JP6270250B1 - 車両用挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバの意思を車両の挙動に反映するだけではなく、車両姿勢の安定感や乗り心地が一層向上するように車両の挙動を制御する。【解決手段】車両用挙動制御装置は、ステアリングホイール側機構と車輪側機構とが機械的に分離されたステアバイワイヤ式の操舵装置６と、操舵装置６における操舵速度が０より大きい所定の閾値以上になったとき、操舵速度に応じて車両１の駆動力を低減させる駆動力低減制御を実行するコントローラ８と、を有する。操舵装置６は、ステアリングホイール側機構に設けられた第１舵角センサ１４と、車輪側機構に設けられた第２舵角センサ１９とを備え、コントローラ８は、ヨーレート又は操舵速度が所定値以上である場合には、第１舵角センサ１４を用いて駆動力低減制御を実行し、ヨーレート又は操舵速度が所定値未満である場合には、第２舵角センサ１９を用いて駆動力低減制御を実行する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両用挙動制御装置に係わり、特に、前輪が操舵される車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置に関する。

従来、スリップ等により車両の挙動が不安定になった場合に安全方向に車両の挙動を制御するもの（横滑り防止装置等）が知られている。具体的には、車両のコーナリング時等に、車両にアンダーステアやオーバーステアの挙動が生じたことを検出し、それらを抑制するように車輪に適切な減速度を付与するようにしたものが知られている。

一方、上述したような車両の挙動が不安定になるような走行状態における安全性向上のための制御とは異なり、日常運転領域から稼動するステアリング操作に連係した加減速を自動的に行い、限界運転領域で横滑りを低減させるようにした車両運動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５１９３８８５号明細書

上記の特許文献１に記載された車両運動制御装置では、ドライバの意思を最も良く反映したものとしてドライバのステアリング操作による操舵角を検出し、この操舵角を用いて加減速制御を行っている。操舵角は、ドライバの意思を反映するために、ステアリングホイールの直近に設けられたドライバ舵角センサによって検出される。
しかしながら、従来の車両運動制御装置ではドライバの意思を車両の挙動に反映することに着目して操舵角の検出及び加減速制御を行っているものの、車両姿勢の安定性や乗り心地の向上という点では未だ改善の余地がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ドライバの意思を車両の挙動に反映するだけではなく、車両姿勢の安定感や乗り心地が一層向上するように車両の挙動を制御することができる、車両用挙動制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、前輪が操舵される車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置において、ステアリングホイールの回転を前輪に伝達する操舵装置であって、この操舵装置は、ステアリングホイールが連結され、その回転を伝達するためのステアリングホイール側機構と、ねじり剛性が相対的に低い低剛性部を介してステアリングホイール側機構に連結されるか、或いはステアリングホイール側機構と機械的に分離された、ステアリングホイールの回転に応じて前輪を転舵するための車輪側機構と、を備える操舵装置と、操舵装置における操舵速度が０より大きい所定の閾値以上になったとき、操舵速度に応じて車両の駆動力を低減させる駆動力低減制御を実行する駆動力低減手段と、を有し、操舵装置は、ステアリングホイール側機構に設けられ、ステアリングホイールの回転に対応する操舵角を検出する第１舵角センサと、車輪側機構に設けられ、前輪の転舵に対応する操舵角を検出する第２舵角センサと、を備え、駆動力低減手段は、車両のヨーレート又は操舵速度が所定値以上である場合には、第１舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に応じて駆動力低減制御を実行し、車両のヨーレート又は操舵速度が所定値未満である場合には、第２舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に応じて駆動力低減制御を実行する、ことを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、駆動力低減手段は、車両のヨーレート又は操舵速度が所定値以上であるときには、操舵装置における上流側の部分であるステアリングホイール側機構に設けられた第１舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に基づき、車両の駆動力を低減させる。これにより、ドライバが意思をもって操舵操作を行った場合に（例えばコーナリングやレーンチェンジなど）、そのようなドライバの操舵操作を第１舵角センサによって直ちに検出して、この第１舵角センサの操舵角に基づき駆動力を速やかに低減させることができる。よって、本発明によれば、ドライバによる操舵操作に対して良好な応答性で車両の挙動を制御することができ、ドライバの意図した挙動を正確に実現することができる。具体的には、車両のダイアゴナル姿勢の誘起を適切に実現することができる。

他方で、本発明によれば、駆動力低減手段は、車両のヨーレート又は操舵速度が所定値未満である場合には、操舵装置における下流側の部分である車輪側機構に設けられた第２舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に基づき、車両の駆動力を低減させる。これにより、路面の凹凸や横風の影響等の外乱により前輪が強制的に転舵された場合に、そのような前輪の転舵を第２舵角センサによって直ちに検出して、この第２舵角センサの操舵角に基づき駆動力を速やかに低減させることができる。これにより、外乱がステアリングホイールを介してドライバに伝達されるよりも早く前輪の舵角を直進方向に戻そうとするトルク（セルフアライニングトルク）を発生させることができ、車両の直進安定性を向上させることができる。
また、ステアリングホイールを介して外乱による前輪の転舵を感知したドライバが車両の進路保持のために修正操舵を行う場合においても、本発明によれば、ドライバが修正操舵を開始する前に駆動力を低減させて前輪の垂直荷重を増大させているので、ドライバが修正操舵を開始したときに前輪に発生する横力をより大きくすることができる。よって、修正操舵に対する車両の挙動の応答性を高めることができる。そのため、余計な修正操舵を抑制することができ、車両姿勢の安定感や乗り心地を向上することができる。

他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、前輪が操舵される車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置において、ステアリングホイールの回転を前輪に伝達する操舵装置であって、この操舵装置は、ステアリングホイールの回転を伝達するためのステアリングホイール側機構と、ステアリングホイール側機構と機械的に分離され、ステアリングホイールの回転に応じて前輪を転舵するための車輪側機構と、を備える操舵装置と、操舵装置における操舵速度が０より大きい所定の閾値以上になったとき、操舵速度に応じて車両の駆動力を低減させる駆動力低減制御を実行する駆動力低減手段と、を有し、操舵装置は、車輪側機構に設けられ、前輪の転舵に対応する操舵角を検出する舵角センサと、を備え、駆動力低減手段は、舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に応じて駆動力低減制御を実行する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明では、操舵装置は、ステアバイワイヤ式に構成されており、操舵装置における下流側の部分である車輪側機構に舵角センサが設けられている。駆動力低減手段は、このような操舵装置において下流側の部分に設けられた舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に基づき、車両の駆動力を低減させる。これによっても、路面の凹凸や横風の影響等の外乱により前輪が強制的に転舵された場合に、外乱がステアリングホイールを介してドライバに伝達されるよりも早く前輪の舵角を直進方向に戻そうとするトルク（セルフアライニングトルク）を発生させることができ、車両の直進安定性を向上させることができる。また、ステアリングホイールを介して外乱による前輪の転舵を感知したドライバが車両の進路保持のために修正操舵を行う場合においても、修正操舵に対する車両の挙動の応答性を高めることができる。よって、余計な修正操舵を抑制することができ、車両姿勢の安定感や乗り心地を向上することができる。

本発明において、好ましくは、駆動力低減手段は、駆動力の低減により車両に生じる減速度が０．０５Ｇ以下となる範囲内において、操舵速度が大きくなるほど、駆動力を大きく低減させる。
このように構成された本発明によれば、制御介入があったとドライバが感じない程度の減速度を生じさせるように駆動力の低減制御を行うことができ、これにより、強い制御介入感を生じさせることなく、車両姿勢の安定感や乗り心地を向上させることができる。

本発明の車両用挙動制御装置によれば、ドライバの意思を車両の挙動に反映するだけではなく、車両姿勢の安定感や乗り心地が一層向上するように車両の挙動を制御することができる。

本発明の実施形態による車両用挙動制御装置が適用された車両の概略構成図である。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置が備える操舵装置の概略構成図である。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置がエンジンを制御するエンジン制御処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置がトルク低減量を決定するトルク低減量決定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置が決定する目標付加減速度と操舵速度との関係を示したマップである。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両がステアリングホイールの操作により右旋回を行うときの種々のパラメータの時間変化を示したタイムチャートである。 本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両の前輪の舵角が外乱により変化したときの種々のパラメータの時間変化を示したタイムチャートである。 本発明の実施形態の変形例による操舵装置を示す概略斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置について説明する。

＜装置構成＞
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置が適用された車両の概略構成図であり、図２は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置が備える操舵装置の概略構成図であり、図３は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

図１に示すように、車両１の車体前部には、駆動輪（図１の例では左右の前輪２）を駆動するエンジン４が搭載されている。このエンジン４は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃エンジンである。また、車両１は、ステアリングホイール１１（図２参照）の回転を前輪２に伝達する操舵装置６を備えている。また、車両１は、少なくともエンジン４及び操舵装置６を制御するコントローラ８を備えている。このコントローラ８は、図示しないＰＣＭ（Power-train Control Module）などを備えている。

次いで、図２に示すように、操舵装置６は、ステアリングホイール１１の回転を伝達するための機構（ステアリングホイール側機構）と、ステアリングホイール１１の回転に応じて前輪を転舵するための機構（車輪側機構）とが、機械的に分離されたステアバイワイヤ式に構成されている。

具体的には、操舵装置６は、上記したステアリングホイール側機構として、ドライバによって操作されるステアリングホイール１１と、このステアリングホイール１１と共に回転するステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２に設けられ、トルク（典型的には反力トルク）を発生して当該トルクをステアリングシャフト１２に付加する電動モータ１３と、ステアリングシャフト１２の回転角（操舵角）を検出する第１舵角センサ１４と、ステアリングホイール１１を介してドライバにより付与された操舵トルクを検出するトルクセンサ１５と、を備える。また、操舵装置６は、このようなステアリングホイール側機構と機械的に分離された車輪側機構として、前輪を転舵するためのトルクを発生する電磁操舵モータ１６と、この電磁操舵モータ１６のトルクによって動作するラックシャフト１７と、このラックシャフト１７の動作によって前輪２を転舵させるタイロッド１８と、前輪２の転舵角（操舵角）を検出する第２舵角センサ１９と、を備える。

上記したコントローラ８は、操舵装置６の第１舵角センサ１４、トルクセンサ１５及び第２舵角センサ１９などの検出信号が入力され、操舵装置６の電動モータ１３及び電磁操舵モータ１６を制御する。基本的には、コントローラ８は、第１舵角センサ１４によって検出された操舵角に基づき、ステアリングホイール１１の回転に応じて車輪２を転舵させるように、電磁操舵モータ１６を制御する。この場合、コントローラ８は、車速やヨーレートなども考慮して、電磁操舵モータ１６を制御する。また、コントローラ８は、路面状態（ロードフィール）をドライバに伝えるためのトルクを電動モータ１３によってステアリングホイール１１に付与すべく、トルクセンサ１５によって検出された操舵トルクなどに基づき、電動モータ１３によるトルクを制御する。

次いで、図３を参照して、コントローラ８の更なる説明を行う。なお、図３では、コントローラ８によるエンジン４の制御について主に説明する。

図３に示すように、コントローラ８は、上記した操舵装置６からの入力信号や、アクセル開度センサ２１、車速センサ２２及びヨーレートセンサ２３からの入力信号などに基づいて、エンジン４の各部（例えば、スロットルバルブ、ターボ過給機、可変バルブ機構、点火装置、燃料噴射弁、ＥＧＲ装置等）に対する制御を行うべく、制御信号を出力する。

本実施形態では、コントローラ８は、操舵装置６における操舵速度が０より大きい所定の閾値以上になったとき、操舵速度に応じて車両の駆動力を低減させる駆動力低減制御を実行する。この駆動力低減制御は、コントローラ８が有する基本目標トルク決定部８ａ、トルク低減量決定部８ｂ、最終目標トルク決定部８ｃ及びエンジン制御部８ｄによって実現される。具体的には、基本目標トルク決定部８ａは、アクセルペダルの操作を含む車両１の運転状態に基づき基本目標トルクを決定し、トルク低減量決定部８ｂは、ステアリング系の操舵速度に基づき車両１に減速度を付加するためのトルク低減量を決定し、最終目標トルク決定部８ｃは、これらの基本目標トルクとトルク低減量とに基づき最終目標トルクを決定し、エンジン制御部８ｄは、この最終目標トルクを出力させるようにエンジン４を制御する。

これらのコントローラ８の各構成要素は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

なお、詳細は後述するが、コントローラ８は、本発明における「車両用挙動制御装置」の一部に相当し、より具体的には「駆動力低減手段」として機能する。

＜制御内容＞
次に、図４乃至図６を参照して、車両用挙動制御装置が行うエンジン制御処理について説明する。
図４は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置がエンジン４を制御するエンジン制御処理のフローチャートであり、図５は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置がトルク低減量を決定するトルク低減量決定処理のフローチャートであり、図６は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置が決定する目標付加減速度と操舵速度との関係を示したマップである。

図４のエンジン制御処理は、車両１のイグニッションがオンにされ、車両用挙動制御装置に電源が投入された場合に起動され、繰り返し実行される。
エンジン制御処理が開始されると、図４に示すように、ステップＳ１において、コントローラ８は車両１の運転状態に関する各種情報を取得する。具体的には、コントローラ８は、第１舵角センサ１４及び第２舵角センサ１９が検出した操舵角、アクセル開度センサ２１が検出したアクセル開度、車速センサ２２が検出した車速、車両１の変速機に現在設定されているギヤ段等を含む、上述した各種センサが出力した検出信号を運転状態に関する情報として取得する。

次に、ステップＳ２において、コントローラ８（基本目標トルク決定部８ａ）は、ステップＳ１において取得されたアクセルペダルの操作を含む車両１の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、コントローラ８は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。

次に、ステップＳ３において、コントローラ８は、ステップＳ２において決定した目標加速度を実現するためのエンジン４の基本目標トルクを決定する。この場合、コントローラ８は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジン４が出力可能なトルクの範囲内で、基本目標トルクを決定する。

また、ステップＳ２及びＳ３の処理と並行して、ステップＳ４において、コントローラ８（トルク低減量決定部８ｂ）は、操舵装置６における操舵に基づき車両１に減速度を付加するためのトルク低減量を決定するトルク低減量決定処理を実行する。このトルク低減量決定処理について、図５を参照して説明する。

図５に示すように、トルク低減量決定処理が開始されると、ステップＳ２１において、コントローラ８は、第１舵角センサ１４によって検出された操舵角（ステップＳ１で取得される）に対応する操舵速度が所定値以上であるか否かを判定する。このステップＳ２１では、ドライバが意思をもって操舵操作を行った状況（例えばコーナリングやレーンチェンジなど）であるか否かを判定している。そういった観点より、当該判定に用いる所定値には、ドライバが意思をもって操舵操作を行った場合に生じる操舵速度に対応する値が適用される。
なお、上記のステップＳ２１では、操舵速度に基づき判定を行っていたが、操舵速度の代わりに車両１に発生するヨーレート（ヨーレートセンサ２３により検出される）に基づき判定を行ってもよい。つまり、車両１に発生するヨーレートが所定値以上であるか否かを判定してもよい。この所定値にも、ドライバが意思をもって操舵操作を行った場合に生じるヨーレートに対応する値を適用するのがよい。

ステップＳ２１の判定の結果、操舵速度が所定値以上である場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に進む。この場合には、コントローラ８は、ドライバが意思をもって操舵操作を行ったと判断し、以降のトルク低減量を決定するに当たって用いる操舵速度として、第１舵角センサ１４によって検出された操舵角に対応する操舵速度を使用すると決定する（ステップＳ２２）。こうすることで、ドライバが意思をもって行った操舵操作を直接的に検出できるステアリングホイール側機構の第１舵角センサ１４を用いてトルク低減量を決定することにより、コーナリングやレーンチェンジなどにおいて車両挙動制御のためのトルク低減を速やかに行えるようにする。

他方で、操舵速度が所定値未満である場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、ステップＳ２３に進む。この場合には、コントローラ８は、ドライバが意思をもって操舵操作を行っていないと判断し、以降のトルク低減量を決定するに当たって用いる操舵速度として、第２舵角センサ１９によって検出された操舵角に対応する操舵速度を使用すると決定する（ステップＳ２３）。こうすることで、ドライバが意思をもって操舵操作を行っていない状況において、路面の凹凸や横風の影響等の外乱により前輪２が強制的に転舵した場合に、そのような外乱による前輪２の転舵を直接的に検出できる車輪側機構の第２舵角センサ１９を用いてトルク低減量を決定することにより、外乱により前輪２が転舵されたときの車両挙動制御のためのトルク低減を速やかに行えるようにする。

次に、ステップＳ２４において、コントローラ８は、ステップＳ２２で第１舵角センサ１４を使用すると決定した場合には、第１舵角センサ１４によって検出された操舵角に対応する操舵速度が所定の閾値Ｔ_S1より大きいか否かを判定し、一方で、ステップＳ２３で第２舵角センサ１９を使用すると決定した場合には、第２舵角センサ１９によって検出された操舵角に対応する操舵速度が所定の閾値Ｔ_S1より大きいか否かを判定する。この場合、コントローラ８は、第１舵角センサ１４を使用する場合と第２舵角センサ１９を使用する場合とで異なる値を閾値Ｔ_S1として用いる。コントローラ８は、後述する閾値Ｔ_S2についても同様に、第１舵角センサ１４を使用する場合と第２舵角センサ１９を使用する場合とで異なる値を用いる。

ステップＳ２４の判定の結果、操舵速度が閾値Ｔ_S1より大きい場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２５に進み、コントローラ８は、車両１に減速度を付加するためにエンジン４の出力トルクを低減させる条件が満たされているか否かを示すトルク低減フラグを、トルクを低減させる条件が満たされている状態を示すＴｒｕｅ（真値）に設定する。

次に、ステップＳ２６において、コントローラ８は、操舵速度に基づき目標付加減速度を取得する。この目標付加減速度は、ドライバの意図した車両挙動を正確に実現するために、操舵装置６における操舵に応じて車両１に付加すべき減速度である。

具体的には、コントローラ８は、図６のマップに示した目標付加減速度と操舵速度との関係に基づき、第１舵角センサ１４及び第２舵角センサ１９のいずれかによって検出された操舵角の操舵速度に対応する目標付加減速度を取得する。
図６における横軸は操舵速度を示し、縦軸は目標付加減速度を示す。図６に示すように、操舵速度が閾値Ｔ_S1以下である場合、対応する目標付加減速度は０である。即ち、操舵速度が閾値Ｔ_S1以下である場合、コントローラ８は、操舵装置６における操舵に基づき車両１に減速度を付加するための制御（具体的にはエンジン４の出力トルクの低減）を停止する。
一方、操舵速度が閾値Ｔ_S1を超えている場合には、操舵速度が増大するに従って、この操舵速度に対応する目標付加減速度は、所定の上限値Ｄ_maxに漸近する。即ち、操舵速度が増大するほど目標付加減速度は増大し、且つ、その増大量の増加割合は小さくなる。この上限値Ｄ_maxは、操舵装置６における操舵に応じて車両１に減速度を付加しても、制御介入があったとドライバが感じない程度の減速度に設定される（例えば０．５ｍ／ｓ²≒０．０５Ｇ）。
さらに、操舵速度が閾値Ｔ_S1よりも大きい閾値Ｔ_S2以上の場合には、目標付加減速度は上限値Ｄ_maxに維持される。

次に、ステップＳ２７において、コントローラ８は、付加減速度の変化率が閾値Ｒｍａｘ（例えば０．５ｍ／ｓ³）以下となる範囲で今回の処理における付加減速度を決定する。
具体的には、コントローラ８は、前回の処理において決定した付加減速度から今回の処理のステップＳ２６において取得した目標付加減速度への変化率がＲｍａｘ以下である場合、ステップＳ２６において取得した目標付加減速度を今回の処理における付加減速度として決定する。
一方、前回の処理において決定した付加減速度から今回の処理のステップＳ２６において取得した目標付加減速度への変化率がＲｍａｘより大きい場合、コントローラ８は、前回の処理において決定した付加減速度から今回の処理時まで変化率Ｒｍａｘにより変化させた値を今回の処理における付加減速度として決定する。

次に、ステップＳ２８において、コントローラ８は、ステップＳ２７において決定した今回の付加減速度に基づき、トルク低減量を決定する。具体的には、コントローラ８は、今回の付加減速度を実現するために必要となるトルク低減量を、ステップＳ１において取得された現在の車速、ギヤ段、路面勾配等に基づき決定する。

他方で、ステップＳ２４において、操舵速度が閾値Ｔ_S1より大きくない場合、つまり閾値Ｔ_S1以下である場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２９に進み、コントローラ８は、車両１に減速度を付加するためにエンジン４の出力トルクを低減させる条件が満たされているか否かを示すトルク低減フラグを、トルクを低減させる条件が満たされていない状態を示すＦａｌｓｅ（偽値）に設定する。

ステップＳ２８又はＳ２９の後、コントローラ８はトルク低減量決定処理を終了し、メインルーチンに戻る。

図４に戻り、ステップＳ２及びＳ３の処理及びステップＳ４のトルク低減量決定処理を行った後、ステップＳ５において、コントローラ８（最終目標トルク決定部８ｃ）は、ステップＳ３において決定した基本目標トルクから、ステップＳ４のトルク低減量決定処理において決定したトルク低減量を減算することにより、最終目標トルクを決定する。

次に、ステップＳ６において、コントローラ８（エンジン制御部８ｄ）は、ステップＳ５において設定した最終目標トルクを出力させるようにエンジン４を制御する。具体的には、コントローラ８は、ステップＳ５において設定した最終目標トルクと、エンジン回転数とに基づき、最終目標トルクを実現するために必要となる各種状態量（例えば、空気充填量、燃料噴射量、吸気温度、酸素濃度等）を決定し、それらの状態量に基づき、エンジン４の各構成要素のそれぞれを駆動する各アクチュエータを制御する。この場合、コントローラ８は、状態量に応じた制限値や制限範囲を設定し、状態値が制限値や制限範囲による制限を遵守するような各アクチュエータの制御量を設定して制御を実行する。このようなステップＳ６の後、コントローラ８は、エンジン制御処理を終了する。

＜作用効果＞
次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置の作用効果について説明する。

図７は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両１がステアリングホイール１１の操作により右旋回を行うときの種々のパラメータの時間変化を示したタイムチャートである。ここでは、路面の凹凸や横風などの外乱がない場合について例示する。

図７（ａ）は、ステアリングホイール１１の実際の操舵角（ステアリング角）の変化を示す線図であり、図７（ｂ）は、前輪２の実際の転舵角（前輪舵角）の変化を示す線図である。また、図７（ｃ）は、第１舵角センサ１４及び第２舵角センサ１９の検出値の変化を示す線図である。具体的には、図７（ｃ）において、実線は第１舵角センサ１４の検出値の変化を示し、破線は第２舵角センサ１９の検出値の変化を示している。
ドライバが車両１を右旋回させるようにステアリングホイール１１を操作した場合、図７（ａ）に示すように、時刻ｔ１０から実際のステアリング角が右方向に増大し始め、このステアリング角の変化に応じて、図７（ｃ）の実線に示すように、ステアリングホイール側機構に設けられた第１舵角センサ１４の検出値が速やかに右方向に増大し始める。他方で、このようなステアリング角の増大から遅れた時刻ｔ１２において、図７（ｂ）に示すように、実際の前輪舵角が右方向に増大し始め、この実際の前輪舵角の変化に応じて、図７（ｃ）の破線に示すように、車輪側機構に設けられた第２舵角センサ１９の検出値が増大し始める。

図７（ｄ）は、図７（ｃ）の第１舵角センサ１４及び第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度の変化を示す線図である。具体的には、図７（ｄ）において、実線は第１舵角センサ１４の検出値から求められた操舵速度の変化を示し、破線は第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度の変化を示している。
図７（ｄ）の実線に示すように、ステアリングホイール側機構に設けられた第１舵角センサ１４の検出値から求められた操舵速度は、ステアリング角の増大が開始した時刻ｔ１０から速やかに立ち上がっている。これに対して、図７（ｄ）の破線に示すように、車輪側機構に設けられた第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度は、ステアリング角の増大開始から遅れた時刻ｔ１２から立ち上がっている。

図７（ｅ）は、本実施形態において図７（ｄ）の操舵速度に基づき設定されたトルク低減フラグの値（Ｆａｌｓｅ又はＴｒｕｅ）を示す線図である。
本実施形態においては、コントローラ８は、図７に示すような状況では操舵速度が所定値以上であると判定して（図５のステップＳ２１：Ｙｅｓ）、トルク低減量を決定するに当たって用いる操舵速度として、図７（ｄ）の実線に示した、第１舵角センサ１４の検出値から求められた操舵速度を使用すると決定する（ステップＳ２２）。そして、コントローラ８は、ステアリング角の増大が開始した時刻ｔ１０の直後の時刻ｔ１１において、第１舵角センサ１４の検出値から求められた操舵速度が閾値Ｔ_S1よりも大きくなったと判定し（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、この時刻ｔ１１においてトルク低減フラグをＦａｌｓｅからＴｒｕｅへと切り替える（ステップＳ２５）。

図７（ｆ）は、本実施形態において操舵速度及びトルク低減フラグに基づき決定された付加減速度の変化を示す線図である。
本実施形態では、コントローラ８は、トルク低減フラグをＦａｌｓｅからＴｒｕｅへと切り替えた時刻ｔ１１より、付加減速度を増大させ始め、この付加減速度を、上限値Ｄ_max（例えば０．５ｍ／ｓ²≒０．０５Ｇ）以下且つ変化率が閾値Ｒｍａｘ（例えば０．５ｍ／ｓ³）以下となる範囲で、第１舵角センサ１４の検出値から求められた操舵速度に応じて変化させる（ステップＳ２６、Ｓ２７）。コントローラ８は、このような付加減速度を実現するために必要となるトルク低減量を、現在の車速、ギヤ段、路面勾配等のパラメータに基づき決定し（ステップＳ２８）、こうして決定したトルク低減量を基本目標トルクから減算することにより、最終目標トルクを決定する。現在の車速、ギヤ段、路面勾配等のパラメータが一定である場合には、トルク低減量は、図７（ｆ）に示した付加減速度の変化とほぼ同様に変化し、更に基本目標トルクが一定である場合には、最終目標トルクも、図７（ｆ）に示した付加減速度の変化とほぼ同様に変化する。

図７（ｇ）は、本実施形態による前輪２の垂直荷重の変化を示す線図である。
図７（ｆ）に示したような付加減速度の増大に応じてエンジン４の出力トルクが低減されると、車両１に減速度が発生し、この減速度に応じて車両１の後部から前部への荷重移動が生じて、図７（ｇ）に示すように、前輪２の垂直荷重が増大する。この場合、ステアリング角の増大が開始した時刻ｔ１０の直後の時刻ｔ１１より、前輪２の垂直荷重が増大し始める。その結果、前輪２と路面との間の摩擦力が増加し、前輪２のコーナリングフォースが増大する。これにより、ドライバによる操舵操作に対して良好な応答性にて車両１の挙動が制御されることとなる。

このように本実施形態によれば、コントローラ８は、車両１のヨーレート又は操舵速度が所定値以上であるときには、ステアリングホイール側機構に設けられた第１舵角センサ１４によって検出された操舵角に対応する操舵速度に基づき、エンジン４の出力トルクを低減させる。これにより、ドライバが意思をもって操舵操作を行った場合に（例えばコーナリングやレーンチェンジなど）、そのようなドライバの操舵操作を第１舵角センサ１４によって直ちに検出して、この第１舵角センサ１４の操舵角に基づきエンジン４の出力トルクを速やかに低減させることができる。よって、ドライバによるステアリング操作に対して良好な応答性で車両１の挙動を制御することができ、ドライバの意図した挙動を正確に実現することができる。具体的には、本実施形態によれば、車両１のダイアゴナル姿勢の誘起を適切に実現することができる。

次いで、図８は、本発明の実施形態による車両用挙動制御装置を搭載した車両１の前輪２の舵角が外乱により変化したときの種々のパラメータの時間変化を示したタイムチャートである。ここでは、車両１が直進しているとき、例えば路面の凹凸や横風の等の外乱の影響により前輪２が強制的に右方向に転舵された場合について例示する。

図８（ａ）は、ステアリングホイール１１の実際の操舵角（ステアリング角）の変化を示す線図であり、図８（ｂ）は、前輪２の実際の転舵角（前輪舵角）の変化を示す線図である。また、図８（ｃ）は、第１舵角センサ１４及び第２舵角センサ１９の検出値の変化を示す線図である。具体的には、図８（ｃ）において、実線は第１舵角センサ１４の検出値の変化を示し、破線は第２舵角センサ１９の検出値の変化を示している。
外乱により前輪２が強制的に右方向に転舵された場合、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ２０から実際の前輪舵角が右方向に増大し始め、この実際の前輪舵角の変化に応じて、図８（ｃ）の破線に示すように、車輪側機構に設けられた第２舵角センサ１９の検出値が速やかに増大し始める。他方で、このように、ドライバによるステアリングホイール１１の操作に関係なく、前輪２が外乱により強制的に右方向に転舵された場合には、基本的には、図８（ａ）に示すように、実際のステアリング角は直ぐには変化せず、また、図８（ｃ）の実線に示すように、ステアリングホイール側機構に設けられた第１舵角センサ１４の検出値も直ぐには変化しない。なお、１つの例では、上記した操舵装置６においては、外乱による前輪２の転舵をステアリングホイール１１に伝達するように電動モータ１３を制御してステアリングホイール１１を操舵することがあるが、この場合にも、実際の前輪舵角の変化から遅れて、実際のステアリング角が変化し、ステアリングホイール側機構に設けられた第１舵角センサ１４の検出値が変化する。

図８（ｄ）は、図８（ｃ）の第１舵角センサ１４及び第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度の変化を示す線図である。具体的には、図８（ｄ）において、実線は第１舵角センサ１４の検出値から求められた操舵速度の変化を示し、破線は第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度の変化を示している。
図８（ｄ）の破線に示すように、車輪側機構に設けられた第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度は、前輪舵角の増大が開始した時刻ｔ２０から速やかに立ち上がっている。これに対して、図８（ｄ）の実線に示すように、ステアリングホイール側機構に設けられた第１舵角センサ１４の検出値から求められた操舵速度はほとんど変化しない。

図８（ｅ）は、本実施形態において図８（ｄ）の操舵速度に基づき設定されたトルク低減フラグの値（Ｆａｌｓｅ又はＴｒｕｅ）を示す線図である。
本実施形態においては、コントローラ８は、図８に示すような状況では操舵速度が所定値未満であると判定して（図５のステップＳ２１：Ｎｏ）、トルク低減量を決定するに当たって用いる操舵速度として、図８（ｄ）の破線に示した、第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度を使用すると決定する（ステップＳ２３）。そして、コントローラ８は、前輪舵角の増大が開始した時刻ｔ２０の直後の時刻ｔ２１において、第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度が閾値Ｔ_S1よりも大きくなったと判定し（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、この時刻ｔ２１においてトルク低減フラグをＦａｌｓｅからＴｒｕｅへと切り替える（ステップＳ２５）。

図８（ｆ）は、本実施形態において操舵速度及びトルク低減フラグに基づき決定された付加減速度の変化を示す線図である。
本実施形態では、コントローラ８は、トルク低減フラグをＦａｌｓｅからＴｒｕｅへと切り替えた時刻ｔ２１より、付加減速度を増大させ始め、この付加減速度を、上限値Ｄ_max（例えば０．５ｍ／ｓ²≒０．０５Ｇ）以下且つ変化率が閾値Ｒｍａｘ（例えば０．５ｍ／ｓ³）以下となる範囲で、第２舵角センサ１９の検出値から求められた操舵速度に応じて変化させる（ステップＳ２６、Ｓ２７）。コントローラ８は、このような付加減速度を実現するために必要となるトルク低減量を、現在の車速、ギヤ段、路面勾配等のパラメータに基づき決定し（ステップＳ２８）、こうして決定したトルク低減量を基本目標トルクから減算することにより、最終目標トルクを決定する。現在の車速、ギヤ段、路面勾配等のパラメータが一定である場合には、トルク低減量は、図８（ｆ）に示した付加減速度の変化とほぼ同様に変化し、更に基本目標トルクが一定である場合には、最終目標トルクも、図８（ｆ）に示した付加減速度の変化とほぼ同様に変化する。

図８（ｇ）は、本実施形態による前輪２の垂直荷重の変化を示す線図である。
図８（ｆ）に示したような付加減速度の増大に応じてエンジン４の出力トルクが低減されると、車両１に減速度が発生し、この減速度に応じて車両１の後部から前部への荷重移動が生じて、図８（ｇ）に示すように、前輪２の垂直荷重が増大する。この場合、ステアリング角の増大が開始した時刻ｔ２０の直後の時刻ｔ２１より、前輪２の垂直荷重が増大し始める。
ここで、タイヤのスリップ角が比較的小さいタイヤ線形領域においては、基本的には、前輪２に発生する横力がスリップ角にほぼ比例するため、前輪舵角が増大すると横力も増大する。このように前輪舵角の変化により横力が増大するときに、本実施形態のように前輪２の垂直荷重が増大すると（図８（ｇ）参照）、前輪２の接地面における摩擦力が増大するので、前輪２の接地面において発生する横力が大きく増大することとなる。
また、転舵した前輪２を直進方向に戻そうとするトルク（セルフアライニングトルク）の大きさは、基本的には、前輪２のスリップ角が比較的小さいタイヤ線形領域においては、前輪２に発生する横力に比例する。つまり、原則、前輪２の舵角が増大すると、横力の増大に伴って、前輪２を直進方向に戻そうとするトルクが増大するのである。この場合、本実施形態によれば、前輪舵角の増大開始とほぼ変わらない時刻ｔ２１から前輪２の垂直荷重が増大すると共に横力が増大するので、それに応じて、前輪２を直進方向に戻そうとするトルクも前輪舵角の増大開始とほぼ変わらない時刻ｔ２１から大きく増大することとなる。これにより、外乱による車両１の進路の横振れが抑制され、車両１の直進安定性が向上する。

このように本実施形態によれば、コントローラ８は、車両１のヨーレート又は操舵速度が所定値未満である場合には、車輪側機構に設けられた第２舵角センサ１９によって検出された操舵角に対応する操舵速度に基づき、エンジン４の出力トルクを低減させる。これにより、路面の凹凸や横風の影響等の外乱により前輪２が強制的に転舵された場合に、そのような前輪２の転舵を第２舵角センサ１９によって直ちに検出して、この第２舵角センサ１９の操舵角に基づきエンジン４の出力トルクを速やかに低減させることができる。これにより、外乱がステアリングホイール１１を介してドライバに伝達されるよりも早く前輪２の舵角を直進方向に戻そうとするトルク（セルフアライニングトルク）を発生させることができ、車両１の直進安定性を向上させることができる。
また、操舵装置６の動作により外乱による前輪２の転舵がステアリングホイール１１を介してドライバに伝達されるが、これを感知したドライバが車両１の進路保持のために修正操舵を行う場合においても、本実施形態によれば、ドライバが修正操舵を開始する前に出力トルクを低減させて前輪２の垂直荷重を増大させているので、ドライバが修正操舵を開始したときに前輪２に発生する横力をより大きくすることができる。よって、修正操舵に対する車両１の挙動の応答性を高めることができる。そのため、余計な修正操舵を抑制することができ、車両姿勢の安定感や乗り心地を向上することができる。このような本実施形態による作用効果は、特に、瞬間的に路面反力のスパイクがある不整地走行において有効となる。

＜変形例＞
上記した実施形態では、本発明をステアバイワイヤ式の操舵装置６に適用した例を示したが、本発明は、ステアバイワイヤ式以外の形式の操舵装置にも適用可能である。例えば、本発明は、図９に示すような形式の操舵装置にも適用可能である。図９は、本発明の実施形態の変形例による操舵装置を示す概略斜視図である。

図９に示すように、変形例による操舵装置６ａは、ステアリングホイール１１の操舵をモータ３２によりアシストするＥＰＡＳ（Electric Power Assisted Steering）として構成されている。この操舵装置６ａは、ステアリングホイール１１の回転を伝達するための機構（ステアリングホイール側機構）と、ステアリングホイール１１の回転に応じて前輪を転舵するための機構（車輪側機構）とが、回転軸周りのねじり剛性が相対的に低いトーションバー（低剛性部）３２ａを介して連結されている。

具体的には、操舵装置６ａは、上記したステアリングホイール側機構として、ドライバによって操作されるステアリングホイール１１と、このステアリングホイール１１と共に回転するステアリングシャフト３２と、ステアリングシャフト３２の上端側の部分に設けられ、ステアリングシャフト３２における当該部分の回転角（操舵角）を検出する第１舵角センサ３１と、トーションバー３２ａのねじれ量に基づき、ステアリングホイール１１を介してドライバにより付与された操舵トルクを検出するトルクセンサ３３と、を備える。また、操舵装置６ａは、このようなステアリングホイール側機構とトーションバー３２ａ（ステアリングシャフト３２の他の部分よりも回転軸周りのねじり剛性が低い部分）を介して連結された車輪側機構として、図示しない減速機構を介して、ステアリングシャフト３２にアシストトルクを付与する電動モータ３４と、ステアリングシャフト３２の下端に設けられ、ステアリングシャフト３２の回転によって回転されるピニオンギヤ３６と、このピニオンギヤ３６の回転によって動作するラックシャフト３７と、このラックシャフト３７の動作によって前輪２を転舵させるタイロッド１８と、ステアリングシャフト３２の下端側の部分に設けられ、ステアリングシャフト３２における当該部分の回転角（操舵角）を検出する第２舵角センサ３５と、を備える。

このような変形例による操舵装置６ａを適用した場合、コントローラ８は、車両１のヨーレート又は操舵速度が所定値以上であるときには、低剛性部としてのトーションバー３２ａよりも上流側（つまりステアリングホイール側機構）に設けられた第１舵角センサ３１によって検出された操舵角に対応する操舵速度に基づき、エンジン４の出力トルクを低減させる。これにより、ドライバが意思をもって操舵操作を行った場合に（例えばコーナリングやレーンチェンジなど）、そのようなドライバの操舵操作を第１舵角センサ３１によって直ちに検出して、この第１舵角センサ３１の操舵角に基づきエンジン４の出力トルクを速やかに低減させることができる。よって、ドライバによるステアリング操作に対して良好な応答性で車両１の挙動を制御することができ、ドライバの意図した挙動を正確に実現することができる。具体的には、車両１のダイアゴナル姿勢の誘起を適切に実現することができる。

他方で、コントローラ８は、車両１のヨーレート又は操舵速度が所定値未満である場合には、低剛性部としてのトーションバー３２ａよりも下流側（つまり車輪側機構）に設けられた第２舵角センサ３５によって検出された操舵角に対応する操舵速度に基づき、エンジン４の出力トルクを低減させる。これにより、路面の凹凸や横風の影響等の外乱により前輪２が強制的に転舵された場合に、そのような前輪２の転舵を第２舵角センサ３５によって直ちに検出して、この第２舵角センサ３５の操舵角に基づきエンジン４の出力トルクを速やかに低減させることができる。これにより、外乱がステアリングホイール１１を介してドライバに伝達されるよりも早く前輪２の舵角を直進方向に戻そうとするトルク（セルフアライニングトルク）を発生させることができ、車両１の直進安定性を向上させることができる。
また、ステアリングホイール１１を介して外乱による前輪２の転舵を感知したドライバが車両１の進路保持のために修正操舵を行う場合においても、ドライバが修正操舵を開始する前に出力トルクを低減させて前輪２の垂直荷重を増大させているので、ドライバが修正操舵を開始したときに前輪２に発生する横力をより大きくすることができる。よって、修正操舵に対する車両１の挙動の応答性を高めることができる。そのため、余計な修正操舵を抑制することができ、車両姿勢の安定感や乗り心地を向上することができる。

上述した実施形態においては、車両用挙動制御装置を搭載した車両１は、駆動輪を駆動するエンジン４を搭載すると説明したが、バッテリやキャパシタから供給された電力により駆動輪を駆動するモータを搭載した車両についても、本発明による車両用挙動制御装置を適用することができる。この場合、コントローラ８は、車両１の操舵速度に応じてモータのトルクを低減させる制御を行う。

１ 車両
２ 前輪
４ エンジン
６、６ａ 操舵装置
８ コントローラ
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１３ 電動モータ
１４、３１ 第１舵角センサ
１６ 電磁操舵モータ
１７ ラックシャフト
１８ タイロッド
１９、３５ 第２舵角センサ
２１ アクセル開度センサ
２２ 車速センサ

Claims (3)

1. 前輪が操舵される車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置において、
   ステアリングホイールの回転を前輪に伝達する操舵装置であって、この操舵装置は、上記ステアリングホイールが連結され、その回転を伝達するためのステアリングホイール側機構と、ねじり剛性が相対的に低い低剛性部を介して上記ステアリングホイール側機構に連結されるか、或いは上記ステアリングホイール側機構と機械的に分離された、上記ステアリングホイールの回転に応じて前輪を転舵するための車輪側機構と、を備える上記操舵装置と、
   上記操舵装置における操舵速度が０より大きい所定の閾値以上になったとき、操舵速度に応じて車両の駆動力を低減させる駆動力低減制御を実行する駆動力低減手段と、を有し、
   上記操舵装置は、上記ステアリングホイール側機構に設けられ、上記ステアリングホイールの回転に対応する操舵角を検出する第１舵角センサと、上記車輪側機構に設けられ、前輪の転舵に対応する操舵角を検出する第２舵角センサと、を備え、
   上記駆動力低減手段は、車両のヨーレート又は操舵速度が所定値以上である場合には、上記第１舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に応じて上記駆動力低減制御を実行し、車両のヨーレート又は操舵速度が上記所定値未満である場合には、上記第２舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に応じて上記駆動力低減制御を実行する、ことを特徴とする車両用挙動制御装置。
2. 前輪が操舵される車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置において、
   ステアリングホイールの回転を前輪に伝達する操舵装置であって、この操舵装置は、上記ステアリングホイールの回転を伝達するためのステアリングホイール側機構と、上記ステアリングホイール側機構と機械的に分離され、上記ステアリングホイールの回転に応じて前輪を転舵するための車輪側機構と、を備える上記操舵装置と、
   上記操舵装置における操舵速度が０より大きい所定の閾値以上になったとき、操舵速度に応じて車両の駆動力を低減させる駆動力低減制御を実行する駆動力低減手段と、を有し、
   上記操舵装置は、上記車輪側機構に設けられ、前輪の転舵に対応する操舵角を検出する舵角センサと、を備え、
   上記駆動力低減手段は、上記舵角センサによって検出された操舵角に対応する操舵速度に応じて上記駆動力低減制御を実行する、ことを特徴とする車両用挙動制御装置。
3. 上記駆動力低減手段は、上記駆動力の低減により上記車両に生じる減速度が０．０５Ｇ以下となる範囲内において、上記操舵速度が大きくなるほど、上記駆動力を大きく低減させる、請求項１又は２に記載の車両用挙動制御装置。

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