JP4449893B2 - Vehicle behavior control device and wheels - Google Patents
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Description
本発明は、車輪を転舵させずに車両を旋回させることができる車両の挙動制御装置及び車輪に関する。 The present invention relates to a vehicle behavior control device and wheels that can turn a vehicle without turning the wheels.
一般に、車両では、運転者によるステアリングホイールの操作に応じて前輪を転舵させて旋回している(特許文献1参照)。前輪を転舵させると、前輪が向いている方向と実際に車両が向いている方向とがずれ、その角度(スリップ角)の分だけタイヤがスリップしながら回転している。このスリップ角によってタイヤ接地面に抵抗(コーナリング抵抗)が発生し、このコーナリング抵抗によって進行方向に対して垂直方向にコーナリングフォースが発生する。このコーナリングフォースが旋回力となり、車両が旋回する。
しかしながら、車輪(タイヤ)を転舵させて車両を旋回させる場合、様々な問題点がある。例えば、上記したように、旋回する毎にコーナリング抵抗が発生するので、この抵抗によって駆動力がロスする。また、転舵時にタイヤがフェンダと干渉することを避けるためにフェンダを半円状に切り欠いているので、その切り欠き部分に空気が入り込み、その入り込んだ空気が乱流となって空気抵抗が発生する。これらが要因となって、燃費が悪化する。さらに、タイヤを転舵させる分のスペースを確保するために、タイヤハウスがエンジンルームやキャビン内に大きく張り出る構造となるので、エンジンルームやキャビンのスペースが制限される。また、車輪を転舵させて旋回すると遠心力によって車両の外輪側が沈み込むロールが発生するので、そのロールを抑制するために、スタビライザやアブソーバなどのサスペンションの各種チューニングが必要となる。 However, when turning a vehicle by turning a wheel (tire), there are various problems. For example, as described above, a cornering resistance is generated every time the vehicle turns, so that the driving force is lost due to this resistance. In addition, the fender is cut out in a semicircular shape to prevent the tire from interfering with the fender during steering, so air enters the cut-out part, and the air that enters the air becomes turbulent and air resistance is reduced. appear. These factors make fuel consumption worse. Furthermore, in order to secure the space for turning the tire, the tire house has a structure that protrudes greatly into the engine room and the cabin, so that the space of the engine room and the cabin is limited. Further, when a wheel is steered and turned, a roll is generated in which the outer wheel side of the vehicle sinks due to centrifugal force. Therefore, various tunings of a suspension such as a stabilizer and an absorber are required to suppress the roll.
そこで、本発明は、車輪を転舵させずに車両を旋回させることができる車両の挙動制御装置及び車輪を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the vehicle behavior control apparatus and wheel which can turn a vehicle, without turning a wheel.
本発明に係る車両の挙動制御装置は、左右輪の半径を設定する半径設定手段と、車輪のリム幅によって車輪の半径を変化させる半径変更手段とを備え、半径設定手段で設定した半径に応じて半径変更手段により左輪又は/及び右輪の半径を変化させることを特徴とする。 The vehicle behavior control apparatus according to the present invention includes a radius setting means for setting the radii of the left and right wheels, and a radius changing means for changing the radius of the wheel according to the rim width of the wheel, according to the radius set by the radius setting means. The radius of the left wheel and / or the right wheel is changed by the radius changing means.
この挙動制御装置では、半径設定手段により、車両の旋回、車両の走行状況、車両の積載状況、路面状況などに応じて左右輪の半径を設定する。例えば、車両を旋回する場合、車輪の半径を左右輪で差を設けることにより、左右輪が同一の回転速度で回転するなら、半径を小さくした側の車輪が内輪、大きくした側の車輪が外輪となって車両が旋回する。そして、挙動制御装置では、半径変更手段により設定した各車輪の半径に応じてホイールのリム幅を変化させ、各車輪の半径を変化させる。ホイールのリム幅を変化させることによってタイヤの幅が変化するので、タイヤの高さが変化し、タイヤ外径(車輪の半径)が変化する。このように、この挙動制御装置では、ホイールのリム幅を変化させることにより、タイヤの偏平率を変化させ、車輪の半径を変更する。これを車両旋回に適用することにより、車輪を転舵させずに、車両を旋回させることが可能となる。この旋回では、スリップ角が発生しないので、コーナリング抵抗が無くなるかあるいは非常に小さくなり、燃費を向上させることができる。また、タイヤが転舵しないので、フェンダを切り欠く必要がなく、空気抵抗を低減でき、燃費を向上させることができ、更に、ボディデザインの自由度が拡大する。また、タイヤを転舵させる分のスペースが必要ないので、タイヤハウスがエンジンルーム内やキャビン内に大きく張り出す必要がなく、エンジンルームやキャビンの自由度が拡大する。また、ステアリングホイールから転舵輪までつながるステアリング機構が必要なくなり、そのスペースが不要となり、その車両重量も軽減できる。このように、スペースが不要となることより、車幅を縮小でき、空気抵抗を低減及び燃費を向上させることができる。また、旋回内輪側に傾く理想的なロールとなるので、スタビライザが必要なくなり、アブソーバなどのサスペンションの各種チューニングの自由度も拡大する。 In this behavior control apparatus, the radius setting means sets the radii of the left and right wheels according to the turning of the vehicle, the traveling state of the vehicle, the loading state of the vehicle, the road surface condition, and the like. For example, when turning a vehicle, if the left and right wheels rotate at the same rotational speed by providing a difference in the wheel radius between the left and right wheels, the wheel with the smaller radius is the inner ring and the wheel with the larger side is the outer wheel. The vehicle turns. And in a behavior control apparatus, the rim width | variety of a wheel is changed according to the radius of each wheel set by the radius change means, and the radius of each wheel is changed. Changing the wheel rim width changes the tire width, so the tire height changes and the tire outer diameter (wheel radius) changes. Thus, in this behavior control device, the flatness of the tire is changed and the radius of the wheel is changed by changing the rim width of the wheel. By applying this to turning the vehicle, it is possible to turn the vehicle without turning the wheels. In this turning, since no slip angle is generated, the cornering resistance is eliminated or extremely reduced, and the fuel consumption can be improved. In addition, since the tire does not steer, it is not necessary to cut out the fender, air resistance can be reduced, fuel efficiency can be improved, and the degree of freedom in body design is further expanded. Further, since there is no need for a space for turning the tire, the tire house does not need to protrude greatly into the engine room or the cabin, and the degree of freedom of the engine room or the cabin is increased. In addition, a steering mechanism that leads from the steering wheel to the steered wheel is not required, and the space is not required, and the vehicle weight can be reduced. Thus, since the space is not required, the vehicle width can be reduced, the air resistance can be reduced, and the fuel consumption can be improved. In addition, since the roll is ideally inclined toward the turning inner ring, a stabilizer is not necessary, and the degree of freedom of various tunings of the suspension such as the absorber is expanded.
本発明の上記挙動制御装置では、車両の旋回量を設定する旋回量設定手段を備え、半径設定手段は、旋回量設定手段で設定した旋回量が小さいときより大きいときに旋回内輪の半径に対する旋回外輪の半径を大きくする構成としてもよい。 The behavior control apparatus of the present invention includes a turning amount setting means for setting a turning amount of the vehicle, and the radius setting means turns with respect to the radius of the turning inner wheel when the turning amount set by the turning amount setting means is larger than a small amount. It is good also as a structure which enlarges the radius of an outer ring | wheel.
この挙動制御装置では、旋回量設定手段により車両の旋回量を設定する。この旋回量としては、例えば、運転者のステアリング操作による操舵量、自動操舵による操舵量、レーンキープによる操舵量、車両挙動を安定化させるための操舵量である。そして、挙動制御装置では、半径設定手段により、旋回方向側の車輪を旋回内輪、他方側の車輪を旋回外輪として、旋回量が大きいほど旋回内輪の半径に対する旋回外輪の半径を大きくするような各車輪の半径を設定する。このように、挙動制御装置では、設定した旋回量に応じて旋回内輪と旋回外輪の相対的な半径比を制御することにより、車輪を転舵させずに目標とする旋回量分だけ車両を旋回させることができる。 In this behavior control device, the turning amount of the vehicle is set by the turning amount setting means. Examples of the turning amount include a steering amount by a driver's steering operation, a steering amount by automatic steering, a steering amount by lane keeping, and a steering amount for stabilizing vehicle behavior. In the behavior control device, the radius setting means uses the turning direction side wheel as the turning inner wheel and the other side wheel as the turning outer wheel, and increases the radius of the turning outer wheel relative to the radius of the turning inner wheel as the turning amount increases. Sets the wheel radius. In this way, the behavior control device controls the relative radius ratio between the turning inner wheel and the turning outer wheel according to the set turning amount, thereby turning the vehicle by the target turning amount without turning the wheels. Can be made.
本発明の上記挙動制御装置では、半径変更手段は、車両幅方向の内側に配置されるインナホイールと外側に配置されるアウタホイールからなるホイールと、インナホイールのリムとアウタホイールのリムにそれぞれ結合される空気タイヤと、インナホイール及びアウタホイールのうちの少なくとも一方を車両幅方向にスライドさせるアクチュエータとを備える構成としてもよい。 In the behavior control apparatus of the present invention, the radius changing means is coupled to a wheel composed of an inner wheel arranged on the inner side in the vehicle width direction and an outer wheel arranged on the outer side, and a rim of the inner wheel and a rim of the outer wheel, respectively. It is good also as a structure provided with the pneumatic tire and the actuator which slides at least one of an inner wheel and an outer wheel in a vehicle width direction.
この挙動制御装置の半径変更手段は、ホイールがインナホイールとアウタホイールからなり、インナホイール及びアウタホイールの少なくとも一方が車両幅方向にスライド可能な構造となっている。また、半径変更手段は、空気タイヤがインナホイールのリムとアウタホイールのリムにそれぞれ結合している。したがって、半径変更手段では、アクチュエータによってインナホイール又は/及びアウタホイールの少なくとも一方をスライドさせることによって、ホイールのリム幅が変化し、リム幅の変化に応じて空気タイヤの幅が変化する。空気タイヤの幅が変化すると、空気タイヤの高さが変化するので、車輪の半径が変化する。このように、この挙動制御装置では、インナホイールとアウタホイールとの間でスライドさせてホイールのリム幅を変化させる簡単な構成によって、車輪の半径を変更することができる。 The radius changing means of this behavior control device has a structure in which the wheel is composed of an inner wheel and an outer wheel, and at least one of the inner wheel and the outer wheel is slidable in the vehicle width direction. In the radius changing means, the pneumatic tire is coupled to the rim of the inner wheel and the rim of the outer wheel, respectively. Therefore, in the radius changing means, the rim width of the wheel is changed by sliding at least one of the inner wheel and / or the outer wheel by the actuator, and the width of the pneumatic tire is changed in accordance with the change of the rim width. When the width of the pneumatic tire changes, the height of the pneumatic tire changes, so the radius of the wheel changes. Thus, in this behavior control device, the radius of the wheel can be changed with a simple configuration in which the rim width of the wheel is changed by sliding between the inner wheel and the outer wheel.
本発明の上記挙動制御装置では、空気タイヤは、内部に沿って補強部材を有する構成としてもよい。 In the behavior control apparatus according to the present invention, the pneumatic tire may have a reinforcing member along the inside.
この挙動制御装置では、空気タイヤの内部に沿って補強材を設けることにより、空気タイヤの強度を向上させる。この空気タイヤは走行中に形状が頻繁に変化するので、補強材で強度を増し、耐久性を向上させる。 In this behavior control device, the strength of the pneumatic tire is improved by providing a reinforcing material along the inside of the pneumatic tire. Since the shape of the pneumatic tire changes frequently during traveling, the strength is increased by a reinforcing material and durability is improved.
本発明の上記挙動制御装置では、空気タイヤは、内部にチューブを有する構成としてもよい。 In the behavior control device of the present invention, the pneumatic tire may have a tube inside.
この挙動制御装置では、空気タイヤの内部にチューブを有することにより、空気タイヤの気密性を向上させるとともに乗心地を向上させる。半径変更手段ではインナホイールとアウタホイールとの間でスライド機構となっているので、このスライド部分の気密性を補うために、チューブを設けることによって気密性を十分に確保している。 In this behavior control apparatus, by having the tube inside the pneumatic tire, the air tightness of the pneumatic tire is improved and the riding comfort is improved. Since the radius changing means is a slide mechanism between the inner wheel and the outer wheel, the tube is provided to sufficiently secure the airtightness in order to supplement the airtightness of the sliding portion.
本発明の上記挙動制御装置では、中央連結軸と当該中央連結軸の各端部に左右の伸縮手段を介してそれぞれ連結する左右の外側連結軸とを有し、左右輪を連結する連結軸を備え、左右の外側連結軸がインナホイール又はアウタホイールに結合する構成としてもよい。 In the behavior control device of the present invention, the central connecting shaft and the left and right outer connecting shafts connected to the end portions of the central connecting shaft via the left and right extending / contracting means respectively, the connecting shaft for connecting the left and right wheels is provided. The left and right outer connecting shafts may be coupled to the inner wheel or the outer wheel.
この挙動制御装置では、インナホイール又はアウタホイールが外側連結軸に結合し、左右の車輪が連結軸によって連結されているので、連結軸を介して左右の車輪が同じ回転速度で回転する。また、挙動制御装置では、左右の外側連結軸が伸縮手段を介して中央連結軸に連結しているので、連結軸の両側が車両幅方向に沿って伸縮可能である。そのため、ホイールのリム幅を変化させるために、アクチュエータによってインナホイール及びアウタホイールの少なくとも一方を車両幅方向にスライドさせる場合、伸縮手段が伸縮し、インナホイール又はアウタホイールが連結した連結軸が伸縮する。このように、この挙動制御装置では、左右の車輪を同じ回転速度で回転させることができるとともにインナホイール又はアウタホイールを車両幅方向に移動させることができる。そのため、インホイールモータ方式のように車輪個々に回転を制御する車両以外にも適用でき、例えば、1つのエンジンやモータで駆動する車両における駆動輪及び従動輪にも適用可能である。 In this behavior control apparatus, since the inner wheel or the outer wheel is coupled to the outer connecting shaft and the left and right wheels are connected by the connecting shaft, the left and right wheels rotate at the same rotational speed via the connecting shaft. Further, in the behavior control device, the left and right outer connecting shafts are connected to the central connecting shaft via the expansion / contraction means, so that both sides of the connecting shaft can extend and contract along the vehicle width direction. Therefore, when at least one of the inner wheel and the outer wheel is slid in the vehicle width direction by the actuator in order to change the rim width of the wheel, the expansion / contraction means expands and contracts, and the connecting shaft connected to the inner wheel or the outer wheel expands and contracts. . Thus, in this behavior control device, the left and right wheels can be rotated at the same rotational speed, and the inner wheel or the outer wheel can be moved in the vehicle width direction. Therefore, the present invention can be applied to a vehicle other than a vehicle that controls the rotation of each wheel as in the in-wheel motor system. For example, the present invention can also be applied to driving wheels and driven wheels in a vehicle driven by one engine or motor.
本発明の上記挙動制御装置では、伸縮手段は、等速ジョイントであると好適である。 In the behavior control apparatus of the present invention, it is preferable that the expansion / contraction means is a constant velocity joint.
この挙動制御装置では、左右の等速ジョイントに介して中央連結軸と左右の外側連結軸とをそれぞれ連結しているので、中央連結軸を介して左右の外側連結軸が同じ回転速度で回転できるとともに、等速ジョイントの伸縮作用により左右の外側連結軸の車両幅方向の移動を吸収できる。 In this behavior control apparatus, since the central connecting shaft and the left and right outer connecting shafts are connected via the left and right constant velocity joints, the left and right outer connecting shafts can rotate at the same rotational speed via the central connecting shaft. In addition, the movement of the left and right outer connecting shafts in the vehicle width direction can be absorbed by the expansion and contraction action of the constant velocity joint.
本発明の上記挙動制御装置では、左右のベアリングを介して左右の外側連結軸にそれぞれ結合する左右のラックを備え、アクチュエータは、ラックを介して外側連結軸を車両幅方向に沿って移動させる構成としてもよい。 The behavior control apparatus according to the present invention includes left and right racks coupled to the left and right outer connecting shafts via left and right bearings, respectively, and the actuator moves the outer connecting shaft along the vehicle width direction via the racks. It is good.
この挙動制御装置では、ベアリングによって外側連結軸が回転自在であるので、外側連結軸に結合しているインナホイール又はアウタホイール(ひいては、車輪)が回転自在である。また、挙動制御装置では、ベアリングを介して外側連結軸がラックに連結しているので、ラックを車両幅方向に移動させることによって外側連結軸が車両幅方向に沿って移動する。したがって、挙動制御装置では、アクチュエータによりラックを介して外側連結軸を車両幅方向に沿って移動させることによって、外側連結軸に結合するインホイール又はアウタホイールが車両幅方向に沿って移動し、ホイールのリム幅が変化する。 In this behavior control device, since the outer connecting shaft is rotatable by the bearing, the inner wheel or the outer wheel (and thus the wheel) coupled to the outer connecting shaft is rotatable. In the behavior control device, since the outer connecting shaft is connected to the rack via the bearing, the outer connecting shaft moves along the vehicle width direction by moving the rack in the vehicle width direction. Therefore, in the behavior control device, by moving the outer connecting shaft along the vehicle width direction via the rack by the actuator, the in-wheel or outer wheel coupled to the outer connecting shaft moves along the vehicle width direction. The rim width changes.
本発明の上記挙動制御装置では、インナホイールを車両幅方向にスライドさせるインナ用アクチュエータと、アウタホイールを車両幅方向にスライドさせるアウタ用アクチュエータとを備える構成としてもよい。 The behavior control apparatus according to the present invention may include an inner actuator that slides the inner wheel in the vehicle width direction and an outer actuator that slides the outer wheel in the vehicle width direction.
この挙動制御装置では、インナ用アクチュエータによってインナホイールを車両幅方向にスライドさせることができるとともに、アウタ用アクチュエータによってアウタホイールを車両幅方向にスライドさせることができる。そのため、挙動制御装置では、ホイールのリム幅を変化させることができ、車輪の半径を変化させることができる。さらに、挙動制御装置では、インナホイールとアウタホイールの両方をスライドさせることができるので、トレッドの位置やトレッドの幅自体を変化させたりあるいは不変とすることができる。これにより、例えば、カーブ旋回時に、トレッドを不変とすることにより、車両挙動を安定化させることができる。また、カーブ旋回時に、トレッドを変えることにより、旋回時のコーナリングスピードを上げることができる。また、トレッドとリム幅とを独立して変更することにより、高速走行やオフロード走行などの走行条件に応じて車両状態を変化させることができる。また、前後輪でトレッドの幅自体を変えることにより、ロールを抑制することができる。 In this behavior control device, the inner wheel can be slid in the vehicle width direction by the inner actuator, and the outer wheel can be slid in the vehicle width direction by the outer actuator. Therefore, in the behavior control device, the rim width of the wheel can be changed, and the radius of the wheel can be changed. Furthermore, in the behavior control apparatus, since both the inner wheel and the outer wheel can be slid, the position of the tread and the width of the tread itself can be changed or made unchanged. Thereby, for example, the vehicle behavior can be stabilized by making the tread unchanged during a curve turn. Moreover, the cornering speed at the time of turning can be raised by changing a tread at the time of curve turning. In addition, by independently changing the tread and the rim width, the vehicle state can be changed according to traveling conditions such as high-speed traveling and off-road traveling. Further, the roll can be suppressed by changing the width of the tread itself between the front and rear wheels.
本発明の上記挙動制御装置では、カーブ旋回時に、旋回内輪のインナホイールをカーブ外側にスライド及び/又は旋回外輪のインナホイールをカーブ外側にスライドさせる構成としてもよい。 The behavior control device of the present invention may be configured to slide the inner wheel of the inner turning wheel to the outside of the curve and / or slide the inner wheel of the outer turning wheel to the outside of the curve when turning the curve.
この挙動制御装置では、カーブ旋回時に、旋回内輪においてインナ用アクチュエータによってインナホイールをカーブ外側方向にスライドさせ、及び/又は、旋回外輪においてインナ用アクチュエータによってインナホイールをカーブ外側方向にスライドさせる。これにより、旋回内輪側ではタイヤ接地中心が車両重心に近づき(内輪側トレッドが小さくなり)、及び/又は、旋回外輪側ではタイヤ接地中心が車両重心から遠ざかる(外輪側トレッドが大きくなる)。そのため、遠心力によって旋回外輪のタイヤにかかる荷重を抑制でき、タイヤ鳴きや横滑りなどを抑制でき、コーナリングスピードを増大することができる。 In this behavior control device, at the time of curve turning, the inner wheel is slid in the curve outward direction by the inner actuator in the turning inner wheel, and / or the inner wheel is slid in the curve outward direction by the inner actuator in the turning outer wheel. As a result, the tire ground contact center approaches the vehicle center of gravity on the turning inner wheel side (inner wheel side tread becomes smaller) and / or the tire ground contact center moves away from the vehicle center of gravity on the turning outer wheel side (outer wheel side tread becomes larger). Therefore, the load applied to the tire of the turning outer wheel by the centrifugal force can be suppressed, tire squealing and skidding can be suppressed, and the cornering speed can be increased.
本発明の上記挙動制御装置では、アウタホイールに結合するアウタ用回転軸とインナホイールに結合するインナ用回転軸とを車両幅方向の逆方向に変位させるギアと、ギアを回転駆動するギア用アクチュエータとを備える構成としてもよい。 In the behavior control device of the present invention, a gear for displacing the outer rotating shaft coupled to the outer wheel and the inner rotating shaft coupled to the inner wheel in a direction opposite to the vehicle width direction, and a gear actuator for rotationally driving the gear It is good also as a structure provided with these.
この挙動制御装置では、アウタホイールがアウタ用回転軸に結合するとともにインナホイールがインナ用回転軸に結合し、アウタ用回転軸とインナ回転軸とを車両幅方向の逆方向にそれぞれ変位させるギアを備えている。したがって、アウタ用回転軸とインナ回転軸とが逆方向に変位すると、アウタホイールとインナホイールとが車両幅方向において近づいたりあるいは遠ざかったりする。そして、挙動制御装置では、ギア用アクチュエータによってギアを回転駆動し、アウタホイールとインナホイールとを逆方向にスライドさせる。その結果、挙動制御装置では、ホイールのリム幅を変化させることができ、車輪の半径を変化させることができる。このように、挙動制御装置では、1つの駆動系によってホイールのリム幅を変化させることができ、機構を簡素化することができるとともに制御系も単純化できる。その結果、ホイールのリム幅(ひいては、車輪径)の設定の信頼性を向上させることができるとともに、小型化、軽量化を図ることができる。 In this behavior control device, the outer wheel is coupled to the outer rotating shaft, the inner wheel is coupled to the inner rotating shaft, and the outer rotating shaft and the inner rotating shaft are respectively displaced in opposite directions in the vehicle width direction. I have. Therefore, when the outer rotating shaft and the inner rotating shaft are displaced in the opposite directions, the outer wheel and the inner wheel are moved closer to or away from each other in the vehicle width direction. And in a behavior control apparatus, a gear is rotationally driven by the gear actuator, and an outer wheel and an inner wheel are slid in the reverse direction. As a result, in the behavior control device, the rim width of the wheel can be changed, and the radius of the wheel can be changed. Thus, in the behavior control device, the rim width of the wheel can be changed by one drive system, the mechanism can be simplified and the control system can be simplified. As a result, it is possible to improve the reliability of setting the rim width (and thus the wheel diameter) of the wheel, and to reduce the size and weight.
本発明の上記挙動制御装置では、カーブ旋回時に、前後輪の旋回中心が一致するように旋回内輪及び旋回外輪の少なくとも一方を車両前後方向に移動させる構成としてもよい。 The behavior control apparatus according to the present invention may be configured to move at least one of the turning inner wheel and the turning outer wheel in the vehicle front-rear direction so that the turning centers of the front and rear wheels coincide with each other during curve turning.
この挙動制御装置では、カーブ旋回時に、前輪と後輪との旋回中心が1点で交わるように、前後輪において旋回内輪及び旋回外輪の少なくとも一方を車両前後方向に移動させる。その結果、前後輪の旋回中心が一致するので、旋回がスムーズとなり、車両の旋回性能が向上する。 In this behavior control device, at the time of curve turning, at least one of the turning inner wheel and the turning outer wheel is moved in the vehicle front-rear direction so that the turning center of the front wheel and the rear wheel intersects at one point. As a result, the turning centers of the front and rear wheels coincide with each other, making the turning smooth and improving the turning performance of the vehicle.
本発明の上記挙動制御装置では、車体に結合されるとともに車輪が車両前後方向に移動自在に連結され、車両前後方向に延びる支持部と、車輪を支持部に沿って車両前後方向に移動させる前後移動用アクチュエータとを備える構成としてもよい。 In the above behavior control device of the present invention, the wheel is coupled to the vehicle body and the wheels are movably connected in the vehicle front-rear direction, and the front and rear are moved in the vehicle front-rear direction along the support portion. It is good also as a structure provided with the actuator for a movement.
この挙動制御装置では、車両前後方向に延びる支持部を備えており、支持部に車輪が車両前後方向に移動自在に連結されている。そして、挙動制御装置では、カーブ旋回時に前輪と後輪との旋回中心が1点で交わるように、各車輪において前後移動用アクチュエータによって車輪を支持部に沿って車両前後方向に移動させる。このように、挙動制御装置では、車輪を支持部に沿って移動させることにより、高精度に車輪を車両前後方向に移動させることができる。 This behavior control device includes a support portion extending in the vehicle front-rear direction, and wheels are coupled to the support portion so as to be movable in the vehicle front-rear direction. In the behavior control device, the wheels are moved in the vehicle front-rear direction along the support portions by the front-rear movement actuators in each wheel so that the turning centers of the front wheels and the rear wheels intersect at a single point when the vehicle turns on a curve. Thus, in the behavior control device, the wheels can be moved in the vehicle front-rear direction with high accuracy by moving the wheels along the support portion.
本発明の上記挙動制御装置では、車輪に連結され、車両前後方向に延びる支持部と、支持部を含み、形状変化することによって支持部を車両前後方向に移動可能なリンク機構と、リンク機構を形状変化させるリンク機構用アクチュエータとを備える構成としてもよい。 In the behavior control apparatus of the present invention, a support unit connected to the wheels and extending in the vehicle front-rear direction, a link mechanism including the support unit, and capable of moving the support unit in the vehicle front-rear direction by changing the shape, and a link mechanism It is good also as a structure provided with the actuator for link mechanisms to change a shape.
この挙動制御装置では、車両前後方向に延びる支持部を備えており、支持部に車輪が連結されている。さらに、挙動制御装置では、支持部を含むリンク機構を備えており、リンク機構が形状変形することによって支持部を車両前後方向に移動させる。そして、挙動制御装置では、カーブ旋回時に前輪と後輪との旋回中心が1点で交わるように、各車輪においてリンク機構用アクチュエータによってリンク機構を形状変形させ、車輪を支持部に伴って車両前後方向に移動させる。このように、挙動制御装置では、リンク機構を用いることにより、簡単な機構によって車輪を車両前後方向に移動させることができる。 This behavior control device includes a support portion that extends in the vehicle front-rear direction, and wheels are connected to the support portion. Further, the behavior control device includes a link mechanism including a support portion, and the support portion is moved in the vehicle front-rear direction by deforming the shape of the link mechanism. In the behavior control device, the shape of the link mechanism is deformed by the link mechanism actuator at each wheel so that the turning center of the front wheel and the rear wheel intersects at one point when turning on a curve. Move in the direction. As described above, in the behavior control device, by using the link mechanism, the wheel can be moved in the vehicle front-rear direction by a simple mechanism.
本発明に係る車輪は、車両幅方向の内側に配置されるインナホイールと外側に配置されるアウタホイールからなるホイールと、インナホイールのリムとアウタホイールのリムにそれぞれ結合される空気タイヤと、インナホイール及びアウタホイールのうちの少なくとも一方を車両幅方向にスライドさせるアクチュエータとを備えることを特徴とする。 A wheel according to the present invention includes a wheel including an inner wheel disposed on the inner side in the vehicle width direction and an outer wheel disposed on the outer side, a pneumatic tire coupled to the rim of the inner wheel and the rim of the outer wheel, and an inner wheel. And an actuator that slides at least one of the wheel and the outer wheel in the vehicle width direction.
本発明の上記車輪では、空気タイヤは、内部に沿って補強部材を有する構成としてもよい。また、本発明の上記車輪では、空気タイヤは、内部にチューブを有する構成としてもよい。 In the wheel of the present invention, the pneumatic tire may have a reinforcing member along the inside. Moreover, in the said wheel of this invention, a pneumatic tire is good also as a structure which has a tube inside.
本発明の上記車輪では、インナホイールを車両幅方向にスライドさせるインナ用アクチュエータと、アウタホイールを車両幅方向にスライドさせるアウタ用アクチュエータとを備える構成としてもよい。 The wheel of the present invention may include an inner actuator that slides the inner wheel in the vehicle width direction and an outer actuator that slides the outer wheel in the vehicle width direction.
本発明の上記車輪では、アウタホイールに結合するアウタ用回転軸とインナホイールに結合するインナ用回転軸とを車両幅方向の逆方向に変位させるギアと、ギアを回転駆動するギア用アクチュエータとを備える構成としてもよい。 In the wheel of the present invention, a gear that displaces the outer rotating shaft coupled to the outer wheel and the inner rotating shaft coupled to the inner wheel in the opposite direction of the vehicle width direction, and a gear actuator that rotationally drives the gear. It is good also as a structure provided.
この車輪は、上記のインナホイールとアウタホイールとの間でスライドさせてホイールのリム幅を変化させる半径変更手段と同様の構成を有しており、タイヤの偏平率を変化させて車輪半径を変化させることができる車輪である。したがって、この車輪は、上記した車両の挙動制御装置の車輪として適用することができ、転舵させずに車両を旋回させることができる車輪としても機能することができる。 This wheel has the same configuration as the radius changing means for changing the rim width of the wheel by sliding between the inner wheel and the outer wheel, and changing the tire radius to change the wheel radius. It is a wheel that can be made to. Therefore, this wheel can be applied as a wheel of the above-described vehicle behavior control device, and can also function as a wheel that can turn the vehicle without turning.
本発明によれば、リム幅を変化させることによって車輪の半径を変更することができるので、左右輪の半径に差を設けることにより車輪を転舵させずに車両を旋回させることも可能である。 According to the present invention, since the radius of the wheel can be changed by changing the rim width, it is possible to turn the vehicle without turning the wheel by providing a difference in the radius of the left and right wheels. .
以下、図面を参照して、本発明に係る車両の挙動制御装置及び車輪の実施の形態を説明する。 Embodiments of a vehicle behavior control device and wheels according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施の形態では、本発明を、車両に搭載される挙動制御装置に適用する。本実施の形態に係る挙動制御装置は、四輪全てのホイールのリム幅が変化し、そのリム幅の変化によって車輪の半径を変更する。そして、本実施の形態に係る挙動制御装置では、各車輪の半径を変更することによって、車両旋回、車両姿勢調整、空力抵抗低減など行う。本実施の形態には、5つの実施の形態があり、第1の実施の形態がインホイールモータ方式の四輪駆動の車両に適用し、インナホイールに対してアウタホイールをスライドさせる場合であり、第2の実施の形態がエンジンによる後輪駆動の車両に適用し、インナホイールに対してアウタホイールをスライドさせる場合であり、第3の実施の形態がエンジンによる後輪駆動の車両に適用し、インナホイールとアウタホイールの両方をスライドさせる場合であり、第4の実施の形態がエンジンによる後輪駆動の車両に適用し、インナホイールとアウタホイールの両方をスライドさせ、各車輪が車両前後方向に移動可能な場合であり、第5の実施の形態がエンジンによる後輪駆動の車両に適用し、1つのアクチュエータによってインナホイール及びアウタホイールをスライドさせる場合である。 In the present embodiment, the present invention is applied to a behavior control device mounted on a vehicle. The behavior control apparatus according to the present embodiment changes the rim width of all four wheels, and changes the radius of the wheel according to the change in the rim width. In the behavior control apparatus according to the present embodiment, vehicle turning, vehicle attitude adjustment, aerodynamic drag reduction, and the like are performed by changing the radius of each wheel. In this embodiment, there are five embodiments, the first embodiment is applied to an in-wheel motor type four-wheel drive vehicle, and the outer wheel is slid with respect to the inner wheel, The second embodiment is applied to a vehicle driven by a rear wheel driven by an engine, and the outer wheel is slid with respect to an inner wheel. The third embodiment is applied to a vehicle driven by a rear wheel driven by an engine, This is a case where both the inner wheel and the outer wheel are slid. The fourth embodiment is applied to a vehicle driven by a rear wheel driven by an engine. Both the inner wheel and the outer wheel are slid, and each wheel is moved in the longitudinal direction of the vehicle. The fifth embodiment is applied to a vehicle driven by a rear wheel driven by an engine, and an inner wheel and The Uta wheel is a case to slide.
なお、インホイールモータ方式の四輪駆動では、四輪の各ホイールにモータをそれぞれ内蔵しており、各モータの駆動を運転者のアクセル操作などに応じて制御する。インホイールモータ方式では、四輪の各モータがそれぞれ独立して駆動され、各車輪が個々の回転駆動力によって回転する。 In the four-wheel drive of the in-wheel motor system, a motor is built in each wheel of the four wheels, and the drive of each motor is controlled according to the driver's accelerator operation or the like. In the in-wheel motor system, each of the four-wheel motors is independently driven, and each wheel is rotated by an individual rotational driving force.
図1〜図4を参照して、第1の実施の形態に係る挙動制御装置1について説明する。図1は、第1、第2及び第5の実施の形態に係る挙動制御装置の構成図である。図2は、第1の実施の形態に係る挙動制御装置の車輪の一部破断正面図であり、(a)が車輪径が小さい場合であり、(b)が車輪径が大きい場合である。図3は、本実施の形態に係る左右の半径差による旋回の原理図である。図4は、本実施の形態に係る車両旋回時の車両を後方から見た場合の模式図である。 With reference to FIGS. 1-4, the behavior control apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a configuration diagram of a behavior control apparatus according to the first, second, and fifth embodiments. FIG. 2 is a partially broken front view of the wheel of the behavior control apparatus according to the first embodiment, where (a) shows a case where the wheel diameter is small and (b) shows a case where the wheel diameter is large. FIG. 3 is a principle diagram of turning by the difference between the left and right radii according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram when the vehicle at the time of vehicle turning according to the present embodiment is viewed from the rear.
挙動制御装置1では、各車輪の半径を独立して変更することによって、車両旋回など様々な車両の挙動を制御する。そのために、挙動制御装置1では、ホイールがインナホイールとアウタホイールからなり、インナホイールに対してアウタホイールがスライドすることによってホイールのリム幅を変化させ、タイヤの偏平率を変化させる。挙動制御装置1は、操舵角センサ2、車速センサ3、ストロークセンサ4、着座センサ5、右前輪6A、左前輪6B、右後輪6C、左後輪6D及びECU[Electronic Control Unit]7を備えている。
The behavior control device 1 controls various vehicle behaviors such as vehicle turning by independently changing the radius of each wheel. Therefore, in the behavior control apparatus 1, the wheel is composed of an inner wheel and an outer wheel, and the outer wheel slides with respect to the inner wheel, thereby changing the rim width of the wheel and changing the flatness of the tire. The behavior control device 1 includes a
なお、第1の実施の形態では、右前輪6A、左前輪6B、右後輪6C、左後輪6Dが特許請求の範囲に記載する半径変更手段に相当し、ECU7における各処理が特許請求の範囲に記載する半径設定手段、旋回量設定手段に相当する。
In the first embodiment, the right front wheel 6A, the left
操舵角センサ2は、運転者によって入力されるステアリングホイールの操舵角を検出するセンサである。操舵角センサ2では、検出した操舵角を操舵角信号としてECU7に送信する。この操舵角信号に示される操舵角には、大きさの情報と操舵方向の情報が含まれる。
The
車速センサ3は、車両の速度を検出するセンサである。車速センサ3では、検出した車速を車速信号としてECU7に送信する。
The
ストロークセンサ4は、各輪におけるサスペンションのストロークを検出するセンサである。ストロークセンサ4では、検出したストロークをストローク信号としてECU7に送信する。なお、図1には、ストロークセンサ4を1つして描いていないが、各輪にそれぞれ設けられ、ECU7には各輪のストロークセンサ4からのストローク信号がそれぞれ送信される。
The
着座センサ5は、各座席に人が座っているか否かを検出するセンサである。着座センサ5では、検出した着座情報を着座信号としてECU7に送信する。なお、図1には、着座センサ5を1つして描いていないが、各座席にそれぞれ設けられ、ECU7には各座席の着座センサ5からの着座信号がそれぞれ送信される。
The
右前輪6A、左前輪6B、右後輪6C、左後輪6Dは、同様の構成を有している。車輪6は、主なものとして、ホイール6a、タイヤ6b、アクチュエータ6cを備えている。車輪6では、アクチュエータ6cによってホイール6aのリム幅を変化させることにより、タイヤ6bの断面幅が変化し、その断面幅の変化に応じてタイヤ6bの高さが変化し(したがって、タイヤ6bの偏平率(=タイヤ高さ/タイヤ断面幅)が変化し)、タイヤ6bの外径(車輪径)が変化する。
The right front wheel 6A, the left
ホイール6aは、車幅方向の内側に配置されるインナホイール6dと外側に配置されるアウタホイール6eからなる。インナホイール6dは、円形の凹形状であり、凹形状の底部の中央に円形状の孔が形成され、車幅方向の内側にリムを有している。アウタホイール6eは、インナホイール6dより径が若干大きい円形の凹形状であり、凹形状の底部の中央に円形状の孔が形成され、車幅方向の外側にリムを有している。インナホイール6dはアウタホイール6eの内側に嵌め込まれ、インナホイール6dの外周面とアウタホイール6eの内周面とはスプライン機構によって結合されている。そのため、アウタホイール6eはインナホイール6dに対して所定長さスライド可能であり、ホイール6aはリム幅(インナホイール6dのリムとアウタホイール6eのリムとの間隔)が変更可能である。また、インナホイール6dとアウタホイール6eとは、スプライン機構により一体となって同期回転する。
The
タイヤ6bは、両端のビードがインナホイール6dのリムとアウタホイール6eのリムにそれぞれ結合される。この結合方法としては、例えば、勘合、接着である。タイヤ6bの内部には、複数箇所(例えば、8箇所、16箇所)にその内面に沿って補強材6f,・・・が取り付けられている。補強材6f,・・・は、所定幅を有するヘアバンドのような形状であり、タイヤ6bの周方向に沿って一定間隔毎に配置される。補強材6fは、例えば、樹脂、ワイヤなどで形成される。また、タイヤ6bには、補強材6f,・・・の内側に気密用のチューブ6gが設けられている。タイヤ6bは、ホイール6aのリム幅の変化に応じてその断面幅が変化し、断面幅が広がるほどタイヤ高さが低くなり、断面幅が狭くなるほどタイヤ高さが高くなる。このタイヤ6bの形状の変化に応じて、補強材6f,・・・とチューブ6gもその形状が変化する。
In the
アクチュエータ6cは、インナホイール6dの内側に設けられ、アウタホイール6eを移動させるアクチュエータである。アクチュエータ6cは、モータ6hを備えており、モータ6hのモータトルク(回転駆動力)によってアウタホイール6eをインナホイール6dに対してスライド移動させる。アクチュエータ6cでは、ラック・ピニオン機構(図示せず)によってモータ6hの回転駆動力を伝達している。モータ6hの回転は、各種ギアを介してピニオン(図示せず)に伝達され、ピニオンを回転させる。ピニオンの回転は、ラック(図示せず)に伝達され、ラックを車幅方向に沿って移動させる。ラックの先端にはロッド6iが取り付けられ、ラックの移動に応じてロッド6iが車幅方向の外側に向けて伸縮する。ロッド6iは、インナホイール6dの中央の孔を通ってアウタホイール6eの中央の孔まで延び、アウタホイール6eにベアリング6jを介して取り付けられている。したがって、アウタホイール6eは、ロッド6iの伸縮に応じて車幅方向に沿って移動するが、アクチュエータ6cに対して回転自在である。また、アクチュエータ6cは、その筒状の外周部6kが車幅方向の外側に向けて突出している。外周部6kは、インナホイール6dの中央の孔まで延び、インナホイール6dにベアリング6lを介して取り付けられている。したがって、インナホイール6dは、アクチュエータ6cに対して位置が移動しないが、アクチュエータ6cに対して回転自在である。
The actuator 6c is an actuator that is provided inside the
アクチュエータ6cの車幅方向の内端部には、サスペンションのアブソーバABの一端部が取り付けられるとともに、ロアアームLAの一端部が取り付けられている。アブソーバABの他端部及びロアアームLAの他端部は、車体BDに取り付けられている。したがって、アクチュエータ6c(ひいては、インナホイール6d)は、アブソーバABやロアアームLAを介して車体BDに取り付けられている。
One end of the absorber AB of the suspension and one end of the lower arm LA are attached to the inner end of the actuator 6c in the vehicle width direction. The other end of the absorber AB and the other end of the lower arm LA are attached to the vehicle body BD. Therefore, the
モータ6hの回転駆動力によってロッド6iが車幅方向の外側に伸びると、アウタホイール6eがインナホイール6dに対して車幅方向の外側にスライド移動し、ホイール6aのリム幅が広がってタイヤ6bの高さが低くなる(図2(a)参照)。一方、モータ6hの回転駆動力によってロッド6iが車幅方向の内側に縮むと、アウタホイール6eがインナホイール6dに対して車幅方向の内側にスライド移動し、ホイール6aのリム幅が狭まってタイヤ6bの高さが高くなる(図2(b)参照)。
When the
なお、この車両はインホイールモータ式なので、インナホイール6dの内側には車輪6を回転駆動するためのモータ(図示せず)が設けられている。このモータの出力軸はフレキシブルカップリング(図示せず)によってインナホイール6dに連結され(但し、ベアリング6lの外側に連結される)、モータの回転駆動力がフレキシブルカップリングを介してインナホイール6dに伝達される。インナホイール6dとアウタホイール6eとはスプライン機構によって結合しているので、インナホイール6dが回転すると、アウタホイール6eも一体となって回転し、タイヤ6bも回転する。
Since this vehicle is an in-wheel motor type, a motor (not shown) for rotationally driving the wheel 6 is provided inside the
ECU7は、CPU[Central ProcessingUnit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]、モータ駆動回路などからなる電子制御ユニットである。ECU7では、操舵角センサ2などの各種センサが接続され、一定時間毎に各種センサからの検出信号を取り入れる。そして、ECU7では、各検出信号に基づいて車両旋回制御、高速走行制御、路面状況制御、積載状況制御、モータ駆動制御などの制御を行い、車輪6A,6B,6C,6Dの各モータ6hを駆動制御する。
The ECU 7 is an electronic control unit including a CPU [Central Processing Unit], a ROM [Read Only Memory], a RAM [Random Access Memory], a motor drive circuit, and the like. In the ECU 7, various sensors such as the
車両旋回制御について説明する。図3に示すように、円錐台形状(例えば、紙コップ)のものを倒して転がした場合、左右の径の差により、径が小さい方側に旋回していく。車両旋回制御では、この原理を利用し、操作角の操舵方向に応じて旋回外輪の径を旋回内輪の径より大きくし、操舵角の大きさが大きくなるほどこの左右輪の径の差が大きくなるような制御を行う。 The vehicle turning control will be described. As shown in FIG. 3, when a truncated cone (for example, a paper cup) is tilted and rolled, it turns to the smaller diameter side due to the difference between the left and right diameters. In vehicle turning control, using this principle, the diameter of the turning outer wheel is made larger than the diameter of the turning inner wheel in accordance with the steering direction of the operation angle, and the difference in diameter between the left and right wheels increases as the steering angle increases. Perform such control.
具体的には、ECU7では、操舵角信号に示される操舵角に基づいて、直進(操舵角が0又はほぼ0)かあるいは旋回かを判定する。直進と判定した場合、ECU7では、全ての車輪6A,6B,6C,6Dの半径が同一となるリム幅を設定し、全ての車輪6A,6B,6C,6Dのリム幅が設定したリム幅となるような各モータ6hのモータトルクをそれぞれ設定する。直進時には、通常、図2(a)に示すように、比較的小さい車輪半径を設定する(比較的広いリム幅を設定する)。この車輪半径は、走行時の基準となり、旋回時には旋回内輪がこの車輪半径となる。なお、この直進時の車輪半径は車速などによって予め求められており、ECU7内に保持しているマップなどから設定する。
Specifically, the ECU 7 determines whether the vehicle travels straight (the steering angle is 0 or almost 0) or turns based on the steering angle indicated by the steering angle signal. When it is determined that the vehicle travels straight, the ECU 7 sets a rim width in which all the
旋回と判定した場合、ECU7では、操舵角信号に示される操舵角から旋回方向を判定し、その旋回外輪となる前後の車輪6,6の半径を操舵角の大きさに応じて設定する。そして、ECU7では、その設定した半径となるリム幅を設定し、旋回外輪となる車輪6,6のリム幅が設定したリム幅となるような各モータ6hのモータトルクをそれぞれ設定する。旋回時には、旋回内輪のリム幅は直進時のリム幅に固定する。また、旋回外輪となる前後の車輪6,6の半径は、操舵角が大きいほど大きい値が設定される。なお、この旋回時の旋回外輪の半径は直進時のリム幅及び操舵角に応じて予め求められており、ECU7内に保持しているマップなどから設定する。
When it is determined that the vehicle is turning, the ECU 7 determines the turning direction from the steering angle indicated by the steering angle signal, and sets the radii of the front and rear wheels 6 and 6 that are the turning outer wheels according to the magnitude of the steering angle. Then, the ECU 7 sets the rim width that becomes the set radius, and sets the motor torque of each
旋回外輪の径を旋回内輪の径より大きくすることによって旋回する場合、図4に示すように、車体は旋回内側に傾く理想的なロールとなり、車両が安定する。また、旋回時、タイヤを転舵させないので、スリップ角が発生しない。そのため、タイヤ接地面においてコーナリング抵抗が0かあるいはほぼ0となっている。 When turning by making the diameter of the turning outer wheel larger than the diameter of the turning inner wheel, as shown in FIG. 4, the vehicle body becomes an ideal roll that tilts inward of the turning, and the vehicle is stabilized. Further, since the tire is not steered during turning, no slip angle is generated. Therefore, the cornering resistance is 0 or almost 0 on the tire ground contact surface.
なお、インホイールモータ方式の四輪駆動では、直進時、旋回時に関係なく、通常、左右輪が同一の回転速度になるように制御している。 In the four-wheel drive of the in-wheel motor system, the left and right wheels are usually controlled to have the same rotational speed regardless of whether the vehicle is traveling straight or turning.
高速走行制御について説明する。高速走行時には車両の重心高を低下し、空気抵抗を低減して高速走行性能を向上させることが望ましい。そこで、高速走行制御では、高速走行時には全ての車輪6A,6B,6C,6Dの径を小さくし、車高を低くする。したがって、高速走行時には、通常の直線走行時の比較的小さい車輪半径から更に小さい車輪半径(偏平率)となる。具体的には、ECU7では、車速信号に示される車速に基づいて高速走行か否かを判定し、高速走行と判定した場合には車速に応じて全ての車輪6A,6B,6C,6Dの半径を設定する。そして、ECU7では、その設定した半径となるリム幅を設定し、全ての車輪6A,6B,6C,6Dのリム幅が設定したリム幅となるような各モータ6hのモータトルクをそれぞれ設定する。高速走行時には、車輪6A,6B,6C,6Dの半径は、車速が高くなるほど小さい値が設定される。なお、この車速に応じた車輪半径は予め求められており、ECU7内に保持しているマップなどから設定する。
High-speed traveling control will be described. It is desirable to improve the high-speed running performance by reducing the center of gravity of the vehicle during high-speed running and reducing air resistance. Therefore, in the high-speed traveling control, the diameters of all the
路面状況制御について説明する。凹凸の多い路面では乗心地が悪化するので、乗心地を向上させることが望ましい。逆に、フラットな路面では乗心地が悪化しないので、操縦安定性や動力性を向上させることが望ましい。そこで、路面状況制御では、凹凸の多い路面では全ての車輪6A,6B,6C,6Dの径を大きくし、タイヤの偏平率を大きくし、凹凸の少ない路面では全ての車輪6A,6B,6C,6Dの径を小さくし、タイヤの偏平率を小さくする。具体的には、ECU7では、各車輪のストローク信号に示されるストロークから4つの車輪間でストロークの差が閾値以上か否かを判定し、閾値以上の差がある場合には凹凸の多い路面と判定する。凹凸の多い路面と判定した場合、ECU7では、ストロークの差に応じて偏平率を設定し、全ての車輪6A,6B,6C,6Dの半径をその設定した偏平率となるように設定する。そして、ECU7では、その設定した半径となるリム幅を設定し、全ての車輪6A,6B,6C,6Dのリム幅が設定したリム幅となるような各モータ6hのモータトルクをそれぞれ設定する。ストロークの差が閾値未満の場合には、凹凸が少ない路面なので、直進時の比較的小さい車輪半径(偏平率)に固定される。なお、この偏平率は車輪間のストロークの差などに応じて予め求められており、ECU7内に保持しているマップなどから設定する。
The road surface condition control will be described. Since the riding comfort deteriorates on a road surface with many irregularities, it is desirable to improve the riding comfort. On the contrary, since the riding comfort does not deteriorate on a flat road surface, it is desirable to improve the steering stability and the power. Therefore, in the road surface condition control, the diameter of all the
積載状況制御について説明する。各座席に人が座っている場合と座っていない場合には、車両姿勢が変化し、座っている位置近傍が少し沈み込む。そこで、積載状況制御では、座席に座っている位置に対応する車輪の半径を一定量大きし、車両姿勢を調整する。具体的には、ECU7では、各座席に対応する着座信号に示される着座情報から人が座っている座席に対応する車輪を判定し、その判定した車輪の半径を一定量大きくした半径に設定する。そして、ECU7では、その判定した車輪に対して設定した半径となるリム幅を設定し、その判定した車輪のリム幅が設定したリム幅となるような各モータ6hのモータトルクをそれぞれ設定する。
The loading status control will be described. When a person is sitting or not sitting in each seat, the vehicle posture changes, and the vicinity of the sitting position sinks slightly. Therefore, in the loading status control, the vehicle radius is adjusted by increasing the radius of the wheel corresponding to the position sitting on the seat by a certain amount. Specifically, the ECU 7 determines the wheel corresponding to the seat on which the person is sitting from the seating information indicated by the seating signal corresponding to each seat, and sets the determined wheel radius to a radius that is increased by a certain amount. . Then, the ECU 7 sets a rim width that is a radius set for the determined wheel, and sets a motor torque of each
モータ駆動制御について説明する。各モータ6hのモータトルクを設定すると、ECU7では、それぞれ設定したモータトルクを各モータ6hで発生させるために必要な目標電流をそれぞれ設定する。そして、ECU7では、目標電流となるように、モータ駆動回路から各モータ6hに電流をそれぞれ供給する。この際、モータ6hに実際に流れるモータ電流などを検出し、設定した目標電流になるようにフィードバック制御を行ってもよい。
The motor drive control will be described. When the motor torque of each
図1及び図2を参照して、挙動制御装置1の動作について説明する。ここでは、車両が直進から運転者のステアリング操作に応じて右旋回する場合の挙動制御装置1における動作について説明する。 With reference to FIG.1 and FIG.2, operation | movement of the behavior control apparatus 1 is demonstrated. Here, the operation in the behavior control apparatus 1 when the vehicle turns right from the straight line according to the steering operation of the driver will be described.
直進時、挙動制御装置1では、全ての車輪6A,6B,6C,6Dに対して比較的小さい半径を設定し、その設定した半径になるために必要なリム幅に調整している(図2(a)参照)。したがって、車両は、右輪6A,6Cと左輪6B,6Dとが同一の比較的小さい半径となっており、直進走行する。このとき、運転者が、ステアリングホイールを時計周り操作する。すると、ステアリングホイールの操舵角が0から変化していく。操舵角センサ2では、ステアリングホイールの操舵角を検出し、その検出値を操舵角信号としてECU7に送信している。この検出される操舵角の大きさは、ステアリングホイールの操作量に応じて0から大きくなり、変化する。
When the vehicle travels straight, the behavior control device 1 sets a relatively small radius for all the
ECU7では、一定時間毎に、操舵角センサ2からの操舵角信号を受信し、運転者の操作に応じた操舵角を取得する。そして、ECU7では、取得した操舵角に基づいて直進かあるいは旋回かを判定する。操舵角は0から大きくなっているので、ECU7では、旋回中と判定し、取得した操舵角から操舵方向を右方向と判定する。そして、ECU7では、右操舵方向から旋回内輪を右車輪6A,6C、旋回外輪を左車輪6B,6Dと判別し、その旋回外輪6B,6Dの半径を操舵角の大きさに応じて設定する。旋回中、この設定される半径は、操舵角の大きさが大きくなるのに応じて大きくなり、小さくなるに応じて小さくなる。そして、ECU7では、その設定した半径に応じてリム幅を設定し、設定したリム幅となるために必要なモータトルクを設定する。さらに、ECU7では、設定したモータトルクを各モータ6hで発生させるために必要な目標電流を設定し、目標電流となるようにモータ駆動回路から旋回外輪6B,6Dの各モータ6hに電流をそれぞれ供給する。この際、旋回内輪6A,6Cの各モータ6hには電流が供給されない。
The ECU 7 receives a steering angle signal from the
旋回外輪6B,6Dにおける各モータ6hは、供給された電流に応じたモータトルクを発生し、回転駆動する。このモータ6hの回転は、ギアを介してピニオンに伝達され、ピニオンを回転させる。このピニオンの回転は、ラックに伝達され、ラック(ひいては、ロッド6i)を車幅方向に沿って移動させる。このラックの移動は、操舵角の大きさが大きくなっていく場合には車幅方向の内側に移動し、小さくなっていく場合には車幅方向の外側に移動する。このロッド6iの移動によって、アウタホイール6eがインナホイール6dに対してスライド移動する。このアウタホイール6eのスライド移動によって、旋回外輪6B,6Dの各ホイール6aのリム幅が直進時より狭くなり、旋回外輪6B,6Dの半径が大きくなる。旋回外輪6B,6Dの半径は、操舵角の大きさが大きいほど大きくなる。この際、旋回内輪6A,6Cの半径は、直進時の半径に固定される。
The
旋回外輪6B,6Dの半径が直進時より大きくなることにより、旋回内輪6A,6Cの半径と旋回外輪6B,6Dの半径とに差が生じる。この左右輪の半径の差によって、車両は旋回内輪6A,6Cの方向に旋回する。この際、左右輪の半径の差が大きくなるほど、旋回半径が小さくなる。
As the radius of the turning
この挙動制御装置1によれば、インナホイール6dに対してアウタホイール6eをスライド移動させる簡単な構成によって、走行中、停止中に関係なく、ホイール6aのリム幅を任意に変更できる。これによって、タイヤ6bの高さ(偏平率)を任意に変更することができ、車輪6の径を変更することができる。この際、タイヤ6bは変形するが、補強材6fによって強度及び耐久性などが確保されている。また、インナホイール6dとアウタホイール6eとがスプライン機構で結合されているが、タイヤ6b内にチューブ6gを設けることによって気密性が確保されている。
According to this behavior control device 1, the rim width of the
特に、挙動制御装置1では、旋回内輪の半径と旋回外輪の半径とに差を設けることにより、車輪を転舵させずに車両を旋回させることができる。そのため、スリップ角が無くなり、タイヤ接地面におけるコーナリング抵抗が無くなるかあるいはかなり小さくなるので、走行中の旋回頻度の多さを考慮すると、大いに燃費が向上する。また、タイヤハウスにおけるタイヤの転舵分のエンジンルームやキャビンへの張り出しスペースが不要となるので、エンジンルームやキャビンの自由度が大きくなる。さらに、ステアリングホイールの回転を車輪に伝達するステアリング機構が不要となるので、そのスペースが不要となり、車両重量も軽減できる。これら不要になったスペース分を車両の縮小に利用することにより、車幅を縮小でき、空気抵抗を低減し、燃費も向上する。また、フェンダを半円状に切り欠く必要もなくなり、空気抵抗を低減し、ボディデザインの自由度も拡大する。さらに、車体は旋回内側に傾く理想的なロールとなるので、スタビライザが不要となり、サスペンションチューニングの自由度も拡大する。 In particular, in the behavior control device 1, by providing a difference between the radius of the turning inner wheel and the radius of the turning outer wheel, the vehicle can be turned without turning the wheel. Therefore, the slip angle is eliminated, and the cornering resistance on the tire ground contact surface is eliminated or considerably reduced, so that the fuel efficiency is greatly improved in consideration of the high frequency of turning during traveling. In addition, since the space for overhanging the engine room and the cabin for turning the tire in the tire house is not required, the degree of freedom of the engine room and the cabin is increased. Furthermore, since a steering mechanism for transmitting the rotation of the steering wheel to the wheels is not required, the space is not required and the vehicle weight can be reduced. By utilizing these unnecessary spaces for vehicle reduction, the vehicle width can be reduced, air resistance is reduced, and fuel efficiency is improved. It also eliminates the need to cut the fender into a semicircular shape, reducing air resistance and increasing body design flexibility. Furthermore, since the vehicle body is an ideal roll that tilts inwardly, no stabilizer is required, and the degree of freedom of suspension tuning is increased.
また、挙動制御装置1では、高速走行時には車速に応じて車輪の半径を小さく変更することにより、高速走行時の走行性能を向上させることができる。また、挙動制御装置1では、路面状況に応じて各車輪の半径を変更することにより、凹凸路での乗心地を向上させることができるとともに、平坦路での操安性や動力性を向上させることができる。また、挙動制御装置1では、積載状況に応じて各車輪の半径を変更することにより、車両姿勢を好適に調整することができる。 Moreover, in the behavior control apparatus 1, the traveling performance at the time of high-speed traveling can be improved by changing the radius of the wheel to be small according to the vehicle speed at the time of high-speed traveling. Moreover, in the behavior control apparatus 1, while changing the radius of each wheel according to a road surface condition, while being able to improve riding comfort on an uneven road, the operability and power performance on a flat road are improved. be able to. Moreover, in the behavior control apparatus 1, the vehicle attitude | position can be adjusted suitably by changing the radius of each wheel according to a loading condition.
図1、図5及び図6を参照して、第2の実施の形態に係る挙動制御装置11について説明する。図5は、第2の実施の形態に係る挙動制御装置の従動輪側の左右輪の一部破断正面図である。図6は、図5の右輪側の軸送出機構部の正断面図である。挙動制御装置11では、第1の実施の形態に係る挙動制御装置1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。 A behavior control apparatus 11 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 5, and 6. FIG. 5 is a partially cutaway front view of the left and right wheels on the driven wheel side of the behavior control apparatus according to the second embodiment. 6 is a front sectional view of the shaft delivery mechanism on the right wheel side in FIG. In the behavior control device 11, the same reference numerals are given to the same components as those in the behavior control device 1 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.
挙動制御装置11では、第1の実施の形態に係る挙動制御装置1と比較すると、エンジンによる後輪駆動車に適用し、左右輪が同じ回転速度で回転する機構を有している。具体的には、挙動制御装置11は、挙動制御装置1とは構造については左右の車輪間の連結機構及びアウタホイールの移動機構だけが異なり、制御については同様の制御を行う。挙動制御装置11は、操舵角センサ2、車速センサ3、ストロークセンサ4、着座センサ5、右前輪16A、左前輪16B、右後輪16C、左後輪16D、左右の車輪間の連結機構及びECU7を備えている。なお、第2の実施の形態では、右前輪16A、左前輪16B、右後輪16C、左後輪16Dが特許請求の範囲に記載する半径変更手段に相当する。また、第2の実施の形態では、ECU7では、各検出信号に基づいて上記した各制御を行い、車輪16A,16B,16C,16Dの各モータを駆動制御する。
Compared with the behavior control device 1 according to the first embodiment, the behavior control device 11 is applied to a rear wheel drive vehicle using an engine and has a mechanism in which the left and right wheels rotate at the same rotational speed. Specifically, the behavior control device 11 differs from the behavior control device 1 only in the connection mechanism between the left and right wheels and the moving mechanism of the outer wheel in terms of structure, and performs the same control. The behavior control device 11 includes a
左右の車輪間の連結機構及びアウタホイールの移動機構について詳細に説明する。ここでは、従動輪(前輪)における機構について説明するが、駆動輪(後輪)も従動輪と同様の構成を有している。 The connecting mechanism between the left and right wheels and the outer wheel moving mechanism will be described in detail. Here, the mechanism of the driven wheel (front wheel) will be described, but the drive wheel (rear wheel) has the same configuration as the driven wheel.
前輪16A,16Bは、第1の実施の形態と同様のホイール6a及びタイヤ6bを備えている。右前輪16Aと左前輪16Bとは、連結軸16mによって連結されており、同じ回転速度で回転する。また、各前輪16A,16Bは、軸送出機構部16nを備えており、軸送出機構部16nによってアウタホイール6eが車幅方向に沿って移動し、ホイール6aのリム幅が変化する。
The
連結軸16mは、中央連結軸16o、左右の外側連結軸16p,16p及び左右の等速ジョイント16q,16qからなる。中央連結軸16o、外側連結軸16p,16p及び等速ジョイント16q,16qは、右前輪16Aと左前輪16Bとの間に、同一軸上に配置される。中央連結軸16oは、車体BDに回転自在に取り付けられ、その各端部が左右の等速ジョイント16q,16qの一端部にそれぞれ結合される。各外側連結軸16p,16pは、その一端が等速ジョイント16q,16qの他端部にそれぞれ結合される。等速ジョイント16q,16qは中央連結軸16oと外側連結軸16p,16pとを同じ回転速度で回転させるので(相対回転自由度を規制するので)、中央連結軸16oを介して左右の外側連結軸16p,16pは同じ回転速度で回転する。したがって、連結軸16mは、全域にわたって同じ回転速度で回転する。
The connecting
なお、駆動輪の場合、連結軸16mがドライブシャフトに相当し、ドライブシャフトが、中央ドライブシャフト、左右の外側ドライブシャフト及び左右の等速ジョイントからなる。そして、エンジンによる駆動力がミッション及びファイナル機構などを介して中央ドライブシャフトに伝達され、中央ドライブシャフトが回転する。中央ドライブシャフトの回転に伴って、左右の等速ジョイントを介して左右の外側ドライブシャフトが同じ回転速度で回転する。したがって、ドライブシャフトは、エンジンの駆動力に応じて、全域にわたって同じ回転速度で回転する。
In the case of a drive wheel, the connecting
外側連結軸16pは、その他端がボルト形状となっている。また、アウタホイール6eの凹形状の底部の中央に、外側連結軸16pが嵌通する円形状の孔が形成されている。各外側連結軸16p,16pは、その他端が各アウタホイール6e,6eの各孔を嵌通し、各アウタホイール6e,6eにナット16r,16rによってボルト締め固定されている。したがって、左右のアウタホイール6e,6eは、連結軸16mによって連結され、同じ回転速度で回転する。また、外側連結軸16pは、軸送出機構部16nの内部を挿通し、軸送出機構部16nによって車幅方向に伸縮する。この左右の外側連結軸16p,16pの伸縮に応じて、左右のアウタホイール6e,6eは車幅方向に沿って移動する。
The other end of the outer connecting
等速ジョイント16qは、ジョイント内のボールベアリングが伸縮方向(車幅方向)にスライドする。これによって、等速ジョイント16qでは、軸送出機構部16nによる外側連結軸16pの伸縮及び左右の車輪16A,16Bの相対距離の変化(路面外乱やボディの動きによって左右の車輪16A,16Bが動くことによる変化)を吸収する。
In the constant velocity joint 16q, the ball bearing in the joint slides in the expansion / contraction direction (vehicle width direction). As a result, in the constant velocity joint 16q, the outer connecting
軸送出機構部16nは、筒状のケース16s内にベアリング16t、ラック16u、ピニオン16v、アクチュエータ16w(モータ16x、減速機構16y)を備えている。軸送出機構部16nは、インナホイール6dの内側に配置され、内部に外側連結軸16pが挿通する。軸送出機構部16nでは、外側連結軸16pを回転自在に支持するとともに、モータ16xのモータトルク(回転駆動力)によって外側連結軸16pを車幅方向の外側に向けて伸縮させ、アウタホイール6eをインナホイール6dに対してスライド移動させる。
The shaft
ベアリング16tのインナレースには、外側連結軸16pが挿入され、外側連結軸16pが取り付けられる。したがって、外側連結軸16pは、回転自在である。ベアリング16tのアウタレースの一部分には、ラック16uの一面(ラックギアの面とは反対面)側が取り付けられる。したがって、外側連結軸16pは、ベアリング16tを介してラック16uに結合している。ベアリング16t及びラック16uは、ケース16s内に、車幅方向に沿って移動自在に設けられている。
The outer connecting
ラック16uの他面側にはピニオン16vが配置され、ラックギアにピニオンギアが噛み合っている。ピニオン16vには、減速機構16yを介してモータ16xの回転駆動力が伝達される。ピニオン16v、モータ16x及び減速機構16yは、ケース16s内に、位置固定されて設けられている。
A
モータ16xの回転は、減速機構16yを介してピニオン16vに伝達され、ピニオン16vを回転させる。ピニオン16vの回転は、ラック16uに伝達され、ラック16uを車幅方向に沿って移動させる。このラック16uの移動に伴って、ベアリング16tが移動し、さらに、外側連結軸16pが車幅方向の外側に向けて伸縮する。
The rotation of the
また、軸送出機構部16nのケース16sは、その外周部6kが車幅方向の外側に向けて突出している。外周部6kは、インナホイール6dの中央の孔まで延び、インナホイール6dにベアリング6lを介して取り付けられている。したがって、インナホイール6dは、軸送出機構部16nに対して位置が移動しないが、軸送出機構部16nに対して回転自在である。
Further, the outer
軸送出機構部16nの車幅方向の内端部には、サスペンションのアブソーバABの一端部が取り付けられるとともに、ロアアームLAの一端部が取り付けられている。アブソーバABの他端部及びロアアームLAの他端部は、車体BDに取り付けられている。したがって、軸送出機構部16n(ひいては、インナホイール6d)は、アブソーバABやロアアームLAを介して車体BDに取り付けられている。
One end portion of the suspension absorber AB and one end portion of the lower arm LA are attached to the inner end portion of the shaft
モータ16xの回転駆動力によって減速機構16y及びピニオン16vを介してラック16u及びベアリング16tが車幅方向の外側に移動すると、外側連結軸16pが車幅方向の外側に伸び、アウタホイール6eがインナホイール6dに対して車幅方向の外側にスライド移動し、ホイール6aのリム幅が広がってタイヤ6bの高さが低くなる。一方、モータ16xの回転駆動力によって減速機構16y及びピニオン16vを介してラック16u及びベアリング16tが車幅方向の内側に移動すると、外側連結軸16pが車幅方向の内側に縮み、アウタホイール6eがインナホイール6dに対して車幅方向の内側にスライド移動し、ホイール6aのリム幅が狭まってタイヤ6bの高さが高くなる。この際、外側連結軸16pの伸縮を、等速ジョイント16qが吸収する。
When the
挙動制御装置11では、第1の実施の形態のインホイールモータ方式のように個々の車輪の回転速度を制御することができないが、従動輪側の右前輪16Aと左前輪16B及び駆動輪側の右後輪16Cと左後輪16Dとは同じ回転速度で回転する機構となっている。そのため、左右の車輪の径に差を設けることにより、車両が径が小さい方側に旋回する。
The behavior control device 11 cannot control the rotational speed of each wheel as in the in-wheel motor system of the first embodiment, but the right
図1、図5及び図6を参照して、挙動制御装置11の動作について説明する。ここでは、車両が直進から運転者のステアリング操作に応じて右旋回する場合の挙動制御装置11における動作について説明する。 The operation of the behavior control device 11 will be described with reference to FIGS. 1, 5, and 6. Here, the operation of the behavior control device 11 when the vehicle turns right in accordance with the driver's steering operation from straight ahead will be described.
直進時、挙動制御装置11では、右輪16A,16Cと左輪16B,16Dとが同一の比較的小さい半径で、連結軸16mによって右前輪16Aと左前輪16B及びドライブシャフトによって右後輪16Cと左後輪16Dとが同じ回転速度で回転し、直進走行する。このとき、運転者がステアリングホイールを時計周り操作し、ステアリングホイールの操舵角が0から変化していく。操舵角センサ2では、ステアリングホイールの操舵角を検出し、その検出値を操舵角信号としてECU7に送信する。
When traveling straight, in the behavior control apparatus 11, the
ECU7では、一定時間毎に、操舵角センサ2からの操舵角信号を受信し、その操舵角から操舵方向を右方向と判定する。そして、ECU7では、右操舵方向から旋回内輪を右車輪16A,16C、旋回外輪を左車輪16B,16Dと判別し、その旋回外輪16B,16Dの半径を操舵角の大きさに応じて設定する。そして、ECU7では、その設定した半径に応じてリム幅を設定し、設定したリム幅となるために必要なモータトルクを設定する。さらに、ECU7では、設定したモータトルクを各モータ16xで発生させるために必要な目標電流を設定し、目標電流となるようにモータ駆動回路から旋回外輪16B,16Dの各モータ16xに電流をそれぞれ供給する。この際、旋回内輪16A,16Cの各モータ16xには電流が供給されない。
The ECU 7 receives the steering angle signal from the
旋回外輪16B,16Dにおける各モータ16xは、供給された電流に応じたモータトルクを発生し、回転駆動する。このモータ16xの回転は、減速機構16yを介してピニオン16vに伝達され、ピニオン16vを回転させる。このピニオン16vの回転は、ラック16uに伝達され、ラック16uを車幅方向の内側に移動させる。このラック16uの移動に伴って、ベアリング16tも車幅方向の内側に移動する。このベアリング16tの移動に伴って、外側連結軸16p、外側ドライブシャフトが車幅方向の内側に移動し、外側連結軸16p、外側ドライブシャフトの軸長が短くなる。この外側連結軸16p、外側ドライブシャフトの軸長の変化は、等速ジョイント16qが吸収する。この外側連結軸16p、外側ドライブシャフトの移動によって、アウタホイール6eがインナホイール6dに対して車幅方向の内側へスライド移動する。
The
このアウタホイール6eのスライド移動によって、旋回外輪16B,16Dの各ホイール6aのリム幅が直進時より狭くなり、旋回外輪16B,16Dの半径が大きくなる。旋回外輪16B,16Dの半径は、操舵角の大きさが大きいほど大きくなる。この際、旋回内輪16A,16Cの半径は、直進時の半径に固定される。
Due to the sliding movement of the
旋回外輪16B,16Dの半径が直進時より大きくなることにより、旋回内輪16A,16Cの半径と旋回外輪16B,16Dの半径とに差が生じる。また、連結軸16mによって右輪16Aと左輪16Bとが同じ回転速度で回転するとともに、ドライブシャフトによって右輪16Cと左輪16Dとが同じ回転速度で回転している。そのため、この左右輪の半径の差と同速回転によって、車両は旋回内輪16A,16Cの方向に旋回する。この際、左右輪の半径の差が大きくなるほど、旋回半径が小さくなる。
As the radius of the turning
挙動制御装置11は、第1の実施の形態に係る挙動制御装置1と同様の効果を有する上に、以下の効果も有する。挙動制御装置11では、連結軸16mやドライブシャフトで左右のアウタホイール6e,6eを連結することによって、右輪16Aと左輪16B及び右輪16Cと左輪16Dとを同じ回転速度で回転させることができる。そのため、右輪16Aと左輪16B及び右輪16Cと左輪16Dとに半径差を生じさせることにより、車両旋回が可能となる。これによって、各車輪の回転速度をインホイールモータなどによって個別に制御する必要はなく、1つのエンジンでの駆動が可能である。
The behavior control apparatus 11 has the same effects as the behavior control apparatus 1 according to the first embodiment, and also has the following effects. In the behavior control device 11, the
挙動制御装置11では、連結軸16m、ドライブシャフトに等速ジョイント16qを設けることにより、外側連結軸16pや外側ドライブシャフトの伸縮を吸収することができる。これによって、外側連結軸16pや外側ドライブシャフトに結合するアウタホイール6eを、インナホイール6dに対してスライド移動させることができる。
In the behavior control device 11, the expansion and contraction of the outer connecting
図7〜図13を参照して、第3の実施の形態に係る挙動制御装置21について説明する。図7は、第3の実施の形態に係る挙動制御装置の構成図である。図8は、第3及び第5の実施の形態に係る挙動制御装置の従動輪側の左右輪の一部破断正面図である。図9は、第3の実施の形態に係る右輪側の軸送出機構部の正断面図である。図10は、第3の実施の形態に係るカーブ旋回時のトレッド不変の機構図である。図11は、第3の実施の形態に係るカーブ旋回時のトレッド可変の機構図である。図12は、第3の実施の形態に係るカーブ旋回時のトレッドと内外輪荷重との関係を示す概念図であり、(a)が従来の車両で旋回する場合であり、(b)が第3の実施の形態に係る挙動制御装置によりトレッド可変で旋回する場合である。図13は、タイヤ荷重に対するタイヤコーナリングパワーの変化を示す図である。挙動制御装置21では、第2の実施の形態に係る挙動制御装置11と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
With reference to FIGS. 7-13, the
挙動制御装置21では、第2の実施の形態に係る挙動制御装置11と比較すると、リム幅に加えてトレッドも変化可能とするために、インナホイールとアウタホイールの両方を移動させることによりリム幅を変化させる点が異なる。したがって、挙動制御装置21は、挙動制御装置11に対して、アウタホイールの移動機構に加えてインナホイールの移動機構も備え、制御についてはアウタホイールの移動制御に加えてインナホイールの移動制御も行う。挙動制御装置21は、操舵角センサ2、車速センサ3、ストロークセンサ4、着座センサ5、右前輪26A、左前輪26B、右後輪26C、左後輪26D、左右の車輪間の連結機構及びECU27を備えている。なお、第3の実施の形態では、右前輪26A、左前輪26B、右後輪26C、左後輪26Dが特許請求の範囲に記載する半径変更手段に相当する。
Compared to the behavior control device 11 according to the second embodiment, the
左右の車輪間の連結機構及びアウタホイールの移動機構について第2の実施の形態と同様なので、インナホイールの移動機構について詳細に説明する。ここでは、従動輪(前輪)における機構について説明するが、駆動輪(後輪)も従動輪と同様の構成を有している。 Since the connecting mechanism between the left and right wheels and the moving mechanism of the outer wheel are the same as in the second embodiment, the moving mechanism of the inner wheel will be described in detail. Here, the mechanism of the driven wheel (front wheel) will be described, but the drive wheel (rear wheel) has the same configuration as the driven wheel.
前輪26A,26Bは、第2の実施の形態と同様のホイール6a及びタイヤ6bを備えている。右前輪26Aと左前輪26Bとは、第2の実施の形態と同様の連結軸16mによって連結されており、同じ回転速度で回転する。また、各前輪26A,26Bは、軸送出機構部26nを備えており、軸送出機構部26nによってアウタホイール6eが車幅方向に沿って移動するとともにインナホイール6dが車幅方向に沿って移動し、ホイール6aのリム幅が変化する。
The
外側連結軸16pの車幅方向外側には、その外周に沿って円筒状のインナホイール制御チューブ26pが設けられる。インナホイール制御チューブ26pは、外側連結軸16pと同一軸であり、回転自在である。インナホイール制御チューブ26pは、その他端がボルト形状となっている。また、インナホイール6dの凹形状の底部の中央に、インナホイール制御チューブ26pが嵌通する円形状の孔が形成されている。各インナホイール制御チューブ26p,26pは、その他端が各インナホイール6d,6dの各孔を嵌通し、各インナホイール6d,6dにロックワッシャ26r,26rによってボルト締め固定されている。
A cylindrical inner
軸送出機構部26nは、筒状のケース26s内に、第2の実施の形態と同様のアウタホイール6eを車幅方向に沿って移動させるためのベアリング16t、ラック16u、ピニオン16v、アウタ用アクチュエータ16w(モータ16x、減速機構16y)及びインナホイール6dを車幅方向に沿って移動させるためのベアリング26t、ラック26u、ピニオン26v、インナ用アクチュエータ26w(モータ26x、減速機構26y)を備えている。なお、第3の実施の形態では、アウタ用アクチュエータ16wが特許請求の範囲に記載するアウタ用アクチュエータに相当し、インナ用アクチュエータ26wが特許請求の範囲に記載するインナ用アクチュエータに相当する。
The
軸送出機構部26nは、インナホイール6dの内側に配置され、内部に全域にわたって外側連結軸16pが挿通するとともに車幅方向外側にインナホイール制御チューブ26pが挿通する。軸送出機構部26nでは、外側連結軸16pを回転自在に支持するとともに、モータ16xのモータトルク(回転駆動力)によって外側連結軸16pを車幅方向に沿って伸縮させ、アウタホイール6eをインナホイール6dに対してスライド移動させる。また、軸送出機構部26nでは、インナホイール制御チューブ26pを回転自在に支持するとともに、モータ26xのモータトルク(回転駆動力)によってインナホイール制御チューブ26pを車幅方向に沿って移動させ、インナホイール6dをアウタホイール6eに対してスライド移動させる。
The shaft
ベアリング26t、ラック26u、ピニオン26v、インナ用アクチュエータ26wは、ベアリング16t、ラック16u、ピニオン16v、アウタ用アクチュエータ16wと同様のものであり、ラック16u、ピニオン16v、アウタ用アクチュエータ16wに対して車幅方向外側かつ上下逆方向に配置されている。ベアリング26tのインナレースには、外側連結軸16pに代わってインナホイール制御チューブ26pが挿入され、インナホイール制御チューブ26pが取り付けられる。したがって、インナホイール制御チューブ26pは、回転自在である。また、インナホイール制御チューブ26pは、ベアリング26tを介してラック26uに結合している。モータ26xの回転は、減速機構26yを介してピニオン26vに伝達され、ピニオン26vを回転させる。ピニオン26vの回転は、ラック26uに伝達され、ラック26uを車幅方向に沿って移動させる。このラック26uの移動に伴って、ベアリング26tが移動し、さらに、インナホイール制御チューブ26pが車幅方向に沿って移動する。
The bearing 26t, the
モータ26xの回転駆動力によって減速機構26y及びピニオン26vを介してラック26u及びベアリング26tが車幅方向の外側に移動すると、インナホイール制御チューブ26pが車幅方向の外側に移動し、インナホイール6dがアウタホイール6eに対して車幅方向の外側にスライド移動し、ホイール6aのリム幅が狭まってタイヤ6bの高さが高くなる。一方、モータ26xの回転駆動力によって減速機構26y及びピニオン26vを介してラック26u及びベアリング26tが車幅方向の内側に移動すると、インナホイール制御チューブ26pが車幅方向の内側に移動し、インナホイール6dがアウタホイール6eに対して車幅方向の内側にスライド移動し、ホイール6aのリム幅が広がってタイヤ6bの高さが低くなる。
When the
したがって、各車輪26では、インナホイール6dとアウタホイール6eとが独立して車幅方向にスライド移動可能である。そのため、挙動制御装置21では、各車輪26において、リム幅を変化させることができるとともに、タイヤ接地中心位置を変化させることができ、トレッドの位置や幅も変化させることができる。
Therefore, in each wheel 26, the
ECU27は、CPU、ROM、RAM、モータ駆動回路などからなる電子制御ユニットである。ECU27では、操舵角センサ2などの各種センサが接続され、一定時間毎に各種センサからの検出信号を取り入れる。そして、ECU27では、各検出信号に基づいて車両旋回制御、走行条件制御、ロール制御、積載状況制御、モータ駆動制御などの制御を行い、車輪26A,26B,26C,26Dの各モータ16x、26xを駆動制御する。車両旋回制御については、トレッド不変制御とトレッド可変制御がある。なお、積載状況制御は、第1の実施の形態と同様の制御である。
The
車両旋回制御について説明する。車両旋回制御では、第1の実施の形態と同様に、ECU27では、操舵角に基づいて、直進かあるいは旋回かを判定する。直進と判定した場合、ECU27では、全ての車輪26A,26B,26C,26Dの半径が同一となるリム幅を設定し、全ての車輪26A,26B,26C,26Dのリム幅が設定したリム幅となるような各モータ16x,26xのモータトルクをそれぞれ設定する。なお、この直進時の車輪半径は車速などによって予め求められており、ECU27内に保持しているマップなどから設定する。
The vehicle turning control will be described. In the vehicle turning control, as in the first embodiment, the
旋回と判定した場合、ECU27では、操舵角信号に示される操舵角から旋回方向を判定し、その旋回外輪26と旋回内輪26との半径差を操舵角の大きさに応じて設定する。そして、トレッド不変制御とトレッド可変制御で制御が分かれる。このいずれの制御を行うかは、運転者が選択するようにしてもよいし、走行状況に応じて車両側で選択するようにしてもよいし、あるいは、車両によってどちらか一方の制御を行うか固定してもよい。なお、この旋回時の旋回外輪と旋回内輪との半径差は操舵角に応じて予め求められており、ECU27内に保持しているマップなどから設定する。
When it is determined that the vehicle is turning, the
トレッド不変制御について説明する。旋回時に、車輪半径を変化させるためにリム幅を変化させるときに、トレッドを不変とすることにより、旋回時の車両挙動が安定化することができる。図10には、左カーブを旋回するときの一例として、右輪26Aのインナホイール6d、アウタホイール6eを変化させずに、左輪26Bのインナホイール6dを旋回外側にスライドさせるとともにアウタホイール6eを旋回内側にスライドさせ、トレッドの位置及び幅を変えないように旋回する場合を示している。旋回外輪26と旋回内輪26との半径差を設定すると、ECU27では、旋回内輪26と旋回外輪26とがその半径差になりかつトレッドの位置及び幅が変化しないように、旋回内輪26のリム幅と旋回外輪26のリム幅を設定し、更に、旋回内輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量と旋回外輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。ここでは、半径差を発生させかつトレッドを不変とするために、旋回内輪26だけを変化させてもよい、旋回外輪26だけを変化させてもよい、あるいは、旋回内輪26と旋回外輪26の両方を変化させてもよい。そして、ECU27では、旋回内輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量と旋回外輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量に応じて、各モータ16x,26xのモータトルクをそれぞれ設定する。なお、この旋回時の旋回外輪、旋回内輪のインナホイール、アウタホイールのスライド量は旋回外輪と旋回内輪との半径差に応じて予め求められており、ECU27内に保持しているマップなどから設定する。
The tread invariant control will be described. When the rim width is changed in order to change the wheel radius at the time of turning, the vehicle behavior at the time of turning can be stabilized by making the tread unchanged. In FIG. 10, as an example of turning on the left curve, the
トレッド可変制御について説明する。旋回時に、車輪半径を変化させるためにリム幅を変化させるときに、車両重心から旋回外側のトレッドを大きく及び/又は車両重心から旋回内側のトレッドを小さくすることにより、コーナリングスピードを向上させることができる。図11には、左カーブを旋回するときの一例として、右輪26Aのインナホイール6dとアウタホイール6eを旋回外側に同量分スライドさせ、左輪26Bのインナホイール6dを旋回内側にスライドさせるとともにアウタホイール6eを変化させず、旋回外側のトレッドを大きくかつ旋回内側のトレッドを小さくして旋回する場合を示している。図12(a)には従来の車輪を転舵させる車両で旋回した場合の旋回内輪にかかるタイヤ荷重LI1と旋回外輪にかかるタイヤ荷重LO1を示しており、旋回外輪には遠心力によって大きなタイヤ荷重LO1がかかる。そのため、旋回内輪と旋回外輪との荷重差が大きく、タイヤ荷重に応じたタイヤコーナリングパワーも大きくなり(図13参照)、コーナリングの限界スピードが抑えられる。一方、図12(b)には図11に示すような旋回外側のトレッドを大きくかつ旋回内側のトレッドを小さくして旋回した場合の旋回内輪にかかるタイヤ荷重LI2と旋回外輪にかかるタイヤ荷重LO2を示しており、旋回外輪が車両重心CGから遠ざかりかつ旋回内輪が車両重心CGに近づくので、遠心力による旋回外輪のタイヤ荷重LO2が小さくなり、タイヤ荷重の限界までの余裕ができる(図13参照)。そのため、コーナリングスピードの限界スピードを上げることができる。なお、旋回外側のトレッドを大きくしかつ旋回内側のトレッドを小さくすることによって最も大きな効果が得られるが、旋回外側のトレッドを大きくするかあるいは旋回内側のトレッドを小さくするかだけでも効果が得られる。
The tread variable control will be described. When changing the rim width to change the wheel radius during turning, the cornering speed can be improved by increasing the tread outside the turning from the center of gravity of the vehicle and / or decreasing the tread inside the turning from the center of gravity of the vehicle. it can. In FIG. 11, as an example of turning on the left curve, the
旋回外輪26と旋回内輪26との半径差を設定すると、ECU27では、旋回内輪26と旋回外輪26とがその半径差となりかつ旋回外側のトレッドを大きく及び/又は旋回内側のトレッドを小さくなるように、旋回内輪26のリム幅と旋回外輪26のリム幅を設定し、更に、旋回内輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量と旋回外輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。ここでは、半径差を発生させかつトレッドを可変とするために、旋回内輪26だけを変化させてもよいし、旋回外輪26だけを変化させてもよいし、あるいは、旋回内輪26と旋回外輪26の両方を変化させてもよい。旋回内輪26のインナホイール6dを旋回外側にスライドさせることによって旋回内側のトレッドを小さくでき、旋回外輪26のインナホイール6dを旋回外側にスライドさせることによって旋回外側のトレッドを大きくできる。そして、ECU27では、旋回内輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量と旋回外輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量に応じて、各モータ16x,26xのモータトルクをそれぞれ設定する。なお、この旋回時の旋回外輪、旋回内輪のインナホイール、アウタホイールのスライド量は旋回外輪と旋回内輪との半径差に応じて予め求められており、ECU27内に保持しているマップなどから設定する。
When the radius difference between the turning outer wheel 26 and the turning inner wheel 26 is set, the
走行条件制御について説明する。トレッドとリム幅とを独立して変化させることができるので、トレッドと車輪半径(タイヤ偏平率)との関係から走行条件に応じて車両状態を設定することができ、高速走行性能、乗心地、操縦安定性などを向上させることができる。ECU27では、第1の実施の形態における高速走行制御や路面状況制御と同様に、車速、車輪のストロークから高速走行、オフロードなどを判定する。ここでは、必要に応じて、カーナビゲーションの情報なども用いて、走行路の判定を行う。例えば、高速走行の場合、ECU27では、ワイドトレッドかつ低重心(車輪半径小)となるように、各車輪26のリム幅を設定し、更に、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。一般的なオフロード走行の場合、ECU27では、ワイドトレッドかつ最低地上高アップ(車輪半径大)となるように、車輪26のリム幅を設定し、更に、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。狭小林道などのオフロード走行の場合、ECU27では、ナロートレッドかつ最低地上高アップとなるように、車輪26のリム幅を設定し、更に、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。さらに、狭小林道などのオフロード走行の場合にロールを抑制するときには、ECU27では、ナロートレッドかつ低重心となるように、車輪26のリム幅を設定し、更に、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。そして、ECU27では、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量に応じて、各モータ16x,26xのモータトルクをそれぞれ設定する。なお、この各車輪のインナホイール、アウタホイールのスライド量は走行条件に応じて予め求められており、ECU27内に保持しているマップなどから設定する。
The traveling condition control will be described. Since the tread and rim width can be changed independently, the vehicle state can be set according to the driving conditions from the relationship between the tread and the wheel radius (tire flatness), high speed driving performance, comfort, Steering stability can be improved. The
ロール制御について説明する。前後輪でトレッドを変えることができるので、前後輪のトレッドから高速走行性能向上やロール抑制することができる。高速走行性能を向上させる場合、ECU27では、前輪側ワイドトレッドかつ後輪側ワイドトレッドとなるように、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。前輪側のロールを抑制する場合、ECU27では、前輪側ワイドトレッドかつ後輪側ナロートレッドとなるように、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。後輪側のロールを抑制する場合、ECU27では、前輪側ナロートレッドかつ後輪側ワイドトレッドとなるように、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。そして、ECU27では、各車輪26のインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量に応じて、各モータ16x,26xのモータトルクをそれぞれ設定する。なお、ロールを抑制する場合、車両の旋回性能が変化するので、車両の特性、路面状況、運転者個人の好みなどを考慮しながら、調整するとよい。この各車輪のインナホイール、アウタホイールのスライド量は予め求められており、ECU27内に保持しているマップなどから設定する。
The roll control will be described. Since the tread can be changed between the front and rear wheels, high-speed running performance can be improved and rolls can be suppressed from the tread of the front and rear wheels. When improving the high-speed traveling performance, the
モータ駆動制御について説明する。各モータ16x、26xのモータトルクを設定すると、ECU27では、それぞれ設定したモータトルクを各モータ16x,26xで発生させるために必要な目標電流をそれぞれ設定する。そして、ECU27では、目標電流となるように、モータ駆動回路から各モータ16x,26xに電流をそれぞれ供給する。この際、モータ16x,26xに実際に流れるモータ電流などを検出し、設定した目標電流になるようにフィードバック制御を行ってもよい。
The motor drive control will be described. When the motor torques of the
図7〜図9を参照して、挙動制御装置21の動作について説明する。ここでは、車両が直進から運転者のステアリング操作に応じて右旋回する場合のトレッド可変旋回するときの挙動制御装置21における動作について説明する。
The operation of the
直進時、運転者が、ステアリングホイールを時計周り操作する。すると、第1の実施の形態と同様に、ECU27では、旋回中と判定し、取得した操舵角から操舵方向を右方向と判定する。そして、ECU27では、右操舵方向から旋回内輪を右輪26A,26C、旋回外輪を左輪26B,26Dと判別し、その旋回内輪26A,26Cと旋回外輪26B,26Dとの半径差を操舵角の大きさに応じて設定する。さらに、ECU27では、旋回内輪26A,26Cと旋回外輪26B,26Dとがその半径差になりかつ旋回外側のトレッドが大きく、旋回内側のトレッドが小さくなるように、旋回内輪26A,26Cのリム幅と旋回外輪26B,26Dのリム幅を設定し、更に、旋回内輪26A,26Cのインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量と旋回外輪26B,26Dのインナホイール6dのスライド量及び/又はアウタホイール6eのスライド量を設定する。例えば、旋回外輪26B,26Dのインナホイール6dとアウタホイール6eを旋回外側に同量分スライドさせ(リム幅は変わらず、旋回外側トレッドが大きくなる)、旋回内輪26A,26Cのインナホイール6dを旋回内側にスライドさせるとともにアウタホイール6eを変化させない(リム幅を広げり、旋回内側トレッドが小さくなる)。そして、ECU27では、その設定した各スライド量に応じて必要なモータトルクを設定する。さらに、ECU27では、設定したモータトルクを各モータ16x,26xで発生させるために必要な目標電流を設定し、目標電流となるようにモータ駆動回路から各輪26のモータ16x,26xに電流をそれぞれ供給する。
When driving straight, the driver operates the steering wheel clockwise. Then, as in the first embodiment, the
各車輪26のモータ16xは、供給された電流に応じたモータトルクを発生し、回転駆動する。このモータ16xの回転は、減速機構16yを介してピニオン16vに伝達され、ピニオン16vを回転させる。このピニオン16vの回転は、ラック16uに伝達され、ラック16uを車幅方向に沿って移動させる。このラック16uの移動によって、アウタホイール6eがインナホイール6dに対してスライド移動する。
The
各車輪26のモータ26xは、供給された電流に応じたモータトルクを発生し、回転駆動する。このモータ26xの回転は、減速機構26yを介してピニオン26vに伝達され、ピニオン26vを回転させる。このピニオン26vの回転は、ラック26uに伝達され、ラック26uを車幅方向に沿って移動させる。このラック26uの移動によって、インナホイール6dがアウタホイール6eに対してスライド移動する。
The
このインナホイール6dとアウタホイール6eのスライド移動によって、例えば、旋回内輪26A、26Cではリム幅が直進時より広くなりかつタイヤ接地中心が車両重心側に近づき、旋回外輪26B、26Dではリム幅が直進時から変化せずかつタイヤ接地中心が車両重心側から遠ざかる。したがって、旋回外輪26B,26Dの半径が旋回内輪26A,26Cの半径より大きくなり、更に、旋回内側トレッドが小さくなりかつ旋回外側トレッドが大きくなる。
Due to the sliding movement of the
これによって、旋回内輪26A,26Cの半径と旋回外輪26B,26Dの半径とに差が生じ、車両は旋回内輪26A,26Cの方向に旋回する。また、旋回内側トレッドが小さくなりかつ旋回外側トレッドが大きくなるので、旋回外輪26B,26D側のタイヤ荷重が低減する。この結果、旋回外輪26B,26Dの限界荷重までの余裕ができるので、その分、コーナリングスピードを増大させることができる。
As a result, a difference is generated between the radius of the turning
挙動制御装置21は、第1の実施の形態に係る挙動制御装置1や第2の実施の形態に係る挙動制御装置11と同様の効果を有する上に、以下の効果も有する。挙動制御装置21では、アウタホイール6eとインナホイール6dの両方を車幅方向に沿って独立してスライドさせることができるので、各車輪26のリム幅を変更できるとともにトレッドの位置や幅自体を変更することができる。
The
そのため、挙動制御装置21では、カーブ旋回中にトレッド不変とすることにより、車両挙動を安定化することができる。また、挙動制御装置21では、カーブ旋回中にトレッド可変とすることにより、タイヤ荷重を調整することができ、タイヤ鳴きや横滑りを防止でき、コーナリングの限界スピードを向上させることができる。また、挙動制御装置21では、トレッドとリム幅とを独立して変更することにより、走行条件に応じた車両状態を設定することができる。また、挙動制御装置21では、前後輪でトレッドを変更することにより、ロールを抑制することができる。
Therefore, the
図14〜図16を参照して、第4の実施の形態に係る挙動制御装置31について説明する。図14は、第4の実施の形態に係る挙動制御装置の構成図である。図15は、第4の実施の形態に係る挙動制御装置の全輪の一部破断平面図である。図16は、図15の右車輪側の軸送出機構部の正断面図である。挙動制御装置31では、第3の実施の形態に係る挙動制御装置21と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
With reference to FIGS. 14-16, the
挙動制御装置31では、第3の実施の形態に係る挙動制御装置21と比較すると、カーブ旋回時に前輪と後輪で旋回中心CCを一致させるために、各車輪を車両前後方向に移動可能な点が異なる。したがって、挙動制御装置31は、挙動制御装置21に対して、機構については各車輪の車両前後方向の移動機構を備え、制御についてはカーブ旋回時に車輪の車両前後方向の移動制御も行う。挙動制御装置31は、操舵角センサ2、車速センサ3、ストロークセンサ4、着座センサ5、アウタ用ストロークセンサ32、インナ用ストロークセンサ33、前後移動用ストロークセンサ34、右前輪36A、左前輪36B、右後輪36C、左後輪36D、左右の車輪間の連結機構及びECU37を備えている。なお、第4の実施の形態では、右前輪36A、左前輪36B、右後輪36C、左後輪36Dが特許請求の範囲に記載する半径変更手段に相当する。
Compared with the
アウタ用ストロークセンサ32は、各輪におけるアウタホイール6eに結合する外側連結軸16pのストローク(ひいては、アウタホイール6eのスライド)を検出するセンサである。アウタ用ストロークセンサ32では、検出したストロークをアウタ用ストローク信号としてECU37に送信する。なお、図14には、アウタ用ストロークセンサ32を1つして描いていないが、各輪にそれぞれ設けられ、ECU37には各輪のアウタ用ストロークセンサ32からのアウタ用ストローク信号がそれぞれ送信される。
The
インナ用ストロークセンサ33は、各輪におけるインナホイール6dに結合するインナホイール制御チューブ26pのストローク(ひいては、インナホイール6dのスライド)を検出するセンサである。インナ用ストロークセンサ33では、検出したストロークをインナ用ストローク信号としてECU37に送信する。なお、図14には、インナ用ストロークセンサ33を1つして描いていないが、各輪にそれぞれ設けられ、ECU37には各輪のインナ用ストロークセンサ33からのインナ用ストローク信号がそれぞれ送信される。
The
前後移動用ストロークセンサ34は、各輪における軸送出機構部36nの前後移動用支持軸36a上でのストローク(ひいては、車輪36の車両前後方向のストローク)を検出するセンサである。前後移動用ストロークセンサ34では、検出したストロークを前後移動用ストローク信号としてECU37に送信する。なお、図14には、前後移動用ストロークセンサ34を1つして描いていないが、各輪にそれぞれ設けられ、ECU37には各輪の前後移動用ストロークセンサ34からの前後移動用ストローク信号がそれぞれ送信される。
The front-rear
アウタホイール、インナホイールの移動機構については第3の実施の形態と同様なので、車輪の車両前後方向の移動機構及び左右の車輪間の連結機構の一部について詳細に説明する。ここでは、従動輪(前輪)における機構について説明するが、駆動輪(後輪)も従動輪と同様の構成を有している。 Since the outer wheel and inner wheel moving mechanism is the same as that of the third embodiment, a part of the moving mechanism of the wheel in the longitudinal direction of the vehicle and the connecting mechanism between the left and right wheels will be described in detail. Here, the mechanism of the driven wheel (front wheel) will be described, but the drive wheel (rear wheel) has the same configuration as the driven wheel.
前輪36A,36Bは、第3の実施の形態と同様のホイール6a及びタイヤ6bを備えている。右前輪36Aと左前輪36Bとは、連結軸36mによって連結されており、同じ回転速度で回転する。また、各前輪36A,36Bは、軸送出機構部36nを備えており、軸送出機構部36nによってアウタホイール6eが車幅方向に沿って移動するとともにインナホイール6dが車幅方向に沿って移動し、ホイール6aのリム幅が変化する。さらに、各前輪36A,36Bは、軸送出機構部36nによって車両前後方向に移動する。
The
軸送出機構部36nの車幅方向内側の端部は、前後移動用支持軸36aによって車両上下方向に回転自在かつ車両前後方向に移動自在に支持されている。前後移動用支持軸36aは、細い円柱状であり、車両前後方向に沿って配設される。前後移動用支持軸36aは、車輪36が車両前後方向に移動可能な範囲より前後に少し余裕を持った長さを有し、その一部が軸送出機構部36n内を車両前後方向に挿通する。前後移動用支持軸36aは、その前端部がサスペンションアーム36bの一端に取り付けられ、その後端部がサスペンションアーム36cに取り付けられている。サスペンションアーム36b,36cの他端は、車両上下方向に回転自在に車体に取り付けられている。
An end portion on the inner side in the vehicle width direction of the shaft
軸送出機構部36nは、筒状のケース36s内に、第3の実施の形態と同様のアウタホイール6eを車幅方向に沿って移動させるためのベアリング16t、ラック16u、ピニオン16v、アウタ用アクチュエータ16w(モータ16x、減速機構16y)とインナホイール6dを車幅方向に沿って移動させるためのベアリング26t、ラック26u、ピニオン26v、インナ用アクチュエータ26w(モータ26x、減速機構26y)及び車輪36を前後移動用支持軸36aに沿って移動させるためのラック36u、ピニオン36v、前後移動用アクチュエータ36w(モータ36x、減速機構36y)を備えている。なお、第4の実施の形態では、前後移動用支持軸36aが特許請求の範囲に記載する支持部に相当し、前後移動用アクチュエータ36wが特許請求の範囲に記載する前後移動用アクチュエータに相当する。
The
軸送出機構部36nは、インナホイール6dの内側に配置され、内部に車両幅方向に外側連結軸16pが挿通するとともに車幅方向外側にインナホイール制御チューブ26pが挿通し、外側連結軸16pの下方に車両前後方向に前後移動用支持軸36aが挿通する。軸送出機構部36nでは、外側連結軸16pを回転自在に支持するとともに、モータ16xのモータトルク(回転駆動力)によって外側連結軸16pを車幅方向に沿って伸縮させ、アウタホイール6eをインナホイール6dに対してスライド移動させる。また、軸送出機構部36nでは、インナホイール制御チューブ26pを回転自在に支持するとともに、モータ26xのモータトルク(回転駆動力)によってインナホイール制御チューブ26pを車幅方向に沿って移動させ、インナホイール6dをアウタホイール6eに対してスライド移動させる。さらに、軸送出機構部36nは、前後移動用支持軸36aによって車幅方向内側が車両前後方向に移動自在かつ車両上下方向に回転自在に支持され、モータ36xのモータトルク(回転駆動力)によって前後移動用支持軸36aに沿って移動する。これによって、各車輪36は、車両前後方向に移動する。なお、車輪周辺は一般的に車両幅方向より前後方向に余裕があるので、車輪周辺の前後方向のスペースを活用し、車輪を前後方向に移動させることが可能である。
The shaft
ラック36uは、前後移動用支持軸36aの下面に、前後移動用支持軸36aの全域にわたって取り付けられている。したがって、ラック36uは、前後移動用支持軸36aと共に、その一部が軸送出機構部36nの内部を挿通している。
The
ラック36uの他面側にはピニオン36vが配置され、ラックギアにピニオンギアが噛み合っている。ピニオン36vには、減速機構36yを介してモータ36xの回転駆動力が伝達される。ピニオン36v、モータ36x及び減速機構36yは、ケース36s内に、位置固定されて設けられている。
A
モータ36xの回転は、減速機構36yを介してピニオン36vに伝達され、ピニオン36vを回転させる。ピニオン36vの回転によって、ピニオン36vがラック36uに沿って車両前後方向に移動する。この移動に伴って、軸送出機構部36nが車両前後方向に移動する。
The rotation of the
カーブ旋回時に、右前輪36Aと左前輪36B及び右後輪36Cと左後輪36Dとは車両前後方向に位置が異なる位置となる。そのため、旋回時に、連結軸36mの中央連結軸36oは、車両前後方向に傾いた状態になる。そのため、等速ジョイント36qは、第2の実施の形態に係る等速ジョイント16qと同様に機能を有する上に、中央連結軸36oの全方向(少なくとも、車両前後方向)の変化を吸収する機能を有している。したがって、連結軸36mは、中央連結軸36o及び左右の等速ジョイント36q,36qを介して、全域にわたって同じ回転速度で回転する。
When turning a curve, the right
ECU37は、CPU、ROM、RAM、モータ駆動回路などからなる電子制御ユニットである。ECU37では、操舵角センサ2などの各種センサが接続され、一定時間毎に各種センサからの検出信号を取り入れる。そして、ECU37では、各検出信号に基づいて車両旋回制御、走行条件制御、ロール制御、積載状況制御、モータ駆動制御などの制御を行い、車輪36A,36B,36C,36Dの各モータ16x,26x,36xを駆動制御する。なお、走行条件制御、ロール制御、積載状況制御は、第3の実施の形態と同様の制御である。
The
車両旋回制御について説明する。車両旋回制御は、トレッド不変制御とトレッド可変制御共に、各車輪36のインナホイール6d、アウタホイール6eのスライド量を設定し、各モータ16x,26xのモータトルクをそれぞれ設定する制御については第3の実施の形態と同様の制御である。さらに、前後輪の旋回中心CCと後輪の旋回中心CCとを1点で交わらせることにより、車両の旋回性能を向上させることができる。そのために、車両旋回制御では、車輪36を車両前後方向に移動させるための制御を行う。
The vehicle turning control will be described. In the vehicle turning control, both of the tread invariant control and the tread variable control are set for the slide amount of the
各モータ16x,26xのモータトルクを設定すると、ECU37では、前後輪の旋回中心CCが一致するように、前輪においては旋回内輪36が旋回外輪36に対して後方になるように旋回内輪36の軸送出機構部36nの前後方向移動量及び/又は旋回外輪36の軸送出機構部36nの前後方向移動量を設定し、後輪においては旋回内輪36が旋回外輪36に対して前方になるように旋回内輪36の軸送出機構部36nの前後方向移動量及び/又は旋回外輪36の軸送出機構部36nの前後方向移動量を設定する。ここでは、旋回中心CCが一致させるために、旋回内輪36だけを変化させてもよい、旋回外輪36だけを変化させてもよい、あるいは、旋回内輪36と旋回外輪36の両方を変化させてもよい。具体的な制御としては、ECU37では、車輪36毎に、アウタ用ストロークセンサ32からのアウタ用ストローク信号で示すアウタホイール6eのストローク及びインナ用ストロークセンサ33からのインナ用ストローク信号で示すインナホイール6dのストロークに基づいて実際の車輪の半径を演算し、実際の左右輪36,36の半径差を演算する。さらに、ECU37では、前後移動用ストロークセンサ34からの前後移動用ストローク信号で示す実際の車輪36(軸送出機構部36n)の前後移動用支持軸36aのストロークを考慮し、前後輪の各左右輪36,36の半径差に基づいて前輪側での旋回内輪36及び/又は旋回外輪36の前後方向移動量を設定するとともに後輪側での旋回内輪36及び又は旋回外輪36の前後方向移動量を設定する。そして、ECU37では、前輪側の旋回内輪36及び/又は旋回外輪36の前後方向移動量、後輪側の旋回内輪36及び/又は旋回外輪36の前後方向移動量に応じて、各モータ36xのモータトルクをそれぞれ設定する。なお、この旋回時の旋回内輪、旋回外輪の前後方向移動量は左右輪の半径差に応じて予め求められており、ECU37内に保持しているマップなどから設定する。
When the motor torques of the
モータ駆動制御について説明する。モータ駆動制御は、各モータ16x、26xについての制御は第3の実施の形態と同様の制御を行う。さらに、ECU37では、各モータ36xのモータトルクを設定すると、それぞれ設定したモータトルクを各モータ36xで発生させるために必要な目標電流をそれぞれ設定する。そして、ECU37では、目標電流となるように、モータ駆動回路から各モータ36xに電流をそれぞれ供給する。この際、モータ16x,26x,36xに実際に流れるモータ電流などを検出し、設定した目標電流になるようにフィードバック制御を行ってもよいし、あるいは、各ストロークセンサ32,33,34からのストロークを用いてフィードバック制御を行ってもよい。
The motor drive control will be described. The motor drive control is the same as that in the third embodiment for the
なお、車輪36を車両前後方向に移動させる機構としては他の機構を適用してもよい。例えば、図17に示すように、サスペンションアーム36b’,36c’に回転自在に取り付けられる前後移動用支持軸36a’(特許請求の範囲に記載する支持部に相当)が螺旋セレーション(雄ねじ)となっており、軸送出機構部36n’内に螺旋セレーションに噛み合う雌ねじ部材が設けられ、前後移動用支持軸36a’をアクチュエータ36w’(モータ、減速機構)(特許請求の範囲に記載する前後移動用アクチュエータに相当)によって回転させることによって軸送出機構部36n’(車輪36)を車両前後方向に移動させる。また、図18に示すように、サスペンションアーム36b”,36c”の各端部が水平面内で回転自在であり、前後移動用支持軸36a(特許請求の範囲に記載する支持部に相当)とサスペンションアーム36b”,36c”によってリンク機構(特許請求の範囲に記載するリンク機構に相当)が構成され、アクチュエータ36w”(モータ、減速機構)(特許請求の範囲に記載するリンク機構用アクチュエータに相当)によってサスペンションアーム36c”の一端を回転させ、リンク機構の形状を変化させることによって軸送出機構部36n”(車輪36)を車両前後方向に移動させる。
Note that other mechanisms may be applied as the mechanism for moving the wheel 36 in the vehicle longitudinal direction. For example, as shown in FIG. 17, a longitudinally moving
図14〜図16を参照して、挙動制御装置31の動作について説明する。ここでは、車両が直進から運転者のステアリング操作に応じて右旋回する場合の挙動制御装置31における動作について説明する。なお、インナホイール6d、アウタホイール6eをスライド移動制御するまでの動作については第3の実施の形態と同様の動作を行うので、それ以降の動作について説明する。
The operation of the
各モータ16x、26xのモータトルクを設定し、各輪36のモータ16x,26xに電流がそれぞれ供給されると、アウタホイール6eがインナホイール6dに対してスライド移動及び/又はインナホイール6dがアウタホイール6eに対してスライド移動する。アウタ用ストロークセンサ32では、このアウタホイール6eのストロークを検出し、このストロークを示すアウタ用ストローク信号をECU37に送信する。また、インナ用ストロークセンサ33では、このインナホイール6dのストロークを検出し、このストロークを示すアウタ用ストローク信号をECU37に送信する。また、前後移動用ストロークセンサ34では、車輪36の前後方向のストロークを検出し、このストロークを示す前後移動用ストローク信号をECU37に送信する。
When the motor torque of each
ECU37では、車輪36毎に取得したインナホイール6e、アウタホイール6eの各ストロークから車輪半径を求め、左右輪36,36の半径差を求める。そして、ECU37では、前後輪の旋回中心CCが一致するように、取得した車輪36の前後方向ストロークを基準にして、前後輪の各左右輪36,36の半径差に基づいて前輪側の旋回内輪36Aの前後方向移動量及び/又は旋回外輪36Bの前後方向移動量と後輪側の旋回内輪36Cの前後方向移動量及び/又は旋回外輪36Dの前後方向移動量を設定する。例えば、前輪側で旋回内輪36Aだけを後方に移動させる前後方向移動量を設定し、後輪側で旋回内輪36Cだけを前方に移動させる前後方向移動量を設定する。そして、ECU37では、その設定した各前後方向移動量に応じて必要なモータトルクを設定する。さらに、ECU37では、設定したモータトルクを各モータ36xで発生させるために必要な目標電流を設定し、目標電流となるようにモータ駆動回路から各輪36のモータ36xに電流をそれぞれ供給する。
In the
各車輪36のモータ36xは、供給された電流に応じたモータトルクを発生し、回転駆動する。このモータ36xの回転は、減速機構36yを介してピニオン36vに伝達され、ピニオン36vを回転させる。このピニオン36vは、回転すると、ラック36uに沿って車両前後方向移動する。このピニオン36vの移動に伴って、軸送出機構部36n(ひいては、車輪36)が車両前後方向に移動する。
The
この各車輪36の車両前後方向移動によって、前輪の旋回内輪36Aが旋回外輪36Bより後方に位置するとともに前輪の旋回内輪36Cが旋回外輪36Dより後方に位置する。その結果、前輪36A,36Bの旋回中心CCと後輪36C,36Dの旋回中心CCとが一致する。
By moving the wheels 36 in the longitudinal direction of the vehicle, the front turning
挙動制御装置31は、第3の実施の形態と同様の効果を有する上に、以下の効果も有する。挙動制御装置31は、各車輪36を車両前後方向に移動させることができるので、前輪36A,36Bの旋回中心CCと後輪36C,36Dの旋回中心CCとを1点で交わらせることができ、車両旋回性能を向上させることができる。
The
図1、図8及び図19を参照して、第5の実施の形態に係る挙動制御装置41について説明する。図19は、第5の実施の形態に係る右車輪側の軸送出機構部の正断面図である。なお、挙動制御装置41では、第3の実施の形態に係る挙動制御装置21と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
A behavior control apparatus 41 according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 8, and 19. FIG. 19 is a front sectional view of the shaft delivery mechanism portion on the right wheel side according to the fifth embodiment. In addition, in the behavior control apparatus 41, about the structure similar to the
挙動制御装置41では、第3の実施の形態に係る挙動制御装置21と比較すると、インナホイール6d及びアウタホイール6eをスライド移動させるための機構及び制御を簡単化するために、1つのアクチュエータによってインナホイール6d及びアウタホイール6eをスライドさせる点が異なる。したがって、挙動制御装置41は、挙動制御装置21に対して、機構についてはインナホイール6d及びアウタホイール6eを1つのアクチュエータでスライド移動可能な機構を備える点が異なり、制御については1つのアクチュエータに対するスライド移動制御を行う。挙動制御装置41は、操舵角センサ2、車速センサ3、ストロークセンサ4、着座センサ5、右前輪46A、左前輪46B、右後輪46C、左後輪46D、左右の車輪間の連結機構及びECU47を備えている。なお、第5の実施の形態では、右前輪46A、左前輪46B、右後輪46C、左後輪46Dが特許請求の範囲に記載する半径変更手段に相当する。
Compared with the
左右の車輪間の連結機構について第3の実施の形態と同様なので、アウタホイール、インナホイールの移動機構について詳細に説明する。ここでは、従動輪(前輪)における機構について説明するが、駆動輪(後輪)も従動輪と同様の構成を有している。 Since the connection mechanism between the left and right wheels is the same as that of the third embodiment, the outer wheel and inner wheel moving mechanism will be described in detail. Here, the mechanism of the driven wheel (front wheel) will be described, but the drive wheel (rear wheel) has the same configuration as the driven wheel.
前輪46A,46Bは、第3の実施の形態と同様のホイール6a及びタイヤ6bを備えている。右前輪46Aと左前輪46Bとは、第3の実施の形態と同様の連結軸16mによって連結されており、同じ回転速度で回転する。また、各前輪46A,46Bは、軸送出機構部46nを備えており、軸送出機構部46nによってアウタホイール6eとインナホイール6dが共に車幅方向に沿って移動し、ホイール6aのリム幅が変化する。
The
軸送出機構部46nは、筒状のケース46s内に、アウタホイール6eを車幅方向に沿って移動させるためのベアリング46a、支持台46b、ラック46c、インナホイール6dを車幅方向に沿って移動させるためのベアリング46d、支持台46e、ラック46fを備え、これら2つの機構を車幅方向に駆動するためのピニオン46v,アクチュエータ46w(モータ46x、減速機構(図示せず))を備えている。なお、第5の実施の形態では、ピニオン46vが特許請求の範囲に記載するギアに相当し、アクチュエータ46wが特許請求の範囲に記載するギア用アクチュエータに相当する。
The
軸送出機構部46nは、インナホイール6dの内側に配置され、内部に外側連結軸16pが挿通するとともに車幅方向外側にインナホイール制御チューブ26pが挿通する。軸送出機構部46nでは、外側連結軸16p及びインナホイール制御チューブ26pを回転自在に支持するとともに、モータ46xのモータトルク(回転駆動力)によって外側連結軸16pを車幅方向に沿って伸縮させるとともにインナホイール制御チューブ26pを車幅方向に沿って移動させ、アウタホイール6eとインナホイール6dとを同時に逆方向にスライド移動させる。
The
ベアリング46aのインナレースには、外側連結軸16pが挿入され、外側連結軸16pが取り付けられる。ベアリング46aのアウタレースの上端部には、支持台46bを介してラック46cの一面(ラックギアの面とは同面)側が取り付けられる。したがって、外側連結軸16pは、ベアリング46a、支持台46bを介してラック46cに結合している。ベアリング46a、支持台46b及びラック46cは、ケース46s内に、車幅方向に沿って移動自在に設けられている。なお、第5の実施の形態では、外側連結軸16pが特許請求の範囲に記載するアウタ用回転軸に相当する。
The outer connecting
ベアリング46dのインナレースには、インナホイール制御チューブ26pが挿入され、インナホイール制御チューブ26pが取り付けられる。ベアリング46dのアウタレースの下端部には、支持台46eを介してラック46fの一面(ラックギアの面とは同面)側が取り付けられる。したがって、インナホイール制御チューブ26pは、ベアリング46d、支持台46eを介してラック46fに結合している。ベアリング46d、支持台46e及びラック46fは、ケース46s内に、車幅方向に沿って移動自在に設けられている。なお、第5の実施の形態では、インナホイール制御チューブ26pが特許請求の範囲に記載するインナ用回転軸に相当する。
The inner
ベアリング46aは車幅方向の内側に配置され、ベアリング46dは車幅方向の外側に配置される。ラック46cとラック46fとは、そのラックギアが互いに向かい合っている。ラック46cは、車幅方向の内側に最も移動した場合でもラック46fと対向する部分が残るように、車幅方向の外側に十分な長さを有している。ラック46fは、車幅方向の外側に最も移動した場合でもラック46cと対向する部分が残るように、車幅方向の内側に十分な長さを有している。
The
ラック46cとラック46fとの間には、ピニオン46vが配置され、ラックギアにピニオンギアが噛み合っている。ピニオン46vには、減速機構を介してモータ46xの回転駆動力が伝達される。ピニオン46v、モータ46x及び減速機構は、ケース46s内に、位置固定されて設けられている。支持台46b,46eは、2つのラック46c,46f間にピニオン46vが配置されたときにラックギアとピニオンギアがうまく噛み合うように、ラック46c,46f間の間隔を調整する高さを有している。
A
モータ46xの回転は、減速機構を介してピニオン46vに伝達され、ピニオン46vを回転させる。ピニオン46vの回転は、2つのラック46c,46fに伝達され、2つのラック46c,46fを車幅方向に沿って移動させる。この2つのラック46c,46fの移動に伴って、ベアリング46a,46dがそれぞれ移動し、さらに、外側連結軸16pが車幅方向に移動するとともにインナホイール制御チューブ26pが車幅方向に移動する。
The rotation of the
モータ46xが一方向(図19の例では、時計周り)に回転すると、ラック46c、ベアリング46a(ひいては、外側連結軸16p)が車幅方向の外側に移動するとともにラック46f、ベアリング46d(ひいては、インナホイール制御チューブ26p)が車幅方向の内側に移動する。これに伴って、アウタホイール6eが車幅方向の外側にスライド移動するとともにインナホイール6dが車幅方向の内側にスライド移動し、ホイール6aのリム幅が広がってタイヤ6bの高さが低くなる。
When the
モータ46xが他方向(図19の例では、反時計周り)に回転すると、ラック46c、ベアリング46a(ひいては、外側連結軸16p)が車幅方向の内側に移動するとともにラック46f、ベアリング46d(ひいては、インナホイール制御チューブ26p)が車幅方向の外側に移動する。これに伴って、アウタホイール6eが車幅方向の内側にスライド移動するとともにインナホイール6dが車幅方向の外側にスライド移動し、ホイール6aのリム幅が狭まってタイヤ6bの高さが高くなる。
When the
インナホイール6dとアウタホイール6eとは、スライド量としては同量であり、スライド方向としては逆方向になる。各車輪46のリム幅が変化した場合でも、車輪46のタイヤ接地中心は変化せず、トレッドは変化しない。
The
ECU47は、CPU、ROM、RAM、モータ駆動回路などからなる電子制御ユニットである。ECU47では、操舵角センサ2などの各種センサが接続され、一定時間毎に各種センサからの検出信号を取り入れる。そして、ECU47では、各検出信号に基づいて車両旋回制御、高速走行制御、路面状況制御、積載状況制御、モータ駆動制御などの制御を行い、車輪46A,46B,46C,46Dの各モータ6xを駆動制御する。
The ECU 47 is an electronic control unit that includes a CPU, a ROM, a RAM, a motor drive circuit, and the like. In the ECU 47, various sensors such as the
車両旋回制御、高速走行制御、路面状況制御、積載状況制御では、リム幅を設定するまで第1の実施の形態と同様の制御を行う。ECU47では、各車輪46のリム幅を設定すると、インナホイール6dとアウタホイール6eとが逆方向に同量分スライドすることによってそのリム幅になるように、各モータ46xのモータトルクを設定する。モータ駆動制御では、第1の実施の形態と同様の制御を行う。なお、車両旋回させる場合、旋回外輪だけをリム幅が狭くなるように制御してもよいし、旋回内輪だけをリム幅が広くなるように制御してもよいし、あるいは、旋回外輪のリム幅が狭くなるとともに旋回内輪のリム幅が狭くなるように制御してもよい。
In vehicle turning control, high-speed traveling control, road surface state control, and loading state control, the same control as in the first embodiment is performed until the rim width is set. In the ECU 47, when the rim width of each wheel 46 is set, the motor torque of each
図1、図8及び図19を参照して、挙動制御装置41の動作について説明する。ここでは、車両が直進から運転者のステアリング操作に応じて右旋回する場合の挙動制御装置41における動作について説明する。 With reference to FIGS. 1, 8, and 19, the operation of the behavior control device 41 will be described. Here, the operation in the behavior control device 41 when the vehicle turns right from the straight line according to the steering operation of the driver will be described.
直進時、運転者が、ステアリングホイールを時計周り操作する。すると、第1の実施の形態と同様に、ECU47では、旋回中と判定し、取得した操舵角から操舵方向を右方向と判定する。そして、ECU47では、右操舵方向から旋回内輪を右輪46A,46C、旋回外輪を左輪46B,46Dと判別し、その旋回内輪46A,46Cと旋回外輪46B,46Dとの半径差を操舵角の大きさに応じて設定する。さらに、ECU47では、旋回内輪46A,46Cと旋回外輪46B,46Dとがその半径差になるように、旋回内輪46A,46Cのリム幅及び/又は旋回外輪46B,46Dのリム幅を設定し、その設定したリム幅となるために必要なモータトルクを設定する。さらに、ECU47では、設定したモータトルクを各モータ46xで発生させるために必要な目標電流を設定し、目標電流となるようにモータ駆動回路から各輪46のモータ46xに電流をそれぞれ供給する。
When driving straight, the driver operates the steering wheel clockwise. Then, as in the first embodiment, the ECU 47 determines that the vehicle is turning, and determines the steering direction as the right direction from the acquired steering angle. Then, the ECU 47 discriminates the turning inner wheel from the
ここでは、旋回外輪46B,46Dのリム幅だけを狭くする場合について説明する。旋回外輪46B,46Dにおける各モータ46xは、供給された電流に応じたモータトルクを発生し、回転駆動する。このモータ46xの回転は、減速機構を介してピニオン46vに伝達され、ピニオン46vを回転させる。このピニオン46vの回転は、2つのラック46c,46fに伝達され、ラック46cを車幅方向の内側に移動させるとともにラック46fを車幅方向の外側に移動させる。
Here, a case where only the rim width of the turning
ラック46cの移動に伴って、ベアリング46aも車幅方向の内側に移動する。このベアリング46aの移動に伴って、外側連結軸16pが車幅方向の内側に移動し、外側連結軸16pの軸長が短くなる。この外側連結軸16pの移動によって、アウタホイール6eがインナホイール6dに対して車幅方向の内側へスライド移動する。
As the
一方、ラック46fの移動に伴って、ベアリング46dも車幅方向の外側に移動する。このベアリング46dの移動に伴って、インナホイール制御チューブ26pが車幅方向の外側に移動し、インナホイール制御チューブ26pが外側に移動する。このインナホイール制御チューブ26pの移動によって、インナホイール6dがアウタホイール6eに対して車幅方向の外側へスライド移動する。
On the other hand, as the
このアウタホイール6eのスライド移動とインナホイール6dのスライド移動によって、旋回外輪46B,46Dの各ホイール6aのリム幅が直進時より狭くなり、旋回外輪46B,46Dの半径が大きくなる。この左右輪の半径の差によって、車両は旋回内輪46A,46Cの方向に旋回する。
Due to the sliding movement of the
挙動制御装置41は、第1の実施の形態に係る挙動制御装置1や第2の実施の形態に係る挙動制御装置11と同様の効果を有する上に、以下の効果も有する。挙動制御装置41では、アウタホイール6eとインナホイール6dの両方を車幅方向に沿ってスライドさせることができるので、旋回中にトレッドを不変とすることができ、車両挙動を安定化することができる。
The behavior control apparatus 41 has the same effects as the behavior control apparatus 1 according to the first embodiment and the behavior control apparatus 11 according to the second embodiment, and also has the following effects. In the behavior control device 41, since both the
また、挙動制御装置41では、1つのアクチュエータ46wによってアウタホイール6e及びインナホイール6dをスライド移動させる機構としているので、機構を簡素化できるとともに制御を簡単化できる。そのため、機構のガタを極力抑制することができる。また、アウタホイール6eとインナホイール6dについてのスライド量演算の誤差によるアウタホイール6eとインナホイール6dとのスライド量の不釣合いを抑制でき、その結果、リム幅不良を極力抑制することができる。さらに、部品点数を削減でき、小型、軽量化できる。
Further, since the behavior control device 41 has a mechanism for sliding the
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
例えば、第1の実施の形態ではインホイールモータ式の四輪駆動の車両に適用する構成としたが、インホイールモータ式の二輪駆動の車両に適用してもよい。また、第2の実施の形態ではエンジンによる後輪駆動の車両に適用する構成としたが、モータによる駆動の車両に適用してもよいし、あるいは、エンジンなどによる前輪駆動又は四輪駆動の車両に適用してもよい。また、第3の実施の形態ではインナホイールとアウタホイールの両方をスライド移動させる機構をエンジンによる後輪駆動の車両に適用する構成としたが、モータによる駆動の車両に適用してもよいし、エンジンなどによる前輪駆動又は四輪駆動の車両に適用してもよいし、あるいは、インホイールモータ式の四輪駆動又は二輪駆動の車両に適用してもよい。また、第4の実施の形態では車輪を車両前後方向に移動させる機構をエンジンによる後輪駆動の車両に適用する構成としたが、モータによる駆動の車両に適用してもよいし、エンジンなどによる前輪駆動又は四輪駆動の車両に適用してもよいし、あるいは、インホイールモータ式の四輪駆動又は二輪駆動の車両に適用してもよい。また、第5の実施の形態では1つのアクチュエータによってインナホイールとアウタホイールの両方をスライド移動させる機構をエンジンによる後輪駆動の車両に適用する構成としたが、モータによる駆動の車両に適用してもよいし、エンジンなどによる前輪駆動又は四輪駆動の車両に適用してもよいし、あるいは、インホイールモータ式の四輪駆動又は二輪駆動の車両に適用してもよい。なお、インホイールモータ式のように車輪の回転を個々に制御できない場合、第2の実施の形態のように、左右輪が同一の回転速度で回転する機構が必要となる。 For example, in the first embodiment, the configuration is applied to an in-wheel motor type four-wheel drive vehicle, but may be applied to an in-wheel motor type two-wheel drive vehicle. Further, in the second embodiment, the configuration is applied to a vehicle driven by a rear wheel by an engine, but may be applied to a vehicle driven by a motor, or a vehicle driven by a front wheel or four wheels by an engine or the like. You may apply to. In the third embodiment, the mechanism for sliding both the inner wheel and the outer wheel is applied to a vehicle driven by a rear wheel by an engine, but may be applied to a vehicle driven by a motor, The present invention may be applied to a front-wheel drive or four-wheel drive vehicle such as an engine, or may be applied to an in-wheel motor type four-wheel drive or two-wheel drive vehicle. In the fourth embodiment, the mechanism for moving the wheels in the vehicle front-rear direction is applied to the rear-wheel drive vehicle using the engine. However, the mechanism may be applied to a motor-driven vehicle, or depending on the engine or the like. The present invention may be applied to a front-wheel drive or four-wheel drive vehicle, or may be applied to an in-wheel motor type four-wheel drive or two-wheel drive vehicle. In the fifth embodiment, the mechanism for sliding both the inner wheel and the outer wheel by one actuator is applied to a vehicle driven by a rear wheel by an engine. However, the mechanism is applied to a vehicle driven by a motor. Alternatively, the present invention may be applied to a front-wheel drive or four-wheel drive vehicle such as an engine, or may be applied to an in-wheel motor type four-wheel drive or two-wheel drive vehicle. When the wheel rotation cannot be individually controlled as in the in-wheel motor type, a mechanism for rotating the left and right wheels at the same rotation speed as in the second embodiment is required.
また、本実施の形態では車輪半径を変えることによって旋回制御以外にも、高速走行制御、路面状況制御、積載状況制御、走行条件制御やロール制御を行う挙動制御装置に適用したが、旋回のみを行う旋回装置に適用してもよいし、高速走行制御、路面状況制御、積載状況制御、走行条件制御又はロール制御のみを行う装置に適用してもよいし、あるいは、これらの以外にも、ヨーレート、横加速度、サスペンションのストロークなどに基づいて車両の挙動を判定し、挙動が安定化するような制御に適用してもよい。 In this embodiment, in addition to turning control by changing the wheel radius, it is applied to a behavior control device that performs high-speed traveling control, road surface state control, loading state control, traveling condition control, and roll control. The present invention may be applied to a turning device that performs high-speed traveling control, road surface state control, loading state control, traveling condition control, or roll control, or in addition to these, the yaw rate Alternatively, the behavior of the vehicle may be determined based on the lateral acceleration, the stroke of the suspension, and the like, and the control may be applied to stabilize the behavior.
また、本実施の形態では運転者のステアリング操作に応じて車両を旋回させる場合に適用したが、レーンキープによって車両を旋回させる場合、車両の挙動を安定化させるために車両の旋回量を制御する場合、あるいは、自動操舵によって車両を旋回させる場合などにも適用可能である。 In the present embodiment, the present invention is applied to the case where the vehicle is turned according to the driver's steering operation. However, when the vehicle is turned by lane keeping, the turning amount of the vehicle is controlled in order to stabilize the behavior of the vehicle. The present invention is also applicable to a case where the vehicle is turned by automatic steering.
また、本実施の形態では各種センサによって路面状況、積載状況、高速走行を検出し、車輪径を自動で制御する構成としたが、運転者が路面状況、積載状況、高速走行などを判断し、運転者がスイッチなどによって車輪半径の変更指示を入力し、その指示入力に応じて車輪径を変化させる構成としてもよい。 In this embodiment, the road surface condition, the loading condition, and the high speed traveling are detected by various sensors, and the wheel diameter is automatically controlled.However, the driver determines the road surface condition, the loading condition, the high speed traveling, and the like. The driver may input a wheel radius change instruction using a switch or the like, and the wheel diameter may be changed according to the instruction input.
また、本実施の形態では第1の実施の形態での四輪駆動車と第2の実施の形態での後輪駆動車に同じ制御を行ったが、各駆動方式に適した制御を行ってもよい。例えば、後輪駆動車の場合、大きな駆動力を発生させるときには、空力的に有利な前のめりの車両姿勢とするために、前輪の径より後輪の径が大きくなるように制御し、前傾のピッチング方向の車両姿勢調整を行う。 In this embodiment, the same control is performed on the four-wheel drive vehicle in the first embodiment and the rear-wheel drive vehicle in the second embodiment, but the control suitable for each drive method is performed. Also good. For example, in the case of a rear-wheel drive vehicle, when a large driving force is generated, the rear wheel diameter is controlled to be larger than the front wheel diameter in order to obtain a front-turned vehicle posture that is aerodynamically advantageous. Adjust the vehicle attitude in the pitching direction.
また、本実施の形態では積載状況を各座席に人が着座しているか否かによって判断し、着座している位置に応じて車輪径を大きくし、車両姿勢を調整したが、サスペンションのストロークなどから積載状況を判断してもよいし、あるいは、車両の荷室の積載重量などから積載状況を判断し、これらの積載状況から車両姿勢を調整してもよい。例えば、荷室の積載重量が重い場合、後輪の径を大きくし、車両姿勢を調整する。 In this embodiment, the loading situation is determined by whether or not a person is seated in each seat, and the wheel diameter is increased according to the seated position and the vehicle posture is adjusted. The loading status may be determined from the above, or the loading status may be determined from the loading weight of the cargo compartment of the vehicle and the vehicle posture may be adjusted from these loading statuses. For example, when the loading weight of the luggage compartment is heavy, the diameter of the rear wheel is increased and the vehicle posture is adjusted.
また、本実施の形態ではインナホイールに対してアウタホイールをスライドさせる構成又はインナホイールとアウタホイールの両方をスライドさせる構成としたが、インナホイールをスライドさせる構成としてもよい。インナホイールをスライドさせる構成の場合、インナホイールを外側にスライドさせて、左右の車輪間のトレッドを拡大することによって、ロールを抑制する効果が得られる。 In the present embodiment, the outer wheel is slid with respect to the inner wheel or the inner wheel and the outer wheel are both slid. However, the inner wheel may be slid. In the case of a configuration in which the inner wheel is slid, the effect of suppressing the roll can be obtained by sliding the inner wheel outward and enlarging the tread between the left and right wheels.
また、本実施の形態ではインナホイールとアウトホイールとを備え、インナホイールに対してアウタホイールをスライド又はインナホイールとアウタホイールの両方をスライドさせることによってリム幅を可変とする構成としたが、他の機構によってリム幅を可変とする構成としてもよい。 In this embodiment, the inner wheel and the out wheel are provided, and the rim width is variable by sliding the outer wheel with respect to the inner wheel or by sliding both the inner wheel and the outer wheel. The rim width may be variable by this mechanism.
また、本実施の形態ではタイヤにチューブを備える構成としたが、インナホイールとアウタホイールとのスライド部分に十分な気密性が確保されていれば、チューブが無くてもよい。 In the present embodiment, the tire is provided with a tube. However, the tube may be omitted if sufficient airtightness is ensured in the sliding portion between the inner wheel and the outer wheel.
また、本実施の形態ではタイヤ内の複数箇所に補強材を設ける構成としたが、タイヤが変形に対して十分な耐性を有している場合には補強材が無くてもよい。 In the present embodiment, the reinforcing material is provided at a plurality of locations in the tire. However, the reinforcing material may not be provided if the tire has sufficient resistance to deformation.
また、第2〜第5の実施の形態では外側連結軸や外側ドライブシャフトをアウタホイールに結合し、連結軸やドライブシャフトによって左右のアウタホイールを連結する構成としたが、外側連結軸や外側ドライブシャフトをインナホイールに結合し、連結軸やドライブシャフトによって左右のインナホイールを連結する構成としてもよい。 In the second to fifth embodiments, the outer connecting shaft and the outer drive shaft are connected to the outer wheel, and the left and right outer wheels are connected by the connecting shaft and the drive shaft. The shaft may be coupled to the inner wheel, and the left and right inner wheels may be coupled by a coupling shaft or a drive shaft.
また、第4の実施の形態ではインナホイール、アウタホイールの各ストロークを検出し、各ストロークから車輪半径(左右輪の半径差)を求める構成としたが、車輪半径を直接検出する構成としてもよいし、モータ16x,26xに流れる電流を検出し、各モータ電流から車輪半径を求める構成としてもよいし、モータ16x,26xの回転方向と回転したギア数を検出し、各回転方向とギア数から車輪半径を求める構成としてもよい。また、第4の実施の形態では軸送出機構部の前後移動用支持軸に沿ったストロークから車輪の前後方向移動量を検出する構成としたが、モータ36xに流れる電流を検出し、モータ電流から車輪の前後方向移動量を求める構成としてもよいし、モータ36xの回転方向と回転したギア数を検出し、回転方向とギア数から車輪の前後方向移動量を求める構成としてもよい。
In the fourth embodiment, the inner wheel and outer wheel strokes are detected and the wheel radius (radius difference between the left and right wheels) is obtained from each stroke. However, the wheel radius may be directly detected. In addition, the current flowing through the
1,11,21,31,41…挙動制御装置、2…操舵角センサ、3…車速センサ、4…ストロークセンサ、5…着座センサ、6,16,26,36,46…車輪、6A,16A,26A,36A,46A…右前輪、6B,16B,26B、36B,46B…左前輪、6C,16C,26C,36C,46C…右後輪、6D,16D,26D,36D,46D…左後輪、6a…ホイール、6b…タイヤ、6c…アクチュエータ、6d…インナホイール、6e…アウタホイール、6f…補強材、6g…チューブ、6h…モータ、6i…ロッド、6j,6l…ベアリング、6k…外周部、7,27,37,47…ECU、16m,36m…連結軸、16n,26n,36n、36n’,36n”,46n…軸送出機構部、16o,36o…中央連結軸、16p…外側連結軸、16q,36q…等速ジョイント、16r…ナット、16s,26s,36s,46s…ケース、16t,26t,46a,46d…ベアリング、16u,26u,36u,46c,46f…ラック、16v,26v,36v,46v…ピニオン、16w,46w…アクチュエータ(アウタ用アクチュエータ)、16x,26x,36x,46x…モータ、16y,26y,36y…減速機構、26p…インナホイール制御チューブ、26r…ロックワッシャ、26w…インナ用アクチュエータ、32…アウタ用ストロークセンサ、33…インナ用ストロークセンサ、34…前後移動用ストロークセンサ、36a,36a’,36a”…前後移動用支持軸、36b,36c,36b’,36c’,36b”,36c”…サスペンションアーム、36w,36w’,36w”…前後移動用アクチュエータ、46b,46e…支持台
DESCRIPTION OF
Claims (19)
車輪のリム幅によって車輪の半径を変化させる半径変更手段と
を備え、
前記半径設定手段で設定した半径に応じて前記半径変更手段により左輪又は/及び右輪の半径を変化させることを特徴とする車両の挙動制御装置。 Radius setting means for setting the radius of the left and right wheels;
A radius changing means for changing the radius of the wheel according to the wheel rim width,
A vehicle behavior control apparatus characterized in that the radius changing means changes the radius of the left wheel and / or the right wheel in accordance with the radius set by the radius setting means.
前記半径設定手段は、前記旋回量設定手段で設定した旋回量が小さいときより大きいときに旋回内輪の半径に対する旋回外輪の半径を大きくすることを特徴とする請求項1に記載する車両の挙動制御装置。 A turning amount setting means for setting a turning amount of the vehicle;
2. The vehicle behavior control according to claim 1, wherein the radius setting means increases the radius of the turning outer wheel with respect to the radius of the turning inner wheel when the turning amount set by the turning amount setting means is larger than when the turning amount is small. apparatus.
車両幅方向の内側に配置されるインナホイールと外側に配置されるアウタホイールからなるホイールと、
前記インナホイールのリムと前記アウタホイールのリムにそれぞれ結合される空気タイヤと、
前記インナホイール及び前記アウタホイールのうちの少なくとも一方を車両幅方向にスライドさせるアクチュエータと
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載する車両の挙動制御装置。 The radius changing means includes
A wheel composed of an inner wheel arranged on the inner side in the vehicle width direction and an outer wheel arranged on the outer side,
Pneumatic tires respectively coupled to the rim of the inner wheel and the rim of the outer wheel;
The vehicle behavior control device according to claim 1, further comprising an actuator that slides at least one of the inner wheel and the outer wheel in a vehicle width direction.
前記左右の外側連結軸が前記インナホイール又は前記アウタホイールに結合することを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載する車両の挙動制御装置。 A central connecting shaft and left and right outer connecting shafts connected to each end of the central connecting shaft via left and right expansion and contraction means, respectively;
The vehicle behavior control device according to any one of claims 3 to 5, wherein the left and right outer connecting shafts are coupled to the inner wheel or the outer wheel.
前記アクチュエータは、前記ラックを介して前記外側連結軸を車両幅方向に沿って移動させることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載する車両の挙動制御装置。 Comprising left and right racks respectively coupled to the left and right outer connecting shafts via left and right bearings;
The vehicle behavior control device according to claim 6 or 7, wherein the actuator moves the outer connecting shaft along the vehicle width direction via the rack.
前記アウタホイールを車両幅方向にスライドさせるアウタ用アクチュエータと
を備えることを特徴とする請求項3〜請求項8のいずれか1項に記載する車両の挙動制御装置。 An inner actuator that slides the inner wheel in the vehicle width direction;
The vehicle behavior control device according to any one of claims 3 to 8, further comprising an outer actuator that slides the outer wheel in a vehicle width direction.
前記ギアを回転駆動するギア用アクチュエータと
を備えることを特徴とする請求項3〜請求項8のいずれか1項に記載する車両の挙動制御装置。 A gear for displacing an outer rotating shaft coupled to the outer wheel and an inner rotating shaft coupled to the inner wheel in a direction opposite to a vehicle width direction;
The vehicle behavior control device according to any one of claims 3 to 8, further comprising: a gear actuator that rotationally drives the gear.
車輪を前記支持部に沿って車両前後方向に移動させる前後移動用アクチュエータと
を備えることを特徴とする請求項12に記載する車両の挙動制御装置。 A support unit coupled to the vehicle body and connected to the vehicle movably in the vehicle longitudinal direction, and extending in the vehicle longitudinal direction;
The vehicle behavior control device according to claim 12, further comprising: a front-rear moving actuator that moves a wheel in the vehicle front-rear direction along the support portion.
前記支持部を含み、形状変化することによって前記支持部を車両前後方向に移動可能なリンク機構と、
前記リンク機構を形状変化させるリンク機構用アクチュエータと
を備えることを特徴とする請求項12に記載する車両の挙動制御装置。 A support connected to the wheel and extending in the vehicle longitudinal direction;
A link mechanism including the support part and capable of moving the support part in the vehicle longitudinal direction by changing its shape;
The vehicle behavior control device according to claim 12, further comprising: a link mechanism actuator that changes a shape of the link mechanism.
前記インナホイールのリムと前記アウタホイールのリムにそれぞれ結合される空気タイヤと、
前記インナホイール及び前記アウタホイールのうちの少なくとも一方を車両幅方向にスライドさせるアクチュエータと
を備えることを特徴とする車輪。 A wheel composed of an inner wheel arranged on the inner side in the vehicle width direction and an outer wheel arranged on the outer side,
Pneumatic tires respectively coupled to the rim of the inner wheel and the rim of the outer wheel;
A wheel comprising: an actuator that slides at least one of the inner wheel and the outer wheel in a vehicle width direction.
前記アウタホイールを車両幅方向にスライドさせるアウタ用アクチュエータと
を備えることを特徴とする請求項15〜請求項17のいずれか1項に記載する車輪。 An inner actuator that slides the inner wheel in the vehicle width direction;
The wheel according to any one of claims 15 to 17, further comprising: an outer actuator that slides the outer wheel in a vehicle width direction.
前記ギアを回転駆動するギア用アクチュエータと
を備えることを特徴とする請求項15〜請求項17のいずれか1項に記載する車輪。 A gear for displacing an outer rotating shaft coupled to the outer wheel and an inner rotating shaft coupled to the inner wheel in a direction opposite to a vehicle width direction;
The wheel according to any one of claims 15 to 17, further comprising: a gear actuator that rotationally drives the gear.
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