JP4952949B2 - トウ・キャンバー角調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪のトウ及びキャンバー角を調整するトウ・キャンバー角調整装置に関するものである。

車輪のキャンバー角（タイヤ中心と地面とがなす角度）をマイナス方向で大きくとることで、タイヤの能力を十分に引き出して、旋回性能の向上を図る試みが行われている。これは、キャンバー角を例えば０°に設定していると、直進走行時にはトレッドが幅方向の全域で地面に接地するが、旋回時には遠心力による車両のロールにより内側のトレッドが地面から浮き上がり、十分な旋回性能を得られないからである。従って、マイナス方向のキャンバー角を予め付与しておくことで、旋回時にトレッドが地面へ幅広く接地でき、旋回性能の向上を図ることができる。

しかしながら、マイナス方向に大きなキャンバー角で車輪を車両に装着すると、タイヤの旋回性能は向上されるが、直進走行時に内側のトレッド端部における接地圧が高くなり、タイヤが偏磨耗して不経済であると共に、トレッド端部の温度が高温になるという問題点があった。

そこで、マイナス方向に大きなキャンバー角で車両に車輪を装着する場合に、タイヤの一方側のサイド部を他方側のサイド部より強く補強して剛性を大ならしめると共に、トレッドゴムを２分して、その一方側を他方側より硬度を低くする、或いはトレッド端部のトレッド厚みを厚くして、耐摩耗性、耐熱性及び高グリップ性を確保する技術が開示されている（特許文献１）。

また、車輪のキャンバー角をアクチュエータの駆動力によってアクティブ制御するサスペンションシステムが開示されている（特許文献２）。

特開平２−１８５８０２号公報 米国特許６，３４７，８０２号公報

しかしながら、前者の技術では、旋回時の高グリップ性を維持するという点では十分な性能を発揮し得るが、高グリップ性と低燃費（低転がり抵抗）との両立という点では不十分であるという問題点があった。また、上述した従来の技術では、高グリップ性は旋回時に限られるものであり、例えば、直進走行時の急加速・急制動時における高グリップ性の発揮が不十分であるという問題点があった。同様に、後者の技術では、高グリップ性と低燃費との両立という点では不十分であるという問題点があった。また、キャンバー角が制御不能となった場合の対策については何ら開示されていない。

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、高グリップ性と低燃費との両立を図ることができると共に、キャンバー角が制御不能となった場合に車両を安定した状態で制動することが可能なトウ・キャンバー角調整装置を提供することを目的としている。

そのために本発明は、 車輪のトウ角及びキャンバー角を制御するトウ・キャンバー角調整装置において、前記車輪は、第１トレッドと、その第１トレッドに対して幅方向に並設され車両の外側に配置される第２トレッドと、を備えると共に、前記第１トレッドと前記第２トレッドとが互いに異なる特性に構成され、前記第１トレッドは、前記第２トレッドに比して、グリップ力の高い特性に構成されると共に、前記第２トレッドは、前記第１トレッドに比して、転がり抵抗の小さい特性に構成され、前記車輪のキャンバー角が制御不能か否かを判別する判別手段を有し、前記判別手段が前記車輪のキャンバー角が制御不能であると判別した場合、少なくとも制動時に前記車輪をトウアウトに制御することを特徴とする。

また、制動時に前記キャンバー軸にかかるトルクが前記キャンバー角調整装置の作動時のフリクションより大きくなるように設定することを特徴とする。

また、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を有し、前記ヨーレート検出手段が右回りと検出した場合、右前輪、左後輪をトウインに、左前輪、右後輪をトウアウトに制御し、前記ヨーレート検出手段が左回りと判断した場合、左前輪、右後輪をトウインに、右前輪、左後輪をトウアウトに検出することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、車輪のトウ角及びキャンバー角を制御するトウ・キャンバー角調整装置において、前記車輪は、第１トレッドと、その第１トレッドに対して幅方向に並設され車両の外側に配置される第２トレッドと、を備えると共に、前記第１トレッドと前記第２トレッドとが互いに異なる特性に構成され、前記第１トレッドは、前記第２トレッドに比して、グリップ力の高い特性に構成されると共に、前記第２トレッドは、前記第１トレッドに比して、転がり抵抗の小さい特性に構成され、前記車輪のキャンバー角が制御不能か否かを判別する判別手段を有し、前記判別手段が前記車輪のキャンバー角が制御不能であると判別した場合、少なくとも制動時に前記車輪をトウアウトに制御するので、通常走行時は高グリップ性と低燃費との両立を図ると共に、キャンバー角が制御不能になった場合、制動時に高グリップ面を接地させることで車両が安定した状態となり、車両を安定した状態で制動することが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、制動時に前記キャンバー軸にかかるトルクが前記キャンバー角調整装置の作動時のフリクションより大きくなるように設定するので、キャンバー角が制御不能になった場合、制動時に効率的に高グリップ面が接地することでさらに安定した状態となる。

請求項３記載の発明によれば、前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を有し、前記ヨーレート検出手段が右回りと検出した場合、右前輪、左後輪をトウインに、左前輪、右後輪をトウアウトに制御し、前記ヨーレート検出手段が左回りと検出した場合、左前輪、右後輪をトウインに、右前輪、左後輪をトウアウトに制御するので、車両が旋回している状態でも車両を安定した状態とすることが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。

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車両用制御装置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のトウ及びキャンバー角の調整等を行うトウ・キャンバー角調整装置４とを主に備え、車輪２のトウ角及びキャンバー角を車両用制御装置１００により制御して、車輪２に設けられた２種類のトレッドを使い分けることで（図５及び図６参照）、走行性能の向上と省燃費の達成とを図ることができるように構成されている。なお、トウ・キャンバー角調整装置４は、各車輪２の操舵動作を行うこともできる。

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、車輪駆動装置３から回転駆動力を付与されて、それぞれ独立に回転可能に構成されている。

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５２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５２の操作量に応じた回転速度で回転される。

また、車輪２（前後輪２ＦＬ〜２ＲＲ）は、トウ・キャンバー角調整装置４によりトウ角及びキャンバー角が調整可能に構成されている。トウ・キャンバー角調整装置４は、各車輪２のトウ角及びキャンバー角を調整するための駆動装置であり、図１に示すように、各車輪２に対応する位置に合計４個（ＦＬ〜ＲＲアクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲ）が配置されている。

例えば、運転者がステアリング５４を操作した場合には、トウ・キャンバー角調整装置４の一部（例えば、前輪２ＦＬ，２ＦＲ側のみ）又は全部が駆動され、ステアリング５４の操作量に応じた舵角を車輪２に付与する。これにより、車輪２の操舵動作が行われ、車両１が所定の方向へ旋回される。

また、トウ・キャンバー角調整装置４は、車両１の走行状態（例えば、定速走行時または加減速時、或いは、直進時または旋回時）や車輪２が走行する路面Ｇの状態（例えば、乾燥路面時と雨天路面時）などの状態変化に応じて、車両用制御装置１００により作動制御され、車輪２のトウ角及びキャンバー角を調整する。

ここで、図２を参照して、車輪駆動装置３とキャンバー角調整装置４との詳細構成について説明する。図２（ａ）は、車輪２の断面図であり、図２（ｂ）は、車輪２の舵角及びキャンバー角の調整方法を模式的に説明する模式図である。

なお、図２（ａ）では、車輪駆動装置３に駆動電圧を供給するための電源配線などの図示が省略されている。また、図２（ｂ）中の仮想軸Ｘｆ−Ｘｂ、仮想軸Ｙｌ−Ｙｒ、及び、仮想軸Ｚｕ−Ｚｄは、それぞれ車両１の前後方向、左右方向、及び、上下方向にそれぞれ対応する。

図２（ａ）に示すように、車輪２（前後輪２ＦＬ〜２ＲＲ）は、ゴム状弾性材から構成されるタイヤ２ａと、アルミニウム合金などから構成されるホイール２ｂとを主に備えて構成され、ホイール２ｂの内周部には、車輪駆動装置３（ＦＬ〜ＲＲモータ３ＦＬ〜３ＲＲ）がインホイールモータとして配設されている。

タイヤ２ａは、車両１の内側（図２（ａ）右側）に配置される第１トレッド２１と、その第１トレッド２１と特性が異なり、車両１の外側（図２（ａ）左側）に配置される第２トレッド２２とを備える。なお、車輪２（タイヤ２ａ）の詳細構成については図４を参照して後述する。

車輪駆動装置３は、図２（ａ）に示すように、その前面側（図２（ａ）左側）に突出された駆動軸３ａがホイール２ｂに連結固定されており、駆動軸３ａを介して、回転駆動力を車輪２へ伝達可能に構成されている。また、車輪駆動装置３の背面には、トウ・キャンバー角調整装置４（ＦＬ〜ＲＲアクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲ）が連結固定されている。

トウ・キャンバー角調整装置４は、複数本（本実施の形態では３本）の油圧シリンダ４ａ〜４ｃを備えており、それら３本の油圧シリンダ４ａ〜４ｃのロッド部は、車輪駆動装置３の背面側（図２（ａ）右側）にジョイント部（本実施の形態ではユニバーサルジョイント）６０を介して連結固定されている。なお、図２（ｂ）に示すように、各油圧シリンダ４ａ〜４ｃは、周方向略等間隔（即ち、周方向１２０°間隔）に配置されると共に、１の油圧シリンダ４ｂは、仮想軸Ｚｕ−Ｚｄ上に配置されている。

これにより、各油圧シリンダ４ａ〜４ｃが各ロッド部をそれぞれ所定方向に所定長さだけ伸長駆動又は収縮駆動することで、車輪駆動装置３が仮想軸Ｘｆ−Ｘｂ，Ｚｕ−Ｘｄを揺動中心として揺動駆動され、その結果、各車輪２に所定のトウ角とキャンバー角と舵角とが付与される。

例えば、図２（ｂ）に示すように、車輪２が中立位置（車両１の直進状態）にある状態で、油圧シリンダ４ｂのロッド部が収縮駆動され、かつ、油圧シリンダ４ａ，４ｃのロッド部が伸長駆動されると、車輪駆動装置３が仮想線Ｘｆ−Ｘｂ回りに回転され（図２（ｂ）矢印Ａ）、車輪２にマイナス方向（ネガティブキャンバー）のキャンバー角（車輪２の中心線が仮想線Ｚｕ−Ｚｄに対してなす角度）が付与される。一方、これとは逆の方向に油圧シリンダ４ｂ及び油圧シリンダ４ａ，４ｃがそれぞれ伸縮駆動されると、車輪２にプラス方向（ポジティブキャンバー）のキャンバー角が付与される。

また、車輪２が中立位置（車両１の直進状態）にある状態で、油圧シリンダ４ａのロッド部が収縮駆動され、かつ、油圧シリンダ４ｃのロッド部が伸長駆動されると、車輪駆動装置３が仮想線Ｚｕ−Ｚｄ回りに回転され（図２（ｂ）矢印Ｂ）、車輪２にトーイン傾向の舵角（車輪２の中心線が車両１の基準線に対してなす角度であり、車両１の進行方向とは無関係に定まる角度）が付与される。一方、これとは逆の方向に油圧シリンダ４ａ及び油圧シリンダ４ｃが伸縮駆動されると、車輪２にトウアウト傾向の舵角が付与される。

なお、ここで例示した各油圧シリンダ４ａ〜４ｃの駆動方法は、上述した通り、車輪２が中立位置にある状態から駆動する場合を説明するものであるが、これらの駆動方法を組み合わせて各油圧シリンダ４ａ〜４ｃの伸縮駆動を制御することにより、車輪２に任意のキャンバー角及び舵角を付与することができる。

図１に戻って説明する。アクセルペダル５２及びブレーキペダル５３は、運転者により操作される操作部材であり、各ペダル５２，５３の踏み込み状態（踏み込み量、踏み込み速度など）に応じて、車両１の走行速度や制動力が決定され、車輪駆動装置３の作動制御が行われる。

ステアリング５４は、運転者により操作される操作部材であり、その操作状態（回転角度、回転速度など）に応じて、車両１の旋回半径などが決定され、キャンバー角調整装置４の作動制御が行われる。ワイパースイッチ５５は、運転者により操作される操作部材であり、その操作状態（操作位置など）に応じて、ワイパー（図示せず）の作動制御が行われる。

同様に、ウインカスイッチ５６及び高グリップスイッチ５７は、運転者により操作される操作部材であり、その操作状態（操作位置など）に応じて、前者の場合はウインカー（図示せず）の作動制御が行われ、後者の場合はキャンバー角調整装置４の作動制御が行われる。

なお、高グリップスイッチ５７がオンされた状態は、車輪２の特性として高グリップ性が選択された状態に対応し、高グリップスイッチ５７がオフされた状態は車輪２の特性として低転がり抵抗が選択された状態に対応する。

車両用制御装置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車両用制御装置であり、例えば、各ペダル５２，５３の操作状態を検出し、その検出結果に応じて車輪駆動装置３を作動させることで、各車輪２の回転速度を制御する。

或いは、アクセルペダル５２、ブレーキペダル５３やステアリング５４の操作状態を検出し、その検出結果に応じてキャンバー角調整装置４を作動させ、各車輪のキャンバー角を調整することで、車輪２に設けられた２種類のトレッド２１，２２を使い分けて（図５及び図６参照）、走行性能の向上と省燃費の達成とを図る。ここで、図３を参照して、車両用制御装置１００の詳細構成について説明する。

図３は、車両用制御装置１００の電気的構成を示したブロック図である。車両用制御装置１００は、図３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。なお、ＲＯＭ７２内には、図７に図示されるフローチャート（キャンバ制御処理）のプログラムが格納されている。

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）とを主に備えている。

キャンバー角調整装置４は、上述したように、各車輪２のキャンバー角を調整するための駆動装置であり、各車輪２（車輪駆動装置３）に角度調整のための駆動力を付与する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）とを主に備えている。

なお、ＦＬ〜ＲＲアクチュエータ４ＦＬ〜４ＲＲは、３本の油圧シリンダ４ａ〜４ｃと、それら各油圧シリンダ４ａ〜４ｃにオイル（油圧）を供給する油圧ポンプ４ｄ（図１参照）と、その油圧ポンプから各油圧シリンダ４ａ〜４ｃに供給されるオイルの供給方向を切り換える電磁弁（図示せず）と、各油圧シリンダ４ａ〜４ｃ（ロッド部）の伸縮量を検出する伸縮センサ（図示せず）とを主に備えて構成されている。

ＣＰＵ７１からの指示に基づいて、キャンバー角調整装置４の駆動回路が油圧ポンプを駆動制御すると、その油圧ポンプから供給されるオイル（油圧）によって、各油圧シリンダ４ａ〜４ｃが伸縮駆動される。また、電磁弁がオン／オフされると、各油圧シリンダ４ａ〜４ｃの駆動方向（伸長又は収縮）が切り換えられる。

キャンバー角調整装置４の駆動回路は、各油圧シリンダ４ａ〜４ｃの伸縮量を伸縮センサにより監視し、ＣＰＵ７１から指示された目標値（伸縮量）に達した油圧シリンダ４ａ〜４ｃは、その伸縮駆動が停止される。なお、伸縮センサによる検出結果は、駆動回路からＣＰＵ７１に出力され、ＣＰＵ７１は、その検出結果に基づいて各車輪２の現在の舵角及びキャンバー角を得ることができる。

車両速度センサ装置３２は、路面Ｇに対する車両１の対地速度（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に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

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の制御回路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の対地速度（絶対値及び進行方向）を得ることができる。

接地荷重センサ装置３４は、各車輪２の接地面が路面Ｇから受ける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が受ける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、上述した車輪２が路面Ｇから受ける荷重を車両１の前後方向（仮想軸Ｘｆ−Ｘｂ方向）、左右方向（仮想軸Ｙｌ−Ｙｒ方向）及び上下方向（仮想軸Ｚｕ−Ｚｄ方向）の３方向で検出する（図２（ｂ）参照）。

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Ｇの摩擦係数μを次のように推定する。

例えば、前輪２ＦＬに着目すると、ＦＬ荷重センサ３４ＦＬにより検出される車両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であれば、前輪２ＦＬの接地面に対応する部分の路面Ｇにおける車両１前後方向の摩擦係数μは、前輪２ＦＬが路面Ｇに対してスリップしているスリップ状態ではＦｘ／Ｆｚとなり（μｘ＝Ｆｘ／Ｆｚ）、前輪２ＦＬが路面Ｇに対してスリップしていない非スリップ状態ではＦｘ／Ｆｚよりも大きい値であると推定される（μｘ＞Ｆｘ／Ｆｚ）。

なお、車両１の左右方向の摩擦係数μｙについても同様であり、スリップ状態ではμｙ＝Ｆｙ／Ｆｚとなり、非スリップ状態ではＦｙ／Ｆｚよりも大きな値と推定される。また、摩擦係数μを他の手法により検出することは当然可能である。他の手法としては、例えば、特開２００１−３１５６３３号公報や特開２００３−１１８５５４号に開示される公知の技術が例示される。

車輪回転速度センサ装置３５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３５ＦＬ〜３５ＲＲと、それら各回転速度センサ３５ＦＬ〜３５ＲＲ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３５ＦＬ〜３５ＲＲ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３５ＦＬ〜３５ＲＲ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３５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、その周速度と車両１の走行速度（対地速度）とを比較することで、各車輪２がスリップしているか否かを判断することができる。

アクセルペダルセンサ装置５２ａは、アクセルペダル５２の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、アクセルペダル５２の踏み込み状態を検出する角度センサ（図示せず）と、その角度センサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

ブレーキペダルセンサ装置５３ａは、ブレーキペダル５３の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、ブレーキペダル５３の踏み込み状態を検出する角度センサ（図示せず）と、その角度センサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

ステアリングセンサ装置５４ａは、ステアリング５４の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、ステアリング５４の操作状態を検出する角度センサ（図示せず）と、その角度センサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

ワイパースイッチセンサ装置５５ａは、ワイパースイッチ５５の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、ワイパースイッチ５５の操作状態（操作位置）を検出するポジショニングセンサ（図示せず）と、そのポジショニングセンサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

ウィンカスイッチセンサ装置５６ａは、ウィンカスイッチ５６の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、ウィンカスイッチ５６の操作状態（操作位置）を検出するポジショニングセンサ（図示せず）と、そのポジショニングセンサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

高グリップスイッチセンサ装置５７ａは、高グリップスイッチ５７の操作状態を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ７１に出力するための装置であり、高グリップスイッチ５７の操作状態（操作位置）を検出するポジショニングセンサ（図示せず）と、そのポジショニングセンサの検出結果を処理してＣＰＵ７１に出力する制御回路（図示せず）とを主に備えている。

なお、本実施の形態では、各角度センサが電気抵抗を利用した接触型のポテンショメータとして構成されている。ＣＰＵ７１は、各センサ装置５２ａ〜５４ａの制御回路から入力された検出結果により各ペダル５２，５３の踏み込み量及びステアリング５４の操作角を得ると共に、その検出結果を時間微分することにより、各ペダル５２，５３の踏み込み速度（操作速度）及びステアリング５４の回転速度（操作速度）を得ることができる。また、各種センサからヨーレートを算出しても良いし、ヨーレートセンサを別に配置しても良い。

図３に示す他の入出力装置３６としては、例えば、雨量を検出するための雨量センサや路面Ｇの状態を非接触で検出する光学センサなどが例示される。

次いで、図４から図６を参照して、車輪２の詳細構成について説明する。図４は、車両１の上面視を模式的に示した模式図である。図５及び図６は、車両１の正面視を模式的に図示した模式図であり、図５では、車輪２にネガティブキャンバーが付与された状態が図示され、図６では、車輪２にポジティブキャンバーが付与された状態が図示されている。

上述したように、車輪２は、第１トレッド２１及び第２トレッド２２の２種類のトレッドを備え、図４に示すように、各車輪２（前輪２ＦＬ，２ＦＲ及び後輪２ＲＬ，２ＲＲ）において、第１トレッド２１が車両１の内側に配置され、第２トレッド２２が車両１の外側に配置されている。

本実施の形態では、両トレッド２１，２２の幅寸法（図４左右方向寸法）が同一に構成されている。また、第１トレッド２１は、第２トレッド２２に比して、グリップ力の高い特性（高グリップ性）に構成される。一方、第２トレッド２２は、第１トレッド２１に比して、転がり抵抗の小さい特性（低転がり抵抗）に構成されている。なお、両トレッド２１，２２の幅寸法は必ずしも同一にする必要はない。

例えば、図５に示すように、トウ・キャンバー角調整装置４が作動制御され、車輪２のキャンバー角θＬ，θＲがマイナス方向（ネガティブキャンバー）に調整されると、車両１の内側に配置される第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に、車両１の外側に配置される第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少される。これにより、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、走行性能（例えば、旋回性能、加速性能、制動性能或いは雨天時の車両安定性など）の向上を図ることができる。

一方、図６に示すように、トウ・キャンバー各調整装置４が作動制御され、車輪２のキャンバー角θＬ，θＲがプラス方向（ポジティブキャンバー方向）に調整されると、車両１の内側に配置される第１トレッド２１の接地圧が減少されると共に、車両１の外側に配置される第２トレッド２２の接地圧が増加される。これにより、第２トレッド２２の低転がり抵抗を利用して、省燃費性能の向上を図ることができる。

次いで、図７を参照して、キャンバー制御処理について説明する。図７は、キャンバー制御処理を示すフローチャートである。この処理は、車両用制御装置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、０．２ｍｓ間隔で）実行される処理であり、車輪２に付与するキャンバー角を調整することで、上述した走行性能と省燃費性能との２つの性能の両立を図る。

ＣＰＵ７１は、キャンバー制御処理に関し、まず、ワイパースイッチ５５がオンされているか否か、即ち、フロントガラスのワイパーによる拭き取り動作が運転者により指示されているか否かを判断する（Ｓ１）。その結果、ワイパースイッチ５５がオンされていると判断される場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、現在の天候が雨天であり、路面Ｇに水膜が形成されている可能性があると推定されるので、車輪２にネガティブキャンバーを付与して（Ｓ６）、このキャンバー制御処理を終了する。

これにより、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、雨天時の車両安定性の向上を図ることができる。

Ｓ１の処理において、ワイパースイッチ５５はオンされていないと判断される場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、雨天ではなく、路面Ｇの状態は良好であると推定されるので、次いで、アクセルペダル５２の踏み込み量は所定値以上であるか否か、即ち、所定以上の加速（急加速）が運転者により指示されているか否かを判断する（Ｓ２）。

その結果、アクセルペダル５２の踏み込み量が所定値以上であると判断される場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、急加速が運転者より指示されており、車輪２がスリップするおそれがあるので、車輪２にネガティブキャンバーを付与して（Ｓ６）、このキャンバー処理を終了する。

これにより、上述した場合と同様に、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車輪２のスリップを防止することができ、車両１の加速性能の向上を図ることができる。

Ｓ２の処理において、アクセルペダル５２の踏み込み量が所定値に達していないと判断される場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、急加速は指示されておらず、緩やかな加速又は定速走行であると推定されるので、次いで、ブレーキペダル５３の踏み込み量は所定値以上であるか否か、即ち、所定以上の制動（急制動）が運転者により指示されているか否かを判断する（Ｓ３）。

その結果、ブレーキペダル５３の踏み込み量が所定値以上であると判断される場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、急制動が運転者より指示されており、車輪２がロックするおそれがあるので、車輪２にネガティブキャンバーを付与して（Ｓ６）、このキャンバー処理を終了する。

これにより、上述した場合と同様に、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車輪２のロックを防止することができ、車両１の制動性能の向上を図ることができる。

Ｓ３の処理において、ブレーキペダル５３の踏み込み量が所定値に達していないと判断される場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、急制動は指示されておらず、緩やかな制動か加速又は定速走行であると推定されるので、次いで、車両速度（対地速度）は所定値（例えば、時速１５ｋｍ）以下であるか否か、即ち、低速走行であるか否かを判断する（Ｓ１７）。

その結果、車両速度が所定値以下（即ち、低速走行中）であると判断される場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、車両速度が所定値を越えている場合と比較して、車両１がその後に減速し停車する可能性や加速する可能性も高いといえる。よって、これらの場合には車両１（車輪２）のグリップ力や停止力を予め確保しておく必要があるので、車輪２にネガティブキャンバーを付与して（Ｓ６）、このキャンバー処理を終了する。

これにより、上述した場合と同様に、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車輪２のグリップ力を増加させることで、そのロックやスリップを防止して、車両１の制動性能や加速性能の向上を図ることができる。

また、車両１が停車した後は、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車両１（車輪２）の停止力を確保することができるので、車両１を安定した状態で停車させておくことができる。更に、その停車後に再発進する場合には、予め第１トレッドの接地圧Ｒｉｎが増加されていることで、車輪２がスリップすることを防止して、車両１の再発進をスムーズ且つ高レスポンスで行うことができる。

Ｓ１７の処理において、車両速度が所定値よりも大きいと判断される場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、車両速度が低速ではなく、加減速の際の駆動力・制動力が比較的小さな値になると推定されるので、次いで、ウィンカスイッチ５６はオンであるか否か、即ち、右左折や車線変更を行う旨が運転者により指示されているか否かを判断する（Ｓ１８）。

その結果、ウィンカスイッチ５６がオンであると判断される場合には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、右左折や車線変更に伴って、車両１の旋回動作やその準備のための減速が行われる可能性が高いので、車輪２にネガティブキャンバーを付与して（Ｓ６）、このキャンバー処理を終了する。

これにより、上述した場合と同様に、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車輪２のスリップを防止することができ、車両１の旋回性能の向上を図ることができる。

Ｓ１８の処理において、ウィンカスイッチ５６はオンされていないと判断される場合には（Ｓ１８：Ｎｏ）、右左折や車線変更に伴う車両１の旋回動作は行われないと推定されるので、次いで、高グリップスイッチ５７はオンであるか否か、即ち、車輪２の特性として高グリップ性を選択する旨が運転者により指示されているか否かを判断する（Ｓ１９）。

その結果、高グリップスイッチ５７がオンであると判断される場合には（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、車輪２の特性として高グリップ性が選択されたということであるので、車輪２にネガティブキャンバーを付与して（Ｓ６）、このキャンバー処理を終了する。

これにより、上述した場合と同様に、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車輪２のスリップを防止することができ、車両１の制動性能や加速性能、或いは旋回性能の向上を図ることができる。

Ｓ１９の処理において、高グリップスイッチ５７はオンされていないと判断される場合には（Ｓ１９：Ｎｏ）、次いで、ステアリング５４の操作角は所定値以上であるか否か、即ち、所定以上の旋回（急旋回）が運転者により指示されているか否かを判断する（Ｓ４）。

その結果、ステアリング５４の操作角が所定値以上であると判断される場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ）、急旋回が運転者より指示されており、車輪２がスリップして、車両１がスピンするおそれがあるので、車輪２にネガティブキャンバーを付与して（Ｓ６）、このキャンバー処理を終了する。

これにより、上述した場合と同様に、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車輪２のスリップ（車両１のスピン）を防止することができ、車両１の旋回性能の向上を図ることができる。

一方、Ｓ４の処理において、ステアリング５４の操作角が所定値に達していないと判断される場合には（Ｓ４：Ｎｏ）、急旋回は指示されておらず、緩やかな旋回又は直進走行であり、また、Ｓ１からＳ３の処理より、路面状態は良好であり、急加速や急制動も指示されていないと推定される（Ｓ１：Ｎｏ、Ｓ２：Ｎｏ、Ｓ３：Ｎｏ）。

よって、この場合には（Ｓ１：Ｎｏ、Ｓ２：Ｎｏ、Ｓ３：Ｎｏ、Ｓ４：Ｎｏ）、車輪２の性能として高グリップ性を得る必要はなく、低転がり抵抗による省燃費性能を得ることが好ましいと判断できるので、車輪２にポジティブキャンバーを付与して（Ｓ５）、このキャンバー処理を終了する。

これにより、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが減少されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが増加されることで（図６参照）、第２トレッド２１の低転がり抵抗を利用して、車輪２の転がり効率を向上させることができ、車両１の省燃費性能の向上を図ることができる。

このように、本実施の形態によれば、キャンバー角調整装置４により車輪２のキャンバー角θＲ，θＬを調整して、第１トレッド２１における接地圧Ｒｉｎと第２トレッド２２における接地圧Ｒｏｕｔとの比率を変更することで、加速性能及び制動性能と省燃費性能との互いに背反する２つの性能の両立を図ることができる。

次に、トウ・キャンバー角調整装置４のキャンバー制御不能時の制御について説明する。図８はトウ・キャンバー角調整装置４のキャンバー制御不能時のフローチャートであり、図８（ａ）はメインフローを示し、図８（ｂ）はサブフローを示す。

図８（ａ）に示すように、ＣＰＵ７１は、まず、キャンバー角が故障等により制御不能か否かを判別手段が判断する（Ｓ２１）。Ｓ２１の処理において、キャンバー角が制御可能と判断される場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、通常走行を継続（Ｓ３１）し、このキャンバー制御不能時の制御処理を終了する。Ｓ２１の処理において、キャンバー角が故障等により制御不能と判断される場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、ブレーキを踏んでいるか否か判断する（Ｓ２２）、

その結果、Ｓ２２の処理において、ブレーキを踏んでいると判断される場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、車輪２をトウアウトに制御する（Ｓ２３）。Ｓ２２の処理において、ブレーキを踏んでいないと判断される場合には（Ｓ２２：Ｎｏ）、Ｓ２１の処理に戻る。

次に、車両１にヨーレートが発生しているか否かを各種センサから検出する（Ｓ２４）。なお、ヨーレートの検出は、各種センサによりヨーレート検出手段を構成しても良いし、ヨーレート検出手段としてのヨーレートセンサを配置しても良い。その結果、Ｓ２４の処理において、車両１にヨーレートが発生していると検出される場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、トウ角を制御するサブフローを実行する（Ｓ２５）。Ｓ２４の処理において、車両１にヨーレートが発生していないと検出される場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、サブフローを実行せず、車両１が停止したか否かを判断する（Ｓ２６）。

Ｓ２６の処理において、車両１が停止したと判断される場合には（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、このキャンバー制御不能時の制御処理を終了する。Ｓ２６の処理において、車両１が停止したと判断されない場合には（Ｓ２６：Ｎｏ）、Ｓ２４の処理に戻る。

次に、図８（ｂ）に示すサブフロー（Ｓ２５）について説明する。まず、車両１が、左回りか、右回りかを判断する（Ｓ２５１）。Ｓ２５１の処理において、車両１が左回りと判断される場合には（Ｓ２５１：左）、左前輪、右後輪をトウイン側に、右前輪、左後輪をトウアウト側に制御する（Ｓ２５２）。Ｓ２５１の処理において、車両１が右回りと判断される場合には（Ｓ２５１：右）、右前輪、左後輪をトウイン側に、左前輪、右後輪をトウアウト側に制御する（Ｓ２５３）。

次に、トウ制御時の車輪２の状態について説明する。

図９は通常制動時を示す図であり、図９（ａ）は車輪２を上方から見た図、図９（ｂ）は車輪２を後方から見た図である。通常制動時の状態を示す図である。通常制動時には、ネガティブキャンバーを付与し、第１トレッド２１の接地圧が増加し、高グリップトレッドの接地圧が増加する。

図１０はキャンバーフリーの状態でキャンバー角が制御不能となった場合の制動時の状態を示す図であり、図１０（ａ）は車輪２を上方から見た図、図１０（ｂ）は車輪２を後方から見た図である。キャンバーフリーの状態でキャンバー角が制御不能となった場合、制動時に車輪２をトウアウトに制御する。

図１１に示すように、車輪２をトウアウトに傾斜角度θだけ傾斜させる。すると、車輪２に制動力等の力Ｆが生じた場合、車輪２には、車軸方向にＦ１＝Ｆｓｉｎθの分力が生じる。Ｆ１は、車軸方向に作用する力なので、Ｆ１が発生することで、車輪２にはネガティブキャンバー方向にモーメントが発生する。車輪２はキャンバーフリーの状態なので、ネガティブキャンバー方向に回転する。

したがって、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車輪２のスリップ（車両１のスピン）を防止することができ、車両１の制動性能の向上を図ることができる。

図１２はキャンバー固定の状態でキャンバー角が制御不能となった場合の制動時の状態を示す図であり、図１２（ａ）は車輪２を上方から見た図、図１２（ｂ）は車輪２を後方から見た図である。

図１１に示すように、車輪２をトウアウトに傾斜角度θだけ傾斜させる。すると、車輪２に制動力等の力Ｆが生じた場合、車輪２には、車軸方向にＦ１＝Ｆｓｉｎθの分力が生じる。Ｆ１は、車軸方向に作用する力なので、Ｆ１が発生することで、車輪２にはネガティブキャンバー方向にモーメントが発生する。

車輪２はキャンバー固定の状態なので、図１３に示すように、車輪２にはアクチュエータの保持力等のフリクションＦａが加わっているので、フリクションＦａ以上のＦ１（Ｆ）が作用すれば、車輪２はネガティブキャンバー方向に回転する。

したがって、第１トレッド２１の接地圧Ｒｉｎが増加されると共に第２トレッド２２の接地圧Ｒｏｕｔが減少されることで（図５参照）、第１トレッド２１の高グリップ性を利用して、車輪２のスリップを防止することができ、車両１の制動性能の向上を図ることができる。

このように、車輪２のトウ角及びキャンバー角を制御するトウ・キャンバー角調整装置４において、前記車輪２は、第１トレッド２１と、その第１トレッド２１に対して幅方向に並設され車両の外側に配置される第２トレッド２２と、を備えると共に、第１トレッド２１と第２トレッド２２とが互いに異なる特性に構成され、第１トレッド２１は、第２トレッド２２に比して、グリップ力の高い特性に構成されると共に、第２トレッド２２は、第１トレッド２１に比して、転がり抵抗の小さい特性に構成され、車輪２のキャンバー角が制御不能か否かを判別する判別手段を有し、判別手段が車輪２のキャンバー角が制御不能であると判別した場合、少なくとも制動時に車輪２をトウアウトに制御するので、通常走行時は高グリップ性と低燃費との両立を図ると共に、キャンバー角が制御不能になった場合、制動時に高グリップ面を接地させることで車両１が安定した状態となり、車両１を安定した状態で制動することが可能となる。

また、制動時にキャンバー軸にかかるトルクがキャンバー角調整装置４の作動時のフリクションより大きくなるように設定するので、キャンバー角が制御不能になった場合、制動時に効率的に高グリップ面が接地することでさらに安定した状態となる。

また、車両１のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を有し、ヨーレート検出手段が右回りと検出した場合、右前輪、左後輪をトウインに、左前輪、右後輪をトウアウトに制御し、ヨーレート検出手段が左回りと検出した場合、左前輪、右後輪をトウインに、右前輪、左後輪をトウアウトに制御するので、車両１が旋回している状態でも車両１を安定した状態とすることが可能となる。

本発明の第１実施の形態における車両用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。 （ａ）は車輪の断面図であり、（ｂ）は車輪の舵角及びキャンバー角の調整方法を模式的に説明する模式図である。 車両用制御装置の電気的構成を示したブロック図である。 車両の上面視を模式的に示した模式図である。 車両の正面視を模式的に図示した模式図であり、車輪にネガティブキャンバーが付与された状態である。 車両の正面視を模式的に図示した模式図であり、車輪にポジティブキャンバーが付与された状態である。 キャンバー制御処理を示すフローチャートである。 トウ・キャンバー角調整装置４のキャンバー制御不能時のフローチャートである。 通常制動時を示す図である。 キャンバーフリーの状態でキャンバー角が制御不能となった場合の制動時の状態を示す図である。 車輪をトウアウトに傾斜角度θだけ傾斜させた状態を示す図である。 キャンバー固定の状態でキャンバー角が制御不能となった場合の制動時の状態を示す図である。 車輪にフリクションが加わっている状態を示す図である。

符号の説明

１００…車両用制御装置、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）、２１…第１トレッド、２２…第２トレッド、４…トウ・キャンバー角調整装置

Claims (3)

1. 車輪のトウ角及びキャンバー角を制御するトウ・キャンバー角調整装置において、
   前記車輪は、第１トレッドと、その第１トレッドに対して幅方向に並設され車両の外側に配置される第２トレッドと、を備えると共に、前記第１トレッドと前記第２トレッドとが互いに異なる特性に構成され、前記第１トレッドは、前記第２トレッドに比して、グリップ力の高い特性に構成されると共に、前記第２トレッドは、前記第１トレッドに比して、転がり抵抗の小さい特性に構成され、
   前記車輪のキャンバー角が制御不能か否かを判別する判別手段を有し、
   前記判別手段が前記車輪のキャンバー角が制御不能であると判別した場合、少なくとも制動時に前記車輪をトウアウトに制御することを特徴とするトウ・キャンバー角調整装置。
2. 制動時に前記キャンバー軸にかかるトルクが前記キャンバー角調整装置の作動時のフリクションより大きくなるように設定することを特徴とする請求項１に記載のトウ・キャンバー角調整装置。
3. 前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を有し、
   前記ヨーレート検出手段が右回りと検出した場合、右前輪、左後輪をトウインに、左前輪、右後輪をトウアウトに制御し、
   前記ヨーレート検出手段が左回りと検出した場合、左前輪、右後輪をトウインに、右前輪、左後輪をトウアウトに制御する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトウ・キャンバー角調整装置。

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