JP4193439B2 - 接地荷重推定装置及び車両挙動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両走行時における車輪の接地荷重を推定する接地荷重推定装置及び、それを利用した車両挙動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような技術としては、例えば特開平１０−１００７３６号公報や特開平１０-３１５９４５号公報に記載されているものが知られている。
これらの従来例のうち前者には、荷重センサを用いて接地荷重を検出し、その接地荷重に基づいて横転防止装置を作動させる技術が開示されている。
【０００３】
また後者には、加速度センサ等を用いて接地荷重を推定し、その設定荷重に基づいて制駆動力制御を行う技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術のうち前者のものにあっては、荷重センサを用いて接地荷重を検出するため、車両重量に耐えられる大型の荷重センサを車両に搭載しなければならなかった。
また、後者のものにあっては、加速度センサ等を用いて接地荷重を推定するため、大型の荷重センサを車両に搭載せずに済むものの、通常の走行状態における接地荷重の変動要因しか考慮しておらず、車両の限界挙動付近では接地荷重の推定精度が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は上記従来の技術の未解決の問題点に着目してなされたものであって、車両の限界挙動付近における接地荷重を精度よく推定できる接地荷重推定装置及び、それを利用した車両挙動制御装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明である接地荷重推定装置は、車両のロール慣性主軸の車両水平面に対する傾きにより、前記ロール慣性主軸上で且つ車両のヨー慣性主軸から車両前側および車両後側のそれぞれに当該ヨー慣性主軸に対する慣性半径だけ離れたところにある車両の等価慣性質量に対し、車両旋回時に車両鉛直軸回りに作用する遠心力によって車両ピッチング方向に発生する第１ピッチモーメント、およびヨー慣性モーメントからロール慣性モーメントを減じた値と車両のヨー角速度とロール角速度との積で表され、車両旋回時に車両ピッチング方向に発生する第２ピッチモーメントとの少なくともいずれかを算出し、その算出結果に基づいて、車輪の接地荷重を推定することを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の接地荷重推定装置において、前記第１ピッチモーメント及び前記第２ピッチモーメントの少なくとも一方と、車重と前後加速度と重心高との積から算出される第３ピッチモーメントとの合ピッチモーメントを算出すると共に、その合ピッチモーメントによる各車輪の接地荷重の変化量を前後輪のバネ定数に基づいて算出し、且つ、車重と横加速度と重心高との積からロールモーメントを算出すると共に、そのロールモーメントによる各車輪の接地荷重の変化量を前後輪のロール剛性配分に基づいて算出し、それらの算出結果を静止状態における輪荷重に加減して車輪の接地荷重を推定することを特徴とする。
【０００９】
またさらに、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の接地荷重推定装置において、積載物の荷重を検出する積載荷重検出手段を備え、当該積載荷重検出手段で検出した荷重に基づいて空車時の車両諸元を補正し、補正後の車両諸元を用いて前記ピッチモーメントとロールモーメントとを算出することを特徴とする。
一方、請求項４に係る発明である車両挙動制御装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された前左右輪の接地荷重のうち小さい方と後左右輪の接地荷重のうち小さい方とに応じて、前後輪の駆動力の配分を変更することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明である車両挙動制御装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された旋回内輪の接地荷重が前後輪ともに第１閾値以下であるときに、旋回外輪となる前後輪の少なくとも一方の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
さらに、請求項６に係る発明は、前記接地荷重推定装置で推定された旋回内輪の接地荷重の減少速度が前後輪ともに第２閾値以上であるときに、旋回外輪となる前後輪の少なくとも一方の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項７に係る発明である車両挙動制御装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された後輪の接地荷重が左右輪ともに第３閾値以下であるときに、旋回外輪となる前輪の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
さらに、請求項８に係る発明は、前記接地荷重推定装置で推定された後輪の接地荷重の減少速度が左右輪ともに第４閾値以上であるときに、旋回外輪となる前輪の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
したがって、請求項１又は請求項２に記載の発明である接地荷重推定装置にあっては、車両のロール慣性主軸の車両水平面に対する傾きにより車両旋回時に車両ピッチング方向に発生する第１ピッチモーメントや、ジャイロ効果により車両旋回時に車両ピッチング方向に発生する第２ピッチモーメントといった、車両の限界挙動付近における接地荷重の変動要因に基づいて当該接地荷重を推定するため、車両の限界挙動付近における車輪の接地荷重を精度よく推定できる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明である接地荷重推定装置にあっては、積載物の荷重に基づいて空車時の車両諸元を補正し、補正後の車両諸元を用いて前記ピッチモーメントとロールモーメントとを算出するため、車輪の接地荷重をより精度よく推定することができる。ここで車両諸元としては、例えば車重，重心高，重量配分，ヨー慣性モーメント，ロール慣性モーメント，慣性主軸の傾き等を挙げることができる。
【００１４】
一方、請求項４に記載の発明である車両挙動制御装置にあっては、請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された前左右輪の接地荷重のうち小さい方と後左右輪の接地荷重のうち小さい方とに応じて、前後輪の駆動力の配分を変更するため、例えば前左右輪の接地荷重のうち小さい方と後左右輪の接地荷重のうち小さい方との比に等しくなるように、前後輪の駆動力の配分を変更することができ、車輪のスリップ量の増加を抑制することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明である車両挙動制御装置にあっては、請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された旋回内輪の接地荷重が前後輪ともに第１閾値以下であるときに、旋回外輪となる前後輪の少なくとも一方の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うため、例えば旋回外輪の接地荷重が著しく小さくなってしまう可能性があるときに、旋回時におけるヨー角速度を抑制することができ、前記旋回内輪の接地荷重の減少を抑制できる。
【００１６】
さらに、請求項６に記載の発明である車両挙動制御装置にあっては、請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された旋回内輪の接地荷重の減少速度が前後輪ともに第２閾値以上であるときに、旋回外輪となる前後輪の少なくとも一方の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うため、例えば旋回外輪の接地荷重が著しく小さくなってしまう傾向にあるときに、旋回時におけるヨー角速度を抑制することができ、前記旋回内輪の接地荷重の減少を抑制できる。
【００１７】
またさらに、請求項７に記載の発明である車両挙動制御装置にあっては、請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された後輪の接地荷重が左右輪ともに第３閾値以下であるときに、旋回外輪となる前輪の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うため、例えば後輪の接地荷重が著しく小さくなってしまう可能性があるときに、旋回時におけるヨー角速度を抑制することができ、前記後輪の接地荷重の減少を抑制できる。
【００１８】
さらに、請求項８に記載の発明である車両挙動制御装置にあっては、請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された後輪の接地荷重の減少速度が左右輪ともに第４閾値以上であるときに、旋回外輪となる前輪の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うため、例えば後輪の接地荷重が著しく小さくなってしまう傾向にあるときに、旋回時におけるヨー角速度を抑制することができ、前記後輪の接地荷重の減少を抑制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す概略構成図であって、図中、１ＦＬ，１ＦＲは従動輪としての前輪、１ＲＬ，１ＲＲは駆動輪としての後輪であって、後輪１ＲＬ，１ＲＲは、エンジン２の駆動力が自動変速機３、プロペラシャフト４、ディフレンシャルギヤ５及び車軸６を介して伝達されて回転駆動される。
【００２０】
前輪１ＦＬ，１ＦＲ及び後輪１ＲＬ，１ＲＲには、夫々制動力を発生するディスクブレーキ７が設けられていると共に、これらディスクブレーキ７の制動油圧が制動制御装置８によって制御される。
ここで、制動制御装置８は、図示しないブレーキペダルの踏み込みに応じて制動油圧を発生すると共に、車両挙動制御用コントローラ１００から供給される制動圧指令値ＰBDの大きさに応じた制動油圧を発生してディスクブレーキ７に供給するように構成されている。
【００２１】
また、車両には、車幅方向の横加速度Ｇyを検出する横加速度センサ９と、車両前後方向の前後加速度Ｇxを検出する前後加速度センサ１０と、ヨー角速度ωzを検出するヨー角速度センサ１１と、ロール角速度ωxを検出するロール角速度センサ１２とが配設されている。
そして、図２に示すように、横加速度センサ９、前後加速度センサ１０、ヨー角速度センサ１１及びロール角速度センサ１２の各出力信号Ｇx，Ｇy，ωz，ωxが車両挙動制御用コントローラ１００に入力され、この車両挙動制御用コントローラ１００では、各出力信号Ｇy，Ｇx，ωz，ωyに基づいて接地荷重Ｗfo〜Ｗriを算出する接地荷重推定部１１０と、その接地荷重Ｗfo〜Ｗriに基づいて制動油圧指令値ＰBDを算出する制動力指令部１２０とからなる車両挙動制御処理が行われ、車両旋回時のロール動作によって、旋回内輪の接地荷重Ｗfi，Ｗriが小さくなっているときに、さらに当該接地荷重Ｗfi，Ｗriが減少して、当該接地荷重Ｗro，Ｗriが著しく小さくなってしまうことを抑制防止する。
【００２２】
本実施の形態における車両挙動制御処理は、イグニッションキーがＯＮ状態にされることによって実行される処理であって、具体的には、その処理の手順の概要を表すフローチャートである、図３に示すように、先ずそのステップＳ１では、横加速度センサ９、前後加速度センサ１０、ヨー角速度センサ１１及びロール角速度センサ１２から各種信号Ｇy，Ｇx，ωz，ωxを読み込んで、ステップＳ２に移行する。ここで、前後加速度Ｇxは、減速方向を正値とし加速方向を負値とする。
【００２３】
前記ステップＳ２では、前記ステップＳ１読み込んだ信号Ｇy，Ｇx，ωz，ωxに基づいて、車両のロールモーメントＭrとピッチモーメントＭpとを算出し、ステップＳ３に移行する。具体的には、ロールモーメントＭrは、前記ステップＳ１で読み込んだ横加速度Ｇyに基づき下記(１)式に従って算出される。
Ｍr＝ｍ・Ｇｙ(ｈ-ｈrc) ………(１)
但し、ｍは車重、ｈは重心高、ｈrcはロールセンタ高さ。
【００２４】
またピッチモーメントＭpは、前後加速度により発生する第３ピッチモーメントＭp3と、ジャイロ効果により車両旋回時に発生する第２ピッチモーメントＭp2と、慣性主軸の傾きにより車両旋回時に発生する第１ピッチモーメントＭp1とに基づき、下記(２)式に従って算出される。
Ｍp＝Ｍp1+Ｍp2+Ｍp3 ……(２)
ここで第３ピッチモーメントＭp3は、前記ステップＳ１で読み込んだ前後加速度Ｇxに基づき下記(３)式に従って算出される。
【００２５】
Ｍp3＝ｍ・Ｇx・ｈ ………(３)
また、ジャイロ効果により車両旋回時に発生する第２ピッチモーメントＭp2は、図４に示すように、車両旋回時に前沈みの方向に作用するモーメントであって、前記ステップＳ１で読み込んだヨー角速度ωzとロール角速度ωxとに基づき下記(４)式に従って算出される。
【００２６】
Ｍp2＝(Ｉz-Ｉx)ωz・ωx ………(４)
但し、Ｉxはロール慣性主軸回りの慣性モーメント、Ｉzはヨー慣性主軸回りの慣性モーメント。
また、ロール慣性主軸の傾きにより車両旋回時に発生する第１ピッチモーメントＭp1は、図５(ａ)(ｂ)に示すように、ヨー慣性主軸から慣性半径ｒ(＝(Ｉy/ｍ)^1/2)離れたところにある２個の等価慣性質量ｍeq(＝ｍ/２)に、車両旋回時に作用する遠心力によるモーメントであって、ロール慣性主軸の水平面に対する傾角θに基づき下記(５)式に従って算出される。
【００２７】
Ｍp1＝-２・ｍeq・ｒ・ωz²・ｒ・sinθ＝-Ｉy・ωz²・sinθ ……(５)
このロール慣性主軸の傾角θは、図５(ａ)に示すように、ロール慣性主軸が前下がりであるときに正値となり、図５(ｂ)に示すように、ロール慣性主軸の傾角θが前上がりであるときに負値となる。
【００２８】
Ｗfo＝ｍｇα/２+Ｍp/(２Ｌ)+Ｍr・Ｋf(Ｋf+Ｋr)/Ｔ
Ｗfi＝ｍｇα/２+Ｍp/(２Ｌ)-Ｍr・Ｋf(Ｋf+Ｋr)/Ｔ
Ｗro＝ｍｇ(1-α)/２-Ｍp/(２Ｌ)+Ｍr・Ｋf(Ｋf+Ｋr)/Ｔ
Ｗri＝ｍｇ(1-α)/２-Ｍp/(２Ｌ)-Ｍr・Ｋf(Ｋf+Ｋr)/Ｔ ………(６)
但し、Ｗfoは旋回外輪の前輪における接地荷重、Ｗfiは旋回内輪の前輪における接地荷重、Ｗroは旋回外輪の後輪における接地荷重、Ｗriは旋回内輪の後輪における接地荷重。また、αは前輪側重量配分、Ｌはホイルベース、Ｋfは前輪側ロール剛性、Ｋrは後輪側ロール剛性、Ｔはトレッド。
【００２９】
また、この演算処理が前回実行されたときに、旋回外輪の前輪側でバンプタッチが発生していた場合には、下記(７)式に従って各輪の接地荷重Ｗfo〜Ｗriを算出する。

但し、Ｗf0は前輪側でバンプタッチが発生する荷重、ｋfは前輪のバネ定数、ｋfbは前輪側のバンプラバ剛性。
【００３０】
また、この演算処理が前回実行されたときに、旋回外輪の後輪側でバンプタッチが発生していた場合には、下記(８)式に従って各輪の接地荷重Ｗfo〜Ｗriを算出する。

但し、Ｗr0は後輪側でバンプタッチが発生する荷重、ｋrは後輪のバネ定数、ｋrbは後輪側のバンプラバ剛性。
【００３１】
また、この演算処理が前回実行されたときに、旋回外輪で前後輪ともにバンプタッチが発生していた場合には、下記(９)式に従って各輪の接地荷重Ｗfo〜Ｗriを算出する。

このように、本実施形態にあっては、ロール慣性主軸の傾きにより車両旋回時に発生する第１ピッチモーメントＭp1や、ジャイロ効果により車両旋回時に発生する第２ピッチモーメントＭp2といった、車両の限界挙動付近における接地荷重Ｗfo〜Ｗriの変動要因に基づいて当該接地荷重Ｗfo〜Ｗriを推定するため、車両の限界挙動付近における各輪の接地荷重を精度よく推定できる。
【００３２】
前記ステップＳ４では、この演算処理が前回実行されたときから、バンプタッチの発生状況に変化がないか否かを判定する。具体的には、前記ステップＳ４で算出した前輪の接地荷重Ｗfo，Ｗfiと前輪側でバンプタッチが発生する荷重Ｗf0との大小関係が前回実行時から変化しておらず、且つ、後輪の接地荷重Ｗro，Ｗriと後輪側でバンプタッチが発生する荷重Ｗr0との大小関係が前回実行時から変化していないか否かを判定し、それらが変化していない場合には(Ｙｅｓ)ステップＳ６に移行し、そうでない場合には(Ｎｏ)ステップＳ５に移行する。
【００３３】
前記ステップＳ５では、前記ステップＳ３で算出した各輪の接地荷重Ｗfo〜Ｗriと、バンプタッチが発生する荷重Ｗf0，Ｗr0とに基づいて、ステップＳ３で用いる前記接地荷重Ｗfo〜Ｗroの算出方法を変更してから、前記ステップＳ３に移行する。
一方、前記ステップＳ６では、前記ステップＳ３で算出した各輪の接地荷重Ｗfo〜Ｗriと、当該接地荷重Ｗfo〜Ｗriから判断されるバンプタッチ状況とをメモリに格納し、ステップＳ７に移行する。
【００３４】
前記ステップＳ７では、前記ステップＳ６でメモリに格納した旋回内輪の接地荷重Ｗfi，Ｗriが前後輪ともに所定閾値以下であるか否かを判定し、所定閾値以下である場合には(Ｙｅｓ)ステップＳ８に移行し、そうでない場合には(Ｎｏ)ステップＳ１０に移行する。
前記ステップＳ８では、前記ステップＳ６でメモリに格納した旋回内輪の接地荷重Ｗfi，Ｗriに基づいて、当該接地荷重Ｗfi，Ｗriの減少速度が前後輪ともに所定閾値以上であるか否かを判定し、所定閾値以上である場合には(Ｙｅｓ)ステップＳ９に移行し、そうでない場合には(Ｎｏ)前記ステップＳ１０に移行する。
【００３５】
前記ステップＳ９では、車両旋回時におけるヨー角速度ωzを抑制して、旋回内輪の接地荷重Ｗfi，Ｗriが小さくなり過ぎないように、旋回外輪の前後輪に制動力を発生させる制動圧指令値ＰBDを制動制御装置８に出力し、前記ステップＳ１０に移行する。
前記ステップＳ１０では、例えはイグニッションキーがＯＦＦ状態にされたか否かを判定し、ＯＦＦ状態にされた場合には(Ｙｅｓ)この演算処理を終了し、そうでない場合には(Ｎｏ)前記ステップＳ１に移行する。
【００３６】
次に、本実施形態の動作を具体的状況に基づいて説明する。
まず車両旋回時に当該車両が限界挙動付近にあり、前述のロールモーメントＭrによって、旋回内輪の接地荷重Ｗfi，Ｗriが前後輪ともに所定閾値以下となっているときに、さらに当該接地荷重Ｗfi，Ｗriが所定閾値以上の速度で減少しているとする。すると、前記車両挙動制御用コントローラ１００の車両挙動制御処理で、ステップＳ１〜Ｓ６を経て、ステップＳ７及びＳ８の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ９で制動圧指令値ＰBDが制動制御装置８に出力される。
【００３７】
そして、制動圧指令値ＰBDが出力された制動制御装置８によって、ディスクブレーキ７の制動油圧が制御され、旋回外輪となる前後輪に制動力が発生し、ヨー角速度ωz及びロール角速度ωxが抑制され、旋回内輪における接地荷重Ｗfi，Ｗriの減少が抑制される。
次に、本発明の車両挙動制御装置の第２実施形態について説明する。この実施形態は、車両の旋回動作によって、後輪の接地荷重Ｗro，Ｗriが小さくなっているときに、さらに当該接地荷重Ｗro，Ｗriが減少して、当該接地荷重Ｗro，Ｗriが著しく小さくなってしまうことを抑制防止するものであり、前記第１実施形態の車両挙動制御用コントローラ１００で行われる演算処理が、前記第１実施形態の図３のものから、図６のものに変更されている。
【００３８】
この図６の演算処理は、前記第１実施形態の図３の演算処理と同等のステップを多く含んでおり、同等のステップには同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この図６の演算処理では、前記図３の演算処理のステップＳ１に代えてステップＳ１’が設けられており、またステップＳ１’とステップＳ２との間にはステップＳ１１が設けられており、さらにステップＳ７，Ｓ８、Ｓ９に代えてステップＳ７’，Ｓ８’、Ｓ９’が設けられている。
【００３９】
このうち、まずステップＳ１’では、図７に示すように、横加速度センサ９、前後加速度センサ１０、ヨー角速度センサ１１から各種信号Ｇy，Ｇx，ωzを読み込んで、ステップＳ１１に移行する。
前記ステップＳ１１では、前記ステップＳ１’で読み込んだ横加速度Ｇyに基づき、下記(１０)式に従ってロール角速度ωxを算出する。
【００４０】
ωx＝ｓ/((Ｉx+ｍ(ｈ-ｈrc)²)ｓ²+Ｃｓ+Ｋ) ………(１０)
但し、Ｋ＝Ｋf+Ｋrはロール剛性，Ｃはロール減衰，ｓはラプラス演算子。
一方、ステップＳ７’では、前記ステップＳ６でメモリに格納した後輪の接地荷重Ｗro，Ｗriが所定閾値以下であるか否かを判定し、所定閾値以下である場合には(Ｙｅｓ)ステップＳ８’に移行し、そうでない場合には(Ｎｏ)ステップＳ１０に移行する。
【００４１】
前記ステップＳ８’では、前記ステップＳ６でメモリに格納した後輪の接地荷重Ｗro，Ｗriに基づいて、当該接地荷重Ｗro，Ｗriの減少速度が所定閾値以上であるか否かを判定し、所定閾値以上である場合には(Ｙｅｓ)ステップＳ９に移行し、そうでない場合には(Ｎｏ)ステップＳ１０に移行する。
前記ステップＳ９’では、旋回時におけるヨー角速度ωzを抑制して、後輪の接地荷重Ｗro，Ｗriが小さくなり過ぎないように、旋回外輪となる前後輪に制動力を発生させる制動圧指令値ＰBDを制動制御装置８に出力し、前記ステップＳ１０に移行する。
【００４２】
次に、本実施形態の動作を具体的状況に基づいて説明する。
まず車両旋回時に当該車両が限界挙動付近にあり、前述の第１ピッチモーメントＭp1や第２ピッチモーメントＭp2によって、後輪の接地荷重Ｗro，Ｗriが左右輪ともに所定閾値以下となっているときに、さらに当該接地荷重Ｗro，Ｗriが所定閾値以上の速度で減少しているとする。すると、前記車両挙動制御用コントローラ１００の車両挙動制御処理で、ステップＳ１’〜Ｓ６を経て、ステップＳ７’及びＳ８’の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ９’で制動圧指令値ＰBDが制動制御装置８に出力される。
【００４３】
そして、制動圧指令値ＰBDが出力された制動制御装置８によって、ディスクブレーキ７の制動油圧が制御され、旋回外輪となる前後輪に制動力が発生し、ヨー角速度ωz及びロール角速度ωxが抑制され、後輪における接地荷重Ｗro，Ｗriの減少が抑制される。
次に、本発明の車両挙動制御装置の第３実施形態について説明する。この実施形態は、前左右輪の接地荷重Ｗfo，Ｗfiのうち小さい方と、後左右輪の接地荷重Ｗro，Ｗriのうち小さい方とに応じて、４ＷＤ車の駆動力配分比を変更して車輪スリップを抑制するものであり、前記第１実施形態の車両挙動制御装置の概略構成が、前記第１実施形態の図１のものから、図８のものに変更されている。
【００４４】
この図８の車両挙動制御装置は、前記第１実施形態の図１の構成と同等の要素を多く含んでおり、同等の要素には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この図８の構成では、１３はエンジン２の出力を制御するエンジン出力制御装置、１４は後輪１ＲＲ、１ＲＬへの駆動力伝達の断続及び当該駆動力配分比を変更する多板クラッチ(トランスファ)、２２は車両挙動制御用コントローラ１００からの指令値ＣLに基づいて前記多板クラッチ１４を制御する４ＷＤアクチュエータ、１６Ｒ、１６Ｌは後左右輪のサスペンションのストローク値ＳR、ＳLを検出する後輪ストロークセンサを表す。
【００４５】
エンジン出力制御装置１３は、車両挙動制御用コントローラ１００からの指令値θに応じたエンジントルクをエンジン２に出力させ、当該エンジントルクがトランスミッション・ディフレンシャルギヤ１７を通じて前左右輪１ＦＲ、１ＦＬに伝達される。また、多板クラッチ１４の作動状態に応じて、上記エンジントルクは、出力軸１８、多板クラッチ１４、プロペラシャフト１９、ディフレンシャルギヤ２０及び車軸２１を介して後左右輪２ＲＲ、２ＲＬに伝達可能となっている。
【００４６】
多板クラッチ１４は、４ＷＤアクチュエータ１５からのクラッチ締結トルク指令値に応じて、上記エンジントルクが前輪側と後輪側とに所定の駆動力配分比で分配されるように、当該指令値に応じた締結トルクで出力軸１８とプロペラシャフト１９とを連結する。
また、この実施形態では前記第１実施形態の車両挙動制御用コントローラ１００で行われる演算処理が、前記第１実施形態の図３のものから、図９のものに変更されている。この図９の演算処理は、前記第１実施形態の図３の演算処理と同等のステップを多く含んでおり、同等のステップには同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
この図９の演算処理では、前記図３の演算処理のステップＳ１に代えてステップＳ１”が設けられており、またステップＳ１”とステップＳ２との間にはステップＳ１２，Ｓ１３が設けられており、さらにステップＳ７〜Ｓ９に代えてステップＳ１４，Ｓ１５が設けられている。
このうち、まずステップＳ１”では、図１０に示すように、横加速度センサ９、前後加速度センサ１０、ヨー角速度センサ１１、ロール角速度センサ１２、右後輪ストロークセンサ１６Ｒ及び左後輪ストロークセンサ１６Ｌから各種信号Ｇy，Ｇx，ωz，ωx，ＳR，ＳLを読み込んで、ステップＳ１２に移行する。
【００４８】
前記ステップＳ１２では、前記ステップＳ１”で読み込んだストローク値ＳL，ＳRに基づいて車両の積載物の荷重を算出し、ステップＳ１３に移行する。具体的には、まずストローク値ＳL、ＳRをローパスフィルタに入力して、当該ストローク値ＳL、ＳRから路面外乱の影響を排除する。次に、前記ローパスフィルタの出力値から空車状態におけるストローク値ＳL、ＳRをそれぞれ減じると共にバネ定数を乗じ、さらにそれらを足し合わせて積載物の荷重を算出する。ここでローパスフィルタのカットオフ周波数としては、バネ上共振周波数(一般的には、１Ｈｚ付近)以下に設定することが望ましい。
【００４９】
前記ステップＳ１３では、図１１に示すように、前記ステップＳ１２で荷重の算出がされた積載物を後輪直上の荷台高さにある質点とみなして、空車時における車重ｍ，重心高ｈ，重量配分α，ヨー慣性モーメントＩz，ロール慣性モーメントＩx，慣性主軸の傾角θ等の車両諸元を前記質点分だけ補正し、ステップＳ２に移行する。
【００５０】
このように、本実施形態では、積載物の荷重に基づいて空車時の車両諸元を補正するため、積載物の加重を考慮した補正後の車両諸元でピッチモーメントＭpとロールモーメントＭrとが算出され、車輪の接地荷重Ｗfo〜Ｗriがより精度よく推定される。
一方、前記ステップＳ１４では、前後輪の理想駆動力配分比Ｆ：Ｂを算出し、ステップＳ１５に移行する。具体的には、前左右輪の接地荷重Ｗfo，Ｗfiのうち小さい方と、後左右輪の接地荷重Ｗro，Ｗriのうち小さい方との比を下記(１１)式に従って算出し、前記理想駆動力配分比Ｆ：Ｂとする。
【００５１】
Ｆ：Ｒ＝Ｍin(Ｗfo，Ｗfi)：Ｍin(Ｗro，Ｗri) ………(１１)
前記ステップＳ１５では、前記ステップＳ１４で算出した理想駆動力配分比Ｆ：Ｂに基づいて実際の駆動力配分比を算出すると共に、その算出結果に基づく指令値ＣLを４ＷＤアクチュエータ１５に出力すると共に、指令値θをエンジン出力制御装置１３に出力して、前記ステップＳ１０に移行する。具体的には、前記ステップＳ１４で算出した理想駆動力配分比Ｆ：ＲがＦ＞Ｒとなるか否かを判定し、Ｆ＞Ｒとなる場合には(Ｙｅｓ)実際の駆動力配分を前記理想駆動力配分Ｆ：Ｒと等しくする指令値ＣL及び指令値θを出力し、そうでない場合には(Ｎｏ)実際の駆動力配分を５０：５０とする指令値ＣL及び指令値θを出力する。
【００５２】
次に、本実施形態の動作を具体的状況に基づいて説明する。
まず車両旋回時に当該車両が限界挙動付近にあり、第２ピッチモーメントＭp2によって、旋回内輪の接地荷重Ｗfi，Ｗriが小さくなっているときに、さらに第１ピッチモーメントＭp1が発生し、後輪の接地荷重Ｗro，Ｗriが小さくなりつつあるとする。すると、前記車両挙動制御用コントローラ１００の車両挙動制御処理で、ステップＳ１”〜Ｓ６を経て、ステップＳ１４では、旋回内輪となる前輪の接地荷重Ｗfiと、旋回内輪となる後輪の接地荷重Ｗriとの比が前記理想駆動配分比Ｆ：Ｂとされ、ステップＳ１５で指令値ＣLが４ＷＤアクチュエータ１５に出力される。
【００５３】
そして、指令値ＣLが入力された４ＷＤアクチュエータ１５によって、多板クラッチ１４のクラッチ締結トルク指令値が制御され、接地荷重が小さい車輪の駆動力配分が小さくされて、車輪スリップが抑制される。
なお、上記実施の形態は本発明の接地荷重推定装置及び車両挙動制御装置の一例を示したものであり、装置の構成等を限定するものではない。
【００５４】
例えば、上記実施形態の第１実施形態及び第２実施形態においては、旋回外輪の前後輪両方に制動力を発生させる例を示したが、制動力を前後輪両方に発生させるものに限定するものではなく、旋回外輪となる前後輪の少なくとも一方に制動力を発生させることができればよい。
また、旋回外輪となる前後輪に制動力を発生させて、ヨー角速度ωzやロール角速度ωxを抑制する例を示したが、制動力に限定されるものではなく、例えば旋回外輪の駆動力を低減することによってヨー角速度ωz等を抑制するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両挙動制御装置の第１実施形態の構成を示す概略構成図である。
【図２】図１の車両挙動制御用コントローラの構成を示す構成図である。
【図３】図１の車両挙動制御用コントローラ内で実行される演算処理を示すフローチャートである。
【図４】ジャイロ効果により車両旋回時に発生するピッチモーメントを説明するための説明図である。
【図５】ロール慣性主軸の傾きにより車両旋回時に発生するピッチモーメントを説明するための説明図である。
【図６】図１の車両挙動制御用コントローラ内で実行される第２実施形態の演算処理を示すフローチャートである。
【図７】図１の車両挙動制御用コントローラの第２実施形態の構成を示す構成図である。
【図８】本発明の車両挙動制御装置の第３実施形態の構成を示す概略構成図である。
【図９】図８の車両挙動制御用コントローラ内で実行される演算処理を示すフローチャートである。
【図１０】図８の車両挙動制御用コントローラの構成を示す構成図である。
【図１１】車両諸元を補正するための計算方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ＦＬ〜１ＲＲは車輪
２はエンジン
３は自動変速機
４，１９はプロペラシャフト
５，２０はディフレンシャルギヤ
６，２１は車軸
７はディスクブレーキ
８は制動制御装置
９は横加速度センサ
１０は前後加速度センサ
１１はヨー角速度センサ
１２はロール角速度センサ
１３はエンジン出力制御装置
１４は多板クラッチ
１５は４ＷＤアクチュエータ
１６Ｒ，１６Ｌはストロークセンサ
１７はトランスミッション・ディフレンシャルギヤ
１８は出力軸
１００は車両挙動制御用コントローラ

Claims (8)

1. 車両のロール慣性主軸の車両水平面に対する傾きにより、前記ロール慣性主軸上で且つ車両のヨー慣性主軸から車両前側および車両後側のそれぞれに当該ヨー慣性主軸に対する慣性半径だけ離れたところにある車両の等価慣性質量に対し、車両旋回時に車両鉛直軸回りに作用する遠心力によって車両ピッチング方向に発生する第１ピッチモーメント、およびヨー慣性モーメントからロール慣性モーメントを減じた値と車両のヨー角速度とロール角速度との積で表され、車両旋回時に車両ピッチング方向に発生する第２ピッチモーメントとの少なくともいずれかを算出し、その算出結果に基づいて、車輪の接地荷重を推定することを特徴とする接地荷重推定装置。
2. 前記第１ピッチモーメント及び前記第２ピッチモーメントの少なくとも一方と、車重と前後加速度と重心高との積から算出される第３ピッチモーメントとの合ピッチモーメントを算出すると共に、その合ピッチモーメントによる各車輪の接地荷重の変化量を前後輪のバネ定数に基づいて算出し、且つ、車重と横加速度と重心高との積からロールモーメントを算出すると共に、そのロールモーメントによる各車輪の接地荷重の変化量を前後輪のロール剛性配分に基づいて算出し、それらの算出結果を静止状態における輪荷重に加減して車輪の接地荷重を推定することを特徴とする請求項１に記載の接地荷重推定装置。
3. 積載物の荷重を検出する積載荷重検出手段を備え、当該積載荷重検出手段で検出した荷重に基づいて空車時の車両諸元を補正し、補正後の車両諸元を用いて前記ピッチモーメントとロールモーメントとを算出することを特徴とする請求項２に記載の接地荷重推定装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された前左右輪の接地荷重のうち小さい方と後左右輪の接地荷重のうち小さい方とに応じて、前後輪の駆動力の配分を変更することを特徴とする車両挙動制御装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された旋回内輪の接地荷重が前後輪ともに第１閾値以下であるときに、旋回外輪となる前後輪の少なくとも一方の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うことを特徴とする車両挙動制御装置。
6. 前記接地荷重推定装置で推定された旋回内輪の接地荷重の減少速度が前後輪ともに第２閾値以上であるときに、旋回外輪となる前後輪の少なくとも一方の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の車両挙動制御装置。
7. 請求項１から３のいずれか１項に記載の接地荷重推定装置で推定された後輪の接地荷重が左右輪ともに第３閾値以下であるときに、旋回外輪となる前輪の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うことを特徴とする車両挙動制御装置。
8. 前記接地荷重推定装置で推定された後輪の接地荷重の減少速度が左右輪ともに第４閾値以上であるときに、旋回外輪となる前輪の制動力増加及び駆動力低減の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の車両挙動制御装置。

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