JP3984039B2 - 車両および車両制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンチロックブレーキングシステムおよび牽引力（traction）制御システムのような車両制御システムに関する。さらに特別には、この発明は、車両ステアリングシステムからの情報を利用して、車両および車両制御システムの性能を高めるためにステアリングシステムに対して、車両のステアリングを調整する強調入力を供給する車両制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンチロックブレーキシステム、牽引力制御システムおよび安定システムのような車両制御システムの性能は、典型的に、車両制御システムが直接制御し、およびまたはモニタすることを構成しない数種のファクタによって影響される。そのようなファクタのひとつは、車両ステアリングシステムに伝送されるステアリング入力に関する。この制御システムは、車両ステアリングシステムに供給されるステアリング入力をモニタし、影響し、または、制御する能力を欠いているので、この車両制御システムは、車両制御システムおよび車両の両方にとって比較的低い性能であるという結果となって、以前は最も充実したものではなかった。
【０００３】
この問題の一例は、アンチロックブレーキシステムおよび車両ステアリングシステムが、完全に相互に独立している従来のアンチロックブレーキシステムを有する車両に関連して、例証して説明される。このアンチロックブレーキシステムは、前記車両ステアリングシステムと相互に作用する能力を欠如しているので、このアンチロックブレーキシステムは、典型的に、安全性の余地をもって構成され、車両操作者がブレーキをかけている間に、そうすることが必要であった車両を、明確に旋回することができる。
【０００４】
この安全性の余地を提供するためには、供給されるブレーキ力が、このアンチロックブレーキシステムが供給可能な最大のブレーキ力よりも低いように、アンチロックブレーキシステムの操作を始めることが必要である。アンチロックブレーキシステムによって供給されるブレーキ力が、車両を旋回運転する牽引力のために予測された必要性に適合できるように、アルゴリズムの連続する繰り返しが、ブレーキ事象の間にその車両が操舵される方法を予報しようとする。比較的小さい牽引力が必要であると決められるならば、そのアルゴリズムの繰り返しは、供給されるブレーキ力を徐々に増加することができる。反対に、より大きい牽引力が必要であると決められるならば、そのアルゴリズムの繰り返しは、供給されるブレーキ力を徐々に減少することができる。従来のシステムに対照すると、そのステアリング入力を直接モニタするための手段を有する車両制御システムは、その車両ステアリングシステムが、車両制御システムに、車両が操舵されている方向に関するリアルタイムデータを利用させることができることを条件に、その状態（例えば、ステアリング入力）が変更されるならば、ブレ−キ力を変更するのと同様に、アンチロックブレーキシステムが、与えられた状態のための最大ブレーキ力を直ちに加えることができる。
【０００５】
牽引力制御システムおよび車両ステアリングシステムが、相互に独立している従来の牽引力制御システムを有する車両に関連して、前記した問題の他の例が、例証して説明される。従来の牽引力制御システムは、車輪に対する駆動トルクの供給量が極端な車輪スリップの検出時には中断される、エンジン干渉を典型的に利用している。このアプローチは好結果であるが、エンジン干渉の間、車両の性能は、逆に作用してしまう。
【０００６】
従来のシステムと対照すると、車両制御システムは、車両ステアリングシステムが、牽引力制御に車両ステアリングシステムに供給されるステアリング入力を僅かに変更して車輪の再位置調整をして駆動トルクを減少することなく牽引力を増加させることができることを条件として、そのステアリング入力について直接モニタし、制御し、または影響を及ぼす。この観点から、牽引力制御システムは、車両制御システムのゆえに、牽引および駆動トルクの両者を最高化することができる。
【０００７】
他の欠点として、従来の車両制御システムは、しばしば、直接、車両のステアリングを制御するか、影響する能力がないために、低効率の方法で操作する。例えば、安定システムは、機械的な手順どおりに、車輪の独立した、かつ選択的なブレ−キングに応答して、車両の方向に影響を及ぼす。このアプローチは、効果的ではあるが、車両ステアリングシステムに供給されるステアリング入力を変更することによって車両のコースを変更するよりも効率が悪い。このアプローチはまた、車両ブレーキシステムの部品に対して磨耗を増加する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的のひとつは、その車両の性能と同様に、車両制御システムにデータを提供してその性能を改善する、車両ステアリングシステムと結合する車両制御システムを提供することである。
【０００９】
この発明の他の目的は、車両の進路についてのデータを分析して、その性能を改善する方法における車両制御システムの性能を適合させることができる車両制御システムを提供することである。
【００１０】
この発明の他の目的は、車輪の位置を変更して、車両制御システムおよび車両の性能を改善するためのステアリング角度の偏りを計算することができる車両制御システムを提供することにある。
【００１１】
この発明のさらに他の目的は、車両制御システムを用いる車両を制御するための方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ひとつの好ましい形態において、この発明は、協働して車両および車両制御システムの性能を改善するステアリング機構および車両制御システムを有する車両を提供する。この車両はまた、車両操作者から受けた手動のステアリング入力を表わすステアリング信号を生成することに適合した入力装置を有する。前記ステアリング機構は、ステアリング入力に応答して動くことができるステアリング入力および出力要素（input member，output member）を受けるための操作可能な入力要素を有する。この出力要素は、位置調整可能で、車両が走行する方向を制御する。前記車両制御システムは、車両の性能特性（performance characteristic）を制御するために操作可能であり、アンチロックブレーキシステム、牽引力制御システム、または安定性システムを有することができる。車両制御システムは、ステアリング信号を受け、それに対応してその操作を適合する。好ましくは、車両制御システムは、ステアリング機構に車輪を再位置調整させるために操作可能なステアリング角度の偏りを選択的に計算するための制御ユニットを有し、制御システムおよび車両の性能をさらに改善する。車両を制御する方法も提供する。
【００１３】
この発明の付加的な利点および特徴は、添付図面との関係によって、後続する記述および付随する請求項から明瞭になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面の図１および２に関して、この発明の教えに従って構成された車両が、引用符１０で全体的に表わされている。車両１０は、エンジンおよびトランスミッション組立１２、複数の車輪１４、ステアリング機構１６、ステアリングホイール１８、ステアリング入力装置２０、複数のブレーキカリパス（calipers）２２および車両制御システム２４を有する。エンジンおよびトランスミッション組立１２は、通常、車輪１４に対して回転出力を与えるために動作可能である。ステアリング機構１６は、車両シャーシに結合され、車輪１４を方向づけるために動作可能である。図示された特別な実施例において、ステアリング機構１６は、通常のラックとピニオン形式の、当業界において周知の形式のステアリング機構である。簡単にいえば、このステアリング機構１６は、ステアリング入力装置２０からステアリング入力を受けるための入力ピニオン３０、およびステアリング入力に対応して車輪１４の方向づけ（すなわち、車両１０が走行する方向）を制御するためのラック部材３２とを有する。しかしながら、当業者は、平行四辺形形式のステアリング機構のような他の形式のステアリング機構も使用することができ、さらにそれなりに、この発明の範囲は、ラックとピニオン形式のステアリング機構を有する車両に限定されないことが理解できる。
【００１５】
ステアリングホイール１８は、通常、車両操作者から手動のステアリング入力を受けるために動作可能である。ステアリング入力装置２０は、その手動のステアリング入力を受けて、ステアリング入力を生成するために動作可能である。ステアリング入力装置２０は、センサ４０、ステアリングコントローラ４２および出力機構４４を有する。センサ４０は、ステアリングホイール１８の回転位置を決定しそれに対応してステアリングホイール位置信号を生成するために動作可能である。ステアリングコントローラ４２は、ステアリングホイール位置信号を受け、ステアリング出力信号を生成する。図示された特別な実施例において、その出力機構４４は、入力ピニオン３０とともに回転するために結合される出力要素４８を有する回転アクチュエータである。このステアリング出力信号は、ステアリングコントローラ４２から出力機構４４に伝送され、入力ピニオン３０を回転して出力機構４４に、所定の方法で車輪１４の方向を変更させる。代わりに、ステアリングセンサ、すなわちセンサ４０は、ステアリングトルクに感応することができて、ステアリング出力信号は、ステアリングホイールの絶対位置に対抗するように加えられたトルクに関連する。
【００１６】
車両制御システム２４は、車両１０の性能特性を制御するために動作可能である。図示された特別の実施例において、車両制御システム２４は、減速のためスリップを制御するためのアンチロックブレーキシステム５０、加速および車両の偏揺れのために車両スリップを制御するための牽引力制御システム５４、アンダーステアおよびオーバーステアを減少するための安定システム５８、所定の方法で複数のセンサ信号をモニタし、アンチロックブレーキシステム５０、牽引力制御システム５４および安定システム５８を制御するよう適合される制御ユニット６２とを有する。これらのシステムにおける共通の特徴は、１つまたはそれ以上の車両ホイールにかかる制御されたレベルのブレーキトルクを生成するブレーキカリパス２２の制御された動作である。アンチロックブレーキシステム５０、牽引力制御システム５４および安定システム５８は、表１に示されるように、共通に譲渡された米国特許に相当に詳細に論じられている。その記述は、ここに全体的に明らかになるかのように引用によって取込まれている。
【００１７】
【表１】

【００１８】
制御ユニット６２は、電子的にステアリングコントローラ４２に結合され、手動のステアリング入力に関するステアリング入力装置２０からリアルタイムにデータを受け取り、それに対応して制御ユニット６２がその操作を適合することを可能にする。この制御ユニット６２は、好ましくはステアリング角度の偏り、すなわち手動のステアリング入力を修正して車両制御システム２４の性能を改善するためにステアリングコントローラ４２に伝送するトルク信号を発生する。この点に関して、制御ユニット６２は、ステアリング角度の偏りを利用して車両制御システム２４およびまたは車両１０の性能を改善するために、車両１０のステアリングにおけるより小さな変化を反映することができる。改善された性能は、車両１０の動作の、車両制御システム２４の直接モニタリングに由来するもので、車両１０がいかに運転されているか、および、従来の車両制御システムを装備した車両において可能であるよりも比較的に早い方法で車両操作者の意図した進路を決定できる。
【００１９】
この発明における車両制御システム２４の利点の一例は、カーブにおけるブレーキ時やレーン変更の間のように、旋回運転する間、アンチロックブレーキシステム５０の性能を適合するようにした、車両制御システム２４の能力に関係する。車両１０の運転中に、ステアリングコントローラ４２は、車両制御システム２４が、車輪の位置に加えて、車両１０の進路を認識することができるように、継続的に制御ユニット６２にステアリング角度に関するデータを提供する。したがって、制御ユニット６２は、望む方法で車両１０を旋回運転するのに必要である牽引力の量を考慮してアンチロックブレーキシステム５０を制御することができる。車両１０が実質的に直線に運転されている状態においては、アンチロックブレーキシステム５０は、車両１０の効果的停止距離を短くするように車輪スリップの比較的大きい量をもって制御される。それに代わって、比較的に大きい牽引力が車両１０をスリップから回避することを要求される旋回運転の場合には、アンチロックブレーキシステム５０は、車両操作者が、車両１０が安全な方法で停止されるように、旋回運転の間は、車両１０の制御を維持することを確実にするために、比較的に小さな車輪スリップをもって制御される。
【００２０】
この発明の車両制御システム２４における利点の他の例は、車両１０の旋回運転の間に車両１０が加速されているときに、牽引力制御システム５４の性能を適合させる、車両制御システム２４の能力に関係する。前記の一例のように、ステアリングコントローラ４２および制御ユニット６２は、ほとんど継続的に伝達して、牽引力制御システム５４は、車両１０の進路および車輪１４の位置を認識できる。加速によって過剰な車輪スリップが検知される旋回の状態においては、牽引力制御システム５４は、１つまたはそれ以上のブレーキカリパス２２を制御して、ブレーキ力を選択的に供給して車輪スリップを減少する。追加的に、あるいは択一的に、この制御ユニット６２は、また、車輪１４の位置を、牽引力を改善する位置に僅かに変化するために、ステアリング角度の偏りを計算することができる。
【００２１】
さらに、他の一連の例は、車両における一側（例えば、運転者側）の１対の車輪１４が、低牽引力面（すなわち、低摩擦係数（μ））上にあり、他方の対の車輪が高牽引力面（すなわち、高摩擦係数）上にある段違いの摩擦係数（split-mu）状態に関係する。これが遭遇する状態の一例は、氷が走行車線の一部分に形成されている舗装面である。この段違いの摩擦係数状態における比較的直線的な線に停止すると、車両１０は、車両を回転させる傾向を有する低摩擦係数側にスリップする傾向がある。ステアリングコントローラ４２および制御ユニット６２間の伝達は、この状態を検知して、反作用することができる。加えて、制御ユニット６２は、ステアリング角度の偏りを発生するように備えられているので、この制御ユニット６２は、車輪１４を再位置合せする調整を計算し、段違いの摩擦係数ブレーキングの間、回転する車両１０の傾向に対して反作用することができる。
【００２２】
段違いの摩擦係数状態における異なる量の牽引力が、車両１０に、その一側の牽引力を実質的に減少して車両１０の制御を困難にするような過度の偏揺れ（すなわち、車両１０の長手軸まわりの回転）をしばしば生じさせる。
【００２３】
そのような状態において生じる偏揺れに対して反作用するために、制御ユニット６２は、比較的に、より積極的な偏揺れ制御のアルゴリズムをもってプログラムされ、車両１０が高摩擦係数側に引かれるときに、ステアリング角度の偏りを与えて、車輪１４の位置を僅かに変更することができる。また、そのような偏りは、牽引力制御システム５４が作動しているときか、カーブ付近での段違いの摩擦係数状態におけるブレーキの間の、激しい加速の間、高摩擦係数側に対して引くような車両１０の傾向を補償することを具体化することもできる。
【００２４】
これまで、この発明の車両制御システム２４は、ステアリングコントローラ４２と伝達するための独立した制御ユニット６２を有するように述べられたが、当業者は、この発明がより広い範囲において、やや異なって構成できると評価できよう。例えば、ステアリングコントローラ４２および制御ユニット６２は、製造や組立のコストを減少することと同様に、単一のコントローラに結合して、この発明が車両に組み込まれる能力を改善することができる。したがって、この発明は、好ましい実施例に関して、明細書に記述され図面に示されているが、請求項に規定される発明の範囲から逸脱しない範囲でその部品を変えること、様々な変更がなされ、均等物が代用されることが、当業者によって理解されよう。加えて、多くの修正がされて、本質的な範囲を逸脱することなしに、この発明の教えに特別な状態や材料を適用することができる。したがって、この発明は、この発明を実行するために現在考慮されたベストモードとして図面に示され、明細書に記述された特定の実施例には限定されないが、この発明は、添付の請求項の記載の範囲内におけるあらゆる実施例を包含するものである。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、車両におけるステアリングおよびブレーキングの安定性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の車両制御システムを有する車両の概略図
【図２】 より詳細にステアリング機構および車両制御システムを示す第１図における車両の一部の拡大図
【符号の説明】
１０……車両
１２……エンジンおよびトランスミッション組立
１４……車輪
１６……ステアリング機構
１８……ステアリングホイール
２０……ステアリング入力装置
２２……ブレーキカリパス
２４……車両制御システム
３０……入力ピニオン
３２……ラック部材
４０……センサ
４２……ステアリングコントローラ
４４……出力機構
４８……出力要素
５０……アンチロックブレーキシステム
５２……牽引力制御システム
５８……安定システム
６２……制御ユニット

Claims (11)

1. 入力要素と出力要素とを有し、この入力要素は、ステアリング入力を受けるために作動し、前記出力要素は、このステアリング入力に応じて動き、位置調整可能であって、車両が走行する方向を制御するステアリング機構と、
   車両操作者から受けた手動のステアリング入力を表わすステアリング信号を生成するように適合される入力装置と、
   前記車両における１つまたはそれ以上の車輪に対するブレーキングトルクを供与して車両の性能特性を制御し、前記ステアリング信号を受けてそれに対応してその操作に適合させるための車両制御システムとを有してなり、前記車両制御システムは、アンチロックブレーキシステムを有し、前記ステアリング信号に基づいて最大許容車輪スリップを変更する車両。
2. 前記車両制御システムは、牽引力制御システムと安定システムとの少なくとも一方を有する請求項１記載の車両。
3. 前記車両制御システムは、前記ステアリング信号を変更することによって前記車両制御システムの性能を改善するステアリング角度の偏りを決定するために、さらに操作可能な請求項１記載の車両。
4. 前記ステアリング角度の偏りは、前記出力要素が再位置調整して車輪スリップを減少するために操作可能な請求項３記載の車両。
5. 前記車両が、手動のステアリング入力と一致する方向に走行していないときに、その車両が、その手動のステアリング入力と一致する方向に動くように、前記出力要素が再位置調整するために操作可能である請求項３記載の車両。
6. 前記ステアリング角度の偏りは、前記出力要素が、再位置調整されて車両の偏揺れに対して反作用することができる請求項３記載の車両。
7. 車両の性能特性を制御するための車両制御システムを備えること、
   車両操作者から受けた手動のステアリング入力を表わすステアリング信号を生成すること、
   １つまたはそれ以上の車輪に対するブレーキトルクを供与するとともに、前記ステアリング信号に基づいて最大許容車輪スリップを変更することによってステアリング信号に対応する車両制御システムの操作に適合させること、の各ステップを有してなり、
   そのステップは、前記車輪のスリップ特性が、少なくとも部分的に前記ステアリング信号に基づいて所定の最大車輪スリップを超過するか否かを決定すること、
   前記車輪スリップ特性が、所定の最大車輪スリップを超えないならば、その所定の最大車輪スリップを用いる前記車両アンチロックブレーキシステムを制御すること、
   それ以外の状態では、減少した車輪スリップを用いる前記車両アンチロックブレーキシステムを制御すること、
   を有する車両を制御する方法。
8. 入力要素と出力要素とを有し、この入力要素は、ステアリング入力を受けるために作動し、前記出力要素は、このステアリング入力に応じて動き、位置調整可能であって車両が走行する方向を制御するステアリング機構と、
   車両操作者から受けた手動のステアリング入力を表わすステアリング信号を生成するように適合される入力装置と、
   前記車両における１つまたはそれ以上の車輪に対するブレーキトルクを供与して車両の性能特性を制御し、前記ステアリング信号に基づいて最大許容車輪スリップを変更し、前記ステアリング信号を変更して車両制御システムの性能を改善するためのステアリング角度の偏りを決定する車両制御システムとを有してなり、前記車両制御システムは、アンチロックブレーキシステム、牽引力制御システムおよび安定システムとを有する一群のシステムからのシステムを有する車両。
9. 前記ステアリング角度の偏りは、前記ステアリング信号を変更することによって前記出力要素が再位置調整されて車輪スリップを減少することができるように動作可能である請求項８記載の車両。
10. 前記ステアリング角度の偏りは、前記車両が手動のステアリング入力と一致する方向に走行していないときに、その手動のステアリング入力と一致する方向に前記車両が動くように、前記出力要素が再位置調整されるように操作可能である請求項８記載の車両。
11. 前記ステアリング角度の偏りは、前記出力要素が再位置調整されて前記車両の偏揺れに対して反作用することができる請求項８記載の車両。

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