JP2021070391A - vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に関する。 The present invention relates to a vehicle.
特許文献1には、四隅にそれぞれ2つの車輪が配された8輪構成の自動車が開示されている。また、自動車の旋回時には、8つの車輪のうち、内側4つの車輪を浮かせた状態で、外側4つの車輪のみを操舵させることによって、その場で旋回できるように構成されている。 Patent Document 1 discloses an eight-wheeled automobile in which two wheels are arranged at each of the four corners. Further, when the automobile is turned, it is configured so that it can turn on the spot by steering only the outer four wheels while the inner four wheels are floating among the eight wheels.
しかしながら、上記特許文献1に記載された車両では、旋回時に4つの車輪のみを接地させているため、車輪の負荷が大きくなる。また、8つの車輪を接地させた場合であっても、4つの車輪のみが操舵されるため、操舵されない車輪と路面との間に生じる摩擦力によって旋回がスムーズに行われない可能性がある。 However, in the vehicle described in Patent Document 1, since only four wheels are in contact with the ground when turning, the load on the wheels becomes large. Further, even when the eight wheels are grounded, since only the four wheels are steered, there is a possibility that the turning cannot be performed smoothly due to the frictional force generated between the unsteered wheels and the road surface.
本発明は上記事実を考慮し、8つ以上の車輪を備えた構成において、スムーズに旋回させることができる車両を得ることを目的とする。 In consideration of the above facts, an object of the present invention is to obtain a vehicle capable of smoothly turning in a configuration provided with eight or more wheels.
請求項1に記載の車両は、車両の前後方向両端部にそれぞれ左右一対設けられた第一車輪と、前記第一車輪のそれぞれに対して車両前後方向内側に隣接して配置された第二車輪と、車速を検出する車速センサと、操舵角を検出する操舵角センサと、車両の旋回時に前記車速センサ及び前記操舵角センサの検出値に基づいて車両の旋回時の回転半径を算出すると共に、旋回時の車速及び前記回転半径の少なくとも一方が所定の閾値よりも小さい場合に、前記第一車輪の実舵角が前記第二車輪の実舵角よりも大きくなるように前記第一車輪及び前記第二車輪の舵角を制御する制御部と、を有する。 The vehicle according to claim 1 is a first wheel provided on each of the left and right ends of the vehicle in the front-rear direction, and a second wheel arranged adjacent to each of the first wheels in the front-rear direction of the vehicle. The vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, the steering angle sensor that detects the steering angle, and the turning radius of the vehicle when the vehicle is turning are calculated based on the detection values of the vehicle speed sensor and the steering angle sensor when the vehicle is turning. When at least one of the vehicle speed and the turning radius at the time of turning is smaller than a predetermined threshold value, the first wheel and the first wheel and the said so that the actual steering angle of the first wheel becomes larger than the actual steering angle of the second wheel. It has a control unit that controls the steering angle of the second wheel.
請求項1に記載の車両では、車両の前後方向両端部にそれぞれ左右一対の第一車輪が設けられている。また、第一車輪のそれぞれに対して車両前後方向内側に隣接して第二車輪が配置されている。このため、車両は、4つの第一車輪及び4つの第二車輪を備えている。さらに、車速を検出する車速センサと、操舵角を検出する操舵角センサと、第一車輪及び前記第二車輪の舵角を制御する制御部とを備えている。 In the vehicle according to claim 1, a pair of left and right first wheels are provided at both ends of the vehicle in the front-rear direction. Further, the second wheel is arranged adjacent to each of the first wheels in the front-rear direction of the vehicle. Therefore, the vehicle is provided with four first wheels and four second wheels. Further, it includes a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, a steering angle sensor that detects the steering angle, and a control unit that controls the steering angles of the first wheel and the second wheel.
ここで、制御部は、車両の旋回時に車速センサによって検出された車速と、操舵角センサによって検出された操舵角に基づいて、車両の旋回時の回転半径を算出する。また、制御部は、車両の旋回時の車速及び前記回転半径の少なくとも一方が所定の閾値よりも小さい場合に、第一車輪の実舵角が第二車輪の実舵角よりも大きくなるように第一車輪及び第二車輪の舵角を制御する。これにより、8つの車輪を接地させた状態で車両を旋回させる場合であっても、各車輪と路面との間に生じる摩擦力を小さくすることができる。 Here, the control unit calculates the turning radius when the vehicle is turning based on the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor when the vehicle is turning and the steering angle detected by the steering angle sensor. Further, the control unit sets the actual steering angle of the first wheel to be larger than the actual steering angle of the second wheel when at least one of the vehicle speed at the time of turning the vehicle and the turning radius is smaller than a predetermined threshold value. Controls the steering angles of the first and second wheels. As a result, even when the vehicle is turned with the eight wheels in contact with the ground, the frictional force generated between each wheel and the road surface can be reduced.
以上説明したように、本発明に係る車両によれば、8つ以上の車輪を備えた構成において、スムーズに旋回させることができる。 As described above, according to the vehicle according to the present invention, it is possible to smoothly turn in a configuration including eight or more wheels.
実施形態に係る車両10について、図面を参照して説明する。なお、各図に適宜記す矢印FR、矢印UP及び矢印RHは、車両の上方向、上方向及び右方向をそれぞれ示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、車両前方向を向いた場合の左右を示すものとする。
The
図1に示されるように、本実施形態に係る車両10は、略箱状の車体12を含んで構成されている。また、車両10は、前後対称の構造とされた電気自動車であり、前後方向の何れの方向にも進行可能に構成されている。このため、以下の説明において、車両前後方向の一方側を便宜上、車両前方側とし、車両前後方向の他方側を便宜上、車両後方側として説明する。
As shown in FIG. 1, the
車両10を構成する車体12は、車両前方側から順に、第1車体ユニット14、第2車体ユニット16、第3車体ユニット18及び第4車体ユニット20が連結されて構成されている。第1車体ユニット14は、下部が車両前方側へ膨出された形状とされており、この膨出された部分に第一車輪としての第一前輪22と、第二車輪としての第二前輪24とが設けられている。また、第1車体ユニット14の側面には、第1表示部14Aが設けられており、この第1表示部14Aに映像が表示できるように構成されている。
The
第2車体ユニット16は、側面視で略矩形状に形成されている。また、第2車体ユニット16の側面には、第側面視で略矩形状の第2表示部16Aが設けられている。第2表示部16Aは、第1表示部14Aと連続するように構成されており、映像が表示できるようになっている。
The second
第3車体ユニット18は、第2車体ユニット16と略同一の外形とされており、第3車体ユニット18の側面には、第2表示部16Aと連続するように第3表示部18Aが設けられている。そして、この第3表示部18Aには映像が表示できるようになっている。
The third
第4車体ユニット20は、第1車体ユニット14と前後対称の外形とされており、下部が車両後方側へ膨出された形状とされている。そして、この膨出された部分に第一車輪としての第一後輪28と、第二車輪としての第二後輪26とが設けられている。また、第4車体ユニット20の側面には、第3表示部18Aと連続するように第4表示部20Aが設けられており、この第4表示部20Aに映像が表示できるように構成されている。なお、本実施形態では一例として、第1表示部14A、第2表示部16A、第3表示部18A及び第4表示部20Aが車体12の両側面に設けられている。
The fourth
図2に示されるように、車両10には8つの車輪が設けられている。車両10の前端部には、左右一対の第一前輪22が設けられており、この第一前輪22のそれぞれに対して車両後方側(車両前後方向内側)に隣接して第二前輪24が設けられている。すなわち、車両左側の第一前輪22Lの車両後方側には第二前輪24Lが設けられており、車両右側の第一前輪22Rの車両後方側には第二前輪24Rが設けられている。
As shown in FIG. 2, the
一方、車両10の後端部には、左右一対の第一後輪28が設けられており、この第一後輪28のそれぞれに対して車両前方側(車両前後方向内側)に隣接して第二後輪26が設けられている。すなわち、車両左側の第一後輪28Lの車両前方側には第二後輪26Lが設けられており、車両右側の第一後輪28Rの車両前方側には第二後輪26Rが設けられている。ここで、本実施形態では、第一前輪22、第二前輪24、第一後輪28及び第二後輪26の舵角をそれぞれ独立して制御できるように構成されている。
On the other hand, a pair of left and right first
ここで、本実施形態では、ベース車両のシステムを2セット又は4セット流用することで、冗長設計を可能としている。具体的には、フロントサスペンションを4セット、フロントコーナーブレーキを2セット、駐車機能付きコーナーブレーキを2セット、操舵機構を4セット流用している。また、ホイール及びタイヤは8セット流用している。さらに、車両10には、リンクレスステアバイワイヤが採用されている。
Here, in the present embodiment, the redundant design is enabled by diverting two sets or four sets of the base vehicle system. Specifically, 4 sets of front suspension, 2 sets of front corner brakes, 2 sets of corner brakes with parking function, and 4 sets of steering mechanism are diverted. In addition, 8 sets of wheels and tires are diverted. Further, the
図3は、車両10のハードウェア構成を示すブロック図である。この図3に示されるように、車両10は、制御部としてのECU(Electrical Control Unit)30を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration of the
ECU30は、CPU(Central Processing Unit:プロセッサ)32、ROM(Read Only Memory)34、RAM(Random Access Memory)36、ストレージ38及び入出力インタフェース40を含んで構成されている。各構成は、バス42を介して相互に通信可能に接続されている。
The ECU 30 includes a CPU (Central Processing Unit: processor) 32, a ROM (Read Only Memory) 34, a RAM (Random Access Memory) 36, a
CPU32は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU32は、ROM34又はストレージ38からプログラムを読み出し、RAM36を作業領域としてプログラムを実行する。CPU32は、ROM34又はストレージ38に記録されているプログラムに従って、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。
The CPU 32 is a central arithmetic processing unit that executes various programs and controls each unit. That is, the CPU 32 reads the program from the
ROM34は、各種プログラムおよび各種データを格納する。RAM36は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ38は、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。
The
入出力インタフェース40には、第一前輪転舵機構44、第二前輪転舵機構46、第一後輪舵機構48、第二後輪舵機構50、車速センサ52及び操舵角センサ54が接続されている。
The first front wheel steering mechanism 44, the second front wheel steering mechanism 46, the first rear
第一前輪転舵機構44は、第一前輪22L及び第一前輪22Rを転舵させる機構であり、ECU30からの信号に基づいて所定の角度だけ第一前輪22L及び第一前輪22Rを転舵させる。第二前輪転舵機構46は、第二前輪24L及び第二前輪24Rを転舵させる機構であり、ECU30からの信号に基づいて所定の角度だけ第二前輪24L及び第二前輪24Rを転舵させる。
The first front wheel steering mechanism 44 is a mechanism for steering the first
第一後輪舵機構48は、第一後輪28L及び第一後輪28Rを転舵させる機構であり、ECU30からの信号に基づいて所定の角度だけ第一後輪28L及び第一後輪28Rを転舵させる。第二後輪舵機構50は、第二後輪26L及び第二後輪26Rを転舵させる機構であり、ECU30からの信号に基づいて所定の角度だけ第二後輪26L及び第二後輪26Rを転舵させる。
The first rear
車速センサ52は、車両10に搭載されて車両10の速度(すなわち車速)を検出する。また、操舵角センサ54は、車両10に搭載されて操舵角を検出する。なお、ここでいう操舵角とは、手動運転時には、ステアリングホイールの操舵角を指す。また、自動運転時又は運転席が無い車両の場合は、車両10の進路に基づいて算出された操舵角を指す。
The
車両10は、図3に示されるハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。車両10が実現する機能構成について図4を参照して説明する。
The
図4に示されるように、車両10は、機能構成として、車速取得部60、操舵角取得部62、回転半径算出部64及び舵角制御部66を含んで構成されている。各機能構成は、ECU30のCPU32がROM34又はストレージ38に記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。
As shown in FIG. 4, the
車速取得部60は、車速センサ52によって検出された車両10の速度を取得する。操舵角取得部62は、操舵角センサ54によって検出された操舵角を取得する。
The vehicle
回転半径算出部64は、車両10の旋回時に車速取得部60の機能によって取得された車速と、操舵角取得部62の機能によって取得された操舵角とに基づいて車両10の旋回時の回転半径を算出する。なお、ここでいう回転半径とは、旋回時に外側に位置するタイヤの中心が描く円の半径のことを指す。図2に示されるように、本実施形態では、車両10が左方向へ旋回する場合には、第一前輪22Rの中心が描く円の半径を回転半径として算出する。
The turning
図3に示されるように、舵角制御部66は、第一前輪22、第二前輪24、第一後輪28及び第二後輪26の舵角を制御する。具体的には、舵角制御部66は、旋回時の車速及び回転半径の少なくとも一方が所定の閾値よりも小さい場合に、第一前輪22の実舵角が第二前輪24の実舵角よりも大きくなるように舵角を制御し、かつ、第一後輪28の実舵角が第二後輪26の実舵角よりも大きくなるように舵角を制御する。
As shown in FIG. 3, the steering
(作用)
次に、本実施形態の作用を説明する。
(Action)
Next, the operation of this embodiment will be described.
(舵角制御処理の一例)
図5は、車両10による舵角制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。この舵角制御処理は、CPU32がROM34又はストレージ38からプログラムを読み出してRAM36に展開して実行することによって実行される。
(Example of rudder angle control process)
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of the steering angle control process by the
CPU32は、ステップS102で車両10が旋回時であるか否かについて判断する。具体的には、CPU32は、操舵角が所定の角度よりも大きい場合に旋回時であると判断する。
The CPU 32 determines in step S102 whether or not the
CPU32は、ステップS102で車両10の旋回時であると判断した場合、ステップS104の処理へ移行する。また、CPU32は、ステップS102で車両10の旋回時ではないと判断した場合、舵角制御処理を終了させる。
When the CPU 32 determines in step S102 that the
CPU32は、ステップS104で車速Vを取得する。具体的には、CPU32は、車速取得部60の機能によって、車速センサ52が検出した車速Vを取得する。
The CPU 32 acquires the vehicle speed V in step S104. Specifically, the CPU 32 acquires the vehicle speed V detected by the
CPU32は、ステップS106で操舵角θを取得する。具体的には、CPU32は、操舵角取得部62の機能によって、操舵角センサ54が検出した操舵角θを取得する。なお、本実施形態では一例として、車速Vを取得した直後に操舵角θを取得したが、これに限定されず、操舵角θを先に取得してもよい。
The CPU 32 acquires the steering angle θ in step S106. Specifically, the CPU 32 acquires the steering angle θ detected by the
CPU32は、ステップS108で、車速Vが閾値Vaよりも小さく、かつ、回転半径Rが閾値Raよりも小さいか否かについて判断する。そして、CPU32は、両方の関係を満たす場合には、ステップS110の処理へ移行する。また、CPU32は、車速Vが閾値Va以上である場合、及び、回転半径Rが閾値Ra以上である場合の少なくとも一方の場合には、舵角制御処理を終了させる。なお、回転半径Rは、車速Vと操舵角θとに基づいて算出する。 In step S108, the CPU 32 determines whether or not the vehicle speed V is smaller than the threshold value Va and the turning radius R is smaller than the threshold value Ra. Then, when both relationships are satisfied, the CPU 32 shifts to the process of step S110. Further, the CPU 32 ends the steering angle control process when the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold value Va or at least one of the cases where the turning radius R is equal to or higher than the threshold value Ra. The turning radius R is calculated based on the vehicle speed V and the steering angle θ.
CPU32は、ステップS110で舵角を制御する。具体的には、第一前輪22の実舵角θ1が第二前輪24の実舵角θ2よりも大きくなるように舵角を制御し、かつ、第一後輪28の実舵角θ3が第二後輪26の実舵角θ4よりも大きくなるように各車輪の舵角を制御する。そして、CPU32は、舵角制御処理を終了させる。
The CPU 32 controls the steering angle in step S110. Specifically, the steering angle is controlled so that the actual steering angle θ1 of the first
以上のように、本実施形態では、8つの車輪を接地させた状態で車両10を旋回させる場合であっても、各車輪と路面との間に生じる摩擦力を小さくすることができる。すなわち、第一前輪22と第二前輪24との実舵角を同じ角度にした場合、第一前輪22と第二前輪24とのタイヤの軌跡が異なるため、各車輪と路面との間に生じる摩擦力が大きくなることがある。これに対して、本実施形態のように舵角を制御することで、各車輪と路面との間に生じる摩擦力を小さくすることができる。この結果、8つ以上の車輪を備えた車両10において、スムーズに旋回させることができる。
As described above, in the present embodiment, even when the
なお、本実施形態の車両10は、図6及び図7に示される変形例のように舵角を制御することができる。
The
(第一変形例)
図6は、車両10を路肩に寄せる場合における舵角制御について示されている。この図6に示されるように、本変形例では、舵角制御部66は、第一前輪22、第二前輪24、第一後輪28及び第二後輪26の舵角を同じ舵角に制御する。
(First modification)
FIG. 6 shows steering angle control when the
例えば、車両10を左前方へ斜めに移動させたい場合には、第一前輪22、第二前輪24、第一後輪28及び第二後輪26を同じ舵角で左側へ切る。これにより、図中に矢印で示すように、左前方へ斜めに車両10を並進移動させることができる。
For example, when it is desired to move the
(第二変形例)
図7は、車両10の一部の車輪が故障した場合における舵角制御について示されている。この図7に示されるように、本変形例では、第二前輪24が故障して動かない状態となっているため、この第二前輪24を除く第一前輪22、第一後輪28及び第二後輪26を制御する。
(Second modification)
FIG. 7 shows steering angle control when a part of the wheels of the
なお、各車輪を昇降させる昇降機構を設けてもよい。この場合、故障した第二後輪26を上昇させることで、路面から浮かせることができ、旋回時に路面と第二前輪24との間に摩擦力が生じることがない。すなわち、一部の車輪が故障している場合であっても、車両10をスムーズに旋回させることができる。
An elevating mechanism for elevating and lowering each wheel may be provided. In this case, by raising the failed second
以上、実施形態及び変形例について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、車速Vが閾値Vaよりも小さく、かつ、回転半径Rが閾値Raよりも小さい場合に、各車輪の舵角を制御したが、これに限定されない。すなわち、車速Vだけを検出し、車速Vが閾値Vaよりも小さい場合に、第一前輪22の実舵角θ1が第二前輪24の実舵角θ2よりも大きくなるように舵角を制御し、かつ、第一後輪28の実舵角θ3が第二後輪26の実舵角θ4よりも大きくなるように各車輪の舵角を制御してもよい。また、回転半径Rだけを検出し、回転半径Rが閾値Raよりも小さい場合に、第一前輪22の実舵角θ1が第二前輪24の実舵角θ2よりも大きくなるように舵角を制御し、かつ、第一後輪28の実舵角θ3が第二後輪26の実舵角θ4よりも大きくなるように各車輪の舵角を制御してもよい。
Although the embodiments and modifications have been described above, it goes without saying that they can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the steering angle of each wheel is controlled when the vehicle speed V is smaller than the threshold value Va and the turning radius R is smaller than the threshold value Ra, but the present invention is not limited to this. That is, only the vehicle speed V is detected, and when the vehicle speed V is smaller than the threshold value Va, the steering angle is controlled so that the actual steering angle θ1 of the first
また、上記実施形態では、8つの車輪を備えた車両10に本発明を適用したが、これに限定されない。例えば、10個以上の車輪を備えた車両に適用してもよい。
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to the
さらに、上記実施形態でCPU32がソフトウェア(プログラム)を読み込んで実行した処理を、CPU以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、FPGA(Field−Programmable Gate Array)などの製造後に回路構成を変更可能なPLD(Programmable Logic Device)、及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが例示される。また、上記処理を、これらの各種のプロセッサのうちの1つで実行してもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGA、及びCPUとFPGAとの組み合わせなど)で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路である。 Further, various processors other than the CPU may execute the process in which the CPU 32 reads and executes the software (program) in the above embodiment. In this case, the processor includes a PLD (Programmable Logic Device) whose circuit configuration can be changed after the manufacture of an FPGA (Field-Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and the like. An example is a dedicated electric circuit, which is a processor having a circuit configuration designed exclusively for it. Further, the above processing may be executed by one of these various processors, or a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a plurality of FPGAs and a combination of a CPU and an FPGA, etc. ) May be executed. Further, the hardware structure of these various processors is, more specifically, an electric circuit in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
さらにまた、上記実施形態では、ストレージ38を記録部としたが、これに限定されない。例えば、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリなどの記録媒体を記録部としてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the
10 車両
22 第一前輪(第一車輪)
24 第二前輪(第二車輪)
26 第二後輪(第二車輪)
28 第一後輪(第一車輪)
30 ECU(制御部)
52 車速センサ
54 操舵角センサ
10
24 Second front wheel (second wheel)
26 Second rear wheel (second wheel)
28 First rear wheel (first wheel)
30 ECU (control unit)
52
Claims (1)
前記第一車輪のそれぞれに対して車両前後方向内側に隣接して配置された第二車輪と、
車速を検出する車速センサと、
操舵角を検出する操舵角センサと、
車両の旋回時に前記車速センサ及び前記操舵角センサの検出値に基づいて車両の旋回時の回転半径を算出すると共に、旋回時の車速及び前記回転半径の少なくとも一方が所定の閾値よりも小さい場合に、前記第一車輪の実舵角が前記第二車輪の実舵角よりも大きくなるように前記第一車輪及び前記第二車輪の舵角を制御する制御部と、
を有する車両。 A pair of left and right first wheels on both ends of the vehicle in the front-rear direction,
A second wheel arranged adjacent to each of the first wheels in the front-rear direction of the vehicle,
A vehicle speed sensor that detects the vehicle speed and
A steering angle sensor that detects the steering angle and
When the turning radius of the vehicle when turning is calculated based on the detection values of the vehicle speed sensor and the steering angle sensor when the vehicle is turning, and when at least one of the vehicle speed when turning and the turning radius is smaller than a predetermined threshold value. A control unit that controls the steering angles of the first wheel and the second wheel so that the actual steering angle of the first wheel is larger than the actual steering angle of the second wheel.
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JPH11348798A (en) * | 1998-06-10 | 1999-12-21 | Hino Motors Ltd | Rear axle steering device |
JP2001294170A (en) * | 2000-04-12 | 2001-10-23 | Hino Motors Ltd | Three-axle truck |
-
2019
- 2019-10-30 JP JP2019197617A patent/JP7226247B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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