JPH0487884A - 車両用キヤスタ角制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両のサスペンションにおけるキャスタ角の
制御装置に関し、特に、操舵力の増加を抑制するように
適宜キャスタ角を制御しうる、車両用キャスタ角制御装
置に関する。

［従来の技術］ 自動車において、サスペンションのアライメント調整を
行なうことにより、車両の走行特性等を変更できること
が知られており、サスペンション要素の一つであるキャ
スタ角（以下、単にキャスタともいう）を調整して、車
両の走行性能を向上させる手段も提案されている。

かかるキャスタについては、角度を大きくすると直進安
定性が向上し小さくすると操舵性能が向上するので、例
えば、車速の大きさに応じてキャスタが大きくなるよう
に制御して直進性能を向上させることや、操舵角の大き
さに応してキャスタが小さくなるように制御して操舵性
能を向上させることが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、ハンドル操作に要する力が大きい場合にはハ
ンドルが重いと表現され、逆に、ハンドル操作に要する
力が小さい場合にはハンドルが軽いと表現されるが、こ
のようなハンドル操作力は常に小さければ操舵しやすい
というものではなく、走行状態や操舵状態によっては１
時としてハンドル操作力を大きく、つまり、ハンドルを
重くした方がよい場合がある。

例えば、好ましい操舵力特性としては、第１１〜１３図
に示すようなものが考えられる。

第１１図は車速Ｖに応じた好ましい操舵力Ｆの大きさを
示し、車速Ｖの増大に応じてハンドルが重くなるように
しており、これにより、高速走行時の安定性を高めて運
転が容易になる。

第１２図は操舵角θに応じた好ましい操舵力Ｆの大きさ
を示し、操舵角θがある程度大きくなってハンドル切り
角の限界に近くなるとハンドルが重くなるようにしてお
り、これにより、ドライバがハンドル切り角の限界を前
もって認知できる。

第１３図は操舵角速度θに応じた好ましい操舵力Ｆの大
きさを示し、操舵角速度の増大に応じてハンドルが重く
なるようにしており、これにより。

急なハンドル操作を行なった際にもハンドルを切り過ぎ
ることがなくなって操舵安定性が増すようになる。

このような操舵力特性については、サスペンションのア
ライメント調整を行なうことにより、設定可能であり、
このようなアライメント調整によって、好ましい操舵力
特性を得られるようにしたいという課題がある。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
サスペンションのアライメント要素の一つであるキャス
タ角を調整することで好ましい操舵力特性を得られるよ
うにした、車両用キャスタ角制御装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明の第１ｙＩ求項の車両用キャスタ角制
御装置は、車両のサスペンションにおいて、該サスペン
ションの構成要素を駆動することによりキャスタ角を調
整しうるキャスタ角調整機構と。

走行状態に最適のキャスタ角を設定するキャスタ角設定
手段と、車両のキャスタ角が該キャスタ角設定手段で設
定されたキャスタ角をとるように該キャスタ角調整機構
を制御する制御手段とをそなえ、該キャスタ角設定手段
が、車速、操舵角又は操舵角速度に応じて所望の操舵力
が得られるようにキャスタ角を設定することを特徴とし
ている。

また、本発明の第２＊求項の車両用キャスタ角制御装置
は、車両のサスペンションにおいて、該サスペンション
の構成要素を駆動することによりキャスタ角を調整しう
るキャスタ角ｙＡ整機構と。

走行状態に最適のキャスタ角を設定するキャスタ角設定
手段と、車両のキャスタ角が該キャスタ角設定手段で設
定されたキャスタ角をとるように該キャスタ角調整機構
を制御する制御手段とをそなえ、該キャスタ角設定手段
が、車速、操舵角又は操舵角速度に応じて所望の操舵力
が得られるようにキャスタ角を設定するキャスタ角設定
部と、このキャスタ角設定部で設定されたキャスタ角を
車両の走行路面状態に応じて補正する路面状態対応補正
部とをそなえていることを特徴としている。

［作　用］ 上述の本発明の第１請求項の車両用キャスタ角制御装置
では、キャスタ角設定手段が、車速、操舵角又は操舵角
速度に応じて所望の操舵力が得られるようにキャスタ角
を設定し、制御手段の制御によって、キャスタ角調整機
構が、サスペンションの構成要素を駆動しながら車両の
キャスタ角を上記のキャスタ角設定手段で設定されたキ
ャスタ角へと調整する。

また、本発明の第２ｉ求項の車両用キャスタ角制御装置
では、キャスタ角設定手段が、キャスタ角設定で車速、
操舵角又は操舵角速度に応じて所望の操舵力が得られる
ようにキャスタ角を設定して、さらに、路面状態対応補
正部で、このキャスタ角を車両の走行路面状態に応じて
補正し、制御手段の制御しこよって、キャスタ角調整機
構が、サスペンションの構成要素を駆動しながら車両の
キャスタ角を上記のキャスタ角設定手段で設定され補正
されたキャスタ角へと調整する。

［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての車両用キャ
スタ角制御装置について説明すると、第１図はそのキャ
スタ角制御の内容を示すフローチャート、第２〜７図は
いずれもそのキャスタ角の設定にかかる係数の特性を示
すグラフ、第８図はそのキャスタ角調整機構を示す分解
斜視図、第９図はそのキャスタ角調整機構をそなえたサ
スペンションを示す斜視図、第１０図はそのアクチュエ
ータの油圧回路構成図である。

まず１本装置を装備する車両のサスペンションについて
説明すると、この実施例のサスペンションは、第９図に
示すように、乗用車用のストラット式のフロントサスペ
ンションであって、左右のストラット１，１は、いずれ
も周知のようにショックアブソーバ２にコイルスプリン
グ３を組合わせて構成され、各ストラット１，１の頭部
が車体４側に固定されている。各ストラット１，１の下
端部には、ナックル５およびハブ６を介して前輪７が回
転自在に装着されている。

また、ストラット１の下端部は、ロアアーム８を介して
、サブフレームを兼ねるように前輪間に設けられたクロ
スメンバー９に連結され、ショックアブソーバ２を懸架
リンクの一部として利用したサスペンションを構成して
いる。

なお、１０は、クロスメンバー９に設けたセンターメン
バ、１１はディスクブレーキである。

そして、こうしたストラット１，１の頭部ＩＡ。

ＩＡの取付部に、この頭部ＩＡ、ＬＡをそれぞれ車体４
の前後方向にスライドさせることでキャスタ角を自在に
調整しうるキャスタ角調整機構（スライド機構）１２．
１２が設けられている。

なお、第９図において、２７は駆動シャフト。

２８はスタビライザーである。

このキャスタ角調整機構１２．１２はいずれも同様に構
成されており、第８図に示すように、ストラットタワー
の上面の車体４側に取り着けられたスライドベース１４
と、ストラット１の上端に取り付けられてスライドベー
ス１４に対してスライドしうるスライド板１３とをセな
えている。

スライドベース１４は１例えば長手側を車体前後方向に
向けた板部材１５の中央に、車体前後方向と平行な略長
方形状の貫通孔１６を設けられた構造になっており、貫
通孔１６の車幅方向側と対応する二辺の全体に、断面が
ほぼ三角形状の壁で構成される一対のレール部１７．１
７を並行に立設されている。このレール部１７−．１７
はいずれも内向きに配置されており、これらの対向する
レール部１７．１７間及び貫通孔１６の内部を、ストラ
ット１の頭部ＩＡが貫通するようになっている。なお、
１７ａはレール部１７を支えるためのリブである。

一方、スライダ板１３は、スライドベース１４のレール
部１７．１７間の距離に対応した寸法を持つ略長方形の
板部材１８と、この板部材１８のレール部側の平行な二
辺の全体に設けられ上記のレール部１７．１７と嵌挿自
在な楔形状をもつ摺動壁部１９，１９とをそなえている
。

摺動壁部１９．１９は、楔状の断面を有し、例えば板部
材１８の辺を頂部とした対称な三角形の壁を板部材１８
の側部に一体に設けられたもので。

上記のレール部１７．１７にガタ付くことなく摺接して
おり、これにより、スライド板１３がレール部１７．１
７間でこのレール部１７．１７に案内されて一定方向に
スライドしうるようになっている。

なお、各摺動壁部１９とこれに対向するレール部１７と
の間には１例えばローラベアリングを複数並設してなる
ニードルローラベアリング２０がスライド方向沿いに介
在され、スライダ板１３を車体前後方向に沿って安定、
スムーズにスライドできるようにしている。第８図中、
２１は摺動壁部１９の各画つの外側面に設けられたベア
リング転勤面であり、長方形の凹部よりなっている。

そして、ストラット１の上端は、スライドベース１４を
貫通してこのスライド板１３の中央に設けられた円形の
開口１３ａに嵌挿されている。また、開口１３ａの前後
に固定孔２２，２２が設けられる一方ストラット１の頭
部ＩＡの例えばインシュレータ部分１ａに一対（二本）
の取付ボルト２３．２３が突設されて、固定孔２２．２
２にこれらの取付ボルト２３．２３が締結されることに
より、ストラット１の頭部ＩＡがスライダ板１３と一体
化されている。これによって、スライダ板１３を前後方
向にスライドさせることでフロントサスペンションのキ
ャスタを可変にできるようにしている。なお、２４はス
トラット頭部を締結するためのナツトを示す。

そして、こうしたスライド機構１２．１２の各スライド
板１３には、ストラット頭部を車体前後方向に移動させ
るためのアクチエータ（駆動装置り２５がダイレクトに
連結されている。このアクチエータ２５としてしは、例
えば図示するように油圧シリンダ２５Ｂを電磁弁等の油
圧切替弁を有する油圧給排系２５Ａを通じて駆動するよ
うにした油圧式のものが考えられる。

この場合、例えば第１０図に示すような油圧回路構成が
考えられる。第１０図において、２５ａは作動油の貯蔵
されるタンク、２５ｂはポンプ、２５ｃはポンプアキュ
ムレータ、２５ｄ、２５ｅはメインアキュムレータ、２
５ｆはフィルタ、２５ｇはリリーフバルブ、２５ｈはチ
エツクバルブ、２５ｉ、２５ｊ、２５に、２５１はコン
トロールバルブ、２５ｍ、２５ｎはポジションセンサで
あり、他の符号は前述と同様なものである。

ところで、このアクチエータ２５には、制御手段として
のコントローラ（マイクロコンピュータおよびその周辺
回路からなるもの）２６が接続されており、コントロー
ラ２６では、各種センサ（例えば、車速センサや操舵角
センサや操舵反力センサなど）２９から取り込まれる情
報に基づいて、車速Ｖや操舵角θや操舵角速度θの大き
さ及の大きさ及び操舵反力θＦの大きさに応じてキャス
ターの角度を調整できるようにしている。

特に、コントローラ２６には、各センサからの検出情報
に基づいて最適のキャスタ角を設定するキャスタ角設定
部と、このキャスタ角設定部で設定されたキャスタ角に
路面状況に応じて適宜補正を施す路面状態対応補正部と
、この適宜補正されたキャスタ角をとるようにキャスタ
角！Ｉ！Ｊｌ１機構を制御する制御部とをそなえている
。

キャスタ角設定部で設定するキャスタ角のＩａＣは、 ｃ＝’ｃ、＋ΔＣ・・・・・・　（１）ただし、Ｃ０＝
キヤスタ補助設定値 ΔＣ＝補正補助設定値 また、補正補助設定値ΔＣは、 ΔＣ＝ＫＶ−Ｋｆ？−にθ−Ｃ’ にθ＝操舵角速度補正係数 ｃ’＝補正補助定数 と設定できる。

このうち、キャスタ補助設定ＭＣ，については、第２図
に示すように、車速Ｖに対応して車速Ｖが大きいほど補
助設定値Ｃ０を大きな値に設定するようになっている。

また、車速補正係数ＫＶは、第３図に示すように、第１
１図にほぼ対応してもので、車速Ｖが大きくなるほど次
第に大きくなるなるように設定されている。

操舵角補正係数値にθは、第４図に示す、ように、第１
２図にほぼ対応してもので、操舵角θが所定値に達する
まではほぼ一定値となり、操舵角θが所定値に達したら
操舵角θの増加に応じて次第にやや急激に大きくなるよ
うに設定されている。

操舵角速度補正係数値にθは、第５図に示すように、第
１３図にほぼ対応してもので、操舵角速度θが大きくな
るほど次第に大きくなるなるように設定されている。

一方、路面状態対応補正部で行なう補正は、操舵反力θ
Ｆ（＝操舵に要する力Ｆ）の実際の値が理論上の値に対
して異なる場合に操舵力Ｆが設定通りに調整されないこ
とがあるため、このような不具合を解消しようとするも
のである。

つまり、前述の車速、操舵角、操舵角速度に応じた補正
係数ＫＶ、にθ、にθは、いずれも路面外乱等のない場
合について設定しているので、路面外乱等によっては所
定の操舵力状態（操舵反力状態）に調整されない場合が
ある。

この路面外乱等の影響は、理論上の操舵反力の値θＴと
実際の操舵反力の値θＦとの差を算出することで検出で
き、理論操舵反力値０丁は各補正係数や車両特性から計
算し、実操舵反力値θＦはステアリングホイール又はス
テアリングシャフト等に設置された周知の操舵反力セン
サ（加速度センサの一種）により検出できる。

そして、理論操舵反力値０丁よりも実操舵反力値θＦが
大きければ、キャスタ角の値Ｃを減少させるように補正
補助設定値ΔＣを補正し、理論操舵反力値０丁よりも実
操舵反力値θＦが小さければ、キャスタ角の値Ｃを増大
させるように補正補助設定値ΔＣを補正する。

具体的には、キャスタ角の値Ｃの補正補助設定値ΔＣに
、補正係数に’、Ｋ”を乗算するが、この補正係数に’
、Ｋ”のうちに′は、理論操舵反力値θＴよりも実操舵
反力値θＦが大きい場合に採用するもので、第６図に示
すように、０丁とθＦとの差の増大に従って減少するよ
うに設定され、Ｋ”は、理論操舵反力値０丁よりも実操
舵反力値θＦが小さい場合に採用するもので、第７図に
示すように、θＴとθＦとの差の増大に従って増加する
ように設定されている。

本発明の一実施例としての車両用キャスタ角制御装置は
、上述のごとく構成されているので、第１図に示すよう
にキャスタ角制御が行なわれる。

つまり、まず、自動車のイグニッションスイッチのオン
直後等に、制御に関するパラメータを初期設定しくステ
ップＳ１）、車速Ｖ、操舵角θ及び操舵反力値θＦを各
センサから読込む（ステップＳ２）。

そして、続くステップＳ３で、キャスタ角の補正補助設
定値ΔＣを算出する。

つまり、第３〜５図に示す関係から車速Ｖ、操舵角θ、
操舵角速度θにそれぞれ対応した補正係数ＫＶ、にθ、
ＫＯを決定し、これに基づいて補正補助設定値ΔＣを算
出する。

次のステップＳ４では、上述の補正係数ＫＶ。

Ｋθ、にθ等から理論操舵反力値θＴを算出する。

そして、続くステップＳ５で上述の理論操舵反力値０丁
が操舵反力センサで検出された実操舵反力値θＦよりも
大きいかどうかを判断する。

理論操舵反力値０丁が実操舵反力値θＦよりも大きけれ
ば、ステップＳ６へ進み、小さければ、ステップＳ８へ
進む。

ステップＳ６では、第６図に示す関係から理論操舵反力
値０丁と実操舵反力値θＦとの差の大きさ、つまり１０
丁−θＦ１に対応した補正係数に′を決定しこの補正係
数に′を前述のステップＳ３で算定した補正補助設定値
ΔＣに掛は算する。

また、ステップＳ８では、第７図に示す関係から理論操
舵反力値θＴと実操舵反力値θＦとの差の大きさ１０Ｔ
−θＦ１に対応した補正係数に″を決定しこの補正係数
Ｋ”を前述のステップＳ３で算定した補正補助設定値Δ
Ｃに掛は算する。

そして、これらに続くステップＳ７では、このようにし
て路面外乱補正を施された補正補助設定値ΔＣをキャス
タ補助設定値Ｃ０に加算してキャスタ角Ｃを算出する。

なお、この場合のキャスタ補助設定値Ｃ８は、第２図に
示す関係から車速Ｖに対応して設定する。

そして、このようにしてそれぞれ設定されたキャスタ角
をとるように、コントローラ２６の制御部がキャスタ角
調整機構１２のアクチュエータ２５の作動を制御する。

これにより、操舵に要する力（操舵力）は１例えば車速
Ｖに関してはほぼ第１１図に示すような特性になり、高
速走行はどハンドルが型口になってハンドルの手応え（
すわり感）が増加して、高速走行時の安心感が増加する
。

また、操舵角θに関してはほぼ第１２図に示すような特
性になり、最大切れ角付近の領域をドライバが前もって
感知することができる。

さらに、操舵角速度θに関してはほぼ第１３図に示すよ
うな特性になり、この結果、操舵角速度θが大きい領域
では一般に急ハンドル域になって車両としては不安定側
の領域となるところが、この制御によって手応えが大き
くなって車の回頭速度を手応えとしてトライバが感じる
ことができるようになって、操舵リニアリティが良くな
る。また、−船釣なドライバにおいて、操舵角速度θの
大きい領域でありがちなハンドルの切り過ぎ等を防止で
きるようになる。

特に、この実施例では、路面外乱等に対する補正を施し
ているので、上述のように操舵角特性を確実に得られる
ようになる利点がある。

また５本キャスタ角制御装置の適用も、この実施例のよ
うな構成のサスペンションやキャスタ角調整機構（スラ
イド機構）１２に限るものではなく、上述のようなキャ
スタ角外力補正をしうるちのであれば、他の構成のもの
にも広く適用可能であり、キャスタ制御の応答性調整は
１本実施例のようなキャスタ制御に限らず、従来から提
案されている車速対応制御や操舵角対応制御のみのキャ
スタ制御等にも適用でき、運転フィーリングを良好にで
きる効果がある。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の第１請求項の車両用キャ
スタ角制御装置によれば、車両のサスペンションにおい
て、該サスペンションの構成要素を駆動することにより
キャスタ角を調整しうるキャスタ角調整機構と、走行状
態に最適のキャスタ角を設定するキャスタ角設定手段と
、車両のキャスタ角が該キャスタ角設定手段で設定され
たキャスタ角をとるように該キャスタ角調整機構を制御
する制御手段とをそなえ、該キャスタ角設定手段が、車
速、操舵角又は操舵角速度に応じて所望の操舵力が得ら
れるようにキャスタ角を設定するという構成により、高
速走行はどハンドルを型口にしてハンドルの手応え（す
わり感）が増加させて高速走行時の安心感を高めること
や、操舵角θの最大切れ角付近の領域をドライバに前も
って認知させることや、操舵角速度の大きい領域で車の
回頭速度を手応えとしてドライバに感じさせるようにし
たり、また、操舵角速度の大きい領域でありがちなハン
ドルの切り過ぎ等を防止できるなどの利点が得られる。

また、本発明の第２請求項の車両用キャスタ角制御装置
によれば、車両のサスペンションにおいテ、該サスペン
ションの構成要素を駆動することによりキャスタ角を調
整しうるキャスタ角調整機構と、走行状態に最適のキャ
スタ角を設定するキャスタ角設定手段と、車両のキャス
タ角が該キャスタ角設定手段で設定されたキャスタ角を
とるように該キャスタ角調整機構を制御する制御手段と
をそなえ、該キャスタ角設定手段が、車速、操舵角又は
操舵角速度に応じて所望の操舵力が得られるようにキャ
スタ角を設定するキャスタ角設定部と、このキャスタ角
設定部で設定されたキャスタ角を車両の走行路面状態に
応じて補正する路面状態対応補正部とをそなえるという
構成により、上述の第１請求項の車両用キャスタ角制御
装置の効果や利点に加えて、路面外乱等に影響されるこ
となく、適切な操舵角特性へのキャスタ角制御を確実に
行なえるようになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜１０図は本発明の一実施例としての車両用キャス
タ角制御装置を示すもので、第１図はそのキャスタ角制
御の内容を示すフローチャート、第２〜７図はいずれも
そのキャスタ角の設定にがかる係数の特性を示すグラフ
、第８図はそのキャスタ角調整機構を示す分解斜視図、
第９図はそのキャスタ角調整機構をそなえたサスペンシ
ョンを示す斜視図、第１０図はそのアクチュエータの油
圧回路構成図であり、第１１〜１３図はそれぞれ車速、
操舵角、操舵角速度に対して好ましい操舵力特性を示す
グラフである。 １−ストラット、ＬＡ−ストラット１の頭部、１ａ−イ
ンシュレータ部分、２−ショックアブソーバ、３−コイ
ルスプリング、４−車体、５−ナックル、６−ハブ、７
−前輪、８−ロアアーム、９−クロスメンバー、１０−
センターメンバ、１１−ディスクブレーキ、１２−キャ
スタ角調整機構（スライド機構）、１３−スライド板、
１３ａ−開口、１４−スライドベース、１５−板部材、
１６−貫通孔、１７−レール部、１７ａ−レール部、１
８−板部材、１９−摺動壁部、２０−二ドルローラベア
リング、２２−固定孔、２３−取付ボルト、２４・−ナ
ツト、２５−アクチエータ（駆動装置ｉ）、２５Ａ−油
圧給排系、２５Ｂ＝油圧シリンダ、２５ａ＝タンク、２
５ｂ−ポンプ、２５ｃｍポンプアキュムレータ、２５ｄ
、２５ｅ−メインアキュムレータ、２５ｆ・−フィルタ
、２５ｇ−−リリーフバルブ、２５ｈ−チエツクバルブ
。 ２５ｉ、２５ｊ、２５に、２５１−コントロールバルブ
、２５ｍ、２５ｎ−ポジションセンサ、２６−　コント
ローラ、２７−駆動シャフト、２８−スタビライザー、
２９−各種センサ（例えば、車速センサや操舵角センサ
や操舵反力センサなど）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両のサスペンションにおいて、該サスペンショ
   ンの構成要素を駆動することによりキャスタ角を調整し
   うるキャスタ角調整機構と、走行状態に最適のキャスタ
   角を設定するキャスタ角設定手段と、車両のキャスタ角
   が該キャスタ角設定手段で設定されたキャスタ角をとる
   ように該キャスタ角調整機構を制御する制御手段とをそ
   なえ、該キャスタ角設定手段が、車速、操舵角又は操舵
   角速度に応じて所望の操舵力が得られるようにキャスタ
   角を設定することを特徴とする、車両用キャスタ角制御
   装置。
2. （２）車両のサスペンションにおいて、該サスペンショ
   ンの構成要素を駆動することによりキャスタ角を調整し
   うるキャスタ角調整機構と、走行状態に最適のキャスタ
   角を設定するキャスタ角設定手段と、車両のキャスタ角
   が該キャスタ角設定手段で設定されたキャスタ角をとる
   ように該キャスタ角調整機構を制御する制御手段とをそ
   なえ、該キャスタ角設定手段が、車速、操舵角又は操舵
   角速度に応じて所望の操舵力が得られるようにキャスタ
   角を設定するキャスタ角設定部と、このキャスタ角設定
   部で設定されたキャスタ角を車両の走行路面状態に応じ
   て補正する路面状態対応補正部とをそなえていることを
   特徴とする、車両用キャスタ角制御装置。