ローパスフィルタ処理信号にて制駆動力配分を行う車輌
【課題】制動力または駆動力の前後輪配分手段の低周波特性を考慮しつつ制動力または駆動力の前後輪への配分と車輪接地荷重の前後輪への配分の協調を図る。
【解決手段】制動力または駆動力の前後輪配分比が目標値として与えられたときにはそれに車輪接地荷重の前後輪配分を追随させ、車輪接地荷重の前後輪配分比が目標値として与えられたときにはそれに制動力または駆動力の前後輪配分を追随させるよう、前後輪負担率比を所定の制御値に維持することを介して両者を協調させ、その際制動力または駆動力の前後輪配分手段は制動力または駆動力の前後輪配分比を示す信号をローパスフィルタにて処理した信号により作動させる。
【解決手段】制動力または駆動力の前後輪配分比が目標値として与えられたときにはそれに車輪接地荷重の前後輪配分を追随させ、車輪接地荷重の前後輪配分比が目標値として与えられたときにはそれに制動力または駆動力の前後輪配分を追随させるよう、前後輪負担率比を所定の制御値に維持することを介して両者を協調させ、その際制動力または駆動力の前後輪配分手段は制動力または駆動力の前後輪配分比を示す信号をローパスフィルタにて処理した信号により作動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輌に於いて、前後輪負担率比を所定の目標値に保って前後輪に車輪制動力または車輪駆動力と車輪接地荷重とを配分することに係る。
【背景技術】
【０００２】
旋回走行中の自動車等の車輌の車輪は路面に対し横方向に滑りつつ操舵力を発生する。横方向の滑り量に対し発生する横方向の操舵力の大きさは滑り量が小さい間は滑り量に比例する。この比例の勾配はコーナリングパワーと称されている。下記の特許文献１には、車輌に作用する前後力、横力、上下力を含む作用力を検出し、車輪と路面の間の摩擦係数を特定し、上記の作用力と摩擦力とに基づいて左右の車輪のそれぞれのコーナリングパワーを推定し、推定されたコーナリングパワーに基づいて算出される左右の車輪に関するコーナリングパワーの代表値が当該左右の車輪に関するコーナリングパワーの代表値の現在値よりも大きくなるように一つの制御値を決定し、該制御値に基づいて車輌の状態を制御することが提案されている。
【特許文献１】特開２００５-３０８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
自動車の基本である４輪車では、制動力は４輪のすべてに及ぼされ、前輪と後輪とに分けてみれば、制動力は前後輪に配分される。車体には制動に伴って前方へ向かう慣性力が作用し、これによって前輪の接地荷重は増大し、後輪の接地荷重は減小する。また４輪駆動車では前輪と後輪が駆動され、駆動力は前後輪に配分されるが、駆動時には車体に後方へ向かう慣性力が作用するので、前輪の接地荷重は減小し、後輪の接地荷重は増大する。車輪の接地荷重は、車輪と路面の間に作用する摩擦力を支配し、車輌の制動性能、駆動性能、旋回性能を確保しまた制限する車輌の走行性能上重要なパラメータの一つである。路面に、車輪との接点を中心とし、車輪の接地荷重に路面と車輪の間の摩擦係数を乗じた値を半径として画かれた円は、摩擦円と称されており、その各半径の大きさは該半径に沿って路面と車輪の間に伝達可能な前後左右方向の力の限界を示す。
【０００４】
制動時には前輪の摩擦円は増大し、後輪の摩擦円は縮小し、駆動時には前輪の摩擦円は縮小し、後輪の摩擦円は増大する。従って、車輌の制動性能或は駆動性能を確保し、また旋回を伴う制動時或は駆動時に車輌の走行安定性を確保するためには、前後輪への制動力或いは駆動力の配分を前後輪への接地荷重の配分に応じて制御することが有用である。前輪および後輪に於ける摩擦円の半径に対する制動力または駆動力の比の相対比は前後輪負担率比と称されている。これは、前輪および後輪に於ける接地荷重をそれぞれＦzf，Ｆzr、制動力または駆動力の如き前後力をＦxf，Ｆxr、車輌旋回時等に作用する横力をＦyf，Ｆyrにて表わし、路面と車輪の間の摩擦係数をμとすると、
【数１】
により表される相対比である。ＦzfとＦzrの間にはＦzf＋Ｆzr＝車輌重量Ｆzという関係があり、またＦxfとＦxrの間にはＦxf＋Ｆxr＝全制動力または全駆動力Ｆxという関係がある。前後輪負担率比は、車輌の通常走行時には、例えば１：１の如き所定の比に制御されることにより、車輌の安定走行を確保する。
【０００５】
しかし、制動力または駆動力が全体としてＦxであっても、Ｆx＝Ｆxf＋Ｆxrの条件を満たす制動力または駆動力の前後輪配分Ｆxf：Ｆxrは車輌の走行状態によってその最適配分が種々に異なることが考えられ、また車輪接地荷重についても、その総量Ｆzは車輌重量により定まるが、その前後輪配分Ｆzf：Ｆzrは車輌の走行状態によってその最適配分が種々に異なることが考えられる。従って、制動力または駆動力の前後輪配分或いは接地荷重の前後輪配分は車輌の走行状態に応じて適宜制御されるのが好ましく、その際、特に制動力また駆動力について前後輪への所定配分が望まれるときには、前後輪負担率比を所定の好ましい値とするよう、制動力または駆動力の前後輪配分に応じて車輪接地荷重の前後輪配分が調整されるのが好ましく、また逆に、特に車輪接地荷重について前後輪への所定配分が望まれるときには、前後輪負担率比を所定の好ましい値とするよう、車輪接地荷重の前後輪配分に応じて制動力または駆動力の前後輪配分が調整されるのが好ましいと考えられる。
【０００６】
ところで、制動力の前後輪配分は制動油圧回路の途中に適当な油圧分配弁を設けてそれを調節すること等により行え、また駆動力の前後輪配分は原動機より車輪を駆動する駆動系の途中に適当な駆動力分配クラッチを設けてそれを調節すること等により行なえるが、いずれの場合にも、その作動は比較的緩慢であり、その周波数応答特性は低周波特性である。一方、車輪接地荷重は能動サスペンションまたはこれと能動スタビライザとの組合せにより比較的高い周波応答特性にて制御できる。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、車輪制動力または車輪駆動力の前後輪配分について目標値が与えられたときには、前後輪負担率比を所定の値とするよう車輪接地荷重の配分を調整し、また車輪接地荷重の配分について目標値が与えられたときには、前後輪負担率比を所定の値とするよう車輪制動力または車輪駆動力の前後輪配分を調整し、その際、車輪制動力または車輪駆動力の前後輪配分手段と車輪接地荷重の前後輪間配分手段をそれらの周波数応答特性に適うよう作動させる車輌を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、車輪制動力を前後輪に配分する車輪制動力配分手段または車輪駆動力を前後輪に配分する車輪駆動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪制動力配分比または前後輪駆動力配分比の目標値を示す信号が与えられたとき該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪制動力配分手段または前記車輪駆動力配分手段を作動させて車輪制動力または車輪駆動力を前後輪に配分すると共に該前後輪制動力配分または該前後輪駆動力配分に対し所定の前後輪負担率比を達成するよう前記車輪接地荷重配分手段を作動させ、或は、前後輪接地荷配分比の目標値が与えられたときには該目標値に基づいて前記車輪接地荷重配分手段を作動させて前後輪に車輪接地荷重を配分すると共に該車輪接地荷重配分に対し所定の前後輪負担率比を達成する前後輪制動力配分比または前後輪駆動力配分比を示す信号を生成し、該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪制動力配分手段または前記車輪駆動力配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。
【発明の効果】
【０００９】
車輌が上記の如く構成されていれば、前後輪制動力配分比または前後輪駆動力配分比の目標値を示す信号が与えられたとき該信号をローパスフィルタにて処理した信号に基づいて車輪制動力配分手段または車輪駆動力配分手段をその低周波数作動特性に適った作動態様にて的確に作動させて車輪制動力または車輪駆動力を前後輪に配分すると共に、その間前後輪負担率比が所定の制御された値に維持され、或は、前後輪接地荷配分比の目標値が与えられたとき該目標値に基づいて車輪接地荷重配分手段を作動させて目標値に従った前後輪車輪接地荷重配分を達成し、その間ローパスフィルタを介して車輪制動力配分手段または車輪駆動力配分手段をその低周波数作動特性に適った作動態様にて的確に作動させて前後輪負担率比が所定の制御された値に維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１および２は、本発明による車輌の２つの例の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図である。車輌は、車輪制動力配分装置と車輪駆動力配分装置の少なくとも一方（図１および２の例はいずれも両方）および車輪接地荷重配分装置として作動する能動サスペンション制御装置と能動スタビライザ制御装置の少なくとも一方（図１の例は能動サスペンション制御装置のみ、図２の例は能動サスペンション制御装置と能動スタビライザ制御装置の両方）を有している。
【００１１】
車輪制動力配分装置はマイクロコンピュータを備えた電気式制御装置（ＥＣＵ）により制御され、制動装置により与えられる車輪制動力を前後輪に配分するようになっている。車輪駆動力配分装置は電気式制御装置により制御され、エンジンまたは電動機の如き動力源装置により与えられる車輪駆動力を前後輪に配分するようになっている。車輪制動力配分装置の作動端は前後の各車輪に於けるブレーキディスクとブレーキシューの組合せであってよい。車輪駆動力配分装置の作動端は前輪駆動軸と後輪駆動軸の間に設けられた差動装置の差動運動を制動するクラッチ等であってよく、また前輪と後輪とが別の電動機により駆動される車輌では前輪用電動機と後輪用電動機の間の電流配分を変更する手段であってよい。能動サスペンション制御装置は電気式制御装置により制御され、その作動端は前後の各車輪に対する能動サスペンションである。図２の例に於ける能動スタビライザ制御装置は、左右の前輪間および左右の後輪間に張り渡された２つの能動スタビライザを制御し、これらの能動スタビライザはいずれもその中央部にて車体より支持され、左右いずれの車輪に対しても個別に上向きおよび下向きの力を作用させることができ、左右の車輪への接地荷重の配分だけでなく、前後の車輪への接地荷重の配分もできるものである。
【００１２】
電気式制御装置には、図には示されていない各種のセンサ等より車輌の運行状態に関する種々のパラメータの値を示す信号が供給されている。電気式制御装置はこれらの信号により与えられる情報とマイクロコンピュータに予め装填された制御プログラムに基づいて制御演算を行い、車輪制動力配分装置または車輪駆動力配分装置を作動させて制動装置の制動力または動力源装置の駆動力を各車輪へ分配すると同時に、能動サスペンション制御装置またはこれと能動スタビライザ制御装置とを作動させて前後輪への接地荷重の配分を行うようになっている。
【００１３】
図３は、図２に示す如く車輪接地荷重配分装置として能動サスペンションと能動スタビライザの制御装置が設けられ、これらと車輪制動力配分装置および車輪駆動力配分装置とがマイクロコンピュータを備えた電気式制御装置によって制御される構成を制御的観点から見た構成を示す概略図である。この場合、制御的構成から見れば、車輌は、それぞれがアクチュエータと制御器を備えた前後輪制動力配分制御手段（Ａ）と、前後輪駆動力配分制御手段（Ｂ）と、前後輪接地荷重配分制御手段（能動サスペンション＋スタビライザ）（Ｃ）と、これらの制御手段の作動を調整し、前輪および後輪に於ける制動力または駆動力Ｆxf、Ｆxrおよび接地荷重Ｆzf、Ｆzrを演算すると共に前後輪制動力配分制御手段と前後輪駆動力配分制御手段の作動に対し周波数帯域選別制御を行う調整器（Ｄ）なる構成単位を備えており、これらの構成単位は車輌の車内情報インフラにより互いに連結されている。これらの構成単位はその一部が電気式制御装置（ＥＣＵ）により構成されていてよい。
【００１４】
図４は、目標値として前後輪制動力配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の制動力配分と接地荷重配分の関連制御の制御態様の例を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。
【００１５】
車輌の運転開始に伴って制御が開始されると、ステップ１０に於いて車輌の制動状態や旋回状態等の条件に基づいて予めプログラムされた要領に従って目標前後輪制動力配分比Ｒbが算出される。次いで、制御はステップ２０へ進み、同じく車輌の制動状態や旋回状態等の条件に基づいて予めプログラムされた要領に従って目標前後輪負担率比Ｒsが算出をされる。
【００１６】
次いで、制御はステップ３０へ進み、上に算出された目標前後輪制動力配分比Ｒbを示す信号を所定の高周波成分を遮断し所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタにて処理してＲs中の所定の低周波成分にて構成された低周波目標値Ｒblpが生成される。
【００１７】
次いで、制御はステップ４０へ進み、低周波目標値Ｒblpに基づいて前後輪制動力配分アクチュエータを作動させ、その時別途指令されている全制動力Ｆbを前輪制動力Ｆbfと後輪制動力Ｆbrに配分することが行われる。これは下記の通りの演算を行うものである。
Ｆbf＝Ｆｂ・Ｒblp
Ｆbr＝Ｆb・（１−Ｒblp）
【００１８】
次いで、制御はステップ５０へ進み、Ｆbf，Ｆbr，Ｒsおよび別途検出されたその時前輪および後輪に作用している横荷重Ｆyf，Ｆyrに基づき、またその時の路面と車輪の間の摩擦係数をμとし、下記の式に従って上記の目標前後輪負担率比Ｒsを達成するための前輪接地荷重および後輪接地荷重の目標値Ｆzft，Ｆzrtが算出される。
【数２】
【００１９】
次いで、制御はステップ６０へ進み、能動サスペンションおよび能動スタビライザを作動させて前輪および後輪の接地荷重を上に算出された目標値Ｆzft，Ｆzrtに制御することが行われる。
【００２０】
上記の通り、かかるフローチャートに沿った制御は数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されるので、図に表れているステップ間の上流／下流の関係は問題ではなく、上記の各ステップに於ける演算ないし制御は各周期毎に微少量ずつ進行し、その間に目標値が変化してもそれを追跡するよう作動する。
【００２１】
図５は、目標値として前後輪駆動力配分比Ｒtが与えられる場合に、図４について上に説明したのと同じ要領により前後輪負担率比を所定の制御された値に維持するよう、車輪接地荷重の前後輪への配分を制御する要領を示す図４と同様のフローチャートである。図５に於いては、図４のフローチャートの各ステップに対応するステップには図４に於けるステップ番号に５を加えたステップ番号が付されており、また各パラメータのうち図４のフローチャートに於いて制動力を示すために付されている添字”ｂ”は駆動力を示すための添字 “t”により置き換えられている。本発明に係る制御に於ける制動力と駆動力の類似性に鑑み、図５のフローチャートについての重複的説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００２２】
図６は、目標値として前後輪接地荷重配分比Ｒzが与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の接地荷重配分と制動力配分の関連制御の制御態様の例を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も車輌の運行中数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。
【００２３】
車輌の運転開始に伴って制御が開始されると、ステップ１１０に於いて車輌の制動状態や旋回状態等の条件に基づいて予めプログラムされた要領に従って目標前後輪接地荷重配分比Ｒzが算出される。次いで、制御はステップ１２０へ進み、同じく車輌の制動状態や旋回状態等の条件に基づいて予めプログラムされた要領に従って目標前後輪負担率比Ｒsが算出をされる。
【００２４】
次いで、制御はステップを１３０へ進み、車輌重量、即ち前後輪を合わせた全接地荷重Ｆzと上に算出された目標前後輪接地荷重配分比Ｒzとに基づき前輪接地荷重および後輪接地荷重の目標値Ｆzft，Ｆzrtが下記の式に従って算出される。
Ｆzft＝Ｆz・Ｒz
Ｆzrt＝Ｆz・（１−Ｒz）
【００２５】
次いで、制御はステップ１４０へ進み、Ｆzft，Ｆzrtとその時要求されている全制動力Ｆbおよび別途検出されたその時前輪および後輪に作用している横荷重Ｆyf，Ｆyrに基づき、またその時の路面と車輪の間の摩擦係数をμとし、下記の式に従って上記の目標前後輪負担率比Ｒsを達成するための前輪制動力および後輪制動力の目標値Ｆbft，Ｆbrtが算出される。この場合、Ｆbft,＋Ｆbrt＝Ｆbである。
【数３】
【００２６】
次いで、制御はステップ１５０へ進み、上に算出された前輪制動力および後輪制動力の目標値Ｆbft，Ｆbrtを示す信号を所定の高周波成分を遮断して所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタにて処理してＦbft，Ｆbrt中の所定の低周波成分にて構成された低周波目標前輪制動力Ｆbftlpおよび低周波目標後輪制動力Ｆbrtlpが生成される。
【００２７】
次いで、制御はステップ１６０へ進み、低周波目標前輪制動力Ｆbftlpおよび低周波目標後輪制動力Ｆbrtlpに基づいて前後輪制動力配分アクチュエータが作動され、全制動力ＦbがＦbftlp対Ｆbrtlpの比となる前輪制動力Ｆbfと後輪制動力Ｆbrに配分される。
【００２８】
次いで、制御はステップ１７０へ進み、能動サスペンションおよび能動スタビライザを作動させて前輪および後輪の接地荷重を上に算出された目標値Ｆzft，Ｆzrtに制御することが行われる。この場合にも、上記の通り、かかるフローチャートに沿った制御は数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されるので、図に表れているステップ間の上流／下流の関係は問題ではなく、上記の各ステップに於ける演算ないし制御は各周期毎に微少量ずつ進行し、その間に目標値が変化してもそれを追跡するよう作動する。
【００２９】
図７は、目標値として前後輪接地荷重配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の接地荷重配分と駆動力配分の関連制御の制御態様の例を示すフローチャートである。図７に於いては、図６のフローチャートの各ステップに対応するステップには図６に於けるステップ番号に５を加えたステップ番号が付されており、また各パラメータのうち図６のフローチャートに於いて制動力を示すために付されている添字 “b”は駆動力を示すための添字 “t”により置き換えられている。本発明に係る制御に於ける制動力と駆動力の類似性に鑑み、図７のフローチャートについての重複的説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００３０】
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による車輌の一例の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図。
【図２】本発明による車輌の他の一例の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図。
【図３】車輪接地荷重配分装置として能動サスペンションと能動スタビライザの制御装置が設けられ、これらと車輪制動力配分装置および車輪駆動力配分装置とがマイクロコンピュータを備えた電気式制御装置によって制御される構成を制御的観点から見た構成として示す概略図。
【図４】目標値として前後輪制動力配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の制動力配分と接地荷重配分の関連制御の制御態様の例を示すフローチャート。
【図５】目標値として前後輪駆動力配分比が与えられる場合の図４に類似のフローチャート。
【図６】目標値として前後輪接地荷重配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の接地荷重配分と制動力配分の関連制御の制御態様の例を示すフローチャート。
【図７】目標値として前後輪接地荷重配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の接地荷重配分と駆動力配分の関連制御の制御態様の例を示す図６に類似のフローチャート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車輌に於いて、前後輪負担率比を所定の目標値に保って前後輪に車輪制動力または車輪駆動力と車輪接地荷重とを配分することに係る。
【背景技術】
【０００２】
旋回走行中の自動車等の車輌の車輪は路面に対し横方向に滑りつつ操舵力を発生する。横方向の滑り量に対し発生する横方向の操舵力の大きさは滑り量が小さい間は滑り量に比例する。この比例の勾配はコーナリングパワーと称されている。下記の特許文献１には、車輌に作用する前後力、横力、上下力を含む作用力を検出し、車輪と路面の間の摩擦係数を特定し、上記の作用力と摩擦力とに基づいて左右の車輪のそれぞれのコーナリングパワーを推定し、推定されたコーナリングパワーに基づいて算出される左右の車輪に関するコーナリングパワーの代表値が当該左右の車輪に関するコーナリングパワーの代表値の現在値よりも大きくなるように一つの制御値を決定し、該制御値に基づいて車輌の状態を制御することが提案されている。
【特許文献１】特開２００５-３０８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
自動車の基本である４輪車では、制動力は４輪のすべてに及ぼされ、前輪と後輪とに分けてみれば、制動力は前後輪に配分される。車体には制動に伴って前方へ向かう慣性力が作用し、これによって前輪の接地荷重は増大し、後輪の接地荷重は減小する。また４輪駆動車では前輪と後輪が駆動され、駆動力は前後輪に配分されるが、駆動時には車体に後方へ向かう慣性力が作用するので、前輪の接地荷重は減小し、後輪の接地荷重は増大する。車輪の接地荷重は、車輪と路面の間に作用する摩擦力を支配し、車輌の制動性能、駆動性能、旋回性能を確保しまた制限する車輌の走行性能上重要なパラメータの一つである。路面に、車輪との接点を中心とし、車輪の接地荷重に路面と車輪の間の摩擦係数を乗じた値を半径として画かれた円は、摩擦円と称されており、その各半径の大きさは該半径に沿って路面と車輪の間に伝達可能な前後左右方向の力の限界を示す。
【０００４】
制動時には前輪の摩擦円は増大し、後輪の摩擦円は縮小し、駆動時には前輪の摩擦円は縮小し、後輪の摩擦円は増大する。従って、車輌の制動性能或は駆動性能を確保し、また旋回を伴う制動時或は駆動時に車輌の走行安定性を確保するためには、前後輪への制動力或いは駆動力の配分を前後輪への接地荷重の配分に応じて制御することが有用である。前輪および後輪に於ける摩擦円の半径に対する制動力または駆動力の比の相対比は前後輪負担率比と称されている。これは、前輪および後輪に於ける接地荷重をそれぞれＦzf，Ｆzr、制動力または駆動力の如き前後力をＦxf，Ｆxr、車輌旋回時等に作用する横力をＦyf，Ｆyrにて表わし、路面と車輪の間の摩擦係数をμとすると、
【数１】
により表される相対比である。ＦzfとＦzrの間にはＦzf＋Ｆzr＝車輌重量Ｆzという関係があり、またＦxfとＦxrの間にはＦxf＋Ｆxr＝全制動力または全駆動力Ｆxという関係がある。前後輪負担率比は、車輌の通常走行時には、例えば１：１の如き所定の比に制御されることにより、車輌の安定走行を確保する。
【０００５】
しかし、制動力または駆動力が全体としてＦxであっても、Ｆx＝Ｆxf＋Ｆxrの条件を満たす制動力または駆動力の前後輪配分Ｆxf：Ｆxrは車輌の走行状態によってその最適配分が種々に異なることが考えられ、また車輪接地荷重についても、その総量Ｆzは車輌重量により定まるが、その前後輪配分Ｆzf：Ｆzrは車輌の走行状態によってその最適配分が種々に異なることが考えられる。従って、制動力または駆動力の前後輪配分或いは接地荷重の前後輪配分は車輌の走行状態に応じて適宜制御されるのが好ましく、その際、特に制動力また駆動力について前後輪への所定配分が望まれるときには、前後輪負担率比を所定の好ましい値とするよう、制動力または駆動力の前後輪配分に応じて車輪接地荷重の前後輪配分が調整されるのが好ましく、また逆に、特に車輪接地荷重について前後輪への所定配分が望まれるときには、前後輪負担率比を所定の好ましい値とするよう、車輪接地荷重の前後輪配分に応じて制動力または駆動力の前後輪配分が調整されるのが好ましいと考えられる。
【０００６】
ところで、制動力の前後輪配分は制動油圧回路の途中に適当な油圧分配弁を設けてそれを調節すること等により行え、また駆動力の前後輪配分は原動機より車輪を駆動する駆動系の途中に適当な駆動力分配クラッチを設けてそれを調節すること等により行なえるが、いずれの場合にも、その作動は比較的緩慢であり、その周波数応答特性は低周波特性である。一方、車輪接地荷重は能動サスペンションまたはこれと能動スタビライザとの組合せにより比較的高い周波応答特性にて制御できる。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、車輪制動力または車輪駆動力の前後輪配分について目標値が与えられたときには、前後輪負担率比を所定の値とするよう車輪接地荷重の配分を調整し、また車輪接地荷重の配分について目標値が与えられたときには、前後輪負担率比を所定の値とするよう車輪制動力または車輪駆動力の前後輪配分を調整し、その際、車輪制動力または車輪駆動力の前後輪配分手段と車輪接地荷重の前後輪間配分手段をそれらの周波数応答特性に適うよう作動させる車輌を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、車輪制動力を前後輪に配分する車輪制動力配分手段または車輪駆動力を前後輪に配分する車輪駆動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪制動力配分比または前後輪駆動力配分比の目標値を示す信号が与えられたとき該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪制動力配分手段または前記車輪駆動力配分手段を作動させて車輪制動力または車輪駆動力を前後輪に配分すると共に該前後輪制動力配分または該前後輪駆動力配分に対し所定の前後輪負担率比を達成するよう前記車輪接地荷重配分手段を作動させ、或は、前後輪接地荷配分比の目標値が与えられたときには該目標値に基づいて前記車輪接地荷重配分手段を作動させて前後輪に車輪接地荷重を配分すると共に該車輪接地荷重配分に対し所定の前後輪負担率比を達成する前後輪制動力配分比または前後輪駆動力配分比を示す信号を生成し、該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪制動力配分手段または前記車輪駆動力配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。
【発明の効果】
【０００９】
車輌が上記の如く構成されていれば、前後輪制動力配分比または前後輪駆動力配分比の目標値を示す信号が与えられたとき該信号をローパスフィルタにて処理した信号に基づいて車輪制動力配分手段または車輪駆動力配分手段をその低周波数作動特性に適った作動態様にて的確に作動させて車輪制動力または車輪駆動力を前後輪に配分すると共に、その間前後輪負担率比が所定の制御された値に維持され、或は、前後輪接地荷配分比の目標値が与えられたとき該目標値に基づいて車輪接地荷重配分手段を作動させて目標値に従った前後輪車輪接地荷重配分を達成し、その間ローパスフィルタを介して車輪制動力配分手段または車輪駆動力配分手段をその低周波数作動特性に適った作動態様にて的確に作動させて前後輪負担率比が所定の制御された値に維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１および２は、本発明による車輌の２つの例の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図である。車輌は、車輪制動力配分装置と車輪駆動力配分装置の少なくとも一方（図１および２の例はいずれも両方）および車輪接地荷重配分装置として作動する能動サスペンション制御装置と能動スタビライザ制御装置の少なくとも一方（図１の例は能動サスペンション制御装置のみ、図２の例は能動サスペンション制御装置と能動スタビライザ制御装置の両方）を有している。
【００１１】
車輪制動力配分装置はマイクロコンピュータを備えた電気式制御装置（ＥＣＵ）により制御され、制動装置により与えられる車輪制動力を前後輪に配分するようになっている。車輪駆動力配分装置は電気式制御装置により制御され、エンジンまたは電動機の如き動力源装置により与えられる車輪駆動力を前後輪に配分するようになっている。車輪制動力配分装置の作動端は前後の各車輪に於けるブレーキディスクとブレーキシューの組合せであってよい。車輪駆動力配分装置の作動端は前輪駆動軸と後輪駆動軸の間に設けられた差動装置の差動運動を制動するクラッチ等であってよく、また前輪と後輪とが別の電動機により駆動される車輌では前輪用電動機と後輪用電動機の間の電流配分を変更する手段であってよい。能動サスペンション制御装置は電気式制御装置により制御され、その作動端は前後の各車輪に対する能動サスペンションである。図２の例に於ける能動スタビライザ制御装置は、左右の前輪間および左右の後輪間に張り渡された２つの能動スタビライザを制御し、これらの能動スタビライザはいずれもその中央部にて車体より支持され、左右いずれの車輪に対しても個別に上向きおよび下向きの力を作用させることができ、左右の車輪への接地荷重の配分だけでなく、前後の車輪への接地荷重の配分もできるものである。
【００１２】
電気式制御装置には、図には示されていない各種のセンサ等より車輌の運行状態に関する種々のパラメータの値を示す信号が供給されている。電気式制御装置はこれらの信号により与えられる情報とマイクロコンピュータに予め装填された制御プログラムに基づいて制御演算を行い、車輪制動力配分装置または車輪駆動力配分装置を作動させて制動装置の制動力または動力源装置の駆動力を各車輪へ分配すると同時に、能動サスペンション制御装置またはこれと能動スタビライザ制御装置とを作動させて前後輪への接地荷重の配分を行うようになっている。
【００１３】
図３は、図２に示す如く車輪接地荷重配分装置として能動サスペンションと能動スタビライザの制御装置が設けられ、これらと車輪制動力配分装置および車輪駆動力配分装置とがマイクロコンピュータを備えた電気式制御装置によって制御される構成を制御的観点から見た構成を示す概略図である。この場合、制御的構成から見れば、車輌は、それぞれがアクチュエータと制御器を備えた前後輪制動力配分制御手段（Ａ）と、前後輪駆動力配分制御手段（Ｂ）と、前後輪接地荷重配分制御手段（能動サスペンション＋スタビライザ）（Ｃ）と、これらの制御手段の作動を調整し、前輪および後輪に於ける制動力または駆動力Ｆxf、Ｆxrおよび接地荷重Ｆzf、Ｆzrを演算すると共に前後輪制動力配分制御手段と前後輪駆動力配分制御手段の作動に対し周波数帯域選別制御を行う調整器（Ｄ）なる構成単位を備えており、これらの構成単位は車輌の車内情報インフラにより互いに連結されている。これらの構成単位はその一部が電気式制御装置（ＥＣＵ）により構成されていてよい。
【００１４】
図４は、目標値として前後輪制動力配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の制動力配分と接地荷重配分の関連制御の制御態様の例を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。
【００１５】
車輌の運転開始に伴って制御が開始されると、ステップ１０に於いて車輌の制動状態や旋回状態等の条件に基づいて予めプログラムされた要領に従って目標前後輪制動力配分比Ｒbが算出される。次いで、制御はステップ２０へ進み、同じく車輌の制動状態や旋回状態等の条件に基づいて予めプログラムされた要領に従って目標前後輪負担率比Ｒsが算出をされる。
【００１６】
次いで、制御はステップ３０へ進み、上に算出された目標前後輪制動力配分比Ｒbを示す信号を所定の高周波成分を遮断し所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタにて処理してＲs中の所定の低周波成分にて構成された低周波目標値Ｒblpが生成される。
【００１７】
次いで、制御はステップ４０へ進み、低周波目標値Ｒblpに基づいて前後輪制動力配分アクチュエータを作動させ、その時別途指令されている全制動力Ｆbを前輪制動力Ｆbfと後輪制動力Ｆbrに配分することが行われる。これは下記の通りの演算を行うものである。
Ｆbf＝Ｆｂ・Ｒblp
Ｆbr＝Ｆb・（１−Ｒblp）
【００１８】
次いで、制御はステップ５０へ進み、Ｆbf，Ｆbr，Ｒsおよび別途検出されたその時前輪および後輪に作用している横荷重Ｆyf，Ｆyrに基づき、またその時の路面と車輪の間の摩擦係数をμとし、下記の式に従って上記の目標前後輪負担率比Ｒsを達成するための前輪接地荷重および後輪接地荷重の目標値Ｆzft，Ｆzrtが算出される。
【数２】
【００１９】
次いで、制御はステップ６０へ進み、能動サスペンションおよび能動スタビライザを作動させて前輪および後輪の接地荷重を上に算出された目標値Ｆzft，Ｆzrtに制御することが行われる。
【００２０】
上記の通り、かかるフローチャートに沿った制御は数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されるので、図に表れているステップ間の上流／下流の関係は問題ではなく、上記の各ステップに於ける演算ないし制御は各周期毎に微少量ずつ進行し、その間に目標値が変化してもそれを追跡するよう作動する。
【００２１】
図５は、目標値として前後輪駆動力配分比Ｒtが与えられる場合に、図４について上に説明したのと同じ要領により前後輪負担率比を所定の制御された値に維持するよう、車輪接地荷重の前後輪への配分を制御する要領を示す図４と同様のフローチャートである。図５に於いては、図４のフローチャートの各ステップに対応するステップには図４に於けるステップ番号に５を加えたステップ番号が付されており、また各パラメータのうち図４のフローチャートに於いて制動力を示すために付されている添字”ｂ”は駆動力を示すための添字 “t”により置き換えられている。本発明に係る制御に於ける制動力と駆動力の類似性に鑑み、図５のフローチャートについての重複的説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００２２】
図６は、目標値として前後輪接地荷重配分比Ｒzが与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の接地荷重配分と制動力配分の関連制御の制御態様の例を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も車輌の運行中数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。
【００２３】
車輌の運転開始に伴って制御が開始されると、ステップ１１０に於いて車輌の制動状態や旋回状態等の条件に基づいて予めプログラムされた要領に従って目標前後輪接地荷重配分比Ｒzが算出される。次いで、制御はステップ１２０へ進み、同じく車輌の制動状態や旋回状態等の条件に基づいて予めプログラムされた要領に従って目標前後輪負担率比Ｒsが算出をされる。
【００２４】
次いで、制御はステップを１３０へ進み、車輌重量、即ち前後輪を合わせた全接地荷重Ｆzと上に算出された目標前後輪接地荷重配分比Ｒzとに基づき前輪接地荷重および後輪接地荷重の目標値Ｆzft，Ｆzrtが下記の式に従って算出される。
Ｆzft＝Ｆz・Ｒz
Ｆzrt＝Ｆz・（１−Ｒz）
【００２５】
次いで、制御はステップ１４０へ進み、Ｆzft，Ｆzrtとその時要求されている全制動力Ｆbおよび別途検出されたその時前輪および後輪に作用している横荷重Ｆyf，Ｆyrに基づき、またその時の路面と車輪の間の摩擦係数をμとし、下記の式に従って上記の目標前後輪負担率比Ｒsを達成するための前輪制動力および後輪制動力の目標値Ｆbft，Ｆbrtが算出される。この場合、Ｆbft,＋Ｆbrt＝Ｆbである。
【数３】
【００２６】
次いで、制御はステップ１５０へ進み、上に算出された前輪制動力および後輪制動力の目標値Ｆbft，Ｆbrtを示す信号を所定の高周波成分を遮断して所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタにて処理してＦbft，Ｆbrt中の所定の低周波成分にて構成された低周波目標前輪制動力Ｆbftlpおよび低周波目標後輪制動力Ｆbrtlpが生成される。
【００２７】
次いで、制御はステップ１６０へ進み、低周波目標前輪制動力Ｆbftlpおよび低周波目標後輪制動力Ｆbrtlpに基づいて前後輪制動力配分アクチュエータが作動され、全制動力ＦbがＦbftlp対Ｆbrtlpの比となる前輪制動力Ｆbfと後輪制動力Ｆbrに配分される。
【００２８】
次いで、制御はステップ１７０へ進み、能動サスペンションおよび能動スタビライザを作動させて前輪および後輪の接地荷重を上に算出された目標値Ｆzft，Ｆzrtに制御することが行われる。この場合にも、上記の通り、かかるフローチャートに沿った制御は数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されるので、図に表れているステップ間の上流／下流の関係は問題ではなく、上記の各ステップに於ける演算ないし制御は各周期毎に微少量ずつ進行し、その間に目標値が変化してもそれを追跡するよう作動する。
【００２９】
図７は、目標値として前後輪接地荷重配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の接地荷重配分と駆動力配分の関連制御の制御態様の例を示すフローチャートである。図７に於いては、図６のフローチャートの各ステップに対応するステップには図６に於けるステップ番号に５を加えたステップ番号が付されており、また各パラメータのうち図６のフローチャートに於いて制動力を示すために付されている添字 “b”は駆動力を示すための添字 “t”により置き換えられている。本発明に係る制御に於ける制動力と駆動力の類似性に鑑み、図７のフローチャートについての重複的説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００３０】
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による車輌の一例の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図。
【図２】本発明による車輌の他の一例の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図。
【図３】車輪接地荷重配分装置として能動サスペンションと能動スタビライザの制御装置が設けられ、これらと車輪制動力配分装置および車輪駆動力配分装置とがマイクロコンピュータを備えた電気式制御装置によって制御される構成を制御的観点から見た構成として示す概略図。
【図４】目標値として前後輪制動力配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の制動力配分と接地荷重配分の関連制御の制御態様の例を示すフローチャート。
【図５】目標値として前後輪駆動力配分比が与えられる場合の図４に類似のフローチャート。
【図６】目標値として前後輪接地荷重配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の接地荷重配分と制動力配分の関連制御の制御態様の例を示すフローチャート。
【図７】目標値として前後輪接地荷重配分比が与えられる場合に本発明の車輌に於いて行われる前後輪間の接地荷重配分と駆動力配分の関連制御の制御態様の例を示す図６に類似のフローチャート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪制動力を前後輪に配分する車輪制動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪制動力配分比の目標値を示す信号が与えられたとき該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪制動力配分手段を作動させて車輪制動力を前後輪に配分すると共に該前後輪制動力配分に対し所定の前後輪負担率比を達成するよう前記車輪接地荷重配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項２】
車輪駆動力を前後輪に配分する車輪駆動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪駆動力配分比の目標値を示す信号が与えられたとき該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪駆動力配分手段を作動させて車輪駆動動力を前後輪に配分すると共に該前後輪駆動力配分に対し所定の前後輪負担率比を達成するよう前記車輪接地荷重配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項３】
車輪制動力を前後輪に配分する車輪制動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪接地荷配分比の目標値が与えられたとき該目標値に基づいて前記車輪接地荷重配分手段を作動させて前後輪に車輪接地荷重を配分すると共に該前後輪接地荷重配分比に対し所定の前後輪負担率比を達成する前後輪制動力配分比を示す信号を生成し、該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪制動力配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項４】
車輪駆動力を前後輪に配分する車輪駆動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪接地荷配分比の目標値が与えられたとき該目標値に基づいて前記車輪接地荷重配分手段を作動させて前後輪に車輪接地荷重を配分すると共に該前後輪接地荷重配分比に対し所定の前後輪負担率比を達成する前後輪駆動力配分比を示す信号を生成し、該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪駆動力配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項１】
車輪制動力を前後輪に配分する車輪制動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪制動力配分比の目標値を示す信号が与えられたとき該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪制動力配分手段を作動させて車輪制動力を前後輪に配分すると共に該前後輪制動力配分に対し所定の前後輪負担率比を達成するよう前記車輪接地荷重配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項２】
車輪駆動力を前後輪に配分する車輪駆動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪駆動力配分比の目標値を示す信号が与えられたとき該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪駆動力配分手段を作動させて車輪駆動動力を前後輪に配分すると共に該前後輪駆動力配分に対し所定の前後輪負担率比を達成するよう前記車輪接地荷重配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項３】
車輪制動力を前後輪に配分する車輪制動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪接地荷配分比の目標値が与えられたとき該目標値に基づいて前記車輪接地荷重配分手段を作動させて前後輪に車輪接地荷重を配分すると共に該前後輪接地荷重配分比に対し所定の前後輪負担率比を達成する前後輪制動力配分比を示す信号を生成し、該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪制動力配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項４】
車輪駆動力を前後輪に配分する車輪駆動力配分手段と、車輪接地荷重を前後輪に配分する車輪接地荷重配分手段と、信号より所定の高周波成分を遮って所定の低周波成分を通過させるローパスフィルタとを有し、前後輪接地荷配分比の目標値が与えられたとき該目標値に基づいて前記車輪接地荷重配分手段を作動させて前後輪に車輪接地荷重を配分すると共に該前後輪接地荷重配分比に対し所定の前後輪負担率比を達成する前後輪駆動力配分比を示す信号を生成し、該信号を前記ローパスフィルタにて処理した信号に基づいて前記車輪駆動力配分手段を作動させるようになっていることを特徴とする車輌。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−４５１８３（Ｐ２００７−４５１８３Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２８６３６（Ｐ２００５−２２８６３６）
【出願日】平成１７年８月５日（２００５．８．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月５日（２００５．８．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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