CN114056419A - 转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明实现转向致动器的搭载性的提高。在本转向系统中，多个转向致动器中的至少一个分别配置于纵梁的内侧。多个转向致动器分别在长度方向上延伸。因此，在配置转向致动器的情况下，需要在长度方向上延伸的空间。相对于此，在搭载了不包括发动机的驱动源的车辆中，与纵梁的外侧相比，纵梁的内侧容易确保在长度方向上延伸的空间。因此，通过在纵梁的内侧配置转向致动器，能够使搭载性提高。

Description

转向系统

技术领域

本发明涉及包括多个与车辆的多个转向轮分别对应配置、并分别将转向轮独立地转向的转向装置在内的转向系统。

背景技术

在专利文献1中记载有包括多个与车辆的左右的转向轮分别对应配置、并分别将转向轮独立地转向的转向装置在内的转向系统。在本转向系统中，多个转向装置的转向致动器的每一个分别安装于减震器，并使减震器的主体绕着轴线旋转，由此将转向轮分别转向。

专利文献1：日本特开2019-182272号公报

发明内容

本发明的课题是实现转向装置的转向致动器的搭载性的提高。

在本转向系统中，多个转向装置中的至少一个转向致动器分别配置于纵梁的内侧。转向致动器在长度方向上延伸。因此，在配置转向致动器的情况下，需要在长度方向上延伸的空间。相对于此，在搭载了不包括发动机的驱动源的车辆中，与纵梁的外侧相比，纵梁的内侧容易确保在长度方向上延伸的空间。因此，通过在纵梁的内侧配置转向致动器，能够实现搭载性的提高。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的实施例所涉及的转向系统的图。

图2是表示作为上述转向系统的结构元件的转向装置及其周边的图。

图3是作为上述转向装置的结构元件的转向致动器的主视图。

图4是上述转向致动器的俯视图。

图5是搭载有上述转向系统的车辆的前轮及其周边的后视图。

图6是上述车辆的后轮及其周边的后视图。

图7是表示上述车辆的转向轮的束角的变化的图。

图8是表示存储于上述转向系统的控制装置的存储部的后轮侧束角抑制程序的流程图。

图9是表示存储于上述存储部的前轮侧束角抑制程序的流程图。

附图标记说明

6FL、6FR…左右前轮；8RL、8RR…左右后轮；10F…前轮侧转向装置；10R…后轮侧转向装置；14F、14R…转向致动器；16F、16R…横拉杆；34F、34R…纵梁；40F、40R…下臂；80…转向ECU(控制装置)。

具体实施方式

以下，基于附图对本实施方式所涉及的转向系统的一个例子详细地进行说明。

【实施例】

如图1所示，本转向系统包括与配置于车辆的多个转向轮分别对应配置的多个转向装置。本车辆是4轮转向车辆，作为左前轮6FL和右前轮6FR的左右前轮6FL、6FR、和作为左后轮8RL和右后轮8RR的左右后轮8RL、8RR是转向轮。与左右前轮6FL、6FR分别对应地配置前轮侧转向装置10FL、10FR，与左右后轮8RL、8RR分别对应地配置后轮侧转向装置10RL、10RR。

以下，存在将前轮侧转向装置10FL、10FR的每一个或者将它们统称为前轮侧转向装置10F的情况，存在将后轮侧转向装置10RL、10RR的每一个或者将它们统称为后轮侧转向装置10R的情况。对于左右前轮6FL、6FR、左右后轮8RL、8RR等，也相同，存在将每一个或者将它们统称为前轮6F、后轮8R的情况。

在图2中示出作为前轮侧转向装置10F、后轮侧转向装置10R中的一个的、与左前轮6FL对应配置的前轮侧转向装置10F的一个例子。前轮侧转向装置10F包括转向致动器14F、横拉杆16F、转向摇臂18F等。转向摇臂18F与转向致动器14F的输出轴19F一体地连结为能够旋转。横拉杆16F在一端部经由作为球窝接头的连结部20F与转向摇臂18F连结，在另一端部经由作为球窝接头的连结部21F与将左前轮6FL保持为能够旋转的未图示的转向节的转向臂连结。横拉杆16F经由转向摇臂18F与转向致动器14F连结。

如图3、4所示，转向致动器14F在长度方向上延伸，包括壳体24F、和保持于壳体24F并以串联的方式在长度方向上并列配置的作为电动马达的转向马达26F及减速机28F。转向致动器14F的输出轴19F也作为减速机28F的输出轴发挥功能。如图1所示，在前轮侧转向装置10F，若通过转向致动器14F的驱动来使转向摇臂18F旋转，则由此使横拉杆16F移动，从而左前轮6FL进行转向。

在壳体24F的、转向致动器14F的长度方向的中间部在长度方向上突出地配置托架30F，通过作为安装装置的紧固装置36F将托架30F安装于作为车身侧部件的一个结构元件的前纵梁34F的内侧、即前纵梁34F的车辆的宽度方向上的左前轮6FL的相反侧的部分。

在转向致动器14F，在长度方向上以串联的方式配置转向马达26F和减速机28F，因此存在转向致动器14F在长度方向上变长的情况。然而，在前纵梁34F的外侧、换言之在车轮的内部、附近难以配置设置在长度方向上较长的部件的空间。相对于此，搭载于本车辆的驱动源不包括发动机，而包括作为驱动马达的电动马达等。因此，在前纵梁34F的内侧，容易配置设置在长度方向上较长的部件的空间。因此，通过在前纵梁34F的内侧配置转向致动器14F，容易确保用于转向致动器14F的空间，能够实现搭载性的提高。

另一方面，左前轮6FL被作为悬臂的下臂40F支承为能够在上下方向上摆动。下臂40F在俯视时大体形成A型，在一端部，经由作为球窝接头的连结部42F与将左前轮6FL保持为能够旋转的转向节连结，并且在两个另一端部中的一方，经由连结部45F与和前纵梁34F分开的车身侧部件44连结。下臂40F在连结部45F连结为能够绕着在前后方向上延伸的轴线在上下方向上摆动。此外，下臂40F的两个另一端部的另一方经由未图示的连结部与车身侧部件44连结，但下臂40F在连结部连结为能够绕着在上下方向上延伸的轴线在前后方向上摆动。

而且，在本前轮侧转向装置10F，横拉杆16F的长度、即与转向臂的连结部21F和与转向摇臂18F的连结部20F之间的长度Ltf比下臂40F的长度、即与转向节的连结部42F和与车身侧部件44的连结部45F之间的长度Lrf长(Ltf＞Lrf)，并且，横拉杆16F位于比下臂40F的通过将连结部42F与连结部45F连接的轴线的部分、换言之下臂40F的将左前轮6FL保持为能够在上下方向上摆动的部分靠车辆的前方的位置。连结部21F、连结部20F分别位于比连结部42F、连结部45F靠前方的位置。

根据以上所述，如图5所示，在左前轮6FL相对于车身侧部件44在上下方向上摆动的情况下，横拉杆16F的连结部21F通过的轨迹的半径Ltf比下臂40F的连结部42F通过的轨迹的半径Lrf长，因此左前轮6FL的前部位于比后部靠车辆的外侧的位置。因此，左前轮6FL无论在弹跳的情况下还是在反弹的情况下都成为后束。对于右前轮6FR，也相同，无论在弹跳的情况下还是在反弹的情况下都成为后束。

相对于此，省略详细的图示，但如图1所示，与左右后轮8RL、8RR分别对应配置的后轮侧转向装置10R的结构元件与前轮侧转向装置10F的结构元件相同，因此分别代替尾标F而标注R来图示，并省略说明。在后轮侧转向装置10R，作为横拉杆16R的长度的、与转向臂的连结部21R和与转向摇臂18R的连结部20R之间的长度Ltr比作为下臂40R的长度的、与转向节的连结部42R和与车身侧部件44的连结部45R之间的长度Lrr长(Ltr＞Lrr)，并且横拉杆16R位于比下臂40R的通过连结部42R和连结部45R的部分、换言之、比下臂40R的将左后轮8RL保持为能够在上下方向上摆动的部分靠车辆的后方的位置。连结部21R、连结部20R分别位于比连结部42R、连结部45R靠后方的位置。此外，后轮侧转向装置10R的转向致动器14R配置于后纵梁34R的内侧。

因此，如图6所示，在左后轮8RL相对于车身侧部件在上下方向上摆动的情况下，左后轮8RL的后部位于比前部靠车辆的外侧的位置。因此，左后轮8RL伴随着侧倾而成为前束。

在本转向系统中，如图1所示，配置作为控制前轮侧转向装置10F、后轮侧转向装置10R的各自的转向致动器14F、14R的控制装置的转向ECU80。转向ECU80以计算机为主体，并包括未图示的执行部、存储部、输入输出部等。在输入输出部连接偏航率传感器90、横向加速度(以下，简称为横G)传感器92、车速传感器94、操作量传感器96、周边环境取得装置98等，并且连接转向致动器14F、14R。

本转向系统是线控转向式的系统，未图示的可供驾驶员操作的转向操作部件和前轮侧转向装置10F、后轮侧转向装置10R处于机械切断的状态。因此，通过转向ECU80控制前轮侧转向装置10F的转向致动器14F、后轮侧转向装置10R的转向致动器14R，由此将左右前轮6FL、6FR、左右后轮8RL、8RR转向。

偏航率传感器90检测车辆的偏航率，横G传感器92检测作用于车辆的横G，车速传感器94检测车辆的行驶速度。基于这些偏航率、横G、行驶速度等来分别取得左右前轮6FL、6FR、左右后轮8RL、8RR的各自的上下方向的行程。这里，行程是指各车轮与基准位置的上下方向的位移量。

另外，操作量传感器96检测驾驶员对于未图示的转向操作部件的操作量，周边环境取得装置98包括照相机、激光等，例如取得作为搭载有本转向系统的车辆的自身车辆的周边的物体，并取得该物体与自身车辆的相对位置关系、取得自身车辆行驶的道路的弯曲状态。基于这些转向操作部件的操作量、自身车辆的周边的物体与自身车辆的相对位置关系、道路的弯曲状态等来取得后述的主目标转向角。在自身车辆处于自动驾驶状态的情况(包括是自动驾驶车辆的情况)下，基于自身车辆的周边的物体与自身车辆的相对位置关系、道路的弯曲状态等来取得主目标转向角。

在本实施例中，将前轮侧转向装置10F的转向致动器14F控制成：左右前轮6FL、6FR的各自的束角伴随着上下方向的行程的变化而沿着图7的实线变化，将后轮侧转向装置10R的转向致动器14R控制成：左右后轮8RL、8RR的束角伴随着上下方向的行程的变化而沿着图7的点划线变化。

如上述的那样，在本实施例中，转向致动器14F配置于前纵梁34F的内侧，转向致动器14R配置于后纵梁34R的内侧，因此在前轮侧转向装置10F、后轮侧转向装置10R，横拉杆16F、16R分别变长。因此，若不如上述那样控制转向致动器14F、14R，则伴随着车轮的上下方向的行程的变化的束角的变化容易变大，相对于上下方向的行程的束角容易变大。例如，在本转向系统中，左右前轮6FL、6FR的各自的束角伴随着上下方向的行程的变化而沿着图7的双点划线变化，左右后轮8RL、8RR的各自的束角伴随着上下方向的行程的变化而沿着图7的虚线变化。然而，在束角较大的情况下，或者在束角的变化较大的情况下，车辆的操纵性可能降低，从而不优选。因此，在本转向系统中，通过转向致动器14F、14R的控制，使伴随着上下方向的行程的束角的变化变小，并使相对于上下方向的行程的束角变小。由此，将在本实施例中进行的转向致动器14F、14R的控制称为束角抑制控制。

在转向ECU80的存储部存储图8的流程图所示的后轮侧束角抑制程序、图9的流程图所示的前轮侧束角抑制程序，在执行部每隔预先决定好的设定时间来执行。

在图8的流程图的步骤1(以下，仅简称为S1。对于其他的步骤也相同)中，通过偏航率传感器90、横G传感器92、车速传感器94等，取得偏航率、横G、行驶速度等，基于这些求出车辆的侧倾量，分别取得左右后轮8RL、8RR的各自的上下方向的行程。

在S2中，基于左右后轮8RL、8RR的各自的上下方向的行程、图7的点划线表示的特性等来取得目标束角，在后轮侧转向装置10R，目标束角为目标转向角。而且，在S3中，分别对转向致动器14R的转向马达26R进行前馈控制，使得实际的左右后轮8RL、8RR的转向角成为目标转向角。

在图9的流程图的S11中，取得偏航率、横G、车速，在S12中，通过操作量传感器96取得转向操作部件的操作量，通过周边环境取得装置98取得自身车辆的周边的物体与自身车辆的相对位置关系、道路的弯曲状态。而且，在S13中，取得目标束角。基于左右前轮6FL、6FR的各自的上下方向的行程、图7的实线表示的特性等来取得目标束角。在S14中，基于转向操作部件的操作量、自身车辆的周边的物体与自身车辆的相对位置关系、道路的弯曲状态等来取得主目标转向角，取得将目标束角与主目标转向角加起来的角度(例如，将右转弯时的转向角作为+，并将左转弯时的转向角作为－来相加。以下相同)作为最终的目标转向角。在S15中，分别对转向致动器14F的转向马达26F进行前馈控制，使得左右前轮6FL、6FR的实际的转向角接近目标转向角。

相对于此，在偏航率传感器90、横G传感器92、车速传感器94等中的一个以上异常的情况下，取得目标束角变得困难，进行束角抑制控制变得困难。

另一方面，在操作量传感器96、周边环境取得装置98等正常的情况下，基于转向操作部件的操作量、周边的物体与自身车辆的相对位置关系、道路的弯曲状态等来取得左右前轮6FL、6FR的主目标转向角。而且，对前轮侧转向装置10F的转向致动器14F的转向马达26F进行前馈控制，使得主目标转向角为目标转向角，实际的转向角接近目标转向角。

左右前轮6FL、6FR的各自的实际的转向角为将目标转向角与根据图7的双点划线决定的束角加起来的角度。左右前轮6FL、6FR与目标转向角相比为后束。另外，不会在后轮侧转向装置10R的每一个进行转向马达26R的控制，但如图7的虚线所示，左右后轮8RL、8RR无论是弹跳还是反弹均为前束。

其结果是，车辆的转向特性为转向不足，从而能够抑制行驶稳定性的降低。

如以上那样，在本实施例中，由转向ECU80的存储图8的流程图所示的后轮侧束角抑制控制程序、图9的流程图所示的前轮侧束角抑制控制程序的部分、执行的部分等构成束角抑制控制部。

此外，在上述实施例中，对将转向系统应用于4轮转向车辆的情况进行了说明，但能够应用于前轮转向的车辆、应用于后轮转向的车辆。

另外，在4轮转向车辆中，使左右前轮6FL、6FR为后束、并且使左右后轮8RL、8RR为前束并不是必须的，也能够使左右前轮6FL、6FR为后束，或者使左右后轮8RL、8RR为前束。

并且，转向系统也能够搭载于将前纵梁34F与后纵梁34R配置为一体的车辆。

另外，转向角的控制的形态并不限定于上述实施例等，另外，本发明除了上述实施例之外，还能够以基于本领域技术人员的知识实施了各种变更、改进的各种方式来实施。

【可要求保护的发明】

(1)一种转向系统，包括多个与属于车辆的前轮侧与后轮侧的至少一侧的多个转向轮分别对应配置的转向装置，其中，

多个上述转向装置的每一个分别包括转向致动器，

多个上述转向致动器中的至少一个分别位于上述车辆的纵梁的内侧。

搭载本转向系统的车辆可以是左右前轮为转向轮的车辆，可以是左右后轮为转向轮的车辆，也可以是作为前后左右的4个车轮为转向轮的车辆的4轮转向车辆。另外，在将本转向系统搭载于4轮转向车辆的情况下，可以将与属于前轮侧与后轮侧中的任意一侧的转向轮对应配置的转向装置的转向致动器配置于纵梁的内侧，也可以将与属于前轮侧与后轮侧这两侧的所有的转向轮对应配置的转向装置的转向致动器配置于纵梁的内侧。

(2)根据(1)项所述的转向系统，其中，

上述多个转向轮包括属于上述前轮侧的左右前轮，

上述多个转向装置包括与上述左右前轮分别对应配置的左右的前轮侧转向装置，

上述左右前轮的每一个分别经由悬臂被包括上述纵梁在内的车身侧部件的任意一个支承为能够在上下方向上相对移动，

上述左右的前轮侧转向装置的每一个分别包括将上述多个转向致动器的各自的输出轴与上述左右前轮分别连结的横拉杆，

多个上述横拉杆分别在上述左右前轮的每一个在相对于上述车身侧部件沿着上下方向相对移动的情况下成为后束的状态下配置。

悬臂可以与作为车身侧部件的纵梁连结，也可以与和纵梁分开的车身侧部件连结。

(3)根据(2)项所述的转向系统，其中，

上述多个横拉杆的各自的长度分别比多个上述悬臂的各自的长度长，并且上述多个横拉杆分别位于比上述多个悬臂的每一个靠前方的位置。

悬臂的长度是指悬臂的将车轮保持为能够在上下方向上摆动的部分的长度。横拉杆的与前轮的连结部、与转向致动器的连结部分别位于比悬臂的与前轮的连结部、与车身侧部件的连结部靠前方的位置。

(4)根据(1)～(3)项中任一项所述的转向系统，其中，

上述多个转向轮包括属于上述后轮侧的左右后轮，

上述多个转向装置包括与上述左右后轮分别对应配置的左右的后轮侧转向装置，

上述左右后轮的每一个分别经由悬臂被包括上述纵梁在内的车身侧部件的任意一个支承为能够在上下方向上相对移动，

上述左右的后轮侧转向装置的每一个分别包括将上述多个转向致动器的各自的输出轴与上述左右后轮分别连结的横拉杆，

多个上述横拉杆分别在上述左右后轮的每一个在相对于上述车身侧部件沿着上下方向相对移动的情况下成为前束的状态下配置。

(5)根据(4)项所述的转向系统，其中，

上述多个横拉杆的各自的长度分别比多个上述悬臂的各自的长度长，并且上述多个横拉杆分别位于比上述多个悬臂的每一个靠后方的位置。

(6)根据(1)～(5)项中任一项所述的转向装置，其中，

上述多个转向致动器的每一个分别形成在长度方向上延伸的形状，上述至少一个转向致动器分别在上述长度方向的中间部安装于上述纵梁的内侧部分。

(7)根据(6)项所述的转向系统，其中，

上述多个转向致动器的每一个分别包括电动马达、和将该电动马达的旋转减速来输出的减速机，上述电动马达与上述减速机在上述长度方向上以串联的方式并列配置。

(8)根据(1)～(7)项任一项所述的转向系统，其中，

该转向系统包括控制上述多个转向致动器的控制装置，

上述控制装置包括束角抑制控制部，该束角抑制控制部通过上述至少一个转向致动器的控制来抑制与上述至少一个转向致动器对应的至少一个转向轮的束角。

在本实施例中，束角、束角的变化基于横拉杆的连结位置、下臂的连结位置、这些的相对位置关系、这些的长度之差等来决定，一般通过抑制束角，也抑制束角的变化。在该意义上，也能够将束角抑制控制称为束角变化抑制控制。

(9)根据(1)～(8)项中任一项所述的转向装置，其中，

上述车辆搭载不包括发动机的驱动源。

(10)一种转向装置，将车辆的转向轮转向，其中，

该转向装置包括转向致动器，

上述转向致动器位于上述车辆的纵梁的内侧。

在本项所述的转向装置中，能够采用(1)～(9)项中任一项所述的技术特征。

(11)一种转向装置，与车辆的左右的前轮的每一个分别对应配置，并将上述前轮分别独立地转向，其中，

上述前轮经由悬臂被车身侧部件支承为能够在上下方向上相对移动，

该转向装置包括转向致动器、和将上述转向致动器的输出轴与上述前轮连结的横拉杆，

上述横拉杆比上述悬臂长，并且在上述前轮在相对于上述车身侧部件沿着上下方向相对移动的情况下成为后束的状态下配置。

在本项所述的转向装置中，能够采用(1)～(9)项中任一项所述的技术特征。

(12)一种转向装置，与车辆的左右的后轮的每一个分别对应配置，并将上述后轮分别独立地转向，其中，

上述后轮经由悬臂被车身侧部件支承为能够在上下方向上相对移动，

该转向装置包括转向致动器、和将上述转向致动器的输出轴与上述后轮连结的横拉杆，

上述横拉杆比上述悬臂长，并且在上述后轮在相对于上述车身侧部件沿着上下方向移动的情况下成为前束的状态下配置。

在本项所述的转向装置中，能够采用(1)～(9)项中任一项所述的技术特征。

(13)一种转向致动器保持装置，保持将车辆的转向轮转向的转向致动器，其中，

上述转向致动器包括保持电动马达和减速机的壳体，

该转向致动器保持装置包括：

作为车身侧部件的纵梁；

配置于上述壳体的托架；以及

将上述托架安装于上述纵梁的内侧的安装装置。

在本项所述的转向致动器保持装置保持的转向致动器中，能够采用(1)～(9)项中任一项所述的技术特征。

Claims (6)

1.一种转向系统，包括多个与属于车辆的前轮侧与后轮侧的至少一侧的多个转向轮分别对应配置的转向装置，其中，

多个所述转向装置的每一个分别包括转向致动器，

多个所述转向致动器中的至少一个分别位于所述车辆的纵梁的内侧。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其中，

所述多个转向轮包括属于所述前轮侧的左右前轮，

所述多个转向装置包括与所述左右前轮分别对应配置的左右的前轮侧转向装置，

所述左右前轮的每一个分别经由悬臂被包括所述纵梁在内的车身侧部件的任意一个支承为能够在上下方向上相对移动，

所述左右的前轮侧转向装置的每一个分别包括将所述多个转向致动器的各自的输出轴与所述左右前轮分别连结的横拉杆，

多个所述横拉杆分别在所述左右前轮的每一个在相对于所述车身侧部件沿着上下方向相对移动的情况下成为后束的状态下配置。

3.根据权利要求2所述的转向系统，其中，

所述多个横拉杆的各自的长度分别比多个所述悬臂的各自的长度长，并且所述多个横拉杆分别位于比所述多个悬臂的每一个靠前方的位置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的转向系统，其中，

所述多个转向轮包括属于所述后轮侧的左右后轮，

所述多个转向装置包括与所述左右后轮分别对应配置的左右的后轮侧转向装置，

所述左右后轮的每一个分别经由悬臂被包括所述纵梁在内的车身侧部件的任意一个支承为能够在上下方向上相对移动，

所述左右的后轮侧转向装置的每一个分别包括将所述多个转向致动器的各自的输出轴与所述左右后轮分别连结的横拉杆，

多个所述横拉杆分别在所述左右后轮的每一个在相对于所述车身侧部件沿着上下方向相对移动的情况下成为前束的状态下配置。

5.根据权利要求4所述的转向系统，其中，

所述多个横拉杆的各自的长度分别比多个所述悬臂的各自的长度长，并且所述多个横拉杆分别位于比所述多个悬臂的每一个靠后方的位置。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的转向系统，其中，

该转向系统包括控制所述多个转向致动器的控制装置，

所述控制装置包括束角抑制控制部，该束角抑制控制部通过所述至少一个转向致动器的控制来抑制与所述至少一个转向致动器对应的至少一个转向轮的束角。

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