操舵装置
【課題】簡易且つ適切に旋回モードを移行させる。
【解決手段】操舵装置において、転舵機構は、前二輪および後二輪を有する車両１０における前二輪および後二輪の各々をステアリング３２の操舵に基づいて転舵する。駆動機構は、前二輪および後二輪の各々を個別に駆動する。転舵機構および駆動機構は、ステアリング３２の操舵量が増加する過程において、前二輪を同位相に転舵する通常旋回モードから、前二輪を同位相に転舵するとともに後二輪の旋回外輪に前進方向の駆動力を与え後二輪の旋回内輪に後進方向への駆動力を与える小回り旋回モードを介して、後二輪を逆位相に転舵する信地旋回モードに移行させる。転舵機構は、信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を直進方向に戻すよう転舵する。駆動機構は、信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪に後進方向の駆動力を与える。
【解決手段】操舵装置において、転舵機構は、前二輪および後二輪を有する車両１０における前二輪および後二輪の各々をステアリング３２の操舵に基づいて転舵する。駆動機構は、前二輪および後二輪の各々を個別に駆動する。転舵機構および駆動機構は、ステアリング３２の操舵量が増加する過程において、前二輪を同位相に転舵する通常旋回モードから、前二輪を同位相に転舵するとともに後二輪の旋回外輪に前進方向の駆動力を与え後二輪の旋回内輪に後進方向への駆動力を与える小回り旋回モードを介して、後二輪を逆位相に転舵する信地旋回モードに移行させる。転舵機構は、信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を直進方向に戻すよう転舵する。駆動機構は、信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪に後進方向の駆動力を与える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置に関し、特に、前二輪および後二輪を有する車両を操舵する操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両が前進するときの旋回モードと、車両中央を中心に回転するよう方向を転換する旋回モードとを有する車両用操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１または２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５８６８１号公報
【特許文献２】特開２００９−９０８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献に記載された技術では、スイッチを押すことにより異なるモードに移行する。このため、運転者は、旋回モードを変更したいときにはスイッチを押さなければならなかった。また、操舵すべきステアリングの操舵角度、すなわち操舵量に適した旋回モードを選択する、などは困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易且つ適切に旋回モードを移行させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の操舵装置は、車両の前二輪および後二輪の各々をステアリングの操舵に基づいて転舵する転舵機構と、前二輪および後二輪の各々を個別に駆動する駆動機構と、を備える。前記転舵機構および前記駆動機構は、前記ステアリングの操舵量が増加する過程において、前二輪を同位相に転舵する通常旋回モードから、前二輪を同位相に転舵するとともに後二輪の旋回外輪に前進方向の駆動力を与え後二輪の旋回内輪に後進方向への駆動力を与える小回り旋回モードを介して、後二輪を逆位相に転舵する信地旋回モードに移行させる。
【０００７】
この態様によれば、ステアリングを操舵するという簡易な操作によって旋回モードを移行させることができる。また、ステアリングの操舵量が増加する過程において、通常旋回モード、小回り旋回モード、信地旋回モードとより急旋回に適した旋回モードに移行させることができる。
【０００８】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を直進方向に戻すよう転舵し、前記駆動機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪に後進方向の駆動力を与えてもよい。この態様によれば、適切に信地旋回を実行することができる。
【０００９】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を前二輪の旋回外輪の逆位相となるよう転舵してもよい。また、前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を前二輪の旋回外輪よりも大きい角度転舵してもよい。これらの態様によっても、適切に信地旋回を実行することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易且つ適切に旋回モードを移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る操舵装置の全体構成図である。
【図２】各ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】（ａ）は、ステアリングの操舵量が徐々に増加していく様子を示す図であり、（ｂ）は、ステアリングの操舵量の増加にしたがって旋回モードが移行していく様子を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪の転舵および駆動の方法を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪の転舵および駆動の方法を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪の転舵および駆動の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る操舵装置２００の全体構成図である。本図は車両を上方から見た図である。操舵装置２００が搭載された車両１０は、右前輪１４ＦＲ、左前輪１４ＦＬ、右後輪１４ＲＲ、左後輪１４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「車輪１４」という。また、左前輪１４ＦＬ、右前輪１４ＦＲを必要に応じて「前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲ」と総称し、左後輪１４ＲＬ、右後輪１４ＲＲを必要に応じて「後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲ」と総称する）からなる４つの車輪１４、および車体１２により構成される。
【００１４】
車輪１４の各々に対応して、車体１２には右前輪用インホイールモータ２０ＦＲ、左前輪用インホイールモータ２０ＦＬ、右後輪用インホイールモータ２０ＲＲ、左後輪用インホイールモータ２０ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「インホイールモータ２０」という）が設けられる。
【００１５】
インホイールモータ２０の各々は、ロータ、ステータ、および減速機構など（図示せず）を有している。ロータは車輪１４と同軸に回転可能に設けられる。ステータはロータを囲うように環状に巻回されたコイルによって構成され、インホイールモータ２０のカバーに固定される。減速機構は、ギア機構により構成され、ロータの回転を減速して車輪１４に伝達する。これにより車輪１４の各々はインホイールモータ２０によって独立して駆動可能とされている。
【００１６】
インホイールモータ２０の各々は、ハイブリッド電子制御ユニット４２（以下、「ＨＶ−ＥＣＵ４２」という）に接続される。インホイールモータ２０の各々は、バッテリ（図示せず）にも接続されており、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、バッテリからインホイールモータ２０の各々への電力の供給を制御することによって、車輪１４の各々の駆動を制御する。ＨＶ−ＥＣＵ４２は統合電子制御ユニット１００（以下、「電子制御ユニット」は「ＥＣＵ」という）に接続されており、統合ＥＣＵ１００は、アクセルペダルの踏み込み量を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ４２に供給する。統合ＥＣＵ１００から入力された信号に応じてインホイールモータ２０の各々へ供給する電力を決定する。
【００１７】
インホイールモータ２０の各々には、車輪速センサ２２が設けられている。本実施形態においては、車輪速センサ２２には、スリットが設けられモータの作動とともに回転可能な円板と光学センサを含む回転センサであるエンコーダが採用されている。なお、ホールＩＣ方式やピックアップコイル方式による回転センサが車輪速センサ２２に採用されてもよいことは勿論である。車輪速センサ２２の各々は統合ＥＣＵ１００に接続され、車輪速センサ２２の検出結果は統合ＥＣＵ１００に入力される。
【００１８】
車輪１４の各々は、車輪１４の各々に対応して車体１２に設けられたナックルアーム４０に回転可能に支持されている。ナックルアーム４０は上方においてアッパーアームのジョイント部と、下方においてロアアームのジョイント部と、略鉛直な軸を中心に回動可能に支持されている。このように、アッパーアームのジョイント部およびロアアームのジョイント部によって、仮想軸としてのキングピンが形成される。車輪１４はこのように形成されたキングピンを中心に転舵される。
【００１９】
車輪１４の各々に対応して、右前輪用転舵装置２５ＦＲ、左前輪用転舵装置２５ＦＬ、右後輪用転舵装置２５ＲＲ、左後輪用転舵装置２５ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「転舵装置２５」という）が車体１２に設けられている。転舵装置２５の各々には、右前輪用転舵モータ２４ＦＲ、左前輪用転舵モータ２４ＦＬ、右後輪用転舵モータ２４ＲＲ、左後輪用転舵モータ２４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「転舵モータ２４」という）が設けられている。また転舵装置２５の各々は、転舵モータ２４の他に、ボールねじ機構２７、およびタイロッド３８を有している。
【００２０】
タイロッド３８の車輪側端部は、ナックルアーム４０に回動可能に連結されている。タイロッド３８の他方の外周には、雄ねじ溝が形成されている。タイロッド３８の雄ねじ溝が形成された部分を覆うように、筒状に形成されたナット（図示せず）が配置される。ナットの内周には雌ねじ溝が形成されている。タイロッド３８の雄ねじ溝とナットの雌ねじ溝によって形成される転動路に複数の転動ボールが配置され、ボールねじ機構２７が構成される。転舵モータ２４はロータとステータを有しており、転舵モータ２４のロータがナットと同軸に固定される。転舵モータ２４が作動することによりロータおよびナットが回転すると、ボールねじ機構２７により、転舵モータ２４の回転運動がタイロッド３８の軸方向運動に変換され、タイロッド３８が軸方向に推進する。これにより、ナックルアーム４０が回動され、車輪１４がキングピンを中心に転舵される。
【００２１】
右前輪用転舵モータ２４ＦＲは右前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＲに接続される。同様に左前輪用転舵モータ２４ＦＬは左前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＬに、右後輪用転舵モータ２４ＲＲは右後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＲに、左後輪用転舵モータ２４ＲＬは左後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＬにそれぞれ接続される（以下、必要に応じ、右前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＲ、左前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＬ、右後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＲ、左後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＬを総称して「転舵ＥＣＵ２６」という）。転舵モータ２４の各々は、転舵ＥＣＵ２６から駆動信号が入力されることによって、駆動信号に応じた角度を回転する。転舵ＥＣＵ２６は、転舵モータ２４へ入力する駆動信号を制御することによって、車輪１４の各々の転舵角度を独立に制御する。転舵ＥＣＵ２６の各々は統合ＥＣＵ１００に接続されており、統合ＥＣＵ１００から入力された演算結果に応じて転舵モータ２４に入力する駆動信号を決定する。
【００２２】
また、車輪１４の各々に対応して、右前輪用ブレーキ１６ＦＲ、左前輪用ブレーキ１６ＦＬ、右後輪用ブレーキ１６ＲＲ、左後輪用ブレーキ１６ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「ブレーキ１６」という）が設けられている。本実施形態では、ブレーキ１６にはディスクブレーキが採用されている。ブレーキ１６の各々のキャリパ内に、右前輪用ホイールシリンダ１８ＦＲ、左前輪用ホイールシリンダ１８ＦＬ、右後輪用ホイールシリンダ１８ＲＲ、左後輪用ホイールシリンダ１８ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「ホイールシリンダ１８」という）が設けられている。ブレーキ１６はディスクロータ、キャリパ、ブレーキパッドなど（図示せず）を有しており、ディスクロータは車輪１４と共に回転可能に固定され、キャリパおよびブレーキパッドは車体１２側に固定されている。ホイールシリンダ１８の液圧が増圧されると、回転体としてのブレーキパッドに押圧体としてのブレーキパッドが押圧され、車輪１４に制動力が与えられる。
【００２３】
ホイールシリンダ１８の各々は、ブレーキ液圧発生装置５０に連通している。ブレーキ液圧発生装置５０に含まれる後述する増圧用バルブや減圧用バルブはＥＣＢ−ＥＣＵ４４に接続されている。ＥＣＢ−ＥＣＵ４４は、これらのバルブの開弁および閉弁を制御することにより、車輪１４の各々を独立にホイールシリンダ１８の液圧を制御する。ＥＣＢ−ＥＣＵ４４は統合ＥＣＵ１００に接続されており、統合ＥＣＵ１００から入力された演算結果を利用してこれらのバルブの開弁および閉弁を制御する。
【００２４】
車両１０の室内にはブレーキペダル２８が設けられている。ブレーキペダル２８はブレーキセンサ３０に接続されており、ブレーキセンサ３０は統合ＥＣＵ１００に接続されている。ユーザとしての運転者によりブレーキペダル２８が操作されると、ブレーキセンサ３０はブレーキセンサ３０の操作量を検出し、検出結果を統合ＥＣＵ１００に入力する。
【００２５】
また、車両１０の室内には、ステアリング３２が設けられている。ステアリング３２は回転可能なステアリングシャフトに固定されており、ステアリングシャフトには舵角センサ３４が設けられている。舵角センサ３４は統合ＥＣＵ１００に接続されている。運転者によりステアリング３２が操舵されると、舵角センサ３４はステアリング３２の操舵角度を検出し、検出結果を統合ＥＣＵ１００に入力する。
【００２６】
図２は、各ＥＣＵの機能ブロック図である。前述した通り、本実施形態の操舵装置２００には、統合ＥＣＵ１００、転舵ＥＣＵ２６、ＥＣＢ−ＥＣＵ４４、ＨＶ−ＥＣＵ４２などが含まれる。
【００２７】
統合ＥＣＵ１００は、演算ユニット１０２、ＲＡＭ１０４、ＲＯＭ１０６などを有する。ＲＯＭ１０６には、様々な演算を実行するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ１０４は、舵角センサ３４、ブレーキセンサ３０、車輪速センサ２２の検出結果を含む様々なデータが一時的に格納され、また、ＲＯＭ１０６に格納されたプログラムの実行のためのワークエリアとして利用される。演算ユニット１０２は、ＲＯＭ１０６に格納されたプログラムやＲＡＭ１０４に格納されたデータなどを利用して様々な演算を実行する。
【００２８】
統合ＥＣＵ１００は転舵ＥＣＵ２６に接続されており、算出された車輪１４の各々の目標転舵角度を転舵ＥＣＵ２６に入力する。転舵ＥＣＵ２６は、入力された演算結果を利用して車輪１４の各々の目標転舵角度を決定し、転舵モータ２４の各々に駆動信号を入力して車輪１４を目標転舵角度に転舵する。したがって、統合ＥＣＵ１００は、移動された旋回中心Ｐを中心に旋回するよう各々の車輪１４の転舵角度を決定する転舵制御手段として機能し、転舵装置２５は、移動された旋回中心Ｐを中心に旋回するよう各々の車輪１４を独立に転舵する転舵手段として機能する。以下、転舵ＥＣＵ２６および転舵モータ２４を必要に応じ「転舵機構１２０」と総称する。
【００２９】
ブレーキ液圧発生装置５０には、右前輪増圧用バルブ５２ＦＲ、左前輪増圧用バルブ５２ＦＬ、右後輪増圧用バルブ５２ＲＲ、左後輪増圧用バルブ５２ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「増圧用バルブ５２」という）が設けられている。増圧用バルブ５２は、リニアソレノイドバルブによって構成され、入力された電流のデューティーに応じて開弁または閉弁する。増圧用バルブ５２が開弁されることにより、アキュムレータ（図示せず）からホイールシリンダ１８へ作動液としてのブレーキオイルが供給され、ホイールシリンダ圧が増圧されることによって車輪１４へ与えられる制動力が増加される。
【００３０】
また、ブレーキ液圧発生装置５０には、右前輪減圧用バルブ５４ＦＲ、左前輪減圧用バルブ５４ＦＬ、右後輪減圧用バルブ５４ＲＲ、左後輪減圧用バルブ５４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「減圧用バルブ５４」という）が設けられている。減圧用バルブ５４は、リニアソレノイドバルブによって構成され、入力された電流のデューティーに応じて開弁または閉弁する。減圧用バルブ５４が開弁されることにより、ホイールシリンダ１８の作動液がリザーバへ逃がされ、ホイールシリンダ圧が減圧されることによって車輪１４へ与えられる制動力が減少される。
【００３１】
統合ＥＣＵ１００はＥＣＢ−ＥＣＵ４４に接続されており、算出されたホイールシリンダ１８の各々の目標ホイールシリンダ圧をＥＣＢ−ＥＣＵ４４に入力する。ＥＣＢ−ＥＣＵ４４は、入力された演算結果を利用してホイールシリンダ１８の各々の目標ホイールシリンダ圧を決定し、増圧用バルブ５２の各々、および減圧用バルブ５４の各々を駆動する駆動回路に制御電流を供給する。駆動回路の各々は、供給された制御電流に応じたデューティーで増圧用バルブ５２また減圧用バルブ５４に電流を供給する。これによって、ＥＣＢ−ＥＣＵ４４は、各々のホイールシリンダ１８の液圧を目標ホイールシリンダ圧に制御する。以下、ＥＣＢ−ＥＣＵ４４、増圧用バルブ５２、減圧用バルブ５４、およびホイールシリンダ１８を、必要に応じて「制動機構１２４」と総称する。
【００３２】
統合ＥＣＵ１００はＨＶ−ＥＣＵ４２に接続されており、算出された車輪１４の各々の目標駆動トルクをＨＶ−ＥＣＵ４２に入力する。ＨＶ−ＥＣＵ４２は、入力された演算結果を利用して車輪１４の各々の目標駆動トルクを決定し、インホイールモータ２０の各々に目標駆動トルクを発生させるための電流をバッテリからインホイールモータ２０の各々に供給して目標駆動トルクを発生させる。したがって、統合ＥＣＵ１００は、移動された旋回中心Ｐを中心に旋回するよう各々の車輪１４の駆動トルクを決定する駆動制御手段として機能し、インホイールモータ２０は、決定された駆動トルクによって各々の車輪１４を独立に駆動する駆動手段として機能する。以下、ＨＶ−ＥＣＵ４２およびインホイールモータ２０を、必要に応じて「駆動機構１２２」と総称する。
【００３３】
従来より、例えば前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲおよび後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲをそれぞれ逆位相に転舵することによって車両中央を中心に回転させるように車両を旋回させるその場旋回モードが知られている。しかしながら、その場旋回モードに移行させるためにはモード選択スイッチなどを操作するものが一般的であり、運転者はステアリング３２の操舵とは別の旋回モード選択操作を行う必要があった。
【００３４】
このため第１の実施形態では、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、ステアリング３２ホイールの操舵量が増加する過程において、通常旋回モードから小回り旋回モードを介して信地旋回モードに移行させる。通常旋回モードでは、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同位相に転舵する。小回り旋回モードでは、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同位相に転舵するとともに後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪に前進方向の駆動力を与え、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回内輪に後進方向への駆動力を与える。信地旋回モードでは、転舵機構１２０は、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲを逆位相に転舵する。これにより、ステアリング３２の操舵という簡易な操作によって、ステアリング３２の操舵量の増加にしたがって、より急旋回に適した旋回モードに移行させることができる。なお、本実施形態において「駆動力」とは、トルクを意味するものとする。以下、図３に関連して、この旋回モード移行制御について詳細に説明する。
【００３５】
図３（ａ）は、ステアリング３２の操舵量が徐々に増加していく様子を示す図であり、図３（ｂ）は、ステアリング３２の操舵量の増加にしたがって旋回モードが移行していく様子を示す図である。なお、図３（ｂ）において、破線矢印は車輪１４に必ずしも与えられなくてよい駆動力を示し、実線矢印は車輪１４に与えられる駆動力を示す。また、矢印の長さは駆動力の大きさを示している。なお、矢印の長さは理解が容易となる長さとされており、矢印の長さは駆動力の大きさと必ずしも比例していない。
【００３６】
図３（ａ）の（ｉ）に示すようにステアリング３２が操舵されていないときは、転舵機構１２０は、すべての車輪１４を非転舵状態とする。転舵機構１２０は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクが車輪１４の各々に与えられるよう、転舵モータ２４の各々の作動を制御する。
【００３７】
図３（ａ）の（ｉｉ）に示すようにステアリング３２が左右のいずれかに所定角度θ１未満の範囲で操舵された場合、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、通常旋回モードによって車輪１４を転舵し、および駆動する。
【００３８】
通常旋回モードでは、図３（ｂ）の（ｉｉ）に示すように、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同位相に同一角度転舵する。このため、旋回中心Ｐは、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの中心軸上且つ車両外側に位置する。なお、転舵機構１２０は、通常旋回モードにおいて、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同一角度でなく微少に異なる略同一角度転舵してもよい。転舵機構１２０は、ステアリング３２の操舵量が増加するほど前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの転舵量を増加させるよう前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの各々を転舵する。また、駆動機構１２２は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクで車輪１４を駆動するよう、インホイールモータ２０の各々の作動を制御する。このとき転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲおよび後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの双方を駆動してもよく、一方を駆動してもよい。このような通常旋回モードにおける車輪１４の転舵制御およびインホイールモータ２０の駆動制御は公知であるため、これ以上の照射な説明を省略する。
【００３９】
図３（ａ）の（ｉｉｉ）に示すようにステアリング３２が左右のいずれかに所定角度θ１以上所定角度θ２未満の範囲で操舵された場合、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、小回り旋回モードによって車輪１４を転舵し、および駆動する。
【００４０】
小回り旋回モードでは、図３（ｂ）の（ｉｉｉ）に示すように、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同位相に同一角度転舵する。このとき転舵機構１２０は、通常旋回モードと同様に、ステアリング３２の操舵量が増加するほど前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの転舵量を増加させるよう前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの各々を転舵する。なお、小回り旋回モードにおいても、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同一角度でなく微少に異なる略同一角度転舵してもよい。
【００４１】
さらに小回り旋回モードでは、駆動機構１２２は、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪に前進方向の駆動力を与え、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回内輪に後進方向への駆動力を与える。なお、小回り旋回モードにおいて、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回内輪にに対し、駆動機構１２２が後進方向への駆動力を与える代わりに、制動機構１２４が制動力を与えてもよい。このとき、駆動機構１２２は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクで、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪を前進方向に駆動し、旋回内輪を後進方向に駆動する。駆動機構１２２は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクで前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを前進方向に駆動する。なお、駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲに駆動力を与えなくてもよい。このとき旋回中心Ｐは、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの中心軸上且つ車両内部に位置する。
【００４２】
図３（ａ）の（ｉｖ）に示すようにステアリング３２が左右のいずれかに所定角度θ２以上所定角度θ３未満の範囲で操舵された場合、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、信地旋回モードの第１段階で車輪１４を転舵し、および駆動する。
【００４３】
信地旋回モードの第１段階では、図３（ｂ）の（ｉｖ）に示すように、転舵機構１２０は、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲを逆位相に同一角度転舵する。このとき転舵機構１２０は、ステアリング３２が大きく転舵されるほど大きな角度で後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲを逆位相に転舵する。
【００４４】
また、駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲのうち旋回外輪を旋回内輪よりも高いトルクで駆動する。第１の実施形態では、信地旋回モードの第１段階においても駆動機構１２２は前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの双方を駆動する。しかし、駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲのうち旋回外輪だけを駆動して旋回内輪の駆動を回避してもよい。駆動機構１２２は、旋回モードの第１段階においても、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪を前進方向に駆動し、旋回内輪を後進方向に駆動する。このとき旋回中心Ｐは、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの中心軸よりも車両前方且つ車両内部に位置する。
【００４５】
図３（ａ）の（ｖ）に示すようにステアリング３２が左右のいずれかに所定角度θ３以上且つ操舵限界角度θ４以下の範囲で操舵された場合、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、信地旋回モードの第２段階で車輪１４を転舵し、および駆動する。
【００４６】
信地旋回モードの第２段階では、図３（ｂ）の（ｖ）に示すように、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を直進方向に戻すよう転舵する。第１の実施形態では、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を直進方向になるまで戻しているが、直進方向に戻る途中まで転舵してもよい。このとき駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪に後進方向の駆動力を与える。このとき旋回中心Ｐは、車両１０の略中央に位置する。
【００４７】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪１４の転舵および駆動の方法を示す図である。なお、特に言及しない限り第２の実施形態に係る操舵装置の構成および動作は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
第２の実施形態に係る操舵装置による通常旋回モードおよび小回り旋回モードは第１の実施形態と同様である。このため図４では、通常旋回モードおよび小回り旋回モードを示す図３（ｂ）の（ｉ）〜（ｉｉｉ）に相当する図は省略している。以下、図５および図６についても同様である。
【００４９】
図４の（ｉｖ）に示す信地旋回モードの第１段階は、第１の実施形態と同様である。しかし、第２の実施形態では、信地旋回モードの第２段階において、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を旋回外輪の逆位相となるよう転舵する。具体的には、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲのうち旋回外輪と同相に転舵されていた旋回内輪を、それまでの転舵方向と逆方向に転舵する。
【００５０】
このとき駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲのうち旋回外輪に前進方向の駆動力を与え、旋回内輪に後進方向の駆動力を与える。これにより図４（ｖ）に示すように、車両中央に旋回中心Ｐが位置するその場旋回モードを実現することができる。このように信地旋回モードの第２段階において前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を転舵および駆動することによっても、転舵および駆動を適切に行うことができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪１４の転舵および駆動の方法を示す図である。なお、特に言及しない限り第３の実施形態に係る操舵装置の構成および動作は上述の実施形態と同様である。以下、上述の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
第３の実施形態では、信地旋回モードの第２段階において、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を旋回外輪よりも大きい角度転舵する。このとき駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回外輪に旋回内輪よりも大きい駆動力を与える。また、駆動機構１２２は、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪にも旋回内輪よりも大きい駆動力を与える。これによっても、図５（ｖ）に示すように、車両中央に旋回中心Ｐが位置するその場旋回モードを実現することができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪１４の転舵および駆動の方法を示す図である。なお、特に言及しない限り第４の実施形態に係る操舵装置の構成および動作は上述の実施形態と同様である。以下、上述の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
第４の実施形態では、信地旋回モードの第２段階において、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を浮かせる、または接地荷重を低減させるよう、当該内輪におけるサスペンションのばね定数を下げる。ばね定数を下げるサスペンションの制御方法は公知であるため説明を省略する。これにより、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回外輪および後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの計３輪によって車両を支持しつつ旋回させる。このとき、車両重心Ｇがこの３輪を頂点とする三角形の中に入るよう、例えばバッテリなど車両にに配置された部品をモータなどのアクチュエータを用いて移動させる。このように前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を浮かせることで、残る３輪でその場旋回モードを実現できる。
【００５５】
なお、残る３輪の車高を上げることで、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を浮かせてもよい。車輪１４の各々の車高を上下させる技術は公知であるため説明を省略する。この態様によっても、残る３輪でその場旋回モードを実現できる。
【００５６】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 車両、 １２ 車体、 １４ 車輪、 １６ ブレーキ、 １８ ホイールシリンダ、 ２０ インホイールモータ、 ２４ 転舵モータ、 ２６ 転舵ＥＣＵ、 ３２ ステアリング、 ４４ ＥＣＢ−ＥＣＵ、 １００ 統合ＥＣＵ、 １２０ 転舵機構、 １２２ 駆動機構、 １２４ 制動機構、 ２００ 操舵装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置に関し、特に、前二輪および後二輪を有する車両を操舵する操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両が前進するときの旋回モードと、車両中央を中心に回転するよう方向を転換する旋回モードとを有する車両用操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１または２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５８６８１号公報
【特許文献２】特開２００９−９０８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献に記載された技術では、スイッチを押すことにより異なるモードに移行する。このため、運転者は、旋回モードを変更したいときにはスイッチを押さなければならなかった。また、操舵すべきステアリングの操舵角度、すなわち操舵量に適した旋回モードを選択する、などは困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易且つ適切に旋回モードを移行させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の操舵装置は、車両の前二輪および後二輪の各々をステアリングの操舵に基づいて転舵する転舵機構と、前二輪および後二輪の各々を個別に駆動する駆動機構と、を備える。前記転舵機構および前記駆動機構は、前記ステアリングの操舵量が増加する過程において、前二輪を同位相に転舵する通常旋回モードから、前二輪を同位相に転舵するとともに後二輪の旋回外輪に前進方向の駆動力を与え後二輪の旋回内輪に後進方向への駆動力を与える小回り旋回モードを介して、後二輪を逆位相に転舵する信地旋回モードに移行させる。
【０００７】
この態様によれば、ステアリングを操舵するという簡易な操作によって旋回モードを移行させることができる。また、ステアリングの操舵量が増加する過程において、通常旋回モード、小回り旋回モード、信地旋回モードとより急旋回に適した旋回モードに移行させることができる。
【０００８】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を直進方向に戻すよう転舵し、前記駆動機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪に後進方向の駆動力を与えてもよい。この態様によれば、適切に信地旋回を実行することができる。
【０００９】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を前二輪の旋回外輪の逆位相となるよう転舵してもよい。また、前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を前二輪の旋回外輪よりも大きい角度転舵してもよい。これらの態様によっても、適切に信地旋回を実行することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易且つ適切に旋回モードを移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る操舵装置の全体構成図である。
【図２】各ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】（ａ）は、ステアリングの操舵量が徐々に増加していく様子を示す図であり、（ｂ）は、ステアリングの操舵量の増加にしたがって旋回モードが移行していく様子を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪の転舵および駆動の方法を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪の転舵および駆動の方法を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪の転舵および駆動の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る操舵装置２００の全体構成図である。本図は車両を上方から見た図である。操舵装置２００が搭載された車両１０は、右前輪１４ＦＲ、左前輪１４ＦＬ、右後輪１４ＲＲ、左後輪１４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「車輪１４」という。また、左前輪１４ＦＬ、右前輪１４ＦＲを必要に応じて「前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲ」と総称し、左後輪１４ＲＬ、右後輪１４ＲＲを必要に応じて「後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲ」と総称する）からなる４つの車輪１４、および車体１２により構成される。
【００１４】
車輪１４の各々に対応して、車体１２には右前輪用インホイールモータ２０ＦＲ、左前輪用インホイールモータ２０ＦＬ、右後輪用インホイールモータ２０ＲＲ、左後輪用インホイールモータ２０ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「インホイールモータ２０」という）が設けられる。
【００１５】
インホイールモータ２０の各々は、ロータ、ステータ、および減速機構など（図示せず）を有している。ロータは車輪１４と同軸に回転可能に設けられる。ステータはロータを囲うように環状に巻回されたコイルによって構成され、インホイールモータ２０のカバーに固定される。減速機構は、ギア機構により構成され、ロータの回転を減速して車輪１４に伝達する。これにより車輪１４の各々はインホイールモータ２０によって独立して駆動可能とされている。
【００１６】
インホイールモータ２０の各々は、ハイブリッド電子制御ユニット４２（以下、「ＨＶ−ＥＣＵ４２」という）に接続される。インホイールモータ２０の各々は、バッテリ（図示せず）にも接続されており、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、バッテリからインホイールモータ２０の各々への電力の供給を制御することによって、車輪１４の各々の駆動を制御する。ＨＶ−ＥＣＵ４２は統合電子制御ユニット１００（以下、「電子制御ユニット」は「ＥＣＵ」という）に接続されており、統合ＥＣＵ１００は、アクセルペダルの踏み込み量を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ４２に供給する。統合ＥＣＵ１００から入力された信号に応じてインホイールモータ２０の各々へ供給する電力を決定する。
【００１７】
インホイールモータ２０の各々には、車輪速センサ２２が設けられている。本実施形態においては、車輪速センサ２２には、スリットが設けられモータの作動とともに回転可能な円板と光学センサを含む回転センサであるエンコーダが採用されている。なお、ホールＩＣ方式やピックアップコイル方式による回転センサが車輪速センサ２２に採用されてもよいことは勿論である。車輪速センサ２２の各々は統合ＥＣＵ１００に接続され、車輪速センサ２２の検出結果は統合ＥＣＵ１００に入力される。
【００１８】
車輪１４の各々は、車輪１４の各々に対応して車体１２に設けられたナックルアーム４０に回転可能に支持されている。ナックルアーム４０は上方においてアッパーアームのジョイント部と、下方においてロアアームのジョイント部と、略鉛直な軸を中心に回動可能に支持されている。このように、アッパーアームのジョイント部およびロアアームのジョイント部によって、仮想軸としてのキングピンが形成される。車輪１４はこのように形成されたキングピンを中心に転舵される。
【００１９】
車輪１４の各々に対応して、右前輪用転舵装置２５ＦＲ、左前輪用転舵装置２５ＦＬ、右後輪用転舵装置２５ＲＲ、左後輪用転舵装置２５ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「転舵装置２５」という）が車体１２に設けられている。転舵装置２５の各々には、右前輪用転舵モータ２４ＦＲ、左前輪用転舵モータ２４ＦＬ、右後輪用転舵モータ２４ＲＲ、左後輪用転舵モータ２４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「転舵モータ２４」という）が設けられている。また転舵装置２５の各々は、転舵モータ２４の他に、ボールねじ機構２７、およびタイロッド３８を有している。
【００２０】
タイロッド３８の車輪側端部は、ナックルアーム４０に回動可能に連結されている。タイロッド３８の他方の外周には、雄ねじ溝が形成されている。タイロッド３８の雄ねじ溝が形成された部分を覆うように、筒状に形成されたナット（図示せず）が配置される。ナットの内周には雌ねじ溝が形成されている。タイロッド３８の雄ねじ溝とナットの雌ねじ溝によって形成される転動路に複数の転動ボールが配置され、ボールねじ機構２７が構成される。転舵モータ２４はロータとステータを有しており、転舵モータ２４のロータがナットと同軸に固定される。転舵モータ２４が作動することによりロータおよびナットが回転すると、ボールねじ機構２７により、転舵モータ２４の回転運動がタイロッド３８の軸方向運動に変換され、タイロッド３８が軸方向に推進する。これにより、ナックルアーム４０が回動され、車輪１４がキングピンを中心に転舵される。
【００２１】
右前輪用転舵モータ２４ＦＲは右前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＲに接続される。同様に左前輪用転舵モータ２４ＦＬは左前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＬに、右後輪用転舵モータ２４ＲＲは右後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＲに、左後輪用転舵モータ２４ＲＬは左後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＬにそれぞれ接続される（以下、必要に応じ、右前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＲ、左前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＬ、右後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＲ、左後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＬを総称して「転舵ＥＣＵ２６」という）。転舵モータ２４の各々は、転舵ＥＣＵ２６から駆動信号が入力されることによって、駆動信号に応じた角度を回転する。転舵ＥＣＵ２６は、転舵モータ２４へ入力する駆動信号を制御することによって、車輪１４の各々の転舵角度を独立に制御する。転舵ＥＣＵ２６の各々は統合ＥＣＵ１００に接続されており、統合ＥＣＵ１００から入力された演算結果に応じて転舵モータ２４に入力する駆動信号を決定する。
【００２２】
また、車輪１４の各々に対応して、右前輪用ブレーキ１６ＦＲ、左前輪用ブレーキ１６ＦＬ、右後輪用ブレーキ１６ＲＲ、左後輪用ブレーキ１６ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「ブレーキ１６」という）が設けられている。本実施形態では、ブレーキ１６にはディスクブレーキが採用されている。ブレーキ１６の各々のキャリパ内に、右前輪用ホイールシリンダ１８ＦＲ、左前輪用ホイールシリンダ１８ＦＬ、右後輪用ホイールシリンダ１８ＲＲ、左後輪用ホイールシリンダ１８ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「ホイールシリンダ１８」という）が設けられている。ブレーキ１６はディスクロータ、キャリパ、ブレーキパッドなど（図示せず）を有しており、ディスクロータは車輪１４と共に回転可能に固定され、キャリパおよびブレーキパッドは車体１２側に固定されている。ホイールシリンダ１８の液圧が増圧されると、回転体としてのブレーキパッドに押圧体としてのブレーキパッドが押圧され、車輪１４に制動力が与えられる。
【００２３】
ホイールシリンダ１８の各々は、ブレーキ液圧発生装置５０に連通している。ブレーキ液圧発生装置５０に含まれる後述する増圧用バルブや減圧用バルブはＥＣＢ−ＥＣＵ４４に接続されている。ＥＣＢ−ＥＣＵ４４は、これらのバルブの開弁および閉弁を制御することにより、車輪１４の各々を独立にホイールシリンダ１８の液圧を制御する。ＥＣＢ−ＥＣＵ４４は統合ＥＣＵ１００に接続されており、統合ＥＣＵ１００から入力された演算結果を利用してこれらのバルブの開弁および閉弁を制御する。
【００２４】
車両１０の室内にはブレーキペダル２８が設けられている。ブレーキペダル２８はブレーキセンサ３０に接続されており、ブレーキセンサ３０は統合ＥＣＵ１００に接続されている。ユーザとしての運転者によりブレーキペダル２８が操作されると、ブレーキセンサ３０はブレーキセンサ３０の操作量を検出し、検出結果を統合ＥＣＵ１００に入力する。
【００２５】
また、車両１０の室内には、ステアリング３２が設けられている。ステアリング３２は回転可能なステアリングシャフトに固定されており、ステアリングシャフトには舵角センサ３４が設けられている。舵角センサ３４は統合ＥＣＵ１００に接続されている。運転者によりステアリング３２が操舵されると、舵角センサ３４はステアリング３２の操舵角度を検出し、検出結果を統合ＥＣＵ１００に入力する。
【００２６】
図２は、各ＥＣＵの機能ブロック図である。前述した通り、本実施形態の操舵装置２００には、統合ＥＣＵ１００、転舵ＥＣＵ２６、ＥＣＢ−ＥＣＵ４４、ＨＶ−ＥＣＵ４２などが含まれる。
【００２７】
統合ＥＣＵ１００は、演算ユニット１０２、ＲＡＭ１０４、ＲＯＭ１０６などを有する。ＲＯＭ１０６には、様々な演算を実行するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ１０４は、舵角センサ３４、ブレーキセンサ３０、車輪速センサ２２の検出結果を含む様々なデータが一時的に格納され、また、ＲＯＭ１０６に格納されたプログラムの実行のためのワークエリアとして利用される。演算ユニット１０２は、ＲＯＭ１０６に格納されたプログラムやＲＡＭ１０４に格納されたデータなどを利用して様々な演算を実行する。
【００２８】
統合ＥＣＵ１００は転舵ＥＣＵ２６に接続されており、算出された車輪１４の各々の目標転舵角度を転舵ＥＣＵ２６に入力する。転舵ＥＣＵ２６は、入力された演算結果を利用して車輪１４の各々の目標転舵角度を決定し、転舵モータ２４の各々に駆動信号を入力して車輪１４を目標転舵角度に転舵する。したがって、統合ＥＣＵ１００は、移動された旋回中心Ｐを中心に旋回するよう各々の車輪１４の転舵角度を決定する転舵制御手段として機能し、転舵装置２５は、移動された旋回中心Ｐを中心に旋回するよう各々の車輪１４を独立に転舵する転舵手段として機能する。以下、転舵ＥＣＵ２６および転舵モータ２４を必要に応じ「転舵機構１２０」と総称する。
【００２９】
ブレーキ液圧発生装置５０には、右前輪増圧用バルブ５２ＦＲ、左前輪増圧用バルブ５２ＦＬ、右後輪増圧用バルブ５２ＲＲ、左後輪増圧用バルブ５２ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「増圧用バルブ５２」という）が設けられている。増圧用バルブ５２は、リニアソレノイドバルブによって構成され、入力された電流のデューティーに応じて開弁または閉弁する。増圧用バルブ５２が開弁されることにより、アキュムレータ（図示せず）からホイールシリンダ１８へ作動液としてのブレーキオイルが供給され、ホイールシリンダ圧が増圧されることによって車輪１４へ与えられる制動力が増加される。
【００３０】
また、ブレーキ液圧発生装置５０には、右前輪減圧用バルブ５４ＦＲ、左前輪減圧用バルブ５４ＦＬ、右後輪減圧用バルブ５４ＲＲ、左後輪減圧用バルブ５４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「減圧用バルブ５４」という）が設けられている。減圧用バルブ５４は、リニアソレノイドバルブによって構成され、入力された電流のデューティーに応じて開弁または閉弁する。減圧用バルブ５４が開弁されることにより、ホイールシリンダ１８の作動液がリザーバへ逃がされ、ホイールシリンダ圧が減圧されることによって車輪１４へ与えられる制動力が減少される。
【００３１】
統合ＥＣＵ１００はＥＣＢ−ＥＣＵ４４に接続されており、算出されたホイールシリンダ１８の各々の目標ホイールシリンダ圧をＥＣＢ−ＥＣＵ４４に入力する。ＥＣＢ−ＥＣＵ４４は、入力された演算結果を利用してホイールシリンダ１８の各々の目標ホイールシリンダ圧を決定し、増圧用バルブ５２の各々、および減圧用バルブ５４の各々を駆動する駆動回路に制御電流を供給する。駆動回路の各々は、供給された制御電流に応じたデューティーで増圧用バルブ５２また減圧用バルブ５４に電流を供給する。これによって、ＥＣＢ−ＥＣＵ４４は、各々のホイールシリンダ１８の液圧を目標ホイールシリンダ圧に制御する。以下、ＥＣＢ−ＥＣＵ４４、増圧用バルブ５２、減圧用バルブ５４、およびホイールシリンダ１８を、必要に応じて「制動機構１２４」と総称する。
【００３２】
統合ＥＣＵ１００はＨＶ−ＥＣＵ４２に接続されており、算出された車輪１４の各々の目標駆動トルクをＨＶ−ＥＣＵ４２に入力する。ＨＶ−ＥＣＵ４２は、入力された演算結果を利用して車輪１４の各々の目標駆動トルクを決定し、インホイールモータ２０の各々に目標駆動トルクを発生させるための電流をバッテリからインホイールモータ２０の各々に供給して目標駆動トルクを発生させる。したがって、統合ＥＣＵ１００は、移動された旋回中心Ｐを中心に旋回するよう各々の車輪１４の駆動トルクを決定する駆動制御手段として機能し、インホイールモータ２０は、決定された駆動トルクによって各々の車輪１４を独立に駆動する駆動手段として機能する。以下、ＨＶ−ＥＣＵ４２およびインホイールモータ２０を、必要に応じて「駆動機構１２２」と総称する。
【００３３】
従来より、例えば前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲおよび後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲをそれぞれ逆位相に転舵することによって車両中央を中心に回転させるように車両を旋回させるその場旋回モードが知られている。しかしながら、その場旋回モードに移行させるためにはモード選択スイッチなどを操作するものが一般的であり、運転者はステアリング３２の操舵とは別の旋回モード選択操作を行う必要があった。
【００３４】
このため第１の実施形態では、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、ステアリング３２ホイールの操舵量が増加する過程において、通常旋回モードから小回り旋回モードを介して信地旋回モードに移行させる。通常旋回モードでは、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同位相に転舵する。小回り旋回モードでは、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同位相に転舵するとともに後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪に前進方向の駆動力を与え、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回内輪に後進方向への駆動力を与える。信地旋回モードでは、転舵機構１２０は、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲを逆位相に転舵する。これにより、ステアリング３２の操舵という簡易な操作によって、ステアリング３２の操舵量の増加にしたがって、より急旋回に適した旋回モードに移行させることができる。なお、本実施形態において「駆動力」とは、トルクを意味するものとする。以下、図３に関連して、この旋回モード移行制御について詳細に説明する。
【００３５】
図３（ａ）は、ステアリング３２の操舵量が徐々に増加していく様子を示す図であり、図３（ｂ）は、ステアリング３２の操舵量の増加にしたがって旋回モードが移行していく様子を示す図である。なお、図３（ｂ）において、破線矢印は車輪１４に必ずしも与えられなくてよい駆動力を示し、実線矢印は車輪１４に与えられる駆動力を示す。また、矢印の長さは駆動力の大きさを示している。なお、矢印の長さは理解が容易となる長さとされており、矢印の長さは駆動力の大きさと必ずしも比例していない。
【００３６】
図３（ａ）の（ｉ）に示すようにステアリング３２が操舵されていないときは、転舵機構１２０は、すべての車輪１４を非転舵状態とする。転舵機構１２０は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクが車輪１４の各々に与えられるよう、転舵モータ２４の各々の作動を制御する。
【００３７】
図３（ａ）の（ｉｉ）に示すようにステアリング３２が左右のいずれかに所定角度θ１未満の範囲で操舵された場合、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、通常旋回モードによって車輪１４を転舵し、および駆動する。
【００３８】
通常旋回モードでは、図３（ｂ）の（ｉｉ）に示すように、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同位相に同一角度転舵する。このため、旋回中心Ｐは、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの中心軸上且つ車両外側に位置する。なお、転舵機構１２０は、通常旋回モードにおいて、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同一角度でなく微少に異なる略同一角度転舵してもよい。転舵機構１２０は、ステアリング３２の操舵量が増加するほど前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの転舵量を増加させるよう前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの各々を転舵する。また、駆動機構１２２は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクで車輪１４を駆動するよう、インホイールモータ２０の各々の作動を制御する。このとき転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲおよび後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの双方を駆動してもよく、一方を駆動してもよい。このような通常旋回モードにおける車輪１４の転舵制御およびインホイールモータ２０の駆動制御は公知であるため、これ以上の照射な説明を省略する。
【００３９】
図３（ａ）の（ｉｉｉ）に示すようにステアリング３２が左右のいずれかに所定角度θ１以上所定角度θ２未満の範囲で操舵された場合、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、小回り旋回モードによって車輪１４を転舵し、および駆動する。
【００４０】
小回り旋回モードでは、図３（ｂ）の（ｉｉｉ）に示すように、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同位相に同一角度転舵する。このとき転舵機構１２０は、通常旋回モードと同様に、ステアリング３２の操舵量が増加するほど前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの転舵量を増加させるよう前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの各々を転舵する。なお、小回り旋回モードにおいても、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを同一角度でなく微少に異なる略同一角度転舵してもよい。
【００４１】
さらに小回り旋回モードでは、駆動機構１２２は、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪に前進方向の駆動力を与え、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回内輪に後進方向への駆動力を与える。なお、小回り旋回モードにおいて、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回内輪にに対し、駆動機構１２２が後進方向への駆動力を与える代わりに、制動機構１２４が制動力を与えてもよい。このとき、駆動機構１２２は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクで、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪を前進方向に駆動し、旋回内輪を後進方向に駆動する。駆動機構１２２は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクで前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲを前進方向に駆動する。なお、駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲに駆動力を与えなくてもよい。このとき旋回中心Ｐは、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの中心軸上且つ車両内部に位置する。
【００４２】
図３（ａ）の（ｉｖ）に示すようにステアリング３２が左右のいずれかに所定角度θ２以上所定角度θ３未満の範囲で操舵された場合、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、信地旋回モードの第１段階で車輪１４を転舵し、および駆動する。
【００４３】
信地旋回モードの第１段階では、図３（ｂ）の（ｉｖ）に示すように、転舵機構１２０は、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲを逆位相に同一角度転舵する。このとき転舵機構１２０は、ステアリング３２が大きく転舵されるほど大きな角度で後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲを逆位相に転舵する。
【００４４】
また、駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲのうち旋回外輪を旋回内輪よりも高いトルクで駆動する。第１の実施形態では、信地旋回モードの第１段階においても駆動機構１２２は前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの双方を駆動する。しかし、駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲのうち旋回外輪だけを駆動して旋回内輪の駆動を回避してもよい。駆動機構１２２は、旋回モードの第１段階においても、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪を前進方向に駆動し、旋回内輪を後進方向に駆動する。このとき旋回中心Ｐは、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの中心軸よりも車両前方且つ車両内部に位置する。
【００４５】
図３（ａ）の（ｖ）に示すようにステアリング３２が左右のいずれかに所定角度θ３以上且つ操舵限界角度θ４以下の範囲で操舵された場合、転舵機構１２０および駆動機構１２２は、信地旋回モードの第２段階で車輪１４を転舵し、および駆動する。
【００４６】
信地旋回モードの第２段階では、図３（ｂ）の（ｖ）に示すように、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を直進方向に戻すよう転舵する。第１の実施形態では、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を直進方向になるまで戻しているが、直進方向に戻る途中まで転舵してもよい。このとき駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪に後進方向の駆動力を与える。このとき旋回中心Ｐは、車両１０の略中央に位置する。
【００４７】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪１４の転舵および駆動の方法を示す図である。なお、特に言及しない限り第２の実施形態に係る操舵装置の構成および動作は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
第２の実施形態に係る操舵装置による通常旋回モードおよび小回り旋回モードは第１の実施形態と同様である。このため図４では、通常旋回モードおよび小回り旋回モードを示す図３（ｂ）の（ｉ）〜（ｉｉｉ）に相当する図は省略している。以下、図５および図６についても同様である。
【００４９】
図４の（ｉｖ）に示す信地旋回モードの第１段階は、第１の実施形態と同様である。しかし、第２の実施形態では、信地旋回モードの第２段階において、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を旋回外輪の逆位相となるよう転舵する。具体的には、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲのうち旋回外輪と同相に転舵されていた旋回内輪を、それまでの転舵方向と逆方向に転舵する。
【００５０】
このとき駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲのうち旋回外輪に前進方向の駆動力を与え、旋回内輪に後進方向の駆動力を与える。これにより図４（ｖ）に示すように、車両中央に旋回中心Ｐが位置するその場旋回モードを実現することができる。このように信地旋回モードの第２段階において前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を転舵および駆動することによっても、転舵および駆動を適切に行うことができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪１４の転舵および駆動の方法を示す図である。なお、特に言及しない限り第３の実施形態に係る操舵装置の構成および動作は上述の実施形態と同様である。以下、上述の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
第３の実施形態では、信地旋回モードの第２段階において、転舵機構１２０は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を旋回外輪よりも大きい角度転舵する。このとき駆動機構１２２は、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回外輪に旋回内輪よりも大きい駆動力を与える。また、駆動機構１２２は、後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの旋回外輪にも旋回内輪よりも大きい駆動力を与える。これによっても、図５（ｖ）に示すように、車両中央に旋回中心Ｐが位置するその場旋回モードを実現することができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係る操舵装置による信地旋回モードでの車輪１４の転舵および駆動の方法を示す図である。なお、特に言及しない限り第４の実施形態に係る操舵装置の構成および動作は上述の実施形態と同様である。以下、上述の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
第４の実施形態では、信地旋回モードの第２段階において、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を浮かせる、または接地荷重を低減させるよう、当該内輪におけるサスペンションのばね定数を下げる。ばね定数を下げるサスペンションの制御方法は公知であるため説明を省略する。これにより、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回外輪および後二輪１４ＲＬ、１４ＲＲの計３輪によって車両を支持しつつ旋回させる。このとき、車両重心Ｇがこの３輪を頂点とする三角形の中に入るよう、例えばバッテリなど車両にに配置された部品をモータなどのアクチュエータを用いて移動させる。このように前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を浮かせることで、残る３輪でその場旋回モードを実現できる。
【００５５】
なお、残る３輪の車高を上げることで、前二輪１４ＦＬ、１４ＦＲの旋回内輪を浮かせてもよい。車輪１４の各々の車高を上下させる技術は公知であるため説明を省略する。この態様によっても、残る３輪でその場旋回モードを実現できる。
【００５６】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 車両、 １２ 車体、 １４ 車輪、 １６ ブレーキ、 １８ ホイールシリンダ、 ２０ インホイールモータ、 ２４ 転舵モータ、 ２６ 転舵ＥＣＵ、 ３２ ステアリング、 ４４ ＥＣＢ−ＥＣＵ、 １００ 統合ＥＣＵ、 １２０ 転舵機構、 １２２ 駆動機構、 １２４ 制動機構、 ２００ 操舵装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前二輪および後二輪の各々をステアリングの操舵に基づいて転舵する転舵機構と、
前二輪および後二輪の各々を個別に駆動する駆動機構と、
を備え、
前記転舵機構および前記駆動機構は、前記ステアリングの操舵量が増加する過程において、前二輪を同位相に転舵する通常旋回モードから、前二輪を同位相に転舵するとともに後二輪の旋回外輪に前進方向の駆動力を与え後二輪の旋回内輪に後進方向への駆動力を与える小回り旋回モードを介して、後二輪を逆位相に転舵する信地旋回モードに移行させることを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を直進方向に戻すよう転舵し、
前記駆動機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪に後進方向の駆動力を与えることを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を前二輪の旋回外輪の逆位相となるよう転舵することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を前二輪の旋回外輪よりも大きい角度転舵することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項１】
車両の前二輪および後二輪の各々をステアリングの操舵に基づいて転舵する転舵機構と、
前二輪および後二輪の各々を個別に駆動する駆動機構と、
を備え、
前記転舵機構および前記駆動機構は、前記ステアリングの操舵量が増加する過程において、前二輪を同位相に転舵する通常旋回モードから、前二輪を同位相に転舵するとともに後二輪の旋回外輪に前進方向の駆動力を与え後二輪の旋回内輪に後進方向への駆動力を与える小回り旋回モードを介して、後二輪を逆位相に転舵する信地旋回モードに移行させることを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を直進方向に戻すよう転舵し、
前記駆動機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪に後進方向の駆動力を与えることを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を前二輪の旋回外輪の逆位相となるよう転舵することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記転舵機構は、前記信地旋回モードにおいて、前二輪の旋回内輪を前二輪の旋回外輪よりも大きい角度転舵することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９５３６２（Ｐ２０１３−９５３６２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２１６９（Ｐ２０１１−２４２１６９）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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