JP2011038544A - Control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運動エネルギーを蓄積または放出することが可能な回転体を備えた車両に適用されて、回転体の回転状態を制御する車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that is applied to a vehicle including a rotating body capable of storing or releasing kinetic energy and controls a rotating state of the rotating body.
この種の車両の制御装置は、例えば下記非特許文献1に記載されている。下記非特許文献1に記載されている車両の制御装置は、車輪の車軸に無段階連続変速機(CVT)を介して回転可能に連結されている回転軸と、この回転軸に一体回転可能に組付けられていて車両の減速時に車輪から運動エネルギーを蓄積可能かつ車両の加速時に車輪に運動エネルギーを放出可能なフライホイール(回転体)とを備えた車両に適用されている。 This type of vehicle control device is described, for example, in Non-Patent Document 1 below. A vehicle control apparatus described in Non-Patent Document 1 below includes a rotary shaft that is rotatably connected to a wheel axle via a continuously variable transmission (CVT), and can rotate integrally with the rotary shaft. The present invention is applied to a vehicle including a flywheel (rotating body) that is assembled and can accumulate kinetic energy from a wheel when the vehicle is decelerated and can release kinetic energy to the wheel when the vehicle is accelerated.
下記非特許文献1に記載された車両の制御装置においては、車両の減速時に、回転軸が増速され、フライホイールに運動エネルギーが蓄積される。一方、車両の加速時に、回転軸が減速され、フライホイールに蓄積された運動エネルギーが車輪に放出される。これにより、車両の加速時に、車輪の回転をアシストすることが可能である。このため、下記非特許文献1に記載された車両の制御装置では、フライホイールを用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、車輪の運動エネルギーを有効利用することが可能である。 In the vehicle control device described in Non-Patent Document 1 below, when the vehicle is decelerated, the rotational axis is increased and kinetic energy is accumulated in the flywheel. On the other hand, when the vehicle is accelerated, the rotating shaft is decelerated, and the kinetic energy accumulated in the flywheel is released to the wheels. Thereby, it is possible to assist the rotation of the wheel when the vehicle is accelerated. For this reason, in the vehicle control apparatus described in Non-Patent Document 1 below, it is possible to effectively use the kinetic energy of the wheels by accumulating or releasing the kinetic energy using the flywheel.
一方、上記特許文献1には、車両の左右方向に延びている第1回転軸周りに回転可能に支持された回転体と、この回転体を第1回転軸周りに回転させる回転体回転手段とからなるジャイロと、回転体および回転体回転手段(ジャイロ)を車両の上下方向に延びている第2回転軸周りに回転させるジャイロ回転手段とを備えた車両装置が記載されている。この車両装置は、車両の挙動に基づいて回転体にジャイロモーメントを発生させることが可能である。 On the other hand, in Patent Document 1, a rotating body supported rotatably around a first rotating shaft extending in the left-right direction of the vehicle, and rotating body rotating means for rotating the rotating body around the first rotating shaft, And a gyro rotating means for rotating a rotating body and a rotating body rotating means (gyro) around a second rotating shaft extending in the vertical direction of the vehicle. This vehicle apparatus can generate a gyro moment in the rotating body based on the behavior of the vehicle.
なお、ジャイロモーメントは、回転軸周りに回転している回転体がその回転軸と直交する軸周りに回転するとき、生じるものである。そして、ジャイロモーメントの大きさは、回転体の回転軸周りの角速度と回転体の回転軸周りの慣性モーメントの積である角運動量に、回転軸と直交する軸周りの角速度を乗じたものとなる。すなわち、ジャイロモーメントの大きさをMとし、回転体の回転軸周りの角速度をωとし、回転体の慣性モーメントをIとし、回転体の回転軸と直交する軸周りの角速度をΩとすると、ジャイロモーメントの大きさMは、角速度ωと慣性モーメントIと角速度Ωの積で表される。なお、ジャイロモーメントの大きさMは、角速度ωと慣性モーメントIの積である角運動量Aを用いると、角運動量Aと角速度Ωの積で表される。 The gyro moment is generated when a rotating body rotating around a rotation axis rotates around an axis orthogonal to the rotation axis. The magnitude of the gyro moment is obtained by multiplying the angular momentum, which is the product of the angular velocity around the rotating shaft of the rotating body and the moment of inertia around the rotating shaft of the rotating body, by the angular velocity around the axis orthogonal to the rotating shaft. . That is, when the magnitude of the gyro moment is M, the angular velocity around the rotation axis of the rotating body is ω, the inertia moment of the rotating body is I, and the angular velocity around the axis orthogonal to the rotation axis of the rotating body is Ω, the gyro The magnitude M of the moment is represented by the product of the angular velocity ω, the moment of inertia I, and the angular velocity Ω. Note that the magnitude M of the gyro moment is expressed by the product of the angular momentum A and the angular velocity Ω when the angular momentum A that is the product of the angular velocity ω and the inertia moment I is used.
上記特許文献1に記載された車両装置においては、車両の挙動に基づいて、回転体が、回転体回転手段により車両の左右方向に延びている第1回転軸周りに回転される。そして、回転している回転体および回転体回転手段が、ジャイロ回転手段により、車両の上下方向に延びている第2回転軸周りに回転される。これにより、回転体に車両の前後方向に延びている軸周りのジャイロモーメントが発生する。したがって、上記特許文献1に記載された車両装置では、発生したジャイロモーメントをアンチロールモーメントとして作用させて、車両のロール軸(車両の前後方向に延びていて車両の重心位置を通る軸)周りの挙動を安定化させることが可能である。 In the vehicle device described in Patent Document 1, the rotating body is rotated around the first rotation axis extending in the left-right direction of the vehicle by the rotating body rotating means based on the behavior of the vehicle. Then, the rotating rotating body and the rotating body rotating means are rotated around the second rotating shaft extending in the vertical direction of the vehicle by the gyro rotating means. As a result, a gyro moment around an axis extending in the longitudinal direction of the vehicle is generated in the rotating body. Therefore, in the vehicle device described in Patent Document 1, the generated gyro moment is caused to act as an anti-roll moment so that the vehicle roll axis (the axis extending in the longitudinal direction of the vehicle and passing through the center of gravity of the vehicle) is around. It is possible to stabilize the behavior.
また、上記特許文献2には、支持軸(回転軸)と、この支持軸周りに回転可能に配置されて等しい慣性モーメントを有する二つのフライホイール(回転体)と、これらフライホイールと支持軸の間に設けられていて各フライホイールの支持軸周りの回転を増速または減速可能なモータ発電機とを備えた車両装置が記載されている。この車両装置は、車両駆動用モータにより駆動可能な電気自動車であり、モータ発電機が二つのフライホイールを同じ速度で逆方向に回転させている。 Patent Document 2 discloses a support shaft (rotary shaft), two flywheels (rotating bodies) that are arranged around the support shaft and have the same moment of inertia, and the flywheel and the support shaft. A vehicle apparatus is described that includes a motor generator that is provided in between and capable of increasing or decreasing the speed of rotation around the support shaft of each flywheel. This vehicle device is an electric vehicle that can be driven by a vehicle driving motor, and a motor generator rotates two flywheels in the opposite direction at the same speed.
上記特許文献2に記載された車両装置においては、車両の減速時に、車両駆動用モータに連結された発電機が発電し、この発電による電力がモータ発電機に送られる。このとき、モータ発電機により各フライホイールの支持軸周りの回転が増速され、各フライホイールに運動エネルギーを蓄積することが可能である。一方、車両の加速時に、各フライホイールの支持軸周りの回転が減速され、各フライホイールに蓄積された運動エネルギーが、モータ発電機により電気エネルギーに変換して取り出される。このとき、モータ発電機により取り出された電力が車両駆動用モータに送られ、車両駆動用モータの駆動をアシストすることが可能である。 In the vehicle device described in Patent Document 2, a generator connected to a vehicle driving motor generates power when the vehicle decelerates, and electric power generated by the power generation is sent to the motor generator. At this time, rotation around the support shaft of each flywheel is accelerated by the motor generator, and kinetic energy can be accumulated in each flywheel. On the other hand, when the vehicle is accelerated, the rotation of each flywheel around the support shaft is decelerated, and the kinetic energy accumulated in each flywheel is converted into electrical energy by the motor generator and extracted. At this time, the electric power taken out by the motor generator can be sent to the vehicle drive motor to assist the drive of the vehicle drive motor.
また、上記特許文献2に記載された車両装置においては、等しい慣性モーメントを有する二つのフライホイールが、モータ発電機により、同じ大きさの速度で逆方向に回転する。このため、各フライホイールにジャイロモーメントが生じても、これらジャイモーメントは等しい大きさで逆向きに発生するため、相殺(ゼロと)される。したがって、車両走行時にフライホイールにより生じるジャイロモーメントが、車両の運動性能に影響を与えることを防止でき、車両の運動性能が低下することを防止することが可能である。 Moreover, in the vehicle apparatus described in the said patent document 2, two flywheels which have an equal moment of inertia rotate to a reverse direction by the motor generator at the same magnitude | size speed | rate. For this reason, even if a gyro moment is generated in each flywheel, these gyro moments are generated in the opposite direction with the same magnitude, and are therefore canceled (zero). Therefore, it is possible to prevent the gyro moment generated by the flywheel during traveling of the vehicle from affecting the motion performance of the vehicle, and to prevent the motion performance of the vehicle from deteriorating.
ところで、仮に、上記非特許文献1に記載された車両の制御装置を上記特許文献1に記載された車両装置に適用した場合には、一つのフライホイール(回転体)が運動エネルギーを蓄積または放出する。これにより、フライホイールの角速度が大きく変化し、フライホイールの角速度と慣性モーメントの積である角運動量が大きく変化する。したがって、一つのフライホイールが運動エネルギーを蓄積または放出したときに、フライホイールの角運動量を車両の挙動に基づいて設定される目標角運動量に制御することが難しい。すなわち、一つのフライホイールにより、運動エネルギーを蓄積または放出することと、目標角運動量に応じた目標ジャイロモーメントを発生させることの両立を図ることが難しい。 By the way, if the vehicle control device described in Non-Patent Document 1 is applied to the vehicle device described in Patent Document 1, one flywheel (rotary body) accumulates or releases kinetic energy. To do. As a result, the angular velocity of the flywheel changes greatly, and the angular momentum that is the product of the angular velocity of the flywheel and the moment of inertia changes greatly. Therefore, when one flywheel stores or releases kinetic energy, it is difficult to control the angular momentum of the flywheel to the target angular momentum set based on the behavior of the vehicle. That is, it is difficult to achieve both the accumulation or release of kinetic energy and the generation of the target gyro moment according to the target angular momentum with one flywheel.
また、上記特許文献2に記載された車両装置では、二つのフライホイールを用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、車輪の運動エネルギーを有効利用することができる。しかし、上記特許文献2に記載された車両装置では、各フライホイールにより生じるジャイロモーメントが相殺されていて、各フライホイールにより生じるジャイロモーメントを利用して車両の挙動を安定化させる構成となっていない。 Moreover, in the vehicle apparatus described in the said patent document 2, the kinetic energy of a wheel can be utilized effectively by accumulation | storage or discharge | release of the kinetic energy using two flywheels. However, in the vehicle device described in Patent Document 2, the gyro moment generated by each flywheel is offset, and the behavior of the vehicle is not stabilized by using the gyro moment generated by each flywheel. .
以上要するに、本発明が解決しようとする課題は、回転体を用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、車輪の運動エネルギーを有効利用することと、回転体の目標角運動量に応じて発生するジャイロモーメントにより、車両の挙動を安定化させることの両立を図ることが可能な車両の制御装置を提供することである。 In short, the problem to be solved by the present invention is that the kinetic energy of the wheel is effectively utilized by the accumulation or release of the kinetic energy using the rotating body, and the gyro moment generated according to the target angular momentum of the rotating body. Thus, it is an object of the present invention to provide a vehicle control device capable of achieving both the stabilization of the behavior of the vehicle.
本発明は、上記した課題に対処すべくなされたものであり、車輪の車軸に無段階連続変速機を介して回転可能に連結されている回転軸と、この回転軸に一体回転可能に組付けられていて車両の減速時に前記車輪から運動エネルギーを蓄積可能かつ車両の加速時に前記車輪に運動エネルギーを放出可能な回転体とを備えた車両に適用され、前記回転体の回転状態を制御する車両の制御装置であって、前記回転軸は、前記無段階連続変速機に連結されて前記無段階連続変速機の変速比の増減により増速回転または減速回転する第1回転軸と、この第1回転軸と同一方向に延びている第2回転軸とを有し、前記回転体は、前記第1回転軸に組付けられた第1回転体と、前記第2回転軸に組付けられた第2回転体とを有し、前記第1回転軸と前記第2回転軸の間に前記第1回転体の回転方向と前記第2回転体の回転方向を逆転させる逆回転装置と、前記第1回転体の(前記第1回転軸周りの)角速度と慣性モーメントの積である第1角運動量と前記第2回転体の(前記第2回転軸周りの)角速度と慣性モーメントの積である第2角運動量の和を車両の挙動に応じて設定される目標角運動量に制御する角運動量制御手段とを設けたことに特徴がある。 The present invention has been made to cope with the above-described problems, and a rotating shaft that is rotatably connected to a wheel axle via a continuously variable transmission, and an assembly that can be integrally rotated with the rotating shaft. Vehicle that is applied to a vehicle having a rotating body that can store kinetic energy from the wheel during deceleration of the vehicle and that can release kinetic energy to the wheel during acceleration of the vehicle, and that controls the rotational state of the rotating body The rotary shaft is connected to the continuously variable continuous transmission, and the first rotary shaft rotates at an increased or decreased speed by increasing or decreasing the speed ratio of the continuously variable continuous transmission. A second rotating shaft extending in the same direction as the rotating shaft, and the rotating body includes a first rotating body assembled to the first rotating shaft and a second rotating shaft assembled to the second rotating shaft. Two rotating bodies, the first rotating shaft and the second rotating body. A reverse rotation device that reverses the rotation direction of the first rotation body and the rotation direction of the second rotation body between the rotation axes, and the angular velocity and the moment of inertia of the first rotation body (around the first rotation axis). A target angular momentum set in accordance with the behavior of the vehicle, the sum of the first angular momentum, which is the product, and the second angular momentum, which is the product of the angular velocity (around the second rotational axis) of the second rotating body and the moment of inertia And an angular momentum control means for controlling the motor.
本発明における車両の制御装置においては、車両の減速時に、車軸に無段階連続変速機を介して回転可能に連結されている第1回転軸が、増速されるとともに、第1回転軸に逆回転装置を介して連結された第2回転軸が、増速される。このとき、第1回転体および第2回転体に運動エネルギーが蓄積される。一方、車輪の加速時に、第1回転軸および第2回転軸は減速される。このとき、第1回転体および第2回転体に蓄積された運動エネルギーが、車輪に伝達(放出)され、車輪の回転がアシストされる。このため、第1回転体および第2回転体を用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、車輪の運動エネルギーを有効利用することが可能である。 In the vehicle control device according to the present invention, when the vehicle is decelerated, the first rotating shaft that is rotatably connected to the axle via a continuously variable transmission is increased in speed and reverse to the first rotating shaft. The second rotating shaft connected through the rotating device is increased in speed. At this time, kinetic energy is accumulated in the first rotating body and the second rotating body. On the other hand, the first rotating shaft and the second rotating shaft are decelerated during acceleration of the wheel. At this time, the kinetic energy accumulated in the first rotating body and the second rotating body is transmitted (released) to the wheel, and the rotation of the wheel is assisted. For this reason, it is possible to effectively use the kinetic energy of the wheel by accumulating or releasing the kinetic energy using the first rotating body and the second rotating body.
ところで、本発明における車両の制御装置においては、逆回転装置が、第1回転体の回転方向と第2回転体の回転方向を逆転させている。このため、第1回転体の角速度と慣性モーメントの積である第1角運動量および第2回転体の角速度と慣性モーメントの積である第2角運動量のいづれか一方が正となり、いづれか他方が負となる。これにより、角運動量制御手段は、第1回転体の第1角運動量の大きさ(絶対値)と第2回転体の第2角運動量の大きさ(絶対値)の差を利用して、第1角運動量と第2角運動量の和を目標角運動量に制御する。 By the way, in the vehicle control apparatus according to the present invention, the reverse rotation device reverses the rotation direction of the first rotation body and the rotation direction of the second rotation body. Therefore, one of the first angular momentum, which is the product of the angular velocity of the first rotating body and the moment of inertia, and the second angular momentum, which is the product of the angular velocity of the second rotating body, and the moment of inertia, is positive, and either one is negative. Become. As a result, the angular momentum control means uses the difference between the magnitude (absolute value) of the first angular momentum of the first rotating body and the magnitude (absolute value) of the second angular momentum of the second rotating body. The sum of the first angular momentum and the second angular momentum is controlled to the target angular momentum.
このため、上述したように、第1回転体および第2回転体を用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、第1回転体と第2回転体の角速度が増減する場合であっても、第1回転体の第1角運動量と第2回転体の第2角運動量の和を、容易に目標角運動量に制御すること可能である。そして、上記した目標角運動量は、車両の挙動を安定化させる目標ジャイロモーメントに応じた角運動量に設定される。このため、第1回転体および第2回転体が発生するジャイロモーメントにより車両の挙動を安定化させることが可能である。したがって、第1回転体および第2回転体を用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、車輪の運動エネルギーを有効利用することと、目標角運動量に応じて発生するジャイロモーメントにより、車両の挙動を安定化させることの両立を図ることが可能である。 For this reason, as described above, even if the angular velocities of the first rotating body and the second rotating body increase or decrease due to the accumulation or release of kinetic energy using the first rotating body and the second rotating body, It is possible to easily control the sum of the first angular momentum of the rotating body and the second angular momentum of the second rotating body to the target angular momentum. The target angular momentum described above is set to an angular momentum according to the target gyro moment that stabilizes the behavior of the vehicle. For this reason, the behavior of the vehicle can be stabilized by the gyro moment generated by the first rotating body and the second rotating body. Therefore, the behavior of the vehicle is stabilized by effectively using the kinetic energy of the wheel by storing or releasing the kinetic energy using the first rotating body and the second rotating body and by the gyro moment generated according to the target angular momentum. It is possible to make it compatible.
また、本発明の実施に際して、前記逆回転装置は、前記第1回転軸に接続された第1サイドギヤと、前記第2回転軸に接続された第2サイドギヤと、前記第1サイドギヤおよび前記第2サイドギヤと同軸的に回転可能なリングギヤと、このリングギヤに組付けられて前記リングギヤと一体回転可能かつ前記第1サイドギヤおよび前記第2サイドギヤと噛合して前記第1回転軸および前記第2回転軸と直交する軸周りに回転可能なピニオンギヤとを備えた差動装置であり、前記角運度量制御手段は、前記リングギヤの角速度を増減可能な角速度増減装置を備えているとよい。この場合において、前記角速度増減装置は、前記リングギヤの回転に駆動力を付与する電動モータと、前記リングギヤの回転に制動力を付与するブレーキ装置を備えているとよい。 In carrying out the present invention, the reverse rotation device includes a first side gear connected to the first rotation shaft, a second side gear connected to the second rotation shaft, the first side gear, and the second side gear. A ring gear coaxially rotatable with a side gear; and the first and second rotary shafts, which are assembled to the ring gear and can rotate integrally with the ring gear and mesh with the first side gear and the second side gear; It is a differential device provided with a pinion gear that can rotate around an orthogonal axis, and the angular momentum amount control means may include an angular velocity increasing / decreasing device capable of increasing / decreasing the angular velocity of the ring gear. In this case, the angular velocity increasing / decreasing device may include an electric motor that applies a driving force to the rotation of the ring gear, and a brake device that applies a braking force to the rotation of the ring gear.
これらの場合には、差動装置の機能により、リングギヤの角速度が0に近づくほど第1回転体の角速度の大きさ(絶対値)と第2回転体の角速度の大きさ(絶対値)の差が小さくなる。一方、差動装置の機能により、リングギヤの角速度の大きさ(絶対値)が大きくなるほど、第1回転体の角速度の大きさと第2回転体の角速度の大きさの差が、大きくなる。このため、角速度増減装置を作動してリングギヤの角速度を増減することにより、第1回転体の角速度の大きさと第2回転体の角速度の大きさの差を容易に増減することが可能である。したがって、第1回転体の角速度の大きさと第2回転体の角速度の大きさの差を利用して、第1回転体の第1角運動量と第2回転体の第2角運動量の和(第1角運動量の大きさと第2角運動量の大きさの差)を容易に目標角運動量に制御することが可能である。 In these cases, due to the function of the differential device, the difference between the angular velocity of the first rotating body (absolute value) and the angular velocity of the second rotating body (absolute value) as the angular speed of the ring gear approaches zero. Becomes smaller. On the other hand, the difference between the angular velocity of the first rotating body and the angular velocity of the second rotating body increases as the angular speed (absolute value) of the ring gear increases due to the function of the differential gear. Therefore, by operating the angular velocity increasing / decreasing device to increase / decrease the angular velocity of the ring gear, the difference between the angular velocity of the first rotating body and the angular velocity of the second rotating body can be easily increased / decreased. Therefore, the sum of the first angular momentum of the first rotating body and the second angular momentum of the second rotating body (the first angular momentum) using the difference between the angular velocity of the first rotating body and the angular velocity of the second rotating body. The difference between the magnitude of the first angular momentum and the magnitude of the second angular momentum) can be easily controlled to the target angular momentum.
また、本発明の実施に際して、前記第1回転体の(前記第1回転軸周りの)慣性モーメントと前記第2回転体の(前記第2回転軸周りの)慣性モーメントは等しい所定値であるとよい。この場合には、第1回転体の慣性モーメントと第2回転体の慣性モーメントが等しい所定値であり、リングギヤの角速度が、差動装置の機能により、第1回転体の角速度と第2回転体の角速度の平均となる。このため、第1回転体の角速度と慣性モーメントの積である第1角運動量と、第2回転体の角速度と慣性モーメントの積である第2角運動量の和は、リングギヤの角速度のみで決まる。したがって、例えば、第1回転体および第2回転体の角速度を検出可能な角速度センサを設けずに、リングギヤの角速度を検出可能な角速度センサのみを設けて実施することが可能である。 In carrying out the present invention, the moment of inertia (around the first rotation axis) of the first rotating body and the moment of inertia (around the second rotation axis) of the second rotating body have the same predetermined value. Good. In this case, the moment of inertia of the first rotating body and the moment of inertia of the second rotating body are equal to each other, and the angular speed of the ring gear is set to the angular speed of the first rotating body and the second rotating body by the function of the differential device. Is the average of the angular velocities. Therefore, the sum of the first angular momentum, which is the product of the angular velocity of the first rotating body and the moment of inertia, and the second angular momentum, which is the product of the angular velocity of the second rotating body and the moment of inertia, is determined only by the angular velocity of the ring gear. Therefore, for example, it is possible to provide only the angular velocity sensor capable of detecting the angular velocity of the ring gear without providing the angular velocity sensor capable of detecting the angular velocity of the first rotating body and the second rotating body.
また、本発明の実施に際して、前記逆回転装置は、前記第1回転体の角速度の大きさと前記第2回転体の角速度の大きさを等しくさせていて、前記第1回転体および前記第2回転体のいづれか一方は、その慣性モーメントを増減可能に構成され、前記角運動量制御手段は、前記第1回転体および前記第2回転体のいづれか一方の慣性モーメントを増減可能な慣性モーメント増減装置を備えているとよい。 In the implementation of the present invention, the reverse rotation device makes the magnitude of the angular velocity of the first rotating body equal to the magnitude of the angular velocity of the second rotating body, and the first rotating body and the second rotating body. Either one of the bodies is configured to be able to increase or decrease the moment of inertia, and the angular momentum control means includes an inertia moment increasing / decreasing device capable of increasing or decreasing the inertia moment of either the first rotating body or the second rotating body. It is good to have.
この場合には、慣性モーメント増減装置を作動して第1回転体および第2回転体のいづれか一方の慣性モーメントを増減することにより、第1回転体の慣性モーメントの大きさと第2回転体の慣性モーメントの大きさの差を増減することが可能である。このため、第1回転体の慣性モーメントの大きさと第2回転体の慣性モーメントの大きさの差を利用して、第1回転体の第1角運動量と第2回転体の第2角運動量の和(第1角運動量の大きさと第2角運動量の大きさの差)を容易に目標角運動量に制御することが可能である。 In this case, the inertia moment increasing / decreasing device is operated to increase or decrease the inertia moment of either the first rotating body or the second rotating body, thereby increasing the magnitude of the inertia moment of the first rotating body and the inertia of the second rotating body. It is possible to increase or decrease the difference in the magnitude of the moment. Therefore, the difference between the magnitude of the moment of inertia of the first rotating body and the magnitude of the moment of inertia of the second rotating body is used to calculate the first angular momentum of the first rotating body and the second angular momentum of the second rotating body. The sum (the difference between the magnitude of the first angular momentum and the magnitude of the second angular momentum) can be easily controlled to the target angular momentum.
また、本発明の実施に際して、前記目標角運動量は、車両の挙動が小さいとき、ゼロに設定され、車両の挙動が大きいとき、ゼロを除く値に設定されるとよい。この場合には、車両の挙動が大きいとき、目標角運動量がゼロを除く値に設定されるため、第1回転体および第2回転体は、目標角運動量に応じたジャイロモーメントを発生する。このため、車両の挙動が大きいときには、ジャイロモーメントを利用して車両の挙動を安定化させることが可能である。一方、車両の挙動が小さいとき、目標角運動量がゼロに設定されるため、第1回転体および第2回転体はジャイロモーメントを発生しなくなる。このため、車両の挙動が小さいときには、第1回転体および第2回転体により生じるジャイロモーメントが、車両の運動性能に影響を与えることを防止でき、車両の運動性能が低下することを防止することが可能である。 In implementing the present invention, the target angular momentum may be set to zero when the vehicle behavior is small, and set to a value other than zero when the vehicle behavior is large. In this case, when the behavior of the vehicle is large, the target angular momentum is set to a value other than zero, so that the first rotating body and the second rotating body generate a gyro moment according to the target angular momentum. For this reason, when the behavior of the vehicle is large, the behavior of the vehicle can be stabilized using the gyro moment. On the other hand, when the behavior of the vehicle is small, the target angular momentum is set to zero, so that the first rotating body and the second rotating body do not generate a gyro moment. For this reason, when the behavior of the vehicle is small, the gyro moment generated by the first rotating body and the second rotating body can be prevented from affecting the motion performance of the vehicle and the motion performance of the vehicle can be prevented from deteriorating. Is possible.
また、本発明の実施に際して、前記第1回転軸と前記第2回転軸は、前記車軸と同一方向に延びているとよい。この場合には、第1回転軸および第2回転軸に周りに回転する第1回転体および第2回転体が、車両の左右の旋回時に、車両の上下方向に延在する軸周りに回転すると、第1回転体および第2回転体にジャイロモーメントが発生する。このジャイロモーメントは、車両の前後方向に延びている軸周りのモーメントとなる。したがって、発生したジャイロモーメントをアンチロールモーメントとして作用させることで、車両の左右の旋回時に、車両のロール軸周りの挙動を安定化させることが可能である。 In implementing the present invention, the first rotating shaft and the second rotating shaft may extend in the same direction as the axle. In this case, when the first rotating body and the second rotating body rotating around the first rotating shaft and the second rotating shaft rotate around the axis extending in the vertical direction of the vehicle when the vehicle turns left and right. A gyro moment is generated in the first rotating body and the second rotating body. This gyro moment is a moment around an axis extending in the longitudinal direction of the vehicle. Accordingly, by causing the generated gyro moment to act as an anti-roll moment, it is possible to stabilize the behavior around the roll axis of the vehicle when the vehicle turns left and right.
a.第1実施形態
以下に本発明の各実施形態を図1〜図11に基づいて説明する。図1〜図8は、本発明における車両の制御装置の第1実施形態を示している。図1では、本発明の車両の制御装置が適用されている車両が、概略的に示されている。この車両は、乗員によって回動操舵される操舵ハンドルSHと、駆動輪としての左右前輪FW1,FW2と、従動輪としての左右後輪RW1,RW2を備えている。ここで、図1に示すように、右側の後輪RW1側の構成と、左側の後輪RW2側の構成は、同様である。このため、右側の後輪RW1側の構成を代表して説明する。
a. First Embodiment Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 1-8 has shown 1st Embodiment of the control apparatus of the vehicle in this invention. FIG. 1 schematically shows a vehicle to which the vehicle control device of the present invention is applied. This vehicle includes a steering handle SH that is turned by an occupant, left and right front wheels FW1 and FW2 as drive wheels, and left and right rear wheels RW1 and RW2 as driven wheels. Here, as shown in FIG. 1, the configuration of the right rear wheel RW1 side and the configuration of the left rear wheel RW2 side are the same. For this reason, the configuration on the right rear wheel RW1 side will be described as a representative.
右側の後輪RW1は、図2に示すように、車軸10に連結されている。車軸10は、無段階連続変速機11を介して第1回転軸12に連結されている。ここで、車軸10は、車両の左右方向に延びていて、右側の後輪RW1と一体回転可能である。この車軸10は、右側の後輪RW1に接続されているアーム10aと、無段階連続変速機11に接続されているアーム10bと、アーム10aとアーム10bを連結する等速ジョイントJOを有している。
The right rear wheel RW1 is connected to the
無段階連続変速機11は、車軸10の角速度(回転数)に対する第1回転軸12の角速度(回転数)の比である変速比αを無段階に連続的に増減するためのものである。この無段階連続変速機11は、例えばCVTおよびクラッチを備えている。なお、CVTの変速比αが−∞から+∞まで変化する場合には、無段階連続変速機11のクラッチを設けずに実施することが可能である。また、無段階連続変速機11は、後述する電子制御装置23に駆動回路C1を介して接続されている。
The continuously
第1回転軸12は、車軸10と同一方向(車両の左右方向)に延びており、差動装置13を介して第2回転軸14に連結されている。ここで、この第1回転軸12は、無段階連続変速機11に連結されているため、変速比αの増減により増速回転または減速回転可能である。そして、この第1回転軸12には、第1フライホイール15(第1回転体)が一体回転可能に組付けられ、第2回転軸14には、第2フライホイール16(第2回転体)が、一体回転可能に組付けられている。上述した無段階連続変速機11、第1回転軸12、差動装置13、第2回転軸14、第1フライホイール15および第2フライホイール16は、車体(ボデー)側に設置されている。
The first
差動装置13は、第1回転軸12の回転方向と第2回転軸14の回転方向を逆転させて、第1フライホイール15の回転方向と第2フライホイール16の回転方向を逆転させる逆回転装置である。この差動装置13は、図2に概略的に示したように、第1サイドギヤ13aと、第2サイドギヤ13bと、第1サイドギヤ13aおよび第2サイドギヤ13bと同軸的に回転可能なリングギヤ13cと、このリングギヤ13cに固定されたケース(図示省略)に組付けられているピニオンギヤ13d,13eとを備えている。
The
第1サイドギヤ13aは、第1回転軸12の左端に一体回転可能に接続されている。第2サイドギヤ13bは、第2回転軸14の右端に一体回転可能に接続されている。リングギヤ13cは、外周の左端部に径外方向に突出するフランジ状のディスク部13c1を有している。ピニオンギヤ13d,13eは、対向して配置されていて、第1サイドギヤ13aおよび第2サイドギヤ13bと噛合している。また、ピニオンギヤ13d,13eは、リングギヤ13cと一体回転(公転)可能かつ第1回転軸12および第2回転軸14と直交する軸周りに回転(自転)可能である。
The first side gear 13 a is connected to the left end of the first
第2回転軸14は、車軸10と同一方向(車両の左右方向)に延びるとともに、第1回転軸12と同軸的に延びている。第1フライホイール15は、スチール製のハブ(図示省略)上に炭素繊維を巻きつけてプレス成形したものであり、例えば、図2の右側(車両の右側)から見て時計方向に回転する。また、第1フライホイール15は、増速回転することにより運動エネルギーを蓄積可能かつ減速回転することにより運動エネルギーを放出可能である。この第1フライホイール15は、第1回転軸12周りの慣性モーメントが所定値(一定値)のI1となっている。ここで、第1フライホイール15の第1回転軸12周りの角速度ω1と慣性モーメントI1の積を第1角運動量A1と表す。
The second
第2フライホイール16は、スチール製のハブ(図示省略)上に炭素繊維を巻きつけてプレス成形したものであり、例えば、図2の右側から見て反時計方向に回転する。また、第2フライホイール16は、増速回転することにより運動エネルギーを蓄積可能かつ減速回転することにより運動エネルギーを放出可能である。この第2フライホイール16は、第2回転軸14周りの慣性モーメントが所定値(一定値)のI2となっている。第2フライホイール16の慣性モーメントI2と第1フライホイール15の慣性モーメントI1は異なる値である。ここで、第2フライホイール16の第2回転軸14周りにおける角速度ω2と慣性モーメントI2の積を第2角運動量A2と表す。そして、第1フライホイール15と第2フライホイール16は逆方向に回転するため、第1フライホイール15の第1角運動量A1を正の値で表し、第2フライホイール16の第2角運動量A2を負の値で表す。
The
ところで、この第1実施形態においては、第1フライホイール15の第1角運動量A1と第2フライホイール16の第2角運動量A2の和Atを制御する角運動量制御手段としての角運動量制御装置20が設けられている。角運動量制御装置20は、図1および図2に示したように、リングギヤ13cの回転に駆動力を付与する電動モータ21と、リングギヤ13cの回転に制動力を付与するブレーキ装置22と、電動モータ21、ブレーキ装置22および無段階連続変速機11の作動を制御する電子制御装置23を備えている。
By the way, in the first embodiment, the angular
電動モータ21は、出力回転軸21aを備えた周知の構成である。出力回転軸21aの先端に組付けられたギヤ21bとリングギヤ13cは噛合している。また、電動モータ21は、出力回転軸21aを正方向または逆方向に回転させて、リングギヤ13cの角速度ω0を増加または減少させることが可能である。この電動モータ21は、駆動回路C2を介して電子制御装置23に接続されている。なお、電動モータ21によるリングギヤ13cの回転が、全て第2サイドギヤ13b(第2回転軸14)に伝達されないように、所定値の負荷(荷重)が第2回転軸14に予め付与されている。このため、電動モータ21によりリングギヤ13cの角速度ω0が増加したとき、第1フライホイール15の角速度ω1の増加と第2フライホイール16の角速度ω2の増加の割合は、予め所定の割合に設定されている。
The
ブレーキ装置22は、ブレーキパッド22aを備えた周知の構成である。ブレーキパッド22aは、リングギヤ13cのディスク部13c1を挟持して、リングギヤ13cの角速度ω0を減少させる(またはゼロとする)ことが可能である。このブレーキ装置22は、駆動回路C3を介して電子制御装置23に接続されている。なお、ブレーキ装置22により、リングギヤ13cの角速度ω0が0に近づくと(角速度ω0の大きさが減少されると)、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさが、等しい値に近づく。そして、ブレーキ装置22により、リングギヤ13cの角速度ωが0になると、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさが等しくなる。
The
電子制御装置23は、CPU、ROM、RAM、タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものである。この電子制御装置23は、無段階連続変速機11の変速比αを増減することができるとともに、電動モータ21およびブレーキ装置22の作動を制御することが可能である。電子制御装置23の入力側に、図1および図2に示したように、操舵角センサ31、車速センサ32、ロール角センサ33、ヨーレイトセンサ34、加速度センサ35、リングギヤ角速度センサ36,第1フライホイール角速度センサ37が接続されている。また、電子制御装置23の出力側に、駆動回路C1,C2,C3が接続されている。
The
操舵角センサ31は、操舵ハンドルSHの中立位置からの操舵角θを検出して電子制御装置23に出力する。なお、操舵角θは、操舵ハンドルSHの中立位置から反時計方向の操舵角を正の値で表し、操舵ハンドルSHの中立位置から時計方向の操舵角を負の値で表す。車速センサ32は、車両の車速Vを検出して電子制御装置23に出力する。なお、車速Vは、前進時の車速を正の値で表し、後進時の車速を負の値で表す。
The
ロール角センサ33は、ロール角φを検出して電子制御装置23に出力する。なお、ロール角φは、車両後方から見て、ロール軸(車両の前後方向に延びていて車両の重心位置を通る軸)周りの反時計方向の回転角を正の値で表し、ロール軸周りの時計方向の回転角を負の値で表す。ヨーレイトセンサ34は、ヨーレートγを検出して電子制御装置23に出力する。なお、ヨーレートγは、車両上方から見て、ヨー軸(車両の上下方向に延びていて車両の重心位置を通る軸)周りの反時計方向の角速度を正の値で表し、ヨー軸周りの時計方向の角速度を負の値で表す。
The
加速度センサ35は、車両に発生する前後方向の加速度Gを検出して電子制御装置23に出力する。なお、加速度Gは、車両後方への加速度(車両の加速時に生じる加速度)を正の値で表し、車両前方への加速度(車両の減速時に生じる加速度)を負の値で表す。リングギヤ角速度センサ36は、図2に示したように、リングギヤ13cの角速度ω0を検出して電子制御装置23に出力する。第1フライホイール角速度センサ37は、第1フライホイール15の角速度ω1を検出して電子制御装置23に出力する。角速度ω0,ω1は、図2右方側から見て、第1回転軸12周りの時計方向の角速度を正の値で表し、第1回転軸12周りの反時計方向の角速度を負の値で表す。また、第2フライホイール16の角速度ω2においても、図2右方側から見て、第2回転軸14周りの時計方向の角速度を正の値とし、第2回転軸14周りの反時計方向の角速度を負の値とする。なお、リングギヤ角速度センサ36および第1フライホイール角速度センサ37としては、角度を検出し、この検出した角度を時間で微分した値を出力するものであってもよい。
The
ここで、第1フライホイール15および第2フライホイール16が発生するジャイロモーメントについて説明する。第1回転軸12周りに回転する第1フライホイール15および第2回転軸14周りに回転する第2フライホイール16は、第1回転軸12および第2回転軸14と直交する軸周りに回転するとき、ジャイロモーメントを発生する。このとき、ジャイロモーメントの大きさは、第1フライホイール15の第1角運動量A1と第2フライホイール16の第2角運動量A2の和Atに、第1回転軸12および第2回転軸14と直交する軸周りの角速度を乗じたものとなる。
Here, the gyro moment generated by the
次に、車両の挙動に対して、第1フライホイール15および第2フライホイール16が発生するジャイロモーメント(以下、ジャイロモーメントMと表す)の作用について説明する。車両が左方向に旋回するときには、図3(a)に示すように、第1フライホイール15および第2フライホイール16は、車両の上下方向に延在する軸O1周りに車両上方から見て反時計周りに回転する。このとき、第2フライホイール16の第2角運動量A2の大きさが、第1フライホイール15の第1角運動量A1の大きさより大きければ、すなわち、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが負であれば、ジャイロモーメントMの向きは、車両の前後方向に延在する軸O2周りに車両後方から見て反時計周りとなる。これにより、このジャイロモーメントMは、車両が左方向に旋回するとき、車両(車体)のロール軸周りの挙動に対してアンチロールモーメントとして作用する。したがって、第2フライホイール16の第2角運動量A2の大きさを第1フライホイール15の第1角運動量A1の大きさより大きくすることで、ジャイロモーメントMは、車両が左方向に旋回する状況において、車両のロール軸周りの挙動を安定化することが可能である。
Next, the action of gyro moments (hereinafter referred to as gyro moment M) generated by the
一方、車両が右方向に旋回するときには、図3(b)に示すように、第1フライホイール15および第2フライホイール16は、車両の上下方向に延在する軸O1周りに車両上方から見て時計周り(車両が左方向に旋回するときの回転方向と逆方向)に回転する。このとき、第2フライホイール16の第2角運動量A2の大きさが、第1フライホイール16の第1角運動量A2の大きさより大きければ、ジャイロモーメントMの向きは、車両の前後方向に延在する軸O2周りに車両後方から見て時計周り(車両が左方向に旋回するときの回転方向と逆方向)となる。これにより、このジャイロモーメントMは、車両が右方向に旋回するとき、車両のロール軸周りの挙動に対してアンチロールモーメントとして作用する。したがって、第2フライホイール16の角運動量A2の大きさを第1フライホイール15の角運動量A1の大きさより大きくすることで、ジャイロモーメントMは、車両が右方向に旋回する状況において、車両のロール軸周りの挙動を安定化することが可能である。すなわち、車両のロール軸周りの挙動を安定化させる際には、車両の左方向の旋回時および車両の右方向の旋回時のいづれの場合においても、第2フライホイール16の第2角運動量A2の大きさが、第1フライホイール16の第1角運動量A2の大きさより大きければ、ジャイロモーメントMを車両のロール軸周りの挙動に対してアンチロールモーメントとして作用させることができる。
On the other hand, when the vehicle turns to the right, as shown in FIG. 3B, the
なお、第1回転軸12、第2回転軸14、第1フライホイール15および第2フライホイール16が車体(ボデー)側に設置されているため、図3(a)(b)に示したように、車体がロールしているとき、第1回転軸12、第2回転軸14、第1フライホイール15および第2フライホイール16もロールする。このため、第1フライホイール15および第2フライホイール16が発生するジャイロモーメントMを車体に作用させることができ、車両(車体)のロール軸周りの挙動を安定化することが可能である。
Since the first
続いて、ジャイロモーメントMによって車両のロール軸周りの挙動を安定化させるときにおける、第1フライホイールの角速度ω1と、リングギヤ13cの角速度ω0の関係を説明する。まず、上述した車両のロール軸周りの挙動を安定化させるジャイロモーメントMの値を、目標ジャイロモーメントMaとする。次に、目標ジャイロモーメントMaを発生させるための目標角運動量Ataを、車両の上下方向に延びている軸O1(図3参照)周りの角速度と、車両の挙動を安定化させる目標ジャイロモーメントMaとによって決定する。
Next, the relationship between the angular velocity ω1 of the first flywheel and the angular velocity ω0 of the
上述したように決定された目標角運動量Ataは、以下の〔式1〕で示すように、第1角運動量A1と第2運動量A2の和At、すなわち、角速度ω1と慣性モーメントI1の積と、角速度ω2と慣性モーメントI2の積の和で表される。
〔式1〕 Ata=A1+A2=ω1×I1+ω2×I2
一方、リングギヤ13cの角速度ω0は、第1回転軸12と第2回転軸14の間に差動装置13が設けられているため、以下の〔式2〕で示すように、第1フライホイール15の角速度ω1と第2フライホイール16の角速度ω2の平均で表される。
〔式2〕 ω0=(ω1+ω2)/2
このため、〔式1〕と〔式2〕をω0について解くと、以下の〔式3〕が得られる。
〔式3〕 ω0={Ata−(I1−I2)×ω1}/(2×I2)
上記したことから、車両のロール軸周りの挙動を安定化させる目標ジャイロモーメントMaを発生させるとき、リングギヤ13cの角速度ω0と第1フライホイール15の角速度ω1は、上記した〔式3〕を満たす必要がある。言い換えると、リングギヤ13cの角速度ω0と第1フライホイール15の角速度ω1が、上記した〔式3〕を満たすことが、第1角運動量A1と第2運動量A2の和Atが目標角運動量Ataとなるための条件、すなわち、車両のロール軸周りの挙動を安定化する目標ジャイロモーメントMaを発生させるための条件である。
The target angular momentum Ata determined as described above is the sum At of the first angular momentum A1 and the second momentum A2, that is, the product of the angular velocity ω1 and the inertia moment I1, as shown in the following [Equation 1]: It is represented by the sum of products of angular velocity ω2 and moment of inertia I2.
[Formula 1] Ata = A1 + A2 = ω1 × I1 + ω2 × I2
On the other hand, since the
[Formula 2] ω0 = (ω1 + ω2) / 2
Therefore, when [Equation 1] and [Equation 2] are solved for ω0, the following [Equation 3] is obtained.
[Formula 3] ω0 = {Ata− (I1−I2) × ω1} / (2 × I2)
As described above, when the target gyro moment Ma that stabilizes the behavior around the roll axis of the vehicle is generated, the angular velocity ω0 of the
次に、角運動量制御装置20の電動モータ21およびブレーキ装置22の作動について具体的に説明する。車両のロール軸周りの挙動を安定化させる目標ジャイロモーメントMaが発生しているとき、リングギヤ13cと第1フライホイール15は、上記した〔式3〕を満たすように、回転する。そして、図3(a)(b)を用いて説明したように、第2角運動量A2の大きさが第1角運動量A1の大きさより大きくなっている。このとき、角速度ω1は正であり、角速度ω2は負である。この状況において、車両の一定速度の走行時と、車両の減速時と、車両の加速時とに分けて説明する。
Next, the operation of the
車両の一定速度の走行時には、無段階連続変速機11の変速比αは維持され、第1回転軸12の回転速度は維持される。このため、第1フライホイール15の角速度ω1およびリングギヤ13cの角速度ω0は、維持され、上記した〔式3〕を満たした状態(第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが目標角運動量Ataである状態)が維持される。したがって、このときには、電動モータ21およびブレーキ装置22は、作動しない。
When the vehicle travels at a constant speed, the gear ratio α of the continuously
また、車両の減速時には、無段階連続変速機11の変速比αが増加され、第1回転軸12の回転速度が増加される。このとき、第1フライホイール15の角速度ω1は増加し、第1フライホイール15に運動エネルギーが蓄積される。この角速度ω1の増加により、リングギヤ13cの角速度ω0が増加したとき、ブレーキ装置22が、リングギヤ13cの回転に制動力を付与し、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさの差を調節する。このブレーキ装置22の作動により、角速度ω1と角速度ω0が上記した〔式3〕を満たす状態が維持され、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが目標角運動量Ataである状態が維持される。
Further, when the vehicle is decelerated, the speed ratio α of the continuously
一方、車両の減速時において、角速度ω1の増加によりリングギヤ13cの角速度ω0が減少したとき、電動モータ21が、リングギヤ13cの回転に駆動力を付与し、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさの差を調節する。この電動モータ21の作動により、角速度ω1と角速度ω0が上記した〔式3〕を満たす状態が維持され、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが目標角運動量Ataである状態が維持される。ここで、角速度ω1(正の値)の大きさが角速度ω2(負の値)の大きさより大きい状態で、角速度ω1が増加すると、リングギヤ13cの角速度ω0が増加する。また、角速度ω1(正の値)の大きさが角速度ω2(負の値)の大きさより小さい状態で、角速度ω1が増加すると、リングギヤ13cの角速度ω0が減少する。
On the other hand, when the vehicle is decelerating, when the angular velocity ω0 of the
また、車両の加速時には、無段階連続変速機11の変速比αは減少され、第1回転軸12の回転速度が減少される。このとき、第1フライホイール15の角速度ω1は減少し、第1フライホイール15から運動エネルギーが放出される。この角速度ω1の減少により、リングギヤ13cの角速度ω0が減少したとき、電動モータ21が、リングギヤ13cの回転に駆動力を付与し、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさの差を調節する。この電動モータ21の作動により、角速度ω1と角速度ω0が上記した〔式3〕を満たす状態が維持され、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが目標角運動量Ataである状態が維持される。
Further, at the time of acceleration of the vehicle, the transmission gear ratio α of the continuously
一方、車両加速時において、角速度ω1の減少によりリングギヤ13cの角速度ω0が増加したとき、ブレーキ装置22が、リングギヤ13cの回転に制動力を付与し、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさの差を調節する。このブレーキ装置22の作動により、角速度ω1と角速度ω0が上記した〔式3〕を満たす状態が維持され、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが目標角運動量Ataである状態が維持される。ここで、角速度ω1(正の値)の大きさが角速度ω2(負の値)大きさより大きい状態で、角速度ω1が減少すると、リングギヤ13cの角速度ω0が減少する。また、角速度ω1(正の値)の大きさが角速度ω2(負の値)の大きさより小さい状態で、角速度ω1が増加すると、リングギヤ13cの角速度ω0が増加する。
On the other hand, when the angular speed ω0 of the
ここで、上記した作動説明をより理解し易くするために、電子制御装置23によって実行される制御を、図4、図5および図6のフローチャートに基づいて説明しておく。電子制御装置23は、運転者によってイグニッションスイッチがオン状態とされると、所定の初期化プログラムを実行する。そして、電子制御装置23は、図4の角運動量制御プログラムを所定の短時間Δtごとに、ステップS10にて繰り返し実行する。
Here, in order to make the above-described operation explanation easier to understand, the control executed by the
電子制御装置23は、ステップS11にて、各センサ31〜37によって検出された各検出値θ、V,φ、γ、G、ω0,ω1を入力し、ステップS12に進む。なお、電子制御装置23は、入力した各検出値θ、ω、φ、γ、G、ω0,ω1を図示しないRAMの所定記憶位置に一時的に記憶する。
In step S11, the
そして、電子制御装置23は、ステップS12にて、目標角運動量決定ルーチンを実行する。以下、このルーチンを図5を用いて具体的に説明する。電子制御装置23は、図5に示すように、ステップS120にて、目標角運動量決定ルーチンを開始し、続くステップS121にて、ロール角φの大きさ(絶対値)が設定値φ0より大きいか否かを判定する。なお、設定値φ0は、車両のロール軸周りの挙動が大きいか否かを判定するために予め設定された値である。
Then, the
具体的に、電子制御装置23は、ロール角φの大きさが設定値φ0より大きければ、車両のロール軸周りの挙動が大きいため、「Yes」と判定してステップS122に進む。一方、電子制御装置23は、ロール角φの大きさが設定値φ0以下であれば、車両のロール軸周りの挙動が小さいため、「No」と判定してステップS125に進む。
Specifically, if the roll angle φ is greater than the set value φ0, the
電子制御装置23は、ステップS122にて、操舵角θと車速Vとロール角φに基づいて、目標ジャイロモーメントMaを決定する。なお、目標ジャイロモーメントMaとは、第1フライホイール15および第2フライホイール16が発生するジャイロモーメントであり、上述したように、車両のロール軸周りの挙動を安定化させるためにアンチロールモーメントとして作用する目標モーメントである。決定された目標ジャイロモーメントMaは、ロール角φの大きさが大きいほど大きいモーメントである。
In step S122, the
ステップS122にて目標ジャイロモーメントMaが決定されると、電子制御装置23は、ステップS123にて、ヨーレートγを用いて第1フライホイール15および第2フライホイール16の車両上下方向に延在する軸O1(図3参照)周りの角速度βを決定する。
When the target gyro moment Ma is determined in step S122, the
ステップS123にて角速度βが決定されると、電子制御装置23は、ステップS124にて、下記〔式4〕を用いて目標角運動量Ataを演算し、ステップS126に進む。なお、下記〔式4〕により演算された目標角運動量Ataは「0」を除く値である。
〔式4〕 Ata=Ma/β
When the angular velocity β is determined in step S123, the
[Formula 4] Ata = Ma / β
一方、ステップS121にて「No」と判定されると、電子制御装置23は、ステップS125にて、目標角運動量Ataを「0」とし、ステップS126に進む。ここで、目標角運動量Ataが「0」とは、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが「0」ということであり、第1フライホイール15および第2フライホイール16がジャイロモーメントを発生しなくなることを意味する。
On the other hand, if “No” is determined in step S121, the
そして、電子制御装置23は、ステップS126に進むと、目標角運動量決定ルーチンを終了し、リターンを実行する。これにより、電子制御装置23は、角運動量制御プログラムのステップS13に戻る。
And if the
上述したように、目標角運動量決定ルーチンにより目標角運動量Ataが決定されると、電子制御装置23は、ステップS13にて、角速度制御ルーチンを実行する。以下、このルーチンを図6を用いて具体的に説明する。電子制御装置23は、図6に示すように、ステップS130にて、角速度制御ルーチンを開始し、続くステップS131にて、加速度Gが「0」であるか否かを判定する。
As described above, when the target angular momentum Ata is determined by the target angular momentum determination routine, the
具体的に、電子制御装置23は、加速度Gが「0」でなければ、車両が加減速しているため、「Yes」と判定してステップS132に進む。一方、電子制御装置23は、加速度Gが「0」であれば、車両が一定速度で走行または車両が停止しているため、「No」と判定してステップS134に進む。なお、車両が一定速度で走行または車両が停止しているとき、第1フライホイール15および第2フライホイール16を用いた運動エネルギーの蓄積または放出がない。したがって、このときには、角速度ω1,ω2,ω0は変化しない。
Specifically, if the acceleration G is not “0”, the
ステップS131にて、加速度Gが「0」でないと判定されると、電子制御装置23は、ステップS132にて、加速度Gに基づいて無段階連続変速機11の目標変速比αaを決定する。ここで、目標変速比αaとは、無段階連続変速機11の変速比αを制御するための目標となる変速比である。決定された目標変速比αaは、加速度Gが負の値であるとき(車両の減速時)、大きい値であり、加速度Gが正の値であるとき(車両の加速時)、小さい値である。
If it is determined in step S131 that the acceleration G is not “0”, the
ここで、電子制御装置23は、目標変速比αaが決定されると、ステップS133にて、決定された目標変速比αaと変速比αの差αa−αに基づいて、無段階連続変速機11の作動を制御する。このため、車両の減速時には、変速比αが大きくなる。これにより、第1回転軸12および第2回転軸14の回転が増速され、第1フライホイール15および第2フライホイール16に運動エネルギーが蓄積される。一方、車両の加速時には、変速比αが小さくなる。このため、第1回転軸12および第2回転軸14の回転が減速され、第1フライホイール15および第2フライホイール16から運動エネルギーが放出される。したがって、車両の減速時または加速時、すなわち、第1フライホイール15および第2フライホイール16に運動エネルギーが蓄積または第1フライホイール15および第2フライホイール16から運動エネルギーが放出されるとき、リングギヤ13cの角速度ω0と第1フライホイールの角速度ω1と第2フライホイール16の角速度ω2は、変化する。
Here, when the target speed ratio αa is determined, the
続いて、電子制御装置23は、ステップS134に進むと、角運動量決定ルーチンにより決定した目標角運動量Ataに基づいて、目標角速度ω0aを演算する。なお、目標角速度ω0aとは、リングギヤ13cの角速度ω0を制御するために目標となる角速度である。ところで、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atを目標角運動量Ataにするためには、上述したように、リングギヤ13cの角速度ω0と第1フライホイール15の角速度ω1の関係が上記した〔式3〕を満たす必要がある。したがって、電子制御装置23は、上記した〔式3〕の右辺の値を目標角速度ω0aとする下記〔式5〕に従って、リングギヤ13cの目標角速度ω0aを演算し、ステップS135に進む。
〔式5〕 ω0a={Ata−(I1−I2)×ω1}/(2×I2)
ただし、上記した〔式5〕の角速度ω1は、前記ステップS11にて入力された第1フライホイール15の角速度ω1である。
Subsequently, in step S134, the
[Formula 5] ω0a = {Ata− (I1−I2) × ω1} / (2 × I2)
However, the above-described angular velocity ω1 of [Equation 5] is the angular velocity ω1 of the
ステップS135において、電子制御装置23は、前記ステップS134にて演算した目標角速度ω0aと実際の(検出された)角速度ω0の差に基づいて、電動モータ21およびブレーキ装置22の作動を制御する。具体的に説明すると、電子制御装置23は、目標角速度ω0aと角速度ω0の差ω0a−ω0が「0」となるように、ステップS11にて入力した角速度ω0の値をフィードバックしながら、上記した〔式5〕を用いてフィードバック制御を行う。
In step S135, the
ステップS135にて、上記したフィードバック制御が行われると、電子制御装置23は、ステップS136に進み、角速度制御ルーチンを終了する。そして、電子制御装置23は、角運動量制御プログラムのステップS14に戻り、角運動量制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、電子制御装置23は、所定の短時間Δtの経過後に再びステップS10にて、角運動量制御プログラムの実行を開始する。
When the feedback control described above is performed in step S135, the
上記した角運動量制御プログラムの実行により、第1フライホイール15および第2フライホイール16に運動エネルギーが蓄積、または第1フライホイール15および第2フライホイール16から運動エネルギーが放出される場合であっても、すなわち、リングギヤ13cの角速度ω0と第1フライホイール15の角速度ω1と第2フライホイール16の角速度ω2が変化(増減)する場合であっても、リングギヤ13cの角速度ω0と第1フライホイール15の角速度ω1が、上記した〔式3〕の関係を満たすように制御される。言い換えれば、リングギヤ13cの角速度ω0を目標角速度ω0aに制御することによって、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさの差を変化させたり、維持したりすることができる。その結果、第1フライホイール15および第2フライホイール16に運動エネルギーが蓄積、または第1フライホイール15および第2フライホイール16から運動エネルギーが放出される場合であっても、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atを目標角運動量Ataに維持することができる。
It is a case where kinetic energy is accumulated in the
上記のように構成した第1実施形態の作動および作用効果について説明する。なお、右側の後輪RW1側の作動および作用効果と左方の後輪RW2側の作動および作用効果は同様である。このため、右側の後輪RW2側の作動および作用効果を代表して説明する。 The operation and effect of the first embodiment configured as described above will be described. It should be noted that the operation and effect on the right rear wheel RW1 side are the same as those on the left rear wheel RW2 side. For this reason, the operation and effect of the right rear wheel RW2 side will be described as a representative.
この第1実施形態においては、車両の減速時に、電子制御装置23により無段階連続変速機11の変速比αが大きくされる。これにより、第1回転軸12および第2回転軸14が増速される。このため、右側の後輪RWから無段階連続変速機11を介して第1フライホイール15および第2フライホイール16に運動エネルギーを蓄積することが可能である。一方、車両の加速時に、電子制御装置23により無段階連続変速機11の変速比αが小さくされる。これにより、第1回転軸12および第2回転軸14が減速される。このため、第1フライホイール15および第2フライホイール16に蓄積された運動エネルギーは、無段階連続変速機11を介して右側の後輪RWに伝達(放出)され、右側の後輪RW1の回転をアシストすることが可能である。したがって、第1フライホイール15および第2フライホイール16を用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、右側の後輪RW1の運動エネルギーを有効利用することが可能である。
In the first embodiment, the speed ratio α of the continuously
一方、この第1実施形態においては、差動装置13が第1フライホイール15の回転方向と第2フライホイール16の回転方向を逆転させている。これにより、第1フライホイール15の第1角運動量A1が正であり、第2フライホイール16の第2角運動量A2が負となっている。このため、角運動量制御装置20は、第1フライホイール15の第1角運動量A1の大きさ(絶対値)と第2フライホイール16の第2角運動量A2の大きさ(絶対値)の差を利用して、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atを目標角運動量Ataに制御する。
On the other hand, in the first embodiment, the
具体的に説明すると、第1フライホイール15および第2フライホイール16を用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、角速度ω1,ω2,ω0が変化する。しかし、この場合であっても、電子制御装置23は、リングギヤ13cの角速度ω0が目標角速度ω0aとなるように制御する。これにより、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが、目標角運動量Ataに維持される。そして、この目標角運動量Ataは、目標ジャイロモーメントMaに応じて設定された角運動量である。よって、第1フライホイール15および第2フライホイール16は、目標ジャイロモーメントMaに相当するジャイロモーメントを発生することが可能である。
More specifically, the angular velocities ω1, ω2, and ω0 change due to the accumulation or release of kinetic energy using the
このため、第1フライホイール15および第2フライホイール16を用いた運動エネルギーの蓄積または放出により、角速度ω1,ω2,ω0が変化する場合であっても、リングギヤ13cの角速度ω0を制御して、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atを、容易に目標角運動量Ataに維持(制御)することが可能である。そして、目標ジャイロモーメントMaに相当するジャイロモーメントMにより、車両のロール軸周りの挙動を安定化させることが可能である。したがって、第1フライホイール15および第2フライホイール16を用いて、右側の後輪RW1の運動エネルギーの有効利用と車両のロール軸周りの挙動の安定化の両立を図ることが可能である。
Therefore, even when the angular velocities ω1, ω2, and ω0 change due to the accumulation or release of kinetic energy using the
具体的には、この第1実施形態において、車軸10と同一方向(車両の左右方向)に第1回転軸12および第2回転軸14が延びている。このため、図3(a)(b)に示したように、第1回転軸12周りに回転する第1フライホイール15および第2回転軸14周りに回転する第2フライホイール16が、車両の左右の旋回時に、車両の上下方向に延在する軸O1周りに回転する。これにより、車両の前後方向に延在する軸O2周りのジャイロモーメントMが発生する。したがって、このジャイロモーメントMをアンチロールモーメントとして作用させて、車両のロール軸周りの挙動を安定化させることが可能である。
Specifically, in the first embodiment, the first
また、この第1実施形態においては、車両の挙動が大きいとき、目標角運動量Ataが「0」を除く値に設定される。このとき、第1フライホイール15および第2フライホイール16は、目標角運動量Ataに応じたジャイロモーメントM、すなわち目標ジャイロモーメントMaを発生する。このため、車両の挙動が大きいときには、ジャイロモーメントMを利用して車両のロール軸周りの挙動を安定化させることが可能である。一方、車両の挙動が小さいとき、目標角運動量Ataが「0」に設定される。このとき、第1フライホイール15および第2フライホイール16は、ジャイロモーメントMを発生しなくなる。このため、車両の挙動が小さいときには、第1フライホイール15および第2フライホイール16を用いて運動エネルギーを蓄積または放出しても、第1フライホイール15および第2フライホイール16により生じるジャイロモーメントMが車両の運動性能に影響を与えることを防止でき、車両の運動性能が低下することを防止することが可能である。
In the first embodiment, when the behavior of the vehicle is large, the target angular momentum Ata is set to a value other than “0”. At this time, the
また、この第1実施形態においては、差動装置13の機能により、リングギヤ13cの角速度ω0が0に近づくほど、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさの差が小さくなる。一方、差動装置13の機能により、リングギヤ13cの角速度ω0の大きさが大きくなるほど、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさの差が大きくなる。このため、電動モータ21およびブレーキ装置22を作動してリングギヤ13cの角速度ω0を増減することにより、第1フライホイール15の角速度ω1の大きさと第2フライホイール16の角速度ω2の大きさの差を容易に増減することができる。したがって、角速度ω1の大きさと角速度ω2の大きさの差を利用して、第1フライホイール15の角運動量A1と第2フライホイール16の角運動量A2の和を容易に目標角運動量Ataに制御することが可能である。
Further, in the first embodiment, due to the function of the
b.第1実施形態の変形実施形態
上記した第1実施形態においては、第1フライホイール15の第1回転軸12周りの慣性モーメントI1と第2フライホイール16の第2回転軸14周りの慣性モーメントI2が異なるように構成して実施した。しかしながら、図7および図8に示す変形実施形態のように、第1フライホイール15の第1回転軸12周りの慣性モーメントと、第2フライホイール16の第2回転軸14周りの慣性モーメントが、等しい所定値(一定値)I3であるように構成して実施することも可能である。
b. Modified Embodiment of First Embodiment In the first embodiment described above, the inertia moment I1 around the
上記した変形実施形態においては、図7に示したように、第1フライホイール角速度センサ37が設けられていないこと以外の構成は、上記した第1実施形態の構成と同様である。このため、対応する部位に同一符合を付してその説明を省略する。また、変形実施形態の電子制御装置23の動作は、図8のステップS134´と図6のステップS134が異なること以外は、第1実施形態の電子制御装置23の動作と同様である。このため、図8のステップS134´について説明する。
In the above-described modified embodiment, as shown in FIG. 7, the configuration except that the first flywheel
まず、ステップS134´の目標角速度ω0aについて説明する。上記した第1実施形態においては、目標角速度ω0aは、以下の〔式5〕を用いて演算される。
〔式5〕 ω0a={Ata−(I1−I2)×ω1}/(2×I2)
しかし、この変形実施形態においては、第1フライホイール15の慣性モーメントI3と第2フライホイール16の慣性モーメントI3が等しい所定値であるため、上記した〔式5〕のI1およびI2にI3を代入すると、以下の〔式6〕が得られる。
〔式6〕 ω0a=Ata/(2×I3)
したがって、この変形実施形態において、電子制御装置23は、ステップS134´にて、上記した〔式6〕を用いて、リングギヤ13cの目標角速度ω0aを演算する。なお、第1フライホイール角速度センサ37が設けられていないため、角運動量制御プラグラムにおいて、電子制御装置23が第1フライホイール15の角速度ω1を入力しないことは、言うまでもない。
First, the target angular velocity ω0a in step S134 ′ will be described. In the first embodiment described above, the target angular velocity ω0a is calculated using the following [Equation 5].
[Formula 5] ω0a = {Ata− (I1−I2) × ω1} / (2 × I2)
However, in this modified embodiment, the inertia moment I3 of the
[Formula 6] ω0a = Ata / (2 × I3)
Therefore, in this modified embodiment, the
上記のように構成した変形実施形態においては、上記した〔式6〕から明らかなように、リングギヤ13cの目標角速度ω0aは、目標角運動量Ataと所定値である慣性モーメントI3のみで決まる。すなわち、リングギヤ13cの目標角速度ω0aは、第1フライホイール15の角速度ω1に依存しない。このため、電子制御装置23は、角速度ω1の値を入力して電動モータ21およびブレーキ装置22の作動を制御する必要がない。したがって、この変形実施形態においては、第1フライホイール15の角速度ω1を検出可能な第1フライホイール角速度センサ37を設けずに、リングギヤ13cの角速度ω0を検出可能なリングギヤ角速度センサ36のみを設けて実施することが可能である。その他の変形実施形態における作用効果は、上記した第1実施形態における作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
In the modified embodiment configured as described above, the target angular velocity ω0a of the
c.第2実施形態 c. Second embodiment
上記した第1実施形態においては、慣性モーメントが所定値I1である第1フライホイール15と、慣性モーメントが所定値I2である第2フライホイール16を設けて実施した。しかしながら、図9〜図11に示す第2実施形態のように、慣性モーメントが所定値I1である第1回転体215と、慣性モーメントを増減可能に構成されている第2回転体216を設けて実施することも可能である。ここで、第2回転体216の第2回転軸214周りの慣性モーメントの値(変数)をI4とおく。
In the first embodiment described above, the
この第2実施形態においては、図9に示したように、差動装置213のリングギヤ213cが車体側部材(図示省略)に固定されている。これにより、リングギヤ213cの角速度ω0が0である。このため、リングギヤ213cの角速度ω0を検出するリングギヤ角速度センサが設けられていない。第1回転体215は、上記した第1実施形態の第1フライホイール15と同一であるため、その説明を省略する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 9, the
第2回転体216は、二個の球体216aと、これら球体216aを支持している四個の支持体216bを有している。また、第2回転体216は、車幅方向外側(図9の右側)に固定リング216cと、車幅方向内側(図9の左側)に筒体216dを有している。固定リング216cは、車幅方向外側の二個の支持体216bを第2回転軸214に一体回転可能に固定している。筒体216dは、車幅方向内側の二個の支持体216bを支持していて、第2回転軸214に対して車幅方向(車両の左右方向)に移動可能である。
The
第2回転体216の第2回転軸214周りの慣性モーメントI4は、各球体216aが第2回転軸214に対して径外方向に移動することにより、増加する。また、第2回転体216の第2回転軸214周りの慣性モーメントI4は、各球体216aが第2回転軸214に対して径内方向に移動することにより、減少する。
The moment of inertia I4 around the second rotation axis 214 of the
角運動量制御装置220は、図9に示したように、第2回転体216の慣性モーメントI4を増減可能な電磁ソレノイド221(慣性モーメント増減装置)を備えている。電磁ソレノイド221は、車体側部材(図示省略)に固定されているソレノイド本体221aと、このソレノイド本体221a内に進退可能に組付けられているソレノイドピン221bを備えている。
As shown in FIG. 9, the angular
ソレノイド本体221aは、ソレノイドピン221bを進出させる方向(車幅方向外側)に付勢するスプリング(図示省略)と、スプリングの付勢力に抗してソレノイドピン221bを退避させる方向(車幅方向内側)に吸引するコイル(図示省略)を備えている。このソレノイド本体221aは、駆動回路C4を介して電子制御装置223に接続されて作動制御される。
The
ソレノイドピン221bは、先端にコ字状の保持部を有している。この保持部は、第2回転体216における筒体216dのフランジ部を回転可能に保持するとともに、フランジ部を車幅方向に移動可能である。このソレノイドピン221bが車幅方向外側に移動すると、各球体216aが第2回転軸214に対して径外方向に移動し、慣性モーメントI4が増加する。一方、ソレノイドピン221bが車幅方向内側に移動すると、各球体216aが第2回転軸214に対して径内方向に移動し、慣性モーメントI4が減少する。このため、電磁ソレノイド221は、ソレノイドピン221bを車幅方向に移動させて、第2回転体216の慣性モーメントI4を増減することが可能である。
The solenoid pin 221b has a U-shaped holding portion at the tip. The holding portion rotatably holds the flange portion of the
また、この第2実施形態においては、電子制御装置223の入力側に、図9に示したように、位置検出センサ238が接続されている。一方で、電子制御装置223の出力側には、駆動回路C4が接続されている。位置検出センサ238は、電磁ソレノイド221のソレノイドピン221bにおける車幅方向の位置xを検出して電子制御装置223に出力する。なお、位置xは、ソレノイドピン221bが車幅方向外側に向かうに従って大きな値となり、正の値で表される。この電子制御装置223は、ソレノイドピン221bの車幅方向の位置xに基づいて、第2回転体216の慣性モーメントI4を求めることが可能である。上記した第2実施形態の構成以外の構成は、上記した第1実施形態の構成と同様である。このため、対応する部位に200番台の符合を付して説明を省略する。
In the second embodiment, a
ここで、目標角運動量Ata(上記した第1実施形態と同様に決定される目標角運動量Ata)と、第1回転体215の角速度ω1と、第2回転体216の慣性モーメントI4の関係を説明する。決定された目標角運動量Ataは、以下の〔式7〕で示すように、第1回転体215の第1角運動量A1と第2回転体216の第2運動量A2の和At、すなわち、角速度ω1と慣性モーメントI1の積と、角速度ω2と慣性モーメントI4の積の和で表される。
〔式7〕 Ata=A1+A2=ω1×I1+ω2×I4
また、上述したように、リングギヤ213cの角速度ω0が「0」とされているため、以下の〔式8〕で示すように、第1回転体215の角速度ω1と第2回転体216の角速度ω2の和が「0」となる。
〔式8〕 0=ω1+ω2
このため、〔式7〕と〔式8〕をI4について解くと、以下の〔式9〕が得られる。
〔式9〕 I4=I1−(Ata/ω1)
したがって、上記した〔式9〕を満たすことが、第1角運動量A1と第2運動量A2の和Atが目標角運動量Ataとなるための条件、すなわち、車両のロール軸周りの挙動を安定化させる目標ジャイロモーメントMaを発生させるための条件である。
Here, the relationship among the target angular momentum Ata (target angular momentum Ata determined in the same manner as in the first embodiment described above), the angular velocity ω1 of the first
[Formula 7] Ata = A1 + A2 = ω1 × I1 + ω2 × I4
Further, as described above, since the angular speed ω0 of the
[Formula 8] 0 = ω1 + ω2
Therefore, when [Expression 7] and [Expression 8] are solved for I4, the following [Expression 9] is obtained.
[Formula 9] I4 = I1- (Ata / ω1)
Therefore, satisfying the above [Equation 9] stabilizes the condition for the sum At of the first angular momentum A1 and the second momentum A2 to be the target angular momentum Ata, that is, the behavior around the roll axis of the vehicle. This is a condition for generating the target gyro moment Ma.
次に、角運動量制御装置220の電磁ソレノイド221の作動について具体的に説明する。車両のロール軸周りの挙動を安定化させる目標ジャイロモーメントMaが発生しているとき、第1回転体215と第2回転体216は、上記した〔式7〕を満たすように、回転する。また、このときには、第1実施形態にて説明したように、第2角運動量A2の大きさが第1角運動量A1の大きさより大きくなっている。そして、リングギヤ213cの角速度ω0が「0」であるため、角速度ω1の大きさと角速度ω2の大きさは常に等しい。このため、第2実施形態において、目標ジャイロモーメントMaが発生しているとき、第2回転体216の慣性モーメントI4の大きさは、第1回転体216の慣性モーメントI1より、大きくなっている。この状況において、車両の一定速度の走行時と、車両の減速時と、車両の加速時とに分けて説明する。
Next, the operation of the
車両の一定速度の走行時には、無段階連続変速機211の変速比αは維持され、第1回転軸212の回転速度は維持される。このため、第1回転体215の角速度ω1および第2回転体216の角速度ω2は、維持され、上記した〔式7〕を満たした状態(第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが目標角運動量Ataである状態)が維持される。したがって、このときには、電磁ソレノイド221は、作動しない。
When the vehicle travels at a constant speed, the speed ratio α of the continuously
また、車両の減速時には、無段階連続変速機211の変速比αが増加され、第1回転軸212の回転速度が増加される。これにより、第1回転体215の角速度ω1と第2回転体216の角速度ω2は等しく増加し、第1回転体215および第2回転体216に運動エネルギーが蓄積される。ここで、上述したように慣性モーメントI4の大きさは慣性モーメントI1より大きいため、角速度ω1と角速度ω2が等しく増加すると、第2回転体216の第2角運動量A2(負の値)の増加量が、第1回転体215の第1角運動量A1(正の値)の増加量より大きくなる。このため、上記した〔式7〕で示したように、第1角運動量A1(正の値)と第2角運動量A2(負の値)の和Atは目標角運動量Ataより減少する。したがって、このときには、電磁ソレノイド221は、第2角運動量A2(負の値)が減少して第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが目標角運動量Ataとなるように、作動する。具体的には、電磁ソレノイド221が、ソレノイドピン221bを車幅方向内側に移動させて、第2回転体216の慣性モーメントI4を減少させる。
Further, when the vehicle is decelerated, the transmission gear ratio α of the continuously
一方、車両の加速時には、無段階連続変速機211の変速比αが減少され、第1回転軸212の回転速度が減少される。これにより、第1回転体215の角速度ω1と第2回転体216の角速度ω2は等しく減少し、第1回転体215および第2回転体216から運動エネルギーが放出される。ここで、慣性モーメントI4の大きさは慣性モーメントI1より大きいため、角速度ω1と角速度ω2が等しく減少すると、第2回転体216の第2角運動量A2(負の値)の減少量が、第1回転体215の第1角運動量A1(正の値)の減少量より大きくなる。このため、上記した〔式7〕で示したように、第1角運動量A1(正の値)と第2角運動量A2(負の値)の和Atは目標角運動量Ataより増加する。したがって、このときには、電磁ソレノイド221は、第2角運動量A2(負の値)が増加して第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atが目標角運動量Ataとなるように、作動する。具体的には、電磁ソレノイド221が、ソレノイドピン221bを車幅方向外側に移動させて、第2回転体216の慣性モーメントI4を増加させる。
On the other hand, at the time of acceleration of the vehicle, the transmission gear ratio α of the continuously
ここで、上記した作動説明をより理解し易くするために、電子制御装置223によって実行される制御を、図10および図11のフローチャートに基づいて説明しておく。電子制御装置223は、運転者によってイグニッションスイッチがオン状態とされると、所定の初期化プログラムを実行する。そして、電子制御装置223は、図10の角運動量制御プログラムを所定の短時間Δtごとに、ステップS210にて繰り返し実行する。
Here, in order to make the above description of the operation easier to understand, the control executed by the
続いて、電子制御装置223は、ステップS211にて、各センサによって検出される各検出値θ、V,φ、γ、G、ω1を入力するとともに、位置検出センサ238によって検出される位置xを入力する。そして、電子制御装置223は、ステップS212に進むと、目標角運動量決定ルーチンを実行する。この目標角運動量決定ルーチンは、第1実施形態で説明した目標角運動量決定ルーチンと同一であるため、その説明を省略する。
Subsequently, in step S211, the
ステップS212にて、目標角運動量Ataが決定されると、電子制御装置223は、ステップS213にて、慣性モーメント制御ルーチンを実行する。以下、このルーチンを図11を用いて具体的に説明する。電子制御装置223は、図11に示すように、ステップS230にて、慣性モーメント制御ルーチンを開始する。続くステップS231〜ステップS233は、第1実施形態の角速度制御ルーチンのステップS131〜ステップS133と同一であるため、その説明を省略する。
When the target angular momentum Ata is determined in step S212, the
ステップS234においては、電子制御装置223は、位置xに基づいて、第2回転体216の第2回転軸214周りの慣性モーメントI4の値を求める。慣性モーメントI4は、位置xが大きい値であるほど、大きい慣性モーメントであり、位置xが小さい値であるほど、小さい慣性モーメントである。ステップS234にて、慣性モーメントI4が求められると、電子制御装置223は、ステップS235に進む。
In step S234, the
電子制御装置223は、ステップS235にて、目標慣性モーメントI4aを演算する。なお、目標慣性モーメントI4aとは、第2回転体216の慣性モーメントI4を制御するために目標となる慣性モーメントである。ところで、角運動量A1と角運動量A2の和Atを目標角運動量Ataにするためには、上述したように、第2回転体216の慣性モーメントI4と第1回転体215の角速度ω1の関係が上記した〔式9〕を満たす必要がある。したがって、電子制御装置223は、上記した〔式9〕の右辺の値を目標角慣性モーメントI4aとする下記〔式10〕に従って、第2回転体216の目標慣性モーメントI4aを演算し、ステップS236に進む。
〔式10〕 I4a=I1−(Ata/ω1)
ただし、上記した〔式10〕の角速度ω1は、前記ステップS211にて入力された第1回転体215の角速度ω1である。
In step S235, the
[Formula 10] I4a = I1- (Ata / ω1)
However, the angular velocity ω <b> 1 in the above [Equation 10] is the angular velocity ω <b> 1 of the first
ステップS236において、電子制御装置223は、前記ステップS235にて演算した目標慣性モーメントI4aと実際の慣性モーメントI4の差に基づいて、電磁ソレノイド221の作動を制御する。具体的に説明すると、電子制御装置223は、目標慣性モーメントI4aと慣性モーメントI4の差I4a−I4が「0」となるように、ステップS211にて入力した位置xの値をフィードバックしながら、上記した〔式10〕を用いてフィードバック制御を行う。
In step S236, the
ステップS236にて、上記したフィードバック制御が行われると、電子制御装置223は、ステップS237に進み、慣性モーメント制御ルーチンを終了する。そして、電子制御装置223は、角運動量制御プログラムのステップS214に戻り、角運動量制御プログラムの実行を一旦終了する。
When the feedback control described above is performed in step S236, the
上記した角運動量制御プログラムの実行により、第1回転体215および第2回転体216に運動エネルギーが蓄積、または第1回転体215および第2回転体216から運動エネルギーが放出される場合であっても、すなわち、第1回転体215の角速度ω1と第2回転体216の角速度ω2が変化(増減)する場合であっても、第2回転体216の慣性モーメントI4と第1回転体215の角速度ω1が、上記した〔式9〕の関係を満たすように制御される。言い換えれば、第2回転体216の慣性モーメントI4を目標慣性モーメントI4aに制御することによって、第1回転体215の慣性モーメントI1と第2回転体216の慣性モーメントI4の差を変化させることができる。その結果、第1回転体215および第2回転体216に運動エネルギーが蓄積、または第1回転体215および第2回転体216から運動エネルギーが放出される場合であっても、第1角運動量A1と第2角運動量A2の和Atを目標角運動量Ataに維持することができる。
It is a case where kinetic energy is accumulated in the
上記のように構成した第2実施形態においては、電磁ソレノイド221が作動して、第2回転体216の慣性モーメントI4が増減される。これにより、第1回転体215の慣性モーメントI1と、第2回転体216の慣性モーメントI4の差を増減することが可能である。このため、第1回転体215の慣性モーメントI1の大きさと、第2回転体216の慣性モーメントI4の差を利用して、第1回転体215の角運動量A1と第2回転体216の角運動量A2の和Atを容易に目標角運動量Ataに制御することが可能である。上記した第2実施形態の作用効果以外の作用効果は、上記した第1実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
In the second embodiment configured as described above, the
本発明の実施にあたっては、上記した第1実施形態、第1実施形態の変形実施形態および第2実施形態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。 In carrying out the present invention, the present invention is not limited to the first embodiment, the modified embodiment of the first embodiment, and the second embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention. is there.
例えば、上記した第1実施形態においては、第1フライホイール角速度センサ37を設けて実施したが、第1フライホイール角速度センサ37に替えて、第2フライホイール16の角速度ω2を検出する第2フライホイール角速度センサを設けて実施することも可能である。この場合には、電子制御装置は、第2フライホイール16の角速度ω2の値を入力して、リングギヤ13cの角速度ω0を制御する。
For example, in the first embodiment described above, the first flywheel
また、上記した第2実施形態においては、第2回転体216が、その慣性モーメントI4を増減可能に構成され、第2回転体216の慣性モーメントI4を増減可能な電磁ソレノイド221(慣性モーメント増減装置)を設けて実施した。しかしながら、第1回転体215が、その慣性モーメントを増減可能に構成され、第1回転体215の慣性モーメントを増減可能な慣性モーメント増減装置を設けて実施することも可能である。
In the second embodiment described above, the
また、上記した第2実施形態においては、作動装置213のリングギア213cを固定し、差動装置213が、第1回転体215の角速度ω1大きさと第2回転体216の角速度ω2の大きさを等しくするように構成して実施した。この場合、第1回転体215の角速度ω1大きさと第2回転体216の角速度ω2の大きさを等しくする逆回転装置としては、差動装置に限定されるものではなく、例えば、傘歯車機構を用いて実施することも可能である。
In the second embodiment described above, the
また、上記した各実施形態においては、第1回転軸と第2回転軸が、車軸と同一方向(車両の左右方向)に延びているように構成して実施した。しかしながら、第1回転軸と第2回転軸延びている方向は、車軸と同一方向に限定されるものではなく、例えば、車両の前後方向であるように構成して実施することも可能である。この場合には、第1フライホイールおよび第2フライホイールは、車両の前後方向に延びている軸周りに回転する。そして、これら回転している第1フライホイールおよび第2フライホイールが、例えば車両の左右の旋回時に、車両の上下方向の延びている軸周りに回転すると、車両の左右方向に延びている軸周りにジャイロモーメントが発生する。したがって、このジャイロモーメントをアンチピッチモーメントとして作用させて、車両のピッチ軸(車両の左右方向に延びていて、車両の重心位置を通る軸)周りの挙動を安定化させることが可能である。 Moreover, in each above-mentioned embodiment, it comprised and comprised so that the 1st rotating shaft and the 2nd rotating shaft might extend in the same direction (left-right direction of a vehicle) as an axle shaft. However, the extending direction of the first rotating shaft and the second rotating shaft is not limited to the same direction as the axle, and for example, the first rotating shaft and the second rotating shaft can be configured to be in the front-rear direction of the vehicle. In this case, the first flywheel and the second flywheel rotate around an axis extending in the front-rear direction of the vehicle. When the rotating first flywheel and second flywheel rotate around the axis extending in the vertical direction of the vehicle, for example, when the vehicle turns left and right, the axis around the axis extending in the horizontal direction of the vehicle A gyro moment is generated. Therefore, it is possible to stabilize the behavior around the pitch axis of the vehicle (the axis extending in the left-right direction of the vehicle and passing through the center of gravity of the vehicle) by using this gyro moment as an anti-pitch moment.
また、上記した各実施形態においては、従動輪としての左右後輪RW1,RW2側に、本発明における車両の制御装置を適用して実施した。しかしながら、駆動輪としての左右前輪FW1,FW2側に本発明における車両の制御装置を適用して実施することも可能である。この場合には、車軸と無段階連続変速機の間にクラッチ(断続装置)を設けることで、実施することが可能である。 In each of the above-described embodiments, the vehicle control device according to the present invention is applied to the left and right rear wheels RW1 and RW2 as driven wheels. However, it is also possible to apply the vehicle control device according to the present invention to the left and right front wheels FW1, FW2 as drive wheels. In this case, it can be implemented by providing a clutch (interrupting device) between the axle and the continuously variable transmission.
また、上記した各実施形態においては、第1回転軸と第2回転軸が、同軸的に延びているように構成して実施した。しかしながら、第1回転軸と第2回転軸の配置は、同軸的に限定されるものではなく、例えば、第1回転軸と第2回転軸が車両の前後方向に離れていて並列的に配置されるように構成して実施することも可能である。この場合には、第1回転軸を回転可能に支持するとともに第2回転軸を回転可能に支持する剛体を車体に設置する。これにより、剛体にて第1回転体が発生するジャイロモーメントと第2回転体が発生するジャイロモーメントを相殺させて、目標ジャイロモーメントに相当するジャイロモーメントを発生させることが可能である。 Moreover, in each above-mentioned embodiment, it comprised and comprised so that the 1st rotating shaft and the 2nd rotating shaft might extend coaxially. However, the arrangement of the first rotating shaft and the second rotating shaft is not limited to be coaxial, and for example, the first rotating shaft and the second rotating shaft are separated in the front-rear direction of the vehicle and arranged in parallel. It can also be configured and implemented. In this case, a rigid body that rotatably supports the first rotation shaft and rotatably supports the second rotation shaft is installed in the vehicle body. Thereby, it is possible to cancel the gyro moment generated by the first rotating body and the gyro moment generated by the second rotating body in the rigid body, thereby generating a gyro moment corresponding to the target gyro moment.
また、上記した各実施形態においては、回転軸が、第1回転軸と第2回転軸の二つの回転軸を有し、回転体が、第1回転体(第1フライホイール)と第2回転体(第2フライホイール)の二つの回転体を有するように構成して実施した。しかしながら、回転軸および回転体の個数は、二個に限定されるものではなく、例えば、回転軸および回転体を三個設けて実施することも可能である。この場合であっても、角運動量制御手段が、各回転体の角運動量の和を目標角運動量に制御することで、上記した各実施形態と同様の作用効果が期待できる。 In each of the above-described embodiments, the rotating shaft has two rotating shafts, the first rotating shaft and the second rotating shaft, and the rotating body is the first rotating body (first flywheel) and the second rotating shaft. It was configured to have two rotating bodies of the body (second flywheel). However, the number of rotating shafts and rotating bodies is not limited to two. For example, three rotating shafts and rotating bodies may be provided. Even in this case, the angular momentum control means can control the sum of the angular momentums of the rotating bodies to the target angular momentum, so that the same effects as those of the above-described embodiments can be expected.
10…車軸、11…無段階連続変速機、12…第1回転軸、13…差動装置、13c…リングギヤ、14…第2回転軸、15…第1フライホイール、16…第2フライホイール、20…角運動量制御装置、21…電動モータ、22…ブレーキ装置、23…電子制御装置、31…操舵角センサ、32…車速センサ、33…ロール角センサ、34…ヨーレートセンサ、35…加速度センサ、36…リングギヤ角速度センサ、37…第1フライホイール角速度センサ、RW1,RW2…左右後輪、215…第1回転体、216…第2回転体、221…電磁ソレノイド、ω0,ω1,ω2…角速度、ω0a…目標角速度、I1,I2,I3,I4…慣性モーメント、I4a…目標慣性モーメント、A1…第1角運動量、A2…第2角運動量、Ata…目標角運動量、Ma…目標ジャイロモーメント、
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記回転軸は、前記無段階連続変速機に連結されて前記無段階連続変速機の変速比の増減により増速回転または減速回転する第1回転軸と、この第1回転軸と同一方向に延びている第2回転軸とを有し、
前記回転体は、前記第1回転軸に組付けられた第1回転体と、前記第2回転軸に組付けられた第2回転体とを有し、
前記第1回転軸と前記第2回転軸の間に前記第1回転体の回転方向と前記第2回転体の回転方向を逆転させる逆回転装置と、
前記第1回転体の角速度と慣性モーメントの積である第1角運動量と前記第2回転体の角速度と慣性モーメントの積である第2角運動量の和を車両の挙動に応じて設定される目標角運動量に制御する角運動量制御手段とが設けられることを特徴とする車両の制御装置。 A rotating shaft that is rotatably connected to a wheel axle via a continuously variable transmission, and a vehicle that is assembled to the rotating shaft so as to be integrally rotatable, and can store kinetic energy from the wheel when the vehicle decelerates. A vehicle control device that is applied to a vehicle including a rotating body capable of releasing kinetic energy to the wheel during acceleration of the vehicle, and controls a rotation state of the rotating body,
The rotating shaft is connected to the continuously variable continuous transmission and extends in the same direction as the first rotating shaft, and a first rotating shaft that rotates at a speed increasing or decreasing speed by increasing or decreasing a speed ratio of the continuously variable continuous transmission. A second rotating shaft,
The rotating body includes a first rotating body assembled to the first rotating shaft, and a second rotating body assembled to the second rotating shaft,
A reverse rotation device that reverses the rotation direction of the first rotation body and the rotation direction of the second rotation body between the first rotation shaft and the second rotation shaft;
A target set according to the behavior of the vehicle, the sum of the first angular momentum, which is the product of the angular velocity of the first rotating body and the moment of inertia, and the second angular momentum, which is the product of the angular velocity of the second rotating body and the moment of inertia. An angular momentum control means for controlling the angular momentum is provided.
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2009
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