JP2019177794A - 自動傾斜車両 - Google Patents

Abstract

【課題】左右の路面の摩擦係数が異なる状況においても、車両の傾斜角を精度よく目標傾斜角に制御し、従来に比して車両の傾斜角の制御性を向上させる。【解決手段】非操舵駆動輪である左右の前輪１２Ｌ、１２Ｒと、車両傾斜装置１８と、制御装置２０とを含み、制御装置２０は、車両１０を旋回内側へ傾斜させるための車両１０の目標傾斜角を演算し、車両１０の傾斜角が目標傾斜角になるように車両傾斜装置１８を制御する自動傾斜車両１０であって、制御装置２０は、左右の前輪１２L、１２Ｒに対応する位置の路面の摩擦係数の差の指標値が基準値以上であると判定されているときには、路面の摩擦係数の差に起因して生じる左右の前輪１２Ｌ、１２Ｒの制駆動力の差による上下力の差が車両１０に与えるロールモーメントに対抗するロールモーメントが車両１０に与えられるように目標傾斜角を修正する。【選択図】図１

Description

本発明は、旋回時に自動的に旋回内側へ傾斜（リーン）する自動傾斜車両に係る。

自動傾斜車両は、車両傾斜装置を有し、旋回時に車両傾斜装置によって自動的に旋回内側へ傾斜される。例えば、下記の特許文献１には、横方向に隔置された非操舵駆動輪である一対の前輪と、操舵従動輪である一つの後輪と、揺動型の車両傾斜装置と、車両傾斜装置を制御する制御装置とを含み、一対の前輪はそれぞれ対応するナックルにより回転可能に支持された自動傾斜車両が記載されている。

車両傾斜装置は、前後方向に延在する揺動軸線の周りに揺動可能な揺動部材と、揺動軸線の周りに揺動部材を揺動させるアクチュエータと、一対のタイロッドとを含んでいる。一対のタイロッドは、上端にて揺動部材の外端に枢着され下端にて対応するナックルに枢着されている。左右の前輪は、車体に対し上下方向へ相対変位可能であるが、車体に対する横方向への変位及び傾斜が制限されるよう、前輪サスペンションにより車体から懸架されている。前輪サスペンションは、アクチュエータと車体との間に配設されたショックアブソーバ及びサスペンションスプリングを含んでいる。

揺動部材が揺動軸線の周りに揺動すると、一対のタイロッドが互いに逆方向へ上下動するので、一対の前輪、即ち左右の前輪が車体に対し互いに逆方向へ上下動し、これにより車両が横方向へ傾斜する。制御装置は、運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両を安定的に旋回させるための車両の目標傾斜角を演算し、アクチュエータによって揺動部材の揺動角を制御することにより、車両の傾斜角が目標傾斜角になるように車両を傾斜させるよう構成されている。

機械学会論文集Ｖol．８１ Ｎo.８２６，２０１５

〔発明が解決しようとする課題〕
自動車などの車両においては、車輪の制駆動力がサスペンションによって上下力に変換され、サスペンションを介して車体へ伝達される。特に、左右の路面の摩擦係数が異なる所謂またぎ路を車両が走行する際には、摩擦係数が低い側の車輪のスリップ率が高くなるため、当該車輪の制駆動力は他方の車輪の制駆動力に比して低くなる。よって、サスペンションによって変換され車体へ伝達される上下力に左右差が生じ、車両には上下力の左右差に起因するロールモーメントが作用する。

特に、自動傾斜車両のトレッドは通常の乗用車などに比して小さいので、ロールモーメントは車両の傾斜角を変化させるよう作用し、そのため車両の傾斜角が目標傾斜角になるように制御されても、車両の傾斜角が目標傾斜角にならないことがある。よって、左右の路面の摩擦係数が異なる状況においては、車両の傾斜角を精度よく目標傾斜角に制御することが困難である。

本発明の主要な課題は、左右の路面の摩擦係数が異なる状況においても、車両の傾斜角を精度よく目標とする傾斜角に制御し、従来に比して車両の傾斜角の制御性を向上させることである。

〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、横方向に隔置された非操舵駆動輪である一対の車輪（１２Ｌ、１２Ｒ）と、車体（２２）に対し一対の車輪を互いに他に対し逆の上下方向へ変位させることにより車両を傾斜させるよう構成された車両傾斜装置（１８）と、車両傾斜装置を制御する制御装置（２０）と、を含み、制御装置は、車両を旋回内側へ傾斜させるための車両の目標傾斜角（θt）を演算し、車両の傾斜角（θ）が目標傾斜角になるように車両傾斜装置を制御するよう構成された自動傾斜車両が提供される。

制御装置（２０）は、一対の車輪に対応する位置の路面の摩擦係数の差の指標値（ΔＶwfa）が基準値以上であると判定されているときには、路面の摩擦係数の差に起因して生じる一対の車輪の制駆動力の差による上下力（Ｆvfl、Ｆvfr）の差が車両に与えるロールモーメントに対抗するロールモーメントが車両に与えられるように目標傾斜角（θt）を補正する。

上記の構成によれば、一対の車輪に対応する位置の路面の摩擦係数の差が大きく、一対の車輪の制駆動力の差による上下力（Ｆvfl、Ｆvfr）の差に起因するロールモーメントが車両に与えられる状況においては、該ロールモーメントに対抗するロールモーメントが車両に与えられるように目標傾斜角が補正される。

よって、左右の路面の摩擦係数が異なる状況において、上下力の差に起因するロールモーメントの影響が低減されるように車両の傾斜角を制御することができるので、車両の傾斜角を精度よく目標とする傾斜角に制御し、従来に比して車両の傾斜角の制御性を向上させることができる。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明による自動傾斜車両の実施形態を、前輪位置における縦断面にて切断して示す解図的背面図である。 本発明による自動傾斜車両の実施形態を示す解図的平面図である。 左旋回時における実施形態を、前輪位置における縦断面にて切断して示す背面図である。 実施形態における車両の傾斜角の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図４に示されたフローチャートのステップ４０において実行される車両の傾斜角の制御ルーチンの一部を示すフローチャートである。 図４に示されたフローチャートのステップ４０において実行される車両の傾斜角の制御ルーチンの残りの部分を示すフローチャートである。 実施形態における後輪の転舵角の制御ルーチンを示すフローチャートである。 前輪の駆動力（実線）及び制動力（破線）により発生される上下力を示す図である。 車両を旋回内側へ傾斜させるための車両の目標傾斜角θtを演算する要領を示す説明図である。 車両のホイールベース及び後輪の転舵角δrを説明するための平面図である。 操舵角Ｓt及び車速Ｖに基づいて車両の目標横加速度Ｇytを演算するためのマップである。 左旋回中の車両の重心を通る垂線が左右前輪の接地点及び後輪の接地を結ぶ三角形の範囲外を通る状況を示す正面縦断面図である。 左旋回中の車両の重心を通る垂線が左右前輪の接地点及び後輪の接地を結ぶ三角形の余裕マージンの内側を通るよう、車両の目標傾斜角が低減修正された状況を示す正面縦断面図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２において、本発明の実施形態にかかる自動傾斜車両１０は、非操舵駆動輪である一対の前輪１２Ｌ及び１２Ｒと、操舵従動輪である一つの後輪１４とを含む定員１名の三輪車両である。前輪１２Ｌ及び１２Ｒは、車両１０の横方向に互いに隔置され、それぞれ対応するキャリア１６Ｌ及び１６Ｒにより回転軸線（図示せず）の周りに回転可能に支持されている。後輪１４は、前輪に対し後方に位置し、運転者によるステアリングホイール１５の操作量に応じて後輪操舵装置１４Ａ（図２参照）により操舵されるようになっている。図１及び図３においては、ステアリングホイール１５は実際の位置とは異なる位置に図示されている。自動傾斜車両１０は、更に車両傾斜装置１８及び電子制御装置２０を含んでいる。

実施形態においては、図１及び図２には示されていないが、キャリア１６Ｌ及び１６Ｒは、駆動装置としてのインホイールモータを内蔵している。キャリア１６Ｌ及び１６Ｒは、それぞれ対応するリーディングアームのようなサスペンションアームにより、車体２２に対し上下方向に変位可能であると共に、車体２２に対する横方向への変位及び傾斜が規制されるよう、支持されている。

車両傾斜装置１８は、前後方向に延在する揺動軸線２４の周りに揺動する揺動部材２６と、揺動軸線２４の周りに揺動部材２６を揺動させるアクチュエータ２８と、一対のタイロッド３０Ｌ及び３０Ｒとを含んでいる。タイロッド３０Ｌ及び３０Ｒは、揺動軸線２４に対し横方向両側において実質的に上下方向に延在し、それぞれ上端にてボールジョイントのようなジョイント３２Ｌ及び３２Ｒにより揺動部材２６に枢動可能に連結されている。更に、タイロッド３０Ｌ及び３０Ｒは、それぞれ下端にてボールジョイントのようなジョイント３４Ｌ及び３４Ｒにより対応するキャリア１６Ｌ及び１６Ｒに枢動可能に連結されている。

揺動部材２６は、揺動軸線２４の周りに回転可能に支持されたボス部２６Ｂと、ボス部２６Ｂと一体をなしボス部２６Ｂから互いに逆方向へ延在するアーム部２６ＡＬ及び２６ＡＲとを有し、揺動軸線２４の周りに揺動可能なスイングアーム部材として機能する。タイロッド３０Ｌ及び３０Ｒの上端は、それぞれアーム部２６ＡＬ及び２６ＡＲの先端部に枢動可能に連結されている。

ボス部２６Ｂ及びアクチュエータ２８を支持する支持部材と車体２２との間には、サスペンションスプリング及びショックアブソーバを含む前輪サスペンション１２Ｓが介装されている。よって、前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び車両傾斜装置１８は、前輪サスペンション１２Ｓにより車体２２から懸架されている。後輪１４は、サスペンションスプリング及びショックアブソーバを含む後輪サスペンション１４Ｓにより、車体２２から懸架されている。よって、前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び後輪１４は車両傾斜装置１８と共に車体２２に対し上下動することができ、それらの相対振動はショックアブソーバにより減衰される。なお、前輪サスペンション１２Ｓは、アクチュエータ２８が車体２２に対し横方向へ傾動することを阻止するよう構成されている。

アクチュエータ２８は、回転型のアクチュエータであり、電動機２８Ｍ及び減速歯車装置２８Ｇを含み、電動機２８Ｍのロータの回転運動が減速歯車装置２８Ｇによって減速されて揺動部材２６へ伝達されるようになっている。なお、アクチュエータ２８は、往復動型のアクチュエータであり、アクチュエータの往復動が運動変換機構により回転運動に変換されて揺動部材２６へ伝達されるようになっていてもよい。

図３に示されているように、揺動部材２６が揺動軸線２４の周りに揺動すると、タイロッド３０Ｌ及び３０Ｒが互いに逆方向へ上下動することにより、前輪１２Ｌ及び１２Ｒが車体２２に対し互いに逆方向へ上下動し、これにより車両１０が横方向へ傾斜する。車両の傾斜角θ（車両１０の上下方向の中心平面３６が鉛直方向３８に対しなす角度）の変化率、即ち車両の傾斜角速度θdは、ジャイロスコープ４０により検出されるようになっている。ジャイロスコープ４０により検出された車両の傾斜角速度θdを示す信号は、電子制御装置２０へ入力される。

なお、傾斜角θは、揺動部材２６の揺動角が０で、中心平面３６が鉛直方向３８と一致するときに０になり、車両１０が左方向へ傾斜するよう車両１０が傾斜するときに正の値になる。車両１０の傾斜角θは、車体２２のロール角α（図示せず）と実質的に同一であるので、車体のロール角αがロール角センサにより検出され、ロール角αが傾斜角θとされてもよい。

ステアリングホイール１５の回転角に等しい操舵角Ｓtは、操舵角センサ４２により検出される。電子制御装置２０には、操舵角センサ４２により検出された操舵角Ｓtを示す信号及び回転角センサ４６により検出された電動機２８Ｍの回転角φmを示す信号が入力される。更に、電子制御装置２０には、車輪速度センサ４８Ｌ及び４８Ｒにより検出された左右前輪の車輪速度Ｖwfl及びＶwfrを示す信号及び車輪速度センサ５０により検出された後輪の車輪速度Ｖwrを示す信号が入力される。なお、回転角φmは、揺動部材２６の揺動角が０のときに０になり、車両１０が左方向へ傾斜するよう揺動部材２６が揺動するときに正の値になる。

図９に示されているように、車両１０の旋回に起因して重心Ｇmに作用する遠心力をＦyとする。図１０に示されているように、左右の前輪１２Ｌ及び１２Ｒの接地点Ｐfl及びＰfrの中点Ｐfと後輪１４の接地点Ｐrとを結ぶ直線を直線６２とする。電子制御装置２０は、遠心力Ｆyと重力Ｆgとの合力Ｆygが直線６２へ向かう方向（本明細書においては「所定の方向」という）へ作用するよう、車両１０を旋回内側へ傾斜させるための目標傾斜角θtを演算する。なお、本明細書においては、接地点Ｐfl及びＰfr及び接地点Ｐrを結ぶ直線により形成される三角形を三角形６６と指称する。

具体的には、電子制御装置２０は、図４乃至図６に示されたフローチャートに従って、左右前輪の車輪速度Ｖwfl、Ｖwfr及び後輪の車輪速度Ｖwrに基づいて車速Ｖを演算し、操舵角Ｓt及び車速Ｖに基づいて車両の目標横加速度Ｇytを演算する。更に、電子制御装置２０は、重力加速度Ｇに対する目標横加速度Ｇytの比Ｇyt／Ｇに基づいて目標傾斜角θtを演算し、車両の傾斜角θが目標傾斜角θtになるようにアクチュエータ２８の電動機２８Ｍの回転角φmを制御する。従って、電子制御装置２０は、車両傾斜装置１８の揺動部材２６の揺動角φを制御することにより、車両１０を傾斜させるよう構成された制御装置として機能する。

図には示されていないが、電子制御装置２０には、アクセルポジションセンサから、運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み操作量であるアクセルポジションＡpを示す信号が入力される。電子制御装置２０には、シフトポジションセンサから、運転者により操作されるシフトレバーの操作位置であるシフトポジションＳpを示す信号が入力される。更に、電子制御装置２０には、踏力センサから、運転者によるブレーキペダルに対する踏力Ｆpを示す信号が入力される。

電子制御装置２０は、アクセルポジションＡp及びシフトポジションＳpに基づいてインホイールモータの出力及び回転方向を制御することにより、前輪１２Ｌ及び１２Ｒの駆動力を制御する。更に、電子制御装置２０は、踏力Ｆpに基づいて制動装置５４を制御することにより前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び後輪１４の制動力を制御する。なお、制動時には、インホイールモータによる回生が行われてもよい。

図８に示されているように、車両の横方向に見て前輪１２Ｌ及び１２Ｒの瞬間中心をＯfl及びＯfrとする。図示の実施形態においては、瞬間中心Ｏfl及びＯfrはそれぞれ接地点Ｐfl及びＰfrに対し車両の後方且つ上方に位置する。

図８において実線の矢印にて示されているように、前輪１２Ｌ及び１２Ｒにそれぞれ駆動力、即ち正の制駆動力Ｆwfl及びＦwfrが作用しているときには、前輪１２Ｌ及び１２Ｒにはそれぞれ接地点Ｐfl及びＰfrにおいて下向きの上下力Ｆvfl及びＦvfrが作用する。また、図８において破線の矢印にて示されているように、前輪１２Ｌ及び１２Ｒにそれぞれ制動力、即ち負の制駆動力Ｆwfl及びＦwfrが作用しているときには、前輪１２Ｌ及び１２Ｒにはそれぞれ接地点Ｐfl及びＰfrにおいて上向きの上下力Ｆvfl及びＦvfrが作用する。これらの上下力Ｆvfl及びＦvfrは、それぞれタイロッド３０Ｌ及び３０Ｒを介して揺動部材２６へ伝達される。

それぞれ瞬間中心Ｏfl及びＯfrと接地点Ｐfl及びＰfrとを結ぶ線分Ｌfl及びＬfrが水平方向に対しなす角度をそれぞれθfl及びθfrとし、上向きの上下力を正の値とすると、上下力Ｆvfl及びＦvfrはそれぞれ下記の式（１）及び（２）により表される。
Ｆvfl＝−Ｆwfl・tanθfl …（１）
Ｆvfr＝−Ｆwfr・tanθfr …（２）

上記式（１）及び（２）から解るように、制駆動力Ｆwfl及びＦwfrの大きさが同一であり且つ角度θfl及びθfrが同一であれば、上下力Ｆvfl及びＦvfrの大きさも互いに同一である。しかし、左右の前輪１２Ｌ及び１２Ｒのインホイールモータが発生する駆動トルクが同一であっても、左右の前輪に対応する位置の路面の摩擦係数が異なる場合には、制駆動力Ｆwfl及びＦwfrの大きさが異なるので、上下力Ｆvfl及びＦvfrの大きさも互いに異なる値になる。同様に、制動装置５４により左右の前輪１２Ｌ及び１２Ｒに付与される制動力が同一であっても、左右の前輪に対応する位置の路面の摩擦係数が異なる場合には、制駆動力Ｆwfl及びＦwfrの大きさが異なるので、上下力Ｆvfl及びＦvfrの大きさも互いに異なる値になる。

上下力Ｆvfl及びＦvfrの大きさが互いに異なる場合には、それぞれタイロッド３０Ｌ及び３０Ｒを介して揺動部材２６へ伝達される力が異なるので、揺動部材２６には揺動軸線２４の周りに余分なロールモーメントが作用する。そのため、車両の傾斜角θが目標傾斜角θtになるように電子制御装置２０によって車両傾斜装置１８を制御しても、車両の傾斜角θを精度よく目標傾斜角θtに制御することが困難である。

この問題に対処すべく、電子制御装置２０は、図５及び図６に示されたフローチャートに従って、車輪速度Ｖwfl及びＶwfrの差が基準値以上であるか否かの判定により、左右前輪１２Ｌ及び１２Ｒに対応する位置の路面の摩擦係数の差が基準値以上であるか否かを判定する。電子制御装置２０は、車輪速度Ｖwfl及びＶwfrの差が基準値以上であると判定しているときには、路面の摩擦係数の差に起因して生じる左右前輪の制駆動力の差による上下力Ｆvfl及びＦvfrの差が車両に与えるロールモーメントに対抗するロールモーメントが車両に与えられるように目標傾斜角θtを補正する。

また、電子制御装置２０は、図１２に示されているように、車両１０の重心Ｇmを通る垂線６４が、三角形６６（図２及び図１０参照）の範囲外又は所定の余裕マージンを通る場合には、図１３に示されているように、垂線６４が余裕マージンの内側を通るよう、目標傾斜角θtを低減修正する。よって、垂線６４が三角形６６の斜辺よりも所定の余裕マージンの距離だけ内側を通るときの車両の傾斜角を最大許容傾斜角θamaxとすると、目標傾斜角θtは、その大きさが最大許容傾斜角θamaxを越えないよう、必要に応じて修正される。なお、所定の余裕マージンは、種々の部材の製造公差などを考慮して予め設定される。また、図１３においては、図１２に示された重心Ｇm、中心平面３８及び垂線６４の位置が、それぞれ符号Ｇm′、３８′及び６４′にて示されている。

更に、電子制御装置２０は、図７に示されたフローチャートに従って、操舵角Ｓt及び車速Ｖに基づいて後輪１４の目標舵角δrtを演算する。電子制御装置２０は、後輪１４の舵角δrが目標舵角δrtになるように、後輪操舵装置１４Ａを制御する。

特に、電子制御装置２０は、車輪速度Ｖwfl及びＶwfrの差が基準値以上であると判定しているときには、路面の摩擦係数の差に起因して生じる左右前輪の制駆動力の差によるヨーモーメントに対抗するヨーモーメントが車両に与えられるように目標舵角δrtを補正する。

なお、図１においては、電子制御装置２０及びジャイロスコープ４０などのセンサは、車両１０の外に図示されているが、車両１０に搭載されている。電子制御装置２０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含んでいてよい。図４乃至図６に示されたフローチャートに対応する制御プログラムは、ＲＯＭに格納されており、車両１０の傾斜角θなどは同制御プログラムに従ってＣＰＵにより制御される。ＲＯＭには、１名乗車状態について予め求められた車両１０の質量Ｍ（正の定数）及び車両の重心Ｇmの高さの標準値Ｈgs（正の定数）も格納されている。更に、図４乃至図６に示されたフローチャートによる制御を行うマイクロコンピュータは、図７に示されたフローチャートによる後輪の舵角の制御を行うマイクロコンピュータ及び車輪の制駆動力を制御するマイクロコンピュータとは別のマイクロコンピュータであってもよい。

＜車両の傾斜角制御ルーチン＞
次に、図４乃至図６に示されたフローチャートを参照して実施形態における車両の傾斜角制御ルーチンについて説明する。なお、図４乃至図６に示されたフローチャートによる傾斜角の制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに所定の時間毎に繰返し実行される。

まず、ステップ１０においては、ジャイロスコープ７０により検出された車両の傾斜角速度θdが積分されることにより、車両１０の傾斜角θが演算される。なお、ジャイロスコープ７０が車両１０の傾斜角θを示す信号を出力する場合には、傾斜角速度θdの積分は不要である。

ステップ２０においては、車輪速度Ｖfl、Ｖfr及びＶrに基づいて車速Ｖが演算され、操舵角Ｓt及び車速Ｖに基づいて図１１に示されたマップが参照されることにより、車両１０の目標横加速度Ｇytが演算される。なお、図１１に示されているように、目標横加速度Ｇytは、操舵角Ｓtの絶対値が大きいほど大きさが大きくなり、車速Ｖが高いほど大きくなるよう演算される。

ステップ３０においては、車両１０を旋回内側へ傾斜させるための車両の目標傾斜角θtが、下記の式（３）に従って演算される。なお、下記の式（３）における重力加速度Ｇは正の定数であってよい。
θt＝tan^−１(Ｇyt／Ｇ) （３）

ステップ４０においては、図５及び図６に示されたフローチャートに従って、路面の摩擦係数の差に起因して生じる左右前輪の制駆動力の差による上下力Ｆvfl及びＦvfrの差が車両に与えるロールモーメントに対抗するロールモーメントが車両に与えられるように目標傾斜角θtが補正される。この目標傾斜角θtの補正については、後に図５及び図６に示されたフローチャートを参照して詳細に説明する。

ステップ５０においては、車両の目標傾斜角θtの大きさが最大許容傾斜角θamaxを越えているときには、大きさが最大許容傾斜角θamaxになるよう目標傾斜角θtが修正される。なお、目標傾斜角θtの大きさが最大許容傾斜角θamax以下であるときには、即ち車両１０の重心Ｇmを通る垂線６４が三角形６６の図には示されていない余裕マージンよりも内側を通る場合には、車両の目標傾斜角θtは修正されない。

ステップ８０においては、車両１０の傾斜角θと車両の目標傾斜角θtとの偏差θ−θtの絶対値が基準値θ0（正の定数）よりも小さいか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには車両の傾斜角θの修正制御は不要であるので、傾斜角の制御は一旦終了し、否定判別が行われたときには傾斜角の制御はステップ１００へ進む。

ステップ１００においては、車両１０の傾斜角θと目標傾斜角θtとの偏差θ−θtを０にするための揺動部材３６の目標揺動角φtが演算されると共に、目標揺動角φtを達成するための傾斜アクチュエータ３８の電動機３８Ｍの目標回転角φmtが演算される。

ステップ１１０においては、電動機３８Ｍの回転角φmが目標回転角φmtになるよう電動機３８Ｍが制御されることにより、揺動部材３６の揺動角φが目標揺動角φtになるよう制御され、これにより車両１０の傾斜角θが目標傾斜角θtになるよう制御される。

図５に示されているように、ステップ４２においては、例えば操舵角センサ４２により検出された操舵角Ｓtの絶対値が基準値Ｓt0（正の定数）以上であるか否かの判別により、車両が旋回中であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ４４へ進み、肯定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ４３へ進む。

ステップ４３においては、図には示されていないが、操舵角Ｓtに基づいて車両１０の旋回半径Ｒvが演算され、旋回半径Ｒv、前輪のトレッドＴr及び車輪速度Ｖwfl、Ｖwfrに基づいて、等価車輪速度Ｖwfla及びＶwfraが演算される。等価車輪速度Ｖwfla及びＶwfraは、左右前輪１２Ｌ及び１２Ｒがそれらの接地点の中点Ｐf（図２及び図１０参照）にあると仮定したときの車輪速度である。

ステップ４４においては、等価車輪速度Ｖwfla及びＶwfraの差ΔＶwfa（＝Ｖwfra−Ｖwfla）の絶対値が基準値ΔＶwf0（正の定数）以上であるか否かの判別、即ち左右前輪に対応する路面の摩擦係数の差が基準値以上であり、車両の目標傾斜角θtの補正が必要であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、車両の目標傾斜角θtの補正は不要であるので傾斜角の制御は一旦終了し、肯定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ４５へ進む。等価車輪速度Ｖwfla及びＶwfraの差ΔＶwfaは、左右の前輪に対応する位置の路面の摩擦係数の差の指標値である。

ステップ４５においては、例えば左右の前輪１２Ｌ及び１２Ｒのインホイールモータが駆動トルク発生しているか否かの判別により、車両が駆動中であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、車両は非駆動中（制動中を含む）であるので、傾斜角の制御はステップ６０へ進み、図６に示されたフローチャートによる傾斜角の制御が行われ、肯定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ４６へ進む。

ステップ４６においては、例えば操舵角θに基づいて車両が左旋回中であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ５２へ進み、肯定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ４７へ進む。

ステップ４７においては、等価車輪速度Ｖwfraが等価車輪速度Ｖwflaよりも高いか否かの判別により、旋回外輪側、即ち右輪側の路面の摩擦係数が低いか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ５０へ進み、肯定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ４８へ進む。

ステップ４８においては、正の値である車両の目標傾斜角θtが低減補正され、ステップ４９においては、後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtが正の値δcに設定される。なお、目標傾斜角θtの補正量及び値δcの演算については、後に説明する。

ステップ５０においては、正の値である車両の目標傾斜角θtが増大補正され、ステップ５１においては、後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtが負の値−δcに設定される。

ステップ５２においては、等価車輪速度Ｖwflaが等価車輪速度Ｖwfraよりも高いか否かの判別により、旋回外輪側、即ち左輪側の路面の摩擦係数が低いか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ５５へ進み、肯定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ５３へ進む。

ステップ５３においては、負の値である車両の目標傾斜角θtが増大補正され（θtの絶対値が低減補正され）、ステップ５４においては、後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtが負の値−δcに設定される。

ステップ５５においては、負の値である車両の目標傾斜角θtが低減補正され（θtの絶対値が増大補正され）、ステップ５６においては、後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtが正の値δcに設定される。

図６に示されたフローチャートのステップ６６、６７及び７２は、それぞれ上記ステップ４６、４７及び５２と同様に実行される。ステップ６７において、否定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ７０へ進み、肯定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ６８へ進む。

ステップ６８においては、正の値である車両の目標傾斜角θtが増大補正され、ステップ６９においては、後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtが負の値−δcに設定される。

ステップ７０においては、正の値である車両の目標傾斜角θtが低減補正され、ステップ７１においては、後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtが正の値δcに設定される。

ステップ７２において、否定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ７５へ進み、肯定判別が行われたときには、傾斜角の制御はステップ７３へ進む。

ステップ７３においては、負の値である車両の目標傾斜角θtが低減補正され（θtの絶対値が増大補正され）、ステップ７４においては、後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtがふ正の値δc正の値δcに設定される。

ステップ７５においては、負の値である車両の目標傾斜角θtが増大補正され（θtの絶対値が低減補正され）、ステップ７６においては、後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtが負の値−δcに設定される。

なお、ステップ４８などにおける目標傾斜角θtの増大補正及び低減補正においては、等価車輪速度の差ΔＶwfaの絶対値が大きいほど補正量の絶対値が大きくなるよう、補正量は等価車輪速度の差ΔＶwfaに基づいて演算される。同様に、ステップ４９などにおける後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtの設定においては、等価車輪速度の差ΔＶwfaの絶対値が大きいほど補正量Δδrtの絶対値が大きくなるよう、補正量Δδrtは等価車輪速度の差ΔＶwfaに基づいて演算される。

以上の説明から解るように、ステップ１０において、ジャイロスコープ４０により検出された車両１０の傾斜角速度θdに基づいて車両１０の傾斜角θが演算される。ステップ２０及び３０において、車両１０を旋回内側へ傾斜させるための車両の目標傾斜角θtが演算される。更に、ステップ５０〜８０において、車両１０の傾斜角θと目標傾斜角θtとの偏差θ−θtの大きさが基準値θ0以下になり、揺動部材３６の揺動角φが目標揺動角φtになるよう、傾斜アクチュエータ３８の電動機３８Ｍが制御される。

特に、ステップ２０において、操舵角Ｓt及び車速Ｖに基づいて車両１０の目標横加速度Ｇytが演算され、ステップ３０において、重力加速度Ｇに対する目標横加速度Ｇyの比Ｇy／Ｇに基づいて目標傾斜角θtが演算される。よって、車両１０の旋回による遠心力Ｆyと重力Ｆgとの合力Ｆygが所定の方向へ作用するよう、車両１０を旋回内側へ傾斜させて、車両を安定的に旋回させることができる。

また、ステップ４０において、図５及び図６に示されたフローチャートに従って、路面の摩擦係数の差に起因して生じる左右前輪の制駆動力の差による上下力Ｆvfl及びＦvfrの差が車両に与えるロールモーメントに対抗するロールモーメントが車両に与えられるように目標傾斜角θtが補正される。よって、路面の左右の摩擦係数が異なる走行路を車両が走行する状況においても、遠心力Ｆyと重力Ｆgとの合力Ｆygが所定の方向（図１０参照）へ作用するよう、車両１０の傾斜角を制御することができる。

特に、実施形態においては、ステップ４３において、等価車輪速度Ｖwfla及びＶwfraが演算され、ステップ４４において、等価車輪速度Ｖwfla及びＶwfraの差ΔＶwfaの絶対値が基準値ΔＶwf0以上であるか否かの判別により、車両の目標傾斜角θtの補正が必要であるか否かの判別が行われる。よって、左右の前輪１２Ｌ及び１２Ｒの旋回半径の相違による車輪速度の誤差成分を排除して車輪速度差を演算し、これに基づいて車両の目標傾斜角θtの補正が必要であるか否かを正確に判別することができる。

更に、ステップ４８などにおける目標傾斜角θtの増大補正及び低減補正においては、補正量は等価車輪速度の差ΔＶwfaに基づいて演算される。よって、目標傾斜角θtの補正量が左右前輪の車輪速度Ｖwfl及びＶwfrの差に基づいて演算される場合に比して、補正量を正確に演算することができる。

同様に、ステップ４９などにおける後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtの設定においては、補正量Δδrtは等価車輪速度の差ΔＶwfaに基づいて演算される。よって、目標舵角δrtの補正量Δδrtが左右前輪の車輪速度Ｖwfl及びＶwfrの差に基づいて演算される場合に比して、補正量Δδrtを正確に演算することができる。

また、ステップ８０において、車両１０の重心Ｇmを通る垂線６４が、三角形６６の範囲外を通る場合には、垂線６４が三角形６６の余裕マージンよりも内側を通るよう、車両の目標傾斜角θtが修正される。よって、仮に車両の傾斜角θが最大許容傾斜角θamaxに等しい目標傾斜角θtになるよう制御されている状態にて車両が停止しても、車両は安定して停止することができる。

＜後輪の転舵角制御ルーチン＞
次に、図７に示されたフローチャートを参照して実施形態における後輪の転舵角制御ルーチンについて説明する。なお、図７に示されたフローチャートによる転舵角の制御も、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに所定の時間毎に繰返し実行される。

まず、ステップ２１０においては、車両１０のホイールベースをＬとして、車両１０の目標横加速度Ｇyt及び車速Ｖに基づいて、下記の式（４）に従って後輪１４の目標転舵角δrtが演算される。
δrt＝tan^−１（Ｌ・Ｇyt／Ｖ^２） …（４）

なお、図１０に示されているように、車両１０のホイールベースＬは、左右の前輪１２Ｌ及び１２Ｒの接地点Ｐfl及びＰfrの中点Ｐfと後輪１４の接地点Ｐrとの距離である。また、後輪１４の転舵角δrは、車両の中点Ｐfと後輪１４の接地点Ｐrとを結ぶ直線６２に対し、後輪１４の回転中心平面が回転軸線の位置においてなす角度であり、目標転舵角δrtは転舵角δrの目標値である。図１０においては、明瞭化の目的で、各車輪は傾斜していない状態にて図示されている。

ステップ２２０においては、図５のステップ４９など又は図６のステップ６９などにおいて設定された補正量Δδrtが後輪１４の目標転舵角δrtに加算されることにより、目標転舵角δrtが補正される。

ステップ２３０においては、後輪１４の目標転舵角δrtの絶対値が制限値δrmax（正の定数）を越えているか否かの判別、即ち後輪１４の転舵角δrの大きさが制限されるべきであるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには転舵角の制御はステップ２５０へ進み、肯定判別が行われたときには傾斜角の制御はステップ２４０へ進む。

ステップ２４０においては、後輪１４の目標転舵角δrtが下記の式（５）に従って演算される。なお、下記の式（５）において、signδrtは車両１０の左旋回方向を正とする目標転舵角δrtの符号を意味する。
Δrt＝δrmax・signδrt （５）

ステップ２５０においては、後輪１４の転舵角δrが目標転舵角δrtになるよう後輪操舵装置１４Ａが制御される。

以上の説明から解るように、ステップ２１０において、車両１０の目標横加速度Ｇyt及び車速Ｖに基づいて後輪１４の目標転舵角δrtが演算され、ステップ２５０において後輪１４の転舵角δrが目標転舵角δrtになるよう制御される。よって、後輪１４の転舵角δrを運転者の操舵操作量を示す操舵角Ｓt及び車速Ｖに応じて制御することができる。

特に、図５及び図６に示されたフローチャートに従って、路面の摩擦係数の差に起因して生じる左右前輪の制駆動力の差により車両に与えるヨーモーメントに対抗するヨーモーメントが車両に与えられるように後輪１４の目標舵角δrtの補正量Δδrtが設定される。
そして、ステップ２２０において、補正量Δδrtが後輪１４の目標転舵角δrtに加算されることにより、目標転舵角δrtが補正される。

従って、路面の左右の摩擦係数が異なる走行路を車両が走行する状況において、左右前輪の制駆動力の差に起因する不必要なヨーモーメントが車両に作用することを防止し、車両を安定的に走行させることができる。また、運転者は不必要なヨーモーメントを打ち消すよう操舵する必要がないので、運転者の操舵負担を軽減することができる。

また、ステップ２３０において、後輪１４の目標転舵角δrtの絶対値が制限値δrmaxを越えていると判別されると、ステップ２４０においては、後輪１４の目標転舵角δrtの大きさが制限値δrmaxに制限される。よって、後輪１４の転舵角δrの大きさが過剰になることを確実に防止することができる。

以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の実施形態においては、等価車輪速度Ｖwfla及びＶwfraの差ΔＶwfaの絶対値が基準値ΔＶwf0以上であるか否かの判別により、左右前輪に対応する路面の摩擦係数の差が基準値以上であり、車両の目標傾斜角θtの補正が必要であるか否かの判別が行われる。しかし、例えば車速Ｖ及び左左右前輪の車輪速度Ｖwfl、Ｖwfrに基づいてスリップ率が演算され、スリップ率に基づいて右前輪に対応する路面の摩擦係数の差が基準値以上であるか否かの判別が行われてもよい。換言すれば、左右の前輪に対応する位置の路面の摩擦係数の差の指標値は、スリップ率であってもよい。

また、上述の実施形態においては、前輪１２Ｌ及び１２Ｒの瞬間中心Ｏfl及びＯfrはそれぞれ接地点Ｐfl及びＰfrに対し車両の後方且つ上方に位置しているが、車両の後方且つ上方に位置していなくてもよい。例えば、瞬間中心Ｏfl及びＯfrはそれぞれ接地点Ｐfl及びＰfrに対し車両の前方且つ上方に位置していてもよい。その場合には、前輪の制駆動力により発生される上下力は実施形態の上下力とは逆の方向に作用するので、車両の目標傾斜角θtの増大補正は低減補正になり、低減補正は増大補正になる。

また、上述の実施形態においては、車両１０が駆動中である場合及び非駆動中である場合の両方について、車両の目標傾斜角θtの補正が必要であるか否かの判別が行われ、必要に応じて目標傾斜角θtが補正される。しかし、車両の目標傾斜角θtの補正が必要であるか否かの判別及び目標傾斜角θtの補正は、車両１０が駆動中である場合及び非駆動中である場合の一方についてのみ行われるよう修正されてもよい。

また、上述の実施形態においては、左右前輪に対応する路面の摩擦係数の差が基準値以上であるときには、左左右前輪の制駆動力差に起因して車両に与えられるヨーモーメントに対抗するヨーモーメントが車両に与えられるように後輪１４の目標舵角δrtが補正される。しかし、後輪１４の目標舵角δrtの補正は省略されてもよい。

更に、上述の各実施形態においては、後輪は一つであるが、左右の前輪よりもトレッドが小さい二つの後輪が設けられてもよく、後輪も駆動輪であってもよい。更に、操舵輪は実施形態の前輪１２Ｌ、１２Ｒが後輪になるよう、一対の車輪１２Ｌ、１２Ｒよりも前方に位置していてもよい。その場合には、一対の車輪の制駆動力の差に起因する不必要なヨーモーメントが車両に作用することを防止するための操舵輪の舵角の修正方向は実施形態における修正方向とは逆の方向になる。

１０…自動傾斜車両、１２Ｌ，１２Ｒ…前輪、１２Ｓ…前輪サスペンション、１４…後輪、１４Ｓ…後輪サスペンション、１４Ａ…後輪操舵装置、１６Ｌ，１６Ｒ…キャリア、１８…車両傾斜装置、２０…電子制御装置、２２…車体、２６…揺動部材、２８…アクチュエータ、３０Ｌ，３０Ｒ…タイロッド、４０…ジャイロスコープ、４２…操舵角センサ、４６…回転角センサ、４８fl，４８fr，５０…車輪速度センサ、５４…制動装置

Claims (1)

1. 横方向に隔置された非操舵駆動輪である一対の車輪と、車体に対し前記一対の車輪を互いに他に対し逆方向へ変位させることにより車両を傾斜させるよう構成された車両傾斜装置と、前記車両傾斜装置を制御する制御装置と、を含み、前記制御装置は、車両を旋回内側へ傾斜させるための車両の目標傾斜角を演算し、車両の傾斜角が前記目標傾斜角になるように前記車両傾斜装置を制御するよう構成された自動傾斜車両において、
   前記制御装置は、前記一対の車輪に対応する位置の路面の摩擦係数の差の指標値が基準値以上であると判定されているときには、路面の摩擦係数の差に起因して生じる前記一対の車輪の制駆動力の差による上下力の差が車両に与えるロールモーメントに対抗するロールモーメントが車両に与えられるように前記目標傾斜角を補正するよう構成された自動傾斜車両。
   
   

Images