車両懸架装置
【課題】 キャンバ角とステア角の制御をシンプルな構成で行うことのできる、新たな構成の車両懸架装置を提供する。
【解決手段】 車両懸架装置１０は、操舵に基づき車輪１８のステア角またはキャンバ角を変化させる第１回転装置２０と、第１回転装置２０を変位させ、第１回転装置２０をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２回転装置２２と、この第２回転装置２２を制御するＥＣＵと、を含む。第１回転装置２０の第１回転軸２６が車体１４の前後方向と略平行な方向に向く場合、第１回転装置２０の回転力により車輪１８は車幅方向に対して傾き、キャンバ角を変化できる。また、第１回転装置２０の第１回転軸２６が、路面に対して略垂直な方向に向く場合、第１回転装置２０の回転力により車輪１８は転舵し、ステア角を変化できる。
【解決手段】 車両懸架装置１０は、操舵に基づき車輪１８のステア角またはキャンバ角を変化させる第１回転装置２０と、第１回転装置２０を変位させ、第１回転装置２０をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２回転装置２２と、この第２回転装置２２を制御するＥＣＵと、を含む。第１回転装置２０の第１回転軸２６が車体１４の前後方向と略平行な方向に向く場合、第１回転装置２０の回転力により車輪１８は車幅方向に対して傾き、キャンバ角を変化できる。また、第１回転装置２０の第１回転軸２６が、路面に対して略垂直な方向に向く場合、第１回転装置２０の回転力により車輪１８は転舵し、ステア角を変化できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両懸架装置、特に、車輪のステア角とキャンバ角の制御を行う車両懸架装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を旋回させる場合、通常、ステアリングホイールを操作し、車輪を旋回方向に転舵することで達成する。すなわち、車両を旋回させるときに、ステアリングホイールの操作により車輪に舵角を与えることで車両進行方向に対する横すべり角を発生させる。すると、車輪の接地面にその横すべり角に応じた横力が発生し、この横力により車両が旋回する。一方、ダブルウィッシュボーン型懸架装置などでは、旋回時に車体がロールすると、構造上、車輪が路面に対して旋回円の内側へ傾く。このように車輪が傾くと横すべり角による横力とは別に、車輪の傾き角、いわゆるキャンバ角に応じたキャンバスラストが発生する。このキャンバスラストが車両の旋回力に影響を与えることが知られている。そこで、例えば、特許文献１に記載された操舵装置においては、旋回時に車輪を旋回中心側に傾けることにより、積極的にキャンバスラストを得るようにして旋回力を向上している。また同様な技術が特許文献２にも記載されている。
【特許文献１】特開平５−１１６６３７号公報
【特許文献２】特開２００１−５５０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述したようなキャンバ角を制御する装置の場合、キャンバ角の制御による旋回力が期待できるのは主に高速走行時であり、低速走行時には、キャンバ角を制御しても大きな旋回力は期待できず、転舵によるステア角の制御が必要になる。つまり、高速走行用のキャンバ角制御アクチュエータと、低速走行用のステア角制御アクチュエータとを搭載する必要が生じる。その結果、懸架装置の大型化、複雑化、さらには重量化を招き、走行性能の向上を妨げる原因の一つになっていた。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、キャンバ角とステア角の制御をシンプルな構成で行える新たな構成の車両懸架装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様では、車輪と車体とを連結する車両懸架装置であって、前記車輪の半径方向と略平行な方向の第１回転軸を有し、操舵に基づき前記車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１回転機構と、前記車体の幅方向と略平行な方向の第２回転軸を有し、前記第１回転機構の前記車輪に対する回転付与位置を変化させ、前記第１回転機構をステア角変更姿勢またはキャンバ角変更姿勢のいずれか一方に変化させる第２回転機構と、前記第２回転機構を制御する回転制御手段と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
この態様によれば、第２回転機構と車輪の位置関係を変化させるのみで、第１回転機構をステア角変更姿勢またはキャンバ角変更姿勢のいずれか一方の姿勢を取らせることが可能であり、ステア角制御とキャンバ角制御をシンプルな構造の切り替えにより実現できる。
【０００７】
また、上記態様において、前記回転制御手段は、前記第１回転機構がキャンバ角変更姿勢の場合、前記第１回転軸が車両の前後方向に近づき、前記第１回転機構がステア角制御姿勢の場合、前記第１回転軸が車両の上下方向に近づくように、前記第２回転機構を制御してもよい。第１回転軸が車両の前後方向に近づくとは、第１回転軸が完全に水平方向を向き車両前後方向となる場合も含む。同様に、第１回転軸が車両の上下方向に近づくとは、第１回転軸が完全に垂直方向を向き車両前後方向となる場合も含むものとする。また、完全な水平状態または完全な垂直状態になるに至る状態も含む。この態様によれば、第１回転機構の第１回転軸の方向を制御することによりステア角制御とキャンバ角制御とを容易に行える。
【０００８】
また、上記態様において、前記回転制御手段は、前輪と後輪との間隔を変化させることにより、前記第２回転機構を回転させるようにしてもよい。また、上記態様において、前記回転制御手段は、前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御により前輪と後輪との間隔を変化させることができる。この態様によれば、車輪の駆動を第２回転機構の駆動源として利用でき、装置構成の簡略化に寄与できる。例えば、車輪を互いに異なる方向回転させれば、前輪と後輪の間隔を接離できる。また、前輪と後輪とでトルク差を設けることにより前輪と後輪の間隔を接離できる。さらに、例えば、前輪に対して後輪のトルクを高くすれば、車輪間隔は狭くなる。逆に前輪に対して後輪のトルクを低くすれば、車輪間隔は広くなる。また、前輪または後輪のトルクをゼロ、つまり停止させ、他方を前進または後進駆動すれば同様に車輪間隔の接離ができる。
【０００９】
また、上記態様において、前記回転制御手段は、車輪内に配置されたインホイールモータを制御して前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御を行うようにしてもよい。また、上記態様において、前記回転制御手段は、車両駆動源の出力およびトランスミッションの制御により前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御を行うようにしてもよい。この態様によれば、車輪間隔の接離動作を既存の構成により容易に実現できる。
【００１０】
なお、車輪と車体とを連結する車両懸架装置は、操舵に基づき前記車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１の機構と、第１の機構を変位させ、第１の機構をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２の機構と、第２の機構を制御する制御手段と、を含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両懸架装置によれば、回転機構の姿勢切り替えを行えば、車輪のキャンバ角の制御とステア角の制御を容易に行える。また、装置構成のシンプル化、軽量化、コストダウンが行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
本実施形態の車両懸架装置は、操舵に基づき車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１の機構と、第１の機構を変位させ、第１の機構をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２の機構と、この第２の機構を制御する制御手段と、を含む。第１の機構の回転軸が車体の前後方向と略平行な方向に向く場合、第１の機構の回転力により車輪は車幅方向に対して傾き、キャンバ角を変化させられる。また、第１の機構の回転軸が、路面に対して略垂直な方向に向く場合、第１の機構の回転力により車輪は転舵し、ステア角を変化させられる。なお、略水平な方向や略垂直な方向とは、完全な水平状態、完全な垂直状態のみならず、実質的な水平状態、垂直状態を含むものとする。
【００１４】
ところで、車輪が高速で回転している場合、つまり車両が高速走行している場合、車輪を効率的に旋回させる手法として、キャンバ角を制御してキャンバスラストによる旋回力の取得が有効であることが知られている。これは、高速走行時は、車輪を転舵してステア角を変えて車輪の方向を変えるより、キャンバ角を変えて傾けた方が、路面に対する車輪の滑りを少なくでき、車輪、すなわちタイヤのグリップ性能を有効に利用して安定した旋回力が得られるためである。逆に、低速走行時には、キャンバ角による旋回力はあまり期待できない。また、低速の場合、タイヤの滑りも少ないので、タイヤを転舵した方が大きな旋回を容易に行える。そこで、高速走行時にはキャンバ角制御による旋回を行い、低速走行時にはステア角制御により旋回を行うことが、安定旋回を得る上で好ましい。
【００１５】
そこで、本実施形態では、第１の機構の姿勢を第２の機構により変化させることにより、キャンバ角制御とステア角制御を同一の機構で実現している。また、その結果、車両懸架装置の構成の簡略化、小型化、軽量化、全体コストの削減などを行っている。
【００１６】
図１は、本実施形態の車両懸架装置１０を含む車両１２の構成概念図である。なお、図１においては、本実施形態の車両懸架装置１０の動作を説明するためのリンク機構のみ示し、車両１２の駆動機構や制動機構などは図示を省略している。図１（ａ）は車両１２の上面図であり、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）は車両１２の側面図であり、それぞれ、リンクの異なる状態を示している。
【００１７】
本実施形態の車両１２は、通常の車両とは異なり、車体１４に対し、その前後方向にサスペンションリンク１６が配置され、車輪１８が車体１４の外側に突出した状態で配置されている。サスペンションリンク１６は、第１回転機構として第１回転装置２０、第２回転機構として第２回転装置２２が直列につながれ、その先端にホーク状部材２４に回転自在に支持された車輪１８が配置されている。
【００１８】
第１回転装置２０は、車輪１８の半径方向と略平行な方向の第１回転軸２６を有している。また、第２回転装置２２は、車体１４の幅方向と略平行な方向の第２回転軸２８を有している。第１回転装置２０は、内部にモータやギアで構成される駆動機構を有し、回転制御手段（後述するＥＣＵ）からの指令に従い、先端に支持する車輪１８の姿勢を変化させる。また、第２回転装置２２は、第２回転軸２８を中心にフリー状態で回転する回転機構であるが、所定の回転位置を維持できるように回転制御手段で制御可能なロック機構を有していることが望ましい。ロック機構としては、突出ピンを用いたものや摩擦ブレーキを用いるものなどが利用可能である。
【００１９】
本実施形態の車両懸架装置１０は、この第１回転装置２０と第２回転装置２２の協調動作により車輪１８のキャンバ角制御とステア角制御を同じ構造で実現している。例えば、図１（ｂ）に示すように、第２回転装置２２がサスペンションリンク１６を伸ばす位置で停止、ロックされている場合、すなわち、第１回転軸２６の中心軸が車両１２の前後方向に近づき路面とほぼ並行になっている場合、第１回転軸２６を中心として第１回転装置２０を回転させると、図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、ホーク状部材２４と共に車輪１８が車輪１８の幅方向（矢印Ａ方向）に倒れる。つまり、第１回転装置２０は、回転により車輪１８のキャンバ角を変化可能なキャンバ角変更姿勢を取ることができる。
【００２０】
一方、図１（ｃ）に示すように、前後の車輪１８を互いに接近させるように駆動した場合、第２回転装置２２は第２回転軸２８を中心に図中矢印Ｂ1，Ｂ2の方向に回転する。その結果、サスペンションリンク１６は第２回転軸２８を中心に屈曲し、第１回転装置２０の第１回転軸２６は、車両１２の上下方向に近づくように変位し、それと共に、車体１４が上方に持ち上げられる。そして、図１（ｄ）に示すように、第２回転装置２２をほぼ９０°屈曲させせると、第１回転装置２０の第１回転軸２６は、路面に対しほぼ垂直になる。この状態で、第２回転装置２２の回転をロックし、第１回転装置２０を第１回転軸２６を中心として回転させると、図１（ｄ）および図２（ｂ）に示すように、ホーク状部材２４と共に車輪１８が接地部分を中心に矢印Ｃ方向に回転する。すなわち、車輪１８が図中矢印Ｃ方向に転舵する。つまり、第１回転装置２０は、回転により車輪１８のステア角を変更可能なステア角変更姿勢がとれる。
【００２１】
本実施形態においては、第２回転装置２２の回転動作により、第１回転装置２０の第１回転軸２６の姿勢を変更すれば、第１回転装置２０のみの回転動作で、キャンバ角制御とステア角制御の両方を行うことができる。その結果、キャンバ角とステア角を別々のアクチュエータで制御する場合に比べ、車両懸架装置１０の構成を簡略化できると共に、軽量化、制御の簡略化が可能になる。また、全体の装置コストの低減に寄与できる。
【００２２】
ところで、図１（ｃ）において、第２回転装置２２を回転させる手段として、本実施形態では、車輪１８に内蔵された第３回転機構である第３回転装置３０として機能するインホイールモータを用いることができる。例えば、第３回転装置３０を用いて車輪１８を図１（ｃ）中矢印Ｄ1，Ｄ2で示す方向に回転させれば、前後の車輪１８を接近させることが可能であり、第２回転軸２８を回転させ、第１回転装置２０の第１回転軸２６をキャンバ角制御姿勢からステア角制御姿勢に変位できる。逆に、第３回転装置３０を用いて車輪１８を図１（ｃ）中矢印Ｄ1，Ｄ2と逆の方向に回転させれば、前後の車輪１８を離間させることが可能であり、第２回転軸２８を逆回転させ、第１回転装置２０の第１回転軸２６をステア角制御姿勢からキャンバ角制御姿勢に姿勢変位できる。なお、上述したように前後の車輪１８を互いに逆回転させる回転方向制御を行い前後の車輪１８の接離を行う場合、車両１２が停止していることが必要となる。しかし、前後の車輪１８の第３回転装置３０のトルク制御を行えば、前後の車輪１８を同方向に回転させても前後の車輪１８の接離動作を行える。つまり、車両１２の走行中でも第１回転装置２０の姿勢をキャンバ角制御姿勢とステア角制御姿勢のとの間の変更ができる。例えば、車両１２の前進中であれば、前輪の第３回転装置３０に比べ後輪の第３回転装置３０のトルクを大きくすれば、前後の車輪１８を接近させられる。また、前輪の第３回転装置３０に比べ後輪の第３回転装置３０のトルクを小さくすれば、前後の車輪１８を離反させられる。なお、車両１２の後退時には、トルクの大小関係を逆にすればよい。
【００２３】
このように、第１回転装置２０の姿勢を変化させる第２回転装置２２の回転を、車両１２が走行用として有している駆動源を用いて行えば、車両１２の全体構成の簡略化や軽量化が可能となる。
【００２４】
図３は、上述した車両懸架装置１０の制御を実現するための機能ブロック図である。
【００２５】
車体１４には、車体１４の状態を検出するために、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３４、車高センサ３６などが接続されている。車速センサ３２、ヨーレートセンサ３４、車高センサ３６などが検出した情報は、第１回転装置２０、第２回転装置２２、第３回転装置３０を制御する回転制御手段として機能するＥＣＵ３８に提供される。このほか、ＥＣＵ３８には、ステアリングセンサ４０やアクセルセンサ４２が接続されている。車速センサ３２は、現在車両１２の車速がキャンバ角制御姿勢をとるべきか、ステア角制御姿勢をとるべきかを判断するための情報を提供する。車高センサ３６は、現在車両１２の車高状態を検出し、キャンバ角制御姿勢かステア角制御姿勢かを判断する情報を提供する。また、本実施形態において、ドライバーが車両１２を所望の角度で旋回させようとしてステアリングホイールを操作する場合、車輪１８は、キャンバ角制御またはステア角制御によって旋回を実行する。したがってドライバーの操作するステアリングホイールの操作角度がそのまま車輪１８の転舵角度にはならない。つまり、本実施形態において、車輪１８の操舵機構は、ステアリングホイールと車輪１８を操作する機構とが機械的に接続されず、電気的に接続されて、車輪１８の姿勢を任意に決めることが可能ないわゆるステアバイワイヤ機構で構成されている。したがって、ＥＣＵ３８は、ヨーレートセンサ３４と、ステアリングセンサ４０からの情報に基づき、ドライバーが要求している旋回状態と、実際の旋回状態とを比較して、本実施形態の車両懸架装置１０で実際に必要な制御量を決めることになる。
【００２６】
ＥＣＵ３８は、車両１２の走行状態に応じて、サスペンションリンク１６に含まれる第１回転装置２０、第２回転装置２２、第３回転装置３０を制御し車輪１８のキャンバ角制御またはステア角制御を行う。なお、サスペンションリンク１６は、前輪右用（ＦＲリンク）、前輪左用（ＦＬリンク）、後輪右用（ＲＲリンク）、後輪左用（ＲＬリンク）で、それぞれ同一の構成を有し、第１回転装置２０、第２回転装置２２、第３回転装置３０には角度センサ４４がそれぞれ接続され、回転状態を検出して、ＥＣＵ３８にフィードバックしている。なお、図３の場合、図示を簡略化するため、サスペンションリンク１６を構成する第１回転装置２０、第２回転装置２２、第３回転装置３０は、前輪右用（ＦＲリンク）のみ示し、前輪左用（ＦＬリンク）、後輪右用（ＲＲリンク）、後輪左用（ＲＬリンク）の構成は省略している。同様に、各回転装置に接続された角度センサ４４も図示を省略して、１つのセンサユニットとして図示している。各サスペンションリンク１６は、図１で示すように、各車輪１８（ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬ）のキャンバ角またはステア角を制御して、車体１４を最適な旋回状態に制御する。
【００２７】
このように構成される車両懸架装置１０の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施形態においては、車両１２は定常時、図１（ｂ）のように、サスペンションリンク１６を伸ばした状態になっているものとする。まず、ＥＣＵ３８は、車両１２が走行を開始すると、車速センサ３２からの情報に基づき、現在の車速が所定速度以下、例えば、２０ｋｍ／ｈ以下か否かの判断を行う（Ｓ１００のＹまたはＮ）。もし、車速が２０ｋｍ／ｈ以下の場合（Ｓ１００のＹ）、さらに、ＥＣＵ３８は、ステアリングセンサ４０からの情報に基づき、現在ドライバーが大きな旋回を要求しているか否か、例えば、ステアリング角が９０°以上か否かの判断を行う（Ｓ１０２のＹまたはＮ）。
【００２８】
ステアリング角が９０°以上の場合（Ｓ１０２のＹ）、つまり、ドライバーが、低速走行状態で大きな旋回角を要求している場合、ＥＣＵ３８は、第２回転装置２２と第３回転装置３０とを協調して動かし、第１回転装置２０の姿勢を変化させる（Ｓ１０３）。つまり、図１（ｃ）に示すように、第３回転装置３０を駆動し車輪１８を矢印Ｄ1，Ｄ2方向に回転させ、前後の車輪１８を接近させる。その結果、第２回転軸２８が回転すると共に車体１４が上方に変位する。ＥＣＵ３８は、第２回転装置２２に接続された角度センサ４４からの情報に基づき、第２回転装置２２が基準位置、例えば、基準位置を図１（ｂ）の回転状態を０°とした場合、その基準位置から９０°回転した位置まで回転したか否かの判断を行う（Ｓ１０４のＹまたはＮ）。第２回転装置２２の回転角度が９０°に達していない場合（Ｓ１０４のＮ）、さらに、第３回転装置３０の回転を継続させ、第２回転装置２２の回転を行う。また、第２回転装置２２の回転角度が９０°に達した場合（Ｓ１０４のＹ）、つまり、サスペンションリンク１６が図１（ｄ）の状態になり、第１回転装置２０の第１回転軸２６が路面に対して略垂直になった場合、第１回転装置２０は、ステア角制御姿勢への移行が完了し、ドライバーが所望するステアリング角に応じて第１回転装置２０を動かし、ステア角変更制御を実行する（Ｓ１０６）。実際のステア角制御を行い旋回する場合、ヨーレートセンサ３４からの情報に基づきＥＣＵ３８は第１回転装置２０のフィードバック制御を行い、ドライバーの要求する旋回角が達成できるように第１回転装置２０を制御する。
【００２９】
なお、通常の操舵機構の場合、操舵角は、リンク機構構成上３０°程度であるが、本実施形態のサスペンションリンク１６のステア角制御姿勢では、ホーク状部材２４で車輪１８を上方から支持し、路面の接地点を中心に回転させるので、例えば、９０°の転舵が可能であり、旋回半径を小さくできる。これは例えば、車庫入れや縦列駐車時などに有効である。
【００３０】
一方、Ｓ１００において、車速が所定速度、例えば２０ｋｍ／ｈ以下でない場合（Ｓ１００のＮ）、つまり、車速が２０ｋｍ／ｈより早い場合、ＥＣＵ３８は、車両１２の旋回は、キャンバ角制御姿勢で行う方が好ましいと判断し、ドライバーが所望するステアリング角に応じて第１回転装置２０を動かし、キャンバ角変更制御を実行する（Ｓ１０８）。なお、実際のキャンバ角制御を行い旋回する場合、ヨーレートセンサ３４からの情報に基づきＥＣＵ３８は第１回転装置２０のフィードバック制御を行い、ドライバーの要求する旋回角が達成できるように第１回転装置２０を制御する。また、Ｓ１０２において、ステアリング角が例えば９０°以上でない場合（Ｓ１０２のＮ）、つまり、低速走行時でも、要求される旋回角があまり大きくない場合、ＥＣＵ３８は、車両１２の旋回は、キャンバ角制御姿勢で行う方が好ましいと判断する。そして、Ｓ１０８に移行して、ドライバーが所望するステアリング角に応じて第１回転装置２０を動かし、キャンバ角変更制御を実行する（Ｓ１０８）。この場合、サスペンションリンク１６の折りたたみ動作を行わないので、車両１２の車高は低い状態が維持され、車両１２を安定状態のまま旋回できる。
【００３１】
なお、図４のフローチャートでは、車両１２が定常時図１（ｂ）の状態であることを前提にしている。しかし、この前提がない場合、Ｓ１０８に移行する前に、ＥＣＵ３８は、車高センサ３６や角度センサ４４からの情報に基づき、現在サスペンションリンク１６の状態が、キャンバ角制御姿勢かステア角制御姿勢かの判断を行う。そして、サスペンションリンク１６がステア角制御姿勢の場合、つまり、図１（ｄ）の状態である場合には、第２回転装置２２と第３回転装置３０を協調して動かし、第１回転装置２０がキャンバ角制御姿勢になるように制御してからＳ１０８の処理を実行するようにすることが好ましい。
【００３２】
このように、本実施形態の車両懸架装置１０によれば、車両１２の走行状態に応じて、車輪１８に旋回力を発生させる車輪１８の姿勢制御状態を変化させるので低速走行時および高速走行時に車輪１８の性能を有効に利用した旋回動作を行える。また、車輪１８に対するキャンバ角制御とステア角制御の両方を、車輪１８に対する第１回転装置２０の姿勢の切り替えのみで行うので、車両懸架装置１０の構成が簡易化されると共に、軽量化が可能となる。また、制御も容易になると共に車両懸架装置１０全体のコストの低減にも寄与できる。
【００３３】
なお、図１で示した例では、前後の車輪１８を接離方向に移動させて第２回転装置２２を回転させる場合、車輪１８に内蔵された第３回転装置３０、具体的にはインホイールモータを利用した。しかし、車体１４側に搭載された駆動源、例えばエンジンやモータにより発生する力を制御すると共に、トランスミッションの制御を行うことで、車輪１８を所望の方向に回転させ車輪１８の接離動作が行える。例えば、ＦＦ車の場合、後側の車輪１８に制動力を与え、前側の車輪１８を後進させれば、前後の車輪１８は図１（ｃ）と同様に接近方向に移動させることができる。また、前後の車輪１８を離間方向に移動させる場合には、前側の車輪１８を先進方向に回転させればよい。なお、前後の車輪１８に独立にトルクを伝達できる車両の場合、インホイールモータの場合と同様に、前後の車輪１８のトルク制御を行い、トルク差をつければ、車両１２が走行状態にある場合でも、車輪１８の間隔を変更し、第１回転装置２０の姿勢を変えられる。この他、前後の車輪１８の間隔を任意に変更可能な機構であれば適宜採用できる。例えば、サスペンションリンク１６とは別にシリンダなどにより伸縮するリンクバーを前後の車輪１８間に掛け渡し、車輪１８間の間隔を変更するようにしても、本実施形態と同様な効果が得られる。
【００３４】
本実施形態では、車両懸架装置１０を実現するサスペンションリンク１６の一例を示したが、操舵に基づき車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１の機構と、第１の機構を変位させ、第１の機構をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２の機構とを含むリンク機構であれば、リンク構成は適宜変更可能である。例えば、回転機構の配列順を変更したり、他の回転機構を追加しても本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、本実施形態では、第２回転装置２２はフリーに回転する構成とし、第３回転装置３０などを用いて回転させる形態を示した。しかし、第２回転装置２２自体にモータやギヤで構成される駆動機構を設け自立回転する構成としても本実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態の図１（ｂ）では、第１回転軸２６が車両前後方向と水平になっている状態を示している。この状態が最も好ましい安定した状態であるが、完全に水平になる必要はなく、第１回転軸２６は車両前後方向と実質的に水平状態となれば角度が多少ついていても同様の効果が得られる。また、図１（ｄ）において、第１回転軸２６が垂直になっている状態を示している。この状態が最も好ましく安定した状態であるが、完全に垂直になる必要はなく、実質的に垂直状態となれば、垂直に対し角度が多少開いたり閉じたりしていても同様の効果が得られる。さらに、例えば図１（ｃ）の状態の時に、第１回転装置２０の回転を行えば、キャンバ角制御とステア角制御の両方を融合させて制御が可能となり、制御バリエーションを増やすこともできる。
【００３５】
また、本実施形態では、車両懸架装置１０のサスペンションリンク１６の動作を中心に概念的な構成を用いて説明したが、サスペンションリンク１６の伸縮動作が可能であれば、サスペンションリンク１６と車体１４との接続形態は適宜変更可能であり、図１で示す構造体を車両１２の外装ボディで覆い、外見上従来の車両と同様にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係る車両懸架装置を含む車両の構成概念とサスペンションリンクの動作を説明する説明図である。
【図２】本実施形態に係る車両懸架装置を含む車両の車輪のキャンバ角制御状態とステア角制御状態を説明する説明図である。
【図３】本実施形態に係る車両懸架装置の制御系のブロック図である。
【図４】本実施形態に係る車両懸架装置の制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 車両懸架装置、 １２ 車両、 １４ 車体、 １６ サスペンションリンク、 １８ 車輪、 ２０ 第１回転装置、 ２２ 第２回転装置、 ２４ ホーク状部材、 ２６ 第１回転軸、 ２８ 第２回転軸、 ３０ 第３回転装置、 ３２ 車速センサ、 ３４ ヨーレートセンサ、 ３６ 車高センサ、 ３８ ＥＣＵ、 ４０ ステアリングセンサ、 ４２ アクセルセンサ、 ４４ 角度センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両懸架装置、特に、車輪のステア角とキャンバ角の制御を行う車両懸架装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を旋回させる場合、通常、ステアリングホイールを操作し、車輪を旋回方向に転舵することで達成する。すなわち、車両を旋回させるときに、ステアリングホイールの操作により車輪に舵角を与えることで車両進行方向に対する横すべり角を発生させる。すると、車輪の接地面にその横すべり角に応じた横力が発生し、この横力により車両が旋回する。一方、ダブルウィッシュボーン型懸架装置などでは、旋回時に車体がロールすると、構造上、車輪が路面に対して旋回円の内側へ傾く。このように車輪が傾くと横すべり角による横力とは別に、車輪の傾き角、いわゆるキャンバ角に応じたキャンバスラストが発生する。このキャンバスラストが車両の旋回力に影響を与えることが知られている。そこで、例えば、特許文献１に記載された操舵装置においては、旋回時に車輪を旋回中心側に傾けることにより、積極的にキャンバスラストを得るようにして旋回力を向上している。また同様な技術が特許文献２にも記載されている。
【特許文献１】特開平５−１１６６３７号公報
【特許文献２】特開２００１−５５０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述したようなキャンバ角を制御する装置の場合、キャンバ角の制御による旋回力が期待できるのは主に高速走行時であり、低速走行時には、キャンバ角を制御しても大きな旋回力は期待できず、転舵によるステア角の制御が必要になる。つまり、高速走行用のキャンバ角制御アクチュエータと、低速走行用のステア角制御アクチュエータとを搭載する必要が生じる。その結果、懸架装置の大型化、複雑化、さらには重量化を招き、走行性能の向上を妨げる原因の一つになっていた。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、キャンバ角とステア角の制御をシンプルな構成で行える新たな構成の車両懸架装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様では、車輪と車体とを連結する車両懸架装置であって、前記車輪の半径方向と略平行な方向の第１回転軸を有し、操舵に基づき前記車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１回転機構と、前記車体の幅方向と略平行な方向の第２回転軸を有し、前記第１回転機構の前記車輪に対する回転付与位置を変化させ、前記第１回転機構をステア角変更姿勢またはキャンバ角変更姿勢のいずれか一方に変化させる第２回転機構と、前記第２回転機構を制御する回転制御手段と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
この態様によれば、第２回転機構と車輪の位置関係を変化させるのみで、第１回転機構をステア角変更姿勢またはキャンバ角変更姿勢のいずれか一方の姿勢を取らせることが可能であり、ステア角制御とキャンバ角制御をシンプルな構造の切り替えにより実現できる。
【０００７】
また、上記態様において、前記回転制御手段は、前記第１回転機構がキャンバ角変更姿勢の場合、前記第１回転軸が車両の前後方向に近づき、前記第１回転機構がステア角制御姿勢の場合、前記第１回転軸が車両の上下方向に近づくように、前記第２回転機構を制御してもよい。第１回転軸が車両の前後方向に近づくとは、第１回転軸が完全に水平方向を向き車両前後方向となる場合も含む。同様に、第１回転軸が車両の上下方向に近づくとは、第１回転軸が完全に垂直方向を向き車両前後方向となる場合も含むものとする。また、完全な水平状態または完全な垂直状態になるに至る状態も含む。この態様によれば、第１回転機構の第１回転軸の方向を制御することによりステア角制御とキャンバ角制御とを容易に行える。
【０００８】
また、上記態様において、前記回転制御手段は、前輪と後輪との間隔を変化させることにより、前記第２回転機構を回転させるようにしてもよい。また、上記態様において、前記回転制御手段は、前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御により前輪と後輪との間隔を変化させることができる。この態様によれば、車輪の駆動を第２回転機構の駆動源として利用でき、装置構成の簡略化に寄与できる。例えば、車輪を互いに異なる方向回転させれば、前輪と後輪の間隔を接離できる。また、前輪と後輪とでトルク差を設けることにより前輪と後輪の間隔を接離できる。さらに、例えば、前輪に対して後輪のトルクを高くすれば、車輪間隔は狭くなる。逆に前輪に対して後輪のトルクを低くすれば、車輪間隔は広くなる。また、前輪または後輪のトルクをゼロ、つまり停止させ、他方を前進または後進駆動すれば同様に車輪間隔の接離ができる。
【０００９】
また、上記態様において、前記回転制御手段は、車輪内に配置されたインホイールモータを制御して前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御を行うようにしてもよい。また、上記態様において、前記回転制御手段は、車両駆動源の出力およびトランスミッションの制御により前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御を行うようにしてもよい。この態様によれば、車輪間隔の接離動作を既存の構成により容易に実現できる。
【００１０】
なお、車輪と車体とを連結する車両懸架装置は、操舵に基づき前記車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１の機構と、第１の機構を変位させ、第１の機構をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２の機構と、第２の機構を制御する制御手段と、を含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両懸架装置によれば、回転機構の姿勢切り替えを行えば、車輪のキャンバ角の制御とステア角の制御を容易に行える。また、装置構成のシンプル化、軽量化、コストダウンが行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
本実施形態の車両懸架装置は、操舵に基づき車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１の機構と、第１の機構を変位させ、第１の機構をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２の機構と、この第２の機構を制御する制御手段と、を含む。第１の機構の回転軸が車体の前後方向と略平行な方向に向く場合、第１の機構の回転力により車輪は車幅方向に対して傾き、キャンバ角を変化させられる。また、第１の機構の回転軸が、路面に対して略垂直な方向に向く場合、第１の機構の回転力により車輪は転舵し、ステア角を変化させられる。なお、略水平な方向や略垂直な方向とは、完全な水平状態、完全な垂直状態のみならず、実質的な水平状態、垂直状態を含むものとする。
【００１４】
ところで、車輪が高速で回転している場合、つまり車両が高速走行している場合、車輪を効率的に旋回させる手法として、キャンバ角を制御してキャンバスラストによる旋回力の取得が有効であることが知られている。これは、高速走行時は、車輪を転舵してステア角を変えて車輪の方向を変えるより、キャンバ角を変えて傾けた方が、路面に対する車輪の滑りを少なくでき、車輪、すなわちタイヤのグリップ性能を有効に利用して安定した旋回力が得られるためである。逆に、低速走行時には、キャンバ角による旋回力はあまり期待できない。また、低速の場合、タイヤの滑りも少ないので、タイヤを転舵した方が大きな旋回を容易に行える。そこで、高速走行時にはキャンバ角制御による旋回を行い、低速走行時にはステア角制御により旋回を行うことが、安定旋回を得る上で好ましい。
【００１５】
そこで、本実施形態では、第１の機構の姿勢を第２の機構により変化させることにより、キャンバ角制御とステア角制御を同一の機構で実現している。また、その結果、車両懸架装置の構成の簡略化、小型化、軽量化、全体コストの削減などを行っている。
【００１６】
図１は、本実施形態の車両懸架装置１０を含む車両１２の構成概念図である。なお、図１においては、本実施形態の車両懸架装置１０の動作を説明するためのリンク機構のみ示し、車両１２の駆動機構や制動機構などは図示を省略している。図１（ａ）は車両１２の上面図であり、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）は車両１２の側面図であり、それぞれ、リンクの異なる状態を示している。
【００１７】
本実施形態の車両１２は、通常の車両とは異なり、車体１４に対し、その前後方向にサスペンションリンク１６が配置され、車輪１８が車体１４の外側に突出した状態で配置されている。サスペンションリンク１６は、第１回転機構として第１回転装置２０、第２回転機構として第２回転装置２２が直列につながれ、その先端にホーク状部材２４に回転自在に支持された車輪１８が配置されている。
【００１８】
第１回転装置２０は、車輪１８の半径方向と略平行な方向の第１回転軸２６を有している。また、第２回転装置２２は、車体１４の幅方向と略平行な方向の第２回転軸２８を有している。第１回転装置２０は、内部にモータやギアで構成される駆動機構を有し、回転制御手段（後述するＥＣＵ）からの指令に従い、先端に支持する車輪１８の姿勢を変化させる。また、第２回転装置２２は、第２回転軸２８を中心にフリー状態で回転する回転機構であるが、所定の回転位置を維持できるように回転制御手段で制御可能なロック機構を有していることが望ましい。ロック機構としては、突出ピンを用いたものや摩擦ブレーキを用いるものなどが利用可能である。
【００１９】
本実施形態の車両懸架装置１０は、この第１回転装置２０と第２回転装置２２の協調動作により車輪１８のキャンバ角制御とステア角制御を同じ構造で実現している。例えば、図１（ｂ）に示すように、第２回転装置２２がサスペンションリンク１６を伸ばす位置で停止、ロックされている場合、すなわち、第１回転軸２６の中心軸が車両１２の前後方向に近づき路面とほぼ並行になっている場合、第１回転軸２６を中心として第１回転装置２０を回転させると、図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、ホーク状部材２４と共に車輪１８が車輪１８の幅方向（矢印Ａ方向）に倒れる。つまり、第１回転装置２０は、回転により車輪１８のキャンバ角を変化可能なキャンバ角変更姿勢を取ることができる。
【００２０】
一方、図１（ｃ）に示すように、前後の車輪１８を互いに接近させるように駆動した場合、第２回転装置２２は第２回転軸２８を中心に図中矢印Ｂ1，Ｂ2の方向に回転する。その結果、サスペンションリンク１６は第２回転軸２８を中心に屈曲し、第１回転装置２０の第１回転軸２６は、車両１２の上下方向に近づくように変位し、それと共に、車体１４が上方に持ち上げられる。そして、図１（ｄ）に示すように、第２回転装置２２をほぼ９０°屈曲させせると、第１回転装置２０の第１回転軸２６は、路面に対しほぼ垂直になる。この状態で、第２回転装置２２の回転をロックし、第１回転装置２０を第１回転軸２６を中心として回転させると、図１（ｄ）および図２（ｂ）に示すように、ホーク状部材２４と共に車輪１８が接地部分を中心に矢印Ｃ方向に回転する。すなわち、車輪１８が図中矢印Ｃ方向に転舵する。つまり、第１回転装置２０は、回転により車輪１８のステア角を変更可能なステア角変更姿勢がとれる。
【００２１】
本実施形態においては、第２回転装置２２の回転動作により、第１回転装置２０の第１回転軸２６の姿勢を変更すれば、第１回転装置２０のみの回転動作で、キャンバ角制御とステア角制御の両方を行うことができる。その結果、キャンバ角とステア角を別々のアクチュエータで制御する場合に比べ、車両懸架装置１０の構成を簡略化できると共に、軽量化、制御の簡略化が可能になる。また、全体の装置コストの低減に寄与できる。
【００２２】
ところで、図１（ｃ）において、第２回転装置２２を回転させる手段として、本実施形態では、車輪１８に内蔵された第３回転機構である第３回転装置３０として機能するインホイールモータを用いることができる。例えば、第３回転装置３０を用いて車輪１８を図１（ｃ）中矢印Ｄ1，Ｄ2で示す方向に回転させれば、前後の車輪１８を接近させることが可能であり、第２回転軸２８を回転させ、第１回転装置２０の第１回転軸２６をキャンバ角制御姿勢からステア角制御姿勢に変位できる。逆に、第３回転装置３０を用いて車輪１８を図１（ｃ）中矢印Ｄ1，Ｄ2と逆の方向に回転させれば、前後の車輪１８を離間させることが可能であり、第２回転軸２８を逆回転させ、第１回転装置２０の第１回転軸２６をステア角制御姿勢からキャンバ角制御姿勢に姿勢変位できる。なお、上述したように前後の車輪１８を互いに逆回転させる回転方向制御を行い前後の車輪１８の接離を行う場合、車両１２が停止していることが必要となる。しかし、前後の車輪１８の第３回転装置３０のトルク制御を行えば、前後の車輪１８を同方向に回転させても前後の車輪１８の接離動作を行える。つまり、車両１２の走行中でも第１回転装置２０の姿勢をキャンバ角制御姿勢とステア角制御姿勢のとの間の変更ができる。例えば、車両１２の前進中であれば、前輪の第３回転装置３０に比べ後輪の第３回転装置３０のトルクを大きくすれば、前後の車輪１８を接近させられる。また、前輪の第３回転装置３０に比べ後輪の第３回転装置３０のトルクを小さくすれば、前後の車輪１８を離反させられる。なお、車両１２の後退時には、トルクの大小関係を逆にすればよい。
【００２３】
このように、第１回転装置２０の姿勢を変化させる第２回転装置２２の回転を、車両１２が走行用として有している駆動源を用いて行えば、車両１２の全体構成の簡略化や軽量化が可能となる。
【００２４】
図３は、上述した車両懸架装置１０の制御を実現するための機能ブロック図である。
【００２５】
車体１４には、車体１４の状態を検出するために、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３４、車高センサ３６などが接続されている。車速センサ３２、ヨーレートセンサ３４、車高センサ３６などが検出した情報は、第１回転装置２０、第２回転装置２２、第３回転装置３０を制御する回転制御手段として機能するＥＣＵ３８に提供される。このほか、ＥＣＵ３８には、ステアリングセンサ４０やアクセルセンサ４２が接続されている。車速センサ３２は、現在車両１２の車速がキャンバ角制御姿勢をとるべきか、ステア角制御姿勢をとるべきかを判断するための情報を提供する。車高センサ３６は、現在車両１２の車高状態を検出し、キャンバ角制御姿勢かステア角制御姿勢かを判断する情報を提供する。また、本実施形態において、ドライバーが車両１２を所望の角度で旋回させようとしてステアリングホイールを操作する場合、車輪１８は、キャンバ角制御またはステア角制御によって旋回を実行する。したがってドライバーの操作するステアリングホイールの操作角度がそのまま車輪１８の転舵角度にはならない。つまり、本実施形態において、車輪１８の操舵機構は、ステアリングホイールと車輪１８を操作する機構とが機械的に接続されず、電気的に接続されて、車輪１８の姿勢を任意に決めることが可能ないわゆるステアバイワイヤ機構で構成されている。したがって、ＥＣＵ３８は、ヨーレートセンサ３４と、ステアリングセンサ４０からの情報に基づき、ドライバーが要求している旋回状態と、実際の旋回状態とを比較して、本実施形態の車両懸架装置１０で実際に必要な制御量を決めることになる。
【００２６】
ＥＣＵ３８は、車両１２の走行状態に応じて、サスペンションリンク１６に含まれる第１回転装置２０、第２回転装置２２、第３回転装置３０を制御し車輪１８のキャンバ角制御またはステア角制御を行う。なお、サスペンションリンク１６は、前輪右用（ＦＲリンク）、前輪左用（ＦＬリンク）、後輪右用（ＲＲリンク）、後輪左用（ＲＬリンク）で、それぞれ同一の構成を有し、第１回転装置２０、第２回転装置２２、第３回転装置３０には角度センサ４４がそれぞれ接続され、回転状態を検出して、ＥＣＵ３８にフィードバックしている。なお、図３の場合、図示を簡略化するため、サスペンションリンク１６を構成する第１回転装置２０、第２回転装置２２、第３回転装置３０は、前輪右用（ＦＲリンク）のみ示し、前輪左用（ＦＬリンク）、後輪右用（ＲＲリンク）、後輪左用（ＲＬリンク）の構成は省略している。同様に、各回転装置に接続された角度センサ４４も図示を省略して、１つのセンサユニットとして図示している。各サスペンションリンク１６は、図１で示すように、各車輪１８（ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬ）のキャンバ角またはステア角を制御して、車体１４を最適な旋回状態に制御する。
【００２７】
このように構成される車両懸架装置１０の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施形態においては、車両１２は定常時、図１（ｂ）のように、サスペンションリンク１６を伸ばした状態になっているものとする。まず、ＥＣＵ３８は、車両１２が走行を開始すると、車速センサ３２からの情報に基づき、現在の車速が所定速度以下、例えば、２０ｋｍ／ｈ以下か否かの判断を行う（Ｓ１００のＹまたはＮ）。もし、車速が２０ｋｍ／ｈ以下の場合（Ｓ１００のＹ）、さらに、ＥＣＵ３８は、ステアリングセンサ４０からの情報に基づき、現在ドライバーが大きな旋回を要求しているか否か、例えば、ステアリング角が９０°以上か否かの判断を行う（Ｓ１０２のＹまたはＮ）。
【００２８】
ステアリング角が９０°以上の場合（Ｓ１０２のＹ）、つまり、ドライバーが、低速走行状態で大きな旋回角を要求している場合、ＥＣＵ３８は、第２回転装置２２と第３回転装置３０とを協調して動かし、第１回転装置２０の姿勢を変化させる（Ｓ１０３）。つまり、図１（ｃ）に示すように、第３回転装置３０を駆動し車輪１８を矢印Ｄ1，Ｄ2方向に回転させ、前後の車輪１８を接近させる。その結果、第２回転軸２８が回転すると共に車体１４が上方に変位する。ＥＣＵ３８は、第２回転装置２２に接続された角度センサ４４からの情報に基づき、第２回転装置２２が基準位置、例えば、基準位置を図１（ｂ）の回転状態を０°とした場合、その基準位置から９０°回転した位置まで回転したか否かの判断を行う（Ｓ１０４のＹまたはＮ）。第２回転装置２２の回転角度が９０°に達していない場合（Ｓ１０４のＮ）、さらに、第３回転装置３０の回転を継続させ、第２回転装置２２の回転を行う。また、第２回転装置２２の回転角度が９０°に達した場合（Ｓ１０４のＹ）、つまり、サスペンションリンク１６が図１（ｄ）の状態になり、第１回転装置２０の第１回転軸２６が路面に対して略垂直になった場合、第１回転装置２０は、ステア角制御姿勢への移行が完了し、ドライバーが所望するステアリング角に応じて第１回転装置２０を動かし、ステア角変更制御を実行する（Ｓ１０６）。実際のステア角制御を行い旋回する場合、ヨーレートセンサ３４からの情報に基づきＥＣＵ３８は第１回転装置２０のフィードバック制御を行い、ドライバーの要求する旋回角が達成できるように第１回転装置２０を制御する。
【００２９】
なお、通常の操舵機構の場合、操舵角は、リンク機構構成上３０°程度であるが、本実施形態のサスペンションリンク１６のステア角制御姿勢では、ホーク状部材２４で車輪１８を上方から支持し、路面の接地点を中心に回転させるので、例えば、９０°の転舵が可能であり、旋回半径を小さくできる。これは例えば、車庫入れや縦列駐車時などに有効である。
【００３０】
一方、Ｓ１００において、車速が所定速度、例えば２０ｋｍ／ｈ以下でない場合（Ｓ１００のＮ）、つまり、車速が２０ｋｍ／ｈより早い場合、ＥＣＵ３８は、車両１２の旋回は、キャンバ角制御姿勢で行う方が好ましいと判断し、ドライバーが所望するステアリング角に応じて第１回転装置２０を動かし、キャンバ角変更制御を実行する（Ｓ１０８）。なお、実際のキャンバ角制御を行い旋回する場合、ヨーレートセンサ３４からの情報に基づきＥＣＵ３８は第１回転装置２０のフィードバック制御を行い、ドライバーの要求する旋回角が達成できるように第１回転装置２０を制御する。また、Ｓ１０２において、ステアリング角が例えば９０°以上でない場合（Ｓ１０２のＮ）、つまり、低速走行時でも、要求される旋回角があまり大きくない場合、ＥＣＵ３８は、車両１２の旋回は、キャンバ角制御姿勢で行う方が好ましいと判断する。そして、Ｓ１０８に移行して、ドライバーが所望するステアリング角に応じて第１回転装置２０を動かし、キャンバ角変更制御を実行する（Ｓ１０８）。この場合、サスペンションリンク１６の折りたたみ動作を行わないので、車両１２の車高は低い状態が維持され、車両１２を安定状態のまま旋回できる。
【００３１】
なお、図４のフローチャートでは、車両１２が定常時図１（ｂ）の状態であることを前提にしている。しかし、この前提がない場合、Ｓ１０８に移行する前に、ＥＣＵ３８は、車高センサ３６や角度センサ４４からの情報に基づき、現在サスペンションリンク１６の状態が、キャンバ角制御姿勢かステア角制御姿勢かの判断を行う。そして、サスペンションリンク１６がステア角制御姿勢の場合、つまり、図１（ｄ）の状態である場合には、第２回転装置２２と第３回転装置３０を協調して動かし、第１回転装置２０がキャンバ角制御姿勢になるように制御してからＳ１０８の処理を実行するようにすることが好ましい。
【００３２】
このように、本実施形態の車両懸架装置１０によれば、車両１２の走行状態に応じて、車輪１８に旋回力を発生させる車輪１８の姿勢制御状態を変化させるので低速走行時および高速走行時に車輪１８の性能を有効に利用した旋回動作を行える。また、車輪１８に対するキャンバ角制御とステア角制御の両方を、車輪１８に対する第１回転装置２０の姿勢の切り替えのみで行うので、車両懸架装置１０の構成が簡易化されると共に、軽量化が可能となる。また、制御も容易になると共に車両懸架装置１０全体のコストの低減にも寄与できる。
【００３３】
なお、図１で示した例では、前後の車輪１８を接離方向に移動させて第２回転装置２２を回転させる場合、車輪１８に内蔵された第３回転装置３０、具体的にはインホイールモータを利用した。しかし、車体１４側に搭載された駆動源、例えばエンジンやモータにより発生する力を制御すると共に、トランスミッションの制御を行うことで、車輪１８を所望の方向に回転させ車輪１８の接離動作が行える。例えば、ＦＦ車の場合、後側の車輪１８に制動力を与え、前側の車輪１８を後進させれば、前後の車輪１８は図１（ｃ）と同様に接近方向に移動させることができる。また、前後の車輪１８を離間方向に移動させる場合には、前側の車輪１８を先進方向に回転させればよい。なお、前後の車輪１８に独立にトルクを伝達できる車両の場合、インホイールモータの場合と同様に、前後の車輪１８のトルク制御を行い、トルク差をつければ、車両１２が走行状態にある場合でも、車輪１８の間隔を変更し、第１回転装置２０の姿勢を変えられる。この他、前後の車輪１８の間隔を任意に変更可能な機構であれば適宜採用できる。例えば、サスペンションリンク１６とは別にシリンダなどにより伸縮するリンクバーを前後の車輪１８間に掛け渡し、車輪１８間の間隔を変更するようにしても、本実施形態と同様な効果が得られる。
【００３４】
本実施形態では、車両懸架装置１０を実現するサスペンションリンク１６の一例を示したが、操舵に基づき車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１の機構と、第１の機構を変位させ、第１の機構をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２の機構とを含むリンク機構であれば、リンク構成は適宜変更可能である。例えば、回転機構の配列順を変更したり、他の回転機構を追加しても本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、本実施形態では、第２回転装置２２はフリーに回転する構成とし、第３回転装置３０などを用いて回転させる形態を示した。しかし、第２回転装置２２自体にモータやギヤで構成される駆動機構を設け自立回転する構成としても本実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態の図１（ｂ）では、第１回転軸２６が車両前後方向と水平になっている状態を示している。この状態が最も好ましい安定した状態であるが、完全に水平になる必要はなく、第１回転軸２６は車両前後方向と実質的に水平状態となれば角度が多少ついていても同様の効果が得られる。また、図１（ｄ）において、第１回転軸２６が垂直になっている状態を示している。この状態が最も好ましく安定した状態であるが、完全に垂直になる必要はなく、実質的に垂直状態となれば、垂直に対し角度が多少開いたり閉じたりしていても同様の効果が得られる。さらに、例えば図１（ｃ）の状態の時に、第１回転装置２０の回転を行えば、キャンバ角制御とステア角制御の両方を融合させて制御が可能となり、制御バリエーションを増やすこともできる。
【００３５】
また、本実施形態では、車両懸架装置１０のサスペンションリンク１６の動作を中心に概念的な構成を用いて説明したが、サスペンションリンク１６の伸縮動作が可能であれば、サスペンションリンク１６と車体１４との接続形態は適宜変更可能であり、図１で示す構造体を車両１２の外装ボディで覆い、外見上従来の車両と同様にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係る車両懸架装置を含む車両の構成概念とサスペンションリンクの動作を説明する説明図である。
【図２】本実施形態に係る車両懸架装置を含む車両の車輪のキャンバ角制御状態とステア角制御状態を説明する説明図である。
【図３】本実施形態に係る車両懸架装置の制御系のブロック図である。
【図４】本実施形態に係る車両懸架装置の制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 車両懸架装置、 １２ 車両、 １４ 車体、 １６ サスペンションリンク、 １８ 車輪、 ２０ 第１回転装置、 ２２ 第２回転装置、 ２４ ホーク状部材、 ２６ 第１回転軸、 ２８ 第２回転軸、 ３０ 第３回転装置、 ３２ 車速センサ、 ３４ ヨーレートセンサ、 ３６ 車高センサ、 ３８ ＥＣＵ、 ４０ ステアリングセンサ、 ４２ アクセルセンサ、 ４４ 角度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と車体とを連結する車両懸架装置であって、
前記車輪の半径方向と略平行な方向の第１回転軸を有し、操舵に基づき前記車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１回転機構と、
前記車体の幅方向と略平行な方向の第２回転軸を有し、前記第１回転機構の前記車輪に対する回転付与位置を変化させ、前記第１回転機構をステア角変更姿勢またはキャンバ角変更姿勢のいずれか一方に変化させる第２回転機構と、
前記第２回転機構を制御する回転制御手段と、
を含むことを特徴とする車両懸架装置。
【請求項２】
前記回転制御手段は、前記第１回転機構がキャンバ角変更姿勢の場合、前記第１回転軸が車両の前後方向に近づき、前記第１回転機構がステア角制御姿勢の場合、前記第１回転軸が車両の上下方向に近づくように、前記第２回転機構を制御することを特徴とする請求項１記載の車両懸架装置。
【請求項３】
前記回転制御手段は、前輪と後輪との間隔を変化させることにより、前記第２回転機構を回転させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両懸架装置。
【請求項４】
前記回転制御手段は、前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御により前輪と後輪との間隔を変化させることを特徴とする請求項３記載の車両懸架装置。
【請求項５】
前記回転制御手段は、車輪内に配置されたインホイールモータを制御して前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御を行うことを特徴とする請求項４記載の車両懸架装置。
【請求項６】
前記回転制御手段は、車両駆動源の出力およびトランスミッションの制御により前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御を行うことを特徴とする請求項４記載の車両懸架装置。
【請求項７】
車輪と車体とを連結する車両懸架装置であって、
操舵に基づき前記車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１の機構と、
第１の機構を変位させ、第１の機構をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２の機構と、
第２の機構を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする車両懸架装置。
【請求項１】
車輪と車体とを連結する車両懸架装置であって、
前記車輪の半径方向と略平行な方向の第１回転軸を有し、操舵に基づき前記車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１回転機構と、
前記車体の幅方向と略平行な方向の第２回転軸を有し、前記第１回転機構の前記車輪に対する回転付与位置を変化させ、前記第１回転機構をステア角変更姿勢またはキャンバ角変更姿勢のいずれか一方に変化させる第２回転機構と、
前記第２回転機構を制御する回転制御手段と、
を含むことを特徴とする車両懸架装置。
【請求項２】
前記回転制御手段は、前記第１回転機構がキャンバ角変更姿勢の場合、前記第１回転軸が車両の前後方向に近づき、前記第１回転機構がステア角制御姿勢の場合、前記第１回転軸が車両の上下方向に近づくように、前記第２回転機構を制御することを特徴とする請求項１記載の車両懸架装置。
【請求項３】
前記回転制御手段は、前輪と後輪との間隔を変化させることにより、前記第２回転機構を回転させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両懸架装置。
【請求項４】
前記回転制御手段は、前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御により前輪と後輪との間隔を変化させることを特徴とする請求項３記載の車両懸架装置。
【請求項５】
前記回転制御手段は、車輪内に配置されたインホイールモータを制御して前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御を行うことを特徴とする請求項４記載の車両懸架装置。
【請求項６】
前記回転制御手段は、車両駆動源の出力およびトランスミッションの制御により前輪または後輪の少なくとも一方の回転方向制御、またはトルク制御を行うことを特徴とする請求項４記載の車両懸架装置。
【請求項７】
車輪と車体とを連結する車両懸架装置であって、
操舵に基づき前記車輪のステア角またはキャンバ角を変化させる第１の機構と、
第１の機構を変位させ、第１の機構をステア角変更姿勢とキャンバ角変更姿勢のいずれかをとらせる第２の機構と、
第２の機構を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする車両懸架装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３３５２５１（Ｐ２００６−３３５２５１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６３２９３（Ｐ２００５−１６３２９３）
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【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１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【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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