CN102300728A - 低油耗车辆 - Google Patents
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Abstract
能够使燃料利用率变好,能够提高制动性及转弯性。具有车身(11)、相对于车身(11)旋转自如地配设的前轮及后轮、以及配设在后轮与车身(11)之间且对后轮赋予外倾角的车轮驱动部(31、32)。上述后轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数小于前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数。由于上述后轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数小于前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数,因此能够使燃料利用率变好。此外,由于前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数大,因此能够充分地提高加速性及制动性。另外,由于对后轮赋予外倾角,因此能够产生横向力,能够产生侧抗力,能够提高转弯性。
Description
技术领域
本发明涉及低油耗车辆。
背景技术
以往,车辆通过使车轮旋转来行驶。在这种情况下,各车轮的轮胎与路面之间产生的摩擦力越大,轮胎抓取路面的力、即抓地力越大,能够提高车辆的加速性及制动性,但在与表示轮胎滚动方向的轮胎的朝向相反的方向上产生的滚动阻力增大,因而燃料利用率变差。相对于此,上述摩擦力越小,轮胎对路面的抓地力越小,加速性及制动性越低,但滚动阻力小,燃料利用率好。
此外,当驾驶者对方向盘进行操作来改变轮胎的朝向时,由于轮胎与路面之间的摩擦而在与轮胎的朝向垂直的方向上产生横向力,从而能够使车辆转弯。因此,在车辆的转弯时,上述滚动阻力与横向力的合力成为轮胎力而施加到轮胎。
此时,上述轮胎力中的、与轮胎的行进方向垂直的方向的分量成为侧抗力,该侧抗力作为使车辆转弯时抵抗离心力所需的向心力而发挥功能。此外,上述轮胎力中的、轮胎的行进方向的分量成为转弯阻力,该转弯阻力作为车辆的行驶阻力发挥功能。
然而,为了优化车辆的燃料利用率,提供在轮胎形成规定图案的沟以缩小轮胎与路面之间的摩擦系数的低滚动阻力轮胎(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2003-127615号公报
但是,上述以往的车辆中,由于轮胎与路面之间的摩擦系数小,所以制动时所能产生的制动力小,不仅制动性降低,而且转弯时所能产生的横向力小,转弯性也降低。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种能够解决上述以往的车辆的问题点,能够使燃料利用率变好,且能够提高制动性及转弯性的低油耗车辆。
为此,在本发明的低油耗车辆中,具有:车身;相对于该车身旋转自如地配设的前轮及后轮;以及车轮驱动部,该车轮驱动部配设在后轮与车身之间、且对后轮赋予外倾角。
另外,上述后轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数小于前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数。
在本发明的其他低油耗车辆中,具有:车身;相对于该车身旋转自如地配设的前轮及后轮;以及车轮驱动部,该车轮驱动部配设在后轮与车身之间、且对后轮赋予外倾角。
另外,上述后轮的各轮胎的滚动阻力小于前轮的各轮胎的滚动阻力。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,上述车轮驱动部对后轮赋予负值的外倾角。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,前轮作为驱动轮发挥功能。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,具有:转向操纵指标检测部,该转向操纵指标检测部用于检测表示车辆的转向操纵的转向操纵指标;转弯判断处理机构,该转弯判断处理机构基于上述转向操纵指标来判断车辆是否正在转弯;以及外倾角赋予处理机构,在由上述转弯判断处理机构判断出车辆正在转弯的情况下,利用上述车轮驱动部对上述后轮赋予外倾角。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,具有转弯指标检测部,该转弯指标检测部用于检测伴随车辆的转弯而产生的转弯指标。
另外,在检测到上述转弯指标的期间,上述外倾角赋予处理机构对上述后轮赋予外倾角。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,具有外倾角解除处理机构,在检测不到上述转向操纵指标之后,当经过了规定的时间时,上述外倾角解除处理机构解除赋予上述外倾角的作业。
按照本发明,在低油耗车辆中,具有:车身;相对于该车身旋转自如地配设的前轮及后轮;以及车轮驱动部,该车轮驱动部配设在后轮与车身之间、且对后轮赋予外倾角。
另外,上述后轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数小于前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数。
在这种情况下,由于上述后轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数小于前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数,因此能够使车辆的燃料利用率变好。此外,由于前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数大,因此能够充分地提高加速性及制动性。
另外,通过对后轮赋予外倾角,能够使之产生横向力,能够使之产生侧抗力,因此能够提高转弯性。
在本发明的其他低油耗车辆中,具有:车身;相对于该车身旋转自如地配设的前轮及后轮;以及车轮驱动部,该车轮驱动部配设在后轮与车身之间、且对后轮赋予外倾角。
另外,上述后轮的各轮胎的滚动阻力小于前轮的各轮胎的滚动阻力。
在这种情况下,由于上述后轮的各轮胎的滚动阻力小于前轮的各轮胎的滚动阻力,因此能够使车辆的燃料利用率变好。此外,由于前轮的各轮胎的滚动阻力大,因此能够充分地提高加速性及制动性。
另外,通过对后轮赋予外倾角,能够使之产生横向力,能够使之产生侧抗力,因此能够提高转弯性。此外,能够抑制行驶感降低的情况。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,上述车轮驱动部对后轮赋予负值的外倾角。
在这种情况下,因当使车辆转弯时在车辆产生的离心力,施加到转弯外轮的载荷增大,因此能够使转弯外轮产生充分大的横向力。
因此,与车辆的转弯方向无关,仅通过对后轮赋予负的外倾角就能够提高转弯性。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,前轮作为驱动轮发挥功能。
在这种情况下,由于作为驱动轮发挥功能的前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数或者前轮的各轮胎的滚动阻力大,因此能够进一步提高加速性及制动性。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,具有:转向操纵指标检测部,该转向操纵指标检测部用于检测表示车辆的转向操纵的转向操纵指标;转弯判断处理机构,该转弯判断处理机构基于上述转向操纵指标来判断车辆是否正在转弯;以及外倾角赋予处理机构,在由上述转弯判断处理机构判断出车辆正在转弯的情况下,利用上述车轮驱动部对上述后轮赋予外倾角。
在这种情况下,由于在车辆正在转弯时,对后轮赋予外倾角,因此能够使之产生横向力,能够使之产生侧抗力,能够提高转弯性。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,具有:转弯指标检测部,该转弯指标检测部用于检测伴随车辆的转弯而产生的转弯指标。
另外,在检测到上述转弯指标的期间,上述外倾角赋予处理机构对上述后轮赋予外倾角。
在这种情况下,由于在检测到上述转弯指标的期间,对上述规定的车轮赋予外倾角,因此能够可靠地提高转弯性。
在本发明的另一其他低油耗车辆中,进一步,具有:外倾角解除处理机构,在检测不到上述转向操纵指标之后,当经过了规定的时间时解除赋予上述外倾角的作业。
在这种情况下,由于在检测不到转向操纵指标之后,在经过规定的时间之前,不解除赋予外倾角的作业,因此能够使车轮的动作稳定。
附图说明
图1为本发明的实施方式的车辆的概念图。
图2为本发明的实施方式的车辆的控制框图。
图3为本发明的实施方式的摩擦力与燃料利用率及滚动阻力之间的关系图。
图4为说明本发明的实施方式的车辆的动作的图。
图5为本发明的实施方式的外倾角的特性图。
图6为本发明的实施方式的车轮驱动部单元的俯视图。
图7为说明本发明的实施方式的致动器的动作的图。
图8为表示本发明的实施方式的车辆的控制装置的动作的流程图。
图9为表示本发明的实施方式的车辆的动作的第一图。
图10为表示本发明的实施方式的车辆的动作的第二图。
图11为本发明的实施方式的车速与阈值之间的关系图。
标号说明
11...车身;20...方向盘转角传感器;31、32...车轮驱动部;WLF、WRF、WLB、WRB...车轮;θ...外倾角。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细说明。在这种情况下,对作为低油耗车辆的车辆进行说明。
图1为本发明的实施方式的车辆的概念图。
在图中,11为表示车辆的主体的车身,12为作为驱动源的发动机,WLF、WRF、WLB、WRB为相对于上述车身11旋转自如地配设的前方左侧、前方右侧、后方左侧及后方右侧的车轮,由车轮WLF、WRF构成前轮,由车轮WLB、WRB构成后轮。通过驱动上述发动机12,使车轮WLF、WRF相互联动地旋转而作为驱动轮发挥功能,车轮WLB、WRB伴随车辆的行驶而从动地旋转。
此外,13为作为转向操纵装置的方向盘,14为作为加速操作部件的油门踏板,15为作为减速操作部件的制动踏板,当操作者亦即驾驶者通过对方向盘13进行操作而使方向盘13旋转时,根据该方向盘13的旋转对车轮WLF、WRF赋予转向操纵角,从而能够使车辆转弯。此外,当驾驶者踩下油门踏板14时,能够根据该油门踏板14的踩下量而使车辆加速,当驾驶者踩下制动踏板15时,能够根据制动踏板15的踩下量而对车辆进行制动。其中,上述转向操纵角是指,在根据方向盘13的旋转而使车轮WLF、WRF的朝向发生改变时,车辆的前后方向与车轮WLF、WRF的朝向所成的角度。
另外,16为进行车辆的整体的控制的控制部,31、32为车轮驱动部,该车轮驱动部分别配设在规定的车轮、在本实施方式中为各车轮WLB、WRB与车身11之间,使各车轮WLB、WRB独立地旋转,并且对各车轮WLB、WRB独立地赋予外倾角,38为液压控制部,产生用于使该车轮驱动部31、32动作的液压。
其中,由上述各车轮WLB、WRB、方向盘13、控制部16、车轮驱动部31、32等构成转弯控制装置,由各车轮WLB、WRB及车轮驱动部31、32构成作为致动器的后方左侧及后方右侧的车轮驱动部单元41、42。此外,在本实施方式中,上述各车轮驱动部31、32与各车轮WLB、WRB对应地配设,但也可配设在车身11中的规定的一个部位。
另外,在本实施方式中,为了使车轮WLF、WRF旋转而使用了发动机12,但可以在车轮WLF、WRF内分别配设作为驱动源的轮内马达。此外,可以在所有的车轮WLF、WRF、WLB、WRB分别配设轮内马达。
进一步,在本实施方式中,为了对各车轮WLB、WRB独立地赋予外倾角而使用了液压,但作为外倾角赋予用驱动部也可以使用马达。
下面,对上述结构的车辆的控制装置进行说明。
图2为本发明的实施方式的车辆的控制框图。
在图中,16为控制部、19为检测车速v的作为车速检测部的车速传感器,20为检测驾驶者对方向盘13进行操作时的在转向操纵方向上的操作量、即转向角度ε的作为转向操纵量检测部的方向盘转角传感器,s1为相对于车轮驱动部31的未图示的各缸筒部进行液压的供给/排出的控制阀,s2为相对于车轮驱动部32的未图示的各缸筒部进行液压的供给/排出的控制阀,ε1、ε2为检测各车轮WLB、WRB的外倾角的作为外倾角检测部的外倾角传感器,21为检测表示车辆的转弯速度的值、即偏航率η的作为转弯速度检测部的偏航率传感器,22为检测车辆的横G(横向加速度)的作为横向加速度检测部的横G传感器。
其中,由上述转向角度ε构成表示车辆的转向操纵的转向操纵指标,由方向盘转角传感器20构成检测上述转向操纵指标的转向操纵指标检测部。此外,由偏航率η及横G构成伴随车辆的转弯而产生的转弯指标,由上述偏航率传感器21及横G传感器22构成转弯指标检测部。在本实施方式中,作为上述转向操纵指标使用转向角度,但替代转向角度还可以使用转向操纵角。
上述控制部16具备:作为进行车辆的整体的控制的控制装置、且作为运算装置的CPU 25;在该CPU 25进行各种运算处理之际作为用于记录数据的暂存器使用的RAM 26;预先记录有各种数据、控制用程序等的ROM 27;未图示的闪存器;等等。
在本实施方式中,在上述CPU 25及ROM 27记录了各种数据、程序等,但还可以将数据、程序等记录在作为记录介质的盘等。
其中,上述控制部16、液压控制部38、CPU 25等单独地或通过组合而作为用于基于各种数据、程序等进行各种处理的计算机发挥功能。
下面,对上述车轮WLF、WRF、WLB、WRB的特性进行说明。
图3为本发明的实施方式的摩擦力与燃料利用率及滚动阻力之间的关系图。其中,在图中,横轴表示摩擦力、纵轴表示燃料利用率及滚动阻力。
在上述结构的车辆中,将通过驱动发动机12而产生的旋转传递给车轮WLF、WRF,通过使车轮WLF、WRF旋转来使车辆行驶。其中,伴随车辆的行驶,车轮WLB、WRB也旋转。
然后,当驾驶者踩下油门踏板14时,发动机12的旋转速度增高,伴随与此,作为驱动轮发挥功能的各车轮WLF、WRF的旋转速度也增高,从而能够使车辆加速。此外,当驾驶者踩下制动踏板15时,各车轮WLF、WRF、WLB、WRB的旋转降低,从而能够使车辆制动。
然后,当驾驶者对方向盘13进行操作而使该方向盘13旋转时,各车轮WLF、WRF的朝向、以及表示轮胎滚动的方向的轮胎朝向发生改变,从而能够使车辆转弯。
然而,当上述各车轮WLF、WRF、WLB、WRB的轮胎与路面之间产生的摩擦力大时,轮胎对路面的抓地力增大,从而能够使基于踩下油门踏板14时的作为驱动轮发挥功能的各车轮WLF、WRF的加速性、及基于踩下制动踏板15时的各车轮WLF、WRF、WLB、WRB的制动性增高。然而,当摩擦力大时,在与轮胎的朝向相反的方向上产生的滚动阻力增大,燃料利用率变差。与此相对,当上述摩擦力小时,轮胎对路面的抓地力减小,加速性及制动性降低,但滚动阻力减小,燃料利用率变好。
此外,在车辆的转弯时,当各轮胎的朝向发生改变时,由于轮胎与路面之间产生的摩擦力,而在与轮胎的朝向垂直的方向上产生横向力,上述滚动阻力与横向力的合力成为轮胎力而施加到轮胎。此时,在上述轮胎力中、与轮胎的行进方向垂直的方向的分量成为侧抗力,该侧抗力作为使车辆转弯时抵抗离心力所需的向心力发挥功能。此外,在上述轮胎力中、轮胎的行进方向的分量成为转弯阻力,该转弯阻力作为车辆的行驶阻力发挥功能。
因此,当上述抓地力大时,能够提高转向操纵性,当抓地力小时,转向操纵性降低。
为此,在本实施方式中,通过将车轮WLF、WRF设为轮胎与路面之间的摩擦系数大的构造,能够充分地提高加速性及制动性,通过将车轮WLB、WRB设为轮胎与路面之间的摩擦系数小的构造,使车辆的燃料利用率变好。此外,在本实施方式中,为了抑制在车轮WLB、WRB中由于轮胎与路面之间的摩擦系数小而转向操纵性降低的情况,对车轮WLB、WRB赋予适当的外倾角。
图4为说明本发明的实施方式的车辆的动作的图,图5为本发明的实施方式的外倾角的特性图。其中,在图5中,横轴表示侧滑角、纵轴表示横向力。
在图中,WLF、WRF、WLB、WRB为车轮,在将车轮WLF、WRF的各轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数设为μ1,并且将车轮WLB、WRB的各轮胎tb与路面sf之间的摩擦系数设为μ2时,使μ1>μ2。
然而,一般情况下,为了减小轮胎与路面之间的摩擦系数,作为第一方法可以考虑缩窄轮胎的宽度,作为第二方法可以考虑使用摩擦系数小的轮胎原料,作为第三方法可以考虑在胎面形成摩擦系数减小的图案,作为第四方法可以考虑提高轮胎的空气压力。
在本实施方式中,作为轮胎tf使用通常的轮胎、即普通轮胎,作为轮胎tb使用通过第一~第四方法中的任一方法使得与路面sf之间的摩擦系数比轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数小的低滚动阻力的轮胎tb。
因此,由于在车轮WLB、WRB中轮胎tb与路面sf之间的摩擦系数μ2小,从而能够使车辆的燃料利用率变好。
此外,由于在作为驱动轮发挥功能的车轮WLF、WRF中,轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数μ1大,因此能够充分地提高基于车轮WLF、WRF的加速性。
另外,在本实施方式中,由于发动机12被搭载于车辆的前方,因此即使车轮WLB、WRB的轮胎tb与路面sf之间的摩擦系数μ2小,也能充分地提高基于车轮WLF、WRF、WLB、WRB的制动性。
即,例如,将车辆的载荷W设为
W=14000〔kg重〕,并且将制动时的车轮WLF、WRF与车轮WLB、WRB之间的载荷分配设为0.75比0.25时,施加于车轮WLF、WRF的载荷Wf成为,
Wf=10500〔kg重〕,施加于车轮WLB、WRB的载荷Wb成为,
Wb=3500〔kg重〕。而且,将进行紧急制动时的制动加速度设为0.9G时,制动车辆所需的制动力F成为,
F=0.9G×W
=0.9G×14000〔kg重〕
=12600〔N〕。此时,在使用了普通轮胎的车轮WLF、WRF中,当将轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数μ1设为1.1〔N/kg重〕时,车轮WLF、WRF所需的制动力Ff为,
Ff=1.1〔N/kg重〕×10500〔kg重〕
=11550〔N〕。而且,此时,车轮WLB、WRB所需的制动力Fb成为,
Fb=F-Ff
=12600〔N〕-11550〔N〕
=1050〔N〕。因此,车轮WLB、WRB中,轮胎tb与路面sf之间的摩擦系数μ2成为,
μ2=Fb/W
=1050〔N〕÷14000〔kg重〕
=0.3〔N/kg重〕。
这样,在将车轮WLF、WRF中的轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数μ1设为1.1〔N/kg重〕时,通过将车轮WLB、WRB中的轮胎tb与路面sf之间的摩擦系数μ2设为至少0.3〔N/kg重〕,能够用0.9G的制动加速度对车辆进行制动。
然而,由于在车轮WLF、WRF中轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数μ1大,因此,在车辆转弯时,基于车轮WLF、WRF的转向操纵性不会降低。但是,由于在车轮WLB、WRB中轮胎tb与路面sf之间的摩擦系数μ2小,因此在车轮WLB、WRB产生的横向力小相应的量,从而造成侧抗力小。为此,在本实施方式中,如上所述,如图4所示,在车辆的转弯时对车轮WLB、WRB赋予负值的外倾角(内倾角)。
在图5中,Ln1为表示将外倾角设为0〔°〕时的侧滑角与横向力之间的关系的线、Ln2为表示将外倾角设为-5〔°〕时的侧滑角与横向力之间的关系的线、Ln3为表示将外倾角设为-10〔°〕时的侧滑角与横向力之间的关系的线。另外,在这种情况下,侧滑角为在车辆转弯时车辆的行进方向与车轮WLB、WRB的朝向所成的角度。
因此,能够增大在车轮WLB、WRB产生的横向力,能够增大侧抗力,因此能够提高转弯性。
另外,在本实施方式中,与车辆的转弯方向无关地对车轮WLB、WRB赋予相同的负值的外倾角,因此能够使与转弯方向相反侧的车轮、即转弯外轮(在使车辆向左方向转弯的情况下为车轮WRB,在使车辆向右方向转弯的情况下为车轮WLB)朝向转弯方向产生横向力,相对于此,无法使与转弯方向相同侧的车轮、即转弯内轮(使车辆向左方向转弯时为车轮WLB,使车辆向右方向转弯时为车轮WRB)朝向转弯方向产生横向力。然而,在使车辆转弯的情况下,由于在车辆产生的离心力,施加于转弯外轮的载荷大,因此无法使转弯外轮产生足够大的横向力。
因此,只通过与车辆的转弯方向无关地对车轮WLB、WRB赋予相同的负值的外倾角,就能够提高转弯性。
其中,如果对转弯内轮赋予正值的外倾角(正外倾角(positivecamber)),对转弯外轮赋予负值的外倾角,则能够进一步提高转弯性。此外,还可以对转弯内轮赋予零(0)值的外倾角,对转弯外轮赋予负值的外倾角。
接下来,说明用于对上述车轮WLB、WRB赋予外倾角的车轮驱动部单元41、42。其中,在这种情况下,由于车轮驱动部单元41、42的构造彼此相等,因此只对车轮驱动部单元41进行说明。
图6为本发明的实施方式的车轮驱动部单元的俯视图,图7为对本发明的实施方式的致动器的动作进行说明的图。
在图6中,41为车轮驱动部单元,该车轮驱动部单元41具备车轮WLB及车轮驱动部31,上述车轮WLB具备由铝合金等形成的轮子18、及通过嵌合而配设在该轮子18的外周的轮胎tb,上述车轮驱动部31具备:具有圆形形状的作为车轮驱动板的外倾板(Camber Plate)45;配设在该外倾板45的朝向轮子18内突出而形成的轴部49、且将上述轮子18支承为旋转自如的轴承br1、br2;使上述外倾板45摆动的作为摆动用驱动部的致动器47;以及连结上述外倾板45与致动器47的、作为连结部件的联轴节部(万向节)51;等等。
此外,上述致动器47具备作为第一~第三驱动部件的液压缸53~55,上述各液压缸53~55具备固定于上述车身11(图1)的缸筒部61~63、及相当于上述各缸筒部61~63进退自如地配设的杆部64~66,上述各杆部64~66经由上述联轴节部51与外倾板45连结。
然而,在将穿过上述外倾板45的中心O、且沿车辆的前后方向(长度方向)延伸的轴设为xa轴,将穿过上述外倾板45的中心O、且沿车辆的左右方向(宽度方向)延伸的轴设为ya轴,将穿过上述外倾板45的中心O、且沿车辆的上下方向(高度方向)延伸的轴设为za轴时,通过驱动上述液压缸53~55,使各杆部64~66在箭头A、B方向进退,能够使外倾板45以xa轴为中心向箭头C、D方向转动,或者以za轴为中心向箭头E、F方向转动。为此,在将上述外倾板45的za轴上的上端附近的规定的位置设为第一位置st1,将比该第一位置st1在车辆的前后方向上靠后侧的规定位置设为第二位置st2,将比上述第一位置st1在车辆的前后方向上靠前侧的规定的位置设为第三位置st3时,在第一~第三位置st1~st3配设各联轴节部51,经由上述各联轴节部51将外倾板45与各杆部64~66连结成在所有方向上转动自如。另外,在本实施方式中,上述第一~第三位置st1~st3在上述外倾板45的圆周方向上以等间距角、且隔开120〔°〕的间隔设定。
然后,利用上述液压控制部38产生液压,对上述各缸筒部61~63进行选择性地供给/排出液压,从而能够使外倾板45以xa轴为中心向箭头C、D方向转动,对车轮WLB赋予外倾角。即,如图6所示,在将车轮WLB相对于路面sf(图4)垂直、且相对于车身11平行地放置的状态设为中立状态时,如果在该中立状态下,使杆部64向箭头A方向移动(后退)规定的量,使杆部65、66向箭头B方向移动(前进)相同的量,则能够使车轮WLB向箭头C方向转动,对车轮WLB赋予负值的外倾角。另外,在上述中立状态下,如果使杆部64向箭头B方向移动规定的量,使杆部65、66向箭头A方向移动相同的量,则能够使车轮WLB向箭头D方向转动,对车轮WLB赋予正值的外倾角。
接下来,对上述结构的车辆的控制装置的动作进行说明。
图8为表示本发明的实施方式的车辆的控制装置的动作的流程图,图9为表示本发明的实施方式的车辆的动作的第一图,图10为表示本发明的实施方式的车辆的动作的第二图,图11为本发明的实施方式的车速与阈值之间的关系图。其中,在图11中,横轴表示车速,纵轴表示阈值。
首先,在控制部16中,CPU 25的未图示的信息取得处理机构进行信息取得处理,读入车速v、转向角度ε、横G、偏航率η及外倾角θ。
然后,CPU 25的未图示的转弯判断处理机构进行转弯判断处理,基于转向角度ε判断车辆是否在转弯,在本实施方式中,基于转向角度ε的绝对值|ε|是否大于阈值α,来判断车辆是否在转弯。其中,上述阈值α为如下的值:在驾驶者变更车道时使方向盘13稍稍旋转的情况下,能够防止作出车辆已开始转弯这样的误判的值。
接着,在转向角度ε的绝对值|ε|大于阈值α,而车辆正在转弯的情况下,CPU 25的未图示的外倾角赋予处理机构进行外倾角赋予处理,判断是否赋予外倾角θ,在未赋予的情况下,对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ。另外,在本实施方式中,在将车轮WLF、WRF、WLB、WRB置于不使车轮驱动部31、32动作的作为通常状态的初始状态的情况下,上述车轮WLF、WRF、WLB、WRB被赋予根据车辆的规格所规定的规定正值的外倾角,通过使车轮驱动部31、32动作而赋予负值的外倾角,从而将外倾角θ设在-5〔°〕以上且+5〔°〕以下的范围。
然而,在驾驶者对方向盘13进行操作后,由于转向装置、液压装置等的机械性松动,车辆在延迟一定时间后动作。即,当驾驶者开始旋转方向盘13时,车辆在延迟一定时间后开始转弯,当驾驶者使方向盘13返回原位置(初始位置)时,车辆在延迟一定时间后结束转弯。
例如,如图9所示,当驾驶者在时刻t1开始旋转方向盘13,使转向角度ε逐渐增大时,在经过了一定时间τ1的时刻t2、横G及偏航率η逐渐增大。另外,当在时刻t3转向角度ε成为最大时,在经过了上述一定时间τ1的时刻t4、横G及偏航率η成为最大。继而,当转向角度ε逐渐减小时,横G及偏航率η也逐渐减小,当在时刻t5转向角度ε成为零时,在经过了上述一定时间τ1的时刻t6、横G及偏航率η成为零。
这样,在驾驶者开始旋转方向盘13后,经过一定时间τ1后,横G及偏航率η增大,即使驾驶者使方向盘13返回原位置,在经过一定时间τ1之前,横G及偏航率η也不会成为零。
为此,优选为,在时刻t2对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ,在转向角度ε成为零之后,在检测到横G及偏航率η的期间,继续赋予外倾角θ,在时刻t6解除对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ的作业。
然而,例如在使车辆沿着连续转弯的道路行驶的情况下,驾驶者有必要在使方向盘13返回原位置之后立即使方向盘13向相反方向旋转,此时,如图10所示,转向角度ε逐渐减小,在时刻t5成为零之后,朝负方向逐渐增大。
此时,如果在时刻t6刚刚解除对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ的作业之后再次对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ,则车轮WLB、WRB的动作变得不稳定。
为此,在本实施方式中,即使转向角度ε的绝对值|ε|在阈值α以下,也不立即解除外倾角θ的赋予,而是在绝对值|ε|成为阈值α以下之后,在经过了预先设定的时间时解除外倾角θ的赋予。
因此,上述转弯判断处理机构根据转向角度ε的绝对值|ε|是否在阈值α以下,来判断车辆的转弯是否结束。当上述绝对值|ε|在阈值α以下,车辆结束转弯时,CPU 25的未图示的计时处理机构进行计时处理,由内置于CPU 25的未图示的计时器来开始进行计时。
接着,上述CPU 25的未图示的外倾角解除条件判断处理机构进行外倾角解除条件判断处理,判断是否对车轮WLB、WRB赋予了外倾角θ,在赋予了外倾角θ的情况下,根据横G的绝对值|横G|是否小于阈值β、以及偏航率η的绝对值|η|是否小于阈值γ,来判断第一外倾角解除条件是否成立。
其中,对于上述阈值α、β、γ,如图11所示,车速v越高则上述阈值越小,车速v越低则上述阈值越大。因此,上述外倾角解除条件判断处理机构,在读入车速v的同时,参照配设于ROM 27的未图示的阈值映像图,读出与车速v对应的阈值α、β、γ,判断第一外倾角解除条件是否成立。
然后,当第一外倾角解除条件成立时,上述外倾角解除条件判断处理机构根据从利用计时器开始进行计时是否经过了一定时间τ2来判断第二外倾角解除条件是否成立。
在经过上述一定时间τ2,第二外倾角解除条件成立的情况下,CPU 25的未图示的外倾角解除处理机构进行外倾角解除处理,解除对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ的作业,将外倾角θ设为零。
即,上述外倾角赋予处理机构在检测到横G及偏航率η的期间,继续赋予上述外倾角θ,在检测不到转向角度ε之后、即转向角度ε成为零之后,当经过了规定时间τ2时,上述外倾角解除处理机构解除上述外倾角θ的赋予。
这样,在本实施方式中,在车辆的转弯时,由于将车轮WLB、WRB的各轮胎tb与路面sf之间的摩擦系数μ2设为小于车轮WLF、WRF的各轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数μ1,因此能够使车辆的燃料利用率变好。此外,由于车轮WLF、WRF的各轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数μ1大,因此能够充分地提高加速性及制动性。
另外,通过对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ,能够产生横向力,能够产生侧抗力,因此能够提高转弯性。
此外,即使转向角度ε的绝对值|ε|在阈值α以下,在检测到横G及偏航率η的期间,也继续对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ,因此能够可靠地提高转弯性。
进一步,即使横G的绝对值|横G|变得比阈值β小,偏航率η的绝对值|η|变得比阈值γ小,在转向角度ε的绝对值|ε|成为阈值α以下之后,直到经过一定时间τ2之前,都不会解除对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ的作业,因此能够使车轮WLB、WRB的动作稳定。
此外,对于上述阈值α、β、γ而言,车速v越高则上述阈值越小,越容易赋予外倾角θ,因此在高速行驶时能够使车辆稳定。
接下来,对流程图进行说明。
步骤S1 读入转向角度ε。
步骤S2 读入横G。
步骤S3 读入偏航率η。
步骤S4 读入外倾角θ。
步骤S5 判断转向角度ε的绝对值|ε|是否大于阈值α。在转向角度ε的绝对值|ε|大于阈值α的情况下,进入步骤S6,当转向角度ε的绝对值|ε|在阈值α以下的情况下,进入步骤S7。
步骤S6 判断是否赋予了外倾角θ。在赋予了外倾角θ的情况下返回,在没有赋予外倾角θ的情况下进入步骤S13。
步骤S7 开始基于计时器进行计时。
步骤S8 判断是否赋予了外倾角θ。在赋予了外倾角θ的情况下进入步骤S9,在没有赋予外倾角θ的情况下返回。
步骤S9 判断横G的绝对值|横G|是否小于阈值β。在横G的绝对值|横G|小于阈值β的情况下进入步骤S10,当横G的绝对值|横G|在阈值β以上的情况下返回。
步骤S10 判断偏航率η的绝对值|η|是否小于阈值γ。在偏航率η的绝对值|η|小于阈值γ的情况下进入步骤S11,当偏航率η的绝对值|η|在阈值γ以上的情况下返回。
步骤S11 判断是否经过了时间τ2。在已经过了时间τ2的情况下进入
步骤S12,在没有经过时间τ2的情况下返回。
步骤S12 解除外倾角θ的赋予,返回。
步骤S13 赋予外倾角θ,返回。
在本实施方式中,车轮驱动部31、32配设在车轮WLB、WRB与车身11之间,但车轮驱动部31、32也可以配设在车轮WLF、WRF与车身11之间。
此外,在本实施方式中,使车轮WLB、WRB的各轮胎tb与路面sf之间的摩擦系数μ2小于车轮WLF、WRF的各轮胎tf与路面sf之间的摩擦系数μ1,但也可以对各车轮WLF、WRF、WLB、WRB使用相同的轮胎,使摩擦系数μ1、μ2相等。
然而,可以看出如果将轮胎的侧壁(胎侧)形成得薄,减少橡胶的使用量,则能够减少伴随车辆的行驶而产生的轮胎的发热量,不必减小摩擦系数就能够减小轮胎的滚动阻力。
此外,通过调整作为橡胶的成分的二氧化硅的含有量,变更橡胶的材质,能够提供不必减小摩擦系数就能够减小滚动阻力的轮胎。
因此,通过将不必减小摩擦系数就能够减小滚动阻力的轮胎使用于车轮WLB、WRB,能够使车轮WLB、WRB的各轮胎tb的滚动阻力小于车轮WLF、WRF的各轮胎tf的滚动阻力。
在该情况下,由于上述车轮WLB、WRB的各轮胎tb的滚动阻力小,因此能够使车辆的燃料利用率变好。此外,由于车轮WLF、WRF的各轮胎tf的滚动阻力大,因此能够充分地提高加速性及制动性。
另外,通过对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ,能够产生横向力,能够产生侧抗力,因此能够提高转弯性。
其中,在使用将侧壁形成得薄、或者变更橡胶的材质的轮胎tb的情况下,轮胎tb的刚性降低,但在本实施方式中,由于对车轮WLB、WRB赋予外倾角θ,因此能够抑制行驶感降低的情况。
在本实施方式中,在使车轮WLB、WRB的各轮胎tb的摩擦系数小于车轮WLF、WRF的各轮胎tf的摩擦系数、或者使车轮WLB、WRB的各轮胎tb的滚动阻力小于车轮WLF、WRF的各轮胎tf的滚动阻力的车辆中,对车轮WLB、WRB赋予了外倾角,但也可以减小所有轮胎tf、tb的摩擦系数、或者减小滚动阻力。
然而,在该情况下,制动时所能产生的制动力减小,不仅制动性降低,而且转弯时所能产生的横向力减小,转弯性也降低。
为此,在如下的实施方式中,可以对车轮WLF、WRF、WLB、WRB中的规定的车轮赋予外倾角。
即,在第一实施方式中,低油耗车辆具有:车身;相对于该车身旋转自如地配设的车轮;车轮驱动部,该车轮驱动部配设在规定的车轮与车身之间、且用于对上述规定的车轮赋予外倾角;转向操纵指标检测部,该转向操纵指标检测部用于检测表示车辆的转向操纵的转向操纵指标;转弯判断处理机构,该转弯判断处理机构基于上述转向操纵指标来判断车辆是否正在转弯;以及外倾角赋予处理机构,在利用上述转弯判断处理机构判断出车辆正在转弯的情况下,利用上述车轮驱动部对上述规定的车轮赋予外倾角。
在这种情况下,如果判断出车辆正在转弯,则对规定的车轮赋予外倾角,因此制动时所能产生的制动力增大,不仅能够增高制动性,而且转弯时所能产生的横向力增大,转弯性也能增高。
然而,在第一实施方式中,如前所述,在驾驶者对方向盘13进行操作后,由于转向装置、液压装置等的机械性松动,车辆在延迟一定时间后动作。即,在驾驶者开始旋转方向盘13之后,在经过一定时间τ1后,横G及偏航率η增大,即使驾驶者使方向盘13返回原位置,在经过一定时间τ1之前,横G及偏航率η也不会成为零。
在这种情况下,如果在转向角度ε成为零之后,解除对上述车轮赋予外倾角θ的作业,则无法在横G及偏航率η成为零之前的期间,增高转弯性。
为此,在第二实施方式中,低油耗车辆进一步具有转弯指标检测部,该转弯指标检测部用于检测伴随车辆的转弯而产生的转弯指标,并且,在检测到上述转弯指标的期间,上述外倾角赋予处理机构对上述规定的车轮赋予外倾角。
在这种情况下,即使转向角度ε的绝对值|ε|成为阈值α以下,在检测到横G及偏航率η的期间,继续对车轮付与外倾角θ,因此能够可靠地提高转弯性。
然而,例如在使车辆沿着连续转弯的道路行驶的情况下,驾驶者有必要在使方向盘13返回原位置之后立即使方向盘13向相反方向旋转。此时,如果在刚刚解除对车轮赋予外倾角θ的作业之后再次对车轮赋予外倾角θ,则车轮的动作变得不稳定。
为此,在第三实施方式中,低油耗车辆进一步具备外倾角解除处理机构,在检测不到上述转向操纵指标之后,当经过了规定的时间时,解除上述外倾角的赋予。
在这种情况下,即使转向角度ε的绝对值|ε|成为阈值α以下,也不立即解除对车轮赋予外倾角θ的作业,而是在绝对值|ε|成为阈值α以下之后,当经过了预先设定的时间时解除外倾角θ的赋予,因此能够使车轮的动作稳定。
另外,在第四实施方式中,进一步,低油耗车辆的上述外倾角赋予处理机构对后轮赋予外倾角。
本发明不限于上述实施方式,可以基于本发明的主旨进行各种变形,这些变形不应从本发明的范围排除掉。
Claims (7)
1.一种低油耗车辆,其特征在于,
上述低油耗车辆具备:
车身;
相对于该车身旋转自如地配设的前轮及后轮;以及
车轮驱动部,该车轮驱动部配设在后轮与车身之间、且对后轮赋予外倾角,
并且,上述后轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数小于前轮的各轮胎与路面之间的摩擦系数。
2.一种低油耗车辆,其特征在于,
上述低油耗车辆具备:
车身;
相对于该车身旋转自如地配设的前轮及后轮;以及
车轮驱动部,该车轮驱动部配设在后轮与车身之间、且对后轮赋予外倾角,
并且,上述后轮的各轮胎的滚动阻力小于前轮的各轮胎的滚动阻力。
3.根据权利要求1或2所述的低油耗车辆,其中,
上述车轮驱动部对后轮赋予负值的外倾角。
4.根据权利要求1或2所述的低油耗车辆,其中,
前轮作为驱动轮发挥功能。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的低油耗车辆,其中,
上述低油耗车辆具有:
转向操纵指标检测部,该转向操纵指标检测部用于检测表示车辆的转向操纵的转向操纵指标;
转弯判断处理机构,该转弯判断处理机构基于上述转向操纵指标来判断车辆是否正在转弯;以及
外倾角赋予处理机构,在由上述转弯判断处理机构判断出车辆正在转弯的情况下,利用上述车轮驱动部对上述后轮赋予外倾角。
6.根据权利要求5所述的低油耗车辆,其中,
上述低油耗车辆具有转弯指标检测部,该转弯指标检测部用于检测伴随车辆的转弯而产生的转弯指标,
并且,在检测到上述转弯指标的期间,上述外倾角赋予处理机构对上述后轮赋予外倾角。
7.根据权利要求5所述的车辆控制装置,其中,
具有外倾角解除处理机构,在检测不到上述转向操纵指标之后,当经过了规定的时间时,上述外倾角解除处理机构解除对上述后轮赋予上述外倾角的作业。
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