JP7017964B2 - Steering system and vehicles equipped with it - Google Patents

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Description

この発明は、ステアリングシステムおよびこれを備えた車両に関し、車両旋回時の操縦安定性と安全性の向上等を図ることができる技術に関する。 The present invention relates to a steering system and a vehicle provided with the steering system, and relates to a technique capable of improving steering stability and safety when the vehicle turns.

車輪と路面の摩擦係数を推定する技術が種々提案されている（特許文献１～３）。
（１）．特許文献１
特許文献１では、ハンドル操作に対する反撥力を検出する検出手段と、ハンドル舵角を検出する舵角検出手段とを備え、この舵角検出手段の検出したハンドル舵角情報と前記検出手段の検出した反撥力情報によって摩擦係数を推定している。 Various techniques for estimating the coefficient of friction between the wheel and the road surface have been proposed (Patent Documents 1 to 3).
(1). Patent Document 1
Patent Document 1 includes a detecting means for detecting a repulsive force against a steering wheel operation and a steering angle detecting means for detecting a steering wheel steering angle, and the steering wheel steering angle information detected by the steering angle detecting means and the detection means are detected. The coefficient of friction is estimated from the repulsive force information.

（２）．特許文献２
特許文献２では、ハンドルとタイヤ間に配設されたハンドル操作に対する反撥力を検出するトルク検出手段と、車両重量を検出する重量検出手段とを備え、この重量検出手段の検出した車両重量と前記トルク検出手段の検出した反撥力情報に従って摩擦係数を推定しいる。 (2). Patent Document 2
Patent Document 2 includes a torque detecting means for detecting a repulsive force against a handle operation disposed between a handle and a tire, and a weight detecting means for detecting a vehicle weight, and the vehicle weight detected by the weight detecting means and the vehicle weight described above. The friction coefficient is estimated according to the repulsive force information detected by the torque detecting means.

（３）．特許文献３
特許文献３では、ハンドル舵角を検出する舵角検出手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、ハンドルとタイヤ間に配設されたハンドル操作に対する反撥力を検出する検出手段とを備え、この検出手段の検出した反撥力情報と前記車速検出手段の検出した車速に従って摩擦係数を推定している。 (3). Patent Document 3
Patent Document 3 includes a steering angle detecting means for detecting the steering angle of the steering wheel, a vehicle speed detecting means for detecting the speed of the vehicle, and a detecting means for detecting the repulsive force against the steering wheel operation arranged between the steering wheel and the tire. , The coefficient of friction is estimated according to the repulsive force information detected by the detecting means and the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.

（４）．特許文献４
ところで、ドライバの意思を車両の挙動に反映するだけでなく、車両姿勢の安定感および乗り心地が一層向上するように車両の挙動を制御するために、前輪が操舵される車両の挙動を制御する車両用挙動制御装置が提案されている（特許文献４）。この装置は、ステアリングホイールの回転を前輪に伝達する操舵装置であって、ステアリングホイール側機構と、またこれと機械的に分離されているステアリングホイールで前輪を操舵する車輪側機構と、を備える操舵装置と、ステアリングホイール側機構に設けられ、ステアリングホイールの回転操舵角を検出する第１舵角センサと、車輪側機構に設けられ、前輪の操舵に対応する操舵角を検出する第２舵角センサと、を備える。この車両用挙動制御装置では、第１舵角センサの出力と第２舵角センサの出力とから操舵速度を算出し、車両において生じた操舵が、ドライバが意思をもって行ったステアリング操作に対応する操舵であるか、あるいは外乱による前輪の操舵に対応する操舵であるかを、上記第１及び第２舵角センサの出力に基づいて判断して、この判断結果に基づいて操舵速度を決定する。 (4). Patent Document 4
By the way, not only the intention of the driver is reflected in the behavior of the vehicle, but also the behavior of the vehicle in which the front wheels are steered is controlled in order to control the behavior of the vehicle so as to further improve the stability of the vehicle posture and the riding comfort. A vehicle behavior control device has been proposed (Patent Document 4). This device is a steering device that transmits the rotation of the steering wheel to the front wheels, and includes a steering wheel side mechanism and a wheel side mechanism that steers the front wheels with a steering wheel that is mechanically separated from the steering wheel side mechanism. The device, the first steering angle sensor provided on the steering wheel side mechanism to detect the rotation steering angle of the steering wheel, and the second steering angle sensor provided on the wheel side mechanism to detect the steering angle corresponding to the steering of the front wheels. And prepare. In this vehicle behavior control device, the steering speed is calculated from the output of the first steering angle sensor and the output of the second steering angle sensor, and the steering generated in the vehicle corresponds to the steering operation intentionally performed by the driver. Whether it is steering corresponding to steering of the front wheels due to disturbance is determined based on the outputs of the first and second steering angle sensors, and the steering speed is determined based on the determination result.

（５）．特許文献５
特許文献５では、１つのホイール内において、モータを２個使って、車輪の角度を自由に変更し、トー角とキャンバー角を調整する。 (5). Patent Document 5
In Patent Document 5, two motors are used in one wheel to freely change the angle of the wheel and adjust the toe angle and camber angle.

特開昭６３－６４８７９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-64879 特開昭６３－６４８８０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-6480 特開昭６３－６４８８１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-64881 特許第６２７０２５１号公報Japanese Patent No. 6270251 独国特許出願公開第１０２０１２２０６３３７号明細書German Patent Application Publication No. 1020122036337

車輪とステアリング装置とが機械的に連結されている車両においては、左右両輪は同方向に同時に動くため、特許文献１～３のようにハンドル操作によって摩擦係数を推測する場合、例えば、雪道などで片輪側路面が凍っていたとしても左右輪毎の摩擦係数を別々に把握すること、さらにはそれぞれの車輪を摩擦係数に合わせて別々の角度で操舵することはできない。 In a vehicle in which the wheels and the steering device are mechanically connected, the left and right wheels move in the same direction at the same time. Therefore, when estimating the coefficient of friction by operating the steering wheel as in Patent Documents 1 to 3, for example, on a snowy road, etc. Even if the road surface on one wheel side is frozen, it is not possible to grasp the coefficient of friction for each of the left and right wheels separately, and to steer each wheel at different angles according to the coefficient of friction.

また、電動パワーステアリングのモータなどを用いて車輪を自動に操舵させ、同様に摩擦係数を推定する場合も考えられる。しかし、車輪と機械的に連結されたステアリング装置によって左右輪が同時に同方向に操舵されることから、運転者側のハンドルにもトルクが伝達され、運転者が違和感を覚える場合がある。 It is also conceivable to automatically steer the wheels using an electric power steering motor or the like to estimate the coefficient of friction in the same manner. However, since the left and right wheels are simultaneously steered in the same direction by the steering device mechanically connected to the wheels, torque is also transmitted to the steering wheel on the driver side, which may make the driver feel uncomfortable.

また、特許文献４のようにステアバイワイヤシステムを用いた場合には、車輪の反力がハンドルへ伝達されることはないが、電源に異常が発生した場合などの安全性に課題がある。
従来の補助的な操舵機能を備えた機構では、車両において車輪のトー角またはキャンバー角を自由に変更することを目的としているため、複雑な構成となっている。 Further, when the steer-by-wire system is used as in Patent Document 4, the reaction force of the wheel is not transmitted to the steering wheel, but there is a problem in safety such as when an abnormality occurs in the power supply.
The conventional mechanism provided with the auxiliary steering function has a complicated configuration because the purpose is to freely change the toe angle or camber angle of the wheels in the vehicle.

特許文献５では、モータを２個使っているため、モータ個数の増大によるコスト増が生じるだけでなく、１つの車輪内でトー角とキャンバー角の両方を制御するために、複雑で大きな構造になる。 In Patent Document 5, since two motors are used, not only the cost increases due to the increase in the number of motors, but also a complicated and large structure for controlling both the toe angle and the camber angle in one wheel. Become.

この発明の目的は、簡単な構造で、運転者に違和感を与えることなく、車両の走行の安定性と安全性の向上を図ることができるステアリングシステムおよびこれを備えた車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide a steering system having a simple structure and capable of improving the running stability and safety of the vehicle without causing discomfort to the driver, and a vehicle equipped with the steering system. ..

この発明のステアリングシステム１０１は、車両１００のタイヤハウジング１０５内に設けられた操舵用アクチュエータ５の駆動により左右の車輪９，９を個別に操舵させるステアリング装置１５０を備えた車両のステアリングシステムにおいて、
前記ステアリング装置１５０は、前記左右の車輪９，９の前記操舵用アクチュエータ５，５を左右個別に制御する制御部１５０ｂを備え、この制御部１５０ｂは、前記左右の車輪９，９が対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように左右の前記操舵用アクチュエータ５，５を制御するトー角制御手段３８と、このトー角制御手段３８により左右の前記操舵用アクチュエータ５，５を制御するとき、定められた規則に従って前記左右の車輪９，９と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する摩擦係数推定手段３９と、を有する。
前記定められた規則は、設計等によって任意に定める規則であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な規則を求めて定められる。 The steering system 101 of the present invention is a vehicle steering system including a steering device 150 for individually steering the left and right wheels 9 and 9 by driving a steering actuator 5 provided in the tire housing 105 of the vehicle 100.
The steering device 150 includes a control unit 150b that individually controls the steering actuators 5 and 5 of the left and right wheels 9 and 9, and the control unit 150b toe-in the left and right wheels 9 and 9 symmetrically. Alternatively, it is determined when the toe angle control means 38 that controls the left and right steering actuators 5 and 5 so as to steer to the toe out and the left and right steering actuators 5 and 5 are controlled by the toe angle control means 38. It has the left and right wheels 9 and 9 and a friction coefficient estimating means 39 for individually estimating the friction coefficient of the road surface according to the rules.
The above-mentioned rule is a rule arbitrarily determined by design or the like, and is determined by seeking an appropriate rule by, for example, either one or both of a test and a simulation.

この構成によると、ステアリング装置１５０の制御部１５０ｂは、タイヤハウジング１０５内にそれぞれ設けられた左右の操舵用アクチュエータ５，５を個別に制御することで、左右の車輪９，９を個別に操舵させる。この制御部１５０ｂのトー角制御手段３８は、車両１００の走行中または停車中に、左右の車輪９，９が対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように左右の前記操舵用アクチュエータ５，５を制御する。 According to this configuration, the control unit 150b of the steering device 150 individually controls the left and right steering actuators 5 and 5 provided in the tire housing 105 to individually steer the left and right wheels 9 and 9. .. The toe angle control means 38 of the control unit 150b controls the left and right steering actuators 5 and 5 so that the left and right wheels 9 and 9 are symmetrically steered toe-in or toe-out while the vehicle 100 is running or stopped. do.

トー角制御手段３８により左右の操舵用アクチュエータ５，５を制御するとき、制御部１５０ｂにおける摩擦係数推定手段３９は、トーインまたはトーアウト状態に微小に左右の車輪角度を変更させたときにそれぞれの操舵用アクチュエータ５，５に負荷される例えば電流値等によって、左右の車輪９，９と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定することができる。前記電流値と摩擦係数の関係を予め試験等によりマップ等の関係設定手段に記憶しておき、摩擦係数推定手段３９は、検出される各電流値を前記関係設定手段に照合することで左右の車輪９，９と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定し得る。 When the left and right steering actuators 5 and 5 are controlled by the toe angle control means 38, the friction coefficient estimation means 39 in the control unit 150b steers each when the left and right wheel angles are slightly changed to the toe-in or toe-out state. The coefficient of friction between the left and right wheels 9 and 9 and the road surface can be estimated individually from, for example, the current value loaded on the actuators 5 and 5. The relationship between the current value and the friction coefficient is stored in advance in a relationship setting means such as a map by a test or the like, and the friction coefficient estimating means 39 collates each detected current value with the relationship setting means on the left and right. The coefficients of friction between the wheels 9 and 9 and the road surface can be estimated individually.

このとき、左右両方の車輪９，９を左右に同方向に操舵するのではなく、自動的に反力を打ち消す方向であるトーインまたはトーアウトに操舵することで、車両１００の進行方向への影響は無いため、運転者に違和感を与えることなく、路面との摩擦係数を左右輪９，９それぞれ別に推定することができる。制御部１５０ｂは、例えば、この路面の摩擦係数、車速、操舵角（ステアリング角度）などの情報に基づいて、それぞれの車輪９，９の操舵角度を決定し、適切な角度に調整し得る。この構成により、既存の車両の基本構造を変更することなく簡単な構造で、各車輪９のトー角を自由に調整することができる。 At this time, instead of steering both the left and right wheels 9 and 9 in the same direction to the left and right, by steering the toe-in or toe-out in the direction of automatically canceling the reaction force, the influence on the traveling direction of the vehicle 100 is exerted. Therefore, the coefficient of friction with the road surface can be estimated separately for the left and right wheels 9 and 9 without giving the driver a sense of discomfort. The control unit 150b can determine the steering angle of each of the wheels 9 and 9 based on information such as the friction coefficient of the road surface, the vehicle speed, and the steering angle (steering angle), and adjust the steering angle to an appropriate angle. With this configuration, the toe angle of each wheel 9 can be freely adjusted with a simple structure without changing the basic structure of the existing vehicle.

前記制御部１５０ｂは、前記推定した摩擦係数に基づいて、前記左右の車輪９，９のいずれか一方または両方の操舵角を補正するように前記操舵用アクチュエータ５を制御してもよい。この場合、左右輪９，９で摩擦係数が異なる凍結路などでも安全で安定して走行を可能とする。 The control unit 150b may control the steering actuator 5 so as to correct the steering angle of either or both of the left and right wheels 9 and 9 based on the estimated friction coefficient. In this case, safe and stable running is possible even on an icy road where the friction coefficients of the left and right wheels 9 and 9 are different.

前記車両１００の前輪９，９を操舵させる第１のステアリング装置１１と、
前記操舵用アクチュエータ５および前記制御部１５０ｂを含む前記ステアリング装置である第２のステアリング装置１５０と、
車速および操舵角を含む車両情報を検出する車両情報検出部１１０と、を備え、
前記制御部１５０ｂは、前記車両情報に基づいて、前記左右の車輪９，９の前記操舵用アクチュエータ５，５を左右個別に制御するものであってもよい。 A first steering device 11 for steering the front wheels 9 and 9 of the vehicle 100, and
A second steering device 150, which is the steering device including the steering actuator 5 and the control unit 150b,
A vehicle information detection unit 110 that detects vehicle information including vehicle speed and steering angle, and
The control unit 150b may individually control the steering actuators 5 and 5 of the left and right wheels 9 and 9 based on the vehicle information.

この構成によると、第１のステアリング装置１１は、例えば、操舵指令装置２００，２００Ａが出力する操舵量の指令に従い車輪を操舵させる。操舵指令装置２００，２００Ａとして、例えば、運転者のハンドルまたは自動の操舵指令装置等を適用し得る。このような操舵指令装置等による車両１００の向きの調整が、従来の車両と同様に行える。
第２のステアリング装置１５０は、タイヤハウジング１０５内に設けられた操舵用アクチュエータ５を駆動することで、左右の車輪９，９を個別に操舵させる。この第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂは、車両情報検出部１１０から得られた車速および操舵角から、左右の車輪９，９の操舵用アクチュエータ５を左右個別に制御することで、例えば、車両１００の高速直進時の走行安定性を向上させることができ、車両１００の低速旋回時に車両１００の小回り性能を向上させることができる。 According to this configuration, the first steering device 11 steers the wheels according to, for example, a steering amount command output by the steering command devices 200 and 200A. As the steering command device 200, 200A, for example, a driver's steering wheel or an automatic steering command device may be applied. The orientation of the vehicle 100 can be adjusted by such a steering command device or the like in the same manner as in a conventional vehicle.
The second steering device 150 drives the steering actuator 5 provided in the tire housing 105 to individually steer the left and right wheels 9 and 9. The control unit 150b of the second steering device 150 controls, for example, the steering actuators 5 of the left and right wheels 9 and 9 individually from the vehicle speed and the steering angle obtained from the vehicle information detection unit 110, for example. It is possible to improve the running stability of the vehicle 100 when traveling straight at high speed, and it is possible to improve the small turning performance of the vehicle 100 when turning at low speed of the vehicle 100.

前記第２のステアリング装置１５０は、
車輪９を支持するハブベアリング１５を有するハブユニット本体２と、
懸架装置１２の足回りフレーム部品６に設けられ、前記ハブユニット本体２を上下方向に延びる転舵軸心Ａ回りに回転自在に支持するユニット支持部材３と、
前記ハブユニット本体２を前記転舵軸心Ａ回りに回転駆動させる前記操舵用アクチュエータ５と、を備えるものであってもよい。 The second steering device 150 is
A hub unit body 2 having a hub bearing 15 that supports the wheels 9 and a hub unit body 2.
A unit support member 3 provided on the suspension frame component 6 of the suspension device 12 and rotatably supporting the hub unit main body 2 around a steering axis A extending in the vertical direction.
The hub unit main body 2 may be provided with the steering actuator 5 for rotationally driving the steering axis A around the steering axis A.

この構成によると、車輪９を支持するハブベアリング１５を含むハブユニット本体２を、操舵用アクチュエータ５の駆動により、前記転舵軸心Ａ回りに一定の範囲で自由に回転させることができる。このため、車輪毎に独立して操舵が行え、また車両１００の走行状況に応じて、車輪９のトー角を任意に変更することができる。
また、旋回走行時に、走行速度に応じて左右輪９，９の舵角差を変えることができる。例えば高速域の旋回走行においてはパラレルジオメトリとし、低速域の旋回走行においてはアッカーマンジオメトリとする等、走行中にステアリングジオメトリを変化させることができる。このように走行中に車輪角度を任意に変更することができるため、車両１００の運動性能を向上させ、安定・安全に走行することが可能となる。さらに、左右の操舵輪の操舵角度を適切に変えることで、旋回走行における車両１００の旋回半径を小さくし、小回り性能を向上させることもできる。 According to this configuration, the hub unit main body 2 including the hub bearing 15 that supports the wheels 9 can be freely rotated within a certain range around the steering axis A by driving the steering actuator 5. Therefore, each wheel can be steered independently, and the toe angle of the wheel 9 can be arbitrarily changed according to the traveling condition of the vehicle 100.
Further, during turning, the difference in steering angle between the left and right wheels 9 and 9 can be changed according to the traveling speed. For example, the steering geometry can be changed during running, for example, the parallel geometry is used for turning in the high speed range, and the Ackermann geometry is used for turning in the low speed range. Since the wheel angle can be arbitrarily changed during traveling in this way, the kinetic performance of the vehicle 100 can be improved, and stable and safe traveling becomes possible. Further, by appropriately changing the steering angles of the left and right steering wheels, it is possible to reduce the turning radius of the vehicle 100 in turning traveling and improve the turning performance.

前記第２のステアリング装置１５０の前記制御部１５０ｂは、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する補助操舵制御部１５１と、この補助操舵制御部１５１から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して前記操舵用アクチュエータ５を駆動制御するアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌとを有するものであってもよい。
この構成によると、補助操舵制御部１５１は、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する。アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌは、補助操舵制御部１５１から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して操舵用アクチュエータ５を駆動制御する。したがって、運転者のハンドル操作等による操舵に付加して車輪角度を任意に変更することができる。 The control unit 150b of the second steering device 150 has an auxiliary steering control unit 151 that outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal, and a current command signal input from the auxiliary steering control unit 151. It may have actuator drive control units 31R and 31L that output a current corresponding to the above and drive and control the steering actuator 5.
According to this configuration, the auxiliary steering control unit 151 outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal. The actuator drive control units 31R and 31L output a current corresponding to the current command signal input from the auxiliary steering control unit 151 to drive and control the steering actuator 5. Therefore, the wheel angle can be arbitrarily changed in addition to steering by the driver's steering wheel operation or the like.

前記操舵用アクチュエータ５は、前記車輪９からの逆入力を防止する逆入力防止機構２５ｂを備えるものであってもよい。この場合、各車輪９を支持するハブベアリング１５のふらつきを抑えることが可能となる。 The steering actuator 5 may be provided with a reverse input prevention mechanism 25b for preventing reverse input from the wheels 9. In this case, it is possible to suppress the wobbling of the hub bearing 15 that supports each wheel 9.

この発明の車両１００は、この発明の上記の構成のステアリングシステム１０１を備えている。そのため、この発明のステアリングシステム１０１につき前述した各効果が得られる。 The vehicle 100 of the present invention includes the steering system 101 having the above-described configuration of the present invention. Therefore, the above-mentioned effects can be obtained for the steering system 101 of the present invention.

この発明のステアリングシステムは、車両のタイヤハウジング内に設けられた操舵用アクチュエータの駆動により左右の車輪を個別に操舵させるステアリング装置を備えた車両のステアリングシステムにおいて、前記ステアリング装置は、前記左右の車輪の前記操舵用アクチュエータを左右個別に制御する制御部を備え、この制御部は、前記左右の車輪が対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように左右の前記操舵用アクチュエータを制御するトー角制御手段と、このトー角制御手段により左右の前記操舵用アクチュエータを制御するとき、定められた規則に従って前記左右の車輪と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する摩擦係数推定手段と、を有する。このため、簡単な構造で、運転者に違和感を与えることなく、車両の走行の安定性と安全性の向上を図ることができる。 The steering system of the present invention is a vehicle steering system including a steering device for individually steering the left and right wheels by driving a steering actuator provided in the tire housing of the vehicle, wherein the steering device is the left and right wheels. A control unit for individually controlling the left and right steering actuators is provided, and the control unit is a toe angle control means for controlling the left and right steering actuators so that the left and right wheels are symmetrically steered toe-in or toe-out. When the left and right steering actuators are controlled by the toe angle control means, the left and right wheels and the road surface are individually estimated according to a predetermined rule. Therefore, with a simple structure, it is possible to improve the running stability and safety of the vehicle without giving the driver a sense of discomfort.

この発明の車両は、この発明の上記の構成のステアリングシステムを備えているため、簡単な構造で、運転者に違和感を与えることなく、車両の走行の安定性と安全性の向上を図ることができる。 Since the vehicle of the present invention is provided with the steering system having the above-described configuration of the present invention, it is possible to improve the running stability and safety of the vehicle with a simple structure without causing discomfort to the driver. can.

この発明の第１の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成を概略示す図である。It is a figure which shows the conceptual structure of the steering system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同ステアリングシステムにおける第２のステアリング装置の機構部およびその周辺の構成を示す縦断面図である。It is a vertical sectional view which shows the structure of the mechanism part of the 2nd steering apparatus in the same steering system, and the periphery thereof. 同第２のステアリング装置の機構部等の構成を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the structure of the mechanism part of the 2nd steering apparatus. 同第２のステアリング装置の機構部の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance of the mechanism part of the 2nd steering apparatus. 同第２のステアリング装置の機構部の分解正面図である。It is an exploded front view of the mechanism part of the 2nd steering apparatus. 同第２のステアリング装置の機構部の側面図である。It is a side view of the mechanism part of the 2nd steering apparatus. 同第２のステアリング装置の機構部の平面図である。It is a top view of the mechanism part of the 2nd steering apparatus. 図６のVIII - VIII線断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line VIII-VIII of FIG. 同ステアリングシステムの概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual composition of the steering system. 摩擦係数を推定する処理を段階的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of estimating a friction coefficient step by step. 同第２のステアリング装置の補助操舵制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the auxiliary steering control part of the 2nd steering apparatus. 実横加速度／規範横加速度およびタイヤ角度と摩擦係数の関係例を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship example of the actual lateral acceleration / normative lateral acceleration, a tire angle and a friction coefficient. この発明の第２の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成を概略示す図である。It is a figure which shows the conceptual structure of the steering system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第３の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成を概略示す図である。It is a figure which shows the conceptual structure of the steering system which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

［第１の実施形態］
この発明の第１の実施形態を図１ないし図１２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の概念構成を概略示す図である。車両１００は、前輪となる左右の車輪９，９と、後輪となる左右の車輪９，９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。 [First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a conceptual configuration of a vehicle 100 such as an automobile equipped with the steering system 101 according to this embodiment. The vehicle 100 is a four-wheel vehicle having left and right wheels 9 and 9 as front wheels and left and right wheels 9 and 9 as rear wheels, and the drive system is either front-wheel drive or rear-wheel drive or four-wheel drive. It may be.

このステアリングシステム１０１は、車両１００の操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１１と、左右の車輪９，９を個別に操舵させるステアリング装置である第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１１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の操舵輪となる左右の車輪９，９を操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。 The steering system 101 is a system for steering the vehicle 100, and includes a first steering device 11, a second steering device 150 which is a steering device for individually steering the left and right wheels 9 and 9, and a vehicle. It is provided with an information detection unit 110.
The first steering device 11 is a device for steering the left and right wheels 9, 9 which are the steering wheels of the vehicle 100 by the driver's operation with respect to the steering command device such as the steering wheel 200, and is a front wheel steering type in this embodiment. ing.

第２のステアリング装置１５０は、車両１００の状態に応じた制御によって補助的な操舵を行う装置であり、機構部１５０ａと、制御部１５０ｂとを有する。機構部１５０ａは、補助操舵の対象となる車輪９，９毎に設けられる機構である。この機構部１５０ａは、車両１００のタイヤハウジング１０５内に設けられて操舵用アクチュエータ５（図２）の駆動により車輪９を個別に操舵させる。制御部１５０ｂは、車両情報検出部１１０により検出された車両１００の状態を表す車両情報に基づいて制御する。 The second steering device 150 is a device that performs auxiliary steering by control according to the state of the vehicle 100, and has a mechanism unit 150a and a control unit 150b. The mechanism unit 150a is a mechanism provided for each of the wheels 9 and 9 that are the targets of auxiliary steering. The mechanism portion 150a is provided in the tire housing 105 of the vehicle 100, and the wheels 9 are individually steered by driving the steering actuator 5 (FIG. 2). The control unit 150b controls based on the vehicle information representing the state of the vehicle 100 detected by the vehicle information detection unit 110.

換言すれば、ステアリングシステム１０１は、
車両１００の前輪となる左右の車輪９，９が機械的に連動し、前記操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い車両１００の前輪となる左右の車輪９，９を、これら左右の車輪９，９が設置される懸架装置１２の左右の足回りフレーム部品であるナックル６，６の角度変更によって操舵する第１のステアリング装置１１と、
左右の車輪９，９に対してそれぞれ設けられた補助操舵用のアクチュエータ（操舵用アクチュエータ５（図２））を駆動することで前記足回りフレーム部品であるナックル６，６に対する車輪９，９の角度を変えて左右の車輪９，９を個別に操舵させる第２のステアリング装置１５０と、
後述する車両情報検出部１１０と、を備える。 In other words, the steering system 101
The left and right wheels 9, 9 which are the front wheels of the vehicle 100 are mechanically interlocked, and the left and right wheels 9, 9 which are the front wheels of the vehicle 100 are combined with the left and right wheels 9 according to the steering amount command output by the steering command device. The first steering device 11 for steering by changing the angles of the knuckles 6 and 6, which are the left and right undercarriage frame parts of the suspension device 12 to which the 9th and 9th are installed,
By driving the auxiliary steering actuators (steering actuator 5 (FIG. 2)) provided for the left and right wheels 9 and 9, respectively, the wheels 9 and 9 with respect to the knuckles 6 and 6 which are the undercarriage frame parts A second steering device 150 that steers the left and right wheels 9 and 9 individually by changing the angle, and
It includes a vehicle information detection unit 110, which will be described later.

車両情報検出部１１０は、車両１００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の全体の協調制御または統括制御を行う制御装置であり、ＶＣＵとも称される。 The vehicle information detection unit 110 is a means for detecting the state of the vehicle 100, and refers to a group of various sensors. The vehicle information detected by the vehicle information detection unit 110 is transferred to the control unit 150b of the second steering device 150 via the main ECU 130.
The ECU 130 is a control device that performs coordinated control or integrated control of the entire vehicle 100, and is also referred to as a VCU.

＜第１のステアリング装置１１の構成＞
第１のステアリング装置１１は、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９，９を連動して操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１４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１４が車幅方向に移動することで、車輪９の向きが変わり、左右の車輪９，９を連動して操舵することが可能である。 <Structure of the first steering device 11>
The first steering device 11 is a system for interlocking and steering the left and right wheels 9 and 9, which are the front wheels of the vehicle 100, in response to an input to the steering wheel 200 by the driver, and is a steering shaft 32 and a rack and pinion (FIG. Not shown), tie rod 14, etc., with well-known mechanical configurations. When the driver inputs rotation to the steering wheel 200, the steering shaft 32 also rotates in conjunction with it. When the steering shaft 32 rotates, the tie rod 14 connected to the steering shaft 32 by the rack and pinion moves in the vehicle width direction, so that the direction of the wheels 9 changes and the left and right wheels 9 and 9 are steered in conjunction with each other. It is possible.

＜第２のステアリング装置１５０の概略構成＞
図１および図９に示すように、第２のステアリング装置１５０は、左右の車輪９，９を独立して操舵可能である。この第２のステアリング装置１５０の機構部１５０ａとして右輪ハブユニット１Ｒおよび左輪ハブユニット１Ｌを備える。これら右輪ハブユニット１Ｒおよび左輪ハブユニット１Ｌは、タイヤハウジング１０５内に設けられた操舵用アクチュエータ５（図２）により車輪９，９の操舵を行う。 <Rough configuration of the second steering device 150>
As shown in FIGS. 1 and 9, the second steering device 150 can independently steer the left and right wheels 9 and 9. A right wheel hub unit 1R and a left wheel hub unit 1L are provided as the mechanism portion 150a of the second steering device 150. The right wheel hub unit 1R and the left wheel hub unit 1L steer the wheels 9 and 9 by the steering actuator 5 (FIG. 2) provided in the tire housing 105.

＜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、前述のように右輪ハブユニット１Ｒおよび左輪ハブユニット１Ｌを備えるが、これら右輪ハブユニット１Ｒおよび左輪ハブユニット１Ｌは、いずれも図２に示す操舵機能付ハブユニット１として構成されている。
同図２に示すように、このハブユニット１は、ハブユニット本体２と、ユニット支持部材３と、回転許容支持部品４と、操舵用アクチュエータ５とを備える。足回りフレーム部品であるナックル６に一体にユニット支持部材３が設けられている。 <Specific configuration example of the mechanism unit 150a of the second steering device 150>
The mechanism unit 150a of the second steering device 150 includes a right wheel hub unit 1R and a left wheel hub unit 1L as described above, and both the right wheel hub unit 1R and the left wheel hub unit 1L are steered as shown in FIG. It is configured as a hub unit 1 with a function.
As shown in FIG. 2, the hub unit 1 includes a hub unit main body 2, a unit support member 3, a rotation allowable support component 4, and a steering actuator 5. A unit support member 3 is integrally provided with the knuckle 6 which is a suspension frame component.

図５に示すように、このユニット支持部材３のインボード側に、操舵用アクチュエータ５のアクチュエータ本体７が設けられ、ユニット支持部材３のアウトボード側に、ハブユニット本体２が設けられる。ハブユニット１（図２）を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央側をインボード側という。
図３および図４に示すように、ハブユニット本体２とアクチュエータ本体７とはジョイント部８により連結されている。通常、このジョイント部８は、防水、防塵のために図示外のブーツが取り付けられている。 As shown in FIG. 5, the actuator main body 7 of the steering actuator 5 is provided on the inboard side of the unit support member 3, and the hub unit main body 2 is provided on the outboard side of the unit support member 3. With the hub unit 1 (FIG. 2) mounted on the vehicle, the outside of the vehicle in the vehicle width direction is referred to as the outboard side, and the center side of the vehicle in the vehicle width direction is referred to as the inboard side.
As shown in FIGS. 3 and 4, the hub unit main body 2 and the actuator main body 7 are connected by a joint portion 8. Normally, boots (not shown) are attached to the joint portion 8 for waterproof and dustproof purposes.

図２に示すように、ハブユニット本体２は、上下方向に延びる転舵軸心Ａ回りに回転自在なように、上下二箇所で回転許容支持部品４，４を介してユニット支持部材３に支持されている。転舵軸心Ａは、車輪９の回転軸心Ｏとは異なる軸心であり、主な操舵を行うキングピン軸とも異なっている。通常の車両は、車両走行の直進安定性の向上を目的としてキングピン角度が１０～２０度で設定されているが、この実施形態のハブユニット１は、前記キングピン角度とは別の角度（軸）の転舵軸を有する。車輪９は、ホイール９ａとタイヤ９ｂとを備える。 As shown in FIG. 2, the hub unit main body 2 is supported by the unit support member 3 via rotation allowable support parts 4 and 4 at two upper and lower positions so as to be rotatable around the steering axis A extending in the vertical direction. Has been done. The steering axis A is different from the rotation axis O of the wheel 9, and is also different from the kingpin axis that mainly steers. In a normal vehicle, the kingpin angle is set to 10 to 20 degrees for the purpose of improving the straight running stability of the vehicle, but the hub unit 1 of this embodiment has an angle (axis) different from the kingpin angle. Has a steering axis. The wheel 9 includes a wheel 9a and a tire 9b.

図１に示すように、この実施形態のハブユニット１（図２）は、第１のステアリング装置１１による前輪となる左右の車輪９，９の操舵に付加して左右輪個別に微小な角度（約±５ｄｅｇ）を操舵させる機構として、懸架装置１２のナックル６に一体に設けられる。第１のステアリング装置１１は、ラックアンドピニオン式とされるが、どのタイプのステアリング装置でも構わない。懸架装置１２は、例えば、ショックアブソーバーをナックル６に直接固定するストラット式サスペンション機構を適用しているが、マルチリンク式サスペンション機構、その他のサスペンション機構を適用してもよい。 As shown in FIG. 1, the hub unit 1 (FIG. 2) of this embodiment is added to the steering of the left and right wheels 9 and 9 which are the front wheels by the first steering device 11, and each of the left and right wheels has a minute angle (FIG. 1). As a mechanism for steering (about ± 5 deg), it is integrally provided with the knuckle 6 of the suspension device 12. The first steering device 11 is a rack and pinion type, but any type of steering device may be used. For example, the suspension device 12 applies a strut type suspension mechanism that directly fixes the shock absorber to the knuckle 6, but a multi-link type suspension mechanism or another suspension mechanism may be applied.

＜ハブユニット本体２について＞
図２に示すように、ハブユニット本体２は、車輪９の支持用のハブベアリング１５と、アウターリング１６と、後述の操舵力受け部であるアーム部１７（図４）とを備える。
図８に示すように、ハブベアリング１５は、内輪１８と、外輪１９と、これら内外輪１８，１９間に介在したボール等の転動体２０とを有し、車体側の部材と車輪９（図２）とを繋ぐ役目をしている。 <About the hub unit body 2>
As shown in FIG. 2, the hub unit main body 2 includes a hub bearing 15 for supporting the wheel 9, an outer ring 16, and an arm portion 17 (FIG. 4) which is a steering force receiving portion described later.
As shown in FIG. 8, the hub bearing 15 has an inner ring 18, an outer ring 19, and a rolling element 20 such as a ball interposed between the inner and outer rings 18, 19 and has a member on the vehicle body side and a wheel 9 (FIG. 8). It plays the role of connecting with 2).

このハブベアリング１５は、図示の例では、外輪１９が固定輪、内輪１８が回転輪となり、転動体２０が複列とされたアンギュラ玉軸受とされている。内輪１８は、ハブフランジ１８ａａを有しアウトボード側の軌道面を構成するハブ輪部１８ａと、インボード側の軌道面を構成する内輪部１８ｂとを有する。図２に示すように、ハブフランジ１８ａａに、車輪９のホイール９ａがブレーキロータ２１ａと重なり状態でボルト固定されている。内輪１８は、回転軸心Ｏ回りに回転する。 In the illustrated example, the hub bearing 15 is an angular contact ball bearing in which the outer ring 19 is a fixed wheel, the inner ring 18 is a rotating wheel, and the rolling elements 20 are in a double row. The inner ring 18 has a hub ring portion 18a having a hub flange 18aa and forming a raceway surface on the outboard side, and an inner ring portion 18b forming a raceway surface on the inboard side. As shown in FIG. 2, the wheel 9a of the wheel 9 is bolted to the hub flange 18aa so as to overlap the brake rotor 21a. The inner ring 18 rotates around the rotation axis O.

図８に示すように、アウターリング１６は、外輪１９の外周面に嵌合された円環部１６ａと、この円環部１６ａの外周から上下に突出して設けられたトラニオン軸状の取付軸部１６ｂ，１６ｂとを有する。各取付軸部１６ｂは、転舵軸心Ａに同軸に設けられる。
図３に示すように、ブレーキ２１は、ブレーキロータ２１ａと、ブレーキキャリパ２１ｂとを有する。ブレーキキャリパ２１ｂは、外輪１９に一体にアーム状に突出して形成された上下二箇所のブレーキキャリパ取付部２２（図６）に取付けられる。 As shown in FIG. 8, the outer ring 16 has an annular portion 16a fitted to the outer peripheral surface of the outer ring 19 and a trunnion shaft-shaped mounting shaft portion provided so as to project vertically from the outer periphery of the annular portion 16a. It has 16b and 16b. Each mounting shaft portion 16b is provided coaxially with the steering shaft center A.
As shown in FIG. 3, the brake 21 has a brake rotor 21a and a brake caliper 21b. The brake caliper 21b is attached to the upper and lower brake caliper mounting portions 22 (FIG. 6) formed by projecting integrally with the outer ring 19 in an arm shape.

＜回転許容支持部品およびユニット支持部材について＞
図８に示すように、各回転許容支持部品４は転がり軸受から成る。この例では、転がり軸受として、テーパころ軸受が適用されている。転がり軸受は、取付軸部１６ｂの外周に嵌合された内輪４ａと、ユニット支持部材３に嵌合された外輪４ｂと、内外輪４ａ，４ｂ間に介在する複数の転動体４ｃとを有する。 <Rotation allowable support parts and unit support members>
As shown in FIG. 8, each rotation allowable support component 4 is composed of rolling bearings. In this example, tapered roller bearings are applied as rolling bearings. The rolling bearing has an inner ring 4a fitted to the outer periphery of the mounting shaft portion 16b, an outer ring 4b fitted to the unit support member 3, and a plurality of rolling elements 4c interposed between the inner and outer rings 4a and 4b.

ユニット支持部材３は、ユニット支持部材本体３Ａと、ユニット支持部材結合体３Ｂとを有する。ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端に、略リング形状のユニット支持部材結合体３Ｂが着脱自在に固定されている。ユニット支持部材結合体３Ｂのインボード側側面のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部３ａがそれぞれ形成されている。 The unit support member 3 has a unit support member main body 3A and a unit support member coupling 3B. A substantially ring-shaped unit support member coupling 3B is detachably fixed to the outboard side end of the unit support member main body 3A. Partially concave spherical fitting hole forming portions 3a are formed on the upper and lower portions of the inboard side side surface of the unit support member coupling 3B.

図７および図８に示すように、ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端のうち上下の部分には、部分的な凹球面状の嵌合孔形成部３Ａａがそれぞれ形成されている。図４に示すように、ユニット支持部材本体３Ａのアウトボード側端にユニット支持部材結合体３Ｂが固定され、各上下の部分につき、嵌合孔形成部３ａ，３Ａａ（図７）が互いに組み合わされることにより、全周に連なる嵌合孔が形成される。この嵌合孔に外輪４ｂ（図８）が嵌合されている。なお図４において、ユニット支持部材３を一点鎖線で表す。 As shown in FIGS. 7 and 8, partial concave spherical fitting hole forming portions 3Aa are formed at the upper and lower portions of the outboard side ends of the unit support member main body 3A. As shown in FIG. 4, the unit support member coupling 3B is fixed to the outboard side end of the unit support member main body 3A, and the fitting hole forming portions 3a and 3Aa (FIG. 7) are combined with each other at the upper and lower portions. As a result, a fitting hole connected to the entire circumference is formed. The outer ring 4b (FIG. 8) is fitted in this fitting hole. In FIG. 4, the unit support member 3 is represented by a alternate long and short dash line.

図８に示すように、アウターリング１６における各取付軸部１６ｂには、雌ねじ部が径方向に延びるように形成され、この雌ねじ部に螺合するボルト２３が設けられている。内輪４ａの端面に円板状の押圧部材２４を介在させ、前記雌ねじ部に螺合するボルト２３により、内輪４ａの端面に押圧力を付与することで、各回転許容支持部品４にそれぞれ予圧を与えている。これにより各回転許容支持部品４の剛性を高め得る。車両の重量がこのハブユニットに作用した場合でも初期予圧が抜けないように設定される。なお、回転許容支持部品４の転がり軸受は、テーパころ軸受に限るものではなく、最大負荷等の使用条件によってはアンギュラ玉軸受を用いることも可能である。その場合も、上記と同様に予圧を与えることができる。 As shown in FIG. 8, each mounting shaft portion 16b of the outer ring 16 is provided with a female threaded portion formed so as to extend in the radial direction, and a bolt 23 screwed to the female threaded portion. A disk-shaped pressing member 24 is interposed on the end surface of the inner ring 4a, and a pressing force is applied to the end surface of the inner ring 4a by a bolt 23 screwed into the female thread portion to apply a preload to each rotation allowable support component 4. Giving. As a result, the rigidity of each rotation allowable support component 4 can be increased. Even if the weight of the vehicle acts on this hub unit, the initial preload is set so that it will not come off. The rolling bearing of the rotation allowable support component 4 is not limited to the tapered roller bearing, and an angular contact ball bearing may be used depending on the usage conditions such as the maximum load. In that case as well, preload can be applied in the same manner as described above.

図３に示すように、アーム部１７は、ハブベアリング１５の外輪１９に操舵力を与える作用点となる部位であり、円環部１６ａの外周の一部または外輪１９の外周の一部に一体に突出する。このアーム部１７は、ジョイント部８を介して、操舵用アクチュエータ５の直動出力部２５ａに回転自在に連結されている。これにより、操舵用アクチュエータ５の直動出力部２５ａが進退することで、ハブユニット本体２が転舵軸心Ａ（図２）回りに回転、つまり操舵させられる。 As shown in FIG. 3, the arm portion 17 is a portion serving as an action point for applying a steering force to the outer ring 19 of the hub bearing 15, and is integrated with a part of the outer circumference of the annular portion 16a or a part of the outer circumference of the outer ring 19. Protruding to. The arm portion 17 is rotatably connected to the linear motion output portion 25a of the steering actuator 5 via the joint portion 8. As a result, the linear output unit 25a of the steering actuator 5 moves forward and backward, so that the hub unit main body 2 is rotated around the steering axis A (FIG. 2), that is, steered.

＜操舵用アクチュエータ５について＞
図４に示すように、操舵用アクチュエータ５は、ハブユニット本体２を転舵軸心Ａ（図２）回りに回転駆動させるアクチュエータ本体７を有する。
図３に示すように、アクチュエータ本体７は、モータ２６と、モータ２６の回転を減速する減速機２７と、この減速機２７の正逆の回転出力を直動出力部２５ａの往復直線動作に変換する直動機構２５とを備える。モータ２６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。 <About the steering actuator 5>
As shown in FIG. 4, the steering actuator 5 has an actuator body 7 that rotationally drives the hub unit body 2 around the steering axis A (FIG. 2).
As shown in FIG. 3, the actuator main body 7 converts the motor 26, the speed reducer 27 for decelerating the rotation of the motor 26, and the forward / reverse rotation output of the speed reducer 27 into a reciprocating linear operation of the linear motion output unit 25a. A linear motion mechanism 25 is provided. The motor 26 is, for example, a permanent magnet type synchronous motor, but may be a DC motor or an induction motor.

減速機２７は、ベルト伝達機構等の巻き掛け式伝達機構またはギヤ列等を用いることができ、図３の例ではベルト伝達機構が用いられている。減速機２７は、ドライブプーリ２７ａと、ドリブンプーリ２７ｂと、ベルト２７ｃとを有する。モータ２６のモータ軸にドライブプーリ２７ａが結合され、直動機構２５にドリブンプーリ２７ｂが設けられている。このドリブンプーリ２７ｂは、前記モータ軸に平行に配置されている。モータ２６の駆動力は、ドライブプーリ２７ａからベルト２７ｃを介してドリブンプーリ２７ｂに伝達される。前記各ドライブプーリ２７ａとドリブンプーリ２７ｂとベルト２７ｃとで、巻き掛け式の減速機２７が構成される。 As the speed reducer 27, a winding type transmission mechanism such as a belt transmission mechanism or a gear train or the like can be used, and in the example of FIG. 3, the belt transmission mechanism is used. The speed reducer 27 has a drive pulley 27a, a driven pulley 27b, and a belt 27c. A drive pulley 27a is coupled to the motor shaft of the motor 26, and a driven pulley 27b is provided in the linear motion mechanism 25. The driven pulley 27b is arranged parallel to the motor shaft. The driving force of the motor 26 is transmitted from the drive pulley 27a to the driven pulley 27b via the belt 27c. The drive pulley 27a, the driven pulley 27b, and the belt 27c constitute a winding type speed reducer 27.

直動機構２５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・ピニオン機構等を用いることができ、この例では台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構（逆入力防止機構）２５ｂが用いられている。直動機構２５は、前記台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構２５ｂを備えるため、タイヤ９ｂからの逆入力の防止効果を高め得る。なお、前記台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構２５ｂの代わりに、ウォームギヤ等の逆入力防止機構を採用してもよい。この場合にもタイヤ９ｂからの逆入力の防止効果を高め得る。モータ２６、減速機２７および直動機構２５を備えたアクチュエータ本体７は、準組立品として組み立てられてケース６ｂにボルト等により着脱自在に取り付けられる。なおモータ２６の駆動力を、減速機を介さず直接直動機構２５へ伝達する機構も可能である。 As the linear motion mechanism 25, a feed screw mechanism such as a slide screw or a ball screw, a rack and pinion mechanism, or the like can be used. In this example, a feed screw mechanism (reverse input prevention mechanism) 25b using a trapezoidal thread slide screw is used. Is used. Since the linear motion mechanism 25 includes a feed screw mechanism 25b using the trapezoidal threaded screw, the effect of preventing reverse input from the tire 9b can be enhanced. Instead of the feed screw mechanism 25b using the trapezoidal thread sliding screw, a reverse input prevention mechanism such as a worm gear may be adopted. In this case as well, the effect of preventing reverse input from the tire 9b can be enhanced. The actuator main body 7 including the motor 26, the speed reducer 27, and the linear motion mechanism 25 is assembled as a semi-assembled product and is detachably attached to the case 6b by bolts or the like. A mechanism that directly transmits the driving force of the motor 26 to the linear motion mechanism 25 without going through the speed reducer is also possible.

ケース６ｂは、ユニット支持部材３の一部として、ユニット支持部材本体３Ａに一体に形成されている。ケース６ｂは、有底筒状に形成され、モータ２６を支持するモータ収容部と、直動機構２５を支持する直動機構収容部が設けられている。前記モータ収容部には、モータ２６をケース内所定位置に支持する嵌合孔が形成されている。前記直動機構収容部には、直動機構２５をケース内所定位置に支持する嵌合孔、および、直動出力部２５ａの進退を許す貫通孔等が形成されている。 The case 6b is integrally formed with the unit support member main body 3A as a part of the unit support member 3. The case 6b is formed in a bottomed cylindrical shape, and is provided with a motor accommodating portion that supports the motor 26 and a linear motion mechanism accommodating portion that supports the linear motion mechanism 25. The motor accommodating portion is formed with a fitting hole that supports the motor 26 at a predetermined position in the case. The linear motion mechanism accommodating portion is formed with a fitting hole that supports the linear motion mechanism 25 at a predetermined position in the case, a through hole that allows the linear motion output portion 25a to move forward and backward, and the like.

図４に示すように、ユニット支持部材本体３Ａは、前記ケース６ｂ、ショックアブソーバの取り付け部となるショックアブソーバ取り付け部６ｃ、および第１のステアリング装置１１（図３）の結合部となるステアリング装置結合部６ｄを有する。これらショックアブソーバ取り付け部６ｃおよびステアリング装置結合部６ｄも、ユニット支持部材本体３Ａに一体に形成されている。ユニット支持部材本体３Ａの外表面部における上部に、ショックアブソーバ取り付け部６ｃが突出するように形成されている。ユニット支持部材本体３Ａの外表面部における側面部には、ステアリング装置結合部６ｄが突出するように形成されている。 As shown in FIG. 4, the unit support member main body 3A is connected to the case 6b, the shock absorber mounting portion 6c which is the mounting portion of the shock absorber, and the steering device coupling which is the coupling portion of the first steering device 11 (FIG. 3). It has a part 6d. The shock absorber mounting portion 6c and the steering device coupling portion 6d are also integrally formed with the unit support member main body 3A. The shock absorber mounting portion 6c is formed so as to protrude from the upper portion of the outer surface portion of the unit support member main body 3A. A steering device coupling portion 6d is formed so as to project from a side surface portion of the outer surface portion of the unit support member main body 3A.

＜車両情報検出部１１０の構成＞
図９に示すように、車両情報検出部１１０は、車両情報を検出しＥＣＵ１３０へ出力する。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。 <Structure of vehicle information detection unit 110>
As shown in FIG. 9, the vehicle information detection unit 110 detects the vehicle information and outputs it to the ECU 130. The vehicle information detection unit 110 includes a vehicle speed detection unit 111, a steering angle detection unit 112, a vehicle height detection unit 113, an actual yaw rate detection unit 114, an actual lateral acceleration detection unit 115, an accelerator pedal sensor 116, and a brake pedal sensor 117.

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、この車両の速度（車速）を検出し、ＥＣＵ１３０へ車速情報（単に「車速」とも言う）を出力する。
操舵角検出部１１２は、例えば第１のステアリング装置１１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）の出力に基づいて操舵角を検出し、ＥＣＵ１３０へ操舵角情報（単に「操舵角」とも言う）を出力する。 The vehicle speed detection unit 111 detects the speed (vehicle speed) of the vehicle based on the output of a sensor (not shown) such as a speed sensor mounted inside the transmission provided in the vehicle, and informs the ECU 130 of the vehicle speed information (simply "". Also called "vehicle speed") is output.
The steering angle detection unit 112 detects the steering angle based on the output of a sensor (not shown) such as a resolver attached to the motor unit included in the first steering device 11, for example, and provides steering angle information (simply "" to the ECU 130. Also called "steering angle") is output.

車高検出部１１３は、車両１００（図１）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１２（図１）における図示外のアッパーアームまたはロアアームの角度を角度センサにより検出する方法等により、第２のステアリング装置１５０により操舵される各車輪９（図１）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。 The vehicle height detection unit 113 is a method of measuring the distance between the chassis of the vehicle 100 (FIG. 1) and the ground by a laser displacement meter, or an angle of an upper arm or a lower arm (not shown) in the suspension device 12 (FIG. 1) of the vehicle 100. Is detected by an angle sensor or the like, and the vehicle height of each wheel 9 (FIG. 1) steered by the second steering device 150 is detected. Then, the vehicle height detection unit 113 outputs the detected vehicle height to the ECU 130 as vehicle height information.

実ヨーレート検出部１１４は、例えば車両１００（図１）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（図１）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。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２１０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２２０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。ＥＣＵ１３０は、操舵角指令信号を含む車両情報を第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂに出力する。 The actual yaw rate detection unit 114 detects the actual yaw rate based on the output of a sensor such as a gyro sensor attached to the vehicle 100 (FIG. 1), and outputs the actual yaw rate information to the ECU 130.
The actual lateral acceleration detection unit 115 detects the actual lateral acceleration based on the output of a sensor such as a gyro sensor attached to the vehicle 100 (FIG. 1), and outputs the actual lateral acceleration information to the ECU 130. The accelerator pedal sensor 116 detects an input to the accelerator pedal 210 by the driver, and outputs the detected value to the ECU 130 as an accelerator command value. The brake pedal sensor 117 detects an input to the brake pedal 220 by the driver, and outputs the detected value to the ECU 130 as a brake command value. The ECU 130 outputs vehicle information including a steering angle command signal to the control unit 150b of the second steering device 150.

＜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、車速情報、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、補助操舵制御部１５１が右輪用のアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ、左輪用のアクチュエータ駆動制御部３１Ｌを制御することで、右輪ハブユニット１Ｒ、および左輪ハブユニット１Ｌが備えるモータ２６を駆動し、左右の車輪を独立して操舵可能である。 <Control unit 150b of the second steering device 150>
The control unit 150b of the second steering device 150 acquires vehicle information including vehicle speed information, steering angle information, vehicle height information, actual yaw rate information, actual lateral acceleration information, accelerator command value, and brake command value from the ECU 130. Based on the acquired vehicle information, the auxiliary steering control unit 151 controls the actuator drive control unit 31R for the right wheel and the actuator drive control unit 31L for the left wheel to control the right wheel hub unit 1R and the left wheel hub unit 1L. It is possible to drive the motor 26 provided in the vehicle and steer the left and right wheels independently.

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モータ２６を駆動する指令値との関係は、例えばマップまたは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。
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。 In the control unit 150b, the relationship between each information such as the steering angle information which is the vehicle information and the command value for driving the motor 26 is defined as a control rule by using, for example, a map or an arithmetic expression, and the control thereof. Control using rules.
The control unit 150b is provided as a dedicated ECU, for example, but may be provided as a part of the main ECU 130.

制御部１５０ｂにおける補助操舵制御部１５１は、トー角制御手段３８と、摩擦係数推定手段３９とを有する。トー角制御手段３８は、前輪となる左右の車輪９，９（図１）が左右対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように各操舵用アクチュエータ５（図２）を制御する。摩擦係数推定手段３９は、トー角制御手段３８により左右の操舵用アクチュエータ５，５（図２）を制御するとき、定められた規則に従って左右の車輪９，９（図１）と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する。この実施形態では、車両の走行中に車速が定められた車速以上になったとき、トー角制御手段３８によるトー角制御、および摩擦係数推定手段３９による摩擦係数の推定を行っているが、車両停止中に例えば所定時間おきにこれらトー角制御および摩擦係数の推定を行ってもよい。 The auxiliary steering control unit 151 in the control unit 150b includes a toe angle control unit 38 and a friction coefficient estimation unit 39. The toe angle control means 38 controls each steering actuator 5 (FIG. 2) so that the left and right wheels 9, 9 (FIG. 1), which are the front wheels, steer symmetrically toe-in or toe-out. When the toe angle control means 38 controls the left and right steering actuators 5, 5 (FIG. 2), the friction coefficient estimation means 39 has a friction coefficient between the left and right wheels 9, 9 (FIG. 1) and the road surface according to a predetermined rule. Are estimated individually. In this embodiment, when the vehicle speed exceeds a predetermined vehicle speed while the vehicle is running, the toe angle control means 38 controls the toe angle and the friction coefficient estimation means 39 estimates the friction coefficient. These toe angle control and the estimation of the friction coefficient may be performed, for example, at predetermined time intervals during the stop.

トー角制御手段３８により左右の操舵用アクチュエータを制御するとき、摩擦係数推定手段３９は、トーインまたはトーアウト状態に微小に左右の車輪角度を変更させたときにそれぞれの操舵用アクチュエータに負荷される例えば電流値によって、前輪である左右の車輪９，９（図１）と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定し得る。例えば、電流値が高い場合は路面の摩擦係数が高く、逆に電流値が低ければ路面の摩擦係数が低い。前記電流値と摩擦係数の関係を予め試験等によりマップ等の関係設定手段に記憶しておき、摩擦係数推定手段３９は、検出される各電流値を前記関係設定手段に照合することで左右の車輪と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定し得る。各電流値はそれぞれモータ２６，２６に流れるモータ電流を検出する図示外の電流センサ等により検出可能である。 When the left and right steering actuators are controlled by the toe angle control means 38, the friction coefficient estimation means 39 is loaded on the respective steering actuators when the left and right wheel angles are slightly changed to the toe-in or toe-out state, for example. From the current value, the coefficient of friction between the left and right wheels 9, 9 (FIG. 1), which are the front wheels, and the road surface can be estimated individually. For example, when the current value is high, the friction coefficient of the road surface is high, and conversely, when the current value is low, the friction coefficient of the road surface is low. The relationship between the current value and the friction coefficient is stored in advance in a relationship setting means such as a map by a test or the like, and the friction coefficient estimating means 39 collates each detected current value with the relationship setting means on the left and right. The coefficient of friction between the wheel and the road surface can be estimated individually. Each current value can be detected by a current sensor (not shown) or the like that detects the motor current flowing through the motors 26, 26, respectively.

図１０は、摩擦係数を推定する処理を段階的に示すフローチャートである。図１，図２，図９も適宜参照しつつ説明する。
車両１００の走行中に車速Ｖが所定の車速Ｖ０以上になったとき（ステップＳ１：ＹＥＳ）、操舵機能付ハブユニット１によって摩擦係数推定操作を開始する（ステップＳ２）。なお車速Ｖが所定の車速Ｖ０未満のとき（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。車速Ｖ０は、設計等によって任意に定める車速であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な車速を求めて定められる。 FIG. 10 is a flowchart showing the process of estimating the friction coefficient step by step. FIGS. 1, 2, and 9 will be described with reference to them as appropriate.
When the vehicle speed V becomes equal to or higher than the predetermined vehicle speed V0 while the vehicle 100 is traveling (step S1: YES), the hub unit 1 with a steering function starts the friction coefficient estimation operation (step S2). When the vehicle speed V is less than the predetermined vehicle speed V0 (step S1: NO), the process returns to step S1. The vehicle speed V0 is a vehicle speed arbitrarily determined by design or the like, and is determined by obtaining an appropriate vehicle speed by, for example, one or both of a test and a simulation.

次に、トー角制御手段３８は、前輪である左右の車輪９，９を操舵機能付ハブユニット１，１によって微小角度分だけ左右対称にトーインまたはトーアウト（図１の点線で表す車輪９，９はトーインの状態を表す）に操舵させる（ステップＳ３）。次に、トー角制御手段３８が指定の操舵角度まで操舵したことを確認すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５に移行する。トー角制御手段３８は、例えば、検出されるセンサー値がそれぞれ閾値以上となったとき、指定の操舵角度まで操舵したと判定する。指定の操舵角度まで操舵していないとき、（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。 Next, the toe angle control means 38 toe-in or toe-out the front left and right wheels 9 and 9 symmetrically by a minute angle by the hub units 1 and 1 with a steering function (wheels 9 and 9 represented by the dotted line in FIG. 1). Is steered to (representing the toe-in state) (step S3). Next, when it is confirmed that the toe angle control means 38 has steered to the designated steering angle (step S4: YES), the process proceeds to step S5. For example, when the detected sensor values are equal to or greater than the threshold value, the toe angle control means 38 determines that the steering angle has been steered to a designated steering angle. When the steering is not performed to the designated steering angle (step S4: NO), the process returns to step S1.

摩擦係数推定手段３９は、操舵作動時のモータ電流の最大値を左右それぞれで演算し（ステップＳ５）、この電流値の大きさによって、左右の車輪と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する（ステップＳ６）。制御部１５０ｂは、この摩擦係数の大きさによって、修正操舵する操舵機能付ハブユニット１，１のゲインＧを決定する（ステップＳ７）。摩擦係数の大きさとゲインＧとの関係は試験等によりマップ等に定められている。前述の左右の車輪９，９における、微小角度のトーインまたはトーアウトの操舵動作は、車輪９，９からの反力が互いに打ち消し合い、また、微小な角度の動作であることから、運転者には違和感を与えることなく自動的に実施することができる。 The friction coefficient estimation means 39 calculates the maximum value of the motor current during steering operation on each of the left and right sides (step S5), and estimates the friction coefficient between the left and right wheels and the road surface individually based on the magnitude of this current value (step S5). Step S6). The control unit 150b determines the gain G of the hub units 1 and 1 with a steering function for corrective steering based on the magnitude of the coefficient of friction (step S7). The relationship between the magnitude of the friction coefficient and the gain G is defined in a map or the like by a test or the like. The steering operation of the toe-in or toe-out at a minute angle on the left and right wheels 9 and 9 described above is an operation at a minute angle because the reaction forces from the wheels 9 and 9 cancel each other out. It can be carried out automatically without giving a sense of discomfort.

その後、ハンドル２００からの操作確認がある、つまり操舵角検出部１１２からＥＣＵ１３０を介して制御部１５０ｂにハンドル角が出力される旋回走行時に（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御部１５０ｂは、各操舵用アクチュエータの補正操舵量（つまり各モータ２６に流す電流）θＡを演算した後（ステップＳ９）、この補正操舵量θＡとゲインＧの積の値（ステップＳ１０）で操舵機能付ハブユニット１，１の各操舵用アクチュエータを駆動する（ステップＳ１１）。その後本処理を終了する。ハンドル２００からの操作確認がなければ（ステップｓ８：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。 After that, when there is an operation confirmation from the steering wheel 200, that is, when the steering wheel angle is output from the steering angle detection unit 112 to the control unit 150b via the ECU 130 (step S8: YES), the control unit 150b is used for each steering. After calculating the corrected steering amount (that is, the current flowing through each motor 26) θA of the actuator (step S9), the value of the product of the corrected steering amount θA and the gain G (step S10) is used to determine the hub units 1 and 1 with a steering function. Each steering actuator is driven (step S11). After that, this process ends. If there is no operation confirmation from the handle 200 (step s8: NO), the process returns to step S1.

補助操舵制御部１５１は、図１０等に示す制御に加えて以下の図１１に示すように左右の車輪を独立して操舵する制御を行う。この図１１に示す制御と図１０等に示す制御とを、運転者の操作または車両状況等に応じて切替えてもよいし、並行して実行してもよい。
図１１に示すように、補助操舵制御部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。 In addition to the control shown in FIG. 10 and the like, the auxiliary steering control unit 151 controls the left and right wheels to be independently steered as shown in FIG. 11 below. The control shown in FIG. 11 and the control shown in FIG. 10 and the like may be switched according to the operation of the driver, the vehicle condition, or the like, or may be executed in parallel.
As shown in FIG. 11, the auxiliary steering control unit 151 includes a normative lateral acceleration calculation unit 152, a right wheel tire angle calculation unit 153, a left wheel tire angle calculation unit 154, a right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155, and a target yaw rate calculation unit 156. , Left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157, target yaw rate correction unit 158, target left and right wheel tire angle calculation unit 159, right wheel command value calculation unit 160, and left wheel command value calculation unit 161.

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、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（図９）が操舵を行うタイヤの現在の角度を算出し、算出したタイヤ角度情報を規範横加速度計算部１５２に出力する。 The right wheel tire angle calculation unit 153 and the left wheel tire angle calculation unit 154 acquire steering angle information and vehicle height information from the ECU 130 at predetermined cycles. The right wheel tire angle calculation unit 153 and the left wheel tire angle calculation unit 154 calculate the current angle of the tire steered by the second steering device 150 (FIG. 9) based on the acquired steering angle information and vehicle height information. Then, the calculated tire angle information is output to the standard lateral acceleration calculation unit 152.

規範横加速度計算部１５２は、ＥＣＵ１３０から取得した車速情報および前記タイヤ角度情報に基づいて、規範横加速度の計算を行う。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計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７に出力する。 The normative lateral acceleration calculation unit 152 calculates the normative lateral acceleration based on the vehicle speed information acquired from the ECU 130 and the tire angle information. The standard lateral acceleration calculation unit 152 outputs the calculated standard lateral acceleration as the standard lateral acceleration information to the right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157.

図１２は路面摩擦係数を算出するためのマップを表す図であり、このマップは、図１１に示す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。
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。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、前記マップ（図１２）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。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とを、目標ヨーレート補正部１５８に出力する。 FIG. 12 is a diagram showing a map for calculating the road surface friction coefficient, and this map is stored in the right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 shown in FIG.
The right wheel surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 calculate the road surface friction coefficient based on the actual lateral acceleration information acquired from the ECU 130 and the standard lateral acceleration information input from the standard lateral acceleration calculation unit 152. I do. Specifically, the right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 receive the standard lateral acceleration information input from the standard lateral acceleration calculation unit 152, and the right wheel tire angle calculation unit 153 and the left wheel tire. Tire angle information is acquired from the angle calculation unit 154. The right wheel surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 calculate the road surface friction coefficient from the actual lateral acceleration / standard lateral acceleration and the tire angle based on the map (FIG. 12). The right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 combine the calculated right wheel road surface friction coefficient information, which is the calculated right wheel road surface friction coefficient, with the left wheel road surface friction coefficient information, which is the left wheel road surface friction coefficient. , Output to the target yaw rate correction unit 158.

目標ヨーレート計算部１５６は、ＥＣＵ１３０から所定の周期で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し、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。
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。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。 The target yaw rate calculation unit 156 calculates the target yaw rate based on the vehicle speed information and the steering angle information acquired from the ECU 130 in a predetermined cycle, and outputs the calculated target yaw rate as the target yaw rate information to the target yaw rate correction unit 158.
When the right wheel road surface friction coefficient calculation unit 155 and the left wheel road surface friction coefficient calculation unit 157 input the right wheel road surface friction coefficient information and the left wheel road surface friction coefficient information, the target yaw rate correction unit 158 targets from the target yaw rate calculation unit 156. The yaw rate information is acquired, and the target yaw rate is corrected according to the road surface friction coefficient represented by the right wheel road surface friction coefficient information and the left wheel road surface friction coefficient information. The target yaw rate correction unit 158 outputs the corrected target yaw rate as corrected yaw rate information to the target left and right wheel tire angle calculation unit 159.

目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、前記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、右輪路面摩擦係数情報および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, the target left and right wheel tire angle calculation unit 159 acquires the actual yaw rate information, the accelerator command value and the brake command value from the ECU 130, and obtains the right wheel road surface friction coefficient information and the left wheel road surface friction coefficient information. Is obtained, and the target left and right wheel tire angles, which are the target values for the left and right wheel tire angles, are calculated. Specifically, the target left and right wheel tire angle calculation unit 159 calculates the target angle of each of the left and right tires based on the following equation (1).

Figure 0007017964000001
Figure 0007017964000001

式（１）において、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。
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。 In equation (1), θ y is the actual 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 friction coefficient, and μ L is the left wheel. The coefficient of friction on the road surface, θ tR1 is the target tire angle of the right wheel, and θ tL1 is the target tire angle of the left wheel.
The target left and right wheel tire angle calculation unit 159 outputs the calculated target tire angles of the left and right wheels as target tire angle information to the right wheel command value calculation unit 160 and the left wheel command value calculation unit 161.

右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１は、前記各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する。目標タイヤ角度と現在のタイヤ角度とを比較した結果、偏差がある場合には、右輪ハブユニット１Ｒ（図９）および左輪ハブユニット１Ｌ（図９）のそれぞれを操舵させる量を表す右輪操舵量情報および左輪操舵量情報を生成する。右輪指令値計算部１６０は、生成した右輪操舵量情報（電流指令信号）を右輪用のアクチュエータ駆動制御部３１Ｒへ出力し、左輪指令値計算部１６１は、生成した左輪操舵量情報（電流指令信号）を左輪用のアクチュエータ駆動制御部３１Ｌへ出力する。 When the target tire angle information is input, the right wheel command value calculation unit 160 and the left wheel command value calculation unit 161 represent the current tire angle from the right wheel tire angle calculation unit 153 and the left wheel tire angle calculation unit 154. The tire angle information is acquired, and the target tire angle represented by the target tire angle information is compared with the current tire angle. As a result of comparing the target tire angle with the current tire angle, if there is a deviation, right wheel steering indicates the amount of steering of the right wheel hub unit 1R (FIG. 9) and the left wheel hub unit 1L (FIG. 9). Generates amount information and left wheel steering amount information. The right wheel command value calculation unit 160 outputs the generated right wheel steering amount information (current command signal) to the actuator drive control unit 31R for the right wheel, and the left wheel command value calculation unit 161 generates the left wheel steering amount information (current command signal). The current command signal) is output to the actuator drive control unit 31L for the left wheel.

各アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌはインバータを備える。各アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌは、前記右輪操舵量情報および前記左輪操舵量情報に基づいて、各操舵用アクチュエータのモータ２６（図９）への電流を制御する。
具体的には、図９および１１に示すように、各アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌは、右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１から右輪操舵量情報および左輪操舵量情報が入力されると、現在の右輪ハブユニット１Ｒ、および左輪ハブユニット１Ｌの操舵角を表す各モータ２６の位置情報を取得し、右輪操舵量情報および左輪操舵量情報に基づいてモータ２６の目標位置を決定し、各モータ２６へ流す電流の制御を行う。 Each actuator drive control unit 31R, 31L includes an inverter. The actuator drive control units 31R and 31L control the current of each steering actuator to the motor 26 (FIG. 9) based on the right wheel steering amount information and the left wheel steering amount information.
Specifically, as shown in FIGS. 9 and 11, the actuator drive control units 31R and 31L receive right wheel steering amount information and left wheel steering amount information from the right wheel command value calculation unit 160 and the left wheel command value calculation unit 161. When input, the position information of each motor 26 representing the steering angle of the current right wheel hub unit 1R and the left wheel hub unit 1L is acquired, and the target of the motor 26 is obtained based on the right wheel steering amount information and the left wheel steering amount information. The position is determined and the current flowing through each motor 26 is controlled.

すなわち、図４に示すように、各アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌは、補助操舵制御部１５１から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して操舵用アクチュエータ５を駆動制御する。アクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌは、モータ２６のコイルに供給する電力を制御する。このアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ，３１Ｌは、例えば、図示外のスイッチ素子を用いたハーフブリッジ回路を構成し、前記スイッチ素子のＯＮ－ＯＦＦデューティ比によりモータ印加電圧を決定するＰＷＭ制御を行う。これにより、運転者のハンドル操作による操舵に付加して、車輪を微小に角度変化することができる。直線走行時にも、車速に応じてトー角の量を調整し得る。 That is, as shown in FIG. 4, each actuator drive control unit 31R, 31L outputs a current corresponding to the current command signal input from the auxiliary steering control unit 151 to drive and control the steering actuator 5. The actuator drive control units 31R and 31L control the electric power supplied to the coil of the motor 26. The actuator drive control units 31R and 31L form, for example, a half-bridge circuit using a switch element (not shown), and perform PWM control for determining the motor applied voltage according to the ON-OFF duty ratio of the switch element. As a result, the wheel can be slightly changed in angle in addition to steering by the driver's steering wheel operation. Even when traveling in a straight line, the amount of toe angle can be adjusted according to the vehicle speed.

＜作用効果＞
以上説明したステアリングシステム１０１によれば、トー角制御手段３８により左右の操舵用アクチュエータ５，５を制御するとき、制御部１５０ｂにおける摩擦係数推定手段３９は、トーインまたはトーアウト状態に微小に左右の車輪角度を変更させたときにそれぞれの操舵用アクチュエータ５に負荷される例えば電流値等によって、左右の車輪９，９と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定することができる。このとき、左右両方の車輪を左右に同方向に操舵するのではなく、自動的に反力を打ち消す方向であるトーインまたはトーアウトに操舵することで、車両の進行方向への影響は無いため、運転者に違和感を与えることなく、路面との摩擦係数を左右輪それぞれ別に推定することができる。制御部は、例えば、この路面の摩擦係数、車速、操舵角（ステアリング角度）などの情報に基づいて、それぞれの車輪の操舵角度を決定し、適切な角度に調整し得る。この構成により、既存の車両の基本構造を変更することなく簡単な構造で、各車輪のトー角を自由に調整することができる。 <Action effect>
According to the steering system 101 described above, when the left and right steering actuators 5 and 5 are controlled by the toe angle control means 38, the friction coefficient estimation means 39 in the control unit 150b is slightly left and right wheels in a toe-in or toe-out state. The coefficient of friction between the left and right wheels 9 and 9 and the road surface can be estimated individually from, for example, the current value applied to each steering actuator 5 when the angle is changed. At this time, instead of steering both the left and right wheels in the same direction to the left and right, by steering to the toe-in or toe-out, which is the direction that automatically cancels the reaction force, there is no effect on the traveling direction of the vehicle, so driving. The coefficient of friction with the road surface can be estimated separately for each of the left and right wheels without giving a sense of discomfort to the person. The control unit can determine the steering angle of each wheel based on information such as the coefficient of friction of the road surface, the vehicle speed, and the steering angle (steering angle), and adjust the steering angle to an appropriate angle. With this configuration, the toe angle of each wheel can be freely adjusted with a simple structure without changing the basic structure of the existing vehicle.

制御部１５０ｂは、推定した摩擦係数に基づいて、左右の車輪９，９のいずれか一方または両方の操舵角を補正するように操舵用アクチュエータ５を制御するため、左右輪で摩擦係数が異なる凍結路などでも安全で安定して走行を可能とする。 Since the control unit 150b controls the steering actuator 5 so as to correct the steering angle of either or both of the left and right wheels 9 and 9 based on the estimated friction coefficient, the left and right wheels have different friction coefficients. It enables safe and stable driving even on roads.

また、操舵用アクチュエータ５は、車輪９からの逆入力を防止する、台形ねじの滑りねじを用いた送りねじ機構２５ｂを備え、且つハブユニット１の最大操舵角は修正動作に必要な微小な角度（約±５ｄｅｇ）に制限されているので、一方のアクチュエータ駆動制御部３１Ｒ（３１Ｌ）の電源に異常が生じた場合、他方のアクチュエータ駆動制御部３１Ｌ（３１Ｒ）の制御を停止することで、各ハブユニット１，１の操舵角は固定され、運転者は安全にハンドル２００を使って、路肩など安全な場所に車両１００を移動させることができる。したがって、ステアリングシステムの異常時の安全対策のための機構を省略または簡略化できる。
このステアリングシステムによって、左右輪で摩擦係数が異なる凍結路などでも簡易的で安全な走行が可能となる。 Further, the steering actuator 5 includes a feed screw mechanism 25b using a trapezoidal threaded screw that prevents reverse input from the wheel 9, and the maximum steering angle of the hub unit 1 is a minute angle required for the correction operation. Since it is limited to (about ± 5 deg), if an abnormality occurs in the power supply of one actuator drive control unit 31R (31L), the control of the other actuator drive control unit 31L (31R) is stopped. The steering angles of the hub units 1 and 1 are fixed, and the driver can safely use the steering wheel 200 to move the vehicle 100 to a safe place such as a road shoulder. Therefore, it is possible to omit or simplify the mechanism for safety measures in the event of an abnormality in the steering system.
This steering system enables simple and safe driving even on icy roads where the left and right wheels have different coefficients of friction.

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。 <About other embodiments>
In the following description, the same reference numerals will be given to the parts corresponding to the matters described in advance in each embodiment, and duplicate description will be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described above unless otherwise specified. It has the same action and effect from the same configuration. Not only the combinations of the parts specifically described in each embodiment, but also the combinations of the embodiments can be partially combined as long as the combination does not cause any trouble.

［第２の実施形態］
図１３に示すように、この第２の実施形態に係るステアリングシステム１０１は、第１のステアリング装置１１と第２のステアリング装置１５０とが互いに異なる車輪９を操舵する点で、第１の実施形態とは異なる。すなわち、このステアリングシステム１０１は、第１のステアリング装置１１が車両１００の左右の前輪９，９の操舵を行い、第２のステアリング装置１５０が車両１００の左右の後輪９，９の操舵を行う。第２のステアリング装置１５０の機構部１５０ｂは、後輪のタイヤハウジング１０５内に設置されている。 [Second Embodiment]
As shown in FIG. 13, the steering system 101 according to the second embodiment is the first embodiment in that the first steering device 11 and the second steering device 150 steer wheels 9 which are different from each other. Is different. That is, in this steering system 101, the first steering device 11 steers the left and right front wheels 9 and 9 of the vehicle 100, and the second steering device 150 steers the left and right rear wheels 9 and 9 of the vehicle 100. .. The mechanical portion 150b of the second steering device 150 is installed in the tire housing 105 of the rear wheels.

［第３の実施形態］
図１４に示すように、この第３の実施形態に係るステアリングシステム１０１は、二つの第２のステアリング装置１５０１、１５０２を備えている点で、第１の実施形態とは異なる。
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１１と同じ車輪９，９の操舵を行い、他方の第２のステアリング装置１５０２は、第２のステアリング装置１５０とは異なる車輪９，９の操舵を行う。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。 [Third Embodiment]
As shown in FIG. 14, the steering system 101 according to the third embodiment is different from the first embodiment in that it includes two second steering devices 150 1 and 150 2 .
One second steering device 150 1 steers the same wheels 9 and 9 as the first steering device 11, and the other second steering device 150 2 has wheels 9 different from the second steering device 150. , 9 are steered. That is, one of the second steering devices 150 2 performs the same operation as the second steering device 150 according to the first embodiment, and the other second steering device 150 2 is in the second embodiment. The same operation as that of the second steering device 150 is performed.

このステアリングシステム１０１によれば、複数（この例では二つ）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輪を独立して操舵することが可能となり、車両１００の走行安定性の向上および燃費の低減を図ることが可能となる。 According to this steering system 101, by providing a plurality of (two in this example) second steering devices 150 1 and 150 2 , it becomes possible to steer the four wheels independently in a more complicated manner. It is possible to improve the running stability of the vehicle 100 and reduce the fuel consumption.

さらに他の実施形態に係るステアリングシステムを備える車両として、左右の各車輪がそれぞれ独立して操舵可能なステアリング装置である第２のステアリング装置を備え、各車輪が操舵用アクチュエータにより各々独立して駆動可能とされ、これらのステアリング装置は、例えば、操舵指令装置と機械的に連結されていないステアバイワイヤ形式であってもよい。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９に示すような自動の操舵指令装置２００Ａであってもよい。この自動の操舵指令装置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、カメラまたはミリ波のレーダ等のセンサ類である。 As a vehicle provided with the steering system according to still another embodiment, a second steering device, which is a steering device in which each of the left and right wheels can be steered independently, is provided, and each wheel is independently driven by a steering actuator. Possible, these steering devices may be of the steer-by-wire type, for example, which are not mechanically coupled to the steering command device. In each of the above embodiments, the case where the steering command device is the steering wheel 200 has been described, but a manual steering command device other than the steering wheel 200, for example, a joystick may be used, or an automatic steering device as shown in FIG. 9, for example. The steering command device 200A may be used. The automatic steering command device 200A is a device that recognizes the vehicle peripheral situation and the like from the vehicle peripheral situation detecting means 230 and automatically generates a steering command. The vehicle peripheral condition detection means 230 is, for example, sensors such as a camera or a millimeter wave radar.

自動の操舵指令装置２００Ａは、例えば道路上の白線および障害物を認識し、操舵指令を生成して出力する。自動の操舵指令装置２００Ａは、車両の自動運転を行う装置の一部であっても、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１１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を第１のステアリング装置１１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。 The automatic steering command device 200A recognizes, for example, white lines and obstacles on the road, and generates and outputs a steering command. The automatic steering command device 200A may be a part of a device that automatically drives the vehicle, or may be a device that supports steering by manual driving. Even in a vehicle equipped with a steering command device 200A that automatically generates a steering command, by providing the second steering device 150, operations that cannot be performed by the first steering device 11 such as toe angle control can be performed. Further, it is also possible to perform the main steering in the traveling direction of the vehicle by the first steering device 11 and to perform the correction by the second steering device 150, and it is possible to correct the direction of the vehicle with respect to the steering amount command. Therefore, it is possible to maintain the running stability of the vehicle.

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、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。この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。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not limiting. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

２…ハブユニット本体、３…ユニット支持部材、５…操舵用アクチュエータ、６…ナックル（足回りフレーム部品）、９…車輪、１１…第１のステアリング装置、１２…懸架装置、２５ｂ…送りねじ機構（逆入力防止機構）、３１Ｒ，３１Ｌ…アクチュエータ駆動制御部、３８…トー角制御手段、３９…摩擦係数推定手段、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、１５０…第２のステアリング装置、１５０ｂ…制御部、１５１…補助操舵制御部、

2 ... Hub unit body, 3 ... Unit support member, 5 ... Steering actuator, 6 ... Knuckle (undercarriage frame parts), 9 ... Wheels, 11 ... First steering device, 12 ... Suspension device, 25b ... Feed screw mechanism (Reverse input prevention mechanism), 31R, 31L ... Actuator drive control unit, 38 ... Toe angle control means, 39 ... Friction coefficient estimation means, 100 ... Vehicle, 101 ... Steering system, 105 ... Tire housing, 110 ... Vehicle information detection unit , 150 ... Second steering device, 150b ... Control unit, 151 ... Auxiliary steering control unit,

Claims (7)

車両のタイヤハウジング内に設けられた操舵用アクチュエータの駆動により左右の車輪を個別に操舵させるステアリング装置を備えた車両のステアリングシステムにおいて、
前記ステアリング装置は、前記左右の車輪の前記操舵用アクチュエータを左右個別に制御する制御部を備え、この制御部は、前記左右の車輪が対称にトーインまたはトーアウトに操舵するように左右の前記操舵用アクチュエータを制御するトー角制御手段と、このトー角制御手段により左右の前記操舵用アクチュエータを制御するとき、定められた規則に従って前記左右の車輪と路面の摩擦係数をそれぞれ個別に推定する摩擦係数推定手段と、を有するステアリングシステム。 In a vehicle steering system equipped with a steering device that individually steers the left and right wheels by driving a steering actuator provided in the tire housing of the vehicle.
The steering device includes a control unit that controls the steering actuators of the left and right wheels individually on the left and right, and the control unit is for steering the left and right so that the left and right wheels are symmetrically steered toe-in or toe-out. When the toe angle control means for controlling the actuator and the left and right steering actuators are controlled by the toe angle control means, the friction coefficient estimation for individually estimating the friction coefficient between the left and right wheels and the road surface according to a predetermined rule. Means and steering system. 請求項１に記載のステアリングシステムにおいて、前記制御部は、前記推定した摩擦係数に基づいて、前記左右の車輪のいずれか一方または両方の操舵角を補正するように前記操舵用アクチュエータを制御するステアリングシステム。 In the steering system according to claim 1, the control unit controls the steering actuator to correct the steering angle of either or both of the left and right wheels based on the estimated friction coefficient. system. 請求項１または請求項２に記載のステアリングシステムにおいて、
前記車両の前輪を操舵させる第１のステアリング装置と、
前記操舵用アクチュエータおよび前記制御部を含む前記ステアリング装置である第２のステアリング装置と、
車速および操舵角を含む車両情報を検出する車両情報検出部と、を備え、
前記制御部は、前記車両情報に基づいて、前記左右の車輪の前記操舵用アクチュエータを左右個別に制御するステアリングシステム。 In the steering system according to claim 1 or 2.
The first steering device for steering the front wheels of the vehicle and
A second steering device, which is the steering device including the steering actuator and the control unit,
It is equipped with a vehicle information detection unit that detects vehicle information including vehicle speed and steering angle.
The control unit is a steering system that individually controls the steering actuators of the left and right wheels based on the vehicle information. 請求項３に記載のステアリングシステムにおいて、前記第２のステアリング装置は、
車輪を支持するハブベアリングを有するハブユニット本体と、
懸架装置の足回りフレーム部品に設けられ、前記ハブユニット本体を上下方向に延びる転舵軸心回りに回転自在に支持するユニット支持部材と、
前記ハブユニット本体を前記転舵軸心回りに回転駆動させる前記操舵用アクチュエータと、を備えるステアリングシステム。 In the steering system according to claim 3, the second steering device is
A hub unit body with hub bearings that support the wheels,
A unit support member provided on the suspension frame component of the suspension device and rotatably supporting the hub unit body around the steering axis extending in the vertical direction.
A steering system including the steering actuator that rotationally drives the hub unit main body around the steering axis center. 請求項３または請求項４に記載のステアリングシステムにおいて、前記第２のステアリング装置の前記制御部は、与えられた操舵角指令信号に応じた電流指令信号を出力する補助操舵制御部と、この補助操舵制御部から入力された電流指令信号に応じた電流を出力して前記操舵用アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを有するステアリングシステム。 In the steering system according to claim 3 or 4, the control unit of the second steering device includes an auxiliary steering control unit that outputs a current command signal corresponding to a given steering angle command signal, and an auxiliary steering control unit thereof. A steering system including an actuator drive control unit that outputs a current corresponding to a current command signal input from the steering control unit to drive and control the steering actuator. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のステアリングシステムにおいて、前記操舵用アクチュエータは、前記車輪からの逆入力を防止する逆入力防止機構を備えるステアリングシステム。 In the steering system according to any one of claims 1 to 5, the steering actuator is a steering system including a reverse input prevention mechanism for preventing reverse input from the wheels. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のステアリングシステムを備えた車両。 A vehicle provided with the steering system according to any one of claims 1 to 6.
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