JP5549542B2 - Wheel angle adjustment device - Google Patents
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Description
本発明は、車両に設けられる車輪角度調整装置に関する。 The present invention relates to a wheel angle adjusting device provided in a vehicle.
車両には制動時の安定性が求められる。これに対し、たとえば特許文献1には、車両重心の左右方向のずれに起因して制動時に生じる車両の偏向を、左右輪に付与する制動力の差、あるいは前後輪の操舵により発生させるヨーモーメントによって低減する技術が開示されている。この技術では、車両の直進制動時の減速度を取得し、取得した減速度に応じて車両重心のずれによるヨーモーメントの低減に必要なヨーモーメントを求め、得られたヨーモーメントが発生するように左右輪に制動力差を付与し、あるいは前後輪を操舵していた。
Vehicles are required to have stability during braking. On the other hand, for example, in
また、特許文献2には、左側の前後輪の制動力の和と右側の前後輪の制動力の和とが均等になるように各車輪に制動力を配分することで、直進制動時のヨーモーメントの発生を回避する技術が開示されている。
Further, in
上述した特許文献1に開示された技術では、左右輪の制動力を異ならせる構成、前後輪を運転者の操舵とは独立に転舵可能とする構成、車両の減速度に応じて発生させる左右輪の制動力差あるいは舵角を制御する構成等が必要であった。また、特許文献2に開示された技術では、各車輪にそれぞれ独自の比率で制動力を配分する構成が必要であった。したがって、従来の技術では、その方法を実現するための構成が複雑であるという課題があった。
In the technique disclosed in
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重心の位置に偏りがある車両において制動時に発生する偏向を抑制する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for suppressing deflection that occurs during braking in a vehicle in which the position of the center of gravity is biased.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車輪角度調整装置は、車両の重心が車両の中心位置から車両の左右方向にずれている重心の位置ずれにもとづいて車輪のトー角を調整するトー角調整手段を備える。このトー角調整手段は、左右の車輪のうち車両の左右方向において車両の重心に近い側の車輪のトー角を遠い側の車輪のトー角よりトーイン方向になるように調整する。この態様によると、トー角を調整することで車両の制動時に発生する偏向を抑制することができ、車両の制動時に発生する重心回りのヨー方向のモーメントを小さくすることができる。 In order to solve the above-described problem, a wheel angle adjusting device according to an aspect of the present invention adjusts a toe angle of a wheel based on a position shift of the center of gravity where the center of gravity of the vehicle is shifted from the center position of the vehicle in the left-right direction of the vehicle A toe angle adjusting means is provided. This toe angle adjusting means adjusts the toe angle of the wheel on the side close to the center of gravity of the vehicle in the left and right direction of the left and right wheels so that it is in the toe-in direction from the toe angle of the far side wheel. According to this aspect, by adjusting the toe angle, it is possible to suppress the deflection that occurs during braking of the vehicle, and to reduce the moment in the yaw direction around the center of gravity that occurs during braking of the vehicle.
トー角調整手段は、左前輪および右前輪のトー角の平均と、左後輪および右後輪のトー角の平均とを略同一となるように調整してもよい。 Toe angle adjusting means may adjust the average of the left front wheel and right front wheel toe angle, the average of the toe angle of the left rear wheel and right rear wheel so as to be substantially identical.
トー角調整手段は、運転者によって操作される操舵ハンドルの操作量に応じて車輪を操舵するための転舵角を算出する転舵角算出手段と、転舵角に応じて車輪を転舵する転舵手段と、重心の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、重心の位置ずれ量にもとづいて目標スラスト角を算出する目標スラスト角算出手段と、目標スラスト角と転舵角算出手段により算出された転舵角とにもとづいて新たな転舵角を算出する転舵角調整手段と、を含んでもよい。転舵手段は、新たな転舵角により車輪を転舵する。これにより制動時に発生する偏向をより効果的に抑制することができる。 The toe angle adjusting means steers the wheel according to the turning angle and the turning angle calculating means for calculating the turning angle for steering the wheel according to the operation amount of the steering handle operated by the driver. Steering means, misregistration amount calculating means for calculating the misalignment amount of the center of gravity, target thrust angle calculating means for calculating the target thrust angle based on the misalignment amount of the center of gravity, target thrust angle and steered angle calculating means And a turning angle adjusting means for calculating a new turning angle based on the turning angle calculated by the above. The steered means steers the wheel with a new steered angle. Accordingly, it is possible to more effectively suppress the deflection that occurs during braking.
トー角調整手段は、車輪の接地荷重を検出する荷重検出手段と、車両に与えられる横加速度を検出する横加速度検出手段と、を含んでもよい。位置ずれ量算出手段は、接地荷重と横加速度にもとづいて重心の位置ずれ量を算出してもよい。これにより、重心の位置ずれ量が変化しても重心の位置ずれ量を精度よく算出することができる。 The toe angle adjusting means may include a load detecting means for detecting the ground contact load of the wheel and a lateral acceleration detecting means for detecting the lateral acceleration applied to the vehicle. The positional deviation amount calculation means may calculate the positional deviation amount of the center of gravity based on the ground load and the lateral acceleration. Thereby, even if the displacement amount of the center of gravity changes, the displacement amount of the center of gravity can be calculated accurately.
トー角調整手段は、運転者が車両に乗車したことを検出するごとに各車輪のトー角を調整してもよい。これにより乗車数や荷物により車両の重心の位置が変化しても、制動時に発生する偏向を抑制することができる。 The toe angle adjusting means may adjust the toe angle of each wheel every time it detects that the driver has boarded the vehicle. As a result, even when the position of the center of gravity of the vehicle changes depending on the number of passengers and luggage, it is possible to suppress deflection that occurs during braking.
トー角調整手段は、車輪が連結されるとともに、車体に連結されるトーションビーム式の懸架機構を含んでもよい。懸架機構は、トレーリングアームと、トレーリングアームの一端部に連結するブッシュと、ブッシュの軸孔に挿入される軸部と、軸部の両端を支持し、車体に取り付けられるブラケットと、軸部が挿入される環状部材と、を有してもよい。環状部材は、重心の位置ずれが車両の中心位置から右側である場合に、ブッシュより右側に配置され、重心の位置ずれが車両の中心位置から左側である場合に、ブッシュより左側に配置されてもよい。これにより、トーションビーム式の懸架機構が設けられた車輪に対してもトー角を調整することができる。 The toe angle adjusting means may include a torsion beam type suspension mechanism connected to the vehicle body while being connected to the wheels. The suspension mechanism includes a trailing arm, a bush connected to one end of the trailing arm, a shaft inserted into the shaft hole of the bush, a bracket that supports both ends of the shaft, and is attached to the vehicle body, and a shaft And an annular member to be inserted. The annular member is arranged on the right side of the bush when the position deviation of the center of gravity is on the right side from the center position of the vehicle, and is arranged on the left side of the bush when the position deviation of the center of gravity is on the left side from the center position of the vehicle. Also good. Thereby, a toe angle can be adjusted also with respect to a wheel provided with a torsion beam type suspension mechanism.
本発明によれば、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をトー角を調整することで向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, stability at the time of braking in the vehicle in which a gravity center position is biased can be improved by adjusting the toe angle.
図1は、実施形態に係る四輪の車両10の模式図である。この車両10には、車輪のトー角を調整するトー角調整部を少なくとも備える車輪角度調整装置が含まれる。
FIG. 1 is a schematic diagram of a four-
車両10は、左前輪FL、右前輪FR、左後輪RL、右後輪RRからなる車輪を備える。右ハンドル車の車両10の車体12と各車輪FL、FR、RL、RRの間には、懸架機構14a、14b(これらをとくに区別しない場合は「懸架機構14」という)がそれぞれ設けられている。懸架機構14によって車輪を弾性支持することで、車輪の衝撃が車体12に直接的に伝達されることが防止される。懸架機構14は、車両のばね上とばね下の間に減衰力を発生させる。
The
車輪の接地荷重を検出するための荷重センサ22a、22b、22c、22d(とくに区別しない場合は「荷重センサ22」という)が各車輪に組み込まれている。荷重センサ22は、接地荷重に加えて、車両10にかかる横力を検出してもよい。荷重センサ22の検出結果は、車体12に備えられる電子制御装置100(以下「ECU100」という)に送られる。
運転者によって操作される操舵ハンドル18には操舵角センサ24が設けられており、操舵ハンドルの操作量を検出してECU100に送信する。
A
ECU100の転舵角算出部は操舵角センサ24の検出結果に応じて転舵角を算出する。ECU100は、前輪用の転舵機構20aおよび後輪用の転舵機構20b(とくに区別しない場合は「転舵機構20」という)に転舵角に応じた駆動信号を供給し、転舵機構20はその駆動信号に応じて車輪を転舵する。この転舵機構20は車輪のトー角を調整可能である。
The turning angle calculation unit of the
右ハンドル車の車両10の重心Gは、車両10の前後に沿った中心位置を示す中心線Cより右側にある。車両の構造が左右対称である車両であれば、車両を偏向させるような外的な要因がない限り、直進制動時に車両が偏向することはないはずである。しかし、現実には、車両に搭載されている各種装置の搭載位置が左右対称ではなく、また乗員や荷物も偏って積載されることが多いため、車両の重量分布が左右対称になることは少ない。つまり、重心が車両の中心から左右いずれかにずれている。図1に示す矢印Sは車輪のトー角に対する車両10の進行方向を示す。
The center of gravity G of the
図2は、車両の直進制動時に偏向が発生するメカニズムを説明するための模式図である。なお、以下の図面において同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。重心が左右いずれかにずれた状態で、左右の車輪に等しいブレーキトルクが加えられると、車両の重心回りにヨー方向のモーメントが発生するので、直進制動時であっても車両が偏向する。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a mechanism in which deflection occurs during straight braking of the vehicle. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure in the following drawings, and the description and illustration are abbreviate | omitted suitably. When equal braking torque is applied to the left and right wheels in a state where the center of gravity is shifted to the left or right, a moment in the yaw direction is generated around the center of gravity of the vehicle, so that the vehicle is deflected even during straight braking.
図2では、右ハンドルの車両で乗員が運転者一名であるときの車両10を示す。この場合、重心Gは、車体の中心線Cよりも右側にずれて位置することになる。ブレーキがかけられたとき、左右の車輪に加わる制動力が等しい(すなわち、D1=D2>D3=D4)と仮定する。重心回りのヨー方向のモーメントは、重心からの各車輪FL、FR、RL、RRの距離と制動力との積で表されるから、重心Gが右寄りであるとき、重心Gには図示するように反時計回りのモーメントMが発生する。左前輪FLおよび左後輪RLと重心Gまでの間隔が、右前輪FRおよび右後輪RRと重心Gまでの間隔より長いため、左前輪FLおよび左後輪RLにより生じる重心回りのモーメントが大きくなるからである。したがって、車体は図の左方向BLに偏向する。
FIG. 2 shows the
実施形態では、この偏向を抑制するため、車両10の重心Gが車両10の中心位置から左右方向にずれている重心Gの位置ずれにもとづいて車輪のトー角を調整するトー角調整部を備える。なお、車両10の左右方向とは、たとえば左前輪FLの中心と、右前輪FRの中心を結ぶ直線に平行な方向である。なお、実施形態でのトー角は、左右方向と直交する車両10の前後方向を基準に、反時計回りをプラスとして、時計回りをマイナスとして説明する。トーアウトとは車輪前端が車輪の中心より外側に位置する状態で、トーインとは車輪前端が車輪の中心より内側に位置する状態である。右輪ではトーインがプラスとなり、左輪ではトーアウトがプラスとなる。
In the embodiment, in order to suppress this deflection, a toe angle adjusting unit that adjusts the toe angle of the wheel based on the positional deviation of the center of gravity G in which the center of gravity G of the
図3は、重心Gと車両の進行方向S1と車輪のトー角との関係を説明する図である。進行方向S1と車両10の中心線Cとの角度(以下、スラスト角という)はθ1である。点Pは左前輪FLおよび右前輪FRの中点である。スラスト角は中心線Cを基準として、左側(車両の上方からみて反時計回り)にプラス、右側(車両の上方からみて時計回り)にマイナスである。図3に示す車両10の進行方向S1は、各車輪のトー角によって定められている。つまり、トー角調整部は、各車輪のトー角を調整することで、プラスのスラスト角θ1となるように設定する。
車両10の直進中においては、スラスト角θ1は、以下の式で示される。
θ1=(QFR+QFL)/2=(QRR+QRL)/2
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship among the center of gravity G, the vehicle traveling direction S1, and the toe angle of the wheels. An angle between the traveling direction S1 and the center line C of the vehicle 10 (hereinafter referred to as a thrust angle) is θ1. Point P is the midpoint of left front wheel FL and right front wheel FR. The thrust angle is positive on the left side (counterclockwise when viewed from above the vehicle) and negative on the right side (clockwise when viewed from above the vehicle) with respect to the center line C. The traveling direction S1 of the
When the
θ1 = (QFR + QFL) / 2 = (QRR + QRL) / 2
ここで、左前輪FLおよび左後輪RLのトー角をトーアウト側に変化させることで、重心回りのモーメントを小さくすることができる。また右前輪FRおよび右後輪RRのトー角をトーイン側に変化させることで、重心回りのモーメントを大きくすることができる。なお左前輪FLをトーアウト側に、右後輪RRをトーイン側に変化させ、右前輪FRをトーイン側に、左後輪RLをトーアウト側に変化させてもよい。いずれのトー角の変化も、重心Gが右側にずれている場合に重心回りのモーメントを小さくする。なお、前輪に後輪より大きな制動力が付与されるため、前輪の重心回りのモーメントへの寄与度が後輪より大きい。このように、左前輪FLおよび左後輪RLのトー角をトーアウト側に変化させた場合、および右前輪FRおよび右後輪RRのトー角をトーイン側に変化させた場合、スラスト角がプラス側に変化し、重心Gが右側にずれている車両10の制動時の偏向を抑制することができる。
Here, the moment around the center of gravity can be reduced by changing the toe angles of the left front wheel FL and the left rear wheel RL to the toe-out side. Further, the moment around the center of gravity can be increased by changing the toe angles of the right front wheel FR and the right rear wheel RR to the toe-in side. The left front wheel FL may be changed to the toe-out side, the right rear wheel RR may be changed to the toe-in side, the right front wheel FR may be changed to the toe-in side, and the left rear wheel RL may be changed to the toe-out side. Any change in toe angle reduces the moment around the center of gravity when the center of gravity G is shifted to the right. In addition, since a braking force greater than that of the rear wheels is applied to the front wheels, the degree of contribution to the moment around the center of gravity of the front wheels is greater than that of the rear wheels. Thus, when the toe angle of the left front wheel FL and the left rear wheel RL is changed to the toe-out side, and when the toe angle of the right front wheel FR and the right rear wheel RR is changed to the toe-in side, the thrust angle is positive. And the deflection at the time of braking of the
重心Gが中心線Cに近づくほど、重心回りのモーメントは小さくなる。車輪の前後の間隔、たとえば左前輪FLの中心と左後輪RLの中心との間隔をLとする。また車両10に付与する制動力のうち前輪に付与される割合をBfとし、前輪制動力割合Bfという。また、車両10の接地荷重のうち前輪に付与される割合をLfとし、前輪荷重割合Lfという。このとき、スラスト角θ1となるように車輪のトー角を調整すると、以下に示す式(1)に示す距離だけ、重心Gを中心線Cに近づけた効果を有する。
sinθ1・L(Bf−Lf) ・・・(1)
なお、(Bf−Lf)は前輪と後輪との配分の差なので、前輪ではなく後輪で算出しても同じ値となる。式(1)に示す距離と、重心Gの位置ずれ量が等しければ、重心回りのヨー方向のモーメントをキャンセルすることができる。
車輪のトー角を調整して制動時の偏向を抑制する方法について具体的に説明する。
The closer the center of gravity G is to the center line C, the smaller the moment around the center of gravity. Let L be the distance between the front and rear of the wheel, for example, the distance between the center of the left front wheel FL and the center of the left rear wheel RL. Further, the ratio of the braking force applied to the
sinθ1 · L (Bf−Lf) (1)
Since (Bf−Lf) is a difference in distribution between the front wheels and the rear wheels, the same value is obtained even if calculated with the rear wheels instead of the front wheels. If the distance shown in equation (1) is equal to the amount of displacement of the center of gravity G, the moment in the yaw direction around the center of gravity can be canceled.
A method for adjusting the toe angle of the wheel to suppress the deflection at the time of braking will be specifically described.
(第1実施形態)
図4は、第1実施形態に係る車両10の各車輪のトー角を説明する図である。第1実施形態では、トー角調整部が、左前輪FLおよび右前輪FRのトー角の平均値と、左後輪RLおよび右後輪RRのトー角の平均値とを、略同一となるように調整する。なおかつ、トー角調整部は、重心Gが車両10の中心位置Cから左右方向にずれている場合、左前輪FLおよび左後輪RL(左車輪)、または右前輪FRおよび右後輪RR(右車輪)のうち、左右方向において重心Gに近い方の車輪前端を遠い方より、中心位置Cに近くなるように調整する。すなわち、重心Gに近い側の車輪のトー角を遠い側よりトーイン側に調整する。
(First embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating the toe angle of each wheel of the
第1実施形態に係るトー角調整部は、初期のアライメントとして車両10の出荷までにあらかじめトー角を調整してもよい。重心Gの位置ずれが車両の出荷時に生じている場合に、事前に制動時の偏向を抑制するように対応することができる。このときの車両10の重心Gは、車両10に運転手が一人乗車した状態の位置であってよい。
The toe angle adjusting unit according to the first embodiment may adjust the toe angle in advance before shipment of the
トー角調整部は、ECU100および転舵機構20を含んでよく、ECU100および転舵機構20により車輪のトー角を調整する。またトー角調整部は、その他の従来技術、たとえば特開2010−173577号公報や特開2007−331626号公報に記載の車輪のトー角を調整する技術を用いてトー角を調整してもよい。
The toe angle adjustment unit may include the
たとえば、図4に示すように重心Gが車両10の中心位置Cから右側にずれている場合、トー角調整部は、左前輪FLのトーアウト角t1より右前輪FRのトーアウト角t2の方が小さくなるよう設定し、左後輪RLのトーイン角t3より右後輪RRのトーイン角t4の方が大きくなるよう設定する。
For example, when the center of gravity G is shifted to the right side from the center position C of the
図4に示す態様では、右前輪FRおよび右後輪RRのトー角が左車輪よりトーイン側に調整されているため、トー角調整部により調整した各車輪のトー角により定められる進行方向S2が左側を向いており、スラスト角がθ2となる。これにより制動時に発生する重心回りのモーメントが打ち消し合うように作用するため、制動時の偏向を抑えることができる。スラスト角θ2となるように調整する各車輪のトー角はあらかじめ定められた数値であってよく、ECU100にあらかじめ保持されてよい。
In the aspect shown in FIG. 4, since the toe angles of the right front wheel FR and the right rear wheel RR are adjusted to the toe-in side from the left wheel, the traveling direction S2 determined by the toe angle of each wheel adjusted by the toe angle adjusting unit is It faces to the left and the thrust angle is θ2. As a result, the moments around the center of gravity generated during braking act so as to cancel each other, so that deflection during braking can be suppressed. The toe angle of each wheel that is adjusted to be the thrust angle θ2 may be a predetermined numerical value, and may be held in the
第1実施形態に係るトー角調整部は、運転者の車両10への乗車時ごとにトー角を調整してよい。たとえば、ECU100はイグニッションスイッチがオンされると、運転者が車両10に乗車したと検出してよい。運転者の車両10への乗車を検出すると、ECU100は転舵機構20を制御してスラスト角θ2となるように車輪のトー角を調整する。この態様によっても、車両10の制動時の偏向を抑制することができる。
The toe angle adjusting unit according to the first embodiment may adjust the toe angle every time the driver gets on the
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態に係る懸架機構14bを模式的に示す図である。図5(a)は車両10の後部を上面からみた図であり、図5(b)は左輪用ブッシュ機構30aの断面図である。この懸架機構14bは、一端が車体12に他端が後輪に取り付けられるトーションビーム式である。図5に示す車両10は右ハンドルであり、重心Gも中心位置Cから右方向にずれている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram schematically showing the
懸架機構14は、主な構成として左輪用トレーリングアーム28a、右輪用トレーリングアーム28b、トーションビーム26、左輪用ブッシュ機構30aおよび右輪用ブッシュ機構30bを備える。以下適宜、左輪用トレーリングアーム28aおよび右輪用トレーリングアーム28bをトレーリングアーム28と称し、左輪用ブッシュ機構30aおよび右輪用ブッシュ機構30bをブッシュ機構30と称する。
The suspension mechanism 14 includes a left
トレーリングアーム28は、パイプ状の部材であり、車両前後方向を長手方向として配置されている。左輪用トレーリングアーム28aの車両前方側の端部には左輪用ブッシュ機構30aが取り付けられており、左輪用ブッシュ機構30aを介して左輪用トレーリングアーム28aは車体側に揺動可能にかつ弾性的に連結されている。同様に右輪用トレーリングアーム28bの車両前方側の端部には右輪用ブッシュ機構30bが取り付けられており、右輪用ブッシュ機構30bを介して右輪用トレーリングアーム28bは車体側に弾性的に連結されている。
The trailing arm 28 is a pipe-like member, and is arranged with the longitudinal direction of the vehicle. A left
左輪用トレーリングアーム28aは、連結部材(不図示)を介して左後輪RLに連結され、右輪用トレーリングアーム28bは、連結部材(不図示)を介して右後輪RRに連結される。トレーリングアーム28には車体12に連結するショックアブソーバ(不図示)が取り付けられてよい。
The left
図5(b)に示すように、左輪用ブッシュ機構30aは、ブラケット32、ブッシュ34、軸部36、内筒部38および環状部材40を備える。ブラケット32の外面は車体12に取り付けられる。ブラケット32の第1平面32aおよび第2平面32bには軸孔が形成されている。
As shown in FIG. 5B, the left
軸部36は、棒形状に形成され、両端がブラケット32の軸孔に挿入されてブラケット32に支持される。内筒部38は、円筒形状に形成され、軸部36を内挿し、ブラケット32内に収容される。内筒部38の軸方向長さは、第1平面32aと第2平面32bとの間隔より小さい。
The
ブッシュ34は、円柱形状に形成され、中央に軸孔が形成される。ブッシュ34は弾性を有し、ブッシュ34の側面はトレーリングアーム28の一端に連結される。ブッシュ34の軸孔には内筒部38および軸部36が挿入され、ブラケット32内に収容される。軸部36と内筒部38は相対回転可能である。ブッシュ34の軸方向長さは第1平面32aと第2平面32bとの間隔より小さい。
The
環状部材40は、いわゆるワッシャのような円盤形状をしており、中央に軸孔が形成されている。環状部材40の軸孔には軸部36が挿入される。環状部材40の左側にブッシュ34および内筒部38が配置され、環状部材40の右側にブラケット32の第2平面32bが配置される。環状部材40は左側から内筒部38の一端に、右側から第2平面32bに挟まれて支持されている。なお、右輪用ブッシュ機構30bも左輪用ブッシュ機構30aと同様である。
The
車両10では重心Gのずれが中心線Cより右側である。環状部材40はブッシュ機構30の右側に配置される。これにより、環状部材40がない場合と比べてトレーリングアーム28の一端がともに左方向にずれ、左後輪RLのトー角がトーアウト方向となり、右後輪RRのトー角がトーイン方向となる。したがって、進行方向S3のスラスト角が左側にθ3となり、制動時に発生する回転方向のモーメントを小さくするように作用するため、制動時の偏向を抑えることができる。このように、環状部材40を有する懸架機構14はシンプルな構成でトー角調整部として機能することができる。なお、左後輪RLは必ずトーアウトとなる必要はなく、左後輪RLのトーインが右後輪RRのトーインよりも小さくなればよい。
In the
図6は、第2実施形態に係る懸架機構14bを模式的に示す図である。図6(a)は車両10の後部を上面からみた図であり、図6(b)は左輪用ブッシュ機構30cの断面図である。図6に示す車両10は左ハンドル車であり、図5に示した態様とは重心Gの位置が異なり、重心Gが中心位置Cから左方向にずれている。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the
車両10では重心Gのずれが中心線Cより左側である。環状部材40はブッシュ機構30の左側に配置される。環状部材40の右側にブッシュ34および内筒部38が配置され、環状部材40の左側にブラケット32の第1平面32aが配置される。環状部材40は右側から内筒部38の一端に、左側から第1平面32aに挟まれて支持されている。なお、右輪用ブッシュ機構30dも左輪用ブッシュ機構30cと同様である。
In the
これにより、環状部材40がない場合と比べてトレーリングアーム28の一端がともに右方向にずれ、左後輪RLのトー角がトーイン方向となり、右後輪RRのトー角がトーアウト方向となる。したがって、進行方向S4のスラスト角が右側にθ4となり、制動時に発生する回転方向のモーメントを小さくするように作用するため、制動時の偏向を抑えることができる。このように、環状部材40はシンプルな構成でトー角調整部として機能することができる。
Thereby, both ends of the trailing arm 28 are shifted to the right as compared with the case where the
第2実施形態では、重心Gの位置ずれが右側か左側かどうかにもとづいて環状部材40を取り付ける位置を変更し、車輪のトー角をあらかじめ調整することができる。図5および図6に示すように、右ハンドルおよび左ハンドルの両方に同じ部材を用いて対応することができる。またトー角を調整する転舵機構20bがなくとも、懸架機構14のブッシュ機構30においてトー角を調整することができる。
In the second embodiment, the toe angle of the wheel can be adjusted in advance by changing the position where the
第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせることも可能である。たとえば、ECU100は、環状部材40により調整したスラスト角θ3または後輪のトー角をあらかじめ保持し、スラスト角θ2からスラスト角θ3を減算した角度をもとに各車輪のトー角を調整する。
It is also possible to combine the first embodiment and the second embodiment. For example, the
(第3実施形態)
第3実施形態に係る車両10は、図1で示すように前輪用の転舵機構20aおよび後輪用の転舵機構20bを備える。ECU100は、転舵機構20の駆動を制御することで、車両10の重心Gにもとづいて各車輪のトー角を制御する。少なくともECU100および転舵機構20がトー角調整部として機能する。
(Third embodiment)
The
ECU100は車両の重心Gの左右方向における位置ずれを次のようにして算出する。ECU100は、左前輪FLおよび左後輪RLの接地荷重を検知する荷重センサ22a、22cで検知された左前輪FLおよび左後輪RLの接地荷重Wlと、右前輪FRおよび右後輪RRの接地荷重を検知する荷重センサ22b、22dで検知された右前輪FRおよび右後輪RRの接地荷重Wrと、を取得する。ここで、各車輪の接地荷重には、車両10の重心Gが車両10の中心線Cからずれることで差が生じ得る。また、各車輪の接地荷重には、路面の傾斜や旋回にともなう荷重移動によっても差が生じ得る。
The
そこで、ECU100は、荷重センサ22の検出結果から車両10に与えられた横力を取得する。横力を車両10の質量(全荷重)で除算すると横加速度αが得られる。なお、荷重センサ22以外の横加速度検出手段を用いてよい。たとえば、車体12に横加速度センサ(不図示)を設け、横加速度センサにより車両10に加わる横加速度αを取得する。そして、ECU100は、左右輪の接地荷重差(Wr−Wl)から、横加速度αにより推定される路面傾斜や旋回にもとづく接地荷重差を差し引いて、重心Gの位置ずれにもとづく接地荷重差を抽出する。そして、ECU100は、重心Gの位置ずれにもとづく接地荷重差から重心Gの位置を取得し、この重心Gの位置から目標スラスト角θを算出して、目標スラスト角θをその時点での各車輪の転舵角に加えて新たな転舵角を算出し、新たな転舵角となるように転舵機構20を制御する。目標スラスト角θは、重心Gの位置ずれに起因する制動時の偏向を抑制するために目標とするスラスト角であって、各車輪のトー角に応じた車両の進行方向の車両の中心線に対する角度をいう。
Therefore, the
図7は、第3実施形態に係る車輪のトー角を調整する制御を示すフローチャートである。図8は、横加速度と接地荷重左右差との関係を示す図である。図7に示す制御フローは、たとえばイグニッションがオンされると所定の時間間隔で継続的に実行されてよい。また、運転者が乗車したことを検出するごとに実行されてよく、たとえば車両10の運転席のドアが閉じられ、かつイグニッションがオンであることを検出すると、運転者が乗車したとみなして実行される。
FIG. 7 is a flowchart showing control for adjusting the toe angle of the wheel according to the third embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the lateral acceleration and the difference between the left and right contact loads. The control flow shown in FIG. 7 may be continuously executed at predetermined time intervals when the ignition is turned on, for example. Further, it may be executed every time it is detected that the driver has boarded the vehicle. For example, when it is detected that the door of the driver's seat of the
まず、ECU100は、ROMに記憶されている右前輪FRおよび右後輪RRの接地荷重Wr、左前輪FLおよび左後輪RLの接地荷重Wl、および横加速度αを削除する(S101)。
First, the
続いて、ECU100のセンサ情報取得部は、右前輪FRおよび右後輪RRの接地荷重Wr、左前輪FLおよび左後輪RLの接地荷重Wl、および横加速度αを所定の間隔で繰り返しサンプリングしてROMに記憶する(S102)。接地荷重Wr,Wlおよび横加速度αは、路面の起伏などの影響で変動するため、時間平均をとったりローパスフィルタで変動成分をある程度除去してサンプリングする。所定時間が経過した後、図8に示すように、ECU100の位置ずれ量算出部は記憶された情報から左右輪の接地荷重差Wr−Wlと横加速度αの回帰直線Rを最小二乗法などで計算して、その切片ΔWを算出する(S103)。
Subsequently, the sensor information acquisition unit of the
回帰直線Rは、傾きをI、y切片をΔWとすると、以下の式(2)で表すことができる。なお、y軸が接地荷重左右差(Wr−Wl)であり、x軸が横加速度αである。
y=I・α+ΔW ・・・(2)
The regression line R can be expressed by the following equation (2), where the slope is I and the y-intercept is ΔW. Note that the y-axis is the ground load left-right difference (Wr−Wl), and the x-axis is the lateral acceleration α.
y = I · α + ΔW (2)
回帰直線Rのy切片ΔWは、横加速度αが0のときの接地荷重差であるから、重心位置Gのずれにもとづく左右輪の接地荷重差に相当する。したがって、右車輪と左車輪のトレッドをTとすると、中心線からの重心Gの位置ずれ量Gd(重心の左右方向における偏り)は、以下の式(3)で表すことができる。位置ずれ量Gdにより重心Gの位置が定まる。
Gd=ΔW・T/2(Wr+Wl) ・・・(3)
Since the y intercept ΔW of the regression line R is a contact load difference when the lateral acceleration α is 0, it corresponds to a contact load difference between the left and right wheels based on the shift of the center of gravity position G. Accordingly, if the tread of the right wheel and the left wheel is T, the positional deviation amount Gd of the center of gravity G from the center line (bias of the center of gravity in the left-right direction) can be expressed by the following equation (3). The position of the center of gravity G is determined by the positional deviation amount Gd.
Gd = ΔW · T / 2 (Wr + Wl) (3)
ECU100の位置ずれ量算出手段は、上記式(3)にもとづいて重心Gの位置ずれ量Gdを算出し、ECU100の目標スラスト角算出手段は、算出された位置ずれ量Gdをもとに、車両進行の目標とする目標スラスト角θを算出する(S104)。
The positional deviation amount calculation means of the
上記の式(1)では車両進行中に重心Gの位置ずれを低減する距離を表し、この距離が重心Gの位置ずれ量Gdと等しければ、重心Gの位置ずれ量Gdによる重心回りのモーメントをキャンセルすることができる。したがって、式(1)と式(3)により、以下の式(4)が表される。
sinθ・L(Bf−Lf)=ΔW・T/2(Wr+Wl) ・・・(4)
The above formula (1) represents a distance for reducing the displacement of the center of gravity G while the vehicle is traveling. If this distance is equal to the displacement amount Gd of the center of gravity G, the moment around the center of gravity due to the displacement amount Gd of the center of gravity G is expressed. Can be canceled. Therefore, the following formula (4) is expressed by formula (1) and formula (3).
sinθ · L (Bf−Lf) = ΔW · T / 2 (Wr + Wl) (4)
目標スラスト角θは数度程度と小さいため、sinθ≒θと近似することができる。したがって、目標スラスト角θは以下の式(5)に示すことができる。
θ≒ΔW・T/{2(Wr+Wl)・L(Bf−Lf)} ・・・(5)
ECU100の目標スラスト角算出手段は位置ずれ量Gdにもとづいて目標スラスト角θを算出する。
Since the target thrust angle θ is as small as several degrees, it can be approximated as sin θ≈θ. Therefore, the target thrust angle θ can be expressed by the following equation (5).
θ≈ΔW · T / {2 (Wr + Wl) · L (Bf−Lf)} (5)
The target thrust angle calculation means of the
ECU100の転舵角調整部は、転舵角算出部により算出された各車輪の転舵角それぞれに目標スラスト角θを加えるよう調整して、ECU100の転舵制御部は、目標スラスト角θを加えた各車輪の転舵角にもとづいて転舵機構20を制御する(S105)。これにより、ECU100は、以上のプロセスを繰り返すことで、重心Gの位置ずれ量Gdにもとづく制動時の偏向を抑制することができる。
The turning angle adjusting unit of the
なお、ECU100は、目標スラスト角θが閾値を越えた場合は、閾値を目標スラスト角とみなしてよい。閾値は、目標スラスト角θを加えることで運転者が運転に違和感を感じない程度の値に設定され、実験等により定められる。
Note that the
また、転舵機構20の操舵角の最大可動範囲を超えた場合はそれ以上制御できない。したがって、ECU100は、目標スラスト角θを加えた各車輪の転舵角が転舵機構20の転舵角の最大可動角を超えた場合、転舵機構20の最大可動角を各車輪の転舵角とみなして制御する。
Further, if the steering angle of the steering mechanism 20 exceeds the maximum movable range, no further control is possible. Therefore, when the turning angle of each wheel to which the target thrust angle θ is added exceeds the maximum movable angle of the turning angle of the turning mechanism 20, the
なお、ECU100は、例えばROMに予め記憶されている、左右輪の接地荷重差ΔWと重心Gの位置ずれ量Gdとが対応付けられたマップを用いることで、接地荷重差ΔWからずれ量Gdを取得してもよい。
Note that the
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態および変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態および変形例同士の組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is possible to combine the embodiments and modifications, and to make various modifications such as design changes based on the knowledge of those skilled in the art. Such combined or modified embodiments are also included in the scope of the present invention. A new embodiment generated by the combination of the above-described embodiments and modifications has the effects of the combined embodiments and modifications.
第3実施形態において、ECU100は制動時のみトー角を調整する。ここで、制動時の偏向は車速が高い場合に大きくなるため、所定の速度以上である場合にECU100はトー角を調整してよい。これにより、効果的に偏向を抑えることができる。
In the third embodiment, the
FL 左前輪、 FR 右前輪、 RL 左後輪、 RR 右後輪、 10 車両、 12 車体、 14a、14b 懸架機構、 18 操舵ハンドル、 20a、20b 転舵機構、 22a、22b、22c、22d 荷重センサ、 24 操舵角センサ、 26 トーションビーム、 28a、28b トレーリングアーム、 30a、30b ブッシュ機構、 32 ブラケット、 34 ブッシュ、 36 軸部、 38 内筒部、 40 環状部材、 100 ECU。 FL left front wheel, FR right front wheel, RL left rear wheel, RR right rear wheel, 10 vehicle, 12 vehicle body, 14a, 14b suspension mechanism, 18 steering handle, 20a, 20b steering mechanism, 22a, 22b, 22c, 22d load sensor , 24 Steering angle sensor, 26 Torsion beam, 28a, 28b Trailing arm, 30a, 30b Bush mechanism, 32 Bracket, 34 Bush, 36 Shaft, 38 Inner tube, 40 Annular member, 100 ECU.
Claims (6)
前記トー角調整手段は、左右の車輪のうち車両の左右方向において車両の重心に近い側の車輪のトー角を遠い側の車輪のトー角よりトーイン方向になるように調整することを特徴とする車輪角度調整装置。 A toe angle adjusting means for adjusting a toe angle of a wheel based on a position shift of the center of gravity, wherein the center of gravity of the vehicle is shifted in a lateral direction of the vehicle from a center position of the vehicle;
The toe angle adjusting means adjusts the toe angle of a wheel closer to the center of gravity of the vehicle in the left-right direction of the vehicle among the left and right wheels so that the toe-in direction is closer to the toe angle of the far wheel. Wheel angle adjustment device.
運転者によって操作される操舵ハンドルの操作量に応じて車輪を操舵するための転舵角を算出する転舵角算出手段と、
転舵角に応じて車輪を転舵する転舵手段と、
前記重心の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
前記重心の位置ずれ量にもとづいて目標スラスト角を算出する目標スラスト角算出手段と、
前記目標スラスト角と前記転舵角算出手段により算出された転舵角とにもとづいて新たな転舵角を算出する転舵角調整手段と、を含み、
前記転舵手段は、前記新たな転舵角により前記車輪を転舵することを特徴とする請求項1または2に記載の車輪角度調整装置。 The toe angle adjusting means includes
A turning angle calculating means for calculating a turning angle for steering the wheel according to the operation amount of the steering wheel operated by the driver;
Steering means for steering the wheels according to the steered angle;
A displacement amount calculation means for calculating a displacement amount of the center of gravity;
Target thrust angle calculating means for calculating a target thrust angle based on the amount of displacement of the center of gravity;
Turning angle adjusting means for calculating a new turning angle based on the target thrust angle and the turning angle calculated by the turning angle calculation means,
The wheel angle adjusting device according to claim 1 or 2, wherein the steering means steers the wheel at the new turning angle.
車輪の接地荷重を検出する荷重検出手段と、
車両に与えられる横加速度を検出する横加速度検出手段と、を含み、
前記位置ずれ量算出手段は、前記接地荷重と前記横加速度にもとづいて前記重心の位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項3に記載の車輪角度調整装置。 The toe angle adjusting means includes
Load detecting means for detecting the ground contact load of the wheel;
Lateral acceleration detection means for detecting lateral acceleration applied to the vehicle,
The wheel angle adjustment device according to claim 3, wherein the positional deviation amount calculating means calculates the positional deviation amount of the center of gravity based on the ground load and the lateral acceleration.
前記懸架機構は、
トレーリングアームと、
前記トレーリングアームの一端部に連結するブッシュと、
前記ブッシュの軸孔に挿入される軸部と、
前記軸部の両端を支持し、車体に取り付けられるブラケットと、
前記軸部が挿入される環状部材と、を有し、
前記環状部材は、前記重心の位置ずれが車両の中心位置から右側である場合に、前記ブッシュより右側に配置され、前記重心の位置ずれが車両の中心位置から左側である場合に、前記ブッシュより左側に配置されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の車輪角度調整装置。 The toe angle adjusting means includes a torsion beam type suspension mechanism that is connected to a vehicle body with wheels connected thereto,
The suspension mechanism is
A trailing arm,
A bush connected to one end of the trailing arm;
A shaft portion inserted into the shaft hole of the bush;
A bracket that supports both ends of the shaft and is attached to the vehicle body;
An annular member into which the shaft portion is inserted,
The annular member is disposed on the right side of the bush when the displacement of the center of gravity is on the right side from the center position of the vehicle, and the annular member is disposed on the right side of the bush when the position shift of the center of gravity is on the left side with respect to the center position of the vehicle. The wheel angle adjusting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the wheel angle adjusting device is arranged on the left side.
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