JP2008239048A - トウ角制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の姿勢を安定に保ちながら必要な制動力を発生させるトウ角制御装置を提供する。
【解決手段】 車輪４と、車輪４のトウ角を変更するトウアクチュエータ３と、を備えたトウ角制御装置Ｔにおいて、車両１の旋回を検知する旋回検知手段１１と、車両１の減速を検知する減速検知手段１２と、旋回検知手段１１が車両１の旋回を検知し、減速検知手段１２が車両１の減速を検知した場合、非転舵輪のトウ角をトウアクチュエータ３により変更する制御手段２０を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪のトウ角を制御するトウ角制御装置に関する。

従来、図９に示すように、アクチュエータで各輪個別にキャンバ及びトウを制御することができるようにするために、車輪を支持するアクスル５３２を車体に対し１点で支持するボールジョイント５３３と、アクスル５３２におけるボールジョイント５３３による支持点の上側又は下側であり且つ車両前後方向の２点を支持し、この２点の支持点を、車幅方向に個別に変位させる第１及び第２のアクチュエータ５３４，５３５と、前記２点の支持点を車幅方向において相対的に変位させることで車輪のトウを変化させ、及び／又は前記２点の支持点を車幅方向において同一方向に変位させることで車輪のキャンバを変化させるように、第１及び第２のアクチュエータ５３４，５３５を制御する制御手段と、を備えたものがある（特許文献１）。
特開２００４−１２２９３２号公報

しかしながら、トウ角を変更することで制動力を発生し、減速させる車両において、旋回中は外輪のトウ角を変更させているため、制動のためにさらに必要な角度を発生させることが難しく、また、旋回中に転舵輪を操作することにより、車両の挙動が不安定となり、予想していた旋回ラインをはずれる可能性が高いので、旋回中に要求された制動力を発生することは、困難であった。

本発明は、上記課題を解決するものであって、車両の姿勢を安定に保ちながら必要な制動力を発生させるトウ角制御装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明は、車輪と、前記車輪のトウ角を変更するトウアクチュエータと、を備えたトウ角制御装置において、車両の旋回を検知する旋回検知手段と、前記車両の減速を検知する減速検知手段と、前記旋回検知手段が前記車両の旋回を検知し、前記減速検知手段が車両の減速を検知した場合、非転舵輪のトウ角を前記トウアクチュエータにより変更する制御手段を備えたことを特徴とする。

また、前記制御手段は、前記車両の急制動の場合、前記車両の転舵輪のトウ角を前記トウアクチュエータにより変更することを特徴とする。

また、前記制御手段は、前記旋回検知手段が所定値以下の旋回半径であると検知した場合、前記車両の転舵輪の内輪側のみのトウ角を前記トウアクチュエータにより変更することを特徴とする。

また、前記制御手段は、前記車両の転舵輪に対して、旋回用のトウ角可変範囲の他に、減速用のトウ角可変範囲を常に確保していることを特徴とする。

また、前記減速用のトウ角可変範囲は、前記車両の車速により変化させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、車輪と、前記車輪のトウ角を変更するトウアクチュエータと、を備えたトウ角制御装置において、車両の旋回を検知する旋回検知手段と、前記車両の減速を検知する減速検知手段と、前記旋回検知手段が前記車両の旋回を検知し、前記減速検知手段が車両の減速を検知した場合、非転舵輪のトウ角を前記トウアクチュエータにより変更する制御手段を備えたので、必要な制動力を発生させると共に、操縦安定性が確保される。

請求項２の発明によれば、前記制御手段は、前記車両の急制動の場合、前記車両の転舵輪のトウ角を前記トウアクチュエータにより変更するので、制動力の不足を補うことができる。

請求項３の発明によれば、前記制御手段は、前記旋回検知手段が所定値以下の旋回半径であると検知した場合、前記車両の転舵輪の内輪側のみのトウ角を前記トウアクチュエータにより変更するので、旋回半径を小さくすることができる。

請求項４の発明によれば、前記制御手段は、前記車両の転舵輪に対して、旋回用のトウ角可変範囲の他に、減速用のトウ角可変範囲を常に確保しているので、制動時の車両姿勢が安定する。

請求項５の発明によれば、前記減速用のトウ角可変範囲は、前記車両の車速により変化させるので、旋回用のトウ角可変範囲を有効に利用することができる。

図１は、本発明の実施形態の車両１の模式図である。車両１の車体２は、各アクチュエータ３により各車輪４と連結される。アクチュエータ３は、ＦＬ車輪４ＦＬに対応するＦＬアクチュエータ３ＦＬ、ＦＲ車輪４ＦＲに対応するＦＲアクチュエータ３ＦＲ、ＲＬ車輪４ＲＬに対応するＲＬアクチュエータ３ＲＬ及びＲＲ車輪４ＲＲに対応するＲＲアクチュエータ３ＲＲからなる。各アクチュエータ３は、入力手段１０である旋回検知手段の一例としてのステアリング１１（舵角センサ）、制動検知手段の一例としてのブレーキペダル１２（踏量センサ）、Ｇセンサ１３及び車速センサ１４からの信号を入力とし、制御手段の一例としてのアクチュエータＥＣＵ２０により制御される。

なお、Ｇセンサ１３による横加速度の検知から旋回を検知し、また、Ｇセンサ１３による前後加速度の検知や車速センサ１４による減速の検知から制動を検知してもよいので、旋回検知手段及び制動検知手段としてＧセンサ１３を適用してもよく、また、制動検知手段として車速センサ１４を適用してもよい。

次に、第１実施形態について説明する。本実施形態では、旋回時、ブレーキペダル１２の踏量が少ない場合、非転舵輪のみでトウブレーキを実行し、急制動が必要な場合に、転舵輪を併用してトウブレーキを実行する。ここで、急制動とは、ブレーキペダル１２が所定値以上の強さで踏まれた場合、Ｇセンサ１３が所定値以上の加速度を検知した場合、車速センサ１４が所定値以上の減速を検知した場合又はその組み合わせ等である。

図２は、本実施形態の各車輪の旋回時、旋回制動時、旋回急制動時におけるそれぞれの領域での動作状態を示したグラフである。図２（ａ）は転舵輪の内輪側４_1i、図２（ｂ）は転舵輪の外輪側４_1o、図２（ｃ）は非転舵輪の内輪側４_2i、図２（ｄ）は非転舵輪の外輪側４_2oの動作状態、図２（ｅ）は各領域での減速度を示す。図２において、旋回時は減速度が０、領域１の旋回制動時は減速度が中、領域２の旋回急制動時は減速度が大の時である。また、図３は、車両旋回時の転舵輪の状態を示す模式図である。図中、４ｉは転舵輪内輪側、４ｏは転舵輪外輪側、矢印は車両進行方向、を示し、旋回用トウ角δは、車輪４のニュートラル線Ｎからの角、ブレーキ用トウ角θは、旋回用トウ角δからの角、トウ角の符号は、図３における車輪４のニュートラル線Ｎの左側を正、右側を負とする。

まず、転舵輪の内輪側の動作について説明する。転舵輪の内輪側４_1iは、図２（ａ）に示すように、旋回用トウ角δが最大切れ角のように大きい時、通常旋回時及び領域１の場合、角度δの位置に保持される。そして、領域２の場合、図３で示すように、角度δの位置から制動用トウ角θだけ徐々に変更するように制御される。

旋回用トウ角δが小さい時、転舵輪の内輪側４_1iは、通常旋回時及び領域１の場合、角度δの位置に保持される。そして、旋回急制動時である領域２の場合、図３で示すように、角度δの位置から制動用トウ角θだけ徐々に変更するように制御される。

旋回用トウ角δが中程度の時、転舵輪の内輪側４_1iは、通常旋回時及び領域１の場合、角度δの位置に保持される。そして、領域２の場合、図３で示すように、最初、角度δの位置から制動用トウ角θを旋回用トウ角δが小さい時と同じ割合で徐々に変更し、その後、制動用トウ角θを旋回用トウ角δが大きい時と同じ割合で徐々に変更するように制御される。

次に、転舵輪の外輪側４_1oの動作について説明する。図２（ｂ）に示すように、旋回用トウ角δが最大切れ角のように大きい時、通常旋回時、領域１及び領域２のいずれの場合にも、角度δの位置に保持される。

旋回用トウ角δが小さい時、転舵輪の外輪側４_1oは、通常旋回時及び領域１の場合、角度δの位置に保持される。そして、領域２の場合、角度δの位置から制動用トウ角θだけ徐々に変更するように制御され、最終的に最大切れ角とする。

旋回用トウ角δが中程度の時、転舵輪の外輪側４_1oは、通常旋回時及び領域１の場合、角度δの位置に保持される。そして、旋回急制動時である領域２の場合、角度δの位置から制動用トウ角θを旋回用トウ角δが小さい時と同じ割合で徐々に変更するように制御され、最終的に最大切れ角とする。この場合、旋回用トウ角δが小さい時よりも早く最大切れ角となる。

次に、非転舵輪の内輪側４_2iの動作について説明する。非転舵輪の内輪側４_2iは、図２（ｃ）に示すように、通常旋回の場合、角度０の位置に保持される。領域１の場合、時間に応じて徐々にトウ角を変更し、領域２の場合、角度−θとなる。

次に、非転舵輪の外輪側４_2oの動作について説明する。非転舵輪の外輪側４_2oは、図２（ｄ）に示すように、通常旋回の場合、角度０の位置に保持される。領域１の場合、時間に応じて徐々にトウ角を変更し、領域２の場合、角度＋θとなる。

なお、図２における角度θの大きさ及び変化割合は、車輪毎にそれぞれ任意に設定してもよい。例えば、本実施形態では、図２（ａ）及び図２（ｂ）の角度θは、舵角量に応じて大きさを変更する。また、旋回半径に応じてどのような制御を実行するかを、車輪毎にそれぞれ任意に設定してもよい。例えば、旋回半径が小さい場合には、内輪のみでトウブレーキを実行するようにしてもよい。

図４は、第１実施形態のトウ角制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１で、ブレーキペダル１２及びステアリング１１からの入力信号を取得する（ＳＴ１）。次に、ステップ２で、ブレーキペダル１２からの入力信号により車両１が制動中か判断する（ＳＴ２）。ステップ２において、ブレーキペダル１２からの入力信号がない場合、トウ角制御を終了する。

ステップ２において、ブレーキペダル１２からの入力信号がある場合、ステップ３で、ステアリング１１からの入力信号により車両１が旋回中か判断する（ＳＴ３）。ステップ３において、車両１が旋回中でないと判断した場合、ステップ４で、全輪トウブレーキを実行し（ＳＴ４）、トウ角制御を終了する。

ステップ３において、車両１が旋回中であると判断した場合、ステップ５で、少なくともブレーキペダル１２、Ｇセンサ１３又は車速センサ１４の一つを含む入力手段１０からの入力信号により車両１が急制動中かを判断する（ＳＴ５）。ステップ５において、車両１が急制動中でないと判断した場合、ステップ６で、図２における領域１の旋回制動時のように、非転舵輪のトウブレーキを実行し（ＳＴ６）、トウ角制御を終了する。

ステップ５において、車両１が急制動中であると判断した場合、ステップ７で、図２における領域２の旋回急制動時のように、非転舵輪及び転舵輪のトウブレーキを実行し（ＳＴ７）、トウ角制御を終了する。

次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、旋回時、ブレーキペダル踏量が少ない場合、非転舵輪のみでトウブレーキを実行し、急制動が必要な場合に、転舵輪を併用してトウブレーキを実行する。

図５は、本実施形態の角車輪の旋回時、旋回制動時、旋回急制動時におけるそれぞれの領域での動作状態を示したグラフである。図５（ａ）は転舵輪の内輪側４_1i、図５（ｂ）は転舵輪の外輪側４_1o、図５（ｃ）は非転舵輪の内輪側４_2i、図５（ｄ）は非転舵輪の外輪側４_2oの動作状態、図５（ｅ）は各領域での減速度を示す。図５において、旋回時は減速度が０、領域１の旋回制動時は減速度が中、領域２の旋回急制動時は減速度が大の時である。また、図６は、車両旋回時の転舵輪の状態を示す模式図である。図中、矢印は車両進行方向、を示し、旋回用トウ角δは、車輪４のニュートラル線Ｎからの角、ブレーキ用トウ角θは、旋回用トウ角δから戻る角、トウ角の符号は、図６における車輪４のニュートラル線Ｎの左側を正、右側を負とする。

まず、転舵輪の内輪側４_1iの動作について説明する。転舵輪の内輪側４_1iは、図５（ａ）に示すように、通常旋回時及び領域１の場合、角度δの位置に保持される。そして、領域２の場合、図６で示すように、角度δの位置から制動用トウ角θだけ徐々に変更するように制御される。

次に、転舵輪の外輪側４_1oの動作について説明する。図５（ｂ）に示すように、転舵輪の外輪側４_1oは、通常旋回時及び領域１の場合、角度δの位置に保持される。そして、領域２の場合、角度δの位置から制動用トウ角θだけ徐々に変更するように制御され、最終的に最大切れ角とする。

次に、非転舵輪の内輪側４_2iの動作について説明する。非転舵輪の内輪側４_2iは、図５（ｃ）に示すように、通常旋回の場合、角度０の位置に保持される。領域１の場合、時間に応じて徐々にトウ角を変更し、領域２の場合、角度−θとなる。

次に、非転舵輪の外輪側４_2oの動作について説明する。非転舵輪の外輪側４_2oは、図５（ｄ）に示すように、通常旋回の場合、角度０の位置に保持される。領域１の場合、時間に応じて徐々にトウ角を変更し、領域２の場合、角度＋θとなる。

なお、図５における角度θの大きさ及び変化割合は、車輪毎にそれぞれ任意に設定してもよい。

図７は、本実施形態のトウ角制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１１で、車速センサ１４、ブレーキペダル１２及びステアリング１１からの入力信号を取得する（ＳＴ１１）。次に、ステップ１２で、ブレーキペダル１２からの入力信号により車両１が制動中か判断する（ＳＴ１２）。ステップ１２において、ブレーキペダル１２からの入力信号がない場合、トウ角制御を終了する。

ステップ１２において、ブレーキペダル１２からの入力信号がある場合、ステップ１３で、ステアリング１１からの入力信号により車両１が旋回中か判断する（ＳＴ１３）。ステップ１３において、車両１が旋回中でないと判断した場合、ステップ１４で、全輪トウブレーキを実行し（ＳＴ１４）、トウ角制御を終了する。

ステップ１３において、車両１が旋回中であると判断した場合、ステップ１５で、Ｇセンサ１３及び車速センサ１４からの入力信号により車両１が急制動中かを判断する（ＳＴ１５）。ステップ１５において、車両１が急制動中でないと判断した場合、ステップ１６で、図５における領域１の旋回制動時のように、非転舵輪のトウブレーキを実行し（ＳＴ１６）、トウ角制御を終了する。

ステップ１５において、車両１が急制動中であると判断した場合、ステップ１７で、図５における領域２の旋回急制動時のように、非転舵輪及び転舵輪のトウブレーキを実行し（ＳＴ１７）、トウ角制御を終了する。

第２実施形態では、転舵輪の外側輪を制御する際に、図５における通常旋回時又は領域１の時に、すでに最大切れ角分の舵角を与えてしまうと、領域２の時に、ブレーキ用トウ角θを付加することができなくなってしまう。そこで、本実施形態のトウ角制御装置は、ブレーキ用トウ角可変範囲Θを確保するために、旋回用トウ角可変範囲Δの値を車速によって、変化させる。

図８は、車速とトウ角との関係を示したものである。一般に低車速での旋回は、車両１の旋回半径が小さく、必要な制動力も小さいので、旋回用トウ角可変範囲Δの割合を大きくし、ブレーキ用トウ角可変範囲Θのために確保する角度の割合を小さく設定する。また、高車速での旋回は、車両１の旋回半径が大きく、必要な制動力も大きいので、旋回用トウ角可変範囲Δの割合を小さくし、ブレーキ用トウ角可変範囲Θのために確保する角度の割合を大きく設定する。なお、旋回用トウ角可変範囲Δとブレーキ用トウ角可変範囲Θとを足したものが最大切れ角とする。

このように、ステアリング１１により車両１を旋回し、ブレーキペダル１２により車両１の減速を検知した場合、非転舵輪のトウ角をトウアクチュエータ３により変更するので、必要な制動力を発生させると共に、操縦安定性が確保される。

また、車両１が急制動中の場合、車両１の転舵輪のトウ角をトウアクチュエータ３により変更するので、制動力の不足を補うことができる。

また、ステアリング１１により車両１の旋回半径が所定値以下であると検知した場合、車両１の転舵輪の内輪側のトウ角をトウアクチュエータ３により変更するので、旋回半径を小さくすることができる。

また、車両１の転舵輪に対して、旋回用トウ角可変範囲Δの他に、減速用トウ角可変範囲Θを常に確保しているので、制動時の車両姿勢が安定する。

また、減速用トウ角可変範囲Θは、車両１の車速により変化させるので、旋回用トウ角可変範囲Δを有効に利用することができる。

本発明の実施形態の車両の模式図である。 第１実施形態の各車輪の動作状態を示した図である。 第１実施形態の車両旋回時の転舵輪の状態を示す模式図である。 第１実施形態のトウ角制御のフローチャートを示す。 第２実施形態の各車輪の動作状態を示した図である。 第２実施形態の車両旋回時の転舵輪の状態を示す模式図である。 第２実施形態のトウ角制御のフローチャートを示す。 第２実施形態の車速に応じたトウ角を示す図である。 従来技術を示す概略図である。

符号の説明

１…車両、２…車体、３…トウアクチュエータ、４…車輪、１０…入力手段、１１…ステアリング、１２…ブレーキペダル、１３…Ｇセンサ、１４…車速センサ、２０…アクチュエータＥＣＵ

Claims (5)

1. 車輪と、
   前記車輪のトウ角を変更するトウアクチュエータと、
   を備えたトウ角制御装置において、
   車両の旋回を検知する旋回検知手段と、
   前記車両の減速を検知する減速検知手段と、
   前記旋回検知手段が前記車両の旋回を検知し、前記減速検知手段が車両の減速を検知した場合、非転舵輪のトウ角を前記トウアクチュエータにより変更する制御手段を備えた
   ことを特徴とするトウ角制御装置。
2. 前記制御手段は、前記車両の急制動の場合、前記車両の転舵輪のトウ角を前記トウアクチュエータにより変更することを特徴とする請求項１に記載のトウ角制御装置。
3. 前記制御手段は、前記旋回検知手段が所定値以下の旋回半径であると検知した場合、前記車両の転舵輪の内輪側のみのトウ角を前記トウアクチュエータにより変更することを特徴とする請求項２に記載のトウ角制御装置。
4. 前記制御手段は、前記車両の転舵輪に対して、旋回用のトウ角可変範囲の他に、減速用のトウ角可変範囲を常に確保していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のトウ角制御装置。
5. 前記減速用のトウ角可変範囲は、前記車両の車速により変化させることを特徴とする請求項４に記載のトウ角制御装置。

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