JP4946574B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を制御する車両用制御装置に関し、特に、エネルギー消費の低減を図ることができる車両用制御装置に関するものである。

従来より、車両の走行状態に応じて車輪のキャンバ角などのアライメントを調整することで、車両の走行性能向上を図る種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１には、車速に応じて車輪のキャンバ角を調整することで、車両の旋回性能向上を図る技術が開示されている。
特開平３−２３１０１５号公報

しかしながら、かかる特許文献１に開示される技術では、車両が一定の方向へ旋回している場合でも、その旋回中に、車輪のキャンバ角を車速に応じてポジティブ側またはネガティブ側に絶えず変化させるため、車輪に発生するキャンバスラストを旋回力として有効に利用することができず、エネルギー損失を招くという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、エネルギー消費の低減を図ることができる車両用制御装置を提供することを目的としている。

この目的を解決するために請求項１記載の車両用制御装置は、前輪および後輪から構成される車輪と、その車輪のトー角を調整するトー角調整装置と、前記前輪および後輪のキャンバ角をそれぞれ独立に調整可能に構成されるキャンバ角調整装置と、を備える車両に対し、前記トー角調整装置の作動状態を制御して、前記車輪のトー角を調整すると共に、前記キャンバ角調整装置の作動状態を制御して、前記車輪のキャンバ角を調整することで、前記車両を旋回させる作動制御手段を備えるものであって、前記作動制御手段は、前記車輪のキャンバ角がトー角に比例して増加し、かつ、前記前輪の旋回外輪に対しては、トー角をトーイン側に、キャンバ角をネガティブ側に、前記前輪の旋回内輪に対しては、トー角をトーアウト側に、キャンバ角をポジティブ側に調整すると共に、前記後輪の旋回外輪に対しては、トー角をトーアウト側に、キャンバ角をポジティブ側に、前記後輪の旋回内輪に対しては、トー角をトーイン側に、キャンバ角をネガティブ側に調整する。

請求項２記載の車両用制御装置は、請求項１記載の車両用制御装置において、前記車両を旋回させるために操作する旋回操作部材の操作状態を検出する操作状態検出手段と、その操作状態検出手段により検出された前記旋回操作部材の操作状態に基づいて、前記車両の理論上のヨーレイトを算出する理論ヨーレイト算出手段と、前記車両の実際のヨーレイトを検出する実ヨーレイト検出手段と、その実ヨーレイト検出手段により検出された前記車両の実際のヨーレイトが前記理論ヨーレイト算出手段により算出された前記車両の理論上のヨーレイトよりも大きい場合に、前記キャンバ角調整装置の作動状態を制御して、前記前輪または後輪のキャンバ角を補正するオーバステア補正手段と、を備える。

請求項３記載の車両用制御装置は、請求項２記載の車両用制御装置において、前記実ヨーレイト検出手段により検出された前記車両の実際のヨーレイトが前記理論ヨーレイト算出手段により算出された前記車両の理論上のヨーレイトよりも小さい場合に、前記キャンバ角調整装置の作動状態を制御して、前記前輪または後輪のキャンバ角を補正するアンダステア補正手段と、を備える。

請求項１記載の車両用制御装置によれば、作動制御手段によりトー角調整装置の作動状態が制御されると、車輪のトー角が調整され、車輪が操舵される。また、作動制御手段によりキャンバ角調整装置の作動状態が制御されると、車輪のキャンバ角が調整され、車輪が路面に対して傾斜される。これにより、車輪を操舵して車両を旋回させる場合に、車輪を路面に対して傾斜させることで、車輪にキャンバスラストを発生させることができ、そのキャンバスラストを旋回力として利用することで、車両の旋回性能向上を図ることができる。

また、本発明の車両用制御装置によれば、作動制御手段によるキャンバ角調整装置の作動制御は、キャンバ角がトー角に比例して増加するように車輪のキャンバ角を調整するので、トー角が増加して旋回半径が小さくなるに従って、車輪を路面に対して大きく傾斜させることができる。よって、その分、より大きなキャンバスラストを車輪に発生させることができる。

これにより、車両のより一層の旋回性能向上を図ることができると共に、旋回抵抗となり難いキャンバスラストを旋回力として利用することで、旋回半径が小さくキャンバスラストが大きくなった場合でも、車両の旋回に対するエネルギー損失の低減を図ることができるという効果がある。

更に、キャンバ角がトー角に比例して増加するように車輪のキャンバ角を調整するので、車両旋回中にステアリングを操作した場合でも、キャンバスラストが急激に増加または減少することがなく、かかるキャンバスラストを一定の割合で変化させることができる。これにより、車両の挙動を安定させて、旋回安定性の向上を図ることができるという効果がある。

また、本発明の車両用制御装置によれば、作動制御手段によるキャンバ角調整装置の作動制御は、車輪のトー角をトーイン側へ調整する場合には車輪のキャンバ角をネガティブ側へ、車輪のトー角をトーアウト側へ調整する場合には車輪のキャンバ角をポジティブ側へ調整するので、車両が一定の方向へ旋回している間は、車輪の傾斜方向が変化しない。これにより、従来のように、車両が一定の方向へ旋回している場合でも、その旋回中に、車輪のキャンバ角を車速に応じてポジティブ側またはネガティブ側に絶えず変化させる（即ち、旋回方向に関わらず、車輪の傾斜方向を旋回内側または旋回外側へ絶えず変化させる）場合と比較して、乗り心地の向上を図ることができるという効果がある。
また、作動制御手段は、前輪の旋回外輪に対しては、トー角をトーイン側に、キャンバ角をネガティブ側に、前輪の旋回内輪に対しては、トー角をトーアウト側に、キャンバ角をポジティブ側に調整すると共に、後輪の旋回外輪に対しては、トー角をトーアウト側に、キャンバ角をポジティブ側に、後輪の旋回内輪に対しては、トー角をトーイン側に、キャンバ角をネガティブ側に調整するので、前輪および後輪に互いに相反する方向へキャンバスラストを発生させることができ、そのキャンバスラストにより、車両にヨーイングモーメントを発生させることができる。これにより、ヨーイングモーメントを旋回力として利用することで、旋回性能のより一層の向上を図ることができるという効果がある。

請求項２記載の車両用制御装置によれば、請求項１記載の車両用制御装置の奏する効果に加え、旋回操作部材の操作状態が操作状態検出手段により検出され、その検出された操作状態に基づいて、車両の理論上のヨーレイトが理論ヨーレイト算出手段により算出されると共に、車両の実際のヨーレイトが実ヨーレイト検出手段により検出され、その検出された実際のヨーレイトが理論上のヨーレイトよりも大きい場合に、オーバステア補正手段により前輪または後輪のキャンバ角が補正されるので、前輪に発生するキャンバスラストと、後輪に発生するキャンバスラストとの比率を変更することができる。これにより、かかるキャンバスラストの比率に応じて車両に発生するヨーイングモーメントの大きさを調整することができ、オーバステアの状態にある車両をニュートラルまたはアンダステアの状態に近づけることができる。その結果、車両の旋回安定性向上を図ることができるという効果がある。

請求項３記載の車両用制御装置によれば、請求項２記載の車両用制御装置の奏する効果に加え、実ヨーレイト検出手段により検出された実際のヨーレイトが理論ヨーレイト算出手段により算出された理論上のヨーレイトよりも小さい場合に、アンダステア補正手段により前輪または後輪のキャンバ角が補正されるので、前輪に発生するキャンバスラストと、後輪に発生するキャンバスラストとの比率を変更することができる。これにより、かかるキャンバスラストの比率に応じて車両に発生するヨーイングモーメントの大きさを調整することができ、アンダステアの状態にある車両をニュートラルまたはオーバステアの状態に近づけることができる。その結果、車両の旋回安定性向上を図ることができるという効果がある。

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、それら複数の車輪２をそれぞれ独立に回転駆動する車輪駆動装置３と、車輪２のトー角とキャンバ角とを車輪２毎にそれぞれ独立に調整するキャンバ角調整装置４とを主に備えて構成されている。

この車両１は、後述する車輪制御処理（図６および図８参照）の実行時には、キャンバ角調整装置４を車両用制御装置１００により作動制御して、各車輪２のトー角を調整することで、車輪２を操舵して、旋回することが可能に構成されている。

また、車両１は、上述した車輪制御処理の実行時には、キャンバ角調整装置４を車両用制御装置１００により作動制御して、各車輪２のキャンバ角を調整することで、車輪２を路面に対して傾斜させて、旋回性能の向上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により、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、車輪２を回転駆動するための駆動装置であり、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。

例えば、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が車両用制御装置１００により作動制御され、アクセルペダル５２の操作量に応じて各車輪２を回転駆動する。これにより、車両１が所定の速度で走行する。

また、車輪２（前後輪２ＦＬ〜２ＲＲ）は、キャンバ角調整装置４により、トー角とキャンバ角とが車輪２毎にそれぞれ独立に調整可能に構成されている。キャンバ角調整装置４は、車輪２のトー角とキャンバ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、キャンバ角調整装置４の一部（例えば、前輪２ＦＬ，２ＦＲ側のみ）又は全部が車両用制御装置１００により作動制御され、ステアリング５４の操作量に応じて各車輪２のトー角を調整する。これにより、車輪２が操舵され、車両１が所定の方向へ旋回する。

また、キャンバ角調整装置４は、車両１が旋回する場合に、車両用制御装置１００により作動制御され、各車輪２のキャンバ角を調整する。

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のトー角およびキャンバ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。

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、車輪２に回転駆動力を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）６０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また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、車輪２のキャンバ角とトー角とが所定の角度に調整される。

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のキャンバ角（車輪２の中心線が仮想線Ｚｕ−Ｚｄに対してなす角度）がネガティブ側に調整される。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のキャンバ角がポジティブ側に調整される。

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のトー角（車輪２の中心線が車両１の基準線、即ち、仮想線Ｚｆ−Ｚｂ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）がトーイン側に調整される。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のトー角がトーアウト側に調整される。

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のキャンバ角およびトー角を任意の角度に調整することができる。

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（操作方向、操作量など）に応じて、車両１の旋回方向や旋回半径が決定され、キャンバ角調整装置４の作動制御が行われる。

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制御装置であり、例えば、各ペダル５２，５３の踏み込み状態を検出し、その検出結果に応じて車輪駆動装置３を作動制御して、各車輪２を回転駆動する。

或いは、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角調整装置４を作動制御して、各車輪２のトー角とキャンバ角とを調整する。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（例えば、図６及び図８に示すフローチャートのプログラム）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には、キャンバ角マップ７２ａが設けられている。

ここで、図４を参照して、キャンバ角マップ７２ａの詳細について説明する。図４は、キャンバ角マップ７２ａの内容を模式的に図示した模式図である。キャンバ角マップ７２ａは、車輪２のトー角とキャンバ角との関係を記憶したマップである。ＣＰＵ７１は、このキャンバ角マップ７２ａの内容に基づいて、車輪２のトー角に応じて調整すべきキャンバ角を算出する。

なお、横軸に示す車輪２のトー角は、トー角の大きさ（即ち、トー角の絶対値）を表しており、車輪２の中心線が仮想線Ｚｆ−Ｚｂ（図２参照）と一致した状態を０°として、トー角がトーイン側またはトーアウト側に調整される角度を表している。

また、縦軸に示す車輪２のキャンバ角は、キャンバ角の大きさ（即ち、キャンバ角の絶対値）を表しており、車輪２の中心線が仮想線Ｚｕ−Ｚｄ（図２参照）と一致した状態を０°として、キャンバ角がポジティブ側またはネガティブ側に調整される角度を示している。なお、本実施の形態においては、車輪２のトー角が調整される側へ車輪２を傾斜させるために、キャンバ角マップ７２ａでは、前輪２ＦＬ，２ＦＲの旋回外輪および後輪２ＲＬ，２ＲＲの旋回内輪のキャンバ角をネガティブ側に、前輪２ＦＬ，２ＦＲの旋回内輪および後輪２ＲＬ，２ＲＲの旋回外輪のキャンバ角をポジティブ側に、それぞれ調整すべき角度を表している。

キャンバ角マップ７２ａによれば、図４に示すように、車輪２のトー角が０°の状態では、キャンバ角が０°に規定されると共に、トー角に比例して直線的に増加し、トー角がキャンバ角調整装置４により調整可能な最大値δｍａｘとなった状態において、キャンバ角がキャンバ角調整装置４により調整可能な最大値θｍａｘとなるように規定されている。

このように、キャンバ角マップ７２ａでは、トー角が一定の方向（トーイン側またはトーアウト側）に調整されている間は、キャンバ角も一定の方向（ポジティブ側またはネガティブ側）に調整されるように規定されている。

図３に戻って説明する。車輪駆動装置３は、上述したように、車輪２（図１参照）を回転駆動するための駆動装置であり、各車輪２をそれぞれ回転駆動する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。

キャンバ角調整装置４は、上述したように、車輪２のトー角とキャンバ角とを調整すると共に、車輪２のキャンバ角を検出するための装置であり、各車輪２（車輪駆動装置３）の角度（トー角およびキャンバ角）をそれぞれ調整する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、各アクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲの伸縮量をそれぞれ検出する４個のＦＬ〜ＲＲ伸縮センサ４ＦＬｓ〜４ＲＲｓ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）とを主に備えて構成されている。

また、ＦＬ〜ＲＲ伸縮センサ４ＦＬｓ〜４ＲＲｓは、各油圧シリンダ４ａ〜４ｃに設けられ、それら各油圧シリンダ４ａ〜４ｃ（ロッド部）の伸縮量を検出するように構成されている。

ＣＰＵ７１からの指示に基づいて、キャンバ角調整装置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（伸長または収縮）が切り替えられる。

キャンバ角調整装置４の駆動回路は、各油圧シリンダ４ａ〜４ｃの伸縮量を各伸縮センサ４ＦＬｓ〜４ＲＲｓ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、各伸縮センサ４ＦＬｓ〜４ＲＲｓ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の現在のトー角およびキャンバ角を得ることができる。

車両速度センサ装置３０は、車両１の車速を検出すると共に、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３０ａ，３０ｂと、それら各加速度センサ３０ａ，３０ｂ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３０ａ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３０ｂ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３０ａ，３０ｂ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３０の制御回路から入力された各加速度センサ３０ａ，３０ｂの検出結果（加速度値）を時間積分して、２方向（前後および左右方向）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の車速を得ることができる。

ヨーレイトセンサ装置３１は、車両１（車体フレームＢＦ）のヨーレイトを検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、車両１のヨーレイトを検出するジャイロセンサ（図示せず）と、そのジャイロセンサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する処理回路（図示せず）とを主に備えている。

なお、本実施の形態では、ジャイロセンサがサニャック効果の原理を利用して動作する光ファイバジャイロにより構成されている。但し、他の種類のジャイロセンサを用いることは当然可能である。他の種類のジャイロセンサとしては、例えば、機械式のジャイロセンサや圧電式のジャイロセンサ等が例示される。

アクセルペダルセンサ装置５２ａは、アクセルペダル５２の踏み込み状態（踏み込み量）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に出力する処理回路（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の踏み込み状態（踏み込み量）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に出力する処理回路（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（操作方向および操作量）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に出力する処理回路（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，５３ａ，５４ａの処理回路から入力された検出結果により各ペダル５２，５３の踏み込み量およびステアリング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の踏み込み速度およびステアリング５４の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３２としては、例えば、各車輪２の回転速度を検出するための装置などが例示される。

次いで、図５を参照して、車両１の旋回時における車輪２の動作について説明する。図５は、左旋回状態にある車両１の正面視を模式的に図示した模式図であり、左右の前輪２ＦＬ，２ＦＲのトー角が左旋回用に調整されると共に、旋回外輪（右の前輪２ＦＲ）のキャンバ角がネガティブ側に調整され、旋回内輪（左の前輪２ＦＬ）のキャンバ角がポジティブ側に調整された状態が図示されている。

例えば、図５に示すように、キャンバ角調整装置４が作動制御され、旋回外輪（図５では、右の前輪２ＦＲ）のキャンバ角θＲがネガティブ側に調整されると、かかる旋回外輪（右の前輪２ＦＲ）には、旋回内側（図５右側）へ向けてキャンバスラストＦＲが発生する。これにより、キャンバスラストＦＲを旋回力として利用することができ、車両１の旋回性能向上を図ることができる。

また、キャンバ角調整装置４が作動制御され、旋回内輪（図５では、左の前輪２ＦＬ）のキャンバ角θＬがポジティブ側に調整されると、かかる旋回内輪（左の前輪２ＦＬ）には、旋回内側（図５右側）へ向けてキャンバスラストＦＬが発生する。これにより、キャンバスラストＦＬを旋回力として利用することができ、車両１の旋回性能向上を図ることができる。

次いで、図６を参照して、車輪制御処理について説明する。図６は、車輪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、各車輪２のトー角を調整することで、車輪２を操舵して、車両１を旋回させると共に、車両１の旋回時に、各車輪２のキャンバ角を調整することで、車輪２を路面に対して傾斜させて、車両１の旋回性能向上を図る。

ここで、図６の説明においては、図７を参照して説明する。図７は、車両１の車速、ステアリング５４の操作量、車輪２のトー角および車輪２のキャンバ角のタイミングチャートを示すグラフであり、ステアリング５４を最大に操作した状態（ステアリング５４の操作量が１００％の状態）で、車速を０％から１００％（アクセルペダル５２の踏み込み量が０％の状態から１００％の状態）へ徐々に増加する場合のタイミングチャートが図示されている。なお、図７では、本実施の形態における車輪２のキャンバ角のタイミングチャートが、実線２０１で図示されている。

ＣＰＵ７１は、車輪制御処理に関し、まず、ステアリングセンサ装置５４ａにより、ステアリング５４の操作状態（操作方向および操作量）を検出し（Ｓ１）、その検出したステアリング５４の操作量に応じて調整すべき車輪２のトー角を算出する（Ｓ２）。

ここで、調整すべき車輪２のトー角は、旋回外輪と旋回内輪とで異なるため、Ｓ２の処理では、各車輪２のトー角をそれぞれ算出する。なお、旋回外輪のトー角δｏについては、ステアリング５４の操作量に基づいて決定された旋回半径をＲ、ホイールベースをＬ、トレッドをＷとすると、δｏ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｌ／２）／（Ｒ＋（Ｗ／２））により表される。一方、旋回内輪のトー角δｉについては、δｉ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｌ／２）／（Ｒ−（Ｗ／２））により表される。

Ｓ２の処理を実行した後は、算出した車輪２のトー角に応じて調整すべき車輪２のキャンバ角を車輪２毎にそれぞれキャンバ角マップ７２ａから読み出す（Ｓ３）。次いで、Ｓ１の処理で検出したステアリング５４の操作方向に基づいて、Ｓ２の処理で算出したトー角およびＳ３の処理で読み出したキャンバ角となるように、キャンバ角調整装置４（ＦＬ〜ＲＲアクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲ）を作動制御することで、車輪２のトー角とキャンバ角とを車輪２毎にそれぞれ調整して（Ｓ４）、この車輪制御処理を終了する。

なお、Ｓ４の処理では、Ｓ１の処理で検出したステアリング５４の操作方向に基づいて、前輪２ＦＬ，２ＦＲの旋回外輪に対しては、トー角をトーイン側に、キャンバ角をネガティブ側に、それぞれ調整すると共に、旋回内輪に対しては、トー角をトーアウト側に、キャンバ角をポジティブ側に、それぞれ調整する。また、後輪２ＲＬ，２ＲＲの旋回外輪に対しては、トー角をトーアウト側に、キャンバ角をポジティブ側に、それぞれ調整すると共に、旋回内輪に対しては、トー角をトーイン側に、キャンバ角をネガティブ側に、それぞれ調整する。

これにより、前輪２ＦＬ，２ＦＲに旋回内側へ向けてキャンバスラストＦＲ，ＦＬを発生させることができ、そのキャンバスラストＦＲ，ＦＬを旋回力として利用することで、車両１の旋回性能向上を図ることができる（図５参照）。

また、これと同時に、後輪２ＲＬ，２ＲＲの旋回外輪のキャンバ角がポジティブ側に調整されると共に、旋回内輪のキャンバ角がネガティブ側に調整されることで、前輪２ＦＬ，２ＦＲ及び後輪２ＲＬ，２ＲＲに互いに相反する方向へキャンバスラストを発生させることができ、そのキャンバスラストにより、車両１にヨーイングモーメントを発生させることができる。これにより、ヨーイングモーメントを旋回力として利用することで、旋回性能のより一層の向上を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、キャンバ角がトー角に比例して増加するように車輪２のキャンバ角を調整するので、トー角が増加して旋回半径が小さくなるに従って、車輪２を路面に対して大きく傾斜させることができる。よって、その分、より大きなキャンバスラストを車輪２に発生させることができる。

これにより、車両１のより一層の旋回性能向上を図ることができると共に、旋回抵抗となり難いキャンバスラストを旋回力として利用することで、旋回半径が小さくキャンバスラストが大きくなった場合でも、車両１の旋回に対するエネルギー損失の低減を図ることができる。

更に、キャンバ角がトー角に比例して増加するように車輪２のキャンバ角を調整するので、車両旋回中にステアリング５４を操作した場合でも、キャンバスラストが急激に増加または減少することなく、かかるキャンバスラストを一定の割合で変化させることができる。これにより、車両１の挙動を安定させて、旋回安定性の向上を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、車輪２のトー角を調整する側へ車輪２が傾斜されるように車輪２のキャンバ角を調整するので、車両１が一定の方向へ旋回している間は、車輪２の傾斜方向が変化しない。これにより、従来のように、車両１が一定の方向へ旋回している場合でも、その旋回中に、車輪２のキャンバ角を車速に応じてポジティブ側またはネガティブ側に絶えず変化させる（即ち、旋回方向に関わらず、車輪２の傾斜方向を旋回内側または旋回外側へ絶えず変化させる）場合と比較して、乗り心地の向上を図ることができる。

同様に、本実施の形態によれば、トー角が０°の状態から、トー角に応じて車輪２のキャンバ角を調整するので、例えば、図７に示すように、車輪２のキャンバ角のタイミングチャートにおいて、車速が所定の速度Ｖを超えた時点で車輪２のキャンバ角を調整する実線２０２の場合と比較して、実線２０１で示す本実施の形態では、車輪２が路面に対して急激に傾斜変化することを回避して、乗り心地の向上を図ることができる。

次いで、図８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制御処理を示すフローチャートである。

第１実施の形態では、車輪２のキャンバ角をトー角に応じて調整する場合を説明したが、第２実施の形態では、トー角に応じて調整した車輪２のキャンバ角を車両１のヨーレイトに応じて補正する。なお、本実施の形態では、車両１を車両用制御装置１００により制御するものとし、第１実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。

第２実施の形態における車輪制御処理では、まず、ステアリング５４の操作状態（操作方向および操作量）を検出し（Ｓ１）、その検出したステアリング５４の操作量に応じて調整すべき車輪２のトー角を算出すると共に（Ｓ２）、その算出した車輪２のトー角に応じて調整すべき車輪２のキャンバ角を車輪２毎にそれぞれキャンバ角マップ７２ａから読み出す（Ｓ３）。

次いで、Ｓ１の処理で検出したステアリング５４の操作方向に基づいて、Ｓ２の処理で算出したトー角およびＳ３の処理で読み出したキャンバ角となるように、キャンバ角調整装置４（ＦＬ〜ＲＲアクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲ）を作動制御することで、車輪２のトー角とキャンバ角とを車輪２毎にそれぞれ調整する（Ｓ４）。なお、Ｓ４の処理では、上述した第１実施の形態の場合と同様に各車輪２のトー角とキャンバ角とを調整するため、その詳細については省略する。

これにより、第１実施の形態の場合と同様に、前輪２ＦＬ，２ＦＲに旋回内側へ向けてキャンバスラストＦＲ，ＦＬを発生させることができ、そのキャンバスラストＦＲ，ＦＬを旋回力として利用することで、車両１の旋回性能向上を図ることができる（図５参照）。

また、これと同時に、後輪２ＲＬ，２ＲＲの旋回外輪のキャンバ角がポジティブ側に調整されると共に、旋回内輪のキャンバ角がネガティブ側に調整されることで、前輪２ＦＬ，２ＦＲ及び後輪２ＲＬ，２ＲＲに互いに相反する方向へキャンバスラストを発生させることができ、そのキャンバスラストにより、車両１にヨーイングモーメントを発生させることができる。これにより、ヨーイングモーメントを旋回力として利用することで、旋回性能のより一層の向上を図ることができる。

また、キャンバ角がトー角に比例して増加するように車輪２のキャンバ角を調整するので、トー角が増加して旋回半径が小さくなるに従って、車輪２を路面に対して大きく傾斜させることができる。よって、その分、より大きなキャンバスラストを車輪２に発生させることができる。

これにより、車両１のより一層の旋回性能向上を図ることができると共に、旋回抵抗となり難いキャンバスラストを旋回力として利用することで、旋回半径が小さくキャンバスラストが大きくなった場合でも、車両１の旋回に対するエネルギー損失の低減を図ることができる。

Ｓ４の処理を実行した後は、ヨーレイトセンサ装置３１により、車両１に発生している実際のヨーレイトを検出すると共に（Ｓ２５）、理論上のヨーレイトを算出し（Ｓ２６）、実際のヨーレイトが理論上のヨーレイトに等しいか否かを判断する（Ｓ２７）。

なお、車両１の理論上のヨーレイトは、Ｓ１の処理で検出されたステアリング５４の操作状態（操作方向および操作量）と、車両速度センサ装置３０により検出された車両１の車速とに基づいて、公知の手法（例えば、特開平０５−１７０１２４号公報）により算出される。

Ｓ２７の処理の結果、実際のヨーレイトが理論上のヨーレイトに等しくないと判断される場合には（Ｓ２７：Ｎｏ）、次いで、実際のヨーレイトが理論上のヨーレイトよりも大きいか否かを判断し（Ｓ２８）、その結果、実際のヨーレイトが理論上のヨーレイトよりも大きいと判断される場合には（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、車両１がオーバステアの状態にあるということであるので、ＦＬ〜ＲＲ伸縮センサ４ＦＬｓ〜４ＲＲｓによる検出結果に基づいて、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角が旋回内側の最大値δｍａｘであるか否かを判断する（Ｓ２９）。即ち、後輪２ＲＬ，２ＲＲの旋回外輪のキャンバ角がネガティブ側の最大値δｍａｘであるか否か、或いは、旋回内輪のキャンバ角がポジティブ側の最大値δｍａｘであるか否かを判断する。

その結果、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角が旋回内側の最大値δｍａｘでないと判断される場合には（Ｓ２９：Ｎｏ）、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角を更に旋回内側へ向けて調整できるということであるので、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角を所定角度（本実施の形態では、１°）だけ旋回内側へ向けて調整して（Ｓ３０）、Ｓ４の処理において調整したキャンバ角を補正することで、この車輪制御処理を終了する。

即ち、Ｓ３０の処理では、後輪２ＲＬ，２ＲＲの旋回外輪のキャンバ角を１°だけネガティブ方向へ調整すると共に、旋回内輪のキャンバ角を１°だけポジティブ方向へ調整する。

これにより、前輪２ＦＬ，２ＦＲに発生するキャンバスラストと、後輪２ＲＬ，２ＲＲに発生するキャンバスラストとの比率を変更することができ、オーバステアの状態にある車両１をニュートラルまたはアンダステアの状態に近づけることができる。よって、車両１の旋回安定性向上を図ることができる。

一方、Ｓ２９の処理の結果、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角が旋回内側の最大値δｍａｘであると判断される場合には（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角を更に旋回内側へ向けて調整することはできないということであるので、Ｓ３０の処理をスキップして、この車輪制御処理を終了する。

Ｓ２８の処理の結果、実際のヨーレイトが理論上のヨーレイトよりも大きくないと判断される場合には（Ｓ２８：Ｎｏ）、車両１がアンダステアの状態にあるということであるので、ＦＬ〜ＲＲ伸縮センサ４ＦＬｓ〜４ＲＲｓによる検出結果に基づいて、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角が旋回内側の最大値δｍａｘであるか否かを判断する（Ｓ３１）。即ち、前輪２ＦＬ，２ＦＲの旋回外輪のキャンバ角がネガティブ側の最大値δｍａｘであるか否か、或いは、旋回内輪のキャンバ角がポジティブ側の最大値δｍａｘであるか否かを判断する。

その結果、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角が旋回内側の最大値δｍａｘでないと判断される場合には（Ｓ３１：Ｎｏ）、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角を更に旋回内側へ向けて調整できるということであるので、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角を所定角度（本実施の形態では、１°）だけ旋回内側へ向けて調整して（Ｓ３２）、４の処理において調整したキャンバ角を補正することで、この車輪制御処理を終了する。

即ち、Ｓ３２の処理では、前輪２ＦＬ，２ＦＲの旋回外輪のキャンバ角を１°だけネガティブ方向へ調整すると共に、旋回内輪のキャンバ角を１°だけポジティブ方向へ調整する。

これにより、前輪２ＦＬ，２ＦＲに発生するキャンバスラストと、後輪２ＲＬ，２ＲＲに発生するキャンバスラストとの比率を変更することができ、アンダステアの状態にある車両１をニュートラルまたはオーバステアの状態に近づけることができる。よって、車両１の旋回安定性向上を図ることができる。

一方、Ｓ３１の処理の結果、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角が旋回内側の最大値δｍａｘであると判断される場合には（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角を更に旋回内側へ向けて調整することはできないということであるので、Ｓ３２の処理をスキップして、この車輪制御処理を終了する。

Ｓ２７の処理の結果、実際のヨーレイトが理論上のヨーレイトに等しいと判断される場合には（Ｓ２７：Ｙｅｓ）、車両１がステアリング５４の操作状態どおりに旋回しており、車両１がニュートラルの状態にあるということであるので、Ｓ４の処理において調整した車輪２のキャンバ角を補正することなく、この車輪制御処理を終了する。

なお、図６に示すフローチャート（車輪制御処理）において、請求項１記載の作動制御手段としてはＳ４の処理が、図８に示すフローチャート（車輪制御処理）において、請求項１記載の作動制御手段としてはＳ４の処理が、請求項２記載の操作状態検出手段としてはＳ１の処理が、理論ヨーレイト算出手段としてはＳ２６の処理が、実ヨーレイト検出手段としてはＳ２５の処理が、オーバステア補正手段としてはＳ３０の処理が、請求項３記載のアンダステア補正手段としてはＳ３２の処理が、それぞれ該当する。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記各実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

上記各実施の形態では、各車輪２（全ての車輪２）のトー角とキャンバ角とを車輪２毎にそれぞれ調整する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、前輪２ＦＬ，２ＦＲのみや後輪２ＲＬ，２ＲＲのみを調整しても良い。

上記第２実施の形態では、オーバステアの状態にある車両１をニュートラルまたはアンダステアの状態に近づけるために、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角を旋回内側へ向けて補正する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角を旋回外側へ向けて補正しても良い。

また、上記第２実施の形態では、アンダステアの状態にある車両１をニュートラルまたはオーバステアの状態に近づけるために、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角を旋回内側へ向けて補正する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角を旋回外側へ向けて補正しても良い。

これらの場合には、前輪または後輪のみのキャンバ角を調整可能な車両に対しても、上記各実施の形態の場合と同様に、車両の旋回性能向上を図ると共に、車両の旋回に対するエネルギー損失の低減を図ることができる。

上記各実施の形態では、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角と後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角とを逆位相に調整する（即ち、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角をそれぞれ旋回内側へ向けて調整する一方、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角をそれぞれ旋回外側へ向けて調整する）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、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角と後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角とを同位相に調整しても良い。即ち、前輪２ＦＬ，２ＦＲのキャンバ角をそれぞれ旋回内側へ向けて調整すると共に、後輪２ＲＬ，２ＲＲのキャンバ角をそれぞれ旋回内側へ向けて調整しても良い。

本発明の第１実施の形態における車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した模式図である。 （ａ）は車輪の断面図であり、（ｂ）は車輪のトー角およびキャンバ角の調整方法を模式的に説明する模式図である。 車両用制御装置の電気的構成を示したブロック図である。 キャンバ角マップの内容を模式的に図示した模式図である。 左旋回状態にある車両の正面視を模式的に図示した模式図である。 車輪制御処理を示すフローチャートである。 車両の車速、ステアリングの操作量、車輪のトー角および車輪のキャンバ角のタイミングチャートを示すグラフである。 第２実施の形態における車輪制御処理を示すフローチャートである。

１００ 車両用制御装置
１ 車両
２ 車輪
２ＦＬ 前輪（車輪）
２ＦＲ 前輪（車輪）
２ＲＬ 後輪（車輪）
２ＲＲ 後輪（車輪）
４ キャンバ角調整装置（トー角調整装置）
４ＦＬ〜４ＲＲ ＦＬ〜ＲＲアクチュエータ（トー角調整装置、キャンバ角調整装置）
４ａ〜４ｃ 油圧シリンダ（トー角調整装置の一部、キャンバ角調整装置の一部）
４ｄ 油圧ポンプ（トー角調整装置の一部、キャンバ角調整装置の一部）
５４ ステアリング（旋回操作部材）

Claims (3)

1. 前輪および後輪から構成される車輪と、その車輪のトー角を調整するトー角調整装置と、前記前輪および後輪のキャンバ角をそれぞれ独立に調整可能に構成されるキャンバ角調整装置と、を備える車両に対し、前記トー角調整装置の作動状態を制御して、前記車輪のトー角を調整すると共に、前記キャンバ角調整装置の作動状態を制御して、前記車輪のキャンバ角を調整することで、前記車両を旋回させる作動制御手段を備える車両用制御装置において、
   前記作動制御手段は、前記車輪のキャンバ角がトー角に比例して増加し、かつ、前記前輪の旋回外輪に対しては、トー角をトーイン側に、キャンバ角をネガティブ側に、前記前輪の旋回内輪に対しては、トー角をトーアウト側に、キャンバ角をポジティブ側に調整すると共に、前記後輪の旋回外輪に対しては、トー角をトーアウト側に、キャンバ角をポジティブ側に、前記後輪の旋回内輪に対しては、トー角をトーイン側に、キャンバ角をネガティブ側に調整することを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記車両を旋回させるために操作する旋回操作部材の操作状態を検出する操作状態検出手段と、
   その操作状態検出手段により検出された前記旋回操作部材の操作状態に基づいて、前記車両の理論上のヨーレイトを算出する理論ヨーレイト算出手段と、
   前記車両の実際のヨーレイトを検出する実ヨーレイト検出手段と、
   その実ヨーレイト検出手段により検出された前記車両の実際のヨーレイトが前記理論ヨーレイト算出手段により算出された前記車両の理論上のヨーレイトよりも大きい場合に、前記キャンバ角調整装置の作動状態を制御して、前記前輪または後輪のキャンバ角を補正するオーバステア補正手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の車両用制御装置。
3. 前記実ヨーレイト検出手段により検出された前記車両の実際のヨーレイトが前記理論ヨーレイト算出手段により算出された前記車両の理論上のヨーレイトよりも小さい場合に、前記キャンバ角調整装置の作動状態を制御して、前記前輪または後輪のキャンバ角を補正するアンダステア補正手段と、を備えることを特徴とする請求項２記載の車両用制御装置。
   

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