CN103121469A

CN103121469A - 四轮转向控制装置

Info

Publication number: CN103121469A
Application number: CN201210457137.0A
Authority: CN
Inventors: 石原敦
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-05-29
Also published as: EP2594458A2; JP2013107450A; US20130131927A1

Abstract

一种四轮转向控制装置，其具备：检测基于转向部件（2）的操作的转向扭矩的扭矩传感器（10）；检测转向角的转向角传感器（4）；基于扭矩传感器（10）的检测值而取得用于使前轮转舵的辅助力的转向辅助控制部（31）；以及基于转向角传感器（4）或者扭矩传感器（10）的检测值来对后轮进行转舵控制的转舵控制部（41），在判定为转向辅助控制部（31）的功能发生故障的情况下，转舵控制部（41）仅对后轮向反向位侧进行转舵控制。

Description

四轮转向控制装置

技术领域

本发明涉及能够实现车辆举动的稳定化的四轮转向控制装置。

背景技术

人们已知一种通过根据施加于转向车轮的转向扭矩来控制电动或者液压致动器，从而使与转向扭矩对应的转向辅助力产生的动力转向装置。该动力转向装置检测施加于转向车轮的转向扭矩和车速，并通过致动器控制电路来运算与根据这些检测出的信号而求出的转向扭矩和车速对应的驱动信号，来对致动器进行控制。由此，能够进行与转向扭矩、车速对应的适当的转向辅助控制。另外，US5067577公开了一种在旋转时，根据车速，对后轮进行与前轮向同相位或者向反相位进行转舵控制的四轮转向装置。

另外，还存在动力转向装置发生故障的情况。例如，在电动动力转向装置情况下，有电动马达的故障、扭矩传感器的故障、驱动电动马达的控制装置的故障等。在液压式动力转向装置的情况下，有液压泵的故障、漏油等。当动力转向装置发生故障时，在行驶中方向盘变重，存在不能充分实现驾驶员想要进行的转向以及车辆旋转的控制。

日本特开平2-185866号公报公开了一种在控制***故障时，根据行驶状态，将前轮、后轮的转向角比仅向同相位进行控制的四轮转向装置，但主要以高速行驶的安全性为目的。

发明内容

本发明提供一种利用四轮转向装置的转舵功能，即使动力转向装置发生故障，也能够实现驾驶员想要进行的车辆旋转，进而能够实现车辆举动的稳定化的四轮转向控制装置。

根据本发明的一个特征，在四轮转向控制装置中，即使由于转向辅助控制部的故障而导致转向部件的转向变重的情况下，也基于检测该转向角的转向角传感器的检测值或者检测转向扭矩的扭矩传感器的检测值中的至少一方，对辅助转向的前轮或者后轮的另一方仅向反相位侧进行转舵控制。

附图说明

本发明的上述以及其他目的、特征和优点将通过下述结合附图对具体实施方式的描述得以明确，其中，相同的附图标记用于表示相同的元素。

图1是表示本发明的一实施方式的四轮转向控制装置的概略构成的俯视示意图。

图2是转向辅助控制部的控制框图。

图3是转舵控制部的控制框图。

图4是与车速对应的平常时的目标后轮转舵角（δr^*）的曲线图。

图5是转向辅助控制部故障时所采用的目标后轮转舵角（δr^*）的曲线图。

图6表示前轮轮胎Tfr、Tf1与后轮轮胎Tfr、Tf1的相位关系（反相位）。

图7表示前轮轮胎Tfr、Tf1与后轮轮胎Tfr、Tf1的相位关系（同相位）。

图8表示转向辅助控制部故障时的后轮轮胎Tfr、Tf1的相位（反相位）。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图1是表示四轮转向控制装置1的概略构成的俯视示意图。四轮转向控制装置1具备安装于转向轴3的一端的转向部件2，在转向轴3上设置有检测转向部件2的转向角δf的转向角传感器4、检测基于转向部件2的旋转的转向扭矩Th的扭矩传感器10。转向角传感器4例如是通过霍尔传感器检测安装在转向部件2的转向轴3的圆周上的多极磁铁的磁场，从而检测转向轴3的旋转角的传感器。扭矩传感器10是被设置在转向轴3的中途，将所分割的上下转向轴3经由扭杆以能够相互旋转的方式连结，并基于这些轴的相对旋转角来检测基于转向车轮10的旋转的转向扭矩Th的传感器。转向轴3的另一端与自由接头5连结，从这里起经由掌舵机构与前轮轮胎Tfr、Tfl连结。

掌舵机构具有：小齿轮轴6；与小齿轮轴6的前端的小齿轮啮合，作为在车辆的左右方向上延伸的前轮转舵轴的前轮齿条轴7；与前轮齿条轴7的一对端部分别经由拉杆8L、8R连结的关节臂9L、9R。前轮齿条轴7经由齿轮装置与转向辅助电动马达12连结。通过该转向辅助电动马达12，前轮齿条轴7响应由扭矩传感器10检测出的扭矩信号等地向左方向或者右方向施力，来提供转向辅助力。其中，转向辅助电动马达12还可以设置于转向轴3。

前轮或者后轮的转子14安装有用于检测车轮的旋转速度来估计车速的轮速传感器16。轮速传感器16是读取车轮的转子14的旋转速度的传感器，对读取出的旋转速度乘以轮胎的有效旋转半径，从而检测车速v。后轮轮胎Trr、Trl的掌舵机构具有：作为在车辆的左右方向上延伸的后轮转舵轴的后轮齿条轴17；与后轮齿条轴17的一对端部分别经由拉杆18R、18L连结的关节臂19R、19L。

后轮齿条轴17经由齿轮装置与转舵电动马达22连结。通过该转舵电动马达22，后轮齿条轴17向左或者右方向移动，来进行后轮的转舵。另外，用于通过检测后轮齿条轴17的移动量或者转舵电动马达22的旋转角，来检测后轮的转舵角的后轮转舵角传感器23被安装于车体上。

转向辅助控制部31对电动马达12进行驱动控制，该转向辅助控制部31被输入前述的转向角传感器4、扭矩传感器10以及轮速传感器16的各检测信号。另外，也可以是经由车内LAN（CAN）来获得车速v的信息的构成。转向辅助控制部31通过根据扭矩传感器10检测的转向扭矩以及上述车速而对转向辅助电动马达12进行驱动，从而实现与转向状况以及车速对应的适当的转向辅助。

转向辅助控制部31经由车内LAN（CAN）、或者经由直接的数据链路，与转舵控制部41连接。该转舵控制部41与前述的后轮转舵角传感器23、转向角传感器4、轮速传感器16连接。另外，在车速v的信息经由车内LAN（CAN）而取得的情况下，转向辅助控制部31并非必须与轮速传感器16直接连接。另外，在被设计为转舵控制部41基于扭矩传感器10的检测扭矩而进行动作的情况下，可以取代转向角传感器4而连接扭矩传感器10，或者与转向角传感器4一并连接扭矩传感器10。

转向辅助控制部31如果认为自身的控制动作正常，则经由车内LAN、或者经由直接的数据链路，定期对转舵控制部41通知表示正常的信号。转舵控制部41基于由轮速传感器16检测的车辆的速度v、和由转向角传感器4检测的转向角δf，计算作为目标的后轮转舵角δr^*，按照实现该转舵角δr^*的方式对转舵电动马达22进行驱动控制。

另外，在该实施方式中，对于转向角δf而言，将从中立位置转向左方向的情况设为正值，将从中立位置转向右方向的情况设为负值来进行处理。对于扭矩传感器10的检测扭矩而言，将向左方向施力的情况设为正值，将向右方向施力的情况设为负值来进行处理。

图2表示转向辅助控制部31中的控制框图。转向辅助控制部31的除驱动电路34以外的部分由具备CPU以及存储器（ROM以及RAM等）的微型计算机构成，微型计算机通过执行规定的程序，来作为多个功能处理部发挥功能。

在该多个功能处理部中包括目标扭矩运算部32和扭矩／电流转换部33。目标扭矩运算部32使用按每个车速而预先设定的目标马达扭矩相对检测转向扭矩的关系，生成与检测出的车速以及转向扭矩对应的目标马达扭矩。目标马达扭矩在从转向辅助电动马达12要产生向左方向转向用的转向辅助力时，被设为正值，在从转向辅助电动马达12要产生向右方向转向用的转向辅助力时，被设为负值。通过目标扭矩运算部32生成的目标马达扭矩被提供给扭矩／电流转换部33。

扭矩／电流转换部33将要向转向辅助电动马达12流过电流作为电流指令值生成。具体而言，扭矩／电流转换部33通过用由目标扭矩运算部32生成的目标马达扭矩除以转向辅助电动马达12的扭矩常量，来求出马达电流指令值。由扭矩／电流转换部33生成的马达电流指令值被提供给利用晶闸管等进行动作的驱动电路34，这里，上述由扭矩／电流转换部33生成的马达电流指令值被转换成用于驱动转向辅助电动马达12的PWM信号后，被供给到转向辅助电动马达12。

图3表示转舵控制部41的控制框图。转舵控制部41具备：使用从轮速传感器16取得的车速v以及从转向角传感器4取得的转向角δf，来对目标后轮转舵角δr^*进行运算的目标后轮转舵角运算部42；角度／电流转换部43；马达驱动电路44；基于后轮转舵角传感器23的检测信号来计算后轮转舵角的转舵角度运算部45；存储按每个车速预先设定的相对于转向角δf的目标后轮转舵角δr^*的存储部46。

转舵控制部41的除驱动电路44以外的部分由具备CPU以及存储器（ROM以及RAM等）的微型计算机构成，微型计算机通过执行规定的程序，来作为多个功能处理部发挥功能。目标后轮转舵角运算部42使用存储在存储部46中的按每个车速预先设定的目标后轮转舵角δr^*相对转向角δf的关系，生成与检测出的车速以及转向角对应的目标后轮转舵角δr^*。该预先设定的目标后轮转舵角δr^*相对转向角δf的关系如图4、图5中的例示。

图4是表示在转向辅助控制部31未发生故障时，即、平常时的车速与目标后轮转舵角δr^*的关系的曲线图。该曲线图所示的关系在存储部46中被存储为“特性1”。车速从0到比较低速的基准车速vth（例如设定为30km/h左右）为止，为了取得灵活的转小弯性，将目标后轮转舵角δr^*控制成与前轮转舵角δf为反相位。该情况下的前轮轮胎Tfr、Tfl与后轮轮胎Tfr、Tfl的相位关系如图6所示。

当车速比基准车速vth增大时，为了取得有驾驶员与车辆的一体感的操纵性，和高速、且有信赖感的稳定性，将目标后轮转舵δr^*控制成与前轮转舵角δf为同相位。该情况下的前轮轮胎Tfr、Tfl与后轮轮胎Tfr、Tfl的相位关系如图7所示。

但是，存在由于扭矩传感器10、转向辅助电动马达12的故障等，转向辅助控制部31的功能变得不正常的情况。该情况下，转舵控制部41不能从转向辅助控制部31接收表示正常的信号，知道转向辅助控制部31发生了故障。

该情况下，如图5所示，目标后轮转舵角运算部42使用表示转向辅助控制部31发生了故障时的车速与目标后轮转舵角δr^*的关系的曲线图，生成与检测出的车速以及转向角对应的目标后轮转舵角δr^*。该图5的曲线图所示的关系在存储部46中被存储为“特性2”。根据“特性2”，遍及全部的车速区域，将目标后轮转舵角δr^*控制成与前轮转舵角δf为反相位。由此，如图8所示，即使在处于想要将转向部件2向一定方向旋转，但由于重而导致前轮几乎无法转舵的状态时，也能够使后轮向反相位转舵，结果，能够使车辆按驾驶员的意图的方向旋转。

但是，由于转向辅助控制部31发生故障，所以转向部件2变重。因此，驾驶员不能以大的角度来对转向部件2进行转向操作。因此，在“特性2”中，优选将转向部件2的目标后轮转舵角δra^*相对一定转向角δfa的比率（δra^*／δfa）（将其称为“目标后轮转舵角运算部42的控制增益”）取得比“特性1”中的目标后轮转舵角运算部42的控制增益大。

由此，即使在转向辅助控制部31发生故障时，也能够通过对变重的转向部件2的操作使车辆旋转。由此，能够尽可能地实现按驾驶员所意图的旋转。另外，即使将目标后轮转舵角运算部42的控制增益取得大，也由于在前轮几乎不转向而难以取得前轮转向时那样大的旋转角，但至少能够获得在转向部件2的转向角在中立附近（例如±5度以下）的情况下，不会较大破坏转向感这一效果。

另外，根据“特性2”，将仅对后轮向反相位侧进行转舵控制时的后轮转舵角控制成根据车速而变化。即、车速越小，目标后轮转舵角δr^*越大，而车速越大，目标后轮转舵角δr^*越小。这样，能够在低速时重视旋转性，在高速时取得转向稳定性。

如上述那样，在具有四轮转向控制装置1的车辆中，即使在EPS电动马达控制功能功能发生故障而变得不全的情况下，也能够利用后轮的转舵功能，在行驶中尽可能地实现与驾驶员的意图近的车辆的旋转。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明的实施并不局限于上述的方式。例如，转舵控制部41还可以代替从转向角传感器4取得的转向角而基于由扭矩传感器10检测的转向扭矩、或者基于由扭矩传感器10检测的转向扭矩与从转向角传感器4取得的转向角来计算目标后轮转舵角δr^*，并按照实现该转舵角δr^*的方式来对转舵电动马达22进行驱动控制。

另外，在上述的实施方式中，转向辅助控制部31基于扭矩传感器10的检测值，运算用于对前轮进行转舵的辅助力，但还可以与扭矩传感器10的检测值一起或者代替扭矩传感器10的检测值而基于转向角传感器4的检测值，运算用于对前轮进行转舵的辅助力。

另外，在上述的实施方式中，转向辅助控制部31运算用于对前轮进行转舵的辅助力，但还可以在构成为通过转向部件2对后轮进行转舵的车辆中，转向辅助控制部运算用于对后轮进行舵转的辅助力，转舵控制部对前轮进行转舵控制。

Claims

1.一种四轮转向控制装置，

具备：

转向部件；

扭矩传感器，其检测基于所述转向部件的操作的转向扭矩；

转向角传感器，其检测所述转向部件的转向角；

转向辅助控制部，其基于所述扭矩传感器的检测值或者所述转向角传感器的检测值的至少一方，对用于使前轮或者后轮的一方转舵的辅助力进行运算；

转舵控制部，其基于所述转向角传感器的检测值或者所述扭矩传感器的检测值的至少一方，对前轮或者后轮的另一方进行转舵控制，其中，

在判定为所述转向辅助控制部的功能发生故障的情况下，所述转舵控制部对前轮或者后轮的另一方仅向与所述转向部件的转向角反相位侧进行转舵控制。

2.根据权利要求1所述的四轮转向控制装置，其中，

在所述转向部件的转向角相同时，所述转舵控制部将在判定为所述转向辅助控制部的功能发生故障的情况下对所述前轮或者后轮的另一方仅向反相位侧进行转舵控制时的转舵角，设定得比在判定为转向辅助控制部的功能未发生故障的情况下对所述前轮或者后轮的另一方向反相位侧进行转舵控制时的转舵角大。

3.根据权利要求2所述的四轮转向控制装置，其中，

所述转舵控制部进行控制，以便使在判定为上述转向辅助控制部的功能发生故障的情况下对所述前轮或者后轮的另一方仅向反相位侧进行转舵控制时的转舵角根据车速而变化。

4.根据权利要求3所述的四轮转向控制装置，其中，

所述转舵控制部进行控制，以便使在判定为所述转向辅助控制部的功能发生故障的情况下对所述前轮或者后轮的另一方仅向反相位侧进行转舵控制时的转舵角在车速越小则越大。