JP2010221818A

JP2010221818A - 後輪制御装置

Info

Publication number: JP2010221818A
Application number: JP2009070550A
Authority: JP
Inventors: Miki Mori; 美樹森; Takashi Yanagi; 貴志柳
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】タイヤ内圧が低い場合の走行燃費を向上する。
【解決手段】タイヤ内圧センサ２１Ｌ，２１Ｒにより検出された左右後輪のタイヤ内圧信号が入力するタイヤ内圧平均算出部２３と、タイヤ内圧平均信号が入力するトーイン制御部２４と、トーイン信号に基づいて各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの駆動信号を出力するアクチュエータ駆動制御部２５とを設け、後輪のタイヤ内圧平均値が低い場合には後輪のトーイン量を通常走行状態よりも増大する。後輪を引きずるようにして走行するようになり、タイヤと路面との摩擦が大きくなるため、タイヤが発熱し、それにより早期にタイヤ内圧が上がる。走行開始時から早い段階で、タイヤ内圧が適正値になり、それに応じて通常走行状態のトーイン量に戻して、転がり抵抗の少ない走行を行うことができるようになり、走行燃費を向上し得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、後輪制御装置に関し、特に後輪のトー制御が可能な後輪制御装置に関するものである。

従来、車両の走行燃費を悪化させる原因の一つとしてタイヤの転がり抵抗の大きさが知られている。そこで、タイヤの転がり抵抗を低減させるために、タイヤのトレッドパターンやゴムの材質等の工夫によりタイヤの転がり抵抗を低減するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−１８１４４９号公報

しかしながら、上記したようなトレッドパターンや材質等を工夫しても、タイヤ内圧（空気圧）が適正値以下の場合にはタイヤの性能を十分に発揮できず、その場合にはタイヤの転がり抵抗が増大して燃費が悪化してしまうという問題があった。

一方、走行によりタイヤが発熱して暖まるとタイヤ内圧が高まることから、その状態で走行燃費に対するタイヤ内圧（タイヤの転がり抵抗）の適正値を設定している。そのため、タイヤが冷えている走行開始時にはタイヤ内圧が適正値よりも低いため、タイヤが暖まるまで燃費が悪い状態が続くという問題がある。

このような課題を解決して、タイヤ内圧が低い場合の走行燃費を向上するために、本発明に於いては、後輪（５Ｌ，５Ｒ）を少なくともトーインに駆動可能な後輪操舵装置（１０）と、前記後輪（５Ｌ，５Ｒ）のタイヤ内圧を検出するタイヤ圧検出手段（２１Ｌ，２１Ｒ）と、前記後輪（５Ｌ，５Ｒ）のトーイン量を制御するトーイン制御信号を前記後輪操舵装置（１０）に出力するトーイン制御手段（２４）とを有し、前記トーイン制御手段（２４）が、前記タイヤ内圧が所定値より低い場合には前記後輪（５Ｌ，５Ｒ）のトーイン量を通常走行状態よりも増大し、前記タイヤ内圧が前記所定値以上の場合には前記後輪（５Ｌ，５Ｒ）のトーイン量を前記通常走行状態にするトーイン制御信号を出力するものとした。

これによれば、後輪のタイヤ内圧が低い場合には後輪のトーイン量を通常走行状態よりも増大することから、後輪を引きずるようにして走行するようになり、タイヤと路面との摩擦が大きくなるため、タイヤが発熱し、それにより早期にタイヤ内圧が上がる。

特に、前記トーイン量を増大させる場合に、前記タイヤ内圧が低い程前記トーイン量を大きくすると良く、これによれば、低温によりタイヤ内圧が低い場合に、積極的にタイヤ発熱を促進させて、早期に適正値まで上げることができる。

また、前記トーイン量を増大させる場合に、制動中には大きく増大し、駆動走行中には前記制動中よりも小さく増大すると良く、これによれば、加速時や一定速度走行時等の駆動走行中にはトーイン量を小さくすることから、転がり抵抗が低減されて通常時のアクセル踏み込み量と同等の違和感の無い走行制御を行うことができると共に、制動時にはトーイン量を大きくして転がり抵抗が大きくなっても制動することから何等問題が無く、さらにトーイン量を大きくすることによる発熱の増大があるため、早期のタイヤ発熱を実現し得る。

また、ブレーキ圧の高低に応じて前記トーイン量を増減させるブレーキトーイン制御手段（２６）と、前記タイヤ内圧が前記所定値より低い場合に前記ブレーキトーイン制御手段（２６）によるトーイン制御におけるゲインを高くするブレーキトーインゲイン補正手段（２８）とを有すると良い。これによれば、通常のブレーキ操作時にブレーキ圧の増大に応じてトーイン量を増大させる制御を行うものにおいて、そのゲインを、タイヤ内圧が低い場合には高めるようにすることにより、制動時におけるトーイン量の増大をより大きくすることができ、それによりより早くタイヤを発熱させることができる。

このように本発明によれば、トーイン増大状態で走行することにより、タイヤと路面との摩擦が大きくなってタイヤの発熱が早まり、それによりタイヤ内圧も早期に上がるため、走行開始時から早い段階で、タイヤ内圧を適正値になるようにすることができる。タイヤ内圧が適正値になったら通常走行状態のトーイン量に戻すことにより、転がり抵抗の少ない走行状態にすることができる。これにより、タイヤ内圧が低い状態による走行燃費の悪化状態を早期に解消し、走行燃費を向上することができる。

本発明が適用された後輪操舵装置を適用した自動車の概略構成図である。第１の実施形態を示す後輪操舵制御部の概略ブロック図である。（ａ）はトーイン制御部での制御要領を示す図であり、（ｂ）はタイヤ内圧と転がり抵抗の関係を示す図である。第２の実施の形態を示す図２に対応する図である。（ａ）はブレーキトーイン制御部での制御要領を示す図であり、（ｂ）はゲイン補正部での制御要領を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された後輪操舵装置としての後輪トー角可変制御装置１０を適用した自動車Ｖの概略構成図である。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤや電動アクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字ＬまたはＲを付して、例えば、後輪５Ｌ（左）、後輪５Ｒ（右）と記すとともに、総称する場合には、例えば、後輪５と記す。また、前後・左右・上下については車体１を基準とする。

図１に示されるように、自動車Ｖは、タイヤ２Ｌ，２Ｒが装着された前輪３Ｌ・３Ｒと、タイヤ４Ｌ，４Ｒが装着された後輪５Ｌ，５Ｒとを備えている。これら前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪５Ｌ，５Ｒが、左右のフロントサスペンション６Ｌ，６Ｒおよびリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒによってそれぞれ車体１に懸架されている。

また、自動車Ｖには、ステアリングホイール８の操舵により、ラックアンドピニオン機構を介して左右の前輪３Ｌ，３Ｒを直接転舵する前輪操舵装置９と、左右のリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒに対応して車体１の適所にそれぞれ取り付けられた左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒとが設けられている。左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒを駆動して後輪５Ｌ，５Ｒのトー角をそれぞれ独立に変化させる（制御する）ことができ、このようにして、後輪操舵装置としての後輪トー角可変制御装置１０が設けられている。

自動車Ｖには、各種システムを統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２が設けられていると共に、車速センサ１３、操舵センサ１４、ヨーレイトセンサ１５、横加速度センサ１６、ブレーキ圧センサ１８がそれぞれ適所に配設されている。各センサの検出信号はＥＣＵ１２に入力して車両の挙動制御に用いられる。

ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線を介して各センサ１３〜１６・１８等と接続され、また電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒとケーブル接続されている。またＥＣＵ１２は、通常走行時には、各センサ１３〜１６・１８等の検出結果に基づいて制御すべき後輪トー角を算出し、各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの変位量を決定した上で後輪５のトー角制御を行う。

各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒには、リヤサスペンション７Ｌ，７Ｒにそれぞれ連結された出力ロッドの位置を検出するアクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒ（トー角センサ）がそれぞれ設けられており、アクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒの信号がＥＣＵ１２に入力するようになっている。各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒは、ＥＣＵ１２によって決定された所定量だけ出力ロッドを伸縮動し、後輪５Ｌ，５Ｒのトー角を正確に変化させることができる。

このように構成された自動車Ｖによれば、左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒを同時に対称的に変位させることにより、両後輪５Ｌ，５Ｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる。また、左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪５Ｌ，５Ｒを左右に転舵することも可能である。

さらに、左右の後輪５Ｌ，５Ｒには、各タイヤ４Ｌ，４Ｒのタイヤ内圧（空気圧）を検出するタイヤ内圧検出手段としての各タイヤ内圧センサ２１Ｌ，２１Ｒが取り付けられている。タイヤ内圧センサ２１Ｌ，２１Ｒは、図では後輪５Ｌ，５Ｒに取り付けられた圧力センサ付き送信機として示されているが、送信機からのセンサ信号を受信する無線式の受信機との組み合わせであり、その受信機はＥＣＵ１２内に設けられていて良い。

次に、図２を参照して後輪操舵装置の制御要領について説明する。図２に、第１の実施の形態として、ＥＣＵ１２における制御回路の一部を構成する後輪制御装置としての後輪操舵制御部２２を示す。なお、そのブロック構成は、ＩＣ回路により構成されたり、ＣＰＵのプログラムにより構成されたりして良いものである。

図２において、後輪操舵制御部２２には、タイヤ内圧センサ２１Ｌ，２１Ｒにより検出された左右後輪５Ｌ，５Ｒのタイヤ４Ｌ，４Ｒのタイヤ内圧信号が入力するタイヤ内圧平均算出部２３と、タイヤ内圧平均算出部２３からのタイヤ内圧平均信号が入力するトーイン制御部２４と、トーイン制御部２４からのトーイン信号に基づいて各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの駆動制御用の駆動信号を出力するアクチュエータ駆動制御部２５とが設けられている。

このようにして構成された後輪操舵制御部２２では、先ず、タイヤ内圧平均算出部２３で、各タイヤ４Ｌ，４Ｒのタイヤ内圧値Ｐｒｌ，Ｐｒｒとのタイヤ内圧平均値（＝（Ｐｒｌ＋Ｐｒｒ）／２）を算出する。トーイン制御部２４では、タイヤ内圧平均値に応じて後輪５Ｌ，５Ｒのトーイン量δを求める。そのタイヤ内圧平均値とトーイン量との関係は図３（ａ）に示されるようになり、式またはマップにより設定されていて良い。

本発明による制御では、図３（ａ）に示されるように、タイヤ内圧平均値が適正値よりも低い場合には後輪５Ｌ，５Ｒのトーイン量δを通常走行状態よりも増大させる。この場合、タイヤ内圧平均値が例えばその車両におけるタイヤ空気圧設定範囲の下限値となる最小値でトーイン量δの増大値を最大に設定しておき、その最小値からタイヤ内圧平均値が増大するに連れてトーイン量δを減らすようにして良い。

なお、タイヤ内圧に対する転がり抵抗の関係は、図３（ｂ）に示されるようにタイヤ内圧が低い場合には転がり抵抗が大となる。転がり抵抗が大きい場合には走行燃費が悪化するため、上記適正値は、図３（ｂ）に示されるように、走行燃費に悪影響を与えない所定値Ｒｄに対するタイヤ内圧の適正下限値Ｐtとして設定すると良い。図３（ｂ）において、タイヤ内圧が適正下限値Ｐｔ以上の範囲では転がり抵抗が走行燃費に対して悪影響を及ぼさない範囲とすることができる。

これにより、例えば長時間の駐車状態から走行開始する場合に、タイヤが冷えていて、それによりタイヤ内圧平均値が適正下限値Ｐｔよりも低下していたら、そのタイヤ内圧平均値に応じて図３（ａ）からトーイン量を求めることができる。

後輪５Ｌ，５Ｒのトーイン量が増大している状態で走行することにより、タイヤ４Ｌ，４Ｒに引きずりが生じて、タイヤ４Ｌ，４Ｒと路面との摩擦熱が発生してタイヤ４Ｌ，４Ｒが発熱する。これにより、トーイン量が通常走行状態（例えば０）の場合に対して早期にタイヤ４Ｌ，４Ｒが暖まり、タイヤ内圧が上昇し、図３（ｂ）に示されるように走行開始から早い段階で転がり抵抗が所定値Ｒｄ以下になり得る。このようにして早期に転がり抵抗の低い状態になり、その結果、走行燃費を向上し得る。

そして、タイヤ内圧平均値が適正下限値Ｐｔ以上になったら、トーイン量δを０にする（通常走行状態に戻す）。これにより、タイヤ内圧平均値が転がり抵抗の良好な状態に対応するまで高くなったら、それ以上は積極的にタイヤ４Ｒ，４Ｌの発熱を積極的に行わず、良好な転がり抵抗による走行状態にして、走行燃費の向上を早期に実現する。

次に、第２の実施の形態について図２に対応する図４を参照して説明する。なお、上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図４では、上記図２の構成に加えて、ブレーキ圧センサ１８からのブレーキ圧信号が入力するブレーキトーイン制御部２６と、トーイン制御部２４からのトーイン信号とブレーキトーイン制御部２６からのブレーキトーイン信号との両信号を加算してアクチュエータ駆動制御部２５に出力する加算器２７と、タイヤ内圧平均算出部２３からのタイヤ内圧平均信号に基づいて求めたゲインをブレーキトーイン制御部２６に出力するゲイン補正部２８とが設けられている。なお、タイヤ内圧平均算出部２３からのタイヤ内圧平均信号はブレーキトーイン制御部２６にも入力されている。

上記ブレーキトーイン制御部２６では、図５（ａ）に示されるように、ブレーキ圧力の所定値Ｐｂまでの増大に応じてトーイン量δを増大させる。なお、所定のブレーキ圧力Ｐｂを上限として、それ以上ではトーイン量の最大値δｘに制限し、引きずり状態が過大にならないようにする。また、ゲイン補正部２８では、図５（ｂ）に示されるように、タイヤ内圧平均値が適正下限値Ｐｔ以上ではゲインを通常の１．０とし、適正下限値Ｐｔ以下の所定値Ｐｔ２以下ではゲインの最大値を１．２として、タイヤ内圧平均値が所定値Ｐｔ２から適正下限値Ｐｔに至る間ではタイヤ内圧平均値の増大に応じてゲインを１．２から１．０まで徐々に減らすようにする。

この第２の実施の形態でも、タイヤ内圧平均値が適正下限値Ｐｔより低い場合に、上記第１の実施の形態と同様にトーイン制御部２４でタイヤ４Ｌ，４Ｒの摩擦熱発生のために図３によりトーイン量を設定する。このトーイン制御部２４のみでのトーイン制御は、制動中でない場合に相当し、例えば加速時や一定速度での走行する時である。

それに対して、制動時には図５（ａ）によりトーイン量δを求め、ブレーキ圧力がある程度発生したら走行時よりもトーイン量δを増大する制御を行う。その増大されたトーイン量を、上記したように加算器２７でトーイン制御部２４により求められたトーイン量と加算し、その加算されたトーイン量になるようにアクチュエータ駆動制御部２５では電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒを駆動する。

駆動走行時にはトーイン量を大きくすると引きずりが大きくなって、かえって走行燃費に悪影響を及ぼし兼ねないため、上記したようにトーイン制御部２４のみのトーイン制御を行う。この場合のトーイン量の最大値は駆動走行において走行燃費をそれ程悪化させない程度にする。それに対して、制動時には減速するため、引きずりが大きくなるのは制動力を高めることになるので何等問題が無い。制動時にトーイン量を増大することにより、走行開始後に制動場面がある場合に、より早期にタイヤ内圧を高めることができる。

また、タイヤ内圧平均値が適正下限値Ｐｔよりも低い場合にはゲイン補正部２８によりゲインを通常時よりも高め、ブレーキトーイン制御部２６では、ブレーキ圧力に対するトーイン量を求める場合に上記ゲインを積算処理する。これにより、タイヤ内圧平均値が適正下限値Ｐｔよりも低い場合には、ゲインが１．０〜１．２の範囲でトーイン量を増大させることができ、より一層早期にタイヤ内圧を高めることができる。

なお、図４を参照した第２の実施の形態ではゲイン補正部２８を構成要素としているが、特にゲイン補正部２８を設けない構成としても良い。その場合には図５（ａ）に示されるブレーキ圧力に対応したトーイン量の増減をゲイン１．０で行う。

５Ｌ，５Ｒ後輪
１０後輪トー角可変制御装置（後輪操舵装置）
２１Ｌ，２１Ｒタイヤ内圧センサ（タイヤ圧検出手段）
２４トーイン制御部（トーイン制御手段）
２６ブレーキトーイン制御部（ブレーキトーイン制御手段）
２８ゲイン補正部（ブレーキトーインゲイン補正手段）

Claims

後輪を少なくともトーインに駆動可能な後輪操舵装置と、前記後輪のタイヤ内圧を検出するタイヤ圧検出手段と、前記後輪のトーイン量を制御するトーイン制御信号を前記後輪操舵装置に出力するトーイン制御手段とを有し、
前記トーイン制御手段が、前記タイヤ内圧が所定値より低い場合には前記後輪のトーイン量を通常走行状態よりも増大し、前記タイヤ内圧が前記所定値以上の場合には前記後輪のトーイン量を前記通常走行状態にするトーイン制御信号を出力することを特徴とする後輪制御装置。
前記トーイン量を増大させる場合に、前記タイヤ内圧が低い程前記トーイン量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の後輪制御装置。
前記トーイン量を増大させる場合に、制動中には大きく増大し、駆動走行中には前記制動中よりも小さく増大することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の後輪制御装置。
ブレーキ圧の高低に応じて前記トーイン量を増減させるブレーキトーイン制御手段と、
前記タイヤ内圧が前記所定値より低い場合に前記ブレーキトーイン制御手段によるトーイン制御におけるゲインを高くするブレーキトーインゲイン補正手段とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の後輪制御装置。