JP2007076582A - 車両の操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電子制御ユニット36は、ステップS11にて、車体の横滑り角βを入力する。次に、ステップS13にて、車体の横滑り角βに起因して車両に発生する横力を低減するための動的なゼロ点δoを、車体の横滑り角βを用いて計算する。次に、ステップS14にて、転舵角センサ33により検出した転舵角δと動的なゼロ点δoとの差分で表される転舵角δaを計算する。次に、ステップS15にて、転舵角δaと所定の関係にある反力トルクTzを計算する。そして、ステップS16にて、計算した反力トルクTzが発生するように電動モータ23を駆動制御する。これにより、運転者に対して、適正な操舵ハンドル11の回動方向を案内する。
【選択図】 図2
Description
β=tan−1(Vy/Vx) …式1
なお、車速Vxおよび車速Vyは、例えば、光または音響を利用した検出器を用いて検出するとよい。
M・α=2・Kf・δc+2・(Kf+Kr)・β+ε …式2
ここで、前記式2中のMは車両の質量である。また、前記式2中のαは旋回の中心方向に作用する加速度(以下、この加速度を求心加速度という)であり、下記式3のように表すことができる。
α=V2・(1/R) …式3
ただし、Rは転舵角δcに基づいて決定される車両の旋回半径を表しており、1/Rは旋回円の曲率(所謂、旋回曲率)を表すものである。
δc=L・(1+A・V2)・(1/R) …式4
ただし、前記式4中のLは車両のホイールベースを表す予め定められた所定値であり、Aは車両の挙動安定性を表す予め定められた所定値である。そして、前記式4を変形することにより、旋回曲率1/Rは、下記式5により表すことができる。
1/R=δc/(L・(1+A・V2)) …式5
したがって、求心加速度αは、前記式3に対して前記式5を代入することによって、下記式6により表すことができる。
α=(V2/(L・(1+A・V2)))・δc …式6
M・α=2・Kf・δc+2・(Kf+Kr)・β …式7
2・Kf・δd=M・α−2・(Kf+Kr)・β …式8
δd=(M/(2・Kf))・α−(1+Kr/Kf)・β …式9
そして、前記式6を用いて前記式9を変形すると、下記式10が成立する。
δd=(M/(2・Kf))・(V2/(L・(1+A・V2)))・δc−(1+Kr/Kf)・β …式10
ここで、前記式10の右辺第1項は、運転者による操舵ハンドル11の回動操作によって入力された転舵角δcに起因する項であるため、同項を運転者によって入力された転舵角δc1として置換すると、前記式10は、下記式11に示すように表すことができる。
δd=δc1−(1+Kr/Kf)・β …式11
δo=−(1+Kr/Kf)・β・N …式12
ここで、前記式12中のNは、車体の横滑り角βの発生に伴い非線形に変化する左右前輪FW1,FW2のタイヤの変形特性を線形として扱うための補正量である。そして、この補正量Nは、例えば、下記式13に示すように、検出される横加速度Gの関数として計算される。
N=(a+b・G2)/(c+d・G2) …式13
ただし、前記式13中のa,b,c,dの値は、車種とタイヤに対応して決定される定数である。なお、補正量Nは、前記式13に従って計算されるものに限らず、車両の特性に対応して予め設定されるものや運転者が適宜変更するものであってもよい。そして、電子制御ユニット36は、前記ステップS11にて入力した横加速度Gおよび横滑り角βを用い、前記式12,13に従って、動的なゼロ点δoを計算する。
δa=δ−δo …式14
ただし、前記式14中のδは、転舵角センサ33によって検出される転舵角、すなわち、静的なゼロ点を基準として検出された転舵角である。
Kf=Kfo+ξ・((Nf・φ+mf・hf・G)/Tr)2 …式15
Kr=Kro+ξ・((Nr・φ+mr・hr・G)/Tr)2 …式16
ただし、前記式15中のKfoと前記式16中のKroは、それぞれ、車両静止時における前後輪荷重(以下、静止時荷重という)に対する前輪と後輪のコーナリングパワーを表す。また、前記式15,16中のNf、Nrは、それぞれ、前輪側と後輪側のロール剛性値を表し、mf,mrは、それぞれ、前輪側と後輪側の車体質量を表し、hf,hrは、それぞれ、前輪側と後輪側における路面とロールセンタとの距離(高さ)を表す。さらに、前記式15,16中におけるξは、コーナリングパワーの荷重依存係数を表し、φは、車体のロール角を表し、Trは、前後輪のトレッド幅を表す。
φ=(m・Gd・hs)/(Nf+Nr−m・g・hs) …式17
ただし、前記式17中のmは、ばね上質量を表し、hsは、車両の重心点とロールセンタとの間の距離を表す。
Ff=Fo±(Nf・φ+mf・hf・G)/Tr …式18
Fr=Ro±(Nr・φ+mr・hr・G)/Tr …式19
Kf=Ff・(nCp+ξ・(Ff−Fzo)) …式20
Kr=Fr・(nCp+ξ・(Fr−Fzo)) …式21
ただし、前記式20,21中のnCpは、コーナリングパワーKf,Krをある瞬間の荷重で除算することにより得られるコーナリングパワー係数であって、基準荷重時の正規化コーナリングパワー係数を表す。また、前記式20,21中のFzoは、所定の基準荷重を表す。
β=∫(ω−α/V)dt …式22
ただし、前記式22中のVは、車速センサ31によって検出される車速Vである。
Claims (7)
- 運転者によって回動操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルと一体的に回動する操舵軸と、同操舵軸と車両の転舵輪とを互いに連結して前記操舵軸の回動操作に応じて前記車両の転舵輪を転舵する転舵ユニットと、前記転舵輪の転舵動作に対して所定のトルクを付与する電動モータとを備えた車両の操舵装置において、
車両を直進状態に維持する転舵輪の転舵角を第1の基準点として、前記操舵ハンドルの回動操作に応じて転舵する前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
車両が旋回状態にあるときに発生する車体の横滑り角を検出する横滑り角検出手段と、
前記検出した車体の横滑り角に応じて変化し、同車体の横滑り角に起因して車両に発生する横力の前記車両の旋回状態に対する影響を低減して車両を旋回させる転舵角を決定するための第2の基準点を計算する基準点計算手段と、
前記転舵角検出手段が前記第1の基準点に基づいて検出した前記転舵輪の転舵角を、前記第2の基準点に基づく転舵角に変換する転舵角変換手段と、
前記変換した転舵角と所定の関係にあるトルクであって、同変換した転舵角を前記第2の基準点に一致させる方向に作用する反力トルクを計算する反力トルク計算手段と、
前記電動モータを回転駆動させて、前記計算した反力トルクを発生させる駆動制御手段とを備えたことを特徴とする車両の操舵装置。 - 請求項1に記載した車両の操舵装置において、
前記基準点計算手段は、
前記第2の基準点を、旋回状態にある車両の前後輪に装着されたタイヤと路面との間における摩擦力に基づいて車両の旋回中心方向に作用するコーナリングパワーを用いて計算した係数と、前記検出した車体の横滑り角に応じて非線形に変化する前記タイヤの変形特性を考慮した補正項とを前記検出した車体の横滑り角に対して乗算して計算することを特徴とする車両の操舵装置。 - 請求項2に記載した車両の操舵装置において、
さらに、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段を備え、
前記補正項は、
前記横加速度検出手段により検出された車両の横加速度に応じて決定されることを特徴とする車両の操舵装置。 - 請求項1に記載した車両の操舵装置において、
前記基準点計算手段は、
前記第2の基準点を、車両が旋回状態にあるときに発生する横加速度と、車両の旋回に伴って車体に発生したローリングの大きさを表すロール角と、前記車体に発生したローリングに伴う荷重移動量とを考慮して算出した車両の旋回中心方向に作用するコーナリングパワーを用いた係数を前記検出した車体の横滑り角に対して乗算して計算することを特徴とする車両の操舵装置。 - 請求項1に記載した車両の操舵装置において、
前記変換した転舵角と反力トルクとの間の所定の関係は、
前記変換した転舵角の絶対値の増大に応じて、前記反力トルクが増大する関係であることを特徴とする車両の操舵装置。 - 請求項5に記載した車両の操舵装置において、
前記変換した転舵角と反力トルクとの間の所定の関係は、
前記変換した転舵角の絶対値の変化に対して、前記反力トルクが比例する関係であることを特徴とする車両の操舵装置。 - 請求項1に記載した車両の操舵装置において、
前記操舵軸は、
前記操舵ハンドルと一体的に回動する操舵入力軸と、前記転舵ユニットに連結される転舵出力軸とから構成されており、
前記操舵入力軸と前記転舵出力軸とが、前記操舵入力軸の回転量に対して前記転舵出力軸の回転量を相対的に変更する可変ギア機構によって連結されることを特徴とする車両の操舵装置。
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