JP2006224790A - Vehicular caster angle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、左右前輪のキャスタ角を変更するキャスタ角アクチュエータを有し、左右前輪のキャスタ角を制御する車両のキャスタ角制御装置に関する。 The present invention relates to a caster angle control device for a vehicle that includes a caster angle actuator that changes caster angles of left and right front wheels and controls caster angles of left and right front wheels.
従来から、例えば下記特許文献1ないし3に示されているように、車速、ハンドル舵角などの車両の運動状態に応じてキャスタ角を可変制御する車両のキャスタ角制御装置は知られている。そして、この種のキャスタ角制御装置においては、車両の横加速度に応じた制御を付加することにより、横風などの外力の発生時に車両の走行安定性を良好にするようにしている。
しかし、上記従来の車両のキャスタ角制御装置にあっては、車両の旋回特性(アンダーステア特性およびオーバーステア特性)と操舵ハンドルの操舵特性とに関しては十分な考慮がなされておらず、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とが必ずしも適切に制御されないという問題があった。 However, in the conventional vehicle caster angle control device, sufficient consideration is not given to the turning characteristics of the vehicle (understeer characteristics and oversteer characteristics) and the steering characteristics of the steering wheel. And the steering characteristics of the steering wheel are not necessarily controlled appropriately.
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とを的確に制御するようにした車両のキャスタ角制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to address the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle caster angle control device that accurately controls the turning characteristics of the vehicle and the steering characteristics of the steering wheel. is there.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、左右前輪のキャスタ角を変更するキャスタ角アクチュエータを有し、左右前輪のキャスタ角を制御する車両のキャスタ角制御装置において、車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、前記検出された運動状態量に基づいて操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクを計算する目標操舵トルク計算手段と、操舵ハンドルに付与されている操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記計算された目標操舵トルクと前記検出された操舵トルクとの差に応じてキャスタ角アクチュエータを駆動制御して左右前輪のキャスタ角を変更制御するキャスタ角制御手段とを設けたことにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that in a caster angle control device for a vehicle having a caster angle actuator for changing the caster angle of the left and right front wheels and controlling the caster angle of the left and right front wheels, the motion state quantity of the vehicle A state-of-motion amount detecting means for detecting a target steering torque, a target steering torque calculating means for calculating a target steering torque to be applied to the steering handle based on the detected amount of motion state, and a steering torque applied to the steering handle. Steering torque detection means for detecting, and caster angle control means for driving and controlling a caster angle actuator according to a difference between the calculated target steering torque and the detected steering torque to change and control the caster angles of the left and right front wheels. It is in having established.
上記のように構成した本発明においては、車両の運動状態量に基づいて操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクと実際の操舵トルクに差が生じている場合、左右前輪のキャスタ角が前記差に応じて変更される。このキャスタ角の変更により、左右前輪位置のキングピン軸周りに働くモーメントが変更され、操舵トルクを目標操舵トルクに一致させることができ、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とが的確に制御され、運転者は車両の運動状態に合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになり、車両の操縦性能が良好になる。 In the present invention configured as described above, when there is a difference between the target steering torque to be applied to the steering wheel and the actual steering torque based on the motion state quantity of the vehicle, the caster angles of the left and right front wheels are the difference. Will be changed according to By changing the caster angle, the moment acting around the kingpin shaft at the left and right front wheel positions is changed, the steering torque can be matched with the target steering torque, and the turning characteristics of the vehicle and the steering characteristics of the steering wheel are accurately controlled. The driver can steer the steering wheel with a steering torque that matches the motion state of the vehicle, and the steering performance of the vehicle is improved.
また、本発明の他の特徴は、さらに左右前輪のコーナリングフォースをそれぞれ検出するコーナリングフォース検出手段を備え、キャスタ角制御手段は、目標操舵トルクと操舵トルクとの差に、前記検出された左右前輪のコーナリングフォースも加味して左右前輪のキャスタ角を変更制御するようにしたことにある。これによれば、キャスタ角が左右前輪のコーナリングフォースに応じても変更制御されるので、キャスタ角の変更量が路面とタイヤとの影響も考慮してより的確に設定されるようになり、運転者は、車両の運動状態により合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになる。 Another feature of the present invention is further provided with cornering force detecting means for detecting the cornering forces of the left and right front wheels, respectively, and the caster angle control means determines whether the detected left and right front wheels are different from the difference between the target steering torque and the steering torque. In consideration of the cornering force, the caster angle of the left and right front wheels is changed and controlled. According to this, since the caster angle is changed and controlled in accordance with the cornering force of the left and right front wheels, the change amount of the caster angle is set more accurately in consideration of the influence of the road surface and the tire, and driving. The person can steer the steering wheel with a steering torque that is more suitable for the motion state of the vehicle.
また、本発明の他の特徴は、さらに前記検出された運動状態量に基づいて車両の目標スタビリティファクタを計算する目標スタビリティファクタ計算手段と、車両のスタビリティファクタを検出するスタビリティファクタ検出手段とを備え、キャスタ角制御手段は、目標操舵トルクと操舵トルクとの差に、前記計算された目標スタビリティファクタと前記検出されたスタビリティファクタとの差も加味して左右前輪のキャスタ角を変更制御するようにしたことにある。 Another feature of the present invention is that target stability factor calculation means for calculating a target stability factor of the vehicle based on the detected motion state quantity, and stability factor detection for detecting the stability factor of the vehicle. The caster angle control means includes a difference between the target steering torque and the steering torque, in addition to a difference between the calculated target stability factor and the detected stability factor. It is to change control.
ここで、スタビリティファクタとは、車両の旋回特性(アンダーステア特性およびオーバーステア特性)を表す。したがって、この場合も、キャスタ角が、車速に変化に応じた車両の実際の旋回特性に応じても変更制御されるようになるので、運転者は、車両の運動状態により合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになる。 Here, the stability factor represents a turning characteristic (understeer characteristic and oversteer characteristic) of the vehicle. Therefore, in this case as well, the caster angle is changed and controlled in accordance with the actual turning characteristics of the vehicle according to the change in the vehicle speed, so that the driver can steer with the steering torque that matches the motion state of the vehicle. The steering wheel can be steered.
a.第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、同第1実施形態に係る車両のキャスタ角制御装置の全体を概略的に示している。
a. First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an entire caster angle control device for a vehicle according to the first embodiment.
この車両の操舵装置は、車両の運動状態量を検出するヨーレートセンサ11および車速センサ12に加えて、操舵トルクセンサ13および左右前輪コーナリングフォースセンサ14,15を備えている。ヨーレートセンサ11は、車両に発生するヨーレートγを検出する。なお、ヨーレートγは、車両の右旋回時に発生する右回りのヨーレートを正で表し、車両の左旋回時に発生する左回りのヨーレートを負で表す。車速センサ12は、車両の走行速度(車速)Vを検出する。
The vehicle steering apparatus includes a
操舵トルクセンサ13は、上端にて操舵ハンドルに接続されて軸線周りの回転により左右前輪FWl,FWrを操舵するためのステアリングシャフトに組み付けられ、ステアリングシャフトに作用するトルクすなわち操舵ハンドルに付与される操舵トルクMTを検出する。左右前輪コーナリングフォースセンサ14,15は、左右前輪FWl,FWrの各軸受けユニットに組み付けられた歪みセンサでそれぞれ構成されて、左右前輪FWl,FWrが路面から受ける左右前輪コーナリングフォースFf1,Ffrをそれぞれ検出する。なお、左右前輪コーナリングフォースセンサ14,15としては、例えば特開2004−142577号公報、特開2004−155261号公報などに示されている公知のものを利用できる。また、左右前輪コーナリングフォースFf1,Ffrは、車両の右旋回時における右方向のコーナリングフォースを正で表し、車両の左旋回時における左方向のコーナリングフォースを負で表す。
The
これらのセンサ11〜15には、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要部品とする電子制御ユニット20が接続されている。電子制御ユニット20は、図2に示すキャスタ制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行することにより、左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrをそれぞれ変更制御する。
These
電子制御ユニット20には、左右前輪キャスタ角アクチュエータ31,32がそれぞれ接続されている。左右前輪キャスタ角アクチュエータ31,32は、左右前輪FWl,FWrを車体に対して揺動可能に支持するロアアームと車体との間に設けられ、ロアアームを車体に対して前後に変位させることにより、左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrを変更する。なお、これらの左右前輪キャスタ角アクチュエータ31,32としては、例えば特開平7−186676号公報、特許第2658529号公報、特許第2970367号公報などに示されている公知のものを利用できる。これらの左右前輪キャスタ角アクチュエータ31,32には、左右前輪キャスタ角センサ33,34が組み付けられている。左右前輪キャスタ角センサ33,34は、左右前輪キャスタ角アクチュエータ31,32の作動量に対応して左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrをそれぞれ検出する。
The
次に、上記のように構成した第1実施形態の動作について説明する。イグニッションスイッチ(図示しない)が投入されると、電子制御ユニット20は、図2のキャスタ角制御プログラムの実行をステップS10にて開始する。このステップS10の開始後、電子制御ユニット20は、ステップS11にて、ヨーレートセンサ11、車速センサ12、操舵トルクセンサ13および左右前輪コーナリングフォースセンサ14,15から、ヨーレートγ、車速V、操舵トルクMTおよび左右前輪コーナリングフォースFf1,Ffrをそれぞれ入力する。
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. When an ignition switch (not shown) is turned on, the
次に、電子制御ユニット20は、ステップS12にて目標操舵トルクテーブルを参照して、前記入力したヨーレートγおよび車速Vに応じた目標操舵トルクMT*を計算する。目標操舵トルクテーブルは、電子制御ユニット20のROM内に設けられたもので、図3に示すように、ヨーレートγの増加に従って増加する目標操舵トルクMT*を記憶している。また、この目標操舵トルクMT*は、同一のヨーレートγに対して、車速Vが高くなるに従って、絶対値の大きな値を示す。なお、この目標操舵トルクテーブルを利用するのに代え、ヨーレートγおよび車速Vに応じて変化する目標操舵トルクMT*を関数として予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行によりヨーレートγおよび車速Vに応じた目標操舵トルクMT*を計算するようにしてもよい。この目標操舵トルクMT*は、車両の現在の運動状態(この場合、ヨーレートγおよび車速Vに応じて決まる車両の運動状態)において、運転者によって操舵ハンドルに付与される操舵トルクの目標値を表す。
Next, the
前記ステップS12の処理後、電子制御ユニット20は、ステップS13に下記式1の演算の実行により、前記計算した目標操舵トルクMT*と前記入力した操舵トルクMTの偏差ΔMTを計算する。
ΔMT=MT*−MT …式1
After the process of step S12, the
ΔMT = MT * −MT Equation 1
次に、電子制御ユニット20は、ステップS14にて、前記入力した左右前輪コーナリングフォースFf1,Ffrを用いて、下記式2に従って、係数kを計算する。
k=a・(Ffl+Ffr) …式2
なお、式2中の「a」は、車両特性に応じて予め決められた正の定数である。
Next, in step S14, the
k = a · (Ffl + Ffr) ... Formula 2
It should be noted that “a” in Equation 2 is a positive constant determined in advance according to vehicle characteristics.
次に、電子制御ユニット20は、ステップS15にて、前記計算した係数kおよび操舵トルク偏差ΔMTを用いて、下記式3,4に従って、左右前輪FWl,FWrのキャスタ角変更量Δθl,Δθrをそれぞれ計算する。
Δθl=k・ΔMT …式3
Δθr=k・ΔMT …式4
Next, in step S15, the
Δθl = k · ΔMT Equation 3
Δθr = k · ΔMT Equation 4
そして、電子制御ユニット20は、ステップS16にて、左右前輪キャスタ角センサ33,34からキャスタ角θl,θrを入力しながら、キャスタ角θl,θrが制御開始前のキャスタ角θl,θrからキャスタ角変更量Δθl,Δθrだけ変化するまで、左右前輪キャスタ角アクチュエータ31,32をそれぞれ駆動制御する。左右前輪キャスタ角アクチュエータ31,32は、この駆動制御に従って左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrを変更するので、左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrは制御開始前からキャスタ角変更量Δθl,Δθrだけ変化する。ステップS16の処理後、電子制御ユニット20は、ステップS17にてこのキャスタ角制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、所定の短時間が経過するごとに、電子制御ユニット20は、上述したキャスタ角制御プログラムを繰り返し実行して、左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrを変更し続ける。
In step S16, the
上記のようなキャスタ角制御プログラムによる制御により、実際の操舵トルクMTが車両の運動状態に対応して操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクMT*よりも小さければ、キャスタ角θl,θrが大きくなるように制御される。これにより、左右前輪FWl,FWr位置のキングピン軸周りのモーメントが増加し、また前記と同じ車両の運動状態を得るためには、運転者は前記よりも大きな操舵トルクを操舵ハンドルに操作する必要がある。逆に、実際の操舵トルクMTが車両の運動状態に対応して操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクMT*よりも大きければ、キャスタ角θl,θrが小さくなるように制御される。これにより、左右前輪FW1,FW2位置のキングピン軸周りのモーメントが減少し、また前記と同じ車両の運動状態を得るためには、運転者は前記よりも小さな操舵トルクで操舵ハンドルを操作すればよくなる。その結果、運転者による操舵トルクが車両の運動状態に適した目標操舵トルクに一致するように制御され、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とが的確になり、運転者は車両の運動状態に合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになるので、車両の操縦性能および走行性能が良好になる。 If the actual steering torque MT is smaller than the target steering torque MT * to be applied to the steering wheel in accordance with the motion state of the vehicle, the caster angles θl and θr are large. It is controlled to become. As a result, the moments around the kingpin shaft at the positions of the left and right front wheels FWl and FWr are increased, and in order to obtain the same vehicle motion state as described above, the driver needs to operate a steering torque larger than the above on the steering wheel. is there. On the contrary, if the actual steering torque MT is larger than the target steering torque MT * to be applied to the steering wheel in accordance with the motion state of the vehicle, the caster angles θl and θr are controlled to be small. As a result, the moment around the kingpin axis at the positions of the left and right front wheels FW1 and FW2 is reduced, and in order to obtain the same vehicle motion state as described above, the driver only has to operate the steering wheel with a steering torque smaller than that described above. . As a result, the driver's steering torque is controlled so as to match the target steering torque suitable for the vehicle's movement state, and the turning characteristics of the vehicle and the steering characteristics of the steering wheel become accurate, and the driver's movement state of the vehicle Since the steering wheel can be steered with a steering torque suitable for the vehicle, the steering performance and running performance of the vehicle are improved.
また、キャスタ角変更量Δθl,Δθrの絶対値|Δθl|,|Δθr|は、左右前輪コーナリングフォースFf1,Ffrが大きいほど小さな値に設定される。これによれば、路面による影響が大きいほど、キャスタ角θl,θrの変更量が小さくなるので、キャスタ角変更量Δθl,Δθrが路面とタイヤとの影響も考慮してより的確に設定されるようになり、運転者は、車両の運動状態により合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになる。 Further, the absolute values | Δθl | and | Δθr | of the caster angle change amounts Δθl and Δθr are set to smaller values as the left and right front wheel cornering forces Ff1 and Ffr are larger. According to this, the greater the influence by the road surface, the smaller the change amount of the caster angles θl and θr, so that the caster angle change amounts Δθl and Δθr are set more accurately in consideration of the influence of the road surface and the tire. Thus, the driver can steer the steering wheel with a steering torque that is more suitable for the motion state of the vehicle.
b.第2実施形態
次に、本発明に係る車両のキャスタ角制御装置の第2実施形態について説明する。この第2実施形態においては、スタビリティファクタを考慮するとともに、左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrを独立に制御することを特徴としている。
b. Second Embodiment Next, a second embodiment of the vehicle caster angle control device according to the present invention will be described. The second embodiment is characterized by considering the stability factor and independently controlling the caster angles θl and θr of the left and right front wheels FWl and FWr.
この第2実施形態に係るキャスタ角制御装置は、図1に破線で示すように、上記第1実施形態に係るキャスタ角制御装置に加えて、舵角センサ41、横加速度センサ42および左右後輪コーナリングフォースセンサ43,44を備えている。また、電子制御ユニット20は、上記図2のキャスタ角制御プログラムに代えて、図4のキャスタ角制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。他の構成は、上記第1実施形態の場合と同じである。
As shown by a broken line in FIG. 1, the caster angle control device according to the second embodiment includes a
舵角センサ41は、操舵ハンドルを接続したステアリングシャフトに組み付けられて、ステアリングシャフトの軸線周りの回転角を検出することにより、左右前輪FWl,FWrの舵角δを検出する。また、これに代えて、両端に左右前輪FWl,FWrを接続して軸線方向の変位により左右前輪FWl,FWrを操舵するラックバーの軸線方向の変位を検出することにより、左右前輪FWl,FWrの舵角δを検出してもよい。なお、この舵角δも、車両の右旋回すなわち左右前輪FWl,FWrの右方向の操舵角を正で表し、車両の左旋回すなわち左右前輪FWl,FWrの左方向の操舵角を負で表す。
The
横加速度センサ42は、車両に発生する横加速度Gyを検出する。なお、この横加速度Gyも、車両の右旋回時に発生する横加速度を正とし、車両の左旋回時に発生する横加速度を負とする。左右後輪コーナリングフォースセンサ43,44は、左右前輪コーナリングフォースセンサ14,15と同様に、左右後輪の各軸受けユニットに組み付けられた歪みセンサでそれぞれ構成されて、左右後輪が路面から受ける左右後輪コーナリングフォースFr1,Frrをそれぞれ検出する。なお、左右後輪コーナリングフォースFr1,Frrも、車両の右旋回時における右方向のコーナリングフォースを正で表し、車両の左旋回時における左方向のコーナリングフォースを負で表す。
The
次に、上記のように構成した第2実施形態の動作について説明する。イグニッションスイッチ(図示しない)を投入すると、電子制御ユニット20は、図4のキャスタ角制御プログラムの実行をステップS20にて開始する。このステップS20の開始後、電子制御ユニット20は、ステップS21にて、上記第1実施形態の場合のヨーレートγ、車速V、操舵トルクMTおよび左右前輪コーナリングフォースFf1,Ffrに加えて、舵角センサ41、横加速センサ42および左右後輪コーナリングフォースセンサ43,44から、左右前輪FWl,FWrの舵角δ、横加速度Gyおよび左右後輪コーナリングフォースFr1,Frrを入力する。
Next, the operation of the second embodiment configured as described above will be described. When an ignition switch (not shown) is turned on, the
次に、電子制御ユニット20は、ステップS22にて、上記第1実施形態のステップS12の処理と同様にして、ヨーレートγおよび車速Vに応じた目標操舵トルクMT*を計算する。次に、電子制御ユニット20は、ステップS23にて、上記第1実施形態のステップS13の処理と同様に上記式1の演算の実行により、前記計算した目標操舵トルクMT*と前記入力した操舵トルクMTの偏差ΔMT(=MT*−MT)を計算する。
Next, in step S22, the
前記ステップS23の処理後、電子制御ユニット20は、ステップS24にて目標スタビリティファクタテーブルを参照して、前記入力したヨーレートγおよび車速Vに応じた目標スタビリティファクタKh*を計算する。目標スタビリティファクタテーブルは、電子制御ユニット20のROM内に設けられたもので、図5に示すように、ヨーレートγの絶対値|γ|の小さな領域ではほぼ一定に保たれ、同絶対値|γ|の大きな領域で同絶対値|γ|の増加に従って僅かに増加する目標スタビリティファクタKh*を記憶している。また、この目標スタビリティファクタKh*は、同一のヨーレートγに対して、車速Vが高くなるに従って、正の大きな値を示す。なお、この目標スタビリティファクタテーブルを利用するのに代え、ヨーレートγおよび車速Vに応じて変化する目標スタビリティファクタKh*を関数として予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行によりヨーレートγおよび車速Vに応じた目標スタビリティファクタKh*を計算するようにしてもよい。また、この目標スタビリティファクタKh*は、車両の現在の運動状態(この場合、ヨーレートγおよび車速Vに応じて決まる車両の運動状態)において、車両にとって理想的な値を表す。
After the process of step S23, the
次に、電子制御ユニット20は、ステップS25にて、前記入力した横加速度Gy、車速Vおよびヨーレートγを用いた下記式5の積分演算の実行により、現在の車体スリップ角βを計算する。
β=∫(Gy/V−γ)dt …式5
Next, in step S25, the
β = ∫ (Gy / V−γ) dt Equation 5
次に、電子制御ユニット20は、ステップS26にて、前記計算した車体スリップ角β、前記入力したヨーレートγ、車速V、左右前輪FWl,FWrの舵角δおよび左右前後輪コーナリングフォースFf1,Ffr,Fr1,Frrを用いた下記式6の演算の実行により、現在のスタビリティファクタKhを計算する。
次に、電子制御ユニット20は、ステップS27に下記式7の演算の実行により、前記計算した目標スタビリティファクタKh*とスタビリティファクタKhの偏差ΔKhを計算する。
ΔKh=Kh*−Kh …式7
Next, the
ΔKh = Kh * −Kh Equation 7
次に、電子制御ユニット20は、ステップS28にて、左右前輪FWl,FWr用のキャスタ角変更量テーブルをそれぞれ参照して、前記入力した舵角δ、前記計算した操舵トルク偏差ΔMTおよびスタビリティファクタ偏差Khに基づいて左右前輪FWl,FWrのキャスタ角変更量Δθl,Δθrをそれぞれ計算する。
Next, in step S28, the
左前輪FWl用のキャスタ角変更量テーブルは、図6に実線で示すように、車両の右旋回用として、操舵トルク偏差ΔMTの増加に従って負領域にて徐々に減少するキャスタ角変更量Δθlを記憶している。また、このキャスタ角変更量テーブルは、図6に破線で示すように、車両の左旋回用として、操舵トルク偏差ΔMTの増加に従って正領域にて徐々に増加するキャスタ角変更量Δθlを記憶している。これらの右旋回用および左旋回用のキャスタ角変更量Δθlの絶対値|Δθl|は、同一の値を示す操舵トルク偏差ΔMTに対して、スタビリティファクタ偏差ΔKhが大きくなるに従って小さな値を示す。また、左旋回用のキャスタ角変更量Δθlの変化率は、右旋回用のキャスタ角変更量Δθlの絶対値|Δθl|の変化率よりも大きい。右前輪FWr用のキャスタ角変更量テーブルは、図7に実線で示すように、車両の右旋回用として、左前輪FWlの左旋回用のキャスタ角変更量Δθl(図6の破線)と同じ特性で変化するキャスタ角変更量Δθrを記憶している。右前輪FWr用のキャスタ角変更量テーブルは、図7に破線で示すように、車両の左旋回用として、左前輪FWlの右旋回用のキャスタ角変更量Δθl(図6の実線)と同じ特性で変化するキャスタ角変更量Δθrを記憶している。 The caster angle change amount table for the left front wheel FWl is, as shown by a solid line in FIG. 6, for the right turn of the vehicle, the caster angle change amount Δθl that gradually decreases in the negative region as the steering torque deviation ΔMT increases. I remember it. Further, as shown by the broken line in FIG. 6, this caster angle change amount table stores a caster angle change amount Δθl that gradually increases in the positive region as the steering torque deviation ΔMT increases as the vehicle turns left. Yes. The absolute value | Δθl | of the caster angle change amount Δθl for the right turn and the left turn shows a smaller value as the stability factor deviation ΔKh becomes larger than the steering torque deviation ΔMT showing the same value. . Further, the rate of change of the caster angle change amount Δθl for turning left is greater than the rate of change of the absolute value | Δθl | of the caster angle change amount Δθl for turning right. The caster angle change amount table for the right front wheel FWr is the same as the caster angle change amount Δθl for the left turn of the left front wheel FWl (broken line in FIG. 6) as shown in the solid line in FIG. The caster angle change amount Δθr that changes depending on the characteristics is stored. The caster angle change amount table for the right front wheel FWr is the same as the caster angle change amount Δθl for the right turn of the left front wheel FWl (solid line in FIG. 6) for turning the vehicle left as indicated by a broken line in FIG. The caster angle change amount Δθr that changes depending on the characteristics is stored.
したがって、車両が右旋回状態にあれば、電子制御ユニット20はこの右旋回状態を前記入力した舵角δに基づいて判定し、前記計算した操舵トルク偏差ΔMTおよびスタビリティファクタ偏差Khに応じて、図6の実線で示された特性に従った左前輪FWl用のキャスタ角変更量Δθlを計算する。また、電子制御ユニット20は、前記計算した操舵トルク偏差ΔMTおよびスタビリティファクタ偏差Khに応じて、図7の実線で示された特性に従った右前輪FWr用のキャスタ角変更量Δθrを計算する。一方、車両が左旋回状態にあれば、電子制御ユニット20はこの左旋回状態を前記入力した舵角δに基づいて判定し、前記計算した操舵トルク偏差ΔMTおよびスタビリティファクタ偏差Khに応じて、図6,7の各破線で示された特性に従った左右前輪FWl,FWr用のキャスタ角変更量Δθl,Δθrをそれぞれ計算する。
Therefore, if the vehicle is in a right turn state, the
なお、このキャスタ角変更量テーブルを利用するのに代え、舵角δ、操舵トルク偏差ΔMTおよびスタビリティファクタ偏差Khに応じて変化するキャスタ角変更量Δθl,Δθrを関数として予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行により舵角δ、操舵トルク偏差ΔMTおよびスタビリティファクタ偏差Khに応じたキャスタ角変更量Δθl,Δθrを計算するようにしてもよい。 Instead of using this caster angle change amount table, caster angle change amounts Δθl and Δθr that change according to the steering angle δ, the steering torque deviation ΔMT, and the stability factor deviation Kh are stored in advance as functions, The caster angle change amounts Δθl and Δθr corresponding to the steering angle δ, the steering torque deviation ΔMT, and the stability factor deviation Kh may be calculated by executing a calculation using this function.
そして、電子制御ユニット20は、ステップS29にて、上記第1実施形態のステップS16の場合と同様に、キャスタ角センサ33,34からキャスタ角θl,θrを入力しながら、左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrを制御開始前のキャスタ角θl,θrからキャスタ角変更量Δθl,Δθrだけ変化させる。このステップS29の処理後、電子制御ユニット20は、ステップS30にてこのキャスタ角制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、所定の短時間が経過するごとに、電子制御ユニット20は、上述したキャスタ角制御プログラムを繰り返し実行して、左右前輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrを変更し続ける。
Then, in step S29, the
上記のようなキャスタ角制御プログラムによる制御により、車両の右旋回時には、旋回外輪側の左車輪FWlのキャスタ角θlは、操舵トルク偏差ΔMTが大きくなるに従って小さくなる側に制御される(図6の実線参照)。また、旋回内輪側の右車輪FWlのキャスタ角θrは、操舵トルク偏差ΔMTが大きくなるに従って大きくなる側に制御される(図7の実線参照)。すなわち、車両の右旋回時には、旋回内輪である右車輪FWrのキャスタ角θrが旋回外輪である左車輪FWlのキャスタ角θlよりも大きく、それらの差θr−θlが、操舵トルク偏差ΔMTが大きくなるに従って大きくなるように制御される。一方、車両の左旋回時には、左右車輪FWl,FWrの関係が前記右旋回の場合と逆になるので、旋回内輪である左車輪FWlのキャスタ角θfが旋回外輪である右車輪FWrのキャスタ角θrよりも大きく、それらの差θl−θrが、操舵トルク偏差ΔMTが大きくなるに従って大きくなるように制御される(図6,7の破線参照)。 By the control by the caster angle control program as described above, when the vehicle turns right, the caster angle θl of the left wheel FWl on the outer turning wheel side is controlled to become smaller as the steering torque deviation ΔMT becomes larger (FIG. 6). (See the solid line). Further, the caster angle θr of the right wheel FWl on the turning inner wheel side is controlled to increase as the steering torque deviation ΔMT increases (see the solid line in FIG. 7). That is, when the vehicle turns right, the caster angle θr of the right wheel FWr that is the inner turning wheel is larger than the caster angle θl of the left wheel FWl that is the outer turning wheel, and the difference θr−θl has a large steering torque deviation ΔMT. It is controlled to become larger as the time goes. On the other hand, when the vehicle turns left, the relationship between the left and right wheels FWl and FWr is reversed from that in the right turn, so that the caster angle θf of the left wheel FWl that is the turning inner wheel is the caster angle of the right wheel FWr that is the turning outer wheel. The difference θl−θr is larger than θr, and is controlled to increase as the steering torque deviation ΔMT increases (see the broken line in FIGS. 6 and 7).
その結果、この第2実施形態においても、実際の操舵トルクMTが車両の運動状態に対応して操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクMT*よりも小さければ、車両の旋回特性はアンダーステア特性側に変更される。逆に、実際の操舵トルクMTが車両の運動状態に対応して操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクMT*よりも大きければ、車両の旋回特性はオーバーステア特性側に変更される。したがって、この第2実施形態においても、運転者の操舵トルクを車両の運動状態に適した目標操舵トルクに一致させるように制御され、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とが的確になり、運転者は車両の運動状態に合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになり、車両の操縦性能が良好になる。 As a result, also in this second embodiment, if the actual steering torque MT is smaller than the target steering torque MT * that should be applied to the steering wheel in accordance with the motion state of the vehicle, the turning characteristic of the vehicle is on the understeer characteristic side. Changed to On the contrary, if the actual steering torque MT is larger than the target steering torque MT * to be applied to the steering wheel in accordance with the motion state of the vehicle, the turning characteristic of the vehicle is changed to the oversteer characteristic side. Therefore, also in this second embodiment, the driver's steering torque is controlled to match the target steering torque suitable for the vehicle's motion state, and the turning characteristics of the vehicle and the steering characteristics of the steering wheel become accurate, The driver can steer the steering wheel with a steering torque that matches the motion state of the vehicle, and the steering performance of the vehicle is improved.
また、前記車両の右旋回時の左右車輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrの差θr−θl(>0)および車両の左旋回時の左右車輪FWl,FWrのキャスタ角θl,θrの差θl−θr(>0)は、スタビリティファクタ偏差ΔKh(=Kh*−Kh)が大きくなるに従って小さくなるように制御される。ここで、スタビリティファクタ偏差ΔKhが大きいことは(すなわち正の値であること)は、車両の操舵特性がオーバーステア側にあったことを意味する。逆に、スタビリティファクタ偏差ΔKhが小さいことは(すなわち負の値であること)は、車両の操舵特性がアンダーステア側にあったことを意味する。そして、その結果として、実際の操舵トルクMTが目標操舵トルクMT*よりも小さくまたは大きくなり、操舵トルク偏差ΔMTが正または負になったのであるから、スタビリティファクタ偏差ΔKhが大きくなるに従って小さくなるようにキャスタ角θl,θrの差θr−θl(またはθl−θr)を制御することにより、操舵トルクと車両の操舵特性(オーバーステア特性およびアンダーステア特性)を同時に制御でき、車両の操縦性能および走行性能が良好になる。 Further, the difference between the caster angles θl and θr of the left and right wheels FWl and FWr when the vehicle is turning to the right θr−θl (> 0) and the difference between the caster angles θl and θr of the left and right wheels FWl and FWr when the vehicle is turning left θl−θr (> 0) is controlled to decrease as the stability factor deviation ΔKh (= Kh * −Kh) increases. Here, the fact that the stability factor deviation ΔKh is large (that is, a positive value) means that the steering characteristic of the vehicle is on the oversteer side. Conversely, a small stability factor deviation ΔKh (ie, a negative value) means that the steering characteristic of the vehicle is on the understeer side. As a result, the actual steering torque MT becomes smaller or larger than the target steering torque MT *, and the steering torque deviation ΔMT becomes positive or negative. Therefore, it decreases as the stability factor deviation ΔKh increases. Thus, by controlling the difference θr−θl (or θl−θr) between the caster angles θl and θr, the steering torque and the steering characteristics (oversteer characteristics and understeer characteristics) of the vehicle can be controlled at the same time. Performance is improved.
以上、本発明の第1および第2実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although the first and second embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention. It can be changed.
例えば、上記第1および第2実施形態においては、車両の運動状態をヨーレートγおよび車速Vを用いて推定するようにした。しかし、車両の旋回状態は、横加速度Gyによっても観測されるので、前記ヨーレートγに代えて横加速度Gyを採用することも可能である。 For example, in the first and second embodiments, the motion state of the vehicle is estimated using the yaw rate γ and the vehicle speed V. However, since the turning state of the vehicle is also observed by the lateral acceleration Gy, the lateral acceleration Gy can be employed instead of the yaw rate γ.
FWl,FWr…前輪、11…ヨーレートセンサ、12…車速センサ、13…操舵トルクセンサ、14,15,43,44…コーナリングフォースセンサ、20…電子制御ユニット、31,32…キャスタ角アクチュエータ、33,34…キャスタ角センサ、41…舵角センサ、42…横加速度センサ。
FWl, FWr ... front wheel, 11 ... yaw rate sensor, 12 ... vehicle speed sensor, 13 ... steering torque sensor, 14, 15, 43, 44 ... cornering force sensor, 20 ... electronic control unit, 31, 32 ... caster angle actuator, 33, 34 ... Caster angle sensor, 41 ... Rudder angle sensor, 42 ... Lateral acceleration sensor.
Claims (3)
車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、
前記検出された運動状態量に基づいて操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクを計算する目標操舵トルク計算手段と、
操舵ハンドルに付与されている操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記計算された目標操舵トルクと前記検出された操舵トルクとの差に応じて前記キャスタ角アクチュエータを駆動制御して左右前輪のキャスタ角を変更制御するキャスタ角制御手段とを設けたことを特徴とする車両のキャスタ角制御装置。 In a caster angle control device for a vehicle having a caster angle actuator for changing the caster angle of the left and right front wheels, and controlling the caster angle of the left and right front wheels,
A movement state quantity detecting means for detecting a movement state quantity of the vehicle;
Target steering torque calculating means for calculating a target steering torque to be applied to the steering wheel based on the detected motion state quantity;
Steering torque detection means for detecting the steering torque applied to the steering wheel;
Caster angle control means is provided for driving and controlling the caster angle actuator according to the difference between the calculated target steering torque and the detected steering torque to change and control the caster angles of the left and right front wheels. A vehicle caster angle control device.
左右前輪のコーナリングフォースをそれぞれ検出するコーナリングフォース検出手段を備え、
前記キャスタ角制御手段は、前記目標操舵トルクと操舵トルクとの差に、前記検出された左右前輪のコーナリングフォースも加味して左右前輪のキャスタ角を変更制御するものである車両のキャスタ角制御装置。 The vehicle caster angle control device according to claim 1, further comprising cornering force detection means for detecting cornering forces of the left and right front wheels, respectively.
The caster angle control device for a vehicle changes and controls the caster angle of the left and right front wheels in consideration of the difference between the target steering torque and the steering torque and the detected cornering force of the left and right front wheels. .
前記検出された運動状態量に基づいて車両の目標スタビリティファクタを計算する目標スタビリティファクタ計算手段と、
車両のスタビリティファクタを検出するスタビリティファクタ検出手段とを備え、
前記キャスタ角制御手段は、前記目標操舵トルクと操舵トルクとの差に、前記計算された目標スタビリティファクタと前記検出されたスタビリティファクタとの差も加味して左右前輪のキャスタ角を変更制御するものである車両のキャスタ角制御装置。
The vehicle caster angle control device according to claim 1, further comprising a target stability factor calculation means for calculating a target stability factor of the vehicle based on the detected motion state quantity,
A stability factor detecting means for detecting the stability factor of the vehicle,
The caster angle control means changes and controls the caster angles of the left and right front wheels by adding the difference between the calculated target stability factor and the detected stability factor to the difference between the target steering torque and the steering torque. A caster angle control device for a vehicle.
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- 2005-02-17 JP JP2005040265A patent/JP2006224790A/en active Pending
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