JP2005178533A - 車両用サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪トー角制御の応答性や出力を確保すると共に、ショックアブソーバの減衰機能も確保する。
【解決手段】トーコントロールアーム６の車体側取付点を油圧シリンダ７で車両横方向に移動させることにより、車輪１のトー角をトーイン、トーアウト双方に調整可能とすると共に、油圧シリンダ７の各油室７ａ、７ｂへの作動流体圧を調整する圧力制御弁１１ａ、１１ｂのパイロット圧としてショックアブソーバ９の内部油圧を利用する。車輪のトー角調整によって補償される車輪横滑り角は、車輪１の上下動と、そのときに生じる車輪横方向速度とに基づくものであるから、車輪の上下動に比例するショックアブソーバの内部作動油圧をアクチュエータ作動油圧のパイロット圧として用いて車輪トー角制御の応答性及び出力を確保する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車輪のトー角を調整可能な車両用サスペンション装置に関するものである。

従来の車輪トー角調整可能な車両用サスペンション装置としては、例えば能動型のアクチュエータを設けて、サスペンションストロークや自車両走行速度などから車輪の上下動に伴う横滑り角を算出し、その横滑り角を補償するように車輪のトー角を調整するものがある（例えば特許文献１）。また、車輪の上下動に応じて作動するショックアブソーバ内の作動流体を利用して受動型のアクチュエータを構成し、その作動流体圧によってサスペンションアームを変位させることにより車輪のトー角を調整するものもある（例えば特許文献２）。
特開平１０−２１８００８号公報 実公平４−３９７７０号公報

しかしながら、前記従来の車両用サスペンション装置のうち、能動型のアクチュエータによって車輪のトー角を調整するものでは、路面の凹凸の周期が小さいほど、或いは凹凸の振幅が大きいほど、アクチュエータの応答性や出力を高くする必要があり、アクチュエータのコストや大きさの面から応答性や出力に限界がある。一方、前記従来の車両用サスペンション装置のうち、受動型のアクチュエータによって車輪のトー角を調整するものでは、ショックアブソーバ内の作動流体をアクチュエータに直接供給して当該アクチュエータを駆動するので、ショックアブソーバ本来の減衰機能が十分に発揮されないという問題がある。
本発明はこれらの諸問題を解決するために開発されたものであり、車輪トー角制御の応答性や出力を確保しながらショックアブソーバ本来の減衰機能も確保可能な車両用サスペンション装置を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明の車両用サスペンション装置は、供給される作動流体圧によって車輪のトー角を調整する能動型のアクチュエータを設け、そのアクチュエータへの作動流体圧を調圧する圧力制御弁のパイロット圧としてショックアブソーバ内の作動流体の圧力を用いることを特徴とするものである。

而して、本発明の車両用サスペンション装置によれば、供給される作動流体圧によって車輪のトー角を調整する能動型のアクチュエータを設け、そのアクチュエータへの作動流体圧を調圧する圧力制御弁のパイロット圧としてショックアブソーバ内の作動流体の圧力を用いる構成としたため、車輪の上下動に伴うショックアブソーバ内の高応答の作動流体の圧力を用いてアクチュエータへの作動流体圧を調整することにより車輪トー角調整の応答性と出力とを確保しながら、ショックアブソーバ内の作動流体は単に圧力制御弁のパイロット圧として利用されるだけなので当該ショックアブソーバの減衰機能を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を伴って説明する。
図１、図２は、本発明の車両用サスペンション装置の第１実施形態を示す概略構成図であり、図１は車両背面図、図２は斜視図である。図中の符号１は車輪、符号２はハブナックル等の車輪側部材、符号３は車体である。また、符号４はアッパアーム、符号５はロアアーム、符号６はトーコントロールアームであり、夫々、一端が前記車輪側部材２に、他端が車体３に、ボールジョイントやブッシュを介して回転自在に連結されている。また、前記ロアアーム５と車体３との間には、車輪１の上下動に伴って内部の作動流体が移動することにより、当該車輪１の上下動を減衰するためのショックアブソーバ９が設けられている。

また、前記トーコントロールアーム６の車体側取付点には、それを主として車両横方向に移動させることにより、車輪１のトー角を調整するための油圧シリンダ７からなるアクチュエータが設けられている。また、前記アッパアーム４の車体側取付点には、それを主として上下方向に移動させることにより、サスペンションに対する車体のロールセンタ高を調整するための油圧シリンダ８からなるアクチュエータが設けられている。

図３には、前記車輪のトー角を調整するシステム構成図を図３に示す。前記油圧シリンダ７からなるアクチュエータの二つの油室７ａ、７ｂは、夫々、個別の圧力制御弁１１ａ、１１ｂ、可変絞り１２ａ、１２ｂを介して、例えば油圧パワーステアリングポンプ等の油圧源１３に接続されている。油圧源１３は、リザーバ１４内の作動油を昇圧し、圧力制御弁１１ａ、１１ｂはドレーンした作動油をリザーバ１４内に環流する。

本実施形態では、前記一方の圧力制御弁１１ａのパイロット圧として前記ショックアブソーバ９の下側油室内の作動油圧が導入され、前記他方の圧力制御弁１１ｂのパイロット圧として当該ショックアブソーバ９の上側油室内の作動油圧が導入されている。本実施形態では、図２に示すように、前記油圧シリンダ７からなるトー角調整用アクチュエータが延伸されると車輪１のトー角がトーイン側に調整され、トー角調整用アクチュエータが収縮されると車輪１のトー角がトーアウト側に調整される。前記油圧シリンダ７からなるトー角調整用アクチュエータの一方の油室７ａは当該アクチュエータを収縮し、他方の油室７ｂは当該アクチュエータを延伸するので、車輪がバウンド、即ち上動するとショックアブソーバ９が収縮して下側油室９Ｌ内の作動油圧が増大し、前記一方の圧力制御弁１１ａの開度が大きくなってトー角調整用アクチュエータの一方の油室７ａの作動油圧が増大すると共に、ショックアブソーバ９の上側油室９Ｕの作動油圧が減少し、前記他方の圧力制御弁１１ｂの開度が小さくなってトー角調整用アクチュエータの他方の油圧７ｂの作動油圧が減少するので、両油室７ａ、７ｂ内の作動油圧力差によってトー角調整用アクチュエータが収縮されて車輪１のトー角がトーアウト側に調整される。一方、車輪がリバウンド、即ち下動するとショックアブソーバ９が延伸して上側油室９Ｕ内の作動油圧が増大し、前記他方の圧力制御弁１１ｂの開度が大きくなってトー角調整用アクチュエータの他方の油室７ｂの作動油圧が増大すると共に、ショックアブソーバ９の下側油室９Ｌの作動油圧が減少し、前記一方の圧力制御弁１１ａの開度が小さくなってトー角調整用アクチュエータの一方の油圧７ａの作動油圧が減少するので、両油室７ａ、７ｂ内の作動油圧力差によってトー角調整用アクチュエータ７が延伸されて車輪１のトー角がトーイン側に調整される。

ここで、前記ショックアブソーバ９内の作動油圧を油圧シリンダ７からなるトー角調整用アクチュエータに用いる原理について説明する。図４は、前記図１の車両用サスペンション装置からアクチュエータ類を除去してコンベンショナルなサスペンション装置の状態で表したものである。路面の不整などにより車輪が上下方向に運動する際、凡そアッパアーム４とロアアーム５の夫々の延長線の交点Ａを中心として回転運動する。そのため、車輪１と路面との接地点Ｂは、直線Ａ−Ｂと直角な直線Ｃ−Ｃ’方向に運動する。従って、車輪が上下動する際に、接地点Ｂは車両横方向にも変位する。

図５は、車輪１の平面図である。車輪の接地点Ｂが車両横方向に横方向速度Ｖｓで変位した場合、車両の前後方向速度、つまり走行速度がＶｖであるとすると、二つの速度によって横滑り角αｓが生じる。この横滑り角αｓによって、車輪に横方向の力が発生し、これによりエネルギを無駄に消費して燃費が低下したり、直進性が低下したり（左右輪で横方向力が異なる場合）する。そこで、車輪の横変位速度によって発生する横滑り角を補償する必要が生じる。前述したように、車輪の横滑り角は、車輪の横変位量ではなく、車輪の横方向速度に応じて発生するので、当該車輪の横方向速度に応じて変化する物理量を利用するのが応答性や出力の面で好都合である。前述のように車輪の横方向速度と車輪の上下動速度とは比例関係にあるため、本実施形態では車輪の上下動速度に応じて変化するショックアブソーバの作動油圧を油圧シリンダ７からなるトー角調整用アクチュエータへの圧力制御弁１１ａ、１１ｂのパイロット圧として用いた。

また、ここで前記車輪接地点Ｂの車両横方向への移動方向と、横滑り角αｓの向きについて考察すると、車輪接地点Ｂが車両横方向内側、つまり車両中心線よりに移動する場合には、前記横滑り角αｓは本来の車輪接地点Ｂよりも車両横方向内側、即ち車両中心線よりに発生する。逆に、車輪接地点Ｂが車両横方向外側、つまり車両中心点から離れる方向に移動する場合には、前記横滑り角αｓは本来の車輪接地点Ｂよりも車両横方向外側、即ち車両中心線から離れる方向に発生する。横滑り角αｓが発生する向きが逆ならば、前記車輪横方向に加わる力の向きも逆向きになる。従って、本実施形態では、車輪１が上下動するのに伴って車両横方向外側に移動する速度を有するときには、車輪１のトー角をトーアウト側に調整し、車輪１が上下動するのに伴って車両横方向内側に移動する速度を有するときには、車輪１のトー角をトーイン側に調整することとした。

こうした車輪１の上下動に伴うトー角制御とは個別に、本実施形態では、能動的に車輪１のトー角を調整するための制御信号をコントロールユニット１０から可変絞り１２ａ、１２ｂに出力する。そのため、本実施形態では、前記コントロールユニット１０への制御入力検出用に、自車両の走行速度を検出する走行速度センサ１５、サスペンションのストローク量を検出するためのサスペンションストロークセンサ１６を備えている。
前記コントロールユニット１０は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、例えば後述する図６の演算処理に従って、前記各可変絞り１２ａ、１２ｂの目標絞り開度を算出し、その目標絞り開度を達成するための制御量を算出し、それに対応する制御信号を出力する。

次に、前記コントロールユニット１０内で行われる可変絞り１２ａ、１２ｂに対する絞り開度制御信号出力のための演算処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。この演算処理は、所定サンプリング時間ΔＴ（例えば１０msec. ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、前記走行速度センサ１５で検出された自車両の走行速度に応じた各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り開度を設定する。前述したように、車輪１の上下動に伴う横滑り角αｓは、車両の走行速度Ｖｖに応じて変化し、同じ車輪接地点Ｂの横方向速度Ｖｓに対して、走行速度Ｖｖが大きいほど横滑り角αｓは小さく、走行速度Ｖｖが小さいほど大きくなる。前記可変絞り１２ａ、１２ｂの絞りを絞れば、油圧シリンダ７からなるアクチュエータの各油室７ａ、７ｂへの作動流体の流入速度を減少することができ、これによりアクチュエータの出力を小さくすることができる。従って、車両の走行速度Ｖｖが大きいときには各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り開度を小さくするように設定する。

次にステップＳ２に移行して、前記サスペンションストロークセンサ１６で検出された左右のサスペンションのストローク量から自車両がどの程度の角度でロールしているかを自車両のロール量として算出し、車両のロール量に応じた各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り開度を設定する。前記アッパアーム４とロアアーム５の夫々の延長線の交点Ａからなる車輪１の回転中心は、それらのアームがリンク機構をなすことから、車輪１の上下位置によって変化する（リンク機構でいう瞬間回転中心）。従って、車輪接地点Ｂの横方向速度も、車輪１の上下位置に依存する。そこで、車両のロール量に応じて旋回内側及び旋回外側の夫々の車輪１の上下位置を求め、その上下位置における車輪接地点Ｂの横方向速度に応じて各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り開度を設定する。なお、自車両のロール量は、例えばジャイロなどによって直接的にロール角度を検出するようにしてもよいし、或いはロールの原因となる横加速度などのロール量相当物理量で代用してもよい。

次にステップＳ３に移行して、前記サスペンションストロークセンサ１６で検出された各サスペンションのストローク量及び前記ロールセンタ高調整用アクチュエータである油圧シリンダ８の作動量から自車両のロールセンタ高を算出し、そのロールセンタ高に応じた各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り開度を設定する。左右の車輪接地点とその回転中心とを結ぶ前記直線Ａ−Ｂ同士の交点（図４ではＤ点とする）がロールセンタであり、地上からロールセンタまでの高さがロールセンタ高Ｈである。一般に、ロールセンタ高Ｈが高いほど、車体３のロール量を小さくできるが、それは同時に、車輪１を横方向に移動させる車輪１上下動時の方向、即ち前記直線ＣーＣ’が車両横向きになることを意味する、つまり少ない車輪上下動でより速く接地点Ｂが横方向に移動するので、ロールセンタ高Ｈが高いほど、前記各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り開度を開き方向に設定する。なお、ロールセンタ高は、前記サスペンションストロークセンサ１６で検出された各サスペンションのストローク量及び前記ロールセンタ高調整用アクチュエータである油圧シリンダ８の作動量からマップによって検索するようにしてもよい。

次にステップＳ４に移行して、前記ステップＳ１〜ステップＳ３で設定された各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り開度に基づいて、例えばそれらの重み付け比例和などから、最終的な各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り開度を設定し、その絞り開度に応じた制御量を求め、その制御量に応じた制御信号を出力してからメインプログラムに復帰する。
このように、本実施形態では、圧力制御弁１１ａ、１１ｂでは、ショックアブソーバ９内の作動流体圧をパイロット圧として油圧源１３からの作動流体圧を調圧し、その調圧された作動流体圧を油圧シリンダ７からなるアクチュエータに供給する構成としたため、車輪１が上下動と共に車両横方向に移動するときの横滑り角αｓを適切に補償して車輪に作用する横方向への力を制御することができ、もって車輪トー角制御の応答性及び出力を確保しながら、ショックアブソーバ９内の作動流体は圧力制御弁１１ａ、１１ｂのパイロット圧として利用されるだけであるから当該ショックアブソーバ９による減衰機能を確保することができる。

また、車輪１が上下動するのに伴って車両横方向外側に移動する速度を有するときには、油圧シリンダ７からなるアクチュエータによって車輪のトー角をトーアウト側に調整し、車輪１が上下動するのに伴って車両横方向内側に移動する速度を有するときに、車輪のトー角をトーイン側に調整する構成としたため、車輪１が上下動と共に車両横方向に移動するときの横滑り角αｓを適切に補償して車輪に作用する横方向への力を制御することができる。

また、圧力制御弁１１ａ、１１ｂと油圧シリンダ７からなるアクチュエータとの間に可変絞り１２ａ、１２ｂを介装し、自車両の走行速度Ｖｖが大きいほど、各可変絞り１２ａ、１２ｂを絞る方向に調整する構成としたため、車輪１が上下動と共に車両横方向に移動するときの横滑り角αｓを適切に補償することができる。
また、自車両のロール量又はそれに相当する物理量に応じて、各可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り量を調整する構成としたため、車輪１が上下動と共に車両横方向に移動するときの横滑り角αｓを適切に補償することができる。

また、調整されるロールセンタ高が高いほど、可変絞り１２ａ、１２ｂの絞り量を開く方向に調整する構成としたため、車輪１が上下動と共に車両横方向に移動するときの横滑り角αｓを適切に補償することができる。
なお、前記実施形態では、車輪トー角調整用のアクチュエータとして油圧シリンダ７を用いたが、例えば図７に示すように、前記図２の車両用サスペンション装置において、車輪１のトー角をトーアウト側に調整するための油室１８ａ及び当該車輪１のトー角をトーイン側に調整するための油室１８ｂを形成したブッシュ１８を車輪トー角調整用アクチュエータとして用いてもよい。
また、前記実施形態では、コントロールユニットの演算処理をマイクロコンピュータによって行うこととしたが、これに代えて各種の理論回路を組合せて構成するようにしてもよい。

本発明の車両用サスペンション装置の一実施形態を示す車両背面図である。 図１の車両用サスペンション装置の斜視図である。 図１の車両用サスペンション装置の車輪トー角調整システム構成図である。 車輪上下動に伴う車輪接地点の横変位の説明図である。 車輪接地点の横変位に伴う横滑り角の説明図である。 図３のコントロールユニットで行われる各可変絞り制御信号出力のためのフローチャートである。 図１の車両用サスペンション装置に用いるアクチュエータの他の例を示す説明図である。

符号の説明

１は車輪
２は車輪側部材
３は車体
４はアッパアーム
５はロアアーム
６はトーコントロールアーム
７は油圧シリンダ（アクチュエータ）
８は油圧シリンダ
９はショックアブソーバ
１０はコントロールユニット
１１ａ、１１ｂは圧力制御弁
１２ａ、１２ｂは可変絞り
１３は油圧源（圧力源）
１４はリザーバ
１５は走行速度センサ（走行速度検出手段）
１６はサスペンションストロークセンサ（ロール量検出手段）
１７はロールセンタ高センサ（ロールセンタ高検出手段）

Claims (6)

1. 供給される作動流体圧に応じて車輪のトー角を調整するアクチュエータと、車輪の上下動に応じて内部を作動流体が移動することにより当該車輪の上下動を減衰するショックアブソーバと、前記アクチュエータに供給するための作動流体を昇圧する圧力源と、前記ショックアブソーバ内の作動流体の圧力をパイロット圧として前記圧力源からの作動流体圧を調圧し、その調圧された作動流体圧を前記アクチュエータに供給する圧力制御弁とを備えたことを特徴とする車両用サスペンション装置。
2. 車輪が上下動するのに伴って車両横方向外側に移動する速度を有するときに、前記アクチュエータによって車輪のトー角をトーアウト側に調整することを特徴とする請求項１に記載の車両用サスペンション装置。
3. 車輪が上下動するのに伴って車両横方向内側に移動する速度を有するときに、前記アクチュエータによって車輪のトー角をトーイン側に調整することを特徴とする請求項１に記載の車両用サスペンション装置。
4. 前記圧力制御弁とアクチュエータとの間に可変絞りを介装し、自車両の走行速度を検出する走行速度検出手段を備え、前記走行速度検出手段で検出された自車両の走行速度が大きいほど、前記可変絞りを絞る方向に調整することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用サスペンション装置。
5. 前記圧力制御弁とアクチュエータとの間に可変絞りを介装し、自車両のロール量又はそれに相当する物理量を検出するロール量検出手段を備え、前記ロール量検出手段で検出された自車両のロール量又はそれに相当する物理量に応じて、前記可変絞りの絞り量を調整することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両用サスペンション装置。
6. 自車両のロールセンタ高を調整するロールセンタ高調整手段を備え、前記ロールセンタ高調整手段で調整されるロールセンタ高が高いほど、前記可変絞りの絞り量を開く方向に調整することを特徴とする請求項４又は５に記載の車両用サスペンション装置。

Images