(57)【要約】【課題】後輪舵角の限度を路面の凹凸の状態に基づいて決定し、後輪舵角を目標値通りに制御できる機会を多くすること。【解決手段】車輪が路面の凹凸によりバウンドしたりリバウンドしたりすると、車輪が転舵可能な角度の上限値（限度）も変化する。一般的には、車輪がバウンドする（車高が小さくなる）と、車輪が車体に接近し、隙間が小さくなるため限度も小さくなる。そこで、後輪１２が通過する路面の凹凸の状態が、前輪１０の上下方向の挙動に基づいて予測され、その予測された路面の凹凸の状態に基づいて限度が決定される。そして、後輪１２がその路面を通過する場合に、後輪１２の転舵角度が、決定された限度を超えない大きさに制御される。【選択図】図１
2010162929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の後輪を転舵する後輪転舵装置を制御して、前記後輪の転舵角度を制御する後輪舵角制御装置であって、
前記車両の走行中における車輪と車体との上下方向の相対位置関係に基づいて、後輪舵角の限度を決定する限度決定部を含み、前記後輪舵角を、その限度決定部によって決定された限度を超えない大きさに制御することを特徴とする後輪舵角制御装置。
【請求項２】
前記限度決定部が、(a)前記車両の前記後輪より前方に設けられ、路面の凹凸の状態を取得する路面凹凸取得装置と、(b)その路面凹凸取得装置によって取得された路面の凹凸の状態に基づいて前記後輪が通過する路面の凹凸の状態を予測し、その路面を後輪が通過する場合の前記限度を、後輪が実際に前記路面を通過する前に決定する先行的限度決定部とを含む請求項１に記載の後輪舵角制御装置。
【請求項３】
前記限度決定部が、前記車両の走行速度が予め定められた設定速度以上である場合に、前記限度を、予め定められた設定値以下の値に決定する高速走行中限度決定部を含む請求項１または２に記載の後輪舵角制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後輪の転舵角度を制御する後輪舵角制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の走行速度、ステアリングホイールの操舵角、ヨーレイト等に基づいて後輪舵角を制御する後輪舵角制御装置において、制御ゲインが、前後左右の各輪における上下加速度の周波数に基づいて決定されることが記載されている。
特許文献２には、後輪の上下ストローク、車両の前後加速度、横加速度に基づいて後輪のトーイン角の変化量が取得され、そのトーイン角の変化量を補償するように、後輪舵角が制御される後輪舵角制御装置が記載されている。
特許文献３には、前輪の操舵角に応じて後輪の転舵角度の限度が決定され、後輪舵角が限度を超えないように制御される後輪舵角制御装置が記載されている。
特許文献４には、(a)後輪舵角の限度がリミットスイッチにより検出可能な後輪舵角制御装置において、実際の後輪舵角が、限度を超えないように制御されること、(b)後輪舵角の目標値が限度を超えない大きさに決定されることが記載されている。
特許文献５には、後輪舵角の目標値の絶対値が大きい場合には、後輪の車高を高くした後に、後輪舵角が制御されることが記載されている。それによって、後輪舵角の制御によって、後輪とボディーとが干渉し難くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１１７４４０号公報
【特許文献２】特開平７−５２８１８号公報
【特許文献３】実開平５−５８３号公報
【特許文献４】特公平４−５３７５２号公報
【特許文献５】特開２００１−３１０６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、後輪舵角の限度を車両の車輪と車体との上下方向の相対関係に基づいて決定し、後輪舵角をできる限り目標値通りに制御可能とすることである。
【課題を解決するための手段および効果】
【０００５】
請求項１に係る後輪舵角制御装置は、車両の走行中における車輪と車体との上下方向の相対位置関係に基づいて、後輪舵角の限度を決定する限度決定部を含むものとされる。本後輪舵角制御装置においては、後輪舵角が、限度決定部によって決定された限度を超えない大きさに制御される。
車輪と車体との上下方向の相対位置関係が変化すると、車輪と車体との幅方向の相対位置関係（車輪と車体との隙間の大きさ）が変化し、車輪が車体（例えば、ホイールハウス）に干渉しないで転舵可能な角度の絶対値の上限値である転舵角度の限度も変わる。したがって、車輪と車体との上下方向の相対位置関係に基づけば、限度を決定することができる。  これら車輪と車体との上下方向の相対位置関係と限度との関係は、車両の型で決まり、予め取得しておくことができる。これらの間の関係は、車輪と車体との間にサスペンション装置の構造、車体の車輪に対応する部分の形状，大きさ、車輪の大きさ等によって決まる。車輪がバウンドし、相対的に車体に近づくと、車輪と車体との隙間が小さくなり、車輪が車体に干渉し易くなり、限度が小さくなる型の車両が多い。しかし、逆に、車輪がリバウンドすると限度が大きくなるとは限らず、車輪と車体の特定の部分とが接近し、限度が小さくなる型の車両もある。
また、右側に転舵する場合の限度と、左側に転舵する場合の限度とが同じになる型の車両や、右側の限度と左側の限度とが異なる型の車両がある。
後輪舵角が限度を超えない大きさに制御される場合には、(i)後輪舵角の目標値の絶対値が限度以下に決定される場合、(ii)後輪舵角が限度以下に小さくされる場合等がある。
請求項２に係る後輪舵角制御装置においては、前記限度決定部が、(a)前記車両の前記後輪より前方に設けられ、路面の凹凸の状態を取得する路面凹凸取得装置と、(b)その路面凹凸取得装置によって取得された路面の凹凸の状態に基づいて前記後輪が通過する路面の凹凸の状態を予測し、その路面を後輪が通過する場合の前記限度を、後輪が実際に前記路面を通過する前に決定する先行的限度決定部とを含むものとされる。
本後輪舵角制御装置においては、後輪が通過する路面の凹凸の状態が予測され、後輪舵角の限度が、後輪が実際にその凹凸状態の路面を通過する前に決定される。その結果、後輪が、実際にその路面を通過する時までに、後輪舵角を限度以下にすることが可能となる。後輪舵角は、後輪がその路面を通過する時点に限度以下であればよく、その路面に達する前に限度以下にしておくことは不可欠ではない。
路面凹凸取得装置は、(i)前輪の上下方向の挙動を検出する前輪挙動検出装置を含むものとしたり、(ii)車両の後輪より前部に設けられ、路面の凹凸を電磁波等を利用して検出する路面凹凸センサを含むものとしたりすることができる。
車両の走行中において、後輪は、路面凹凸取得装置によって取得された路面と同じ路面を、車両の路面凹凸取得装置が取り付けられた部分と後輪との間の前後方向の長さを、車両の走行速度で割った時間（以下、通過待ち時間と称する）を経過した後に通過すると推定することができる。そのため、路面凹凸取得装置に基づけば、後輪がその路面を実際に通過する前に、限度を取得することが可能となる。
請求項３に記載の後輪舵角制御装置においては、前記限度決定部が、前記車両の走行速度が予め定められた設定速度以上である場合に、前記限度を、予め定められた設定値以下の値に決定する高速走行中限度決定部を含むものとされる。
車両の走行速度が速い場合は遅い場合より、通過待ち時間が短くなる。通過待ち時間が短いと、後輪がその路面を通過するまでに、後輪舵角を限度以下に小さくする制御が間に合わない場合がある。それに対して、走行速度が速い場合に、限度を予め小さくしておけば、後輪舵角が限度を超えない大きさに制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施例である後輪舵角制御装置が搭載された車両全体を概念的に示す図である。
【図２】上記車両の側面図および制御の原理を示す図である。
【図３】上記後輪舵角制御装置の記憶部に記憶された後輪舵角制御プログラムを表すフローチャートである。
【図４】上記記憶部に記憶されたゲインと車速との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態である後輪舵角制御装置について説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１において、符号１０が左右前輪を示し、符号１２が左右後輪を示す。
左右前輪１０は、それぞれ、タイロッド１４を介して前輪転舵機構１６に連結される。前輪転舵機構１６には、運転者によって操作可能な操舵部材としてのステアリングホイール１８が連結される。前輪転舵機構１６は、ステアリングホイール１８の操舵に伴って作動させられ、タイロッド１４が左右方向（幅方向）に移動させられ、左右前輪１０が転舵される。
左右後輪１２についても同様に、それぞれ、タイロッド２０を介して後輪転舵機構２２に連結される。後輪転舵機構２２は、電動モータ２４により作動させられる。電動モータ２４の作動は、コンピュータを主体とする後輪舵角制御ＥＣＵ３０の指令に基づいて制御され、後輪転舵機構２２の作動が制御される。
後輪舵角制御ＥＣＵ３０は、実行部、記憶部、入出力部等を含み、入出力部には、左右前輪１０の各々に対応して設けられた上下加速度センサ３２，車高センサ３４，ステアリングホイール１８の操舵角度を検出する操舵角センサ３６，車両の走行速度を検出する車速センサ３８，車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ４０等が接続され、記憶部には、後輪舵角を制御する後輪舵角制御プログラム等が記憶されている。上下加速度センサ３２は、車体４２（図２参照）の左右前輪１０に対応する部分にそれぞれ設けられ、車体４２（ばね上）の上下方向の加速度を検出するものであり、車高センサ３４は、左右前輪１０と、車体４２の左右前輪１０に対応する部分との間の距離の基準値からの変化量をそれぞれ検出するものである。
【０００９】
本実施例においては、後輪舵角の目標値δr*が、操舵角センサ３６によって検出されたステアリングホイール１８の操舵角度θと、ヨーレイトセンサ４０によって検出されたヨーレイトγとに基づいて、式
δr*＝Ｋ1・θ＋Ｋ2・γ
に従って決定される。Ｋ1，Ｋ2はゲインであり、車速Ｖで決まる値とされている。図４に示すように、ゲインＫ1は、車速Ｖが第１設定速度より小さい場合に負の値となり第１設定速度以上の場合に正の値となるゲインであり、ゲインＫ2は、車速Ｖが第２設定速度以上の場合に、車速が大きくなると大きくなる（正の値）となるゲインである。後輪舵角δrは、中立位置から右方向に転舵する場合と左方向に転舵する場合とのいずれか一方の場合に正の値、他方の場合に負の値をとるものである。ステアリングホイール１８の操舵角θ、ヨーレイトγについても同じである。したがって、本実施例においては、車両の低速走行中において、後輪１２は、ステアリングホイール１８の操舵方向とは逆向きに転舵（逆相転舵）され、高速走行中においては、同じ向きに転舵（同相転舵）されることになる。それによって、低速走行中には、小さな半径での旋回可能となり、高速走行中には、アンダステア傾向となって走行安定性を向上させることができる。
なお、後輪舵角の目標値δr*の決定の態様は、これに限定されるものではない。低速走行中に逆相転舵させることは不可欠ではなく、ゲインの決定の態様、目標値の決定の態様は、限定されない。例えば、目標値を、ヨーレイト、操舵角度、車速に基づいて決定することに限らない。また、予め定められた目標車両特性に合う目標値とすることもできる。
【００１０】
一方、後輪舵角δrの絶対値が大きくなると、後輪１２と車体４２とが干渉するおそれがある。また、後輪１２の車体４２（後輪１２に対応する部分であり、例えば、後輪１２のホイールハウス）に対する上下方向の相対位置関係が変化すると、幅方向の相対位置関係も変化し、後輪１２と車体４２との間の隙間の大きさも変わる。これら後輪１２の車体４２に対する上下方向の相対位置関係と、幅方向の相対位置関係（幅方向の隙間）との関係は、車両の型（車種）で決まる。具体的には、車体４２の後輪１２に対応する部分（例えば、後輪１２のホイールハウス）の形状、大きさ、後輪１２と車体４２との間に設けられたサスペンションの型、後輪１２の大きさ等で決まるのである。
一般的には、後輪１２がバウンドすると（後輪１２と車体４２との間の距離が小さくなり、車高が低くなること）、後輪１２と車体４２とが接近する部分が多くなるため、隙間が小さくなり、後輪１２を転舵させた場合に車体４２と干渉し易くなることが多い。そのような型の車両においては、後輪１２がバウンドすると予測される場合には、後輪１２の転舵角度が大きくならないように、限度（許容される転舵角度の絶対値の上限値）が小さくされる。
また、(a)後輪１２がバウンドしてもリバウンドしても、隙間が小さくなる型の車両（後輪１２の転舵角度の限度が小さくされる車両）、(b)バウンドすると隙間が小さくなり、リバウンドすると隙間が大きくなる型の車両（バウンドすると予測される場合に限度が小さくされ、リバウンドすると予測される場合に限度が大きくされる車両）もある。
さらに、限度は右方向に転舵する場合と左方向に転舵する場合とで、同じになる場合と異なる場合とがある。また、右方向に転舵する場合の限度と左方向に転舵する場合の限度とを、それぞれ決定しても、共通に決定してもよい。例えば、隙間が最も小さい部分を特定し、その方向に転舵する場合の限度を取得し、その限度を共通の限度とすることができる。
いずれにしても、後輪１２と車体４２との相対位置関係（後輪１２の車高等）と限度との関係は予め取得されて、テーブル化されて記憶されている。
【００１１】
本実施例においては、前輪１０の上下方向の挙動（前輪１０の車高Ｈ、上下Ｇ）に基づいて、後輪１２と車体４２との上下方向の相対位置関係が予測される。図２に示すように、車両の走行中、前輪１０が通った路面と同じ路面を後輪１２が通ることが前提とされる。
しかし、車両の旋回半径が非常に小さい場合は、厳密に言えば、前輪１０の旋回軌跡と後輪１２の旋回軌跡とがずれるため、後輪１２は、前輪１０が通った路面と同じ路面を通らないが、路面の凹凸の幅に対して旋回軌跡の差が小さい場合等には、後輪１２は前輪１０が通った路面とほぼ同じ路面を通るとみなすことができる。
また、後輪１２の車高Ｈ、上下Ｇ（上下挙動）を検出して（後輪１２が実際に通過する路面の凹凸の状態を検出して）、後輪１２の転舵角度の限度を求めて、転舵角度が制御されるようにすることも考えられるが、後輪１２の転舵角度を目標値に近づけるまでに長時間を要する場合（後輪転舵機構２２、電動モータ２４の応答遅れ、作動速度等に起因する）には、後輪１２と車体４２とが干渉するおそれがある。
そこで、本実施例においては、前輪１０の車高Ｈ、上下Ｇを検出して（前輪１０の通過した路面の凹凸の状態を検出して）、それに応じて後輪１２が通過する路面の凹凸の状態を予測し、その路面を後輪１２が実際に通る前に、限度が決定される。そして、後輪１２がその路面を実際に通過するまでに、後輪１２転舵角度がその限度以下にされる。
【００１２】
具体的には、図２に示すように、ある路面を、前輪１０が通過してから後輪１２が通過するのは、ホイールベースＬWを車両の走行速度Ｖで割った時間（通過待ち時間）ＴWの経過後である。
また、電動モータ２４に制御指令値を出力してから転舵角度が目標値に達するまでに要する時間（制御必要時間）ＴDは、後輪転舵機構２２，電動モータ２４の応答遅れ、作動速度等で決まる。
そこで、本実施例においては、図２に示すように、現時点（時間ｔ0）において、時間（遡及時間）ＴA（＝ＴW−ＴD）前に前輪１０が通った路面の凹凸の状態（前輪１０の車高ＨA、上下ＧA）が読みとられ、その前輪１０の車高ＨA、上下ＧA（後輪１２が通過すると予測される路面の凹凸状態に対応）に基づき、テーブルから後輪１２の限度δrMAXAが取得される。そして、その限度δrMAXAと、時刻ｔ0において取得された操舵角度θ、ヨーレイトγ、車速Ｖで決まる後輪舵角の目標値δr*との小さい方が最終的な後輪舵角の目標値δr*とされる。その結果、時刻ｔ1において、後輪舵角を、限度δrMAXAで制限された大きさ（限度を超えない大きさ）に制御することができる。
また、車両の走行速度が設定速度ＶMAX以上である場合には、限度が小さい値に設定される。車両の走行速度Ｖが大きい場合には、上述の通過待ち時間ＴWが短くなり、制御必要時間ＴDより短くなることがある。それに対して、車両の走行速度Ｖが設定速度ＶMAX以上である場合に、限度が、設定値より小さい値に設定されれば、後輪転舵機構２２，電動モータ２４の応答遅れ、作動速度等に起因して、限度より小さくできないという自体が生じることを良好に回避することができる。
設定速度ＶMAXは、例えば、通過待ち時間ＴWが非常に短く、遡及時間ＴAが０以下になる場合（ＴW＝ＴD）の走行速度とすることができる。
【００１３】
図３のフローチャートで表される後輪舵角制御プログラムは、予め定められた設定時間毎に実行される。ステップ１（以下、単にＳ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、操舵角センサ３６、車速センサ３８、ヨーレイトセンサ４０による検出値、前輪１０についての上下加速度センサ３２、車高センサ３４による検出値が取得され、記憶される。Ｓ２において、車速Ｖが設定速度ＶMAXより小さいか否かが判定される。
車速Ｖが設定速度ＶMAX以上である場合には、Ｓ３において、後輪１２の限度（転舵角度の絶対値の上限値）δrMAXが予め定められた設定値δr0とされる。δr0は、例えば、後輪１２が、ストッパに当接するまでハウンド、あるいは、リバウンドしたと仮定しても、車体４２と干渉しない大きさに設定することができる。
車速Ｖが設定速度ＶMAXより小さい場合には、Ｓ４において、通過待ち時間ＴWが取得され、遡及時間ＴAが決定され、遡及時間ＴA前に検出されて、記憶されている上下加速度センサ３２，車高センサ３４による検出値が読み込まれる。Ｓ５において、これら検出値ＨA，ＧAに基づき、予め定められたテーブルに従って後輪１２の限度δrmapが決定される。
δrmap→δrMAX
【００１４】
次に、Ｓ６において、ステアリングホイール１８の操舵角θ、ヨーレイトγ、車速Ｖから上述のように後輪舵角の目標値δr*が決定される。
Ｓ７において、後輪舵角の目標値δr*の絶対値と限度δrMAXとが比較される。限度δrMAXは、車両の走行速度が設定速度ＶMAX以上である場合には、Ｓ３で決定されたδr0とされ、設定速度ＶMAXより小さい場合には、Ｓ５で決定されたδrmapとされる。
目標値δr*の絶対値が限度δrMAXより小さい場合には、Ｓ８において、後輪舵角が目標値δr*となるように電動モータ２４が制御される（最終的な後輪舵角の目標値がδr*とされる）。
それに対して、目標値δr*の絶対値が限度δrMAX以上である場合には、Ｓ９において、後輪舵角がδrMAXとなるように制御される（最終的な後輪舵角の目標値がδrMAXとされる）
。
このように、本実施例においては、後輪舵角の限度が、路面の凹凸の状態に基づいて決定される。そのため、限度が固定値（例えば、後輪１２がストッパで決まる限度までバウンド、あるいは、リバウンドしても車体４２と干渉しない値）とされて、後輪舵角が、その限度を超えないように制限される場合に比較して、後輪舵角を目標値通りに制御可能な機会を多くすることができる。
【００１５】
以上のように、本実施例においては、後輪舵角制御ＥＣＵ３０の図３のフローチャートで表される後輪舵角制御プログラムのＳ１〜５を記憶する部分、実行する部分等により限度決定部が構成される。限度決定部は先行的限度決定部でもある。また、そのうちの、Ｓ２，３を記憶する部分、実行する部分等により高速走行中限度決定部が決定され、Ｓ１において、前輪１０の車高Ｈ、上下Ｇを取得する部分等により路面凹凸取得部が構成される。
【００１６】
なお、後輪１２が通路する路面の凹凸の状態は、前輪１０の車高Ｈ、上下Ｇの両方に基づくのではなく、車高Ｈ、上下Ｇのいずれか一方に基づいて取得されるようにすることもできる。上下Ｇを２回積分すれば、車高Ｈを取得することができる。
また、制御必要時間ＴDが非常に短い場合には考慮する必要はなく、実際の後輪１２の上下方向の挙動を検出して、後輪１２が通過する路面の凹凸の状態を取得して、後輪舵角が制御されるようにすることもできる。
さらに、限度は、前回値より小さい場合には更新され、前回値以上の場合には前回値が採用されるようにすることもできる。本実施例においては、限度が小さめの値に決定されるが、後輪１２と車体４２との干渉を確実に防止することができる。
また、前輪１０の上下方向の挙動に基づいて路面の凹凸の状態が取得されるようにするのは不可欠ではなく、車体４２の後輪１２に対応する部分より前方に、路面凹凸センサを設け、直接、路面の凹凸の状態が検出されるようにすることもできる。
その他、本発明は、上述に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００１７】
１０：前輪  １２：後輪  ２２：後輪転舵機構  ２４：電動モータ  ３０：後輪舵角制御ＥＣＵ  ３２：上下加速度センサ  ３４：車高センサ  ３６：操舵角センサ  ３８：車速センサ  ４０：ヨーレイトセンサ
【図１】
2010162929.tif 000003
【図２】
2010162929.tif 000004
【図３】
2010162929.tif 000005
【図４】
2010162929.tif 000006