JP7484740B2 - 車両の転舵制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、四輪操舵が可能な車両の転舵制御装置に関する。

特許文献１には、四輪操舵車両の車両用後輪操舵装置に関する技術が開示されている。この技術の車両用後輪操舵装置は、後輪用シリンダのピストンロッドを車幅方向に変位させることによって該ピストンロッドの左右に連結する後輪を操舵する。後輪用シリンダは、ピストンを中立位置に付勢するためのセンタスプリングを備えている。このような構成によれば、後輪用シリンダへの油圧が失陥した場合、センタスプリングの働きによって後輪用シリンダのピストンが中立位置に復帰させられるので、フェールセーフ性が向上するとしている。

特開平３－１２５６７２号公報

後輪の最大転舵角が３０°を超えるような後輪転舵用駆動装置を備える四輪操舵車両において、特許文献１の車両用後輪操舵装置のセンタスプリングの機能を適用することを考える。この場合、センタスプリングの機能によって大舵角転舵状態である後輪を中立位置まで戻すためには大型のセンタスプリングが必要となり、装置の大型化、搭載性、及び車両安全性に課題がある。

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、四輪操舵が可能な車両において後輪が大転舵角に操舵されている状態で異常が検知された場合であっても、車両安全性を確保しながら後輪の転舵角を中立位置に向かって転舵することのできる車両の転舵制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本開示は、車両の転舵制御装置に適用される。転舵制御装置は、ステアリングの操舵角を入力する操舵入力装置と、前輪を転舵する前輪転舵用駆動装置と、後輪を転舵する後輪転舵用駆動装置と、後輪転舵用駆動装置と独立して駆動され、後輪を保舵又は中立位置へ向かって転舵する後輪転舵用補助駆動装置と、を備える。前輪転舵用駆動装置は、操舵角に基づいて演算された前輪転舵角となるように前輪を転舵するように構成される。後輪転舵用駆動装置は、操舵角又は前輪転舵角に基づいて演算された後輪転舵角となるように後輪を転舵するように構成される。後輪転舵角は、車速に応じて最大転舵角が制限される。後輪転舵用駆動装置の異常が検知された場合、後輪転舵用補助駆動装置は、車速を取得し、車速に応じて規定され且つ同車速の最大転舵角よりも小さい転舵戻し舵角が規定されたマップを用いて、取得された車速に対応する転舵戻し舵角を特定し、特定された転舵戻し舵角だけ中立位置に向かって後輪を転舵するように構成される。

本開示によれば、後輪転舵用駆動装置によって転舵される後輪の後輪転舵角は、車速に応じて最大転舵角が制限されている。そして、後輪転舵用駆動装置の異常が検知された場合、後輪転舵用補助駆動装置は、車速に応じて規定され且つ同車速の最大転舵角よりも小さい転舵戻し舵角だけ中立位置に向かって戻される。このような制御によれば、操舵角、前輪転舵角或いは後輪転舵角の情報が得られなくても、車両安全性を確保しながら後輪の転舵角を中立位置に近づけることが可能となる。

実施の形態に係る転舵制御装置が適用された車両の概略構造を示す図である。 車速に応じた後輪転舵角ＲＡの最大転舵角及び転舵戻し舵角が規定されたマップを示す図である。 車速に応じた後輪転舵角ＲＡの最大転舵角及び転舵戻し舵角が規定されたマップを示す図である。

以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この開示が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この開示に必ずしも必須のものではない。

実施の形態．
１．転舵制御装置の構成例
図１は、実施の形態に係る転舵制御装置が適用された車両の概略構造を示す図である。転舵制御装置は車両１０に搭載される。車両１０は、前輪１２及び後輪１４の操舵が可能ないわゆる四輪操舵（４ＷＳ）車両である。車両１０は、操舵に関連する構成として、ステアリング（ハンドル）１６と、操舵入力装置１８と、前輪操舵装置２０と、後輪操舵装置３０と、を備えている。

ステアリング１６は、ドライバの操舵操作に用いられる。操舵入力装置１８は、ステアリング１６の操舵角であるハンドル舵角ＨＡ［°］を前輪操舵装置２０へと入力するための装置である。なお、ハンドル舵角ＨＡ［°］は、中立位置を０°としたときの絶対角度位置であって、右操舵に対応した時計回り（右回転）を「正」と定義し、左操舵に対応した半時計回り（左回転）を「負」と定義する。

前輪操舵装置２０は、前輪１２を転舵させるための操舵装置であって、操舵入力装置１８と機械的又は電気的に接続されている。前輪操舵装置２０は、前輪転舵用駆動装置２２を含む。前輪転舵用駆動装置２２は、入力されたステアリング１６のハンドル舵角ＨＡに対して所定の減速比を乗じた前輪転舵角ＦＡ［°］を演算する。前輪転舵角ＦＡは前輪１２の中立位置を０°としたときの絶対角度位置であって、右操舵に対応した角度を「正」と定義し、左操舵に対応した角度を「負」と定義する。また、ここでの減速比は、一定値でもよいしパラメータに応じて可変する値でもよい。前輪転舵用駆動装置２２は、前輪１２の転舵角が演算された前輪転舵角ＦＡとなるようにアクチュエータを駆動する。

後輪操舵装置３０は、後輪１４を転舵させるための操舵装置であって、後輪転舵用駆動装置３２と、後輪転舵用補助駆動装置３４と、を含む。後輪転舵用駆動装置３２は、通信線４０を介して前輪転舵用駆動装置２２と接続されている。後輪転舵用駆動装置３２は、前輪操舵装置２０から入力される前輪転舵角ＦＡ又はハンドル舵角ＨＡをパラメータとして、後輪転舵角ＲＡ［°］を演算する。後輪転舵角ＲＡは後輪１４の中立位置を０°としたときの絶対角度位置であって、右操舵に対応した角度を「正」と定義し、左操舵に対応した角度を「負」と定義する。図１では、前輪転舵角ＦＡに対して後輪転舵角ＲＡが逆相操舵となっている状態を例示しているが、斜め併進移動或いは車庫への出し入れ等に有利な同相操舵が実現されてもよい。後輪転舵用駆動装置３２は、後輪１４の転舵角が演算された後輪転舵角ＲＡとなるようにアクチュエータを駆動する。

後輪転舵用補助駆動装置３４は、後輪転舵用駆動装置３２とは独立して後輪１４を転舵する装置である。典型的には、後輪転舵用補助駆動装置３４は、台形ねじ減速機を含んだアクチュエータを備え、車両１０の旋回時の路面からの逆入力に対して後輪１４の転舵角を保持（転舵放置）することが可能に構成されている。或いは、後輪転舵用補助駆動装置３４は、後輪転舵用駆動装置３２に異常が検知された場合に後輪１４の転舵角を中立位置に向かって転舵する。このように、後輪転舵用補助駆動装置３４は、台形ねじ減速機のように逆入力伝達効率が著しく低い機械的な機構が採用されているため、簡易な構成で後輪１４の転舵角を保持することができる。また、後輪転舵用駆動装置３２は、後輪１４の転舵角を中立位置に向かって、つまりタイヤの復元力と同方向に転舵させることができればよく、タイヤの復元力に逆らって転舵させることが要求されないため、装置の体格を小型化することができる。なお、ここでは台形ねじ減速機が後輪転舵用補助駆動装置３４に配置されている構成を例示したが、台形ねじ減速機は後輪転舵用補助駆動装置３４と後輪転舵用駆動装置３２の何れに配置されていてもよい。

後輪転舵用補助駆動装置３４は、通信線４２を介して前輪転舵用駆動装置２２と接続されている。また、後輪転舵用補助駆動装置３４は、通信線４４を介して後輪転舵用駆動装置３２と接続されている。後輪転舵用補助駆動装置３４には、前輪転舵用駆動装置２２から前輪転舵角ＦＡ又はハンドル舵角ＨＡが入力され、後輪転舵用駆動装置３２から後輪転舵角ＲＡが入力される。後輪転舵用補助駆動装置３４は、入力される前輪転舵角ＦＡ、ハンドル舵角ＨＡ、及び後輪転舵角ＲＡを適宜利用してアクチュエータの回転角度を演算する。

さらに、後輪転舵用補助駆動装置３４は、通信線４６を介して車速信号取得装置５０と接続されている。車速信号取得装置５０は、例えば、前輪１２或いは後輪１４に設置された車輪速センサの車輪速信号から車両１０の車速を演算する。或いは、車速信号取得装置５０は、ＧＰＳ信号から得られる車両１０の位置情報から車速を演算する構成でもよい。取得された車速の信号は、通信線４６を介して後輪転舵用補助駆動装置３４に入力される。

２．転舵制御装置の動作
転舵制御装置は、後輪操舵装置３０にシステム異常が検知された場合に、走行安全性を確保しながら後輪転舵用補助駆動装置３４によって後輪転舵角ＲＡを中立位置に向かって戻すための異常時転舵戻し制御を行う。以下、図面を参照しながら、異常時転舵戻し制御についてさらに詳しく説明する。

異常時転舵戻し制御は、後輪操舵装置３０のシステム異常が検知された場合に実行される。後輪操舵装置３０のシステム異常は、例えば、通信線４０，４２，４４の何れか又は全部が途絶することによって、後輪転舵用補助駆動装置３４がハンドル舵角ＨＡ、前輪転舵角ＦＡ、後輪転舵角ＲＡ等の情報を得られない場合、或いは、通信線４４が途絶していなくても、後輪転舵用補助駆動装置３４が後輪転舵角ＲＡの情報を得られない場合、後輪転舵用駆動装置３２にシステム異常が発生した場合、等が例示される。後輪操舵装置３０の異常は、例えば公知の異常診断機能によって検知することができる。

後輪操舵装置３０の異常が検知されると、転舵制御装置は、後輪転舵用駆動装置３２の動作を停止する。これにより、システム異常に伴うマイコンの暴走等によるセルフステアが回避される。また、後輪転舵用補助駆動装置３４は、後輪転舵角ＲＡが保持されるように後輪１４を一時的に保舵する。これにより、後輪操舵装置３０の異常発生時の走行安定性を一時的に確保する。

ここで、車両１０の通常走行時において後輪転舵用駆動装置３２によって転舵される後輪転舵角ＲＡには、車速に応じて最大転舵角が制限されている。図２及び図３は、車速に応じた後輪転舵角ＲＡの最大転舵角が規定されたマップを示す図である。これらの図に示すように、後輪転舵角ＲＡの最大転舵角は、車速が高いほど小さい値になる傾向で制限されている。これは、車速が低い範囲では後輪転舵角ＲＡを大きくすることにより小回り性能を向上させ、車速が高い範囲では、後輪転舵角ＲＡを小さくすることによりヨー方向やロール方向への車両挙動変化を抑えることを目的としている。

後輪転舵用補助駆動装置３４は、後輪１４を一時的に保舵の後、後輪転舵角ＲＡを所定の転舵戻し舵角だけ中立位置に向かって戻すように後輪１４を転舵する。転舵戻し舵角は、車速に応じて規定され且つ同車速の最大転舵角よりも小さい角度として予めマップに規定されている。図２及び図３に示す例では、後輪転舵角ＲＡの転舵戻し舵角は、同車速の最大転舵角に対して１／２程度の転舵角に設定されている。

図２及び図３には、車速に応じた後輪転舵角ＲＡの転舵戻し舵角が規定されている。後輪転舵用補助駆動装置３４は、異常が検知された時点の車速を車速信号取得装置５０から取得する。そして、後輪転舵用補助駆動装置３４は、図２又は図３に規定されたマップに従い、取得した車速に対応する転舵戻し角を特定する。そして、後輪転舵用補助駆動装置３４は、取得した転舵戻し舵角だけ後輪転舵角ＲＡが中立位置に向かって戻されるように後輪１４を転舵する。なお、後輪転舵用補助駆動装置３４による転舵戻しの速度に限定はない。車両１０の走行安定性を維持可能な範囲内の速度に設定すればよい。

図２のマップに従い異常時転舵戻し制御を行うと、例えば、車両１０が時速１０ｋｍ／ｈ以下で走行している状態で後輪操舵装置３０の異常が検知された場合、後輪転舵角ＲＡが転舵戻し舵角１５°だけ中立位置に向かって戻される。この場合、同車速の最大転舵角は３０ｋｍ／ｈであるため、後輪転舵用補助駆動装置３４による転舵戻し動作の後の後輪転舵角ＲＡは±１５°以下となる。後輪転舵角ＲＡを中立位置まで戻せない場合があったとしても、±１５°以下まで戻すことができれば、ステアリング１６の中立ずれは０．５回転程度以下となり、車両１０のドライバの修正操舵によって車両安全性を確保することができる。

このように、本実施の形態の異常時転舵戻し制御によれば、後輪操舵装置３０のシステム異常が検知された場合に作用安全性を確保しながら後輪転舵角ＲＡを中立位置に向かって戻すことが可能となる。

３．その他
後輪操舵装置３０の異常として、後輪転舵用補助駆動装置３４の異常が検知されることも考えられる。このような場合は、後輪転舵角ＲＡを把握している後輪転舵用駆動装置３２によって、後輪転舵角ＲＡを一定時間をかけて中立位置まで戻せばよい。

１０ 車両
１２ 前輪
１４ 後輪
１６ ステアリング
１８ 操舵入力装置
２０ 前輪操舵装置
２２ 前輪転舵用駆動装置
３０ 後輪操舵装置
３２ 後輪転舵用駆動装置
３４ 後輪転舵用補助駆動装置
４０，４２，４４，４６ 通信線
５０ 車速信号取得装置

Claims (1)

1. ステアリングの操舵角を入力する操舵入力装置と、
   前輪を転舵する前輪転舵用駆動装置と、
   後輪を転舵する後輪転舵用駆動装置と、
   前記後輪転舵用駆動装置と独立して駆動され、前記後輪を保舵又は中立位置へ向かって転舵する後輪転舵用補助駆動装置と、を備え、
   前記前輪転舵用駆動装置は、前記操舵角に基づいて演算された前輪転舵角となるように前記前輪を転舵するように構成され、
   前記後輪転舵用駆動装置は、前記操舵角又は前記前輪転舵角に基づいて演算された後輪転舵角となるように前記後輪を転舵するように構成され、
   前記後輪転舵角は、車速に応じて最大転舵角が制限され、
   前記後輪転舵用駆動装置の異常が検知された場合、前記後輪転舵用補助駆動装置は、
   車速を取得し、
   前記車速に応じて規定され且つ同車速の前記最大転舵角よりも小さい転舵戻し舵角が規定されたマップを用いて、取得された前記車速に対応する前記転舵戻し舵角を特定し、
   特定された前記転舵戻し舵角だけ中立位置に向かって前記後輪を転舵する
   ように構成されることを特徴とする車両の転舵制御装置。

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