JP6166084B2 - サスペンション装置 - Google Patents
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Description
このような後輪用サスペンション装置は、一例として、上下一対のラテラルリンクによって後輪のキャンバ方向の位置決めを行うとともに、下側のラテラルリンクを前後に離間して一対配置することによって、トー方向の位置決めを行っている。
このような後輪用のサスペンション装置の一例として、例えば特許文献1には、ハブベアリングハウジングを、車体後部床下に取り付けられるサブフレームに搖動可能に取り付けられた前後ラテラルリンク(ロワリンク)及びトレーリングリンクを用いて位置決めしたものが記載されている。
例えば車両の旋回時に横力が作用した場合、前後のラテラルリンクのゴムブッシュの変形量の違いに起因して、後輪がトーイン又はトーアウト方向にトー角変化する横力コンプライアンスステアが生じる。
一般に、車両の旋回時には、旋回外輪側がトーイン、旋回内輪側がトーアウト傾向となることが好ましいことから、前後ラテラルリンクのゴムブッシュの剛性を設定する場合には、横力に対する変位量が後側に対して前側で大きくなるように設定することが多い。
その後、横力が増加しかつサスペンションのストロークが開始して横力コンプライアンスステア、バンプステアが生じると、最終的には外輪側でトーイン傾向、内輪側でトーアウト傾向となるものの、旋回初期に一時的に後輪が逆相にステアされることによって、操縦安定性が低下してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、旋回初期に発生する上下力コンプライアンスステアの影響を抑制又は相殺することが可能な後輪用サスペンション装置を提供することである。
請求項1に係る発明は、車両の後輪を車軸回りに回転可能に支持するハブベアリングハウジングと、両端部が車体及びハブベアリングにそれぞれ搖動可能に取り付けられ前記ハブベアリングハウジングを前記車体に対してストローク可能に支持するサスペンションリンクと、前記ハブベアリングハウジングの前記車体に対する上下方向の相対変位量に応じた反力を発生するサスペンションスプリングと、前記ハブベアリングハウジングの前記車体に対する上下方向の相対速度に応じた減衰力を発生するダンパとを備えるサスペンション装置であって、前記後輪の踏面に作用する上下力の増加によってトーイン側又はトーアウト側に前記後輪をステアする上下力コンプライアンスステア特性を有し、車両の旋回初期において一時的に前記上下力コンプライアンスステア特性に起因するトー変化を相殺又は抑制する方向のトー変化を発生させるトー変化発生手段を備え、前記トー変化発生手段は、前記サスペンションリンクの一部に設けられ、バネ定数を変化させることによって前記ハブベアリングハウジングをトーイン方向又はトーアウト方向に回動させることが可能な可変剛性ブッシュのバネ定数を、旋回初期に一時的に変化させ、前記トー変化発生手段は、前記サスペンションスプリング及び前記ダンパのストロークが所定値以上となるのに応じて前記トー変化の発生を終了することを特徴とするサスペンション装置である。
これによれば、旋回初期にサスペンションリンクに設けられる可変剛性ブッシュのバネ定数を一時的に変化させて、外輪側でトーイン方向、内輪側でトーアウト方向となるようにハブベアリングハウジングを回動させることによって、上下力コンプライアンスステアによって一時的に外輪がトーアウト側、内輪がトーイン側へステアされることを防止又は抑制し、操縦安定性を向上することができる。
実施例のサスペンション装置は、例えば4輪の乗用車等の自動車の後輪用として設けられるダブルウィッシュボーン式のサスペンションである。
図1は、実施例1のサスペンション装置を前方側から見た斜視図である。
図2は、実施例1のサスペンション装置を後方側から見た斜視図である。
図3は、実施例1のサスペンション装置を正面から見た図である。
図4は、実施例1のサスペンション装置を後方から見た図である。
図5は、実施例1のサスペンション装置を上方から見た図である。
図6は、実施例1のサスペンション装置を下方から見た図である。
図7は、実施例1のサスペンション装置を側方から見た図である。
サブフレーム10は、フロントメンバ11、リアメンバ12、サイドメンバ13等を有して構成されている。
フロントメンバ11は、サブフレーム10の前端部に設けられ、車幅方向にほぼ沿って配置された梁状の部材である。
フロントメンバ11の両端部は、サブフレームブッシュを介して車体に取り付けられている。
リアメンバ12は、サブフレーム10の後端部に設けられ、車幅方向にほぼ沿って配置された梁状の部材である。
リアメンバ12の両端部は、サブフレームブッシュを介して車体に取り付けられている。
サイドメンバ13は、フロントメンバ11の側端部近傍の部分と、リアメンバ12の側端部近傍の部分とを車両前後方向にほぼ沿って連結する梁状の部材である。
サイドメンバ13は、車幅方向に離間して左右一対設けられている。
サスペンション装置1は、ハウジング20をサブフレーム10に対して、所定の軌跡に沿って上下方向にストローク可能に支持するものである。
フロントラテラルリンク30、リアラテラルリンク40は、車幅方向にほぼ沿いかつ車両の前後方向に離間して配置されている。
フロントラテラルリンク30、リアラテラルリンク40の両端部は、それぞれ防振用のゴムブッシュを介して、サイドメンバ13及びハウジング20に対して揺動可能に接続されている。
アッパリンク50は、車幅方向にほぼ沿って配置されている。
アッパリンク50の両端部は、それぞれ防振用のゴムブッシュ及びボールジョイントを介して、サイドメンバ13及びハウジング20に対して揺動可能に接続されている。
トレーリングリンク60は、車両前後方向にほぼ沿って配置されている。
トレーリングリンク60の両端部は、それぞれ防振用のゴムブッシュを介して、フロントメンバ11及びハウジング20に対して揺動可能に接続されている。
ダンパユニット70の上端部は、防振ゴムを有するトップマウントを介して図示しない車体に取り付けられている。
ダンパユニット70の下端部は、リアラテラルリンク40に取り付けられている。
スタビライザ装置80は、バネ鋼によって形成され中間部が車幅方向にほぼ沿って配置されたスタビライザバーの両端を、リンクを介して左右のリアラテラルリンク40に接続されている。
具体的には、フロントラテラルリンク30のゴムブッシュの横方向の剛性を、リアラテラルリンク40のゴムブッシュの横方向の剛性に対して低くしている。
上述した横力コンプライアンスステア特性、バンプステア特性により、車両が定常旋回中においては、外輪がトーイン、内輪がトーアウト側にステアされるようになっている。
車両の旋回初期においては、車体をロールさせるモーメントが発生するが、ダンパのスティック等に起因してサスペンションのストロークが開始しない領域が存在する。
このような領域においては、横力コンプライアンスステア、バンプステアの影響は実質的に発生しないが、旋回外輪側で接地荷重が増大し、旋回内輪側で接地荷重が減少する。
このため、フロントラテラルリンク30、リアラテラルリンク40に作用する引張荷重は、旋回外輪側で増大し、旋回内輪側で減少するようになる。
フロントラテラルリンク30、リアラテラルリンク40のゴムブッシュの横剛性は、上述したようにフロントラテラルリンク30側のほうが低いため、このような引張荷重の変化によるハウジング20の変位量は、前側において後側よりも大きくなる。
このため、旋回外輪はトーアウト側にステアし、旋回内輪はトーイン側にステアする上下力コンプライアンスステア特性が発生する。
その後、ダンパユニット70がストロークを開始し、フロントラテラルリンク30、リアラテラルリンク40に横力が作用し始めると、横力コンプライアンスステア、バンプステアの影響が強くなって旋回外輪はトーイン側、旋回内輪はトーアウト側に切戻される。
このように、旋回初期と定常旋回時とで後輪が逆方向にステアされると、車両の操縦安定性に悪影響が発生する場合がある。
そこで、実施例1においては、旋回初期の上下力コンプライアンスステアを軽減又は相殺する方向のトー変化を生成するトー補正制御を行っている。
この点について以下説明する。
このようなブッシュのバネ定数の変化は、例えば磁場を印加することによって粘弾性特性が変化するMR流体が封入された液封ブッシュ等を用いることによって実現することができる。
サスペンション制御システム100は、電動パワーステアリング(EPS)制御ユニット110、挙動制御ユニット120、ブッシュ剛性制御ユニット130、トー補正制御ユニット140等を有して構成されている。
これらは例えば車載LANの一種であるCAN通信システム150を介して相互に通信可能となっている。
EPS制御ユニット110には、舵角センサ111、トルクセンサ112が接続されている。
舵角センサ111は、ステアリング系の現在の操舵角(ハンドル角)を検出するものである。
トルクセンサ112は、ドライバからステアリング系に入力されている入力トルクを検出するものである。
挙動制御ユニット120は、LHブレーキ121、RHブレーキ122に供給されるブレーキ液圧を個別に制御可能なハイドロリックコントロールユニット(HCU)123を制御する。
また、挙動制御ユニット120には、車輪の回転速度に応じたパルス信号を出力する車速センサ124が接続され、車速を取得することが可能となっている。
トー補正制御ユニット140には、ストロークセンサ141、トップマウント荷重センサ142が接続されている。
ストロークセンサ141は、左右のダンパユニット70のダンパのストロークをそれぞれ検出するものである。
トップマウント荷重センサ142は、左右のダンパユニット70の上端部に設けられるトップマウントに作用する上下方向荷重をそれぞれ検出するものである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
トー補正制御ユニット140は、EPS制御ユニット110からハンドル角θsを取得する。
その後、ステップS02に進む。
トー補正制御ユニット140は、ステップS01において取得したハンドル角θsを時間微分して操舵速度θs´を算出する。
その後、ステップS03に進む。
トー補正制御ユニット140は、挙動制御ユニット120から車速Vを取得する。
そして、現在の車速Vが予め設定された上限車速Vmax以下でありかつ下限速度Vmin以上である場合には、トー補正制御を実行すべき車速範囲内であると判断し、ステップS04に進む。
その他の場合には、トー補正制御を実行すべきでない車速範囲内であると判断し、一連の処理を終了(リターン)する。
トー補正制御ユニット140は、操舵開始判断フラグのフラグ値が0である場合には、操舵開始の有無を判別するためステップS05に進む。
操舵開始判断フラグの値が1である場合には、既に操舵が開始されているものとして、ステップS09に進む。
トー補正制御ユニット140は、ステップS01において取得したハンドル角θsと、EPS制御ユニット110から取得したドライバ入力トルクTsとの積が所定の閾値以上である場合には、ドライバによる意図的な操舵操作があったものとしてステップS06に進む。
その他の場合には、ハンドル角θs等に変化があったとしても外乱によるものであると判断し、一連の処理を終了(リターン)する。
トー補正制御ユニット140は、ステップS02において算出した操舵速度θs´の絶対値を予め設定された閾値と比較する。
操舵速度θs´の絶対値が閾値以上である場合は、ステップS07に進み、その他の場合には一連の処理を終了(リターン)する。
トー補正制御ユニット140は、ステップS01において取得したハンドル角θsと、ステップS02において算出した操舵速度θs´との積が正(0より大きい)場合には、ドライバ操作によって舵角が増加している切り増し中であると判断してステップS08に進む。
一方、その他の場合には、舵角が減少している切り戻し中であると判断して一連の処理を終了する。
トー補正制御ユニット140は、操舵開始判断フラグのフラグ値を0から1にして、フラグをセットする。
その後、ステップS09に進む。
トー補正制御ユニット140は、ブッシュ剛性制御ユニット130に指令を出して、ブッシュ剛性補正制御を行なわせる。
ブッシュ剛性補正制御は、旋回外輪側のトーイン側特定ブッシュ及び旋回内輪側のトーアウト側特定ブッシュのバネ定数を変化させて、外輪側のハウジング20をトーイン側、内輪側のハウジング20をトーアウト側へ回動させるものである。
その後、ステップS10に進む。
トー補正制御ユニット140は、ストロークセンサ141を用いて左右のダンパユニット70のストロークを検出する。
その後、ステップS11に進む。
トー補正制御ユニット140は、旋回外輪側のダンパユニット70の直進時からのストローク変化量が、予め設定された閾値以上である場合は、横力コンプライアンスステア特性、バンプステア特性によって外輪ではトーイン、内輪ではトーアウトへのトー変化が十分に発生しているものと判断して、ステップS12に進む。
その他の場合には、トー補正制御の継続が必要であると判断して一連の処理を終了(リターン)する。
トー補正制御ユニット140は、操舵開始判断フラグのフラグ値を0としてクリアし、ステップS13に進む。
トー補正制御ユニット140は、ブッシュ剛性補正を終了し、一連の処理を終了する。
縦軸は旋回外輪のトー角を示し、上方がトーイン側を示している。
横軸は、操舵開始からの時間を示している。
また、ブッシュ剛性補正制御を行なわない場合の履歴を破線で示し、ブッシュ剛性補正制御を行なった場合の履歴を実線で示している。
なお、旋回内輪側においても、トーイン、トーアウトが反転するが、実質的に同様の履歴を示す。
これに対し、実施例1においては、リンクブッシュの剛性制御により旋回外輪側でトーイン側、旋回内輪側でトーアウト側にハウジング20を回転させることによって、上下力コンプライアンスステアの影響を抑制し、操縦安定性を向上することができる。
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)サスペンション装置の構成は上述した実施例に限らず、適宜変更することができる。例えば、サスペンション装置の形式は、実施例のようなダブルウィッシュボーン式に限らず、ストラット式、マルチリンク式、トレーリングアーム式などの他の形式であってもよい。また、制御システムの構成も特に限定されない。
また、剛性(バネ定数)を変化させるブッシュも、サスペンションの形式やジオメトリに応じて適宜設定することができる。
(2)実施例は、ダンパストロークに基づいてトー補正制御を終了しているが、これに限らず、他の手法によってトー補正制御を終了してもよい。例えば、例えば、ダンパのトップマウント荷重が所定値以上変化した場合に制御を終了してもよい。また、旋回開始後所定時間で制御を終了するようにしてもよい。また、制御量を徐変させる場合の手法も特に限定されない。
11 フロントメンバ 12 リアメンバ
13 サイドメンバ 20 ハウジング
30 フロントラテラルリンク 40 リアラテラルリンク
50 アッパリンク 60 トレーリングリンク
70 ダンパユニット 80 スタビライザ装置
100 サスペンション制御システム
110 電動パワーステアリング(EPS)制御ユニット
111 舵角センサ 112 トルクセンサ
120 挙動制御ユニット 121 LHブレーキ
122 RHブレーキ
123 ハイドロリックコントロールユニット
124 車速センサ
130 ブッシュ剛性制御ユニット
140 トー補正制御ユニット 141 ストロークセンサ
142 トップマウント荷重センサ 150 CAN通信システム
Claims (1)
- 車両の後輪を車軸回りに回転可能に支持するハブベアリングハウジングと、
両端部が車体及びハブベアリングにそれぞれ搖動可能に取り付けられ前記ハブベアリングハウジングを前記車体に対してストローク可能に支持するサスペンションリンクと、
前記ハブベアリングハウジングの前記車体に対する上下方向の相対変位量に応じた反力を発生するサスペンションスプリングと、
前記ハブベアリングハウジングの前記車体に対する上下方向の相対速度に応じた減衰力を発生するダンパと
を備えるサスペンション装置であって、
前記後輪の踏面に作用する上下力の増加によってトーイン側又はトーアウト側に前記後輪をステアする上下力コンプライアンスステア特性を有し、
車両の旋回初期において一時的に前記上下力コンプライアンスステア特性に起因するトー変化を相殺又は抑制する方向のトー変化を発生させるトー変化発生手段を備え、
前記トー変化発生手段は、前記サスペンションリンクの一部に設けられ、バネ定数を変化させることによって前記ハブベアリングハウジングをトーイン方向又はトーアウト方向に回動させることが可能な可変剛性ブッシュのバネ定数を、旋回初期に一時的に変化させ、
前記トー変化発生手段は、前記サスペンションスプリング及び前記ダンパのストロークが所定値以上となるのに応じて前記トー変化の発生を終了すること
を特徴とするサスペンション装置。
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