KR20120024382A

KR20120024382A - 차체 자세 제어 장치

Info

Publication number: KR20120024382A
Application number: KR1020110074131A
Authority: KR
Inventors: 류스케 히라오; 마코토 야마카도; 노부유키 이치마루
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-03-14
Also published as: DE102011080104A1; CN102343778A; US20120029770A1; CN102343778B; JP2012046172A; US8838336B2; KR101836490B1; JP5809474B2

Abstract

차량 주행 시의 선회 조작성, 조종 안정성, 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 차체 자세 제어 장치를 제공한다. 차량의 선회 주행 시에 피치 레이트와 롤 레이트를 비례 관계로 하는 제어를 수행하기 위해, 컨트롤러를, 게인, 판별부, 곱셈부, FF 제어부, 차연산부, FB 제어부, 평균값 연산부, 목표 감쇠력 산출부 및 댐퍼 지령값 산출부에 의해 구성한다. 롤 레이트에 비례한 목표 피치 레이트를 구하고, 좌, 우의 전륜측과 좌, 우의 후륜측에 설치된 감쇠력 가변 댐퍼의 감쇠력 특성을, 이 목표 피치 레이트가 되도록 가변 제어하여, 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시키는 제어를 수행하도록 구성한다.

Description

차체 자세 제어 장치{VEHICLE BODY POSTURE CONTROL APPARATUS}

본 발명은 예컨대 4륜 자동차 등의 차량에 적합하게 이용되는 차체 자세 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 조타각과 차속으로부터 횡가속도를 산출하고, 이 횡가속도를 미분하여 횡가가속도를 구하며, 이 횡가가속도에 따라 전, 후, 좌, 우의 차륜측에서 각 서스펜션의 감쇠력을 전환함으로써 롤 레이트의 저감을 도모하도록 구성된 차체 자세 제어 장치가 알려져 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제2007-290650호 공보 참조).

또한, 차량 주행 시의 횡가속도로부터 목표 롤각을 구하고, 그 목표 롤각에 따라 목표 피치각을 산출한 다음, 실제 롤각과 실제 피치각과의 차를 구하여 피드백 제어(FB 제어)를 함으로써, 차체 자세의 안정화를 도모하도록 차체측의 목표 거동을 실현하는 구성의 것도 알려져 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제2007-170590호 공보 참조).

한편, 차량의 스티어링 조작(조타) 시의 감각(feeling)에 대해서는, 예컨대 후기 「비특허문헌 리스트」에 열거하는 비특허문헌 1, 2, 3에 나타내는 바와 같이, 지금까지 여러가지 연구가 이루어져 있다. 비특허문헌 1에는, 차량 주행 시의 롤각과 피치각의 관계에 착안하여, 롤각과 피치각의 위상차가 작은 경우에, 차량의 승차감, 조종 안정성 등의 감각이 좋다고 기재되어 있다. 비특허문헌 2에는, 조타 시에는 두부(頭部) 하강 피칭을 수반한 롤 거동의 경우에 감각이 좋다고 기재되어 있다. 또한, 비특허문헌 3에는, 차체의 롤과 피치 거동을 맞춘 경우의 회전축의 흔들림이 작은 경우에 감각이 좋다고 기재되어 있다.

이들 비특허문헌 1?3에 기재된 내용은 하기의 (1), (2)와 같이 크게 2개로 분류할 수 있다.

(1) 롤각과 피치각의 위상차가 작음→롤 레이트와 피치 레이트의 위상차 작음→롤 레이트와 피치 레이트가 비례 관계→롤과 피치의 운동의 회전축이 안정적이라고 생각할 수 있고, 비특허문헌 1, 3에서는, 롤?피치의 회전축의 흔들림이 작은 것을 나타내고 있다.

(2) 비특허문헌 2에서는, 두부 하강 피치를 수반하는 롤 거동을 나타내고 있다.

사카이 히데키, 외 5명, 「시각 감수성에 기초한 롤감의 향상」, 도요타테크니컬리뷰 Vol.55 No.1(Nov 2006년), 제20페이지?제24페이지 가와고에 겐지, 「롤감 향상을 위한 서스펜션 기술」, 자동차기술 Vol.51 No.11(1997년), 제20페이지?제24페이지 후쿠니와 이치시, 외 2명, 「GPS에 의한 차체 자세 계측 기술」, 마쯔다기보 No.20(2002년), 제130페이지?제138페이지 그런데, 전술한 일본 특허 공개 제2007-290650호 공보에 따른 관련 기술에서는, 롤 레이트의 저감에만 착안한 논리였기 때문에, 롤 레이트와 피치 레이트에 관련성이 낮은 경우나 의도하지 않은 피치 레이트가 발생한 경우에, 과도 선회 시의 감각이 나쁜 경우가 있었다. 또한, 다른 관련 기술에서는, 차량 주행 시의 롤각에 따라 피치각을 발생시키기 때문에, 정상 원선회 중에도 제어를 할 필요가 있다. 이 때문에, 감쇠력 가변식 댐퍼의 제어에서는 승차감의 악화를 초래하는 경우가 있고, 브레이크에 의한 제어에서는 감속이 이루어진다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 차량 주행 시의 선회 조작성, 조종 안정성, 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 차체 자세 제어 장치를 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 차량의 차체의 자세를 제어하는 차체 자세 제어 장치로서, 상기 차체의 롤 레이트의 크기에 따라 증대하도록 상기 차체의 피치 레이트의 목표값인 목표 피치 레이트를 산출하는 목표 피치 레이트 산출 수단과, 상기 차체의 피치 레이트가 상기 목표 피치 레이트에 근접하도록 상기 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시키는 피치 모멘트 발생 수단을 구비하는 구성을 채용한다.

도 1은 본 발명의 제1, 2 실시형태에 따른 차체 자세 제어 장치가 적용된 4륜 자동차를 나타내는 사시도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 차체 자세 제어 장치를 나타내는 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 경우의 롤각과 피치각의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 4는 본 발명을 적용한 경우의 롤 레이트와 피치 레이트의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 5는 목표 피치 레이트로부터 피치 모멘트를 산출하는 전달 함수의 주파수와 게인의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 6은 목표 피치 레이트로부터 피치 모멘트를 산출하는 전달 함수의 주파수와 위상의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 7은 도 2 중의 목표 감쇠력 산출부에 있어서 피치 모멘트로부터 각 차륜측의 목표 감쇠력을 산출하는 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 8은 차량의 선회 주행 상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 선회 주행 시의 조타각, 횡가속도, 롤각, 피치각, 롤 레이트 및 피치 레이트의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 10은 도 9 중의 롤각과 피치각의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 11은 비교예에 있어서의 롤각과 피치각의 관계를 나타내는 특성 선도이다.
도 12는 제2 실시형태에 따른 차체 자세 제어 장치를 나타내는 제어 블록도이다.
도 13은 제3 실시형태에 따른 차체 자세 제어 장치를 나타내는 제어 블록도이다.
도 14는 제4 실시형태에 따른 차체 자세 제어 장치를 나타내는 제어 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 차체 자세 제어 장치를, 예컨대 4륜 자동차에 적용한 경우를 예로 들어, 첨부 도면에 따라 상세하게 설명한다.

여기서, 도 1 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시형태를 나타내고 있다. 도면 중, 도면 부호 1은 차량의 보디를 구성하는 차체이며, 그 차체(1)의 하측에는, 예컨대 좌, 우의 전륜(2)(한쪽만 도시)과 좌, 우의 후륜(3)(한쪽만 도시)이 설치되어 있다.

도면 부호 4, 4는 좌, 우의 전륜(2)측과 차체(1) 사이에 개재되어 설치된 전륜측의 서스펜션 장치이며, 이 각 서스펜션 장치(4)는 좌, 우의 현가 스프링(5)[이하, 스프링(5)이라고 함]과, 이 각 스프링(5)과 병렬로 되어 좌, 우의 전륜(2)측과 차체(1) 사이에 설치된 좌, 우측의 감쇠력 조정식 쇼크업 소버(6)[이하, 감쇠력 가변 댐퍼(6)라고 함]에 의해 구성되어 있다. 감쇠력 가변 댐퍼(6)는 본 발명의 구성 요건인 피치 모멘트 발생 수단의 일부를 구성하는 것이다.

도면 부호 7, 7은 좌, 우의 후륜(3)측과 차체(1) 사이에 개재되어 설치된 후륜측의 서스펜션 장치이며, 이 각 서스펜션 장치(7)는 좌, 우의 현가 스프링(8)[이하, 스프링(8)이라고 함]과, 이 각 스프링(8)과 병렬로 되어 좌, 우의 후륜(3)측과 차체(1) 사이에 설치된 좌, 우의 감쇠력 조정식 쇼크업 소버(9)[이하, 감쇠력 가변 댐퍼(9)라고 함]에 의해 구성되어 있다. 감쇠력 가변 댐퍼(9)는 피치 모멘트 발생 수단의 일부를 구성하는 것이다.

여기서, 각 서스펜션 장치(4, 7)의 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)는 감쇠력 조정식의 유압 완충기를 이용하여 구성된다. 그리고, 이 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에는, 그 감쇠력 특성을 하드한 특성(경한 특성)으로부터 소프트한 특성(연한 특성)으로 연속적으로 조정하기 위해, 감쇠력 조정 밸브, 솔레노이드 등을 포함하는 액츄에이터(도시하지 않음)가 부설되어 있다. 또한, 감쇠력 조정용의 액츄에이터는 감쇠력 특성을 반드시 연속적으로 변화시키는 구성일 필요는 없고, 2단계 또는 3단계 이상에서 단속적으로 조정하는 구성이어도 좋다. 또한, 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)는 감쇠력을 전환할 수 있으면 좋고, 공기 압력 댐퍼나 솔레노이드 댐퍼여도 좋다.

도면 부호 10은 차체(1)에 설치된 롤 상태 검출 수단(롤 레이트 검출 수단)으로서의 자이로(gyro) 등을 포함하는 롤 레이트 센서이며, 이 롤 레이트 센서(10)는, 예컨대 차량의 스티어링 조작에 따라 선회 주행 시 등에 발생하는 좌, 우 방향의 롤링 진동을 검출하고, 그 검출 신호를 후술하는 컨트롤러(13)에 출력하는 것이다. 또한, 롤 레이트 검출 수단은 롤 레이트를 검출할 수 있으면 좋고, 좌, 우 방향으로 이격 설치되어 2개의 상하 가속도 센서의 차분을 적분하는 등의 구성이어도 좋다.

도면 부호 11은 차체(1)에 설치된 피치 상태 검출 수단(피치 레이트 검출 수단)으로서의 자이로 등을 포함하는 피치 레이트 센서이며, 이 피치 레이트 센서(11)는, 예컨대 차량의 가, 감속 시 등에 발생하는 전, 후 방향의 흔들림 진동을 검출하고, 그 검출 신호를 후술하는 컨트롤러(13)에 출력한다. 또한, 하나의 3차원 자이로로 전술한 롤 레이트 센서(10)와 피치 레이트 센서(11)를 겸하여도 좋다. 또한, 피치 레이트 검출 수단은 피치 레이트를 검출할 수 있으면 좋고, 전, 후 방향으로 이격 설치되어 2개의 상하 가속도 센서의 차분을 적분하는 등의 구성이어도 좋다. 더욱, 운전자의 조작이나 자동 브레이크에 의한 브레이크력이나 액셀 조작에 따른 가속도를 추정하여, 피치 레이트(추정값)를 구하여도 좋다.

도면 부호 12는 차체(1)에 설치된 횡가속도 센서이며, 이 횡가속도 센서(12)는, 예컨대 선회 주행 시 등에 차량의 좌, 우 방향으로 발생하는 횡가속도를 검출하고, 그 검출 신호를 후술하는 컨트롤러(13)에 출력한다.

도면 부호 13은 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성되는 제어 수단으로서의 컨트롤러이며, 이 컨트롤러(13)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 입력측이 롤 레이트 센서(10), 피치 레이트 센서(11) 및 횡가속도 센서(12) 등에 접속되고, 출력측이 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 액츄에이터(도시하지 않음) 등에 접속된다. 도 2 중에 나타내는 롤각 신호(14)는 횡가속도 센서(12)에서 검출된 횡가속도 신호에 의해 구해진다. 또한, 상대 속도 신호(15)는 차체(1) 높이를 검출하는 차높이 센서(도시하지 않음)로부터의 신호를 이용하여 검출되거나, 스프링 상측, 스프링 하측의 가속도 센서(도시하지 않음)로부터의 신호에 의해 구해질 수 있다.

컨트롤러(13)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 게인(16), 판별부(17), 곱셈부(18), FF 제어부(19), 차(差)연산부(20), FB 제어부(21), 평균값 연산부(22), 목표 감쇠력 산출부(23) 및 댐퍼 지령값 산출부(24)를 포함하여 구성된다.

도 3에 나타내는 특성선(25)은 롤각과 피치각의 이상적인 관계(특성)를 비례 특성으로서 나타낸 것이며, 롤각이 플러스 값인 경우는 특성 선부(25A)가 되며, 마이너스 값인 경우는 특성 선부(25B)가 된다. 도 4에 나타내는 특성선(26)은 롤 레이트와 피치 레이트의 레인 체인지 시의 이상적인 관계(특성)를 비례 특성으로서 나타낸 것이며, 0점 위치에서 상호 교차하는 특성 선부(26A, 26B)와, 양자의 단부 사이를 연결하도록 종축과 평행하게 연장된 특성 선부(26C)를 갖는다.

도 3에 나타내는 특성선(25)과 도 4에 나타내는 특성선(26)의 관계는 도면 부호 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g)로서 서로 관련된 특성으로 나타낸다. 예컨대, 차량의 직진 중의 상황의 도면 부호 (a)의 위치를 기점으로 하면, 운전자가 핸들을 꺽어 레인 체인지를 개시하면, 도 3 중의 도면 부호 (b)를 따른 화살표에서는 롤각이 증가한다. 그때, 피치각도 함께 증가하기 때문에, 도 4에 나타내는 롤 레이트, 피치 레이트는 함께 플러스가 되고, 롤각의 증가 스피드가 피크에 달하면, 도 4 중의 도면 부호 (b)의 위치에서 롤 레이트, 피치 레이트가 최대가 된다.

그 후, 도 3 중의 도면 부호 (c)의 위치에서 롤각, 피치각이 최대가 될 때에는, 도 4 중에 도면 부호 (c)로 나타내는 바와 같이, 롤 레이트, 피치 레이트가 함께 0에 근접하고, 그 후, 핸들을 복귀시키기 시작하여, 대략 롤각이 0이 되는 도면 부호 (d)의 위치에서는 롤 레이트가 마이너스 방향에서 최대가 되며, 역방향의 롤로 하면 피치 레이트는 도 4 중의 특성 선부(26C)를 따라 변화한다. 또한, 롤각과 피치각의 관계가 도 3 중의 도면 부호 (d), (e), (f), (g)와 같이 변할 때에는, 롤 레이트와 피치 레이트의 관계는 도 4 중의 도면 부호 (d), (e), (f), (g)와 같이 바뀌는 것이다. 또한, 상기한 바와 같이 완전히 비례시키지 않아도, 도 3, 도 4와 같은 롤각과 피치각, 롤 레이트와 피치 레이트의 증가, 감소의 관계에 있으면 비선형의 관계가 되어도 좋다.

여기서, 컨트롤러(13)의 게인(16)은 롤 레이트 센서(10)에서 검출된 롤 레이트 신호에 차량마다 미리 정해진 게인, 즉 도 4 중의 특성선(26)에 따른 게인을 곱하고, 이때의 롤 레이트에 대응하는 특성선(26)에 따른 피치 레이트를 목표 피치 레이트로서 산출한다.

판별부(17)는 횡가속도 센서(12)에서 검출된 횡가속도 신호에 기초하여 롤각 신호(14)가 플러스의 값인지 마이너스 값인지 부호를 판별한다. 곱셈부(18)는 그 부호를 게인(16)으로부터의 신호(목표 피치 레이트)에 곱함으로써, 차량이 다이브 상태(두부 하강 피치)가 되도록 목표 피치 레이트를 보정값으로서 구한다. 게인(16), 판별부(17) 및 곱셈부(18)는 본 발명의 구성 요건인 목표 피치 레이트 산출 수단을 구성한다.

FF 제어부(19)는 목표 피치 레이트의 보정값이 입력되면, 하기의 수학식 1?수학식 3에 따른 연산을 하고, 피드 포워드 제어에 따른 목표 피치 모멘트를 산출한다. 차연산부(20)는 피치 레이트 센서(11)에서 검출된 실제 피치 레이트 신호와 상기 목표 피치 레이트의 보정값과의 차를, 목표값에 대한 오차로서 연산하고, FB 제어부(21)는 차연산부(20)로부터의 신호(목표값에 대한 오차)에 따라 피드백 제어에 따른 목표 피치 모멘트를 산출한다. FB 제어부(21)는 PID 제어기로서, 상기 오차에 따라 목표 피치 모멘트를 출력하도록 구성된다.

여기서, FF 제어부(19)는 피치 모멘트로부터 피치 레이트까지의 특성을 2차 진동 모델로서 모델화하고, 전달 함수를 산출하여, 그 역특성을 이용한 제어기이다. 그리고, 피치 운동의 운동 방정식은 하기의 수학식 1로부터 구한다. 단, Q: 피치각, Ix: 피치 관성, Kx: 피치 강성, Cx: 피치 감쇠 계수, Mx: 피치 모멘트이다.

이 수학식 1에 의해 피치 모멘트로부터 피치 레이트까지의 전달 함수는 하기의 수학식 2가 되고, 이에 따라, 피치 레이트로부터 피치 모멘트까지의 전달 함수는 하기의 수학식 3에 의해 구해진다.

도 5, 도 6은 이 전달 함수의 보드선도이며, 도 5 중의 특성선(27)은 게인 특성 곡선을 나타내고, 특성선(28)은 적분 특성을 나타내고 있다. 도 6 중의 특성선(29)은 전달 함수의 위상 특성 곡선을 나타내며, 특성선(30)은 적분 특성을 나타내고 있다.

컨트롤러(13) 내에 형성된 평균값 연산부(22)는 FF 제어부(19)에서 산출된 목표 피치 모멘트와 FB 제어부(21)에서 산출된 목표 피치 모멘트를 가산하여, 그 값을 목표 피치 모멘트(Ma)로서 후단의 목표 감쇠력 산출부(23)에 출력한다.

목표 감쇠력 산출부(23)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 목표 피치 모멘트(Ma)가 입력되면, 이에 따라 각 차륜[즉, 좌, 우의 전륜(2), 후륜(3)]의 목표 감쇠력을 분류하도록 연산한다. 즉, 목표 감쇠력 산출부(23)의 블록(23A)에서는, 목표 피치 모멘트(Ma)를 4분할하여 각 바퀴에 등배분한다. 다음 블록(23B)에서는, 등배분된 모멘트(Ma/4)를 전륜(2)측의 무게 중심점까지의 거리(lf)로 나눔으로써 우측 전륜(2)의 목표 감쇠력(F_FR)을 산출한다. 블록(23C)에서는, 등배분된 모멘트(Ma/4)를 전륜(2)측의 무게 중심점까지의 거리(lf)로 나눔으로써 좌측 전륜(2)의 목표 감쇠력(F_FL)을 산출한다.

한편, 목표 감쇠력 산출부(23)의 블록(23D)에서는, 전륜(2)측과 후륜(3)측에서 목표 감쇠력을 역방향으로 설정하기 때문에 「-1」을 곱하고, 다음 블록(23E)에서는, 등배분된 모멘트(Ma/4)에 「-1」을 곱하여 얻은 모멘트(-Ma/4)를, 후륜(3)측의 무게 중심점까지의 거리(lr)로 나눔으로써 우측 후륜(3)의 목표 감쇠력(F_RR)을 산출한다. 블록(23F)에서는, 등배분된 모멘트(Ma/4)에 「-1」을 곱하여 얻은 모멘트(-Ma/4)를, 후륜(3)측의 무게 중심점까지의 거리(lr)로 나눔으로써 좌측 후륜(3)의 목표 감쇠력(F_RL)을 산출한다.

댐퍼 지령값 산출부(24)는 목표 감쇠력 산출부(23)로부터 출력되는 각 바퀴의 목표 감쇠력(F_FR, F_FL, F_RR, F_RL)을, 상대 속도 신호(15)로 나누도록 연산 처리(구체적으로는 미리 설정된 특성 맵에 따라 연산)하고, 각 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 액츄에이터(도시하지 않음)에 출력하여야 할 댐퍼 지령값을 전류값으로서 산출한다. 그리고, 각 차륜[좌, 우의 전륜(2), 후륜(3)]측의 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)는 상기 액츄에이터에 공급된 전류값(댐퍼 지령값)에 따라 감쇠력 특성이 하드와 소프트의 사이에서 연속적으로, 또는 복수단으로 가변으로 제어된다.

각 차륜[좌, 우의 전륜(2), 후륜(3)]측의 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)는, 예컨대 도 2에 나타내는 FF 제어부(19), FB 제어부(21), 평균값 연산부(22), 목표 감쇠력 산출부(23) 및 댐퍼 지령값 산출부(24)와 함께, 본 발명의 구성 요건인 피치 모멘트 발생 수단을 구성하는 것이다.

본 실시형태에 따른 차체 자세 제어 장치는 전술한 바와 같은 구성을 갖는 것이며, 다음으로, 컨트롤러(13)에 의한 차체(1)의 자세 제어 처리에 대해서 설명한다.

차량이 도로(31)의 코너부에 접어들어 선회 주행을 할 때에는, 예컨대 도 8에 나타내는 바와 같이 직진→과도 선회→정상 선회→과도 선회→직진의 순서로 스티어링 조작이 이루어진다. 이때, 차량의 운전자는 도 9 중의 특성선(32)을 따라 조타각을 전환하도록 핸들을 조작한다.

차량의 직진 시에는, 조타각이 거의 0이 되어 중립으로 유지되고, 과도 선회에 달하면, 조타각이 필요한 각도 분량만큼 증대된다. 정상 선회가 되면, 조타각은 필요 각도를 유지하도록 거의 일정한 각도로 유지되고, 그 후의 과도 선회에 달하면, 조타각을 중립으로 복귀시키는 조작이 이루어지며, 직진 주행으로 복귀되었을 때에는, 거의 0이 되어 중립으로 유지된다.

차체(1)측에 발생하는 횡가속도는 도 9 중의 특성선(33)으로 나타내는 바와 같이, 조타각의 특성선(32)에 대응하여 변화하며, 거의 비례하도록 증감한다. 차체(1)측의 롤각에 대해서도, 도 9 중의 특성선(34)으로 나타내는 바와 같이 조타각의 특성선(32), 횡가속도의 특성선(33)에 대응하여 변화하며, 거의 비례하도록 증감한다.

도 9 중의 특성선(35, 36, 37)은 차체(1)측의 피치각, 롤 레이트, 피치 레이트의 특성선을 나타내고 있다. 이 중, 롤 레이트의 특성선(36)은 롤각의 특성선(34)을 미분한 특성으로서 나타내는 것이다. 또한, 도 9 중에 이점 쇄선으로 나타내는 특성선(35', 37')은 비교예(예컨대, 일본 특허 공개 제2007-170590호 공보에 기재된 관련기술에 상당)에 따른 피치각, 피치 레이트의 특성선을 나타내고 있다.

본 실시형태에 있어서는, 도 9 중에 나타내는 롤각의 특성선(34)에 대하여, 피치각의 특성선(35)을, 예컨대 정상 선회 중에는 낮게 억제하도록 제어하고, 그 후의 과도 선회에서는 피치각이 마이너스 값이 되도록 제어한다. 그리고, 롤각과 피치각의 관계를 도 10에 나타내는 특성선(38)과 같이, 히스테리시스 특성을 갖는 비례 관계로 설정한다.

비교예의 경우에는, 도 11에 나타내는 특성선(39)과 같이 롤각에 따라 피치각을 발생시키는 구성으로 한다. 이 때문에, 비교예에 따른 피치각의 특성선(35')은 도 9 중에 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 정상 선회 중에도 롤각에 따른 크기의 피치각을 발생시킬 필요가 있어, 차량의 승차감을 악화시키는 원인이 되는 경우가 있다.

그런데, 제1 실시형태에서는, 예컨대 도 4 중의 특성선(26)으로 나타내는 바와 같이 롤 레이트에 비례한 목표 피치 레이트를 구하고, 각 차륜[좌, 우의 전륜(2), 후륜(3)]측에 설치된 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력 특성을, 이 목표 피치 레이트가 되도록 가변 제어하여, 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시키도록 제어하는 구성을 갖는다.

이와 같이, 차량의 선회 주행 시의 피치 레이트와 롤 레이트를 비례 관계로 함으로써, 차체(1)의 회전축에 흔들림이 발생하지 않고, 조타 감각을 향상시킬 수 있다. 또한, 롤 레이트에 따라 목표 피치 레이트를 산출하고, 이 목표 피치 레이트가 되도록 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시키도록 제어함으로써, 롤 레이트와 피치 레이트가 비례 관계가 되고, 또 롤각의 부호에 따라 목표 피치 레이트를 반전시킴으로써, 항상 두부 하강 피치가 되기 때문에, 차체(1)의 회전축이 안정되며, 롤감을 향상시킬 수 있다.

다음에, 도 1, 도 12는 본 발명의 제2 실시형태를 나타내고 있다. 제2 실시형태의 특징은 조타각과 차속으로부터 차량 모델을 이용한 목표 피치 모멘트를 산출하고, 롤 레이트 센서나 피치 레이트 센서를 사용하지 않고 차체의 자세를 제어하도록 구성한 것이다. 그리고, 제2 실시형태는 회전축 안정화를 위한 피칭의 발생뿐만 아니라, 롤 거동의 억제에 대해서도 고려한 경우를 나타내고 있다. 또한, 제2 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

도면 중, 도면 부호 41은 차체(1)측에 설치된 조타각 센서이며, 이 조타각 센서(41)는 차량의 운전자가 선회 주행 시 등에 핸들을 스티어링 조작할 때의 조타각[후술하는 전륜 타각(δf)에 대응함]을 검출하고, 그 검출 신호를 후술하는 컨트롤러(43)에 출력하는 것이다.

도면 부호 42는 차체(1)에 설치된 차속 센서이며, 이 차속 센서(42)는, 예컨대 차량의 주행 속도[후술하는 차속(V)에 대응함]를 검출하고, 그 검출 신호를 후술하는 컨트롤러(43)에 출력한다.

도면 부호 43은 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성되는 제어 수단으로서의 컨트롤러이며, 이 컨트롤러(43)는 입력측이 조타각 센서(41) 및 차속 센서(42) 등에 접속되고, 출력측이 FR 댐퍼[우측 전륜의 감쇠력 가변 댐퍼(6)], FL 댐퍼[좌측 전륜의 감쇠력 가변 댐퍼(6)], RR 댐퍼[우측 후륜의 감쇠력 가변 댐퍼(9)], RL 댐퍼[우측 후륜의 감쇠력 가변 댐퍼(9)]의 액츄에이터(도시하지 않음) 등에 접속된다.

컨트롤러(43)는 도 12에 나타내는 바와 같이, 차량 모델부(44), 미분부(45), 롤 억제용의 목표 감쇠력 연산부(46, 47), 부호 반전부(48, 49), 절대값 연산부(50), 목표 피치 모멘트 산출부(51), 등배분 연산부(52), 각 바퀴의 목표 감쇠력 연산부(53, 54, 55, 56), 가산부(57, 58), 감산부(59, 60), 각 바퀴의 댐퍼 지령값 산출부(61, 62, 63, 64), 위상 조정용 필터(100), 및 상대 속도 추정부(101)를 포함하여 구성되어 있다.

이 경우, 컨트롤러(43)는 조타각 센서(41)에서 검출된 조타각 신호와 차속 센서(42)에서 검출된 차속 신호에 기초하여, 차량 모델부(44)에서 하기와 같이 횡가속도를 추정하도록 산정한다. 그리고, 추정된 횡가속도에 기초하여 피드 포워드 제어(FF 제어)로 목표 피치 모멘트를 산출함으로써, 롤감의 향상을 실현할 수 있다.

우선, 차량 모델부(44)에서는 조타각[전륜 타각(δf)]과 차속(V)에 의해, 하기의 수학식 4의 차량 모델을 이용하여 횡가속도(Ay)를 추정한다. 여기서, 횡가속도(Ay)는, 차량의 선형 모델을 가정하고 움직임 특성을 무시하면, 수학식 4로 구할 수 있다. 단, V는 차속(m/s), A는 안정 계수(S²/m²), δf는 전륜 타각(rad), L은 휠 베이스(m)이다.

여기서, 위상 조정용 필터(100)를 이용하여 조타각 입력으로부터 횡가속도, 롤각 발생까지의 다이나믹스를 보상한다. 다음으로, 미분부(45)에서는 횡가속도를 미분하여 횡가가속도를 산출한다. 횡가가속도는 롤 레이트와 거의 일치하기 때문에, 다음단의 목표 감쇠력 연산부(46, 47) 각각에서, 롤 레이트와 상관관계가 있는 횡가가속도에 우측 전륜용의 Fr 게인, 우측 후륜용의 Rr 게인을 곱함으로써, 각 산출값을 우측 전륜용 및 우측 후륜용의 롤 억제의 목표 감쇠력으로 한다. 부호 반전부(48, 49)는 롤 억제용의 목표 감쇠력을 좌측 전륜 및 좌측 후륜에서 우측 차륜과 반전시키기 위해, 「-1」을 곱한다.

상대 속도 추정부(101)는 미분부(45)에서 산출된 횡가가속도를 이용하여 각 바퀴의 상대 속도를 추정한다.

절대값 연산부(50)는 횡가속도의 절대값(|u|)을 구한다. 목표 피치 모멘트 산출부(51)는 횡가속도의 절대값(|u|)에 게인(「Kroll2r」)을 곱하여 목표 피치 모멘트(Ma)를 산출한다. 여기서, 횡가속도에 비례하여 목표 피치 모멘트(Ma)를 산출한 이유는, 제1 실시형태에서 채용한, 피치 레이트로부터 피치 모멘트까지의 전달 함수는 금번 대상으로 삼고 있는 조타 입력 주파수가 1 ㎐ 이하일 때에, 그 위상 특성이 -90도이기 때문에, 롤 레이트를 적분한 롤각에 비례하면 좋고, 롤각은 횡가속도와 상관관계가 있기 때문에, 횡가속도에 비례하면 좋기 때문이다.

다음에, 등배분 연산부(52)는 목표 피치 모멘트(Ma)가 입력되면, 이에 따라 각 차륜[즉, 좌, 우의 전륜(2), 후륜(3)]의 목표 감쇠력을 분류하도록, 목표 피치 모멘트(Ma)를 4분할하여 각 바퀴에 등배분한다. 다음 목표 감쇠력 연산부(53, 54)는 등배분된 모멘트(Ma/4)를 전륜(2)측의 무게 중심점까지의 거리(lf)로 나눔으로써, 피치 발생 분량이 되는 우측 전륜(2), 좌측 전륜(2)의 목표 감쇠력을 산출한다. 또한, 목표 감쇠력 연산부(55, 56)는 등배분된 모멘트(Ma/4)를 후륜(3)측의 무게 중심점까지의 거리(lr)로 나눔으로써 우측 후륜(3), 좌측 후륜(3)의 목표 감쇠력을 산출한다.

다음에, 가산부(57, 58)에서는, 목표 감쇠력 연산부(46)로부터의 롤 억제 분량이 되는 목표 감쇠력과, 목표 감쇠력 연산부(53, 54)로부터 피치 발생 분량이 되는 목표 감쇠력을 가산하여 합계의 목표 감쇠력을, 우측 전륜의 목표 감쇠력, 좌측 전륜(2)의 목표 감쇠력으로서 산출한다. 또한, 전륜(2)측과 후륜(3)측에서는 피치 성분이 반대가 되기 때문에, 감산부(59, 60)에서는, 목표 감쇠력 연산부(47)로부터의 롤 억제 분량이 되는 목표 감쇠력으로부터, 목표 감쇠력 연산부(55, 56)로부터의 피치 발생 분량이 되는 목표 감쇠력을 감산하여 합계의 목표 감쇠력을, 우측 후륜의 목표 감쇠력, 좌측 후륜(2)의 목표 감쇠력으로서 산출한다.

이와 같이 롤 억제 분량과 피치 발생 분량에 의해 산출된 목표 감쇠력을 가산 또는 감산하여 각 바퀴의 목표 감쇠력을 연산한 후에는, 댐퍼 지령값 산출부(61, 62, 63, 64)에서, 이 목표 감쇠력과 상대 속도 추정부(101)에서 추정한 상대 속도에 기초하여, 미리 기억해 둔 댐퍼의 특성 맵으로부터 필요한 전류값을 출력한다. 즉, 댐퍼 지령값 산출부(61, 62, 63, 64)는 FR 댐퍼[우측 전륜의 감쇠력 가변 댐퍼(6)], FL 댐퍼[좌측 전륜의 감쇠력 가변 댐퍼(6)], RR 댐퍼[우측 후륜의 감쇠력 가변 댐퍼(9)], RL 댐퍼[우측 후륜의 감쇠력 가변 댐퍼(9)]의 액츄에이터(도시하지 않음)에 출력하여야 할 댐퍼 지령값을 전류값으로서 산출한다.

그리고, 각 차륜[좌, 우의 전륜(2), 후륜(3)]측의 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)는 상기 액츄에이터에 공급된 전류값(댐퍼 지령값)에 따라, 감쇠력 특성이 하드와 소프트의 사이에서 연속적으로, 또는 복수단으로 가변 제어된다. 각 차륜[좌, 우의 전륜(2), 후륜(3)]측의 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)는 본 발명의 구성 요건인 피치 모멘트 발생 수단의 피치 모멘트 발생 기구를 구성하며, 도 12에 나타내는 컨트롤러(43)의 절대값 연산부(50)와 목표 피치 모멘트 산출부(51)가 각각, 목표 피치 레이트 산출 수단과 목표 피치 모멘트 산출 수단을 구성하는 것이다.

이렇게 하여, 이와 같이 구성되는 제2 실시형태에서도, 피치와 롤의 거동에 이상적인 관련성을 갖게 할 수 있게 되며, 주행 중의 드라이버 감각을 향상시킬 수 있다. 특히, 제2 실시형태에서는, 롤 레이트 센서나 피치 레이트 센서를 사용하지않고, 조타각과 차속에만 기초하여 차체(1)의 자세 제어를 실시할 수 있다.

이에 따라, 센서 절약화를 도모할 수 있고, 비용을 저감하며, 시스템을 간소화할 수 있다. 또한, 회전축 안정화를 위한 피칭의 발생뿐만 아니라, 롤 거동의 억제에 대해서도 고려하여 제어할 수 있으며, 롤감의 향상을 실현할 수 있다.

다음에, 도 13은 본 발명의 제3 실시형태를 나타내고 있다. 제3 실시형태의 특징은 차체의 자세를 제어하는 액츄에이터가 세미액티브 액츄에이터가 아니며, 스스로 추력을 발생시킬 수 있는 액티브 서스펜션을 이용하도록 구성된 것이다. 또한, 제3 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

도면에 있어서, 도면 부호 71은 본 실시형태에서 채용한 제어 수단으로서의 컨트롤러이며, 이 컨트롤러(71)는 제1 실시형태에서 설명한 컨트롤러(13)와 거의 동일하게 구성되고, 입력측이 롤 레이트 센서(10), 피치 레이트 센서(11), 및 횡가속도 센서(12) 등에 접속된다. 도 13 중에 나타내는 롤각 신호(14)는 횡가속도 센서(12)에서 검출된 횡가속도 신호로부터 구해진다.

그러나, 이 경우의 컨트롤러(71)는 출력측이 스스로 추력을 발생시킬 수 있는 액티브 서스펜션[후술하는 솔레노이드 댐퍼(74)] 등에 접속되어 있는 점에서, 제1 실시형태와는 다르다. 또한, 컨트롤러(71)는 게인(16), 판별부(17), 곱셈부(18), FF 제어부(19), 차연산부(20), FB 제어부(21), 평균값 연산부(22), 목표 피치 모멘트 산출부(72), 및 각 바퀴 솔레노이드 댐퍼 제어량 산출부(73)를 포함하여 구성되고, 이 중 목표 피치 모멘트 산출부(72), 및 각 바퀴 솔레노이드 댐퍼 제어량 산출부(73)의 구성이 제1 실시형태와는 다른 것이다.

도면 부호 74는 차량의 각 바퀴측에 설치되는 복수(4개)의 솔레노이드 댐퍼이며, 이 솔레노이드 댐퍼(74)는, 예컨대 좌, 우의 전륜(2)측과 좌, 우의 후륜(3)측에 각각 설치된 액티브 서스펜션에 의해 구성되고, 각 차륜측에서 차체(1)를 상, 하측 방향으로 승강시키는 것과 같은 추력을, 각 바퀴 솔레노이드 댐퍼 제어량 산출부(73)로부터의 제어 신호에 따라 발생시키는 것이다.

컨트롤러(71)의 목표 피치 모멘트 산출부(72)는, FF 제어부(19)에서 산출된한 목표 피치 모멘트와 FB 제어부(21)에서 산출된 목표 피치 모멘트를, 평균값 연산부(22)에서 가산하여 평균값을 구한 상태에서, 이에 따라 각 차륜[즉, 좌, 우의 전륜(2), 후륜(3)]에 목표 피치 모멘트를 배분하도록 연산을 실행한다. 그리고, 각 바퀴 솔레노이드 댐퍼 제어량 산출부(73)는 각 차륜측에 배분된 목표 피치 모멘트에 대응하는 추력을, 각 차륜측의 솔레노이드 댐퍼(74)에서 발생시킬 수 있도록 솔레노이드 댐퍼 제어량을 산출하고, 산출된 제어량분의 제어 신호를 각 솔레노이드 댐퍼(74)에 개별로 출력하는 것이다.

이렇게 하여, 이와 같이 구성되는 제3 실시형태에서도, 피치와 롤의 거동에 이상적인 관련성을 갖게 할 수 있어, 주행 중의 드라이버 감각을 향상시킬 수 있다. 특히, 제3 실시형태에서는, 각 차륜측의 목표 추력을 산출하고, 그 목표값에 따라 액티브 서스펜션에 추력을 발생시킴으로써, 롤 레이트에 비례한 피치 레이트를 발생시킬 수 있고, 차체(1)의 회전축을 안정화시켜, 롤감의 향상을 도모할 수 있다.

다음에, 도 14는 본 발명의 제4 실시형태를 나타내고 있다. 제4 실시형태의 특징은 제1 실시형태에 있어서, 피치 레이트를 피드백 제어한 부분을 피드 포워드 제어로 한 것이다. 또한, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도면에 있어서, 도면 부호 111은 전후 가속도를 검출하는 전후 가속도 검출 수단(전후 가속 상태 검출 수단)이다. 이 전후 가속도 검출 수단은 전후 가속도 센서나 차속 센서를 미분하는 것 등을 측정하는 것이어도 좋고, 또한 운전자의 브레이크 페달 조작량이나 브레이크의 휠 실린더압 등으로부터 전후 가속도를 추정하는 것이어도 좋다.

도면 부호 112는 발생하는 피치 레이트를 추정하는 피치 레이트 추정부(피치 상태 추정 수단)이며, 전술한 전후 가속도 검출 수단의 검출 결과로부터 발생하는 피치 레이트를 추정한다.

그리고, 곱셈부(18)로부터 출력되는 목표 피치 레이트로부터 전후 가속도에 의해 발생하는 피치 레이트를 차감하여 부족분의 피치 레이트를 FF 제어부(19)에 출력하고, 목표 감쇠력 산출부(23), 댐퍼 지령값 산출부(24)를 통해 감쇠력 가변 댐퍼의 감쇠력을 조정하여, 목표로 하는 피치 레이트를 얻는다.

이 결과, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있고, 또, 브레이크 등에 의해 발생하는 피치를 피드 포워드로 가미하며, 과부족분의 피치 레이트를 감쇠력 가변 댐퍼로 제어하기 때문에, 감쇠력 가변 댐퍼에 의한 피치의 제어량을 작게 할 수 있고, 이에 따라, 롤 분량의 제어량을 늘리는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 전후 가속 상태 검출 수단으로서 전후 가속도 검출 수단을 이용하였지만, 가속도의 변화율을 이용하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 롤 레이트와 롤각을 검출 가능으로서 기재하였지만, 조타각과 차속으로부터 구한 횡가속도나 횡가속도 센서 신호의 값으로부터 추정한 값을 이용하여도 좋다.

또한, 제1, 제3 실시형태에서는, 롤 레이트와 피치 레이트를 각각 센서를 이용하여 검출하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 차체에 부착한 3개 이상의 상, 하측 방향 가속도 센서를 이용하여 롤 레이트와 피치 레이트를 산출하여도 좋다.

또한, 제1, 제2, 제3 실시형태에서 이용하고 있는, 상대 속도는 차높이 센서의 미분값이어도 좋고, 예컨대 스프링 하측의 가속도 센서와 스프링 상측의 가속도 센서의 검출값으로부터 상대 가속도를 산출하고, 이 값을 적분함으로써 산출하여도 좋다. 또한, 편평한 노면이면, 스프링 하측의 움직임을 거의 제로라고 간주할 수 있기 때문에, 스프링 상측의 가속도 센서의 검출값을 적분한 스프링 상측 속도를 상대 속도로 하여도 좋다. 또한, 제2 실시형태에서는, 조타각과 차속으로부터 추정된 횡가속도를 이용하였지만, 횡가속도 센서의 값을 이용하여도 좋다. 특히, 그 외의 신호에 대해서도, 그 산출 방법이 한정되는 것이 아니다.

또한, 제1 실시형태에서는, 롤 레이트 센서(10)에서 검출된 롤 레이트 신호에 차량마다 미리 결정된 게인[예컨대, 도 4 중의 특성선(26)에 따른 게인]을 곱하고, 이때의 롤 레이트에 대응하는 특성선(26)에 따른 피치 레이트를 목표 피치 레이트로서 산출하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 도 4 중의 특성선(26)을 곡선에 따른 비선형적 특성으로 하고, 즉 롤 레이트의 크기에 따라 비선형적 특성으로 증대하도록, 목표 피치 레이트를 산출하는 구성으로 하여도 좋다. 이 점은 제2, 제3 실시형태에 대해서도 동일하다.

다음에, 상기 실시형태에 포함되는 발명에 대해서 기재한다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 목표 피치 레이트 산출 수단에 의해 롤 레이트에 비례한 목표 피치 레이트를 구하고, 피치 모멘트 발생 수단은 이 목표 피치 레이트가 되도록 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시키는 제어를 수행한다. 이와 같이 피치 레이트와 롤 레이트를 비례 관계로 함으로써, 차체의 회전축에 흔들림이 발생하지 않으며, 조타 감각을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 목표 피치 레이트 산출 수단은, 상기 차체의 롤 레이트의 크기에 따라 상기 차체가 다이브(dive)하는 정도가 증대되게 상기 목표 피치 레이트를 산출하도록 구성된다. 이에 따라, 예컨대 차량의 선회 주행 시에 전륜측이 다이브하여 두부 하강 피칭을 수반한 롤 거동을 실현할 수 있고, 선회 주행 시의 드라이버 감각을 양호하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 피치 모멘트 발생 수단은 상기 목표 피치 레이트로부터 차량 모델에 따라 목표 피치 모멘트를 산출하는 목표 피치 모멘트 산출 수단(예컨대, 2차 모델이나 미분기)과, 상기 차체의 피치 모멘트가 상기 목표 피치 모멘트가 되도록 상기 피치 모멘트를 발생시키는 피치 모멘트 발생 기구(예컨대, 세미액티브 서스펜션 또는 액티브 서스펜션 등을 포함함)에 의해 구성된다.

이에 따라, 예컨대 롤 레이트 센서나 피치 레이트 센서를 사용하지 않고, 조타각 센서와 차속 센서만을 이용하여 차량의 선회 주행 시에 횡가속도를 구할 수 있어, 센서 절약화를 도모하며, 비용을 저감하고, 시스템의 간소화를 실현할 수 있다. 또한, 회전축 안정화를 위한 피칭의 발생뿐만 아니라, 롤 거동의 억제에 대해서도 고려하여 제어할 수 있으며, 롤감의 향상을 실현할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 차체의 피치 레이트를 검출하는 피치 레이트 검출 수단과, 검출된 상기 피치 레이트와 상기 목표 피치 레이트와의 차가 작아지도록 상기 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시키는 피치 모멘트 발생 수단을 포함하도록 구성된다. 이에 따라, 피치 레이트 검출 수단에서 검출된 차체의 실제 피치 레이트와 목표 피치 레이트와의 차가 작아지도록, 피치 모멘트 발생 수단을 이용하여 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 차량은 적어도 4개의 차륜을 가지고, 상기 피치 모멘트 발생 수단은, 각 차륜측에 각각 설치되며 감쇠 특성이 조정 가능한 감쇠력 조정식 쇼크업 소버를 가지며, 상기 감쇠 특성을 조정함으로써 상기 차체에 대한 피치 모멘트를 조정하도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 차량은 적어도 4개의 차륜을 가지고, 상기 피치 모멘트 발생 수단은, 각 차륜측에 각각 설치되며 상기 차체와 차륜에 대하여 상, 하측 방향의 추력을 부가하는 액티브 서스펜션을 가지며, 상기 상, 하측 방향의 힘을 조정함으로써 차체에 피치 모멘트를 부가하도록 구성된다. 이에 따라, 각 차륜측의 목표 추력을 산출하고, 그 목표값에 따라 액티브 서스펜션에 추력을 발생시킴으로써, 롤 레이트에 비례한 피치 레이트를 발생시킬 수 있으며, 차체의 회전축을 안정화시키고, 롤감의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 차체의 전방이 하강하여 피치각이 발생하기 때문에, 롤 레이트를 작게 하도록 작용한다. 이것은, 피치각이 없는 경우는 롤 레이트가 순수한 롤각(수평 방향의 진행 방향 축에 대한 각)의 미분값이 되는데 반하여, 피치각이 발생한 경우는 롤 레이트가 롤각의 미분값으로부터 요각속도(수직 방향의 각속도)가 치우침으로써 발생하는 각속도를 뺀 값이 되기 때문에, 상쇄관계가 되어, 롤 레이트가 감소하게 된다. 근사적으로는 이하의 식으로 롤 레이트가 구해진다.

(롤 레이트)=(롤각의 미분값)-(요각속도)×(피치각)

또한, 상기 각 실시형태에서는, 롤각, 롤 레이트, 피치 레이트 등 각종 값을 이용하여 연산하지만, 연산 과정에서는, 각종 값을 구할 필요는 없고, 근사값, 추정값을 이용하여도 좋다. 또한, 예컨대 롤각의 부호를 판단하는 경우에는, 부호만 롤각과 동일하게 변하는 다른 값이어도 좋다. 또한, 연산이 아니라 맵을 이용하여도 좋다.

상기 실시형태에서는, 롤의 제어를 나타내었지만, 본 발명이 실제로 적용되는 경우는, 스카이후크 제어 등의 하우징 제어와 조합되는 것이 생각된다. 이 경우, 예컨대 하우징 제어로부터의 목표 감쇠력과, 본 발명의 목표 감쇠력을 평균화하거나, 스티어링각에 따라, 스티어링각이 작을 때에는 하우징 제어로부터의 목표 감쇠력을 우선하고, 스티어링각이 클 때는, 본 발명의 제어를 우선하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, 롤 상태 검출 수단, 롤 레이트를 검출하는 것을 나타내었지만, 이것에 한정되지 않고, 롤각이나 롤각 속도 변화율이어도 좋고, 또한, 피치 상태나 목표 피치 상태로서, 피치 레이트를 이용한 것을 나타내었지만, 이것에 한정되지 않고, 피치각이나 피치 레이트 변화율 등을 이용하여도 좋다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따르면, 피치와 롤의 거동에 이상적인 연결관계를 갖게 할 수 있기 때문에, 주행 중의 드라이버 감각을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일부 예시적인 실시형태들에 대해서만 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 다양한 변형이 본 발명의 신규한 지침 및 이점으로부터 사실상 벗어나지 않고도 가능하다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 따라서, 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것이다.

본 출원은 2010년 7월 29일자로 출원한 일본 특허 출원 제2010-170247호에 대해 우선권을 주장한다. 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 비롯한, 2010년 7월 29일자로 출원한 일본 특허 출원 제2010-170247호의 전체 개시 내용은 그 전체가 본 명세서에 원용된다.

Claims

차량의 차체의 자세를 제어하는 차체 자세 제어 장치에 있어서,
상기 차체의 롤 상태에 따라 상기 차체의 피치 상태의 목표값인 목표 피치 상태를 산출하는 목표 피치 상태 산출 수단(16, 17, 18; 50)과,
상기 차체의 피치 상태가 상기 목표 피치 상태에 근접하도록 상기 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시키는 피치 모멘트 발생 수단(19, 21, 22, 23, 24, 6, 9; 51, 52, 53-56, 61-64, 6, 9; 19, 21, 22, 72, 73, 74)
을 구비하는 차체 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 목표 피치 상태 산출 수단은, 상기 차체의 롤 레이트의 크기에 따라 상기 차체가 다이브(dive)하는 정도가 증대되도록 목표 피치 레이트를 산출하는 것인 차체 자세 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피치 모멘트 발생 수단은,
상기 목표 피치 상태로부터 차량 모델에 따라 목표 피치 모멘트를 산출하는 목표 피치 모멘트 산출 수단(51)과,
상기 차체의 피치 모멘트가 상기 목표 피치 모멘트에 근접하도록 상기 피치 모멘트를 발생시키는 피치 모멘트 발생 기구(6, 9)
를 갖는 것인 차체 자세 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차체의 피치 상태를 검출하는 피치 상태 검출 수단(11)을 더 구비하고,
상기 피치 모멘트 발생 수단은 검출된 상기 피치 상태와 상기 목표 피치 상태와의 차가 작아지도록 상기 차체에 대하여 피치 모멘트를 발생시키는 것인 차체 자세 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차량은 4개 이상의 차륜을 가지며,
상기 피치 모멘트 발생 수단은, 각 차륜측에 각각 설치되며 감쇠 특성이 조정 가능한 감쇠력 조정식 쇼크업 소버(6, 9)를 가지고, 상기 감쇠 특성을 조정함으로써 상기 차체에 대한 피치 모멘트를 조정하는 것인 차체 자세 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차량은 4개 이상의 차륜을 가지며,
상기 피치 모멘트 발생 수단은, 각 차륜측에 각각 설치되며 상기 차체와 차륜에 대하여 상, 하측 방향의 힘을 부가하는 액티브 서스펜션(74)을 가지고, 상기 상, 하측 방향의 힘을 조정함으로써 상기 차체에 피치 모멘트를 부가하는 것인 차체 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 차체의 롤 레이트와 차체의 피치 레이트는 조타각과 차속으로부터 구해지는 것인 차체 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 피치 상태는 피치 레이트인 것인 차체 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 피치 상태는 피치각인 것인 차체 자세 제어 장치.