JP2011207334A - 車両用制御装置 - Google Patents

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文彦 榊原
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Abstract

【課題】タイヤの偏磨耗を抑制して、タイヤの寿命を向上させる車両用制御装置を提供すること。
【解決手段】車両用制御装置によれば、車両の状態量が所定の条件を満たすと判断される場合に、キャンバ角調整装置が駆動され、前輪および後輪の少なくとも一つにネガティブキャンバが付与される。一方、水平面に対する車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上であると判断される場合に、キャンバ角調整装置が駆動され、重力方向の下側に位置する前輪または後輪のキャンバ角が、付与されるネガティブキャンバのキャンバ角より絶対値が小さくなるように調整される。その結果、坂道において、平坦路に比べて接地荷重が増加する側のタイヤの接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させる。
【選択図】図4

Description

本発明は、車輪のキャンバ角を調整するキャンバ角調整装置を備えた車両に用いられる車両用制御装置に関し、特に、タイヤの偏磨耗を抑制して、タイヤの寿命を向上させる車両用制御装置に関するものである。
従来より、車両の走行状態に応じて車輪のキャンバ角を調整することで、車両の走行安定性を確保する技術が知られている。この種の技術に関し、例えば特許文献1には、車両が所定の速度以上で走行するときにネガティブキャンバを車輪に付与することで、車両の限界走行性能を向上させる技術が開示されている。
特開昭60−193781号公報
しかしながら、上述した特許文献1に開示される技術では、車両が所定の速度以上で坂道を走行するときにも、車輪にネガティブキャンバが付与され続けてしまう。坂道では、平坦路と比較して、重力方向の下側に位置するタイヤの接地荷重が増加する。その結果、所定の速度以上で坂道を走行するときにも車輪にネガティブキャンバが付与され続けてしまうと、重力方向の下側に位置するタイヤに偏磨耗が生じ、タイヤの寿命が短くな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、タイヤの偏磨耗を抑制して、タイヤの寿命を向上させる車両用制御装置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段および発明の効果
この目的を達成するために請求項1記載の車両用制御装置によれば、状態量取得手段により車両の状態量が取得され、その車両の状態量が状態量判断手段により所定の条件を満たすか判断される。判断の結果、車両の状態量が所定の条件を満たす場合に、第1キャンバ角調整手段によってキャンバ角調整装置が駆動され、前輪および後輪の少なくとも一つのキャンバ角が調整されて、前輪および後輪の少なくとも一つにネガティブキャンバが付与される。一方、傾斜状態情報取得手段により水平面に対する車両の前後方向の傾斜状態に関する情報が取得され、その傾斜状態に関する情報に基づき、傾き判断手段により車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上であるか判断される。判断の結果、車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上である場合に、第2キャンバ角調整手段によってキャンバ角調整装置が駆動され、重力方向の下側に位置する前輪または後輪のキャンバ角が、第1キャンバ角調整手段により調整されるキャンバ角よりも絶対値が小さくなるように調整される。その結果、坂道において、平坦路に比べて接地荷重が増加する側のタイヤの接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させる効果がある。
請求項2記載の車両用制御装置によれば、直進状態判断手段により車両の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすか判断される。判断の結果、車両の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たす場合に、第1キャンバ角調整手段によってキャンバ角調整装置が駆動され車輪にネガティブキャンバが付与されると、平坦路では車輪の横剛性を利用して車両の直進安定性を確保できる。一方、直進状態判断手段により車両の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断され、且つ、傾き判断手段により車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上であると判断される場合に、第2キャンバ角調整手段により、重力方向の下側に位置する前輪または後輪のキャンバ角が、第1キャンバ角調整手段により調整されるキャンバ角よりも絶対値が小さくなるように調整される。これにより、坂道において、平坦路に比べて接地荷重が増加する側のタイヤの接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させることができる。以上のことから、請求項1の効果に加え、直進安定性の確保とタイヤの偏磨耗の抑制との両立を図ることができる効果がある。
請求項3記載の車両用制御装置によれば、第1キャンバ角調整手段によって駆動されるキャンバ角調整装置により後輪のキャンバ角が調整され、後輪にネガティブキャンバが付与されることで、車両の直進安定性や限界走行性能を向上させることができる。また、後輪が重力方向の下側に位置する場合に、その後輪のキャンバ角が第2キャンバ角調整手段によって調整されるので、タイヤ(後輪)の偏摩耗を抑制できる。よって、請求項1又は2の効果に加え、直進安定性や限界走行性能の向上とタイヤの偏磨耗の抑制との両立を図ることができる効果がある。
請求項4記載の車両用制御装置によれば、傾き判断手段によって車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上であると判断されてからの持続時間が、持続時間取得手段により取得され、その持続時間が持続時間判断手段により所定の時間以上であるか判断される。判断の結果、持続時間が所定の時間以上であり、且つ、直進状態判断手段により車両の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断される場合に、第2キャンバ角調整手段によって、重力方向の下側に位置する前輪または後輪のキャンバ角が、第1キャンバ角調整手段により調整されるキャンバ角よりも絶対値が小さくなるように調整される。その結果、小さな起伏が続く平坦路などを車両が走行するときのように、持続時間が所定の時間に達しない場合には、第2キャンバ角調整手段による車輪のキャンバ角の調整を非作動にできる。これにより、請求項2又は3の効果に加え、車輪のキャンバ角の頻繁な切り替わりを防止できる効果がある。
本発明の第1実施の形態における車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した模式図である。 懸架装置の正面図である。 車両用制御装置の電気的構成を示したブロック図である。 キャンバ制御処理を示すフローチャートである。 状態量判断処理を示すフローチャートである。 走行状態判断処理を示すフローチャートである。 坂道断処理を示すフローチャートである。 キャンバ角調整処理を示すフローチャートである。 第2実施の形態における車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した模式図である。 車両用制御装置の電気的構成を示したブロック図である。 坂道断処理を示すフローチャートである。 キャンバ角調整処理を示すフローチャートである。 キャンバ角調整処理を示すフローチャートである。
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、本発明の第1実施の形態における車両用制御装置100が搭載される車両1を模式的に示した模式図である。なお、図1の矢印U−D,L−R,F−Bは、車両1の上下方向、左右方向、前後方向をそれぞれ示している。
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を支持する複数(本実施の形態では4輪)の車輪2と、それら複数の車輪2の内の一部(本実施の形態では、左右の前輪2FL,2FR)を回転駆動する車輪駆動装置3と、複数の車輪2の内の一部(本実施の形態では、左右の後輪2RL,2RR)を車体フレームBFに懸架する複数の懸架装置4及び複数の車輪2の内の一部(本実施の形態では、左右の前輪2FL,2FR)を車体フレームBFに懸架する複数の懸架装置40と、複数の車輪2の内の一部(本実施の形態では、左右の前輪2FL,2FR)を操舵する操舵装置5とを主に備えて構成されている。
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の前方側(矢印F方向側)に位置する左右の前輪2FL,2FRと、車両1の後方側(矢印B方向側)に位置する左右の後輪2RL,2RRとを備えている。なお、本実施の形態では、左右の前輪2FL,2FRは、車輪駆動装置3により回転駆動される駆動輪として構成されている。また、車輪2は、左右の前輪2FL,2FR及び左右の後輪2RL,2RRが全て同じ形状、外径および特性に構成されている。なお、左右の後輪2RL,2RRを車体フレームBFに回転可能に支持するシャフト(車軸)及び後輪2RL,2RRを駆動する車輪駆動装置の図示は省略している。
車輪駆動装置3は、上述したように、左右の前輪2FL,2FRを回転駆動するための装置であり、後述するように電動モータ3aにより構成されている(図3参照)。また、電動モータ3aは、図1に示すように、デファレンシャルギヤ(図示せず)及び一対のドライブシャフト31(車軸)を介して左右の前輪2FL,2FRに接続されている。
運転者がアクセルペダル61を操作した場合には、車輪駆動装置3から左右の前輪2FL,2FRに回転駆動力が付与され、それら左右の前輪2FL,2FRがアクセルペダル61の操作量に応じて回転駆動される。なお、左右の前輪2FL,2FRの回転差は、デファレンシャルギヤにより吸収される。
懸架装置4,40は、路面から車輪2を介して車体フレームBFに伝わる振動を緩和するための装置、いわゆるサスペンションとして機能するものであり、伸縮可能に構成され、図1に示すように、懸架装置4は左右の後輪2RL,2RRに、懸架装置40は左右の前輪2FL,2FRにそれぞれ設けられている。また、本実施の形態における懸架装置4は、車輪2のキャンバ角を調整するキャンバ角調整機構としての機能を兼ね備えている。
ここで、図2を参照して、懸架装置4の詳細構成について説明する。図2は、懸架装置4の正面図である。なお、ここでは、キャンバ角調整機構として機能する構成のみについて説明し、サスペンションとして機能する構成については周知の構成と同様であるので、その説明を省略する。また、各懸架装置4の構成は、左右の後輪2RL,2RRにおいてそれぞれ共通であるので、右の後輪2RRに対応する懸架装置4を代表例として図2に図示する。但し、図2では、理解を容易とするためにドライブシャフト31等の図示が省略されている。
懸架装置4は、図2に示すように、ストラット41及びロアアーム42を介して車体フレームBFに支持されるナックル43と、駆動力を発生するRRモータ44RRと、そのRRモータ44RRの駆動力を伝達するウォームホイール45及びアーム46と、それらウォームホイール45及びアーム46から伝達されるRRモータ44RRの駆動力によりナックル43に対して揺動駆動される可動プレート47とを主に備えて構成されている。
ナックル43は、車輪2を操舵可能に支持するものであり、図2に示すように、上端(図2上側)がストラット41に連結されると共に、下端(図2下側)がボールジョイントを介してロアアーム42に連結されている。RRモータ44RRは、可動プレート47に揺動駆動のための駆動力を付与するものであり、DCモータにより構成され、その出力軸44aにはウォーム(図示せず)が形成されている。ウォームホイール45は、RRモータ44RRの駆動力をアーム46に伝達するものであり、RRモータ44RRの出力軸44aに形成されたウォームに噛み合い、かかるウォームと共に食い違い軸歯車対を構成している。
アーム46は、ウォームホイール45から伝達されるRRモータ44RRの駆動力を可動プレート47に伝達するものであり、図2に示すように、一端(図2右側)が第1連結軸48を介してウォームホイール45の回転軸45aから偏心した位置に連結される一方、他端(図2左側)が第2連結軸49を介して可動プレート47の上端(図2上側)に連結されている。可動プレート47は、車輪2を回転可能に支持するものであり、上述したように、上端(図2上側)がアーム46に連結される一方、下端(図2下側)がキャンバ軸50を介してナックル43に揺動可能に軸支されている。
上述したように構成される懸架装置4によれば、RRモータ44RRが駆動されると、ウォームホイール45が回転すると共に、ウォームホイール45の回転運動がアーム46の直線運動に変換される。その結果、アーム46が直線運動することで、可動プレート47がキャンバ軸50を揺動軸として揺動駆動され、車輪2のキャンバ角が調整される。
なお、本実施の形態では、各連結軸48,49及びウォームホイール45の回転軸45aが、車体フレームBFから車輪2に向かう方向(矢印R方向)において、第1連結軸48、回転軸45a、第2連結軸49の順に一直線上に並んで位置する第1キャンバ状態と、回転軸45a、第1連結軸48、第2連結軸49の順に一直線上に並んで位置する第2キャンバ状態(図2に示す状態)とのいずれか一方のキャンバ状態となるように車輪2のキャンバ角が調整される。
これにより、車輪2のキャンバ角が第1キャンバ状態若しくは第2キャンバ状態に調整された状態では、車輪2に外力が加わったとしても、アーム46を回動させる方向の力は発生せず、車輪2のキャンバ角を維持することができる。また、本実施の形態では、第1キャンバ状態において、車輪2のキャンバ角がマイナス方向の所定の角度(本実施の形態では−4.5°、以下「第1キャンバ角」と称す)に調整され、車輪2にネガティブキャンバが付与される。一方、第2キャンバ状態(図2に示す状態)では、車輪2のキャンバ角が第1キャンバ角より絶対値が小さく、第1キャンバ角よりポジティブ方向の所定の角度(本実施の形態では−1.5°、以下「第2キャンバ角」と称す)の定常角に調整される。
なお、懸架装置40は、左右の前輪2FL,2FRのキャンバ角を調整する機能が省略されている点(即ち、図2に示す懸架装置4において、RRモータ44RRによる伸縮機能が省略されている点)を除き、その他の構成は懸架装置4と同じ構成であるので、その説明を省略する。即ち、後輪2RL,2RRのキャンバ角は第1キャンバ角または第2キャンバ角に調整可能であるが、前輪2FL,2FRはキャンバ角の調整ができない構成とされている。
図1に戻って説明する。操舵装置5は、運転者によるステアリング63の操作を左右の前輪2FL,2FRに伝えて操舵するための装置であり、いわゆるラック&ピニオン式のステアリングギヤとして構成されている。この操舵装置5によれば、運転者によるステアリング63の操作(回転)は、まず、ステアリングコラム51を介してユニバーサルジョイント52に伝達され、ユニバーサルジョイント52により角度を変えられつつステアリングボックス53のピニオン53aに回転運動として伝達される。そして、ピニオン53aに伝達された回転運動は、ラック53bの直線運動に変換され、ラック53bが直線運動することで、ラック53bの両端に接続されたタイロッド54が移動する。その結果、タイロッド54がナックル55を押し引きすることで、前輪2FL,2FR(車輪2)に所定の舵角が付与される。
アクセルペダル61及びブレーキペダル62は、運転者により操作される操作部材であり、各ペダル61,62の操作状態(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が駆動制御される。ステアリング63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(ステア角、ステア角速度など)に応じて、操舵装置5により左右の前輪2FL,2FRが操舵される。
車両用制御装置100は、上述したように構成される車両1の各部を制御するための装置であり、例えば、各ペダル61,62やステアリング63の操作状態に応じてキャンバ角調整装置44(図3参照)を作動制御する。
次いで、図3を参照して、車両用制御装置100の詳細構成について説明する。図3は、車両用制御装置100の電気的構成を示したブロック図である。車両用制御装置100は、図3に示すように、CPU71、ROM72及びRAM73を備え、それらがバスライン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り、ROM72は、CPU71により実行される制御プログラム(例えば、図4〜8に図示されるフローチャートのプログラム)や固定値データ等を記憶する書き換え不能な不揮発性のメモリである。
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り、図3に示すように、キャンバフラグ73a、状態量フラグ73b、走行状態フラグ73c、坂道フラグ73d及び計時フラグ73eが設けられている。
キャンバフラグ73aは、車輪2のキャンバ角が第1キャンバ角に調整された状態にあるか否かを示すフラグであり、後述するキャンバ角調整処理(図8参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。CPU71は、このキャンバフラグ73aがオンである場合に、車輪2のキャンバ角が第1キャンバ角に調整された状態にあると判断する。
状態量フラグ73bは、車両1の状態量が所定の条件を満たすか否かを示すフラグであり、後述する状態量判断処理(図4参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。なお、本実施の形態における状態量フラグ73bは、アクセルペダル61、ブレーキペダル62及びステアリング63の操作量の内の少なくとも1の操作量が所定の操作量以上である場合にオンに切り替えられ、CPU71は、この状態量フラグ73bがオンである場合に、車両1の状態量が所定の条件を満たしていると判断する。
走行状態フラグ73cは、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすか否かを示すフラグであり、後述する走行状態判断処理(図5参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。なお、本実施の形態における走行状態フラグ73cは、車両1の走行速度が所定の走行速度以上であり、且つ、ステアリング63の操作量が所定の操作量以下である場合にオンに切り替えられ、CPU71は、この走行状態フラグ73cがオンである場合に、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断する。
坂道フラグ73dは、車両1の前後方向(図1矢印F−B方向)の傾きが所定の条件を満たすか否かを示すフラグであり、後述する坂道判断処理(図7参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。なお、本実施の形態における坂道フラグ73dは、車両1の前後方向の傾きが所定の上り傾斜角以上であり、且つ、車両1の前後方向の傾きが所定の上り傾斜角以上の状態である時間が所定の時間以上である場合にオンに切り替えられ、CPU71は、この坂道フラグ73dがオンである場合に、車両1の前後方向の傾きが所定の条件を満たすと判断する。
計時フラグ73eは、車両1の前後方向の傾きが所定の傾き以上の状態にあると判断されてからの時間を計時中か否かを示すフラグであり、後述する坂道判断処理(図7参照)の実行中にオン又はオフに切り替えられる。なお、本実施の形態における計時フラグ73eは、車両1の前後方向の傾きが所定の上り傾斜角以上と判断される場合にオンに切り替えられ、CPU71は、この計時フラグ73eがオンである場合に、計時中である(車両1が前後方向に傾いた状態が持続している)と判断する。
車輪駆動装置3は、上述したように、左右の前輪2FL,2FR(図1参照)を回転駆動するための装置であり、それら左右の前輪2FL,2FRに回転駆動力を付与する電動モータ3aと、その電動モータ3aをCPU71からの指示に基づいて駆動制御する駆動制御回路(図示せず)とを主に備えている。但し、車輪駆動装置3は、電動モータ3aに限られず、他の駆動源を採用することは当然可能である。他の駆動源としては、例えば、油圧モータやエンジン等が例示される。
キャンバ角調整装置44は、各車輪2のキャンバ角を調整するための装置であり、上述したように、各懸架装置4の可動プレート47(図2参照)に揺動のための駆動力をそれぞれ付与する合計2個のRLモータ、RRモータ44RL,44RRと、それら各モータ44RL,44RRをCPU71からの指示に基づいて駆動制御する駆動制御回路(図示せず)とを主に備えている。
加速度センサ装置80は、車両1の加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、前後方向加速度センサ80a、左右方向加速度センサ80bと、それら各加速度センサ80a,80bの検出結果を処理してCPU71に出力する出力回路(図示せず)とを主に備えている。
前後方向加速度センサ80aは、車両1(車体フレームBF)の前後方向(図1矢印F−B方向)の加速度、いわゆる前後Gを検出するセンサであり、左右方向加速度センサ80bは、車両1(車体フレームBF)の左右方向(図1矢印L−R方向)の加速度、いわゆる横G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80a,80b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。
また、CPU71は、加速度センサ装置80から入力された各加速度センサ80a,810の検出結果(前後G、横G)を時間積分して、2方向(前後方向および左右方向)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の走行速度を取得することができる。
ヨーレートセンサ装置81は、車両1のヨーレートを検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、車両1の重心を通る鉛直軸(図1矢印U−D方向軸)回りの車両1(車体フレームBF)の回転角速度を検出するヨーレートセンサ81aと、そのヨーレートセンサ81aの検出結果を処理してCPU71に出力する出力回路(図示せず)とを主に備えている。
ナビゲーション装置82は、車両1の現在位置および車両1の進行先の道路情報を取得するための装置であり、GPS衛星から電波を受信して車両1の現在位置を取得する現在位置取得部(図示せず)と、道路情報が記憶された地図データを取得する地図データ取得部(図示せず)と、その地図データ取得部により取得した地図データ及び現在位置取得部により取得した車両1の現在位置に基づいて車両1の現在位置の道路情報(勾配情報)を取得する道路情報取得部(図示せず)と、その道路情報取得部により取得した車両1の現在位置の道路情報を処理してCPU71に出力する出力回路(図示せず)とを主に備えている。
サスストロークセンサ装置83は、各懸架装置4の伸縮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4の伸縮量をそれぞれ検出する合計4個のFL〜RRサスストロークセンサ83FL〜83RRと、それら各サスストロークセンサ83FL〜83RRの検出結果を処理してCPU71に出力する出力回路(図示せず)とを備えている。
なお、本実施の形態では、各サスストロークセンサ83FL〜83RRがひずみゲージとして構成されており、これら各サスストロークセンサ83FL〜83RRは、各懸架装置4のショックアブソーバ(図示せず)にそれぞれ配設されている。
CPU71は、サスストロークセンサ装置83から入力された各サスストロークセンサ83FL〜83RRの検出結果(伸縮量)に基づいて、各車輪2の接地荷重を取得する。即ち、車輪2の接地荷重と懸架装置4の伸縮量とは比例関係を有しているので、懸架装置4の伸縮量をXとし、懸架装置4の減衰定数をkとすると、車輪2の接地荷重Fは、F=kXとなる。
接地荷重センサ装置84は、各車輪2の接地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の接地荷重をそれぞれ検出する合計4個のFL〜RR接地荷重センサ84FL〜84RRと、それら各接地荷重センサ84FL〜84RRの検出結果を処理してCPU71に出力する出力回路(図示せず)とを備えている。
なお、本実施の形態では、各接地荷重センサ84FL〜84RRがピエゾ抵抗型の荷重センサとして構成されており、これら各接地荷重センサ84FL〜84RRは、各懸架装置4のショックアブソーバ(図示せず)にそれぞれ配設されている。
傾斜角センサ装置85は、水平面に対する車両1の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の前後方向(図1矢印F−B方向)の傾斜角を検出する傾斜角センサ85aと、その傾斜角センサ85aの検出結果を処理してCPU71に出力する出力回路(図示せず)とを備えている。なお、本実施の形態では、静電容量型の傾斜角センサとして構成されている。
アクセルペダルセンサ装置61aは、アクセルペダル61の操作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、アクセルペダル61の踏み込み量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に出力する出力回路(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62aは、ブレーキペダル62の操作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、ブレーキペダル62の踏み込み量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に出力する出力回路(図示せず)とを主に備えている。
ステアリングセンサ装置63aは、図示しないステアリング軸の回転角(操舵角θ)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、ステアリング軸の回転角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に出力する出力回路(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。また、CPU71は、各センサ装置61a,62a,63aから入力された各角度センサの検出結果(操作量)を時間微分して、各ペダル61,62の踏み込み速度および操舵角θの時間微分値(操舵角速度)を取得することができる。
図3に示す他の入出力装置90としては、例えば、ロール角センサ装置、回転速度センサ装置などが例示される。ロール角センサ装置は、車両1のロール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の重心を通る前後軸(図1矢印F−B方向軸)回りの車両1(車体フレームBF)の回転角を検出するロール角センサと、そのロール角センサの検出結果を処理してCPU71に出力する出力回路とを主に備えている。
回転速度センサ装置は、車輪2(図1参照)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、左前輪2FLを支持するドライブシャフト31(車軸)の回転速度を検出するFL回転速度センサ(図示せず)と、右前輪2FRを支持するドライブシャフト31(車軸)の回転速度を検出するFR回転速度センサ(図示せず)と、左後輪2RLを支持するシャフト(車軸)(図示せず)の回転速度を検出するRL回転速度センサ(図示せず)と、右後輪2RRを支持するシャフト(車軸)(図示せず)の回転速度を検出するRR回転速度センサ(図示せず)と、それら各回転速度センサの検出結果を処理してCPU71に出力する出力回路(図示せず)とを備えている。
次いで、図4から図8を参照して、キャンバ制御処理について説明する。図4はキャンバ制御処理を示すフローチャートである。図4に示すようにキャンバ制御処理は、状態量判断処理(S1)、走行状態判断処理(S2)、坂道判断処理(S3)、キャンバ角調整処理(S4)を備えている。この処理は、車両用制御装置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、0.2秒間隔で)実行される処理であり、各車輪2(左右の後輪2RL,2RR)のキャンバ角を調整する処理である。
まず、図5を参照して状態量判断処理(S1)について説明する。CPU71は、状態量判断処理(S1)に関し、まず、アクセルペダル61の操作量(踏み込み量)、ブレーキペダル62の操作量(踏み込み量)及びステアリング63の操作量(ステア角)をそれぞれ取得し(S5、S6、S7)、それら取得した各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量の内の少なくとも1の操作量が所定の操作量以上であるか否かを判断する(S8)。なお、S8の処理では、S5〜S7の処理でそれぞれ取得した各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量と、それら各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量にそれぞれ対応してROM72に予め記憶されている閾値(本実施の形態では、車輪2のキャンバ角が第2キャンバ角の状態で車両1が加速、制動または旋回する場合に、車輪2がスリップする恐れがあると判断される限界値)とを比較して、現在の各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量が所定の操作量以上であるか否かを判断する。
その結果、各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量の内の少なくとも1の操作量が所定の操作量以上であると判断される場合には(S8:Yes)、状態量フラグ73bをオンして(S9)、この状態量判断処理を終了する。即ち、この状態量判断処理では、各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量の内の少なくとも1の操作量が所定の操作量以上である場合に、車両1の状態量が所定の条件を満たすと判断する。
一方、S8の処理の結果、各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量のいずれもが所定の操作量より小さいと判断される場合には(S8:No)、状態量フラグ73bをオフして(S10)、この状態量判断処理を終了する。
次いで、図6を参照して、走行状態判断処理(S2)について説明する。図6は走行状態判断処理(S2)を示すフローチャートである。CPU71は、走行状態判断処理(S2)に関し、まず、車両1の走行速度を取得し(S11)、その取得した車両1の走行速度が所定の速度以上であるか否かを判断する(S12)。なお、S12の処理では、S11の処理で取得した車両1の走行速度と、ROM72に予め記憶されている閾値とを比較して、現在の車両1の走行速度が所定の速度以上であるか否かを判断する。その結果、車両1の走行速度が所定の速度より小さいと判断される場合には(S12:No)、走行状態フラグ73cをオフして(S16)、この走行状態判断処理を終了する。
一方、S12の処理の結果、車両1の走行速度が所定の速度以上であると判断される場合には(S12:Yes)、ステアリング63の操作量(ステア角)を取得し(S13)、その取得したステアリング63の操作量が所定の操作量以下であるか否かを判断する(S14)。なお、S14の処理では、S13の処理で取得したステアリング63の操作量と、ROM72に予め記憶されている閾値(本実施の形態では、図5に示す状態量判断処理において、車両1の状態量が所定の条件を満たすか否かを判断するためのステアリング63の操作量より小さい値)とを比較して、現在のステアリング63の操作量が所定の操作量以上であるか否かを判断する。
その結果、ステアリング63の操作量が所定の操作量以下であると判断される場合には(S14:Yes)、走行状態フラグ73cをオンして(S15)、この走行状態判断処理を終了する。即ち、この走行状態判断手段では、車両1の走行速度が所定の速度以上であり、且つ、ステアリング63の操作量が所定の操作量以下である場合に、車両1の走行状態が所定の直進状態であると判断する。
一方、S14の処理の結果、ステアリング63の操作量が所定の操作量より大きいと判断される場合には(S14:No)、走行状態フラグ73cをオフして(S16)、この走行状態判断処理を終了する。
次いで、図7を参照して、坂道判断処理(S3)について説明する。図7は坂道判断処理(S3)を示すフローチャートである。CPU71は、坂道判断処理(S3)に関し、ナビゲーション装置82から入力される車両1の現在位置の道路情報(勾配情報)、車両1の前後方向(図1矢印F−B方向)の傾斜角および車輪2(後輪2RL,2RR)の接地荷重を取得する(S21)。次いで、CPU71は、取得した車両1の現在位置の道路情報に基づいて、現在位置(走行中の道路)が所定の上り勾配以上の道路であるか否かを判断する(S22)。なお、S22の処理では、現在位置の道路情報(勾配情報)と、ROM72に予め記憶されている閾値とを比較して、道路の勾配が所定の閾値以上であるか否かを判断する。その結果、道路の勾配が所定の上り勾配より小さい(下り勾配である場合や平坦である場合を含む)と判断される場合には(S22:No)、次に、取得した車両1の前後方向の傾斜角が所定の傾斜角以上であるか否か(S23)、取得した後輪2RL,2RRの接地荷重が所定の接地荷重以上であるか否かを判断する(S24)。なお、S23及びS24の処理では、取得した各値とROM72に予め記憶されている閾値とを比較して判断する。
S23及びS24の処理の結果、車両1の前後方向の傾斜角が所定の傾斜角より小さい(下り勾配である場合や平坦である場合を含む)と判断され(S23:No)、後輪2RL,2RRの接地荷重が所定の接地荷重より小さいと判断される場合には(S24:No)、坂道フラグ73dをオフして(S25)、この坂道判断処理を終了する。
一方、S22〜S24の処理の結果、現在位置(走行中の道路)の上り勾配、車両1の前後方向の傾斜角および後輪2RL,2RRの接地荷重の内の少なくとも一つが所定の閾値以上であると判断される場合には(S22〜S24:Yes)、次に、計時フラグ73eがオンであるか否かを判断する(S25)。その結果、計時フラグ73eがオフであると判断される場合には(S25:No)、計時を開始し(S27)、計時フラグ73eをオンして(S28)、この坂道判断処理を終了する。
一方、S26の処理の結果、計時フラグ73eがオンであると判断される場合には(S26:Yes)、次に、計時が開始されてから所定の時間は経過したか否かを判断し(S29)、所定の時間が経過していないと判断される場合には(S29:No)、坂道フラグ73eをオフして(S25)、この坂道判断処理を終了する。一方、S29の処理の結果、所定の時間が経過していると判断される場合には(S29:Yes)、坂道フラグ73eをオンして(S30)、計時を終了し(S31)、計時フラグ73eをオフする(S32)。
次いで、図8を参照して、キャンバ角調整処理(S4)について説明する。図8はキャンバ角調整処理(S4)を示すフローチャートである。CPU71は、キャンバ角調整処理(S4)に関し、まず、状態量フラグ73bがオンであるか否かを判断し(S41)、状態量フラグ73bがオンであると判断される場合には(S41:Yes)、キャンバフラグ73aがオンであるか否かを判断する(S42)。その結果、キャンバフラグ73aがオフであると判断される場合には(S42:No)、RL〜RRモータ44RL,44RRを作動させて、車輪2(左右の後輪2RL,2RR)のキャンバ角を第1キャンバ角に調整し、車輪2にネガティブキャンバを付与すると共に(S43)、キャンバフラグ73aをオンして(S44)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S42の処理の結果、キャンバフラグ73aがオンであると判断される場合には(S42:Yes)、車輪2のキャンバ角は既に第1キャンバ角に調整されているので、S43及びS44の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
これにより、車両1の状態量が所定の条件を満たす場合、即ち、各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量の内の少なくとも1の操作量が所定の操作量以上であり、車輪2のキャンバ角が第2キャンバ角の状態で車両1が加速、制動または旋回すると車輪2がスリップする恐れがあると判断される場合には、車輪2にネガティブキャンバを付与することで、車輪2に発生するキャンバスラストを利用して、車両1の走行安定性を確保することができる。
これに対し、S41の処理の結果、状態量フラグ73bがオフであると判断される場合には(S41:No)、走行状態フラグ73cがオンであるか否かを判断し(S45)、走行状態フラグ73cがオフであると判断される場合には(S45:No)、キャンバフラグ73aがオンであるか否かを判断する(S46)。その結果、キャンバフラグ73aがオンであると判断される場合には(S46:Yes)、RL〜RRモータ44RL,44RRを作動させて、車輪2(左右の後輪2RL,2RR)のキャンバ角を第2キャンバ角に調整し、各車輪2へのネガティブキャンバの付与を解除すると共に(S50)、キャンバフラグ73aをオフして(S51)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S46の処理の結果、キャンバフラグ73aがオフであると判断される場合には(S46:No)、車輪2のキャンバ角は既に第2キャンバ角に調整されているので、S47及びS48の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
これにより、走行状態フラグ73cがオフであると判断される場合は、車両1の状態量は所定の直進状態を示す条件を満たしていないと判断されるので、車輪2へのネガティブキャンバの付与を解除することにより、車輪2に生じるキャンバスラストを抑制して、操舵応答性を確保することができる。
これに対し、S45の処理の結果、走行状態フラグ73cがオンであると判断される場合には(S45:Yes)、坂道フラグ73dがオンであるか否かを判断する(S49)。その結果、坂道フラグ73dがオフであると判断される場合には(S49:No)、キャンバフラグ73aがオンであるか否かを判断する(S50)。その結果、キャンバフラグ73aがオフであると判断される場合には(S50:No)、RL〜RRモータ44RL,44RRを作動させて、車輪2(左右の後輪2RL,2RR)のキャンバ角を第1キャンバ角に調整し、車輪2にネガティブキャンバを付与すると共に(S51)、キャンバフラグ73aをオンして(S52)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S50の処理の結果、キャンバフラグ73aがオンであると判断される場合には(S50:Yes)、車輪2のキャンバ角は既に第1キャンバ角に調整されているので、S51及びS52の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
これにより、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たす場合、即ち、車両1の走行速度が所定の速度以上であると共にステアリング63の操作量が所定の操作量以下であり、車両1が比較的高速で直進している場合には、車輪2にネガティブキャンバを付与することで、車輪2の横剛性を利用して、車両1の直進安定性を確保することができる。
一方、S49の処理の結果、坂道フラグ73dがオンであると判断される場合には(S49:Yes)、キャンバフラグ73aがオンであるか否かを判断する(S53)。その結果、キャンバフラグ73aがオンであると判断される場合には(S53:Yes)、RL〜RRモータ44RL,44RRを作動させて、車輪2(左右の後輪2RL,2RR)のキャンバ角を第2キャンバ角に調整し、各車輪2へのネガティブキャンバの付与を解除すると共に(S54)、キャンバフラグ73aをオフして(S55)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S53の処理の結果、キャンバフラグ73aがオフであると判断される場合には(S53:No)、車輪2のキャンバ角は既に第2キャンバ角に調整されているので、S54及びS55の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
これにより、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たす場合であっても(S45:Yes)、坂道フラグ73dがオンである場合に(S49:Yes)、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第2キャンバ角に調整されることにより、坂道において、平坦路に比べて接地荷重が増加する側のタイヤ(後輪2RL,2RR)の接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させることができる。
以上説明したように第1実施の形態によれば、車両1の状態量が所定の条件を満たすと判断される場合に、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第1キャンバ角に調整され、後輪2RL,2RRにネガティブキャンバが付与されるので、後輪2RL,2RRに発生するキャンバスラストを利用して、車両1の走行安定性を確保することができる。また、車両1の状態量が所定の条件を満たしていないと判断される場合に、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第2キャンバ角(第1キャンバ角よりも絶対値が小さいキャンバ角)に調整され、後輪2RL,2RRへのネガティブキャンバの付与が解除されるので、後輪2RL,2RRに発生するキャンバスラストを抑制して、車両1の操舵応答性を確保することができる。
また、第1実施の形態によれば、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断される場合に、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第1キャンバ角に調整され、後輪2RL,2RRにネガティブキャンバが付与されるので、後輪2RL,2RRの横剛性を利用して、車両1の直進安定性を確保することができる。特に、後輪2RL,2RRにネガティブキャンバが付与されるので、車両1の直進安定性や限界走行性能を向上させることができる。また、操舵輪である前輪2FL,2FRは定常角であるので、ステアリング63の操作性や操舵応答性を確保できる。
また、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断され、且つ、車両1の前後方向の傾きが所定の上り傾斜角以上であると判断される場合に、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第2キャンバ角に調整され、後輪2RL,2RRへのネガティブキャンバの付与が解除されるので、重力方向の下側に位置する後輪2RL,2RR(タイヤ)の接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させる。これにより、平坦路における直進安定性の確保と、坂道におけるタイヤの偏摩耗の抑制との両立を図ることができる。
また、第1実施の形態によれば、車両1の前後方向の傾きが所定の傾き以上であると判断されてからの持続時間が所定の時間以上であるか判断され、持続時間が所定の時間以上であると判断される場合に坂道フラグ73dをオンする。その坂道フラグ73dがオンであると判断され、且つ、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断される場合に、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第2キャンバ角に調整され、後輪2RL,2RRへのネガティブキャンバの付与が解除される。その結果、小さな起伏が続く平坦路などを車両1が走行するときのように、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断される場合であって、持続時間が所定の時間に達しない場合には、後輪2RL,2RRはネガティブキャンバが付与され続ける。これにより、後輪2RL,2RRのキャンバ角の頻繁な切り替わりを防止して、車両1の直進安定性を確保できる。
なお、図4〜図8に示すフローチャート(キャンバ制御処理)において、請求項1記載の状態量取得手段としてはS5,S6,S7(図5参照),S11及びS13(図6参照)の処理が、状態量判断手段としてはS8(図5参照)の処理が、第1キャンバ角調整手段としてはS43及びS51(図8参照)の処理が、傾斜状態情報取得手段としてはS21(図7参照)の処理が、傾き判断手段としてはS22,S23及びS24(図7参照)の処理が、第2キャンバ角調整手段としてはS47及びS54(図8参照)の処理がそれぞれ該当する。請求項2記載の直進状態判断手段としてはS12及びS14(図6参照)の処理が該当する。請求項4記載の持続時間取得手段としてはS27(図7参照)の処理が、持続時間判断手段としてはS29(図7参照)の処理がそれぞれ該当する。
次いで、図9から図13を参照して、第2実施の形態について説明する。第1実施の形態では、車両用制御装置100の制御対象である車両1が、左右の後輪2RL,2RRのキャンバ角をキャンバ角調整装置44により調整可能に構成される場合を説明したが、第2実施の形態における車両201は、左右の前輪2FL,2FR及び左右の後輪2RL,2RRのキャンバ角をキャンバ角調整装置44により調整可能に構成されている。なお、第1実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
図9は、第2実施の形態における車両用制御装置200が搭載される車両201を模式的に示した模式図である。なお、図9の矢印U−D,L−R,F−Bは、車両201の上下方向、左右方向、前後方向をそれぞれ示している。
まず、車両201の概略構成について説明する。図9に示すように、車両201は、複数(本実施の形態では4輪)の車輪2を備えて構成されている。本実施の形態では、左右の前輪2FL,2FR及び左右の後輪2RL,2RRが懸架装置4により車体フレームBFに懸架されている。本実施の形態における懸架装置4は、車輪2のキャンバ角を調整するキャンバ角調整機構としての機能を兼ね備えている。
次に、図10を参照して、車両201に搭載される車両用制御装置200について説明する。図10は車両用制御装置200の電気的構成を示したブロック図である。車両用制御装置200は、車両201の各部を制御するための装置であり、例えば、各ペダル61,62やステアリング63の操作状態に応じて、キャンバ角調整装置44の一部であるFL〜RRモータ44FL〜44RRを作動制御する。
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り、図10に示すように、状態量フラグ73b、走行状態フラグ73c、前輪キャンバフラグ73f、後輪キャンバフラグ73g、登坂フラグ73h及び降坂フラグ73iが設けられている。
前輪キャンバフラグ73fは、前輪2FL,2FRのキャンバ角が第1キャンバ角に調整された状態にあるか否かを示すフラグであり、後述するキャンバ角調整処理(図12及び図13参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。CPU71は、この前輪キャンバフラグ73fがオンである場合に、前輪2FL,2FRのキャンバ角が第1キャンバ角に調整された状態にあると判断する。
後輪キャンバフラグ73gは、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第1キャンバ角に調整された状態にあるか否かを示すフラグであり、後述するキャンバ角調整処理(図12及び図13参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。CPU71は、この後輪キャンバフラグ73gがオンである場合に、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第1キャンバ角に調整された状態にあると判断する。
登坂フラグ73hは、車両1の前後方向(図1矢印F−B方向)の傾きが所定の上りの条件を満たすか否かを示すフラグであり、後述する坂道判断処理(図11参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。なお、本実施の形態における登坂フラグ73hは、車両1の前後方向の傾きが所定の上り傾斜角以上である場合にオンに切り替えられ、CPU71は、この登坂フラグ73hがオンである場合に、車両1の前後方向の傾きが所定の上りの条件を満たすと判断する。
降坂フラグ73iは、車両1の前後方向(図1矢印F−B方向)の傾きが所定の下りの条件を満たすか否かを示すフラグであり、後述する坂道判断処理(図11参照)の実行時にオン又はオフに切り替えられる。なお、本実施の形態における降坂フラグ73iは、車両1の前後方向の傾きが所定の下り傾斜角以上である場合にオンに切り替えられ、CPU71は、この降坂フラグ73iがオンである場合に、車両1の前後方向の傾きが所定の下りの条件を満たすと判断する。
次いで、図11〜図13を参照して、キャンバ制御処理について説明する。図11は第2実施の形態における坂道判断処理(S103)を示すフローチャートであり、図12及び図13は第2実施の形態におけるキャンバ角調整処理(S104)を示すフローチャートである。坂道判断処理(S103)及びキャンバ角調整処理(S104)は、車両用制御装置200の電源が投入されている間、キャンバ制御処理(図4参照)の一部として坂道判断処理(S3)及びキャンバ角調整処理(S4)に代えて、CPU71によって繰り返し(例えば、0.2秒間隔で)実行される処理であり、各車輪2(左右の前輪2FL,2FR及び左右の後輪2RL,2RR)のキャンバ角を調整する処理である。
CPU71は、坂道判断処理(S103)に関し、加速度センサ装置80から入力される前後加速度(前後G)、車両201の前後方向(図1矢印F−B方向)の傾斜角および車輪2(左右の前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RR)の接地荷重を取得する(S121)。次いで、CPU71は、取得した前後Gに基づいて路面の勾配を算出し、その勾配が所定の上り勾配以上であるか否かを判断する(S122)。なお、S122の処理では、前後Gに基づいて算出した勾配と、ROM72に予め記憶されている閾値とを比較して、勾配が所定の閾値以上であるか否かを判断する。その結果、勾配が所定の上り勾配以上であると判断される場合には(S122:Yes)、登坂フラグ73hをオンすると共に降坂フラグ73iをオフして(S130)、この坂道判断処理を終了する。
一方、勾配が所定の上り勾配より小さいと判断される場合(下り坂や平坦路である場合を含む)には(S122:No)、次にCPU71は、前後Gに基づいて算出した勾配が所定の下り勾配以上であるか否かを判断する(S123)。その結果、勾配が所定の下り勾配以上であると判断される場合には(S123:Yes)、降坂フラグ73iをオンすると共に登坂フラグ73hをオフして(S128)、この坂道判断処理を終了する。
S123の処理において、勾配が所定の下り勾配より小さいと判断される場合(上り坂や平坦路である場合を含む)には(S123:No)、次に、取得した車両1の前後方向の傾斜角が所定の上り傾斜角以上であるか否かを判断する(S124)。その結果、傾斜角が所定の上り傾斜角以上であると判断される場合(上り勾配の大きい場合)には(S124:Yes)、登坂フラグ73hをオンすると共に降坂フラグ73iをオフして(S130)、この坂道判断処理を終了する。
一方、傾斜角が所定の上り傾斜角より小さいと判断される場合(下り坂や平坦路である場合を含む)には(S124:No)、次にCPU71は、傾斜角が所定の下り傾斜角以上であるか否かを判断する(S125)。その結果、傾斜角が所定の下り傾斜角以上であると判断される場合(下り勾配の大きい場合)には(S125:Yes)、降坂フラグ73iをオンすると共に登坂フラグ73hをオフして(S128)、この坂道判断処理を終了する。
S125の処理において、傾斜角が所定の下り傾斜角より小さいと判断される場合(上り坂や平坦路である場合を含む)には(S125:No)、次に、取得した後輪2RL,2RRの接地荷重が所定の接地荷重以上であるか否かを判断する(S126)。その結果、後輪2RL,2RRの接地荷重が所定の接地荷重以上であると判断される場合には(S126:Yes)、登坂フラグ73hをオンすると共に降坂フラグ73iをオフして(S130)、この坂道判断処理を終了する。
一方、後輪2RL,2RRの接地荷重が所定の接地荷重より小さいと判断される場合には(S126:No)、次にCPU71は、前輪2FL,2FRの接地荷重が所定の接地荷重以上であるか否かを判断する(S127)。その結果、前輪2FL,2FRの接地荷重が所定の接地荷重以上であると判断される場合には(S127:Yes)、降坂フラグ73iをオンすると共に登坂フラグ73hをオフして(S128)、この坂道判断処理を終了する。
次いで、図12及び図13を参照して、キャンバ角調整処理(S104)について説明する。CPU71は、キャンバ角調整処理(S104)に関し、まず、状態量フラグ73bがオンであるか否かを判断し(S141)、状態量フラグ73bがオンであると判断される場合には(S141:Yes)、前輪キャンバフラグ73fがオンであるか否かを判断する(S142)。その結果、前輪キャンバフラグ73fがオンであると判断される場合には(S142:Yes)、次に後輪キャンバフラグ73gがオンであるか否かを判断する(S143)。その結果、後輪キャンバフラグ73gがオフであると判断される場合には(S143:No)、RL〜RRモータ44RL,44RRを作動させて、後輪2RL,2RRのキャンバ角を第1キャンバ角に調整し、後輪2RL,2RRにネガティブキャンバを付与すると共に(S144)、後輪キャンバフラグ73gをオンして(S145)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S143の処理の結果、後輪キャンバフラグ73gがオンであると判断される場合には(S143:Yes)、後輪2RL,2RRのキャンバ角は既に第1キャンバ角に調整されているので、S144及びS145の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
また、S142の処理の結果、前輪キャンバフラグ73fがオフであると判断される場合には(S142:No)、次に後輪キャンバフラグ73gがオンであるか否かを判断する(S146)。その結果、後輪キャンバフラグ73gがオフであると判断される場合には(S146:No)、FL〜RRモータ44FL〜44RRを作動させて、前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRのキャンバ角を第1キャンバ角に調整し、前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRにネガティブキャンバを付与すると共に(S147)、前輪キャンバフラグ73f及び後輪キャンバフラグ73gをオンして(S148)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S146の処理の結果、後輪キャンバフラグ73gがオンであると判断される場合には(S146:Yes)、後輪2RL,2RRのキャンバ角は既に第1キャンバ角に調整されているので、FL〜FRモータ44FL,44FRを作動させて、前輪2FL,2FRのキャンバ角を第1キャンバ角に調整し、前輪2FL,2FRにネガティブキャンバを付与すると共に(S149)、前輪キャンバフラグ73fをオンして(S150)、このキャンバ角調整処理を終了する。
これにより、車両201の状態量が所定の条件を満たす場合、即ち、各ペダル61,62の操作量およびステアリング63の操作量の内の少なくとも1の操作量が所定の操作量以上であり、車輪2のキャンバ角が第2キャンバ角の状態で車両1が加速、制動または旋回すると車輪2がスリップする恐れがあると判断される場合には、車輪2にネガティブキャンバを付与することで、車輪2に発生するキャンバスラストを利用して、車両1の走行安定性を確保することができる。
これに対し、S141の処理の結果、状態量フラグ73bがオフであると判断される場合には(S141:No)、走行状態フラグ73cがオンであるか否かを判断し(S151)、走行状態フラグ73cがオフであると判断される場合には(S151:No)、前輪キャンバフラグ73fがオンであるか否かを判断する(S152)。その結果、前輪キャンバフラグ73fがオフであると判断される場合には(S152:No)、次に後輪キャンバフラグ73gがオンであるか否かを判断する(S153)。その結果、後輪キャンバフラグ73gがオンであると判断される場合には(S153:Yes)、RL〜RRモータ44RL,44RRを作動させて、後輪2RL,2RRのキャンバ角を第2キャンバ角に調整し、後輪2RL,2RRへのネガティブキャンバの付与を解除すると共に(S154)、後輪キャンバフラグ73gをオフして(S155)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S153の処理の結果、後輪キャンバフラグ73gがオフであると判断される場合には(S153:No)、後輪2RL,2RRのキャンバ角は既に第2キャンバ角に調整されているので、S154及びS155の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
また、S152の処理の結果、前輪キャンバフラグ73fがオンであると判断される場合には(S152:Yes)、次に後輪キャンバフラグ73gがオンであるか否かを判断する(S156)。その結果、後輪キャンバフラグ73gがオンであると判断される場合には(S156:Yes)、FL〜RRモータ44FL〜44RRを作動させて、前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRのキャンバ角を第2キャンバ角に調整し、前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRへのネガティブキャンバの付与を解除すると共に(S157)、前輪キャンバフラグ73f及び後輪キャンバフラグ73gをオフして(S158)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S156の処理の結果、後輪キャンバフラグ73gがオフであると判断される場合には(S156:No)、後輪2RL,2RRのキャンバ角は既に第2キャンバ角に調整されているので、FL〜FRモータ44FL,44FRを作動させて、前輪2FL,2FRのキャンバ角を第2キャンバ角に調整し、前輪2FL,2FRへのネガティブキャンバの付与を解除すると共に(S159)、前輪キャンバフラグ73fをオフして(S160)、このキャンバ角調整処理を終了する。
これにより、走行状態フラグ73cがオフであると判断される場合は、車両1の状態量は所定の直進状態を示す条件を満たしていないと判断されるので、車輪2へのネガティブキャンバの付与を解除することにより、車輪2に生じるキャンバスラストを抑制して、操舵応答性を確保することができる。
これに対し、S151の処理の結果、走行状態フラグ73cがオンであると判断される場合には(S151:Yes)、登坂フラグ73hがオンであるか否かを判断する(図13参照。S161)。その結果、登坂フラグ73hがオンであると判断される場合には(S161:Yes)、後輪キャンバフラグ73gがオンであるか否かを判断する(S162)。その結果、後輪キャンバフラグ73gがオンであると判断される場合には(S162:Yes)、RL〜RRモータ44RL,44RRを作動させて、後輪2RL,2RRのキャンバ角を第2キャンバ角に調整し、後輪2RL,2RRへのネガティブキャンバの付与を解除すると共に(S163)、後輪キャンバフラグ73gをオフして(S164)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S162の処理の結果、後輪キャンバフラグ73gがオフであると判断される場合には(S162:No)、後輪2RL,2RRのキャンバ角は既に第2キャンバ角に調整されているので、S163及びS164の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
また、S161の処理の結果、登坂フラグ73hがオフであると判断される場合には(S161:No)、降坂フラグ73iがオンであるか否かを判断する(S165)。その結果、降坂フラグ73iがオンであると判断される場合には(S165:Yes)、前輪キャンバフラグ73fがオンであるか否かを判断する(S166)。その結果、前輪キャンバフラグ73fがオンであると判断される場合には(S166:Yes)、FL〜FRモータ44FL,44FRを作動させて、前輪2FL,2FRのキャンバ角を第2キャンバ角に調整し、前輪2FL,2FRへのネガティブキャンバの付与を解除すると共に(S167)、前輪キャンバフラグ73fをオフして(S168)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S166の処理の結果、前輪キャンバフラグ73fがオフであると判断される場合には(S166:No)、前輪2FL,2FRのキャンバ角は既に第2キャンバ角に調整されているので、S167及びS168の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
これにより、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たす場合であっても(S151:Yes)、登板フラグ73hがオンである場合に(S161:Yes)、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第2キャンバ角に調整されることにより、登坂路において、平坦路に比べて接地荷重が増加する側のタイヤ(後輪2RL,2RR)の接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させることができる。
同様に、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たす場合であっても(S151:Yes)、降坂フラグ73iがオンである場合に(S165:Yes)、前輪2FL,2FRのキャンバ角が第2キャンバ角に調整されることにより、降坂路において、平坦路に比べて接地荷重が増加する側のタイヤ(前輪2FL,2FR)の接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させることができる。
これに対し、S165の処理の結果、降坂フラグ73iがオフであると判断される場合には(S165:No)、前輪キャンバフラグ73fがオンであるか否かを判断する(S169)。その結果、前輪キャンバフラグ73fがオンであると判断される場合には(S169:Yes)、次に後輪キャンバフラグ73gがオンであるか否かを判断する(S170)。その結果、後輪キャンバフラグ73gがオフであると判断される場合には(S170:No)、RL〜RRモータ44RL,44RRを作動させて、後輪2RL,2RRのキャンバ角を第1キャンバ角に調整し、後輪2RL,2RRにネガティブキャンバを付与すると共に(S171)、後輪キャンバフラグ73gをオンして(S172)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S170の処理の結果、後輪キャンバフラグ73gがオンであると判断される場合には(S170:Yes)、後輪2RL,2RRのキャンバ角は既に第1キャンバ角に調整されているので、S171及びS172の処理をスキップして、このキャンバ角調整処理を終了する。
また、S169の処理の結果、前輪キャンバフラグ73fがオフであると判断される場合には(S169:No)、次に後輪キャンバフラグ73gがオンであるか否かを判断する(S173)。その結果、後輪キャンバフラグ73gがオフであると判断される場合には(S173:No)、FL〜RRモータ44FL〜44RRを作動させて、前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRのキャンバ角を第1キャンバ角に調整し、前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRにネガティブキャンバを付与すると共に(S174)、前輪キャンバフラグ73f及び後輪キャンバフラグ73gをオンして(S175)、このキャンバ角調整処理を終了する。
一方、S173の処理の結果、後輪キャンバフラグ73gがオンであると判断される場合には(S173:Yes)、後輪2RL,2RRのキャンバ角は既に第1キャンバ角に調整されているので、FL〜FRモータ44FL,44FRを作動させて、前輪2FL,2FRのキャンバ角を第1キャンバ角に調整し、前輪2FL,2FRにネガティブキャンバを付与すると共に(S176)、前輪キャンバフラグ73fをオンして(S177)、このキャンバ角調整処理を終了する。
これにより、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たす場合、即ち、車両1の走行速度が所定の速度以上であると共にステアリング63の操作量が所定の操作量以下であり、車両1が比較的高速で直進している場合であって、車両201が走行する道路が登坂路でも降坂路でもないと判断される場合には、車輪2にネガティブキャンバを付与することで、車輪2の横剛性を利用して、車両1の直進安定性を確保することができる。
以上説明したように第2実施の形態によれば、車両1の状態量が所定の条件を満たすと判断される場合に、車輪2(前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RR)のキャンバ角が第1キャンバ角に調整され、車輪2にネガティブキャンバが付与されるので、車輪2に発生するキャンバスラストを利用して、車両1の走行安定性を確保することができる。また、車両1の状態量が所定の条件を満たしていないと判断される場合に、車輪2のキャンバ角が第2キャンバ角(第1キャンバ角よりも絶対値が小さいキャンバ角)に調整され、車輪2へのネガティブキャンバの付与が解除されるので、車輪2に発生するキャンバスラストを抑制して、車両1の操舵応答性を確保することができる。
また、第2実施の形態によれば、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断される場合に、車輪2のキャンバ角が第1キャンバ角に調整され、車輪2にネガティブキャンバが付与されるので、車輪2の横剛性を利用して、車両1の直進安定性を確保することができる。
また、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断され、且つ、車両1の前後方向の傾きが所定の上り傾斜角以上であると判断される場合に、後輪2RL,2RRのキャンバ角が第2キャンバ角に調整され、後輪2RL,2RRへのネガティブキャンバの付与が解除される。さらに、車両1の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断され、且つ、車両1の前後方向の傾きが所定の下り傾斜角以上であると判断される場合に、前輪2FL,2FRのキャンバ角が第2キャンバ角に調整され、前輪2FL,2FRへのネガティブキャンバの付与が解除される。これにより、重力方向の下側に位置する車輪2(タイヤ)の接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させる。その結果、平坦路における直進安定性の確保と、坂道におけるタイヤの偏摩耗の抑制との両立を図ることができる。
なお、図11〜図13に示すフローチャート(キャンバ制御処理)において、請求項1記載の第1キャンバ角調整手段としてはS144,S147,S149(図12参照),S171,S174,S176(図13参照)の処理が、傾斜状態情報取得手段としてはS121(図11参照)の処理が、傾き判断手段としてはS122〜S127(図11参照)の処理が、第2キャンバ角調整手段としてはS163及びS167(図13参照)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。
上記各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。例えば、上記各実施の形態で説明した第1キャンバ角および第2キャンバ角の値は任意に設定することができる。
上記各実施の形態では、アクセルペダル61、ブレーキペダル62及びステアリング63の操作量に基づいて、車両1,201の状態量が所定の条件を満たすか否かを判断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、各ペダル61,62及びステアリング63の操作量に代えて、他の状態量に基づいて車両1,201の状態量が所定の条件を満たすか否かを判断することは当然可能である。他の状態量としては、例えば、各ペダル61,62及びステアリング63の操作速度や操作加速度のように、運転者により操作される操作部材の状態を示すものでも良く、或いは、車両1,201自体の状態を示すものでも良い。車両1,201自体の状態を示すものとしては、車両1,201の前後G、横G、ヨーレート、ロール角などが例示される。
上記各実施の形態では、車両1,201の走行速度およびステアリング63の操作量に基づいて、車両1,201の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすか否かを判断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、ステアリング63の操作量のみに基づいて、車両1,201の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすか否かを判断しても良い。また、ステアリング63の操作量に代えて、ステアリング63の操作速度や操作加速度のように、ステアリング63の操作状態に基づいて、車両1,201の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすか否かを判断しても良く、或いは、車両1,201の横G、ヨーレートなどのように、車両1,201自体の状態量に基づいて、車両1,201の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすか否かを判断しても良い。
また、車両1,201の走行速度およびステアリング63の操作量に代えて、他の情報に基づいて車両1,201の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすか否かを判断することは当然可能である。他の情報としては、例えば、ナビゲーション装置82により取得される情報であって、車両1,201の現在位置が地図データの高速道路上や幹線道路上など所定の区間において車両1,201が直進すると判断される直線道路上に位置する場合などが例示される。この場合には、直線道路の先にカーブが存在したり右左折を必要とする道路状況において、車両1,201が旋回するたびにキャンバ角調整装置44,244を作動させてしまうことがなく、キャンバ角の頻繁な切り替わりを防止することができる。
上記各実施の形態では、車両1,201の状態量が所定の条件を満たすか否かを判断する状態量判断処理において、アクセルペダル61の操作量、ブレーキペダル62の操作量およびステアリング63の操作量が所定の操作量以上であるか否かを判断するための各操作量の判断基準を、車輪2,202のキャンバ角が第2キャンバ角の状態で車両1,201が加速、制動または旋回する場合に、車輪2,202がスリップする恐れがあると判断される限界値と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、単に車両1,201の状態量(例えば、各ペダル61,62の操作量やステアリング63の操作量など)に基づいて設定しても良い。
上記第2実施の形態では、キャンバ角調整処理において前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRにネガティブキャンバを付与する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、各状態量の大きさや変化量に基づいて、状態量や変化量が小さな場合は後輪2RL,2RRだけにネガティブキャンバを付与し、状態量や変化量が大きな場合は前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RRにネガティブキャンバを付与するようにすることも可能である。また、前輪2FL,2FRのキャンバ角をプラス側に調整しポジティブキャンバを付与するようにすることも可能である。
上記各実施の形態では、車両用制御装置100,200が適用される車両1,201が前輪駆動方式である場合について説明したが、これらに限定されるものでははく、後輪駆動方式の車両や4輪駆動方式の車両に適用することも可能である。
上記各実施の形態では、車輪2のキャンバ角は、キャンバ角調整装置44により第1キャンバ角または第2キャンバ角に調整され、車両1,201が通常走行をするときは、車輪2が第2キャンバ角に設定される場合について説明した。即ち、車両1,201が通常走行をするときのキャンバ角の所定角と、第2キャンバ角とが同一の場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。懸架装置およびキャンバ角調整装置が、車輪2のキャンバ角を任意の角度に調整可能な場合は、第2キャンバ角調整手段は、車輪2のキャンバ角(第2キャンバ角)を第1キャンバ角よりも所定角(車両1,201が通常走行をするときのキャンバ角)に近い角度に調整することが可能である。この場合は、車両1,201が通常走行をするときのキャンバ角の所定角と、第2キャンバ角とは同一でないが、車輪2のキャンバ角が第2キャンバ角に調整されることで、キャンバスラストを減少させて操舵応答性を確保できる。また、車輪2のキャンバ角が第2キャンバ角に調整されることで、坂道ではタイヤの接地面積を増加させることができ、タイヤの偏磨耗を抑制してタイヤの寿命を向上させることができる。
上記各実施の形態では、坂道判断処理において、前輪2FL,2FR又は後輪2RL,2RRの接地荷重と、ROM72に記憶された閾値とを比較する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、平坦路における前輪2FL,2FR、後輪2RL,2RR各々の接地荷重を取得してRAM73に記憶しておき、RAM73に記憶されたそれぞれの接地荷重と、走行中の前輪2FL,2FR、後輪2RL,2RR各々の接地荷重とを比較することも可能である。この場合は、その差が所定値以上か否かを判断することにより、車両1,201の乗員数や積載量の変動の影響を受けることなく、車両1,201が平坦路と坂道のいずれを走行しているかを判断できる。
上記第2実施の形態では、坂道判断手段において、前後加速度(前後G)に基づいて路面の勾配を算出する場合を説明したが、前後Gは車両201の加減速やピッチングにより変動するので、算出精度を高めるため、回転速度センサ装置からCPU71に入力されるシャフト(車軸)の回転数を用いることが可能である。具体的には、シャフト(車軸)の回転数を微分して車体加減速度(車体G)を求め、車体Gと前後Gとの差分を算出することで、車両201の加減速やピッチングの影響を排除して路面の勾配を精度良く算出できる。
100,200 車両用制御装置
1,201 車両
2FL,2FR 前輪
2RL,2RR 後輪
44 キャンバ角調整装置
44FL FLモータ(キャンバ角調整装置の一部)
44FR FRモータ(キャンバ角調整装置の一部)
44RL RLモータ(キャンバ角調整装置の一部)
44RR RRモータ(キャンバ角調整装置の一部)
BF 車体の一部

Claims (4)

  1. 車体と、その車体を支持する前輪および後輪と、それら前輪および後輪の少なくとも一つのキャンバ角を調整するキャンバ角調整装置と、を備えた車両に用いられる車両用制御装置であって、
    車両の状態量を取得する状態量取得手段と、
    その状態量取得手段により取得された前記車両の状態量が所定の条件を満たすかを判断する状態量判断手段と、
    その状態量判断手段により前記車両の状態量が所定の条件を満たすと判断される場合に、前記キャンバ角調整装置により前記前輪および後輪の少なくとも一つのキャンバ角を調整して、前記前輪および後輪の少なくとも一つにネガティブキャンバを付与する第1キャンバ角調整手段と、
    水平面に対する前記車両の前後方向の傾斜状態に関する情報を取得する傾斜状態情報取得手段と、
    その傾斜状態情報取得手段により取得された前記車両の傾斜状態に関する情報に基づいて、前記車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上であるかを判断する傾き判断手段と、
    その傾き判断手段により前記車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上であると判断される場合に、重力方向の下側に位置する前記前輪または前記後輪のキャンバ角を、前記第1キャンバ角調整手段により調整するキャンバ角よりも絶対値が小さくなるように調整する第2キャンバ角調整手段と、を備えていることを特徴とする車両用制御装置。
  2. 前記状態量取得手段により取得された前記車両の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすかを判断する直進状態判断手段を備え、
    前記第2キャンバ角調整手段は、
    前記直進状態判断手段により前記車両の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断され、且つ、前記傾き判断手段により前記車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上であると判断される場合に、重力方向の下側に位置する前記前輪または前記後輪のキャンバ角を、前記第1キャンバ角調整手段により調整するキャンバ角よりも絶対値が小さくなるように調整することを特徴とする請求項1記載の車両用制御装置。
  3. 前記キャンバ角調整装置は、前記後輪のキャンバ角を調整するものであり、前記第2キャンバ角調整手段は、後輪が重力方向の下側に位置する場合に、その後輪のキャンバ角を調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用制御装置。
  4. 前記傾き判断手段により前記車両の前後方向の傾きが所定の傾き以上であると判断されてからの持続時間を取得する持続時間取得手段と、
    その持続時間取得手段により取得される持続時間が所定の時間以上であるかを判断する持続時間判断手段と、を備え、
    前記第2キャンバ角調整手段は、
    前記直進状態判断手段により前記車両の状態量が所定の直進状態を示す条件を満たすと判断され、且つ、前記持続時間判断手段により持続時間が所定の時間以上であると判断される場合に、重力方向の下側に位置する前記前輪または前記後輪のキャンバ角を、前記第1キャンバ角調整手段により調整するキャンバ角よりも絶対値が小さくなるように調整することを特徴とする請求項2又は3に記載の車両用制御装置。
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