JPWO2007119298A1 - 制御装置及び車両 - Google Patents

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文彦 榊原
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Abstract

旋回性能を向上して、安定した旋回を行うことができると共に、運転者の負担を軽減して、快適性を確保することができる車両を提供する。リンク機構30を屈伸させることで、左右の車輪12L,12Rを共に旋回内側へ傾斜させ、横力によるキャンバースラストを発生させることができるので、旋回力の向上を図ることができる。更に、リンク機構を屈伸させることで、連結リンク40の傾斜と共に乗員部を傾斜させ、車両の重心位置を旋回内輪側へ移動させることができる。これにより、旋回内輪の浮き上がりを防止して、旋回性能の向上を図ることができる。また、このように、旋回時に乗員部を旋回内輪側へ傾斜させることで、乗員に遠心力を体感させ難くすることができる。

Description

本発明は、転舵可能に構成される車輪のトウ角を制御する制御装置及び車両に関し、特に、停車直前の低速領域におけるブレーキショックを運転者の技量によらず抑制することができる制御装置及び車両に関するものである。
従来の制動装置(ブレーキ装置)は、一般に、車輪とともに回転するディスクやドラムに対して摩擦材(パッドやライニング)を押し付け、その摩擦力で車両の走行速度を下げるように構成されている。また、ブレーキペダルの操作力を伝達する伝達方式には、通常、作動遅れがなく伝達剛性が高い油圧(液圧)式が採用されている。
この油圧式の制動装置では、車両の制動時における車輪のスリップ率を油圧の増減により制御して、車輪のロック(車両は走行しているが車輪の回転は停止している状態)を回避することで、車輪の制動力の低下を防止して車体姿勢を安定させるアンチロック制御も知られている(特許文献1)。
特開平5−155325号公報
ところで、走行中の車両を減速させて停車する場合、ブレーキペダルの踏み込み量を一定に保持したのでは、減速加速度でサスペンションが大きくたわみ、そのサスペンションが伸びる際に車両の揺り返しが発生することによって、停車直前のブレーキショックが大きくなる。
そのため、運転技量の優れた運転者は、制動初期では大きな減速加速度を発生させる一方、停車直前の低速領域ではブレーキペダルの踏み込み量を微妙に操作して減速加速度を徐々に減少させることで、サスペンションによる揺り返しを防止して、停車直前のブレーキショックを小さくする。
しかしながら、上述した従来の油圧式の制動装置では、摩擦材をディスク等に押し付ける・離すという動作により制動力を制御する構成であるため、ブレーキペダルの操作(踏み込み量)に対する制動力の過渡特性が悪く、運転技量の劣る初心者では制動力をコントロールすることが困難で、停車直前のブレーキショックを小さくすることができないという問題点があった。
即ち、図7に示すように、油圧式の制動装置における制動力は、ブレーキペダルの踏み込み量(即ち、油圧)の増減に対して、摩擦材がディスク等に押し付けられた領域Aと摩擦材をディスク等から離された領域Bとの間で急激に変化し、オンかオフかという極端な効き方となる。そのため、ブレーキペダルの踏み込み量を微妙にコントロールして、制動力を細かに制御することが困難となる。
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、停車直前の低速領域におけるブレーキショックを運転者の技量によらず抑制することができる制御装置及び車両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記載の制御装置は、転舵可能に構成される車輪と、その車輪を操舵駆動するアクチュエータ装置とを有する車両に対し、前記アクチュエータ装置を作動させ、前記車輪のトウ角を制御するものであり、前記車両の速度を検出する車両速度検出手段と、運転者により操作されるブレーキ操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、基準速度値を記憶する記憶手段と、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の値が前記記憶手段に記憶される基準速度値よりも高速である場合には、前記操作量検出手段により検出された前記ブレーキ操作部材の操作量の増減に伴って前記車輪のトウ角の絶対値が増減されるように、前記アクチュエータ装置を作動させると共に、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の値が前記記憶手段に記憶される基準速度値よりも低速である場合には、少なくとも、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の減少に伴って前記車輪のトウ角の絶対値が減少されるように、前記アクチュエータ装置を作動させるアクチュエータ作動手段と、を備えている。
請求項2記載の制御装置は、請求項1記載の制御装置において、前記記憶手段は、基準操作量を記憶し、前記アクチュエータ作動手段は、前記操作量検出手段により検出された前記ブレーキ操作部材の操作量が前記記憶手段に記憶される基準操作量よりも大きな値である場合、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の値に関わらず、前記トウ角の絶対値が前記操作量検出手段により検出された前記ブレーキ操作部材の操作量に応じた値となるように、前記アクチュエータ装置を作動させる。
請求項3記載の制御装置は、請求項1又は2に記載の制御装置において、前記アクチュエータ作動手段は、前記車輪に所定のトウ角が付与された状態で前記車両が停車するように、前記アクチュエータ装置を作動させる。
請求項4記載の制御装置は、請求項1から3のいずれかに記載の制御装置において、前記車輪は、前記車両の左右に配設される左車輪と右車輪とを備え、前記アクチュエータ作動手段は、前記左車輪と右車輪との関係がトーイン又はトーアウトとなるように、前記アクチュエータ装置を作動させる。
請求項5記載の制御装置は、請求項4記載の制御装置において、前記アクチュエータ作動手段は、前記左車輪のトウ角の絶対値と前記右車輪のトウ角の絶対値とが同値となるように、前記アクチュエータ装置を作動させる。
請求項6記載の制御装置は、転舵可能に構成される車輪を有する車両に対し、前記車輪のトウ角を制御するものであり、前記車両の速度を検出する車両速度検出手段と、運転者により操作されるブレーキ操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、基準速度値を記憶する記憶手段と、を備え、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の値が前記記憶手段に記憶される基準速度値よりも低速である場合には、少なくとも、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の減少に伴って前記車輪のトウ角の絶対値を減少させる。
請求項7記載の車両は、請求項1から6のいずれかに記載の制御装置を備えている。
請求項1記載の制御装置によれば、車両の走行中にブレーキ操作部材が運転者により操作されると、そのブレーキ操作部材の操作量が操作量検出手段により検出されると共に、車両の速度が車両速度検出手段により検出され、これら各検出手段により検出されたブレーキ操作部材の操作量及び車両の速度に基づいて、アクチュエータ装置がアクチュエータ作動手段により作動されることで、車輪にトウ角が付与される。これにより、車輪に横力が発生し、その横力が制動力となることで、車両の走行速度が減速される。
この場合、アクチュエータ作動手段は、車両の速度の値が基準速度値よりも高速である場合に、ブレーキ操作部材の操作量の増減に伴って車輪のトウ角の絶対値が増減されるように、アクチュエータ装置を作動させるので、応答性と大きな制動力とが必要となる制動初期において、ブレーキ操作部材の操作量に対してリニアな制動力を得ることができるという効果がある。
一方、アクチュエータ作動手段は、車両の速度の値が基準速度値よりも低速である場合に、少なくとも、車両の速度の減少に伴って車輪のトウ角の絶対値が減少されるように、アクチュエータ装置を作動させるので、停車直前の低速領域において、減速加速度を徐々に減少させることができる。これにより、制動初期の減速加速度によりたわんでいたサスペンションを停車までの間に徐々に伸ばすことができるので、サスペンションによる揺り返しを防止して、停車直前のブレーキショックを抑制することができるという効果がある。
即ち、油圧式の制動装置における制動力は、停車直前の低速領域におけるブレーキ操作部材(ブレーキペダル)の操作に対して、オンかオフかという極端な効き方となるため、ブレーキ操作部材の操作量を微妙にコントロールして、制動力を細かに制御することが困難であった。
これに対し、本発明によれば、車輪のトウ角を機械的に増減させて制動力を制御する方式であるので、停車直前の低速領域においてもリニアな制動力を得ることができる。特に、車両の速度の値が基準速度値よりも低速となった場合には、ブレーキ操作部材の操作量に関わらず、車両の速度の減少に伴って、車輪のトウ角を減少させるので、運転者の技量によらず、減速加速度を徐々に減少させ、停車直前のブレーキショックを抑制することができる。
また、本発明によれば、車両の速度の減少に伴って車輪のトウ角の絶対値を減少させるので、停車後の再発進時には、車輪の操舵動作(トウ角の絶対値をゼロに戻す動作)を最小限に抑制する(速度の減少に伴ってトウ角の絶対値をゼロまで減少させる場合には再発進時における操舵動作を不要とする)ことができ、その結果、車輪の摩耗を抑制してその高寿命化を図ることができると共に停車後の再発進をスムーズに行うことができるという効果がある。
請求項2記載の制御装置によれば、請求項1記載の制御装置の奏する効果に加え、アクチュエータ作動手段は、ブレーキ操作部材の操作量が基準操作量よりも大きな値である場合、車両の速度の値に関わらず、トウ角の絶対値がブレーキ操作部材の操作量に応じた値となるように、アクチュエータ装置を作動させるので、基準操作量よりも大きな操作量でブレーキ操作部材が操作された場合には、低速領域においても、ブレーキ操作部材の操作量に応じたトウ角の絶対値を車輪に付与することができるので、十分な制動力を発揮させ、緊急制動を確実に行うことができるという効果がある。
請求項3記載の制御装置によれば、請求項1又は2に記載の制御装置の奏する効果に加え、アクチュエータ作動手段は、車輪に所定のトウ角が付与された状態で車両が停車するように、アクチュエータ装置を作動させるので、停車した車両が動き出さないようにするための制動力を得ることができるという効果がある。
その結果、例えば、坂道で車両を停車させた場合でも、その車両を停車状態に維持することができるので、油圧式のブレーキ装置を併存させることが不要になるという効果がある。同様に、駐車ブレーキを設けることも不要になるので、その分、部品コストの削減を図ることができる。
請求項4記載の制御装置によれば、請求項1から3のいずれかに記載の制御装置の奏する効果に加え、アクチュエータ作動手段は、左車輪と右車輪との関係がトーインとなるように、アクチュエータ装置を作動させるので、車両の操縦安定性を確保しつつ、制動力を発揮させることができるという効果がある。
請求項5記載の制御装置によれば、請求項4記載の制御装置の奏する効果に加え、アクチュエータ作動手段は、左車輪のトウ角の絶対値と右車輪のトウ角の絶対値とが同量となるように、アクチュエータ装置を作動させるので、車両の操縦安定性をより一層確保しつつ、制動力を発揮させることができるという効果があり、特に、直進走行状態からの制動制御時において顕著な効果を奏する。
請求項6記載の制御装置によれば、車両の走行中にブレーキ操作部材が運転者により操作されると、そのブレーキ操作部材の操作量が操作量検出手段により検出されると共に、車両の速度が車両速度検出手段により検出され、これら各検出手段により検出されたブレーキ操作部材の操作量及び車両の速度に基づいて、車輪にトウ角が付与される。これにより、車輪に横力が発生し、その横力が制動力となることで、車両の走行速度が減速される。
具体的には、車両の速度の値が基準速度値よりも低速である場合に、少なくとも、車両の速度の減少に伴って車輪のトウ角の絶対値が減少されるので、停車直前の低速領域において、減速加速度を徐々に減少させることができる。これにより、制動初期の減速加速度によりたわんでいたサスペンションを停車までの間に徐々に伸ばすことができるので、サスペンションによる揺り返しを防止して、停車直前のブレーキショックを抑制することができるという効果がある。
即ち、油圧式の制動装置における制動力は、停車直前の低速領域におけるブレーキ操作部材(ブレーキペダル)の操作に対して、オンかオフかという極端な効き方となるため、ブレーキ操作部材の操作量を微妙にコントロールして、制動力を細かに制御することが困難であった。
これに対し、本発明によれば、車輪のトウ角を機械的に変化させて制動力を制御する方式であるので、停車直前の低速領域においてもリニアな制動力を得ることができる。特に、車両の速度の値が基準速度値よりも低速となった場合には、ブレーキ操作部材の操作量に関わらず、車両の速度の減少に伴って、車輪のトウ角を減少させるので、運転者の技量によらず、減速加速度を徐々に減少させ、停車直前のブレーキショックを抑制することができる。
また、本発明によれば、車両の速度の減少に伴って車輪のトウ角の絶対値を減少させるので、停車後の再発進時には、車輪の操舵動作(トウ角の絶対値をゼロに戻す動作)を最小限に抑制する(速度の減少に伴ってトウ角の絶対値をゼロまで減少させる場合には再発進時における操舵動作を不要とする)ことができ、その結果、車輪の摩耗を抑制してその高寿命化を図ることができると共に停車後の再発進をスムーズに行うことができるという効果がある。
請求項7記載の車両によれば、請求項1から6のいずれかに記載の制御装置の奏する効果と同様の効果を奏する。
本発明の第1実施の形態における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。 制御装置の電気的構成を示したブロック図である。 トウ角制御処理を示すフローチャートである。 トウ角マップの内容を模式的に図示する模式図である。 第2実施の形態におけるトウ角マップの内容を模式的に図示する模式図である。 第3実施の形態におけるトウ角マップの内容を模式的に図示する模式図である。 従来の油圧式のブレーキ装置による制動力を本発明における制動力と対比させて図示する模式図である。
符号の説明
100 制御装置
1 車両
2 車輪
2FL 前輪(車輪、左車輪)
2FR 前輪(車輪、右車輪)
2RL 後輪(車輪、左車輪)
2RR 後輪(車輪、右車輪)
4 アクチュエータ装置
4FL〜4RR FL〜RRアクチュエータ(アクチュエータ装置)
52 ブレーキペダル(ブレーキ操作部材)
72 ROM(記憶手段)
V3,V13,V21 基準速度値の一例
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。また、図1では、全車輪2に所定のトウ角が付与された状態が図示されている。
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を独立に操舵駆動するアクチュエータ装置4とを主に備えている。
本発明における車両1は、車輪2にトウ角を付与することで、横力を発生させ、この横力を制動力として利用するように構成されている。なお、後述するように、車両1の速度の値が基準速度よりも減速されると、その車両1の減速に応じて車輪2のトウ角の絶対値が減少される。これにより、停車直前の低速領域におけるブレーキショックを抑制可能に構成されている。
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、ステアリング装置20,30により操舵可能に構成されている。
ステアリング装置20,30は、各車輪2を操舵するための操舵装置であり、図1に示すように、各車輪2を揺動可能に支持するキングピン21と、各車輪2のナックルアーム(図示せず)に連結されるタイロッド22と、そのタイロッド22にアクチュエータ装置4の駆動力を伝達する伝達機構部23とを主に備えて構成されている。
アクチュエータ装置4は、上述したように、各車輪2を独立に操舵駆動するための操舵駆動装置であり、図1に示すように、4個のアクチュエータ(FL〜RRアクチュエータ4FL〜4RR)を備えて構成されている。運転者がハンドル51を操作した場合には、アクチュエータ装置4の一部(例えば、前輪2FL,2FRのみ)又は全部が駆動され、ハンドル51の操作量に応じたトウ角が付与される。
また、運転者によるハンドル操作が行われていない場合であっても、ブレーキペダル52が踏み込まれた(操作された)場合には、アクチュエータ装置4(FL〜RRアクチュエータ4FL〜4RR)が駆動され、車輪2にトウ角が付与される。これにより、車輪2に横力を発生させ、この横力を制動力として利用することで、車両1の速度を減速させる。
このように、アクチュエータ装置4による車輪2の操舵駆動は、ハンドル51の操作に起因し、旋回を目的として行われる場合と、ハンドル51の操作の有無に関わらず、制動を目的として行われる場合との2種類があり、本実施の形態では前者を旋回制御と称し、後者をトウ角制御と称す。なお、トウ角制御の詳細については、後述する(図3参照)。
ここで、本実施の形態では、FL〜RRアクチュエータ4FL〜4RRが電動モータで構成されると共に、伝達機構部23がねじ機構で構成される。電動モータが回転されると、その回転運動が伝達機構部23により直線運動に変換され、タイロッド22に伝達される。その結果、各車輪2がキングピン21を揺動中心として揺動駆動され、各車輪2に所定の舵角が付与される。
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ごとに(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53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53の操作量に応じた回転速度で回転される。
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、アクセルペダル53が操作された場合などには、車輪駆動装置3の駆動制御を行う一方、ハンドル51や各ペダル52,53が操作された場合などには、アクチュエータ装置4の駆動制御(旋回制御、トウ角制御)や車輪駆動装置3の駆動制御を行う。
次いで、図2を参照して、制御装置100の詳細構成について説明する。図2は、制御装置100の電気的構成を示したブロック図である。制御装置100は、図2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3に図示されるトウ角制御処理のフローチャート)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。
ここで、ROM72には、図2に示すように、トウ角マップ72aが設けられている。トウ角マップ72aは、車両1の速度と車輪2のトウ角との関係をブレーキペダル52の踏み込み量(操作量)に対応付けて記憶したマップであり(図4参照)、CPU71は、このトウ角マップ72aの内容に基づいて、車輪2に付与するトウ角を決定し、アクチュエータ装置4の駆動制御を行う。
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)とを備えている。
アクチュエータ装置4は、上述したように、各車輪2を操舵駆動するための装置であり、各車輪2に操舵駆動力を付与する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)とを備えている。
舵角センサ装置31は、各車輪2の舵角(トウ角)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の舵角をそれぞれ検出する4個のFL〜RR舵角センサ31FL〜31RRと、それら各舵角センサ31FL〜31RR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、各舵角センサ31FL〜31RRが各伝達機構部23にそれぞれ設けられ、その伝達機構部23において回転運動が直線運動に変換される際の回転数を検出する非接触式の回転角度センサとして構成されている。この回転数は、タイロッド22の変位量に比例するので、CPU71は、舵角センサ装置31から入力された検出結果(回転数)に基づいて、各車輪2の舵角を得ることができる。
ここで、舵角センサ装置31により検出される舵角とは、各車輪2の中心線と車両1(車体フレームBF)の基準線(各線ともに図示せず)とがなす角度であり、車両1の進行方向とは無関係に定まる角度である。
車両速度センサ装置32は、路面に対する車両1の速度(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に出力する処理回路(図示せず)とを備えている。
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の速度(絶対値及び進行方向)を得ることができる。
車輪回転速度センサ装置33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33FL〜33RRと、それら各回転速度センサ33FL〜33RR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33FL〜33RR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33FL〜33RR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33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る。
接地荷重センサ装置34は、各車輪2と路面との間に発生する接地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の接地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、上述した接地荷重を車両1の前後方向、左右方向および垂直方向で検出する。
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の摩擦係数μを得ることができる。
例えば、前輪2FLに着目すると、FL荷重センサ34FLにより検出された車両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である場合には、前輪2FLの接地面に対応する部分の路面の摩擦係数μは、車両1の進行方向の摩擦係数μxがFx/Fzにより、車両1の左右方向の摩擦係数μyがFy/Fzにより、それぞれ算出される。
図2に示す他の入出力装置35としては、例えば、ハンドル51、ブレーキペダル52及びアクセルペダル53(いずれも図1参照)の操作状態(回転角や踏み込み量、操作速度など)を検出するための操作状態検出センサ装置(図示せず)が例示される。
次いで、図3及び図4を参照して、本発明のトウ角制御について説明する。なお、トウ角制御とは、上述した通り、車両1の走行速度を下げるための制動力を得ることを目的として、車輪2にトウ角を付与するための制御であり、車両1の旋回を目的とする上述した旋回制御と区別される。
図3は、トウ角制御処理を示すフローチャートである。この処理は、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、0.5秒間隔で)実行される処理である。
CPU71は、トウ角制御処理に関し、まず、ブレーキペダル52の操作量(踏み込み量)を検出し(S1)、ブレーキペダル52が操作されている(踏み込まれている)か否かを判断する(S2)。
S2の処理において、ブレーキペダル52が操作されていると判断される場合には(S2:Yes)、車両1の減速が運転者より指示されているということであるので、次いで、車両1の速度を検出し(S3)、S4の処理へ移行する。
なお、上述したように、車両1の速度は車両速度センサ装置32により検出され、その車両速度センサ装置32からCPU71に入力される。
S4の処理では、S1の処理で検出したブレーキペダル52の操作量(踏み込み量)及びS3の処理で検出した車両1の速度に対応する車輪2のトウ角の値を、ROM72に設けられているトウ角マップ72a(図2参照)より読み取る(S4)。ここで、図4を参照して、トウ角マップ72aの内容について説明する。
図4は、トウ角マップ72aの内容を模式的に図示した模式図である。図4に示すように、トウ角マップ72aには、車両1の速度と車輪2のトウ角との関係がブレーキペダル52の踏み込み量(操作量)に対応付けられて記憶されている。
なお、図4では、図面を簡素化して理解を容易とするために、ブレーキペダル52の踏み込み量(操作量)として、20%から100%までの範囲を20%毎に5分割した5種類の実線のみが図示されている。但し、ROM72には、ブレーキペダル52の踏み込み量がより細かな値(例えば、0.1%)で記憶されている。
このトウ角マップ72aによれば、図4に示すように、車両1の速度がV1、かつ、ブレーキペダル52の踏み込み量が0%の場合には(図4の位置P1)、車輪2のトウ角は0°と規定され、車両1の速度がV2、かつ、ブレーキペダル52の踏み込み量が60%の場合には(図4の位置P2)、車輪2のトウ角はα3と規定される。
同様に、車両1の速度がV3、かつ、ブレーキペダル52の踏み込み量が60%の場合には(図4の位置P3)、車輪2のトウ角はα3と規定され、車両1の速度が0、かつ、ブレーキペダル52の踏み込み量が0%の場合には(図4の位置P4)、車輪2のトウ角は0°と規定される。
ここで、本実施の形態では、ブレーキペダル52の各踏み込み量(20%、40%、・・・、100%)毎に基準速度値が設定されており、例えば、踏み込み量60%であれば、図4に示すように、基準速度値はV3とされている。
この基準速度値は、車輪2のトウ角を決定する際の分岐点となる速度であり、この基準速度値よりも車両1の速度が高速である場合には、車輪2のトウ角は、ブレーキペダル52の踏み込み量によって決定される一方、車両1の速度が基準速度値よりも低速である場合には、車輪2のトウ角は、ブレーキペダル52の踏み込み量に関わらず、車両1の速度によって決定される。
例えば、ブレーキペダル52の踏み込み量が60%に固定されている状態を仮定すると、車両1の速度がV2からV3まで減速されるまでの領域では(図4の位置P2から位置P3までの区間)、車輪2のトウ角は、図4に示すように、ブレーキペダル52の踏み込み量に基づいて、α3と決定される。
一方、ブレーキペダル52の踏み込み量が60%に固定されている状態であっても、車両1の速度がV3よりも低速となる領域では(図4の位置P3から位置P4までの区間)、車輪2のトウ角は、図4に示すように、車両1の速度に基づいて、α3、α2、α1、0°と決定される。
図3に戻って説明する。S4の処理において、ブレーキペダル52の操作量(踏み込み量)及び車両1の速度に対応する車輪2のトウ角の値をトウ角マップ72aより読み取った後は、その読み取ったトウ角を目標値としてアクチュエータ装置4を駆動制御して(S5)、このトウ角制御処理を終了する。
具体的には、例えば、車両1が速度V1で走行している状態(図4の位置P1)において、運転者によりブレーキペダル52が踏み込まれると、CPU71は、ブレーキペダル52の踏み込み量と車両1の速度と検出し、それら踏み込み量と速度に基づいて、車輪2のトウ角をトウ角マップ72aより読み出すと共に(S4)、その読み出したトウ角を目標値としてアクチュエータ装置4を駆動制御する(S5)。
これにより、車輪2に所定のトウ角が付与され、横力が発生することで、車両1の速度がV1から減速される。そして、例えば、図4に示すように、ブレーキペダル52の踏み込み量が20%、40%、60%と更に増加されると、これに伴って、車輪2のトウ角がα1、α2、α3と増加されることで、車両1の速度がV2まで減速される(図4の位置P2)。
この状態(図4の位置P2)において、例えば、ブレーキペダル52の踏み込み量が60%に固定されると、図4に示すように、車両1の速度がV2からV3に減速されるまでの領域(図4の位置P2から位置P3までの区間)では、車輪2のトウ角がα3に固定される。
そして、ブレーキペダル52の踏み込み量が60%に固定されたまま、車両1の速度がV3(即ち、基準速度値)よりも低速に減速されると、図4に示すように、ブレーキペダル52の踏み込み量に関わらず、車輪2のトウ角は、車両1の速度の減少に伴って、α2、α1と減少されると共に、車両1の停車により、0°となる。
このように、第1実施の形態における制御装置100によれば、車両1の速度が基準速度値よりも高速である場合には、ブレーキペダル52の操作量の増減に伴って車輪2のトウ角の絶対値が増減されるように、アクチュエータ装置4を作動させるので、応答性と大きな制動力とが必要となる制動初期において、ブレーキペダル52の操作量に対してリニアな制動力を得ることができる。
一方、車両1の速度が基準速度値よりも低速である場合には、車両1の速度の減少に伴って車輪2のトウ角の絶対値が減少されるように、アクチュエータ装置4を作動させるので、停車直前の低速領域において、減速加速度を徐々に減少させることができる。これにより、制動初期の減速加速度によりたわんでいたサスペンションを停車までの間に徐々に伸ばすことができるので、サスペンションによる揺り返しを防止して、停車直前のブレーキショックを抑制することができる。
即ち、油圧式の制動装置における制動力は、停車直前の低速領域におけるブレーキペダルの操作に対して、オンかオフかという極端な効き方となるため、ブレーキ操作部材の操作量を微妙にコントロールして、制動力を細かに制御することが困難であった。
これに対し、第1実施の形態における制御装置100によれば、車輪2のトウ角を機械的に増減させて制動力を制御する方式であるので、停車直前の低速領域においてもリニアな制動力を得ることができる(図7参照)。
特に、車両1の速度の値が基準速度値よりも低速となった場合には、ブレーキペダル52の踏み込み量に関わらず、車両1の速度の減少に伴って、車輪2のトウ角を減少させるので、運転者の技量によらず、減速加速度を徐々に減少させ、停車直前のブレーキショックを抑制することができる。
また、第1実施の形態における制御装置100によれば、車両1の停車時には車輪2のトウ角を0°まで減少させるので、停車後の再発進時には、車輪の操舵動作(トウ角の絶対値を0°に戻す動作)を不要とすることができ、その結果、車輪2の摩耗を抑制してその高寿命化を図ることができると共に停車後の再発進をスムーズに行うことができる。
S2の処理において、ブレーキペダル52が操作されて(踏み込まれて)いないと判断される場合には(S2:No)、前回の処理ではブレーキペダル52が操作されていた(踏み込まれていた)が、今回の処理においてブレーキペダル52の操作が解除された可能性があるので、車輪2のトウ角が0°となるようにアクチュエータ装置を駆動制御した後(S6)、このトウ角制御処理を終了する。
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トウ角マップの内容を模式的に図示した模式図である。
第1実施の形態における制御装置100では、車両1の停車時において車輪2のトウ角が0°となる場合を説明したが、第2実施の形態における制御装置は、車輪2に所定のトウ角が付与された状態で車両1が停車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制御装置によれば、図5に示すように、例えば、車両1が速度V11で走行している状態(図5の位置P11)において、運転者によりブレーキペダル52が踏み込まれると、CPU71は、ブレーキペダル52の踏み込み量と車両1の速度と検出し、それら踏み込み量と速度に基づいて、車輪2のトウ角をトウ角マップより読み出すと共に、その読み出したトウ角を目標値としてアクチュエータ装置4を駆動制御する(図3のS4及びS5参照)。
これにより、車輪2に所定のトウ角が付与され、横力が発生することで、車両1の速度がV11から減速される。そして、例えば、図5に示すように、ブレーキペダル52の踏み込み量が20%、40%、60%と更に増加されると、これに伴って、車輪2のトウ角がα1、α2、α3と増加されることで、車両1の速度がV12まで減速される(図5の位置P12)。
この状態(図5の位置P12)において、例えば、ブレーキペダル52の踏み込み量が60%に固定されると、図5に示すように、車両1の速度がV12からV13に減速されるまでの領域(図5の位置P12から位置P13までの区間)では、車輪2のトウ角がα3に固定される。
そして、ブレーキペダル52の踏み込み量が60%に固定されたまま、車両1の速度がV13(即ち、基準速度値)よりも低速に減速されると、図4に示すように、ブレーキペダル52の踏み込み量に関わらず、車輪2のトウ角は、車両1の速度の減少に伴って、α2、α1と減少されると共に、車両1の停車により、α0となる(0<α0)。
このように、第2実施の形態における制御装置によれば、車輪2に所定のトウ角α0が付与された状態で車両1が停車するように、アクチュエータ装置4を作動させるので、停車した車両1が動き出さないようにするための制動力を得ることができる。
その結果、例えば、坂道で車両1を停車させた場合でも、その車両1を停車状態に維持することができるので、油圧式のブレーキ装置を併存させることが不要になる。同様に、駐車ブレーキを設けることも不要になるので、その分、部品コストの削減を図ることができる。
ここで、第2実施の形態における制御装置では、図5に示すように、例えば、車両1が速度V11で走行している状態(図5の位置P11)において、ブレーキペダル52が大きく踏み込まれ、その踏み込み量が100%(即ち、基準操作量)に達すると(図5の位置22)、これに伴って、車輪2のトウ角がα4まで増加される。
そして、このブレーキペダル52の踏み込み量が100%に達した状態が維持された場合には、図5に示すように、車両1の速度の値に関わらず、車両1が停車するまでの領域(図5の位置P15から位置P16までの区間)において、車輪2のトウ角がα4に固定される。
このように、ブレーキペダル52が基準操作量(第2実施の形態では100%の踏み込み量)よりも大きな操作量で操作された場合には、低速領域においても、車輪2にブレーキペダル52の踏み込み量に応じたトウ角(即ち、最大トウ角)を付与するので、十分な制動力を発揮させ、緊急制動を確実に行うことができる。
次いで、図6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トウ角マップの内容を模式的に図示した模式図である。
第1実施の形態における制御装置100では、基準速度値がブレーキペダル52の踏み込み量に応じて変化する場合、即ち、踏み込み量が大きいほど基準速度値が高速となる場合を説明したが、第3実施の形態における制御装置は、ブレーキペダルの踏み込み量によらず基準速度値が一定値とな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3実施の形態における制御装置では、図6に示すように、ブレーキペダル52の踏み込み量に関わらず、基準速度値の値がV21で一定とされている。即ち、ブレーキペダル52の踏み込み量が20%、40%、60%或いは80%のいずれであっても、車両1の速度がV21(即ち、基準速度値)よりも高速(図6の位置P21〜P24よりも右側の区間)である場合には、車輪2のトウ角がブレーキペダル52の踏み込み量によって決定される一方、車両1の速度がV21(基準速度値)よりも低速(図6の位置P25から位置P21〜P24までの区間)である場合には、車輪2のトウ角が、ブレーキペダル52の踏み込み量に関わらず、車両1の速度によって決定される。
このように構成した場合でも、基準速度値よりも高速側の領域では、ブレーキペダル52の操作量の増減に伴って車輪2のトウ角の絶対値が増減させることができるので、応答性と大きな制動力とが必要となる制動初期において、ブレーキペダル52の操作量に対してリニアな制動力を得ることができる。
一方、基準速度値よりも低速側の領域では、車両1の速度の減少に伴って車輪2のトウ角の絶対値を減少させ、停車直前の低速領域において、減速加速度を徐々に減少させることができるので、上述したように、サスペンションによる揺り返しを防止して、停車直前のブレーキショックを抑制することができる。
なお、図3に示すフローチャート(トウ角制御処理)において、請求項1記載の車両速度検出手段としてはS3の処理が、操作量検出手段としてはS1の処理が、アクチュエータ作動手段としてはS5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説明を省略したが、各車輪2のトウ角制御をそれぞれ独立に行っても良い。或いは、左右の車輪2が互いに同じ絶対値のトウ角を有するようにトウ角制御を行っても良く、全ての車輪2が同じ絶対値のトウ角を有するようにトウ角制御を行っても良い。複数の車輪2を同じトウ角とすることで、制御装置100の制御負担の軽減を図ることができる。
この場合には、左右の車輪2がトーイン又はトーアウトとなるように、左右の車輪2の操舵方向を互いに逆方向として、かつ、同じタイミングで操舵制御を行うことが好ましい。このように、左右の車輪2をトーイン又はトーアウトとなるようにトウ角制御を行うことで、車両1に発生する旋回力を全体として相殺して、トウ角制御時の車両1の挙動をより安定させることができる。
また、上記各実施の形態では、車両1が旋回中であるか否かに関わらずトウ角制御を行う場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、車両1が直進走行している場合或いは所定の旋回半径以下の旋回中にのみトウ角制御を行うように構成しても良い。これにより、車両1の挙動が不安定化することを抑制することができる。
また、上記各実施の形態では、ブレーキ装置(摩擦力を利用したドラムブレーキやディスクブレーキ)を省略して車両1を構成したが、かかるブレーキ装置を車両1に別途設けることは当然可能である。また、車輪駆動装置3を回生ブレーキとして構成し、これをブレーキ装置として利用しても良い。
ここで、車両1に上記のブレーキ装置(以下、「摩擦ブレーキ」と称す。)を設ける場合、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下になるまでの間は、摩擦ブレーキによる制動を実行し、車両1の速度が所定値以下まで減速された時点で、摩擦ブレーキによる制動を解除し、トウ角制御による制動に切り換える(トウ角制御による制動を実行する)ように構成しても良い。
摩擦ブレーキによる制動の実行中(即ち、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下に達するまでの間)において、運転者によるブレーキペダル52の操作量が基準操作量よりも大きい操作量である場合には、緊急制動が必要であると判断し、摩擦ブレーキによる制動に加え、トウ角制御による制動も併せて実行するように構成しても良い。
また、トウ角制御による制動の実行中(即ち、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下に達した後)において、運転者によるブレーキペダル52の操作量が基準操作量よりも大きい操作量である場合には、緊急制動が必要であると判断し、トウ角制御による制動を解除し、摩擦ブレーキによる制動に切り換える(摩擦ブレーキによる制動を実行する)ように構成しても良い。或いは、解除していた摩擦ブレーキによる制動を再度実行し、トウ角制御による制動と摩擦ブレーキによる制動とを併せて実行するように構成しても良い。
ここで、回生ブレーキによる制動とトウ角制御による制動とを併用する場合、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下になるまでの間は、エネルギーの有効利用(運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する回収効率)の観点より回生ブレーキによる制動を実行し、車両1の速度が所定値以下まで減速された時点で、回生ブレーキによる制動を解除し、トウ角制御による制動に切り換える(トウ角制御による制動を実行する)ように構成しても良い。
回生ブレーキによる制動の実行中(即ち、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下に達するまでの間)において、運転者によるブレーキペダル52の操作量が基準操作量よりも大きい操作量である場合には、緊急制動が必要であると判断し、回生ブレーキによる制動に加え、トウ角制御による制動も併せて実行するように構成しても良い。
また、トウ角制御による制動の実行中(即ち、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下に達した後)において、運転者によるブレーキペダル52の操作量が基準操作量よりも大きい操作量である場合には、緊急制動が必要であると判断し、解除していた回生ブレーキによる制動を再度実行し、トウ角制御による制動と回生ブレーキによる制動とを併せて実行するように構成しても良い。
ここで、摩擦ブレーキによる制動と、回生ブレーキによる制動と、トウ角制御による制動とを併用する場合、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下になるまでの間は、上記したエネルギーの有効利用の観点より回生ブレーキによる制動を実行し、車両1の速度が所定値以下まで減速された時点で、回生ブレーキによる制動を解除し、トウ角制御による制動に切り換える(トウ角制御による制動を実行する)ように構成しても良い。
回生ブレーキによる制動の実行中(即ち、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下に達するまでの間)において、運転者によるブレーキペダル52の操作量が基準操作量よりも大きい操作量である場合には、緊急制動が必要であると判断し、回生ブレーキによる制動に加え、摩擦ブレーキによる制動も併せて実行するように構成しても良い。
また、トウ角制御による制動の実行中(即ち、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下に達した後)において、運転者によるブレーキペダル52の操作量が基準操作量よりも大きい操作量である場合には、緊急制動が必要であると判断し、トウ角制御による制動に加え、回生ブレーキによる制動と摩擦ブレーキによる制動との少なくとも一方または両方をトウ角制御により制動と併せて実行するように構成しても良い。
ここで、車輪2のキャンバ角を変更するキャンバ角変更機構(例えば、伸縮駆動する3本の伸縮駆動手段(例えば、油圧シリンダーなど)を車輪駆動装置3と車体フレームBFとの間に介在させ、3本の伸縮駆動手段の伸縮量をそれぞれ制御することで、車輪2のキャンバ角(及びトウ角)を変更する機構)を設けても良く、この場合には、車輪2を次にように構成しても良い。
即ち、第1トレッドと第2トレッドと第3トレッドとの3種類のトレッドを備え、これら第1トレッドから第3トレッドが車輪2の幅方向に並設されると共に、第1トレッドが車両1の内側に、第3トレッドが車両1の外側に、第2トレッドが第1トレッドと第3トレッドとの間に、それぞれ配置され、第1トレッド及び第3トレッドが第2トレッドに比してグリップ力の高い特性とされると共に、第2トレッドが第1トレッド及び第3トレッドに比して転がり抵抗の小さい特性とされるように車輪2を構成しても良い。
この場合には、車両1の速度が所定値(例えば、時速5km)以下になるまでの間は、車輪2が高グリップ特性を発揮するようにキャンバ角変更機構を制御し(即ち、第1トレッド又は第3トレッドの接地圧が増加するようにキャンバ角を変更する)、車両1の速度が所定値以下まで減速された時点で、車輪2が低転がり抵抗特性を発揮するようにキャンバ角変更機構を制御する(即ち、第2トレッドの接地圧が漸次増加するようにキャンバ角を変更する)ように構成しても良い。なお、このキャンバ角変更機構による制御の実行中において、上記説明した各制御を同時に実行することは当然可能である。
上記各実施の形態において説明したトウ角マップ72aの内容は一例であって、他の内容により構成することは当然可能である。例えば、上記各実施の形態では、基準速度値を接続した仮想線が直線状に形成される場合を説明したが、かかる仮想線を曲線(例えば、速度が減少するほど、速度に対するトウ角の変化率が小さくなる曲線)により構成しても良い。
上記第2実施の形態では、基準操作量が踏み込み量100%に設定された場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、基準操作量には例えば踏み込み量80%など任意の値を適用することができる。なお、踏み込み量が基準操作量よりも大きな値となった場合には、踏み込み量の増減に応じて車輪2のトウ角も増減させても良く、或いは、踏み込み量が増減した場合でも車輪2のトウ角を所定値に固定しても良い。

Claims (7)

  1. 転舵可能に構成される車輪と、その車輪を操舵駆動するアクチュエータ装置とを有する車両に対し、前記アクチュエータ装置を作動させ、前記車輪のトウ角を制御する制御装置であって、
    前記車両の速度を検出する車両速度検出手段と、
    運転者により操作されるブレーキ操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、
    基準速度値を記憶する記憶手段と、
    前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の値が前記記憶手段に記憶される基準速度値よりも高速である場合には、前記操作量検出手段により検出された前記ブレーキ操作部材の操作量の増減に伴って前記車輪のトウ角の絶対値が増減されるように、前記アクチュエータ装置を作動させると共に、
    前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の値が前記記憶手段に記憶される基準速度値よりも低速である場合には、少なくとも、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の減少に伴って前記車輪のトウ角の絶対値が減少されるように、前記アクチュエータ装置を作動させるアクチュエータ作動手段と、
    を備えていることを特徴とする制御装置。
  2. 前記記憶手段は、基準操作量を記憶し、
    前記アクチュエータ作動手段は、前記操作量検出手段により検出された前記ブレーキ操作部材の操作量が前記記憶手段に記憶される基準操作量よりも大きな値である場合、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の値に関わらず、前記トウ角の絶対値が前記操作量検出手段により検出された前記ブレーキ操作部材の操作量に応じた値となるように、前記アクチュエータ装置を作動させることを特徴とする請求項1記載の制御装置。
  3. 前記アクチュエータ作動手段は、前記車輪に所定のトウ角が付与された状態で前記車両が停車するように、前記アクチュエータ装置を作動させることを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。
  4. 前記車輪は、前記車両の左右に配設される左車輪と右車輪とを備え、
    前記アクチュエータ作動手段は、前記左車輪と右車輪との関係がトーイン又はトーアウトとなるように、前記アクチュエータ装置を作動させることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の制御装置。
  5. 前記アクチュエータ作動手段は、前記左車輪のトウ角の絶対値と前記右車輪のトウ角の絶対値とが同値となるように、前記アクチュエータ装置を作動させることを特徴とする請求項4記載の制御装置。
  6. 転舵可能に構成される車輪を有する車両に対し、前記車輪のトウ角を制御する制御装置であって、
    前記車両の速度を検出する車両速度検出手段と、
    運転者により操作されるブレーキ操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、
    基準速度値を記憶する記憶手段と、を備え、
    前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の値が前記記憶手段に記憶される基準速度値よりも低速である場合には、少なくとも、前記車両速度検出手段により検出された前記車両の速度の減少に伴って前記車輪のトウ角の絶対値を減少させることを特徴とする制御装置。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載の制御装置を備えていることを特徴とする車両。
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