JP7484740B2 - 車両の転舵制御装置 - Google Patents

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本開示は、四輪操舵が可能な車両の転舵制御装置に関する。
特許文献1には、四輪操舵車両の車両用後輪操舵装置に関する技術が開示されている。この技術の車両用後輪操舵装置は、後輪用シリンダのピストンロッドを車幅方向に変位させることによって該ピストンロッドの左右に連結する後輪を操舵する。後輪用シリンダは、ピストンを中立位置に付勢するためのセンタスプリングを備えている。このような構成によれば、後輪用シリンダへの油圧が失陥した場合、センタスプリングの働きによって後輪用シリンダのピストンが中立位置に復帰させられるので、フェールセーフ性が向上するとしている。
特開平3-125672号公報
後輪の最大転舵角が30°を超えるような後輪転舵用駆動装置を備える四輪操舵車両において、特許文献1の車両用後輪操舵装置のセンタスプリングの機能を適用することを考える。この場合、センタスプリングの機能によって大舵角転舵状態である後輪を中立位置まで戻すためには大型のセンタスプリングが必要となり、装置の大型化、搭載性、及び車両安全性に課題がある。
本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、四輪操舵が可能な車両において後輪が大転舵角に操舵されている状態で異常が検知された場合であっても、車両安全性を確保しながら後輪の転舵角を中立位置に向かって転舵することのできる車両の転舵制御装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本開示は、車両の転舵制御装置に適用される。転舵制御装置は、ステアリングの操舵角を入力する操舵入力装置と、前輪を転舵する前輪転舵用駆動装置と、後輪を転舵する後輪転舵用駆動装置と、後輪転舵用駆動装置と独立して駆動され、後輪を保舵又は中立位置へ向かって転舵する後輪転舵用補助駆動装置と、を備える。前輪転舵用駆動装置は、操舵角に基づいて演算された前輪転舵角となるように前輪を転舵するように構成される。後輪転舵用駆動装置は、操舵角又は前輪転舵角に基づいて演算された後輪転舵角となるように後輪を転舵するように構成される。後輪転舵角は、車速に応じて最大転舵角が制限される。後輪転舵用駆動装置の異常が検知された場合、後輪転舵用補助駆動装置は、車速を取得し、車速に応じて規定され且つ同車速の最大転舵角よりも小さい転舵戻し舵角が規定されたマップを用いて、取得された車速に対応する転舵戻し舵角を特定し、特定された転舵戻し舵角だけ中立位置に向かって後輪を転舵するように構成される。
本開示によれば、後輪転舵用駆動装置によって転舵される後輪の後輪転舵角は、車速に応じて最大転舵角が制限されている。そして、後輪転舵用駆動装置の異常が検知された場合、後輪転舵用補助駆動装置は、車速に応じて規定され且つ同車速の最大転舵角よりも小さい転舵戻し舵角だけ中立位置に向かって戻される。このような制御によれば、操舵角、前輪転舵角或いは後輪転舵角の情報が得られなくても、車両安全性を確保しながら後輪の転舵角を中立位置に近づけることが可能となる。
実施の形態に係る転舵制御装置が適用された車両の概略構造を示す図である。 車速に応じた後輪転舵角RAの最大転舵角及び転舵戻し舵角が規定されたマップを示す図である。 車速に応じた後輪転舵角RAの最大転舵角及び転舵戻し舵角が規定されたマップを示す図である。
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この開示が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この開示に必ずしも必須のものではない。
実施の形態.
1.転舵制御装置の構成例
図1は、実施の形態に係る転舵制御装置が適用された車両の概略構造を示す図である。転舵制御装置は車両10に搭載される。車両10は、前輪12及び後輪14の操舵が可能ないわゆる四輪操舵(4WS)車両である。車両10は、操舵に関連する構成として、ステアリング(ハンドル)16と、操舵入力装置18と、前輪操舵装置20と、後輪操舵装置30と、を備えている。
ステアリング16は、ドライバの操舵操作に用いられる。操舵入力装置18は、ステアリング16の操舵角であるハンドル舵角HA[°]を前輪操舵装置20へと入力するための装置である。なお、ハンドル舵角HA[°]は、中立位置を0°としたときの絶対角度位置であって、右操舵に対応した時計回り(右回転)を「正」と定義し、左操舵に対応した半時計回り(左回転)を「負」と定義する。
前輪操舵装置20は、前輪12を転舵させるための操舵装置であって、操舵入力装置18と機械的又は電気的に接続されている。前輪操舵装置20は、前輪転舵用駆動装置22を含む。前輪転舵用駆動装置22は、入力されたステアリング16のハンドル舵角HAに対して所定の減速比を乗じた前輪転舵角FA[°]を演算する。前輪転舵角FAは前輪12の中立位置を0°としたときの絶対角度位置であって、右操舵に対応した角度を「正」と定義し、左操舵に対応した角度を「負」と定義する。また、ここでの減速比は、一定値でもよいしパラメータに応じて可変する値でもよい。前輪転舵用駆動装置22は、前輪12の転舵角が演算された前輪転舵角FAとなるようにアクチュエータを駆動する。
後輪操舵装置30は、後輪14を転舵させるための操舵装置であって、後輪転舵用駆動装置32と、後輪転舵用補助駆動装置34と、を含む。後輪転舵用駆動装置32は、通信線40を介して前輪転舵用駆動装置22と接続されている。後輪転舵用駆動装置32は、前輪操舵装置20から入力される前輪転舵角FA又はハンドル舵角HAをパラメータとして、後輪転舵角RA[°]を演算する。後輪転舵角RAは後輪14の中立位置を0°としたときの絶対角度位置であって、右操舵に対応した角度を「正」と定義し、左操舵に対応した角度を「負」と定義する。図1では、前輪転舵角FAに対して後輪転舵角RAが逆相操舵となっている状態を例示しているが、斜め併進移動或いは車庫への出し入れ等に有利な同相操舵が実現されてもよい。後輪転舵用駆動装置32は、後輪14の転舵角が演算された後輪転舵角RAとなるようにアクチュエータを駆動する。
後輪転舵用補助駆動装置34は、後輪転舵用駆動装置32とは独立して後輪14を転舵する装置である。典型的には、後輪転舵用補助駆動装置34は、台形ねじ減速機を含んだアクチュエータを備え、車両10の旋回時の路面からの逆入力に対して後輪14の転舵角を保持(転舵放置)することが可能に構成されている。或いは、後輪転舵用補助駆動装置34は、後輪転舵用駆動装置32に異常が検知された場合に後輪14の転舵角を中立位置に向かって転舵する。このように、後輪転舵用補助駆動装置34は、台形ねじ減速機のように逆入力伝達効率が著しく低い機械的な機構が採用されているため、簡易な構成で後輪14の転舵角を保持することができる。また、後輪転舵用駆動装置32は、後輪14の転舵角を中立位置に向かって、つまりタイヤの復元力と同方向に転舵させることができればよく、タイヤの復元力に逆らって転舵させることが要求されないため、装置の体格を小型化することができる。なお、ここでは台形ねじ減速機が後輪転舵用補助駆動装置34に配置されている構成を例示したが、台形ねじ減速機は後輪転舵用補助駆動装置34と後輪転舵用駆動装置32の何れに配置されていてもよい。
後輪転舵用補助駆動装置34は、通信線42を介して前輪転舵用駆動装置22と接続されている。また、後輪転舵用補助駆動装置34は、通信線44を介して後輪転舵用駆動装置32と接続されている。後輪転舵用補助駆動装置34には、前輪転舵用駆動装置22から前輪転舵角FA又はハンドル舵角HAが入力され、後輪転舵用駆動装置32から後輪転舵角RAが入力される。後輪転舵用補助駆動装置34は、入力される前輪転舵角FA、ハンドル舵角HA、及び後輪転舵角RAを適宜利用してアクチュエータの回転角度を演算する。
さらに、後輪転舵用補助駆動装置34は、通信線46を介して車速信号取得装置50と接続されている。車速信号取得装置50は、例えば、前輪12或いは後輪14に設置された車輪速センサの車輪速信号から車両10の車速を演算する。或いは、車速信号取得装置50は、GPS信号から得られる車両10の位置情報から車速を演算する構成でもよい。取得された車速の信号は、通信線46を介して後輪転舵用補助駆動装置34に入力される。
2.転舵制御装置の動作
転舵制御装置は、後輪操舵装置30にシステム異常が検知された場合に、走行安全性を確保しながら後輪転舵用補助駆動装置34によって後輪転舵角RAを中立位置に向かって戻すための異常時転舵戻し制御を行う。以下、図面を参照しながら、異常時転舵戻し制御についてさらに詳しく説明する。
異常時転舵戻し制御は、後輪操舵装置30のシステム異常が検知された場合に実行される。後輪操舵装置30のシステム異常は、例えば、通信線40,42,44の何れか又は全部が途絶することによって、後輪転舵用補助駆動装置34がハンドル舵角HA、前輪転舵角FA、後輪転舵角RA等の情報を得られない場合、或いは、通信線44が途絶していなくても、後輪転舵用補助駆動装置34が後輪転舵角RAの情報を得られない場合、後輪転舵用駆動装置32にシステム異常が発生した場合、等が例示される。後輪操舵装置30の異常は、例えば公知の異常診断機能によって検知することができる。
後輪操舵装置30の異常が検知されると、転舵制御装置は、後輪転舵用駆動装置32の動作を停止する。これにより、システム異常に伴うマイコンの暴走等によるセルフステアが回避される。また、後輪転舵用補助駆動装置34は、後輪転舵角RAが保持されるように後輪14を一時的に保舵する。これにより、後輪操舵装置30の異常発生時の走行安定性を一時的に確保する。
ここで、車両10の通常走行時において後輪転舵用駆動装置32によって転舵される後輪転舵角RAには、車速に応じて最大転舵角が制限されている。図2及び図3は、車速に応じた後輪転舵角RAの最大転舵角が規定されたマップを示す図である。これらの図に示すように、後輪転舵角RAの最大転舵角は、車速が高いほど小さい値になる傾向で制限されている。これは、車速が低い範囲では後輪転舵角RAを大きくすることにより小回り性能を向上させ、車速が高い範囲では、後輪転舵角RAを小さくすることによりヨー方向やロール方向への車両挙動変化を抑えることを目的としている。
後輪転舵用補助駆動装置34は、後輪14を一時的に保舵の後、後輪転舵角RAを所定の転舵戻し舵角だけ中立位置に向かって戻すように後輪14を転舵する。転舵戻し舵角は、車速に応じて規定され且つ同車速の最大転舵角よりも小さい角度として予めマップに規定されている。図2及び図3に示す例では、後輪転舵角RAの転舵戻し舵角は、同車速の最大転舵角に対して1/2程度の転舵角に設定されている。
図2及び図3には、車速に応じた後輪転舵角RAの転舵戻し舵角が規定されている。後輪転舵用補助駆動装置34は、異常が検知された時点の車速を車速信号取得装置50から取得する。そして、後輪転舵用補助駆動装置34は、図2又は図3に規定されたマップに従い、取得した車速に対応する転舵戻し角を特定する。そして、後輪転舵用補助駆動装置34は、取得した転舵戻し舵角だけ後輪転舵角RAが中立位置に向かって戻されるように後輪14を転舵する。なお、後輪転舵用補助駆動装置34による転舵戻しの速度に限定はない。車両10の走行安定性を維持可能な範囲内の速度に設定すればよい。
図2のマップに従い異常時転舵戻し制御を行うと、例えば、車両10が時速10km/h以下で走行している状態で後輪操舵装置30の異常が検知された場合、後輪転舵角RAが転舵戻し舵角15°だけ中立位置に向かって戻される。この場合、同車速の最大転舵角は30km/hであるため、後輪転舵用補助駆動装置34による転舵戻し動作の後の後輪転舵角RAは±15°以下となる。後輪転舵角RAを中立位置まで戻せない場合があったとしても、±15°以下まで戻すことができれば、ステアリング16の中立ずれは0.5回転程度以下となり、車両10のドライバの修正操舵によって車両安全性を確保することができる。
このように、本実施の形態の異常時転舵戻し制御によれば、後輪操舵装置30のシステム異常が検知された場合に作用安全性を確保しながら後輪転舵角RAを中立位置に向かって戻すことが可能となる。
3.その他
後輪操舵装置30の異常として、後輪転舵用補助駆動装置34の異常が検知されることも考えられる。このような場合は、後輪転舵角RAを把握している後輪転舵用駆動装置32によって、後輪転舵角RAを一定時間をかけて中立位置まで戻せばよい。
10 車両
12 前輪
14 後輪
16 ステアリング
18 操舵入力装置
20 前輪操舵装置
22 前輪転舵用駆動装置
30 後輪操舵装置
32 後輪転舵用駆動装置
34 後輪転舵用補助駆動装置
40,42,44,46 通信線
50 車速信号取得装置

Claims (1)

  1. ステアリングの操舵角を入力する操舵入力装置と、
    前輪を転舵する前輪転舵用駆動装置と、
    後輪を転舵する後輪転舵用駆動装置と、
    前記後輪転舵用駆動装置と独立して駆動され、前記後輪を保舵又は中立位置へ向かって転舵する後輪転舵用補助駆動装置と、を備え、
    前記前輪転舵用駆動装置は、前記操舵角に基づいて演算された前輪転舵角となるように前記前輪を転舵するように構成され、
    前記後輪転舵用駆動装置は、前記操舵角又は前記前輪転舵角に基づいて演算された後輪転舵角となるように前記後輪を転舵するように構成され、
    前記後輪転舵角は、車速に応じて最大転舵角が制限され、
    前記後輪転舵用駆動装置の異常が検知された場合、前記後輪転舵用補助駆動装置は、
    車速を取得し、
    前記車速に応じて規定され且つ同車速の前記最大転舵角よりも小さい転舵戻し舵角が規定されたマップを用いて、取得された前記車速に対応する前記転舵戻し舵角を特定し、
    特定された前記転舵戻し舵角だけ中立位置に向かって前記後輪を転舵する
    ように構成されることを特徴とする車両の転舵制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5810108A (en) 1996-03-29 1998-09-22 Kia Motors Corporation Fail safe device for rear-wheel steering system
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