JP2007112227A - 旋回半径に応じてロール剛性前後比を変更する車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールの発生は車輌の旋回走行に基づくものであることに着目し、旋回走行の状態量に基づいて算出された目標ヨーレートに実ヨーレートを一致させる前後輪の間のロール剛性の比の制御よりも即応性に優れた車輌旋回の回頭制御を行う。
【解決手段】後輪のロール剛性に対する前輪のロール剛性の比（ロール剛性前後比）を変化させることができるロール剛性前後比制御手段を有する車輌に於いて、旋回走行の旋回半径に応じて該旋回半径が小さいときには該旋回半径が大きいときに比して前記ロール剛性前後比をより小さくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車輌に係り、特に車輌の旋回走行に於ける回頭性の制御に係る。

各車輪の懸架部の車輪と車体の間に減衰係数を複数段の間で切換え可能なショックアブソーバを備えた車輌に於いて、車体のヒーブ速度、ピッチ角速度、ロール角速度の如き車輪に対する車体の旋回走行の状態量を検出し、検出されたこれらの旋回走行状態量に基づいて実ヨーレートが目標ヨーレートになるような前輪と後輪の間の目標ロール剛性比を決定し、ロール剛性比が目標ロール剛性比になるようにショックアブソーバの減衰係数を制御することが下記の特許文献１に記載されている。
特開平７-２２８１１４

車輪のロール剛性は、車輌の旋回走行時に車体が遠心力により旋回の外側へ傾動するローリングを抑制する度合を示し、このロール剛性が大きい程、旋回走行時の車体の旋回外側への傾斜は小さくなるが、それだけ車体のローリングに伴って車輪の接地荷重はより大きく旋回の外側へ移動し、左右の車輪間の接地荷重の配分はより大きく旋回の外側へ偏倚する。車輪の接地荷重の増加に対する車輪のコーナリングフォースの増加は、図６に示す如く、飽和へ向けて上方へ凸型に湾曲する非線形特性を呈するので、左右の車輪間の接地荷重の配分が５０：５０の釣り合い状態からより大きく偏倚するにつれて（図示例：４０：６０，３０：７０，２０：８０）、左右の車輪のコーナリングフォースの合計はより小さくなる。従って、車輌の旋回走行に対して車体のローリングをより強く抑制することと、車輪のコーナリングフォースをより高く維持することとは、互いに相反する。

一方、四輪車では、前輪のコーナリングフォースの大きさと後輪のコーナリングフォースの大きさの間の大小関係が車輌の回頭性を左右する。即ち、後輪のコーナリングフォースに対比して前輪のコーナリングフォースが小さくなると、車輌はアンダーステア特性を呈し、逆に前輪のコーナリングフォースに対比して後輪のコーナリングフォースが小さくなると、車輌はオーバーステア特性を呈する。上記の通りコーナリングフォースはロール剛性により左右されるので、前輪のロール剛性と後輪のロール剛性の相対的な大小関係は車輌の回頭性を左右する。

車輌の旋回走行制御に於いて先ず要求されることは、操舵角に対応する目標ヨーレートに実ヨーレートを追従させるに必要なコーナリングフォースを確保することである。上記の特許文献１に於ける如く、旋回走行の状態量に基づいて算出された目標ヨーレートに実ヨーレートが一致するよう前輪と後輪の間のロール剛性の比の目標値を決定し、前輪と後輪の間のロール剛性の比がこの目標値になるよう前後の車輪懸架装置のロール剛性が制御されれば、前輪懸架装置および後輪懸架装置のロール剛性をできるだけ高く保って、車輌の旋回走行に於ける回頭性をアンダーステアにもオーバーステアにもならない適正な状態とするに必要な前輪および後輪のコーナリングフォースを確保することができる。

しかし、そもそもロールの発生は車輌の旋回走行に基づくものであるから、それは旋回半径に基づくものであり、上記の如くヨーレートを介して制御されなくても、旋回半径に基づいて制御されてもよいものであると考えられる。そうすることにより、ヨーレートの変化に先行して所望の車輌回頭性を確保するに要する前後輪間のコーナリングフォースの対比をフィードフォワード的に制御することができる。かかるロール剛性の制御をフィードフォワード的に行うことができれば、ロール剛性の変更には能動スタビライザの如き何等かのアクチュエータの作動が必要であり、それには必ず作動時間が必要であることに鑑み、制御の即応性を高める上で有効である。この場合、特に旋回半径が道路に沿って設けられた進路表示手段を車輌の前方領域に於いて読み取ることにより検出された旋回半径、或いは道路地図提供手段が提供する道路地図情報より得られた旋回半径とされれば、フィードフォワード特性は更に高められる。本発明は、かかる観点から、即応性に優れた車輌旋回の回頭制御を行うことを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、後輪のロール剛性に対する前輪のロール剛性の比（本願では「ロール剛性前後比」と称する）を変化させることができるロール剛性前後比制御手段を有する車輌にして、旋回走行の旋回半径に応じて該旋回半径が小さいときには該旋回半径が大きいときに比して前記ロール剛性前後比制御手段により前記ロール剛性前後比がより小さくされることを特徴とする車輌を提案するものである。

前記ロール剛性前後比制御手段は操舵角に基づいて推定された旋回半径、道路に沿って設けられた進路表示手段を車輌の前方領域に於いて読み取ることにより検出された道路の旋回半径、或は、道路地図提供手段が提供する道路地図情報より得られた道路の旋回半径に応じて前記ロール剛性前後比を変化させるようになっていてよい。

車輌は、運転モードをスポーツモードとノーマルモードとの間に切り換える手段を有し、運転モードがスポーツモードに切り換えられているときには運転モードがノーマルモードに切り換えられているときに比して前記ロール剛性前後比がより小さくされるようになっていてよい。

前記ロール剛性前後比制御手段は左右一対の前輪間に作用する能動スタビライザの捩じり変位と左右一対の後輪間に作用する能動スタビライザの捩じり変位とを相対的に変更する手段であってよい。

上記の如く、後輪のロール剛性に対する前輪のロール剛性の比であるロール剛性前後比を変化させることができるロール剛性前後比制御手段を有する車輌に於いて、旋回走行の旋回半径に応じて該旋回半径が小さいときには該旋回半径が大きいときに比して前記ロール剛性前後比制御手段により前記ロール剛性前後比がより小さくされるようになっていれば、旋回走行の旋回半径がより小さく、車輌のより高い回頭性が望まれるとき、ロール剛性前後比をより小さくし、車輌をオーバーステア気味にすることにより、車輌のより高い回頭性を確保する制御を、旋回半径に基づいて直接フィードフォワード的に行うことができ、車輌の旋回制御に高い即応性を得ることができる。この場合、かかる旋回半径に基づくロール剛性前後比制御が種々の態様にて既に公知の旋回挙動制御と共に行われば、車輌の旋回に応じた回頭性制御の一部ないし多くの部分がこのロール剛性前後比制御により先行して達成されるので、公知の旋回挙動制御に於いて一般に行われている目標ヨーレートに実ヨーレートを追従させる操舵角補正や車輪の個別選択制動の制御量がそれだけ低減され、旋回挙動制御装置の負荷が軽減され、従ってまたそれに応じて旋回挙動制御装置の軽量化も可能となる。

車輌の旋回走行に於ける旋回半径は操舵角に基づいて推定できるが、前記ロール剛性前後比制御手段が、道路に沿って設けられた進路表示手段を車輌の前方領域に於いて読み取ることにより検出された道路の旋回半径、或は道路地図提供手段が提供する道路地図情報より得られた道路の旋回半径に応じて前記ロール剛性前後比を変化させるようになっていれば、より一層高い即応性をもって上記のフィードフォワード制御を行うことができる。

車輌が、運転モードをスポーツモードとノーマルモードとの間に切り換える手段を有し、運転モードがスポーツモードに切り換えられているときには運転モードがノーマルモードに切り換えられているときに比して前記ロール剛性前後比がより小さくされるようになっていれば、運転者がスポーツモードを選択することに応じて、車輌の操舵特性をスポーツ運転により適したオーバーステア特性のより強いものにすることができる。

後輪のロール剛性に対する前輪のロール剛性の比であるロール剛性前後比を変化させることは、各車輪懸架装置に組み込まれた能動ショックアブソーバの減衰力を相互に相対的に変化させることによっても得られるが、前記ロール剛性前後比制御手段が左右一対の前輪間に作用する能動スタビライザの捩じり変位と左右一対の後輪間に作用する能動スタビライザの捩じり変位とを相対的に変更する手段であれば、ロール剛性前後比をより簡単に且つ正確に制御することができる。

図１は、本発明による車輌の基本的走行機能部を本発明に関与する構成を含めて解図的に示す概略図である。但し、本発明は車輌の旋回走行に於ける回頭性の制御に係るソフトウエア的事項であるので、図１に示されている構成自体はいずれもこの技術の分野に於いては種々の態様にて既に公知のものである。

図示の如く、車輌は左前輪、右前輪、左後輪、右後輪を備え、図には示されていない車体に図には示されていない車輪懸架装置により懸架されている。各車輪に対する懸架装置は、それぞれ公知のサスペンションスプリングとショックアブソーバとを含む公知の構造のものであり、そのうち各輪の車高やショックアブソーバの減衰係数は能動サスペンション制御装置により個別に可変制御されるようになっている。左前輪と右前輪の間には公知の構造の能動スタビライザが、また左後輪と右後輪の間にも同様に公知の構造の能動スタビライザが組み込まれており、これら前後の能動スタビライザは能動スタビライザ制御装置によりそれぞれ個別にその捩れ角が可変に制御され、前輪および後輪のロール剛性が個別に可変に変更されるようになっている。

図示の車輌は後輪のみが駆動される２輪駆動車であり、左後輪および右後輪は内燃機関を含む任意の動力装置により差動装置を経て駆動されるようになっている。また図示の車輌は通常の前輪操舵式の車輌であり、左前輪および右前輪が、種々の態様にて公知の運転者の操舵による舵輪の舵角を補正することができる操舵補正装置を含む公知の操舵装置により個別に操舵されるようになっている。

また、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪は、同じく種々の態様にて公知の各車輪に個別に選択された制動力を配分することができる制動力配分装置を含む制動装置により、運転者による制動意図と自動制動制御に応じて個別に制動されるようになっている。

上記の如き操舵装置、動力源装置、制動装置は、操舵装置に含まれる図には示されていないステアリングホイール、動力源装置に含まれる図には示されていないアクセルペダル、制動装置に含まれる図には示されていないブレーキペダルが運転者により操作されることに応じてその作動が制御されることに加えて、種々の態様にて公知のマイクロコンピュータを組み込んだ電子制御装置（ＥＣＵ）による旋回挙動制御プログラムに従って車輌の運転状況に応じてその作動が自動的に制御されるようになっている。電子制御装置は、更に、車輌の運転状況に応じて能動サスペンション制御装置および能動スタビライザ制御装置を任意の公知の要領にて制御し、各能動ショックアブソーバの減衰係数および各能動スタビライザの捩れ角を変更する他、能動スタビライザは、本発明により以下に説明される要領にて制御される。

電子制御装置は、車輌運転スイッチとして作動するイグニションスイッチより車輌運転のオンオフが指令されるようになっている。電子制御装置には、図には示されていない公知の車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサ、操舵角センサより、それぞれ車速Ｖ、ヨーレートγ、横加速度Ｇy、操舵角θを示す信号が供給される他、電子制御装置による自動制御に必要なその他の信号が供給されるようになっている。また、電子制御装置には、モードスイッチより運転モードをスポーツモードとノーマルモードとの間に切り換える選択指令が出されるようになっている。更に、図示の実施の形態では、白線によるガイドラインの如き道路に沿って設けられた進路表示手段を車輌の前方領域に於いて読み取るカメラおよびカーナビより、車輌が走行している道路の曲率に基づいて車輌の旋回半径を検出するための情報が供給されるようになっている。

図２は、図１に示した構成を有する車輌に於いて、本発明に従って行われるロール剛性前後比制御の態様を一つの実施の形態に於いて示すフローチャートである。かかるフローチャートに沿った制御は、車輌の運行中、数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。

制御が開始されると、ステップ１０に於いて、操舵角、カメラ、カーナビ等により得られる情報に基づいて電子制御装置のマイクロコンピュータにより車輌の旋回半径Ｒが現地点および前方領域を含めて算出される。

次いで、制御はステップ２０へ進み、前輪および後輪のロール剛性の基本値Ｇbf，Ｇbrが旋回半径Ｒに基づく適当な関数値Ｆrbf(Ｒ)，Ｆrbr(Ｒ)として算出される。かかる関数値は、図３に例示する如きマップを参照して求められてよい。

次いで、制御はステップ３０へ進み、前輪および後輪のロール剛性を車速に応じて補正する車速係数Ｋvf，Ｋvrが車速Ｖに基づく適当な関数値Ｆvf(Ｖ)，Ｆvr(Ｖ)として算出される。かかる関数値は、図４に例示する如きマップを参照して求められてよい。

次いで、制御はステップ４０へ進み、モードスイッチによる運転モードがスポーツモードに設定されているか否かが判断される。答がイエス（Ｙ）であれば、制御はステップ５０へ進み、答がノー（Ｎ）であれば、制御はステップ６０へ進む。

ステップ５０に於いては、前輪および後輪のロール剛性を運転モードに応じて補正するモード係数Ｋmf，Ｋmrがスポーツモードに対する値Ｋsf，Ｋsrに設定され、ステップ６０に於いては、モード係数Ｋmf，Ｋmrがノーマルモードに対する値Ｋnf，Ｋnrに設定される。これらの設定値は、図５に例示する如き値であってよい。尚、図５に示す例に於いては、後輪に対するモード係数はモードの切換えによっては変わらないようになっている。

以上いずれにしても、次いで、制御はステップ７０へ進み、上に算出されたロール剛性に関するデータに基づいて、前輪および後輪に対する能動スタビライザの設定が行われる。これは、車輌の旋回走行により車体に作用する遠心力に抗する前輪および後輪のロール剛性Ｇf，Ｇrを以下のように算出される値に設定するよう、能動スタビライザ制御装置により能動スタビライザの捩れ角を車輌の旋回方向に対応して変更することである。
Ｇf＝Ｇbf × Ｋvf × Ｋmf
Ｇr＝Ｇbr × Ｋvr × Ｋmr
本願に於ける「ロール剛性前後比」は、Ｇbf／Ｇbrである。

次いで、図示の実施の形態では、制御はステップ８０へ進み、車速Ｖ、ヨーレートγ、横加速度Ｇy、操舵角θに基づいて、車輌のヨーレートγを目標ヨーレートγtに一致させるための目標操舵角δstおよび／または各輪目標制動力Ｆbtiが公知の要領にて算出される。目標ヨーレートγtは、車速をＶ、ステアリングホイールの操舵角をθ、操舵装置のギヤ比をＮ、ホイールベースをＨ、スタビリティファクタをＫhとすれば、下記の式により算出される。
γt＝Ｖ・θ／｛Ｎ・Ｈ（１＋ＫhＶ²）｝

次いで、制御はステップを９０へ進み、δstおよび／またはＦbtiによる旋回挙動制御が行われる。このとき、これに先立ってステップ１０〜７０の旋回半径に基づくロール剛性前後比制御により車輌の旋回に応じた回頭性制御の一部ないし多くの部分が行われていることにより、実ヨーレートγはその分目標ヨーレートγtに近づいており、従って、δstやＦbtiによる操舵角補正や車輪の個別選択制動の制御量はそれだけ低減され、旋回挙動制御装置の負荷が軽減され、従ってまたそれに応じて旋回挙動制御装置の軽量化も可能となる。

以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明による車輌の基本的走行機能部を本発明に関与する構成を含めて解図的に示す概略図。 本発明に従って行われるロール剛性前後比制御の態様を一つの実施の形態に於いて示すフローチャート。 図２のステップ２０にて参照されるマップの一例を示す図。 図２のステップ３０にて参照されるマップの一例を示す図。 図２のステップ５０，６０にて参照されるマップの一例を示す図。 車輪の接地荷重の増加に対する車輪のコーナリングフォースの増加とロール剛性により左右両輪のコーナリングフォースの合計が左右される関係を示す図。

Claims (6)

1. 後輪のロール剛性に対する前輪のロール剛性の比（ロール剛性前後比と称する）を変化させることができるロール剛性前後比制御手段を有する車輌にして、旋回走行の旋回半径に応じて該旋回半径が小さいときには該旋回半径が大きいときに比して前記ロール剛性前後比制御手段により前記ロール剛性前後比がより小さくされることを特徴とする車輌。
2. 前記ロール剛性前後比制御手段は操舵角に基づいて推定された旋回半径に応じて前記ロール剛性前後比を変化させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
3. 前記ロール剛性前後比制御手段は道路に沿って設けられた進路表示手段を車輌の前方領域に於いて読み取ることにより検出された道路の旋回半径に応じて前記ロール剛性前後比を変化させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
4. 前記ロール剛性前後比制御手段は道路地図提供手段が提供する道路地図情報より得られた道路の旋回半径に応じて前記ロール剛性前後比を変化させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
5. 運転モードをスポーツモードとノーマルモードとの間に切り換える手段を有し、運転モードがスポーツモードに切り換えられているときには運転モードがノーマルモードに切り換えられているときに比して前記ロール剛性前後比がより小さくされることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車輌。
6. 前記ロール剛性前後比制御手段は左右一対の前輪間に作用する能動スタビライザの捩じり変位と左右一対の後輪間に作用する能動スタビライザの捩じり変位とを相対的に変更する手段であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の車輌。
   

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