(57)【要約】【課題】アクチュエータの種類や車種が増えたとしても仕様数の増大を抑えることができる車両の操舵装置を提供する。【解決手段】左右輪のそれぞれに設けられ、軸方向に伸縮可能な減速機構を備えたアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０の作動量を指示する制御手段３０と、アクチュエータを駆動する駆動手段２０とを備え、アクチュエータ１０、制御手段３０および駆動手段２０により、前記左右輪のトー角を独立で変更可能とした車両の操舵装置１であって、駆動手段２０は、アクチュエータ１０の位置情報に基づいて目標電流を算出し、駆動手段２０は、アクチュエータ１０と一体に構成し、制御手段３０と別個に配置したことを特徴とする。【選択図】図３
2008174066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右輪のそれぞれに設けられ、軸方向に伸縮可能な減速機構を備えたアクチュエータと、
前記アクチュエータの作動量を指示する制御手段と、
前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、を備え、
前記アクチュエータ、制御手段および駆動手段により、前記左右輪のトー角を独立で変更可能とした車両の操舵装置であって、
前記駆動手段は、前記アクチュエータの位置情報に基づいて目標電流を算出し、
前記駆動手段は、前記アクチュエータと一体に構成し、前記制御手段と別個に配置したことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
左右のアクチュエータを１つの制御手段で制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、四輪自動車の左右の後輪を独立にトー制御できる車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の旋回性などを向上させる目的で、後輪のトー角を制御する四輪操舵装置が種々提案されている。例えば、低速走行時には、前輪と後輪のトー角を逆位相にして最小回転半径を小さくすることができ、高速走行時には、前輪と後輪のトー角を同位相にしてコーナーリング時や車線変更などの際の操縦性を高めることができる。また、左右の後輪のトー角を独立に制御する技術として、油圧機構によるアクチュエータを用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、油圧機構に替えて送りねじ機構によるアクチュエータを用いたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
ところで、図５に示すように、従来の操舵装置１００では、ストロークセンサ１０１を備えたアクチュエータ１０２と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０３とドライバ１０４とが一体に構成されたＥＣＵＡＳＳＹ（ＥＣＵ組立部品）１０５とが、ハーネス１０６で接続されて構成されている。また、ＥＣＵ１０３は、ストロークセンサ１０１から受ける位置情報に基づいてドライバ１０４に対して駆動信号（モータの回転方向、ＤＵＴＹ）を送信する。
【特許文献１】特公平６−９８９３７号公報（第２図）
【特許文献２】特公平６−４７３８８号公報（第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のようにＥＣＵ１０３とドライバ１０４とを組み合わせたＥＣＵＡＳＳＹ１０５にすると、アクチュエータ１０２の種類や車種が増加すると仕様が増大するという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、アクチュエータの種類や車種が増えたとしても仕様数の増大を抑えることができる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、左右輪のそれぞれに設けられ、軸方向に伸縮可能な減速機構を備えたアクチュエータと、前記アクチュエータの作動量を指示する制御手段と、前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、を備え、前記アクチュエータ、制御手段および駆動手段により、前記左右輪のトー角を独立で変更可能とした車両の操舵装置であって、前記駆動手段は、前記アクチュエータの位置情報に基づいて目標電流を算出し、前記駆動手段は、前記アクチュエータと一体に構成し、前記制御手段と別個に配置したことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、アクチュエータからの位置情報を、制御手段ではなく、アクチュエータと一体に構成した制御手段に戻すことができるので、制御手段から駆動手段に送る信号を最小限にすることができ、制御手段（例えば、ＥＣＵ）の仕様数の増大を抑えることが可能になる。
【０００８】
また、左右のアクチュエータを１つの制御手段で制御するようにしてもよい。これによれば、左右のアクチュエータに対して独立に制御手段を設けるよりも部品点数を少なくして製造コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アクチュエータの種類や車種が増えたとしても仕様数の増大を抑えることができる車両の操舵装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本実施形態の車両の操舵装置を示す平面図、図２は本実施形態に係るアクチュエータの構造を示す概略断面図、図３は本実施形態の車両の操舵装置を示すブロック図、図４は本実施形態の車両の操舵装置を示す簡略ブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の車両の操舵装置１は、車両（例えば、四輪自動車）の左右の後輪（左右輪）２にそれぞれ取り付けられるものであり、アクチュエータ１０、駆動装置（駆動手段）２０およびＥＣＵ（制御手段）３０を備えている。なお、図１は、左側の後輪２のみを示しているが、右側の後輪についても同様（対称）にして取り付けられているものとする。また、以下では、トレーリングアーム式のサスペンションを例に挙げて説明する。
【００１２】
前記後輪２には、略車体前後方向に延びるトレーリングアーム３の一端（後端）が固定され、トレーリングアーム３の他端（前端）が略車幅方向に延びるクロスメンバ４に支持されている。クロスメンバ４の端部は、リアサイドフレーム５に弾性支持されている。また、トレーリングアーム３は、クロスメンバ４（車体）にブッシュ（図示せず）を介して枢着される車体側アーム３ａと、後輪２に固定されるとともに車体側アーム３ａの後端が挿入される車輪側アーム３ｂとが、略鉛直方向の回動軸およびブッシュ（いずれも図示せず）を介して連結されて構成されている。これにより、略鉛直方向の回動軸を中心として車体側アーム３ａと車輪側アーム３ｂとの間の相対的な回動動作が可能となり、トレーリングアーム３の車幅方向へ変位が許容されるように構成されている。
【００１３】
前記アクチュエータ１０は、その一端がトレーリングアーム３（車輪側アーム３ｂ）に取り付けられ、他端がクロスメンバ４に取り付けられている。
【００１４】
図２に示すように、アクチュエータ１０は、送りねじ部１１、減速機構１２、電動機１３などを備えて構成されている。
送りねじ部１１は、円筒状に形成されたロッド１１ａと、スクリュー溝１１ｂが形成されてロッド１１ａの内部に挿入されるナット１１ｃと、スクリュー溝１１ｂと噛合してロッド１１ａを軸方向に移動可能に支持するスクリュー軸１１ｄとを備えて構成されている。スクリュー軸１１ｄは、減速機構１２および電動機１３とともに細長形状のケース本体１４内に収容され、減速機構１２の一端が電動機１３の出力軸と連結され、他端がスクリュー軸１１ｄと連結されている。
減速機構１２は、例えば、２段のプラネタリギア（図示せず）などが組み合わされて構成されている。
電動機１３は、正逆両方向に回転可能なブラシモータやブラシレスモータなどで構成されている。電動機１３からの動力が、減速機構１２を介してスクリュー軸１１ｄに伝達されてスクリュー軸１１ｄが回転することで、ロッド１１ａがケース本体１４に対して図示左右方向（軸方向）に伸縮自在に動作するようになっている。また、アクチュエータ１０にはブーツ１５が取り付けられて、外部からの埃や水などの異物が浸入しないようになっている。
【００１５】
また、アクチュエータ１０には、ロッド１１ａの位置（伸縮量）を検出するストロークセンサ１８が設けられている。このストロークセンサ１８は、例えば、マグネットが内蔵され、磁気を利用して位置を検出できるようになっている。このように、ストロークセンサ１８を用いて位置を検出することにより、後輪２のトーイン、トーアウトのトー角を高精度に検出できるようになっている。
【００１６】
このように構成されたアクチュエータ１０は、ロッド１１ａの先端に設けられた連結部１６がトレーリングアーム３の車輪側アーム３ｂ（図１参照）に回動自在に連結され、ケース本体１４の基端に設けられた連結部１７がクロスメンバ４（図１参照）にボールジョイント（図示せず）などを介して回動自在に連結されている。電動機１３の動力によってスクリュー軸１１ｄが回転してロッド１１ａが伸びる（図２の左方向）と、トレーリングアーム３が車幅方向外側（図１の左方向）に押圧されて、後輪２が左方向に旋回し、またロッド１１ａが縮む（図２の右方向）と、トレーリングアーム３が車幅方向内側（図１の右方向）に引かれて、後輪２が右方向に旋回する。
【００１７】
また、アクチュエータ１０には、駆動装置２０が一体に構成されている。すなわち、駆動装置２０は、アクチュエータ１０のケース本体１４に固定され、ストロークセンサ１８とコネクタなどを介して接続されて構成されている。
【００１８】
図３に示すように、駆動装置２０は、アクチュエータ１０を駆動する機能を有し、アクチュエータ制御部（以下、ＡＣＴ制御部と略記する）２１とドライバ２２とで構成されている。また、駆動装置２０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３０と電線４０を介して接続されている。
【００１９】
前記ＥＣＵ３０は、アクチュエータ１０の作動量を指示する機能を有し、電線４０を介してアクチュエータ１０に設けられた駆動装置２０と接続されている。なお、ここでの電線４０は、ＥＣＵ３０から駆動装置２０に電力を供給するための電源線を含んでいないものである。
【００２０】
前記ＡＣＴ制御部２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などを有して構成され、目標電流算出部（目標電流算出手段）２１ａ、補正電流設定部２１ｂなどを備えている。目標電流算出部２１ａは、ＥＣＵ３０から入力される信号に基づいて、目標電流信号（目標電流）を算出してドライバ２２に出力する。目標電流信号とは、アクチュエータ１０を所望の作動量（後輪２を所望のトー角にする伸縮量）に設定するのに必要な電流信号である。補正電流設定部２１ｂは、ストロークセンサ１８から入力される位置情報に基づいて目標電流信号を補正するための補正電流信号を目標電流算出部２１ａに出力する。また、目標電流算出部２１ａは、補正電流信号を目標電流信号に加算あるいは減算し、補正後の目標電流信号をドライバ２２に出力する。なお、前記したＡＣＴ制御部２１の構成は一例であり、補正電流設定部２１ｂを目標電流算出部２１ａ内に含めて、補正電流設定部２１ｂの処理を目標電流算出部２１ａ内で行うようにしてもよい。
【００２１】
前記ドライバ２２は、電動機制御信号生成部２２ａ、電動機駆動回路２２ｂなどを備えている。電動機制御信号生成部２２ａは、ＡＣＴ制御部２１から目標電流信号が入力され、電動機駆動回路２２ｂに電動機制御信号を出力する。この電動機制御信号は、電動機１３に供給する電流値と電流を流す方向を含む信号である。電動機駆動回路２２ｂは、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のブリッジ回路などで構成され、電動機制御信号に基づいて電動機１３に電動機電圧を印加する。
【００２２】
前記ＥＣＵ３０は、ＣＰＵなどを有して構成され、アクチュエータ１０から離れた別の場所（例えば、トランクルーム付近）に設けられたボックス（図示せず）などに収納されている。また、ＥＣＵ３０は、アクチュエータ１０を所望の作動量（後輪２のトー角を所望の角度に設定する伸縮量）に設定するための信号を、駆動装置２０のＡＣＴ制御部２１に出力する。また、ＥＣＵ３０は、舵角センサ３１および車両挙動センサ３２と接続され、舵角センサ３１によってステアリングホイール（図示せず）の操舵角が検出され、車両挙動センサ３２（車速センサ、ヨーレートセンサ）によって、車両の速度や車両が回転（自転）する速度などが検出されるように構成されている。舵角センサ３１や車両挙動センサ３２から得られる検出値に基づいて、左右それぞれの後輪２のトー角を所望の角度で独立に制御できるようになっている。
【００２３】
また、図４に示すように、本実施形態の車両の操舵装置１では、ＥＣＵ３０が駆動装置２０（ＡＣＴ制御部２１）から電動機１３の状態やドライバ２２の状態の信号、つまり電動機１３やドライバ２２が健全に動いているか否かを示す信号を受信して監視している。また、駆動装置２０（ＡＣＴ制御部２１）は、電線５０を介して、電動機１３に印加される電流および電圧を監視している。また、駆動装置２０には、車両に搭載されたバッテリなどの電源から電力が供給される（図４参照）。また、ＥＣＵ３０にも前記とは別系統でバッテリなどの電源から電力が供給される（図示せず）。なお、本実施形態では、左側の後輪２だけではなく、右側の後輪についても同様に駆動装置２０が一体に構成されたアクチュエータ１０Ｂが構成され、駆動装置２０が、前記アクチュエータ１０（１０Ａ）と共通のＥＣＵ３０に接続されている。このため、本実施形態に係るＥＣＵ３０は、左右のアクチュエータ１０Ａ，１０Ｂのドライバ２２に対して、アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂの作動量を制御するための信号を独立に出力できるようになっている。
【００２４】
このように構成された本実施形態の車両の操舵装置１では、ＥＣＵ３０がアクチュエータ１０を所望の作動量に設定するための指令をＡＣＴ制御部２１に出力することによって、ＡＣＴ制御部２１は目標とする目標電流信号を算出し、この目標電流信号をドライバ２２に出力する。ドライバ２２は、受け取った目標電流信号に基づいて電動機１３を、正方向または逆方向に所定の回転速度で駆動する駆動信号を生成して電動機１３に出力する。これにより、アクチュエータ１０のロッド１１ａが、トレーリングアーム３を車幅方向外側または内側に移動させることで伸縮して、後輪２が左旋回または右旋回する。また、ストロークセンサ１８によって検出されたアクチュエータ１０の実際の位置情報が電線４５を介してＡＣＴ制御部２１に出力される。ＡＣＴ制御部２１では、補正電流信号を目標電流信号に加算または減算して、補正後の目標電流信号を、ドライバ２２を介して電動機１３に送ることで電動機１３の位置が修正される。左右の後輪２を独立に制御する具体例としては、車両の旋回時に外輪側のみをトー制御することで旋回性を高めることが可能になる。
【００２５】
ところで、車種などに応じて送りねじのピッチを変更したアクチュエータ１０が多種類必要になるが、本実施形態のように、駆動装置２０に目標電流を算出させるとともに、駆動手段をアクチュエータ１０と一体に構成し、ＥＣＵ３０と別個に配置して構成することで、ストロークセンサ１８からの検出値（位置情報）をＥＣＵ３０に戻すことなくアクチュエータ１０内で位置制御および電流制御のフィードバック処理（以下、Ｆ／Ｂ処理と略記する）が可能になる。よって、アクチュエータ１０側のみでＦ／Ｂループが形成されるので、個々のアクチュエータ１０のバラツキに合わせて設定が可能になり（ＥＣＵ３０に合わせて設定しなくても済み）、処理速度を上げることが可能になる。つまり、ＥＣＵ３０は、アクチュエータ１０に対してどれだけ移動してほしいのかという指示しか出さなくてよいので、ＥＣＵ３０の負荷を最小にすることが可能になる。また、これにより、ＥＣＵ３０の交換が容易になる。
【００２６】
また、アクチュエータが３種類、および車両（車種）が３種類の場合、図５に示す従来例では、個々にＥＣＵ（制御手段＋駆動手段）が必要になるので、仕様数は３種類×３種類＝９種類必要になる。なお、アクチュエータの種類が異なるとは、送りねじのピッチが異なること、モータの大きさが異なることなどである。これに対して、本実施形態では、アクチュエータ１０の数（種類）に対して作製した駆動装置（駆動手段）２０と、車両（車種）に対して作製したＥＣＵ（制御手段）３０とを準備すると、必要な仕様数は３種類＋３種類＝６種類で、この６種類ですべての仕様を網羅できるようになる。つまり、従来の構成では、車両（車種）が変われば、それぞれのアクチュエータに応じて仕様（ＥＣＵＡＳＳＹ１０５）を変更する必要があるのに対して、本実施形態では、車両（車種）が変わったとしてもそれぞれのアクチュエータに応じて仕様（ＥＣＵ３０）を変更する必要がない。このように、本実施形態によって得られる仕様数は、駆動装置２０の種類とＥＣＵ３０の種類とを加算した数だけでよいので、アクチュエータ１０の数や車種が増えるほど仕様数の削減効果が顕著になる。よって、仕様数を増大させることなく、多種類のアクチュエータ１０や多くの車種に適用可能になる。
【００２７】
また、従来例（図５）のように、アクチュエータ１０２の電動機とＥＣＵ１０３とを接続すると、Ｆ／Ｂ（フィードバック）ループが非常に長くなり、Ｆ／Ｂループが長くなることによって位相遅れが大きくなり、制御精度が低下するという問題がある。これに対して、本実施形態では、駆動装置２０自身が目標電流を算出できるようにしたので、Ｆ／Ｂループを最短にすることが可能になり、制御精度を向上できるようになる。
【００２８】
また、従来例では、ＥＣＵＡＳＳＹ１０４からアクチュエータ１０２に電力を供給するための長い電源ハーネス１０６が必要になるが、本実施形態では、ＥＣＵ３０からアクチュエータ１０に電力を供給するための電源ハーネスをほとんど不要にできるという効果が得られる。
【００２９】
また、本実施形態では、左右それぞれの駆動装置２０が一体となったアクチュエータ１０（１０Ａ，１０Ｂ）を共通のＥＣＵ３０で制御することにより、部品点数を減らしてコスト低減が可能になる。
【００３０】
なお、前記した実施形態では、トレーリングアーム式のサスペンションに適用した例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、ダブルウイッシュボーン式のサスペンション、マルチリンク式のサスペンションなどに適用してもよい。また、ダブルウイッシュボーン式やマルチリンク式であれば、アクチュエータ１０が取り付けられる場所は、ナックルなど後輪２のトー角を変更できる位置であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態の車両の操舵装置を示す平面図である。
【図２】本実施形態のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。
【図３】本実施形態の車両の操舵装置を示すブロック図である。
【図４】本実施形態の車両の操舵装置を示す簡略ブロック図である。
【図５】従来の車両の操舵装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      車両の操舵装置
２      後輪
１０    アクチュエータ
１２    減速機構
２０    駆動装置（駆動手段）
３０    ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2008174066.tif 000003
【図２】
2008174066.tif 000004
【図３】
2008174066.tif 000005
【図４】
2008174066.tif 000006
【図５】
2008174066.tif 000007