(57)【要約】【課題】  タイヤ移動に伴うタイヤ発生力の変動を抑制し、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現できるタイヤ位置可変車両およびタイヤ力変化抑制方法を提供する。【解決手段】  タイヤユニット300を移動させる際、タイヤ390の移動に伴う車両挙動変化を抑制するように、転舵アクチュエータ340を制御するタイヤ力変化抑制装置510を備える。【選択図】      図１
2009107459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを懸架するタイヤユニットと、
このタイヤユニットを車体に対して相対的に移動可能なタイヤユニット移動機構と、
このタイヤユニット移動機構の動作を制御するタイヤユニット移動制御手段と、
タイヤのトー角を変更する操舵機構と、
タイヤの回転角を変更する駆動機構と、
運転者が車両を運転するための運転操作手段と、
この運転操作手段への操作入力に基づいて運転者の要求する車両挙動である目標車両挙動を算出し、この目標車両挙動に基づいて前記操舵機構と前記駆動機構を制御する車両挙動制御手段と、
前記タイヤユニットを移動させる際、前記タイヤの移動に伴う車両挙動変化を抑制するように、前記操舵機構と前記駆動機構の少なくとも一方を制御するタイヤ力変化抑制手段と、
を備えることを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項２】
請求項１に記載のタイヤ位置可変車両において、
車両に作用する前後および左右方向の加速度を検出する加速度検出手段を備え、
前記タイヤユニット移動制御手段は、前記加速度と車両のサスペンションジオメトリに基づいて、各タイヤの輪荷重移動量が目標値となるように各タイヤユニットの位置を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項３】
請求項２に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤユニット移動制御手段は、前記輪荷重移動量がゼロとなるように各タイヤユニットの位置を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項４】
請求項２に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤユニット移動制御手段は、車両に作用する慣性の方向と同一方向にあるタイヤよりも反対方向にあるタイヤの輪荷重が大きくなるように各タイヤユニットの位置を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記車体のロール角およびピッチ角を検出する車両姿勢検出手段を備え、
前記タイヤユニット移動制御手段は、前記ロール角およびピッチ角がそれぞれ目標値となるように各タイヤユニットの位置を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項６】
請求項５に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤユニット移動制御手段は、前記ロール角およびピッチ角がゼロとなるように各タイヤユニットの位置を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤユニット移動制御手段は、車両の加速時には加速前に比して車体後方側の地上高を車体前方側の地上高よりも高くするピッチ角となるように各タイヤユニットの位置を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤユニット移動制御手段は、車両の減速時には減速前に比して車体前方側の地上高を車体後方側の地上高よりも高くするピッチ角となるように各タイヤユニットの位置を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤユニット移動制御手段は、車両の旋回時には車体の旋回外側の地上高を旋回内側の地上高よりも高くするロール角となるように各タイヤユニットを制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤ力変化抑制手段は、前記タイヤユニットがホイールベース方向に移動している場合、前記タイヤの移動に伴うタイヤ前後力変化を抑制するように前記駆動機構を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項１１】
請求項１０に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記車両挙動制御手段は、前記目標車両挙動として目標駆動力を算出するとともに、この目標駆動力を実現する各タイヤの目標スリップ率を算出し、
前記タイヤ力変化抑制手段は、移動中のタイヤのスリップ率と前記目標スリップ率との差分をゼロとするタイヤの回転数制御を行うことを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤ力変化抑制手段は、前記タイヤユニットがトレッドベース方向に移動している場合、前記タイヤの移動に伴うタイヤ横力変化を抑制するように前記操舵機構を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項１３】
請求項１２に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記車両挙動制御手段は、前記目標車両挙動として目標横力を算出するとともに、この目標横力を実現する各タイヤの目標スリップ角を算出し、
前記タイヤ力変化抑制手段は、前記タイヤの移動により発生するスリップ角である移動スリップ角を算出し、前記目標スリップ角と前記移動スリップ角との差分をゼロとするトー角制御を行うことを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項１４】
請求項１３に記載のタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤ力変化抑制手段は、前記目標スリップ角にタイヤの移動により発生する当該タイヤのトレッドベース方向の速度成分を加算して前記移動スリップ角を算出することを特徴とするタイヤ位置可変車両。
【請求項１５】
タイヤを懸架するタイヤユニットを車体に対して相対的に移動可能なタイヤユニット移動機構と、
運転操作に基づいて運転者の要求する車両挙動である目標車両挙動を算出し、この目標車両挙動に基づいてタイヤのトー角と駆動力を制御する車両挙動制御手段と、
を有するタイヤ位置可変車両において、
前記タイヤユニットを移動させる際、前記タイヤの移動に伴う車両挙動変化を抑制するように、移動中のタイヤのトー角と駆動力の少なくとも一方を制御することを特徴とするタイヤ位置可変車両のタイヤ力変化抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤを懸架するタイヤユニットを車体に対して相対的に移動可能なタイヤユニット移動機構を有するタイヤ位置可変車両の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、駐車スペースの縮小化と操縦安定性の向上との両立を図るために、車両の走行状態に応じて前後輪のトレッドベースをそれぞれ独立に変更可能な車両が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−２６４５１０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、上記従来技術にあっては、走行中にトレッドベースを変更する間、タイヤの移動に伴いタイヤ横力が変動するため、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、タイヤ移動に伴うタイヤ発生力の変動を抑制し、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現できるタイヤ位置可変車両およびタイヤ力変化抑制方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明のタイヤ位置可変車両では、タイヤユニットを移動させる際、タイヤの移動に伴う車両挙動変化を抑制するように、タイヤのトー角を変更する操舵機構と、タイヤの回転数を変更する駆動機構の少なくとも一方を制御するタイヤ力変化抑制手段を設けた。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、タイヤの移動に伴い発生するタイヤ発生力（タイヤ横力、タイヤ前後力）の変動を、タイヤのトー角と回転角との制御により打ち消すことで、目標車両挙動に応じた車両の運動状態量が維持されるため、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１，２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
［全体構成］
図１は実施例１のタイヤ位置可変車両のシステム構成を示す平面図、図２は実施例１のタイヤ位置可変車両のシステム構成を示す正面図、図３は実施例１のタイヤ位置可変車両の制御ブロック図であり、実施例１のタイヤ位置可変車両は、車体100と、操舵角センサ110と、アクセル開度センサ111と、加速度＆ヨーレートセンサ（加速度検出手段）120と、ピッチ＆ロール角センサ（車両姿勢検出手段）130と、車体速センサ140と、４つのタイヤユニット300と、車両挙動制御装置（車両挙動制御手段）400と、ジオメトリ制御装置（タイヤユニット移動制御手段）500と、を備えている。
【０００９】
操舵角センサ110は、運転者のステアリングホイール操作量（操舵角）を検出する。アクセル開度センサ111は、運転者のアクセルペダル操作量を検出する。ステアリングホイールとアクセルペダルは、運転者が車両を運転するための運転操作手段である。
加速度＆ヨーレートセンサ120は、車両の加速度とヨーレートをそれぞれ検出する。ピッチ＆ロール角センサ130は、車体のピッチ角とロール角をそれぞれ検出する。車体速センサ140は、車速（車体速）を検出する。
【００１０】
各タイヤユニット300は、タイヤユニット位置センサ310、転舵角センサ320、駆動アクチュエータ（駆動機構）330、転舵アクチュエータ（操舵機構）340、タイヤ位置変更アクチュエータ（タイヤユニット移動機構）350およびタイヤ390を備えている。
【００１１】
タイヤユニット位置センサ310は、車体100に対するタイヤ390（タイヤユニット300）の位置を検出する。タイヤ回転速センサ315は、タイヤ390の回転速度を検出する。転舵角センサ320は、タイヤ390の転舵角（車両前後方向に対してタイヤが成す角度）を検出する。
【００１２】
駆動アクチュエータ330は、タイヤ390に駆動トルクを付与する。駆動アクチュエータ330としては、例えば、インホイールモータを用いることができる。転舵アクチュエータ340は、タイヤ390の転舵角を可変する。転舵アクチュエータ340としては、例えば、電動モータを用いることができる。駆動アクチュエータ330および転舵アクチュエータ340は、車両挙動制御装置400およびジオメトリ制御装置500により制御される。
【００１３】
タイヤ位置変更アクチュエータ350は、車体100とタイヤユニット300との間に配置され、各タイヤユニット300を車幅方向に移動させることで、車体100からタイヤ390までの距離を変えることで、前後輪のトレッドベースを変更する。実施例１のタイヤ位置変更アクチュエータ350としては、例えば、液圧ピストンを用いることができる。このタイヤ位置変更アクチュエータ350は、ジオメトリ制御装置500により制御される。
【００１４】
車両挙動制御装置400は、運転者の要求である操舵角センサ110とアクセル開度センサ111からの信号に基づいて、運転者の要求する車両の運動状態量である目標車両挙動（目標駆動力と目標横力）を算出し、目標車両挙動を維持するための、各タイヤ390の目標スリップ率と目標スリップ角を求め、各駆動アクチュエータ330および各転舵アクチュエータ340を駆動する車両挙動制御を実行する。
【００１５】
ジオメトリ制御装置500は、車両挙動制御による車両挙動変化を加速度＆ヨーレートセンサ120、ピッチ＆ロール角センサ130および車体速センサ140により検出し、現在の車両状態に最も適したジオメトリ目標値を算出し、このジオメトリ目標値が得られるように、タイヤ位置変更アクチュエータ350に対しタイヤ位置の変更を指令するジオメトリ制御を実行する。ここで、ジオメトリ目標値は、例えば、各タイヤ390の輪荷重、車体100のロール角等をいう。
【００１６】
ジオメトリ制御装置500は、タイヤ力変化抑制装置（タイヤ力変化抑制手段）510を備えている。このタイヤ力変化抑制装置510は、ジオメトリ制御装置500により各タイヤ位置を変更する際、タイヤユニット300の位置変化速度（車体100に対する移動速度）を、タイヤユニット位置センサ310の検出信号から算出し、タイヤ位置を変更する過程で生じる横力の変動分を、タイヤ390のトー角制御によって打ち消すように転舵アクチュエータ340を駆動するタイヤ力変化抑制制御を実行する。
【００１７】
［ジオメトリ制御方法］
以下、実施例１のジオメトリ制御方法について説明する。
実施例１のジオメトリ制御では、各状況（車両に作用する加速度と車両のサスペンションジオメトリ）に応じて各タイヤ390の輪荷重を変化させることを目的としている。しかし、各輪荷重を決めるためには変化パラメータが多く、演算が複雑化する。よって、説明の簡単のため、実施例１では、２つの仮定を設定する。第１の仮定は、タイヤユニット300の位置を、重心を通る平面２軸（x/y軸）に対して左右または前後に対称とすることである。第２の仮定は、左右または前後間の距離はそれぞれ初期のトレッド・ホイールベース長さに固定することである。
【００１８】
（加速度に応じたジオメトリ制御）
車両の旋回時等、車両に車幅方向の加速度が作用する場合を考える。このとき、左右輪の輪荷重比を左：右＝ｒ：１とすると、図４に示すように、重心の前後方向加速度をＧ(x)、車幅方向加速度をＧ(y)、上下方向加速度をＧ(z)とし、トレッドベースをｌ、重心から左のトレッド長さをｌ1、右のトレッド長さをｌ2としたとき、重心から左右のトレッド長さｌ1，ｌ2は、加速度とサスペンションジオメトリとを用いて、下記の式(1),(2)のように表すことができる。
ｌ1＝（α×ｌ）／（α＋ｌ）＋（ｈ×Ｇ(y)）／Ｇ(z)  …(1)
ｌ2＝ｌ−ｌ1  …(2)
ただし、α＝ｒ／（１−ｒ）
【００１９】
そこで、実施例１では、加速度とサスペンションジオメトリに基づいて、各タイヤ390の輪荷重移動量がゼロとなるように各タイヤユニット300の位置を制御する。すなわち、旋回に伴う輪荷重移動がなければ、コーナリングパワーの減少は起こらず、旋回性能の低下が発生しないため、車両挙動を安定させることができる。コーナリングパワーの最大値を大きくする必要がない場合であっても、扁平率の高いタイヤを選択することが可能になるので、燃費の向上を期待することもできる。
【００２０】
また、別の方法としては、車両に作用する慣性の方向と同一方向のタイヤよりも反対方向のタイヤの輪荷重が大きくなるように、各タイヤユニット300の位置を制御することもできる。すなわち、旋回中は旋回内輪の輪荷重を旋回外側の輪荷重よりも大きくすることにより、ロールを抑制して乗り心地を向上させることができる。
【００２１】
（ロール角に応じたジオメトリ制御）
車両の目標ロール角をθtarとし、現在のロール角θrとの差分をフィードバック制御（PID制御）する場合、PID制御の比例ゲインをＫp、積分ゲインをＫi、微分ゲインをＫd、時定数をｓとしたとき、重心から左右のトレッド長さｌ1，ｌ2は、ロール角、PID制御の各ゲイン、およびサスペンションジオメトリを用いて、下記の式(3),(4)のように表すことができる。
ｌ1＝（Ｋp＋Ｋi／ｓ＋Ｋdｓ）θe  …(3)
ｌ2＝ｌ−ｌ1  …(4)
ただし、θe＝θtar−θr
【００２２】
そこで、実施例１では、目標ロール角θtarがゼロとなるように各タイヤユニット300の位置を制御する。これにより、加速度に応じたジオメトリ制御の場合と同様に、車両挙動を安定させることができる。
【００２３】
また、別の方法として、車両の旋回時、車体100の旋回外側の地上高を旋回内側の地上高よりも高くする目標ロール角θtarを設定することもできる。これにより、加速度に応じたジオメトリ制御の場合と同様に、ロールを抑制して乗り心地を向上させることができる。
【００２４】
［タイヤ力変化抑制制御］
上述したジオメトリ制御により、各タイヤ390の位置をトレッドベース方向（車幅方向）に変更する（図５）。今、図６に示すように、走行中のタイヤ390が目標スリップ角と等しいスリップ角βで横力を出している場合を想定する。
【００２５】
このとき、ジオメトリ制御によって各タイヤ390を車幅方向に速度ｖで移動した場合、タイヤのスリップ角はβからβ'へと変化するため、このままでは横力が目標横力に対して変動し、運転者の要求する車両挙動を実現することができない。
【００２６】
そこで、タイヤ力変化抑制装置510では、タイヤ390が車幅方向に速度ｖで動いている場合でも目標横力を維持できるように、転舵アクチュエータ340を駆動してトー角を変更する。
ここで、現在のタイヤ390のスリップ角βt(i)refは、下記の式(5)で表すことができる。
【数１】
2009107459.tif 000003
【００２７】
また、タイヤ移動時のスリップ角βt(i)actは、下記の式(6)となる。
【数２】
2009107459.tif 000004
【００２８】
目標スリップ角をβt(i)tarとすると、修正トー角δ(i)は、下記の式(7)となる。
δ(i)＝βt(i)act−βt(i)tar  …(7)
【００２９】
したがって、タイヤ力変化抑制装置510では、図７に示すように、タイヤ390の変位ｙ(i)により移動速度ｖ(i)が発生したとき、式(7)から求まる修正トー角δ(i)が得られるように転舵アクチュエータ340を駆動し、タイヤ390のトー角を修正する。これにより、タイヤ390の移動に伴う無駄な横力の発生を排除でき、運転者の要求する車両挙動（車幅加速度Ｇ(y)、ロール角θ(ROLL)）を維持することができる。
【００３０】
次に、効果を説明する。
実施例１のタイヤ位置可変車両にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
【００３１】
(1) タイヤユニット300を移動させる際、タイヤ390の移動に伴う車両挙動変化を抑制するように、転舵アクチュエータ340を制御するタイヤ力変化抑制装置510を備える。これにより、タイヤ移動に伴うタイヤ横力の変動を抑制し、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現できる。
【００３２】
(2) 車両に作用する前後および左右方向の加速度を検出する加速度＆ヨーレートセンサ120を備え、ジオメトリ制御装置500は、加速度と車両のサスペンションジオメトリに基づいて、各タイヤの輪荷重移動量が目標値となるように各タイヤユニット300の位置を制御する。これにより、車両の運動によって生じた加速度に応じて適切なタイヤユニット300の位置を決定できるため、状況に応じてタイヤ能力、車両姿勢を自由に変更できる。
【００３３】
(3) ジオメトリ制御装置500は、輪荷重移動量がゼロとなるように各タイヤユニット300の位置を制御するため、４輪の輪荷重を常に一定に保ち、タイヤの能力を最大限使用できるとともに車両姿勢を常にフラット（水平）に保つことができ、乗り心地を向上させることができる。
【００３４】
(4) ジオメトリ制御装置500は、車両に作用する慣性の方向と同一方向にあるタイヤよりも反対方向にあるタイヤの輪荷重が大きくなるように各タイヤユニット300の位置を制御する。これにより、旋回時のロールを抑制して乗り心地を向上させることができる。
【００３５】
(5) 車体100のロール角を検出するピッチ＆ロール角センサ130を備え、ジオメトリ制御装置500は、ロール角が目標値となるように各タイヤユニット300の位置を制御するため、車両の運動によって生じたロール角に応じて適切なタイヤユニット300の位置を決定でき、状況に応じてタイヤ能力、車両姿勢を自由に変更できる。
【００３６】
(6) ジオメトリ制御装置500は、ロール角がゼロとなるように各タイヤユニット300の位置を制御するため、４輪の輪荷重を常に一定に保ち、タイヤの能力を最大限使用できるとともに車両姿勢を常にフラット（水平）に保つことができ、乗り心地を向上させることができる。
【００３７】
(7) ジオメトリ制御装置500は、車両の旋回時には車体100の旋回外側の地上高を旋回内側の地上高よりも高くするロール角となるように各タイヤユニット300を制御するため、旋回時のロールを抑制して乗り心地を向上させることができる。
【００３８】
(8) タイヤ力変化抑制装置510は、タイヤユニット300がトレッドベース方向に移動している場合、タイヤ390の移動に伴うタイヤ横力変化を抑制するように転舵アクチュエータを制御する。これにより、タイヤ390の移動に伴う車両挙動変化を抑制でき、目標車両挙動を維持することができる。
【００３９】
(9) 車両挙動制御装置400は、目標車両挙動として目標横力を算出するとともに、この目標横力を実現する各タイヤ390の目標スリップ角βt(i)tarを算出し、タイヤ力変化抑制装置510は、タイヤ390の移動により発生するスリップ角である移動スリップ角βt(i)actを算出し、目標スリップ角βt(i)tarと移動スリップ角βt(i)actとの差分をゼロとする修正トー角δ(i)を得るためのトー角制御を行う。これにより、移動中のタイヤ390のスリップ角βt(i)refを目標スリップ角βt(i)tarに一致させることができ、目標横力を維持することができる。
【００４０】
(10) タイヤ力変化抑制装置510は、目標スリップ角βt(i)tarにタイヤ390の移動により発生する当該タイヤのトレッドベース方向の速度成分ｖ(i)を加算して移動スリップ角βt(i)refを算出する（式(6)）ため、移動スリップ角βt(i)refを正確に算出することができる。
【００４１】
(11) タイヤユニット300を移動させる際、タイヤ390の移動に伴う車両挙動変化を抑制するように、移動中のタイヤ390のトー角を制御するため、タイヤ移動に伴うタイヤ横力変動を抑制し、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現できる。
【実施例２】
【００４２】
［全体構成］
図８は、実施例２のタイヤ位置可変車両のシステム構成を示す平面図であり、実施例２のタイヤ位置可変車両において、タイヤ位置変更アクチュエータ350は、各タイヤユニット300を環状のタイヤユニット移動軌道200上に沿って移動させる。ここで、タイヤユニット移動軌道200は、車体重心を中心とする水平な円形に設定されており、各タイヤ390は、車体重心を中心とする１つの環状軌道上を移動することとなる。
【００４３】
すなわち、実施例２では、タイヤユニット移動軌道200上であれば、各タイヤユニット300をトレッドベース方向とホイールベース方向（車両前後方向）に移動させることができる。
【００４４】
［タイヤ取り付け構造］
図９は、実施例２のタイヤ位置可変車両におけるタイヤ取り付け構造を示す側面図である。
タイヤ390は、サスペンションフレーム600を介して車体100に連結されている。サスペンションフレーム600は、車体100の底面（または他のサスペンションフレームの底面）に設けられたベアリング610と、車体100の側面中央部に沿って環状に設けられたリニアモータ・スライダ615により、車体100に対し相対回転可能に支持されている。実施例２のリニアモータ・スライダ615は、図８に示したタイヤ位置変更アクチュエータ350に相当し、リニアモータの水平方向の推力によりタイヤ390を車体100に対して相対的に移動させる。
【００４５】
タイヤ390の転舵軸を支持するロッド620は、中央部がベアリング630を介してサスペンションフレーム600に支持され、上端部がボールジョイント640を介してサスペンションアーム650に支持されている。このサスペンションアーム650は、サスペンションフレーム600に対し上下方向回動可能に設けられている。
ロッド620には、ステアリングギア660が連結されており、サスペンションフレーム600に固定された転舵アクチュエータ340を駆動することで、タイヤ390が転舵される。
【００４６】
図８に戻り、実施例２のジオメトリ制御装置500について説明する。
実施例２のジオメトリ制御装置500は、車両挙動制御による車両挙動変化を加速度＆ヨーレートセンサ120、ピッチ＆ロール角センサ130および車体速センサ140により検出し、現状態に最も適したジオメトリ目標値を算出し、このジオメトリ目標値が得られるように、タイヤ位置変更アクチュエータ350に対しタイヤ位置の変更を指令するジオメトリ制御を実行する。ここで、ジオメトリ目標値は、例えば、各タイヤ390の輪荷重、車体100のピッチ角、ロール角等をいう。
【００４７】
実施例２のタイヤ力変化抑制装置510は、ジオメトリ制御装置500により各タイヤ位置を変更する際、タイヤユニット300の位置変化速度を、タイヤユニット位置センサ310の検出信号から算出し、タイヤ位置を変更する過程で生じる横力および前後力（駆動力）の変動分を、タイヤ390のトー角制御と回転数制御を用いて打ち消すように転舵アクチュエータ340と駆動アクチュエータ330をそれぞれ駆動するタイヤ力変化抑制制御を実行する。
【００４８】
［ジオメトリ制御方法］
以下、実施例２のジオメトリ制御方法について説明する。
（加速度に応じたジオメトリ制御）
実施例２では、車両に作用する加速度（車幅方向加速度、前後方向加速度）とサスペンションジオメトリに基づいて、各タイヤ390の輪荷重移動量がゼロとなるように各タイヤユニット300の位置を制御する。実施例１で説明したように、旋回に伴う輪荷重移動がなければ、旋回性能の低下を防ぐことができる。
【００４９】
また、加減速により輪荷重が移動した場合、輪荷重が増加した側のタイヤ摩擦力は限界に達し、制動力、加速力が制限される。一方で輪荷重が減少した側のタイヤはタイヤ摩擦力に余裕はあるものの、輪荷重が減少しているのでタイヤ摩擦力を路面に伝えることができないからである。そこで、加減速時の輪荷重移動をなくすことで、各タイヤ390の能力を最大限利用でき、グリップ力を高めることができる。
【００５０】
また、別の方法としては、車両に作用する慣性の方向と同一方向のタイヤよりも反対方向のタイヤの輪荷重が大きくなるように、各タイヤユニット300の位置を制御することもできる。すなわち、加速時のノーズリフトおよび減速時のノーズダイブを抑制することで、各タイヤ390の能力を最大限利用でき、グリップ力を高めることができるとともに、車体姿勢をフラットな状態に保つことができ、乗り心地を向上させることができる。
【００５１】
ここで、前後輪の輪荷重比は、前：後＝ｒ：１とすると、実施例１で示した式(1),(2)のトレッドベースｌをホイールベースｗ、車幅方向加速度Ｇ(y)を前後方向加速度Ｇ(x)、左のトレッド長さｌ1を重心から前輪車軸までのホイールベースｗ1、右のトレッド長さｌ2を重心から後輪車軸までのホイールベースｗ2に置き換えることで、左右輪の輪荷重比と同様に求めることができる。
【００５２】
（ロール角およびピッチ角に応じてジオメトリ制御）
実施例２では、目標ロール角および目標ピッチ角が共にゼロとなるように各タイヤユニット300の位置を制御する。これにより、加速度に応じたジオメトリ制御の場合と同様に、車両挙動を安定させることができる。
【００５３】
また、別の方法として、車両の加速時には加速前に比して車体後方側の地上高を車体前方側の地上高よりも高くする目標ピッチ角とし、車両の減速時には減速前に比して車体前方側の地上高を車体後方側の地上高よりも高くする目標ピッチ角を設定することもできる。これにより、加速度に応じたジオメトリ制御の場合と同様、ノーズダイブ、ノーズリフト等のピッチングを抑制して乗り心地の向上とグリップ力の向上とを図ることができる。
【００５４】
ここで、前後輪の輪荷重比は、前：後＝ｒ：１とすると、実施例１で示した式(3),(4)のトレッドベースｌをホイールベースｗ、左のトレッド長さｌ1を重心から前輪車軸までのホイールベースｗ1、右のトレッド長さｌ2を重心から後輪車軸までのホイールベースｗ2、目標ロール角θtarを目標ピッチ角θtar、現在のロール角θrを現在のピッチ角θrに置き換えることで、左右輪の輪荷重比と同様に求めることができる。
【００５５】
［タイヤ力変化抑制制御］
上述したジオメトリ制御により、各タイヤ390の位置をトレッドベース方向およびホイールベース方向に変更する（図１０）。今、図１１に示すように、走行中のタイヤ390が目標スリップ角と等しいスリップ角βで横力を出している場合を想定する。
【００５６】
このとき、ジオメトリ制御によって各タイヤ390を車幅方向に速度ｖ、前後方向に速度ｕで移動した場合、タイヤのスリップ角はβからβ'へと変化するため、このままでは横力、前後力が目標横力、目標駆動力に対して変動し、運転者の要求する車両挙動を実現することができない。
【００５７】
そこで、タイヤ力変化抑制装置510では、実施例１と同様、タイヤ390が車幅方向に速度ｖで動いている場合でも目標横力を維持できるように、転舵アクチュエータ340を駆動してトー角を変更する。
【００５８】
タイヤ移動時のスリップ角βt(i)actは、下記の式(8)で表すことができる。
【数３】
2009107459.tif 000005
【００５９】
よって、式(8)から実施例１で示した式(7)を用いて修正トー角δ(i)を求め、修正トー角δ(i)が得られるように転舵アクチュエータ340を駆動し、タイヤ390のトー角を修正する。これにより、タイヤ390の移動に伴う無駄な横力の発生を排除でき、運転者の要求する車両挙動（車幅方向加速度Ｇ(y)、ロール角θ(ROLL)）を維持することができる。
【００６０】
さらに、タイヤ力変化抑制装置510では、タイヤ390が前後方向に速度ｕで動いている場合でも目標駆動力を維持できるように、駆動アクチュエータ330を駆動してタイヤ390の回転数を変更する。
【００６１】
図１２に示すように、タイヤ移動前の回転数をω(i)、スリップ率をαとし、タイヤ移動時の回転数がω'(i)、スリップ率がα'に変化したとき、タイヤ移動前の回転数ω(i)とタイヤ移動時の回転数ω'(i)は、下記の式(9),(10)のように表すことができる。
ω(i)＝（Ｖ−αＶ）／Ｒ  …(9)
ω'(i)＝｛（Ｖ−αＶ）＋（ｕ(i)−αｕ(i)）｝／Ｒ  …(10)
ただし、Ｒはタイヤ半径である。
よって、目標回転数をω(i)tarとすると、目標回転数ω(i)tarとタイヤ移動時の回転数ω'(i)との差分を無くすように駆動アクチュエータ330を駆動し、タイヤ390の回転数を修正する。すなわち、移動中のタイヤ390のスリップ率α'と目標スリップ率αとの差分をゼロとすることにより、タイヤ390の移動に伴う無駄な駆動力の発生を排除でき、運転者の要求する車両挙動（前後方向加速度Ｇ(x)、ピッチ角θ(PITCH)）を維持することができる。
【００６２】
次に、効果を説明する。
実施例２のタイヤ位置可変車両にあっては、実施例１の効果(1)〜(4),(7)〜(11)に加え、以下に列挙する効果を奏する。
【００６３】
(12) タイヤユニット300を移動させる際、タイヤ390の移動に伴う車両挙動変化を抑制するように、転舵アクチュエータ340と駆動アクチュエータ330を制御するタイヤ力変化抑制装置510を備える。これにより、タイヤ移動に伴うタイヤ発生力（タイヤ横力、タイヤ前後力）の変動を抑制し、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現できる。
【００６４】
(13) 車体100のピッチ角を検出するピッチ＆ロール角センサ130を備え、ジオメトリ制御装置500は、ピッチ角が目標値となるように各タイヤユニット300の位置を制御するため、車両の運動によって生じたピッチ角に応じて適切なタイヤユニット300の位置を決定でき、状況に応じてタイヤ能力、車両姿勢を自由に変更できる。
【００６５】
(14) ジオメトリ制御装置500は、ピッチ角がゼロとなるように各タイヤユニット300の位置を制御するため、ピッチングを抑制してグリップ力の向上および乗り心地の向上を図ることができる。
【００６６】
(15) ジオメトリ制御装置500は、車両の加速時には加速前に比して車体後方側の地上高を車体前方側の地上高よりも高くするピッチ角となるように各タイヤユニット300の位置を制御する。これにより、加速時のノーズリフトを抑制してグリップ力の向上および乗り心地の向上を図ることができる。
【００６７】
(16) ジオメトリ制御装置500は、車両の減速時には減速前に比して車体前方側の地上高を車体後方側の地上高よりも高くするピッチ角となるように各タイヤユニット300の位置を制御する。これにより、減速時のノーズダイブを抑制して乗り心地を向上させることができる。
【００６８】
(17) タイヤ力変化抑制装置510は、タイヤユニット300がホイールベース方向に移動している場合、タイヤ390の移動に伴うタイヤ前後力変化を抑制するように駆動アクチュエータ330を制御する。これにより、タイヤ390の移動に伴う車両挙動変化を抑制でき、目標車両挙動を維持することができる。
【００６９】
(18) 車両挙動制御装置400は、目標車両挙動として目標駆動力を算出するとともに、この目標駆動力を実現する各タイヤ390の目標スリップ率αを算出し、タイヤ力変化抑制装置510は、移動中のタイヤ390のスリップ率α'と目標スリップ率αとの差分をゼロとするタイヤの回転数制御を行う。これにより、タイヤ390のスリップ率αを目標スリップ率αに一致させて目標車両挙動を維持することができる。
【００７０】
(19) タイヤユニット300を移動させる際、タイヤ390の移動に伴う車両挙動変化を抑制するように、移動中のタイヤ390のトー角と駆動力を制御するため、タイヤ移動に伴うタイヤ発生力変動を抑制し、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現できる。
【００７１】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例１，２により説明したが、本発明の具体的な構成は、各実施例に示したものに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない程度の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００７２】
例えば、タイヤユニット移動機構として、各タイヤユニットをホイールベース方向のみに移動させる構成としてもよい。この場合も、実施例２に示した移動中のタイヤのスリップ率と目標スリップ率との差分をゼロとするタイヤの回転数制御を行うことで、運転者の運転操作に応じた車両挙動を実現することができる。
また、実施例１，２では、ステアリングホイールとアクセルペダルを運転操作手段としたが、例えば、ブレーキペダルを追加した構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施例１のタイヤ位置可変車両のシステム構成を示す平面図である。
【図２】実施例１のタイヤ位置可変車両のシステム構成を示す正面図である。
【図３】実施例１のタイヤ位置可変車両の制御ブロック図である。
【図４】左右トレッド長さの算出方法を示す説明図である。
【図５】実施例１のジオメトリ制御により各タイヤユニット300を車幅方向に移動させる状態を示す図である。
【図６】タイヤ移動に伴うスリップ角の変化を示す図である。
【図７】実施例１のタイヤ力変化抑制作用を示すタイムチャートである。
【図８】実施例２のタイヤ位置可変車両のシステム構成を示す平面図である。
【図９】実施例２のタイヤ位置可変車両におけるタイヤ取り付け構造を示す側面図である。
【図１０】実施例２のジオメトリ制御により各タイヤユニット300を車幅方向および前後方向に移動させる状態を示す図である。
【図１１】タイヤ移動に伴うスリップ角の変化を示す図である。
【図１２】タイヤ移動に伴うスリップ率の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
100  車体
110  操舵角センサ
111  アクセル開度センサ
120  加速度＆ヨーレートセンサ（加速度検出手段）
130  ピッチ＆ロール角センサ（車両姿勢検出手段）
140  車体速センサ
200  タイヤユニット移動軌道
300  タイヤユニット
310  タイヤユニット位置センサ
315  タイヤ回転速センサ
320  転舵角センサ
330  駆動アクチュエータ（駆動機構）
340  転舵アクチュエータ（操舵機構）
350  タイヤ位置変更アクチュエータ（タイヤユニット移動機構）
390  タイヤ
400  車両挙動制御装置（車両挙動制御手段）
500  ジオメトリ制御装置（タイヤユニット移動制御手段）
510  タイヤ力変化抑制装置（タイヤ力変化抑制手段）
600  サスペンションフレーム
610  ベアリング
615  リニアモータ・スライダ
620  ロッド
630  ベアリング
640  ボールジョイント
650  サスペンションアーム
660  ステアリングギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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