JP5271103B2 - 後輪操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行状態に応じて左右後輪を操舵制御する後輪操舵制御装置に関する。

４輪自動車では、近年、車両の走行安定性の向上などを図る目的で、左右の後輪の舵角（トー角）を個別に変化させる後輪操舵制御装置を設けることが行われている。この種の後輪操舵制御装置においては、出力軸を軸方向に直線的に進退動作させる直動型の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々に変化させるように構成したものが知られている（特許文献１参照）。

特開平９−３０４３８号公報

後輪操舵制御装置を備えた自動車（以下、後輪操舵車両という）は、従来の自動車と比較して、同じ操舵入力を与えてもヨーレイトが大きく発生し、車両挙動が異なるため、従来の自動車の挙動に慣れた運転者は後輪操舵車両を運転する際に違和感をおぼえる。特に、従来の自動車を運転した直後に後輪操舵車両を運転する場合には、その程度は顕著になると考えられる。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、後輪操舵車両の挙動が運転者に与える違和感を低減することができる後輪操舵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、本発明の第１の発明は、車両（自動車Ｖ）の左右後輪（５Ｌ，５Ｒ）を操舵制御する後輪操舵制御装置（１０Ｌ，１０Ｒ）であって、乗員の運転操作と車両の運動状態量との少なくとも一方に基づき、目標後輪操舵量ベース値を設定するベース値設定手段（目標後輪操舵量ベース値設定部２３）と、前記車両の運転継続時間に基づき、制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段（制御ゲイン設定部２５）と、前記目標後輪操舵量ベース値と前記制御ゲインとに基づき、目標後輪操舵量を設定する目標後輪操舵量設定手段（目標後輪操舵量設定部２６）とを有することを特徴とする。

この構成によれば、目標後輪操舵量を運転継続時間に応じて変化させることができるため、運転開始時には後輪操舵量を小さくし、車両の運転者が車両挙動から受ける違和感を低減するとともに、運転継続時間が所定時間経過して運転者が車両の挙動に慣れた時には、後輪操舵量を大きくし、走行安定性を向上させるといった制御が可能となる。

第２の発明は第１の発明において、前記制御ゲイン設定手段は、前記運転継続時間が長くなるにつれて、前記制御ゲインを所定の運転開始時制御ゲインから通常時制御ゲインに向けて所定の漸増量をもって漸増させることを特徴とする。

この構成によれば、後輪操舵量は運転開始時から少しずつ増大していくため、車両の運転者は後輪操舵制御に少しずつ慣れることができる。そのため、後輪操舵制御による車両挙動に対して感じる違和感が低減される。

第３の発明によれば、前記運転継続時間は、イグニッションスイッチがオン状態になったときからの経過時間であることを特徴とする。

この構成によれば、一般的に車両に備わっているイグニッションスイッチの操作を起点として運転継続時間を取得することができる。

以上の構成による後輪操舵制御装置は、運転開始時においては、運転者が感じる車両挙動の違和感を低減させるとともに、ある程度の運転継続時間が経過し、運転者が車両挙動に慣れた時には、走行安定性を高めることができる。

実施形態に係る後輪操舵制御装置を備えた４輪自動車の概略構成図である。 実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図である。 運転継続時間に対する制御ゲインを表すグラフである。 制御ゲインの設定手順を示すフロー図である。

以下、本発明を、後輪操舵制御装置を備えた４輪自動車に適用した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明にあたり、車輪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操舵制御装置を備えた４輪自動車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、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及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。

この自動車Ｖには、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左右の前輪３Ｌ，３Ｒ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後輪操舵制御装置１０Ｌ，１０Ｒとが備わっている。後輪操舵制御装置１０Ｌ，１０Ｒは、車体１と後輪５Ｌ，５Ｒを回転自在に支持するナックル１１Ｌ，１１Ｒとの間に介装された直動式の電動アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒを備えている。電動アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２０によって駆動制御され、伸縮することによって左右後輪５Ｌ，５Ｒのトー角を独立して変更する。

また、自動車Ｖには、図示しないイグニッションキーのポジションを検出するイグニッションスイッチ１３、車速を検出する車速センサ１４、ステアリングホイール８の操舵角を検出する操舵角センサ１５、各電動アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒの作動位置を検出するポジションセンサ（リニアエンコーダ）１６Ｌ，１６Ｒ、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１７が設置されている。

イグニッションスイッチ１３には、イグニッションキーの回動位置に対応させて、図示しないイグニッション回路がオフ状態であるオフ位置、図示しないアクセサリ回路がオン状態となるアクセサリ位置、イグニッション回路がオン状態となるオン位置が設定されている。イグニッションスイッチ１３は、イグニッションキーの回動位置に応じて、イグニッションオフ信号、アクセサリ信号、イグニッションオン信号をＥＣＵ２０に入力する。

ＥＣＵ２０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、図２に示すように、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介してイグニッションスイッチ１３および各センサ１４〜１７および電動アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒ等と接続されている。また、ＥＣＵ２０は、時間計測のためのタイマ機能を備えている。

図２は、実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチ１３および各センサ１４〜１７の検出信号が入力する入力インタフェース２１、目標後輪操舵量ベース値設定部２３、運転継続時間計測部２４、制御ゲイン設定部２５、目標後輪操舵量設定部２６、駆動電流出力部２７、出力インタフェース２８を備えている。

目標後輪操舵量ベース値設定部２３は、操舵角センサ１５から入力した操舵角やヨーレイトセンサ１７から入力したヨーレイト、車速センサから入力した車速に基づき目標後輪舵角を設定するともに、ポジションセンサ１６Ｌ，１６Ｒから入力した電動アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒの作動位置から実後輪舵角を算出し、目標後輪舵角と実後輪舵角との差に基づき、目標後輪操舵量ベース値を設定する。

運転継続時間計測部２４は、イグニッションスイッチ１３から入力されるイグニッションオン信号と、ＥＣＵ２０のタイマ機能に基づいて、イグニッションオンとなったときからの経過時間を計測し、その経過時間を自動車Ｖの運転継続時間とする。

制御ゲイン設定部２５は、運転継続時間計測部２４から入力された運転継続時間と、予め設定された所定の算出式やマップ等とに基づいて、目標後輪操舵量ベース値から目標後輪操舵量を算出するための制御ゲインを設定する。本実施形態では、制御ゲインは、図３に示すグラフに基づいて設定される。図３は、運転継続時間に対する制御ゲインを表すグラフである。制御ゲインは、運転開始時から所定時間Ｔまで、値が０である運転開始時制御ゲインから、値が１である通常時制御ゲインまで運転継続時間に比例して増加した後、通常時制御ゲインで一定となる。所定時間Ｔは、運転者が後輪操舵制御装置を備えた自動車Ｖの挙動に慣れる時間を考慮して設定され、例えば３０分といった値に設定される。

目標後輪操舵量設定部２６は、目標後輪操舵量ベース値と制御ゲインとに基づいて目標後輪操舵量を設定し、駆動電流出力部２７は、目標後輪操舵量に基づき電動アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ駆動電流を出力する。

次に、本実施形態に係る後輪操舵制御を説明する。自動車Ｖが運転を開始すると、後輪操舵制御はＥＣＵ２０によって、所定の制御インターバル（例えば、２ｍｓ）で実行される。目標後輪操舵量ベース値設定部２３が各センサの信号に基づいて目標後輪操舵量ベース値を設定し、目標後輪操舵量設定部２６が目標後輪操舵量ベース値と制御ゲインとに基づいて目標後輪操舵量を設定し、駆動電流出力部２７が目標後輪操舵量に基づき電動アクチュエータ１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ駆動電流を出力し、後輪５Ｌ，５Ｒの操舵角を変更する。ここで、制御ゲインは、図４の制御ゲインの設定手順を示すフロー図に基づいて設定される。

図４に示す制御ゲインの設定は、イグニッションスイッチ１３がオン状態にされることによって開始される。最初に、運転時間計測部２４が運転経過時間（ｔ）を０に初期化（ＳＴ１）した後、運転経過時間をＥＣＵのタイマ機能に基づきカウントアップする（ＳＴ２）。次に、制御ゲイン設定部２５が、運転継続時間計測部２４が計測した運転継続時間に基づいて、図３に示すグラフから制御ゲインを設定する（ＳＴ３）。続いて、制御ゲイン設定部２５は、運転経過時間（ｔ）が所定時間Ｔ以上となったか否かを判定し、判定がＹｅｓである場合は設定した制御ゲインを保持し、制御ゲイン設定制御を終了する。一方、判定がＮｏである場合は、ＳＴ２〜ＳＴ４を繰り返し、運転経過時間（ｔ）が所定時間Ｔ以上となるまで、運転経過時間（ｔ）に応じた制御ゲインを更新し続ける。

以上のように後輪操舵制御装置を制御することによって、電動アクチュエータ１２Ｌの制御量は、運転開始時には小さく、運転継続時間が長くなるに従って少しずつ増加する。そのため、運転者が自動車Ｖの挙動から受ける違和感は低減される。

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。図３に示す運転継続時間に対する制御ゲインは一例であって、例えば、運転開始時の制御ゲインは０以外の所定の値であってもよく、制御ゲインは運転継続時間に比例して増加するかわりに二次曲線等の他の曲線に沿って増加してもよい。

５Ｌ，５Ｒ・・左右後輪、１０・・後輪操舵制御装置、１３・・イグニッションスイッチ、２３・・目標後輪操舵量ベース値設定部（目標後輪操舵量ベース値設定部）、２５・・制御ゲイン設定部（制御ゲイン設定部）、２６・・目標後輪操舵量設定部（目標後輪操舵量設定部）、Ｖ・・自動車

Claims (2)

1. 車両の左右後輪を操舵制御する後輪操舵制御装置であって、
   乗員の運転操作と車両の運動状態量との少なくとも一方に基づき、目標後輪操舵量ベース値を設定するベース値設定手段と、
   前記車両の運転継続時間に基づき、制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、
   前記目標後輪操舵量ベース値と前記制御ゲインとに基づき、目標後輪操舵量を設定する目標後輪操舵量設定手段と
   を有し、
   前記制御ゲイン設定手段は、前記運転継続時間が長くなるにつれて、前記制御ゲインを所定の運転開始時制御ゲインから通常時制御ゲインに向けて所定の漸増量をもって漸増させることを特徴とする後輪操舵制御装置。
2. 前記運転継続時間は、イグニッションスイッチがオン状態になったときからの経過時間であることを特徴とする請求項１に記載の後輪操舵制御装置。

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