JP3624929B2 - 後２軸車両のスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、後２軸車両において、その旋回特性の指標を得るためのスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
例えば、特開平６−２３９２１６号公報には、車両の旋回運動制御に好適した制動力制御装置が開示されている。この公知の制動力制御装置にあっては、車両の走行時、ヨーレイトフィードバック制御を実行するにあたり、検出した車速Ｖ及び前輪操舵角δに基づいて定常円旋回における車両のスタビリティファクタＡとヨーレイトの関係式から目標ヨーレイトγを算出するものとなっている。そして、車両の制動力は、検出した実ヨーレイトを目標ヨーレイトに一致させるべく制御されている。
【０００３】
具体的には、上述した公知のヨーレイトフィードバック制御技術によれば、車両の目標ヨーレイトγは、次式（１）から算出される。
【０００４】
【数１】
【０００５】
なお、Ｌ：前後輪車軸間距離である。
ここで、車両のスタビリティファクタＡは、理論的には次式（２）より定義される。
【０００６】
【数２】
【０００７】
なお、ｍ ：車両質量
Ｌｆ：車両重心点と前輪車軸間の距離
Ｌｒ：車両重心点と後輪車軸間の距離
Ｋｆ：前輪のコーナリングパワー
Ｋｒ：後輪のコーナリングパワー
である。このようなスタビリティファクタは、車両の旋回特性を決定付ける重要な指標であり、車両の旋回運動を制御するにあたって重要な要素となるものである。また、車両のスタビリティファクタは、車両諸元としてのＬ，Ｌｆ，Ｌｒ及びＫｆ，Ｋｒが決定されれば、これら諸元に基づき上式（２）から一義的にその理論値が定まる。
【０００８】
実際のヨーレイトフィードバック制御にあたって、上式（１）のスタビリティファクタＡに式（２）から得た理論値をそのまま適用することは可能であるが、このような理論値、つまり、車両諸元から得られるデータとしてのスタビリティファクタと、実際の制御対象車両に固有のスタビリティファクタとの間には誤差が生じている場合が多い。
【０００９】
そこで、このような誤差を補償した車両のスタビリティファクタを求めるためには、実際の車両を定常円旋回走行させ、この定常円旋回時の車速、前輪操舵角及び実ヨーレイトをそれぞれ検出し、そして、これら検出値に基づき上式（１）から逆算によりスタビリティファクタを求める方法がより好適しているものと考えられる。
【００１０】
上述した方法によれば、実車に即したスタビリティファクタを容易に求めることができる。また、実際の目標ヨーレイトの設定にあたっては、このようにして求めたスタビリティファクタが適用されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上式（１）に示す車両のスタビリティファクタとヨーレイトとの関係は、前後輪の車軸がそれぞれ１軸ずつの車両について、その力学的運動モデルを２輪モデルとしたときの定常円旋回の運動方程式から得られるものである。しかしながら、車軸が前１軸・後２軸である車両にあっては、前後の車軸間距離Ｌを具体的に１つの値にて特定することができず、このため上式（１）の関係をそのまま適用することはできない。この点、前の車軸と後２軸の中間位置（例えばトラニオン中心）との間の距離を代替的に車軸間距離Ｌとすることも考えられるが、このようなＬの値は２輪モデルのＬの値との等価性に欠けるため、上式（１）によっても高精度に車両のスタビリティファクタを求めることはできない。
【００１２】
また、目標ヨーレイトは車両のスタビリティファクタに基づいて設定されるものであるが、スタビリティファクタの精度が低ければ、もはや的確な目標ヨーレイトを設定することは困難である。
この発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、後２軸車両であっても、スタビリティファクタ及び目標ヨーレイト等の車両旋回特性の指標を簡便且つ高精度に得ることができるスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の後２軸車両のスタビリティファクタ導出方法は、車両諸元としての各車軸間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ使用し、また、前輪に対する前方及び後方後輪のコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２をそれぞれ設定して、これらＬ１，Ｌ２，Ｌ３及びＸ１，Ｘ２に基づいて等価車軸間距離Ｌを設定するものとしている。
【００１４】
従って、請求項１のスタビリティファクタ導出方法によれば、前１軸・後１軸車両で一般的に使用されるスタビリティファクタ導出式に適用可能な等価車軸間距離Ｌが特定されるので、実際の車両を旋回走行させて検出した車速Ｖ、前輪操舵角δ及び実ヨーレイトγ、そして、設定した等価車軸間距離Ｌに基づいて、前１軸・後１軸車両で一般的に使用されるスタビリティファクタとヨーレイトとの関係式から後２軸車両のスタビリティファクタＡが算出される。
【００１５】
また、請求項２の目標ヨーレイト設定方法は、請求項１と同様の方法によりスタビリティファクタＡを導出した後、車両の走行時、検出した車速Ｖ、前輪操舵角δ、そして、導出したスタビリティファクタＡ及びスタビリティファクタＡの導出に際して既に設定した等価車軸間距離Ｌに基づき目標ヨーレイトγ＊を設定するものとなっている。この場合でも、上述した関係式から後２軸車両の目標ヨーレイトγ＊が設定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の後２軸車両のスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法について具体的に詳述する。
図１を参照すると、後２軸車両の一例として、後２軸式のトラック１が概略的に示されている。すなわち、このトラック１は、その前車軸ａｆが１軸である一方、後車軸は２軸タイプとなっている。前車軸ａｆに対応する前輪Ｆは、運転者によるハンドル操作に応じて操舵可能な操舵車輪である。また、後２軸のうち後前軸ａｆｒ、つまり、前方の後車軸は、図示しないエンジンから駆動系を介して動力の伝達を受ける駆動軸となっており、この後前軸ａｆｒに対応する前方後輪ＦＲは、駆動力を発生する駆動輪である。これに対し、後後軸ａｒｒ、つまり、後方の後車軸はデッド軸であり、この後後軸ａｒｒに対応する後方後輪ＲＲは単なる遊動輪である。つまり、このトラック１の駆動方式は、いわゆる６×２方式となっている。ただし、この発明が適用される後２軸車両は、当該トラック１のみに限定されるものではなく、その他の後２軸車両であってもよい。
【００１７】
ここで、本発明のスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法について説明する前に、後２軸車両の運動方程式から得られるヨーレイトとスタビリティファクタとの関係について説明する。
図２を参照すると、後２軸車両における旋回時の力学的運動モデルが示されている。なお、この運動モデルは、車両のトレッドを無視した後２軸車両に等価的な線形３輪モデルである。同図に示すモデルにおいて、車速をＶ、前輪操舵角をδ、実ヨーレイトをγ、車体スリップ角をβ、そして、各車輪Ｆ，ＦＲ，ＲＲのタイヤに働くコーナリングフォースをそれぞれＹｆ，Ｙｒ１，Ｙｒ２とすると、後２軸車両の横方向の運動は次式（３）で表される。
【００１８】
【数３】
【００１９】
なお、ｍ：車体質量である。
また、車両の重心点Ｐｇから各車輪Ｆ，ＦＲ，ＲＲの車軸までの距離をそれぞれＬｆ，Ｌｒ１，Ｌｒ２とすると、車両の重心点Ｐｇ回りのヨーイング運動は次式（４）で表される。
【００２０】
【数４】
【００２１】
なお、Ｉ：車両のヨーイング慣性モーメントである。
ここで、各車輪Ｆ，ＦＲ，ＲＲのタイヤスリップ角βｆ，βｒ１，βｒ２は、それぞれ、
βｆ ＝β＋Ｌｆ・γ／Ｖ−δ
βｒ１＝β−Ｌｒ１・γ／Ｖ
βｒ２＝β−Ｌｒ２・γ／Ｖ
となる。
【００２２】
また、各コーナリングフォースＹｆ，Ｙｒ１，Ｙｒ２は、それぞれ、
Ｙｆ ＝−Ｋｆ・βｆ＝−Ｋｆ・（β＋Ｌｆ・γ／Ｖ−δ）
Ｙｒ１＝−Ｋｒ１・βｒ１＝−Ｋｒ１・（β−Ｌｒ１・γ／Ｖ）
Ｙｒ２＝−Ｋｒ２・βｒ２＝−Ｋｒ２・（β−Ｌｒ２・γ／Ｖ）
となる。なお、Ｋｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２はそれぞれ、各車輪Ｆ，ＦＲ，ＲＲのコーナリングパワーである。
【００２３】
従って、これらβf，βr1，βr2及びＹf，Ｙr1，Ｙr2をそれぞれ式（３），（４）に代入して纏めると、
【００２４】
【数５】
【００２５】
【数６】
【００２６】
がそれぞれ得られる。
上式（５），（６）に定常円旋回の条件ｄβ／ｄｔ＝０，ｄγ／ｄｔ＝０をそれぞれ代入し、両式からβを消去して１つの式に纏めた後、式をγについて解けば、後２軸車両のヨーレイトγを表す式、
【００２７】
【数７】
【００２８】
が得られる。
上式（７）から表されるように、後２軸車両の場合、前軸と後軸との車軸間距離が定量的な１つの値に特定されないため、式（１）のようなヨーレイトとスタビリティファクタの簡単な関係式は得られない。（この点、公知のように前後各１軸車両の場合、２輪モデルにおける重心点から前軸までの距離Ｌｆと後軸までの距離Ｌｒの和を車軸間距離Ｌとして式（１）を容易に得ることができる。）そこで、本発明の発明者は、上式（７）を以下のように変形し、式（１）との関連から後２軸車両のヨーレイトとスタビリティファクタとの関係を見出すよう試みた。
【００２９】
すなわち、式（７）は、次式（８）の形式に変形し得る。
【００３０】
【数８】
【００３１】
式（１）との関連において、上式（８）中、Ｋｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２及びＬｆ，Ｌｒ１，Ｌｒ２が含まれる部分をそれぞれ、
【００３２】
【数９】
【００３３】
【数１０】
【００３４】
とおけば、上式（８）を次式（１１）
【００３５】
【数１１】
【００３６】
の形式、つまり、式（１）と同様の形式にて表すことができる。発明者は、後２軸車両のヨーレイトγを上式（１１）にて表したとき、
Ａ：２輪モデルに等価的なスタビリティファクタ
Ｌ：２輪モデルに等価的な前後車軸間距離
であるとすれば、図２に示される後２軸車両の３輪モデルを２輪モデルと等価的に扱うことが可能であることに着目した。
【００３７】
更に発明者は、上式（１０）から定量的にＬの値、つまり、等価車軸間距離を得るため、以下の検討を行った。
等価車軸間距離Ｌは、単に物理量として長さの次元のみにて表されるべき性質のものであるが、式（１０）には各車輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２（次元：Ｎ／ｒａｄ）が含まれている。そこで、発明者は、Ｋｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２を無次元化することを試み、
Ｋｒ１／Ｋｆ＝ｘ１：前輪Ｆに対する前方後輪ＦＲのコーナリングパワー比
Ｋｒ２／Ｋｆ＝ｘ２：前輪Ｆに対する後方後輪ＲＲのコーナリングパワー比
として、式（１０）を
【００３８】
【数１２】
【００３９】
と改めた。
また、Ｌｆ，Ｌｒ１，Ｌｒ２はそれぞれ定量値であるが、図２に示されるように車両の重心点位置を考慮しなければその値を求めることができない。そこで、Ｌｆ＋Ｌｒ１＝Ｌ１，Ｌｆ＋Ｌｒ２＝Ｌ２，Ｌｒ２−Ｌｒ１＝Ｌ３（＝Ｌ２−Ｌ１）とすれば、等価車軸間距離Ｌは、
【００４０】
【数１３】
【００４１】
と表すことができる。なお、上述したＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、図１の軸距寸法にも示されるように、
Ｌ１：前車軸と後前車軸との車軸間距離
Ｌ２：前車軸と後後車軸との車軸間距離
Ｌ３：後前車軸と後後車軸との車軸間距離
であり、車両の重心位置に無関係な一定の物理量である。
【００４２】
また、式（９）からスタビリティファクタＡは、
【００４３】
【数１４】
【００４４】
と表すことができる。
式（１３）から明らかなように、コーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を定数として設定すれば、等価車軸間距離Ｌの値を具体的に特定することができるものと考えられる。
各車輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２は、それぞれの輪荷重に依存して、使用されるタイヤの特性から決定される変数である。図３には、トラック１に使用されているタイヤについて、輪荷重（Ｗ）に対するコーナリングパワー（Ｃｐ）の関係を表すタイヤＣｐ特性曲線が示されており、同図から明らかなように、車輪のコーナリングパワーは、輪荷重の増加に伴って増大するものである。従って、トラック１の各車輪に同一仕様のタイヤが使用されているとき、各車輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２は、それぞれの輪荷重に依存して変化する。
【００４５】
一方、各車輪の輪荷重は、トラック１において設定されている各車軸ａｆ，ａｆｒ，ａｒｒに対する軸重の配分比に基づいて決定される。トラック１に積載される荷物の積載荷重が、この配分比に従って各車輪に分担されるとき、各車輪の輪荷重比は略一定であると考えられる。従って、このような輪荷重比から決定されるコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２もまた、積載荷重に関わらずある程度一定の値をとるものと考えられる。
【００４６】
このようなタイヤＣｐ特性を根拠として、上述したコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２をある程度一定のものとして取り扱えば、式（１３）から等価車軸間距離Ｌを定量値として特定することができる。そして、等価車軸間距離Ｌが特定されれば、前１軸・後１軸車両と同様の手法、つまり、ヨーレイトとスタビリティファクタの関係式（１１）から、逆算により後２軸車両のスタビリティファクタＡを容易に求めることが可能となる。
【００４７】
発明者は、以上の理論的な裏付けの下に後２軸車両の運動モデルを等価的に２輪モデルに置き換えることができることを確認し、本発明のスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法を創案するに至ったものである。
以下、スタビリティファクタ導出方法の実施例について、具体的な工程を挙げて順次説明する。但し、本発明は以下の実施例に挙げる工程のみに限定されるものではない。
【００４８】
先ず、測定工程では、各車軸間距離が測定される。具体的には、図１に示されるように、前輪Ｆと前方後輪ＦＲとの車軸間距離Ｌ１、前輪Ｆと後方後輪ＲＲとの車軸間距離Ｌ２及び前方後輪ＦＲと後方後輪ＲＲとの車軸間距離Ｌ３がそれぞれ測定される。なお、この測定工程において、これら各車軸間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の値を実際の測定作業によらず、当該トラック１の設計諸元に基づくデータから得ることとしてもよい。
【００４９】
次に、代表的値設定工程では、各車輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２に基づいて、前輪Ｆに対する後輪ＦＲ，ＲＲそれぞれのコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の代表的な値、つまり、それぞれの代表的値Ｘ１，Ｘ２が設定される。
ところで、後２軸式トラックでは、通常、後前軸と後後軸の軸重比（以下、「タンデム比」という。）は、１：１に設定されている。この場合、前方後輪ＦＲと後方後輪ＲＲとの輪荷重は略等しく、これら各後輪ＦＲ，ＲＲのコーナリングパワーＫｒ１，Ｋｒ２もまた略等しくなる。従って、積載状況に関わらず、前輪Ｆに対する前方後輪ＦＲのコーナリングパワー比ｘ１と後方後輪ＲＲのコーナリングパワー比ｘ２は略等しいものと考えられる。
【００５０】
これに対し、駆動軸となる後前軸の軸重を後後軸の軸重よりも大きく設定した後２軸式トラックでは、上述したタンデム比が１：（１以下の値）であり、この場合、前方後輪ＦＲと後方後輪ＲＲとの輪荷重が異なるため、前輪Ｆに対する前方後輪ＦＲのコーナリングパワー比ｘ１と後方後輪ＲＲのコーナリングパワー比ｘ２は等しくならない。
【００５１】
また、空車時に後２軸の軸重を駆動軸側により大きく配分する軸重移動装置（特開平８−１９７９２８号公報等に記載）が搭載された後２軸式トラックでは、荷物積載時のタンデム比が１：１に設定されていても、この軸重移動装置の作動時にタンデム比が１：（１以下の値）となる。この場合もまた前輪Ｆに対する前方後輪ＦＲのコーナリングパワー比ｘ１と後方後輪ＲＲのコーナリングパワー比ｘ２は等しくならない。
【００５２】
従って、この代表的値設定工程では、３軸それぞれに軸荷重が異なっている状況をも考慮して、各後輪ＦＲ，ＲＲの前輪Ｆに対するコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の代表的値Ｘ１，Ｘ２をそれぞれ別個に設定するものとしている。
図４から図７には、荷物の積載状況別に各車輪の輪荷重が変化する様子が示されている。なお、このトラック１には上述した軸重移動装置が搭載されており、軸重移動装置の非作動時におけるタンデム比は１：１に設定されているものとする。
【００５３】
先ず、図４を参照すると、空車状態、つまり、トラック１に荷物が全く積載されていないときの輪荷重の様子が示されている。この空車状態では、軸重移動装置（図示されていない）の作動により、後前軸の軸重の方が後後軸の軸重よりも大きくなっており、この場合、前方後輪ＦＲの輪荷重Ｗｆｒの方が後方後輪ＲＲの輪荷重Ｗｒｒよりも大きい。
【００５４】
次に、図５を参照すると、積車標準状態、つまり、積荷Ｃを荷台の全域に亘って均等に積載したときの様子が示されている。この場合、軸重移動装置は非作動の状態であり、後２軸のタンデム比は１：１、つまり、後前軸と後後軸の軸重は等しい。従って、この積車標準状態における輪荷重Ｗｆｒ，Ｗｒｒは略等しくなる。
図６には、積車前荷状態、つまり、積荷を荷台の前方領域のみに積載したときの様子が示されている。この場合、積車標準状態に比べ前輪Ｆの軸重が極端に大きいため、その輪荷重Ｗｆもまた極端に大きくなるが、積車標準状態と同様に各後輪ＦＲ，ＲＲの輪荷重Ｗｆｒ，Ｗｒｒは略等しくなる。
【００５５】
また図７には、積荷を荷台の後方領域のみに積載した積車後荷状態が示されており、この場合、輪荷重Ｗｆは極端に小さくなるが、各後輪の輪荷重Ｗｆｒ，Ｗｒｒは略等しくなる。
発明者が図４から図７に示される各積載状況別に、実際のトラック１について各車輪の輪荷重を測定した結果によれば、空車時を除く積車時、つまり、タンデム比が１：１の場合、積載状況に関わらずコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の値は略同じとなることが確認されている。
【００５６】
トラック１に荷物が積載されている場合、代表的値設定工程において設定すべきコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２には、例えば、積車標準状態におけるコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の値をそれぞれ採用することができる。
これに対し、トラック１に荷物が積載されていない場合、設定すべきコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２には、空車時におけるコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の値がそれぞれ採用される。
【００５７】
なお、この代表的値設定工程では、上述のように実測した輪荷重から求めたコーナリングパワー比によらず、トラック１において設定されている軸重配分比、軸重移動装置作動時のタンデム比及びタイヤＣｐ特性を考慮して、トラック１の諸元から決定されるデータとしてのコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２から代表的値Ｘ１，Ｘ２をそれぞれ設定することとしてもよい。
【００５８】
等価車軸間距離設定工程では、測定したＬ１，Ｌ２，Ｌ３及び設定したＸ１，Ｘ２に基づいて、式（１３）から算出される等価車軸間距離Ｌの値が設定される。
次に、定常時検出工程では、トラック１を実際に定常円旋回走行させたときの車速Ｖ、前輪Ｆの操舵角δ及びトラック１に発生する実ヨーレイトγがそれぞれ検出される。この場合、定常円旋回の状況として、例えば、車体に発生する横加速度が重力加速度の０．３倍以下で、トラック１が一定の車速で一定半径の円旋回を行う状況を設定することができる。
【００５９】
ここで図８を参照すると、上述したスタビリティファクタ導出方法の実施に好適した装置の概略図が示されている。この装置は、車速を検出する車速検出手段と、前輪操舵角を検出する操舵角検出手段及び車両に発生する実ヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段を有しており、具体的には、車速検出手段としての車速センサ１０、操舵角検出手段としての操舵角センサ１２及び実ヨーレイト検出手段としてのヨーレイトセンサ１４等の各種センサを備えている。
【００６０】
また、図８に示される装置は、各種センサからの検出信号に基づいて演算処理を実行する演算ユニット１６も備えている。この演算ユニット１６には、上述したコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２を設定するための設定ブロック１８、等価車軸間距離Ｌを設定するための設定ブロック２０、次の算出工程においてスタビリティファクタＡを算出するための算出ブロック２２及び後述する目標ヨーレイトγ＊を設定するための設定ブロック２４等の複数の演算処理ブロックが含まれる。
【００６１】
更に、この装置は、演算ユニット１６に対し種々のデータを入力可能なデータ入力部２６を備えている。このデータ入力部２６を介して演算ユニット１６に入力された種々のデータは、演算ユニット１６内の図示しないメモリに蓄積され、必要に応じて読み出すことができるようになっている。
また、演算ユニット１６には、上述した軸重移動装置３０から、その作動信号が入力されるようになっており、演算ユニット１６は、この作動信号の有無によりトラック１の積車又は空車状態を判定することができる。
【００６２】
従って、上述した各車軸間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のデータ、そして、積車時及び空車時のコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２のデータをそれぞれ演算ユニット１６に入力しておけば、設定ブロック１８ではトラック１の積車又は空車状態に応じてそのときのコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２を設定することができ、また、設定ブロック２０では、コーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２及び各車軸間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に基づいて等価車軸間距離Ｌを設定することができる。
【００６３】
トラック１に図８に示される装置を搭載して定常円旋回走行を行えば、このとき車速Ｖ、前輪操舵角δ及び実ヨーレイトγを容易に検出することができる。この場合、トラック１を確実に定常円旋回走行させるためには、例えば、自動車テストコース等のクローズドエリア内にて定常時検出工程を実行することがより望ましい。ただし、一般道路上においてもこの発明を実施することができることはいうまでもない。
【００６４】
そして、次の算出工程では、検出したＶ，δ，γ及び設定したＬに基づいて、次式（１５）、
【００６５】
【数１５】
【００６６】
からスタビリティファクタＡが算出される。なお、上式（15）は、式（ 11 ）を変形してＡについて解いたものである。また、図８の装置を適用すれば、定常時検出工程を実行した後、算出ブロック２２にて直ちにスタビリティファクタＡを算出することもできる。
上述した各工程を経た後、算出工程にて得られる算出結果は、本発明のスタビリティファクタ導出方法により導出される後２軸式トラック１のスタビリティファクタとなる。ここで発明者は、導出されたスタビリティファクタの信頼性について検討するため、以下の実験を行った。
【００６７】
まず、複数の旋回半径にて車速条件を変えてトラック１の定常円旋回走行を行い、このとき導出されたスタビリティファクタの車速に対するばらつき状況を確認した。
本来ならば、車速条件に関わらずスタビリティファクタの値は一定となるべきものである。すなわち、理論的なスタビリティファクタを表す式（１４）から明らかなように、スタビリティファクタＡは車速Ｖに影響される性質のものではない。しかしながら、スタビリティファクタＡを式（１５）より逆算して導出した場合、特に車速Ｖによる影響が大きいものと考えられる。従って、式（１４）から求められる理論的なスタビリティファクタの計算値との比較も同時に行った。
【００６８】
また、このときトラック１を前後各１軸の２軸車相当と仮定した場合、つまり、トラック１の車軸間距離Ｌの値を前軸から後前軸と後後軸との中心までの距離とした場合、単に式（１）から逆算して求められたスタビリティファクタ計算値に対する優位差についても併せて確認した。
そして、積車標準状態のときのコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を代表的値Ｘ１，Ｘ２として設定し、等価車軸間距離Ｌの値を固定値とした場合の荷物の積載状況に対する影響を確認した。なお、荷物の積載状況は、図４から図７に示される空車、積車標準、積車前荷及び積車後荷状態についてそれぞれ行った。
【００６９】
図９から図１２を参照すると、以上の実験について積載状況別の車速条件とスタビリティファクタとの関係が示されている。具体的には、これら図９〜図１２は、旋回半径３０ｍについては車速３０，４０ｋｍ／ｈ、旋回半径５０ｍでは車速２０，３０，４０ｋｍ／ｈ、そして、旋回半径７０ｍでは車速３０，４０，５０ｋｍ／ｈにてそれぞれ旋回条件を設定して定常円旋回走行を行い、そのときの実車速において得られたスタビリティファクタの値をプロットしたものとなっている。なお、実験では左右それぞれに２回ずつ旋回走行することを基本とし、半径５０ｍ及び７０ｍでの右旋回、そして、積車前荷及び積車後荷状態における半径５０ｍ、車速２０ｋｍ／ｈでの旋回及び半径７０ｍ、車速３０ｋｍ／ｈでの旋回については省略することとした。
【００７０】
先ず、図９にはトラック１の積車標準状態における車速条件とスタビリティファクタの関係が示されている。同図中、ポイントＰ１は３軸車としてのトラック１のスタビリティファクタ導出結果を示し、また、ポイントＰ２はトラック１を２軸車相当としたときの計算結果をそれぞれ示している。また、Ａｃ２は、式（２）から得られる２軸車相当のスタビリティファクタの理論値であり、Ａｃ３は、式（１４）から得られる３軸車としてのスタビリティファクタの理論値である。なお、上述したように実験回数の違いから、車速条件によってポイントの数は異なっている。
【００７１】
図９から明らかなように、３軸車としてのスタビリティファクタ導出結果は旋回条件、特に、車速条件によるばらつきが小さく、また、理論値Ａｃ３ともある程度一致することが確認できる。これに対し、２軸車相当のスタビリティファクタは車速条件によるばらつきが大きく、車速が低いほど理論値Ａｃ２からよりかけ離れている。
【００７２】
図１０は積車前荷状態における車速条件とスタビリティファクタの関係を示している。この場合、３軸車としてのスタビリティファクタを導出する際、等価車軸間距離Ｌの値を２通りに設定したときの導出結果がそれぞれ示されており、同図中ポイントＰ１は、積車前荷相当のスタビリティファクタ導出結果を示し、また、ポイントＰ３は積車標準相当のスタビリティファクタ導出結果を示している。具体的には、積車前荷相当のスタビリティファクタ導出に当たっては、代表的値設定工程においてコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２に実際の積車前荷状態でのコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を採用し、積車前荷状態での等価車軸間距離Ｌを用いている。一方、積車標準相当では、等価車軸間距離Ｌを積車標準状態で用いた値に固定したものとなっている。なお、ポイントＰ２は２軸車相当のスタビリティファクタである。
【００７３】
図１０に示されるように、積車前荷相当、積車標準相当共に車速によるスタビリティファクタのばらつきは小さい。しかも両者が略一致しており、理論値Ａｃ３にも近いことが確認できる。
また図１１は、積車後荷状態での結果を示しており、この場合、ポイントＰ１が積車後荷状態でのコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２から設定された等価車軸間距離Ｌを用いて導出されたスタビリティファクタを示し、ポイントＰ３は図１０と同様に積車前荷相当のスタビリティファクタを示している。
【００７４】
図１１に示されるように、車速が低いとき積車後荷相当のスタビリティファクタと積車標準相当のスタビリティファクタとの間にわずかなギャップがあるが、両者共に車速条件によるばらつきは小さく、理論値Ａｃ３にも近いことが確認できる。
次に図１２を参照すると、トラック１の空車状態におけるスタビリティファクタ導出結果が示されている。ポイントＰ１は空車時の等価車軸間距離Ｌを用いた結果を示しており、この場合、空車時のコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を代表的値Ｘ１，Ｘ２として採用している。また、ポイントＰ３は積車標準相当のスタビリティファクタを示している。
【００７５】
トラック１の空車時、上述した軸重移動装置の作動により等価車軸間距離Ｌの値が小さくなるため、図１２に示されるようにＬを固定した積車標準状態でのスタビリティファクタ導出結果には、車速条件によるばらつきがみられる。ただし、空車状態での導出結果はばらつきが小さく、理論値Ａｃ３とも略一致することが確認できる。
【００７６】
以上、図９から図１２に示した実験結果から、本発明の導出方法により得られたスタビリティファクタは、旋回半径及び車速等の旋回条件によるばらつきが小さいことが確認された。これに対し、２軸車相当と仮定したときのスタビリティファクタは車速によるばらつきが目立ち、本発明により得られたスタビリティファクタの優位性が明らかとなった。
【００７７】
また、本発明の導出方法により得られたスタビリティファクタは、理論値とも略一致しており、高い信頼性が認められる。
更に、図１０及び図１１から明らかなように、等価車軸間距離Ｌを固定値としても、積車前荷及び積車後荷等の積載状況の違いによる影響は小さいことも確認された。このことは、荷物の積載状況に関わらず、代表的値設定工程において積車標準状態での既知のコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を代表的値Ｘ１，Ｘ２として設定しても、その結果導出されるスタビリティファクタの値には影響が小さいことを意味している。
【００７８】
これに対し空車時には、積車標準状態での等価車軸間距離Ｌを用いないで、空車時に対応するコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２を設定する必要がある。
上述した実施例のスタビリティファクタ導出方法によれば、後２軸車両のスタビリティファクタを簡便且つ高精度に導出することができる。また、前方後輪ＦＲと後方後輪ＲＲの輪荷重比が考慮されているので、３軸の荷重条件が異なる後２軸車両への適用にも好適である。
【００７９】
次に、本発明の目標ヨーレイト設定方法の実施例について説明する。目標ヨーレイトは、例えば、車両の旋回運動を積極的に制御する際、車両を安定して旋回走行させるための指標となるものであり、例えば、車両の一般的な走行状況下においてヨーレイトフィードバック制御を実行するために必要となる。なお、目標ヨーレイト設定方法についても、その実施の形態は以下に挙げる工程だけに限定されるものではない。
【００８０】
先ず、スタビリティファクタ導出工程では、上述した導出方法によりトラック１のスタビリティファクタＡが導出される。なお、このスタビリティファクタ導出工程には、上述した等価車軸間距離設定工程が含まれており、この工程にて等価車軸間距離Ｌの値が適切に設定されていることはいうまでもない。
次の走行時検出工程では、トラック１の一般的な走行状況、つまり、一般道路交通状況下における車速Ｖ及び前輪操舵角δがそれぞれ検出される。
【００８１】
次の目標ヨーレイト設定工程では、検出されたＶ，δ、すでに設定されているＬ及び導出されたＡに基づいて、次式（１６）からトラック１の目標ヨーレイトγ＊が設定される。
【００８２】
【数１６】
【００８３】
なお、このような目標ヨーレイト設定方法についても、図８に示される装置を用いて好適に実施することが可能である。すなわち、スタビリティファクタＡの導出については、すでに述べたように図８の装置を用いることができる。また、この装置を搭載したままトラック１を一般走行させれば、走行時の車速Ｖ及び操舵角δを車速センサ１０及び操舵角センサ１２によりそれぞれ検出することができる。そして、これらセンサ１０，１２からのセンサ信号、設定ブロック２０にて設定した等価車軸間距離Ｌ及び算出ブロック２２にて算出したスタビリティファクタＡに基づいて設定ブロック２４では式（１６）に示す演算が実行される。
【００８４】
以上の各工程を経ることで、本発明の目標ヨーレイト設定方法により後２軸式トラック１の目標ヨーレイトγ＊が設定される。
なお、このように設定された目標ヨーレイトγ＊は、ヨーレイトフィードバック制御を用いた車両挙動制御技術に好適に利用される。例えば、車両のヨーイング運動を積極的に制御するヨーモーメント制御技術や、旋回時の横加速度を減少させたり、ロールオーバを抑制する自動減速制御技術、その他、車両の旋回性を高める前後輪操舵制御技術等に広く応用することが可能である。従って、図８に示される装置からは、スタビリティファクタＡ及び目標ヨーレイトγ＊を上記の各種制御を実行する制御手段に対し出力可能となっている。
【００８５】
上述した目標ヨーレイト設定方法によれば、後２軸車両のスタビリティファクタを簡便且つ高精度に導出することができ、求めたスタビリティファクタを用いて目標ヨーレイトを適切に設定することができる。従って、３軸の荷重条件や積載状況が種々に異なる車両に適用しても、設定した目標ヨーレイトの信頼性が担保される。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の後２軸車両のスタビリティファクタ導出方法によれば、簡便な工程により精度の高いスタビリティファクタを導出することができる。
また、請求項２の後２軸車両の目標ヨーレイト設定方法によれば、簡便且つ高精度に導出したスタビリティファクタを用いて実用的な目標ヨーレイトを適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】後２軸式トラックの概略図である。
【図２】後２軸車両の運動方程式を説明するためのモデル図である。
【図３】輪荷重とコーナリングパワーの関係を表すタイヤＣｐ特性曲線である。
【図４】空車時の輪荷重を説明するための図である。
【図５】積車標準時の輪荷重を説明するための図である。
【図６】積車前荷時の輪荷重を説明するための図である。
【図７】積車後荷時の輪荷重を説明するための図である。
【図８】本発明の実施に好適な装置の構成概略図である。
【図９】積車標準時の車速とスタビリティファクタとの関係を示す図である。
【図１０】積車前荷時の車速とスタビリティファクタとの関係を示す図である。
【図１１】積車後荷時の車速とスタビリティファクタとの関係を示す図である。
【図１２】空車時の車速とスタビリティファクタとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 後２軸式トラック
Ｆ 前輪
ＦＲ 後前輪
ＲＲ 後後輪
ａｆ 前車軸
ａｆｒ 後前車軸
ａｒｒ 後後車軸
【発明の属する技術分野】
この発明は、後２軸車両において、その旋回特性の指標を得るためのスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
例えば、特開平６−２３９２１６号公報には、車両の旋回運動制御に好適した制動力制御装置が開示されている。この公知の制動力制御装置にあっては、車両の走行時、ヨーレイトフィードバック制御を実行するにあたり、検出した車速Ｖ及び前輪操舵角δに基づいて定常円旋回における車両のスタビリティファクタＡとヨーレイトの関係式から目標ヨーレイトγを算出するものとなっている。そして、車両の制動力は、検出した実ヨーレイトを目標ヨーレイトに一致させるべく制御されている。
【０００３】
具体的には、上述した公知のヨーレイトフィードバック制御技術によれば、車両の目標ヨーレイトγは、次式（１）から算出される。
【０００４】
【数１】
なお、Ｌ：前後輪車軸間距離である。
ここで、車両のスタビリティファクタＡは、理論的には次式（２）より定義される。
【０００６】
【数２】
なお、ｍ ：車両質量
Ｌｆ：車両重心点と前輪車軸間の距離
Ｌｒ：車両重心点と後輪車軸間の距離
Ｋｆ：前輪のコーナリングパワー
Ｋｒ：後輪のコーナリングパワー
である。このようなスタビリティファクタは、車両の旋回特性を決定付ける重要な指標であり、車両の旋回運動を制御するにあたって重要な要素となるものである。また、車両のスタビリティファクタは、車両諸元としてのＬ，Ｌｆ，Ｌｒ及びＫｆ，Ｋｒが決定されれば、これら諸元に基づき上式（２）から一義的にその理論値が定まる。
【０００８】
実際のヨーレイトフィードバック制御にあたって、上式（１）のスタビリティファクタＡに式（２）から得た理論値をそのまま適用することは可能であるが、このような理論値、つまり、車両諸元から得られるデータとしてのスタビリティファクタと、実際の制御対象車両に固有のスタビリティファクタとの間には誤差が生じている場合が多い。
【０００９】
そこで、このような誤差を補償した車両のスタビリティファクタを求めるためには、実際の車両を定常円旋回走行させ、この定常円旋回時の車速、前輪操舵角及び実ヨーレイトをそれぞれ検出し、そして、これら検出値に基づき上式（１）から逆算によりスタビリティファクタを求める方法がより好適しているものと考えられる。
【００１０】
上述した方法によれば、実車に即したスタビリティファクタを容易に求めることができる。また、実際の目標ヨーレイトの設定にあたっては、このようにして求めたスタビリティファクタが適用されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上式（１）に示す車両のスタビリティファクタとヨーレイトとの関係は、前後輪の車軸がそれぞれ１軸ずつの車両について、その力学的運動モデルを２輪モデルとしたときの定常円旋回の運動方程式から得られるものである。しかしながら、車軸が前１軸・後２軸である車両にあっては、前後の車軸間距離Ｌを具体的に１つの値にて特定することができず、このため上式（１）の関係をそのまま適用することはできない。この点、前の車軸と後２軸の中間位置（例えばトラニオン中心）との間の距離を代替的に車軸間距離Ｌとすることも考えられるが、このようなＬの値は２輪モデルのＬの値との等価性に欠けるため、上式（１）によっても高精度に車両のスタビリティファクタを求めることはできない。
【００１２】
また、目標ヨーレイトは車両のスタビリティファクタに基づいて設定されるものであるが、スタビリティファクタの精度が低ければ、もはや的確な目標ヨーレイトを設定することは困難である。
この発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、後２軸車両であっても、スタビリティファクタ及び目標ヨーレイト等の車両旋回特性の指標を簡便且つ高精度に得ることができるスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の後２軸車両のスタビリティファクタ導出方法は、車両諸元としての各車軸間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ使用し、また、前輪に対する前方及び後方後輪のコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２をそれぞれ設定して、これらＬ１，Ｌ２，Ｌ３及びＸ１，Ｘ２に基づいて等価車軸間距離Ｌを設定するものとしている。
【００１４】
従って、請求項１のスタビリティファクタ導出方法によれば、前１軸・後１軸車両で一般的に使用されるスタビリティファクタ導出式に適用可能な等価車軸間距離Ｌが特定されるので、実際の車両を旋回走行させて検出した車速Ｖ、前輪操舵角δ及び実ヨーレイトγ、そして、設定した等価車軸間距離Ｌに基づいて、前１軸・後１軸車両で一般的に使用されるスタビリティファクタとヨーレイトとの関係式から後２軸車両のスタビリティファクタＡが算出される。
【００１５】
また、請求項２の目標ヨーレイト設定方法は、請求項１と同様の方法によりスタビリティファクタＡを導出した後、車両の走行時、検出した車速Ｖ、前輪操舵角δ、そして、導出したスタビリティファクタＡ及びスタビリティファクタＡの導出に際して既に設定した等価車軸間距離Ｌに基づき目標ヨーレイトγ＊を設定するものとなっている。この場合でも、上述した関係式から後２軸車両の目標ヨーレイトγ＊が設定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の後２軸車両のスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法について具体的に詳述する。
図１を参照すると、後２軸車両の一例として、後２軸式のトラック１が概略的に示されている。すなわち、このトラック１は、その前車軸ａｆが１軸である一方、後車軸は２軸タイプとなっている。前車軸ａｆに対応する前輪Ｆは、運転者によるハンドル操作に応じて操舵可能な操舵車輪である。また、後２軸のうち後前軸ａｆｒ、つまり、前方の後車軸は、図示しないエンジンから駆動系を介して動力の伝達を受ける駆動軸となっており、この後前軸ａｆｒに対応する前方後輪ＦＲは、駆動力を発生する駆動輪である。これに対し、後後軸ａｒｒ、つまり、後方の後車軸はデッド軸であり、この後後軸ａｒｒに対応する後方後輪ＲＲは単なる遊動輪である。つまり、このトラック１の駆動方式は、いわゆる６×２方式となっている。ただし、この発明が適用される後２軸車両は、当該トラック１のみに限定されるものではなく、その他の後２軸車両であってもよい。
【００１７】
ここで、本発明のスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法について説明する前に、後２軸車両の運動方程式から得られるヨーレイトとスタビリティファクタとの関係について説明する。
図２を参照すると、後２軸車両における旋回時の力学的運動モデルが示されている。なお、この運動モデルは、車両のトレッドを無視した後２軸車両に等価的な線形３輪モデルである。同図に示すモデルにおいて、車速をＶ、前輪操舵角をδ、実ヨーレイトをγ、車体スリップ角をβ、そして、各車輪Ｆ，ＦＲ，ＲＲのタイヤに働くコーナリングフォースをそれぞれＹｆ，Ｙｒ１，Ｙｒ２とすると、後２軸車両の横方向の運動は次式（３）で表される。
【００１８】
【数３】
なお、ｍ：車体質量である。
また、車両の重心点Ｐｇから各車輪Ｆ，ＦＲ，ＲＲの車軸までの距離をそれぞれＬｆ，Ｌｒ１，Ｌｒ２とすると、車両の重心点Ｐｇ回りのヨーイング運動は次式（４）で表される。
【００２０】
【数４】
なお、Ｉ：車両のヨーイング慣性モーメントである。
ここで、各車輪Ｆ，ＦＲ，ＲＲのタイヤスリップ角βｆ，βｒ１，βｒ２は、それぞれ、
βｆ ＝β＋Ｌｆ・γ／Ｖ−δ
βｒ１＝β−Ｌｒ１・γ／Ｖ
βｒ２＝β−Ｌｒ２・γ／Ｖ
となる。
【００２２】
また、各コーナリングフォースＹｆ，Ｙｒ１，Ｙｒ２は、それぞれ、
Ｙｆ ＝−Ｋｆ・βｆ＝−Ｋｆ・（β＋Ｌｆ・γ／Ｖ−δ）
Ｙｒ１＝−Ｋｒ１・βｒ１＝−Ｋｒ１・（β−Ｌｒ１・γ／Ｖ）
Ｙｒ２＝−Ｋｒ２・βｒ２＝−Ｋｒ２・（β−Ｌｒ２・γ／Ｖ）
となる。なお、Ｋｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２はそれぞれ、各車輪Ｆ，ＦＲ，ＲＲのコーナリングパワーである。
【００２３】
従って、これらβf，βr1，βr2及びＹf，Ｙr1，Ｙr2をそれぞれ式（３），（４）に代入して纏めると、
【００２４】
【数５】
【数６】
がそれぞれ得られる。
上式（５），（６）に定常円旋回の条件ｄβ／ｄｔ＝０，ｄγ／ｄｔ＝０をそれぞれ代入し、両式からβを消去して１つの式に纏めた後、式をγについて解けば、後２軸車両のヨーレイトγを表す式、
【００２７】
【数７】
が得られる。
上式（７）から表されるように、後２軸車両の場合、前軸と後軸との車軸間距離が定量的な１つの値に特定されないため、式（１）のようなヨーレイトとスタビリティファクタの簡単な関係式は得られない。（この点、公知のように前後各１軸車両の場合、２輪モデルにおける重心点から前軸までの距離Ｌｆと後軸までの距離Ｌｒの和を車軸間距離Ｌとして式（１）を容易に得ることができる。）そこで、本発明の発明者は、上式（７）を以下のように変形し、式（１）との関連から後２軸車両のヨーレイトとスタビリティファクタとの関係を見出すよう試みた。
【００２９】
すなわち、式（７）は、次式（８）の形式に変形し得る。
【００３０】
【数８】
式（１）との関連において、上式（８）中、Ｋｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２及びＬｆ，Ｌｒ１，Ｌｒ２が含まれる部分をそれぞれ、
【００３２】
【数９】
【数１０】
とおけば、上式（８）を次式（１１）
【００３５】
【数１１】
の形式、つまり、式（１）と同様の形式にて表すことができる。発明者は、後２軸車両のヨーレイトγを上式（１１）にて表したとき、
Ａ：２輪モデルに等価的なスタビリティファクタ
Ｌ：２輪モデルに等価的な前後車軸間距離
であるとすれば、図２に示される後２軸車両の３輪モデルを２輪モデルと等価的に扱うことが可能であることに着目した。
【００３７】
更に発明者は、上式（１０）から定量的にＬの値、つまり、等価車軸間距離を得るため、以下の検討を行った。
等価車軸間距離Ｌは、単に物理量として長さの次元のみにて表されるべき性質のものであるが、式（１０）には各車輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２（次元：Ｎ／ｒａｄ）が含まれている。そこで、発明者は、Ｋｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２を無次元化することを試み、
Ｋｒ１／Ｋｆ＝ｘ１：前輪Ｆに対する前方後輪ＦＲのコーナリングパワー比
Ｋｒ２／Ｋｆ＝ｘ２：前輪Ｆに対する後方後輪ＲＲのコーナリングパワー比
として、式（１０）を
【００３８】
【数１２】
と改めた。
また、Ｌｆ，Ｌｒ１，Ｌｒ２はそれぞれ定量値であるが、図２に示されるように車両の重心点位置を考慮しなければその値を求めることができない。そこで、Ｌｆ＋Ｌｒ１＝Ｌ１，Ｌｆ＋Ｌｒ２＝Ｌ２，Ｌｒ２−Ｌｒ１＝Ｌ３（＝Ｌ２−Ｌ１）とすれば、等価車軸間距離Ｌは、
【００４０】
【数１３】
と表すことができる。なお、上述したＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、図１の軸距寸法にも示されるように、
Ｌ１：前車軸と後前車軸との車軸間距離
Ｌ２：前車軸と後後車軸との車軸間距離
Ｌ３：後前車軸と後後車軸との車軸間距離
であり、車両の重心位置に無関係な一定の物理量である。
【００４２】
また、式（９）からスタビリティファクタＡは、
【００４３】
【数１４】
と表すことができる。
式（１３）から明らかなように、コーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を定数として設定すれば、等価車軸間距離Ｌの値を具体的に特定することができるものと考えられる。
各車輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２は、それぞれの輪荷重に依存して、使用されるタイヤの特性から決定される変数である。図３には、トラック１に使用されているタイヤについて、輪荷重（Ｗ）に対するコーナリングパワー（Ｃｐ）の関係を表すタイヤＣｐ特性曲線が示されており、同図から明らかなように、車輪のコーナリングパワーは、輪荷重の増加に伴って増大するものである。従って、トラック１の各車輪に同一仕様のタイヤが使用されているとき、各車輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２は、それぞれの輪荷重に依存して変化する。
【００４５】
一方、各車輪の輪荷重は、トラック１において設定されている各車軸ａｆ，ａｆｒ，ａｒｒに対する軸重の配分比に基づいて決定される。トラック１に積載される荷物の積載荷重が、この配分比に従って各車輪に分担されるとき、各車輪の輪荷重比は略一定であると考えられる。従って、このような輪荷重比から決定されるコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２もまた、積載荷重に関わらずある程度一定の値をとるものと考えられる。
【００４６】
このようなタイヤＣｐ特性を根拠として、上述したコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２をある程度一定のものとして取り扱えば、式（１３）から等価車軸間距離Ｌを定量値として特定することができる。そして、等価車軸間距離Ｌが特定されれば、前１軸・後１軸車両と同様の手法、つまり、ヨーレイトとスタビリティファクタの関係式（１１）から、逆算により後２軸車両のスタビリティファクタＡを容易に求めることが可能となる。
【００４７】
発明者は、以上の理論的な裏付けの下に後２軸車両の運動モデルを等価的に２輪モデルに置き換えることができることを確認し、本発明のスタビリティファクタ導出方法及び目標ヨーレイト設定方法を創案するに至ったものである。
以下、スタビリティファクタ導出方法の実施例について、具体的な工程を挙げて順次説明する。但し、本発明は以下の実施例に挙げる工程のみに限定されるものではない。
【００４８】
先ず、測定工程では、各車軸間距離が測定される。具体的には、図１に示されるように、前輪Ｆと前方後輪ＦＲとの車軸間距離Ｌ１、前輪Ｆと後方後輪ＲＲとの車軸間距離Ｌ２及び前方後輪ＦＲと後方後輪ＲＲとの車軸間距離Ｌ３がそれぞれ測定される。なお、この測定工程において、これら各車軸間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の値を実際の測定作業によらず、当該トラック１の設計諸元に基づくデータから得ることとしてもよい。
【００４９】
次に、代表的値設定工程では、各車輪のコーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ１，Ｋｒ２に基づいて、前輪Ｆに対する後輪ＦＲ，ＲＲそれぞれのコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の代表的な値、つまり、それぞれの代表的値Ｘ１，Ｘ２が設定される。
ところで、後２軸式トラックでは、通常、後前軸と後後軸の軸重比（以下、「タンデム比」という。）は、１：１に設定されている。この場合、前方後輪ＦＲと後方後輪ＲＲとの輪荷重は略等しく、これら各後輪ＦＲ，ＲＲのコーナリングパワーＫｒ１，Ｋｒ２もまた略等しくなる。従って、積載状況に関わらず、前輪Ｆに対する前方後輪ＦＲのコーナリングパワー比ｘ１と後方後輪ＲＲのコーナリングパワー比ｘ２は略等しいものと考えられる。
【００５０】
これに対し、駆動軸となる後前軸の軸重を後後軸の軸重よりも大きく設定した後２軸式トラックでは、上述したタンデム比が１：（１以下の値）であり、この場合、前方後輪ＦＲと後方後輪ＲＲとの輪荷重が異なるため、前輪Ｆに対する前方後輪ＦＲのコーナリングパワー比ｘ１と後方後輪ＲＲのコーナリングパワー比ｘ２は等しくならない。
【００５１】
また、空車時に後２軸の軸重を駆動軸側により大きく配分する軸重移動装置（特開平８−１９７９２８号公報等に記載）が搭載された後２軸式トラックでは、荷物積載時のタンデム比が１：１に設定されていても、この軸重移動装置の作動時にタンデム比が１：（１以下の値）となる。この場合もまた前輪Ｆに対する前方後輪ＦＲのコーナリングパワー比ｘ１と後方後輪ＲＲのコーナリングパワー比ｘ２は等しくならない。
【００５２】
従って、この代表的値設定工程では、３軸それぞれに軸荷重が異なっている状況をも考慮して、各後輪ＦＲ，ＲＲの前輪Ｆに対するコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の代表的値Ｘ１，Ｘ２をそれぞれ別個に設定するものとしている。
図４から図７には、荷物の積載状況別に各車輪の輪荷重が変化する様子が示されている。なお、このトラック１には上述した軸重移動装置が搭載されており、軸重移動装置の非作動時におけるタンデム比は１：１に設定されているものとする。
【００５３】
先ず、図４を参照すると、空車状態、つまり、トラック１に荷物が全く積載されていないときの輪荷重の様子が示されている。この空車状態では、軸重移動装置（図示されていない）の作動により、後前軸の軸重の方が後後軸の軸重よりも大きくなっており、この場合、前方後輪ＦＲの輪荷重Ｗｆｒの方が後方後輪ＲＲの輪荷重Ｗｒｒよりも大きい。
【００５４】
次に、図５を参照すると、積車標準状態、つまり、積荷Ｃを荷台の全域に亘って均等に積載したときの様子が示されている。この場合、軸重移動装置は非作動の状態であり、後２軸のタンデム比は１：１、つまり、後前軸と後後軸の軸重は等しい。従って、この積車標準状態における輪荷重Ｗｆｒ，Ｗｒｒは略等しくなる。
図６には、積車前荷状態、つまり、積荷を荷台の前方領域のみに積載したときの様子が示されている。この場合、積車標準状態に比べ前輪Ｆの軸重が極端に大きいため、その輪荷重Ｗｆもまた極端に大きくなるが、積車標準状態と同様に各後輪ＦＲ，ＲＲの輪荷重Ｗｆｒ，Ｗｒｒは略等しくなる。
【００５５】
また図７には、積荷を荷台の後方領域のみに積載した積車後荷状態が示されており、この場合、輪荷重Ｗｆは極端に小さくなるが、各後輪の輪荷重Ｗｆｒ，Ｗｒｒは略等しくなる。
発明者が図４から図７に示される各積載状況別に、実際のトラック１について各車輪の輪荷重を測定した結果によれば、空車時を除く積車時、つまり、タンデム比が１：１の場合、積載状況に関わらずコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の値は略同じとなることが確認されている。
【００５６】
トラック１に荷物が積載されている場合、代表的値設定工程において設定すべきコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２には、例えば、積車標準状態におけるコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の値をそれぞれ採用することができる。
これに対し、トラック１に荷物が積載されていない場合、設定すべきコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２には、空車時におけるコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２の値がそれぞれ採用される。
【００５７】
なお、この代表的値設定工程では、上述のように実測した輪荷重から求めたコーナリングパワー比によらず、トラック１において設定されている軸重配分比、軸重移動装置作動時のタンデム比及びタイヤＣｐ特性を考慮して、トラック１の諸元から決定されるデータとしてのコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２から代表的値Ｘ１，Ｘ２をそれぞれ設定することとしてもよい。
【００５８】
等価車軸間距離設定工程では、測定したＬ１，Ｌ２，Ｌ３及び設定したＸ１，Ｘ２に基づいて、式（１３）から算出される等価車軸間距離Ｌの値が設定される。
次に、定常時検出工程では、トラック１を実際に定常円旋回走行させたときの車速Ｖ、前輪Ｆの操舵角δ及びトラック１に発生する実ヨーレイトγがそれぞれ検出される。この場合、定常円旋回の状況として、例えば、車体に発生する横加速度が重力加速度の０．３倍以下で、トラック１が一定の車速で一定半径の円旋回を行う状況を設定することができる。
【００５９】
ここで図８を参照すると、上述したスタビリティファクタ導出方法の実施に好適した装置の概略図が示されている。この装置は、車速を検出する車速検出手段と、前輪操舵角を検出する操舵角検出手段及び車両に発生する実ヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段を有しており、具体的には、車速検出手段としての車速センサ１０、操舵角検出手段としての操舵角センサ１２及び実ヨーレイト検出手段としてのヨーレイトセンサ１４等の各種センサを備えている。
【００６０】
また、図８に示される装置は、各種センサからの検出信号に基づいて演算処理を実行する演算ユニット１６も備えている。この演算ユニット１６には、上述したコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２を設定するための設定ブロック１８、等価車軸間距離Ｌを設定するための設定ブロック２０、次の算出工程においてスタビリティファクタＡを算出するための算出ブロック２２及び後述する目標ヨーレイトγ＊を設定するための設定ブロック２４等の複数の演算処理ブロックが含まれる。
【００６１】
更に、この装置は、演算ユニット１６に対し種々のデータを入力可能なデータ入力部２６を備えている。このデータ入力部２６を介して演算ユニット１６に入力された種々のデータは、演算ユニット１６内の図示しないメモリに蓄積され、必要に応じて読み出すことができるようになっている。
また、演算ユニット１６には、上述した軸重移動装置３０から、その作動信号が入力されるようになっており、演算ユニット１６は、この作動信号の有無によりトラック１の積車又は空車状態を判定することができる。
【００６２】
従って、上述した各車軸間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のデータ、そして、積車時及び空車時のコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２のデータをそれぞれ演算ユニット１６に入力しておけば、設定ブロック１８ではトラック１の積車又は空車状態に応じてそのときのコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２を設定することができ、また、設定ブロック２０では、コーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２及び各車軸間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に基づいて等価車軸間距離Ｌを設定することができる。
【００６３】
トラック１に図８に示される装置を搭載して定常円旋回走行を行えば、このとき車速Ｖ、前輪操舵角δ及び実ヨーレイトγを容易に検出することができる。この場合、トラック１を確実に定常円旋回走行させるためには、例えば、自動車テストコース等のクローズドエリア内にて定常時検出工程を実行することがより望ましい。ただし、一般道路上においてもこの発明を実施することができることはいうまでもない。
【００６４】
そして、次の算出工程では、検出したＶ，δ，γ及び設定したＬに基づいて、次式（１５）、
【００６５】
【数１５】
からスタビリティファクタＡが算出される。なお、上式（15）は、式（ 11 ）を変形してＡについて解いたものである。また、図８の装置を適用すれば、定常時検出工程を実行した後、算出ブロック２２にて直ちにスタビリティファクタＡを算出することもできる。
上述した各工程を経た後、算出工程にて得られる算出結果は、本発明のスタビリティファクタ導出方法により導出される後２軸式トラック１のスタビリティファクタとなる。ここで発明者は、導出されたスタビリティファクタの信頼性について検討するため、以下の実験を行った。
【００６７】
まず、複数の旋回半径にて車速条件を変えてトラック１の定常円旋回走行を行い、このとき導出されたスタビリティファクタの車速に対するばらつき状況を確認した。
本来ならば、車速条件に関わらずスタビリティファクタの値は一定となるべきものである。すなわち、理論的なスタビリティファクタを表す式（１４）から明らかなように、スタビリティファクタＡは車速Ｖに影響される性質のものではない。しかしながら、スタビリティファクタＡを式（１５）より逆算して導出した場合、特に車速Ｖによる影響が大きいものと考えられる。従って、式（１４）から求められる理論的なスタビリティファクタの計算値との比較も同時に行った。
【００６８】
また、このときトラック１を前後各１軸の２軸車相当と仮定した場合、つまり、トラック１の車軸間距離Ｌの値を前軸から後前軸と後後軸との中心までの距離とした場合、単に式（１）から逆算して求められたスタビリティファクタ計算値に対する優位差についても併せて確認した。
そして、積車標準状態のときのコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を代表的値Ｘ１，Ｘ２として設定し、等価車軸間距離Ｌの値を固定値とした場合の荷物の積載状況に対する影響を確認した。なお、荷物の積載状況は、図４から図７に示される空車、積車標準、積車前荷及び積車後荷状態についてそれぞれ行った。
【００６９】
図９から図１２を参照すると、以上の実験について積載状況別の車速条件とスタビリティファクタとの関係が示されている。具体的には、これら図９〜図１２は、旋回半径３０ｍについては車速３０，４０ｋｍ／ｈ、旋回半径５０ｍでは車速２０，３０，４０ｋｍ／ｈ、そして、旋回半径７０ｍでは車速３０，４０，５０ｋｍ／ｈにてそれぞれ旋回条件を設定して定常円旋回走行を行い、そのときの実車速において得られたスタビリティファクタの値をプロットしたものとなっている。なお、実験では左右それぞれに２回ずつ旋回走行することを基本とし、半径５０ｍ及び７０ｍでの右旋回、そして、積車前荷及び積車後荷状態における半径５０ｍ、車速２０ｋｍ／ｈでの旋回及び半径７０ｍ、車速３０ｋｍ／ｈでの旋回については省略することとした。
【００７０】
先ず、図９にはトラック１の積車標準状態における車速条件とスタビリティファクタの関係が示されている。同図中、ポイントＰ１は３軸車としてのトラック１のスタビリティファクタ導出結果を示し、また、ポイントＰ２はトラック１を２軸車相当としたときの計算結果をそれぞれ示している。また、Ａｃ２は、式（２）から得られる２軸車相当のスタビリティファクタの理論値であり、Ａｃ３は、式（１４）から得られる３軸車としてのスタビリティファクタの理論値である。なお、上述したように実験回数の違いから、車速条件によってポイントの数は異なっている。
【００７１】
図９から明らかなように、３軸車としてのスタビリティファクタ導出結果は旋回条件、特に、車速条件によるばらつきが小さく、また、理論値Ａｃ３ともある程度一致することが確認できる。これに対し、２軸車相当のスタビリティファクタは車速条件によるばらつきが大きく、車速が低いほど理論値Ａｃ２からよりかけ離れている。
【００７２】
図１０は積車前荷状態における車速条件とスタビリティファクタの関係を示している。この場合、３軸車としてのスタビリティファクタを導出する際、等価車軸間距離Ｌの値を２通りに設定したときの導出結果がそれぞれ示されており、同図中ポイントＰ１は、積車前荷相当のスタビリティファクタ導出結果を示し、また、ポイントＰ３は積車標準相当のスタビリティファクタ導出結果を示している。具体的には、積車前荷相当のスタビリティファクタ導出に当たっては、代表的値設定工程においてコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２に実際の積車前荷状態でのコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を採用し、積車前荷状態での等価車軸間距離Ｌを用いている。一方、積車標準相当では、等価車軸間距離Ｌを積車標準状態で用いた値に固定したものとなっている。なお、ポイントＰ２は２軸車相当のスタビリティファクタである。
【００７３】
図１０に示されるように、積車前荷相当、積車標準相当共に車速によるスタビリティファクタのばらつきは小さい。しかも両者が略一致しており、理論値Ａｃ３にも近いことが確認できる。
また図１１は、積車後荷状態での結果を示しており、この場合、ポイントＰ１が積車後荷状態でのコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２から設定された等価車軸間距離Ｌを用いて導出されたスタビリティファクタを示し、ポイントＰ３は図１０と同様に積車前荷相当のスタビリティファクタを示している。
【００７４】
図１１に示されるように、車速が低いとき積車後荷相当のスタビリティファクタと積車標準相当のスタビリティファクタとの間にわずかなギャップがあるが、両者共に車速条件によるばらつきは小さく、理論値Ａｃ３にも近いことが確認できる。
次に図１２を参照すると、トラック１の空車状態におけるスタビリティファクタ導出結果が示されている。ポイントＰ１は空車時の等価車軸間距離Ｌを用いた結果を示しており、この場合、空車時のコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を代表的値Ｘ１，Ｘ２として採用している。また、ポイントＰ３は積車標準相当のスタビリティファクタを示している。
【００７５】
トラック１の空車時、上述した軸重移動装置の作動により等価車軸間距離Ｌの値が小さくなるため、図１２に示されるようにＬを固定した積車標準状態でのスタビリティファクタ導出結果には、車速条件によるばらつきがみられる。ただし、空車状態での導出結果はばらつきが小さく、理論値Ａｃ３とも略一致することが確認できる。
【００７６】
以上、図９から図１２に示した実験結果から、本発明の導出方法により得られたスタビリティファクタは、旋回半径及び車速等の旋回条件によるばらつきが小さいことが確認された。これに対し、２軸車相当と仮定したときのスタビリティファクタは車速によるばらつきが目立ち、本発明により得られたスタビリティファクタの優位性が明らかとなった。
【００７７】
また、本発明の導出方法により得られたスタビリティファクタは、理論値とも略一致しており、高い信頼性が認められる。
更に、図１０及び図１１から明らかなように、等価車軸間距離Ｌを固定値としても、積車前荷及び積車後荷等の積載状況の違いによる影響は小さいことも確認された。このことは、荷物の積載状況に関わらず、代表的値設定工程において積車標準状態での既知のコーナリングパワー比ｘ１，ｘ２を代表的値Ｘ１，Ｘ２として設定しても、その結果導出されるスタビリティファクタの値には影響が小さいことを意味している。
【００７８】
これに対し空車時には、積車標準状態での等価車軸間距離Ｌを用いないで、空車時に対応するコーナリングパワー比の代表的値Ｘ１，Ｘ２を設定する必要がある。
上述した実施例のスタビリティファクタ導出方法によれば、後２軸車両のスタビリティファクタを簡便且つ高精度に導出することができる。また、前方後輪ＦＲと後方後輪ＲＲの輪荷重比が考慮されているので、３軸の荷重条件が異なる後２軸車両への適用にも好適である。
【００７９】
次に、本発明の目標ヨーレイト設定方法の実施例について説明する。目標ヨーレイトは、例えば、車両の旋回運動を積極的に制御する際、車両を安定して旋回走行させるための指標となるものであり、例えば、車両の一般的な走行状況下においてヨーレイトフィードバック制御を実行するために必要となる。なお、目標ヨーレイト設定方法についても、その実施の形態は以下に挙げる工程だけに限定されるものではない。
【００８０】
先ず、スタビリティファクタ導出工程では、上述した導出方法によりトラック１のスタビリティファクタＡが導出される。なお、このスタビリティファクタ導出工程には、上述した等価車軸間距離設定工程が含まれており、この工程にて等価車軸間距離Ｌの値が適切に設定されていることはいうまでもない。
次の走行時検出工程では、トラック１の一般的な走行状況、つまり、一般道路交通状況下における車速Ｖ及び前輪操舵角δがそれぞれ検出される。
【００８１】
次の目標ヨーレイト設定工程では、検出されたＶ，δ、すでに設定されているＬ及び導出されたＡに基づいて、次式（１６）からトラック１の目標ヨーレイトγ＊が設定される。
【００８２】
【数１６】
なお、このような目標ヨーレイト設定方法についても、図８に示される装置を用いて好適に実施することが可能である。すなわち、スタビリティファクタＡの導出については、すでに述べたように図８の装置を用いることができる。また、この装置を搭載したままトラック１を一般走行させれば、走行時の車速Ｖ及び操舵角δを車速センサ１０及び操舵角センサ１２によりそれぞれ検出することができる。そして、これらセンサ１０，１２からのセンサ信号、設定ブロック２０にて設定した等価車軸間距離Ｌ及び算出ブロック２２にて算出したスタビリティファクタＡに基づいて設定ブロック２４では式（１６）に示す演算が実行される。
【００８４】
以上の各工程を経ることで、本発明の目標ヨーレイト設定方法により後２軸式トラック１の目標ヨーレイトγ＊が設定される。
なお、このように設定された目標ヨーレイトγ＊は、ヨーレイトフィードバック制御を用いた車両挙動制御技術に好適に利用される。例えば、車両のヨーイング運動を積極的に制御するヨーモーメント制御技術や、旋回時の横加速度を減少させたり、ロールオーバを抑制する自動減速制御技術、その他、車両の旋回性を高める前後輪操舵制御技術等に広く応用することが可能である。従って、図８に示される装置からは、スタビリティファクタＡ及び目標ヨーレイトγ＊を上記の各種制御を実行する制御手段に対し出力可能となっている。
【００８５】
上述した目標ヨーレイト設定方法によれば、後２軸車両のスタビリティファクタを簡便且つ高精度に導出することができ、求めたスタビリティファクタを用いて目標ヨーレイトを適切に設定することができる。従って、３軸の荷重条件や積載状況が種々に異なる車両に適用しても、設定した目標ヨーレイトの信頼性が担保される。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の後２軸車両のスタビリティファクタ導出方法によれば、簡便な工程により精度の高いスタビリティファクタを導出することができる。
また、請求項２の後２軸車両の目標ヨーレイト設定方法によれば、簡便且つ高精度に導出したスタビリティファクタを用いて実用的な目標ヨーレイトを適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】後２軸式トラックの概略図である。
【図２】後２軸車両の運動方程式を説明するためのモデル図である。
【図３】輪荷重とコーナリングパワーの関係を表すタイヤＣｐ特性曲線である。
【図４】空車時の輪荷重を説明するための図である。
【図５】積車標準時の輪荷重を説明するための図である。
【図６】積車前荷時の輪荷重を説明するための図である。
【図７】積車後荷時の輪荷重を説明するための図である。
【図８】本発明の実施に好適な装置の構成概略図である。
【図９】積車標準時の車速とスタビリティファクタとの関係を示す図である。
【図１０】積車前荷時の車速とスタビリティファクタとの関係を示す図である。
【図１１】積車後荷時の車速とスタビリティファクタとの関係を示す図である。
【図１２】空車時の車速とスタビリティファクタとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 後２軸式トラック
Ｆ 前輪
ＦＲ 後前輪
ＲＲ 後後輪
ａｆ 前車軸
ａｆｒ 後前車軸
ａｒｒ 後後車軸
Claims (2)
- 車速Ｖ、前輪の操舵角δ及び車両に発生するヨーレイトγを検出し、
車両のスタビリティファクタＡを
Ａ＝｛−１＋（Ｖ・δ）／（γ・Ｌ）｝・１／Ｖ２
なる演算式から算出するに際して、前記Ｌを
Ｌ＝（Ｘ１・Ｌ１ ２＋Ｘ２・Ｌ２ ２＋Ｘ１・Ｘ２・Ｌ３ ２）／（Ｘ１・Ｌ１＋Ｘ２・Ｌ２）
但し、Ｌ１は前車軸と後前車軸との車軸間距離
Ｌ２は前車軸と後後車軸との車軸間距離
Ｌ３は後前車軸と後後車軸との車軸間距離
Ｘ１は前輪に対する後前輪のコーナリングパワー比の代表的値
Ｘ２は前輪に対する後後輪のコーナリングパワー比の代表的値
としたことを特徴とする後２軸車両のスタビリティファクタ導出方法。 - 車速Ｖ、前輪の操舵角δ及び車両に発生するヨーレイトγを検出し、
車両のスタビリティファクタＡを
Ａ＝｛−１＋（Ｖ・δ）／（γ・Ｌ）｝・１／Ｖ２
なる演算式から算出しておき、
車速Ｖ及び前輪の操舵角δを検出して、車両の目標ヨーレイトγ＊を
γ＊＝｛１／（１＋Ａ・Ｖ２）｝・（Ｖ／Ｌ）・δ
なる演算式から算出するに際して、前記Ｌを
Ｌ＝（Ｘ１・Ｌ１ ２＋Ｘ２・Ｌ２ ２＋Ｘ１・Ｘ２・Ｌ３ ２）／（Ｘ１・Ｌ１＋Ｘ２・Ｌ２）
但し、Ｌ１は前車軸と後前車軸との車軸間距離
Ｌ２は前車軸と後後車軸との車軸間距離
Ｌ３は後前車軸と後後車軸との車軸間距離
Ｘ１は前輪に対する後前輪のコーナリングパワー比の代表的値
Ｘ２は前輪に対する後後輪のコーナリングパワー比の代表的値
としたことを特徴とする後２軸車両の目標ヨーレイト設定方法。
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