JPS62221908A - 車両姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、操舵時に生じるローリング運動を調整し、
操舵感覚向上を図った車両姿勢制御装置に関する。

（従来の技り 一般に、車両は、運転者の操舵入力（ステアリングハン
ドルの操舵による）に対し、旋回運動を行い、同時に、
ローリング運紬を行う。

このとき、車両のヨーイング運動は、主に、車両の重量
、ヨー慣性、ホイールペース、重量配分、タイヤ特性等
に依存し、また、ローリング運動は、バネ上重量、ロー
ル慣性、バネ、ショックアブソーバの特性に依存する。

このため、ヨーイング連動とローリング連動は、無相関
ではないものの、個別の特性を有している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、運転者は、自分で入力した操舵入力に対して
発生したヨーイング運動とローリング運動を、複合的に
、体で感じ取って、ステアリングハンドルの操舵量の調
整にフィードバックしている。

しかしながら、従来の車両は、ローリングが抑制される
ように車体構造が設計されているのが一般的であり、か
つ、ヨーイング運動に比して、体感できる程のローリン
グが生じるまでの時間が長いＯ このため、運転者は、ローリングを感じる以前に、横加
速度等の横方向連動を感じ、体が、傾斜した状態にある
ことの方が強く感じられ、不安定感を免れない。

Ｃ問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、第１図に示す
手段を備える。

ローリング連動目標値決定手段１０１は、運転者の操作
または車両の運動に関する変量のうち少なくとも１つを
検出するセンサ１００の信号から検知または演算により
推定した自車の操舵時に発生するヨーイング運動に関す
る運動状態量の値Ｓ０に基づいて、自車で実現しようと
するローリング運動の目標値Ｓ２を決定する。

姿勢制御手段１０３は、ローリング運動の目標値Ｓ８に
等しいローリング運動が発生するように、自車の姿勢を
制御する。

（作用） 本発明は、ヨーイング運動に相関性を持たせてローリン
グ運動を発生させることによって、運転者にとって不安
定な姿勢を強いることなく、旋回運動状態を体感させる
ことが可能になる。

これにより、横加速度等が生じると同時あるいは、それ
以前に必要な大きさのローリング運動を発生させること
も可能になる。

（実施例） 本発明の第１実施例の構成を第２図に示す。

演算処理装置ＩＡは、マイクロコンピュータあるいは他
の電気回路で構成され、操舵角センサ２で検出されるス
テアリングハンドル８の操舵角θ８と車速センサ８で検
出される車速■を入力し、所定の演算を行って、４つの
ストローク目標値ΔＳＦＬ’ΔＳＦＲ＃ΔＳＲＲＩＺＳ
ＲＬを出力する０前輪９．１０は、機械リンク式のステ
アリング装置６により操舵され、後輪１１１１２は非操
舵輪である。

前輪９．１０と後輪１１．１２の各サスペンションには
、油圧シリンダ１７〜２０が配役されている。これらの
油圧シリンダ１７〜２０は、コントローラ１３〜１６に
よって、注入油圧が調整されることにより、その長さが
変化し、各車輪９〜１２の位置における車高を調整する
ことができるものである（例えば、特開昭６０−１７６
８０７号に示される油圧制御式サスペンション装置を利
用することができる）。

上記演算処理装置ＩＡの構成を機能ブロックで示すと第
３図のようになる。

運動状態量推定部２１は、自車の運動特性を、自車の車
両諸元および連動方程式を用いて表わした数学モデル（
以下「自車モデル」と言う）を用いて、操舵角θ８と車
速Ｖが与えられたときに、自車に生じるヨーレートを、
演算によって推定し、これをヨーレート推定値−として
出力する。この−を求める具体的演算は、以下の如くで
ある。

Ｖｙづシｙｄｔ　　　　　−（２） ＯＲニーＫＲ（Ｖｙ−ＬＲ５’　）／　Ｖ　　　　−−
−（４）ψ＝（２ＬＦＣＦ　−２ＬＲＯＲ）　／　ＩＺ
　　　−−−（５）α＝　（２０Ｆ　＋　２ＯＲ）　／
　Ｍ　　　　　　−−−（６）■　＝α−■−↓”　　
　　　　　　　−−−＋７）ここで、 φ：ヨー角加、速度 ■ｙ：横方向速度 ■ｙ：横方向並進加速度 α：横横加変 度Ｆ：前輪コーナリングフォース ＣＲ：後輪コーナリングフォース ｅＫＦ：前輪等価コーナリングパワー ＫＲ：後輪ｇ４色コーナリングパワー ＬＦ：前軸と重心間の距離 ＬＲ：後軸と重心間の距離 工ｚ：ヨー慣性 Ｎ　ニステアリングギア比 １４二車体重量 である。

ロール角目標値決定部２２は、上記ヨーレート推定値ゐ
”に基づいて、自車で実現しようとするロール角を決定
し、これをロール角目標値φとする。このロール角目標
値φは、以下の演算により求められる。

＄＝に、Ｖ−Ｆ”　　　　　　　−−−（８）但し、Ｋ
は、ロール率に相当する比例定数で、車両連動が定常状
態では、横加速度αは、α＝Ｖｔｐ　（ｔｐはヨーレー
ト）で表わされるので、定常ロール率（横加速度に対す
るロール角の比）は、一定値となることから、Ｋは一定
値に設定される。

ストローク変換部２８は、上記ロール角目標値・φに等
しいロール角を自車で発生させるために必要な、各油圧
シリンダ１７〜２０のストローク量を求め、これらをス
トローク目標値ΔＳＦＬ　’ΔＳＰａ　’ΔＳａＲ’Δ
ＳＲＬとして出力する。これらのストローク目標値は、
車体前後のトレッド（前軸トレッドをＴＦ、後軸トレッ
ドをＴＲとする）を用いて決定され、具体的には、以下
の演算により求められる。

−Ｔ、− Δ８ＦＬ　＝　−一φ　　　　　　　　　　−−−ａ鶴
□　Ｔ ΔＳ　＝−ｊＬ７　　　　　　　　−一一αカＲＲ。

“　−一一五　　　　　−（６） Δ８ＲＬ　− これらのストローク目標値は、各油圧シリンダ１７〜２
０への供給油圧を調整するコントローラ１８〜１６へ与
えられる。コントローラ１８〜１Ｂは、サーボ式の油圧
調整装置であり、各々同一構成であるため、これらのう
ちの１つを第４図に示し、説明する。

コントローラ１３は、油圧シリンダ１７の変位量を検出
するストロークセンサ２５を備えており、このストロー
クセンサ２５で検出された油圧シリンダ１７の変位量Δ
ＳＦＬと上記ストローク目標値ΔＳＦＬの差を求める。

このΔＳＦＬとΔ可モの差を表わす信号は、所定のゲイ
ンＫｐで増幅されて、制御パルプを備える油圧サーボ２
４へ入力される。

油圧サーボ２４は、入力信号に応じた油圧を、油圧シリ
ンダ１７へ与える。油圧源は、図示しないオイルポンプ
から与えられる。

従ッテ、コントローラ１８は、ΔＳＦＬとΔＳＦＬ　（
７）差が零となるまで、すなわち、Δ環にΔＳＦ、が一
致するように、油圧シリンダ１７への供給圧の調整を行
う。

以上の動作により、本実施例は、運転者によるステアリ
ングハンドル８の操舵が行われるのに応答して、自車に
生じるヨーレートの大きさを推定すスＪ−Ｊ−４，４，
−，−のヨーレートの推京値ンに比例したロール角を早
い応答性を持って自車で実現させる〇 これによって、本実施例装置を搭載した車両は、従来車
のように操舵時にヨーイング運動や横加速度の発生に遅
れてローリング運動が生じ、それ以前に、運転者の体が
横加速度によって傾く現象を回避し、常に安定した姿勢
で運転を行うことのできる車両姿勢を作ることができる
。

第５図は、上記演算処理装置ＩＡをマイクロコンピュー
タを用いて構成した場合に、この演算処理装置ＩＡで実
行される処理を示すフローチャートである。この処理は
、所定時間毎に繰返し実行され、イグニッションスイッ
チのＯＮ時に、イニシャライズが行われる。

ステップ３２は、前記運動状態量推定部２１に相当し、
前記式（１）〜（７）の演算を実行してヨーレート推定
値−を求める。

ステップ３３は、前記ロール角目標値決定部２２に相当
し、前記式（８）の演算を実行してロール角目標値φを
求める。　。

ステップ３４は、前記ストローク変換部２３に相当し、
前記式（９）〜（２）の演算を実行して、ストロ次に、
本発明の第２実施例について説明する。

本実施例の概略構成は、第２図に示した第１実施例と同
一である。異なるところは、演算処理装置（区別のため
、符号を「ＩＢ」とする）の処理内容、および、コント
ローラ１３〜１６の構成であるＯ 演算処理装置ＩＢは、機能ブロックで示すと第６図のよ
うになる。

運動状態量推定部４１は、自車モデルを用いて、操舵角
θ８と車速ｖが与えられたときに、自車に生じるヨーレ
ートおよびヨー角加速度を、演算により推定し、これら
をヨーレート推定値−およびヨー角加速度推定値φ”と
して出力する。これら−・−を求める演算は前記式（１
）〜（７）と同様であり、φ”は、式（５）で求められ
る。

ローリング連動目標値決定部４２は、上記ヨーレート推
定値−に基づいて、自車で実現しようとするロール角を
決定するとともに、上記ヨー角加速度推定値−に基づい
て、ロール角の変化速度（ロールレート）を決定し、こ
れらをロール角τ 目標値φおよびロールレート目標値φとして出力する。

ロール角目標値φは、前記式（８）によって求められ、
ロールレート目標値φは、以下の式により求められる。

ン＝に−Ｖ−φ”　　　　　　　−一−（６）ストロー
ク変換＠４３は、第８図中のストローク変換部２８と同
一のものであり、前記式（９）〜（２）ΔＳＲ９を決定
する。

Ｍ速度変換部４４は、上記ロールレート目標値φに等し
いロールレートを自車で発生させるために必要な、各油
圧シリンダ１７〜２０の線速度をΔ”ＭＬとして出力す
る。これらの線速度目標値は、具体的には以下の演算に
より求められる〇上記ストローク目標値および線速度目
標値は、各コントローラ１８〜１６へ与えられる。本実
施例では、これらのコントローラ１３〜１６の構成が第
４図に示したものとは異なり、第７図に示すようになっ
ている。なお、４つのコントローラ１３〜１６の構成は
同一であり、そのうちの１つを図示する。

コントローラ１８は、油圧シリンダ１７の変位量を検出
するストロークセンサ２５と、油圧シリンダの線速度を
検出する線速度センサ２６を備えている。そして、スト
ロークセンサ２５で検出された油圧シリンダ１７の変位
量ΔＳＦＬと上記ストローク目標値ΔｓＦＬとの差を求
め、また、線速度センサ２６で締出さ°れた油圧シリン
ダ１７の線速度Δ””ＦＬと上記線速度目標値ΔＳ″Ｆ
Ｌの差を求める。

上記ΔＳＦＬとΔＳＦＬの差信号およびΔｓ′ＦＬとΔ
Ｓ、。

の差信号は、ゲインＫｐあるいはゲインＫＤで増幅され
た後、加算され、油圧サーボ２４へ人力される。

従って、コントローラ１３は、ΔＳＦＬとΔＳＦＬの差
が零となるまで、かつ、ΔＳ″ＦＬとΔ４Ｌの差が零と
なるまで、油圧シリンダ１７への供給油圧の調整を行う
。

以上の動作により、本実施例は、運転者による゛ステア
リングハンドル８の操舵が行われるのに応答して、自車
に生じるヨーレートの大きさを推定するとともに、この
ヨーレートの推定値会２に比例したロール角を早い応答
性を持って自車で実現させる。

また、本実施例は、自車のヨー角加速度を推定し、この
ヨー角加速度の推定値φ２に比例したロールレートを自
車において発生させるようにしたことで、上記油圧シリ
ンダ１７〜２０の積分動作による応答遅れに対して微分
補償を行うことができる。

すなわち、ロールレート目標値孕は、ロール角目標値Ｔ
の一次微分値に相当するものであることから、油圧シリ
ンダ１７〜２０の線速度を、このロールレート目標値φ
に従って調整すれば、油圧シリンダ１７〜２０で発生さ
せようとするストローク目標値は、略リアルタイムで実
現され、高速応答性が得られる。

第８図は、上記演算処理装置ＩＢをマイクロコンピュー
タを用いて構成した場合に、この演算処理装置ＩＢで実
行される処理を示すフローチャートである。この処理は
、所定時間毎に繰返し実行され、イグニッションスイッ
チのＯＮ時にイニシャライズが行われる。

ステップ５２は、第６図中の運動状態量推定部４１に相
当し、前記式（１）〜（７）の演算を実行してヨーレー
ト推定値−およびヨー角加速度推定値φ８を求める。″ ステップ５３．５４は、第６図中のローリング運動目標
値決定部４２に相当し、前記式（８）　？　（１１の演
算を実行してロール角目標値Ｔおよびロールレート目標
値るを決定する。

ステップ５５は、第６図中のストローク変換部４８に相
当し、前記式（９）〜（２）の演算を実行してス定する
。

ステップ５６は、第６図中の線速度変換部４４に相当し
、前記式α→〜Ｑ７）を実行して、線速度目標状に、本
発明の第３実施例について説明する。

本実施例は、本出願人が先に、特願昭５９−１８８１５
８号等で提案した舵角の制御装置を搭載した車両に、本
発明を適用したものである。

上記舵角の制御装置は、予め自車で実現しようとする目
標の運動性能を設定し、この目標の運動性能を自車の車
輪の舵角を調整することで自車の運動性能として実現す
る制御を行う。なお、詳細は、前記先願明細書を参照さ
れたい。

本実施例の概略構成は、第９図に示すようになっている
。なお、同図において、前記第１実施例・と同一構成部
分には、同一符号を付して説明は省略する。

ｆｆ１輪１１．ｔｚは、油圧式ステアリング装置７によ
り転舵される。この油圧式ステアリング装置７は、後輪
転舵装置ｆｆａｏにより制御される。

後輪転舵装置６０は、演算処理装置ＩＣから入力される
後輪舵角目標値７Ｒに対応して油圧式ステアリング装置
７へ与える油圧を変化させ、後輪１１．１２の実舵角が
、前記後輪舵角目標値ＪＲに一致するように油圧式ステ
アリング装［７の制御を行う（詳細は、特願昭５９−１
８８１５８号に記載されている）。

演算処理装置ＩＣの構成を機能ブロックで表ゎとする運
動性能を備える車両諸元や運動方程式によって数学モデ
ルＣ以下「目標車両モデル」と言う）として表わし、こ
の目標車両モデルに、操舵角θ８および車速Ｖを与えた
ときに、目標車両モデルが呈する運動状態量を求める。

本実施例では、目標車両モデルが呈するヨーレートおよ
びヨー角加速度を求め、これらをヨーレート目標値金お
よびヨー角加速度目標値ψとして出力する。

これらのヨーレート目標値会およびヨー角加速度目標値
ψは、前記式（１）〜（７）に、目標車両モデルの車両
諸元および運動状態量を代入した形の演算により求めら
れる。

後輪舵角目標値決定部６２は、上記ヨーレート与えて、
前記ヨーレート目標値会とヨー角加速度目標値ψを自車
で実現するために必要な後輪の実舵角を求め、これを後
輪舵角目標値子Ｒとして出力する。このＴＲの具体的演
算は、上記先願明細書に記載されているものと同一であ
る。

そして、上記後輪舵角目標値ＪＲは、後輪転舵装置６０
に与えられることで、後輪１１．１２の実舵角は、後輪
舵角目標値ＴＲに等しくなる。

これにより、自車のヨーレートおよびヨー角加速度は、
前記ヨーレート目標値会およびヨー角加速度目標値ψに
等しくなり、自車の運動性能は、前記目標とする運動性
能に等しくなる。

ロール角目標値決定部６８は、自車のロール角を自車に
生じるヨーレートに比例して変化させるためのロール角
目標値下を決定する。ここで、自車に生じるヨーレート
の推定値として、前記ヨーレート目標値ψを用いている
。

これは、本実施例では、後輪舵角の制御によって、前記
ヨーレート目標値Ｔが自車のヨーレートとして実現され
ることになるので、ヨーレート目標値会が、すなわちヨ
ーレート推定値であると言□えるためである。

ロール角目標値下は、以下の演算から求められる０ ＄：＝に−Ｖ−娶　　　　　　　　−ｍ−（２）ストロ
ーク変換部６４は、第８図中のストローク変換部２３と
同一のものであり、前記式（９）〜（６）の演算によっ
てストローク目標値ΔＳＦＬ　’ΔＳＦＲｔΔＳＲＲ’
ΔＳＲＬを決定する。

以上の動作により、本実施例は、目標の運動性能を自車
で実現する車輪舵角制御と同時に、前記第１実施例と同
様の効果を得ることができる。

第１１図は、上記演算処理装置１０をマイクロコンビエ
ータを用いて構成した場合に、この演算処理装置で実行
される処理を示すフローチャートである。この処理は、
所定時間毎に繰返し実行され、イグニッションスイッチ
のＯＮ時にイニシャライズが行われる。

ステップ７２が前記運動状Ｂ量目標値演算部６１に相当
し、ステップ７３が前記後輪舵角目標値決定部６２に相
当し、ステップ７４はロール角目標値決定部６８、ステ
ップ７５はストローク変換部６４に相当する。

なお、このような車輪舵角制御装置を搭載した車両に、
前記第２実施例で示したようなロール角とロールレート
を制御する装置を組合せることも可能である。

この場合、ロールレート目標値φは、運動状態量目標値
演算部６１で求められたヨー角加速度目＝ 標値ψを用いて、 鼻＝　Ｋ−Ｖ・ψ　　　　　　　　　　　−ｍ−（至）
なる演算により決定する。

また、本発明は、上記第３実施例で示したような後輪舵
角を制御して目標の運動性能を自車で実現する装置を搭
載した車両に適用できる他、特願昭５９−１８８１５８
号において提案した前輪と後輪の両方の舵角を制御して
目標の連動性能を自車で実現する装置を搭載した車両に
も適用することができる。

次に本発明の第４実施例について説明する。

本実施例は、本出願人が先に、特願昭６０−３６０８０
号で提案した能動型サスペンション制御装置を搭載した
車両に、本発明を適用したものであり、ヨーレートに対
するロール角制御を、横加速度に対するロール角制御の
補正として行なうものである。

第１２図に本実施例の演算処理装置ＩＤの構成を機能ブ
ロック図で示す。、 ロール角運動目標値決定部８１は、自車以外所定の車両
の運動特性を、前記所定の車両の車両諸元および運動方
程式を用いて表わした数学モデルを用いて、センサにて
検出した自車における横加速度αおよびヨーレート金の
値に基づき前記所定の車両にて発生し得るロール角の値
をロール角目標値としてストローク変換部８２に出力す
る。

ストローク変換部２３は前記ロール角目標値下に等しい
ロール角を自車で発生させるために必要なストローク量
を求め、これらをストローク目標値ΔＳＦＬ　ｔΔ”Ｆ
Ｒ’ΔＳＲＲ’ΔＳＲＬとして各油圧シー）ンダに出力
する。

ゲインコントロール部８３は、センサで検出し　　−た
ヨーレート会の値を所定の係数を乗じてロール角目標値
決定部８１に出力するものであり、ゲインの値を手動ま
たは自動的に可変とする事で、ロール角目標値を決定す
る場合のヨーレートに対する依存度合を制御する事がで
きる。

尚、前述したロール角目標値決定部８１の数学モデルは
具体的には以下の如く定義できる。

エφｊ＋ｃ、Ｔｈ＋にφ７＝Ｍ・α・Ｈφ＋Ｇ−金一一
一翰ここで、 工φ：ロール慣性 Ｃφ：ロール減衰係数 にφ：ロール剛性 Ｍ　：車体ｉｆ量 Ｈφ：ロールセンタの高さ Ｇ　ニゲインコントロール部の設定ゲインφ　：ロール
角目標値 φ　：ロールレート目標値 ： φ　：ロール角加速度目標値 α　：横加速度 ψ　：ヨーレート である。上記（４）式における各車両諸元値は自車の値
とは異なる車両の諸元を示すものであり、ドライバーの
好み等で自由に設定可能である。（詳細は特願昭６０−
３６０８０号に記載されている。）尚、第１２図中のロ
ール角目標値決定部は、車゛両諸元および運動方程式を
用いて表した数学モデルに限る事なく、横加速度αとヨ
ーレート会の２次元のマツプにより定義されるものでも
良い。

（発明の効果） 本発明は、ヨーイング運動に相関性を持たせてローリン
グ速動を発生させることによって、運転者にとって不安
定な姿勢を強いることなく、旋回運動状態を体感させる
ことが可能になる。

また、ヨーイング運動に関する連動状態危を、演算によ
って推定した場合には、実測値な用いる場合よりも、制
御応答性を高くすることができる。

これにより、横加速度等が生じると同時あるいは、それ
以前に必要な大きさのローリング連動を発生させること
も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、 ＠２図は本発明の第１実施例の構成図、第３図は第２図
中の演算処理装置の構成２機能ブロックで示す図、 第４図は第２図中のコントローラの構成を示す・ブロッ
ク線図、 第５図は第２図中の演算処理装置で実行される処理を示
すフローチャート、 第６図は本発明の第２実施例における演算処理装置の構
成を機能ブロックで示す図、 第７図は同第２実施例におけるコントローラの構成を示
すブロック線図、 第８図は同第２実施例における演算処理装置で実行され
る処理を示すフローチャート、第９図は本発明の＄８実
施例の構成図、第１０図は第９図中の演算処理装置のｍ
成を機能ブロックで示す図、 第１１図は第９図中の演算処理装置において実行される
処理を示すフローチャート、 第１２図は、第４実施例の演算処理装置の構成を機能ブ
ロックで示す図である。 １００・・・センサ １０１・・・ローリング連動目標値決定手段１０２・・
・姿勢制御手段 ＩＡ、　ＩＢ、　１０・・・演算処理装置２・・・操舵
角センサ　　　８・・・車速センサ７・・・油圧式ステ
アリング装置 ９．１０・・・前輪　　　　　１１．１２・・・後輪１
８〜１６・・・コントローラ １７〜２０・・・油圧シリンダ ６０・・・後輪転舵装置　　　θ８・・・操舵角Ｖ・・
・車速 −・・・ヨーレート推定値 Ｃ・・・ヨー角加速度推定値 ７・・・ロール角目標値 φ・・・ロールレート目標値 ψ・・・ヨーレート目標値 ｐ・・・ヨー角加速度目標値 δＲ・・・後輪舵角目擦値 第３図 第４図 第６図 第８図 第９図 Ｃ 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、運転者の操作または車両の運動に関する変量のうち
   少なくとも１つを検出するセンサと、該センサの信号か
   ら、検知または演算によ り推定した自車の操舵時に発生するヨーイング運動に関
   する運動状態量に基づいて、自車で実現しようとするロ
   ーリング運動の目標値を決定するローリング運動目標値
   決定手段と、前記決定されたローリング運動の目標値に 等しいローリング運動が発生するように自車の姿勢を可
   変制御する姿勢制御手段とを具備することを特徴とする
   車両姿勢制御装置。 ２、前記ローリング運動目標値決定手段は、自車で実現
   しようとするローリング連動の目標値を、ヨーイング運
   動に関する運動状態量の値に加えて車両に発生する横加
   速度の値に基づいて決定することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の車両姿勢制御装置。