以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施の形態における車両用制御装置100が搭載される車両1を模式的に示した模式図である。なお、図1の矢印FWDは、車両1の前進方向を示す。
まず、車両1の概略構成について説明する。車両1は、図1に示すように、車体フレームBFと、その車体フレームBFに支持される複数(本実施の形態では4輪)の車輪2と、それら各車輪2を独立に回転駆動する車輪駆動装置3と、各車輪2の操舵駆動及びキャンバー角の調整等を行うキャンバー角調整装置4とを主に備え、車輪2のキャンバー角を車両用制御装置100により制御して、車輪2に設けられた2種類のトレッドを使い分けることで(図5及び図6参照)、走行性能の向上と省燃費の達成とを図ることができるように構成されている。
次いで、各部の詳細構成について説明する。車輪2は、図1に示すように、車両1の進行方向前方側に位置する左右の前輪2FL,2FRと、進行方向後方側に位置する左右の後輪2RL,2RRとの4輪を備え、これら前後輪2FL〜2RRは、車輪駆動装置3から回転駆動力を付与されて、それぞれ独立に回転可能に構成されている。
車輪駆動装置3は、各車輪2を独立に回転駆動するための回転駆動装置であり、図1に示すように、4個の電動モータ(FL〜RRモータ3FL〜3RR)を各車輪2に(即ち、インホイールモータとして)配設して構成されている。運転者がアクセルペダル52を操作した場合には、各車輪駆動装置3から回転駆動力が各車輪2に付与され、各車輪2がアクセルペダル52の操作量に応じた回転速度で回転される。
また、車輪2(前後輪2FL〜2RR)は、キャンバー角調整装置4により舵角とキャンバー角とが調整可能に構成されている。キャンバー角調整装置4は、各車輪2の舵角とキャンバー角とを調整するための駆動装置であり、図1に示すように、各車輪2に対応する位置に合計4個(FL〜RRアクチュエータ4FL〜4RR)が配置されている。
例えば、運転者がステアリング54を操作した場合には、キャンバー角調整装置4の一部(例えば、前輪2FL,2FR側のみ)又は全部が駆動され、ステアリング54の操作量に応じた舵角を車輪2に付与する。これにより、車輪2の操舵動作が行われ、車両1が所定の方向へ旋回される。
また、キャンバー角調整装置4は、車両1の走行状態(例えば、定速走行時または加減速時、或いは、直進時または旋回時)や車輪2が走行する路面Gの状態(例えば、乾燥路面時と雨天路面時)などの状態変化に応じて、車両用制御装置100により作動制御され、車輪2のキャンバー角を調整する。
ここで、図2を参照して、車輪駆動装置3とキャンバー角調整装置4との詳細構成について説明する。図2(a)は、車輪2の断面図であり、図2(b)は、車輪2の舵角及びキャンバー角の調整方法を模式的に説明する模式図である。
なお、図2(a)では、車輪駆動装置3に駆動電圧を供給するための電源配線などの図示が省略されている。また、図2(b)中の仮想軸Xf−Xb、仮想軸Yl−Yr、及び、仮想軸Zu−Zdは、それぞれ車両1の前後方向、左右方向、及び、上下方向にそれぞれ対応する。
図2(a)に示すように、車輪2(前後輪2FL〜2RR)は、ゴム状弾性材から構成されるタイヤ2aと、アルミニウム合金などから構成されるホイール2bとを主に備えて構成され、ホイール2bの内周部には、車輪駆動装置3(FL〜RRモータ3FL〜3RR)がインホイールモータとして配設されている。
タイヤ2aは、車両1の内側(図2(a)右側)に配置される第1トレッド21と、その第1トレッド21と特性が異なり、車両1の外側(図2(a)左側)に配置される第2トレッド22とを備える。なお、車輪2(タイヤ2a)の詳細構成については図4を参照して後述する。
車輪駆動装置3は、図2(a)に示すように、その前面側(図2(a)左側)に突出された駆動軸3aがホイール2bに連結固定されており、駆動軸3aを介して、回転駆動力を車輪2へ伝達可能に構成されている。また、車輪駆動装置3の背面には、キャンバー角調整装置4(FL〜RRアクチュエータ4FL〜4RR)が連結固定されている。
キャンバー角調整装置4は、複数本(本実施の形態では3本)の油圧シリンダ4a〜4cを備えており、それら3本の油圧シリンダ4a〜4cのロッド部は、車輪駆動装置3の背面側(図2(a)右側)にジョイント部(本実施の形態ではユニバーサルジョイント)54を介して連結固定されている。なお、図2(b)に示すように、各油圧シリンダ4a〜4cは、周方向略等間隔(即ち、周方向120°間隔)に配置されると共に、1の油圧シリンダ4bは、仮想軸Zu−Zd上に配置されている。
これにより、各油圧シリンダ4a〜4cが各ロッド部をそれぞれ所定方向に所定長さだけ伸長駆動又は収縮駆動することで、車輪駆動装置3が仮想軸Xf−Xb,Zu−Xdを揺動中心として揺動駆動され、その結果、各車輪2に所定のキャンバー角と舵角とが付与される。
例えば、図2(b)に示すように、車輪2が中立位置(車両1の直進状態)にある状態で、油圧シリンダ4bのロッド部が収縮駆動され、かつ、油圧シリンダ4a,4cのロッド部が伸長駆動されると、車輪駆動装置3が仮想線Xf−Xb回りに回転され(図2(b)矢印A)、車輪2にマイナス方向(ネガティブキャンバー)のキャンバー角(車輪2の中心線が仮想線Zu−Zdに対してなす角度)が付与される。一方、これとは逆の方向に油圧シリンダ4b及び油圧シリンダ4a,4cがそれぞれ伸縮駆動されると、車輪2にプラス方向(ポジティブキャンバー)のキャンバー角が付与される。
また、車輪2が中立位置(車両1の直進状態)にある状態で、油圧シリンダ4aのロッド部が収縮駆動され、かつ、油圧シリンダ4cのロッド部が伸長駆動されると、車輪駆動装置3が仮想線Zu−Zd回りに回転され(図2(b)矢印B)、車輪2にトーイン傾向の舵角(車輪2の中心線が車両1の基準線に対してなす角度であり、車両1の進行方向とは無関係に定まる角度)が付与される。一方、これとは逆の方向に油圧シリンダ4a及び油圧シリンダ4cが伸縮駆動されると、車輪2にトーアウト傾向の舵角が付した通り、車輪2が中立位置にある状態から駆動する場合を説明するものであるが与される。
なお、ここで例示した各油圧シリンダ4a〜4cの駆動方法は、上述した通り、車輪2が中立位置にある状態から駆動する場合を説明するものであるが、これらの駆動方法を組み合わせて各油圧シリンダ4a〜4cの伸縮駆動を制御することにより、車輪2に任意のキャンバー角及び舵角を付与することができる。
図1に戻って説明する。アクセルペダル52及びブレーキペダル53は、運転者により操作される操作部材であり、各ペダル52,53の踏み込み状態(踏み込み量、踏み込み速度など)に応じて、車両1の走行速度や制動力が決定され、車輪駆動装置3の作動制御が行われる。
ステアリング54は、運転者により操作される操作部材であり、その操作状態(回転角度、回転速度など)に応じて、車両1の旋回半径などが決定され、キャンバー角調整装置4の作動制御が行われる。ワイパースイッチ55は、運転者により操作される操作部材であり、その操作状態(操作位置など)に応じて、ワイパー(図示せず)の作動制御が行われる。
同様に、ウィンカスイッチ56及び高グリップスイッチ57は、運転者により操作される操作部材であり、その操作状態(操作位置など)に応じて、前者の場合はウインカー(図示せず)の作動制御が行われ、後者の場合はキャンバー角調整装置4の作動制御が行われる。
なお、高グリップスイッチ57がオンされた状態は、車輪2の特性として高グリップ性が選択された状態に対応し、高グリップスイッチ57がオフされた状態は車輪2の特性として低転がり抵抗が選択された状態に対応する。
車両用制御装置100は、上述のように構成された車両1の各部を制御するための車両用制御装置であり、例えば、各ペダル52,53の操作状態を検出し、その検出結果に応じて車輪駆動装置3を作動させることで、各車輪2の回転速度を制御する。
或いは、アクセルペダル52、ブレーキペダル53やステアリング54の操作状態を検出し、その検出結果に応じてキャンバー角調整装置4を作動させ、各車輪のキャンバー角を調整することで、車輪2に設けられた2種類のトレッド21,22を使い分けて(図5及び図6参照)、走行性能の向上と省燃費の達成とを図る。ここで、図3を参照して、車両用制御装置100の詳細構成について説明する。
図3は、車両用制御装置100の電気的構成を示したブロック図である。車両用制御装置100は、図3に示すように、CPU71、ROM72及びRAM73を備え、これらはバスライン74を介して入出力ポート75に接続されている。また、入出力ポート75には、車輪駆動装置3等の複数の装置が接続されている。
CPU71は、バスライン74により接続された各部を制御する演算装置である。ROM72は、CPU71により実行される制御プログラムや固定値データ等を格納した書き換え不能な不揮発性のメモリであり、RAM73は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリである。なお、ROM72内には、図7に図示されるフローチャート(キャンバ制御処理)のプログラムが格納されている。
車輪駆動装置3は、上述したように、各車輪2(図1参照)を回転駆動するための装置であり、各車輪2に回転駆動力を付与する4個のFL〜RRモータ3FL〜3RRと、それら各モータ3FL〜3RRをCPU71からの命令に基づいて駆動制御する駆動回路(図示せず)とを主に備えている。
キャンバー角調整装置4は、上述したように、各車輪2の舵角とキャンバー角とを調整するための駆動装置であり、各車輪2(車輪駆動装置3)に角度調整のための駆動力を付与する4個のFL〜RRアクチュエータ4FL〜4RRと、それら各アクチュエータ4FL〜4RRをCPU71からの命令に基づいて駆動制御する駆動回路(図示せず)とを主に備えている。
なお、FL〜RRアクチュエータ4FL〜4RRは、3本の油圧シリンダ4a〜4cと、それら各油圧シリンダ4a〜4cにオイル(油圧)を供給する油圧ポンプ4d(図1参照)と、その油圧ポンプから各油圧シリンダ4a〜4cに供給されるオイルの供給方向を切り換える電磁弁(図示せず)と、各油圧シリンダ4a〜4c(ロッド部)の伸縮量を検出する伸縮センサ(図示せず)とを主に備えて構成されている。
CPU71からの指示に基づいて、キャンバー角調整装置4の駆動回路が油圧ポンプを駆動制御すると、その油圧ポンプから供給されるオイル(油圧)によって、各油圧シリンダ4a〜4cが伸縮駆動される。また、電磁弁がオン/オフされると、各油圧シリンダ4a〜4cの駆動方向(伸長又は収縮)が切り換えられる。
キャンバー角調整装置4の駆動回路は、各油圧シリンダ4a〜4cの伸縮量を伸縮センサにより監視し、CPU71から指示された目標値(伸縮量)に達した油圧シリンダ4a〜4cは、その伸縮駆動が停止される。なお、伸縮センサによる検出結果は、駆動回路からCPU71に出力され、CPU71は、その検出結果に基づいて各車輪2の現在の舵角及びキャンバー角を得ることができる。
車両速度センサ装置32は、路面Gに対する車両1の対地速度(絶対値及び進行方向)を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、前後及び左右方向加速度センサ32a,32bと、それら各加速度センサ32a,32bの検出結果を処理してCPU71に出力する制御回路(図示せず)とを主に備えている。
前後方向加速度センサ32aは、車両1(車体フレームBF)の前後方向(図1上下方向)の加速度を検出するセンサであり、左右方向加速度センサ32bは、車両1(車体フレームBF)の左右方向(図1左右方向)の加速度を検出するセンサである。なお、本実施の形態では、これら各加速度センサ32a,32bが圧電素子を利用した圧電型センサとして構成されている。
CPU71は、車両速度センサ装置32の制御回路から入力された各加速度センサ32a,32bの検出結果(加速度値)を時間積分して、2方向(前後及び左右方向)の速度をそれぞれ算出すると共に、それら2方向成分を合成することで、車両1の対地速度(絶対値及び進行方向)を得ることができる。
接地荷重センサ装置34は、各車輪2の接地面が路面Gから受ける荷重を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、各車輪2が受ける荷重をそれぞれ検出するFL〜RR荷重センサ34FL〜34RRと、それら各荷重センサ34FL〜34RRの検出結果を処理してCPU71に出力する処理回路(図示せず)とを備えている。
なお、本実施の形態では、各荷重センサ34FL〜34RRがピエゾ抵抗型の3軸荷重センサとして構成されている。これら各荷重センサ34FL〜34RRは、各車輪2のサスペンション軸(図示せず)上に配設され、上述した車輪2が路面Gから受ける荷重を車両1の前後方向(仮想軸Xf−Xb方向)、左右方向(仮想軸Yl−Yr方向)及び上下方向(仮想軸Zu−Zd方向)の3方向で検出する(図2(b)参照)。
CPU71は、接地荷重センサ装置34から入力された各荷重センサ34FL〜34RRの検出結果(接地荷重)より、各車輪2の接地面における路面Gの摩擦係数μを次のように推定する。
例えば、前輪2FLに着目すると、FL荷重センサ34FLにより検出される車両1の前後方向、左右方向および垂直方向の荷重がそれぞれFx、Fy及びFzであれば、前輪2FLの接地面に対応する部分の路面Gにおける車両1前後方向の摩擦係数μは、前輪2FLが路面Gに対してスリップしているスリップ状態ではFx/Fzとなり(μx=Fx/Fz)、前輪2FLが路面Gに対してスリップしていない非スリップ状態ではFx/Fzよりも大きい値であると推定される(μx>Fx/Fz)。
なお、車両1の左右方向の摩擦係数μyについても同様であり、スリップ状態ではμy=Fy/Fzとなり、非スリップ状態ではFy/Fzよりも大きな値と推定される。また、摩擦係数μを他の手法により検出することは当然可能である。他の手法としては、例えば、特開2001−315633号公報や特開2003−118554号に開示される公知の技術が例示される。
車輪回転速度センサ装置35は、各車輪2の回転速度を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、各車輪2の回転速度をそれぞれ検出する4個のFL〜RR回転速度センサ35FL〜35RRと、それら各回転速度センサ35FL〜35RRの検出結果を処理してCPU71に出力する処理回路(図示せず)とを備えている。
なお、本実施の形態では、各回転センサ35FL〜35RRが各車輪2に設けられ、各車輪2の角速度を回転速度として検出する。即ち、各回転センサ35FL〜35RRは、各車輪2に連動して回転する回転体と、その回転体の周方向に多数形成された歯の有無を電磁的に検出するピックアップとを備えた電磁ピックアップ式のセンサとして構成されている。
CPU71は、車輪回転速度センサ装置35から入力された各車輪2の回転速度と、予めROM72に記憶されている各車輪2の外径とから、各車輪2の実際の周速度をそれぞれ得ることができ、その周速度と車両1の走行速度(対地速度)とを比較することで、各車輪2がスリップしているか否かを判断することができる。
アクセルペダルセンサ装置52aは、アクセルペダル52の操作状態を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、アクセルペダル52の踏み込み状態を検出する角度センサ(図示せず)と、その角度センサの検出結果を処理してCPU71に出力する制御回路(図示せず)とを主に備えている。
ブレーキペダルセンサ装置53aは、ブレーキペダル53の操作状態を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、ブレーキペダル53の踏み込み状態を検出する角度センサ(図示せず)と、その角度センサの検出結果を処理してCPU71に出力する制御回路(図示せず)とを主に備えている。
ステアリングセンサ装置54aは、ステアリング54の操作状態を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、ステアリング54の操作状態を検出する角度センサ(図示せず)と、その角度センサの検出結果を処理してCPU71に出力する制御回路(図示せず)とを主に備えている。
ワイパスイッチセンサ装置55aは、ワイパースイッチ55の操作状態を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、ワイパースイッチ55の操作状態(操作位置)を検出するポジショニングセンサ(図示せず)と、そのポジショニングセンサの検出結果を処理してCPU71に出力する制御回路(図示せず)とを主に備えている。
ウィンカスイッチセンサ装置56aは、ウィンカスイッチ56の操作状態を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、ウィンカスイッチ56の操作状態(操作位置)を検出するポジショニングセンサ(図示せず)と、そのポジショニングセンサの検出結果を処理してCPU71に出力する制御回路(図示せず)とを主に備えている。
高グリップスイッチセンサ装置57aは、高グリップスイッチ57の操作状態を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、高グリップスイッチ57の操作状態(操作位置)を検出するポジショニングセンサ(図示せず)と、そのポジショニングセンサの検出結果を処理してCPU71に出力する制御回路(図示せず)とを主に備えている。
なお、本実施の形態では、各角度センサが電気抵抗を利用した接触型のポテンショメータとして構成されている。CPU71は、各センサ装置52a〜54aの制御回路から入力された検出結果により各ペダル52,53の踏み込み量及びステアリング54の操作角を得ると共に、その検出結果を時間微分することにより、各ペダル52,53の踏み込み速度(操作速度)及びステアリング54の回転速度(操作速度)を得ることができる。
図3に示す他の入出力装置35としては、例えば、雨量を検出するための雨量センサや路面Gの状態を非接触で検出する光学センサなどが例示される。
次いで、図4から図6を参照して、車輪2の詳細構成について説明する。図4は、車両1の上面視を模式的に示した模式図である。図5及び図6は、車両1の正面視を模式的に図示した模式図であり、図5では、車輪2にネガティブキャンバーが付与された状態が図示され、図6では、車輪2にポジティブキャンバーが付与された状態が図示されている。
上述したように、車輪2は、第1トレッド21及び第2トレッド22の2種類のトレッドを備え、図4に示すように、各車輪2(前輪2FL,2FR及び後輪2RL,2RR)において、第1トレッド21が車両1の内側に配置され、第2トレッド22が車両1の外側に配置されている。
本実施の形態では、両トレッド21,22の幅寸法(図4左右方向寸法)が同一に構成されている。また、第1トレッド21は、第2トレッド22に比して、グリップ力の高い特性(高グリップ性)に構成される。一方、第2トレッド22は、第1トレッド21に比して、転がり抵抗の小さい特性(低転がり抵抗)に構成されている。
例えば、図5に示すように、キャンバー角調整装置4が作動制御され、車輪2のキャンバー角θL,θRがマイナス方向(ネガティブキャンバー)に調整されると、車両1の内側に配置される第1トレッド21の接地圧Rinが増加されると共に、車両1の外側に配置される第2トレッド22の接地圧Routが減少される。これにより、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、走行性能(例えば、旋回性能、加速性能、制動性能或いは雨天時の車両安定性など)の向上を図ることができる。
一方、図6に示すように、キャンバー各調整装置4が作動制御され、車輪2のキャンバー角θL,θRがプラス方向(ポジティブキャンバー方向)に調整されると、車両1の内側に配置される第1トレッド21の接地圧が減少されると共に、車両1の外側に配置される第2トレッド22の接地圧が増加される。これにより、第2トレッド22の低転がり抵抗を利用して、省燃費性能の向上を図ることができる。
次いで、図7を参照して、キャンバー制御処理について説明する。図7は、キャンバー制御処理を示すフローチャートである。この処理は、車両用制御装置100の電源が投入されている間、CPU71によって繰り返し(例えば、0.2ms間隔で)実行される処理であり、車輪2に付与するキャンバー角を調整することで、上述した走行性能と省燃費性能との2つの性能の両立を図る。
CPU71は、キャンバー制御処理に関し、まず、ワイパースイッチ55がオンされているか否か、即ち、フロントガラスのワイパーによる拭き取り動作が運転者により指示されているか否かを判断する(S1)。その結果、ワイパースイッチ55がオンされていると判断される場合には(S1:Yes)、現在の天候が雨天であり、路面Gに水膜が形成されている可能性があると推定されるので、車輪2にネガティブキャンバーを付与して(S6)、このキャンバー制御処理を終了する。
これにより、第1トレッド21の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少されることで(図5参照)、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、雨天時の車両安定性の向上を図ることができる。
S1の処理において、ワイパースイッチ55はオンされていないと判断される場合には(S1:No)、雨天ではなく、路面Gの状態は良好であると推定されるので、次いで、アクセルペダル52の踏み込み量は所定値以上であるか否か、即ち、所定以上の加速(急加速)が運転者により指示されているか否かを判断する(S2)。
その結果、アクセルペダル52の踏み込み量が所定値以上であると判断される場合には(S2:Yes)、急加速が運転者より指示されており、車輪2がスリップするおそれがあるので、車輪2にネガティブキャンバーを付与して(S6)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、上述した場合と同様に、第1トレッド21の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少されることで(図5参照)、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、車輪2のスリップを防止することができ、車両1の加速性能の向上を図ることができる。
S2の処理において、アクセルペダル52の踏み込み量が所定値に達していないと判断される場合には(S2:No)、急加速は指示されておらず、緩やかな加速又は定速走行であると推定されるので、次いで、ブレーキペダル53の踏み込み量は所定値以上であるか否か、即ち、所定以上の制動(急制動)が運転者により指示されているか否かを判断する(S3)。
その結果、ブレーキペダル53の踏み込み量が所定値以上であると判断される場合には(S3:Yes)、急制動が運転者より指示されており、車輪2がロックするおそれがあるので、車輪2にネガティブキャンバーを付与して(S6)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、上述した場合と同様に、第1トレッド21の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少されることで(図5参照)、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、車輪2のロックを防止することができ、車両1の制動性能の向上を図ることができる。
S3の処理において、ブレーキペダル53の踏み込み量が所定値に達していないと判断される場合には(S3:No)、急制動は指示されておらず、緩やかな制動か加速又は定速走行であると推定されるので、次いで、車両速度(対地速度)は所定値(例えば、時速15km)以下であるか否か、即ち、低速走行であるか否かを判断する(S17)。
その結果、車両速度が所定値以下(即ち、低速走行中)であると判断される場合には(S17:Yes)、車両速度が所定値を越えている場合と比較して、車両1がその後に減速し停車する可能性や加速する可能性も高いといえる。よって、これらの場合には車両1(車輪2)のグリップ力や停止力を予め確保しておく必要があるので、車輪2にネガティブキャンバーを付与して(S6)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、上述した場合と同様に、第1トレッド21の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少されることで(図5参照)、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、車輪2のグリップ力を増加させることで、そのロックやスリップを防止して、車両1の制動性能や加速性能の向上を図ることができる。
また、車両1が停車した後は、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、車両1(車輪2)の停止力を確保することができるので、車両1を安定した状態で停車させておくことができる。更に、その停車後に再発進する場合には、予め第1トレッドの接地圧Rinが増加されていることで、車輪2がスリップすることを防止して、車両1の再発進をスムーズ且つ高レスポンスで行うことができる。
S17の処理において、車両速度が所定値よりも大きいと判断される場合には(S17:No)、車両速度が低速ではなく、加減速の際の駆動力・制動力が比較的小さな値になると推定されるので、次いで、ウィンカスイッチ56はオンであるか否か、即ち、右左折や車線変更を行う旨が運転者により指示されているか否かを判断する(S18)。
その結果、ウィンカスイッチ56がオンであると判断される場合には(S18:Yes)、右左折や車線変更に伴って、車両1の旋回動作やその準備のための減速が行われる可能性が高いので、車輪2にネガティブキャンバーを付与して(S6)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、上述した場合と同様に、第1トレッド21の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少されることで(図5参照)、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、車輪2のスリップを防止することができ、車両1の旋回性能の向上を図ることができる。
S18の処理において、ウィンカスイッチ56はオンされていないと判断される場合には(S18:No)、右左折や車線変更に伴う車両1の旋回動作は行われないと推定されるので、次いで、高グリップスイッチ57はオンであるか否か、即ち、車輪2の特性として高グリップ性を選択する旨が運転者により指示されているか否かを判断する(S19)。
その結果、高グリップスイッチ57がオンであると判断される場合には(S19:Yes)、車輪2の特性として高グリップ性が選択されたということであるので、車輪2にネガティブキャンバーを付与して(S6)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、上述した場合と同様に、第1トレッド21の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少されることで(図5参照)、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、車輪2のスリップを防止することができ、車両1の制動性能や加速性能、或いは旋回性能の向上を図ることができる。
S19の処理において、高グリップスイッチ57はオンされていないと判断される場合には(S19:No)、次いで、ステアリング54の操作角は所定値以上であるか否か、即ち、所定以上の旋回(急旋回)が運転者により指示されているか否かを判断する(S4)。
その結果、ステアリング54の操作角が所定値以上であると判断される場合には(S4:Yes)、急旋回が運転者より指示されており、車輪2がスリップして、車両1がスピンするおそれがあるので、車輪2にネガティブキャンバーを付与して(S6)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、上述した場合と同様に、第1トレッド21の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少されることで(図5参照)、第1トレッド21の高グリップ性を利用して、車輪2のスリップ(車両1のスピン)を防止することができ、車両1の旋回性能の向上を図ることができる。
一方、S4の処理において、ステアリング54の操作角が所定値に達していないと判断される場合には(S4:No)、急旋回は指示されておらず、緩やかな旋回又は直進走行であり、また、S1からS3の処理より、路面状態は良好であり、急加速や急制動も指示されていないと推定される(S1:No、S2:No、S3:No)。
よって、この場合には(S1:No、S2:No、S3:No、S4:No)、車輪2の性能として高グリップ性を得る必要はなく、低転がり抵抗による省燃費性能を得ることが好ましいと判断できるので、車輪2にポジティブキャンバーを付与して(S5)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、第1トレッド21の接地圧Rinが減少されると共に第2トレッド22の接地圧Routが増加されることで(図6参照)、第2トレッド21の低転がり抵抗を利用して、車輪2の転がり効率を向上させることができ、車両1の省燃費性能の向上を図ることができる。
このように、本実施の形態によれば、キャンバー角調整装置4により車輪2のキャンバー角θR,θLを調整して、第1トレッド21における接地圧Rinと第2トレッド22における接地圧Routとの比率を変更することで、加速性能及び制動性能と省燃費性能との互いに背反する2つの性能の両立を図ることができる。
次いで、図8から図11を参照して、第2実施の形態について説明する。図8は、第2実施の形態における車輪202の上面図であり、図9は、車両201の上面視を模式的に示した模式図である。
また、図10は、左旋回状態にある車両201の正面視を模式的に図示した模式図であり、左右の車輪2に左旋回用の舵角が付与されると共に、旋回外輪(右の前輪202FR)にネガティブキャンバーが付与され、旋回内輪(左の車輪202FL)にキャンバー定常角が付与された状態が図示されている。
第1実施の形態では、車輪2の両トレッド21,22の外径が幅方向に一定とされる場合を説明したが、第2実施の形態における車輪2は、第1トレッド221の外径が漸次縮径するように構成されている。なお、上記した第1実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
第2実施の形態における車輪202は、図8及び図9に示すように、車両201の内側(図8右側)に配置される第1トレッド221と、その第1トレッド221と特性が異なり、車両201の外側(図8左側)に配置される第2トレッド22とを備える。
なお、第1トレッド221は、第2トレッド22に比して、グリップ力の高い特性(高グリップ性)に構成され、第2トレッド22は、第1トレッド221に比して、転がり抵抗の小さい特性(低転がり抵抗)に構成されている。
図8及び図9に示すように、車輪202は、両トレッド221,22の幅寸法(図8左右方向寸法)が同一に構成されているが、第2トレッド22における外径が幅方向(図8左右方向)に略一定に構成される一方で、第1トレッド221における外径が第2トレッド22側(図8左側)から車両201の内側(図8右側)に向かうに従って漸次縮径して構成されている。
これにより、図10に示すように、車輪202(左の前輪202FL)に大きなキャンバー角を付与しなくても(即ち、キャンバー角を0°に設定しても)、第1トレッド221が路面Gから離れた状態で、第2トレッド22のみを接地させることができる。その結果、車輪2全体としての転がり抵抗をより小さくして、省燃費性能のより一層の向上を図ることができる。同時に、第1トレッド221が接地せず、かつ、第2トレッド22がより小さなキャンバー角で接地されることより、これら両トレッド221,22の摩耗を抑制して、高寿命化を図ることができる。
一方、図10に示すように、車輪202(右の前輪202FR)にマイナス方向へのキャンバー角(ネガティブキャンバー)を付与して、第1トレッド221を接地させる場合には、かかる第1トレッド221の外径が漸次縮径されていることから、第1トレッド221における接地圧を幅方向(図8左右方向)全域において均等化することができ、トレッド端部に接地圧が集中することを抑制することができる。
よって、高グリップの第1トレッド221を効率的に利用して、走行性能(旋回性能、加速性能、制動性能、雨天時の走行安定性など)のより一層の向上を図ることができると共に、第1トレッド221の偏摩耗を抑制して、高寿命化を図ることができる。
次いで、図11を参照して、第2実施の形態におけるキャンバー制御処理について説明する。図11は、キャンバー制御処理を示すフローチャートである。この処理は、車両用制御装置100の電源が投入されている間、CPU71によって繰り返し(例えば、0.2ms間隔で)実行される処理である。
CPU71は、キャンバー制御処理に関し、ワイパースイッチ55がオンされていると判断される場合(S1:Yes)、アクセルペダル52の踏み込み量が所定値以上であると判断される場合(S1:No、S2:Yes)、ブレーキペダル53の踏み込み量が所定値以上であると判断される場合(S1:No、S2:No、S3:Yes)、車両速度が所定値以下であると判断される場合(S1:No、S2:No、S3:No、S17:Yes)、ウィンカスイッチ56がオンされていると判断される場合(S1:No、S2:No、S3:No、S17:No、S18:Yes)、及び、高グリップスイッチ57がオンされていると判断される場合には(S1:No、S2:No、S3:No、S17:No、S18:Yes)、上述した第1実施の形態で説明したように、路面Gに水膜が形成されている、急加速・急制動が指示されている、大きな駆動力の発生や停車が予測される、右左折や車線変更に伴う旋回動作が予測される、或いは、高グリップ性の選択が指示されているということであり、第1トレッド221の高グリップ性を利用する必要がある。
よって、この場合には、左右の車輪2にネガティブキャンバー(本実施の形態では、少なくとも第2トレッド22が路面Gから離接するキャンバー角、図10に図示する右の前輪202FRを参照)を付与して(S27)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、上述した第1実施の形態の場合と同様に、第1トレッド221の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少される(本実施の形態では接地圧Routが0となる)ことで、第1トレッド221の高グリップ性を利用して、車輪2のスリップ・ロックを防止することができ、車両201の走行安定性や加速・制動性能の向上を図ることができる。
なお、左右の車輪2に付与するキャンバー角θR,θLは直進走行時であれは同じ角度であることが好ましい。また、そのキャンバー角θR,θLは第2トレッド22が路面Gから離接する以上の角度であることが好ましい。
一方、S4の処理において、ステアリング54の操作角が所定値に達していないと判断される場合には(S4:No)、急旋回は指示されておらず、緩やかな旋回又は直進走行であり、また、S1からS3の処理より、路面状態は良好であり、急加速や急制動も指示されておらず、大きな駆動力の発生や停車は予測されず、右左折や車線変更に伴う旋回動作も予測されず、更に、高グリップ性の選択は指示されていないと推定される(S1:No、S2:No、S3:No、S17:No、S18:No、S19:No)。
よって、この場合には(S1:No、S2:No、S3:No、S17:No、S18:No、S19:No、S4:No)、車輪2の性能として高グリップ性を得る必要はなく、低転がり抵抗による省燃費性能を得ることが好ましいと判断できるので、車輪2にキャンバー定常角を付与して(S25)、このキャンバー処理を終了する。なお、本実施の形態では、キャンバー定常角が0°(図10に図示する左の前輪202FL参照)に設定される。
これにより、第1トレッド221が路面Gから離れた状態で、第2トレッド22のみを接地させることができるので、車輪202全体としての転がり抵抗をより小さくして、省燃費性能のより一層の向上を図ることができる。また、この場合には、第1トレッド221が接地せず、かつ、キャンバー角が0°で第2トレッド22が接地されることで、これら両トレッド221,22の摩耗を抑制して、高寿命化を図ることができる。
また、S4の処理において、ステアリング54の操作角が所定値以上であると判断される場合には(S4:Yes)、急旋回が運転者より指示されており、車輪2がスリップして、車両201がスピンするおそれがある。そこで、本実施の形態では、旋回外輪(図10では右の前輪202FR)にネガティブキャンバーを付与すると共に、旋回内輪(図10では左の前輪202FL)にキャンバー定常角を付与して(S26)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、旋回性能を確保しつつ、制御駆動コストの削減を図ることができる。即ち、旋回外輪では、第1トレッド221の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少される(本実施の形態では0となる)ことで(図10参照)、第1トレッド221の高グリップ性を利用して、車輪202のスリップ(車両201のスピン)を防止することができ、車両201の旋回性能の向上を図ることができる。一方、旋回内輪では、そのキャンバー角の変化を旋回外輪よりも少なくする(即ち、直進走行時のキャンバー角をそのまま維持する)ことで、車両用制御装置100の制御コスト或いはキャンバー角調整装置4の駆動コストの削減を図ることができる。
次いで、図12から図14を参照して、第3実施の形態について説明する。図12は、第3実施の形態における車輪302の上面図である。また、図13は、左旋回状態にある車両301の正面視を模式的に図示した模式図であり、左右の車輪2に左旋回用の舵角が付与されると共に、旋回外輪(右の前輪202FR)にネガティブキャンバーが付与され、旋回内輪(左の車輪202FL)にポジティブキャンバーが付与された状態が図示されている。
第1実施の形態では、車輪2の両トレッド21,22の外径が幅方向に一定とされる場合を説明したが、第3実施の形態における車輪2は、第1トレッド221の外径と第3トレッド323の外径とが漸次縮径するように構成されている。なお、上記した各実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
第3実施の形態における車輪302は、図12に示すように、第3トレッド323を備え、第1トレッド221が車両301の内側(図12右側)に配置されると共に、第3トレッド323が車両301の外側(図12左側)に配置され、第2トレッド22が第1トレッド221と第3トレッド323との間に配置されている。
そして、第3トレッド323は、少なくとも第2トレッド22に比して、グリップ力の高い特性に構成されると共に、その第3トレッド323の外径は、図12に示すように、第2トレッド22側(図12右側)から車両301の外側(図12左側)に向かうに従って漸次縮径して構成されている。
これにより、車輪302に大きなキャンバー角を付与することなく(例えば、キャンバー角を0°に設定しても)、第1トレッド221及び第3トレッド323が路面Gから離れた状態で、第2トレッド22のみを接地させることができる。これにより、車輪302全体としての転がり抵抗をより小さくして、省燃費性能のより一層の向上を図ることができる。
同時に、第1トレッド221及び第3トレッド323が接地せず、かつ、第2トレッド22がより小さなキャンバー角で接地されることより、これら各トレッド221,22,323の摩耗を抑制して、高寿命化を図ることができる。
一方、車輪302にプラス方向へのキャンバー角(ポジティブキャンバー)を付与して、第3トレッド323を接地させる場合には、かかる第3トレッド323の外径が漸次縮径されていることから、第3トレッド323における接地圧を幅方向(図12左右方向)全域において均等化することができ、トレッド端部に接地圧が集中することを抑制することができる。
よって、高グリップ性の第3トレッド323を効率的に利用して、走行性能(旋回性能、加速性能、制動性能、雨天時の走行安定性など)のより一層の向上を図ることができると共に、偏摩耗を抑制して、高寿命化を図ることができる。
次いで、図14を参照して、第3実施の形態におけるキャンバー制御処理について説明する。図14は、キャンバー制御処理を示すフローチャートである。この処理は、車両用制御装置100の電源が投入されている間、CPU71によって繰り返し(例えば、0.2ms間隔で)実行される処理である。
CPU71は、S4の処理において、ステアリング54の操作角が所定値に達していないと判断される場合には(S4:No)、急旋回は指示されておらず、緩やかな旋回又は直進走行であり、また、S1からS3及びS17からS19の処理より、路面状態は良好であり、急加速や急制動も指示されておらず、大きな駆動力の発生や停車は予測されず、右左折や車線変更に伴う旋回動作も予測されず、更に、高グリップ性の選択は指示されていないと推定される(S1:No、S2:No、S3:No、S17:No、S18:No、S19:No)。
よって、この場合には(S1:No、S2:No、S3:No、S17:No、S18:No、S19:No、S4:No)、車輪302の性能として高グリップ性を得る必要はなく、低転がり抵抗による省燃費性能を得ることが好ましいと判断できるので、車輪2にキャンバー定常角を付与して(S25)、このキャンバー処理を終了する。なお、本実施の形態では、キャンバー定常角が0°(図10に図示する左の前輪202FL参照)に設定される。
これにより、第1トレッド221及び第3トレッド323が路面Gから離れた状態で、第2トレッド22のみを接地させることができるので、車輪302全体としての転がり抵抗をより小さくして、省燃費性能のより一層の向上を図ることができる。また、この場合には、第1トレッド221及び第3トレッド323が接地せず、かつ、キャンバー角が0°で第2トレッド22が接地されることで、これら各トレッド221,22,323の摩耗を抑制して、高寿命化を図ることができる。
また、S4の処理において、ステアリング54の操作角が所定値以上であると判断される場合には(S4:Yes)、急旋回が運転者より指示されており、車輪2がスリップして、車両301がスピンするおそれがある。そこで、本実施の形態では、旋回外輪(図13では右の前輪202FR)にネガティブキャンバーを付与すると共に、旋回内輪(図13では左の前輪202FL)にポジティブキャンバーを付与して(S36)、このキャンバー処理を終了する。
即ち、S36の処理では、図13に示すように、左右の車輪320がいずれも旋回内方側(図13右側)に傾斜するように、キャンバー角θR,θLを付与するので、左右両輪302にそれぞれ横力を発生させて、それら両輪302の横力を旋回力として利用することができるので、旋回性能のより一層の向上を図ることができる。
次いで、図15を参照して、第4実施の形態について説明する。図15は、第4実施の形態におけるキャンバー制御処理を示すフローチャートである。この処理は、車両用制御装置100の電源が投入されている間、CPU71によって繰り返し(例えば、0.2ms間隔で)実行される処理である。
第1実施の形態では、例えば、急加速や急旋回などが運転者により指示された場合に車輪2のキャンバー角を調整する場合を説明したが、第4実施の形態では、スリップした車輪202がある場合にその車輪202のキャンバー角を調整するように構成されている。
なお、上記した各実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。また、第4実施の形態では、第2実施の形態における車両201(車輪202)を車両用制御装置100で制御する場合を例に説明する。
CPU71は、キャンバー角S4の処理において、まず、車両速度を検出すると共に(S41)、車輪202の回転速度(周速度)を検出し(S42)、これら車両速度と車輪202の周速度とに基づいて、スリップしている車輪202が有るか否かを判断する(S43)。なお、車両速度及び車輪202の周速度は、上述したように、車両速度センサ装置32及び車輪回転速度センサ装置35により算出される。
その結果、S43の処理において、スリップしている車輪202はない、即ち、全ての車輪202が路面Gにグリップして走行していると判断される場合には(S43:No)、車輪202の性能として高グリップ性を得る必要はなく、低転がり抵抗による省燃費性能を得ることが好ましいと判断できるので、車輪202にキャンバー定常角(第2実施の形態の場合と同様に0°)を付与して(S44)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、第1トレッド221が路面Gから離れた状態で、第2トレッド22のみを接地させることができるので、車輪202全体としての転がり抵抗をより小さくして、省燃費性能のより一層の向上を図ることができる。また、この場合には、第1トレッド221が接地せず、かつ、キャンバー角が0°で第2トレッド22が接地されることで、これら両トレッド221,22の摩耗を抑制して、高寿命化を図ることができる。
一方、S43の処理において、スリップしている車輪202があると判断される場合には(S43:Yes)、車両201の加速性能や走行安定性が損なわれるおそれがあるので、スリップしている車輪202にネガティブキャンバーを付与して(S45)、このキャンバー処理を終了する。
これにより、上述した第1実施の形態の場合と同様に、第1トレッド221の接地圧Rinが増加されると共に第2トレッド22の接地圧Routが減少される(本実施の形態では接地圧Routが0となる)ことで、第1トレッド221の高グリップ性を利用して、車輪202のスリップを防止することができ、車両201の加速性能や走行安定性の向上を図ることができる。
次いで、図16から図21を参照して、第5実施の形態について説明する。第1実施の形態では、車輪2のキャンバー角(θR,θL)を状況に応じて変更させる制御について説明したが、かかる実施の形態では、車輪2のキャンバー角を調整するキャンバー角調整装置4に異常(例えば、FL〜RRアクチュエータ4FL〜4RRのいずれかがロックされたことなどによるメカニカルな異常や、サーボ異常)が生じた場合については考慮しなかった。
これに対し、第5の実施形態では、キャンバー角調整装置4に異常が生じて車輪2のキャンバー角の制御ができなくなった場合に、フェールセーフ制御を実行するように構成されている。なお、上記した各実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。また、第5実施の形態では、第1実施の形態における車両1(車輪2)を車両用制御装置500で制御する場合を例に説明する。
図16は、第5実施の形態における車両用制御装置500の電気的構成を示したブロック図である。車両用制御装置500は、図16に示すように、CPU71、ROM572及びRAM573を備え、これらはバスライン74を介して入出力ポート75に接続されている。なお、第5実施の形態におけるROM572には、通常時キャンバー角マップ572aと、フェール時キャンバー角マップ572bと、フェール時トルク係数マップ572cと、フェール時車速制限マップ572dとが格納されている。なお、これらのマップ572a〜572dの詳細については、図17〜図19を参照して後述する。
また、第5実施の形態におけるRAM57は、キャンバー異常フラグ573aと、キャンバー指令値メモリ573bとを有している。キャンバー異常フラグ573aは、キャンバー角の制御に異常が生じ、フェールセーフ制御が実行されているか否かを示すフラグであり、このキャンバー異常フラグ573aがオフであれば、キャンバー角の制御に異常がないことを示し、オンであれば、キャンバー角の制御に異常が生じており、フェールセーフ制御の実行中であることを示す。かかるキャンバー異常フラグ573aは、車両用制御装置500へ電源が投入された場合に、オフに初期化され、その後、この車両用制御装置500で実行されるキャンバー制御処理(図20参照)において、キャンバー角の制御に異常があることが確認され、フェールセーフ制御処理(図21参照)が実行された場合にオンされる。
キャンバー指令値メモリ573bは、後述するキャンバー制御処理(図20参照)において、状況(本実施の形態では、アクセルペダル又はブレーキペダルの操作状態)に応じたキャンバー角を車輪2へ付与するために、CPU71がキャンバー角調整装置4へ指示したキャンバー角を記憶する領域である。このキャンバー指令値メモリ573bへ記憶された値は、所定時間毎に繰り返し実行されるキャンバー制御処理における次のサイクルでキャンバー角の測定値と比較され、両者の値が異なる場合に、キャンバー角の制御に異常が生じたと判断される。
また、第5実施の形態におけるキャンバー角調整装置4は、各車輪2毎にFL〜RR伸縮センサ40FL〜40RRを備えている。伸縮センサ40FL〜40RRは、いずれも、対応する車輪2に設けられている各油圧シリンダ4a〜4c(ロッド部)の伸縮量を検出するセンサである。これらの伸縮センサ40FL〜40RRによる検出結果は、駆動回路からCPU71に出力され、CPU71は、その検出結果に基づいて各車輪2の現在の舵角及びキャンバー角を得ることができる。各車輪2の舵角及びキャンバー角を変更する場合には、キャンバー角調整装置4の駆動回路は、各車輪2の油圧シリンダ4a〜4cの伸縮量を対応する伸縮センサ40FL〜40RRによって監視し、CPU71から指示された目標値(伸縮量)に達した油圧シリンダ4a〜4cの伸縮駆動を停止する。
なお、第5実施の形態では、所定時間毎(本実施の形態では、キャンバー制御処理(図20参照)の実行間隔毎)に、これらのキャンバー角を伸縮センサ40FL〜40RRが対応する車輪2の油圧シリンダ4a〜4cの伸縮量を検出し、その検出結果に基づいてキャンバー角の制御が正常に行われているか否かの監視を行うように構成されている。
図17(a)は、通常時キャンバー角マップ572aの内容を示す模式図であり、図17(b)は、フェール時キャンバー角マップ572bの内容を示す模式図である。これらのキャンバー角マップ572a,572bには、いずれも、アクセルペダル52a及びブレーキペダル53の踏み込み量(操作量)と、各車輪2に付与すべきキャンバー角、即ち、現在の車両1の走行状態において車輪2が発揮すべき摩擦係数(即ち、車輪2にスリップやロックを生じさせないために必要な摩擦係数)を各車輪2に付与できるキャンバー角との関係が記憶されている。
これらのキャンバー角マップ572a,572bのうち、通常時キャンバー角マップ572aは、キャンバー角の制御が正常であると確認された場合に使用するマップであり、一方、フェール時キャンバー角マップ572bは、キャンバー角の制御に異常があることが確認された場合に実行されるフェールセーフ制御処理(図21参照)において使用するマップである。
なお、これらのマップ572a,572bの横軸は、アクセルペダル52又はブレーキペダル53の操作量を示す軸であり、0を境界として向かって右側へ行くほどアクセルペダル52の操作量が多く、0を境界として向かって左側へ行くほどブレーキペダル53の操作量が多いことに対応する。また、これらのマップ572bにおける縦軸は、付与すべきキャンバー角を示す軸であり、この縦軸のキャンバー角は、角度0度よりθa側がネガティブキャンバー(即ち、高グリップの第1トレッド21の接地圧が増加する側、図5参照)に対応し、角度0度よりθb側がポジティブキャンバー(即ち、低転がり抵抗の第2トレッド22の接地圧が増加する側、図6参照)に対応する。
CPU71は、通常時キャンバー角マップ572a又はフェール時キャンバー角マップ572bの内容に基づき、アクセルペダル52a及びブレーキペダル53の操作量に応じたキャンバー角を各車輪2に付与する。その結果として、アクセルペダル52a及びブレーキペダル53の操作量に応じたキャンバー角が各車輪2に付与される。
図17(a)に示すように、キャンバー角の制御が正常であると確認された場合に使用される通常時キャンバー角マップ572aは、アクセルペダル52及びブレーキペダル53の操作量と各車輪2に付与すべきキャンバー角との間に、実線501で示す関係が設定されている。即ち、通常時キャンバー角マップ572aによれば、アクセルペダル52及びブレーキペダル53が操作されていない状態(アクセル及びブレーキ操作量=0)に対し、ポジティブキャンバーの最大値であるθbが対応付けられており、アクセルペダル52又はブレーキペダル53の操作量に比例して、キャンバー角が直線的に変化し、アクセルペダル52又はブレーキペダル53の操作量が最大に操作された状態(アクセル操作量=100%)において、ネガティブキャンバーの最大値であるθaが対応付けられている。
よって、この通常時キャンバー角マップ572aが使用される状況、即ち、キャンバー角の制御が正常である状況では、アクセルペダル52及びブレーキペダル53が操作されていない状態において、各車輪2には最もポジティブキャンバー側のキャンバー角(θb)が付与される。この場合には、第1トレッド21が走行路面から離間され、第2トレッド22のみ走行路面に接した状態とされる、即ち、各車輪2の摩擦係数が最も低い状態とされる。
アクセルペダル52及びブレーキペダル53の操作量の増大に伴い、各車輪2のキャンバー角は、θbから0度へと変化し、キャンバー角が0度の状態(即ち、第1トレッド21と第2トレッド22とが均等に接地している状態)を経て、ネガティブキャンバー側(θa側)へ変化する。かかる変化に伴い、高グリップ特性の第1トレッド21の接地圧が漸次増加(低転がり抵抗の第2トレッド22の接地圧が漸次減少)するので、摩擦係数は漸次増加する。
そして、アクセルペダル52又はブレーキペダル53の操作量が最大に操作された状態において各車輪2には最もネガティブキャンバー側のキャンバー角(θa)が付与される。この場合には、第2トレッド22が走行路面から離間され、第1トレッド21のみ走行路面に接した状態とされる、即ち、各車輪2の摩擦係数が最も高い状態とされる。
従って、通常時キャンバー角マップ572aによれば、通常時キャンバー角マップ572aが使用される状況、即ち、キャンバー角の制御が正常である状況では、加速や制動の度合いが大きいほど、各車輪2の摩擦係数を高くすること(車輪2のグリップ力を高めること)によって、加速による車輪2のスリップや制動による車輪2のロックの防止を図る。一方で、加速や制動の度合いが低いほど、各車輪2の摩擦係数を低くし、燃費の低減を図る。
一方で、図17(b)に示すように、キャンバー角の制御に異常があることが確認された場合に使用されるフェール時キャンバー角マップ572bでは、アクセルペダル52及びブレーキペダル53の操作量と各車輪2に付与すべきキャンバー角との間に、実線502で示す関係が設定されている。即ち、フェール時キャンバー角マップ572bによれば、アクセルペダル52及びブレーキペダル53の操作量とは無関係に、キャンバー角はネガティブキャンバーの最大値であるθaが設定されている。
ここで、このフェール時キャンバー角マップ572bが使用される状況は、上述のようにキャンバー角の制御に異常が生じている状況であるので、キャンバー角の制御に異常が生じた車輪2に対し、CPU71の指示によるキャンバー角の付与は当然不可能である。従って、このフェール時キャンバー角マップ572bが使用される状況下では、かかるキャンバー角マップ572bの内容に基づき、キャンバー角の制御に異常が生じた車輪2を除く残りの車輪、即ち、キャンバー角の制御を正常に行うことができるものとして残った車輪2へキャンバー角が付与されることになる。
上述のように、フェール時キャンバー角マップ572bによれば、アクセルペダル52及びブレーキペダル53の操作量とは無関係に、キャンバー角はネガティブキャンバーの最大値であるθaが設定されているので、車輪2の少なくとも一部に対するキャンバー角の制御に異常が生じた場合には、キャンバー角の制御を正常に行うことができるものとして残った車輪2には、最もネガティブキャンバー側のキャンバー角(θa)が常時付与されることになる。
よって、車輪2の少なくとも一部に対するキャンバー角の制御に異常が生じたとしても、正常にキャンバー角を正常することのできる車輪2が、フェール時キャンバー角マップ572bの内容に基づき、常時、高グリップの状態とされるので、車輪2のグリップの弱さに起因する走行状態の不安定化が抑制され、その結果として、車両1の安全性を確保することができるのである。
図18は、フェール時トルク係数マップ572cの内容を示す模式図である。このフェール時トルク係数マップ572cは、キャンバー角の制御に異常が生じている状況で実行されるフェールセーフ制御処理(図21参照)において使用されるマップであり、かかる異常の生じた駆動輪(車輪2)のキャンバー角と、かかる異常の生じた駆動輪(車輪2)に対するトルク指令値を正常値から補正するためのトルク係数との関係を記憶したマップである。
このフェール時トルク係数マップ572cの横軸は、キャンバー角の制御に異常の生じた車輪2のキャンバー角を示す軸であり、0度を境界としてθa側へ向かうほどネガティブキャンバー側のキャンバー角、即ち、グリップ力がより強い状態にあることに対応し、0度を境界としてθb側へ向かうほどポジティブキャンバー側のキャンバー角、即ち、グリップ力がより弱い状態にあることに対応する。一方、縦軸は、トルク係数(0以上かつ1以下)を示す軸である。
また、フェール時トルク係数マップ572cでは、異常の生じた車輪2のキャンバー角とトルク係数との関係として、キャンバー角の制御に異常のあった車輪2の数に応じて異なる関係が設定されている。図18において、実線503aは、1つの車輪2に異常(キャンバー角制御の異常)が生じた場合に対応する。同様に、実線503b、実線503c、及び実線503dは、それぞれ、2つの車輪2、3つの車輪2、4つの車輪2(即ち、全部の車輪2)に異常が生じた場合に対応する。
CPU71は、キャンバー角の制御に異常が生じた場合に、このフェール時トルク係数マップ572cの内容に基づいて、かかる異常のあった車輪2に対し、そのキャンバー角(車輪2のグリップ力)に応じたトルク制御を行う。即ち、フェール時トルク係数マップ572cに基づいて取得されたトルク係数を正常時のトルク指令値(正常値)に積算することによって補正されたトルク指令値が、CPU71から異常の生じた車輪2のモータ3FL〜3RRへ出力される。その結果、トルク係数が「1」未満である場合(即ち、キャンバー角が最もネガティブキャンバー側のθaである場合以外)には、キャンバー角の制御に異常の生じた車輪2のトルクが正常時より低下される。
図18に示すように、実線503a、実線503b、実線503c、及び実線503dは、いずれも、異常の生じた車輪2のキャンバー角がネガティブキャンバーの最大値であるθaである場合、即ち、タイヤグリップ力が最大である場合にトルク係数として「1」が対応付けられており、タイヤグリップ力が低くなる(θaからθbに向かう)につれて直線的に減少し、ポジティブキャンバーの最大値であるθbである場合、即ち、タイヤグリップ力が最小である場合に最も小さいトルク係数が対応付けられている。
よって、車輪2にキャンバー角制御の異常が生じた場合には、異常の生じた車輪2の数がいくつであっても、異常の生じた車輪2のタイヤグリップ力が低いほど、より小さいトルク係数が取得されることになる。即ち、異常の生じた車輪2のタイヤグリップ力が低いほど、異常の生じた車輪2のトルクが小さくされる。
一般的に、タイヤグリップ力が低くなるほどスリップが生じやすく走行性能が失われる傾向がある。よって、フェール時トルク係数マップ572cによれば、異常の生じた車輪2のトルクが、異常のあった時点でのキャンバー角(グリップ力)に応じて下げられるので、異常の生じた車輪2がスリップの生じやすい低グリップ力の状態にある場合であっても、トルクの低下によってかかる車輪2のスリップを防止することができる。
また、フェール時トルク係数マップ572cによれば、異常の生じた車輪2におけるタイヤグリップ力が大きいほど(ネガティブキャンバーの最大値θa側であるほど)、トルク係数が1に近づくように設定されているので、車輪2のタイヤグリップ力が高く、走行性能が比較的安定であると推測される場合には、車輪2のトルクが大きく下げられず、車両1の推進力が確保できる。
また、図18に示すように、フェール時トルク係数マップ572cによれば、1つの車輪2にキャンバー角制御の異常が生じた場合(実線503a)には、異常の生じた車輪2のキャンバー角がポジティブキャンバーの最大値であるθbである場合、即ち、異常の生じた車輪2のタイヤグリップ力が最小であるときに対し、トルク係数「0」が対応付けられている。つまり、かかる場合には、キャンバー角制御に異常の生じた1つの車輪2のトルクは「0」とされ、完全に従働輪化される。
これに対し、全ての車輪2にキャンバー角制御の異常が生じた場合(実線503d)には、異常の生じた車輪2のタイヤグリップ力が最小であるときであっても、走行が停止しない程度のトルク係数として「0.5」が対応付けられている。
このように、フェール時トルク係数マップ572cによれば、キャンバー角の制御に異常の生じた車輪2の数が多くなるほど、あるキャンバー角(即ち、あるグリップ力)に対するトルクがより高くなるように設定されているので、複数輪のトルクを下げて走行安定性を確保することができる一方で、車両1の推進力が下がって停止することを防止できる。
図19は、フェール時車速制限マップ572dの内容を示す模式図である。このフェール時車速制限マップ572dは、キャンバー角の制御に異常が生じている状況で実行されるフェールセーフ制御処理(図21参照)において使用されるマップであり、4つの車輪2FL〜2RRの各キャンバー角を加算した総和(キャンバー角合計)と車速制限値との関係を記憶したマップである。
このフェール時車速制限マップ572dの横軸は、キャンバー角合計を示す軸であり、0度を境界としてθa’側へ向かうほど4つの車輪2(2FL〜2RR)による全体のグリップ力がより強い状態にあると推定され、0度を境界としてθb’側へ向かうほど4つの車輪2(2FL〜2RR)による全体のグリップ力がより弱い状態にあると推定される。一方、縦軸は、設定すべき車速制限値を示す軸である。
なお、フェール時車速制限マップ572dでは、キャンバー角合計と車速制限値との関係として、キャンバー角の制御に異常のあった車輪2の数に応じて異なる関係が設定されている。図19において、実線504aは、1つの車輪2に異常(キャンバー角制御の異常)が生じた場合に対応する。同様に、実線504b、実線504c、及び実線504dは、それぞれ、2つの車輪2、3つの車輪2、4つの車輪2(即ち、全部の車輪2)に異常が生じた場合に対応する。
CPU71は、キャンバー角の制御に異常が生じた場合に、このフェール時車速制限マップ572dの内容に基づいて、キャンバー角合計に応じた車速制限値を設定する。その結果、各車輪2のモータ3FL〜3RRの駆動力が、設定された車速制限値を超えることがないように車輪駆動装置3によって制御される。
図19に示すように、実線504a、実線504b、実線504c、及び実線504dは、いずれも、キャンバー角合計がθa’である場合、即ち、4つの車輪2による全体のタイヤグリップ力が最大である場合に最も高速な車速制限値Vlim(例えば、時速60km)が対応付けられており、全体のタイヤグリップ力が低くなる(θaからθbに向かう)につれて直線的に減少し、キャンバー角合計がθb’である場合、即ち、全体のタイヤグリップ力が最小である場合に最も低速な車速制限値が対応付けられている。
よって、車輪2にキャンバー角制御の異常が生じた場合には、異常の生じた車輪2の数がいくつであっても、4つの車輪2による全体のタイヤグリップ力が低いほど、より低速な車速制限値が設定される。
一般的に、車輪2のタイヤグリップ力が低いほど、加速時や制動時や旋回時の走行性能が失われる傾向があるので、車輪2にキャンバー角制御の異常が生じた場合に、フェール時車速制限マップ572dの内容に基づき、4つの車輪2による全体のタイヤグリップ力が低いほど車速制限値を低速に設定することにより、車両1の安全性を確保することができる。例えば、車速制限値が低速であるほど、旋回時やカーブ走行時の遠心力を抑制することができるので、車両1の安全性が確保されることになる。
さらに、実線504a、実線504b、実線504c、及び実線504dは、4つの車輪2による全体のグリップ力の低下に対する車速制限値の減少率がそれぞれ異なっている。図19に示すように、実線504d、即ち、全部の車輪2にキャンバー角制御の異常が生じた場合に、全体のグリップ力の低下に対する車速制限値の減少率が最も大きく、キャンバー角制御の異常が生じた車輪2の数が少なくなるほど、全体のグリップ力の低下に対する車速制限値の減少率は小さい。即ち、フェール時車速制限マップ572dによれば、4つの車輪2による全体のタイヤグリップ力が低いほどより低速な車速制限値が設定されるが、その際、異常が生じた車輪2の数が多いほど、設定される車速制限値がより低速の値とされる。
一般的に、車輪2のタイヤグリップ力が低いほど、加速時や制動時や旋回時の走行性能が失われる傾向があり、その傾向は、異常が生じた車輪2の数が多いほど顕著になる。例えば、全ての車輪1が低グリップ側(ポジティブキャンバー側)でロックされた場合には、走行性能が著しく低下する。しかし、フェール時車速制限マップ572dによれば、上述のように、異常が生じた車輪2の数が多くなるほど、より低速の車速制限値が設定されることになるので、車両1の安全性を確実に確保することができるのである。
次に、図20を参照して、第5実施の形態におけるキャンバー制御処理について説明する。図20は、キャンバー制御処理を示すフローチャートである。この処理は、車両用制御装置500に電源が投入された場合に、キャンバー異常フラグ573aをオフにすると共に、キャンバー角指令値メモリ573bに、車輪2のキャンバー角の初期値である定常角(0°)を設定した後に実行される処理であり、車両用制御装置500の電源が投入されている間、CPU71によって繰り返し(例えば、0.2ms間隔で)実行される処理である。
図20に示すように、第5実施の形態におけるキャンバー制御処理では、まず、キャンバー異常フラグ573aがオンであるかを確認し(S51)、オフであれば(S51:No)、各車輪2における現在のキャンバー角の測定を、伸縮センサ40FL〜40RRを用いて行う(S52)。
S52の処理後、各車輪2に対して得られたキャンバー角の測定値と、キャンバー角指令値メモリ573bに記憶されている値とを比較する(S53)。ここで、キャンバー角指令値メモリ573bに記憶されている値は、初期値、又は後述する通常制御処理(S55)の結果としてCPU71により各車輪2へ付与すべきキャンバー角として指示された値であるので、このS53では、CPU71が各車輪2へ付与するようキャンバー角調整装置4へ指示したキャンバー角と、その結果として各車輪2へ実際に付与されたキャンバー角とが比較されることになる。
S53の処理後、比較の結果として、キャンバー角の制御に異常のある車輪が存在するかを確認する(S54)。具体的には、S54では、S52による測定により得られたキャンバー角(実際に付与されたキャンバー角)が、CPU71により指示されたキャンバー角に一致しない車輪2があるかを確認し、これらが一致しない車輪2が1つでもあれば、かかる場合をキャンバー角の制御に異常のある車輪が存在すると判定する。
S54の処理により確認した結果、キャンバー角の制御に異常のある車輪が存在しない場合、即ち、全ての車輪2のキャンバー角制御が正常に行われている場合には(S54:No)、キャンバー角の制御として通常制御処理を実行する(S55)。この通常制御処理(S55)では、まず、アクセルペダル52及びブレーキペダル53の操作状態を検出し(S55a)、その検出した操作状態に対応するキャンバー角を通常時キャンバー角マップ572a(図17(a)参照)から読み出し(S55b)、その読み出したキャンバー角を各車輪2に付与する(S55c)。その結果として、各車輪2のキャンバー角は、アクセルペダル52やブレーキペダル53の操作状況に応じて変更される。
上述したように、通常時キャンバー角マップ572aでは、加速や制動の度合いが大きいほど、ネガティブキャンバー側(θa側)のキャンバー角が付与されて各車輪2の摩擦係数を高くし(車輪2のグリップ力を高め)、加速や制動の度合いが低いほど、ポジティブキャンバー側(θb側)のキャンバー角が付与されて各車輪2の摩擦係数が低くなるように設定されている。よって、キャンバー角の制御が正常である状況では、かかる通常制御処理(S55)の実行によって、加速による車輪2のスリップや制動による車輪2のロックの防止と、省燃費走行との両立を実現する。
そして、通常制御処理(S55)の実行後、S55bの処理によって読み出したキャンバー角、即ち、S55cの処理によって各車輪2へ付与すべきキャンバー角として読み出した値を、キャンバー角指令値メモリ573bに記憶し(S56)、このキャンバー制御処理を終了する。
その一方で、S54の処理により確認した結果、キャンバー角の制御に異常のある車輪が1つでも存在する場合には(S54:Yes)、キャンバー角の制御に異常が生じたことを運転者に報知する報知処理を実行する(S57)。この報知処理(S57)としては、例えば、キャンバー角の制御に異常が生じた旨をスピーカー(図示せず)から出力したり、モニター装置(図示せず)へ表示することなどが挙げられる。
報知処理(S57)の実行後、キャンバー角の制御に異常に対する安全対策としてフェールセーフ制御処理を実行し(S58)、キャンバー異常フラグ573aをオンし(S59)、このキャンバー制御処理を終了する。なお、フェールセーフ制御処理(S58)で実行する詳細な処理については、図21を参照して後述する。
また、S51の処理により確認した結果、キャンバー異常フラグ573aがオンであれば、キャンバー角の制御に異常が生じたことに伴うフェールセーフ制御処理(S58)が実行されているので、そのまま、このキャンバー制御処理を終了する。
次に、図21を参照して、上述したフェールセーフ制御処理(S58)について説明する。図21は、フェールセーフ制御処理(S58)を示すフローチャートである。
図21に示すように、このフェールセーフ制御処理(S58)では、まず、S52の処理によって各車輪2に対して測定されたキャンバー角の総和であるキャンバー角合計、即ち、各車輪2に対して測定されたキャンバー角に基づいて推定される車輪2のグリップ力に基づき、フェール時車速制限マップ572d(図19参照)から車速制限値を読み出し(S61)、読み出した車速制限値を設定する(S62)。
上述したように、フェール時車速制限マップ572d(図19参照)では、4つの車輪2による全体のタイヤグリップ力が低いほど、車速制限値がより低速となるように設定されている。よって、キャンバー角の制御に異常が生じた状況では、このフェールセーフ制御処理(S58)におけるS61,S62の処理により、4つの車輪2による全体のタイヤグリップ力が低いほど車速制限値が低速に設定されるので、加速時や制動時や旋回時の走行性能の悪化が抑制され、その結果として、車両1の安全性が確保される。
その一方で、フェール時車速制限マップ572dでは、4つの車輪2による全体のタイヤグリップ力が高いほど、車速制限値が高速に設定されるので、S61,S62の処理が実行されたとしても、異常が生じた時点における駆動輪のタイヤグリップ力が高く、走行性能が比較的安定であると推測される場合には、車両1の車速制限値が大きく下げられず、車両1が低速走行をしたことに起因する危険性(例えば、後続車による追突など)を回避できる。
また、フェール時車速制限マップ572dでは、上述のように、4つ車輪2による全体のタイヤグリップ力が低いほどより低速な車速制限値が設定されるように設定されている上で、その際には、かかる異常の生じた車輪2の数が多いほど、車速制限値がより低速となるように設定されている。よって、このフェールセーフ制御処理(S58)によれば、キャンバー角の制御に異常が生じた状況において、異常が生じた車輪2の数が多くなるほど、より低速の車速制限値が設定されることになるので、車両1の安全性を確実に確保することができる。
S62の処理後、駆動輪にキャンバー角の制御に異常があったかを確認し(S63)、駆動輪にキャンバー角の制御に異常があった場合には(S63:Yes)、キャンバー角の制御に異常のあった駆動輪(車輪2)における実際のキャンバー角、即ち、S52の処理によって測定されたキャンバー角に基づき、フェール時トルク係数マップ572c(図18参照)から、該異常のあった駆動輪(車輪2)へ付与すべきトルク係数を読み出す(S64)。なお、キャンバー角の制御に異常があった駆動輪(車輪2)が複数である場合には、該異常のあった駆動輪毎に、実際のキャンバー角に応じたトルク係数をフェール時トルク係数マップ572cから読み出す。
S64の処理後、読み出したトルク係数を、対応する駆動輪に対するトルク係数として設定する(S65)。なお、キャンバー角の制御に異常があった駆動輪(車輪2)が複数あり、S64の処理により、それらの異常のあった駆動輪毎にトルク係数が読み出された場合には、各駆動輪に対し、対応するトルク係数を設定する。
このS64の処理の結果、異常の生じた駆動輪(車輪2)に対するトルク指令値が設定されたトルク係数によって補正される。ここで、上述したように、フェール時トルク係数マップ572c(図18参照)では、キャンバー角が最もネガティブキャンバー側のθaである場合以外は「1」未満となるように設定されているので、キャンバー角の制御に異常の生じた駆動輪(車輪2)が、最もグリップ力のある状態である場合を除き、キャンバー角の制御に異常の生じた駆動輪のトルクが正常時より低下されることになる。
ここで、フェール時トルク係数マップ572cでは、上述のように、キャンバー角の制御に異常が生じた駆動輪(車輪2)のタイヤグリップ力が低いほど、より小さいトルク係数が設定されているので、駆動輪のキャンバー角の制御に異常が生じた状況では、このフェールセーフ制御処理(S58)におけるS63〜65の処理により、異常の生じた駆動輪のタイヤグリップ力が低いほど、そのトルクが下げられることになる。よって、異常の生じた駆動輪(車輪2)がスリップの生じやすい低グリップ力の状態にあっても、トルクの低下によってかかる車輪2のスリップを防止することができ、その結果として、車両1の安全性を確保することができる。
その一方で、フェール時トルク係数マップ572cでは、キャンバー角の制御に異常の生じた駆動輪(車輪2)におけるタイヤグリップ力が大きいほど、トルク係数が1に近づくように設定されているので、S63〜65の処理が実行されたとしても、異常が生じた時点における駆動輪のタイヤグリップ力が高く、走行性能が比較的安定であると推測される場合には、車輪2のトルクが大きく下げられず、車両1の推進力が確保される。
また、上述したように、フェール時トルク係数マップ572cでは、キャンバー角の制御に異常の生じた駆動輪(車輪2)の数が多くなるほど、あるキャンバー角(グリップ力)に対するトルクがより高くなるように設定されている。よって、キャンバー角の制御に異常があった駆動輪(車輪2)が複数ある場合には、複数の駆動輪のトルクを下げて走行安定性を確保することができる一方で、車両1の推進力が下がって停止することを防止できる。
一方、S63の処理により確認した結果、駆動輪にキャンバー角の制御に異常がなければ(S63:Yes)、S64,S65の処理をスキップし、S66の処理へ移行する。なお、本実施の形態では、4つの車輪2が全て駆動輪である車両1を例示しているため、S63での確認処理の結果は、全てYesの分岐処理が実行されることになる。しかし、このフェールセーフ制御処理(S58)によれば、S63による確認処理が実行されるので、かかるフェールセーフ制御処理(S58)を、例えば、前輪2FL,2FRが駆動輪であり、後輪2RL,2RRが従動輪である2輪駆動タイプなど、左右一対の車輪の少なくとも一組が駆動輪であり、残りの車輪が従動輪であるタイプの車両にも適用することができる。
S65の処理後、又は、S63におけるNoの分岐処理の後、全ての車輪2に対し、キャンバー角の制御に異常があったかを確認する(S66)。S66の処理により確認した結果、全てではなく一部の車輪2に対してキャンバー角の制御に異常があった場合には(S66:No)、アクセルペダル52及びブレーキペダル53の操作状態を検出し(S67)、その検出した操作状態に対応するキャンバー角をフェール時キャンバー角マップ572b(図17(b)参照)から読み出し(S68)、その読み出したキャンバー角を、キャンバー角を正常に制御できる正常な車輪2に付与し(S69)、このフェールセーフ制御処理(S58)を終了する。
上述したように、フェール時キャンバー角マップ572aでは、アクセルペダル52及びブレーキペダル53の操作量とは無関係に、キャンバー角はネガティブキャンバーの最大値であるθaが設定されている。よって、キャンバー角の制御に異常が生じている状況では、このフェールセーフ制御処理(S58)におけるS67〜S69の処理により、キャンバー角の制御に異常が生じた車輪2を除く残りの車輪、即ち、キャンバー角の制御を正常に行うことができるものとして残った車輪2に、最もグリップ力を得ることのできるキャンバー角が付与されることなる。つまり、車輪2の少なくとも一部に対するキャンバー角の制御に異常が生じたとしても、正常にキャンバー角を正常することのできる車輪2が、常時、高グリップの状態とされるので、車輪2のグリップの弱さに起因する走行状態の不安定化が抑制され、その結果として、車両1の安全性を確保することができる。
一方で、S66の処理により確認した結果、全ての車輪2に対してキャンバー角の制御に異常があった場合には(S66:Yes)、CPU71の指示によるキャンバー角の付与は不可能であるので、S67〜S69の処理をスキップして、このフェールセーフ制御処理(S58)を終了する。
以上説明したように、この第5実施の形態によれば、キャンバー角調整装置4に異常が生じて車輪2のキャンバー角の制御ができなくなった場合には、安全対策としてフェールセーフ制御処理(S58)が実行される。このフェールセーフ制御処理(S58)では、正常に機能するものとして残された車輪2のグリップ力を高めると共に、キャンバー角の制御に異常の生じた車輪2による走行性能の悪化を可能な限り抑制するべく、駆動輪へ付与するトルク指令値の補正や車速制限値の変更を行う。よって、かかるフェールセーフ制御処理(S58)の実行により、特に、異常の生じた車輪2が走行不安定を招く恐れのある低グリップ面が接地されているような場合であっても、車両1の安全性を確保することができる。
なお、この第5実施の形態において、請求項1又は2に記載の状態検出手段としては、通常制御処理(S55)におけるS55aの処理が該当し、請求項1又は2に記載のキャンバー角指令値決定手段としては、通常制御処理(S55)におけるS55bの処理が該当し、請求項1又は2に記載の状態検出手段としては、通常制御処理(S55)におけるS55cの処理が該当し、請求項1又は2に記載のキャンバー角検出手段としては、S52の処理が該当し、請求項1又は2に記載の異常判定処理としては、S53,S54の処理が該当する。
また、第5実施の形態において、請求項1記載の第1のフェールセーフ制御手段としては、S67〜S69の処理が該当し、請求項2記載の第2のフェールセーフ制御手段としては、S64,S65の処理が該当し、請求項3記載の第3のフェールセーフ制御手段としては、S61,S62の処理が該当する。
また、第5実施の形態において、請求項5記載のグリップ力推定手段としては、S61において、キャンバー角合計から(各車輪2に対して測定されたキャンバー角に基づいて)グリップ力を推定すること、が該当する。
また、第5実施の形態において、請求項6記載の異常判定手段としては、S54の処理が該当し、請求項6記載の第1のフェールセーフ制御手段としては、S67〜S69の処理が該当する。
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。また、上記各実施の形態における構成の一部又は全部を他の実施の形態における構成の一部又は全部と組み合わせて構成することは当然可能である。
上記第1から第3実施の形態では、運転者によるアクセルペダル52又はブレーキペダル53の操作量(踏み込み量)が所定値以上の場合に車輪2にネガティブキャンバーを付与する場合を説明したが(図7S2、S3及びS6参照)、必ずしもこれに限られるものではなく、他の状態量に基づいて車輪2のキャンバー角を決定するように構成することは当然可能である。同様に、上記第5及び第6実施の形態では、摩擦係数マップ572aのパラメータ(横軸)がアクセルペダル52又はブレーキペダル53の操作量(踏み込み量)により構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の状態量によりパラメータを構成することは当然可能である。
ここで、他の状態量としては、例えば、アクセルペダル52又はブレーキペダル53の操作速度が例示される。例えば、アクセルペダル52又はブレーキペダル53の踏み込み量が同一であっても、その操作速度が基準値よりも速い(遅い)場合には、ネガティブキャンバー(ポジティブキャンバー)を付与するように構成しても良い。
或いは、他の状態量としては、例えば、変速機のシフト操作が例示される。例えば、変速機の減速度を上げるシフト操作(シフトダウン操作)が行われた場合に、そのシフト操作により比較的大きな加減速が発生すると判断して、車輪2にネガティブキャンバーを付与するように構成しても良い。これにより、車輪2のスリップやロックを抑制して、車両1の加速性能や制動性能の向上を図ることができる。
上記第1から第3実施の形態では、運転者によるステアリング54の操作角が所定値以上の場合に車輪2にネガティブキャンバーを付与する場合を説明したが(図7S4及びS6参照)、必ずしもこれに限られるものではなく、他の状態量に基づいて車輪2のキャンバー角を決定するように構成することは当然可能である。
ここで、他の状態量としては、例えば、ステアリング54の操作速度が例示される。例えば、ステアリング54の操作角が同一であっても、その操作速度が基準値よりも速い(遅い)場合には、ネガティブキャンバー(ポジティブキャンバー)を付与するように構成しても良い。
上記第1から第3実施の形態では、加減速の状態を判断する手段として、各ペダル52,53の操作状態に基づいて判断する処理を例示したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、車両速度センサ装置32(前後方向加速度センサ32a、左右方向加速度センサ32b)により検出された実際の加減速度に基づいて判断することは当然可能である。即ち、車両に所定値以上の加減速度が発生した場合に、車輪2にネガティブキャンバーを付与し、所定値に達していない場合にポジティブキャンバーを付与するように構成しても良い。この場合には、車両前後方向と車両左右方向との両方向の加減速度に基づいて判断しても良く、或いは、これら両方向のいずれか一方の加減速度のみに基づいて判断しても良い。
上記第1から第3実施の形態では、路面を判断する手段として、ワイパースイッチ55の操作状態に基づいて判断する処理を例示したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、雨量センサにより降雨量を検出し、その検出値が所定値以上の場合に、車輪2にネガティブキャンバーを付与するように構成しても良い。或いは、非接触の光学式センサ等で路面の状態を検出し、その検出結果(路面の水膜状態、路面の積雪状態、路面の凍結状態、或いは、舗装状態など)に基づいて、車輪にネガティブキャンバー又はポジティブキャンバーを付与するように構成しても良い。
上記第1から第3実施の形態では、ネガティブキャンバーを付与するか否かの判断順序として、ワイパースイッチ55の状態、アクセルペダル52の状態、ブレーキペダル53の状態、車両速度の状態、ウィンカスイッチ56の状態、高グリップスイッチ57の状態、ステアリング54の状態の順としたが(S1からS4参照)、この順序に限られるものではなく、これらを入れ替えて他の順序とすることは当然可能である。また、これらの判断ステップの一部を省略することも当然可能である。
上記各実施の形態では、左右の車輪2に付与するキャンバー角θR,θLが同じ角度である場合を説明したが(θR=θL)、必ずしもこれに限られるものではなく、左右の車輪2にそれぞれ異なるキャンバー角θR,θLを付与することは当然可能である(θR<θL又はθL<θR)。
上記第1から第3実施の形態では、第1トレッド21,221が車両内側に、第2トレッド22が車両外側に、それぞれ配設される場合を説明したが、この位置関係に限定されるものではなく、各車輪2毎に適宜変更することは当然可能である。
例えば、第1トレッド21,221が車両外側に、第2トレッド22が車両内側に、それぞれ配設されていても良く、前輪では第1トレッド21,221が車両外側に、後輪では第2トレッド22を車両内側に、それぞれ配設されていても良い。或いは、各車輪2毎にこの位置関係が異なっていても良い。
上記第2から第4実施の形態では、キャンバー定常角が0°の場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、キャンバー定常角をポジティブキャンバー又はネガティブキャンバーに設定することは当然可能である。
上記各実施の形態では、車輪が2種類のトレッドを有する場合と3種類のトレッドを有する場合とを説明したが、これらの車輪を組み合わせることは当然可能である。例えば、前輪には2種類のトレッドを有する車輪2、202を使用し、後輪には3種類のトレッドを有する車輪303を使用しても良く、この逆でも良い。
上記各実施の形態では、第1又は第3のトレッド21,221,323が第2のトレッド22に比して高グリップ性の特性を有し、第2のトレッド22が第1又は第3のトレッド21,221,323に比して低転がり性の特性を有する場合を説明したが、これら各トレッド21,221,22,323に他の特性を持たせて構成することは当然可能である。例えば、2種類のトレッドパターン(溝)を設けることで、一のトレッドは排水性の高い特性とし、他のトレッドはノードノイズの小さい特性をするものが例示される。
上記第4実施の形態では、車輪2がスリップしているか否かに応じて車輪2のキャンバー角を制御する場合を説明したが(図15におけるS43からS45参照)、必ずしもこれに限られるものではなく、他の状態に基づいて車輪2のキャンバー角を制御することは当然可能である。
他の状態としては、例えば、車輪2が走行する路面の摩擦係数μが例示される。なお、摩擦係数μは上述したように接地荷重センサ装置34により推定することができる。或いは、車輪2がロックしているか否かに基づいて、車輪2のキャンバー角を制御する(ロック時にネガティブキャンバーを付与する)ようにしても良い。
上記第5実施の形態では、通常時キャンバー角マップ572aとして、アクセル操作量に対する付与すべきキャンバー角の変化と、ブレーキ操作量に対する付与すべきキャンバー角の変化とが同じ変化となるように構成した場合を説明したが(図17(a)参照)、かかる構成は一例であり、他の構成とすることは当然可能である。
例えば、アクセル操作量100%における付与すべきキャンバー角とブレーキ操作量100%における付与すべきキャンバー角とが異なる値であっても良い。また、アクセル操作量等の変化に対して必要前後摩擦係数が直線的に変化する場合を説明したが、かかる変化を曲線とすることは当然可能である。
同様に、フェール時キャンバー角マップ572bとして、付与すべきキャンバー角が、アクセル操作量又はブレーキ操作量とは無関係に、ネガティブキャンバー側の最大値(θa)で一定となるように構成した場合を説明したが、かかる構成は一例であり、他の構成とすることは当然可能である。
例えば、フェール時キャンバー角マップ572bを、アクセルペダル52もブレーキペダル53も操作されていない状態(即ち、アクセル操作量及びブレーキ操作量=0)において最もθb側となるキャンバー角とし、アクセルペダル52又はブレーキペダル53の操作量の増加に伴い、キャンバー角がθa側へ直線的又は曲線的に移行するものとして構成してもよい。なお、アクセルペダル52もブレーキペダル53も操作されていない状態におけるキャンバー角は、正常に機能する車輪2に対して高グリップ特性を付与するという観点から、0度よりネガティブキャンバー側(θa側)であることが好ましい。かかる構成により、フェール時における安全性を確保しつつ、燃費の浪費を抑制することが可能となる。
上記第5実施の形態では、車両用制御装置500が通常時キャンバー角マップ572a及びフェール時キャンバー角マップ572bをそれぞれ1種類ずつ有する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、複数の摩擦係数マップを備えることは当然可能である。例えば、路面の状況に対応してそれぞれ異なる内容で構成される複数の通常時キャンバー角マップやフェール時キャンバー角マップ(例えば、乾燥舗装路用マップ、未舗装用マップ及び雨天舗装路用マップの3種類)を準備し、運転者による操作などによって必要に応じて選択して使用するように構成してもよい。
上記第5実施の形態では、フェール時トルク係数マップ572cとして、キャンバー角の制御に異常が生じた車輪2(駆動輪2)のグリップ力が小さくなるにつれて直線的にトルク係数が減少する構成としたが、該異常が生じた車輪2のグリップ力とは無関係に、少なくとも「1」未満の一定のトルク係数が対応付けられている構成であってもよい。即ち、キャンバー角の制御に異常が生じた場合に、該異常が生じた車輪2における現在のキャンバー角とは無関係に一定のトルク(トルク係数によって補正されたトルク)が付与されるように構成してもよい。
上記第5実施の形態では、フェール時トルク係数マップ572cが、キャンバー角の制御に異常が生じた車輪2(駆動輪2)のグリップ力と、トルク係数とを関係付けたマップとして構成されているが、該異常が生じた車輪2のグリップ力とその車輪2に付与するトルクとを関係付けたマップとして構成し、該異常が生じた車輪2のグリップ力に応じたトルクを直接取得することも当然可能である。
あるいは、フェール時トルク係数マップ572cを持たず、キャンバー角の制御に異常が生じた場合に、所定値以下のトルク、又は、所定値以下のトルク係数により補正されたトルクを、キャンバー角の制御に異常が生じた車輪2に対して付与するように構成してもよい。
上記第5実施の形態では、フェール時車速制限マップ572dとして、4つの車輪2による全体のグリップ力(即ち、4つの車輪2のキャンバー角合計)と車速制限値とを対応付けた構成としたが、1つの車輪2のグリップ力(即ち、1つの車輪2のキャンバー角)と車速制限値とを対応付けた構成としてもよい。このように、1つの車輪2のグリップ力(即ち、1つの車輪2のキャンバー角)と車速制限値とを対応付けたマップを使用する場合には、フェールセーフ制御処理(図21参照)におけるS61の処理において、キャンバー角の制御に異常が生じた車輪2のうち、最もグリップ力の小さい車輪2のキャンバー角に基づいて車速制限値を取得すればよい。
上記第5実施の形態では、フェール時車速制限マップ572dとして、4つの車輪2による全体のグリップ力(即ち、4つの車輪2のキャンバー角合計)が小さくなるにつれて直線的に車速制限値が減少する構成としたが、4つの車輪2による全体のグリップ力とは無関係に一定の車速制限値が対応付けられている構成であってもよい。即ち、キャンバー角の制御に異常が生じた場合に、4つの車輪2による全体のグリップ力とは無関係に一定の車速制限値が設定されるように構成してもよい。
また、フェール時車速制限マップ572dを持たず、キャンバー角の制御に異常が生じた場合に、所定値以下の車速制限値が設定されるように構成してもよい。
上記第5実施の形態では、キャンバー角の制御に異常が生じた場合に、該異常が生じた駆動輪2(車輪2)のトルクを低下させたり、車速制限値をより低速にすることによって、該異常が生じた車輪2の走行路面に対する滑りを低減させ、車両1の安全性を向上させたが、車両1の走行速度を低下させたり、定速走行させたりすることによっても、該異常が生じた車輪2の走行路面に対する滑りを低減させることができるので、キャンバー角の制御に異常が生じた際の安全対策として有効である。
上記第5実施の形態では、キャンバー角の制御に異常が生じたと判定された場合に、フェールセーフ制御処理(図21参照)が実行されるように構成したが、キャンバー角の制御に異常が生じたと判定された場合に、車輪2(キャンバー角の制御を正常に行い得る車輪2)に対し、機械的に、ネガティブキャンバー側の最大値(θa)、即ち、高グリップ性能が発揮されるキャンバー角を付与するように構成してもよい。
上記第5実施の形態では、車輪2に第1トレッド21及び第2トレッド22が設けられる場合を説明したが、上述した第3実施の形態の場合と同様に、車輪302に第1トレッド221、第2トレッド22及び第3トレッド323が設けられている場合にも同様の不フェールセーフ制御処理が適用可能である。
上記各実施の形態では、第1及び第2トレッド21,221,22の特性より得られる2つの性能として、高グリップ性より得られる走行性能(加速力・制動力・旋回力)と低転がり性(低転がり抵抗)より得られる省燃費性能との2つの性能を例に説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の2つの性能を発揮するように各トレッド21,221,22を構成することは当然可能である。
例えば、他の2つの性能としては、路面にできた水膜の除去に適した溝パターンより得られる排水性能とパターンノイズの低減に適した溝パターンより得られる低ノイズ性能との2つの性能、未舗装路における路面に食い込むブロックパターンより得られる未舗装路でのグリップ性能と溝を有さず接地面積を確保したトレッドより得られる乾燥舗装路でのグリップ性能との2つの性能、或いは、積雪路や凍結路において駆動力・制動力を発揮する性能と常温における舗装路面で駆動力・制動力を発揮する性能との2つの性能などが例示される。