JP2006021563A - 車両用後輪転舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カント路走行時において車両のヨー運動が増加するのを防止でき、車両挙動の安定化を図る。
【解決手段】 車速が低車速しきい値以下のとき、後輪６の転舵角を前輪２の転舵角と逆相側に転舵させる逆相制御を実施する後輪転舵コントローラ９を備えた車両用後輪転舵装置において、後輪転舵コントローラ９は、横Ｇセンサ１１の検出値と操舵角センサ５の検出値からカント路面の傾斜の大きさである斜度を検出し、斜度が大きいほど逆相制御時の後輪転舵角を同相側へ補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、後輪転舵機構を備えた車両用後輪転舵装置の技術分野に属する。

従来の車両用後輪転舵装置としては、例えば、低速走行時に後輪転舵角を前輪転舵角と逆相側に転舵させることにより、車両の旋回性向上を図るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３２６５７８号公報

ここで、カント路走行中、重力により斜面下方へ車両が流れてしまうのを防止するため、斜面上側に向かってハンドルを切る必要がある。このとき、上記従来技術にあっては、後輪が逆相に転舵されてしまうため、車両は自転するようにヨー運動が増加し、車両挙動が不安定になるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、カント路走行時において、車両のヨー運動が増加するのを防止でき、車両挙動の安定化を図ることができる車両用後輪転舵装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、車速が低車速しきい値以下のとき、後輪転舵角を前輪転舵角と逆相側に転舵させる逆相制御を実施する後輪転舵制御手段を備えた車両用後輪転舵装置において、
カント路面の傾斜の大きさである斜度を検出する斜度検出手段を設け、
前記後輪転舵制御手段は、斜度に応じて逆相制御を抑制することを特徴とする。

本発明にあっては、カント路面の斜度に応じて逆相制御が抑制されるため、車両のヨー運動が増加するのを防止でき、カント路走行時における車両挙動の安定化を図ることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用後輪転舵装置の構成図である。
運転者により操作させるステアリングホイール１と、前輪２，２の転舵角を可変する前輪転舵機構３は、操舵軸４を介して機械的に連結され、この操舵軸４には、運転者の操舵角を検出する操舵角センサ５が設けられている。

後輪６には、後輪６の転舵角を可変する後輪転舵機構７が設けられている。この後輪転舵機構７は、後輪転舵コントローラ（後輪転舵制御手段）９からの駆動指令に基づいて駆動する後輪転舵アクチュエータ８を備えている。

後輪転舵コントローラ９には、操舵角センサ５からの舵角情報と、車輪速センサ１０からの車速情報と、横Ｇセンサ１１からの横Ｇ（横加速度）情報とが入力される。後輪転舵コントローラ９は、これらの入力信号に基づいて、後輪転舵アクチュエータ８に対しを駆動指令を出力し、後輪６を転舵させる。

図４に示すように、後輪転舵コントローラ９は、車速があらかじめ設定された低車速しきい値V₀以下となる低車速域では、後輪転舵角を前輪転舵角と逆相側へ転舵させる逆相制御を実施する。この逆相制御では、車速が低くなるほど後輪転舵角を大きくし、低車速域における旋回性能の向上を図る。

このとき、後輪転舵コントローラ９は、舵角情報と横Ｇ情報とに基づいて、カント路面の傾斜の大きさである斜度（路面カント）を検出し（斜度検出手段に相当）、この斜度に応じて逆相制御を抑制する。

一方、後輪転舵コントローラ９は、車速が低車速しきい値V₀を超える中・高車速域では、後輪転舵角を前輪転舵角と同相側へ転舵させる同相制御を実施する。この同相制御では、車速が高くなるほど後輪転舵角を大きし、中・高車速域における走行安定性の向上を図る。

図２は、後輪転舵コントローラ９の制御ブロック図であり、後輪転舵コントローラ９は、舵角比算出部９ａと、路面斜度算出部９ｂと、制御定数算出部９ｃと、補正舵角比算出部９ｄとを備えている。

舵角比算出部９ａは、車輪速センサ１０からの車速情報と、操舵角センサ５からの舵角情報とに基づき、図４に示した車速−舵角比マップを参照して舵角比（前輪転舵角に対する後輪転舵角の比）を算出し、補正舵角比算出部９ｄに出力する。

路面斜度算出部９ｂは、横Ｇセンサ１１からの横Ｇ情報と、操舵角センサ５からの操舵角情報とに基づき、カント路面の傾斜の大きさである斜度を検出し、制御定数算出部９ｃへ出力する。

制御定数算出部９ｃは、検出された斜度に基づき、図３に示すような斜度−制御定数マップを参照し、逆相制御を抑制する際、舵角比算出部９ａにより算出された舵角比を補正するための制御定数を算出し、補正舵角比算出部９ｄに出力する。

補正舵角比算出部９ｄは、舵角比と制御定数とに基づいて補正舵角比を算出し、この補正舵角比が得られる後輪転舵角となるよう、後輪転舵アクチュエータ８に対し、駆動指令を出力する。

次に、作用を説明する。
［路面の斜度検出］
路面斜度算出部９ｂでは、横Ｇセンサ１１からの横Ｇ情報と、操舵角センサ５からの舵角情報とに基づいて、路面の斜度を検出する。

横Ｇセンサ１１の出力値は、斜度により車体に発生する横Ｇと旋回により発生する横Ｇとの和であるため、下記の式(1)が成り立つ。
横Ｇセンサ出力値＝路面傾斜による横Ｇ＋旋回による横Ｇ
YGsen＝gsinα＋(V²/ρg)
α＝sin^-1[(1/g){YGsen−(V²/ρg)}] …(1)
ただし、YGsenは横Ｇセンサ出力値、gは重力加速度、αは路面の斜度、Vは車速、ρは旋回半径である。

旋回半径ρは、下記の式(2)で算出できる。
ρ＝(1＋AV²)×(l/δ)＝(1＋AV²)×(lN/θ) …(2)
ただし、Aはスタビリティファクタ、δは前輪実舵角、lはホイールベース、NはO.A.ステアリングギア比（前輪）である。

したがって、路面の斜度αは、式(1)，(2)より、
α＝sin^-1((YGsen/g)−[V²θ/{(1＋AV²)lN}]) …(3)

［制御定数算出］
制御定数算出部９ｃでは、斜度αより、図３に示した斜度−制御定数マップを参照し、制御定数cを求める。
f(α)＝c

［補正舵角比算出］
補正舵角比算出部９ｄでは、制御定数cより、下記の式(4)に基づいて補正舵角比n'を算出する。
n'＝(n_max−n)×c＋n …(4)
ただし、n'は補正舵角比、n_maxは舵角比最大値、nは通常舵角比である。

［斜度に応じた逆相制御の抑制作用］
図３に示したように、制御定数cの関数f(α)は、斜度αの絶対値|α|が大きくなるほど、大きな値に設定される。また、式(4)から、補正舵角比n'は、制御定数cが大きくなるほど、通常舵角比nよりも同相側へと補正される。

すなわち、図５に示すように、補正舵角比n'は、斜度αの絶対値|α|が大きくなるほど、通常舵角比nよりも同相側へと補正され、低車速域における逆相制御が抑制されることとなる。このとき、|α|があらかじめ設定された急斜面しきい値α₀よりも大きいとき、低車速域であっても後輪６は常に前輪２と同相側に転舵される。

［斜度に応じた逆相制御抑制作用］
例えば、特開２０００−３２６５７８号公報等、低車速域において後輪を前輪と逆相に転舵させることで旋回性向上を図る技術では、カント路を低車速で走行する場合、重力により斜面下方へ車両が流れてしまうのを防止するため、斜面上側に向かってハンドルを切ったとき、後輪を逆相に転舵させることで車両挙動の不安定化を招いていた。

これに対し、実施例１の車両用後輪転舵装置では、カント路の傾斜が大きくなるほど舵角比を同相側へ補正して逆相制御を抑制するため、逆相制御により車両のヨー運動が増加してしまうのを防止でき、車両挙動を安定化させることができる。

また、逆相制御の抑制度合いを、斜度αの絶対値|α|に比例して大きくするため、斜度αの絶対値|α|が大きな場合には逆相制御の抑制度合いを大きくして走行安定性の向上を図り、斜度αの絶対値|α|が小さな場合には通常の逆相制御により旋回性能の向上を図る、というように、斜度αの大きさに応じた最適な後輪転舵制御を実施できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用後輪転舵装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) 後輪転舵コントローラ９は、斜度αの絶対値|α|に応じて後輪６を前輪２と逆相に転舵させる逆相制御を抑制するため、カント路走行時に車両のヨー運動が増加するのを防止でき、車両挙動の安定化を図ることができる。

(2) 後輪転舵コントローラ９は、斜度αの絶対値|α|が大きくなるほど逆相側の後輪転舵角を小さくするため、斜度αの絶対値|α|が大きな場合には逆相制御の抑制度合いを大きくして走行安定性の向上を図り、斜度αの絶対値|α|が小さな場合には通常の逆相制御により旋回性能の向上を図る、というように、斜度αの大きさに応じた最適な後輪転舵制御を実施できる。通常、斜度ゼロの完全にフラットな路面というものは希であるため、斜度が小さい、すなわち発生する横Ｇが小さく、車両挙動に与える影響が小さい場合には、逆相制御を抑制せずに旋回性の抑制度合いを小さくして旋回性の向上を図る。

(3) 後輪転舵コントローラ９は、斜度αの絶対値|α|が急斜面しきい値α₀以上のとき、車速にかかわらず後輪６を前輪２と同相側に転舵させるため、斜度αが大きく車両挙動に与える影響が大きい場合には、後輪６を逆相に転舵させないことで走行安定性を確保できる。

実施例２の車両用後輪転舵装置は、制御定数cに不感帯を設けた点で実施例１と異なり、構成等は実施例１と同じであるため、構成の説明は省略する。

次に、作用を説明する。
図６は、実施例２の斜度−制御定数マップであり、図６に示すように、斜度αの絶対値|α|が所定値α₁以下となる不感帯領域において、制御定数cはゼロとなるように設定されている。なお、斜度αの絶対値|α|が所定値α₁を超える場合には、絶対値|α|に比例して制御定数cも大きくなる。

すなわち、実施例２の車両用後輪転舵装置では、斜度αの絶対値|α|が不感帯領域にあるとき、制御定数cがゼロとされるため、式(4)により、補正舵角比n'は、通常舵角比nとされ、通常の逆相制御が実施される。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用後輪転舵装置にあっては、実施例１の効果(1)，(2)に加え、以下の効果が得られる。

(4) 後輪転舵コントローラ９は、斜度αの絶対値|α|が不感帯領域にあるとき、通常の逆相制御を実施するため、斜度が小さく、車両挙動に与える影響が小さい場合には、逆相制御により旋回性の向上を図ることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１，２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１，２では、横Ｇセンサ１１の出力値と操舵角センサ５の出力値とに基づいて斜度αを検出（推定）する構成としたが、斜度検出手段は任意であり、車体の傾斜を実測してもよい。

実施例１の車両用後輪転舵装置の構成図である。 後輪転舵コントローラの制御ブロック図である。 実施例１の斜度−制御定数マップである。 車速−舵角比マップである。 実施例１の作用を示す車速−補正舵角比マップである。 実施例２の斜度−制御定数マップである。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ 前輪
３ 前輪転舵機構
４ 操舵軸
５ 操舵角センサ
６ 後輪
７ 後輪転舵機構
８ 後輪転舵アクチュエータ
９ 後輪転舵コントローラ
９ａ 舵角比算出部
９ｂ 路面斜度算出部
９ｃ 制御定数算出部
９ｄ 補正舵角比算出部
１０ 車輪速センサ
１１ 横Ｇセンサ

Claims (4)

1. 車速が低車速しきい値以下のとき、後輪転舵角を前輪転舵角と逆相側に転舵させる逆相制御を実施する後輪転舵制御手段を備えた車両用後輪転舵装置において、
   カント路面の傾斜の大きさである斜度を検出する斜度検出手段を設け、
   前記後輪転舵制御手段は、斜度に応じて逆相制御を抑制することを特徴とする車両用後輪転舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用後輪転舵装置において、
   前記後輪転舵制御手段は、斜度が大きくなるほど逆相側の後輪転舵角を小さくすることを特徴とする車両用後輪転舵装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用後輪転舵装置において、
   前記後輪転舵制御手段は、斜度があらかじめ設定された急斜面しきい値以上のとき、後輪を同相側に転舵させることを特徴とする車両用後輪転舵装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用後輪転舵装置において、
   前記後輪転舵制御手段は、斜度が不感帯領域にあるとき、通常の逆相制御を実施することを特徴とする車両用後輪転舵装置。

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