JP7589652B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システムに関する。

車輪のアライメントを調整するアライメント調整装置に関する技術は、例えば特開２００９－０３５０８１号公報に記載されている。この装置では、例えば車両の走行抵抗が小さくなるように車輪のアライメントが調整される。この装置によれば、キャンバ角の調整も可能である。

特開２００９－０３５０８１号公報

車両が停車している停車状態で転舵輪の転舵角を変更する、いわゆる据え切りを実行する際には、タイヤと接地面との摩擦力によって大きな力が必要となる。例えば、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムでは、据え切りの際に、アクチュエータが大きな力を出力しなければならず、アクチュエータに大きな負荷がかかる。また、例えば駐車動作時など、車両が微速（超低速）で走行している際のステアリング操作に対しても、据え切り同様に大きな負荷がかかる。また、例えばパワーステアリング型のステアリングシステムであっても、停車状態又は微速走行状態におけるステアリング操作では、ステアリングホイールの操作に必要な力又は電動モータによるアシスト力は大きくなる。このように、従来のシステムには、停車状態又は微速走行状態における転舵輪の転舵角の変更に対して、システムへの負荷低減の観点で改良の余地がある。
本発明の目的は、停車状態又は微速走行状態において、転舵輪の転舵角を変更するために必要な力を低減可能な車両制御システムを提供することである。

本発明の車両制御システムは、前輪及び後輪の少なくとも一方に駆動力を付与する駆動力付与装置と、前記前輪及び前記後輪に制動力を付与する制動力付与装置と、前記駆動力付与装置が付与する駆動力及び前記制動力付与装置が付与する制動力を制御する制御装置と、を備える車両制御システムであって、前記制御装置は、車両が停車している停車状態、又は前記停車状態を起算点として車速が所定車速を超えることなく前記車両が前進方向及び後進方向のうち予め設定された方向に走行している微速走行状態において、転舵要求を受信した場合、転舵輪のキャスタ角が減少するように、前記駆動力付与装置、又は前記駆動力付与装置及び前記制動力付与装置を制御するキャスタ角変更制御を実行するように構成され、前記制御装置は、前記キャスタ角変更制御において、加減速に関する要求に応じた前記停車状態又は前記微速走行状態となるように、前記前輪及び前記後輪のうちの一方輪に対して他方輪に向かう方向の駆動力を付与し、前記他方輪に対して制動力又は前記一方輪に向かう方向の駆動力を付与する。

キャスタ角は、転舵輪を横（車両左右方向）から見たときのキングピン軸線と路面垂直線（鉛直線）とのなす角である。キングピン軸線は、キングピン軸線の下方が上方よりも前方となるように傾いている。一般に、キャスタ角が小さいほど、走行時において、車輪の転舵に対する復元トルクが小さくなる。また、停車状態において、キャスタ角が小さくなると、キャスタトレールが小さくなり、転舵輪の転舵動作に対する抵抗は小さくなる。

本発明によれば、制御装置は、車両が停車状態又は微速走行状態であるときに転舵要求を受信すると、キャスタ角変更制御を実行する。キャスタ角変更制御では、一方輪に他方輪に向かう方向の駆動力が付与され、他方輪にそれに対抗する力が付与されるため、車体に対して前進中の減速時に加わる慣性力のような力（モーメント）が加わる。換言すると、キャスタ角変更制御により、車体には前転方向のピッチングモーメントのような力が加わるといえる。車体にこのような力が加わることで、構造上、キングピン軸線の上側の通過点を構成する上側パーツに前方への力が加わり、上側パーツに配置された弾性部材（例えばブッシュ）が弾性変形する。この弾性変形により、上側パーツ及びキングピン軸線の上側の通過点が、キングピン軸線の下側の通過点に対して前方に相対移動する。

このように、本発明によれば、転舵輪を横から見てキングピン軸線が立つように、上側パーツの弾性部材を意図的に弾性変形させることで、上側パーツを下側パーツに対して前方に相対移動させ、キャスタ角を減少させる。キャスタ角が小さくなることで、転舵輪を転舵させるのに必要な力は小さくなる。本発明によれば、停車状態又は微速走行状態において、転舵輪の転舵角の変更するために必要な力を低減させることができる。

本実施形態の車両制御システムが搭載された車両の全体構成を示す模式図である。 本実施形態の前輪まわりの構成を示す車両前方から見た模式図である。 本実施形態の構成においてキャスタ角を説明するための模式図である。 本実施形態の構成においてキャンバ角を説明するための模式図である。 本実施形態のアッパアームを示す車両上方から見た模式図である。 本実施形態のアジャストカムを示す車両前方から見た模式図である。 本実施形態の第１キャスタ角変更制御を説明するための模式図である。 本実施形態の第２キャスタ角変更制御を説明するための模式図である。 本実施形態の第３キャスタ角変更制御を説明するための模式図である。 本実施形態の制御例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照して説明する。本実施形態の車両制御システム１は、図１及び図２に示すように、前輪１１及び後輪１２の少なくとも一方に駆動力を付与する駆動力付与装置２と、前輪１１及び後輪１２に制動力を付与する制動力付与装置３と、駆動力付与装置２が付与する駆動力及び制動力付与装置３が付与する制動力を制御する制御装置４と、ステアリングシステム５と、サスペンション装置６と、を備えている。前輪１１は右前輪と左前輪とで構成され、後輪１２は右後輪と左後輪とで構成されている。以下、前輪１１と後輪１２とを総称して車輪１１、１２ともいう。車内の通信は、ＣＡＮ（car area network or controllable area network）によって行われる。なお、図１において、一部の通信線は表示を省略されている。

駆動力付与装置２は、前輪１１及び後輪１２に独立して駆動力を付与することができる装置である。駆動力付与装置２は、各車輪１１、１２に設けられた駆動装置であるインホイールモータ２１ＦＬ、２１ＦＲ、２１ＲＬ、２１ＲＲ（以下、総称として「インホイールモータ２１」ともいう）と、各インホイールモータ２１を制御する駆動ＥＣＵ２２と、を備えている。各車輪１１、１２は、ホイール内部に配置されたインホイールモータ２１によって回転駆動される。インホイールモータ２１の具体的な構造は、周知のものを適用できるため省略する。

駆動ＥＣＵ２２は、ＣＰＵやメモリ等を備える電子制御ユニットであって、ＣＡＮを介して、各インホイールモータ２１に通信可能に接続されている。駆動ＥＣＵ２２は、例えばアクセル操作量に基づく又は他のＥＣＵからの加減速要求（例えば要求加速度）に応じて、各インホイールモータ２１を制御する。駆動ＥＣＵ２２は、例えば、車輪速度センサ９１から受信した車輪速度情報に基づいて、現在の車速を算出する。また、車両に設けられた加速度センサ９２は、車両の前後方向の加速度を検出して駆動ＥＣＵ２２等に送信する。

制動力付与装置３は、ブレーキバイワイヤ型のブレーキシステムである。制動力付与装置３は、前輪１１及び後輪１２に独立して制動力を付与することができる装置である。制動力付与装置３は、ブレーキ操作部材であるブレーキペダル３０と、マスタシリンダ３１と、液圧調整装置３２と、ブレーキ装置３３ＦＬ、３３ＦＲ、３３ＲＬ、３３ＲＲ（以下、総称として「ブレーキ装置３３」ともいう）と、ブレーキＥＣＵ３４と、を備えている。マスタシリンダ３１は、ブレーキペダル３０の操作量に応じて、ブレーキ液を出力する。

液圧調整装置３２は、ブレーキＥＣＵ３４の指示に応じて、各ブレーキ装置３３にブレーキ液を供給する装置である。液圧調整装置３２は、電動モータ、ポンプ、及び電磁弁（図示略）を備えるいわゆるブレーキアクチュエータであって、例えばＥＳＣアクチュエータである。液圧調整装置３２は、各ブレーキ装置３３のホイールシリンダの液圧を加減圧することで、各ブレーキ装置３３が付与する制動力を独立して調整することができる。液圧調整装置３２は、ブレーキペダル３０の操作の有無にかかわらず、ブレーキＥＣＵ３４の指示に応じて各制動力を調整することができる。ブレーキ装置３３は、例えばディスクブレーキ装置又はドラムブレーキ装置である。

ブレーキＥＣＵ３４は、ＣＰＵやメモリ等を備える電子制御ユニットであって、液圧調整装置３２に通信可能に接続されている。ブレーキＥＣＵ３４は、例えばブレーキペダル３０の操作に基づく制動要求又は他のＥＣＵからの制動要求に応じて、液圧調整装置３２を制御する。また、ブレーキＥＣＵ３４は、各種センサ、例えば各車輪１１、１２に設けられた車輪速度センサ９１の検出結果に基づいて液圧調整装置３２を制御し、例えばアンチスキッド制御（ＡＢＳ制御）や横滑り防止制御（ＥＳＣ制御）等を実行する。

ステアリングシステム５は、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムであって、ステアリング操作装置５１と、一対の前輪１１を転舵する車輪転舵装置５２と、ステアＥＣＵ５３と、を備えている。ステアリング操作装置５１は、ドライバの転舵の意思をドライバの操作により検出する装置といえる。具体的に、ステアリング操作装置５１は、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール５１１と、ステアリングコラム５１２と、反力モータ５１３と、操作角センサ５１４と、を備えている。

ステアリングコラム５１２は、ステアリングホイール５１１を回転可能に保持するとともに車体ＢＤに保持されている。反力モータ５１３は、ステアリングホイール５１１に操作反力を付与する装置である。操作角センサ５１４は、ステアリングホイール５１１の中立状態からの左右への操作の角度（操作角）を検出する。中立状態とは、ステアリングホイール５１１が直進位置に位置する状態である。

車輪転舵装置５２は、操作角センサ５１４の検出結果に基づいて（ステアＥＣＵ５３の指示に応じて）、転舵輪である前輪１１の転舵角を変化させる装置である。具体的に、車輪転舵装置５２は、一対のステアリングナックル５２１と、転舵アクチュエータ５２２と、を備えている。ステアリングナックル５２１は、左右のサスペンションアーム（図示略）にそれぞれ回動可能に保持され、対応する前輪１１を回転可能に保持する部材である。なお、ステアリングナックル５２１は、インホイールモータ２１や減速機等を含むインホイールモータユニットのハウジングを兼ねている。つまり、インホイールモータ２１は、ハウジングであるステアリングナックル５２１内に配置されている。

転舵アクチュエータ５２２は、ステアリングロッド５２３を保持し、ステアＥＣＵ５３の指示に応じてステアリングロッド５２３を左右に動かすように構成されている。ステアリングロッド５２３の各端部は、リンクロッド５２４を介して、ステアリングナックル５２１から延び出すナックルアーム（図示略）に連結されている。

具体的に、転舵アクチュエータ５２２は、ステアリングロッド５２３を保持するハウジング５２２ａと、転舵モータ５２２ｂと、を備えている。ハウジング５２２ａ内のステアリングロッド５２３には、ねじ溝が形成されている。ハウジング５２２ａ内では、ベアリングボール（図示略）を保持してステアリングロッド５２３のねじ溝と噛み合うナット（図示略）が、回転可能に保持されている。つまり、転舵アクチュエータ５２２は、ステアリングロッド５２３とナットとによって構成されるボールねじ機構を有している。転舵モータ５２２ｂは、ハウジング５２２ａに併設されており、伝達ベルト５２２ｃを介してナットを回転させる。

転舵アクチュエータ５２２は、ナットの回転量、すなわち転舵モータ５２２ｂの回転量に応じた角度だけ前輪１１を転舵させる。前輪１１の転舵の角度は、ステアリングロッド５２３の左右への移動量に比例している。転舵アクチュエータ５２２には、前輪１１の転舵の角度に相当したステアリングロッド５２３の移動量を、転舵量として、ラック＆ピニオン機構を介して検出する転舵量センサ５２２ｄが設けられている。

ステアＥＣＵ５３は、ＣＰＵやメモリ等を備える電子制御ユニットであって、ステアリング操作装置５１及び車輪転舵装置５２に通信可能に接続されている。ステアＥＣＵ５３は、例えば所定のプログラムを実行することにより、ステアリングシステム５を制御する。自動運転等が行われていない通常時の制御を基本制御とすると、ステアＥＣＵ５３は、基本制御において、操作角センサ５１４の検出結果（操作角）に基づいて目標転舵量を設定し、転舵量センサ５２２ｄの検出結果（転舵量）が目標転舵量となるように転舵モータ５２２ｂの回転量を制御する。また、ステアＥＣＵ５３は、ステアリングホイール５１１に、上記中立状態に復帰させる向きの操作反力を、検出された操作角に応じた大きさで付与すべく、反力モータ５１３を制御する。

サスペンション装置６は、図２に示すように、ダブルウィッシュボーン型のサスペンション装置である。説明において、前輪１１（図２では左前輪）の回転軸線を車輪軸線ＷＬと定義し、前輪１１の接地面の中心である接地面中心ＳＣを通ってその接地面に直角な線を垂直線ＶＬと定義する。また、図２及び図３において、車輪軸線ＷＬは路面と平行であることとする。また、図２及び図３における車輪軸線ＷＬの延びる方向である車輪軸線方向をＹ方向と称し、上下方向をＺ方向と称し、車輪軸線方向と直角でありかつ水平な方向をＸ方向と称する場合がある。前輪１１が転舵していない場合において、Ｘ方向は、車両の前後方向と一致していることとする。前輪１１は、ホイール１３とタイヤ１４とを備えている。

サスペンション装置６は、ベース板６１と、ステアリングナックル５２１と、ロアアーム６２と、アッパアーム６３と、スプリングアブソーバアッシー６６と、を備えている。ベース板６１は、車体ＢＤに着脱可能に取り付けられた支持体である。ステアリングナックル５２１は、前輪１１を回転可能に保持するキャリアである。本実施形態のステアリングナックル５２１は、インホイールモータユニットのハウジングを兼ねている。

ロアアーム６２は、一端部（基端部）においてベース板６１に回動可能に支持され、他端部（先端部）においてステアリングナックル５２１の下部に支持されたアーム部材である。ロアアーム６２の形状は、一端部が２つに分かれた形状、換言すると２つのアームが他端部で合わさったような形状（例えばＶ字状）である。ロアアーム６２の一端部は、ベース板６１の下端部に前後に並んで設けられた２つのブラケット６１ａに連結されている。

アッパアーム６３は、一端部（基端部）においてベース板６１に回動可能に支持され、他端部（先端部）においてステアリングナックル５２１の上部に支持されたアーム部材である。アッパアーム６３の形状は、ロアアーム６２同様、一端部が２つに分かれた形状、換言すると２つのアームが他端部で合わさったような形状（例えばＶ字状）である。アッパアーム６３の一端部は、ベース板６１の上端部に前後に並んで設けられた２つのブラケット６１ｂに連結されている。

ロアアーム６２の他端部は、ボールジョイント６４（トリポート型等速ジョイントでもよい）を介してステアリングナックル５２１に連結されている。アッパアーム６３の他端部は、ボールジョイント６５を介してステアリングナックル５２１に連結されている。ステアリングナックル５２１は、各ボールジョイント６４、６５で規定されるキングピン軸線ＫＬまわりに回動可能とされている。キングピン軸線ＫＬは、例えば、ボールジョイント６４とステアリングナックル５２１との接続部分の中心６４ａと、ボールジョイント６５とステアリングナックル５２１との接続部分の中心６５ａとを通る直線である。スプリングアブソーバアッシー６６は、上端部においてベース板６１に回動可能に支持され、下端部においてロアアーム６２に連結されている。

図３に示すように、車輪軸線ＷＬに直角な平面（以下、「ＸＺ平面」という場合がある）にキングピン軸線ＫＬと垂直線ＶＬとを投影した場合の、そのＸＺ平面におけるそれらキングピン軸線ＫＬと垂直線ＶＬとのなす角が、キャスタ角θ１である。キングピン軸線ＫＬは、下方が上方よりも前方となるように傾いている。

また、図２に示すように、車輪軸線ＷＬに平行かつ路面に直角な平面（以下、「ＹＺ平面」という場合がある）にキングピン軸線ＫＬと垂直線ＶＬとを投影した場合の、そのＹＺ平面におけるそれらキングピン軸線ＫＬと垂直線ＶＬとのなす角が、キングピン角θｋである。また、図４に示すように、ＹＺ平面におけるタイヤ１４の中心線ＣＬと垂直線ＶＬとのなす角が、キャンバ角θ２である。タイヤ１４の中心線ＣＬは、車輪軸線ＷＬに直交し、タイヤ１４の幅方向の中央を通る直線である。また、図２に示すように、ＸＺ平面において、接地面中心ＳＣと、接地面とキングピン軸線ＫＬとの交点との距離が、キャスタトレールＣＴである。

図５に示すように、アッパアーム６３の各一端部には、ブラケット６１ｂへの連結部材として、筒状のブッシュ７１を介してアジャストカム６７が挿通されている。アッパアーム６３の各一端部には、前後方向に貫通する貫通孔が形成されている。アッパアーム６３の貫通孔には、ブッシュ７１が配置され、ブッシュ７１の内側にアジャストカム６７が配置されている。

例えば、前輪１１が停止している状態で車体ＢＤだけが前方に移動しようとすると、ベース板６１（ブラケット６１ｂ）も車体ＢＤから前方に力を受けて、アッパアーム６３の各一端部を前方に押圧する。アッパアーム６３からの押圧力によりブッシュ７１が弾性変形して（潰れて）、ブッシュ７１の前後幅が小さくなる。これにより、アッパアーム６３及びボールジョイント６５の中心６５ａは、停止している前輪１１に対して相対的に前方に若干移動する。前輪１１に対抗力（例えば制動力や後方への駆動力）が働いた状態で車体ＢＤに前方への力が加わると、モーメントの関係で、路面に近いロアアーム６２よりもアッパアーム６３のほうが力の影響を受けやすい。したがって、上記状況においては、アッパアーム６３のブッシュ７１が弾性変形しやすい。

図５及び図６に示すように、アジャストカム６７は、一例として、目盛りが付されたカムプレート６７１と、カムボルト６７２と、ナット６７３と、を備えている。カムボルト６７２の頭部はカムプレート６７１の表面側に配置されている。カムボルト６７２のロッド部分には、他の部分より太い偏心カム部６７２ａが形成されている。カムボルト６７２が回転することで、偏心カム部６７２ａが回転し、偏心により突出した部分に押圧されてアッパアーム６３の位置が変更される。アジャストカム６７の機構については周知であるため、詳細説明は省略する。
カムボルト６７２の頭部には、例えば減速機構を介して、電動モータ６８の出力軸が連結されている。電動モータ６８は、図示しないが、モータハウジングが車体ＢＤに対して回転不能に且つ前後方向に移動可能に、車体ＢＤに固定されている。電動モータ６８の出力軸が回転することで、アジャストカム６７が回転し、アッパアーム６３の左右方向の位置が変更される。

制御装置４は、ＣＰＵやメモリ等を備える電子制御ユニットであって、ＣＡＮを介して各種装置と通信可能に接続されている。例えば、制御装置４は、駆動ＥＣＵ２２、ブレーキＥＣＵ３４、ステアＥＣＵ５３、電動モータ６８、及び各種センサに通信可能に接続されている。制御装置４は、駆動ＥＣＵ２２に指示することで駆動力付与装置２が付与する駆動力を制御し、ブレーキＥＣＵ３４に指示することで制動力付与装置３が付与する制動力を制御可能に構成されている。

制御装置４は、例えば駆動ＥＣＵ２２から車速に関する情報を取得し、例えばステアＥＣＵ５３から転舵に関する情報を取得し、例えばブレーキＥＣＵ３４から制動に関する情報を取得する。車速に関する情報は、例えば車輪速度、車速、及び加減速要求（要求加速度、目標加速度等）である。転舵に関する情報は、例えばステアリングホイール５１１の操作角や転舵要求（目標転舵角等）である。制動に関する情報は、例えば制動要求（要求減速度、目標減速度、又は目標制動力等）である。例えば自動運転や各種特定制御においては、ドライバの操作がなくても加減速要求、制動要求、及び転舵要求がＣＡＮに出力される。車両制御システム１の制御装置は、制御装置４、駆動ＥＣＵ２２、及びブレーキＥＣＵ３４を含んで構成されているともいえる。

（キャスタ角変更制御）
制御装置４は、車両が停車している停車状態、又は停車状態を起算点として車速が所定車速を超えることなく車両が前進方向及び後進方向のうち予め設定された方向に走行している微速走行状態において、転舵要求を受信した場合、転舵輪である前輪１１のキャスタ角が減少するように、駆動力付与装置２、又は駆動力付与装置２及び制動力付与装置３を制御するキャスタ角変更制御を実行するように構成されている。

制御装置４は、キャスタ角変更制御において、加減速に関する要求に応じた停車状態又は微速走行状態となるように、前輪１１及び後輪１２のうちの一方輪に対して他方輪に向かう方向の駆動力を付与し、前輪１１及び後輪１２のうちの他方輪に対して制動力又は一方輪に向かう方向の駆動力を付与する。制御装置４は、例えば取得した車速情報に基づいて、車両が停車状態であるか否か、及び車両が微速走行状態であるか否かを判定する。

キャスタ角変更制御の実行タイミングは、駐車場等に車両を駐車する際の駐車動作時を想定して設定されている。所定車速は、例えば１０ｋｍ／ｈ以下に設定されている。微速走行状態の判定において、車速が所定車速を超えていないか否かの判定は、停車状態（車速が０の状態）でリセットされる。つまり、一度車速が所定車速を超えた場合、その後減速して車速が所定車速以下となったとしても、その場合は微速走行状態とは判定されない。微速走行状態は、車両が停車状態から前進方向及び後進方向のうち予め設定された方向に発進して所定速度以下を維持している状態ともいえる。

（キャスタ角変更制御の効果）
キャスタ角変更制御によれば、一方輪に対して他方輪に向かう方向の駆動力が付与され、他方輪にそれに対抗する力（制動力又は一方輪側への駆動力）が付与されるため、車体ＢＤに対して前進中の減速時に生じる慣性力のような力（モーメント）が加わる。換言すると、キャスタ角変更制御により、車体ＢＤには前転方向のピッチングモーメントのような力が加わるといえる。車体ＢＤにこのような力が加わることで、構造上、キングピン軸線ＫＬの上側の通過点６５ａを構成する上側パーツ（本例ではアッパアーム６３及びボールジョイント６５）に前方への力が加わり、当該上側パーツに配置された弾性部材（本例ではブッシュ７１）が弾性変形する。この弾性変形により、アッパアーム６３及びキングピン軸線ＫＬの上側の通過点６５ａが、キングピン軸線ＫＬの下側の通過点６４ａに対して前方に相対移動する。

このように、本実施形態によれば、ＸＺ平面においてキングピン軸線ＫＬが立つように、車両に搭載された弾性部材を意図的に弾性変形させることで、上側パーツ（アッパアーム６３）を転舵輪（前輪１１）に対して前方に相対移動させ、キャスタ角θ１を減少させる。ブッシュ７１は車体ＢＤ及びアッパアーム６３が受ける力により弾性変形し、当該変形分だけアッパアーム６３が前輪１１に対して前方に相対移動する。ブッシュ７１の弾性変形により、ロアアーム６２側の中心６４ａに対するアッパアーム６３側の中心６５ａの相対位置が前方に移動することで、キャスタ角θ１は小さくなる。

キャスタ角θ１が小さいほど、走行時において、前輪１１の転舵に対する復元トルクが小さくなる。また、停車状態において、キャスタ角θ１が小さくなると、キャスタトレールＣＴが小さくなり、前輪１１の転舵動作に対する抵抗は小さくなる。つまり、キャスタ角変更制御によりキャスタ角θ１が小さくなることで、停車状態又は微速走行状態における前輪１１を転舵させるのに必要な力は小さくなる。本実施形態によれば、停車状態又は微速走行状態における転舵輪の転舵角の変更に対して、転舵に必要な力を低減することができる。

また本実施形態によれば、高負荷となりやすい停車状態又は微速走行状態における転舵モータ５２２ｂの負荷（必要トルク）を軽減することができる。したがって、転舵モータ５２２ｂの小型化も可能となる。ステアバイワイヤ型のステアリングシステム５では、ドライバの操作力が転舵輪に付与されず、転舵モータ５２２ｂが必要トルクのほぼ全てを負担するため、キャスタ角変更制御による必要トルクの低減が特に有効となる。

制御装置４は、実行中のキャスタ角変更制御を、例えば車速が所定車速を超えた場合、又は転舵要求がなくなった場合（例えば実際の転舵角が目標の転舵角に達した場合）に、終了するように設定されてもよい。以下、キャスタ角変更制御について、より具体的に説明するために、制御装置４は、第１キャスタ角変更制御、第２キャスタ角変更制御、及び第３キャスタ角変更制御を選択的に実行できるものとする。

（第１キャスタ角変更制御）
第１キャスタ角変更制御は、駆動力付与装置２が後輪１２に駆動力を付与可能に構成された車両、すなわち後輪駆動車又は四輪駆動車にて実行可能な制御である。第１キャスタ角変更制御において、微速走行状態は、停車状態を起算点として車速が所定車速を超えることなく車両が前進している状態（以下「微速前進状態」ともいう）である。

制御装置４は、停車状態又は微速前進状態において、転舵要求を受信した場合、第１キャスタ角変更制御として、前輪１１に制動力を付与し、且つ後輪１２に前進方向の駆動力を付与する。図７に示すように、第１キャスタ角変更制御によれば、車体ＢＤは後輪１２の駆動力により前進しようとし、前輪１１は止まろうとする。したがって、車体ＢＤには前転方向のモーメントが付与され、アッパアーム６３側のブッシュ７１等が弾性変形する。これにより、キングピン軸線ＫＬが立ってキャスタ角θ１が減少する。

例えば加速要求がなく停車状態を維持する場合、制御装置４は、第１キャスタ角変更制御において、後輪１２の駆動力を受けても停車状態を維持可能な制動力を前輪１１に付与する。後輪１２の駆動力は、例えば、ブッシュ７１が潰れる程度の力（ブッシュ７１が潰れるのに必要な力）に設定される。

また例えば、加速要求がなく微速前進状態が続いている場合、制御装置４は、第１キャスタ角変更制御において、後輪１２の駆動力が前輪１１の制動力に打ち勝って微速で前進し且つブッシュ７１が潰れるように、後輪１２の駆動力及び前輪１１の制動力を設定する。制御装置４は、第１キャスタ角変更制御実行中に加減速要求を受信した場合、その要求に応じて駆動力を変更し、実行条件（０≦車速≦所定速度）に合う限り、第１キャスタ角変更制御を実行し続ける。

（第２キャスタ角変更制御）
第２キャスタ角変更制御は、駆動力付与装置２が前輪１１に駆動力を付与可能に構成された車両、すなわち前輪駆動車又は四輪駆動車にて実行可能な制御である。第２キャスタ角変更制御において、微速走行状態は、停車状態を起算点として車速が所定車速を超えることなく車両が後進している状態（以下「微速後進状態」ともいう）である。

制御装置４は、停車状態又は微速後進状態において、転舵要求を受信した場合、第２キャスタ角変更制御として、前輪１１に後進方向の駆動力を付与し、且つ後輪１２に制動力を付与する。図８に示すように、第２キャスタ角変更制御によれば、車体ＢＤは前輪１１の駆動力により後進しようとし、後輪１２は止まろうとする。これにより、車体ＢＤには前転方向のモーメントが発生し、アッパアーム６３のブッシュ７１等が弾性変形し、キングピン軸線ＫＬが立ってキャスタ角θ１が減少する。第２キャスタ角変更制御における駆動力及び制動力の設定については、第１キャスタ角変更制御と同様の考え方が適用される。

（第３キャスタ角変更制御）
第３キャスタ角変更制御は、駆動力付与装置２が前輪１１及び後輪１２に駆動力を付与可能に構成された車両、すなわち四輪駆動車にて実行可能な制御である。制御装置４は、停車状態又は微速走行状態において、転舵要求を受信した場合、第３キャスタ角変更制御として、前輪１１に後進方向の駆動力を付与し、且つ後輪１２に前進方向の駆動力を付与する。

制御装置４は、停車状態を維持しつつ第３キャスタ角変更制御を実行する場合、車両が発進せず且つブッシュ７１が弾性変形するように、前輪１１の制動力と後輪１２の制動力を同じ、又は前後輪１１、１２の何れか一方の駆動力を他方よりも大きく設定する。制御装置４は、微速前進状態を維持しつつ第３キャスタ角変更制御を実行する場合、車両が微速で前進し且つブッシュ７１が弾性変形するように、後輪１２の駆動力を前輪１１の駆動力よりも大きく設定する。制御装置４は、微速後進状態を維持しつつ第３キャスタ角変更制御を実行する場合、車両が微速で後進し且つブッシュ７１が弾性変形するように、前輪１１の駆動力を後輪１２の駆動力よりも大きく設定する。

第３キャスタ角変更制御では、前輪１１及び後輪１２には、それぞれ前輪１１と後輪１２との離間距離が小さくなる方向に駆動力が付与される。したがって、例えば停車状態において、第３キャスタ角変更制御は、第１及び第２キャスタ角変更制御に比べて、ブッシュ７１を弾性変形させる力が車体ＢＤに加わりやすく、キングピン軸線ＫＬを立たせやすい（キャスタ角を減少させやすい）といえる。

このように第３キャスタ角変更制御における微速走行状態は、微速前進状態と微速後進状態とを含む。したがって、本実施形態のように第１～第３キャスタ角変更制御を実行可能な車両では、例えば、停車状態、微速前進状態、及び微速後進状態の各状態でいずれのキャスタ角変更制御を実行するかが予め設定されている。なお、制御装置４は、状況に応じて、第１～第３キャスタ角変更制御から選択するように設定されてもよい。

（キャンバ角変更制御）
制御装置４は、さらにキャンバ角変更制御を実行可能に構成されている。上記のように、車両制御システム１は、前輪１１（転舵輪）に対して設けられた、回転によりキャンバ角θ２を変更可能なアジャストカム６７と、アジャストカム６７を回転させる電動モータ６８と、を備えている。アジャストカム６７はキャンバ角調整機構の一例であり、電動モータ６８は駆動源の一例である。制御装置４は、車速に応じて、電動モータ６８を制御し、キャンバ角θ２を調整するキャンバ角変更制御を実行する。電動モータ６８の回転によりアジャストカム６７が回転し、アッパアーム６３の左右方向の位置が変更される。以下、キャンバ角θ２を、キャンバ角θ２の絶対値として説明する。

例えば図４の状態（ネガティブキャンバ）において、アジャストカム６７による調整によりアッパアーム６３の接続の中心６５ａが車体ＢＤの中心側（図４の左側）に移動した場合、キングピン軸線ＫＬが左側に傾くとともに、タイヤ１４の中心線ＣＬも左側に傾く。これにより、キャンバ角θ２は大きくなる。一方、図４の状態で、中心６５ａが外側（図４の右側）に移動した場合、キングピン軸線ＫＬが右側に傾くとともに、中心線ＣＬも右側に傾く。これにより、中心線ＣＬが垂直線ＶＬを超えるまでは、キャンバ角θ２は小さくなる。

キャンバ角θ２が大きくなるほど、タイヤ１４の中心線ＣＬが傾き、タイヤ１４と接地面（例えば路面）との接地面積が小さくなる。これにより、前輪１１の転舵角を変更する際におけるタイヤ１４と接地面との間の摩擦力は小さくなり、転舵に必要な力は小さくなる。制御装置４は、例えば、車速が所定車速以下の場合にキャンバ角θ２を大きくし、車速が所定車速を超えた場合にキャンバ角θ２を小さくするように設定されてもよい。これにより、低速時にキャンバ角θ２を大きくして転舵に必要な力を小さくし、通常の走行速度の際には、キャンバ角θ２を初期の設定角度に戻し、所定の性能を発揮させることができる。

本実施形態の制御装置４は、キャスタ角変更制御の実行に応じて、キャンバ角変更制御を実行して、キャンバ角θ２を大きくする。つまり、制御装置４は、キャスタ角変更制御が実行される状況で、キャンバ角θ２を大きくする。これにより、停車状態又は微速走行状態において、転舵に必要な力はさらに小さくなる。制御装置４は、例えば、キャスタ角変更制御を実行した後に、キャンバ角変更制御を実行する。なお、キャンバ角変更制御の実行タイミングは、キャスタ角変更制御を実行の前でも後でも同時でもよい。キャンバ角変更制御は、ネガティブキャンバの車両でもポジティブキャンバの車両でも実行可能である。キャスタ角変更制御及びキャンバ角変更制御は、サスペンションジオメトリ調整制御ともいる。

第１キャスタ角変更制御を例にして車両制御システム１の制御例を説明すると、図１０に示すように、各種センサの情報に基づいて、車両が停車状態又は微速前進状態であるかが判定される（Ｓ１）。車両が停車状態又は微速前進状態である場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、転舵要求があるか否かが判定される（Ｓ２）。転舵要求があった場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、前輪１１に制動力が付与される（Ｓ３）。続いて、後輪１２に前進方向の駆動力が付与される（Ｓ４）。ステップＳ３、Ｓ４により第１キャスタ角変更制御が実行され、キャスタ角θ１が小さくなる。続いて、キャンバ角変更制御が実行され（Ｓ５）、キャンバ角θ２が大きくなる。このように、本実施形態によれば、停車状態又は微速前進状態において、キャスタ角θ１が小さくなり、キャンバ角θ２が大きくなって、転舵時に必要な力はより小さくなる。

車速が所定車速を超えると、キャスタ角変更制御は終了し、加減速要求に応じた通常の駆動力が付与される。また、キャンバ角変更制御によりキャンバ角θ２が大きくなった後、車速が所定車速を超えると、制御装置４は、キャンバ角変更制御によりキャンバ角θ２を小さくする（例えば初期値にする）。

第１キャスタ角変更制御に替えて第２キャスタ角変更制御が実行される場合、ステップＳ１にて車両が停車状態又は微速後進状態であるかが判定され、ステップＳ３にて後輪１２に制動力が付与され、ステップＳ４にて前輪１１に後進方向の駆動力が付与される。第１キャスタ角変更制御に替えて第３キャスタ角変更制御が実行される場合、ステップＳ１にて車両が停車状態又は微速走行状態であるかが判定され、ステップＳ３での制動力の付与がなく、ステップＳ４にて前輪１１に対する後進方向への駆動力と後輪１２に対する前進方向の駆動力とが同時に付与される。

（転舵アシスト制御）
転舵に必要な力（転舵モータ５２２ｂの負荷）を小さくする制御として、制御装置４は、キャスタ角変更制御及びキャンバ角変更制御の他に、左右の車輪に互いに異なる駆動力を付与する転舵アシスト制御を実行してもよい。制御装置４は、車両を前進させて曲げる際、転舵アシスト制御として、例えば、旋回外輪に前進方向の駆動力を付与し、旋回内輪に後進方向の駆動力を付与してもよい。これにより、曲がりたい向きにヨーモーメントが発生し、転舵に必要な力は小さくなる。上記の転舵アシスト制御において、制御装置４は、旋回内輪に対して、旋回外輪の駆動力よりも小さい前進方向の駆動力（０を含む）を付与してもよいし、あるいは制動力を付与してもよい。これによっても、曲がりたい向きにヨーモーメントを発生させることができる。前進同様の原理により、後進の際も転舵アシスト制御は実行可能である。

（その他）
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、駆動力付与装置２の駆動源は、インホイールモータ２１に限らず、例えばエンジンや車体ＢＤに配置されたモータであってもよい。本発明は、例えばガソリン車、ハイブリッド車、電気自動車、及び燃料電池車の何れでも適用可能である。また、車両が後輪駆動車であれば第１キャスタ角変更制御を適用でき、車両が前輪駆動車であれば第２キャスタ角変更制御を適用できる。また、本発明は、自動運転車にも適用できる。

また、制動力付与装置３は、例えば電動パーキングブレーキであってもよい。また、ステアリングシステム５は、ステアバイワイヤ型に限らず、例えばパワーステアリング型のシステムであってもよい。パワーステアリング型のステアリングシステムが搭載された車両の場合でも、キャスタ角変更制御によって転舵角を変更するために必要な力は小さくなり、転舵をアシストする力又はドライバの操作力は小さくなる。また、弾性変形するのはブッシュ７１に限らず、他の弾性部材、例えば各種ロッドに設けられたブッシュであってもよい。

また、制御装置４は、停車状態のときにのみキャスタ角変更制御を実行するように設定されてもよい。この場合、車両が停車状態から発進した際に、キャスタ角変更制御が終了し、車体ＢＤに加わる付勢力や慣性力が消えるが、ブッシュ７１の潰れ等は徐々に戻るため、キャスタ角θ１が初期状態に戻るまである程度時間がかかる。したがって、発進後もしばらくはキャスタ角変更制御の効果が持続される。キャスタ角変更制御の終了に限らず、キャスタ角変更制御実行中に車両が発進することにより、力の状態が変化し得るが、この場合もキャスタ角θ１が徐々に戻るため、キャスタ角変更制御の効果はある程度持続される。なお、制御装置４は、微速走行状態のときのみキャスタ角変更制御を実行するように設定されてもよい。また、制御装置４は、キャスタ角変更制御を実行し、キャンバ角変更制御を実行しないように構成されてもよい。

また、サスペンション装置６は、ダブルウィッシュボーン型に限らず、例えばストラット型であってもよい。この場合、例えばショックアブソーバの上端部を車体に支持するアッパサポートの中心が、キングピン軸線ＫＬの上側の通過点であり、本実施形態のアッパアーム６３の接続の中心６５ａに相当する。このあたりの構成も、各部に弾性部材が用いられているため、キャスタ角変更制御によってキングピン軸線ＫＬを立てることが可能である。また、ストラット型であっても、例えばロアアームの位置を調整することで、キャンバ角変更制御を実行することができる。
また、ストラット型であっても、例えばストラットボルトとしてアジャストカムを採用して実施形態同様に電動モータでキャンバ角を調整するキャスタ角変更制御を実行することもできる。また、キャンバ角調整機構は、例えば、アッパアーム６３の一端部に固定されたナットと、ナットに螺合したボルトとで構成されてもよい。実施形態のように電動モータの駆動力でボルトを回転させることで、ナット及びアッパアーム６３の左右方向の位置を調整することもできる。また、アッパアーム６３とベース板６１との接続構成は、アジャストカム６７に限らず、ボルトとナットを用いた構成であってもよい。このような構成でも接続部分には弾性部材（例えばブッシュ）が配置されている。このように、本発明は、上記実施形態の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

１…車両制御システム、２…駆動力付与装置、３…制動力付与装置、４…制御装置、５…ステアリングシステム、６…サスペンション装置、６７…アジャストカム、６８…電動モータ。

Claims (7)

1. 前輪及び後輪の少なくとも一方に駆動力を付与する駆動力付与装置と、
   前記前輪及び前記後輪に制動力を付与する制動力付与装置と、
   前記駆動力付与装置が付与する駆動力及び前記制動力付与装置が付与する制動力を制御する制御装置と、
   を備える車両制御システムであって、
   前記制御装置は、車両が停車している停車状態、又は前記停車状態を起算点として車速が所定車速を超えることなく前記車両が前進方向及び後進方向のうち予め設定された方向に走行している微速走行状態において、転舵要求を受信した場合、転舵輪のキャスタ角が減少するように、前記駆動力付与装置、又は前記駆動力付与装置及び前記制動力付与装置を制御するキャスタ角変更制御を実行するように構成され、
   前記制御装置は、前記キャスタ角変更制御において、加減速に関する要求に応じた前記停車状態又は前記微速走行状態となるように、前記前輪及び前記後輪のうちの一方輪に対して他方輪に向かう方向の駆動力を付与し、前記他方輪に対して制動力又は前記一方輪に向かう方向の駆動力を付与する、
   車両制御システム。
2. 前記駆動力付与装置は、前記後輪に駆動力を付与可能に構成され、
   前記微速走行状態は、前記停車状態を起算点として車速が前記所定車速を超えることなく前記車両が前進している状態であり、
   前記制御装置は、前記停車状態又は前記微速走行状態において、前記転舵要求を受信した場合、前記キャスタ角変更制御として、前記前輪に制動力を付与し、且つ前記後輪に前進方向の駆動力を付与する、
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記駆動力付与装置は、前記前輪に駆動力を付与可能に構成され、
   前記微速走行状態は、前記停車状態を起算点として車速が前記所定車速を超えることなく前記車両が後進している状態であり、
   前記制御装置は、前記停車状態又は前記微速走行状態において、前記転舵要求を受信した場合、前記キャスタ角変更制御として、前記前輪に後進方向の駆動力を付与し、且つ前記後輪に制動力を付与する、
   請求項１に記載の車両制御システム。
4. 前記駆動力付与装置は、前記前輪及び前記後輪に駆動力を付与可能に構成され、
   前記制御装置は、前記停車状態又は前記微速走行状態において、前記転舵要求を受信した場合、前記キャスタ角変更制御として、前記前輪に後進方向の駆動力を付与し、且つ前記後輪に前進方向の駆動力を付与する、
   請求項１に記載の車両制御システム。
5. ステアバイワイヤ型のステアリングシステムを備える、
   請求項１～４の何れか一項に記載の車両制御システム。
6. 前記転舵輪に対して設けられ、キャンバ角を調整するキャンバ角調整機構と、
   前記キャンバ角調整機構を作動させる駆動源と、
   をさらに備え、
   前記制御装置は、車速に応じて、前記駆動源を制御し前記キャンバ角を調整する、
   請求項１～５の何れか一項に記載の車両制御システム。
7. 前記制御装置は、前記キャスタ角変更制御の実行に応じて、前記駆動源を制御して前記キャンバ角を大きくする、
   請求項６に記載の車両制御システム。

Images