JP2010264935A - 車輪位置変更装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 路面段差通過時など大きな入力があった場合でもその衝撃を吸収しながら車両挙動をより安定にすることができる車輪位置変更装置を提供する。
【解決手段】 車輪位置変更装置は、車輪を懸架する複数の懸架手段と、各懸架手段に設けて車体に対する車輪の向きを変更する車輪向き変更手段と、各懸架手段に設けた車輪を駆動する駆動手段と、懸架手段を車体に対して目標位置に移動させる車輪位置変更手段と、を備え、車輪位置変更手段が、懸架手段を目標位置に向かわせる復元力を目標位置から第１の閾値分離れた範囲内では小さく、この範囲外では大きくなるように制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車輪を支持する懸架装置を車体に対し変更移動可能にした車輪位置変更装置に関する。

従来、車体とサスペンション・リンク・メンバとを相対変位可能に連繋する連繋力を変化させることが可能な連繋力可変手段を設け、車体が所定以上で振動される状態を検出すると計時カウンタの信号に応じて連繋力の大きさを時間経過とともに切り替えていくサスペンション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−２０８６２０号公報

しかしながら、上記従来のサスペンション装置にあっては、あらかじめ定めた時間経過に応じて連繋力を変化させていくだけであるので、車両に想定以上に大きな入力が入ったときには、車両挙動が不安定になるといった問題点がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、路面段差通過時などのように大きな入力があった場合でもその衝撃を吸収しながら車両挙動をより安定にすることができる車輪位置変更装置を提供することにある。

この目的のため本発明による車輪位置変更装置は、懸架手段を車体に対して目標位置に移動させる車輪位置変更手段を備え、この車輪位置変更手段が、懸架手段を目標位置に向かわせる復元力を目標位置から第１の閾値分離れた範囲内では小さく、この範囲外では大きくなるように制御するようにしたことを特徴とする。

本発明の車輪位置変更装置にあっては、面段差通過時などのように大きな入力があった場合でも、車輪が大きく動くことによって車体への衝撃を吸収することができるので、車両挙動をより安定にすることができる。

本発明に係る実施例１の車輪位置変更装置を備えた電動車両を示す図である。 （ａ）は実施例１のロック機構付き車輪位置変更装置の平面図を示す図、（ｂ）は実施例１のロック機構付き車輪位置変更装置と車体側との断面側面図である。 実施例１の車輪位置変更装置の構成を示す図である。 上記車輪位置変更装置の制御部の構成を示すブロック図である。 上記車輪位置変更装置の制御部の構成要素である車輪位置変化許容判断部で実行されるフローチャートである。 上記車輪位置変更装置の制御部の構成要素である動作指令部で実行されるフローチャートである。 本発明に係る実施例２の車輪位置変更装置の制御部の構成要素である動作指令部で実行されるフローチャートである。 本発明に係る実施例３の車輪位置変更装置の制御部の構成要素である動作指令部で実行されるフローチャートである。 本発明の車輪位置変更装置を搭載した車両における図である。 本発明の車輪位置変更装置を適用した場合と、それを適用しない通常の場合とにおける、段差乗り越し時の車体の前後加速度の時間変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付した図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

本実施例は、本発明の車輪位置変更装置を電気モータによる四輪駆動の電気自動車に適用した例につき、説明する。なお、本実施例の車輪位置変更装置は、左右前後の車輪をそれぞれ支持する懸架装置を、それぞれ独立して車体に対し左右前後の任意の位置にそれらの位置を変更できるようにしたものである。

図１は、本発明の車輪位置変更装置を搭載した電動車両の模式図を示す。同図において、電動車両にあっては、キャビン1aを設けた車体1には、それぞれ左前輪側懸架装置15FL、右前輪側懸架装置15FR、左後輪側懸架装置15RL、右後輪側懸架装置15RRを介して左前輪3FL、右前輪3FR、左後輪3RL、右後輪3RRを取り付ける。

左前輪3FL、右前輪3FR、左後輪3RL、右後輪3RRをそれぞれ転舵する左前輪側操舵装置2FL、右前輪側操舵装置2FR、左後輪側操舵装置2RL、右後輪側操舵装置2RRは、転舵アクチュエータ（図２の340）を有しており、これらの転舵アクチュエータをステアリング・ホイール8の操舵操作に応じて制御することで、車体１に対し車輪3FL、3FR、3RL、3RRを操舵可能に構成してある。これらの具体的な構造については後で説明する。なお、左前輪側操舵装置2FL、右前輪側操舵装置2FR、左後輪側操舵装置2RL、右後輪側操舵装置2RRは、本発明の変更手段を構成する。

左前輪3FL、右前輪3FR、左前輪3FL、右前輪3FRには、それぞれ左前輪側駆動装置4FL、右前輪側駆動装置4FR、左後輪側駆動装置4RL、右後輪側駆動装置4RRをそれぞれ連結し、これらの車輪3FL、3FR、3RL、3RRを駆動可能とする。これらの駆動装置4FL、4RR、4RL、4RRとしては、三相交流のイン・ホイール・モータを用いるが、これに限られない。なお、左前輪側駆動装置4FL、右前輪側駆動装置4FR、左後輪側駆動装置4RL、右後輪側駆動装置4RRは、本発明の駆動手段を構成する。

、

車輪3FL、3FR、3RL、3RR、操舵装置2FL、2FR、2RL、2RR、駆動装置4FL、4FR、4RL、4RR、および懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRは、左右前後にそれぞれ一体化して設けることで、左前輪側車輪ユニット10FL、右前輪側車輪ユニット10FR、左後輪側車輪ユニット10RL、右後輪側車輪ユニット10RRを構成する。左前輪側車輪ユニット10FL、右前輪側車輪ユニット10FR、左後輪側車輪ユニット10RL、右後輪側車輪ユニット10RRは、さらに左前輪側車輪ユニット移動装置5FL、右前輪側車輪ユニット移動装置5FR、左後輪側車輪ユニット移動装置5RL、左後輪側車輪ユニット移動装置5RRを有し、これらを一体化した車輪ユニットは、独立して車体1に対し移動可能に構成する。これらの具体的構造は後で説明する。なお、以下の説明で車輪ユニットの位置変更と懸架装置の位置変更とは、実質同じ意味で使用している。

図２に車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの具体的構成を示す。図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）はその断面側面図である。車輪ユニットは、右側と左側とで対称な配置構成となるものの、実質的な構成は左右前後の車輪ユニット同士で変わらないので、以下では、１個の車輪ユニットについてだけ図２に示して説明する。

同図において、サスペンション・フレーム600の車輪支持端部600aは、車輪390（3FL、3FR、3RL、3RRのいずれか）を指示する。車体1の底面（または他のサスペンション・フレームの底面）には、ベアリング610を設け、サスペンション・フレーム600の車体側支持端部600bを車体1に対し回動自在に支持する。

車輪390を懸架するサスペンション・アーム650は、車体1の側面中央部に沿って図１の一点鎖線の円で示すような環状に設けたリニア・モータ・スライダ615により、車体1に対しの重心G回りに相対回転可能に支持する。このリニア・モータ・スライダ615では、リニア・モータの水平方向の推力により車輪390を車体1に対し独立して相対移動可能である。なお、リニア・モータ・スライダ615の各リニア・モータは、図１の各車輪ユニットに設けた左前輪側車輪ユニット移動装置5FL、右前輪側車輪ユニット移動装置5FR、左後輪側車輪ユニット移動装置5RL、左後輪側車輪ユニット移動装置5RRに相当する。

車輪390の転舵軸を支持するロッド620は、この中央部分を、ベアリング６３０を介してサスペンション・アーム650に支持し、その上端部を、ボール・ジョイント640を介してサスペンション・アーム650に回動可能に支持する。このサスペンション・アーム650は、サスペンション・フレーム600に対し上下方向に回動可能である。一方、上記ロッド620にはステアリング・ギヤ660を連結固定し、これにピニオン661を噛み合わせる。ピニオン661は、サスペンション・フレーム600に固定した転舵アクチュエータ340の出力軸に連結固定してロッド620を回転駆動することで車輪390を転舵可能とする。なお、懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRと車体1側との間には、それぞれ懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRを車体1側に機械的に固定するロック機構670を設ける。

ここで、ロッド620、ステアリング・ギヤ660、ピニオン661、および転舵アクチュエータ340は、図１の操舵装置2FL、2FR、2RL、2RRに相当し、サスペンション・アーム650、ボール・ジョイント640、およびサスペンション・フレーム600は、図１の懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRに相当する。

左右前後の駆動装置4FL、4RR、4RL、4RRにはそれぞれ図示しないインバータに接続し、図示しないバッテリ等からなる電源ユニットからの駆動電力を供給する。インバータは、コントローラ20に接続し、このコントローラ20により、駆動装置4FL、4RR、4RL、4RRへ供給する駆動電力と、これらの駆動装置からの回生電力とを制御する。

また、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRには、これらの車体１に対する位置を検出する車輪ユニット位置検知装置9FL、9FR、9RL、9RRをそれぞれ取り付けて、位置信号XFL、XFR、XRL、XRRを出力するようにする。

さらに、ステアリング・ホイール8のステアリング・シャフトの途中には、ステアリング・ホイール8の操作量を検出する操舵角センサ11を設けて操舵角信号θsをさせ、アクセル・ペダル6には、アクセル・ペダル6の踏み込み量を検出するアクセル・ペダル操作量センサ12を設けてアクセル操作量信号θAを出力させ、ブレーキ・ペダル7には、ブレーキ・ペダル7の操作を検出するブレーキ操作量センサ13を設けてブレーキ操作量信号θBを出力させるようにする。

さらに、車両の前後左右の加速度を検出する車両運動状態検知センサ1４を車体に取り付けて運動状態信号Dを出力させる。車両運動状態検知センサ1４としては、たとえばGセンサを用い、車両の前後方向振動の検出により車両の停車、走行、旋回、加減速などの状態を検出する。これらの状態は、上記操舵角センサ11、アクセル・ペダル操作量センサ12、ブレーキ操作量センサ13等の使用だけでも検知可能だが、これらを両方用いることで、より高精度の検知が可能となる。したがって、場合によっては、車両運動状態検知センサ1４を不要としてもよい。

図３に示すように、コントローラ20には、操舵角センサ11と、アクセル・ペダル操作量センサ12と、ブレーキ操作量センサ13と、車両運動状態検知センサ1４と、左前輪車輪ユニット位置検知装置9FL、右前輪車輪ユニット位置検知装置9FR、左後輪車輪ユニット位置検知装置9RL、右後輪車輪ユニット位置検知装置9RRを接続し、これらから操舵角信号θs、アクセル操作量信号θA、ブレーキ操作量信号θB、運動状態信号D、左前輪車輪ユニット位置信号XFL、右前輪車輪ユニット位置信号XFR、左後輪車輪ユニット位置信号XRL、右後輪車輪ユニット位置信号XRRを入力する。これらの入力信号を基づき、コントローラ20は、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの目標位置の決定、車輪3FL、3FR、3RL、3RRの目標方向の決定、車輪ユニット移動装置5FL、5FR、5RL、5RRへ供給する電力の決定などを行う。

コントローラ20には、図２に示すリニア・モータ・スライダ615のリニア・モータにより構成した左前輪側車輪ユニット移動装置5FL、右前輪側車輪ユニット移動装置5FR、左後輪側車輪ユニット移動装置5RL、左後輪側車輪ユニット移動装置5RRが接続されて、これらにコントローラ20からそれぞれ移動指令CFL、CFR、CRL、CRRが出力される。なお、インバータや各転舵アクチュエータ340もコントローラ20に接続されて駆動制御されるが、図３では省略してある。

図４に、車輪位置変更装置の制御部の構成を示す。車輪位置変更装置は、運動状態検知部14と、車輪位置変更操作部16と、車輪ユニット検知部9FL、9FR、9RL、9RRと、運転操作検知部100と、車輪ユニット位置変更指令部17と、車輪ユニット位置変化許容判断部18と、動作指令部18と、車輪ユニット位置移動装置5FL、5FR、5RL、5RRと、を有している。なお、車輪位置変更装置と車輪ユニット移動装置5FL、5FR、5RL、5RRとは、本発明の車輪位置変更手段を構成する。

運動状態検知部14は、加速度センサ等で構成し、車両の運動状態を検知して車輪ユニット位置変更指令部17、車輪ユニット位置変化許容量判断部18、動作指令部19へその出力信号である運動状態信号Dを入力する。

車輪位置変更操作部16は、車輪ユニット位置の変更要求を車輪ユニット位置変更指令部17へ入力する。

車輪ユニット検知部9FL、9FR、9RL、9RRは、前述したように現在の車輪ユニットの車体1に対する位置を検知してその出力信号である車輪ユニット位置信号XFL、XFR、XRL、XRRを車輪ユニット位置変更指令部17、車輪ユニット位置変化許容量判断部18、動作指令部19へ入力する。

運転操作検知部100は、ドライバーの運転操作を検知する操舵角センサ11とアクセル・ペダル操作量センサ12とブレーキ操作量センサ13とを有し、舵角信号θs、アクセル操作量信号θA、ブレーキ操作量信号θBを車輪ユニット位置変更指令部17および車輪ユニット位置変化許容量判断部1８へ入力する。

車輪ユニット位置変更指令部17は、車輪位置変更操作部16からの直接的な指令の入力または運動状態検知部14からの運動状態信号Dの入力により、車輪ユニット検知部9FL、9FR、9RL、9RRからの車輪ユニット位置信号XFL、XFR、XRL、XRRや運転操作検知部100からの各種入力信号を考慮しながら、各車輪ユニット位置の変更開始／その終了やその移動量といった目標値を決定して、目標値信号としての位置変更指令を車輪ユニット位置変化許容量判断部17へ入力する。

車輪ユニット位置変化許容量判断部18は、車輪ユニット位置変更指令部17から位置変更指令信号を受け、車輪ユニット検知部9FL、9FR、9RL、9RRからの車輪ユニット位置信号XFL、XFR、XRL、XRR、運転操作検知部100からの各種入力信号、運動状態検知部14からの運動状態信号Dを考慮しながら、各車輪ユニット位置の目標値とのずれの許容量を決定し、許容量信号を動作指令部19に入力する。

動作指令部19は、車輪ユニット位置変更指令部17からの目標値信号と車輪ユニット位置変化許容量判断部18からの許容量信号とが入力され、車輪ユニット検知部9FL、9FR、9RL、9RRからの車輪ユニット位置信号XFL、XFR、XRL、XRRからの各車両ユニットの現在位置と目標位置との差に応じてフィードバックしながら各車輪ユニット移動装置5FL、5FR、5RL、5RRに、これらの実際の動作の指令を行う。なお、この場合、許容量信号に応じた各車輪ユニット移動装置5FL、5FR、5RL、5RRの目標値からずれを許容する。

図５は、上記車輪ユニット位置変化許容量判断部18で実行する車輪ユニット位置のずれ許容制御のフローチャートである。

同図において、まずステップS1で、図示しないスピード・メータからの車速信号から現在、車両は停車中であるか否かを判断する。判断結果がYESであれば、ステップS6へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS2へ進む。

ステップS2では、操舵角センサ11からの操舵角信号θsや運動状態検地部14からの運動状態信号Dに基づき、車両が現在、旋回中であるか否かを判断する。判断結果がYESであれば、ステップS6へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS3へ進む。

ステップS3では、アクセル・ペダル操作量センサ12からのアクセル操作量信号θA、ブレーキ・ペダル操作量センサ13からのブレーキ操作量信号θB、運動状態検地部14からの運動状態信号Dに基づき、車両が現在、加減速中であるか否かを判断する。判断結果がYESであれば、ステップS６へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS4へ進む。

ステップS4では、車輪ユニット検知部9FL、9FR、9RL、9RRからの車輪ユニット位置信号XFL、XFR、XRL、XRRが示す各車両ユニットの現在位置とその前の位置とに基づき、車両ユニットが移動中であるか否かを判断する。判断結果がYESであれば、ステップS6へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS5へ進む。

ステップS5では、車輪ユニット検知部9FL、9FR、9RL、9RRからの車輪ユニット位置信号XFL、XFR、XRL、XRRが示す各車両ユニットの現在位置に基づき、車輪ユニット位置同士の距離が閾値以下であるか否かにつき判定する。ここで閾値は、たとえば車輪ユニット位置同士が近づくことで車両の安定性や操縦性が損なわれる限界距離に設定する。判断結果がYESであれば、ステップS6へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS7へ進む。

ステップS7では、車輪ユニットの位置変化許容量を大きく設定して処理を終了する。一方、ステップS6では、車輪ユニットの位置変化許容量を小さく設定して処理を終了する。

以上から分かるように、車輪ユニット位置変化許容量判断部18では、走行中で、旋回も加減速も車輪ユニットの移動もしておらず、かつ車輪ユニット間の距離が閾値より大きく離れている場合に限り、車輪ユニットの位置変化許容量を大きく設定し、その他の場合は小さく設定するようにしている。すなわち、前者の場合は大きな入力が車両に入ってきても車輪ユニット、ひいては車輪が大きく動くことで車体1やドライバーへの衝撃を緩和できるようにしている（この場合は車両の走行性・安定性は後者の場合より厳しくしなくても良い）のに対し、後者では車輪をあまり動けないようにして車両の走行性・安定性を確保している。

図６は、上記動作指令部19で実行される車輪ユニット位置制御のフローチャートである。

同図において、まず、ステップS11では、車輪ユニット位置変化許容量判断部17で決定した各車輪ユニットの位置変化許容量が大となっているか否かを判定する。判断結果がYESであれば、ステップS12に進み、判断結果がNOであれば、ステップS15に進む。

ステップS12では、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの現在位置とその目標位置とのずれの絶対値が第１の閾値以下となっているか否かを判断する。なお、ここでの閾値は、先のステップS5での閾値とは異なっており、車輪ユニットが位置変化を許容され目標値への復元力が小さくなるように制御される範囲を決めるものである。判断結果がYESであれば、ステップS13へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS15へ進む。

ステップS１３では、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの現在位置とその目標位置とのずれ量に応じてフィードバックする、各車輪ユニットを各目標位置へ復元させる力が小さくなるように、それらの制御フィードバック・ゲインを低く設定する。これにより、各車輪ユニットの各目標位置への復元力が小さくなる結果、車輪ユニットは車体1に対し容易に動きやすくなる。したがって、大きな入力が車輪に入ってもその車輪は容易に移動して逃げることが可能となる。続いて、ステップS14へと進む。

一方、ステップS15では、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの目標位置とその実位置とのずれ量に応じてフィードバックする、各車輪ユニットを各目標位置へ復元させる力が大きくなるように、それらの制御フィードバック・ゲインを高く設定する。これにより、各車輪ユニットの各目標位置へ復元させる力が大きくなる結果、車輪ユニットは車体1に対し容易に動けなくなる。また、復元力が大きく目標値への復帰応答性がよくなる。したがって、車輪に外力が入ってもその車輪は容易に移動して逃げることがなく、車両の走行性・安定性が確保できる。続いて、ステップS14へと進む。

ステップS14では、ステップS13あるいはステップS15で決定した制御フィードバック・ゲインに応じた車輪ユニットの位置制御を行うように各車輪ユニットの移動アクチュエータに制御指令を与え、目標位置への上記復元力を車輪ユニットに作用させる。

以上から分かるように、実施例１の車輪位置変更装置にあっては、懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRを目標位置に保持すべく車輪ユニット移動装置5FL、5FR、5RL、5RRによる、目標位置への復元力を制御するものの、その目標位置からの第１の閾値以内での範囲では小さな復元力となり、その外側では強い復元力となるように制御するようにしたので、路面段差通過時などのように大きな入力があった場合でもその衝撃を吸収しながら車両挙動をより安定にすることができる。すなわち、大きな運動特性の変化や運転操作による車両の応答の大幅な悪化を避けることができる。

また、懸架装置を目標位置に保持するためにその目標位置と実位置との差分をフィードバック制御により減少させるようにし、その際、第１の閾値を超える変化が生じた場合にはフィードバック制御の制御ゲインを大きく設定するようにしたので、制御ゲインを大きくすることで復元力を容易に大きくすることができ、大きな運動特性の変化や運転操作による車両の応答の大幅な悪化を避けることができる。

また、走行中で、旋回も加減速も車輪ユニットの移動もしておらず、かつ車輪ユニット間の距離が閾値（第１の閾値とは別）より大きく離れている場合に限り、車輪ユニットの位置変化許容量を大きく設定し、その他の場合は小さく設定するようにしているので、上記条件の場合には大きな入力が車両に入ってきても車体1やドライバーへの衝撃を緩和できるようにし、上記条件が満たされない場合には車輪があまり動けないようにして車両の走行性・安定性を確保している。

運動状態検知部14または操作入力検知部100により、車両が停車中、旋回中、加減速中であると判断した場合は、第１の閾値を小さく設定するようにしたので、懸架装置の目標値からのずれを小さくでき、運転操作による車両の応答性の大幅な悪化を防ぐことができ、車輪に対する車体1の移動量も小さく抑えることができる。

次に、本発明に係る実施例２の車輪位置変更装置に付き、添付の図面を参照しながら説明する。なお、実施例２は、動作指令部で実行される車輪ユニット位置制御内容が実施例１のもの（図６）と異なるだけで他は同じである。以下の説明では、実施例１と同じ部分には同じ番号を付して説明する。

図７は、動作指令部19で実行される車輪ユニット位置制御のフローチャートである。

同図において、まず、ステップS21では、車輪ユニット位置変化許容量判断部17で決定した各車輪ユニットの位置変化許容量が大となっているか否かを判定する。判断結果がYESであれば、ステップS22に進み、判断結果がNOであれば、ステップS26に進む。

ステップS22では、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの現在位置とその目標位置とのずれの絶対値が第１の閾値以下となっているか否かを判断する。判断結果がYESであれば、ステップS23へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS26へ進む。

ステップS23では、車輪ユニット位置検知装置9FL、9FR、9RL、9RRからの位置信号XFL、XFR、XRL、XRRからこれらと車体1間の相対速度を算出し、この相対速度の絶対値が第２の閾値以下か否かを判断する。この第２の閾値は、懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRが目標値に対し第１の設定値以上にずれることが推定される大きさに設定しておく。判断結果がYESであれば、ステップS24へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS26へ進む。

ステップS24では、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの現在位置とその目標位置とのずれ量に応じてフィードバックする、各車輪ユニットを各目標位置へ復元させる力が小さくなるように、それらの制御フィードバック・ゲインを低く設定し、ステップS25に進む。

一方、ステップS26では、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの現在位置とその目標位置とのずれ量に応じてフィードバックする、各車輪ユニットを各目標位置へ復元させる力が大きくなるように、それらの制御フィードバック・ゲインを高く設定し、ステップS25に進む。

ステップS26では、ステップS24あるいはステップS26で決定した制御フィードバック・ゲインに応じた車輪ユニットの位置制御を行うように各車輪ユニットの移動アクチュエータに制御指令を与え、目標位置への上記復元力を車輪ユニットに作用させる。

その他の構成は実施例１と同じである。

実施例２の車輪位置変更装置では、実施例１と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRと車体1との相対速度が第２の閾値を超えた場合には懸架装置を復帰させる強さを決定する制御ゲインを大きくしたので、懸架装置が第１の閾値を超える前から懸架装置が第１の閾値を超えることが推定でき、応答性の早い対応が可能となる。

本発明に係る実施例３の車輪位置変更装置につき、添付の図面を参照しながら説明する。なお、実施例２は、動作指令部で実行される車輪ユニット位置制御内容が実施例１のもの（図６）、実施例２のも（図７）と異なるだけで他は同じである。以下の説明では、実施例１と同じ部分には同じ番号を付して説明する。

図８は、動作指令部19で実行される車輪ユニット位置制御のフローチャートである。

同図において、まず、ステップS31では、車輪ユニット位置変化許容量判断部17で決定した各車輪ユニットの位置変化許容量が大となっているか否かを判定する。判断結果がYESであれば、ステップS32に進み、判断結果がNOであれば、ステップS33に進む。

ステップS32では、ロック機構670を解除して懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRが車体1に対し相対変位可能とする。続いて、ステップS35に進む。

一方、ステップS33では、車輪ユニット位置検知装置9FL、9FR、9RL、9RRからの位置信号XFL、XFR、XRL、XRRから車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRが移動中か否かを判断する。判断結果がYESであれば、ステップS32に進み、判断結果がNOであれば、ステップS34に進む。

ステップS34では、ロック機構670を締結作動して、懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRが車体1に対し移動できないようにする。続いて、ステップS35に進む。

ステップS35では、輪ユニット位置検知装置9FL、9FR、9RL、9RRからの位置信号XFL、XFR、XRL、XRRからこれらの位置と目標値とのずれが第１の閾値以下であるか否かを判断する。判断結果がYESであれば、ステップS36に進み、判断結果がNOであれば、ステップS38に進む。

ステップS36では、車輪ユニット位置検知装置9FL、9FR、9RL、9RRからの位置信号XFL、XFR、XRL、XRRからこれらと車体1間の相対速度を算出し、この相対速度の絶対値が第２の閾値以下か否かを判断する。判断結果がYESであれば、ステップS37へ進み、判断結果がNOであれば、ステップS38へ進む。

ステップS37では、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの現在位置とその目標位置とのずれ量に応じてフィードバックする、各車輪ユニットを各目標位置へ復元させる力が小さくなるように、それらの制御フィードバック・ゲインを低く設定し、ステップS39に進む。

一方、ステップS38では、各車輪ユニット10FL、10FR、10RL、10RRの現在位置とその目標位置とのずれ量に応じてフィードバックする、各車輪ユニットを各目標位置へ復元させる力が大きくなるように、それらの制御フィードバック・ゲインを高く設定し、ステップS39に進む。

ステップS39では、ステップS37あるいはステップS38で決定した制御フィードバック・ゲインに応じた車輪ユニットの位置制御を行うように各車輪ユニットの移動アクチュエータに制御指令を与え、目標位置への上記復元力を車輪ユニットに作用させる。

その他の構成は実施例１、実施例２と同じである。

実施例３の車輪位置変更装置では、実施例１、実施例２と同様の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

車両ユニット位置変化許容量が小さく、かつ懸架装置15FL、15FR、15RL、15RRが車体1に対し相対位置を変更させる指令がない場合には、ロック機構670でこれら間を機械的に固定できるので、車輪ユニット移動装置5FL、5FR、5RL、5RRに電流を供給する必要がなくなり、その結果、位置制御によるエネルギー消費を抑えることができる。

なお、上記各実施例にあって、動作指令部19における車輪3FL、3FR、3RL、3RRのタイヤ位置と目標値とのずれの閾値の設定方法の一例を以下に示す。図９において、各タイヤにはコーナリング・フォースCF1、CF2,CF3、CF4が作用し、車体１には重心Gに遠心力が作用する結果、重心G回りにモーメントVRが作用する。

一般的に、前輪を操舵したときの前輪のスリップ角とヨー・レートとは、下記のように表すことができる。

ここで、

Lf：重心Gと前輪との距離

Lr:重心Gと後輪間の距離

ｍ：車両の重量

Kf:前輪タイヤのコーナリング・パワー

Kr：後輪タイヤのコーナリング・パワー

V:車両の速度

δ：前輪実舵角
である。

仮に、前輪、後輪のタイヤ位置の目標値をそれぞれLf、Lrとした場合、タイヤ位置が目標に対してそれぞれΔLf、ΔLrずれると、その分、車両の運動が変化する。目標値からのずれ量ΔLf、ΔLrが大きくなると、運動変化量が大きくなって運転に支障をきたすことになるため、その運動量変化の許容値からタイヤ位置（懸架装置の位置）の目標値とのずれの閾値（第１の閾値）を設定する。なお、ここでは、操舵したときのタイヤ位置変化量を求める例を示したが、運動変化を表す指標は、別のものでも良い。

なお、本発明の車輪位置変更装置を適用した場合と、それを適用しない通常の場合とにおける、段差乗り越し時の車体の前後加速度の時間変化を比較して図１０に示す。これにより、本発明の車輪位置変更装置では、前後方向の最大加速度が小さくなっており、段差乗り越え時などのように外部からの大きな入力が入っても衝撃を緩和することができることが分かる。

以上のように、本発明の給電装置を上記のように構成した各実施例に基づき、説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られることなく、本発明の要旨を逸脱しないかぎり、設計変更や変形例は本発明に含まれる。

たとえば、車体と懸架装置との相対位置を変化させるように車輪位置移動装置に指令が出ている場合には、第１、第２の閾値を上記指令が出ていない場合に比べ小さくなるように設定するようにしても良い。このようにすれば、懸架装置の位置が目標位置から大きくずれなくなるので、懸架装置を意図どおりに動かすことができる。

車体と懸架装置との相対位置が所定の閾値に所定の時間以上の間収まっていた場合には、懸架装置の移動が完了したと判断し、これら間の相対位置変更の指令を解除するようにしても良い。このようにすれば、必要なときだけ懸架装置の位置制御を行うことになるので、エネルギー消費を抑えることができる。

なお、第１の閾値内等での懸架車両の移動方向は、前後のみ、左右のみ、前後左右のいずれであっても良い。

本発明の車輪位置変更装置は、懸架装置の車体に対する位置を独立して変更できる車両であれば、電動車であれ他の自動車であれ、自動車以外の車両にも用いることも可能である。

1 車体
2FL、2FR、2RL、2RR 操舵装置
3FL、3FR、3RL、3RR 車輪
4FL、4FR、4RL、4RR 駆動装置
5FL、5FR、5RL、5RR 車輪ユニット移動装置
9FL、9FR、9RL、9RR 車輪ユニット位置検知部
10FL、10FR、10RL、10RR 車輪ユニット
11 操舵角センサ
12 アクセル・ペダル操作量センサ
13 ブレーキ・ペダル操作量センサ
14 運動状態検知部
15FL、15FR、15RL、15RR 懸架装置
16 車輪ユニット位置変更操作部
17 車輪ユニット位置変更指令部
18 車輪ユニット位置変化許容判断部
19 動作指令部
20 コントローラ
340 転舵アクチュエータ（操舵装置）
600 サスペンション・フレーム（懸架装置）
615 リニア・モータ・スライダ（移動アクチュエータ）
620 ロッド（操舵装置）
660 ステアリング・ギヤ（操舵装置）
661 ピニオン（操舵装置）
640 ボール・ジョイント（懸架装置）
650 サスペンション・アーム（懸架装置）
670 ロック機構

Claims (7)

1. 車輪を懸架する複数の懸架手段と、
   該各懸架手段に設けて車体に対する前記車輪の向きを変更する車輪向き変更手段と、
   前記各懸架手段に設けた車輪を駆動する駆動手段と、
   前記懸架手段を前記車体に対して目標位置に移動させる車輪位置変更手段と、
   を備え、
   該車輪位置変更手段は、前記懸架手段を前記目標位置に向かわせる復元力を前記目標位置から閾値分、離れた範囲内では小さく、該範囲外では大きくなるように制御することを特徴とする車輪位置変更装置。
2. 請求項１に記載の車輪位置変更装置において、
   前記車輪位置変更手段は、前記懸架装置の実位置と前記目標値との差分をフィードバック制御により減少させるように前記復元力を制御し、前記懸架装置が前記閾値の範囲を超えた場合には、前記フィードバック制御の制御ゲインを大きくして前記復元力を大きくすることを特徴とする車輪位置変更装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車輪位置変更装置において、
   前記車輪位置変更手段は、前記懸架装置の実位置と前記目標値との差分をフィードバック制御により減少させるように前記復元力を制御し、前記懸架装置と前記車体との相対速度が閾値を超えた場合には、前記フィードバック制御の制御ゲインを大きくして前記復元力を大きくすることを特徴とする車輪位置変更装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の車輪位置変更装置において、
   前記車輪位置変更手段は、車両が停車中、旋回中、加減速中のいずれかの状態にあると判断した場合には、前記閾値を小さく設定したことを特徴とする車輪位置変更装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の車輪位置変更装置において、
   前記車輪位置変更手段は、前記車体と前記車体との相対位置を変化させる指令が前記車輪位置変更手段に出ている場合には、前記閾値を小さく設定することを特徴とする車輪位置変更装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の車輪位置変更装置において、
   前記車輪位置変更手段は、前記車体と前記懸架装置との相対位置が、所定の閾値内に所定時間以上の間収まっていた場合には、前記相対位置を変更する指令を解除することを特徴とする車輪位置変更装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の車輪位置変更装置において、
   前記車体と前記懸架装置との相対位置の変更の指令が内場合には、前記懸架装置を前記車体側に機械的に固定するロック機構を備えていることを特徴とする車輪位置変更装置。

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