車両挙動制御装置
【課題】高速旋回走行時など、車輪の接地荷重が増大した場合にも円滑な操舵制御を実現するための車両挙動制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ２０は、ステップＳ２で後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの差Δδｒｒが異常判定閾値δｔｈを超えたか否かを判定し、この判定がＹｅｓになると、ステップＳ３で横Ｇセンサ１２から入力した横加速度Ｇｙが加速度判定閾値Ｇｙｔｈを超えたか否か、すなわち後輪操舵アクチュエータ８ｒが作動遅れが右後輪３ｒｒの接地荷重の増大によって引き起こされたか否かを判定する。ステップ３での判定がＹｅｓであった場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で接地荷重低減指令を減衰力制御部２２の減衰力補正部３２に出力し、後輪３ｒのダンパ４ｒの目標減衰力を低下させるように補正する。
【解決手段】ＥＣＵ２０は、ステップＳ２で後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの差Δδｒｒが異常判定閾値δｔｈを超えたか否かを判定し、この判定がＹｅｓになると、ステップＳ３で横Ｇセンサ１２から入力した横加速度Ｇｙが加速度判定閾値Ｇｙｔｈを超えたか否か、すなわち後輪操舵アクチュエータ８ｒが作動遅れが右後輪３ｒｒの接地荷重の増大によって引き起こされたか否かを判定する。ステップ３での判定がＹｅｓであった場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で接地荷重低減指令を減衰力制御部２２の減衰力補正部３２に出力し、後輪３ｒのダンパ４ｒの目標減衰力を低下させるように補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御手段と接地荷重増減手段とを有する４輪車両に搭載される車両挙動制御装置に係り、詳しくは、操舵制御される車輪の接地荷重が増大した場合にも円滑な操舵制御を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ステアリングホイールの操作に応じて前輪のみが操舵される旧来の前輪操舵車両に代わり、高速走行時における操縦安定性の向上や駐車時における旋回半径の縮小等を実現すべく、前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両が種々開発されている（特許文献１，２参照）。４輪操舵車両としては、例えば、前輪舵角に対する後輪舵角（後輪トー角）の比が予め低速時逆相、高速時同相となるように設定された後輪操舵比特性に基づき、後輪操舵アクチュエータを駆動制御する後輪操舵制御装置を備えたものが一般的である。
【０００３】
一方、自動車用サスペンションを構成する筒型ダンパとして、操縦安定性と乗り心地とを高い次元で両立させるべく、自動車の運動状態等に応じて減衰力を可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている（特許文献３参照）。また、近年の自動車では、懸架ばねとしてエアスプリングを用い、スカイフック理論に基づくアクティブ制御を行うアクティブサスペンションが出現している（特許文献４参照）。減衰力可変ダンパやアクティブサスペンションでは、減衰力を増減させる、あるいはエア圧を増減させることにより、車輪の接地荷重を変化させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３０３６号公報
【特許文献２】特開２００８−１７４０６６号公報
【特許文献３】特開２００６−２７３２２３号公報
【特許文献４】特開２００４−１４９０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
４輪操舵車両の後輪操舵制御装置は、各種制御パラメータ（前輪舵角、車速、目標ヨーレイト等）に基づき左右後輪の目標舵角を設定した後、実舵角を目標舵角に一致させるように後輪操舵アクチュエータを駆動制御する。ところが、高速旋回時などに車体に大きな横加速度が加わった状態では後輪の接地荷重が増大するため、後輪操舵用のアクチュエータの負荷が大きくなる。このような場合にも高応答の後輪操舵制御を実現するためには、アクチュエータを大型化してその最大出力を高める必要があるが、アクチュエータの大型化は好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、アクチュエータを大型化することなく、円滑な操舵制御を実現するための車両挙動制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、運転者により操舵されるべき１対の前輪と、転舵アクチュエータ（８）により操舵されるべき１対の後輪とを備えた車両のための車両挙動制御装置であって、前記車輪の懸架装置のそれぞれについて設けられ、該懸架装置の有効剛性を変更し得る可変懸架要素（４、４’）と、前記車両の作動状態を検出するための第１のセンサ（１０、１１、１４）と、前記車輪のそれぞれの接地荷重を検出または予測するための第２のセンサ（１２）と、前記第１のセンサにより検出された前記車両の作動状態に応じて前記転舵アクチュエータ（８）を駆動する制御ユニット（２０）とを有し、前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記後輪の少なくとも一方の前記可変懸架要素の有効剛性を、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性に比較して低減するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、後輪の少なくとも一方の可変懸架要素の有効剛性を低減することにより、増大した側の後輪の接地荷重が減少するため、操舵アクチュエータを大型化させることなく円滑に作動させることができる。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明に係る車両挙動制御装置において、前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記両後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、両後輪の可変懸架要素の有効剛性を低減することにより、増大した側の後輪の接地荷重がより減少するため、操舵アクチュエータをより円滑に作動させることができる。
【００１１】
また、第３の発明は、第２の発明に係る車両挙動制御装置において、前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性を増大させることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、後輪の可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前輪の可変懸架要素の有効剛性を増大させることにより、後輪の接地荷重の増大を前輪の接地荷重の増大に転換し、増大した側の後輪の接地荷重をより減少させることができる。また、車体全体として可変懸架要素の有効剛性が増大することにより、車体のロールが抑制され、ロール角の増大に起因する後輪の接地荷重の増大も防止される。
【００１３】
また、第４の発明は、第３の発明に係る車両挙動制御装置において、前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより、前記車両の旋回運動に起因する前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記車両のロール角を実質的に増減することの無いように、前記後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性を増大させることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前輪の可変懸架要素の有効剛性を増大させることで、車両のロール角の増減を実質的に無くすことにより、ロールの増減による違和感を乗員に与えることなく操舵アクチュエータの円滑な作動を実現することができる。
【００１５】
また、第５の発明は、第４の発明に係る車両挙動制御装置において、前記制御ユニットにより与えられる前記後輪の目標舵角と前記転舵アクチュエータにより実現される前記後輪の実舵角との差が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することを特徴とする。
【００１６】
可変懸架要素の有効剛性を増減させると、乗り心地や車両の姿勢制御に影響を及ぼし得るが、この発明によれば、後輪の目標舵角と実舵角との差が所定値以上であるときにのみ前輪及び後輪の可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することにより、操舵アクチュエータの作動に影響のない範囲では、増大した側の後輪の接地荷重を減少させず、乗り心地と円滑な操舵アクチュエータの作動との両立を図ることができる。
【００１７】
また、第６の発明は、第４または第５の発明に係る車両挙動制御装置において、車体の横加速度が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、車体の横加速度が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することにより、接地荷重の増大が旋回運動に起因し、且つ接地荷重の増大量が操舵アクチュエータの作動に影響を与えない範囲では、増大した側の後輪の接地荷重を減少させず、第５の発明と同様、乗り心地と円滑な操舵アクチュエータの作動との両立を図ることができる。
【００１９】
また、第７の発明は、第１〜第６の発明に係る車両挙動制御装置において、前記可変懸架要素が減衰力可変ダンパ（４）を含むことを特徴とする。この発明によれば、減衰力可変ダンパを利用して増大した側の後輪の接地荷重を低減することができるため、専用の接地荷重増減装置を設ける必要がなく、コストの上昇を招かずに済む。また、例えば磁気粘性流体を用いるものを採用した場合には、接地荷重の低減を瞬時に行えるため、走行安定性の低下を効果的に抑制できる。
【００２０】
また、第８の発明は、第１〜第６の発明に係る車両挙動制御装置において、前記可変懸架要素がアクティブサスペンション要素（４’）を含むことを特徴とする。この発明によれば、アクティブサスペンション装置を利用して操舵車輪の接地荷重を低減するため、第７の発明と同様に、専用装置の設置によるコストの上昇を避けることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、操舵制御手段のアクチュエータを大型化することなく円滑な操舵制御を実現し、あるはい、操舵性能を低下させることなく操舵アクチュエータを小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係る４輪自動車の概略構成図
【図２】実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図
【図３】実施形態に係る接地荷重低減制御の手順を示すフローチャート
【図４】実施形態に係る４輪自動車のヨーレイト／後輪舵角応答を示すグラフ
【図５】実施形態に係る４輪自動車の横加速度／後輪舵角応答を示すグラフ
【図６】実施形態に係る４輪自動車のロール角／後輪操舵応答を示すグラフ
【図７】車両の２輪モデルによる荷重移動の説明図
【図８】変形実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して実施形態に係る車両挙動制御装置について詳細に説明する。先ず、図１を参照して、車両挙動制御装を搭載した４輪操舵自動車（以下、単に自動車Ｖと記す）の概略構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には車輪３と記す。
【００２４】
図１に示すように、自動車（車両）Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパ４と記す）等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの操舵にそれぞれ供される左右後輪操舵機構６ｌ，６ｒと、各ダンパ４ｆｌ〜４ｒｒや両後輪操舵機構６ｌ，６ｒ等を駆動制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２０とが設置されている。
【００２５】
ダンパ４は、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）を作動液とするテレスコピック型であり、ＥＣＵ２０がピストンに組み込まれた磁気流体バルブへの供給電流を制御することにより、その減衰力が無段階かつ瞬時に変化する。また、後輪操舵機構６は、車体１と後輪側ナックル７との間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ８を備えており、ＥＣＵ２０が後輪操舵アクチュエータ８への供給電流を制御することにより、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒを独立して操舵する。
【００２６】
自動車Ｖには、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ１０、車速を検出する車速センサ１１、横加速度を検出する横Ｇセンサ１２、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１３、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１４等が車体１の適所に設置されるとともに、ホイールハウス付近の車体の上下加速度を検出する上下Ｇセンサ（上下運動量検出手段）１５と、ダンパ４のストローク速度を検出するストロークセンサ１６とが各車輪３ごとに設置されている。また、後輪操舵アクチュエータ８には、その作動量（すなわち、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの実舵角）を検出するポジションセンサ（リニアエンコーダ）１７が設置されている。
【００２７】
ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、図２に示すように、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して各センサ１０〜１７、ダンパ４および後輪操舵機構８等と接続されている。図２に示すように、ＥＣＵ２０には、各センサ１０〜１７の検出信号が入力する入力インタフェース２１、ダンパ４の減衰力制御を行う減衰力制御部２２、後輪操舵アクチュエータ８の操舵制御を行う後輪操舵制御部２３、減衰力制御部２２や後輪操舵制御部２３からの駆動電流の出力に供される出力インタフェース２４とが内装されている。
【００２８】
減衰力制御部２２は、各センサ１０〜１５の検出信号に基づき各ダンパ４ｆｌ〜４ｒｒの目標減衰力を設定する目標減衰力設定部３１、後輪操舵制御部２３から入力した荷重低減指令に基づき各ダンパ４ｆｌ〜４ｒｒの目標減衰力を補正する減衰力補正部３２、目標減衰力とストローク速度とに基づきダンパ４の駆動電流を出力する駆動電流出力部３３を有している。
【００２９】
後輪操舵制御部２３は、操舵角センサ１０やヨーレイトセンサ１４の検出信号に基づき規範ヨーレイトを設定し、規範ヨーレイトを実現するための後輪目標舵角を設定する目標舵角設定部４１、後輪目標舵角とポジションセンサ１７から入力した後輪実舵角との差に基づき後輪操舵アクチュエータ８の目標駆動量を設定する目標駆動量設定部４２、目標駆動量に基づき後輪操舵アクチュエータ８の駆動電流を出力する駆動電流出力部４３、後輪目標舵角と後輪実舵角と横Ｇセンサ１２から入力した横加速度とに基づき荷重低減指令を出力する荷重低減指令出力部４４を有している。
【００３０】
自動車Ｖが運転を開始すると、ＥＣＵ２０は、所定の制御インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、減衰力制御と後輪操舵制御とを実行する。
【００３１】
減衰力制御にあたり、ＥＣＵ２０は、各センサ１０〜１５の検出信号に基づき自動車Ｖの運動状態を判定した後、その判定結果からスカイフック制御値とロール制御値とピッチ制御値とを各車輪３についてそれぞれ算出する。次に、ＥＣＵ２０は、これら３つの制御値から、ダンパ４のストローク速度の方向と符号が等しく、絶対値が最も大きいものを目標減衰力として選択した後、目標減衰力とストローク速度とに基づき目標電流マップから目標電流を設定して各ダンパ４に出力する。
【００３２】
一方、後輪操舵制御にあたり、ＥＣＵ２０は、操舵角センサ１０やヨーレイトセンサ１４の検出信号に基づき目標舵角マップから左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標舵角（後輪目標舵角）を検索し、この後輪目標舵角とポジションセンサ１７から入力した実舵角との差から後輪操舵アクチュエータ８の目標駆動量を設定して両後輪操舵アクチュエータ８に出力する。
【００３３】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係る接地荷重低減制御を説明する。なお、接地荷重低減制御は、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒに対して全く同一の手順で行われるが、説明が煩雑になることを防ぐために右後輪３ｒｒに対してのみ言及する。
【００３４】
ＥＣＵ２０は、上述した減衰力制御や後輪操舵制御と並行して、図３のフローチャートにその手順を示す接地荷重低減制御を実行する。接地荷重低減制御を開始すると、ＥＣＵ２０は、図３のステップＳ１で後輪操舵指令が出力されたか否か（後輪操舵アクチュエータ８ｒに駆動電流が出力されたか否か）を判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。後輪操舵アクチュエータ８ｒを作動させていないときには作動遅れが生じ得ず、接地荷重低減指令を出力する必要がないため、ステップ１の判定処理が行われる。
【００３５】
自動車Ｖが旋回走行やスラローム走行を行って後輪操舵指令が出力されると、ステップＳ１の判定がＹｅｓとなるため、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２で後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの差Δδｒｒが異常判定閾値δｔｈを超えたか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。
【００３６】
なお、ステップ２の判定処理は、接地荷重が増大したことを検出するものであるが、接地荷重が増大したとしても、後輪操舵アクチュエータ８ｒの機械的故障が原因であった場合や、後輪操舵アクチュエータ８ｒに作動遅れが生じていないような場合にまで接地荷重低減指令を出力すると、不必要に乗り心地や車両の姿勢制御を悪化させてしまうため、このような事態が生じるのを回避するために行われる。
【００３７】
右後輪３ｒｒの接地荷重が大きくなり、操舵抵抗の増大によって後輪操舵アクチュエータ８ｒが作動遅れを起こしてステップＳ２の判定がＹｅｓになると、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３で横Ｇセンサ１２から入力した横加速度Ｇｙが判定閾値Ｇｙｔｈを超えたか否かを判定し（すなわち、車体の横加速度Ｇｙに基づいて後輪３ｒの接地荷重が増大したか否かを判定し）、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。
【００３８】
なお、ステップＳ３の判定は、ステップ２で後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの差Δδｒｒが異常判定閾値δｔｈを超えた場合（後輪操舵アクチュエータ８ｒが作動遅れを起こした場合）であっても、後輪操舵アクチュエータ８ｒの機械的故障が原因であった場合には右後輪３ｒｒの接地荷重を低減させても後輪操舵アクチュエータ８ｒの作動に影響はなく、逆に乗り心地や車両の姿勢制御に影響を及ぼし得るため、Δδｒｒが大きくなった原因が接地荷重の増大（横加速度Ｇｙの増大）にあり、且つ接地荷重の増大量が操舵アクチュエータの作動に影響のない範囲を超えているときにのみ接地荷重低減指令を許可することで、乗り心地と操舵アクチュエータの円滑な作動との両立を図るために行われる。
【００３９】
一方、ステップＳ３の判定もＹｅｓであった場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で接地荷重低減指令を減衰力制御部２２の減衰力補正部３２に出力する。
【００４０】
次に、接地荷重低減指令に基づく減衰力補正部３２による減衰力補正について説明する。自動車Ｖは、高横加速度を発生する旋回走行を行うと、後輪操舵制御によって規範ヨーレイト追従制御が行われる影響により、前輪３ｆの操舵入力に対するヨーレイト応答の周波数特性が図４に実線で示すようなものとなる。そして、後輪操舵制御（図中では、ＲＴＣと記す）有りの自動車Ｖのヨーレイト／舵角応答は、後輪操舵制御無しのヨーレイト／舵角応答に比べて安定した値を示す。一方、後輪操舵制御有りの場合には、ヨーレイト／舵角応答が、操舵周波数１．４ｄｅｇ／ｓ付近で後輪操舵制御無しのものと同一の値となるが、このとき、ヨーレイトの位相は後輪操舵制御無しの場合よりも進んでいる。つまり、後輪操舵制御によって後輪舵角が前輪舵角と逆相となる逆相制御が行われている。そのため、図５に示すように、自動車Ｖでは、横加速度／舵角応答が後輪操舵制御無しの場合と比べて大きく、すなわち、横加速度が発生し易くなる。その結果、図６に示すように、ロール角／操舵応答も大きくなり、荷重移動が大きくなって旋回外側の後輪操舵アクチュエータ８ｒの負荷が大きくなる。
【００４１】
ここで、旋回外輪側への後輪荷重移動について説明する。図７はモデル化した自動車Ｖにおける旋回走行中の後輪荷重移動の説明図であり、（Ａ）は車両の２輪モデルの正面を示し、（Ｂ）は車両の２輪モデルの斜視を示している。図示する車両モデルにおいて、旋回外側の後輪で増大する内外輪間の荷重移動量ΔＷｒは、モーメントの釣り合いから次式（１）で表される。
【数１】
但し、ｄｒ：後輪トレッド、Ｗｓ：車体重量、ｙ：横力、ｈ：ロール中心高さ、φ：ロール角、ｌｆ：前輪車軸と車両重心点間の距離、ｌ：ホイールベース、Ｋφｒ：後輪ロール剛性、である。
【００４２】
上式（１）からわかるように、ロール角φを変化させることなく後輪ロール剛性Ｋφｒを小さくすることができれば、後輪の荷重移動量ΔＷｒを小さくして旋回外側の後輪３ｒの接地荷重を低減することができる。
【００４３】
そこで、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で減衰力補正部３２が接地荷重低減指令を受け取ると、次のような目標減衰力補正処理を行う。すなわち、ＥＣＵ２０は、減衰力補正部３２において、左右両後輪３ｒのダンパ４ｒについて目標減衰力を低下させるような補正値を設定してその有効剛性を低減補正する。一方、後輪ロール剛性Ｋφｒを小さくのみでは、ロール角φが大きくなってしまうため、後輪３ｒの荷重移動量ΔＷｒを小さくすることはできない。そのため、ＥＣＵ２０は、減衰力補正部３２において、左右両前輪３ｆのダンパ４ｆについて目標減衰力を高めるような補正値を設定してその有効剛性を増大補正する。この際、前輪３ｆのダンパ４ｆの補正量を後輪３ｒのダンパ３ｒの補正量と同量、すなわち後輪３ｒのダンパ４ｒの補正量と正負が逆で絶対値が同一の補正値に設定し、前輪ロール剛性Ｋφｆと後輪ロール剛性Ｋφｒとの和（ロール剛性Ｋφ）が変化しないようにする。
【００４４】
このような目標減衰力補正処理を行うことにより、ロール角φを変化させることなく後輪ロール剛性Ｋφｒを小さくして後輪３ｒの荷重移動量ΔＷｒを小さくすることができるため、右後輪３ｒｒの接地荷重を低減し、応答遅れを起こすことなく後輪操舵アクチュエータ８ｒを正常に作動させることができる。その結果、後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの乖離が生じることがなく、後輪操舵アクチュエータ８ｒの最大出力を超えるような高横力走行時においても非常に安定した走行が可能となる。また、前輪３ｆのダンパ４ｆの補正量と後輪３ｒのダンパ４ｒの補正量とを同量に設定することにより、自動車Ｖ全体としてのロール剛性Ｋφが一定に保たれるため、自動車Ｖのロール角φの増減が実質的に無くなり、乗員がロール変化による違和感を覚えることも防止できる。
【００４５】
≪変形実施形態≫
次に、図９を参照して本発明の変形実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一の装置や部品については同一の符号を付し、重複する説明は省略し、上記実施形態と異なる点について重点的に説明する。
【００４６】
本変形実施形態に係る自動車Ｖは、可変懸架要素として減衰力可変ダンパ４の代わりにアクティブ制御式のサスペンション４’ｆｌ〜４’ｒｒを前後左右の車輪３ｆｌ〜３ｒｒについてそれぞれ備える。アクティブサスペンション４’は、公知の構成のものでよく、ＥＣＵ２０による駆動電流の制御によってそのアクティブ力、すなわち有効剛性を無段階かつ瞬時に変化させる。
【００４７】
ＥＣＵ２０は、各センサ１０〜１５の検出信号に基づき各アクティブサスペンション４’ｆｌ〜４’ｒｒの目標アクティブ力を設定する目標アクティブ力設定部３１’、後輪操舵制御部２３から入力した荷重低減指令に基づき各アクティブサスペンション４’ｆｌ〜４’ｒｒの目標アクティブ力を補正する目標アクティブ力補正部３２’、目標アクティブ力とストローク速度とに基づきアクティブサスペンション４’の駆動電流を出力する駆動電流出力部３３を備えたアクティブ力制御部２２’を内装している。
【００４８】
ＥＣＵ２０は、目標アクティブ力補正部３２’が接地荷重低減指令を受け取ると、上記実施形態と同様に次のような目標アクティブ力補正処理を行う。すなわち、ＥＣＵ２０は、目標アクティブ力補正部３２’において、左右両後輪３ｒｌ，３ｒｒのアクティブサスペンション４’について目標アクティブ力を低下させるような補正値を設定してその有効剛性を低減補正するとともに、左右両前輪のアクティブサスペンション４’について目標アクティブ力を高めるような補正値を設定してその有効剛性を増大補正する。
【００４９】
このようなアクティブ力補正処理を行うことによっても、旋回外側の後輪３ｒの接地荷重を低減し、応答遅れを起こすことなく後輪操舵アクチュエータ８を正常に作動させることができる。その結果、後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの乖離が生じることがなく、後輪操舵アクチュエータ８ｒの最大出力を超えるような高横力走行時においても非常に安定した走行が可能となる。
【００５０】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では車輪の接地荷重を検出するための第２のセンサとして横Ｇセンサを採用し、横加速度Ｇｙから接地荷重の増大を検出したが、ロードセルなどで後輪の接地荷重を直接検出したり、ダンパのストローク等から接地荷重を推定する形態をとたったりしてもよい。或いは、ステアリングホイールの操舵角および車速などから車輪の接地荷重を予測してもよい。なお、上記実施形態では、可変懸架要素に対する補正量について言及していないが、可変懸架要素に対する補正量は、横加速度Ｇｙに基づいて設定してもよく、荷重移動量ΔＷｒと関係を有する後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの差Δδｒｒに基づいて設定してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態の目標減衰力補正処理では、後輪の可変懸架要素について有効剛性を低減するだけでなく、車両のロール角を実質的に増減することの無いように、前輪の可変懸架要素について有効剛性を増大させているが、前輪の可変懸架要素に対する有効剛性の増大量を後輪の可変懸架要素に対する有効剛性の低減量よりも小さくしたり、或いは、前輪の可変懸架要素について有効剛性を増大させないようにしたりしてもよい。後輪ロール剛性Ｋφｒの低減に伴なってロール角φは大きくなるが、車体全体のロール剛性Ｋφには前輪ロール剛性Ｋφｆが含まれるため、後輪ロール剛性Ｋφｒの低減率よりもロール角φの増大率のほうが小さく、結果として後輪の荷重移動量ΔＷｒが小さくなるからである。
【００５２】
また、上記実施形態の目標減衰力補正処理では、左右の後輪について可変懸架要素の有効剛性を低減しているが、左右一方（例えば、旋回外側）の後輪についてのみの可変懸架要素の有効剛性を低減してもよい。左右一方の後輪について可変懸架要素の有効剛性を低減すれば、後輪全体としての有効剛性Ｋφｒが小さくなるため、転舵アクチュエータの作動遅れが懸念される旋回外側の後輪の接地荷重を低減できるからである。なお、いずれの場合であっても、後輪の可変懸架要素の有効剛性を低減する際には、前輪の可変懸架要素の有効剛性に比較して低減すればよく、上記したように前輪の可変懸架要素の有効剛性を増大させない場合だけでなく、前輪の可変懸架要素の有効剛性を低減させる場合であっても、この低減量に比較して後輪の可変懸架要素の有効剛性を低減することにより、所定の効果を得ることができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、自動車や制御装置の具体的構成、制御の具体的手順等について適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
３ 車輪
４ 減衰力可変ダンパ（可変懸架要素）
６ 後輪操舵機構
８ 後輪操舵アクチュエータ
１０ 操舵角センサ（第１のセンサ）
１１ 車速センサ（第１のセンサ）
１２ 横Ｇセンサ（第２のセンサ）
１４ ヨーレイトセンサ（第１のセンサ）
２０ ＥＣＵ
２２ 減衰力制御部
３２ 減衰力補正部
２３ 後輪操舵制御部
４４ 荷重低減指令出力部
Ｖ ４輪操舵自動車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵制御手段と接地荷重増減手段とを有する４輪車両に搭載される車両挙動制御装置に係り、詳しくは、操舵制御される車輪の接地荷重が増大した場合にも円滑な操舵制御を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ステアリングホイールの操作に応じて前輪のみが操舵される旧来の前輪操舵車両に代わり、高速走行時における操縦安定性の向上や駐車時における旋回半径の縮小等を実現すべく、前輪と後輪とが操舵される４輪操舵車両が種々開発されている（特許文献１，２参照）。４輪操舵車両としては、例えば、前輪舵角に対する後輪舵角（後輪トー角）の比が予め低速時逆相、高速時同相となるように設定された後輪操舵比特性に基づき、後輪操舵アクチュエータを駆動制御する後輪操舵制御装置を備えたものが一般的である。
【０００３】
一方、自動車用サスペンションを構成する筒型ダンパとして、操縦安定性と乗り心地とを高い次元で両立させるべく、自動車の運動状態等に応じて減衰力を可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている（特許文献３参照）。また、近年の自動車では、懸架ばねとしてエアスプリングを用い、スカイフック理論に基づくアクティブ制御を行うアクティブサスペンションが出現している（特許文献４参照）。減衰力可変ダンパやアクティブサスペンションでは、減衰力を増減させる、あるいはエア圧を増減させることにより、車輪の接地荷重を変化させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３０３６号公報
【特許文献２】特開２００８−１７４０６６号公報
【特許文献３】特開２００６−２７３２２３号公報
【特許文献４】特開２００４−１４９０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
４輪操舵車両の後輪操舵制御装置は、各種制御パラメータ（前輪舵角、車速、目標ヨーレイト等）に基づき左右後輪の目標舵角を設定した後、実舵角を目標舵角に一致させるように後輪操舵アクチュエータを駆動制御する。ところが、高速旋回時などに車体に大きな横加速度が加わった状態では後輪の接地荷重が増大するため、後輪操舵用のアクチュエータの負荷が大きくなる。このような場合にも高応答の後輪操舵制御を実現するためには、アクチュエータを大型化してその最大出力を高める必要があるが、アクチュエータの大型化は好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、アクチュエータを大型化することなく、円滑な操舵制御を実現するための車両挙動制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、運転者により操舵されるべき１対の前輪と、転舵アクチュエータ（８）により操舵されるべき１対の後輪とを備えた車両のための車両挙動制御装置であって、前記車輪の懸架装置のそれぞれについて設けられ、該懸架装置の有効剛性を変更し得る可変懸架要素（４、４’）と、前記車両の作動状態を検出するための第１のセンサ（１０、１１、１４）と、前記車輪のそれぞれの接地荷重を検出または予測するための第２のセンサ（１２）と、前記第１のセンサにより検出された前記車両の作動状態に応じて前記転舵アクチュエータ（８）を駆動する制御ユニット（２０）とを有し、前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記後輪の少なくとも一方の前記可変懸架要素の有効剛性を、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性に比較して低減するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、後輪の少なくとも一方の可変懸架要素の有効剛性を低減することにより、増大した側の後輪の接地荷重が減少するため、操舵アクチュエータを大型化させることなく円滑に作動させることができる。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明に係る車両挙動制御装置において、前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記両後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、両後輪の可変懸架要素の有効剛性を低減することにより、増大した側の後輪の接地荷重がより減少するため、操舵アクチュエータをより円滑に作動させることができる。
【００１１】
また、第３の発明は、第２の発明に係る車両挙動制御装置において、前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性を増大させることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、後輪の可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前輪の可変懸架要素の有効剛性を増大させることにより、後輪の接地荷重の増大を前輪の接地荷重の増大に転換し、増大した側の後輪の接地荷重をより減少させることができる。また、車体全体として可変懸架要素の有効剛性が増大することにより、車体のロールが抑制され、ロール角の増大に起因する後輪の接地荷重の増大も防止される。
【００１３】
また、第４の発明は、第３の発明に係る車両挙動制御装置において、前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより、前記車両の旋回運動に起因する前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記車両のロール角を実質的に増減することの無いように、前記後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性を増大させることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前輪の可変懸架要素の有効剛性を増大させることで、車両のロール角の増減を実質的に無くすことにより、ロールの増減による違和感を乗員に与えることなく操舵アクチュエータの円滑な作動を実現することができる。
【００１５】
また、第５の発明は、第４の発明に係る車両挙動制御装置において、前記制御ユニットにより与えられる前記後輪の目標舵角と前記転舵アクチュエータにより実現される前記後輪の実舵角との差が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することを特徴とする。
【００１６】
可変懸架要素の有効剛性を増減させると、乗り心地や車両の姿勢制御に影響を及ぼし得るが、この発明によれば、後輪の目標舵角と実舵角との差が所定値以上であるときにのみ前輪及び後輪の可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することにより、操舵アクチュエータの作動に影響のない範囲では、増大した側の後輪の接地荷重を減少させず、乗り心地と円滑な操舵アクチュエータの作動との両立を図ることができる。
【００１７】
また、第６の発明は、第４または第５の発明に係る車両挙動制御装置において、車体の横加速度が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、車体の横加速度が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することにより、接地荷重の増大が旋回運動に起因し、且つ接地荷重の増大量が操舵アクチュエータの作動に影響を与えない範囲では、増大した側の後輪の接地荷重を減少させず、第５の発明と同様、乗り心地と円滑な操舵アクチュエータの作動との両立を図ることができる。
【００１９】
また、第７の発明は、第１〜第６の発明に係る車両挙動制御装置において、前記可変懸架要素が減衰力可変ダンパ（４）を含むことを特徴とする。この発明によれば、減衰力可変ダンパを利用して増大した側の後輪の接地荷重を低減することができるため、専用の接地荷重増減装置を設ける必要がなく、コストの上昇を招かずに済む。また、例えば磁気粘性流体を用いるものを採用した場合には、接地荷重の低減を瞬時に行えるため、走行安定性の低下を効果的に抑制できる。
【００２０】
また、第８の発明は、第１〜第６の発明に係る車両挙動制御装置において、前記可変懸架要素がアクティブサスペンション要素（４’）を含むことを特徴とする。この発明によれば、アクティブサスペンション装置を利用して操舵車輪の接地荷重を低減するため、第７の発明と同様に、専用装置の設置によるコストの上昇を避けることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、操舵制御手段のアクチュエータを大型化することなく円滑な操舵制御を実現し、あるはい、操舵性能を低下させることなく操舵アクチュエータを小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係る４輪自動車の概略構成図
【図２】実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図
【図３】実施形態に係る接地荷重低減制御の手順を示すフローチャート
【図４】実施形態に係る４輪自動車のヨーレイト／後輪舵角応答を示すグラフ
【図５】実施形態に係る４輪自動車の横加速度／後輪舵角応答を示すグラフ
【図６】実施形態に係る４輪自動車のロール角／後輪操舵応答を示すグラフ
【図７】車両の２輪モデルによる荷重移動の説明図
【図８】変形実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して実施形態に係る車両挙動制御装置について詳細に説明する。先ず、図１を参照して、車両挙動制御装を搭載した４輪操舵自動車（以下、単に自動車Ｖと記す）の概略構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には車輪３と記す。
【００２４】
図１に示すように、自動車（車両）Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパ４と記す）等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの操舵にそれぞれ供される左右後輪操舵機構６ｌ，６ｒと、各ダンパ４ｆｌ〜４ｒｒや両後輪操舵機構６ｌ，６ｒ等を駆動制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２０とが設置されている。
【００２５】
ダンパ４は、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）を作動液とするテレスコピック型であり、ＥＣＵ２０がピストンに組み込まれた磁気流体バルブへの供給電流を制御することにより、その減衰力が無段階かつ瞬時に変化する。また、後輪操舵機構６は、車体１と後輪側ナックル７との間に介装された直動式の後輪操舵アクチュエータ８を備えており、ＥＣＵ２０が後輪操舵アクチュエータ８への供給電流を制御することにより、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒを独立して操舵する。
【００２６】
自動車Ｖには、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ１０、車速を検出する車速センサ１１、横加速度を検出する横Ｇセンサ１２、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１３、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１４等が車体１の適所に設置されるとともに、ホイールハウス付近の車体の上下加速度を検出する上下Ｇセンサ（上下運動量検出手段）１５と、ダンパ４のストローク速度を検出するストロークセンサ１６とが各車輪３ごとに設置されている。また、後輪操舵アクチュエータ８には、その作動量（すなわち、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの実舵角）を検出するポジションセンサ（リニアエンコーダ）１７が設置されている。
【００２７】
ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、図２に示すように、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して各センサ１０〜１７、ダンパ４および後輪操舵機構８等と接続されている。図２に示すように、ＥＣＵ２０には、各センサ１０〜１７の検出信号が入力する入力インタフェース２１、ダンパ４の減衰力制御を行う減衰力制御部２２、後輪操舵アクチュエータ８の操舵制御を行う後輪操舵制御部２３、減衰力制御部２２や後輪操舵制御部２３からの駆動電流の出力に供される出力インタフェース２４とが内装されている。
【００２８】
減衰力制御部２２は、各センサ１０〜１５の検出信号に基づき各ダンパ４ｆｌ〜４ｒｒの目標減衰力を設定する目標減衰力設定部３１、後輪操舵制御部２３から入力した荷重低減指令に基づき各ダンパ４ｆｌ〜４ｒｒの目標減衰力を補正する減衰力補正部３２、目標減衰力とストローク速度とに基づきダンパ４の駆動電流を出力する駆動電流出力部３３を有している。
【００２９】
後輪操舵制御部２３は、操舵角センサ１０やヨーレイトセンサ１４の検出信号に基づき規範ヨーレイトを設定し、規範ヨーレイトを実現するための後輪目標舵角を設定する目標舵角設定部４１、後輪目標舵角とポジションセンサ１７から入力した後輪実舵角との差に基づき後輪操舵アクチュエータ８の目標駆動量を設定する目標駆動量設定部４２、目標駆動量に基づき後輪操舵アクチュエータ８の駆動電流を出力する駆動電流出力部４３、後輪目標舵角と後輪実舵角と横Ｇセンサ１２から入力した横加速度とに基づき荷重低減指令を出力する荷重低減指令出力部４４を有している。
【００３０】
自動車Ｖが運転を開始すると、ＥＣＵ２０は、所定の制御インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、減衰力制御と後輪操舵制御とを実行する。
【００３１】
減衰力制御にあたり、ＥＣＵ２０は、各センサ１０〜１５の検出信号に基づき自動車Ｖの運動状態を判定した後、その判定結果からスカイフック制御値とロール制御値とピッチ制御値とを各車輪３についてそれぞれ算出する。次に、ＥＣＵ２０は、これら３つの制御値から、ダンパ４のストローク速度の方向と符号が等しく、絶対値が最も大きいものを目標減衰力として選択した後、目標減衰力とストローク速度とに基づき目標電流マップから目標電流を設定して各ダンパ４に出力する。
【００３２】
一方、後輪操舵制御にあたり、ＥＣＵ２０は、操舵角センサ１０やヨーレイトセンサ１４の検出信号に基づき目標舵角マップから左右後輪３ｒｌ，３ｒｒの目標舵角（後輪目標舵角）を検索し、この後輪目標舵角とポジションセンサ１７から入力した実舵角との差から後輪操舵アクチュエータ８の目標駆動量を設定して両後輪操舵アクチュエータ８に出力する。
【００３３】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係る接地荷重低減制御を説明する。なお、接地荷重低減制御は、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒに対して全く同一の手順で行われるが、説明が煩雑になることを防ぐために右後輪３ｒｒに対してのみ言及する。
【００３４】
ＥＣＵ２０は、上述した減衰力制御や後輪操舵制御と並行して、図３のフローチャートにその手順を示す接地荷重低減制御を実行する。接地荷重低減制御を開始すると、ＥＣＵ２０は、図３のステップＳ１で後輪操舵指令が出力されたか否か（後輪操舵アクチュエータ８ｒに駆動電流が出力されたか否か）を判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。後輪操舵アクチュエータ８ｒを作動させていないときには作動遅れが生じ得ず、接地荷重低減指令を出力する必要がないため、ステップ１の判定処理が行われる。
【００３５】
自動車Ｖが旋回走行やスラローム走行を行って後輪操舵指令が出力されると、ステップＳ１の判定がＹｅｓとなるため、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２で後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの差Δδｒｒが異常判定閾値δｔｈを超えたか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。
【００３６】
なお、ステップ２の判定処理は、接地荷重が増大したことを検出するものであるが、接地荷重が増大したとしても、後輪操舵アクチュエータ８ｒの機械的故障が原因であった場合や、後輪操舵アクチュエータ８ｒに作動遅れが生じていないような場合にまで接地荷重低減指令を出力すると、不必要に乗り心地や車両の姿勢制御を悪化させてしまうため、このような事態が生じるのを回避するために行われる。
【００３７】
右後輪３ｒｒの接地荷重が大きくなり、操舵抵抗の増大によって後輪操舵アクチュエータ８ｒが作動遅れを起こしてステップＳ２の判定がＹｅｓになると、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３で横Ｇセンサ１２から入力した横加速度Ｇｙが判定閾値Ｇｙｔｈを超えたか否かを判定し（すなわち、車体の横加速度Ｇｙに基づいて後輪３ｒの接地荷重が増大したか否かを判定し）、この判定がＮｏであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。
【００３８】
なお、ステップＳ３の判定は、ステップ２で後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの差Δδｒｒが異常判定閾値δｔｈを超えた場合（後輪操舵アクチュエータ８ｒが作動遅れを起こした場合）であっても、後輪操舵アクチュエータ８ｒの機械的故障が原因であった場合には右後輪３ｒｒの接地荷重を低減させても後輪操舵アクチュエータ８ｒの作動に影響はなく、逆に乗り心地や車両の姿勢制御に影響を及ぼし得るため、Δδｒｒが大きくなった原因が接地荷重の増大（横加速度Ｇｙの増大）にあり、且つ接地荷重の増大量が操舵アクチュエータの作動に影響のない範囲を超えているときにのみ接地荷重低減指令を許可することで、乗り心地と操舵アクチュエータの円滑な作動との両立を図るために行われる。
【００３９】
一方、ステップＳ３の判定もＹｅｓであった場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で接地荷重低減指令を減衰力制御部２２の減衰力補正部３２に出力する。
【００４０】
次に、接地荷重低減指令に基づく減衰力補正部３２による減衰力補正について説明する。自動車Ｖは、高横加速度を発生する旋回走行を行うと、後輪操舵制御によって規範ヨーレイト追従制御が行われる影響により、前輪３ｆの操舵入力に対するヨーレイト応答の周波数特性が図４に実線で示すようなものとなる。そして、後輪操舵制御（図中では、ＲＴＣと記す）有りの自動車Ｖのヨーレイト／舵角応答は、後輪操舵制御無しのヨーレイト／舵角応答に比べて安定した値を示す。一方、後輪操舵制御有りの場合には、ヨーレイト／舵角応答が、操舵周波数１．４ｄｅｇ／ｓ付近で後輪操舵制御無しのものと同一の値となるが、このとき、ヨーレイトの位相は後輪操舵制御無しの場合よりも進んでいる。つまり、後輪操舵制御によって後輪舵角が前輪舵角と逆相となる逆相制御が行われている。そのため、図５に示すように、自動車Ｖでは、横加速度／舵角応答が後輪操舵制御無しの場合と比べて大きく、すなわち、横加速度が発生し易くなる。その結果、図６に示すように、ロール角／操舵応答も大きくなり、荷重移動が大きくなって旋回外側の後輪操舵アクチュエータ８ｒの負荷が大きくなる。
【００４１】
ここで、旋回外輪側への後輪荷重移動について説明する。図７はモデル化した自動車Ｖにおける旋回走行中の後輪荷重移動の説明図であり、（Ａ）は車両の２輪モデルの正面を示し、（Ｂ）は車両の２輪モデルの斜視を示している。図示する車両モデルにおいて、旋回外側の後輪で増大する内外輪間の荷重移動量ΔＷｒは、モーメントの釣り合いから次式（１）で表される。
【数１】
但し、ｄｒ：後輪トレッド、Ｗｓ：車体重量、ｙ：横力、ｈ：ロール中心高さ、φ：ロール角、ｌｆ：前輪車軸と車両重心点間の距離、ｌ：ホイールベース、Ｋφｒ：後輪ロール剛性、である。
【００４２】
上式（１）からわかるように、ロール角φを変化させることなく後輪ロール剛性Ｋφｒを小さくすることができれば、後輪の荷重移動量ΔＷｒを小さくして旋回外側の後輪３ｒの接地荷重を低減することができる。
【００４３】
そこで、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で減衰力補正部３２が接地荷重低減指令を受け取ると、次のような目標減衰力補正処理を行う。すなわち、ＥＣＵ２０は、減衰力補正部３２において、左右両後輪３ｒのダンパ４ｒについて目標減衰力を低下させるような補正値を設定してその有効剛性を低減補正する。一方、後輪ロール剛性Ｋφｒを小さくのみでは、ロール角φが大きくなってしまうため、後輪３ｒの荷重移動量ΔＷｒを小さくすることはできない。そのため、ＥＣＵ２０は、減衰力補正部３２において、左右両前輪３ｆのダンパ４ｆについて目標減衰力を高めるような補正値を設定してその有効剛性を増大補正する。この際、前輪３ｆのダンパ４ｆの補正量を後輪３ｒのダンパ３ｒの補正量と同量、すなわち後輪３ｒのダンパ４ｒの補正量と正負が逆で絶対値が同一の補正値に設定し、前輪ロール剛性Ｋφｆと後輪ロール剛性Ｋφｒとの和（ロール剛性Ｋφ）が変化しないようにする。
【００４４】
このような目標減衰力補正処理を行うことにより、ロール角φを変化させることなく後輪ロール剛性Ｋφｒを小さくして後輪３ｒの荷重移動量ΔＷｒを小さくすることができるため、右後輪３ｒｒの接地荷重を低減し、応答遅れを起こすことなく後輪操舵アクチュエータ８ｒを正常に作動させることができる。その結果、後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの乖離が生じることがなく、後輪操舵アクチュエータ８ｒの最大出力を超えるような高横力走行時においても非常に安定した走行が可能となる。また、前輪３ｆのダンパ４ｆの補正量と後輪３ｒのダンパ４ｒの補正量とを同量に設定することにより、自動車Ｖ全体としてのロール剛性Ｋφが一定に保たれるため、自動車Ｖのロール角φの増減が実質的に無くなり、乗員がロール変化による違和感を覚えることも防止できる。
【００４５】
≪変形実施形態≫
次に、図９を参照して本発明の変形実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一の装置や部品については同一の符号を付し、重複する説明は省略し、上記実施形態と異なる点について重点的に説明する。
【００４６】
本変形実施形態に係る自動車Ｖは、可変懸架要素として減衰力可変ダンパ４の代わりにアクティブ制御式のサスペンション４’ｆｌ〜４’ｒｒを前後左右の車輪３ｆｌ〜３ｒｒについてそれぞれ備える。アクティブサスペンション４’は、公知の構成のものでよく、ＥＣＵ２０による駆動電流の制御によってそのアクティブ力、すなわち有効剛性を無段階かつ瞬時に変化させる。
【００４７】
ＥＣＵ２０は、各センサ１０〜１５の検出信号に基づき各アクティブサスペンション４’ｆｌ〜４’ｒｒの目標アクティブ力を設定する目標アクティブ力設定部３１’、後輪操舵制御部２３から入力した荷重低減指令に基づき各アクティブサスペンション４’ｆｌ〜４’ｒｒの目標アクティブ力を補正する目標アクティブ力補正部３２’、目標アクティブ力とストローク速度とに基づきアクティブサスペンション４’の駆動電流を出力する駆動電流出力部３３を備えたアクティブ力制御部２２’を内装している。
【００４８】
ＥＣＵ２０は、目標アクティブ力補正部３２’が接地荷重低減指令を受け取ると、上記実施形態と同様に次のような目標アクティブ力補正処理を行う。すなわち、ＥＣＵ２０は、目標アクティブ力補正部３２’において、左右両後輪３ｒｌ，３ｒｒのアクティブサスペンション４’について目標アクティブ力を低下させるような補正値を設定してその有効剛性を低減補正するとともに、左右両前輪のアクティブサスペンション４’について目標アクティブ力を高めるような補正値を設定してその有効剛性を増大補正する。
【００４９】
このようなアクティブ力補正処理を行うことによっても、旋回外側の後輪３ｒの接地荷重を低減し、応答遅れを起こすことなく後輪操舵アクチュエータ８を正常に作動させることができる。その結果、後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの乖離が生じることがなく、後輪操舵アクチュエータ８ｒの最大出力を超えるような高横力走行時においても非常に安定した走行が可能となる。
【００５０】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では車輪の接地荷重を検出するための第２のセンサとして横Ｇセンサを採用し、横加速度Ｇｙから接地荷重の増大を検出したが、ロードセルなどで後輪の接地荷重を直接検出したり、ダンパのストローク等から接地荷重を推定する形態をとたったりしてもよい。或いは、ステアリングホイールの操舵角および車速などから車輪の接地荷重を予測してもよい。なお、上記実施形態では、可変懸架要素に対する補正量について言及していないが、可変懸架要素に対する補正量は、横加速度Ｇｙに基づいて設定してもよく、荷重移動量ΔＷｒと関係を有する後輪目標舵角δｒｒｔと後輪実舵角δｒｒｒとの差Δδｒｒに基づいて設定してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態の目標減衰力補正処理では、後輪の可変懸架要素について有効剛性を低減するだけでなく、車両のロール角を実質的に増減することの無いように、前輪の可変懸架要素について有効剛性を増大させているが、前輪の可変懸架要素に対する有効剛性の増大量を後輪の可変懸架要素に対する有効剛性の低減量よりも小さくしたり、或いは、前輪の可変懸架要素について有効剛性を増大させないようにしたりしてもよい。後輪ロール剛性Ｋφｒの低減に伴なってロール角φは大きくなるが、車体全体のロール剛性Ｋφには前輪ロール剛性Ｋφｆが含まれるため、後輪ロール剛性Ｋφｒの低減率よりもロール角φの増大率のほうが小さく、結果として後輪の荷重移動量ΔＷｒが小さくなるからである。
【００５２】
また、上記実施形態の目標減衰力補正処理では、左右の後輪について可変懸架要素の有効剛性を低減しているが、左右一方（例えば、旋回外側）の後輪についてのみの可変懸架要素の有効剛性を低減してもよい。左右一方の後輪について可変懸架要素の有効剛性を低減すれば、後輪全体としての有効剛性Ｋφｒが小さくなるため、転舵アクチュエータの作動遅れが懸念される旋回外側の後輪の接地荷重を低減できるからである。なお、いずれの場合であっても、後輪の可変懸架要素の有効剛性を低減する際には、前輪の可変懸架要素の有効剛性に比較して低減すればよく、上記したように前輪の可変懸架要素の有効剛性を増大させない場合だけでなく、前輪の可変懸架要素の有効剛性を低減させる場合であっても、この低減量に比較して後輪の可変懸架要素の有効剛性を低減することにより、所定の効果を得ることができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、自動車や制御装置の具体的構成、制御の具体的手順等について適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
３ 車輪
４ 減衰力可変ダンパ（可変懸架要素）
６ 後輪操舵機構
８ 後輪操舵アクチュエータ
１０ 操舵角センサ（第１のセンサ）
１１ 車速センサ（第１のセンサ）
１２ 横Ｇセンサ（第２のセンサ）
１４ ヨーレイトセンサ（第１のセンサ）
２０ ＥＣＵ
２２ 減衰力制御部
３２ 減衰力補正部
２３ 後輪操舵制御部
４４ 荷重低減指令出力部
Ｖ ４輪操舵自動車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者により操舵されるべき１対の前輪と、転舵アクチュエータにより操舵されるべき１対の後輪とを備えた車両のための車両挙動制御装置であって、
前記車輪の懸架装置のそれぞれについて設けられ、該懸架装置の有効剛性を変更し得る可変懸架要素と、
前記車両の作動状態を検出するための第１のセンサと、
前記車輪のそれぞれの接地荷重を検出または予測するための第２のセンサと、
前記第１のセンサにより検出された前記車両の作動状態に応じて前記転舵アクチュエータを駆動する制御ユニットとを有し、
前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記後輪の少なくとも一方の前記可変懸架要素の有効剛性を、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性に比較して低減するように構成されていることを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項２】
前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記両後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両挙動制御装置。
【請求項３】
前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性を増大させることを特徴とする、請求項２に記載の車両挙動制御装置。
【請求項４】
前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより、前記車両の旋回運動に起因する前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記車両のロール角を実質的に増減することの無いように、前記後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性を増大させることを特徴とする、請求項３に記載の車両挙動制御装置。
【請求項５】
前記制御ユニットにより与えられる前記後輪の目標舵角と前記転舵アクチュエータにより実現される前記後輪の実舵角との差が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することを特徴とする、請求項４に記載の車両挙動制御装置。
【請求項６】
車体の横加速度が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の車両挙動制御装置。
【請求項７】
前記可変懸架要素が減衰力可変ダンパを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の車両挙動制御装置。
【請求項８】
前記可変懸架要素がアクティブサスペンション要素を含むことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の車両挙動制御装置。
【請求項１】
運転者により操舵されるべき１対の前輪と、転舵アクチュエータにより操舵されるべき１対の後輪とを備えた車両のための車両挙動制御装置であって、
前記車輪の懸架装置のそれぞれについて設けられ、該懸架装置の有効剛性を変更し得る可変懸架要素と、
前記車両の作動状態を検出するための第１のセンサと、
前記車輪のそれぞれの接地荷重を検出または予測するための第２のセンサと、
前記第１のセンサにより検出された前記車両の作動状態に応じて前記転舵アクチュエータを駆動する制御ユニットとを有し、
前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記後輪の少なくとも一方の前記可変懸架要素の有効剛性を、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性に比較して低減するように構成されていることを特徴とする車両挙動制御装置。
【請求項２】
前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記両後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両挙動制御装置。
【請求項３】
前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性を増大させることを特徴とする、請求項２に記載の車両挙動制御装置。
【請求項４】
前記制御ユニットが、前記第２のセンサにより、前記車両の旋回運動に起因する前記後輪のいずれかの接地荷重の増大が検出または予測されたとき、前記車両のロール角を実質的に増減することの無いように、前記後輪の前記可変懸架要素の有効剛性を低減すると同時に、前記前輪の前記可変懸架要素の有効剛性を増大させることを特徴とする、請求項３に記載の車両挙動制御装置。
【請求項５】
前記制御ユニットにより与えられる前記後輪の目標舵角と前記転舵アクチュエータにより実現される前記後輪の実舵角との差が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することを特徴とする、請求項４に記載の車両挙動制御装置。
【請求項６】
車体の横加速度が所定値以上であるときにのみ、前記制御ユニットによる前記前輪及び後輪の前記可変懸架要素の有効剛性の増減を許可することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の車両挙動制御装置。
【請求項７】
前記可変懸架要素が減衰力可変ダンパを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の車両挙動制御装置。
【請求項８】
前記可変懸架要素がアクティブサスペンション要素を含むことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の車両挙動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２０８６１９（Ｐ２０１０−２０８６１９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３９７（Ｐ２０１０−２７３９７）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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