JP4956395B2 - 車両の後輪トー角制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行状態に応じて左右後輪のトー角を個別に変更可能な後輪トー角制御装置に関する。

車両の後輪転舵に関しては、例えば、トー角を規定するトレーリングリンクと車体との間にアクチュエータを設け、このアクチュエータの伸縮により車体とトレーリングリンクと間の寸法を変化させることで、車両の旋回状態に応じて左右後輪のトー角を個別に変化させるようにした後輪トー角制御装置が存在する（特許文献１参照）。この種の後輪トー角制御装置を備えた車両では、制動時や高速走行時に後輪をトーイン方向に転舵することで直進安定性を向上させる技術が知られており、例えば、車両が制動状態にあるか否かを判定し、制動状態にある場合に後輪をトーイン方向に転舵させるように制御するものがある（特許文献２参照）。

特開平９−３０４３８号公報

特開平５−５８３２０号公報

ところで、上記特許文献２に記載されたような従来技術では、車両が制動状態にあるか否かの判断を、例えば、ブレーキペダルの踏み込みを検出したか否かによって、或いは、車輪のブレーキ圧が所定値以上であるか否かによって行う。このような方法では、車両が制動状態にあることを判定してから実際に後輪がトーイン方向に転舵されるまでにある程度のタイムラグが生じるため、後輪の転舵により直進安定性を向上させる効果が減殺されてしまう場合があった。これに対し、ブレーキペダルの踏み込みやブレーキ圧に関わりなく後輪を常時トーイン状態としておくことも考えられるが、タイヤが偏摩耗して寿命が低下するなどの不都合があった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、車両の制動を適切に予測して後輪をトーイン方向に転舵させることで、車両の制動時の直進安定性を向上させる車両の後輪トー角制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、車両（１）の左右後輪（５）のトー角を個別に制御可能な後輪トー角制御装置（２８）であって、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段（２３，２４，２５）と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段（２６）と、前記走行状態検出手段により前記車両が直進状態にあることが検出され、かつ前記アクセル開度が所定値以上の変化率をもって減少している場合、前記左右後輪の目標トー角をトーイン側に設定する目標後輪トー角設定手段（３２）とを備えた構成とする。

上記第１の発明によれば、車両の制動を適切に予測して後輪をトーイン方向に転舵させることで、車両の制動時の直進安定性を向上させることができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、即ち、タイヤやサスペンション等については、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、左後輪５Ｌ、右後輪５Ｒ（ただし、総称する場合には、後輪５）と記す。

図１は実施形態に係る後輪トー角制御装置が適用された自動車の概略構成を示す模式図である。自動車（車両）１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、前輪３Ｌ，３Ｒに設けられた前ブレーキ６Ｌ，６Ｒと、後輪５Ｌ，５Ｒに設けられた後ブレーキ７Ｌ，７Ｒとを備えており、これら前輪３および後輪５がサスペンションアームやスプリング、ダンパ等からなる前輪サスペンション８および後輪サスペンション９によってそれぞれ車体に懸架されている。自動車１には、ステアリングホイール１０の操舵によって左右の前輪３Ｌ，３Ｒを直接転舵する前輪操舵装置１１と、左右の後輪サスペンション９Ｌ，９Ｒにおけるナックル１２Ｌ，１２Ｒに連結されて個別に伸縮されることにより、後輪５Ｌ，５Ｒの転舵角を個別に変化させる左右のアクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒとが設置されている。

また、自動車１には、各種システムを統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１とともに、車速を検出する車速センサ２２、ステアリングホイール１０の操舵角を検出する操舵角センサ２３、車両の横加速度を検出する横加速度センサ２４、車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ２５、アクセル開度（図示しないアクセルペダルの踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２６、各アクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒの変位量から各後輪５Ｌ，５Ｒのトー角をそれぞれ検出する左右のトー角センサ２７Ｌ，２７Ｒが設置されている。これらＥＣＵ２１およびこれに接続される各センサ２２〜２７は、アクチュエータ１３とともに後輪トー角制御装置２８（図２参照）を構成する。なお、本明細書中では、用語「トー角」は、トーインまたはトーアウトの状態における進行方向に対するタイヤの角度に限らず、アクチュエータ１３によって任意の方向に転舵されるタイヤの転舵角に対して用いるものとする。

アクチュエータ１３としては、例えば、減速機付き電動モータとねじ機構とを組み合わせた回転運動／直線運動変換装置、あるいは流体圧でピストンロッドを直線駆動するシリンダ装置など、公知の直線変位アクチュエータを用いることができる。

ＥＣＵ２１は、図示しないマイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、各種ドライバ等から構成されており、所定の通信回線を介して各アクチュエータ１３や各センサ２２〜２７等と接続されている。また、各センサ２２〜２７には、公知の検出装置を用いることができる。例えば、トー角センサ２７には、ポテンショメータなど、公知の変位センサを適用できるが、耐久性を考慮すると、電磁式など非接触センサが良い。

図２は実施形態に係る後輪トー角制御装置の機能ブロック図である。後輪トー角制御装置２８では、ＥＣＵ２１が、各センサの検出値に基づいてアクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒを伸縮させることで、後輪のトー角を制御する。特に、後輪トー角制御装置２８は、自動車が直進状態にある場合に、運転者によるブレーキペダルの緊急操作を適切に予測して後輪をトーイン方向に転舵させることで、自動車の制動時の直進安定性を向上させるための機能（以下、「トーイン機能」という。）を有する。

ＥＣＵ２１は、各センサ２２〜２７に接続されて、それらの検出値が入力される入力インタフェース３１と、センサから取得した情報に基づき後輪の目標後輪トー角を設定する目標後輪トー角設定部３２と、その設定された目標後輪トー角およびトー角センサ２７の検出値の情報に基づき、アクチュエータ１３の駆動を制御するための駆動信号を生成する駆動信号生成部３３と、アクチュエータ１３に接続される出力インタフェース３４とから構成される。

目標後輪トー角設定部３２は、操舵角センサ２３、横加速度センサ２４およびヨーレイトセンサ２５の検出値に基づき自動車の走行状態を判定する走行状態判定部３５と、運転者によりブレーキペダルの緊急操作（急な踏み込み）が実行される可能性が高いか否かを判定する緊急ブレーキ判定部３６とを有している。

例えば、アクチュエータ１３が減速機付き電動モータとねじ機構とを組み合わせた装置である場合、駆動信号生成部３３は、目標後輪トー角とトー角センサ２７の検出値との偏差からアクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒの発生すべき最適トルクを演算し、それを実現するために電動モータをデューティー制御する。

走行状態判定部３５は、自動車の直進状態を判定することが可能であり、例えば、操舵角、横加速度およびヨーレイトの各検出値（少なくとも１つの検出値）が所定の判定範囲内にある場合に自動車が直進状態にあると判定する。この判定範囲は、操舵角、横加速度およびヨーレイトのそれぞれに対して、ゼロ近傍（直進状態にあると見なすことのできる範囲）に設定される。

緊急ブレーキ判定部３６は、アクセル開度センサ２６の検出値に基づき所定時間におけるアクセル開度の変化率（アクセルペダル操作量の微分値）を算定し、アクセルの開度が減少方向（アクセルペダルを戻す方向）にある場合、算定されたアクセル開度の変化率を所定の判定閾値と比較し、変化率が判定閾値以上であるときにはブレーキペダルの緊急操作が実行されると判定する。この判定閾値は、例えば、運転者がブレーキペダルの緊急操作を行う際に、アクセルペダルを急激に戻す動作を実行する場合のアクセル開度の変化率を実際に調査して設定することができる。

目標後輪トー角設定部３２が、走行状態判定部３５により自動車が直進状態にあると判定し、かつ緊急ブレーキ判定部３６によりブレーキペダルの緊急操作が実行されると判定すると、後輪トー角制御装置２８のトーイン機能が実行される。このとき、目標後輪トー角設定部３２は、後輪をトーゼロ（場合によっては、トーアウト）の状態からトーイン方向に転舵させるために、目標後輪トー角をトーイン側に設定する。これにより、トー角制御の応答性を実質的に向上させる効果が得られ、自動車の制動時の直進安定性を向上させることが可能となる。

なお、目標後輪トー角設定部３２は、トーイン機能の実行時に既に後輪がトーインの状態にある場合、そのトーインの角度をさらに増大させるように目標後輪トー角を設定するようにすることもできる。これにより、自動車の直進安定性をより高めることができる。

また、目標後輪トー角設定部３２は、上述のような目標後輪トー角のトーイン側への設定を、アクセル開度の閉方向の変化量（アクセルペダルの戻し量）が所定値以上である場合や、車速が所定値以上である場合にのみ実行するようにしてもよい。これにより、後輪のトーイン方向への転舵が不必要に実行されることを防止することができる。

さらに、目標後輪トー角設定部３２は、トーイン機能の実行後、車速センサ２２や図示しないブレーキセンサによりブレーキ６，７による制動動作が実行されたか否かを判定し、所定時間内に制動動作が実行されない場合、後輪のトー角をトーイン機能の実行前の値に戻すように目標後輪トー角を設定することもできる。これにより、後輪のトーイン状態が不必要に維持されることを防止し、タイヤの偏摩耗発生等の不都合を回避することができる。

図３は実施形態に係る後輪トー角制御装置による制御手順を示すフロー図である。まず、目標後輪トー角設定部３２は、走行状態判定部３５により走行中の自動車が直進状態にあると判定すると（ＳＴ１０１：Ｙｅｓ）、緊急ブレーキ判定部３６により所定時間におけるアクセル開度の変化率を算定し（ＳＴ１０２）、そのアクセル開度の変化率が判定閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ＳＴ１０３）。

ＳＴ１０３において、アクセル開度の変化率が判定閾値Ａ以上である場合（Ｙｅｓ）、目標後輪トー角設定部３２は、目標後輪トー角をトーイン側に設定し、その目標後輪トー角の情報を駆動信号生成部３３に対して出力する（ＳＴ１０４）。その情報を受けた駆動信号生成部３３は、アクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒに対する駆動信号を生成し、この駆動信号を受けたアクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒは、左右後輪をトーイン方向に転舵する（ＳＴ１０５）。

実施形態に係る後輪トー角制御装置が適用された自動車の模式図 実施形態に係る後輪トー角制御装置の機能ブロック図 実施形態に係る後輪トー角制御装置による制御手順を示すフロー図

符号の説明

１ 自動車
３ 前輪
５ 後輪
８ 前輪サスペンション
９ 後輪サスペンション
１０ ステアリングホィール
１３ アクチュエータ
２１ ＥＣＵ
２２ 車速センサ
２３ 操舵角センサ
２４ 横加速度センサ
２５ ヨーレイトセンサ
２６ アクセル開度センサ
２７ トー角センサ
２８ 後輪トー角制御装置
３２ 目標後輪トー角設定部
３３ 駆動信号生成部

Claims (4)

1. 車両の左右後輪のトー角を個別に制御可能な後輪トー角制御装置であって、
   前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
   前記走行状態検出手段により前記車両が直進状態にあることが検出され、かつ前記アクセル開度が所定値以上の変化率をもって減少していて、猶且つ前記アクセル開度の閉方向の変化量が所定値以上である場合、前記左右後輪の目標トー角をトーイン側に設定する目標後輪トー角設定手段と
   を備えたことを特徴とする車両の後輪トー角制御装置。
2. 前記目標後輪トー角設定手段は、前記アクセル開度が所定値以上の変化率をもって減少している場合に、前記車両が直進状態にあることが検出されなければ、前記左右後輪の目標トー角をトーイン側に設定しないことを特徴とする請求項１に記載の車両の後輪トー角制御装置。
3. 前記目標後輪トー角設定手段は、車速が所定値以上である場合、前記左右後輪の目標トー角をトーイン側に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の後輪トー角制御装置。
4. 前記目標後輪トー角設定手段は、前記目標トー角をトーイン側に設定した後にブレーキによる制動動作が所定時間内に実行されない場合、前記目標トー角を前記設定前の値に戻すことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の後輪トー角制御装置。

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