JP2018095230A - Travel control device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の操舵において、操舵輪の操舵角と連動して車体のロール角を変化させる車両用走行制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicular travel control apparatus that changes the roll angle of a vehicle body in conjunction with the steering angle of a steered wheel during steering of the vehicle.
移動中の物体が旋回を行う際、その速度に応じた遠心力が発生し、物体をその旋回半径の外側に押し出そうとする。
例えば、特許文献1のような原動機を備えた車両の多くは、旋回を行う際に、その車輪(タイヤ)と地面との摩擦による向心力を遠心力と釣り合わせて旋回を行っているが、車両の搭乗者は遠心力により旋回半径の外側に引っ張られることになる。したがって、搭乗者の負荷を軽減して快適な乗り心地を実現するには、遠心力が小さくなる条件で旋回を行う必要があり、そのためには旋回時の速度を落とさなければならない。
近年では、自動車の運転快適性や安全性の向上を目指して、機械的な結合ではなく、電子制御により、運転者のアクセル、ステアリング、ブレーキなどの操作を車両の駆動力、操舵力、制動力発生機構に反映させる車両制御装置の開発が活発になっている。このような車両制御装置には、車両の駆動、操舵、制動に関する機能が失陥することのないように、高い信頼性が求められる。例えば、特許文献2には、車両制御装置として、制動力や駆動力や操舵角に関する制御手段を、1つのマスタとなる電子制御装置(電気制御装置(マイクロコンピュータ))によって集中制御する運転制御装置が記載されている。
When the moving object turns, a centrifugal force corresponding to the speed is generated, and the object tries to push the object outside the turning radius.
For example, in many vehicles equipped with a prime mover as in
In recent years, with the aim of improving the driving comfort and safety of automobiles, the operation of the driver's accelerator, steering, brake, etc. is controlled by electronic control instead of mechanical coupling. Development of a vehicle control device that reflects the generation mechanism is active. Such a vehicle control device is required to have high reliability so that functions relating to driving, steering, and braking of the vehicle do not fail. For example, in
しかしながら、特許文献2のような電子制御装置を用いる車両制御装置では、運転者の操作量や車両の状態をモニタするセンサを1つのマスタとなる電子制御装置(マスタECU)に入力し、車両制御用のアクチュエータである内燃機関制御装置やブレーキ制御装置やステアリング制御装置を統合制御しているため、マスタECUが故障すると、一切の操縦ができなくなってしまうという問題がある。従って、安全性確保のためには、マスタECUの信頼性を極めて高くしなければならないが、車両制御装置が高価になるという問題がある。また、各種センサで検出した値を元に各制御装置を制御するので、動作にタイムラグが生じてしまい、動作の円滑性、運転の快適性に欠けるという問題もある。
However, in the vehicle control device using the electronic control device as in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電子制御によらず、機械的に操舵輪の操舵角と連動させて車体のロール角を制御することよって、車両旋回時の搭乗者への負荷を増大させることなく、向心力を増大させ、高速での旋回を可能にする動作の円滑性、運転の快適性に優れた車両用走行制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not rely on electronic control, but mechanically interlocks with the steering angle of the steered wheels to control the roll angle of the vehicle body. An object of the present invention is to provide a vehicular travel control device that increases the centripetal force without increasing the speed and enables smooth turning and high driving comfort.
前記目的に沿う本発明に係る車両用走行制御装置は、車体の前方に配置される左右の操舵輪をステアリングホイールによって操舵する車両に搭載される車両用走行制御装置において、
前記車両の旋回時に前記ステアリングホイールの操作に応じて前記操舵輪を支持する車輪支持部を左右方向に回動させて前記操舵輪の操舵角を変化させるステアリング機構と、前記車体のロール角を変化させるサスペンション機構と、前記ステアリング機構と前記サスペンション機構を連結し前記ステアリング機構による前記操舵角の変化に連動させて前記サスペンション機構により向心力を増加させる方向に前記車体のロール角を変化させる連動機構とを有する。
これにより、本発明に係る車両用走行制御装置(以下、本装置ともいう)を搭載した車両の旋回時に操舵を行った際に、その操舵角と連動して確実に車体を傾斜させることができ、向心力を増大させて高速での旋回を可能とする。その一方で、搭乗者が水平方向へ引っ張られる力を小さくして、遠心力の影響を軽減でき、快適な乗り心地を実現することができる。
また、本装置搭載車両が、車輪と地面の摩擦力のみで発生させた向心力を遠心力と釣り合わせて旋回を行う従来の車両が旋回可能な旋回半径で旋回を行った場合、従来の車両と比べ、車輪と地面の摩擦力によって発生させる向心力に余裕ができ、操作性、車輪(タイヤ)の寿命が向上する。
さらに、電子制御によらず、操舵角の変化に連動させて機械的に車体のロール角を変化させることができ、動作にタイムラグが生じず、操作性、乗り心地を向上させることができる。しかも、電子制御に比べて安価で、誤動作が発生せず、動作の確実性、安定性にも優れる。
A vehicle travel control device according to the present invention that meets the above-described object is provided in a vehicle travel control device that is mounted on a vehicle that steers left and right steering wheels disposed in front of a vehicle body by a steering wheel.
A steering mechanism that changes a steering angle of the steering wheel by rotating a wheel support portion that supports the steering wheel in a left-right direction according to an operation of the steering wheel when the vehicle turns, and a roll angle of the vehicle body A suspension mechanism to be connected, and an interlocking mechanism for connecting the steering mechanism and the suspension mechanism to change a roll angle of the vehicle body in a direction in which a centripetal force is increased by the suspension mechanism in conjunction with a change in the steering angle by the steering mechanism. Have.
As a result, when steering is performed during turning of a vehicle equipped with a vehicle travel control device (hereinafter also referred to as this device) according to the present invention, the vehicle body can be reliably tilted in conjunction with the steering angle. , Increase the centripetal force and enable high-speed turning. On the other hand, the force with which the occupant is pulled in the horizontal direction can be reduced, the influence of centrifugal force can be reduced, and a comfortable ride can be realized.
In addition, when the vehicle equipped with this device turns with a turning radius that allows the turning of a conventional vehicle that turns by balancing the centripetal force generated only by the frictional force between the wheels and the ground with the centrifugal force, In comparison, the centripetal force generated by the frictional force between the wheel and the ground can be afforded, and the operability and the life of the wheel (tire) are improved.
Furthermore, regardless of electronic control, the roll angle of the vehicle body can be mechanically changed in conjunction with the change of the steering angle, so that no time lag occurs in the operation, and operability and ride comfort can be improved. Moreover, it is cheaper than electronic control, does not cause malfunction, and is excellent in reliability and stability of operation.
本発明に係る車両用走行制御装置において、前記ステアリング機構は、前記車体に固定されるベース部と、前記ステアリングホイールの操作に応じて前記車体の幅方向に摺動するラック部と、該ラック部の両側から前記車体の幅方向に延設された左右のラック軸と、前記ベース部に形成され前記ラック軸を摺動自在に保持するラックガイド部と、長手方向の両端部に連結ボールジョイントを備え該連結ボールジョイントを介して左右の前記ラック軸と前記車輪支持部との間を連結する連結軸とを有し、前記サスペンション機構は、一端側が前記ベース部に連結され前記車体の左右両側に配置されて他端側で前記車輪支持部を回動自在に保持するアーム部と、前記車体と前記アーム部との間を連結する左右のサスペンション本体と、前記ベース部により前記車体の幅方向に摺動自在に保持され前記連動機構を介して前記ラック部と連結され該ラック部に連動して摺動するスライダー部と、該スライダー部の両側から前記車体の幅方向に延設された左右のスライダー軸と、前記ベース部に形成され前記スライダー軸を摺動自在に保持するスライダーガイド部と、前記スライダー軸と前記サスペンション本体を連結して前記車体のロール角を調整するロール角調整リンク部とを有することが好ましい。
これにより、ステアリングホイールを操作するだけでラック部を確実にラックガイド部に沿って摺動させることができる。また、ラック部の摺動に伴って、連結軸と連結された車輪支持部を左右方向に回動させ、操舵輪を所望の操舵角に転舵することができる。さらに、ラック部の摺動に連動させてスライダー部を確実に摺動させ、ロール角調整リンク部で車体のロール角を調整することができる。
In the vehicle travel control apparatus according to the present invention, the steering mechanism includes a base portion fixed to the vehicle body, a rack portion that slides in a width direction of the vehicle body in response to an operation of the steering wheel, and the rack portion. Left and right rack shafts extending in the width direction of the vehicle body from both sides of the vehicle body, rack guide portions formed on the base portion for slidably holding the rack shaft, and connecting ball joints at both longitudinal ends. The suspension mechanism has a connecting shaft for connecting the left and right rack shafts and the wheel support portion via the connecting ball joint, and one end side of the suspension mechanism is connected to the base portion on the left and right sides of the vehicle body. An arm portion that is disposed and rotatably holds the wheel support portion on the other end side, left and right suspension bodies that connect the vehicle body and the arm portion, and the base And a slider portion that is slidably held in the width direction of the vehicle body and is coupled to the rack portion via the interlocking mechanism and slides in conjunction with the rack portion, and the width direction of the vehicle body from both sides of the slider portion Left and right slider shafts extending to the base, a slider guide portion formed on the base portion for slidably holding the slider shaft, and connecting the slider shaft and the suspension body to adjust the roll angle of the vehicle body It is preferable to have a roll angle adjustment link portion to be used.
Thereby, the rack part can be reliably slid along the rack guide part only by operating the steering wheel. In addition, as the rack part slides, the wheel support part connected to the connection shaft can be rotated in the left-right direction to steer the steered wheel to a desired steering angle. Further, it is possible to adjust the roll angle of the vehicle body with the roll angle adjusting link portion by slidably sliding the slider portion in conjunction with the sliding of the rack portion.
ここで、アーム部の一端側はベース部に連結されるが、このアーム部の一端側をベース部に軸支し、アーム部が上下方向に揺動自在な構造とすることが好ましい。これにより、車両が凹凸面を走行する際に、操舵輪を支持する車輪支持部がアーム部と共に上下方向に揺動し、サスペンション機構で衝撃を吸収することができる。
なお、ロール角調整リンク部は、スライダー部の摺動にリンクして車体のロール角を調整できるものであればよく、その構造は適宜、選択することができる。例えば、サスペンション本体のストロークを増減させてもよいし、サスペンション本体を傾倒させてもよい。サスペンション本体のストロークを増減させる具体的なものは、サスペンション本体に用いられるショックアブソーバー等の構造に応じて、ピストンシリンダーを伸縮させるものや、コイルバネの下端に当接するストッパーの位置を上下動させるもの等が好適に用いられる。
Here, one end side of the arm portion is connected to the base portion, but it is preferable that the one end side of the arm portion is pivotally supported by the base portion so that the arm portion can swing in the vertical direction. Thus, when the vehicle travels on the uneven surface, the wheel support portion that supports the steered wheel swings up and down together with the arm portion, and the suspension mechanism can absorb the impact.
In addition, the roll angle adjustment link part should just be linked to sliding of a slider part, and can adjust the roll angle of a vehicle body, The structure can be selected suitably. For example, the stroke of the suspension body may be increased or decreased, or the suspension body may be tilted. Specific examples of increasing / decreasing the stroke of the suspension body include expanding / contracting the piston cylinder and moving the position of the stopper that contacts the lower end of the coil spring depending on the structure of the shock absorber used in the suspension body, etc. Are preferably used.
本発明に係る車両用走行制御装置において、前記連動機構は、前記操舵角と前記ロール角との連動比を調整する連動比調整部を有することが好ましい。
これにより、車体の大きさ、車輪のサイズ、走行速度等に応じて操舵角とロール角との連動比を最適に調整することができ、汎用性に優れる。
In the vehicle travel control apparatus according to the present invention, it is preferable that the interlock mechanism has an interlock ratio adjusting unit that adjusts an interlock ratio between the steering angle and the roll angle.
Thereby, the interlocking ratio between the steering angle and the roll angle can be optimally adjusted according to the size of the vehicle body, the size of the wheel, the traveling speed, etc., and the versatility is excellent.
本発明に係る車両用走行制御装置において、前記連動機構は、前記車両の走行速度に応じて、前記連動比調整部により前記連動比を増減させることが好ましい。
これにより、旋回時のカーブの曲率に応じて変動する走行速度に対して、車体を最適なロール角で傾斜させ、必要な向心力を得ることができ、走行安定性を向上させることができる。
In the vehicle travel control apparatus according to the present invention, it is preferable that the interlocking mechanism increases or decreases the interlocking ratio by the interlocking ratio adjusting unit according to the traveling speed of the vehicle.
As a result, the vehicle body can be tilted at an optimum roll angle with respect to the traveling speed that varies in accordance with the curvature of the curve at the time of turning, so that the necessary centripetal force can be obtained and the traveling stability can be improved.
本発明に係る車両用走行制御装置において、前記連動機構は、前記ラック部に該ラック部の摺動方向と直交して前記車体の前後方向に摺動自在に保持された前後方向摺動部と、一端側にラック側ボールジョイントを備え該ラック側ボールジョイントを介して前記前後方向摺動部に連結されたラック側継手部と、前記スライダー部に該スライダー部の摺動方向と直交して前記車体の上下方向に摺動自在に保持された上下方向摺動部と、一端側にスライダー側ボールジョイントを備え該スライダー側ボールジョイントを介して前記上下方向摺動部に連結されたスライダー側継手部と、前記操舵角が0度の中立状態で前記ラック側ボールジョイントの中心を通り前記車体の前後方向と平行な前後軸及び前記スライダー側ボールジョイントの中心を通り前記車体の上下方向と平行な上下軸と直交して前記車体の幅方向と平行に配置される水平基準軸とを有し、前記ラック側継手部及び前記スライダー側継手部の他端側は前記水平基準軸に回動自在に保持され、前記連動比調整部は、前記前後軸と前記上下軸の交点を不動中心点として前記水平基準軸周りに回動自在に保持されたコア部と、前記コア部の前記不動中心点を通り前記水平基準軸と直交して配置され前記コア部を回動自在に支持する連動比調整軸と、前記コア部と共に前記連動比調整軸を前記水平基準軸周りに回動させる回動操作部とを有することが好ましい。
連動比調整部の回動操作部を操作して、連動比調整軸が垂直となるようにして上下軸と一致させた状態では、ラック部が左右に摺動した際に、ラック側継手部は水平基準軸及びコア部と共に、上下軸(=連動比調整軸)を中心に左右に回動する。このとき、スライダー側継手部の一端側はスライダー側ボールジョイントを介して上下方向摺動部に回動自在に連結されており、他端側は水平基準軸に回動自在に保持されているので、スライダー側継手部は上下軸(=連動比調整軸)を中心にその場で回動する。この結果、スライダー部が摺動しないので、サスペンション機構が動作せず、車体は水平を保ったままとなる。つまり、ステアリング機構で操舵角を変化させる際に、必要に応じて、サスペンション機構が動作しないようにして、車体を傾斜させないことができる。
これに対し、回動操作部の操作により、水平基準軸を中心として連動比調整軸を上下軸に対して傾斜させることにより、ラック部が左右に摺動した際に、ラック側継手部は水平基準軸及びコア部と共に、傾斜した連動比調整軸を中心に回動する。このとき、スライダー側継手部の一端側はスライダー側ボールジョイントを介して上下方向摺動部に回動自在に連結されており、他端側は水平基準軸に回動自在に保持されているので、スライダー側継手部も、傾斜した連動比調整軸を中心に回動する。つまり、連動機構全体が連動比調整軸を中心に水平面に対して捩じれるように回動するため、スライダー側継手部のスライダー側ボールジョイントが上下方向及び左右方向に移動することになり、それに伴ってスライダー側ボールジョイントに連結された上下方向摺動部が上下方向に摺動しながら、スライダー部と共に左右方向に移動する。この結果、スライダー部に連結されたロール角調整リンク部によって左右のサスペンション本体のストロークを増減させ若しくは左右のサスペンション本体を傾倒させることができ、操舵角に連動させて車体のロール角を変化させることができる。
連動比調整軸の傾斜角度に応じて、ラック部の左右方向の移動量とスライダー部の左右方向の移動量の比が変化するので、連動比調整部によって操舵角とロール角との連動比を簡単に調整することができる。
In the vehicular travel control apparatus according to the present invention, the interlock mechanism includes a front-rear direction sliding portion that is held by the rack portion so as to be slidable in the front-rear direction of the vehicle body perpendicular to the sliding direction of the rack portion. A rack-side joint part provided with a rack-side ball joint on one end side and connected to the sliding part in the front-rear direction via the rack-side ball joint, and the slider part perpendicular to the sliding direction of the slider part A vertical sliding portion that is slidably held in the vertical direction of the vehicle body, and a slider-side joint portion that includes a slider-side ball joint on one end side and is connected to the vertical sliding portion via the slider-side ball joint. And through the center of the rack-side ball joint in the neutral state where the steering angle is 0 degree and through the center of the slider-side ball joint and the longitudinal axis parallel to the longitudinal direction of the vehicle body. A horizontal reference axis disposed perpendicular to the vertical axis parallel to the vertical direction of the vehicle body and parallel to the width direction of the vehicle body, and the other end side of the rack side joint portion and the slider side joint portion is the A core part rotatably held on a horizontal reference axis, and the interlocking ratio adjusting part is rotatably held around the horizontal reference axis with an intersection point of the front and rear axes and the vertical axis as a fixed center point; An interlocking ratio adjusting shaft that passes through the fixed center point of the core part and is orthogonal to the horizontal reference axis and rotatably supports the core part, and the core part and the interlocking ratio adjusting axis around the horizontal reference axis. It is preferable to have a rotation operation unit that rotates the device.
In the state where the rotation ratio of the interlocking ratio adjusting unit is operated so that the interlocking ratio adjusting axis is vertical and aligned with the vertical axis, the rack side joint is Together with the horizontal reference axis and the core part, it pivots left and right around the vertical axis (= interlocking ratio adjustment axis). At this time, one end side of the slider side joint portion is rotatably connected to the vertical sliding portion via the slider side ball joint, and the other end side is rotatably held by the horizontal reference shaft. The slider-side joint portion rotates on the spot about the vertical axis (= interlocking ratio adjustment axis). As a result, since the slider portion does not slide, the suspension mechanism does not operate, and the vehicle body remains horizontal. That is, when the steering angle is changed by the steering mechanism, the vehicle body can be prevented from being tilted by preventing the suspension mechanism from operating as necessary.
On the other hand, when the rack part slides to the left and right by tilting the interlocking ratio adjustment axis with respect to the vertical axis about the horizontal reference axis by the operation of the rotating operation part, the rack side joint part becomes horizontal. Together with the reference shaft and the core portion, it rotates around the tilted interlocking ratio adjusting shaft. At this time, one end side of the slider side joint portion is rotatably connected to the vertical sliding portion via the slider side ball joint, and the other end side is rotatably held by the horizontal reference shaft. The slider side joint also rotates about the tilted interlocking ratio adjusting shaft. In other words, the entire interlocking mechanism rotates about the interlocking ratio adjustment axis so as to be twisted with respect to the horizontal plane, so that the slider-side ball joint of the slider-side joint moves in the vertical and horizontal directions. The vertical sliding portion connected to the slider side ball joint moves in the horizontal direction together with the slider portion while sliding in the vertical direction. As a result, the roll angle adjustment link portion connected to the slider portion can increase or decrease the stroke of the left and right suspension bodies or tilt the left and right suspension bodies, and change the roll angle of the vehicle body in conjunction with the steering angle. Can do.
The ratio of the horizontal movement amount of the rack part and the horizontal movement amount of the slider part changes according to the inclination angle of the interlocking ratio adjusting shaft, so the interlocking ratio between the steering angle and the roll angle is adjusted by the interlocking ratio adjusting part. Can be adjusted easily.
ここで、コア部としては立方体状や球体状に形成されたものが好適に用いられる。回動操作部は、コア部と共に連動比調整軸を水平基準軸周りに回動させることができればよいが、水平基準軸と同一軸線上に配置される回動操作軸によってベース部に回動自在に保持されたものが好適に用いられる。なお、この回動操作軸の延長線上にモーターを連結すれば、簡単に回動操作部を回動操作することができ、連動比調整軸の傾斜角度も管理することができる。 Here, as a core part, what was formed in the shape of a cube or a sphere is used suitably. The rotation operation unit only needs to be able to rotate the interlocking ratio adjusting shaft around the horizontal reference axis together with the core unit, but can be rotated to the base unit by the rotation operation shaft arranged on the same axis as the horizontal reference axis. Those held in are preferably used. If the motor is connected to the extension line of the rotation operation shaft, the rotation operation portion can be easily rotated, and the inclination angle of the interlocking ratio adjustment shaft can be managed.
本発明に係る車両用走行制御装置は、車両の旋回時における操舵輪の操舵角と車体のロール角を機械的な制御によって確実に連動させることができる。また、操舵輪の操舵角と車体のロール角との連動比を、車両の走行速度に対応させて調整することが可能である。さらに、車両の旋回時に車体を傾斜させることで、向心力を増加させることができ、車輪と地面との摩擦のみで発生させた向心力を遠心力と釣り合わせて旋回を行う従来の車両に比べ、旋回時に出力可能な走行速度を高速化できる。また、車両の搭乗者が横(水平)方向へ引っ張られる力を小さくして、遠心力の影響を軽減でき、操作性、乗り心地も向上する。本装置を搭載した車両はコンピュータの計算(電子制御)に頼ることなく、機構によって車体を傾斜させるため、既存の電子制御を行う車両と比べ、信頼性が高い。本装置は一般的な車両へ導入することが可能で、拡張性が高い。 The vehicle travel control device according to the present invention can reliably link the steering angle of the steered wheels and the roll angle of the vehicle body when the vehicle is turning by mechanical control. Further, the interlocking ratio between the steering angle of the steered wheel and the roll angle of the vehicle body can be adjusted in accordance with the traveling speed of the vehicle. Furthermore, by tilting the vehicle body when turning the vehicle, the centripetal force can be increased. Compared with conventional vehicles that turn by balancing the centripetal force generated only by the friction between the wheels and the ground with the centrifugal force. The speed that can be output sometimes can be increased. Moreover, the force with which the vehicle occupant is pulled in the lateral (horizontal) direction can be reduced, the influence of centrifugal force can be reduced, and operability and ride comfort are also improved. A vehicle equipped with this apparatus is more reliable than a vehicle that performs existing electronic control because the vehicle body is tilted by a mechanism without relying on computer calculations (electronic control). This device can be introduced into a general vehicle and has high expandability.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1〜図6に示す本発明の一実施の形態に係る車両用走行制御装置10は、車体の前方に配置される左右の操舵輪をステアリングホイールによって操舵する車両に搭載され、操舵輪の操舵角と連動して車体のロール角を変化させるものである。
まず、車両用走行制御装置10は、車両の旋回時にステアリングホイール(図示せず)の操作に応じて左右の操舵輪(図示せず)の車軸11a、11bを支持する車輪支持部12a、12bを軸支部13a、13bを中心に左右方向に回動させて操舵輪の操舵角を変化させるステアリング機構14を有している。
図1、図3、図5に示すように、ステアリング機構14は、車体(図示せず)に固定されるベース部15と、ステアリングホイールの操作に応じて車体の幅方向に摺動するラック部16を有しており、ラック部16の左右両側から車体の幅方向にラック軸17a、17bが延設されている。ベース部15には、車体の幅方向と平行に形成された左右のラック軸ガイド孔18a、18bによりラック軸17a、17bを摺動自在に保持し、ラック部16の摺動をガイドするラックガイド部19が形成されている。また、左右のラック軸17a、17bと車輪支持部12a、12bとの間は、長手方向の両端部に連結ボールジョイント20を備えた連結軸21a、21bで連結されている。これにより、ステアリングホイールを操作してラック部16を車体の左右方向に摺動させることで、ラック軸17a、17bに連結された連結軸21a、21bを介して左右の車輪支持部12a、12bを軸支部13a、13bを中心に左右方向に回動させて操舵輪の操舵角を変化させることができる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
A vehicle
First, the vehicle
As shown in FIGS. 1, 3, and 5, the
次に、車両用走行制御装置10は、車体のロール角を変化させるサスペンション機構22を備えている。
図1、図2、図4、図5に示すように、サスペンション機構22は、ベース部15の両側に連結され車体の左右両側に配置されるアーム部24a、24bを有している。アーム部24a、24bの一端側は揺動軸23a、23bにより、ベース部15に対して上下方向に揺動自在に支持されている。また、アーム部24a、24bの他端側に設けられた軸支部13a、13bにより、車輪支持部12a、12bが左右方向に回動自在に保持されている。そして、ベース部15に固定される車体と、車輪支持部12a、12bを保持するアーム部24a、24bとの間は、左右のサスペンション本体25a、25bによって連結される。
また、図1〜図4に示すように、サスペンション機構22は、ベース部15により車体の幅方向に摺動自在に保持され連動機構26を介してラック部16と連結され、ラック部16に連動して摺動するスライダー部27を有している。そして、スライダー部27の左右両側から車体の幅方向にスライダー軸28a、28bが延設されており、ベース部15には、車体の幅方向と平行に形成された左右のスライダー軸ガイド孔29a、29bによりスライダー軸28a、28bを摺動自在に保持し、スライダー部27の摺動をガイドするスライダーガイド部30が形成されている。
Next, the vehicle
As shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, the
As shown in FIGS. 1 to 4, the
図2、図4、図5、図6に示すように、サスペンション本体25a、25bは、シリンダ部32a、32bとシリンダ部32a、32bに内挿されたピストン部33a、33bを有しており、シリンダ部32a、32bの内部にはピストン部33a、33bの下端に当接してピストン部33a、33bを上方に付勢するコイルバネ34が収容されている。シリンダ部32a、32bの下端部はアーム部24a、24bの上面に車体の前後方向と平行に設けられたシリンダ支持軸35a、35bによって車体の左右方向に揺動自在に支持されている。
また、ベース部15の左右両側には支持柱36a、36bが立設されており、支持柱36a、36bの上端から車体の外側に向かってサスペンション支持アーム37a、37bが延設されている。サスペンション支持アーム37a、37bの先端にはピストン部33a、33bを上下方向に摺動自在に保持する摺動孔38が形成されたピストン保持部材39a、39bが取り付けられている。このピストン保持部材39a、39bは車体の前後方向と平行に設けられたピストン支持軸40a、40bによってサスペンション支持アーム37a、37bに保持されており、ピストン支持軸40a、40bを中心に揺動自在となっている。このようにピストン部33a、33bを上下方向に摺動自在に保持するピストン保持部材39a、39bが、サスペンション支持アーム37a、37bに揺動自在に保持されているので、サスペンション本体25a、25bの伸縮(ピストン部33a、33bの昇降)や傾倒に対応することができる。
そして、スライダー軸28a、28bの先端部とサスペンション本体25a、25bのピストン部33a、33bはロール角調整リンク部41a、41bで連結されている。ロール角調整リンク部41a、41bの両端部は、スライダー軸28a、28bの先端部に車体の前後方向と平行に設けられたスライダー側回動軸42a、42bと、ピストン部33a、33bの長手方向の途中に車体の前後方向と平行に設けられたピストン側回動軸43a、43bで回動自在に保持されている。
As shown in FIGS. 2, 4, 5, and 6, the
Further,
And the front-end | tip part of
以上の構成により、スライダー部27が左右に移動した際に、ロール角調整リンク部41a、41bを介してサスペンション本体25a、25bを伸縮させたり、ピストン支持軸40a、40bを中心にサスペンション本体25a、25bを傾倒させたりして、車体のロール角を調整することができる。
なお、ピストン部33a、33bの上端部及びピストン支持軸40a、40bとピストン側回動軸43a、43bの間には外形がピストン部33a、33bよりも大きく形成されたストッパー部44、45が設けられており、これによりピストン部33a、33bの可動範囲を制限することができる。
With the above configuration, when the
In addition,
次に、ステアリング機構14とサスペンション機構22を連結し、ステアリング機構14の動作に連動させてサスペンション機構22を動作させる連動機構26について説明する。
まず、図5に示すように、連動機構26は、ラック部16にその摺動方向と直交して車体の前後方向に摺動自在に保持された略円板状の前後方向摺動部46を備えている。ラック部16には前後方向摺動部46を摺動自在に保持するラック部ガイド孔47と、ラック部ガイド孔47の内側に対向配置された2カ所のラック側突起部48が形成されており、前後方向摺動部46にはラック側突起部48と係合する前後方向切欠き部49が形成されている。これにより、前後方向摺動部46がラック部ガイド孔47の中で回転することがなく、確実に前後方向に摺動することができる。ラック側突起部48と前後方向切欠き部49は互いに係合して前後方向摺動部46の回転を防止できればよく、その形状、数、配置等は適宜、選択することができる。なお、前後方向摺動部46を矩形状や多角形状に形成した場合は、ラック側突起部48と前後方向切欠き部49は不要である。
また、図1、図3、図5に示すように、前後方向摺動部46の中心部には球面状のラック部ジョイント孔50が形成されている。前後方向摺動部46と連結されるラック側継手部51は、図1に示すように、一端側である基部52の底面部中央にラック側ボールジョイント53を有し、他端側である基部52の上面部両側に対向配置された2つのラック継手側対向片54を有している。このラック側ボールジョイント53がラック部ジョイント孔50に回動自在に保持されることにより、ラック側継手部51は前後方向摺動部46に対して任意の方向に回動自在となっている。
Next, an interlocking
First, as shown in FIG. 5, the
As shown in FIGS. 1, 3, and 5, a spherical rack portion
さらに、連動機構26は、図3に示すように、スライダー部27にその摺動方向と直交して車体の上下方向に摺動自在に保持された略円板状の上下方向摺動部55を備えている。スライダー部27には上下方向摺動部55を摺動自在に保持するスライダー部ガイド孔56と、スライダー部ガイド孔56の内側に対向配置された2カ所のスライダー側突起部57が形成されており、上下方向摺動部55にはスライダー側突起部57と係合する上下方向切欠き部58が形成されている。これにより、上下方向摺動部55がスライダー部ガイド孔56の中で回転することがなく、確実に上下方向に摺動することができる。スライダー側突起部57と上下方向切欠き部58は互いに係合して上下方向摺動部55の回転を防止できればよく、その形状、数、配置等は適宜、選択することができる。なお、上下方向摺動部55を矩形状や多角形状に形成した場合は、スライダー側突起部57と上下方向切欠き部58は不要である。
また、図4、図5、図6に示すように、上下方向摺動部55の中心部には球面状のスライダー部ジョイント孔59が形成されている。上下方向摺動部55と連結されるスライダー側継手部60は、一端側である基部61の底面部中央にスライダー側ボールジョイント62を有し、他端側である基部61の上面部両側に対向配置された2つのスライダー継手側対向片63を有している。このスライダー側ボールジョイント62がスライダー部ジョイント孔59に回動自在に保持されることにより、スライダー側継手部60は上下方向摺動部55に対して任意の方向に回動自在となっている。
Further, as shown in FIG. 3, the interlocking
As shown in FIGS. 4, 5, and 6, a spherical slider
ここで、図1、図6に示すように、操舵角が0度の中立状態でラック側ボールジョイント53の中心を通り車体の前後方向と平行な軸を前後軸xとし、同じくスライダー側ボールジョイント62の中心を通り車体の上下方向と平行な軸を上下軸zとする。このとき、連動機構26は前後軸x及び上下軸zと直交して車体の幅方向と平行に配置される水平基準軸64(以下、水平基準軸64の中心線を水平基準軸64と表記する場合がある。)を有している。そして、ラック側継手部51のラック継手側対向片54及びスライダー側継手部60のスライダー継手側対向片63は水平基準軸64に回動自在に保持されている。
さらに、連動機構26は前後軸xと上下軸zの交点を不動中心点pとして水平基準軸64周りに回動自在に保持された立方体状のコア部65を有している。また、コア部65は不動中心点pを通り水平基準軸64と直交して配置される連動比調整軸66(以下、連動比調整軸66の中心線を連動比調整軸66と表記する場合がある。)周りにも回動自在に支持されている。そして、連動比調整軸66の両端部を支持する回動操作部67は、左右両側に水平基準軸64と同一軸線上に配置される回動操作軸68を有しており、この回動操作軸68がベース部15に形成された操作軸保持孔69に回動自在に保持されている。このコア部65、連動比調整軸66、回動操作部67を合わせたものが連動比調整部70であり、回動操作軸68に連結したモーター(図示せず)等で回動操作部67を回動操作することにより、コア部65と共に連動比調整軸66を水平基準軸64を中心に回動させることができる。この連動比調整部70は操舵角とロール角との連動比を調整する。また、連動比調整部70により、車両の走行速度に応じて連動比を調整(増減)することができる。
Here, as shown in FIGS. 1 and 6, the axis parallel to the longitudinal direction of the vehicle body passing through the center of the rack side ball joint 53 in a neutral state with a steering angle of 0 degrees is defined as the longitudinal axis x, and the slider side ball joint is also the same. An axis passing through the center of 62 and parallel to the vertical direction of the vehicle body is defined as the vertical axis z. At this time, the interlocking
Further, the interlocking
以上のように構成された連動機構26の動作について説明する。
まず、ステアリング機構14の動作に対して、サスペンション機構22を連動させない場合について説明する。
ステアリング機構14とサスペンション機構22を連動させない場合は、連動比調整部70の回動操作部67を操作して、図7(A)〜(C)に示すように、連動比調整軸66が垂直となるようにして上下軸zと一致させる。この状態から、図8(A)に示すように、ラック部16を右方向に摺動させると、ラック側継手部51は図8(A)〜(C)に示すように水平基準軸64及びコア部65と共に、上下軸z(=連動比調整軸66)を中心に右回りに回動する。このとき、スライダー側継手部60の一端側はスライダー側ボールジョイント62を介して上下方向摺動部55に回動自在に連結されており、他端側のスライダー継手側対向片63は水平基準軸64に回動自在に保持されているので、スライダー側継手部60は上下軸z(=連動比調整軸66)を中心にその場で回動する。この結果、スライダー部27は摺動しないので、サスペンション機構22が動作せず、車体は水平を保ったままとなる。よって、ラック部16を右方向に摺動させてステアリング機構14で操舵角を変化させる際に、サスペンション機構22が動作しないようにして、車体を傾斜させないことができる。
なお、ラック部16が左方向に摺動した際には、左右方向の動作が逆転するだけで同様の動作を行うので説明を省略する。
The operation of the interlocking
First, the case where the
When the
In addition, when the
次に、ステアリング機構14の動作に対して、サスペンション機構22を連動させる場合について説明する。
ステアリング機構14とサスペンション機構22を連動させる場合は、回動操作部67を操作して、図9(A)〜(C)に示すように、水平基準軸64を中心として連動比調整軸66を上下軸zに対して車体前方側に傾斜させる。この状態から、図10(A)に示すように、ラック部16を右方向に摺動させると、ラック側継手部51は図10(A)〜(C)に示すように水平基準軸64及びコア部65と共に、傾斜した連動比調整軸66を中心に回動する。このとき、スライダー側継手部60の一端側はスライダー側ボールジョイント62を介して上下方向摺動部55に回動自在に連結されており、他端側のスライダー継手側対向片63は水平基準軸64に回動自在に保持されているので、スライダー側継手部60も、傾斜した連動比調整軸66を中心に回動する。つまり、連動機構26全体が連動比調整軸66を中心に水平面に対して捩じれるように回動するため、スライダー側継手部60のスライダー側ボールジョイント62が上方向及び左方向に移動することになり、それに伴ってスライダー側ボールジョイント62に連結された上下方向摺動部55も上方向に摺動しながら、スライダー部27と共に左方向に移動する。
Next, a case where the
When the
よって、図11(A)の状態からラック部16を右方向に摺動させることにより、図11(B)に示すようにステアリング機構14で、左側の車輪支持部12aを軸支部13aを中心に右方向に回動させて操舵角を変化させる(同時に、右側の車輪支持部12bも軸支部13bを中心に右方向に回動する)際に、それに連動してサスペンション機構22が動作する。つまり、ラック部16が右方向に移動すると、上述のようにスライダー部27は左方向に移動するので、図11(B)に示すようにスライダー部27に延設された左側のスライダー軸28aを介して連結されたロール角調整リンク部41aのスライダー側回動軸42aは左方向に移動する。これにより、ロール角調整リンク部41aで押されたピストン側回動軸43aが上方に移動し、ピストン部33aを上昇させてサスペンション本体25aのストロークを増加させることができる。このとき、図示はしないが、右側のスライダー軸28bを介して連結されたロール角調整リンク部41bのスライダー側回動軸42bも左方向に移動する。これにより、ロール角調整リンク部41bに引っ張られたピストン側回動軸43bが下方に移動し、ピストン部33bを下降させてサスペンション本体25bのストロークを減少させることができる。この結果、操舵角の変化に連動して車体の左側が上昇し、右側が下降して、向心力を増加させる方向に車体のロール角を調整することができる。
なお、ラック部16が左方向に摺動した際には、左右の動作が逆転するだけで同様の動作を行うので説明を省略する。
以上のようにステアリング機構14の動作とサスペンション機構22の動作を連動させる場合、連動比調整軸66の傾斜角度に応じて、ラック部16の左右方向の移動量とスライダー部27の左右方向の移動量の比が変化するので、連動比調整部70の操作によって操舵角とロール角との連動比を簡単に調整することができる。但し、連動比調整軸66を上下軸zに対して車体後方側に傾斜させると、ラック側継手部51とスライダー側継手部60の回動方向が逆転し、スライダー部27の摺動方向が反転する。つまり、連動比調整軸66の傾斜方向によって、ラック部16とスライダー部27の摺動方向を同方向にするか逆方向にするかを切り換えることができるので、サスペンション本体25a、25bやロール角調整リンク部41a、41bの構造に応じて、連動比調整軸66の傾斜方向を選択する必要がある。
Therefore, by sliding the
Note that when the
When the operation of the
また、車両が凸部を走行する際には、図11(C)に示すように操舵輪を支持する左側の車輪支持部12aがアーム部24aと共に揺動軸23aを中心に上方向に揺動し、サスペンション機構22で衝撃を吸収することができる。また、車両が凹部を走行する際には、車輪支持部12aがアーム部24aと共に揺動軸23aを中心に下方向に揺動し、サスペンション機構22で衝撃を吸収することができる。これらの動作は右側の車輪支持部12bについても同様なので、説明を省略する。
なお、図11(B)の動作と図11(C)の動作は同時に行わせることができる。
Further, when the vehicle travels on the convex portion, as shown in FIG. 11C, the left
Note that the operation in FIG. 11B and the operation in FIG. 11C can be performed simultaneously.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。特に、サスペンション機構はサスペンション本体のストロークを増減させたり、サスペンション本体を傾倒させたりして、車体のロール角を調整できるものであればよく、サスペンション本体やロール角調整リンク部の構造は適宜、選択することができる。また、連動機構もステアリング機構の動作に連動してサスペンション機構を動作させることができればよく、その構造は適宜、選択することができる。例えば、ステアリングホイールの操作に伴って回動する回動部材の回転運動を左右方向の往復運動に変換するなどして、ロール角調整リンク部に伝達し、サスペンション機構を動作させるものを用いることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations described in the above-described embodiments, and can be considered within the scope of the matters described in the claims. Other embodiments and modifications are also included. In particular, the suspension mechanism only needs to be able to adjust the roll angle of the vehicle body by increasing / decreasing the stroke of the suspension body or tilting the suspension body, and the structure of the suspension body and the roll angle adjustment link part is appropriately selected. can do. Also, the interlocking mechanism only needs to be able to operate the suspension mechanism in conjunction with the operation of the steering mechanism, and the structure can be selected as appropriate. For example, it is possible to use the one that transmits the rotation angle of the rotating member that rotates in accordance with the operation of the steering wheel to the reciprocating movement in the left-right direction, and transmits it to the roll angle adjustment link unit to operate the suspension mechanism. it can.
10:車両用走行制御装置、11a、11b:車軸、12a、12b:車輪支持部、13a、13b:軸支部、14:ステアリング機構、15:ベース部、16:ラック部、17a、17b:ラック軸、18a、18b:ラック軸ガイド孔、19:ラックガイド部、20:連結ボールジョイント、21a、21b:連結軸、22:サスペンション機構、23a、23b:揺動軸、24a、24b:アーム部、25a、25b:サスペンション本体、26:連動機構、27:スライダー部、28a、28b:スライダー軸、29a、29b:スライダー軸ガイド孔、30:スライダーガイド部、32a、32b:シリンダ部、33a、33b:ピストン部、34:コイルバネ、35a、35b:シリンダ支持軸、36a、36b:支持柱、37a、37b:サスペンション支持アーム、38:摺動孔、39a、39b:ピストン保持部材、40a、40b:ピストン支持軸、41a、41b:ロール角調整リンク部、42a、42b:スライダー側回動軸、43a、43b:ピストン側回動軸、44、45:ストッパー部、46:前後方向摺動部、47:ラック部ガイド孔、48:ラック側突起部、49:前後方向切欠き部、50:ラック部ジョイント孔、51:ラック側継手部、52:基部、53:ラック側ボールジョイント、54:ラック継手側対向片、55:上下方向摺動部、56:スライダー部ガイド孔、57:スライダー側突起部、58:上下方向切欠き部、59:スライダー部ジョイント孔、60:スライダー側継手部、61:基部、62:スライダー側ボールジョイント、63:スライダー継手側対向片、64:水平基準軸、65:コア部、66:連動比調整軸、67:回動操作部、68:回動操作軸、69:操作軸保持孔、70:連動比調整部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Vehicle travel control apparatus, 11a, 11b: Axle, 12a, 12b: Wheel support part, 13a, 13b: Shaft support part, 14: Steering mechanism, 15: Base part, 16: Rack part, 17a, 17b: Rack shaft 18a, 18b: rack shaft guide hole, 19: rack guide portion, 20: connecting ball joint, 21a, 21b: connecting shaft, 22: suspension mechanism, 23a, 23b: swing shaft, 24a, 24b: arm portion, 25a 25b: Suspension body, 26: Interlocking mechanism, 27: Slider part, 28a, 28b: Slider shaft, 29a, 29b: Slider shaft guide hole, 30: Slider guide part, 32a, 32b: Cylinder part, 33a, 33b: Piston Part, 34: coil spring, 35a, 35b: cylinder support shaft, 36a, 36b: support column, 37 37b: Suspension support arm, 38: Sliding hole, 39a, 39b: Piston holding member, 40a, 40b: Piston support shaft, 41a, 41b: Roll angle adjustment link portion, 42a, 42b: Slider side rotation shaft, 43a 43b: Piston side rotation shaft, 44, 45: Stopper part, 46: Front / rear direction sliding part, 47: Rack part guide hole, 48: Rack side projection part, 49: Front / rear direction notch part, 50: Rack part Joint hole 51: Rack side joint part 52: Base part 53: Rack side ball joint 54: Rack joint side facing piece 55: Vertical sliding part 56: Slider part guide hole 57: Slider side protrusion part , 58: vertical cutout, 59: slider joint hole, 60: slider side joint, 61: base, 62: slider side ball join 63: Slider joint side facing piece, 64: Horizontal reference axis, 65: Core portion, 66: Interlocking ratio adjustment shaft, 67: Rotation operation portion, 68: Rotation operation shaft, 69: Operation shaft holding hole, 70: Interlocking ratio adjustment section
本発明に係る車両用走行制御装置は、車両の旋回時における操舵輪の操舵角と車体のロール角を機械的な制御によって確実に連動させることができる。また、操舵輪の操舵角と車体のロール角との連動比を、車両の走行速度に対応させて調整することが可能である。さらに、車両の旋回時に車体を傾斜させることで荷重移動を少なくする。タイヤの素材であるゴムの特性上、荷重が増えると摩擦係数が減るため、荷重移動を少なくすることで向心力の減少を軽減する。結果、車体を傾斜させないものに比べ、旋回時に出力可能な走行速度を高速化できる。また、車両の搭乗者が横(水平)方向へ引っ張られる力を小さくして、遠心力の影響を軽減でき、操作性、乗り心地も向上する。本装置を搭載した車両はコンピュータの計算(電子制御)に頼ることなく、機構によって車体を傾斜させるため、既存の電子制御を行う車両と比べ、信頼性が高い。本装置は一般的な車両へ導入することが可能で、拡張性が高い。
The vehicle travel control device according to the present invention can reliably link the steering angle of the steered wheels and the roll angle of the vehicle body when the vehicle is turning by mechanical control. Further, the interlocking ratio between the steering angle of the steered wheel and the roll angle of the vehicle body can be adjusted in accordance with the traveling speed of the vehicle. Furthermore, the load movement is reduced by tilting the vehicle body when the vehicle turns . Due to the characteristics of rubber, which is the material of tires, the friction coefficient decreases as the load increases. Therefore, the decrease in centripetal force is reduced by reducing the load movement . As a result , it is possible to increase the traveling speed that can be output when turning, compared to a vehicle that does not tilt the vehicle body . Moreover, the force with which the vehicle occupant is pulled in the lateral (horizontal) direction can be reduced, the influence of centrifugal force can be reduced, and operability and ride comfort are also improved. A vehicle equipped with this apparatus is more reliable than a vehicle that performs existing electronic control because the vehicle body is tilted by a mechanism without relying on computer calculations (electronic control). This device can be introduced into a general vehicle and has high expandability.
Claims (5)
前記車両の旋回時に前記ステアリングホイールの操作に応じて前記操舵輪を支持する車輪支持部を左右方向に回動させて前記操舵輪の操舵角を変化させるステアリング機構と、前記車体のロール角を変化させるサスペンション機構と、前記ステアリング機構と前記サスペンション機構を連結し前記ステアリング機構による前記操舵角の変化に連動させて前記サスペンション機構により向心力を増加させる方向に前記車体のロール角を変化させる連動機構とを有することを特徴とする車両用走行制御装置。 In a vehicle travel control device mounted on a vehicle that steers left and right steering wheels disposed in front of a vehicle body by a steering wheel,
A steering mechanism that changes a steering angle of the steering wheel by rotating a wheel support portion that supports the steering wheel in a left-right direction according to an operation of the steering wheel when the vehicle turns, and a roll angle of the vehicle body A suspension mechanism to be connected, and an interlocking mechanism for connecting the steering mechanism and the suspension mechanism to change a roll angle of the vehicle body in a direction in which a centripetal force is increased by the suspension mechanism in conjunction with a change in the steering angle by the steering mechanism. A vehicular travel control apparatus comprising:
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