JP2007045226A - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、ロール剛性の可変制御が故障した場合でも、車両操安性を確保し得る車両挙動制御装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の発明は、サスペンションのロール剛性を可変制御可能なロール剛性可変制御手段９，１０，１２と、ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段８，１２とを備え、ロール剛性可変制御手段９，１０，１２の異常によりロール剛性が低下した場合、ステアリング特性可変制御手段８，１２は、ステアリング操舵系の減衰特性の減衰係数を増加させることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のロール剛性を可変制御することが可能な車両挙動制御装置に関する。

車両の挙動は、ヨーイング、ローリング、ピッチングなどの複合であり、ローリングを積極的に可変制御するための機構としては、アクティブスタビライザなどが知られている（下記［特許文献１］）。アクティブスタビライザは、スタビライザにアクチュエータを取り付け、スタビライザのねじれ剛性を可変制御することで、ロール剛性を可変制御するものである。
特開２００３−２２６１２７号公報

しかし、［特許文献１］に記載のものでは、前後輪それぞれのロール剛性を、アクティブスタビライザによって、車両挙動状態・故障状態に応じて変化させる。しかし、故障によってロール剛性が低下すると、ロール共振周波数が下がってステアリング共振周波数に近づき、ロール振動とステアリング振動との連成振動が発生しやすくなり、車両操安性が低下することが懸念される。従って、本発明の目的は、ロール剛性の可変制御が故障した場合でも、車両操安性を確保し得る車両挙動制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の車両挙動制御装置は、サスペンションのロール剛性を可変制御可能なロール剛性可変制御手段と、ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段とを備え、ロール剛性可変制御手段の異常によりロール剛性が低下した場合、ステアリング特性可変制御手段は、ステアリング操舵系の減衰特性の減衰係数を増加させることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両挙動制御装置において、後輪側のロール剛性が異常となった場合、前後輪ともロール剛性が異常となった場合に比べて、減衰特性の減衰係数をより大きく増加させることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両挙動制御装置において、後輪側のロール剛性が異常となった場合、前輪側のロール剛性可変制御量を低下させることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両挙動制御装置において、前輪側のロール剛性が異常となった場合、後輪側のロール剛性の可変制御を行わないことを特徴としている。

請求項１に記載の車両挙動制御装置によれば、ロール剛性低下時にはステアリング振動の減衰係数を増加させることで、ステアリング振動の減衰を高め、ロール振動とステアリング振動との連成振動を抑止して車両操安性を向上させる。

請求項２に記載の車両挙動制御装置によれば、後輪のロール剛性可変制御のみが異常（剛性低下）で前輪のロール剛性可変制御を継続する場合、車両はアンダーステア傾向となる。この場合、ヨー共振周波数が上がってステアリング共振周波数に近づき、ヨー振動とステアリング振動との連成振動も発生しやすくなる。このため、後輪のみが異常になった場合は、前後輪が異常となったときよりもステアリング共振の減衰係数をより増加させて、ロール振動とステアリング振動との連成振動だけでなく、ヨー振動とステアリング振動との連成振動も抑止して車両操安性を向上させる。

請求項３に記載の車両挙動制御装置によれば、後輪のロール剛性可変制御のみが異常（剛性低下）で前輪のロール剛性可変制御を継続する場合、車両はアンダーステア傾向となる。このとき、前輪のロール剛性可変制御によって前輪側のロール剛性が高くなりすぎるとアンダーステア傾向が強くなってしまう。そこで、後輪のみが異常になった場合は、前輪のロール剛性可変制御量を低下（停止を含む）させることで、アンダーステア傾向が強くなりすぎるのを防止して車両操安性を向上させる。

請求項４に記載の車両挙動制御装置によれば、前輪側のロール剛性が異常（剛性低下）となった場合は、オーバーステア傾向となる。このとき、後輪のロール剛性可変制御によって後輪側のロール剛性が高くなりすぎるとオーバーステア傾向が強くなってしまう。そこで、前輪が異常になった場合は、後輪のロール剛性可変制御を行わないことにしてオーバーステア傾向が強くなりすぎるのを防止して車両操安性を向上させる。

以下、図面を参照しつつ本発明の車両挙動制御装置の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態の車両挙動制御装置を搭載した車両構成図を示す。車両１は、四つの車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬを備えている。そして、前輪ＦＲ，ＦＬは操舵輪であり、ステアリングギアボックス２と各前輪ＦＲ，ＦＬのハブキャリア３とが接続されている。ギアボックス２内には、ラックバー２ａが内蔵されており、ラックバー２ａの両端が、タイロッド２ｂを介して上述したハブキャリア３に接続されている。

ギアボックス２には、ステアリングコラム（図示せず）内のステアリングシャフト４が挿入されている。ステアリングシャフト４先端のピニオンギアがラックバー２ａのラックと噛み合っており、いわゆるラックアンドピニオン２ｃを構成している。ステアリングシャフト４の他端には、ステアリングホイール５が取り付けられている。また、ステアリングシャフト４には、ステアリングシャフト４の回転角（操舵角）を検出する操舵角センサ６や、ステアリングシャフト４に加わるトルクを検出するステアリングトルクセンサ７も取り付けられている。

本実施形態のステアリングギアボックス２には、電動式パワーステアリング機構のモータ８も組み込まれており、モータ８の制御量を制御することで、ステアリング系にパワーステアリングのアシスト力や、ステアリング系の振動を減衰させるダンピングトルクを付加させることができる。また、ステアリングギアボックス２内には、ラックバー２ａのストローク量を検出するストロークセンサ２ｄも内蔵されている。

また、本実施形態の車両１は、前輪ＦＲ，ＦＬと後輪ＲＲ，ＲＬにアクティブスタビライザ９が取り付けられている。各アクティブスタビライザ９は、その両端が左右輪の各ハブキャリア３に取り付けられている。アクティブスタビライザ９は、その中央部分に、ロール剛性を可変制御するためのアクチュエータ１０がそれぞれ取り付けられている。アクティブスタビライザの構造としては、例えば、特開２００５−８８７２２号公報に記載のようなものである。アクティブスタビライザ９は、アクチュエータ１０の駆動で剛性を高めるようになっており、異常時にはロール剛性が低下してしまう。アクチュエータを駆動することで、アクティブスタビライザ９に対して働いているねじりトルクとは反対方向のトルクをアクチュエータ１０によって発生させることでロール剛性を増加させる。

さらに、各車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬには、車輪速センサ１１が取り付けられている。上述したセンサ類２ｄ，６，７，１１やアクチュエータ類８，１０は、車両挙動を統合的に制御するＥＣＵ１２に接続されている。ＥＣＵ１２は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力部などからなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１２は、各センサからの出力を受けるとともに、各アクチュエータに制御信号を送出する。また、ＥＣＵ１２は、各アクチュエータ（例えば、アクチュエータ１０やモータ８）の制御信号などから、各アクチュエータの状態を診断することもできる（故障［フェール］しているか否か判断することができる）。スタビライザー９は、トーションバー部分で二分割されており、アクチュエータ１０により相対回転することによりねじりを加え、ロール剛性を可変としている。目標回転角度となるようにアクチュエータ１０を駆動させることで、所定のロール剛性とすることができる。アクチュエータ１０は、実際の回転角度を検出する手段を有し、実際の回転角度と目標回転角の偏差が所定値以上となった場合、異常と判定する。

パワーステアリング機構に関して、簡単に説明しておく。モータ８によって、ドライバのステアリング操作力を低減するアシストトルクをステアリング系に付与するのがパワーステアリング機構であるが、モータ８には、ステアリング振動を低減するためのダンピングトルクも付与する役割がある。ここでは、ステアリングトルクセンサ７によって検出した操舵トルク及び車輪速センサ１１によって検出される車速に基づいて、アシストトルク量を算出する。

これと同時に、操舵角センサ６によって検出されるステアリングホイール５の操舵角速度及び車速に基づいて、ステアリング振動を減衰させるためのダンピングトルク量が計算される。このときの減衰係数をＣｓｔとする。また、上述したように、アクティブスタビライザ９の故障時（フェール時）には、この減衰係数を増加させるが、そのための補正係数をＫｓｃとする（Ｃｓｔ←Ｃｓｔ×Ｋｓｃ）。Ｋｓｃ＝１であれば、補正は行われないこととなる。モータ８が出力するトルクは、アシストトルクとダンピングトルクの総和となる。

さらに、ステアリング共振周波数とロール共振周波数とヨー共振周波数とについても簡単に説明しておく。通常、これらの共振周波数は、高い方からロール共振周波数、ステアリング共振周波数、ヨー共振周波数の順に並んでいる。各共振周波数は、互いの振動が連成して共振が重なってしまわないように、互いにできるだけ外れた周波数となるように設定されている。

しかし、アクティブスタビライザ９が故障してしまうとロール共振周波数（及び、ヨー特性も異なる場合はヨー共振周波数も）がずれてしまうため、上述した連成振動が生じやすくなってしまう。そこで、本実施形態では、連成振動を生じやすくなるステアリング振動の減衰係数を増加させることで連成振動を抑制し、操安性を向上させる。

次に、上述した装置による振動抑制制御の第一実施形態について説明する。この制御のフローチャートを図２に示す。図２に示されるように、まず、後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９がフェールしているか否かを判定する（ステップ２００）。後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９がフェールしていない場合は、次に、前輪ＦＲ，ＦＬ側のアクティブスタビライザ９がフェールしているか否かを判定する（ステップ２０５）。

ステップ２０５が否定され、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールしていない場合は、Ｋｓｃ＝１とされ（ステップ２１０）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃとなり（ステップ２１５）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたステアリングダンピングトルク量は補正されない（減衰係数Ｃｓｔが補正されない）。

一方、ステップ２００が肯定される場合も、まず、前輪ＦＲ，ＦＬ側のアクティブスタビライザ９がフェールしているか否かを判定する（ステップ２２０）。ステップ２２０が肯定され、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールしている場合は、Ｋｓｃ＝Ｋｓｃｆ（＞１）とされ（ステップ２２５）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃにより（ステップ２１５）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたステアリングダンピングトルク量が補正される（減衰係数Ｃｓｔが増加される）。Ｋｓｃｆは、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールしている場合の補正係数である。

上述したように、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールしている場合、ロール共振周波数が低下し、ステアリング共振周波数に近づく。この結果、ステアリング共振とロール共振とが連成しやすくなる。このため、減衰係数Ｃｓｔを増加させてステアリング振動の減衰力を大きくし、ステアリング振動、及び、ロール振動をより効果的に減衰させて操安性を向上させる。

一方、ステップ２２０が否定される場合、即ち、後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールしている場合は、まず、前輪ＦＲ，ＦＬ側のアクティブスタビライザ９の制御ゲインを変更する（ステップ２３０）。このゲイン変更は、ロール剛性が低下するように行われる。後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールし、後輪ＲＲ，ＲＬ側のロール剛性が低下すると（逆にいえば、前輪ＦＲ，ＦＬ側のロール剛性が高くなると）、車両はアンダーステア傾向となる。このとき、前輪ＦＲ，ＦＬ側のロール剛性が後輪のロール剛性に対して高くなりすぎるとアンダーステア傾向が強くなりすぎてしまう。そこで、後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールした場合は、前輪ＦＲ，ＦＬ側のロール剛性を低下（ロール剛性可変制御自体を停止させても良い）させることで、アンダーステア傾向が強くなりすぎるのを防止して車両操安性を向上させる。

ステップ２３０の後、Ｋｓｃ＝Ｋｓｃｒｆ（＞Ｋｓｃｆ）とされ（ステップ２３５）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃにより（ステップ２１５）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたダンピングトルク量が補正される（減衰係数Ｃｓｔが増加される）。Ｋｓｃｒｆは、後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールしている場合の補正係数であり、上述したＫｓｃｆよりも大きい。即ち、上述したステップ２２５の場合よりも、ステアリング系のダンピングトルクがより増加されるように、減衰係数Ｃｓｔが増加される。

後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールした場合も、ロール共振周波数が低下する（その低下量は、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールした場合よりも少ないが）。その結果、やはり、ロール共振周波数は、ステアリング共振周波数に近づく。この結果、ステアリング共振とロール共振とはやはり連成しやすくなる傾向にあり。このため、減衰係数Ｃｓｔを増加させてステアリング振動の減衰力を大きくし、ステアリング振動、及び、ロール振動をより効果的に減衰させて操安性を向上させる。

さらに、後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールした場合はヨー共振周波数が上がってステアリング共振周波数に近づく。この結果、ヨー共振もステアリング共振と連成共振しやすくなる。このため、ここでは、補正係数を上述したＫｓｃｆよりも大きなＫｓｃｒｆとして、減衰係数Ｃｓｔをより大きくしてより大きなステアリング減衰力を得る。このようにすることで、ロール共振・ステアリング共振・ヨー共振の三つの連成共振を効果的に減衰させて操安性を向上させる。

最後に、ステップ２０５が肯定される場合であるが、この場合は、前輪ＦＲ，ＦＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールした場合である。この場合は、後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９のロール剛性可変制御を行わない（ステップ２４０）。前輪ＦＲ，ＦＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールして、前輪ＦＲ，ＦＬ側のロール剛性が低下した場合は、オーバーステア傾向となる。このとき、後輪ＲＲ，ＲＬ側のロール剛性が前輪のロール剛性に対して高くなりすぎるとオーバーステア傾向が強くなりすぎてしまう。そこで、前輪ＦＲ，ＦＬ側のアクティブスタビライザ９のみがフェールした場合は、後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９のロール剛性可変制御を行わないことにしてオーバーステア傾向が強くなりすぎるのを防止して車両操安性を向上させる。

上述した第一実施形態は、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側のアクティブスタビライザ９のフェイル状況を細かく判定した例であるが、もっと簡単に、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールしたときのみにステアリングの減衰係数Ｃｓｔを変える（増加させる）ような制御を行っても良い。図３に、この場合のフローチャートを示す。

この場合、まず、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールしているか否かを判定する（ステップ３００）。ステップ３００が否定され、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールしていない場合（この実施形態では、一方のアクティブスタビライザ９のみがフェールしている場合もここに含まれる）は、Ｋｓｃ＝１とされ（ステップ３１０）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃとなり（ステップ３１５）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたダンピングトルク量は補正されない（減衰係数Ｃｓｔが補正されない）。

ステップ３００が肯定され、前輪ＦＲ，ＦＬ側及び後輪ＲＲ，ＲＬ側の双方のアクティブスタビライザ９がフェールしている場合は、Ｋｓｃ＝Ｋｓｃｆ（＞１）とされ（ステップ３２５）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃにより（ステップ３１５）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたダンピングトルク量が補正される（減衰係数Ｃｓｔが増加される）。このように、簡便な制御とすることも可能である。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、パワーステアリングのアシストトルクやステアリング振動減衰のためのダンピングトルクを付与するアクチュエータ（モータ８）がステアリングギアボックス２に取り付けられていたが、ステアリングコラム側にアクチュエータが取り付けられたシステムであっても良い。

本発明の車両挙動制御装置の一実施形態を搭載した車両構成図である。 ステアリングダンピングトルク補正制御（第一実施形態）のフローチャートである。 ステアリングダンピングトルク補正制御（第一実施形態）のフローチャートである。

符号の説明

１…車両、２…ステアリングギアボックス、２ａ…ラックバー、２ｂ…タイロッド、２ｃ…ラックアンドピニオン、２ｄ…ストロークセンサ、３…ハブキャリア、４…ステアリングシャフト、５…ステアリングホイール、６…操舵角センサ、７…ステアリングトルクセンサ、８…モータ（ステアリング特性可変制御手段）、９…アクティブスタビライザ（ロール剛性可変制御手段）、１０…アクチュエータ（ロール剛性可変制御手段）、１１…車輪速センサ、１２…ＥＣＵ（ロール剛性可変制御手段，ステアリング特性可変制御手段）。

Claims (4)

1. サスペンションのロール剛性を可変制御可能なロール剛性可変制御手段と、
   ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段とを備え、
   ロール剛性可変制御手段の異常によりロール剛性が低下した場合、前記ステアリング特性可変制御手段は、ステアリング操舵系の前記減衰特性の減衰係数を増加させることを特徴とする車両挙動制御装置。
2. 後輪側のロール剛性が異常となった場合、前後輪ともロール剛性が異常となった場合に比べて、前記減衰特性の減衰係数をより大きく増加させ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。
3. 後輪側のロール剛性が異常となった場合、前輪側のロール剛性可変制御量を低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両挙動制御装置。
4. 前輪側のロール剛性が異常となった場合、後輪側のロール剛性の可変制御を行わないことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両挙動制御装置。
   

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