JP2019055739A - Steering system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両に設けられるステアリングシステムに関するものであり、特に、運転者の操作により車輪を転舵させるステアリング装置の他に、補助転舵用のステアリング装置を備えるステアリングシステムに関する。 The present invention relates to a steering system provided in a vehicle, and more particularly, to a steering system including a steering device for auxiliary steering in addition to a steering device that steers wheels by a driver's operation.
自動車に代表される車両においては、ハンドルとステアリング装置とが機械的に接続され、ハンドルに対する回転操作により、ステアリング装置が車輪の転舵を行う。 In a vehicle typified by an automobile, a steering wheel and a steering device are mechanically connected, and the steering device steers wheels by a rotation operation with respect to the steering wheel.
しかしながら、ハンドルとステアリング装置とが機械的に接続されている車両においては、路面の凹凸などによる車輪からの逆入力により、ハンドルが取られ、車両がふらついてしまうという問題がある。
また、道路の方向や障害物等の車両周辺状況等をセンサ類により認識して操舵指令を自動生成する操舵指令装置を備えた自動または半自動運転の車両があるが、前記車輪からの逆入力があった場合に、前記の車両のふらつきを生じる恐れがあり、車両進行方向を大きく変更することを可能としたステアリング装置の制御だけでは、車両の走行安定性を維持することが難しい。
However, in a vehicle in which the steering wheel and the steering device are mechanically connected, there is a problem that the steering wheel is removed due to reverse input from the wheels due to unevenness on the road surface, and the vehicle fluctuates.
In addition, there are automatic or semi-automatic vehicles equipped with a steering command device that automatically recognizes the direction of the road, the surroundings of the vehicle such as obstacles, etc. by sensors, and automatically generates a steering command. In such a case, the above-described vehicle wobbling may occur, and it is difficult to maintain the running stability of the vehicle only by the control of the steering device that can greatly change the traveling direction of the vehicle.
この発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵量指令により操舵される車両の向きに対して車両の状態に応じてその補正を可能とし、車両の走行安定性を維持することが可能なステアリングシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to correct the direction of a vehicle steered by a steering amount command in accordance with the state of the vehicle, and to improve the running stability of the vehicle. Is to provide a steering system capable of maintaining the above.
この発明のステアリングシステム101は、車両100が備えるステアリングシステムであって、
操舵指令装置200,200Aが出力する操舵の指令に従い前記車両100の車輪を転舵させる第1のステアリング装置140と、
前記車両100のタイヤハウジング105内に設けられ電動モータ27の駆動により車輪2を転舵させる機構部150a、および前記電動モータ27を制御する制御部150bからなる第2のステアリング装置150と、
前記車両100の状態を表す車両情報を検出する車両情報検出部110とを備え、
前記第2のステアリング装置150の前記制御部150bは、前記電動モータ27を、前記車両情報に基づいて制御する、
ことを特徴とする。
A
A
A
A vehicle
The
It is characterized by that.
この構成によれば、モータ駆動される第2のステアリング装置150を備え、第2のステアリング制御装置150の制御部150bは車両情報に基づいて前記電動モータ27を制御する。そのため、滑りなどによって車両100が意図しない方向に移動する場合に、前記車両情報により得られる車両100の状態に応じて、例えば前記操舵指令装置200,200Aが出力する操舵量や車速に合わせて、車両100の向きを補正することが可能となる。このため、第1のステアリング装置140だけでは対処が困難な車両100のふらつきを補正することが可能となる。これにより、車両100の安定性が向上する。
According to this configuration, the motor-driven
この発明において、前記操舵指令装置200,200Aが、運転者により操舵の操作がなされる手動の装置、例えばハンドル200であってもよい。
この場合、モータ駆動される第2のステアリング装置150を備え、第2のステアリング装置150の制御部150bは車両情報に基づいて前記電動モータ27を制御するため、滑りなどによって車両100が意図しない方向に移動する場合に、前記車両情報により得られる車両100の状態に応じて、例えばハンドル200の操作量に合わせて、車両100の向きを補正することが可能となる。このため、運転者がハンドル200の操作を行わなくても、車両100のふらつきを補正することが可能となる。これにより、車両100の安定性が向上する。
In the present invention, the
In this case, the motor-driven
この発明において、前記第1のステアリング装置140は、左右の車輪2を連動して転舵させる装置であり、前記第2のステアリング装置150は、左右の車輪2を独立して転舵可能な装置であってもよい。
第1のステアリング装置140が左右の車輪2を連動して転舵させる構成であることで、運転者のハンドル200の操作による車両100の向きの調整や、自動の操舵指令装置200Aによる車両100の向きの調整が、従来の車両100と同様に行える。第2のステアリング装置150は、左右の車輪2を独立して転舵可能であるため、トー角を調整することが可能であって、これによりハンドル操作の機敏性や自動の操舵指令装置200Aによる制御の機敏性等を車両100の状態に応じて調整できる。
In the present invention, the
Since the
この発明において、前記第1のステアリング装置140と、前記第2のステアリング装置150とは、同一の車輪2の転舵を行う装置であってもよい。例えば、第1のステアリング装置140で前輪の転舵を行う場合に、第1のステアリング装置140の転舵による転舵角に対して、第2のステアリング装置150により、その転舵角の微調整を行うようにしてもよい。
In the present invention, the
この発明において、前記車両情報は、車速の情報、操舵角の情報、車高の情報、実ヨーレートの情報、実横加速度の情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含む情報であってもよい。
車両100の状態の情報として、車速の情報、操舵角の情報、車高の情報、実ヨーレートの情報、実横加速度の情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を用いると、車両100の状態に応じた第2のステアリング装置150の制御がより一層適切に行え、さらなる車両100の安定性の向上等が得られる。
なお、以下、車速の情報を「車速情報」、操舵角の情報を「操舵角情報」、車高の情報を「車高情報」、実ヨーレートの情報を「実ヨーレート情報」、実横加速度の情報を「実「横加速度情報」と称する場合がある。
In the present invention, the vehicle information may be information including vehicle speed information, steering angle information, vehicle height information, actual yaw rate information, actual lateral acceleration information, an accelerator command value, and a brake command value. .
As vehicle state information, vehicle speed information, steering angle information, vehicle height information, actual yaw rate information, actual lateral acceleration information, accelerator command value, and brake command value are used. Accordingly, the control of the
In the following, the vehicle speed information is "vehicle speed information", the steering angle information is "steering angle information", the vehicle height information is "vehicle height information", the actual yaw rate information is "actual yaw rate information", and the actual lateral acceleration The information may be referred to as “actual“ lateral acceleration information ”.
この発明において、前記第1のステアリング装置140と、前記第2のステアリング装置150とは、互いに異なる車輪2を転舵させる装置であってもよい。
例えば第1のステアリング装置140が前輪転舵を行う装置である場合に、第2のステアリング装置150が後輪転舵を行う装置であってもよい。
この構成の場合、第1のステアリング装置140と第2のステアリング装置150とが同じ車輪2を転舵させる構成とする場合に比べて、機構部150aの構成が簡素にできる。
In the present invention, the
For example, when the
In the case of this configuration, the configuration of the
この構成の場合に、前記車両情報は、車速の情報、車高の情報、実ヨーレートの情報、実横加速度の情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含む情報であってもよい。 この場合も、車両100の状態に応じた第2のステアリング制御装置による第2のステアリング装置150の制御がより一層適切に行え、さらなる車両100の安定性の向上等が得られる。
In this configuration, the vehicle information may be information including vehicle speed information, vehicle height information, actual yaw rate information, actual lateral acceleration information, an accelerator command value, and a brake command value. Also in this case, the second
この発明において、前記第2のステアリング装置150を2つ備え、
一方の前記第2のステアリング装置1501は、前記第1のステアリング装置140とは同一の車輪2の転舵を行い、他方の前記第2のステアリング装置1502は、前記第1のステアリングシステム140とは互いに異なる車輪2の転舵を行うものであってもよい。
このように、ステアリングシステム101が複数の第2のステアリング装置1501,1502を備えていることにより、より複雑に4輪を独立して転舵することが可能となり、車両100の走行安定性をより一層向上させることが可能となる。
In the present invention, two
One of the
As described above, since the
この発明のステアリングシステムは、車両が備えるステアリングシステムであって、操舵指令装置の操舵量の指令値に従い前記車両の車輪を転舵させる第1のステアリング装置と、前記車両のタイヤハウジング内に設けられ電動モータの駆動により車輪を転舵させる機構部、および前記電動モータを制御する制御部からなる第2のステアリング装置と、前記車両の状態を表す車両情報を検出する車両情報検出部とを備え、前記第2のステアリング装置の前記制御部は、前記電動モータを、前記車両情報に基づいて制御するため、操舵量指令により操舵される車両の向きに対して車両の状態に応じてその補正を可能とし、車両の走行安定性を維持することが可能と言う効果を奏する。 The steering system according to the present invention is a steering system provided in a vehicle, and is provided in a tire steering housing of the first steering device that steers the wheels of the vehicle according to a steering amount command value of a steering command device. A second steering device comprising a mechanism that steers wheels by driving an electric motor, and a control unit that controls the electric motor, and a vehicle information detection unit that detects vehicle information representing the state of the vehicle; Since the control unit of the second steering device controls the electric motor based on the vehicle information, the direction of the vehicle steered by the steering amount command can be corrected according to the state of the vehicle. And, there is an effect that it is possible to maintain the running stability of the vehicle.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図5と共に説明する。
図1は、この実施形態に係るステアリングシステム101を搭載した自動車等の車両100の概念構成を示す説明図である。車両100は、前輪となる左右の車輪2,2と、後輪となる左右の車輪2,2とを有する4輪車両であり、駆動方式は、前輪駆動、後輪駆動、4輪駆動のいずれであってもよい。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a conceptual configuration of a
このステアリングシステム101は、車両100の転舵を行うためのシステムであり、第1のステアリング装置140と、第2のステアリング装置150と、車両情報検出部110とを備える。
第1のステアリング装置140は、ハンドル200等の操舵指令装置に対する運転者の操作により車両100の転舵輪となる車輪2,2を転舵させる装置であり、この実施形態では前輪操舵形式とされている。
第2のステアリング装置150は、車両状態に応じた制御によって補助的な転舵を行う装置であり、機構部150aと制御部150bとでなる。機構部150aは、補助転舵の対象となる車輪2,2毎に設けられる機構であり、車両100のタイヤハウジング105内に設けられて電動モータ27の駆動により車輪2を転舵させる。制御部150bは、電動モータ27を、車両情報検出部110により検出された車両の状態を表す車両情報に基づいて制御する。
車両情報検出部110は、車両の状態を検出する手段であり、各種のセンサ類の群を称している。車両情報検出部110の検出した車両情報は、メインのECU130を介して第2のステアリング装置150の制御部150bに転送される。
ECU130は、車両100の全体の協調制御や統括制御を行う制御装置であり、VCUとも称される。
The
The
The
The vehicle
The
<第1のステアリング装置140の構成>
第1のステアリング装置140は、上記のように運転者によるハンドル200に対する入力に応じて、車両100の前輪となる左右の車輪2,2を連動して転舵させるシステムであり、ステアリングシャフト32、ラックアンドピニオン(図示せず)、タイロッド33等、周知の機械的な構成を備える。運転者がハンドル200に対して回転入力を行うと、ステアリングシャフト32も連動して回転する。ステアリングシャフト32が回転すると、ラックアンドピニオンによってステアリングシャフト32と連結されているタイロッド33が車幅方向に移動することで、車輪2の向きが変わり、左右の車輪2,2を連動して転舵することが可能である。
<Configuration of
The
<第2のステアリング装置150の構成概略>
第2のステアリング装置150は、左右の車輪2,2を独立して転舵可能な装置であり、その機構部150aとして右輪ハブユニット180(図2)および左輪ハブユニット185を備える。これら右輪ハブユニット180および左輪ハブユニット185は、タイヤハウジング105内に設けられた補助転舵用アクチュエータ6(図4)の電動モータ27により車輪の転舵を行う。
<Outline of Configuration of
The
<第2のステアリング装置150の機構部150aの具体的構成例>
第2のステアリング装置150の機構部150aは、前記のように右輪ハブユニット180および左輪ハブユニット185からなるが、これら右輪ハブユニット180および左輪ハブユニット185は、いずれも、図4に示す補助転舵機能付きのハブユニット1として構成されている。このハブユニット1は、車輪2の支持用のハブベアリング3を有するハブユニット本体4と、ユニット支持部材5と、補助転舵用アクチュエータ6とを備える。ハブユニット本体4は、上下方向に延びる補助転舵軸心A回りに回転自在に、上下2箇所で回転許容支持部品7,7を介してユニット支持部材5に支持されている。補助転舵軸心Aは、車輪2の回転軸心Oとは異なる軸心であり、主な転舵を行うキングピン軸Kとも異なっている。車輪2は、ホイール8とタイヤ9とでなる。
<Specific Configuration Example of
As described above, the
この補助転舵機能付ハブユニット1は、前輪となる車輪2,2の第1のステアリング装置140(図1参照)による転舵に付加して左右輪個別に微小角転舵させる機構としてナックル22に設置される。
ユニット支持部材5は、車体に設置された懸架装置21のナックル22に取付けられている。ユニット支持部材5は、ナックル22と一体として、つまりナックル22の一部として設けられていてもよい。
懸架装置21は、この例ではダブルウイッシュボーン式であり、ショックアブソーバ(図示せず)を介して接続されたアッパーアーム23とロアアーム24とを有し、これらアッパーアーム23とロアアーム24の先端間で傾斜したキングピン軸K回りに回動自在なように前記ナックル22が設置されている。懸架装置21は、この他に独立懸架式など、他の種々の形式が採用できる。ナックル22は、第1のステアリング装置140(図1参照)のタイロッド33に回転可能に連結されている。
This hub unit 1 with an auxiliary turning function is added to the turning by the first steering device 140 (see FIG. 1) of the
The unit support member 5 is attached to the
The
ハブベアリング3は、内輪12と外輪11とこれら内外輪間に介在したボール等の転動体13とで構成されている。ハブベアリング3は、図示の例では、外輪11が固定輪、内輪12が回転輪となり、転動体13が複列とされたアンギュラ玉軸受とされている。内輪12のハブフランジに、車輪2のホイール8がブレーキロータ14aと重なり状態でボルト固定されている。内輪12は、回転軸心O回りに回転する。ブレーキロータ14aは、ブレーキキャリパ(図示せず)とでブレーキを構成する。
なお、補助転舵機能付ハブユニット1を非転舵輪に用いる場合は、ナックル22に取付ける代わりに、懸架装置における転舵機能を持たない車輪用軸受取付け部材(図示せず)に設置される。
The hub bearing 3 includes an inner ring 12, an
In addition, when using the hub unit 1 with an auxiliary turning function for a non-steering wheel, it installs in the wheel bearing attachment member (not shown) which does not have the turning function in a suspension device instead of attaching to the
ハブユニット本体4は、この補助転舵機能付きのハブユニット1における補助転舵軸心A周りに回転する部分であり、ハブベアリング3と、前記回転許容支持部品7の回転側部品15と、補助転舵力受け部(図示せず)とを備える。回転許容支持部品7は、この例では複列アンギュラ玉軸受とされているが、球面滑り軸受等であってもよい。
The hub unit
ハブユニット本体4の補助転舵軸心Aは、上下方向に延びるが、キングピン軸Kとは異なる方向であり、例えば鉛直方向である。この実施形態では、補助転舵軸心Aは、キングピン軸Kの延長線と路面Sとの交点位置PKと、補助転舵軸心Aの延長線と路面Sとの交点位置PAが、共にタイヤ接地面9a内に位置するように設計されている。これらの交点位置PK,PAは、互いに一致していることが、タイヤのすべりを最小となるため最適である。
The auxiliary turning axis A of the
補助転舵用アクチュエータ6は、その直動出力部が進退することで、ハブユニット本体4を前記補助軸心A回りに回転、つまり補助転舵させる。補助転舵用アクチュエータ6は、電動モータ27と、この電動モータ27の回転を減速する減速機(図示せず)と、この減速機の正逆の回転出力を往復直線動作に変換する直動機構(図示せず)とで構成される。電動モータ27は、例えば永久磁石型同期モータとされるが、直流モータであっても、誘導モータであってもよい。前記直動機構は、滑りねじまたはボールねじ等の送りねじ機構、またはラック・ピニオン機構等とされる。
The
ハブユニット本体4のナックル22に対する補助転舵の範囲は、ストッパ(図示せず)により規制される。ハブユニット本体4の補助転舵可能角度の許容範囲は、僅かな角度でよく、例えば±5度以下とされる。
The range of auxiliary turning with respect to the
<車両情報検出部110の構成>
図2に示すように、車両情報検出部110は、車速検出部111、操舵角検出部112、車高検出部113、実ヨーレート検出部114、実横加速度検出部115、アクセルペダルセンサ116、およびブレーキペダルセンサ117を備える。
車速検出部111は、例えば車両が備えるトランスミッションの内部に取り付けられたスピードセンサ等のセンサ(図示せず)の出力に基づいて、車速を検出し、ECU130へ車速情報を出力する。
操舵角検出部112は、例えば後述する第1のステアリング装置140が備えるモータ部に取り付けられたレゾルバ等のセンサ(図示せず)に基づいて操舵角を検出し、ECU130へ操舵角情報を出力する。
車高検出部113は、車両100のシャーシと地面との距離をレーザ変位計により測定する方法、あるいは車両100の懸架装置におけるアッパーアーム23(図4参照)またはロアアーム24の角度を角度センサにより検出する方法等により、後述する第2のステアリング装置150により転舵される各車輪2の車高を検出する。そして、車高検出部113は、検出した車高を車高情報としてECU130へ出力する。
実ヨーレート検出部114は、例えば車両100に取り付けられたジャイロセンサ等のセンサの出力に基づいて、実ヨーレートを検出し、ECU130へ実ヨーレート情報を出力する。
実横加速度検出部115は、例えば車両100に取り付けられたジャイロセンサ等のセンサの出力に基づいて、実横加速度を検出し、ECU130へ実横加速度情報を出力する。
<Configuration of Vehicle
As shown in FIG. 2, the vehicle
The vehicle
The steering
The vehicle
The actual yaw
The actual lateral
アクセルペダルセンサ116は、運転者によるアクセルペダルへの入力を検出し、検出した値をアクセル指令値としてECU130へ出力する。
ブレーキペダルセンサ117は、運転者によるブレーキペダルへの入力を検出し、検出した値をブレーキ指令値としてECU130へ出力する。
The
The
<第2のステアリング装置150の制御部150b>
第2のステアリング装置150の制御部150bは、ECU130から車両情報として操舵角情報、車高情報、実ヨーレート情報、実横加速度情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含む車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて、旋回制御部151が右輪モータ制御装置170、左輪モータ制御装置175を制御することで、右輪ハブユニット180、および左輪ハブユニット185が備える電動モータ27を駆動し、左右の車輪を独立して転舵可能な装置である。制御部150bにおいて、前記車両情報である操舵角情報等の各情報と前記電動モータ27を駆動する指令値との関係は、例えばマップや演算式等を用いて制御規則として定められており、その制御規則を用いて制御を行う。
上記制御部150bは、例えば専用のECUとして設けられるが、メインのECU130の一部として設けてもよい。
<
The
The
<旋回制御部151>
旋回制御部151が行う制御について説明する。
図3は、旋回速度制御部151の構成を示すブロック図である。同図に示すように、旋回制御部151は、規範横加速度計算部152、右輪タイヤ角度計算部153、左輪タイヤ角度計算部154、右輪路面摩擦係数計算部155、目標ヨーレート計算部156、左輪路面摩擦係数計算部157、目標ヨーレート補正部158、目標左右輪タイヤ角度計算部159、右輪指令値計算部160、および左輪指令値計算部161を備える。
<
Control performed by the turning
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the turning
右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154は、所定の周期で、ECU130から操舵角情報および車高情報を取得する。右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154は、操舵角情報および車高情報を取得すると、取得した操舵角情報および車高情報に基づいて、第2のステアリング装置150が転舵を行うタイヤの現在の角度を算出する。そして、右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154は、算出したタイヤ角度情報を規範横加速計算部152に出力する。
The right wheel tire
規範横加速度計算部152は、ECU130から取得した車速情報、ならびに右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154から入力されるタイヤ角度情報に基づいて、規範横加速度の計算を行う。すなわち、規範横加速度計算部152は、右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154からタイヤ角度情報が入力されると、タイヤ角度情報で表されるタイヤ角度と、車速情報で表される車速とに基づいて、規範横加速度の計算を行う。そして、規範横加速度計算部152は、算出した規範横加速度を規範横加速度情報として右輪路面摩擦係数算出部155および左輪路面摩擦係数計算部157に出力する。
The reference lateral
図5は、右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157に記憶されている路面摩擦係数を算出するためのマップを表す図であり、実横加速度/規範横加速度と、タイヤ角度と、摩擦係数との関係を表す図である。
右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157は、ECU130から取得する実横加速度情報および規範横加速度計算部152から入力される規範横加速度情報に基づいて、路面摩擦係数の計算を行う。具体的には、右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157は、規範横加速度計算部152から規範横加速度情報が入力されると、右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154からタイヤ角度情報を取得する。そして、右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157は、図5に示されるようなマップに基づいて、実横加速度/規範横加速度とタイヤ角度とから、路面摩擦係数を算出する。そして、右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157は、算出した右輪の路面摩擦係数である右輪路面摩擦係数情報と、左輪の路面摩擦係数である左輪路面摩擦係数情報を目標ヨーレート補正部158に出力する。
FIG. 5 is a diagram showing a map for calculating the road surface friction coefficient stored in the right wheel road surface friction
The right wheel road surface friction
目標ヨーレート計算部156は、所定の周期でECU130から車速情報および操舵角情報を取得し、取得する車速情報および操舵角情報に基づいて、目標ヨーレートを計算する。そして、目標ヨーレート計算部156は、算出した目標ヨーレートを目標ヨーレート情報として目標ヨーレート補正部158に出力する。
The target yaw
目標ヨーレート補正部158は、右輪路面摩擦係数計算部155および左輪路面摩擦係数計算部157から、右輪路面摩擦係数情報および左輪路面摩擦係数情報が入力されると、目標ヨーレート計算部156から目標ヨーレート情報を取得し、右輪路面摩擦係数情報および左輪路面摩擦係数情報で表される路面摩擦係数に応じて目標ヨーレートの補正を行う。そして、目標ヨーレート補正部158は、補正後の目標ヨーレートを補正後ヨーレート情報として目標左右輪タイヤ角度計算部159へ出力する。
When the right wheel road surface friction coefficient information and the left wheel road surface friction coefficient information are input from the right wheel road surface friction
目標左右輪タイヤ角度計算部159は、目標ヨーレート補正部158から補正後ヨーレート情報が入力されると、ECU130から実ヨーレート情報、アクセル指令値およびブレーキ指令値を取得し、右輪路面摩擦係数計算部155から右輪路面摩擦係数情報を取得し、左輪路面摩擦係数計算部157から左輪路面摩擦係数情報を取得し、左右輪のタイヤ角度の目標値である目標左右輪タイヤ角度を計算する。具体的には、目標左右輪タイヤ角度計算部159は、下記式(1)に基づいて、左右それぞれのタイヤの目標の角度を算出する。
When the corrected yaw rate information is input from the target yaw
ここで、θyは実ヨーレート情報で表される実際の車両のヨーレート量、XAはアクセル指令値、XBはブレーキ指令値、μR は右輪路面摩擦係数、μLは左輪路面摩擦係数、θtR1 は、右輪の目標タイヤ角度、θtL1 は、左輪の目標タイヤ角度である。
そして、目標左右輪タイヤ角度計算部159は、計算した左右輪それぞれの目標タイヤ角度を目標タイヤ角度情報として、右輪指令値計算部160および左輪指令値計算部161へ出力する。
Here, θ y is the actual vehicle yaw rate amount represented by the actual yaw rate information, X A is the accelerator command value, X B is the brake command value, μ R is the right wheel road surface friction coefficient, and μ L is the left wheel road surface friction coefficient. , θ tR1, the target tire angle, θ tL1 of the right wheel is the target tire angle of the left wheel.
Then, the target left and right wheel tire
右輪指令値計算部160および左輪指令値計算部161は、目標左右輪タイヤ角度計算部159から、目標タイヤ角度情報が入力されると、右輪タイヤ角度計算部153および左輪タイヤ角度計算部154から、現在のタイヤ角度を表すタイヤ角度情報を取得し、目標タイヤ角度情報で表される目標タイヤ角度と、現在のタイヤ角度とを比較し、偏差がある場合には、右輪ハブユニット180および左輪ハブユニット185のそれぞれを転舵させる量を表す右輪転舵量情報および左輪転舵量情報を生成する。そして、右輪指令値計算部160は、生成した右輪転舵量情報を右輪用モータ制御装置170へ出力し、左輪指令値計算部161は、生成した左輪転舵量情報を左輪用モータ制御装置175へと出力する。
When the target tire angle information is input from the target left and right wheel tire
右輪モータ制御装置170および左輪モータ制御装置175は、インバータを備える。右輪モータ制御装置170および左輪モータ制御装置175は、旋回制御部151の右輪指令値計算部160および左輪指令値計算部161からの出力に基づいて、右輪ハブユニット180、および左輪ハブユニット185が備える補助転舵用アクチュエータ6のモータへの電流を制御する。具体的には、右輪モータ制御装置170および左輪モータ制御装置175は、右輪指令値計算部160および左輪指令値計算部161から右輪転舵量情報および左輪転舵量情報が入力されると、現在の右輪ハブユニット180、および左輪ハブユニット185の転舵角を表す補助転舵用アクチュエータ6のモータの位置情報を取得し、右輪転舵量情報および左輪転舵量情報に基づいて当該モータの目標位置を決定し、補助転舵用アクチュエータ6のモータへ流す電流の制御を行う。
The right wheel
<作用効果>
このように、第1の実施形態に係るステアリングシステム101は、ハンドル200の操作により車輪2を転舵させる第1のステアリング装置140と、車両100の状態を表す車両情報を検出する車両情報検出部110と、車両100のタイヤハウジング105内に設けられた電動モータ27を駆動することで、車輪2を転舵させる第2のステアリング装置150とを備える。そして、第2のステアリング装置150は、車両情報検出部110が検出した車両情報に基づいて、電動モータ27の駆動を行う。
上記の構成によれば、第2のステアリング装置150を設けることにより、ハンドル200の操作によらず転舵を行うことが可能となる。すなわち、従来の車両では、車両がわずかにふらついた場合に、運転者がふらつきを補正するために修正転舵を行う必要があったが、この実施形態に係る第2のステアリング装置150を備える車両では、運転者が、ハンドル200の操作を行わなくても、車両100のふらつきを補正することが可能となる。そのため、車両100の安定性が向上するという効果を奏する。
<Effect>
As described above, the
According to the above configuration, by providing the
〔第2の実施形態〕
次に、この発明の第2の実施形態について説明する。なお、以下では、第1の実施形態1と同じ部材については、同じ符号を付す。この実施形態において、特に説明する事項の他は、第1の実施形態と同様である。
図6は、この実施形態に係るステアリングシステム101を搭載した車両100の概念構成を示す説明図、図7は、同ステアリングシステム101の構成を示すブロック図である。
この実施形態に係るステアリングシステム101は、第1のステアリングシステム140と第2のステアリングシステム150とが互いに異なる車輪2を転舵する点で、第1の実施形態とは異なる。すなわち、この実施形態に係るステアリングシステム101は、第1のステアリングシステム140が車両100の前輪の転舵を行い、第2のステアリングシステム150が車両の後輪の転舵を行う。第2のステアリングシステム150の機構部150bは、後輪のタイヤハウス105内に設置されている。
[Second Embodiment]
Next explained is the second embodiment of the invention. Hereinafter, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. This embodiment is the same as the first embodiment except for matters to be specifically described.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a conceptual configuration of the
The
図8は、この実施形態に係る旋回速度制御部151の構成を示すブロック図である。
そして、旋回制御部151は、ECU130から車両情報として、車速情報、操舵角情報、実ヨーレート情報、実横加速度情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を取得し、右輪モータ制御装置170および左輪モータ制御装置175の制御を行う。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the turning
Then, the turning
この実施形態に係る旋回制御部151の目標左右輪タイヤ角度計算部159は、下記式(2)に基づいて、左右それぞれのタイヤの目標の角度を算出する。
このように、第2のステアリングシステム150が第1のステアリングシステム140とは異なる車輪の転舵を行う場合であっても、第2のステアリングシステム150は、第1のステアリングシステム140の操舵角度や車速に応じて転舵させることができ、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
As described above, even when the
〔実施形態3〕
図9は、この実施形態に係るステアリングシステム101を搭載した車両100の概念構成を示す説明図、図10は、同ステアリングシステム101の構成を示すブロック図である。この実施形態において、特に説明する事項の他は、第1の実施形態と同様である。 この実施形態に係るステアリングシステム102は、2つの第2のステアリング装置1501、1502を備えている点で、第1の実施形態に係るステアリングシステム100と異なる。
ここで、一方の第2のステアリング装置1501は、第1のステアリング装置140と同じ車輪の転舵を行い、他方の第2のステアリング装置1502は、第1のステアリング装置140とは異なる車輪の転舵を行う。
[Embodiment 3]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a conceptual configuration of a
Here, the
すなわち、一方の第2のステアリング装置1502は、第1の実施形態に係る第2のステアリング装置150と同様の動作を行い、他方の第2のステアリング装置1502は、第2の実施形態に係る第2のステアリング装置150と同様の動作を行う。
That is, the
このように、ステアリングシステム102は、複数の第2のステアリング装置1501、1502を備えていることにより、より複雑に4輪を独立して転舵することが可能となり、車両100の走行安定性を向上させることが可能となる。
As described above, the steering system 102 includes the plurality of
なお、前記各実施形態は、操舵指令装置がハンドル200である場合につき説明したが、ハンドル200以外の手動の操舵指令装置、例えばジョイスティックであってもよく、また例えば図11に示すような自動の操舵指令装置200Aであってもよい。
In each of the embodiments described above, the steering command device is the
図11の操舵指令装置200Aは、車両周辺状況検出手段230から車両周辺状況等を認識し、操舵指令を自動生成する装置である。車両周辺状況検出手段230は、例えばカメラやミリ波のレーダ等のセンサ類である。操舵指令装置200Aは、例えば道路上の白線や障害物を認識し、操舵指令を成形して出力する。操舵指令装置200Aは、車両100の自動運転を行う装置の一部であっても、また手動運転による操舵の支援を行う装置であってもよい。このような自動で操舵指令を生成する操舵指令装置200Aを備えた車両においても、第2のステアリング装置150を備えることで、トー角制御等の第1のステアリング装置140では行えない動作が行え、また車両の走行方向の主な操舵第1のステアリング装置140で行い、その補正を第2のステアリング装置150で行うようにすることもでき、操舵量指令に対して車両の向きの補正を可能とし、車両の走行安定性を維持することが可能となる。図11の実施形態におけるその他の構成、効果は、第1の実施形成と同様である。
A
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1…補助転舵機能付きのハブユニット、
2…車輪、
3…ハブベアリング、
4…ハブユニット本体、
5…ユニット支持部材、
6…補助転舵用アクチュエータ、
22…ナックル、
21…懸架装置、
23…アッパーアーム、
24…ロアアーム、
27…モータ、
100…車両、
101…ステアリングシステム、
105…タイヤハウジング、
110…車両情報検出部、
111…車速検出部、
112…操舵角検出部、
113…車高検出部、
114…実ヨーレート検出部、
115…実横加速度検出部、
116…アクセルペダルセンサ、
117…ブレーキペダルセンサ、
130…ECU、
140…第1のステアリング装置、
150…第2のステアリング装置、
150a…機構部、
150b…制御部、
151…旋回制御部、
159…目標左右輪タイヤ角度計算部、
1501…第2のステアリング装置、
1502…第2のステアリング装置、
160…右輪指令値計算部、
161…左輪指令値計算部、
170…右輪モータ制御装置、
175…左輪モータ制御装置、
180…右輪ハブユニット、
185…左輪ハブユニット、
200…ハンドル(操舵指令装置)、
200A…操舵指令装置、
K…キングピン軸、
A…補助転舵軸心
1 ... Hub unit with auxiliary steering function,
2 ... wheels,
3 ... Hub bearing
4. Hub unit body,
5 ... Unit support member,
6 ... Auxiliary steering actuator,
22 ... Knuckles,
21 ... Suspension device,
23 ... Upper arm,
24 ... Lower arm,
27 ... motor,
100 ... vehicle,
101 ... steering system,
105. Tire housing,
110 ... Vehicle information detection unit,
111 ... Vehicle speed detection unit,
112 ... Steering angle detector,
113 ... Vehicle height detection unit,
114 ... real yaw rate detection unit,
115. Actual lateral acceleration detection unit,
116: accelerator pedal sensor,
117 ... Brake pedal sensor,
130 ... ECU,
140 ... first steering device,
150 ... second steering device,
150a ... mechanism part,
150b ... control unit,
151. Turning control unit,
159 ... Target left and right wheel tire angle calculation unit,
150 1 ... second steering device,
150 2 ... second steering device,
160 ... right wheel command value calculation unit,
161 ... Left wheel command value calculation unit,
170 ... right wheel motor control device,
175 ... Left wheel motor control device,
180 ... right wheel hub unit,
185 ... Left wheel hub unit,
200 ... steering wheel (steering command device),
200A ... Steering command device,
K ... Kingpin shaft,
A ... Auxiliary turning axis
Claims (8)
操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い前記車両の車輪を転舵させる第1のステアリング装置と、
前記車両のタイヤハウジング内に設けられ電動モータの駆動により車輪を転舵させる機構部、および前記電動モータを制御する制御部からなる第2のステアリング装置と、
前記車両の状態を表す車両情報を検出する車両情報検出部とを備え、
前記第2のステアリング装置の前記制御部は、前記電動モータを、前記車両情報に基づいて制御する、
ことを特徴とするステアリングシステム。 A steering system provided in a vehicle,
A first steering device that steers the wheels of the vehicle according to a steering amount command output by the steering command device;
A second steering device comprising a mechanism portion provided in a tire housing of the vehicle for turning wheels by driving an electric motor, and a control portion for controlling the electric motor;
A vehicle information detection unit for detecting vehicle information representing the state of the vehicle,
The control unit of the second steering device controls the electric motor based on the vehicle information;
A steering system characterized by that.
4. The steering system according to claim 1, comprising two of the second steering devices, wherein one of the second steering devices is the same wheel as the first steering device. 5. A steering system in which the other second steering device steers different wheels from the first steering system.
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