JP2008011656A - 制御装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化を抑制しつつ、路面段差通過時の乗り心地の向上を図ることができる制御装置及び車両を提供すること。
【解決手段】車輪２がキャスター角αを有して懸架されている。よって、車輪２へ付与される回転駆動力が増加（減少）されると、その増加（減少）により発生される変動力によって、懸架装置６が伸長（短縮）され、車高（車輪２と車体フレームＢＦとの間の距離）が高く（低く）される。これにより、路面の段差を通過する際に発生する車高変化に対し、その車高変化とは逆位相の車高変化を回転駆動力の増減により発生させることができるので、車両の姿勢を一定に維持して、乗り心地の向上を図ることができる。また、アクティブサスペンションによる姿勢制御のように、油圧源や油圧配管などを別途設ける必要がなく、その分、構造を簡素化することができるので、部品コストの削減や車両の軽量化を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車輪と、その車輪と車体との間に介装される懸架装置と、前記車輪に回転駆動力を付与する車輪駆動装置とを備える車両に対し、前記車輪駆動装置を駆動して、前記車輪の回転状態を制御する制御装置及び車両に関し、特に、構造の複雑化を抑制しつつ、路面段差通過時の乗り心地の向上を図ることができる制御装置及び車両に関するものである。

車体の姿勢を制御する技術としては、アクティブサスペンションが知られている。アクティブサスペンションは、車輪と車体との間に介装される油圧シリンダと、その油圧シリンダに油圧源から供給される油圧を調整する圧力制御弁と、車体の姿勢を検出するセンサと、そのセンサの検出値に基づいて圧力制御弁の動作を制御するコントローラとを備え、油圧シリンダを油圧により伸縮させることで、車体の姿勢を水平に維持する（特許文献１）。

また、他の技術としては、車輪の駆動力を制御する技術がある。この技術は、車輪を電動モータにより駆動する構成とし、車輪が路面段差を通過する際の車輪速の変動を検出すると共に、その検出結果に基づいて、車輪の駆動力を増減補正することで、車輪速の変動を抑制して、車体の振動前後方向の振動を低減する（特許文献２）。
特開２０００−２６４０３３号公報 特開２００５−２０８３１号公報

しかしながら、前者の技術では、油圧源や油圧配管が必要になるなど、装置が大掛かりとなるため、装置コストが嵩むと共に、車両全体としての重量が増加するという問題点があった。一方、後者の技術では、車両前後方向の振動を低減できるのみであり、車両上下方向の振動を低減することができないため、乗り心地の向上が不十分であるという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、構造の複雑化を抑制しつつ、路面段差通過時の乗り心地の向上を図ることができる制御装置及び車両を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載の制御装置は、車輪と、その車輪と車体との間に介装される懸架装置と、前記車輪に回転駆動力を付与する車輪駆動装置とを備える車両に対し、前記車輪駆動装置を駆動して、前記車輪の回転状態を制御するものであり、前記車体の姿勢を制御する姿勢制御手段を備え、前記車両は、前記車輪が所定のキャスター角を有した状態で前記懸架装置によって前記車体に懸架されるものであり、前記姿勢制御手段は、前記車輪駆動装置から前記車輪へ付与される回転駆動力を増加又は減少させ、その回転駆動力の増加又は減少により発生する変動力によって、前記懸架装置を伸長又は短縮させることで、前記車体の姿勢を制御する。

請求項２記載の制御装置は、請求項１記載の制御装置において、前記車体の姿勢変化を検出する姿勢検出手段を備え、前記姿勢制御手段は、前記姿勢検出手段により検出された前記車体の姿勢変化に基づいて、前記車輪駆動装置の駆動状態を制御する。

請求項３記載の制御装置は、請求項１又は２に記載の制御装置において、前記車輪が走行する路面の状態変化を検出する路面検出手段を備え、前記姿勢制御手段は、前記路面検出手段により検出された前記路面の状態変化に基づいて、前記車輪駆動装置の駆動状態を制御する。

請求項４記載の制御装置は、請求項２又は３に記載の制御装置において、前記車両は、前記車輪を複数備え、前記懸架装置が前記複数の車輪にそれぞれ対応して複数設けられると共に、前記車輪駆動装置が前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に回転駆動力を付与可能に構成されるものであり、前記路面検出手段は、前記複数の車輪にそれぞれ対応する複数の位置において前記路面の状態変化を検出可能に構成され、前記姿勢制御手段は、前記姿勢検出手段により検出された前記車体の姿勢変化または前記路面検出手段により検出された前記路面の状態変化の少なくともいずれか一方に基づいて、前記複数の車輪に付与する回転駆動力をそれぞれ独立に制御する。

請求項５記載の制御装置は、請求項１から４のいずれかに記載の制御装置において、前記車輪駆動装置が電動モータにより構成されている。

請求項６記載の車両は、請求項１から５のいずれかに記載の制御装置を備えている。

請求項１記載の制御装置によれば、車輪が所定のキャスター角を有した状態で懸架されているので、姿勢制御手段によって、車輪駆動装置から車輪へ付与される回転駆動力が増加されると、その回転駆動力の増加により発生される変動力によって、懸架装置が伸長され、車高（車輪と車体との間の距離）が高くされる。

一方、姿勢制御手段によって、車輪駆動装置から車輪へ付与される回転駆動力が減少されると、その回転駆動力の減少により発生される変動力によって、懸架装置が短縮され、車高（車輪と車体との間の距離）が低くされる。

なお、これはキャスター角が後傾（懸架装置の車体接続部側が車輪支持側よりも車両後方に位置する）の場合であり、キャスター角が前傾（懸架装置の車体接続部側が車輪支持側よりも車両前方に位置する）の場合には、車輪駆動装置から車輪へ付与される回転駆動力の増加（減少）に伴い、懸架装置が短縮（伸長）され、車高が低く（高く）される。

即ち、本発明の制御装置によれば、車両が路面の段差を通過する際には、その路面段差の通過によって発生する車高変化（車体の上下変位）に対し、その車高変化とは逆位相の車高変化を姿勢制御手段により発生させることができるので、車体の姿勢を一定に維持して、乗り心地の向上を図ることができるという効果がある。

そして、本発明の制御装置によれば、アクティブサスペンションによる姿勢制御のように、油圧源や油圧配管などを別途設ける必要がなく、その分、構造を簡素化することができるので、部品コストの削減や車両の軽量化を図ることができるという効果がある。

請求項２記載の制御装置によれば、請求項１記載の制御装置の奏する効果に加え、車体の姿勢変化を検出する姿勢検出手段を備え、その姿勢検出手段により検出された車体の姿勢変化に基づいて、姿勢制御手段が車輪駆動装置の駆動状態を制御するので、例えば、路面の段差を通過した後に続く車高変化（車体の上下変位）を早期に収束させて、乗り心地のより一層の向上を図ることができるという効果がある。

請求項３記載の制御装置によれば、請求項１又は２に記載の制御装置の奏する効果に加え、車輪が走行する路面の状態変化を検出する路面検出手段を備え、その路面検出手段により検出された路面の状態変化に基づいて、姿勢制御手段が車輪駆動装置の駆動状態を制御するので、路面の段差を通過する前に予め、或いは、路面の段差の通過と同時に、懸架装置を伸縮させる見込み制御を行うことができるので、車体の姿勢変化量をより小さくして、乗り心地のより一層の向上を図ることができるという効果がある。

請求項４記載の制御装置によれば、請求項２又は３に記載の制御装置の奏する効果に加え、車両が複数の車輪毎に車高（車輪と車体との間の距離）を変更可能に構成されると共に、路面検出手段が複数の車輪毎に路面の状態変化を検出可能に構成され、かつ、姿勢制御手段が複数の車輪に付与する回転駆動力をそれぞれ独立に制御可能に構成されるので、車体全体としての姿勢をより高精度に制御して、乗り心地のより一層の向上を図ることができるという効果がある。

請求項５記載の制御装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の制御装置の奏する効果に加え、車輪駆動装置が電動モータにより構成されているので、かかる電動モータで車輪に回転駆動力を付与すると共にその回転駆動力を増減することで、車高（車輪と車体との間の距離）を高い応答性で変更することができるという効果がある。

請求項６記載の車両によれば、請求項１から５のいずれかに記載の制御装置を備える車両と同様の効果を奏する。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態における制御装置１００が搭載される車両１の上面視を模式的に示した模式図である。なお、図１の矢印ＦＷＤは、車両１の前進方向を示す。

まず、車両１の概略構成について説明する。車両１は、図１に示すように、車体フレームＢＦと、その車体フレームＢＦに支持される複数（本実施の形態では４輪）の車輪２と、それら各車輪２を独立に回転駆動する車輪駆動装置３と、各車輪２を独立に操舵駆動するアクチュエータ装置４と、各車輪２と車体フレームＢＦとの間に介装される懸架装置６とを主に備えている。

本発明における車両１は、車輪２に付与する回転駆動力を増減して、懸架装置６を伸縮させることで、車両１の姿勢を制御するように構成されている（図３参照）。これにより、路面Ｇの段差を通過する際には、車両１の上下変位を抑制して、姿勢を一定に維持することで、乗り心地の向上を図ることができる（図６参照）。

次いで、各部の詳細構成について説明する。車輪２は、図１に示すように、車両１の進行方向前方側に位置する左右の前輪２ＦＬ，２ＦＲと、進行方向後方側に位置する左右の後輪２ＲＬ，２ＲＲとの４輪を備え、これら前後輪２ＦＬ〜２ＲＲは、懸架装置６により車体フレームＢＦに懸架されると共に、ステアリング装置２０，３０により操舵可能に構成されている。

ステアリング装置２０，３０は、各車輪２を操舵するための操舵装置であり、図１に示すように、各車輪２を揺動可能に支持するキングピン２１と、各車輪２のナックルアーム（図示せず）に連結されるタイロッド２２と、そのタイロッド２２にアクチュエータ装置４の駆動力を伝達する伝達機構部２３とを主に備えて構成されている。

アクチュエータ装置４は、上述したように、各車輪２を独立に操舵駆動するための操舵駆動装置であり、図１に示すように、４個のアクチュエータ（ＦＬ〜ＲＲアクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲ）を備えて構成されている。運転者がハンドル５４を操作した場合には、アクチュエータ装置４の一部（例えば、前輪２ＦＬ，２ＦＲのみ）又は全部が駆動され、ハンドル５４の操作量に応じた舵角が付与される。

ここで、本実施の形態では、ＦＬ〜ＲＲアクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲが電動モータで構成されると共に、伝達機構部２３がねじ機構で構成される。電動モータが回転されると、その回転運動が伝達機構部２３により直線運動に変換され、タイロッド２２に伝達される。その結果、各車輪２がキングピン２１を揺動中心として揺動駆動され、各車輪２に所定の舵角が付与される。

車輪駆動装置３は、各車輪２を独立に回転駆動するための回転駆動装置であり、図１に示すように、４個の電動モータ（ＦＬ〜ＲＲモータ３ＦＬ〜３ＲＲ）を各車輪２ごとに（即ち、インホイールモータとして）配設して構成されている。運転者がアクセルペダル５３を操作した場合には、各車輪駆動装置３から回転駆動力が各車輪２に付与され、各車輪２がアクセルペダル５３の操作量に応じた回転速度で回転される。

懸架装置６（６ＦＬ〜６ＲＲ）は、各車輪２を車体フレームＢＦに対して懸架するための可動装置であり、図１に示すように、車輪２毎に合計４個が配置され、それぞれ独立に作動可能に構成されている。ここで、図２及び図３を参照して、懸架装置６の詳細構成について説明する。

図２及び図３は、車両１の側面視を模式的に図示した側面図である。なお、図２及び図３では、図面を簡素化して、理解を容易とするため、車輪２や車体フレームＢＦ等が模式的に図示されている。

懸架装置６は、上述したように、車輪２と車体フレームＢＦとの間に介装され、車輪２を車体フレームＢＦに対して変位可能に連結する可動装置であり、コイルスプリング６１と、ショックアブソーバー６２とを主に備えて構成されている。

ここで、懸架装置６は、図２に示すように、車両１の後方（図２左方向）へ傾斜されており、車輪２には、キャスター角αが付与されている。そのため、車輪２に付与される回転駆動力（回転トルク）が増減されると、その増減により変動力が発生して、懸架装置６が伸長短縮される。

例えば、車輪駆動装置３から車輪２に一定の回転駆動力（回転トルク）が付与され、車両１が一定の速度で走行している場合において、車輪駆動装置３から車輪２に付与される回転トルクが増加されると、加速状態となり、車輪２の回転速度が増加されることで、図３（ａ）に示すように、車輪２から路面Ｇへ車両進行方向とは逆方向（図３（ａ）左方向）への接線力Ｆａが作用される。

同時に、車輪２には、図３（ａ）に示すように、路面Ｇから接線力Ｆａが車両進行方向（図３（ａ）右方向）へ反作用として作用される。この場合、上述したように、車輪２には、キャスター角αが付与されているので、接線力Ｆａをキャスター角α方向へ分解した成分（即ち、Ｆａ×ｃｏｓα）が懸架装置６へ引張力として作用される。これにより、懸架装置６が伸長され、車両１の車高（車輪２と車体フレームＢＦとの間の距離）が高くされる。

一方、車両１が一定の速度で走行している場合において、車輪駆動装置３から車輪２に付与される回転トルクが減少されると、減速状態となり、車輪２の回転速度が減少されることで、図３（ｂ）に示すように、車輪２から路面Ｇへ車両進行方向（図３（ｂ）右方向）への接線力Ｆａが作用される。

同時に、車輪２には、図３（ｂ）に示すように、路面Ｇから接線力Ｆａが車両進行方向と逆方向（図３（ｂ）左方向）へ反作用として作用される。この場合には、接線力Ｆａの内のキャスター角α方向成分（即ち、Ｆａ×ｃｏｓα）が懸架装置６へ圧縮力として作用され、懸架装置６が短縮される。その結果、車両１の車高（車輪２と車体フレームＢＦとの間の距離）が低くされる。

図１へ戻って説明する。アクセルペダル５２及びブレーキペダル５３は、運転者により操作される操作部材であり、各ペダル５２，５３の踏み込み状態（踏み込み量、踏み込み速度など）に応じて、車両１の走行速度や制動力が決定され、車輪駆動装置３の作動制御が行われる。

ステアリング５４は、運転者により操作される操作部材であり、その操作状態（回転角度、回転速度など）に応じて、車両１の旋回半径などが決定され、アクチュエータ装置４の作動制御が行われる。

制御装置１００は、上述のように構成された車両１の各部を制御するための制御装置であり、例えば、各ペダル５２，５３が操作された場合には、車輪駆動装置３の駆動制御を行う一方、ハンドル５４が操作された場合などには、アクチュエータ装置４の駆動制御（旋回制御）を行う。

次いで、図４を参照して、制御装置１００の詳細構成について説明する。図４は、制御装置１００の電気的構成を示したブロック図である。制御装置１００は、図４に示すように、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２及びＲＡＭ７３を備え、これらはバスライン７４を介して入出力ポート７５に接続されている。また、入出力ポート７５には、車輪駆動装置３等の複数の装置が接続されている。

ＣＰＵ７１は、バスライン７４により接続された各部を制御する演算装置である。ＲＯＭ７２は、ＣＰＵ７１により実行される制御プログラム（例えば、図５に図示されるトルク制御処理のフローチャート）や固定値データ等を格納した書き換え不能な不揮発性のメモリであり、ＲＡＭ７３は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリである。

車輪駆動装置３は、上述したように、各車輪２（図１参照）を回転駆動するための装置であり、各車輪２に回転駆動力を付与する４個のＦＬ〜ＲＲモータ３ＦＬ〜３ＲＲと、それら各モータ３ＦＬ〜３ＲＲをＣＰＵ７１からの命令に基づいて駆動制御する駆動回路（図示せず）とを備えている。

アクチュエータ装置４は、上述したように、各車輪２を操舵駆動するための装置であり、各車輪２に操舵駆動力を付与する４個のＦＬ〜ＲＲアクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲと、それら各アクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲをＣＰＵ７１からの命令に基づいて駆動制御する駆動回路（図示せず）とを備えている。

なお、本実施の形態では、各舵角センサ（図示せず）を備え、この舵角センサが各伝達機構部２３にそれぞれ設けられ、その伝達機構部２３において回転運動が直線運動に変換される際の回転数を検出する非接触式の回転角度センサとして構成されている。この回転数は、タイロッド２２の変位量に比例するので、ＣＰＵ７１は、舵角センサから入力された検出結果（回転数）に基づいて、各車輪２の舵角を得ることができる。

車両速度センサ装置３２は、路面Ｇに対する車両１の速度（絶対値及び進行方向）や上下変位を検出すると共に、それらの検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、前後、左右及び上下方向加速度センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、それら各加速度センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する処理回路（図示せず）とを備えている。

前後方向加速度センサ３２ａは、車両１（車体フレームＢＦ）の前後方向（図１上下方向）の加速度を検出するセンサであり、左右方向加速度センサ３２ｂは、車両１（車体フレームＢＦ）の左右方向（図１左右方向）の加速度を検出するセンサである。

また、上下方向加速度センサ３２ｃは、車両１（車体フレームＢＦ）の上下方向（図１紙面垂直方向）の加速度を検出するセンサである。なお、本実施の形態では、これら各加速度センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが圧電素子を利用した圧電型センサとして構成されている。

ＣＰＵ７１は、車両速度センサ装置３２から入力された各加速度センサ３２ａ，３２ｂの検出結果（加速度値）を時間積分して、２方向（前後及び左右方向）の速度をそれぞれ算出すると共に、それら２方向成分を合成することで、車両１の速度（絶対値及び進行方向）を得ることができる。

また、ＣＰＵ７１は、車両速度センサ装置３２から入力された上下方向加速度センサ３２ｃの検出結果（加速度値）を時間積分して、上下方向の速度を算出すると共に、それを更に時間積分することで、車両１（車体フレームＢＦ）の上下方向変位（絶対値及び変位方向）を得ることができる。

サスストロークセンサ装置３３は、懸架装置６（ショックアブソーバー６２）のストローク量を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、各懸架装置６ＦＬ〜６ＲＲのストローク量をそれぞれ検出する４個のＦＬ〜ＲＲサスセンサ３３ＦＬ〜３３ＲＲと、それら各センサ３３ＦＬ〜３３ＲＲの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する処理回路（図示せず）とを備えている。

ＣＰＵ７１は、これら各サスセンサ３３ＦＬ〜３３ＲＲの検出結果（各ショックアブソーバー６２のストローク量）が入力されると、前後及び左右のストローク量の差などに基づいて、車両１（車体フレームＢＦ）のピッチ角やロール角を求めることができる。

接地荷重センサ装置３４は、各車輪２の接地面が路面Ｇから受ける荷重を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、各車輪２が受ける荷重をそれぞれ検出するＦＬ〜ＲＲ荷重センサ３４ＦＬ〜３４ＲＲと、それら各荷重センサ３４ＦＬ〜３４ＲＲの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する処理回路（図示せず）とを備えている。

なお、本実施の形態では、各荷重センサ３４ＦＬ〜３４ＲＲがピエゾ抵抗型の３軸荷重センサとして構成されている。これら各荷重センサ３４ＦＬ〜３４ＲＲは、各車輪２のサスペンション軸（図示せず）上に配設され、上述した車輪２が路面Ｇから受ける荷重を車両１の前後方向（図１上下方向）、左右方向（図１左右方向）及び上下方向（図１紙面垂直方向）の３方向で検出する。

なお、ＣＰＵ７１は、接地荷重センサ装置３４から入力された各荷重センサ３４ＦＬ〜３４ＲＲの検出結果（接地荷重）より、各車輪２の接地面における路面Ｇの摩擦係数μを次のように推定する。

例えば、前輪２ＦＬに着目すると、ＦＬ荷重センサ３４ＦＬにより検出される車両１の前後方向、左右方向および上下方向の荷重がそれぞれＦｘ、Ｆｙ及びＦｚであれば、前輪２ＦＬの接地面に対応する部分の路面Ｇにおける車両１前後方向の摩擦係数μは、前輪２ＦＬが路面Ｇに対してスリップしているスリップ状態ではＦｘ／Ｆｚとなり（μｘ＝Ｆｘ／Ｆｚ）、前輪２ＦＬが路面Ｇに対してスリップしていない非スリップ状態ではＦｘ／Ｆｚよりも大きい値であると推定される（μｘ＞Ｆｘ／Ｆｚ）。

車両１の左右方向の摩擦係数μｙについても同様であり、スリップ状態ではμｙ＝Ｆｙ／Ｆｚとなり、非スリップ状態ではＦｙ／Ｆｚよりも大きな値と推定される。なお、摩擦係数μを他の手法により検出することは当然可能である。他の手法としては、例えば、特開２００１−３１５６３３号公報や特開２００３−１１８５５４号に開示される公知の技術が例示される。

車輪回転速度センサ装置３５は、各車輪２の回転速度を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、各車輪２の回転速度をそれぞれ検出する４個のＦＬ〜ＲＲ回転速度センサ３５ＦＬ〜３５ＲＲと、それら各回転速度センサ３５ＦＬ〜３５ＲＲの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する処理回路（図示せず）とを備えている。

なお、本実施の形態では、各回転センサ３５ＦＬ〜３５ＲＲが各車輪２に設けられ、各車輪２の角速度を回転速度として検出する。即ち、各回転センサ３５ＦＬ〜３５ＲＲは、各車輪２に連動して回転する回転体と、その回転体の周方向に多数形成された歯の有無を電磁的に検出するピックアップとを備えた電磁ピックアップ式のセンサとして構成されている。

ＣＰＵ７１は、車輪回転速度センサ装置３５から入力された各車輪２の回転速度と、予めＲＯＭ７２に記憶されている各車輪２の外径とから、各車輪２の実際の周速度をそれぞれ得ることができ、その周速度と車両１の走行速度（対地速度）とを比較することで、各車輪２がスリップしているか否かを判断することができる。

ミリ波レーダ装置３６は、各車輪２が走行する路面の状態変化（段差など）を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、各車輪２が走行する路面の状態変化をそれぞれ検出する４個のＦＬ〜ＲＲレーダ３６ＦＬ〜３６ＲＲと、それら各レーダ３６ＦＬ〜３６ＲＲの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する処理回路（図示せず）とを備えている。

なお、本実施の形態では、各レーダ３６ＦＬ〜３６ＲＲが、ミリ波を出射する出射部と対象物（路面）から反射してきたミリ波を受信する受信部とを備え、その伝搬時間やドップラー効果によって生じる周波数差などに基づいて、対象物（路面上の段差）の位置や形状などを検出するように構成されている。

アクセルペダルセンサ装置５２ａは、アクセルペダル５２の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、アクセルペダル５２の踏み込み状態を検出する角度センサ（図示せず）と、その角度センサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

ブレーキペダルセンサ装置５３ａは、ブレーキペダル５３の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、ブレーキペダル５３の踏み込み状態を検出する角度センサ（図示せず）と、その角度センサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

ステアリングセンサ装置５４ａは、ステアリング５４の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、ステアリング５４の操作状態を検出する角度センサ（図示せず）と、その角度センサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

なお、本実施の形態では、各角度センサが電気抵抗を利用した接触型のポテンショメータとして構成されている。ＣＰＵ７１は、各センサ装置５２ａ〜５４ａの制御回路から入力された検出結果により各ペダル５２，５３の踏み込み量及びステアリング５４の操作角を得ると共に、その検出結果を時間微分することにより、各ペダル５２，５３の踏み込み速度（操作速度）及びステアリング５４の回転速度（操作速度）を得ることができる。

傾斜センサ装置５５は、車両１の重力方向に対する傾斜角を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、車両１の傾斜角を検出する傾斜センサ（図示せず）と、その角度センサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

なお、本実施の形態では、傾斜センサがサーボ型傾斜角センサとして構成されており、傾斜角に伴って角変位を発生する振り子と、その振り子の角変位を検出して電気信号に変換する振り子位置検出器と、電気信号を増幅しトルカコイルに帰還電流を流し、振子を元の平衡な位置に戻すサーボアンプとを備える。

図４に示す他の入出力装置３５としては、例えば、雨量を検出するための雨量センサなどが例示される。

次いで、図５を参照して、トルク制御処理について説明する。図５は、トルク制御処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置１００の電源が投入されている間、ＣＰＵ７１によって繰り返し（例えば、０．２ｍｓ間隔で）実行される処理であり、車輪２に付与する回転駆動力（回転トルク）を増減させることで、懸架装置６を伸縮させて、車両１の姿勢を制御する。

なお、図５の説明においては、図６及び図７を適宜参照する。図６は、車輪２が走行する路面Ｇの状態を模式的に図示した模式図である。また、図７は、図６に示す路面Ｇを走行する際の各種状態量の時間変化を模式的に図示した模式図であり、図７（ａ）は路面Ｇの高さ変化を、図７（ｂ）は本発明のトルク制御を行わない場合の車両１の上下変位を、図７（ｃ）は車輪２に付与する回転駆動力の大きさの時間変化を、図７（ｄ）は本発明のトルク制御を行った場合の車両１の上下変位を、それぞれ示している。

ＣＰＵ７１は、トルク制御処理に関し、まず、車輪２が走行する路面上に段差を検出したか否かを判断する（Ｓ１）。なお、段差の検出は、上述したように、ミリ波レーダ装置３６を使用して、各車輪２についてそれぞれ行う。

Ｓ１の処理の結果、車輪２が走行する路面上に段差が検出されない場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、平坦面を走行しているか、或いは、路面Ｇの段差に差し掛かった状態か通過した状態であると判断される（図６（ｂ）又は図６（ｃ）参照）。

よって、この場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、懸架装置６のサスストローク（ストローク量）が変化したか否かを判断する（Ｓ２）。なお、サスストロークに検出は、上述したように、サスストロークセンサ装置３３を使用して、各車輪２についてそれぞれ行う。

Ｓ２の処理の結果、懸架装置６のサスストロークが変化していないと判断される場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、車輪２が平坦路を走行しており、かつ、車両１の上下変位も既に収束していると判断されるので（図７の時間ｔ１以前の状態参照）、車輪２に付与する回転駆動力を増減させることなく、このトルク制御処理を終了する。

一方、Ｓ１の処理において、車輪２が走行する路面上に段差が検出された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、或いは、段差は検出されないが、懸架装置６のサスストロークが変化した場合には（Ｓ１：Ｎｏ、Ｓ２：Ｙｅｓ）、車輪２が路面Ｇの段差を通過する直前の状態（図６（ａ）及び図７の時間ｔ１直前）であるか、或いは、車輪２が路面Ｇの段差に差し掛かった状態か通過した状態（図６（ｂ）又は図６（ｃ）、図７の時間ｔ１以降）であると判断される。

よって、この場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ、又は、Ｓ１：Ｎｏ、Ｓ２：Ｙｅｓ）、車輪２が路面Ｇの段差を通過することで、車両１（車体フレームＢＦ）の上下方向への変位が発生する又は発生すると判断されるので、車輪２のトルク制御を行い、車両１の上下変位を低減させるべく、Ｓ３以降の処理を実行する。

まず、Ｓ３の処理では、ステアリング５４の操作角を検出し（Ｓ３）、そのステアリング５４の操作角が所定角以上であるか否かを判断する（Ｓ４）。その結果、Ｓ４の処理において、ステアリング５４の操作角が所定角以上であると判断される場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ）、比較的急な旋回中であり、この状態で車輪２のトルク制御を行うと、車輪２へ付与する回転駆動力（回転トルク）を増加させた際にスリップを誘発するおそれがあると判断されるので、Ｓ５以降の処理をスキップして、このトルク制御処理を終了する。

一方、Ｓ４の処理において、ステアリング５４の操作角が所定角以上ではないと判断される場合には（Ｓ４：Ｎｏ）、比較的緩やかな旋回中であるか、直進走行中であり、トルク制御の実行が可能な状態であると判断できるので、次いで、車両１の加速度を検出し（Ｓ５）、Ｓ６の処理へ移行する。なお、上述したように、ステアリング５４の操作角はステアリングセンサ装置５４ａにより、車両１の加速度は車両速度センサ３２により、それぞれ検出する。

Ｓ６の処理では、車両１が所定値以上の加速中又は制動中であるか否かを判断する（Ｓ６）。その結果、車両１が所定値以上の加速中又は制動中であると判断される場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、この状態で車輪２のトルク制御を行うと、車輪２へ付与する回転駆動力（回転トルク）を増加させた際に、加速中の車両１が更に加速する或いは車両１の制動（停車）が阻害されるおそれが有ると判断されるので、Ｓ７以降の処理をスキップして、このトルク制御処理を終了する。

一方、Ｓ６の処理において、車両１が所定値以上の加速中又は制動中ではないと判断される場合には（Ｓ６：Ｎｏ）、車両１が定速走行中であるか、比較的緩やかな加減速中であり、トルク制御の実行が可能な状態であると判断できるので、次いで、車両１（即ち、路面Ｇ）の傾斜角を検出し（Ｓ７）、下り傾斜であるか否かを判断する（Ｓ８）。なお、車両１の傾斜角は、上述したように、傾斜センサ装置５５により検出する。

Ｓ８の処理において、下り傾斜であると判断される場合には（Ｓ８：Ｙｅｓ）、その下り傾斜の傾斜角が所定値以上であるか否かを判断する（Ｓ９）。その結果、下り傾斜の傾斜角が所定以上であると判断される場合には（Ｓ９：Ｙｅｓ）、この状態で車輪２のトルク制御を行うと、車輪２へ付与する回転駆動力（回転トルク）を増加させた際に、車両１が下り傾斜に沿って不用意に加速するおそれが有ると判断されるので、Ｓ１０以降の処理をスキップして、このトルク制御処理を終了する。

一方、Ｓ８の処理において、下り傾斜ではないと判断される場合（Ｓ８：Ｎｏ）、或いは、下り傾斜であるが、傾斜角が所定角以上ではないと判断される場合には（Ｓ８：Ｙｅｓ、Ｓ９：Ｎｏ）、上り傾斜か、比較的緩やかな下り傾斜であり、トルク制御の実行が可能な状態であると判断できるので、次いで、車両速度を検出し（Ｓ１０）、その車両速度に基づいて、車輪２に付与する回転駆動力（回転トルク）の変化量を算出した後（Ｓ１１）、Ｓ１２の処理へ移行する。

なお、車両速度は、上述したように、車両速度センサ装置３２により検出する。また、Ｓ１１の処理では、車両速度やサスストローク・上下方向加速度に基づいて、段差に到達するまでの時間（図６（ａ）参照）、段差を通過するのに要する時間（図６（ｂ）参照）、車両１の姿勢変化量などを算出し、その時間や姿勢変化量に基づいて、車輪２に付与する回転駆動力（回転トルク）の増減タイミング、増減時間や増減量を算出する（図７（ｃ）参照）。

Ｓ１２の処理では、Ｓ１１の処理において算出したトルク変化量（回転駆動力の変化量）に基づいて、車輪駆動装置３の駆動制御を車輪２毎に行い（Ｓ１２）、このトルク制御処理を終了する。

その結果、車輪駆動装置３から車輪２へ付与される回転駆動力が増加（又は減少）されると、その回転駆動力の増加（又は減少）により発生される変動力によって、懸架装置６が伸長（短縮）され、車高（車輪２と車体フレームＢＦとの間の距離）が高く（低く）される。

これにより、車輪２が路面Ｇの段差を通過することによって発生する車高変化（車体フレームＢＦの上下変位、図７（ｂ）参照）に対し、その車高変化とは逆位相の車高変化を車両１に発生させ（図７（ｄ）参照）、車体の姿勢を一定に近づけることができるので、乗り心地の向上を図ることができる。

また、本発明によれば、車両１（車体フレームＢＦ）の姿勢変化をサスストロークセンサ装置３３及び上下方向加速度センサ３２ｃにより検出し、その検出された車両１の姿勢変化に基づいて、車輪駆動装置３の駆動状態を制御するので、路面Ｇの段差を通過した後に続く車高変化（図６（ｃ）及び図７の時間ｔ１以降参照）を早期に収束させて、乗り心地のより一層の向上を図ることができる。

更に、本発明によれば、車輪２が走行する路面の段差（状態変化）を検出するミリ波レーダ装置３６を備え、そのミリ波レーダ装置３６により検出された路面の段差の状態に基づいて、車輪駆動装置３の駆動状態を制御するので、路面Ｇの段差を通過する前に予め（又は、路面の段差の通過と同時に、図６（ａ）又は図６（ｂ）及び図７の時間ｔ１参照）、懸架装置６を伸縮させるという見込み制御を行うことができるので、車両１（車体フレームＢＦ）の姿勢変化量をより小さくして、乗り心地のより一層の向上を図ることができる。

ここで、図５に示すフローチャート（トルク制御処理）において、請求項１記載の姿勢制御手段としてはＳ１２の処理が、請求項２記載の姿勢検出手段としてはＳ２の処理が、請求項３記載の路面検出手段としてはＳ１の処理が、それぞれ該当する。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

上記実施の形態では、懸架装置６がコイルスプリング６１とショックアブソーバー６２とを備えて構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ショックアブソーバー６２の減衰機能を省略して構成しても良い。

上記実施の形態では、段差の検出にミリ波レーダ３６を使用する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、他の波長の電波等を用いても良く、或いは、ＧＰＳを利用したナビゲーションシステムを使用して、段差を検出するようにしても良い。即ち、ＧＰＳで自車の位置を把握すると共に、ナビゲーションシステムが備える地図データ内の段差と自車とを比較して、段差を検出するようにしても良い。

上記実施の形態では、キャスター角が角度αで後傾（懸架装置６の車体接続部側が車輪支持側よりも車両後方に位置する）して構成される場合を説明したが（図３参照）、必ずしもこれに限られるものではなく、キャスター角を前傾（懸架装置６の車体接続部側が車輪支持側よりも車両前方に位置する）させて構成することは当然可能である。

なお、この場合には、上記実施の形態の場合（図３参照）とは逆に、車輪駆動装置３から車輪２へ付与される回転駆動力の増加（減少）に伴い、懸架装置６が短縮（伸長）され、車高が低く（高く）される。

本発明の一実施の形態における制御装置が搭載される車両の上面視を模式的に示した模式図である。 車両の側面視を模式的に図示した側面図である。 車両の側面視を模式的に図示した側面図であり、（ａ）は加速時の状態を、（ｂ）は減速時の状態を、それぞれ示している。 制御装置の電気的構成を示したブロック図である。 キャンバー制御処理を示すフローチャートである。 車輪が走行する路面の状態を模式的に図示した模式図であり、（ａ）は車輪が段差に乗り上げる前の状態を、（ｂ）は車輪が段差を通過している状態を、（ｃ）は車輪が段差を通過した後の状態を、それぞれ示している。 図６に示す路面Ｇを走行する際の各種状態量の時間変化を模式的に図示した模式図であり、（ａ）は路面の高さ変化を、（ｂ）は本発明のトルク制御を行わない場合の車両の上下変位を、（ｃ）は車輪に付与する回転駆動力の大きさの時間変化を、（ｄ）は本発明のトルク制御を行った場合の車両の上下変位を、それぞれ示している。

符号の説明

１００ 制御装置
１ 車両
ＢＦ 車体フレーム（車体）
２ 車輪
２ＦＬ 前輪（車輪、左車輪）
２ＦＲ 前輪（車輪、右車輪）
２ＲＬ 後輪（車輪、左車輪）
２ＲＲ 後輪（車輪、右車輪）
３ 車輪駆動装置
３ＦＬ〜３ＲＲ ＦＬ〜ＲＲモータ（車輪駆動装置の一部）
６（６ＦＬ〜６ＲＲ） 懸架装置
６１ コイルスプリング（懸架装置の一部）
６２ ショックアブソーバー
α キャスター角
Ｇ 路面

Claims (6)

1. 車輪と、その車輪と車体との間に介装される懸架装置と、前記車輪に回転駆動力を付与する車輪駆動装置とを備える車両に対し、前記車輪駆動装置を駆動して、前記車輪の回転状態を制御する制御装置において、
   前記車体の姿勢を制御する姿勢制御手段を備え、
   前記車両は、前記車輪が所定のキャスター角を有した状態で前記懸架装置によって前記車体に懸架されるものであり、
   前記姿勢制御手段は、前記車輪駆動装置から前記車輪へ付与される回転駆動力を増加又は減少させ、その回転駆動力の増加又は減少により発生する変動力によって、前記懸架装置を伸長又は短縮させることで、前記車体の姿勢を制御することを特徴とする制御装置。
2. 前記車体の姿勢変化を検出する姿勢検出手段を備え、
   前記姿勢制御手段は、前記姿勢検出手段により検出された前記車体の姿勢変化に基づいて、前記車輪駆動装置の駆動状態を制御することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記車輪が走行する路面の状態変化を検出する路面検出手段を備え、
   前記姿勢制御手段は、前記路面検出手段により検出された前記路面の状態変化に基づいて、前記車輪駆動装置の駆動状態を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記車両は、前記車輪を複数備え、前記懸架装置が前記複数の車輪にそれぞれ対応して複数設けられると共に、前記車輪駆動装置が前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に回転駆動力を付与可能に構成されるものであり、
   前記路面検出手段は、前記複数の車輪にそれぞれ対応する複数の位置において前記路面の状態変化を検出可能に構成され、
   前記姿勢制御手段は、前記姿勢検出手段により検出された前記車体の姿勢変化または前記路面検出手段により検出された前記路面の状態変化の少なくともいずれか一方に基づいて、前記複数の車輪に付与する回転駆動力をそれぞれ独立に制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置。
5. 前記車輪駆動装置が電動モータにより構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の制御装置を備えていることを特徴とする車両。

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