JP4918855B2 - トウ角・キャンバ角変更装置及びトウ角・キャンバ角変更方法 - Google Patents
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Description
本発明は、車両が旋回する際にトウ角とキャンバ角を制御するトウ角・キャンバ角変更装置及びトウ角・キャンバ角変更方法に関する。
従来、車両の走行状態に応じて車輪のアライメントをアクチュエータにより制御するものが知られている。また、車輪のストローク位置が変化しても所望のアライメントを得られるようにした車輪のアライメント制御装置がある（特許文献１参照）。
特開平３−２３１０１５号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、旋回特性を変更しているのみで、旋回時のエネルギ損失までを考慮していない。車両を旋回させるには、トウ角を付与する場合とキャンバ角を付与する場合があるが、キャンバ角で発生するコーナリングフォースはトウ角で発生するコーナリングフォースの約１／１０なので、従来は主にトウ角で旋回している。だが、トウ角で発生するコーナリングフォースはタイヤの回転面に垂直な方向の力の分力で曲がっているので、キャンバ旋回に比べて、損失が大きい。
本発明は、上記課題を解決するものであって、キャンバ角の付与による旋回を積極的に利用して損失を少なくし、低燃費で車両を走行させることができるトウ角・キャンバ角変更装置及びトウ角・キャンバ角変更方法を提供することを目的とする。
そのために本発明は、操舵角を検知する操舵角検知手段と、車輪のトウ角を変更するトウ角変更手段と、車輪のキャンバ角を変更するキャンバ角変更手段とを備え、前記操舵角検知手段の検知した操舵角に応じて前記トウ角変更手段及び前記キャンバ角変更手段を作動するトウ角・キャンバ角変更装置において、前記操舵角検知手段の検知した操舵角が所定角度未満の領域では前記キャンバ角変更手段のみ作動させ、前記操舵角検知手段の検知した操舵角が所定角度以上の領域では前記トウ角変更手段のみ作動させることを特徴とする。
さらに本発明は、操舵角に応じてトウ角及びキャンバ角を変更するトウ角・キャンバ角変更方法において、操舵角が所定角度未満の領域では車輪のキャンバ角のみ変更し、操舵角が所定角度以上の領域では車輪のトウ角のみ変更することを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、操舵角を検知する操舵角検知手段と、車輪のトウ角を変更するトウ角変更手段と、車輪のキャンバ角を変更するキャンバ角変更手段とを備え、前記操舵角検知手段の検知した操舵角に応じて前記トウ角変更手段及び前記キャンバ角変更手段を作動するトウ角・キャンバ角変更装置において、前記操舵角検知手段の検知した操舵角が所定角度未満の領域では前記キャンバ角変更手段のみ作動させ、前記操舵角検知手段の検知した操舵角が所定角度以上の領域では前記トウ角変更手段のみ作動させるので、キャンバ角変更手段とトウ角変更手段とを効率的に使い分けることができ、キャンバ角の付与による旋回を積極的に利用して損失を少なくし、低燃費で車両を走行させることができる。
請求項２記載の発明によれば、操舵角に応じてトウ角及びキャンバ角を変更するトウ角・キャンバ角変更方法において、操舵角が所定角度未満の領域では車輪のキャンバ角のみ変更し、操舵角が所定角度以上の領域では車輪のトウ角のみ変更するので、キャンバ角の付与による旋回を積極的に利用して損失を少なくし、低燃費で車両を走行させることができる。
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における車両１の構造の概略図、図２は本実施形態における車両１のシステムブロック図を示す。図中、１は車両、２は車体、３はバッテリ、４は充電器、５は制御手段の一例としてのＥＣＵ、５ａはモータコントローラ、６乃至９は車輪、１０は操縦系入力、１１はアクセル、１２はブレーキ、１３はステアリング、１６はアクセルセンサ、１７はブレーキセンサ、１８は操舵角検知手段の一例としての操舵角センサ、２０は車両姿勢系センサ、２１は前後加速度センサ、２２は左右加速度センサ、２３は上下加速度センサ、２４はロール角検知手段の一例としてのロール角速度センサ、２５はピッチ角速度センサ、２６はヨー角速度センサ、３０は車両モータセンサ、４０はアクチュエータ系センサ、４１乃至４４は各輪のトウ角検知手段の一例としてのトウ角センサ、４５乃至４８は各輪のキャンバ角検知手段の一例としてのキャンバ角センサ、５０は駆動装置、５１乃至５４は各輪のホイールモータ、６０は操舵アクチュエータ、６１乃至６４は各輪用のトウ角変更手段の一例としてのトウアクチュエータ、６５乃至６９は各輪用のキャンバ角変更手段の一例としてのキャンバアクチュエータである。
車両１は、各輪用のトウアクチュエータ６１〜６４、各輪用のキャンバアクチュエータ６５〜６８を介して、車体２を車輪６〜９で支持し、充電器４で充電したバッテリ３を電源としてホイールモータ５１〜５４を回転させ、車輪６〜９を駆動することにより走行するものである。
乗員が操縦系入力１０のアクセル１１による加速、ブレーキ１２による制動及びステアリング１３による操舵等を実行すると、アクセルセンサ１６、ブレーキセンサ１７及び操舵角センサ１８が検知した値をＥＣＵ５に入力する。ＥＣＵ５には、その他に、各加速度センサ２１〜２３及び各角速度センサ２４〜２６等の車両姿勢系センサ２０、車両モータセンサ３０及びアクチュエータ系センサ４０等からの車両状態が入力される。ＥＣＵ５はそれらの入力を演算し、モータコントローラ５ａを介して各モータ５１〜５４からなる駆動装置５０の回転数及び各輪用のトウアクチュエータ６１〜６４、各輪用のキャンバアクチュエータ６５〜６８からなる操舵アクチュエータ６０を制御し、車体２を所望の姿勢に制御する。
次に、本実施形態のトウ角・キャンバ角変更装置におけるトウ角の変更とキャンバ角の変更との使い分けの概念について説明する。図３は、トウ角の変更とキャンバ角の変更との使い分けの概念図である。グラフ中、横軸は操舵角を示し、縦軸はコーナリングフォース係数を示す。
本実施形態では、まず、操舵角が所定角度である２５度になるまではキャンバ角を変更する。この領域をキャンバ角動作領域ａとする。そして、操舵角が所定角度である２５度以上になった場合、キャンバ角は操舵角２５度に対応する角度のままトウ角を変更する。この領域をトウ角動作領域ｂとする。
図４は、このような概略のトウ角・キャンバ角変更装置における制御フローを示す。まず、ステップ１で、乗員の操作した現在の操舵角を操舵角センサ１８により検知する（ＳＴ１）。この時の操舵角は記憶しておき、次回の制御に使用する。次に、ステップ２で、図３に示したようなグラフ、演算式又はマップ等から必要なトウ角とキャンバ角をＥＣＵ５により算出する（ＳＴ２）。続いて、ステップ３で、乗員の操作した操舵角が所定値未満のキャンバ角動作領域ａ内の値、例えば本実施形態では２５度未満であるか判断する（ＳＴ３）。
操舵角がキャンバ角動作領域ａ内である場合、ステップ４で、前回の制御の際に乗員の操作した操舵角が所定値未満のキャンバ角動作領域ａ内の値であったか判断する（ＳＴ４）。ここで、今回が最初の制御の場合、前回の操舵角は０度、すなわち、所定値未満のキャンバ角動作領域ａ内の値であるとする。
前回の制御の際に乗員の操作した操舵角が所定値未満のキャンバ角動作領域ａ内の値であった場合、ステップ５で、キャンバアクチュエータ６５〜６８によりキャンバ角のみを動作させる（ＳＴ５）。続いて、ステップ６で、キャンバ角センサ４５〜４８によりキャンバ角を検知し（ＳＴ６）、ステップ７で、目標のキャンバ角であるか判断する（ＳＴ７）。目標のキャンバ角となった場合には制御を終了し、目標のキャンバ角とならなかった場合にはステップ５に戻る。
ステップ４の判断で、前回の制御の際に乗員の操作した操舵角が所定値未満のキャンバ角動作領域ａ内の値でなかった場合、すなわち、トウ角動作領域ｂ内の値であった場合、ステップ１１で、トウアクチュエータ６１〜６４によりトウ角を動作する（ＳＴ１１）。続いて、ステップ１２で、トウ角センサ４１〜４４によりトウ角を検知し（ＳＴ１２）、ステップ１３で、目標のトウ角であるか判断する（ＳＴ１３）。目標のトウ角とならなかった場合には、ステップ１１に戻る。目標のトウ角となった場合には、次に、ステップ１４で、キャンバアクチュエータ６５〜６８によりキャンバ角のみを動作させる（ＳＴ１４）。続いて、ステップ１５で、キャンバ角センサ４５〜４８によりキャンバ角を検知し（ＳＴ１５）、ステップ１６で、目標のキャンバ角であるか判断する（ＳＴ１６）。目標のキャンバ角となった場合には制御を終了し、目標のキャンバ角とならなかった場合にはステップ１４に戻る。
次に、前述したステップ３での判断が、乗員の操作した操舵角が所定値未満のキャンバ角動作領域ａ内の値でなかった場合、すなわち、トウ角動作領域ｂ内の値、本実施形態では２５度以上だった場合、ステップ２１で、今回の乗員の操作した操舵角の絶対値が前回の操舵角の絶対値以下であるか判断する（ＳＴ２１）。ここで、今回が最初の制御の場合、前回の操舵角は０度とする。今回の乗員の操作した操舵角の絶対値が前回の操舵角の絶対値以下である場合、ステップ２２で、トウアクチュエータ６１〜６４によりトウ角を動作する（ＳＴ２２）。続いて、ステップ２３で、トウ角センサ４１〜４４によりトウ角を検知し（ＳＴ２３）、ステップ２４で、目標のトウ角であるか判断する（ＳＴ２４）。目標のトウ角とならなかった場合には、ステップ２１に戻る。目標のトウ角となった場合には、次に、ステップ２５で、キャンバアクチュエータ６５〜６８によりキャンバ角のみを動作させる（ＳＴ２５）。ただし、キャンバ角を動作させる必要のない場合は、キャンバ角の動作量を０とする。続いて、ステップ２６で、キャンバ角センサ４５〜４８によりキャンバ角を検知し（ＳＴ２６）、ステップ２７で、目標のキャンバ角であるか判断する（ＳＴ２７）。目標のキャンバ角となった場合には制御を終了し、目標のキャンバ角とならなかった場合にはステップ２５に戻る。
今回の乗員の操作した操舵角の絶対値が前回の操舵角の絶対値以下でない場合、すなわち、今回の乗員の操作した操舵角の絶対値が前回の操舵角の絶対値より大きい場合、ステップ３１で、キャンバアクチュエータ６５〜６８によりキャンバ角のみを動作させる（ＳＴ３１）。ただし、キャンバ角を動作させる必要のない場合は、キャンバ角の動作量を０とする。続いて、ステップ３２で、キャンバ角センサ４５〜４８によりキャンバ角を検知し（ＳＴ３２）、ステップ３３で、目標のキャンバ角であるか判断する（ＳＴ３３）。目標のキャンバ角とならなかった場合にはステップ３１に戻る。目標のキャンバ角となった場合にはステップ３４で、トウアクチュエータ６１〜６４によりトウ角を動作する（ＳＴ３４）。続いて、ステップ３５で、トウ角センサ４１〜４４によりトウ角を検知し（ＳＴ３５）、ステップ３６で、目標のトウ角であるか判断する（ＳＴ３６）。目標のトウ角となった場合には制御を終了し、目標のトウ角とならなかった場合には、ステップ３４に戻る。
したがって、前回乗員の操作した操舵角が所定値未満のキャンバ角動作領域ａ内の値であった場合には、まずキャンバアクチュエータ６５〜６８によりキャンバ角を動作させ、その後、操舵角が所定値以上のトウ角動作領域ｂ内の値となった場合には、トウアクチュエータ６１〜６４によりトウ角を動作させる。前回乗員の操作した操舵角が所定値以上のトウ角動作領域ｂ内の値であった場合には、まずトウアクチュエータ６１〜６４によりトウ角を動作させ、その後、操舵角が所定値未満のキャンバ角動作領域ａ内の値となった場合には、キャンバアクチュエータ６５〜６８によりキャンバ角を動作させる。
このように、操舵角を検知する操舵角センサ１８と、車輪６〜９のトウ角を変更するトウアクチュエータ６１〜６４と、車輪のキャンバ角を変更するキャンバアクチュエータ６５〜６８とを備え、操舵角センサ１８の検知した操舵角に応じてトウアクチュエータ６１〜６４及びキャンバアクチュエータ６５〜６８を作動するトウ角・キャンバ角変更装置において、操舵角センサ１８の検知した操舵角が所定角度未満の領域ではキャンバアクチュエータ６５〜６８のみ作動させるＥＣＵ５とを備えたので、キャンバ角の付与による旋回を積極的に利用して損失を少なくし、低燃費で車両を走行させることができる。
１…車両、２…車体、３…バッテリ、４…充電器、５…ＥＣＵ（制御手段）、５ａ…モータコントローラ、６〜９…車輪、１０…操縦系入力、１１…アクセル、１２…ブレーキ、１３…ステアリング、１６…アクセルセンサ、１７…ブレーキセンサ、１８…操舵角センサ（操舵角検知手段）、２０…車両姿勢系センサ、２１…前後加速度センサ、２２…左右加速度センサ、２３…上下加速度センサ、２４…ロール角速度センサ（ロール角検知手段）、２５…ピッチ角速度センサ、２６…ヨー角速度センサ、３０…車両モータセンサ、４０…アクチュエータ系センサ、４１〜４４…各輪のトウ角センサ（トウ角検知手段）、４５〜４８…各輪のキャンバ角センサ（キャンバ角検知手段）、５０…駆動装置、５１〜５４…各輪のホイールモータ、６０…操舵アクチュエータ、６１〜６４…各輪用のトウアクチュエータ（トウ角変更手段）、６５〜６８…各輪用のキャンバアクチュエータ（キャンバ角変更手段）
Claims (2)
- 操舵角を検知する操舵角検知手段と、
車輪のトウ角を変更するトウ角変更手段と、
車輪のキャンバ角を変更するキャンバ角変更手段と
を備え、
前記操舵角検知手段の検知した操舵角に応じて前記トウ角変更手段及び前記キャンバ角変更手段を作動するトウ角・キャンバ角変更装置において、
前記操舵角検知手段の検知した操舵角が所定角度未満の領域では前記キャンバ角変更手段のみ作動させ、
前記操舵角検知手段の検知した操舵角が所定角度以上の領域では前記トウ角変更手段のみ作動させる
ことを特徴とするトウ角・キャンバ角変更装置。 - 操舵角に応じてトウ角及びキャンバ角を変更するトウ角・キャンバ角変更方法において、
操舵角が所定角度未満の領域では車輪のキャンバ角のみ変更し、
操舵角が所定角度以上の領域では車輪のトウ角のみ変更する
ことを特徴とするトウ角・キャンバ角変更方法。
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