JP2010221864A - Rolling behavior control device for vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a rolling behavior in steering from exceeding a tolerance through a reaction of lateral displacement when restraining the rolling behaviors in steering due to a lateral displacement of a structure. <P>SOLUTION: When a lateral displacement amount control of a movable structure for a rolling control is started, a steering angle θ, a wheel speed ω, a yaw rate Φ, forward and backward acceleration α<SB>xT</SB>, lateral acceleration α<SB>yT</SB>, and a motor rotation angle ϕ are first detected by a vehicle condition detecting part 21. Then, a variable-structure-displacement-amount-target-value calculation part 22 calculates a target-lateral-displacement-amount for restraining a rolling behavior change of the variable structure which gets smaller as a steering frequency is higher using the steering angle θ and the wheel speed ω. Thereafter, a variable structure driving part 23 calculates a motor driving torque command value required for realizing the target lateral displacement amount of the variable structure from the target lateral displacement amount of the variable structure, the yaw rate Φ, the forward and backward acceleration α<SB>xT</SB>, the lateral acceleration α<SB>yT</SB>, and the motor rotation angle ϕ, so as to output it to a servo driver for a motor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ステアリングホイールによる操舵時や、横風などの外乱によって、車体がローリング方向に挙動変化するのを抑制するよう挙動制御する、車両のローリング挙動制御装置に関するものである。   The present invention relates to a rolling behavior control device for a vehicle that performs behavior control so as to suppress a change in behavior of a vehicle body in a rolling direction due to a steering wheel or a disturbance such as a cross wind.

このような車両のローリング挙動制御装置としては従来、例えば特許文献1に記載のごときものが提案されている。   As such a rolling behavior control device for a vehicle, a device as described in Patent Document 1, for example, has been proposed.

この提案技術は、車体に対して左右(車幅方向)に変位可能な可動構成物を設定したり、車輪の懸架手段を車体に対して左右方向(車幅方向)へ変位可能となし、
車両の左側車輪に作用する接地荷重と、右側車輪に作用する接地荷重とが同等の値となるよう、これら可動構成物や懸架手段を車体に対し相対的に左右方向へ変位させることにより、車体がローリング方向に挙動変化するのを抑制するよう車両を挙動制御するものである。
This proposed technology can set a movable component that can be displaced left and right (vehicle width direction) with respect to the vehicle body, and the wheel suspension means can be displaced in the left and right direction (vehicle width direction) with respect to the vehicle body.
By displacing these movable components and suspension means in the left-right direction relative to the vehicle body so that the contact load acting on the left wheel of the vehicle and the contact load acting on the right wheel have the same value, The vehicle behavior is controlled so as to suppress the behavior change in the rolling direction.

特開2007−030566号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-030566

しかし、上記した従来のローリング挙動制御装置によると、以下のような問題がある。
つまり、例えば操舵周波数が高い(急操舵を行う)場合、これに伴い車両の旋回方向外側に対し旋回方向内側が急速に車高上昇する急なローリング方向の挙動変化を生ずるから、これを抑制すべく車両重心を急いで旋回内側方向に移動させる必要があって上記の可動構成物や懸架手段を旋回内側方向へ急速に変位させることになる。
However, the conventional rolling behavior control device described above has the following problems.
That is, for example, when the steering frequency is high (rapid steering is performed), this causes a sudden change in behavior in the rolling direction in which the vehicle height rapidly rises with respect to the vehicle turning direction outside. Therefore, the center of gravity of the vehicle needs to be quickly moved in the direction toward the inside of the turn, and the above-described movable components and suspension means are rapidly displaced in the direction toward the inside of the turn.

ところで、車両重心を左右方向へ移動させるべく可動構成物や懸架手段を左右方向へ変位させるとき、その反作用が車体に及び、車体が逆方向へのロールモーメントを受け、このロールモーメントは、可動構成物や懸架手段の変位速度が速いほど大きい。
従って、上記の急操舵に伴う車両の急なローリング方向挙動変化を抑制すべく可動構成物や懸架手段を旋回内側方向へ急速に変位させる場合は、その反作用によって車体に作用する旋回外側方向へのロールモーメントが大きくなる。
By the way, when the movable component or suspension means is displaced in the left-right direction so as to move the vehicle center of gravity in the left-right direction, the reaction acts on the vehicle body, and the vehicle body receives a roll moment in the opposite direction. The faster the displacement speed of an object or suspension means, the greater.
Therefore, in order to suppress sudden changes in the rolling direction behavior of the vehicle due to the above-described sudden steering, the movable components and the suspension means are rapidly displaced in the turning inner direction. Roll moment increases.

この旋回外側方向への大きなロールモーメントは、急操舵に伴う車両のローリング方向挙動変化を更に助長させる向きのものであり、車両のローリング方向挙動変化が大きくなって更なる挙動不安定を生ずる。
しかし上記した従来のローリング挙動制御装置は、かかる問題に対する解決手段を何ら提案しておらず、急操舵時に車両が旋回外側方向へ大きくローリングして挙動不安定になるという問題を生ずる。
This large roll moment in the direction of the turn is a direction that further promotes the change in the rolling direction behavior of the vehicle due to the sudden steering, and the change in the rolling direction behavior of the vehicle becomes large, resulting in further behavior instability.
However, the above-described conventional rolling behavior control device has not proposed any means for solving such a problem, and causes a problem that the vehicle is greatly rolled toward the outer side of the turn during sudden steering and the behavior becomes unstable.

本発明は、従来と同じく可動構成物の左右方向変位により車体のローリング方向における挙動変化を抑制するようにしたローリング挙動制御技術を踏襲するが、
急操舵時は可動構成物の左右方向変位量を小さくすることにより、かかる可動構成物の左右方向変位に伴う反作用が車体に及んで発生するロールモーメントを小さくして、旋回外側方向への大きなローリングによる挙動不安定の問題を解消し得るようにした車両のローリング挙動制御装置を提案することを目的とする。
Although the present invention follows the rolling behavior control technology in which the behavior change in the rolling direction of the vehicle body is suppressed by the lateral displacement of the movable component as in the past,
During sudden steering, the amount of lateral displacement of the movable component is reduced, so that the roll moment generated by the reaction of the movable component in the lateral direction on the vehicle body is reduced, and large rolling outward The purpose of the present invention is to propose a rolling behavior control device for a vehicle that can solve the problem of behavioral instability caused by the vehicle.

この目的のため、本発明による車両のローリング挙動制御装置は、
車体のローリング方向における挙動変化を抑制する方向へ変位可能な可動構成物を具えた車両のローリング挙動制御装置を要旨構成の基礎前提とし、これに対し、
運転者による車両の操舵情報を検出する操舵情報検出手段と、
該手段により検出した操舵情報のうち操舵量および操舵周波数を基に、操舵量対応の、前記ローリング挙動変化を抑制するのに必要な前記可動構成物の変位量を、操舵周波数が高いほど小さくなるよう設定する可動構成物変位量設定手段と
を設けて構成したものである。
For this purpose, the rolling behavior control device for a vehicle according to the present invention is:
The vehicle rolling behavior control device having a movable component that can be displaced in a direction that suppresses the behavior change in the rolling direction of the vehicle body is assumed as a basic premise of the gist configuration,
Steering information detection means for detecting vehicle steering information by the driver;
Based on the steering amount and the steering frequency among the steering information detected by the means, the displacement amount of the movable component corresponding to the steering amount, which is necessary for suppressing the rolling behavior change, becomes smaller as the steering frequency is higher. The movable component displacement amount setting means for setting as described above is provided.

かかる本発明のローリング挙動制御装置によれば、
操舵時のローリング挙動変化を抑制するのに必要な、操舵量に応じた可動構成物の変位量を、操舵周波数が高いほど小さくなるようにしたため、
急操舵時は可動構成物の変位量が小さくされることとなり、かかる可動構成物の変位に伴う反作用が車体に及んで発生するロールモーメントを小さくし得て、前記した旋回外側方向への大きなローリングによる挙動不安定の問題を解消することができる。
According to the rolling behavior control device of the present invention,
Because the displacement amount of the movable component according to the steering amount necessary to suppress the rolling behavior change at the time of steering is made smaller as the steering frequency is higher,
During sudden steering, the amount of displacement of the movable component is reduced, and the roll moment generated by the reaction caused by the displacement of the movable component on the vehicle body can be reduced. The problem of behavioral instability due to can be solved.

本発明の第1実施例になるローリング挙動制御装置を搭載した車両の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a vehicle equipped with a rolling behavior control device according to a first embodiment of the present invention. 図1の車両を後方から見て示す概略背面図である。FIG. 2 is a schematic rear view showing the vehicle of FIG. 1 as viewed from the rear. 図1におけるコントローラによる挙動制御用モータの制御システム図である。FIG. 2 is a control system diagram of a behavior control motor by a controller in FIG. 図1,2における車両のローリング挙動制御動作を示し、 (a)は、ローリング挙動制御を開始する前の車両状態を示す図2と同様な背面図、 (b)は、ローリング挙動制御を行った時の車両状態を示す図2と同様な背面図である。1 and 2 show the rolling behavior control operation of the vehicle, (a) is a rear view similar to FIG. 2 showing the vehicle state before starting rolling behavior control, and (b) is the rolling behavior control performed. FIG. 3 is a rear view similar to FIG. 2 showing a vehicle state at the time. 図1におけるコントローラがローリング挙動制御に際して実行する、モータ駆動トルク制御の処理プロセスを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a motor drive torque control processing process executed by the controller in FIG. 1 when controlling rolling behavior. FIG. 図1〜5の第1実施例において設定した目標輪荷重移動率特性を例示する特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a target wheel load movement rate characteristic set in the first example of FIGS. 図1〜5の第1実施例において設定した定常ゲインの変化特性を例示する特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a change characteristic of a steady gain set in the first example of FIGS. 図1〜5の第1実施例において、低車速時の輪荷重移動率の周波数応答を、カットオフ周波数ごとに比較して示す特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the frequency response of the wheel load movement rate at low vehicle speeds for each cutoff frequency in the first embodiment of FIGS. 図1〜5の第1実施例において、高車速時の輪荷重移動率の周波数応答を、カットオフ周波数ごとに比較して示す特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the frequency response of the wheel load movement rate at high vehicle speeds for each cut-off frequency in the first example of FIGS. 図1〜5の第1実施例において設定したカットオフ周波数の変化特性を例示する特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a change characteristic of a cutoff frequency set in the first example of FIGS. 図1〜5における第1実施例のローリング挙動制御装置を、トレッドが相対的に狭い車両に適用した場合の動作を、ローリング挙動制御が一切行われない場合、および従来のローリング挙動制御が行われた場合と比較して示す動作タイムチャートである。The operation when the rolling behavior control device of the first embodiment in FIGS. 1 to 5 is applied to a vehicle having a relatively narrow tread, when the rolling behavior control is not performed at all, and the conventional rolling behavior control is performed. It is an operation time chart shown in comparison with the case. 本発明の第2実施例になるローリング挙動制御装置において、可動構成物揺動変位量の周波数応答における位相遅れ量と、車体横加速度の周波数応答における位相遅れ量との差が最も小さくなる、定常ゲインおよびカットオフ周波数の組み合わせを求めるときの要領を説明するための説明図で、 (a)は、定常ゲインを或る値に仮置きし、カットオフ周波数を0.5Hzにした場合の、操舵周波数に対する可動構成物揺動変位量および車体横加速度の周波数応答を示す特性線図、 (b)は、定常ゲインを同じ値に仮置きし、カットオフ周波数を1Hzにした場合の、操舵周波数に対する可動構成物揺動変位量および車体横加速度の周波数応答を示す特性線図、 (c)は、定常ゲインを同じ値に仮置きし、カットオフ周波数を2Hzにした場合の、操舵周波数に対する可動構成物揺動変位量および車体横加速度の周波数応答を示す特性線図である。In the rolling behavior control apparatus according to the second embodiment of the present invention, the difference between the phase delay amount in the frequency response of the movable component swing displacement amount and the phase delay amount in the frequency response of the vehicle body lateral acceleration is the smallest It is explanatory drawing for demonstrating the point at the time of calculating | requiring the combination of a gain and a cutoff frequency, (a) is a steering frequency when a stationary gain is temporarily placed at a certain value and a cutoff frequency is set to 0.5 Hz. (B) is a characteristic diagram showing the frequency response of the swinging displacement of the movable component and the lateral acceleration of the vehicle body, (b) is the movable relative to the steering frequency when the steady-state gain is temporarily placed at the same value and the cutoff frequency is 1 Hz. (C) is a characteristic diagram showing the frequency response of the swing displacement of the component and the lateral acceleration of the vehicle body. (C) shows the possible response to the steering frequency when the steady-state gain is temporarily placed at the same value and the cutoff frequency is 2 Hz. Construct swing displacement and is a characteristic diagram showing the frequency response of the vehicle lateral acceleration. 第2実施例のローリング挙動制御を、第1実施例のローリング挙動制御と比較して、緊急回避相当の操舵を行った場合につき示す動作タイムチャートである。10 is an operation time chart showing a case where steering equivalent to emergency avoidance is performed by comparing the rolling behavior control of the second embodiment with the rolling behavior control of the first embodiment. 本発明の第3実施例になるローリング挙動制御装置のコントローラがローリング挙動制御に際して実行する、モータ駆動トルク制御の処理プロセスを示す、図5と同様なフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart similar to FIG. 5, showing a motor driving torque control process executed by the controller of the rolling behavior control apparatus according to the third embodiment of the present invention in the rolling behavior control. 図14における処理プロセス中の可動構成物変位量目標値制限処理に係わる制御プログラムを示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a control program related to a movable component displacement amount target value limiting process during the processing process in FIG. 14. FIG. 図14における処理プロセス中のモータ駆動トルク制限処理に係わる制御プログラムを示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a control program related to a motor drive torque limiting process in the process in FIG.

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す第1実施例〜第3実施例に基づき詳細に説明する。
<第1実施例の構成>
図1は、本発明の第1実施例になるローリング挙動制御装置を搭載した車両の概略平面図、図2は、当該車両を後方から見て示す概略背面図、図3は、図1におけるコントローラによる挙動制御用モータの制御システム図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on first to third embodiments shown in the drawings.
<Configuration of the first embodiment>
1 is a schematic plan view of a vehicle equipped with a rolling behavior control apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic rear view showing the vehicle viewed from the rear, and FIG. 3 is a controller in FIG. It is a control system figure of the motor for behavior control by.

図1,2において、1は車体、2は4個の車輪を示し、各車輪2を個々のサスペンション装置3により、車体1に対しバウンド・リバウンド可能に懸架する。
各サスペンション装置3は、アッパーアーム3aと、ロアアーム3bと、ストラット3cとから成り、ストラット3cの車輪側取り付け点である下端をロアアーム3bに連結した一般的なものとするが、ストラット3cの車体側取り付け点である上端はローリングメンバ4に連結する。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a vehicle body, and 2 denotes four wheels. Each wheel 2 is suspended from the vehicle body 1 by a suspension device 3 so as to be bound and rebound.
Each suspension device 3 is composed of an upper arm 3a, a lower arm 3b, and a strut 3c. The lower end, which is a wheel side attachment point of the strut 3c, is generally connected to the lower arm 3b. The upper end, which is the attachment point, is connected to the rolling member 4.

ローリングメンバ4は、左右前輪用に1個設け、左右後輪用に1個設け、これらローリングメンバ4をそれぞれ、車体1の車幅方向中央位置で前後方向に延在する軸線周りに揺動可能にして車体1に枢支する。
前方における左右前輪用ローリングメンバ4の両端にそれぞれ、左右前輪用サスペンション装置3を成すストラット3cの上端を連結し、後方における左右後輪用ローリングメンバ4の両端にそれぞれ、左右後輪用サスペンション装置3を成すストラット3cの上端を連結する。
One rolling member 4 is provided for the left and right front wheels and one for the left and right rear wheels. Each of the rolling members 4 can swing around an axis extending in the front-rear direction at the center position in the vehicle width direction of the vehicle body 1. And pivot on the car body 1.
The upper ends of the struts 3c constituting the left and right front wheel suspension devices 3 are respectively connected to both ends of the left and right front wheel rolling members 4 at the front, and the left and right rear wheel suspension devices 3 are respectively connected to both ends of the left and right rear wheel rolling members 4 at the rear. Connect the upper ends of the struts 3c.

前後ローリングメンバ4は、車体1に設けた個々のモータ5により前記揺動位置を制御可能にすべくモータ5の出力軸5a(図1参照)に結合する。
モータ5を介したローリングメンバ4の揺動位置制御によれば、ローリングメンバ4をモータ5により、例えば図4(a)の水平位置から矢印方向へ揺動させた場合につき説明すると、図4(b)に示すごとく右車輪用ストラット3cの車体側取り付け点が矢印方向に上昇し、左車輪用ストラット3cの車体側取り付け点が逆に矢印方向に低下する。
The front and rear rolling members 4 are coupled to an output shaft 5a (see FIG. 1) of the motor 5 so that the swing position can be controlled by individual motors 5 provided on the vehicle body 1.
According to the swing position control of the rolling member 4 via the motor 5, the case where the rolling member 4 is swung in the arrow direction from the horizontal position in FIG. As shown in b), the attachment point on the vehicle body side of the right wheel strut 3c is raised in the direction of the arrow, and the attachment point on the vehicle body side of the left wheel strut 3c is lowered in the direction of the arrow.

かように左右輪ストラット3cの車体側取り付け点が相互逆方向へ上下動することにより、左右輪サスペンション装置3は車体1を図4(b)に矢印で示すごとく、ローリングメンバ4の揺動方向と逆向きに揺動変位(傾斜)させ、車両の左右方向重心位置を対応方向へ移動させることができる。
かかる車両の左右方向重心位置移動により左右輪間で輪荷重が増減され、モータ5を介したローリングメンバ4の揺動位置制御によって、車両のローリング方向挙動変化を抑制することができる。
Thus, the left and right wheel struts 3c move up and down in opposite directions, so that the left and right wheel suspension device 3 moves the vehicle body 1 in the swing direction of the rolling member 4 as shown by arrows in FIG. The position of the center of gravity in the left-right direction of the vehicle can be moved in the corresponding direction.
Due to such movement of the center of gravity of the vehicle in the left-right direction, the wheel load is increased or decreased between the left and right wheels, and by controlling the swing position of the rolling member 4 via the motor 5, changes in the rolling behavior of the vehicle can be suppressed.

よって、左右輪サスペンション装置3および車体1は、車両のローリング方向挙動変化を抑制する方向へ変位可能な可動構成物として作用し、
モータ5およびローリングメンバ4は当該変位を司る可動構成物駆動手段を構成するものである。
Therefore, the left and right wheel suspension device 3 and the vehicle body 1 act as movable components that can be displaced in a direction that suppresses changes in the rolling behavior of the vehicle,
The motor 5 and the rolling member 4 constitute a movable component driving means that controls the displacement.

しかし、車両のローリング方向挙動変化を抑制する方向へ変位可能な可動構成物は、本実施例のような左右輪サスペンション装置3および車体1に限られるものではなく、
車体に対してキャビンだけをローリング方向に揺動可能にし、その揺動位置を制御し得るようにしたり、
車体に対してキャビンだけを左右方向へ水平移動可能にし、その移動位置を制御し得るようにしたり、
車輪やバッテリなどの重量物を左右方向へ水平移動可能にし、その移動位置を制御し得るようにしたり、
車両のローリング方向挙動変化を抑制する方向へ揺動可能または水平移動可能な可動構成物を新設してもよいのは言うまでもない。
However, the movable structure that can be displaced in a direction that suppresses changes in the rolling behavior of the vehicle is not limited to the left and right wheel suspension device 3 and the vehicle body 1 as in this embodiment,
Only the cabin can be swung in the rolling direction with respect to the vehicle body, and its swing position can be controlled,
Only the cabin can be moved horizontally to the left and right with respect to the vehicle body, and its movement position can be controlled,
It is possible to move heavy objects such as wheels and batteries horizontally in the left-right direction, and to control the movement position,
It goes without saying that a movable component that can be swung or horizontally moved in a direction that suppresses a change in rolling behavior of the vehicle may be provided.

前後ヨーイングメンバ4の揺動制御はそれぞれ、コントローラ11により個々のモータ5を介してこれを行うものとする。
そのためコントローラ11には、車輪2のうち左右前輪を操舵するステアリングホイール6の操舵角θを検出する操舵角センサ12からの信号と、
各車輪2の車輪速ω(便宜上、全車輪の車輪速を同じ符号で示した)を個々に検出する車輪速センサ13からの信号と、
車両重心点に設けた車両挙動センサ群14からの信号と、
モータ5の中立位置からの回転角φを検出するモータ回転センサ15からの信号とを入力する。
なお、これらセンサ12〜15と、コントローラ11と、モータ5との間は、図3に明示するごとくに結線する。
It is assumed that the swing control of the front and rear yawing members 4 is performed by the controller 11 via the individual motors 5 respectively.
Therefore, the controller 11 has a signal from the steering angle sensor 12 that detects the steering angle θ of the steering wheel 6 that steers the left and right front wheels of the wheels 2, and
A signal from the wheel speed sensor 13 that individually detects the wheel speed ω of each wheel 2 (for convenience, the wheel speeds of all the wheels are indicated by the same symbol);
A signal from the vehicle behavior sensor group 14 provided at the center of gravity of the vehicle,
A signal from the motor rotation sensor 15 that detects the rotation angle φ from the neutral position of the motor 5 is input.
The sensors 12 to 15, the controller 11, and the motor 5 are connected as shown in FIG.

なお車両挙動センサ群14は、図3に示すごとく、車両のヨーレートΦを検出するヨーレートセンサ14aと、車両の前後加速度αxTを検出する前後Gセンサ14bと、車両の横加速度αyTを検出する横Gセンサ14cとより成るものとする。 As shown in FIG. 3, the vehicle behavior sensor group 14 detects the yaw rate sensor 14a for detecting the yaw rate Φ of the vehicle, the front / rear G sensor 14b for detecting the longitudinal acceleration α xT of the vehicle, and the lateral acceleration α yT of the vehicle. It is assumed that it comprises a lateral G sensor 14c.

コントローラ11は後で詳述するごとく、上記した入力情報を基に可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標変位量(ローリングメンバ4の目標揺動角)を演算し、この目標値を達成するのに必要なモータ5の駆動トルク指令値を決定する。   As will be described in detail later, the controller 11 calculates the target displacement amount (target swing angle of the rolling member 4) of the movable component (suspension device 3 and vehicle body 1) based on the input information described above, and calculates this target value. The drive torque command value of the motor 5 necessary to achieve is determined.

コントローラ11は、このモータ駆動トルク指令値を図1,3に示すモータ用サーボドライバ16に供給し、サーボドライバ16は、このモータ駆動トルク指令値に応動してバッテリ17の電力を交直変換しつつ、モータ駆動トルク指令値に対応した電力をモータ5に供給する。
かくてモータ5は、駆動トルクを上記の指令値と同じになるよう制御され、ローリングメンバ4を介して可動構成物(サスペンション装置3および車体1)を目標変位量だけ揺動変位させることができる。
The controller 11 supplies the motor drive torque command value to the motor servo driver 16 shown in FIGS. 1 and 3, and the servo driver 16 converts the electric power of the battery 17 in response to the motor drive torque command value. Then, electric power corresponding to the motor drive torque command value is supplied to the motor 5.
Thus, the motor 5 is controlled so that the drive torque becomes the same as the above command value, and the movable component (suspension device 3 and the vehicle body 1) can be oscillated and displaced by the target displacement amount via the rolling member 4. .

<モータ駆動トルク指令値の演算>
コントローラ11は、以下のようにして上記モータ駆動トルク指令値の演算を行う。
図5に基づき詳述するに、可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の変位量制御が開始されたとき、先ず車両状態検出部21で操舵角θ、車輪速ω、ヨーレートΦ、前後加速度αxT、横加速度αyT、およびモータ回転角φを検出する。
従って車両状態検出部21は、本発明における操舵情報検出手段に相当する。
<Calculation of motor drive torque command value>
The controller 11 calculates the motor drive torque command value as follows.
As will be described in detail with reference to FIG. 5, when the displacement control of the movable components (suspension device 3 and vehicle body 1) is started, first the vehicle state detection unit 21 performs steering angle θ, wheel speed ω, yaw rate Φ, longitudinal acceleration. alpha xT, lateral acceleration alpha yT, and detects the motor rotation angle phi.
Therefore, the vehicle state detection unit 21 corresponds to the steering information detection means in the present invention.

次に、本発明における可動構成物変位量設定手段を構成する可動構成物変位量目標値算出部22で、上記のごとくに検出した操舵角θおよび車輪速ωを用い、可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標変位量(ローリングメンバ4の目標揺動角)を演算する。
そして最後に可動構成物駆動部23で、上記可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標変位量(ローリングメンバ4の目標揺動角)と、前記したヨーレートΦ、前後加速度αxT、横加速度αyT、およびモータ回転角φとから、可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標変位量(ローリングメンバ4の目標揺動角)を実現するのに必要なモータ5の駆動トルク指令値を算出し、このモータ駆動トルク指令値をモータ用サーボドライバ16へ出力する。
Next, the movable component displacement amount target value calculation unit 22 constituting the movable component displacement amount setting means in the present invention uses the detected steering angle θ and the wheel speed ω to detect the movable component (suspension device). 3 and the target displacement amount of the vehicle body 1) (the target swing angle of the rolling member 4) is calculated.
Finally, in the movable component drive unit 23, the target displacement amount (target swing angle of the rolling member 4) of the movable component (suspension device 3 and vehicle body 1), the yaw rate Φ, the longitudinal acceleration α xT , the lateral acceleration described above. Based on the acceleration α yT and the motor rotation angle φ, the drive torque command for the motor 5 necessary to realize the target displacement (target swing angle of the rolling member 4) of the movable component (suspension device 3 and vehicle body 1). A value is calculated, and this motor drive torque command value is output to the motor servo driver 16.

可動構成物変位量目標値算出部22で、可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標変位量(ローリングメンバ4の目標揺動角)を演算するに際しては、先ず「(A)車体速度算出部」で、以下のように車体速度Vを算出する。
従ってこの「(A)車体速度算出部」は、本発明における車体速度算出手段に相当する。
(A)車体速度算出部
車体速度Vの算出に際しては車輪速ωを用いるが、この際、4輪の車輪速ωの平均値を車体速度Vとしても良いし、非駆動輪の車輪速ωの平均値を車体速度Vとしても良い。
また本実施例では、車輪速ωのみから車体速度Vを算出する方法を採用しているが、車輪速ωに加えて例えば車体前後加速度αxTによる補正を施し、車体速度Vを求めても良い。
In calculating the target displacement amount (target swing angle of the rolling member 4) of the movable component (suspension device 3 and vehicle body 1) by the movable component displacement amount target value calculation unit 22, first, "(A) vehicle body speed" is calculated. In the “calculation section”, the vehicle body speed V is calculated as follows.
Therefore, the “(A) vehicle body speed calculation unit” corresponds to the vehicle body speed calculation means in the present invention.
(A) Vehicle speed calculation unit The vehicle speed V is calculated by using the wheel speed ω. At this time, the average value of the wheel speeds ω of the four wheels may be used as the vehicle speed V, or the wheel speed ω of the non-driven wheels may be calculated. The average value may be the vehicle speed V.
In the present embodiment adopts the method of calculating the vehicle speed V from only the wheel speed omega, subjected to correction by addition to the wheel speed omega example vehicle longitudinal acceleration alpha xT, it may be calculated vehicle speed V .

可動構成物変位量目標値算出部22で、可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標変位量(ローリングメンバ4の目標揺動角)を演算するに際しては、次に「(B) 定常ゲイン・カットオフ周波数算出部」で、以下のように定常ゲインおよびカットオフ周波数を算出する。   When calculating the target displacement amount (target swing angle of the rolling member 4) of the movable component (suspension device 3 and vehicle body 1) by the movable component displacement amount target value calculation unit 22, next, "(B) steady state In the “gain / cutoff frequency calculation section”, the steady gain and the cutoff frequency are calculated as follows.

(B) 定常ゲイン・カットオフ周波数算出部
本実施例では、先ず前者の定常ゲインの値を算出し、その後、この定常ゲインの値に合わせてカットオフ周波数を決めることとする。
(B-1) 定常ゲインの算出
ここでの定常ゲインとは、定常操舵時(定常操舵判定周波数0.2Hz以下での定常操舵時)に、単位操舵角あたり可動構成物をどの程度揺動変位させるかを示す値である。
従って定常ゲインの値を変えるということは、操舵に対する輪荷重変化の応答や、操舵に対する横運動・ヨー運動の応答が変化することになる。
(B) Steady Gain / Cutoff Frequency Calculation Unit In this embodiment, the former steady gain value is first calculated, and then the cut-off frequency is determined in accordance with the steady gain value.
(B-1) Calculation of steady gain The steady gain here refers to how much the movable component swings and displaces per unit steering angle during steady steering (during steady steering at a steady steering determination frequency of 0.2 Hz or less). It is a value indicating
Therefore, changing the value of the steady gain changes the response of the wheel load change to the steering and the response of the lateral motion / yaw motion to the steering.

本実施例においては、如何なる車両状態でも車両が許容限界を越えたローリング挙動を行うことのないようにするという観点から、定常操舵時において、前輪または後輪いずれかの左右輪荷重移動量が、如何なる車速のときでも所望の値となるような定常ゲインを算出することとする。
なお、車両の安定性を確保するためには、後輪輪荷重移動量が大きくなり過ぎないように管理する必要性があるため、ここでは、後輪輪荷重移動量が所望の値となるような定常ゲインを算出する方法について詳述する。
In the present embodiment, from the viewpoint of preventing the vehicle from performing rolling behavior exceeding the allowable limit in any vehicle state, the right and left wheel load movement amount of either the front wheel or the rear wheel is It is assumed that a steady gain that is a desired value is calculated at any vehicle speed.
In order to ensure the stability of the vehicle, it is necessary to manage the rear wheel load movement amount so that it does not become too large. Here, the rear wheel load movement amount is set to a desired value. A method for calculating a steady gain will be described in detail.

(B-1-1)輪荷重移動率の算出
先ず、車両諸元から決まる各パラメータを以下のように定義する。
但し単位は、SI単位系を用いる。
:可動構成物の質量
T:車体質量(可動構成物を除く)
hs:可動構成物のロールアーム長(可動構成物重心高さから、車体のロール回転運動中心高さまでの距離)
hT:車体ロールアーム長(可動構成物以外のマスの重心高さから、車体のロール回転運動中心高さまでの距離)
G:ロール剛性前後平均値
l:ホイルベース
lf:前輪車軸〜車両重心までの距離
lr:車両重心〜後輪車軸までの距離
b:トレッド
Kf:前輪コーナリングスティフネス
Kr:後輪コーナリングスティフネス
Kcf:前輪キャンバスティフネス
Kcr:後輪キャンバスティフネス
N:ステアリングギヤ比(ここでは定数として扱う)
Fz0:静止時1輪あたり輪荷重(ここでは後輪輪荷重を用いる)
g:重力加速度
(B-1-1) Calculation of wheel load movement rate First, parameters determined from vehicle specifications are defined as follows.
However, the unit is SI unit system.
m s : Mass of movable component m T : Mass of vehicle body (excluding movable component)
hs: Length of the roll arm of the movable component (distance from the height of the center of gravity of the movable component to the center of the roll rotation of the vehicle)
h T : Body roll arm length (distance from the center of gravity height of the mass other than movable components to the center height of the roll rotation motion of the body)
G: Average roll stiffness before and after l: Foil base
l f : Distance from front wheel axle to vehicle center of gravity
l r : Distance from vehicle center of gravity to rear wheel axle b: Tread
K f : Front wheel cornering stiffness
Kr : Rear wheel cornering stiffness
K cf : Front wheel canvas stiffness
K cr : Rear wheel canvas stiffness
N: Steering gear ratio (here, treated as a constant)
F z0 : Wheel load per wheel at rest (rear wheel load is used here)
g: Gravity acceleration

なお変数としては、以下のものを設定する。
V:車体速度
KφQδf0:定常ゲイン
The following are set as variables.
V: Body speed
K φQ δ f0 : Steady gain

ここで、単位操舵角あたりの定常輪荷重移動量を輪荷重で除した値を、単位操舵角あたりの定常輪荷重移動率ΔWFzoθ0と定義する。
車両の運動方程式を解くことで、単位操舵角あたりの定常輪荷重移動率が、車体速度Vと定常ゲインKφQδf0の関数として以下のように求まる。

Figure 2010221864
Here, a value obtained by dividing the steady wheel load movement amount per unit steering angle by the wheel load is defined as a steady wheel load movement rate ΔW 0 F zo θ 0 per unit steering angle.
By solving the equation of motion of the vehicle, the steady wheel load movement rate per unit steering angle is obtained as a function of the vehicle body speed V and the steady gain K φQ δ f0 as follows.
Figure 2010221864

(B-1-2) 目標となる輪荷重移動率特性の設定
前項の単位操舵角あたりの定常輪荷重移動率の車体速度依存性について、その目標特性を決めることで、定常ゲインの車体速度依存性をどう設定するべきかが決まる。
本実施例では、理想的な規範車両モデルを想定し、その車両モデルの定常輪荷重移動率の車体速度依存性を目標と定める。
(B-1-2) Setting the target wheel load mobility characteristics As for the vehicle speed dependence of the steady wheel load mobility per unit steering angle in the previous section, by determining the target characteristics, the steady gain depends on the vehicle speed. How sex should be set is determined.
In this embodiment, an ideal normative vehicle model is assumed, and the vehicle speed dependency of the steady wheel load movement rate of the vehicle model is set as a target.

例えば図6に示すような特性を、目標の輪荷重移動率特性ΔWFzoθ0(V)と定める。
この所望特性の車両においては、例えば1輪あたりの輪荷重が2500Nである場合、車速100km/hで走行している時に、ゆっくり30deg操舵すると、
ΔW=0.01(単位操舵角あたりの輪荷重移動率)×30×2500=750[N]
の左右輪荷重移動が生じることになる。
For example, the characteristic shown in FIG. 6 is defined as a target wheel load movement rate characteristic ΔW 0 F zo θ 0 (V).
In a vehicle with this desired characteristic, for example, when the wheel load per wheel is 2500 N, when traveling at a vehicle speed of 100 km / h, and slowly steering 30 deg,
ΔW = 0.01 (wheel load movement rate per unit steering angle) x 30 x 2500 = 750 [N]
The left and right wheel load movement will occur.

(B-1-3)輪荷重移動量が所望の特性となるような定常ゲインの算出
前々項および前項の検討から、所望の特性を実現する定常ゲインKφQδf0(V)が、

Figure 2010221864
のように求まる。
上式に各パラメータの値をそれぞれ代入して得た、車速に対する定常ゲインの変化特性を図7に示す。
ここでの符号の向きは、負の値のときに転舵と逆方向に可動構成物が揺動変位し、転舵と同方向に車体1が傾くことを意味する。 (B-1-3) Calculation of steady-state gain in which wheel load movement amount has desired characteristics From the previous and previous studies, steady-state gain K φQ δ f0 (V) that realizes desired characteristics is
Figure 2010221864
It is obtained like this.
FIG. 7 shows the steady-state gain variation characteristics with respect to the vehicle speed, obtained by substituting the values of the parameters in the above equation.
The direction of the sign here means that when the value is a negative value, the movable component swings and displaces in the direction opposite to that of the steering, and the vehicle body 1 tilts in the same direction as the steering.

本実施例の車両においては、定常ゲインの値は常に負値となっているので、所望の輪荷重移動率を実現するためには、常に車体を旋回内側方向に傾ける必要があることがわかる。
図7において、車速V=100km/h時の定常ゲインの値が、車速V=30km/h時の4倍以上になっていることからも判るように、輪荷重定常ゲインを所望の特性にするためには、車速Vによって定常ゲインの値を大きく変えることが必要になる。
In the vehicle of the present embodiment, the value of the steady gain is always a negative value. Therefore, it can be understood that the vehicle body must always be tilted inward in order to achieve a desired wheel load movement rate.
In FIG. 7, the steady-state gain of the wheel load is set to a desired characteristic, as can be seen from the fact that the steady-state gain value at the vehicle speed V = 100 km / h is four times or more that at the vehicle speed V = 30 km / h. Therefore, it is necessary to greatly change the steady gain value depending on the vehicle speed V.

(B-2)カットオフ周波数の算出
ここでカットオフ周波数とは、システムにおいて信号の周波数に応じゲインが低下していく傾向がある場合に、ゲインが定常値よりも設定値(例えば3dB)だけ低下する時の操舵周波数のことである。
例えばカットオフ周波数を下げると、より低い操舵周波数からゲインが下がりだすことになり、カットオフ周波数を上げると、高い操舵周波数になってもなかなかゲインが下がらないことになる。
(B-2) Calculation of cut-off frequency Here, the cut-off frequency means that when the gain tends to decrease according to the signal frequency in the system, the gain is only a set value (for example, 3 dB) rather than the steady value. This is the steering frequency when it decreases.
For example, when the cut-off frequency is lowered, the gain starts to decrease from a lower steering frequency, and when the cut-off frequency is increased, the gain is not easily lowered even at a high steering frequency.

よって、本実施例ではこのカットオフ周波数を変更することにより、操舵周波数の高い領域における可動構成物の揺動変位量目標値を調整することとする。
定常ゲインによって、定常操舵時の輪荷重移動量が所望の値となるように設定を行ったのに対して、カットオフ周波数の設定においては、実用操舵周波数帯域である0.5Hz〜2Hz程度の範囲において、輪荷重移動量が所望の値となるように設定を行う必要がある。
Therefore, in this embodiment, by changing this cutoff frequency, the swing displacement amount target value of the movable component in the region where the steering frequency is high is adjusted.
While the setting was made so that the wheel load movement amount at the time of steady steering becomes a desired value by the steady gain, in the setting of the cut-off frequency, the range of about 0.5 Hz to 2 Hz which is a practical steering frequency band In this case, it is necessary to set the wheel load movement amount to a desired value.

高次のフィルタを用いると位相遅れが大きくなり、操舵に対して可動構成物の応答性が悪化する問題点が生じるため、本実施例では、操舵角θに対する可動構成物の揺動変位量目標値φ*の特性を、伝達特性が次式

Figure 2010221864
で表される一次のローパスフィルタの形で想定し、定常ゲインKφQδf0(V)に対応するカットオフ周波数F0(V)を求めることとする。 When a high-order filter is used, the phase delay becomes large, and there is a problem that the responsiveness of the movable component is deteriorated with respect to steering. Therefore, in this embodiment, the swing displacement target of the movable component with respect to the steering angle θ is generated. The characteristic of the value φ * is
Figure 2010221864
The cut-off frequency F 0 (V) corresponding to the steady-state gain K φQ δ f0 (V) is obtained.

図8は、車速が低い場合(例えば30km/h〜40km/h)における、輪荷重移動率の周波数応答を、カットオフ周波数ごとに比較して示し、
図9は、車速が高い場合(例えば120km/h〜160km/h)における、輪荷重移動率の周波数応答を、カットオフ周波数ごとに比較して示す。
FIG. 8 shows the frequency response of the wheel load transfer rate when the vehicle speed is low (for example, 30 km / h to 40 km / h) by comparing each cut-off frequency.
FIG. 9 shows the frequency response of the wheel load movement rate for each cutoff frequency when the vehicle speed is high (for example, 120 km / h to 160 km / h).

車速ごとに好適なカットオフ周波数を選択する基準として、本実施例では以下のような基準を設ける。   In the present embodiment, the following criteria are provided as criteria for selecting a suitable cutoff frequency for each vehicle speed.

(カットオフ周波数の下限を決める基準)
緊急回避操舵時に必要な操舵周波数0.5Hz〜1Hzの間でゲインが持ち上がると、緊急回避操舵時に輪荷重移動が過多となって、限界を超えた車両のローリング挙動が発生する。
よって本実施例では、操舵周波数1Hzに下側の閾値を設け、かかる下側閾値以下の操舵周波数領域において、操舵に対する輪荷重移動量のゲインが定常操舵時のゲインを上回らないように、カットオフ周波数を選択することとする。
図8,9につき付言するに、これらのゲイン線図における斜線領域に、ゲインの特性曲線がかからないようなカットオフ周波数を選択することに相当する。
(Criteria for determining the lower limit of the cutoff frequency)
If the gain increases between the steering frequencies of 0.5 Hz to 1 Hz required during emergency avoidance steering, excessive wheel load movement occurs during emergency avoidance steering, and vehicle rolling behavior exceeding the limit occurs.
Therefore, in this embodiment, a lower threshold is provided for the steering frequency of 1 Hz, and in the steering frequency region below the lower threshold, the cutoff is performed so that the gain of the wheel load movement amount with respect to the steering does not exceed the gain during steady steering. The frequency is selected.
8 and 9, it corresponds to selecting a cut-off frequency that does not have a gain characteristic curve in the hatched area in these gain diagrams.

(カットオフ周波数の上限を決める基準)
操舵に対する輪荷重移動量の周波数特性において、位相のずれが大きいと、操舵の途中で急激な輪荷重変動が起こり、車両挙動が不安定となる恐れがある。
よって本実施例では、位相遅れ−45degおよび位相進み45degにそれぞれ閾値を設け、これらの閾値範囲内に、操舵に対する輪荷重移動量の位相のずれが収まるように、カットオフ周波数を選択することとする。
図8,9につき付言するに、これらの位相線図における斜線領域に、位相の特性曲線がかからないようなカットオフ周波数を選択することに相当する。
(Criteria for determining the upper limit of the cut-off frequency)
In the frequency characteristic of the wheel load movement amount with respect to the steering, if the phase shift is large, a sudden wheel load fluctuation may occur during the steering, and the vehicle behavior may become unstable.
Therefore, in this embodiment, threshold values are respectively set for the phase delay of −45 deg and the phase advance of 45 deg, and the cutoff frequency is selected so that the phase shift of the wheel load movement amount with respect to the steering is within these threshold ranges. To do.
8 and 9, this corresponds to selecting a cut-off frequency that does not have a phase characteristic curve in the hatched region in these phase diagrams.

上記の基準に照らし合わせると、図8の低車速時に条件を満たすカットオフ周波数は約2Hzであり、また図9の高車速時に条件を満たすカットオフ周波数は約1Hzであることが判る。   In light of the above criteria, it can be seen that the cutoff frequency that satisfies the condition at low vehicle speed in FIG. 8 is approximately 2 Hz, and that the cutoff frequency that satisfies the condition at high vehicle speed in FIG. 9 is approximately 1 Hz.

図10は、カットオフ周波数f0(V)の車体速度依存性を例示する。
図7の定常ゲインKφQδf0(V)の特性と比較すると、許容限界を超えた車両のローリング挙動を回避しつつ車両の安定性を確保するためには、結果として、定常ゲインを高く設定する高車速域ではカットオフ周波数を低く設定し、定常ゲインを低く設定する低車速域ではカットオフ周波数を高く設定することが有効であることが判る。
FIG. 10 illustrates the vehicle speed dependency of the cutoff frequency f 0 (V).
Compared to the characteristics of the steady gain K φQ δ f0 (V) in Fig. 7, in order to ensure the stability of the vehicle while avoiding the rolling behavior of the vehicle exceeding the allowable limit, the steady gain is set high as a result. It can be seen that it is effective to set the cut-off frequency low in the high vehicle speed range, and to set the cut-off frequency high in the low vehicle speed range where the steady gain is set low.

図5の可動構成物変位量目標値算出部22で、可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標変位量(ローリングメンバ4の目標揺動角)を演算するに際しては、その後「(C)ローパスフィルタによる変位量目標値算出部」で、以下のように可動構成物の揺動変位目標値を算出する。   When calculating the target displacement amount (target swing angle of the rolling member 4) of the movable component (suspension device 3 and vehicle body 1) by the movable component displacement amount target value calculation unit 22 in FIG. ) The displacement target value calculation unit using the low-pass filter ”calculates the swing displacement target value of the movable component as follows.

(C) ローパスフィルタによる変位量目標値算出部
前記の演算により、定常ゲインKφQδf0(V)およびカットオフ周波数f0(V)がそれぞれ求められたため、車体速度Vに応じて特性が変化する、

Figure 2010221864
で表される伝達関数を持った一次のローパスフィルタを構成することができる。
このローパスフィルタを用いることで、操舵角入力θに対する可動構成物の揺動変位量目標値φ*を決めることができる。 (C) Displacement target value calculation section using low-pass filter The steady gain K φQ δ f0 (V) and the cut-off frequency f 0 (V) are obtained by the above calculation, so the characteristics change according to the vehicle speed V To
Figure 2010221864
A first-order low-pass filter having a transfer function represented by
By using this low-pass filter, it is possible to determine the swing displacement amount target value φ * of the movable component with respect to the steering angle input θ.

図5の可動構成物駆動部23で、上記可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標揺動変位量φ*と、車両状態検出部21で検出したヨーレートΦ、前後加速度αxT、横加速度αyT、およびモータ回転角φとから、可動構成物(サスペンション装置3および車体1)の目標変位量φ*を実現するのに必要なモータ5の駆動トルク指令値を算出するに際しては、(D) モータ駆動トルク指令値算出部で以下のように当該算出を行う。 5, the target swing displacement φ * of the movable components (suspension device 3 and vehicle body 1), the yaw rate Φ detected by the vehicle state detection unit 21, the longitudinal acceleration α xT , the lateral When calculating the drive torque command value of the motor 5 necessary for realizing the target displacement φ * of the movable component (suspension device 3 and the vehicle body 1) from the acceleration α yT and the motor rotation angle φ, D) The motor drive torque command value calculation unit performs the calculation as follows.

(D) モータ駆動トルク指令値算出部
前項で算出した可動構成物の目標揺動変位量φ*と、実際の揺動変位量検出値φとの偏差に応じて、モータ駆動トルク指令値を算出する。
可動構成物を目標の揺動変位量まで移動するのに必要なモータ駆動トルクの値は、ヨーレートΦ、前後加速度αxT、横加速度αyTなどの車両状態量に応じて変化する。
よって、可動構成物の目標揺動変位量φ*と、実際の揺動変位量検出値φとの偏差に応じたモータ駆動トルクと、ヨーレートΦ、前後加速度αxT、横加速度αyTなどの車両状態量を考慮した補正トルクとを合わせて、モータ駆動トルク指令値を決定する。
(D) Motor drive torque command value calculation unit Calculates the motor drive torque command value according to the deviation between the target swing displacement φ * of the movable component calculated in the previous section and the actual swing displacement detection value φ. To do.
The value of the motor driving torque required to move the movable component to the target swing displacement amount changes according to the vehicle state amount such as the yaw rate Φ, the longitudinal acceleration α xT , and the lateral acceleration α yT .
Therefore, vehicles such as motor drive torque, yaw rate Φ, longitudinal acceleration α xT , and lateral acceleration α yT according to the deviation between the target swing displacement amount φ * of the movable component and the actual swing displacement detection value φ A motor drive torque command value is determined together with a correction torque that takes the state quantity into consideration.

(G) モータ駆動トルク指令値出力部
図5の可動構成物駆動部23においては更に、上記のごとくに求めたモータ駆動トルク指令値を、「(G) モータ駆動トルク指令値出力部」でモータ用サーボドライバ16へ出力する。
(G) Motor drive torque command value output unit In the movable component drive unit 23 of FIG. 5, the motor drive torque command value obtained as described above is further converted into the motor drive torque command value output unit "(G) Motor drive torque command value output unit". Output to servo driver 16.

<第1実施例の効果>
上記によるモータ5の制御により、可動構成物(サスペンション装置3および車体1)は、その操舵角入力θに対する揺動変位量が前記した操舵角入力θに対する目標揺動変位量φ*となるよう制御される。
ところで、操舵角入力θに対する目標揺動変位量φ*が、定常ゲインKφQδf0(V)およびカットオフ周波数F0(V)を車両状態に応じ変更可能な前記一次のローパスフィルタを用いて、前記したごとくに求められたものであるため、
操舵時のローリング挙動変化を抑制するのに必要な、操舵角入力θに対する可動構成物の揺動変位量を、操舵周波数が高いほど小さくし得ることとなる。
<Effect of the first embodiment>
By controlling the motor 5 as described above, the movable components (the suspension device 3 and the vehicle body 1) are controlled such that the swing displacement amount with respect to the steering angle input θ becomes the target swing displacement amount φ * with respect to the steering angle input θ. Is done.
By the way, the target swing displacement amount φ * with respect to the steering angle input θ is obtained by using the first-order low-pass filter capable of changing the steady-state gain K φQ δ f0 (V) and the cut-off frequency F 0 (V) according to the vehicle state. Because it is the one that has been specifically requested,
The swing displacement amount of the movable component with respect to the steering angle input θ necessary for suppressing the rolling behavior change during steering can be reduced as the steering frequency increases.

このため、操舵周波数の高い急操舵時は操舵角入力θに対する可動構成物の揺動変位量が小さくされることになり、
かかる可動構成物の変位に伴う反作用が車体に及んで発生するロールモーメントを小さくし得て、高い操舵周波数のもとでも、車両のローリング挙動が許容限界を越えることのないようにすることができ、前記した旋回外側方向への許容限界を超えた大きなローリングによる挙動不安定を回避することができる。
For this reason, during sudden steering with a high steering frequency, the swing displacement amount of the movable component with respect to the steering angle input θ is reduced.
It is possible to reduce the roll moment that the reaction caused by the displacement of the movable component reaches the vehicle body, and to prevent the rolling behavior of the vehicle from exceeding the allowable limit even under a high steering frequency. It is possible to avoid instability of behavior due to large rolling exceeding the allowable limit in the turning outer direction.

また本実施例においては、操舵周波数が高くなるほど操舵角入力θに対する可動構成物の揺動変位量が小さくなるように設定するのに上記のごとく一次のローパスフィルタを適用し、且つ、車両状態に応じて適宜そのフィルタ特性を変更可能な構成であるため、
車両の状態が変化しても、その都度適切に可動構成物の揺動変位量が加減されて、上記の作用効果を常に達成することができ、車両のローリング挙動性能の向上を車両状態の変化にかかわらず常に実現することが可能になる。
In this embodiment, the primary low-pass filter is applied as described above to set the swing displacement amount of the movable component with respect to the steering angle input θ to be smaller as the steering frequency is higher, Because it is a configuration that can change the filter characteristics accordingly,
Even if the state of the vehicle changes, the amount of swing displacement of the movable component is appropriately adjusted each time, so that the above-mentioned effects can always be achieved, and the rolling behavior performance of the vehicle can be improved. Regardless of the situation, it will always be possible.

更に本実施例においては、上記の定常ゲインKφQδf0(V)を車体速度Vに応じて、または車体速度Vと、車体速度Vの差分値(車体速度Vの時間変化割合)とに応じて変更するため、
同じ操舵量であっても、車体速度Vや、その時間変化割合が異なると、車両の横加速度やヨーレートが異なるという性質を考慮して定常ゲインKφQδf0(V)が変更されることになる。
Further, in the present embodiment, the steady gain K φQ δ f0 (V) described above depends on the vehicle body speed V, or on the difference between the vehicle body speed V and the vehicle body speed V (time change rate of the vehicle body speed V). To change
Even if the steering amount is the same, the steady-state gain K φQ δ f0 (V) is changed in consideration of the property that the lateral acceleration and yaw rate of the vehicle differ when the vehicle body speed V and the time change rate differ. Become.

ちなみに、車体速度Vに関係なく操舵角に対し常に同じように可動構成物を揺動変位させると、
例えば大きな操舵角を多用する低車速域では、可動構成物の揺動変位量が大きくなりすぎる傾向があり、ほとんど小さな操舵角しか用いない高車速域では、可動構成物の揺動変位量が少なくなりすぎる傾向がある。
By the way, regardless of the vehicle speed V, if the movable component is always oscillated and displaced with respect to the steering angle,
For example, the swing displacement amount of the movable component tends to be too large at a low vehicle speed range where a large steering angle is frequently used, and the swing displacement amount of the movable component is small at a high vehicle speed region where only a small steering angle is used. There is a tendency to become too much.

ところで本実施例のように、定常ゲインKφQδf0(V)を車体速度Vや、その時間変化割合に応じて変更させれば、如何なる車体速度Vや、その時間変化割合の基でも可動構成物の揺動変位量を過不足のない適切なものにすることができ、車両のローリング挙動性能の向上を、車体速度Vや、その時間変化割合にかかわらず常に実現することができる。 By the way, as in this embodiment, if the steady gain K φQ δ f0 (V) is changed in accordance with the vehicle body speed V and its time change rate, it can be moved based on any vehicle speed V and its time change rate. The swing displacement amount of the object can be made appropriate without excess and deficiency, and the rolling behavior performance of the vehicle can always be improved regardless of the vehicle body speed V and its time change rate.

また図7,10につき前述したごとく、定常ゲインKφQδf0(V)の絶対値を大きく設定するにつれカットオフ周波数f0(V)を低く設定し、定常ゲインKφQδf0(V)の絶対値を小さく設定するにつれカットオフ周波数f0(V)を高く設定すれば、
定常ゲインKφQδf0(V)ごとに、可能な限り高めのカットオフ周波数f0(V)を設定できることとなり、かようにカットオフ周波数f0(V)を高く設定できると、操舵に対する車両重心点の移動応答遅れが小さくなって、車両のローリング挙動性能の向上を維持したまま、操舵時における運転者の違和感を軽減し、操舵感を向上させることができる。
As described above with reference to FIGS. 7 and 10, as the absolute value of the steady gain K φQ δ f0 (V) is set larger, the cutoff frequency f 0 (V) is set lower and the steady gain K φQ δ f0 (V) If the cut-off frequency f 0 (V) is set higher as the absolute value is set smaller,
For each steady gain K φQ δ f0 (V), the highest possible cut-off frequency f 0 (V) can be set, and if the cut-off frequency f 0 (V) can be set high, the vehicle for steering It is possible to reduce the driver's uncomfortable feeling at the time of steering and improve the steering feeling while maintaining the improvement of the rolling behavior performance of the vehicle while the movement response delay of the center of gravity is reduced.

更に図8,9につき前述したごとく、カットオフ周波数f0(V)の設定に際し、
(1)相対的に低い所定操舵周波数(1Hz)以下の操舵周波数領域で、操舵量に対する輪荷重移動量のゲインが定常操舵時のゲインKφQδf0(V)以下となるようにするという制約を設けることによりカットオフ周波数f0(V)の下限を定め、
(2)相対的に高い所定操舵周波数(3Hz)以下の操舵周波数領域で、操舵量に対する輪荷重移動量の位相のずれが、所定の位相遅れ量(-45deg)から所定の位相進み量(45deg)の範囲内に収まるという制約を設けることによりカットオフ周波数f0(V)の上限を定め、
これらカットオフ周波数の上限と下限の間にカットオフ周波数f0(V)を設定する場合、以下の作用効果が奏し得られる。
Furthermore, as described above with reference to FIGS. 8 and 9, when setting the cutoff frequency f 0 (V),
(1) Restriction that the gain of the wheel load movement amount with respect to the steering amount is equal to or less than the gain K φQ δ f0 (V) during steady steering in a steering frequency region of a relatively low predetermined steering frequency (1 Hz) or less. To define the lower limit of the cut-off frequency f 0 (V),
(2) In a steering frequency region of a relatively high predetermined steering frequency (3 Hz) or less, the phase shift of the wheel load movement amount with respect to the steering amount is changed from a predetermined phase delay amount (−45 deg) to a predetermined phase advance amount (45 deg.). ) To set the upper limit of the cut-off frequency f 0 (V)
When the cutoff frequency f 0 (V) is set between the upper limit and the lower limit of these cutoff frequencies, the following effects can be obtained.

つまり(1)の条件により、緊急回避時に必要な0.5Hz〜1Hz程度の領域の輪荷重移動量を定常時のそれ以下に抑制でき、緊急操舵時において車両の許容限界を超えたローリング挙動が発生するのを一層確実に防止することができる。
また(2)の条件により、操舵入力の周波数成分として考慮しておくことが妥当な、操舵周波数3Hz程度以下の領域において、操舵に対する輪荷重移動量の位相のずれを、±45deg程度の範囲内に収めることができる。
ちなみに位相のずれが大きいと、操舵動作の途中で急激な輪荷重変動が起こり、車両挙動が不安定になる虞があるところながら、本実施例によれば上記した条件(2)によって、輪荷重変動が穏やかになり、車両挙動を安定なものにすることができる。
In other words, according to the condition (1), the amount of wheel load movement in the range of 0.5 Hz to 1 Hz required for emergency avoidance can be suppressed to less than that in steady state, and rolling behavior exceeding the allowable limit of vehicles occurs during emergency steering. This can be prevented more reliably.
In addition, the phase shift of the wheel load movement amount with respect to the steering is within a range of about ± 45 deg. Can fit in.
Incidentally, if the phase shift is large, sudden wheel load fluctuations may occur in the middle of the steering operation, and there is a possibility that the vehicle behavior may become unstable. The fluctuation becomes gentle and the vehicle behavior can be stabilized.

なお上記した本実施例の着想は、いかなる諸元の車両にも適用することができるが、上記した諸々の作用効果が最大限発揮されるのは、重心高に対して、トレッドが相対的に狭い車両の場合である。   The above-described idea of the present embodiment can be applied to any specification vehicle. However, the above-mentioned various effects are maximized with respect to the height of the center of gravity. This is the case for narrow vehicles.

図11は、かようにトレッドが相対的に狭い車両に、上記した本実施例のローリング挙動制御装置を適用した場合の動作タイムチャートである。
この図は、緊急回避相当の操舵入力に対し、制御なしの場合と、左右輪荷重が同等の値となるよう制御する従来技術の制御を適用した場合と、上記した本実施例の制御を適用した場合とで、輪荷重移動率を比較して示したものである。
FIG. 11 is an operation time chart when the rolling behavior control device of the present embodiment described above is applied to a vehicle having a relatively narrow tread.
This figure shows the case of no control for the steering input equivalent to emergency avoidance, the case of applying the control of the prior art that controls the left and right wheel loads to the same value, and the control of this embodiment described above. This is a comparison of the wheel load transfer rate.

制御なしの場合、変位量のゲインは勿論0であるものの、トレッドが狭いため、結局は輪荷重移動率の絶対値が1を超えて、左右いずれかの輪荷重が0になり、ローリング挙動不安定となる。
従来技術の制御を適用した場合、左右輪荷重が同等の値となるよう制御するため、変位量のゲインが高すぎ、急激な重心移動の反作用により、制御なしの場合よりも顕著に、且つ早期にローリング挙動不安定を惹起する。
これに対し本実施例の制御を適用した場合、高い操舵周波数下にもかかわらず、変位量のゲインが高すぎず適切なゲインに保たれ続け、重心移動が緩やかなものになって、その反作用によるローリング挙動不安定を回避することができる。
Without control, the gain of the displacement amount is of course 0, but the tread is narrow. Therefore, the absolute value of the wheel load movement rate exceeds 1 and the wheel load on either the left or right side becomes 0, and the rolling behavior is not effective. It becomes stable.
When the control of the prior art is applied, the left and right wheel loads are controlled to have the same value. Therefore, the gain of the displacement amount is too high, and the reaction of the sudden movement of the center of gravity makes the remarkably and earlier than the case without control. Cause instability in rolling behavior.
On the other hand, when the control of the present embodiment is applied, the gain of the displacement amount is not too high and is kept at an appropriate gain even under a high steering frequency, and the center of gravity moves slowly, and its reaction The rolling behavior instability caused by can be avoided.

<第2実施例>
本実施例は、上記した第1実施例と基本的に同様な構成とするが、図5に示された可動構成物変位量算出部22内における「(B) 定常ゲイン・カットオフ周波数算出部」が、特に以下のような制御則に基づいて定常ゲインおよびカットオフ周波数を算出するようなものとする。
<Second embodiment>
The present embodiment has basically the same configuration as the first embodiment described above, but “(B) steady gain / cutoff frequency calculation section in the movable component displacement amount calculation section 22 shown in FIG. ”In particular calculates the steady-state gain and the cut-off frequency based on the following control law.

(B) 定常ゲイン・カットオフ周波数算出部
本実施例においては、第1実施例における前記した「(B-2)カットオフ周波数の算出」の項で行ったと同様に、カットオフ周波数F0(V)に対し上限・下限を設定するが、それに加えて、以下の位相特性条件を追加する。
(B) Steady Gain / Cutoff Frequency Calculation Unit In the present embodiment, the cut-off frequency F 0 (in the same manner as that described in the section “(B-2) Calculation of cut-off frequency” in the first embodiment, above. Set upper and lower limits for V), but in addition, add the following phase characteristic conditions.

本実施例における「位相特性条件」とは、
定常ゲインの値およびカットオフ周波数の値の組み合わせのうち、閾値以下の操舵周波数の領域において、操舵角に対する可動構成物揺動変位量の周波数応答における位相遅れ量と、操舵角に対する車体横加速度の周波数応答における位相遅れ量との差ができるだけ小さくなるような、定常ゲインおよびカットオフ周波数の組み合わせ条件を意味し、
本実施例においては、この位相特性条件が満足される定常ゲインおよびカットオフ周波数の組み合わせを選択することとする。
この場合、定常ゲインおよびカットオフ周波数の2変数を同時に決定することになるので、以下に述べるような方法(いわゆる予選決勝法)を用いて、定常ゲインおよびカットオフ周波数をそれぞれ決定する。
The “phase characteristic condition” in this example is
Of the combination of the steady gain value and the cutoff frequency value, in the region of the steering frequency below the threshold value, the phase lag amount in the frequency response of the swing displacement amount of the movable component with respect to the steering angle, and the vehicle body lateral acceleration with respect to the steering angle. Means the combination of steady gain and cutoff frequency so that the difference from the phase lag in the frequency response is as small as possible.
In this embodiment, a combination of a steady gain and a cutoff frequency that satisfies the phase characteristic condition is selected.
In this case, since the two variables of the steady gain and the cut-off frequency are determined simultaneously, the steady gain and the cut-off frequency are determined using the method described below (so-called qualifying final method).

(B-2-1)定常ゲインの仮置き
まず、定常ゲインの値を仮置きする。
定常ゲインは、前記第1実施例における「(B-1-3) 輪荷重移動量が所望の特性となるような定常ゲインの算出」の項で述べたと同様の方法で、目標となる輪荷重移動率特性を決めることによって求める。
(B-2-1) Temporary placement of steady gain First, the steady gain value is placed temporarily.
The steady gain is obtained by the same method as that described in the section “(B-1-3) Calculation of steady gain so that wheel load movement amount has desired characteristics” in the first embodiment. It is obtained by determining the mobility characteristics.

(B-2-2)位相特性条件を満たすカットオフ周波数の選択
次いでカットオフ周波数を設定するに当たり、例えば緊急回避時に必要な操舵周波数0.5Hz〜1Hzの特性を所望の特性とするために、閾値を1Hzと定める。
そして、前記第1実施例における「(B-2)カットオフ周波数の算出」の項で述べたと同様に、カットオフ周波数の上限・下限の制約を満たすようなカットオフ周波数の中から、閾値1Hz以下の操舵周波数の領域において、上記の位相特性条件を満たすようなカットオフ周波数を選択する。
(B-2-2) Selection of cut-off frequency satisfying phase characteristic condition Next, when setting the cut-off frequency, for example, in order to make the characteristic of the steering frequency 0.5 Hz to 1 Hz necessary for emergency avoidance a desired characteristic, a threshold value is set. Is defined as 1 Hz.
Then, as described in the section of (B-2) Calculation of cut-off frequency in the first embodiment, the threshold 1 Hz is selected from the cut-off frequencies that satisfy the upper and lower limit restrictions of the cut-off frequency. In the following steering frequency region, a cutoff frequency that satisfies the above-mentioned phase characteristic condition is selected.

(B-2-3)予選の繰り返し
上記した「(B-2-1)定常ゲインの仮置き」および「(B-2-2)位相特性条件を満たすカットオフ周波数の選択」の予選処理を繰り返し、この際、定常ゲインの値を少しずつ変更しながら、当該予選処理の繰り返しを実行する。
(B-2-3) Repeating qualifying The qualifying process described in “(B-2-1) Temporary placement of steady gain” and “(B-2-2) Selection of cut-off frequency satisfying phase characteristics” is performed. In this case, the qualifying process is repeated while changing the steady gain value little by little.

(B-2-4)決勝
上記した予選処理の繰り返しにより得られた定常ゲインおよびカットオフ周波数の組み合わせのうち、前記した位相特性条件を最も良く満たして、可動構成物揺動変位量の周波数応答における位相遅れ量と、車体横加速度の周波数応答における位相遅れ量との差が最も小さくなるような、定常ゲインおよびカットオフ周波数の組み合わせを最終的に選択する。
(B-2-4) Final Of the combination of steady gain and cut-off frequency obtained by repeating the qualifying process described above, the frequency response of the movable component swing displacement amount that best satisfies the phase characteristic condition described above Finally, the combination of the steady gain and the cutoff frequency is selected so that the difference between the phase lag amount at and the phase lag amount in the frequency response of the vehicle body lateral acceleration is minimized.

<第2実施例の作用効果>
図12(a),(b),(c)はそれぞれ、定常ゲインを或る値に仮置きし、カットオフ周波数を順次変化させた場合の、操舵周波数に対する可動構成物揺動変位量および車体横加速度の周波数応答を例示する。
図12(a),(b),(c)で候補に挙げた3種類のカットオフ周波数0.5Hz、1Hz、2Hzはそれぞれ、前記第1実施例につき前述した、カットオフ周波数の上限および下限に係わる制約を満たすものである。
<Operational effects of the second embodiment>
12 (a), 12 (b), and 12 (c) show the movable component swing displacement amount and the vehicle body with respect to the steering frequency when the steady-state gain is temporarily placed at a certain value and the cutoff frequency is sequentially changed. The frequency response of a lateral acceleration is illustrated.
The three types of cutoff frequencies 0.5 Hz, 1 Hz, and 2 Hz listed as candidates in FIGS. 12 (a), (b), and (c) are the upper and lower limits of the cutoff frequency described above for the first embodiment, respectively. It satisfies the related constraints.

図12(a),(b),(c)の比較から明らかなように、カットオフ周波数が1Hzの場合が、位相特性条件を最も良く満たして、可動構成物揺動変位量の周波数応答における位相遅れ量と、車体横加速度の周波数応答における位相遅れ量との差が最も小さくなる、定常ゲインおよびカットオフ周波数の組み合わせであることが判る。   As is clear from the comparison of FIGS. 12 (a), (b), and (c), when the cutoff frequency is 1 Hz, the phase characteristic condition is best satisfied, and the frequency response of the swing displacement amount of the movable component It can be seen that the difference between the phase delay amount and the phase delay amount in the frequency response of the vehicle body lateral acceleration is the smallest combination of the steady gain and the cut-off frequency.

かかる定常ゲインおよびカットオフ周波数の組み合わせを用いた第2実施例のローリング挙動制御によれば、第1実施例と同様の作用効果を奏し得るほかに、以下の作用効果をも達成することができる。
緊急回避相当の操舵を行った場合の動作タイムチャートを示す図13に基づき説明すると、前記した位相特性条件を満たすことによって、可動構成物揺動変位量の周波数応答が、車体横加速度の周波数応答に近くなる。
According to the rolling behavior control of the second embodiment using the combination of the steady gain and the cut-off frequency, in addition to the same operational effects as the first embodiment, the following operational effects can also be achieved. .
Referring to FIG. 13 which shows an operation time chart when steering equivalent to emergency avoidance is performed, the frequency response of the movable component swing displacement amount becomes the frequency response of the vehicle body lateral acceleration by satisfying the phase characteristic condition described above. Close to.

このため、実線で示す輪荷重移動率の滑らかさから明らかなように、破線で示す第1実施例の場合よりも、車体の動作がよりスムーズになり、車両のローリング挙動が許容限界を越えないようにして安定したローリング挙動性能を維持したまま、運転者に操舵感の向上を感じさせることができる。
また、実線で示すモータ出力の時系列変化から明らかなように、破線で示す第1実施例のそれよりも、可動構成物を揺動変位させるモータ5の負担軽減を実現することも可能となる。
For this reason, as apparent from the smoothness of the wheel load movement rate indicated by the solid line, the operation of the vehicle body becomes smoother than the case of the first embodiment indicated by the broken line, and the rolling behavior of the vehicle does not exceed the allowable limit. In this manner, the driver can feel an improvement in steering feeling while maintaining stable rolling behavior performance.
Further, as is apparent from the time series change of the motor output indicated by the solid line, it is also possible to reduce the burden on the motor 5 that swings and displaces the movable component than that of the first embodiment indicated by the broken line. .

ちなみに第1実施例の利点は、第2実施例におけるような「位相特性条件」が設定されないないので、定常ゲインの選択自由度が大きく、
そのため、比較的大きな定常ゲインを設定することができ、図13に破線で示す左右輪荷重移動率の時系列変化から明らかなように、実線で示す第2実施例の場合よりも、輪荷重移動率(輪荷重移動量)を小さくし得て、車両運動性能の向上を見込むことができる。
Incidentally, the advantage of the first embodiment is that the “phase characteristic condition” as in the second embodiment is not set, so the degree of freedom in selecting a steady gain is large,
Therefore, a relatively large steady-state gain can be set, and as is clear from the time series change in the left and right wheel load movement rate indicated by the broken line in FIG. 13, the wheel load movement is greater than in the second embodiment indicated by the solid line. The rate (wheel load movement amount) can be reduced, and improvement in vehicle motion performance can be expected.

<第3実施例>
本実施例は図14に示すごとく、上記した第1実施例または第2実施例と基本的に同様な構成とするが、図5に示された可動構成物変位量算出部22内に「(E) 変位量目標値制限部」を追加すると共に、同じく図5に示された可動構成物駆動部23内に「(F)駆動トルク制限部」を追加して構成したものである。
以下、これら追加した「(E) 変位量目標値制限部」および「(F)駆動トルク制限部」の制御則を説明する。
<Third embodiment>
As shown in FIG. 14, the present embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment or the second embodiment described above, but in the movable component displacement amount calculation unit 22 shown in FIG. E) “displacement target value limiter” is added, and “(F) drive torque limiter” is added to the movable component drive unit 23 shown in FIG.
Hereinafter, control rules of the added “(E) displacement amount target value limiting unit” and “(F) drive torque limiting unit” will be described.

(E) 変位量目標値制限部
例えば操舵周波数が高い場面など、旋回内側方向に車両重心を急いで移動させた場合、素早い重心移動の反作用によって、左右輪荷重移動をより助長する方向のロールモーメントが生じ、車両は許容限界を超えてローリング挙動される。
(E) Displacement target value limiter For example, when the vehicle's center of gravity is suddenly moved in the direction of turning inside, such as when the steering frequency is high, the roll moment in a direction that further facilitates left and right wheel load movement due to the reaction of quick center of gravity movement And the vehicle is rolling beyond the allowable limit.

この反作用ロールモーメントは、ばね下に対する車体の相対変位加速度(ばね下質量座標系に対する、車体座標系の相対横加速度)によって生じるものである。
よって、車体の相対変位加速度の値に着目し、この値が閾値を超えないように制御することにより、車両が許容限界を超えてローリング挙動することのないようにするものとする。
This reaction roll moment is generated by the relative displacement acceleration of the vehicle body relative to the unsprung mass (relative lateral acceleration of the vehicle body coordinate system relative to the unsprung mass coordinate system).
Therefore, attention is paid to the value of the relative displacement acceleration of the vehicle body, and control is performed so that this value does not exceed the threshold value, thereby preventing the vehicle from rolling beyond the allowable limit.

図15は、図14の「(E) 変位量目標値制限部」で実行する制御プログラムのフローチャートを示し、以下各ステップでの処理内容を順次詳述する。
(E-1)ばね下に対する車体の相対変位加速度の予測
実際に車両が許容限界を超えてローリング挙動するような車体の相対変位加速度が出る前に、未然に可動構成物の揺動変位目標値を変更する必要があり、
そのため最初のステップ(E-1)では、検出値でなく制御目標値から車体の相対変位加速度の予測値を予め算出し、この予測値を閾値判定に用いることとする。
FIG. 15 is a flowchart of a control program executed by “(E) displacement amount target value limiting unit” in FIG. 14, and the processing contents in each step will be described in detail below.
(E-1) Prediction of the relative displacement acceleration of the vehicle body against the unsprung mass Before the relative displacement acceleration of the vehicle body that causes the vehicle to roll beyond the permissible limit, the swing displacement target value of the movable component is obtained in advance. Need to be changed,
Therefore, in the first step (E-1), a predicted value of the relative displacement acceleration of the vehicle body is calculated in advance from the control target value instead of the detected value, and this predicted value is used for threshold determination.

車体の相対変位加速度の予測値αrelは、
φ*:可動構成物の揺動変位量目標値
φRoll:サスペンションストロークによるロール角予測値
h:車体がロール回転する際の回転中心の高さから、車体重心高までの距離(実質的なロールアーム長)
をそれぞれ用いて、次式の演算により算出することができる。
αrel=h{(d2/dt)φ*+(d2/dt) φRoll
The predicted value α rel of the relative displacement acceleration of the vehicle body is
φ *: Target swing value of movable components φ Roll : Roll angle predicted value based on suspension stroke h: Distance from the height of the center of rotation when the vehicle rolls to the center of gravity of the vehicle (substantially roll Arm length)
Can be calculated by the following equation.
α rel = h {(d2 / dt) φ * + (d2 / dt) φ Roll }

なお、サスペンションストロークによるロール角予測値φRollは、操舵角θに対する伝達関数φRoll(s)/θ(s)を用いて計算する。
伝達関数は、線形近似した運動方程式から算出してもよいし、実測特性から同定してもよい。
Note that the roll angle predicted value φ Roll based on the suspension stroke is calculated using the transfer function φ Roll (s) / θ (s) with respect to the steering angle θ.
The transfer function may be calculated from a linearly approximated equation of motion, or may be identified from measured characteristics.

(E-2)加速度閾値の算出
加速度閾値αrel_Limitは、実測に基づいて適当な値を選んで決めてもよいが、ロール方向の運動方程式に基づいて、例えば以下のように定めることができる。

Figure 2010221864
なおここでは、前輪の方が後輪よりも荷重移動量が大きく設定されているものと仮定し、閾値に前輪の諸元値を用いる。
但し、
:可動構成物の質量
T:車体質量(可動構成物を除く)
hs:可動構成物のロールアーム長(可動構成物重心高さから、車体のロール回転運動中心高さまでの距離)
hT:車体ロールアーム長(可動構成物以外のマスの重心高さから、車体のロール回転運動中心高さまでの距離)
bf:前輪トレッド
x:前輪のロール剛性配分比から決まる定数(0<x<1を満たす)
ΔWfMAX:前輪荷重移動量の許容最大値(1輪あたり静止時輪荷重よりわずかに少ない値)
φ:可動構成物の揺動変位量の値(現在の値)
αyT:車体の横加速度(計測値・操舵角からの推定値いずれを用いてもよい) (E-2) Calculation of Acceleration Threshold The acceleration threshold α rel_Limit may be determined by selecting an appropriate value based on actual measurement, but can be determined, for example, as follows based on an equation of motion in the roll direction.
Figure 2010221864
Here, it is assumed that the load movement amount is set larger for the front wheels than for the rear wheels, and the specification values of the front wheels are used as the threshold values.
However,
m s : Mass of movable component m T : Mass of vehicle body (excluding movable component)
hs: Length of the roll arm of the movable component (distance from the height of the center of gravity of the movable component to the center of the roll rotation of the vehicle)
h T : Body roll arm length (distance from the center of gravity height of the mass other than movable components to the center height of the roll rotation motion of the body)
b f : Front wheel tread x: Constant determined by the roll rigidity distribution ratio of the front wheel (0 <x <1 is satisfied)
ΔW fMAX : Maximum allowable front wheel load travel (slightly less than stationary wheel load per wheel)
φ: Value of the swing displacement of the movable component (current value)
alpha yT: vehicle lateral acceleration (may use any estimate from the measured value, the steering angle)

上記した加速度閾値αrel_Limitの演算式が意味するところは、以下のとおりである。
前輪荷重移動量の許容最大値ΔWfMAXが大きいほど、また車両トレッドbfが大きいほど、加速度閾値αrel_Limitは大きくなる。
また車体の横加速度αyTが大きいほど、横加速度による輪荷重移動が生じて余裕が少なくなってくるので、加速度閾値αrel_Limitは小さくなる。
更に可動構成物の揺動変位量φが大きいほど、車両の重心が旋回内側方向に大きく傾くので、加速度閾値αrel_Limitは大きくなる。
The meaning of the calculation formula of the acceleration threshold α rel_Limit described above is as follows.
The acceleration threshold α rel_Limit increases as the allowable maximum value ΔW fMAX of the front wheel load movement amount increases and the vehicle tread b f increases.
Further, as the lateral acceleration α yT of the vehicle body increases, the wheel load movement due to the lateral acceleration occurs and the margin decreases, so the acceleration threshold α rel_Limit decreases.
Further, as the swing displacement amount φ of the movable component increases, the center of gravity of the vehicle is greatly inclined toward the inside of the turn, so that the acceleration threshold α rel_Limit increases.

(E-3)閾値判定
以上の加速度閾値αrel_Limitと、車体の相対変位加速度の予測値αrelとを比較して、予測値αrelが加速度閾値αrel_Limit以下であるか(許容限界を越えたローリング挙動が発生しないか)否かを判定する。
(E-4) 揺動変位量目標値の抑制
上記の判定結果をもとに、予測値αrelが加速度閾値αrel_Limitを上回っていれば(許容限界を越えたローリング挙動が発生する場合)、繰り返し演算により予測値αrelが加速度閾値αrel_Limitを下回るようになるまで、可動構成物の揺動変位量目標値φ*を抑制する。
(E-5) 揺動変位量目標値の決定
上記の抑制により、予測値αrelが加速度閾値αrel_Limitを下回るようになった時、可動構成物の揺動変位量目標値φ*を抑制する処理を中止して、この時における可動構成物の揺動変位量目標値φ*を最終的な目標値と定める。
And (E-3) threshold determination or more acceleration threshold alpha Rel_Limit, by comparing the predicted value alpha rel of the vehicle relative displacement acceleration, exceeds or predicted value alpha rel is less than the acceleration threshold value alpha Rel_Limit the (permissible limit Whether or not rolling behavior occurs) is determined.
(E-4) Suppression of swing displacement target value If the predicted value α rel exceeds the acceleration threshold α rel_Limit based on the above judgment result (when rolling behavior exceeding the allowable limit occurs) The swing displacement target value φ * of the movable component is suppressed until the predicted value α rel becomes lower than the acceleration threshold value α rel_Limit by repeated calculation.
(E-5) Determination of swing displacement target value When the predicted value α rel falls below the acceleration threshold α rel_Limit due to the above suppression, the swing displacement target value φ * of the movable component is suppressed. The processing is stopped, and the swing displacement target value φ * of the movable component at this time is determined as the final target value.

図16は、図14の「(F)駆動トルク制限部」で実行する制御プログラムのフローチャートを示し、以下各ステップでの処理内容を順次詳述する。
図15では、実際に車両が許容限界を越えたローリング挙動を行うような車体の相対変位加速度が出る前に、未然に可動構成物の揺動変位目標値を抑制する目的で、目標値から車体の相対変位加速度の予測値を算出して閾値判定を行った。
FIG. 16 is a flowchart of a control program executed by “(F) Drive torque limiter” in FIG. 14, and the processing contents in each step will be described in detail below.
In FIG. 15, before the relative displacement acceleration of the vehicle body that actually causes the rolling behavior exceeding the allowable limit to occur, the vehicle body displacement from the target value is suppressed for the purpose of suppressing the swing displacement target value of the movable component. The threshold value was determined by calculating the predicted value of the relative displacement acceleration.

しかし実際には、正しい目標値設定を行っていても、外乱などの予期せぬ要因により、車体の相対変位加速度が閾値を上回ってしまう場合が考えられる。
この観点から図16では、実際の車体相対変位加速度を算出し、もしその算出値が閾値を上回っていれば、揺動変位量の目標値に関係なくモータ5の駆動トルク指令値を抑制することにより、車両が許容限界を超えたローリング挙動を行うことのないようにする。
However, in practice, even if the correct target value is set, the relative displacement acceleration of the vehicle body may exceed the threshold value due to unexpected factors such as disturbance.
From this viewpoint, in FIG. 16, the actual vehicle body relative displacement acceleration is calculated, and if the calculated value exceeds the threshold value, the drive torque command value of the motor 5 is suppressed regardless of the target value of the swing displacement amount. This prevents the vehicle from performing rolling behavior that exceeds the allowable limit.

(F-1) ばね下に対する車体の相対変位加速度算出
基本的な考え方は、前記(E-1)の項で述べたと同様であるが、ここでは実測値を用いて車体の相対変位加速度を求める。
車体の相対変位加速度αrel_detecは、
φ:可動構成物の揺動変位量実測値(モータ回転角)
φRoll:サスペンションストロークによるロール角予測値(または横加速度実測値に基づくロール角算出値でもよい)
h:車体がロール回転する際の回転中心の高さから、車体重心高までの距離(実質的なロールアーム長)
をそれぞれ用いて、次式の演算により算出することができる。
αrel_detec=h{(d2/dt)φ+(d2/dt) φRoll
従って「(F-1) ばね下に対する車体の相対変位加速度算出」処理は、本発明における車体対地変位加速度算出手段に相当する。
(F-1) Calculation of relative displacement acceleration of body against unsprung The basic idea is the same as described in section (E-1) above, but here the relative displacement acceleration of vehicle body is obtained using measured values. .
The relative displacement acceleration α rel_detec of the car body is
φ: Measured swing displacement of the movable component (motor rotation angle)
φ Roll : Predicted roll angle based on suspension stroke (or calculated roll angle based on measured lateral acceleration)
h: Distance from the height of the center of rotation when the body rolls to the height of the center of gravity of the body (effective roll arm length)
Can be calculated by the following equation.
α rel_detec = h {(d2 / dt) φ + (d2 / dt) φ Roll }
Therefore, the “(F-1) calculation of relative displacement acceleration of the vehicle body relative to the unsprung” processing corresponds to the vehicle body ground displacement acceleration calculation means in the present invention.

(F-2)加速度閾値の算出
前記した「(E-2)加速度閾値の算出」で述べたと同じ要領で加速度閾値αrel_Limitを算出する。
(F-3)閾値判定
以上の加速度閾値αrel_Limitと、車体の相対変位加速度αrel_detecとを比較して、車体の相対変位加速度αrel_detecが加速度閾値αrel_Limit以下であるか(許容限界を越えたローリング挙動が発生しないか)否かを判定する。
(F-4) モータ駆動トルク指令値の抑制
上記の判定結果をもとに、車体の相対変位加速度αrel_detecが加速度閾値αrel_Limitを上回っていれば(許容限界を越えたローリング挙動が発生する場合)、繰り返し演算により車体の相対変位加速度αrel_detecが加速度閾値αrel_Limitを下回るようになるまで、モータ5の駆動トルク指令値を揺動変位量目標値φ*に関係なく抑制する。
(F-2) Calculation of acceleration threshold value Acceleration threshold value α rel_Limit is calculated in the same manner as described in “(E-2) Calculation of acceleration threshold value”.
(F-3) Threshold judgment Compare the above acceleration threshold α rel_Limit with the relative displacement acceleration α rel_detec of the vehicle body. If the relative displacement acceleration α rel_detec of the vehicle body is below the acceleration threshold α rel_Limit ( exceeding the allowable limit) Whether or not rolling behavior occurs) is determined.
(F-4) Suppression of motor drive torque command value Based on the above judgment results, if the relative displacement acceleration α rel_detec of the vehicle body exceeds the acceleration threshold α rel_Limit (if rolling behavior exceeding the allowable limit occurs) ), Until the relative displacement acceleration α rel_detec of the vehicle body becomes less than the acceleration threshold α rel_Limit by repeated calculation, the drive torque command value of the motor 5 is suppressed regardless of the swing displacement target value φ *.

上記の抑制により、車体の相対変位加速度αrel_detecが加速度閾値αrel_Limitを下回るようになった時、(F-3)の閾値判定から制御を終了させて、モータ駆動トルク指令値の抑制処理(F-4)を中止させ、以後は揺動変位量目標値φ*に応じて、これを実現するようモータ駆動トルク指令値を決定する。 When the relative displacement acceleration α rel_detec of the vehicle body falls below the acceleration threshold α rel_Limit due to the above suppression, the control is terminated from the threshold determination of (F-3), and the motor drive torque command value suppression processing (F -4) is stopped, and thereafter, the motor drive torque command value is determined according to the swing displacement target value φ * so as to realize this.

<第3実施例の作用効果>
上記した第3実施例のローリング挙動制御によれば、基本的に第1実施例または第2実施例と同様な構成を踏襲するため、これら実施例と同様な前記した作用効果を奏し得るほかに、以下の作用効果をも達成することができる。
<Operational effects of the third embodiment>
According to the rolling behavior control of the third embodiment described above, basically the same configuration as that of the first embodiment or the second embodiment is followed. The following effects can also be achieved.

つまり図15につき上述したごとくにして、可動構成物の揺動変位量目標値から算出される、ばね下に対する車体の相対変位加速度の予測値αrelが、車体および可動構成物の重量と、車体および可動構成物の重心高と、車両前後のトレッドとから決まる所定の加速度閾値αrel_Limitを越えないよう、前記可動構成物の変位量(その目標値φ*)に制限を付与するため、
幅狭車や高重心車など、いかなる諸元の車両に本実施例のローリング挙動制御を適用しても、車両が許容限界を超えたローリング挙動を行うのを未然に防ぐことが可能となる。
That is, as described above with reference to FIG. 15, the predicted value α rel of the relative displacement acceleration of the vehicle body relative to the unsprung mass calculated from the swing displacement target value of the movable component is the weight of the vehicle body and the movable component, In order to limit the amount of displacement of the movable component (its target value φ *) so as not to exceed a predetermined acceleration threshold α rel_Limit determined from the height of the center of gravity of the movable component and the tread before and after the vehicle,
Even if the rolling behavior control according to the present embodiment is applied to a vehicle of any specification such as a narrow vehicle or a high center of gravity vehicle, it is possible to prevent the vehicle from performing a rolling behavior exceeding an allowable limit.

また図16につき上述したごとくにして、車体の相対変位加速度αrel_detecが加速度閾値αrel_Limitを超えた場合は、車体の相対変位加速度αrel_detecが加速度閾値αrel_Limitと同等の値まで下がるような態様で可動構成物を揺動変位させるため、
横風を含む外乱など何らかの予期できない要因によって、ばね下に対する車体の相対変位加速度αrel_detecが加速度閾値αrel_Limitを超えてしまった場合においても、車両が許容限界を超えてローリング挙動する前に、揺動変位加速度αrel_detecが加速度閾値αrel_Limit内に収まるようにすぐ対処することが可能となり、外乱など予期できない要因による異常なローリング挙動もこれを未然に防ぐことができる。
In addition, as described above with reference to FIG. 16, when the relative displacement acceleration α rel_detec of the vehicle body exceeds the acceleration threshold α rel_Limit , the relative displacement acceleration α rel_detec of the vehicle body decreases to a value equivalent to the acceleration threshold α rel_Limit. To swing and move the movable component,
Even if the relative displacement acceleration α rel_detec of the vehicle body against the unsprung force exceeds the acceleration threshold α rel_Limit due to some unforeseen factors such as disturbance including cross wind, the vehicle will swing before the rolling behavior exceeds the allowable limit. The displacement acceleration α rel_detec can be dealt with immediately so as to be within the acceleration threshold α rel_Limit , and abnormal rolling behavior due to unexpected factors such as disturbance can be prevented in advance.

1 車体
2 車輪
3 サスペンション装置
3a アッパーアーム
3b ロアアーム
3c ストラット
4 ローリングメンバ
5 モータ
6 ステアリングホイール
11 コントローラ
12 操舵角センサ
13 車輪速センサ
14 車両挙動センサ群
14a ヨーレートセンサ
14b 前後Gセンサ
14c 横Gセンサ
15 モータ回転センサ
16 サーボドライバ
17 バッテリ
1 body
2 wheels
3 Suspension device
3a Upper arm
3b Lower arm
3c strut
4 Rolling member
5 Motor
6 Steering wheel
11 Controller
12 Steering angle sensor
13 Wheel speed sensor
14 Vehicle behavior sensors
14a Yaw rate sensor
14b Front / rear G sensor
14c Lateral G sensor
15 Motor rotation sensor
16 Servo driver
17 battery

Claims (8)

車体のローリング方向における挙動変化を抑制する方向へ変位可能な可動構成物を具えた車両のローリング挙動制御装置において、
運転者による車両の操舵情報を検出する操舵情報検出手段と、
該手段により検出した操舵情報のうち操舵量および操舵周波数を基に、操舵量対応の、前記ローリング挙動変化を抑制するのに必要な前記可動構成物の変位量を、操舵周波数が高いほど小さくなるよう設定する可動構成物変位量設定手段と
を具備してなることを特徴とする車両のローリング挙動制御装置。
In a rolling behavior control device for a vehicle having a movable component that can be displaced in a direction that suppresses a change in behavior in the rolling direction of the vehicle body,
Steering information detection means for detecting vehicle steering information by the driver;
Based on the steering amount and the steering frequency among the steering information detected by the means, the displacement amount of the movable component corresponding to the steering amount, which is necessary for suppressing the rolling behavior change, becomes smaller as the steering frequency is higher. A vehicle rolling behavior control device, comprising: a movable component displacement amount setting unit configured to set as described above.
請求項1に記載の車両のローリング挙動制御装置において、
前記可動構成物変位量設定手段は、操舵周波数が定常操舵判定値未満の定常操舵時における単位操舵量当たりの可動構成物の変位量として定義される定常ゲイン、および、ゲインが定常値よりも設定値だけ低下する時の操舵周波数であるカットオフ周波数をそれぞれ、車両状態に応じ変更可能なローパスフィルタを用いて、前記操舵量に対する可動構成物の変位量を設定するものであることを特徴とする車両のローリング挙動制御装置。
The rolling behavior control device for a vehicle according to claim 1,
The movable component displacement amount setting means sets the steady gain defined as the displacement amount of the movable component per unit steering amount at the time of steady steering where the steering frequency is less than the steady steering determination value, and the gain is set more than the steady value. The amount of displacement of the movable component relative to the steering amount is set by using a low-pass filter that can change the cutoff frequency, which is the steering frequency when the value decreases by a value, according to the vehicle state. Vehicle rolling behavior control device.
請求項2に記載の車両のローリング挙動制御装置において、
車体速度を算出する車体速度算出手段を設け、
該手段で算出した車体速度に応じ、または車体速度と、車体速度の差分値との両方に応じて、前記定常ゲインを変更することを特徴とする車両のローリング挙動制御装置。
In the rolling behavior control device for a vehicle according to claim 2,
A vehicle speed calculation means for calculating the vehicle speed is provided.
A rolling behavior control device for a vehicle, characterized in that the steady gain is changed according to a vehicle speed calculated by the means or according to both a vehicle speed and a difference value of the vehicle speed.
請求項2または3に記載の車両のローリング挙動制御装置において、
前記定常ゲインの絶対値を大きく設定するにつれ前記カットオフ周波数を低く設定し、前記定常ゲインの絶対値を小さく設定するにつれ前記カットオフ周波数を高く設定することを特徴とする車両のローリング挙動制御装置。
In the rolling behavior control device for a vehicle according to claim 2 or 3,
A rolling behavior control device for a vehicle, wherein the cutoff frequency is set low as the absolute value of the steady gain is set large, and the cutoff frequency is set high as the absolute value of the steady gain is set small. .
請求項2または3に記載の車両のローリング挙動制御装置において、
相対的に低い所定操舵周波数以下の操舵周波数領域で、操舵量に対する輪荷重移動量のゲインが定常操舵時のゲイン以下となるようにするという制約を設けることにより、前記カットオフ周波数の下限を定め、
相対的に高い所定操舵周波数以下の操舵周波数領域で、操舵量に対する輪荷重移動量の位相のずれが、所定の位相遅れ量から所定の位相進み量の範囲内に収まるという制約を設けることにより、前記カットオフ周波数の上限を定め、
これらカットオフ周波数の上限と下限の間に前記カットオフ周波数を設定することを特徴とする車両のローリング挙動制御装置。
In the rolling behavior control device for a vehicle according to claim 2 or 3,
The lower limit of the cutoff frequency is determined by providing a constraint that the gain of the wheel load movement amount with respect to the steering amount is equal to or less than the gain at the time of steady steering in a steering frequency region of a relatively low predetermined steering frequency or less. ,
By providing a constraint that the phase shift of the wheel load movement amount with respect to the steering amount falls within the range of the predetermined phase advance amount from the predetermined phase delay amount in a steering frequency region of a relatively high predetermined steering frequency or less, Defining an upper limit of the cutoff frequency;
A rolling behavior control device for a vehicle, wherein the cutoff frequency is set between an upper limit and a lower limit of the cutoff frequency.
請求項1に記載の車両のローリング挙動制御装置において、
前記可動構成物の変位量の設定に際し、
所定操舵周波数以下の操舵周波数領域で、操舵量に対する変位量の周波数応答における位相遅れ量と、操舵量に対する車体の横加速度および操舵量に対する構成物の横加速度のいずれか一方の周波数応答における位相遅れ量との差が、最も小さくなるように前記可動構成物の変位量を設定することを特徴とする車両のローリング挙動制御装置。
The rolling behavior control device for a vehicle according to claim 1,
When setting the displacement amount of the movable component,
Phase lag in the frequency response of the displacement amount with respect to the steering amount, and the phase lag in the frequency response of one of the lateral acceleration of the vehicle body with respect to the steering amount and the lateral acceleration of the component with respect to the steering amount, in the steering frequency region below the predetermined steering frequency A rolling behavior control device for a vehicle, wherein a displacement amount of the movable component is set so that a difference from the amount is minimized.
請求項1に記載の車両のローリング挙動制御装置において、
前記可動構成物の変位量の設定に際し、
該可動構成物変位量の目標値から算出される、ばね下に対する車体の相対変位加速度予測値が、車体および可動構成物の重量と、車体および可動構成物の重心高と、車両前後のトレッドとから決まる所定の加速度閾値を越えないよう、前記可動構成物の変位量に制限を設定することを特徴とする車両のローリング挙動制御装置。
The rolling behavior control device for a vehicle according to claim 1,
When setting the displacement amount of the movable component,
The predicted relative displacement acceleration value of the vehicle body with respect to the unsprung amount calculated from the target value of the displacement amount of the movable component includes the weight of the vehicle body and the movable component, the height of the center of gravity of the vehicle body and the movable component, and the tread before and after the vehicle. A rolling behavior control device for a vehicle, wherein a limit is set to a displacement amount of the movable component so as not to exceed a predetermined acceleration threshold value determined from the following.
請求項1または7に記載の車両のローリング挙動制御装置において、
ばね下に対する車体の相対変位加速度を算出する車体対地変位加速度算出手段を設け、
該手段により算出された車体の対地変位加速度が、車体および可動構成物の重心高と、車両前後のトレッドとから決まる所定の加速度閾値を超えた場合は、車体対地変位加速度が前記加速度閾値と同等の値まで下がるような態様で前記可動構成物を変位させるよう制御することを特徴とする車両のローリング挙動制御装置。
The rolling behavior control device for a vehicle according to claim 1 or 7,
A vehicle body ground displacement acceleration calculating means for calculating the relative displacement acceleration of the vehicle body with respect to the unsprung portion is provided,
When the ground displacement acceleration of the vehicle body calculated by the means exceeds a predetermined acceleration threshold value determined from the height of the center of gravity of the vehicle body and the movable component and the tread before and after the vehicle, the vehicle body ground acceleration is equal to the acceleration threshold value. A rolling behavior control device for a vehicle, characterized in that the movable component is controlled to be displaced in such a manner as to decrease to a value of.
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