JP3158978B2 - 車両の挙動制御装置 - Google Patents

車両の挙動制御装置

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JP3158978B2
JP3158978B2 JP20243795A JP20243795A JP3158978B2 JP 3158978 B2 JP3158978 B2 JP 3158978B2 JP 20243795 A JP20243795 A JP 20243795A JP 20243795 A JP20243795 A JP 20243795A JP 3158978 B2 JP3158978 B2 JP 3158978B2
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wheel
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瑞穂 杉山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の挙動制御装
置に係り、特に、車両の走行状態に応じて各車輪の制動
力を制御することにより車両挙動の安定化を図る車両の
挙動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば特開昭62−2535
59号公報に開示される如く、タイヤのグリップ状態が
限界に達したと判断された際に車両を減速して車両挙動
の安定化を図る装置が知られている。上記従来の装置
は、タイヤのスリップ角(タイヤの中心面とタイヤの進
行方向とがなす角)と、コーナリングフォースとを検出
し、スリップ角の増加量に対するコーナリングフォース
の増加量が非線型となった時点で、タイヤのグリップ状
態が限界に到達したものと判断する。
【0003】タイヤのコーナリングフォースは、そのス
リップ角が小さい領域では、ほぼスリップ角に比例した
値となる。そして、スリップ角がタイヤの性能等によっ
て決まる限界スリップ角を超える領域では、コーナリン
グフォースがほぼ飽和値に収束し、スリップ角の変化量
とコーナリングフォースの変化量との間に線型関係が成
立しない状態となる 従って、上記従来の装置によれば、ステアリング操作に
伴って車輪のスリップ角が増した際に、その増加量に対
して比例的にコーナリングフォースが増加する領域で
は、タイヤが適正なグリップ状態にあると判断される。
一方、車輪のスリップ角の増加量に対してコーナリング
フォースが比例的に増加しない状態、すなわち、ステア
リング操舵量と、コーナリングフォースの変化量とが対
応しない領域では、タイヤが適正なグリップ状態を逸脱
したと判断されて車両が減速される。かかる制御によれ
ば、旋回走行中にタイヤのグリップが失われることがな
く、安定した旋回挙動を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両の旋回
走行中に、後輪がグリップを失うと、車両はスピン傾向
となる。この際、例えば、旋回外輪側に位置する前輪に
制動力を発生させると、その制動力は、車両のスピン傾
向を抑制する方向に作用する。また、その際に車両のス
ピン傾向の程度を推定し、その推定結果に対応した制動
力を旋回外輪側の前輪に発生させることとすれば、車両
のスピン傾向を適正に収束させることができる。
【0005】これに対して、上記従来の装置は、車両の
旋回走行中にタイヤのグリップ状態が限界に到達したと
推定される際に、単に車両を減速して車両挙動の安定化
を図っているに過ぎない。従って、上記従来の装置は、
制動力を制御して車両挙動の安定化を図る際に、制動力
を発生させる車輪、及び発生させる制動力の大きさを考
慮していないという点で、車両挙動の安定化を図る装置
として必ずしも理想的な装置ではなかったことになる。
【0006】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、制動力を制御して車両挙動の安定化を図るにあ
たり、適当な車輪に、適当な制動力を発生させることに
より、上記の課題を解決する車両の挙動制御装置を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項1
に記載する如く、車両の走行時に各車輪の制動力を制御
して車両挙動の安定化を図る車両の挙動制御装置におい
て、後輪のスリップ角に比例して増大する理想後輪コー
ナリングフォースと、後輪に発生している実後輪コーナ
リングフォースとの偏差を検出する後輪偏差検出手段
と、理想後輪コーナリングフォースと実後輪コーナリン
グフォースとの偏差に基づいて、車両に作用している旋
回モーメントの過剰分を演算する過剰旋回モーメント演
算手段と、前記旋回モーメントの過剰分を相殺する反旋
回モーメントが発生するように、前記各車輪の制動力を
制御する制動力制御手段と、を備える車両の挙動制御装
置により達成される。
【0008】本発明において、前記後輪偏差検出手段
は、理想後輪コーナリングフォースと実後輪コーナリン
グフォースとの偏差を検出する。後輪のスリップ角が限
界スリップ角以下の領域では、後輪にはそのスリップ角
に比例したコーナリングフォースが発生する。従って、
スリップ角が限界スリップ角以下の領域では、理想後輪
コーナリングフォースと、実後輪コーナリングフォース
とはほぼ等価となる。一方、スリップ角が限界スリップ
角を超える領域では、スリップ角が増すと共に、理想後
輪コーナリングフォースと、実後輪コーナリングフォー
スとの偏差が拡がる。
【0009】後輪のスリップ角が限界スリップ角を超え
る領域では、後輪のスリップ角が増加しても、実後輪コ
ーナリングフォースが増加しない。このため、旋回方向
に作用するモーメントが、反旋回方向に作用するモーメ
ントに対して過剰となる。前記過剰旋回モーメント演算
手段は、理想後輪コーナリングフォースと実後輪コーナ
リングフォースとの偏差に基づいて、かかる旋回モーメ
ントの過剰分を演算する。そして、前記制動力制御手段
は、その過剰な旋回モーメントを相殺する反旋回モーメ
ントが発生するように、前記各車輪の制動力を制御す
る。かかる反旋回モーメントが発生すると、後輪が理想
後輪コーナリングフォースを発生しているのと同等の状
態が実現される。
【0010】上記の目的は、また、請求項2に記載する
如く、車両の走行時に各車輪の制動力を制御して車両挙
動の安定化を図る車両の挙動制御装置において、後輪の
スリップ角に比例して増大する理想後輪コーナリングフ
ォースと、後輪に発生している実後輪コーナリングフォ
ースとの偏差を検出する後輪偏差検出手段と、前輪のス
リップ角に比例して増大する理想前輪コーナリングフォ
ースと、前輪に発生している実後輪コーナリングフォー
スとの偏差を検出する前輪偏差検出手段と、理想後輪コ
ーナリングフォースと実後輪コーナリングフォースとの
偏差、および理想前輪コーナリングフォースと実前輪コ
ーナリングフォースとの偏差に基づいて、車両に作用し
ている旋回モーメントの過不足分を演算する過不足旋回
モーメント演算手段と、前記旋回モーメントの過不足分
を相殺する旋回若しくは反旋回モーメントが発生するよ
うに、前記各車輪の制動力を制御する制動力制御手段
と、を備える車両の挙動制御装置によっても達成され
る。
【0011】本発明において、前記後輪偏差検出手段、
及び前記前輪偏差検出手段は、それぞれ理想後輪コーナ
リングフォースと実後輪コーナリングフォースとの偏
差、及び理想前輪コーナリングフォースと実前輪コーナ
リングフォースとの偏差を検出する。後輪及び前輪のス
リップ角が限界スリップ角以下の領域では、後輪及び前
輪にはそれらのスリップ角に比例したコーナリングフォ
ースが発生する。従って、かかる領域では、理想後輪コ
ーナリングフォースと実後輪コーナリングフォース、及
び理想前輪コーナリングフォースと実前輪コーナリング
フォースは、それぞれほぼ等価となる。一方、スリップ
角が限界スリップ角を超える領域では、後輪スリップ角
が増すと共に、理想後輪コーナリングフォースと実後輪
コーナリングフォースとの偏差が、また、前輪スリップ
角が増すと共に、理想前輪コーナリングフォースと実前
輪コーナリングフォースとの偏差がそれぞれが拡がる。
【0012】後輪のスリップ角が限界スリップ角を超え
る領域では、上述の如く、旋回方向に作用するモーメン
トが、反旋回方向に作用するモーメントに対して過剰と
なる。これに対して、前輪のスリップ角が限界スリップ
角を超える領域では、前輪のスリップ角が増加しても旋
回モーメントが増加しないため、旋回モーメントが反旋
回モーメントに対して不足した状態となる。
【0013】前記過不足旋回モーメント演算手段は、理
想後輪コーナリングフォースと実後輪コーナリングフォ
ースとの偏差、及び理想前輪コーナリングフォースと実
前輪コーナリングフォースとの偏差に基づいて、車両に
作用している旋回モーメントの過不足分を演算する。そ
して、本発明において、前記制動力制御手段は、旋回モ
ーメントの過不足分を相殺する反旋回若しくは旋回モー
メントを発生する。前記各車輪の制動力がこのように制
御されると、後輪及び前輪が常に理想後輪コーナリング
フォース又は理想前輪コーナリングフォースを発生して
いるのと同等の状態が実現される。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例のシス
テム構成図を示す。本実施例のシステムは、後述する電
子制御ユニット(ECU)10によって制御されてい
る。図1において12FL,12FR,12RL,12
RRは、それぞれ車両の左前輪、右前輪、左後輪、右後
輪を示す。4つの車輪12FL,12FR,12RL,
12RRには、それぞれ図示しないホイルシリンダが組
み込まれている。それぞれのホイルシリンダは、油圧が
供給された際に、その油圧に応じた制動トルクを発生す
る。
【0015】車輪12FL,12FR,12RL,12
RRのホイルシリンダには、それぞれ油圧制御弁14F
L,14FR,14RL,14RR(以下、これらを総
称する場合には、符号14を付して表す)が接続されて
いる。また、油圧制御弁14には、油圧通路16および
リザーバタンク18が連通している。油圧制御弁14
は、外部から供給される信号に応じて作動する2位置弁
であり、ホイルシリンダと油圧通路16とを連通する増
圧位置と、ホイルシリンダとリザーバタンク18とを連
通する減圧位置とを実現する。
【0016】油圧通路16には、油圧源切り換え弁20
が連通している。油圧源切り換え弁20には、また、油
圧ポンプ22およびアキュムレータ24からなる高圧源
と、マスタシリンダ26とが連通している。油圧源切り
換え弁20は、外部から供給される信号に応じて作動す
る2位置弁であり、油圧通路16と油圧ポンプ22とを
連通する制御実行位置と、油圧通路16とマスタシリン
ダ26とを連通する通常位置とを実現する。
【0017】油圧ポンプ22は、油圧切り換え弁20が
制御実行位置とされる状況下で、ブレーキフルードをリ
ザーバタンク22から汲み上げてアキュムレータ24側
に圧送する。アキュムレータ24は、その際に生ずる油
圧を蓄えて脈動の少ない安定した油圧を油圧切り換え弁
20に供給する。このため、油圧切り換え弁20が制御
実行位置である場合、油圧通路16には、油圧ポンプ2
2の吐出能力に応じた所定の油圧が導かれる。マスタシ
リンダ26は、ブレーキペダル28に加えられたブレー
キ踏力に応じた油圧を発生する。従って、油圧切り換え
弁20が通常位置である場合、油圧通路16には、ブレ
ーキ踏力に応じた油圧が導かれる。
【0018】本実施例において、上述した油圧制御弁1
4、および油圧源切り換え弁20は、ECU10によっ
て制御される。ECU10には、各車輪12FL,12
FR,12RL,12RRそれぞれの車輪速VWFL,
WFR,WRL,WRR (以下、これらを総称する場合には、
車輪速VW と称す)を検出する車輪速センサ30FL,
30FR,30RL,30RR(以下、これらを総称す
る場合には、符号30を付すして表す)、ステアリング
ホイル32の操舵角δを検出する操舵角センサ34、車
両に作用する横加速度Gyを検出する横Gセンサ36、
および車両の重心回りに生ずる旋回角速度、すなわち、
車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ38が
接続されている。
【0019】次に、図2乃至図7を参照して、本実施例
のシステムにおいて実行される、車両挙動の安定化を目
的とした制動力制御の内容について説明する。図2は、
左旋回中の車両を平面視で表した図を示す。図2におい
て“C”は、車両の重心を表す。同図に示す如く、車両
が左旋回を行っている場合、車両の重心C回りには、反
時計回り方向にヨーレートγが生ずる。車輪12FL,
12FR,12RL,12RRが適正なグリップ状態を
維持して車両が走行している場合、車両には車速Vや操
舵角δに応じた適切なヨレートγが発生する。これに対
して、前輪12FL,12FRがグリップを失った状態
では、車両を旋回させる方向に作用する旋回モーメント
が不足するため車両はドリフト傾向となり、一方、後輪
12RL,12RRがグリップを失った状態では、車両
の旋回を阻止する方向に作用する反旋回モーメントが不
足するため車両はスピン傾向となる。
【0020】ところで、車両の旋回中に、図2中に実線
矢線で示す如く、旋回外輪側に位置する前輪(図2にお
いて右前輪FR)が制動力FBRK を発生すると、その制
動力FBRK は、重心Cに対して車両の旋回を妨げる方向
のモーメントとして作用する。従って、車両の旋回中に
旋回外輪側に位置する前輪FL又はFRに制動力を発生
させれば、車両のスピン傾向を抑制することができる。
【0021】一方、車両の旋回中に、図2中に破線矢線
で示す如く、旋回内輪側に位置する前輪(図2において
左前輪12FR)が制動力FBRK を発生すると、その制
動力FBRK は、重心Cに対して車両の旋回を助勢する方
向のモーメントとして作用する。従って、車両の旋回中
に旋回内輪側に位置する前輪FL又はFRに制動力を発
生させれば、車両のドリフト傾向を抑制することができ
る。
【0022】そこで、本実施例のシステムでは、車両の
旋回走行中に車両挙動を推定し、その推定結果に応じて
車両がスピン傾向である場合には、旋回外輪側の前輪1
2FL又は12FRのホイルシリンダに適当な油圧を供
給することにより、また、車両がドリフト傾向であると
判断される場合には、旋回内輪側の前輪12FL又は1
2FRのホイルシリンダに適当な油圧を供給することに
より、車両挙動の安定化を図ることとしている。
【0023】図3は、後輪12RL,12RRのスリッ
プ角βr(以下、後輪スリップ角βrと称す)と後輪コ
ーナリングフォースFrとの関係(図3中に実線で示す
曲線)、および後輪スリップ角βrと理想後輪コーナリ
ングフォースCr・βrとの関係(図3中に破線で示す
直線)を示す。また、図4は、前輪12FL,12FR
のスリップ角βf(以下、前輪スリップ角βfと称す)
と後輪コーナリングフォースFfとの関係(図4中に実
線で示す曲線)、および前輪スリップ角βfと理想前輪
コーナリングフォースCr・βrとの関係(図4中に破
線で示す直線)を示す。理想後輪コーナリングフォース
Cr・βr、及び理想前輪コーナリングフォースCf・
βfは、それぞれ後輪のコーナリングフォースが常に後
輪スリップ角βrに比例すると仮定した場合のコーナリ
ングフォース、及び、前輪のコーナリングフォースが常
に前輪スリップ角βrに比例すると仮定した場合のコー
ナリングフォースである。
【0024】図3及び図4に示す後輪スリップ角βrお
よび前輪スリップ角βfは、それぞれ後輪12RL,1
2RRの中心面と後輪12RL,12RRの進行方向と
のなす角、および前輪12FL,12FRの中心面と前
輪12FL,12FRの進行方向とのなす角を表す。ま
た、後輪コーナリングフォースFr、及び前輪コーナリ
ングフォースFfは、それぞれ後輪12RL,12RR
と路面との間、および前輪12FL,12FRと路面と
の間に発生する車幅方向の横力を表す。
【0025】図3に示す如く、後輪コーナリングフォー
スFrは、後輪スリップ角βrが所定値Sr以下の領域
では、ほぼ後輪スリップ角βrと比例した値となる。か
かる領域では、後輪12RL,12RRに作用する横力
が増加すると、後輪スリップ角βrが増加するに伴って
後輪コーナリングフォースFrが増加し、その結果、横
力に対抗し得るコーナリングフォースFrを得ることが
できる。この場合、後輪12RL,12RRは適正なグ
リップ状態を維持することができる。一方、後輪スリッ
プ角βrが所定値Srを超える領域では、後輪コーナリ
ングフォースFrがほぼ上限値に飽和する。かかる領域
では、後輪12RL,12RRに作用する横力が増加し
た際に、後輪スリップ角βrが増加するにも関わらず後
輪コーナリングフォースFrは増加しない。このため、
横力に対抗し得るコーナリングフォースFrを得ること
はできない。この場合、後輪12RL,12RRは、適
正なグリップ状態を維持することができない。
【0026】前輪12FL,12FRについても、同様
に前輪スリップ角βfが所定値Sf以下の領域では適正
なグリップ状態を維持することができ、一方、前輪スリ
ップ角βfが所定値Sfを超える領域では、適正なグリ
ップ状態を維持することができない。以下、上述したS
r,Sfを限界スリップ角と称す。
【0027】ところで、上述の如く、後輪12RL,1
2RRがグリップを失った状態では、車両がスピン傾向
となる。この際、車両がスピン傾向となるのは、後輪コ
ーナリングフォースFrが理想後輪コーナリングフォー
スCr・βrに比して小さく、車両の旋回を抑制する方
向に作用するモーメント(以下、反旋回モーメントと称
す)が不足することに起因する。従って、理想後輪コー
ナリグフォースCr・βrと後輪コーナリングフォース
Frとの偏差に応じた反旋回モーメントを車両の重心C
回りに発生させれば、車両のスピン傾向を解消すること
ができる。
【0028】同様に、前輪12FL,12FRがグリッ
プを失った状態では、上述の如く車両がドリフト傾向と
なる。この際、車両がドリフト傾向となるのは、前輪コ
ーナリングフォースFfが理想前輪コーナリングフォー
スCf・βfに比して小さく、車両を旋回させる方向に
作用するモーメント(以下、旋回モーメントと称す)が
不足することに起因する。従って、理想前輪コーナリグ
フォースCf・βfと前輪コーナリングフォースFfと
の偏差に応じた旋回モーメントを車両の重心C回りに発
生させれば、車両のドリフト傾向を解消することができ
る。
【0029】そこで、本実施例のシステムにおいては、
理想後輪コーナリングフォースCr・βrと後輪コーナ
リングフォースFrとの偏差、及び理想前輪コーナリン
グフォースCf・βfと前輪コーナリングフォースFf
との偏差が相殺されるように、各車輪12FL,12F
R,12RL,12RRの制動力を制御して、旋回走行
中における車両挙動の安定化を図ることとしている。
【0030】図5は、車両の旋回時における挙動を推定
するために用いる4輪車の等価的な2輪車モデルを示
す。以下、同図を参照して、理想後輪コーナリングフォ
ースCr・βr、後輪コーナリングフォースFr、理想
前輪コーナリングフォースCf・βf、及び前輪コーナ
リングフォースFfを求める手法について説明する。
【0031】図5において、Cは車両の重心、Vは車体
速度、βは車体のスリップ角(図5において反時計回り
方向を正とする)、γは重心C回りのヨーレート(図5
において反時計回り方向を正とする)、Ffは前輪12
FL,12FRのコーナリングフォースの合力、Frは
後輪12RL,12RRのコーナリングフォースの合
力、δは操舵角、aは前輪車軸と重心Cとの距離、bは
後輪車軸と重心Cとの距離、Iは重心C回りの車両の慣
性モーメントを示す。
【0032】図5に示す2輪車モデルにおいて、車両重
量をmとすると、以下に示す連立方程式が成立する。 mV( dβ/dt +γ)=Ff+Fr ・・・(1) I・ dγ/dt =a・Ff−b・Fr ・・・(2) βf =β+a・γ/V−δ ・・・(3) βr =β−b・γ/V ・・・(4) 上記(1)式中左辺第1項(mV・ dβ/dt )は、車両
の重心Cに作用する並進方向の加速度(V・ dβ/dt )
と車両重量(m)との乗算値である。また、(1)式中
左辺第2項(mVγ)は、車両に作用する遠心力であ
る。それらの合計値は車両に作用する横力の合計値とな
り、右辺に表されるコーナリングフォースの合力Ff+
Frと均衡する。
【0033】上記(2)式中左辺(I・ dγ/dt )は、
慣性モーメントIの物体を角加速度dγ/dt で回転させ
るために必要なモーメントを表している。これに対し
て、右辺第1項(a・Ff)は前2輪のコーナリングフ
ォースFfに起因して生ずる旋回モーメントを、また、
右辺第2項(−b・Fr)は後2輪のコーナリングフォ
ースFrに起因して生ずる反旋回モーメントをそれぞれ
表している。従って、右辺の合計値は、車両を旋回させ
る方向に作用する旋回モーメントの合計値となり左辺と
均衡する。
【0034】また、図5に示す車両モデルの如く、車両
が重心C回りにヨーレートγを発生させながら旋回して
いる場合、前輪の速度ベクトルVf は、旋回内方へ向か
う大きさa・γのベクトルと車速Vのベクトルとの合成
ベクトルと把握することができる。また、後輪の速度ベ
クトルVr は、旋回外方へ向かう大きさb・γのベクト
ルと車速Vのベクトルとの合成ベクトルと把握すること
ができる。
【0035】この場合、車速Vの方向と前輪の進行方向
とがなす角、及び車速Vの方向と後輪の進行方向とがな
す角は、それぞれ“a・γ/V”および“b・γ/V”
と表すことができる。従って、前輪のスリップ角βf
および後輪のスリップ角βfは、前輪の操舵角δと、車
体スリップ角βとを用いて、それぞれ上記(3)式、又
は(4)式の如く表せることになる。
【0036】上記(1)式及び(2)式を、前輪コーナ
リングフォースFfと後輪コーナリングフォースFrと
の連立2次方程式として解くと、Ff,Frを次式の如
く表しことができる。 Ff={I・ dγ/dt +b・mV( dβ/dt +γ)}/(a+b) ・・・(5) Fr={−I・ dγ/dt +a・mV( dβ/dt +γ)}/(a+b) ・・・(6) 上記(5)、(6)式中、m,I,a,bは、車両の諸
元によって決定される値であり定数として扱うことがで
きる。また、 dγ/dt はヨーレートセンサ38の出力信
号に基づいて、Vは車輪速センサ30の出力信号に基づ
いて、それぞれ検出することができる。従って、 dβ/d
t が検出できれば前輪コーナリングフォースFfおよび
後輪コーナリングフォースFrを算出することが可能で
ある。
【0037】また、上記(3)式および(4)式より、
理想前輪コーナリングフォースCf・βf、及び理想後
輪コーナリングフォースCr・βrは、それぞれ次式の
如く表すことができる。 Cf・βf=Cf(β+a・γ/V−δ) ・・・(7) Cr・βr=Cr(β−b・γ/V) ・・・(8) 上記(7)、(8)式中、Cf,Crは、タイヤの特
性、路面状況等により決定される値である。Cfは、前
輪スリップ角βfが限界スリップ角Sfに比して十分に
小さい領域でβfとFfとの比例定数を検出すること
で、また、Crは、後輪スリップ角βrが限界スリップ
角Srに比して十分に小さい領域でβrとFrとの比例
定数を検出することでそれぞれ算出することができる。
更に、上記(7)、(8)式中a,bは、上述の如く車
両の諸元によって決定される値であり、γはヨーレート
センサ38を用いて、Vは車輪速センサ30を用いてそ
れぞれ検出可能な値である。従って、βが判明すれば、
理想前輪コーナリングフォースCf・βf、及び理想後
輪コーナリングフォースCr・βrを算出することが可
能である。
【0038】ところで、上記(1)式に示す如く、“m
・V( dβc /dt +γ)”は、車両に作用するコーナリ
ングフォースFf、Frの合力と等価である。従ってそ
の値は、次式の如く車両の横加速度Gyと車両の質量m
との積算値と等価である。 m・V( dβc /dt +γ)=Gy・m ・・・(9) 上記(9)式を整理すると、車両のスリップ角βの変化
率 dβ/dt は、次式の如く表すことができる。
【0039】 dβ/dt =(Gy/V)−γ ・・・(10) また、上記(10)式の右辺を積分することで、車両の
スリップ角βは次式の如く求めることができる。 β=∫{(Gy/V)−γ)}dt ・・・(11) 上記(10)式、及び(11)式で用いられるパラメー
タGy,V,γは、それぞれ横Gセンサ36、車輪速セ
ンサ30、ヨーレートセンサ38によって実測すること
ができる。このように、本実施例のシステムによれば、
車両のスリップ角β、及びその変化率 dβ/dt を正確に
求めることができる。従って、本実施例のシステムによ
れば、上記(5)〜(8)式に示す関係式を用いて、前
輪コーナリングフォースFf、後輪コーナリングフォー
スFr、理想前輪コーナリングフォースCf・βf、及
び理想後輪コーナリングフォースCr・βrを算出する
ことができる。
【0040】以下、本実施例のシステムにおいて、前輪
コーナリングフォースFf、後輪コーナリングフォース
Fr、理想前輪コーナリングフォースCf・βf、及び
理想後輪コーナリングフォースCr・βrに基づいて、
車両挙動の安定化を図るべく実行される処理の内容につ
いて具体的に説明する。
【0041】図6は、上記の機能を実現すべくECU1
0が実行するルーチンの第1例のフローチャートを示
す。旋回走行時に良好な操安性を確保するうえでは、ド
リフト傾向を抑制することに比して、スピン傾向を抑制
することがより重要である。かかる観点より、本ルーチ
ンでは、車両がドリフト傾向である場合には特に制動力
制御を実行せず、車両のスピン傾向である場合にのみ、
その傾向を抑制するための制動力制御が実行される。
【0042】図6に示すルーチンが起動されると、先ず
ステップ100において、本ルーチンの実行に必要とさ
れる各種パラメータが読み込まれる。具体的には、車両
に作用する横加速度Gy、重心C回りのヨーレートγ、
車両の速度V、及び操舵角δが読み込まれる。
【0043】ステップ102では、上記(10)式に従
って、車体スリップ角βの変化率 dβ/dt =(Gy/
V)−γが演算される。また、ステップ104では、上
記(11)式に従って、すなわち、上記ステップ102
の演算値を積分することで、車体スリップ角β=∫
{(Gy/V)−γ}dtが演算される。そして、ステッ
プ106では、ヨーレートγの微分値 dγ/dt が演算さ
れる。
【0044】上記の処理を終えたら、ステップ108
で、車両のスピン傾向を抑制するために必要な旋回モー
メントMVSCが演算される。MVSCは、理想後
輪コーナリングフォースCr・βrと実後輪コーナリン
グフォースFrとの偏差に、後輪車軸と重心Cとの距離
bを乗算することにより求めることができ、次式の如く
表すことができる。
【0045】 MVSC=−b(Cr・βr−Fr) ={b/(a+b)}{−I・ dγ/dt +amV・ dβ/dt } +b[{amV/(a+b)}−(bCr/V)γ +bCrβ ・・・(12) 本ステップ108では、上記(12)式中に、上記ステ
ップ100で読み込んだパラメータ、及び上記ステップ
102,104で演算したパラメータを代入すること
で、MVSCが演算される。尚、MVSCは、車両
の左旋回時に後輪コーナリングフォースFrが理想後輪
コーナリングフォースCr・βrに比して小さい場合、
すなわち、スピン傾向を防止するためには、時計回り方
向のモーメントを車両に付与する必要がある場合には負
の値として算出される。一方、車両の右旋回時に後輪コ
ーナリングフォースFrが理想後輪コーナリングフォー
スCr・βrに比して小さい場合、すなわち、スピン傾
向を防止するためには、反時計回り方向のモーメントを
車両に付与する必要がある場合には正の値として算出さ
れる。
【0046】ところで、制動時において車輪には、その
車輪のスリップ率に応じた制動力が発生する。すなわ
ち、車輪の制動力は、車輪に作用するブレーキトルクに
よってタイヤと路面とにスリップが生ずることにより発
生される。そして、その制動力は、タイヤの特性に応じ
た所定のスリップ率(以下、限界スリップ率と称す)で
最大値を示し、限界スリップ率以下の領域では、ほぼス
リップ率に比例した値となる。従って、制動力制御を行
う場合、スリップ率が限界スリップ率を超えないように
ブレーキ油圧の制御を行うことで、常に車輪のグリップ
状態を適正に維持することができる。また、スリップ率
が限界スリップ率を超えない領域では、スリップ率が目
標値となるようにブレーキ油圧を制御することで、タイ
ヤと路面との間に発生する制動力を精度良く制御するこ
とができる。
【0047】このため、本実施例においては、車輪のス
リップ率に基づいて制動力制御を実行することとしてい
る。上記の理由より、MVSCの演算が終了したら、
次にステップ110において、MVSCに対応する左
右前輪12FL,12FRの目標スリップ率S0 fLお
よびS0 fRが算出される。
【0048】本ステップ110では、図7に示すマップ
をMVSCで検索することで、目標スリップ率S0
L及びS0 fRが算出される。具体的には、MVSC
>0の領域では、左前輪のスリップ率S0 fLがマップ
に設定された値に(正の値)、右前輪のスリップ率S0
fRが“0”にそれぞれ設定される。また、MVSC
<0の領域では、左前輪のスリップ率S0 fLが“0”
に、右前輪のスリップ率S0 fRがマップに設定された
値に(正の値)それぞれ設定される。目標スリップ率の
マップは、車両が安定旋回走行中であっても微小なMV
SCVが算出される場合があることから、|MVSC
|<M0 の領域が不感帯とされている。また、タイヤ
の限界スリップ率を超える目標スリップ率S0 fLおよ
びS0 fRが算出されるのを防止するため、|MVSC
|>M1 の領域では、目標スリップ率S0 fLおよび
0 fRが所定値に飽和するように設定されている。更
に、M0 ≦|MVSC|≦M1 の領域では、a・F
BRK =MVSCなる条件を満たす制動力FBRK が発生
するように、目標スリップ率S0 fLおよびS0 fRの
傾きが設定されている。
【0049】上記の如く設定された目標スリップ率S0
fLおよびS0 fRが実現されると、車両の左旋回時に
Fr<Cr・βrが成立する場合には、右前輪I2FR
にMVSCを相殺し得る制動力FBRK が発生する。ま
た、車両の右旋回時にFr<Cr・βrが成立する場合
には、左前輪I2FRにMVSCを相殺し得る制動力
BRK が発生する。このため、何れの場合においても、
車両をスピン傾向とする旋回モーメントが打ち消され、
安定した旋回挙動が得られる。
【0050】上記の処理が終了したら、次にステップ1
12において、車両の旋回方向が特定される。ヨーレー
トセンサ38は、上述の如く、車両の旋回方向に応じて
符号の異なるヨーレート信号を出力する。本ステップで
は、その符号に基づいて車両の旋回方向が特定されると
共に、その結果に基づいて、左右前輪12FL,12F
Rの一方が旋回外輪として、他方が旋回内輪として特定
される。
【0051】ステップ112の処理が終了したら、次に
ステップ114において、推定車体速Vが演算される。
上述の如く、本実施例のシステムでは、車両の旋回走行
時に左右前輪12FL,12FRに制動力を発生させて
車両挙動の安定化を図る。車輪において制動力が発生す
ると、その車輪の車輪速VW と車体速度との間には多少
の差異が発生する。従って、前輪12FL,12FRの
車輪速VWFL ,VWFRと車体速度との間には誤差が生じ
易い。これに対して、本ルーチンの実行中に左右の後輪
12RL,12RRには制動力が発生することはない。
従って、その車輪速VWRL ,VWRR は車体速度と精度良
く対応した値となる。このため、本ステップ114で
は、後輪12RL,12Rの車輪速VWRL 又はVWRR
基づいて推定車体速Vが演算される。
【0052】上記の処理を終えたら、次にステップ11
6において、左右前輪12FL,12FRの理想車輪速
0 fLおよびV0 fRが演算される。理想車輪速V0
fL及びV0 fRは、車両が推定車輪速Vで旋回走行し
ている場合に、左右の前輪12FL,12FRがスリッ
プ率“0”の状態で回転した際に得られる車輪速であ
る。理想車輪速V0 fLおよびV0 fRは、推定車輪速
Vに、旋回内外輪の位置に応じた補正を施すことにより
演算される。
【0053】上記の処理を終えたら、次にステップ11
8で、左前輪12FLに対して設定された目標スリップ
率S0 fLについて、S0 fL>0が成立するか否かが
判別される。本ステップの条件は、上述の如く、右旋回
時に車両がスピン傾向となる際に成立する。上記の判別
の結果、S0 fL>0が成立する場合は、右旋回方向の
旋回モーメントを操作すべくステップ120の処理が実
行される。
【0054】ステップ120では、左前輪12FLの制
動力を制御するための処理が実行される。具体的には、
先ず左前輪12FLの理想車輪速V0 fLと実車輪速V
fLとに基づいて、左前輪12FLのスリップ率SfL
=(1−V0 fL/VfL)×100が演算される。次
いで、そのスリップ率SfLが目標スリップ率S0 fL
と一致するように、左前輪12FLに供給するブレーキ
油圧が制御される。かかる制御が実行されると、左前輪
12FLでは、目標スリップ率S0 fLを伴う制動状態
が実現される。上記の処理が終了すると、本ルーチンの
今回の処理が終了される。
【0055】一方、上記ステップ118で、S0 fL>
0が不成立であると判別された場合は、ステップ122
で、右前輪12FRに対して設定された目標スリップ率
0fRについて、S0 fR>0が成立するか否かが判
別される。本ステップの条件は、上述の如く、左旋回時
に車両がスピン傾向となる際に成立する。上記の判別の
結果、S0 fR>0が不成立である場合は、車両挙動が
安定していると判断され、以後制動力制御が実行される
ことなく今回の処理が終了される。一方、上記の条件が
成立する場合は、左旋回方向の旋回モーメントを操作す
べくステップ124の処理が実行される。
【0056】ステップ124では、右前輪12FRの制
動力を制御するための処理が実行される。具体的には、
先ず右前輪12FRの理想車輪速V0 fRと実車輪速V
fRとに基づいて、右前輪12FRのスリップ率SfR
=(1−V0 fR/VfR)×100が演算される。次
いで、そのスリップ率SfRが目標スリップ率S0 fR
と一致するように、右前輪12FRに供給するブレーキ
油圧が制御される。かかる制御が実行されると、右前輪
12FRでは、目標スリップ率S0 fRを伴う制動状態
が実現される。上記の処理が終了すると、本ルーチンの
今回の処理が終了される。
【0057】上述の如く、ECU10が本ルーチンを実
行する場合、後輪コーナリングフォースFrが理想後輪
コーナリングフォースCr・βrに対して不足する状態
となると、左右前輪12FL,12FRの何れかに、そ
の不足分を補うモーメントを発生させる制動力が発生す
る。このため、本実施例のシステムによれば、後輪スリ
ップ角βrが限界スリップ角を超える領域においても、
理想後輪コーナリングフォースCr・βrが得られてい
るのと同等の状態を形成することができ、安定した旋回
状態を実現することができる。
【0058】図8は、上記の機能を実現すべくECU1
0が実行するルーチンの第2例のフローチャートを示
す。上記図6に示すルーチンは、車両の旋回挙動を安定
化させることを主目的としている。このため、上記ルー
チン中では、車両を旋回させる方向に作用する旋回モー
メントが発生されることはない。しかしながら、前輪ス
リップ角βfが限界スリップ角を超える領域では、車両
がドリフト傾向となり、運転者の操舵量と車両の挙動変
化とが整合しなくなることは前記した通りである。この
際、前輪コーナリングフォースFfの理想前輪コーナリ
ングフォースCf・βFに対する不足分を、制動力制御
により補うこととすれば、良好な旋回性を得ることがで
きる。
【0059】かかる観点より、本ルーチンでは、車両が
スピン傾向である場合にその傾向を抑制するための制動
力制御を実行すると共に、車両がドリフト傾向である場
合にも、その傾向を抑制するための制動力制御を実行す
ることとしている。尚、図8において、上記図6に示す
ルーチンと同様の処理を実行するステップには、同一の
符号を付してその説明を省略、または簡略化する。
【0060】本ルーチンにおいては、ステップ100〜
106の処理が終了した後、ステップ200において、
車両のスピン傾向を抑制するためおよび車両のドリフト
傾向を抑制するために必要な旋回モーメントMVSC
が演算される。車両のスピン傾向を抑制するためのモー
メントは、上述の如く、理想後輪コーナリングフォース
Cr・βrと実後輪コーナリングフォースFrとの偏差
に、後輪車軸と重心Cとの距離bを乗算することにより
求めることができる。同様に、車両のドリフト傾向を抑
制するためのモーメントは、理想前輪コーナリングフォ
ースCf・βfと実前輪コーナリングフォースFfとの
偏差に、前輪車軸と重心Cとの距離aを乗算することに
より求めることができる。更に、車両がスピン傾向であ
る場合は、ドリフト傾向を抑制するために必要なモーメ
ントは“0”となり、また、車両がドリフト傾向である
場合は、スピン傾向を抑制するために必要なモーメント
は“0”となる。従って、MVSCは、スピン傾向を
抑制するために必要なモーメントとドリフト傾向を抑制
するために必要なモーメントとを加算することにより求
めることができ、次式の如く表すことができる。
【0061】 MVSC=a(Cf・βf−Ff)−b(Cr・βr−Fr) =−I・ dγ/dt −(Cf・a2 +Cr・b2 )・γ/V −(Cf・a−Cr・b)β +Cf・a・δ ・・・(13) 本ステップ200では、上記(13)式中に、上記ステ
ップ100で読み込んだパラメータ、及び上記ステップ
102,104で演算したパラメータを代入すること
で、MVSCが演算される。MVSCは、左旋回時
に車両がスピン傾向となった場合、及び右旋回時に車両
がドリフト傾向となった場合に、すなわち、車両を安定
旋回状態とするためには、時計回り方向のモーメントを
車両に付与する必要がある場合に負の値となる。また、
MVSCは、右旋回時に車両がスピン傾向となった場
合、及び左旋回時に車両がドリフト傾向となった場合
に、すなわち、車両を安定旋回状態とするためには、反
時計回り方向のモーメントを車両に付与する必要がある
場合に正の値となる。
【0062】これに対して、本ルーチンにおいては、ス
テップ110〜124の処理により、上記図6に示すル
ーチンの場合と同様に、MVSC>0である場合には
左前輪12FLのスリップ率を目標スリップ率S0 fL
とする制動力制御が実行され、MVSC<0である場
合には右前輪12FRのスリップ率を目標スリップ率S
0 fRとする制動力制御がそれぞれ実行される。
【0063】このため、本ルーチンによれば、左旋回時
に車両がスピン傾向となった場合、及び右旋回時に車両
がドリフト傾向となった場合には、右前輪12FRにお
いて、MVSCのモーメントを発生させる制動力が発
生される。また、右旋回時に車両がスピン傾向となった
場合、及び左旋回時に車両がドリフト傾向となった場合
には、左前輪12FLにおいて、MVSCのモーメン
トを発生させる制動力が発生される。
【0064】上述の如く、ECU10が本ルーチンを実
行する場合、後輪コーナリングフォースFrが理想後輪
コーナリングフォースCr・βrに対して不足する状態
となった場合のみならず、前輪コーナリングフォースF
rが理想前輪コーナリングフォースCr・βrに対して
不足する状態となった場合においても、左右前輪12F
L,12FRの何れかに、その不足分を補うモーメント
MVSCを発生させる制動力が発生する。このため、
本実施例のシステムによれば、後輪スリップ角βrが限
界スリップ角を超える領域、及び前輪スリップ角βfが
限界スリップ角を超える領域で、理想後輪コーナリング
フォースCr・βr又は理想前輪コーナリングフォース
Cf・βfが得られているのを同等の状態を形成するこ
とができ、安定した旋回状態を実現することができる。
【0065】尚、上記の実施例においては、ECU10
が、上記ステップ100〜108の処理を実行すること
により、前記した後輪偏差検出手段および過剰旋回モー
メント演算手段が、また、上記ステップ100〜106
及び200の処理を実行することにより前記した前輪偏
差検出手段および過不足旋回モーメント演算手段が、そ
れぞれ実現される。そして、ECU10が、上記ステッ
プ110〜124の処理を実行することにより、前記し
た制動力制御手段が実現される。
【0066】ところで、上述した実施例においては、左
右前輪12FL,12FRの一方に制動力を発生させる
ことによりスピン傾向またはドリフト傾向を抑制するモ
ーメントを発生することとしているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、左右後輪12RL,12RR
に制動力を発生させてモーメントを発生させることとし
てもよい。
【0067】また、上述した実施例においては、左右前
輪12FL,12FRの一方に制動力を発生させ、か
つ、他方に制動力を発生させないことにより必要なモー
メントを発生させているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、左右後輪12RL,12RRに、必要な
モーメントを発生させるに十分な制動力差を付与するこ
とで、車両挙動の安定化を図ることとしても良い。
【0068】
【発明の効果】上述の如く、請求項1記載の車両の挙動
制御装置によれば、後輪スリップ角に比例した実後輪コ
ーナリングフォースが得られない状況下では、理想後輪
コーナリングフォースと、実後輪コーナリングフォース
との偏差に応じた反旋回トルクを発生させることができ
る。このため、本発明に係る車両の挙動制御装置によれ
ば、後輪スリップ角が限界スリップ角を超える領域にお
いても、車両をスピン傾向とすることなく、安定した車
両状態を維持することができる。
【0069】上述の如く、請求項2記載の車両の挙動制
御装置によれば、後輪スリップ角に比例した実後輪コー
ナリングフォースが得られない状況下では、理想後輪コ
ーナリングフォースと、実後輪コーナリングフォースと
の偏差に応じた反旋回トルクを発生させることができ
る。また、前輪スリップ角に比例した実前輪コーナリン
グフォースが得られない状況下では、理想前輪コーナリ
ングフォースと、実前輪コーナリングフォースとの偏差
に応じた旋回トルクを発生させることができる。このた
め、本発明に係る車両の挙動制御装置によれば、後輪ス
リップ角が限界スリップ角を超える領域においても、車
両をスピン傾向とすることなく、また、前輪スリップ角
が限界スリップ角を超える領域においても、車両をドリ
フト傾向をすることなく、安定した車両状態を維持する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシステム構成図である。
【図2】左旋回中の車両を平面視で表した図である。
【図3】後輪スリップ角βrと後輪コーナリングフォー
スFrとの関係を表す特性図である。
【図4】前輪スリップ角βfと前輪コーナリングフォー
スFfとの関係を表す特性図である。
【図5】車両の挙動解析に用いる2輪モデルを表す図で
ある。
【図6】本発明の一実施例において実行される制動力制
御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図7】制動力制御ルーチンの実行に用いられるマップ
の一例である。
【図8】本発明の一実施例において実行される制動力制
御ルーチンの第二の例のフローチャートである。
【符号の説明】
10 電子制御ユニット(ECU) 12(12FL,12FR,12RL,12RR) 車
輪 14(14FL,14FR,14RL,14RR) 油
圧制御弁 20 油圧源切り換え弁 30(30FL,30FR,30RL,30RR) 車
輪速センサ 32 ステアリングホイル 34 操舵角センサ 36 横加速度センサ 38 ヨーレートセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60T 8/58 B60T 8/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の走行時に各車輪の制動力を制御し
    て車両挙動の安定化を図る車両の挙動制御装置におい
    て、 後輪のスリップ角に比例して増大する理想後輪コーナリ
    ングフォースと、後輪に発生している実後輪コーナリン
    グフォースとの偏差を検出する後輪偏差検出手段と、 理想後輪コーナリングフォースと実後輪コーナリングフ
    ォースとの偏差に基づいて、車両に作用している旋回モ
    ーメントの過剰分を演算する過剰旋回モーメント演算手
    段と、 前記旋回モーメントの過剰分を相殺する反旋回モーメン
    トが発生するように、前記各車輪の制動力を制御する制
    動力制御手段と、 を備えることを特徴とする車両の挙動制御装置。
  2. 【請求項2】 車両の走行時に各車輪の制動力を制御し
    て車両挙動の安定化を図る車両の挙動制御装置におい
    て、 後輪のスリップ角に比例して増大する理想後輪コーナリ
    ングフォースと、後輪に発生している実後輪コーナリン
    グフォースとの偏差を検出する後輪偏差検出手段と、 前輪のスリップ角に比例して増大する理想前輪コーナリ
    ングフォースと、前輪に発生している実後輪コーナリン
    グフォースとの偏差を検出する前輪偏差検出手段と、 理想後輪コーナリングフォースと実後輪コーナリングフ
    ォースとの偏差、および理想前輪コーナリングフォース
    と実前輪コーナリングフォースとの偏差に基づいて、車
    両に作用している旋回モーメントの過不足分を演算する
    過不足旋回モーメント演算手段と、 前記旋回モーメントの過不足分を相殺する反旋回若しく
    は旋回モーメントが発生するように、前記各車輪の制動
    力を制御する制動力制御手段と、 を備えることを特徴とする車両の挙動制御装置。
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