JP5809474B2 - 車体姿勢制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば４輪自動車等の車両に好適に用いられる車体姿勢制御装置に関する。

一般に、車両の操舵角と車速から横加速度を算出し、この横加速度を微分して横加加速度を求め、この横加加速度に応じて前，後、左，右の車輪側で各サスペンションの減衰力を切替えることによりロールレイトの低減を図る構成とした車体姿勢制御装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、車両走行時の横加速度から目標ロール角を求め、その目標ロール角に応じて目標ピッチ角を算出した上で、実ロール角と実ピッチ角との差を求めてフィードバック制御（ＦＢ制御）を行うことにより、車体姿勢の安定化を図るように車体側の目標挙動を実現する構成としたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

一方、車両のステアリング操作（操舵）時のフィーリングについては、これまでに様々な研究がなされている（例えば、非特許文献１，２，３参照）。非特許文献１には、車両走行時のロール角とピッチ角との関係に着目し、ロール角とピッチ角の位相差が小さい場合に、車両の乗り心地、操縦安定性等のフィーリングがよいことが記載されている。非特許文献２には、操舵時には頭下がりのピッチングを伴いながらのロール挙動の場合にフィーリングがよいと記載されている。さらに、非特許文献３には、車体のロールとピッチ挙動を合わせた場合の回転軸のブレが小さい場合にフィーリングがよいと記載されている。

これらの非特許文献１〜３に記載の内容は、下記の（１），（２）のように大きく２つに分類することができる。
（１）．ロール角とピッチ角の位相差が小さい
→ロールレイトとピッチレイトの位相差小さい
→ロールレイトとピッチレイトが比例関係
→ロールとピッチの運動の回転軸が安定
と考えることができ、非特許文献１，３では、ロール・ピッチの回転軸のブレが小さいことを示している。
（２）．非特許文献２では、頭下がりピッチを伴うロール挙動を示している。

特開２００７−２９０６５０号公報 特開２００７−１７０５９０号公報

酒井英樹、他５名、「視覚感受性に基づくロール感の向上」、トヨタテクニカルレビューＶｏｌ．５５ Ｎｏ.１（Ｎｏｖ ２００６年），第２０頁〜第２４頁 川越健次、「ロール感向上のためのサスペンション技術」、自動車技術 Ｖｏｌ．５１ Ｎｏ.１１（１９９７年），第２０頁〜第２４頁 福庭一志、他２名、「ＧＰＳによる車体姿勢計測技術」、マツダ技報 Ｎｏ.２０（２００２年），第１３０頁〜第１３８頁

ところで、上述した特許文献１による従来技術では、ロールレイトの低減のみに着目したロジックであったため、ロールレイトとピッチレイトに関連性が低い場合や意図しないピッチレイトが発生した場合に、過渡旋回時のフィーリングが悪いことがあった。

また、他の従来技術にあっては、車両走行時のロール角に応じてピッチ角を発生させるため、定常円旋回中でも制御を行う必要がある。このため、減衰力可変式ダンパの制御では乗り心地の悪化を招くことがあり、ブレーキによる制御では減速していくという問題があった。

本発明の目的は、車両走行時の旋回操作性、操縦安定性、乗り心地を向上することができるようにした車体姿勢制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、車両の車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置であって、前記車体のロールレイトの大きさに応じて増大するように前記車体のピッチレイトの目標値である目標ピッチレイトを算出する目標ピッチレイト算出手段と、前記車体のピッチレイトが前記目標ピッチレイトに近づくように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段とを備える構成を採用している。

上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、ピッチとロールの挙動に理想的な連成を持たせることができるようになるため、走行中のドライバフィーリングを向上することができる。

本発明の第１、２の実施の形態による車体姿勢制御装置が適用された４輪自動車を示す斜視図である。 第１の実施の形態による車体姿勢制御装置を示す制御ブロック図である。 本発明を適用した場合のロール角とピッチ角との関係を示す特性線図である。 本発明を適用した場合のロールレイトとピッチレイトとの関係を示す特性線図である。 目標ピッチレイトからピッチモーメントを算出する伝達関数の周波数とゲインの関係を示す特性線図である。 目標ピッチレイトからピッチモーメントを算出する伝達関数の周波数と位相の関係を示す特性線図である。 図２中の目標減衰力算出部においてピッチモーメントから各車輪側の目標減衰力を算出する処理を示す制御ブロック図である。 車両の旋回走行状態を模式的に示す平面図である。 旋回走行時の操舵角、横加速度、ロール角、ピッチ角、ロールレイトおよびピッチレイトの関係を示す特性線図である。 図９中のロール角とピッチ角との関係を示す特性線図である。 比較例におけるロール角とピッチ角との関係を示す特性線図である。 第２実施の形態による車体姿勢制御装置を示す制御ブロック図である。 第３の実施の形態による車体姿勢制御装置を示す制御ブロック図である。 第４の実施の形態による車体姿勢制御装置を示す制御ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態による車体姿勢制御装置を、例えば４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図１０は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は車両のボディを構成する車体で、該車体１の下側には、例えば左，右の前輪２(一方のみ図示）と左，右の後輪３(一方のみ図示）とが設けられている。

４，４は左，右の前輪２側と車体１との間に介装して設けられた前輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置４は、左，右の懸架ばね５（以下、ばね５という）と、該各ばね５と並列になって左，右の前輪２側と車体１との間に設けられた左，右の減衰力調整式ショックアブソーバ６（以下、減衰力可変ダンパ６という）とにより構成されている。減衰力可変ダンパ６は、本発明の構成要件であるピッチモーメント発生手段の一部を構成するものである。

７，７は左，右の後輪３側と車体１との間に介装して設けられた後輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置７は、左，右の懸架ばね８（以下、ばね８という）と、該各ばね８と並列になって左，右の後輪３側と車体１との間に設けられた左，右の減衰力調整式ショックアブソーバ９（以下、減衰力可変ダンパ９という）とにより構成されている。減衰力可変ダンパ９は、ピッチモーメント発生手段の一部を構成するものである。

ここで、各サスペンション装置４，７の減衰力可変ダンパ６，９は、減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成される。そして、この減衰力可変ダンパ６，９には、その減衰力特性をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に連続的に調整するため、減衰力調整バルブ、ソレノイド等からなるアクチュエータ（図示せず）が付設されている。なお、減衰力調整用のアクチュエータは、減衰力特性を必ずしも連続的に変化させる構成である必要はなく、２段階または３段階以上で断続的に調整する構成であってもよい。また、減衰力可変ダンパ６，９は、減衰力を切換えられればよく、空圧ダンパや電磁ダンパであってもよい。

１０は車体１に設けられたロールレイト検出手段（ロール状態検出手段）としてのジャイロ等からなるロールレイトセンサで、該ロールレイトセンサ１０は、例えば車両のステアリング操作に伴って旋回走行時等に発生する左，右方向の横揺れ振動を検出し、その検出信号を後述のコントローラ１３に出力するものである。なお、ロールレイト検出手段は、ロールレイトを検出できればよく、左，右方向に離間して設けられて２つの上下加速度センサの差分を積分する等の構成であってもよい。

１１は車体１に設けられたピッチレイト検出手段（ピッチ状態検出手段）としてのジャイロ等からなるピッチレイトセンサで、該ピッチレイトセンサ１１は、例えば車両の加，減速時等に発生する前，後方向の揺れ振動を検出し、その検出信号を後述のコントローラ１３に出力する。なお、１つの３次元ジャイロで前述のロールレイトセンサ１０とピッチレイトセンサ１１を兼ねても良い。また、ピッチレイト検出手段は、ピッチレイトを検出できればよく、前，後方向に離間して設けられて２つの上下加速度センサの差分を積分する等の構成であってもよい。さらには、運転者の操作や自動ブレーキによるブレーキ力やアクセル操作による加速度を推定し、ピッチレイト（推定値）を求めても良い。

１２は車体１に設けられた横加速度センサで、該横加速度センサ１２は、例えば旋回走行時等に車両の左，右方向に発生する横加速度を検出し、その検出信号を後述のコントローラ１３に出力する。

１３はマイクロコンピュータ等によって構成される制御手段としてのコントローラで、該コントローラ１３は、図２に示すように入力側がロールレイトセンサ１０、ピッチレイトセンサ１１および横加速度センサ１２等に接続され、出力側が減衰力可変ダンパ６，９のアクチュエータ（図示せず）等に接続されている。図２中に示すロール角の信号１４は、横加速度センサ１２で検出した横加速度の信号により求められる。また、相対速度の信号１５は、車体１の高さを検出する車高センサ（図示せず）からの信号を用いて検出したり、ばね上，ばね下の加速度センサ（図示せず）からの信号によって求めたりすることができる。

コントローラ１３は、図２に示すように、ゲイン１６、判別部１７、乗算部１８、ＦＦ制御部１９、差演算部２０、ＦＢ制御部２１、平均値演算部２２、目標減衰力算出部２３およびダンパ指令値算出部２４を含んで構成されている。

図３に示す特性線２５は、ロール角とピッチ角との理想的な関係（特性）を比例特性として表したもので、ロール角が正の値の場合は特性線部２５Ａとなり、負の値の場合は特性線部２５Ｂとなる。図４に示す特性線２６は、ロールレイトとピッチレイトとのレーンチェンジ時の理想的な関係（特性）を比例特性として表したもので、０点位置で互いに交差する特性線部２６Ａ，２６Ｂと、両者の端部間を結ぶように縦軸と平行に延びた特性線部２６Ｃとを有している。

図３に示す特性線２５と図４に示す特性線２６との関係は、符号（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）として相互に関連した特性で表される。例えば、車両の直進中の状況の符号（ａ）の位置を起点とすると、運転者がハンドルを切ってレーンチェンジを開始すると、図３中の符号（ｂ）に沿った矢印ではロール角が増加する。その際、ピッチ角も共に増加しているため、図４に示すロールレイト、ピッチレイトは共に正（プラス）となって、ロール角の増加スピードがピークに達すると、図４中の符号（ｂ）の位置でロールレイト、ピッチレイトが最大となる。

その後、図３中の符号（ｃ）の位置でロール角、ピッチ角が最大になるときには、図４中に符号（ｃ）で示すようにロールレイト、ピッチレイトが共に零に近づき、その後、ハンドルを戻し始め、略ロール角が０となる符号（ｄ）の位置ではロールレイトが負（マイナス）方向で最大となり、逆方向のロールとなるとピッチレイトは図４中の特性線部２６Ｃに沿って変化する。また、ロール角とピッチ角の関係が図３中の符号（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）のように変わるときには、ロールレイトとピッチレイトとの関係は図４中の符号（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）のように変えられるものである。なお、上記のように完全に比例させなくても、図３、４のようなロール角とピッチ角、ロールレイトとピッチレイトの増加、減少の関係にあれば非線形の関係となってもよい。

ここで、コントローラ１３のゲイン１６は、ロールレイトセンサ１０で検出したロールレイトの信号に車両毎に予め決められたゲイン、即ち図４中の特性線２６によるゲインを掛け、このときのロールレイトに対応した特性線２６によるピッチレイトを目標ピッチレイトとして算出する。

判別部１７は、横加速度センサ１２で検出した横加速度の信号に基づいてロール角の信号１４が正の値か負の値かの符号判別を行う。乗算部１８は、その符号をゲイン１６からの信号（目標ピッチレイト）に掛け算することにより、車両がダイブ状態（頭下がりのピッチ）となるように目標ピッチレイトを補正値として求める。ゲイン１６、判別部１７および乗算部１８は、本発明の構成要件である目標ピッチレイト算出手段を構成している。

ＦＦ制御部１９は、目標ピッチレイトの補正値が入力されると、下記の数１〜数３式による演算を行い、フィードフォワード制御による目標ピッチモーメントを算出する。差演算部２０は、ピッチレイトセンサ１１で検出した実ピッチレイトの信号と前記目標ピッチレイトの補正値との差を、目標値に対する誤差として演算し、ＦＢ制御部２１は、差演算部２０からの信号（目標値に対する誤差）に従ってフィードバック制御による目標ピッチモーメントを算出する。ＦＢ制御部２１はＰＩＤ制御器として、前記の誤差に応じて目標ピッチモーメントを出力するように構成されている。

ここで、ＦＦ制御部１９は、ピッチモーメントからピッチレイトまでの特性を２次の振動モデルとしてモデル化し、伝達関数を算出して、その逆特性を利用した制御器である。そして、ピッチ運動の運動方程式は下記の数１式より求められる。但し、Ｑ：ピッチ角 Ｉx：ピッチ慣性 Ｋx：ピッチ剛性 Ｃx：ピッチ減衰係数 Ｍx：ピッチモーメントである。

この数１式によりピッチモーメントからピッチレイトまでの伝達関数は、下記の数２式となり、これによって、ピッチモーメントからピッチレイトまでの伝達関数は、下記の数３式により求められる。

図５、図６は、この伝達関数のボード線図であり、図５中の特性線２７はゲイン特性曲線を示し、特性線２８は積分特性を示している。図６中の特性線２９は伝達関数の位相特性曲線を示し、特性線３０は積分特性を示している。

コントローラ１３内に形成した平均値演算部２２は、ＦＦ制御部１９で算出した目標ピッチモーメントとＦＢ制御部２１で算出した目標ピッチモーメントとを加算して、その値を目標ピッチモーメントＭa として後段の目標減衰力算出部２３に出力する。

目標減衰力算出部２３は、図７に示すように目標ピッチモーメントＭa が入力されると、これに従って各車輪（即ち、左，右の前輪２、後輪３）の目標減衰力を振り分けるように演算する。即ち、目標減衰力算出部２３のブロック２３Ａでは、目標ピッチモーメントＭa を４分割して各輪に等配分する。次のブロック２３Ｂでは、等配分されたモーメント（Ｍa ／４）を前輪２側の重心点までの距離ｌｆで割り算することにより右側前輪２の目標減衰力Ｆ_ＦＲを算出する。ブロック２３Ｃでは、等配分されたモーメント（Ｍa ／４）を前輪２側の重心点までの距離ｌｆで割り算することにより左側前輪２の目標減衰力Ｆ_ＦＬを算出する。

一方、目標減衰力算出部２３のブロック２３Ｄでは、前輪２側と後輪３側とで目標減衰力を逆向きに設定するため「−１」を掛算し、次のブロック２３Ｅでは、等配分されたモーメント（Ｍa ／４）に「−１」を掛算したモーメント（−Ｍa ／４）を後輪３側の重心点までの距離ｌｒで割り算することにより右側後輪３の目標減衰力Ｆ_ＲＲを算出する。ブロック２３Ｆでは、等配分されたモーメント（Ｍa ／４）に「−１」を掛算したモーメント（−Ｍa ／４）を後輪３側の重心点までの距離ｌｒで割り算することにより左側後輪３の目標減衰力Ｆ_ＲＬを算出する。

ダンパ指令値算出部２４は、目標減衰力算出部２３から出力される各輪の目標減衰力Ｆ_ＦＲ，Ｆ_ＦＬ，Ｆ_ＲＲ，Ｆ_ＲＬを、相対速度の信号１５で割り算するように演算処理（具体的には予め設定された特性マップによって演算）し、各減衰力可変ダンパ６，９のアクチュエータ（図示せず）に出力すべきダンパ指令値を電流値として算出する。そして、各車輪（左，右の前輪２、後輪３）側の減衰力可変ダンパ６，９は、前記アクチュエータに供給された電流値（ダンパ指令値）に従って減衰力特性がハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御される。

各車輪（左，右の前輪２、後輪３）側の減衰力可変ダンパ６，９は、例えば図２に示すＦＦ制御部１９、ＦＢ制御部２１、平均値演算部２２、目標減衰力算出部２３およびダンパ指令値算出部２４と共に、本発明の構成要件であるピッチモーメント発生手段を構成するものである。

本実施の形態による車体姿勢制御装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、コントローラ１３による車体１の姿勢制御処理について説明する。

車両が道路３１のコーナ部に差し掛かって旋回走行を行うときには、例えば図８に示すように直進→過渡旋回→定常旋回→過渡旋回→直進の順序でステアリング操作が行われる。このとき、車両の運転者は、図９中の特性線３２に沿って操舵角を切換えるようにハンドルを操作する。

車両の直進時には、操舵角がほぼ零となって中立に保たれ、過渡旋回に達すると、操舵角が必要な角度分だけ増大される。定常旋回になると、操舵角は必要角度を保つようにほぼ一定の角度に保持され、その後の過渡旋回に達すると、操舵角を中立に戻す操作が行われ、直進走行に戻ったときには、ほぼ零となって中立に保たれる。

車体１側に発生する横加速度は、図９中の特性線３３に示すように、操舵角の特性線３２に対応して変化し、ほぼ比例するように増減する。車体１側のロール角についても、図９中の特性線３４に示すように操舵角の特性線３２、横加速度の特性線３３に対応して変化し、ほぼ比例するように増減する。

図９中の特性線３５，３６，３７は、車体１側のピッチ角，ロールレイト，ピッチレイトの特性線を示している。このうち、ロールレイトの特性線３６は、ロール角の特性線３４を微分した特性として示されるものである。また、図９中に二点鎖線で示す特性線３５′，３７′は、比較例（例えば、特許文献２に記載の従来技術に相当）によるピッチ角，ピッチレイトの特性線を示している。

本実施の形態においては、図９中に示すロール角の特性線３４に対し、ピッチ角の特性線３５を、例えば定常旋回中は低く抑えるように制御し、その後の過渡旋回ではピッチ角が負の値となるように制御している。そして、ロール角とピッチ角との関係を図１０に示す特性線３８のように、ヒステリシス特性をもった比例関係に設定している。

比較例の場合には、図１１に示す特性線３９のようにロール角に応じてピッチ角を発生させる構成としている。このため、比較例によるピッチ角の特性線３５′は、図９中に二点鎖線で示すように定常旋回中でもロール角に応じた大きさのピッチ角を生じさせる必要があり、車両の乗り心地を悪化させる原因になる場合がある。

然るに、第１の実施の形態では、例えば図４中の特性線２６に示すようにロールレイトに比例した目標ピッチレイトを求め、各車輪（左，右の前輪２、後輪３）側に設けた減衰力可変ダンパ６，９の減衰力特性を、この目標ピッチレイトとなるように可変に制御して、車体に対してピッチモーメントを発生させる制御を行う構成としている。

このように、車両の旋回走行時におけるピッチレイトとロールレイトを比例関係にすることにより、車体１の回転軸にブレが発生せず、操舵フィーリングを向上することができる。また、ロールレイトに応じて目標ピッチレイトを算出し、この目標ピッチレイトとなるように車体に対してピッチモーメントを発生させる制御を行うことで、ロールレイトとピッチレイトとが比例関係となり、さらに、ロール角の符号により目標ピッチレイトを反転させることで、常に頭下がりピッチとなるため、車体１の回転軸が安定し、ロール感を向上することができる。

次に、図１、図１２は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、操舵角と車速より車両モデルを用いた目標ピッチモーメントを算出し、ロールレイトセンサやピッチレイトセンサを使わずに車体の姿勢制御を行う構成としたことにある。そして、第２の実施の形態は、回転軸安定化のためのピッチングの発生だけでなく、ロール挙動の抑制についても考慮した場合を示している。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４１は車体１側に設けられた操舵角センサで、該操舵角センサ４１は、車両の運転者が旋回走行時等にハンドルをステアリング操作するときの操舵角（後述の前輪舵角δ_fに対応する）を検出し、その検出信号を後述のコントローラ４３に出力するものである。

４２は車体１に設けられた車速センサで、該車速センサ４２は、例えば車両の走行速度（後述の車速Ｖに対応する）を検出し、その検出信号を後述のコントローラ４３に出力する。

４３はマイクロコンピュータ等によって構成される制御手段としてのコントローラで、該コントローラ４３は、入力側が操舵角センサ４１および車速センサ４２等に接続され、出力側がＦＲダンパ（右側前輪の減衰力可変ダンパ６）、ＦＬダンパ（左側前輪の減衰力可変ダンパ６）、ＲＲダンパ（右側後輪の減衰力可変ダンパ９）、ＲＬダンパ（右側後輪の減衰力可変ダンパ９）のアクチュエータ（図示せず）等に接続されている。

コントローラ４３は、図１２に示すように、車両モデル部４４、微分部４５、ロール抑制用の目標減衰力演算部４６，４７、符号反転部４８，４９、絶対値演算部５０、目標ピッチモーメント算出部５１、等配分演算部５２、各輪の目標減衰力演算部５３，５４，５５，５６、加算部５７，５８、減算部５９，６０および各輪のダンパ指令値算出部６１，６２，６３，６４、位相調整用フィルタ１００および相対速度推定部１０１を含んで構成されている。

この場合、コントローラ４３は、操舵角センサ４１で検出した操舵角の信号と車速センサ４２で検出した車速の信号とに基づいて、車両モデル部４４で下記のように横加速度を推定するように算定する。そして、推定された横加速度に基づきフィードフォワード制御（ＦＦ制御）にて目標ピッチモーメントを算出することにより、ロール感の向上を実現できるようにしている。

まず、車両モデル部４４では操舵角(前輪舵角δf ）と車速Ｖとより、下記の数４式の車両モデルを用いて横加速度αy を推定する。ここで、横加速度αy は車両の線形モデルを仮定し、動特性を無視すると、数４の式で求めることができる。但し、Ｖは車速（ｍ／ｓ）、Ａはスタビリティファクタ（Ｓ^２／ｍ^２）、δf は前輪舵角（rad）、Ｌはホイールベース（ｍ）である。

ここで、位相調整用フィルタ１００を用いて操舵角入力から横加速度、ロール角発生までのダイナミクスを補償する。次に、微分部４５では横加速度を微分して横加加速度を算出する。横加加速度は、ロールレイトとほぼ一致することから、次段の目標減衰力演算部４６，４７では、ロールレイトと相関のある横加加速度に右側前輪用のＦr ゲイン，右側後輪用のＲr ゲインを乗算することでロール抑制の目標減衰力とする。符号反転部４８，４９は、ロール抑制用の目標減衰力を左側前輪，左側後輪で右側車輪とは反転させるため、「−１」を掛算する。相対速度推定部１０１は、微分部４５で算出された横加加速度を用いて各輪の相対速度を推定する。

絶対値演算部５０は、横加速度の絶対値｜ｕ｜を求める。目標ピッチモーメント算出部５１は、横加速度の絶対値｜ｕ｜にゲイン「Kroll2r」を乗算して目標ピッチモーメントＭaを算出する。ここで、横加速度に比例して目標ピッチモーメントＭaを算出したのは、第１の実施の形態で採用したピッチレイトからピッチモーメントまでの伝達関数は今回対象としている操舵入力周波数の１Ｈz 以下のときに、その位相特性が−９０度であることから、ロールレイトを積分したロール角に比例すればよく、ロール角は横加速度と相関があることから、横加速度に比例すればよいためである。

次に、等配分演算部５２は、目標ピッチモーメントＭaが入力されると、これに従って各車輪（即ち、左，右の前輪２、後輪３）の目標減衰力を振り分けるように、目標ピッチモーメントＭa を４分割して各輪に等配分する。次の目標減衰力演算部５３，５４は、等配分されたモーメント（Ｍa ／４）を前輪２側の重心点までの距離ｌｆで割り算することにより、ピッチ発生分となる右側前輪２，左側前輪２の目標減衰力を算出する。また、目標減衰力演算部５５，５６は、等配分されたモーメント（Ｍa ／４）を後輪３側の重心点までの距離ｌｒで割り算することにより右側後輪３，左側後輪３の目標減衰力を算出する。

次に、加算部５７，５８では、目標減衰力演算部４６からのロール抑制分となる目標減衰力と、目標減衰力演算部５３，５４からピッチ発生分となる目標減衰力とを加算して合計の目標減衰力を、右側前輪２の目標減衰力，左側前輪２の目標減衰力として算出する。また、前輪２側と後輪３側とではピッチ成分が逆になるので、減算部５９，６０では、目標減衰力演算部４７からのロール抑制分となる目標減衰力と、目標減衰力演算部５５，５６からピッチ発生分となる目標減衰力とを減算して合計の目標減衰力を、右側前輪２の目標減衰力，左側前輪２の目標減衰力として算出する。

このようにロール抑制分とピッチ発生分で算出した目標減衰力を加算または減算して各輪の目標減衰力を演算した後には、ダンパ指令値算出部６１，６２，６３，６４において、この目標減衰力と相対速度推定部１０１にて推定した相対速度から前もって記憶しておいたダンパの特性マップより必要な電流値を出力する。即ち、ダンパ指令値算出部６１，６２，６３，６４は、ＦＲダンパ（右側前輪２の減衰力可変ダンパ６），ＦＬダンパ（左側前輪２の減衰力可変ダンパ６），ＲＲダンパ（右側後輪３の減衰力可変ダンパ９），ＲＬダンパ（右側後輪３の減衰力可変ダンパ９）のアクチュエータ（図示せず）に出力すべきダンパ指令値を電流値として算出する。

そして、各車輪（左，右の前輪２、後輪３）側の減衰力可変ダンパ６，９は、前記アクチュエータに供給された電流値（ダンパ指令値）に従って減衰力特性がハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御される。各車輪（左，右の前輪２、後輪３）側の減衰力可変ダンパ６，９は、本発明の構成要件であるピッチモーメント発生手段のピッチモーメント発生機構を構成し、図１２に示すコントローラ４３の絶対値演算部５０と目標ピッチモーメント算出部５１が目標ピッチレイト算出手段と目標ピッチモーメント算出手段を構成するものである。

かくして、このように構成される第２の実施の形態でも、ピッチとロールの挙動に理想的な関連性を持たせることができるようになり、走行中のドライバフィーリングを向上することができる。特に、第２の実施の形態では、ロールレイトセンサやピッチレイトセンサを使わずに、操舵角と車速のみに基づき車体１の姿勢制御を実施することができる。

これにより、省センサ化を図ることができ、コストを低減し、システムを簡素化することができる。また、回転軸安定化のためのピッチングの発生だけでなく、ロール挙動の抑制についても考慮した制御を行うことができ、ロール感の向上を実現可能である。

次に、図１３は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、車体の姿勢制御を行うアクチュエータがセミアクではなく、自ら推力を発生可能なアクティブサスペンションを用いる構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図において、７１は本実施の形態で採用した制御手段としてのコントローラで、該コントローラ７１は、第１の実施の形態で述べたコントローラ１３とほぼ同様に構成され、入力側がロールレイトセンサ１０、ピッチレイトセンサ１１および横加速度センサ１２等に接続されている。図１３中に示すロール角の信号１４は、横加速度センサ１２で検出した横加速度の信号により求められる。

しかし、この場合のコントローラ７１は、出力側が自ら推力を発生可能なアクティブサスペンション（後述の電磁ダンパ７４）等に接続されている点で、第１の実施の形態とは異なっている。また、コントローラ７１は、ゲイン１６、判別部１７、乗算部１８、ＦＦ制御部１９、差演算部２０、ＦＢ制御部２１、平均値演算部２２、目標ピッチモーメント算出部７２および各輪電磁ダンパ制御量算出部７３を含んで構成され、このうち目標ピッチモーメント算出部７２および各輪電磁ダンパ制御量算出部７３の構成が第１の実施の形態とは異なるものである。

７４は車両の各輪側に設けられる複数（４個）の電磁ダンパで、この電磁ダンパ７４は、例えば左，右の前輪２と左，右の後輪３側とにそれぞれ設けられたアクティブサスペンションにより構成され、各車輪側で車体１を上，下方向に昇降させるような推力を、各輪電磁ダンパ制御量算出部７３からの制御信号に従って発生するものである。

コントローラ７１の目標ピッチモーメント算出部７２は、ＦＦ制御部１９で算出した目標ピッチモーメントとＦＢ制御部２１で算出した目標ピッチモーメントとを、平均値演算部２２で加算して平均値を求めた状態で、これに従って各車輪（即ち、左，右の前輪２、後輪３）に目標ピッチモーメントを振り分けるように演算を実行する。そして、各輪電磁ダンパ制御量算出部７３は、各車輪側に振り分けられた目標ピッチモーメントに対応する推力を、各車輪側の電磁ダンパ７４で発生できるように電磁ダンパ制御量を算出し、算出した制御量分の制御信号を各電磁ダンパ７４に個別に出力するものである。

かくして、このように構成される第３の実施の形態でも、ピッチとロールの挙動に理想的な関連性を持たせることができるようになり、走行中のドライバフィーリングを向上することができる。特に、第３の実施の形態では、各車輪側の目標推力を算出し、その目標値に応じてアクティブサスペンションに推力を発生させることで、ロールレイトに比例したピッチレイトを発生させることができ、車体１の回転軸を安定化させ、ロール感の向上を図ることができる。

次に、図１４は本発明の第４の実施の形態を示している。第４の実施の形態の特徴は、第１の実施の形態において、ピッチレイトをフィードバック制御していた部分をフィードフォワード制御にしたことにある。なお、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１４において、１１１は前後加速度を検出する前後加速度検出手段（前後加速状態検出手段）である。この前後加速度検出手段は、前後加速度センサや、車速センサによる検出値を微分することにより求めた値を用いたり、また、運転者のブレーキペダル操作量やブレーキのホイールシリンダ圧等から前後加速度を推定するものであってもよい。

１１２は、ブレーキ操作等によって発生するピッチレイトを推定するピッチレイト推定部（ピッチ状態推定手段）で、前述の前後加速度検出手段１１１の検出結果により発生するピッチレイトを推定する。

そして、乗算部１８から出力される目標ピッチレイトから前後加速度によって生じるピッチレイトを差引き不足分のピッチレイトをＦＦ制御部１９に出力して、目標減衰力算出部２３、ダンパ指令値算出部２４を介して減衰力可変ダンパの減衰力を調整し、目標とするピッチレイトを得る。

この結果、第１の実施の形態と同様の効果が得られ、さらには、ブレーキ等により発生するピッチをフィードフォワードで加味し、過不足分のピッチレイトを減衰力可変ダンパで制御するので、減衰力可変ダンパによるピッチの制御量を小さくすることができ、これにより、ロール分の制御量を増やすことも可能となる。

なお、上記実施の形態では、前後加速状態検出手段として前後加速度検出手段を用いたが、加速度の変化率を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、ロールレイトとロール角を検出可能として記載したが、操舵角と車速から求めた横加速度や横加速度センサ信号の値から推定した値も用いてもよい。

一方、第１，第３の実施の形態では、ロールレイトとピッチレイトとをそれぞれセンサを用いて検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば車体に取付けた３個以上の上，下方向加速度センサを用いてロールレイトとピッチレイトとを算出してもよい。

また、第１，第２、第３の実施の形態で用いている、相対速度は車高センサの微分値でもよいし、例えばばね下側の加速度センサとばね上側の加速度センサの検出値から相対加速度を算出し、この値を積分することで算出してもよく、フラットな路面であれば、ばね下の動きがほぼゼロとみなせるため、ばね上側の加速度センサの検出値を積分したばね上速度を相対速度としてもよい。また、第２の実施形態では、操舵角と車速から推定した横加速度を用いたが、横加速度センサの値を用いてもよい。特に、その他の信号についても、その算出方法が限定されるものではない。

また、第１の実施の形態では、ロールレイトセンサ１０で検出したロールレイトの信号に車両毎に予め決められたゲイン（例えば、図４中の特性線２６によるゲイン）を掛け、このときのロールレイトに対応した特性線２６によるピッチレイトを目標ピッチレイトとして算出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図４中の特性線２６を曲線による非線形な特性、即ちロールレイトの大きさに応じて非線形な特性で増大するように、目標ピッチレイトを算出する構成としてもよい。この点は、第２，第３の実施の形態についても同様である。

次に、上記の実施の形態に含まれる発明について記載する。即ち、本発明によれば、目標ピッチレイト算出手段によりロールレイトに比例した目標ピッチレイトを求め、ピッチモーメント発生手段は、この目標ピッチレイトとなるように車体に対してピッチモーメントを発生させる制御を行う。このようにピッチレイトとロールレイトを比例関係にすることにより、車体の回転軸にブレが発生せず、操舵フィーリングを向上することができる。

また、本発明は、前記目標ピッチレイト算出手段は、前記車体のロールレイトの大きさに応じて前記車体がダイブする度合いが増大するように前記目標ピッチレイトを算出する構成としている。これにより、例えば車両の旋回走行時に前輪側がダイブして頭下がりのピッチングを伴いながらのロール挙動を実現でき、旋回走行時のドライバフィーリングを良好にすることができる。

本発明によると、前記ピッチモーメント発生手段は、前記目標ピッチレイトから車両モデルにより目標ピッチモーメントを算出する目標ピッチモーメント算出手段（例えば、２次モデルや微分器）と、前記車体のピッチモーメントが前記目標ピッチモーメントとなるように前記ピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生機構（例えば、セミアクティブサスペンションまたはアクティブサスペンション等を含む）とにより構成している。

これにより、例えばロールレイトセンサやピッチレイトセンサを使わずに、操舵角センサと車速センサのみを用いて車両の旋回走行時における横加速度を求めることができ、省センサ化を図り、コストを低減し、システムの簡素化を実現することができる。また、回転軸安定化のためのピッチングの発生だけでなく、ロール挙動の抑制についても考慮した制御を行うことができ、ロール感の向上を実現可能である。

一方、本発明によると、前記車体のピッチレイトを検出するピッチレイト検出手段と、検出された前記ピッチレイトと前記目標ピッチレイトとの差が小さくなるように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段とを含む構成としている。これにより、ピッチレイト検出手段で検出した車体の実ピッチレイトと目標ピッチレイトとの差が小さくなるように、ピッチモーメント発生手段を用いて車体に対してピッチモーメントを発生することができる。

また、本発明によると、車両は少なくとも４つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段は、各車輪側にそれぞれ設けられ減衰特性が調整可能な減衰力調整式ショックアブソーバであり、前記減衰特性を調整することにより前記車体に対するピッチモーメントを調整する構成としている。

さらに、本発明によると、車両は少なくとも４つの車輪を有し、前記ピッチモーメント発生手段は、各車輪側にそれぞれ設けられ前記車体と車輪とに対して上，下方向の推力を加えるアクティブサスペンションであり、前記上，下方向の力を調整することにより車体にピッチモーメントを加える構成としている。これによって、各車輪側の目標推力を算出し、その目標値に応じてアクティブサスペンションに推力を発生させることで、ロールレイトに比例したピッチレイトを発生させることができ、車体の回転軸を安定化させ、ロール感の向上を図ることができる。

また、本発明によると、車体の前方が下がりピッチ角が発生するため、ロールレイトを小さくするように作用する。これは、ピッチ角が無い場合は、ロールレイトが純粋なロール角（水平方向の進行方向の軸に対する角）の微分値となるのに対し、ピッチ角が発生した場合は、ロールレイトは、ロール角の微分値からヨー角速度（鉛直方向の角速度）が傾くことにより生じる角速度を引いた値となるため、相殺する関係となるため，ロールレイトが減少することになる。近似的には、以下の式でロールレイトは、求められる。
（ロールレイト）＝（ロール角の微分値）−（ヨー角速度）×（ピッチ角）

なお、上記各実施の形態では、ロール角、ロールレイト、ピッチレイト等各種値を用いて演算しているが、演算過程にあっては、各種値を求める必要はなく、近似値、推定値、または、例えばロール角の符号を判断する場合においては、符号のみロール角と同様に変化する他の値であってもよい。また、演算でなくマップを用いても良い。

上記実施の形態では、ロールの制御を示したが、本発明が実際に適用される場合は、スカイフック制御等のバウンシング制御と組み合わされることが考えられる。この場合、例えば、バウンシング制御からの目標減衰力と、本発明の目標減衰力とを平均化したり、ステアリング角によって、ステアリング角の小さいときにはバウンシング制御からの目標減衰力を優先し、ステアリング角の大きいときは、本発明の制御を優先するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、ロール状態検出手段、ロールレイトを検出するものを示したが、これに限らず、ロール角やロール角速度変化率でもよく、また、ピッチ状態や目標ピッチ状態として、ピッチレイトを用いたものを示したが、これに限らず、ピッチ角やピッチレイト変化率等を用いても良い。

１ 車体
２ 前輪
３ 後輪
４，７ サスペンション装置
５，８ ばね
６，９ 減衰力可変ダンパ（減衰力調整式ショックアブソーバ、ピッチモーメント発生手段）
１０ ロールレイトセンサ（ロールレイト検出手段）
１１ ピッチレイトセンサ（ピッチレイト検出手段）
１２ 横加速度センサ（ロール角検出手段）
１３，４３，７１ コントローラ（制御手段）
１６ ゲイン（目標ピッチレイト算出手段）
１７ 判別部（目標ピッチレイト算出手段）
１８ 乗算部（目標ピッチレイト算出手段）
１９ ＦＦ制御部（目標ピッチモーメント算出手段）
２１ ＦＢ制御部（目標ピッチモーメント算出手段）
２２ 平均値演算部（目標ピッチモーメント算出手段）
２３ 目標減衰力算出部（目標ピッチモーメント算出手段）
２４ ダンパ指令値算出部
４１ 操舵角センサ
４２ 車速センサ
４４ 車両モデル部（目標ピッチレイト算出手段）
４６，４７ ロール抑制用の目標減衰力演算部
５１ 目標ピッチモーメント算出部（目標ピッチモーメント算出手段）
５２ 等配分演算部
５３，５４，５５，５６ ピッチ発生分の目標減衰力演算部
５７，５８ 加算部
５９，６０ 減算部
６１，６２，６３，６４ ダンパ指令値算出部
７２ 目標ピッチモーメント算出部
７３ 各輪電磁ダンパ制御量算出部
７４ 電磁ダンパ（アクティブサスペンション，ピッチモーメント発生手段）
１１１ 前後加速度検出手段（前後加速状態検出手段）
１１２ ピッチレイト推定部（ピッチ状態推定手段）

Claims (8)

1. 車両の車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置であって、
   前記車体のロールレイトの大きさに応じて増大するように前記車体のピッチレイトの目標値である目標ピッチレイトを算出する目標ピッチレイト算出手段と、
   前記車体のピッチレイトが前記目標ピッチレイトに近づくように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段と、からなることを特徴とする車体姿勢制御装置。
2. 前記目標ピッチレイト算出手段は、前記車体のロールレイトの大きさに応じて前記車体がダイブする度合いが増大するように前記目標ピッチレイトを算出することを特徴とする請求項１に記載の車体姿勢制御装置。
3. 前記ピッチモーメント発生手段は、前記目標ピッチレイトから車両モデルにより目標ピッチモーメントを算出する目標ピッチモーメント算出手段と、前記車体のピッチモーメントが前記目標ピッチモーメントに近づくように前記ピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生機構と、からなることを特徴とする請求項１または２に記載の車体姿勢制御装置。
4. 前記車体のピッチレイトを検出するピッチレイト検出手段と、検出された前記ピッチレイトと前記目標ピッチレイトとの差が小さくなるように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段と、からなることを特徴とする請求項１または２に記載の車体姿勢制御装置。
5. 前記車両は少なくとも４つの車輪を有し、
   前記ピッチモーメント発生手段は、前記各車輪側にそれぞれ設けられ、減衰特性が調整可能な減衰力調整式ショックアブソーバであり、前記減衰特性を調整することにより前記車体に対するピッチモーメントを調整することを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の車体姿勢制御装置。
6. 前記車両は少なくとも４つの車輪を有し、
   前記ピッチモーメント発生手段は、前記各車輪側にそれぞれ設けられ、前記車体と車輪とに対して上，下方向の力を加えるアクティブサスペンションであり、前記上，下方向の力を調整することにより前記車体にピッチモーメントを加えることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の車体姿勢制御装置。
7. 前記車体のロールレイトと前記車体のピッチレイトは、操舵角と車速から求めることを特徴とする請求項１に記載の車体姿勢制御装置。
8. 車両の車体の姿勢を制御する車体姿勢制御装置であって、
   前記車体のロールレイトの大きさに応じて増大するように前記車体のピッチレイトの目標値である目標ピッチレイトを算出する目標ピッチレイト算出手段と、
   ブレーキ操作等により生じるピッチを求めるピッチ状態推定手段と、
   前記目標ピッチレイトと前記ピッチ状態推定手段の推定結果の差分のピッチモーメントを発生させて前記車体のピッチレイトが前記目標ピッチレイトに近づくように前記車体に対してピッチモーメントを発生するピッチモーメント発生手段と、
   を備える車体姿勢制御装置。

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