CN105473419A - 转向操纵控制装置 - Google Patents

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Abstract

利用转向操纵控制装置抑制响应延迟而适当地进行车辆的转弯制动时的动作的稳定化。转向操纵控制装置具有:线控转向系统,其检测对方向盘(2)进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使下述转向机构动作的致动器(8a)进行控制,其中,该转向机构使从所述方向盘分离的转向轮转向;车辆偏航角检测部(22a),其对车辆的偏航角进行检测;转向操纵角检测部(4),其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;转弯状态检测部(53A),其基于所述车辆的偏航角,对车辆转弯状态进行检测;制动状态检测部(53B),其对车辆的制动状态进行检测;以及偏航角控制部(53C),其在利用所述转弯状态检测部(53A)检测出车辆转弯状态,并且利用所述制动状态检测部(53B)检测出车辆的制动状态时,对所述致动器进行控制,以抑制制动前后的偏航角偏差。

Description

转向操纵控制装置
技术领域
本发明涉及一种在车辆的转弯制动时对偏航角进行控制的车辆用的转向操纵控制装置。
背景技术
当前,在车辆用的转向操纵控制装置中提出有下述技术,即采用将方向盘和转向轮之间的机械连结分离的线控转向(SBW)方式。
在采用该线控转向的车辆中,具有能够基于向方向盘的转向操纵输入而调整使转向轮转向的转向操纵扭矩的致动器。该致动器要求与方向盘的转向操纵状态相对应而维持稳定的车辆动作。
例如在专利文献1所记载的技术中,在线控转向控制系统中,基于转向操纵角计算出的目标偏航角和实际值的偏差,并基于该目标偏航角和实际值的偏差运算出各轮的制动力,基于运算出的制动力对各轮的制动力进行控制,从而使车辆动作稳定。
专利文献1:日本特开2008-30591号公报
发明内容
然而,在上述专利文献1中所记载的现有技术中,在线控转向控制系统中,通过对各轮的制动力进行控制而使转弯制动时的车辆的动作稳定,但为了控制各轮的制动力而使车辆的动作稳定化,需要对产生制动力的致动器的制动压进行控制,而在压力控制系统中会产生响应延迟。
本发明的课题是,用转向操纵控制装置抑制响应延迟,而适当地实现车辆的转弯制动时的动作的稳定化。
为了解决以上的课题,本发明所涉及的转向操纵控制装置在转弯行驶中在检测出车辆的制动状态或加速状态时,对下述致动器进行控制以抑制制动或加速前后的偏航角偏差,其中,该致动器能够以高于液压控制的响应性对车辆的偏航角进行控制。因此,使车辆的偏航角控制的响应性特性提高,并且消除转弯制动时的偏航角变化,因此,能够提高使车辆动作稳定化的响应特性。
发明的效果
根据本发明,由于能够利用下述致动器对车辆的转弯制动时或转弯加速时的制动或加速前后的偏航角偏差进行控制,而消除制动前后的偏航角变化,因此能够抑制响应延迟而迅速且适当地使车辆的动作稳定化,其中,该致动器能够以高于液压控制的响应性对车辆的偏航角进行控制。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的汽车的概略结构图。
图2是示意地表示悬架装置的结构的斜视图。
图3是示意地表示悬架装置的结构的俯视图。
图4是示意地表示悬架装置的结构的局部正视图以及局部侧视图
图5是表示转向时的齿条行程和齿条轴向力的关系的图。
图6是表示转向时的轮胎接地面中心的轨迹的图。
图7是在将转向主销倾角和磨胎半径作为轴的座标中,表示齿条轴向力的分布的一个例子的等值线图
图8是表示悬架装置1B中的齿条轴向力的解析结果的图。
图9是表示出转向主销轴线的路面着地点和横向力的关系的曲线图。
图10是说明设为正磨胎半径的情况下的自动回正扭矩的示意图。
图11是表示偏航角控制部的具体结构的框图。
图12是表示第1实施方式的偏航角控制处理步骤的一个例子的流程图。
图13是表示目标齿条行程和偏航角偏差的关系的目标齿条行程计算对应图的特性线图。
图14是表示悬架装置的特性的图,(a)是表示主销后倾角和响应性以及稳定性的关系的图,(b)是表示后倾拖距和横向力降低量以及直行性的关系的图。
图15是表示转向响应特性的图,(a)是表示车辆的响应特性的变化的特性线图,(b)是表示控制特性的切换定时的图。
图16是用于说明第1实施方式的动作的图,(a)是说明车辆的转向特性的图,(b)是说明向车辆的车宽方向的移动的图。
图17是表示转向控制处理的一个例子的流程图。
图18是表示本发明的第2的实施方式中的偏航角控制处理步骤的一个例子的流程图。
图19是表示本发明的第3实施方式中的偏航角控制处理步骤的一个例子的流程图。
图20表示目标偏航角计算对应图的特性线图,其中,该目标偏航角计算对应图以转向操纵角作为参数而示出车速和偏航角的关系。
图21是表示本发明的第4实施方式中的偏航角控制处理步骤的一个例子的流程图。
图22是表示齿条行程计算对应图的特性线图,该齿条行程计算对应图示出车速和偏航角的关系。
图23是表示本发明的第5实施方式中的偏航角控制处理步骤的一个例子的流程图。
图24是表示齿条行程计算对应图的特性线图,该齿条行程计算对应图示出车速和偏航角的关系。
图25是表示本发明的致动器的其它例子的框图。
图26表示能够应用于本发明的悬架装置的其他例子的示意性俯视图。
图27是表示能够应用于本发明的悬架装置的另外例子的示意性俯视图。
图28是表示本发明的第6实施方式所涉及的汽车的概略结构图。
图29是表示本发明的第6实施方式中的偏航角控制部的具体的结构的框图。
图30是表示本发明的第6实施方式中的偏航角控制处理步骤的一个例子的流程图。
图31是表示能够应用于本发明的第6实施方式的目标偏航角计算对应图的特性线图,其中,该目标偏航角计算对应图以转向操纵角作为参数而示出车速和偏航角的关系。
图32是用于说明本发明的第6实施方式的动作的图。
图33是表示本发明的第7实施方式所涉及的汽车的概略结构图。
图34是表示第7实施方式的偏航角控制部的具体的结构的框图。
图35是表示本发明的第7实施方式中的偏航角控制处理步骤的一个例子的流程图。
图36是表示图35的加速时偏航角控制处理步骤的具体例的流程图。
图37是表示图35的减速时偏航角控制处理步骤的具体例的流程图。
图38是表示将目标齿条行程作为参数而示出车速和偏航角的关系的目标值计算对应图的特性线图,是对使车辆转向过度的情况进行说明的图。
图39是表示将目标齿条行程作为参数而示出车速和偏航角的关系的目标值计算对应图的特性线图,是对使车辆转向不足的情况进行说明的图。
图40是用于说明在偏航角控制前后偏航角变化的方向性不发生变化的情况下的动作的说明图。
图41是用于说明在偏航角控制前后偏航角变化的方向性发生变化的情况下的动作的说明图。
图42是用于说明第7实施方式的动作的图。
图43是表示本发明的第8实施方式所涉及的汽车的概略结构图。
图44是表示第8实施方式的转向控制部以及偏航角控制部的具体结构的框图。
图45是表示本发明的第8实施方式中的行驶时转向操纵角控制处理步骤的一个例子的流程图。
图46是表示图45的偏航角控制处理步骤的具体例的流程图。
图47是表示基准轮毂横向力计算对应图的特性线图,是对车辆的转弯行驶时中性转向化的情况进行说明的图,其中,该基准轮毂横向力计算对应图以转向操纵角作为参数而示出车速和轮毂横向力的关系。
图48是与图47相同的特性线图,是对在车辆直行行驶时行驶稳定化的情况进行说明的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明应用本发明的汽车的实施方式。
(第1实施方式)
(整体结构)
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的车辆1的结构的概略图。
在图1中,车辆1具有车身1A、方向盘2、输入侧转向轴3、作为转向操纵角检测部的转向操纵角传感器4、转向操纵扭矩传感器5、转向操纵反作用力致动器6以及转向操纵反作用力致动器角度传感器7。
此外,车辆1具有:转向致动器8;转向致动器角度传感器9;输出侧转向轴10;转向扭矩传感器11;构成转向机构的小齿轮12、小齿轮角度传感器13、齿条轴14、转向横拉杆15和转向横拉杆轴向力传感器16;以及车轮17FR、17FL、17RR、17RL。
此外,车辆1具有制动盘18,车轮制动油缸19,压力控制单元20,车辆状态参数取得部21,轮速传感器24FR、24FL、24RR、24RL,控制器/驱动电路单元26以及机械备用部27。
方向盘2构成为与输入侧转向轴3一体地旋转,将驾驶员的转向操纵输入传递至输入侧转向轴3。
输入侧转向轴3具有转向操纵反作用力致动器6,相对于从方向盘2输入的转向操纵输入,由转向操纵反作用力致动器6施加转向操纵反作用力。
转向操纵角传感器4设置在输入侧转向轴3上,用于检测输入侧转向轴3的旋转(即,通过驾驶员而作用在方向盘2上的转向操纵输入角度)。并且,转向操纵角传感器4将检测出的输入侧转向轴3的旋转角输出至控制器/驱动电路单元26。
转向操纵扭矩传感器5设置在输入侧转向轴3上,用于检测输入侧转向轴3的旋转扭矩(即,作用在方向盘2上的转向操纵输入扭矩)。并且,转向操纵扭矩传感器5将检测出的输入侧转向轴3的旋转扭矩输出至控制器/驱动电路单元26。
转向操纵反作用力致动器6的与电动机轴一体旋转的齿轮,与形成在输入侧转向轴3的一部分处的齿轮啮合,且该转向操纵反作用力致动器6按照控制器/驱动电路单元26的指示,对通过方向盘2而进行的输入侧转向轴3的旋转施加反作用力。
转向操纵反作用力致动器角度传感器7用于检测转向操纵反作用力致动器6的旋转角(即,传递至转向操纵反作用力致动器6的转向操纵输入的旋转角),并将检测出的旋转角输出至控制器/驱动电路单元26。
转向致动器8的与电动机轴一体旋转的齿轮,与形成在输出侧转向轴10的一部分处的齿轮啮合,该转向致动器8按照控制器/驱动电路单元26的指示而使输出侧转向轴10旋转。
转向致动器角度传感器9用于检测转向致动器8的旋转角(即,转向致动器8所输出的用于转向的旋转角),并将检测出的旋转角输出至控制器/驱动电路单元26。
输出侧转向轴10具有转向致动器8,将转向致动器8所输入的旋转传递至小齿轮12。
转向扭矩传感器11设置在输出侧转向轴10上,用于检测输出侧转向轴10的旋转扭矩(即,经由齿条轴14的车轮17FR、17FL的转向扭矩)。并且,转向扭矩传感器11将检测出的输出侧转向轴10的旋转扭矩输出至控制器/驱动电路单元26。
小齿轮12与在齿条轴14上形成的齿条齿轮啮合,并将从输出侧转向轴10输入的旋转传递至齿条轴14。
小齿轮角度传感器13用于检测小齿轮12的旋转角(即,经由齿条轴14而输出的车轮17FR、17FL的转向角度),并将检测出的小齿轮12的旋转角输出至控制器/驱动电路单元26。
齿条轴14具有与小齿轮12啮合的直齿,将小齿轮12的旋转变换为车宽方向的直线运动。
转向横拉杆15经由球窝关节分别与齿条轴14的两端部和车轮17FR、17FL的转向臂连结。
转向横拉杆轴向力传感器16分别设置于在齿条轴14的两端部设置的转向横拉杆15上,用于检测作用在转向横拉杆15上的轴向力。并且,转向横拉杆轴向力传感器16将检测出的转向横拉杆15的轴向力输出至控制器/驱动电路单元26。
车轮17FR、17FL、17RR、17RL是通过将轮胎安装在轮毂上而构成的,经由悬架装置1B而设置在车身1A上。在这些车轮之中,对于前轮(转向轮17FR、17FL),通过利用转向横拉杆15而转向臂进行摆动,从而转向轮17FR、17FL相对于车身1A的朝向发生变化。
此外,在车辆1上设置用于检测车辆1的偏航角ψ的偏航角传感器22a,并将由该偏航角传感器22a检测出的偏航角ψ输出至控制器/驱动电路单元26。此外,在车辆1上设置用于检测车辆1的偏航率γ的偏航率传感器22b,并将由该偏航率传感器22b检测出的偏航率γ输出至控制器/驱动电路单元26。
车辆状态参数取得部21基于从轮速传感器24FR、24FL、24RR、24RL输出的表示车轮的旋转速度的脉冲信号而取得车速V。此外,车辆状态参数取得部21基于车速V和各车轮的旋转速度,取得各车轮的滑移率。并且,车辆状态参数取得部21将所取得的各参数输入至控制器/驱动电路单元26。
轮速传感器24FR、24FL、24RR、24RL将表示各车轮的旋转速度的脉冲信号输出至车辆状态参数取得部21以及控制器/驱动电路单元26。
控制器/驱动电路单元26对车辆1整体进行控制,基于从在各部分处设置的传感器输入的信号,对于输入侧转向轴3的转向操纵反作用力、前轮的转向角、或者机械备用部27的连结,将各种控制信号输出至转向操纵反作用力致动器6、转向致动器8、或者机械备用部27等。
此外,控制器/驱动电路单元26将各传感器涉及的检测值换算为与使用目的相对应的值。例如,控制器/驱动电路单元26将利用转向操纵反作用力致动器角度传感器7检测出的旋转角换算为转向操纵角θs,将利用转向致动器角度传感器9检测出的旋转角换算为转向轮17FR、17FL的转向角δd,或者将利用小齿轮角度传感器13检测出的小齿轮12的旋转角换算为转向轮17FR、17FL的实际转向角δr。
另外,控制器/驱动电路单元26能够对利用转向操纵角传感器4检测出的输入侧转向轴3的旋转角、利用转向操纵反作用力致动器角度传感器7检测出的转向操纵反作用力致动器6的旋转角、利用转向致动器角度传感器9检测出的转向致动器8的旋转角、以及利用小齿轮角度传感器13检测出的小齿轮12的旋转角进行监视,并基于这些参数的关系,对转向操纵系统中的故障的发生进行检测。并且,如果检测到转向操纵系统中的故障,则控制器/驱动电路单元26对机械备用部27输出使输入侧转向轴3和输出侧转向轴10连结的指示信号。
机械备用部27是按照控制器/驱动电路单元26的指示,将输入侧转向轴3和输出侧转向轴10连结,确保从输入侧转向轴3向输出侧转向轴10的力的传递的机构。此处,对于机械备用部27,通常时,从控制器/驱动电路单元26指示输入侧转向轴3与输出侧转向轴10不连结的状态。并且,在由于转向操纵系统中故障的产生,需要不经由转向操纵角传感器4、转向操纵扭矩传感器5以及转向致动器8等而进行转向操纵操作的情况下,输入使输入侧转向轴3和输出侧转向轴10连结的指示。
另外,机械备用部27例如能够利用缆索式转向机构或电磁离合器机构等而构成。
(悬架结构)
图2是示意地表示第1实施方式所涉及的悬架装置1B的结构的斜视图。图3是示意地表示图2的悬架装置1B的结构的俯视图。图4是示意地表示图2的悬架装置1B的结构的图,(a)是局部正视图以及(b)是局部侧视图。
如图2到图4所示,悬架装置1B对在轮毂WH上安装的车轮17FR、17FL进行悬挂,具有:轴托架33,其具有可自由旋转地支撑车轮17FR、17FL的车轴(轴)32;多个连杆部件,它们从车身侧的支撑部向车身宽度方向配置而与轴托架33连结;以及螺旋弹簧等弹簧部件34。
多个连杆部件由下连杆部件即第1连杆(第1连杆部件)37和第2连杆(第2连杆部件)38、转向横拉杆(转向横拉杆部件)15、以及撑杆(弹簧部件34以及减震器40)构成。在本实施方式中,悬架装置1B是撑杆式的悬架,弹簧部件34以及减震器40成为一体而构成的撑杆ST的上端连结在与车轴32相比位于上方的车身侧的支撑部上(以下,将撑杆的上端适当地称为“上枢轴点P1”)。构成下臂的第1连杆37和第2连杆38将与车轴32相比位于下方的车身侧的支撑部和轴托架33的下端连结。该下臂具有在车身侧在2处被支撑,与车轴32侧在1处连结的A臂形状(以下,将下臂和轴部件33的连结部适当地称为“下枢轴点P2”)。
并且,在左右的减震器40的外筒之间连结有稳定器41。该稳定器41利用托架42被可转动地支撑,其中,该托架42将车辆后方侧的直线部41a固定在车身侧部件上。
转向横拉杆15位于车轴32的下侧,将齿条轴14和轴部件33连结,齿条轴14被传递来自方向盘2的旋转力(转向操纵力)而产生转向用的轴向力。因此,通过转向横拉杆15,与方向盘2的旋转相对应而对轴部件33施加车宽方向的轴向力,而经由轴部件33使转向轮17FR、17FL转向。
在本发明中,将连接上述悬架装置1B的上枢轴点P1以及下枢轴点P2的转向主销轴线KS设为,在方向盘2的中立位置即转向轮17FL以及17FR是直行行驶的状态下,转向主销轴线KS的路面接地点位于轮胎接地面内。此外,将后倾拖距设定为位于轮胎接地面内。
更具体而言,在本实施方式的悬架装置1B中,将主销后倾角设为接近于0的值,将转向主销轴线KS设定为,使后倾拖距接近于0。由此,能够减小转向时的轮胎扭转扭矩,能够进一步使围绕转向主销轴线KS的力矩减小。此外,磨胎半径设为大于或等于0的正磨胎半径。由此,相对于转向时的轮胎侧滑角,产生与磨胎半径的大小相对应的后倾拖距,所以能够确保直行性。
图5是表示本实施方式所涉及的悬架装置1B的齿条轴向力的解析结果的图。
图5所示的实线表示在图2~4所示的悬架构造中,将主销后倾角设为0度、将后倾拖距设为0mm、将磨胎半径设为+10mm的情况下的齿条轴向力特性。
另外,在图5中,一同示出在与悬架装置1B相同方式的悬挂构造中,使与转向主销轴线KS相关的设定与不具有线控转向方式的转向操纵装置的构造相配合而进行设定时的对比例(虚线)。
如图5所示,如果按照上述研究结果进行设定,则齿条轴向力相对于对比例能够降低约30%。
如上所述,将主销后倾角设为0度能够使悬架刚性提高,此外,如图6中标号3所示,将后倾拖距设为0mm是指使转向主销轴线KS的路面着地点与轮胎接地面的轮胎接地中心点一致,由此,能够提高横向力减小效果。
(通过正磨胎半径的直行性确保)
图10是说明设为正磨胎半径的情况下的自动回正扭矩的示意图。
如图10所示,作用至轮胎的复原力(自动回正扭矩)与后倾拖距、侧抗拖距的和成正比地变大。
此处,在正磨胎半径的情况下,可以从转向主销轴线的接地点向经过轮胎接地中心的轮胎的侧滑角β方向的直线作垂线,将由该垂线的垂足的位置确定的距轮毂中心的距离εc(参照图10),视为后倾拖距。
因此,正磨胎半径的磨胎半径越大,转向时作用至轮胎的复原力越大。
在本实施方式中,通过设为正磨胎半径,减小由于主销后倾角接近于0而对直行性带来的影响。此外,由于采用线控转向方式,所以能够利用转向致动器8最终确保目标即直行性。
(悬架设计例)
在图2~4所示的悬架装置1B的结构中,在按照上述研究结果,将转向主销倾角设为13.8度、将后倾拖距设为0mm、将磨胎半径设为5.4mm(正磨胎半径)、将主销后倾角设为5.2度、将轮毂中心的高度处的转向主销偏移设为86mm的情况下,能够将齿条轴向力减小约30%。
对于上述设计值,在制动时,悬架下连杆向车辆后方移动,此时转向主销下端也同样向车辆后方移动,因此主销后倾角设为具有一定的后倾。并且,在主销后倾角小于或等于0度的情况下(转向主销轴线前倾的情况下),转向制动时齿条力矩变大,因此齿条轴向力增大。因此,如上所述地规定转向主销的位置。
即,转向主销下枢轴点(也包含假想枢轴)位于轮毂中心后方,转向主销上枢轴点(也包含假想枢轴)位于下枢轴点后方。
(悬架的作用)
下面,对本实施方式所涉及的悬架装置1B的作用进行说明。
在本实施方式所涉及的悬架装置1B中,至少在方向盘2的中立位置,设定为转向主销轴线KS的路面接地点位于轮胎接地面内。此外,设定为后倾拖距位于轮胎接地面内。
例如,将转向主销轴线KS设定为:主销后倾角为0度,后倾拖距为0mm,磨胎半径为大于或等于0mm的正磨胎半径。此外,关于转向主销倾角,在能够将磨胎半径设为正磨胎半径的范围内,以成为更小的角度的范围(例如小于或等于15度)进行设定。
通过设为如上所述的悬架几何结构,转向时的轮胎接地面中心的轨迹更小,能够减小轮胎扭转扭矩。
因此,由于能够将齿条轴向力设为更小,所以能够使围绕转向主销轴线KS的力矩进一步减小,能够减小转向致动器8的输出。此外,能够以更小的力控制车轮的朝向。即,能够实现操纵性·稳定性的提高。
此外,随着将主销后倾角设为0度,将后倾拖距设为0mm,有可能对悬架构造上的直行性产生影响,但通过设定为正磨胎半径,减轻该影响。此外,与通过转向致动器8进行的控制一起,确保直行性。即,能够实现操纵性·稳定性的提高。
此外,将转向主销倾角限制在一定的范围(小于或等于15度)中,与此相对,通过进行利用转向致动器8的转向,因此能够避免驾驶员在转向操纵操作中感觉沉重。此外,对于由来自路面的外力导致的反冲,由于能够利用转向致动器8抗衡外力,因此也能够避免对驾驶员的影响。即,能够实现操纵性·稳定性的提高。
以下,详细研究悬架装置1B的悬架几何结构。
(齿条轴向力成分的分析)
图5是表示转向时的齿条行程和齿条轴向力的关系的图。
如图5所示,在齿条轴向力成分中,主要包含轮胎的扭转扭矩和车轮的提升扭矩,其中,轮胎的扭转扭矩是主导型的。
因此,通过使轮胎的扭转扭矩减小,能够减小齿条轴向力。
(轮胎的扭转扭矩最小化)
图6是表示转向时的轮胎接地面中心的轨迹的图。
在图6中,一同示出转向时的轮胎接地面中心的移动量较大的情况和较小的情况。
根据上述齿条轴向力成分的分析结果,为了减小齿条轴向力,将转向时的轮胎扭转扭矩最小化是有效的。
为了将转向时的轮胎扭转扭矩最小化,如图6所示,只要进一步使轮胎接地面中心的轨迹的变化减小即可。
即,通过使轮胎接地面中心和转向主销接地点一致,而能够将轮胎扭转扭矩最小化。
具体而言,如后所述,后倾拖距设为0mm,磨胎半径设为大于或等于0mm的正磨胎半径是有效的。
(转向主销倾角的影响)
图7是在将转向主销倾角和磨胎半径作为轴的座标中,表示齿条轴向力的分布的一个例子的等值线图。
在图7中以齿条轴向力为小、中以及大这3个情况中的等值线为例示出。
相对于轮胎扭转扭矩输入,转向主销倾角越大,其转矩越大,齿条轴向力越大。因此,作为转向主销倾角,优选设定为小于一定的值,从与磨胎半径的关系来看,如果转向主销倾角设为例如小于或等于15度,则能够使齿条轴向力减小至期望的水平。
另外,图7中的由点划线(边界线)围成的区域表示下述区域:在转弯的极限区域中,能够推定为横向力超过摩擦的极限的值的转向主销倾角小于15度,并且考虑上述轮胎扭转扭矩,磨胎半径大于或等于0mm。在本实施方式中,将该区域(横轴中,转向主销倾角从15度减小的方向,纵轴中,磨胎半径从0增加的方向)设为更适于设定的区域。
在具体决定磨胎半径和转向主销倾角的情况下,例如,能够将图7所示的表示齿条轴向力的分布的等值线近似为n次曲线(n为大于或等于2的整数),从上述由点划线围成的区域之中,采用由n次曲线的拐点(或者峰值)的位置而决定的值。
(齿条轴向力的最小化例)
图8是表示本实施方式所涉及的悬架装置1B的齿条轴向力的解析结果的图。
图8所示的实线表示在图2~4所示的悬架构造中,将主销后倾角设为0度、将后倾拖距设为0mm、将磨胎半径设为+10mm的情况下的齿条轴向力特性。
另外,在图8中,一同示出在与悬架装置1B相同方式的悬挂构造中,使与转向主销轴线相关的设定与不具有线控转向方式的转向操纵装置的构造相配合而进行设定时的对比例(虚线)。
如图8所示,如果按照上述研究结果进行设定,则齿条轴向力相对于对比例能够降低约30%。
如上所述,将主销后倾角设为0度,能够使悬架刚性提高,此外,如图9中标号3所示,将后倾拖距设为0mm是指使转向主销轴线KS的路面着地点与轮胎接地面的轮胎接地中心点(着力点)O一致,由此,能够提高更大的横向力减小效果,其中,图9示出转向主销轴线KS的路面着地点和横向力的关系。
另外,在包含轮胎接地中心点(着力点)O在内的轮胎接地面内的转向主销轴线KS的接地点为标号2以及标号4的情况下,与转向主销轴线KS的接地点也如标号1以及标号5所示,与设为从轮胎接地面在前后方向上远离的位置的情况相比较,也能够使横向力减小。特别地,转向主销轴线KS的接地点设为与轮胎接地中心点(着力点)相比位于车辆前方侧的情况,与设为与轮胎接地中心点(着力点)相比位于车辆后方的情况相比,能够将横向力抑制为较小。
(通过正磨胎半径的直行性确保)
图10是说明设为正磨胎半径的情况下的自动回正扭矩的示意图。在该图10中,如果在转向时,朝向车身的转弯外侧的离心力作用在轮胎接地中心点(着力点)O上,则为了抵抗该离心力而产生朝向转弯中心的横向力。另外,β是侧滑角。
如图10所示,作用至轮胎的复原力(自动回正扭矩)与后倾拖距、侧抗拖距的和成正比地变大。
此处,在正磨胎半径的情况下,可以从转向主销轴线的接地点向经过轮胎中心的轮胎的侧滑角β方向的直线作垂线,将由该垂线的垂足的位置确定的距轮毂中心的距离εc(参照图10),视为后倾拖距。
因此,正磨胎半径的磨胎半径越大,转向时作用至轮胎的复原力越大。
在本实施方式中,通过设为正磨胎半径,从而减小由于主销后倾角接近于0而对直行性带来的影响。
(悬架设计例)
本申请人确认到,在图2~4所示的悬架装置1B的结构中,在按照上述研究结果,将转向主销倾角设为13.8度、将后倾拖距设为0mm、将磨胎半径设为5.4mm(正磨胎半径)、将主销后倾角设为5.2度、将轮毂中心的高度处的转向主销偏移设为86mm的情况下,能够将齿条轴向力减小约30%。
对于上述设计值,在制动时,悬架下连杆向车辆后方移动,此时转向主销下端也同样向车辆后方移动,因此主销后倾角设为具有一定的后倾。并且,在主销后倾角小于或等于0度的情况下(转向主销轴线KS前倾的情况下),转向制动时齿条力矩变大,因此齿条轴向力增大。因此,如上所述地规定转向主销轴线KS的位置。
即,转向主销下枢轴点(也包含假想枢轴)位于轮毂中心后方,转向主销上枢轴点(也包含假想枢轴)位于下枢轴点前方。
(转向控制)
下面,根据图11~图15,对控制转向致动器8的控制器/驱动电路单元26中的转向操纵响应性控制进行说明。
即,如前所述,向控制器/驱动电路单元26输入:利用扭矩传感器5检测出的输入侧转向轴3的转向操纵扭矩Ts、利用车辆状态参数取得部21取得的车速V、以及利用转向操纵反作用力致动器角度传感器7检测出的致动器6的旋转角θmi。
在该控制器/驱动电路单元26中,设有图11所示的转向控制部50。该转向控制部50具有目标转向角运算部51、转向响应性设定部52、转弯状态检测部53A、制动状态检测部53B、偏航角控制部53C以及致动器控制装置54。
目标转向角运算部51输入车速V以及旋转角θmi,并基于这些计算出用于驱动转向致动器8的目标转向角δ*。
转向响应性设定部52具有直行性确保部55和延迟控制部56。
直行性确保部55具有直行性补充部55a和干扰补偿部55b。
直行性补充部55a基于车速V,根据利用小齿轮角度传感器13检测出的小齿轮角度而计算出的转向轮17FR、17FL的实际转向角δr,以及利用偏航率传感器22b检测出的偏航率γ,进行下述(1)式的运算,而计算出自动回正扭矩Tsa,将计算出的自动回正扭矩Tsa与规定增益Ksa相乘而计算出作为直行性校正值的自动回正扭矩控制值Asa(=Ksa·Tsa)。
【式1】
Tsa = 2 · ϵ · Kf ( β + Lf V ) γ - δr . . . ( 1 )
β = B A · Lf L · δr
A = 1 - ( m 2 L 2 ) ( Lf · Kf - Lr · Kr Kf + Kr ) V 2
B = 1 - ( m L ) ( Lf Lr · Kr ) V 2
此处,εc是后倾拖距,Kf是每1个前轮的侧抗刚度,β是重心点侧滑角,Lf是重心点前轮轴间距离,Kr是每1个后轮的侧抗刚度,Lr是重心点后轮轴间距离,m是车辆的质量,L是前轮后轮轴间距离。
在该(1)式中,通过将后倾拖距ε设定为从在通常的悬架装置中设定的后倾拖距εc0中减去在本实施方式中设定的后倾拖距εc2而得到的值,从而能够计算出应用于本发明中的悬架装置1B中存在不足而应该补充的自动回正扭矩Tsa。
另外,自动回正扭矩Tsa不限于利用上述(1)式计算出的情况,也能够通过下述过程而计算出,即:设置用于检测车辆的横向加速度Gy的横向加速度传感器,基于车辆的横向加速度Gy和车辆的偏航率γ,并基于车辆的运动方程式,根据偏航率γ的微分值和横向加速度Gy计算出横向力Fy,使该横向力Fy乘以侧抗拖距εn。
此外,也能够将方向盘2的转向操纵角θs和自动回正扭矩Tsa的关系,以车速V作为参数,通过实际测量或者参照通过模拟计算出的控制对应图,基于利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs和车速V计算出自动回正扭矩Tsa。
此外,在将转向轮17FR、17FL作为驱动轮的情况下,也能够基于左右的驱动力差而推定出因扭矩偏转现象而在转向时所产生的发生扭矩Th,从利用转向操纵扭矩传感器5检测出的转向操纵扭矩Ts中减去发生扭矩Th而计算出自动回正扭矩Tsa。同样地,能够基于左右的转向轮17FR、17FL的制动力差,计算出自动回正扭矩Tsa。
向干扰补偿部55b,输入来自转向操纵扭矩传感器5的转向操纵扭矩Ts、来自转向致动器角度传感器9的旋转角θmo、以及来自电动机电流检测部64的电动机电流imr,对输入至车辆的干扰按照频带进行分离并分别推定,计算出用于抑制这些干扰的干扰补偿值Adis。
在该干扰补偿部55b中,例如如日本特开平2007-237840号公报所述,在将由驾驶员的转向操纵输入即转向操纵扭矩Ts、以及通过转向致动器8的转向输入作为控制输入,将实际的转向操纵状态量作为控制量的模型中,具有多个干扰推定部,该多个干扰推定部基于下述差对干扰进行推定,即,使所述控制输入通过低通滤波器而得到的值、与使所述控制量通过所述模型的反向特性和所述低通滤波器而得到的值的差。各干扰推定部通过使低通滤波器的截止频率不同,从而将干扰按照多个频带进行分离。
并且,利用干扰补偿部55b以及直行性补充部55a计算出的干扰补偿值Adis以及自动回正扭矩控制值Asa,由加法器55c相加,而计算出直行性确保控制值δa。该直行性确保控制值δa供给至延迟控制部56。
延迟控制部56如图11所示,具有转向操纵开始检测部56a、单稳态电路56b、增益调整部56c以及乘法器56d。
转向操纵开始检测部56a基于利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs,检测出从维持中立位置的状态进行右转向操纵或者左转向操纵的定时,并将表示从中立状态的转向操纵开始的转向操纵开始信号SS输出至单稳态电路56b。
此外,单稳态电路56b基于从转向操纵开始检测部56a输出的转向操纵开始信号,将在规定的延迟时间τ(例如0.1秒)的期间成为接通状态的控制开始延迟信号输出至增益调整部56c。
增益调整部56c在控制开始延迟信号为接通状态时,将控制增益Ga设定为“0”,在控制开始延迟信号为断开状态时,将控制增益Ga设定为“1”,并将所设定的控制增益Ga输出至乘法器56d。
在乘法器56d中,输入从直行性确保部55输出的直行性确保控制值δa,将该直行性确保控制值δa与控制增益Ga相乘,并将乘法结果供给至加法器56e,其中,向该加法器56e输入有来自目标转向角运算部51的目标转向角δ*。
因此,在延迟控制部56中,在利用转向操纵开始检测部56a检测出从维持中立状态的状态进行右转向操纵或者左转向操纵的转向操纵开始状态时,在增益调整部56c中,将与直行性确保控制值δa相乘的控制增益Ga设定为“0”,以使得直行性确保控制停止由单稳态电路56b设定的规定时间、例如0.1秒间隔,其中,直行性确保控制使利用直行性确保部55计算出的直行性确保控制值δa与目标转向角δ*相加。并且,在增益调整部56c中,经过0.1秒后如果单稳态电路56b的输出信号反转为断开状态,则在增益调整部56c中,将控制增益Ga设定为“1”,以开始使直行性确保控制值δa与目标转向角δ*相加的直行性确保控制。
此外,延迟控制部56在方向盘2的转向操纵持续进行时,由于转向操纵开始检测部56a不会检测到从中立状态的转向操纵开始,因此通过单稳态电路56b的输出维持断开状态,在增益调整部56c中将控制增益Ga设定为“1”。因此,将利用直行性确保部55运算出的直行性确保控制值δa直接供给至加法器56e。因此,使目标转向角δ*与直行性确保控制值δa相加而进行直行性确保控制。
此外,向转弯状态检测部53A输入利用作为偏航角检测部的偏航角传感器22a检测出的偏航角ψ,在该偏航角ψ超过预先设定的设定值ψs时,判定为转弯状态。向制动状态检测部53B输入向压力控制单元20输出的制动指令信号Sb,在该制动指令信号Sb是接通状态时,判定为制动状态。
此外,向偏航角控制部53C输入转弯状态检测部53A以及制动状态检测部53B的判定结果,并且输入利用偏航角传感器22a检测出的偏航角ψ、利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs、利用车辆状态参数取得部21计算出的车速V。在该偏航角控制部53C中,在车辆的转弯行驶中,在成为制动状态时,执行偏航角控制处理,以使得制动前后的偏航角一致。
该偏航角控制处理作为每隔规定时间(例如1μsec)执行的定时器中断处理而执行,如果包含转弯状态检测部53A以及制动状态检测部53B的处理而进行表示,则如图12所示。
在该偏航角控制处理中,首先在步骤S1中,读入利用偏航角传感器22a检测出的偏航角ψ1,并将该偏航角ψ1存储至偏航角存储部53b。
然后,转至步骤S2,判定是否是所读入的偏航角ψ1的绝对值超过零附近的阈值ψs而车辆处于转弯状态,在ψ1≤ψs时,判断为车辆不是转弯状态而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序。
另一方面,在步骤S2的判定结果是ψ1>ψs时,判断为车辆是转弯状态而转至步骤S3,读入由转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs1,并在将该转向操纵角θs1存储至转向操纵角存储部53a之后,转至步骤S4。
在该步骤S4中,判定从在控制器/驱动单元26内搭载的制动装置是否输入有使车轮制动油缸19动作的表示制动状态的接通状态的制动指令信号Sb,在制动指令信号Sb是断开状态时,判断为不是制动状态而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序,在制动指令信号Sb是接通状态时,判断为车辆是制动状态而转至步骤S5。
在该步骤S5中,读入由转向操纵角传感器4检测出的制动后转向操纵角θs2,然后转至步骤S6,在读入由偏航角传感器22a检测出的制动时偏航角ψ2之后,转至步骤S7。
在该步骤S7中,读取在转向操纵角存储部53a中存储的制动前转向操纵角θs1,判定从制动前转向操纵角θs1中减去制动后转向操纵角θs2而得到的值的绝对值是否小于零附近的转向操纵角θss,在满足|θs1-θs2|≤θss时,判断为驾驶员没有对方向盘2进行转向操纵,而处于不进行增加或转回的转向保持状态,并转至步骤S8。
在该步骤S8中,读取在偏航角存储部53b中存储的转弯前偏航角ψ1,并在从制动后偏航角ψ2中减去转弯前偏航角ψ1而计算出偏航角偏差Δψ(=ψ2-ψ1)之后,转至步骤S9。
在该步骤S9中,基于偏航角偏差Δψ,并参照图13所示的目标齿条行程计算对应图,计算出作为目标转向量的目标齿条行程Rs*,其中,该目标齿条行程Rs*产生为了消除偏航角偏差Δψ而所需的束角。此处,目标齿条行程计算对应图如图13所示,将目标齿条行程Rs*取为横轴,将偏航角偏差(ψ2-ψ1)取为纵轴,并设定有下述特性线Lr,在该特性线Lr中,如果偏航角偏差(ψ2-ψ1)从零向正方向增加,则与此相对应地目标齿条行程Rs*也向正方向增加,如果偏航角偏差Δψ从零向负方向增加,则与此相对应地目标齿条行程Rs*也向负方向增加。
然后,转至步骤S10,并将计算出的目标齿条行程Rs*变换为利用转向致动器8产生的、相对于目标转向角δ*的转向角校正值δta,然后转至步骤S11,在将转向角校正值δta和目标转向角δ*相加之后,转至步骤S12。
在该步骤S12中,在读入利用偏航角传感器22a检测出的偏航角控制后偏航角ψ3之后,转至步骤S13,读入在偏航角存储部53b中存储的转弯开始时偏航角ψ1,并判定从该转弯开始时偏航角ψ1中减去偏航角控制后偏航角ψ3而得到的值的绝对值是否小于零附近的设定值Δψs。在该判定结果是|ψ1-ψ3|≥Δψs时,判断为转弯制动前后的偏航角偏差没有消除而返回所述步骤S4,在该判定结果是|ψ1-ψ3|<Δψs时,判断为转弯制动前后的偏航角偏差已消除而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序。
此外,在所述步骤S7的判定结果是|θs1-θs2|>θss时,判断为驾驶员对方向盘2进行了向增加方向或者转回方向的转向操纵,而无需进行齿条行程控制,跳转至所述步骤S12。
在该图12的偏航角控制处理中,步骤S1以及S2的处理与转弯状态检测部53A相对应,步骤S4的处理与制动状态检测部53B相对应,步骤S1、步骤S3以及步骤S5~步骤S13的处理与偏航角控制部53C相对应。
致动器控制装置54具有用于计算转向角偏差Δδ的转向角偏差运算部61、转向电动机控制部62、电流偏差运算部63以及电动机电流控制部65。
转向角偏差运算部61从自加法器56e输出的目标转向角校正值δ*a,减去基于从转向致动器角度传感器9输出的转向致动器角度的实际转向角δr,而计算出转向角偏差Δδ,并将计算出的转向角偏差Δδ输出至转向电动机控制部62。
转向电动机控制部62以使所输入的转向角偏差Δδ为零的方式,计算出构成致动器8的转向电动机8a的驱动指令电流im*,并将计算出的驱动指令电流im*输出至电流偏差运算部63。
电流偏差运算部63从所输入的驱动指令电流im*中减去从电动机电流检测部64输出的电动机电流imr而计算出电流偏差Δi,并将计算出的电流偏差Δi输出至电动机电流控制部65,其中,电动机电流检测部64用于检测供给至构成转向致动器8的转向电动机8a的电动机电流。
电动机电流控制部65以使所输入的电流偏差Δi为零的方式,即以实际的电动机电流imr追随驱动指令电流im*的方式进行反馈控制,并将转向电动机驱动电流imr输出至转向电动机8a。
(第1实施方式的动作)
下面,根据图14以及图15说明上述第1实施方式的动作。
当前,设为将方向盘2保持在中立位置而进行直行行驶的状态。
在该直行行驶状态中,利用目标转向角运算部51运算出的目标转向角δ*为零。因此,通过由致动器控制装置54控制的转向电动机8a,将齿条轴14控制在中立位置,经由转向横拉杆15将转向轮17FR以及17FL的转向角δr控制为零。此时,由于方向盘2保持中立位置,因此利用偏航角传感器22a检测出的车辆的偏航角ψ1为零,由于转向角δr为零而重心点侧滑角β成为零,且偏航率γ也为零,因此利用直行性补充部55a根据所述(1)式计算出的自动回正扭矩Tsa为零。
在干扰补偿部55b中,计算出抑制干扰的干扰补偿值Adis,因此在不产生该干扰时,干扰补偿值Adis也为零。
此外,在偏航角控制部53C中,车辆为直行行驶状态,不是转弯状态而偏航角ψ1为零,因此,不会判断为车辆的转弯行驶状态,也不进行校正齿条行程的齿条行程控制,将目标转向角δ*和校正值δa、δta相加而得到的目标转向角校正值δ*a也为零。
因此,从致动器控制装置54的转向角偏差运算部61输出的转向角偏差Δδ也为零,从转向电动机控制部62输出的电动机电流指令值im*也为零。因此从电动机电流控制部65不会输出电动机电流imt,转向电动机8a维持停止状态,齿条轴14维持中立位置,而将转向轮17FR以及17FL的转向角δt控制为“0”。
如果在该直行行驶状态中,转向轮17FR以及17FL的至少一方陷入车辙中、或者经过井盖而转向轮17FR以及17FL的一方转向,或产生偏航角,则利用直行性补充部55a计算出的自动回正扭矩Tsa增加。此时,如前述的悬架装置1B所述,在在方向盘2位于中立位置的状态下设定为使转向主销轴线KS经过轮胎接地面,而提高转向响应性的情况下,由悬架装置1B自身产生的自动回正扭矩Tsa不足。
然而,在本实施方式中,由于基于前述的(1)式计算出自动回正扭矩,因此通过将该(1)式中的后倾拖距εc设定为与通常的悬架装置同样的值,而能够将计算出的自动回正扭矩Tsa计算为与后倾拖距εc相对应的值。然后,在计算出的自动回正扭矩Tsa上乘以增益Ksa,而计算出直行性校正值Asa,并将该直行性校正值Asa供给至延迟控制部56。
此时,在延迟控制部56中是直行行驶状态,所以在转向操纵开始检测部56a中不会检测出转向操纵开始而在增益调整部56c中将增益Ga设定为“1”,因此将直行性校正值Asa直接供给至加法器56e。因此,通过由直行性校正值Asa对目标转向角δ*进行校正,利用致动器控制装置54对构成转向致动器8的转向电动机8a进行驱动控制,产生与自动回正扭矩Tsa相当的转向扭矩,该转向扭矩经由齿条轴14以及转向横拉杆15而传递至转向轮17FR以及17FL。
因此,利用转向轮17FR以及17FL产生自动回正扭矩Tsa,能够补充对悬架装置1的自动回正扭矩不足而确保车辆的直行性。
然而,如果从将方向盘2保持在中立位置的直行行驶状态成为将方向盘2向右(或者左)进行转向操纵的状态,则通过转向操纵开始检测部56a检测出,由从该直行行驶状态的转向操纵带来的向转弯状态的转换。
因此,在规定时间例如0.1秒期间成为接通状态的控制延迟信号,从单稳态电路56b输出至增益调整部56c。因此,利用增益调整部56c,在控制延迟信号持续接通状态的期间,控制增益Ga设定为“0”。因此,从乘法器56d输出的乘法输出为“0”,直行性确保控制值δa向加法器56e的输出停止。
因此,从自方向盘2的中立位置开始转向操纵的时刻起0.1秒的初期响应期间T1的期间,控制增益Ga设定为“0”,因此从乘法器56d输出的乘法运算输出为“0”,相对于目标转向角δ*的直行性确保控制如图15(b)中实线图示地停止。
因此,利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs供给至目标转向角运算部51,利用该目标转向角运算部51运算出的目标转向角δ*直接供给至转向角偏差运算部61。因此,将转向电动机8a旋转驱动为与目标转向角δ*一致。在该期间,直行性确保部55中的直行性确保控制停止。
因此,在初期响应期间T1中,转向主销轴线KS的路面接地点设定在轮胎的接地面内的接地中心位置,并且主销后倾角设定为零,开始进行通过悬架装置1B的转向。
此时,悬架装置1B的主销后倾角设定为零。该主销后倾角、转向响应性和操纵稳定性的关系如图14(a)所示,主销后倾角为零时,转向响应性成为较高的状态,但是不能确保操纵稳定性,即,相对于主销后倾角的转向响应性和操纵稳定性存在权衡的关系。
因此,在从中立位置开始转向操纵的初期状态中,不执行利用线控转向控制进行的直行性确保控制,从而悬架装置1B维持该初期转向。
在该初期响应期间T1中,悬架装置1B中如上所述,主销后倾角为零,操纵响应性较高,因此如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够设为比点划线图示的特性线L2所示的具有通常的线控转向形式的转向操纵系统的车辆中的转向响应特性(偏航率)高的转向响应特性(偏航率)。此时,成为与由驾驶员的方向盘2的转向操纵引起的转向操纵角变化对应的转向角变化,因此不会给驾驶员带来不适感。
但是,仅利用悬架装置1B的转向响应性如果越过初期响应期间T1而持续转向,则如在图15(a)中虚线图示的特性线L3所示,在中期响应期间T2以及后期响应期间T3,转向操纵的车辆的转向响应性变得敏感。此外,在从中期响应期间T2至后期响应期间T3的范围车辆的向内侧的卷入现象增大。
因此,在上述第1实施方式中,如图15(b)所示,在经过初期响应期间T1的例如0.1秒后,利用直行性确保部55进行的针对目标转向角δ*的直行性确保控制以阶梯状开始,其中,直行性确保部55利用直行性补充部55a以及干扰补偿部55b构成。因此,对悬架装置1B涉及的车辆的转向响应性进行抑制而抑制车辆的失速,并且如图14(b)中虚线图示所示,利用线控转向控制对悬架装置1B的直行性进行补充,而能够确保操纵稳定性。
其后,在中期响应期间T2结束例如经过0.3秒后,通过利用直行性确保部55进行的直行性确保控制,与通常的车辆的转向响应特性相比较,也能够进一步抑制转向响应特性而成为转向不足倾向。由此,如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够使操纵稳定性提高,能够实现特性线L1所示的理想的车辆的转向响应特性。
在该车辆的转弯行驶状态下,在偏航角控制部53C中,在前述的图12的偏航角控制处理中,重复进行下述过程,即在步骤S1中读入偏航角ψ1并存储至转向操纵角存储部53a之后,转至步骤S2,由于是转弯行驶状态,因此转至步骤S3而读入制动前转向操纵角θs1,将制动前转向操纵角θs1存储至转向操纵角存储部53a,之后结束定时器中断处理。因此在偏航角存储部53b中,对制动前偏航角ψ1进行更新存储,在转向操纵角存储部53a中对制动前转向操纵角θs1进行更新存储。
在该转弯行驶状态下,如果踩下制动踏板,则制动装置动作而成为制动力向各车轮17FR、17FL、17RR、17RL动作的制动状态。如上所述,如果成为制动状态,则从控制器/驱动电路26输出的制动指令信号Bc成为接通状态。
因此,在偏航角控制部53C中,在图12的处理中,从步骤S4转至步骤S5,读入制动后转向操纵角θs2,然后读入制动后偏航角ψ2(步骤S6)。
并且,在制动前后的转向操纵角θs1以及θs2不发生变化的情况下,判断为处于驾驶员没有对方向盘2进行转向操纵,不进行增加或转回的保持状态,并转至步骤S8,从制动后偏航角ψ2中减去制动前偏航角ψ1而计算出制动前后的偏航角偏差Δψ(=ψ2-ψ1)。并且,基于计算出的偏航角偏差Δψ,并参照图13所示的目标齿条行程计算对应图,计算出用于消除偏航角偏差Δψ的目标齿条行程Rs*(步骤S9)。
然后,将计算出的目标齿条行程Rs*变换为与目标转向角δ*相对应而进行偏航角控制的转向角校正值δta(步骤S10),并使变换得到的转向角校正值δta与目标转向角δ*相加并向致动器控制装置54输出。
因此,在致动器控制装置54中,以向转向轮17FR、17FL赋予消除制动前后的偏航角偏差Δψ的束角变化的方式,控制转向致动器8,而齿条轴14设为与目标齿条行程Rs*相对应的量的行程,并将该行程经由转向横拉杆15而供给至转向轮17FR、17FL。
因此,转向轮17FR、17FL以消除偏航角偏差Δψ的方式产生朝向转弯外侧的束角变化,而车辆转向特性如图16(a)中实线图示的曲线L1所示,控制为转向不足。因此,车辆1如图16(b)所示,在转弯行驶状态下,即使是制动状态,也能够抑制车辆车宽方向移动量,能够维持行车线而行驶。
并且,在不进行偏航角控制的情况下,如图16(a)中点划线图示所示,偏航角变大而成为转向过度特性,如图16(b)中点划线图示所示,向车辆车宽方向的转弯内侧的移动量变大,而向相邻的行车线移动,操纵稳定性降低。
并且,在本实施方式中,通过控制转向致动器8,控制齿条轴14的齿条行程,而产生束角变化,因此不会像利用制动装置将外轮侧的制动压设为大于内轮侧的制动压而使转弯外朝向的偏航角产生的情况那样,产生由液压控制导致的响应延迟,能够在转弯制动时具有高响应性并将车辆控制为转向不足,能够使操纵稳定性提高。
此外,通过在构成线控转向系统的转向控制部50上设有的偏航角控制部53C,能够进行转弯制动时的偏航角控制。因此,为了在前侧的悬架装置1B中,将前后力柔性偏向取为较大程度的转向不足,例如也不需要在将横拉杆和齿条轴配置为大致并行的基础上,将横拉杆在车辆宽度方向的长度设定得长于齿条轴。此外,作为悬架特性,也不需要将前侧悬架装置设定为前后力外张(Toeout),将后侧悬架装置设定为前后力内束(Toein)的前后力束角特性。因此,能够使前悬架装置和后悬架装置的结构简单·轻量化。
其后,再次读入偏航角ψ3,至该偏航角ψ3和制动前偏航角ψ1的偏航角偏差小于或等于设定值Δψs,或制动状态中止为止,持续进行偏航角控制。
另外,在转弯制动状态下,如果通过驾驶员对方向盘2进行转向操纵,而成为从制动前转向操纵角θs1中减去制动后转向操纵角θs2而得到的转向操纵角偏差的绝对值超过设定值Δθs的状态,则从步骤S7跳转至步骤S12,中止对转向角校正值δta进行计算的偏航角控制。因此,不会影响到由驾驶员进行的反向转向等对方向盘2的转向操纵。
如以上所述,根据本实施方式所涉及的车辆的转向操纵装置,在悬架装置1B中,由于将后倾拖距设定于轮胎接地面内,因此,能够使围绕转向主销轴线的力矩进一步减小。
因此,在第3实施方式中,也能够以更小的齿条轴向力进行转向,并且能够以更小的力控制车轮的朝向,因此能够使转向响应性提高。
如上所述,在上述第1实施方式中,设定为至少转向主销轴线KS在轮胎接地面内通过,从而设为悬架装置1B自身使转向响应性提高的结构,在此基础上,利用线控转向系统SBW的直行性确保部55,进行控制转向特性的直行性补充以及干扰补偿,从而确保悬架装置1B的直行性。
因此,在从将方向盘2保持在中立位置的状态进行右或者左转向操纵的情况下,在初期响应期间T1,利用悬架装置1B自身的较高的转向响应性而确保高响应性。其后,如果经过初期响应期间T1而进入中期响应期间T2,则与重视转向响应性相比,需要重视操纵稳定性,利用线控转向系统SBW中的延迟控制部56的增益调整部56c将控制增益Ga设定为“1”,从而开始进行利用由直行性确保部55计算出的直行性确保控制值δa的直行性确保控制。
因此,开始进行转向角控制、直行性补充以及干扰补偿等直行性确保控制,从而对悬架装置1B所涉及的较高的转向响应性进行抑制而确保操纵稳定性。此外,在后期响应期间T3中,能够使转向响应性进一步减小以抑制向车辆的内侧的卷入现象,并设为转向不足倾向而进一步抑制车辆的失速,建立理想的转向响应性控制。
然而,如果从将方向盘2保持在中立位置的直行行驶状态成为将方向盘2向右(或者左)进行转向操纵的状态,则通过转向操纵开始检测部56a检测出,由于从该直行行驶状态开始的转向操纵而导致的向转弯状态的转换。因此,利用增益调整部56c将增益Ga设定为在0.1秒期间为“0”。
因此,在从自方向盘2的中立位置起开始转向操纵的时刻开始0.1秒的初期响应期间的期间,对于转向指令角度δ*的校正控制处理如图15(b)所示停止。
因此,致动器6的旋转角θmi供给至目标转向角运算部51,利用该目标转向角运算部51运算出的转向指令角度δ*直接供给至转向角偏差运算部61。因此,将转向电动机8a旋转驱动为与转向指令角度δ*一致。在该期间,线控转向控制中的转向角校正处理停止。
因此,在初期响应期间,利用将转向主销轴线KS的路面接地点设定在轮胎的接地面内的接地中心位置且将主销后倾角设定为零的悬架装置进行的转向开始。
此时,悬架装置的主销后倾角设定为零。该主销后倾角、转向操纵响应性和操纵稳定性的关系如图14(a)所示,主销后倾角为零时,转向操纵响应性成为较高的状态,但是不能确保操纵稳定性,即,相对于主销后倾角的转向操纵响应性和操纵稳定性存在权衡的关系。
因此,在从中立位置起开始转向操纵的初期状态中,通过不执行通过线控转向控制进行的转向角校正处理,而由悬架装置1B维持该初期转向。
在该初期期间中,悬架装置如上所述,主销后倾角为零,操纵响应性较高,因此如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够设为与点划线图示的特性线L2所示的具有通常的线控转向形式的转向操纵系统的车辆中的转向操纵响应特性(偏航率)相比,具有较高的转向操纵响应特性(偏航率)。此时,成为与通过驾驶员的方向盘2的转向操纵进行的转向操纵角变化相对应的转向角变化,因此不会给驾驶员带来不适感。
但是,仅利用悬架装置的转向响应性如果越过初期期间而持续转向,则如在图15(a)中虚线图示的特性线L3所示,在中期以及后期,转向操纵的车辆的转向操纵响应性变得敏感。此外,在从转向操纵中期至后期的范围车辆的向内侧的卷入现象增大。
因此,在上述第1实施方式中,如图15(b)所示,在经过初期期间的例如0.1秒后,利用直行性补充部55a以及干扰补偿部55b进行的针对转向指令角度δ*的转向角校正处理以阶梯状开始。因此,对悬架装置所涉及的车辆的转向操纵响应性进行抑制而抑制车辆的失速,并且如图14(b)所示,利用线控转向控制对直行性进行补充,而能够确保操纵稳定性。其后,在例如经过0.3秒后,即使与通常的车辆的转向操纵响应特性相比较,也能够进一步抑制转向操纵响应特性而成为转向不足倾向。由此,如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够使操纵稳定性提高,能够实现特性线L1所示的理想的车辆的转向操纵响应特性。
如以上所述,根据本实施方式所涉及的车辆的转向操纵装置,在悬架装置1B中,由于将后倾拖距设定于轮胎接地面内,因此,能够使围绕转向主销轴线KS的力矩进一步减小。
因此,能够以更小的齿条轴向力进行转向,并且能够以更小的力控制车轮的朝向,因此能够使转向操纵响应性提高。
如上所述,在上述第1实施方式中,设定为至少转向主销轴线KS在轮胎接地面内通过,从而设为悬架装置1B自身使转向操纵响应性提高的结构,利用线控转向系统SBW的直行性确保部55,进行控制转向操纵特性的直行性补充以及干扰补偿。
因此,在从将方向盘2保持在中立位置的状态进行右或者左转向操纵的情况下,初期响应性利用悬架装置自身的较高的转向操纵响应性而确保高响应性。其后,如果经过初期期间而进入中期期间,则与重视转向操纵响应性相比,需要重视操纵稳定性,利用线控转向系统SBW中的转向响应性设定部52开始控制,进行直行性补充控制,从而对悬架装置1B所涉及的较高的转向操纵响应性进行抑制并确保操纵稳定性。此外,在后期期间中,能够使转向操纵响应性进一步减小以抑制向车辆的内侧的卷入现象,并设为转向不足倾向而进一步抑制车辆的失速,而建立理想的转向操纵响应性控制。
此外,本实施方式所涉及的悬架装置1B设为撑杆式,因此能够进一步减少部件数量,能够容易地进行本实施方式的转向主销轴线KS的设定。
另外,在本实施方式中,由输入侧转向轴3、转向操纵反作用力致动器6、转向操纵反作用力致动器角度传感器7、转向致动器8、转向致动器角度传感器9、输出侧转向轴10、以及包含转向控制部50的控制器/驱动电路26构成线控转向系统SBW。此外,车轮17FR、17FL、17RR、17RL与轮毂、轮胎以及轮毂机构对应,第1连杆37、第2连杆38、减震器40与多个连杆部件对应。此外,利用第1连杆37以及第2连杆38构成下臂,弹簧部件34以及减震器40构成撑杆部件ST。
另外,在上述第1实施方式中,对由硬件构成转向控制部50的情况进行了说明,但不限定于此,也可以是例如由微型计算机等运算处理装置构成例如目标转向角运算部51、转向响应性设定部52,在该运算处理装置中,执行图17所示的转向控制处理。
该转向控制处理如图17所示,首先,在步骤S21中,读入对车速V、利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs、利用致动器旋转角传感器9检测出的旋转角θmo、利用转向操纵扭矩传感器5检测出的转向操纵扭矩Ts等的运算处理所需的数据。然后,转至步骤S22,基于利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs,判断是否是方向盘2从保持中立位置的状态向右或者左进行转向操纵的转向操纵开始状态,在不是转向操纵开始状态时转至步骤S23。
在该步骤S23中,判定表示是转向操纵开始控制状态的控制标识F是否设置为“1”,在控制标识F复位为“0”时,转至步骤S24,在将控制增益Ga设定为“1”之后,转至步骤S25。
在该步骤S25中,与前述的目标转向角运算部51同样地,基于车速V和转向操纵角θs计算出目标转向角δ*。
然后,转至步骤S26,与前述的直行性补充部55a同样地,进行所述(1)式的运算而计算出自动回正扭矩Tsa,使该自动回正扭矩Tsa与规定增益Ksa相乘而计算出自动回正扭矩控制值Asa。
然后,转至步骤S27,基于来自转向致动器角度传感器9的电动机旋转角θmo,转向操纵扭矩Ts以及利用电动机电流检测部64检测出的电动机电流imr,按照每个频带对输入至车辆中的干扰进行分离并分别推定,计算用于抑制这些干扰的干扰补偿值Adis。
然后,转至步骤S28,基于目标转向角δ*、自动回正扭矩控制值Asa、以及干扰补偿值Adis,进行下述(2)式的运算而计算加法运算后目标转向角δ*a。
δ*a=δ*+Ga(Asa+Adis)…………(2)
然后,转至步骤S29,将在步骤S28中计算出的加法运算后目标转向角δ*a输出至图11中的转向角偏差运算部61之后,返回所述步骤S21。
此外,在步骤S22的判定结果是转向操纵开始状态时转至步骤S30,在将控制标识F设置为“1”之后转至步骤S31。此外,步骤S23的判定结果在控制标识F已设置为“1”时,直接转至步骤S31。
在该步骤S31中,判定是否经过了预先设定的延迟时间(例如0.1秒)。此时,在没有经过延迟时间时,转至步骤S32,在将控制增益Ga设定为“0”之后转至所述步骤S25,而计算目标转向角δ*。
此外,步骤S31的判定结果经过了规定的延迟时间(例如0.1秒)时,转至步骤S33,在将控制标识F复位为“0”之后,转至所述步骤S24,将控制增益Ga设定为“1”。
在该图17所示的转向控制运算处理中,在不是从将方向盘2保持在中立位置的状态开始向右或者向左转向操纵的转向操纵开始状态时,也将目标转向角δ*和自动回正扭矩控制值Asa以及干扰补偿值Adis相加而得到直行性确保控制值δa,进行将该直行性确保控制值δa与目标转向角δ*相加的直行性确保控制。
相对于此,在是从将方向盘2保持在中立位置的状态开始向右或者向左进行转向操纵的转向操纵开始状态时,在经过预先设定的延迟时间之前,将控制增益Ga设定为“0”,因此直行性确保控制停止。因此,只有目标转向角δ*输出至转向角偏差运算部61,由此,构成转向致动器8的转向电动机8a被旋转驱动。因此,初期转向响应性设定为悬架装置自身的高转向响应性,能够得到高转向响应性。
其后,如果经过延迟时间,则将控制增益Ga设定为“1”,因此将目标转向角δ*与柔性偏向控制值Ac、自动回正扭矩控制值Asa以及干扰补偿值Adis相加而得到直行性确保控制值δa,利用将该直行性确保控制值δa与目标转向角δ*相加而得到的值,旋转驱动构成转向致动器8的转向电动机8a。因此,能够抑制悬架装置1B的高转向响应性,并且能够确保悬架装置1B的直行性,得到理想的转向响应特性。
在该转向控制处理中,在车辆的直行行驶状态下,在目标转向角δ*为零,不产生干扰的情况下,也是该目标转向角δ*直接供给至图11的转向角偏差运算部61,因此与前述同样地,利用致动器控制装置54确保直行性。
在该图17的处理中,步骤S25的处理与目标转向角运算部51对应,步骤S26的处理与直行性补充部55a对应,步骤S25~S28的处理与直行性确保部55对应,步骤S22~S24、S30~S33的处理与延迟控制部56对应,步骤S22~S33的处理与转向响应性设定部52对应。
(第1实施方式的效果)
(1)转向操纵控制装置具有:线控转向系统,其检测对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使下述转向机构动作的致动器进行控制,其中,该转向机构使从所述方向盘分离的转向轮转向;偏航角检测部,其对车辆的偏航角进行检测;转向操纵角检测部,其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;转弯状态检测部,其对车辆转弯状态进行检测;制动状态检测部,其对车辆的制动状态进行检测;以及偏航角控制部,其在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述制动状态检测部检测出车辆的制动状态时,对所述致动器进行控制,以抑制制动前后的偏航角偏差。
由此,能够利用偏航角控制部在车辆的转弯行驶状态中的制动时,对下述致动器进行控制,以抑制制动前后的偏航角偏差,其中,该致动器能够以高于液压控制的响应性对车辆的偏航角进行控制。因此,与控制制动压力而抑制偏航角偏差的情况相比较,能够提高抑制偏航角偏差的响应性,能够将车辆转向不足化而使操纵稳定性提高,并且能够抑制车辆车宽方向移动量。
(2)所述偏航角控制部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述制动状态检测部检测出车辆的制动状态时,运算出对制动前后的偏航角偏差进行抑制的目标转向量,以成为运算出的目标转向量的方式,控制所述致动器。
由此,利用偏航角控制部在车辆的转弯行驶状态中的制动时,运算出对制动前后的偏航角偏差进行抑制的目标转向量,并将致动器控制为,成为运算出的目标转向量,而能够产生对偏航角偏差进行抑制的转向量变化。因此,与控制制动压力而抑制偏航角偏差的情况相比较,能够提高抑制偏航角偏差的响应性,能够将车辆转向不足化而使操纵稳定性提高,并且能够抑制车辆车宽方向移动量。
此外,为了抑制制动前后的偏航角偏差,能够利用偏航角控制部控制转向轮的转向量而产生束角变化,无需作为悬架装置的基本特性而确保前后力束角特性,能够使悬架装置简单·轻量化。
(3)所述偏航角控制部设为,在利用所述制动状态检测部检测出车辆的制动状态时,在利用所述转向操纵角检测部检测出的制动状态前后的转向操纵角差大于或等于规定值时,中止所述致动器的控制。
因此,能够在车辆成为转弯制动状态,而开始对偏航角进行抑制的偏航角控制时,在驾驶员进行反向转向等方向盘的转向操纵时,中止偏航角控制而优先进行通过驾驶员的转向操纵进行的转向控制。因此,能够恰当地进行由驾驶员进行的反向转向等转向操纵。
(4)此外,前轮侧的悬架装置设定为,在方向盘位于中立位置时,转向主销轴线在轮胎接地面内通过。此外,转向控制部具有对所述悬架装置的直行性进行确保的直行性确保部。
由此,能够使悬架装置的围绕转向主销轴线的力矩进一步减小,因此能够以更小的齿条轴向力进行转向,并且能够以更小的力控制车轮的朝向。
因此,能够使转向响应性提高。此时,通过将主销后倾角设为零附近的值,而能够构成将转向响应性进一步提高的悬架装置。
并且,能够利用直行性确保部而确保由于确保悬架装置的转向响应性导致的车辆的直行性的降低。
(5)此外,设为由具有转向致动器和致动器控制装置的线控转向系统构成直行性确保部,因此,无需独立设置直行性确保部,能够使结构简略化。
并且,作为直行性确保部,转向响应性设定部52的直行性确保部55是主直行性确保部,致动器控制装置54是副直行性确保部,因此,能够利用两方的直行性确保部而可靠地确保悬架装置的直行性。
(6)在对方向盘从保持中立位置的状态向右或者向左进行转向操纵时,通过延迟控制部使直行性确保部的直行性确保控制延迟,从而利用悬架装置自身的转向响应性维持初期响应特性而确保高转向响应性。其后,利用直行性确保部进行的直行性确保控制对悬架装置自身的转向响应性进行调整,从而能够确保理想的转向响应性。
(7)直行性确保部运算出自动回正扭矩而确保直行性。
因此,能够利用直行性确保部以自动回正扭矩确保由于确保悬架装置的高响应性而降低的直行性,能够使车辆的操纵·稳定性提高。
(8)在对方向盘从中立位置开始进行转向操纵时,利用所述线控转向系统的转向响应性设定部,在转向开始初期将所述悬架装置自身的转向响应特性设为初期转向响应特性,在经过初期设定时间后,利用所述线控转向系统的直行性确保部开始进行确保所述转向致动器的所述悬架装置自身的直行性的控制。
由此,能够在初期转向时确保悬架装置的较高的转向响应特性,在经过初期设定时间后,利用直行性确保部进行确保所述转向致动器的所述悬架装置自身的直行性的控制,能够得到理想的转向响应特性。
(第2实施方式)
下面,根据图18对本发明的第2实施方式进行说明。
该第2实施方式将前述的第1实施方式中转弯制动时的偏航角控制的开始,限定为在大于或等于设定车速的情况下。
即,在第2实施方式中,在偏航角控制部53C中执行图18所示的偏航角控制处理。在该偏航角控制处理中,在前述的图12的处理中,在步骤S1之前插入判定车速V是否超过设定车速Vs(例如,80km/h)的步骤S41,在该步骤S41的判定结果是V≤Vs时,直接结束定时器中断处理而返回规定的主程序,在V>Vs时,转至步骤S1。
此外,在所述步骤S13以及步骤S4之间同样地插入判定车速V是否小于或等于设定车速Vs(例如80km/h)的步骤S42,在该步骤S42的判定结果是V≤Vs时,直接结束偏航角控制处理,在V>Vs时,返回所述步骤S4。
根据该第2实施方式,在以车速V小于或等于设定车速Vs行驶的状态下,仅重复执行步骤S41并结束偏航角控制处理,实际不执行对转向致动器8进行控制的偏航角控制。
如果从该状态成为车速V大于或等于设定车速,则从步骤S41转至步骤S1,与前述的第1实施方式同样地,在转弯状态下成为制动状态时,运算出对制动前后的偏航角偏差Δψ(=ψ2-ψ1)进行抑制的目标齿条行程Rs*,并基于该目标齿条行程Rs*控制转向致动器8以抑制偏航角偏差Δψ,并将转向轮17FR、17FL的束角控制为转弯外轮成为外张方向。因此,能够使车辆的偏航角ψ变小,将车辆的转向特性作为转向不足特性而使转弯制动时的车辆的车宽方向的移动量减小,并提高操纵稳定性。在该情况下,也利用转向致动器8对齿条轴14的齿条行程进行控制,因此能够具有高响应性而进行偏航角控制。
并且,如果在执行偏航角控制的过程中,车速V小于或等于设定车速Vs,或制动状态被解除,则结束偏航角控制。
(第2实施方式的效果)
(1)在第2实施方式中,具有对车辆的车速进行检测的车速检测部,所述偏航角控制部在车速大于或等于设定车速时进行动作。
由此,转弯制动时的偏航角控制仅在车速V超过设定车速Vs的高车速行驶状态下执行,在低·中车速行驶区域中,由于制动前后的偏航角偏差较小,转弯行驶时的制动对车辆的行驶造成的影响较小,因此在低·中车速行驶区域中可以省略偏航角控制。因此,可以减小转向致动器8的控制频率,能够使寿命长期化而长期耐用。
(第3实施方式)
下面,根据图19以及图20对本发明的第3实施方式进行说明。
该第3实施方式与前述的第2实施方式同样地,在车速大于或等于设定车速时执行偏航角控制,并且对目标齿条行程的计算方法进行了变更。
即,在第3实施方式中,将在偏航角控制部53C中执行的偏航角控制处理如图19所示地进行变更。该偏航角控制处理在前述的第2实施方式的图18的处理中,在步骤S5以及步骤S6之间插入读入车速V2的步骤S51,并且省略步骤S8。此外,在第3实施方式中,在步骤S9以及步骤S10之间插入参照图20所示的目标值计算对应图而运算出目标偏航角ψ*的步骤S52。此外,在第3实施方式中,在步骤S12的处理中读入偏航角ψ3,在步骤S13的处理中,变更为判定从目标偏航角ψ*减去偏航角ψ3而得到的偏航角偏差的绝对值是否小于或等于偏航角偏差设定值Δψs。
此处,图20的目标偏航角计算对应图具有将车速V2设定为横轴,将偏航角ψ2设定为纵轴,设定有将多个转向操纵角θ作为参数的多个特性线L1~L5的结构。
并且,步骤S9的目标齿条行程Rs*的运算处理基于车速V2以及偏航角ψ2,参照图20所示的目标值计算对应图,选择出偏航角ψ2成为比当前小的偏航角的最近的特性线Li(i=1~5),并将与该特性线Li的转向操纵角θi和在步骤S5中读入的制动后转向操纵角θs2的转向操纵角偏差Δθ2对应的齿条行程设定为目标齿条行程Rs*。
此外,步骤S52的目标偏航角ψ*的运算处理将在步骤S9中所选择的特性线Li的设定车速Vs(例如80km/h)时的偏航角设定为目标偏航角ψ*。
根据该第3实施方式,与前述的第2实施方式同样地,在车速V小于或等于设定车速Vs时,每隔规定时间重复步骤S41的处理,而不执行对转向致动器8进行控制的偏航角控制。
而且,在成为车速V超过设定车速Vs,偏航角ψ1超过设定值ψs的转弯状态,并且成为制动状态而制动指令信号为接通状态的转弯制动时,从步骤S4转至步骤S5而实质上执行偏航角控制。
此时,在第3实施方式中,在制动前后的转向操纵角偏差的绝对值|θs1-θs2|小于或等于设定值Δθs时,基于制动后在步骤S51中读入的车速V2以及在步骤S6中读入的偏航角ψ2,参照图20所示的目标值计算对应图,选择出与当前的偏航角ψ2相比,偏航角较小的最近的特性线L2。并且,从在步骤S5中读入的制动后转向操纵角θs2减去所选择的特性线L2的转向操纵角θ2,计算出转向操纵角偏差Δθ,将与该转向操纵角偏差Δθ对应的行程计算为目标齿条行程Rs*(步骤S9)。
然后,基于所选择的特性线L2,将设定车速Vs时的偏航角运算为目标偏航角ψ*(步骤S52)。
然后,将目标齿条行程Rs*变换为与目标转向角δ*相对应的转向校正值δta(步骤S10),并使该转向校正值δta与目标转向角δ*相加而向致动器控制装置54供给,从而驱动控制转向致动器8以使得齿条轴14移动与目标齿条行程相对应的量。由此,使转向轮17FR以及17FL以转弯外轮设为外张方向的方式产生束角。
其后,读入偏航角ψ4(步骤S12),判定从目标偏航角ψ3减去所读入的偏航角ψ4而得到的值的绝对值是否小于或等于偏航角偏差设定值Δψs(步骤S13)。如果该判定结果为|ψ*-ψ3|≤Δψs,则判断为已消除偏航角偏差而结束偏航角控制处理。
另一方面,在步骤S13的判定结果是|ψ*-ψ3|>Δψs时,判断为没有消除偏航角偏差而转至步骤S42,在车速V小于或等于设定车速Vs时,结束偏航角控制处理,在车速V超过设定车速Vs时,返回步骤S4而判定制动指令信号是否持续接通状态。
因此,在第3实施方式中,如果在车速V超过设定车速Vs的状态下成为转弯制动时,则读入制动后转向操纵角θs2、车速V2以及偏航角ψ2。并且,在驾驶员没有进行转向操纵的状态下,即制动前后的转向操纵角偏差的绝对值|θs1-θs2|小于或等于设定值Δθs的状态下,基于车速V2和偏航角ψ2,参照图20所示的目标值计算对应图而选择偏航角较小侧的特性线Li。将所选择的特性线Li上的设定车速Vs时的偏航角设定为目标偏航角ψ*,并控制为使该目标偏航角ψ*和实际偏航角ψ3的偏差的绝对值|ψ*-ψ3|小于或等于设定值Δψs。
(第3实施方式的效果)
(1)转向操纵控制装置具有:线控转向系统,其检测对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使下述转向机构动作的致动器进行控制,其中,该转向机构使从所述方向盘分离的转向轮转向;偏航角检测部,其对车辆的偏航角进行检测;转向操纵角检测部,其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;车速检测部,其对车辆的车速进行检测;转弯状态检测部,其基于所述车辆的偏航角对车辆转弯状态进行检测;制动状态检测部,其对车辆的制动状态进行检测;以及偏航角控制部,其在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述制动状态检测部检测出车辆的制动状态时,基于检测出制动状态后的制动后车速以及制动后偏航角,基于将转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性,计算出使所述制动后偏航角接近所述制动前偏航角的目标偏航角,将所述致动器控制为,使制动后偏航角成为目标偏航角。
因此,由于基于制动后的制动后车速以及制动后偏航角,并基于将转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性,计算出所述制动后偏航角接近所述制动前偏航角的目标偏航角,因此能够使偏航角降低,能够确保车辆的操纵·稳定性。
(2)偏航角控制部在车速V超过设定车速Vs的状态下,成为转弯制动时,读入车速V2以及偏航角ψ2,根据这些车速V2以及偏航角ψ2参照目标偏航角计算对应图,选择出偏航角低于偏航角ψ2的最近的特性线,并将所选择的特性线的设定车速Vs时的偏航角设定为目标偏航角ψ*。因此,与前述的第2实施方式同样地,在低·中车速行驶区域中,由于制动前后的偏航角偏差较小,转弯行驶时的制动对车辆的行驶造成的影响较小,因此在低·中车速行驶区域中可以省略偏航角控制。因此,可以减小转向致动器8的控制频率,能够使寿命长期化而长期耐用。
(3)此外,基于制动开始后的车速V2以及偏航角ψ2,参照目标值计算对应图,计算出目标偏航角ψ*,调整齿条行程以使得实际的偏航角ψ3接近于目标偏航角ψ*而进行偏航角控制。
因此,与对制动压力进行控制而抑制偏航角偏差的情况相比较,能够提高将偏航角偏差抑制的响应性,能够将车辆转向不足化而使操纵稳定性提高,并且能够抑制车辆车宽方向移动量。此外,为了抑制制动前后的偏航角偏差,利用偏航角控制部控制转向轮的束角,因此无需作为悬架装置的基本特性而确保前后力束角特性,能够使悬架装置简单·轻量化。
(第4实施方式)
下面,根据图21以及图22对本发明所涉及的转向操纵控制装置的第4实施方式进行说明。
在该第4实施方式中,将在偏航角控制部53C中执行的偏航角控制处理如图21所示地进行变更。该偏航角控制处理在前述的第1实施方式的图12的处理中,在步骤S5以及S6之间插入读入当前车速V2的步骤S51,并且省略步骤S8以及S13。
并且,步骤S9的目标齿条行程Rs*的运算处理基于车速V2以及偏航角ψ2,参照图22所示的目标值计算对应图,选择出偏航角ψ2成为比当前小的偏航角的最近的特性线Li(i=1~5),并将与所选择的特性线Li的转向操纵角θi和在步骤S5中读入的制动后转向操纵角θs2的转向操纵角偏差Δθ2对应的齿条行程设定为目标齿条行程Rs*。
此外,接着步骤S12,插入判定在步骤S12中读入的偏航角ψ3是否变为“0”的步骤S53,在该步骤S53的判定结果是ψ3=0时,结束偏航角控制处理而返回规定的主程序,在ψ3≠0时,返回所述步骤S4。
根据该第4实施方式,与前述的第1实施方式同样地,在车辆成为转弯状态的状态下,进入制动状态时,实质上执行偏航角控制。在该偏航角控制中,读入制动后转向操纵角θs2(步骤S5),读入车速V2(步骤S6),此外读入偏航角ψ2(步骤S7)。
然后,在制动前后的转向操纵角偏差的绝对值|θs1-θs2|小于或等于设定值Δθs时,即驾驶员没有进行转向操纵时,进行齿条行程控制。在该齿条行程控制中,首先,基于车速V2以及偏航角ψ2,并参照具有图22所示的与前述的第3实施方式中的目标值计算对应图相同的结构的目标值计算对应图,计算出目标转向操纵角θ*。该目标转向操纵角θ*的计算通过如下过程设定,即,在图22中,根据由车速V2以及偏航角ψ2所表示的点P1选择以当前车速V2而偏航角较低的特性线Li,并将在该特性线Li中所设定的转向操纵角θi设定为目标转向操纵角θ*。
然后,从在步骤S5中读入的制动后转向操纵角θs2减去目标转向操纵角θ*而计算出转向操纵角偏差Δθ,将与计算出的转向操纵角偏差Δθ对应的齿条行程计算为目标齿条行程Rs*(步骤S9)
然后,将目标齿条行程Rs*变换为转向校正值δta(步骤S10),并将变换后的转向校正值δta与利用前述的目标转向角运算部51计算出的目标转向角δ*相加而计算出目标转向角度校正值δ*a,并将该目标转向角度校正值δ*a向致动器控制装置54输出。
然后,持续上述偏航角控制,直至偏航角ψ3成为“0”,或制动指令信号成为断开状态。
因此,如图22中虚线图示所述,在点P1处进行偏航角控制,直至制动后转向操纵角θs2与目标转向操纵角θ2一致,其后,伴随着车速V2的降低,偏航角ψ2减少。在该状态下,再次进行目标齿条行程运算,从而偏航角ψ2减小至由以特性线θ1表示的值。
其后,重复上述偏航角控制,直至偏航角ψ3为“0”或制动指令信号成为断开状态。
(第4实施方式的效果)
(1)根据该第4实施方式,基于制动后的车速V2和偏航角ψ2,参照作为目标值计算对应图的目标转向操纵角计算对应图而计算出目标转向操纵角θ*,并根据该目标转向操纵角θ*和制动后转向操纵角θs2的偏差,计算出目标齿条行程Rs*,与此相对应地进行控制转向轮的偏航角控制,其中,该目标转向操纵角计算对应图具有以转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性线而表示车速和偏航角的关系。
因此,与前述的第3实施方式同样地,由于基于制动后的制动后车速以及制动后偏航角,并参照目标值计算对应图计算出目标齿条行程,因此能够求出使偏航角降低的转向操纵角而计算出目标齿条行程,能够使转弯制动时的偏航角减小而使车辆转向不足化,并使车辆的操纵·稳定性提高,并且能够抑制车辆车宽方向移动量。
(2)并且,持续该偏航角控制直至检测出的偏航角成为“0”。
因此,由于以使偏航角变小的方式进行转向轮的偏航角控制,因此能够可靠地抑制转弯制动时的车辆的车宽方向移动,并且能够将车辆控制为转向不足倾向,而确保行驶稳定性。
(第5实施方式)
下面,根据图23以及图24说明本发明所涉及的转向操纵控制装置的第5实施方式。
该第5实施方式是在前述的第4实施方式中,在持续进行转弯制动状态的情况下,在偏航角成为0之后仍持续进行偏航角控制,直至车速为“0”即停车。
即,在第5实施方式中,如图23所示,变更为在前述的第4实施方式中的图21的处理中,在步骤S53的判定结果是偏航角ψ3为“0”时,转至步骤S54,读入车速V3,然后转至步骤S55,判定车速V3是否为“0”。在该步骤S55的判定结果是V3>0时,返回所述步骤S4,在V3=0时,结束定时器中断处理并返回规定的主程序。
根据该第5实施方式,与前述的第4实施方式同样地,在转弯制动时,在驾驶员没有进行转向操纵时,利用步骤S9的目标齿条行程运算处理,基于车速V2以及偏航角ψ2,并参照图24所示的与前述的第4实施方式的目标值计算对应图相同的目标值计算对应图,根据由车速V2和偏航角ψ2表示的座标选择偏航角低的最近的转向操纵角特性线,例如表示转向操纵角θ2的转向操纵角特性线L2,从制动后转向操纵角θs2减去在所选择的转向操纵角特性线L1中设定的转向操纵角θ2,而计算出转向操纵角偏差Δθ(=θs2-θ2)。并且,基于计算出的转向操纵角偏差Δθ计算目标齿条行程Rs*。
然后,将计算出的目标齿条行程Rs*变换为转向校正值δta(步骤S10),然后将变换后的转向校正值δta与利用目标转向角运算部51计算出的目标转向角δ*相加而计算出目标转向角度校正值δa*,并将该目标转向角度校正值δa*向致动器控制装置54输出,从而对转向电动机8a进行控制,使齿条轴14移动,进行使转向轮17FR以及17FL转向的偏航角控制,从而对偏航角进行控制。
该偏航角控制在制动状态持续时,如果如图24中虚线图示地持续至偏航角ψ3成为“0”,偏航角ψ3达到“0”,则接着读入车速V3(步骤S54),持续进行至该车速V3成为“0”即车辆停止。
(第5实施方式的效果)
(1)根据该第5实施方式,在成为转弯制动状态而开始进行抑制偏航角的偏航角控制时,持续进行偏航角控制,直至偏航角成为“0”,并且车速成为“0”为止。因此,在第5实施方式中,除了前述的第4实施方式的效果之外,由于在制动状态持续进行时,持续进行使偏航角成为“0”的偏航角控制,直至车辆停止,因此能够在确保车辆的行驶稳定性的状态下使车辆停止。
(本发明的致动器应用例)
在上述实施方式中,对作为致动器使用驱动齿条轴14的转向致动器8的情况进行说明。然而,在本发明中,不限于上述结构,如图25所示,在具有将前轮17FR以及17FL作为驱动轮而直接驱动的轮内电动机70FR以及70FL的情况下,使用对这些轮内电动机70FR以及70FL以左右轮的转速差进行转向操纵的偏航角控制致动器。
并且,相对于将轮内电动机70FR以及70FL旋转驱动的驱动装置71,利用偏航角控制部72在转弯加速时,与前述的偏航角控制部53C同样地,计算出目标偏航角ψ*。并且,以当前的偏航角ψ3达到计算出的目标偏航角ψ*的方式,计算出使转弯外轮侧的轮内电动机70FR(或者70FL)的转速增加,使转弯内轮侧的轮内电动机70FL(或者70FR)的转速减小的转速校正值RAFR、RAFL。
将这些转速校正值RAFR、RAFL供给至驱动装置71,而利用驱动装置71进行旋转指令值的校正,将基于校正后的转速指令值的逆变器驱动信号供给至从直流电源73供给电力的逆变器74FR、74FL。也可以通过这些逆变器74FR、74FL,在转弯外轮侧使轮内电动机70FR以及70FL的转速增加,在转弯内轮侧使该转速减小,由此进行偏航角控制,将车辆的转向特性设为转向过度倾向。
(应用例的效果)
如上所述,作为致动器通过使用直接驱动驱动轮的轮内电动机的偏航角控制致动器,从而不会发生使用液压的响应延迟,并且无需控制转向角而控制偏航角,能够消除转弯加速时向转弯外侧的束角变化。
(转向机构的变形例)
另外,作为使转向轮转向的转向机构,能够取代齿条-小齿轮机构而使用滚珠丝杠机构,在该情况下,只要利用转向致动器8旋转驱动滚珠螺母即可。如上所述,通过使用滚珠丝杠机构,能够高精度地控制转向角。
此外,作为转向机构,也能够取代小齿轮-齿条机构或滚珠丝杠机构而使用其它形式的转向机构。
(本发明的偏航角控制部应用例)
在上述实施方式中,对参照目标偏航角计算对应图计算出目标齿条行程以及目标偏航角的情况进行了说明。但本发明不限于上述内容,也可以代替参照目标偏航角计算对应图的情况,而将以转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性线表示为车速以及偏航角的函数,基于加速后车速以及加速后偏航角,选择在加速后车速处成为比加速后偏航角大的偏航角的转向操纵角特性线。
如上所述,通过用车速和偏航角的函数表示转向操纵特性线,从而无需使用目标偏航角计算对应图,能够通过运算而进行转向操纵角特性线的选择。
另外,在上述实施方式中,转向操纵角特性线的条数不限于4条,而能够设定为任意数量。
(应用于本发明的悬架应用例)
在上述实施方式中,对由彼此不交叉的第1连杆37和第2连杆38构成悬架装置的下连杆的情况进行了说明。但是,悬架装置的结构不限于上述结构,只要设定为转向主销轴线在轮胎接地面内通过,而能够减轻转向力即可。因此,如例如在图26中示意性示出的那样,也可以使下连杆构造由彼此交叉的横拉杆81和受压连杆82构成。此外,如图27中示意性示出的那样,也可以使下连杆构造由彼此交叉的横拉杆81和张力杆83构成。
(应用例的效果)
如上所述,由俯视时彼此交叉的第1连杆以及第2连杆构成下连杆构造,从而能够将构成转向主销轴线的下枢轴点设为两连杆的交点位置。因此,可以使下枢轴点的位置更接近转向轮的车身内侧。因此,容易设定为转向主销轴线在轮胎接地面内通过。
此外,作为悬架装置1B,不限于上述结构,能够使用其它各种结构的悬架装置。
此外,根据悬架装置1B的结构,可以省略转向响应性设定部52。
(本发明的应用例2)
在前述的第1~第5实施方式中,对将本发明使用在线控转向系统SBW中的情况进行了说明,但不限于此,在作为致动器使用轮内电动机的情况下,也能够使用在通常的电动动力转向装置中。
(第6实施方式)
下面,根据图28~图32对本发明的第6实施方式进行说明。
在该第6实施方式中,在转弯加速时进行偏航角控制。
即,在前述的专利文献1所记载的现有技术中,在线控转向控制系统中,通过对各轮的制动力进行控制而使转弯加速时的车辆的动作稳定,但为了控制各轮的制动力而使车辆的动作稳定化,需要对产生制动力的致动器的制动压进行控制,在压力控制系统中会产生响应延迟。
此外,在日本特开平9-88203号公报(以下,称为专利文献2)所记载的现有技术中,通过在转弯加速时,对在驱动轮之间插入的液压离合器进行控制,从而向转弯外轮侧施加驱动力,并向转弯内轮侧施加制动力,因此与上述专利文献1同样地,在压力控制系统中会产生响应延迟。
因此,在第6实施方式中以下述内容作为课题,即,利用转向操纵控制装置抑制响应延迟,而适当地实现车辆的转弯加速时的动作的稳定化。
作为解决该课题的方法,本发明所涉及的转向操纵控制装置基于转弯行驶中的加速时的车速和偏航角,计算出致动器的目标控制量,将致动器的控制量控制为目标控制,而使转弯加速时的偏航角增加。因此,通过车辆的偏航角变化而使车辆转向过度化,而能够提高使车辆动作稳定化的响应特性。
通过如上所述地构成,利用使转向轮转向操作的致动器而进行车辆的偏航角控制,从而使线控转向系统中的车辆的转弯加速时的加速时的偏航角增加,因此能够抑制响应延迟而迅速且适当地使车辆的动作稳定化。
因此,在第6实施方式中,作为悬架装置使用与在前述的第1实施方式的图2~图10中所说明的同样的悬架装置,但作为整体结构,如图28所示,在前述的第1实施方式的图1的结构中,附加有输出加速指令信号Sd的驱动控制装置23,从驱动控制装置23输出的加速指令信号Sd输出至控制器/驱动电路单元26。
此外,在偏航角控制部53C上,如图29所示,代替前述的第1实施方式中的制动状态检测部53B而连接有加速状态检测部53D。向该加速状态检测部53D输入从驱动控制装置23向控制器/驱动电路单元26输入的加速指令信号Sd,在该加速指令信号Sd为接通状态时,判定为加速状态。
此外,向偏航角控制部53C输入转弯状态检测部53A以及加速状态检测部53D的判定结果,并且输入利用偏航角传感器22a检测出的偏航角ψ、利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs、利用车辆状态参数取得部21计算出的车速V。在该偏航角控制部53C中,在车辆的转弯行驶过程中,成为加速状态时,执行控制转向致动器8以消除向转弯外侧的束角变化的偏航角控制处理。
该偏航角控制处理作为每隔规定时间(例如1μsec)执行的定时器中断处理而执行,如果包含转弯状态检测部53A以及加速状态检测部53D的处理而表示,则成为如图30所示。
在该偏航角控制处理中,首先在步骤S101中读入当前的车速V1,其次在步骤S102中利用偏航角传感器22a读入检测出的偏航角ψ1,并将该偏航角ψ1存储至偏航角存储部53b。
然后,转至步骤S103,判定所读入的偏航角ψ1的绝对值是否超过零附近的阈值ψs而车辆是转弯状态,在ψ1≤ψs时,判断为车辆不是转弯状态而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序。
另一方面,在步骤S103的判定结果是ψ1>ψs时,判断为车辆是转弯状态而转至步骤S104,读入利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs1,并将该转向操纵角θs1存储至转向操纵角存储部53a之后,转至步骤S105。
在该步骤S105中,判定是否从在车辆上搭载的驱动控制装置23输入有表示加速状态的接通状态的加速指令信号Sd,在加速指令信号Sd是断开状态时,判断为不是加速状态而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序,在加速指令信号Sd是接通状态时,判断为车辆是加速状态而转至步骤S106。
在该步骤S106中,读入利用转向操纵角传感器4检测出的加速后转向操纵角θs2,然后转至步骤S107,从车辆状态参数取得部21读入加速后车速V2。然后转至步骤S108,在读入利用偏航角传感器22a检测出的加速后偏航角ψ2之后,转至步骤S109。
在该步骤S109中,读取在转向操纵角存储部53a中存储的加速前转向操纵角θs1,判定从加速前转向操纵角θs1减去加速后转向操纵角θs2而得到的值的绝对值是否小于零附近的转向操纵角θss,在满足|θs1-θs2|≤θss时,判断为处于驾驶员不对方向盘2进行转向操纵而不进行增加或转回的保持状态,并转至步骤S110。
在该步骤S110中,基于加速后车速V2以及加速后偏航角ψ2,并参照图31所示的作为目标控制值计算对应图的目标偏航角计算对应图,计算出转弯加速时所需的目标偏航角ψ*。此处,目标偏航角计算对应图如图31所示,具有下述结构,将车速V2设定为横轴,将偏航角ψ2设定为纵轴,并设定有以多个转向操纵角θ作为参数的多个特性线L1~L5。
目标偏航角ψ*的计算通过如下过程进行,即,选择比当前的偏航角ψ2大而最近的特性线Li(i=1~5),将所选择的特性线Li中的当前的车速V2处的偏航角计算为目标偏航角ψ*。
然后,转至步骤S111,从利用上述步骤S10所选择的特性线Li的转向操纵角θi减去在步骤S106中读入的加速后转向操纵角θs2,而计算出转向操纵角偏差Δθ,将使转向轮17FR、17FL转向与计算出的转向操纵角偏差相对应的量的齿条行程运算为作为目标控制量的目标齿条行程Rs*,之后转至步骤S112。
在该步骤S112中,将计算出的目标齿条行程Rs*变换为由转向致动器8产生的相对于目标转向角δ*的转向角校正值δta,然后转至步骤S113,在将转向角校正值δta和目标转向角δ*相加之后,转至步骤S114。
在该步骤S114中,读入利用偏航角传感器22a检测出的偏航角控制后偏航角ψ3,然后转至步骤S115,判定从在步骤S10中计算出的目标偏航角ψ*减去在步骤S114中读入的偏航角控制后偏航角ψ3而得到的值的绝对值是否小于零附近的设定值Δψs。在该判定结果是|ψ*-ψ3|≥Δψs时,判断为偏航角控制后偏航角ψ3与目标偏航角ψ*不一致而返回所述步骤S5,在|ψ*-ψ3|<Δψs时,判断为偏航角控制后偏航角ψ3与目标偏航角ψ*大致一致,达到需要的偏航角,而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序。
此外,在所述步骤S109的判定结果是|θs1-θs2|>θss时,判断为驾驶员将方向盘2向增加方向或者转回方向进行转向操纵,而无需进行步骤S110~S113的偏航角控制,跳转至所述步骤S14。
在该图30的偏航角控制处理中,步骤S102以及S103的处理与转弯状态检测部53A相对应,步骤S105的处理与加速状态检测部53D相对应,步骤S106~步骤S115的处理与偏航角控制部53C相对应。
另外,在图29中,构成转向控制部50的目标转向角运算部51、转向响应性设定部52以及致动器控制装置54具有与前述的第1实施方式相同的结构,在此处省略关于这些部分的详细说明。
(第6实施方式的动作)
下面,根据图31以及图32说明上述第6实施方式的动作。
当前,设为将方向盘2保持在中立位置而直行行驶的状态。
在该直行行驶状态中,利用目标转向角运算部51运算出的目标转向角δ*为零。因此,通过由致动器控制装置54控制的转向电动机8a,将齿条轴14控制在中立位置,经由转向横拉杆15将转向轮17FR以及17FL的转向角δr控制为零。此时,由于方向盘2保持在中立位置,因此利用偏航率传感器22b检测出的车辆的偏航率γ为零。由于转向角δr为零,从而重心点侧滑角β为零,且偏航率γ也为零,因此利用直行性补充部55a根据所述(1)式计算出的自动回正扭矩Tsa为零。
在干扰补偿部55b中,计算出抑制干扰的干扰补偿值Adis,因此在不产生该干扰时,干扰补偿值Adis也为零。
此外,在偏航角控制部53C中,车辆为直行行驶状态,不是转弯状态而偏航角ψ1为零,因此,不会判断为车辆的转弯行驶状态,也不进行校正齿条行程的齿条行程控制,使目标转向角δ*和校正值δa、δta相加而得到的目标转向角校正值δ*a也为零。
因此,从致动器控制装置54的转向角偏差运算部61输出的转向角偏差Δδ也为零,从转向电动机控制部62输出的电动机电流指令值im*也为零。因此不从电动机电流控制部65输出电动机电流imt,转向电动机8a维持停止状态,齿条轴14维持中立位置,而将转向轮17FR以及17FL的转向角δt控制为“0”。
如果在该直行行驶状态中,转向轮17FR以及17FL的至少一方陷入车辙中、或者经过井盖而转向轮17FR以及17FL的一方转向,或产生偏航角,则利用直行性补充部55a计算出的自动回正扭矩Tsa增加。此时,如前述的悬架装置1B所述,在设定为在方向盘2位于中立位置的状态下使转向主销轴线KS通过过轮胎接地面而提高转向响应性的情况下,由悬架装置1B自身产生的自动回正扭矩Tsa不足。
然而,在本实施方式中,由于基于前述的(1)式计算出自动回正扭矩,因此通过将该(1)式中的后倾拖距εc设定为与通常的悬架装置同样的值,从而能够将计算出的自动回正扭矩Tsa计算为与后倾拖距εc相对应的值。
然后,将计算出的自动回正扭矩Tsa与增益Ksa相乘,而计算出直行性校正值Asa,并将该直行性校正值Asa供给至延迟控制部56。此时,在延迟控制部56中是直行行驶状态,所以在转向操纵开始检测部56a中没有检测出转向操纵开始而在增益调整部56c中将增益Ga设定为“1”,因此将直行性校正值Asa直接供给至加法器56e。
因此,通过由直行性校正值Asa对目标转向角δ*进行校正,利用致动器控制装置54对构成转向致动器8的转向电动机8a进行驱动控制,并产生与自动回正扭矩Tsa相当的转向扭矩,该转向扭矩经由齿条轴14以及转向横拉杆15而传递至转向轮17FR以及17FL。
因此,利用转向轮17FR以及17FL产生自动回正扭矩Tsa,而能够补充对悬架装置1的自动回正扭矩的不足并确保车辆的直行性。
然而,如果从将方向盘2保持在中立位置的直行行驶状态成为将方向盘2向右(或者左)进行转向操纵的状态,则通过转向操纵开始检测部56a检测出,由从该直行行驶状态的转向操纵带来的向转弯状态的转换。
因此,在规定时间例如0.1秒期间成为接通状态的控制延迟信号,从单稳态电路56b输出至增益调整部56c。因此,利用增益调整部56c,在控制延迟信号持续接通状态的期间,控制增益Ga设定为“0”。因此,从乘法器56d输出的乘法输出为“0”,直行性确保控制值δa向加法器56e的输出停止。
因此,从自方向盘2的中立位置开始转向操纵的时刻起0.1秒的初期响应期间T1的期间,控制增益Ga设定为“0”,因此从乘法器56d输出的乘法运算输出为“0”,相对于目标转向角δ*的直行性确保控制如前述的图15(b)中实线图示地停止。
因此,利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs供给至目标转向角运算部51,利用该目标转向角运算部51运算出的目标转向角δ*直接供给至转向角偏差运算部61。与此相对应,将转向电动机8a旋转驱动为与目标转向角δ*一致。在该期间,直行性确保部55中的直行性确保控制停止。
因此,在初期响应期间T1中,转向主销轴线KS的路面接地点设定在轮胎的接地面内的接地中心位置,并且主销后倾角设定为零,开始进行通过悬架装置1B的转向。
此时,悬架装置1B的主销后倾角设定为零。该主销后倾角、转向响应性和操纵稳定性的关系如图14(a)所示,主销后倾角为零时,转向响应性成为较高的状态,但是不能确保操纵稳定性,即,相对于主销后倾角的转向响应性和操纵稳定性存在权衡的关系。
因此,在从中立位置开始转向操纵的初期状态中,不执行利用线控转向控制进行的直行性确保控制,从而悬架装置1B维持该初期转向。
在该初期响应期间T1中,悬架装置1B中如上所述,主销后倾角为零,操纵响应性较高,因此如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够设为比点划线图示的特性线L2所示的具有通常的线控转向形式的转向操纵系统的车辆中的转向响应特性(偏航率)高的转向响应特性(偏航率)。此时,成为与由驾驶员的方向盘2的转向操纵引起的转向操纵角变化对应的转向角变化,因此不会给驾驶员带来不适感。
但是,仅通过悬架装置1B的转向响应性如果越过初期响应期间T1而持续转向,则如在图15(a)中虚线图示的特性线L3所示,在中期响应期间T2以及后期响应期间T3,转向操纵的车辆的转向响应性变得敏感。此外,在从中期响应期间T2至后期响应期间T3的范围车辆的向内侧的卷入现象增大。
因此,在上述第6实施方式中,如图15(b)所示,在经过初期响应期间T1的例如0.1秒后,利用直行性确保部55进行的针对目标转向角δ*的直行性确保控制以阶梯状开始,其中,直行性确保部55利用直行性补充部55a以及干扰补偿部55b构成。因此,对悬架装置1B涉及的车辆的转向响应性进行抑制而抑制车辆的失速,并且如图14(b)中虚线图示所示,利用线控转向控制对悬架装置1B的直行性进行补充,而能够确保操纵稳定性。
其后,在中期响应期间T2结束例如经过0.3秒后,通过利用直行性确保部55进行的直行性确保控制,与通常的车辆的转向响应特性相比较,也能够进一步抑制转向响应特性而成为转向不足倾向。由此,如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够使操纵稳定性提高,能够实现特性线L1所示的理想的车辆的转向响应特性。
在该车辆的转弯行驶状态下,在偏航角控制部53C中,在前述的图30的偏航角控制处理中,重复进行下述过程,即,在步骤S101中读入车速V1,在步骤S102中读入偏航角ψ1并存储至偏航角存储部53b,之后,转至步骤S103,由于是转弯行驶状态,因此转至步骤S104而读入加速前转向操纵角θs1,并将加速前转向操纵角θs1存储至转向操纵角存储部53a,之后结束定时器中断处理。因此在偏航角存储部53b中,对加速前偏航角ψ1进行更新存储,在转向操纵角存储部53a中对加速前转向操纵角θs1进行更新存储。
在该转弯行驶状态下,如果踩下加速踏板,则驱动控制装置23动作而对驱动轮开始进行加速控制,并且将接通状态的加速状态信号Sd向控制器/驱动电路26输出。
因此,在偏航角控制部53C中,在图30的处理中,从步骤S105转至步骤S1066,读入加速后转向操纵角θs2,然后读入加速后车速V2(步骤S107),然后读入加速后偏航角ψ2(步骤S108)。
并且,在加速前后的转向操纵角θs1以及θs2几乎不发生变化的情况下,判断为处于驾驶员不对方向盘2进行转向操纵,不进行增加或转回的保持状态,并转至步骤S110,基于加速后车速V2和加速后偏航角ψ2,参照目标偏航角计算对应图,计算出目标偏航角ψ*。
对于该目标偏航角ψ*的计算,如图31所示,由转弯状态中的加速前的车速V1和偏航角ψ1所表示的加速前位置P1位于转向操纵特性线L2以及L3之间。如果从该转弯前位置P1成为加速状态,则对于由加速后车速V2和加速后偏航角ψ2所表示的加速后位置P2而言,如前所述,由于悬架装置1B能够以较轻的转向力转向,因此加速后车速V2与加速前车速V1相比增加,而且,加速后偏航角ψ2与加速前偏航角ψ1相比,由于车辆的加速而转向轮17FR、17FL的束角向转弯外侧变化,其结果,加速后偏航角ψ2与加速前偏航角ψ1相比降低,而车辆成为转向不足倾向。
根据该加速后位置P2选择以加速后车速V2而偏航角大于加速后偏航角ψ2的最近的转向操纵特性线L3,将所选择的转向操纵特性线L3的加速后车速V2处的偏航角计算为目标偏航角ψ*。
并且,从在所选择的转向操纵特性线L3中设定的加速后车速V2所需的转向操纵角θ3减去加速后转向操纵角θs2而计算出转向操纵角偏差Δθ,计算出用于使转向轮17FR、17FL转向所计算出的转向操纵角偏差Δθ的齿条行程,将计算出的齿条行程计算为目标齿条行程Rs*(步骤S111)。
然后,将计算出的目标齿条行程Rs*变换为相对于利用目标转向角运算部51运算出的目标转向角δ*,进行偏航角控制的转向角校正值δta(步骤S112),并将变换得到的转向角校正值δta与目标转向角δ*相加而向致动器控制装置54输出(步骤S113)。
因此,在致动器控制装置54中,利用构成为能够以较轻的转向力使转向轮转向的悬架装置1B支撑转向轮17FR、17FL,由此引起向转弯外侧的束角变化,以向转向轮17FR、17FL赋予能消除上述向转弯外侧的束角变化的束角变化的方式控制转向致动器8,而齿条轴14设为与目标齿条行程Rs*相对应的量的行程,并将该行程经由转向横拉杆15而供给至转向轮17FR、17FL。
因此,在使用能够以较轻的转向力进行转向的悬架装置1B的情况下,在不进行偏航角控制时,在从在转弯状态不进行加速的状态的图32中实线图示的状态转换为加速状态时,转向轮17FR、17FL如图32中点划线图示那样,成为外张方向转弯外轮侧的转向轮17FL的束角变化较大的状态。
然而,在本实施方式中,通过在转弯加速时,进行上述的偏航角控制,从而从图32中实线图示的状态成为加速状态时,如虚线图示那样,将转弯外轮侧的转向轮17FL的束角向转弯内侧而向内束方向控制,与此相伴,转弯内轮侧向外张方向控制。此时,由于是在转弯过程中,因此车辆的载荷大多施加在转弯外轮侧,在转弯内轮侧载荷负担较小,因此即使转弯内轮侧向外张方向控制,也几乎不会对车辆的转弯动作造成影响。
因此,根据本实施方式,消除能够以较轻的转向力使转向轮转向的悬架装置1B带来的转弯外轮侧的外张方向的束角变化,而将车辆转向特性控制为转向过度倾向。因此,在车辆1在拐弯处转弯行驶的状态下,即使成为加速状态,也能够确保适当的转弯性能。
并且,在本实施方式中,通过控制转向致动器8,控制齿条轴14的齿条行程,而产生束角变化,因此不会像前述的现有例那样,如利用制动装置将转弯内轮侧的制动压设为大于转弯外轮侧的制动压而使转弯内侧朝向的偏航角产生的情况,或如使用液压离合器而使转弯外轮的驱动力增加,使转弯内轮侧的制动力增加的情况,产生由于液压控制而导致的响应延迟。因此,能够在转弯加速时具有高响应性,使转向轮17FR、17FL束角变化而将车辆控制为转向过度,能够使转弯性能提高而使操纵稳定性提高。
此外,通过在构成线控转向系统的转向控制部50上设有的偏航角控制部53C,能够进行转弯加速时的偏航角控制。因此,无需像通常的悬架装置那样,在前侧的悬架装置1B处设定为前后力(前拉)内束,在后悬架装置处设定为前后力(前拉)外张,而能够使前和后悬架装置的结构简单·轻量化,并且能够提高配置的自由度。
并且,在现有例中,由于用悬架装置负担与束角控制对应的部分,因而例如在将横拉杆和齿条轴配置为大致平行的基础上,还需要将横拉杆在车辆宽度方向的长度设定得长于齿条轴,存在悬架装置的配置的自由度较小,且结构复杂化,重量增加这样的问题点。
其后,再次读入偏航角ψ3(步骤S114),直至从目标偏航角ψ*减去偏航角ψ3而得到的偏航角偏差的绝对值小于或等于设定值Δψs,或加速状态结束为止,持续进行上述的偏航角控制。
另外,在转弯加速状态下,如果由于驾驶员对方向盘2进行转向操纵,而成为从加速前转向操纵角θs1减去加速后转向操纵角θs2而得到的转向操纵角偏差的绝对值超过设定值Δθs的状态,则从步骤S9跳转至步骤S14,中止对转向角校正值δta进行计算的偏航角控制。因此,不会影响到驾驶员进行的对方向盘2的修正转向操纵。
如以上所述,根据本实施方式所涉及的车辆的转向操纵装置,在悬架装置1B中,由于将后倾拖距设定于轮胎接地面内,因此,能够使围绕转向主销轴线KS的力矩进一步减小。
因此,在上述实施方式中,也能够以更小的齿条轴向力即转向力进行转向,并且能够以更小的力控制车轮的朝向,因此能够使转向响应性提高。
如上所述,在上述实施方式中,通过设定为至少转向主销轴线KS在轮胎接地面内通过,从而设为由悬架装置1B自身使转向响应性提高的结构,在此基础上,利用线控转向系统SBW的直行性确保部55,进行控制转向特性的直行性补充以及干扰补偿,从而确保车辆的直行性。
因此,在从将方向盘2保持在中立位置的状态进行右或者左转向操纵的情况下,初期响应性利用悬架装置自身的较高的转向操纵响应性而确保高响应性。其后,如果经过初期期间而进入中期期间,则与重视转向操纵响应性相比,需要重视操纵稳定性,利用线控转向系统SBW中的转向响应性设定部52开始控制,进行直行性补充控制,从而对悬架装置1B所涉及的较高的转向操纵响应性进行抑制并确保操纵稳定性。此外,在后期期间中,能够使转向操纵响应性进一步减小以抑制向车辆的内侧的卷入现象,并设为转向不足倾向而进一步抑制车辆的失速,而建立理想的转向操纵响应性控制。
此外,本实施方式所涉及的悬架装置1B设为撑杆式,因此能够进一步减少部件数量,能够容易地进行本实施方式的转向主销轴线KS的设定。
另外,在本实施方式中,由输入侧转向轴3、转向操纵反作用力致动器6、转向操纵反作用力致动器角度传感器7、转向致动器8、转向致动器角度传感器9、输出侧转向轴10、以及包含转向控制部50的控制器/驱动电路单元26构成线控转向系统SBW。此外,车轮17FR、17FL、17RR、17RL与轮毂、轮胎以及轮毂机构对应,第1连杆37、第2连杆38、减震器40与多个连杆部件对应。此外,利用第1连杆37以及第2连杆38构成下臂,弹簧部件34以及减震器40构成撑杆部件ST。
另外,在上述第6实施方式中,对由硬件构成转向控制部50的情况进行了说明,但不限于此,也可以是例如由微型计算机等运算处理装置构成例如目标转向角运算部51、转向响应性设定部52,在该运算处理装置中,与前述的第1~第5实施方式同样地,执行图17所示的转向控制处理。
(第6实施方式的效果)
(1)转向操纵控制装置具有:线控转向系统,其检测出对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使从所述方向盘分离的转向轮转向的致动器进行控制;悬架装置,其支撑所述转向轮,并且能够利用所述致动器以低转向力进行转向;车辆偏航角检测部,其对车辆的偏航角进行检测;转向操纵角检测部,其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;车速检测部,其对车辆的车速进行检测;转弯状态检测部,其基于所述偏航角,对车辆转弯状态进行检测;加速状态检测部,其对车辆的加速状态进行检测;以及偏航角控制部,其在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述加速状态检测部检测出车辆的加速状态时,基于检测出加速状态后的加速后车速以及加速后偏航角,基于将转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性,计算出对加速前后的偏航角偏差进行抑制的所述致动器的目标控制量,并将所述致动器控制为,使所述致动器的控制量成为所述目标控制量。
由此,在使用构成为能够以较轻的转向力进行转向的悬架装置的情况下,利用偏航角控制部计算出下述目标控制量,将转向致动器控制为,使控制量成为目标控制量,而能够使转向轮束角变化成为转向过度倾向,其中,该目标控制量消除车辆的转弯行驶状态中的加速时所产生的、朝向悬架装置的转弯外侧的束角变化。因此,与对制动压力或液压离合器压力进行控制而设为转向过度特性的情况相比较,能够提高转向过度化的响应性,也能够抑制由于将制动力施加在加速状态的驱动轮上而导致的加速性能的降低。因此,能够提高车辆的转弯加速时的转弯性能而提高操纵稳定性。
(2)此外,偏航角控制部基于所述加速后车速以及所述加速后偏航角,参照具有以转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性线而表示车速和偏航角的关系的目标值计算对应图,选择与所述加速后车速为相同车速处的偏航角超过所述加速后偏航角的最近的转向操纵角特性线,并根据所选择的转向操纵角特性线的转向操纵角和加速后转向操纵角的偏差,运算出所述目标控制量。
由此,基于加速后车速以及加速后偏航角并参照目标值计算对应图,能够瞬时且容易地计算出实际的转弯加速时所需的目标控制量。
(3)偏航角控制部基于所述加速后车速以及所述加速后偏航角,参照所述目标值计算对应图,选择与所述加速后车速为相同车速处的偏航角超过所述加速后偏航角的最近的转向操纵角特性线,并根据所选择的转向操纵角特性线的转向操纵角和加速后转向操纵角的偏差,运算出所述目标控制量,并将所选择的转向操纵角特性线的所述加速后车速处的偏航角设定为目标偏航角。
因此,基于加速后车速以及加速后偏航角并参照目标值计算对应图,能够瞬时且容易地计算出实际的转弯加速时所需的目标控制量以及目标偏航角。
(4)偏航角控制部持续将所述控制量设为所述目标控制量的所述致动器的控制,直至由所述车辆偏航角检测部检测出的车辆偏航角成为所述目标偏航角附近的值。
由此,在车辆偏航角达到目标偏航角时,偏航角控制结束,因此能够可靠地防止车辆的偏航角变得过大,能够确保适当的偏航角。
(5)偏航角控制部设为,在利用所述加速状态检测部检测出车辆的加速状态的情况下,在利用所述转向操纵角检测部检测出的加速状态前后的转向操纵角差大于或等于规定值时,中止所述致动器的控制。
由此,能够在车辆成为转弯加速状态并已开始消除偏航角的降低的偏航角控制时,在驾驶员进行方向盘的修正转向操纵时,中止偏航角控制而优先进行通过驾驶员的转向操纵的转向控制。因此,能够恰当地进行由驾驶员进行的修正转向操纵。
(6)所述致动器是检测对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果使从所述方向盘分离的转向轮转向的、对线控转向系统的齿条机构进行驱动的转向致动器,所述目标控制量是目标齿条行程。
由此,通过将齿条机构的齿条行程控制为目标齿条行程,而能够直接且正确地控制转向轮的束角变化。
(7)悬架装置设定为,包含将所述转向轮支撑在车身上的多个连杆部件,并使通过所述连杆部件的上枢轴点和下枢轴点的转向主销轴线在所述方向盘的中立位置且在轮胎接地面内通过。
由此,能够使悬架装置的围绕转向主销轴线的力矩进一步减小,因此,能够以更小的转向力进行转向,并且能够以更小的力控制车轮的朝向。
因此,能够使转向响应性提高。此时,通过将主销后倾角设为零附近的值,而能够构成将转向响应性进一步提高的悬架装置。
并且,通过在转向控制装置上设置直行性确保部,而能够利用直行性确保部确保由于确保悬架装置的转向响应性而导致的车辆的直行性的降低。
(8)此外,由于由具有转向致动器和致动器控制装置的线控转向系统构成直行性确保部,因此无需独立设置直行性确保部,而能够将结构简略化。
并且,作为直行性确保部,转向响应性设定部52的直行性确保部55是主直行性确保部,致动器控制装置54是副直行性确保部,因此,能够利用两方的直行性确保部而可靠地确保悬架装置的直行性。
(9)在对方向盘从保持中立位置的状态向右或者向左进行转向操纵时,通过延迟控制部使直行性确保部的直行性确保控制延迟,从而利用悬架装置自身的转向响应性维持初期响应特性而确保高转向响应性。其后,利用直行性确保部进行的直行性确保控制对悬架装置自身的转向响应性进行调整,从而能够确保理想的转向响应性。
(10)直行性确保部运算出自动回正扭矩而确保直行性。
因此,能够利用直行性确保部以自动回正扭矩确保由于确保悬架装置的高响应性而降低的直行性,能够使车辆的操纵·稳定性提高。
(11)在对方向盘从中立位置开始进行转向操纵时,利用所述线控转向系统的转向响应性设定部,在转向开始初期将所述悬架装置自身的转向响应特性设为初期转向响应特性,在经过初期设定时间后,利用所述线控转向系统的直行性确保部开始进行确保所述转向致动器的所述悬架装置自身的直行性的控制。
由此,能够在初期转向确保悬架装置的较高的转向响应特性,在经过初期设定时间后,利用直行性确保部进行确保所述转向致动器的所述悬架装置自身的直行性的控制,能够得到理想的转向响应特性。
(本发明的致动器应用例)
在上述第6实施方式中,对作为致动器使用驱动齿条轴14的转向致动器8的情况进行了说明。然而,在本发明中,不限于上述结构,如前述的图25所示,在具有将前轮17FR以及17FL作为驱动轮而直接驱动的轮内电动机70FR以及70FL的情况下,使用对这些轮内电动机70FR以及70FL以左右轮的转速差进行转向操纵的偏航角控制致动器。
并且,相对于对轮内电动机70FR以及70FL进行旋转驱动的驱动装置71,利用偏航角控制部72在转弯加速时,与前述的偏航角控制部53C同样地,计算出目标偏航角ψ*,并以使当前的偏航角ψ3达到计算出的目标偏航角ψ*的方式,计算出使转弯外轮侧的轮内电动机70FR(或者70FL)的转速增加,使转弯内轮侧的轮内电动机70FL(或者70FR)的转速减小的转速校正值RAFR、RAFL。将这些转速校正值RAFR、RAFL供给至驱动装置71,利用驱动装置71进行旋转指令值的校正,将基于校正后的转速指令值的逆变器驱动信号供给至从直流电源73供给电力的逆变器74FR、74FL。也可以利用这些逆变器74FR、74FL在转弯外轮侧使轮内电动机70FR以及70FL的转速增加,在转弯内轮侧使该转速减小,由此进行偏航角控制,将车辆的转向特性设为转向过度倾向。
(应用例的效果)
如上所述,作为致动器通过使用直接驱动驱动轮的轮内电动机的偏航角控制致动器,从而不会发生使用液压的响应延迟,并且无需控制转向角而控制偏航角,能够消除转弯加速时向转弯外侧的束角变化。
(转向机构的变形例)
另外,作为使转向轮转向的转向机构,能够取代齿条-小齿轮机构而使用滚珠丝杠机构,在该情况下,只要利用转向致动器8旋转驱动滚珠螺母即可。如上所述,通过使用滚珠丝杠机构,能够高精度地控制转向角。
此外,作为转向机构,也能够取代小齿轮-齿条机构或滚珠丝杠机构而使用其它形式的转向机构。
(本发明的偏航角控制部应用例)
在上述实施方式中,对参照目标偏航角计算对应图计算出目标齿条行程以及目标偏航角的情况进行了说明。但本发明不限于上述内容,也可以代替参照目标偏航角计算对应图的情况,而将以转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性线表示为车速以及偏航角的函数,基于加速后车速以及加速后偏航角,选择在加速后车速处,成为比加速后偏航角大的偏航角的转向操纵角特性线。
如上所述,通过用车速和偏航角的函数表示转向操纵特性线,从而无需使用目标偏航角计算对应图,能够通过运算而进行转向操纵角特性线的选择。
另外,在上述实施方式中,转向操纵角特性线的条数不限于4条,而能够设定为任意数量。
(本发明的悬架应用例)
在上述实施方式中,对由彼此不交叉的第1连杆37和第2连杆38构成悬架装置的下连杆的情况进行了说明。但是,悬架装置的结构不限于上述结构,只要设定为转向主销轴线在轮胎接地面内通过,而能够减轻转向力即可。因此,如例如在前述的图26中示意性示出的那样,也可以使下连杆构造由彼此交叉的横拉杆81和受压连杆82构成。此外,如前述的图27中示意性示出的那样,也可以使下连杆构造由彼此交叉的横拉杆81和张力杆83构成。
(应用例的效果)
如上所述,由俯视时彼此交叉的第1连杆以及第2连杆构成下连杆构造,从而能够将构成转向主销轴线的下枢轴点设为两连杆的交点位置。因此,可以使下枢轴点的位置更接近转向轮的车身内侧。因此,容易设定为使转向主销轴线在轮胎接地面内通过。
此外,作为悬架装置1B,不限于上述结构,能够使用其它各种结构的悬架装置。
此外,根据悬架装置1B的结构,可以省略转向响应性设定部52。
(第7实施方式)
下面,根据图33~图41对本发明的第7实施方式进行说明。
在该第7实施方式中,在转弯制动时以及转弯加速时进行偏航角控制。
即,在前述的专利文献1所记载的现有技术中,在线控转向控制系统中,通过对各轮的制动力进行控制而使转弯加速时的车辆的动作稳定,但为了控制各轮的制动力而使车辆的动作稳定化,需要对产生制动力的致动器的制动压进行控制,在压力控制系统中产生响应延迟。
此外,在前述的专利文献2所记载的现有技术中,通过在转弯加速时,对在驱动轮之间插入的液压离合器进行控制,从而向转弯外轮侧施加驱动力,并向转弯内轮侧施加制动力,因此与上述专利文献1同样地,在压力控制系统中产生响应延迟。
因此,在第7实施方式中,用转向操纵控制装置抑制响应延迟,而适当地实现车辆的转弯时的加速时以及制动时的动作的稳定化。
作为解决该课题的方法,本发明所涉及的转向操纵控制装置在转弯行驶中的加速状态以及减速状态中,基于车速变化后的车速和偏航角,对多个转向量特性线进行选择,基于所选择的转向量特性线,计算出致动器的目标转向量,将致动器的转向量控制成为目标转向量,而利用转向轮的束角变化适当地控制转弯行驶中的偏航角。因此,通过转向轮的束角变化而将车辆设为转向过度或者转向不足,而能够提高使车辆动作稳定化的响应特性。
通过如上所述地构成,能够在线控转向系统中的车辆的转弯时的加速状态以及减速状态下,进行车辆的偏航角控制,而调整为适当值,因此能够抑制响应延迟而迅速且适当地使车辆的动作稳定化。
因此,在第7实施方式中,作为悬架装置应用与在前述的第1实施方式的图2~图10中所说明的同样的悬架装置,作为整体结构,如图33所示,具有与前述的第6实施方式的图28相同的结构。
(转向控制)
下面,根据图34~图41,对控制转向致动器8的控制器/驱动电路单元26中的转向控制进行说明。
即,如前所述,向控制器/驱动电路单元26输入利用扭矩传感器5检测出的输入侧转向轴3的转向操纵扭矩Ts、利用车辆状态参数取得部21取得的车速V、以及利用转向操纵反作用力致动器角度传感器7检测出的致动器6的旋转角θmi。
在该控制器/驱动电路单元26中,设有图34所示的转向控制部50。该转向控制部50具有目标转向角运算部51、转向响应性设定部52、转弯状态检测部53A、加速状态检测部53D、制动状态检测部53B、偏航角控制部53C以及致动器控制装置54。
向目标转向角运算部51输入车速V以及旋转角θmi,并基于这些计算出用于驱动转向致动器8的目标转向角δ*。
转向响应性设定部52具有直行性确保部55和延迟控制部56。
直行性确保部55具有直行性补充部55a和干扰补偿部55b。
直行性补充部55a基于车速V,根据利用小齿轮角度传感器13检测出的小齿轮角度而计算出的转向轮17FR、17FL的实际转向角δr,以及利用偏航率传感器22b检测出的偏航率γ,进行所述(1)式的运算,而计算出自动回正扭矩Tsa,将计算出的自动回正扭矩Tsa与规定增益Ksa相乘而计算出作为直行性校正值的自动回正扭矩控制值Asa(=Ksa·Tsa)。
另外,自动回正扭矩Tsa不限于利用上述(1)式计算出的情况,也能够通过下述过程而计算出,即:设置用于检测车辆的横向加速度Gy的横向加速度传感器,基于车辆的横向加速度Gy和车辆的偏航率γ,基于车辆的运动方程式,基于偏航率γ的微分值和横向加速度Gy计算出横向力Fy,使该横向力Fy乘以侧抗拖距εn。此外,也能够将方向盘2的转向操纵角θs和自动回正扭矩Tsa的关系,以车速V作为参数进行实际测量或者参照通过模拟计算出的控制对应图,基于利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs和车速V计算出自动回正扭矩Tsa。此外,在将转向轮17FR、17FL作为驱动轮的情况下,也能够基于左右的驱动力差而推定出因扭矩偏转现象而在转向时所产生的发生扭矩Th,从利用转向操纵扭矩传感器5检测出的转向操纵扭矩Ts减去发生扭矩Th而计算出自动回正扭矩Tsa。同样地,能够基于左右的转向轮17FR、17FL的制动力差,计算出自动回正扭矩Tsa。
向干扰补偿部55b输入来自转向操纵扭矩传感器5的转向操纵扭矩Ts、来自转向致动器角度传感器9的旋转角θmo、以及来自电动机电流检测部64的电动机电流imr,对输入至车辆的干扰按照频带进行分离并分别推定,计算出用于抑制这些干扰的干扰补偿值Adis。
在该干扰补偿部55b中,例如如日本特开平2007-237840号公报所述,在将由驾驶员的转向操纵输入即转向操纵扭矩Ts、以及由转向致动器8的转向输入作为控制输入,将实际的转向操纵状态量作为控制量的模型中,具有多个干扰推定部,该多个干扰推定部基于下述差对干扰进行推定,即,使所述控制输入通过低通滤波器而得到的值、以及使所述控制量通过所述模型的反向特性和所述低通滤波器而得到的值的差。各干扰推定部通过使低通滤波器的截止频率不同,从而将干扰按照多个频带进行分离。
并且,利用干扰补偿部55b以及直行性补充部55a计算出的干扰补偿值Adis以及自动回正扭矩控制值Asa,由加法器55c相加,而计算出直行性确保控制值δa。该直行性确保控制值δa供给至延迟控制部56。
延迟控制部56如图34所示,具有转向操纵开始检测部56a、单稳态电路56b、增益调整部56c以及乘法器56d。
转向操纵开始检测部56a基于利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs,检测出从维持中立位置的状态进行右转向操纵或者左转向操纵的定时,并将表示从中立状态的转向操纵开始的转向操纵开始信号SS输出至单稳态电路56b。
此外,单稳态电路56b基于从转向操纵开始检测部56a输出的转向操纵开始信号,将在规定的延迟时间例如0.1秒的期间成为接通状态的控制开始延迟信号输出至增益调整部56c。
增益调整部56c在控制开始延迟信号为接通状态时,将控制增益Ga设定为“0”,在控制开始延迟信号为断开状态时,将控制增益Ga设定为“1”,并将所设定的控制增益Ga输出至乘法器56d。
在乘法器56d中,输入从直行性确保部55输出的直行性确保控制值δa,将该直行性确保控制值δa与控制增益Ga相乘,并将乘法结果供给至加法器56e,其中,向该加法器56e输入来自目标转向角运算部51的目标转向角δ*。
因此,在延迟控制部56中,在利用转向操纵开始检测部56a检测出从维持中立状态的状态进行右转向操纵或者左转向操纵的转向操纵开始状态时,在增益调整部56c中,将与直行性确保控制值δa相乘的控制增益Ga设定为“0”,以使得直行性确保控制停止由单稳态电路56b设定的规定时间、例如0.1秒间隔,其中,直行性确保控制使利用直行性确保部55计算出的直行性确保控制值δa与目标转向角δ*相加。并且,在增益调整部56c中,经过0.1秒后如果单稳态电路56b的输出信号反转为断开状态,则在增益调整部56c中,将控制增益Ga设定为“1”,以开始使直行性确保控制值δa与目标转向角δ*相加的直行性确保控制。
此外,延迟控制部56在方向盘2的转向操纵持续进行时,由于转向操纵开始检测部56a不会检测到从中立状态的转向操纵开始,因此通过单稳态电路56b的输出维持断开状态,在增益调整部56c中将控制增益Ga设定为“1”。因此,将利用直行性确保部55运算出的直行性确保控制值δa直接供给至加法器56e。因此,使目标转向角δ*与直行性确保控制值δa相加而进行直行性确保控制。
此外,向转弯状态检测部53A输入利用偏航角传感器22a检测出的车辆的偏航角ψ,在该偏航角ψ超过预先设定的设定值ψs时,判定为转弯状态。
向加速状态检测部53D输入从驱动控制装置23向控制器/驱动电路26输入的加速指令信号Sd,在该加速指令信号Sd是接通状态时判定为加速状态。
向制动状态检测部53B输入利用控制器/驱动电路26在制动时向压力控制单元20输出的制动指令信号Sb,在该制动指令信号Sb是接通状态时判定为制动状态。
此处,利用加速状态检测部53D以及制动状态检测部53B构成行驶状态检测部53V。
此外,向偏航角控制部53C输入转弯状态检测部53A、加速状态检测部53D以及制动状态检测部53B的判定结果,并且输入利用偏航角传感器22a检测出的偏航角ψ、利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs、利用车辆状态参数取得部21计算出的车速V。该偏航角控制部53C具有转向操纵方向判定部53S、作为目标转向量计算部的目标齿条行程计算部53R、以及目标偏航角计算部53Y。
转向操纵方向判定部53S基于转弯加速状态的前后或者转弯制动状态的前后的转向操纵角,判定驾驶员的转向操纵方向是增加方向,还是转回方向。
目标齿条行程计算部53R基于车速V以及偏航角ψ,参照图38以及图39所示的目标齿条行程计算对应图,计算出作为目标转向量的目标齿条行程Rs*。此处,目标齿条行程计算对应图如图38以及图39所示,具有将车速V2设定为横轴,将偏航角ψ2设定为纵轴,并设定有以目标齿条行程Rs作为参数的多个目标转向量特性线L1~L4的结构。
并且,目标齿条行程计算部53R基于在转弯加速状态下,成为转弯加速状态后(状态变化后)的车速V2以及偏航角ψ2,参照图38所示的目标齿条行程计算对应图,选择在车速V2处的偏航角超过偏航角ψ2的目标转向量特性线Li,并将在所选择的目标转向量特性线Li(i=1~4)中设定的目标齿条行程计算为目标齿条行程Rs*。
此外,目标齿条行程计算部53R基于在转弯制动状态下,成为转弯制动状态后(状态变化后)的车速V2以及偏航角ψ2,参照图39所示的目标齿条行程计算对应图,选择在车速V2处的偏航角低于偏航角ψ2的目标转向量特性线Lj(j=1~4),并将在所选择的目标转向量特性线Lj中设定的目标齿条行程计算为目标齿条行程Rs*。
此外,目标齿条行程计算部53R在转弯加速状态或者转弯制动状态即产生状态变化时,在转向操纵方向判定部53S的判定结果是增加方向时,与所述转弯加速状态同样地,基于状态变化后的车速V2以及偏航角ψ2,参照图38所示的目标齿条行程计算对应图,选择在车速V2处的偏航角超过偏航角ψ2的目标转向量特性线Li,并将在所选择的目标转向量特性线Li中设定的目标齿条行程计算为目标齿条行程Rs*。
此外,目标齿条行程计算部53R在转弯加速状态或者转弯制动状态即产生状态变化时,在转向操纵方向判定部53S的判定结果是转回方向时,与所述转弯制动状态同样地,基于状态变化后的车速V2以及偏航角ψ2,参照图39所示的目标齿条行程计算对应图,选择在车速V2处的偏航角低于偏航角ψ2的目标转向量特性线Lj,并将在所选择的目标转向量特性线Lj中设定的目标齿条行程计算为目标齿条行程Rs*。
此外,目标偏航角计算部53Y,在利用目标齿条行程计算部53R所选择的目标转向量特性线Li或Lj上,将状态变化后的车速V2处的偏航角ψ计算为目标偏航角ψ*。另外,也可以是,在目标偏航角计算部53Y中,与目标齿条行程计算部53R独立地,基于状态变化后的车速V2以及偏航角ψ2,参照图38或者图39所示的目标齿条行程计算对应图,选择目标转向量特性线Li或者Lj,并基于所选择的目标转向量特性线Li或者Lj,计算出目标偏航角ψ*。
并且,在偏航角控制部53C中,进行下述偏航角控制,即:控制转向致动器8,以使得齿条轴14的齿条行程与利用目标齿条行程计算部53R计算出的目标齿条行程Rs*一致。
此外,在偏航角控制部53C中,在偏航角控制后的偏航角ψ3与利用目标偏航角计算单元计算出的目标偏航角ψ*一致,并且,相对于从成为转弯状态前的偏航角ψ1减去成为加速状态或者制动状态后的状态变化后偏航角ψ2而得到的值的绝对值即偏航角偏差Δψ1,从成为转弯状态前的偏航角ψ1减去偏航角控制后的偏航角ψ3而得到的值的绝对值即偏航角偏差Δψ2减小,此外偏航角控制后的偏航角ψ3成为“0”时,或者直至加速状态或者制动状态消除为止,持续进行偏航角控制。
即,在偏航角控制部53C中,在车辆的转弯行驶过程中,在成为加速状态或者制动状态时,执行对转向致动器8进行控制的偏航角控制处理,以消除束角变化。
该偏航角控制处理作为每隔规定时间(例如1μsec)执行的定时器中断处理而执行,如果包含转弯状态检测部53A、加速状态检测部53D以及制动状态检测部53B的处理进行表示,则成为如图35~图37所示。
在该偏航角控制处理中,首先在步骤S201中读入由偏航角传感器22a检测出的转弯前偏航角ψ1,并将该转弯前偏航角ψ1存储至与偏航角控制部53C连接的偏航角存储部53a。.
然后,转至步骤S202,判定是否是所读入的转弯前偏航角ψ1的绝对值超过零附近的阈值ψs而车辆处于转弯状态,在|ψ1|≤ψs时,判断为车辆不是转弯状态而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序。
另一方面,在步骤S202的判定结果是|ψ1|>ψs时,判断为车辆是转弯状态而转至步骤S203,读入利用转向操纵角传感器4检测出的加减速前转向操纵角θs1,并在将该加减速前转向操纵角θs1存储至与偏航角控制部53C连接的转向操纵角存储部53b之后,转至步骤S204。
在该步骤S204中,读入利用车辆状态参数取得部21取得的车速V1,在将所读入的车速V1存储至与偏航角控制部53C连接的车速存储部53c之后,转至步骤S205。
在该步骤S205中,判定从在车辆上搭载的驱动控制装置23是否输入有表示加速状态的接通状态的加速指令信号Sd,在加速指令信号Sd是接通状态时,判断为是加速状态而转至步骤S206。
在该步骤S206中,在执行图36所示的加速时偏航角控制处理之后,转至步骤S207。
在该步骤S207中,读入利用偏航角传感器22a检测出的偏航角控制后偏航角ψ3,然后转至步骤S208,判定从在后述的图36的步骤S305中计算出的目标偏航角ψ1*减去在步骤S14中读入的偏航角控制后偏航角ψ3而得到的值的绝对值是否为零。在该判定结果是|ψ1*-ψ3|>0时,判断为偏航角控制后偏航角ψ3与目标偏航角ψ1*不一致而返回所述步骤S105,在|ψ1*-ψ3|=0时,判断为偏航角控制后偏航角ψ3与目标偏航角ψ1*大致一致,达到需要的偏航角,而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序。
另一方面,在步骤S105的判定结果是加速指令信号Sd是断开状态时,转至步骤S211,而判定从控制器/驱动电路26向压力控制单元20输出的制动指令信号Sb是否是接通状态,在制动指令信号Sb是断开状态时,直接结束本次的定时器中断处理并返回规定的主程序,在制动指令信号Sb是接通状态时,转至步骤S212。
在该步骤S212中,在执行图37所示的制动时偏航角控制处理之后,转至步骤S213。在该步骤S213中,读入利用偏航角传感器22a检测出的偏航角控制后偏航角ψ3,然后转至步骤S214,判定从在后述的图37的步骤S316中计算出的目标偏航角ψ2*减去在步骤S213中读入的偏航角控制后偏航角ψ3而得到的值的绝对值是否为零。在该判定结果是|ψ2*-ψ3|>0时,判断为偏航角控制后偏航角ψ3与目标偏航角ψ2*不一致而返回所述步骤S205,在|ψ2*-ψ3|=0时,判断为偏航角控制后偏航角ψ3与目标偏航角ψ2*大致一致,达到需要的偏航角,而结束本次的定时器中断处理,并返回规定的主程序。
此外,在图35的步骤S206中执行的加速时偏航角控制处理如图36所示,首先在步骤S301中,读入利用转向操纵角传感器4检测出的加速后转向操纵角θs2,然后转至步骤S302,从车辆状态参数取得部21读入加速后车速V2。然后,转至步骤S303,在读入利用偏航角传感器22a检测出的加速后偏航角ψ2之后,转至步骤S304。
在该步骤S304中,读取在转向操纵角存储部53b中存储的加减速前转向操纵角θs1,判定从加速前转向操纵角θs1减去加速后转向操纵角θs2而得到的值是否为零,在θs1-θs2=0时,判断为处于驾驶员不对方向盘2进行转向操纵而不进行增加或转回的保持状态,并转至步骤S305。
在该步骤S305中,基于加速后车速V2以及加速后偏航角ψ2,参照前述的图38所示的作为目标转向量计算对应图的目标齿条行程计算对应图,计算出转弯加速时所需的目标齿条行程Rs*。即,选择出以当前车速V2而比当前偏航角ψ2大的最近的特性线Li(i=1~4),并将在所选择的特性线Li中设定的目标齿条行程Lsi计算为目标齿条行程Rs*。
然后,转至步骤S306,将在上述步骤S305中选择的特性线Li上的当前车速V2的偏航角计算为目标偏航角ψ1*,之后,转至步骤S307。
在该步骤S307中,将所设定的目标齿条行程Rs*变换为利用转向致动器8产生的、针对从前述的目标转向角运算部51输出的所述目标转向角δ*的转向角校正值δta,然后转至步骤S308,在将转向角校正值δta与目标转向角δ*相加而进行对转向致动器8进行控制的偏航角控制之后,结束加速时偏航角控制而转至图35的步骤S207。
此外,在所述步骤S304的判定结果是θs1-θs2≠0时,判断为驾驶员对方向盘2向增加方向或转回方向进行转向操纵,并转至图37所示的制动时偏航角控制处理中的步骤S320。
此外,在图35的步骤S212中执行的制动时偏航角控制处理如图37所示,首先在步骤S311中,读入利用转向操纵角传感器4检测出的制动后转向操纵角θs2,然后转至步骤S312,从车辆状态参数取得部21读入制动后车速V2。然后,转至步骤S313,在读入利用偏航角传感器22a检测出的制动后偏航角ψ2之后,转至步骤S314。
在该步骤S314中,读取在转向操纵角存储部53b中存储的加减速前转向操纵角θs1,判定从加减速前转向操纵角θs1减去制动后转向操纵角θs2而得到的值是否为零,在θs1-θs2=0时,判断为处于驾驶员不对方向盘2进行转向操纵而不进行增加或转回的保持状态,并转至步骤S315。
在该步骤S315中,基于加速后车速V2以及加速后偏航角ψ2,参照前述的图39所示的作为目标转向量计算对应图的目标齿条行程计算对应图,计算出转弯制动时所需的目标齿条行程Rs*。即,参照图39,选择出以当前车速V2而比当前偏航角ψ2小的最近的特性线Lj(j=1~4),并将在所选择的特性线Lj中设定的目标齿条行程Rsj设定为目标齿条行程Rs*。
然后,转至步骤S316,将在上述步骤S315中选择的特性线Lj中的当前车速V2的偏航角计算为目标偏航角ψ2*,之后,转至步骤S317。
在该步骤S317中,将所设定的目标齿条行程Rs*变换为利用转向致动器8产生的、针对从前述的目标转向角运算部51输出的所述目标转向角δ*的转向角校正值δta,然后转至步骤S318,在将转向角校正值δta与目标转向角δ*相加而进行对转向致动器8进行控制的偏航角控制之后,结束制动时偏航角控制处理而转至图35的步骤S213。
此外,在所述步骤S314的判定结果是θs1-θs2≠0时,判断为驾驶员对方向盘2向增加方向或转回方向进行转向操纵,并转至步骤S319。
在该步骤S319中,读取在转向操纵角存储部53b中存储的加减速前转向操纵角θs1,判定从加减速前转向操纵角θs1减去加速后或制动后转向操纵角θs2而得到的值是否为正。在该判定结果是θs1-θs2<0时,判断为驾驶员对方向盘2进行增加转向操纵,并期望进一步转向过度化,并转至步骤S320。
在该步骤S320中,基于制动后车速V2以及加速后或制动后偏航角ψ2,参照前述的图38所示的作为目标转向量计算对应图的目标齿条行程计算对应图,计算出转向过度化所需的目标齿条行程Rs*。即,参照图38,选择出以当前车速V2而比当前偏航角ψ2大的最近的特性线Li(i=1~4),并将在所选择的特性线Li中设定的目标齿条行程Rsi计算为目标齿条行程Rs*。
然后,转至步骤S321,将在上述步骤S320中选择的特性线Li中,当前车速V2的偏航角计算为目标偏航角ψ1*,之后,转至前述的图36的步骤S307。
此外,在所述步骤S319的判定结果是θs1-θs2>0时,判断为驾驶员对方向盘2进行转回转向操纵,并期望进一步转向不足化,并转至步骤S322。
在该步骤S322中,基于制动后车速V2以及加速后或制动后偏航角ψ2,参照前述的图39所示的作为目标转向量计算对应图的目标齿条行程计算对应图,计算出转弯制动时所需的目标齿条行程Rs*。即,参照图39,选择出在当前车速V2下比当前偏航角ψ2小的最近的特性线Lj(j=1~4),并将在所选择的特性线Lj中设定的目标齿条行程Rsj计算为目标齿条行程Rs*。
然后,转至步骤S323,将在上述步骤S32中选择的特性线Lj中的当前车速V2下的偏航角计算为目标偏航角ψ2*,之后,转至前述的步骤S317。
在该图35~图37的偏航角控制处理中,步骤S201以及S202的处理与转弯状态检测部53A相对应,步骤S205的处理与加速状态检测部53D相对应,步骤S211的处理与制动状态检测部53B相对应,步骤S301~步骤S308以及步骤S208~步骤S210、步骤S311~步骤S323的处理与偏航角控制部53C相对应,步骤S305、S315、S320以及S322的处理与目标齿条行程计算部53R相对应,步骤S306、S315、S321以及S320的处理与目标偏航角计算部53Y相对应,步骤S319的处理与转向操纵方向判定部53S相对应。
致动器控制装置54具有用于计算转向角偏差Δδ的转向角偏差运算部61、转向电动机控制部62、电流偏差运算部63以及电动机电流控制部65。
转向角偏差运算部61从自加法器56e输出的目标转向角校正值δ*a中,减去基于从转向致动器角度传感器9输出的转向致动器角度的实际转向角δr,而计算出转向角偏差Δδ,并将计算出的转向角偏差Δδ输出至转向电动机控制部62。
转向电动机控制部62以使所输入的转向角偏差Δδ为零的方式,计算出构成致动器8的转向电动机8a的驱动指令电流im*,并将计算出的驱动指令电流im*输出至电流偏差运算部63。
电流偏差运算部63从所输入的驱动指令电流im*中,减去从电动机电流检测部64输出的电动机电流imr,而计算出电流偏差Δi,并将计算出的电流偏差Δi输出至电动机电流控制部65,其中,电动机电流检测部64用于对供给至构成转向致动器8的转向电动机8a的电动机电流进行检测。
电动机电流控制部65以使所输入的电流偏差Δi为零的方式,即以实际的电动机电流imr追随驱动指令电流im*的方式,进行反馈控制,并将转向电动机驱动电流imr输出至转向电动机8a。
(第7实施方式的动作)
下面,根据图40~图42说明上述第7实施方式的动作。
(直行行驶动作)
当前,设为将方向盘2保持在中立位置而进行直行行驶的状态。
在该直行行驶状态中,利用目标转向角运算部51运算出的目标转向角δ*为零。因此,通过由致动器控制装置54控制的转向电动机8a,将齿条轴14控制在中立位置,经由转向横拉杆15将转向轮17FR以及17FL的转向角δr控制为零。此时,由于方向盘2保持中立位置,因此利用偏航角传感器22a检测出的车辆的偏航角ψ1为零,由于转向角δr为零从而重心点侧滑角β为零,且偏航角ψ也为零,因此利用直行性补充部55a根据所述(1)式计算出的自动回正扭矩Tsa为零。
在干扰补偿部55b中,计算出抑制干扰的干扰补偿值Adis,因此在不产生该干扰时,干扰补偿值Adis也为零。
此外,在偏航角控制部53D中,车辆为直行行驶状态,不是转弯状态而偏航角ψ1为零,因此,不会判断为车辆的转弯行驶状态,也不进行校正齿条行程的齿条行程控制,使目标转向角δ*和校正值δa、δta相加而得到的目标转向角校正值δ*a也为零。
因此,从致动器控制装置54的转向角偏差运算部61输出的转向角偏差Δδ也为零,从转向电动机控制部62输出的电动机电流指令值im*也为零。因此从电动机电流控制部65不输出电动机电流imt,转向电动机8a维持停止状态,齿条轴14维持中立位置,而将转向轮17FR以及17FL的转向角δt控制为“0”。
如果在该直行行驶状态下,转向轮17FR以及17FL的至少一方陷入车辙中、或者经过井盖而转向轮17FR以及17FL的一方转向,或产生偏航角,则利用直行性补充部55a计算出的自动回正扭矩Tsa增加。此时,如前述的悬架装置1B所述,在设定为在方向盘2位于中立位置的状态下使转向主销轴线KS通过轮胎接地面,而提高转向响应性的情况下,由悬架装置1B自身产生的自动回正扭矩Tsa不足。
然而,在本实施方式中,由于基于前述的(1)式计算出自动回正扭矩,因此通过将该(1)式中的后倾拖距εc设定为与通常的悬架装置同样的值,而能够将计算出的自动回正扭矩Tsa计算为与后倾拖距εc相对应的值。
然后,将计算出的自动回正扭矩Tsa与增益Ksa相乘,而计算出直行性校正值Asa,并将该直行性校正值Asa供给至延迟控制部56。此时,在延迟控制部56中是直行行驶状态,所以在转向操纵开始检测部56a中没有检测出转向操纵开始而在增益调整部56c中将增益Ga设定为“1”,因此将直行性校正值Asa直接供给至加法器56e。
因此,通过由直行性校正值Asa对目标转向角δ*进行校正,利用致动器控制装置54对构成转向致动器8的转向电动机8a进行驱动控制,产生与自动回正扭矩Tsa相当的转向扭矩,该转向扭矩经由齿条轴14以及转向横拉杆15而传递至转向轮17FR以及17FL。
因此,在转向轮17FR以及17FL中产生自动回正扭矩Tsa,能够补充对悬架装置1的自动回正扭矩的不足而确保车辆的直行性。
(转弯开始动作)
然而,如果将方向盘2保持在中立位置的直行行驶状态的状态成为对方向盘2向右(或者左)进行转向操纵的状态,则利用转向操纵开始检测部56a检测出,由从该直行行驶状态开始的转向操纵引起的向转弯状态的转换。
因此,从单稳态电路56b在规定时间例如0.1秒期间成为接通状态的控制延迟信号输出至增益调整部56c。因此,利用增益调整部56c,在控制延迟信号持续接通状态的期间,控制增益Ga设定为“0”。因此,从乘法器56d输出的乘法输出为“0”,直行性确保控制值δa向加法器56e的输出停止。
因此,从自方向盘2的中立位置开始转向操纵的时刻起0.1秒的初期响应期间T1的期间,控制增益Ga设定为“0”,因此从乘法器56d输出的乘法运算输出为“0”,相对于目标转向角δ*的直行性确保控制如前述的图15(b)中实线图示地停止。
因此,利用转向操纵角传感器4检测出的转向操纵角θs供给至目标转向角运算部51,利用该目标转向角运算部51运算出的目标转向角δ*直接供给至转向角偏差运算部61。因此,将转向电动机8a旋转驱动为与目标转向角δ*一致。在该期间,直行性确保部55中的直行性确保控制停止。
因此,在初期响应期间T1中,转向主销轴线KS的路面接地点设定在轮胎的接地面内的接地中心位置,并且主销后倾角设定为零,开始进行通过悬架装置1B的转向。
此时,悬架装置1B的主销后倾角设定为零。该主销后倾角、转向响应性和操纵稳定性的关系如图14(a)所示,主销后倾角为零时,转向响应性成为较高的状态,但是不能确保操纵稳定性,即,相对于主销后倾角的转向响应性和操纵稳定性存在权衡的关系。
因此,在从中立位置开始转向操纵的初期状态中,不执行利用线控转向控制进行的直行性确保控制,从而悬架装置1B维持该初期转向。
在该初期响应期间T1中,悬架装置1B中如上所述,主销后倾角为零,操纵响应性较高,因此如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够设为比点划线图示的特性线L2所示的具有通常的线控转向形式的转向操纵系统的车辆中的转向响应特性(偏航率)高的转向响应特性(偏航率)。此时,成为与由驾驶员的方向盘2的转向操纵引起的转向操纵角变化对应的转向角变化,因此不会给驾驶员带来不适感。
但是,仅通过悬架装置1B的转向响应性如果越过初期响应期间T1而持续转向,则如在图15(a)中虚线图示的特性线L3所示,在中期响应期间T2以及后期响应期间T3,转向操纵的车辆的转向响应性变得敏感。此外,在从中期响应期间T2至后期响应期间T3的范围车辆向内侧的卷入现象增大。
因此,在上述第1实施方式中,如图15(b)所示,在经过初期响应期间T1的例如0.1秒后,利用直行性确保部55进行的针对目标转向角δ*的直行性确保控制以阶梯状开始,其中,直行性确保部55由直行性补充部55a以及干扰补偿部55b构成。因此,对悬架装置1B涉及的车辆的转向响应性进行抑制而抑制车辆的失速,并且如图14(b)中虚线图示所示,利用线控转向控制对悬架装置1B的直行性进行补充,而能够确保操纵稳定性。
其后,在中期响应期间T2结束例如经过0.3秒后,通过利用直行性确保部55进行的直行性确保控制,与通常的车辆的转向响应特性相比较,也能够进一步抑制转向响应特性而成为转向不足倾向。由此,如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够使操纵稳定性提高,能够实现特性线L1所示的理想的车辆的转向响应特性。
(转弯加速动作)
在该车辆的转弯行驶状态下,在偏航角控制部53C中,在前述的图35的偏航角控制处理中,在步骤S201中读入偏航角ψ1,并存储至偏航角存储部53a,之后转至步骤S202,由于是转弯行驶状态,因此转至步骤S203而读入加减速前转向操纵角θs1,并将加减速前转向操纵角θs1存储至转向操纵角存储部53b,然后转至步骤S204,并读入加减速前车速V1,并将加减速前车速V1写入车速存储部53c。
然而,加速指令信号Sd以及制动指令信号Sb均为断开状态,因此直接重复结束定时器中断处理。因此在偏航角存储部53a中,对加减速前偏航角ψ1进行更新存储,在转向操纵角存储部53b中对加减速前转向操纵角θs1进行更新存储,在车速存储部53c中,对加减速前车速V1进行更新存储。
在该转弯行驶状态下,如果踩下加速踏板,则驱动控制装置23动作而对驱动轮开始进行加速控制,并且将接通状态的加速状态信号Sd向控制器/驱动电路26输出。
因此,在偏航角控制部53C中,在图35的处理中,从步骤S205转至步骤S206,执行图36所示的加速时偏航角控制处理。在该加速时偏航角控制处理中,读入加速后转向操纵角θs2(步骤S301),然后读入加速后车速V2(步骤S302),然后读入加速后偏航角ψ2(步骤S303)。
其后,判定加速前后的转向操纵角θs1以及θs2是否发生变化(步骤S304)。此时,在是驾驶员不对方向盘2进行转向操纵而处于不进行增加或转回的保持状态时,加速前后的转向操纵角θs1以及θs2一致,因此,从步骤S304转至步骤S305,基于加速后车速V2和加速后偏航角ψ2,参照如图38所示的目标齿条行程计算对应图,计算出目标偏航角ψ1*。
对于该目标偏航角ψ1*的计算,如图40所示,由转弯状态中的加速前的车速V1和偏航角ψ1所表示的加速前位置P1位于转向操纵特性线L1以及L2之间。如果从该转弯前位置P1成为加速状态,则对于由加速后车速V2和加速后偏航角ψ2所表示的加速后位置P2而言,如前所述,悬架装置1B能够以较轻的转向力转向,因此加速后车速V2与加速前车速V1相比增加,而且,加速后偏航角ψ2与加速前偏航角ψ1相比,由于车辆的加速而转向轮17FR、17FL的束角向转弯外侧变化。其结果,加速后偏航角ψ2与加速前偏航角ψ1相比降低,而车辆成为转向不足倾向。
根据该加速后位置P2选择以加速后车速V2而偏航角大于加速后偏航角ψ2的最近的转向操纵特性线L3,将在所选择的转向操纵特性线L3中设定的加速后车速V2处所需的齿条行程计算为目标齿条行程Rs*。
然后,将所选择的转向操纵特性线L3中的当前车速V2的偏航角计算为目标偏航角ψ1*(步骤S11)。
然后,将计算出的目标齿条行程Rs*变换为相对于利用目标转向角运算部51运算出的目标转向角δ*,进行偏航角控制的转向角校正值δta(步骤S12),并使变换得到的转向角校正值δta与目标转向角δ*相加而向致动器控制装置54输出(步骤S13)。
因此,在致动器控制装置54中,由于悬架装置1B构成为能够以较轻的转向力使转向轮转向,由此引起向转弯外侧的束角变化,以向转向轮17FR、17FL赋予能消除该向转弯外侧的束角变化的束角变化的方式控制转向致动器8,齿条轴14设为与目标齿条行程Rs*相对应的量的行程,并将该行程经由转向横拉杆15而供给至转向轮17FR、17FL。
因此,在使用能够以较轻的转向力进行转向的悬架装置1B的情况下,在不进行偏航角控制时,在从转弯状态不进行加速的状态的图42(a)中实线图示的状态转换为加速状态时,转向轮17FR、17FL如图42中点划线图示那样,成为在外张方向转弯外轮侧的转向轮17FL的束角变化较大的状态。
然而,在本实施方式中,通过在转弯加速时,进行上述的偏航角控制,从而从图42(a)中实线图示的状态成为加速状态时,如虚线图示那样,将转弯外轮侧的转向轮17FL的束角向转弯内侧而向内束方向控制,与此相伴,转弯内轮侧向外张方向控制。此时,由于是在转弯过程中,因此车辆的载荷大多施加在转弯外轮侧,在转弯内轮侧载荷负担较小,因此即使转弯内轮侧向外张方向控制,也几乎不会对车辆的转弯动作造成影响。
因此,根据本实施方式,消除能够以较轻的转向力使转向轮转向的悬架装置1B导致的转弯外轮侧的外张方向的束角变化,而将车辆转向特性控制为转向过度倾向。因此,在车辆1在拐弯处转弯行驶的状态下,即使成为加速状态,也能够确保适当的转弯性能。
并且,在本实施方式中,通过控制转向致动器8,控制齿条轴14的齿条行程,而产生束角变化,因此不会像前述的现有例那样,如利用制动装置将转弯内轮侧的制动压设为大于转弯外轮侧的制动压而使转弯内侧朝向的偏航角产生的情况,或如使用液压离合器而使转弯外轮的驱动力增加,使转弯内轮侧的制动力增加的情况,产生由于液压控制而导致的响应延迟。因此,能够在转弯加速时具有高响应性,使转向轮17FR、17FL束角变化而将车辆控制为转向过度,能够使转弯性能提高而使操纵稳定性提高。
此外,通过在构成线控转向系统的转向控制部50上设有的偏航角控制部53C,能够进行转弯加速时的偏航角控制。因此,无需像通常的悬架装置那样,在前侧的悬架装置1B处设定为前后力(前拉)内束,在后悬架装置处设定为前后力(前拉)外张,而能够使前和后悬架装置的结构简单·轻量化,并且能够提高配置的自由度。
并且,在现有例中,由于由悬架装置负担与束角控制对应的部分,因而例如在将横拉杆和齿条轴配置为大致平行的基础上,还需要将横拉杆在车辆宽度方向的长度设定得长于齿条轴,存在悬架装置的配置的自由度较小,且结构复杂化,重量增加这样的问题点。
其后,再次读入偏航角ψ3(步骤S207),判定从目标偏航角ψ*减去偏航角ψ3而得到的偏航角偏差的绝对值是否为零(步骤S208)。在该判定结果是偏航角偏差不为“0”的情况下,返回所述步骤S205,持续偏航角控制。
并且,如果从目标偏航角ψ*减去偏航角ψ3而得到的偏航角偏差的绝对值为零,则转至步骤S209,判定从转弯前偏航角ψ1减去偏航角控制前的偏航角ψ2而得到的值的绝对值|ψ1-ψ2|,是否大于从转弯前偏航角ψ1减去偏航角控制后的偏航角ψ3而得到的值的绝对值|ψ1-ψ3|(步骤S209)。在该判定结果是|ψ1-ψ2|≤|ψ1-ψ3|时,判断为偏航角变化没有收敛于转弯前的状态,转至所述步骤S205,持续偏航角控制。
其后,如果偏航角控制前后的偏航角偏差|ψ1-ψ3|与加速前后的偏航角偏差|ψ1-ψ2|相比变小,则判断为偏航角变化收敛并转至步骤S210,判断偏航角控制后偏航角ψ3是否为“0”。在该判定结果是ψ3≠0时,返回步骤S201,在ψ3=0时,结束本次的定时器中断处理而返回规定的主程序。
此外,通过解除加速踏板的踩下,而在从驱动控制装置23输出的加速指令信号Sd成为断开状态,并且在释放制动踏板而制动指令信号Sb也为断开状态时,结束本次的定时器中断处理而返回规定的主程序。
(转弯制动动作)
另一方面,如果车辆成为转弯状态之后,踩下制动踏板而设为制动状态,则制动装置动作而成为在各车轮17FR、17FL、17RR、17RL上作用制动力的制动状态。如上所述,如果是制动状态,则从控制器/驱动电路单元26输出的制动指令信号Sb成为接通状态。
因此,在偏航角控制部53C中,在图35~图38的处理中,从步骤S204转至步骤S205,由于加速指令信号Sd是断开状态,因此转至步骤S211,由于制动指令信号Sb是接通状态,因此转至步骤S212,而执行图37所示的制动时偏航角控制处理。
在该制动时偏航角控制处理中,读入制动后转向操纵角θs2(步骤S311),然后读入制动后车速V2(步骤S312),此外读入制动后偏航角ψ2(步骤S313)。
并且,在制动前后的转向操纵角θs1以及θs2不发生变化的情况下,判断为处于驾驶员不对方向盘2进行转向操纵而不进行增加或转回的保持状态,从步骤S314转至步骤S315,参照图39所示的制动时目标偏航角计算对应图而计算出目标齿条行程Rs*。
该目标齿条行程Rs*的计算通过如下过程进行,即,选择在当前车速V2下比当前的偏航角ψ2小的最近的特性线Lj(j=1~4),将在所选择的特性线Lj中设定的目标齿条行程Rsj计算为目标齿条行程Rs*。
然后,将所选择的特性线Lj中的当前车速V2的偏航角计算为目标偏航角ψ2*(步骤S316)。
然后,将计算出的目标齿条行程Rs*变换为与目标转向角δ*相对应地进行偏航角控制的转向角校正值δta(步骤S317),并使变换得到的转向角校正值δta与目标转向角δ*相加而向致动器控制装置54输出(步骤S318)。
因此,在致动器控制装置54中,以向转向轮17FR、17FL赋予能消除制动前后的偏航角变化的束角变化的方式控制转向致动器8,而齿条轴14行程直至目标齿条行程Rs*,并将该行程经由转向横拉杆15而供给至转向轮17FR、17FL。
因此,转向轮17FR、17FL以消除偏航角变化的方式进行朝向转弯外侧的束角变化,而车辆转向特性如图42(b)中实线图示的曲线L1所示,控制为转向不足。因此,车辆1如图42(c)所示,在拐弯处转弯行驶状态下,即使是制动状态,也能够抑制车辆车宽方向移动量,能够维持行车线而行驶。
并且,在不进行偏航角控制的情况下,如图42(b)中点划线图示,偏航角变大而成为转向过度特性,如图42(c)中点划线图示,向车辆车宽方向的转弯内侧的移动量变大,而向相邻行车线移动,操纵稳定性降低。
并且,在本实施方式中,通过控制转向致动器8,而控制齿条轴14的齿条行程,使产生束角变化,因此不会像利用制动装置将外轮侧的制动压设为大于内轮侧的制动压而产生转弯外朝向的偏航角的情况那样,产生由于液压控制而导致的响应延迟,而能够在转弯制动时具有高响应性并将车辆控制为转向不足,能够使操纵稳定性提高。
此外,通过在构成线控转向系统的转向控制部50上设有的偏航角控制部53D,能够进行转弯制动时的偏航角控制。因此,为了在前侧的悬架装置1B中,将前后力柔性偏向取为较大程度的转向不足,例如也不需要在将横拉杆和齿条轴配置为大致并行的基础上,将横拉杆在车辆宽度方向的长度设定得长于齿条轴。此外,作为悬架特性,也不需要将前侧悬架装置设定为前后力外张,将后侧悬架装置设定为前后力内束的前后力束角特性。因此,能够使前和后悬架装置的结构简单·轻量化。
其后,再次读入偏航角ψ3(步骤S213),在从目标偏航角ψ2*减去偏航角ψ3而得到的值的绝对值|ψ2*-ψ3|不为零时,判断为偏航角抑制不充分而返回所述步骤S205,继续进行制动时束角控制。
并且,如果偏航角控制后偏航角ψ3成为目标偏航角ψ2*,则从步骤S214转至所述步骤S209。因此,如果偏航角控制后偏航角ψ3与制动后偏航角ψ2相比变小,且偏航角控制后偏航角ψ3成为“0”,则结束转弯制动时的偏航角控制。
同样地,通过释放制动踏板而消除制动状态,而在制动指令信号Sb成为断开状态时也结束转弯制动时的偏航角控制。
(驾驶员转向操纵时动作)
此外,在转弯加速时或者转弯制动时,在驾驶员对方向盘2进行转向操纵时,进行与驾驶员的转向操纵意图对应的偏航角控制。
即,在转弯加速状态或转弯制动状态下,如果驾驶员对方向盘2进行转向操纵,则从图36的加速时偏航角控制处理的步骤S304或者从制动时偏航角控制处理的步骤S314转至步骤S319。
在该驾驶员对方向盘2进行转向操纵的情况下,在由车速V1以及偏航角ψ1所表示的座标存在于图40以及图41中浓淡线图示的要转向过度(OS)区域Ao中的情况下,将成为加速或者制动状态前的车辆状态假定为对方向盘2进行增加操作的状态。反之,在由车速V1以及偏航角ψ1表示的座标存在于图40以及图41中较淡的浓淡线图示的要转向不足的区域Au中的情况下,将成为加速或者制动状态前的车辆状态假定为对方向盘2进行转回操作的状态。
因此,在步骤S319中,判定出从加减速前转向操纵角θs1减去加速后转向操纵角θs2或者制动后转向操纵角θs2而得到的值是正还是负。此处,转弯状态中的加减速前的车辆状态例如是位于图40的要转向过度区域Ao内的点P1的状态。在该状态下,例如作为制动状态通过对方向盘2进行增加操作,车速V1减小为车速V2,偏航角ψ1增加为偏航角ψ2,而移动到点P2。在该状态下,由于成为增加状态,因此在步骤S319中,成为θs1-θs2<0,而转至步骤S320。
在该步骤S320中,与加速状态下的目标偏航角运算处理(步骤S305)同样地,如图40所示,选择在当前的车速V2下偏航角成为超过当前的偏航角ψ2的偏航角的最近的目标转向量特性线L3,将在所选择的目标转向量特性线L3中设定的目标齿条行程Rs3计算为目标齿条行程Rs*。
然后,转至步骤S321,将所选择的目标转向量特性线L3中的车速V2处的偏航角计算为目标偏航角ψ*。
因此,目标齿条行程Rs*增加而将转弯外轮侧的转向轮17FR(或者17FL)的转向角控制为内束方向。因此,与驾驶员的对方向盘2的增加转向操纵相对应,而能够将车辆的转向特性设为转向过度,能够得到与驾驶员的转向操纵相对应的转向特性。
反之,在转弯状态中的加减速前的车辆状态例如是位于图40的要转向不足(US)区域Au内的点P11的状态。在该状态下,例如作为加速状态通过对方向盘2进行转回操作,车速V1增加为车速V2,偏航角ψ1减小为偏航角ψ2,而移动到点P12。在该状态下,由于成为转回状态,因此在步骤S319中,成为θs1-θs2>0,而转至步骤S322。
在该步骤S322中,与制动状态下的目标偏航角运算处理(步骤S315)同样地,如图40所示,选择在当前的车速V2下偏航角成为超过当前的偏航角ψ2的偏航角的最近的目标转向量特性线L2,将在所选择的目标转向量特性线L2中设定的目标齿条行程Rs2计算为目标齿条行程Rs*。
然后,转至步骤S321,将所选择的目标转向量特性线L2中的车速V2处的偏航角ψ2′计算为目标偏航角ψ*。
因此,目标齿条行程Rs*减少而将转弯外轮侧的转向轮17FR(或者17FL)的转向角控制为外张方向。因此,与驾驶员的对方向盘2的转回转向操纵相对应,而能够将车辆的转向特性设为转向不足,能够得到与驾驶员的转向操纵相对应的转向特性。
此外,在转弯状态中的加减速前的车辆状态例如是位于图41的要转向不足(US)区域Au内的点P21的状态。在该状态下,例如作为加速状态,偏航角ψ1以及车速V1增加而移动到点P22,在该状态下,在对方向盘进行转回转向操纵的情况下,在步骤S319中,成为θs1-θs2>0,而转至步骤S322。
在该步骤S322中,与制动状态下的目标偏航角运算处理(步骤S315)同样地,如图41所示,选择在当前的车速V2下偏航角成为超过当前的偏航角ψ2的偏航角的最近的目标转向量特性线L2,将在所选择的目标转向量特性线L2中设定的目标齿条行程Rs2计算为目标齿条行程Rs*。
然后,转至步骤S321,将所选择的目标转向量特性线L2中的车速V2处的偏航角ψ2′计算为目标偏航角ψ*。
因此,目标齿条行程Rs*减少而将转弯外轮侧的转向轮17FR(或者17FL)的转向角控制为外张方向。因此,与驾驶员的对方向盘2的转回转向操纵相对应,而能够将车辆的转向特性设为转向不足,能够得到与驾驶员的转向操纵相对应的转向特性。
此外,在转弯状态中的加减速前的车辆状态例如是位于图41的要转向过度(OS)区域Ao内的点P31的状态。在该状态下,例如通过设为制动状态,而车速V1减少为车速V2,偏航角ψ1也减少为偏航角ψ2,而移动到点P32。在该状态下,如果驾驶员进行增加转向操纵,则在步骤S319中,成为θs1-θs2<0,而转至步骤S320。
在该步骤S320中,与加速状态下的目标偏航角运算处理(步骤S305)同样地,如图41所示,选择在当前的车速V2下偏航角成为超过当前的偏航角ψ2的偏航角的最近的目标转向量特性线L3,将在所选择的目标转向量特性线L3中设定的目标齿条行程Rs3计算为目标齿条行程Rs*。
然后,转至步骤S321,将所选择的目标转向量特性线L3中的车速V2处的偏航角计算为目标偏航角ψ*。
因此,目标齿条行程Rs*增加而将转弯外轮侧的转向轮17FR(或者17FL)的转向角控制为内束方向。因此,与驾驶员的对方向盘2的增加转向操纵相对应,而能够将车辆的转向特性设为转向过度,能够得到与驾驶员的转向操纵相对应的转向特性。
如以上所述,根据本实施方式所涉及的车辆的转向操纵装置,在悬架装置1B中,由于将后倾拖距设定于轮胎接地面内,因此,能够使围绕转向主销轴线KS的力矩进一步减小。
因此,在上述实施方式中,也能够以更小的齿条轴向力即转向力进行转向,并且能够以更小的力控制车轮的朝向,因此能够使转向响应性提高。
如上所述,在上述实施方式中,通过设定为至少转向主销轴线KS在轮胎接地面内通过,从而设为由悬架装置1B自身使转向响应性提高的结构,在此基础上,利用线控转向系统SBW的直行性确保部55,进行控制转向特性的直行性补充以及干扰补偿,从而确保车辆的直行性。
因此,在从将方向盘2保持在中立位置的状态进行右或者左转向操纵的情况下,在初期响应期间T1,利用悬架装置1B自身的较高的转向响应性而确保高响应性。其后,如果经过初期响应期间T1而进入中期响应期间T2,则与重视转向响应性相比,需要重视操纵稳定性,通过利用线控转向系统SBW中的延迟控制部56的增益调整部56c将控制增益Ga设定为“1”,从而开始进行利用由直行性确保部55计算出的直行性确保控制值δa的直行性确保控制。
因此,开始进行转向角控制、直行性补充以及干扰补偿等直行性确保控制,从而对悬架装置1B所涉及的较高的转向响应性进行抑制而确保操纵稳定性。此外,在后期响应期间T3中,能够使转向响应性进一步减小以抑制向车辆的内侧的卷入现象,并设为转向不足倾向而进一步抑制车辆的失速,建立理想的转向响应性控制。
然而,如果从将方向盘2保持在中立位置的直行行驶状态变为将方向盘2向右(或者左)进行转向操纵的状态,则利用转向操纵开始检测部56a检测出,由于从该直行行驶状态开始的转向操纵而导致的向转弯状态的转换。因此,利用增益调整部56c将增益Ga设定为在0.1秒期间为“0”。
因此,在从自方向盘2的中立位置起开始转向操纵的时刻开始0.1秒的初期响应期间的期间,对于转向指令角度δ*的校正控制处理如图15(b)所示停止。
因此,致动器6的旋转角θmi供给至目标转向角运算部51,利用该目标转向角运算部51运算出的转向指令角度δ*直接供给至转向角偏差运算部61。因此,将转向电动机8a旋转驱动为与转向指令角度δ*一致。在该期间,线控转向控制中的转向角校正处理停止。
因此,在初期响应期间,利用将转向主销轴线KS的路面接地点设定在轮胎的接地面内的接地中心位置且将主销后倾角设定为零的悬架装置进行的转向开始。
此时,悬架装置的主销后倾角设定为零。该主销后倾角、转向操纵响应性和操纵稳定性的关系如图14(a)所示,主销后倾角为零时,转向操纵响应性成为较高的状态,但是不能确保操纵稳定性,即,相对于主销后倾角的转向操纵响应性和操纵稳定性存在权衡的关系。
因此,在从中立位置起开始转向操纵的初期状态中,通过不执行利用线控转向控制进行的转向角校正处理,而由悬架装置1B维持该初期转向。
在该初期期间中,悬架装置如上所述,主销后倾角为零,操纵响应性较高,因此如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够设为与点划线图示的特性线L2所示的具有通常的线控转向形式的转向操纵系统的车辆中的转向操纵响应特性(偏航率)相比,具有较高的转向操纵响应特性(偏航率)。此时,成为与通过驾驶员的方向盘2的转向操纵进行的转向操纵角变化对应的转向角变化,因此不会给驾驶员带来不适感。
但是,仅利用悬架装置的转向响应性如果越过初期期间而持续转向,则如在图15(a)中虚线图示的特性线L3所示,在中期以及后期,转向操纵的车辆的转向操纵响应性变得敏感。此外,在从转向操纵中期至后期的范围车辆的向内侧的卷入现象增大。
因此,在上述实施方式中,如图15(b)所示,在经过初期期间的例如0.1秒后,利用直行性补充部55a以及干扰补偿部55b进行的针对转向指令角度δ*的转向角校正处理以阶梯状开始。因此,对悬架装置所涉及的车辆的转向操纵响应性进行抑制而抑制车辆的失速,并且如图14(b)所示,利用线控转向控制对直行性进行补充,而能够确保操纵稳定性。其后,在例如经过0.3秒后,即使与通常的车辆的转向操纵响应特性相比较,也能够进一步抑制转向操纵响应特性而成为转向不足倾向。由此,如在图15(a)中实线图示的特性线L1所示,能够使操纵稳定性提高,能够实现特性线L1所示的理想的车辆的转向操纵响应特性。
如以上所述,根据本实施方式所涉及的车辆的转向操纵装置,在悬架装置1B中,方向盘2处于中立状态时,由于将后倾拖距设定于轮胎接地面内,因此,能够使围绕转向主销轴线KS的力矩进一步减小。
因此,能够以更小的齿条轴向力进行转向,并且能够以更小的力控制车轮的朝向,因此能够使转向操纵响应性提高。
如上所述,在上述第7实施方式中,通过设定为至少转向主销轴线KS通过轮胎接地面内,从而设为悬架装置1B自身使转向操纵响应性提高的结构,利用线控转向系统SBW的直行性确保部55,进行控制车辆的转向特性的直行性补充以及干扰补偿。
因此,在从将方向盘2保持在中立位置的状态进行右或者左转向操纵的情况下,初期响应性利用悬架装置自身的较高的转向操纵响应性而确保高响应性。其后,如果经过初期期间而进入中期期间,则与重视转向操纵响应性相比,需要重视操纵稳定性,利用线控转向系统SBW中的转向响应性设定部52开始控制,进行直行性补充控制,从而对悬架装置1B所涉及的较高的转向操纵响应性进行抑制并确保操纵稳定性。此外,在后期期间中,能够使转向操纵响应性进一步减小以抑制向车辆的内侧的卷入现象,并设为转向不足倾向而进一步抑制车辆的失速,建立理想的转向操纵响应性控制。
此外,本实施方式所涉及的悬架装置1B设为撑杆式,因此能够进一步减少部件数量,能够容易地进行本实施方式的转向主销轴线KS的设定。
此外,在以方向盘2经过中立位置的方式例如进行从右转向操纵转换为左转向操纵的所谓转弯行驶的情况下,不执行前述的延迟控制,而利用直行性确保部55执行对干扰补偿处理和对自动回正扭矩的不足部分进行补充的直行性补充处理。因此,能够进行确保操纵·稳定性的转向控制。
另外,在本实施方式中,由输入侧转向轴3、转向操纵反作用力致动器6、转向操纵反作用力致动器角度传感器7、转向致动器8、转向致动器角度传感器9、输出侧转向轴10、以及包含转向控制部50的控制器/驱动电路26构成线控转向系统SBW。此外,车轮17FR、17FL、17RR、17RL与轮毂、轮胎以及轮毂机构对应,第1连杆37、第2连杆38、减震器40与多个连杆部件对应。此外,利用第1连杆37以及第2连杆38构成下臂,弹簧部件34以及减震器40构成撑杆部件ST。
另外,在上述第7实施方式中,对由硬件构成转向控制部50的情况进行了说明,但不限定于此,也可以是例如由微型计算机等运算处理装置构成例如目标转向角运算部51、转向响应性设定部52,在该运算处理装置中,执行图17所示的转向控制处理。
(第7实施方式的效果)
(1)转向操纵控制装置具有:线控转向系统,其检测对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使从所述方向盘分离的转向轮转向的致动器进行控制;车辆偏航角检测部,其对车辆的偏航角进行检测;转向操纵角检测部,其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;车速检测部,其对车辆的车速进行检测;转弯状态检测部,其基于所述偏航角,对车辆转弯状态进行检测;加速状态检测部,其对车辆的加速状态进行检测;制动状态检测部,其对车辆的制动状态进行检测;以及偏航角控制部,其具有目标转向量计算部,该目标转向量计算部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且检测出所述加速状态或制动状态所涉及的状态变化时,基于检测出该状态变化后的车速以及偏航角,从以所述致动器的目标转向量作为参数而表示车速以及偏航角的关系的多个目标转向量特性线中,选择出相对应的目标转向量特性线,并基于所选择的目标转向量特性线而计算出与状态变化相对应的目标转向量,所述偏航角控制部将该制动器控制为,使通过所述致动器的转向轮的转向量成为所述目标转向量。
由此,在使用构成为能够以较轻的转向力进行转向的悬架装置的情况下,利用偏航角控制部计算出下述目标转向量,以转向量成为目标转向量的方式控制转向致动器,以使在加速时以及减速时成为所需的转向过度倾向以及转向不足倾向的方式使转向轮产生偏航角变化,其中,该目标控制量用于消除在车辆的转弯行驶状态中的加速时以及制动时所产生的悬架装置的束角变化。因此,与对制动压力或液压离合器压力进行控制而设为转向过度特性的情况相比较,能够提高设为转向过度以及转向不足特性的响应性,也能够抑制由于将制动力施加在加速状态以及制动状态的驱动轮上而导致的加速性能的降低。因此,能够提高车辆的转弯加速时以及转弯制动时的转弯性能而提高操纵稳定性。
(2)所述致动器是对使转向轮转向的齿条机构进行控制的转向致动器,所述偏航角控制部具有目标转向量计算部,该目标转向量计算部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且检测出所述加速状态或制动状态所涉及的状态变化时,基于检测出该状态变化后的车速以及偏航角,从以所述致动器的目标转向量作为参数而表示车速以及偏航角的关系的多个目标转向量特性线中,选择出相对应的目标转向量特性线,并基于所选择的目标转向量特性线而计算出与状态变化相对应的目标转向量,该偏航角控制部将该制动器控制为,使通过所述致动器的转向轮的转向量成为所述目标转向量。
由此,为了抑制转弯加速时以及转弯制动时的转弯性能的下降,利用偏航角控制部对转向轮的偏航角进行控制,因此无需作为悬架装置的基本特性而确保前后力束角特性,能够使悬架装置简单·轻量化。
(3)偏航角控制部具有目标偏航角计算部,该目标偏航角计算部基于利用所述目标转向量计算部所选择的目标转向量特性线,计算出与所述状态变化相对应的目标偏航角,所述偏航角控制部持续进行将所述致动器控制为,使通过所述致动器的转向轮的转向量成为所述目标转向量的偏航角控制,直至该偏航角控制后的偏航角与所述目标偏航角一致。
由此,由于持续进行偏航角控制,直至偏航角控制后的偏航角与目标偏航角一致,因此能够将转向轮的束角控制成为转弯加速时或转弯制动时的最适的偏航角,能够确保操纵稳定性。
(4)目标转向量计算部基于所述状态变化后的车速以及偏航角,参照具有以目标转向量作为参数的多个目标转向量特性线而表示出车速和偏航角的关系的目标值计算对应图,计算出所述目标转向量。
由此,基于加速后车速以及加速后偏航角并参照目标值计算对应图,能够瞬时且容易地计算出实际的转弯加速时或转弯制动时所需的目标转向量。
(5)所述目标偏航角计算部基于所述状态变化后的车速以及偏航角,参照具有以目标转向量作为参数的多个目标转向量特性线而表示车速和偏航角的关系的目标值计算对应图,计算出所述目标偏航角。
由此,基于加速后车速以及加速后偏航角并参照目标值计算对应图,能够瞬时且容易地计算出实际的转弯加速时或转弯制动时所需的目标偏航角。
(6)所述目标转向量计算部在车辆是加速状态,且在状态变化前后转向操纵角不发生变化时,选择与所述状态变化后车速为相同车速处的偏航角超过所述状态变化后偏航角的最近的转向量特性线,并基于所选择的转向量特性线对目标转向量进行设定。
由此,基于加速后车速以及加速后偏航角,能够瞬时且容易地计算出实际的转弯加速时所需的目标转向量。
(7)所述目标转向量计算部在车辆是制动状态,且在状态变化前后转向操纵角不发生变化时,选择与所述状态变化后车速为相同车速处的偏航角低于所述状态变化后偏航角的最近的转向量特性线,并基于所选择的转向量特性线对目标转向量进行设定。
由此,基于制动后车速以及制动后偏航角,能够瞬时且容易地计算出实际的转弯制动时所需的目标转向量。
(8)所述偏航角控制部具有转向操纵方向判定部,该转向操纵方向判定部在车辆是加速状态以及制动状态中的某一者,且在状态变化前后转向操纵角发生变化时,判定所述转向操纵角变化是增加方向还是转回方向,在该转向操纵方向判定部的判定结果是增加方向时,利用所述目标转向量计算部,选择与所述状态变化后车速为相同车速处的偏航角超过所述状态变化后偏航角的最近的转向量特性线,基于所选择的转向量特性线对目标转向量进行设定,并且利用所述偏航角计算部,基于所选择的转向量特性线以及状态变化后车速,计算出目标偏航角,在所述转向操纵方向判定部的判定结果是转回方向时,利用所述目标转向量计算部,选择与所述状态变化后车速为相同车速处的偏航角低于所述车速变化后偏航角的最近的转向量特性线,基于所选择的转向量特性线对目标转向量进行设定,并且利用所述偏航角计算部,基于所选择的转向量特性线以及状态变化后车速,计算出目标偏航角。
由此,在驾驶员在转弯加速时以及转弯制动时对方向盘进行转向操纵时,且在转向操纵方向是增加方向时,判断为驾驶员希望转向过度化,而能够将目标转向量选定为转向过度倾向,并且计算出最适的目标偏航角,能够以成为与驾驶员希望的转向操纵相对应的转向过度倾向的方式进行转向轮的偏航角控制。
(9)所述致动器是对使所述转向轮转向的转向轴进行驱动的转向致动器,所述目标转向量是所述转向轴的目标转向行程。
由此,在转向机构利用转向致动器驱动齿条轴等转向轴的情况下,能够设定成为转向轴的行程的目标值的最适的目标行程。
(10)所述悬架装置设定为,包含将所述转向轮支撑在车身上的多个连杆部件,并使通过所述连杆部件的上枢轴点和下枢轴点的转向主销轴线在所述方向盘的中立位置,在轮胎接地面内通过。
由此,能够使悬架装置的围绕转向主销轴线的力矩进一步减小,因此能够以更小的转向力进行转向,并且能够以更小的力控制车轮的朝向。
因此,能够使转向响应性提高。此时,通过将主销后倾角设为零附近的值,而能够构成将转向响应性进一步提高的悬架装置。
(11)并且,通过在转向控制装置上设置直行性确保部,而能够利用直行性确保部确保由于确保悬架装置的转向响应性而导致的车辆的直行性的降低。
(12)此外,设为由具有转向致动器和致动器控制装置的线控转向系统构成直行性确保部,因此,无需独立设置直行性确保部,能够使结构简略化。
并且,作为直行性确保部,转向响应性设定部52的直行性确保部55是主直行性确保部,致动器控制装置54是副直行性确保部,因此,能够利用两方的直行性确保部而可靠地确保悬架装置的直行性。
(13)在对方向盘从保持中立位置的状态向右或者向左进行转向操纵时,通过延迟控制部使直行性确保部的直行性确保控制延迟,从而利用悬架装置自身的转向响应性维持初期响应特性而确保高转向响应性。其后,利用直行性确保部进行的直行性确保控制对悬架装置自身的转向响应性进行调整,从而能够确保理想的转向响应性。
(14)直行性确保部运算出自动回正扭矩而确保直行性。
因此,能够利用直行性确保部以自动回正扭矩确保由于确保悬架装置的高响应性而降低的直行性,能够使车辆的操纵·稳定性提高。
(15)在对方向盘从中立位置开始进行转向操纵时,利用所述线控转向系统的转向响应性设定部,在转向开始初期将所述悬架装置自身的转向响应特性设为初期转向响应特性,在经过初期设定时间后,利用所述线控转向系统的直行性确保部开始进行确保所述转向致动器的所述悬架装置自身的直行性的控制。
由此,能够在初期转向时确保悬架装置的较高的转向响应特性,能够在经过初期设定时间后,利用直行性确保部进行确保所述转向致动器的所述悬架装置自身的直行性的控制,能够得到理想的转向响应特性。
(第7实施方式的致动器应用例)
在上述实施方式中,对作为致动器使用驱动齿条轴14的转向致动器8的情况进行说明。然而,在本发明中,不限于上述结构,如前述的图25所示,在具有将前轮17FR以及17FL作为驱动轮而直接驱动的轮内电动机70FR以及70FL的情况下,使用对这些轮内电动机70FR以及70FL以左右轮的转速差进行转向操纵的偏航角控制致动器。
并且,相对于将轮内电动机70FR以及70FL旋转驱动的驱动装置71,利用偏航角控制部72在转弯加速时,与前述的偏航角控制部53D同样地,计算出目标偏航角ψ*,并且,以当前的偏航角ψ3达到计算出的目标偏航角ψ*的方式,计算出使转弯外轮侧的轮内电动机70FR(或者70FL)的转速增加,使转弯内轮侧的轮内电动机70FL(或者70FR)的转速减小的转速校正值RAFR、RAFL。将这些转速校正值RAFR、RAFL供给至驱动装置71,而利用驱动装置71进行旋转指令值的校正,将基于校正后的转速指令值的逆变器驱动信号供给至从直流电源73供给电力的逆变器74FR、74FL。也可以利用这些逆变器74FR、74FL在转弯外轮侧使轮内电动机70FR以及70FL的转速增加,在转弯内轮侧使该转速减小,由此进行偏航角控制,将车辆的转向特性设为转向过度倾向。
(应用例的效果)
如上所述,作为致动器,能够使用直接驱动驱动轮的轮内电动机的偏航角控制致动器,从而不会发生使用液压的响应延迟,并且无需控制转向角而控制偏航角,能够消除转弯加速时向转弯外侧的束角变化。
(转向机构的变形例)
另外,作为使转向轮转向的转向机构,能够取代齿条-小齿轮机构而使用滚珠丝杠机构,在该情况下,只要利用转向致动器8旋转驱动滚珠螺母即可。如上所述,通过使用滚珠丝杠机构,能够高精度地控制转向角。此外,作为转向机构,也能够取代小齿轮-齿条机构或滚珠丝杠机构而使用其它形式的转向机构。
(本发明的偏航角控制部应用例)
在上述实施方式中,对参照目标偏航角计算对应图计算出目标齿条行程以及目标偏航角的情况进行了说明。但本发明不限于上述内容,也可以代替参照目标偏航角计算对应图的情况,而将以转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性线表示为车速以及偏航角的函数,基于加速后车速以及加速后偏航角,选择在加速后车速处,成为比加速后偏航角大的偏航角的转向操纵角特性线。
如上所述,通过用车速和偏航角的函数表示转向操纵特性线,从而无需使用目标偏航角计算对应图,能够通过运算而进行转向操纵角特性线的选择。
另外,在上述实施方式中,转向操纵角特性线的条数不限于4条,能够设定为任意数量。
(本发明的悬架应用例)
在上述实施方式中,对由彼此不交叉的第1连杆37和第2连杆38构成悬架装置的下连杆的情况进行了说明。但是,悬架装置的结构不限于上述结构,只要设定为转向主销轴线在轮胎接地面内通过,而能够减轻转向力即可。因此,如例如在前述的图26中示意性示出的那样,也可以使下连杆构造由彼此交叉的横拉杆81和受压连杆82构成。此外,如图27中示意性示出的那样,也可以使下连杆构造由彼此交叉的横拉杆81和张力杆83构成。
(应用例的效果)
如上所述,由俯视时彼此交叉的第1连杆以及第2连杆构成下连杆构造,从而能够将构成转向主销轴线的下枢轴点设为两连杆的交点位置。因此,可以使下枢轴点的位置更接近转向轮的车身内侧。因此,容易设定为转向主销轴线在轮胎接地面内通过。
(变形例)
此外,作为悬架装置1B,不限于上述结构,能够使用其它各种结构的悬架装置。
此外,根据悬架装置1B的结构,可以省略转向响应性设定部52。
(第8实施方式)
下面,根据图43~图47对本发明的第8实施方式进行说明。
该第8实施方式在前述的第7实施方式中,在偏航角控制处理中,在已转换为转弯状态时,在延迟相当于延迟时间τ的量的延迟时间后,开始进行偏航角控制,其中,该延迟时间τ是利用前述的转向角控制部50中的转向响应性设定部52的延迟控制部56设定的。
即,在第8实施方式中,悬架装置具有与前述的第1实施方式中的用图2~图10所说明的悬架装置相同的结构。此外,整体结构如图43所示,在前述的第6实施方式中的图33的结构的基础上,在左右的转向轮17FR以及17FL上还分别设有对施加在轮毂上的轮毂横向力FyR以及FyL进行检测的作为横向力检测部的轮毂横向力传感器25R以及25L。利用这些轮毂横向力传感器25R以及25L检测出的轮毂横向力FyR以及FyL输入至控制器/驱动电路单元26。此外,设置对车辆的发动机制动状态进行检测的发动机制动检测部90,利用该发动机制动检测部90检测出的发动机制动状态经由车辆状态参数取得部21供给至控制器/驱动电路单元26。
在该控制器/驱动电路单元26中,在前述的第7实施方式中的转向控制部50内,在目标转向角运算部51、转向响应性设定部52、致动器控制装置54的基础上,还设有包含偏航角控制部53C的行驶时摆动控制部53F。
该行驶时摆动控制部53F如图44所示,具有偏航角控制部53C、将发动机制动状态下的车辆转向特性控制为中性转向特性的发动机制动时控制部53G。
偏航角特性控制部53C具有与前述的第7实施方式相同结构的目标齿条行程计算部53R、目标偏航角计算部53Y以及转向操纵方向判定部53S,在此基础上,还具有在转弯开始时使偏航角控制的开始延迟规定延迟时间τ的偏航角控制开始延迟部53T。
该偏航角控制开始延迟部53T在偏航角ψ1的绝对值|ψ1|超过设定值ψs而判断为转弯状态时,使前述的第7实施方式中的偏航角控制延迟规定时间τ(例如与前述的转向操纵响应性设定部52的延迟控制部56的延迟时间τ相同,为0.1秒),而使偏航角控制不会影响到转向开始时的初期期间T1中的悬架装置自身的转向响应性的转向。
此外,在偏航角控制部53C中,在利用发动机制动检测部90检测出不是发动机制动状态时,执行偏航角控制处理。
另一方面,发动机制动时控制部53G在从发动机制动检测部90供给的发动机制动状态信号Se表示出发动机制动状态时,对车辆的转向特性进行控制。即,发动机制动时控制53G在车辆的转向操纵状态是转弯状态时,计算出外轮侧的基准轮毂横向力,并将制动缸控制为外轮侧轮毂横向力与该基准轮毂横向力一致,在是直行状态时,将制动缸控制为左右的轮毂横向力一致,而确保直行稳定性。此处,发动机制动时控制部53G具有直行控制开始延迟部53H,该直行控制开始延迟部53H在转向操纵状态从转弯状态转换为直行状态时,使直行稳定性的控制开始延迟。
并且,在行驶时摆动控制部53F中,执行行驶时摆动控制处理,如果包含转弯状态检测部53A、加速状态检测部53D以及制动状态检测部53B的处理进行表示,则如图45~图46所示。
该行驶时转向操纵角控制处理中,如图45所示,首先在步骤S401中读入从发动机制动检测部90输入的发动机制动检测信号Se,并判定该发动机制动检测信号Se是否是例如高电平而表示发动机制动状态。
在该判定结果是发动机制动状态时,转至步骤S402,读入当前的车速V0,然后转至步骤S403,在读入当前的转向操纵角θs0之后,转至步骤S404。
在该步骤S404中,判定在步骤S403中读入的转向操纵角θs0是否是0,在θs0>0或θs0<0时,判断为转弯状态并转至步骤S405。
在该步骤S405中,在从轮毂横向力传感器25R、25L输入的轮毂横向力FyR、FyL中,读入转弯外轮侧的轮毂横向力Fyo,之后转至步骤S406。
在该步骤S406中,基于车速V0以及转向操纵角θs0,并参照图47所示的基准轮毂横向力计算对应图,计算出基准轮毂横向力Fyb。此处,基准轮毂横向力计算对应图如图47所示,具有将车速V设定为横轴,将轮毂横向力Fy设定为纵轴,并设定有以多个转向操纵角θ作为参数的多个特性线L1~L5的结构。其中,特性线L1表示出转向操纵角θ为零即直行行驶状态。
并且,为了计算出基准轮毂横向力Fyb,根据当前的车速V0和当前的外轮侧轮毂横向力Fyo,例如求出点P41,根据该点P41选择在相同车速V0处最近的特性线L3,并将所选择的特性线L3的车速V0处的轮毂横向力计算为基准轮毂横向力Fyb。
然后,转至步骤S407,判定从基准轮毂横向力Fyb减去外轮侧轮毂横向力Fyo而得到的值是否是0,即,外轮侧轮毂横向力Fyo是否与基准轮毂横向力Fyb一致,在Fyb-Fyo=0时,外轮侧轮毂横向力Fyo与基准轮毂横向力Fyb一致,判断为转向特性为中性转向特性,并返回所述步骤S401。
此外,在该步骤S407的判定结果是Fyb-Fyo≠0时,转至步骤S408,判定从基准轮毂横向力Fyb减去外轮侧轮毂横向力Fyo而得到的值是否为正(Fyb-Fyo>0)。在该判定结果是Fyb-Fyo>0时,判断为外轮侧轮毂横向力Fyo位于与所选择的特性线Lk相比下侧的转向不足区域,并转至步骤S409。在该步骤S409中,进行内轮侧制动控制,将车辆特性向中性转向侧修正,之后返回所述步骤S402。
反之,在步骤S408的判定结果是Fyb-Fyo<0时,判断为外轮侧轮毂横向力Fyo位于与所选择的特性线Lk相比上侧的转向过度侧,并转至步骤S410。在该步骤S410中,进行外轮侧制动控制,将车辆特性向中性转向侧修正,之后返回所述步骤S402。
另一方面,在前述的步骤S404的判定结果是当前的转向操纵角θs0是零时,判断为是直行行驶状态并转至步骤S411,判定从转向操纵角θs0成为零的时刻经过的时间t是否超过规定延迟时间τ1(例如0.1秒),在t≤τ1=0.1时,返回所述步骤S402。
此外,在步骤S411的判定结果是t>τ1=0.1时,判断为经过了延迟时间τ1并转至步骤S412。在该步骤S412中,在读入左右轮的轮毂横向力FyR以及FyL之后,转至步骤S413。
在该步骤S413中,例如判定从右轮侧的轮毂横向力FyR减去左轮侧的轮毂横向力FyL而得到的值是否为正(FyR-FyL>0)。
在该判定结果是FyR-FyL>0时,判断为右轮侧的轮毂横向力FyR比右轮侧的轮毂横向力FyL大,作为外轮侧对车辆作用转弯力,并转至步骤S414。在该步骤S414中,对右轮侧进行制动控制,而对转弯力进行抑制,之后返回所述步骤S402。
此外,在步骤S413的判定结果是FyR-FyL≤0时,转至步骤S415,并判定从左轮侧的轮毂横向力FyL减去右轮侧的轮毂横向力FyR而得到的值是否为正(FyL-FyR>0)。在该判定结果不是FyL-FyR>0时,左右轮的轮毂横向力是“0”,即均衡,判断为没有发生转弯力,并返回所述步骤S401。
此外,在步骤S415的判定结果是FyL-FyR>0时,判断为左轮侧的轮毂横向力FyL较高,作为外轮侧产生转弯力,并转至步骤S416。在该步骤S416中,对左轮侧进行制动控制,而对转弯力进行抑制,之后返回所述步骤S402。
因此,在发动机制动状态下,在转弯行驶状态下进行制动控制,而将车辆的转向特性控制为中性转向,在直行行驶状态下,对左右轮中的轮毂横向力较大而作为外轮对产生转弯力的轮侧进行制动控制,而抑制车辆转弯,而使动作稳定。
此时,在从转弯行驶状态成为直行行驶状态时,在结果时间t经过延迟时间τ1之前的期间,使相对于左右轮中的一方的制动控制延迟。因此,在车辆转弯行驶的状态下,在转向操纵角θs0暂时为零的情况下,能够防止进行使直行状态的动作稳定的制动控制,能够进行良好的转弯行驶。
此外,在前述的步骤S401的判定结果为不是发动机制动状态时,转至步骤S420,而执行偏航角控制处理。该偏航角控制处理如图46所示,除了在前述的第7实施方式中的图35的偏航角控制处理中,在步骤S202以及步骤S203之间插入延迟控制处理之外,其余进行与图35同样的处理。因此,在图46中,在与图35相对应的处理中,标注相同步骤号码,并省略其详细说明。
即,在步骤S202的判定结果是|ψ1|≥ψs时,转至步骤S421,判定转弯初期状态标识FC是否复位为表示转弯初期状态的“0”。在该判定结果是FC=0时,判断为是转弯初期状态,并转至步骤S422,判断经过时间t是否超过与利用前述的转向响应性设定部52的延迟控制部56设定的延迟时间τ相等的延迟时间τ2(例如0.1秒)。在该判定结果是t≤τ2=0.1时,直接结束偏航角控制处理而返回前述的图45的步骤S401。
此外,在步骤S422的判定结果是t>τ2=0.1时,即,在开始转弯之后经过延迟时间τ2时,转至步骤S423,在将转弯初期状态标识FC设置为“1”之后,转至步骤S203。
另一方面,在所述步骤S411的判定结果是将转弯初期状态标识FC已设置为“1”时,直接转至步骤S203。
此外,在前述的步骤S202的判定结果是|ψ1|≥ψs时,转至步骤S424,将转弯初期状态标识FC复位为“0”,之后返回前述的图45的步骤S501。
此外,在步骤S210的判定结果是ψ3=0时,转至步骤S425,将转弯初期状态标识FC复位为“0”之后,返回前述的图45的步骤S501。
此外,在步骤S211的判定结果是制动指令信号是断开状态时,也转至步骤S426,而将转弯初期状态标识FC复位为“0”,之后返回前述的图45的步骤S501。
此外在图46的步骤S206中执行的加速时偏航角控制处理进行与前述的第7实施方式的图36同样的处理,在步骤S212中执行的制动时偏航角控制处理进行与前述的第7实施方式的图37同样的处理。
另外,图45的步骤S401~416的处理与发动机制动时控制部53G相对应,步骤S411的处理与直行控制开始延迟部53H相对应。
此外,图46的步骤S421~S216的处理与偏航角控制开始延迟部53E相对应。
根据该第8实施方式,在发动机制动检测部90中,如果检测出车辆是发动机制动状态,则在图45的行驶时摆动控制处理中,从步骤S4002经过步骤S401而转至步骤S402,读入当前的车速V0,然后读入当前的转向操纵角θs0(步骤S403)。
此时,在车辆是转弯行驶中,且转向操纵角θs0不是表示中立位置的“0”时,读入转弯外轮侧的轮毂横向力Fyo(步骤S405)。即,在是右转弯行驶状态时,读入利用左轮侧的轮毂横向力传感器25L检测出的轮毂横向力FyL,在是左转弯行驶时,读入利用右轮侧的轮毂横向力传感器25R检测出的轮毂横向力FyR
然后,基于转向操纵角θs0以及车速V0,参照图47所示的基准轮毂横向力计算对应图,计算出用于确保中性转向特性的基准轮毂横向力Fyb(步骤S406)。在该情况下,如果基于转向操纵角θs0选择图47中的特性线L2,则设定在该特性线L2上的车速V0的点P40,将该点P40的轮毂横向力设定为基准轮毂横向力Fyb。
并且,判定从所设定的基准轮毂横向力Fyb减去检测出的外轮侧轮毂横向力Fyo而得到的值是否为0(步骤S407)。在该判定结果是Fyb-Fyo=0时,判定为车辆维持中性转向特性,并直接返回步骤S400。
然而,如图47所示,在外轮侧轮毂横向力Fyo存在于在特性线L2的下侧的转向不足区域的情况下,Fyb-Fyo>0。因此,相对于内轮侧的车轮制动油缸19,进行使预先设定的制动力产生的内轮制动控制(步骤S409),在进行使车辆的转向特性返回中性转向特性的转向特性控制之后返回步骤S402而继续进行转向特性控制。
其后,如果车辆的转向特性成为中性转向特性,则Fyb-Fyo=0,而结束转向特性控制,并返回步骤S400。
反之,在外轮侧轮毂横向力Fyo存在于在特性线L2的上侧的转向过度区域的情况下,Fyb-Fyo<0。因此,相对于外轮侧的车轮制动油缸19,进行使预先设定的制动力产生的外轮制动控制(步骤S410),在进行使车辆的转向特性返回中性转向特性的转向特性控制之后返回步骤S402而继续进行转向特性控制。
其后,如果车辆的转向特性成为中性转向特性,则Fyb-Fyo=0,而结束转向特性控制,并返回步骤S400。
此外,在车辆是发动机制动状态,且车辆是直行行驶状态时,转向操纵角θs0是“0”,因此在车辆从转弯行驶状态成为直行行驶状态时,在经过规定的延迟时间(例如0.1秒)后,读入左右轮的轮毂横向力FyR以及FyL(步骤S412)。
在该直行行驶状态中,在不作用来自路面的外力的情况下,左右的轮毂横向力FyR以及FyL均为“0”,但如果由于在车辙路或单侧倾斜路面上行驶而导致例如右轮的轮毂横向力FyR大于左轮的轮毂横向力FyL(FyR-FyL>0),则从步骤S413转至步骤S414,而对右轮侧的车轮制动油缸19进行使规定的制动力产生的右轮制动控制,能够防止产生右轮成为转弯外轮的转弯力,而确保直行稳定性。如果利用该右轮制动控制,而FyR-FyL=0,则结束右轮制动控制处理而从步骤S423经过步骤S425,并返回所述步骤S400。
反之,如果左轮的轮毂横向力FyL大于右轮的轮毂横向力FyR(FyR-FyL<0),则从步骤S413经过步骤S415,并转至步骤S416,而对左轮侧的车轮制动油缸19,进行使规定的制动力产生的左轮制动控制,能够防止产生左轮成为转弯外轮的转弯力而确保直行稳定性。
如果通过该左轮制动控制,成为FyR-FyL=0,则结束左轮制动控制处理并从步骤S415返回所述步骤S400。
如上所述,在车辆是发动机制动行驶状态时,且是转弯行驶状态时,以车辆的转向特性成为中性转向特性的方式进行转向特性控制,因此能够使车辆的转弯行驶稳定。
另一方面,在车辆是发动机制动行驶状态时,在持续直行行驶状态的情况下针对产生较大轮毂横向力的车轮侧进行制动控制,而能够防止转弯力的产生并确保直行稳定性。
并且,在车辆是发动机制动行驶状态,且是从转弯行驶状态转换为直行行驶状态时,延迟与规定延迟时间τ1对应的时间后开始进行制动控制,因此例如在车辆进行转弯行驶时,在转向操纵角θs0暂时为“0”的情况下,无需进行步骤S412~步骤S416的制动控制,而能够可靠地防止直行行驶时的制动控制影响转弯行驶。
此外,在车辆不是发动机制动行驶状态时,从步骤S400转至步骤S420,执行图46所示的偏航角控制处理。
在该偏航角控制处理中,如图46所示,除了在前述的第6实施方式的图35的偏航角控制处理中,在步骤S202和步骤S203之间插入步骤S421~步骤S423的延迟控制处理,此外,除了插入将延迟控制处理的转弯初期状态标识FC复位为“0”的处理步骤S424~步骤S426之外,其余进行与图35同样的处理。
因此,在步骤S202的判定结果是|ψ1|≥ψs,且判定为转弯行驶状态时,在步骤S4121~步骤S423的延迟控制处理中,在延迟延迟时间τ2后,开始进行偏航角控制,其中,延迟时间τ2与利用前述的转向控制部50的转向响应性设定部52中的延迟控制部56设置的延迟时间τ相同。
如上所述,在第8实施方式中,在开始进行偏航角控制的情况下,延迟延迟时间τ2后开始进行偏航角控制,因此偏航角控制不会在转向控制部50的初期响应期间T1中,对通过悬架装置1B的具有高响应性的转向造成影响,而能够进行良好的初期转向。
并且,在经过延迟时间τ2后,执行与前述的第7实施方式同样的加速时控制处理以及制动时控制处理。因此,在使用构成为能够以较轻的转向力进行转向的悬架装置的情况下,利用偏航角控制部计算出下述目标控制量,以控制量成为目标控制量的方式控制转向致动器,而使转向轮偏航角变化为在加速时以及减速时所需的转向过度倾向以及转向不足倾向,其中,该目标控制量消除车辆的转弯行驶状态中的加速时以及制动时所产生的悬架装置的束角变化。因此,与对制动压力或液压离合器压力进行控制而设为转向过度特性的情况相比较,能够提高设为转向过度以及转向不足特性的响应性,也能够抑制由于将制动力附加在加速状态以及制动状态的驱动轮上而导致的加速性能的降低。因此,能够提高车辆的转弯加速时以及转弯制动时的转弯性能而提高操纵稳定性,此外,能够得到与第7实施方式同样的作用效果。
(第8实施方式的效果)
(1)转向操纵控制装置具有:线控转向系统,其检测对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使下述转向机构动作的致动器进行控制,其中,该转向机构使从所述方向盘分离的转向轮转向;偏航角检测部,其对车辆的偏航角进行检测;转向操纵角检测部,其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;转弯状态检测部,其对车辆转弯状态进行检测;行驶状态检测部,其对车辆的制动状态或者加速状态进行检测;以及偏航角控制部,其在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述行驶状态检测部检测出车辆的制动状态或加速状态时,对所述致动器进行控制,以抑制制动或加速前后的偏航角偏差,所述偏航角控制部具有偏航角控制开始延迟部,该偏航角控制开始延迟部在利用所述转弯状态检测部检测出从车辆的直行状态向车辆转弯状态的转换时,使所述偏航角控制部的控制开始延迟规定时间。
由此,能够利用偏航角控制部在车辆的转弯行驶状态下进行制动时,对下述致动器进行控制,以抑制制动前后的偏航角偏差,其中,该致动器能够以高于液压控制的响应性对车辆的偏航角进行控制。并且,在利用转弯状态检测部检测出转弯状态时,利用偏航角控制开始延迟部使偏航角控制部的控制开始延迟规定时间延迟,因此在线控转向系统中转向控制时在转弯开始时使转向控制的开始延迟,在初期转向时利用悬架装置的转向响应特性的情况下,能够防止偏航角控制对悬架装置的转向响应特性造成影响。
(2)此外,转向操纵控制装置具有:发动机制动检测部,其对车辆的发动机制动状态进行检测;发动机制动时控制部,其对左右轮的制动力进行调整而将车辆的转向特性控制为中性转向特性;以及直行稳定性控制开始延迟部,其利用该发动机制动检测部对发动机制动状态进行检测,并且,在利用所述转弯状态检测部从转弯状态检测出直行状态时,使所述发动机制动时控制部中的直行稳定性控制的开始延迟规定时间。
由此,在发动机制动状态下,在从转弯状态检测出直行状态时,使直行安定控制的开始延迟规定时间,因此例如在进行转弯行驶,并从转弯行驶状态暂时经过直行行驶状态而在此转换为转弯状态的情况下,能够不进行直行稳定性控制而转换为转弯状态,能够使转弯行驶稳定。
(3)具有对作用至左右的转向轮的横向力分别进行检测的横向力检测部以及对车辆的车速进行检测的车速检测部,
所述发动机制动时控制部具有制动力控制部,该制动力控制部基于车速以及横向力,从以目标转向操纵角作为参数而表示车速以及横向力的关系的多个转向操纵角特性线中,选择出相对应的转向操纵角特性线,并基于所选择的转向操纵角特性线计算出基准横向力,将针对所述左右轮的制动力控制为,使计算出的基准横向力和所述横向力一致。
由此,检测出作用至左右轮的横向力,在发动机制动状态下,基于转向操纵角以及车速,选择转向操纵角特性线,而计算出基准横向力,因此通过使基准横向力与中性转向特性相匹配,从而能够将转弯时的转向特性控制为中性转向。
(第8实施方式的应用例)
另外,在上述第8实施方式中,对将发动机制动时控制以及偏航角延迟控制应用在前述的第7实施方式中的情况进行了说明,但不限于此,能够将图45的行驶时转向操纵角控制处理以及图46的步骤S421~步骤S426的延迟控制处理应用在前述的第1~第5实施方式中。
(第8实施方式致动器应用例)
在上述实施方式中,对作为致动器使用驱动齿条轴14的转向致动器8的情况进行说明。然而,在本发明中,不限于上述结构,如前述的图25所示,在具有将前轮17FR以及17FL作为驱动轮而直接驱动的轮内电动机70FR以及70FL的情况下,使用对这些轮内电动机70FR以及70FL以左右轮的转速差进行转向操纵的偏航角控制致动器。
并且,相对于将轮内电动机70FR以及70FL旋转驱动的驱动装置71,利用偏航角控制部72在转弯加速时,与前述的偏航角控制部53D同样地,计算出目标偏航角ψ*。并且,以当前的偏航角ψ3达到计算出的目标偏航角ψ*的方式,计算出使转弯外轮侧的轮内电动机70FR(或者70FL)的转速增加,使转弯内轮侧的轮内电动机70FL(或者70FR)的转速减小的转速校正值RAFR、RAFL。将这些转速校正值RAFR、RAFL供给至驱动装置71,而利用驱动装置71进行旋转指令值的校正,将基于校正后的转速指令值的逆变器驱动信号供给至从直流电源73供给电力的逆变器74FR、74FL。也可以通过这些逆变器74FR、74FL在转弯外轮侧使轮内电动机70FR以及70FL的转速增加,在转弯内轮侧使该转速减小,由此进行偏航角控制,将车辆的转向特性设为转向过度倾向。
(应用例的效果)
如上所述,作为致动器通过使用直接驱动驱动轮的轮内电动机实现的偏航角控制致动器,从而不会发生使用液压的响应延迟,并且无需控制转向角而控制偏航角,能够就消除转弯加速时向转弯外侧的束角变化。
(转向机构的变形例)
另外,作为使转向轮转向的转向机构,能够取代齿条-小齿轮机构使用滚珠丝杠机构,在该情况下,只要利用转向致动器8旋转驱动滚珠螺母即可。如上所述,通过使用滚珠丝杠机构,能够高精度地控制转向角。此外,作为转向机构,也能够取代小齿轮-齿条机构或滚珠丝杠机构而使用其它形式的转向机构。
(本发明的偏航角控制部应用例)
在上述实施方式中,对参照目标偏航角计算对应图计算出目标齿条行程以及目标偏航角的情况进行了说明。但本发明不限于上述内容,也可以代替参照目标偏航角计算对应图的情况,而将以转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性线表示为车速以及偏航角的函数,基于加速后车速以及加速后偏航角,选择在加速后车速处,成为比加速后偏航角大的偏航角的转向操纵角特性线。
如上所述,通过用车速和偏航角的函数表示转向操纵特性线,从而无需使用目标偏航角计算对应图,能够通过运算而进行转向操纵角特性线的选择。
另外,在上述实施方式中,转向操纵角特性线的条数不限于4条,而能够设定为任意数量。
(第8实施方式的悬架应用例)
在上述第8实施方式中,对由彼此不交叉的第1连杆37和第2连杆38构成悬架装置的下连杆的情况进行了说明。但是,悬架装置的结构不限于上述结构,只要设定为转向主销轴线在轮胎接地面内通过,而能够减轻转向力即可。因此,如例如在前述的图26中示意性示出的那样,也可以将下连杆构造由彼此交叉的横拉杆81和受压连杆82构成。此外,如图27中示意性示出的那样,也可以将下连杆构造由彼此交叉的横拉杆81和张力杆83构成。
(应用例的效果)
如上所述,由俯视时彼此交叉的第1连杆以及第2连杆构成下连杆构造,从而能够将构成转向主销轴线的下枢轴点设为两连杆的交点位置。因此,可以使下枢轴点的位置更接近转向轮的车身内侧。因此,容易设定为转向主销轴线在轮胎接地面内通过。
(变形例)
此外,作为悬架装置1B,不限于上述结构,能够使用其它各种结构的悬架装置。
此外,通过悬架装置1B的结构,能够省略转向响应性设定部52。
标号的说明
1…车辆,1A…车身,1B…悬架装置,2…方向盘,3…输入侧转向轴,4…转向操纵角传感器,5…转向操纵扭矩传感器,6…转向操纵反作用力致动器,7…转向操纵反作用力致动器角度传感器,8…转向致动器,8a…转向电动机,9…转向致动器角度传感器,10…输出侧转向轴,11…转向扭矩传感器,12…小齿轮,13…小齿轮角度传感器,14…齿条轴,15…转向横拉杆,16…转向横拉杆轴向力传感器,17FR、17FL、17RR、17RL…车轮,18…制动盘,19…车轮制动油缸,20…压力控制单元,21…车辆状态参数取得部,22a…偏航角传感器,22b…偏航率传感器,23…驱动控制装置,24FR、24FL、24RR、24RL…轮速传感器,25R、25L…轮毂横向力传感器,26…控制器/驱动电路单元,27…机械备用部,32…车轴,33…轴托架,34…弹簧部件,37…第1连杆,38…第2连杆,40…减震器,41…稳定器,SBW…线控转向系统,50…转向控制部,51…目标转向角运算部,52…转向响应性设定部,53A…转向状态检测部,53B…制动状态检测部,53C…偏航角控制部,53D…加速状态检测部,53E…行驶状态检测部,53F…行驶时摆动控制部,53G…发动机制动时控制部,53R…目标齿条行程计算部,53Y…目标偏航角计算部,53S…转向操纵方向判定部,54…致动器控制装置,55…直行性确保部,55a…直行性补充部,55b…干扰补偿部,55c…加法器,56…延迟控制部,56a…转向操纵开始检测部,56b…单稳态电路,56c…增益调整部,56d…乘法器,56e…加法器,60…电流偏差运算部,61…转向角偏差运算部,62…转向电动机控制部,63…电流偏差运算部,64…电动机电流检测部,65…电动机电流控制部,70FR、70FL…轮内电动机,71…驱动装置,72…偏航角控制部,73…直流电源,74FR、74FL…逆变器,81…横拉杆,82…受压连杆,83…张力杆,90…发动机制动检测部

Claims (26)

1.一种转向操纵控制装置,其特征在于,具有:
线控转向系统,其检测对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使下述转向机构动作的致动器进行控制,其中,该转向机构使从所述方向盘分离的转向轮转向;
偏航角检测部,其对车辆的偏航角进行检测;
转向操纵角检测部,其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;
转弯状态检测部,其对车辆转弯状态进行检测;
行驶状态检测部,其对车辆的制动状态或者加速状态进行检测;以及
偏航角控制部,其在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述行驶状态检测部检测出车辆的制动状态或加速状态时,对所述致动器进行控制,以抑制制动或加速前后的偏航角偏差。
2.一种转向操纵控制装置,其特征在于,具有:
线控转向系统,其检测对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使下述转向机构动作的致动器进行控制,其中,该转向机构使从所述方向盘分离的转向轮转向;
车辆偏航角检测部,其对车辆的偏航角进行检测;
转向操纵角检测部,其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;
车速检测部,其对车辆的车速进行检测;
转弯状态检测部,其基于所述偏航角,对车辆转弯状态进行检测;
加速状态检测部,其对车辆的加速状态进行检测;
制动状态检测部,其对车辆的制动状态进行检测;以及
偏航角控制部,其具有目标偏航角计算部,该目标偏航角计算部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且检测出所述加速状态或制动状态所涉及的状态变化时,基于检测出该状态变化后的车速以及偏航角,计算出与状态变化相对应的目标偏航角,该偏航角控制部以使通过所述致动器的偏航角控制量成为所述目标偏航角的方式,对该致动器进行控制。
3.一种转向操纵控制装置,其特征在于,具有:
线控转向系统,其检测出对方向盘进行转向操纵时的转向操纵角的位移,并基于检测结果,对使下述转向机构动作的致动器进行控制,其中,该转向机构使从所述方向盘分离的转向轮转向;
偏航角检测部,其对车辆的偏航角进行检测;
转向操纵角检测部,其对所述方向盘的转向操纵角进行检测;
转弯状态检测部,其对车辆转弯状态进行检测;
行驶状态检测部,其对车辆的制动状态或者加速状态进行检测;以及
偏航角控制部,其在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述行驶状态检测部检测出车辆的制动状态或加速状态时,以抑制制动或加速前后的偏航角偏差的方式对所述致动器进行控制,
所述偏航角控制部具有偏航角控制开始延迟部,该偏航角控制开始延迟部在利用所述转弯状态检测部检测出从车辆的直行状态向车辆转弯状态的转换时,使所述偏航角控制部的控制开始延迟规定时间。
4.根据权利要求3所述的转向操纵控制装置,其特征在于,具有:
发动机制动检测部,其对车辆的发动机制动状态进行检测;
发动机制动时控制部,其对左右轮的制动力进行调整而将车辆的转向特性控制为中性转向特性;以及
直行稳定性控制开始延迟部,其利用该发动机制动检测部对发动机制动状态进行检测,并且,在利用所述转弯状态检测部检测出从转弯状态变为直行状态时,使所述发动机制动时控制部中的直行稳定性控制的开始延迟规定时间。
5.根据权利要求4所述的转向操纵控制装置,其特征在于,具有:横向力检测部,其分别对作用至左右的转向轮的横向力进行检测;以及车速检测部,其对车辆的车速进行检测,
所述发动机制动时控制部具有制动力控制部,该制动力控制部基于车速以及横向力,从以目标转向操纵角作为参数而表示车速以及横向力的关系的多个转向操纵角特性线中,选择出相对应的转向操纵角特性线,并基于所选择的转向操纵角特性线计算出基准横向力,将针对所述左右轮的制动力控制为,使计算出的基准横向力和所述横向力一致。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
对所述转向轮进行支撑的悬架装置包含将所述转向轮支撑在车身上的多个连杆部件,设定为使通过所述连杆部件的上枢轴点和下枢轴点的转向主销轴线在所述方向盘的中立位置通过轮胎接地面内。
7.根据权利要求1或3所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述制动状态检测部检测出车辆的制动状态时,运算出对制动前后的偏航角偏差进行抑制的目标转向量,并以成为运算出的目标转向量的方式对所述致动器进行控制。
8.根据权利要求1或3所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述制动状态检测部检测出车辆的制动状态时,基于检测出制动状态后的制动后车速以及制动后偏航角,根据将转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性计算出使所述制动后偏航角接近所述制动前偏航角的目标偏航角,将所述致动器控制为,使制动后偏航角成为目标偏航角。
9.根据权利要求1或3所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述制动状态检测部检测出车辆的制动状态时,基于检测出制动状态后的制动后车速以及制动后偏航角,根据将转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性计算出目标转向量,并将所述致动器控制为,使所述转向机构的转向量成为所述目标转向量。
10.根据权利要求9所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部基于所述制动后车速以及所述制动后偏航角,参照设定有以转向操纵角作为参数而表示车速和偏航角的关系的多个转向操纵角特性线的目标值计算对应图,选择与所述制动后车速为相同车速处的偏航角低于所述制动后偏航角的转向操纵角特性线,根据所选择的转向操纵角特性线的转向操纵角和制动后转向操纵角的偏差,运算出所述目标转向量,并且根据所选择的转向操纵角特性线和所述设定车速,运算出所述目标偏航角。
11.根据权利要求1或3所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且利用所述加速状态检测部检测出车辆的加速状态时,基于检测出加速状态后的加速后车速以及加速后偏航角,根据将转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性计算出对加速前后的偏航角偏差进行抑制的所述致动器的目标控制量,并将所述致动器控制为,使所述致动器的控制量成为所述目标控制量。
12.根据权利要求11所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部基于所述加速后车速以及所述加速后偏航角,参照具有以转向操纵角作为参数的多个转向操纵角特性线而表示车速和偏航角的关系的目标值计算对应图,选择与所述加速后车速为相同车速处的偏航角超过所述加速后偏航角的最近的转向操纵角特性线,根据所选择的转向操纵角特性线的转向操纵角和加速后转向操纵角的偏差,运算出所述目标控制量。
13.根据权利要求11所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部基于所述加速后车速以及所述加速后偏航角,参照所述目标值计算对应图,选择与所述加速后车速为相同车速处的偏航角超过所述加速后偏航角的最近的转向操纵角特性线,根据所选择的转向操纵角特性线的转向操纵角和加速后转向操纵角的偏差,运算出所述目标控制量,并且将所选择的转向操纵角特性线的所述加速后车速处的偏航角设定为目标偏航角。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
具有对车辆的车速进行检测的车速检测部,所述偏航角控制部在车速大于或等于设定车速时动作。
15.根据权利要求13所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部持续进行将所述控制量设为所述目标控制量的所述致动器的控制,直至利用所述车辆偏航角检测部检测出的车辆偏航角成为所述目标偏航角附近的值。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部在利用所述加速状态检测部检测出车辆的加速状态的情况下,在利用所述转向操纵角检测部检测出的加速状态前后的转向操纵角差大于或等于规定值时,中止所述致动器的控制。
17.根据权利要求2所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部具有目标偏航角计算部,该目标偏航角计算部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且检测出所述加速状态或制动状态所涉及的状态变化时,基于检测出该状态变化后的车速以及偏航角,根据以所述致动器的目标转向量作为参数而表示车速以及偏航角的关系的多个目标转向量特性计算出与状态变化相对应的目标偏航角,该偏航角控制部以使通过所述致动器的偏航角控制量成为所述目标偏航角的方式,对该致动器进行控制。
18.根据权利要求2所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部具有目标转向量计算部,该目标转向量计算部在利用所述转弯状态检测部检测出车辆转弯状态,并且检测出所述加速状态或制动状态所涉及的状态变化时,基于检测出该状态变化后的车速以及偏航角,从以所述致动器的目标转向量作为参数而表示车速以及偏航角的关系的多个目标转向量特性线中,选择出相对应的目标转向量特性线,并基于所选择的目标转向量特性线而计算出与状态变化相对应的目标转向量,该偏航角控制部将该制动器控制为,使通过所述致动器的转向轮的转向量成为所述目标转向量。
19.根据权利要求18所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部具有目标偏航角计算部,该目标偏航角计算部基于利用所述目标转向量计算部所选择的目标转向量特性线,计算出与所述状态变化相对应的目标偏航角,该偏航角控制部持续进行将所述致动器控制为使通过所述致动器的转向轮的转向量成为所述目标转向量的偏航角控制,直至该偏航角控制后的偏航角与所述目标偏航角一致。
20.根据权利要求18或19所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述目标转向量计算部基于所述状态变化后的车速以及偏航角,参照具有以目标转向量作为参数的多个目标转向量特性线而表示出车速和偏航角的关系的目标值计算对应图,计算出所述目标转向量。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述目标偏航角计算部基于所述状态变化后的车速以及偏航角,参照具有以目标转向量作为参数的多个目标转向量特性线而表示车速和偏航角的关系的目标值计算对应图,计算出所述目标偏航角。
22.根据权利要求18所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述目标转向量计算部在车辆是加速状态,且在状态变化前后转向操纵角不发生变化时,选择与所述状态变化后车速为相同车速处的偏航角超过所述状态变化后偏航角的最近的转向量特性线,基于所选择的转向量特性线对目标转向量进行设定。
23.根据权利要求18所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述目标转向量计算部在车辆是制动状态,且在状态变化前后转向操纵角不发生变化时,选择与所述状态变化后车速为相同车速处的偏航角低于所述状态变化后偏航角的最近的转向量特性线,并基于所选择的转向量特性线对目标转向量进行设定。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述偏航角控制部具有转向操纵方向判定部,该转向操纵方向判定部在车辆是加速状态以及制动状态中的某一者,且在状态变化前后转向操纵角发生变化时,判定所述转向操纵角变化是增加方向还是转回方向,
在该转向操纵方向判定部的判定结果是增加方向时,利用所述目标转向量计算部,选择与所述状态变化后车速为相同车速处的偏航角超过所述状态变化后偏航角的最近的转向量特性线,基于所选择的转向量特性线对目标转向量进行设定,并且利用所述偏航角计算部,基于所选择的转向量特性线以及状态变化后车速,计算出目标偏航角,
在所述转向操纵方向判定部的判定结果是转回方向时,利用所述目标转向量计算部,选择与所述状态变化后车速为相同车速处的偏航角低于所述车速变化后偏航角的最近的转向量特性线,基于所选择的转向量特性线对目标转向量进行设定,并且利用所述偏航角计算部,基于所选择的转向量特性线以及状态变化后车速,计算出目标偏航角。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述致动器是对所述线控转向系统的齿条机构进行驱动的转向致动器,所述目标控制量是目标齿条行程。
26.根据权利要求1至24中任一项所述的转向操纵控制装置,其特征在于,
所述致动器是向转向轮的左右轮赋予转速差而进行转向操纵的偏航角控制致动器。
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