JP7118682B2 - ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 - Google Patents
ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7118682B2 JP7118682B2 JP2018059176A JP2018059176A JP7118682B2 JP 7118682 B2 JP7118682 B2 JP 7118682B2 JP 2018059176 A JP2018059176 A JP 2018059176A JP 2018059176 A JP2018059176 A JP 2018059176A JP 7118682 B2 JP7118682 B2 JP 7118682B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steering
- vehicle
- angle
- unit
- actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
特許文献2では、4輪にそれぞれモータを使用する構成となっているため、コントローラをそれぞれ必要とし、制御が複雑になることでコストが高くなるという課題がある。
特許文献3では、左右独立に駆動するために複数のモータを採用し、左右輪の駆動力配分をコントロールするために多数の減速機およびギヤを使用する複雑な機構を用いているため、コストが高くなるという課題がある。
ステアリング角度および車速を含む車両情報を検出する車両情報検出部110を備え、
前記ステアリング装置150は、前記車両100の旋回時に、前記ステアリング角度および車速に応じて前記操舵用アクチュエータ5を制御して前記左右の車輪9,9のトー角を調整することで、前記車両100の前後の荷重バランスを制御する制御部150bを有する。
またタイヤハウジング105内に設けられた操舵用アクチュエータ5の駆動によりトー角調整するため、操舵用アクチュエータ5から作用点までの損失が少なく、かつ指令に対する追従性を高くすることができ効率を高めることができる。したがって、この構成によると、多数の減速機およびギヤを使用する従来技術に対し、指令に対する追従性が高く効率が高い簡単な装置で車両旋回時の操縦安定性を向上し得る。
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、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。
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から得られた車速情報から、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。
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。
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。
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。
この発明の実施形態を図1ないし図16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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)の出力に基づいてステアリング角度(操舵角)を検出し、ECU130へ操舵角情報(単に「ステアリング角度」または「車輪角度」とも言う)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。
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。
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。
θs=αθ・θsmax
低速度域(0~VLkm/h以下)では前輪の補正舵角係数αθを「A」とし、VLkm/hから車速の上昇に合わせ徐々に補正舵角係数αθを増加させ、高速度域(VHkm/h以上)では補正舵角係数αθを「1.0」とする。係数A、VLkm/h、VHkm/hは、車両情報によって異なる値であり、それぞれ試験またはシミュレーションのいずれか一方または両方により定められる。
車両の旋回開始時、制御部150bは、車速が低速度域であるか否かを判定する(ステップa1)。低速度域であるとの判定で(ステップa1:Yes)、制御部150bは、前輪の補正舵角係数αθを「A」とし(ステップa4)、後述するステップa7へ移行する。
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、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16)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。
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。
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。
具体的には、図9および図15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。
以上説明したステアリングシステム101によれば、制御部150bは、車両100の旋回時に、ステアリング角度および車速に応じて操舵用アクチュエータ5,5を制御して前輪のトー角をトーインまたはトーアウトに適切に調整する。これにより、走行抵抗を増やし、車両100に減速Gを発生させて荷重を前輪9,9のタイヤに移すことで前輪タイヤの接地力が上がり、運転者の意図した通りの旋回が可能となり、操縦安定性を向上することができる。
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。
図17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、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と同じ前輪である左右の車輪9,9の操舵を行い、他方の第2のステアリング装置1502は、後輪である左右の車輪9,9の操舵を行う。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。
図18に示す車両は、前後左右の各車輪9がそれぞれ独立して操舵可能なステアリング装置150を備え、全車輪9が操舵用アクチュエータであるモータ26により各々独立して駆動可能とされている。これらのステアリング装置150は、例えば、操舵入力手段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る。各車輪9は、各々独立して、走行用のモータMを含むインホイールモータ駆動装置IWMにより走行駆動される。運転操作系としては、操舵入力手段およびアクセル操作手段を兼ねるジョイスティック200Bが設置されている。このような車両においても、車両旋回時に、操舵角度(ステアリング角度)および車速に応じて各操舵用アクチュエータを制御して前輪のトー角をトーインまたはトーアウトに適切に調整し得る。
図示しないが、第1のステアリング装置11が前輪の操舵を行い、第2のステアリング装置150が各後輪の操舵を行うステアリングシステムであってもよい。
各実施形態は、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。
Claims (3)
- 車両が備えるステアリングシステムであって、
前記車両の車輪を操舵させる第1のステアリング装置と、
前記車両の旋回時に、ステアリング角度および車速に応じて前記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を制御して前記左右の車輪のトー角を調整することで、前記車両の前後の荷重バランスを制御する制御部を有する第2のステアリング装置と、
前記ステアリング角度および車速を含む車両情報を検出する車両情報検出部を備え、
前記第2のステアリング装置は、
前記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、
前記ユニット支持部材は、上下に突出して設けられたトラニオン軸状の取付け軸部を有し、
前記取付け軸部は、前記転舵軸心と同軸であり、
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。 - 請求項1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。
- 請求項1または2に記載のステアリングシステムを備えた車両。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018059176A JP7118682B2 (ja) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 |
PCT/JP2019/012712 WO2019189094A1 (ja) | 2018-03-27 | 2019-03-26 | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018059176A JP7118682B2 (ja) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019171914A JP2019171914A (ja) | 2019-10-10 |
JP7118682B2 true JP7118682B2 (ja) | 2022-08-16 |
Family
ID=68167675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018059176A Active JP7118682B2 (ja) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7118682B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7234962B2 (ja) * | 2020-02-11 | 2023-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | 転舵装置およびそれが設けられたステアリングシステム |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090261550A1 (en) | 2006-04-10 | 2009-10-22 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Steering knuckle for a vehicle |
WO2012043683A1 (ja) | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 車両の運動制御装置 |
JP2014121940A (ja) | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Ntn Corp | アライメント制御装置 |
JP2017030432A (ja) | 2015-07-30 | 2017-02-09 | Ntn株式会社 | 後輪転舵制御装置 |
-
2018
- 2018-03-27 JP JP2018059176A patent/JP7118682B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090261550A1 (en) | 2006-04-10 | 2009-10-22 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Steering knuckle for a vehicle |
WO2012043683A1 (ja) | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 車両の運動制御装置 |
JP2014121940A (ja) | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Ntn Corp | アライメント制御装置 |
JP2017030432A (ja) | 2015-07-30 | 2017-02-09 | Ntn株式会社 | 後輪転舵制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019171914A (ja) | 2019-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7224110B2 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
JP7116566B2 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
JP7202930B2 (ja) | ステアリングシステムおよびそれを備えた車両 | |
JP7244994B2 (ja) | 操舵機能付ハブユニット、操舵システム、および操舵機能付ハブユニットを備えた車両 | |
WO2019189101A1 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
JP2019171905A (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
WO2019189096A1 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
WO2019189095A1 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
JP7118682B2 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
JP7138526B2 (ja) | 操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両 | |
JP2019171907A (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
JP6990078B2 (ja) | 転舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両 | |
JP7320348B2 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
WO2019189094A1 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
JP6967478B2 (ja) | ステアリングシステムおよびこれを備えた車両 | |
WO2019181663A1 (ja) | ステアリングシステムおよびそれを備えた車両 | |
JP7049864B2 (ja) | 転舵機能付きハブユニット、転舵システム、および転舵機能付きハブユニットを備えた車両 | |
JP2021142767A (ja) | 操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両 | |
JP7296332B2 (ja) | 操舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両 | |
JP6720393B2 (ja) | 転舵軸付ハブベアリングおよび転舵機能付ハブユニット | |
JP6899466B2 (ja) | 転舵軸付ハブベアリングおよびこれを備えた車両 | |
JP2023047681A (ja) | アクチュエータ制御システム、操舵機能付ハブユニットおよび操舵システム | |
WO2019059086A1 (ja) | ステアリングシステム | |
JP2020097255A (ja) | 操舵機能付ハブユニットおよび操舵システム並びにこれを備えた車両 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20210106 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20210208 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220301 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220426 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220705 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220803 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7118682 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |