JPH03186413A - 車両のローリング制御装置 - 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） 本発明は横加速度人力時における車両のローリング、特
に過渡的なロール応答を制御する装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 車両は車輪を、ショックアブソーバ付の振動減衰型サス
ペンション装置で懸架するため、横加速度入力時に車体
のローリングを生ずる。

当該サスペンション装置により車輪を懸架した車両につ
きロール応答を説明すると、横加速度人力に対するロー
リング運動の運動方程式は近似的に次式で表されること
が知られている。

但し、 α・・・横加速度 φ・・・ロール角 ■、・・・ロール慣性 Ｃ・・・ロール減衰率 φ （全輪ショックブソーバ によるロール減衰率） Ｋ　・・・全輪サスペンション装置によるロールφ 剛性 Ｈ９・・・重心高さ Ｈよ・・・ロール中心高さ Ｌ・・・ばね上質量 ところで、上記のロール減衰率Ｃは前後輪シヨφ ツクアブソーバのストロークに関する減衰率を夫々Ｃ５
ＡＦ　＋Ｃ３ＡＩＩとし、前後トレッドを夫々Ｔｒ、　
Ｔ＊とすると、 で表される。一方、（１）式に基き横加速度αに対する
ロール角φの伝達特性を、微分演算子Ｓを用いて表すと
、次式のようになる。

但し、 φ （２）、　（３）式から明らかなように、ショックアブ
ソーバの減衰率Ｃ３ＡＦ　＋Ｃ５Ａｌはローリング運動
に関しては減衰特性Ｃ９ξのみに影響を及ぼすのである
が、ショックアブソーバはその他に不整地走行時や制駆
動時に発生する車体の上下運動やピッチング運動を制振
し、良好な乗心地にするという別の役割も分担する。

そこで一般の乗用車においては、前者のローリング運動
に対する減衰効果と、後者の乗心地確保のための制振効
果とをバランス良くまとめられるようにショックアブソ
ーバの減衰率Ｃ５ＡＦ　＋Ｃ３ＡＲを決定する。この場
合、ローリング運動の減衰係数ξは０．３近辺の値にな
る。

ところで、このようにξ＝０．３の車両においては、第
９図（ａ）に示す如きステップ状の操舵角を与えて同図
（ｂ）に示す横加速度が発生した場合につき述べると、
同図（ｄ）に示ずξ−０，３に対応したショックアブソ
ーバによるロール減衰率Ｃ＝３３．０ｋｇｆ−ｍ・Ｓに
応し同図（Ｃ）中（イ）で示すようなローリングを発生
する。この過渡特性（イ）から明らかなように、発生す
るロール角が一旦オーバーシュートし、その後アンダー
シュートする振動的な変化（ハンチング）を繰返して最
終的な操舵角に対応したロール角に落ちつくこととなり
、前記したショックアブソーバの減衰率ではローリング
運動の減衰特性が良くない。

この問題を解決するため従来、特開昭５８−３０８１５
号公報、特開昭５８−３０８１８号公報、特開昭５８−
１１６２１４号公報、特開昭５８−１６７２１０公報に
記載の如く、各種の方法で旋回状態を検出し、ローリン
グ発生時はショックアブソーバの減衰率を高くする技術
が提案された。

（発明が解決しようとする課題） この場合、上記の問題解決に当ってはローリング運動の
減衰係数ξを０．７程度になるようにショックアブソー
バの減衰率を決定するのが良いと言われている。しかし
て、第９図（ｄ）に示す如くξ＝した場合、ロール応答
が第９図（Ｃ）中（ロ）で示す如きものとなり、ローリ
ング運動の減衰特性は改善サレルモのの、ロール角の発
生遅れが顕著となる。

この場合、特にスラローム走行のように反転操舵を繰返
す走行中、ロールの位相遅れが大きくて操舵フィーリン
グの悪化を招く。

本発明は、横加速度に対するロール角の発生状況が常時
狙った通りのものとなるよう逐一サスペンション装置を
制御して上記いずれの問題をも解消するようにすること
を特徴とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明のローリング制御方法は第１図（
ａ）に概念を示す如く、減衰率を変更可能なショックア
ブソーバを具えるサスペンション装置により車輪を懸架
した車両のローリングを制御するに際し、ローリングの
発生初期において全車輪ショックアブソーバによるロー
ル減衰率が小さくなるようショックアブソーバの減衰率
を決定する初期減衰率減少工程と、ローリングの発生初
期以後において前記ロール減衰率が大きくなるようショ
ックアブソーバの減衰率を決定する後期減衰率増大工程
との順次組合せによりローリングを制御する。

又本発明のローリング制御装置は第１図（１））に概念
を示す如く、減衰率を変更可能なショックアブソーバを
具えるサスペンション装置により車輪を懸架した車両に
おいて、車体に作用する横加速度の情報を提供する横加
速度情報提供手段と、この横加速情報から車体のロール
レートに関した情報を提供するロールレート情報提供手
段と、前記横加速度情報を基に、狙いとする横加速度−
ロール角位置特性を達成するための目標ローリングモー
メント・を演算する目標ローリングモーメント演算手段
と、前記ロールレート情報及び目標ローリングモーメン
トから前記横加速度−ロール角伝達特性を達成するため
の目標ロール減衰率を求めるロール減衰率決定手段と、
この目標ロール減衰率となるよう前記ショックアブソー
バの減衰率を制御するショックアブソーバ減衰率制御手
段とを設けて構成したものである。

（作　用） 本発明方法においては、車体が横加速度を受けてローリ
ングすると、その初期は初期減衰率減少工程で全車輪シ
ョックアブソーバによるロール減衰率を減少し、その後
は後期減衰率増大工程でロール減衰率を増大する。よっ
て、ローリング発生初期においてロール減衰率が小さい
ことによりロール応答が高くされ、ロールの発生遅れ（
位相遅れ）を少なくし得ることとなり、又その後はロー
ル減衰率が大きいことによりロールのハンチングが抑制
され、ロールを速やかに最終的な操舵角に対応したロー
ル角に落ち着かせ得ることとなり、高いロール応答とロ
ールの確実なハンチング防止とを両立させることができ
る。

次に本発明装置によれば、目標ローリングモーメント演
算手段は横加速度情報提供手段からの横加速度情報を基
に、狙いどする横加速度−１１］−ル角伝達特性を達成
するための目標ローリングモーメントを演算する。一方
、ロール減衰率決定手段はロールレート情報提供手段か
らのロールレートに関した情報及び上記目標ローリング
モーメントから、狙いとする横加速度−ロール角伝達特
性を達成するための目標ロール減衰率を求め、ショック
アブソーバ減衰率制御手段がこの目標ロール減衰率とな
るようショックアブソーバの減衰率を制御する。よって
、狙いとする横加速度−ロール角伝達特性が常時達成さ
れるようショックアブソーバの減衰率制御を介しロール
減衰率が逐一制御されることとなり、結果としてこのロ
ール減衰率がローリング発生初期に小さく、後期に大き
くされて高いロール対応とロールの確実なハンチング防
止とを両立せることかできる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第２図は本発明ローリング制御装置の一実施例で、ｌは
操舵角θを検出するセンサ、２は車速Ｖを検出するセン
サ、３はマイクロコンピュータを示す。マイクロコンピ
ュータ３は両センサ１．２からの入力情報を基にショッ
クアブソーバ制御部４を介しサスペンション装置の左右
前輪ショックアブソーバ５Ｌ、　５Ｒ及び左右後輪ショ
ックアブソーバ６Ｌ、　６Ｒを減衰力制御して、本発明
が目的とするローリング制御を行うものとする。

マイクロコンピュータ３はこの制御に当り実際には第３
図及び第４図の制御プログラムを実行するが、便宜上機
能別ブロックにより示すと、ヨーイング、横運動推定部
７と、ローリング運動目標値計算部８と、目標ローリン
グモーメント計算部９と、ショックアブソーバロール減
衰率決定部１０とで構成される。

第３図は電源投入時開始されるメインルーチンを示し、
電源投入時１回だけ実行されるステップ３１では初期化
（イニシャライズ）により後の演算で用いるヨーレート
ψ、ヨー角加速度ψ、横方向速度ｖｙ、横方向並進加速
度ｖｙ、目標ロールレートφ、及び目標ロールレートφ
、及び目標ロール角加速度φ、を夫々Ｏにリセットする
。そして、次のステップ３２でΔを時間毎の割込みによ
り第４図のサブルーチンを実行する。

このサブルーチンでは先ずステップ４１において、車速
Ｖ及び操舵角θを読込み、次のステップ４２は第２図中
のヨーイング、横運動推定部７に相当し、ここで車速■
及び操舵角θからヨーイングと横運動に関する運動方程
式を解くことにより以下の如くに横加速度を推定して推
定横加速度αを求める。

Ｃ，−ｅＫｙ　（θ／Ｎ　−（Ｖ、＋ＬＦ　　５１’）
／Ｖ　　）Ｒ ＝ＫＲ （ Ｖｙ ＋ Ｒ ψ）／Ｖ −（２Ｌ。

Ｆ ２ｔ、ｗ ｃ、）／Ｉ。

−（２ＣＦ ＋ ２Ｃ＊）／Ｍ 但し、 ｅＫ、・・・前輪等価コーナリングパワーに８・・・後
輪コーナリングパワー ＣＦ・・・前輪コーナリングフォース Ｃ１１・・・後輪コーナリングフォースＬ、・・・前輪
−重心点間距離 り、・・・後輪−重心点間距離 この運動方程式は線形２自由度２輪モデルに基づく周知
のものであるが、ψ、ｖｙを求める積分方法については
最も演算時間を節約できるオイラー法ｐ＝ｐ＋Δｔ　’
ｐ、　　Ｖ、　＝　Ｖｙ−１−ΔｔＶｙを用いるのが有
利である。

第４図中ステップ４３は第２図中ローリング運動目標値
計算部８に相当し、ここでは微分方程式で記述される狙
いとする横加速度−ロール角伝達特性（規範モデル）か
ら推定横加速度７に対応したローリング運動目標値、つ
まり狙いとする横加速度−ロール角伝達特性を達成する
ための目標ロール角φ１、目標ロールレートφ１、目標
ロール角加速度φ、を以下の如くに演算する。

φ 一６ｆ φ ・ｄｔ 規範モチ゛ルは物理的なローリング運動モデルとして与
え、ロール慣性を所定値ＩＸＲ、ロール減衰率ね上質量
Ｍ１、重心高さＩＩ９、ロールセンタ高さＨ。

に関しては制御対象である車両の定常ロール角ゲインを
−・致させるために車両諸元値を用いる。従って１．、
、　Ｃの与え方で狙いとする横加速度φ殉 ロール角伝達特性を任意に決定することができ、この特
性を本発明では第９図（ｂ）の横加速度に対し第９図（
Ｃ）中（ハ）で示すように特性（［Ｉ）のようなロール
角の発生遅れがなく、特性（イ）のようなハンチングも
生しない特性とする。なおφ１．φ０を求める積分方法
もφ、−φ、＋Δｔφ１．φ、−φ、→Δｔφ、のオイ
ラー法によるのが有利である。

第４図中ステップ４４は第２図中の目標ローリングモー
メント計算部９に相当し、ここでは、ローリング運動目
標値φ。、φ１．φ１、つまり狙いとする横加速度−ロ
ール角伝達特性を、ロール慣性が■８、ロール剛性がＫ
、ばね−上質量がＭ３、重心高さが＋４９、ｌ：ｌ−ル
センタ高さが１１．なる実車で実現するのに必要な目標
ローリングモーメントｕを演算する。ところで、ショッ
クアブソーバが発生するローリングモーメントをＵとす
ると、前記 （１）式は に書き直される。ごの式中゛φ°、φをローリング運動
目標値゛φ°、φ１に、又αを推定横加速度αに置換し
て、 上記目標、 ローリングモーメントＵは の演算により求めることができる。

第４図中ステップ４５では目標ロールレー１−絶対値　
φ１　が微小設定値以上か未満かをチエツクする。この
チエツクは、理想的なロール減衰値をｌ】 φ、が０又は極めて小さい場合Ｃが無限大又は極端に大
きな値となって実際のコンピュータでは計算不能になっ
たり、オーバーフローを起こす可能性があるために必要
であり、このためのステップ４５でφ、が極めて小さい
と判別する場合、ステップ４６で目標ロール減衰率Ｃを
不都合が生じないφ 範囲で大きな所定値にセットする。なおＣは、こφ の代りに乗心地制御用のプログラムを走らせて決定して
もよい。ステップ４５でφ、が上記の問題を生じないも
のであると判別する時、ステッスブ４７ソーバロール減
衰率決定部１０の一部を成す演算ブロック１０ａに相当
する。しかしてＣは負値をとっφ たり、実際のショックアブソーバの減衰率制御範囲を越
える場合があるので、第２図中ロール減衰率決定部１０
の残部を或ず制限器１０ｂに相当した次のステップ４８
でばＣを無条件に目標ロール減衰率φ ステップ４９ではステップ４６又は４８で決定した目標
ロール減衰率Ｃを第２図に示すショックアブソφ −ハ制御部４に出力する。この制御部は目標ロール減衰
率Ｃが得られるようショックアブソーバ５Ｌ。

φ ５Ｒ，６Ｌ、　６Ｒの減衰率を制御する。よってステッ
プ４４で演算した目標ローリングモーメンｔ−ｕが得ら
れることとなり、前記の通りに与えた横加速−ロール角
伝達特性が狙いとる通りのロール角を生じさせることが
できる。例えば第９図の舵取操作態様につき述べると、
上記の伝達特性に照らしてロール減衰率Ｃは第９図（ｄ
）に（ニ）で示す如くローリφ ング発生初期に小さく、その後人きくなるように逐一変
化され、第９図（Ｃ）に（ハ）で示す如くにロール角を
発生させることができる。（ハ）特性と、（イ）及び（
０）特性との比較から明らかなように本例では、横加速
度に対するロール応答の速かな減衰（収斂性）と、ロー
ルの速かな発生とを両立させることができる。

なお上述の例では操舵角センサ１、車速センサ２及びヨ
ーイング、横運動推定部７により横加速度を推定して推
定横加速度αを用いたが、この代わりに加速度センサで
車体に加わる横加速度を直接検出し、検出横加速度を用
いてもよい。

第５図は本発明の他の例を示し、本例は第２図の目標ロ
ーリングモーメント計算部９及びローリング運動目標値
計算部８を夫々、横加速度−目標ローリングモーメント
伝達関数ブロック５１及び横加速度−目標ロールレート
伝達関数ブロック５２に、夫々置換して構成する。

ブロック５１は、推定横加速度αを目標ローリグモーメ
ントＵとの関係を指定する伝達関数Ｗ　（ｓ）により、
推定横加速度αに対応した目標ローリングモーメントＵ
を求めるブロックである。ここで伝達関数Ｗ（ｓ）を求
めるに、前記規範モデルの微分方程式を微分演算子Ｓを
用いて書き直すと、次式の如くになる。

ΔＧ。

（ｓ）α ・・・（５） 但し に φ また、 横加速度αとローリングモーメントＵを入力とする車両
のロール応答は次式で表される。

但し 本制御の目的はロール角φを目標ロール角φ。

に一致させる（φ＝φ、にする）ことであるからα−７
と見做して推定横加速度（α）−目標ローリングモーメ
ント（ｕ）伝達特性−（ｓ）は次式の如くになる。

ブロック５２は、推定横加速度αと目標ロールレリ、推
定横加速度αに対応した目標ロールレートφ　を求める
ブロックである。なお当該伝達特性（５）式より で表わされることが判る。ブロック５１．５２の（７）
。

（８）式に示すような伝達特性Ｗ（ｓ）、　ＳＧ、（ｓ
）は実際にはデジタルフィルターとして構成するが、演
算方法の違いによる演算誤差を除けばαに対する目標ロ
ーリングモーメントＵ及び目標ロールレートφ　は第２
図に示したものと同じになり、本例も前述した例と同様
の作用効果を奏し得る。

第６図及び第７図は第２図及び第４図に係る本発明の更
に他の例を示し、本例では第６図に示すようにローリン
グ運動推定部６１を追加し、これに対応させて第７図に
示す如くステップ４９の前段にステップ７１を追加する
。これにより本例ではプロり目標ロールレートφ、の代
りに推定ロールレートφを用いるようになす。つまり、
ローリング運動推定部６１及びステップ７１では の運動方程式を解くことによりローリング運動を推定し
て推定ロールレート■を求め、これを次回の理想的ロー
ル減衰率Ｃの演算（第６図中ブロッナ り１０ａ及び第７図中ステップ４７参照）に資するよう
一時メモリしておく。従って、ブロック１０ａ及びステ
ップ４７でのＣの演算は前回の推定ロールレφ 一トＴに暴く によるところとなり、それ故にステップ４５は■が微小
設定値以上か否かをチエツクするよう変更Ｌ２、ステッ
プ４３で求めるローリング運動目標値は目標ロール角φ
。及び目標ロール角加速度φ、のみとする。

なお、ブロック１０ａ（ステップ４７）での理想的ロー
・ル減衰率Ｃの演算に当り、第２図乃至第５図のφ 例では目標ロールレートφ７を用い、第６図及び第７図
の例では推定ロール角Ｔを用いたが、勿論レートジャイ
ロ等でロールレートφを実測し、これを当該演算に用い
てもよいことは言うまでもない。

第８図は本発明の更に他の例を示し、本例では推定横加
速度αを後輪操舵コントローラ８１から得るようにする
。この後輪操舵コントローラは昭和６２年８月発行「計
測自動制御学会論文集」νｏ１．２３゜Ｎｏ、　８、第
４８頁乃至第５４頁「四輪操舵車の新しい制御法」に記
載された周知のもので、センサ１．　２で検出した操舵
角θ及び車速Ｖに応した横加速度αを得るための後輪舵
角δ８を後輪操舵系８２に指令する。従って、横加速度
αを推定横加速度としてマイクロコンピュータ３に人力
し、前記した例と同様の作用効果を奏し得る。

本例では、マイクロコンピュータ３が横加速度の推定を
行う必要がなくなる他に、ローリング制御用のコンピュ
ータ３と後輪操舵コントローラ８１とを共通のコンピュ
ータにまとめ得る利点がある。

なお、横加速度推定αは横加速度目標値ｙに追従するた
めｉに代えｙを用いてもよい。

（発明の効果） かくして本発明ローリング制御方法によれば、ローリン
グ発生初期においてロール減衰率を小さくし、その後ロ
ール減衰率を大きくするため、前者でロール応答を高く
されてロールの発生遅れを少なくし得ることとなり、又
後者でロールのハンチングが抑制されてロールを速やか
に最終的なロール角に落ち着かせ得ることとなり、高い
ロール応答とロールのハンチング防止とを両立させるこ
とができる。

又本発明ローリング制御装置によれば、この両立を実現
するよう設定可能な、狙いとする横加速度−ロール角伝
達特性に基きショックアブソーバの減衰率制御を介しロ
ール減衰率を逐一制御する構成としたから、結果として
ロール減衰率がローリング発生初期に小さく、後期に大
きくされることとなり、高いロール応答とロールの確実
なハンチング防止を両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は夫々本発明ローリング制御方
法及びローリング制御装置の概念図、 第２図は本発明装置の一実施例を示す機能ブロック線図
、 第３図及び第４図は同例におけるマイクロコンピュータ
の制御プログラムを示すフローチャー１・、第５図は本
発明装置の他の例を示す機能ブロック線図、 第６図は本発明装置の更に他の例を示す機能ブロック線
図、 第７図は同例におけるマイクロコンビ１−夕の制御プロ
グラムを示す第４図相当のフローチャ・−ト、 第８図は本発明装置の更に他の例を示す機能ブロック線
図、 第９図は本発明装置の動作タイムチャートと従来装置の
それとを比較して示すシミュレーション図である。 １・・・操舵角センサ ２・・・車速センサ ３・・・マイクロコンピュータ ４・・・ショックアブソーバ制御部 ５Ｌ、　５Ｒ，６１，、６Ｒ・・・ショックアブソーバ
７・・・ヨーイング、横運動推定部 ８・・・ローリング運動目標値計算部 ９・・・目標ローリングモーメント計算部１０・・・シ
ョックアブソーバロール減衰率決定部５１・・・横加速
度−目標ローリングモーメント伝達関数ブロック ５２・・・横加速度−目標ロールレー ク ６１・・・ローリング運動推定部 ８１・・・後輪操舵コントローラ ８２・・・後輪操舵系 ト伝達関数ブロッ ′〕 Ｑ。 ○ （） ζｒ 〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減衰率を変更可能なショックアブソーバを具えるサ
   スペンション装置により車輪を懸架した車両のローリン
   グを制御するに際し、 ローリングの発生初期において全車輪ショックアブソー
   バによるロール減衰率が小さくなるようショックアブソ
   ーバの減衰率を決定する初期減衰率減少工程と、 ローリングの発生初期以後において前記ロール減衰率が
   大きくなるようショックアブソーバの減衰率を決定する
   後期減衰率増大工程との順次組合せになることを特徴と
   する車両のローリング制御方法。 ２、減衰率を変更可能なショックアブソーバを具えるサ
   スペンション装置により車輪を懸架した車両において、 車体に作用する横加速度の情報を提供する横加速度情報
   提供手段と、 この横加速情報から車体のロールレートに関した情報を
   提供するロールレート情報提供手段と、前記横加速度情
   報を基に、狙いとする横加速度−ロール角位置特性を達
   成するための目標ローリングモーメントを演算する目標
   ローリングモーメント演算手段と、 前記ロールレート情報及び目標ローリングモーメントか
   ら前記横加速度−ロール角伝達特性を達成するための目
   標ロール減衰率を求めるロール減衰率決定手段と、 この目標ロール減衰率となるよう前記ショックアブソー
   バの減衰率を制御するショックアブソーバ減衰率制御手
   段とを具備してなることを特徴とする車両のローリング
   制御装置。 ３、請求項２において、狙いとする横加速度−ロール角
   伝達特性の分母次数に対する分子次数の次数差を、実車
   の横加速度−ロール角伝達特性の分母次数に対する分子
   次数の次数差以上とした車両のローリング制御装置。 ４、請求項２又は３において、ロールレート情報提供手
   段は前記狙いとする横加速度−ロール角伝達特性を基に
   求めた、横加速度情報に対応する目標ロールレートをロ
   ールレート情報とするよう構成した車両のローリング制
   御装置。 ５、請求項２又は３において、ロールレート情報提供手
   段は横加速度情報から推定したロールレートをロールレ
   ート情報とするロールレート推定手段で構成した車両の
   ローリング制御装置。 ６、請求項２又は３において、目標ローリングモーメン
   ト演算手段は横加速度情報の他に、前記狙いとする横加
   速度−ロール角伝達特性より得られるロール角及びロー
   ル角加速度から目標ローリングモーメントを演算するよ
   う構成した車両のローリング制御装置。 ７、請求項２又は３において、目標ローリングモーメン
   ト演算手段は狙いとする横加速度−ロール角伝達特性か
   ら求めた横加速度−目標ローリングモーメント伝達関数
   を基に横加速度情報に対応する目標ローリングモーメン
   トを求めるよう構成した車両のローリング制御装置。