JP4542571B2 - アライメント変更制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪のトー角等のアライメントを制御するアライメント変更制御装置に関する。

工場出荷時の車両の車輪（特に、後輪）のトー角は、走行安定性を考慮して設定されている。しかし、このようなトー角の設定は、燃費が最適になるような設定とはいえない。例えば、トーインに設定すると、車両の走行時における車輪の転がり抵抗が増大するからである。

トーインに設定するためには、特許文献１の全輪独立操舵装置等に開示されているように、左右の車輪のトー角が独立に制御できるものでなければならない。従って、例えば、車両のステアリング機構が左右連結にされている場合はトーインに設定することはできない。また、特許文献２の車両の進路推定装置には、ナビゲーション装置を用いた変速制御により燃費の向上を達成する旨が開示されている。
特公平６−４７３８８号公報（請求項１、第２図など） 特開平１１−５１６６５号公報（段落００３７など）

しかし、特許文献１および２は、車輪がトーインに設定されていることにより燃費が最適化されていないという上記問題点については具体的に言及しておらず、燃費向上の余地が残されている。

本発明は、このような事情を鑑みて、車輪のトー角を制御することにより燃費を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両の走行状態の検出結果から、車両の直進状態を判定する直進状態判定手段と、車両の直進状態における燃費の向上に適した最適トー角を、運転手の当該車両における走行履歴に基づかないデータとして予め記憶しているアライメント記憶手段と、前記直進状態判定手段により車両が直進状態にあると判定された場合に、前記アライメント記憶手段に記憶された最適トー角に設定するアライメント設定手段と、を有し、直進状態が所定時間継続することで前記直進状態判定手段により、車両が直進状態であると判定された場合に、前記アライメント記憶手段に記憶された最適トー角に設定する、アライメント変更制御装置において、さらに、アライメントを、車両の走行中に燃費向上の試行対象となるトー角に設定し、前記設定されたトー角にて走行する際の燃費を算出する試行を、トー角を変更しつつ繰り返す燃費試行手段と、各試行において、試行対象となるトー角および当該トー角のときに算出された燃費を関連づけ、複数の異なるトー角に対応する燃費に関する情報を前記試行の結果として前記試行を行った時刻とともに記憶する燃費記憶手段と、前記燃費記憶手段から前記燃費に関する情報を読み出し、前記読み出した燃費に関する情報において、当該燃費が最大になるトー角を選択する選択手段とを有し、前記選択手段により選択されたトー角に設定することを特徴とする。

本発明により、車輪のトー角を制御することにより燃費を向上させることができる。

以下、本発明のアライメント変更制御装置の一例として、車輪のアライメントの一例である車輪のトー角を制御するトー角変更制御装置を実施するための最良の形態について説明する。説明の際には、添付した図面を適宜参照する。

１．実施の形態１
実施の形態１におけるトー角変更制御装置について説明する。実施の形態１は車両が直進状態にある場合に、燃費を向上させるために理論的には最適となるトー角に設定する技術に関するものである。以下、その詳細な説明をする。なお、図１は実施の形態１におけるトー角変更制御装置を適用した４輪車両としての全輪操舵装置の概略図であり、図２は左後輪側のトー角変更装置の構成図であり、図３はトー角変更装置のアクチュエータの構成図である。

１．１．全輪操舵装置の構成
図１に示すように、全輪操舵装置１００は、前輪１L、１Rを転舵させる操作ハンドル３による操舵を補助する電動パワーステアリング装置１１０、前輪１L、１Rの転舵角と車速に応じて後輪２L、２Rをそれぞれ独立に転舵させるトー角変更装置１２０L、１２０R、電動パワーステアリング装置１１０およびトー角変更装置１２０L、１２０Rを制御する操舵制御装置１３０（以下、操舵制御ＥＣＵ(Electronic Control Unit)と称する）、車速センサＳ_Ｖ、ヨーレートセンサＳ_Ｙ、横加速度センサＳ_ＧＳなど各種センサを含んで構成されている。

１．１．１．電動パワーステアリング装置
電動パワーステアリング装置１１０は、操作ハンドル３が設けられたメインステアリングシャフトと、ピニオン軸とが、２つのユニバーサルジョイント（自在継手）によって連結され、また、ピニオン軸の下端部に設けられたピニオンギアは、車幅方向に往復運動可能なラック軸のラック歯に噛合し、ラック軸の両端には、タイロッドを介して左右の前輪１Ｌ、１Ｒが連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置１１０は、操作ハンドル３の操舵時に車両の進行方向を変えることができる。ここで、ラック軸、ラック歯、タイロッドは転舵機構を構成する。なお、ピニオン軸はその上部、中間部、下部を、軸受を介してステアリングギアボックスに支持されている。

また、電動パワーステアリング装置１１０は、操作ハンドル３による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機４を備えており、この電動機４の出力軸に設けられたウォームギアが、ピニオン軸に設けられたウォームホイールギアに噛合している。すなわち、ウォームギアとウォームホイールギアとで減速機構が構成されている。また、電動機４の回転子と電動機４に連結されているウォームギアとウォームホイールギアとピニオン軸とラック軸とラック歯とタイロッドなどにより、ステアリング系が構成される。

電動機４は、複数の界磁コイルを備えた固定子（図示せず）とこの固定子の内部で回動する回転子（図示せず）からなる３相ブラシレスモータであり、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換するものである。

ここで、操作ハンドル３に加えられる操舵トルクをＴｓとすると、一般的に操舵トルクＴｓは、
Ｔｓ＝Ｊ・ｄ^２θ_Ｓ／ｄｔ^２＋Ｃ・ｄθ_Ｓ／ｄｔ＋Ｋ（θ_Ｓ−θ_Ｆ）
となることがわかっている。
ここで、θ_Ｓは操舵回転角であり、θ_Ｆは、電動機回転角を減速機構の回転比で除した値である。また、Ｊはステアリング系の慣性係数（イナーシャ）であり、Ｃはステアリング系の粘性係数（ダンパ）であり、Ｋはベース信号係数である。この式は車両特性や車両状態に無関係である。

また、電動パワーステアリング装置１１０は、操舵トルクＴｓを検出する操舵トルクセンサＳ_Ｔと、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、電動機４の回転角を検出するレゾルバと、ピニオン軸に加えられるピニオントルクを検出するピニオントルクセンサと、ピニオントルクセンサの出力を増幅する差動増幅回路と、車速センサＳ_Ｖとを備えている。

車速センサＳ_Ｖは、車両の車速Ｖを単位時間あたりのパルス数として検出するものであり、車速信号を出力する。

１．１．２．操舵制御ＥＣＵ
次に、操舵制御ＥＣＵについて説明する。操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)などを備えるコンピュータおよびプログラム、周辺回路などからなっている。横加速度センサＳ_ＧＳ、ヨーレートセンサＳ_Ｙ、車速センサＳ_ｖから車両の走行状態を表す横加速度、ヨーレート、車速が検出され、操舵制御ＥＣＵ１３０に入力される。操舵制御ＥＣＵ１３０は、横加速度、ヨーレート、車速による検出結果から、電動パワーステアリング装置１１０及び後輪２Ｌ、２Ｒのトー角を制御するトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒを制御する制御信号を出力する。

１．２．トー角変更装置の構成
次に、図２、図３を参照しながらトー角変更装置の構成を説明する。
図２は左後輪側のトー角変更装置を示す平面図、図３はトー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。

トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、車両の左右の後輪２Ｌ、２Ｒにそれぞれ取り付けられるものであり、図３では、左後輪２Ｌを例にとりトー角変更装置１２０Ｌを示している。トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、アクチュエータ３０、トー角変更制御装置（以下、トー角変更制御ＥＣＵと称する）３７を備えている。なお、図２は、左側の後輪２Ｌのみを示しているが、右側の後輪２Ｒについても同様（対称）にして取り付けられている。なお、トー角変更制御ＥＣＵ３７は本発明のトー角変更制御装置に相当する。

車体のリアサイドフレーム１１に略車幅方向に延びるクロスメンバ１２の車幅方向端部が弾性支持されている。そして、略車体前後方向に延びるトレーリングアーム１３の前端がクロスメンバ１２車幅方向端部近くで支持されている。トレーリングアーム１３の後端に後輪２Ｌ、２Ｒが固定されている。
トレーリングアーム１３は、クロスメンバ１２に装着される車体側アーム１３ａと、後輪２Ｌ、２Ｒに固定される車輪側アーム１３ｂとが、略鉛直方向の回転軸１３ｃを介して連結されて構成されている。これにより、トレーリングアーム１３が車幅方向へ変位することが可能となっている。

前記アクチュエータ３０は、その一端が車輪側アーム１３ｂの回転軸１３ｃより前方側の前端部にボールジョイント１６を介して取り付けられ、他端がクロスメンバ１２にボールジョイント１７を介して取り付けられている。

図３に示すように、アクチュエータ３０は、電動機３１、減速機構３３、送りねじ部３５などを備えて構成されている。
電動機３１は、正逆両方向に回転可能なブラシモータやブラシレスモータなどで構成されている。
減速機構３３は、例えば、２段のプラネタリギア（図示せず）などが組み合わされて構成されている。
送りねじ部３５は、円筒状に形成されたロッド３５ａと、スクリュー溝３５ｂが形成されてロッド３５ａの内部に挿入されるナット３５ｃと、スクリュー溝３５ｂと噛合してロッド３５ａを軸方向に移動可能に支持するスクリュー軸３５ｄとを備えて構成されている。スクリュー軸３５ｄは、減速機構３３および電動機３１とともに細長形状のケース本体３４内に収容され、減速機構３３の一端が電動機３１の出力軸と連結され、他端がスクリュー軸３５ｄと連結されている。
電動機３１からの動力が、減速機構３３を介してスクリュー軸３５ｄに伝達されてスクリュー軸３５ｄが回転することで、ロッド３５ａがケース本体３４に対して図示左右方向（軸方向）に伸縮自在に動作するようになっている。また、アクチュエータ３０にはブーツ３６が取り付けられて、外部からの埃や水などの異物が浸入しないようなっている。

また、アクチュエータ３０には、ロッド３５ａの位置（伸縮量）を検出するストロークセンサ３８が設けられている。このストロークセンサ３８は、例えば、マグネットが内蔵され、磁気を利用して位置を検出できるようになっている。このように、ストロークセンサ３８を用いて位置を検出することにより、後輪２Ｌ、２Ｒのトーイン、トーアウトの舵角（トー角）を個別に高精度に検出できるようになっている。

このように構成されたアクチュエータ３０は、ロッド３５ａの先端に設けられたボールジョイント１６がトレーリングアーム１３の車輪側アーム１３ｂ（図２参照）に回動自在に連結され、ケース本体３４の基端に設けられたボールジョイント１７がクロスメンバ１２（図２参照）に回動自在に連結されている。電動機３１の動力によってスクリュー軸３５ｄが回転してロッド３５ａが伸びる（図３の左方向）と、車輪側アーム１３ｂが車幅方向外側（図２の左方向）に押圧されて、後輪２Ｌが左方向に旋回し、またロッド３５ａが縮む（図３の右方向）と、車輪側アーム１３ｂが車幅方向内側（図２の右方向）に引かれて、後輪２Ｌが右方向に旋回する。

なお、アクチュエータ３０のボールジョイント１６が取り付けられる場所は、ナックルなど後輪２Ｌのトー角を変更できる位置であれば、車輪側アーム１３ｂに限定されるものではない。また、本実施形態においてトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒはセミトレーリングアーム型独立懸架方式のサスペンションに対して適用した場合の例で示したがそれに限定されるものではなく、他の懸架方式のサスペンションにも適用できる。

また、アクチュエータ３０には、トー角変更制御ＥＣＵ３７が一体に構成されている。トー角変更制御ＥＣＵ３７は、アクチュエータ３０のケース本体３４に固定され、ストロークセンサ３８とコネクタなどを介して接続されて構成されている。
トー角変更制御ＥＣＵ３７には、車両に搭載された図示しないバッテリなどの電源から電力が供給される。また、操舵制御ＥＣＵ１３０、電動機駆動回路２３にも前記とは別系統でバッテリなどの電源から電力が供給される（図示せず）。

１．３．トー角変更制御ＥＣＵの構成
次に、図４を参照しながらトー角変更制御ＥＣＵの詳細な構成を説明する。
図４に示すように、トー角変更制御ＥＣＵ３７はアクチュエータ３０を駆動制御する機能を有し、この機能を奏するコンピュータとしてＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有して構成されている。そして、この機能に対応する処理ルーチンを実施するプログラムがＲＯＭに格納されている。また、各トー角変更制御ＥＣＵ３７は、操舵制御ＥＣＵ１３０と通信線を介して接続され、他方のトー角変更制御ＥＣＵ３７とも通信線を介して接続されている。

トー角変更制御ＥＣＵ３７は、直進状態判定部４１、タイマ４２、トー角設定部４３、メモリ４４および電動機駆動部４５を備えている。直進状態判定部４１において、操舵制御ＥＣＵ１３０より車両の走行状態の検出結果である車速、操舵トルク、ヨーレート、横加速度の信号が入力され、車両の直進状態にあるか否かを判定する。車両が直進しているときは、操舵トルク、ヨーレート、横加速度がそれぞれほぼゼロであるが、そのような状態が所定時間継続しないと、直進状態にあるとはいい難い。例えば、操作ハンドル３を右方向にきった後に左方向にきるときに瞬間的に操舵トルクがゼロになったとしても直進状態とは判定しない。そこで、直進状態判定部４１がタイマ４２より時刻情報を検出し、操舵トルクなどがゼロになる状態が所定時間継続するか否かを判定する。なお、直進状態の判定には、車速、操舵トルク、ヨーレート、横加速度を総合的に考慮しても良い。

トー角設定部４３は直進状態判定部４１より直進状態が判定されたことを制御信号として入力されると、メモリ４４に記憶されている最適トー角を読み出す。メモリ４４に記憶されているトー角は、直進走行をしている場合に車輪が車両の前後方向と略平行となる角度、つまり、トー角がほぼ０°に設定されており、タイヤの転がり抵抗が理論的に最小になる値である。工場出荷時または当該車両の購入後若しくは修理後の整備においてこのトー角をメモリ４４に記憶するように設計することが望ましい。
トー角設定部４３は、メモリ４４に記憶されたトー角に設定するように電動機制御信号を電動機駆動部４５に出力する。この電動機制御信号は、電動機３１に供給する電流値と電流を流す方向を含む信号である。電動機駆動部４５は、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)のブリッジ回路などで構成され、電動機制御信号に基づいて電動機３１に電動機電圧を印加する。

１．４．直進状態において最適トー角に設定する処理
図５のフローチャートを参照しながらトー角変更制御ＥＣＵにおける最適トー角に設定する処理について説明する。図５において、車両の直進状態は操舵トルクＴｓを用いて判定することにする。直進状態の判定は、操作ハンドル３がきられていることを検出することで最も精度良く行われるものであり、その検出は操舵トルクＴｓに反映されるからである。また、この処理は走行中に行うことを前提にし、停止中、つまり、車速がゼロの状態では行わないようにする。また、後輪２Ｒ、２Ｌのトー角は、初期状態において、走行安定性を重視するために僅かながらトーインに設定されているものとする。

まず、走行中において、操舵トルクＴｓ１が検出され、操舵トルクの信号が操舵制御ＥＣＵ１３０より直進状態判定部４１に入力される（ステップＳ０１）。次に、入力された信号の操舵トルクＴｓ１の絶対値が微小量αよりも小さいか否かが判定される（ステップＳ０２）。微小量αの値は直進状態の判定の精度を調節するときに適宜設定変更することができる。操舵トルクＴｓ１の絶対値が微小量αよりも小さければ（ステップＳ０２でＹｅｓ）、操舵トルクＴｓ１を検出した時刻ｔ１がタイマ４２より検出される（ステップＳ０３）。操舵トルクＴｓ１の絶対値が微小量α以上であれば（ステップＳ０２でＮｏ）、車両が非直進状態であると判定される（ステップＳ０９）。従って、トー角を車両の前後方向と略平行に設定することはなく終了する。ただし、操舵トルクＴｓの検出は走行中において一定の間隔で行い、図５の処理が繰り返される。

時刻ｔ１の検出の後、暫く時間が経過したら時刻ｔ２をタイマ４２より検出する（ステップＳ０４）。そして、時刻ｔ２と時刻ｔ１の時間差ｔ２−ｔ１が算出される（ステップＳ０５）。時間差ｔ２−ｔ１が所定時間Ｔよりも大きければ（ステップＳ０５でＹｅｓ）、操舵トルクＴｓ２が検出され、操舵トルクの信号が操舵制御ＥＣＵ１３０より直進状態判定部４１に入力される（ステップＳ０６）。所定時間Ｔは操舵トルクがほぼゼロの状態が継続しているか否かを判定する基準となる時間であり、直進状態の判定の精度を調節するときに適宜設定変更することができる。時間差ｔ２−ｔ１が所定時間Ｔ以下であれば（ステップＳ０５でＮｏ）ステップＳ０４に戻り、時刻ｔ２を再度検出する。従って、所定時間Ｔが経過するまでは操舵トルクＴｓ２が検出されないように処理される。

次に、検出された操舵トルクＴｓ２の絶対値が微小量αよりも小さいか否かが判定される（ステップＳ０７）。ステップＳ０７の微少量αはステップＳ０２のそれと同等の機能を果たすが、その値は同一である必要はない。操舵トルクＴｓ２の絶対値が微小量αよりも小さければ（ステップＳ０７でＹｅｓ）、車両が直進状態にあると判定される（ステップＳ０８）。所定時間Ｔの間、操舵トルクがほぼゼロの状態が継続したことになり、操作ハンドル３が殆どきられていないといえるからである。従って、車両が直進状態にあると判定され、その判定の制御信号がトー角設定部４３に出力される。
一方、操舵トルクＴｓ２の絶対値が微小量α以上であれば（ステップＳ０７でＮｏ）、車両が非直進状態にあると判定される（ステップＳ０９）。従って、トー角を車両の前後方向と略平行に設定することはなく終了する。

車両が直進状態にあると判定された後、トー角設定部４３において、メモリ４４より最適トー角が読み出される（ステップＳ１０）。次に、電動機制御信号を電動機駆動部４５に出力し、電動機３１を駆動することにより後輪２Ｌ、２Ｒが目的のトー角、つまり、車両の前後方向と略平行となるトー角に設定されて終了する（ステップＳ１１）。

なお、直進状態から非直進状態、例えば、旋回時においては、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角は、走行安定性を重視するために、旋回時において最適なトーインまたはトーアウトの状態に戻すようにすると良い。操舵トルクＴｓの絶対値が微少量α以上になったことを検出して、トーインまたはトーアウトになるように設定する。

１．５．まとめ
実施の形態１により以下の効果を奏する。つまり、車両が直進状態にあるときは、後輪２Ｌ、２Ｒが進行方向と略平行になるようにトー角を設定することができる。従って、直進しているときの後輪２Ｌ、２Ｒの転がり抵抗は理論的には最小になり、燃費を向上させることができる。そして、旋回時などの非直進状態においてはこのようなトー角の設定を行わないようにする。これにより、旋回時のような非直進状態におけるトー角の制御と干渉することが無いため、非直進状態の走行安定性を保持することができる。

２．実施の形態２
実施の形態２はナビゲーション装置を備えている車両において、走行中の車両がナビゲーション装置の情報を利用して直進状態になることを推定して、最適となるトー角に設定する技術に関するものである。以下、その詳細な説明をする。なお、図６はナビゲーション装置の構成図であり、図７は、ナビゲーション装置と通信線を介して接続されているトー角変更制御ＥＣＵの構成図である。

２．１．ナビゲーション装置の構成
図６を参照しながらナビゲーション装置の詳細な構成を説明する。この構成の基本的な部分は特許文献２に開示されている。

ナビゲーション装置６０は、ＧＰＳ(Global Positioning System)用コントローラ６１、推測航法部６２、マップマッチング部６３、ナビゲーション部６４、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disk-Read Only Memory)６５、ＣＤ−ＲＯＭコントローラ６６、表示制御部６７、および表示装置６８を備えて構成されている。

ＣＤ−ＲＯＭ６５は電子的な道路情報を含む地図情報を格納した地図情報格納部として機能する。ＣＤ−ＲＯＭ６５に格納された道路地図は、例えば全国地図を全体として構成する非常に多数のメッシュ区画を含む。各メッシュ区画の道路情報は、メッシュ区画内の道路や道路属性を表している。道路の各々は道路形状を表す多数の区分点（ノード）を含み、互いに隣り合うノードは一つの道路区間を画成している。その道路区間をリンクＩＤ(Identification)として特定する。つまり、一つのノードとそのノードを端部とするリンクＩＤを特定することにより、もう一つの端部となるノードを特定することができる。

道路情報は、各ノードの座標位置などの情報を含み、分岐点のノードまたは交差点のノードについてはこれらのノードに接続する道路を表す情報がリンクＩＤのデータ構造として含まれている。道路属性は、当該道路の名称、道路幅、直線、カーブ、傾斜などを含む。
現在の車両位置に対応する現ノードには、車両進行方向において一つ以上の道路区間が接続しており、１つ以上のリンクＩＤが特定されている。従って、現ノードが道路分岐点または交差点を表す分岐点ノードまたは交差点ノードでなければ、現ノードには一つの進路区間のみが接続しており、唯一のリンクＩＤが特定される。一方、現ノードが分岐点ノードまたは交差点ノードであれば、現ノードには２つ以上の進路区間が接続されており、各進路区間に対応したリンクＩＤが特定される。

ＧＰＳ用コントローラ６１は衛星航法システム（ＧＰＳ）からの信号をアンテナより入力して車両の絶対位置を表す情報をナビゲーション部６４に出力する。推測航法部６２は地磁気センサＳ_ｄにより検出された方位および車速センサＳ_ｖにより検出された車速に基づいて車両の相対位置や車両の走行軌跡を表す情報をマップマッチング部６３に出力する。
マップマッチング部６３では、ＣＤ−ＲＯＭコントローラ６６を介してＣＤ−ＲＯＭ６５から出力された地図情報に含まれる道路情報と推測航法部６２からの車両の走行軌跡とに基づいて、現在走行中の道路が特定される。そして、ナビゲーション部６４では、ＧＰＳ用コントローラ６１より入力した絶対位置とマップマッチング部６３より入力した相対位置に基づいて車両の現在位置が正確に求められ、現在位置情報が出力される。

表示制御部６７は、ＣＤ−ＲＯＭコントローラ６６を介してＣＤ−ＲＯＭ６５から出力された道路情報、ＣＤ−ＲＯＭコントローラ６６を介してナビゲーション部６４から出力された現在位置情報を利用して走行道路まわりの道路地図を表示装置６８に表示させるように構成されている。もし、運転手により目的地情報が入力されていれば車両の現在位置から目的地に至る推奨経路も表示装置６８に表示させる。

２．２．ナビゲーション装置と接続したトー角変更制御ＥＣＵの構成
図７を参照して、ナビゲーション装置と通信線を介して接続されたトー角変更制御ＥＣＵの構成を説明する。トー角変更制御ＥＣＵ３７はナビ入力部４６、直進状態推定部４７、タイマ４２、トー角設定部４３、メモリ４４、電動機駆動部４５を備えて構成されている。基本的な機能は実施の形態１と共通するので、実施の形態１と同じ構成部分についての説明は省略する。

ナビ入力部４６はナビゲーション装置６０と通信線を介して接続するインターフェイスである。ナビゲーション装置６０により求められた現在位置情報および道路情報を直進状態推定部４７に出力する。また、ナビ入力部４６は、現在位置情報に応じて当該現在位置に関連する道路情報に含まれるノードの情報及び当該ノードを端部とするリンクＩＤの情報を順次入力する。入力される道路情報には、車両の現在位置に対応する現ノードの情報だけでなく、現ノードを中心とした一定範囲内の領域に対応するメッシュ区画内にある道路情報、ノードの情報及び当該ノードを端部とするリンクＩＤの情報も含まれる。

直進状態推定部４７において、現在の車両位置から所定時間後において直進することができるか否かについて推定される。ナビ入力部４６より入力された現在位置情報および道路情報より、現ノードおよび現ノードを端部とするリンクＩＤを抽出する。抽出したリンクＩＤにより、一方の端部となる現ノードとは他方の端部となるノードを、車両が所定時間後に走行する車両の位置として特定する。特定した位置の道路の状態を道路情報より読み出し、その道路において直進することができれば直進状態として推定する。

トー角設定部４３において、直進状態推定部４７より直進状態が推定されたことを制御信号として入力されると、メモリ４４に記憶されている最適トー角が読み出され、そのトー角に設定される。

２．３．推定した直進状態において最適トー角に設定する処理
図８のフローチャートを参照しながらトー角変更制御ＥＣＵにおける最適トー角に設定する処理について説明する。この処理は走行中に行うことを前提にし、停止中、つまり、車速がゼロの状態では行わないようにする。

まず、走行中において、ナビ入力部４６により現在位置情報および道路情報が直進状態推定部４７に入力される（ステップＳ２１）。次に、現在位置情報および道路情報の入力に対し、車速が検出され、現在位置における車両の車速の信号が入力される（ステップＳ２２）。次に、現在位置から所定時間Ｔだけ経過したときの車両の直進状態を推定するために、現在位置にいるときの時刻ｔ１がタイマ４２より検出される（ステップＳ２３）。所定時間Ｔは、Ｔと車速とを乗算して算出される距離だけ車両が走行したときに直進しているか否かを推定する基準となる時間であり、直進状態の推定の精度を調節するときに適宜設定変更することができる。

時刻ｔ１の検出の後、時刻ｔ１より所定時間Ｔが経過した時刻ｔ２における車両の位置を算出する（ステップＳ２４）。Ｔと車速とを乗算して算出される距離を車両の移動距離とし、この移動距離と車両の現在位置の現ノード、当該現ノードを端部とするリンクＩＤ、当該リンクＩＤの他方の端部となるノードから走行すると予見される車両の位置を特定する。なお、この距離は車速だけでなく、操舵トルク、ヨーレート、横加速度も検出して総合的に算出しても良い。

次に、時刻ｔ２において車両が走行すると予見される道路の状態を道路情報より読み出す（ステップＳ２５）。ステップＳ２４において車両が走行すると予見されるときに利用したリンクＩＤを用いて一方の端部となる現ノードとは他方の端部となるノードを読み出して、当該ノードの道路の状態を読み出す。読み出した結果、そのノードの道路が直線であるか否かが判定される（ステップＳ２６）。

そのノードの道路が直線であると判定されれば（ステップＳ２６でＹｅｓ）、時刻ｔ２において車両が直進状態になると推定される（ステップＳ２７）。そのノードの道路が直線でないと判定されれば（ステップＳ２６でＮｏ）、時刻ｔ２において車両が非直進状態になると推定されて、処理を終了する（ステップＳ２８）。ただし、ナビゲーション装置６０から入力される道路情報の読み出しは走行中において一定の間隔で行い、図８の処理が繰り返される。

直進状態になると推定された後、タイマ４２より時刻情報が入力され、所定時間Ｔが経過して時刻ｔ２が検出されたか否か判定する（ステップＳ２９）。時刻ｔ２が検出されれば（ステップＳ２９でＹｅｓ）、トー角を設定する制御信号がトー角設定部４３に入力され、トー角設定部４３において、メモリ４４より最適トー角が読み出される（ステップＳ３０）。その後、電動機制御信号を電動機駆動部４５に出力し、電動機３１を駆動することにより後輪２Ｌ、２Ｒが目的のトー角、つまり、車両の前後方向と略平行となるトー角に設定されて終了する（ステップＳ３１）。時刻ｔ２が検出されなければ（ステップＳ２９でＮｏ）、時刻ｔ２が検出されるまでステップＳ３０以降の処理を待機する。

なお、車両の現在位置の現ノードが分岐点ノードまたは交差点ノードでなければ、リンクＩＤおよび他方の端部となるノードを唯一に特定できるので、そのノードの道路の状態を推定すればよい。しかし、現ノードが分岐点ノードまたは交差点ノードであった場合には、リンクＩＤは複数特定される。この場合は、例えば、特許文献２に開示された方法により進路を推定して、リンクＩＤおよびそのリンクＩＤの他方の端部となるノードを特定すればよい。

２．４．まとめ
実施の形態２により以下の効果を奏する。つまり、車両が直進状態になると推定されるときは、その推定したタイミングに合わせて後輪２Ｌ、２Ｒが進行方向と平行になるようにトー角を設定することができる。従って、直進しているときの後輪２Ｌ、２Ｒの転がり抵抗は理論的には最小になり、燃費を向上させることができる。そして、直進状態を予見しているので、実際に直進状態を判定するときよりもいち早くトー角の設定を行い、より効率よく燃費を向上させることができる。

３．実施の形態３
実施の形態３は、走行中の車両において、後輪のトー角を意図的に変えていき、そのトー角における燃費を求めていくことにより、実質的に燃費が最大になるトー角を決定する技術に関するものである。以下、その詳細な説明をする。なお、図９は、トー角変更制御ＥＣＵの構成図である。

３．１．トー角変更制御ＥＣＵの構成
図９に示すように、トー角変更制御ＥＣＵ３７は直進状態判定部４１、タイマ４２、トー角設定部４３、電動機駆動部４５、燃費算出部４８、燃費記憶テーブル４９ａを有する燃費情報記憶部４９、最適燃費選択部５０を備えて構成されている。基本的な機能は実施の形態１と共通するので、実施の形態１と同じ構成部分についての説明は省略する。

燃費算出部４８は、燃料噴射装置 （以下、ＦＩ(Fuel Injection)と称する）８０により電子制御式に噴射された燃料の量を検出して瞬間的な燃費を算出する。燃費を算出するタイミングはトー角設定部４３より制御信号が出力されることにより決定される。トー角設定部４３は直進状態判定部４１より直進状態が判定されたことを制御信号として入力されると、燃費情報記憶部４９を読み出し、燃費測定の試行対象となるトー角に設定する。このとき、電動機制御信号を電動機駆動部４５に出力する一方で、燃費算出部４８に制御信号を出力して燃費を算出させる。

燃費情報記憶部４９は、トー角設定部４３により設定されたトー角と燃費算出部４８により算出された燃費を関連づけ、燃費に関する情報として複数の試行対象となるトー角毎に記憶する。記憶された燃費に関する情報を収集していくことにより、後述の燃費テーブル４９ａ（図１０参照）が作成される。なお、試行対象とするトー角は適宜設定変更することができるものであり、実質的に最大の燃費が得られるトー角の近傍の角度を選んでいけば良い。

最適燃費選択部５０は、燃費情報記憶部４９の燃費テーブル４９ａを読み出し、記憶されている燃費のうち最大のものを検索し、対応するトー角を抽出する。抽出したトー角の制御信号をトー角設定部４３に出力する。トー角設定部４３は、最適燃費選択部５０により選択されたトー角に設定するため、電動機制御信号を電動機駆動部４５に出力する。

３．２．燃費テーブル
図１０を参照して、燃費テーブル４９ａに記憶される燃費に関する情報の構造ついて説明する。このテーブルの行には燃費を測定した順番を表す番号が連番で付されている。また、このテーブルの列の項目には、燃費の測定順に順次付される「番号」、試行対象となる「トー角」、そのトー角で測定した「燃費」、燃費の測定を開始したときの「開始時刻」、燃費の測定を終了したときの「終了時刻」が設けられている。例えば、番号「１」における燃費に関する情報について説明すると、トー角設定部４３にて設定したトー角は０．１°にトーインしたものであり（トーインに設定した場合には「＋」で表示する。）、２００７年１月１９日の８：００：００から８：０３：００までの３分間燃費を測定している。開始時刻および終了時刻はタイマ４２より入力される時刻情報により決定される。そして、燃費算出部４８はその間燃費を測定し、算出された燃費は１５．０（ｋｍ／ｌ）である。
このような測定を番号「２」、「３」、・・・として順次測定していき、試行対象のトー角に対する燃費のサンプルデータが収集される。

３．３．試行するトー角に対応する燃費に関する情報を収集する処理
図１０の燃費テーブル４９ａ、図１１のフローチャートを参照しながら、試行するトー角に対応する燃費に関する情報を収集し、燃費テーブルを作成する処理について説明する。このとき、燃費の算出は直進状態において行うようにする。直進状態においてトー角を変えていくことは、旋回時などの非直進状態において変えることよりも、トー角の変更に伴うパワーロスが少なくなるからである。ただし、この燃費の算出は直進状態でも非直進状態でも行うことが可能である。

まず、走行中において、車速、操舵トルク、ヨーレート、横加速度を検出して走行状態を検出する（ステップＳ４１）。走行状態の検出の方法は実施の形態１と同様である。その検出結果から直進しているか否かが判定される（ステップＳ４２）。直進していれば（ステップＳ４２でＹｅｓ）、直進状態判定部４１において、直進状態であると判定され、トー角設定部４３にトー角の制御信号が入力される（ステップＳ４３）。直進していなければ（ステップＳ４２でＮｏ）、燃費の算出は行わずに終了する。

トー角設定部４３において、燃費情報記憶部４９を読み出し、予め設定された試行対象とするトー角を決定し、燃費情報の収集を開始する（ステップＳ４４）。まず、１番目の燃費情報の収集が開始され、図１０の燃費テーブル４９ａにおいて番号「１」の行項目が検索される（ステップＳ４５）。次に、番号「１」のトー角「＋０．１」が抽出され、１番目のトー角が決定される。０．１°だけトーインに設定するように電動機制御信号を電動機駆動部４５に出力して１番目のトー角が設定される（ステップＳ４６）。１番目のトー角が決定されたとき、タイマ４２より時刻情報が燃費情報記憶部４９に入力され、燃費の算出を開始する時刻が入力される（ステップＳ４７）。図１０の燃費テーブル４９ａにおいて、１番目の開始時刻として２００７年１月１９日の８：００：００が入力される。

トー角が設定された後、燃費算出部４８がＦＩ８０より噴出される燃料の量を検出して燃費を算出する（ステップＳ４８）。１番目のトー角として＋０．１°に設定された状態で、２００７年１月１９日の８：００：００から８：０３：００までの３分間燃費を算出する処理が実行される。

燃費の算出処理を終了するため、その終了時刻を検出する（ステップＳ４９）。タイマ４２より時刻情報が燃費情報記憶部４９に入力され、燃費の算出を終了する時刻（２００７年１月１９日の８：０３：００）が１番目の「終了時刻」の項目に登録される。トー角設定部４３において、当該終了の時刻情報が読み出され、燃費を算出する処理の終了制御信号が燃費算出部４８に出力されることにより燃費の算出処理を終了する。次に、１番目のトー角における燃費を燃費テーブル４９ａに登録することにより、１番目の燃費情報を記憶する（ステップＳ５０）。トー角として＋０．１°に設定された状態で算出された燃費は１５．０（ｋｍ／ｌ）であるので、番号「１」の「燃費」の項目には「１５．０」のように登録される。

ステップＳ４６からステップＳ５０までの処理は試行対象となるトー角について全て繰り返される。即ち、試行対象となるトー角の個数がＮ個あったとして、ｉ番目のトー角における燃費を算出し終えた場合、ｉとＮが一致するか判定される（ステップＳ５１）。ｉとＮが一致すれば（ステップＳ５１でＹｅｓ）、燃費の算出処理を終了する。ｉとＮが一致しなければ（ステップＳ５１でＮｏ）、ｉ＜Ｎであることを意味しており、番号ｉの数値を「１」だけ繰り上げる（ステップＳ５２）。そして、ｉ＋１番目のトー角における燃費が算出され（ステップＳ４６からステップＳ５０）、ｉ＝Ｎとなるまで順次繰り返される。１番目のトー角である＋０．１°における燃費が１５．０（ｋｍ／ｌ）であると算出された後は、２番目のトー角として「＋０．２°」に設定し、そのトー角における燃費算出の開始時刻、終了時刻、燃費が燃費テーブル４９ａに登録されていく。このような登録がＮ番目のトー角における燃費に関する情報が作成されるまで継続する。

３．４．燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理
図１０の燃費テーブル４９ａ、図１２のフローチャートを参照しながら燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理について説明する。このとき、選択されたトー角に設定するタイミングは「３．３」と同様の理由から、直進状態において行うようにする。ステップＳ６１からステップＳ６３までの処理における直進状態の判定は「３．３」における図１１のフローチャートのステップＳ４１からステップＳ４３と同様であるのでその説明を省略する。

車両が直進状態にあると判定された後、最適燃費選択部５０により燃費テーブル４９ａが読み出される（ステップＳ６４）。燃費テーブル４９ａを検索し、「燃費」の項目から最大の燃費の値を抽出し、その値に対応する番号を選択する（ステップＳ６５）。図１０の燃費テーブル４９ａにおいて、燃費の最大値は「１５．２」であり、３番目が選択される。

次に、選択された番号に対応するトー角に設定するように、最適燃費選択部５０から制御信号がトー角設定部４３に入力される（ステップＳ６６）。３番目のトー角として「＋０．３°」が抽出されているので、０．３°だけトーインに設定するように後輪２Ｒ、２Ｌを駆動制御する。

３．５．まとめ
実施の形態３により以下の効果を奏する。つまり、燃費が最大となるトー角を記録して学習していく構成をとっているので、実質的に燃費が最大となるトー角を見つけ出すことができる。従って、運転手ごとに車両の走行に合った最適なトー角を経験的に見つけ出すことができる。そして、燃費に関する情報を定期的に収集し、燃費テーブル４９ａを更新していくことにより、タイヤの摩耗状況に合わせて適宜最適なトー角に設定することができる。

４．実施の形態４
実施の形態４はナビゲーション装置を備えている車両において、ナビゲーション装置により車両が同一経路を繰り返し走行していることを認識し、その同一経路を走行する場合において、後輪のトー角を意図的に変えていき、そのトー角における同一経路における燃費を求めていくことにより、実質的に燃費が最大になるトー角を決定する技術に関するものである。以下、その詳細な説明をする。なお、図１３はナビゲーション装置の構成図であり、図１６は、ナビゲーション装置と通信線を介して接続されているトー角変更制御ＥＣＵの構成図である。

４．１．ナビゲーション装置の構成
図１３を参照しながらナビゲーション装置の詳細な構成を説明する。実施の形態２のナビゲーション装置（図６参照）の構成に加えてタイマ６９、走行履歴テーブル７０ａを有する走行履歴記憶部７０、同一経路特定部７１が備えられている。実施の形態２と同じ構成部分についての説明は省略する。

走行履歴記憶部７０は現在位置情報と地図情報に含まれる道路情報を関連づけ、走行履歴の情報として過去に走行した経路毎に記憶する。走行履歴の情報を収集していくことにより、後述の走行履歴テーブル７０ａ（図１４参照）が作成される。また、走行履歴の情報はトー角変更制御ＥＣＵ３７に送信される。

同一経路特定部７１は、車両の走行する経路が過去に走行した経路と同一であるか否かを判定し、同一経路を特定し、特定した同一経路の情報をトー角変更制御ＥＣＵ３７に送信する。車両の現在位置情報および地図情報に含まれる道路情報から現在走行している経路を特定し、走行履歴テーブル７０ａを読み出す。そして、過去に走行した経路を検索し、現在走行している経路と同一であるか判定する。

表示制御部６７には走行履歴および同一経路の情報が入力される。そして、表示制御部６７を介して表示される表示装置６８には、車両が現在走行している道路まわりの道路地図だけでなく、過去に走行したことがある経路である旨が表示される。例えば、道路を色違いで表示するなどして、過去に走行した回数を示唆するようにしても良い。

４．２．走行履歴テーブル
図１４を参照して、走行履歴テーブル７０ａに記憶される走行履歴の情報の構造ついて説明する。このテーブルの行には走行履歴を測定した順番を表す番号が連番で付されている。また、このテーブルの列の項目には、過去に走行したことのある経路の始点のノードとなる「開始ノード」、その経路の終点のノードとなる「終了ノード」、開始ノードおよび終了ノードで結ばれる道路区間を特定する「リンクＩＤ」、開始ノード、終了ノードおよびリンクＩＤで定義づけされる「経路」、経路の開始ノードを通過した「開始時刻」、経路の終了ノードを通過した「終了時刻」が設けられている。
例えば、番号「１」における走行履歴の情報について説明する。まず車両は、開始時刻２００７年１月１２日８：００：００に開始ノード「ａ１」を通過したことを意味している。また、終了時刻２００７年１月１２日８：１０：００に終了ノード「ａ２」を通過しており、そのとき、リンクＩＤ「ＬＡ１」に係る道路区間を経由していることを意味している。開始時刻および終了時刻はタイマ６９より入力される時刻情報により決定される。現在位置情報および道路情報が読み出され、通過したノード、リンクＩＤに対応する経路の名称が「Ａ１」であると特定され、番号「１」における走行履歴の情報として登録される。このような登録を番号「２」、「３」、・・・として順次行い、走行履歴のサンプルデータが収集される。

図１４において、番号「１」の開始ノード、終了ノード、リンクＩＤは、番号「６６」のそれらと一致しているので、経路「Ａ１」は同一経路である。従って、車両が２００７年１月１５日の７：５９：００から８：０９：００までに経路「Ａ１」を通過しているとき、走行履歴テーブル７０ａにおいて番号「６６」の走行履歴の情報を作成するとともに、経路「Ａ１」が同一経路であるという情報が表示制御部６７およびトー角変更制御ＥＣＵ３７に出力される。また、番号「２」と番号「６７」を比べると、開始ノード、終了ノード、リンクＩＤが一致するので、経路「Ａ２」は同一経路として特定し、経路「Ａ１」のときと同様の処理を行う。

なお、本実施の形態では開始ノードと終了ノードは互いに隣接しているものとする。従って、開始ノードと終了ノードが特定されれば、リンクＩＤが一意的に定まることになり、開始ノードとリンクＩＤが特定されれば、終了ノードが一意的に定まるものとする。しかし、本発明はこのような特定の方法に限定されるものではない。

４．３．ナビゲーション装置において同一経路を特定する処理
図１４の走行履歴テーブル７０ａ、図１５のフローチャートを参照しながら、ナビゲーション装置において同一経路を特定する処理について説明する。

同一経路特定部７１において、現在位置情報および地図情報に含まれる道路情報が入力されることにより、車両の現在位置の現ノード、リンクＩＤなどが抽出される（ステップＳ７１）。次に走行履歴テーブル７０ａを読み出して、現在走行中の経路と同一の経路が存在するか検索する（ステップＳ７２）。また、入力された現在位置情報および地図情報に基づいて、走行履歴の情報が新たに作成され、新しく作成された番号に対し、開始ノード、終了ノード、リンクＩＤ、経路、開始時刻、終了時刻が入力される。

図１４の「開始ノード」の項目から、現在位置の現ノードと一致する開始ノードが存在するか否か検索される（ステップ７３）。現ノードと一致する開始ノードがあれば（ステップＳ７３でＹｅｓ）、当該開始ノードに対応するリンクＩＤの一致について判定が行われる（ステップＳ７４）。現ノードと一致する開始ノードがなければ（ステップＳ７３でＮｏ）、車両は過去に走行したことのない経路を走行していることを意味するので、新たに走行履歴の情報を生成し、走行履歴テーブルを更新して終了する（ステップＳ７６）。

ステップＳ７４において、現在走行している経路の道路区間に係るリンクＩＤと、現ノードと一致した開始ノードの対応するリンクＩＤが一致するか否かが判定される。リンクＩＤが一致すれば（ステップ７４でＹｅｓ）、当該リンクＩＤに対応する経路を同一経路として特定する（ステップＳ７５）。特定された同一経路の情報は後述のトー角変更制御ＥＣＵ３７に出力される。また、同一経路の情報は表示制御部６７を介して表示装置６８に入力され、例えば、同一経路に対応する道路を色違いで表示するといった処理が行われる。
一方、リンクＩＤが一致することがなければ（ステップ７４でＮｏ）、車両は過去に走行したことのない経路を走行していることを意味するので、新たに走行履歴の情報を生成し、走行履歴テーブルを更新して終了する（ステップＳ７６）。

４．４．ナビゲーション装置と接続したトー角変更制御ＥＣＵの構成
図１６を参照して、ナビゲーション装置と通信線を介して接続されたトー角変更制御ＥＣＵの構成を説明する。トー角変更制御ＥＣＵ３７はナビ入力部４６、タイマ４２、トー角設定部４３、電動機駆動部４５、燃費算出部４８、同一経路間燃費テーブル４９ｂを有する燃費情報記憶部４９、最適燃費選択部５０を備えて構成されている。基本的な機能は実施の形態２と共通するので、実施の形態２と同じ構成部分についての説明は省略する。

ナビ入力部４６には、ナビゲーション装置６０より現在位置情報、道路情報、走行履歴、同一経路の情報が入力される。同一経路の情報の入力により、ナビ入力部４６からトー角の制御信号がトー角設定部４３に入力され、試行対象となるトー角の設定制御および燃費の算出処理が開始する。燃費算出部４８は設定されたトー角において、入力された同一経路を走行するときの燃費を算出する。

燃費情報記憶部４９は、トー角設定部４３により設定されたトー角と燃費算出部４８により算出された燃費を関連づけ、同一経路燃費に関する情報として、同一経路毎に、かつ、複数の試行対象となるトー角毎に記憶する。記憶された燃費に関する情報を収集していくことにより、後述の同一経路間燃費テーブル４９ｂ（図１７参照）が作成される。

４．５．同一経路間燃費テーブル
図１７を参照して、同一経路間燃費テーブル４９ｂに記憶される同一経路間燃費に関する情報の構造ついて説明する。図１７は、図１４の走行履歴テーブル７０ａにおいて同一経路と判定された同一経路Ａ１に関する燃費テーブルである。このテーブルの行には燃費を測定した順番を表す番号が連番で付されている。また、このテーブルの列の項目には、燃費の測定順に順次付される「番号」、試行対象となる「トー角」、そのトー角で測定した「燃費」、燃費の測定を開始したときの「開始時刻」、燃費の測定を終了したときの「終了時刻」が設けられている。例えば、番号「１」における同一経路間燃費に関する情報について説明すると、トー角設定部４３にて設定したトー角は０．１°にトーインしたものであり、２００７年１月１５日の８：００：００から８：０３：００までの３分間燃費を測定している。開始時刻および終了時刻はタイマ４２より入力される時刻情報により決定される。そして、燃費算出部４８はその間燃費を測定し、算出された燃費は１５．０（ｋｍ／ｌ）である。
このような測定を番号「２」、「３」、・・・として順次測定していき、同一経路Ａ１に関する試行対象のトー角に対する燃費のサンプルデータが収集される。更に、同一経路Ａ２その他の同一経路についても、当該同一経路を通過するときに、燃費のサンプルデータが収集される。

４．６．試行するトー角に対応する同一経路間燃費に関する情報を収集する処理
図１７の同一経路間燃費テーブル４９ｂ、図１８のフローチャートを参照しながら、ある同一経路において試行するトー角に対応する同一経路間燃費に関する情報を収集し、同一経路間燃費テーブルを作成する処理について説明する。説明の前提として車両は同一経路Ａ１を通過するものとする。

まず、走行中において、ナビ入力部４６に同一経路の情報が、現在位置情報、道路情報、走行履歴とともに入力される（ステップＳ８１）。同一経路の情報の入力により、車両が同一経路Ａ１を走行していることが認識され、トー角設定部４３にトー角の制御信号が入力される。トー角設定部４３において、燃費情報記憶部４９を読み出し、予め設定された試行対象とするトー角を決定し、燃費情報の収集を開始する（ステップＳ８２）。

まず、１番目の燃費情報の収集が開始され、図１７の同一経路間燃費テーブル４９ｂのうち同一経路Ａ１のテーブルにおいて番号「１」の行項目が検索される（ステップＳ８３）。次に、番号「１」のトー角「＋０．１」が抽出され、１番目のトー角が決定される。そして、０．１°だけトーインに設定するように電動機制御信号を電動機駆動部４５に出力して１番目のトー角が設定される（ステップＳ８４）。１番目のトー角が設定されたとき、タイマ４２より時刻情報が燃費情報記憶部４９に入力され、燃費の算出を開始する時刻が検出される（ステップＳ８５）。図１７の同一経路Ａ１のテーブルにおいて、１番目の開始時刻として２００７年１月１５日の８：００：００が入力される。

トー角が設定された後、燃費算出部４８がＦＩ８０より噴出される燃料の量を検出して同一経路Ａ１を走行するときの燃費を算出する（ステップＳ８６）。１番目のトー角として＋０．１°に設定された状態で、２００７年１月１５日の８：００：００から８：０３：００までの３分間、同一経路間燃費を算出する処理が実行される。

燃費の算出処理を終了するため、その終了時刻を検出する（ステップＳ８７）。タイマ４２より時刻情報が燃費情報記憶部４９に入力され、燃費の算出を終了する時刻（２００７年１月１５日の８：０３：００）が同一経路Ａ１のテーブル内の１番目の「終了時刻」の項目に登録される。トー角設定部４３において、当該終了の時刻情報が読み出され、同一経路間燃費を算出する処理の終了制御信号が燃費算出部４８に出力されることにより燃費の算出処理を終了する。次に、１番目のトー角における燃費を同一経路間燃費テーブル４９ｂのうち同一経路Ａ１のテーブル内に登録することにより、１番目の燃費情報を記憶する（ステップＳ８８）。トー角として＋０．１°に設定された状態で算出された燃費は１５．０（ｋｍ／ｌ）であるので、番号「１」の「燃費」の項目には「１５．０」のように登録される。

ステップＳ８４からステップＳ９０までの処理は試行対象となるトー角について全て繰り返される。この繰り返しの処理およびその後の処理は、「３．３」の処理のステップＳ４６からステップＳ５２までの処理（図１１参照）と同様であるので説明を省略する。結果的に、同一経路Ａ１についての同一経路間燃費に関する情報がＮ個分作成される（図１７参照）。これにて同一経路Ａ１については処理を終了するが、車両が同一経路Ａ２その他の同一経路を通過するときには、その度に図１８の処理が行われる。

４．７．燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理
図１７の同一経路間燃費テーブル４９ｂ、図１９のフローチャートを参照しながら燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理について説明する。説明の前提として車両は同一経路Ａ１を通過するものとする。

まず、走行中において、ナビ入力部４６に同一経路の情報が、現在位置情報、道路情報、走行履歴とともに入力される（ステップＳ１０１）。同一経路の情報の入力により、車両が同一経路Ａ１を走行していることが認識され、トー角設定部４３にトー角の制御信号が入力される。

同一経路の情報がされた後、最適燃費選択部５０により同一経路間燃費テーブル４９ｂが読み出される（ステップＳ１０２）。そして、更に、同一経路間燃費テーブル４９ｂのうち、入力された同一経路と同一である同一経路Ａ１のテーブルを抽出する（ステップＳ１０３）。同一経路Ａ１のテーブルを検索し、「燃費」の項目から最大の燃費の値を抽出し、その値に対応する番号を選択する（ステップＳ１０４）。図１７の同一経路間燃費テーブル４９ｂの同一経路Ａ１のテーブルにおいて、燃費の最大値は「１５．２」であり、３番目が選択される。

次に、選択された番号に対応するトー角に設定するように、最適燃費選択部５０から制御信号がトー角設定部４３に入力される（ステップＳ１０５）。同一経路Ａ１のテーブル内の３番目のトー角として「＋０．３°」が選択されているので、０．３°だけトーインに設定するように後輪２Ｒ、２Ｌを駆動制御する。

４．８．まとめ
実施の形態４により以下の効果を奏する。つまり、燃費が最大となるトー角を同一経路毎に記録して学習していく構成をとっているので、実質的に燃費が最大となるトー角を見つけ出すことができる。従って、運転手ごとに同一経路における最適なトー角を経験的に見つけ出すことができる。例えば、同一経路としては、運転手の自宅から勤め先までの通勤路が挙げられ、その運転手が、通勤の際、決まった通路を決まった時間に運転するといったケースが考えられる。このとき、通勤路を走行するときの最適トー角を上述のように経験的に見つけ出すことで、その運転手にとっては最良となる燃費の向上を達成することができる。

５．実施の形態５
実施の形態５は、給油がある度に後輪のトー角を意図的に変えていき、そのトー角における給油間の燃費（給油間燃費という。）を求めていくことにより、実質的に給油間燃費が最大になるトー角を決定する技術に関するものである。以下、その詳細な説明をする。図２０は、トー角変更制御ＥＣＵの構成図である。

前提として、給油を行ってから次の給油を行うまでに車両が走行する経路はほぼ同一であるとする。例えば、運転手は通勤のために運転をしているとすれば、自宅から勤め先までの間、ほぼ決まった経路をほぼ決まった時間に通過するといったケースが考えられる。給油を行うときは通勤路途中にあるガソリンスタンドなどの給油所を利用することが一般的であると考えられる。従って、決まった経路しか通過しない車両においては、給油間の走行状態はほぼ同一であるといえるので、給油間燃費が最適化されるようなトー角を見つけ出すことにする。

５．１．トー角変更制御ＥＣＵの構成
図２０に示すように、トー角変更制御ＥＣＵ３７は給油入力部５１、タイマ４２、トー角設定部４３、電動機駆動部４５、燃費算出部４８、給油間燃費テーブル４９ｃを有する燃費情報記憶部４９、最適燃費選択部５０を備えて構成されている。基本的な機能は実施の形態１、３と共通するので、実施の形態１、３と同じ構成部分についての説明は省略する。

給油入力部５１は、給油が行われるときに開閉される給油口リッドを備えた給油口装置と通信線を介して接続した入力装置（図示せず）と通信線を介して接続するインターフェイスである。この入力装置は給油したときの給油量を入力することができ、給油量の情報が給油入力部５１および燃費情報記憶部４９に入力される。給油量の情報の入力により給油入力部５１からトー角の制御信号がトー角設定部４３に入力される。

燃費情報記憶部４９において、給油量の入力があったとき、オドメーター８１から総走行距離の値が入力され、また、タイマ４２から時刻情報が入力される。そして、トー角設定部４３により設定されたトー角、燃費算出部４８にて算出された燃費、給油量、総走行距離および給油量を入力した時刻が関連づけられ、給油間燃費に関する情報として複数の試行対象となるトー角毎に記憶する。記憶された給油間燃費に関する情報を収集していくことにより、後述の給油間燃費テーブル４９ｃ（図２１参照）が作成される。なお、試行対象とするトー角は適宜設定変更することができるものであり、実質的に最大の給油間燃費が得られるトー角の近傍の角度を選んでいけば良い。

５．２．給油間燃費テーブル
図２１を参照して、給油間燃費テーブル４９ｃに記憶される給油間燃費に関する情報の構造について説明する。このテーブルの行には燃費を測定した順番を表す番号が連番で付されている。また、このテーブルの列の項目には、燃費の測定順に順次付される「番号」、試行対象となる「トー角」、そのトー角で測定した「燃費」、入力された「給油量」、給油量が入力された時点におけるオドメーター８１が示す「総走行距離」、給油量を「入力した時刻」が設けられている。一例として、番号「１」における給油間燃費に関する情報について説明すると、トー角設定部４３にて設定したトー角は「＋０．１」に設定されており、トー角を「＋０．１」に設定した状態で走行した後に給油したときの給油量は８０（ｌ）であり、オドメーター８１が示していた総走行距離は１０，０００（ｋｍ）であり、その給油量を入力した時刻は２００７年１月１９日の８：０３：００である。このとき、事前に、給油してトー角を「＋０．１」に設定した時点の総走行距離を記憶しておくようにする。従って、総走行距離の差を算出し、その差を、トー角を「＋０．１」に設定した状態で走行した後に給油したときの給油量８０（ｌ）で割ることにより、トー角を「＋０．１」に設定した状態の燃費として「１５．０」と算出される。
次の給油が２００７年１月２６日の８：１２：００に行われたときに、番号「２」における給油間燃費に関する情報が作成される。番号「２」における給油間燃費に関する情報について説明すると、トー角設定部４３にて設定したトー角は「＋０．２」に設定されており、トー角を「＋０．２」に設定した状態で走行した後に給油したときの給油量は８０（ｌ）であり、オドメーター８１が示していた総走行距離は１１，２０８（ｋｍ）であり、その給油量を入力した時刻は２００７年１月２６日の８：１２：００である。従って、前回給油したときの総走行距離の差が１１，２０８−１１，０００＝１，２０８（ｋｍ）と算出され、その差を、トー角を「＋０．２」に設定した後に給油したときの給油量８０（ｌ）で割ることにより、トー角を「＋０．２」に設定した状態の燃費として「１５．１」と算出される。
このような給油間燃費の算出を番号「３」、「４」、・・・として順次行い、給油間における試行対象のトー角に対する燃費のサンプルデータが収集される。

５．３．試行するトー角に対応する給油間燃費に関する情報を収集する処理
図２１の給油間燃費テーブル４９ｃ、図２２のフローチャートを参照しながら、給油間において試行するトー角に対応する給油間燃費に関する情報を収集し、給油間燃費テーブルを作成する処理について説明する。

まず、給油入力部５１において、給油量が入力される（ステップＳ１１１）。給油量の入力により、給油がなされたことが認識され、トー角設定部４３にトー角の制御信号が入力される。トー角設定部４３において、燃費情報記憶部４９を読み出し、予め設定された試行対象とするトー角を決定し、燃費情報の収集を開始する（ステップＳ１１２）。オドメーター８１より、その開始時点での総走行距離が事前に燃費情報記憶部４９に入力される（ステップＳ１１３）。

１番目の給油間燃費に関する情報の収集が開始され、図２１の給油間燃費テーブル４９ｃにおいて番号「１」の行項目が検索される（ステップＳ１１４）。次に、番号「１」のトー角「＋０．１」が抽出され、１番目のトー角が決定される。０．１°だけトーインに設定するように電動機制御信号を電動機駆動部４５に出力して１番目のトー角が設定される（ステップＳ１１５）。

１番目のトー角に設定された後、暫く走行して再び給油を行うことになったとする。すると、給油入力部５１において、給油量が入力される（ステップＳ１１６）。次に、その給油量が入力された時刻をタイマ４２より検出する（ステップＳ１１７）。次に、給油量が入力されたときにオドメーター８１が示していた総走行距離を入力する（Ｓ１１８）。入力された給油量、総走行距離、給油量を入力した時刻は１番目の燃費情報として、給油間燃費テーブル４９ｃに記憶される。

次に、燃費算出部４８において、給油間燃費テーブル４９ｃを読み出し、給油間燃費を算出する（ステップＳ１１９）。総走行距離の差を入力された給油量で割り、トー角「＋０．１」における給油間燃費を算出する。算出された給油間燃費は、１番目の燃費情報として給油間燃費テーブル４９ｃに記憶される（ステップＳ１２０）。

ステップＳ１１５からステップＳ１２０までの処理は試行対象となるトー角について全て繰り返される。即ち、試行対象となるトー角の個数がＮ個あったとして、ｉ番目のトー角における給油間燃費を算出し終えた場合、ｉとＮが一致するか判定される（ステップＳ１２１）。ｉとＮが一致すれば（ステップＳ１２１でＹｅｓ）、給油間燃費の算出処理を終了する。ｉとＮが一致しなければ（ステップＳ１２１でＮｏ）、ｉ＜Ｎであることを意味しており、番号ｉの数値を「１」だけ繰り上げる（ステップＳ１２２）。そして、ｉ＋１番目のトー角における燃費が算出され（ステップＳ１１５からステップＳ１２０）、ｉ＝Ｎとなるまで順次繰り返される。その結果、Ｎ個の試行対象のトー角における燃費情報が作成される。

５．４．燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理
図２１の給油間燃費テーブル４９ｃ、図２３のフローチャートを参照しながら燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理について説明する。

まず、給油入力部５１において、給油量が入力される（ステップＳ１３１）。給油量の入力により、給油がなされたことが認識され、トー角設定部４３にトー角の制御信号が入力される。

給油がなされた後、最適燃費選択部５０により給油間燃費テーブル４９ｃが読み出される（ステップＳ１３２）。給油間燃費テーブル４９ｃを検索し、「燃費」の項目から最大の燃費の値を抽出し、その値に対応する番号を選択する（ステップＳ１３３）。図２１の給油間燃費テーブル４９ｃにおいて、燃費の最大値は「１５．２」であり、３番目が選択される。

次に、選択された番号に対応するトー角に設定するように、最適燃費選択部５０から制御信号がトー角設定部４３に入力される（ステップＳ１３４）。給油間燃費テーブル４９ｃ内の３番目のトー角として「＋０．３°」が選択されているので、０．３°だけトーインに設定するように後輪２Ｒ、２Ｌを駆動制御する。

５．５．まとめ
実施の形態５により以下の効果を奏する。つまり、燃費が最大となるトー角を給油の度に記録して学習していく構成をとっているので、実質的に燃費が最大となるトー角を見つけ出すことができる。従って、通勤などのように、決まった経路しか走行しないという運転手にとって、その経路を走行するときの燃費が最適となるトー角を経験的に見つけ出すことができる。

なお、上述した形態は、本発明を実施するための最良のものであるが、かかる形態に限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲内において、その実施形式を種々変形することが可能である。

実施の形態１、３において、トー角変更制御ＥＣＵ３７が直進状態判定部４１を備え、車両の直進状態を判定している。しかし、操舵制御ＥＣＵ１３０が直進状態判定部４１を備える構成とし、直進状態判定部４１が直進状態を判定したときに生成する制御信号を、後輪２Ｒ、２Ｌに対応するトー角変更制御ＥＣＵ３７のそれぞれに出力するといったトー角変更制御のシステムとしても良い。これにより、それぞれのトー角変更制御ＥＣＵ３７におけるトー角の変更制御を揃えることができる。

実施の形態２において、直進状態を推定するために、ナビゲーション装置の情報が用いられている。しかし、例えば、直進状態の推定を行うためには、他にも前方監視カメラから得られる撮像データおよび、レーザレーダ並びにミリ波レーダといった前方監視レーダ装置から得られる測定値を用いた構成を備えても良い。

また、実施の形態４において、ナビゲーション装置により同一経路を特定し、トー角変更制御装置により当該同一経路に対応するトー角を決定する構成をとっている。しかし、そのような構成に限定せず、例えば、車輪のトー角を可変に制御するトー角変更制御装置を搭載した車両における燃費管理装置であって、走行経路を複数の区間に区切った区間情報（図１４参照）を記憶した記憶手段と、車両の走行位置を検出する走行位置検出手段（図６参照）と、前記走行位置検出手段により検出された走行位置が、前記記憶手段に記憶したどの区間に該当するか否かを検知する区間検知手段（図１３参照）と、前記区間検知手段の検知結果に基づいて、区間が変わるごとにトー角の設定値を変更するトー角変更手段と、前記区間ごとに燃費を算出する手段と、区間ごとに、前記算出した燃費と前記設定したトー角とを対応付けて記憶手段に記憶させる燃費情報登録手段を備えた構成をとっても良い。この構成により、走行経路の区間毎に燃費を算出するので、実質的に燃費が最大になるトー角を走行経路の区間毎に決定することができる。従って、区間が変わるごとに車両の走行に合った最適なトー角を経験的に見つけ出すことができる。

また、例えば、実施の形態５において、総走行距離の差と給油量から燃費を算出する構成について説明したが、給油量ではなく、給油がなされた旨を入力し、給油後の所定期間だけの燃費を算出する構成であっても良い。給油がなされた旨の入力は次のようにすればよい。例えば、給油口装置の給油口リッドが開閉されることを検知するセンサを給油口リッド近傍に設け、給油口リッドが開いたときにその検知信号を給油入力部５１に入力するものである。そして、試行対象のトー角が設定され、燃費算出処理を燃費算出部４８に実行させる。燃費算出部４８において、ＦＩ８０より噴出される燃料の量を検出して所定期間内の燃費を算出することで、給油間の燃費を算出する。

また、上記形態では、車輪のアライメントの制御の一例として車輪のトー角の制御について説明した。しかし、車輪のアライメントの制御の一例として、この他にも車輪のキャンバー角の制御も可能である。キャンバー角の制御においては、アッパーアームやロアアーム等といった車輪の中心付近に連結して固定されているアームにアクチュエータを配置することが好ましい。

実施の形態１におけるトー角変更制御装置を適用した４輪車両としての全輪操舵装置の概略図である。 実施の形態１における左後輪側のトー角変更装置を示す平面図である。 実施の形態１におけるトー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。 実施の形態１におけるトー角変更制御ＥＣＵの構成図である。 実施の形態１におけるトー角変更制御ＥＣＵにおける最適トー角に設定する処理についてのフローチャートである。 実施の形態２におけるナビゲーション装置の構成図である。 実施の形態２におけるトー角変更制御ＥＣＵの構成図である。 実施の形態２におけるトー角変更制御ＥＣＵにおける最適トー角に設定する処理についてのフローチャートである。 実施の形態３におけるトー角変更制御ＥＣＵの構成図である。 実施の形態３における燃費に関する情報を記憶した燃費テーブルの構成である。 実施の形態３における試行するトー角に対応する燃費に関する情報を収集し、燃費テーブルを作成する処理についてのフローチャートである。 実施の形態３における燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理についてのフローチャートである。 実施の形態４におけるナビゲーション装置の構成図である。 実施の形態４における走行履歴テーブルの構成である。 実施の形態４におけるナビゲーション装置において同一経路を特定する処理についてのフローチャートである。 実施の形態４におけるトー角変更制御ＥＣＵの構成図である。 実施の形態４における同一経路間燃費に関する情報を記憶した同一経路間燃費テーブルの構成である。 実施の形態４における試行するトー角に対応する同一経路間燃費に関する情報を収集し、同一経路間燃費テーブルを作成する処理についてのフローチャートである。 実施の形態４における燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理についてのフローチャートである。 実施の形態５におけるトー角変更制御ＥＣＵの構成図である。 実施の形態５における給油間燃費に関する情報を記憶した給油間燃費テーブルの構成である。 実施の形態５における試行するトー角に対応する給油間燃費に関する情報を収集し、給油間燃費テーブルを作成する処理についてのフローチャートである。 実施の形態５における燃費が最大になるトー角を選択し、そのトー角に設定する処理についてのフローチャートである。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ 前輪
２Ｌ、２Ｒ 後輪
３ 操作ハンドル
４ 電動機
Ｓ_ＧＳ 横加速度センサ
Ｓ_Ｔ 操舵トルクセンサ
Ｓ_Ｖ 車速センサ
１１ リアサイドフレーム
１２ クロスメンバ
１３ トレーリングアーム
１３ａ 車体側アーム
１３ｂ 車輪側アーム
１３ｃ 回転軸
１６、１７ ボールジョイント
２３ 電動機駆動回路
３０ アクチュエータ
３１ 電動機
３３ 減速機構
３４ ケース本体
３５ 送りねじ部
３５ａ ロッド
３５ｂ スクリュー溝
３５ｃ ナット
３５ｄ スクリュー軸
３６ ブーツ
３７ トー角変更制御ＥＣＵ
３８ ストロークセンサ
１００ 全輪操舵装置
１１０ 電動パワーステアリング装置
１２０Ｌ、１２０Ｒ トー角変更装置
Ｓ_ｄ 地磁気センサ
４１ 直進状態判定部
４２ タイマ
４３ トー角設定部
４４ メモリ
４５ 電動機駆動部
４６ ナビ入力部
４７ 直進状態推定部
４８ 燃費算出部
４９ 燃費情報記憶部
４９ａ 燃費テーブル
４９ｂ 同一経路間燃費テーブル
４９ｃ 給油間燃費テーブル
５０ 最適燃費選択部
６０ ナビゲーション装置
６１ ＧＰＳ用コントローラ
６２ 推測航法部
６３ マップマッチング部
６４ ナビゲーション部
６５ ＣＤ−ＲＯＭ
６６ ＣＤ−ＲＯＭ用コントローラ
６７ 表示制御部
６８ 表示装置
６９ タイマ
７０ 走行履歴記憶部
７０ａ 走行履歴テーブル
７１ 同一経路特定部
８０ ＦＩ
８１ オドメーター

Claims (2)

1. 車両の走行状態の検出結果から、車両の直進状態を判定する直進状態判定手段と、
   車両の直進状態における燃費の向上に適した最適トー角を、運転手の当該車両における走行履歴に基づかないデータとして予め記憶しているアライメント記憶手段と、
   前記直進状態判定手段により車両が直進状態にあると判定された場合に、前記アライメント記憶手段に記憶された最適トー角に設定するアライメント設定手段と、を有し、
   直進状態が所定時間継続することで前記直進状態判定手段により、車両が直進状態であると判定された場合に、
   前記アライメント記憶手段に記憶された最適トー角に設定する、アライメント変更制御装置において、
   さらに、
   アライメントを、車両の走行中に燃費向上の試行対象となるトー角に設定し、前記設定されたトー角にて走行する際の燃費を算出する試行を、トー角を変更しつつ繰り返す燃費試行手段と、
   各試行において、試行対象となるトー角および当該トー角のときに算出された燃費を関連づけ、複数の異なるトー角に対応する燃費に関する情報を前記試行の結果として前記試行を行った時刻とともに記憶する燃費記憶手段と、
   前記燃費記憶手段から前記燃費に関する情報を読み出し、前記読み出した燃費に関する情報において、当該燃費が最大になるトー角を選択する選択手段とを有し、
   前記選択手段により選択されたトー角に設定することを特徴とするアライメント変更制御装置。
2. 前記直進状態判定手段は、進行方向前方における直進状態を推定可能な手段であり、
   前記アライメント設定手段は、前記直進状態判定手段により車両が直進状態になると推定された場合、前記アライメント記憶手段に記憶された最適トー角に設定することを特徴とする請求項１に記載のアライメント変更制御装置。

Images