JP4722959B2 - Rear wheel toe angle variable vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、左右後輪のトー角を独立して変化させる一対の後輪トー角可変制御装置を備えた後輪トー角可変車両に関し、特に、後輪トー角可変制御装置が制御不能となった場合の操縦安定性を確保するための制御技術に関する。 The present invention relates to a rear wheel toe angle variable vehicle including a pair of rear wheel toe angle variable control devices that independently change the toe angles of left and right rear wheels, and in particular, the rear wheel toe angle variable control device becomes uncontrollable. The present invention relates to a control technique for ensuring steering stability in the case of accidents.
4輪自動車では一般に、操縦安定性を確保するために前輪にトー角が設定されており、進行方向を変更する場合には左右の前輪を操舵する。近年では、制動時の安定性や加速時の応答性を高めるため、或いは、高速旋回走行時の斜め走りを防止し、低速旋回時の回頭性を高めるべく、後輪のトー角を制御可能なトー角可変制御装置を搭載した自動車が開発されている。 In a four-wheeled vehicle, generally, a toe angle is set on the front wheels to ensure steering stability, and the left and right front wheels are steered when changing the traveling direction. In recent years, it is possible to control the toe angle of the rear wheels in order to increase the stability during braking and responsiveness during acceleration, or to prevent oblique running during high-speed turning and improve turning performance during low-speed turning. An automobile equipped with a variable toe angle control device has been developed.
このようなトー角可変制御装置として、後輪を支持する懸架装置におけるラテラルリンクあるいはトレーリングリンクの車体との連結部に直線変位する電動アクチュエータを左右後輪にそれぞれ設け、これらを伸縮駆動することによって左右両輪のトー角を個別に可変制御できるように構成したものが知られている(特許文献1参照)。 As such a toe angle variable control device, the left and right rear wheels are each provided with an electric actuator that linearly displaces the lateral link in the suspension device that supports the rear wheel or the connecting portion of the trailing link to the vehicle body, and these are driven to extend and contract. Is known so that the toe angles of the left and right wheels can be variably controlled individually (see Patent Document 1).
ところで、電動アクチュエータを送りねじ機構で構成すると、故障の発生によって後輪トー角制御装置が制御不能となった場合、ねじのセルフロック機能によってアクチュエータがその状態で固定され、後輪トー角を制御できなくなる。そこで例えば、左右独立制御方式のトー角可変制御装置の一方に異常が発生した場合の後輪トー角制御方法として、故障の発生していない側のアクチュエータを、左右後輪が対称となるようにトー制御する方法が特許願2006−228552として特願本出願人によって提案されている。
しかしながら、一方の後輪がトーアウト状態でトー制御不能となった場合、車両は旋回時にオーバーステア傾向を示すだけでなく、横風等の外乱に対する直進安定性も低下してしまう。特に車両の運動特性として、トーアウト量が大きいほど安定性が低下し、また、同じトーアウト量であっても車速が高いほど安定性が低下する傾向がある。したがって、高速走行時に後輪がトーアウト状態で制御不能になると、車両の安定性が著しく低下する虞があった。 However, if one of the rear wheels becomes toe-out and the toe control becomes impossible, the vehicle not only shows an oversteer tendency when turning, but also decreases the straight-line stability against disturbances such as crosswinds. In particular, as the motion characteristics of the vehicle, the stability decreases as the toe-out amount increases, and the stability tends to decrease as the vehicle speed increases even at the same toe-out amount. Therefore, when the rear wheels are in a toe-out state and cannot be controlled during high-speed running, the stability of the vehicle may be significantly reduced.
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、左右の後輪トー角可変制御装置の一方が故障した場合に、操縦安定性の悪化を抑制できる後輪トー角可変車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and provides a rear wheel toe angle variable vehicle that can suppress deterioration in steering stability when one of the left and right rear wheel toe angle variable control devices breaks down. With the goal.
上記課題を解決するために本発明は、左右後輪に対してそれぞれ設けられ、対応する後輪のトー角を可変制御する後輪トー角可変制御装置を備えた後輪トー角可変車両であって、左右後輪に対してそれぞれ設けられ、対応する後輪のトー角を検出するトー角検出手段と、許容できる車速の上限値を最高車速として設定する最高車速設定手段とを備え、前記最高車速設定手段は、少なくとも一方の後輪がトーアウト状態で制御不能となった場合、前記最高車速を正常時の最高車速よりも低く設定し、且つ前記トー角検出手段によって検出された左右後輪のトーアウト角の合計値が大きいほど前記最高車速を低く設定するように構成する。 In order to solve the above problems, the present invention is a rear wheel toe angle variable vehicle provided with a rear wheel toe angle variable control device that is provided for each of the left and right rear wheels and variably controls the toe angle of the corresponding rear wheel. Te, provided respectively left and right rear wheels, comprising: a toe angle detecting means for detecting the toe angles of the rear wheels corresponding, the maximum vehicle speed setting means for setting an upper limit value of the acceptable speed as the maximum vehicle speed, the highest The vehicle speed setting means sets the maximum vehicle speed lower than the normal maximum vehicle speed when at least one rear wheel becomes uncontrollable in a toe-out state , and detects the left and right rear wheels detected by the toe angle detection means. The maximum vehicle speed is set to be lower as the total value of the toe-out angles is larger .
上記構成の後輪トー角可変車両においては、前記トー角検出手段によって検出された左右後輪のトー角のうち一方がトーアウト側であり、他方がトーイン側である場合、一方のトーアウト角から他方のトーイン角を減算した値が大きいほど前記最高車速を低く設定するように構成すると良い。 In the rear wheel toe angle variable vehicle having the above configuration, when one of the toe angles of the left and right rear wheels detected by the toe angle detecting means is on the toe out side and the other is on the toe in side, The maximum vehicle speed may be set lower as the value obtained by subtracting the toe-in angle increases .
また、上記構成の後輪トー角可変車両においては、前記最高車速設定手段は、前記トー角検出手段が故障した場合、前記最高車速を最大トーアウト角に対応する最高車速と同一に設定するように構成する。 In the wheel toe angle variable vehicle after the above-described configuration, before Symbol maximum vehicle speed setting means, before Symbol toe angle detecting means if a failure is set to the same as the maximum vehicle speed corresponding to the maximum toe-out angle the maximum vehicle speed Configure as follows.
本発明によれば、左右の後輪トー角可変制御装置の少なくとも一方がトーアウト状態で制御不能となった場合に、最高車速を正常時よりも低く設定することにより、操縦安定性の悪い高速走行を抑止することができる。また、後輪のトーアウト量が大きいほど、最高車速を低く設定することにより、所定の操縦安定性を確保するとともに、故障発生後にも可能な限り不自由のない車両性能を確保することが可能となる。 According to the present invention, when at least one of the left and right rear wheel toe angle variable control devices becomes uncontrollable in the toe-out state, the maximum vehicle speed is set to be lower than that in the normal state, so that high-speed traveling with poor steering stability is achieved. Can be suppressed. In addition, as the toe-out amount of the rear wheel increases, the maximum vehicle speed is set lower, thereby ensuring the predetermined steering stability and ensuring the vehicle performance as free as possible even after a failure occurs. Become.
また、左右の後輪トー角可変制御装置の少なくとも一方がトーアウト状態で制御不能となった場合には後輪のトーアウト量が大きいほど前記最高車速を低く設定し、トー角検出手段が故障した場合には最高車速を最大トーアウト量に対応する最高車速と同一に設定することにより、故障発生時のトー角が不明であっても、所定の操縦安定性を確保することができる。 Also, if at least one of the left and right rear wheel toe angle variable control devices becomes uncontrollable in the toe-out state, the maximum vehicle speed is set lower as the toe-out amount of the rear wheel is larger, and the toe angle detection means fails. By setting the maximum vehicle speed equal to the maximum vehicle speed corresponding to the maximum toe-out amount, it is possible to ensure predetermined steering stability even if the toe angle at the time of the failure is unknown.
≪実施形態の構成≫
<自動車の全体構成>
以下、図面を参照して、本発明に係る後輪トー角可変車両の一実施形態について詳細に説明する。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤや電動アクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字LまたはRを付して、例えば、左側後輪5L、右側後輪5Rと記すとともに、総称する場合には、例えば、後輪5または後輪5L,5Rと記す。
<< Configuration of Embodiment >>
<Overall configuration of automobile>
Hereinafter, an embodiment of a rear wheel toe angle variable vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, for the wheels and the members arranged therewith, that is, tires, electric actuators, etc., suffixes L or R indicating left and right are attached to the numerals, respectively, for example, left
図1は実施形態に係る左右一対の後輪トー角可変制御装置10L,10Rを備えた自動車Vの概略構成図である。自動車Vは、タイヤ2L,2Rが装着された前輪3L・3Rと、タイヤ4L,4Rが装着された後輪5L,5Rとを備えており、これら前輪3L,3Rおよび後輪5L,5Rが、左右のフロントサスペンション6L,6Rおよびリヤサスペンション7L,7Rによってそれぞれ車体1に懸架されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automobile V including left and right rear wheel toe angle
また、自動車Vは、ステアリングホイール8の操舵により、ラックアンドピニオン機構を介して前輪3を直接転舵する前輪操舵装置9と、左右のリヤサスペンション7L,7Rに対して設けられた左右の電動アクチュエータ11L,11Rを伸縮駆動することにより、後輪5L,5Rのトー角を個別に変化させる左右の後輪トー角可変制御装置10L,10Rとを備えている。詳細な図示は省略するが、電動アクチュエータ11は、車体1側に連結されたハウジングや、ハウジング内に収容されたモータ、減速機、台形ねじを用いた送りねじ機構、送りねじ機構の雌ねじ部材を構成するとともに、後輪5側に連結された出力ロッド等から構成されており、モータの回転運動を送りねじ機構でスラスト運動に変換することにより直線的に伸縮動する。なお、送りねじ機構は、ねじのリード角と摩擦角との関係によりセルフロック機能を備えており、出力ロッド側から入力があっても逆差動しない構造となっている。
The vehicle V also includes a front wheel steering device 9 that directly steers the front wheels 3 via a rack and pinion mechanism by steering the steering wheel 8, and left and right electric actuators provided for the left and right
自動車Vには、各種システムを統括制御するECU(Electronic Control Unit)12や、車速センサ13の他、図示しない種々のセンサが設置されており、各センサの検出信号はECU12に入力して車両の制御に供される。ECU12は、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線を介して各センサ13等や、後述するMCU(Motor Control Unit)14と接続されている。ECU12は、各センサ13等の検出結果に基づいて後輪5の目標トー角を算出し、各電動アクチュエータ11のストローク量を算出した上でMCU14に対して駆動制御信号を出力することにより、後輪5L,5Rのトー制御を左右別々に行う。
In addition to an ECU (Electronic Control Unit) 12 that controls various systems and a
ECU12は、各センサ13等の検出結果に基づいてエンジンEに設けられた燃料噴射装置15を制御することにより、自動車Vの最高速度を規制する。最高速度は、正常時には例えば180km/hとされているが、自動車Vの状態に応じ、許容できる車速の上限値としてECU12によって可変的に設定される。
The ECU 12 regulates the maximum speed of the automobile V by controlling the
MCU14は、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、ECU12から出力された駆動制御信号に基づいて電動アクチュエータ11を駆動制御する駆動制御手段や、左右の電動アクチュエータ11に流れる電流値を検出する電流検出手段、左右の電動アクチュエータ11に設置されたストロークセンサ16の検出値と電流検出手段の検出値とに基づき、電動アクチュエータ11L,11Rの故障を検知する故障検知手段等を含んでいる。MCU14は、電動アクチュエータ11の故障を検知した場合、アクチュエータ故障信号をECU12へ向けて出力し、ストロークセンサ16の検出信号を受け取れない場合または検出信号が検出可能範囲を超える場合、センサ故障信号をECU12へ向けて出力する。
The
トー角検出手段としてストロークセンサ16L,16Rは、近接配置されたマグネットの位置を差動変圧から検出することにより、各出力ロッドのストローク量を検出する。電動アクチュエータ11は、ストロークセンサ16の検出信号がMCU14にフィードバックされることにより、ECU12が算出したストローク量だけ伸縮動して左右後輪5L,5Rを所望のトー角へと変化させる。
このように構成された自動車Vによれば、左右の電動アクチュエータ11L,11Rを同時に対称的に変位させることにより、左右後輪5L,5Rのトーイン/トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる他、左右の電動アクチュエータ11L,11Rの一方を伸ばして他方を縮めれば、左右後輪5L,5Rを左右に転舵することも可能である。例えば自動車Vは、操縦安定性を高めるべく、各種センサによって把握される車両の運動状態に基づき、加速時には後輪5をトーアウトに、制動時には後輪5をトーインに変化させ、高速旋回走行時には後輪5を前輪舵角と同相に、低速旋回走行時には後輪5を前輪舵角と逆相にトー変化(転舵)させる。
According to the vehicle V configured as described above, the left and right
<後輪トー角可変制御装置の機能的構成>
図2は左右一対の後輪トー角可変制御装置10の概略ブロック図である。図示すように、自動車Vに搭載されたECU12は、入力インタフェース51と、故障判定部52と、最高車速設定部53と、出力インタフェース54とを構成要素として備えている。
<Functional configuration of rear wheel toe angle variable control device>
FIG. 2 is a schematic block diagram of the left and right rear wheel toe angle variable control device 10. As shown in the figure, the
入力インタフェース51には、車速センサ13が検出した車速信号や、MCU14が出力した左右のストロークセンサ16L,16Rの検出信号、アクチュエータ故障信号およびセンサ故障信号が入力する。故障判定部52は、MCU14から入力した各種信号に基づいて後輪トー角制御装置10の作動状態を判定する。最高車速設定部53は、故障判定部52の判定結果および車速信号に基づいて最高車速Vmaxを設定する。設定された最高車速信号が出力インタフェース54を介して燃料噴射装置15へ出力されることにより、燃料噴射装置15による噴射燃料量等の制御がなされ、自動車Vの車速が規制される。
The
≪実施形態の作用効果≫
次に、本実施形態の作用を説明する。図3は実施形態に係る後輪トー角可変式の自動車Vによる最高車速設定手順を示すフローチャートである。自動車Vは走行中に、アクチュエータ故障信号またはセンサ故障信号をMCU14から受け取ると、図3に示す後輪最高車速設定処理を行う。
<< Effects of Embodiment >>
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a maximum vehicle speed setting procedure by the rear wheel toe angle variable vehicle V according to the embodiment. When the vehicle V receives an actuator failure signal or a sensor failure signal from the
ECU12は先ず、故障判定部52において、後輪トー角が制御不能か否かを判定する(ステップ1)。この判定では、左右どちらか若しくは両方のアクチュエータ11についてのアクチュエータ故障信号、または左右どちらか若しくは両方のストロークセンサ16についてのセンサ故障信号がMCU14から入力された場合には、後輪トー角制御不能(Yes)と判定し、これら信号のいずれも入力されない場合のみ、後輪トー角制御可能(No)と判定する。したがって、本実施形態ではNoと判定されることはない。但し、ここには示さないが、フォールトトレラント設計によっていずれかの故障信号が入力された場合でも制御可能と判定するようにすることも可能である。
First, the
一方、ステップ1で後輪トー角制御不能(Yes)と判定された場合、故障判定部52は、制御不能原因がストロークセンサ16の故障であるか否か判定する(ステップ2)。この判定では、左右どちらか若しくは両方のストロークセンサ16についてのセンサ故障信号が入力されている場合に、ストロークセンサ故障(Yes)と判定し、これら信号のいずれも入力されていない場合に、ストロークセンサ故障なし(No)と判定する。
On the other hand, when it is determined in step 1 that the rear wheel toe angle control is impossible (Yes), the
ステップ2でストロークセンサ故障なし(No)と判定された場合、故障判定部52は、MCU14を介して入力したストロークセンサ16の検出結果から、制御不能となった後輪5のトー角θを取得する(ステップ4)。一方、ステップ2でストロークセンサ故障(Yes)と判定された場合、故障判定部52は、制御不能となった後輪5のトー角θを、電動アクチュエータ11の構造上取り得る最大のトーアウト角と仮定する(ステップ3)。
If it is determined in step 2 that there is no stroke sensor failure (No), the
ここで、左右のアクチュエータ11のどちらかのみが故障してトー角制御不能と判定された場合、制御不能となった後輪5のトー角θとは、例えば図4に示すように、制御不能となった右側後輪5Rの車軸Xに対する角度θを指す。一方、左右のアクチュエータ11の両方が故障してトー角制御不能と判定された場合、制御不能となった後輪5のトー角θとは、例えば図5に示すように、制御不能となった右側後輪5Rの車軸Xに対する角度θRと、制御不能となった左側後輪5Lの車軸Xに対する角度θLとの合算角度を指す。図5のように左右の後輪5が共にトーアウト側であるときには両角度が加算されるが、どちらかの後輪5がトーイン側であるときにはその角度は減算される。これは、例えば左右の後輪5がそれぞれトーイン側およびトーアウト側に同一角度だけ切られた状態であれば、高速走行時であっても車両の操縦安定性に与える影響は小さいからである。
Here, when only one of the left and right actuators 11 fails and it is determined that the toe angle control is impossible, the toe angle θ of the rear wheel 5 that has become uncontrollable is not controllable, for example, as shown in FIG. The angle θ with respect to the axle X of the right
次に、ECU12は、最高車速設定部53において、ステップ3またはステップ4で取得したトー角θがトーアウト側であるか否かを判定する(ステップ5)。制御不能となった後輪5のトー角θがトーイン側である場合(No)、上記手順を繰り返す。一方、制御不能となった後輪5のトー角θがトーアウト側である場合(Yes)、図6に示すマップを検索して求めた許容速度を最高車速Vmaxとして設定する(ステップ6)。このマップは、トーアウト量が大きいほど最高車速Vmaxが低くなるように設定されており、その最大値は正常時の最高車速Vmaxと等しい180km/hである。そして、ECU12は、設定した最高車速Vmaxを示す最高車速信号を燃料噴射装置15へ向けて出力し(ステップ7)、本手順を終了する。
Next, the
このように、左右の後輪トー角可変制御装置10の少なくとも一方がトーアウト状態で制御不能となった場合に、最高車速Vmaxが正常時よりも低く設定されることにより、操縦安定性の悪い高速走行が抑止され、後輪5のトーアウト量が大きいほど、最高車速Vmaxが低く設定されることにより、所定の操縦安定性が確保されるとともに、故障発生後においても最小限の制限を受けながらも所定の走行性能を確保した上で、走行し続けることができる。また、ストロークセンサ16が故障した場合には、最高車速Vmaxを最大トーアウト量に対応する最高車速Vmaxと同一に設定することにより、故障発生時のトー角が不明であっても、所定の操縦安定性が確保される。 Thus, when at least one of the wheel toe angle variable control system 10 after the left and right become uncontrollable at toe-out state, the maximum vehicle speed V max is set lower than normal, poor driveability high-speed running is suppressed, as the toe out magnitude of the rear wheels 5 is larger, by the maximum vehicle speed V max is set low, with a predetermined steering stability is ensured, undergo minimal restrictions even after failure However, it is possible to continue traveling while ensuring a predetermined traveling performance. Also, when the stroke sensor 16 has failed, by setting the maximum vehicle speed V max equal to the maximum vehicle speed V max corresponding to the maximum toe out magnitude, even unknown toe angle at failure, predetermined Steering stability is ensured.
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。 Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. Accordingly, the present invention can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
V 自動車
1 車体
5 後輪
10 後輪トー角可変制御装置
11 電動アクチュエータ
12 ECU
13 車速センサ
14 MCU
15 燃料噴射装置
16 ストロークセンサ(トー角検出手段)
52 故障判定部
53 最高車速設定部
V Car 1 Car body 5 Rear wheel 10 Rear wheel toe angle variable control device 11
13
15 Fuel Injection Device 16 Stroke Sensor (Toe Angle Detection Means)
52
Claims (3)
左右後輪に対してそれぞれ設けられ、対応する後輪のトー角を検出するトー角検出手段と、
許容できる車速の上限値を最高車速として設定する最高車速設定手段とを備え、
前記最高車速設定手段は、少なくとも一方の後輪がトーアウト状態で制御不能となった場合、前記最高車速を正常時の最高車速よりも低く設定し、且つ前記トー角検出手段によって検出された左右後輪のトーアウト角の合計値が大きいほど前記最高車速を低く設定することを特徴とする後輪トー角可変車両。 A rear wheel toe angle variable vehicle provided with a rear wheel toe angle variable control device that is provided for each of the left and right rear wheels and variably controls a toe angle of a corresponding rear wheel,
A toe angle detecting means provided for each of the left and right rear wheels, for detecting the toe angle of the corresponding rear wheel;
And a maximum vehicle speed setting means for setting an upper limit value of the acceptable speed as the maximum vehicle speed,
The maximum vehicle speed setting means sets the maximum vehicle speed lower than the normal maximum vehicle speed when at least one rear wheel becomes uncontrollable in a toe-out state , and detects the left and right rear positions detected by the toe angle detection means. The rear wheel toe angle variable vehicle, wherein the maximum vehicle speed is set lower as the total value of the wheel toe-out angles is larger .
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