JP2014019368A - 車両用転舵装置 - Google Patents
車両用転舵装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014019368A JP2014019368A JP2012161885A JP2012161885A JP2014019368A JP 2014019368 A JP2014019368 A JP 2014019368A JP 2012161885 A JP2012161885 A JP 2012161885A JP 2012161885 A JP2012161885 A JP 2012161885A JP 2014019368 A JP2014019368 A JP 2014019368A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steering
- vehicle
- wheel
- control
- steered
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 154
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 100
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 100
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 84
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 53
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 35
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 24
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 78
- 230000008569 process Effects 0.000 description 68
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 39
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 35
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 27
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 14
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 5
- IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N (12s,15r)-15-hydroxy-11,16-dioxo-15,20-dihydrosenecionan-12-yl acetate Chemical compound O1C(=O)[C@](CC)(O)C[C@@H](C)[C@](C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3[C@H]2[C@H]1CC3 IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N 0.000 description 4
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 4
- IYLGZMTXKJYONK-UHFFFAOYSA-N ruwenine Natural products O1C(=O)C(CC)(O)CC(C)C(C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3C2C1CC3 IYLGZMTXKJYONK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
【解決手段】車両用転舵装置は、前記転舵輪を回転自在に支持する車軸を備えたアクスルキャリアと、前記車軸の下側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するロアリンク構造と、前記車軸の上側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するアッパーリンク構造とを有し、転舵制御装置による転舵輪の転舵制御が不十分となったときに、前記ロアリンク構造および前記アッパーリンク構造の少なくとも一方について、キングピン軸のピボット点を、キングピン軸を後傾させるピボット点移動部を備えている。
【選択図】図7
Description
例えば、特許文献1に記載の技術では、アクスルキャリアの車軸の下側および上側で互いに2本のI型のアームで構成されるロアアームおよびアッパーアームを同一点で支持してキングピンを構成する上下ピボット点の転舵時における車両前後方向の動きを抑制するリンク配置とすることにより、操縦性・安定性を向上させることとしている。
本発明の課題は、車両用サスペンション装置において、転舵制御装置による転舵輪の転舵制御が不十分となったときに直進性を確保してフェイルセーフ機能を発揮するようにしたものである。
(第1実施形態)
(構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る自動車1の構成を示す概略図である。
図1において、自動車1は、車体1Aと、ステアリングホイール2と、入力側ステアリング軸3と、操舵角センサ4と、操舵トルクセンサ5と、操舵反力アクチュエータ6と、操舵反力アクチュエータ角度センサ7と、転舵アクチュエータ8と、転舵アクチュエータ角度センサ9と、出力側ステアリング軸10と、転舵トルクセンサ11と、ピニオンギヤ12と、ピニオン角度センサ13と、ステアリングラック部材14と、タイロッド15と、タイロッド軸力センサ16と、車輪17FR,17FL,17RR,17RLと、車両状態パラメータ取得部21と、車輪速センサ24FR,24FL,24RR,24RLと、コントロール/駆動回路ユニット26と、メカニカルバックアップ27とを備えている。
入力側ステアリング軸3は、操舵反力アクチュエータ6を備えており、ステアリングホイール2から入力された操舵入力に対し、操舵反力アクチュエータ6による操舵反力を加える。
操舵トルクセンサ5は、入力側ステアリング軸3に設置してあり、入力側ステアリング軸3の回転トルク(即ち、ステアリングホイール2への操舵入力トルク)を検出する。そして、操舵トルクセンサ5は、検出した入力側ステアリング軸3の回転トルクをコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
操舵反力アクチュエータ角度センサ7は、操舵反力アクチュエータ6の回転角度(即ち、操舵反力アクチュエータ6に伝達した操舵入力による回転角度)を検出し、検出した回転角度をコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
転舵アクチュエータ角度センサ9は、転舵アクチュエータ8の回転角度(即ち、転舵アクチュエータ8が出力した転舵のための回転角度)を検出し、検出した回転角度をコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
転舵トルクセンサ11は、出力側ステアリング軸10に設置してあり、出力側ステアリング軸10の回転トルク(即ち、ステアリングラック部材14を介した車輪17FR,17FLの転舵トルク)を検出する。そして、転舵トルクセンサ11は、検出した出力側ステアリング軸10の回転トルクをコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
ピニオン角度センサ13は、ピニオンギヤ12の回転角度(即ち、ステアリングラック部材14を介して出力される車輪17FR,17FLの転舵角度)を検出し、検出したピニオンギヤ12の回転角度をコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
タイロッド15は、ステアリングラック部材14の両端部と車輪17FR,17FLのナックルアームとを、ボールジョイントを介してそれぞれ連結している。
ここで、操舵反力アクチュエータ6、転舵アクチュエータ8、ピニオンギヤ12、ステアリングラック部材14、タイロッド15、コントロール/駆動回路ユニット26でステアバイワイヤシステムSBWが構成されている。
車輪速センサ24FR,24FL,24RR,24RLは、各車輪の回転速度を示すパルス信号を、車両状態パラメータ取得部21およびコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
なお、メカニカルバックアップ27は、例えばケーブル式ステアリング機構等によって構成することができる。
旋回外輪となる転舵時にタイヤ接地中心点(着力点)に車体の旋回外側に向かう遠心力が作用すると、この遠心力に抗するように旋回中心に向かう横力が発生する。この横力(車両内向きの力)が入力したとき、コンプレッションリンク37の車輪側支持点CPLaは車両外向きに移動し、テンションリンク38の車輪側支持点TSLaは車両外向きに移動する。したがって、入力する横力に対して、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
図7は本発明におけるサスペンション装置1Bのアッパーリンク構造を2本のリンク部材自体は交差せず、車輪側の延長線が交差するように構成し、ロアリンク構造を2本のリンク部材が互いに交差する構造とした例を示す模式図である。図7(a)はアッパーリンク構造、図7(b)はロアリンク構造をそれぞれ模式的に示す。
サスペンション装置1Bのロアリンク構造は、図7(b)に示すように、前述したロアリンク構造のコンプレッションリンク37およびテンションリンク38によって構成されている。
(ラック軸力成分の分析)
図9は、転舵時におけるラックストロークとラック軸力との関係を示す図である。
図9に示すように、ラック軸力成分には、主にタイヤの捻りトルクと、車輪の持ち上げトルクとが含まれ、これらのうち、タイヤの捻りトルクが支配的である。
したがって、タイヤの捻りトルクを小さくすることで、ラック軸力を低減することができることとなる。
図10は、転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡を示す図である。
図10においては、転舵時におけるタイヤ接地面中心の移動量が大きい場合と小さい場合とを併せて示している。
上記ラック軸力成分の分析結果より、ラック軸力を低減するためには、転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化することが有効である。
転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化するためには、図10に示すように、タイヤ接地面中心の軌跡をより小さくすれば良い。
即ち、タイヤ接地面中心とキングピン接地点を一致させることで、タイヤ捩りトルクを最小化できる。
具体的には、キャスタトレイル0mm、スクラブ半径0mm以上とすることが有効である。
図11は、キングピン傾角とスクラブ半径とを軸とする座標において、ラック軸力の分布の一例を示す等値線図である。
図11においては、ラック軸力が小、中および大の3つの場合における等値線を例として示している。
タイヤ捻りトルク入力に対し、キングピン傾角が大きくなるほど、その回転モーメントが大きくなり、ラック軸力は大きくなる。したがって、キングピン傾角としては、一定の値より小さく設定することが望まれるが、スクラブ半径との関係から、例えばキングピン傾角15度以下とすると、ラック軸力を望ましいレベルまで小さくすることができる。
また、図7に示す例では、車両上面視において、転舵時に車輪中心は旋回内側に移動する。そのため、本実施形態のように、ステアリングラック部材14を車軸より前に位置させることで、ラック軸力を低減させる効果をさらに高めることができる。
図12に示すように、本発明の場合、ロアリンク部材を交差させていない場合に比べて、中立位置(トー角が0)付近でのスクラブ半径をより大きくできる。また、旋回外輪となる転舵角が大きくなる方向(図12における−方向)では、スクラブ半径がより大きくなり、ラック軸力をより小さくできる。
また、キャスタ角を0度とすることは、サスペンション剛性を向上させることができる。
前述した図6(b)は、ポジティブスクラブとした場合のセルフアライニングトルクを説明する概念図である。
図6(b)に示すように、タイヤに働く復元力(セルフアライニングトルク)は、キャスタトレイル、ニューマチックトレイルの和に比例して大きくなる。
ここで、ポジティブスクラブの場合、キングピン軸の接地点から、タイヤ接地中心を通るタイヤの横すべり角β方向の直線に下ろした垂線の足の位置によって定まるホイールセンタからの距離εc(図6(b)参照)をキャスタトレイルとみなすことができる。
そのため、ポジティブスクラブのスクラブ半径が大きければ大きいほど、転舵時にタイヤに働く復元力は大きくなる。
次に、本実施形態に係るサスペンション装置1Bの作用について説明する。
本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材をIアームとしている。そして、コンプレッションリンク37をアクスルキャリア33から車両前後方向後側で車幅方向内側となる斜め後方に延長して設置し、テンションリンク38をコンプレッションリンク37と交差する状態で、アクスルキャリア33の下端から車両前後方向前側で車幅方向内側となる斜め前方に斜行させて設置している。具体的には、コンプレッションリンク37の車輪側支持点TBLaは、車輪中心よりも車両前後方向前側、テンションリンク38の車輪側支持点TSLaは、車輪中心よりも車両前後方向後側となっている。また、コンプレッションリンク37の車体側支持点TBLbは、テンションリンク38の車輪側支持点TSLaよりも車両前後方向後側、テンションリンク38の車体側支持点TSLbは、コンプレッションリンク37の車輪側支持点TBLaよりも車両前後方向前側となっている。
より具体的には、例えば、キングピン軸の設定を、キャスタ角略0度、キャスタトレイル0mm、スクラブ半径0mm以上のポジティブスクラブとしている。また、キングピン傾角については、スクラブ半径をポジティブスクラブとできる範囲で、より小さい角度となる範囲(例えば15度以下)で設定する。
そのため、ラック軸力をより小さいものとできることから、キングピン軸周りのモーメントをより小さくでき、転舵アクチュエータ8の出力を低減することができる。また、より小さい力で車輪の向きを制御できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材を交差させて設置しているため、仮想ロアピボット点PLをタイヤ接地面中心よりも車体内側に配置し易い構造となっている。
そのため、キングピン傾角を0度に近づけ易くなるとともに、スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きく取ることが容易となる。
また、キングピン傾角を一定の範囲に制限したことに対しては、転舵アクチュエータ8での転舵を行うので、運転者が操舵操作に重さを感じることを回避できる。また、路面からの外力によるキックバックについても、転舵アクチュエータ8によって外力に対抗できるため、運転者への影響を回避できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
したがって、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できるため、操縦性・安定性を向上させることができる。
また、ステアバイワイヤを実現するための転舵アクチュエータ8として、駆動能力のより低いものを用いることができ、車両の低コスト化および軽量化を図ることができる。
例えば、従来のステアバイワイヤ方式のサスペンション装置と比較した場合、本発明の構成では、主にロアリンク部材の簡素化と転舵アクチュエータ8の小型化によって、重量において約10%、コストにおいて約50%を低減することができる。
また、旋回外輪としての転舵時に、ロアリンク構造の仮想ロアピボット点PLが車両前後方向前側に移動することにより、キャスタ角を大きくしてキャスタトレイルを大きくすることができる。しかも、アッパーリンクの仮想アッパーピボット点PUは仮想ロアピボット点PLとは逆に車両前後方向後側に移動するため、キャスタ角をより大きくすることができるとともに、キャスタトレイルもより大きくすることができ、直進性が高められアンダーステア傾向となる。
これに加えて、旋回外輪となる転舵時にキャスタ角は増加することになるがポジティブスクラブの変化およびキングピン傾角の変化は抑制することができ、これらによる直進性の変化を抑制することができる。
このようなリンク配置とした場合、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の力(車両後方向きの力)に対し、コンプレッションリンク37の車輪側支持点TBLaは車両外向きに移動する。また、タイロッド15の車輪側支持点Xaは車体側支持点Xbを中心に回転して車両外向きに移動し、テンションリンク38の車輪側支持点TSLaは車幅方向内向きに移動する。そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
したがって、本発明によれば、車両用サスペンション装置において、車両前後方向の力に対するコンプライアンスステア特性をより適切なものとすることが可能となる。
図14において、比較例として、ロアリンク部材が交差していないロアリンク構造のサスペンションを想定している。
図14に示すように、本発明に係るサスペンション装置1Bの構成とした場合(図14中の実線)、比較例(図14中の破線)に対し、横力コンプライアンスステアは35%向上し、横剛性は29%向上している。
図15において、比較例として、ロアリンク部材が交差していないロアリンク構造のサスペンションを想定している。
図15に示すように、本発明に係るサスペンション装置1Bの構成とした場合(図15中の実線)、比較例(図15中の破線)に対し、前後力コンプライアンスステアは28%向上している。
次に、コントロール/駆動装置ユニット26を実現する具体的な構成例を図16〜図19について説明する。
コントロール/駆動装置ユニット26は、図16に示すように、転舵制御装置50を備えている。この転舵制御装置50は、目標転舵角演算部51、転舵角制御部52、直進性補完部53、外乱補償部54、遅延制御部56、転舵角偏差演算部58、転舵モータ制御部59、電流偏差演算部60およびモータ電流制御部62を備えている。
転舵角制御部52は、コンプライアンスステアによる転舵輪17FLおよび17FRの舵角の変化量ΔflおよびΔfrを算出する。これら変化量ΔflおよびΔfrは、左右の駆動輪である転舵輪17FLおよび17FRの駆動力を配分制御する駆動力制御装置64から出力される左右輪の駆動力TLおよびTRとロアリンク構造を構成するコンプレッションリンク37およびテンションリンク38のブッシュの撓みに応じたコンプライアンスステア係数afとに基づいて下記(1)式および(2)式の演算を行うことにより算出する。そして、算出した変位量ΔflおよびΔfrの変位量差を算出して転舵角制御値としてのコンプライアンスステア制御値Ac(=Δfl−Δfr)を算出する。
Δfl=af・TL …………(1)
Δfr=af・TR …………(2)
ここで、直進性補完部53におけるセルフアライニングトルクTsaの算出は、先ず、左右輪の駆動力TRおよびTLの駆動力差ΔT(=TL−TR)を算出し、算出した駆動力差ΔTをもとに図17に示す発生トルク推定制御マップを参照して、トルクステア現象で転舵時に発生する発生トルクThを推定する。
そして、直進性補完部53では、操舵トルクセンサ5で検出した操舵トルクTsから発生トルクThを減じてセルフアライニングトルクTsaを算出する。
なお、セルフアライニングトルクTsaの算出は、上述したように左右の駆動力差ΔTに基づいて算出する場合に限らず、左右の制動力差に基づいて同様に算出することができる。
さらには、ステアリングホイール2の操舵角θsと、セルフアライニングトルクTsaとの関係を車速Vをパラメータとして実測するかまたはシミュレーションによって算出した制御マップを参照して操舵角センサ4で検出した操舵角θsと車速Vとに基づいてセルフアライニングトルクTsaを算出することもできる。
Tsa(s)=Tm(s)−J・αm(s)−Fr・sin(ωm(s))
ここで、sはラプラス演算子である。
この外乱補償部54では、例えば特開平2007−237840号公報に記載されているように、運転者による操舵入力である操舵トルクTsと転舵アクチュエータ8による転舵入力を制御入力とし、実際の操舵状態量を制御量とするモデルにおいて、前記制御入力をローパスフィルタに通した値と、前記制御量を前記モデルの逆特性と前記ローパスフィルタとに通した値との差に基づいて外乱を推定する複数の外乱推定部を有する。各外乱推定部は、ローパスフィルタのカットオフ周波数を異ならせることにより、外乱を複数の周波数帯域毎に分離する。
ここで、図16に示すように、転舵角制御部52、直進性補完部53、外乱補償部54および加算器55a,55bで直進性担保部SGを構成し、この直進性担保部SGと以下に述べる遅延制御部56とで転舵応答性設定部SRSを構成している。
操舵開始検出部56aは、操舵角センサ4で検出した操舵角θsに基づいて中立位置を維持する状態から右操舵または左操舵したタイミングを検出して中立状態からの操舵開始を表す操舵開始信号SSを単安定回路56bに出力する。
ゲイン調整部56cは、制御開始遅延信号がオン状態であるときに、制御ゲインGaを“0”に設定し、制御開始遅延信号がオフ状態であるときに制御ゲインGaを“1”に設定し、設定した制御ゲインGaを乗算器56dに出力する。
乗算器56dでは、直進性担保部SGから出力される直進性担保制御値δaが入力され、この直進性担保制御値δaに制御ゲインGaを乗算し、乗算結果を目標転舵角演算部51からの目標転舵角δ*が入力された加算器56eに供給する。
転舵モータ制御部59は、入力される角度偏差Δδが零となるようにアクチュエータ8を構成する転舵モータ8aの目標駆動電流im*を算出し、算出した目標駆動電流im*を電流偏差演算部60に出力する。
モータ電流制御部62は、入力される電流偏差Δiが零となるように、すなわち、実モータ駆動電流imrが目標駆動電流im*に追従するようにフィードバック制御し、実モータ駆動電流imrを転舵モータ8aに出力する。
次に、上記第1実施形態における転舵制御装置の作用を図18および図19を伴って説明する。
今、ステアリングホイール2を中立位置に保持して直進走行しているものとする。
この直進走行状態では、目標転舵角演算部51で演算される目標転舵角δ*が零となる。このとき、ステアリングホイール2が中立位置を保持しているので、左右の駆動輪となる転舵輪17FLおよび17FRの駆動力または制動力が等しくなる。このため、転舵角制御部52で前記(1)式および(2)式で算出されるコンプライアンスステアによる転舵輪17FLおよび17FRの舵角の変位量ΔflおよびΔfrは等しい値となる。このため、コンプライアンスステア補正量Acは変位量Δflから変位量Δfr減算した値であるので、コンプライアンスステア補正量Acは零となる。
この遅延制御部56では、操舵開始検出部56aで操舵開始が検出されないので、単安定回路56bの出力はオフ状態を維持する。このため、ゲイン調整部56cでは制御ゲインGaが“1”に設定され、この制御ゲインGaが乗算器56dへ供給される。この乗算器56dからは、直進性担保制御値δaがそのまま加算器56eに供給されて、零の目標転舵角δ*に加算される。したがって、外乱補償値Adisに応じた加算後目標転舵角δ*aが算出され、この加算後目標転舵角δ*aに一致するようにアクチュエータ8の転舵モータ8aの転舵角が制御される。このため、外乱の影響を除去した直進走行を行うことができる。
このため、外乱補償値Adisにしたがって転舵アクチュエータ8が制御されて、サスペンション装置1Bの路面入力による転舵に抗するトルクを発生することができる。したがって、直進性担保部SGでサスペンション装置1Bの直進性を担保することができる。
このため、アクチュエータ制御装置63によって、転舵アクチュエータ8を構成する転舵モータ8aに転舵角変位が生じると、この転舵角変位を解消するようにアクチュエータ制御装置63でモータ電流imrを出力するので、転舵輪17FRおよび16FLが直進走行状態の転舵角に戻される。したがって,アクチュエータ制御装置63で直進性を担保することができる。
このため、単安定回路56bから所定時間例えば0.1秒間オン状態となる制御遅延信号がゲイン調整部56cに出力される。したがって、ゲイン調整部56cで、制御遅延信号がオン状態を継続している間制御ゲインGaが“0”に設定される。このため、乗算器56dから出力される乗算出力は“0”となり、直進性担保制御値δaの加算器56eへの出力が停止される。
したがって、ステアリングホイール2の中立位置から操舵を開始した時点から0.1秒の初期応答期間T1の間は制御ゲインGaが“0”に設定されるので、乗算器56dから出力される乗算出力が“0”となり、目標転舵角δ*に対する直進性担保制御が図19(b)で実線図示のように停止される。
したがって、初期応答期間T1では、キングピン軸KSの路面接地点がタイヤの接地面内の接地中心位置に設定され、且つキャスタ角が零に設定されたサスペンション装置1Bによる転舵が開始される。
このため、中立位置から操舵を開始した初期状態では、ステアバイワイヤ制御による直進性担保制御は実行されないことにより、この初期転舵をサスペンション装置1Bが賄うことになる。
このため、上記第1実施形態では、図19(b)に示すように、初期応答期間T1が経過する例えば0.1秒後に、転舵角制御部52、直進性補完部53および外乱補償部54で構成される直進性担保部SGによる目標転舵角δ*に対する直進性担保制御がステップ状に開始される。このため、サスペンション装置1Bによる車両の転舵応答性を抑制して車両のふらつきを抑制するとともに、図18(b)で点線図示のように、ステアバイワイヤ制御によってサスペンション装置1Bの直進性を補完して、操縦安定性を確保することができる。
したがって、第1実施形態でも、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。すなわち、操縦性・安定性を向上させることができる。
なお、上記第1実施形態においては、転舵制御装置50をハードウェアで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば目標転舵角演算部51、直進性担保部SGを例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成し、この演算処理装置で、図20に示す転舵制御処理を実行するようにしてもよい。
このステップS5では、前述した目標転舵角演算部51と同様に車速Vと操舵角θsに基づいて目標転舵角δ*を算出する。
次いで、ステップS7に移行して、前述した直進性補完部53と同様に、左右輪の駆動力TLおよびTRの駆動力差ΔT(=TL−TR)に基づいて図17に示す発生トルク推定制御マップを参照して、トルクステア現象で転舵時に発生する発生トルクThを推定する。そして、この発生トルクThを操舵トルクTsから減算してセルフアライニングトルクTsaを算出し、このセルフアライニングトルクTsaに所定ゲインKsaを乗算してセルフアライニングトルク制御値Asaを算出する。
次いで、ステップS9に移行して、目標転舵角δ*と、コンプライアンスステア制御値Acと、セルフアライニングトルク制御値Asaと、外乱補償値Adisとに基づいて下記(3)式の演算を行って加算後目標転舵角δ*aを算出する。
δ*a=δ*+Ga(Ac+Asa+Adis) …………(3)
また、ステップS2の判定結果が操舵開始状態であるときにはステップS11に移行して、制御フラグFを“1”にセットしてからステップS12に移行する。さらに、ステップS3の判定結果が、制御フラグFが“1”にセットされているときに直接ステップS12に移行する。
このステップS12では、予め設定された遅延時間(例えば0.1秒)が経過したか否かを判定する。このとき、遅延時間が経過していないときには、ステップS13に移行し、制御ゲインGaを“0”に設定してから前記ステップS5に移行して、目標転舵角δ*を算出する。
この図20に示す転舵指令角度演算処理でも、ステアリングホイール2が中立位置に保持されている状態から右または左に操舵が開始された操舵開始状態ではないときには、目標転舵角δ*にコンプライアンスステア制御値Ac、セルフアライニングトルク制御値Asaおよび外乱補償値Adisを加算した直進性担保制御値δaを目標転舵角δ*に加算する直進性担保制御が行われる。
この図20の転舵制御処理において、ステップS5の処理が目標転舵角演算部51に対応し、ステップS6の処理が転舵角制御部52に対応し、ステップS7の処理が直進性補完部53に対応し、ステップS5〜S7の処理が直進性担保部SGに対応し:ステップS2〜S4、S11〜S14の処理が遅延制御部56に対応し、ステップS2〜S14の処理が転舵応答性設定部SRSに対応している。
また、上記第1実施形態においては、直進性担保部SGを転舵角制御部52、直進性補完部53および外乱補償部54で構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、転舵角制御部52、直進性補完部53および外乱補償部54のいずれか1つまたは2つを省略するようにしてもよい。
このフェールの発生状態で、ステアリングホイール2を転舵することにより、例えば転舵輪17FLが旋回外輪側となる転舵を行うことにより、転舵輪17FLが転舵を開始すると、前述したようにロアリンク構造では、コンプレッションリンク37とテンションリンク38の交点で表される仮想ロアピボット点PLが図7(b)に示すように車両前方側に移動する。
このため、仮想ロアピボット点PLおよび仮想アッパーピボット点PUを結ぶキングピン軸KSの車両側面視における傾斜角が大きくなって、キャスタ角が増加し、これに応じてキャスタトレイルが増加する。このため、直進性を確保できるようになる。
この結果、ステアバイワイヤシステムSBWにフェールが発生した場合でも、転舵輪17FLおよび17FRにトー角が生じたときに、直進性を確保することができ、フェイルセーフ機能を発揮することができる。
この異常判定処理では、先ず,ステップS21で、操舵角センサ4で検出した操舵角θs、操舵反力アクチュエータ角度センサ7によって検出した操舵反力アクチュエータ回転角θr、転舵アクチュエータ角度センサ9によって検出した転舵アクチュエータ回転角θa、ピニオン角度センサ13によって検出したピニオンギヤ回転角θpを読込んでからステップS22に移行する。
このステップS31では、メカニカルバックアップ27の作動を停止させてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
図21に示す異常判定処理では、操舵角θs、操舵反力アクチュエータ回転角θr、転舵アクチュエータ回転角θa、ピニオンギヤ回転角θpを読込み(ステップS21)、操舵反力アクチュエータ回転角θrを操舵入力角θiに変換し(ステップS22)、転舵アクチュエータ回転角θaを転舵角δr1に変換し(ステップS23)、ピニオンギヤ回転角θpを転舵角θr2に変換する(ステップS24)。
このように、異常判定処理によって異常が検出されてメカニカルバックアップ27が作動し、前述した転舵制御装置50による転舵アクチュエータ8の駆動が停止されると、転舵制御装置50によるサスペンション装置1Bの直進性の補完を行うことができなくなり、直進性を担保することができなくなる。
このように、ステアバイワイヤシステムSBWの各種センサや制御系が正常であるときには、メカニカルバックアップ27を非動作状態として入力側ステアリング軸3及び出力側ステアリング軸10を分離した状態とする。
この図21に示す異常判定処理において、ステップS25〜ステップS30の処理が異常制御部に対応している。
(1)ステアリングホイールの操舵状態に応じてアクチュエータを作動させて転舵輪を転舵制御する転舵制御装置と、前記転舵輪を回転自在に支持する車両用サスペンション装置とを備え、前記車両用サスペンション装置は、前記転舵輪を回転自在に支持する車軸を備えたアクスルキャリアと、前記車軸の下側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するロアリンク構造と、前記車軸の上側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するアッパーリンク構造とを有し、少なくとも前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、前記ロアリンク構造および前記アッパーリンク構造の少なくとも一方のキングピン軸のピボット点を、当該キングピン軸が車両側面視で後傾するように移動するピボット点移動部を備えている。
これにより、転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、ロアリンク構造およびアッパーリンク構造の少なくとも一方のピボット点を移動させてキングピン軸を後傾させることができ、直進性を確保することができ、操縦性・安定性を確保することができる。
したがって、本実施形態では、サスペンション装置の軽量化を図りながら車両の操縦性・安定性を向上させることができる。
このとき、仮想アッパーピボット点の移動方向を車幅方向内側にも移動させることにより、キングピン傾角を小さくすると共に、ポジティブスクラブ半径を車幅方向内側に大きくすることができ、ステアリングラック部材に入る力も同時に低減できる。
したがって、例えばステアバイワイヤシステムで構成される転舵制御装置における電動アクチュエータを利用して、本発明におけるキングピン軸の設定に対応する直進性担保制御を行うことができる。このため、本実施形態では、サスペンション装置の軽量化を図りながら、車両の操縦性・安定性の向上を図ることができる。
これにより、転舵輪の転舵時に仮想ロアピボット点が車両前後方向前方に移動するので、キャスタ角を大きくしてキャスタトレイルを増加させることができ、直進性を確保することができる。このため、ステアバイワイヤシステムのフェール時に操縦性・安定性を確保することができる。
この場合、第1ロアリンク部材および第2ロアリンク部材の平面視における交点で表される仮想ロアピボット点を車幅方向内側に設定することができる。このため、仮想アッパーピボット点との関係でスクラブ半径をポジティブスクラブの範囲内で大きく設定することができる。
これにより、転舵輪の転舵時に仮想アッパーピボット点が車両前後方向後方に移動するので、キャスタ角を大きくしてキャスタトレイルを増加させることができ、直進性を確保することができる。このため、ステアバイワイヤシステムのフェール時に操縦性・安定性を向上させることができる。
これにより、サスペンション装置のキングピン軸が転舵輪の直進走行位置で、タイヤ接地面内を通ることにより、キングピン軸周りのモーメントをより小さくしてより小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる転舵応答性を直進性に比較して重視した構成としたときに、サスペンション装置の転舵応答性を確保することによる直進性の低下をステアバイワイヤシステムで補完することができる。
この構成とすることにより、直進性担保部で、サスペンション装置の高応答性を確保することにより低下した直進性をセルフアライニングトルクで担保することができ、操縦・安定性を向上させることができる。
この構成によると、ステアリングホイールの中立位置から転舵を開始したときに、初期応答特性を高転舵応答性とすることができる。その後、サスペンション装置自体の転舵応答性を直進性担保部による直進性担保制御で調整することにより、理想的な転舵応答性を確保することができる。
この構成によると、したがって、サスペンション装置を構成するロアアームの車体側支持部に介挿したブッシュの剛性を低下させることが可能となり、車両の乗心地を向上させることができる。
この構成によると、初期転舵にサスペンション装置の高い転舵応答特性を確保し、初期設定時間経過後に直進性担保部で前記転舵アクチュエータの前記サスペンション装置自体の直進性を担保する制御を行うことができ、理想的な転舵応答特性を得ることができる。
この構成によると、遅延制御部で、直進性担保部による直進性担保制御の開始を遅らせるので、初期転舵応答特性をサスペンション装置自体の高転舵応答性とすることができる。
この構成によると、これにより、ゲイン調整部で、例えば直進性担保制御における直進性担保制御値に対するゲインを“0”に設定することにより、直進性担保制御を行わず、ゲインを“0”より大きい値例えば“1”に設定することにより、直進性担保制御を開始することができる。このため、ゲイン調整部を設けることにより、直進性担保制御の開始の調整を容易に行うことができる。
この構成によると、初期転舵応答特性をサスペンション装置自体の高転舵応答特性を有効に利用することができ、0.1秒の初期期間が経過した後に直進性担保部による直進性担保制御を開始させて、理想的な転舵応答特性を得ることができる。
この構成によると、転舵制御装置で自己診断を行って異常判定を行い、異常と判定したときに転舵アクチュエータの制御を停止することができ、誤動作を確実に防止することができる。
第1実施形態では、タイヤ接地面内にキングピン軸を設定するものとし、その一例として、キャスタトレイルをゼロに近い値として、キングピン軸の路面着地点をタイヤ接地面中心点に一致させる場合について説明した。
これに対し、本応用例では、キングピン軸の設定条件をタイヤ接地面中心点からタイヤ接地面の前端までの範囲に限定するものとする。
(効果)
キングピン軸の路面着地点をタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までに設定すると、直進性の確保と操舵操作の重さの低減を両立できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
第1実施形態においては、図11に示す座標平面において、一点鎖線で囲んだ領域を設定に適する領域として例に挙げた。これに対し、注目するラック軸力の等値線を境界線とし、その境界線が示す範囲より内側の領域(キングピン傾角の減少方向でスクラブ半径の増加方向)を設定に適する領域とすることができる。
(効果)
ラック軸力の最大値を想定して、その最大値以下の範囲にサスペンションジオメトリを設定することができる。
第1および第2実施形態および各応用例では、ステアバイワイヤ方式の操舵装置を備える車両にサスペンション装置1Bを適用する場合を例に挙げて説明したが、ステアバイワイヤ方式ではなく、機械的な操舵機構の操舵装置を備える車両にサスペンション装置1Bを適用することが可能である。
この場合、キングピン軸を上記検討結果に基づく条件に従って決定し、キャスタトレイルをタイヤ接地面内に設定した上で、機械的な操舵機構のリンク配置をそれに合わせて構成する。
(効果)
機械的な構造を有する操舵機構においても、キングピン周りのモーメントを低減して運転者に要する操舵力をより小さいものとでき、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
次に、本発明の第2実施形態を図22〜図28について説明する。
この第2実施形態は、前述した第1実施形態のアッパーリンク構造をリンク部材同士が交差しないコンプレッション型の構造とする場合に代えて、リンク部材同士が交差するコンプレッション型の構造としたものである。
すなわち、第2実施形態では、転舵輪17FLおよび17FRのうち転舵輪17FLについて説明すると、図22〜図27に示すように、アクスルキャリアの車軸より下端側に連結されたロアリンク構造は、前述した第1実施形態と同様にコンプレッションリンク(第1ロアリンク部材)37およびテンションリンク(第2ロアリンク部材)38を交差させた構造とされている。
したがって、仮想アッパーピボット点PUおよび仮想ロアピボット点PLを結ぶキングピン軸KSは、図25に示すように、その路面着地点がタイヤ接地面内でタイヤ接地面中心点より車両前方側となる。このため、キングピン傾角を15度以下とすることができるとともに、キャスタ角が零度近傍となって、前述した第1の実施形態と同様にキングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。このため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。これにより、操縦性・安定性を向上させることができる。
したがって、非制動時の旋回外輪としての転舵時には、コンプレッションリンク72の車体側支持点CPUbの移動はなく、コンプレッションリンク72が実線図示の通常支持点Puを中心に時計方向に回転して一点鎖線図示の位置となる。これと同様に、トランスバースリンク71も車体側支持点TBUbを中心に時計方向に回転して一点鎖線図示の位置となる。このため、両リンク71及び72の交点である仮想アッパーピボット点PUは一点鎖線図示のように車幅方向内側で車両前後方向前側となる斜め前方に移動する。
このため、仮想ロアピボット点PL及び仮想アッパーピボット点PUを結んだキングピン軸KSはキングピン傾角が大きくなるが車両側面視での傾きの増加は抑制される。このため、スクラブ半径はポジティブスクラブ領域で減少することになり、この分直進性が低下するが、車両正面視でキングピン軸KSのキングピン傾角が大きくなることにより、直進性を確保することができる。
(1)前記アッパーリンク構造は、前記第1のアッパーリンク部材がトランスバースリンク部材で構成され、前記第2のアッパーリンク部材がコンプレッションリンク部材で構成され、前記第2のアッパーリンク部材の車体側連結点の剛性が前記第1のアッパーリンク部材の車体側連結点の剛性より小さく設定されている。
したがって、旋回制動時に直進性を確保することができ、ステアバイワイヤシステムSBWに異常が発生してサスペンション装置1Bの直進性を補完することができない状態となった場合でも直進性を確保して、操縦性・安定性を確保することができ、良好なフェイルセーフ機能を発揮することができる。
次に、本発明の第3実施形態を図29〜図33について説明する。
この第3の実施形態は、ステアバイワイヤシステムの異常発生時に前述した第2実施形態におけるコンプレッションリンク72の車体側支持点を強制的に車両後方側に移動させて直進性を確保するようにしたものである。
すなわち、第3実施形態では、図29に示すように、アッパーリンク構造のトランスバースリンク71の車体側支持点TBUbが前述した第2の実施形態のトランスバースリンク71の車体側支持点TBUbよりやや車両後方側に設定されている。
このピボット点強制移動部79は、アッパーリンク構造のコンプレッションリンク72の車体側支持点CPUbに配設した支持位置可変ブッシュ80を備えている。この支持位置可変ブッシュ80は、車両前後方向で車体側支持軸81を挟む前後対称位置に一対のすぐり80a及び80bを形成している。
この異常判定処理は、図31に示すように、前述した図21の異常判定処理において、ステップS27の次に、オン状態の制御信号CSを4ポート電磁切換弁82に出力するステップS33が追加されるとともに、ステップS32の次に、4ポート電磁切換弁82に出力する制御信号CSをオフ状態とステップS34が追加されていることを除いては図21と同様のステップを有し、図21との対応するステップには同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
今、コントローラ/駆動回路ユニット26で実行される図31の異常判定処理で、操舵角θs、操舵入力角θi、第1の転舵角δr1及び第2の転舵角δr2が正常であるステアバイワイヤシステムSBWが正常である状態では、ステップS21〜S24を経てステップS25に移行し、ステップS28〜S30を経てステップS31に移行して、メカニカルバックアップ27を非作動状態として、入力側ステアリング軸3と出力側ステアリング軸10とを分離した状態とする。
次いで、ステップS34に移行して、制御信号CSをオフ状態とする。このため、4ポート電磁切換弁82が第1の切換位置を維持し、支持位置可変ブッシュ80のすぐり80a及び80bの双方に油圧源83の油圧が供給されるので、コンプレッションリンク72の車体側支持点CPUbは図29および図32(a)で実線図示の位置を維持する。
このため、前述した第2実施形態と同様に、車両の直進走行状態で、アッパーリンク構造の仮想アッパーピボット点PUは、図29および図32(a)に示すように、転舵輪17FLの車幅方向の内側で車軸中心線より車両前後方向後方側に設定されている。
したがって、仮想アッパーピボット点PUおよび仮想ロアピボット点PLを結ぶキングピン軸KSは、図29に示すように、その路面着地点PTがタイヤ接地面内でタイヤ接地面中心点より車両前方側となる。このため、キングピン傾角を15度以下とすることができるとともに、キャスタ角が零度近傍となって、前述した第1の実施形態と同様にキングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。このため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。これにより、操縦性・安定性を向上させることができる。
このとき、ロアリンク構造では前述した第1実施形態で説明したように、仮想ロアピボット点PLがやや車幅方向外側に傾いて車両前後方向前側に移動する。
このため、前述した第2実施形態における旋回外輪としての転舵時における制動時と同様にコンプレッションリンク72の車体側支持点CPUaが図32(a)及びこれを拡大した図33で点線図示のように車両後方側の車体側支持点CPUb′に強制的に移動される。
このため、前述した第2の実施形態と同様にキングピン軸KSの側面視の傾きが大きくなり、キャスタ角が増加するとともに、キャスタトレイルが増加して直進性が増加し、ステアバイワイヤシステムSBWの転舵制御による直進性の補完処理の停止による直進性の低下を補うことができる。
このため、トランスバースリンク71とコンプレッションリンク72との交点で表される仮想アッパーピボット点PUはPUからPU3へ車幅方向内側で且つ車両前後方向前側のPU3へ右斜め前に移動する。
したがって、転舵制御系の異常が発生して転舵制御ができなくなったときの転舵輪17FLの旋回外輪となる転舵状態では、仮想アッパーピボット点PU2が転舵制御系の異常が発生していないときの仮想アッパーピボット点PU3に比較して車幅方向外側で車両前後方向後側に左斜め後方に移動していることなる。
また、アッパーリンク構造のコンプレッションリンク72の車体側支持点CPUbをピボット点強制移動部79によって移動させる場合に代えて、ロアリンク構造のテンションリンク38の車体側支持点CPLbをピボット点強制移動部で車両前後方向前側に移動させるようにしてもよい。
(1)ステアバイワイヤシステムによる転舵輪の転舵制御ができなくなる直進性低下状態で、前記ロアリンク構造及びアッパーリンク構造の少なくとも一方のピボット点を、直進性を増す方向に強制的に移動させるピボット点強制移動部を備えている。
この構成によると、ステアバイワイヤシステムに異常が発生して転舵輪の転舵制御ができなくなる直進性低下状態で、ピボット点を、直進性を増す方向すなわちキャスタ角を大きくしてキャスタトレイルを増加させることができ、ステアバイワイヤシステムによる直進性低下分を補うことができる。
なお、第3実施形態では、異常検出処理で異常を検出したときにピボット点強制移動部79を作動させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、転舵アクチュエータ8による転舵輪の転舵制御が不十分となる状態、特に直進性担保が不十分となる状態となったときにピボット点強制移動部79を作動させるようにしてもよい。
次に、本発明の第4実施形態を図34および図35について説明する。
この第4実施形態は、例えば第1実施形態において転舵制御装置としてステアバイワイヤシステムに代えて電動パワーステアリング装置を適用したものである。
すなわち、第4実施形態は、図34に示すように、自動車1は、車体1Aを備えている。この車体1Aには、車輪WFR,WFL,WRR,WRLを支持するサスペンション装置1Bと、前輪側の転舵輪WFR及びWFLを操舵する操舵装置SSとが設けられている。
ステアリング機構SMは、入力側ステアリング軸SSi、出力側ステアリング軸SSo、ステアリングホイールSW、ピニオンギアPG、ラック軸LS、タイロッドTRを備えている。
入力側ステアリング軸SSiには、車両後方側の先端にステアリングホイールSWが装着されている。そして、入力側ステアリング軸SSi及び出力側ステアリング軸SSoは、車体1Aに回転可能に支持されており、互いにトーションバー(図示せず)を介して連結されている。
車両状態パラメータ取得部CPは、車輪速センサWFR〜WRLから出力される車輪の回転速度を示すパルス信号を基に車速を取得する。また、車両状態パラメータ取得部CPは、車速と各車輪の回転速度とを基に、各車輪のスリップ率を取得する。そして、車両状態パラメータ取得部CPは、取得した各パラメータを転舵制御装置CTに出力する。
この転舵制御装置CTは、パワーステアリング制御部PCと直進性担保部SGとを備えている。パワーステアリング制御部PCは、操舵トルクTsと車速Vとに基づいて目標補助操舵トルクを算出し、算出した目標操舵補助トルクに基づいて電動アクチュエータEAを駆動する駆動電流を算出し、この駆動電流を電動アクチュエータEAに供給して電動アクチュエータEAを駆動制御する。
車輪WFR,WFL,WRR,WRLは、ホイールハブ機構WHにタイヤを取り付けて構成したものであり、前述した第1〜第3実施形態のサスペンション装置1Bを介して車体1Aに設置してある。これらのうち、転舵輪となる前輪(車輪WFR,WFL)は、タイロッド15によってナックルアームが揺動することにより、車体1Aに対する車輪WFR,WFLの向きが変化する。
パワーステアリング制御部PCは、図35に示すように、目標補助トルク電流指令値演算部TOとアクチュエータ電流制御部ACとを備えている。目標補助トルク電流指令値演算部TOは、操舵トルクセンサTSで検出した操舵トルクTsと車速Vとに基づいて制御マップを参照して操舵トルクTsに応じた目標補助トルク電流指令値It*を算出し、算出した目標補助トルク電流指令値It*を、加算器ADに出力する。この加算器ADでは、目標補助トルク電流指令値It*に後述する直進性担保用電流指令値Isa*を加算して目標アクチュエータ電流Ia*を算出し、算出した目標アクチュエータ電流Ia*を減算器SBに出力する。この減算器SBにはアクチュエータ電流センサCSで検出される電動アクチュエータEAに供給されるアクチュエータ電流Iadがフィードバックされている。したがって、減算器SBで、目標アクチュエータ電流指令値Ia*からアクチュエータ電流Iadを減算して電流偏差ΔIを算出する。
アクチュエータ電流制御部ACは、減算器SBから入力される電流偏差ΔIを例えばPID制御してアクチュエータ電流Iadを算出し、算出したアクチュエータ電流Iadを電動アクチュエータEAに出力する。
また、直進性担保部SGでは、算出したセルフアライニングトルクTsaに所定電流ゲインKiを乗算して直進性担保用電流指令値Isa*(=Ki・Tsa)を算出する。
なお、セルフアライニングトルクTsaは、上述した第1実施形態のように任意の方法で算出することができる。
したがって、転舵制御装置CTのパワーステアリング制御部PCでは、ステアリングホイールSWに入力される操舵トルクTsと車速Vとに応じて算出される目標補助トルク電流指令値It*に直進性担保部SGで算出した直進性担保用電流指令値Isa*が加算されて目標アクチュエータ電流指令値Ia*が算出される。
この目標アクチュエータ電流指令値Ia*に基づいて電動アクチュエータEAが制御されるので、電動アクチュエータEAで、ステアリングホイールSWに伝達される操舵力に応じた操舵補助トルクに加えて、サスペンション装置1Bの直進性を担保する転舵トルクを発生し、これらを出力側ステアリング軸SSoに伝達する。
この電動アクチュエータEAへのアクチュエータ電流Iadの出力が停止されると、運転者のステアリングホイール2の操舵による転舵輪WFRおよびWFLの転舵は継続されるが、直進性担保部SGによる直進性を担保する転舵トルクの発生が停止される。
上記実施形態では、横力低減代を大きくするために、ステアリングホイールSWが中立位置にある状態で、キングピン軸KSがタイヤ接地面内を通るように設定している。このため、サスペンション装置1Bの直進性が低下した状態となっており、この直進性の低下分を直進性担保部SGで電動アクチュエータEAを制御することにより補完することができる。このため、上記第1の実施形態では、直進性担保部SGによって、サスペンション装置1Bでの直進性の低下分を補って十分な直進性を確保することができる。
なお、第4実施形態においても、前述した第1実施形態と同様に、ロアリンク構造またはアッパーリンク構造をAアーム等のピボット点が移動しない構造とすることができる。
(1)ステアリングホイールの操舵状態に応じてアクチュエータを作動させて転舵輪を転舵制御する転舵制御装置と、前記転舵輪を回転自在に支持する車両用サスペンション装置とを備え、前記車両用サスペンション装置は、前記転舵輪を回転自在に支持する車軸を備えたアクスルキャリアと、前記車軸の下側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するロアリンク構造と、前記車軸の上側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するアッパーリンク構造とを有し、少なくとも前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、前記ロアリンク構造および前記アッパーリンク構造の少なくとも一方のキングピン軸のピボット点を、当該キングピン軸が車両側面視で後傾するように移動するピボット点移動部を備えている。
これにより、転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、ロアリンク構造およびアッパーリンク構造の少なくとも一方のピボット点を移動させてキングピン軸を後傾させることができ、直進性を確保することができ、操縦性・安定性を確保することができる。
したがって、本実施形態では、サスペンション装置の軽量化を図りながら車両の操縦性・安定性を向上させることができる。
したがって、電動パワーステアリング装置における電動アクチュエータを利用して、本発明におけるキングピン軸の設定に対応する直進性担保制御を行うことができる。このため、本実施形態では、サスペンション装置の軽量化を図りながら、車両の操縦性・安定性の向上を図ることができる。
したがって、直進性担保部で、サスペンション装置の高応答性を確保することにより低下した直進性をセルフアライニングトルクで担保することができ、操縦・安定性を向上させることができる。
したがって、本実施形態では、サスペンション装置の軽量化を図りながら、車両の操縦性・安定性を向上させることができる。
なお、上記第4実施形態においては、転舵制御装置CTが、パワーステアリング制御部PCと直進性担保部SGとで構成される場合について説明した。しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、転舵制御装置CSとして、パワーステアリング制御部PCを省略して直進性担保部SGのみを設けるようにしてもよい。この場合には、図11の構成において、目標補助トルク電流指令値演算部TO及び加算器ADを省略して、直進性担保部SGから出力される直進性担保用電流指令値Isa*を直接減算器SBに入力するようにすれば良い。
また、上記第4実施形態では、直進性担保部SGでセルフアライニングトルクTsaに基づいて直進性担保用電流指令値Isa*を算出したが、これに限定されるものではなく、例えばセルフアライニングトルクTsaの平均値で表される固定値を設定するようにしてもよい。
Claims (21)
- ステアリングホイールの操舵状態に応じてアクチュエータを作動させて転舵輪を転舵制御する転舵制御装置と、
前記転舵輪を回転自在に支持する車両用サスペンション装置とを備え、
前記車両用サスペンション装置は、前記転舵輪を回転自在に支持する車軸を備えたアクスルキャリアと、前記車軸の下側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するロアリンク構造と、前記車軸の上側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するアッパーリンク構造とを有し、
少なくとも前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、前記ロアリンク構造および前記アッパーリンク構造の少なくとも一方のキングピン軸のピボット点を、当該キングピン軸が車両側面視で後傾するように移動するピボット点移動部を備えている
ことを特徴とする車両用転舵装置。 - ステアリングホイールの操舵状態に応じてアクチュエータを作動させて転舵輪を転舵する転舵制御装置と、
前記転舵輪を回転自在に支持する車両用サスペンション装置とを備え、
前記車両用サスペンション装置は、前記転舵輪を回転自在に支持する車軸を備えたアクスルキャリアと、前記車軸の下側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するロアリンク構造と、前記車軸の上側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するアッパーリンク構造とを有し、前記ロアリンク構造のロアピボット点と前記アッパーリンク構造のアッパーピボット点とを通るキングピン軸を前記ステアリングホイールの中立位置でタイヤ接地面内を通るように設定し、
前記転舵制御装置は、前記アクチュエータを作動させて前記転舵輪にセルフアライニング用の復元力を発生するように当該転舵輪を転舵制御して前記サスペンション装置の直進性を担保し、
少なくとも前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、前記ロアリンク構造および前記アッパーリンク構造の少なくとも一方のキングピン軸のピボット点を、当該キングピン軸が車両側面視で後傾するように移動するピボット点移動部を備えている
ことを特徴とする車両用転舵装置。 - ステアリングホイールの操舵状態に応じてステアリングホイールと機械的に分離された転舵輪を、アクチュエータを作動させて転舵制御するステアバイワイヤシステムからなる転舵制御装置と、
前記転舵輪を回転自在に支持する車両用サスペンション装置とを備え、
前記車両用サスペンション装置は、前記転舵輪を回転自在に支持する車軸を備えたアクスルキャリアと、前記車軸の下側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するロアリンク構造と、前記車軸の上側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するアッパーリンク構造とを有し、
少なくとも前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、前記ロアリンク構造および前記アッパーリンク構造の少なくとも一方のキングピン軸のピボット点を、当該キングピン軸が車両側面視で後傾するように移動するピボット点移動部を備えている
ことを特徴とする車両用転舵装置。 - ステアリングホイールの操舵状態に応じてステアリングホイールと機械的に分離された転舵輪を、アクチュエータを作動させて転舵するステアバイワイヤシステムからなる転舵制御装置と、
前記転舵輪を回転自在に支持する車両用サスペンション装置とを備え、
前記車両用サスペンション装置は、前記転舵輪を回転自在に支持する車軸を備えたアクスルキャリアと、前記車軸の下側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するロアリンク構造と、前記車軸の上側で車体側支持部と前記アクスルキャリアとを連結するアッパーリンク構造とを有し、前記ロアリンク構造のロアピボット点と前記アッパーリンク構造のアッパーピボット点とを通るキングピン軸を前記ステアリングホイールの中立位置でタイヤ接地面内を通るように設定し、
前記転舵制御装置は、前記アクチュエータを作動させて前記転舵輪にセルフアライニング用の復元力を発生するように当該転舵輪を転舵制御して前記サスペンション装置の直進性を担保し、
少なくとも前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、前記ロアリンク構造および前記アッパーリンク構造の少なくとも一方のピボット点を、キングピン軸が車両側面視で後傾するように移動するピボット点移動部を設けた
ことを特徴とする車両用転舵装置。 - 前記ピボット点移動部は、前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、少なくとも前記転舵輪が直進走行状態から転舵状態となったときに、前記ピボット点を移動させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用転舵装置。
- 前記ロアリンク構造は、互いに交差する第1のリンク部材および第2のリンク部材を有し、
前記ピボット点移動部は、前記第1のリンク部材及び第2のリンク部材の交点で表される仮想ロアピボット点を、転舵輪の転舵時に少なくとも車両前後方向前方に移動させるリンク配置とされていることを特徴とする請求項5に記載の車両用転舵装置。 - 前記アッパーリンク構造は、第1のアッパーリンク部材および第2のアッパーリンク部材を有し、
前記ピボット点移動部は、前記第1のアッパーリンク部材および前記第2のアッパーリンク部材の仮想アッパーピボット点を、転舵輪の転舵時に少なくとも車両前後方向後方に移動させるリンク配置とされていることを特徴とする請求項5または6に記載の車両用転舵装置。 - 前記ピボット点移動部は、前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、少なくとも前記転舵輪が直進走行状態から転舵状態となり、且つ制動状態となったときに、前記ピボット点を移動させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用転舵装置。
- 前記アッパーリンク構造は、前記第1のアッパーリンク部材がトランスバースリンク部材で構成され、前記第2のアッパーリンク部材がコンプレッションリンク部材で構成され、前記第2のアッパーリンク部材の車体側連結点の剛性が前記第1のアッパーリンク部材の車体側連結点の剛性より小さく設定されていることを特徴とする請求項8に記載の車両用転舵装置。
- 前記ピボット点移動部は、前記転舵制御装置の転舵制御が不十分であるときに、前記ピボット点を強制的に移動させるピボット点強制移動部を備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用転舵装置。
- 前記転舵制御装置は、コンプライアンスステアを推定して転舵輪の変位補正を行う転舵角制御部を有することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の車両用転舵装置。
- 前記転舵制御装置は、前記サスペンション装置の直進性を担保する直進性担保部を備えていることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の車両用転舵装置。
- 前記直進性担保部は、セルフアライニングトルクを推定して前記サスペンション装置の直進性を担保することを特徴とする請求項12に記載の車両用転舵装置。
- 前記転舵制御装置は、前記ステアリングホイールを中立位置から操舵を開始したときに、前記直進性担保部による直進性担保制御を調整して初期転舵応答性を前記サスペンション装置自体の転舵応答性に設定する転舵応答性設定部を備えていること特徴とする請求項12または13に記載の車両用転舵装置。
- 前記転舵制御装置は、少なくとも前記ステアリングホイールを中立位置から操舵を開始したときに、初期転舵状態では、前記サスペンション装置自体の転舵応答性で高い転舵応答性を設定し、前記初期転舵状態を経過した転舵状態であるときに、前記直進性担保部による直進性担保制御によって必要とする転舵応答性を設定する転舵応答性設定部を備えていること特徴とする請求項12から14のいずれか1項に記載の車両用転舵装置。
- 前記転舵応答性設定部は、前記ステアリングホイールを中立位置から操舵したときに、前記直進性担保部による直進性担保制御を遅らせる遅延制御部を備えていることを特徴とする請求項15に記載の車両用転舵装置。
- 前記遅延制御部は、前記直進性担保部による直進性担保制御の開始を調整するゲイン調整部を有することを特徴とする請求項16に記載の車両用転舵装置。
- 前記遅延制御部は、直進性担保部による直進性担保制御を前記ステアリングホイールが中立位置を保持している状態から右または左に操舵した操舵開始タイミングから0.1秒遅延させた後に開始させることを特徴とする請求項16または17に記載の車両用転舵装置。
- 前記転舵制御装置は、操舵角に応じた目標転舵角を演算する目標転舵角演算部と、該目標転舵角演算部で演算した目標転舵角に前記直進性担保部の直進性担保制御値を加える加算器と、該加算器の加算出力と前記転舵アクチュエータを構成する転舵モータの回転角度とを一致させるモータ指令電流を形成する転舵モータ制御部と、前記モータ指令電流に一致する前記転舵モータに供給するモータ駆動電流を形成する電流制御部とを備えていることを特徴とする請求項11から18のいずれか1項に記載の車両用転舵装置。
- 前記転舵制御装置は、少なくとも前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部と、前記転舵アクチュエータによる前記転舵輪の転舵動作を検出する転舵動作検出部と、前記操舵角検出部で検出した操舵角及び前記転舵動作検出部で検出した転舵動作を監視して異常判定を行い、異常と判定したときに前記転舵アクチュエータの制御を停止する異常制御部とを備えていることを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載の車両用転舵装置。
- 前記転舵制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部と、前記転舵アクチュエータによる前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出部と、前記操舵角及び前記転舵角の偏差が所定値以上であるときに異常と判定して前記転舵アクチュエータの制御を停止する異常制御部を備え、前記異常制御部は、異常と判定したときに前記ピボット点強制移動部を作動させることを特徴とする請求項10に記載の車両用転舵装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012161885A JP6136136B2 (ja) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | 車両用転舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012161885A JP6136136B2 (ja) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | 車両用転舵装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014019368A true JP2014019368A (ja) | 2014-02-03 |
JP6136136B2 JP6136136B2 (ja) | 2017-05-31 |
Family
ID=50194734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012161885A Active JP6136136B2 (ja) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | 車両用転舵装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6136136B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015174653A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 三菱電機株式会社 | ステアバイワイヤシステムを備えた車両の半自動運転の方法および車両の動作を制御するステアバイワイヤシステム |
JP2016097737A (ja) * | 2014-11-19 | 2016-05-30 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置及び保舵支援制御装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0370609A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-26 | Mazda Motor Corp | 車両のサスペンション装置 |
JPH10181321A (ja) * | 1996-12-24 | 1998-07-07 | Nissan Motor Co Ltd | フロントサスペンション装置 |
JP2007022288A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Nissan Motor Co Ltd | ストラット式フロントサスペンション装置 |
JP2008018924A (ja) * | 2006-06-12 | 2008-01-31 | Nissan Motor Co Ltd | サスペンション装置 |
JP2009090762A (ja) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Nissan Motor Co Ltd | サスペンション装置 |
WO2012073469A1 (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-07 | 日産自動車株式会社 | 車両及びその操舵制御方法 |
-
2012
- 2012-07-20 JP JP2012161885A patent/JP6136136B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0370609A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-26 | Mazda Motor Corp | 車両のサスペンション装置 |
JPH10181321A (ja) * | 1996-12-24 | 1998-07-07 | Nissan Motor Co Ltd | フロントサスペンション装置 |
JP2007022288A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Nissan Motor Co Ltd | ストラット式フロントサスペンション装置 |
JP2008018924A (ja) * | 2006-06-12 | 2008-01-31 | Nissan Motor Co Ltd | サスペンション装置 |
JP2009090762A (ja) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Nissan Motor Co Ltd | サスペンション装置 |
WO2012073469A1 (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-07 | 日産自動車株式会社 | 車両及びその操舵制御方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015174653A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 三菱電機株式会社 | ステアバイワイヤシステムを備えた車両の半自動運転の方法および車両の動作を制御するステアバイワイヤシステム |
JP2016097737A (ja) * | 2014-11-19 | 2016-05-30 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置及び保舵支援制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6136136B2 (ja) | 2017-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5910747B2 (ja) | 車両用サスペンション装置、これを使用した自動車および転舵制御方法 | |
JP5582197B2 (ja) | 車両及びその操舵制御方法 | |
WO2012124272A1 (ja) | 車両用サスペンション装置、そのジオメトリ調整方法及び自動車 | |
JP5900643B2 (ja) | 操舵制御装置 | |
JP2016501775A (ja) | 電気操舵システムのための方法及び装置 | |
JP5403182B2 (ja) | 自動車および転舵輪の転舵制御方法 | |
JP6135278B2 (ja) | 車両 | |
JP6136136B2 (ja) | 車両用転舵装置 | |
JP5510370B2 (ja) | 自動車 | |
JP3076541B2 (ja) | 操向車輪制御構造 | |
JP7342808B2 (ja) | 車輪配設モジュール | |
JP6051846B2 (ja) | 車両用リヤサスペンション装置 | |
JP7420114B2 (ja) | ステアリングシステム | |
JP6094206B2 (ja) | 車両用サスペンション装置 | |
JP5741218B2 (ja) | 車両用サスペンション装置およびそのジオメトリ調整方法 | |
JP2012192840A (ja) | 車両用操舵装置およびその制御方法 | |
JP2013006565A (ja) | 車両用サスペンション装置およびそのジオメトリ調整方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150422 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151210 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160906 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170404 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170417 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6136136 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |