JP3814057B2

JP3814057B2 - Ground load control device

Info

Publication number: JP3814057B2
Application number: JP21508697A
Authority: JP
Inventors: 圭忍田; 秀明渋江; 正樹伊沢
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: JPH1148737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め定められた経路を保って走行可能な自動車用経路走行制御される車両の接地荷重制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、予め定められた経路上を自動走行可能にしたレーンキーピングシステムが知られている。これは、路面に描かれた白線などを例えばモニタカメラで検知して、車両の自律走行を可能にする技術である。
【０００３】
また、旋回走行に対する制御を行うものとして、コーナリング・スピード・コントロールが知られている。これは、運転者によるブレーキ操作とは別個に独立して車両を減速制御する手段と、ＮＡＶＩシステムなどの道路情報認知手段とを有し、カーブに過速度状態で進入しないように、カーブの手前で予め安全な速度まで減速するように制御して予め定められた経路を保って旋回可能としたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、轍や横風などの外乱により所定の経路から逸脱した際に外乱の大きさにより復帰に時間がかかる場合があった。また、旋回中に、例えば１輪だけ低μ路に踏み入れてしまった場合に車両の挙動が不安定になって、復帰までに時間がかかるという場合もある。さらに、上記従来の旋回制御にあっては、カーブの路面の摩擦係数（μ）までは予測できないため、マージンをとって必要以上の減速を行う必要があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術に課せられた問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、自動車用経路走行制御における適切な制御及び安定した運動状態を確保することのできる接地荷重制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明に於いては、車体と車軸との間の上下方向相対距離を能動的に変化させるためのアクチュエータの伸縮加速度で車体に上下方向の慣性力を発生させ、その反力をタイヤと路面との間に作用する接地荷重に一時的に加える接地荷重制御手段を備え、予め定められた経路を保って走行可能な自動車用経路走行制御される車両において、車輪のスリップを判定する手段を有し、前記車輪のスリップが判定されかつ車両が前記経路からずれたことを判定した時に、前記接地荷重制御手段により前記スリップと判定された車輪の前記アクチュエータに対して接地荷重を増大させる制御を行うものとした。特に、前記経路から逸脱して走行した際に車両を前記経路上に戻すべく操舵制御を行う場合に、操舵輪の接地荷重を増加させるように前記接地荷重制御手段により制御すると良い。
【０００７】
このようにすることにより、外乱の影響により車輪がスリップして車両が予め定められた経路から逸脱した場合には、スリップした車輪の接地荷重を増大させる制御を行うことにより、予め定められた経路に戻すのに好適なタイヤのグリップ力が増大するため自動走行制御の効果を高めることができる。また、所定の経路から逸脱した場合に、復帰させるべく操舵角を制御した際に、操舵輪の接地荷重を増大させることから、その応答性を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明が適用される能動型懸架装置の要部の概略構成を模式的に示している。車軸と一体をなすタイヤ１は、上下のサスペンションアーム２・３により、車体４に対して上下動可能に支持されている。そして下サスペンションアーム３と車体４との間には、油圧駆動によるリニアアクチュエータ５が設けられている。
【００１０】
リニアアクチュエータ５は、シリンダ／ピストン式のものであり、シリンダ内に挿入されたピストン６の上下の油室７・８に可変容量型油圧ポンプ９から供給される作動油圧をサーボ弁１０で制御することにより、ピストンロッド１１に上下方向の推力を発生させ、これによってタイヤ１の中心（車軸）と車体４との間の相対距離を自由に変化させることができるようになっている。
【００１１】
ポンプ９からの吐出油は、ポンプ脈動の除去および過渡状態での油量を確保するためのアキュムレータ１２に蓄えられた上で、各輪に設けられたアクチュエータ５に対し、各アクチュエータ５に個々に設けられたサーボ弁１０を介して供給される。
【００１２】
この油圧回路には、公知の能動型懸架装置と同様に、アンロード弁１３、オイルフィルタ１４、逆止弁１５、圧力調整弁１６、およびオイルクーラ１７などが接続されている。
【００１３】
なお、サーボ弁１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８から発せられる制御信号をサーボ弁ドライバ１９を介してソレノイド１０ａに与えることにより、油圧アクチュエータ５に与える油圧と方向とが連続的に制御されるものであり、車体４とピストンロッド１１との接続部に設けられた荷重センサ２０、車体４と下サスペンションアーム３との間に設けられたストロークセンサ２１、車体側の上下加速度を検出するばね上加速度センサ２２、およびタイヤ側の上下加速度を検出するばね下加速度センサ２３の信号をＥＣＵ１８で処理した信号に基づいて制御される。
【００１４】
ＥＣＵ１８においては、ばね上加速度センサ２２とばね下加速度センサ２３との各信号が目標荷重演算部２４に入力していると共に、ヨーレイトセンサ３１・横Ｇセンサ３２・舵角（操舵角）センサ３３・車速センサ３４・車輪速センサ３５の各信号が車両挙動判定及び復帰荷重演算部３６に入力し、その車両挙動判定及び復帰荷重演算部３６からの出力信号が目標荷重演算部２４に入力するようになっている。
【００１５】
また、車両挙動判定及び復帰荷重演算部３６には、路面μ推定手段としての路面μ推定部３７と、旋回半径検出手段としてのＮＡＶＩ装置３８とからの各信号が入力するようになっている。なお、路面μ推定部３７は、例えば操舵した際の操舵力とその反力とを比較して、反力が所定値以下の場合には路面μが低いと推定されるため、そのようにして路面μを推定するものであって良い。また、ＮＡＶＩ装置３８によれば、予め定められた経路に対する自車の位置を認識することができることから、カーブ走行中であればその旋回半径を検出することができる。
【００１６】
そして、上記目標荷重演算部２４で、上記各信号を参照して仮の目標荷重を求め、この値と荷重センサ２０の信号との差分を安定化演算部２５で処理した後、変位制限比較演算部２６でストロークセンサ２１の信号を参照してアクチュエータ５のストロークの限界内での制御が行われるようにサーボ弁ドライバ１９に与える指令値を調整する。
【００１７】
この調整された指令信号により、目標荷重と実荷重とが等しくなるようにサーボ弁１０を駆動してアクチュエータ５にストロークを発生させ、タイヤ接地荷重を増大させる向きの上下加速度を、ばね上質量とばね下質量との少なくともいずれか一方に発生させる。
【００１８】
次に本発明の原理について説明する。図２のモデルにおいて、
Ｍ2：ばね上質量
Ｍ1：ばね下質量
Ｚ2：ばね上座標
Ｚ1：ばね下座標
Ｋt：タイヤのばね定数
Ｆz：アクチュエータ推力
とし、下向きを正方向とすると、ばね上質量Ｍ2並びにばね下質量Ｍ1の運動方程式は、それぞれ次式で与えられる。ただし式中の^*マークは一階微分を表し、^**マークは二階微分を表す。
【００１９】
Ｍ2・Ｚ2^**＝−Ｆz
Ｍ1・Ｚ1^**＋Ｋt・Ｚ1＝Ｆz
【００２０】
従って、タイヤ接地荷重Ｗは次式で与えられる。
【００２１】
Ｗ＝−Ｋt・Ｚ1＝−Ｆz＋Ｍ1・Ｚ1^**
＝Ｍ2・Ｚ2^**＋Ｍ1・Ｚ1^**
【００２２】
つまり接地荷重Ｗは、ばね上慣性力とばね下慣性力との和となるので、アクチュエータ５の伸縮加速度を制御してばね上質量とばね下質量との少なくともいずれか一方の慣性力を変化させることにより、接地荷重Ｗを変化させることができる。従って、アクチュエータ５の伸縮加速度を制御することにより、接地荷重Ｗをタイヤ毎に一時的に増大させることが可能となる。なお、サスペンションストロークを２００mmとしてアクチュエータ５に１トンの推力を発生させた場合、約０．２秒間作動させることができる。
【００２３】
一般的には、アクチュエータの消費エネルギを節約するために車両重量を支持する懸架スプリングと減衰力発生用ダンパとを併用するが（図３参照）、その場合には、
Ｋs：懸架スプリングのばね定数
Ｃ：ダンパの減衰係数
とすると、ばね上質量Ｍ2並びにばね下質量Ｍ1の運動方程式は、それぞれ次式で与えられる。
【００２４】
Ｍ2・Ｚ2^**＋Ｃ・（Ｚ2^*−Ｚ1^*）＋Ｋs・（Ｚ2−Ｚ1）
＝−Ｆz
Ｍ1・Ｚ1^**＋Ｃ・（Ｚ1^*−Ｚ2^*）
＋Ｋs・（Ｚ1−Ｚ2）＋Ｋt・Ｚ1＝Ｆz
【００２５】
従って、タイヤ接地荷重Ｗは次式で与えられる。
【００２６】
Ｗ＝−Ｋt・Ｚ1
＝−Ｆz＋Ｍ1・Ｚ1^**＋Ｃ・（Ｚ1^*−Ｚ2^*）
＋Ｋs・（Ｚ1−Ｚ2）
＝Ｍ2・Ｚ2^**＋Ｍ1・Ｚ1^**
【００２７】
つまり接地荷重Ｗは、上記と同様に、アクチュエータの伸縮加速度を制御することによって変化させることができることが分かる。
【００２８】
実際の車両の慣性力は、上下方向運動のみならず、ローリング運動およびピッチング運動によっても発生する。ここでばね上質量の重心点を通る各軸回りの回転運動を、
ロールレイト：φ
ピッチレイト：θ
ヨーレイト：γ
とし、重心位置を基準とした前後方向中心線と左右方向中心線から各輪の接地中心までの距離をそれぞれＬf、Ｌr、Ｔf／２、Ｔr／２とし（図４参照）、各輪のアクチュエータの推力を、Ｆz1（前左）、Ｆz2（前右）、Ｆz3（後右）、Ｆz4（後左）とし、力、モーメント、並びに座標系の向きを図５に示すものとすれば、ローリングモーメントは、
Ｍx＝Ｔf／２・（−Ｆz1＋Ｆz2）
−Ｔf／２・（−Ｆz3＋Ｆz4）
となり、ピッチングモーメントは、
Ｍy＝Ｌf・（−Ｆz1−Ｆz2）
−Ｌr・（−Ｆz3−Ｆz4）
となる。
【００２９】
また、
ローリング慣性モーメント：Ｉx
ピッチング慣性モーメント：Ｉy
とすれば、
ローリング慣性力は、
Ｉxφ^*＝Ｍx
＝Ｔf／２・（−Ｆz1＋Ｆz2）
−Ｔf／２・（−Ｆz3＋Ｆz4）
となり、ピッチング慣性力は
Ｉyθ^*＝Ｍy
＝Ｌf・（−Ｆz1−Ｆz2）
−Ｌr・（−Ｆz3−Ｆz4）
となる。
【００３０】
さらに上下運動の慣性力は、
Ｍ2・Ｚ2^**＝−Ｆz1−Ｆz2−Ｆz3−Ｆz4
となり、これらの慣性力の少なくとも１つを制御することにより、ローリング運動およびピッチング運動を含む場合の接地荷重も、各タイヤについて個々に制御できることが分かる。なお、従来のものは、４輪に荷重を配分するため、ローリング慣性力、ピッチング慣性力、並びに上下運動の慣性力は発生せず、これらの値は０となる。
【００３１】
上記実施例は、アクチュエータとして油圧駆動のシリンダ装置を用いるものを示したが、これはリニアモータ或いはボイスコイルなどの如きその他の電気式の推力発生手段を用いても、あるいはカム機構やばね手段を用いて加速度を発生させても、同様の効果を得ることもできる。
【００３２】
次に、上記アクチュエータ５を用いることによる車両自動走行時の車輪のスリップや旋回時のスピンなどの車両の挙動不安定状態からの復帰を行う制御を図６のフロー図に基づいて以下に示す。第１ステップＳＴ１では車速センサ３４により車速信号を読み込み、第２ステップＳＴ２では車輪速センサ３５により各輪の車輪速信号を読み込み、第３ステップＳＴ３ではＮＡＶＩ装置３８により検出された旋回半径を読み込み、第４ステップＳＴ４では舵角センサ３３により操舵角信号を読み込み、第５ステップＳＴ５ではヨーレイトセンサ３１によりヨーレイト信号を読み込み、第６ステップＳＴ６では横Ｇセンサ３２により横Ｇ信号を読み込む。
【００３３】
そして、第７ステップＳＴ７では、路面μを考慮して規範ヨーレイトと規範横Ｇとを演算する。ここで、路面μを考慮した演算を行っているのは、車速と旋回半径から規範ヨーレイト及び規範横Ｇを求めることができるが、操舵角をさらにな加えることで路面μを推定し、規範ヨーレイトと規範横Ｇとの値をより正確にするためである。
【００３４】
第８ステップＳＴ８では、規範ヨーレイトと実ヨーレイトとの差、及び規範横Ｇと実横Ｇとの差から経路ずれを判定する。そして、経路ずれがしきい値より小さい場合には通常の自動操舵で修正可能であることから第１ステップＳＴ１に戻り、大きい場合には通常の自動操舵では修正に時間がかかるため積極的に修正するべく第９ステップＳＴ９に進み、その第９ステップＳＴ９で、アクチュエータ５を制御して接地荷重増加制御を行う。
【００３５】
上記フロー制御の第２ステップＳＴ２で車輪速信号の読み込みを行っているが、それは接地荷重制御の対象車輪を選ぶためであり、スリップが生じると横力が減少することになる。なお、車輪速を読み込まずに、全車輪の接地荷重を同時にアップすることも可能である。
【００３６】
例えば車速と車輪速との差からタイヤのスリップ状態を判定でき、スリップ状態であると判定した場合には、そのスリップ状態から復帰するための荷重を演算し、ばね上加速度センサ２２とばね下加速度センサ２３との各信号を参照して、内部的に求めた仮の目標荷重信号を、荷重センサ２０の信号をフィードバックして安定化演算部２５に入力する。その安定化演算部２５の出力信号とストロークセンサ２１の信号とを変位制限比較演算部２６にて比較することにより、サスペンション変位の限界内で制御が行われるように調整する。そして、変位制限比較演算部２６の信号出力によりサーボ弁ドライバ１９を介してサーボ弁１０を制御して、アクチュエータ５を駆動してスリップ状態のタイヤに所望の接地荷重（＝グリップ力）を発生させ、それによりスリップ状態からの復帰を行う。
【００３７】
また、走行レーンの旋回半径の大きさ・操舵角・車速・路面μと、規範となる横Ｇ及びヨーレイトとの関係から、車両の挙動が異常であると判別されて、横Ｇ及びヨーレイトの各規範値に対して過不足が生じた場合には、これらを打ち消すように、各タイヤの接地荷重を上記したように制御して増大させる。
【００３８】
また、所定の走行経路から逸脱した場合には、自動操舵制御により元の経路に復帰させるように制御するが、その場合において、操舵輪の接地荷重を上記したように制御して増大させることにより、自動操舵時の応答性を向上させることができ、素早い復帰が可能である。
【００３９】
次に、本発明に基づく別の制御を図７のフロー図を参照して以下に示す。図７において、まず第１１ステップＳＴ１１でＮＡＶＩ装置３８により道路形状の事前予測を行い、第１２ステップＳＴ１２では、予測された道路形状に応じた通過安全速度を算出し、第１３ステップＳＴ１３に進む。
【００４０】
第１３ステップＳＴ１３では、カーブに対してオーバースピードであるか否かを判別し、オーバースピードでない場合には第１１ステップＳＴ１１に戻り、上記フローを繰り返す。第１３ステップＳＴ１３でオーバースピードであると判別された場合には第１４ステップＳＴ１４に進み、そこでは減速制御を行う。なお、上記第１１ステップＳＴ１１から第１４ステップＳＴ１４に至る制御は、従来の旋回制御と同様であって良い。
【００４１】
次の第１５ステップＳＴ１５で、減速した結果が十分であったか否かを、上記制御フローと同様に車速と車輪速との差に基づいて、タイヤスリップの発生の有無により判別する。タイヤスリップが発生していない場合には減速に効果があったことから、第１１ステップＳＴ１１に戻り、上記フローを繰り返す。そして、タイヤスリップが発生していると判別された場合には第１６ステップＳＴ１６に進み、修正のための転舵が行われた否かを判定し、修正転舵が行われた場合には第１ステップＳＴ１に戻り、修正転舵が行われなかった場合には第１７ステップＳＴ１７に進み、その第１７ステップＳＴ１７にて上記制御フローにおけるタイヤスリップの場合と同様にして接地荷重の制御を行う。
【００４２】
このようにすることにより、カーブで部分的に滑り易い状態にあった場合でも、滑りの発生したタイヤの接地荷重を増加することで、タイヤ横力を補い、カーブにおいて、路面状況の急変に対しても車両挙動を乱すことなく、安全に通過することができる。
【００４３】
なお、本出願の趣旨を逸脱しない範囲で、使用しているセンサを簡素化することができる。例えば本実施例ではセンサが冗長構成されているが、ストロークセンサ２１を廃止し、ばね下加速度センサ２３・ばね上加速度センサ２２・ばね下質量・ばね上質量をそれぞれ掛け合わせたものを引き算することで、荷重センサ２０を廃止することも可能である。また、荷重センサ２０とストロークセンサ２１とから状態推定器を構成し、ばね下加速度及びばね上加速度を求めることも可能である。このように、必要に応じて適宜システム構成を変化させることが可能である。また、図１のＥＣＵはデジタル・アナログ・ハイブリッドの何れでも実現可能である。
【００４４】
【発明の効果】
このように本発明によれば、轍や横風や路面状態などの外的要因により所定の走行経路から逸脱した場合に、経路走行制御により復帰する際に、該当する車輪の接地荷重を増加することによりグリップ力を高めて、その復帰応答性を向上させることができる。また、経路走行制御において安全に曲がれる速度にてカーブに進入した場合に、そのカーブにおいて路面状況が急変してタイヤスリップが生じても、そのタイヤの接地荷重を増加させてグリップ力を回復することから、上記通常の速度でカーブを通過することができ、不必要にカーブ手前で減速する必要が無くなり、円滑な経路走行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される能動型懸架装置の概略システム構成図。
【図２】本発明の原理を説明するためのモデル図
【図３】一般的な能動型懸架装置のモデル図。
【図４】車体重心位置と接地位置との関係を示す説明図。
【図５】力、モーメント、並びに座標系の向きの関係を示す説明図。
【図６】本発明に基づく制御を示すフロー図。
【図７】本発明に基づく別の制御を示すフロー図。
【符号の説明】
１タイヤ
２上サスペンションアーム
３下サスペンションアーム
４車体
５アクチュエータ
６ピストン
７・８油室
９油圧ポンプ
１０サーボ弁
１１ピストンロッド
１２アキュムレータ
１３アンロード弁
１４オイルフィルタ
１５逆止弁
１６圧力調整弁
１７オイルクーラ
１８電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１９サーボ弁ドライバ
２０荷重センサ
２１ストロークセンサ
２２ばね上加速度センサ
２３ばね下加速度センサ
２４目標荷重演算部
２５安定化演算部
２６変位制限比較演算部
３１ヨーレイトセンサ
３２横Ｇセンサ
３３舵角センサ
３４車速センサ
３５車輪速センサ
３６車両挙動判定及び復帰荷重演算部
３７路面μ推定部
３８ＮＡＶＩ装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ground load control device for a vehicle that is controlled to travel on a vehicle that can travel while maintaining a predetermined route.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a lane keeping system that can automatically travel on a predetermined route is known. This is a technique that enables a vehicle to autonomously travel by detecting, for example, a white line drawn on a road surface with a monitor camera.
[0003]
Further, cornering speed control is known as a control for turning. This includes means for controlling the vehicle deceleration independently of the brake operation by the driver, and road information recognition means such as a NAVI system, so that the vehicle does not enter the curve in an overspeed state. Thus, the vehicle is controlled to decelerate to a safe speed in advance, and can turn while maintaining a predetermined route.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technology, when deviating from a predetermined route due to disturbances such as hail or crosswind, it may take time to recover due to the magnitude of the disturbance. In addition, during turning, for example, when only one wheel is stepped on a low μ road, the behavior of the vehicle may become unstable, and it may take time to return. Furthermore, in the conventional turning control described above, since the friction coefficient (μ) of the road surface of the curve cannot be predicted, it is necessary to perform a deceleration more than necessary with a margin.
[0005]
The present invention has been devised to solve such problems imposed on the prior art, and its main purpose is to ensure appropriate control and stable motion state in automobile route traveling control. An object of the present invention is to provide a ground load control device capable of performing
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such problems, in the present invention, the inertial force in the vertical direction on the vehicle body at a stretch acceleration actuator for actively changing the vertical relative distance between the vehicle body and the axle In a vehicle that is provided with ground contact load control means that generates and temporarily applies the reaction force to the contact load acting between the tire and the road surface, and that can travel while maintaining a predetermined route. A means for determining wheel slip, and when the wheel slip is determined and it is determined that the vehicle has deviated from the path, the actuator of the wheel determined to be slip by the ground load control means On the other hand, control to increase the ground load was performed. In particular, the vehicle upon running deviates from the path when performing the steering control to return over the path may be controlled by the vertical load control means to increase the vertical load of the steering wheel.
[0007]
In this way, the path when the wheel deviates from the path that the vehicle is a predetermined slip by the effect of disturbance, by controlling to increase the vertical load of the wheel which slips, a predetermined Since the grip force of the tire suitable for returning to the vehicle increases, the effect of the automatic traveling control can be enhanced. Further, when the steering angle is controlled to return when the vehicle deviates from a predetermined route, the ground load of the steered wheels is increased, so that the responsiveness can be improved.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the accompanying drawings.
[0009]
FIG. 1 schematically shows a schematic configuration of a main part of an active suspension device to which the present invention is applied. The tire 1 integrated with the axle is supported by the upper and lower suspension arms 2 and 3 so as to be movable up and down with respect to the vehicle body 4. A hydraulic actuator linear actuator 5 is provided between the lower suspension arm 3 and the vehicle body 4.
[0010]
The linear actuator 5 is of the cylinder / piston type, and the hydraulic pressure supplied from the variable displacement hydraulic pump 9 to the upper and lower oil chambers 7 and 8 of the piston 6 inserted in the cylinder is controlled by the servo valve 10. As a result, a vertical thrust is generated in the piston rod 11, whereby the relative distance between the center (axle) of the tire 1 and the vehicle body 4 can be freely changed.
[0011]
The oil discharged from the pump 9 is stored in an accumulator 12 for removing pump pulsation and securing the oil amount in a transient state, and then individually to each actuator 5 with respect to the actuator 5 provided on each wheel. It is supplied via a provided servo valve 10.
[0012]
An unload valve 13, an oil filter 14, a check valve 15, a pressure adjustment valve 16, an oil cooler 17, and the like are connected to this hydraulic circuit as in a known active suspension system.
[0013]
The servo valve 10 continuously controls the hydraulic pressure and direction applied to the hydraulic actuator 5 by providing a control signal generated from an electronic control unit (ECU) 18 to the solenoid 10a via the servo valve driver 19. A load sensor 20 provided at a connection portion between the vehicle body 4 and the piston rod 11, a stroke sensor 21 provided between the vehicle body 4 and the lower suspension arm 3, and a sprung for detecting vertical acceleration on the vehicle body side. The acceleration sensor 22 and the unsprung acceleration sensor 23 that detects the vertical acceleration on the tire side are controlled based on signals processed by the ECU 18.
[0014]
In the ECU 18, signals from the sprung acceleration sensor 22 and the unsprung acceleration sensor 23 are input to the target load calculation unit 24, and the yaw rate sensor 31, lateral G sensor 32, steering angle (steering angle) sensor 33, Each signal of the vehicle speed sensor 34 and the wheel speed sensor 35 is input to the vehicle behavior determination and return load calculation unit 36, and an output signal from the vehicle behavior determination and return load calculation unit 36 is input to the target load calculation unit 24. It has become.
[0015]
Each signal from a road surface μ estimation unit 37 as a road surface μ estimation unit and a NAVI device 38 as a turning radius detection unit is input to the vehicle behavior determination and return load calculation unit 36. For example, the road surface μ estimation unit 37 compares the steering force at the time of steering with the reaction force, and when the reaction force is equal to or less than a predetermined value, it is estimated that the road surface μ is low. The road surface μ may be estimated. Further, since the NAVI device 38 can recognize the position of the vehicle with respect to a predetermined route, the turning radius can be detected while driving on a curve.
[0016]
Then, the target load calculation unit 24 obtains a temporary target load with reference to the above signals, and after the difference between this value and the signal of the load sensor 20 is processed by the stabilization calculation unit 25, the displacement limit comparison calculation is performed. The command value given to the servo valve driver 19 is adjusted so that the control within the stroke limit of the actuator 5 is performed by referring to the signal of the stroke sensor 21 in the unit 26.
[0017]
By this adjusted command signal, the servo valve 10 is driven so that the target load and the actual load are equal to generate a stroke in the actuator 5, and the vertical acceleration in the direction to increase the tire ground contact load is determined as the sprung mass and It is generated in at least one of the unsprung mass.
[0018]
Next, the principle of the present invention will be described. In the model of FIG.
M2: Unsprung mass M1: Unsprung mass Z2: Unsprung coordinate Z1: Unsprung coordinate Kt: Spring constant of tire Fz: Actuator thrust, where the downward direction is positive, the motion of unsprung mass M2 and unsprung mass M1 Each equation is given by the following equation. However, the ^* mark in the formula represents the first derivative, and the ^** mark represents the second derivative.
[0019]
M2 ・ Z2 ^** = −Fz
M1 ・ Z1 ^** + Kt ・ Z1 ＝ Fz
[0020]
Therefore, the tire ground contact load W is given by the following equation.
[0021]
W = -Kt · Z1 = -Fz + M1 · Z1 ^**
= M2 ・ Z2 ^** + M1 ・ Z1 ^**
[0022]
That is, since the ground load W is the sum of the sprung inertia force and the unsprung inertia force, the inertial force of the sprung mass or the unsprung mass is changed by controlling the expansion / contraction acceleration of the actuator 5. As a result, the ground load W can be changed. Therefore, by controlling the expansion / contraction acceleration of the actuator 5, the ground load W can be temporarily increased for each tire. When the suspension stroke is 200 mm and a thrust of 1 ton is generated in the actuator 5, it can be operated for about 0.2 seconds.
[0023]
Generally, a suspension spring that supports the vehicle weight and a damper for generating a damping force are used in combination in order to save energy consumption of the actuator (see FIG. 3).
When Ks is the spring constant of the suspension spring and C is the damping coefficient of the damper, the equations of motion for the sprung mass M2 and the unsprung mass M1 are given by the following equations, respectively.
[0024]
M2 ・ Z2 ^** + C ・ (Z2 ^* −Z1 ^* ) + Ks ・ (Z2−Z1)
= -Fz
M1 ・ Z1 ^** + C ・ (Z1 ^* -Z2 ^* )
+ Ks · (Z1−Z2) + Kt · Z1 = Fz
[0025]
Therefore, the tire ground contact load W is given by the following equation.
[0026]
W = -Kt · Z1
= -Fz + M1 · Z1 ^** + C · (Z1 ^* -Z2 ^* )
+ Ks · (Z1-Z2)
= M2 ・ Z2 ^** + M1 ・ Z1 ^**
[0027]
That is, it can be seen that the ground load W can be changed by controlling the expansion / contraction acceleration of the actuator, as described above.
[0028]
The actual vehicle inertia force is generated not only by the vertical motion but also by the rolling motion and the pitching motion. Here, the rotational motion around each axis passing through the center of gravity of the sprung mass,
Roll rate: φ
Pitch rate: θ
Yaw rate: γ
Lf, Lr, Tf / 2, and Tr / 2 are the distances from the center line in the front-rear direction and the center line in the left-right direction to the ground center of each wheel (see FIG. 4). If the thrust of Fz1 (front left), Fz2 (front right), Fz3 (rear right), Fz4 (rear left) and the direction of the force, moment, and coordinate system are as shown in FIG. Is
Mx = Tf / 2 · (−Fz1 + Fz2)
-Tf / 2 ・ (-Fz3 + Fz4)
And the pitching moment is
My = Lf · (−Fz1−Fz2)
-Lr (-Fz3-Fz4)
It becomes.
[0029]
Also,
Rolling moment of inertia: Ix
Pitching moment of inertia: Iy
given that,
Rolling inertia is
Ixφ ^* = Mx
= Tf / 2 ・ (-Fz1 + Fz2)
-Tf / 2 ・ (-Fz3 + Fz4)
And the pitching inertia force is Iyθ ^* = My
= Lf. (-Fz1-Fz2)
-Lr (-Fz3-Fz4)
It becomes.
[0030]
Furthermore, the inertial force of the vertical movement is
M2 ・ Z2 ^** = -Fz1-Fz2-Fz3-Fz4
Thus, it can be seen that by controlling at least one of these inertial forces, the ground contact load including the rolling motion and the pitching motion can be individually controlled for each tire. In addition, since a conventional thing distributes a load to four wheels, a rolling inertia force, a pitching inertia force, and an inertia force of a vertical motion do not occur, and these values are zero.
[0031]
In the above embodiment, a hydraulically driven cylinder device is used as the actuator. However, this may be achieved by using other electric thrust generating means such as a linear motor or a voice coil, or by using a cam mechanism or a spring means. Even if acceleration is generated by using the same, the same effect can be obtained.
[0032]
Next, control for returning from an unstable behavior state of the vehicle such as wheel slip at the time of automatic vehicle traveling and spin at the turn by using the actuator 5 will be described based on the flowchart of FIG. In the first step ST1, the vehicle speed signal is read by the vehicle speed sensor 34, in the second step ST2, the wheel speed signal of each wheel is read by the wheel speed sensor 35, and in the third step ST3, the turning radius detected by the NAVI device 38 is read, In the fourth step ST4, the steering angle signal is read by the steering angle sensor 33, in the fifth step ST5, the yaw rate signal is read by the yaw rate sensor 31, and in the sixth step ST6, the lateral G signal is read by the lateral G sensor 32.
[0033]
In a seventh step ST7, the norm yaw rate and the norm lateral G are calculated in consideration of the road surface μ. Here, the calculation taking the road surface μ into consideration is that the standard yaw rate and the standard lateral G can be obtained from the vehicle speed and the turning radius, but by further adding the steering angle, the road surface μ is estimated and the standard yaw rate is calculated. This is to make the values of and the norm horizontal G more accurate.
[0034]
In an eighth step ST8, a path deviation is determined from the difference between the reference yaw rate and the actual yaw rate, and the difference between the reference lateral G and the actual lateral G. If the path deviation is smaller than the threshold value, it can be corrected by normal automatic steering, so the process returns to the first step ST1. Accordingly, the process proceeds to the ninth step ST9. In the ninth step ST9, the actuator 5 is controlled to perform the ground load increase control.
[0035]
The wheel speed signal is read in the second step ST2 of the flow control, which is to select a target wheel for ground load control. If slip occurs, the lateral force decreases. It is also possible to increase the ground load on all the wheels simultaneously without reading the wheel speed.
[0036]
For example, the tire slip state can be determined from the difference between the vehicle speed and the wheel speed. If it is determined that the tire is in the slip state, a load for returning from the slip state is calculated, and the sprung acceleration sensor 22 and the unsprung acceleration are calculated. With reference to each signal with the sensor 23, a temporary target load signal obtained internally is fed back to the signal of the load sensor 20 and input to the stabilization calculation unit 25. By comparing the output signal of the stabilization calculation unit 25 and the signal of the stroke sensor 21 by the displacement limit comparison calculation unit 26, adjustment is performed so that control is performed within the limit of suspension displacement. Then, the servo valve 10 is controlled via the servo valve driver 19 by the signal output of the displacement limit comparison calculation unit 26, and the actuator 5 is driven to generate a desired ground load (= grip force) on the tire in the slip state. , Thereby returning from the slip state.
[0037]
Further, from the relationship between the turning radius size, steering angle, vehicle speed, road surface μ of the driving lane and the standard lateral G and yaw rate, it is determined that the behavior of the vehicle is abnormal. When excess or deficiency occurs with respect to the reference value, the ground load of each tire is controlled and increased as described above so as to cancel them.
[0038]
In addition, when the vehicle deviates from a predetermined travel route, control is performed so as to return to the original route by automatic steering control. In this case, the grounding load of the steered wheel is controlled and increased as described above. The responsiveness at the time of automatic steering can be improved, and a quick return is possible.
[0039]
Next, another control according to the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 7, first, a road shape is predicted in advance by the NAVI device 38 in an eleventh step ST11. In a twelfth step ST12, a safe passage speed according to the predicted road shape is calculated, and the process proceeds to a thirteenth step ST13.
[0040]
In the thirteenth step ST13, it is determined whether or not the curve is overspeed. If not overspeed, the process returns to the eleventh step ST11 and the above flow is repeated. If it is determined in the thirteenth step ST13 that the speed is overspeed, the process proceeds to a fourteenth step ST14 where deceleration control is performed. The control from the eleventh step ST11 to the fourteenth step ST14 may be the same as the conventional turning control.
[0041]
In the next fifteenth step ST15, whether or not the result of deceleration is sufficient is determined based on the presence or absence of occurrence of tire slip based on the difference between the vehicle speed and the wheel speed as in the control flow. If no tire slip has occurred, the deceleration has been effective, so the process returns to the 11th step ST11 and the above flow is repeated. If it is determined that a tire slip has occurred, the process proceeds to a sixteenth step ST16, where it is determined whether or not a steering for correction has been performed. Returning to 1st step ST1, if correction turning is not performed, the process proceeds to 17th step ST17, and the contact load is controlled in 17th step ST17 as in the case of tire slip in the control flow.
[0042]
In this way, even when the vehicle is partially slippery on a curve, the tire's lateral force can be compensated by increasing the contact load of the tire on which the slip occurred. However, it can pass safely without disturbing the vehicle behavior.
[0043]
In addition, the sensor currently used can be simplified in the range which does not deviate from the meaning of this application. For example, in this embodiment, the sensor is configured redundantly, but the stroke sensor 21 is eliminated, and the unsprung acceleration sensor 23, the unsprung acceleration sensor 22, the unsprung mass, and the unsprung mass are subtracted. Thus, the load sensor 20 can be eliminated. It is also possible to construct a state estimator from the load sensor 20 and the stroke sensor 21, and to obtain the unsprung and sprung accelerations. In this way, the system configuration can be changed as necessary. Further, the ECU of FIG. 1 can be realized by any of digital, analog, and hybrid.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the vehicle deviates from a predetermined travel route due to external factors such as dredging, crosswinds, and road surface conditions, the grounding load of the corresponding wheel is increased when returning by the route travel control. Therefore, it is possible to increase the grip force and improve the return response. In addition, when entering a curve at a speed that can be safely turned in route driving control, even if the road surface condition suddenly changes in the curve and a tire slip occurs, the ground contact load of the tire is increased to restore the grip force. Therefore, it is possible to pass the curve at the normal speed, and it is not necessary to decelerate before the curve unnecessarily, and smooth route traveling is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of an active suspension device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a model diagram for explaining the principle of the present invention. FIG. 3 is a model diagram of a general active suspension system.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a vehicle body center of gravity position and a ground contact position.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between force, moment, and direction of a coordinate system.
FIG. 6 is a flowchart showing control based on the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing another control based on the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tire 2 Upper suspension arm 3 Lower suspension arm 4 Car body 5 Actuator 6 Piston 7/8 Oil chamber 9 Hydraulic pump 10 Servo valve 11 Piston rod 12 Accumulator 13 Unload valve 14 Oil filter 15 Check valve 16 Pressure adjustment valve 17 Oil cooler 18 Electronic control unit (ECU)
19 servo valve driver 20 load sensor 21 stroke sensor 22 sprung acceleration sensor 23 unsprung acceleration sensor 24 target load calculation unit 25 stabilization calculation unit 26 displacement limit comparison calculation unit 31 yaw rate sensor 32 lateral G sensor 33 rudder angle sensor 34 vehicle speed sensor 35 Wheel speed sensor 36 Vehicle behavior determination and return load calculation unit 37 Road surface μ estimation unit 38 NAVI device

Claims

車体と車軸との間の上下方向相対距離を能動的に変化させるためのアクチュエータの伸縮加速度で車体に上下方向の慣性力を発生させ、その反力をタイヤと路面との間に作用する接地荷重に一時的に加える接地荷重制御手段を備え、予め定められた経路を保って走行可能な自動車用経路走行制御される車両において、
車輪のスリップを判定する手段を有し、
前記車輪のスリップが判定されかつ車両が前記経路からずれたことを判定した時に、前記接地荷重制御手段により前記スリップと判定された車輪の前記アクチュエータに対して接地荷重を増大させる制御を行うことを特徴とする接地荷重制御装置。Vertical relative distance between the vehicle body and the axle actively stretchable acceleration of the actuator for varying to generate inertial force in the vertical direction to the vehicle body and acting the reaction force between the tire and the road surface ground In a vehicle that is provided with a ground load control means for temporarily adding to a load and that can be driven while maintaining a predetermined route,
Means for determining wheel slip,
When the wheel slip is determined and it is determined that the vehicle has deviated from the route , the ground load control means performs control to increase the ground load on the actuator of the wheel determined to be the slip. A ground contact load control device.

前記経路から逸脱して走行した際に車両を前記経路上に戻すべく操舵制御を行う場合に、操舵輪の接地荷重を増加させるように前記接地荷重制御手段により制御することを特徴とする請求項１に記載の接地荷重制御装置。When performing pre Symbol steering control to the vehicle upon running deviated from the path back onto the path, claims, characterized in that controlled by the vertical load control means to increase the vertical load of the steering wheel Item 2. The ground load control device according to Item 1.