JP4650065B2 - 車両用制駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して、少なくとも二輪独立操舵及び駆動が可能な車両に搭載され、該車両の制駆動力を制御する装置に係り、特に、その場回転を含む回転時の車両操作性が向上した車両用制駆動力制御装置に関する。

従来、四輪車両において、４つの車輪の向きを各車輪が地面と接する４つの点を結んで形成される長方形に外接する円の接線方向に向け、少なくとも二輪の制駆動力を独立に制御することによって、あたかもターンテーブルに載っているかの如き旋回半径ゼロの「その場回転」を実現する車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１０４２２２号公報

上記特許文献１に開示された従来車両では、「その場回転」時にも、通常走行時と同様に操舵操作（方向転換向き決定操作）はステアリングにより行われ、駆動力制御はアクセルペダルにより行われるものとされている（例えば、上記特許文献１の段落［００１４］及び［００２３］の記載等参照）。

しかしながら、ステアリングによる操舵制御及びアクセルペダルによる駆動力制御は、本来的には前後方向への車両移動に適した操作系であって、「その場回転」のような「回転のみ」の車両動きを制御する操作系としては必ずしも適しているとは言い難い。

より具体的には、ステアリングによる操舵制御及びアクセルペダルによる駆動力制御によれば、「その場回転」の旋回制御、すなわち、どの程度の速度でどちらの方向に回転し、どの向きで旋回を停止させるのか、について操作者（運転者）が感覚的に把握することが難しいと言い得る。

このように、従来の「その場回転」が可能な車両には、「その場回転」時の操作性が車両運転者にとって必ずしも良好でない、という問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、その場回転を含む回転時の車両操作性が向上した車両用制駆動力制御装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、少なくとも二輪独立操舵及び駆動が可能な車両に搭載され、該車両の制駆動力を制御する車両用制駆動力制御装置であって、前２輪の車輪の向きが車両後方に開いたハの字の形に制御されている、及び／又は、後２輪の車輪の向きが車両前方に開いたハの字の形に制御されている、とき、アクセルペダル操作量に応じた駆動力制御を停止させながらの、ステアリング操舵角に応じた駆動力の制御、又は、ブレーキペダル操作量に応じた制動力制御を停止させながらの、ステアリング操舵角に応じた制動力の制御、のいずれかを行うとともに、ステアリング操舵角が±０°を含む所定の角度範囲内にあるときには、所定の制動力を発生させ、ステアリング操舵角が前記所定の角度範囲を右回り方向に越えた角度範囲にあるときには、ステアリング操舵角が大きくなるほど大きな右回り駆動力を発生させ、ステアリング操舵角が前記所定の角度範囲を左回り方向に越えた角度範囲にあるときには、ステアリング操舵角が大きくなるほど大きな左回り駆動力を発生させる、ことを特徴とする車両用制駆動力制御装置である。
あるいは、上記目的を達成するための本発明の一態様は、少なくとも二輪独立操舵及び駆動が可能な車両に搭載され、該車両の制駆動力を制御する車両用制駆動力制御装置であって、前２輪の車輪の向きが車両後方に開いたハの字の形に制御されている、又は、後２輪の車輪の向きが車両前方に開いたハの字の形に制御されている、とき、アクセルペダル操作量に応じた駆動力制御を停止させながらの、ステアリング操舵角に応じた駆動力の制御、又は、ブレーキペダル操作量に応じた制動力制御を停止させながらの、ステアリング操舵角に応じた制動力の制御、のいずれかを行うとともに、ステアリング操舵角が±０°を含む所定の角度範囲内にあるときには、所定の制動力を発生させ、ステアリング操舵角が前記所定の角度範囲を右回り方向に越えた角度範囲にあるときには、ステアリング操舵角が大きくなるほど大きな右回り駆動力を発生させ、ステアリング操舵角が前記所定の角度範囲を左回り方向に越えた角度範囲にあるときには、ステアリング操舵角が大きくなるほど大きな左回り駆動力を発生させる、ことを特徴とする車両用制駆動力制御装置である。

この一態様において、「その場回転」とは、前２輪を車両後方に開いたハの字の形とし、後２輪を車両前方に開いた逆ハの字の形とし、右２輪を同じ方向に回転させ、左２輪を右２輪とは逆の同じ方向へ回転させることによって実現される車体中心を回転中心とした旋回半径ゼロの回転を指す。

また、この一態様において、「前輪軸回転」とは、後２輪を車両前方に開いた逆ハの字の形とし、後２輪及び／又は前２輪をそれぞれ逆方向へ回転させることによって実現される前輪軸の中央を回転中心とした旋回半径の小さい回転を指す。

また、この一態様において、「後輪軸回転」とは、前２輪を車両後方に開いたハの字の形とし、後２輪の回転を停止し、前２輪をそれぞれ逆方向へ回転させることによって実現される後輪軸の中央を回転中心とした旋回半径の小さい回転を指す。

この一態様によれば、「その場回転」時、「前輪軸回転」時、及び「後輪軸回転」時には、ステアリング操作のみで操舵及び駆動が可能となるため、操作性が向上する。

なお、この一態様においては、制動力制御に関してもステアリング操作によって可能とするために、前２輪の車輪の向きが車両後方に開いたハの字の形に制御されている、及び／又は、後２輪の車輪の向きが車両前方に開いたハの字の形に制御されている、とき、ブレーキペダル操作量に応じた制動力制御を停止し、ステアリング操舵角に応じて制動力を制御することが好ましい。

このようなステアリング操作による制駆動力制御は、より具体的には、例えば、車輪の向きがその場回転、前輪軸回転、又は後輪軸回転を実行するための向きに制御されているとき、ステアリング操舵角が±０°を含む所定の角度範囲（停止領域）内にあるときには所定の制動力を発生させ、ステアリング操舵角が上記所定の角度範囲を右回り方向に越えた角度範囲（右回り領域）にあるときにはステアリング操舵角が大きくなるほど大きな右回り駆動力を発生させ、ステアリング操舵角が上記所定の角度範囲を左回り方向に越えた角度範囲（左回り領域）にあるときにはステアリング操舵角が大きくなるほど大きな左回り駆動力を発生させる、ことによって実現される。

本発明によれば、その場回転を含む回転時の車両操作性が向上した車両用制駆動力制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、少なくとも二輪独立操舵／独立駆動を実現するための構造・機構自体については、当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

以下、図１〜３を用いて、本発明の一実施例に係る車両用制駆動力制御装置について説明する。本実施例に係る車両用制駆動力制御装置は、一例として、自車両にその場回転を実現させるものである。

図１は、本実施例に係る車両用制駆動力制御装置１００の概略構成図である。

車両用制駆動力制御装置１００は、車両運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出部１０１を有する。本実施例において、アクセルペダル操作量検出部１０１は、例えば、アクセルペダルのストローク角を測るペダルストロークセンサである。

車両用制駆動力制御装置１００は、更に、車両運転者によるブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダル操作量検出部１０２を有する。本実施例において、ブレーキペダル操作量検出部１０２は、例えば、ブレーキペダルのストローク角を測るペダルストロークセンサである。

車両用制駆動力制御装置１００は、更に、車両運転者によるステアリングの舵角を検出するステアリング舵角検出部１０３を有する。本実施例において、ステアリング舵角検出部１０３は、例えば、ステアリングコラムに設けられた舵角センサである。

車両用制駆動力制御装置１００は、更に、車両運転者によって操作され、車両の走行モードを切り替えるためのモード切替スイッチ部１０４を有する。モード切替スイッチ部１０４の操作スイッチは、例えば、インパネやステアリングなどの車両運転者が操作しやすい位置に設けられる。モード切替スイッチ部１０４による走行モード切替の機能については、後に詳述する。

車両用制駆動力制御装置１００は、更に、車両の各駆動輪に発生させる駆動力を各輪独立に制御する（換言すれば、エンジン等の動力源により発生させられた動力を各駆動輪に独立配分可能な）駆動力制御部１０５を有する。本実施例において、駆動力制御部１０５は、例えば、エンジンのスロットルバルブの弁開度を調整してエンジン出力を制御する。

車両用制駆動力制御装置１００は、更に、車両の各制動輪に発生させる制動力を制御する制動力制御部１０６を有する。本実施例において、制動力制御部１０６は、例えば、ブレーキマスタシリンダの油圧を調整して制動力を制御する。

車両用制駆動力制御装置１００は、更に、各車輪の車両前後軸に対する角度を各輪独立して制御可能なタイヤ角制御部１０７を有する。

車両用制駆動力制御装置１００は、更に、これらの構成要素を統括的に制御する主制御部１０８を有する。本実施例において、主制御部１０８は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；電子制御装置）である。

次いで、このような構成を有する本実施例の車両用制駆動力制御装置１００の機能について、図２及び３を用いて説明する。

本実施例において、車両用制駆動力制御装置１００は、一例として、通常走行モードとその場回転モードの２つのモードを有する。これらのモードのうち通常走行モードがデフォルトであって、モード切替スイッチ部１０４がオンにされている間のみ、その場回転モードとなる。

通常走行モードでは、図２左側に示すように、直進状態では、タイヤ角制御部１０７によって各車輪が車両前後方向に平行なタイヤ角とされ、ステアリング操舵に応じて前輪が転舵される。

通常走行モードにおいて、主制御部１０８は、駆動力制御部１０５に、アクセルペダル操作量検出部１０１によって検出されたアクセルペダル操作量に応じた駆動力を発生させ、前２輪を回転駆動させる前輪駆動、後２輪を回転駆動させる後輪駆動、又は、四輪を回転駆動する四輪駆動のいずれかを実現する。

また、通常走行モードにおいて、主制御部１０８は、制動力制御部１０６に、ブレーキペダル操作量検出部１０２によって検出されたブレーキペダル操作量に応じた制動力を発生させる。

また、通常走行モードにおいて、主制御部１０８は、タイヤ角制御部１０７に、ステアリング舵角検出部１０３によって検出されたステアリング舵角に応じた操舵角が実現させるように操舵輪のタイヤ角を制御させる。

このように、通常走行モードにおいては、車両運転者は、従来通り、ステアリング操作によって操舵輪の操舵角を制御し、アクセルペダル操作によって駆動輪の駆動力を制御し、ブレーキペダル操作によって制動輪の制動力を制御する。そして、車両駆動時には、すべての車輪が同じ方向に回転するように駆動される。

他方、車両運転者によりモード切替スイッチ部１０４が操作され、モードスイッチ（ＳＷ）が入れられる（ＯＮ）と、主制御部１０８は、その場回転モードに遷移する。主制御部１０８は、モード切替スイッチ部１０４が再び操作され、モードＳＷが切られる（ＯＦＦ）まで、その場回転モードを維持する。

その場回転モードに入ると、主制御部１０８は、タイヤ角制御部１０７に指示して、図２右側に示すような前２輪が車両後方に開いたハの字の形となり、後２輪が車両前方に開いた逆ハの字の形となって、各車輪の向きが車両の旋回中心Ｏを中心とした同一の円の接線上に重なるようにしたタイヤ角を実現させる。

その場回転モードにおいて、主制御部１０８は、アクセルペダル操作量検出部１０１と駆動力制御部１０５との機能上の関連性を一時的に切断し、アクセルペダル操作量に応じた駆動力発生を停止する。

また、その場回転モードにおいて、主制御部１０８は、ブレーキペダル操作量検出部１０２と制動力制御部１０６との機能上の関連性を一時的に切断し、ブレーキペダル操作量に応じた制動力発生を停止する。

代わりに、主制御部１０８は、図３に一例を示すような関係性をもって、ステアリング舵角検出部１０３によって検出されたステアリング舵角に応じて、駆動力制御部１０５及び制動力制御部１０６を制御する。

図３は、縦軸を制駆動力、横軸をステアリング舵角として、舵角に応じて発生させる制駆動力の大きさを示したグラフである。ここでは、一例として、縦軸について、駆動力を正、制動力を負として表している。すなわち、横軸より上の縦軸がプラスの領域においては、上に行くほど駆動力が大きく、横軸より下の縦軸がマイナスの領域においては、下に行くほど制動力が大きい。

同様に、ここでは、一例として、横軸について、右への操舵を正、左への操舵を負として表している。すなわち、縦軸より右の横軸がプラスの領域においては、右に行くほど右への操舵角度が大きく、縦軸より左の横軸がマイナスの領域においては、左に行くほど左への操舵角度が大きい。

図示するように、図３に示す例においては、主制御部１０８は、ステアリング舵角検出部１０３によって検出されたステアリング舵角が±０°のときに、制動力制御部１０６に最大の制動力を発生させる。そして、主制御部１０８は、ステアリングが操舵されるにつれて制動力制御部１０６に発生させる制動力を徐々に弱めさせ、ステアリング舵角が左右の所定角（±θ°）に達したときに、制動力をゼロとして、次に駆動力制御部１０５に駆動力を発生させ始める。ここでは、制動力のみが発生し、駆動力が発生しないステアリング舵角−θ°〜＋θ°の角度範囲を停止領域と称す。

この停止領域よりも右側の領域、すなわちステアリング舵角が＋θ°よりも右回りに大きい領域（右回り領域と称す）において、主制御部１０８は、駆動力制御部１０５に車両が右回りにその場回転するような駆動力を発生させる。すなわち、前２輪をそれぞれ逆方向に回転させ、後２輪をそれぞれ逆方向に回転させると共に、右２輪を通常走行時の後退方向に、左２輪を通常走行時の前進方向にそれぞれ回転させることによって、右回りのその場回転を実現する。

また、図３に示すように、主制御部１０８は、右回りステアリング舵角が大きくなるほど、この右回りその場回転を実現する駆動力（≒回転速度）が大きくなるように駆動力制御部１０５を制御する。

左回りについても同様である。停止領域よりも左側の領域、すなわちステアリング舵角が−θ°よりも左回りに大きい領域（左回り領域と称す）において、主制御部１０８は、駆動力制御部１０５に車両が左回りにその場回転するような駆動力を発生させる。すなわち、前２輪をそれぞれ逆方向に回転させ、後２輪をそれぞれ逆方向に回転させると共に、右２輪を通常走行時の前進方向に、左２輪を通常走行時の後退方向にそれぞれ回転させることによって、左回りのその場回転を実現する。

また、図３に示すように、主制御部１０８は、左回りステアリング舵角が大きくなるほど、この左回りその場回転を実現する駆動力（≒回転速度）が大きくなるように駆動力制御部１０５を制御する。

このように、本実施例に係るその場回転モードでは、回転方向の決定、駆動力制御、及び制動力制御がすべてステアリング操作によって行われる。よって、車両運転者は、その場回転を実行する際には、アクセルペダル及びブレーキペダルを操作する必要なしに、ステアリングをその場回転したい方向へ操舵するだけで容易にその場回転を実現できる。

また、図３のようなステアリング舵角と制駆動力との関係を実現することにより、ステアリング舵角−θ°〜＋θ°の停止領域がいわゆる「遊び」の部分として機能するため、ステアリングをわずかに動かしてしまっただけでその場回転が実施されてしまうといった事態の発生が防止される。

また、ステアリングを切っていったときの制動力減少（停止領域）及び駆動力増加（右回り／左回り領域）はいずれも緩やかに行われるため、車両運転者は様子を見ながら少しずつステアリングを操舵していくことによって容易に所望の回転速度を実現することができる。

車両運転者によりモード切替スイッチ部１０４が操作され、モードＳＷが切られる（ＯＦＦ）と、主制御部１０８は、再び通常走行モードに戻り、タイヤ角制御部１０７に指示してタイヤ角を元に戻し、ステアリング舵角検出部１０３と駆動力制御部１０５及び制動力制御部１０６との機能上の関連性を切断し、アクセルペダル操作量に応じた駆動力制御及びブレーキペダル操作量に応じた制動力制御に戻る。

このように、本実施例によれば、ステアリング操作のみによって車両の「その場回転」が実現されるため、操作が容易になり、その場回転時の操作性が向上する。

また、本実施例によれば、回動操作であるステアリング操作を利用して、ステアリングを右に回すだけで右回りの「その場回転」が実現され、左に回すだけで左回りの「その場回転」が実現されると共に、ステアリングを大きく回すほど回転速度が速くすることができるため、運転者にとって感覚的にわかりやすい操作となり、その場回転時の操作性が向上する。

さらに、本実施例によれば、ステアリング舵角±０°を含む所定の角度範囲をステアリングを操舵しても駆動力が発生しない領域としたため、運転者の意図しない意外なその場回転が発生してしまう事態を未然に防ぐことができ、その場回転時の安全性・操作性が向上する。

なお、上記一実施例においては、便宜上、本発明に係る車両用制駆動力制御装置がデフォルトの通常走行モード以外に切り替え可能なモードとして「その場回転」モードのみを有するものとしたが、当業者には明らかなように本発明はこのような形に限定されるものではない。本発明に係る車両用制駆動力制御装置では、「その場回転」モードに代えて又は加えて、「前輪軸回転」モード及び／又は「後輪軸回転」モードを実現させることも可能である。

前輪軸回転モード及び後輪軸回転モードの一例をそれぞれ図４及び５に示す。前輪軸回転モードでは、図４に示すように、後２輪を車両前方に開いた逆ハの字の形とし、後２輪及び／又は前２輪をそれぞれ逆方向へ回転させることによって、前輪軸の中央Ｏ’を回転中心とした旋回半径の小さい回転が実現される。また、後輪軸回転モードでは、前２輪を車両後方に開いたハの字の形とし、後２輪の回転を停止し、前２輪をそれぞれ逆方向へ回転させることによって、後輪軸の中央Ｏ’’を回転中心とした旋回半径の小さい回転が実現される。

当業者には明らかなように、図３に一例を示したようなステアリング舵角と制駆動力との関係は、図４及び５にそれぞれ示したような前輪軸回転及び後輪軸回転に容易に応用できるものであり、本発明によれば、前輪軸回転時及び後輪軸回転時にも、上記一実施例においてその場回転時について述べたのと同様の操作性の向上が実現される。

本発明は、少なくとも二輪独立操舵及び駆動が可能な車両において制駆動力を制御する装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る車両用制駆動力制御装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る車両用制駆動力制御装置の２つのモード間でのモード切替の様子を示す状態遷移図である。 本発明の一実施例に係る車両用制駆動力制御装置のその場回転モードにおけるステアリング舵角と制駆動力との関係を示すグラフである。 本発明の別の一実施例に係る車両用制駆動力制御装置により実現される前輪軸回転モードにおけるタイヤの向きの一例を示す図である。 本発明の別の一実施例に係る車両用制駆動力制御装置により実現される後輪軸回転モードにおけるタイヤの向きの一例を示す図である。

符号の説明

１００ 車両用制駆動力制御装置
１０１ アクセルペダル操作量検出部
１０２ ブレーキペダル操作量検出部
１０３ ステアリング舵角検出部
１０４ モード切替スイッチ部
１０５ 駆動力制御部
１０６ 制動力制御部
１０７ 操舵制御部
１０８ 主制御部

Claims (2)

1. 少なくとも二輪独立操舵及び駆動が可能な車両に搭載され、該車両の制駆動力を制御する車両用制駆動力制御装置であって、
   前２輪の車輪の向きが車両後方に開いたハの字の形に制御されている、及び／又は、後２輪の車輪の向きが車両前方に開いたハの字の形に制御されている、とき、
   アクセルペダル操作量に応じた駆動力制御を停止させながらの、
   ステアリング操舵角に応じた駆動力の制御、又は、
   ブレーキペダル操作量に応じた制動力制御を停止させながらの、
   ステアリング操舵角に応じた制動力の制御、のいずれかを行うとともに、
   ステアリング操舵角が±０°を含む所定の角度範囲内にあるときには、所定の制動力を発生させ、
   ステアリング操舵角が前記所定の角度範囲を右回り方向に越えた角度範囲にあるときには、ステアリング操舵角が大きくなるほど大きな右回り駆動力を発生させ、
   ステアリング操舵角が前記所定の角度範囲を左回り方向に越えた角度範囲にあるときには、ステアリング操舵角が大きくなるほど大きな左回り駆動力を発生させる、ことを特徴とする車両用制駆動力制御装置。
2. 少なくとも二輪独立操舵及び駆動が可能な車両に搭載され、該車両の制駆動力を制御する車両用制駆動力制御装置であって、
   前２輪の車輪の向きが車両後方に開いたハの字の形に制御されている、又は、後２輪の車輪の向きが車両前方に開いたハの字の形に制御されている、とき、
   アクセルペダル操作量に応じた駆動力制御を停止させながらの、
   ステアリング操舵角に応じた駆動力の制御、又は、
   ブレーキペダル操作量に応じた制動力制御を停止させながらの、
   ステアリング操舵角に応じた制動力の制御、のいずれかを行うとともに、
   ステアリング操舵角が±０°を含む所定の角度範囲内にあるときには、所定の制動力を発生させ、
   ステアリング操舵角が前記所定の角度範囲を右回り方向に越えた角度範囲にあるときには、ステアリング操舵角が大きくなるほど大きな右回り駆動力を発生させ、
   ステアリング操舵角が前記所定の角度範囲を左回り方向に越えた角度範囲にあるときには、ステアリング操舵角が大きくなるほど大きな左回り駆動力を発生させる、ことを特徴とする車両用制駆動力制御装置。

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