WO2011042966A1 - 連結車両のスウェイ状態検出装置及び挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

トラクタとトレーラとを含む連結車両のスウェイ状態の発生時には、ヨーレートと横加速度又は車体スリップ角速度の振動の速さが略等しく、スウェイ状態の非発生時には、ヨーレートと横加速度又は車体スリップ角速度の振動の速さが実質的に異なるとの知見を用いたスウェイ状態検出装置又は挙動制御装置が提供される。本発明の装置は、トラクタのヨーレートの振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量との関係に基づいて、連結車両のトレーラのスウェイ状態と路面外乱等に起因する車体の横揺れとを区別しながら、適切に且つできるだけ早期にスウェイ状態が発生しているか否かの判定又はスウェイ状態抑制のための挙動制御を実行する。

Description

連結車両のスウェイ状態検出装置及び挙動制御装置

　本発明は、自動車等の車両の挙動制御に係り、より詳細には、トラクタがトレーラを牽引する形式の連結車両に於けるスウェイ状態（スネーキング運動、トレーラの振り子運動とも称される。）の検出を行う装置並びにそのようなスウェイ状態の抑制並びに車両挙動安定化のための挙動制御装置に係る。

　フルトレーラ又はセミトレーラの形式の連結車両では、一般に、トラクタに牽引されるトレーラが、トラクタの後部に設けられたピン又はカプラにより枢動可能に連結されている。このような形式の連結車両の走行中に於いて、急操舵、車速過大、横風或いは積載物の配分の不均衡等の種々の要因により、トレーラの「スウェイ状態」、即ち、トレーラがトラクタに対してピン又はカプラ（枢動軸）周りにヨー方向に揺動又は振動した状態、が惹起されることがある（図２（Ａ）参照）。かかるトレーラのスウェイ状態が発生すると、トラクタもヨー方向に振動することとなり、車両挙動が不安定となる。そこで、そのようなスウェイ状態の抑制のための車両挙動安定化制御装置が種々提案され、実用化されている。例えば、特許文献１に於いては、トラクタとトレーラとの連結角（ヒッチ角）が所定角度に達するとトレーラブレーキを作動し、これにより、トレーラの制動力によってトレーラに於いてヒッチ角を低減する方向にヨーモーメントを発生する制御装置が開示されている。また、特許文献２は、スウェイ状態に於ける周波数帯域のヨーレート、車両の横加速度の大きさが所定値に達したか否かを監視することによりにスウェイ状態の発生を検出すること、そして、制動力配分制御によりヨーレート及び／又は横加速度の位相と逆位相のヨーモーメントを生成することによりスウェイ状態を抑制することを開示している。
特開平１０－２３６２８９号公報 国際公開２００１／００２２２７

　従前のスウェイ状態抑制制御に於ける連結車両のスウェイ状態の検出は、車両の揺れの大きさ及び頻度が反映される物理特性値（ヨーレート、横加速度）のスウェイ振動帯域の成分の大きさに基づいて為されている。具体的には、例えば、特許文献１の如くヒッチ角が所定角度に達したとき、或いは、特許文献２の如くヨーレート又は横加速度の所定周波数帯域の所定時間に於ける絶対値が所定値に到達したとき、スウェイ状態の発生が判定され、スウェイ状態抑制制御が開始される。しかしながら、ヨーレートや横加速度などの物理特性値に於いて、スウェイ振動が発生しなくても、路面外乱等に起因して車体が揺れるだけでスウェイ振動帯域の成分の振幅が増大し、このことにより、誤ってスウェイ状態が発生したとの検出が為されることがある。そこで、スウェイ状態抑制制御の作動が不要に又は時期尚早に開始されることを回避するために、スウェイ状態の発生判定のためのヨーレート若しくは横加速度の振幅の閾値を高くしたり、スウェイ状態抑制制御作動開始までのヨーレート若しくは横加速度の振幅の閾値を超える回数（所定回数）を増大するなどの措置が取られるが、その場合、スウェイ状態抑制制御作動開始が遅れることと成り得る。

　かくして、本発明の一つの課題は、路面外乱等に起因する車体の横揺れとトレーラのスウェイ状態とを区別して判定し、これにより、適切に且つできるだけ早期にスウェイ状態抑制制御を作動開始できるようにすることである。

　この点に関し、本発明の発明者の開発研究によれば、トレーラのスウェイ状態が発生したときには、ヨーレートの振動状態（振動の頻度、周波数、周期など）と横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態が略同じとなるのに対し、トレーラのスウェイ状態が発生しておらず路面外乱等により単に車体の横揺れが発生したときには、ヨーレートの振動状態と横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態とが相異することが見出された。そこで、本発明に於いては、かかる知見を利用して、適確に且つ迅速にトレーラのスウェイ状態の発生の検出及び／又はスウェイ状態を抑制する挙動制御の実行が試みられる。

　従って、本発明のもう一つの課題は、上記の知見を利用して、連結車両のスウェイ状態検出装置或いは連結車両の挙動制御装置を提供することである。

　上記の課題を解決すべく、本発明によれば、トラクタと該トラクタにより牽引されるトレーラとを含む連結車両のスウェイ状態検出装置であって、トラクタのヨーレートの振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量との関係に基づいてスウェイ状態が発生しているか否かを判定する装置が提供される。ここに於いて、「振動状態量」とは、各々の物理量の振動の速さを表す任意の指標値であってよい。既に触れた如く、連結車両のスウェイ状態の有無は、ヨーレートの振動状態と、横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態との関係に反映されることが見出されている。そこで、本発明の装置では、かかる知見に従い、スウェイ状態の検出をトラクタのヨーレートの振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量との関係に基づいて行い、より正確に且つより迅速に、路面外乱等に起因する車体の横揺れとトレーラのスウェイ状態とを区別して、スウェイ状態の発生を捉えることが試みられる。なお、上記の本発明の発明者の知見によれば、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるヨーレートの振動状態と横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態とが相異するときには、スウェイ状態が発生していない可能性が高いことが見出されている。従って、上記の装置は、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレートの成分の振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の成分の振動状態量とが実質的に異なるときには、スウェイ状態が発生していないと判定するよう構成されていてよい（「実質的に異なる」とは、二つの振動状態量に於いて有意な差があることを意味する。）。即ち、本発明のスウェイ状態検出装置は、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレートの成分の振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の成分の振動状態量とが略等しいときには、スウェイ状態が発生した可能性が高いと判定するよう構成されていてよい。

　本発明の装置の一つの実施の態様に於いて、上記の「振動状態量」は、対応する物理量の振動周期であってよい。従って、上記の装置は、トラクタのヨーレートの振動周期とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動周期とが略等しいか否かによって、例えば、これらの振動周期の差又は比に基づいてスウェイ状態が発生しているか否かを判定するよう構成されていてよい。この場合、トラクタのヨーレート又は横加速度若しくは車体スリップ角速度の振幅が大きくなったとしても、これらの振動周期の差の大きさが所定値に達したとき、或いは、振動周期の比が１の近傍にて定められる所定の範囲から逸脱したときには、スウェイ状態が発生していない、或いは、スウェイ状態発生の確率が低いと判定されるようになっていてよい。

　また、別の実施の態様に於いて、上記の「振動状態量」は、対応する物理量の所定の大きさを超える振動回数であってよい。従って、上記の装置は、所定時間に於けるトラクタのヨーレートの振動回数とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動回数との差又は比に基づいてスウェイ状態が発生しているか否かを判定するよう構成されていてよい。この場合、トラクタのヨーレート又は横加速度若しくは車体スリップ角速度の振幅が大きくなったとしても、これらの所定時間に於ける所定の大きさを超える振動の回数の差の大きさが所定の大きさに達したとき、或いは、所定時間に於ける振動の回数の比が１の近傍にて定められる所定の範囲から逸脱したときには、スウェイ状態が発生していない、或いは、スウェイ状態発生の確率が低いと判定されるようになっていてよい。

　かくして、上記の本発明の一連の実施形態に於いては、装置は、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレートの成分の振動状態量と、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の成分の振動状態量との差又は比が所定範囲内にあり、且つ、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレート又は横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振幅が所定値より大きい状態が所定時間継続したときにスウェイ状態が発生していると判定するよう構成されていてよい。ここで、「所定の範囲」とは、振動状態量の差又は比がその範囲にあれば、ヨーレート及びトラクタの横加速度若しくは車体スリップ角速度の振動状態量に於いて有意な差異がないと判断される範囲に定められる。かかる構成によれば、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレート又は横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振幅が所定値より大きい状態が所定時間継続し、従前ではスウェイ状態の発生が疑われる場合であっても、かかるヨーレート又は横加速度若しくは車体スリップ角速度の大きな振幅が、路面外乱等に起因する車体の横揺れによるものか、トレーラのスウェイ状態の発生によるものかを精度よく見分けることが可能となる。

　また、上記の知見、即ち、スウェイ状態の発生時には、トラクタのヨーレートの振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量とが略等しいが、車両が単に横揺れしているだけのときには、トラクタのヨーレートの振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量とが異なるとの知見を用いて、連結車両の挙動制御が実行されるようになっていてよい。従って、本発明によれば、更に、トラクタと該トラクタにより牽引されるトレーラとを含む連結車両の挙動制御装置であって、トラクタのヨーレートの振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量との関係に基づいてトラクタのヨーレートを減衰させる装置が提供される。トラクタのヨーレートの振動状態量とトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量との関係に基づいてヨーレートの減衰制御が実行されることによれば、スウェイ状態の発生の有無に応じて適切に挙動制御を実行することが可能となる。

　なお、かかる本発明の挙動制御に於けるトラクタのヨーレートの減衰は、基本的には、スウェイ状態が発生したときに実行される。従って、上記の挙動制御装置は、一つの態様にとして、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレートの成分の振動状態量と、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の成分の振動状態量との差又は比が所定範囲内にあり、且つ、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレート又は横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振幅が所定値より大きい状態が所定時間継続したときにトラクタのヨーレートの減衰を実行するようになっていてよい。また、別の態様として、上記の挙動制御装置は、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレートの成分の振動状態量と、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタの横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振動状態量との差の大きさが所定の大きさより大きいとき、前記の差の大きさが前記の所定の大きさより小さいときに比して、トラクタのヨーレートの減衰制御が実行されにくくなっているか、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタのヨーレートの成分の振動状態量と、トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於けるトラクタの横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振動状態量との比が所定の範囲内にないとき、前記の比が前記の所定の範囲内にあるときに比して、トラクタのヨーレートの減衰制御が実行されにくくなっているように構成されていてもよい。

　ヨーレートの減衰制御は、例えば、トラクタ及びトレーラのうちの少なくとも一方に於いてトラクタとトレーラとのヨーレートの大きさが低減する方向にヨーモーメント（アンチモーメント）が発生するようトラクタ及びトレーラのうちの少なくとも一方の車輪の制駆動力を制御することにより行われるか、車両の減速により行われるようになっていてよい。

　かくして、上記の本発明の装置によれば、ヨーレートの振動状態と横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態との関係を参照しながら、路面外乱等に起因する車体の横揺れとトレーラのスウェイ状態とを区別することにより、より精度のよいスウェイ状態の発生の検出及び／又はスウェイ状態の抑制のための挙動制御が可能となる。かかる本発明の装置によれば、スウェイ状態発生の誤判定を防止することができるとともに、スウェイ状態抑制制御の不要な又は時期尚早の実行の回避のための措置に起因した制御開始の遅れも解消され、連結車両の挙動安定性・安全性が改善されることが期待される。また、本発明の装置によれば、スウェイ状態の発生は、専用のセンサ手段（例えば、連結ピンのヒッチ角を検出するセンサなど）を用いずに、通常の挙動制御装置の作動のために使用されるセンサ群から検出されるパラメータを用いて検出されるので、コストの増大が抑えられる点で有利である。

　本発明のその他の目的及び利点は、以下に於いて、部分的に明らかになり、指摘される。

図１（Ａ）は、本発明の好ましい実施形態であるスウェイ状態を検出するための装置及びスウェイ状態を抑制するための挙動制御装置が搭載される車両の模式的な側面図である。図１（Ｂ）は、車両の制動系装置とその制御を行う電子制御装置の信号の流れを表す車両の模式的な平面図である。図１（Ｃ）は、本発明の好ましい実施形態であるスウェイ状態検出及び／又はスウェイ状態抑制挙動制御を実行する装置の内部構成を制御ブロックの形式で表したものである。 図２（Ａ）は、スウェイ状態発生時の車両の例の模式的な平面図である。図２（Ｂ）は、スウェイ状態発生時のスウェイ振動の周波数帯域に於けるヨーレート及び横加速度の時間変化（ａ）、ヨーレートの振動周期及び横加速度の振動周期の時間変化（ｂ）、ヨーレート及び横加速度の所定閾値以上の振動の累積回数の変化（ｃ）であり、図２（Ｃ）は、スウェイ状態非発生時のスウェイ振動の周波数帯域に於けるヨーレート及び横加速度の時間変化（ａ）、ヨーレートの振動周期及び横加速度の振動周期の時間変化（ｂ）、ヨーレート及び横加速度の所定閾値以上の振動の累積回数の変化（ｃ）である。 図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ヨーレートの振動状態量と横加速度の振動状態量とを変数としたスウェイ状態発生の確率の高い状態を示す相図である。図中、斜線領域では、スウェイ状態発生の確率の高いので、ヨーレート又は横角度の振幅が大きいときには、スウェイ状態抑制のための挙動制御が実行される。一方、斜線領域外では、スウェイ状態発生の確率の低く、スウェイ状態抑制のための挙動制御を実行しないか、実行され難く調整される。

１０…車両
１０ａ…トラクタ
１０ｂ…トレーラ
１２ｆｌ、ｆｒ…トラクタ前輪
１２ｒｌ、ｒｒ…トラクタ後輪
１２ｄｌ、ｄｒ…ドーリ車輪
１２ｔｌ、ｔｒ…トレーラ車輪
１６…ドーリ
１４ａ、１４ｂ…連結ピン
４０…制動系装置
４２ｆｌ、ｆｒ、ｒｌ、ｒｒ、ｔｌ、ｔｒ…ホイールシリンダ
４４…ブレーキペダル
４５…ブレーキバルブ又はマスタシリンダ
４６…制動装置（トラクタ）
４６ｔ…制動装置（トレーラ）
５０…電子制御装置
６０…横加減速度センサ、ヨーレートセンサ（トラクタ）

　以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。

装置の構成
　図１（Ａ）は、本発明による連結車両のスウェイ状態の検出及び／又は抑制挙動制御を実行する装置の好ましい実施形態が搭載される車両１０を概略的に示している。車両１０は、例えば、任意の形式のフルトレーラ型の連結車両、即ち、一対の前輪１２ｆ及び一対の後輪１２ｒを有するトラクタ１０ａと、トラクタ１０ａの後部に設けられた連結器１４ａにて図中の矢印の方向に枢動可能に連結された一対の車輪１２ｄを有するドーリ１６と、ドーリ１６の上部に設けられた連結ピン１４ｂにて図中の矢印の方向に枢動可能に連結された一対の車輪１２ｔを有するトレーラ１０ｂとから成る連結車両であってよい。なお、図では、車両は、一つの例として、フルトレーラ型のトラックとして描かれているが、本発明の装置は、トラクタとトレーラとが互い枢動可能に連結され、従って、スウェイ状態が発生し得る任意の形式のトラック（セミトレーラ型又はドーリのない型式であってもよい。）、バス、トレーラを牽引する乗用車等の車両に適用されてよく、そのような場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。

　連結車両１０のトラクタ１０ａの各輪の制動は、図１（Ｂ）に模式的に示されている如き、各輪の制動力を独立に制御することのできる制動系装置４０により行われる。端的に述べれば、制動系装置４０は、典型的には、電子制御式の空気圧式制動系装置、空気・油圧式（複合式）制動系装置又は油圧式制動系装置であり、トラクタ１０ａの前輪１２ｆｌ、ｆｒ及び後輪１２ｒｌ、ｒｒに装備をされたホイールシリンダ４２ｆｌ、ｆｒ、ｒｌ、ｒｒ内のブレーキ圧、即ち、トラクタ各輪の制動力、を調節する流体圧回路４６を含む。トラクタ１０ａの流体圧回路４６には、通常の態様にて、各輪のホイールシリンダを、選択的に、エアコンプレッサ、エアタンク、制動力倍力装置、オイルポンプ、オイルリザーバ等（図示せず）へ連通する種々の弁（モジュレータ、流体圧保持弁、減圧弁等）が設けられ、通常の制動作動に於いては、運転者によるブレーキペダル４４の踏込みに応答してブレーキバルブ（又はマスタシリンダ）４５が作動し、エアタンク、制動倍力装置又はマスタシリンダの圧力がそれぞれのホイールシリンダ４２ｉ（ｉ＝ｆｌ、ｆｒ、ｒｌ、ｒｒ、ｔｌ、ｔｒ　以下同様）へ供給され、各輪に一斉に制動力が発生される。しかしながら、ＡＢＳ制御、ＶＳＣ等の運動制御、本発明の挙動制御装置によるスウェイ状態を抑制するための制御（スウェイ抑制挙動制御）又はその他の任意の制動力配分制御を実行するべく、各輪の制動力を個別に又は独立に調節する場合には、電子制御装置５０の指令に基づいて、前記の種々の弁が作動され、各輪のホイールシリンダ内のブレーキ圧がそれぞれの目標圧に合致するよう個別に制御される。

　また、任意に、ドーリ１６及びトレーラ１０ｂの各輪を制動するための制動系装置が設けられていてよい。ドーリ１６及びトレーラ１０ｂの制動系装置は、例えば、ドーリ車輪１２ｄｌ、１２ｄｒ、トレーラ車輪１２ｔｌ、ｔｒに装備をされたホイールシリンダ４２ｄｌ、ｄｒ、ｔｌ、ｔｒ内のブレーキ圧、即ち、トレーラ各輪の制動力を調節する流体圧回路４６ｔを含み、電子制御装置５０の指令に基づいて、トラクタ１０ａの流体圧回路４６からの流体圧を選択的にホイールシリンダ４２ｄｌ、ｄｒ、ｔｌ、ｔｒへ与えて各輪の制動力が調節される。なお、ドーリ１６及びトレーラ１０ｂの制動系装置は、電磁式、慣性式の制動系装置であってもよい。

　電子制御装置５０は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよく、ブレーキペダル４４に設けられた踏込量センサ（図示せず）からのブレーキペダル踏込量θｂ、各輪に設けられた車輪速センサ（図示せず）からの車輪速度Ｖｗｉ、ホイールシリンダ圧力センサからの各輪のホイールシリンダ内の圧力Ｐｂｉ、トラクタに設けられた横Ｇセンサ及びヨーレートセンサ６０からの横加速度Ｇｙ、トラクタヨーレートγ等の検出値が入力される。なお、図示されているものの他、前後加速度等の本実施形態の車両に於いて実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータの値を表す各種検出信号が入力されてよい。（ブレーキペダル踏込量センサ及び各輪ホイールシリンダ圧力センサは設けられていなくてもよい。）

　図１（Ｃ）は、電子制御装置５０に組み込まれる本発明のスウェイ状態検出／抑制挙動制御装置をブロック図の形式にて表したものである。同図を参照して、本発明のスウェイ状態検出／抑制挙動制御装置に於いては、端的に述べれば、横Ｇセンサにより検出された横加速度Ｇｙ及びヨーレートセンサにより検出されたヨーレートγのそれぞれを、スウェイ振動の周波数帯域の信号を透過するバンドパスフィルター（ＢＰＦ）５０ａ、５０ｂに通すことにより得られる成分の各々から算出される横加速度Ｇｙの振動状態量（振動状態量算出部５０ｃ）とヨーレートγの振動状態量（振動状態量算出部５０ｄ）とが比較され（比較判定部５０ｅ）、その比較結果に基づいて、ヨーレートγのＢＰＦ５０ｂに通すことにより得られる成分から検出される振幅（振幅検出部５０ｆ）が大きいときにスウェイ状態が発生しているか否かが判定される（下記注１、２参照）。そして、スウェイ状態が発生していると判定され、且つ、車速（各輪の車輪速値から任意の方法で決定されてよい。車速決定部５０ｇ）が所定速度を超えているとき、スウェイ状態を抑制するための目標減速度（制動力）又はアンチヨーモーメント（ヨーレートの振動に対して逆位相に発生するヨーモーメント）が決定され（スウェイ抑制挙動制御部５０ｈ）、目標減速度又はアンチヨーモーメントを達成すべく、制動力配分が決定されて（制動力制御部５０ｉ）、各制動装置４６（又は４６ｔ）に制御指令が与えられる。なお、上記の各部５０ａ～ｉは、電子制御装置５０内のメモリ等の記憶装置に予め記憶されたプログラムに従ったＣＰＵ及びその他の要素の処理作動により実現されることは理解されるべきである。
（注１）スウェイ振動の周波数帯域は、積載物の重量及び配置、車速、加減速度等により変化する（通常、０.１～２Ｈｚ）。従って、ＢＰＦの透過帯域は、発生する可能性のある周波数を網羅するよう設定されてよい。
（注２）スウェイ状態発生の検出に於いて、横加速度Ｇｙの成分に代えて、車体スリップ角速度β’の成分が用いられてよい。車体スリップ角速度β’は、β’＝Ｇｙ／Ｖ－γにより算出される。

装置の原理
　図１（Ａ）に例示されている如き連結車両１０の走行中、急操舵、車速過大、横風或いは積載物の配分の不均衡等の種々の要因によって、図２（Ａ）に例示されている如く、トレーラ１０ｂ及びドーリ１６が、トラクタ１０ａの連結器１４ａを支点として、ヨー方向に振り子の如く揺動若しくは振動する状態となる場合がある（スウェイ振動）。かかるトレーラのスウェイ振動は、トラクタ１０ａの連成振動を惹起し、トラクタ１０ａのヨーレートγと横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振幅が増大し、車両の安定性が悪化することとなる。そこで、一般に、スウェイ状態抑制挙動制御装置に於いては、トラクタのヨーレートγ又は横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）のスウェイ振動の周波数帯域の成分の振幅を監視し、かかる振幅が増大したときには、スウェイ状態（スウェイ振動が起きている状態）が発生したと判断し、車両の減速、或いは、トラクタのヨーレート又は横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振動を抑制する方向への（即ち、逆位相に）ヨーモーメントの発生により、スウェイ状態の抑制が図られる（引用文献２参照）。

　しかしながら、かかるスウェイ状態の検出に関し、本発明の発明者の研究によれば、トラクタのヨーレートγ又は横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）のスウェイ振動の周波数帯域の成分の振幅は、スウェイ状態が発生していなくても、例えば、路面外乱等により車体が横揺れした場合にも増大するので、ヨーレートγ又は横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振幅を監視するだけでは、誤判定することなく、スウェイ状態の発生を検知することが困難であることが見出された。また、更なる本発明の発明者の研究によれば、スウェイ状態の発生している車両に於いては、トラクタのヨーレートγと横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）のスウェイ振動の周波数帯域の成分の振動の速さ、即ち、振動数、振動周期等が略等しくなるのに対し（図２（Ｂ）ａ参照）、車両に於いてスウェイ振動ではない横揺れが起きている場合には、トラクタのヨーレートγと横加速度Ｇｙ若しくは車体スリップ角速度β’の振幅は増大し得るが、ヨーレートγと横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振動の速さは互いに相異する（図２（Ｃ）ａ参照）ことが見出された。そこで、本発明に於いては、かかる知見を利用して、ヨーレートγと横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振動の速さを表す指標値（振動状態量）との関係に基づいて、トレーラのスウェイ状態の発生の有無の検出及び／又はスウェイ状態の抑制のための挙動制御を実行することが試みられる。

装置の作動
　トレーラのスウェイ状態の発生の有無の検出及びスウェイ状態の抑制のための挙動制御は、大別すると、次の処理から構成されてよい。
（ｉ）ヨーレートγと横加速度Ｇｙ又は車体スリップ角速度β’の振動状態量の算出と比較
（ii）スウェイ状態発生の判定（ヨーレートの振幅検出）
（iii）スウェイ状態抑制のための挙動制御
各処理は、以下に於いて詳細に説明される。

（ｉ）ヨーレートγと横加速度Ｇｙ（又は車体スリップ角速度β’）の振動状態量の算出と比較
　上記の如く、スウェイ振動の周波数帯域に於けるヨーレートγの振動の速さと横加速度Ｇｙ若しくは車体スリップ角速度β’の振動の速さとが略一致しているとき、トレーラのスウェイ状態が発生している可能性が高い（図２（Ｂ）ａ参照）。そこで、本発明の装置では、ヨーレート値γと横加速度値Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度値β’）からスウェイ振動の周波数帯域に於ける各々の振動の速さを表す振動状態量が算出及び比較され、トレーラのスウェイ状態の発生の可能性が高いか否かが判定される。振動状態量としては、各々の成分の振動周期又は所定時間内の振動回数が用いられてよい。

　振動状態量として振動周期を用いる場合、まず、横加速度値Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度値β’）とヨーレート値γは、それぞれ、ＢＰＦ５０ａ、５０ｂに通され、各々のスウェイ振動の周波数帯域成分が抽出され、抽出された成分は、それぞれ、振動状態量算出部５０ｃ、５０ｄに与えられる。振動状態量算出部では、入力された成分の値が０点を通過する時間間隔、即ち、振動の半周期が計測され、その値が出力される。そうすると、スウェイ振動が起きている場合には、図２（Ｂ）ｂに例示されている如く、横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振動周期と、ヨーレートγの振動周期は、略等しく推移する。他方、スウェイ振動が起きていない場合には、図２（Ｃ）ｂに例示されている如く、横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振動周期と、ヨーレートγの振動周期は、実質的に異なる。従って、後に説明される如く、これらの振動周期の比較結果を参照することにより、後述の（ii）の処理に於いて検出されるヨーレート振幅の増大がスウェイ振動に起因するか否かが判定できることとなる。

　振動状態量として所定時間内の振動回数を用いる場合、まず、上記と同様に、横加速度値Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度値β’）とヨーレート値γは、それぞれ、ＢＰＦ５０ａ、５０ｂに通され、各々のスウェイ振動の周波数帯域成分が抽出され、抽出された成分は、それぞれ、振動状態量算出部５０ｃ、５０ｄに与えられる。振動状態量算出部では、入力された成分の値が所定の閾値を超えたときの累積数（即ち、大きな振幅の発生の累積数）が計数され、その累積数が出力される（かかる累積数は、所定の時間に亙って入力された成分の値の所定の閾値超えが無いときにはリセットされる。）。そうすると、スウェイ振動が起きている場合には、図２（Ｂ）ｃに例示されている如く、横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振動数（閾値超えの累積数）と、ヨーレートγの振動数（閾値超えの累積数）は、略等しく上昇していくに対し、スウェイ振動が起きていない場合には、図２（Ｃ）ｃに例示されている如く、両者の振動数の上昇に、実質的なずれが生ずる。従って、後に説明される如く、これらの振動数を比較することにより、後述の（ii）の処理に於いて検出されるヨーレート振幅の増大がスウェイ振動に起因するか否かが判定できることとなる。

　かくして、ヨーレートγと横加速度Ｇｙ（若しくは車体スリップ角速度β’）の振動状態量、即ち、振動周期又は振動数が算出されると、それらの値は、比較判定部５０ｅに与えられる。比較判定部５０ｅに於いては、振動状態量のずれが検査され、スウェイ状態発生の可能性の高さが判定される。具体的には、下記の条件のいずれかが成立するとき、スウェイ状態発生の可能性が高いと判定されるようになっていてよい。
（ａ）ヨーレートγの振動状態量Ｓ（γ）と横加速度Ｇｙの振動状態量Ｓ（Ｇｙ）（若しくは車体スリップ角速度β’の振動状態量Ｓ（β’））の差の大きさが所定の大きさＳｄｏを下回るとき、即ち、
　　　｜Ｓ（γ）－Ｓ（Ｇｙ）｜＜Ｓｄｏ　　　…（１）
又は、
　　　｜Ｓ（γ）－Ｓ（β’）｜＜Ｓｄｏ　　　…（１ａ）
が成立するとき（状態が図３（Ａ）の斜線領域に入るとき）
（ｂ）ヨーレートγの振動状態量Ｓ（γ）と横加速度Ｇｙの振動状態量Ｓ（Ｇｙ）（若しくは車体スリップ角速度β’の振動状態量Ｓ（β’））の差が所定値Ｓｄｏを下回るとき、即ち、
　　　Ｓ（γ）－Ｓ（Ｇｙ）＜Ｓｄｏ　　　…（２）
又は、
　　　Ｓ（γ）－Ｓ（β’）＜Ｓｄｏ　　　…（２ａ）
が成立するとき（状態が図３（Ｂ）の斜線領域に入るとき）
（ｃ）ヨーレートγの振動状態量Ｓ（γ）と横加速度Ｇｙの振動状態量Ｓ（Ｇｙ）（若しくは車体スリップ角速度β’の振動状態量Ｓ（β’））の比が１を含む所定の範囲Ｓｐｂ～Ｓｐｔ内にあるとき、即ち、
　　　Ｓｐｂ＜Ｓ（γ）／Ｓ（Ｇｙ）＜Ｓｐｔ　　　…（３）
又は、
　　　Ｓｐｂ＜Ｓ（γ）／Ｓ（β’）＜Ｓｐｔ　　　…（３ａ）
　　　［ここで、０＜Ｓｐｂ＜１＜Ｓｐｔ］
が成立するとき（状態が図３（Ｃ）の斜線領域に入るとき）
　上記の（ａ）～（ｃ）の条件は、いずれの場合も、ヨーレートγの振動状態量Ｓ（γ）と横加速度Ｇｙの振動状態量Ｓ（Ｇｙ）（若しくは車体スリップ角速度β’の振動状態量Ｓ（β’））が実質的に異ならないと判断される条件である。比較判定部５０ｅに於いて、上記の（ａ）～（ｃ）の条件のいずれを採用するかは、設計者により適宜選択されてよく、いすれの場合も本発明に属する。各値、Ｓｄｏ、Ｓｐｂ、Ｓｐｔは、車両の形式、仕様によって、実験的に又は理論的に設定される。

　かくして、比較判定部５０ｅに於いて、スウェイ状態発生の可能性が高いとの判定が為されると、そのことを示す信号が振幅検出部５０ｆへ与えられる。

（ii）スウェイ状態発生の判定（ヨーレートの振幅検出）
　上記の比較判定部５０ｅがスウェイ状態発生の可能性が高いことを示す信号を発している状態で、トラクタのヨーレートのスウェイ振動の周波数帯域成分の振幅が増大したときには、トレーラのスウェイ状態が発生したと判定することができる。従って、本発明の装置は、比較判定部５０ｅからの信号を参照しつつ、振幅検出部５０ｆに於いて、検出されたヨーレート値のスウェイ振動の周波数帯域成分の振幅の大きさを監視し、振幅検出部５０ｆが振幅の増大を検出したときに、後述の如きスウェイ状態抑制の挙動制御の実行が指示されるようになっていてよい。より詳細には、振幅検出部５０ｆは、比較判定部５０ｅからスウェイ状態発生の可能性が高いことを示す信号が発せられたときにのみスウェイ状態抑制の挙動制御の実行を指示するか、或いは、比較判定部５０ｅからスウェイ状態発生の可能性が高いことを示す信号が発せられていないときにスウェイ状態抑制の挙動制御を実行し難くするよう構成されていてよい。

　ヨーレートの振幅の増大の検出に於いては、まず、ヨーレートセンサから得られるヨーレート値γをＢＰＦ５０ｂに通過させることにより、ヨーレートのスウェイ振動の周波数帯域成分が抽出され、振幅検出部５０ｆに入力される。振幅検出部５０ｆは、入力されたヨーレート成分の大きさが所定の時間内に於いて所定閾値を超えた回数（即ち、大きな振幅の発生回数）を計数する計数器を含み、計数器の回数が所定回数に達したとき、つまり、ヨーレート成分の振幅が所定期間に亙って増大したとき、そのことを示す信号を発するよう構成される。そして、かかる信号がスウェイ抑制挙動制御部５０ｈへ与えられると、後に説明される如く、スウェイ状態の抑制のための挙動制御が実行される。ここで、比較判定部５０ｅからスウェイ状態発生の可能性が高いことを示す信号が発せられたときにのみスウェイ状態抑制の挙動制御を実行する場合には、振幅検出部５０ｆは、スウェイ状態発生の可能性が高いことを示す信号を受信したときにのみヨーレート成分の振幅の増大を検出するようになっていてよい。また、比較判定部５０ｅからスウェイ状態発生の可能性が高いことを示す信号が発せられていないときにスウェイ状態抑制の挙動制御を実行し難くする場合には、振幅検出部５０ｆは、スウェイ状態発生の可能性が高いことを示す信号の有無により、上記の「所定の閾値」及び／又は「所定回数」を変更するようになっていてよい。即ち、スウェイ状態発生の可能性が高いことを示す信号を受信しているときには、上記の「所定の閾値」及び／又は「所定回数」は、かかる信号が受信されていないときよりも低く設定される。かかる構成により、比較判定部５０ｅがスウェイ状態発生の可能性が高いことを判定しているときには、より速やかに（ヨーレート成分の振幅が相当に大きくなる前に）スウェイ振動の周波数帯域のヨーレート成分の振幅の増大が検出される。なお、トレーラのスウェイ状態の発生時には、横加速度又は車体スリップ角速度の振幅も増大するので、ヨーレート振幅の増大の検出に代えて、横加速度Ｇｙ又は車体スリップ角速度β’の振幅の増大が検出されるようになっていてもよい。

（iii）スウェイ状態抑制のための挙動制御
　スウェイ抑制挙動制御部５０ｈは、振幅検出部５０ｆからのヨーレートの振幅の増大を示す信号に応答して、スウェイ抑制のための挙動制御を実行する。（ただし、車速が所定速度より低い場合には、実行しない。）スウェイ状態の抑制のための挙動制御は、具体的には、車両の減速及び／又はアンチヨーモーメントの発生により実行されてよい。

　車両の減速によりスウェイ状態抑制を実行する場合、スウェイ抑制挙動制御部５０ｈは、振幅検出部５０ｆからのヨーレートの振幅の増大を示す信号を受信すると、制動力制御部５０ｉに対して各輪制動力の増大を指示し、或いは、これと伴に、車両のエンジン制御装置（図示せず）に対してエンジン出力の低減（スロットル開度の低減）を指示する。かかる減速処理は、振幅検出部からのヨーレートの振幅の増大を示す信号が消滅するまで継続されてよい。

　アンチヨーモーメントの発生によりスウェイ状態抑制を実行する場合、スウェイ抑制挙動制御部５０ｈは、振幅検出部５０ｆからのヨーレートの振幅の増大を示す信号を受信すると、ヨーレート値γのスウェイ振動周波数帯域成分を参照して、その成分と逆位相となる目標ヨーモーメントを算出し、その値は、制動力制御部５０ｉへ送信される。制動力制御部５０ｉは、受信された目標ヨーモーメントを達成するべく各輪の制動力配分を決定し、決定された制動力配分に従って制動装置４６（又は４６ｔ）に対して制御指令を与え、アンチヨーモーメントが発生される。（発生されるアンチヨーモーメントも振動的である。）。かかるアンチヨーモーメントの生成は、振幅検出部からのヨーレートの振幅の増大を示す信号が消滅するまで継続されてよい。

　かくして、上記の本発明の装置によれば、ヨーレートの振幅の大きさだけでなく、ヨーレートγと横加速度Ｇｙ若しくは車体スリップ角速度の振動状態量の関係を参照して、スウェイ状態発生の可能性の高さを判断する処理を行うことにより、路面外乱等に起因する車体の横揺れとトレーラのスウェイ状態とを区別して判定し、適切に且つできるだけ早期にスウェイ状態抑制制御を実行することが可能となる。

　以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

　例えば、振動状態量として所定時間内の振動回数を用いる場合、振動状態量算出部に於いて、ヨーレートγ又は横加速度Ｇｙ若しくは車体スリップ角速度β’の閾値を超えた振動回数が計数される。そこで、かかる振動回数が所定回数に達したことにより、それらの値の振幅が増大した判定されるようになっていてもよい。従って、その場合、比較判定部５０ｅが信号を発したときに、スウェイ抑制制御が実行されるようになっていてもよい（その場合、振動検出部５０ｆは省略される。）。

　また、図３に相図にて例示された振動状態量の判定の条件（図３の相図の形状）は、図示の例に限定されることなく、その他の条件が用いられてもよく、そのような場合も本発明の範囲に属すると理解されるべきである。

　更に、本発明の最も重要な特徴は、ヨーレートの振動の速さ又は頻度と横加速度若しくは車体スリップ角速度の振動の速さ又は頻度が略等しいとき、スウェイ状態の発生の可能性が高いと判定し、或いは、ヨーレートの振動の速さ又は頻度と横加速度若しくは車体スリップ角速度の振動の速さ又は頻度との関係に基づいて、スウェイ状態抑制挙動制御を実行することであるので、ヨーレートの振動の速さ又は頻度と横加速度若しくは車体スリップ角速度の振動の速さ又は頻度が略等しいか否かの判定方法は、実施形態に例示したものと異なる方法であってもよく、そのような場合も本発明の範囲に属する。例えば、スウェイ振動周波数帯域成分に於けるヨーレートの周波数分布（スペクトル）と横加速度若しくは車体スリップ角速度周波数分布の相同性に基づいてスウェイ状態発生の判定又はスウェイ状態抑制挙動制御の実行が為されてもよい。

Claims (9)

1. 　トラクタと該トラクタにより牽引されるトレーラとを含む連結車両のスウェイ状態検出装置であって、前記トラクタのヨーレートの振動状態量と前記トラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量との関係に基づいて前記スウェイ状態が発生しているか否かを判定する装置。
2. 　請求項１の装置であって、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタのヨーレートの成分の振動状態量と前記トラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の成分の振動状態量とが実質的に異なるとき、前記スウェイ状態が発生していないと判定する装置。
3. 　請求項１又は２の装置であって、前記振動状態量の各々が対応する物理量の振動周期であり、前記トラクタのヨーレートの振動周期と前記トラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動周期との差又は比に基づいて前記スウェイ状態が発生しているか否かを判定する装置。
4. 　請求項１又は２の装置であって、前記振動状態量の各々が、対応する物理量の所定の大きさを超える振動回数であり、所定時間に於ける前記トラクタのヨーレートの振動回数と前記トラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動回数との差又は比に基づいて前記スウェイ状態が発生しているか否かを判定する装置。
5. 　請求項１又は２の装置であって、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタのヨーレートの成分の振動状態量と、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の成分の振動状態量との差又は比が所定範囲内にあり、且つ、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタのヨーレート又は横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振幅が所定値より大きい状態が所定時間継続したときに前記スウェイ状態が発生していると判定する装置。
6. 　トラクタと該トラクタにより牽引されるトレーラとを含む連結車両の挙動制御装置であって、前記トラクタのヨーレートの振動状態量と前記トラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の振動状態量との関係に基づいて前記トラクタのヨーレートを減衰させる装置。
7. 　請求項６の装置であって、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタのヨーレートの成分の振動状態量と、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタの横加速度又は車体スリップ角速度の成分の振動状態量との差又は比が所定範囲内にあり、且つ、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタのヨーレート又は横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振幅が所定値より大きい状態が所定時間継続したときに前記トラクタのヨーレートを減衰させる装置。
8. 　請求項６の装置であって、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタのヨーレートの成分の振動状態量と、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタの横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振動状態量との差の大きさが所定の大きさより大きいとき、前記差の大きさが前記所定の大きさより小さいときに比して、前記トラクタのヨーレートの減衰制御が実行されにくくなっている装置。
9. 　請求項６の装置であって、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタのヨーレートの成分の振動状態量と、前記トレーラのスウェイ振動の周波数帯域に於ける前記トラクタの横加速度若しくは車体スリップ角速度の成分の振動状態量との比が所定の範囲内にないとき、前記比が前記所定の範囲内にあるときに比して、前記トラクタのヨーレートの減衰制御が実行されにくくなっている装置。

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