる。そして、この場合には、実横加速度ＧＬによるロールの抑制および操舵角速度による初期ロール発生の抑制とともに、ロール角速度ωを減ずる配慮もなされるので、従来の制御装置では達成できなかった、転舵時のロール方向と横加速度の方向とが逆のときに生じるロールの増長を防止することができる。また、転舵後にも、ロールダンピングが考慮されつつ、初期ロールも防止され、転舵後に実横加速度ＧＬに遅れて生じるロールも実横加速度ＧＬに基づいてロール抑制がなされるので、この点でも、転舵後に生じるロール抑制不足という弊害もない。

さらに、車両が直進時に横風を受けてヨーイングしたときには、たとえば、車体１００に対し図３中右向きに実横加速度ＧＬが作用し、車体１００が反時計回りのロール角速度ωでロールをし、操舵輪が中立状態を保ち操舵角速度が零であるような場合には、操舵角速度が零で、実横加速度ＧＬは正の値を採り、ロール角速度ωの値が負となる場合には、加算部４４ではロール角速度ωに利得Ｋ４を乗算した値が実横加速度ＧＬから減算されることになる。そして、実際には、この場合、ロール発生に対して遅れて生じる実横加速度ＧＬによって時計回り方向のロールが抑制され、横風により生じるロールについてはロール角速度ωを減ずるロールダンピングにより抑制されるので、横風を受けた場合のロール方向と横加速度の方向とが逆のときに生じるロールの増長を防止することができる。また、従来の制御装置では、横加速度センサが検出する検出横加速度は上記状況下では過少、場合によっては実横加速度ＧＬの方向を逆と認識することとなるから、反時計回りのロール後に時計回りのロールに転じる場合に、ロール抑制不足となりロールを増長してしまうこととなるが、本装置においては、検出された横加速度をロール角加速度φから分離した実横加速度ＧＬによってロールを抑制することができるので、ロールの方向が転じる状況となっても、適切にそのロールを抑制することができる。

つまり、上記したように車体１００のロールする方向と実横加速度ＧＬの方向とが逆になっても、ロールを増長してしまう事態を防止できるので、運転者に違和感を与えることはなく、同時に、車体１００の姿勢を安定させることが可能である。にしてしまう危険がある。

したがって、車両のロール制御における制御性能の向上することができ、また、車両に置ける乗り心地を飛躍的に向上できるのである。

また、そのロール制御において、ロール角速度ωを演算に取り入れることによりロールダンピングをも可能としたが、ロール角速度ωからロール振動数を把握することが可能であるから、ロール角速度ωをフィードバックとした制御により、ロールの固有振動数を変化させることも可能である。このことは、外力による振動入力がロールの共振周波数領域にある場合には、ロールの共振振動数を変化させることが可能であることを意味しており、ロール振動の増幅を防止するができ、より一層車両における乗り心地を向上することができると同時に、車両の姿勢をより一層安定させることが可能となる。

なお、ロール制御が実横加速度ＧＬのみに基づきロール制御を行うとしても、上記したように、転舵後もしくは横風を受けた後のロールの増長を防止することが可能であり、また、ロール角加速度φの方向をも把握することができるから、ロール角加速度φの方向と実横加速度ＧＬの方向により、実横加速度ＧＬに乗算する利得を適切なものに設定することにより、転舵後もしくは横風を受けた後のロールだけでなく、転舵時のロール増長をも防止することが可能である。

さらに、ロール角速度ωのみならず、演算手段Ｃｕにロール角速度ωを積分する積分部を設けてロール角αを演算させ、このロール角αをも圧力演算に取り入れるのであれば、ロール角αをフィードバックしたロール制御が可能となる。すなわち、この場合には、ロール角速度ωをフィードバックする場合と同様に、ロール振動数を把握することができるので、ロール振動の増幅を防止するができ、より一層車両における乗り心地を向上することができると同時に、車両の姿勢をより一層安定させることが可能となる。

ちなみに、本実施の形態におけるロール制御装置Ｒにあっては、車両が旋回した後に再び直進走行のようなノーマルの状態に戻ると、各横加速度センサ２１，２２が検出する横加速度は零となり、操舵角センサ２３が検出する操舵量も零となるので、圧力制御弁１７が元の切換位置に切り換わり、先に述べたようにスタビライザ１ｆ，１ｒがフリー状態となり、油圧源１６もアンロード状態となる。

なお、制御上の異常事態が発生した場合にあっては、フェールセーフ弁１８のソレノイドへの通電を断つことで、フェールセーフ弁１８が遮断ポジションをとるので、アクチュエータ２ｆ，２ｒのポート１０ｆ，１０ｒ，１１ｆ，１１ｒは当該フェールセーフ弁１８によってブロックされ、少なくとも、スタビライザ１ｆ，１ｒが通常の作用を行って車体１００のロールを抑制することになる。

また、同時に油圧源１６もフェールセーフ弁１８によりアンロード状態に保持され、省エネルギと共にフェールセーフ効果をも果すことになるのである。

ちなみに、上記したところでは、アクチュエータをロータリ式アクチュエータとしたが、図示はしないが、車両の前後輪側に設けられたスタビライザの一端に、それぞれ、たとえば二つの対向する圧力室を備えたシリンダ型のアクチュエータを接続してもよいことは勿論である。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本実施の形態は、その一例であるから、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

一実施の形態における装置が具現化されたスタビライザ制御装置を示す図である。 一実施の形態の装置における制御ブロック図である。 一実施の形態の装置における検出手段の配置図である。 一実施の形態の装置における演算手段を示す図である。 横加速度センサの取付位置を示す図である。 横加速度センサの取付位置を示す図である。 横加速度センサの取付位置を示す図である。

符号の説明

１ｆ，１ｒ スタビライザ
２ｆ，２ｒ アクチュエータ
１０ｆ，１０ｒ，１１ｆ，１１ｒ ポート
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ 管路
１３ 油圧回路
１４ 油圧ポンプ
１５ リザーバ
１６ 油圧源
１７ 圧力制御弁
１８ フェールセーフ弁
１９ 制御装置
２０ コントローラ
２１，２２ 検出手段たる横加速度センサ
２３ 操舵角センサ
３１，３２，３３ Ａ／Ｄ変換器
３４，３５，３６，４１，４３，４５ 乗算部
３７，４４ 加算部
４０ 積分部
４２ 微分部
４６ Ｄ／Ａ変換器
４７ 駆動回路
１００ 車体
１０１ バルクヘッド
１０２，１０３ Ａピラー
１０４ フレーム
１０５ フロントグリル
１０６ ラジエター
１１０ エンジンルーム
１１１ 車室
Ａ，Ｂ 制御ポート
Ｃ ロールセンター
Ｃｕ 演算手段

Claims (21)

1. 車体の任意の複数箇所における車体の横加速度を検出する複数の検出手段と、上記複数の検出手段の検出結果から、車体に遠心力により作用している実横加速度と、ロール角加速度と、を分離演算する演算手段とを具備してなることを特徴とする装置。
2. 少なくとも車体のロールセンターから異なる距離をもつ任意の複数箇所における車体の横加速度を検出する複数の検出手段と、上記複数の検出手段の検出結果から、車体に遠心力により作用している実横加速度と、ロール角加速度と、を分離演算する演算手段とを具備してなることを特徴とする装置。
3. 演算手段がロール角速度もしくはロール角もしくはその両方をも演算する請求項１または２に記載の装置。
4. 一つの検出手段における車体の横加速度の検出位置と他の検出手段における車体の横加速度の検出位置とが車体に対し上下にずれた位置となることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 少なくとも一つの検出手段における車体の横加速度の検出位置と他の検出手段における車体の横加速度の検出位置とが車体に対し上下に２５０ｍｍ以上ずれていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 全ての検出手段における車体の横加速度の検出位置が車体を前後に分割する平面または略平面内にあることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 全ての検出手段における車体の横加速度の検出位置がロールセンターを含む平面または略平面内にあることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
8. 少なくとも２つの検出手段が車両におけるエンジンルームと車室とを分割するバルクヘッドに設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
9. 少なくとも１つの検出手段が車両における左右のAピラーを繋ぐフレームに設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
10. 少なくとも２つの検出手段が車両におけるフロントグリルとラジエターとの間に設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
11. 前後輪のスタビライザにそれぞれ連結される前輪側および後輪側アクチュエータを駆動しスタビライザの捩り力を調整可能なスタビライザ装置を備え、上記演算手段の演算結果に基づいてスタビライザの捩り力を調整して車体におけるロールを制御する請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
12. 車体に遠心力により作用している実横加速度の値と、ロール角速度の値と、に基づいてスタビライザの捩り力を調整して車体におけるロールを制御する請求項１１に記載の装置。
13. 車体のロール角速度の値に基づいて車体におけるロールを減衰させる請求項１１または１２に記載の装置。
14. ロール角速度もしくはロール角の値をフィードバックとして車体におけるロールを制御する請求項１１から１３のいずれかに記載の装置。
15. 車体の任意の複数箇所における車体の横加速度を検出するステップと、上記複数箇所の横加速度から、車体に遠心力により作用している実横加速度と、ロール角加速度と、を分離演算する演算ステップとを含み、車体の実横加速度とロール角加速度を算出することを特徴とする方法。
16. 少なくとも車体におけるロールセンターから異なる距離をもつ任意の複数箇所における車体の横加速度を検出するステップと、上記複数箇所の横加速度から、車体に遠心力により作用している実横加速度と、ロール角加速度と、を分離演算する演算ステップとを含み、車体の実横加速度とロール角加速度を算出することを特徴とする方法。
17. ロール角加速度を積分する積分ステップを含みロール角速度もしくはロール角もしくはその両方を算出する請求項１５または１６に記載の方法。
18. 前後輪のスタビライザにそれぞれ連結される前輪側および後輪側アクチュエータを駆動しスタビライザの捩り力を調整可能なスタビライザ装置のスタビライザの捩り力を演算ステップの演算結果に基づいて調整してロール制御を行う請求項１５から１７のいずれかに記載の方法。
19. ロール角速度の値にゲインを乗算するステップと、当該ステップで得られた値と車体の横加速度の値とに基づいてロール制御を行う請求項１８に記載の方法。
20. ロール角速度の値に基づいて車体におけるロールを減衰させることを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
21. ロール角速度もしくはロール角の値をフィードバックとして車体におけるロールを制御する請求項１８から２０のいずれかに記載の方法。

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