JP2019171906A - Steering system and vehicle provided with same - Google Patents

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Abstract

To provide a steering system and a vehicle provided with same which can achieve improvement in both stability and safeness for running of the vehicle by a simple structure without causing a driver to feel strangeness.SOLUTION: This steering system 101 is a vehicular steering system that includes a steering device 150 which individually turns right and left wheels by driven steering actuators provided in a tire housing. The steering device 150 includes a control unit 150b that individually controls the steering actuators for right and left wheels 9 and 9. The control unit 150b includes: toe-angle control means 38 for controlling the right and left steering actuators so as to cause the right and left wheels to symmetrically perform toe-in or toe-out turning; and friction coefficient estimating means 39 for individually estimating the friction coefficient of the right and left wheels and the friction coefficient of a road surface in accordance with a predetermined rule when the toe-angle control means 38 controls the right and left steering actuators.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

この発明は、ステアリングシステムおよびこれを備えた車両に関し、車両旋回時の操縦安定性と安全性の向上等を図ることができる技術に関する。   The present invention relates to a steering system and a vehicle including the steering system, and relates to a technique capable of improving steering stability and safety during turning of the vehicle.

車輪と路面の摩擦係数を推定する技術が種々提案されている(特許文献1〜3)。
(1).特許文献1
特許文献1では、ハンドル操作に対する反撥力を検出する検出手段と、ハンドル舵角を検出する舵角検出手段とを備え、この舵角検出手段の検出したハンドル舵角情報と前記検出手段の検出した反撥力情報によって摩擦係数を推定している。
Various techniques for estimating a friction coefficient between a wheel and a road surface have been proposed (Patent Documents 1 to 3).
(1). Patent Document 1
In Patent Document 1, a detection means for detecting a repulsive force with respect to a steering wheel operation and a steering angle detection means for detecting a steering angle are provided. The steering angle information detected by the steering angle detection means and the detection means detected by the steering angle detection means. The coefficient of friction is estimated from the repulsive force information.

(2).特許文献2
特許文献2では、ハンドルとタイヤ間に配設されたハンドル操作に対する反撥力を検出するトルク検出手段と、車両重量を検出する重量検出手段とを備え、この重量検出手段の検出した車両重量と前記トルク検出手段の検出した反撥力情報に従って摩擦係数を推定しいる。
(2). Patent Document 2
In Patent Document 2, a torque detection unit that detects a repulsive force for a handle operation disposed between a handle and a tire, and a weight detection unit that detects a vehicle weight, the vehicle weight detected by the weight detection unit, The friction coefficient is estimated according to the repulsive force information detected by the torque detecting means.

(3).特許文献3
特許文献3では、ハンドル舵角を検出する舵角検出手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、ハンドルとタイヤ間に配設されたハンドル操作に対する反撥力を検出する検出手段とを備え、この検出手段の検出した反撥力情報と前記車速検出手段の検出した車速に従って摩擦係数を推定している。
(3). Patent Document 3
In Patent Document 3, a steering angle detection unit that detects a steering angle, a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed, and a detection unit that detects a repulsive force with respect to a steering operation disposed between the steering wheel and a tire. The friction coefficient is estimated according to the repulsive force information detected by the detecting means and the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.

(4).特許文献4
ところで、ドライバの意思を車両の挙動に反映するだけでなく、車両姿勢の安定感および乗り心地が一層向上するように車両の挙動を制御するために、前輪が操舵される車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置が提案されている(特許文献4)。この装置は、ステアリングホイールの回転を前輪に伝達する操舵装置であって、ステアリングホイール側機構と、またこれと機械的に分離されているステアリングホイールで前輪を操舵する車輪側機構と、を備える操舵装置と、ステアリングホイール側機構に設けられ、ステアリングホイールの回転操舵角を検出する第1舵角センサと、車輪側機構に設けられ、前輪の操舵に対応する操舵角を検出する第2舵角センサと、を備える。この車両用挙動制御装置では、第1舵角センサの出力と第2舵角センサの出力とから操舵速度を算出し、車両において生じた操舵が、ドライバが意思をもって行ったステアリング操作に対応する操舵であるか、あるいは外乱による前輪の操舵に対応する操舵であるかを、上記第1及び第2舵角センサの出力に基づいて判断して、この判断結果に基づいて操舵速度を決定する。
(4). Patent Document 4
By the way, not only the driver's intention is reflected in the behavior of the vehicle, but also the behavior of the vehicle in which the front wheels are steered is controlled in order to control the behavior of the vehicle so as to further improve the stability and riding comfort of the vehicle posture. A vehicle behavior control device has been proposed (Patent Document 4). This device is a steering device that transmits rotation of a steering wheel to a front wheel, and includes a steering wheel side mechanism and a wheel side mechanism that steers the front wheel with a steering wheel mechanically separated from the steering wheel side mechanism. Device, a first steering angle sensor that is provided in the steering wheel side mechanism and detects the rotational steering angle of the steering wheel, and a second steering angle sensor that is provided in the wheel side mechanism and detects the steering angle corresponding to the steering of the front wheels And comprising. In this vehicle behavior control device, the steering speed is calculated from the output of the first steering angle sensor and the output of the second steering angle sensor, and the steering generated in the vehicle corresponds to the steering operation that the driver intentionally performed. Is determined based on the output of the first and second steering angle sensors, and the steering speed is determined based on the determination result.

(5).特許文献5
特許文献5では、1つのホイール内において、モータを2個使って、車輪の角度を自由に変更し、トー角とキャンバー角を調整する。
(5). Patent Document 5
In Patent Document 5, two motors are used in one wheel, the wheel angle is freely changed, and the toe angle and the camber angle are adjusted.

特開昭63−64879号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-64879 特開昭63−64880号公報JP-A 63-64880 特開昭63−64881号公報JP-A-63-64881 特許第6270251号公報Japanese Patent No. 6270251 独国特許出願公開第102012206337号明細書German Patent Application Publication No. 10201206337

車輪とステアリング装置とが機械的に連結されている車両においては、左右両輪は同方向に同時に動くため、特許文献1〜3のようにハンドル操作によって摩擦係数を推測する場合、例えば、雪道などで片輪側路面が凍っていたとしても左右輪毎の摩擦係数を別々に把握すること、さらにはそれぞれの車輪を摩擦係数に合わせて別々の角度で操舵することはできない。   In a vehicle in which wheels and a steering device are mechanically connected, both the left and right wheels move simultaneously in the same direction. Therefore, when the friction coefficient is estimated by operating the steering wheel as in Patent Documents 1 to 3, for example, a snowy road Even if the road surface on one wheel side is frozen, it is impossible to separately grasp the friction coefficient for each of the left and right wheels, and further, it is not possible to steer each wheel according to the friction coefficient at different angles.

また、電動パワーステアリングのモータなどを用いて車輪を自動に操舵させ、同様に摩擦係数を推定する場合も考えられる。しかし、車輪と機械的に連結されたステアリング装置によって左右輪が同時に同方向に操舵されることから、運転者側のハンドルにもトルクが伝達され、運転者が違和感を覚える場合がある。   It is also conceivable that the wheel is automatically steered using an electric power steering motor or the like to similarly estimate the friction coefficient. However, since the left and right wheels are simultaneously steered in the same direction by the steering device mechanically connected to the wheels, torque may be transmitted to the steering wheel on the driver side, and the driver may feel uncomfortable.

また、特許文献4のようにステアバイワイヤシステムを用いた場合には、車輪の反力がハンドルへ伝達されることはないが、電源に異常が発生した場合などの安全性に課題がある。
従来の補助的な操舵機能を備えた機構では、車両において車輪のトー角またはキャンバー角を自由に変更することを目的としているため、複雑な構成となっている。
Further, when the steer-by-wire system is used as in Patent Document 4, the reaction force of the wheel is not transmitted to the steering wheel, but there is a problem in safety when an abnormality occurs in the power source.
A conventional mechanism having an auxiliary steering function has a complicated structure because it aims to freely change a toe angle or a camber angle of a wheel in a vehicle.

特許文献5では、モータを2個使っているため、モータ個数の増大によるコスト増が生じるだけでなく、1つの車輪内でトー角とキャンバー角の両方を制御するために、複雑で大きな構造になる。   In Patent Document 5, since two motors are used, not only the cost increases due to the increase in the number of motors, but also a complicated and large structure is required to control both the toe angle and the camber angle within one wheel. Become.

この発明の目的は、簡単な構造で、運転者に違和感を与えることなく、車両の走行の安定性と安全性の向上を図ることができるステアリングシステムおよびこれを備えた車両を提供することである。   An object of the present invention is to provide a steering system and a vehicle equipped with the steering system that can improve the stability and safety of traveling of the vehicle with a simple structure and without giving the driver a sense of incongruity. .

この発明のステアリングシステム101は、車両100のタイヤハウジング105内に設けられた操舵用アクチュエータ5の駆動により左右の車輪9,9を個別に操舵させるステアリング装置150を備えた車両のステアリングシステムにおいて、
前記ステアリング装置150は、前記左右の車輪9,9の前記操舵用アクチュエータ5,5を左右個別に制御する制御部150bを備え、この制御部150bは、前記左右の車輪9,9が対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように左右の前記操舵用アクチュエータ5,5を制御するトー角制御手段38と、このトー角制御手段38により左右の前記操舵用アクチュエータ5,5を制御するとき、定められた規則に従って前記左右の車輪9,9と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する摩擦係数推定手段39と、を有する。
前記定められた規則は、設計等によって任意に定める規則であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な規則を求めて定められる。
A steering system 101 of the present invention is a vehicle steering system including a steering device 150 that individually steers left and right wheels 9 by driving a steering actuator 5 provided in a tire housing 105 of the vehicle 100.
The steering device 150 includes a control unit 150b that controls the steering actuators 5 and 5 of the left and right wheels 9 and 9 individually, and the control unit 150b is configured such that the left and right wheels 9 and 9 are symmetrical. Alternatively, the toe angle control means 38 for controlling the left and right steering actuators 5 and 5 to steer to toe-out, and the left and right steering actuators 5 and 5 are controlled by the toe angle control means 38 are determined. Friction coefficient estimation means 39 for individually estimating the friction coefficients of the left and right wheels 9 and 9 and the road surface according to a rule.
The predetermined rule is a rule arbitrarily determined by design or the like, and is determined by seeking an appropriate rule by, for example, one or both of testing and simulation.

この構成によると、ステアリング装置150の制御部150bは、タイヤハウジング105内にそれぞれ設けられた左右の操舵用アクチュエータ5,5を個別に制御することで、左右の車輪9,9を個別に操舵させる。この制御部150bのトー角制御手段38は、車両100の走行中または停車中に、左右の車輪9,9が対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように左右の前記操舵用アクチュエータ5,5を制御する。   According to this configuration, the control unit 150 b of the steering device 150 individually controls the left and right steering actuators 5 and 5 provided in the tire housing 105 to individually steer the left and right wheels 9 and 9. . The toe angle control means 38 of the control unit 150b controls the left and right steering actuators 5 and 5 so that the left and right wheels 9 and 9 are steered symmetrically to toe-in and toe-out while the vehicle 100 is running or stopped. To do.

トー角制御手段38により左右の操舵用アクチュエータ5,5を制御するとき、制御部150bにおける摩擦係数推定手段39は、トーインまたはトーアウト状態に微小に左右の車輪角度を変更させたときにそれぞれの操舵用アクチュエータ5,5に負荷される例えば電流値等によって、左右の車輪9,9と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定することができる。前記電流値と摩擦係数の関係を予め試験等によりマップ等の関係設定手段に記憶しておき、摩擦係数推定手段39は、検出される各電流値を前記関係設定手段に照合することで左右の車輪9,9と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定し得る。   When the left and right steering actuators 5 and 5 are controlled by the toe angle control means 38, the friction coefficient estimation means 39 in the control unit 150b performs the respective steering operations when the left and right wheel angles are slightly changed to the toe-in or toe-out state. The friction coefficients between the left and right wheels 9 and 9 and the road surface can be estimated individually based on, for example, a current value applied to the actuators 5 and 5. The relationship between the current value and the friction coefficient is stored in advance in a relationship setting unit such as a map by a test or the like, and the friction coefficient estimation unit 39 collates each detected current value with the relationship setting unit, thereby The friction coefficients of the wheels 9, 9 and the road surface can be estimated individually.

このとき、左右両方の車輪9,9を左右に同方向に操舵するのではなく、自動的に反力を打ち消す方向であるトーインまたはトーアウトに操舵することで、車両100の進行方向への影響は無いため、運転者に違和感を与えることなく、路面との摩擦係数を左右輪9,9それぞれ別に推定することができる。制御部150bは、例えば、この路面の摩擦係数、車速、操舵角(ステアリング角度)などの情報に基づいて、それぞれの車輪9,9の操舵角度を決定し、適切な角度に調整し得る。この構成により、既存の車両の基本構造を変更することなく簡単な構造で、各車輪9のトー角を自由に調整することができる。   At this time, instead of steering the left and right wheels 9 and 9 in the same direction to the left and right, steering to toe-in or toe-out, which is a direction that automatically cancels the reaction force, affects the traveling direction of the vehicle 100. Therefore, the friction coefficient with the road surface can be estimated separately for each of the left and right wheels 9 and 9 without causing the driver to feel uncomfortable. For example, the control unit 150b can determine the steering angle of each of the wheels 9 and 9 based on information such as the friction coefficient of the road surface, the vehicle speed, and the steering angle (steering angle), and adjust it to an appropriate angle. With this configuration, the toe angle of each wheel 9 can be freely adjusted with a simple structure without changing the basic structure of an existing vehicle.

前記制御部150bは、前記推定した摩擦係数に基づいて、前記左右の車輪9,9のいずれか一方または両方の操舵角を補正するように前記操舵用アクチュエータ5を制御してもよい。この場合、左右輪9,9で摩擦係数が異なる凍結路などでも安全で安定して走行を可能とする。   The controller 150b may control the steering actuator 5 so as to correct the steering angle of one or both of the left and right wheels 9, 9 based on the estimated friction coefficient. In this case, the left and right wheels 9 and 9 can travel safely and stably even on frozen roads having different friction coefficients.

前記車両100の前輪9,9を操舵させる第1のステアリング装置11と、
前記操舵用アクチュエータ5および前記制御部150bを含む前記ステアリング装置である第2のステアリング装置150と、
車速および操舵角を含む車両情報を検出する車両情報検出部110と、を備え、
前記制御部150bは、前記車両情報に基づいて、前記左右の車輪9,9の前記操舵用アクチュエータ5,5を左右個別に制御するものであってもよい。
A first steering device 11 for steering the front wheels 9, 9 of the vehicle 100;
A second steering device 150 which is the steering device including the steering actuator 5 and the control unit 150b;
A vehicle information detection unit 110 that detects vehicle information including a vehicle speed and a steering angle,
The controller 150b may control the steering actuators 5 and 5 of the left and right wheels 9 and 9 individually on the left and right sides based on the vehicle information.

この構成によると、第1のステアリング装置11は、例えば、操舵指令装置200,200Aが出力する操舵量の指令に従い車輪を操舵させる。操舵指令装置200,200Aとして、例えば、運転者のハンドルまたは自動の操舵指令装置等を適用し得る。このような操舵指令装置等による車両100の向きの調整が、従来の車両と同様に行える。
第2のステアリング装置150は、タイヤハウジング105内に設けられた操舵用アクチュエータ5を駆動することで、左右の車輪9,9を個別に操舵させる。この第2のステアリング装置150の制御部150bは、車両情報検出部110から得られた車速および操舵角から、左右の車輪9,9の操舵用アクチュエータ5を左右個別に制御することで、例えば、車両100の高速直進時の走行安定性を向上させることができ、車両100の低速旋回時に車両100の小回り性能を向上させることができる。
According to this configuration, for example, the first steering device 11 steers the wheel in accordance with a steering amount command output by the steering command devices 200 and 200A. As the steering command devices 200 and 200A, for example, a driver's steering wheel or an automatic steering command device can be applied. Adjustment of the direction of the vehicle 100 by such a steering command device or the like can be performed similarly to a conventional vehicle.
The second steering device 150 drives the steering actuator 5 provided in the tire housing 105 to steer the left and right wheels 9 and 9 individually. The control unit 150b of the second steering device 150 controls the steering actuators 5 of the left and right wheels 9 and 9 separately from the left and right from the vehicle speed and the steering angle obtained from the vehicle information detection unit 110, for example, The running stability when the vehicle 100 is traveling straight at a high speed can be improved, and the small turning performance of the vehicle 100 can be improved when the vehicle 100 is turning at a low speed.

前記第2のステアリング装置150は、
車輪9を支持するハブベアリング15を有するハブユニット本体2と、
懸架装置12の足回りフレーム部品6に設けられ、前記ハブユニット本体2を上下方向に延びる転舵軸心A回りに回転自在に支持するユニット支持部材3と、
前記ハブユニット本体2を前記転舵軸心A回りに回転駆動させる前記操舵用アクチュエータ5と、を備えるものであってもよい。
The second steering device 150 includes:
A hub unit body 2 having a hub bearing 15 for supporting the wheel 9;
A unit support member 3 provided on the undercarriage frame component 6 of the suspension device 12 and rotatably supporting the hub unit body 2 about a turning axis A extending in the vertical direction;
The steering unit 5 may be provided to rotate the hub unit body 2 about the turning axis A.

この構成によると、車輪9を支持するハブベアリング15を含むハブユニット本体2を、操舵用アクチュエータ5の駆動により、前記転舵軸心A回りに一定の範囲で自由に回転させることができる。このため、車輪毎に独立して操舵が行え、また車両100の走行状況に応じて、車輪9のトー角を任意に変更することができる。
また、旋回走行時に、走行速度に応じて左右輪9,9の舵角差を変えることができる。例えば高速域の旋回走行においてはパラレルジオメトリとし、低速域の旋回走行においてはアッカーマンジオメトリとする等、走行中にステアリングジオメトリを変化させることができる。このように走行中に車輪角度を任意に変更することができるため、車両100の運動性能を向上させ、安定・安全に走行することが可能となる。さらに、左右の操舵輪の操舵角度を適切に変えることで、旋回走行における車両100の旋回半径を小さくし、小回り性能を向上させることもできる。
According to this configuration, the hub unit body 2 including the hub bearing 15 that supports the wheel 9 can be freely rotated around the turning axis A within a certain range by driving the steering actuator 5. For this reason, steering can be performed independently for each wheel, and the toe angle of the wheel 9 can be arbitrarily changed according to the traveling state of the vehicle 100.
Further, during turning, the difference in steering angle between the left and right wheels 9, 9 can be changed according to the traveling speed. For example, the steering geometry can be changed during traveling, such as parallel geometry for turning in a high speed region and Ackermann geometry for turning in a low speed region. Thus, since the wheel angle can be arbitrarily changed during traveling, it is possible to improve the motion performance of the vehicle 100 and travel stably and safely. Furthermore, by appropriately changing the steering angle of the left and right steered wheels, the turning radius of the vehicle 100 in turning traveling can be reduced and the turning performance can be improved.

前記第2のステアリング装置150の前記制御部150bは、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する補助操舵制御部151と、この補助操舵制御部151から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して前記操舵用アクチュエータ5を駆動制御するアクチュエータ駆動制御部31R,31Lとを有するものであってもよい。
この構成によると、補助操舵制御部151は、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する。アクチュエータ駆動制御部31R,31Lは、補助操舵制御部151から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して操舵用アクチュエータ5を駆動制御する。したがって、運転者のハンドル操作等による操舵に付加して車輪角度を任意に変更することができる。
The control unit 150b of the second steering device 150 outputs an auxiliary steering control unit 151 that outputs a current command signal according to a given steering angle command signal, and a current command signal input from the auxiliary steering control unit 151. The actuator drive control units 31R and 31L that drive and control the steering actuator 5 by outputting a current corresponding to the above may be provided.
According to this configuration, the auxiliary steering control unit 151 outputs a current command signal corresponding to the given steering angle command signal. The actuator drive control units 31R and 31L drive and control the steering actuator 5 by outputting a current corresponding to the current command signal input from the auxiliary steering control unit 151. Therefore, it is possible to arbitrarily change the wheel angle in addition to steering by a driver's steering wheel operation or the like.

前記操舵用アクチュエータ5は、前記車輪9からの逆入力を防止する逆入力防止機構25bを備えるものであってもよい。この場合、各車輪9を支持するハブベアリング15のふらつきを抑えることが可能となる。   The steering actuator 5 may include a reverse input prevention mechanism 25 b that prevents reverse input from the wheels 9. In this case, it is possible to suppress the wobbling of the hub bearing 15 that supports each wheel 9.

この発明の車両100は、この発明の上記の構成のステアリングシステム101を備えている。そのため、この発明のステアリングシステム101につき前述した各効果が得られる。   A vehicle 100 according to the present invention includes the steering system 101 having the above-described configuration according to the present invention. Therefore, each effect mentioned above about the steering system 101 of this invention is acquired.

この発明のステアリングシステムは、車両のタイヤハウジング内に設けられた操舵用アクチュエータの駆動により左右の車輪を個別に操舵させるステアリング装置を備えた車両のステアリングシステムにおいて、前記ステアリング装置は、前記左右の車輪の前記操舵用アクチュエータを左右個別に制御する制御部を備え、この制御部は、前記左右の車輪が対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように左右の前記操舵用アクチュエータを制御するトー角制御手段と、このトー角制御手段により左右の前記操舵用アクチュエータを制御するとき、定められた規則に従って前記左右の車輪と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する摩擦係数推定手段と、を有する。このため、簡単な構造で、運転者に違和感を与えることなく、車両の走行の安定性と安全性の向上を図ることができる。   The steering system according to the present invention is a vehicle steering system including a steering device for individually steering left and right wheels by driving a steering actuator provided in a tire housing of the vehicle, wherein the steering device includes the left and right wheels. And a toe angle control means for controlling the left and right steering actuators such that the left and right wheels are steered symmetrically to toe-in or toe-out. In addition, when the left and right steering actuators are controlled by the toe angle control means, there are provided friction coefficient estimation means for individually estimating the friction coefficients of the left and right wheels and the road surface according to a predetermined rule. For this reason, it is possible to improve the stability and safety of traveling of the vehicle with a simple structure without causing the driver to feel uncomfortable.

この発明の車両は、この発明の上記の構成のステアリングシステムを備えているため、簡単な構造で、運転者に違和感を与えることなく、車両の走行の安定性と安全性の向上を図ることができる。   Since the vehicle according to the present invention includes the steering system having the above-described configuration according to the present invention, it is possible to improve the running stability and safety of the vehicle with a simple structure without causing the driver to feel uncomfortable. it can.

この発明の第1の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成を概略示す図である。1 is a diagram schematically illustrating a conceptual configuration of a steering system according to a first embodiment of the present invention. 同ステアリングシステムにおける第2のステアリング装置の機構部およびその周辺の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the mechanism part of the 2nd steering apparatus in the steering system, and its periphery. 同第2のステアリング装置の機構部等の構成を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view showing composition of a mechanism part etc. of the 2nd steering device. 同第2のステアリング装置の機構部の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the mechanism part of the 2nd steering apparatus. 同第2のステアリング装置の機構部の分解正面図である。It is a disassembled front view of the mechanism part of the 2nd steering device. 同第2のステアリング装置の機構部の側面図である。It is a side view of the mechanism part of the 2nd steering device. 同第2のステアリング装置の機構部の平面図である。It is a top view of the mechanism part of the 2nd steering device. 図6のVIII - VIII線断面図である。It is the VIII-VIII sectional view taken on the line of FIG. 同ステアリングシステムの概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual structure of the steering system. 摩擦係数を推定する処理を段階的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which estimates a friction coefficient in steps. 同第2のステアリング装置の補助操舵制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the auxiliary steering control part of the 2nd steering apparatus. 実横加速度/規範横加速度およびタイヤ角度と摩擦係数の関係例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of a relationship between an actual lateral acceleration / standard lateral acceleration, a tire angle, and a friction coefficient. この発明の第2の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成を概略示す図である。It is a figure which shows schematically the conceptual structure of the steering system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成を概略示す図である。It is a figure which shows schematically the conceptual structure of the steering system which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

[第1の実施形態]
この発明の第1の実施形態を図1ないし図12と共に説明する。
図1は、この実施形態に係るステアリングシステム101を搭載した自動車等の車両100の概念構成を概略示す図である。車両100は、前輪となる左右の車輪9,9と、後輪となる左右の車輪9,9とを有する4輪車両であり、駆動方式は、前輪駆動、後輪駆動、4輪駆動のいずれであってもよい。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a conceptual configuration of a vehicle 100 such as an automobile equipped with a steering system 101 according to this embodiment. The vehicle 100 is a four-wheel vehicle having left and right wheels 9 and 9 as front wheels and left and right wheels 9 and 9 as rear wheels, and the driving method is any of front wheel drive, rear wheel drive, and four wheel drive. It may be.

このステアリングシステム101は、車両100の操舵を行うためのシステムであり、第1のステアリング装置11と、左右の車輪9,9を個別に操舵させるステアリング装置である第2のステアリング装置150と、車両情報検出部110とを備える。
第1のステアリング装置11は、ハンドル200等の操舵指令装置に対する運転者の操作により車両100の操舵輪となる左右の車輪9,9を操舵させる装置であり、この実施形態では前輪操舵形式とされている。
The steering system 101 is a system for steering the vehicle 100, and includes a first steering device 11, a second steering device 150 that is a steering device that individually steers left and right wheels 9, 9, and a vehicle. And an information detection unit 110.
The first steering device 11 is a device that steers the left and right wheels 9 and 9 that are the steering wheels of the vehicle 100 by a driver's operation with respect to a steering command device such as the handle 200. In this embodiment, the first steering device 11 is a front wheel steering type. ing.

第2のステアリング装置150は、車両100の状態に応じた制御によって補助的な操舵を行う装置であり、機構部150aと、制御部150bとを有する。機構部150aは、補助操舵の対象となる車輪9,9毎に設けられる機構である。この機構部150aは、車両100のタイヤハウジング105内に設けられて操舵用アクチュエータ5(図2)の駆動により車輪9を個別に操舵させる。制御部150bは、車両情報検出部110により検出された車両100の状態を表す車両情報に基づいて制御する。   The second steering device 150 is a device that performs auxiliary steering by control according to the state of the vehicle 100, and includes a mechanism unit 150a and a control unit 150b. The mechanism part 150a is a mechanism provided for each of the wheels 9 and 9 that are targets of auxiliary steering. The mechanism 150a is provided in the tire housing 105 of the vehicle 100, and individually steers the wheels 9 by driving the steering actuator 5 (FIG. 2). The control unit 150b performs control based on vehicle information representing the state of the vehicle 100 detected by the vehicle information detection unit 110.

換言すれば、ステアリングシステム101は、
車両100の前輪となる左右の車輪9,9が機械的に連動し、前記操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い車両100の前輪となる左右の車輪9,9を、これら左右の車輪9,9が設置される懸架装置12の左右の足回りフレーム部品であるナックル6,6の角度変更によって操舵する第1のステアリング装置11と、
左右の車輪9,9に対してそれぞれ設けられた補助操舵用のアクチュエータ(操舵用アクチュエータ5(図2))を駆動することで前記足回りフレーム部品であるナックル6,6に対する車輪9,9の角度を変えて左右の車輪9,9を個別に操舵させる第2のステアリング装置150と、
後述する車両情報検出部110と、を備える。
In other words, the steering system 101
The left and right wheels 9 and 9 serving as the front wheels of the vehicle 100 are mechanically interlocked, and the left and right wheels 9 and 9 serving as the front wheels of the vehicle 100 according to the steering amount command output from the steering command device are The first steering device 11 that is steered by changing the angles of the knuckles 6 and 6 that are left and right underbody frame parts of the suspension device 12 on which the suspension device 12 is installed,
By driving auxiliary steering actuators (steering actuators 5 (FIG. 2)) provided for the left and right wheels 9, 9, the wheels 9, 9 with respect to the knuckles 6, 6 as the underbody frame parts are driven. A second steering device 150 for steering the left and right wheels 9, 9 individually by changing the angle;
A vehicle information detection unit 110 to be described later.

車両情報検出部110は、車両100の状態を検出する手段であり、各種のセンサ類の群を称している。車両情報検出部110の検出した車両情報は、メインのECU130を介して第2のステアリング装置150の制御部150bに転送される。
ECU130は、車両100の全体の協調制御または統括制御を行う制御装置であり、VCUとも称される。
The vehicle information detection unit 110 is a means for detecting the state of the vehicle 100 and refers to a group of various sensors. The vehicle information detected by the vehicle information detection unit 110 is transferred to the control unit 150b of the second steering device 150 via the main ECU 130.
The ECU 130 is a control device that performs cooperative control or overall control of the vehicle 100, and is also referred to as a VCU.

<第1のステアリング装置11の構成>
第1のステアリング装置11は、運転者によるハンドル200に対する入力に応じて、車両100の前輪となる左右の車輪9,9を連動して操舵させるシステムであり、ステアリングシャフト32、ラックアンドピニオン(図示せず)、タイロッド14等、周知の機械的な構成を備える。運転者がハンドル200に対して回転入力を行うと、ステアリングシャフト32も連動して回転する。ステアリングシャフト32が回転すると、ラックアンドピニオンによってステアリングシャフト32と連結されているタイロッド14が車幅方向に移動することで、車輪9の向きが変わり、左右の車輪9,9を連動して操舵することが可能である。
<Configuration of first steering device 11>
The first steering device 11 is a system for steering the left and right wheels 9 and 9 that are the front wheels of the vehicle 100 in conjunction with each other in response to an input to the steering wheel 200 by the driver, and includes a steering shaft 32, a rack and pinion (see FIG. (Not shown) and a tie rod 14 or the like, which has a known mechanical configuration. When the driver inputs rotation to the handle 200, the steering shaft 32 also rotates in conjunction with it. When the steering shaft 32 rotates, the tie rod 14 connected to the steering shaft 32 is moved in the vehicle width direction by the rack and pinion, so that the direction of the wheel 9 is changed, and the left and right wheels 9, 9 are steered in conjunction with each other. It is possible.

<第2のステアリング装置150の概略構成>
図1および図9に示すように、第2のステアリング装置150は、左右の車輪9,9を独立して操舵可能である。この第2のステアリング装置150の機構部150aとして右輪ハブユニット1Rおよび左輪ハブユニット1Lを備える。これら右輪ハブユニット1Rおよび左輪ハブユニット1Lは、タイヤハウジング105内に設けられた操舵用アクチュエータ5(図2)により車輪9,9の操舵を行う。
<Schematic configuration of second steering device 150>
As shown in FIGS. 1 and 9, the second steering device 150 can steer the left and right wheels 9 and 9 independently. A right wheel hub unit 1R and a left wheel hub unit 1L are provided as a mechanism portion 150a of the second steering device 150. The right wheel hub unit 1 </ b> R and the left wheel hub unit 1 </ b> L steer the wheels 9 and 9 by a steering actuator 5 (FIG. 2) provided in the tire housing 105.

<第2のステアリング装置150の機構部150aの具体的構成例>
第2のステアリング装置150の機構部150aは、前述のように右輪ハブユニット1Rおよび左輪ハブユニット1Lを備えるが、これら右輪ハブユニット1Rおよび左輪ハブユニット1Lは、いずれも図2に示す操舵機能付ハブユニット1として構成されている。
同図2に示すように、このハブユニット1は、ハブユニット本体2と、ユニット支持部材3と、回転許容支持部品4と、操舵用アクチュエータ5とを備える。足回りフレーム部品であるナックル6に一体にユニット支持部材3が設けられている。
<Specific Configuration Example of Mechanism 150a of Second Steering Device 150>
The mechanism portion 150a of the second steering device 150 includes the right wheel hub unit 1R and the left wheel hub unit 1L as described above, and both the right wheel hub unit 1R and the left wheel hub unit 1L are shown in FIG. It is configured as a functional hub unit 1.
As shown in FIG. 2, the hub unit 1 includes a hub unit main body 2, a unit support member 3, a rotation allowable support component 4, and a steering actuator 5. The unit support member 3 is provided integrally with a knuckle 6 that is a suspension frame part.

図5に示すように、このユニット支持部材3のインボード側に、操舵用アクチュエータ5のアクチュエータ本体7が設けられ、ユニット支持部材3のアウトボード側に、ハブユニット本体2が設けられる。ハブユニット1(図2)を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央側をインボード側という。
図3および図4に示すように、ハブユニット本体2とアクチュエータ本体7とはジョイント部8により連結されている。通常、このジョイント部8は、防水、防塵のために図示外のブーツが取り付けられている。
As shown in FIG. 5, the actuator main body 7 of the steering actuator 5 is provided on the inboard side of the unit support member 3, and the hub unit main body 2 is provided on the outboard side of the unit support member 3. With the hub unit 1 (FIG. 2) mounted on the vehicle, the vehicle width direction outer side of the vehicle is referred to as an outboard side, and the vehicle width direction center side of the vehicle is referred to as an inboard side.
As shown in FIGS. 3 and 4, the hub unit main body 2 and the actuator main body 7 are connected by a joint portion 8. Usually, the joint portion 8 is provided with a boot (not shown) for waterproofing and dustproofing.

図2に示すように、ハブユニット本体2は、上下方向に延びる転舵軸心A回りに回転自在なように、上下二箇所で回転許容支持部品4,4を介してユニット支持部材3に支持されている。転舵軸心Aは、車輪9の回転軸心Oとは異なる軸心であり、主な操舵を行うキングピン軸とも異なっている。通常の車両は、車両走行の直進安定性の向上を目的としてキングピン角度が10〜20度で設定されているが、この実施形態のハブユニット1は、前記キングピン角度とは別の角度(軸)の転舵軸を有する。車輪9は、ホイール9aとタイヤ9bとを備える。   As shown in FIG. 2, the hub unit body 2 is supported by the unit support member 3 via the rotation-allowing support parts 4 and 4 at two upper and lower positions so as to be rotatable around the turning axis A extending in the vertical direction. Has been. The turning axis A is an axis different from the rotation axis O of the wheel 9, and is different from the kingpin axis that performs main steering. In a normal vehicle, the kingpin angle is set to 10 to 20 degrees for the purpose of improving the straight running stability of the vehicle traveling. However, the hub unit 1 of this embodiment has an angle (axis) different from the kingpin angle. It has a steering shaft. The wheel 9 includes a wheel 9a and a tire 9b.

図1に示すように、この実施形態のハブユニット1(図2)は、第1のステアリング装置11による前輪となる左右の車輪9,9の操舵に付加して左右輪個別に微小な角度(約±5deg)を操舵させる機構として、懸架装置12のナックル6に一体に設けられる。第1のステアリング装置11は、ラックアンドピニオン式とされるが、どのタイプのステアリング装置でも構わない。懸架装置12は、例えば、ショックアブソーバーをナックル6に直接固定するストラット式サスペンション機構を適用しているが、マルチリンク式サスペンション機構、その他のサスペンション機構を適用してもよい。   As shown in FIG. 1, the hub unit 1 (FIG. 2) of this embodiment is added to the steering of the left and right wheels 9, 9 as front wheels by the first steering device 11, and has a small angle ( As a mechanism for steering about ± 5 deg), the knuckle 6 of the suspension device 12 is integrally provided. The first steering device 11 is of a rack and pinion type, but any type of steering device may be used. For example, although the strut suspension mechanism that directly fixes the shock absorber to the knuckle 6 is applied to the suspension device 12, a multi-link suspension mechanism or other suspension mechanisms may be applied.

<ハブユニット本体2について>
図2に示すように、ハブユニット本体2は、車輪9の支持用のハブベアリング15と、アウターリング16と、後述の操舵力受け部であるアーム部17(図4)とを備える。
図8に示すように、ハブベアリング15は、内輪18と、外輪19と、これら内外輪18,19間に介在したボール等の転動体20とを有し、車体側の部材と車輪9(図2)とを繋ぐ役目をしている。
<About hub unit body 2>
As shown in FIG. 2, the hub unit main body 2 includes a hub bearing 15 for supporting the wheels 9, an outer ring 16, and an arm portion 17 (FIG. 4) that is a steering force receiving portion described later.
As shown in FIG. 8, the hub bearing 15 includes an inner ring 18, an outer ring 19, and rolling elements 20 such as balls interposed between the inner and outer rings 18, 19. 2).

このハブベアリング15は、図示の例では、外輪19が固定輪、内輪18が回転輪となり、転動体20が複列とされたアンギュラ玉軸受とされている。内輪18は、ハブフランジ18aaを有しアウトボード側の軌道面を構成するハブ輪部18aと、インボード側の軌道面を構成する内輪部18bとを有する。図2に示すように、ハブフランジ18aaに、車輪9のホイール9aがブレーキロータ21aと重なり状態でボルト固定されている。内輪18は、回転軸心O回りに回転する。   In the illustrated example, the hub bearing 15 is an angular ball bearing in which the outer ring 19 is a fixed ring, the inner ring 18 is a rotating ring, and the rolling elements 20 are in a double row. The inner ring 18 includes a hub ring portion 18a having a hub flange 18aa and constituting a race surface on the outboard side, and an inner ring portion 18b constituting a race surface on the inboard side. As shown in FIG. 2, the wheel 9a of the wheel 9 is bolted to the hub flange 18aa so as to overlap the brake rotor 21a. The inner ring 18 rotates around the rotation axis O.

図8に示すように、アウターリング16は、外輪19の外周面に嵌合された円環部16aと、この円環部16aの外周から上下に突出して設けられたトラニオン軸状の取付軸部16b,16bとを有する。各取付軸部16bは、転舵軸心Aに同軸に設けられる。
図3に示すように、ブレーキ21は、ブレーキロータ21aと、ブレーキキャリパ21bとを有する。ブレーキキャリパ21bは、外輪19に一体にアーム状に突出して形成された上下二箇所のブレーキキャリパ取付部22(図6)に取付けられる。
As shown in FIG. 8, the outer ring 16 includes an annular portion 16a fitted to the outer peripheral surface of the outer ring 19, and a trunnion shaft-shaped mounting shaft portion that protrudes upward and downward from the outer periphery of the annular portion 16a. 16b, 16b. Each attachment shaft portion 16 b is provided coaxially with the turning shaft center A.
As shown in FIG. 3, the brake 21 has a brake rotor 21a and a brake caliper 21b. The brake caliper 21b is mounted on two upper and lower brake caliper mounting portions 22 (FIG. 6) formed integrally with the outer ring 19 so as to project into an arm shape.

<回転許容支持部品およびユニット支持部材について>
図8に示すように、各回転許容支持部品4は転がり軸受から成る。この例では、転がり軸受として、テーパころ軸受が適用されている。転がり軸受は、取付軸部16bの外周に嵌合された内輪4aと、ユニット支持部材3に嵌合された外輪4bと、内外輪4a,4b間に介在する複数の転動体4cとを有する。
<About rotation-supporting support parts and unit support members>
As shown in FIG. 8, each rotation-allowing support component 4 is formed of a rolling bearing. In this example, a tapered roller bearing is applied as the rolling bearing. The rolling bearing has an inner ring 4a fitted to the outer periphery of the mounting shaft portion 16b, an outer ring 4b fitted to the unit support member 3, and a plurality of rolling elements 4c interposed between the inner and outer rings 4a and 4b.

ユニット支持部材3は、ユニット支持部材本体3Aと、ユニット支持部材結合体3Bとを有する。ユニット支持部材本体3Aのアウトボード側端に、略リング形状のユニット支持部材結合体3Bが着脱自在に固定されている。ユニット支持部材結合体3Bのインボード側側面のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部3aがそれぞれ形成されている。   The unit support member 3 includes a unit support member main body 3A and a unit support member combined body 3B. A substantially ring-shaped unit support member assembly 3B is detachably fixed to the end of the unit support member main body 3A on the outboard side. Partial concave spherical fitting hole forming portions 3a are respectively formed on the upper and lower portions of the side surface of the inboard side of the unit support member assembly 3B.

図7および図8に示すように、ユニット支持部材本体3Aのアウトボード側端のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部3Aaがそれぞれ形成されている。図4に示すように、ユニット支持部材本体3Aのアウトボード側端にユニット支持部材結合体3Bが固定され、各上下の部分につき、嵌合孔形成部3a,3Aa(図7)が互いに組み合わされることにより、全周に連なる嵌合孔が形成される。この嵌合孔に外輪4b(図8)が嵌合されている。なお図4において、ユニット支持部材3を一点鎖線で表す。   As shown in FIGS. 7 and 8, partial concave spherical fitting hole forming portions 3Aa are formed in the upper and lower portions of the outboard side end of the unit support member main body 3A. As shown in FIG. 4, the unit support member combined body 3B is fixed to the outboard side end of the unit support member main body 3A, and the fitting hole forming portions 3a and 3Aa (FIG. 7) are combined with each other for each upper and lower portion. As a result, a fitting hole is formed continuously around the entire circumference. The outer ring 4b (FIG. 8) is fitted into this fitting hole. In FIG. 4, the unit support member 3 is indicated by a one-dot chain line.

図8に示すように、アウターリング16における各取付軸部16bには、雌ねじ部が径方向に延びるように形成され、この雌ねじ部に螺合するボルト23が設けられている。内輪4aの端面に円板状の押圧部材24を介在させ、前記雌ねじ部に螺合するボルト23により、内輪4aの端面に押圧力を付与することで、各回転許容支持部品4にそれぞれ予圧を与えている。これにより各回転許容支持部品4の剛性を高め得る。車両の重量がこのハブユニットに作用した場合でも初期予圧が抜けないように設定される。なお、回転許容支持部品4の転がり軸受は、テーパころ軸受に限るものではなく、最大負荷等の使用条件によってはアンギュラ玉軸受を用いることも可能である。その場合も、上記と同様に予圧を与えることができる。   As shown in FIG. 8, each mounting shaft portion 16b in the outer ring 16 is formed with a female screw portion extending in the radial direction, and is provided with a bolt 23 that is screwed into the female screw portion. A disc-like pressing member 24 is interposed on the end surface of the inner ring 4a, and a preload is applied to each rotation-allowing support component 4 by applying a pressing force to the end surface of the inner ring 4a by a bolt 23 that is screwed into the female screw portion. Giving. Thereby, the rigidity of each rotation permission support component 4 can be improved. Even when the weight of the vehicle acts on the hub unit, the initial preload is set so as not to be released. Note that the rolling bearing of the rotation-allowing support component 4 is not limited to the tapered roller bearing, and an angular ball bearing can be used depending on use conditions such as a maximum load. In such a case as well, a preload can be applied in the same manner as described above.

図3に示すように、アーム部17は、ハブベアリング15の外輪19に操舵力を与える作用点となる部位であり、円環部16aの外周の一部または外輪19の外周の一部に一体に突出する。このアーム部17は、ジョイント部8を介して、操舵用アクチュエータ5の直動出力部25aに回転自在に連結されている。これにより、操舵用アクチュエータ5の直動出力部25aが進退することで、ハブユニット本体2が転舵軸心A(図2)回りに回転、つまり操舵させられる。   As shown in FIG. 3, the arm portion 17 is a portion serving as an action point for applying a steering force to the outer ring 19 of the hub bearing 15, and is integrated with a part of the outer periphery of the annular portion 16 a or a part of the outer periphery of the outer ring 19. Protrusively. The arm portion 17 is rotatably connected to the linear motion output portion 25 a of the steering actuator 5 via the joint portion 8. As a result, when the linear motion output portion 25a of the steering actuator 5 advances and retreats, the hub unit body 2 rotates around the turning axis A (FIG. 2), that is, is steered.

<操舵用アクチュエータ5について>
図4に示すように、操舵用アクチュエータ5は、ハブユニット本体2を転舵軸心A(図2)回りに回転駆動させるアクチュエータ本体7を有する。
図3に示すように、アクチュエータ本体7は、モータ26と、モータ26の回転を減速する減速機27と、この減速機27の正逆の回転出力を直動出力部25aの往復直線動作に変換する直動機構25とを備える。モータ26は、例えば永久磁石型同期モータとされるが、直流モータであっても、誘導モータであってもよい。
<About the steering actuator 5>
As shown in FIG. 4, the steering actuator 5 includes an actuator body 7 that rotates the hub unit body 2 about the turning axis A (FIG. 2).
As shown in FIG. 3, the actuator body 7 converts a motor 26, a speed reducer 27 that decelerates the rotation of the motor 26, and a forward / reverse rotation output of the speed reducer 27 into a reciprocating linear motion of the linear motion output unit 25a. And a linear motion mechanism 25. The motor 26 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor, but may be a DC motor or an induction motor.

減速機27は、ベルト伝達機構等の巻き掛け式伝達機構またはギヤ列等を用いることができ、図3の例ではベルト伝達機構が用いられている。減速機27は、ドライブプーリ27aと、ドリブンプーリ27bと、ベルト27cとを有する。モータ26のモータ軸にドライブプーリ27aが結合され、直動機構25にドリブンプーリ27bが設けられている。このドリブンプーリ27bは、前記モータ軸に平行に配置されている。モータ26の駆動力は、ドライブプーリ27aからベルト27cを介してドリブンプーリ27bに伝達される。前記各ドライブプーリ27aとドリブンプーリ27bとベルト27cとで、巻き掛け式の減速機27が構成される。   As the speed reducer 27, a wrapping type transmission mechanism such as a belt transmission mechanism or a gear train can be used. In the example of FIG. 3, a belt transmission mechanism is used. The reducer 27 includes a drive pulley 27a, a driven pulley 27b, and a belt 27c. A drive pulley 27 a is coupled to the motor shaft of the motor 26, and a driven pulley 27 b is provided in the linear motion mechanism 25. The driven pulley 27b is disposed in parallel to the motor shaft. The driving force of the motor 26 is transmitted from the drive pulley 27a to the driven pulley 27b via the belt 27c. The drive pulley 27a, the driven pulley 27b, and the belt 27c constitute a winding-type speed reducer 27.

直動機構25は、滑りねじまたはボールねじ等の送りねじ機構、またはラック・ピニオン機構等を用いることができ、この例では台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構(逆入力防止機構)25bが用いられている。直動機構25は、前記台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構25bを備えるため、タイヤ9bからの逆入力の防止効果を高め得る。なお、前記台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構25bの代わりに、ウォームギヤ等の逆入力防止機構を採用してもよい。この場合にもタイヤ9bからの逆入力の防止効果を高め得る。モータ26、減速機27および直動機構25を備えたアクチュエータ本体7は、準組立品として組み立てられてケース6bにボルト等により着脱自在に取り付けられる。なおモータ26の駆動力を、減速機を介さず直接直動機構25へ伝達する機構も可能である。   As the linear motion mechanism 25, a feed screw mechanism such as a slide screw or a ball screw, a rack and pinion mechanism, or the like can be used. In this example, a feed screw mechanism (reverse input prevention mechanism) 25b using a trapezoidal screw slide screw is used. Is used. Since the linear motion mechanism 25 includes the feed screw mechanism 25b using the slide screw of the trapezoidal screw, the effect of preventing reverse input from the tire 9b can be enhanced. A reverse input prevention mechanism such as a worm gear may be employed instead of the feed screw mechanism 25b using the trapezoidal screw sliding screw. Also in this case, the effect of preventing reverse input from the tire 9b can be enhanced. The actuator body 7 including the motor 26, the speed reducer 27, and the linear motion mechanism 25 is assembled as a semi-assembly and is detachably attached to the case 6b with bolts or the like. A mechanism that directly transmits the driving force of the motor 26 to the linear motion mechanism 25 without using a reduction gear is also possible.

ケース6bは、ユニット支持部材3の一部として、ユニット支持部材本体3Aに一体に形成されている。ケース6bは、有底筒状に形成され、モータ26を支持するモータ収容部と、直動機構25を支持する直動機構収容部が設けられている。前記モータ収容部には、モータ26をケース内所定位置に支持する嵌合孔が形成されている。前記直動機構収容部には、直動機構25をケース内所定位置に支持する嵌合孔、および、直動出力部25aの進退を許す貫通孔等が形成されている。   The case 6 b is integrally formed with the unit support member main body 3 </ b> A as a part of the unit support member 3. The case 6 b is formed in a bottomed cylindrical shape, and is provided with a motor housing portion that supports the motor 26 and a linear motion mechanism housing portion that supports the linear motion mechanism 25. A fitting hole for supporting the motor 26 at a predetermined position in the case is formed in the motor housing portion. The linear motion mechanism accommodating portion is formed with a fitting hole for supporting the linear motion mechanism 25 at a predetermined position in the case, a through hole for allowing the linear motion output portion 25a to advance and retreat.

図4に示すように、ユニット支持部材本体3Aは、前記ケース6b、ショックアブソーバの取り付け部となるショックアブソーバ取り付け部6c、および第1のステアリング装置11(図3)の結合部となるステアリング装置結合部6dを有する。これらショックアブソーバ取り付け部6cおよびステアリング装置結合部6dも、ユニット支持部材本体3Aに一体に形成されている。ユニット支持部材本体3Aの外表面部における上部に、ショックアブソーバ取り付け部6cが突出するように形成されている。ユニット支持部材本体3Aの外表面部における側面部には、ステアリング装置結合部6dが突出するように形成されている。   As shown in FIG. 4, the unit support member main body 3A includes the case 6b, a shock absorber mounting portion 6c serving as a shock absorber mounting portion, and a steering device coupling serving as a coupling portion of the first steering device 11 (FIG. 3). Part 6d. The shock absorber mounting portion 6c and the steering device coupling portion 6d are also integrally formed with the unit support member main body 3A. A shock absorber mounting portion 6c is formed on the upper portion of the outer surface portion of the unit support member main body 3A so as to protrude. A steering device coupling portion 6d is formed on the side surface portion of the outer surface portion of the unit support member main body 3A so as to protrude.

<車両情報検出部110の構成>
図9に示すように、車両情報検出部110は、車両情報を検出しECU130へ出力する。車両情報検出部110は、車速検出部111、操舵角検出部112、車高検出部113、実ヨーレート検出部114、実横加速度検出部115、アクセルペダルセンサ116、およびブレーキペダルセンサ117を備える。
<Configuration of Vehicle Information Detection Unit 110>
As shown in FIG. 9, vehicle information detection section 110 detects vehicle information and outputs it to ECU 130. The vehicle information detection unit 110 includes a vehicle speed detection unit 111, a steering angle detection unit 112, a vehicle height detection unit 113, an actual yaw rate detection unit 114, an actual lateral acceleration detection unit 115, an accelerator pedal sensor 116, and a brake pedal sensor 117.

車速検出部111は、例えば車両が備えるトランスミッションの内部に取り付けたスピードセンサ等のセンサ(図示せず)の出力に基づいて、この車両の速度(車速)を検出し、ECU130へ車速情報(単に「車速」とも言う)を出力する。
操舵角検出部112は、例えば第1のステアリング装置11が備えるモータ部に取り付けられたレゾルバ等のセンサ(図示せず)の出力に基づいて操舵角を検出し、ECU130へ操舵角情報(単に「操舵角」とも言う)を出力する。
The vehicle speed detection unit 111 detects the speed of the vehicle (vehicle speed) based on the output of a sensor (not shown) such as a speed sensor attached to the inside of a transmission provided in the vehicle, and sends vehicle speed information (simply “ It is also called "vehicle speed".
The steering angle detection unit 112 detects the steering angle based on the output of a sensor (not shown) such as a resolver attached to the motor unit included in the first steering device 11, for example, and sends the steering angle information (simply “ Steering angle ").

車高検出部113は、車両100(図1)のシャーシと地面との距離をレーザ変位計により測定する方法、あるいは車両100の懸架装置12(図1)における図示外のアッパーアームまたはロアアームの角度を角度センサにより検出する方法等により、第2のステアリング装置150により操舵される各車輪9(図1)の車高を検出する。そして、車高検出部113は、検出した車高を車高情報としてECU130へ出力する。   The vehicle height detection unit 113 measures the distance between the chassis of the vehicle 100 (FIG. 1) and the ground using a laser displacement meter, or the angle of the upper arm or lower arm (not shown) in the suspension device 12 (FIG. 1) of the vehicle 100. The vehicle height of each wheel 9 (FIG. 1) to be steered by the second steering device 150 is detected by a method of detecting the angle with an angle sensor. Then, the vehicle height detection unit 113 outputs the detected vehicle height to the ECU 130 as vehicle height information.

実ヨーレート検出部114は、例えば車両100(図1)に取り付けられたジャイロセンサ等のセンサの出力に基づいて、実ヨーレートを検出し、ECU130へ実ヨーレート情報を出力する。
実横加速度検出部115は、例えば車両100(図1)に取り付けられたジャイロセンサ等のセンサの出力に基づいて、実横加速度を検出し、ECU130へ実横加速度情報を出力する。アクセルペダルセンサ116は、運転者によるアクセルペダル210への入力を検出し、検出した値をアクセル指令値としてECU130へ出力する。ブレーキペダルセンサ117は、運転者によるブレーキペダル220への入力を検出し、検出した値をブレーキ指令値としてECU130へ出力する。ECU130は、操舵角指令信号を含む車両情報を第2のステアリング装置150の制御部150bに出力する。
The actual yaw rate detection unit 114 detects the actual yaw rate based on the output of a sensor such as a gyro sensor attached to the vehicle 100 (FIG. 1), for example, and outputs the actual yaw rate information to the ECU 130.
The actual lateral acceleration detection unit 115 detects the actual lateral acceleration based on the output of a sensor such as a gyro sensor attached to the vehicle 100 (FIG. 1), for example, and outputs the actual lateral acceleration information to the ECU 130. The accelerator pedal sensor 116 detects an input to the accelerator pedal 210 by the driver, and outputs the detected value to the ECU 130 as an accelerator command value. The brake pedal sensor 117 detects an input to the brake pedal 220 by the driver, and outputs the detected value to the ECU 130 as a brake command value. The ECU 130 outputs vehicle information including the steering angle command signal to the control unit 150b of the second steering device 150.

<第2のステアリング装置150の制御部150b>
第2のステアリング装置150の制御部150bは、ECU130から、車速情報、操舵角情報、車高情報、実ヨーレート情報、実横加速度情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含む車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて、補助操舵制御部151が右輪用のアクチュエータ駆動制御部31R、左輪用のアクチュエータ駆動制御部31Lを制御することで、右輪ハブユニット1R、および左輪ハブユニット1Lが備えるモータ26を駆動し、左右の車輪を独立して操舵可能である。
<Control Unit 150b of Second Steering Device 150>
The control unit 150b of the second steering device 150 acquires vehicle information including vehicle speed information, steering angle information, vehicle height information, actual yaw rate information, actual lateral acceleration information, an accelerator command value, and a brake command value from the ECU 130. Based on the acquired vehicle information, the auxiliary steering control unit 151 controls the actuator drive control unit 31R for the right wheel and the actuator drive control unit 31L for the left wheel, so that the right wheel hub unit 1R and the left wheel hub unit 1L are controlled. The left and right wheels can be steered independently by driving the motor 26 provided in the vehicle.

制御部150bにおいて、前記車両情報である操舵角情報等の各情報と前記モータ26を駆動する指令値との関係は、例えばマップまたは演算式等を用いて制御規則として定められており、その制御規則を用いて制御を行う。
制御部150bは、例えば専用のECUとして設けられるが、メインのECU130の一部として設けてもよい。
In the control unit 150b, the relationship between each information such as the steering angle information as the vehicle information and the command value for driving the motor 26 is determined as a control rule using, for example, a map or an arithmetic expression. Control using rules.
The control unit 150b is provided as a dedicated ECU, for example, but may be provided as a part of the main ECU 130.

制御部150bにおける補助操舵制御部151は、トー角制御手段38と、摩擦係数推定手段39とを有する。トー角制御手段38は、前輪となる左右の車輪9,9(図1)が左右対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように各操舵用アクチュエータ5(図2)を制御する。摩擦係数推定手段39は、トー角制御手段38により左右の操舵用アクチュエータ5,5(図2)を制御するとき、定められた規則に従って左右の車輪9,9(図1)と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する。この実施形態では、車両の走行中に車速が定められた車速以上になったとき、トー角制御手段38によるトー角制御、および摩擦係数推定手段39による摩擦係数の推定を行っているが、車両停止中に例えば所定時間おきにこれらトー角制御および摩擦係数の推定を行ってもよい。   The auxiliary steering control unit 151 in the control unit 150 b includes a toe angle control unit 38 and a friction coefficient estimation unit 39. The toe angle control means 38 controls the respective steering actuators 5 (FIG. 2) so that the left and right wheels 9, 9 (FIG. 1) as front wheels are steered symmetrically to toe-in or toe-out. When the toe angle control means 38 controls the left and right steering actuators 5 and 5 (FIG. 2), the friction coefficient estimating means 39 follows the predetermined rule and the friction coefficient between the left and right wheels 9 and 9 (FIG. 1) and the road surface. Are estimated individually. In this embodiment, when the vehicle speed exceeds a predetermined vehicle speed while the vehicle is running, the toe angle control by the toe angle control means 38 and the friction coefficient by the friction coefficient estimation means 39 are estimated. During the stop, for example, the toe angle control and the friction coefficient may be estimated every predetermined time.

トー角制御手段38により左右の操舵用アクチュエータを制御するとき、摩擦係数推定手段39は、トーインまたはトーアウト状態に微小に左右の車輪角度を変更させたときにそれぞれの操舵用アクチュエータに負荷される例えば電流値によって、前輪である左右の車輪9,9(図1)と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定し得る。例えば、電流値が高い場合は路面の摩擦係数が高く、逆に電流値が低ければ路面の摩擦係数が低い。前記電流値と摩擦係数の関係を予め試験等によりマップ等の関係設定手段に記憶しておき、摩擦係数推定手段39は、検出される各電流値を前記関係設定手段に照合することで左右の車輪と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定し得る。各電流値はそれぞれモータ26,26に流れるモータ電流を検出する図示外の電流センサ等により検出可能である。   When the left and right steering actuators are controlled by the toe angle control means 38, the friction coefficient estimation means 39 is loaded on each steering actuator when the left and right wheel angles are slightly changed in the toe-in or toe-out state, for example. Depending on the current value, the left and right wheels 9, 9 (FIG. 1), which are front wheels, and the friction coefficient of the road surface can be estimated individually. For example, when the current value is high, the road surface friction coefficient is high, and conversely, when the current value is low, the road surface friction coefficient is low. The relationship between the current value and the friction coefficient is stored in advance in a relationship setting unit such as a map by a test or the like, and the friction coefficient estimation unit 39 collates each detected current value with the relationship setting unit, thereby The coefficient of friction between the wheel and the road surface can be estimated separately. Each current value can be detected by a current sensor (not shown) that detects the motor current flowing in the motors 26 and 26, respectively.

図10は、摩擦係数を推定する処理を段階的に示すフローチャートである。図1,図2,図9も適宜参照しつつ説明する。
車両100の走行中に車速Vが所定の車速V0以上になったとき(ステップS1:YES)、操舵機能付ハブユニット1によって摩擦係数推定操作を開始する(ステップS2)。なお車速Vが所定の車速V0未満のとき(ステップS1:NO)、ステップS1に戻る。車速V0は、設計等によって任意に定める車速であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な車速を求めて定められる。
FIG. 10 is a flowchart showing the process of estimating the friction coefficient step by step. The description will be made with reference to FIGS. 1, 2 and 9 as appropriate.
When the vehicle speed V becomes equal to or higher than the predetermined vehicle speed V0 while the vehicle 100 is traveling (step S1: YES), the friction coefficient estimating operation is started by the hub unit 1 with a steering function (step S2). When the vehicle speed V is less than the predetermined vehicle speed V0 (step S1: NO), the process returns to step S1. The vehicle speed V0 is a vehicle speed arbitrarily determined by design or the like, and is determined by obtaining an appropriate vehicle speed by, for example, one or both of a test and a simulation.

次に、トー角制御手段38は、前輪である左右の車輪9,9を操舵機能付ハブユニット1,1によって微小角度分だけ左右対称にトーインまたはトーアウト(図1の点線で表す車輪9,9はトーインの状態を表す)に操舵させる(ステップS3)。次に、トー角制御手段38が指定の操舵角度まで操舵したことを確認すると(ステップS4:YES)、ステップS5に移行する。トー角制御手段38は、例えば、検出されるセンサー値がそれぞれ閾値以上となったとき、指定の操舵角度まで操舵したと判定する。指定の操舵角度まで操舵していないとき、(ステップS4:NO)、ステップS1に戻る。   Next, the toe angle control means 38 toe-in or toe-out the left and right wheels 9, 9 as front wheels symmetrically by a minute angle by the steering function-equipped hub units 1, 1 (the wheels 9, 9 represented by dotted lines in FIG. 1). Represents a toe-in state) (step S3). Next, when it is confirmed that the toe angle control means 38 has steered to the specified steering angle (step S4: YES), the process proceeds to step S5. For example, the toe angle control means 38 determines that the vehicle has been steered to a designated steering angle when the detected sensor values are each equal to or greater than a threshold value. When the vehicle is not steered to the specified steering angle (step S4: NO), the process returns to step S1.

摩擦係数推定手段39は、操舵作動時のモータ電流の最大値を左右それぞれで演算し(ステップS5)、この電流値の大きさによって、左右の車輪と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する(ステップS6)。制御部150bは、この摩擦係数の大きさによって、修正操舵する操舵機能付ハブユニット1,1のゲインGを決定する(ステップS7)。摩擦係数の大きさとゲインGとの関係は試験等によりマップ等に定められている。前述の左右の車輪9,9における、微小角度のトーインまたはトーアウトの操舵動作は、車輪9,9からの反力が互いに打ち消し合い、また、微小な角度の動作であることから、運転者には違和感を与えることなく自動的に実施することができる。   The friction coefficient estimating means 39 calculates the maximum value of the motor current at the time of steering operation on the left and right sides (step S5), and estimates the friction coefficient between the left and right wheels and the road surface individually according to the magnitude of this current value ( Step S6). The controller 150b determines the gain G of the steering function-equipped hub units 1 and 1 to be corrected by the magnitude of the friction coefficient (step S7). The relationship between the magnitude of the friction coefficient and the gain G is determined on a map or the like by testing or the like. The steering operation of the minute angle toe-in or toe-out at the left and right wheels 9 and 9 described above is because the reaction forces from the wheels 9 and 9 cancel each other and are operations of a minute angle. It can be carried out automatically without giving a sense of incongruity.

その後、ハンドル200からの操作確認がある、つまり操舵角検出部112からECU130を介して制御部150bにハンドル角が出力される旋回走行時に(ステップS8:YES)、制御部150bは、各操舵用アクチュエータの補正操舵量(つまり各モータ26に流す電流)θAを演算した後(ステップS9)、この補正操舵量θAとゲインGの積の値(ステップS10)で操舵機能付ハブユニット1,1の各操舵用アクチュエータを駆動する(ステップS11)。その後本処理を終了する。ハンドル200からの操作確認がなければ(ステップs8:NO)、ステップS1に戻る。   Thereafter, when there is an operation confirmation from the steering wheel 200, that is, during turning traveling in which the steering wheel angle is output from the steering angle detection unit 112 to the control unit 150b via the ECU 130 (step S8: YES), the control unit 150b After calculating the corrected steering amount (that is, the current flowing through each motor 26) θA of the actuator (step S9), the product of the corrected steering amount θA and the gain G (step S10) Each steering actuator is driven (step S11). Thereafter, this process is terminated. If there is no operation confirmation from the handle 200 (step s8: NO), the process returns to step S1.

補助操舵制御部151は、図10等に示す制御に加えて以下の図11に示すように左右の車輪を独立して操舵する制御を行う。この図11に示す制御と図10等に示す制御とを、運転者の操作または車両状況等に応じて切替えてもよいし、並行して実行してもよい。
図11に示すように、補助操舵制御部151は、規範横加速度計算部152、右輪タイヤ角度計算部153、左輪タイヤ角度計算部154、右輪路面摩擦係数計算部155、目標ヨーレート計算部156、左輪路面摩擦係数計算部157、目標ヨーレート補正部158、目標左右輪タイヤ角度計算部159、右輪指令値計算部160、および左輪指令値計算部161を備える。
In addition to the control shown in FIG. 10 and the like, the auxiliary steering control unit 151 performs control for independently steering the left and right wheels as shown in FIG. The control shown in FIG. 11 and the control shown in FIG. 10 and the like may be switched according to the operation of the driver or the vehicle situation, or may be executed in parallel.
As shown in FIG. 11, the auxiliary steering control unit 151 includes a reference lateral acceleration calculation unit 152, a right wheel tire angle calculation unit 153, a left wheel tire angle calculation unit 154, a right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155, and a target yaw rate calculation unit 156. A left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157, a target yaw rate correction unit 158, a target left and right wheel tire angle calculation unit 159, a right wheel command value calculation unit 160, and a left wheel command value calculation unit 161.

右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154は、所定の周期で、ECU130から操舵角情報および車高情報を取得する。右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154は、取得した操舵角情報および車高情報に基づいて、第2のステアリング装置150(図9)が操舵を行うタイヤの現在の角度を算出し、算出したタイヤ角度情報を規範横加速度計算部152に出力する。   The right wheel tire angle calculation unit 153 and the left wheel tire angle calculation unit 154 acquire steering angle information and vehicle height information from the ECU 130 at a predetermined cycle. The right wheel tire angle calculation unit 153 and the left wheel tire angle calculation unit 154 calculate the current angle of the tire that the second steering device 150 (FIG. 9) steers based on the acquired steering angle information and vehicle height information. Then, the calculated tire angle information is output to the reference lateral acceleration calculation unit 152.

規範横加速度計算部152は、ECU130から取得した車速情報および前記タイヤ角度情報に基づいて、規範横加速度の計算を行う。規範横加速度計算部152は、算出した規範横加速度を規範横加速度情報として右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157に出力する。   The reference lateral acceleration calculation unit 152 calculates the reference lateral acceleration based on the vehicle speed information acquired from the ECU 130 and the tire angle information. The reference lateral acceleration calculation unit 152 outputs the calculated reference lateral acceleration as reference lateral acceleration information to the right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157.

図12は路面摩擦係数を算出するためのマップを表す図であり、このマップは、図11に示す右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157に記憶されている。
右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157は、ECU130から取得する実横加速度情報および規範横加速度計算部152から入力される規範横加速度情報に基づいて、路面摩擦係数の計算を行う。具体的には、右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157は、規範横加速度計算部152から規範横加速度情報が入力されると、右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154からタイヤ角度情報を取得する。右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157は、前記マップ(図12)に基づいて、実横加速度/規範横加速度とタイヤ角度とから、路面摩擦係数を算出する。右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157は、算出した右輪の路面摩擦係数である右輪路面摩擦係数情報と、左輪の路面摩擦係数である左輪路面摩擦係数情報とを、目標ヨーレート補正部158に出力する。
FIG. 12 is a diagram showing a map for calculating the road surface friction coefficient, and this map is stored in the right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 shown in FIG.
The right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 calculate road surface friction coefficients based on the actual lateral acceleration information acquired from the ECU 130 and the reference lateral acceleration information input from the reference lateral acceleration calculation unit 152. I do. Specifically, when the reference lateral acceleration information is input from the reference lateral acceleration calculation unit 152, the right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 receive the right wheel tire angle calculation unit 153 and the left wheel tire. Tire angle information is acquired from the angle calculation unit 154. The right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 calculate the road surface friction coefficient from the actual lateral acceleration / reference lateral acceleration and the tire angle based on the map (FIG. 12). The right wheel road surface friction coefficient calculating unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculating unit 157 include right wheel road surface friction coefficient information that is the calculated road surface friction coefficient of the right wheel and left wheel road surface friction coefficient information that is the road surface friction coefficient of the left wheel. And output to the target yaw rate correction unit 158.

目標ヨーレート計算部156は、ECU130から所定の周期で取得する車速情報および操舵角情報に基づいて、目標ヨーレートを計算し、算出した目標ヨーレートを目標ヨーレート情報として目標ヨーレート補正部158に出力する。
目標ヨーレート補正部158は、右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157から、右輪路面摩擦係数情報および左輪路面摩擦係数情報が入力されると、目標ヨーレート計算部156から目標ヨーレート情報を取得し、右輪路面摩擦係数情報および左輪路面摩擦係数情報で表される路面摩擦係数に応じて目標ヨーレートの補正を行う。目標ヨーレート補正部158は、補正後の目標ヨーレートを補正後ヨーレート情報として目標左右輪タイヤ角度計算部159へ出力する。
The target yaw rate calculation unit 156 calculates a target yaw rate based on vehicle speed information and steering angle information acquired from the ECU 130 at a predetermined cycle, and outputs the calculated target yaw rate to the target yaw rate correction unit 158 as target yaw rate information.
When the right wheel road surface friction coefficient information and the left wheel road surface friction coefficient information are input from the right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157, the target yaw rate correction unit 158 receives the target yaw rate calculation unit 156 from the target yaw rate calculation unit 156. The yaw rate information is acquired, and the target yaw rate is corrected according to the road surface friction coefficient represented by the right wheel road surface friction coefficient information and the left wheel road surface friction coefficient information. The target yaw rate correction unit 158 outputs the corrected target yaw rate to the target left and right wheel tire angle calculation unit 159 as corrected yaw rate information.

目標左右輪タイヤ角度計算部159は、前記補正後ヨーレート情報が入力されると、ECU130から実ヨーレート情報、アクセル指令値およびブレーキ指令値を取得し、右輪路面摩擦係数情報および左輪路面摩擦係数情報を取得し、左右輪のタイヤ角度の目標値である目標左右輪タイヤ角度を計算する。具体的には、目標左右輪タイヤ角度計算部159は、下記式(1)に基づいて、左右それぞれのタイヤの目標の角度を算出する。   When the corrected left and right wheel tire angle calculation unit 159 receives the corrected yaw rate information, the target left and right wheel tire angle calculation unit 159 acquires the actual yaw rate information, the accelerator command value, and the brake command value from the ECU 130, and the right wheel road surface friction coefficient information and the left wheel road surface friction coefficient information. And the target left and right wheel tire angle, which is the target value of the tire angle of the left and right wheels, is calculated. Specifically, the target left and right wheel tire angle calculation unit 159 calculates the target angle of each of the left and right tires based on the following formula (1).

Figure 2019171906
Figure 2019171906

式(1)において、θは実ヨーレート情報で表される実際の車両のヨーレート量、Xはアクセル指令値、Xはブレーキ指令値、μは右輪路面摩擦係数、μは左輪路面摩擦係数、θtR1は右輪の目標タイヤ角度、θtL1は左輪の目標タイヤ角度である。
目標左右輪タイヤ角度計算部159は、計算した左右輪それぞれの目標タイヤ角度を目標タイヤ角度情報として、右輪指令値計算部160および左輪指令値計算部161へ出力する。
In equation (1), θ y is the actual vehicle yaw rate amount represented by the actual yaw rate information, X A is the accelerator command value, X B is the brake command value, μ R is the right wheel road surface friction coefficient, and μ L is the left wheel. the road surface friction coefficient, θ tR1 the target tire angle of the right wheel, θ tL1 is the target tire angle of the left wheel.
The target left and right wheel tire angle calculation unit 159 outputs the calculated target tire angles of the left and right wheels to the right wheel command value calculation unit 160 and the left wheel command value calculation unit 161 as target tire angle information.

右輪指令値計算部160および左輪指令値計算部161は、前記各目標タイヤ角度情報が入力されると、右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154から、現在のタイヤ角度を表すタイヤ角度情報を取得し、目標タイヤ角度情報で表される目標タイヤ角度と、現在のタイヤ角度とを比較する。目標タイヤ角度と現在のタイヤ角度とを比較した結果、偏差がある場合には、右輪ハブユニット1R(図9)および左輪ハブユニット1L(図9)のそれぞれを操舵させる量を表す右輪操舵量情報および左輪操舵量情報を生成する。右輪指令値計算部160は、生成した右輪操舵量情報(電流指令信号)を右輪用のアクチュエータ駆動制御部31Rへ出力し、左輪指令値計算部161は、生成した左輪操舵量情報(電流指令信号)を左輪用のアクチュエータ駆動制御部31Lへ出力する。   When the target wheel angle information is input, the right wheel command value calculation unit 160 and the left wheel command value calculation unit 161 represent the current tire angle from the right wheel tire angle calculation unit 153 and the left wheel tire angle calculation unit 154. Tire angle information is acquired, and the target tire angle represented by the target tire angle information is compared with the current tire angle. If there is a deviation as a result of comparing the target tire angle with the current tire angle, right wheel steering indicating the amount by which each of the right wheel hub unit 1R (FIG. 9) and the left wheel hub unit 1L (FIG. 9) is steered. Amount information and left wheel steering amount information are generated. The right wheel command value calculation unit 160 outputs the generated right wheel steering amount information (current command signal) to the right wheel actuator drive control unit 31R, and the left wheel command value calculation unit 161 generates the generated left wheel steering amount information ( Current command signal) is output to the left wheel actuator drive control section 31L.

各アクチュエータ駆動制御部31R,31Lはインバータを備える。各アクチュエータ駆動制御部31R,31Lは、前記右輪操舵量情報および前記左輪操舵量情報に基づいて、各操舵用アクチュエータのモータ26(図9)への電流を制御する。
具体的には、図9および11に示すように、各アクチュエータ駆動制御部31R,31Lは、右輪指令値計算部160および左輪指令値計算部161から右輪操舵量情報および左輪操舵量情報が入力されると、現在の右輪ハブユニット1R、および左輪ハブユニット1Lの操舵角を表す各モータ26の位置情報を取得し、右輪操舵量情報および左輪操舵量情報に基づいてモータ26の目標位置を決定し、各モータ26へ流す電流の制御を行う。
Each actuator drive control unit 31R, 31L includes an inverter. Each actuator drive control unit 31R, 31L controls the current to the motor 26 (FIG. 9) of each steering actuator based on the right wheel steering amount information and the left wheel steering amount information.
Specifically, as shown in FIGS. 9 and 11, each actuator drive control unit 31R, 31L receives the right wheel steering amount information and the left wheel steering amount information from the right wheel command value calculation unit 160 and the left wheel command value calculation unit 161, respectively. When input, position information of each motor 26 indicating the steering angle of the current right wheel hub unit 1R and left wheel hub unit 1L is acquired, and the target of the motor 26 is obtained based on the right wheel steering amount information and the left wheel steering amount information. The position is determined, and the current supplied to each motor 26 is controlled.

すなわち、図4に示すように、各アクチュエータ駆動制御部31R,31Lは、補助操舵制御部151から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して操舵用アクチュエータ5を駆動制御する。アクチュエータ駆動制御部31R,31Lは、モータ26のコイルに供給する電力を制御する。このアクチュエータ駆動制御部31R,31Lは、例えば、図示外のスイッチ素子を用いたハーフブリッジ回路を構成し、前記スイッチ素子のON−OFFデューティ比によりモータ印加電圧を決定するPWM制御を行う。これにより、運転者のハンドル操作による操舵に付加して、車輪を微小に角度変化することができる。直線走行時にも、車速に応じてトー角の量を調整し得る。   That is, as shown in FIG. 4, each actuator drive control unit 31R, 31L outputs a current corresponding to the current command signal input from the auxiliary steering control unit 151 to drive and control the steering actuator 5. The actuator drive controllers 31R and 31L control the power supplied to the coil of the motor 26. The actuator drive control units 31R and 31L constitute, for example, a half bridge circuit using a switch element (not shown), and perform PWM control for determining a motor applied voltage based on an ON-OFF duty ratio of the switch element. Thereby, in addition to steering by the driver's steering wheel operation, the angle of the wheel can be minutely changed. Even during straight running, the amount of toe angle can be adjusted according to the vehicle speed.

<作用効果>
以上説明したステアリングシステム101によれば、トー角制御手段38により左右の操舵用アクチュエータ5,5を制御するとき、制御部150bにおける摩擦係数推定手段39は、トーインまたはトーアウト状態に微小に左右の車輪角度を変更させたときにそれぞれの操舵用アクチュエータ5に負荷される例えば電流値等によって、左右の車輪9,9と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定することができる。このとき、左右両方の車輪を左右に同方向に操舵するのではなく、自動的に反力を打ち消す方向であるトーインまたはトーアウトに操舵することで、車両の進行方向への影響は無いため、運転者に違和感を与えることなく、路面との摩擦係数を左右輪それぞれ別に推定することができる。制御部は、例えば、この路面の摩擦係数、車速、操舵角(ステアリング角度)などの情報に基づいて、それぞれの車輪の操舵角度を決定し、適切な角度に調整し得る。この構成により、既存の車両の基本構造を変更することなく簡単な構造で、各車輪のトー角を自由に調整することができる。
<Effect>
According to the steering system 101 described above, when the left and right steering actuators 5, 5 are controlled by the toe angle control means 38, the friction coefficient estimation means 39 in the control unit 150 b minutely moves the left and right wheels in the toe-in or toe-out state. The coefficient of friction between the left and right wheels 9 and 9 and the road surface can be estimated individually based on, for example, the current value applied to each steering actuator 5 when the angle is changed. At this time, instead of steering both left and right wheels in the same direction left and right, steering to toe-in or toe-out, which automatically cancels the reaction force, has no effect on the traveling direction of the vehicle. The friction coefficient with the road surface can be estimated separately for each of the left and right wheels without giving the person a sense of discomfort. For example, the control unit can determine the steering angle of each wheel based on information such as the friction coefficient of the road surface, the vehicle speed, and the steering angle (steering angle), and adjust the steering angle to an appropriate angle. With this configuration, the toe angle of each wheel can be freely adjusted with a simple structure without changing the basic structure of an existing vehicle.

制御部150bは、推定した摩擦係数に基づいて、左右の車輪9,9のいずれか一方または両方の操舵角を補正するように操舵用アクチュエータ5を制御するため、左右輪で摩擦係数が異なる凍結路などでも安全で安定して走行を可能とする。   Since the control unit 150b controls the steering actuator 5 so as to correct the steering angle of one or both of the left and right wheels 9, 9 based on the estimated friction coefficient, the freezing coefficient is different between the left and right wheels. It enables safe and stable driving on the road.

また、操舵用アクチュエータ5は、車輪9からの逆入力を防止する、台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構25bを備え、且つハブユニット1の最大操舵角は修正動作に必要な微小な角度(約±5deg)に制限されているので、一方のアクチュエータ駆動制御部31R(31L)の電源に異常が生じた場合、他方のアクチュエータ駆動制御部31L(31R)の制御を停止することで、各ハブユニット1,1の操舵角は固定され、運転者は安全にハンドル200を使って、路肩など安全な場所に車両100を移動させることができる。したがって、ステアリングシステムの異常時の安全対策のための機構を省略または簡略化できる。
このステアリングシステムによって、左右輪で摩擦係数が異なる凍結路などでも簡易的で安全な走行が可能となる。
Further, the steering actuator 5 includes a feed screw mechanism 25b using a trapezoidal screw sliding screw that prevents reverse input from the wheel 9, and the maximum steering angle of the hub unit 1 is a minute angle necessary for the correction operation. (Approx. ± 5 deg), when an abnormality occurs in the power supply of one actuator drive control unit 31R (31L), by stopping the control of the other actuator drive control unit 31L (31R), The steering angle of the hub units 1 and 1 is fixed, and the driver can safely move the vehicle 100 to a safe place such as a road shoulder using the handle 200. Therefore, a mechanism for safety measures when the steering system is abnormal can be omitted or simplified.
This steering system enables simple and safe driving on frozen roads and the like with different friction coefficients between the left and right wheels.

<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
<About other embodiments>
In the following description, the same reference numerals are given to portions corresponding to the matters described in advance in the respective embodiments, and overlapping descriptions are omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.

[第2の実施形態]
図13に示すように、この第2の実施形態に係るステアリングシステム101は、第1のステアリング装置11と第2のステアリング装置150とが互いに異なる車輪9を操舵する点で、第1の実施形態とは異なる。すなわち、このステアリングシステム101は、第1のステアリング装置11が車両100の左右の前輪9,9の操舵を行い、第2のステアリング装置150が車両100の左右の後輪9,9の操舵を行う。第2のステアリング装置150の機構部150bは、後輪のタイヤハウジング105内に設置されている。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 13, the steering system 101 according to the second embodiment is the first embodiment in that the first steering device 11 and the second steering device 150 steer different wheels 9 from each other. Is different. That is, in the steering system 101, the first steering device 11 steers the left and right front wheels 9 and 9 of the vehicle 100, and the second steering device 150 steers the left and right rear wheels 9 and 9 of the vehicle 100. . The mechanism portion 150 b of the second steering device 150 is installed in the rear wheel tire housing 105.

[第3の実施形態]
図14に示すように、この第3の実施形態に係るステアリングシステム101は、二つの第2のステアリング装置150、150を備えている点で、第1の実施形態とは異なる。
一方の第2のステアリング装置150は、第1のステアリング装置11と同じ車輪9,9の操舵を行い、他方の第2のステアリング装置150は、第2のステアリング装置150とは異なる車輪9,9の操舵を行う。すなわち、一方の第2のステアリング装置150は、第1の実施形態に係る第2のステアリング装置150と同様の動作を行い、他方の第2のステアリング装置150は、第2の実施形態に係る第2のステアリング装置150と同様の動作を行う。
[Third Embodiment]
As shown in FIG. 14, the steering system 101 according to the third embodiment is different from the first embodiment in that it includes two second steering devices 150 1 and 150 2 .
One second steering device 150 1 performs steering of the same wheels 9,9 in the first steering device 11, the second steering device 150 2 on the other, the wheel different from the second steering device 150 9 , 9 is steered. That is, the second steering device 150 2 on one performs the same operation as the second steering device 150 according to the first embodiment, the second steering device 150 2 on the other, to a second embodiment The same operation as that of the second steering device 150 is performed.

このステアリングシステム101によれば、複数(この例では二つ)の第2のステアリング装置150、150を備えていることにより、より複雑に4輪を独立して操舵することが可能となり、車両100の走行安定性の向上および燃費の低減を図ることが可能となる。 According to this steering system 101, by providing a plurality of (two in this example) second steering devices 150 1 and 150 2 , it becomes possible to more independently independently steer four wheels, It is possible to improve the running stability of the vehicle 100 and reduce the fuel consumption.

さらに他の実施形態に係るステアリングシステムを備える車両として、左右の各車輪がそれぞれ独立して操舵可能なステアリング装置である第2のステアリング装置を備え、各車輪が操舵用アクチュエータにより各々独立して駆動可能とされ、これらのステアリング装置は、例えば、操舵指令装置と機械的に連結されていないステアバイワイヤ形式であってもよい。なお、前記各実施形態は、操舵指令装置がハンドル200である場合につき説明したが、ハンドル200以外の手動の操舵指令装置、例えばジョイスティックであってもよく、また例えば図9に示すような自動の操舵指令装置200Aであってもよい。この自動の操舵指令装置200Aは、車両周辺状況検出手段230から車両周辺状況等を認識し、操舵指令を自動生成する装置である。車両周辺状況検出手段230は、例えば、カメラまたはミリ波のレーダ等のセンサ類である。   Further, as a vehicle including a steering system according to another embodiment, the left and right wheels are each provided with a second steering device that can be steered independently, and each wheel is independently driven by a steering actuator. These steering devices may be, for example, steer-by-wire types that are not mechanically coupled to the steering command device. In each of the embodiments described above, the steering command device is the handle 200. However, a manual steering command device other than the handle 200, for example, a joystick may be used. The steering command device 200A may be used. This automatic steering command device 200A is a device that recognizes a vehicle surrounding situation from the vehicle surrounding situation detection means 230 and automatically generates a steering command. The vehicle surrounding state detection means 230 is, for example, a sensor such as a camera or a millimeter wave radar.

自動の操舵指令装置200Aは、例えば道路上の白線および障害物を認識し、操舵指令を生成して出力する。自動の操舵指令装置200Aは、車両の自動運転を行う装置の一部であっても、手動運転による操舵の支援を行う装置であってもよい。このような自動で操舵指令を生成する操舵指令装置200Aを備えた車両においても、第2のステアリング装置150を備えることで、トー角制御等の第1のステアリング装置11では行えない動作が行え、また車両の走行方向の主な操舵を第1のステアリング装置11で行い、その補正を第2のステアリング装置150で行うようにすることもでき、操舵量指令に対して車両の向きの補正を可能とし、車両の走行安定性を維持することが可能となる。   The automatic steering command device 200A recognizes white lines and obstacles on the road, for example, and generates and outputs a steering command. The automatic steering command device 200A may be a part of a device that performs automatic driving of a vehicle or a device that supports steering by manual driving. Even in a vehicle equipped with such a steering command device 200A that automatically generates a steering command, by providing the second steering device 150, operations that cannot be performed by the first steering device 11, such as toe angle control, can be performed. It is also possible to perform main steering in the traveling direction of the vehicle with the first steering device 11 and to correct it with the second steering device 150, and to correct the vehicle direction with respect to the steering amount command. Thus, it is possible to maintain the running stability of the vehicle.

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   As mentioned above, although the form for implementing this invention based on embodiment was demonstrated, embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

2…ハブユニット本体、3…ユニット支持部材、5…操舵用アクチュエータ、6…ナックル(足回りフレーム部品)、9…車輪、11…第1のステアリング装置、12…懸架装置、25b…送りねじ機構(逆入力防止機構)、31R,31L…アクチュエータ駆動制御部、38…トー角制御手段、39…摩擦係数推定手段、100…車両、101…ステアリングシステム、105…タイヤハウジング、110…車両情報検出部、150…第2のステアリング装置、150b…制御部、151…補助操舵制御部、

DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Hub unit main body, 3 ... Unit support member, 5 ... Steering actuator, 6 ... Knuckle (suspension frame part), 9 ... Wheel, 11 ... First steering device, 12 ... Suspension device, 25b ... Feed screw mechanism (Reverse input prevention mechanism), 31R, 31L ... Actuator drive control unit, 38 ... Toe angle control means, 39 ... Friction coefficient estimation means, 100 ... Vehicle, 101 ... Steering system, 105 ... Tire housing, 110 ... Vehicle information detection unit 150 ... second steering device, 150b ... control unit, 151 ... auxiliary steering control unit,

Claims (7)

車両のタイヤハウジング内に設けられた操舵用アクチュエータの駆動により左右の車輪を個別に操舵させるステアリング装置を備えた車両のステアリングシステムにおいて、
前記ステアリング装置は、前記左右の車輪の前記操舵用アクチュエータを左右個別に制御する制御部を備え、この制御部は、前記左右の車輪が対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように左右の前記操舵用アクチュエータを制御するトー角制御手段と、このトー角制御手段により左右の前記操舵用アクチュエータを制御するとき、定められた規則に従って前記左右の車輪と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する摩擦係数推定手段と、を有するステアリングシステム。
In a vehicle steering system including a steering device that individually steers left and right wheels by driving a steering actuator provided in a tire housing of the vehicle,
The steering device includes a control unit that individually controls the left and right steering actuators for the left and right wheels, and the control unit controls the left and right steering units so that the left and right wheels are steered symmetrically in toe-in or toe-out. Toe angle control means for controlling the actuator, and friction coefficient estimation for individually estimating the friction coefficients of the left and right wheels and the road surface according to a predetermined rule when the left and right steering actuators are controlled by the toe angle control means And a steering system.
請求項1に記載のステアリングシステムにおいて、前記制御部は、前記推定した摩擦係数に基づいて、前記左右の車輪のいずれか一方または両方の操舵角を補正するように前記操舵用アクチュエータを制御するステアリングシステム。   The steering system according to claim 1, wherein the control unit controls the steering actuator so as to correct a steering angle of one or both of the left and right wheels based on the estimated friction coefficient. system. 請求項1または請求項2に記載のステアリングシステムにおいて、
前記車両の前輪を操舵させる第1のステアリング装置と、
前記操舵用アクチュエータおよび前記制御部を含む前記ステアリング装置である第2のステアリング装置と、
車速および操舵角を含む車両情報を検出する車両情報検出部と、を備え、
前記制御部は、前記車両情報に基づいて、前記左右の車輪の前記操舵用アクチュエータを左右個別に制御するステアリングシステム。
The steering system according to claim 1 or 2,
A first steering device for steering the front wheels of the vehicle;
A second steering device which is the steering device including the steering actuator and the control unit;
A vehicle information detection unit that detects vehicle information including a vehicle speed and a steering angle,
The control unit is a steering system that individually controls the left and right steering actuators of the left and right wheels based on the vehicle information.
請求項3に記載のステアリングシステムにおいて、前記第2のステアリング装置は、
車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、
懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、前記ハブユニット本体を上下方向に延びる転舵軸心回りに回転自在に支持するユニット支持部材と、
前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転駆動させる前記操舵用アクチュエータと、を備えるステアリングシステム。
The steering system according to claim 3, wherein the second steering device is
A hub unit body having a hub bearing for supporting the wheel;
A unit support member provided on a suspension frame part of the suspension device and rotatably supporting the hub unit body about a turning axis extending in the vertical direction;
A steering system comprising: the steering actuator that rotates the hub unit body about the turning axis.
請求項3または請求項4に記載のステアリングシステムにおいて、前記第2のステアリング装置の前記制御部は、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する補助操舵制御部と、この補助操舵制御部から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して前記操舵用アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを有するステアリングシステム。   5. The steering system according to claim 3, wherein the control unit of the second steering device includes an auxiliary steering control unit that outputs a current command signal according to a given steering angle command signal, and the auxiliary steering control unit. A steering system comprising: an actuator drive control unit that drives and controls the steering actuator by outputting a current corresponding to a current command signal input from the steering control unit. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のステアリングシステムにおいて、前記操舵用アクチュエータは、前記車輪からの逆入力を防止する逆入力防止機構を備えるステアリングシステム。   6. The steering system according to claim 1, wherein the steering actuator includes a reverse input prevention mechanism that prevents a reverse input from the wheel. 7. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のステアリングシステムを備えた車両。   A vehicle comprising the steering system according to any one of claims 1 to 6.
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