JP2021183441A - 車両用操作装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 実用性の高い車両用操作装置を提供する。【解決手段】 運転者による操作部材90の操作に応じた指令を駆動システム12,80,14,82に発する車両用操作装置18を、中立位置を挟んだ操作部材の前方操作,後方操作を可能とし、車両が停止している若しくは前進している状態において前方操作がなされたときに、駆動システムに、前進方向の駆動力を付与するための指令を発するとともに、車両が停止している若しくは後進している状態において後方操作がなされたときに、駆動システムに、後進方向の駆動力を付与するための指令を発し、かつ、車両が前進している状態において後方操作がなされたときに、ブレーキシステムに、ブレーキ力を付与するための指令を発するように構成する。単一の操作部材の操作によって、運転者の意図に従ったブレーキ力を車両に付与することが可能となる。【選択図】 図1

Description

本発明は、運転者に操作される操作部材を備えて車両に配設され、その車両の駆動システムとブレーキシステムとに、運転者の操作に応じた指令を発する車両用操作装置に関する。
昨今では、例えば、下記特許文献に記載されているような車両、つまり、いわゆるアクセルペダル,ブレーキペダルといった操作部材に代えて、ジョイスティックのような1つの操作部材で、アクセル操作とブレーキ操作との両方を行うことが可能な車両が開発されている。
特開平8−272439号公報
上記特許文献に記載の車両に配設された操作装置では、操作部材であるジョイスティックが中立位置から前進方向に操作されることで、車両に前進方向の駆動力を付与するための指令が発せられ、中立位置に位置させられることで、その駆動力が減少させられるとともに、適正な大きさのブレーキ力を付与するための指令が発せられるようにされている。その操作装置を用いた場合、例えば、運転者の意図に拘わらないブレーキ力しか付与されず、ブレーキ力に関する指令については、改良の余地が残されている。そして、改良を施すことにより、操作装置の実用性を向上させることが可能である。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い車両用操作装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の車両用操作装置は、
運転者に操作される操作部材を備えて車両に配設され、その車両の駆動システムとブレーキシステムとに、運転者の操作に応じた指令を発する車両用操作装置であって、
前記操作部材の中立位置からの第1方向への操作である第1方向操作と、その第1方向とは異なる第2方向への操作である第2方向操作とが許容されており、
当該車両が停止している若しくは前進している状態において前記第1方向操作がなされたときに、前記駆動システムに、前進方向の駆動力を当該車両に付与するための指令を発するとともに、当該車両が停止している若しくは後進している状態において前記第2方向操作がなされたときに、前記駆動システムに、後進方向の駆動力を当該車両に付与するための指令を発し、かつ、
当該車両が前進している状態において前記第2方向操作がなされたときに、前記ブレーキシステムに、ブレーキ力を逆操作依拠ブレーキ力として当該車両に付与するための指令を発するように構成される。
本発明の車両用操作装置(以下、単に、「操作装置」という場合がある)によれば、第1方向への操作部材の操作によって、車両が前進しているときに、操作部材を中立位置を超えて第2方向に操作することによって、車両にブレーキ力が付与される。1つの操作部材の操作によって当該車両への駆動力の付与と制動力の付与が実現され、加えて、例えば、操作部材の操作量によってブレーキ力の大きさを変化させるようにすれば、急ブレーキが必要なとき等に、運転者の操作によって、つまり、運転者の意図に従って、比較的大きなブレーキ力を車両に付与することが可能となる。
発明の態様
本発明の操作装置における「操作部材」は、中立位置から異なる2方向に操作可能なものであれば、具体的な構成が限定されるものでない。典型的には、例えば、ジョイスティック等を採用することが可能である。「第1方向」と「第2方向」とは、例えば、中立位置を挟んで互いに逆方向となるようにされてもよい。また、「第1方向」,「第2方向」は、直線的な方向に限定されず、例えば、ある点を中心とした一円周に沿った方向であってもよい。操作のし易さに鑑みれば、「第1方向」を車両の前方に向かう方向とし、「第2方向」を車両の後方に向かう方向とすることができる。
本発明の操作装置において、「車両が前進している状態」,「車両が後進している状態」は、例えば、車輪の回転の方向等によって判断すればよい。また、本発明の操作装置における「車両が前進している状態」,「車両が後進している状態」は、実際に車両が前進若しくは後進していることだけを意味しない。例えば、駆動システムが、トランスミッションによって前進,後進でシフトチェンジが行われるようにされている場合や、ハイブリッドシステムであって前進,後進でモード切換が行われる場合には、シフトの状態,モードの如何によって、実際に車両が前進若しくは後進している状態であると擬制してもよい。
本発明の操作装置は、第1方向操作に基づいて前進方向の駆動力(以下、「前進駆動力」という場合がある)を車両に付与するための指令、第2方向操作に基づいて後進方向の駆動力(以下、「後進駆動力」という場合がある)を車両に付与するための指令は、必ずしも、付与すべき前進駆動力,後進駆動力の大きさを直接的に指示するものでなくてもよい。具体的には、例えば、車両が前進,後進すべき速度(以下、「目標車速」という場合がある)を、駆動システムに指示するものであってもよい。その場合、駆動システムがその目標速度と実際に車両が走行している速度(以下、「実車速」という場合がある)とに基づいて、駆動力を決定して、その駆動力を車両に付与すればよい。ちなみに、駆動システムは、エンジンを駆動源とするもの、電動モータを駆動源とするもの、エンジンと電動モータとの両方を駆動源とするもの(例えば、ハイブリッドシステム)等、種々のものが対象となり得る。
ブレーキシステムは、液圧ブレーキシステム,電動ブレーキシステム(電動モータの力で摩擦部材を回転体に押し付けるシステム)等、種々のものが対象となる。駆動システムが、電動モータを駆動源とするものである場合、その電動モータを発電機として利用することによって回生ブレーキ力を発生させることも可能である。駆動システムが回生ブレーキ力を車両に付与するように構成されている場合、その駆動システムは、ブレーキシステムの一部と考えることができる。
本発明の操作装置は、逆操作依拠ブレーキ力を付与するための指令を、車両が前進している状態において第2方向操作がなされたときにだけでなく、車両が後進している状態において第1方向操作がなされたときに発するように構成されてもよい。
逆操作依拠ブレーキ力についての指令は、操作部材の中立位置からの操作量に応じた大きさのブレーキ力を付与するための指令とされてもよい。簡単に言えば、本発明の操作装置は、車両が前進しているときに、操作量の比較的大きな第2方向操作が行われた場合、比較的大きな逆操作依拠ブレーキ力を付与するような指令を発するように構成されてもよいのである。そのような構成であれば、例えば、急ブレーキ等が必要なとき等に、運転者の操作によって比較的大きなブレーキ力を付与することが可能となる。
本発明の操作装置は、車両が前進している状態において操作部材が中立位置に位置させられたときに、ブレーキ力を付与するような指令が発せられるように構成されてもよく、また、車両が後進している状態において操作部材が中立位置に位置させられたときに、ブレーキ力を付与するような指令が発せられるように構成されてもよい。そのように構成すれば、例えば、本発明の操作装置が、ばね,モータ等によって、中立位置に復帰するための力が操作部材に付与されるように構成されている場合、運転者の手によって第1方向操作,第2方向操作されている状態において運転者が操作部材から手を離しただけで、車両にブレーキ力が自動的に付与されることになる。このブレーキ力を中立依拠ブレーキ力と呼べば、本発明の操作装置は、車両が急停止しない程度の中立依拠ブレーキ力指令を発するように構成されてもよい。
逆操作依拠ブレーキ力と中立依拠ブレーキ力との関係について言及すれば、例えば、逆操作依拠ブレーキ力としてのブレーキ力は、中立依拠ブレーキ力としてのブレーキ力よりも大きく設定されてもよい。そのように設定することで、急ブレーキ等が必要なときに、比較的大きな逆操作依拠ブレーキ力を車両に付与することが可能となる。
また、本発明の操作装置は、中立依拠ブレーキ力の付与によって車両が停止させられたときに、車両の停止を維持するためのブレーキ力を車両に付与するための指令を発するように構成されてもよく、逆操作依拠ブレーキ力としてのブレーキ力の付与によって車両が停止させられたときに、車両の停止を維持するためのブレーキ力を車両に付与するための指令を発するように構成されてもよい。そのようなブレーキ力を停止維持ブレーキ力と呼べば、その停止維持ブレーキ力によって、例えば、坂の途中で車両が停止させられた場合であっても、車両が転がり下りるような事態を防止することができる。
実施例の車両用操作装置が配設された車両の全体構成を示す模式図である。 前輪駆動装置,車輪ブレーキ装置,車輪転舵装置を含んで構成されて前輪を車体に配設するための車輪配設モジュールを示す斜視図である。 車輪ブレーキ装置を示す図である。 車輪ブレーキ装置が有するブレーキアクチュエータの断面図である。 後輪駆動装置および後輪側の車輪ブレーキ装置を示す図である。 実施例の車両用操作装置を構成する操作受付装置の駆動/制動操作受付部を模式的に示す図である。 実施例の車両用操作装置において実行される駆動/制動制御プログラムのフローチャートである。 実施例の車両用操作装置の処理によって車両に付与される駆動力,ブレーキ力の様子を模式的に示すグラフである。
以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例である車両用操作装置を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕に記載された形態を始めとして、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。
[A]車両用操作装置が配設された車両の構成
i)全体構成
実施例の車両用操作装置が配設された車両(以下、「本車両」という場合がある)は、図1に示すように、前後左右4つの車輪を有する車両であり、以下の説明において、それら4つの車輪を、それぞれ、左前輪10FL,右前輪10FR,左後輪10RL,右後輪10RRと表すとともに、左右を区別する必要のない場合には、左前輪10FL,右前輪10FRの各々を、前輪10Fと、左後輪10RL,右前輪10RRの各々を、後輪10Rと、さらに、前後左右を区別する必要のない場合には、左前輪10FL,右前輪10FR,左後輪10RL,右後輪10RRの各々を、車輪10と、それぞれ総称する場合があることとする。
本車両は、4つの車輪10をそれぞれ駆動する4つの車輪駆動装置12を含んで構成される駆動システムと、4つの車輪10をそれぞれ制動する4つの車輪ブレーキ装置14を含んで構成されるブレーキシステムと、2つの前輪10Fをそれぞれ転舵する車輪転舵装置16を含んで構成されるステアリングシステムとを備えており、実施例の車両用操作装置18(以下、「操作装置18」と略す場合がある)は、それら駆動システム,ブレーキシステム,ステアリングシステムを操作するために配設されている。なお、2つの前輪10Fに対する2つの車輪駆動装置12の各々を、前輪駆動装置12Fと、2つの後輪10Rに対する2つの車輪駆動装置12の各々を、後輪駆動装置12Rと、区別して呼ぶ場合があることとする。
i)前輪側のハード構成
各前輪12Fに対して、前輪駆動装置12F,車輪ブレーキ装置14,車輪転舵装置16は、図2に示すような、車輪配設モジュール20(以下、単に、「モジュール20」という場合がある)に組み込まれている。モジュール20は、タイヤ10aが装着されたホイール10bを車体に配設するためのモジュールである。ホイール10b自体を車輪10と考えることができるが、本実施例においては、便宜的に、タイヤ10aが装着されたホイール10bを車輪10と呼ぶこととする。
前輪駆動装置12Fは、車輪駆動ユニット22を中心的要素として構成されている。車輪駆動ユニット22は、ハウジング22aと、ハウジング22aに内蔵された駆動源としての電動モータである駆動モータ22bおよびその駆動モータ22bの回転を減速する減速機22c(ともに構造の図示を省略する)と、ホイール10bが取り付けられるアクスルハブ(図では隠れて見えない)とを有している。車輪駆動ユニット22は、ホイール10bのリム10cの内側に配置された所謂インホイールモータユニットと呼ばれるものであり、前輪駆動装置12Fは、インホイールモータ型車輪駆動装置である。車輪駆動ユニット22は、よく知られた構造のものであるため、それについてのここでの説明は省略する。
前輪駆動装置12Fは、駆動モータ22bに電流を供給することで、その電流の大きさに応じた駆動力で、前輪10Fを駆動する。一方で、駆動モータ22bには、前輪10Fの回転によって生じる起電力に基づく電流が生じ、その電流を電源に回収することで、つまり、エネルギ回生を行うことで、前輪10Fに、それの回転に対するブレーキ力(以下、「車輪回転ブレーキ力」という場合がある)を付与することが可能とされている。つまり、前輪駆動装置12Fは、駆動モータ22bを発電機として利用することで、車輪回生ブレーキ装置としても機能するものとされているのである。
本モジュール20は、マクファーソン型サスペンション装置(「マクファーソンストラット型」とも呼ばれる)を含んで構成されている。このサスペンション装置において、車輪駆動ユニット22のハウジング22aは、車輪を回転可能に保持するとともに車体に対しての上下動が許容されたキャリアとして、さらに言えば、ハウジング22aは、車輪転舵装置16におけるステアリングナックルとして機能する。したがって、サスペンション装置は、サスペンションアームであるロアアーム24と、車輪駆動ユニット22のハウジング22aと、ショックアブソーバ26と、サスペンションスプリング28とを含んで構成されている。サスペンション装置自体は一般的な構造のものであるため、詳しい説明は省略する。
車輪ブレーキ装置14は、ホイール10bとともにアクスルハブに取り付けられて車輪10とともに回転する回転体であるディスクロータ30と、そのディスクロータ30を跨ぐようにして車輪駆動ユニット22のハウジング22aに保持されたブレーキキャリパ32とを含んで構成されている。ブレーキキャリパ32は、摩擦部材としてのブレーキパッドと、電動モータを有してその電動モータの力でブレーキパッドをディスクロータ30に押し付けることで車輪10の回転を止めるためのブレーキアクチュエータとを有している。
図3を参照しつつ詳しく説明すれば、ブレーキキャリパ32(以下、単に、「キャリパ32」という場合がある)は、ディスクロータ30を跨ぐようにして、車輪駆動ユニット22のハウジング22aに設けられたマウントに、軸線方向(図の左右方向)に移動可能に保持されている。ブレーキパッド34a,34b(以下、単に、「パッド34a,34b」という場合がある)は、軸線方向の移動が許容された状態で、ディスクロータ30を挟むようにしてマウントに保持されている。
便宜的に、図における左方を前方と、右方を後方として説明すれば、前方側のパッド34aは、キャリパ本体36の前端部である爪部38に支持されるようにされている。ブレーキアクチュエータ40(以下、単に、「アクチュエータ40」という場合がある)は、キャリパ本体36の後方側の部分に、当該アクチュエータ40のハウジング42が固定されるようにして、保持されている。アクチュエータ40は、ハウジング42に進退可能に保持されたピストン44を有し、そのピストン44は、前進することによって、先端部が、後方側のパッド34bと係合する。そして、ピストン44が、係合した状態でさらに前進することで、1対のパッド34a,34bは、ディスクロータ30に、それを挟み付けるようにして押し付けられる。この押付けによって、ディスクロータ30とパッド34a,34bとの間の摩擦力に依存する車輪の回転に対するブレーキ力である車輪摩擦ブレーキ力、つまり、車両を減速,停止させるためのブレーキ力が発生させられるのである。
アクチュエータ40について、断面を示す図4を参照しつつ簡単に説明すれば、アクチュエータ40は、電動ブレーキアクチュエータであり、上述のハウジング42,ピストン44の他、駆動源としての電動モータであるブレーキモータ46,ブレーキモータ46の回転(詳しくは、中空のモータ軸48の回転)を減速させるための減速機構50,その減速機構50を介したブレーキモータ46の回転によって回転させられる回転シャフト52を有してその回転シャフト52の回転動作をピストン44の進退動作に変換する動作変換機構54等を含んで構成されている。ブレーキモータ46への供給電流を制御することによってピストン44は進退し、パッド34a,34bのディスクロータ30への押付力、すなわち、車輪摩擦ブレーキ力の大きさは、供給される電流の大きさに概して比例する。ちなみに、減速機構50は、直列的に配置された2つの内接式遊星歯車機構を含む差動減速機構であり、動作変換機構54は、ねじ機構である。なお、車輪ブレーキ装置14は、電動ブレーキアクチュエータであるアクチュエータ40を含んで構成される電動ブレーキ装置であり、応答性に優れたものとされている。簡単に言えば、ブレーキ力要求に対する実際のブレーキ力の発生の遅れが小さくなっているのである。
前輪10Fは、転舵輪であり、モジュール20には、図2に示すように、車輪転舵装置16が配置されている。車輪転舵装置16は、ロアアーム24に固定された転舵アクチュエータ62と、タイロッド64と、車輪駆動ユニット22のハウジング22aから延び出すナックルアーム22dとを含んで構成されている。転舵アクチュエータ62は、駆動源としての電動モータである転舵モータ62aと、転舵モータ62aの回転を減速する減速機62bと、転舵モータ62aの減速機62bを介した回転によって回動させられてピットマンアームとして機能するアクチュエータアーム62cとを有している。タイロッド64は、アクチュエータアーム62cとナックルアーム22dとを連結している。転舵モータ62aを作動させることで、図2に太い矢印で示すように、アクチュエータアーム62cは回動させられ、その回動がタイロッド64によって伝達されて、前輪10Fは、キングピン軸線KP回りに転舵される。
本モジュール20は、車輪駆動装置12,車輪ブレーキ装置14,車輪転舵装置16が組み込まれてモジュール化されたものであり、車輪駆動装置12,車輪ブレーキ装置14,車輪転舵装置16の車体への組み付け作業を簡便に行うことが可能である。端的に言えば、ロアアーム24の基端部を車体のサイドメンバーに取り付け、ショックアブソーバ26,サスペンションスプリング28の上端部を構成するアッパサポート66を車体のタイヤハウジングの上部に取り付けることで、当該モジュール20を、すなわち、一度に、車輪駆動装置12,車輪ブレーキ装置14,車輪転舵装置16を、車両に搭載することができるのである。そのように、本モジュール20は、車両に対する搭載性において優れたモジュールとされているのである。
ii)後輪側のハード構成
後輪10Rの側には、トレーリングアーム型のサスペンション装置が配備されており、図5に示すように、後輪駆動装置12Rの中心的構成要素である車輪駆動ユニット70は、トレーリングアーム72の後端部に固定されて取付けられている。トレーリングアーム72は、前端部において、車体に、車幅方向に延びる回動軸線TLを中心に回動可能に支持されている。なお、図では、サスペンション装置に関して、サスペンションスプリング,ショックアブソーバ等の他の構成要素は省略されている。
車輪駆動ユニット70は、先に説明した車輪駆動ユニット22と同様に、ハウジング70aと、ハウジング70aに内蔵された駆動源としての電動モータである駆動モータ70bおよびその駆動モータ70bの回転を減速する減速機70c(ともに構造の図示を省略する)と、ホイール10bが取り付けられるアクスルハブ70dとを有している。車輪駆動ユニット70は、ホイール10bのリム10cの内側に配置されたいわゆるインホイールモータユニットと呼ばれるものであり、後輪駆動装置12Rは、前輪駆動装置12Fと同様に、インホイールモータ型車輪駆動装置である。車輪駆動ユニット70は、車輪駆動ユニット20と同様、よく知られた構造のものであるため、それについてのここでの説明は省略する。
後輪駆動装置12Rは、前輪駆動装置12Fと同様、駆動モータ70bに電流を供給することで、その電流の大きさに応じた駆動力で、後輪10Rを駆動する。一方で、前輪駆動装置12Fと同様に、駆動モータ70bには、後輪10Rの回転によって生じる起電力に基づく電流が生じ、その電流を電源に回収することで、つまり、エネルギ回生を行うことで、後輪10Rに、車輪回生ブレーキ力を付与することが可能とされている。つまり、後輪駆動装置12Rも、駆動モータ70bを発電機として利用することで、車輪回生ブレーキ装置として機能するものとされているのである。つまり、本車両では、前輪駆動装置12Fおよび後輪駆動装置12Rは、ブレーキシステムの一部を構成するものと考えることができるのである。
後輪10Rの側には、前輪10Fの側と同様、ディスクロータ30とブレーキキャリパ32とを含んで構成される車輪ブレーキ装置14が配設されている。車輪ブレーキ装置14は、前輪10Fの側のものと同様の構成を有しているため、それの説明は省略することとする。
iii)制御に関するハード構成
駆動システムは、4つの車輪10に対して、それぞれ、4つの車輪駆動装置12が設けられたものであり、4つの車輪10の各々に対して、独立して、車輪駆動力を付与することが可能とされ、車輪回生ブレーキ力を付与することが可能とされている。また、ブレーキシステムは、4つの車輪10に対して、それぞれ、4つの車輪ブレーキ装置14が設けられたものであり、4つの車輪10の各々に対して、独立して車輪摩擦ブレーキ力を付与することが可能とされている。ちなみに、先に説明したように、ブレーキシステムは、4つの車輪駆動装置12をも含んで構成されていると考えることができ、それら4つの車輪駆動装置12は、4つの車輪10の各々に対して、独立して回生ブレーキ力を付与することが可能とされている。さらに、ステアリングシステムは、2つの前輪10Fに対して、それぞれ、2つの車輪転舵装置16が設けられたものであり、2つの前輪10Fの各々を、互いに独立して転舵することが可能とされている。
図1に示すように、独立した車輪10への車輪駆動力,車輪回生ブレーキ力の付与のため、4つの車輪駆動装置12は、それぞれ対応する4つの駆動電子制御ユニット80(以下、「駆動ECU80」という場合があり、図では「DR−ECU」と表されている)によって制御される。前輪駆動装置12F,後輪駆動装置12Rをそれぞれ構成する車輪駆動ユニット22,車輪駆動ユニット70の駆動モータ22b,70bは、三相のブラシレスDCモータであり、コントローラとして機能する駆動ECU80は、駆動モータ22b,70bの駆動回路であるインバータ,そのインバータを介して駆動モータ22b,70bの作動を制御するコンピュータ(CPU,ROM,RAM等を有する)等を含んで構成されている。
また、独立した車輪摩擦ブレーキ力の付与のため、4つの車輪ブレーキ装置14は、それぞれ対応する4つのブレーキ電子制御ユニット82(以下、「ブレーキECU82」という場合があり、図では「BR−ECU」と表されている)によって制御される。車輪ブレーキ装置14を構成するアクチュエータ40のブレーキモータ46は、三相のブラシレスDCモータであり、コントローラとして機能するブレーキECU82は、ブレーキモータ46の駆動回路であるインバータ,そのインバータを介してブレーキモータ46の作動を制御するコンピュータ(CPU,ROM,RAM等を有する)等を含んで構成されている。
さらに、前輪10Fの各々の転舵のため、2つの車輪転舵装置16は、それぞれ対応する2つのステアリング電子制御ユニット84(以下、「ステアリングECU84」という場合があり、図では「ST−ECU」と表されている)によって制御される。車輪転舵装置16を構成する転舵アクチュエータ62の転舵モータ62aも、三相のブラシレスDCモータであり、コントローラとして機能するステアリングECU84は、転舵モータ62aの駆動回路であるインバータ,そのインバータを介して転舵モータ62aの作動を制御するコンピュータ(CPU,ROM,RAM等を有する)等を含んで構成されている。
操作装置18は、それぞれがジョイスティック型の操作部材である駆動/制動レバー90,操舵レバー92を有する操作受付装置94と、コンピュータ(CPU,ROM,RAM等を有する)を主要構成要素として備えた操作電子制御ユニット96(以下、「操作ECU96」という場合があり、図では、「OP−ECU」と表されている)を含んで構成されている。操作ECU96は、駆動/制動レバー90,操舵レバー92の操作を検知し、それらの操作に応じた指令を、駆動システム,ブレーキシステム,ステアリングシステムに対して発する。したがって、操作ECU96は、駆動システム,ブレーキシステム,ステアリングシステムを統括して制御する統括コントローラとして機能する。
操作ECU96による駆動システム,ブレーキシステム,ステアリングシステムの統括制御のため、4つの駆動ECU80,4つのブレーキECU82,2つのステアリングECU84,1つの操作ECU96は、CAN(car area network or controllable area network)98に接続されており、それら駆動ECU80,ブレーキECU82,ステアリングECU84,操作ECU96は、CAN98を介して互いに通信可能とされている。
[B]車両用操作装置のハード構成
車両用操作装置18は、先に説明したように、操作受付装置94と操作ECU96とを含んで構成されている。操作受付装置94は、駆動/制動レバー90を含んで構成される部分である駆動/制動操作受付部100と、操舵レバー92を含んで構成される部分である操舵操作受付部102とに区分けすることができる。
駆動/制動操作受付部100は、図6に模式的に示すように、ハウジング104内においてハウジング104に支持された電動モータである操作反力モータ106を含んで構成されており、駆動/制動レバー90は、それの基端部においてその操作反力モータ106のモータ軸108に固定的に付設されている。駆動/制動レバー90は、上部が、前後方向に延びるようにしてハウジング104に穿設されたスロット110から上方に延び出しており、運転者は、その延び出した部分を掴んで前後方向に操作を行う。駆動/制動レバー90は、運転者による前後方向への操作によって、モータ軸108とともに、本車両の左右方向に延びる軸線(操作反力モータ106の軸線である)回りに揺動する。
図に実線で示す位置、つまり、駆動/制動レバー90が直立した位置が、中立位置であり、駆動/制動レバー90は、その中立位置を挟んで、第1方向である前方と、第2方向である後方とに、操作される。言い換えれば、駆動/制動レバー90は、中立位置からの第1方向への操作である第1方向操作としての前方操作と、中立位置からの第2方向の操作である第2方向操作としての後方操作とが許容されている。
操作反力モータ106は、減速機付きの3相ブラシレスモータであり、駆動/制動レバー90の操作に対して中立位置に復帰させる向きのトルクを与える。具体的に言えば、駆動/制動レバー90には、前方操作に対して後方に向かう力が付与され、後方操作に対して前方に向かう力が付与される。それらの力は、運転者の駆動/制動レバー90の操作に対する反力となる。
操舵操作受付部102は、駆動/制動レバー90に代えて操舵レバー92を有し、駆動/制動レバー90が前後方向に操作されるのに対して操舵レバー92が左右方向に操作されることが、駆動/制動操作受付部100と異なるだけである。操舵操作受付部102も、同様に、操作反力モータを備えている。したがって、操舵操作受付部102については、図示を省略し、この程度の説明に留める。
操作ECU96は、先に説明したように、統括コントローラとして機能し、CPU,ROM,RAM等を有するコンピュータと、駆動/制動レバー90,操舵レバー92のそれぞれに対して操作反力を付与するための操作反力モータ106,操作反力モータの駆動回路(ドライバ)であるインバータとを含んで構成されている。操作ECU96は、一般的なものであるため、ここでの詳しい説明は省略する。
[C]操作電子制御ユニットの機能
操作ECU96は、大まかに言えば、(a) 駆動/制動レバー90,操舵レバー92に対する操作反力の制御である駆動/制動操作反力制御,操舵操作反力制御と、(b) 駆動/制動レバー90の操作に基づいて、本車両に付与する駆動力およびブレーキ力を決定し、それら駆動力,ブレーキ力に基づいて、駆動システムおよびブレーキシステム、詳しくは、各車輪10の車輪駆動装置12および車輪ブレーキ装置14に動作指令を発するための駆動/制動制御と、(c) 操舵レバー92の操作に基づいて、本車両において実現されるべき車体スリップ角を決定し、その車体スリップ角に基づいて、ステアリングシステム、詳しくは、各前輪10Fの車輪転舵装置16に動作指令を発するための操舵制御とを実行する。以下に、それらの制御を順次説明することで、当該操作ECU96の機能について説明する。
i)駆動/制動操作反力制御,操舵操作反力制御
操作ECU96は、駆動/制動操作反力制御を以下のようにして行う。操作ECU96は、操作反力モータ106の回転角(回転位相)を常に把握しており、この回転角に基づいて、駆動/制動レバー90の中立位置からの操作量(操作角度)を特定する。この操作量に基づいて、詳しく言えば、この操作量に設定ゲインを乗ずることによって、駆動/制動レバー90を中立位置に復帰させるために操作反力モータ106が発生させるべきトルクを決定する。そのトルクに基づいて、操作反力モータ106への供給電流を決定し、インバータによってその電流が操作反力モータ106に供給される。ちなみに、駆動/制動レバー90に付与されるトルクは、操作量に応じて、操作量が大きくなればなる程大きくなる。運転者に、簡単に言えば、あたかも駆動/制動レバー90がばねによって支持されているような操作感が与えられることになる。
操作ECU96は、操舵操作反力制御を、駆動/制動操作反力制御と同様の手法によって行う。詳しい説明は省略するが、操舵操作反力制御によって、駆動/制動レバー90と同様のトルク、つまり、中立位置からの操作量に応じた大きさのトルクが、操舵レバー92にも付与される。
ii)駆動/制動制御
駆動/制動制御では、操作ECU96は、本車両の走行の状態に基づいて、運転者による駆動/制動レバー90の操作に応じた指令を、駆動システムおよびブレーキシステムに発する。各車輪10の車輪駆動装置12の駆動ECU80は、駆動モータ22b,70bの回転方向についての情報を、CAN98を介して操作ECU96に常時送信している。操作ECU96は、それらの情報に基づいて、本車両が、前進しているのか、後進しているのか、或いは、停止しているのかを特定する。
先に説明したように、操作ECU96は、駆動/制動レバー90の中立位置からの操作量を特定しており、現時点で、前方操作がなされているか、後方操作がなされているか、若しくは、前方操作,後方操作のいずれもがなされていないか、すなわち、駆動/制動レバー90が中立位置に位置させられているかを、常に認識している。
本車両が停止している状態において駆動/制動レバー90が前方操作されたとき、または、本車両が前進している状態において駆動/制動レバー90が前方操作された、若しくは、前方操作されているときには、操作ECU96は、駆動システムに対して、本車両に前進方向の駆動力、すなわち、前進駆動トルクを付与するための指令を発する。一方で、本車両が停止している状態において駆動/制動レバー90が後方操作されたとき、または、本車両が後進している状態において駆動/制動レバー90が後方操作された、若しくは、後方操作されているときには、操作ECU96は、駆動システムに対して、本車両に後進方向の駆動力、すなわち、後進駆動トルクを付与するための指令を発する。具体的には、前進駆動トルクを付与すべき場合でも、後進駆動トルクを付与する場合でも、操作ECU96は、各車輪10に対して中立位置からの操作量に応じた駆動トルクを付与するために、各車輪駆動装置12の駆動ECU80に、付与すべき駆動トルクについての情報を、CAN98を介して送信する。各駆動ECU80は、送信されてきた駆動トルクの情報に基づいて、対応する車輪駆動装置12の駆動モータ22b,70bに電流を供給する。
先に説明したように、運転者が駆動/制動レバー90から手を離した場合には、操作反力によって、駆動/制動レバー90は中立位置に位置させられる。そのような場合や、運転者の操作によって駆動/制動レバー90が中立位置に位置させられた場合について説明すれば、本車両が前進若しくは後進している状態において、駆動/制動レバー90が中立位置に位置させられたときには、操作ECU96は、ブレーキシステムに対して、本車両にブレーキ力を付与するための指令を発する。このときのブレーキ力を、「中立依拠ブレーキ力」と呼ぶこととすれば、その中立依拠ブレーキ力は、本車両が緩やかに停止する大きさのブレーキ力に設定されている。ちなみに、中立依拠ブレーキ力は、車両停止時の車体の揺れを軽減するため、本車両の停止直前において小さくなるように設定されている。
一方で、本車両が前進している状態で駆動/制動レバー90が後方操作されたとき、および、本車両が後進している状態で駆動/制動レバー90が前方操作されたときにも、操作ECU96は、ブレーキシステムに対して、本車両にブレーキ力を付与するための指令を発する。このときのブレーキ力を、「逆操作依拠ブレーキ力」と呼ぶこととすれば、逆操作依拠ブレーキ力は、中立依拠ブレーキ力のように設定されたブレーキ力ではなく、操作ECU96は、逆操作依拠ブレーキ力を、中立位置からの操作量に応じた大きさのブレーキ力に決定する。急ブレーキ等の緊急的なブレーキをも想定し、逆操作依拠ブレーキ力は、中立依拠ブレーキ力より大きく決定される。
中立依拠ブレーキ力,逆操作依拠ブレーキ力は、回生ブレーキ力によって優先して賄われる。言い換えれば、中立依拠ブレーキ力,逆操作依拠ブレーキ力は、回生ブレーキ力によっては不足する分だけが、各車輪10の車輪ブレーキ装置14によって付与される。各車輪10の車輪駆動装置12の駆動ECU80は、駆動モータ22b,70bに電流を供給するバッテリの充電量を把握しており、また、駆動モータ22b,70bの回転速度、つまり、車輪10の回転速度を把握している。各駆動ECU80は、それらバッテリの充電量,駆動モータ22b,70bの回転速度に基づいて、車輪駆動装置12において発生可能な回生ブレーキ力である発生可能最大回生ブレーキ力を常時特定しており、その最大ブレーキ力についての情報を、CAN98を介して送信する。
操作ECU96は、各車輪10に対する発生可能最大回生ブレーキ力と、付与すべき中立依拠ブレーキ力若しくは逆操作依拠ブレーキ力とに基づき、中立依拠ブレーキ力,逆操作依拠ブレーキ力が回生ブレーキ力によって賄いきれるか否かを判断する。中立依拠ブレーキ力,逆操作依拠ブレーキ力が回生ブレーキ力によって賄いきれる場合には、操作ECU96は、各駆動ECU80に、付与すべき中立依拠ブレーキ力若しくは逆操作依拠ブレーキ力を回生ブレーキによって付与するための指令を、CAN98を介して送信する。各駆動ECU80は、その指令に基づいて、駆動モータ22b,70bの駆動回路であるインバータを作動させる。一方で、中立依拠ブレーキ力,逆操作依拠ブレーキ力が回生ブレーキ力によって賄いきれない場合には、操作ECU96は、不足分、すなわち、不足ブレーキ力を決定する。そして、操作ECU96は、各駆動ECU80に、発生可能最大回生ブレーキ力を付与するための指令を、各車輪ブレーキ装置14のブレーキECU82に、不足ブレーキ力を付与するための指令を、それぞれ、CAN98を介して送信する。各駆動ECU80は、その指令に基づいて、駆動モータ22b,70bの駆動回路であるインバータを作動させ、各ブレーキECU82は、ブレーキモータ46の駆動回路であるインバータを作動させる。
中立依拠ブレーキ力,逆操作依拠ブレーキ力で本車両が停止させられたときには、操作ECU96は、ブレーキシステムに対して、本車両の停止を維持するためのブレーキ力を付与するための指令を発する。このときのブレーキ力を、「停止維持ブレーキ力」と呼ぶこととすれば、停止維持ブレーキ力は、坂等において車両が転がり下がることを防止する程度のブレーキ力に設定されている。具体的には、操作ECU96は、各車輪ブレーキ装置14のブレーキECU82に、設定されている停止維持ブレーキ力についての情報を、CAN98を介して送信する。各ブレーキECU82は、その停止維持ブレーキ力に基づいて、ブレーキモータ46の駆動回路であるインバータを作動させる。
詳しい説明を省略するが、停止維持ブレーキ力を付与しつつ本車両が停止させられている状態から、本車両を前進若しくは後進させるべく、駆動/制動レバー90を前方操作若しくは後方操作したときには、付与されている停止維持ブレーキ力が解除される。例えば、坂等に車両が停止している場合には、この解除によって、車両が進行しようとする方向とは反対方向に転がり下がることも予想される。そこで、その反対方向への移動が生じたとき若しくは生じるであろうと予測されたときには、その移動が生じない程度にまで駆動力が増加するまでは、停止維持ブレーキ力の付与が維持されるようにされている。
ここで説明した駆動/制動制御により、本車両では、1つの操作部材、すなわち、駆動/制動レバー90だけの操作によって、適切な駆動力,制動力が付与されることになる。特に、上記逆操作依拠ブレーキ力によって、急ブレーキ等が必要な緊急時においても、充分なブレーキ力が得られるのである。
iii)操舵制御
操作ECU96は、駆動/制動レバー90に対してと同様に、操舵レバー92の中立位置からの操作量を特定しており、現時点で、左方操作がなされているか、右方操作がなされているか、若しくは、左方操作,右方操作のいずれもなされていないか、すなわち、操舵レバー92が中立位置に位置させられているかを、常に認識している。簡単に説明するが、左方操作,右方操作がなされているときには、操作ECU96は、操作量に基づいて、本車両において実現されるべき車体スリップ角を決定し、その車体スリップ角に基づいて、左右の前輪10Fの各々を転舵すべき転舵角を決定する。操作ECU96は、その転舵角についての情報を、ステアリングシステム、詳しくは、各前輪12の車輪転舵装置16のステアリングECU84に、CAN98を介して送信する。各ステアリングECU84は、その転舵角を実現させるべく、転舵モータ62aの駆動回路であるインバータを作動させる。
[D]駆動/制動制御のフローと付与される駆動力,ブレーキ力の様子
i)制御のフロー
駆動/制動制御は、操作ECU96のコンピュータが、図7にフローチャートを示す駆動/制動制御プロクラムを、短い時間ピッチ(例えば、数m〜数十msec)で繰り返し実行することによって行われる。以下に、そのプログラムに従った制御処理の流れについて、特に、駆動/制動レバー90の操作と本車両の走行の状態とに応じて駆動システム,ブレーキシステムに発せられる指令について、フローチャートに沿って簡単に説明する。
駆動/制動制御プログラムに従う処理では、まず、ステップ1(以下、「S1」と略す。他のステップも同様である)において、駆動ECU80からの情報に基づいて、本車両が前進中であるか否かが判定され、S2において、本車両が後進中であるか否かが判定される。前進中である場合には、S3において、駆動/制動レバー90が後方操作されているか否かが、後進中である場合には、S4において、駆動/制動レバー90が前方操作されているか否かが、それぞれ判定される。
本車両が前進中でかつ駆動/制動レバー90が後方操作されていない場合、および、本車両が後進中でかつ駆動/制動レバー90が前方操作されていない場合には、S5において、駆動/制動レバー90が中立位置に位置させられているか否かが判定される。中立位置に位置させられていない場合には、S6において、駆動/制動レバー90が、前方操作と後方操作とのいずれがなされているかが判定される。前方操作がなされている場合には、S7において、先に説明したように、駆動/制動レバー90の中立位置からの操作量に応じた前進駆動トルクを付与するための指令が、駆動ECU80に発せられ、後方操作がなされている場合には、S8において、先に説明したように、駆動/制動レバー90の中立位置からの操作量に応じた後進駆動トルクを付与するための指令が、駆動ECU80に発せられる。
S5において駆動/制動レバー90が中立位置に位置させられていると判定された場合には、S9において、上述のように、緩やかに車両が停止するように設定された中立依拠ブレーキ力を付与するための指令が、駆動ECU80、若しくは、駆動ECU80とブレーキECU82との両方に、発せられる。一方で、本車両が前進中でかつ駆動/制動レバー90が後方操作されている場合、若しくは、本車両が後進中でかつ駆動/制動レバー90が前方操作されている場合には、S10において、上述のように、駆動/制動レバー90の中立位置からの操作量に応じた大きさの逆操作依拠ブレーキ力を付与するための指令が、駆動ECU80、若しくは、駆動ECU80とブレーキECU82との両方に、発せられる。
中立依拠ブレーキ力若しくは逆操作依拠ブレーキ力についての指令が発せられた場合には、S11において、本車両が停止中であるか、言い換えれば、本車両がブレーキ力によって停止させられたか否かが判定される。本車両が停止中である場合には、S12において、先に説明したように、停止維持ブレーキ力を付与するための指令がブレーキECU82に発せられる。
S1,S2の判定の結果、本車両が停止していると判定された場合には、S13において、駆動/制動レバー90が前方操作されているか否かが判定される。前方操作されている場合には、本車両の前進を開始すべく、S14において、駆動/制動レバー90の中立位置からの操作量に応じた大きさの前進駆動トルクを付与するための指令が、駆動ECU80に発せられ、S15において本車両が後進しないことが確認できるまで、前進駆動トルクが増加するのを待って、S16において、上記停止維持ブレーキ力の解除のための指令が、ブレーキECU82に発せられる。
一方、S13において駆動/制動レバー90が前方操作されていないと判定された場合は、S17において、駆動/制動レバー90が後方操作されているか否かが判定される。後方操作されている場合には、本車両の後進を開始すべく、S18において、駆動/制動レバー90の中立位置からの操作量に応じた大きさの後進駆動トルクを付与するための指令が、駆動ECU80に発せられ、S19において本車両が前進しないことが確認できるまで、後進駆動トルクが増加するのを待って、S20において、上記停止維持ブレーキ力の解除のための指令が、ブレーキECU82に発せられる。
S15の後進しないことの確認,S19の前進しないことの確認についての具体的な手法は特に限定されるものではないが、例えば、駆動モータ22b,70bへ実際に供給されている電流がある程度の大きさまで上昇したことに基づいて、本車両が後進若しくは前進しないと認定するようにしてもよい。
ii)付与される駆動力,ブレーキ力の様子
以下に、上記駆動/制動制御プログラムの実行によって本車両に付与される駆動力(駆動トルク),ブレーキ力の様子を、図8のグラフを参照しつつ説明する。図8のグラフは、駆動/制動レバー90(以下、単に「レバー90」という場合がある)の中立位置からの操作量,本車両に付与される駆動トルク,本車両に付与されるブレーキ力,本車両の走行状態としての車両走行速度(以下、「車速」という場合がある)の変化を、一例として、模式的に、同じ時間軸t上に並べて示している。駆動/制動レバー90の操作量,駆動トルク,車速の各々は、0を挟んで、上方が前進方向(前進側)の値,下方が後進方向(後進側)の値として示されている。
グラフから解るように、運転者が、時刻t0から時刻t1までレバー90をある操作量まで比較的緩やかに前方操作した場合、時刻t0から時刻t1まで、その操作に応じて、前進駆動トルクが増加し、前進車速も上昇する。そして、時刻t1から時刻t2までその操作量を維持することで、時刻t1から時刻t2まで、駆動トルク,車速は維持される。
時刻t2において、運転者がレバー90を離したら、レバー90は、上記操作反力によって中立位置に位置させられる。すると、前進駆動トルクの付与が中止され、上述の中立依拠ブレーキ力が付与される。その中立依拠ブレーキ力によって、前進車速は緩やかに下降し、時刻t3において、車両が停止させられる。その停止によって、時刻t3から、上述の停止維持ブレーキ力が付与される。
次に、時刻t4から時刻t5までレバー90を比較的大きな操作量まで比較的速くに前方操作した場合、時刻t4において、停止維持ブレーキ力は解消され、その操作に応じて、時刻t4から時刻t5まで、比較的大きくかつ速く増加する前進駆動トルクが付与され、車速も大きく,速く上昇する。続く時刻t6において、運転者が、レバー90を中立位置を超えて後方操作したとき、前進駆動トルクの付与が停止されるとともに、後方操作におけるレバー90の中立位置からの操作量に応じて、比較的大きな上述の逆操作依拠ブレーキ力が付与され、前進車速も大きく下降する。極短い時間の経過の後、運転者が、時刻t7において、レバー90を前方操作に戻したときには、逆操作依拠ブレーキ力が中止され、再び、前進駆動トルクが付与される。それに伴って、前進車速も上昇する。
そして、時刻t8において、運転者がレバー90を離したら、先と同様に、レバー90は、上記操作反力によって中立位置に位置させられ前進駆動トルクの付与が中止され、中立依拠ブレーキ力が付与される。その中立依拠ブレーキ力によって、先と同様に、前進車速は緩やかに下降し、時刻t9において、車両が停止させられ、その停止によって、先と同様に、時刻t9から、上述の停止維持ブレーキ力が付与される。
次に、時刻t10から時刻t11までレバー90をある操作量まで比較的緩やかに後方操作した場合、時刻t10において、停止維持ブレーキ力は解消され、その操作に応じて、後進駆動トルクが増加し、後進車速も上昇する。続く時刻t12において、運転者が、レバー90を中立位置を超えて前方操作したとき、後進駆動トルクの付与が停止されるとともに、前方操作におけるレバー90の中立位置からの操作量に応じて、逆操作依拠ブレーキ力が付与され、後進車速は下降する。極短い時間の経過の後、運転者が、時刻t13において、レバー90を後方操作に戻したときには、逆操作依拠ブレーキ力が中止され、再び、後進駆動トルクが付与される。それに伴って、後進車速も上昇する。
そして、時刻t14において、運転者がレバー90を離したら、レバー90は、上記操作反力によって中立位置に位置させられ後進駆動トルクの付与が中止され、中立依拠ブレーキ力が付与される。その中立依拠ブレーキ力によって、後進車速は緩やかに下降し、時刻t15において、車両が停止させられ、その停止によって、時刻t15から、停止維持ブレーキ力が付与される。
10:車輪 12:車輪駆動装置〔駆動システム,ブレーキシステム〕 14:車輪ブレーキ装置〔ブレーキシステム〕 16:車輪転舵装置 18:車両用操作装置 20:車輪配設モジュール 22:車輪駆動ユニット 22b:駆動モータ〔電動モータ〕 30:ディスクロータ 32:ブレーキキャリパ 40:ブレーキアクチュエータ 46:ブレーキモータ 62:転舵アクチュエータ 70:車輪駆動ユニット 70b:駆動モータ 80:駆動電子制御ユニット(駆動ECU)〔駆動システム,ブレーキシステム〕 82:ブレーキ電子制御ユニット(ブレーキECU)〔ブレーキシステム〕 84:ステアリング電子制御ユニット(ステアリングECU) 90:駆動/制動レバー〔操作部材〕 92:操舵レバー 94:操作受付装置 96:操作電子制御ユニット(操作ECU) 98:CAN 100:駆動/制動操作受付部 102:操舵操作受付部 106:操作反力モータ

Claims (8)

  1. 運転者に操作される操作部材を備えて車両に配設され、その車両の駆動システムとブレーキシステムとに、運転者の操作に応じた指令を発する車両用操作装置であって、
    前記操作部材の中立位置からの第1方向への操作である第1方向操作と、その第1方向とは異なる第2方向への操作である第2方向操作とが許容されており、
    当該車両が停止している若しくは前進している状態において前記第1方向操作がなされたときに、前記駆動システムに、前進方向の駆動力を当該車両に付与するための指令を発するとともに、当該車両が停止している若しくは後進している状態において前記第2方向操作がなされたときに、前記駆動システムに、後進方向の駆動力を当該車両に付与するための指令を発し、かつ、
    当該車両が前進している状態において前記第2方向操作がなされたときに、前記ブレーキシステムに、ブレーキ力を逆操作依拠ブレーキ力として当該車両に付与するための指令を発するように構成された車両用操作装置。
  2. さらに、当該車両が後進している状態において前記第1方向操作がなされたときにも、前記ブレーキシステムに、ブレーキ力を逆操作依拠ブレーキ力として当該車両に付与するための指令を発するように構成された請求項1に記載の車両用操作装置。
  3. 前記逆操作依拠ブレーキ力としてのブレーキ力が、前記操作部材の前記中立位置からの操作量に応じた大きさのブレーキ力である請求項1または請求項2に記載の車両用操作装置。
  4. さらに、当該車両が前進している状態において前記操作部材が前記中立位置に位置させられたときに、前記ブレーキシステムに、ブレーキ力を中立依拠ブレーキ力として当該車両に付与するための指令を発するように構成された請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の車両用操作装置。
  5. さらに、当該車両が後進している状態において前記操作部材が前記中立位置に位置させられたときに、前記ブレーキシステムに、ブレーキ力を中立依拠ブレーキ力として当該車両に付与するための指令を発するように構成された請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の車両用操作装置。
  6. 前記逆操作依拠ブレーキ力としてのブレーキ力が、前記中立依拠ブレーキ力としてのブレーキ力よりも大きく設定されている請求項4または請求項5に記載の車両用操作装置。
  7. 前記中立依拠ブレーキ力としてのブレーキ力の付与によって当該車両が停止させられたときに、前記ブレーキシステムに、ブレーキ力を当該車両の停止を維持するための停止維持ブレーキ力として当該車両に付与するための指令を発するように構成された請求項4ないし請求項6のいずれか1つに記載の車両用操作装置。
  8. 前記逆操作依拠ブレーキ力としてのブレーキ力の付与によって当該車両が停止させられたときに、前記ブレーキシステムに、ブレーキ力を当該車両の停止を維持するための停止維持ブレーキ力として当該車両に付与するための指令を発するように構成された請求項1ないし請求項7のいずれか1つに記載の車両用操作装置。
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