(57)【要約】【課題】  輪荷重を制御してトラクション性能を向上させる車両の輪荷重制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】  車両の輪荷重制御装置１であって、車輪ＨＡ，ＨＢに対して上下移動可能に支持される質量体２Ａ，２Ｂと、質量体２Ａ，２Ｂを上方向又は／及び下方向に移動させる移動手段３ｃ，３ｃと、移動手段３ｃ、３ｃを制御する制御手段６とを備え、移動手段３ｃ，３ｃによって質量体２Ａ，２Ｂを強制的に上下移動させることにより輪荷重を変動させ、走行するために必要な駆動力を発生させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に対して上下移動可能に支持される質量体と、
前記質量体を上方向又は／及び下方向に移動させる移動手段と、
前記移動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両の輪荷重制御装置。
【請求項２】
車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を備え、
前記制御手段は、前記スリップ率検出手段で検出したスリップ率が基準スリップ率以上の場合、前記移動手段を制御し、前記質量体を上下移動させることを特徴とする請求項１に記載する車両の輪荷重制御装置。
【請求項３】
前記質量体は、インホイールモータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する車両の輪荷重制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪にインホイールモータ等の質量体が設けられた車両の輪荷重制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車の一つの形態として、各車輪にインホイールモータを組み込み、各車輪をインホイールモータで直接駆動する車両が開発されている。インホイールモータを備える車両には、モータの出力軸に発生した振動が車輪に伝わるのを抑制するために、インホイールモータの出力軸と車輪との間にダンパを配設したものがある（特許文献１参照）。また、車輪にインホイールモータを組み込んだ場合、車輪が重くなり、荒れた路面では車輪自体が上下変動して接地性が悪化する。そこで、インホイールモータを備える車両には、接地性を向上させるために、車輪に取り付けられたサスペンションアームとインホイールモータとの間にダイナミックダンパを配設したものもある。この車両では、荒れた路面の場合、インホイールモータが車輪に対して上下方向に相対移動するので、車輪自体の上下変動が抑制されて接地性が良くなる。
【特許文献１】特開平９−１３２０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、車両は、様々な条件下で駆動力を発生させて走行しなければならないが、路面の状況によっては走行に必要な駆動力を発生させることができない場合がある。例えば、低摩擦係数の坂道では、駆動輪がスリップするので、輪荷重と路面摩擦係数によって決まる限界駆動力が登坂に必要な駆動力より小さくなる場合がある。この場合、サスペンションアームとインホイールモータとの間にダイナミックダンパを設けた車両でも、登坂に必要な駆動力を発生させることができないので、坂道を登ることができない。
【０００４】
そこで、本発明は、輪荷重を制御してトラクション性能を向上させる車両の輪荷重制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る車両の輪荷重制御装置は、車輪に対して上下移動可能に支持される質量体と、質量体を上方向又は／及び下方向に移動させる移動手段と、移動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この車両の輪荷重制御装置では、制御手段によって移動手段を制御し、移動手段により質量体を車輪に対して上下移動させることができる。質量体が車輪に対して相対的に上下移動すると、車輪の輪荷重が変動し、この輪荷重の変動に応じて駆動力も変動する。そのため、路面の状況等によって車両で発生させることができる駆動力に限界がある場合でも、この輪荷重制御装置では、輪荷重（すなわち、車輪の接地荷重）を増加させて接地性を向上させ、駆動力を増加させることができる。したがって、輪荷重制御装置は、様々な走行条件下で走行に必要な駆動力を発生させることができ、トラクション性能に優れる。
【０００７】
本発明の上記車両の輪荷重制御装置では、車輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を備え、制御手段は、スリップ率検出手段で検出したスリップ率が基準スリップ率以上の場合、移動手段を制御し、質量体を上下移動させる構成にすると好適である。
【０００８】
この車両の輪荷重制御装置では、スリップ率検出手段によって各車輪のスリップ率を検出し、制御手段によってスリップ率が基準スリップ率以上か否かを判断する。そして、輪荷重制御装置の制御手段では、スリップ率が基準スリップ率以上と判断した場合には移動手段を制御して質量体を上下移動させる。その結果、スリップしている車輪の輪荷重が増加し、スリップが抑制され、駆動力が増加する。このように、低摩擦係数路等において車輪がスリップした場合でも、走行に必要な駆動力を発生させることができ、走行が可能となる。
【０００９】
本発明の上記車両の輪荷重制御装置では、質量体を、インホイールモータとする構成としてもよい。
【００１０】
この車両の輪荷重制御装置では、インホイールモータが車輪に対して上下移動可能に支持され、インホイールモータが質量体として機能する。この車両は、インホイールモータによって各車輪が重くなるが、輪荷重制御装置で輪荷重を変動させることによって接地性が良くなり、様々な走行条件下で走行に必要な駆動力を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車輪に対して質量体を上下移動させることによって、輪荷重を変動させて駆動力を増加させることができるので、トラクション性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両の輪荷重制御装置の実施の形態を説明する。
【００１３】
本実施の形態では、本発明に係る車両の輪荷重制御装置を、左右の後輪にインホイールモータを組み込んだ後輪駆動車に構成された輪荷重制御装置に適用する。本実施の形態に係る輪荷重制御装置は、インホイールモータと車輪との間にダイナミックダンパが配設され、ダイナミックダンパに加振アクチュエータを備え、インホイールモータを制御するＥＣＵによって加振アクチュエータを制御する。
【００１４】
図１を参照して、本実施の形態に係る輪荷重制御装置１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る輪荷重制御装置の構成図である。
【００１５】
輪荷重制御装置１は、駆動輪である後輪の輪荷重を変動させることによって、後輪の駆動力を制御する。輪荷重を変動させるために、輪荷重制御装置１では、後輪に組み込まれたインホイールモータを強制的に上下移動させる。そのために、輪荷重制御装置１は、主な構成として、インホイールモータ２Ａ，２Ｂ、ダイナミックダンパ３Ａ，３Ｂ、フレキシブルカップリング４Ａ，４Ｂ、車輪速センサ５Ａ〜５Ｄ及びＥＣＵ[Electronic Control Unit]６を備えている。
【００１６】
なお、本実施の形態では、インホイールモータ２Ａ，２Ｂが特許請求の範囲に記載する質量体に相当し、ＥＣＵ６が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。
【００１７】
インホイールモータ２Ａ，２Ｂは、左右の後輪の回転駆動力を各々発生するモータであり、後輪のホイールＨＡ，ＨＢ内には各々組み込まれる。ホイールＨＡ，ＨＢにはサスペンションアームＡＡ，ＡＢが各々取り付けられ、このサスペンションアームＡＡ，ＡＢと車体Ｂとの間にはスプリングＳａとダンパＳｂからなるサスペンションＳＡ，ＳＢが各々設けられている。サスペンションアームＡＡ，ＡＢとインホイールモータ２Ａ，２Ｂとの間には、ダイナミックダンパ３Ａ，３Ｂが各々設けられている。さらに、インホイールモータ２Ａ，２Ｂの出力軸（図示せず）とホイールＨＡ，ＨＢとの間には、フレキシブルカップリング４Ａ，４Ｂが各々設けられている。
【００１８】
ダイナミックダンパ３Ａ，３Ｂは、後輪（ホイールＨＡ，ＨＢ）に対してインホイールモータ２Ａ，２Ｂを上下移動可能に支持するためのダンパである。また、ダイナミックダンパ３Ａ，３Ｂは、インホイールモータ２Ａ，２Ｂを後輪に対して強制的に上下移動させることができる。そのために、ダイナミックダンパ３Ａ、３Ｂは、サスペンションアームＡＡ，ＡＢとインホイールモータ２Ａ、２Ｂの中心軸上に設けられたフレーム２ａ，２ａとの間に取り付けられたスプリング３ａ，ダンパ３ｂ及び加振アクチュエータ３ｃからなる。なお、本実施の形態では、加振アクチュエータ３ｃが特許請求の範囲に記載する移動手段に相当する。
【００１９】
スプリング３ａ及びダンパ３ｂは、サスペンションアームＡＡ，ＡＢからインホイールモータ２Ａ，２Ｂを各々吊り、後輪に対してインホイールモータ２Ａ，２Ｂを上下方向に移動可能に支持している。また、スプリング３ａ及びダンパ３ｂは、所定のばね定数を有している。したがって、ダイナミックダンパ３Ａ，３Ｂでは、路面の状態に応じて後輪から振動が伝わったや加振アクチュエータ３ｃによって加振力を発生させた場合、インホイールモータ２Ａ，２Ｂを後輪に対してばね定数に応じた周期で各々上下移動させる。ちなみに、インホイールモータ２Ａ，２Ｂが上方向に移動した場合、インホイールモータ２Ａ，２Ｂの中心軸（出力軸）がホイールＨＡ，ＨＢの中心軸から上側になり、スプリング３ａが延びた状態となる。一方、インホイールモータ２Ａ，２Ｂが下方向に移動した場合、インホイールモータ２Ａ，２Ｂの中心軸がホイールＨＡ，ＨＢの中心軸から下側になり、スプリング３ａが縮んだ状態となり、後輪が路面に押えつけられた状態となる。
【００２０】
加振アクチュエータ３ｃは、インホイールモータ２Ａ，２Ｂに対して上下両方向の加振力を発生させるアクチュエータであり、ＥＣＵ６からの加振信号ＶＡ，ＶＢに応じて加振力を各々発生させる。したがって、ダイナミックダンパ３Ａ，３Ｂでは、加振アクチュエータ３ｃで加振力を発生させることによって、インホイールモータ２Ａ，２Ｂを強制的に上下移動させることができる。
【００２１】
なお、輪荷重制御装置１では、インホイールモータ２Ａ，２Ｂがマスとなり、インホイールモータ２Ａ，２Ｂ及びダイナミックバンパ３Ａ，３Ｂでマスダンパを構成している。このマスダンパにおけるマス（インホイールモータ２Ａ，２Ｂ）のストローク変動によって、輪荷重（タイヤの接地荷重）が変動する。このストローク変動はダイナミックバンパ３Ａ，３Ｂのばね定数に応じた周期でストローク量が変わり、ストローク量が多くなるほど後輪が路面に押えつけられ、輪荷重が増加する。
【００２２】
フレキシブルカップリング４Ａ，４Ｂは、左右のインホイールモータ２Ａ，２Ｂの出力軸とホイールＨＡ，ＨＢとをフレキシブルに連結する連結部材である。フレキシブルカップリング４Ａ，４Ｂでは、インホイールモータ２Ａ，２Ｂの出力軸とホイールＨＡ，ＨＢの中心軸とが相対的な上下移動によってずれた場合でも、インホイールモータ２Ａ，２Ｂの回転駆動力をホイールＨＡ，ＨＢに伝達する。
【００２３】
車輪速センサ５Ａ〜５Ｂは、４つの車輪の回転速度を各々検出するセンサであり、４つの車輪に各々取り付けられる。車輪速センサ５Ａ〜５Ｂでは、その検出値を車輪速信号ＷＡ〜ＷＤとしてＥＣＵ６に各々送信する。車輪速センサ５Ａ〜５Ｄの検出値により車輪速が算出されるが、特に、従動輪である前輪の車輪速センサ５Ｃ，５Ｄの検出値により算出される車輪速は車体速として用いられる。したがって、車輪速センサ５Ｃ，５Ｄは、車体速センサとしても機能する。なお、車輪速センサ５Ｃ，５Ｄ以外にもトランスミッションの回転数を検出するセンサ等の他の車体速センサを用いてもよい。
【００２４】
ＥＣＵ６は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ６は、アクセル開度センサ（図示せず）等の各種センサが接続され、各種センサからの検出信号に基づいてインホイールモータ２Ａ，２Ｂのモータ回転数等を設定し、インホイールモータ２Ａ，２Ｂを制御する。また、ＥＣＵ６は、車輪速センサ５Ａ〜５Ｄが接続され、車輪速信号ＷＡ〜ＷＤに基づいて加振アクチュエータ３ｃ，３ｃを制御し、駆動輪である後輪の輪荷重を制御する。この輪荷重制御を以下に詳細に説明する。
【００２５】
ＥＣＵ６では、車輪速信号ＷＡ〜ＷＤから４つの車輪の車輪速を各々算出する。この４つの車輪速のうち左右の前輪の車輪速を車体速として利用するが、２つの車体速の一方のみを利用してもよいし、平均値を利用してもよい。ＥＣＵ６では、左後輪の車輪速から車体速を減算し、その減算値を車体速で除算することによって左後輪のスリップ率を算出するとともに、右後輪の車輪速から車体速を減算し、その減算値を車体速で除算することによって右後輪のスリップ率を算出する。なお、本実施の形態では、車輪速センサ５Ａ〜５Ｄ及びＥＣＵ６によって特許請求の範囲に記載するスリップ率検出手段を構成する。
【００２６】
さらに、ＥＣＵ６では、左後輪のスリップ率を基準スリップ率と比較し、左後輪のスリップ率が基準スリップ率以上の場合には左後輪側の加振アクチュエータ３ｃの加振力を設定し、その加振力に応じた加振信号ＶＡを加振アクチュエータ３ｃに送信する。また、ＥＣＵ６では、右後輪のスリップ率を基準スリップ率と比較し、右後輪のスリップ率が基準スリップ率以上の場合には右後輪側の加振アクチュエータ３ｃの加振力を設定し、その加振力に応じた加振信号ＶＢを加振アクチュエータ３ｃに送信する。設定する加振力としては、スリップ率が大きいほど大きな加振力を設定してもよいし、インホイールモータ２Ａ，２Ｂのモータ回転数等に応じて設定してもよいし、予め設定した一定値でもよい。なお、基準スリップ率は、実験やシミュレーション等によって予め設定された値であり、駆動輪（後輪）のタイヤが路面を滑っていることを示す値である。また、基準スリップ率は、走行上支障をきたす路面摩擦係数に相当する値である。
【００２７】
図１を参照して、輪荷重制御装置１の動作について説明する。特に、ＥＣＵ６における輪荷重制御については図２のフローチャートに沿って説明する。図２は、図１のＥＣＵおける輪荷重制御を示すフローチャートである。
【００２８】
ＥＣＵ６では、アクセル開度等に基づいて左右のインホイールモータ２Ａ，２Ｂのモータ回転数を設定し、そのモータ回転数を得るために必要な電力（電流）を示す制御信号をインホイールモータ２Ａ，２Ｂに各々送信している。インホイールモータ２Ａ，２Ｂでは、制御信号に応じて回転駆動する。そして、その各回転駆動力が、フレキシブルカップリング４Ａ，４Ｂを介してホイールＨＡ，ＨＢに各々伝達される。また、車輪速センサ５Ａ〜５Ｄでは、４つの車輪の回転速度を各々検出し、車輪速信号ＷＡ〜ＷＤをＥＣＵ６に各々送信している。
【００２９】
ＥＣＵ６では、車輪速信号ＷＡ〜ＷＤを受信すると、その車輪速信号ＷＡ〜ＷＤを読み込む（Ｓ１）。そして、ＥＣＵ６では、車輪速信号ＷＡ〜ＷＤから各車輪の車輪速（従動輪の車輪速は車体速）を各々算出し、その車輪速及び車体速から駆動輪（後輪）のスリップ率を各々算出する（Ｓ２）。続いて、ＥＣＵ６では、駆動輪の各スリップ率が基準スリップ率以上か否かを各々判定する（Ｓ３）。
【００３０】
Ｓ３にてスリップ率が基準スリップ率未満と判定した場合、ＥＣＵ６では、Ｓ１の処理に戻る。この場合、ダイナミックダンパ３Ａ，３Ｂでは、加振アクチュエータ３ｃが作動せず、後輪（ホイールＨＡ，ＨＢ）から振動が伝わった場合にはスプリング３ａ及びダンパ３ｂがばね定数に応じた周期で伸縮する。そのため、インホイールモータ２Ａ，２Ｂは、路面の状況に応じてホイールＨＡ，ＨＢに対して上下方向に各々移動する。例えば、荒れた路面の場合、インホイールモータ２Ａ，２Ｂが後輪に対して上下方向に相対移動するので、車輪自体の上下変動が抑制されて接地性が良くなる。路面がフラットの場合、インホイールモータ２Ａ，２Ｂは、殆ど上下移動しないか、あるいは、全く移動しない。
【００３１】
Ｓ３にてスリップ率が基準スリップ率以上と判定した場合、ＥＣＵ６では、加振力を設定し、その加振力に応じた加振信号ＶＡ，ＶＢを加振アクチュエータ３ｃに送信する（Ｓ４）。加振アクチュエータ３ｃでは、加振信号ＶＡ，ＶＢを受信すると作動し、インホイールモータ２Ａ，２Ｂを上下両方に移動させる加振力を発生させる。ダイナミックダンパ３Ａ，３Ｂでは、加振アクチュエータ３ｃが加振力を発生させると、スプリング３ａ及びダンパ３ｂがばね定数に応じた周期で伸縮する。そのため、インホイールモータ２Ａ，２Ｂは、その加振力に応じてホイールＨＡ，ＨＢに対して強制的に上下方向に移動する。インホイールモータ２Ａ，２Ｂを強制的にストローク変動させると、後輪の輪荷重も変動する。特に、ストローク量が周期的に大きくなったときに、後輪が路面に押えつけられ、周期的に輪荷重が増加する。輪荷重が増加すると、後輪の接地性が良くなり、後輪の駆動力が大きくなる。
【００３２】
ちなみに、スリップ率判定は左右の駆動輪について別々に行っており、加振信号ＶＡ，ＶＢの設定も左右の加振アクチュエータ３ｃ，３ｃについて別々に行っている。したがって、雪道等で左右両方の駆動輪が滑っている場合には両方の加振信号ＶＡ，ＶＢが設定され、左右両方の加振アクチュエータ３ｃ，３ｃが作動する。また、水溜り等で左右一方の駆動輪が滑っている場合には一方の加振信号ＶＡ又は加振信号ＶＢが設定され、左右一方の加振アクチュエータ３ｃが作動する。左右両方の加振アクチュエータ３ｃ，３ｃを作動させる場合、インホイールモータ２Ａ，２Ｂの上下方向の移動位置が同じ位置になるように左右の加振アクチュエータ３ｃ，３ｃを制御する。
【００３３】
ＥＣＵ６では、Ｓ１〜Ｓ４の輪荷重制御を一定時間毎に実行し、低摩擦係数路等によってスリップ率が大きい場合には加振アクチュエータ３ｃ，３ｃを作動させてインホイールモータ２Ａ，２Ｂを強制的にストローク変動させる。輪荷重制御装置１では、このストローク変動によって輪荷重を周期的に増加させ、駆動力を周期的に増加させる。
【００３４】
図３を参照して、輪荷重制御装置１においてインホイールモータ２Ａ，２Ｂを強制的に上下移動させて輪荷重を変動させる場合の一例を説明する。図３は、図１の輪荷重制御装置を搭載した車両が低摩擦係数の坂道を登坂する場合であり、（ａ）が坂道で登坂する車両の側面図であり、（ｂ）が輪荷重を変動させた場合の駆動輪（後輪）における駆動力の時間変化を示すグラフである。
【００３５】
坂道Ｈにおける登坂では、平坦路における走行に比べて大きな駆動力が必要である。車両Ｖでは、この登坂に必要な駆動力（図３（ｂ）において破線で示す駆動力）以上の駆動力を発生させないと登坂することができない。また、坂道Ｈは、路面の摩擦係数が小さいため、スリップしやすい。
【００３６】
車両Ｖでは、インホイールモータ２Ａ，２Ｂを回転駆動し、左右の駆動輪に駆動力を発生させる。駆動力が大きくなると、駆動輪がスリップし始める。すると、輪荷重制御装置１では、左右の駆動輪のスリップ率が共に基準スリップ率以上となっていることを検知し、加振アクチュエータ３ｃ、３ｃによってインホイールモータ２Ａ，２Ｂを強制的に上下方向に移動させる。インホイールモータ２Ａ，２Ｂのストローク変動に応じて左右の駆動輪の輪荷重が変動し、左右の輪荷重が周期的に増加する。この左右の輪荷重の変動に応じて、駆動輪における駆動力（図３（ｂ）において実線で示す駆動力）も変動する。そのため、駆動力が、周期的に増加し、断続的に登坂に必要な駆動力を超える（図３（ｂ）の斜線部分参照）。その結果、車両Ｖは、坂道Ｈを登坂することができる。
【００３７】
ちなみに、車両Ｖに輪荷重制御装置１が搭載されていない場合、車両Ｖは、輪荷重を周期的に増加させることができないので、輪荷重と路面の摩擦係数とで決まる限界駆動力（図３（ｂ）おいて一点鎖線で示す駆動力）以上の駆動力を発生させることができない。そのため、車両Ｖは、坂道Ｈを登坂することができない。しかし、輪荷重制御装置１では、低摩擦係数路により車両Ｖで発生させることができる駆動力に限界がある場合でも、その限界駆動力以上の駆動力を発生させることができる。
【００３８】
輪荷重制御装置１によれば、インホイールモータ２Ａ，２Ｂを強制的に上下移動させることによって、駆動輪の輪荷重を周期的に増加させ、駆動力を周期的に増加させることができる。そのため、この輪荷重制御装置１は、スリップするような条件下でも走行に必要な駆動力を発生させることができ、トラクション性能に優れている。
【００３９】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００４０】
例えば、本実施の形態では駆動輪である左右の後輪にインホイールモータを設けた後輪駆動車に適用したが、左右の前輪にインホイールモータを設けた前輪駆動車や四輪にインホイールモータを設けた四輪駆動車にも適用可能である。また、本実施の形態では質量体をインホイールモータで構成したが、インホイールモータ以外にも車輪に対して上下移動可能に支持された質量体であれば適用可能である。
【００４１】
また、本実施の形態では駆動輪のスリップ率を検出し、駆動輪のスリップ率によって加振アクチュエータを制御する構成としたが、エンジントルク及び車両の前後加速度を検出し、エンジントルクに対する車両の前後加速度の変化によって加振アクチュエータを制御する構成等のトラクション性能を向上させる必要があるか否かの判断対象を他のものにしてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態では加振アクチュエータで上下両方向に加振力を発生させる構成としたが、上方向又は下方向の一方向のみに加振力を発生させる構成としてもよい。一方向に加振力を発生させた場合でも、インホイールモータは、ダイナミックダンパのスプリングの反発力が作用し、ダイナミックダンパのばね定数に応じて周期的に上下方向に移動する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施の形態に係る輪荷重制御装置の構成図である。
【図２】図１のＥＣＵおける輪荷重制御を示すフローチャートである。
【図３】図１の輪荷重制御装置を搭載した車両が低摩擦係数の坂道を登坂する場合であり、（ａ）が坂道で登坂する車両の側面図であり、（ｂ）が輪荷重を変動させた場合の駆動輪（後輪）における駆動力の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１…輪荷重制御装置、２Ａ，２Ｂ…インホイールモータ、２ａ…フレーム、３Ａ，３Ｂ…ダイナミックダンパ、３ａ…スプリング、３ｂ…ダンパ、３ｃ…加振アクチュエータ、４Ａ，４Ｂ…フレキシブルカップリング、５Ａ〜５Ｄ…車輪速センサ、６…ＥＣＵ
【図１】
2005104324.tif 000003
【図２】
2005104324.tif 000004
【図３】
2005104324.tif 000005