TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
10個以上の画像は省略されています。
公開番号2021062691
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210422
出願番号2019187538
出願日20191011
発明の名称車両
出願人株式会社SUBARU
代理人特許業務法人青海特許事務所
主分類B62D 6/00 20060101AFI20210326BHJP(鉄道以外の路面車両)
要約【課題】転舵アクチュエータに異常が生じたとしても、操舵に関する性能の低下を抑制する。
【解決手段】車両1の操舵制御部42は、転舵アクチュエータ26の異常が検知されていない場合、クラッチ24を開放させ、転舵アクチュエータ26に操舵輪22を転舵させ、転舵アクチュエータ26の異常が検知された場合、クラッチ24を締結させ、ステアリングホイール10によって自車両に要求される進行方向である要求方向に対して操舵輪22が向く方向側に位置する操舵輪22のトルクを相対的に高くさせ、要求方向に対して操舵輪22が向く方向とは反対方向側に位置する操舵輪22のトルクを相対的に低くさせる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
ステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、
前記ステアリングホイールに接続されるクラッチと、
前記クラッチを介して前記ステアリングホイールと機械的に連結可能な左右の操舵輪と、
前記操舵輪の転舵を行う転舵アクチュエータと、
前記操舵角センサで検出された操舵角に基づいて前記転舵アクチュエータに前記操舵輪を転舵させる操舵制御部と、
前記転舵アクチュエータの異常を検知する異常検知部と、
左右の前記操舵輪の各々を互いに異なるトルクで駆動可能な操舵輪駆動部と、
を備え、
前記操舵制御部は、
前記転舵アクチュエータの異常が検知されていない場合、前記クラッチを開放させ、前記転舵アクチュエータに前記操舵輪を転舵させ、
前記転舵アクチュエータの異常が検知された場合、前記クラッチを締結させ、前記ステアリングホイールによって自車両に要求される進行方向である要求方向に対して前記操舵輪が向く方向側に位置する前記操舵輪のトルクを相対的に高くさせ、前記要求方向に対して前記操舵輪が向く方向とは反対方向側に位置する前記操舵輪のトルクを相対的に低くさせる車両。
続きを表示(約 410 文字)【請求項2】
前記操舵制御部は、前記クラッチが締結された後、右側の前記操舵輪の現在の回転速度に対する左側の前記操舵輪の現在の回転速度の比率である回転速度比が、右側の前記操舵輪の目標回転速度に対する左側の前記操舵輪の目標回転速度の比率である目標回転速度比に等しくなるように、左右の前記操舵輪におけるトルクの配分比を制御する請求項1に記載の車両。
【請求項3】
前記操舵制御部は、自車両が直進走行している状態において、前記操舵輪の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、前記クラッチを半締結にさせる請求項1または2に記載の車両。
【請求項4】
前記操舵制御部は、自車両が停止している状態において、前記操舵輪の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、前記クラッチを開放させ、左右の前記操舵輪を互いに逆方向に回転させる請求項1から3のいずれか1項に記載の車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ステアバイワイヤ式の操舵機構を備える車両に関する。
続きを表示(約 6,000 文字)【背景技術】
【0002】
ステアバイワイヤ式の操舵機構では、ステアリングホイール(ハンドル)と操舵輪(車輪)とが機械的に切り離されており、操舵輪を転舵する転舵アクチュエータをステアリングホイールの操舵角にしたがって駆動させることで操舵輪が転舵する(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2015−160496号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ステアバイワイヤ式の操舵機構では、転舵アクチュエータに異常が生じた場合、ステアリングホイールと操舵輪とを機械的に連結させ、操舵輪をステアリングホイールで直接的に転舵可能としている。転舵アクチュエータに異常が生じるタイミングによっては、ステアリングホイールは、直進方向に対応する基準操舵角に対して回転した状態で、操舵輪と連結されることがある。ここで、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵輪の転舵角の関係は、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に切り離されている場合には操舵角が小さくなるほど転舵角の変化量を小さくしているが、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結された場合には操舵角に依らず転舵角の変化量が一定となる。このため、基準操舵角に対して回転した状態で操舵輪と連結されたステアリングホイールの操舵角を基準操舵角に戻したとき、操舵輪は、直進方向に対応する基準転舵角から傾斜した状態となることがある。そうすると、ステアリングホイールを通じて直進を指示しているにも拘わらず車両が旋回するようになり、運転者は、車両を運転し難くなってしまう。
【0005】
そこで、本発明は、転舵アクチュエータに異常が生じたとしても、操舵に関する性能の低下を抑制することが可能な車両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】
上記課題を解決するために、本発明の車両は、ステアリングホイールと、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、ステアリングホイールに接続されるクラッチと、クラッチを介してステアリングホイールと機械的に連結可能な左右の操舵輪と、操舵輪の転舵を行う転舵アクチュエータと、操舵角センサで検出された操舵角に基づいて転舵アクチュエータに操舵輪を転舵させる操舵制御部と、転舵アクチュエータの異常を検知する異常検知部と、左右の操舵輪の各々を互いに異なるトルクで駆動可能な操舵輪駆動部と、を備え、操舵制御部は、転舵アクチュエータの異常が検知されていない場合、クラッチを開放させ、転舵アクチュエータに操舵輪を転舵させ、転舵アクチュエータの異常が検知された場合、クラッチを締結させ、ステアリングホイールによって自車両に要求される進行方向である要求方向に対して操舵輪が向く方向側に位置する操舵輪のトルクを相対的に高くさせ、要求方向に対して操舵輪が向く方向とは反対方向側に位置する操舵輪のトルクを相対的に低くさせる。
【0007】
また、操舵制御部は、クラッチが締結された後、右側の操舵輪の現在の回転速度に対する左側の操舵輪の現在の回転速度の比率である回転速度比が、右側の操舵輪の目標回転速度に対する左側の操舵輪の目標回転速度の比率である目標回転速度比に等しくなるように、左右の操舵輪におけるトルクの配分比を制御してもよい。
【0008】
また、操舵制御部は、自車両が直進走行している状態において、操舵輪の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、クラッチを半締結にさせてもよい。
【0009】
また、操舵制御部は、自車両が停止している状態において、操舵輪の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、クラッチを開放させ、左右の操舵輪を互いに逆方向に回転させてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、転舵アクチュエータに異常が生じたとしても、操舵に関する性能の低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1は、第1実施形態による車両の構成を示す概略図である。
図2は、操舵角と転舵角との関係を説明する図である。
図3は、操舵輪が要求方向に対して右方向を向いている場合における操舵輪のトルクについて説明する図である。図3Aは、要求方向が直進方向である場合の一例を示している。図3Bは、要求方向が右旋回方向である場合の一例を示している。図3Cは、要求方向が左旋回方向である場合の一例を示している。
図4は、操舵輪が要求方向に対して左方向を向いている場合における操舵輪のトルクについて説明する図である。図4Aは、要求方向が直進方向である場合の一例を示している。図4Bは、要求方向が右旋回方向である場合の一例を示している。図4Cは、要求方向が左旋回方向である場合の一例を示している。
図5は、操舵制御部の動作の流れを説明するフローチャートである。
図6は、通常操舵制御の流れを説明するフローチャートである。
図7は、ベクタリング制御の流れを説明するフローチャートである。
図8は、第2実施形態による車両の構成を示す概略図である。
図9は、第2実施形態の操舵制御部の動作を説明するフローチャートである。
図10は、第3実施形態による車両の構成を示す概略図である。
図11は、第3実施形態の操舵制御部の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0013】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態による車両1の構成を示す概略図である。以下では、第1実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、第1実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。
【0014】
車両1は、ステアリングホイール10、ステアリングシャフト12、操舵角センサ14、ピニオンシャフト16、ステアリングロッド18、アーム20、左操舵輪22L、右操舵輪22R、クラッチ24、転舵アクチュエータ26、転舵角センサ28、左駆動モータ30L、右駆動モータ30R、車輪速センサ32、速度センサ34、車両制御部36を含む。以後、車両1を自車両と呼ぶ場合がある。
【0015】
ステアリングホイール10には、運転者によって操舵角が入力される。操舵角は、ステアリングホイール10の回転角度を示す。操舵角の基準となる基準操舵角(操舵角ゼロ)は、車両1の直進方向に対応するステアリングホイール10の回転角度を示す。ステアリングホイール10は、ステアリングシャフト12に連結されている。ステアリングシャフト12は、ステアリングホイール10の回転に従って軸周りに回転する。ステアリングシャフト12には、ステアリングホイール10の操舵角を検出する操舵角センサ14が設けられている。
【0016】
ピニオンシャフト16は、ラックアンドピニオン機構によってステアリングロッド18に連結されている。ステアリングロッド18の一端は、アーム20を通じて左操舵輪22Lに接続され、ステアリングロッド18の他端は、アーム20を通じて右操舵輪22Rに接続される。左操舵輪22Lは、車両1の前方左側に位置し、右操舵輪22Rは、車両1の前方右側に位置する。以後、左操舵輪22Lおよび右操舵輪22Rを総称して、操舵輪22と呼ぶ場合がある。
【0017】
クラッチ24は、ステアリングシャフト12とピニオンシャフト16との間に設けられる。クラッチ24は、例えば、電磁クラッチである。クラッチ24は、励磁電流が流れていないときにステアリングシャフト12とピニオンシャフト16との間を開放する。換言すると、クラッチ24は、ステアリングホイール10と左右の操舵輪22とを機械的に切り離す。また、クラッチ24は、励磁電流が流れるとステアリングシャフト12とピニオンシャフト16とを締結する。換言すると、クラッチ24は、ステアリングホイール10と左右の操舵輪22とを機械的に連結可能である。
【0018】
転舵アクチュエータ26は、例えば、モータであり、回転軸がラックアンドピニオン機構によってステアリングロッド18に連結されている。転舵アクチュエータ26は、回転軸を回転させることでステアリングロッド18を左右方向に移動させる。ステアリングロッド18が左右方向に移動すると、アーム20を通じて操舵輪22が転舵する。つまり、転舵アクチュエータ26は、操舵輪22の転舵を行う。なお、転舵は、操舵輪22の向きを変えることを示す。
【0019】
転舵角センサ28は、操舵輪22の転舵角を検出する。転舵角は、操舵輪22の鉛直軸周りの回転角度を示す。すなわち、転舵角は、操舵輪22の左右方向の向きを示す。転舵角の基準となる基準転舵角(転舵角ゼロ)は、操舵輪22が自車両の直進方向を向いているときの操舵輪22の鉛直軸周りの回転角度である。転舵角センサ28は、例えば、ステアリングロッド18の左右方向の位置に基づいて転舵角を検出してもよいし、転舵アクチュエータ26の回転角度に基づいて転舵角を検出してもよい。
【0020】
左駆動モータ30Lは、左操舵輪22Lに連結され、左操舵輪22Lを駆動する。右駆動モータ30Rは、右操舵輪22Rに連結され、右操舵輪22Rを駆動する。以後、左駆動モータ30Lおよび右駆動モータ30Rを総称して、駆動モータ30と呼ぶ場合がある。駆動モータ30は、左右の操舵輪22の各々を互いに異なるトルクで駆動可能な操舵輪駆動部として機能する。
【0021】
車輪速センサ32は、左操舵輪22Lおよび右操舵輪22Rの各々に設けられる。車輪速センサ32は、操舵輪22の回転速度(車輪速)を検出する。速度センサ34は、自車両の速度(車速)を検出する。
【0022】
車両制御部36は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路から構成される。車両制御部36は、プログラムを実行することで異常検知部40および操舵制御部42として機能する。
【0023】
異常検知部40は、転舵アクチュエータ26の異常を検知する。例えば、異常検知部40は、操舵角センサ14で検出された操舵角、および、転舵角センサ28で検出された転舵角を取得する。異常検知部40は、操舵角が変化しているにも拘わらず転舵角が変化していない場合、転舵アクチュエータ26に異常が生じていると判断する。なお、転舵アクチュエータ26の異常の具体的な検知方法は、この例に限らない。
【0024】
操舵制御部42は、転舵アクチュエータ26に異常が生じていない通常時、クラッチ24に励磁電流を流さず、クラッチ24を開放状態に維持させる。このとき、左右の操舵輪22は、クラッチ24によってステアリングホイール10とは機械的に切り離されている。この状態において、操舵制御部42は、操舵角センサ14で検出された操舵角に基づいて転舵アクチュエータ26に操舵輪22を転舵させる。
【0025】
つまり、車両1は、ステアリングホイール10と操舵輪22とが機械的に切り離されており、ステアリングホイール10の操舵角にしたがって転舵アクチュエータ26を駆動させることで操舵輪22を転舵させるステアバイワイヤ式の操舵機構を備える。以後、転舵アクチュエータ26に操舵輪22を転舵させる操舵制御を、通常操舵制御と呼ぶ場合がある。
【0026】
ここで、転舵アクチュエータ26に異常が生じた場合、転舵アクチュエータ26は、操舵輪22を適切に転舵することができなくなる。
【0027】
そこで、車両1は、転舵アクチュエータ26の異常に対処するフェールセーフ機能を有している。具体的には、異常検知部40によって転舵アクチュエータ26の異常が検知された場合、操舵制御部42は、クラッチ24に励磁電流を流し、クラッチ24を締結させる。そうすると、ステアリングホイール10は、クラッチ24を介して操舵輪22と機械的に連結される。これにより、運転者は、ステアリングホイール10およびクラッチ24を通じて操舵輪22を直接的に転舵可能となる。その結果、転舵アクチュエータ26に異常が生じても、運転者は、車両1を操舵できる。
【0028】
図2は、操舵角と転舵角との関係を説明する図である。図2において、実線A10は、クラッチ24が開放状態のときの操舵角と転舵角との関係の一例を示している。一点鎖線A12は、操舵角が基準操舵角のときにクラッチ24が締結された場合の操舵角と転舵角との関係の一例を示している。破線A14は、操舵角が基準操舵角ではないときにクラッチ24が締結された場合の操舵角と転舵角の関係の一例を示している。
【0029】
実線A10で示すように、クラッチ24が開放状態のとき、すなわち、通常操舵制御を行っているとき、操舵角に対する転舵角の関係は曲線的としている。具体的には、操舵角が小さいほど、操舵角に対する転舵角の増加量を少なくし、操舵角が大きくなるほど、操舵角に対する転舵角の増加量を多くしている。このようにしている理由は、直進しているときにステアリングホイール10の少しの操作で自車両が蛇行することを防止するためである。
【0030】
操舵制御部42は、通常操舵制御時、操舵角センサ14で検出された操舵角を、実線A10で示すテーブルや関係式に適用して転舵角を導出する。そして、操舵制御部42は、導出された転舵角に対応する分だけ転舵アクチュエータ26を駆動させる。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
車両
株式会社SUBARU
航空機
株式会社SUBARU
航空機
株式会社SUBARU
航空機
株式会社SUBARU
航空機
株式会社SUBARU
潤滑装置
株式会社SUBARU
ステータ
株式会社SUBARU
診断装置
株式会社SUBARU
ステータ
株式会社SUBARU
制御装置
株式会社SUBARU
制御装置
株式会社SUBARU
組立装置
株式会社SUBARU
制御装置
株式会社SUBARU
プレス型
株式会社SUBARU
エンジン
株式会社SUBARU
エンジン
株式会社SUBARU
制御装置
株式会社SUBARU
電動車両
株式会社SUBARU
電動車両
株式会社SUBARU
制御装置
株式会社SUBARU
モータ装置
株式会社SUBARU
無段変速機
続きを見る