JP2008168839A - 車両のヨーモーメント制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の運動状態を制御する主操作部材に設けた副操作部材の操作でヨーモーメント発生装置の作動を制御するものにおいて、副操作部材が出力する指令信号のノイズの影響を低減する。
【解決手段】 運転者がステアリングホイール７に設けたグリップ９Ｌ，９Ｒを操作すると、そのグリップ９Ｌ，９Ｒの操作に応じてヨーモーメント発生装置が車両のヨーモーメントを変化させるので、ステアリングホイール７を操作して車両の運動状態を制御するのと同時並行して、車両の旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき車速の増加に応じてグリップ９Ｌ，９Ｒの操作量に対するヨーモーメントの変化量を変更するので、運転者によるステアリングホイール７の保持力や操作力が増加するためにグリップ９Ｌ，９Ｒの操作にノイズが乗り易くなっても、そのノイズの影響を最小限に抑えてヨーモーメント発生装置が不適切なヨーモーメントを発生するのを防止することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、運転者により操作されて車両の運動状態を制御する主操作部材と、前記主操作部材に設けられて運転者により操作される副操作部材と、車両にヨーモーメントを発生させるヨーモーメント発生装置と、前記副操作部材の操作に応じて前記ヨーモーメント発生装置が発生するヨーモーメントを制御する制御手段とを備えた車両のヨーモーメント制御装置に関する。

運転者の足で操作されるペダルを中間部において前後揺動可能に枢支し、中立位置から前方に揺動したときにアクセルペダルとして機能させ、中立位置から後方に揺動したときにブレーキペダルとして機能させるものにおいて、ペダルの左右両側に一対のスイッチを配置し、それらのスイッチをシフトアップ／シフトダウンの指令や、左右のウインカーの点灯の指令に用いるものが、下記特許文献１により公知である。

また左右の後輪のブレーキを左右のブレーキペダルにより独立して作動させる状態と、ハンドルの切れ角が所定値以上になったときに旋回内輪側のブレーキを自動的に作動させる状態とを切り換え可能にしたものが、下記特許文献２により公知である。

また走行速度が所定値未満の状態では左右の後輪のブレーキをそれぞれ左右のブレーキペダルにより独立して作動させ、走行速度が所定値以上の状態では左右一方のブレーキペダルで左右両方の後輪のブレーキを同時に作動させるものが、下記特許文献３により公知である。
特開２００４−３５２２２８号公報 特許第３０９０８５８号公報 特開平９−１９３７５９号公報

ところで、運転者が手や足で操作部材を操作して指令信号を出力することで左右の車輪の制動力を個別に制御し、旋回を補助するヨーモーメントや旋回を抑制するヨーモーメントを発生させるものでは、運転者が緊張状態にある高車速時に操作部材を強く握ったり強く踏んだりするため、運転者の手や足のふるえによって操作部材が無駄な動きをして指令信号にノイズが乗り易くなり、このノイズによってヨーモーメント発生装置が発生するヨーモーメントが変動して車両が不適切な挙動を示す虞がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の運動状態を制御する主操作部材に設けた副操作部材の操作でヨーモーメント発生装置の作動を制御するものにおいて、副操作部材が出力する指令信号のノイズの影響を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、運転者により操作されて車両の運動状態を制御する主操作部材と、前記主操作部材に設けられて運転者により操作される副操作部材と、車両にヨーモーメントを発生させるヨーモーメント発生装置と、前記副操作部材の操作に応じて前記ヨーモーメント発生装置が発生するヨーモーメントを制御する制御手段とを備えた車両のヨーモーメント制御装置であって、車速を検出する車速センサを備え、前記制御手段は前記車速センサで検出した車速の増加に応じて、前記副操作部材の操作量に対するヨーモーメントの変化量を小さくすることを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記主操作部材はステアリングホイールであり、前記副操作部材はステアリングホイール本体の一部を回転可能としたグリップであることを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記主操作部材はアクセルペダルであり、前記副操作部材はペダル本体に左右揺動可能に設けた被踏部であることを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置が提案される。

尚、実施の形態の油圧制御装置４は本発明のヨーモーメント発生装置に対応し、実施の形態のステアリングホイール７およびアクセルペダル１８は本発明の主操作部材に対応し、実施の形態のグリップ９Ｌ，９Ｒおよび被踏部２３は本発明の副操作部材に対応し、実施の形態の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。

請求項１の構成によれば、運転者が主操作部材に設けた副操作部材を操作すると、その副操作部材の操作に応じてヨーモーメント発生装置が車両のヨーモーメントを変化させるので、主操作部材を操作して車両の運動状態を制御するのと同時並行して、副操作部材を操作して車両の旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき車速の増加に応じて副操作部材の操作量に対するヨーモーメントの変化量を変更するので、運転者による主操作部材の保持力や操作力が増加するために副操作部材の操作にノイズが乗り易くなっても、そのノイズの影響を最小限に抑えてヨーモーメント発生装置が不適切なヨーモーメントを発生するのを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、主操作部材としてのステアリングホイールのステアリングホイール本体の一部を回転可能としたグリップで副操作部材を構成したので、ステアリングホイールを操作して車両を旋回させながら、グリップを回転させて旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき、ステアリングホイール本体およびグリップは共に運転者の同じ手で操作可能であるため、運転者の操作負担が軽減される。

また請求項３の構成によれば、主操作部材としてのブレーキペダルのペダル本体に左右揺動可能に設けた被踏部で副操作部材を構成したので、ブレーキペダルを操作して車両を制動しながら、被踏部を左右揺動させて旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき、ペダル本体および被踏部は共に運転者の同じ足で操作可能であるため、運転者の操作負担が軽減される。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はヨーモーメント制御装置を搭載した車両の全体構成を示す図、図２はヨーモーメント制御装置の構成を示すブロック図、図３はステアリングホイールの斜視図、図４は制御系のブロック図、図５は補正係数を検索するマップを示す図、図６は車速によるヨーモーメントの指令値の変化を示す図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態のヨーモーメント制御装置を搭載した四輪の車両は、エンジンＥの駆動力がトランスミッションＴを介して伝達される駆動輪たる左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、車両の走行に伴って回転する従動輪たる左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。運転者により操作されるブレーキペダル１は電子制御負圧ブースタ２を介してマスタシリンダ３に接続される。電子制御負圧ブースタ２は、ブレーキペダル１の踏力を機械的に倍力してマスタシリンダ３を作動させるとともに、自動制動時にはブレーキペダル１の操作によらずに電子制御ユニットＵからの制動指令信号によりマスタシリンダ３を作動させる。尚、電子制御負圧ブースタ２の入力ロッドはロストモーション機構を介してブレーキペダル１に接続されており、電子制御負圧ブースタ２が電子制御ユニットＵからの信号により作動して前記入力ロッドが前方に移動しても、ブレーキペダル１は初期位置に留まるようになっている。

マスタシリンダ３の一対の出力ポート３ａ，３ｂは、本発明のヨーモーメント発生装置としての油圧制御装置４を介して、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲにそれぞれ設けられたブレーキキャリパ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲに接続される。油圧制御装置４は４個のブレーキキャリパ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲに対応して４個の圧力補正器６…を備えており、それぞれの圧力補正器６…は電子制御ユニットＵに接続されて前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに設けられたブレーキキャリパ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲの作動を個別に制御する。

従って、各車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲのブレーキキャリパ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲに伝達されるブレーキ油圧を圧力補正器６…によって独立に制御すれば、車両のヨーモーメントを任意に制御して旋回を補助あるいは抑制することができ、また制動時における車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲのロックを抑制するアンチロックブレーキ制御を行うことができる。

図１および図３に示すように、ステアリングホイール７は環状のステアリングホイール本体８を備えており、運転者が左右の手で握る２カ所が別部材のグリップ９Ｌ，９Ｒで構成される。各グリップ９Ｌ，９Ｒはその接線方向に延びる回転軸１０，１０まわりに回転可能であり、その回転角がグリップ回転角センサＳａＬ，ＳａＲにより検出される。グリップ９Ｌ，９Ｒは、図示せぬリターンスプリングで中立位置に向けて付勢される。

図１および図４に示すように、電子制御ユニットＵは、左ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｌと、右ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｒと、加算手段Ｍ２と、補正係数算出手段Ｍ３と、乗算手段Ｍ４と、アクチュエータ制御手段Ｍ５とを備える。左ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｌおよび右ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｒには、左右のグリップ回転角センサＳａＬ，ＳａＲがそれぞれ接続され、補正係数算出手段Ｍ３には、車速を検出する車速センサＳｂが接続され、アクチュエータ制御手段Ｍ５には、油圧制御装置４の圧力補正器６…に接続される。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

運転者がステアリングホイール７を左右に回転させると、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲが左右に操舵されて車両が旋回する。運転者が通常ステアリングホイール本体８を左手で握る位置に設けられた左グリップ９Ｌを回転させると、左グリップ回転角センサＳａＬにより検出された左グリップ９Ｌの回転角が電子制御ユニットＵの左ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｌに入力される。左ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｌは左グリップ９Ｌの回転角に応じた左ヨーモーメントの指令値を算出する。また運転者が通常ステアリングホイール本体８を右手で握る位置に設けられた右グリップ９Ｒを回転させると、右グリップ回転角センサＳａＲにより検出された右グリップ９Ｒの回転角が電子制御ユニットＵの右ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｒに入力される。右ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｒは右グリップ９Ｒの回転角に応じた右ヨーモーメントの指令値を算出する。

左右のヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｌ，Ｍ１Ｒで算出した左右のヨーモーメントの指令値は加算手段Ｍ２で加算される。通常、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒはその一方だけが操作されるが、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒが同時に操作された場合には、左ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｌが算出した左ヨーモーメントの指令値と、右ヨーモーメント指令値算出手段Ｍ１Ｒが算出した右ヨーモーメントの指令値とが加算されて相殺され、その差分のヨーモーメントの指令値が加算手段Ｍ２から出力される。

一方、車速センサＳｂで検出した車速が入力された補正係数算出手段Ｍ３は、車速をパラメータとする図５のマップに基づいて補正係数Ｋを算出する。補正係数Ｋは、車速が０のときに最大値の１をとり、車速が０から増加すると前記最大値から次第に減少する。

加算手段Ｍ２が出力するヨーモーメントの指令値と補正係数Ｋとが乗算手段Ｍ４において乗算されて最終的な指令値が算出され、その指令値に基づいてアクチュエータ制御手段Ｍ５が油圧制御装置４の圧力補正器６…を作動させて左右の車輪の制動力を自動的かつ個別に制御することで、前記最終的な指令値に対応するヨーモーメントを発生させる。

例えば、右旋回中にアンダーステア傾向だと判断した運転者が右グリップ９Ｒを回転させると、旋回内輪である右車輪だけに制動力が作用して車両を右に旋回させるヨーモーメントが発生し、このヨーモーメントによりアンダーステア傾向を解消させることができる。逆に右旋回中にオーバーステア傾向だと判断した運転者が左グリップ９Ｌを回転させると、旋回外輪である左車輪だけに制動力が作用して車両を左に旋回させるヨーモーメントが発生し、このヨーモーメントによりオーバーステア傾向を解消させることができる。

左旋回中でも、あるいは直進走行中でも、同様にして左右のグリップ９Ｌ，９Ｒの操作によりヨーモーメントの制御を行うことができる。このとき発生するヨーモーメントの大きさは、グリップ９の回転角に応じて補正することができる。

以上のように、ステアリングホイール本体８の一部を回転可能とした左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを回転させるだけで任意の方向および任意の大きさのヨーモーメントを発生させることができるので、ステアリングホイール７を操作して車両を旋回させながら、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを回転させて旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき、ステアリングホイール本体８に添えた運転者の手で左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを操作可能であるため、運転者の操作負担が軽減される。

図６は、左グリップ９Ｌあるいは右グリップ９Ｒを中立位置から限界位置まで回転させたときのヨーモーメントの指令値を、車速が大きい場合と車速が小さい場合とについて示すものである。即ち、車速が大きい場合には運転者が緊張してステアリングホイール７を強く握るので、グリップ９Ｌ，９Ｒを操作するときに微妙にふるえてしまい、ヨーモーメントの指令値にノイズが乗り易くなる。しかしながら、高車速時には補正係数Ｋが小さくなってヨーモーメントの指令値が小さくなるので、ノイズの影響によるヨーモーメントの変動を低減することができる。

逆に、車速が小さい場合には運転者がステアリングホイール７を強く握ることはないので、グリップ９Ｌ，９Ｒの操作により出力されるヨーモーメントの指令値にノイズが乗り難くなる。この低車速時には補正係数Ｋが大きくなってヨーモーメントの指令値が大きくなるので、グリップ９Ｌ，９Ｒを操作する運転者の意思を充分に反映したヨーモーメントの制御が可能になる。

図７および図８は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図７はアクセルペダルの分解斜視図、図８は図７の８Ａ方向および８Ｂ方向矢視図である。

第１の実施の形態では、ステアリングホイール７に設けた左右のグリップ９Ｌ，９Ｒでヨーモーメントを増減する運転者の意思を電子制御ユニットＵに入力しているが、第２の実施の形態では前記グリップ９Ｌ，９Ｒの代わりにアクセルペダル１８を用いている。

アクセルペダル１８は車体に固定したブラケット１９に左右方向に配置したピン２０を介して上端を枢支されたペダルアーム２１を備えており、ペダルアーム２１の下端に設けたペダル本体２２の表面（運転者に対向する面）に、運転者の足Ｆによって踏まれる被踏部２３が上下方向に延びるピン２４を介して左右揺動可能に枢支される。被踏部２３はペダル本体２２との間に配置した一対のリターンスプリング２５，２５によって該ペダル本体２２と平行になるように付勢される。ペダル本体２２の下端部には被踏部２３と一体に揺動するピン２４に接続された被踏部揺動角センサＳｃが設けられており、この被踏部揺動角センサＳｃにより被踏部２３の揺動角が検出される。

尚、運転者がアクセルペダル１８に足を乗せる場合に爪先が右側に傾く場合が多いため、被踏部２３の揺動軸となるピン２４の上部を右側に傾けて配置することで、被踏部２３の操作性を高めることができる。

車両の走行中にアクセルペダル１８を操作すると車両が加速あるいは減速するが、その際に運転者の足Ｆでアクセルペダル１８の被踏部２３をピン２４まわりに左右に揺動させると、被踏部揺動角センサＳｃで検出した被踏部２３の揺動角に基づいて、電子制御ユニットＵが電子制御負圧ブースタ２および油圧制御装置４を介して左右の車輪の制動力を別個に制御する。

例えば、アクセルペダル１８を踏む際に被踏部２３の右側に踏力を加えると、電子制御負圧ブースタ２の作動によりマスタシリンダ３が発生するブレーキ油圧のうち、右側の車輪に伝達されるブレーキ油圧が油圧制御装置４によって増圧され、かつ左側の車輪に伝達されるブレーキ油圧が油圧制御装置４によって減圧されることで、右旋回方向のヨーモーメントを発生させることができる。逆に、アクセルペダル１８を踏む際に被踏部２３の左側に踏力を加えると、マスタシリンダ３が発生するブレーキ油圧のうち、左側の車輪に伝達されるブレーキ油圧が油圧制御装置４によって増圧され、かつ右側の車輪に伝達されるブレーキ油圧が油圧制御装置４によって減圧されることで、左旋回方向のヨーモーメントを発生させることができる。

よって、アクセルペダル１８に足を置いての加速中、定速走行中、減速中の何れの場合にも任意の方向および任意の大きさのヨーモーメントを発生させることができ、しかも右足だけで加減速およびヨーモーメントの制御を同時に行うことができるので、運転者の操作負担が軽減される。

車速が大きい場合には運転者がアクセルペダル１８を踏む踏力が大きくなるため、ペダル本体２２が左右にふるえてしまい、ヨーモーメントの指令値にノイズが乗り易くなる。しかしながら高車速時には補正係数Ｋが小さくなってヨーモーメントの指令値が小さくなるので、ノイズの影響によるヨーモーメントの変動を低減することができる。

逆に、車速が小さい場合には運転者がアクセルペダル１８を踏む踏力が小さくなるため、ペダル本体２２が左右にふるえることがなくなってヨーモーメントの指令値にノイズが乗り難くなる。この低車速時には補正係数Ｋが大きくなってヨーモーメントの指令値が大きくなるので、アクセルペダル１８を操作する運転者の意思を充分に反映したヨーモーメントの制御が可能になる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では本発明のヨーモーメント発生装置として左右の車輪に制動力を任意に配分可能な油圧制御装置４（制動力左右配分装置）を例示したが、その他のヨーモーメント発生装置として、エンジンの駆動力を左右の車輪に任意に配分可能な駆動力左右配分装置や、前輪だけを操舵する通常の操舵装置や、前輪に加えて後輪を操舵可能な四輪操舵装置や、左右のサスペンションのダンパーの硬さを個別に制御可能な減衰力可変装置を採用することができる。

ヨーモーメント発生装置として通常の操舵装置を採用した場合には、ステアリングホイール７の操作による前輪の操舵と、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒの操作による前輪の操舵とを重畳することで、グリップ９Ｌ，９Ｒを操作した分だけヨーモーメントを増減することができる。またアクセルペダル１８の被踏部２３を操作すれば、その分だけ前輪の操舵量を増減して任意のヨーモーメントを発生させることができる。

ヨーモーメント発生装置として四輪操舵装置を採用した場合には、ステアリングホイール７のグリップ９Ｌ，９Ｒあるいはアクセルペダル１８の被踏部２３の操作量に応じて後輪が操舵され、その操舵量に応じたヨーモーメントを発生させることができる。

ヨーモーメント発生装置としてダンパーの硬さを個別に制御可能な減衰力可変装置を採用した場合には、旋回外輪側のダンパーを硬くして旋回内輪側のダンパーを柔らかくすることで、遠心力による旋回方向外側への車体の倒れを抑制して旋回を補助するヨーモーメントを発生させることができる。

またステアリングホイール７のグリップ９Ｌ，９Ｒあるいはアクセルペダル１８の被踏部２３は無段階（連続的）に回転あるいは揺動するものであっても良いし、段階的に回転あるいは揺動するものであっても良い。

また実施の形態ではステアリングホイール７のグリップ９Ｌ，９Ｒあるいはアクセルペダル１８の被踏部２３を備えているが、本発明はその両方を備えるものでも良い。

また第１の実施の形態のステアリングホイール７は左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを備えているが、右手あるいは左手で操作する単一のグリップを設け、そのグリップを中立位置から正逆二つの方向に回転させて右ヨーモーメントおよび左ヨーモーメントの発生を指令しても良い。

またグリップ９Ｌ，９Ｒを柔軟性を有する材料で構成し、それが回転してもステアリングホイール本体８が円形を維持するようにすれば操作性が更に向上する。

第１の実施の形態に係るヨーモーメント制御装置を搭載した車両の全体構成を示す図 ヨーモーメント制御装置の構成を示すブロック図 ステアリングホイールの斜視図 制御系のブロック図 補正係数を検索するマップを示す図 車速によるヨーモーメントの指令値の変化を示す図 第２の実施の形態に係るアクセルペダルの分解斜視図 図７の８Ａ方向および８Ｂ方向矢視図

符号の説明

４ 油圧制御装置（ヨーモーメント発生装置、制動力左右配分装置）
７ ステアリングホイール（主操作部材）
８ ステアリングホイール本体
９Ｌ 左グリップ（副操作部材）
９Ｒ 右グリップ（副操作部材）
１８ アクセルペダル（主操作部材）
２２ ペダル本体
２３ 被踏部（副操作部材）
Ｓｂ 車速センサ
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）

Claims (3)

1. 運転者により操作されて車両の運動状態を制御する主操作部材（７，１８）と、
   前記主操作部材（７，１８）に設けられて運転者により操作される副操作部材（９Ｌ，９Ｒ，２３）と、
   車両にヨーモーメントを発生させるヨーモーメント発生装置（４）と、
   前記副操作部材（９Ｌ，９Ｒ，２３）の操作に応じて前記ヨーモーメント発生装置（４）が発生するヨーモーメントを制御する制御手段（Ｕ）と、
   を備えた車両のヨーモーメント制御装置であって、
   車速を検出する車速センサ（Ｓｂ）を備え、前記制御手段（Ｕ）は前記車速センサ（Ｓｂ）で検出した車速の増加に応じて、前記副操作部材（９Ｌ，９Ｒ，２３）の操作量に対するヨーモーメントの変化量を小さくすることを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置。
2. 前記主操作部材はステアリングホイール（７）であり、
   前記副操作部材はステアリングホイール本体（８）の一部を回転可能としたグリップ（９Ｌ，９Ｒ）であることを特徴とする、請求項１に記載の車両のヨーモーメント制御装置。
3. 前記主操作部材はアクセルペダル（１８）であり、
   前記副操作部材はペダル本体（２２）に左右揺動可能に設けた被踏部（２３）であることを特徴とする、請求項１に記載の車両のヨーモーメント制御装置。

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