CN101873960B

CN101873960B - 后轮转向车辆

Info

Publication number: CN101873960B
Application number: CN2008801169931A
Authority: CN
Inventors: 堀内泰
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: US8186477B2; US20100263961A1; JP2013060198A; JPWO2009069242A1; EP2213547B1; JP5140662B2; EP2213547A4; ATE538018T1; CN101873960A; EP2213547A1; WO2009069242A1

Abstract

本发明提供一种动力转向装置安装车辆，其具有后轮束角可变控制装置，且即使后轮转向，转向感觉也不恶化。在后轮转向式的机动车(1)中，具有：对左右前轮(4L、4R)进行转向的转向盘(11)；电动助力转向装置(16)，其根据转向盘(11)的动作，赋予辅助左右前轮的转向的EPS转矩；以及后轮束角可变控制装置(20)，其通过分别控制相对于左右后轮(6R、6L)设置的左右伸缩致动器(21L、21R)，使左右后轮(6)的束角与前轮(4)的转向方向同相或反相地变化，或者使左右后轮(6)的束角变化为前束或后束，其中，电动助力转向装置(16)根据左右后轮(6)的束角而增减EPS转矩。

Description

后轮转向车辆

技术领域

本发明涉及一种具有后轮束角可变控制装置的后轮转向车辆，尤其涉及一种在安装有动力转向装置的后轮转向车辆中，根据后轮束角将转向助力适当化的技术。

背景技术

已知有如下技术(例如，参照专利文献1)：在使后轮的束角分别变化的车辆的后轮束角可变控制装置中，相对于左右后轮分别设置连结车身和支承车轮的转向节的致动器，并驱动致动器伸缩，由此使后轮的束角分别变化。

另一方面，在大多数的车辆中，以减轻驾驶员的转向力为目的而搭载有具有产生助力的电动机的电动助力转向装置。在该电动助力转向装置中，通常通过将电动机产生的助力控制为车辆的变动(偏行率)越大其越增大，从而提高车辆的行驶稳定性(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平9-30438号公报

专利文献2：日本特许第3110891号公报

然而，在同时具有专利文献1所述的后轮束角可变控制装置和专利文献2所述的电动助力转向装置的车辆中，由于通过后轮转向会产生与通常的车辆不同的转向感觉，因此存在对驾驶员带来不适感的问题。

发明内容

本发明鉴于上述背景而提出，其目的在于提供一种车辆，其具有后轮束角可变控制装置，且进行即使后轮转向也不使转向感觉恶化的转向辅助。

为了解决上述问题，本发明提供一种后轮转向车辆，其具有：对左右前轮进行转向的转向盘；根据所述转向盘的动作，赋予辅助所述左右前轮的转向的助力的动力转向装置；以及后轮束角可变控制装置，其通过分别驱动控制相对于左右后轮设置的致动器，能够使该左右后轮的束角与所述左右前轮的转向方向同相或反相地变化，或使该左右后轮的束角变化为前束或后束，所述动力转向装置根据所述左右后轮的束角而增减所述助力。

并且，在上述后轮转向车辆中，在所述后轮束角可变控制装置使所述左右后轮的束角与所述左右前轮的转向方向同相地变化的情况下，所述动力转向装置使所述助力比未对所述左右后轮赋予束角的情况时增大，在所述后轮束角可变控制装置使所述左右后轮的束角与所述左右前轮的转向方向反相地变化的情况下，所述动力转向装置使所述助力比未对所述左右后轮赋予束角的情况时减小。

在这种情况下，所述左右后轮的束角的绝对值越大，所述动力转向装置可以越增大所述助力的增减量。

并且，在上述后轮转向车辆中，在所述后轮束角可变控制装置使所述左右后轮的束角变化为前束的情况下，所述动力转向装置使所述助力比未对所述左右后轮赋予束角的情况时增大，在所述后轮束角可变控制装置使所述左右后轮的束角变化为后束的情况下，所述动力转向装置使所述助力比未对所述左右后轮赋予束角的情况时减小。

在这种情况下，所述左右后轮的束角的绝对值的和越大，所述动力转向装置可以越增大所述助力的增减量。

发明效果

根据本发明，由于动力转向装置根据左右后轮的束角增减助力，因此即使在转向操作中后轮的束角变化也能够防止转向感觉的恶化。并且，通过在后轮的束角与前轮的转向角同相地变化的情况下使助力增大，在后轮的束角与前轮的转向角反相地变化的情况下使助力减小，或者通过在后轮的束角变化为前束的情况下使助力增加，在后轮的束角变化为后束的情况下使助力减少，能够实现转向感觉的提高。进而，在后轮的束角同相或反相变化的情况下，左右后轮的束角的绝对值越大则越增大助力的增减值，或着，在后轮的束角变化为前束或后束的情况下，左右后轮的束角的绝对值的和越大则越增大助力的增减量，由此，能够得到与未使后轮的束角变化的情况同样的转向感觉。

附图说明

图1是后轮转向式的机动车的简要结构图。

图2是表示后轮转向式的机动车的框图。

图3是表示前轮转向辅助处理的步骤的流程图。

图4是后轮束角的说明图。

符号说明：

1机动车

2车身

4前轮

6后轮

10前轮转向装置

11转向盘

12转向轴

16电动助力转向装置

17电动机

18动力传递机构

19EPS控制单元

20后轮束角可变控制装置

22后轮束角控制单元

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明所涉及的后轮束角可变控制装置的一实施方式。在说明时，对于车轮和相对于车轮配置的构件，即轮胎和伸缩致动器等，分别在数字的符号上附加表示左右的脚标L或R，例如，记为后轮6L(左)、后轮6R(右)，并且，在总称时例如记为后轮6。

图1是表示适用了实施方式所涉及的后轮束角可变控制单元20的后轮转向式的机动车1的简要结构图。机动车1具有前轮4L、4R和后轮6L、6R，其中前轮4L、4R通过左右前悬架7L、7R分别悬置于车身2且安装有轮胎3L、3R，后轮6L、6R通过左右后悬架8L、8R分别悬置于车体2且安装有轮胎5L、5R。所述前轮4L、4R及后轮6L、6R分别通过转向节7aL、7aR及转向节8aL、8aR支承为旋转自如。

机动车1具有通过转向盘11的转向而使左右前轮4L、4R直接转向的前轮转向装置10。该前轮转向装置10由齿轮齿条机构构成，该齿轮齿条机构具有小齿轮13和齿条轴14，小齿轮13与转向盘11连结且与被支承为能够旋转的转向轴12一体地形成，齿条轴14设置成与小齿轮13啮合且在车宽方向上能够往复移动。齿条轴14的两端通过横拉杆15与转向节7a连结，通过转向盘11的旋转操作使左右前轮4转向。

在前轮转向装置10中装备有辅助前轮4的转向的电动助力转向(EPS)装置16，以减轻手动转向力。电动助力转向装置16的主要构成要素包括：产生与转向操作对应的助力(以下称“EPS转矩”)的电动机17；将电动机17产生的EPS转矩传递到转向轴12的动力传递机构18；以及进行电动机17的驱动控制的EPS控制单元19。

在转向轴12上设置有检测转向盘11的转向角的转向角传感器26，来算出前轮4的转向角，且在小齿轮13的附近设置有检测作用在小齿轮13上的手动转向转矩的转向转矩传感器27。来自转向转矩传感器27的检测信号输入到EPS控制单元19中从而提供到转向辅助控制中。具体来说，根据由转向转矩传感器27得出的转向转矩及由后述的车速传感器24得出的车速算出电动机17的基极电流(ベ一ス電流)。EPS控制单元19由微型电子计算机、ROM、RAM、周边电路、输入输出接口以及各种驱动器等构成，根据算出的电流值来驱动控制电动机17。

并且，机动车1具有后轮束角可变控制装置20，该后轮束角可变控制装置20通过驱动左右伸缩致动器21L、21R伸缩，使后轮6L、6R的束角分别变化，其中左右伸缩致动器21L、21R的基端与车身2连结，前端与转向节8a的后部连结。除了左右伸缩致动器21L、21R以外，后轮束角可变控制装置20还具有驱动控制左右伸缩致动器21L、21R的后轮束角控制单元22、检测左右伸缩致动器21L、21R的行程量的行程传感器23L、23R。通过将行程传感器23L、23R的检测信号输入到后轮束角控制单元22，从而由后轮束角控制单元22进行伸缩致动器21L、21R的反馈控制。

此外，除了总括控制各种系统的ECU(Electronic Control Unit)28，在机动车1中还设置有检测车速的车速传感器24、检测车辆的偏行率(车辆变动)的偏行率传感器25以及其它未图示的各种传感器。ECU28通过通信线路与各传感器23～27、EPS控制单元19、后轮束角控制单元22等连接。各传感器23～27的检测信号输入到ECU28中从而提供到车辆的各种控制中。

ECU28根据上述输入的各种信号算出作为目标的后轮束角，在确定各伸缩致动器21L、21R的行程量的基础上对后轮束角控制单元22输出驱动控制信号，从而进行后轮6的束角控制。后轮束角控制单元22由微型电子计算机、周边电路及各种驱动器等构成，并根据从ECU28输出的驱动控制信号来驱动控制伸缩致动器21。由此，各伸缩致动器21L、21R朝着由ECU28确定的行程量伸缩移动，使左右后轮6L、6R变化为期望的束角。

根据这样构成的机动车1，通过使左右伸缩致动器21L、21R同时地对称变位，能够将两后轮6L、6R的束角在适当的条件下自由地控制为前束或后束，此外，若使左右伸缩致动器21L、21R的一方伸长、使另一方缩短，则能够使两后轮6L、6R的束角向与前轮4的转向方向同相或反相地转向。例如，在机动车1中，根据利用各种传感器而掌握的车辆的运动状态，在加速时使后轮6变化为后束，在制动时使后轮6变化为前束，在高速转弯行驶时使后轮6与前轮转向方向同相，在低速转弯行驶时使后轮6与前轮转向方向反相，通过这样进行束角控制从而提高操纵性。

图2是表示适用了实施方式所涉及的后轮束角可变控制装置20的后轮转向式的机动车1的框图。如图2所示，机动车1具有由电动机17、EPS控制单元19、转向转矩传感器27、车速传感器24、ECU28等构成的电动助力转向装置16，并且具有由左右伸缩致动器21L、21R、后轮束角控制单元22、ECU28及各种传感器构成的后轮束角可变控制装置20。

ECU28包括：车速传感器24、偏行率传感器25、转向角传感器26等连接的输入接口29；根据所述各种传感器的信号算出后轮束角的后轮束角算出部30；根据后轮束角算出部30的算出结果及各种传感器的信号算出对EPS控制单元19的补正附加转矩的EPS补正量算出部31；以及将各种算出结果作为电信号输出的输出接口32。

EPS控制单元19基于转向转矩传感器27及车速传感器24的检测信号和EPS补正量算出部31的补正附加转矩信号，算出电动机17的控制电流从而驱动控制电动机17。

接下来，参照图3说明基于机动车1的电动助力转向装置16的前轮转向辅助方法。图3是表示前轮转向辅助处理的步骤的流程图。在机动车1中，首先根据车速传感器24的检测结果求出车速V(步骤1)，然后根据转向角传感器26的检测结果求出由驾驶员产生的前轮转向角δ_f(步骤2)。接下来，机动车1在后轮束角算出部30中，根据车速V和前轮转向角δ_f算出后轮6的束角(步骤3)，通过后轮束角控制单元22驱动左右伸缩致动器21从而将束角赋予后轮6(步骤4)。

然后，机动车1在EPS控制单元19中，根据转向转矩传感器27的检测结果算出由驾驶员转向产生的转向转矩(步骤5)，算出对应车速V的辅助率(步骤6)，根据所述转向转矩及辅助率算出需要由电动助力转向装置16产生的基础辅助转矩(ベ一スアシストトルク)(步骤7)。然后，机动车1在EPS补正量算出部31中算出在后面详细说明的补正附加转矩(步骤8)，在EPS控制单元19中，驱动电动机17，来输出在基础辅助转矩上加上补正附加转矩之后的EPS转矩(步骤9)，反复进行上述步骤。

接下来说明根据后轮6的束角算出的补正附加转矩。

后轮转向角δ_r对车身滑动角β及偏行率γ产生的影响如下式。

{mVs+(K_f+K_r)}β+{mV(L_fK_f-L_rK_r)/V}γ＝K_rδ_r …(1)

(L_fK_f-L_rK_r)β+{Is+(L_f ²K_f+L_r ²K_r)/V}γ＝-L_rK_rδ_r …(2)

其中，m：车辆质量，V：车速，s：拉普拉斯算子，K_f：前轮侧抗刚度，K_r：后轮侧抗刚度，β：车身滑动角，L_f、L_r：前后轮距重心的距离，γ：偏行率，δ_r：后轮转向角，I：车辆横摆惯性旋转质量。此外，如图4(A)所示，后轮转向角δ_r是指在使左右后轮6的束角相对于车身2的轴线2a向同一方向变化时，与前轮转向方向同相为“+”、与前轮转向方向反向为“-”时的左右后轮6L、6R与车身2的轴线2a所成的角度θ_L、θ_R的平均值，其定义为以δ_r＝(θ_R+θ_L)/2表示。

若为了简化上式(1)、(2)而对恒定值进行求解，则可以如下表示。

β＝{1/(1+AV²)}{1+(m/L)(L_r/L_fK_f)V²}(L_r/L)δ_r …(3)

γ＝{1/(1+AV²)}(V/L)(-δ_r) …(4)

其中，A：稳定系数，L：轴距。

因此，后轮转向角δ_r对前轮滑动角β_f产生的影响可以如下表示。

β_f＝β+(L_f/V)γ＝{1/(1+AV²)}(L_r/L)m(1/LK_f)V²δ_r…(5)

转向力(ξ·K_f·β_f)可以如下表示。

ξ{1/(1+AV²)}(L_r/L)m(1/L)V²δ_r …(6)

其中：ξ：轮胎拖距+后倾拖距。

接下来，说明总束角(ト一タルト一角)θ对车身滑动角β及偏行率γ产生的影响。总束角θ具有产生由下式表示的附加横摆力矩的效果。

-K·K_r·α_y·L_r·θ…(7)

其中，K：负载移动系数(若需要详细说明，请参照本申请人申请的日本特开2008-055921)，α_y：横向加速度，θ：总束角。另外，如图4(B)所示，总束角θ是指在将左右后轮6的束角向相对于车身2的轴线2a不同的方向、即变化为前束或后束时，向车辆行驶方向内向为“+”、向车辆行驶方向外向为“-”时的左右后轮6L、6R与车身2的轴线2a所成的角度θ’_L及θ’_R的总计值，其定义为以θ＝θ’_R+θ’_L表示。

即，式(7)表示总束角θ具有使后轮6产生由(-K·K_r·α_y·θ)表示的横向力的效果。若将该式与式(1)、(2)比较，则可知等同于将(δ_r)置换为(K·α_y·θ)。

整理以上式子，可以将补正附加转矩如下表示。

ξ×{1/(1+AV²)}{(L_r/L)m}(1/L)δ_r …(8)

ξ×{1/(1+AV²)}{(L_r/L)m}(1/L)Kα_yθ …(9)

即，EPS控制单元19相对于后轮转向角δ_r以由式(8)表示的对应于后轮转向角δ_r的补正附加转矩(与后轮转向角δ_r成比例的补正附加转矩)来补正基础辅助转矩，并且，相对于总束角θ以由式(9)表示的对应于总束角θ的补正附加转矩(与总束角θ成比例的补正附加转矩)来补正基础辅助转矩，由此，即使在使后轮6的束角变化的情况下，也能够将与未使后轮6的束角变化的通常的车辆(以下，称通常车辆)同样的转向感觉赋予机动车1。另外，当然，即使补正附加转矩不与所述后轮转向角δ_r及总束角θ成比例，只要以大致成比例的关系增减，也能够将机动车1的转向感觉提高到与通常车辆的转向感觉同样。

如此，在左右后轮6的束角(后轮转向角δ_r)与左右前轮4的转向方向同相地变化的情况下，电动助力转向装置16通过增加正的补正附加转矩从而使EPS转矩比未对左右后轮6赋予束角的情况时增大，而在左右后轮6的束角(后轮转向角δ_r)与左右前轮4的转向方向反相地变化的情况下，电动助力转向装置16通过增加负的补正附加转矩从而使EPS转矩比未对左右后轮6赋予束角的情况时减小，由此，能够使机动车1的转向感觉接近通常车辆。并且，在左右后轮6的束角变化为前束的情况下，电动助力转向装置16通过增加正的补正附加转矩从而使助力比未对左右后轮6赋予束角的情况时增大，而在左右后轮6的束角变化为后束的情况下，电动助力转向装置16通过增加负的补正附加转矩从而使助力比未对左右后轮6赋予束角的情况时减小，由此，能够使机动车1的转向感觉接近通常车辆。进而，左右后轮6的束角越大，即后轮转向角的绝对值δ_r或总束角θ的绝对值越大，则电动助力转向装置16越增大EPS转矩的增减量(补正附加转矩的绝对值)，由此，能够对机动车1赋予与通常车辆同样的转向感觉。

Claims

1.一种后轮转向车辆，其具有：

对左右前轮进行转向的转向盘；

根据所述转向盘的动作，赋予辅助所述左右前轮的转向的助力的动力转向装置；以及

后轮束角可变控制装置，其通过分别驱动控制相对于左右后轮设置的致动器，能够使该左右后轮的束角与所述左右前轮的转向方向同相或反相地变化，或使该左右后轮的束角变化为前束或后束，

所述后轮转向车辆的特征在于，

在所述后轮束角可变控制装置使所述左右后轮的束角变化为前束的情况下，所述动力转向装置使所述助力比未对所述左右后轮赋予束角的情况时增大，在所述后轮束角可变控制装置使所述左右后轮的束角变化为后束的情况下，所述动力转向装置使所述助力比未对所述左右后轮赋予束角的情况时减小。

2.根据权利要求1所述的后轮转向车辆，其特征在于，

所述左右后轮的束角的绝对值的和越大，所述动力转向装置越增大所述助力的增减量。

3.根据权利要求1所述的后轮转向车辆，其特征在于，

在所述后轮束角可变控制装置使所述左右后轮的束角与所述左右前轮的转向方向同相地变化的情况下，所述动力转向装置使所述助力比未对所述左右后轮赋予束角的情况时增大，在所述后轮束角可变控制装置使所述左右后轮的束角与所述左右前轮的转向方向反相地变化的情况下，所述动力转向装置使所述助力比未对所述左右后轮赋予束角的情况时减小。

4.根据权利要求3所述的后轮转向车辆，其特征在于，

所述左右后轮的束角的绝对值越大，所述动力转向装置越增大所述助力的增减量。