JP2006143013A - Steering retention force adjusting mechanism - Google Patents
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Description
本発明は車両走行時の直進性を左右する保舵力を調整する機構に関し、特に、保舵力をスタビライザ反力を利用して調整可能に構成した保舵力調整機構に関する。 The present invention relates to a mechanism that adjusts the steering force that affects the straight traveling performance when the vehicle travels, and more particularly, to a steering force adjustment mechanism that is configured to be able to adjust the steering force using a stabilizer reaction force.
車両が走行する路面は、横断面方向に平坦ではなく、両端より中央部が高い横断勾配を有している。この路面横断勾配による軸重の横方向成分により、サスペンションのキングピン軸回りにモーメントが発生し、これに釣り合うようタイヤにスリップ角が発生するために、運転者がステアリングホイールを保持していないと車両が自然に直進方向から横方向にずれる車両流れが発生することになり、直進を維持するためには、運転者が所定の保舵力でステアリングホイールを保持しなければならなくなる。 The road surface on which the vehicle travels is not flat in the cross-sectional direction, and has a cross slope that is higher in the center than at both ends. Due to the lateral component of the axle load due to the road surface gradient, a moment is generated around the kingpin axis of the suspension, and a slip angle is generated in the tire to balance it, so if the driver does not hold the steering wheel, the vehicle However, a vehicle flow that naturally deviates from the straight traveling direction to the lateral direction is generated, and in order to maintain the straight traveling, the driver must hold the steering wheel with a predetermined holding force.
これに対して、路面の横断勾配に合わせてタイヤに所定の残留横力を付加しておくことで、車両流れを抑制し、直進時の保舵力を軽減する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、タイヤの公差による残留横力のばらつきやステアリング系の公差やアライメントの公差による左右差のばらつきにより発生する車両流れの違いにより、実際には、残留横力が過剰または不足して車両流れの抑制が不足したり、逆の車両流れを発生させる可能性がある。また、車両を異なる路面横断勾配のもとで使用する場合には、タイヤ交換が必要となってしまう。 However, due to the difference in the residual lateral force due to the tire tolerance and the difference in the vehicle flow caused by the steering system tolerance and the left / right difference due to the alignment tolerance, the actual lateral flow is excessive or insufficient. There is a possibility that the suppression will be insufficient or a reverse vehicle flow may occur. In addition, when the vehicle is used under different road crossing gradients, tire replacement is required.
そこで本発明は、直進時における保舵力を調整可能として車両流れを抑制する保舵力調整機構を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the steering force adjustment mechanism which can adjust the steering force at the time of going straight, and suppresses a vehicle flow.
上記課題を解決するため、本発明にかかる保舵力調整機構は、キングピン軸に固定される部分にスタビライザの支点を有するサスペンション構造を有し、左右で独立に長さ調整可能に構成したスタビライザリンクを備えており、このスタビライザリンクの長さを調整することで左右のスタビライザ反力バランスを調整することにより保舵力を調整可能に構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a steering force adjusting mechanism according to the present invention has a suspension structure having a fulcrum of a stabilizer at a portion fixed to a kingpin shaft, and a stabilizer link configured to be independently adjustable in length on the left and right. The steering force can be adjusted by adjusting the left and right stabilizer reaction force balance by adjusting the length of the stabilizer link.
左右のスタビライザリンクの長さを変えることで、左右のサスペンションそれぞれにおいてスタビライザ反力によって発生するモーメントを調整可能とする。このスタビライザ反力によって発生するモーメントにより路面横断勾配によって発生するモーメントを相殺することで、保舵力を調整する。 By changing the length of the left and right stabilizer links, the moment generated by the stabilizer reaction force in each of the left and right suspensions can be adjusted. The steering holding force is adjusted by canceling out the moment generated by the road crossing gradient by the moment generated by the stabilizer reaction force.
あるいは、本発明にかかる保舵力調整機構は、キングピン軸に固定される部分にスタビライザの支点を有するサスペンション構造を有し、サスペンション側のスタビライザーリンク取り付け位置をスタビライザ反力方向と交差する方向に左右で独立して調整可能とすることで、保舵力を調整可能に構成したことを特徴とするものでもよい。 Alternatively, the steering holding force adjusting mechanism according to the present invention has a suspension structure having a fulcrum of the stabilizer at a portion fixed to the kingpin shaft, and the stabilizer link mounting position on the suspension side is shifted to the left and right in a direction crossing the stabilizer reaction force direction. In this case, the steering holding force can be adjusted by making it independently adjustable.
スタビライザーリンクの交差位置を変えることにより、スタビライザ反力の作用点とキングピン軸との距離を変化させて、モーメントアーム長を変化させる。これによりスタビライザ反力によって発生するモーメントを調整し、保舵力を調整可能とする。 By changing the crossing position of the stabilizer link, the distance between the point of action of the stabilizer reaction force and the kingpin shaft is changed to change the moment arm length. As a result, the moment generated by the stabilizer reaction force is adjusted, and the steering holding force can be adjusted.
または、本発明にかかる保舵力調整機構は、キングピン軸に固定される部分にスタビライザの支点を有し、アクティブスタビライザを備えているサスペンション構造を有し、操舵に対する実際の横方向の車両流れを判定する手段と、直進操作時の横方向の車両流れを打ち消すように車両左右の前記アクティブスタビライザの駆動量を独立に調整する手段と、を備えていることを特徴とするものでもよい。 Alternatively, the steering force adjusting mechanism according to the present invention has a suspension structure having a stabilizer fulcrum at a portion fixed to the kingpin shaft and having an active stabilizer, so that the actual lateral vehicle flow with respect to steering can be obtained. Means for determining and means for independently adjusting the drive amount of the active stabilizer on the left and right sides of the vehicle so as to cancel the vehicle flow in the lateral direction during the straight traveling operation may be provided.
アクティブスタビライザの駆動量を調整してスタビライザ反力によって発生するモーメントを調整することで、保舵力を調整する。 The steering force is adjusted by adjusting the drive amount of the active stabilizer to adjust the moment generated by the stabilizer reaction force.
スタビライザ反力によって発生するモーメントを調整して道路勾配によって発生するモーメントと相殺することで、非保舵時の車両流れを抑制して直進性を向上させ、直進操舵時の保舵力を低減することができる。また、車両特性(例えば、装着タイヤの特性やステアリング系の特性)や道路の特性に応じて微調整が可能であり、操縦性の向上と車両の制御性の向上にも役立つ。 By adjusting the moment generated by the stabilizer reaction force and offsetting it with the moment generated by the road gradient, the vehicle flow during non-steering is suppressed to improve straightness, and the steering force during straight steering is reduced. be able to. In addition, fine adjustment is possible according to vehicle characteristics (for example, characteristics of mounted tires and steering system characteristics) and road characteristics, which is useful for improving maneuverability and vehicle controllability.
特に、アクティブスタビライザを利用して道路横断勾配によって発生するモーメントを相殺するようにすると、車両特性や道路特性に応じて自動調整を行うことができるため、直進性を維持し、直進操舵時の保舵力を略0に維持することが容易になる。 In particular, if an active stabilizer is used to cancel the moment generated by the road crossing gradient, automatic adjustment can be performed according to vehicle characteristics and road characteristics. It becomes easy to maintain the rudder force at substantially zero.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.
図1は、本発明にかかる保舵力調整機構の第1の実施形態を有するサスペンション構造を示す構成図である。このサスペンションは、L型ロワーアーム1を有するマクファーソンストラット式の前輪用サスペンションであり、図は右前輪を示している。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a suspension structure having a first embodiment of a steering holding force adjusting mechanism according to the present invention. This suspension is a McPherson strut type front wheel suspension having an L-shaped lower arm 1, and the figure shows the right front wheel.
図1に示されるように、車輪が取り付けられるスピンドル2の上部にショックアブソーバー3が固定されており、下部にはボールジョイント20によりロワーアーム1の一端が接続されている。ショックアブソーバー3は支柱(ストラット)を兼ねており、その上部の周囲には、アッパーシート40とロアシート41に挟み込まれたコイルスプリング42が配置されている。ショックアブソーバー3の上端30は、図示していないインシュレータ等を介して車両本体に接続される。ショックアブソーバー3のロアシート41より若干下には、スタビライザリンク5が取り付けられ、その他端には、スタビライザ6の一端が接続されている。
As shown in FIG. 1, a
これにより、スタビライザ6の支点(図1中のスタビライザリンク5の上端5a)がキングピン軸K(ショックアブソーバー3の上端30とボールジョイント20とを結ぶ軸)に対して固定されていることになる。なお、このスタビライザ6の他端は、図示していない左前輪のスタビライザリンク5の下端と接続される。
Thereby, the fulcrum of the stabilizer 6 (the
ここで、スタビライザリンク5は、上部リンク50と下部リンク51とを長さ調整機構52で連結したものである。長さ調整機構52としては、例えば、上部に対して下部が長手方向を回転軸として転動可能に構成され、下部リンク51の上部または、上部リンク50の下部とのねじ接続のねじ込み量を変えることで全体の長さを調整可能とすればよい。
Here, the
図1に示されるようなサスペンション系においては、路面横断勾配(路面カント)によりキングピン軸K回りに矢印Aで示されるモーメントMKが発生する(図2参照)。このMKは、以下の(1)式により表される。 In the suspension system as shown in FIG. 1, a moment M K indicated by an arrow A is generated around the kingpin axis K due to a road surface crossing gradient (road surface cant) (see FIG. 2). This M K is expressed by the following equation (1).
ここで、STD、LFDは、それぞれタイヤのユニフォーミティのうちの、ステアトルクデビエーション、ラテラルフォースデビエーションであり、Kyは、コーナリングスティフネス、Asはアライニングスティフネス、αはスリップ角、e1はメカニカルトレール(キングピン軸Kと路面との交点との距離)、Wはタイヤ荷重、θは路面カントである。 Here, STD, LFD is of uniformity of the tire, respectively, a steering torque Deviation, lateral force Deviation, K y is cornering stiffness, A s is aligning stiffness, alpha slip angle, e 1 is mechanical Trail (distance between the intersection of the kingpin axis K and the road surface), W is a tire load, and θ is a road surface cant.
これに対して、スタビライザ6によって作用する力(スタビライザ反力)をFst、このスタビライザ反力線をSとする。本実施形態では、Sはスタビライザリンク5の長手方向に一致する。そして、図3に示されるように、Sとキングピン軸Kとの距離をlst、Kに対するSの傾きをφとすると、スタビライザ反力により発生するモーメントMst(図1の矢印B)は、以下の(2)式により与えられる。
On the other hand, the force (stabilizer reaction force) acting by the
スタビライザリンク5の長さを調整すると、スタビライザ反力線Sの方向が変化する。これにより、φ、lstが変化するため、モーメントMstを変更することができる。
When the length of the
ここで、車両が直進するためには、以下の(3)式が成立する必要がある。 Here, in order for the vehicle to go straight, the following equation (3) needs to be satisfied.
(3)式が成立するスリップ角αにおいて、MK+Mst≒0となるよう、スタビライザリンク5の長さを調整して、Mstを調整すれば、運転者がステアリングホイールを保持しない保舵力=0の状態においても車両の直進性を確保することができる。この調整時の路面カントθとしては、その車両の使用環境下における一般的な路面カントを用いればよい。
If the length of the
なお、実際のスタビライザリンクの調整に際しては、必ずしも(1)〜(3)式を用いて理論的に調整を行う必要はなく、例えば、車両流れが発生する場合に、それを低減する方向にスタビライザリンク5の長さの微調整を繰り返すことで車両流れあるいは保舵力を所定の閾値以下となるよう調整を行えばよい。
It should be noted that when adjusting the actual stabilizer link, it is not always necessary to theoretically adjust using the equations (1) to (3). For example, when a vehicle flow occurs, the stabilizer is reduced in the direction to reduce it. Adjustments may be made so that the vehicle flow or the steering force is less than or equal to a predetermined threshold by repeating fine adjustment of the length of the
本実施形態によれば、このようにスタビライザリンク5の長さを調整することで、保舵力を調整し、車両流れを抑制することができるため、タイヤの残留横力のばらつきやステアリング系のアライメント状態等に基づいて発生する保舵力の相違を吸収し、確実に車両流れを抑制して保舵力を低減することが可能となる。また、路面カントの異なる環境において使用する際もタイヤを交換することなく調整を行うことができる。
According to the present embodiment, by adjusting the length of the
図4は、本発明にかかる保舵力調整機構の第2の実施形態を有するサスペンション構造を示す構成図である。このサスペンション構造は基本構成は図1に示される第1の実施形態と同様である。 FIG. 4 is a configuration diagram showing a suspension structure having the second embodiment of the steering force adjusting mechanism according to the present invention. The basic structure of this suspension structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
本実施形態は、図1に示される第1の実施形態と、スタビライザリンク5とショックアブソーバー3の取り付け部分で相違する。具体的には、本実施形態では、ショックアブソーバー3から略水平方向(キングピン軸Kとは交差する方向)に延びるリンク取り付け部7を設け、このリンク取り付け部7は、延在方向に溝70が形成されている。これにより、スタビライザリンク5のリンク取り付け部7への取り付け位置を水平方向にずらすことを可能としている。
This embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in the attachment portion of the
このように、スタビライザリンク5のリンク取り付け部7を水平方向にずらすと、スタラビライザ反力線Sとキングピン軸Kとの距離を大きく変えることができるようになる。これにより、(2)式におけるモーメント長lstの変化量を大きくすることができるため、スタビライザ反力によるモーメントMstの調整幅が大きくとれる。この結果、第1の実施形態と同様の効果が得られるほかに、路面カントによるモーメントMKが大きい場合でも対応することができる。このとき、スタビライザリンク5の長さを合わせて調整するようにしてもよい。
As described above, when the link attaching portion 7 of the
図5は、本発明にかかる保舵力調整機構の第3の実施形態を有するサスペンション構造を示す構成図である。このサスペンション構造は基本構成は図1に示される第1の実施形態、図4に示される第2の実施形態と同様である。 FIG. 5 is a configuration diagram showing a suspension structure having the third embodiment of the steering force adjusting mechanism according to the present invention. The basic structure of this suspension structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1 and the second embodiment shown in FIG.
本実施形態は、図1に示される第1の実施形態と、スタビライザリンク5、スタビライザ6の構成が異なっている。この実施形態では、スタビライザリンク5は長さが固定された非伸縮式であり、スタビライザ6には、アクチュエータ65が接続されることで、アクチュエータ65の回転によりスタビライザ6に捩れを生じさせ、スタビライザリンク5へスタビライザ反力を伝達する構成をとる。そして、このスタビライザ反力をアクチュエータ65により自在に設定可能である。
This embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in the configuration of the
図6は、本実施形態の制御部のブロック構成図である。制御部であるECU68は、CPU、ROM、RAM等によって構成され、アクチュエータ65の駆動量を制御することでスタラビライザ反力Fstを自在に変更する。ECU68には、図示していないステアリングホイール・ステアリングシャフトに配置されて、運転者による操舵量を検出する操舵トルクセンサ66と、車両に発生するヨーレートを検出するヨーレートセンサ67の出力信号がそれぞれ入力されている。
FIG. 6 is a block diagram of the control unit of the present embodiment. A control unit ECU68 is, CPU, ROM, it is constituted by a RAM or the like, to change freely Sutarabiraiza reaction force F st by controlling the drive amount of the
本実施形態では、操舵トルクセンサ66とヨーレートセンサ67の出力信号を基にしてECU68がアクチュエータ65を制御してスタビライザ反力Fstを付与することにより、(2)式から明らかなように、モーメントMstを変更し、路面カントによるモーメントMKを相殺するよう制御する。
In the present embodiment, by providing the stabilizer reaction force F st ECU 68 based on the output signal of the
図7は、本実施形態における操舵トルクとヨーレートの関係を示す図である。車両流れ時に運転者がステアリングホイールを操作していない、いわゆる手放し時には、操舵トルクは0となるが、車両流れに応じたヨーレートが発生する。一方、ヨーレートが0であるのに、操舵トルクが0でない場合には、車両流れを保舵力によって抑制している直進保舵状態である。本実施形態では、操舵トルクに応じたヨーレートが発生するよう、アクチュエータ65により付与するスタビライザ反力を調整して目標の操舵トルク−ヨーレートの実現を図る。この制御には、フィードバック制御、フィードフォワード制御、PID制御やこれらの組み合わせを用いることができる。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the steering torque and the yaw rate in the present embodiment. When the driver does not operate the steering wheel when the vehicle flows, so-called letting go, the steering torque becomes zero, but a yaw rate corresponding to the vehicle flow is generated. On the other hand, when the steering torque is not 0 even though the yaw rate is 0, the vehicle is in a straight traveling holding state where the vehicle flow is suppressed by the holding force. In the present embodiment, the stabilizer reaction force applied by the
本実施形態によれば、タイヤ特性やステアリング系の特性にかかわらずに、路面カントを確実、かつ、自動的に相殺することができる。したがって、路面カントの異なる状況やタイヤ特性、ステアリング特性の経年変化等による変化に対しても対応できるので、直進性の向上とその維持が図れる。 According to the present embodiment, the road surface cant can be surely and automatically canceled regardless of the tire characteristics or the steering system characteristics. Accordingly, it is possible to cope with changes due to different conditions of the road surface, tire characteristics, steering characteristics, etc., so that straightness can be improved and maintained.
ここでは、アクチュエータ65の駆動量を自動的に制御する例を説明したが、例えば、スイッチやスライダ等により、駆動量の強弱を段階的あるいは無段階的に設定できるようにして、運転者が手動により調整できるようにしてもよい。また、車両の横流れを判定できれば判定に用いる車両状態量は、ヨーレート−操舵トルクの組み合わせに限られるものではなく、例えば、ヨーレートに代えて横加速度、操舵トルクに代えて操舵角を用いてもよい。
Here, an example in which the driving amount of the
以上の説明では、ショックアブソーバー3(ストラットとして機能する)にスタビライザ6の支点を有するサスペンション構造を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、キングピン軸に固定される部分、例えばナックル等にスタビライザの支点を有する構造のサスペンションにおいても適用できる。
In the above description, the suspension structure having the fulcrum of the
1…ロワーアーム、2…スピンドル、3…ショックアブソーバー、5…スタビライザリンク、5a…スタビライザリンクの上端(スタビライザの支点)、6…スタビライザ、7…部、20…ボールジョイント、30…ショックアブソーバーの上端、40…アッパーシート、41…ロアシート、42…コイルスプリング、50…上部リンク、51…下部リンク、52…長さ調整機構、65…アクチュエータ、66…操舵トルクセンサ、67…ヨーレートセンサ、68…ECU、70…溝。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lower arm, 2 ... Spindle, 3 ... Shock absorber, 5 ... Stabilizer link, 5a ... Upper end of stabilizer link (stabilizer fulcrum), 6 ... Stabilizer, 7 ... part, 20 ... Ball joint, 30 ... Upper end of shock absorber, 40 ... Upper seat, 41 ... Lower seat, 42 ... Coil spring, 50 ... Upper link, 51 ... Lower link, 52 ... Length adjusting mechanism, 65 ... Actuator, 66 ... Steering torque sensor, 67 ... Yaw rate sensor, 68 ... ECU, 70: Groove.
Claims (3)
操舵に対する実際の横方向の車両流れを判定する手段と、
直進操作時の横方向の車両流れを打ち消すように車両左右の前記アクティブスタビライザの駆動量を独立に調整する手段と、
を備えていることを特徴とする保舵力調整機構。 It has a suspension structure that has a stabilizer fulcrum at the part fixed to the kingpin shaft and is equipped with an active stabilizer.
Means for determining the actual lateral vehicle flow relative to steering;
Means for independently adjusting the drive amount of the active stabilizer on the left and right sides of the vehicle so as to cancel the vehicle flow in the lateral direction during the straight traveling operation;
A steering holding force adjusting mechanism characterized by comprising:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071113 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20090114 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |