JP3746792B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、空気入りタイヤを有する自動車にそなえられ、タイヤの状態に影響を与えつつ、車両に関する制御を行なう車両挙動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の所要の情報から制御量を設定されることにより、車両を制御する、例えば、４輪操舵（４ＷＳ）制御装置や電子制御サスペンション（ＥＣＳ）等の車両制御装置が提案されている。
このうち、４ＷＳ制御装置には、サスペンション部に後輪を操舵させるステアリング機構を設け、ケーブルによるフロントサスペンション機構と機械的に連動した操舵と、パルスモータによる電子制御とを組み合わせて、従来の２ＷＳ機構の車両に比べて旋回性能および操縦安定性能を共に向上させるようにしたものがある。
【０００３】
このような、従来の４ＷＳ制御装置の要部構成は、例えば図８に示す機能ブロック図によって表される。
すなわち、この４ＷＳ制御装置は、図８に示すように、車両の前輪の操舵角を検出する前輪操舵角センサ１０１と、車体のヨー角を検出するヨー角センサ１０２と、車速を検出する車速センサ１０３と、これら前輪操舵角センサ１０１〜車速センサ１０３からの検出検出情報に基づいて、車両の後輪の操舵角を算出する後輪操舵角算出手段１０４とをそなえて構成されている。
【０００４】
このような構成により、上記の４ＷＳ制御装置では、駆動系やサスペンション制御によるヨー方向の車両の運動への影響と車速による車両の運動の影響とを考慮に入れて（フィードバックさせて）、前輪の操舵角に伴った後輪の操舵角が決定される。従って、この決定された後輪の操舵角により、旋回性能および操縦安定性能を共に向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すように、タイヤの応答性を示すコーナリングパワーは、タイヤにかかる荷重が一定の場合において、タイヤの空気圧の低下に伴って低下し、従って、タイヤの応答性が悪くなることが知られている。そして、タイヤの応答性が変化すれば、車両の状態変化を招き、上述の４ＷＳやＥＣＳ（電子制御サスペンション）等の車両制御装置による制御に影響する。
【０００６】
しかしながら、上述の従来の４ＷＳ制御装置等の車両制御装置における制御は、車速やヨー角等についてはこれをフィードバックさせて行なっていたが、タイヤの状態は一定の空気圧の状態と仮定していた。
したがって、タイヤの状態、つまりタイヤの空気圧の変動に対応して変化するタイヤの応答性を直接考慮に入れることなく制御しており、このタイヤの応答性が変化した場合、これに起因した車両の状態変化が発生してはじめてこれを検知でき、この車両の状態変化が発生した後でないと制御を行なうことができなかった。このような、所謂フィードバック制御では、目標制御の完了に時間がかかる上、車両の安定性を悪化させることもある、という課題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、タイヤの空気圧を検出しながら、これに基づいて、タイヤの空気圧状態に起因する車両の状態変化が発生する前に、これを防ぐ予見制御（フィードフォワード制御）を行なうことができるようにして、制御速度の向上や制御時の車両安定性の向上を実現できるようにした、車両挙動制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の車両挙動制御装置では、車両の４輪操舵機構に基づく挙動を制御する車両挙動制御装置において、車両の所要の情報に基づき該車両の挙動にかかる制御量として前輪の操舵量に対する後輪の操舵量を設定する制御量設定手段と、該車両のタイヤの空気圧を検出する空気圧検出手段と、該空気圧検出手段によって検出された空気圧情報に基づき各車輪の空気圧に相関するコーナリングパワーを算出するとともに、この算出値と標準空気圧に相関するコーナリングパワーとの差を算出して、この差に基づいて補正量を算出し、該補正量によって該制御量を補正する制御量補正手段と、該制御量補正手段により補正された制御量に基づき該車両の所要の要素に制御指令を行なう制御指令手段とをそなえ、該空気圧検出手段が、該車両における前後左右輪のタイヤの空気圧をそれぞれ検出しうる空気圧センサをそなえるとともに、該制御量補正手段は、該空気圧センサにて検出された前輪左右輪のタイヤの空気圧Ｐ fL ，Ｐ fR および予め設定された前輪の適正な空気圧Ｐ fn に相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて、式
δ rf ＝δ r ・［｛２Ｃｐ（Ｐ fn ）｝／｛Ｃｐ（Ｐ fL ）＋Ｃｐ（Ｐ fR ）｝−１］
により、該制御量δ r に対する第１補正量δ rf を算出するとともに、該空気圧センサにて検出された後輪左右輪のタイヤの空気圧Ｐ rL ，Ｐ rR および予め設定された後輪の適正な空気圧Ｐ rn に相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて、式
δ rr ＝δ r ・［｛２Ｃｐ（Ｐ rn ）｝／｛Ｃｐ（Ｐ rL ）＋Ｃｐ（Ｐ rR ）｝−１］
により、該制御量δ r に対する第２補正量δ rr を算出し、上記の第１補正量δ rf および第２補正量δ rr を用いて、式
δ＝δ r ＋δ rf ＋δ rr
によって、該制御量δ r を制御量δに補正することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の本発明の車両挙動制御装置では、該制御量補正手段は、該空気圧センサにて検出された前輪左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが、予め設定された前輪の適正な空気圧Ｐfnでない場合に、該第１補正量δrfを算出するとともに、該空気圧センサにて検出された後輪左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが、予め設定された後輪の適正な空気圧Ｐrnでない場合に、該第２補正量δrrを算出することを特徴としている。
【００１０】
【作用】
上述の本発明の請求項１記載の車両挙動制御装置では、制御量設定手段において車両の所要の情報に基づき、該車両の挙動にかかる制御量として前輪の操舵量に対する後輪の操舵量が設定される。制御量補正手段においては、空気圧検出手段によって検出された空気圧情報に基づき各車輪の空気圧に相関するコーナリングパワーを算出するとともに、この算出値と標準空気圧に相関するコーナリングパワーとの差を算出して、この差に基づいて補正量を算出し、算出した補正量によって、上述の制御量設定手段で設定される制御量を補正する。制御指令手段では、制御量補正手段で補正された制御量に基づき該車両の所要の要素に制御指令を行なう。
また、制御量補正手段において、前輪左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRおよび前輪の適正な空気圧Ｐfnに相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて算出された第１補正量δrfと、後輪左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRおよび後輪の適正な空気圧Ｐrnに相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて算出された第２補正量δrrと、を用いて、式
δ＝δr＋δrf＋δrr
によって、該制御量δrを制御量δに補正する。
さらに、請求項２記載の本発明の車両挙動制御装置では、該制御量補正手段において、前輪左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが前輪の適正な空気圧Ｐfnでない場合に該第１補正量δrfを算出するとともに、後輪左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが後輪の適正な空気圧Ｐrnでない場合に該第２補正量δrrを算出する。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
本発明の車両制御装置（車両挙動制御装置）としての４ＷＳ制御装置は、例えば図２に示すように、ステアリングホイール（ハンドル）１の操作に応じて作動する前輪操舵系２と油圧シリンダ等のアクチュエータ３によって動作する後輪操舵系４とをそなえている。
【００１２】
すなわち、前輪５Ｌ，５Ｒを連結するように配設された前輪操舵用タイロッドには、ラック・アンド・ピニオン等の図示しない機械式駆動機構のほかに、パワーステアリング用の油圧シリンダ６が付設されている。これにより、ハンドル１を操舵すると、ハンドル１の操舵状態に応じて油圧シリンダ６がパワーアシストすることにより、前輪５Ｌ，５Ｒを操舵できるようになっている。
【００１３】
また、後輪７Ｌ，７Ｒを連結するように配設された後輪操舵用タイロッドには、後輪操舵用のアクチュエータ（油圧シリンダ）３が付設され、このアクチュエータ３には、後輪操舵用電磁式バルブ８が設けられている。これにより、この後輪操舵用バルブ８に電気制御信号を与えてバルブ開度を制御すると、このバルブ開度に応じて後輪７Ｌ，７Ｒを操舵できるようになっている。
【００１４】
ところで、図１，２に示すように、この４ＷＳ車両の後輪操舵系４を制御するために、コントローラ９が設けられている。このコントローラ９は、後輪の操舵量を設定する後輪操舵量設定部（制御量設定手段）９ａ，制御量補正部（制御量補正手段）９ｂ，後輪操舵量設定部９ａで設定され制御量補正部９ｂで補正された制御量に基づき後輪操舵用電磁式バルブ８に制御指令を行なう制御信号出力部（制御指令手段）９ｃ及び４つの車輪速度センサ１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲからの車輪速度情報に基づいて車速を検出する車速検出部１０をそなえている。
【００１５】
ここで、後輪操舵量設定部９ａは、車速検出部１０，ヨー角センサ１１，パワステ圧センサ等のフロント操舵角を検出しうる手段１３からの検出信号を入力し、これらの信号に基づいて旋回性能や操縦安定性能等が向上するような制御量δrが設定されるようになっている。
さらに、制御量補正部９ｂは、後述する４つの空気圧センサ（空気圧検出手段）１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲからの検出信号を入力し、これらの検出信号に基づいて前述の制御量δrを補正するものである。
【００１６】
具体的には、前輪５Ｌ，５Ｒのタイヤが適正な空気圧でない場合若しくは後輪７Ｌ，７Ｒのタイヤが適正な空気圧でない場合は、それぞれ、式（１）による補正量δrf若しくは式（２）による補正量δrrを算出して、式（３）によって制御量δ r を補正量δ rf ，δ rr で補正するようになっている。
ここで、ＰfL，ＰfRは、それぞれ空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲで検出された前輪左右輪のタイヤの空気圧であり、ＰrL，ＰrRは、それぞれ空気圧センサ１２ＲＬ，１２ＲＲで検出された後輪左右輪のタイヤの空気圧であり、Ｐfn，Ｐrnはそれぞれ前後輪の適正な空気圧としての標準空気圧であり、Ｃｐは、図７で示した空気圧によるコーナリングパワーの値である。
【００１７】
したがって、制御信号出力部９ｃは、後輪操舵用電磁式バルブ８に対して、後輪操舵量設定部９ａで設定された制御量に、タイヤが適正な空気圧でない場合には、制御量補正部９ｂで補正を施した上で制御信号として出力するようになっている。
ところで、空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲは、図３の（ａ），（ｂ）に示すように空気入りタイヤ２１にそなえられている。ここで、図３の（ａ）は、上記の空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲをそなえたタイヤ２１の横断面図であり、図３の（ｂ）は、そのタイヤ２１の縦断面図である。
【００１８】
この図３（ａ），（ｂ）に示すように、空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲは、それぞれタイヤ２１に固定されたタイヤ側コイル部２３と、ホイール２２の内側の、図示しない車両（車軸）側に固定された車両側コイル部２４とをそなえて構成されている。
ここで、タイヤ側コイル部２３及び車両側コイル部２４の詳細は、図４及び図５に示すようになっている。
【００１９】
すなわち、タイヤ側コイル部２３は、コンデンサ２３ａとコイル２３ｂとが直列に接続され、ＬＣ回路が形成されている。
また、車両側に固定された車両側コイル部２４は、コイル２４ａ，コンデンサ２４ｂ，スイッチ２４ｃ及び周波数／電圧変換部２４ｄをそなえて構成され、コイル２４ａ，コンデンサ２４ｂ及びスイッチ２４ｃにより、共振回路としてのＬＣ回路が構成されている。
【００２０】
ここで、図５に示すように、タイヤ側コイル部２３において、タイヤ２１中の空気は空気孔２３ｃから侵入して、タイヤの空気圧によって、コンデンサ２３ａの一方の電極１２３ａが上下するようになっている。これにより、タイヤ側コイル部２３は、コンデンサ２３ａの容量が空気圧に応じて変化する可変容量となっているのである。
【００２１】
また、車両側コイル部２４は、車両側に固定されているため、タイヤ２１の回転により、タイヤ側コイル部２３と対向する場合としない場合とがある。タイヤ側コイル部２３と対向する場合において、コイル２４ａはコイル２３ｂの近傍となるように設置することにより、磁気結合するようになっている。
そして、スイッチ２４ｃは、周期的にＯＮ／ＯＦＦとなるように構成されているが、車両側コイル部２４がタイヤ側コイル部２３に対向する場合において、スイッチ２４ｃがＯＮとなった場合は、タイヤ側コイル部２３におけるコンデンサ２３ａ及びコイル２３ｂの影響を受けて共振周波数が変化するようになっている。
【００２２】
さらに、周波数／電圧変換部２４ｄは、上記の磁気結合が起因して、コンデンサ２３ａ及びコイル２３ｂの値の影響を受けて変化した車両側コイル部２４の共振周波数について電圧値に変換させて、タイヤ２１の空気圧情報として出力するようになっている。
したがって、測定された共振周波数がタイヤの空気圧が標準値の場合の共振周波数と比べて増減している場合は、その変化を求めることによりコンデンサ２３ａの変化を求めることができ、これにより、タイヤの空気圧を検出することができるのである。
【００２３】
このような構成により、本車両制御装置としての４ＷＳ制御装置では、ハンドル１の操作に応じて前輪操舵系２が作動し、アクチュエータ３によって後輪操舵系４が動作するが、この後輪操舵系４の制御は図６に示すフローチャートに従って行なわれる。
すなわち、ステップＡ１で、後輪操舵量設定部９ａにおいて、前輪操舵角センサ１３からの出力される前輪操舵角情報を入力し、ステップＡ２で、ヨー角センサ１１からのヨー角情報を入力し、ステップＡ３で、車速検出部１０からの車速情報とを入力し、ステップＡ４で、これらの情報に基づいて所定の角度だけ後輪を操舵制御するための制御量δrが設定される。
【００２４】
したがって、ステップＡ１〜ステップＡ４までの処理過程は、従来の４ＷＳ制御装置と同様のものであることがわかる。
ステップＡ４で、前輪操舵角情報，ヨー角及び車速に基づいた制御量δr が設定されると、ステップＡ５において、制御量補正部９ｂが、空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲからの、４輪のタイヤの空気圧情報ＰfL，ＰfR，ＰrL，ＰrRを入力する。
【００２５】
次に、ステップＡ６で、前左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが、いずれも適正な空気圧値としての標準空気圧Ｐfnであるが否かが判断され、この前左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRの少なくともいずれかが標準空気圧Ｐfnでない場合は、ステップＡ７で、ステップＡ４で求めた制御量δr に対して、式（１）に示すような補正量δrfを計算する。
【００２６】
一方、前左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが、ともに標準空気圧Ｐfnである場合は、実質的には補正量δrfを計算しない。このようにして、適宜補正量δrfが計算されると、ステップＡ８で、後左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが、ともに適正な空気圧値としての標準空気圧Ｐrnであるか否かが判断される。後左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRの少なくともいずれかが標準空気圧Ｐrnでない場合は、ステップＡ９で、ステップＡ４で求めた制御量δr に対して、式（２）に示すような補正量δrrを計算する。
【００２７】
一方、後左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが、ともに標準空気圧Ｐrnである場合は実質的には補正量δrrを計算しない。このようにして、適宜補正量δrrが計算されると、ステップＡ１０で、ステップＡ７，Ａ９で計算された補正量δrf，δrrがあれば、これをステップＡ４で設定された制御量に加えて、補正された後輪を操舵制御するための制御量δとする。
【００２８】
なお、ステップＡ１０における制御量δの計算において、ステップＡ７またはステップＡ９における補正量の計算がされていないものがある場合は、その補正量はないものとして計算される。
その後、ステップＡ１０で、補正された後輪を操舵制御するための制御量δが計算されると、その制御量δだけ後輪を操舵する旨の制御信号は、制御信号出力部９ｃから後輪操舵用電磁式バルブ８に対して出力され、ステップＡ１１で後輪操舵が行なわれる。
【００２９】
なお、このフローチャートでは、タイヤの空気圧が標準空気圧であると補正量を計算しないようにしているが、常に式（１），（２）により補正量を計算して、この補正量に基づき補正を行なうようにしてもよい。この場合には、タイヤの空気圧が標準空気圧であれば補正量が０になり、実質的には補正が行なわれないことになる。
【００３０】
従って、自動車の旋回性，操縦安定性の向上を目的として搭載された４ＷＳ制御装置において、タイヤの空気圧の値を検出しておき、タイヤの状態に起因する車両の状態変化が発生する前に、これを防ぐ予見制御を行なうことができるので、後輪操舵の制御速度や車両安定性が飛躍的に向上する利点がある。
なお、本実施例においては、４ＷＳ制御装置においてタイヤの空気圧に基づいた予見制御を行なった場合について説明したが、本発明の車両制御装置は、電子制御サスペンション（ＥＣＳ）の制御をはじめとして他の車両制御においても、同様に適用でき、タイヤの空気圧に基づく予見制御による種々の効果が期待できる。
【００３１】
例えば、電子制御サスペンションを搭載された車両については、各タイヤの空気圧が正常である場合のばね定数や減衰力を補正すればよい。さらに、このようなばね定数や減衰力による補正は、上述のような４ＷＳ制御を行なう４輪操舵車両に用いることも考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の車両挙動制御装置によれば、制御量設定手段，空気圧検出手段，制御量補正手段および制御指令手段をそなえたことにより、空気圧検出手段によって検出された空気圧情報に基づき各車輪の空気圧に相関するコーナリングパワーを算出するとともに、この算出値と標準空気圧に相関するコーナリングパワーとの差を算出して、この差に基づいて補正量を算出し、算出した補正量によって制御量を補正して、４輪操舵機構に制御指令を行なうことができるので、タイヤの空気圧状態に起因する車両の状態変化が発生する前に、これを防ぐ予見制御を行なうことができるので、制御動作を起こす速度や、旋回性，車両安定性等の、目的とする制御効果が飛躍的に向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる車両制御装置としての４ＷＳ制御装置の要部を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる車両制御装置としての４ＷＳ制御装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる車両制御制御装置としての４ＷＳ制御装置における空気圧センサを示す図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる車両制御制御装置としての４ＷＳ制御装置における空気圧センサの要部を示す図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる車両制御制御装置としての４ＷＳ制御装置における空気圧センサの要部を示す図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる車両制御制御装置としての４ＷＳ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】空気圧による、車両にかかる力を説明するための図である。
【図８】従来の４ＷＳ制御装置を示す図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ 前輪操舵系
３ アクチュエータ
４ 後輪操舵系
５Ｌ，５Ｒ 前輪
６ パワーステアリング用油圧シリンダ
７Ｌ，７Ｒ 後輪
８ 後輪操舵用電磁式バルブ
９ コントローラ
９ａ 後輪操舵量設定部（制御量設定手段）
９ｂ 制御量補正部（制御量補正手段）
９ｃ 制御信号出力部（制御指令手段）
１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲ 車輪速度センサ
１１ ヨー角センサ
１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲ 空気圧センサ
１３ パワステ圧センサ
２１ タイヤ
２２ ホイール
２３ タイヤ側コイル部
２３ａ，２４ｂ コンデンサ
２３ｂ，２４ａ コイル
２４ｃ スイッチ
２４ｄ 周波数／電圧変換部
２４ 車両側コイル部
１２３ａ 電極
【産業上の利用分野】
本発明は、空気入りタイヤを有する自動車にそなえられ、タイヤの状態に影響を与えつつ、車両に関する制御を行なう車両挙動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の所要の情報から制御量を設定されることにより、車両を制御する、例えば、４輪操舵（４ＷＳ）制御装置や電子制御サスペンション（ＥＣＳ）等の車両制御装置が提案されている。
このうち、４ＷＳ制御装置には、サスペンション部に後輪を操舵させるステアリング機構を設け、ケーブルによるフロントサスペンション機構と機械的に連動した操舵と、パルスモータによる電子制御とを組み合わせて、従来の２ＷＳ機構の車両に比べて旋回性能および操縦安定性能を共に向上させるようにしたものがある。
【０００３】
このような、従来の４ＷＳ制御装置の要部構成は、例えば図８に示す機能ブロック図によって表される。
すなわち、この４ＷＳ制御装置は、図８に示すように、車両の前輪の操舵角を検出する前輪操舵角センサ１０１と、車体のヨー角を検出するヨー角センサ１０２と、車速を検出する車速センサ１０３と、これら前輪操舵角センサ１０１〜車速センサ１０３からの検出検出情報に基づいて、車両の後輪の操舵角を算出する後輪操舵角算出手段１０４とをそなえて構成されている。
【０００４】
このような構成により、上記の４ＷＳ制御装置では、駆動系やサスペンション制御によるヨー方向の車両の運動への影響と車速による車両の運動の影響とを考慮に入れて（フィードバックさせて）、前輪の操舵角に伴った後輪の操舵角が決定される。従って、この決定された後輪の操舵角により、旋回性能および操縦安定性能を共に向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すように、タイヤの応答性を示すコーナリングパワーは、タイヤにかかる荷重が一定の場合において、タイヤの空気圧の低下に伴って低下し、従って、タイヤの応答性が悪くなることが知られている。そして、タイヤの応答性が変化すれば、車両の状態変化を招き、上述の４ＷＳやＥＣＳ（電子制御サスペンション）等の車両制御装置による制御に影響する。
【０００６】
しかしながら、上述の従来の４ＷＳ制御装置等の車両制御装置における制御は、車速やヨー角等についてはこれをフィードバックさせて行なっていたが、タイヤの状態は一定の空気圧の状態と仮定していた。
したがって、タイヤの状態、つまりタイヤの空気圧の変動に対応して変化するタイヤの応答性を直接考慮に入れることなく制御しており、このタイヤの応答性が変化した場合、これに起因した車両の状態変化が発生してはじめてこれを検知でき、この車両の状態変化が発生した後でないと制御を行なうことができなかった。このような、所謂フィードバック制御では、目標制御の完了に時間がかかる上、車両の安定性を悪化させることもある、という課題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、タイヤの空気圧を検出しながら、これに基づいて、タイヤの空気圧状態に起因する車両の状態変化が発生する前に、これを防ぐ予見制御（フィードフォワード制御）を行なうことができるようにして、制御速度の向上や制御時の車両安定性の向上を実現できるようにした、車両挙動制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の車両挙動制御装置では、車両の４輪操舵機構に基づく挙動を制御する車両挙動制御装置において、車両の所要の情報に基づき該車両の挙動にかかる制御量として前輪の操舵量に対する後輪の操舵量を設定する制御量設定手段と、該車両のタイヤの空気圧を検出する空気圧検出手段と、該空気圧検出手段によって検出された空気圧情報に基づき各車輪の空気圧に相関するコーナリングパワーを算出するとともに、この算出値と標準空気圧に相関するコーナリングパワーとの差を算出して、この差に基づいて補正量を算出し、該補正量によって該制御量を補正する制御量補正手段と、該制御量補正手段により補正された制御量に基づき該車両の所要の要素に制御指令を行なう制御指令手段とをそなえ、該空気圧検出手段が、該車両における前後左右輪のタイヤの空気圧をそれぞれ検出しうる空気圧センサをそなえるとともに、該制御量補正手段は、該空気圧センサにて検出された前輪左右輪のタイヤの空気圧Ｐ fL ，Ｐ fR および予め設定された前輪の適正な空気圧Ｐ fn に相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて、式
δ rf ＝δ r ・［｛２Ｃｐ（Ｐ fn ）｝／｛Ｃｐ（Ｐ fL ）＋Ｃｐ（Ｐ fR ）｝−１］
により、該制御量δ r に対する第１補正量δ rf を算出するとともに、該空気圧センサにて検出された後輪左右輪のタイヤの空気圧Ｐ rL ，Ｐ rR および予め設定された後輪の適正な空気圧Ｐ rn に相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて、式
δ rr ＝δ r ・［｛２Ｃｐ（Ｐ rn ）｝／｛Ｃｐ（Ｐ rL ）＋Ｃｐ（Ｐ rR ）｝−１］
により、該制御量δ r に対する第２補正量δ rr を算出し、上記の第１補正量δ rf および第２補正量δ rr を用いて、式
δ＝δ r ＋δ rf ＋δ rr
によって、該制御量δ r を制御量δに補正することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の本発明の車両挙動制御装置では、該制御量補正手段は、該空気圧センサにて検出された前輪左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが、予め設定された前輪の適正な空気圧Ｐfnでない場合に、該第１補正量δrfを算出するとともに、該空気圧センサにて検出された後輪左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが、予め設定された後輪の適正な空気圧Ｐrnでない場合に、該第２補正量δrrを算出することを特徴としている。
【００１０】
【作用】
上述の本発明の請求項１記載の車両挙動制御装置では、制御量設定手段において車両の所要の情報に基づき、該車両の挙動にかかる制御量として前輪の操舵量に対する後輪の操舵量が設定される。制御量補正手段においては、空気圧検出手段によって検出された空気圧情報に基づき各車輪の空気圧に相関するコーナリングパワーを算出するとともに、この算出値と標準空気圧に相関するコーナリングパワーとの差を算出して、この差に基づいて補正量を算出し、算出した補正量によって、上述の制御量設定手段で設定される制御量を補正する。制御指令手段では、制御量補正手段で補正された制御量に基づき該車両の所要の要素に制御指令を行なう。
また、制御量補正手段において、前輪左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRおよび前輪の適正な空気圧Ｐfnに相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて算出された第１補正量δrfと、後輪左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRおよび後輪の適正な空気圧Ｐrnに相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて算出された第２補正量δrrと、を用いて、式
δ＝δr＋δrf＋δrr
によって、該制御量δrを制御量δに補正する。
さらに、請求項２記載の本発明の車両挙動制御装置では、該制御量補正手段において、前輪左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが前輪の適正な空気圧Ｐfnでない場合に該第１補正量δrfを算出するとともに、後輪左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが後輪の適正な空気圧Ｐrnでない場合に該第２補正量δrrを算出する。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
本発明の車両制御装置（車両挙動制御装置）としての４ＷＳ制御装置は、例えば図２に示すように、ステアリングホイール（ハンドル）１の操作に応じて作動する前輪操舵系２と油圧シリンダ等のアクチュエータ３によって動作する後輪操舵系４とをそなえている。
【００１２】
すなわち、前輪５Ｌ，５Ｒを連結するように配設された前輪操舵用タイロッドには、ラック・アンド・ピニオン等の図示しない機械式駆動機構のほかに、パワーステアリング用の油圧シリンダ６が付設されている。これにより、ハンドル１を操舵すると、ハンドル１の操舵状態に応じて油圧シリンダ６がパワーアシストすることにより、前輪５Ｌ，５Ｒを操舵できるようになっている。
【００１３】
また、後輪７Ｌ，７Ｒを連結するように配設された後輪操舵用タイロッドには、後輪操舵用のアクチュエータ（油圧シリンダ）３が付設され、このアクチュエータ３には、後輪操舵用電磁式バルブ８が設けられている。これにより、この後輪操舵用バルブ８に電気制御信号を与えてバルブ開度を制御すると、このバルブ開度に応じて後輪７Ｌ，７Ｒを操舵できるようになっている。
【００１４】
ところで、図１，２に示すように、この４ＷＳ車両の後輪操舵系４を制御するために、コントローラ９が設けられている。このコントローラ９は、後輪の操舵量を設定する後輪操舵量設定部（制御量設定手段）９ａ，制御量補正部（制御量補正手段）９ｂ，後輪操舵量設定部９ａで設定され制御量補正部９ｂで補正された制御量に基づき後輪操舵用電磁式バルブ８に制御指令を行なう制御信号出力部（制御指令手段）９ｃ及び４つの車輪速度センサ１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲからの車輪速度情報に基づいて車速を検出する車速検出部１０をそなえている。
【００１５】
ここで、後輪操舵量設定部９ａは、車速検出部１０，ヨー角センサ１１，パワステ圧センサ等のフロント操舵角を検出しうる手段１３からの検出信号を入力し、これらの信号に基づいて旋回性能や操縦安定性能等が向上するような制御量δrが設定されるようになっている。
さらに、制御量補正部９ｂは、後述する４つの空気圧センサ（空気圧検出手段）１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲからの検出信号を入力し、これらの検出信号に基づいて前述の制御量δrを補正するものである。
【００１６】
具体的には、前輪５Ｌ，５Ｒのタイヤが適正な空気圧でない場合若しくは後輪７Ｌ，７Ｒのタイヤが適正な空気圧でない場合は、それぞれ、式（１）による補正量δrf若しくは式（２）による補正量δrrを算出して、式（３）によって制御量δ r を補正量δ rf ，δ rr で補正するようになっている。
【００１７】
したがって、制御信号出力部９ｃは、後輪操舵用電磁式バルブ８に対して、後輪操舵量設定部９ａで設定された制御量に、タイヤが適正な空気圧でない場合には、制御量補正部９ｂで補正を施した上で制御信号として出力するようになっている。
ところで、空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲは、図３の（ａ），（ｂ）に示すように空気入りタイヤ２１にそなえられている。ここで、図３の（ａ）は、上記の空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲをそなえたタイヤ２１の横断面図であり、図３の（ｂ）は、そのタイヤ２１の縦断面図である。
【００１８】
この図３（ａ），（ｂ）に示すように、空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲは、それぞれタイヤ２１に固定されたタイヤ側コイル部２３と、ホイール２２の内側の、図示しない車両（車軸）側に固定された車両側コイル部２４とをそなえて構成されている。
ここで、タイヤ側コイル部２３及び車両側コイル部２４の詳細は、図４及び図５に示すようになっている。
【００１９】
すなわち、タイヤ側コイル部２３は、コンデンサ２３ａとコイル２３ｂとが直列に接続され、ＬＣ回路が形成されている。
また、車両側に固定された車両側コイル部２４は、コイル２４ａ，コンデンサ２４ｂ，スイッチ２４ｃ及び周波数／電圧変換部２４ｄをそなえて構成され、コイル２４ａ，コンデンサ２４ｂ及びスイッチ２４ｃにより、共振回路としてのＬＣ回路が構成されている。
【００２０】
ここで、図５に示すように、タイヤ側コイル部２３において、タイヤ２１中の空気は空気孔２３ｃから侵入して、タイヤの空気圧によって、コンデンサ２３ａの一方の電極１２３ａが上下するようになっている。これにより、タイヤ側コイル部２３は、コンデンサ２３ａの容量が空気圧に応じて変化する可変容量となっているのである。
【００２１】
また、車両側コイル部２４は、車両側に固定されているため、タイヤ２１の回転により、タイヤ側コイル部２３と対向する場合としない場合とがある。タイヤ側コイル部２３と対向する場合において、コイル２４ａはコイル２３ｂの近傍となるように設置することにより、磁気結合するようになっている。
そして、スイッチ２４ｃは、周期的にＯＮ／ＯＦＦとなるように構成されているが、車両側コイル部２４がタイヤ側コイル部２３に対向する場合において、スイッチ２４ｃがＯＮとなった場合は、タイヤ側コイル部２３におけるコンデンサ２３ａ及びコイル２３ｂの影響を受けて共振周波数が変化するようになっている。
【００２２】
さらに、周波数／電圧変換部２４ｄは、上記の磁気結合が起因して、コンデンサ２３ａ及びコイル２３ｂの値の影響を受けて変化した車両側コイル部２４の共振周波数について電圧値に変換させて、タイヤ２１の空気圧情報として出力するようになっている。
したがって、測定された共振周波数がタイヤの空気圧が標準値の場合の共振周波数と比べて増減している場合は、その変化を求めることによりコンデンサ２３ａの変化を求めることができ、これにより、タイヤの空気圧を検出することができるのである。
【００２３】
このような構成により、本車両制御装置としての４ＷＳ制御装置では、ハンドル１の操作に応じて前輪操舵系２が作動し、アクチュエータ３によって後輪操舵系４が動作するが、この後輪操舵系４の制御は図６に示すフローチャートに従って行なわれる。
すなわち、ステップＡ１で、後輪操舵量設定部９ａにおいて、前輪操舵角センサ１３からの出力される前輪操舵角情報を入力し、ステップＡ２で、ヨー角センサ１１からのヨー角情報を入力し、ステップＡ３で、車速検出部１０からの車速情報とを入力し、ステップＡ４で、これらの情報に基づいて所定の角度だけ後輪を操舵制御するための制御量δrが設定される。
【００２４】
したがって、ステップＡ１〜ステップＡ４までの処理過程は、従来の４ＷＳ制御装置と同様のものであることがわかる。
ステップＡ４で、前輪操舵角情報，ヨー角及び車速に基づいた制御量δr が設定されると、ステップＡ５において、制御量補正部９ｂが、空気圧センサ１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲからの、４輪のタイヤの空気圧情報ＰfL，ＰfR，ＰrL，ＰrRを入力する。
【００２５】
次に、ステップＡ６で、前左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが、いずれも適正な空気圧値としての標準空気圧Ｐfnであるが否かが判断され、この前左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRの少なくともいずれかが標準空気圧Ｐfnでない場合は、ステップＡ７で、ステップＡ４で求めた制御量δr に対して、式（１）に示すような補正量δrfを計算する。
【００２６】
一方、前左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが、ともに標準空気圧Ｐfnである場合は、実質的には補正量δrfを計算しない。このようにして、適宜補正量δrfが計算されると、ステップＡ８で、後左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが、ともに適正な空気圧値としての標準空気圧Ｐrnであるか否かが判断される。後左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRの少なくともいずれかが標準空気圧Ｐrnでない場合は、ステップＡ９で、ステップＡ４で求めた制御量δr に対して、式（２）に示すような補正量δrrを計算する。
【００２７】
一方、後左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが、ともに標準空気圧Ｐrnである場合は実質的には補正量δrrを計算しない。このようにして、適宜補正量δrrが計算されると、ステップＡ１０で、ステップＡ７，Ａ９で計算された補正量δrf，δrrがあれば、これをステップＡ４で設定された制御量に加えて、補正された後輪を操舵制御するための制御量δとする。
【００２８】
なお、ステップＡ１０における制御量δの計算において、ステップＡ７またはステップＡ９における補正量の計算がされていないものがある場合は、その補正量はないものとして計算される。
その後、ステップＡ１０で、補正された後輪を操舵制御するための制御量δが計算されると、その制御量δだけ後輪を操舵する旨の制御信号は、制御信号出力部９ｃから後輪操舵用電磁式バルブ８に対して出力され、ステップＡ１１で後輪操舵が行なわれる。
【００２９】
なお、このフローチャートでは、タイヤの空気圧が標準空気圧であると補正量を計算しないようにしているが、常に式（１），（２）により補正量を計算して、この補正量に基づき補正を行なうようにしてもよい。この場合には、タイヤの空気圧が標準空気圧であれば補正量が０になり、実質的には補正が行なわれないことになる。
【００３０】
従って、自動車の旋回性，操縦安定性の向上を目的として搭載された４ＷＳ制御装置において、タイヤの空気圧の値を検出しておき、タイヤの状態に起因する車両の状態変化が発生する前に、これを防ぐ予見制御を行なうことができるので、後輪操舵の制御速度や車両安定性が飛躍的に向上する利点がある。
なお、本実施例においては、４ＷＳ制御装置においてタイヤの空気圧に基づいた予見制御を行なった場合について説明したが、本発明の車両制御装置は、電子制御サスペンション（ＥＣＳ）の制御をはじめとして他の車両制御においても、同様に適用でき、タイヤの空気圧に基づく予見制御による種々の効果が期待できる。
【００３１】
例えば、電子制御サスペンションを搭載された車両については、各タイヤの空気圧が正常である場合のばね定数や減衰力を補正すればよい。さらに、このようなばね定数や減衰力による補正は、上述のような４ＷＳ制御を行なう４輪操舵車両に用いることも考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の車両挙動制御装置によれば、制御量設定手段，空気圧検出手段，制御量補正手段および制御指令手段をそなえたことにより、空気圧検出手段によって検出された空気圧情報に基づき各車輪の空気圧に相関するコーナリングパワーを算出するとともに、この算出値と標準空気圧に相関するコーナリングパワーとの差を算出して、この差に基づいて補正量を算出し、算出した補正量によって制御量を補正して、４輪操舵機構に制御指令を行なうことができるので、タイヤの空気圧状態に起因する車両の状態変化が発生する前に、これを防ぐ予見制御を行なうことができるので、制御動作を起こす速度や、旋回性，車両安定性等の、目的とする制御効果が飛躍的に向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる車両制御装置としての４ＷＳ制御装置の要部を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる車両制御装置としての４ＷＳ制御装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる車両制御制御装置としての４ＷＳ制御装置における空気圧センサを示す図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる車両制御制御装置としての４ＷＳ制御装置における空気圧センサの要部を示す図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる車両制御制御装置としての４ＷＳ制御装置における空気圧センサの要部を示す図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる車両制御制御装置としての４ＷＳ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】空気圧による、車両にかかる力を説明するための図である。
【図８】従来の４ＷＳ制御装置を示す図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ 前輪操舵系
３ アクチュエータ
４ 後輪操舵系
５Ｌ，５Ｒ 前輪
６ パワーステアリング用油圧シリンダ
７Ｌ，７Ｒ 後輪
８ 後輪操舵用電磁式バルブ
９ コントローラ
９ａ 後輪操舵量設定部（制御量設定手段）
９ｂ 制御量補正部（制御量補正手段）
９ｃ 制御信号出力部（制御指令手段）
１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲ 車輪速度センサ
１１ ヨー角センサ
１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲ 空気圧センサ
１３ パワステ圧センサ
２１ タイヤ
２２ ホイール
２３ タイヤ側コイル部
２３ａ，２４ｂ コンデンサ
２３ｂ，２４ａ コイル
２４ｃ スイッチ
２４ｄ 周波数／電圧変換部
２４ 車両側コイル部
１２３ａ 電極
Claims (2)
- 車両の４輪操舵機構に基づく挙動を制御する車両挙動制御装置において、
車両の所要の情報に基づき、該車両の挙動にかかる制御量として前輪の操舵量に対する後輪の操舵量を設定する制御量設定手段と、
該車両のタイヤの空気圧を検出する空気圧検出手段と、
該空気圧検出手段によって検出された空気圧情報に基づき各車輪の空気圧に相関するコーナリングパワーを算出するとともに、この算出値と標準空気圧に相関するコーナリングパワーとの差を算出して、この差に基づいて補正量を算出し、該補正量によって該制御量を補正する制御量補正手段と、
該制御量補正手段により補正された制御量に基づき該車両の所要の要素に制御指令を行なう制御指令手段とをそなえ、
該空気圧検出手段が、該車両における前後左右輪のタイヤの空気圧をそれぞれ検出しうる空気圧センサをそなえるとともに、
該制御量補正手段は、
該空気圧センサにて検出された前輪左右輪のタイヤの空気圧Ｐ fL ，Ｐ fR および予め設定された前輪の適正な空気圧Ｐ fn に相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて、式
δ rf ＝δ r ・［｛２Ｃｐ（Ｐ fn ）｝／｛Ｃｐ（Ｐ fL ）＋Ｃｐ（Ｐ fR ）｝−１］
により、該制御量δ r に対する第１補正量δ rf を算出するとともに、
該空気圧センサにて検出された後輪左右輪のタイヤの空気圧Ｐ rL ，Ｐ rR および予め設定された後輪の適正な空気圧Ｐ rn に相関する各コーナリングパワーＣｐの値を用いて、式
δ rr ＝δ r ・［｛２Ｃｐ（Ｐ rn ）｝／｛Ｃｐ（Ｐ rL ）＋Ｃｐ（Ｐ rR ）｝−１］
により、該制御量δ r に対する第２補正量δ rr を算出し、
上記の第１補正量δ rf および第２補正量δ rr を用いて、式
δ＝δ r ＋δ rf ＋δ rr
によって、該制御量δ r を制御量δに補正する
ことを特徴とする、車両挙動制御装置。 - 該制御量補正手段は、
該空気圧センサにて検出された前輪左右輪のタイヤの空気圧ＰfL，ＰfRが、予め設定された前輪の適正な空気圧Ｐfnでない場合に、該第１補正量δrfを算出するとともに、
該空気圧センサにて検出された後輪左右輪のタイヤの空気圧ＰrL，ＰrRが、予め設定された後輪の適正な空気圧Ｐrnでない場合に、該第２補正量δrrを算出することを特徴とする、請求項１記載の車両挙動制御装置。
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