JP4448838B2 - 車両のトー角可変制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、左右輪のトー角を個々に変化させるための車両のトー角可変制御装置に関するものである。

左右の後輪を支持する懸架装置におけるラテラルリンク、あるいはトレーリングリンクの車体との連結部に油圧シリンダなどの直線変位アクチュエータを設け、これを伸縮駆動することにより、左右輪のトー角を個々に変化させることができるように構成したトー角可変制御装置が知られている（特許文献１、２を参照されたい）。

このトー角可変制御装置においては、システムが故障した際にも車両の走行に支障を来さないようにするためのフェールセーフ機構が必要であり、例えば文献１に記載の油圧アクチュエータは、ピストンロッドが収縮方向へばね付勢されており、油圧の供給が断たれると自動的にトー角がゼロになるように構成されている。
特公平８−２５４８２号公報 特開平９−３０４３８号公報

しかるに、この従来技術によると、ピストンロッドを伸張させる時は、走行中に路面から受ける力に抗してトー角を保持し得るように設定されたばね力に抗する油圧を供給する必要があり、アクチュエータ並びに油圧発生装置が大型化しがちである。

また、ねじ手段を用いたアクチュエータの場合は、ねじのリード角を自己保持可能な摩擦角に設定した場合、ねじへの回転力が消失すると直線変位が不可能になるので、フェールセーフ機構を設けること自体が困難である。

本発明は、このような従来技術の不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、構造の複雑化や大型化を招かず、しかも無用な動力の増大を招かずにフェールセーフ機構を構築することのできる車両のトー角可変制御装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明の請求項１は、左右輪（４Ｌ・４Ｒ）のトー角を個々に変化させる左右のアクチュエータ（５Ｌ・５Ｒ）と、左右輪のトー角を個々に検出する左右のセンサ（６Ｌ・６Ｒ）とを有する車両のトー角制御装置において、左右輪のトー角変位量をトーイン側で機械的に等しくなるように規定するストッパ手段を有し、少なくとも一方のセンサが異常と判断された場合に、ストッパ手段で規定される位置まで左右のアクチュエータをオープンループ制御で駆動するものとした。

このような本発明によれば、アクチュエータは正常だがセンサが故障した場合は、機械的なストッパで規定される位置まで左右両輪を共に動かせば、左右輪のトー角を等しくすることができる。
従って本発明により、トー角可変制御装置の正常な制御機能が失われた際に、直進性を確保するための手段として従来用いられていた強制的に中立位置へ戻すばね手段が不要となるので、構造が簡略で済む上、中立ばねに抗する力をアクチュエータに発生させる必要がなくなるので、動力源を小さくすることができる。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明が適用された車両の概要を示している。この車両Ｖは、ステアリングホイール１の操舵によって左右の前輪２Ｌ・２Ｒを直接転舵する前輪操舵装置３と、左右の後輪４Ｌ・４Ｒを車体に支持する後輪懸架装置における左右の例えばラテラルリンクの長さを個々に変化させて後輪４Ｌ・４Ｒのトー角を個々に変化させる左右のアクチュエータ５Ｌ・５Ｒと、各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒの変位量から各後輪４Ｌ・４Ｒのトー角を個々に検知する左右のトー角センサ６Ｌ・６Ｒと、トー角可変制御における制御目標値を決定するための基準信号として、車体に作用する前後加速度を検知する加速度センサ７と、ステアリングホイール１の操舵角を検知する操舵角センサ８と、各センサの出力に基づいて各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒの変位を制御するコントロールユニット９とからなっている。なお、各車輪２Ｌ・２Ｒ・４Ｌ・４Ｒに付設した車輪速センサ、アクセルペダルやブレーキペダルに付設したペダル操作量センサなどの信号を取得し、これらから前後加速度を演算によって求めることも可能である。

各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒは、減速機付き電動モータとねじ機構とを組み合わせた回転運動／直線運動変換装置、あるいは流体圧でピストンロッドを直線駆動するシリンダ装置など、公知の適宜な直線変位アクチュエータを用いることができる。また各トー角センサ６Ｌ・６Ｒは、ポテンショメータなど、公知の変位センサを適用できるが、耐久性を考慮すると、電磁式など非接触センサが良い。

このように構成されたトー角可変制御装置によれば、左右のアクチュエータ５Ｌ・５Ｒを同時に対称的に変位させることにより、両後輪４Ｌ・４Ｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる上、左右のアクチュエータ５Ｌ・５Ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪４Ｌ・４Ｒを左右に転舵することもできる。

各後輪４Ｌ・４Ｒに与えるトー角の目標値は、走行状況に対応した最適値が予め設定されたマップを、現在の前輪舵角及び前後加速度などの値に基づいて検索して求める。そして、各トー角センサ６Ｌ・６Ｒの出力（実トー位置）をフィードバックしつつ目標トー位置との偏差から各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒの発生するべき最適トルクを演算し、それを実現するために電流をフィードバックしつつ電動モータをデューティー制御する。このように多重フィードバックループを設けることにより、高応答で安定した制御を可能にしている。

図２は、本発明装置の制御フローを示している。まず、システムの異常の有無を判別する（ステップ１）。ここで異常無し（Yes）と判断された場合は、上述した要領で通常のトー角可変制御を行う（ステップ２）。他方、ここで異常有り（No）と判断された場合は、その異常が、前輪舵角や加速度などの後輪トー角の制御目標値を与えるための基礎データの取得ができなくなった異常か、あるいはトー角可変装置自体の異常かを判別する（ステップ３）。ここでトー角可変制御装置以外の異常（Yes）と判断された場合は、通常異常モードが実行される（ステップ４）。

この場合は、各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒ並びにその駆動回路は両方とも正常であるが、現状での適正トー角が何度であるかを演算不能となっているので、トー角可変制御を中止し、両アクチュエータ５Ｌ・５Ｒを例えばトー角ゼロに移動させて固定する（図３）。これにより、後輪トー角制御のない一般車と同等の走行が可能となる。

ここでトー可変制御装置以外の異常の有無は、両後輪４Ｌ・４Ｒの左右の速度差ΔＶと左右の平均速度Ｖと舵角δとが所定の関係を一定時間満足しないことをもって判別することができる。つまり、両後輪４Ｌ・４Ｒの左右の速度差ΔＶとヨーレートγとの間には、略比例関係があり、ヨーレートγと左右の平均速度Ｖと舵角δには、定常的にはγ＝Ｖ／Ｌ・δ（Ｌ：ホイールベース）の関係があるので、これを逸脱する場合は、舵角センサあるいは車輪速度センサが異常と判断できる。

ステップ３にてトー角可変制御装置に異常有り（No）と判断された場合は、その異常が、各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒの駆動系の異常か、あるいは各トー角センサ６Ｌ・６Ｒの異常かを判別し（ステップ５）、ここで各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒの駆動系は正常であるが、少なくとも一方のトー角センサ６Ｌ・６Ｒに異常がある（Yes）と判断された場合は、センサ系異常モードが実行される（ステップ６）。この場合は、各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒ自体は正常に動作し得るが、両トー角センサ６Ｌ・６Ｒのうちの故障した側のアクチュエータ５Ｌ・５Ｒの現在位置を特定することができなくなっているので、両側のアクチュエータ５Ｌ・５Ｒを機械的なストッパで定められた安全な位置（トーイン側）にオープンループ制御で移動させることにより、走行安定性を確保することができる（図４）。

ここで各トー角センサ６Ｌ・６Ｒの異常は、出力が連続的に急変するとか、出力が所定範囲を所定時間以上外れているとか、あるいは１つのセンサが２つの出力を持つ冗長センサを用い、２つの出力が所定の関係に無いとかの事象で判断することができる。

他方、アクチュエータ自体を含む駆動系に異常有り（No）と判断された場合は、駆動系異常モードが実行される（ステップ７）。このときは、各トー角センサ６Ｌ・６Ｒは正常であり、各アクチュエータ５Ｌ・５Ｒの現在位置は判別可能なので、正常なアクチュエータ５Ｒ（５Ｌ）の位置を、故障したアクチュエータ５Ｌ（５Ｒ）の位置と左右対称の関係となる位置へ移動させる（図５）。これにより、左右両輪が釣り合い、走行安定性を確保することができる。

ここで駆動系の異常判別は、例えば電動モータに印可したデューティー（あるいは電圧）とフィードバックされた電流（すなわちモータートルク）との関係が不適切であるとか、モータへの供給電庄が不適切であるとかの事象で判断する。

なお、異常と判断された際のトー角の変化速度は、なるべく違和感が生じないように且つできるだけ早期に目標位置に到達できるように、故障部位や走行状況に応じた適切値を予め設定しておくと良い。

以上のようにして、本発明により、トー角可変制御装置におけるフェールセーフシステムを比較的安価に構築することができる。

なお、本発明によれば、駆動系異常並びにセンサ系異常のいずれの場合も、異常と判断された車輪の固定されたトー角は分かっているので、これを基準として正常な側のトー角を変更し、例えば旋回走行中は、異常な側のトー角に対応して正常な側のトー角を変更することによって車両挙動のオーバーステア／アンダーステアを補正し得る場合や、左右の路面状態が異なる場合（スプリットμ路面）に、異常な側のトー角に対応して正常な側のトー角を変更することによって直進安定性を確保し得る場合は、左右輪のトー角が非対称となるように制御しても良い。

本発明が適用される車両の概略構成図である。 本発明装置の制御フロー図である。 通常異常モード時の作動説明図である。 センサ系異常モード時の作動説明図である。 駆動系異常モード時の作動説明図である。

符号の説明

４Ｌ・４Ｒ 後輪
５Ｌ・５Ｒ アクチュエータ
６Ｌ・６Ｒ トー角センサ
７ 加速度センサ
８ 操舵角センサ
９ コントロールユニット

Claims (1)

1. 左右輪のトー角を個々に変化させる左右のアクチュエータと、左右輪のトー角を個々に検出する左右のセンサとを有する車両のトー角可変制御装置であって、
   左右輪のトー角変位量をトーイン側で機械的に等しくなるように規定するストッパ手段を有し、
   前記センサの少なくとも一方が異常と判断された場合は、前記ストッパ手段で規定される位置まで左右のアクチュエータをオープンループ制御で駆動することを特徴とする車両のトー角可変制御装置。

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