JP2019171907A - Steering system and vehicle comprising the same - Google Patents
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Abstract
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、車両の安全性の向上および運転者の疲労軽減を図る技術に関する。 The present invention relates to a steering system and a vehicle including the same, and relates to a technique for improving vehicle safety and reducing driver fatigue.
一般的な自動車等の車両は、ハンドルとステアリング装置が機械的に接続され、また、ステアリング装置の両端はタイロッドによってそれぞれの左右輪につながっている。そのため、ハンドルの動きによる左右輪の切れ角度は初期の設定によって決まる。
車両のジオメトリには、(1) 左右輪の切れ角度が同じである「パラレルジオメトリ」、(2) 旋回中心を1か所にするために旋回内輪車輪角度を旋回外輪車輪角度よりも大きく切る「アッカーマンジオメトリ」が知られている。
In a vehicle such as a general automobile, a steering wheel and a steering device are mechanically connected, and both ends of the steering device are connected to the left and right wheels by tie rods. Therefore, the turning angle of the left and right wheels due to the movement of the handle is determined by the initial setting.
Vehicle geometry includes (1) “Parallel geometry” where the left and right wheels have the same turning angle, and (2) the inner wheel angle of the turning wheel is made larger than the turning outer wheel angle in order to make the turning center one place. Ackermann geometry is known.
車両のジオメトリは、走行性の安定と安全性に影響する。
走行状況に応じてステアリングジオメトリを可変とした機構に関しては、例えば特許文献1,2が提案されている。特許文献1では、ナックルアームとジョイント位置を相対的に変化させて、ステアリングジオメトリを変化させる。特許文献2では、モータ2個を使い、トー角とキャンバー角の両方を任意の角度に傾けることを可能にしている。また、4輪独立転舵の機構につき、特許文献3で提案されている。
The geometry of the vehicle affects the stability and safety of running.
For example,
アッカーマンジオメトリは、車両に作用する遠心力を無視できるような低速域での旋回において、車両をスムーズに旋回させるために、各輪が共通の一点を中心として旋回するように左右輪の舵角差を設定している。しかし、遠心力を無視できない高速域の旋回においては、車輪は遠心力とつり合う方向にコーナリングフォースを発生させることが望ましいため、アッカーマンジオメトリよりもパラレルジオメトリとすることが好ましい。 The Ackermann geometry is the difference in steering angle between the left and right wheels so that each wheel turns around a common point in order to make the vehicle turn smoothly when turning at low speeds where the centrifugal force acting on the vehicle can be ignored. Is set. However, in high-speed turning where the centrifugal force cannot be ignored, it is desirable that the wheels generate a cornering force in a direction that balances with the centrifugal force. Therefore, the parallel geometry is preferable to the Ackermann geometry.
前述したように一般的な車両の操舵装置は機械的に車輪と接続されているため、一般的には固定された単一のステアリングジオメトリしか取ることができず、アッカーマンジオメトリとパラレルジオメトリとの中間的なジオメトリに設定されることが多い。
特許文献1〜3の提案によると、ステアリングジオメトリを変更させることができるが次の課題がある。
As described above, since a general vehicle steering device is mechanically connected to a wheel, generally, only a single fixed steering geometry can be taken, and an intermediate between an Ackermann geometry and a parallel geometry. Often set to static geometry.
According to the proposals in Patent Documents 1 to 3, the steering geometry can be changed, but there is the following problem.
特許文献1では、ナックルアームとジョイント位置を相対的に変化させてステアリングジオメトリを変化させているが、このような部分で車両のジオメトリを変化させるほどの大きな力を得るモータアクチュエータを備えることは、空間の制約上、非常に困難である。また、この位置での変化による車輪角の変化が小さく、大きな効果を得るためには、大きく変化させる、つまり大きく動かす必要がある。 In Patent Document 1, the knuckle arm and the joint position are relatively changed to change the steering geometry. However, including a motor actuator that obtains a large force enough to change the vehicle geometry in such a part is as follows. It is very difficult due to space constraints. Further, the change in the wheel angle due to the change at this position is small, and in order to obtain a large effect, it is necessary to change it greatly, that is, to move it greatly.
特許文献2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、制御が複雑になる。
特許文献3は、転舵軸に対しハブベアリングを片持ち支持しているため、剛性が低下し、過大な走行横力の発生によってステアリングジオメトリが変化してしまう可能性がある。
上記のように従来の補助的な転舵機能を備えた機構は、車両において車輪のトー角またはキャンバー角を任意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。また、構成部品数が多く剛性を確保することが困難であり、剛性を確保するため機構全体が大型化し重量増となる。
In
In
As described above, the conventional mechanism having an auxiliary turning function has a complicated structure because it aims to arbitrarily change the toe angle or the camber angle of the wheel in the vehicle. In addition, it is difficult to ensure rigidity because of the large number of components, and the entire mechanism is increased in size and weight to ensure rigidity.
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、車輪のトー角を走行中に変更することができない。
また、構成部品数が多く剛性を確保することが難しく、剛性を確保するため機構全体が大型化し重量増となる。
In a vehicle in which the wheel and the steering device are mechanically connected, the toe angle of the wheel cannot be changed during traveling.
In addition, it is difficult to ensure rigidity because of the large number of components, and the entire mechanism is increased in size and weight to ensure rigidity.
通常、車両を減速、制動させる際、運転者はブレーキを踏み込むが、力の弱い女性または高齢者では十分な制動力を得られず、制動距離が伸びてしまうことがある。また、山道または市街地など頻繁にブレーキを踏まなければならない走行状況では運転者の疲労が高まることも考えられる。
一方、ブレーキを踏み、車両を制動させる際、特に雨天または雪道など路面の摩擦係数が低い状況では、横滑りなど車両の挙動が不安定になりがちである。
Usually, when the vehicle is decelerated and braked, the driver steps on the brake, but a weak woman or an elderly person cannot obtain a sufficient braking force, and the braking distance may be extended. In addition, the driver's fatigue may increase in a driving situation where the brakes must be frequently applied, such as mountain roads or urban areas.
On the other hand, when the vehicle is braked by stepping on the brake, the behavior of the vehicle tends to become unstable, such as skidding, particularly in a situation where the coefficient of friction of the road surface is low such as rainy weather or snowy road.
この発明の目的は、ブレーキ制動時に車両の制動距離を短縮させ、またブレーキ制動時の直進安定性を向上させ、ブレーキ制動時の車両挙動を安定させ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 capable of shortening the braking distance of a vehicle at the time of brake braking, improving the straight running stability at the time of brake braking, and stabilizing the vehicle behavior at the time of brake braking, and a vehicle equipped with the steering system. Is to provide.
この発明のステアリングシステム101は、車両100が備えるステアリングシステムであって、
操舵指令装置200,200Aが出力する操舵量の指令に従い前記車両100の車輪9を転舵させる第1のステアリング装置11と、
前記車両100のタイヤハウジング105内に設けられた転舵用アクチュエータ5の駆動により左右の車輪9,9を個別に転舵させる機構部150a、および前記転舵用アクチュエータ5を制御する制御部150bを有する第2のステアリング装置150と、
ブレーキ踏力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、前記ブレーキ踏力に応じて、前記左右の車輪9,9が定められたトー角となるように前記転舵用アクチュエータ5を制御するトー角制御手段37Aを有する。
前記定められたトー角は、設計等によって任意に定めるトー角であって、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トー角を求めて定められる。
A
A
A mechanism unit 150a that individually steers left and
A vehicle
The
The predetermined toe angle is a toe angle arbitrarily determined by design or the like, and is determined by obtaining an appropriate toe angle by, for example, one or both of testing and simulation.
この構成によると、第1のステアリング装置11は、操舵指令装置200,200Aが出力する操舵量の指令に従い車輪9,9を転舵させる。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。
According to this configuration, the
第2のステアリング装置150は、タイヤハウジング105内に設けられた転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を個別に転舵させる。この第2のステアリング装置150の制御部150bのうち、トー角制御手段37Aは、ブレーキ踏力に応じて、左右の車輪9,9が定められたトー角となるように転舵用アクチュエータ5を制御する。トー角制御手段37Aは、例えば、ブレーキ踏力が大きくなるに従って、トー角が大きくなるように転舵用アクチュエータ5を制御する。
The
このようにブレーキ踏力に応じてトー角制御を行うことで、以下の効果を得る。
(1)タイヤと路面間の抵抗を増加させ、ブレーキ制動力を補助することができる。
(2)ブレーキ制動時の直進安定性を向上させ、車両のふらつきを抑えることができる。
よって、ブレーキ制動時に車両の制動距離を短縮させ、またブレーキ制動時の直進安定性を向上させ、ブレーキ制動時の車両挙動を安定させることができる。
Thus, the following effects are acquired by performing toe angle control according to brake pedal effort.
(1) The resistance between the tire and the road surface can be increased to assist the braking force.
(2) The straight running stability at the time of brake braking can be improved, and the fluctuation of the vehicle can be suppressed.
Therefore, it is possible to shorten the braking distance of the vehicle at the time of brake braking, improve the straight running stability at the time of brake braking, and stabilize the vehicle behavior at the time of brake braking.
前記車両100は、前記ブレーキ踏力に応じて前記車両100を制動するブレーキ装置21を備え、前記トー角制御手段37Aは、前記ブレーキ装置21による制動力を補助する補助制動力を前記車両100に与えるものであってもよい。この構成によると、ブレーキ装置21のサイズをコンパクトに設定することも可能となる。その他、例えば、ブレーキ装置21に異常が発生して所望の制動力を発生することができないとき、左右の車輪9,9の個別に転舵させる第2のステアリング装置150を用いて補助制動力を車両100に与えることができる。
The
前記第2のステアリング装置150の前記機構部150a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転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
A
A
The
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、転動用アクチュエータ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、車輪毎に独立して転舵が行え、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、左右の操舵輪の転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
Further, during turning, the difference in steering angle between the left and
前記第2のステアリング装置150の前記制御部150bは、与えられた転舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する補助転舵制御部151と、この補助転舵制御部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転動用アクチュエータ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。
The
この構成によると、補助転舵制御部151は、与えられた転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、補助転舵制御部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転動用アクチュエータ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転舵に付加して車輪角度を任意に変更することができる。
According to this configuration, the auxiliary
前記第2のステアリング装置150の前記機構部150aは、左右の前輪9,9および左右の後輪9,9のいずれか一方または両方を転舵させるものであってもよい。前記機構部150aを左右の前輪9,9に適用した場合、運転者のハンドル操作等で車輪9の方向がハブユニット全体と共に転舵されるが、この転舵に付加する形で僅かな角度の補助転舵を車輪毎に独立して行うことができる。
前記機構部150aを左右の後輪9,9に適用した場合は、ハブユニット全体は転舵しないが、補助転舵機能により、前輪と同様に僅かな角度の転舵を車輪毎に独立して行える。
The
When the
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。そのため、この発明のステアリングシステムにつき前述した各効果が得られる。 The vehicle according to the present invention includes the steering system having the above-described configuration according to the present invention. Therefore, each effect mentioned above about the steering system of this invention is acquired.
この発明のステアリングシステムは、車両が備えるステアリングシステムであって、操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い前記車両の車輪を転舵させる第1のステアリング装置と、前記車両のタイヤハウジング内に設けられた転舵用アクチュエータの駆動により左右の車輪を個別に転舵させる機構部、および前記転舵用アクチュエータを制御する制御部を有する第2のステアリング装置と、ブレーキ踏力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、前記ブレーキ踏力に応じて、前記左右の車輪が定められたトー角となるように前記転舵用アクチュエータを制御するトー角制御手段を有する。このため、ブレーキ制動時に車両の制動距離を短縮させ、またブレーキ制動時の直進安定性を向上させ、ブレーキ制動時の車両挙動を安定させることができる。 The steering system according to the present invention is a steering system provided in a vehicle, and is provided in a tire steering housing of the first steering device that steers the wheels of the vehicle in accordance with a steering amount command output from the steering command device. A second steering device having a mechanism for individually turning left and right wheels by driving the steering actuator and a controller for controlling the steering actuator, and vehicle information including brake pedal force is detected. A vehicle information detection unit, and the control unit includes toe angle control means for controlling the steering actuator so that the left and right wheels have a predetermined toe angle according to the brake pedal force. For this reason, it is possible to shorten the braking distance of the vehicle at the time of brake braking, improve the straight running stability at the time of brake braking, and stabilize the vehicle behavior at the time of brake braking.
この発明の車両は、前記第2のステアリング装置の前記機構部が、左右の前輪および左右の後輪のいずれか一方または両方を転舵させるステアリングシステムを備えているため、ブレーキ制動時に車両の制動距離を短縮させ、またブレーキ制動時の直進安定性を向上させ、ブレーキ制動時の車両挙動を安定させることができる。 In the vehicle according to the present invention, the mechanism portion of the second steering device includes a steering system that steers one or both of the left and right front wheels and the left and right rear wheels. The distance can be shortened, the straight running stability during brake braking can be improved, and the vehicle behavior during brake braking can be stabilized.
[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13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
このステアリングシステム101は、車両100の転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、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の転舵輪となる左右の車輪9,9を転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
The
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転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、補助転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内に設けられて転舵用アクチュエータ5(図2)の駆動により車輪9を個別に転舵させる。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
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(転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
The left and
By driving auxiliary steering actuators (steering actuators 5 (FIG. 2)) provided for the left and
A vehicle
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
The
<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を連動して転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を連動して転舵することが可能である。
<Configuration of
The
<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を独立して転舵可能である。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内に設けられた転舵用アクチュエータ5(図2)により車輪9,9の転舵を行う。
<Schematic configuration of
As shown in FIGS. 1 and 9, the
<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に示す転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、転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
As described above, the
As shown in FIG. 2, the hub unit 1 includes a hub unit
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、転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
As shown in FIGS. 3 and 4, the hub unit
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、主な転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
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の転舵に付加して左右輪個別に微小な角度(約±5deg)を転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
<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、後述の転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
As shown in FIG. 2, the hub unit
As shown in FIG. 8, the hub bearing 15 includes an
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
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、各車輪9には、車両を制動するブレーキ装置であるブレーキ21が設けられている。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、アウターリング16または外輪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
As shown in FIG. 3, each
<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
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
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
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
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に転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、転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、転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、つまり転舵させられる。
As shown in FIG. 3, the
<転舵用アクチュエータ5について>
図4に示すように、転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
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIG. 3, the
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
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。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
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
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
<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、アクセル情報検出部116、およびブレーキ情報検出部117を備える。
<Configuration of Vehicle
As shown in FIG. 9, vehicle
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
The steering
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により転舵される各車輪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
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。
The actual yaw
The actual lateral
アクセル情報検出部116は、運転者によるアクセルペダルへの入力(アクセル開度)を検出し、検出した値をアクセル情報としてECU130へ出力する。
ブレーキ情報検出部117は、運転者によるブレーキペダルへの入力をブレーキ踏力センサ220でブレーキ踏力として検出し、検出した値をブレーキ情報としてECU130へ出力する。
The accelerator
The brake
ブレーキ踏力の検出方法としては、ブレーキペダルの踏込量をブレーキペダル踏込量センサで検出する方法の他、ブレーキのマスターシリンダーを押す力を歪みゲージまたは圧電素子等で検出する方法、ブレーキを作動させる油圧経路の圧力をブレーキ油圧センサで検出する方法などがある。ECU130は、これらの車両情報に基づいてアクセル指令値およびブレーキ指令値等の指令値を決定し、関連する車内システムへ出力する。
As a method of detecting the brake pedal force, in addition to a method of detecting the brake pedal depression amount with a brake pedal depression amount sensor, a method of detecting the force pushing the master cylinder of the brake with a strain gauge or a piezoelectric element, a hydraulic pressure for operating the brake There is a method of detecting the pressure of the path with a brake hydraulic pressure sensor. The
<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、アクセル情報、およびブレーキ情報を含む車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて、補助転舵制御部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転舵可能である。
<
The
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
The
制御部150bにおける補助転舵制御部151は、トー角制御手段37Aを有する。このトー角制御手段37Aは、前記ブレーキ踏力に応じて、前輪である左右の車輪9,9(図1)が定められたトー角となるように転舵用アクチュエータ5(図2)を制御する。つまり運転者がブレーキを踏み込み減速する際、トー角制御手段37Aが前輪である左右の車輪9,9(図1)のトー角を調整することで、タイヤと路面間の抵抗を増加させ、車両の制動力を補助し、制動距離の短縮および車両の安全性の向上を図る。
The auxiliary
このとき図10に示すように、トー角制御手段37A(図9)は、運転者のブレーキ踏力が「0」〜所定のブレーキ踏力FLまでは一定のトー角Xdegとし、その後ブレーキ踏力が大きくなるに従って、左右の車輪9,9(図1)のトー角が徐々に大きくなるように転舵用アクチュエータ5(図2)を制御する。この実施形態では、ブレーキ踏力が大きくなるに従って、トー角がトーイン方向に移動する。図1の点線で表示する左右の車輪9,9の状態がトーイン状態である。この制御により、運転者に違和感無く安定して車両を減速し得る。
At this time, as shown in FIG. 10, the toe angle control means 37A (FIG. 9) sets the constant toe angle Xdeg from the driver's brake pedal force "0" to a predetermined brake pedal force FL, and then the brake pedal force increases. Accordingly, the steering actuator 5 (FIG. 2) is controlled so that the toe angles of the left and
図10に示すブレーキ踏力とトー角との関係は、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いる。トー角は最大値Bを超えて増加させないものとし、トー角の最大値Bは、関連する機械的制約および一般的条件における車体安定性に基づいて予め定めてもよいし、タイヤと路面の接触状態を検出し、その検出結果に基づいて、都度定めてもよい。 The relationship between the brake pedal force and the toe angle shown in FIG. 10 is determined as a control rule using, for example, a map or an arithmetic expression. The toe angle shall not be increased beyond the maximum value B. The maximum value B of the toe angle may be determined in advance based on the related mechanical constraints and vehicle stability under general conditions, or the contact between the tire and the road surface. The state may be detected and determined each time based on the detection result.
仮に、運転者のブレーキ踏力に対してトー角を固定した制御にすると、ブレーキ踏力が弱いときに急にトー角調整による補助制動力が発生し、運転者は違和感を感じやすく、速度調整が難しい。一方、違和感を感じにくいようにトー角調整による補助制動力を弱めると、ブレーキ踏力が大きい際の制動距離の短縮および制動時の車両挙動の安定などの効果が薄くなる。 If the toe angle is fixed with respect to the driver's brake pedaling force, an auxiliary braking force is suddenly generated by adjusting the toe angle when the brake pedaling force is weak, making it difficult for the driver to feel discomfort and adjusting the speed. . On the other hand, if the auxiliary braking force by adjusting the toe angle is weakened so as not to feel a sense of incongruity, effects such as shortening the braking distance when the brake pedal force is large and stabilizing the vehicle behavior during braking are diminished.
よって、ブレーキ踏力の増加に応じてトー角を増加させ、補助制動力を徐々に増やすことで、運転者の違和感無く、必要な際には制動距離の短縮および制動時の車両挙動の安定などの効果を得ることが可能となる。なお図1および図9に示すように、トー角制御手段37Aによる制御が介在しない初期状態において、例えば、僅かにトーイン状態またはトー角が零度に設定されている。トー角制御手段37Aは、直線走行時および旋回時のいずれの場合においても、前述のトー角制御を行う。このトー角制御手段37Aは、ブレーキ21(図3)による制動力を補助する補助制動力を車両に与えるものである。 Therefore, by increasing the toe angle according to the increase in the brake pedal force and gradually increasing the auxiliary braking force, there is no sense of incongruity for the driver, and when necessary, the braking distance can be shortened and the vehicle behavior during braking can be stabilized. An effect can be obtained. As shown in FIGS. 1 and 9, in the initial state in which the control by the toe angle control means 37A does not intervene, for example, the toe-in state or the toe angle is set slightly to zero. The toe angle control means 37A performs the above-described toe angle control in both cases of straight running and turning. The toe angle control means 37A gives an auxiliary braking force for assisting the braking force by the brake 21 (FIG. 3) to the vehicle.
左右の車輪9,9は、トーアウトよりもトーインとした方が車両の操作性を確保し、車両の安定性を高めることができるため、この実施形態ではブレーキ踏力に応じて左右の車輪9,9をトーイン方向に移動する制御を行っているが、トーアウト方向に移動する制御でも構わない。例えば、初期状態において、左右の車輪9,9が僅かにトーアウト状態またはトー角が零度に設定されている場合において、ブレーキ踏力が大きくなるに従って、左右の車輪9,9のトー角がトーアウト方向に移動するように転舵用アクチュエータ5(図2)が制御される。このようにトーアウト方向に移動する制御であっても、各車輪の回転抵抗を増加させて制動距離の短縮を図れる。
Since the left and
<フローチャート>
図11は、トー角を制御する処理を段階的に示すフローチャートである。図9および図10も参照しつつ説明する。車両走行中に運転者によるブレーキ操作が行われると(ステップS1:Yes)、通常のブレーキシステムが正常に動作していれば、ブレーキ情報検出部117は、ブレーキペダルへの入力をブレーキ踏力センサ220でブレーキ踏力として検出する(ステップS2)。
<Flowchart>
FIG. 11 is a flowchart showing the process of controlling the toe angle step by step. This will be described with reference to FIGS. 9 and 10 as well. When a brake operation is performed by the driver while the vehicle is traveling (step S1: Yes), if the normal brake system is operating normally, the brake
トー角制御手段37Aは、ブレーキ踏力に合わせてトー角を決定する(ステップS3)。次に、制御部150bは各転舵用アクチュエータの駆動量(モータ26に流す電流等)を算出し(ステップS4)、各転舵用アクチュエータを駆動する(ステップS5)。次に、車速検出部111からECU130を介して得られた車速が「0」km/hであるとの制御部150bによる判定で(ステップS6:Yes)、本処理を終了する。車両走行中との判定で(ステップS6:No)、ステップS1に戻る。トー角の調整は運転者がブレーキを踏み続けている状況で車両が停止するまで繰り返し行われる。
The toe angle control means 37A determines the toe angle in accordance with the brake depression force (step S3). Next, the
補助転舵制御部151は、前述のブレーキ踏力に応じたトー角制御(図11等に示す制御)に加えて以下の図12に示す制御を行う。この図12に示す制御と図11等に示す制御とを、運転者の切替え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。
The auxiliary
図12に示すように、補助転舵制御部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。
As shown in FIG. 12, the auxiliary
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)が転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
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
図13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12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13)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. 13 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
The right wheel road surface friction
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
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
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
式(1)において、θy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、XAはアクセル指令値、XBはブレーキ指令値、μRは右輪路面摩擦係数、μL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
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)のそれぞれを転舵させる量を表す右輪転舵量情報および左輪転舵量情報を生成する。右輪指令値計算部160は、生成した右輪転舵量情報(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、生成した左輪転舵量情報(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
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、前記右輪転舵量情報および前記左輪転舵量情報に基づいて、各転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および図12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から右輪転舵量情報および左輪転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の転舵角を表す各モータ26の位置情報を取得し、右輪転舵量情報および左輪転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
Specifically, as shown in FIGS. 9 and 12, each actuator
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、補助転舵制御部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転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転舵に付加して、車輪を微小に角度変化することができる。
That is, as shown in FIG. 4, each actuator drive control unit 31 </ b> R, 31 </ b> L outputs a current corresponding to the current command signal input from the auxiliary
<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、第1のステアリング装置11は、操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い車輪9,9を転舵させる。操舵指令装置として、例えば、運転者のハンドル200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。
<Effect>
According to the
第2のステアリング装置150は、タイヤハウジング105内に設けられた転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を個別に転舵させる。この第2のステアリング装置150の制御部150bのうち、トー角制御手段37Aは、ブレーキ踏力に応じて、左右の車輪9,9が定められたトー角となるように転舵用アクチュエータ5を制御する。具体的にトー角制御手段37Aは、ブレーキ踏力が大きくなるに従って、トー角が大きくなるように転舵用アクチュエータ5を制御する。
The
運転者がブレーキペダルを踏み減速する際に、ブレーキ踏力に応じてトー角制御を行うことで、以下の効果を得る。
(1)タイヤと路面間の抵抗を増加させ、ブレーキ制動力を補助することができる。
(2)ブレーキ制動時の直進安定性を向上させ、車両のふらつきを抑えることができる。
よって、ブレーキ制動時に車両の制動距離を短縮させ、またブレーキ制動時の直進安定性を向上させ、ブレーキ制動時の車両挙動を安定させることができる。
また、通常の油圧などで作動させるブレーキ21の補助として転舵機能付ハブユニットを利用することが可能となるため、通常のブレーキ21のサイズをコンパクトに設定することも可能となる。
When the driver depresses the brake pedal and decelerates, the following effects are obtained by performing toe angle control according to the brake depression force.
(1) The resistance between the tire and the road surface can be increased to assist the braking force.
(2) The straight running stability at the time of brake braking can be improved, and the fluctuation of the vehicle can be suppressed.
Therefore, it is possible to shorten the braking distance of the vehicle at the time of brake braking, improve the straight running stability at the time of braking, and stabilize the vehicle behavior at the time of braking.
In addition, since the hub unit with a steering function can be used as an auxiliary to the
第2のステアリング装置150の機構部150aにおいて、ハブベアリング15を含むハブユニット本体2を、転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、車輪毎に独立して転舵が行え、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、左右の操舵輪の転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。
In the
Further, during turning, the difference in steering angle between the left and
<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14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を転舵する点で、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の転舵を行い、第2のステアリング装置150が車両100の左右の後輪9,9の転舵を行う。第2のステアリング装置150の機構部150a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. 14, the
[第3の実施形態]
図15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1501、1502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1501は、第1のステアリング装置11と同じ車輪9,9の転舵を行い、他方の第2のステアリング装置1502は、第2のステアリング装置150とは異なる車輪9,9の転舵を行う。すなわち、一方の第2のステアリング装置1502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1502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. 15, the
One
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1501、1502を備えていることにより、より複雑に4輪を独立して転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
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、各車輪が転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 controlled by a steering actuator. These steering devices may be of a steer-by-wire type that is not mechanically connected to the steering command device. In each of the embodiments described above, the steering command device is the
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
トー角制御手段37Aは、車両の停車時にブレーキ踏力に応じてトー角制御してもよい。この場合、例えば登坂路等での停車時において、タイヤと路面間の摩擦抵抗を増加させ、パーキングブレーキ等を使用することなく車両の後退等を容易に防止し得る。 The toe angle control means 37A may perform toe angle control according to the brake depression force when the vehicle stops. In this case, for example, when the vehicle stops on an uphill road, the frictional resistance between the tire and the road surface can be increased, and the vehicle can be easily prevented from retreating without using a parking brake or the like.
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…転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、15…ハブベアリング、31R,31L…アクチュエータ駆動制御部、37A…トー角制御手段、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、150a…機構部、150b…制御部、151…補助転舵制御部、200…ハンドル(操舵指令装置)、200A…自動の操舵指令装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い前記車両の車輪を転舵させる第1のステアリング装置と、
前記車両のタイヤハウジング内に設けられた転舵用アクチュエータの駆動により左右の車輪を個別に転舵させる機構部、および前記転舵用アクチュエータを制御する制御部を有する第2のステアリング装置と、
ブレーキ踏力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、前記ブレーキ踏力に応じて、前記左右の車輪が定められたトー角となるように前記転舵用アクチュエータを制御するトー角制御手段を有するステアリングシステム。 A steering system provided in a vehicle,
A first steering device that steers the wheels of the vehicle according to a steering amount command output by the steering command device;
A second steering device having a mechanism for individually turning left and right wheels by driving a steering actuator provided in a tire housing of the vehicle, and a control unit for controlling the steering actuator;
A vehicle information detection unit for detecting vehicle information including brake pedal force,
The control unit includes a toe angle control unit that controls the steering actuator so that the left and right wheels have a predetermined toe angle according to the brake pedal force.
前記第2のステアリング装置の前記機構部は、
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転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 1 or 2,
The mechanism portion of 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.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024095761A1 (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | ソフトバンクグループ株式会社 | Efficient brake system |
JP7503790B2 (en) | 2020-12-04 | 2024-06-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | CONTROL METHOD, PROGRAM, MOBILE SYSTEM, AND COMPONENT MOUNTING SYSTEM |
WO2024154924A1 (en) * | 2023-01-18 | 2024-07-25 | 삼성전자주식회사 | Robot and control method therefor |
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2018
- 2018-03-27 JP JP2018059169A patent/JP2019171907A/en active Pending
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