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FWDは、車両1の前進方向を示す。また、図1では、全車輪2に所定の舵角が付与された状態が図示されている。
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とを主に備えて構成されている。
この車両1は、通常時には、車輪2を全て同方向へ回転駆動することで、車両前後方向(図1上下方向)へ、又は、各車輪2の舵角に応じた方向へ、直進走行又は旋回走行が可能に構成されている。
また、車両1は、後述する平行移動制御時には、各車輪2を所定の操舵状態(以下、「平行移動配置」と称す。)に配置し、かつ、各車輪2の一部又は全部を回転駆動することにより、各車輪2を路面に対して滑動させつつ、車両左右方向(図1左右方向)への平行移動が可能に構成されている(図3参照)。
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、ステアリング装置20,30により転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51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51の操作量に応じた舵角が付与される。
また、アクチュエータ装置4は、運転者が平行移動スイッチ装置54を操作した場合にも駆動され、その平行移動スイッチ装置54の操作状態に応じた舵角が各車輪2にそれぞれ付与されることで、各車輪2が平行移動配置に移行され、平行移動制御が行われる(例えば、図3参照)。なお、平行移動制御の詳細については、後述する。
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。
また、車輪駆動装置3は、運転者が平行移動スイッチ装置54を操作した場合にも駆動され、その平行移動スイッチ装置54とアクセルペダル53との操作状態に応じた回転速度で各車輪2が独立に回転駆動されることで、平行移動制御が行われる(例えば、図3参照)。なお、平行移動制御の詳細については、後述する。
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、車輪駆動装置3とアクチュエータ装置4とを作動させ、車輪2の操舵状態と回転速度とを制御することで、平行移動制御を行う。ここで、図2を参照して、制御装置100の詳細構成について説明する。
図2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2に示すように、CPU71、ROM72、RAM73及びEEPROM74を備え、これらはバスライン75を介して入出力ポート76に接続されている。また、入出力ポート76には、車輪駆動モータ3等の複数の装置が接続されている。
CPU71は、バスライン75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。また、EEPROM74は、書き替え可能な不揮発性のメモリであり、制御装置100の電源がオフされた後も、バックアップ電源なしで、データの記憶を維持可能に構成されている。
ここで、ROM72には、図2に示すように、平行移動制御テーブル72aが設けられている。平行移動制御テーブル72aは、各車輪2の平行移動配置(操舵状態)、各車輪2の回転方向及び各車輪2の回転比率といった平行移動制御で使用される制御データを記憶したテーブルである。ここで、図3を参照して、平行移動制御テーブル72aについて説明する。
図3は、平行移動制御テーブル72aの内容を模式的に図示した模式図である。なお、図3には、平行移動制御テーブル72aに記憶される内容の一部として、車両1を右方向へ移動させるためのパターンのみが図示され、車両1を左方向へ移動させるためのパターンの図示は省略されている。また、図3(a)に示すパターンは、後述する通常モードに対応し(図6S33参照)、図3(b)及び図3(c)に示すパターンは、後述する節約モードに対応する(図6S34参照)。
ここで、図3中の矢印は、その太さが平行移動制御時における各車輪2の相対的な回転比率(速度比率)を示しており、その矢印の太さが太い車輪は矢印の細い車輪よりも回転速度が相対的に速いことを意味する。なお、各車輪2の回転速度の絶対値は、アクセルペダル53の操作状態に比例する。また、図3に示すパターンは、各矢印の太さがすべて同一であり、各車輪2が同じ回転速度で回転駆動される。
また、図3中の矢印は、その矢部の色が平行移動制御時における各車輪2の回転方向を示しており、白抜き矢印は正回転を、黒抜き矢印は逆回転を、それぞれ意味する。また、矢印が付されていない車輪2は、平行移動制御時に回転駆動が行われない(禁止される)ことを意味する。
CPU71は、平行移動制御時には、平行移動制御テーブル72aの内容から、各車輪2の平行移動配置、回転方向及び回転比率を読み出し、その読み出した内容に基づいて、アクチュエータ装置4及び車輪駆動装置3を制御する。これにより、各車輪2が平行移動配置へ移行されると共に、所定の回転速度で回転され、車両1が左右方向へ平行移動される。
例えば、図3(a)に示すパターンは、左右の前輪2FL,2FRの操舵方向が右方向であること、左右の後輪2RL、2RRの操舵方向が左方向であること、各車輪2の舵角の絶対値が全て同じ角度(本実施の形態では、45°)であること、左右の前輪2FL,2FRの回転方向が正回転であること、左右の後輪2RL,2RRの回転方向が逆回転であること、各車輪2の回転比率(回転速度)が互いに同一であること、がそれぞれ制御データとして平行移動制御テーブルに記憶されていることを意味している。
この図3(a)に示すパターンで平行移動制御を行うことが決定されると(図6S32参照)、CPU71は、平行移動制御テーブル72aから図3(a)に示すパターン(上述した各車輪2の操舵方向、舵角の絶対値、回転方向、回転比率といった制御データ)を読み出し、その内容に基づいて、アクチュエータ装置4及び車輪駆動装置3を制御する(図6S37,S38参照)。
この制御により、車両1は、各車輪2が図3(a)に示す操舵状態(平行移動配置)に移行され、運転者によりアクセルペダル53が踏み込まれると、その踏み込み量に応じた回転速度及び上述した回転比率で各車輪2が回転駆動される(図6S36参照)。
これにより、各車輪2が路面に対して滑動され、左右の前輪2FL,2FRにより発生する駆動力の車両前方向(図3(a)上方向)成分と、左右の後輪2RL,2RRにより発生する駆動力の車両後方向(図3(a)下方向)成分とが互いに打ち消し合う一方、左右の前輪2FL,2FRにより発生する駆動力の車両右方向(図3(a)右方向)成分と、左右の後輪2RL,2RRにより発生する駆動力の車両右方向(図3(a)右方向)成分とが車両1を右方向へ移動させるための駆動力として作用し、その結果、車両1が車両右方向(図3(a)右方向)へ向けて平行移動される。
なお、図3(b)に示すパターンは、左右の前輪2FL,2FRの操舵方向が右方向であること、左右の後輪2RL、2RRの操舵方向が左方向であること、各車輪2の舵角の絶対値が全て同じ角度(本実施の形態では、45°)であること、右の前輪2FRの回転方向が正回転であること、右の後輪2RRの回転方向が逆回転であること、右の前後輪2FR,2RRの回転比率(回転速度)が同一であること、左の前後輪2FL,2RLの回転駆動が禁止されること、がそれぞれ制御データとして平行移動制御テーブルに記憶されていることを意味している。
例えば、この図3(b)に示すパターンで平行移動制御が行われると、右の前輪2FRにより発生する駆動力の車両前方向(図3(b)上方向)成分と、右の後輪2RRにより発生する駆動力の車両後方向(図3(b)下方向)成分とが互いに打ち消し合う一方、右の前輪2FRにより発生する駆動力の車両右方向(図3(b)右方向)成分と、右の後輪2RRにより発生する駆動力の車両右方向(図3(b)右方向)成分とが車両1を右方向へ移動させるための駆動力として作用し、その結果、車両1が右方向(図3(b)右方向)へ向けて平行移動される。
また、図3(c)に示すパターンは、左右の前輪2FL,2FRの操舵方向が右方向であること、左右の後輪2RL、2RRの操舵方向が左方向であること、各車輪2の舵角の絶対値が全て同じ角度(本実施の形態では、45°)であること、左の前輪2FLの回転方向が正回転であること、左の後輪2RLの回転方向が逆回転であること、左の前後輪2FL,2RLの回転比率(回転速度)が同一であること、右の前後輪2FR,2RRの回転駆動が禁止されること、がそれぞれ制御データとして平行移動制御テーブルに記憶されていることを意味している。
例えば、この図3(c)に示すパターンで平行移動制御が行われると、左の前輪2FLにより発生する駆動力の車両前方向(図3(c)上方向)成分と、左の後輪2RLにより発生する駆動力の車両後方向(図3(c)下方向)成分とが互いに打ち消し合う一方、左の前輪2FLにより発生する駆動力の車両右方向(図3(c)右方向)成分と、左の後輪2RLにより発生する駆動力の車両右方向(図3(c)右方向)成分とが車両1を右方向へ移動させるための駆動力として作用し、その結果、車両1が右方向(図3(c)右方向)へ向けて平行移動される。
図2に戻って説明する。RAM73には、図2に示すように、移動方向メモリ73aが設けられている。移動方向メモリ73aは、平行移動制御時に車両1が移動すべき方向に対応付けられた値を記憶するためのメモリであり、平行移動スイッチ装置54の操作状態と車両1の走行状態(対地速度)とに応じて、「0,1,2」の各値が設定される(図7参照)。CPU71は、平行移動制御時には、この移動方向メモリ73aの値に基づいて、車両1を平行移動させる方向を決定する。
また、EEPROM74には、図2に示すように、FL〜RR空転メモリ74FL〜74RRが設けられている。FL〜RR空転メモリ74FL〜74RRは、各車輪2(前後輪2FL〜2RR)の使用頻度をそれぞれ個別に記憶するためのメモリであり、本実施の形態では、各車輪2の使用頻度として、路面に対する空転回数が累積的に書き込まれる(図4参照)。CPU71は、このFL〜RR空転メモリ74の内容に基づいて、平行移動制御を通常モードで行うか、節約モードで行うかを決定する(図6S3参照)。
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。
また、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。
舵角センサ装置31は、各車輪2の舵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、各車輪2の舵角をそれぞれ検出する4個のFL〜RR舵角センサ31FL〜31RRと、それら各舵角センサ31FL〜31RR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、各舵角センサ31FL〜31RR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、舵角センサ装置31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。
ここで、舵角センサ装置31により検出される舵角とは、各車輪2の中心線と車両1(車体フレームBF)の基準線とがなす角度であり、車両1の進行方向とは無関係に定まる角度である。
車両速度センサ装置32は、路面に対する車両1の対地速度(絶対値及び進行方向)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、前後及び左右方向加速度センサ32a,32bと、それら各加速度センサ32a,32b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。なお、本実施の形態では、これら各加速度センサ32a,32b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の対地速度(絶対値及び進行方向)を得ることができる。
車輪回転速度センサ装置33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33FL〜33RRと、それら各回転速度センサ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。
なお、本実施の形態では、各回転センサ33FL〜33RR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33FL〜33RR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33から入力されたFL〜RR回転速度センサ33FL〜33RRの検出結果(回転速度)と、各車輪2の外径と、舵角センサ装置31により検出された各車輪2の舵角と、車両速度センサ装置32により検出された車両1の対地速度とに基づいて、各車輪2の路面に対する空転回数(使用頻度)を算出することができる。
接地荷重センサ装置34は、各車輪2と路面との間に発生する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、上述した接地荷重を車両1の前後方向、左右方向および垂直方向で検出する。
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の摩擦係数μを得ることができる。
例えば、前輪2FLに着目すると、FL荷重センサ34FLにより検出された車両1の前後方向、左右方向および垂直方向の荷重がそれぞれFx、Fy及びFzである場合には、前輪2FLの接地面に対応する部分の路面の摩擦係数μは、車両1の進行方向の摩擦係数μxがFx/Fzにより、車両1の左右方向の摩擦係数μyがFy/Fzにより、それぞれ算出される。
平行移動スイッチ装置54は、平行移動制御の開始及び解除と、平行移動制御による車両1の移動方向とを指示するためのスイッチ装置であり、左位置、解除位置及び右位置の3位置を個別に選択可能かつその状態を維持可能な操作子と、その操作子の操作位置を検出するセンサ部と、そのセンサ部の検出結果を処理してCPU71に出力する処理回路とを備えている(いずれも図示せず)。
CPU71は、上述したように、平行移動スイッチ装置54の操作状態と車両1の走行状態(対地速度)とに応じて、移動方向メモリ73aに「0,1,2」の各値を設定すると共に(図7参照)、平行移動制御時には、移動方向メモリ73aの値に基づいて、車両1を平行移動させる方向を決定する。
図2に示す他の入出力装置35としては、例えば、ハンドル51、ブレーキペダル52及びアクセルペダル53(いずれも図1参照)の操作状態(回転角や踏み込み量、操作速度など)を検出するための操作状態検出センサ装置(図示せず)が例示される。
例えば、アクセルペダル53が操作された場合には、その操作状態量が操作状態検出センサ装置により検出され、CPU71に出力される。CPU71は、入力された操作状態量に基づいて車輪駆動装置3を制御し、各車輪2を回転駆動させる。
次いで、図4から図7を参照して、制御装置100で実行される処理を説明する。図4は、メイン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によって繰り返し実行される処理である。
このメイン処理では、まず、電源投入後、RAM73の内容を一旦「0」クリアした後に初期値に設定する等といった初期化処理を実行する(S1)。但し、この初期化処理では、EEPROM74の各空転メモリ74FL〜74RRに記憶された使用頻度データ(空転回数)の内容はクリアしない。
S1の初期化処理の実行後は、移動方向メモリ更新処理を実行する(S2)。ここで、図5を参照して、移動方向メモリ更新処理について説明する。図5は、移動方向メモリ更新処理を示すフローチャートである。
移動方向更新処理(S2)では、まず、車両1が停車中であるか否かを判断し(S21)、平行移動制御の開始又はその平行移動方向の変更を可能な状態に車両1があるか否か確認する。
その結果、S21の処理において、車両1が停車中であると判断される場合には(S21:Yes)、平行移動制御の開始又はその平行移動方向の変更が可能な状態に車両1があるということなので、この場合には(S21:Yes)、平行移動スイッチ装置54の操作位置を検出し(S22)、その検出結果に応じて、移動方向メモリ73aの値を「0,1,2」に更新した後(S23,S24,S25)、移動方向メモリ更新処理(S2)を終了する。
なお、具体的には、移動方向メモリ73aの値は、平行移動スイッチ装置54の操作位置が、左位置であると判断された場合には「0」に更新され(S22:左位置、S23)、解除位置であると判断された場合には「1」に更新され(S22:解除位置、S24)、右位置であると判断された場合には「2」に更新される(S22:右位置、S25)。
これにより、CPU71は、移動方向メモリ73aの値を確認することにより、運転者が平行移動制御の開始を指示しているのか、開始を指示している場合には移動方向は左右方向いずれであるか、又は、平行移動制御を解除(終了)して通常の走行を指示しているのか、を判断することができる(図6参照)。
一方、S21の処理において、車両1が停車中ではないと判断される場合には(S21:No)、車両1が走行中であり、平行移動制御の開始又はその平行移動方向の変更が不可能な状態に車両1があるということなので、この場合には(S21:Yes)、平行移動スイッチ装置54の操作位置が運転者により変更されていても、S22〜S25の処理をスキップし、移動方向メモリ73aの値を更新することなく、この移動方向メモリ更新処理(S2)を終了する。
これにより、例えば、車両1の走行中に運転者が平行移動スイッチ装置54を不用意に操作してしまっても、移動方向メモリ73aの値が更新されることを禁止して、例えば、車両1の走行状態が通常の走行状態から平行移動状態へ不用意に切り替わることや、平行移動中の車両1の移動方向が逆方向へ不用意に切り替わることなどが防止される。
図4に戻って説明する。S2の移動方向メモリ更新処理の実行後は、平行移動制御処理を実行する(S3)。ここで、図6を参照して、平行移動制御処理について説明する。図6は、平行移動制御処理を示すフローチャートである。
平行移動制御処理(S3)では、まず、移動方向メモリ73aの値が「1」であるか否かを判断する(S31)。その結果、移動方向メモリ73aの値が「1」であると判断される場合には(S31:Yes)、移動方向スイッチ装置54が解除位置にあるということであり(図5参照)、移動方向スイッチ装置54が運転者により未だ操作されていないか、或いは、所望の平行移動が既に完了し、その平行移動制御の解除(終了)が運転者により指示されていると判断される。
よって、この場合には(S31:Yes)、S32以降の処理、即ち、車両1を所望の方向へ平行移動させる処理を実行することなく、この平行移動制御処理(S3)を終了する。
なお、例えば、車両1の右方向への平行移動中に、運転者が移動方向スイッチ装置54を右位置から解除位置へ不用意に操作してしまった場合でも、その操作によって移動方向メモリ73aの値が「2」から「1」に更新されるのは、車両1が停車した後であるので(図5参照)、上述の場合に(S31:Yes)、平行移動制御処理(S3)を終了しても、車両1の平行移動が突然停止されることはない。
一方、S31の処理において、移動方向メモリ73aの値が「1」ではないと判断される場合には(S31:No)、平行移動スイッチ装置54が左位置(「0」)又は右位置(「1」)にあるということであり(図5参照)、左又は右方向への平行移動制御の開始が運転者により指示されたか、平行移動制御が既に開始されており、左又は右方向へ車両1が平行移動中であると判断される。よって、この場合には(S31:No)、平行移動制御を開始又は継続するべく、S32以降の処理を実行する。
S32の処理では、節約モードでの制御が必要であるか否かを判断する(S32)。CPU71は、FL〜RR空転メモリ74FL〜74RRに記憶されている各車輪2の空転回数を読み出し、それら各空転回数とROM72内に予め記憶されている基準値とを比較することで、空転回数が基準値を超える車輪2の有無を確認する。
その結果、CPU71は、空転回数が基準値を超える車輪2が1輪もなければ、各車輪2の使用頻度(摩耗状態)が均一であり、節約モードでの制御は必要ないと判断し、通常モード(例えば、図3(a)に示すパターン)での制御を選択する。
一方、空転回数が基準値を超える車輪2が1輪でもあれば、各車輪2の使用頻度(空転回数)に偏りが生じていると判断し、その使用頻度の高い車輪2の回転駆動を禁止して損耗を抑制するべく、節約モード(例えば、図3(b)又は図3(c)に示すパターン)での制御を選択する。
なお、本実施の形態では、空転回数が基準値を超える車輪2が複数輪ある場合、その空転回数が最も多い車輪2の回転駆動が禁止されるように制御される。例えば、右方向への平行移動を行う場合において、右の前輪2FRの空転回数が最大であれば、その右の前輪2FRの回転駆動が禁止されるべく、図3(c)のパターンで平行移動制御が実行される一方、例えば、左の前輪2FLの空転回数が最大である場合には、その左の前輪2FLの回転駆動が禁止されるべく、図3(b)のパターンで平行移動制御が実行される。
S32の処理において、節約モードでの制御が必要であると判断される場合には(S32:Yes)、節約モード(例えば、図3(b)又は図3(c)に示すパターン)に対応する制御データ(各車輪2の操舵状態、回転方向及び回転比率)を平行移動制御テーブル72aから読み出す一方(S33)、節約モードでの制御が必要ではないと判断される場合には(S32:No)、通常モード(例えば、図3(a)に示すパターン)に対応する制御データを平行移動制御テーブル72aから読み出す(S34)。
なお、S33又はS34の処理において、平行移動制御テーブル72aから制御データを読み出す際には、S32の処理において選択したモードに対応するだけでなく、S31の処理において読み出した移動方向メモリ73aの値(即ち、運転者が指示した車両1の平行移動の方向)にも対応する制御データを読み出す。
S33又はS34の処理において、平行移動制御テーブル72aから必要な制御データを読み出した後は、次いで、車輪2の平行移動配置への移行(即ち、右方向への平行移動であれば、図3(a)から図3(c)のいずれかにに示す操舵状態への移行)が完了しているか否かを判断する(S35)。
S35の処理において、車輪2の平行移動配置への移行が未だ完了していないと判断される場合には(S35:No)、平行移動制御の開始が運転者により指示された後の初めての処理という可能性があるので、S33又はS34により読み出した制御データに基づき、まず、車輪2の操舵情報(平行移動配置を形成するための車輪2の操舵方向、舵角の絶対値)をアクチュエータ装置4に出力し(S37)、次いで、車輪2の駆動情報(車輪2の回転方向、回転比率)を車輪駆動装置3に出力する(S38)。
これにより、アクチュエータ装置4は、入力された操舵情報に基づいて、各車輪4を操舵駆動して、各車輪2の操舵状態を平行移動配置へ移行させる(例えば、図3参照)。また、車輪駆動装置3は、入力された駆動情報に基づいて、各車輪2の回転方向、回転比率を設定することで、後にアクセルペダル53の操作状態が入力された場合(S36参照)に備える。
一方、S35の処理において、車輪2の平行移動配置への移行が既に完了していると判断される場合には(S35:Yes)、車両1の平行移動が開始可能な状態になったか、或いは、車両1の平行移動が既に行われている状態にあるということであるので、アクセルペダル53の操作状態を検出し、その検出結果(操作状態)を車輪駆動装置3へ出力した後(S36)、この平行移動制御処理(S3)を終了する。
車輪駆動装置3は、上述したように、S38の処理により入力された制御データに基づき、各車輪2の回転方向、回転比率を既に設定済みであるので、S36の処理によりアクセルペダル53の操作状態が入力されると、そのアクセルペダル53の操作状態と設定された回転方向及び加点比率とに基づき、各車輪2を回転駆動する。これにより、車両1が平行移動される。
なお、CPU71は、車輪駆動装置3による各車輪2の回転駆動がS38の処理により設定された回転比率を維持して行われるように、車輪2の回転速度を車輪回転速度センサ装置33により検出しつつ、その検出結果に基づき、車輪駆動装置3をフィード・フォアード制御する。
図4に戻って説明する。S3の平行移動制御処理の実行後は、空転回数記憶処理を実行する(S4)。ここで、図7を参照して、空転回数記憶処理について説明する。図7は、空転回数記憶処理を示すフローチャートである。
空転回数記憶処理(S4)では、まず、移動方向メモリ73aの値が「1」であるか否かを判断する(S41)。その結果、移動方向メモリ73aの値が「1」ではないと判断される場合には(S41:No)、平行移動スイッチ装置54の操作状態が左位置(「0」)又は右位置(「2」)にあり、車両1が平行移動中であると判断されるので、各車輪2の空転回数を検出するべく、S42以降の処理を実行する。
即ち、この場合には(S41:No)、まず、車両速度センサ装置32により車両1の対地速度を検出し(S42)、次いで、車輪回転速度センサ装置33により各車輪2の回転速度を検出し(S43)、更に、舵角センサ装置31により各車輪2の舵角を検出し(S44)、そして、これら検出した車両1の対地速度、車輪2の回転速度及び舵角に基づいて、各車輪2の空転回数を算出すると共に(S45)、これら算出した各車輪2の空転回数に基づいて空転メモリ74FL〜74RRの値を更新した後(S46)、空転回数記憶処理を終了する。
一方、S41の処理において、移動方向メモリ73aの値が「1」であると判断される場合には(S41:Yes)、平行移動スイッチ装置54の操作状態が解除位置にあり、車両1の平行移動制御は行われていない、即ち、車両1は通常の走行状態にあるか、停車中であると判断される。よって、この場合には(S41:Yes)、各車輪2の空転回数を検出する必要がないので、S42以降の処理をスキップして、この空転回数記憶手段(S4)を終了する。
なお、本実施の形態では、上述の通り、車両1の平行移動制御が行われている場合のみ、各車輪2の空転回数を検出するが、必ずしもこれに限られるものではなく、通常の走行状態にある場合にも各車輪2の空転回数を検出することは当然可能である。即ち、S41の処理を省略しても良い。
図4に戻って説明する。S4の平行移動制御処理の実行後は、その他の処理を実行した後(S5)、S2の処理へ移行すると共に、これらS2からS5の処理を制御装置100の電源がオンされている間繰り返し実行する。
次いで、図8及び図9を参照して、第2から第6実施の形態について説明する。なお、上記した第1実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
図8(a)から図8(c)は第2実施の形態における平行移動制御テーブルの内容を、図8(d)から図8(f)は第3実施の形態における平行移動制御テーブルの内容を、図9(a)から図9(c)は第4実施の形態における平行移動制御テーブルの内容を、図9(d)から図9(f)は第5実施の形態における平行移動制御テーブルの内容を、図9(g)から図9(i)は第6実施の形態における平行移動制御テーブルの内容を、それぞれ模式的に図示した模式図である。
なお、図8及び図9には、第1実施の形態の場合と同様に、平行移動制御テーブルに記憶される内容の一部として、車両1を右方向へ移動させるためのパターンのみが図示され、車両1を左方向へ移動させるためのパターンの図示は省略されている。
また、図8及び図9中の矢印は、第1実施の形態で説明した矢印と同様に定義されるものであるので、その説明は省略する。
第1実施の形態では、平行移動配置時に付与される舵角の絶対値が全ての車輪2において同じ角度であったが(図3参照)、第2実施の形態における平行移動配置は、左右の車輪2に付与される舵角の絶対値が異なっている。
例えば、図8(a)及び図8(b)に示すパターンは、右側の前後輪2FR,2RRの操舵方向が互いに逆方向であり、右側の前後輪2FR,2RRの舵角の絶対値が共に同じ角度(本実施の形態では、45°)であり、左側の前後輪2FL,2RLの舵角が共に0°であり、右側の前後輪2FR,2RRの回転方向が互いに逆方向であり、左側の前後輪2FL,2RLの回転方向が互いに逆方向であり、各車輪2の回転比率(回転速度)が互いに同一である、という制御データが第2実施の形態の平行移動制御テーブルに記憶されていることを意味している。
これらのパターンに基づいて、平行移動制御が実行されると、上述したように、アクチュエータ装置4により各車輪2が平行移動配置に移行されると共に、車輪駆動装置3により各車輪2が回転駆動され、各車輪2が路面に対して滑動される。
その結果、左右の前輪2FL,2FRにより発生する駆動力の車両前方向(図8上方向)成分と、左右の後輪2RL,2RRにより発生する駆動力の車両後方向(図8下方向)成分とが互いに打ち消し合う一方、右側の前後輪2FR,2RRにより発生する駆動力の車両右方向(図8右方向)成分が車両1を右方向へ移動させるための駆動力として作用し、その結果、車両1が車両右方向(図8右方向)へ向けて平行移動される。
また、図8(c)に示すパターンは、右側の前後輪2FR,2RRの操舵方向が互いに逆方向であり、右側の前後輪2FR,2RRの舵角の絶対値が共に同じ角度(本実施の形態では、45°)であり、左側の前後輪2FL,2RLの舵角が共に0°であり、右側の前後輪2FR,2RRの回転方向が互いに逆方向であり、右側の前後輪2FR,2RRの回転比率(回転速度)が互いに同一である、左側の前後輪2FL,2RLの回転駆動が禁止されている、という制御データが第2実施の形態の平行移動制御テーブルに記憶されていることを意味している。
この図8(c)に示すパターンで平行移動制御が行われると、右側の前輪2FRにより発生する駆動力の車両前方向(図8上方向)成分と、右側の後輪2RRにより発生する駆動力の車両後方向(図8下方向)成分とが互いに打ち消し合う一方、右側の前輪2FRにより発生する駆動力の車両右方向(図8右方向)成分と、右の後輪2RRにより発生する駆動力の車両右方向(図8右方向)成分とが車両1を右方向へ移動させるための駆動力として作用し、その結果、車両1が右方向(図8右方向)へ向けて平行移動される。
なお、第2実施の形態では、図8(a)及び図8(b)に示すパターンが上述した通常モードに対応し、図8(c)に示すパターンが上述した節約モードに対応する。
第3実施の形態におけるパターン(平行移動制御メモリの内容)は、図8(d)から図8(f)に示すように、第2実施の形態におけるパターンに対して、左右の車輪2を入れ替えたパターンとして構成されている。
詳細な説明は省略するが、この第3実施の形態における各パターンに基づいて平行移動制御を行っても、上記各実施の形態の場合と同様の作用を得ることができるので、車両1の平行移動を達成することができる。なお、第3実施の形態では、図8(d)及び図8(e)に示すパターンが上述した通常モードに対応し、図8(f)に示すパターンが上述した節約モードに対応する。
第4実施の形態におけるパターン(平行移動制御メモリの内容)は、図9(a)から図9(c)に示すように、第1実施の形態におけるパターン(図3参照)に対して、各車輪2の操舵方向を全て逆方向に変更し、かつ、各車輪2の回転方向も全て逆方向に変更したパターンとして構成されている。
詳細な説明は省略するが、この第4実施の形態における各パターンに基づいて平行移動制御を行っても、上記各実施の形態の場合と同様の作用を得ることができるので、車両1の平行移動を達成することができる。なお、第4実施の形態では、図9(a)及び図9(b)に示すパターンが上述した通常モードに対応し、図9(c)に示すパターンが上述した節約モードに対応する。
第5実施の形態におけるパターン(平行移動制御メモリの内容)は、図9(d)から図9(f)に示すように、第2実施の形態におけるパターン(図8(a)から図8(b)参照)に対して、右側の前後輪2FR,2RRの操舵方向を逆方向に変更し、かつ、各車輪2の回転方向を全て逆方向に変更したパターンとして構成されている。
一方、第6実施の形態におけるパターン(平行移動制御メモリの内容)は、図9(g)から図9(i)に示すように、第3実施の形態におけるパターン(図8(d)から図8(f)参照)に対して、左側の前後輪2FL,2RLの操舵方向を逆方向に変更し、かつ、各車輪2の回転方向を全て逆方向に変更したパターンとして構成されている。
詳細な説明は省略するが、これら第5及び第6実施の形態における各パターンに基づいて平行移動制御を行っても、上記各実施の形態の場合と同様の作用を得ることができるので、車両1の平行移動を達成することができる。
なお、第5実施の形態では、図9(d)及び図9(e)に示すパターンが上述した通常モードに対応し、図9(f)に示すパターンが上述した節約モードに対応する。一方、第6実施の形態では、図9(g)及び図9(h)に示すパターンが上述した通常モードに対応し、図9(i)に示すパターンが上述した節約モードに対応する。
次いで、図10(a)及び図10(b)を参照して、第7及び第8実施の形態について説明する。なお、上記各実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。図10(a)及び図10(b)は第7及び第8実施の形態における平行移動制御テーブルの内容をそれぞれ模式的に図示した模式図である。
なお、図10(a)及び図10(b)には、上記各実施の形態の場合と同様に、平行移動制御テーブルに記憶される内容の一部として、車両1を右方向へ移動させるためのパターンのみが図示され、車両1を左方向へ移動させるためのパターンの図示は省略されている。また、図10(a)及び図10(b)中の矢印は、第1実施の形態で説明した矢印と同様に定義されるものであるので、その説明は省略する。
上記各実施の形態では、少なくとも右側の前後輪2FR,2RRが同じ舵角の絶対値を有し、かつ、左側の前後輪2FL,2RLが同じ舵角の絶対値を有するパターン(平行移動制御メモリの内容)を説明したが(図3、図8及び図9参照)、第7及び第8実施の形態におけるパターンは、右側の前後輪2FR,2RRで舵角の絶対値が異なり、かつ、左側の前後輪2FL,2RLでも舵角の絶対値が異なる。
例えば、図10(a)に示すパターンは、右側の前輪2FRと左側の後輪2RLとの操舵方向が互いに逆方向であり、右側の前輪2FRと左側の後輪2RLとの舵角の絶対値が共に同じ角度であり(本実施の形態では、45°)であり、左側の前輪2FLと右側の後輪2RRとの舵角が共に0°であり、左右の前輪2FL,2FRの回転方向が正方向であり、左右の後輪2RL,2RRの回転方向が逆方向であり、右側の前輪2FRと左側の後輪2RLとの回転比率(回転速度)が互いに同一であり、左側の前輪2FLと右側の後輪2RRとの回転比率(回転速度)が互いに同一であり、右側の前輪2FR及び左側の後輪2RLに対する左側の前輪2FL及び右側の後輪2RRの回転比率(回転速度)が小さく(なお、大きくしても良い)されている、という制御データが第7実施の形態の平行移動制御テーブルに記憶されていることを意味している。
このパターンに基づいて、平行移動制御が実行されると、上述したように、アクチュエータ装置4により各車輪2が平行移動配置に移行されると共に、車輪駆動装置3により各車輪2が回転駆動され、各車輪2が路面に対して滑動される。
その結果、左側の前輪2FLにより発生する駆動力の車両前方向(図10上方向)成分と、右側の後輪2RRにより発生する駆動力の車両後方向(図8下方向)成分とが互いに打ち消し合うと共に、右側の前輪2FRにより発生する駆動力の車両前方向(図10上方向)成分と、左側の後輪2RLにより発生する駆動力の車両後方向(図8下方向)成分とが互いに打ち消し合い、右側の前輪2FRと左側の後輪2RLとにより発生する駆動力の車両右方向(図10右方向)成分が車両1を右方向へ移動させるための駆動力として作用し、その結果、車両1が車両右方向(図10右方向)へ向けて平行移動される。
また、図10(b)に示すパターンは、左側の前輪2FLと右側の後輪2RRとの操舵方向が互いに逆方向であり、左側の前輪2FLと右側の後輪2RRとの舵角の絶対値が共に同じ角度であり(本実施の形態では、45°)であり、右側の前輪2FRと左側の後輪2RLとの舵角が共に0°であり、右側の前後輪2FR,2RRの回転方向が正方向であり、左側の前後輪2FL,2RLの回転方向が逆方向であり、右側の前輪2FRと左側の後輪2RLとの回転比率(回転速度)が互いに同一であり、左側の前輪2FLと右側の後輪2RRとの回転比率(回転速度)が互いに同一であり、右側の前輪2FR及び左側の後輪2RLに対する左側の前輪2FL及び右側の後輪2RRの回転比率(回転速度)が大きく(なお、小さくしても良い)されている、という制御データが第8実施の形態の平行移動制御テーブルに記憶されていることを意味している。
詳細な説明は省略するが、この第8実施の形態における各パターンに基づいて平行移動制御を行っても、上述した第7実施の形態の場合と同様の作用を得ることができるので、車両1の平行移動を達成することができる。
次いで、図11を参照して、第9実施の形態について説明する。なお、上記各実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。図11(a)及び図11(b)は、第9実施の形態を説明するための模式図であり、図11(c)及び図11(d)は、第9実施の形態における平行移動制御テーブルの内容を模式的に図示した模式図である。
なお、図11(c)及び図11(d)には、上記各実施の形態の場合と同様に、平行移動制御テーブルに記憶される内容の一部として、車両1を右方向へ移動させるためのパターンのみが図示され、車両1を左方向へ移動させるためのパターンの図示は省略されている。また、図11中の矢印は、第1実施の形態で説明した矢印と同様に定義されるものであるので、その説明は省略する。
ここで、図11(a)に示すパターンに基づいて平行移動制御を実行すると、車両を右方向へ移動させる駆動力は、左右の前輪2FL,2FRのみから発生する。そのため、車両1全体でみると、車両1の前方側(即ち、前輪2FL,2FR側)のみが偏った形で右方向へ押されることとなる。その結果、車両1は、図11(b)に示すように、時計回りに回転しながら右方向へ移動することとなる。
これに対し、第9実施の形態では、上述のように、前後輪2FL〜2RRにより発生する駆動力の車両左右方向成分が車両1を回転させようとする場合に、その回転させようとする力を、前後輪2FL〜2RRにより発生する駆動力の車両前後方向成分が打ち消すように、車輪駆動装置3を作動させる。
具体的には、第9実施の形態では、図11(c)に示すパターンを採用することにより、車両1の回転を防止する。即ち、図11(c)は、左右の前輪2FR,2FRの操舵方向が互いに逆方向であり(本実施の形態ではトーイン傾向)、左右の前輪2FR,2FRの舵角の絶対値が共に同じ角度であり(本実施の形態では、45°)であり、左右の後輪2RL,2RRの舵角が共に0°であり、左側の前輪2FLと右側の後輪2RRとの回転方向が正方向であり、右側の前輪2FRと左側の後輪2RLとの回転方向が逆方向であり、左右の前輪FL,2FRの回転比率(回転速度)が互いに同一であり、左側の後輪2RLに対する右側の後輪2RRの回転比率(回転速度)が大きくされている、という制御データが第9実施の形態の平行移動制御テーブルに記憶されていることを意味している。
このパターンに基づいて、平行移動制御が実行されると、上述したように、アクチュエータ装置4により各車輪2が平行移動配置に移行されると共に、車輪駆動装置3により各車輪2が回転駆動され、各車輪2が路面に対して滑動される。
その結果、左右の前輪2FL,2FRにより発生する駆動力の車両右方向(図11(a)右方向)成分が車両1を右方向(時計回り)へ回転させようとするが、車両前後方向(図11(a)上下方向)の駆動力を前後輪2FL〜2RRで打ち消し合う際に、右側の後輪2RRのみに車両前方向(図11(a)上方向)成分の駆動力が残るため、車両1を右方向へ回転させようとする力を、右側の後輪2RRに残った車両前方向成分の駆動力で打ち消すことができる。これにより、車両1を車両右方向(図11(d)右方向)へ向けて平行移動させることができる。
次いで、図12及び図13を参照して、第9実施の形態の変形例を説明する。図12及び図13は、平行移動制御テーブルの内容を模式的に図示した模式図であり、第9実施の形態における平行移動制御テーブルの内容の変形例を図示している。
即ち、図12及び図13には、上述した第9実施の形態における平行移動制御テーブルの内容(図11(c))が図12(a)に図示されると共に、この内容を基準として、各車輪2の平行移動配置(操舵方向)や回転方向、或いは、回転比率などを種々変化させたパターンが変形例として図示されている。
なお、上記各実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。また、図12及び図13では、図面を簡略化して、理解を容易とするために、前後輪2FL〜2RRを示す符号「2FL〜2RR」が省略されている。一方、図12及び図13中の矢印は、第1実施の形態で説明した矢印と同様に定義されるものであるので、その説明は省略する。
これら図12及び図13に示す各パターンに基づいて平行移動制御を行うことで、上記第9実施の形態の場合と同様の作用を得ることができる、即ち、前後輪2FL〜2RRにより発生する駆動力の車両左右方向成分が車両1を回転させようとする場合には、その回転させようとする力を、前後輪2FL〜2RRにより発生する駆動力の車両前後方向成分で打ち消すことができ、その結果、車両1の平行移動を達成することができる。
次いで、図14を参照して、第10実施の形態について説明する。図14は、第10実施の形態における平行移動制御テーブルの内容を模式的に図示した模式図である。なお、図14中の矢印は、第1実施の形態で説明した矢印と同様に定義されるものであるので、その説明は省略する。
第1実施の形態では、車両1が前後輪2FL〜2RRの合計4輪を備えて構成されたのに対し、第10実施の形態では、車両1が合計6輪を備えて構成される。なお、上記各実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
第10実施の形態における車両1は、図14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、こられ前後輪2FL〜2RRの中間に位置する中間輪102CL,102CRとの合計6輪を備えて構成されている。
中間輪102CL,102CRは、前後輪2FL〜2RRと同様に、車輪駆動装置(図示せず)により回転駆動可能に構成されると共に、図示しない昇降支持機構を介して車両1に支持されており、車両1の上下方向(図14紙面垂直方向)に昇降可能に構成されている。
即ち、通常の走行時には、中間輪102CL,102CRが昇降支持機構により路面に接地する位置まで降下され、車輪駆動装置により回転駆動されることで、駆動力の向上を図ることができる一方、平行移動制御が実行される場合には、昇降支持機構により上昇され路面から離間されることで、平行移動制御に必要な駆動力を低減して、車輪駆動装置3(図1参照)の小型化を図ることができると共に、中間輪102CL,102CR自体の摩耗を軽減して、寿命の向上を図ることができる。
なお、第10実施の形態における平行移動制御は、中間輪102CL,102CRを昇降支持機構により昇降駆動させる制御を行う以外は、上述した第1実施の形態の場合と同様に行われるので(図3参照)、その説明は省略する。
ここで、図6に示すフローチャート(平行移動制御処理)において、請求項1記載のアクチュエータ作動手段としてはS37の処理が、車輪駆動装置作動手段としてはS36及びS38の処理が、請求項5記載の検出手段としてはS32の処理が、判断手段としてはS32の処理が、禁止手段としてはS33の処理が、図7のフローチャート(空転回数記憶手段)において、請求項5記載の検出手段としてはS42,S43,S44及びS45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。
また、上記第1から第9実施の形態では車両1が合計4輪の車輪2を、第10実施の形態では車両1が合計6輪の車輪2を、それぞれ有して構成される場合を説明したが、車輪2の数は必ずしもこれに限られるわけではなく、3輪であっても良く、5輪であっても良く、7輪以上であっても良い。
なお、請求項3又は4に記載の「複数の車輪が左右の前輪と左右の後輪とから構成され」なる文言は、少なくとも4輪の車輪2(前後輪2FL,2FR)を備えていることを意味し、5輪以上の車輪2を有する場合を除外する趣旨ではない。従って、例えば、第10実施の形態で説明したように、車両1が合計6輪の車輪2(前後輪2FL,2FR及び中間輪102CL,102CR)を備える構成も、請求項3又は4に記載の車両の技術的範囲に含まれる。
また、上記各実施の形態では、車両1を右方向に平行移動する場合を説明したが、左方向へ移動させることは当然可能であり、上記各実施の形態で説明した技術的思想に基づいて行うことができる。
また、上記各実施の形態では、説明を省略したが、例えば、車輪2を新品に交換した際に空転メモリ74FL〜74RRの内容を個別にリセット(0クリア)するためのリセット手段を設けても良い。或いは、空転メモリ74FL〜74RRの内容を個別に補正(増加又は減少)するための補正手段を設けても良い
また、上記各実施の形態では、アクチュエータ装置4を電動モータで、伝達機構部23をねじ機構で、それぞれ構成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、アクチュエータ装置4を油圧・空圧シリンダーで構成しても良い。これにより、伝達機構部23を省略することができるので、構造を簡素化して、軽量化と部品コストの削減とを図ることができる。
また、上記各実施の形態では、ブレーキ装置についての説明を省略したが、車輪2の一部又は全部にブレーキ装置(例えば、摩擦力を利用したドラムブレーキやディスクブレーキ)を設けることは当然可能である。更に、これに代えて、又は、これに加えて、車輪駆動装置3を回生ブレーキとして構成しても良い。
また、上記各実施の形態では、車両1を左右方向(例えば、図1左右方向)へ平行移動させる場合を説明したが、本発明の平行移動制御による移動方向は必ずしもこれに限られるものではなく、車両1を他の方向(例えば、車両1の斜め右上方向など)へ平行移動させることは当然可能である。
即ち、本発明の平行移動制御は、車両1をその左右方向へ移動させることに限定されるものではなく、他の全ての方向への移動を含む趣旨である。例えば、請求項1に記載の「少なくとも車輪の最大舵角よりも大きな角度の方向へ車両が移動可能となるように制御する」なる文言も同じ趣旨であり、かかる制御の移動方向には、上記各実施の形態のように、車両1の左右方向だけでなく、他の全ての方向が当然に含まれる。