JP5625801B2 - Vehicle behavior control device - Google Patents

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本発明は、例えばEPS(Electronic controlled Power Steering:電子制御式パワーステアリング装置)、VGRS(Variable Gear Ratio Steering:可変ギア比ステアリング装置)、ARS(Active Rear Steering:後輪操舵装置)等の各種操舵機構を備えた車両において、該車両の挙動制御を行う車両挙動制御装置の技術分野に関する。   The present invention includes various steering mechanisms such as EPS (Electronic Controlled Power Steering), VGRS (Variable Gear Ratio Steering), ARS (Active Rear Steering). The present invention relates to a technical field of a vehicle behavior control device that controls behavior of the vehicle.

この種の装置として、例えば、前輪又は後輪の転舵角を変更可能な転舵角制御装置と、駆動力又は制動力を左右輪で異なる配分を行う駆動力配分制御装置と、を備える車両において、車体スリップ角に対するフィードバック量及びフィードフォワード量を転舵角制御装置に出力するスリップ角制御部と、車体のヨーレートに対するフィードバック量及びフィードフォワード量を駆動力配分制御装置に出力するヨーモーメント制御量設定部と、を備え、スリップ角制御部及びヨーモーメント制御量設定部の一方が故障した際に、他方が故障した一方の制御を補償する制御を行う装置が提案されている(特許文献1参照)。   As this type of device, for example, a vehicle including a turning angle control device that can change the turning angle of a front wheel or a rear wheel, and a driving force distribution control device that distributes driving force or braking force differently between the left and right wheels. , A slip angle control unit that outputs a feedback amount and a feedforward amount with respect to a vehicle body slip angle to a turning angle control device, and a yaw moment control amount that outputs a feedback amount and a feedforward amount with respect to the yaw rate of the vehicle body to a driving force distribution control device And a setting unit, and when one of the slip angle control unit and the yaw moment control amount setting unit fails, an apparatus that performs control to compensate for the control of the other failed has been proposed (see Patent Document 1). ).

或いは、例えば、EPS及びVGRS等を備えた車両において、該車両を目標走行経路に沿って走行させるLKA(Lane Keeping Assist)時に、走行路の曲率半径に基づいて算出された目標舵角については、EPS及び制動力を制御することにより達成し、車線の中心線からの逸脱分についてはVGRSを制御することにより修正する装置が提案されている(特許文献2参照)。   Or, for example, in a vehicle equipped with EPS, VGRS, etc., when the LKA (Lane Keeping Assist) makes the vehicle travel along the target travel route, the target rudder angle calculated based on the curvature radius of the travel route is as follows: An apparatus has been proposed which is achieved by controlling EPS and braking force, and correcting deviations from the center line of the lane by controlling VGRS (see Patent Document 2).

特開2008−126916号公報JP 2008-126916 A 特開2007−160998号公報JP 2007-160998 A

特許文献1に記載の技術では、例えば、故障した一方の制御を補償するように他方の制御が切り替えられる際に、車両の挙動が乱れる可能性があるという技術的問題点がある。特許文献2では、該技術的問題点については考慮されていないという技術的問題点がある。   The technique described in Patent Document 1 has a technical problem in that, for example, when the other control is switched so as to compensate for one of the failed controls, the behavior of the vehicle may be disturbed. In Patent Document 2, there is a technical problem that the technical problem is not considered.

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、車両の挙動を制御するための複数の装置のうち一の装置が故障した場合に、他の装置へ切り替える際に車両挙動の乱れの発生を抑制することができる車両挙動制御装置を提案することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, for example, and when one device out of a plurality of devices for controlling the behavior of the vehicle fails, the vehicle behavior is disturbed when switching to another device. It is an object of the present invention to propose a vehicle behavior control device that can suppress the occurrence of the vehicle.

本発明の車両挙動制御装置は、上記課題を解決するために、夫々が、車体スリップ角、ヨーレート及びセルフアライニングトルクのうち少なくとも一つを制御可能な複数の車両挙動制御手段を備える車両に搭載され、前記複数の車両挙動制御手段から2以上の車両挙動制御手段を選択して、前記車体スリップ角、前記ヨーレート及び前記セルフアライニングトルクのうち少なくとも一つを制御するように前記選択された車両挙動制御手段を制御する挙動制御実行手段と、前記選択された車両挙動制御手段のうち少なくとも一つの車両挙動制御手段が故障したか否かを判定する判定手段と、前記少なくとも一つの車両挙動制御手段が故障したと判定された場合、前記複数の車両挙動制御手段のうち、前記挙動制御実行手段により選択されなかった車両挙動制御手段から、前記故障したと判定された車両挙動制御手段と切り替え可能な車両挙動制御手段である予備挙動制御手段を選択する選択手段と、前記選択された予備挙動制御手段を用いた場合に、前記選択された車両挙動制御手段のうち、前記故障たと判定された車両挙動制御手段を除いた車両挙動制御手段に係る制御量の変化量を演算する演算手段と、前記演算された変化量が小さくなるように、前記故障したと判定された車両挙動制御手段と切り替えるべき予備挙動制御手段を決定する決定手段と、を備える。 In order to solve the above problems, the vehicle behavior control device of the present invention is mounted on a vehicle including a plurality of vehicle behavior control means each capable of controlling at least one of a vehicle body slip angle, a yaw rate, and a self-aligning torque. The selected vehicle is configured to select two or more vehicle behavior control means from the plurality of vehicle behavior control means to control at least one of the vehicle body slip angle, the yaw rate, and the self-aligning torque. Behavior control execution means for controlling behavior control means, determination means for determining whether or not at least one vehicle behavior control means among the selected vehicle behavior control means has failed, and at least one vehicle behavior control means Is determined not to be selected by the behavior control execution means among the plurality of vehicle behavior control means. When selecting the preliminary behavior control means, which is a vehicle behavior control means that can be switched from the vehicle behavior control means determined to have failed, from the vehicle behavior control means, and the selected preliminary behavior control means , out of the selected vehicle behavior control means, and calculating means for calculating an amount of change control amount according to the vehicle behavior control means, except for the vehicle behavior control means it is determined to have the fault, which is the operational change Determining means for determining a preliminary behavior control means to be switched to the vehicle behavior control means determined to have failed so as to reduce the amount;

本発明の車両挙動制御装置によれば、当該車両挙動制御装置は、夫々が、車体スリップ角、ヨーレート及びセルフアライニングトルクのうち少なくとも一つを制御可能な複数の車両挙動制御手段を備える車両に搭載されている。ここで、車両挙動制御手段には、例えば、車両の操舵輪の舵角を変更可能な手段、駆動力又は制動力を付与可能な手段、前輪又は後輪の左右制駆動力差を変更可能な手段等が含まれる。 According to the vehicle behavior control device of the present invention, the vehicle behavior control device is a vehicle provided with a plurality of vehicle behavior control means each capable of controlling at least one of a vehicle body slip angle, a yaw rate, and a self-aligning torque. It is installed. Here, as the vehicle behavior control means, for example, means capable of changing the rudder angle of the steered wheels of the vehicle, means capable of applying driving force or braking force, and difference in left / right braking / driving force between the front wheels or the rear wheels can be changed. Means etc. are included.

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる挙動制御実行手段は、複数の車両挙動制御手段から2以上の車両挙動制御手段を選択して、前記車体スリップ角、前記ヨーレート及び前記セルフアライニングトルクのうち少なくとも一つを制御するように選択された車両挙動制御手段を制御する。 For example, a behavior control execution means comprising a memory, a processor, etc. selects at least two vehicle behavior control means from a plurality of vehicle behavior control means, and at least of the vehicle body slip angle, the yaw rate, and the self-aligning torque. Control vehicle behavior control means selected to control one .

例えばメモリ、プロセッサ、コンパレータ等を備えてなる判定手段は、選択された車両挙動制御手段のうち少なくとも一つの車両挙動制御手段が故障したか否かを判定する。尚、車両挙動制御手段が故障しているか否かは、例えば該車両挙動制御手段から所定の信号が出力されているか否かを検出する等して、判定すればよい。   For example, the determination unit including a memory, a processor, a comparator, and the like determines whether or not at least one vehicle behavior control unit among the selected vehicle behavior control units has failed. It should be noted that whether or not the vehicle behavior control means has failed may be determined by detecting whether or not a predetermined signal is output from the vehicle behavior control means, for example.

少なくとも一つの車両挙動制御手段が故障したと判定された場合、例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる選択手段は、複数の車両挙動制御手段のうち、挙動制御実行手段により選択されなかった車両挙動制御手段から、故障したと判定された車両挙動制御手段と切り替え可能な車両挙動制御手段である予備挙動制御手段を選択する。   When it is determined that at least one vehicle behavior control unit has failed, for example, the selection unit including a memory, a processor, and the like is a vehicle behavior control that is not selected by the behavior control execution unit among the plurality of vehicle behavior control units. From the means, the vehicle behavior control means determined to have failed and the spare behavior control means that is switchable vehicle behavior control means are selected.

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる演算手段は、故障したと判定された車両挙動制御手段の代わりに、選択された予備挙動制御手段を用いた場合に、選択された車両挙動制御手段のうち、故障されたと判定された車両挙動制御手段を除いた車両挙動制御手段に係る制御量の変化量を演算する。   For example, when the selected preliminary behavior control means is used instead of the vehicle behavior control means determined to have failed, the calculation means comprising a memory, a processor, etc., among the selected vehicle behavior control means, A change amount of the control amount related to the vehicle behavior control means excluding the vehicle behavior control means determined to have failed is calculated.

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる決定手段は、演算された変化量が小さくなるように、故障たと判定された車両挙動制御手段と切り替えるべき予備挙動制御手段を決定する。具体的には例えば、決定手段は、演算された変化量に基づいて、車両全体の制御量の変化量が比較的小さい予備挙動制御手段を、故障たと判定された車両挙動制御手段と切り替えるべき予備挙動制御手段として決定する。 For example, a memory, determining means comprising a processor and the like, as computed amount of change is small, determines the pre-behavior control means to switch the failed and the determined vehicle behavior control means. Specifically, for example, determining means, based on the calculated amount of change, a relatively small pre-behavior control means the amount of change in the control amount of the entire vehicle, to switch the failed and the determined vehicle behavior control means It is determined as a preliminary behavior control means.

挙動制御実行手段は、車両の挙動を制御するために、故障したと判定された車両挙動制御手段に代えて、決定手段により決定された予備挙動制御手段を、当初選択された車両挙動制御手段のうち、故障されたと判定された車両挙動制御手段を除いた車両挙動制御手段と併せて制御する。   In order to control the behavior of the vehicle, the behavior control execution means replaces the vehicle behavior control means determined to have failed with the preliminary behavior control means determined by the determination means, and the vehicle behavior control means initially selected. Of these, the vehicle behavior control means excluding the vehicle behavior control means determined to have failed is controlled.

本発明では特に、演算手段により演算された変化量が小さくなるように、決定手段により、故障したと判定された車両挙動制御手段と切り替えるべき予備挙動制御手段が決定される。このため、少なくとも一つの車両挙動制御手段が故障した場合に、予備挙動制御手段へ切り替える際に車両挙動の乱れの発生を抑制することができる。 In the present invention, in particular, the preliminary behavior control means to be switched to the vehicle behavior control means determined to have failed is determined by the determination means so that the amount of change calculated by the calculation means becomes small . Therefore, it is possible to suppress when at least one of the vehicle behavior control means has failed, the occurrence of disturbance of the vehicle behavior when switching to pre備挙dynamic control means.

尚、少なくとも一つの車両挙動制御手段が故障していないと判定された場合、挙動制御実行手段は、車両の挙動を制御するために、当初選択された車両挙動制御手段を制御する。   When it is determined that at least one vehicle behavior control means has not failed, the behavior control execution means controls the initially selected vehicle behavior control means in order to control the behavior of the vehicle.

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。   The effect | action and other gain of this invention are clarified from the form for implementing demonstrated below.

本発明の実施形態に係る車両挙動制御装置が搭載される車両の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the vehicle by which the vehicle behavior control apparatus which concerns on embodiment of this invention is mounted. 線形2輪モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a linear two-wheel model. キングピン軸まわりのトルクのつり合いの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the balance of the torque around a kingpin axis | shaft. 本発明の実施形態に係る車両挙動制御装置において、ECUが実行する車両挙動制御処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a vehicle behavior control process executed by an ECU in the vehicle behavior control device according to the embodiment of the present invention. VGRS切れ角及びARS切れ角各々の制御量の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control amount of each VGRS cutting | disconnection angle and ARS cutting | disconnection angle.

以下、本発明に係る車両挙動制御装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
Hereinafter, an embodiment of a vehicle behavior control device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

(車両の構成)
先ず、本実施形態に係る車両の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る車両挙動制御装置が搭載される車両の構成を示すブロック図である。尚、図1では、本実施形態に直接関係のある部材のみを示し、その他の部材については図示を省略している。
(Vehicle configuration)
First, the configuration of the vehicle according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle on which the vehicle behavior control device according to the present embodiment is mounted. In FIG. 1, only members that are directly related to the present embodiment are shown, and the other members are not shown.

図1において、車両10は、左前輪FL、右前輪FR、左後輪RL及び右後輪RRの各車輪を備え、このうち操舵輪である左前輪FL及び右前輪FRの舵角変化と、左後輪FL及び右後輪FRの舵角変化によって所望の方向に進行することが可能な構成となっている。   In FIG. 1, the vehicle 10 includes a left front wheel FL, a right front wheel FR, a left rear wheel RL, and a right rear wheel RR. Among these, the steering angle change of the left front wheel FL and the right front wheel FR, which are steering wheels, It is configured to be able to travel in a desired direction by changing the steering angle of the left rear wheel FL and the right rear wheel FR.

車両10は、ECU100、エンジン200、駆動力分配装置300、VGRSアクチュエータ400、EPSアクチュエータ500、ECB600、カーナビゲーション装置700及びARSアクチュエータ800を備える。   The vehicle 10 includes an ECU 100, an engine 200, a driving force distribution device 300, a VGRS actuator 400, an EPS actuator 500, an ECB 600, a car navigation device 700, and an ARS actuator 800.

ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)100は、夫々不図示のCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を備え、車両10の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットである。   An ECU (Electronic Control Unit) 100 includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory), respectively, so that the entire operation of the vehicle 10 can be controlled. Electronic control unit.

エンジン200は、車両10の動力源である。エンジン200の駆動力出力軸たるクランク軸は、駆動力分配装置の一構成要素たるセンターデファレンシャル装置310に接続されている。尚、エンジン200の詳細な構成は、本実施形態の要旨との相関が薄いため、ここではその詳細を割愛する。   The engine 200 is a power source of the vehicle 10. A crankshaft that is a driving force output shaft of the engine 200 is connected to a center differential device 310 that is a component of the driving force distribution device. Note that the detailed configuration of the engine 200 has little correlation with the gist of the present embodiment, and the details are omitted here.

駆動力分配装置300は、エンジン200から前述のクランク軸を介して伝達されるエンジントルクを、前輪及び後輪に所定の比率で分配可能に構成されている。駆動力分配装置300は、センターデファレンシャル装置310(以降、適宜“センターデフ310”と称する)、フロントデファレンシャル装置320(以降、適宜“フロントデフ320”と称する)及びリアデファレンシャル装置330(以降、適宜“リアデフ330”と称する)を備えて構成されている。   The driving force distribution device 300 is configured to be able to distribute the engine torque transmitted from the engine 200 via the crankshaft to the front wheels and the rear wheels at a predetermined ratio. The driving force distribution device 300 includes a center differential device 310 (hereinafter referred to as “center differential 310” as appropriate), a front differential device 320 (hereinafter referred to as “front differential 320” as appropriate) and a rear differential device 330 (hereinafter referred to as “ A rear differential 330 ″).

センターデフ310は、エンジン200から供給されるエンジントルクを、フロントデフ320及びリアデフ330に分配するLSD(Limited Slip Differential:差動制限機能付き差動機構)である。   The center differential 310 is an LSD (Limited Slip Differential: differential mechanism with a differential limiting function) that distributes engine torque supplied from the engine 200 to the front differential 320 and the rear differential 330.

センターデフ310は、前後輪に作用する負荷が略一定な条件下では、前後輪に対し分配比50:50(一例であり限定されない)でエンジントルクを分配する。また、前後輪のうち一方の回転速度が他方に対し所定以上高くなると、当該一方に対し差動制限トルクが作用し、当該他方へトルクが移譲される差動制限が行われる構成となっている。即ち、センターデフ310は、所謂回転速度感応式(ビスカスカップリング式)の差動機構である。   The center differential 310 distributes the engine torque to the front and rear wheels at a distribution ratio of 50:50 (an example is not limited) under conditions where the load acting on the front and rear wheels is substantially constant. Further, when the rotational speed of one of the front and rear wheels becomes higher than a predetermined value with respect to the other, a differential limiting torque is applied to the one, and a differential limiting is performed in which torque is transferred to the other. . That is, the center differential 310 is a so-called rotational speed-sensitive (viscous coupling type) differential mechanism.

尚、センターデフ310は、このような回転速度感応式に限らず、入力トルクに比例して差動制限作用が大きくなるトルク感応式の差動機構であってもよい。また、遊星歯車機構により差動作用をなし、電磁クラッチの断続制御により差動制限トルクを連続的に変化させ、所定の調整範囲内で所望の分配比率を実現可能な分配比率可変型の差動機構であってもよい。いずれにせよ、センターデフ310は、前輪及び後輪に対しエンジントルクを分配可能な限り、公知非公知を問わず各種の実践的態様を採ってよい。   The center differential 310 is not limited to such a rotational speed sensitive type, but may be a torque sensitive type differential mechanism in which the differential limiting action increases in proportion to the input torque. Also, a differential ratio variable type differential that can achieve a desired distribution ratio within a predetermined adjustment range by making a differential action by the planetary gear mechanism and continuously changing the differential limiting torque by the intermittent control of the electromagnetic clutch. It may be a mechanism. In any case, the center differential 310 may adopt various practical aspects regardless of whether it is publicly known or not known as long as the engine torque can be distributed to the front wheels and the rear wheels.

フロントデフ320は、センターデフ310によりフロントアクスル(前輪車軸)側に分配されたエンジントルクを、更に、左右輪に所定の調整範囲内で設定される所望の分配比率で分配可能な分配比率可変型のLSDである。   The front differential 320 is a variable distribution ratio type that can distribute the engine torque distributed to the front axle (front wheel axle) side by the center differential 310 to the left and right wheels at a desired distribution ratio set within a predetermined adjustment range. LSD.

フロントデフ320は、リングギア、サンギア及びピニオンキャリアからなる遊星歯車機構と、差動制限トルクを与える電磁クラッチを備え、この遊星歯車機構のリングギアにデフケースが、サンギア及びキャリアに夫々左右の車軸が連結された構成を採る。また、差動制限トルクは、電磁クラッチに対する通電制御により連続的に制御され、フロントデフ320の物理的電気的構成上定まる所定の調整範囲内で、トルクの分配比率が連続的に可変に制御される構成となっている。   The front differential 320 includes a planetary gear mechanism including a ring gear, a sun gear, and a pinion carrier, and an electromagnetic clutch that provides a differential limiting torque. A differential case is provided for the ring gear of the planetary gear mechanism, and left and right axles are provided for the sun gear and the carrier, respectively. Takes a linked configuration. The differential limiting torque is continuously controlled by energization control on the electromagnetic clutch, and the torque distribution ratio is continuously variably controlled within a predetermined adjustment range determined by the physical and electrical configuration of the front differential 320. It is the composition which becomes.

フロントデフ320は、ECU100と電気的に接続されており、電磁クラッチへの通電制御もECU100により制御される構成となっている。従って、ECU100は、フロントデフ320の駆動制御を介して、所望の前輪左右駆動力差を生じさせることが可能である。   The front differential 320 is electrically connected to the ECU 100, and the energization control of the electromagnetic clutch is also controlled by the ECU 100. Therefore, the ECU 100 can generate a desired front wheel right / left driving force difference through the drive control of the front differential 320.

尚、フロントデフ320の構成は、左右輪に所望の分配比率で駆動力(尚、トルクと駆動力とは一義的な関係にある)を分配可能な限りにおいて、ここに例示されるものに限定されず、公知非公知を問わず各種の態様を有し得る。いずれにせよ、このような左右駆動力配分作用は公知であり、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。   The configuration of the front differential 320 is limited to that exemplified here as long as the driving force (note that the torque and the driving force are uniquely related) can be distributed to the left and right wheels at a desired distribution ratio. It can have various aspects regardless of whether it is publicly known or not known. In any case, such a right / left driving force distribution action is known, and here, the details thereof will not be mentioned for the purpose of preventing the explanation from becoming complicated.

リアデフ330は、センターデフ310によりプロペラシャフト11を介してリアアクスル(後輪車軸)側に分配されたエンジントルクを、更に、左右輪に所定の調整範囲内で設定される所望の分配比率で分配可能な分配比率可変型のLSDである。   The rear differential 330 distributes the engine torque distributed to the rear axle (rear axle) via the propeller shaft 11 by the center differential 310 and further distributes the left and right wheels at a desired distribution ratio set within a predetermined adjustment range. It is a possible distribution ratio variable type LSD.

リアデフ330は、リングギア、サンギア及びピニオンキャリアからなる遊星歯車機構と、差動制限トルクを与える電磁クラッチを備え、この遊星歯車機構のリングギアにデフケースが、サンギア及びキャリアに夫々左右の車軸が連結された構成を採る。また、差動制限トルクは、電磁クラッチに対する通電制御により連続的に制御され、リアデフ330の物理的電気的構成上定まる所定の調整範囲内で、トルクの分配比率が連続的に可変に制御される構成となっている。   The rear differential 330 includes a planetary gear mechanism including a ring gear, a sun gear, and a pinion carrier, and an electromagnetic clutch that provides differential limiting torque. A differential case is connected to the ring gear of the planetary gear mechanism, and left and right axles are connected to the sun gear and the carrier, respectively. Adopted configuration. The differential limiting torque is continuously controlled by energization control for the electromagnetic clutch, and the torque distribution ratio is continuously variably controlled within a predetermined adjustment range determined by the physical and electrical configuration of the rear differential 330. It has a configuration.

リアデフ330は、ECU100と電気的に接続されており、電磁クラッチへの通電制御もECU100により制御される構成となっている。従って、ECU100は、リアデフ330の駆動制御を介して、所望の後輪左右駆動力差を生じさせることが可能である。   The rear differential 330 is electrically connected to the ECU 100, and the energization control of the electromagnetic clutch is also controlled by the ECU 100. Therefore, the ECU 100 can generate a desired rear wheel left / right driving force difference through the drive control of the rear differential 330.

尚、リアデフ330の構成は、左右輪に所望の分配比率で駆動力(尚、トルクと駆動力とは一義的な関係にある)を分配可能な限りにおいて、ここに例示されるものに限定されず、公知非公知を問わず各種の態様を有し得る。いずれにせよ、このような左右駆動力配分作用は公知であり、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。   The configuration of the rear differential 330 is limited to that illustrated here as long as the driving force (where torque and driving force are uniquely related) can be distributed to the left and right wheels at a desired distribution ratio. It can have various aspects regardless of whether it is publicly known or not. In any case, such a right / left driving force distribution action is known, and here, the details thereof will not be mentioned for the purpose of preventing the explanation from becoming complicated.

VGRSアクチュエータ400は、ハウジング、VGRSモータ、減速機構及びロック機構(いずれも不図示)等を備えた操舵伝達比可変装置である。   The VGRS actuator 400 is a steering transmission ratio variable device including a housing, a VGRS motor, a speed reduction mechanism, a lock mechanism (all not shown), and the like.

VGRSアクチュエータ400において、VGRSモータ、減速機構及びロック機構は、ハウジングに収容されている。このハウジングは、操舵入力手段としてのステアリングホイル12に連結されたアッパーステアリングシャフト13の下流側の端部と固定されており、アッパーステアリングシャフト13と略一体に回転可能に構成されている。   In the VGRS actuator 400, the VGRS motor, the speed reduction mechanism, and the lock mechanism are accommodated in a housing. This housing is fixed to the downstream end portion of the upper steering shaft 13 connected to the steering wheel 12 as steering input means, and is configured to be rotatable substantially integrally with the upper steering shaft 13.

VGRSモータは、回転子たるロータ、固定子たるステータ及び駆動力の出力軸たる回転軸を有するDCブラシレスモータである。ステータは、ハウジング内部に固定されており、ロータは、ハウジング内部で回転可能に保持されている。回転軸は、ロータと同軸回転可能に固定されており、その下流側の端部が減速機構に連結されている。このステータには、不図示の電気駆動回路から駆動電圧が供給される構成となっている。   The VGRS motor is a DC brushless motor having a rotor as a rotor, a stator as a stator, and a rotation shaft as an output shaft of driving force. The stator is fixed inside the housing, and the rotor is rotatably held inside the housing. The rotating shaft is fixed so as to be coaxially rotatable with the rotor, and the downstream end thereof is connected to the speed reduction mechanism. The stator is configured to be supplied with a drive voltage from an electric drive circuit (not shown).

減速機構は、差動回転可能な複数の回転要素を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素の一回転要素は、VGRSモータの回転軸に連結されており、また、他の回転要素の一は、前述のハウジングに連結されている。そして残余の回転要素が、ロアステアリングシャフト14に連結されている。   The speed reduction mechanism is a planetary gear mechanism having a plurality of rotational elements capable of differential rotation. One rotation element of the plurality of rotation elements is connected to the rotation shaft of the VGRS motor, and one of the other rotation elements is connected to the housing. The remaining rotating elements are connected to the lower steering shaft 14.

このような構成を有する減速機構によれば、ステアリングホイル12の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト13の回転速度(即ち、ハウジングの回転速度)と、VGRSモータの回転速度(即ち、回転軸の回転速度)とにより、残余の一回転要素に連結されたロアステアリングシャフト14の回転速度が一義的に決定される。   According to the speed reduction mechanism having such a configuration, the rotation speed of the upper steering shaft 13 (that is, the rotation speed of the housing) corresponding to the operation amount of the steering wheel 12 and the rotation speed of the VGRS motor (that is, the rotation of the rotation shaft). Speed) uniquely determines the rotation speed of the lower steering shaft 14 connected to the remaining one rotation element.

この際、回転要素相互間の差動作用により、VGRSモータの回転速度を増減制御することによって、ロアステアリングシャフト14の回転速度を増減制御することが可能となる。即ち、VGRSモータ及び減速機構の作用により、アッパーステアリングシャフト13とロアステアリングシャフト14とは相対回転可能である。   At this time, the rotational speed of the lower steering shaft 14 can be controlled to increase / decrease by controlling the rotational speed of the VGRS motor to increase / decrease by the differential action between the rotating elements. That is, the upper steering shaft 13 and the lower steering shaft 14 can be rotated relative to each other by the action of the VGRS motor and the speed reduction mechanism.

尚、減速機構における各回転要素の構成上、VGRSモータの回転速度は、各回転要素相互間のギア比に応じて定まる所定の減速比に従って減速された状態でロアステアリングシャフト14に伝達される。   The rotational speed of the VGRS motor is transmitted to the lower steering shaft 14 in a state of being decelerated in accordance with a predetermined reduction ratio determined according to the gear ratio between the respective rotary elements because of the configuration of each rotary element in the speed reduction mechanism.

このように、車両10では、アッパーステアリングシャフト13とロアステアリングシャフト14とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト13の回転量たる操舵角と、ロアステアリングシャフト14の回転量に応じて一義的に定まる(後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する)操舵輪たる前輪の舵角δfとの比たる操舵伝達比が、予め定められた範囲で連続的に可変となる。   Thus, in the vehicle 10, the upper steering shaft 13 and the lower steering shaft 14 can rotate relative to each other, so that the vehicle 10 is uniquely defined according to the steering angle that is the rotation amount of the upper steering shaft 13 and the rotation amount of the lower steering shaft 14. Therefore, the steering transmission ratio, which is determined with respect to the steering angle δf of the front wheel, which is the steering wheel (which is also related to the gear ratio of the rack and pinion mechanism described later), is continuously variable within a predetermined range.

尚、ロック機構は、VGRSモータ側のクラッチ要素とハウジング側のクラッチ要素とを備えたクラッチ機構である。両クラッチ要素が相互に係合した状態においては、アッパーステアリングシャフト13とVGRSモータの回転軸との回転速度が一致するため、必然的にロアステアリングシャフト14との回転速度もこれらと一致する。即ち、アッパーステアリングシャフト13とロアステアリングシャフト14とが直結状態となる。但し、ロック機構の詳細については、本実施形態との相関が薄いためここでは割愛する。   The lock mechanism is a clutch mechanism including a clutch element on the VGRS motor side and a clutch element on the housing side. In a state where both clutch elements are engaged with each other, the rotational speeds of the upper steering shaft 13 and the rotation shaft of the VGRS motor coincide with each other, so that the rotational speed of the lower steering shaft 14 necessarily coincides therewith. That is, the upper steering shaft 13 and the lower steering shaft 14 are directly connected. However, the details of the lock mechanism are omitted here because the correlation with the present embodiment is weak.

尚、VGRSアクチュエータ400は、ECU100と電気的に接続されており、その動作はECU100により制御される構成となっている。   Note that the VGRS actuator 400 is electrically connected to the ECU 100 and its operation is controlled by the ECU 100.

車両10において、ロアステアリングシャフト14の回転は、ラックアンドピニオン機構に伝達される。ラックアンドピニオン機構は、ロアステアリングシャフト14の下流側端部に接続された不図示のピニオンギア及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー15を含む操舵伝達機構であり、ピニオンギアの回転がラックバー15の図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー15の両端部に連結されたタイロッド及びナックル(符号省略)を介して操舵力が各操舵輪に伝達される構成となっている。   In the vehicle 10, the rotation of the lower steering shaft 14 is transmitted to the rack and pinion mechanism. The rack and pinion mechanism is a steering transmission mechanism including a pinion gear (not shown) connected to the downstream end of the lower steering shaft 14 and a rack bar 15 formed with gear teeth that mesh with gear teeth of the pinion gear. The rotation of the pinion gear is converted into the horizontal movement of the rack bar 15 in the drawing, so that the steering force is applied to each steered wheel via a tie rod and a knuckle (not shown) connected to both ends of the rack bar 15. It is configured to be transmitted.

EPSアクチュエータ500は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むDCブラシレスモータとしてのEPSモータを備えた操舵トルク補助装置である。   The EPS actuator 500 is a steering torque assisting device including an EPS motor as a DC brushless motor including a rotor (not shown) as a rotor to which a permanent magnet is attached and a stator as a stator surrounding the rotor.

このEPSモータは、不図示の電気駆動装置を介した当該ステータへの通電によりEPSモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にEPSトルクTepsを発生可能に構成されている。   This EPS motor is capable of generating EPS torque Teps in its rotation direction by rotating the rotor by the action of a rotating magnetic field formed in the EPS motor by energizing the stator via an electric drive (not shown). It is configured.

一方、EPSモータの回転軸たるモータ軸には、不図示の減速ギアが固定されており、この減速ギアはまた、ロアステアリングシャフト14に設けられた減速ギアと直接的に又は間接的に噛合している。このため、本実施形態において、EPSモータから発せられるEPSトルクは、ロアステアリングシャフト14の回転をアシストするトルクとして機能する。このため、EPSトルクが、ステアリングホイル12を介してアッパーステアリングシャフト13に与えられる運転者操舵トルクと同一方向に付与された場合には、運転者の操舵負担は、EPSトルクの分だけ軽減される。   On the other hand, a reduction gear (not shown) is fixed to the motor shaft which is the rotation shaft of the EPS motor, and this reduction gear meshes directly or indirectly with the reduction gear provided on the lower steering shaft 14. ing. For this reason, in the present embodiment, the EPS torque generated from the EPS motor functions as a torque that assists the rotation of the lower steering shaft 14. Therefore, when the EPS torque is applied in the same direction as the driver steering torque applied to the upper steering shaft 13 via the steering wheel 12, the steering burden on the driver is reduced by the amount of the EPS torque. .

尚、EPSアクチュエータ500は、ECU100と電気的に接続され且つその動作がECU100により制御されるモータのトルクによって運転者操舵トルクをアシストする、所謂電子制御式パワーステアリング装置であるが、車両10に備わるパワーステアリング装置は、油圧駆動装置を介して与えられる油圧駆動力により運転者の操舵負荷を軽減する、所謂油圧パワーステアリング装置であってもよい。   The EPS actuator 500 is a so-called electronically controlled power steering device that is electrically connected to the ECU 100 and assists the driver's steering torque by the torque of a motor whose operation is controlled by the ECU 100. The power steering device may be a so-called hydraulic power steering device that reduces a driver's steering load by a hydraulic driving force applied via the hydraulic driving device.

車両10には、操舵角センサ16及び操舵トルクセンサ17が備わる。操舵角センサ16は、アッパーステアリングシャフト13の回転量を表す操舵角を検出可能に構成された角度センサである。操舵角センサ16は、ECU100と電気的に接続されており、検出された操舵角は、ECU100により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。   The vehicle 10 includes a steering angle sensor 16 and a steering torque sensor 17. The steering angle sensor 16 is an angle sensor configured to be able to detect a steering angle representing the amount of rotation of the upper steering shaft 13. The steering angle sensor 16 is electrically connected to the ECU 100, and the detected steering angle is configured to be referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.

操舵トルクセンサ17は、運転者からステアリングホイル12を介して与えられる運転者操舵トルクを検出可能に構成されたセンサである。より具体的に説明すると、アッパーステアリングシャフト13は、上流部と下流部とに分割されており、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。   The steering torque sensor 17 is a sensor configured to be able to detect the driver steering torque given from the driver via the steering wheel 12. More specifically, the upper steering shaft 13 is divided into an upstream portion and a downstream portion, and has a configuration in which they are connected to each other by a torsion bar (not shown). Rings for detecting a rotational phase difference are fixed to both upstream and downstream ends of the torsion bar.

このトーションバーは、車両10の運転者がステアリングホイル12を操作した際にアッパーステアリングシャフト13の上流部を介して伝達される操舵トルク(即ち、運転者操舵トルク)に応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。   This torsion bar is twisted in the rotational direction in accordance with the steering torque (ie, driver steering torque) transmitted through the upstream portion of the upper steering shaft 13 when the driver of the vehicle 10 operates the steering wheel 12. The steering torque can be transmitted to the downstream portion while causing such a twist. Therefore, when the steering torque is transmitted, a rotational phase difference is generated between the above-described rings for detecting the rotational phase difference.

操舵トルクセンサ17は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算して運転者操舵トルクに対応する電気信号として出力可能に構成されている。操舵トルクセンサ17は、ECU100と電気的に接続されており、検出された運転者操舵トルクは、ECU100により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。   The steering torque sensor 17 is configured to detect such a rotational phase difference and convert the rotational phase difference into a steering torque so as to be output as an electrical signal corresponding to the driver steering torque. The steering torque sensor 17 is electrically connected to the ECU 100, and the detected driver steering torque is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.

尚、操舵トルクの検出方式は、この種のトーションバー方式に限定されず、他の方式が採用されてもよい。   The steering torque detection method is not limited to this type of torsion bar method, and other methods may be employed.

ECB600は、車両10の前後左右各輪に個別に制動力を付与可能に構成された電子制御式制動装置である。ECB600は、ブレーキアクチュエータ610並びに左前輪FL、右前輪FR、左後輪RL及び右後輪RRに夫々対応する制動装置620FL、620FR、620RL及び620RRを備える。   The ECB 600 is an electronically controlled braking device configured to be able to individually apply braking force to the front, rear, left, and right wheels of the vehicle 10. The ECB 600 includes a brake actuator 610 and braking devices 620FL, 620FR, 620RL, and 620RR corresponding to the left front wheel FL, the right front wheel FR, the left rear wheel RL, and the right rear wheel RR, respectively.

ブレーキアクチュエータ610は、制動装置620FL、620FR、620RL及び620RRに対し、夫々個別に作動油を供給可能に構成された油圧制御用のアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ610は、マスタシリンダ、電動オイルポンプ、複数の油圧伝達通路及び当該油圧伝達通路の各々に設置された電磁弁等から構成されており、電磁弁の開閉状態を制御することにより、各制動装置に備わるホイルシリンダに供給される作動油の油圧を制動装置各々について個別に制御可能に構成されている。作動油の油圧は、各制動装置に備わるブレーキパッドの押圧力と一対一の関係にあり、作動油の油圧の高低が、各制動装置における制動力の大小に夫々対応する構成となっている。   The brake actuator 610 is a hydraulic control actuator configured to be able to individually supply hydraulic oil to the braking devices 620FL, 620FR, 620RL, and 620RR. The brake actuator 610 includes a master cylinder, an electric oil pump, a plurality of hydraulic pressure transmission passages, and electromagnetic valves installed in each of the hydraulic pressure transmission passages. The brake actuator 610 controls each brake by controlling the open / close state of the electromagnetic valves. The hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the wheel cylinder provided in the device is configured to be individually controllable for each braking device. The hydraulic pressure of the hydraulic oil has a one-to-one relationship with the pressing force of the brake pad provided in each brake device, and the hydraulic oil pressure level of the hydraulic oil corresponds to the magnitude of the braking force in each brake device.

ブレーキアクチュエータ610は、ECU100と電気的に接続されており、各制動装置から各車輪に付与される制動力は、ECU100により制御される構成となっている。尚、ECB600は、典型的には、車両10の安定性のために、左右制動力差に制限を設けている。   The brake actuator 610 is electrically connected to the ECU 100, and the braking force applied to each wheel from each braking device is controlled by the ECU 100. Note that the ECB 600 typically sets a limit on the left-right braking force difference for the stability of the vehicle 10.

車両10は、車載カメラ18及び車速センサ19を備える。車載カメラ18は、車両10のフロントノーズに設置され、車両10の前方における所定領域を撮像可能に構成された撮像装置である。車載カメラ18は、ECU100と電気的に接続されており、撮像された前方領域は、画像データとしてECU100に一定又は不定の周期で送出される構成となっている。   The vehicle 10 includes an in-vehicle camera 18 and a vehicle speed sensor 19. The in-vehicle camera 18 is an imaging device that is installed on the front nose of the vehicle 10 and configured to image a predetermined area in front of the vehicle 10. The in-vehicle camera 18 is electrically connected to the ECU 100, and the captured front area is sent to the ECU 100 as image data at a constant or indefinite period.

ECU100は、この画像データを解析し、例えば、LKA(車線維持走行のための操舵補助)制御に必要な各種データを取得可能である。尚、LKAには、公知の各種態様を適用可能であるので、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。   The ECU 100 can analyze the image data and acquire, for example, various data necessary for LKA (steering assistance for lane keeping running) control. In addition, since various well-known aspects can be applied to LKA, the details thereof will not be mentioned here for the purpose of preventing the explanation from becoming complicated.

車速センサ19は、車両10の速度たる車速を検出可能に構成されたセンサである。車速センサ19は、ECU100と電気的に接続されており、検出された車速は、ECU100により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。   The vehicle speed sensor 19 is a sensor configured to be able to detect the vehicle speed as the speed of the vehicle 10. The vehicle speed sensor 19 is electrically connected to the ECU 100, and the detected vehicle speed is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.

カーナビゲーション装置700は、車両10に設置されたGPSアンテナ及びVICSアンテナを介して取得される信号に基づいて、車両10の位置情報、車両10の周辺の道路情報(道路種別、道路幅、車線数、制限速度及び道路形状等)、信号機情報、車両10の周囲に設置された各種施設の情報、渋滞情報及び環境情報等を含む各種ナビゲーション情報を提供可能な装置である。カーナビゲーション装置700は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によりその動作状態が制御される構成となっている。   The car navigation device 700 is based on signals acquired via a GPS antenna and a VICS antenna installed in the vehicle 10, position information of the vehicle 10, road information around the vehicle 10 (road type, road width, number of lanes). , Speed limit, road shape, etc.), traffic signal information, information on various facilities installed around the vehicle 10, traffic information including traffic information, environment information, and the like. The car navigation device 700 is electrically connected to the ECU 100, and the operation state is controlled by the ECU 100.

ARSアクチュエータ800は、左後輪RL及び右後輪RRの舵角である後輪舵角を、ステアリングホイル12を介して運転者が与える操舵入力とは独立して変化させることが可能な後輪操舵用アクチュエータである。   The ARS actuator 800 can change the rear wheel steering angle, which is the steering angle of the left rear wheel RL and the right rear wheel RR, independently of the steering input provided by the driver via the steering wheel 12. This is a steering actuator.

ARSアクチュエータ800は、ARSモータと減速ギア機構とを内蔵しており、このARSモータの駆動回路は、ECU100と電気的に接続されている。従って、ECU100は、この駆動回路の制御により、ARSモータの出力トルクであるARSトルクを制御することが可能である。   The ARS actuator 800 includes an ARS motor and a reduction gear mechanism, and a drive circuit for the ARS motor is electrically connected to the ECU 100. Therefore, the ECU 100 can control the ARS torque that is the output torque of the ARS motor by controlling the drive circuit.

一方、減速ギアは、このARSモータのトルクを、減速を伴ってリアステアロッド20に伝達可能に構成されている。   On the other hand, the reduction gear is configured to be able to transmit the torque of the ARS motor to the rear steer rod 20 with deceleration.

リアステアロッド20は、左後輪RL及び右後輪RRと、夫々ジョイント部材21RL及び21RRを介して連結されており、ARSトルクによりリアステアロッド20が図示左右一方向に駆動されると、各後輪が一方向に転舵する構成となっている。   The rear steer rod 20 is connected to the left rear wheel RL and the right rear wheel RR via joint members 21RL and 21RR, respectively. When the rear steer rod 20 is driven in the left-right direction in the figure by the ARS torque, each rear wheel Is configured to steer in one direction.

尚、ARSアクチュエータ800は、回転運動をストローク運動に変換可能な直動機構を備えていてもよい。この種の直動機構が備わる場合、リアステアロッド20は、この直動機構の左右方向のストローク運動に応じて後輪の舵角を変化させてもよい。   The ARS actuator 800 may include a linear motion mechanism that can convert a rotational motion into a stroke motion. When this type of linear motion mechanism is provided, the rear steer rod 20 may change the rudder angle of the rear wheels in accordance with the left-right stroke motion of the linear motion mechanism.

尚、後輪操舵装置の実践的態様は、後輪舵角を所定の範囲で可変とし得る限りにおいて、図示ARSアクチュエータ800のものに限定されない。   The practical aspect of the rear wheel steering device is not limited to that of the illustrated ARS actuator 800 as long as the rear wheel steering angle can be varied within a predetermined range.

尚、本実施形態に係る車両10は、VGRSアクチュエータ400及びARSアクチュエータ800により、前後輪の舵角を運転者側からの操舵入力から独立して制御することができる構成となっているが、本発明に係る車両は、このような車両構成に限定されない。例えば、本発明に係る車両は、車両10で言えばVGRSアクチュエータ400が存在しない、即ち、後輪舵角のみアクティブ制御可能な車両構成であってもよいし、ARSアクチュエータ800が存在しない、即ち、前輪舵角のみアクティブ制御可能な車両構成であってもよい。   The vehicle 10 according to the present embodiment has a configuration in which the steering angle of the front and rear wheels can be controlled independently from the steering input from the driver side by the VGRS actuator 400 and the ARS actuator 800. The vehicle according to the invention is not limited to such a vehicle configuration. For example, the vehicle according to the present invention may have a vehicle configuration in which the VGRS actuator 400 does not exist in the vehicle 10, that is, only the rear wheel steering angle can be actively controlled, or the ARS actuator 800 does not exist. A vehicle configuration in which only the front wheel steering angle can be actively controlled may be used.

本実施形態に係る「VGRS400」、「EPS500」、「ECB600」及び「ARS800」は、本発明に係る「車体スリップ角制御手段」の一例である。本実施形態に係る「VGRS400」、「EPS500」、「ECB600」及び「ARS800」は、本発明に係る「ヨーレート制御手段」の一例でもある。本実施形態に係る「VGRS400」、「EPS500」、「ECB600」及び「ARS800」は、本発明に係る「セルフアライニングトルク制御手段」の一例でもある。   “VGRS400”, “EPS500”, “ECB600”, and “ARS800” according to the present embodiment are examples of “vehicle body slip angle control means” according to the present invention. “VGRS400”, “EPS500”, “ECB600”, and “ARS800” according to the present embodiment are also examples of “yaw rate control means” according to the present invention. “VGRS400”, “EPS500”, “ECB600”, and “ARS800” according to the present embodiment are also examples of “self-aligning torque control means” according to the present invention.

(車両挙動制御装置の構成)
本実施形態に係る車両挙動制御装置は、VGRS400、EPS500、ECB600及びARS800のうちから、2以上の装置を選択して、車両10の挙動を制御するように該選択された装置を制御するECU100を備えて構成されている。
(Configuration of vehicle behavior control device)
The vehicle behavior control device according to the present embodiment selects an ECU 100 that controls two or more devices from VGRS400, EPS500, ECB600, and ARS800 and controls the selected devices so as to control the behavior of the vehicle 10. It is prepared for.

車両挙動制御装置では特に、ECU100により、車両10の挙動を制御するために選択された2以上の装置のうち少なくとも一つの装置が故障したか否かを判定される。そして、該少なくとも一つの装置が故障したと判定された場合、ECU100により、上記車両挙動を制御する複数の装置のうち選択されなかった装置(即ち、故障判定されなかった装置)から、故障したと判定された装置と切り替え可能な装置が選択される。   In the vehicle behavior control device, in particular, the ECU 100 determines whether at least one of the two or more devices selected to control the behavior of the vehicle 10 has failed. When it is determined that the at least one device has failed, the ECU 100 has determined that a failure has occurred from a device that has not been selected from the plurality of devices that control the vehicle behavior (that is, a device that has not been determined to be failed). The determined device and the switchable device are selected.

続いて、ECU100により、選択された切り替え可能な装置を用いた場合に、故障判定された装置のうち故障していないと判定された装置に係る制御量の変化量が演算され、該演算された変化量に基づいて、故障したと判定された装置と切り替えるべき装置が決定される。   Subsequently, when the selected switchable device is used by the ECU 100, the change amount of the control amount related to the device determined not to be out of the devices determined to be failure is calculated, and the calculated Based on the amount of change, a device to be switched to a device determined to have failed is determined.

尚、本実施形態に係る「ECU100」は、本発明に係る「挙動制御実行手段」、「判定手段」、「選択手段」、「演算手段」及び「決定手段」の一例である。本実施形態では、車両10の各種電子制御用のECU100の機能の一部を、車両挙動制御装置の一部として用いている。   The “ECU 100” according to the present embodiment is an example of “behavior control execution means”, “determination means”, “selection means”, “calculation means”, and “determination means” according to the present invention. In this embodiment, a part of the functions of the ECU 100 for various electronic controls of the vehicle 10 is used as a part of the vehicle behavior control device.

次に、車両挙動制御装置の一部としてのECU100が、どのように、VGRS400、EPS500、ECB600及びARS800各々の制御量を決定するのかについて、具体的に説明する。尚、本実施形態では線形2輪モデルを用いて、車両10の挙動を特定又は推定している。   Next, how the ECU 100 as a part of the vehicle behavior control apparatus determines the control amounts of the VGRS 400, EPS 500, ECB 600, and ARS 800 will be specifically described. In the present embodiment, the behavior of the vehicle 10 is specified or estimated using a linear two-wheel model.

線形2輪モデルを用いた場合、横力のつり合いは、車両10の重量を“m”として、下記式(1)により表わすことができる。   When the linear two-wheel model is used, the balance of the lateral force can be expressed by the following formula (1), where the weight of the vehicle 10 is “m”.

(1)
ここで、βは車体スリップ角であり、γは重心Gまわりのヨーレートであり、Kは前輪コーナリングパワーであり、Kは後輪コーナリングパワーであり、δは前輪舵角であり、δは後輪舵角であり、Vは車速である。また、lは車両重心軸−前輪軸距離であり、lは車両重心軸−後輪軸距離であり、lは前輪軸−後輪軸距離である(図2(a)参照)。
(1)
Where β is the vehicle body slip angle, γ is the yaw rate around the center of gravity G, K f is the front wheel cornering power, K r is the rear wheel cornering power, δ f is the front wheel steering angle, δ r is the rear wheel steering angle, and V is the vehicle speed. Further, l f is the vehicle center-of-gravity axis-front wheel axis distance, l r is the vehicle center-of-gravity axis-rear wheel axis distance, and l is the front wheel axis-rear wheel axis distance (see FIG. 2A).

また、重心Gまわりのモーメントのつり合いは、ヨー慣性モーメントを“I”として、下記式(2)により表わすことができる。   The balance of moments about the center of gravity G can be expressed by the following equation (2), where the yaw moment of inertia is “I”.

(2)
ここで、Fは前輪左右制駆動力差であり、Fは後輪左右制駆動力差である。尚、左右制駆動力差は、図2(b)のように車両10の各車輪に力がかかっている場合、次のように定義される。即ち、前輪左右制駆動力差Fは、右前輪FRに働く制駆動力FfRと左前輪FLに働く制駆動力FfLとの差分として定義される(F=FfR−FfL)。同様に、後輪左右制駆動力差Fは、右後輪RRに働く制駆動力FrRと左後輪RLに働く制駆動力FrLとの差分として定義される(F=FrR−FrL)。
(2)
Here, F f is a front wheel left / right braking / driving force difference, and F r is a rear wheel left / right braking / driving force difference. The left / right braking / driving force difference is defined as follows when force is applied to each wheel of the vehicle 10 as shown in FIG. That is, the front wheel left / right braking / driving force difference F f is defined as a difference between the braking / driving force F fR acting on the right front wheel FR and the braking / driving force F fL acting on the left front wheel FL (F f = F fR −F fL ). . Similarly, the rear wheel left / right braking / driving force difference F r is defined as the difference between the braking / driving force F rR acting on the right rear wheel RR and the braking / driving force F rL acting on the left rear wheel RL (F r = F rR). -F rL ).

次に、車両10の前輪のキングピン軸まわりのトルクのつり合いは、下記式(3)により表わすことができる。   Next, the balance of torque around the kingpin axis of the front wheel of the vehicle 10 can be expressed by the following equation (3).

(3)
ここで、Tsatはセルフアライニングトルクであり、τEPSはEPS500のトルクをキングピン軸まわりに換算したトルクであり、lはキングピンオフセットであり、lはキャスタートレール及びニューマチックトレールの和である(図3参照)。
(3)
Here, T sat is the self-aligning torque, tau EPS is a torque obtained by converting the torque of the EPS500 around kingpin axis, l k is the kingpin offset, l t is the sum of the caster trail and pneumatic trail Yes (see FIG. 3).

尚、前輪舵角δは、下記式(4)のように書き換えることができる。 The front wheel steering angle δ f can be rewritten as the following equation (4).

(4)
ここで、Nはステアリングギヤ比であり、δVGRSはVGRS相対角である。
(4)
Here, N is a steering gear ratio, and δ VGRS is a VGRS relative angle.

上記式(1)〜(4)をラプラス変換して整理すると、下記式(5)のようになる。   When the above formulas (1) to (4) are rearranged by Laplace transform, the following formula (5) is obtained.

(5)
尚、本実施形態では、定常状態のみを扱うものとする(即ち、ラプラス演算子s=0)。
(5)
In the present embodiment, it is assumed that only the steady state is handled (that is, the Laplace operator s = 0).

本実施形態では、上記式(5)の右辺における、VGRS相対角δVGRS、後輪舵角δ、前輪左右制駆動力差F、後輪左右制駆動力差F及びEPSトルクτEPSを制御することにより、目標とする、車体スリップ角β、ヨーレートγ及びセルフアライニングトルクTsatを実現している。尚、目標とする車体スリップ角β等は、例えばLKA制御等により決定される。 In the present embodiment, VGRS relative angle δ VGRS , rear wheel steering angle δ r , front wheel left / right braking / driving force difference F f , rear wheel left / right braking / driving force difference F r and EPS torque τ EPS in the right side of the above equation (5). As a result, the vehicle body slip angle β, yaw rate γ, and self-aligning torque T sat are achieved. The target vehicle body slip angle β and the like are determined by, for example, LKA control.

上述の如く、式(5)の左辺における変数は3つ(即ち、β、γ、Tsat)であるので、式(5)の右辺における5つの変数(即ち、δVGRS、δ、F、F、τEPS)のうち3つを選択し、選択されなかった2つについては“0”とすれば、制御量を一意に決定することができる。 As described above, since there are three variables (ie, β, γ, T sat ) on the left side of Equation (5), five variables (ie, δ VGRS , δ r , F f ) on the right side of Equation (5). , F r , τ EPS ), and by selecting “0” for the two not selected, the control amount can be uniquely determined.

車両挙動制御装置の一部としてのECU100は、決定された制御量に基づいて、VGRS400、EPS500、ECB600及びARS800のうち2以上の装置を制御することによって、目標とする、車体スリップ角β、ヨーレートγ及びセルフアライニングトルクTsatを実現する。 The ECU 100 as a part of the vehicle behavior control device controls two or more devices among the VGRS 400, the EPS 500, the ECB 600, and the ARS 800 based on the determined control amount, thereby achieving a target vehicle body slip angle β, yaw rate. γ and self-aligning torque T sat are realized.

尚、図2及び図3は、夫々、線形2輪モデルの一例を示す図、及び、キングピン軸まわりのトルクのつり合いの一例を示す図である。   2 and 3 are diagrams showing an example of a linear two-wheel model and an example of a balance of torque around the kingpin axis.

(車両挙動制御処理)
上述の如く構成された車両挙動制御装置において、ECU100が実行する車両挙動制御処理について、図4のフローチャートを参照して説明する。
(Vehicle behavior control processing)
A vehicle behavior control process executed by the ECU 100 in the vehicle behavior control apparatus configured as described above will be described with reference to a flowchart of FIG.

図4において、例えばLKA制御等により、目標とする、車体スリップ角β、ヨーレートγ及びセルフアライニングトルクTsatが決定されると、ECU100は、該決定された車体スリップ角β等を取得する(ステップS101)。 In FIG. 4, when the target vehicle body slip angle β, yaw rate γ, and self-aligning torque T sat are determined by LKA control, for example, the ECU 100 acquires the determined vehicle body slip angle β and the like ( Step S101).

次に、ECU100は、取得された車体スリップ角β等を実現するために制御する装置を選択すると共に、該選択された装置に係る制御量を式(5)により決定する(ステップS102)。   Next, the ECU 100 selects a device to be controlled in order to realize the acquired vehicle body slip angle β and the like, and determines a control amount related to the selected device by the equation (5) (step S102).

ここでは、目標車体スリップ角β=0[rad]、目標ヨーレートγ=0.106[rad/s]、目標セルフアライニングトルクTsat=0[Nm]とする。また、ECU100は、式(5)の右辺における5つの変数のうちδVGRS、δ及びFを選択(即ち、VGRS400、ARS800及びECB600のうち前輪FR及びFLに係る機構を選択)したものとする。 Here, the target vehicle body slip angle β = 0 [rad], the target yaw rate γ = 0.106 [rad / s], and the target self-aligning torque T sat = 0 [Nm]. Further, ECU 100 selects δ VGRS , δ r and F f among the five variables on the right side of equation (5) (that is, selects the mechanism related to front wheels FR and FL from VGRS 400, ARS 800 and ECB 600). To do.

次に、ECU100は、選択されたVGRS400、ARS800及びECB600のうち少なくとも一つの装置が故障したか否かを判定する(ステップS103)。少なくとも一つの装置が故障したと判定された場合(ステップS103:Yes)、ECU100は、故障したと判定された装置と切り替え可能な装置を選択する(ステップS104)。   Next, the ECU 100 determines whether or not at least one of the selected VGRS 400, ARS 800, and ECB 600 has failed (step S103). When it is determined that at least one device has failed (step S103: Yes), the ECU 100 selects a device that can be switched to the device determined to have failed (step S104).

ここでは、ECB600のうち前輪FR及びFLに係る機構が故障したものとする(つまり、前輪左右制駆動力差Fを変更できないものとする)。そして、ECU100は、ECB600のうち前輪FR及びFLに係る機構と切り替え可能な装置として、EPS500及びECB600のうち後輪RR及びRLに係る機構(つまり、後輪左右制駆動力差F)を選択したものとする。 Here, it is assumed that the mechanism related to the front wheels FR and FL in the ECB 600 has failed (that is, the front wheel left / right braking / driving force difference F f cannot be changed). Then, the ECU 100 selects the mechanism related to the rear wheels RR and RL (that is, the rear wheel left / right braking / driving force difference F r ) among the EPS 500 and the ECB 600 as a device that can be switched to the mechanism related to the front wheels FR and FL in the ECB 600. Shall be.

次に、ECU100は、EPS500及びECB600のうち後輪RR及びRLに係る機構を用いて目標とする車体スリップ角β等(即ち、目標車両挙動)を実現する場合に、VGRS400及びARS800各々の当初の制御量からの変化量を演算する(ステップS105)。   Next, when the ECU 100 realizes the target vehicle body slip angle β or the like (that is, the target vehicle behavior) using the mechanisms related to the rear wheels RR and RL of the EPS 500 and the ECB 600, the ECU 100 initially sets the VGRS 400 and the ARS 800 respectively. A change amount from the control amount is calculated (step S105).

具体的には例えば、VGRS400及びARS800各々の当初の制御量が、0.23[rad]及び0.0125[rad]とすると(図5中の点P0参照)、EPS500を用いる場合(図5中の点P1参照)、VGRS400及びARS800各々の制御量は0.075[rad]及び0.017[rad]となり、変化量は、(0.23−0.07)+(0.0125−0.017)となる。 Specifically, for example, when the initial control amounts of the VGRS 400 and the ARS 800 are 0.23 [rad] and 0.0125 [rad] (see point P0 in FIG. 5), the EPS 500 is used (in FIG. 5). The control amounts of the VGRS 400 and the ARS 800 are 0.075 [rad] and 0.017 [rad], and the variation is (0.23-0.07) 2 + (0.0125-0 .017) It becomes 2 .

他方、ECB600のうち後輪RR及びRLに係る機構を用いる場合(図5中の点P2参照)、VGRS400及びARS800各々の制御量は0.48[rad]及び0.005[rad]となり、変化量は、(0.23−0.48)+(0.0125−0.005)となる。図5は、VGRS切れ角及びARS切れ角各々の制御量の一例を示す図である。 On the other hand, when the mechanism related to the rear wheels RR and RL in the ECB 600 is used (see point P2 in FIG. 5), the control amounts of the VGRS 400 and the ARS 800 are 0.48 [rad] and 0.005 [rad], and change. The amount will be (0.23-0.48) 2 + (0.0125-0.005) 2 . FIG. 5 is a diagram illustrating an example of control amounts for the VGRS cut angle and the ARS cut angle.

次に、ECU100は、演算された変化量に基づいて、制御すべき装置を切り替えた際に、故障していない装置の制御量の変化量が小さくなるように、故障した装置と切り替えるべき装置を決定する(ステップS106)。ここでは、ECU100は、ECB600のうち前輪FR及びFLに係る機構に代えて、EPS500を選択する。   Next, the ECU 100 switches the device to be switched from the failed device so that when the device to be controlled is switched based on the calculated change amount, the amount of change in the control amount of the non-failed device is reduced. Determination is made (step S106). Here, ECU 100 selects EPS 500 instead of the mechanism related to front wheels FR and FL in ECB 600.

続いて、ECU100は、VGRS400、ARS800及びEPS500を夫々制御して目標車両挙動を実現する(ステップS107)。その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。即ち、所定の周期によって一義的に決定される次の処理開始時期に到達するまで、ステップS101の処理の実行を停止して待機状態となる。   Then, ECU100 controls VGRS400, ARS800, and EPS500, respectively, and implement | achieves a target vehicle behavior (step S107). Thereafter, the process is returned to stop the process and enter a standby state. That is, until the next processing start time that is uniquely determined by a predetermined cycle is reached, the execution of the processing in step S101 is stopped and a standby state is entered.

このように、本実施形態に係る車両挙動制御装置では、故障した装置を他の装置に切り替える際に、当初選択された装置の制御量の変化量が小さくなるように、故障した装置と切り替えるべき装置が決定される。従って、故障した装置を他の装置に切り替える際に、車両挙動制御に用いている故障していない装置の制御量の変化ができる限り小さい装置と切り替えることで、車両挙動の乱れの発生を抑制することができる。   As described above, in the vehicle behavior control device according to the present embodiment, when switching a failed device to another device, switching to the failed device should be performed so that the amount of change in the control amount of the initially selected device is small. The device is determined. Therefore, when switching a failed device to another device, the occurrence of a disturbance in the vehicle behavior is suppressed by switching to a device with the smallest possible change in the control amount of the non-failed device used for vehicle behavior control. be able to.

ステップS103の処理において、故障した装置は無いと判定された場合(ステップS103:No)、ECU100は、ステップS102の処理において選択された装置を制御して、目標車両挙動を実現する(ステップS107)。その後、リターンされ処理を停止して待機状態となる。   If it is determined in step S103 that there is no malfunctioning device (step S103: No), the ECU 100 controls the device selected in step S102 to realize the target vehicle behavior (step S107). . Thereafter, the process is returned to stop the process and enter a standby state.

本実施形態では、上述の如く、Ff、VGRS及びARSによる車両挙動の制御中に、Ffがフェールした際に、EPS、VGRS及びARSにするか、Fr、VGRS及びARSにするか、選択したが、本発明は、その他、使用する3つのデバイスと切り替えるデバイス全ての組み合わせに対して適用することができる。   In the present embodiment, as described above, when Ff fails during the control of the vehicle behavior by Ff, VGRS, and ARS, it is selected whether EPS, VGRS, or ARS, or Fr, VGRS, or ARS is selected. In addition, the present invention can be applied to all combinations of devices to be switched to the three devices to be used.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両挙動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and vehicle behavior control accompanying such a change is possible. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.

FL、FR、RL、RR…車輪、10…車両、11…プロペラシャフト、12…ステアリングホイル、13…アッパーステアリングシャフト、14…ロアステアリングシャフト、15…ラックバー、16…操舵角センサ、17…操舵トルクセンサ、100…ECU、200…エンジン、300…制駆動力分配装置、310…センターデファレンシャル機構、320…フロントデファレンシャル機構、330…リアデファレンシャル機構、400…VGRSアクチュエータ、500…EPSアクチュエータ、600…ECB、610…ブレーキアクチュエータ、620FL、620FR、620RL、620RR…制動装置、800…ARSアクチュエータ。   FL, FR, RL, RR ... wheels, 10 ... vehicle, 11 ... propeller shaft, 12 ... steering wheel, 13 ... upper steering shaft, 14 ... lower steering shaft, 15 ... rack bar, 16 ... steering angle sensor, 17 ... steering Torque sensor, 100 ... ECU, 200 ... engine, 300 ... braking / driving force distribution device, 310 ... center differential mechanism, 320 ... front differential mechanism, 330 ... rear differential mechanism, 400 ... VGRS actuator, 500 ... EPS actuator, 600 ... ECB 610, Brake actuator, 620FL, 620FR, 620RL, 620RR, braking device, 800, ARS actuator.

Claims (1)

夫々が、車体スリップ角、ヨーレート及びセルフアライニングトルクのうち少なくとも一つを制御可能な複数の車両挙動制御手段を備える車両に搭載され、
前記複数の車両挙動制御手段から2以上の車両挙動制御手段を選択して、前記車体スリップ角、前記ヨーレート及び前記セルフアライニングトルクのうち少なくとも一つを制御するように前記選択された車両挙動制御手段を制御する挙動制御実行手段と、
前記選択された車両挙動制御手段のうち少なくとも一つの車両挙動制御手段が故障したか否かを判定する判定手段と、
前記少なくとも一つの車両挙動制御手段が故障したと判定された場合、前記複数の車両挙動制御手段のうち、前記挙動制御実行手段により選択されなかった車両挙動制御手段から、前記故障したと判定された車両挙動制御手段と切り替え可能な車両挙動制御手段である予備挙動制御手段を選択する選択手段と、
前記選択された予備挙動制御手段を用いた場合に、前記選択された車両挙動制御手段のうち、前記故障たと判定された車両挙動制御手段を除いた車両挙動制御手段に係る制御量の変化量を演算する演算手段と、
前記演算された変化量が小さくなるように、前記故障したと判定された車両挙動制御手段と切り替えるべき予備挙動制御手段を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とする車両挙動制御装置。
Each is mounted on a vehicle having a plurality of vehicle behavior control means capable of controlling at least one of a vehicle body slip angle, a yaw rate, and a self-aligning torque ,
The vehicle behavior control selected so as to control at least one of the vehicle body slip angle, the yaw rate, and the self-aligning torque by selecting two or more vehicle behavior control means from the plurality of vehicle behavior control means. Behavior control execution means for controlling the means;
Determining means for determining whether at least one of the selected vehicle behavior control means has failed; and
When it is determined that the at least one vehicle behavior control means has failed, it is determined that the failure has occurred from the vehicle behavior control means not selected by the behavior control execution means among the plurality of vehicle behavior control means. A selection means for selecting a preliminary behavior control means which is a vehicle behavior control means switchable with the vehicle behavior control means;
In the case of using the pre-behavior control means said selected one of said selected vehicle behavior control means, the change amount of the control amount of the vehicle behavior control means, except for the vehicle behavior control means is determined to be the failure Computing means for computing
Determining means for determining a preliminary behavior control means to be switched to the vehicle behavior control means determined to have failed so that the calculated change amount is small ;
A vehicle behavior control device comprising:
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