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技術 車両のステアリング装置

出願人 UDトラックス株式会社
発明者 山田良昭
出願日 1997年7月25日 (22年1ヶ月経過) 出願番号 1997-199519
公開日 1999年2月16日 (20年7ヶ月経過) 公開番号 1999-043065
状態 未査定
技術分野 走行状態に応じる自動操向制御装置 走行状態に応じる操向制御
主要キーワード 回転伝達経路 目標ライン リヤタイヤ 操作角θ ニユー 基準ヨーレイト オイルロック ステアリングリンケージ
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年2月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

簡単な制御システムにより、路面状況などの変化に対する車両の走行定性を高められるようにする。

解決手段

イヤ操向角の補正を行うアクチュエータaと、車速を検出する手段bと、ハンドル操作量を検出する手段cと、これらの検出値から基準ヨーレイトを計算する手段dと、車両の実ヨーレイトを検出する手段eと、実ヨーレイトを基準ヨーレイトと一致させるようアクチュエータを制御する手段fと、を備える。アクチュエータaとしてステアリングリンケージドラックリンク有効長伸縮させる油圧シリンダを設ける。

概要

背景

ステアリング装置ステアリングシステム)は、車両の進行方向を任意に変えるものであり、一般に運転者ステアリングホイールハンドル操作することにより、タイヤの向きを変える構造になっている。路面状況などによりフロントタイヤスリップ角リヤタイヤのスリップ角とに差を生じる、つまりオーバステアアンダステアになると、車両の走行を安定させるため、運転者はニユートラステアを維持するようにハンドル操作を行う必要があるが、ハンドル操作に巧みな運転者でも、路面状況などの変化が急激だと、ニユートラルステアを維持するのが難しい。

車両の走行を安定させる上から、ヨーレイトを制御する方法が知られている(特開平7ー69230号公報,特開平7ー215097号公報など)。このようなシステムでは、車速操舵角とから目標ヨーレイトを計算し、実際のヨーレイト(実ヨーレイトと称する)との偏差を求め、実ヨーレイトを目標ヨーレイトと一致させるようにタイヤの駆動力を制御している。

概要

簡単な制御システムにより、路面状況などの変化に対する車両の走行安定性を高められるようにする。

タイヤ操向角の補正を行うアクチュエータaと、車速を検出する手段bと、ハンドル操作量を検出する手段cと、これらの検出値から基準ヨーレイトを計算する手段dと、車両の実ヨーレイトを検出する手段eと、実ヨーレイトを基準ヨーレイトと一致させるようアクチュエータを制御する手段fと、を備える。アクチュエータaとしてステアリングリンケージドラックリンク有効長伸縮させる油圧シリンダを設ける。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

イヤ操向角の補正を行うアクチュエータと、車速を検出する手段と、ハンドル操作量を検出する手段と、これらの検出値から基準ヨーレイトを計算する手段と、車両の実ヨーレイトを検出する手段と、実ヨーレイトを基準ヨーレイトと一致させるようアクチュエータを制御する手段と、を備えたことを特徴とする車両のステアリング装置

請求項2

アクチュエータの制御手段として、基準ヨーレイトと実ヨーレイトとの偏差を計算する手段と、これらの偏差に応じたタイヤ操向角の補正値を計算する手段と、この補正値に対応するアクチュエータの目標制御量を計算する手段と、アクチュエータの動作量を検出する手段と、この動作量を目標制御量と一致させるようアクチュエータへの制御信号を出力する手段と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載のステアリング装置。

請求項3

アクチュエータとしてステアリングリンケージドラックリンク有効長伸縮させる油圧シリンダを設けたことを特徴とする請求項1に記載のステアリング装置。

請求項4

アクチュエータとしてハンドルからステアリングギヤボックスへの回転伝達経路にその回転量を増減させる油圧モータ介装したことを特徴とする請求項1に記載のステアリング装置。

請求項5

アクチュエータは油圧サーボ機構を備えたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のステアリング装置。

技術分野

0001

この発明は、車両のステアリング装置に関する。

背景技術

0002

ステアリング装置(ステアリングシステム)は、車両の進行方向を任意に変えるものであり、一般に運転者ステアリングホイールハンドル操作することにより、タイヤの向きを変える構造になっている。路面状況などによりフロントタイヤスリップ角リヤタイヤのスリップ角とに差を生じる、つまりオーバステアアンダステアになると、車両の走行を安定させるため、運転者はニユートラステアを維持するようにハンドル操作を行う必要があるが、ハンドル操作に巧みな運転者でも、路面状況などの変化が急激だと、ニユートラルステアを維持するのが難しい。

0003

車両の走行を安定させる上から、ヨーレイトを制御する方法が知られている(特開平7ー69230号公報,特開平7ー215097号公報など)。このようなシステムでは、車速操舵角とから目標ヨーレイトを計算し、実際のヨーレイト(実ヨーレイトと称する)との偏差を求め、実ヨーレイトを目標ヨーレイトと一致させるようにタイヤの駆動力を制御している。

発明が解決しようとする課題

0004

ところが、所定のヨーレイト特性を得るのに各車輪ブレーキも制御することが必要なため、ブレーキ系配管構成のほか、制御内容プログラムなど)が複雑化するという問題があった。

0005

この発明はこのような問題点も考慮してなされたものであり、運転者のハンドル操作に基づくタイヤの操向角を、車両の走行状況(とくに旋回時のヨーレイト)に応じて補正することにより、車両の走行安定性を高めようとするものである。

課題を解決するための手段

0006

第1の発明では、図5のようにタイヤ操向角の補正を行うアクチュエータaと、車速を検出する手段bと、ハンドル操作量を検出する手段cと、これらの検出値および設定値から基準ヨーレイトを計算する手段dと、車両の実ヨーレイトを検出する手段eと、実ヨーレイトを基準ヨーレイトと一致させるようアクチュエータを制御する手段fと、を備える。

0007

第2の発明では、第1の発明におけるアクチュエータの制御手段として、図5のように基準ヨーレイトと実ヨーレイトとの偏差を計算する手段gと、これらの偏差に応じたタイヤ操向角の補正値を計算する手段hと、この補正値に対応するアクチュエータの目標制御量を計算する手段iと、アクチュエータの動作量を検出する手段jと、この動作量を目標制御量と一致させるようアクチュエータへの制御信号を出力する手段kと、を備える。

0008

第3の発明では、第1の発明におけるアクチュエータaとして、ステアリングリンケージドラックリンク有効長伸縮させる油圧シリンダを設ける。

0009

第4の発明では、第1の発明におけるアクチュエータaとして、ハンドルからステアリングギヤボックスへの回転伝達経路にその回転量を増減させる油圧モータ介装する。

0010

第5の発明では、第3の発明または第4の発明におけるアクチュエータaは、油圧サーボ機構を備える。

発明の効果

0011

第1の発明では、路面状況などによりフロントタイヤのスリップ角とリヤタイヤのスリップ角とに差を生じても、実ヨーレイトを基準ヨーレイトと一致させるようアクチュエータが作動してタイヤ操向角を補正するため、ニユートラルステアを維持しながら、安定よく走行することができる。

0012

第2の発明では、車速とハンドル操作量とから基準ヨーレイトが計算され、実ヨーレイトの検出値に対する偏差が求められる。これらの偏差に応じたタイヤ操向角の補正値が計算され、その補正値に対応するアクチュエータの目標制御量が求められる。アクチュエータはその動作量の検出値を目標制御量と一致させるよう制御される。このため、ニユートラルステアの維持を適確に制御することができる。

0013

第3の発明では、ドラックリンクの有効長を油圧シリンダで伸縮させることにより、タイヤ操作角を補正する構成のため、アクチュエータの数も少なく制御も簡単になる。

0014

第4の発明では、油圧モータでステアリングギヤボックスを作動させることにより、タイヤ操作角を補正する構成のため、アクチュエータの数も少なく制御も簡単になる。

0015

第5の発明では、油圧サーボ機構により油圧シリンダまたは油圧モータを簡単かつ適確に制御することができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

図1において、1は運転席のステアリングホイールであり、その回転(ハンドル操作量)はステアリングシャフト2を介してステアリングギヤボックス3に入力され、ピットマンアーム4からステアリングリンケージ6のドラックリング5を介してナックルアーム8へ伝えられる。7は前輪左右のナックルアーム8を連結するタイロッドであり、ドラックリンク5は一方のナックルアーム8とピットマンアーム4を連結する。

0017

タイヤ操向角(操舵角)の補正を行うアクチュエータとして、ドラックリンク5の有効長を伸縮させる油圧シリンダ10が介装される。油圧シリンダ10は図2のようにその内部がピストン11で2つの室A,Bに仕切られ、ピストン11を中立位置へ付勢するスプリング12が収装される。ピストン11の両側に同径のロッド13,14が連結され、ピストン11の摺動に伴うロッド14の進退を案内するガイド14がシリンダ10aに設けられる。シリンダ10aにドラックリンク5のナックルアーム側が連結され、これと反対側のロッド13にドラックリンク5のピットマンアーム側は一体に形成される。

0018

各室A,Bはそれぞれポンプ16側とタンク17側とに配管され、これらの配管途中に油圧サーボ機構としてサーボバルブ18が介装される(図1参照)。サーボバルブ18は両室A,Bをオイルロックする中立ポジションと、室Bをポンプ16側に接続して室Aをタンク17側に接続する伸側ポジションと、室Bをタンク17側に接続して室Aをポンプ16側に接続する縮側ポジションと、を備えるものであり、作動部18aへの通電を制御すると3ポジションに切り替わるようになっている。

0019

サーボバルブ18が伸側ポジションに切り替わると、室Bへの油圧の供給によりピストン11が伸側(図2の左方向)へ摺動し、ドラックリンク5の有効長を伸長させる。縮側ポジッションに切り替わると、今度は室Aへの油圧の供給によりピストン11が縮側(図2右方向)へ摺動し、ドラックリンク5の有効長を収縮させる。中立ポジッションに切り替わると、両室A,Bの油圧の出入りが遮断され、ピストン11を介してドラックリンク5の有効長は固定される。

0020

ドラックリンク5の伸縮は、前輪の一方のナックルアーム8に伝えられ、その動きはタイロッド7を介して反対側の車輪のナックルアーム8へと伝えられる。そのため、ドラックリンク5の伸縮量に応じて前輪左右のタイヤ操向角は後述するように補正されるのである。

0021

油圧シリンダ10の伸縮(ストローク)を制御するのがコントローラ20であり、ハンドル操作量を検出する操舵角センサ21と、油圧シリンダ10の動作量を検出するストロークセンサ22と、車速を検出する車速センサ23と、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ24と、を備える。コントローラ20はメモリに車両の諸元値(ホイールベースなど)が設定され、各センサ21〜24の検出信号およびメモリの設定値に基づいて、サーボバルブ18の作動部18aへの通電を制御する。

0022

図3はコントローラ20の制御内容を説明するフローチャートであり、ステップ1で各センサ21〜24の検出値を読み込む。ステップ2では、ホイールベースLと操舵角θとから旋半径R=L/θを計算する。ステップ3では、旋回半径Rと車速Vとから基準ヨーレイトY0=V/R=V・θ/Lを計算する。そして、ステップ4において、実ヨーレイトYと基準ヨーレイトY0を比較する。

0023

ステップ4でY−Y0(偏差)<0のときは、アンダステアと判定してステップ5へ進み、操舵角θの補正量△θ=L(Y−Y0)/V=(L・Y/V)−θを計算する。ステップ6ではこの計算値△θから油圧シリンダ10の目標制御量△S0=κ・△θ(κは定数)を求める。そして、ステップ7で油圧シリンダ10の実際の動作量△Sと目標制御量△S0を比較し、△S0−△S<0ときはステップ8でドラックリンク5を縮めるようサーボバルブ18を制御する。△S0−△S=0ときは、ステップ9でドラックリンク5の伸縮を停止するようサーボバルブ18を制御する。△S0−△S>0ときは、ステップ10でドラックリンク5を伸ばすようサーボバルブ18を制御する。

0024

ステップ4でY−Y0>0のときは、オーバステアと判定してステップ11へ移り、操舵角θの補正量△θ=L(Y−Y0)/V=(L・Y/V)−θを計算する。ステップ12ではこの計算値△θから油圧シリンダの目標制御量△S0=κ・△θ(κは定数)を求める。そして、ステップ13で油圧シリンダ10の実際の動作量△Sと目標制御量△S0を比較し、△S0−△S<0ときはステップ14でドラックリンク5を縮めるようサーボバルブ18を制御する。△S0−△S=0ときは、ステップ15でドラックリンク5の伸縮を停止するようサーボバルブ18を制御する。△S0−△S>0ときは、ステップ16でドラックリンク5を伸ばすようサーボバルブ18を制御する。

0025

ステップ4でY−Y0=0のときは、ニュートラルステアと判定してステップ17へ移り、操舵角θの補正量△θ=0とする。ステップ18で油圧シリンダ10の目標制御量△S0=0とするとともに、ステップ19で油圧シリンダ10のサーボバルブ18を中立ポジションに保持する。

0026

このような構成により、車両の走行中において、路面状況などによりフロントタイヤのスリップ角とリヤタイヤのスリップ角とに差を生じても、実ヨーレイトYを基準ヨーレイトY0と一致させるよう、油圧シリンダ10を介してドラックリンク5の有効長を制御することにより、タイヤ操向角θに補正量△θが与えられる。

0027

図4に表すよう、アンダステアの場合は、矢印方向のヨーレイトを基準ヨーレイト(操舵角と車速とから決まる本来生じるべきヨーレイト)と一致させるようにタイヤ操向角θが増方向へ補正される。オーバステアの場合は、アンダステアと逆方向のヨーレイトを基準ヨーレイトと一致させるようにタイヤ操向角θが減方向へ補正される。そのため、アンダステアやオーバステアを防止しながら、ハンドル操作による目標ラインPに沿って車両Zを安定よく走行させることができる。

0028

ドラックリンク5の有効長を油圧シリンダ10で伸縮させることにより、タイヤ操作角θを補正する構成のため、制御対象となるアクチュエータの数も少なく制御(プログラム)も簡単になる。また、油圧シリンダ10の伸縮もサーボバルブ18への通電を制御することにより、簡単かつ適確に行うことが可能になる。

0029

なお、補正用のアクチュエータとして油圧モータを、図1におけるステアリングホイール1からステアリングギヤボックス3への回転伝達経路の途中に介装し、油圧モータでステアリングギヤボックス3を作動させることにより、タイヤ操作角θの補正量△θを制御するようにしても良い。

図面の簡単な説明

0030

図1この発明の実施形態を表すシステム概要図である。
図2同じく油圧シリンダの断面図である。
図3同じくコントローラの制御内容を説明するフローチャートである。
図4同じく作用説明図である。
図5この発明のクレーム対応図である。

--

0031

1ステアリングホイール
3ステアリングギヤボックス
5ドラックリンク
6ステアリングリンケージ
10油圧シリンダ
16油圧ポンプ
17オイルタンク
18サーボバルブ
18aバルブ作動部
20コントローラ
21操舵角センサ
22ストロークセンサ
23車速センサ
24 ヨーレイトセンサ

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