JP2010195145A

JP2010195145A - トー角制御装置

Info

Publication number: JP2010195145A
Application number: JP2009040944A
Authority: JP
Inventors: Naoki Yajima; 直樹矢島; Takashi Nishioka; 崇西岡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】後輪のトー角を左右独立に変更可能なトー角制御装置において、右後輪タイヤと左後輪タイヤの磨耗量が同じになるようにすることを課題とする。また、タイヤの磨耗による横力の低下を補正するトー角制御を課題とする。
【解決手段】後輪を一輪ずつ、トーアウトからトーインの全範囲について、リヤトーコントロールを行い、その際に生じるストロークセンサ値の変化量を検出する。ストロークセンサ値変化量から、磨耗が進行しているタイヤを特定し、磨耗の進行を遅らせるようトー角制御に制限をかける。あらかじめ、磨耗前のタイヤについてストロークセンサ値の変化量を記憶し、磨耗後のストロークセンサ値の変化量との差からタイヤの磨耗量を推定し、トーインに制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、四輪自動車の左右の後輪について、独自にトー角を制御できる車両のトー角制御装置に関する。

従来、車両の旋回性の向上や車両挙動を安定化させる目的で、後輪のトー角を制御（リヤトーコントロール）する４輪操舵装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１７４０６６号公報

後輪をトーインに設定することで、タイヤの内輪側に偏磨耗が生じることが知られている。これにより、トー角を制御しない場合と比べて、走行中にリヤトーコントロールすることで、タイヤがより偏磨耗する可能性がある。また、左右独立してリヤトーコントロールすることで、右後輪タイヤと左後輪タイヤの偏磨耗量に差が生じる可能性がある。

また、タイヤの偏磨耗は、横力を減少させ、ドライバに車両運動の違和感を生じさせることがある。

そこで、本発明は、前記課題を解決するトー角制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明は、左右それぞれにトー角調整用のアクチュエータを備えることで後輪のトー角を左右独立に変更可能なトー角制御装置において、車両の停止中に、左右後輪のそれぞれについて、前記左右のアクチュエータを交互に作動させることで、左後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化、および、右後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化をセンサを介して検出し、前記検出した車両の姿勢の変化に基づいて、前記左右後輪のタイヤの磨耗量を推定し、前記推定したタイヤの磨耗量に基づいて、前記左右後輪のタイヤの磨耗量が同じになるように、走行中における前記アクチュエータを作動させることを特徴とする。

本発明によれば、右後輪タイヤと左後輪タイヤの偏磨耗量の差が広がらないようにすることができる。さらには、磨耗量の差を縮めて、磨耗量が同じになるようにすることもできる。
なお、請求項の、「磨耗量が同じになるように」は、左右で偏磨耗量が同程度になるようにする意味のほか、左右で偏磨耗量の差が広がらないようにする意味も含む。

また、本発明は、左右それぞれにトー角調整用のアクチュエータを備えることで後輪のトー角を左右独立に変更可能なトー角制御装置において、タイヤの磨耗前の車両の停止中に、左右後輪のそれぞれについて、前記左右のアクチュエータを交互に作動させることで、左後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化、および、右後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化をセンサを介して検出し、前記磨耗前に検出した車両の姿勢の変化を記憶部に記憶し、タイヤの磨耗後の車両の停止中に、左右後輪のそれぞれについて、前記左右のアクチュエータをそれぞれ作動させることで、左後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化、および、右後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化をセンサを介して検出し、記憶部から読み込まれた前記磨耗前に検出した車両の姿勢の変化と前記磨耗後に検出した車両の姿勢の変化に基づいて、前記左右後輪のタイヤの磨耗量による横力低下を補正するように、走行中における前記アクチュエータを作動させること特徴とする。

本発明によれば、タイヤが偏磨耗していても、磨耗していないタイヤと同等の横力を得ることができる。

このようなトー角制御装置によれば、車両の運転性能の向上を図ることができる。

本実施形態に係るトー角制御装置が備わる車両の概略構成図である。車両に備わるトー角制御装置の構成を左トー角制御装置を例に示す構成図である。トー角操作による作用図である。（ａ）は、トー角操作とキャンバ角の関係を示したグラフである。（ｂ）は、トー角操作とストロークセンサの出力値の関係を示したグラフである。左右後輪タイヤの磨耗量が同じになるようにするためのトー角制御の制限を決定する手順を示すフローチャートである。磨耗前のタイヤについて、ストロークセンサ値変化量を検出し、記憶する手順を示すフローチャートである。磨耗後のタイヤについて、トー角を補正する手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。

《第一実施形態》
図１に示すように、車両は、左右の前輪１Ｌ、１Ｒと左右の後輪２Ｌ、２Ｒからなる４輪で構成される。後輪２Ｌ、２Ｒにそれぞれ対応して、トー角を任意に設定できるトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒが備わっている。左トー角変更装置１２０Ｌ、右トー角変更装置１２０Ｒは、それぞれ個別に駆動し、対応する後輪２Ｌ、２Ｒのトー角を個別に設定できる。

トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角を、車両制御ＥＣＵ１０ａが算出するトー角に設定するように動作する。
トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒには、それぞれに対応するトー角変更制御ＥＣＵ３７が備わり、車両制御ＥＣＵ１０ａとデータ通信可能に接続される。
トー角変更制御ＥＣＵ３７は、車両制御ＥＣＵ１０ａが算出するトー角をデータとして受けると、それぞれに対応するトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒのアクチュエータ３０に指令を与え、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角を、車両制御ＥＣＵ１０ａが算出するトー角に設定する。

後輪２Ｌ、２Ｒには、図２に示すダンパ２１のストロークを検出するストロークセンサ２０Ｌ、２０Ｒが備わり、車両制御ＥＣＵ１０ａと接続される。
また、車両には、車速を検出する車速センサ６が備わり、車両制御ＥＣＵ１０ａと接続される。

トー角変更装置１２０Ｒ、１２０Ｌ（図１参照）の構成を、左トー角変更装置１２０Ｌを例に説明する。
図２に示すように、車体のリヤサイドフレーム１１には、略車幅方向に延びるクロスメンバ１２の車幅方向端部が弾性支持されている。そして、略車体前後方向に延びるトレーリングアーム１３の前後がクロスメンバ１２の車幅方向端部近くで支持され、さらに、トレーリングアーム１３の後端に左後輪２Ｌが固定されている。トレーリングアーム１３は、クロスメンバ１２に装着される車体側アーム１３ａと、左後輪２Ｌに固定される車体側アーム１３ｂとが、略鉛直方向の回転軸１３ｃを介して連結されて構成されている。これにより、トレーリングアーム１３が車幅方向へ変位することが可能となっている。

アクチュエータ３０は、その一端が車輪側アーム１３ｂの回転軸１３ｃより前方側の前端部にボールジョイント１６を介して取り付けられ、他端がクロスメンバ１２にボールジョイント１７を介して取り付けられている。アクチュエータ３０は、特に詳細な構成は示されていないが、電動機、減速機構、及び送りねじ部を備えて構成されている。

アクチュエータ３０の一端に設けられたボールジョイント１６がトレーリングアーム１３の車輪側アーム１３ｂに回動自在に連結され、また、他端に設けられたボールジョイント１７がクロスメンバ１２に回動自在に連結されている。そして、アクチュエータ３０の電動機（図示せず）の動力によってスクリュー軸（図示せず）が回転してアクチュエータ３０のロッド（図示せず）が左方向へ伸びると、車輪側アーム１３ｂが車幅方向外側（左方向）に押圧されて、左後輪２Ｌが左方向に旋回する。また、アクチュエータ３０のロッド（図示せず）が右方向へ縮むと、車輪側アーム１３ｂが車幅方向内側（右方向）に引かれて、左後輪２Ｌが右方向に旋回する。
さらに、アクチュエータ３０には、図示しないロッドのストローク量を検出するストロークセンサ３０ａが備わっている。

また、アクチュエータ３０には、トー角変更制御ＥＣＵ３７が一体に構成されている。トー角変更制御ＥＣＵ３７は、例えばアクチュエータ３０のケース本体に固定され、ストロークセンサ３０ａとコネクタなどを介して接続されて構成されている。トー角変更制御ＥＣＵ３７、ストロークセンサ３０ａには、車両に搭載された図示しないバッテリなどの電源から電力が供給される。

トレーリングアーム１３の後端にダンパ２１が鉛直方向に取り付けられている。さらに、ダンパ２１のストローク量を検出するストロークセンサ２０Ｌ（図１参照）が備わっている。

なお、右トー角変更装置１２０Ｒ（図１参照）は、左右対称である以外は、図２に示す左トー角変更装置１２０Ｌと同等に構成される。
そして、本実施形態においては、右トー角変更装置１２０Ｒ、左トー角変更装置１２０Ｌ及び車両制御ＥＣＵ１０ａ（図１参照）を含んで、請求項に記載のトー角制御装置が構成される。

次に、トー角操作によるダンパ２１に備わるストロークセンサ２０のストロークの変化について説明する。
図３は、トー角操作による作用図である。
図４（ａ）は、トー角操作とキャンバ角の関係を示したグラフである。図４（ｂ）は、トー角操作とストロークセンサ２０の出力値の関係を示したグラフである。

アクチュエータ３０（図２参照）により後輪２Ｒ、２Ｌ（図２参照）のトー角を操作すると、車輪側アーム１３ｂ（図２参照）はキングピン軸上に接続されてないため、図４（ａ）の様にトー角の変化と共にキャンバ角にも変化が生じる。

図３（ａ）に示すように、キャンバ角の変化により、車輪が上下動する。また、サスペンションジオメトリは、通常、ネガティブキャンバに対して、ストロークバンプが増える方向に変化するように設計されている。したがって、図４（ｂ）の実線で示すように、トー角の変化に対して、ストローク変化Ｓが生じる。

一方、タイヤ内輪側がタイヤの中央部やタイヤ外輪側よりも磨耗量が多い場合、つまりタイヤ内輪側が偏磨耗している場合には、図３（ｂ）に示すように、キャンバ変化による車輪の上下動も大きくなる。
よって、タイヤ内輪側が偏磨耗している場合には、図４（ｂ）の破線で示すように、トーイン操作に対してのストローク変化Ｓも大きくなる。

図５は、左右後輪タイヤの磨耗量が同じになるようにするためのトー角制御の制限を決定する手順を示すフローチャートである。
車両制御ＥＣＵ１０ａは、車両が停車中であるかを車速センサ６（図１参照）により検出（ステップＳ１０１）する。停車中でない場合には（ステップＳ１０１でＮＯ）、リヤトーコントロールの制限の決定処理を終了する。

停車中である場合には（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、車両制御ＥＣＵ１０ａは、左右のアクチュエータ３０を作動させ、４輪全ての車輪についてトーアウトの最大位置（検出初期位置）に設定する。その後、右後輪２Ｒのみをトーアウトからトーインの全範囲についてリヤトーコントロールを行い、その際に生じるストロークセンサ値変化量Ｓ_Ｒを右後輪のロアアームと車体の間に取り付けられたストロークセンサ２０Ｒにより検出し、トーアウトの最大位置（検出初期位置）に戻す。
次に、左後輪２Ｌのみをトーアウトからトーインの全範囲についてリヤトーコントロールを行い、その際に生じるストロークセンサ値変化量Ｓ_Ｌを左後輪のロアアームと車体の間に取り付けられたストロークセンサ２０Ｌにより検出する（ステップＳ１０２）。

なお、検出初期位置をトーアウトの最大位置としてトーアウトからトーインに検出したが、検出初期位置をトーインの最大位置としてトーインからトーアウトに検出しても構わない。
また、この検出動作は、水平路面で行われるのが望ましい。更に、アクチュエータ３０の負荷の低減や、タイヤの磨耗を防ぐため、低摩擦路面で行われるのが望ましい。
また、ストロークセンサ２０Ｒ、２０Ｌに代わり、図示しないロアアームの車体側に取り付けられたアングルセンサを用いてロアアームの仰角を検出するようにしてもよい。つまり、ストロークセンサに代えて、「キャンバ角の変化度合い」かつ「タイヤの磨耗度合い」に応じて検出値が異なるセンサを用いてもよい。この点は、次の第二実施形態でも同じである。

車両制御ＥＣＵ１０ａは、ストロークセンサ値変化量Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌが異なるかを判断する（ステップＳ１０３）。
Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌが同じである場合には（ステップＳ１０３でＮＯ）、右後輪２Ｒ、左後輪２Ｌの偏磨耗量は同等であると推定し、リヤトーコントロールの制御量に制限を課さないで処理を終了する。

ストロークセンサ値変化量Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌが異なると判断した場合には（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ストロークセンサ値変化量Ｓ_Ｒが、ストロークセンサ値変化量Ｓ_Ｌに比して大きいか判断する（ステップＳ１０４）。

ストロークセンサ値変化量Ｓ_Ｒが大きい場合には（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、右後輪２Ｒのタイヤの偏磨耗量が、左後輪２Ｌのタイヤの偏磨耗量に比べて大きいと推定し、リヤトーコントロールの右側の制御量に制限を課す（ステップＳ１０５）。
これにより、図５のフローチャートの終了後、右側の制御量に制限が課された状態で車両が走行することになる。

ストロークセンサ値変化量Ｓ_Ｒが大きくない場合には、（ステップＳ１０４でＮＯ）、左後輪２Ｌのタイヤの偏磨耗量が右後輪２Ｒのタイヤの偏磨耗量に比べて大きいと推定し、リヤトーコントロールの左側の制御量に制限を課す（ステップＳ１０６）。
これにより、図５のフローチャートの終了後、左側の制御量に制限が課された状態で車両が走行することになる。

なお、制御量の制限は、リヤトーコントロールによりトーイン操作をする際、トー角の制御量がある値以上にトーインとならないようにトーインの上限値を小さくすることや、トー角の制御量に１以下のゲインを乗じてトーイン側の動きが小さくなるようにすることなどがあげられる。

これにより、偏磨耗量が大きい後輪タイヤの偏磨耗の進行を抑制し、右後輪タイヤと左後輪タイヤの偏磨耗量の差が広がらないようにすることができる。さらには、磨耗量の差を縮めて、磨耗量が同じになるようにすることもできる。
ちなみに、図５のフローチャートによる処理は、例えば、所定距離（例えば１０００Ｋｍ）走行するごとに行われるように、図示しない走行距離メータの値を車両制御ＥＣＵ１０に取り込んで、「所定距離走行」かつ「車両停止」の条件を車両制御ＥＣＵ１０が判断するようにしてもよい。また、この処理は、例えば、車室内に操作スイッチを設け、「操作スイッチＯＮ」かつ「車両停止」の条件を車両制御ＥＣＵ１０が判断して行うようにしてもよい。また、車両が水平な位置に停止しているか否かを計測するセンサを設け、車両制御ＥＣＵ１０が、車両が水平なところに停車しているか否かも加味して判断し、図５のフローチャートの処理を開始するようにしてもよい。この点は、次の第二実施形態でも同じである。

《第二実施形態》
第二実施形態に係る車両制御ＥＣＵ１０ｂは、内部にＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリによる記憶部を有する。図６、７を参照しながら、タイヤの偏磨耗による横力低下を補正するトーイン制御について説明する。第一実施形態と同じ構成を有するものは同じ符号を付して説明を省略する。
図６は、磨耗前のタイヤについて、ストロークセンサ値変化量を検出し、記憶する手順を示すフローチャートである。図７は、磨耗後のタイヤについて、トー角を補正する手順を示すフローチャートである。

車両制御ＥＣＵ１０ｂは、あらかじめ、磨耗前のタイヤについて、停車時に（ステップＳ２０１）、４輪全ての車輪についてトーアウトの最大位置（検出初期位置）に設定し、右後輪２Ｒのみをトーアウトからトーインの全範囲についてリヤトーコントロールを行い、その際に生じるストロークセンサ値変化量Ｓ_０Ｒを右後輪のロアアームと車体の間に取り付けられたストロークセンサ２０Ｒにより検出し、トーアウトの最大位置（検出初期位置）に戻す。次に、左後輪２Ｌのみをトーアウトからトーインの全範囲についてリヤトーコントロールを行い、その際に生じるストロークセンサ値変化量Ｓ_０Ｌを左後輪のロアアームと車体の間に取り付けられたストロークセンサ２０Ｌにより検出する（ステップＳ２０２）。

また、この検出動作は、トーインから開始してもよいことや、水平路面や低摩擦路面で行われるのが望ましいことは、第二実施形態においても第一実施形態と同様である。

車両制御ＥＣＵ１０ｂの内部にある図示しない記憶部に、ストロークセンサ値変化量Ｓ_０（Ｓ_０Ｒ，Ｓ_０Ｌ）を記憶しておく（ステップＳ２０３）。

次に、タイヤが磨耗した後、車両制御ＥＣＵ１０ｂは、停車時に（ステップＳ３０１）、４輪全ての車輪についてトーアウトの最大位置（検出初期位置）に設定し、その後、右後輪２Ｒのみをトーアウトからトーインの全範囲についてリヤトーコントロールを行い、その際に生じるストロークセンサ値変化量Ｓ_１Ｒを右後輪のロアアームと車体の間に取り付けられたストロークセンサ２０Ｒにより検出し、トーアウトの最大位置（検出初期位置）に戻す。次に、左後輪２Ｌのみをトーアウトからトーインの全範囲についてリヤトーコントロールを行い、その際に生じるストロークセンサ値変化量Ｓ_１Ｌを左後輪のロアアームと車体の間に取り付けられたストロークセンサ２０Ｌにより検出する（ステップＳ３０２）。

そして、車両制御ＥＣＵ１０ｂは、内部にある記憶部からＳ_０（Ｓ_０Ｒ，Ｓ_０Ｌ）を読み込み、検出されたＳ_１（Ｓ_１Ｒ，Ｓ_１Ｌ）との差から、後輪タイヤ２Ｒ、２Ｌについて、それぞれに磨耗量を推定する（ステップＳ３０３）。なお、タイヤの磨耗量は、車両のサスペンションジオメトリ、タイヤの外径、タイヤ幅等から幾何学的に計算される。

タイヤの横力は、磨耗により小さくなり、トーインにすることで大きくなるので、車両制御ＥＣＵ１０ｂは、推定した各後輪タイヤの磨耗量に応じて増加するような１以上のトー角補正係数を、後輪タイヤ２Ｒ、２Ｌそれぞれについて決定する。（ステップＳ３０４）。
なお、トー角補正係数は、車両制御ＥＣＵ１０ｂの記憶部に、磨耗量とトー角補正係数の対応関係を示すデータマップをあらかじめ入力しておき、ステップＳ３０３で推定された磨耗量に対応するトー角補正係数を取り出して決定される。

これにより、図７のフローチャートの終了後、磨耗したタイヤについて、リヤトーコントロールによりトーイン操作をする際、トー角の制御量にトー角補正係数を乗じてトーイン側の動きが大きくなるようにすることにより、タイヤの磨耗による横力低下を補正することができる。

なお、車両制御ＥＣＵ１０ｂの図示しない記憶部に、（Ｓ_１−Ｓ₀）とトー角補正係数の対応関係を示すデータマップを入力しておき、（Ｓ_１−Ｓ₀）からトー角補正係数を決定してもよい。

また、第一実施形態でも、前回検出値を記憶させておいて、前回検出値と今回検出値とを比較することで、タイヤの磨耗を判定してもよい。

２Ｒ、２Ｌ後輪
１０ａ、１０ｂ車両制御ＥＣＵ（トー角制御装置）
２０Ｒ、２０Ｌストロークセンサ（センサ）
３０アクチュエータ
１２０Ｒ、１２０Ｌトー角変更装置（トー角制御装置）

Claims

左右それぞれにトー角調整用のアクチュエータを備えることで後輪のトー角を左右独立に変更可能なトー角制御装置において、
車両の停止中に、左右後輪のそれぞれについて、前記左右のアクチュエータを交互に作動させることで、左後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化、および、右後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化をセンサを介して検出し、
前記検出した車両の姿勢の変化に基づいて、前記左右後輪のタイヤの磨耗量を推定し、
前記推定したタイヤの磨耗量に基づいて、前記左右後輪のタイヤの磨耗量が同じになるように、走行中における前記アクチュエータを作動させること
を特徴とするトー角制御装置。
左右それぞれにトー角調整用のアクチュエータを備えることで後輪のトー角を左右独立に変更可能なトー角制御装置において、
タイヤの磨耗前の車両の停止中に、左右後輪のそれぞれについて、前記左右のアクチュエータを交互に作動させることで、左後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化、および、右後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化をセンサを介して検出し、
前記磨耗前に検出した車両の姿勢の変化を記憶部に記憶し、
タイヤの磨耗後の車両の停止中に、左右後輪のそれぞれについて、前記左右のアクチュエータをそれぞれ作動させることで、左後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化、および、右後輪に生じるキャンバ変化に基づく車両の姿勢の変化をセンサを介して検出し、
記憶部から読み込まれた前記磨耗前に検出した車両の姿勢の変化と前記磨耗後に検出した車両の姿勢の変化に基づいて、前記左右後輪のタイヤの磨耗量による横力低下を補正するように、走行中における前記アクチュエータを作動させること
を特徴とするトー角制御装置。