JP7077738B2 - 四輪操舵装置 - Google Patents
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Description
ステアリングホイールが物理的な操作範囲の限界位置の近傍位置まで操作される場合、なるべく小さな旋回半径で車両を旋回させたい状況が想定される。このような状況下においては、車両の旋回半径をできるだけ小さくすることが好ましい。
以下、四輪操舵装置の第1の実施の形態を説明する。
図1に示すように、車両10には、四輪操舵装置11が搭載されている。四輪操舵装置11は、前輪12FR,12FLを転舵させる前輪操舵装置13、および後輪12RR,12RLを転舵させる後輪操舵装置14を有している。
前輪操舵装置13は、ステアリングホイール21が連結されるステアリングシャフト22、車幅方向(図1中の左右方向)に延びる転舵シャフト23、および転舵シャフト23を往復動可能に収容するハウジング24を有している。ステアリングシャフト22は、ステアリングホイール21側から順にコラムシャフト25、インターミディエイトシャフト26、およびピニオンシャフト27が連結されてなる。ピニオンシャフト27は、転舵シャフト23に対して交わっている。ピニオンシャフト27のピニオン歯27aは、転舵シャフト23のラック歯23aに噛み合わされている。転舵シャフト23の両端には、それぞれタイロッド28,28および図示しないナックルを介して、左右の前輪12FR,12FLが連結されている。したがって、ステアリングホイール21の回転操作に伴い転舵シャフト23が直線運動することにより、前輪12FR,12FLの転舵角θwfが変更される。
後輪操舵装置14は、車幅方向(図1中の左右方向)に延びる転舵シャフト51、および転舵シャフト51を往復動可能に収容するハウジング52を有している。転舵シャフト51の両端には、それぞれタイロッド53,53および図示しないナックルを介して、左右の後輪12RR,12RLが連結されている。また、後輪操舵装置14は、転舵シャフト51に対して後輪12RR,12RLを転舵させるための動力である転舵力を付与するための構成として、モータ61、減速機構62、およびピニオンシャフト63を有している。モータ61は、転舵力の発生源である。モータ61としては、三相のブラシレスモータが採用される。モータ61の回転軸は、減速機構62を介してピニオンシャフト63に連結されている。ピニオンシャフト63のピニオン歯63aは、転舵シャフト51のラック歯51aに噛み合わされている。モータ61のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト63を介して転舵シャフト51に付与される。したがって、モータ61の回転に応じて転舵シャフト51が車幅方向に沿って直線運動することにより、後輪12RR,12RLの転舵角θwrが変更される。
つぎに、第1のECU41について詳細に説明する。
図2に示すように、第1のECU41は、駆動回路81およびマイクロコンピュータ82を備えている。
つぎに、第2のECU71について詳細に説明する。
図3に示すように、第2のECU71は、駆動回路91およびマイクロコンピュータ92を備えている。
つぎに、車速Vが低速域である場合に目標転舵角演算部94によって使用される転舵特性マップについて説明する。ここで操舵角θsは、ステアリングホイール21が中立位置を基準として左方向へ操作されている場合には正の値、ステアリングホイール21が中立位置を基準として右方向へ操作されている場合には負の値として処理される。また、トルクセンサ43により検出される操舵トルクTsは、ステアリングホイール21が中立位置を基準として左方向へ操作されている場合には正の値、ステアリングホイール21が中立位置を基準として右方向へ操作されている場合には負の値として処理される。
図5(c)のグラフに示すように、操舵角θsの絶対値が角度しきい値θth,-θthの絶対値未満の値であるとき、旋回半径Rの絶対値は操舵角θsの絶対値が増加するにつれて緩やかに減少する。操舵角θsの絶対値が角度しきい値θth,-θthの絶対値に達した以降、旋回半径Rの絶対値は操舵角θsの増加に対して急激に減少する。すなわち、操舵角θsの絶対値が角度しきい値θth,-θthの絶対値に達した以降、操舵角θsの絶対値の増加に対する旋回半径Rの減少割合(特性線の傾き)は、操舵角θsの絶対値が角度しきい値θth,-θthの絶対値に達する前の減少割合よりも大きくなる。換言すれば、操舵角θsの絶対値の増加に対する旋回半径Rの減少勾配は、操舵角θsの絶対値が角度しきい値θth,-θthの絶対値に達する前の減少勾配よりも急になる。
基本アシストトルク演算部85aは、操舵トルクTsと基本アシストトルクTasとの関係を車速Vに応じて規定する三次元マップを使用して、基本アシストトルクTasを演算する。基本アシストトルク演算部85aは、操舵トルクTsの絶対値が大きくなるほど、また車速Vが遅くなるほど、基本アシストトルクTasの絶対値をより大きな値に設定する。基本アシストトルクTasは、目標アシストトルクTas *の基礎成分である。
このため、目標アシストトルクTas *、ひいてはモータ31が発生する操舵補助力は補正量Tcに応じて減少する。したがって、操舵角θsの絶対値が角度しきい値θth,-θthの絶対値に達した以降、操舵角θsの絶対値の増加に対して操舵補助力が急激に減少することによって、操舵トルクTsは急激に増加する。
したがって、第1の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)車両10が低速域で走行している場合、操舵角θsの絶対値が角度しきい値θth,-θthの絶対値に達した以降、操舵角θsの増加に対して後輪12RR,12RLの目標転舵角θwr *が急激に増加する。このため、より優れた小回り性能が得られる。
つぎに、四輪操舵装置の第2の実施の形態を説明する。本実施の形態の四輪操舵装置は、基本的には先の図1~図3に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。
図10に示すように、車両10の後端における左右2つのコーナー部分Pc,Pcには、それぞれ障害物センサ10R,10Lが設けられている。障害物センサ10R,10Lは、車両10のコーナー部分Pcが壁などの障害物Woに接近したことを非接触で検出する。
図8(b)に実線で示すように、操舵角θsの絶対値が正負の角度しきい値θth,-θthの絶対値未満の値であるとき、目標転舵角θwr *の絶対値は、操舵角θsの絶対値が増加するにつれて緩やかに直線状に増加する。また、操舵角θsの絶対値が正負の角度しきい値θth,-θthの絶対値に達した以降、目標転舵角θwr *の絶対値は、操舵角θsの絶対値にかかわらず一定値に維持される。この点において、転舵特性マップM2の特性は転舵特性マップM1の特性と異なる。
図8(b)のグラフに二点鎖線で示すように、操舵角θsの値にかかわらず一律に目標転舵角θwr *の絶対値が0(零)に維持される。この第2の特性を有する転舵特性マップM2が採用された場合、通常の二輪操舵車両と同様に、後輪12RR,12RLは操舵角θsにかかわらず直進状態に対応する操舵中立位置に保たれる。また、第2の特性を有する転舵特性マップM2が採用された場合、図8(c)のグラフに二点鎖線で示すように、車両10の旋回半径Rは前輪12FR,12FLの転舵角θwfに応じて一定に保たれる。操舵トルクTsについては、図8(a)に示される第1の特性を有する転舵特性マップM2と同様に制御される。
したがって、第2の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
図10に実線で示すように、たとえば壁などの障害物Woに沿って駐車していた車両10が後輪12RR,12RLを前輪12FR,12FLと逆相に転舵して旋回発進する場合を考える。この場合、図10に破線で示すように、車両10の旋回に伴い、車両10の後部におけるコーナー部分Pc(ここでは、左側のコーナー部分Pc)が障害物Woに近接する。そして、コーナー部分Pcの障害物Woに対する近接が障害物センサ10R,10Lを通じて検出されることを契機として、転舵特性マップM1を使用した後輪12RR,12RLの転舵制御から転舵特性マップM2を使用した後輪12RR,12RLの転舵制御へ切り替えられる。
なお、第1および第2の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第1および第2の実施の形態では、第1のECU41および第2のECU71は、操舵角センサ44を通じて操舵角θsを検出したが、回転角センサ45を通じて検出されるモータ31の回転角θmfに基づき操舵角θsを求めるようにしてもよい。モータ31は、減速機構32、ピニオンシャフト33および転舵シャフト23を介してステアリングシャフト22に連結されている。このため、モータ31の回転角θmfと操舵角θsとの間には相関関係がある。したがって、モータ31の回転角θmfから操舵角θsを求めることができる。この構成によれば、車両10の仕様などによって、操舵角センサ44が設けられない車両10にも好適に対応することができる。
つぎに、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)前記後輪操舵装置は、車両の後部に設けられる障害物センサを通じて車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接近したことが検出される場合、操舵角が前記角度しきい値に達しているとき、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させることなく、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を、操舵角が前記角度しきい値に達する前と同程度に設定すること。この構成によれば、車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接触することを抑制できる。
Claims (3)
- 車両の前輪を転舵させる前輪操舵装置と、ステアリングホイールの回転角度である操舵角に応じて車両の後輪を転舵させる後輪操舵装置とを有し、前記後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、後輪を前輪と逆方向へ転舵させる四輪操舵装置であって、
前記後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、操舵角が角度しきい値に達した以降、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させるように構成され、
前記前輪操舵装置は、操舵補助力の発生源であるモータと、操舵状態に応じて前記モータを制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、操舵角が前記角度しきい値に達した以降、操舵角の増加に対する操舵トルクの増大割合を急激に増加させるべく前記モータを制御する四輪操舵装置。 - 請求項1に記載の四輪操舵装置において、
前記後輪操舵装置は、車両の後部に設けられる障害物センサを通じて車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接近したことが検出される場合、操舵角が前記角度しきい値に達しているときであれ、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させる制御を行わない四輪操舵装置。 - 請求項1または請求項2に記載の四輪操舵装置において、
前記角度しきい値は、前記ステアリングホイールが物理的な操作範囲の限界位置に達する限界操舵角の近傍値に設定される四輪操舵装置。
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