JP4976992B2

JP4976992B2 - 車両の後輪トー角制御装置

Info

Publication number: JP4976992B2
Application number: JP2007307302A
Authority: JP
Inventors: 貴志柳; 泰堀内; 博章佐々木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: JP2009126497A

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、車両の加減速状態に応じて後輪をトーインまたはトーアウト状態とすることが知られており、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して走行安定性を図るものがある（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、車両の制動時に後輪がトーイン方向に転舵された状態で、運転者の操舵により車両を旋回走行させた場合、旋回内側に位置する後輪のスリップ角が大きくなってタイヤが引きずられた状態になると、その引きずり力が無駄になって横力を効率的に発生させることができず、また、タイヤの摩耗が大きくなって寿命の低下を招くという問題があった。このような問題は、後輪がトーアウト方向に転舵された状態で車両を旋回させた場合も同様に生じ得る。

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、後輪をトーインまたはトーアウト状態として旋回走行する際に、走行安定性または旋回性を良好に維持しながら、旋回内側の後輪タイヤの摩耗を抑制するとともに、横力を効率的に発生させることができ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（２７）であって、前記車両の加速量および減速量の少なくとも一方を検出する加減速量検出手段（２４，２５）と、前記加速量および前記減速量の少なくとも一方に基づき、前記左右後輪の目標トー角をトーイン側またはトーアウト側に設定する目標後輪トー角設定手段（３２）とを備え、前記目標後輪トー角設定手段は、前記車両の旋回走行の際に、旋回内側後輪の目標トー角を減少させる構成とする。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段（２３）を更に備え、前記目標後輪トー角設定手段は、前記操舵角に基づき前記旋回内側後輪の目標トー角を減少させる構成とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記目標後輪トー角設定手段は、前記操舵角の絶対値が所定値以上の場合、前記旋回内側後輪の目標トー角をゼロとする構成とすることができる。

上記第１の発明によれば、左右後輪のトー角を個別に制御可能な車両において、後輪をトーインまたはトーアウト状態として旋回走行する際に、走行安定性または旋回性を良好に維持しながら、旋回内側の後輪タイヤの摩耗を抑制するとともに、横力を効率的に発生させることが可能となる。また、上記第２の発明によれば、旋回内側の後輪の目標トー角を車両の旋回状態に応じて適切に減少させることが可能となる。また、上記第３の発明によれば、旋回内側の後輪を車両の旋回状態に応じて適切に中立位置に戻すことが可能となる。

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、ブレーキ圧（図示しないブレーキペダルの踏み込み力に対応する油圧）を検出するブレーキ圧センサ２４、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２５、各アクチュエータ１３Ｌ，１３Ｒの変位量から左右後輪５Ｌ，５Ｒのトー角をそれぞれ検出するトー角センサ２６Ｌ，２６Ｒ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２２〜２６は、アクチュエータ１３とともに後輪トー角制御装置２７（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２２〜２６と接続されている。また、各センサ２２〜２６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２６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２７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、後輪を転舵してそのトー角を制御する。

ＥＣＵ２１は、各センサ２２〜２６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トー角およびトー角センサ２６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、図３に示すように、自動車の減速時のブレーキ圧センサが検出したブレーキ圧Ｓｂに基づき、左右後輪のトーイン量δＬ，δＲ（図４（Ａ）参照）を設定するとともに、自動車の加速時のアクセル開度センサが検出したアクセル開度またはその変化率（アクセルペダル操作量）Ｓａに基づき、後輪のトーアウト量δＬ，δＲ（図４（Ｂ）参照）を決定するトーイン／トーアウト決定部４１と、操舵角センサが検出した操舵角Ｓｗの情報に基づき、左右後輪に対する補正ゲインＧＬ，ＧＲを決定する補正ゲイン決定部４２と、トーイン量（またはトーアウト量）δＬ，δＲと補正ゲインＧＬ，ＧＲとをそれぞれ乗算して、左右後輪に対する補正トーイン量（または補正トーアウト量）δＬｃ，δＲｃを算出する乗算部４３と、算出された補正トーイン量（または補正トーアウト量）δＬｃ，δＲｃを左右後輪の目標後輪トー角として設定するトー角設定部４４とから構成される。

トーイン／トーアウト決定部４１は、自動車の減速走行時には、例えば、図５（Ａ）に示すような減速量（ここでは、ブレーキ圧Ｓｂ）に対応するトーイン量が設定されたマップを検索して適宜トーイン量δＬ，δＲを決定する一方、自動車の加速走行時には、例えば、図５（Ｂ）に示すような加速量（ここでは、アクセル開度Ｓａ）に対応するトーアウト量が設定されたマップを検索して適宜トーアウト量δＬ，δＲを決定する。自動車が定速走行中の場合、トーイン／トーアウト決定部４１は、トーイン量（またはトーアウト量）δＬ，δＲを予め設定された所定値（例えば、０）に設定する。

なお、減速量とトーイン量との関係および加速量とトーアウト量の関係は、図５に示したものに限らず種々の変更が可能である。また、本実施形態では、自動車の加減量および減速量の指標としてアクセル開度（またはその変化率）およびブレーキ圧をそれぞれ用いる構成としたが、例えば、車速センサの検出値から求めた加減速量（車速の微分値）や前後加速度センサが検出した加減速量を用いてもよい。

補正ゲイン決定部４２は、例えば、図６（Ａ）に示すようなステアリングホイールの操舵角に対応する補正ゲインが設定されたマップを検索して左後輪の補正ゲインＧＬを決定する一方、例えば、図６（Ｂ）に示すような操舵角に対応する補正ゲインが設定されたマップを検索して右後輪の補正ゲインＧＲを決定する。このような補正ゲインの決定に際しては、操舵角の代わりに（或いは操舵角とともに）横加速度やヨーレイトを用いる構成も可能である。

図６（Ａ）に示すように、左後輪の補正ゲインＧＬは、ステアリングホイールが右方向に操舵された場合（即ち、自動車が右旋回して左後輪が旋回外側に位置する場合）には１となる一方、左方向に操舵された場合（即ち、自動車が左旋回して左後輪が旋回内側に位置する場合）には操舵角に対して略線形に減少し、所定値θｓを超えると０となる。一方、右後輪の補正ゲインＧＲは、図６（Ｂ）に示すように、操舵角に対して左後輪の場合と対称的な傾向を示す。

駆動信号生成部３３は、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、目標後輪トー角設定部３２からの目標後輪トー角の情報とトー角センサ２６の検出値との偏差からアクチュエータ１３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。

図７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はブレーキ圧センサ２４により自動車が減速中であるか否かを判定する（ＳＴ１０１）。そこで、減速中であると判定された場合（Ｙｅｓ）、トーイン／トーアウト決定部４１は検出されたブレーキ圧に基づき左右後輪のトーイン量を設定する（ＳＴ１０２）。一方、減速中でないと判定された場合（Ｎｏ）、更に目標後輪トー角設定部３２はアクセル開度センサ２５により自動車が加速中であるか否かを判定する（ＳＴ１０３）。そこで、加速中であると判定された場合（Ｙｅｓ）、トーイン／トーアウト決定部４１はアクセル開度（またはその変化率）に基づき左右後輪のトーアウト量を設定する（ＳＴ１０４）。一方、加速中でないと判定された場合（Ｎｏ）、目標後輪トー角設定部３２は自動車が定速走行中であると判断し、目標後輪トー角を所定値に設定して処理を終了する。

ＳＴ１０２におけるトーイン量またはＳＴ１０４におけるトーアウト量が決定されると、補正ゲイン決定部４２は、ステアリングホイールの操舵角（横加速度やヨーレイトを用いてもよい。）に基づき左右後輪の補正ゲインを決定する（ＳＴ１０５）。次に、乗算部４３は、決定されたトーイン量（またはトーアウト量）と補正ゲインとを乗算し、補正トーイン量（または補正トーアウト量）を算出する（ＳＴ１０６）。続いて、トー角設定部４４が、算出された補正トーイン量（または補正トーアウト量）を左右後輪の目標後輪トー角として設定し（ＳＴ１０７）、処理が終了する。なお、これら一連の処理は、自動車の走行中は繰り返し実行され、目標後輪トー角が適宜変更されることになる。

このように、自動車の旋回走行の際に、旋回内側後輪の目標トー角を減少させる（または目標トー角を０とする）ようにトー角制御を実施することで、旋回内側後輪がトーイン状態またはトーアウト状態から中立（トーゼロ）側に転舵されることとなる。

例えば、自動車が走行中に減速された場合、左右後輪５Ｌ，５Ｒは、図８（Ａ）に示すようなトーイン状態とされ、このとき、ステアリングホイールが左に操舵されると、図８（Ｂ）に示すように、旋回内側となる左後輪５Ｌが中立位置（トー角ゼロ）側に転舵される一方、旋回外側となる右後輪５Ｒはそのまま維持される。また、例えば、自動車が走行中に加速された場合、左右後輪５Ｌ，５Ｒは、図９（Ａ）に示すようなトーアウト状態とされ、このとき、ステアリングホイールが左に操舵されると、図９（Ｂ）に示すように、旋回内側となる左後輪５Ｌが中立位置側に転舵される一方、旋回外側となる右後輪５Ｒはそのまま維持されることとなる。これにより、自動車の走行安定性または旋回性を良好に維持しながら、旋回内側の後輪タイヤの摩耗を抑制するとともに、横力を効率的に発生させることが可能となる。

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目標後輪トー角設定部の概略構成を示すブロック図実施形態に係る後輪の作動説明図実施形態に係る加減速量とトーイン量との関係の一例を示すグラフ実施形態に係る操舵角と補正ゲインとの関係の一例を示すグラフ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実施形態に係る旋回時の前輪および後輪の作動説明図実施形態に係る旋回時の前輪および後輪の作動説明図

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
２１ＥＣＵ
２２車速センサ
２３操舵角センサ
２４ブレーキ圧センサ
２５アクセル開度センサ
２６トー角センサ
２７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

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、
前記車両の加速量および減速量の少なくとも一方を検出する加減速量検出手段と、
前記加速量および前記減速量の少なくとも一方に基づき、前記左右後輪の目標トー角をトーイン側またはトーアウト側に設定する目標後輪トー角設定手段と、
前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と
を備え、
前記目標後輪トー角設定手段は、前記操舵角に基づき前記車両の旋回走行の際に、旋回内側後輪の目標トー角を、前記車両の非旋回走行の際の目標トー角と比べてゼロ側に減少させる際に、前記操舵角が大きいほど前記旋回内側後輪の目標トー角を大きく減少させることを特徴とする車両の後輪トー角制御装置。
前記目標後輪トー角設定手段は、前記操舵角の絶対値が所定値以上の場合、前記旋回内側後輪の目標トー角をゼロとする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。