JPH01101441A - 路面摩擦係数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両のタイヤと路面との間の路面摩擦係数を
検出する摩擦係数検出装置に係り、特に車両の動特性に
応じた路面摩擦係数を検出するようにしたものに関する
。

（従来の技術） 、従来より、車両のタイヤと路面との間の路面摩擦係数
を検出する摩擦係数検出装置として、例えば特開昭５９
−１４８７６９号公報に開示される如く、前輪の舵角に
応じて路面摩擦係数の値を複数個予測し、該予測された
摩擦係数にそれぞれ対応する横加速度を演算して、該演
算された横加速度と実測された横加速度とを比較し、最
も近い値に対応する予測摩擦係数を選択することにより
、実際の摩擦係数を推定し、この推定した摩擦係数を用
いて旋回走行時の後輪舵角を制御しようとするものが知
られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のものでは、摩擦係数が一定で
あると仮定するにとどまり、操舵入力に対する車両の横
加速度やヨーレイト等の過渡応答特性つまり動特性が同
等考慮されていない。したがって、ハンドルの操舵角度
の変化がない状態、つまり定常用を描く旋回走行時等品
定常状態ではある程度の推定精度を確保することができ
るが、現実には、そのような定常状態はごくまれである
。

すなわち、上記従来のものでは、十分信頼し得る高精度
の路面摩擦係数を導出して正確な旋回走行制御に供する
ことができない。

また、前輪の操舵角はハンドル操舵に対して一定の遅れ
を持っているために、例えば急旋回時などには路面摩擦
係数推定が実際の走行条件変化に一正確に対応すること
ができず、そのために検出誤差を生ずるという問題もあ
る。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、操舵入力に対する車両の動特性をも考慮して路面
摩擦係数を検出することにより、旋回走行時等の路面摩
擦係数の変化をも検出するとともに、特に急激な条件変
化に対しても十分対応し得る適切な手段を講することに
より、旋回走行制御等に有用な路面摩擦係数検出装置を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、第１図に
示すように、車両のタイヤと路面との間の摩擦係数μを
検出する路面摩擦係数検出装置を対象とする。

そして、車両重心点の横加速度ａＹ等の車両の運動状態
を検出する運動状態検出手段５１と、前後輪舵角θＦ、
ＯＲなどの操舵状態を検出する操舵状態検出手段３７と
、車両の走行速度Ｖを検出する車速検出手段５３と、車
両の重量ｍ１車両の重心点と前後輪軸との距離ａ、　　
ｂ、標準状態における前輪および後輪のタイヤコーナリ
ングパワーＫＦ、ＫＲ並びに車両のヨー慣性モーメント
エなどの車両のスタビリテイファクタを記憶する記憶手
段３１と、該記憶手段３１に記憶するコーナリングパワ
ーＫＦ、ＫＲに対して一定の時定数τからなる時間遅れ
要素Ｄ　｛Ｄ＝１／　（１＋τ・ｓ）１を付加する補正
手段４０と、上記運動状態検出手段５１、操舵状態検出
手段３７、車速検出手段５３および補正手段４０の出力
値と記憶手段３１の記憶内容とに応じて、車両の基本的
な運動方程式から導出される式 ｕ＝　［Ｖ　（ｍ　（ａ”Ｋｐ　＋ｂ”ＫＲ）　＋　ｌ
−Ｋ１・ｓ　−ｍ；Ｖ’（ａ−ＫＦ−ｂ−ＫＲ）］　ａ
Ｙ／２ｃｍＫＦ−ＫＲ（Ｖ　Ｃｂ−６Ｆ＋ａ−６Ｒ）−
ｓ＋Ｖ’ｃ６ｒニーδρ）−ｃ−ａｖ）［２） （ただし、ｃ−ａ＋ｂ、に−ＫＦ＋ＫＲ％　δＦ＝Ｄ・
θＦ１δρ＝Ｄ・θ日、Ｓはラプラス演算子）に基づき
、路面摩擦係数μを演算する摩擦係数演算手段４１とを
設ける構成としたものである。

ここに、上記（１）および（２）式は、以下のようにし
て導出されたものである。

すなわち、第４図に示すように、車両の旋回時において
タイヤに働く力の釣り合いから、基本的な下記−の運動
方程式、 ｍ−ａＹ−２ＦＦ　＋２　ＦＲ（３） ■、ケチ−ａ−ＦＦ−２ｂ−ＰＲ（４）ＦＦ−μｍＫＦ
（θＦ−β−ａ−γ／Ｖ）　　　（５）ＦＲ−ｐ−ＫＲ
ＣθＲ−β＋ｂ・ｙ／Ｖ）　　　（６）ただし、　■（
β＋γ）−ａＹ　　　　　　（７）（ここで、ＦＦ、Ｆ
Ｒはそれぞれ前輪２．後輪３のコーナリングフォース、
γはヨーレイトである）を得るが、上記式（３）〜（７
）から、ＦＦ、ＦＲ，β。

γ、ｉを消去すると、 ［ｍ−１−Ｖ’−、ｓ”＋　２　ｐ−Ｖ　（ｍ　（ａ”
ＫＦ＋　ｂ”ＫＲ）　＋１゛Ｋ）・ｓ　＋　４　ｃ”Ｋ
Ｆ−ＫＲ・ｐ”　−２ｐ−ｍ−Ｖ”　（ａ−ＫＦｂ−Ｋ
Ｒ）］　　ａＹ　＝ ２　μｍ１−Ｖ”　（Ｋ　Ｆ−θＦ　＋ＫＲ−９Ｒ）、
ｓ’＋　４　μ’Ｖ・ＫＦ−ＫＲ−ｃ（ｂ・θＦ＋ａ・
θＲ）−ｓ　＋　４　ｐ’Ｖ’ＫＦ・ＫＲ−ｃ　（θＦ
−θＲ）　　　　　　　　　　　　［８）を得る（ただ
し、Ｓはラプラス演算子、Ｋ−Ｋｔ＝。

＋にρ、Ｃ■ａ＋ｂ）　　。

ここで、Ｓの二乗項は過渡応答の高周波成分であって、
通常無視し得るので零とおき、上式の両辺をμで除する
ことにより、 ｕ　＝　［Ｖ　（ｍ　（ａ’ＫＦ＋　ｂ’ＫＲ）　＋　
ｌ−Ｋ１・ｓ　−ｍ−Ｖ’（ａ−ＫＦ−ｂ−Ｋｑ）］　
ａｖ／２ｃｍＫＦ・ＫＲ（Ｖ　（ｂ・θＦ＋ａ−θＲ）
−８＋Ｖ’（θＦ−θＲ）−ｃ−ａＹ）　　　　　　　
　　　［１）を得る。

上記（１）式に、上記前後輪のコーナリングパワーＫＦ
、ＫＲの時間遅れ要素りを付加する場合、この時間遅れ
はハンドル操舵時に生ずる前後輪操舵の遅れとタイヤ横
滑り角変化に対するコーナリングフォースＦＦ、ＦＲの
遅れに起因するものであって、近似的には、ハンドル操
舵に対して前後輪操舵角θＦ、θＲが遅れて変化するも
のとしてもよい。そこで上記（′２Ｊ式中のθＦ、θＲ
に時間遅れ要素りを付加して、δＦ＝Ｄ・θＦ１δＲ＝
Ｄ・θＲと補正したδＦ、δＲをθＦ、θＲの代わりに
使用することにより、 ｕ＝　［Ｖ　（ｍ　（ａ’ＫＦ＋ｂ’ＫＲ）＋　ｌ−Ｋ
１−５−ｍ−Ｖ’（ａ−ＫＦ−ｂ−ＫＲ）　］　ａＹ／
２　ｃ−Ｋｒ−・ＫＲ［Ｖ　（ｂ−δＦ＋ａ−δＲ）−
８＋Ｖ’（δＦ−δＲ）−ｃ、ａｖｌ つまり上記（２式を得る。

（作用） 以上の構成により、本発明では、車両の旋回走行時等に
おいて、記憶手段３１に記憶された車両のスタビリテイ
ファクタと、運動状態検出手段５１、操舵状態検出手段
３７および車速検出手段５３で検出された車両重心点の
横加速度ａ　Ｙ　ｓ前輪舵角θＦ１後輪舵角θＲおよび
車速Ｖなどの変数とに応じて、車両の基本的な運動方程
式に基づき、摩擦係数演算手段４１により、車両の動特
性に対応したタイヤと路面との間の路面摩擦係数μが算
出されるが、その場合、補正手段４０により、上記記憶
手段３１に記憶される前後輪のコーナリングパワーＫＦ
、ＫＲのハンドル操舵に対する時間遅れを補償すべく時
間遅れ要素りが付加される。

そして、近似的に前後輪舵角θＦ、θＲに時間遅れ要素
りを付加してなる（２）式に基づいて路面摩擦係数μ値
が演算される。

よって、ハンドル操舵に対する前後輪のコーナリングフ
ォースＦＦ、ＦＲの時間的な遅れが補正されて、路面摩
擦係数μの推定誤差が低減し、その車両の動特性に応じ
た変化が正確に検出される。

そして、このように導出された路面摩擦係数μを車両の
旋回走行制御等に利用することにより、例えば圧雪路の
急旋回走行等においても安定した走行を行うことができ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に基
づき説明する。

第２図は、本発明を適用した車両の４輪操舵装置の全体
構成を示し、２，２は車両の左右の前輪、３．３は左右
の後輪である。５は上記前輪２．２の舵角θＦを調節す
る前輪操舵機構である。該前輪操舵機構５は、前輪２，
２を回転自在に支持するとともにジヨイント部６ａを介
して車体に支持、された左右一対のナックル部材６，６
と、該ナックル部材６，６のナックルアーム部６ｂ、６
ｂにそれぞれ一端が連結された左右一対のタイロッド８
．８と、該一対のタイロッド８，８の各他端同士をそれ
ぞれ両端で連結してなるラック軸９と、ハンドル４の回
転をピニオンおよびラック（いずれも図示せず）を介し
て上記ラック軸９の左右の移動に変換させるステアリン
グギヤ機構１０とを主要部材として構成されている。

そして、該前輪操舵機構５において、ハンドル４が一定
の操舵角θで回転されると、ステアリングギヤ機構１０
によりラック軸９を介してタイロッド８，８が左右方向
に移動し、その移動により、ナックル部材６，６がジヨ
イント部５ａ、５ａの回りにそれぞれ回動させられて、
前輪２，２がフロントギヤ比Ｚ（−θ／θＦ）に応じた
前輪舵角θＦで転舵させられるようになされている。

また、上記後輪３，３側には、左右の後輪３゜３を上記
前輪操舵機構５による前輪２，２の転舵に伴なって転舵
させるための後輪操舵機構１２が設けられている。該後
輪操舵機構１２は、上記前輪操舵機構５と同じ機能を有
する各要素、つまり一対のナックル部材１３．１３と、
タイロッド１４．１４と、ラック軸１５とを有するとと
もに、該ラック軸１５のラック部１５ａに先端のピニオ
ン部１６ａで噛合するピニオン軸１６と、該ピニオン軸
１６の他端に取付けられた傘歯車１８と、該傘歯車１８
に噛合する傘歯車１９を出力軸に取付けてなるパルスモ
ータ２０とを主要部材として構成されている。

そして、上記前輪操舵機構５による前輪舵角θＦめ調節
に応じて、後述の制御ユニット２１によりパルスモータ
２０が駆動されると、パルスモータ２０の回転駆動力が
２つの傘歯車１９．１８、ピニオン部１６ａおよびラッ
ク部１５ａを介してラック軸１５の左右方向の運動に変
換されるようになされている。

さらに、上記後輪操舵機構１２のラック軸１５には、そ
の車幅方向の往復運動をアシストするためのパワーシリ
ンダ２３が配設されていて、該パワーシリンダ２３は、
ラック軸１５に一体的に取付けられたピストン２３ａと
、該ピストン２３ａによって仕切られる２つの油圧室２
３ｂ、２３Ｃとを有している。また、該油圧室２３ｂ、
２３ｃはそれぞれ油圧通路２４．２５を介してコントロ
ールバルブ２６に連通している。該コントロールバルブ
２６は、油供給通路２７および油戻し通路２８を介して
ポンプ駆動用モータ３０により回転駆動される油圧ポン
プ２９に連通されている。

上記コントロールバルブ２６は、ピニオン軸１６の回転
方向に応じてパワーシリンダ２３の油圧室２３ｂ、２３
ｃに対す名曲圧の供給を制御するものである。すなわち
、パルスモータ２０の回転駆動力により後輪３．３を転
舵すべく、傘歯車１８．１９およびピニオン軸１６を介
してラック軸１５が車幅方向に移動させられるとき、後
輪３゜３の転舵方向に応じて、油圧供給通路２７および
油戻し通路２８と、ｉ油圧通路２４．２５と、各油圧室
２３ｂ、２３Ｃとの連通関係を切換え、パワーシリンダ
２３の油圧室２３ｂ、２３ｃに対する圧油の給排により
、ラック軸１５の車幅方向の移動を助成し、後輪３，３
を所定の後輪舵角θＲだけ転舵させるようになされてい
る。

次に、２１は、上記パルスモータ２０およびポンプ駆動
用モータ３０を制御する制御ユニットであって、該制御
ユニット２１には、下記各センサ５１〜５３の信号が入
力されている。すなわち、５１は車両の旋回走行時等に
おいて車体に作用する車幅方向の力つまり横力から横加
速度ａＹを検出する運動状態検出手段としての横力セン
サ、５２はハンドル舵角θから予め定められた所定のフ
ロントギヤ比Ｚに基づき前輪舵角θＦを検出するための
舵角センサ、５３は左方の前輪２の回転数に基づき車速
Ｖを検出する車速検出手段としての車速センサである。

そして、上記制御ユニット２１は、第３図に示すように
、車両の重量ｍ１車両の重心点と前輪軸との距離ａ１１
側の重心点と後車輪との距離ｂ１標準状態における前輪
および後輪のタイヤコーナリングパワーＫＦ、ＫＲ，車
両のヨー慣性モーメントエなどの車両のスタビリテイフ
ァクタ、後述の路面摩擦係数μの演算式、転舵比特性な
どの制御に必要なデータを記憶する記憶手段としての記
憶部３１と、外部スイッチＳＷの切換えを検知して、゛
車両の横滑り角βが零の制御を行う側になっているか否
か（後述する）を判別するとともに、その判別結果に応
じて上記記憶部３１に設定されている路面摩擦係数μの
演算式を切換える切換器３２と、該切換器３２で選択さ
れた路面摩擦係数μの演算式に基づき上記各センサ類の
出力に応じて、路面とタイヤとの間の路面摩擦係数μを
演算する摩擦係数演算部３３と、該摩擦係数演算部３３
の出力に応じて記憶部３１に記憶された転舵特性から適
正な転６舵特性を選択する転舵比特性選択部３４と、該
転舵比特性選択部３４で選択された転舵比Ｒの特性に基
づき転舵比Ｒつまり後輪舵角ＯＲを演算するとともに、
上記摩擦係数演算部３３における路面摩擦係数μの演算
のだめの後輪舵角θＲを検出する機能を有する後輪舵角
演算部３５と、該後輪舵角演算部３５の出力を受け、上
記パルスモータ２０およびポンプ駆動用モータ３０を駆
動するためのパルス信号を形成するパルス信号形成部３
６と、該パルス信号形成部３６から得られたパルス信号
に基づいてパルスモータ２０およびポンプ駆動用３０を
駆動する駆動部ＭＣとで構成されている。ここで、上記
舵角センサ５２および後輪舵角演算部３５により、前後
輪舵角θＦ。

ＯＲなどの操舵状態を検出する操舵状態検出手段３７が
構成されている。

そして、本発明の特徴として、上記記憶部３１には、以
下のようにして定められた路面摩擦係数μの演算式が設
定されている。

すなわち、第４図に示すように、車両の旋回時において
タイヤに働く力の釣り合いから、下記に示す基本的な前
出の運動方程式（３）〜（７′）ｍ−ａｖ−２Ｆｐ＋２
ＦＲ １、チー２　ａ−ＦＦ−２ｂ−ＦＲ ＦＦ−μｍＫＦ（θＦ−β−ａ−７／Ｖ）ＦＲ−μ・Ｋ
Ｒ（θＲ−β＋ｂ・γ／Ｖ）ただし、　■（戸十γ）　
＝ａｖ 、（ここで、ＦＦ、ＦＲはそれぞれ前輪２．後輪３のコ
ーナリングフォース、γはヨーレイトである）を得るが
、上記式（３）〜（７）からＦＦ、ＦＲ，β、γ。

テを消去すると、 ［ｍ−Ｉ−Ｖ″−ｓ’＋　２−ｐ−Ｖ　（ｍ　（ｆＫＦ
＋　ｂ；ＫＲ）＋Ｉ−Ｋ）・ｓ　＋　４　ｃ’Ｋ　ｒ−
Ｋｐ−ｕ’　−２μｍｍ−Ｖ’　（ａ−Ｋ　Ｆ−ｂ−Ｋ
Ｒ）］　ａＹ” ２　μｍ１−Ｖ”ＣＫＦ−ｔｉＦ＋ＫＲ・ＯＲ）−ｓ”
＋　４　μ”Ｖ・ＫＦ−ＫＲ−Ｃ（ｂ・θＦ＋ａ・ＯＲ
）−ｓ　＋　４　μ’Ｖ’ＫＦ・ＫＲ−Ｃ（θＦ−θＲ
） つまり前出の（８）式を得る（ただし、Ｓはラプラス演
算子、ＫｍＫＦ＋ｋＲ，ｃ−ａ＋ｂ）。

ここで、Ｓの二乗項は過渡応答の高周波成分であって、
通常無視し得るので零とおき、上式の両辺をμで除する
４とにより、 ｕ＝　［Ｖ　１ｍ　（ａ”Ｋｐ　＋ｂ’ＫＲ）　＋　１
−Ｋ）−ｓ　−ｍ−Ｖ’（ａ−ＫＦ−ｂ−ＫＲ）　］　
　ａＹ／２　Ｃ−ＫＦ−ＫＲ（Ｖ　（ｂ・θｐ＋ａ−θ
Ｒ）・ｓ＋Ｖ２（θＦ−θＲ）−ｃ−ａＹ） つまり前出の（１）式を得る。

すなわち、路面摩擦係数μが、車速Ｖ、重車両慣性質量
ｍ、車両重心点と前輪軸間の距離ａ、車両重心点と後輪
軸間の距離す、標準状態における前輪２及び後輪３のコ
ーナリングパワーＫＦ、ＫＲ，ヨー慣性モーメント■な
どのスタビリテイファクタおよび車両重心点の横加速度
ａＹ、前輪舵角θＦ、後輪舵角θＲおよび車速Ｖなどの
変数から求まることになる。

ここで、上記前後輪のコーナリングパワーＫＦ。

ＫＲには時間遅れ要素りが付加されるが、この時間遅れ
は、ハンドル操舵時に生ずる前後輪操舵の遅れとタイヤ
横滑り角変化に対するコーナリングフォースＦＦ、ＦＲ
の遅れに起因するものであって、近似的には、ハンドル
操舵に対して前後輪操舵角θＦ、θＲが遅れて変化する
ものとしてもよい。そこで上記（２）式中のθＦ、θＲ
に一定の時定数τからなる時間遅れ要素Ｄ（ただし、Ｄ
−１／（１＋τ））を付加して、δＦ＝Ｄ・θＦ、δＲ
＝Ｄ・ＯＲと補正したδＦ、δＲをθＦ、θＲの代わり
に使用することにより、 −ｕ−［Ｖ　（ｍ　（ａ’Ｋｐ　＋ｂ’ＫＲ）　＋ｌ−
Ｋ１・ｓ　−ｍ、Ｖ”（ａ−ＫＦ−ｂ−ＫＲ）　］　ａ
Ｙ／２　Ｃ−ＫＦ・ＫＲ（Ｖ　Ｃｂ・６Ｆ＋ａ−６Ｒ）
・ｓ＋Ｖ’Ｃ６Ｆ−ＯＲ）−ｃ−ａＹ） つまり上記（２）式を得る。

な詞、特に４輪操舵などでβを零とする制御を行うよう
なものでは、上記方程式（３）〜（力においてβ−０と
すれば、より簡単な式、 μ謔ｍ−ａＹ／２　（ＫＦ°θＦ＋ＫＲ−ＯＲ−（ａｖ
／Ｖ’）　Ｃａ−Ｋｐ−ｂ−ＫＲ）　）　　　　　００
）または、 ｕ−ｍ−ａＹ／２　　（ＫＦ−δＦ＋ＫＲ・ＯＲ−（ａ
ｖ／Ｖ’）　（ａ−ＫＦ−ｂ−ＫＲ）　）　　　　　　
ＧＤを得る。本実施例では、車両の制御の種類に応じて
、路面摩擦係数μを演算する基本的な運動方程式として
、上記（１）、　（２）または（至）、　０１）式を上
記切換器３２により切換えるようにしている。

実際には、上記００）、　ＧＤ式を変形して、ｕ−ｍ−
ａＹ／　（（ＫＦ　＋Ｒ−ＫＲ）（θ／Ｚ）−（ａＹ／
Ｖ’）（ａ−ＫＦ−ｂ−ＫＲ）　）　　　０７！Ｊまた
は、 ｕ＝ｍ−ａｖ／　　ｔ　（ＫＦ　＋Ｒ−ＫＲ）　　（δ
／２）−（ａＹ／Ｖ’）（ａ−ＫＦ−ｂ−ＫＲ）ｌ　　
　　０３）（ただし、δ＝Ｄ・θ）として、ハンドル舵
角θ、転舵比Ｒの関数としている。

上記記憶部３１には、上記転舵比特性選択部３４で選択
すべき転舵比特性が設定されている。すなわち、この転
舵比特性は、第６図に示すように、基本的に、転舵比Ｒ
を車速Ｖが小さいときには逆位相側に、車速Ｖが大きい
ときには同位相側にそれぞれなるように連続的に変化さ
せる゛とともに、路面摩擦係数μの変化に応じて、３種
類の転舵比特性に切換えるものである。例えば、路面摩
擦係数μが標準的な値の時には、図中曲線ｒ２のごとく
なるのに対し、路面摩擦係数μが比較的小さいときには
、図中曲線ｒ１のごとく転舵比Ｒが同位相側に逆転する
車速Ｖ１の値を上記標準特性の同車速ｖ２よりも低く、
逆に路面摩擦係数μが比較的大きいときには、図中曲線
ｒ３のごとく位相逆転の車速値ｖ３を高い側にそれぞれ
設定されてい、る。

次に、第５図は、上記摩擦係数演算部３３において所定
のサンプリング周期ごとに行われる路面摩擦係数μの演
算手順を示す。まず、ステップＳ１で上記車速センサ５
３、横力センサ５１、舵角センサ５２および後輪舵角演
算部３５の信号から車速ｖ１車両重心点の横加速度ａ　
Ｙ　ｓハンドル舵角θ、転舵比Ｒを読取り、ステップＳ
２〜Ｓ４でそれぞれ車速Ｖ、横加速度ａ　Ｙ　ｓハンド
ル舵角θが所定の設定値以上か否かを判別し、各判別が
ＹＥＳであれば、順に進んで、ステップＳ５でさらにハ
ンドルの操舵速度θの絶対値＋ｊ＋が車両が急旋回状態
となる所定の値０＋　　（＃＋　＞０）よりも小さいか
否かを判別する。そして、その判別が１δ１くδ１であ
るＹＥＳのときには通常の走行状態にあると判断してス
テップＳ６に進み、上記（１）または（財）式（０２）
式に変形したもの）に基づいて路面摩擦係数μを算出す
る。一方、上記ステップＳ５における判別が１０１≧０
１であるＮｏのときには、車両が急旋回状態にあると判
断し、ステップＳ７に移行して上記前後輪舵角θＦ、θ
Ｒに遅れ要素りを付加した値δＦ、δＲを算出し、次に
、ステップＳ８で、δＦ、δＲを使用した上記（２）ま
たはＯＤ式（０３）に変形したもの）に基づいて路面摩
擦係数μを算出する。

一方、上記ステップ８２〜Ｓ４における判別のいずれか
がＮＯｌつまり車速Ｖの値、ハンドル舵角θの絶対値お
よび車両の横加速度ａＹの絶対値がそれぞれ設定値より
も低い場合には、上記（１）式などの演算式中で、右辺
の分母が零に近付き誤差が増大する虞れがあるため、路
面摩擦係数μの演算を行わずに、ステップＳ９で前回の
サンプリング時に推定した路面摩擦係数μの値を設定し
てステップ５ｌｌｌに移行する。このステップＳＩＯで
は、路面摩擦係数μが負か否かを判別し、判別がμく０
のＹＥＳであれば、路面摩擦係数μの特性からして不合
理であるのでステップＳｌ＋でμｍ０に再設定する一方
、ステップＳ７における判別がμ≧０のＮｏであるとき
にはそのままでステップＳ１２に進む。

そして、ステップＳ９では、制御を円滑に行うために、 μ′　−μ／（１＋τ′　・ｓ　）　　　　　　　　（
１４）（ただし、μ′はμを積分化処理した新しい積分
化摩擦係数、τ′は積分時定数、Ｓはラプラス演算子）
に基づき路面摩擦係数μの積分化処理を行って制御を終
了する。

よって、上記ステップ８２〜Ｓ５により、車両の走行状
態を検出する走行状態検出手段３８が構成され、上記ス
テップＳ７により、上記記憶部３１に記憶された前後輪
のコーナリングパワーＫＦ。

ＫＲに時間遅れ要素りを付加する補正手段４０が構成さ
れている。また、上記ステップＳ６により、車両の基本
的な運動方程式（１）に基づき路面摩擦係数μを演算す
る第１摩擦係数演算手段３９が構成され、上記ステップ
Ｓ８により、上記走行状態検小手段３８の出力を受け、
上記横力センサ５１゜舵角センサ５２、車速センサ５３
、後輪舵角演算部３５および補正手段４０の出力値と記
憶部３１の記憶内容とに応じて、上記（２式に基づき路
面摩擦係数μを演算する演算手段としての第２摩擦係数
演算手段４１が構成されている。

車両の旋回走行時等に、各センサ５１〜５３の出力を受
けて、上記路面摩擦係数演算部３３により、上記基本的
な運動方程式から導出された式（１）または（２）に基
づいて路面摩擦係数μが演算されると、上記転舵比特性
選択部３４により、上記路面摩擦係数演算部３３で算出
された路面摩擦係数μ（実際には積分化摩擦係数μ′）
の値の大小に応じて、予め上記記憶部３１に設定された
第６図の転舵比特性曲線ｒ１〜「３のうちいずれかが選
択される。次に、上記後輪舵角演算部３５により、上記
転舵比選択部３４で選択された転舵比、上記舵角センサ
５２で検出された前輪舵角θＦおよび上記車速センサ５
３で検出された車速Ｖの値に応じて、適切な後輪舵角θ
Ｒが演算される。さらに、パルス信号形成部３６でその
演算値に応じたパルス信号が出力され、駆動部ＭＣによ
り該パルス信号に応じて上記パルスモータ２０およびポ
ンプ駆動用モータ３０が駆動されて、後輪３．３が所定
−の舵角θＲになるよう駆動される。

したがって、上記実施例では、車両の旋回走行時、タイ
ヤと路面との間の路面摩擦係数μを各検出手段で検出さ
れた車両重心点の横加速度ａＹ。

前輪舵角θＦ、後輪舵角θＲおよび車速Ｖに応じて、基
本的な運動方程式から導出された（１）または　　・（
財）式に基づき演算するようにしたので、車両の運動状
態に応じた路面摩擦係数μの変化を速やかに検出するこ
とができる。

加えて、車両が急旋回状態にあるなど車両の走行状態が
急激に変化するような所定条件にあるときには、上記記
憶部３１に記憶される前後輪のコーナリングパワーＫＦ
、ＫＲに一定の時定数τからなる遅れ要素りを付加する
ようにしたので、ハンドル操舵に対する前後輪舵角θＦ
、θＲの時間遅れやタイヤの横滑り角変化の遅れに起因
するコーナリングフォースＦｐ、ＦＲの時間的な遅れが
補正されて、路面摩擦係数μの推定誤差が低減し、その
結果、車両の動特性に応じた路面摩擦係数μめ変化を正
確に検出することができる。そして、このように導出さ
れた路面摩擦係数μを車両の旋回走行制御等に利用する
ことにより、例えば圧雪路の急旋回走行等においても安
定しん走行を行うことができるのである。

また、特に、上記実施例ではステップＳ９で演算された
路面摩擦係数μの積分化処理を行っているので、過渡応
答における路面摩擦係数μの微細な変動が平準化され、
より安定した旋回走行を行うことができるという著効を
有する。

なお、上記実施例では、所定条件の時のみ時間遅れを補
正して路面摩擦係数μ値を計算するようにしたが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、常にコーナ
リングパワーＫＦ、ＫＲに時間遅れ要素を付加するよう
にしてもよいことはいうまでもない。

次に、上記実施例の制御装置により、ＪＷＳ車でβが零
となる旋回走行制御を行った実験例について、第７図〜
第１２図に基づき説明する。第７図は、圧雪路（平均路
面摩擦係数μｍ０．２〜０゜３と推定されるいわゆる低
μ路）において、上記のようなハンドル操舵に対する前
後輪の時間遅れつまりタイヤの動特性を考慮せずに旋回
走行制御を行ったときのデータであって、第７図上図は
ハンドル舵角θの時間に対する変化、同下図は上記ハン
ドル舵角θの変化に対応する路面摩擦係数μの値の変化
特性を示す。また、第８図は同じ条件下でタイヤの動特
性を考慮し、−次遅れ系として処理したときのデータで
あって、同上図は便宜上θに所定の時定数からなる時間
遅れ要素を付加したθ’ｗｍＤ・θについての舵角変化
、同下図は、そのときの路面摩擦係数μ変化の特性をそ
れぞれ示す。上記２つの図を比較すると、タイヤの動特
性を考慮しなかった場合、ハンドル舵角θの変化の谷に
対応する路面摩擦係数μのピーク点の位相がずれている
（第７図上下図参照）が、タイヤの動特性を考慮した場
合、ハンドル舵角θ′の変化特性の谷の位置と路面摩擦
係数μのピーク点の位置とが一致しており（第８図上下
図参照）、両者の位相が合っていることがわかる。また
、第７図下図に対し、第８図下図では、路面摩擦係数μ
の変化が緩やかで、特にμの大きなピークの部分がなだ
らかになっている。すなわち、ハンドル舵角θの操舵に
対して、実際には第８図上図のような時間遅れを持って
タイヤ特性が応答するものであり、このように処理する
ことにより、ハンドル操舵に対するタイヤ特性の時間遅
れを無視したために生じた路面摩擦係数μの推定値の変
動が平滑化されることがわかる。なお、ここで、上記実
施例における演算を中止すべきハンドル舵角θをごく微
小な値に設定し、実質的には、はとんど所定条件下でも
演算中止を行っていない。

また、第９図および第１０図は、上記第７図および第８
図と同様の走行条件で、路面摩擦係数μの演算を中止す
るθの値を上記よりも大きく設定した場合のデータを示
し、第９図はタイヤの動特性を考慮しなかったとき、第
１０図はタイヤの動特性を考慮したときのもので、各図
の上図および下図は、それぞれ上記第７図および第８図
にそれぞれ対応する特性を示す。これらを比較すると、
上記演算式による演算を所定条件で中止するようにした
ことによる効果とともに、時間遅れ要素を付加したこと
によるピークの平滑化の効果が示されている。

なお、上記第７〜第１０図のデータは、いずれも積分化
処理を行い、かつそのときの積分時定数を比較的小さな
所定値に設定したときのものである。

さらに、第１１図および第１２図は、ウェットコンクリ
ート路（平均路面摩擦係数μが０．６程度と推定される
いわゆる中μ路）での旋回走行制御を行ったデータを示
し、第１１図は、上記演算中止を行わず、かつ積分化処
理の時定数を上記各図の場合と同様に小さく設定し、タ
イヤ動特性を考慮しなかったとき、第１２図は、演算中
止を行い、かつ積分化処理の積分時定数を比較的大きく
設定し、タイヤ動特性を考慮したときのデータをそれぞ
れ示す。これらの図を比較すれば、積分時定数の増大効
果および演算中止効果とともに、タイヤ動特性を一次遅
れ系として処理したことによる路面摩擦係数μ推定の安
定効果が示されており、非常に安定した旋回走行制御を
行っていることがわかる。

なお、本発明の適用は上記実施例のような４輪操舵の制
御のみに限定されるものではなく、例えば２輪操舵の制
御にも適用可能である。その場合、本発明の路面摩擦係
数検出装置で検出された路面摩擦係数μを利用して、低
摩擦係数を有する路面で走行する場合等に利用されるい
わゆるアンチロック・ブレーキ・システムに適用すれば
、旋回走行時等に実際の路面摩擦係数μの変化に対応し
たブレーキ力の制御を行うことができ、制御効果を向上
させることができるものである。

また、上記実施例に示すように、車両の基本的な運動方
程式（３）〜（７）から路面摩擦係数μを計算式を導き
出す場合、上述の（１）または（２）式、つまり下記の
一般関数、 ｐ−Ｇ　　（ｓ）　　・ａｖ／Ｈ（ｓ）　　・θに変形
するだけでなく、例えば、 μ−Ｇ’　　（ｓ）　　・γ／Ｈ（ｓ）　　・θのよう
に、ヨーレイトγとハンドル舵角θとの関−数とするこ
ともできる。あるいは、 μｍＧ’　　（ｓ）　　・β／Ｈ（ｓ）　　・θのよう
に、横滑り角βとハンドル舵角θとの関数に変形するこ
ともでき、それらの変数γ、θまたはβ、θの値に応じ
て路面摩擦係数μを検出するとともに、補正手段４０に
より、時間遅れ要素を付加するような構成とすることも
可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の路面摩擦係数検出装置に
よれば、車両の旋回走行時等における横加速度、車輪の
舵角、車速、前後車輪のコーナリングパワー等の運転状
態に応じて、車両の運動方程式に基づきタイヤと路面と
の間の路面摩擦係数を演算するとき、前後輪のコーナリ
ングパワーの入力に所定の時定数からなる時間遅れ要素
を付加するようにしたので、ハンドル操舵に対する前後
輪舵角の時間遅れに起因する路面摩擦係数推定の時間遅
れが補正されて、急旋回走行時などにも車両の走行状態
の変化に対応して路面摩擦係数を正確に検、出すること
ができ、安定した車両の旋回走行制御等に供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図以下は本発明の実施例を示し、第２図は車両の全
体構成図、第３図は車両の制御装置の構成図、第４図は
車両が旋回走行時に作用する力の関係を示す図、第５図
は路面摩擦係数演算部における制御を示すフローチャー
ト図、第６図は記憶部に設定された選択されるべき転舵
比特性を示す図、第７図〜第１０図はそれぞれ圧雪路に
おける実験データを示し、第７図は演算中止を行わずか
つ動特性を考慮しなかったとき、第８図は演算中止を行
わずかつ動特性を考慮したとき、第９図は演算中止を行
いかつ動特性を考慮しなかったとき、第１０図は演算中
止を行いかつ動特性を考慮したときのデータを示す実験
結果図、第１１図および第１２図は中μ路における実験
データを示し、第１１図は演算中止を行わずかつ動特性
を考慮しなかったとき、第１２図は演算中止を行いかつ
動特性を考慮したときのデータをそれぞれ示す実験結果
・図である。 ３１・・・記憶部（記憶手段）、３５・・・後輪舵角演
算部、３７・・・操舵状態検出手段、３９・・・第１摩
擦係数演算手段、４０・・・補正手段、４１・・・第２
摩擦係数演算手段（摩擦係数演算手段）、５１・・・横
力センサ（運動状態検出手段）、５２・・・舵角センサ
、５３・・・車速センサ（車速検出手段）。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社代　　理　　
人　　　　弁理ギー前　１）　弘。 第２図 第１図 第６図 ｉ位相 第９図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両のタイヤと路面との間の摩擦係数μを検出す
   る路面摩擦係数検出装置であって、車両重心点の横加速
   度ａ＿Ｙ等の車両の運動状態を検出する運動状態検出手
   段と、前後輪舵角θ＿Ｆ、θ＿Ｒなどの操舵状態を検出
   する操舵状態検出手段と、車両の走行速度Ｖを検出する
   車速検出手段と、車両の重量ｍ、車両の重心点と前後輪
   軸との距離ａ、ｂ、標準状態における前輪および後輪の
   タイヤコーナリングパワーＫ＿Ｆ、Ｋ＿Ｒ並びに車両の
   ヨー慣性モーメントＩなどの車両のスタビリティファク
   タを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶するコーナ
   リングパワーＫ＿Ｆ、Ｋ＿Ｒに対して一定の時定数τか
   らなる時間遅れ要素Ｄ｛Ｄ＝１／（１＋τ・ｓ）｝を付
   加する補正手段と、上記運動状態検出手段、操舵状態検
   出手段、車速検出手段および補正手段の出力値と記憶手
   段の記憶内容とに応じて、車両の基本的な運動方程式か
   ら導出される式 μ＝［Ｖ｛ｍ（ａ＾２Ｋ＿Ｆ＋ｂ＾２Ｋ＿Ｒ）＋Ｉ・Ｋ
   ｝・ｓ−ｍ・Ｖ＾２（ａ・Ｋ＿Ｆ−ｂ・Ｋ＿Ｒ）］ａ＿
   Ｙ／２ｃ・Ｋ＿ＦＫ＿Ｒ｛Ｖ（ｂ・δ＿Ｆ＋ａ・δ＿Ｒ
   ）・ｓ＋Ｖ＾２（δ＿Ｆ−δ＿Ｒ）−ｃ・ａ＿Ｙ｝ （ただし、ｃ＝ａ＋ｂ、Ｋ＝Ｋ＿Ｆ＋Ｋ＿Ｒ、δ＿Ｆ＝
   Ｄ・θ＿Ｆ、δ＿Ｒ＝Ｄ・θ＿Ｒ、ｓはラプラス演算子
   ）に基づき路面摩擦係数μを演算する摩擦係数演算手段
   とを備えたことを特徴とする路面摩擦係数検出装置。