CN114763177A - 车辆用转舵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆用转舵系统。在本发明的车辆用转舵系统中，基于推定行程和实际行程来获取束角变化量，并基于该获取到的束角变化量来进行车轮的转舵角的控制，其中，该推定行程是基于车辆的运动状态而推定出的悬架的行程，该实际行程是由行程传感器检测到的悬架的实际的行程。由此，即使在行驶中也能良好地进行转舵角的控制。

Description

车辆用转舵系统
技术领域
本发明涉及使设于车辆的车轮转舵的车辆用转舵系统。
背景技术
在日本特开2010－234937中记载了一种车辆用转舵系统，所述车辆用转舵系统进行使车辆自动行驶到停车位置的自动停车控制。在日本特开2010－234937所记载的车辆用转舵系统中，根据作为定载荷时的悬架的行程的行程规定值(对应于作为在车辆的静止状态下施加于车轮的载荷为标准载荷的情况下的悬架的行程的标准行程)与作为通过行程传感器检测到的实际的悬架的行程的实际行程的差量来获取束角变化量，并基于束角变化量来进行车轮的转舵角的控制。
发明内容
本发明的课题在于，在车辆用转舵系统中，使其良好地进行车轮的转舵角的控制。
在本车辆用转舵系统中，基于推定行程和实际行程来获取束角变化量，并基于该获取到的束角变化量来进行车轮的转舵角的控制，其中，该推定行程是基于车辆的运动状态而推定出的悬架的行程，该实际行程是由行程传感器检测到的悬架的实际的行程。由此，即使在行驶中也能良好地进行转舵角的控制。
附图说明
以下，参照附图，对本发明的示例性实施例的特征，优点以及技术和工业意义进行说明，其中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1是表示本发明的一个实施例的车辆用转舵系统中所包括的转舵装置和其周边的立体图。
图2是概念性地表示上述车辆用转舵系统中所包括的转舵ECU的周边的框图。
图3是概念性地表示上述转舵ECU的构造的框图。
图4是表示上述转舵ECU的束角变化量获取部中的执行过程的框图。
图5是表示上述转舵ECU的控制用目标转舵角获取部中的执行过程的框图。
图6是概念性地表示存储于上述转舵ECU的存储部的转舵控制程序的流程图。
图7是概念性地表示上述转舵控制程序的一部分(S2)的流程图。
图8是概念性地表示上述转舵控制程序的另一部分(S3)的流程图。
图9是表示设有上述车辆转舵系统的车辆的悬架的行程与束角的关系的图。该行程与束角的关系被映射化并存储于上述转舵ECU的存储部。
图10是表示在上述转舵ECU中获取的束角变化量的图。
图11是概念性地表示因上述车辆用转舵系统的执行而转舵的车轮的图。
图12是表示设有上述车辆转舵系统的车辆的另一悬架的行程与束角的关系的图。
具体实施方式
以下，基于附图，对作为本发明的一个实施方式的车辆用转舵系统进行说明。车辆用转舵系统是线控转向式的系统，包括：转舵装置6，分别设于车辆的多个转向轮(在图1中示出作为多个转向轮之一的右前轮)8；以及作为控制装置的转舵ECU(Electronic ControlUnit：电子控制单元)10，通过分别控制多个转舵装置6来分别控制多个转向轮8各自的转舵角。多个转向轮8分别经由悬架12支承于车身(车身侧构件)14。
[实施例1]
如图1所示，转舵装置6分别使多个转向轮(在本实施例中，左右前轮为转向轮)8各自独立地转舵。这些转舵装置6形成彼此相同的构造，因此，在本实施例中，对设于右前轮8的转舵装置6进行说明，省略针对设于左前轮的转舵装置的说明。
右前轮(以下有时称为车轮。)8可旋转地保持于转向节(以下称为转向节)16。此外，在转向节16连结有下臂18，但是，下臂18经由未图示的衬套以能在上下方向(绕在前后方向延伸的轴线)和水平方向(绕在上下方向延伸的轴线)摆动的方式连结于车身侧构件14。此外，转向节16经由减震器20、悬架弹簧21支承于车身侧构件14。
在本实施例中，由下臂18、减震器20、悬架弹簧21等构成悬架12。如图1所示，悬架12是支柱式的悬架。
转舵装置6包括：上述的转向节16、设于下臂18的转舵致动器24、连结于该转舵致动器24的未图示的输出轴的转舵摇臂34以及作为连结转舵摇臂34与转向节16的转向节臂22的连结构件的横拉杆26。
转舵致动器24包括：转舵马达30，是作为驱动源的电动马达；以及减速器32，对转舵马达30的旋转进行减速。减速器32具备具有多对齿轮的行星齿轮机构，对转舵马达30的旋转进行减速，并输出至输出轴。转舵摇臂34的一端部可一体旋转地连结于输出轴，其另一端部经由连结部40连结于横拉杆26。如上所述，横拉杆26的一端部连结于转舵摇臂34，其另一端部经由连结部42连结于转向节臂22。
在本转舵装置6中，当在图1所示的箭头X所示的方向上通过转舵致动器24的驱动来使转舵摇臂34绕转舵致动器24的轴线转动时，与之相伴，使横拉杆26向箭头Y所示的方向移动，由此，使转向节臂22和转向节16绕主销轴线KP转动，车轮8向箭头Z所示的方向转舵。
另一方面，在悬架12中，图9所示的行程与束角的关系成立。在悬架12的行程(车身侧构件14与车轮8之间的距离)小的情况(位移至压缩(bound)侧的情况)下，右前轮8向前束侧倾斜，在悬架12的行程大的情况下(位移至拉伸(rebound)侧的情况下)，右前轮8向后束侧倾斜。如此，在本悬架12中，行程与束角一一对应。
在本实施例中，图9所示的行程与束角的关系例如是在车辆出厂前通过试验机获取到的关系，被映射化并预先存储于转舵ECU10的存储部。
如图2所示，转舵ECU10将计算机作为主体，包括未图示的执行部、存储部、输入输出部等。在输入输出部连接有对能由驾驶员操作的转向操作构件(例如可以采用方向盘)53的操作量θ进行检测的操作量传感器54、对车辆的行驶速度进行检测的行驶速度传感器56、获取车辆的周边的环境的周边环境获取部58、对作为作用于车辆的横向的加速度的横向G(Gy)进行检测的横向G传感器60、对作为作用于车辆的前后方向的加速度的前后G(Gx)进行检测的前后G传感器62、对悬架12的行程进行检测的行程传感器64等，并且，在输入输出部分别连接有设于左右前轮8的每一个的转舵装置6。
周边环境获取部58具备摄像机、雷达装置等，识别存在于作为搭载有本车辆用转舵系统的本车辆的周边的物体、划分线等，获取这些物体、划分线与本车辆的相对位置关系。
行程传感器64对车身侧构件14与车轮8之间的上下方向的长度的变化量进行检测，也可以称为车高传感器。行程传感器64将施加于车轮8的载荷为标准载荷的情况下的车高设为标准车高，将悬架的行程设为0，分别检测悬架12相对于标准车高的压缩侧的伸缩量、拉伸侧的伸缩量。
在转舵装置6设有对转舵致动器24的电动马达30从中立位置的旋转角进行检测的旋转角传感器70、对流经转舵马达30的电流进行检测的电流传感器72等。转舵ECU10基于旋转角传感器70的检测值来获取作为车轮8从中立位置的实际的转舵角的实际转舵角δ*。此外，从转舵ECU10向转舵装置6供给针对电动马达30的控制指令值(例如，相当于作为所供给的电流值的供给电流值等)。
此外，如图3所示，转舵ECU10包括目标转舵角获取部76、束角变化量获取部78、控制用目标转舵角获取部80、控制指令值生成部82等。
目标转舵角获取部76获取车轮8的每一个的目标转舵角δref，基于由操作量传感器54检测到的转向操作构件53的操作量θ、由行驶速度传感器56检测到的车辆的行驶速度V、由周边环境获取部58获取到的表示本车辆与物体、划分线的相对位置关系的值X等来获取目标转舵角δref。例如，目标转舵角δref可以确定为如下角度：在操作量θ大的情况下比操作量θ小的情况下更大，在行驶速度V大的情况下比行驶速度V小的情况下更小。此外，可以基于表示本车辆与物体、划分线的相对位置关系的值X来确定目标转舵角δref，以使本车辆避开物体，或者使本车辆不偏离划分线，或者使本车辆沿目标行驶线行驶等。
束角变化量获取部78基于推定行程Sest和实际行程S*来获取束角变化量ΔT，所述推定行程Sest是基于车辆的运动状态而推定的悬架12的行程。所述实际行程S*是由行程传感器64检测到的悬架12的实际的行程。
如图4所示，束角变化量获取部78还包括实际束角获取部78a、推定行程获取部78b、推定束角获取部78c。实际束角获取部78a基于实际行程S*和图9所示的映射图来获取实际束角T*。另一方面，在推定行程获取部78b中，基于由横向G传感器60、前后G传感器62检测到的横向G(Gy)、前后G(Gx)来获取车辆的侧倾、俯仰的状态(是运动状态的一个方案)，获取车身侧构件14的横向、前后方向的倾斜度，并基于这些倾斜度来获取作为与左右前轮8的每一个对应的悬架12的行程的推定行程Sest。在推定束角获取部78c中，基于推定行程Sest和图9的映射图来获取推定束角Test。而且，获取这些实际束角T*与推定束角Test的差来作为束角变化量ΔT。
如图10所示，该束角变化量ΔT对应于因在静止状态下施加于车轮8的载荷相对于标准载荷的变化量而产生的悬架12的行程量。
在施加于车轮8的载荷为标准载荷，且悬架12的行程为0的情况(悬架12在压缩侧或在拉伸侧均未产生行程的情况)下，束角为0。假如在施加于车轮8的载荷大于标准载荷的情况下，悬架12在压缩侧产生行程，则车轮8向前束侧倾斜。另一方面，当向车辆施加加速度等时，车身侧构件14施加于倾斜车轮8的载荷发生变化，悬架12产生行程。推定束角Sest是与基于施加于该车辆的加速度等而推定出的行程Sest相应的束角。与之相对，实际行程S*包括推定行程Sest和因在静止状态下施加于车轮8的载荷相对于标准载荷的变化量而产生的悬架12的行程。因此，能在对车辆施加了加速度等的状态下，从与实际行程S*相应的实际束角T*中减去推定束角Test，由此获取与施加于静止状态下的车轮8的载荷相对于标准载荷的变化量相应的束角变化量ΔT。
在日本特开2010－234937所记载的车辆用转舵系统中，根据实际行程与标准行程的差量来获取束角变化量。在自动停车控制中，车辆以极低速度行驶，因此，该实际行程与标准行程的差成为与施加于静止状态下的车轮的载荷相对于标准载荷的变化量相应的大小。换言之，能在车辆以极低速度行驶的情况下，根据实际行程与标准行程的差量来获取与作用于车轮的载荷相对于标准载荷的变化量对应的束角变化量。
与之相对，车辆在行驶的情况下，被施加前后方向的加速度(包括减速度)，或者被施加横向的加速度(或转弯)。因此，即使将实际行程与标准行程进行比较，也难以获取与施加于静止状态下的车轮8的载荷相对于标准载荷的变化量相应的束角变化量ΔT。
因此，在本实施例中，设为：基于车辆的运动状态，例如基于施加于车辆的横向、前后方向的加速度(Gy，Gx)来推定悬架12的行程，基于该推定行程Sest和实际行程S*来获取束角变化量ΔT。其结果是，即使在对车辆施加了加速度等的状态下，也能获取与施加于静止状态下的车轮8的载荷相对于标准载荷的变化量相应的束角变化量ΔT。
控制用目标转舵角获取部80获取按照束角变化量ΔT对目标转舵角δref进行校正后的校正值，将校正值称为用于转舵角的控制的控制用目标转舵角δrefs。如图5所示，在控制用目标转舵角获取部80中，例如，从在目标转舵角获取部76中获取到的目标转舵角δref中减去由束角变化量获取部78获取到的束角变化量ΔT，由此获取控制用目标转舵角δrefs。
如图11所示，在使车轮8转舵至目标转舵角δref的情况下，束角变化量ΔT是不通过控制而产生的车轮8的转舵角。因此，通过控制以作为从目标转舵角δref中减去束角变化量ΔT而得到的角度的控制用目标转舵角δrefs使车轮8转舵，由此，作为结果，车轮8转舵至目标转舵角δref。需要说明的是，目标转舵角δref是具有方向的矢量，因此，考虑目标转舵角δref的方向来求出控制用目标转舵角δrefs。
如此，车轮8以束角变化量ΔT转舵后的位置是转舵角的控制下的车轮8的中心位置，将以束角变化量ΔT转舵后的位置作为中点对车轮8进行转舵。因此，目标转舵角δref的校正可以认为是车轮8的转舵角的控制下的中点的偏移。
在控制指令值生成部82中，基于旋转角传感器70的检测值来获取作为车轮8的实际的转舵角的实际转舵角δ*，生成控制指令值，所述控制指令值是使实际转舵角δ*接近控制用目标转舵角δrefs所需的向电动马达30供给的供给电流等。所生成的控制指令值被输出至转舵装置6。
在转舵ECU10中，按预先设定的每个设定时间(周期时间)，重复执行图6的流程图所示的转舵角控制程序。分别对左右前轮8各自的转舵装置6执行转舵角控制程序。
在步骤1(以下，简称为S1。对于其他的步骤也同样)中，获取操作量θ、横向G(Gy)、前后G(Gx)、实际行程S*、行驶速度V、表示本车辆与物体、划分线的相对位置关系的值X等，在S2中，获取束角变化量ΔT，在S3中，获取控制用目标转舵角δrefs，在S4中，进行基于控制用目标转舵角δrefs的转舵角的控制。
基于图7的例程，对S2的束角变化量的获取进行说明。
在S21中，基于Gy、Gx等来推定针对前轮8的行程Sest。在S22中，针对该车轮(控制对象轮)，基于推定行程和映射图来获取推定束角Test，在S23中，基于实际行程S*和映射图来获取实际束角T*，在S24中，获取作为实际束角T*与推定束角Test的差的束角变化量ΔT。
基于图8的例程，对S3的控制用目标转舵角的获取进行说明。
在S31中，读入由目标转舵角获取部76获取到的目标转舵角δref，在S32中，基于目标转舵角δref和束角变化量ΔT来获取控制用目标转舵角δrefs。
如此，在本实施例中，在车辆的行驶中，基于实际行程S*和推定行程Sest来获取因施加于车轮8的载荷相对于标准载荷的变化量而产生的束角变化量ΔT，考虑束角变化量ΔT来进行转舵角的控制。其结果是，能使车轮8良好地转舵至目标转舵角δref，能使其良好地转弯。
特别是，将本实施例的车辆用转舵系统应用于载荷的变化大的车辆、具备束角的变化相对于行程的变化大的悬架的车辆是有效的。此外，即使在车辆因前后G、横向G而车身倾斜，以悬架12的行程发生变化的速度以上的速度行驶的情况下，也能获取与载荷相对于标准载荷的变化相应的束角变化量，能使车轮良好地转舵。例如，在车辆以高速(例如80km/h以上)行驶的情况下，有时会因前后G、横向G而车身大幅倾斜，束角的变化变大。在本实施例中，可以获得如下显著效果：即使在以高速行驶的状态下，也能获取与载荷相对于标准载荷的变化相应的束角变化量，能使车轮良好地转舵。
需要说明的是，在上述实施例中，设为基于束角变化量ΔT来校正目标转舵角δref，但也可以设为，校正实际转舵角δ*，以使作为校正后的实际转舵角δ*的控制用实际转舵角接近目标转舵角δref的方式进行转舵角的控制。
此外，悬架可以采用具有图12所示的行程与束角的关系的悬架。在该情况下，无论行程变小还是变大，都在车轮产生前束侧的束角，但几乎没有推定行程和实际行程中的一方为压缩侧的值，另一方为拉伸侧的值的情况。因此，即使在行程与束角不一一对应的情况下，只要在压缩侧、拉伸侧的每一侧，行程与束角一一对应，就能应用本发明。
而且，可以设为悬架具有无论行程变小或变大都产生后束侧的束角的关系。
此外，转舵装置的构造没有特别限定等，本发明可以基于本领域技术人员的知识以实施了各种变更、改进的各种形式来实施。
(1)一种车辆用转舵系统，包括：
转舵装置，使经由悬架保持于车辆的车身侧构件的车轮转舵；以及
控制装置，通过控制所述转舵装置来控制所述车轮的转舵角，其中，
所述控制装置包括基于推定行程和实际行程来获取作为束角的变化量的束角变化量的束角变化量获取部，所述推定行程是基于所述车辆的运动状态而推定出的所述悬架的行程，所述实际行程是所述悬架的实际的行程，所述控制装置基于由所述束角变化量获取部获取到的所述束角变化量来控制所述转舵角。
(2)根据第(1)项所述的车辆用转舵系统，其中，
该车辆用转舵系统包括：
行程传感器，检测所述实际行程；以及
运动状态检测装置，检测所述车辆的运动状态，
所述束角变化量获取部包括：推定行程获取部，基于由所述运动状态检测装置检测到的所述运动状态来获取所述推定行程。
(3)根据第(2)项所述的车辆用转舵系统，其中，
所述束角变化量获取部包括：
实际束角获取部，基于由所述行程传感器检测到的所述实际行程来获取作为所述车轮的束角的实际束角；以及
推定束角获取部，基于由所述推定行程获取部获取到的所述推定行程来获取作为所述车轮的束角的推定束角，
所述束角变化量获取部基于由所述实际束角获取部获取到的所述实际束角与由所述推定束角获取部获取到的所述推定束角的差来获取所述束角变化量。
(4)根据第(2)项或第(3)项所述的车辆用转舵系统，其中，所述运动状态检测装置对作用于所述车辆的横向的加速度和前后方向的加速度中的至少一方进行检测。
在车辆的运动状态下，相当于能获取车辆的姿势的变化的状态。在运动状态检测装置中，例如可以设为包括前后加速度传感器、横加速度传感器等。此外，可以设为包括横摆角速度传感器、行驶速度传感器等，或者设为包括侧倾率传感器、俯仰率传感器等。此外，车辆的运动状态也可以称为车辆的行驶状态。
(5)根据第(1)项至第(4)项中任一项所述的车辆用转舵系统，其中，
所述控制装置包括：
校正值获取部，基于由所述束角变化量获取部获取到的所述束角变化量，对作为所述车轮的实际的转舵角的实际转舵角和针对所述车轮确定的目标转舵角中的至少一方进行校正来获取校正值；以及
校正值依据控制部，基于由所述校正值获取部获取到的所述校正值来控制所述转舵装置。
校正值依据控制部可以设为包括生成用于转舵装置的控制指令值的控制指令值生成部。
(6)根据第(5)项所述的车辆用转舵系统，其中，
所述控制装置包括获取针对所述车轮的目标转舵角的目标转舵角获取部，
所述校正值获取部包括控制用目标转舵角获取部，该控制用目标转舵角获取部利用由所述束角变化量获取部获取到的所述束角变化量来校正由所述目标转舵角获取部获取到的所述目标转舵角，获取作为用于控制的目标转舵角的控制用目标转舵角来作为所述校正值，
所述校正值依据控制部以使所述车轮的所述实际转舵角接近由所述控制用目标转舵角获取部获取到的控制用目标转舵角的方式控制所述转舵装置。
例如可以基于能由驾驶员操作的转向操作构件的操作量和存在于作为搭载有该车辆用转舵系统的本车辆的周边的物体、划分线与本车辆的相对位置关系中的至少一方等来获取目标转舵角。
(7)根据第(5)项所述的车辆用转舵系统，其中，
该车辆用转舵系统包括：转舵角检测装置，对所述车轮的实际的转舵角进行检测，
所述校正值获取部包括：控制用实际转舵角获取部，基于由所述束角变化量获取部获取到的所述束角变化量，对由所述转舵角检测装置检测到的所述实际转舵角进行校正，获取用于控制的实际转舵角即控制用实际转舵角来作为所述校正值，
所述依据校正值的控制部以使由所述控制用实际转舵角获取部获取到的所述控制用实际转舵角接近所述目标转舵角的方式控制所述转舵装置。
(8)根据第(1)项至第(7)项中任一项所述的车辆用转舵系统，其中，
所述转舵装置包括：
转舵致动器，具备电动马达；以及
连结构件，连结所述转舵致动器的输出轴与所述车轮的转向节臂，
所述控制装置通过控制所述电动马达来控制所述转舵角。

Claims (4)

1.一种车辆用转舵系统，包括：
转舵装置，使经由悬架保持于车辆的车身侧构件的车轮转舵；以及
控制装置，通过控制所述转舵装置来控制所述车轮的转舵角，
其中，所述控制装置包括基于推定行程和实际行程来获取作为束角的变化量的束角变化量的束角变化量获取部，所述推定行程是基于所述车辆的运动状态而推定出的所述悬架的行程，所述实际行程是所述悬架的实际的行程，所述控制装置基于由所述束角变化量获取部获取到的所述束角变化量来控制所述转舵角。
2.根据权利要求1所述的车辆用转舵系统，其中，
该车辆用转舵系统包括：
行程传感器，检测所述实际行程；以及
运动状态检测装置，检测所述车辆的运动状态，
所述束角变化量获取部包括：
推定行程获取部，基于由所述运动状态检测装置检测到的所述运动状态来获取所述推定行程；
实际束角获取部，基于由所述行程传感器检测到的所述实际行程来获取作为所述车轮的束角的实际束角；以及
推定束角获取部，基于由所述推定行程获取部获取到的所述推定行程来获取作为所述车轮的束角的推定束角，
所述束角变化量获取部基于由所述实际束角获取部获取到的所述实际束角与由所述推定束角获取部获取到的所述推定束角的差来获取所述束角变化量。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用转舵系统，其中，
所述控制装置包括：
校正值获取部，基于由所述束角变化量获取部获取到的所述束角变化量，对作为所述车轮的实际的转舵角的实际转舵角和针对所述车轮确定出的目标转舵角中的至少一方进行校正来获取校正值；以及
校正值依据控制部，基于由所述校正值获取部获取到的所述校正值来控制所述转舵装置。
4.根据权利要求3所述的车辆用转舵系统，其中，
所述控制装置包括获取针对所述车轮的目标转舵角的目标转舵角获取部，
所述校正值获取部包括控制用目标转舵角获取部，该控制用目标转舵角获取部利用由所述束角变化量获取部获取到的所述束角变化量来校正由所述目标转舵角获取部获取到的所述目标转舵角，获取作为用于控制的目标转舵角的控制用目标转舵角来作为所述校正值，
所述校正值依据控制部以所述车轮的所述实际转舵角接近由所述控制用目标转舵角获取部获取到的控制用目标转舵角的方式控制所述转舵装置。
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