(57)【要約】【課題】  車両の走行状態に応じた車輪特性を得る。【解決手段】  左サイド流体室２４Ａと右サイド流体室２４Ｂは、それぞれタイヤ２０のサイド部に沿ってタイヤ内部に形成される。トレッド流体室２４Ｃは、タイヤ２０のトレッド面に沿ってタイヤ内部に形成される。左サイド流体室２４Ａ、右サイド流体室２４Ｂ、トレッド流体室２４Ｃ、および流体流通室２８には、オイルなどの流体が充填され、通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを介して相互に流体が流通可能となっている。通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃには、それぞれ、通路の開度を変更して流体の移動量を調節する開度制御手段２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが設けられている。開度制御手段は、センサ等により検出される車両の走行状態に応じて通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの開度を決定し、通路を通る流体の移動量を調節する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを備える車輪の特性を制御する装置であって、
相互に流体の流通が可能となるように前記タイヤの内部に形成された複数の流体室と、
車体の走行状態に応じて前記流体室間での流体の移動量を調節することによって車輪特性を変更する調節手段と、
を備えることを特徴とする車輪特性制御装置。
【請求項２】
中実のタイヤを備える車輪の特性を制御する装置であって、
前記タイヤのトレッド面に沿ってタイヤ内部に形成された扁平な空間であるトレッド流体室と、
前記トレッド流体室より車輪内周側に形成された流体流通室と、
前記トレッド流体室と前記流体流通室に充填された流体の移動を可能にする通路と、
前記通路の開度を調節して流体の移動量を制御する開度制御手段と、
走行状態に応じて前記通路の開度を決定し、その開度を前記開度制御手段に指令する開度決定手段と、
を備えることを特徴とする車輪特性制御装置。
【請求項３】
前記車輪を備えた車両の上下方向の加速度を検出する加速度センサをさらに備え、
前記開度決定手段は、前記加速度に基づいて前記通路の開度を決定することを特徴とする請求項２に記載の車輪特性制御装置。
【請求項４】
中実のタイヤを備える車輪の特性を制御する装置であって、
前記タイヤの少なくとも一方のサイド部に沿ってタイヤ内部に形成された扁平な空間であるサイド流体室と、
前記サイド流体室より車輪の幅方向中央に形成された流体流通室と、
前記サイド流体室と前記流体流通室に充填された流体の移動を可能にする通路と、
前記通路の開度を調節して流体の移動量を制御する開度制御手段と、
走行状態に応じて前記通路の開度を決定し、その開度を前記開度制御手段に指令する開度決定手段と、
を備えることを特徴とする車輪特性制御装置。
【請求項５】
前記車輪を備えた車両の横方向の加速度を検出する加速度センサをさらに備え、
前記開度決定手段は、前記加速度に基づいて前記通路の開度を決定することを特徴とする請求項４に記載の車輪特性制御装置。
【請求項６】
前記車輪を備えた車両の舵角を検出する舵角センサをさらに備え、
前記舵角センサの検出値が直進中であることを示すとき、前記開度決定手段は、前記通路の開度を最小にすることを特徴とする請求項４または５に記載の車輪特性制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行状態に応じて車輪特性を変更可能な車輪特性制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に備えられる車輪のタイヤの剛性は、車両の乗り心地や走行性能に大きく影響する。通常、タイヤの剛性は、タイヤのゴムそのものの硬度とタイヤ空気圧によって決まる。車両の走行状態に応じてタイヤの剛性を変更すれば、乗り心地や走行性能の観点からは好ましいが、タイヤ空気圧の調整は車両が停止していなければできない。また、車体に搭載されたアキュムレータを利用してタイヤ空気圧を調整する装置も知られているが、構造が複雑になる。
【０００３】
そこで、タイヤ単体で車輪特性を変更する種々の構造が考案されている。例えば、特許文献１には、タイヤ内部に設けた２つの液室を連通させ、両液室の液圧差を伝達するオリフィスを備えた車両用車輪が開示されている。この車輪によると、路面入力によりタイヤが弾性変形を繰り返し行うと、そのたびに高圧側の液室から低圧側の液室へオリフィスを経て液体が出入りして液体が振動し、このオリフィス内の液柱が路面からの入力と共振することによって、タイヤの動ばね定数を低下させることができるとしている。
【特許文献１】特開平４−３６８２０３号公報
【特許文献２】特開平４−３００７０３号公報
【特許文献３】特開平４−３１０４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１においては、特性がオリフィス径で決定されてしまうために、車両の走行状態が変化すると望ましい特性を得られなくなるおそれがある。
【０００５】
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、車両の走行状態に応じて車輪特性を変更可能な車輪特性制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、タイヤを備える車輪の特性を制御する車輪特性制御装置であって、相互に流体の流通が可能となるように前記タイヤの内部に形成された複数の流体室と、車体の走行状態に応じて前記流体室間での流体の移動量を調節することによって車輪特性を変更する調節手段と、を備えることを特徴とする。この態様によれば、センサ等で検出される車両の走行状態に応じた適切な特性を車輪に持たせることができる。
【０００７】
本発明の別の態様は、中実のタイヤを備える車輪の特性を制御する車両制御装置に関する。この装置は、前記タイヤのトレッド面に沿ってタイヤ内部に形成された扁平な空間であるトレッド流体室と、前記トレッド流体室より車輪内周側に形成された流体流通室と、前記トレッド流体室と前記流体流通室に充填された流体の移動を可能にする通路と、前記通路の開度を調節して流体の移動量を制御する開度制御手段と、走行状態に応じて前記通路の開度を決定し、その開度を前記開度制御手段に指令する開度決定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、通路の開度を調節することでトレッド流体室から流体流通室へ移動する流体に作用する減衰力を調節することができるので、車両の走行状態に応じて車輪特性を変更することができる。
【０００９】
車輪特性制御装置は、前記車輪を備えた車両の上下方向の加速度を検出する加速度センサをさらに備えてもよく、前記開度決定手段は、前記加速度に基づいて前記通路の開度を決定してもよい。このように、車両の上下方向の加速度に基づいて通路の開度を決定し、タイヤの上下方向の剛性を調節することで、車両の乗り心地を向上させることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様も、中実のタイヤを備える車輪の特性を制御する車輪特性制御装置に関する。この装置は、前記タイヤの少なくとも一方のサイド部に沿ってタイヤ内部に形成された扁平な空間であるサイド流体室と、前記サイド流体室より車輪の幅方向中央に形成された流体流通室と、前記サイド流体室と前記流体流通室に充填された流体の移動を可能にする通路と、前記通路の開度を調節して流体の移動量を制御する開度制御手段と、走行状態に応じて前記通路の開度を決定し、その開度を前記開度制御手段に指令する開度決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この態様によれば、通路の開度を調節することでサイド流体室から流体流通室へ移動する流体に作用する減衰力を調節することができるので、車両の走行状態に応じて車輪特性を変更することができる。
【００１２】
車輪特性制御装置は、前記車輪を備えた車両の横方向の加速度を検出する加速度センサをさらに備えてもよく、前記開度決定手段は、前記加速度に基づいて前記通路の開度を決定してもよい。このように、車両の横方向の加速度に基づいて通路の開度を決定し、タイヤの横方向の剛性を調節することで、車両転舵時の操縦安定性を向上させることができる。
【００１３】
車輪特性制御装置は、前記車輪を備えた車両の舵角を検出する舵角センサをさらに備えてもよく、前記舵角センサの検出値が直進中であることを示すとき、前記開度決定手段は、前記通路の開度を最小にすることが好ましい。こうすれば、サイド流体室から流体流通室への流体の移動に対して減衰力が作用するため、タイヤの横方向の剛性が増加し、車両直進時の操縦安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の車輪特性制御装置によれば、車両の走行状態に応じて車輪特性を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る車輪特性制御装置１０の全体構成を示す。中実のタイヤ２０はいわゆるソリッドタイヤである。タイヤ２０はホイール４０に組み付けられて車輪を構成し、図示しない車体に取り付けられる。タイヤ２０の内部には、タイヤ２０のトレッド面に沿った扁平な空間２４Ｃ（以下、「トレッド流体室２４Ｃ」という）が形成されている。トレッド流体室２４Ｃは、タイヤ２０の全周にわたってリング状に形成されていてもよいし、トレッド面に沿って適当な間隔を空けて複数のトレッド流体室２４Ｃが形成されていてもよい。タイヤ２０の内部には、さらにタイヤ２０のサイド部に沿った扁平な空間２４Ａ、２４Ｂ（以下、それぞれ「左サイド流体室２４Ａ」、「右サイド流体室２４Ｂ」という）が形成されている。トレッド流体室と同様に、左サイド流体室２４Ａおよび右サイド流体室２４Ｂは、タイヤ２０の全周にわたってリング状に形成されていてもよいし、タイヤ２０のサイド部に沿って適当な間隔を空けて複数の左サイド流体室２４Ａおよび右サイド流体室２４Ｂが形成されていてもよい。また、左サイド流体室２４Ａと右サイド流体室２４Ｂのうち、いずれか一方のみが形成されてもよい。
【００１６】
タイヤ２０の略中央には、流体流通室２８が形成される。この流体流通室２８は、トレッド流体室２４Ｃよりも車輪内周側に位置し、また左サイド流体室２４Ａおよび右サイド流体室２４Ｂに挟まれて、タイヤ２０の幅方向中央に位置することが好ましい。流体流通室２８と、左サイド流体室２４Ａおよび右サイド流体室２４Ｂとは、それぞれ左サイド通路２６Ａ、右サイド通路２６Ｂで連通される。また、流体流通室２８とトレッド流体室２４Ｃとは、トレッド通路２６Ｃで連通される。以下、左サイド通路２６Ａ、右サイド通路２６Ｂ、トレッド通路２６Ｃを総称するときは、単に「通路」と呼ぶ。
【００１７】
左サイド流体室２４Ａ、右サイド流体室２４Ｂ、トレッド流体室２４Ｃ、および流体流通室２８には、オイルなどの流体が充填され、通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを介して相互に流体が流通可能となっている。
【００１８】
左サイド通路２６Ａ、右サイド通路２６Ｂ、トレッド通路２６Ｃには、それぞれ、通路の開度を変更して流体の移動量を調節する左サイド開度制御手段２２Ａ、右サイド開度制御手段２２Ｂ、トレッド開度制御手段２２Ｃ（これらを総称するときは、単に「開度制御手段」とも呼ぶ）が設けられている。これらの開度制御手段は、例えば扁平な形状の通路の幅の狭い方向を挟むように対向して配置された一組のピエゾ素子である。ピエゾ素子に電圧を印加して通路の断面積を変化させることで、通路を通る流体の移動量を調節することができる。
【００１９】
ホイール４０には、図示しない電池により駆動される車輪側制御部３０が設置されている。また、図示しない車体の任意の位置には、車体側制御部５０が設置されている。車輪側制御部３０と車体側制御部５０とは、アンテナを介して無線通信が可能となるように構成される。車輪側制御部３０は車体側制御部５０と通信して車両の走行状態を取得し、この走行状態に基づいて、通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの開度を決定する。そして、車輪側制御部３０は、通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが決定された開度になるように、開度制御手段２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを駆動する。
【００２０】
図２は、図１に示した車輪側制御部３０と車体側制御部５０の機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２１】
車体側制御部５０は、送信部５２、舵角センサ５４、上下加速度センサ５６および横加速度センサ５８を含む。舵角センサ５４は、図示しない車両のドライバが操作するステアリングホイールの舵角を検出する。上下加速度センサ５６は、車体の上下方向の加速度（以下、「上下加速度」という）を検出する。横加速度センサ５８は、車体の横方向の加速度（以下、「横加速度」という）を検出する。各センサの検出値は送信部５２に送られ、送信部５２はこれらの検出値を図示しないアンテナを介して無線送信する。
【００２２】
車輪側制御部３０は、受信部３２、開度決定部２６および駆動部３８を含む。受信部３２は、図示しないアンテナを介して無線送信された各センサの検出値を受信し、開度決定部３６に送る。開度決定部３６は、各センサの検出値、つまり、舵角、上下加速度、横加速度に基づいて、車両の走行状態がより安定するように、通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃそれぞれの望ましい開度を決定し、それらの情報を駆動部３８に送る。駆動部３８は、通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが決定された開度になるように、開度制御手段２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに電圧を印加する。このようにして、左サイド流体室２４Ａ、右サイド流体室２４Ｂ、トレッド流体室２４Ｃ、および流体流通室２８間での流体の移動量が調節されることで、車輪特性を変更することができる。
【００２３】
続いて、図３のフローチャートを参照して、上述の開度決定部３６における処理について詳細に説明する。開度決定部３６は、舵角センサ５４の検出値である舵角を受け取り（Ｓ１０）、その値に基づいて車両が直進中であるか否かを判定する（Ｓ１２）。車両が直進中であれば（Ｓ１２のＹ）、開度決定部３６は、上下加速度センサ５６の検出値である上下加速度Ｇを取得し（Ｓ１６）、上下加速度Ｇの絶対値が所定のしきい値ＧＴ以下であるか否かを判定する（Ｓ１８）。このしきい値ＧＴは、車両の乗員が不快な乗り心地を感じない程度の上下加速度であり、実験的に決定される。上下加速度Ｇがしきい値ＧＴより大きければ（Ｓ１８のＮ）、開度決定部３６はトレッド通路２６Ｃの開度を現在値よりφだけ増加させた値に決定し、駆動部３８は、対応する開度制御手段２２Ｃに電圧を印加してトレッド通路２６Ｃの開度を決定された値に調節する（Ｓ２０）。開度決定部３６は再び上下加速度Ｇを取得し、しきい値ＧＴとの比較とトレッド通路２６Ｃの開度の増加を繰り返す（Ｓ１６〜Ｓ２０）。
【００２４】
上下加速度Ｇの絶対値がしきい値ＧＴ以下になったと判定されると（Ｓ１８のＹ）、このルーチンを終了する。このように、トレッド通路２６Ｃの開度を開いていくことで、トレッド流体室２４Ｃから流体流通室２８へと流体が移動しやすくなるため、タイヤ２０の上下方向の剛性が低下する。すると、車体の上下動をタイヤ２０で吸収しやすくなり、車体の上下加速度を適度な乗り心地となるまで抑えることができる。また、トレッド通路２６Ｃの開度を所定値φずつ徐々に増加させるため、タイヤ２０の上下方向の剛性を必要以上に低下させて、走行安定性に影響を与えるおそれが少なくなる。
【００２５】
Ｓ１２で、舵角センサ５４の検出値から車両が転舵中であると判定されると（Ｓ１２のＮ）、開度決定部３６は横加速度センサ５８の検出値である横加速度を取得する（Ｓ２２）。開度決定部３６は、予め準備されているテーブルを参照して、左サイド通路２６Ａ、右サイド通路２６Ｂの開度を決定し、駆動部３８は対応する左サイド開度制御手段２２Ａ、右サイド開度制御手段２２Ｂに電圧を印加して、通路の断面積を決定された値に調節する（Ｓ２４）。このテーブルは、開度と横加速度とが反比例の関係になるように設定されており、実験または車両挙動に関するシミュレーションを通じて決定される。こうすると、横加速度が大きくなるほど、左サイド通路２６Ａ、右サイド通路２６Ｂの開度が小さく調節されるため、左サイド流体室２４Ａおよび右サイド流体室２４Ｂから流体流通室２８への流体の移動に作用する減衰力が高くなる。したがって、転舵量が大きくなるほどタイヤ２０の横方向の見かけの剛性が増加することになるので、車両転舵時の操縦安定性を高めることができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、相互に流体の流通が可能となるようにタイヤ内に複数の流体室を設け、流体室間での流体の移動量を調節できるようにした。したがって、各センサで検出される車両の走行状態に応じた適切な特性を車輪に持たせることができる。
【００２７】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような実施例を述べる。
【００２８】
実施の形態では、中実のソリッドタイヤに各流体室や流体流通室を形成することを述べたが、タイヤのトレッド部またはサイドウォール部の内部に流体室や流体流通室を形成することが可能であれば、タイヤ空気室が内側に画成される通常のタイヤにも本発明を適用することができる。
【００２９】
実施の形態では、各流体室および流体流通室にオイルを充填することを述べたが、代わりに磁性流体（ＭＲ（Magneto-Rheological）流体ともいう）を充填し、さらに通路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの外周を取り囲むようにコイルを設けてもよい。ＭＲ流体は、磁界を印加することで見かけの粘度が著しく変化する流体である。コイルに通電すると、ＭＲ流体の粘度が高くなり各流体室と流体流通室との間での流体の流動性が低下するため、通路の開度を小さくしたときと同様の効果を得ることができる。また、ＭＲ流体を使用することによって、オイルなどの流体の場合よりも応答性が高まる。
さらに、流体として空気を使用してもよい。しかし、オイルなどの液体を使用した場合よりも応答性は低下する。
【００３０】
実施の形態では、左サイド流体室２４Ａ、右サイド流体室２４Ｂおよびトレッド流体室２４Ｃをすべて備えたタイヤ２０について述べたが、流体流通室２８Ｃとの間での流体の流通が確保されている限り、これらのうちのいずれか１つまたは２つのみを備えたタイヤも本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車輪特性制御装置の全体構成図である。
【図２】図１の車輪特性制御装置の機能ブロック図である。
【図３】図２の車輪側制御部における処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１０  車輪特性制御装置、  ２０  タイヤ、  ２２Ａ  左サイド開度制御手段、  ２２Ｂ  右サイド開度制御手段、  ２２Ｃ  トレッド開度制御手段、  ２４Ａ  左サイド流体室、  ２４Ｂ  右サイド流体室、  ２４Ｃ  トレッド流体室、  ２６Ａ  左サイド通路、  ２６Ｂ  右サイド通路、  ２６Ｃ  トレッド通路、  ２８  流体流通室、  ３０  車輪側制御部、  ３６  開度決定部、  ５０  車体側制御部、  ５４  舵角センサ、  ５６  上下加速度センサ、  ５８  横加速度センサ。
【図１】
2006335233.tif 000003
【図２】
2006335233.tif 000004
【図３】
2006335233.tif 000005