JP2006224790A - 車両のキャスタ角制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両のキャスタ角制御装置において、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とを的確に制御する。
【解決手段】 左右前輪のキャスタ角を変更するキャスタ角アクチュエータを有する車両において、電子制御ユニットは、プログラム制御により、左右前輪のキャスタ角を制御する。プログラム制御においては、ヨーレートγおよび車速Ｖに基づいて目標操舵トルクが計算されるとともに、検出された実操舵トルクＭＴが入力され、これらの偏差ΔＭＴ＊＝ΔＭＴ−ＭＴが計算される(Ｓ１１〜Ｓ１３)。そして、この偏差ΔＭＴ＊に、検出された左右前輪のコーナリングフォースに応じた係数ｋを乗算することにより、左右前輪のキャスタ角変更量Δθl，Δθrが計算される(Ｓ１４，Ｓ１５)。そして、電子制御ユニットは、左右前輪のキャスタ角をキャスタ角変更量Δθl，Δθrだけ変更する(Ｓ１６)。
【選択図】 図２

Description

本発明は、左右前輪のキャスタ角を変更するキャスタ角アクチュエータを有し、左右前輪のキャスタ角を制御する車両のキャスタ角制御装置に関する。

従来から、例えば下記特許文献１ないし３に示されているように、車速、ハンドル舵角などの車両の運動状態に応じてキャスタ角を可変制御する車両のキャスタ角制御装置は知られている。そして、この種のキャスタ角制御装置においては、車両の横加速度に応じた制御を付加することにより、横風などの外力の発生時に車両の走行安定性を良好にするようにしている。
特開平７−１８６６７６号公報 特許第２６５８５２９号公報 特許第２９７０３６７号公報

しかし、上記従来の車両のキャスタ角制御装置にあっては、車両の旋回特性（アンダーステア特性およびオーバーステア特性）と操舵ハンドルの操舵特性とに関しては十分な考慮がなされておらず、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とが必ずしも適切に制御されないという問題があった。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とを的確に制御するようにした車両のキャスタ角制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、左右前輪のキャスタ角を変更するキャスタ角アクチュエータを有し、左右前輪のキャスタ角を制御する車両のキャスタ角制御装置において、車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、前記検出された運動状態量に基づいて操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクを計算する目標操舵トルク計算手段と、操舵ハンドルに付与されている操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記計算された目標操舵トルクと前記検出された操舵トルクとの差に応じてキャスタ角アクチュエータを駆動制御して左右前輪のキャスタ角を変更制御するキャスタ角制御手段とを設けたことにある。

上記のように構成した本発明においては、車両の運動状態量に基づいて操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクと実際の操舵トルクに差が生じている場合、左右前輪のキャスタ角が前記差に応じて変更される。このキャスタ角の変更により、左右前輪位置のキングピン軸周りに働くモーメントが変更され、操舵トルクを目標操舵トルクに一致させることができ、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とが的確に制御され、運転者は車両の運動状態に合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになり、車両の操縦性能が良好になる。

また、本発明の他の特徴は、さらに左右前輪のコーナリングフォースをそれぞれ検出するコーナリングフォース検出手段を備え、キャスタ角制御手段は、目標操舵トルクと操舵トルクとの差に、前記検出された左右前輪のコーナリングフォースも加味して左右前輪のキャスタ角を変更制御するようにしたことにある。これによれば、キャスタ角が左右前輪のコーナリングフォースに応じても変更制御されるので、キャスタ角の変更量が路面とタイヤとの影響も考慮してより的確に設定されるようになり、運転者は、車両の運動状態により合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになる。

また、本発明の他の特徴は、さらに前記検出された運動状態量に基づいて車両の目標スタビリティファクタを計算する目標スタビリティファクタ計算手段と、車両のスタビリティファクタを検出するスタビリティファクタ検出手段とを備え、キャスタ角制御手段は、目標操舵トルクと操舵トルクとの差に、前記計算された目標スタビリティファクタと前記検出されたスタビリティファクタとの差も加味して左右前輪のキャスタ角を変更制御するようにしたことにある。

ここで、スタビリティファクタとは、車両の旋回特性（アンダーステア特性およびオーバーステア特性）を表す。したがって、この場合も、キャスタ角が、車速に変化に応じた車両の実際の旋回特性に応じても変更制御されるようになるので、運転者は、車両の運動状態により合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになる。

ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、同第１実施形態に係る車両のキャスタ角制御装置の全体を概略的に示している。

この車両の操舵装置は、車両の運動状態量を検出するヨーレートセンサ１１および車速センサ１２に加えて、操舵トルクセンサ１３および左右前輪コーナリングフォースセンサ１４，１５を備えている。ヨーレートセンサ１１は、車両に発生するヨーレートγを検出する。なお、ヨーレートγは、車両の右旋回時に発生する右回りのヨーレートを正で表し、車両の左旋回時に発生する左回りのヨーレートを負で表す。車速センサ１２は、車両の走行速度（車速）Ｖを検出する。

操舵トルクセンサ１３は、上端にて操舵ハンドルに接続されて軸線周りの回転により左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒを操舵するためのステアリングシャフトに組み付けられ、ステアリングシャフトに作用するトルクすなわち操舵ハンドルに付与される操舵トルクＭＴを検出する。左右前輪コーナリングフォースセンサ１４，１５は、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒの各軸受けユニットに組み付けられた歪みセンサでそれぞれ構成されて、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒが路面から受ける左右前輪コーナリングフォースＦf1，Ｆfrをそれぞれ検出する。なお、左右前輪コーナリングフォースセンサ１４，１５としては、例えば特開２００４−１４２５７７号公報、特開２００４−１５５２６１号公報などに示されている公知のものを利用できる。また、左右前輪コーナリングフォースＦf1，Ｆfrは、車両の右旋回時における右方向のコーナリングフォースを正で表し、車両の左旋回時における左方向のコーナリングフォースを負で表す。

これらのセンサ１１〜１５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要部品とする電子制御ユニット２０が接続されている。電子制御ユニット２０は、図２に示すキャスタ制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行することにより、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrをそれぞれ変更制御する。

電子制御ユニット２０には、左右前輪キャスタ角アクチュエータ３１，３２がそれぞれ接続されている。左右前輪キャスタ角アクチュエータ３１，３２は、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒを車体に対して揺動可能に支持するロアアームと車体との間に設けられ、ロアアームを車体に対して前後に変位させることにより、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrを変更する。なお、これらの左右前輪キャスタ角アクチュエータ３１，３２としては、例えば特開平７−１８６６７６号公報、特許第２６５８５２９号公報、特許第２９７０３６７号公報などに示されている公知のものを利用できる。これらの左右前輪キャスタ角アクチュエータ３１，３２には、左右前輪キャスタ角センサ３３，３４が組み付けられている。左右前輪キャスタ角センサ３３，３４は、左右前輪キャスタ角アクチュエータ３１，３２の作動量に対応して左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrをそれぞれ検出する。

次に、上記のように構成した第１実施形態の動作について説明する。イグニッションスイッチ（図示しない）が投入されると、電子制御ユニット２０は、図２のキャスタ角制御プログラムの実行をステップＳ１０にて開始する。このステップＳ１０の開始後、電子制御ユニット２０は、ステップＳ１１にて、ヨーレートセンサ１１、車速センサ１２、操舵トルクセンサ１３および左右前輪コーナリングフォースセンサ１４，１５から、ヨーレートγ、車速Ｖ、操舵トルクＭＴおよび左右前輪コーナリングフォースＦf1，Ｆfrをそれぞれ入力する。

次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ１２にて目標操舵トルクテーブルを参照して、前記入力したヨーレートγおよび車速Ｖに応じた目標操舵トルクＭＴ＊を計算する。目標操舵トルクテーブルは、電子制御ユニット２０のＲＯＭ内に設けられたもので、図３に示すように、ヨーレートγの増加に従って増加する目標操舵トルクＭＴ＊を記憶している。また、この目標操舵トルクＭＴ＊は、同一のヨーレートγに対して、車速Ｖが高くなるに従って、絶対値の大きな値を示す。なお、この目標操舵トルクテーブルを利用するのに代え、ヨーレートγおよび車速Ｖに応じて変化する目標操舵トルクＭＴ＊を関数として予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行によりヨーレートγおよび車速Ｖに応じた目標操舵トルクＭＴ＊を計算するようにしてもよい。この目標操舵トルクＭＴ＊は、車両の現在の運動状態（この場合、ヨーレートγおよび車速Ｖに応じて決まる車両の運動状態）において、運転者によって操舵ハンドルに付与される操舵トルクの目標値を表す。

前記ステップＳ１２の処理後、電子制御ユニット２０は、ステップＳ１３に下記式１の演算の実行により、前記計算した目標操舵トルクＭＴ＊と前記入力した操舵トルクＭＴの偏差ΔＭＴを計算する。
ΔＭＴ＝ＭＴ＊−ＭＴ …式１

次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ１４にて、前記入力した左右前輪コーナリングフォースＦf1，Ｆfrを用いて、下記式２に従って、係数ｋを計算する。
ｋ＝ａ・(Ｆfl＋Ｆfr) …式２
なお、式２中の「ａ」は、車両特性に応じて予め決められた正の定数である。

次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ１５にて、前記計算した係数ｋおよび操舵トルク偏差ΔＭＴを用いて、下記式３，４に従って、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角変更量Δθl，Δθrをそれぞれ計算する。
Δθl＝ｋ・ΔＭＴ …式３
Δθr＝ｋ・ΔＭＴ …式４

そして、電子制御ユニット２０は、ステップＳ１６にて、左右前輪キャスタ角センサ３３，３４からキャスタ角θl，θrを入力しながら、キャスタ角θl，θrが制御開始前のキャスタ角θl，θrからキャスタ角変更量Δθl，Δθrだけ変化するまで、左右前輪キャスタ角アクチュエータ３１，３２をそれぞれ駆動制御する。左右前輪キャスタ角アクチュエータ３１，３２は、この駆動制御に従って左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrを変更するので、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrは制御開始前からキャスタ角変更量Δθl，Δθrだけ変化する。ステップＳ１６の処理後、電子制御ユニット２０は、ステップＳ１７にてこのキャスタ角制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、所定の短時間が経過するごとに、電子制御ユニット２０は、上述したキャスタ角制御プログラムを繰り返し実行して、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrを変更し続ける。

上記のようなキャスタ角制御プログラムによる制御により、実際の操舵トルクＭＴが車両の運動状態に対応して操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクＭＴ＊よりも小さければ、キャスタ角θl，θrが大きくなるように制御される。これにより、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒ位置のキングピン軸周りのモーメントが増加し、また前記と同じ車両の運動状態を得るためには、運転者は前記よりも大きな操舵トルクを操舵ハンドルに操作する必要がある。逆に、実際の操舵トルクＭＴが車両の運動状態に対応して操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクＭＴ＊よりも大きければ、キャスタ角θl，θrが小さくなるように制御される。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２位置のキングピン軸周りのモーメントが減少し、また前記と同じ車両の運動状態を得るためには、運転者は前記よりも小さな操舵トルクで操舵ハンドルを操作すればよくなる。その結果、運転者による操舵トルクが車両の運動状態に適した目標操舵トルクに一致するように制御され、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とが的確になり、運転者は車両の運動状態に合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになるので、車両の操縦性能および走行性能が良好になる。

また、キャスタ角変更量Δθl，Δθrの絶対値｜Δθl｜，｜Δθr｜は、左右前輪コーナリングフォースＦf1，Ｆfrが大きいほど小さな値に設定される。これによれば、路面による影響が大きいほど、キャスタ角θl，θrの変更量が小さくなるので、キャスタ角変更量Δθl，Δθrが路面とタイヤとの影響も考慮してより的確に設定されるようになり、運転者は、車両の運動状態により合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになる。

ｂ．第２実施形態
次に、本発明に係る車両のキャスタ角制御装置の第２実施形態について説明する。この第２実施形態においては、スタビリティファクタを考慮するとともに、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrを独立に制御することを特徴としている。

この第２実施形態に係るキャスタ角制御装置は、図１に破線で示すように、上記第１実施形態に係るキャスタ角制御装置に加えて、舵角センサ４１、横加速度センサ４２および左右後輪コーナリングフォースセンサ４３，４４を備えている。また、電子制御ユニット２０は、上記図２のキャスタ角制御プログラムに代えて、図４のキャスタ角制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。他の構成は、上記第１実施形態の場合と同じである。

舵角センサ４１は、操舵ハンドルを接続したステアリングシャフトに組み付けられて、ステアリングシャフトの軸線周りの回転角を検出することにより、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒの舵角δを検出する。また、これに代えて、両端に左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒを接続して軸線方向の変位により左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒを操舵するラックバーの軸線方向の変位を検出することにより、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒの舵角δを検出してもよい。なお、この舵角δも、車両の右旋回すなわち左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒの右方向の操舵角を正で表し、車両の左旋回すなわち左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒの左方向の操舵角を負で表す。

横加速度センサ４２は、車両に発生する横加速度Ｇyを検出する。なお、この横加速度Ｇyも、車両の右旋回時に発生する横加速度を正とし、車両の左旋回時に発生する横加速度を負とする。左右後輪コーナリングフォースセンサ４３，４４は、左右前輪コーナリングフォースセンサ１４，１５と同様に、左右後輪の各軸受けユニットに組み付けられた歪みセンサでそれぞれ構成されて、左右後輪が路面から受ける左右後輪コーナリングフォースＦr1，Ｆrrをそれぞれ検出する。なお、左右後輪コーナリングフォースＦr1，Ｆrrも、車両の右旋回時における右方向のコーナリングフォースを正で表し、車両の左旋回時における左方向のコーナリングフォースを負で表す。

次に、上記のように構成した第２実施形態の動作について説明する。イグニッションスイッチ（図示しない）を投入すると、電子制御ユニット２０は、図４のキャスタ角制御プログラムの実行をステップＳ２０にて開始する。このステップＳ２０の開始後、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２１にて、上記第１実施形態の場合のヨーレートγ、車速Ｖ、操舵トルクＭＴおよび左右前輪コーナリングフォースＦf1，Ｆfrに加えて、舵角センサ４１、横加速センサ４２および左右後輪コーナリングフォースセンサ４３，４４から、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒの舵角δ、横加速度Ｇyおよび左右後輪コーナリングフォースＦr1，Ｆrrを入力する。

次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２２にて、上記第１実施形態のステップＳ１２の処理と同様にして、ヨーレートγおよび車速Ｖに応じた目標操舵トルクＭＴ＊を計算する。次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２３にて、上記第１実施形態のステップＳ１３の処理と同様に上記式１の演算の実行により、前記計算した目標操舵トルクＭＴ＊と前記入力した操舵トルクＭＴの偏差ΔＭＴ（＝ＭＴ＊−ＭＴ）を計算する。

前記ステップＳ２３の処理後、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２４にて目標スタビリティファクタテーブルを参照して、前記入力したヨーレートγおよび車速Ｖに応じた目標スタビリティファクタＫh＊を計算する。目標スタビリティファクタテーブルは、電子制御ユニット２０のＲＯＭ内に設けられたもので、図５に示すように、ヨーレートγの絶対値｜γ｜の小さな領域ではほぼ一定に保たれ、同絶対値｜γ｜の大きな領域で同絶対値｜γ｜の増加に従って僅かに増加する目標スタビリティファクタＫh＊を記憶している。また、この目標スタビリティファクタＫh＊は、同一のヨーレートγに対して、車速Ｖが高くなるに従って、正の大きな値を示す。なお、この目標スタビリティファクタテーブルを利用するのに代え、ヨーレートγおよび車速Ｖに応じて変化する目標スタビリティファクタＫh＊を関数として予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行によりヨーレートγおよび車速Ｖに応じた目標スタビリティファクタＫh＊を計算するようにしてもよい。また、この目標スタビリティファクタＫh＊は、車両の現在の運動状態（この場合、ヨーレートγおよび車速Ｖに応じて決まる車両の運動状態）において、車両にとって理想的な値を表す。

次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２５にて、前記入力した横加速度Ｇy、車速Ｖおよびヨーレートγを用いた下記式５の積分演算の実行により、現在の車体スリップ角βを計算する。
β＝∫(Ｇｙ/Ｖ−γ)dt …式５

次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２６にて、前記計算した車体スリップ角β、前記入力したヨーレートγ、車速Ｖ、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒの舵角δおよび左右前後輪コーナリングフォースＦf1，Ｆfr，Ｆr1，Ｆrrを用いた下記式６の演算の実行により、現在のスタビリティファクタＫhを計算する。

なお、前記式６中の係数ａ1，ａ2，ｂ1，ｂ2，ｃ1は、車両の特性に応じて予め決められた定数である。

次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２７に下記式７の演算の実行により、前記計算した目標スタビリティファクタＫh＊とスタビリティファクタＫhの偏差ΔＫhを計算する。
ΔＫｈ＝Ｋｈ＊−Ｋｈ …式７

次に、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２８にて、左右前輪ＦＷl，ＦＷr用のキャスタ角変更量テーブルをそれぞれ参照して、前記入力した舵角δ、前記計算した操舵トルク偏差ΔＭＴおよびスタビリティファクタ偏差Ｋhに基づいて左右前輪ＦＷl，ＦＷrのキャスタ角変更量Δθl，Δθrをそれぞれ計算する。

左前輪ＦＷl用のキャスタ角変更量テーブルは、図６に実線で示すように、車両の右旋回用として、操舵トルク偏差ΔＭＴの増加に従って負領域にて徐々に減少するキャスタ角変更量Δθlを記憶している。また、このキャスタ角変更量テーブルは、図６に破線で示すように、車両の左旋回用として、操舵トルク偏差ΔＭＴの増加に従って正領域にて徐々に増加するキャスタ角変更量Δθlを記憶している。これらの右旋回用および左旋回用のキャスタ角変更量Δθlの絶対値｜Δθl｜は、同一の値を示す操舵トルク偏差ΔＭＴに対して、スタビリティファクタ偏差ΔＫhが大きくなるに従って小さな値を示す。また、左旋回用のキャスタ角変更量Δθlの変化率は、右旋回用のキャスタ角変更量Δθlの絶対値｜Δθl｜の変化率よりも大きい。右前輪ＦＷr用のキャスタ角変更量テーブルは、図７に実線で示すように、車両の右旋回用として、左前輪ＦＷlの左旋回用のキャスタ角変更量Δθl（図６の破線）と同じ特性で変化するキャスタ角変更量Δθrを記憶している。右前輪ＦＷr用のキャスタ角変更量テーブルは、図７に破線で示すように、車両の左旋回用として、左前輪ＦＷlの右旋回用のキャスタ角変更量Δθl（図６の実線）と同じ特性で変化するキャスタ角変更量Δθrを記憶している。

したがって、車両が右旋回状態にあれば、電子制御ユニット２０はこの右旋回状態を前記入力した舵角δに基づいて判定し、前記計算した操舵トルク偏差ΔＭＴおよびスタビリティファクタ偏差Ｋhに応じて、図６の実線で示された特性に従った左前輪ＦＷl用のキャスタ角変更量Δθlを計算する。また、電子制御ユニット２０は、前記計算した操舵トルク偏差ΔＭＴおよびスタビリティファクタ偏差Ｋhに応じて、図７の実線で示された特性に従った右前輪ＦＷr用のキャスタ角変更量Δθrを計算する。一方、車両が左旋回状態にあれば、電子制御ユニット２０はこの左旋回状態を前記入力した舵角δに基づいて判定し、前記計算した操舵トルク偏差ΔＭＴおよびスタビリティファクタ偏差Ｋhに応じて、図６，７の各破線で示された特性に従った左右前輪ＦＷl，ＦＷr用のキャスタ角変更量Δθl，Δθrをそれぞれ計算する。

なお、このキャスタ角変更量テーブルを利用するのに代え、舵角δ、操舵トルク偏差ΔＭＴおよびスタビリティファクタ偏差Ｋhに応じて変化するキャスタ角変更量Δθl，Δθrを関数として予め記憶しておき、この関数を用いた演算の実行により舵角δ、操舵トルク偏差ΔＭＴおよびスタビリティファクタ偏差Ｋhに応じたキャスタ角変更量Δθl，Δθrを計算するようにしてもよい。

そして、電子制御ユニット２０は、ステップＳ２９にて、上記第１実施形態のステップＳ１６の場合と同様に、キャスタ角センサ３３，３４からキャスタ角θl，θrを入力しながら、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrを制御開始前のキャスタ角θl，θrからキャスタ角変更量Δθl，Δθrだけ変化させる。このステップＳ２９の処理後、電子制御ユニット２０は、ステップＳ３０にてこのキャスタ角制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、所定の短時間が経過するごとに、電子制御ユニット２０は、上述したキャスタ角制御プログラムを繰り返し実行して、左右前輪ＦＷｌ，ＦＷｒのキャスタ角θl，θrを変更し続ける。

上記のようなキャスタ角制御プログラムによる制御により、車両の右旋回時には、旋回外輪側の左車輪ＦＷlのキャスタ角θlは、操舵トルク偏差ΔＭＴが大きくなるに従って小さくなる側に制御される（図６の実線参照）。また、旋回内輪側の右車輪ＦＷlのキャスタ角θｒは、操舵トルク偏差ΔＭＴが大きくなるに従って大きくなる側に制御される（図７の実線参照）。すなわち、車両の右旋回時には、旋回内輪である右車輪ＦＷrのキャスタ角θｒが旋回外輪である左車輪ＦＷlのキャスタ角θlよりも大きく、それらの差θｒ−θlが、操舵トルク偏差ΔＭＴが大きくなるに従って大きくなるように制御される。一方、車両の左旋回時には、左右車輪ＦＷl，ＦＷrの関係が前記右旋回の場合と逆になるので、旋回内輪である左車輪ＦＷlのキャスタ角θfが旋回外輪である右車輪ＦＷrのキャスタ角θrよりも大きく、それらの差θl−θrが、操舵トルク偏差ΔＭＴが大きくなるに従って大きくなるように制御される（図６，７の破線参照）。

その結果、この第２実施形態においても、実際の操舵トルクＭＴが車両の運動状態に対応して操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクＭＴ＊よりも小さければ、車両の旋回特性はアンダーステア特性側に変更される。逆に、実際の操舵トルクＭＴが車両の運動状態に対応して操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクＭＴ＊よりも大きければ、車両の旋回特性はオーバーステア特性側に変更される。したがって、この第２実施形態においても、運転者の操舵トルクを車両の運動状態に適した目標操舵トルクに一致させるように制御され、車両の旋回特性と操舵ハンドルの操舵特性とが的確になり、運転者は車両の運動状態に合った操舵トルクで操舵ハンドルを操舵操作することができるようになり、車両の操縦性能が良好になる。

また、前記車両の右旋回時の左右車輪ＦＷl，ＦＷrのキャスタ角θl，θrの差θｒ−θl（＞０）および車両の左旋回時の左右車輪ＦＷl，ＦＷrのキャスタ角θl，θrの差θl−θｒ（＞０）は、スタビリティファクタ偏差ΔＫh（＝Ｋh＊−Ｋh）が大きくなるに従って小さくなるように制御される。ここで、スタビリティファクタ偏差ΔＫhが大きいことは（すなわち正の値であること）は、車両の操舵特性がオーバーステア側にあったことを意味する。逆に、スタビリティファクタ偏差ΔＫhが小さいことは（すなわち負の値であること）は、車両の操舵特性がアンダーステア側にあったことを意味する。そして、その結果として、実際の操舵トルクＭＴが目標操舵トルクＭＴ＊よりも小さくまたは大きくなり、操舵トルク偏差ΔＭＴが正または負になったのであるから、スタビリティファクタ偏差ΔＫhが大きくなるに従って小さくなるようにキャスタ角θl，θrの差θｒ−θl（またはθl−θｒ）を制御することにより、操舵トルクと車両の操舵特性（オーバーステア特性およびアンダーステア特性）を同時に制御でき、車両の操縦性能および走行性能が良好になる。

以上、本発明の第１および第２実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記第１および第２実施形態においては、車両の運動状態をヨーレートγおよび車速Ｖを用いて推定するようにした。しかし、車両の旋回状態は、横加速度Ｇyによっても観測されるので、前記ヨーレートγに代えて横加速度Ｇyを採用することも可能である。

本発明の第１および第２実施形態に係る車両のキャスタ角制御装置の全体概略図である。 第１実施形態に係り、図１の電子制御ユニットによって実行されるキャスタ角制御プログラムを示すフローチャートである。 ヨーレートγと、車速Ｖと、目標操舵トルクＴr＊との関係を示すグラフである。 第２実施形態に係り、図１の電子制御ユニットによって実行されるキャスタ角制御プログラムを示すフローチャートである。 ヨーレートγと、車速Ｖと、目標操舵スタビリティファクタＫｈ＊との関係を示すグラフである。 左前輪用の操舵トルク偏差ΔＭＴと、スタビリティファクタ偏差ΔＫｈと、キャスタ角変更量Δθｌとの関係を示すグラフである。 右前輪用の操舵トルク偏差ΔＭＴと、スタビリティファクタ偏差ΔＫｈと、キャスタ角変更量Δθｒとの関係を示すグラフである。

符号の説明

ＦＷｌ，ＦＷｒ…前輪、１１…ヨーレートセンサ、１２…車速センサ、１３…操舵トルクセンサ、１４，１５，４３，４４…コーナリングフォースセンサ、２０…電子制御ユニット、３１，３２…キャスタ角アクチュエータ、３３，３４…キャスタ角センサ、４１…舵角センサ、４２…横加速度センサ。

Claims (3)

1. 左右前輪のキャスタ角を変更するキャスタ角アクチュエータを有し、左右前輪のキャスタ角を制御する車両のキャスタ角制御装置において、
   車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、
   前記検出された運動状態量に基づいて操舵ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクを計算する目標操舵トルク計算手段と、
   操舵ハンドルに付与されている操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記計算された目標操舵トルクと前記検出された操舵トルクとの差に応じて前記キャスタ角アクチュエータを駆動制御して左右前輪のキャスタ角を変更制御するキャスタ角制御手段とを設けたことを特徴とする車両のキャスタ角制御装置。
2. 請求項１に記載した車両のキャスタ角制御装置において、さらに
   左右前輪のコーナリングフォースをそれぞれ検出するコーナリングフォース検出手段を備え、
   前記キャスタ角制御手段は、前記目標操舵トルクと操舵トルクとの差に、前記検出された左右前輪のコーナリングフォースも加味して左右前輪のキャスタ角を変更制御するものである車両のキャスタ角制御装置。
3. 請求項１に記載した車両のキャスタ角制御装置において、さらに
   前記検出された運動状態量に基づいて車両の目標スタビリティファクタを計算する目標スタビリティファクタ計算手段と、
   車両のスタビリティファクタを検出するスタビリティファクタ検出手段とを備え、
   前記キャスタ角制御手段は、前記目標操舵トルクと操舵トルクとの差に、前記計算された目標スタビリティファクタと前記検出されたスタビリティファクタとの差も加味して左右前輪のキャスタ角を変更制御するものである車両のキャスタ角制御装置。
   

Images