JP2009241858A - 旋回制御装置及び旋回制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両を旋回させる際に消費されるエネルギーを小さくすることができ、車両の旋回時の応答性を必要に応じて高くすることができるようにする。
【解決手段】ボディと、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢと、車輪にキャンバ角を付与する車輪駆動部と、運転者が車両を旋回させる際に必要とする旋回の要求度を表す要求ヨーレートを算出する要求ヨーレート算出処理手段と、要求ヨーレートが基準値以上であるかどうかを判断する要求ヨーレート判定処理手段と、要求ヨーレートが基準値以上である場合に、車輪にスリップ角を付与するスリップ角付与処理手段と、要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、車輪にキャンバ角を付与するキャンバ角付与処理手段とを有する。要求ヨーレートが基準値以上である場合に、スリップ角を大きくすることができ、要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、コーナリング抵抗を小さくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋回制御装置及び旋回制御方法に関するものである。

従来、車両を走行させる際には、タイヤと路面との間の摩擦によって、タイヤの進行方向と逆方向に転がり抵抗が発生する。また、車両を旋回させるために、運転者がステアリングホイールを操作して、タイヤの向きを変えると、タイヤと路面との間の摩擦によって、タイヤの向きに対して垂直の方向に横力が発生する。したがって、車両の旋回時には、前記転がり抵抗と横力との合力がタイヤ力となってタイヤに加わる。

このとき、前記タイヤ力におけるタイヤの進行方向に対して垂直の方向の成分がコーナリングフォースとなり、該コーナリングフォースは、車両を旋回させる際に遠心力に抗して必要になる求心力として機能する。また、前記タイヤ力におけるタイヤの進行方向の成分がコーナリング抵抗となり、該コーナリング抵抗は、車両の走行抵抗として機能する。

ところで、車両を旋回させる際に消費されるエネルギーを小さくするために、前輪にキャンバ角を付与することによって、キャンバスラストを発生させ、タイヤのスリップ角をその分小さくしてコーナリング抵抗を小さくするようにした車両が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−１５４７３号公報

しかしながら、前記従来の車両において、キャンバスラストはスリップ角を付与したときの横力より小さいので、車両の旋回時の応答性が低下してしまう。

本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、車両を旋回させる際に消費されるエネルギーを小さくすることができ、車両の旋回時の応答性を必要に応じて高くすることができる旋回制御装置及び旋回制御方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の旋回制御装置においては、車両のボディと、該ボディに対して回転自在に配設された車輪と、前記ボディと車輪との間に配設され、前記車輪にキャンバ角を付与する車輪駆動部と、運転者が車両を旋回させる際に必要とする旋回の要求度を表す要求ヨーレートを算出する要求ヨーレート算出処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値以上であるかどうかを判断する要求ヨーレート判定処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値以上である場合に、車輪にスリップ角を付与するスリップ角付与処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、車輪にキャンバ角を付与するキャンバ角付与処理手段とを有する。

本発明の他の旋回制御装置においては、さらに、前記キャンバ角付与処理手段は、車輪に最大のキャンバ角を付与する。

本発明の更に他の旋回制御装置においては、さらに、車輪にキャンバ角が付与された状態で、スリップ角を小さくするスリップ角設定処理手段を有する。

本発明の更に他の旋回制御装置においては、さらに、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵装置と、該操舵装置の操作量を検出する操作量検出部とを有する。

そして、前記要求ヨーレート算出処理手段は、前記操作量に基づいて運転者の要求ヨーレートを算出する。

本発明の更に他の旋回制御装置においては、さらに、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵装置と、該操舵装置の操作量を検出する操作量検出部とを有する。

そして、前記要求ヨーレート算出処理手段は、前記操作量の変化率に基づいて運転者の要求ヨーレートを算出する。

本発明の旋回制御方法においては、車両のボディ、該ボディに対して回転自在に配設された車輪、及び前記ボディと車輪との間に配設され、車輪にキャンバ角を付与する車輪駆動部を有する車両に適用される。

そして、運転者が車両を旋回させる際に必要とする旋回の要求度を表す要求ヨーレートを算出し、該要求ヨーレートが基準値以上であるかどうかを判断し、前記要求ヨーレートが基準値以上である場合に、車輪にスリップ角を付与し、前記要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、車輪にキャンバ角を付与する。

本発明によれば、旋回制御装置においては、車両のボディと、該ボディに対して回転自在に配設された車輪と、前記ボディと車輪との間に配設され、前記車輪にキャンバ角を付与する車輪駆動部と、運転者が車両を旋回させる際に必要とする旋回の要求度を表す要求ヨーレートを算出する要求ヨーレート算出処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値以上であるかどうかを判断する要求ヨーレート判定処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値以上である場合に、車輪にスリップ角を付与するスリップ角付与処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、車輪にキャンバ角を付与するキャンバ角付与処理手段とを有する。

この場合、要求ヨーレートが基準値以上である場合に、車輪にスリップ角が付与され、前記要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、車輪にキャンバ角が付与される。

したがって、要求ヨーレートが基準値以上である場合に、スリップ角を大きくすることができるので、旋回の応答性を向上させることができ、車両を急速に旋回させることができる。その結果、旋回性を向上させることができる。

また、前記要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、車輪にキャンバ角が付与されるので、コーナリング抵抗を小さくすることができる。その結果、車両を旋回させる際に消費されるエネルギーを小さくすることができる。

本発明の他の旋回制御装置においては、さらに、車輪にキャンバ角が付与された状態で、スリップ角を小さくするスリップ角設定処理手段を有する。

この場合、車輪にキャンバ角を付与しながら、要求ヨーレートで車両を旋回することができるようにスリップ角が小さくされるので、コーナリング抵抗を一層小さくすることができる。その結果、車両を旋回させる際に消費されるエネルギーを一層小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の実施の形態における車両の概念図、図３は本発明の実施の形態における車輪駆動部ユニットの平面図、図４は本発明の実施の形態におけるアクチュエータの動作を説明する図である。

図において、１１は車両の本体を表すボディ、ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢは、ボディ１１に対して回転自在に配設された前方左側、前方右側、後方左側及び後方右側の車輪であり、互いに独立させて回転させることができるようになっている。そして、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦによって前輪が、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢによって後輪が構成される。

また、１３は操舵装置（操作部材）としてのステアリングホイール、１４は加速操作部材としてのアクセルペダル、１５は減速操作部材としてのブレーキペダルであり、運転者がステアリングホイール１３を操作して回転させると、ステアリングホイール１３の回転に応じて車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに舵角が付与され、車両を旋回させることができる。また、運転者がアクセルペダル１４を踏み込むと、アクセルペダル１４の踏込量に応じて車両を加速することができ、運転者がブレーキペダル１５を踏み込むと、ブレーキペダル１５の踏込量に応じて車両を制動することができる。なお、前記舵角は、ステアリングホイール１３の回転に応じて車輪ＷＬＦ、ＷＲＦの向きが変化させられたときの、車両の前後方向と車輪ＷＬＦ、ＷＲＦの向きとが成す角度である。

そして、１６は車両の全体の制御を行う制御部、３１〜３４は、それぞれ、ボディ１１と各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢとの間に配設され、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢを独立させて回転させ、かつ、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに舵角を独立させて形成し、キャンバ角を独立させて付与する車輪駆動部、３８は、舵角を形成し、キャンバ角を付与するために油圧を発生させる油圧制御部である。

なお、前記ステアリングホイール１３、制御部１６、車輪駆動部３１〜３４、油圧制御部３８等によって旋回制御装置が、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢ及び各車輪駆動部３１〜３４によって、前方左側、前方右側、後方左側及び後方右側の車輪駆動部ユニット４１〜４４が構成される。また、前記各車輪駆動部３１〜３４は各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに対応させて配設されるようになっているが、ボディ１１における所定の１箇所に配設することもできる。

次に、前記各車輪駆動部ユニット４１〜４４の構造について説明する。この場合、各車輪駆動部ユニット４１〜４４の構造は互いに等しいので、車輪駆動部ユニット４１についてだけ説明する。

図３に示されるように、前記車輪駆動部ユニット４１は車輪ＷＬＦ及び車輪駆動部３１を備え、前記車輪ＷＬＦは、アルミニウム合金等によって形成されたホイール１８、及び該ホイール１８の外周に嵌（かん）合させて配設されたタイヤ１９を備え、前記車輪駆動部３１は、円形の形状を有する車輪駆動板としてのキャンバプレート４５、該キャンバプレート４５に取り付けられ、ホイール１８内に収容された走行用の駆動部としてのモータ（ホイールモータ）４６、前記キャンバプレート４５を揺動させる揺動用の駆動部としてのアクチュエータ４７、前記キャンバプレート４５とアクチュエータ４７とを連結する連結部材としてのジョイント部（ユニバーサルジョイント）５１等を備える。

前記モータ４６は、前記キャンバプレート４５に固定されたステータ４８、該ステータ４８内に配設され、回転自在に配設された図示されないロータ、該ロータに取り付けられ、先端にホイール１８が固定された出力軸４９等を備える。そして、前記アクセルペダル１４が踏み込まれると、アクセルペダル１４の踏込量に比例してモータ４６が駆動され、回転速度が増減させられる。

また、前記アクチュエータ４７は、第１〜第３の駆動部材としての油圧シリンダ５３〜５５を備え、該各油圧シリンダ５３〜５５は、前記ボディ１１に固定されたシリンダ部６１〜６３、及び該各シリンダ部６１〜６３に対して進退自在に配設されたロッド部６４〜６６を備え、該各ロッド部６４〜６６はジョイント部５１を介してキャンバプレート４５と連結される。

ところで、前記キャンバプレート４５の中心Ｏを通り、車両の前後方向（長さ方向）に延びる軸をｘａ軸とし、車両の左右方向（幅方向）に延びる軸をｙａ軸とし、車両の上下方向（高さ方向）に延びる軸をｚａ軸としたとき、前記油圧シリンダ５３〜５５を駆動し、各ロッド部６４〜６６を矢印Ａ、Ｂ方向に進退させることによって、キャンバプレート４５を、ｘａ軸を中心にして矢印Ｃ、Ｄ方向に回動させたり、ｚａ軸を中心にして矢印Ｅ、Ｆ方向に回動させたりすることができる。そのために、前記キャンバプレート４５におけるｚａ軸上の上端の近傍の所定の位置を第１の位置ｓｔ１とし、該第１の位置ｓｔ１より車両の前後方向における後側の所定の位置を第２の位置ｓｔ２とし、前記第１の位置ｓｔ１より車両の前後方向における前側の所定の位置を第３の位置ｓｔ３としたとき、第１〜第３の位置ｓｔ１〜ｓｔ３に各ジョイント部５１が配設され、各ジョイント部５１を介してキャンバプレート４５とロッド部６４〜６６とが全方向に回動自在に連結される。なお、本実施の形態において、前記第１〜第３の位置ｓｔ１〜ｓｔ３は、前記キャンバプレート４５の円周方向において等ピッチ角で、１２０〔°〕の間隔を置いて設定される。

そして、前記油圧制御部３８によって油圧を発生させ、発生させられた油圧を前記各シリンダ部６１〜６３に対して選択的に給排することによって車輪ＷＬＦに舵角及びキャンバ角を付与することができる。また、図３に示されるように、車輪ＷＬＦが図示されない路面に対して垂直に、かつ、ボディ１１に対して平行に置かれる状態を中立状態としたとき、該中立状態において、ロッド部６４を所定の量だけ矢印Ａ方向に移動（後退）させ、ロッド部６５、６６を同じ量だけ矢印Ｂ方向に移動（前進）させると、車輪ＷＬＦは矢印Ｃ方向に回動させられ、車輪ＷＬＦに負の値のキャンバ角（ネガティブキャンバ）が付与される。また、前記中立状態において、ロッド部６４を所定の量だけ矢印Ｂ方向に移動（前進）させ、ロッド部６５、６６を同じ量だけ矢印Ａ方向に移動（後退）させると、車輪ＷＬＦは矢印Ｄ方向に回動させられ、車輪ＷＬＦに正の値のキャンバ角（ポジティブキャンバ）が付与される。

さらに、前記中立状態において、ロッド部６５を所定の量だけ矢印Ａ方向に移動（後退）させ、ロッド部６６を同じ量だけ矢印Ｂ方向に移動（前進）させると、車輪ＷＬＦは矢印Ｅ方向に回動させられ、車輪ＷＬＦに正の値の舵角（トウアウト）が付与される。また、前記中立状態において、ロッド部６４を所定の量だけ矢印Ｂ方向に移動（前進）させ、ロッド部６６を同じ量だけ矢印Ａ方向に移動（後退）させると、車輪ＷＬＦは矢印Ｆ方向に回動させられ、車輪ＷＬＦに負の値の舵角（トウイン）が付与される。

なお、本実施の形態においては、走行用の駆動部としてモータ４６が配設されるようになっているが、モータ４６に代えてエンジンを使用することができる。その場合、エンジンによって発生させられた回転を、プロペラシャフト、ディファレンシャル装置、ドライブシャフト等の回転伝達系を介して駆動輪として機能する車輪に伝達することができる。

次に、前記構成の車両の制御装置について説明する。

図１は本発明の実施の形態における車両の制御ブロック図である。

図において、１６は制御部、ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢは車輪、２０はステアリングホイール１３の操作量である操作量を検出する操作量検出部としての操作量センサ、ｓ１は各シリンダ部６１に対して油圧の給排を行う制御弁、ｓ２は各シリンダ部６２に対して油圧の給排を行う制御弁、ｓ３はシリンダ部６３に対して油圧の給排を行う制御弁、ε１は各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに形成された舵角を検出する舵角検出部としての舵角センサ、ε２は各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢのキャンバ角を検出するキャンバ角検出部としてのキャンバ角センサである。

本実施の形態においては、運転者がステアリングホイール１３を操作したときの操作量に基づいてアクチュエータ４７が駆動され、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに舵角が形成されるようになっているが、ステアリングホイール１３を操作することによって直接各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦを揺動させて舵角を形成することができる。なお、前記舵角センサε１によって舵角を検出することができるほかに、制御部１６の図示されない舵角検出処理手段が舵角検出部として機能し、舵角を検出することができる。この場合、前記舵角検出処理手段は、舵角検出処理を行い、操作量を読み込み、図示されない記憶装置に配設された舵角マップを参照し、ステアリングホイール１３の操作量に基づいて各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦの舵角を検出する。

前記制御部１６は、ステアリングホイール１３の操作量が操作量センサ２０によって検出されると、アクチュエータ４７を駆動し、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに前記操作量に応じた舵角を形成する。該形成された舵角は舵角センサε１によって検出され、制御部１６に送られ、フィードバック制御が行われる。また、制御部１６は、後述されるように、アクチュエータ４７を駆動し、検出された舵角に応じたキャンバ角を各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに付与する。付与されたキャンバ角は、キャンバ角センサε２によって検出され、制御部１６に送られ、フィードバック制御が行われる。

次に、車両を旋回させるに当たり、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢにキャンバ角を付与したときの旋回特性について説明する。

図５は本発明の実施の形態におけるキャンバスラストの発生のメカニズムを説明する図、図６は本発明の実施の形態における車輪にキャンバ角を付与したときのコーナリング抵抗を説明する第１の図、図７は本発明の実施の形態における車輪にキャンバ角を付与したときのコーナリング抵抗を説明する第２の図、図８は本発明の実施の形態における車輪にキャンバ角を付与したときのコーナリング抵抗を説明する第３の図である。この場合、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢのうちの車輪ＷＬＦについて説明する。

図５において、Ｔｒは車輪ＷＬＦのタイヤ１９の図示されないトレッドの中心、ＧＮＤは路面、θはキャンバ角である。

車輪ＷＬＦにキャンバ角θを付与すると、図に示されるように、車輪ＷＬＦにスリップ角が付与されていなくても、トレッドの中心Ｔｒを上方から見ると、矢印Ｈで示されるように楕（だ）円の軌跡を描く。この場合、仮に、キャンバ角θが付与された車輪ＷＬＦを、路面ＧＮＤに沿って自由に移動させると、接地面の中心も、同様に矢印Ｈで示されるように楕円の軌跡を描くが、実際には、接地面の中心は、矢印Ｋで示されるように直線の軌跡を描くことになる。したがって、トレッドの中心Ｔｒの描く楕円と接地面の中心が描く直線とによってタイヤ１９に剪（せん）断変形が生じ、該剪断変形に応じた横力が、キャンバスラストとして発生する。

次に、車両を旋回させたときのコーナリング抵抗について説明する。

図において、Ｍは車両を旋回させたときのタイヤ１９の進行方向、Ｎはタイヤ１９の進行方向Ｍに対して垂直の方向、Ｒはタイヤ１９が転がる方向を表すタイヤ１９の向き、Ｓはタイヤ１９の向きＲに対して垂直の方向、β１はスリップ角である。ところで、車両を直進走行させているときにステアリングホイール１３を操作して、車輪ＷＬＦに所定の舵角を付与すると、舵角に応じてタイヤ１９の向きＲが変化する。このとき、タイヤ１９は路面ＧＮＤ上を滑り、進行方向Ｍに向けて移動する。前記スリップ角β１は、このときのタイヤ１９の向きＲと進行方向Ｍとが成す角度である。

ところで、車両を走行させる際には、タイヤ１９と路面ＧＮＤとの間の摩擦によって、タイヤ１９の向きＲと逆方向に転がり抵抗Ｆｒが発生する。また、車両を旋回させるために、運転者がステアリングホイール１３を操作して、タイヤ１９の向きＲを変えると、タイヤ１９と路面ＧＮＤとの間の摩擦によって、タイヤ１９の向きＲに対して垂直の方向Ｓに横力Ｆｓが発生する。したがって、車両の旋回時には、前記転がり抵抗Ｆｒと横力Ｆｓとの合力がタイヤ力Ｆｔとなってタイヤ１９に加わる。

このとき、前記タイヤ力Ｆｔにおけるタイヤ１９の進行方向Ｍに対して垂直の方向Ｎの成分はコーナリングフォースＦｎとなり、該コーナリングフォースＦｎは車両を旋回させる際に遠心力に抗して必要になる求心力として機能する。また、前記タイヤ力Ｆｔにおけるタイヤ１９の進行方向Ｍの成分はコーナリング抵抗Ｆｍとなり、該コーナリング抵抗Ｆｍは、車両の走行抵抗として機能する。

ところで、車両を旋回させる際に消費されるエネルギーを小さくするためには、前記コーナリング抵抗Ｆｍを小さくするのが好ましいが、該コーナリング抵抗Ｆｍを小さくするためにはスリップ角β１を小さくする必要がある。

ところが、スリップ角β１を小さくすると、コーナリングフォースＦｎがその分小さくなり、旋回性が低下して車両の旋回状態を維持することができなくなってしまう。

そこで、車輪ＷＬＦにキャンバ角θを付与すると、タイヤ１９にキャンバスラストが発生させられ、コーナリングフォースＦｎを維持したままスリップ角β１を小さくし、コーナリング抵抗Ｆｍを小さくすることができる。

すなわち、図７に示されるように、車両の旋回時に、車輪ＷＬＦに正の値のキャンバ角θを付与すると、スリップ角β１を維持した状態で、転がり抵抗Ｆｒは変化しないが、キャンバ角θを付与した分だけ横力Ｆｓが大きくなる。したがって、タイヤ力Ｆｔが大きくなり、コーナリングフォースＦｎ及びコーナリング抵抗Ｆｍも、その分大きくなる。

そこで、図８に示されるように、図６における車輪ＷＬＦにキャンバ角θを付与しない状態と同じ大きさのコーナリングフォースＦｎを発生させた状態で、スリップ角を小さくし、β２とすることができる。その結果、コーナリング抵抗Ｆｍを小さくすることができる。このように、車両の旋回時に、車輪ＷＬＦに、ステアリングホイール１３の操舵方向側にタイヤ１９が傾く方向にキャンバ角θを付与することによって、スリップ角をβ１からβ２に小さくすることができるので、車両の旋回性を向上させることができ、消費されるエネルギーを小さくすることができる。

ところで、消費されるエネルギーを小さくしようとすると、タイヤのスリップ角を小さくする必要があるので、舵角を大きくすることができず、旋回性が低下してしまう。そこで、本実施の形態において、制御部１６の図示されない旋回制御処理手段は、旋回制御処理を行い、車両の旋回時に、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢにスリップ角及びキャンバ角θを選択的に付与することによって、消費されるエネルギーを小さくし、かつ、旋回性を向上させるようにしている。

図９は本発明の実施の形態における旋回制御手段の動作を示すフローチャート、図１０は本発明の実施の形態におけるタイヤ力マップを示す図、図１１は本発明の実施の形態における車輪の状態を示す第１の図、図１２は本発明の実施の形態における車輪の状態を示す第２の図である。なお、図１０において、横軸にスリップ角βを、縦軸にキャンバ角θを、高さ軸に左右力係数ηｙを採ってある。

この場合、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢについてタイヤ力マップを作成するために、タイヤ１９を図示されない路面・タイヤ走行模擬試験装置に搭載し、スリップ角β及びキャンバ角θを変化させて、実際に発生するタイヤ力Ｆｔを、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに発生する前後力Ｆ_x1〜Ｆ_x4、左右力Ｆ_y1〜Ｆ_y4及び垂直力Ｆ_z1〜Ｆ_z4として測定した。そして、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢについて、前後力Ｆ_x1〜Ｆ_x4をそれぞれ垂直力Ｆ_z1〜Ｆ_z4で除算して前後力係数ηｘを算出し、左右力Ｆ_y1〜Ｆ_y4をそれぞれ垂直力Ｆ_z1〜Ｆ_z4で除算して左右力係数ηｙを算出し、前後方向のタイヤ力マップ及び左右方向のタイヤ力マップにおいてプロットした。図１０のタイヤ力マップは各タイヤ力マップのうちの左右方向のタイヤ力マップを表す。

まず、前記旋回制御処理手段の旋回判定処理手段は、旋回判定処理を行い、運転者がステアリングホイール１３を操作するのに伴って、舵角センサε１によって検出された舵角を読み込み、舵角が旋回判断用の閾（しきい）値以上であるかどうかを判断する。舵角が閾値以上である場合、前記旋回判定処理手段は、車両が旋回させられていると判断する。

次に、前記旋回制御処理手段の要求ヨーレート算出処理手段は、要求ヨーレート算出処理を行い、運転者が車両を旋回させる際に必要とする旋回の要求度を表す要求ヨーレートを算出する。本実施の形態において、該要求ヨーレートは、前記舵角を微分することによって得られる値、すなわち、舵角変化率とされるが、要求ヨーレートを、所定の時間が経過する間の舵角の変化量としたり、操作量センサ２０によって検出されたステアリングホイール１３の操作量としたり、該操作量の変化率としたりすることができる。

続いて、前記旋回制御処理手段の要求ヨーレート判定処理手段は、要求ヨーレート判定処理を行い、要求ヨーレートが基準値以上であるかどうかを、前記舵角変化率が基準値以上であるかどうかによって判断する。舵角変化率が基準値以上であり、運転者が車両を急速に旋回させようとしている場合、前記旋回制御処理手段のスリップ角付与処理手段は、スリップ角付与処理を行い、アクチュエータ４７を駆動し、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに、ステアリングホイール１３の操作量に応じた舵角を付与することによって、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦの旋回方向と同方向にスリップ角βを、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢの旋回方向と逆方向にスリップ角βを付与する。

なお、この場合、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに付与されるスリップ角βと、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢに付与されるスリップ角βとを、等しくなるように設定したり、異ならせて設定したりすることができる。

この場合、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦの旋回方向と同方向にスリップ角βが、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢの旋回方向と逆方向にスリップ角βが付与されるので、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦについては、旋回方向に向けて横力が、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢについては、旋回方向に対して逆方向に向けて横力が発生する。そして、スリップ角βが付与されたときの車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに発生する横力は、キャンバスラストより大きいので、車両の旋回時の応答性を高くすることができ、車両を急速に旋回させることができる。その結果、旋回性を向上させることができる。

一方、運転者が車両を急速に旋回させようとしておらず、舵角変化率が基準値より小さい場合、前記旋回制御処理手段のキャンバ角付与処理手段は、キャンバ角付与処理を行い、スリップ角βが車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに付与されているかどうかを判断する。スリップ角βが車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに付与されている場合、前記キャンバ角付与処理手段は、図１２に示されるように、アクチュエータ４７を駆動し、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに、舵角に対して同方向の最大のキャンバ角θを付与し、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢに、舵角に対して逆方向の最大のキャンバ角θを付与する。同時に、前記旋回制御処理手段のスリップ角設定処理手段は、スリップ角設定処理を行い、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに付与されているスリップ角βを小さくして、各スリップ角の合計を最小とする。

例えば、二輪モデルの場合、車体に対する車両の進行方向角（横すべり角）をδとすると、要求ヨーレートはｄδ／ｄｔで表すことができ、車両の重量をｍとし、車速をｖとし、車両の現在のヨーレートをｒとし、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦのコーナリングフォースをＦｎｆとし、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢのコーナリングフォースをＦｎｒとすると、次の運動方程式が成立する。

ｍｖ（ｄδ／ｄｔ＋ｒ）＝２（Ｆｎｆ＋Ｆｎｒ）
そこで、該運動方程式を満たすコーナリングフォースＦｎｆ、Ｆｎｒを算出し、コーナリングフォースＦｎｆ、Ｆｎｒに対応する左右力係数ηｙ及びキャンバ角θに基づいて、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢのスリップ角βの合計を最小とする。

そして、前記スリップ角設定処理手段は、アクチュエータ４７を駆動し、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢのスリップ角βを、合計が最小になるように調整する。

また、舵角変化率が基準値より小さく、スリップ角βが車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに付与されていない場合、前記キャンバ角付与処理手段は、キャンバ角θを優先して付与し、前述されたように、アクチュエータ４７を駆動し、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに、操舵方向側にタイヤ１９が傾く方向に最大のキャンバ角θを付与し、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢに、操舵方向と反対側にタイヤ１９が傾く方向に最大のキャンバ角θを付与する。続いて、前記スリップ角設定処理手段は、各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに付与されているスリップ角βの合計を最小とする。

この場合、キャンバ角θによってキャンバスラストが発生させられ、キャンバスラストによって車両が旋回させられるので、コーナリング抵抗Ｆｍを小さくすることができる。したがって、車両を旋回させるときに消費されるエネルギーを小さくすることができる。

また、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢにキャンバ角θが付与された状態で、スリップ角βが小さくされるので、コーナリング抵抗Ｆｍを一層小さくすることができる。その結果、車両を旋回させる際に消費されるエネルギーを一層小さくすることができる。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 舵角変化率を算出する。
ステップＳ２ 舵角変化率が基準値以上であるかどうかを判断する。舵角変化率が基準値以上である場合はステップＳ３に、舵角変化率が基準値より小さい場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ３ スリップ角βを付与し、処理を終了する。
ステップＳ４ スリップ角βが付与されているかどうかを判断する。スリップ角βが付与されている場合はステップＳ５に、付与されていない場合はステップＳ６に進む。
ステップＳ５ 最大のキャンバ角θを付与する。
ステップＳ６ キャンバ角θを優先して付与する。
ステップＳ７ 各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢのスリップ角βの合計を最小とし、処理を終了する。

本実施の形態においては、スリップ角β及びキャンバ角θが各車輪ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢに付与されるようになっているが、所定の車輪、例えば、車輪ＷＬＦ、ＷＲＦに付与したり、車輪ＷＬＢ、ＷＲＢに付与したりすることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における車両の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態における車両の概念図である。 本発明の実施の形態における車輪駆動部ユニットの平面図である。 本発明の実施の形態におけるアクチュエータの動作を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるキャンバスラストの発生のメカニズムを説明する図である。 本発明の実施の形態における車輪にキャンバ角を付与したときのコーナリング抵抗を説明する第１の図である。 本発明の実施の形態における車輪にキャンバ角を付与したときのコーナリング抵抗を説明する第２の図である。 本発明の実施の形態における車輪にキャンバ角を付与したときのコーナリング抵抗を説明する第３の図である。 本発明の実施の形態における旋回制御手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるタイヤ力マップを示す図である。 本発明の実施の形態における車輪の状態を示す第１の図である。 本発明の実施の形態における車輪の状態を示す第２の図である。

符号の説明

１１ ボディ
１３ ステアリングホイール
１６ 制御部
３１〜３４ 車輪駆動部
３８ 油圧制御部
ＷＬＦ、ＷＲＦ、ＷＬＢ、ＷＲＢ 車輪
β、β１、β２ スリップ角
ε１ 舵角センサ
θ キャンバ角

Claims (6)

1. 車両のボディと、該ボディに対して回転自在に配設された車輪と、前記ボディと車輪との間に配設され、前記車輪にキャンバ角を付与する車輪駆動部と、運転者が車両を旋回させる際に必要とする旋回の要求度を表す要求ヨーレートを算出する要求ヨーレート算出処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値以上であるかどうかを判断する要求ヨーレート判定処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値以上である場合に、車輪にスリップ角を付与するスリップ角付与処理手段と、前記要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、車輪にキャンバ角を付与するキャンバ角付与処理手段とを有することを特徴とする旋回制御装置。
2. 前記キャンバ角付与処理手段は、車輪に最大のキャンバ角を付与する請求項１に記載の旋回制御装置。
3. 車輪にキャンバ角が付与された状態で、スリップ角を小さくするスリップ角設定処理手段を有する請求項１に記載の旋回制御装置。
4. 車両を操舵するために運転者によって操作される操舵装置と、該操舵装置の操作量を検出する操作量検出部とを有するとともに、前記要求ヨーレート算出処理手段は、前記操作量に基づいて運転者の要求ヨーレートを算出する請求項１に記載の旋回制御装置。
5. 車両を操舵するために運転者によって操作される操舵装置と、該操舵装置の操作量を検出する操作量検出部とを有するとともに、前記要求ヨーレート算出処理手段は、前記操作量の変化率に基づいて運転者の要求ヨーレートを算出する請求項１に記載の旋回制御装置。
6. 車両のボディ、該ボディに対して回転自在に配設された車輪、及び前記ボディと車輪との間に配設され、車輪にキャンバ角を付与する車輪駆動部を有する車両の旋回制御方法において、運転者が車両を旋回させる際に必要とする旋回の要求度を表す要求ヨーレートを算出し、該要求ヨーレートが基準値以上であるかどうかを判断し、前記要求ヨーレートが基準値以上である場合に、車輪にスリップ角を付与し、前記要求ヨーレートが基準値より小さい場合に、車輪にキャンバ角を付与することを特徴とする旋回制御方法。

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