JP5439784B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車輪と、その車輪のキャンバ角を調整するキャンバ角調整装置とを備えた車両に用いられる車両用制御装置に関し、特に、車輪の偏摩耗を防止して、車輪の高寿命化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、車輪のキャンバ角をアクチュエータの駆動力によって所望のキャンバ角に調整する技術が知られている。この種の技術に関し、例えば、特許文献1には、サスペンションのストローク量に応じてキャンバ角を調整することにより、サスペンションのストローク変化に伴うキャンバ角の変化を抑制する技術が開示されている。
特開平5−178057号公報
しかしながら、上述した特許文献1に開示される技術では、路面に対する車体の傾斜については何ら考慮されておらず、サスペンションのストローク量のみに応じて車輪のキャンバ角を調整するため、車体に対するキャンバ角の変化は抑制できるものの、路面に対するキャンバ角(対地キャンバ角)の変化を抑制することはできず、その結果、対地キャンバ角が変化した状態で車両が走行することにより、車輪に偏摩耗が生じて、車輪の寿命が短くなる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、車輪の偏摩耗を防止して、車輪の高寿命化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。
この目的を達成するために、請求項1記載の車両用制御装置は、車体と、その車体を支持する複数の車輪と、それら複数の車輪のキャンバ角をそれぞれ独立に調整するキャンバ角調整装置とを備えた車両に用いられるものであって、前記車体の前後軸周りの傾斜角であって路面に対する対地傾斜角を取得する対地傾斜角取得手段と、前記車輪のキャンバ角であって前記車体に対する対車体キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得する対車体キャンバ角取得手段と、その対車体キャンバ角取得手段で取得された前記対車体キャンバ角および前記対地傾斜角取得手段で取得された前記対地傾斜角に基づいて、前記車輪のキャンバ角であって前記路面に対する対地キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得する対地キャンバ角取得手段と、その対地キャンバ角取得手段で取得された前記対地キャンバ角前記複数の車輪においてそれぞれ減少させる修正キャンバ角を算出する手段と、前記複数の車輪の摩耗量を検出する手段と、その手段により検出された摩耗量に基づいて前記車輪の偏摩耗度合を取得または推測する手段と、その手段により取得または推測された偏摩耗度合に基づいて前記複数の車輪のトレッド面を均等に摩耗させるキャンバ角を算出する手段と、その手段により算出されたキャンバ角に基づいて前記修正キャンバ角を補正する手段と、その手段により補正された修正キャンバ角が前記複数の車輪に付与されるように前記キャンバ角調整装置を制御するキャンバ制御手段と、を備えている。
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、前記車体の前後軸周りの傾斜角であって水平面に対する絶対傾斜角を取得する絶対傾斜角取得手段と、前記路面の水平面に対する傾斜角であって前記車体の前後軸周りの路面傾斜角を取得する路面傾斜角取得手段と、を備え、前記対地傾斜角取得手段は、前記絶対傾斜角取得手段で取得された前記絶対傾斜角および前記路面傾斜角取得手段で取得された前記路面傾斜角に基づいて、前記対地傾斜角を取得する。
請求項3記載の車両用制御装置は、請求項1又は2に記載の車両用制御装置において、前記車両は、前記車体と車輪とを連結する懸架装置を備え、前記路面から前記車輪を介して前記車体に伝わる振動を緩和するために前記懸架装置が伸縮可能に構成されると共に前記懸架装置が伸縮することで前記対車体キャンバ角が変化するものであり、前記懸架装置の伸縮量を取得する伸縮量取得手段と、前記懸架装置の伸縮量を前記対車体キャンバ角に対応付けて記憶する記憶手段と、を備え、前記対車体キャンバ角取得手段は、前記伸縮量取得手段で取得された前記懸架装置の伸縮量に対応する前記対車体キャンバ角を前記記憶手段から読み出して、前記対車体キャンバ角を取得する。
請求項4記載の車両用制御装置は、請求項3記載の車両用制御装置において、前記車両の使用経過度合いを取得する使用経過度取得手段と、その使用経過度取得手段で取得された前記使用経過度合いに応じて、前記対車体キャンバ角取得手段で取得された前記対車体キャンバ角を補正するキャンバ角補正手段と、を備え、前記対地キャンバ角取得手段は、前記キャンバ角補正手段で補正された前記対車体キャンバ角および前記対地傾斜角取得手段で取得された前記対地傾斜角に基づいて、前記対地キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得する。
請求項1記載の車両用制御装置によれば、対車体キャンバ角取得手段で取得された対車体キャンバ角および対地傾斜角取得手段で取得された車体の対地傾斜角に基づいて、対地キャンバ角取得手段により対地キャンバ角が取得される。即ち、車体に対する車輪のキャンバ角(対車体キャンバ角)と路面に対する車体の傾斜角(対地傾斜角)とを考慮して路面に対する車輪のキャンバ角(対地キャンバ角)を得ることができる。
そして、対地キャンバ角取得手段で取得された対地キャンバ角が減少するように、キャンバ制御手段によりキャンバ角調整装置が制御される。即ち、車体に対する車輪のキャンバ角(対車体キャンバ角)と路面に対する車体の傾斜角(対地傾斜角)とを考慮して得られた路面に対する車輪のキャンバ角(対地キャンバ角)を減少させるように、キャンバ角調整装置を制御することができる。
よって、対車体キャンバ角の変化のみでなく、車体の対地傾斜角の変化に伴う対地キャンバ角の変化を抑制できるので、対地キャンバ角が変化した状態で車両が走行することにより生じる車輪の偏摩耗を防止して、車輪の高寿命化を図ることができるという効果がある。
さらに、偏摩耗が生じた車輪に対し、トレッド面を均等に摩耗させる修正キャンバ角が車輪に付与されるので、車輪の高寿命化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、対地キャンバ角取得手段で対地キャンバ角を取得する場合、対地キャンバ角を複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得すると共に、修正キャンバを各車輪に対してそれぞれ個別に付与することができるので、各車輪の偏摩耗をそれぞれ適正に防止することができ、1台の車両に対する車輪の高寿命化を効率良く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、対地傾斜角取得手段は、絶対傾斜角取得手段で取得された車体の絶対傾斜角および路面傾斜角取得手段で取得された路面傾斜角に基づいて、車体の対地傾斜角を取得する、即ち、水平面に対する車体の前後軸周りの傾斜角(絶対傾斜角)及び水平面に対する路面の車体の前後軸周りの傾斜角(路面傾斜角)を考慮して路面に対する車体の傾斜角(対地傾斜角)を得ることができるので、車体の対地傾斜角を容易に取得することができるという効果がある。
即ち、車体の絶対傾斜角および路面傾斜角は、車両に搭載される公知の装置(例えば、特開2005−227026号公報に開示されるジャイロセンサなど、特開2008−084072号公報に開示されるナビゲーション装置など)を用いて取得できるので、車両に搭載される既存の装置を利用して車体の対地傾斜角を容易に得ることができる。
また、車体の対地傾斜角は、路面との相対的な傾斜角であるので、車体の対地傾斜角を直接検出する場合には、その検出が困難となるが、本発明によれば、車体の絶対傾斜角および路面傾斜角をそれぞれ検出し、その検出結果に基づいて車体の対地傾斜角を取得できるので、車体の傾斜角を容易に得ることができる。
請求項3記載の車両用制御装置によれば、請求項1又は2に記載の車両用制御装置の奏する効果に加え、対車体キャンバ角取得手段は、伸縮量取得手段で取得された懸架装置の伸縮量に対応する対車体キャンバ角を記憶手段から読み出して対車体キャンバ角を取得するので、対車体キャンバ角を直接検出する場合と比較して、対車体キャンバ角を容易に取得することができるという効果がある。
即ち、対車体キャンバ角を直接検出する場合には、角度の検出が必要となるが、本発明によれば、懸架装置の伸縮量(距離)を検出し、その検出結果に基づいて対車体キャンバ角を取得できるので、距離の検出よりも複雑かつ困難な角度の検出を不要として、対車体キャンバ角を容易に得ることができる。
請求項4記載の車両用制御装置によれば、請求項3記載の車両用制御装置の奏する効果に加え、使用経過度取得手段で取得された車両の使用経過度合いに応じて、対車体キャンバ角取得手段で取得された対車体キャンバ角をキャンバ角補正手段により補正するので、車両の使用期間や積算走行距離などの使用経過度合いの進行により生じる懸架装置の伸縮量と対車体キャンバ角との相関の狂いを考慮して対車体キャンバ角を得ることができる。
即ち、車両の使用経過度合いが進行すると、懸架装置の経年劣化により懸架装置の伸縮量と対車体キャンバ角との相関に狂いが生じるので、記憶手段から取得した対車体キャンバ角と実際の対車体キャンバ角との間にずれが生じる。これに対し、本発明によれば、対車体キャンバ角取得手段で取得された対車体キャンバ角をキャンバ角補正手段により補正できるので、かかるずれを補正することができる。
そして、対地キャンバ角取得手段は、キャンバ角補正手段で補正された対車体キャンバ角および対地傾斜角取得手段で取得された車体の対地傾斜角に基づいて対地キャンバ角を取得するので、記憶手段から取得した対車体キャンバ角と実際の対車体キャンバ角との間に生じるずれを補正した後に対地キャンバ角を得ることができる。
よって、車両の使用経過度合いが進行した場合でも、対地キャンバ角を精度良く取得することができるという効果がある。その結果、車輪の偏摩耗を長期にわたり防止して、車輪の高寿命化を確実に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U−D,L−R,F−Bは、車両1の上下方向、左右方向、前後方向をそれぞれ示している。
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を支持する複数(本実施の形態では4輪)の車輪2と、それら各車輪2の内の一部(本実施の形態では、左右の前輪2FL,2FR)を回転駆動する車輪駆動装置3と、車輪2と車体フレームBFとを連結する懸架装置4と、各車輪2の内の一部(本実施の形態では、左右の前輪2FL,2FR)を操舵動作させる操舵装置5とを主に備え、路面に対する車輪2のキャンバ角(以下、「対地キャンバ角」と称す。)の変化を抑制することで、車輪2の偏摩耗を防止して、車輪2の高寿命化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の前方側(矢印F方向側)に位置する左右の前輪2FL,2FRと、車両1の後方側(矢印B方向側)に位置する左右の後輪2RL,2RRとを備えている。なお、左右の前輪2FL,2FRは、車輪駆動装置3から付与される回転駆動力により回転駆動される駆動輪として構成される一方、左右の後輪2RL,2RRは、車両1の走行に伴って従動される従動輪として構成されている。
車輪駆動装置3は、上述したように、左右の前輪2FL,2FRを回転駆動するための装置であり、後述するように電動モータ3aにより構成されている(図3参照)。また、電動モータ3aは、図1に示すように、デファレンシャルギヤ(図示せず)及び一対のドライブシャフト31を介して左右の前輪2FL,2FRに接続されている。
運転者がアクセルペダル61を操作した場合には、車輪駆動装置3から左右の前輪2FL,2FRに回転駆動力が付与され、それら左右の前輪2FL,2FRがアクセルペダル61の操作量に応じた回転速度で回転駆動される。なお、左右の前輪2FL,2FRの回転差は、デファレンシャルギヤにより吸収される。
懸架装置4は、路面から車輪2を介して車体フレームBFに伝わる振動を緩和するための装置、いわゆるサスペンションとして機能するものであり、図1に示すように、各車輪2に対応してそれぞれ設けられている。また、本実施の形態における懸架装置4は、車輪2のキャンバ角を調整するキャンバ角調整機構としての機能を兼ね備えている。
ここで、図2を参照して、懸架装置4の詳細構成について説明する。図2は、懸架装置4の正面図である。なお、各懸架装置4の構成は、それぞれ共通であるので、右の前輪2FRに対応する懸架装置4を代表例として図2に図示する。但し、図2では、理解を容易とするために、ドライブシャフト31等の図示が省略されている。
懸架装置4は、図2に示すように、ショックアブソーバ41と、ロアアーム42と、アクスルキャリア43と、FRアクチュエータ44FRとを主に備え、ストラット式のサスペンションとして構成されている。
ショックアブソーバ41は、伸縮することで車体フレームBFに伝わる振動を減衰するものであり、いわゆるダンパーにより構成され、図2に示すように、上端(図2上側)が車体フレームBFに連結される一方、下端(図2下側)がロアアーム42を介して車体フレームBFに連結されている。
また、ショックアブソーバ41は、図2に示すように、連結アーム41aを備えている。連結アーム41aは、アクスルキャリア43をショックアブソーバ41に連結するものであり、一端(図2右側)がショックアブソーバ41の下端側に固定される一方、他端(図2左側)がキャンバ軸45を介してアクスルキャリア43に軸支されている。
ロアアーム42は、上述したように、ショックアブソーバ41の下端を車体フレームBFに連結するものであり、図2に示すように、一端(図2右側)が車体フレームBFに、他端(図2左側)がショックアブソーバ41に、それぞれゴムブッシュ(図示せず)を介して軸支されている。
アクスルキャリア43は、車輪2を回転可能に支持するものであり、図2に示すように、連結アーム41a及びFRアクチュエータ44FRを介してショックアブソーバ41に連結されている。
FRアクチュエータ44FRは、アクスルキャリア43をショックアブソーバ41に連結すると共に、それらアクスルキャリア43とショックアブソーバ41との間隔を調整するための装置であり、油圧シリンダにより構成されている。このFRアクチュエータ44FRは、図2に示すように、本体部(図2右側)がショックアブソーバ41に軸支される一方、ロッド部(図2左側)がボールジョイントを介してアクスルキャリア43に連結されている。
上述したように構成される懸架装置4によれば、FRアクチュエータ44FRが伸縮駆動されると、車輪2がキャンバ軸45を中心軸として揺動駆動され、車輪2に所定のキャンバ角が付与される。
また、例えば、車両1に人が乗車したり荷物などが積載されて懸架装置4(ショックアブソーバ41)がストロークすると、車輪2がキャンバ軸45を中心軸として揺動し、車体フレームBFに対する車輪2のキャンバ角(以下、「対車体キャンバ角」と称す。)が変化する。
図1に戻って説明する。操舵装置5は、運転者によるステアリング63の操作を左右の前輪2FL,2FRに伝えて操舵動作させるための装置であり、いわゆるラック&ピニオン式のステアリングギヤとして構成されている。
この操舵装置5によれば、運転者によるステアリング63の操作(回転)は、まず、ステアリングコラム51を介してユニバーサルジョイント52に伝達され、ユニバーサルジョイント52により角度を変えられつつステアリングボックス53のピニオン53aに回転運動として伝達される。そして、ピニオン53aに伝達された回転運動は、ラック53bの直線運動に変換され、ラック53bが直線運動することで、ラック53bの両端に接続されたタイロッド54が移動する。その結果、タイロッド54がナックル55を押し引きすることで、車輪2に所定の舵角が付与される。
アクセルペダル61及びブレーキペダル62は、運転者により操作されるものであり、各ペダル61,62の操作状態(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の駆動制御が行われる。ステアリング63は、運転者により操作されるものであり、その操作状態(回転角、回転速度など)に応じて、操舵装置5による車輪2の操舵動作が行われる。
ナビゲーション装置82は、GPSを利用して車両1の現在位置を取得すると共に、車両1の現在位置における路面の情報を取得するための装置であり、かかる路面の情報として、少なくとも水平面に対する路面の傾斜角であって車体フレームBFの前後軸周りの傾斜角(以下、「路面傾斜角」と称す。)を取得可能に構成されている。
車両用制御装置100は、上述したように構成される車両1の各部を制御するための装置であり、例えば、各ペダル61,62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を駆動制御することで、車輪3を回転駆動する。
また、各車輪2の対地キャンバ角をそれぞれ算出し、その算出結果に応じてキャンバ角調整装置44(図3参照)を駆動制御することで、各車輪2の対地キャンバ角の変化を抑制する。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、それらがバスライン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には、図4及び図5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、左右の前輪2FL,2FR(図1参照)を回転駆動するための装置であり、それら左右の前輪2FL,2FRに回転駆動力を付与する電動モータ3aと、その電動モータ3aをCPU71からの命令に基づいて駆動制御する駆動制御回路(図示せず)とを主に備えている。但し、車輪駆動装置3は、電動モータ3aに限られず、他の駆動源を採用することは当然可能である。他の駆動源としては、例えば、油圧モータやエンジン等が例示される。
キャンバ角調整装置44は、各車輪2のキャンバ角を調整するための装置であり、上述したように、各車輪2にそれぞれキャンバ角を付与する合計4個のFL〜RRアクチュエータ44FL〜44RRと、それら各アクチュエータ44FL〜44RRをCPU71からの命令に基づいて駆動制御する駆動制御回路(図示せず)とを主に備えている。
なお、FL〜RRアクチュエータ44FL〜44RRは、上述したように、油圧シリンダにより構成され、各油圧シリンダにオイル(油圧)を供給する油圧ポンプ(図示せず)と、その油圧ポンプから各油圧シリンダ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。
CPU71からの指示に基づいて、キャンバ角調整装置44の駆動制御回路が油圧ポンプを駆動制御すると、油圧ポンプから供給されるオイルにより、各油圧シリンダ(FL〜RRアクチュエータ44FL〜44RR)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(FL〜RRアクチュエータ44FL〜44RR)の駆動方向(伸長または収縮)が切り換えられる。
CPU71は、各車輪2の対車体キャンバ角をキャンバ角センサ装置80によりそれぞれ検出し、各車輪2の対車体キャンバ角が目標値に達するまで、キャンバ角調整装置44の駆動制御回路に指示を送る。
キャンバ角センサ装置80は、各車輪2の対車体キャンバ角を検出すると共に、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の対車体キャンバ角を発生方向(ポジティブ方向またはネガティブ方向)に対応付けてそれぞれ検出する合計4個のFL〜RRキャンバ角センサ80FL〜80RRと、それら各キャンバ角センサ80FL〜80RR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、各キャンバ角センサ80FL〜80RRがミリ波により対象物の角度を測定するミリ波レーダとして構成されている。これら各キャンバ角センサ80FL〜80RRは、車体フレームBF(図1参照)に配設され、各車輪2に向けてミリ波を発信してアクスルキャリア43の角度を測定することで、各車輪2の対車体キャンバ角をそれぞれ得ることができる。但し、各キャンバ角センサ80FL〜80RRは、ミリ波レーダに限られず、他の種類のレーダを採用することは当然可能である。他の種類のレーダとしては、例えば、赤外線レーダや超音波レーダ等が例示される。
ジャイロセンサ装置81は、車両1のロール角を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、車体フレームBFの前後軸周りの回転角速度を回転方向に対応付けて検出するロールセンサ81aと、そのロールセンサ81aの検出結果を時間微分して車両1のロール角をロール方向に対応付けて算出するロール角算出部(図示せず)と、そのロール角算出部の算出結果を処理して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、ロールセンサ81aがサニャック効果により回転角速度を検出する光学式ジャイロセンサ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採用す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、機械式や流体式などのジャイロセンサが例示される。
ここで、ジャイロセンサ装置81により検出される車両1のロール角とは、車体フレームBFの前後軸周りの傾斜角であって水平面に対する絶対傾斜角を意味しており、後述する対地傾斜角とは別に定義されるものである。
ナビゲーション装置82は、上述したように、GPSを利用して車両1の現在位置を取得すると共に、車両1の現在位置における路面傾斜角を取得するための装置であり、GPS衛星から電波を受信して車両1の現在位置を取得する現在位置取得部(図示せず)と、路面傾斜角を含む路面の情報を地図データ等に対応付けて記憶する路面情報記憶部(図示せず)と、それら現在位置取得部により取得された車両1の現在位置および路面情報記憶部に記憶されている路面の情報を処理してCPU71に出力する処理回路(図示せず)とを主に備えている。
CPU71は、ナビゲーション装置82から入力された車両1の現在位置および路面の情報に基づいて、車両1の現在位置における路面傾斜角を傾斜方向に対応付けて得ることができる。
なお、本実施の形態におけるナビゲーション装置82は、路面の情報を地図データ等に対応付けて記憶する路面情報記憶部を備えているが、この路面情報記憶部に代えて、路面傾斜角を含む路面の情報が地図データ等に対応付けて記憶された記憶媒体から路面の情報を読み取る路面情報読取部を設け、その路面情報読取部により読み取った路面の情報をCPU71に出力するように構成しても良い。
この場合にも、CPU71は、ナビゲーション装置82から入力された車両1の現在位置および路面の情報に基づいて、車両1の現在位置における路面傾斜角を得ることができる。
車両速度センサ装置83は、路面に対する車両1の対地速度(絶対値および進行方向)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、各車輪2の回転数をそれぞれ検出する合計4個の回転数センサ(図示せず)と、それら各回転数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)とを備えている。
CPU71は、車両速度センサ装置83から入力された各回転数センサの検出結果に基づいて各車輪2の回転速度をそれぞれ算出し、その算出した各車輪2の回転速度の平均値により対地速度を得ることができる。
アクセルペダルセンサ装置61aは、アクセルペダル61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61の踏み込み量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)とを備えている。
ブレーキペダルセンサ装置62aは、ブレーキペダル62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62の踏み込み量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)とを備えている。
ステアリングセンサ装置63aは、ステアリング63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63の操作量(回転角)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61a,62a,63aから入力された各角度センサの検出結果により、各ペダル61,62の踏み込み量およびステアリング63の回転角を得ると共に、その検出結果を時間微分することで、各ペダル61,62の踏み込み速度およびステアリング63の回転速度を得ることができる。
図3に示す他の入出力装置84としては、例えば、路面傾斜角を非接触で検出する路面傾斜角センサ、各車輪2の摩耗量を車輪2の幅方向において複数に分割して検出する車輪摩耗センサ等が例示される。
次いで、図4を参照して、キャンバ制御処理について説明する。図4は、キャンバ制御処理を示すフローチャートである。このキャンバ制御処理は、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、対地キャンバ角の変化を抑制することで、車輪2の偏摩耗を防止して、車輪2の高寿命化を図る。
CPU71は、キャンバ制御処理に関し、まず、車両1の現在位置における路面傾斜角を取得すると共に(S1)、車両1のロール角を検出して(S2)、各車輪2の対車体キャンバ角をそれぞれ検出する(S3)。なお、これらの処理は、上述したように、ナビゲーション装置82、ジャイロセンサ装置81及びキャンバ角センサ装置80(いずれも図3参照)を用いて行われる。
次いで、S1の処理で取得した車両1の現在位置における路面傾斜角とS2の処理で検出した車両1のロール角とに基づいて、車体フレームBFの前後軸周りの傾斜角であって路面に対する傾斜角(以下、「車両1の対地傾斜角」と称す。)を傾斜方向に対応付けて算出する(S4)。
具体的には、車両1の現在位置における路面の傾斜方向と車両1のロール方向とが同じ方向である場合には、車両1の現在位置における路面傾斜角と車両1のロール角とを減算して、車両1の対地傾斜角を算出する。
一方、車両1の現在位置における路面の傾斜方向と車両1のロール方向とが異なる方向である場合には、車両1の現在位置における路面傾斜角と車両1のロール角とを加算して、車両1の対地傾斜角を算出する。
なお、車両1の現在位置における路面の傾斜方向および車両1のロール方向は、上述したように、ナビゲーション装置82及びジャイロセンサ装置81を用いて判断される。
このS4の処理によれば、車両1の現在位置における路面傾斜角および車両1のロール角を考慮して車両1の対地傾斜角を得ることができるので、車両1に搭載される既存の装置を利用して車両1の対地傾斜角を容易に取得することができる。
S4の処理で車両1の対地傾斜角を算出した後は、その算出した車両1の対地傾斜角とS3の処理で検出した対車体キャンバ角とに基づいて、各車輪2の対地キャンバ角を発生方向に対応付けてそれぞれ算出する(S5)。
具体的には、車両1の路面に対する傾斜方向と対車体キャンバ角の発生方向とが同じ方向である場合には、車両1の対地傾斜角と対車体キャンバ角とを加算して、対地キャンバ角を算出する。
一方、車両1の路面に対する傾斜方向と対車体キャンバ角の発生方向とが異なる方向である場合には、車両1の対地傾斜角と対車体キャンバ角とを減算して、対地キャンバ角を算出する。
なお、対車体キャンバ角の発生方向は、上述したように、キャンバ角センサ装置80を用いて判断される。
S5の処理で各車輪2の対地キャンバ角をそれぞれ算出した後は、各車輪2の対地キャンバ角が0°であるかを判断する(S6)。即ち、対地キャンバ角が0°でない車輪2が存在するか否かを判断する。
その結果、各車輪2の対地キャンバ角が0°であると判断される場合(S6:Yes)、即ち、全ての車輪2(左右の前後輪2FL〜2RR)の対地キャンバ角が0°であり、対地キャンバ角が0°でない車輪2は存在しないと判断される場合には、各車輪2が路面に対してそれぞれ直角に接地しており、車輪2の偏摩耗は生じないと判断されるので、S7及びS8の処理をスキップして、このキャンバ制御処理を終了する。
一方、S6の処理の結果、各車輪2の対地キャンバ角が0°でないと判断される場合(S6:No)、即ち、車輪2(左右の前後輪2FL〜2RR)の内のいずれかの車輪2に対地キャンバ角が発生しており、対地キャンバ角が0°でない車輪2が存在すると判断される場合には、対地キャンバ角が0°でない車輪2を特定して、対地キャンバ角を0°に減少させる修正キャンバ角を算出する(S7)。
そして、S7の処理で算出した修正キャンバ角を対地キャンバ角が0°でない車輪2に付与して(S8)、このキャンバ制御処理を終了する。その結果、対車体キャンバ角の変化のみでなく、車両1の対地傾斜角の変化に伴う対地キャンバ角の変化を抑制できるので、対地キャンバ角が変化した状態で車両1が走行することにより生じる車輪2の偏摩耗を防止して、車輪2の高寿命化を図ることができる。
更に、対地キャンバ角の変化を抑制できるので、対地キャンバ角が変化することにより路面への車輪2の接地面積が減少するのを防止して、車輪2のグリップ性能を発揮させることができる。
また、各車輪2の対地キャンバ角をそれぞれ減少させるので、対地キャンバ角の変化を各車輪2に対してそれぞれ個別に抑制することができる。よって、各車輪2の偏摩耗をそれぞれ適正に防止することができ、1台の車両1に対する車輪2の高寿命化を効率良く図ることができる。
なお、図4に示すフローチャート(キャンバ制御処理)において、請求項1記載の対地傾斜角取得手段としてはS4の処理が、対車体キャンバ角取得手段としてはS3の処理が、対地キャンバ角取得手段としてはS5の処理が、キャンバ制御手段としてはS8の処理が、請求項2記載の絶対傾斜角取得手段としてはS2の処理が、路面傾斜角取得手段としてはS1の処理が、それぞれ該当する。
次いで、図5を参照して、第2実施の形態について説明する。図5は、第2実施の形態におけるキャンバ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、対地キャンバ角を減少させるように各車輪2にキャンバ角を付与する場合を説明したが、第2実施の形態では、対車体キャンバ角を減少させるように各車輪2にキャンバ角を付与するように構成されている。なお、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。
CPU71は、第2実施の形態におけるキャンバ制御処理に関し、まず、各車輪2の対車体キャンバ角をそれぞれ検出する(S201)。なお、この処理は、上述したように、キャンバ角センサ装置80(図3参照)を用いて行われる。
次いで、S201の処理で検出した各車輪2の対車体キャンバ角が0°であるかを判断する(S202)。即ち、対車体キャンバ角が0°でない車輪2が存在するか否かを判断する。
その結果、各車輪2の対車体キャンバ角が0°であると判断される場合(S202:Yes)、即ち、全ての車輪2(左右の前後輪2FL〜2RR)の対車体キャンバ角が0°であり、対車体キャンバ角が0°でない車輪2は存在しないと判断される場合には、各車輪2の対地キャンバ角もそれほど大きくなく、車輪2の偏摩耗は生じ難いと判断されるので、S203及びS204の処理をスキップして、このキャンバ制御処理を終了する。
一方、S202の処理の結果、各車輪2の対地キャンバ角が0°でないと判断される場合(S202:No)、即ち、車輪2(左右の前後輪2FL〜2RR)の内のいずれかの車輪2に対車体キャンバ角が発生しており、対車体キャンバ角が0°でない車輪2が存在すると判断される場合には、対車体キャンバ角が0°でない車輪2を特定して、対車体キャンバ角を0°に減少させる修正キャンバ角を算出する(S203)。
そして、S203の処理で算出した修正キャンバ角を対車体キャンバ角が0°でない車輪2に付与して(S204)、このキャンバ制御処理を終了する。その結果、対車体キャンバ角の変化を抑制することで、対地キャンバ角の変化を抑制することができるので、車輪2の偏摩耗を防止して、車輪2の高寿命化を図ることができる。
また、対地キャンバ角に代えて対車体キャンバ角を減少させるように車輪2にキャンバ角を付与するので、各車輪2の対地キャンバ角の算出を不要として、制御の簡素化を図ることができる。
なお、図5に示すフローチャート(キャンバ制御処理)において、請求項1記載の対車体キャンバ角取得手段としてはS201の処理が、キャンバ制御手段としてはS204の処理が、それぞれ該当する。
次いで、図6から図8を参照して、第3実施の形態について説明する。図6は、第3実施の形態における車両用制御装置300の電気的構成を示したブロック図である。
第1実施の形態では、キャンバ角センサ装置80(図3参照)を用いて対車体キャンバ角を検出する場合を説明したが、第3実施の形態では、サスストロークセンサ装置385及びキャンバ角マップ372aを用いて対車体キャンバ角を検出するように構成されている。なお、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3実施の形態における車両用制御装置300は、図6に示すように、ROM372を備えている。ROM372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る。なお、ROM372には、図8及び図9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。
また、ROM372には、図6に示すように、キャンバ角マップ372a及び補正係数マップ372bが設けられている。ここで、図7を参照して、キャンバ角マップ372a及び補正係数マップ372bについて説明する。図7(a)は、キャンバ角マップ372aの内容を模式的に図示した模式図であり、図7(b)は、補正係数マップ372b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372aは、サスストロークと対車体キャンバ角との関係を記憶したマップであり、車両1に対して測定を行った実測値が記憶されている。なお、本実施の形態では、各車輪2に対応して合計4個のマップがキャンバ角マップ372aに記憶されている。
ここで、サスストロークとは、懸架装置4(ショックアブソーバ41)のストローク量(伸縮量)であり、車両1に人が乗車しておらず且つ荷物なども積載していない空車状態でのストローク量を0としている。また、対車体キャンバ角とは、上述したように、車体フレームBFに対する車輪2のキャンバ角であり、キャンバ角が発生していないニュートラル状態での対車体キャンバ角を0としている。
CPU71は、対車体キャンバ角を取得する場合、まず、各懸架装置4のサスストローク(各ショックアブソーバ41のストローク量)をそれぞれ検出し、その検出したサスストロークに対応する対車体キャンバ角をキャンバ角マップ372aから読み出すことで、各車輪2の対車体キャンバ角をそれぞれ得ることができる。
なお、図7(a)において、横軸に示すサスストロークは、0よりも図7(a)右側が懸架装置4の伸長方向を、0よりも図7(a)左側が懸架装置4の収縮方向を、それぞれ表しており、縦軸に示す対車体キャンバ角は、0よりも図7(a)上側がポジティブ方向を、0よりも図7(a)下側がネガティブ方向を、それぞれ表している。
キャンバ角マップ372aによれば、図7(a)に示すように、サスストロークが0の状態(即ち、車両1が空車状態)では、対車体キャンバ角が0に規定されている。サスストロークが0から増加すると、その増加に伴って車輪2のキャンバ角がポジティブ方向へ次第に変化することで、対車体キャンバがサスストロークに比例してポジティブ方向へ増加するように規定されている。
そして、車両1の構造上、サスストロークが増加し得る限界の最大値Lmaxに達すると、対車体キャンバ角がポジティブ方向へ増加し得る限界の最大値θpmaxとなるように規定されている。
一方、サスストロークが0から減少すると、その減少に伴って車輪2のキャンバ角がネガティブ方向へ次第に変化することで、対車体キャンバ角がサスストロークに比例してネガティブ方向へ増加するように規定されている。
そして、車両1の構造上、サスストロークが減少し得る限界の最小値Lminに達すると、対車体キャンバ角がネガティブ方向へ増加し得る限界の最大値θnmaxとなるように規定されている。
補正係数マップ372bは、積算走行距離とキャンバ角補正係数との関係を記憶したマップであり、車両1を耐久試験して測定した実測値が記憶されている。なお、本実施の形態では、各車輪2に対応して合計4個のマップが補正係数マップ372bに記憶されている。
ここで、積算走行距離とは、車両1が完成してから現在までに走行した累積の走行距離である。また、キャンバ角補正係数とは、キャンバ角マップ372aから取得した対車体キャンバ角を車両1の使用経過度合い(本実施の形態では積算走行距離)に応じて補正するための係数である。
即ち、車両1の使用経過度合いが進行すると(積算走行距離が増加すると)、懸架装置4の経年劣化によりサスストロークと対車体キャンバ角との相関に狂いが生じるため、キャンバ角マップ372aから取得した対車体キャンバ角と実際の対車体キャンバ角との間にずれが生じる。このずれを補正するために必要な係数を車両1の使用経過度合い(積算走行距離)に対応付けたものがキャンバ角補正係数である。
CPU71は、キャンバ角マップ372aから取得した対車体キャンバ角を補正する場合、まず、積算走行距離を取得し、その取得した積算走行距離に対応するキャンバ角補正係数を補正係数マップ372bから読み出す。そして、その読み出したキャンバ角補正係数をキャンバ角マップ372aから取得した対車体キャンバ角に乗じることで、車両1の使用経過度合い(積算走行距離)に応じて対車体キャンバ角を補正することができる。
なお、図7(b)において、横軸に示す積算走行距離は、0よりも図7(b)右側が走行距離の増加方向を表している。
補正係数マップ372bによれば、図7(b)に示すように、積算走行距離が0の状態では、キャンバ角補正係数が1に規定されている。即ち、車両1が新品の状態では、懸架装置4が劣化しておらずサスストロークと対車体キャンバ角との相関に狂いはないと考えられるため、キャンバ角マップ372aから取得した対車体キャンバ角は補正しない。
また、積算走行距離が増加すると、その増加に伴って懸架装置4が経年劣化することによりサスストロークと対車体キャンバ角との相関に次第に狂いが生じるため、キャンバ角補正係数が積算走行距離に比例して増加するように規定されている。
そして、積算走行距離が所定値Tに達すると、キャンバ角補正係数が最大値Rmaxとなるように規定されている。なお、積算走行距離が所定値Tから更に増加しても、懸架装置4の経年劣化は次第に収束すると考えられるため、キャンバ角補正係数は最大値Rmaxで一定とされている。
図6に戻って説明する。サスストロークセンサ装置385は、懸架装置4(ショックアブソーバ41)のストローク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、各懸架装置4のストローク量をそれぞれ検出する合計4個のFL〜RRサスセンサ385FL〜385RRと、それら各サスセンサ385FL〜385RR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。
積算走行距離検出装置386は、積算走行距離を検出すると共に、その検出結果をCPU71に出力するための装置であり、車両1が完成してから現在までに走行した累積の走行距離を記憶する走行距離記憶部(図示せず)と、その走行距離記憶部に記憶されている内容を処理してCPU71に出力する処理回路(図示せず)とを備えている。
但し、本実施の形態では、積算走行距離検出装置386により車両1の積算走行距離を検出するが、積算走行距離検出装置386に代えて、車両速度センサ装置83から入力された各回転数センサの検出結果(各車輪2の回転数)を記憶するためのメモリを設け、そのメモリに記憶されている内容に基づいて車両1の積算走行距離を算出するように構成しても良い。
また、本実施の形態では、積算走行距離を車両1の使用経過度合いとするが、積算距離に代えて、使用期間(車両1が完成してから現在までに経過した累積の期間)を検出するための装置を設け、その装置を用いて検出された使用期間を車両1の使用経過度合いとするように構成しても良い。
次いで、図8を参照して、第3実施の形態におけるキャンバ制御処理について説明する。図8は、第3実施の形態におけるキャンバ制御処理を示すフローチャートである。
CPU71は、第3実施の形態におけるキャンバ制御処理に関し、まず、車両1の現在位置における路面傾斜角を取得すると共に(S301)、車両1のロール角を検出して(S302)、各懸架装置4のサスストロークをそれぞれ検出する(S303)。なお、これらの処理は、上述したように、ナビゲーション装置82、ジャイロセンサ装置81及びサスストロークセンサ装置385(いずれも図6参照)を用いて行われる。
次いで、S303の処理で検出したサスストロークに対応する各車輪2の対車体キャンバ角をキャンバ角マップ372aからそれぞれ取得する(S304)。例えば、図7(a)に示すように、サスストロークがLaであれば、対車体キャンバ角をθaと読み出す。
S304の処理で対車体キャンバ角を取得した後は、積算走行距離を検出する(S305)。なお、この処理は、上述したように、積算走行距離検出装置386(図6参照)を用いて行われる。
次いで、S305の処理で検出した積算走行距離に対応するキャンバ角補正係数を補正係数マップ372bから取得する(S306)。例えば、図7(b)に示すように、積算走行距離がTaであれば、キャンバ角補正係数をRaと読み出す。
次いで、S306の処理で取得したキャンバ角補正係数をS304の処理で取得した対車体キャンバ角に乗じて各車輪2の対車体キャンバ角をそれぞれ補正する(S307)。
S307の処理で各車輪2の対車体キャンバ角をそれぞれ補正した後は、S301の処理で取得した車両1の現在位置における路面傾斜角とS302の処理で検出した車両1のロール角とに基づいて、車両1の対地傾斜角を傾斜方向に対応付けて算出する(S308)。
S308の処理で車両1の対地傾斜角を算出した後は、その算出した車両1の対地傾斜角とS307の処理で補正した対車体キャンバ角とに基づいて、各車輪2の対地キャンバ角を発生方向に対応付けてそれぞれ算出する(S309)。
S309の処理で各車輪2の対地キャンバ角をそれぞれ算出した後は、各車輪2の対地キャンバ角が0°であるかを判断する(S310)。即ち、対地キャンバ角が0°でない車輪2が存在するか否かを判断する。
その結果、各車輪2の対地キャンバ角が0°であると判断される場合(S310:Yes)、即ち、全ての車輪2(左右の前後輪2FL〜2RR)の対地キャンバ角が0°であり、対地キャンバ角が0°でない車輪2は存在しないと判断される場合には、各車輪2が路面に対してそれぞれ直角に接地しており、車輪2の偏摩耗は生じないと判断されるので、S311及びS312の処理をスキップして、このキャンバ制御処理を終了する。
一方、S310の処理の結果、各車輪2の対地キャンバ角が0°でないと判断される場合(S310:No)、即ち、車輪2(左右の前後輪2FL〜2RR)の内のいずれかの車輪2に対地キャンバ角が発生しており、対地キャンバ角が0°でない車輪2が存在すると判断される場合には、対地キャンバ角が0°でない車輪2を特定して、対地キャンバ角を0°に減少させる修正キャンバ角を算出する(S311)。
そして、S311の処理で算出した修正キャンバ角を対地キャンバ角が0°でない車輪2に付与して(S312)、このキャンバ制御処理を終了する。その結果、対車体キャンバ角の変化のみでなく、車両1の対地傾斜角の変化に伴う対地キャンバ角の変化を抑制することができるので、車輪2の偏摩耗を防止して、車輪2の高寿命化を図ることができる。
また、対車体キャンバ角を直接検出することに代えて、検出したサスストロークに対応する対車体キャンバ角をキャンバ角マップ372aから読み出して対車体キャンバ角を取得するので、対車体キャンバ角を直接検出する場合と比較して、対車体キャンバ角を容易に取得することができる。
即ち、対車体キャンバ角を直接検出する場合には、角度の検出が必要となるが、本実施の形態によれば、サスストローク(距離)を検出し、その検出結果に基づいて対車体キャンバ角を取得できるので、距離の検出よりも複雑かつ困難な角度の検出を不要として、対車体キャンバ角を容易に得ることができる。
更に、取得した対車体キャンバ角を積算走行距離に応じて補正するので、車両1の使用経過度合いの進行(本実施の形態では積算走行距離の増加)により生じるサスストロークと対車体キャンバ角との相関の狂いを考慮して対車体キャンバ角および対地キャンバ角を得ることができる。
よって、車両1の使用経過度合いが進行した場合でも、対地キャンバ角を精度良く取得することができる。その結果、車輪2の偏摩耗を長期にわたり防止して、車輪2の高寿命化を確実に図ることができる。
なお、図8に示すフローチャート(キャンバ制御処理)において、請求項1記載の対地傾斜角取得手段としてはS308の処理が、対車体キャンバ角取得手段としてはS304の処理が、対地キャンバ角取得手段としてはS309の処理が、キャンバ制御手段としてはS312の処理が、請求項2記載の絶対傾斜角取得手段としてはS302の処理が、路面傾斜角取得手段としてはS301の処理が、請求項3記載の伸縮量取得手段としてはS303の処理が、請求項4記載の使用経過度取得手段としてはS305の処理が、キャンバ角補正手段としてはS307の処理が、それぞれ該当する。
次いで、図9を参照して、第4実施の形態について説明する。図9は、第4実施の形態におけるキャンバ制御処理を示すフローチャートである。
第3実施の形態では、対地キャンバ角を減少させるように各車輪2にキャンバ角を付与する場合を説明したが、第4実施の形態では、対車体キャンバ角を減少させるように各車輪2にキャンバ角を付与するように構成されている。なお、第3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。
CPU71は、第4実施の形態におけるキャンバ制御処理に関し、まず、各懸架装置4のサスストロークをそれぞれ検出する(S401)。なお、この処理は、上述したように、サスストロークセンサ装置385(図6参照)を用いて行われる。
次いで、S401の処理で検出したサスストロークに対応する各車輪2の対車体キャンバ角をキャンバ角マップ372aからそれぞれ取得する(S402)。
S402の処理で対車体キャンバ角を取得した後は、積算走行距離を検出する(S403)。なお、この処理は、上述したように、積算走行距離検出装置386(図6参照)を用いて行われる。
次いで、S403の処理で検出した積算走行距離に対応するキャンバ角補正係数を補正係数マップ372bから取得すると共に(S404)、その取得したキャンバ角補正係数をS402の処理で取得した対車体キャンバ角に乗じて各車輪の対車体キャンバ角をそれぞれ補正する(S405)。
次いで、S405の処理で補正した各車輪2の対車体キャンバ角が0°であるかを判断する(S406)。即ち、対車体キャンバ角が0°でない車輪2が存在するか否かを判断する。
その結果、各車輪2の対車体キャンバ角が0°であると判断される場合(S406:Yes)、即ち、全ての車輪2(左右の前後輪2FL〜2RR)の対車体キャンバ角が0°であり、対車体キャンバ角が0°でない車輪2は存在しないと判断される場合には、各車輪2の対地キャンバ角もそれほど大きくなく、車輪2の偏摩耗は生じ難いと判断されるので、S407及びS408の処理をスキップして、このキャンバ制御処理を終了する。
一方、S406の処理の結果、各車輪2の対地キャンバ角が0°でないと判断される場合(S406:No)、即ち、車輪2(左右の前後輪2FL〜2RR)の内のいずれかの車輪2に対車体キャンバ角が発生しており、対車体キャンバ角が0°でない車輪2が存在すると判断される場合には、対車体キャンバ角が0°でない車輪2を特定して、対車体キャンバ角を0°に減少させる修正キャンバ角を算出する(S407)。
そして、S407の処理で算出した修正キャンバ角を対車体キャンバ角が0°でない車輪2に付与して(S408)、このキャンバ制御処理を終了する。その結果、対車体キャンバ角の変化を抑制することで、対地キャンバ角の変化を抑制することができるので、車輪2の偏摩耗を防止して、車輪2の高寿命化を図ることができる。
また、対地キャンバ角に代えて対車体キャンバ角を減少させるように車輪2にキャンバ角を付与するので、各車輪2の対地キャンバ角の算出を不要として、制御の簡素化を図ることができる。
なお、図9に示すフローチャート(キャンバ制御処理)において、請求項1記載の対車体キャンバ角取得手段としてはS402の処理が、キャンバ制御手段としてはS408の処理が、請求項3記載の伸縮量取得手段としてはS401の処理が、請求項4記載の使用経過度取得手段としてはS403の処理が、キャンバ角補正手段としてはS405の処理が、それぞれ該当する。
次いで、図10を参照して、第5実施の形態について説明する。図10は、第5実施の形態における懸架装置504の正面図である。なお、各車輪2に対応してそれぞれ独立に設けられる各懸架装置504の構成は、それぞれ共通であるので、右の前輪2FRに対応する懸架装置504を代表例として図10に図示する。但し、図10では、理解を容易とするために、ドライブシャフト31等の図示が省略されている。
第1実施の形態では、懸架装置4をストラット式のサスペンションとして構成する場合を説明したが、第5実施の形態では、懸架装置504がダブルウィッシュボーン式のサスペンションとして構成されている。なお、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5実施の形態における懸架装置504は、図10に示すように、ショックアブソーバ41と、ロアアーム42及びアッパーアーム546と、リンクアーム547と、アクスルキャリア43と、FRアクチュエータ44FRとを主に備え、ダブルウィッシュボーン式のサスペンションとして構成されている。
ロアアーム42及びアッパーアーム546は、リンクアーム547を車体フレームBFに連結するものであり、図10に示すように、一端(図10右側)が車体フレームBFに、他端(図10左側)がリンクアーム547に、それぞれゴムブッシュ(図示せず)を介して軸支されている。
リンクアーム547は、上端(図10上側)がアッパーアーム546に連結される一方、下端(図10下側)がロアアーム42に連結され、図10に示すように、連結アーム547aを備えている。連結アーム547aは、アクスルキャリア43をリンクアーム547に連結するものであり、一端(図10右側)がリンクアーム547の下端側に固定される一方、他端(図10左側)がキャンバ軸45を介してアクスルキャリア43に軸支されている。
なお、本実施の形態における懸架装置504では、アクスルキャリア43は、図10に示すように、連結アーム547a及びFRアクチュエータ44FRを介してリンクアーム547に連結されている。また、FRアクチュエータ44FRは、図10に示すように、本体部(図10右側)がリンクアーム547に軸支される一方、ロッド部(図10左側)がボールジョイントを介してアクスルキャリア43に連結されている。
上述したように構成される懸架装置504によれば、第1実施の形態における懸架装置4と同様に、FRアクチュエータ44FRが伸縮駆動されると、車輪2がキャンバ軸45を中心軸として揺動駆動され、車輪2に所定のキャンバ角が付与される。
また、例えば、車両1に人が乗車したり荷物などが積載されて懸架装置504(ショックアブソーバ41)がストロークすると、車輪2がキャンバ軸45を中心軸として揺動し、対車体キャンバ角が変化する。
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、キャンバ制御処理において、対地キャンバ角または対車体キャンバ角を0°に減少させる修正キャンバ角を算出し、その算出した修正キャンバ角を対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°でない車輪2に付与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、対地キャンバ角または対車体キャンバ角を0°でなくとも所定の角度以内(例えば、1°以内など)に減少させる修正キャンバ角を算出し、その算出した修正キャンバ角を対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°でない車輪2に付与するように構成しても良い。この場合にも、上記各実施の形態の場合と同様に、対地キャンバ角の変化を抑制することができる。
上記第1及び第3実施の形態では、キャンバ制御処理において、車両1の現在位置における路面傾斜角と車両1のロール角と対車体キャンバ角とに基づいて各車輪2の対地キャンバ角を算出し、その算出した対地キャンバ角を減少させる修正キャンバ角を各車輪2に付与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、車両1の現在位置における路面傾斜角と対車体キャンバ角とのみに基づいて各車輪2の対地キャンバ角を推測し、その推測した対地キャンバ角を減少させるキャンバ角を各車輪2に付与するように構成しても良く、或いは、車両1のロール角と対車体キャンバ角とのみに基づいて各車輪2の対地キャンバ角を推測し、その推測した対地キャンバ角を減少させるキャンバ角を各車輪2に付与するように構成しても良い。この場合にも、上記各実施の形態の場合と同様に、対地キャンバ角の変化を抑制することができる。
上記各実施の形態では、キャンバ制御処理において、対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°であるかを判断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、対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°でなくとも所定の角度以内(例えば、1°以内など)であるかを判断するように構成しても良い。この場合にも、上記各実施の形態と同様に、対地キャンバ角の変化を抑制することができる。
上記第1及び第3実施の形態では、ナビゲーション装置82を用いて車両1の現在位置における路面傾斜角を取得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、他の入出力装置84として例示した路面傾斜角センサを用いて車両1の現在位置における路面傾斜角を検出するように構成しても良い。この場合には、路面傾斜角を直接検出することで、精度良く路面傾斜角を得ることができると共に、ナビゲーション装置82を不要として、車両1の構造の簡素化を図ることができる。
また、かかる路面傾斜角センサを各車輪2に対応してそれぞれ設け、各車輪2の接地面付近における路面傾斜角をそれぞれ検出すると共に、その検出した路面傾斜角に基づいて各車輪2の対地キャンバ角をそれぞれ算出するように構成しても良い。この場合には、各車輪2の対地キャンバ角をより精度良く算出することができるので、対地キャンバ角の変化をより確実に抑制することができる。
上記第1及び第3実施の形態では、説明を省略したが、ナビゲーション装置82の路面情報記憶部に記憶する路面傾斜角を路面の幅方向において複数に分割して記憶し、各車輪2の対地キャンバ角を算出する場合に、車輪2が接地するであろうと推測される路面部位の路面傾斜角に基づいて各車輪2の対地キャンバ角をそれぞれ算出するように構成しても良い。例えば、路面情報記憶部に記憶する路面傾斜角を路面の幅方向に2分割して記憶し、左の前後輪2FL,2RLの対地キャンバ角を算出する場合と右の前後輪2FR,2RRの対地キャンバ角を算出する場合とで異なる路面傾斜角をそれぞれ用いる。この場合には、各車輪2の対地キャンバ角をより精度良く算出することができるので、対地キャンバ角の変化をより確実に抑制することができる。
上記各実施の形態では、キャンバ制御処理において、対地キャンバ角または対車体キャンバ角を0°に減少させる修正キャンバ角を算出し、その算出した修正キャンバ角を対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°でない車輪2に付与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、他の入出力装置84として例示した車輪摩耗センサを用いて対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°でない車輪2の摩耗量を検出し、その検出した摩耗量に基づいてかかる車輪2の偏摩耗度合いを取得して、その取得した偏摩耗度合いに基づいてかかる車輪2のトレッド面を均等に摩耗させるキャンバ角を算出すると共に、その算出したキャンバ角に基づいて修正キャンバ角を補正し、その補正した修正キャンバ角を対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°でない車輪2に付与するように構成しても良い。
即ち、例え上記各実施の形態におけるキャンバ制御処理を実行したとしても、制御のタイムラグや車両1が旋回することにより車輪2に偏摩耗が生じる。よって、車輪2に偏摩耗が生じた状態では、トレッド面を均等に摩耗させるように車輪2に付与する修正キャンバ角を補正することで、車輪2の高寿命化を図ることができる。
また、車輪摩耗センサにより車輪2の摩耗量を検出することに代えて、キャンバ角調整装置44により各車輪2に付与したキャンバ角のログをそれぞれ記憶するメモリを設け、そのメモリに記憶されている内容に基づいて対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°でない車輪2の偏摩耗度合いを推測し、その推測した偏摩耗度合いに基づいて車輪2のトレッド面を均等に摩耗させるキャンバ角を算出すると共に、その算出したキャンバ角に基づいて修正キャンバ角を補正し、その補正した修正キャンバ角を対地キャンバ角または対車体キャンバ角が0°でない車輪2に付与するように構成しても良い。この場合にも、上述した場合と同様に、車輪2の高寿命化を図ることができる。
<手段>
この目的を達成するために、技術的思想1の車両用制御装置は、車体と、その車体を支持する複数の車輪と、それら複数の車輪のキャンバ角をそれぞれ独立に調整するキャンバ角調整装置とを備えた車両に用いられるものであって、前記車体の前後軸周りの傾斜角であって路面に対する対地傾斜角を取得する対地傾斜角取得手段と、前記車輪のキャンバ角であって前記車体に対する対車体キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得する対車体キャンバ角取得手段と、その対車体キャンバ角取得手段で取得された前記対車体キャンバ角および前記対地傾斜角取得手段で取得された前記対地傾斜角に基づいて、前記車輪のキャンバ角であって前記路面に対する対地キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得する対地キャンバ角取得手段と、その対地キャンバ角取得手段で取得された前記対地キャンバ角が前記複数の車輪においてそれぞれ減少するように前記キャンバ角調整装置を制御するキャンバ制御手段と、を備えている。
技術的思想2の車両用制御装置は、技術的思想1記載の車両用制御装置において、前記車体の前後軸周りの傾斜角であって水平面に対する絶対傾斜角を取得する絶対傾斜角取得手段と、前記路面の水平面に対する傾斜角であって前記車体の前後軸周りの路面傾斜角を取得する路面傾斜角取得手段と、を備え、前記対地傾斜角取得手段は、前記絶対傾斜角取得手段で取得された前記絶対傾斜角および前記路面傾斜角取得手段で取得された前記路面傾斜角に基づいて、前記対地傾斜角を取得する。
技術的思想3の車両用制御装置は、技術的思想1又は2に記載の車両用制御装置において、前記車両は、前記車体と車輪とを連結する懸架装置を備え、前記路面から前記車輪を介して前記車体に伝わる振動を緩和するために前記懸架装置が伸縮可能に構成されると共に前記懸架装置が伸縮することで前記対車体キャンバ角が変化するものであり、前記懸架装置の伸縮量を取得する伸縮量取得手段と、前記懸架装置の伸縮量を前記対車体キャンバ角に対応付けて記憶する記憶手段と、を備え、前記対車体キャンバ角取得手段は、前記伸縮量取得手段で取得された前記懸架装置の伸縮量に対応する前記対車体キャンバ角を前記記憶手段から読み出して、前記対車体キャンバ角を取得する。
技術的思想4の車両用制御装置は、技術的思想3記載の車両用制御装置において、前記車両の使用経過度合いを取得する使用経過度取得手段と、その使用経過度取得手段で取得された前記使用経過度合いに応じて、前記対車体キャンバ角取得手段で取得された前記対車体キャンバ角を補正するキャンバ角補正手段と、を備え、前記対地キャンバ角取得手段は、前記キャンバ角補正手段で補正された前記対車体キャンバ角および前記対地傾斜角取得手段で取得された前記対地傾斜角に基づいて、前記対地キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得する。
<効果>
技術的思想1記載の車両用制御装置によれば、対車体キャンバ角取得手段で取得された対車体キャンバ角および対地傾斜角取得手段で取得された車体の対地傾斜角に基づいて、対地キャンバ角取得手段により対地キャンバ角が取得される。即ち、車体に対する車輪のキャンバ角(対車体キャンバ角)と路面に対する車体の傾斜角(対地傾斜角)とを考慮して路面に対する車輪のキャンバ角(対地キャンバ角)を得ることができる。
そして、対地キャンバ角取得手段で取得された対地キャンバ角が減少するように、キャンバ制御手段によりキャンバ角調整装置が制御される。即ち、車体に対する車輪のキャンバ角(対車体キャンバ角)と路面に対する車体の傾斜角(対地傾斜角)とを考慮して得られた路面に対する車輪のキャンバ角(対地キャンバ角)を減少させるように、キャンバ角調整装置を制御することができる。
よって、対車体キャンバ角の変化のみでなく、車体の対地傾斜角の変化に伴う対地キャンバ角の変化を抑制できるので、対地キャンバ角が変化した状態で車両が走行することにより生じる車輪の偏摩耗を防止して、車輪の高寿命化を図ることができるという効果がある。
更に、対地キャンバ角の変化を抑制できるので、対地キャンバ角が変化することにより路面への車輪の接地面積が減少するのを防止して、車輪のグリップ性能を発揮させ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、対地キャンバ角取得手段で対地キャンバ角を取得する場合、対地キャンバ角を複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得すると共に、キャンバ角制御手段でキャンバ角調整装置を制御する場合、対地キャンバ角取得手段で取得された対地キャンバ角が複数の車輪においてそれぞれ減少するようにキャンバ角調整装置を制御するので、対地キャンバ角の変化を各車輪に対してそれぞれ個別に抑制することができる。よって、各車輪の偏摩耗をそれぞれ適正に防止することができ、1台の車両に対する車輪の高寿命化を効率良く図ることができるという効果がある。
技術的思想2記載の車両用制御装置によれば、技術的思想1記載の車両用制御装置の奏する効果に加え、対地傾斜角取得手段は、絶対傾斜角取得手段で取得された車体の絶対傾斜角および路面傾斜角取得手段で取得された路面傾斜角に基づいて、車体の対地傾斜角を取得する、即ち、水平面に対する車体の前後軸周りの傾斜角(絶対傾斜角)及び水平面に対する路面の車体の前後軸周りの傾斜角(路面傾斜角)を考慮して路面に対する車体の傾斜角(対地傾斜角)を得ることができるので、車体の対地傾斜角を容易に取得することができるという効果がある。
即ち、車体の絶対傾斜角および路面傾斜角は、車両に搭載される公知の装置(例えば、特開2005−227026号公報に開示されるジャイロセンサなど、特開2008−084072号公報に開示されるナビゲーション装置など)を用いて取得できるので、車両に搭載される既存の装置を利用して車体の対地傾斜角を容易に得ることができる。
また、車体の対地傾斜角は、路面との相対的な傾斜角であるので、車体の対地傾斜角を直接検出する場合には、その検出が困難となるが、本発明によれば、車体の絶対傾斜角および路面傾斜角をそれぞれ検出し、その検出結果に基づいて車体の対地傾斜角を取得できるので、車体の傾斜角を容易に得ることができる。
技術的思想3記載の車両用制御装置によれば、技術的思想1又は2に記載の車両用制御装置の奏する効果に加え、対車体キャンバ角取得手段は、伸縮量取得手段で取得された懸架装置の伸縮量に対応する対車体キャンバ角を記憶手段から読み出して対車体キャンバ角を取得するので、対車体キャンバ角を直接検出する場合と比較して、対車体キャンバ角を容易に取得することができるという効果がある。
即ち、対車体キャンバ角を直接検出する場合には、角度の検出が必要となるが、本発明によれば、懸架装置の伸縮量(距離)を検出し、その検出結果に基づいて対車体キャンバ角を取得できるので、距離の検出よりも複雑かつ困難な角度の検出を不要として、対車体キャンバ角を容易に得ることができる。
技術的思想4記載の車両用制御装置によれば、技術的思想3記載の車両用制御装置の奏する効果に加え、使用経過度取得手段で取得された車両の使用経過度合いに応じて、対車体キャンバ角取得手段で取得された対車体キャンバ角をキャンバ角補正手段により補正するので、車両の使用期間や積算走行距離などの使用経過度合いの進行により生じる懸架装置の伸縮量と対車体キャンバ角との相関の狂いを考慮して対車体キャンバ角を得ることができる。
即ち、車両の使用経過度合いが進行すると、懸架装置の経年劣化により懸架装置の伸縮量と対車体キャンバ角との相関に狂いが生じるので、記憶手段から取得した対車体キャンバ角と実際の対車体キャンバ角との間にずれが生じる。これに対し、本発明によれば、対車体キャンバ角取得手段で取得された対車体キャンバ角をキャンバ角補正手段により補正できるので、かかるずれを補正することができる。
そして、対地キャンバ角取得手段は、キャンバ角補正手段で補正された対車体キャンバ角および対地傾斜角取得手段で取得された車体の対地傾斜角に基づいて対地キャンバ角を取得するので、記憶手段から取得した対車体キャンバ角と実際の対車体キャンバ角との間に生じるずれを補正した後に対地キャンバ角を得ることができる。
よって、車両の使用経過度合いが進行した場合でも、対地キャンバ角を精度良く取得することができるという効果がある。その結果、車輪の偏摩耗を長期にわたり防止して、車輪の高寿命化を確実に図ることができるという効果がある。
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。 懸架装置の正面図である。 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。 キャンバ制御処理を示すフローチャートである。 第2実施の形態におけるキャンバ制御処理を示すフローチャートである。 第3実施の形態におけ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。 (a)は、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り、(b)は、補正係数マップの内容を模式的に図示した模式図である。 第3実施の形態におけるキャンバ制御処理を示すフローチャートである。 第4実施の形態におけるキャンバ制御処理を示すフローチャートである。 第5実施の形態における懸架装置の正面図である。
100,300 車両用制御装置
1 車両
2 車輪
2FL 左の前輪(車輪の一部)
2FR 右の前輪(車輪の一部)
2RL 左の後輪(車輪の一部)
2RR 右の後輪(車輪の一部)
4,504 懸架装置
41 ショックアブソーバ(懸架装置の一部)
44 キャンバ角調整装置
44FL FLアクチュエータ(キャンバ角調整装置の一部)
44FR FRアクチュエータ(キャンバ角調整装置の一部)
44RL RLアクチュエータ(キャンバ角調整装置の一部)
44RR RRアクチュエータ(キャンバ角調整装置の一部)
372a キャンバ角マップ(記憶手段)
BF 車体フレーム(車体)

Claims (4)

  1. 車体と、その車体を支持する複数の車輪と、それら複数の車輪のキャンバ角をそれぞれ独立に調整するキャンバ角調整装置とを備えた車両に用いられる車両用制御装置において、
    前記車体の前後軸周りの傾斜角であって路面に対する対地傾斜角を取得する対地傾斜角取得手段と、
    前記車輪のキャンバ角であって前記車体に対する対車体キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得する対車体キャンバ角取得手段と、
    その対車体キャンバ角取得手段で取得された前記対車体キャンバ角および前記対地傾斜角取得手段で取得された前記対地傾斜角に基づいて、前記車輪のキャンバ角であって前記路面に対する対地キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得する対地キャンバ角取得手段と、
    その対地キャンバ角取得手段で取得された前記対地キャンバ角前記複数の車輪においてそれぞれ減少させる修正キャンバ角を算出する手段と、
    前記複数の車輪の摩耗量を検出する手段と、
    その手段により検出された摩耗量に基づいて前記車輪の偏摩耗度合を取得または推測する手段と、
    その手段により取得または推測された偏摩耗度合に基づいて前記複数の車輪のトレッド面を均等に摩耗させるキャンバ角を算出する手段と、
    その手段により算出されたキャンバ角に基づいて前記修正キャンバ角を補正する手段と、
    その手段により補正された修正キャンバ角が前記複数の車輪のそれぞれに付与されるように前記キャンバ角調整装置を制御するキャンバ制御手段と、を備えていることを特徴とする車両用制御装置。
  2. 前記車体の前後軸周りの傾斜角であって水平面に対する絶対傾斜角を取得する絶対傾斜角取得手段と、
    前記路面の水平面に対する傾斜角であって前記車体の前後軸周りの路面傾斜角を取得する路面傾斜角取得手段と、を備え、
    前記対地傾斜角取得手段は、前記絶対傾斜角取得手段で取得された前記絶対傾斜角および前記路面傾斜角取得手段で取得された前記路面傾斜角に基づいて、前記対地傾斜角を取得することを特徴とする請求項1記載の車両用制御装置。
  3. 前記車両は、前記車体と車輪とを連結する懸架装置を備え、前記路面から前記車輪を介して前記車体に伝わる振動を緩和するために前記懸架装置が伸縮可能に構成されると共に前記懸架装置が伸縮することで前記対車体キャンバ角が変化するものであり、
    前記懸架装置の伸縮量を取得する伸縮量取得手段と、
    前記懸架装置の伸縮量を前記対車体キャンバ角に対応付けて記憶する記憶手段と、を備え、
    前記対車体キャンバ角取得手段は、前記伸縮量取得手段で取得された前記懸架装置の伸縮量に対応する前記対車体キャンバ角を前記記憶手段から読み出して、前記対車体キャンバ角を取得することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用制御装置。
  4. 前記車両の使用経過度合いを取得する使用経過度取得手段と、
    その使用経過度取得手段で取得された前記使用経過度合いに応じて、前記対車体キャンバ角取得手段で取得された前記対車体キャンバ角を補正するキャンバ角補正手段と、を備え、
    前記対地キャンバ角取得手段は、前記キャンバ角補正手段で補正された前記対車体キャンバ角および前記対地傾斜角取得手段で取得された前記対地傾斜角に基づいて、前記対地キャンバ角を前記複数の車輪に対してそれぞれ独立に取得することを特徴とする請求項3記載の車両用制御装置。
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