JP2007112226A - 左右輪の駆動トルク差による車輌偏向を抑制した車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】４輪車の如く左右一対の駆動輪が車輌の中央部よりその両側に延在する左右の車輪駆動軸を経て駆動される構造では、多くの場合、左右の車輪駆動軸は対称ではなく、その捩り剛性が互いに同一でないことから、車輌の駆動時に左右の駆動輪が車体に付与する駆動力に僅かながら差が生じ、それに起因して車輌の加速時に車輌の偏向を生じ、敏感な運転者に異和感を与える。これを無くす。
【解決手段】上記の事情による車輌の偏向を打ち消すよう車輌の操舵装置の作動を補正する操舵補正装置を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車輌に於いて左右の車輪に加えられる駆動トルクの差により車輌に偏向が生ずることを抑制することに係る。

マイクロコンピュータを用いた操舵制御装置により車輌の操舵を補助することについては、これまでに種々の技術が提案されているが、これらは概して、旋回走行時の操舵を助け、車輌が許容限度を越えてオーバーステアやアンダステアの状態に陥ることを防止するものである。この種の操舵制御装置による操舵制御は、例えば、下記の特許文献１に記載されている如く、運転者の操舵操作に対応する車輌の旋回走行状態の目標値を目標ヨーレートの如きパラメータにて表し、かかる目標状態量に対しヨーレートセンサにより検出される実ヨーレートの如き車輌の実際の旋回走行状態を現す実状態量がなす差を求め、その差を無くすよう舵輪の操舵角を補正することを基本とし、そのような基本制御操作について種々の改良を図ったものである。下記の特許文献１に記載の技術は、補正操舵角について操舵切り増し方向と操舵切り戻し方向とにそれぞれ個別の制限値を設定するものである。
特開２０００-２３３７６２

内燃機関等の集中動力源より左右の後輪または前輪あるいは前後輪が駆動される４輪車に於いては、左右一対の駆動輪は、車輌の中央部よりその両側に延在する左右の車輪駆動軸を経て駆動されるようになっている。これら左右の車輪駆動軸は、通常、車輌の中央部に配置された差動歯車装置より駆動されるようになっているが、かかる４輪車に於いては、機器の配置の都合等の理由から、多くの場合、左右の車輪駆動軸は対称ではなく、その捩り剛性は互いに同一ではない。その場合、駆動時に左右の駆動輪の駆動トルクに差が生じ、駆動輪から車体に付与される駆動力には僅かながら差が生ずる。

上記の差により、車輌の加速時に、僅かとはいえ車輌の偏向、即ち、進行方向の偏り、が生じる。これは、特に、左右一対の駆動輪が舵輪であるとき、また運転者がステアリングホイールを左右いずれの方向にも回動しておらず、操舵装置が直進操舵状態になっているとき、より顕著に現れ、敏感な運転者に異和感を与える。

本発明は、上記の事情に着目し、この点に於いて更に改良された車輌を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、左右一対の車輪が車輌の中央部より左右に延在する左右の車輪駆動軸により駆動されるようになっている車輌にして、前記左右の車輪駆動軸に係る捩り剛性の差に基づいて車輌駆動時に前記左右一対の車輪に生ずる駆動トルクの差により車輌に生ずる偏向を打ち消すよう車輌の操舵装置の作動を補正する操舵補正装置を有することを特徴とする車輌を提案するものである。

前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、前記駆動トルクの差により前記操舵装置に作用する力を打ち消す補正操舵力を前記操舵装置に付加することにより行われるようになっていてよい。

或はまた、前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、前記駆動トルクの差により前記操舵装置に生ずる操舵角偏差を打ち消す補正操舵角を前記操舵装置に付加することにより行われるようになっていてよい。

また、前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、左右一対の車輪に加えられる駆動トルクの大きさに応じて変えられるようになっていてよい。

更に、前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、左右一対の車輪に加えられる駆動トルクの時間的変化率に応じて変えられるようになっていてよい。

更に、前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、前記操舵装置の操舵状態が直進状態から旋回状態へより大きく変化するに連れて低減されるようになっていてよい。

更にまた、前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、操舵角速度の増大に応じて低減されるようになっていてよい。かかる操舵角速度の増大に応じた操舵補正装置による操舵装置の作動の補正の低減は、車輌偏向度の大きさが所定の限界値以上であるとき行われるようになっていてよい。

或はまた、前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、操舵トルクの時間的微分値の増大に応じてより大きくされるようになっていてよい。かかる操舵トルクの時間的微分値の増大に応じた操舵補正装置による操舵装置の作動の補正の増大は、車輌偏向度の大きさが所定の限界値以上であるとき行われるようになっていてよい。

以上の何れの操舵装置の作動補正も、車輪の駆動トルクが所定の下限値以上であるとき行われるようになっていてよい。

また以上の何れの操舵装置の作動補正も、車輌偏向度が所定の下限値以上であるとき行われるようになっていてよい。

上記の如く、左右一対の車輪が車輌の中央部より左右に延在する左右の車輪駆動軸により駆動されるようになっている車輌に於いて、左右の車輪駆動軸に係る捩り剛性の差に基づいて車輌駆動時に左右一対の車輪に生ずる駆動トルクの差により車輌に生ずる偏向を打ち消すよう車輌の操舵装置の作動を補正する操舵補正装置が設けられていれば、左右の車輪駆動軸を経て左右一対の車輪に駆動トルクが加えられたとき、左右の車輪駆動軸に係る捩り剛性の差に基づいて左右一対の車輪に生ずる駆動トルクの差により車輌に生じようとする偏向は、操舵補正装置による操舵装置の作動の補正により少なくとも一部、操舵補正装置の作動が適切に調整されれば全て、打ち消されるので、車輌加速時に上記の原因により運転者が異和感を受ける虞れは無くなる。

前記操舵補正装置による操舵装置の作動の補正が、駆動トルクの差により操舵装置に作用する力を打ち消す補正操舵力を操舵装置に付加することにより行われるようになっていれば、上記の駆動トルクの差をそれによって操舵装置に作用する力として打ち消し、上記の駆動トルク差により車輌に偏向が生じることを抑制することができる。

前記操舵補正装置による操舵装置の作動の補正が、駆動トルクの差により操舵装置に生ずる操舵角偏差を打ち消す補正操舵角を操舵装置に付加することにより行われるようになっていれば、上記の駆動トルクの差をそれによって操舵装置に生じようとする操舵角偏差として打ち消し、上記の駆動トルク差により車輌に偏向が生じることを抑制することができる。

前記操舵補正装置による操舵装置の作動の補正が、左右一対の車輪に加えられる駆動トルクの大きさに応じて変えられるようになっていれば、左右一対の車輪に加えられる駆動トルクの大きさによって左右一対の車輪に生ずる駆動トルクの差が変化しても、常にその影響を過不足なく打ち消すことができる。

また、前記操舵補正装置による操舵装置の作動の補正が、左右一対の車輪に加えられる駆動トルクの時間的変化率に応じて変えられるようになっていれば、左右一対の車輪に加えられる駆動トルクの差によって車輌に生ずる偏向が駆動トルクの差の時間的変化率によって動的に変化することに対しても、その影響を過不足なく打ち消すことができる。

前記操舵補正装置による操舵装置の作動の補正が、操舵装置の操舵状態が直進状態から旋回状態へより大きく変化するに連れて低減されるようになっていれば、上記の駆動トルク差の影響を抑制する制御を、該駆動トルク差が運転者に対し異和感を与える度合が操舵装置の操舵角の増大に応じて低減することに合わせて、必要最小限度に行うようにすることができる。

操舵補正装置による操舵装置の作動の補正が、操舵角速度の増大に応じて低減されるようになっていれば、操舵角速度が大きいときに車輌偏向度による操舵角補正が行き過ぎないようにダンピングを掛けることができる。この場合に、操舵角速度の増大に応じた操舵補正装置による操舵装置の作動の補正の低減は、車輌偏向度が所定の限界値以上であるとき行われるようになっていれば、車輌偏向度が或る程度以上であるとき上記のダンピングを行うようにし、無用なダンピングを回避することができる。

操舵補正装置による操舵装置の作動の補正が、操舵トルクの時間的微分値の増大に応じてより大きくされるようになっていれば、操舵トルクの増大は路面より舵輪に作用する外力抵抗の増大によるとみて、操舵角補正の目標値を高めることができる。この場合にも、操舵トルクの時間的微分値の増大に応じた操舵補正装置による操舵装置の作動の補正の増大は、車輌偏向度が所定の限界値以上であるとき行われるようになっていれば、車輌偏向度が比較的小さく、操舵トルクの時間的微分値の増大に応じた操舵の補正があまり意味をなさないときには無用な制御を行わず、それが有効なときを選んで制御を行うようにすることができる。

操舵補正装置による操舵装置の作動の補正は、車輪の駆動トルクが所定の下限値以上であるとき行われるようになっていれば、車輪の駆動トルクが比較的小さく、左右の駆動輪間の駆動トルクの差が問題とならない運転時には無用な制御を行わず、それが有効なときを選んで制御を行うようにすることができる。

同様に、操舵補正装置による操舵装置の作動の補正は、車輌偏向度が所定の下限値以上であるとき行われるようにすることによって、制御をそれが有効なときを選んで行うようにすることができる。

図１は、左右一対の車輪が車輌の中央部より左右に延在する左右の車輪駆動軸により駆動されるようになっており、左右の車輪駆動軸に係る捩り剛性の差に基づいて車輌駆動時に左右一対の車輪に生ずる駆動トルクの差により車輌に生ずる偏向を打ち消すよう車輌の操舵装置の作動を補正する操舵補正装置を有する車輌の本発明に関係する構成を解図的に示す図である。但し、本発明はその制御の態様に係るソフトウエア的事項であり、図１に現れているハードウェア的構成自体は公知のものである。

図１に示す車輌は、左右の前輪および左右の後輪が選択的に駆動される４輪駆動車であり、左右の前輪が舵輪である。これらの４輪により懸架された図には示されていない車体には、それ自身種々の態様にて公知の操舵装置、駆動装置、電子制御装置（ＥＣＵ）が組み込まれている。

操舵装置には、ステアリングホイール、パワーアクチュエータ、操舵補正装置が含まれており、運転者によるステアリングホイールの回動操作に応じてパワーアクチュエータを経て舵輪である左右の前輪が操舵されるようになっており、その際、左右の前輪はステアリングホイールによる操舵に基づく操舵トルクまたは操舵角を操舵補正装置により自動的に補正した操舵トルクまたは操舵角にて転舵されるようになっている。

駆動装置には、内燃機関の如き動力源と、変速装置が含まれており、動力源の出力は運転者によるアクセルペダルの踏み込みと電子制御装置からの制御指令に応じて制御されるようになっている。

電子制御装置は、その主要部がマイクロコンピュータにより構成されたものであり、マイクロコンピュータによる制御演算機能の一部として、本発明に関係する操舵補正制御部が含まれている。電子制御装置には、回転数センサより動力源の回転数を示す信号、トルクセンサより動力源のトルクを示す信号、変速装置よりその変速状態を示す信号、操舵角センサよりステアリングホイールによる操舵角を示す信号、操舵トルクセンサより操舵トルクを示す信号、加速度センサより車輌の加速度を示す信号、車速センサセンサより車速を示す信号が供給される他、必要に応じてその他の種々の情報を示す信号が供給されるようになっている。電子制御装置はこれらの入力信号とマイクロコンピュータに予め装填された制御プログラムに従って種々の制御演算を行い、本発明に係る制御のほか車輌の運行にかかわる他の種々の制御を行うようになっている。

電子制御装置は、特に本発明に従って、操舵補正制御部にて、車輪、特に舵輪である前輪が駆動されるとき、その左右の車輪駆動軸に係る捩り剛性の差に基づいて左右の車輪に生ずる駆動トルクの差により車輌に生ずる偏向を打ち消すよう操舵装置の作動を補正するための制御演算を行い、操舵補正装置に制御指令信号を送ってこれを作動させる。

図２は、本発明の車輌に於いて行われる操舵補正制御の態様を一つの実施の形態について示すフローチャートである。かかるフローチャートに沿った制御は、車輌の運行中数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。

制御が開始されると、ステップ１０に於いて、上記のトルクセンサおよび回転数センサからの信号により得られる動力源の出力状態と変速装置から得られるその変速状態を示す信号に基づき、または加速度センサより直接得られる車輌の加速度に基づいて、車輪、特に舵輪である前輪の駆動トルクＴwが所定の下限値Ｔwo以上であるか否かが判断される。答がイエス（Ｙ）であれば、制御はステップ２０へ進む。答がノー（Ｎ）であるときには、本発明による制御は必要ないとして、この回の制御これにて終了する。尚、かかるステップ１０は省略されてもよい。

ステップ２０に於いては、上記の車輪駆動トルクＴwと、その時間的変化率Ｔw’と、操舵角センサからの信号により得られる操舵角θ（左旋回時と右旋回時とで符号が逆）とに基づいて、左右の車輪駆動軸に係る捩り剛性の差に基づいて車輌駆動時に左右の車輪に生ずる駆動トルクの差により車輌に生ずる偏向度Ｅstが、一例として

Ｅst＝{Ｆa(Ｔw)＋Ｆb(Ｔw’)}・Ｆc(θ)

の如く算出される。ここで、Ｆa(Ｔw)、Ｆb(Ｔw’)、Ｆc(θ)はそれぞれＴw、Ｔw’、θを変数とする関数であり、それらのＴw、Ｔw’、θに対する値は、それぞれ例として図８、図９、図１０に示す如きマップを参照して求められてよい。尚、図１０のマップはθが正の値であるときについて示しており、車輌の旋回方向に応じてθが負の値とされるときについては、θの絶対値に対し同様のマップの読取り値が負の値として読み取られるようになっていればよい。

次いで、ステップ３０に於いて、上に算出された車輌偏向度Ｅstが或る所定の下限値Ｅsto以上であるか否かが判断される。答がノーであるときには、ここでも本発明による制御は必要ないとして、この回の制御これにて終了する。尚、かかるステップ３０も、省略されてもよいものである。

ステップ３０の答がイエスであれば、制御はステップ４０へ進み、ここで上に求められたＥstに基づきそれに対応して操舵力を補正するよう操舵補正装置が作動される。

図３は、上記の要領にて求められた車輌偏向度Ｅstに基づきそれに対応して操舵角を補正するよう操舵補正装置が作動される他の例を示す図２と同様のフローチャートである。図３フローチャートでは、ステップ１０〜３０は図２のフローチャートに於けるステップ１０〜３０と同じであり、車輌偏向度Ｅstに基づきそれに対応して操舵角を補正するよう操舵補正装置を作動させるステップ５０に於いてのみ図２の例と異なっている。

図４は、図２に示す実施の形態の一部を変更した一例を示す同様のフローチャートである。この場合には、ステップ０に続くステップ３２に於いて、上に算出された車輌偏向度Ｅstの大きさ（即ち、左右の操舵方向により符号が異なることを考慮した絶対値）がある所定の限界値Ｅstl以上であるか否かが判断される。限界値Ｅstlは勿論Ｅstoより大きい値である。そして、答がイエスであるときには、制御はステップ３４へ進み、Ｅstの大きさを、操舵角速度θ’の絶対値に基づいて図１１に示す如きマップを参照して求められるゲイン係数Ｋsavの値により補正することが行われる。これは、操舵角速度が大きいときに車輌偏向度Ｅstによる操舵角補正が行き過ぎないようにダンピングを掛け、或は外力による転舵により操舵角速度が増大するとき、外力による転舵を抑制するダンピングを掛けるものである。

図５は、図２に示す実施の形態の一部を変更した他の一例を示す同様のフローチャートである。この場合には、ステップ３０に続くステップ３２に於いて車輌偏向度Ｅstの絶対値が限界値Ｅstl以上であると判断されたときには、制御はステップ３６へ進み、Ｅstの大きさを、操舵トルクの時間的微分値Ｔs’の絶対値に基づいて図１２に示す如きマップを参照して求められるゲイン係数Ｋstdの値により補正することが行われる。これは、操舵トルクの増大は路面より舵輪に作用する外力抵抗の増大によるとみて、操舵角補正の目標値を高め、或は上記のダンピングの効きが大きくなって操舵トルクが増大することもあるので、その場合には操舵トルクを増大させ、運転者の操舵を容易にするものである。

図２のフローチャートによる制御について図４および図５に於いて行った変更と同様の変更が、図３のフローチャートによる制御についても行われてよい。その態様を図６および図７に示す。図６および図７に於いては、図３、図４、図５に於けるステップに対応するステップは、これらの図に於けると同じステップ番号により示されており、その制御態様は対応するステップ番号より明らかであるので、図６および図７についての重複的説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。

以上に於いては本発明を２つの実施の形態とその変更例について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明による車輌の本発明に関係する構成を解図的に示す図。 本発明の車輌に於いて行われる操舵補正制御の態様を一つの実施の形態について示すフローチャート。 本発明の車輌に於いて行われる操舵補正制御の態様を他の一つの実施の形態について示すフローチャート。 図２に示す実施の形態の一部を変更した一例を示す同様のフローチャート。 図２に示す実施の形態の一部を変更した他の一例を示す同様のフローチャート。 図３に示す実施の形態の一部を変更した一例を示す同様のフローチャート。 図３に示す実施の形態の一部を変更した他の一例を示す同様のフローチャート。 図２〜図７のフローチャートのステップ２０に於いて参照されるマップの一例を示す図。 図２〜図７のフローチャートのステップ２０に於いて参照されるマップの一例を示す図。 図２〜図７のフローチャートのステップ２０に於いて参照されるマップの一例を示す図。 図４および図６のフローチャートのステップ２４に於いて参照されるマップの一例を示す図。 図５および図７のフローチャートのステップ２６に於いて参照されるマップの一例を示す図。

Claims (12)

1. 左右一対の車輪が車輌の中央部より左右に延在する左右の車輪駆動軸により駆動されるようになっている車輌にして、前記左右の車輪駆動軸に係る捩り剛性の差に基づいて車輌駆動時に前記左右一対の車輪に生ずる駆動トルクの差により車輌に生ずる偏向を打ち消すよう車輌の操舵装置の作動を補正する操舵補正装置を有することを特徴とする車輌。
2. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、前記駆動トルクの差により前記操舵装置に作用する力を打ち消す補正操舵力を前記操舵装置に付加することにより行われるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
3. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、前記駆動トルクの差により前記操舵装置に生ずる操舵角偏差を打ち消す補正操舵角を前記操舵装置に付加することにより行われるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
4. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、前記左右一対の車輪に加えられる駆動トルクの大きさに応じて変えられるようになっていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の車輌。
5. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、前記左右一対の車輪に加えられる駆動トルクの時間的変化率に応じて変えられるようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車輌。
6. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、前記操舵装置の操舵状態が直進状態から旋回状態へより大きく変化するに連れて低減されるようになっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車輌。
7. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、操舵角速度の増大に応じて低減されるようになっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車輌。
8. 前記の操舵角速度の増大に応じた前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正の低減は、車輌偏向度が所定の限界値以上であるとき行われるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の車輌。
9. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、操舵トルクの時間的微分値の増大に応じてより大きくされるようになっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車輌。
10. 前記の操舵トルクの時間的微分値の増大に応じた前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正の増大は、車輌偏向度が所定の限界値以上であるとき行われるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の車輌。
11. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、車輪の駆動トルクが所定の下限値以上であるとき行われるようになっていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の車輌。
12. 前記操舵補正装置による前記操舵装置の作動の補正は、車輌偏向度が所定の下限値以上であるとき行われるようになっていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の車輌。
    

Images