JP2012071630A - 車体姿勢制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 車両走行時の旋回操作性、操縦安定性、乗り心地を向上することができるようにした車体姿勢制御装置を提供する。
【解決手段】 車両走行時のタイヤが常用領域にある間は、ロールレイトに応じて目標ピッチレイトを算出するピッチ制御部23の方をロール抑制部18よりも優先させる。この場合、ピッチ制御部23で算出した目標減衰力に重みを与え、前記目標ピッチレイトとなるように各ダンパ6,9の減衰力特性を制御する。タイヤの路面グリップ状態が悪い限界領域では、ピッチ制御部23よりもロール抑制部18の方を優先させ、ロール抑制部18で算出した目標減衰力に重みを与える。これにより、ロール抑制制御量を大きくするように各ダンパ6,9の減衰力特性を制御する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、例えば4輪自動車等の車両に好適に用いられる車体姿勢制御装置に関する。
一般に、車両の操舵角と車速から横加速度を算出し、この横加速度を微分して横加加速度を求め、この横加加速度に応じて前,後、左,右の車輪側で各サスペンションの減衰力を切替えることによりロールレイトの低減を図る構成とした車体姿勢制御装置は知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、車両走行時の横加速度から目標ロール角を求め、その目標ロール角に応じて目標ピッチ角を算出した上で、実ロール角と実ピッチ角との差を求めてフィードバック制御(FB制御)を行うことにより、車体姿勢の安定化を図るように車体側の目標挙動を実現する構成としたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
一方、車両走行時のタイヤが線形領域(例えば、路面のグリップ状態が良好な領域)にあるか、非線形領域(例えば、路面のグリップ状態が悪い領域)にあるかを判断し、非線形領域にあると判断したときには減衰力特性をハード側に切替えて操縦安定性を向上させる構成としたものも知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2007−290650号公報 特開2007−170590号公報 特開平6−288876号公報
ところで、上述した特許文献1による従来技術は、ロールレイトの低減のみに着目したロジックであるため、ロールレイトとピッチレイトに関連性が低い場合や意図しないピッチレイトが発生した場合に、過渡旋回時のフィーリングが悪いことがあった。
また、例えば特許文献2による従来技術では、車両走行時のロール角に応じてピッチ角を発生させるため、定常円旋回中でも制御を行う必要がある。このため、減衰力可変式ダンパの制御では乗り心地の悪化を招くことがあり、ブレーキによる制御では減速していくという問題があった。
そこで、本願の発明者等は、ロール感を向上させるため、ロールレイトに合わせてピッチレイトを制御することを検討した。この場合、車両走行時のタイヤが常用領域である線形領域にある間は、ロール感の向上を実現することできる。しかし、このような制御をタイヤの路面グリップ状態が悪い限界領域、即ち非線形領域で続けると、下記のように限界性能が低下してしまうことがある。
即ち、過渡ロール角の増加によって荷重移動量が増大し、タイヤの等価CP(コーナリングパワー)が減少する。また、サスペンションのストローク増加によりロールステアが増大し、アンダーステア化が生じる。さらには、タイヤの接地性を無視した減衰力特性の切替えにより、荷重変動の増加が発生してしまう。
本発明の目的は、車両走行時の旋回操作性、操縦安定性、乗り心地を向上することができるようにした車体姿勢制御装置を提供することにある。
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、車両の車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置であって、ロール感向上制御手段と安定性向上制御手段と車両運動判断手段とを有し、前記ロール感向上制御手段は、前記車体のロールレイトの大きさに応じて増大するように前記車体のピッチレイトの目標値である目標ピッチレイトを算出する目標ピッチレイト算出手段と、前記車体のピッチレイトが前記目標ピッチレイトに近づくように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段とを含んで構成し、前記安定性向上制御手段は、ロールを抑制する力を発生するロール抑制手段により構成し、前記車両運動判断手段は、車両運動に応じて前記ロール感向上制御手段と前記安定性向上制御手段の制御割合を切替える構成としている。
上述の如く、請求項1に記載の発明によれば、常用領域ではピッチとロールの挙動に理想的な連成を持たせることができ、走行中のドライバフィーリング(ロール感)を向上することができる。また、限界領域では走行安定性を確保することができる。
本発明の第1の実施の形態による車体姿勢制御装置が適用された4輪自動車を示す斜視図である。 第1の実施の形態による車体姿勢制御装置を示す制御ブロック図である。 図2中の目標減衰力算出部においてピッチモーメントから各車輪側の目標減衰力を算出する処理を示す制御ブロック図である。 第2の実施の形態による車体姿勢制御装置を示す制御ブロック図である。 第3の実施の形態による車体姿勢制御装置を示す制御ブロック図である。 図5中の電磁ダンパ制御量算出部において目標ピッチモーメントと目標ロールモーメントから各車輪側の目標推力を算出する処理を示す制御ブロック図である。 第4の実施の形態による車体姿勢制御装置を示す制御ブロック図である。 図7中の加・減速指令算出部において目標ピッチモーメントから各車輪側の加・減速指令を算出する処理を示す制御ブロック図である。
以下、本発明の実施の形態による車体姿勢制御装置を、例えば4輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
ここで、図1ないし図3は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は車両のボディを構成する車体で、該車体1の下側には、例えば左,右の前輪2(一方のみ図示)と左,右の後輪3(一方のみ図示)とが設けられている。
4,4は左,右の前輪2側と車体1との間に介装して設けられた前輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置4は、左,右の懸架ばね5(以下、ばね5という)と、該各ばね5と並列になって左,右の前輪2側と車体1との間に設けられた左,右の減衰力調整式ショックアブソーバ6(以下、減衰力可変ダンパ6という)とにより構成されている。減衰力可変ダンパ6は、本発明の構成要件であるピッチモーメント発生手段、ロール抑制手段の一部を構成するものである。
7,7は左,右の後輪3側と車体1との間に介装して設けられた後輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置7は、左,右の懸架ばね8(以下、ばね8という)と、該各ばね8と並列になって左,右の後輪3側と車体1との間に設けられた左,右の減衰力調整式ショックアブソーバ9(以下、減衰力可変ダンパ9という)とにより構成されている。減衰力可変ダンパ9は、ピッチモーメント発生手段、ロール抑制手段の一部を構成するものである。
ここで、各サスペンション装置4,7の減衰力可変ダンパ6,9は、減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成される。そして、この減衰力可変ダンパ6,9には、その減衰力特性をハードな特性(硬特性)からソフトな特性(軟特性)に連続的に調整するため、減衰力調整バルブ、ソレノイド等からなるアクチュエータ(図示せず)が付設されている。なお、減衰力調整用のアクチュエータは、減衰力特性を必ずしも連続的に変化させる構成である必要はなく、2段階または3段階以上で断続的に調整する構成であってもよい。また、減衰力可変ダンパ6,9は、減衰力を切換えられればよく、空圧ダンパや電磁ダンパであってもよい。
10は車体1に設けられたロールレイト検出手段としてのジャイロ等からなるロールレイトセンサで、該ロールレイトセンサ10は、例えば車両のステアリング操作に伴って旋回走行時等に発生する左,右方向の横揺れ振動を検出し、その検出信号を後述のコントローラ15に出力するものである。なお、ロールレイト検出手段は、ロールレイトを検出できればよく、左,右方向に離間して設けられた2つの上下加速度センサの差分を積分する等の構成であってもよい。
11は車体1に設けられたピッチレイト検出手段としてのジャイロ等からなるピッチレイトセンサで、該ピッチレイトセンサ11は、例えば車両の加,減速時等に発生する前,後方向の揺れ振動を検出し、その検出信号を後述のコントローラ15に出力する。なお、ピッチレイト検出手段は、ピッチレイトを検出できればよく、前,後方向に離間して設けられた2つの上下加速度センサの差分を積分する等の構成であってもよい。
12は車体1に設けられたヨーレイト検出手段としてのジャイロ等からなるヨーレイトセンサで、該ヨーレイトセンサ12は、例えば車両の重心回りに発生する自転方向の振動等を検出し、その検出信号を後述のコントローラ15に出力する。なお、1つの3次元ジャイロで前述のロールレイトセンサ10、ピッチレイトセンサ11およびヨーレイトセンサ12を兼ねる構成としてもよく、少なくとも前記3つのセンサのうち2つのセンサを兼ねる構成としてもよい。
13は車体1側に設けられた操舵角センサで、該操舵角センサ13は、車両の運転者が旋回走行時等にハンドルをステアリング操作するときの操舵角(後述の前輪舵角δfに対応する)を検出し、その検出信号を後述のコントローラ15に出力するものである。また、車速センサ14は、例えば車両の走行速度(後述の車速Vに対応する)を検出し、その検出信号をコントローラ15に出力する。
15はマイクロコンピュータ等により構成される制御手段としてのコントローラで、該コントローラ15は、図2に示すように入力側がロールレイトセンサ10、ピッチレイトセンサ11、ヨーレイトセンサ12、操舵角センサ13および車速センサ14等に接続され、出力側が減衰力可変ダンパ6,9のアクチュエータ(図示せず)等に接続されている。
コントローラ15は、図2に示すように、相対速度推定部16、ロールレイト補正部17、ロール抑制部18、ゲイン乗算部19、積分部20、符号判別部21、乗算部22、ピッチ制御部23、限界領域判断部29、第1,第2の重み係数乗算部35,36、加算部37、減衰力マップ演算部38および電流ドライバ39等を含んで構成されている。ここで、相対速度推定部16は、ロールレイトセンサ10からの検出信号に基づき各輪の減衰力可変ダンパ6,9における上,下方向の伸縮速度を相対速度として、推定演算により求めるものである。
コントローラ15のロールレイト補正部17は、ロールレイトセンサ10で検出したロールレイトに対し、図2中に示す非線形ゲインのマップを参照して補正ロールレイトを算出する。この補正ロールレイトは、ロールレイトの検出値が大きくなると図2中の非線形ゲインマップに従って大きく設定される。そして、ロール抑制部18は、ロールレイト補正部17から出力された補正ロールレイトに対してゲイン(図示せず)を乗算し、ロール抑制制御を行うために各輪側の減衰力可変ダンパ6,9における目標減衰力を算出する。
また、コントローラ15のピッチ制御部23側では、ロール感を向上させるピッチ制御を行うため、ロールレイトセンサ10で検出したロールレイト(例えば、右回転を正とした値)に対し、ゲイン乗算部19でゲイン「Kpitch」を乗算する。符号判別部21では、積分部20によりロールレイトを積分して求めたロール角の符号(例えば、右ロールを正、左ロールを負とする)を判別する。乗算部22は、その符号をゲイン乗算部19からのロールレイトと乗算することにより、ロールを増加する場合は、常にダイブ状態(頭下がりのピッチ)、ロールが減少する場合は、常にスクオット状態(頭上がりのピッチ)となるように目標ピッチレイトを補正値として演算する。
ゲイン乗算部19、積分部20、符号判別部21および乗算部22は、本発明の構成要件である目標ピッチレイト算出手段を構成している。これにより、車体1のロールレイトの大きさに応じて線形または非線形に増大するように車体1のピッチレイトの目標値である目標ピッチレイトが補正値として算出される。
ピッチ制御部23は、FF制御部24、差演算部25、FB制御部26、加算部27および目標減衰力算出部28を含んで構成されている。前記FF制御部24は、目標ピッチレイトの補正値が入力されると、下記の数1〜数3式による演算を行い、フィードフォワード制御による目標ピッチモーメントを算出する。差演算部25は、ピッチレイトセンサ11で検出した実ピッチレイトの信号と前記目標ピッチレイトの補正値との差を、目標値に対する誤差として演算し、FB制御部26は、差演算部25からの信号(目標値に対する誤差)に従ってフィードバック制御による目標ピッチモーメントを算出する。
FF制御部24は、ピッチモーメントからピッチレイトまでの特性を2次の振動モデルとしてモデル化し、伝達関数を算出し、その逆特性を利用した制御器である。ここで、ピッチ運動の運動方程式は下記の数1式より求められる。但し、Q:ピッチ角 Ix:ピッチ慣性 Kx:ピッチ剛性 Cx:ピッチ減衰係数 Mx:ピッチモーメントである。
Figure 2012071630
この数1式によりピッチモーメントからピッチレイトまでの伝達関数は、下記の数2式となり、これによって、ピッチモーメントからピッチレイトまでの伝達関数は、下記の数3式として求められる。
Figure 2012071630
Figure 2012071630
FB制御部26はPID制御器として、前記の誤差に応じて目標ピッチモーメントを出力するように構成してもよいし、現代制御理論等で構成してもよく、特に制御則に対して限定されるものではない。ピッチ制御部23は、前述の如く差演算部25により目標ピッチレイトの補正値と実ピッチレイトとの差を、目標値との誤差として演算し、加算部27では、FF制御部24とFB制御部26でそれぞれ算出した目標ピッチモーメントを加算し、その値を目標ピッチモーメントとして目標減衰力算出部28に出力する。
即ち、ピッチ制御部23における加算部27は、FF制御部24で算出した目標ピッチモーメントとFB制御部26で算出した目標ピッチモーメントとを加算して、その値を目標ピッチモーメントMp として後段の目標減衰力算出部28に出力する。ピッチ制御部23の目標減衰力算出部28は、このときの目標ピッチモーメントが入力されることにより、車体1側でのロール感を向上するためのピッチ制御による目標減衰力を算出する。
目標減衰力算出部28は、図3に示すように目標ピッチモーメントMp が入力されると、これに従って各車輪(即ち、左,右の前輪2、後輪3)の目標減衰力を振り分けるように演算する。即ち、目標減衰力算出部28のブロック28Aでは、目標ピッチモーメントMp を4分割して各輪に等配分する。次のブロック28Bでは、等配分されたモーメント(Mp /4)を前輪2側の重心点までの距離lfで割り算することにより右側前輪2の目標減衰力FFRを算出する。ブロック28Cでは、等配分されたモーメント(Mp /4)を前輪2側の重心点までの距離lfで割り算することにより左側前輪2の目標減衰力FFLを算出する。
一方、目標減衰力算出部28のブロック28Dでは、前輪2側と後輪3側とで目標減衰力を逆向きに設定するため「−1」を掛算し、次のブロック28Eでは、等配分されたモーメント(Mp /4)を後輪3側の重心点までの距離lrで割り算することにより右側後輪3の目標減衰力FRRを算出する。ブロック28Fでは、等配分されたモーメント(Mp /4)を後輪3側の重心点までの距離lrで割り算することにより左側後輪3の目標減衰力FRLを算出する。
次に、本発明のタイヤ限界判断手段に該当する車両走行時のタイヤが常用領域(線形領域)からの限界領域(非線形領域)に達したか否かを判断する限界領域判断部29について説明する。この限界領域判断部29は、車両モデル部30、偏差演算部31、絶対値演算部32および第1,第2のマップ演算部33,34を含んで構成され、本発明の構成要件である車両運動判断手段を構成するものである。
この場合、限界領域判断部29の車両モデル部30は、操舵角センサ13で検出した操舵角の信号(前輪舵角δf )と車速センサ14で検出した車速Vの信号とに基づいて、下記の数4式による線形車両モデルのヨーレイトγを推定演算する。ここで、Vは車速(m/s)、Aはスタビリティファクタ(S/m)、δf は前輪舵角(rad)、Lはホイールベース(m)である。
Figure 2012071630
偏差演算部31は、実際にヨーレイトセンサ12で検出した実ヨーレイトと、車両モデル部30で推定演算したヨーレイトγとの差を演算し、その絶対値を絶対値演算部32で差ヨーレイトΔγとして算出する。第1のマップ演算部33は差ヨーレイトΔγに基づいて第1の重み係数Grをマップ演算するものであり、第1の重み係数Grは、図2中に示すように差ヨーレイトΔγが小さいときには、例えば「1」より小さい値に設定され、差ヨーレイトΔγが大きくなると漸次増加して、例えば「1」または「1」よりも大きい値に設定される。
第2のマップ演算部34は、差ヨーレイトΔγに基づいて第2の重み係数Gpをマップ演算するものであり、第2の重み係数Gpは、図2中に示すように差ヨーレイトΔγが小さいときには、例えば「1」または「1」より大きい値に設定され、差ヨーレイトΔγが大きくなると漸次減少して、例えば「0」または「0」に近い値に設定される。即ち、第2の重み係数Gpは、第1の重み係数Grが漸次増大するときには、逆に漸次小さくなって「0」に近づく値に設定され、第1の重み係数Grが漸次減少するときには、例えば「1」またはこれよりも大きな値に設定されるものである。
これにより、限界領域判断部29は、車両モデル部30で推定演算したヨーレイトγと実ヨーレイトとの偏差である差ヨーレイトΔγが大きくなったときには、車両走行時のタイヤが常用領域(線形領域)から非線形領域、つまり限界領域が近い状態にあると判断し、この場合にはロール抑制部18側での制御に重みを与えるように第1の重み係数Grを大きくし、ピッチ制御部23側での制御を相対的に小さくするため、第2の重み係数Gpを「0」または「0」に近づけるように小さくする。
第1の重み係数乗算部35は、ロール抑制部18から各輪側の減衰力可変ダンパ6,9に出力するロール抑制制御(安定性向上制御)を行うための目標減衰力に対し、前記第1の重み係数Grを乗算し、安定性向上用の目標減衰力に対する重み付けを行うものである。第2の重み係数乗算部36は、ピッチ制御部23から各輪側の減衰力可変ダンパ6,9に出力するピッチ制御(ロール感向上制御)を行うための目標減衰力に対し、前記第2の重み係数Gpを乗算し、ロール感向上用の目標減衰力に対する重み付けを行うものである。
このように、車両運動判断手段を構成する限界領域判断部29は、車両モデル部30で推定したヨーレイトと実ヨーレイトの差を、差ヨーレイトΔγとして算定し、この差ヨーレイトΔγを各制御の重みを算出する第1,第2のマップ演算部33,34に入力して第1,第2の重み係数Gr,Gpを求め、第1の重み係数乗算部35では、ロール抑制部18で算出した目標減衰力と第1の重み係数Grを乗算し、タイヤの限界領域等に合わせて補正した第1の目標減衰力を算出すると共に、第2の重み係数乗算部36では、ピッチ制御部23で算出した目標減衰力と第2の重み係数Gpを乗算し、同じく限界領域等に合わせて補正した第2の目標減衰力を算出する。これにより、第1の目標減衰力(安定性向上制御)と第2の目標減衰力(ロール感向上制御)との制御割合が切替えられる。
加算部37は、前述の如くタイヤの限界領域等に合わせて重み付けし補正した第1の重み係数乗算部35による目標減衰力と第2の重み係数乗算部36による目標減衰力とを加算し、これを最終的な目標減衰力として減衰力マップ演算部38に出力する。減衰力マップ演算部38は、このように算出した目標減衰力と相対速度推定部16による各減衰力可変ダンパ6,9の相対速度とに従って、予め記憶しておいたダンパの特性マップより制御電流の指令値をマップ演算により算出する。
次に、電流ドライバ39は、減衰力マップ演算部38から出力された電流の指令値に基づいて減衰力可変ダンパ6,9のアクチュエータに出力すべき目標減衰力に対応した電流値の制御を行うものである。そして、各車輪(左,右の前輪2と左,右の後輪3)側の減衰力可変ダンパ6,9は、前記アクチュエータに供給された電流値(電流指令値)に従って減衰力特性がハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御される。
各車輪側の減衰力可変ダンパ6,9は、例えば図2に示すロールレイト補正部17、ロール抑制部18、第1の重み係数乗算部35、加算部37、目標減衰力算出部28および電流ドライバ39と共に、本発明の構成要件である安定性向上制御手段を構成している。また、各車輪(左,右の前輪2、後輪3)側の減衰力可変ダンパ6,9は、例えば図2に示すピッチ制御部23、第2の重み係数乗算部36、加算部37、減衰力マップ演算部38および電流ドライバ39と共に、本発明の構成要件であるロール感向上制御手段のピッチモーメント発生手段を構成するものである。
本実施の形態による車体姿勢制御装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、コントローラ15による車体1の姿勢制御動作について説明する。
各車輪(左,右の前輪2と左,右の後輪3)側の減衰力可変ダンパ6,9と、コントローラ15内のロールレイト補正部17、ロール抑制部18、第1の重み係数乗算部35、加算部37、目標減衰力算出部28および電流ドライバ39からなる車両の安定性向上制御手段は、ロールレイトセンサ10で検出したロールレイトに対しロールレイト補正部17で補正ロールレイトを算出し、ロール抑制部18では、ロール抑制制御を行うために補正ロールレイトに基づいて各輪側の減衰力可変ダンパ6,9における目標減衰力を算出する。
また、コントローラ15内のゲイン乗算部19、積分部20、符号判別部21および乗算部22からなる目標ピッチレイト算出手段は、車体1のロールレイトの大きさに応じて線形または非線形に増大するように車体1のピッチレイトの目標値である目標ピッチレイトを算出する。そして、ピッチ制御部23は、車体1側でのロール感を向上するためのピッチ制御による目標減衰力を算出する。これにより、各車輪(左,右の前輪2、後輪3)側に設けた減衰力可変ダンパ6,9の減衰力特性は、前記目標ピッチレイトとなるように可変に制御され、車体1に対してロール感向上のためのピッチモーメントを発生させる制御を行う。
一方、限界領域判断部29は、車両モデル部30で推定したヨーレイトと実ヨーレイトとの差を差ヨーレイトΔγとして算定し、車両の限界状態を差ヨーレイトΔγにより判断する制御を行う。即ち、この差ヨーレイトΔγを第1,第2のマップ演算部33,34に入力して第1,第2の重み係数Gr,Gpを求め、第1の重み係数乗算部35では、ロール抑制部18で算出した目標減衰力と第1の重み係数Grを乗算し、タイヤの限界領域に合わせて補正した第1の目標減衰力を算出する。また、第2の重み係数乗算部36では、ピッチ制御部23で算出した目標減衰力と第2の重み係数Gpを乗算し、同じく限界領域に合わせて補正した第2の目標減衰力を算出する。
これにより、車両走行時のタイヤが常用領域である線形領域にある間は、ロールレイトに応じて目標ピッチレイトを算出するピッチ制御部23側の制御を優先させ、この目標ピッチレイトとなるように各輪側の目標減衰力を可変に制御することで、ロールレイトとピッチレイトを比例関係とすることができる。この結果、コーナーにおいてダイブさせながら進入し、スクオット状態でコーナーから抜け出るというスムーズとされるコーナーリングの姿勢を得ることが出来、ロール感が向上される。
これに対し、タイヤの路面グリップ状態が悪い限界領域(即ち、非線形領域)では、第2の重み係数乗算部36により第2の重み係数Gpを「0」またはこれに近づけるように演算し、ピッチ制御部23で算出した目標減衰力を第2の重み係数Gpで小さくするように補正する。これにより、ロール抑制部18で算出した目標減衰力に重みを与え、ロール抑制制御量を大きくすることで、ロールレイトに比例してロールを抑制するように減衰力を発生させることができ、ロール抑制を積極的に行うことによって車両の安定性を向上することができる。
かくして、第1の実施の形態によれば、走行時のタイヤの常用領域ではロール感向上に重みを置いて制御し、限界領域ではロール感よりも車両の安定性を重視してロール抑制に重みを置くことにより、車両の運転状況に応じて最適な制御を実行するようにしている。これにより、従来の課題であった限界領域での車体1の安定性を向上することができる。また、常用領域ではピッチとロールの挙動に理想的な関連性を持たせることができ、走行中のドライバフィーリング(ロール感)を向上することができる。
このように、車両の状況に応じてロール感の向上と安定性の向上とを適切に切替えて実現することができ、車両の乗り心地と操縦安定性をトータルで高めることができる。そして、常用領域では車体1側のロール感を向上でき、限界領域では安定性を重視した制御を行うことができ、両性能を両立させることができる。また、この場合の制御は、ロジックを切替えるのではなく、既存のロジックのゲインや入力信号を大きくするように構成することで、両性能の両立化を図ることができ、制御途中での不連続な切替えがなく、スムーズな制御を実現することができる。
なお、前記第1の実施の形態では、ロールレイトセンサ10でロールレイトを検出し、ピッチレイトはピッチレイトセンサ11を用いて検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車体に取付けた上,下方向の加速度センサを用いて、ロールレイト、ピッチレイトを算出してもよい。また、ダンパの相対速度は車高センサの微分値により求める構成としてもよいし、例えばばね下側とばね上側とにそれぞれ取付けた上,下方向の加速度センサによる検出値から相対加速度を算出し、この値を積分することで算出してもよく、特に算出方法を限定する必要はないものである。
次に、図4は本発明の第2の実施の形態を示し、第2の実施の形態の特徴は、操舵角と車速より車両モデルを用いた横加速度とヨーレイトとを算出し、ロールレイトセンサやピッチレイトセンサを使わずに車体の姿勢制御を行う構成としたことにある。なお、第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、41は第2の実施の形態で採用した制御手段としてのコントローラで、該コントローラ41は、入力側がヨーレイトセンサ12、操舵角センサ13および車速センサ14等に接続され、出力側が左,右の前輪2側に設けた減衰力可変ダンパ6と左,右の後輪3側に設けた減衰力可変ダンパ9とのアクチュエータ(図示せず)等に接続されている。
コントローラ41は、図4に示すように、車両モデル部42、ロール用ゲイン乗算部43、第1フィルタ部44、第1微分部45、絶対値演算部46、第2微分部47、ピッチ用ゲイン乗算部48、ピッチ制御部49および第2フィルタ部50等を含んで構成されている。また、コントローラ41は、第1の実施の形態で述べたコントローラ15と同様に、相対速度推定部16、ロールレイト補正部17、ロール抑制部18、偏差演算部31、絶対値演算部32、第1,第2のマップ演算部33,34、第1,第2の重み係数乗算部35,36、加算部37、減衰力マップ演算部38および電流ドライバ39等を含んで構成されている。
この場合、車両モデル部42は、第2フィルタ部50、偏差演算部31、絶対値演算部32および第1,第2のマップ演算部33,34等と共に走行状態判断部51を構成し、この走行状態判断部51は、本発明の構成要件である車両運動判断手段を構成するものである。
コントローラ41は、操舵角センサ13で検出した操舵角の信号と車速センサ14で検出した車速の信号とに基づいて、車両モデル部42で下記のように横加速度αy を推定して演算する。この横加速度αy は、車両の線形モデルを仮定し、動特性を無視すると、数5の式で求めることができる。但し、Vは車速(m/s)、Aはスタビリティファクタ(S/m)、δf は前輪舵角(rad)、Lはホイールベース(m)である。
Figure 2012071630
このように算出した横加速度αy に対して、ロール用ゲイン乗算部43では、予め決められたゲイン「Kay2roll」[deg/(m/s)]を乗算することでロール角を算出する。この場合のゲインは、横加速度αy に対するロール角の関係を(ロール角/横加速度ゲイン)として設定したものである。しかし、ゲイン乗算部43から出力されるロール角の信号は、ハンドルが操舵されてから車体1にロール角が発生するまでの動特性を無視した信号となる。このため、第1フィルタ部44は、この場合の動特性を近似したローパスフィルタ「LPF」によってダイナミクスを再現するものである。
また、車両モデル部42は、第1の実施の形態で述べた車両モデル部30と同様に、操舵角センサ13と車速センサ14からの検出信号に基づいて、前述した数4式による線形車両モデルのヨーレイトγを推定演算する。第2フィルタ部50は、車両モデル部42から出力される信号(ヨーレイト)がこのままでは動特性を無視した形となるので、ローパスフィルタ「LPF」によって推定ヨーレイトの動特性を近似させるものである。
次に、第1微分部45は、第1フィルタ部44から出力される推定ロール角を微分し、ロールレイトを算出する。第1微分部45で算出したロールレイトが大きい場合には操舵速度が速く、ロールオーバ発生の可能性が高い。このため、ロールレイト補正部17では、算出値(ロールレイト)が大きい場合に安定性を重視して見かけ上のロールレイトを大きくする非線形ゲインを用いて補正ロールレイトを算出する。そして、ロール抑制部18では、補正ロールレイトに基づいて車体1側のロールを抑制するように各輪側での目標減衰力を算出する。
次に、ロール感を向上させるためのピッチ制御部49においては、まず、絶対値演算部46で推定ロール角の絶対値を求め、これを第2微分部47で微分した後に、ピッチ用ゲイン乗算部48でゲイン「Kpitch」を乗算して目標ピッチレイトを算出する。ピッチ制御部49は、算出した目標ピッチレイトからFF制御によりピッチ方向のダイナミクスを考慮した上で、目標ピッチレイトを発生させるのに必要な各輪の目標減衰力を算出する。
次に、車両モデル部42、第2フィルタ部50、偏差演算部31、絶対値演算部32および第1,第2のマップ演算部33,34等からなる走行状態判断部51は、第1の実施の形態で述べた限界領域判断部29と同様に、偏差演算部31および絶対値演算部32で求めた差ヨーレイトΔγを第1,第2のマップ演算部33,34に入力して第1,第2の重み係数Gr,Gpを求める。
そして、第1の重み係数乗算部35では、ロール抑制部18で算出した目標減衰力と第1の重み係数Grを乗算し、タイヤの限界領域に合わせて補正した第1の目標減衰力を算出する。また、第2の重み係数乗算部36では、ピッチ制御部23で算出した目標減衰力と第2の重み係数Gpを乗算し、同じく限界領域に合わせて補正した第2の目標減衰力を算出する。これにより、ロール抑制制御とピッチ制御との制御量を差ヨーレイトΔγに応じて調整するものである。
また、相対速度推定部16では、微分部45で算出したロールレイトと車両諸元より幾何学的関係を利用して各輪の相対速度を推定する。加算部37では、このように算出したロール抑制制御量とピッチ制御量を足し合わせて各輪の目標減衰力を算定する。この目標減衰力と推定した相対速度とに基づいて、減衰力マップ演算部38では、予め記憶しておいた減衰力特性(減衰力―電流値―相対速度)から指令電流値を算出する。電流ドライバ39は、算出した電流値に相当する電流を減衰力可変ダンパ6,9のアクチュエータに出力し、それぞれの減衰力特性を可変に制御する。
かくして、このように構成される第2の実施の形態でも、第1の実施の形態と同様に、車両の状況に応じてロール感の向上と安定性の向上を適切に行うことにより、車両の乗り心地と操縦安定性をトータルで高めることができる。特に、第2の実施の形態では、ロールレイトセンサやピッチレイトセンサを使わずに、ヨーレイトセンサ12、操舵角センサ13および車速センサ14からの検出信号のみに基づき車体1の姿勢制御を実施することができる。
これにより、省センサ化を図ることができ、コストを低減し、システムを簡素化することができる。また、ヨーレイトセンサ12で検出した信号に基づいてコントローラ41で演算した減衰力可変ダンパ6,9に対する指令電流により制御を行うため、ロール感の向上と限界領域での安定性改善を実現可能となる。
次に、図5および図6は本発明の第3の実施の形態を示し、第3の実施の形態の特徴は、車体の姿勢制御を行うアクチュエータがセミアクティブサスペンション(例えば、減衰力調整式の油圧緩衝器)ではなく、自ら推力を発生可能なアクティブサスペンションを用いる構成としたことにある。なお、第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、71は本実施の形態で採用した制御手段としてのコントローラで、該コントローラ71は、第1の実施の形態で述べたコントローラ15とほぼ同様に構成され、入力側がロールレイトセンサ10、ピッチレイトセンサ11、ヨーレイトセンサ12、操舵角センサ13および車速センサ14等に接続されている。さらに、コントローラ71の入力側には複数の車高センサ72が接続され、これらの車高センサ72は、左,右の前輪2側と左,右の後輪3側とでそれぞれ個別に車高を検出するものである。
また、この場合のコントローラ71は、出力側が自ら推力を発生可能なアクティブサスペンション(後述の電磁ダンパ79)等に接続されている点で、第1の実施の形態とは異なっている。ここで、コントローラ71は、ロール角算出部73、FB制御部74、ゲイン乗算部19、符号判別部21、乗算部22、ピッチ制御部75、限界領域判断部29、第1,第2の重み係数乗算部76,77および各輪の電磁ダンパ制御量算出部78を含んで構成され、このうちゲイン乗算部19、符号判別部21、乗算部22および限界領域判断部29は、第1の実施の形態と同様に構成されている。
79は車両の各輪側に設けられる複数(4個)の電磁ダンパで、この電磁ダンパ79は、例えば左,右の前輪2と左,右の後輪3側とにそれぞれ設けられたアクティブサスペンションにより構成され、各車輪側で車体1を上,下方向に昇降させるような推力を、各輪の電磁ダンパ制御量算出部78からの制御信号に従って発生するものである。
コントローラ71のロール角算出部73は、各車高センサ72からの車高信号に基づいて車体1のロール角を演算により求める。フィードバック制御を行うFB制御部74は、ロールレイトセンサ10からのロールレイトとロール角算出部73によるロール角とに基づいて、ロール抑制制御を行うための目標ロールモーメントを算出し、これを第1の重み係数乗算部76に対して出力する。
コントローラ71のピッチ制御部75は、第1の実施の形態で述べたピッチ制御部23とほぼ同様に、FF制御部24、差演算部25、FB制御部26、加算部27を含んで構成されている。そして、ピッチ制御部75は、FF制御部24で算出した目標ピッチモーメントとFB制御部26で算出した目標ピッチモーメントとを加算部27で加算し、これをロール感向上用の目標ピッチモーメントとして第2の重み係数乗算部77に出力する。
第1の重み係数乗算部76は、FB制御部74から各輪の電磁ダンパ制御量算出部78に出力するロール抑制制御(安定性向上制御)用の目標ロールモーメントに対して、第1のマップ演算部33から出力される第1の重み係数Grを乗算し、安定性向上用の目標ロールモーメントに対する重み付けを行う。第2の重み係数乗算部77は、ピッチ制御部75から各輪の電磁ダンパ制御量算出部78に出力するピッチ制御(ロール感向上制御)用の目標ピッチモーメントに対して、第2のマップ演算部34から出力される第2の重み係数Gpを乗算し、ロール感向上用の目標ピッチモーメントに対する重み付けを行うものである。
次に、各輪の電磁ダンパ制御量算出部78は、図6に示すように、ブロック78A〜78Nを含んで構成され、各車輪(即ち、左,右の前輪2と左,右の後輪3)に対して目標ピッチモーメントと目標ロールモーメントとを振り分けるための演算を実行する。即ち、各輪の電磁ダンパ制御量算出部78は、各車輪側に振り分けられた目標ピッチモーメントと目標ロールモーメントとに対応する目標推力FR,FL,RR,RLを、各車輪側の電磁ダンパ79で発生できるように電磁ダンパ制御量を算出し、算出した制御量(目標推力FR,FL,RR,RL)分の制御信号を各電磁ダンパ79に個別に出力するものである。
ここで、電磁ダンパ制御量算出部78のブロック78Aでは、目標ピッチモーメントMp を4分割して各輪に等配分する。次のブロック78Bでは、等配分されたピッチモーメント(Mp /4)を右前輪2側の重心点までの距離lfで割り算する。ブロック78Cでは、目標ロールモーメントMr を4分割して各輪に等配分する。次のブロック78Dでは、等配分されたロールモーメント(Mr /4)をトレッドの半分(lwf/2)で割り算する。そして、演算部78Eは、ブロック78Bからの出力値(Mp /4lf)とブロック78Dからの出力値(Mr /2lwf)とを加算して右前輪2側における目標推力FRを求める。
また、次のブロック78Fでは、等配分されたピッチモーメント(Mp /4)を左前輪2側の重心点までの距離lfで割り算する。ブロック78Gでは、等配分されたロールモーメント(Mr /4)をトレッドの半分(lwf/2)で割り算する。そして、演算部78Hは、ブロック78Fからの出力値(Mp /4lf)に対しブロック78Gからの出力値(Mr /2lwf)を減算して左前輪2側における目標推力FLを求める。
一方、電磁ダンパ制御量算出部78のブロック78Iでは、等配分されたピッチモーメント(Mp /4)を右後輪3側の重心点までの距離lrで割り算する。ブロック78Jでは、等配分されたロールモーメント(Mr /4)をトレッドの半分(lwr/2)で割り算する。そして、演算部78Kは、ブロック78Jからの出力値(Mr /2lwr)に対しブロック78Iからの出力値(Mp /4lr)を減算することにより右側後輪3の目標推力RRを算出する。
また、ブロック78Lでは、等配分されたピッチモーメント(Mp /4)を右後輪3側の重心点までの距離lrで割り算する。ブロック78Mでは、等配分されたロールモーメント(Mr /4)をトレッドの半分(lwr/2)で割り算する。そして、演算部78Nは、ブロック78Lからの出力値(Mp /4lr)とブロック78Mからの出力値(Mr /2lwr)とを加算して符号を負(マイナス)に設定することにより左後輪3側の目標推力RLを算出する。
かくして、このように構成される第3の実施の形態でも、第1,第2の重み係数乗算部76,77で目標ロールモーメントと目標ピッチモーメントとに対して重み付けを行うことにより、第1の実施の形態と同様に、車両の状況に応じてロール感の向上と安定性の向上を適切に行うことができ、車両の乗り心地と操縦安定性をトータルで高めることができる。
特に、第3の実施の形態では、電磁ダンパ制御量算出部78で各車輪側の目標推力FR,FL,RR,RLを算出し、その目標値に応じて電磁ダンパ79(アクティブサスペンション)に推力を発生させることで、ロールレイトに比例したピッチレイトを発生させることができ、車体1の回転軸を安定化させ、ロール感の向上を図ることができる上に、安定性の向上化も図ることができる。
なお、前記第3の実施の形態では、図6に示す電磁ダンパ制御量算出部78のブロック78A,78Cで目標ロールモーメントと目標ピッチモーメントを各輪に等配分する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばロールモーメントとピッチモーメントの釣り合い式より、この式を満足する各輪制御量を求める構成としてもよいものである。
次に、図7および図8は本発明の第4の実施の形態を示し、第4の実施の形態の特徴は、例えばサスペンションによる車体の姿勢変化ではなく、エンジンとブレーキを用いた車両の加・減速制御により車体の姿勢変化、ピッチ挙動を発生させる構成としたことにある。なお、第4の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、81は本実施の形態で採用した制御手段としてのコントローラで、該コントローラ81は、第1の実施の形態で述べたコントローラ15とほぼ同様に構成され、入力側がロールレイトセンサ10、ピッチレイトセンサ11、ヨーレイトセンサ12、操舵角センサ13および車速センサ14等に接続されている。しかし、この場合のコントローラ81は、その出力側が車両のエンジンおよびブレーキを制御する後述の駆動力制御部87に接続されている点で、第1の実施の形態とは異なっている。
ここで、コントローラ81は、ゲイン乗算部19、積分部20、符号判別部21、乗算部22、ピッチ制御部82、限界領域判断部84、重み係数乗算部85および加・減速指令算出部86等を含んで構成され、このうちゲイン乗算部19、積分部20、符号判別部21および乗算部22は、第1の実施の形態と同様に構成されている。
ピッチ制御部82は、第1の実施の形態で述べたピッチ制御部23とほぼ同様に、FF制御部24、差演算部25、FB制御部26および加算部27を含んで構成されている。しかし、この場合のピッチ制御部82は、加算部27からの出力信号を後述の駆動力制御部87に対応した目標ピッチモーメントとして算出する目標ピッチモーメント算出部83を有している点で第1の実施の形態とは異なっている。
限界領域判断部84は、第1の実施の形態で述べた限界領域判断部29と同様に、車両モデル部30、偏差演算部31、絶対値演算部32およびマップ演算部34を含んで構成されている。しかし、この場合の限界領域判断部84は、第1のマップ演算部33(図2参照)に相当する構成が廃止されている点で第1の実施の形態とは相違している。
重み係数乗算部85は、第1の実施の形態で述べた第2の重み係数乗算部36とほぼ同様な構成であり、マップ演算部34から出力される重み係数Gpを、ピッチ制御部82の目標ピッチモーメント算出部83から出力される目標ピッチモーメントに対して乗算する。これにより重み係数乗算部85は、駆動力制御部87に出力するピッチ制御を行うための目標ピッチモーメント、即ちロール感向上用の目標ピッチモーメントに対する重み付けを行う。このため、ピッチ制御部82で算出した目標ピッチモーメントは、重み係数Gpを乗算することにより車両の限界度合に応じて小さく設定され、限界領域では安定性を重視する制御が行われる。
加・減速指令算出部86は、重み係数乗算部85で重み付けされた目標ピッチモーメントに対し図8に示すような演算処理を行い、駆動力制御部87に対して加減速指令を出力する。加・減速指令算出部86は、図8に示すように第1のブロック86Aで車体1のばね上重心高さh(m)により目標ピッチモーメントMp (Nm)を割り、これによって目標慣性力(N)を算定する。第2のブロック86Bでは、この目標慣性力を車体1の質量m(kg)で除し、これによって目標前,後加速度を求め、この目標前,後加速度を加・減速指令として算出する。
駆動力制御部87は、このようにして算出した加・減速指令を車両のエンジンまたは電機モーター等の駆動手段と、ブレーキ(いずれも図示せず)に出力し、エンジンとブレーキとを夫々制御することにより、通常領域ではロールレイトに比例したピッチレイトを発生させることで車体1の回転軸を安定化させ、ロール感の向上化を図ることができる。また、限界領域では、安定性を重視してロール感向上のための制御を小さくすることにより、走行車両の安定性を向上することができる。
かくして、このように構成される第4の実施の形態でも、第1の実施の形態と同様に、車両の状況に応じてロール感の向上と安定性の向上を適切に行うことにより、車両の乗り心地と操縦安定性をトータルで高めることができる。特に、第4の実施の形態では、車両の限界度合に応じてロール感を向上させるために行っている加・減速によるピッチ制御の制御量を調整することにより、限界領域においてはロール感制御を小さくすることでタイヤにかかる負荷を低減し、安定性を重視する加・減速制御を行うことができる。
なお、前記第1〜第3の実施の形態では、車両走行時のタイヤが限界領域にあるか否かを実ヨーレイトと推定ヨーレイトの差によって判断し、ロール感を向上するピッチ制御と安定性を向上するロール抑制制御の制御割合を変更する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、その後のタイヤが限界領域に達することが推定できる場合(限界状態と判断したとき)は、予め、ロール感を向上するピッチ制御より安定性を向上するロール抑制制御の制御割合を大きくする制御を行っても良い。この推定される条件を下記の表1に示す。この表1に示す条件が、本発明の車両運動判断手段のタイヤ限界判断手段に該当する。具体的には表1に示すように、予め決められた閾値(例えば、時速100km/h)を越えて車速を高めるような場合には、コーナーに入った場合にタイヤが限界領域に達しやすい状態となるので、予め安定性を重視するためにロール抑制制御の制御量を大きくし、ピッチ制御の制御量を小さくするようにしてもよい。さらに、これに限らず、安定性を重視したい場合には各制御量を調整し、車両状態に応じて各制御ゲインを変更することによりロール感の向上と安定性の向上を両立させる構成としてもよい。
Figure 2012071630
また、第1,第3の実施の形態では、ロールレイトとピッチレイトとをそれぞれセンサを用いて検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば車体に取付けた3個以上の上,下方向加速度センサを用いてロールレイトとピッチレイトとを算出してもよい。
また、第1,第2の実施の形態で用いている相対速度は、車高センサの微分値でもよいし、例えばばね下側の加速度センサとばね上側の加速度センサの検出値から相対加速度を算出し、この値を積分することで算出してもよい。また、フラットな路面であれば、ばね下の動きがほぼゼロと見做せるため、ばね上側の加速度センサの検出値を積分したばね上速度を相対速度としてもよい。また、第2の実施の形態では、操舵角と車速から推定した横加速度を用いたが、横加速度センサの値を用いてもよい。特に、その他の信号についても、その算出方法が限定されるものではない。
次に、上記の実施の形態に含まれる発明について記載する。即ち、本発明によれば、車両運動判断手段は、車両運動状態に応じてタイヤが滑り出す限界状態か否かを判断するタイヤ限界判断手段を有し、前記タイヤ限界判断手段が限界状態と判断したときは、前記ロール感向上制御手段による制御割合を強くし、前記タイヤ限界判断手段が限界状態と判断しないときには、前記限界状態と判断したときよりも前記安定性向上制御手段による制御割合を強くする構成としている。また、前記タイヤ限界判断手段は、タイヤのコーナリングパワーが線形領域から非線形領域になるか否かを判断する領域判断手段を備え、前記領域判断手段により前記線形領域と判断したときには、前記非線形領域のときよりも前記ロール感向上制御手段による制御割合を強くし、前記領域判断手段により前記非線形領域になると判断したときには、前記線形領域のときよりも前記安定性向上制御手段による制御割合を強くすること構成としている。これにより、車両の走行状況等に応じてロール感の向上と安定性の向上を適切に行うことができ、車両の乗り心地と操縦安定性をトータルで高めることができる。
また、本発明によると、前記タイヤ限界判断手段は、車速が予め決められた閾値を越えたときに前記安定性向上制御手段の制御割合を強くする構成としている。これにより、走行速度が前記閾値を越えるような場合には、安定性向上制御を優先させ、操縦安定性を高めることができる。
前記ピッチモーメント発生手段は、前記目標ピッチレイトから車両モデルにより目標ピッチモーメントを算出する目標ピッチモーメント算出手段と、前記車体のピッチモーメントが前記目標ピッチモーメントに近づくように前記ピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生機構と、からなる構成としている。また、本発明は、前記車体のピッチレイトを検出するピッチレイト検出手段と、検出された前記ピッチレイトと前記目標ピッチレイトとの差が小さくなるように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段と、からなる構成としている。
また、本発明によると、前記車両は少なくとも4つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段は、前記各車輪側にそれぞれ設けられ、減衰特性が調整可能な減衰力調整式ショックアブソーバであり、前記減衰特性を調整することにより前記車体に対するピッチモーメントを調整する構成としている。また、前記車両は少なくとも4つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段は、前記各車輪側にそれぞれ設けられ、前記車体と車輪とに対して上,下方向の力を加えるアクティブサスペンションであり、前記上,下方向の力を調整することにより前記車体にピッチモーメントを加える構成としている。一方、前記車両は少なくとも4つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段は、前記車両に設けられた駆動手段とブレーキであり、前後加速度を調整することにより前記車体にピッチモーメントを加える構成としている。前記車体のロールレイトと前記車体のピッチレイトは、操舵角と車速から求めることを特徴としている。
また、本発明によるロール感向上制御手段は、目標ピッチレイト算出手段によりロールレイトに比例した目標ピッチレイトを求め、ピッチモーメント発生手段は、この目標ピッチレイトとなるように車体に対してピッチモーメントを発生させる制御を行う。このようにピッチレイトとロールレイトを比例関係にすることにより、車体の回転軸にブレが発生せず、操舵フィーリングを向上することができる。
また、本発明は、前記目標ピッチレイト算出手段は、前記車体のロールレイトの大きさに応じて前記車体がダイブする度合いが増大するように前記目標ピッチレイトを算出する構成としている。これにより、例えば車両の旋回走行時に前輪側がダイブして頭下がりのピッチングを伴いながらのロール挙動を実現でき、旋回走行時のドライバフィーリングを良好にすることができる。
本発明によると、前記ピッチモーメント発生手段は、前記目標ピッチレイトから車両モデルにより目標ピッチモーメントを算出する目標ピッチモーメント算出手段(例えば、2次モデルや微分器)と、前記車体のピッチモーメントが前記目標ピッチモーメントとなるように前記ピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生機構(例えば、セミアクティブサスペンションまたはアクティブサスペンション等を含む)とにより構成している。
これにより、例えばロールレイトセンサやピッチレイトセンサを使わずに、操舵角センサと車速センサのみを用いて車両の旋回走行時における横加速度を求めることができ、省センサ化を図り、コストを低減し、システムの簡素化を実現することができる。また、回転軸安定化のためのピッチングの発生だけでなく、ロール挙動の抑制についても考慮した制御を行うことができ、ロール感の向上を実現可能である。
一方、本発明によると、前記車体のピッチレイトを検出するピッチレイト検出手段と、検出された前記ピッチレイトと前記目標ピッチレイトとの差が小さくなるように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段とを含む構成としている。これにより、ピッチレイト検出手段で検出した車体の実ピッチレイトと目標ピッチレイトとの差が小さくなるように、ピッチモーメント発生手段を用いて車体に対してピッチモーメントを発生することができる。
また、本発明によると、車両は少なくとも4つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段とロール抑制手段は、各車輪側にそれぞれ設けられ減衰特性が調整可能な減衰力調整式ショックアブソーバであり、前記減衰特性を調整することにより前記車体に対するピッチモーメントを調整し、ロールモーメントの調整も行なう構成としている。
さらに、本発明によると、車両は少なくとも4つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段とロール抑制手段は、各車輪側にそれぞれ設けられ前記車体と車輪とに対して上,下方向の推力を加えるアクティブサスペンションであり、前記上,下方向の力を調整することにより車体にピッチモーメントを加え、ロール抑制制御も行う構成としている。これによって、各車輪側の目標推力を算出し、その目標値に応じてアクティブサスペンションに推力を発生させることで、ロールレイトに比例したピッチレイトを発生させることができ、車体の回転軸を安定化させ、ロール感の向上を図ることができると共に、ロール抑制制御を行い、車両の安定性を高めることができる。
また、上記各実施の形態では、ロール角、ロールレイト、ピッチレイト等各種値を用いて演算しているが、演算過程にあっては、各種値を求める必要はなく、近似値、推定値、または、例えばロール角の符号を判断する場合においては、符号のみロール角と同様に変化する他の値であってもよい。また、演算でなくマップを用いても良い。
1 車体
2 前輪
3 後輪
4,7 サスペンション装置
5,8 ばね
6,9 減衰力可変ダンパ(ピッチモーメント発生手段,ロール抑制手段)
10 ロールレイトセンサ(ロールレイト検出手段)
11 ピッチレイトセンサ(ピッチレイト検出手段)
12 ヨーレイトセンサ(ヨーレイト検出手段)
13 操舵角センサ
14 車速センサ
15,41,71,81 コントローラ(制御手段)
18 ロール抑制部
19 ゲイン乗算部(目標ピッチレイト算出手段)
20 積分部(目標ピッチレイト算出手段)
21 符号判別部(目標ピッチレイト算出手段)
22 乗算部(目標ピッチレイト算出手段)
23,49,75,82 ピッチ制御部
29,84 限界領域判断部(車両運動判断手段)
35,76 第1の重み係数乗算部
36,77 第2の重み係数乗算部
37 加算部
38 減衰力マップ演算部
39 電流ドライバ
46 絶対値演算部(目標ピッチレイト算出手段)
47 微分部(目標ピッチレイト算出手段)
48 ゲイン乗算部(目標ピッチレイト算出手段)
51 走行状態判断部(車両運動判断手段)
79 電磁ダンパ(ピッチモーメント発生手段,ロール抑制手段)
85 重み係数乗算部
87 駆動力制御部(ピッチモーメント発生手段,ロール抑制手段)

Claims (10)

  1. 車両の車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置であって、
    ロール感向上制御手段と安定性向上制御手段と車両運動判断手段とを有し、
    前記ロール感向上制御手段は、
    前記車体のロールレイトの大きさに応じて増大するように前記車体のピッチレイトの目標値である目標ピッチレイトを算出する目標ピッチレイト算出手段と、
    前記車体のピッチレイトが前記目標ピッチレイトに近づくように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段とを含んで構成し、
    前記安定性向上制御手段は、ロールを抑制する力を発生するロール抑制手段により構成し、
    前記車両運動判断手段は、車両運動に応じて前記ロール感向上制御手段と前記安定性向上制御手段の制御割合を切替える構成としてなる車体姿勢制御装置。
  2. 前記車両運動判断手段は、車両運動状態に応じてタイヤが滑り出す限界状態か否かを判断するタイヤ限界判断手段を有し、前記タイヤ限界判断手段が限界状態と判断したときは、前記ロール感向上制御手段による制御割合を強くし、前記タイヤ限界判断手段が限界状態と判断しないときには、前記限界状態と判断したときよりも前記安定性向上制御手段による制御割合を強くすることを特徴とする請求項1に記載の車体姿勢制御装置。
  3. 前記タイヤ限界判断手段は、タイヤのコーナリングパワーが線形領域から非線形領域になるか否かを判断する領域判断手段を備え、前記領域判断手段により前記線形領域と判断したときには、前記非線形領域のときよりも前記ロール感向上制御手段による制御割合を強くし、前記領域判断手段により前記非線形領域になると判断したときには、前記線形領域のときよりも前記安定性向上制御手段による制御割合を強くすることを特徴とする請求項2に記載の車体姿勢制御装置。
  4. 前記タイヤ限界判断手段は、車速が予め決められた閾値を越えたときに限界と判断することを特徴とする請求項2に記載の車体姿勢制御装置。
  5. 前記ピッチモーメント発生手段は、前記目標ピッチレイトから車両モデルにより目標ピッチモーメントを算出する目標ピッチモーメント算出手段と、前記車体のピッチモーメントが前記目標ピッチモーメントに近づくように前記ピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生機構と、からなることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の車体姿勢制御装置。
  6. 前記車体のピッチレイトを検出するピッチレイト検出手段と、検出された前記ピッチレイトと前記目標ピッチレイトとの差が小さくなるように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段と、からなることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の車体姿勢制御装置。
  7. 前記車両は少なくとも4つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段は、前記各車輪側にそれぞれ設けられ、減衰特性が調整可能な減衰力調整式ショックアブソーバであり、前記減衰特性を調整することにより前記車体に対するピッチモーメントを調整することを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の車体姿勢制御装置。
  8. 前記車両は少なくとも4つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段は、前記各車輪側にそれぞれ設けられ、前記車体と車輪とに対して上,下方向の力を加えるアクティブサスペンションであり、前記上,下方向の力を調整することにより前記車体にピッチモーメントを加えることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の車体姿勢制御装置。
  9. 前記車両は少なくとも4つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段は、前記車両に設けられた駆動手段とブレーキであり、前後加速度を調整することにより前記車体にピッチモーメントを加えることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の車体姿勢制御装置。
  10. 前記車体のロールレイトと前記車体のピッチレイトは、操舵角と車速から求めることを特徴とする請求項1に記載の車体姿勢制御装置。
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