JP2007045225A - 車高調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、車両操安性を確実に確保し得る車高調整装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の発明は、空気バネを用いたエアサスペンション９と、エアサスペンション９のバネ定数を制御して車高を一定に維持する車高維持手段９，１１と、ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段６，７，８，１１とを備え、車高維持手段９，１１による車高制御によってエアサスペンショ９の前輪ＦＲ，ＦＬ側バネ定数が増加した場合、ステアリング特性可変制御手段６，７，８，１１は、ステアリング操舵系の減衰特性の減衰係数を増加させることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エアサスペンションによって車高制御が可能な車高調整装置に関する。

車両のサスペンションとして、空気バネを用いたエアサスペンションは既に実用化されている（下記［特許文献１］）。このようなエアサスペンションでは、空気室内部の空気圧を制御することで、空気バネのバネ定数を制御することができる。また、空気室内部の空気圧を制御することで、車両の車高を制御することも可能となる。
特開平５−２７０２３８号公報

［特許文献１］に記載のものでは、前輪側の荷重が増加した場合、車高維持制御によって、空気室内部の内圧を上昇させ、空気室内部の体積を維持させて車高を維持させると前輪側のロール剛性が高くなる。前輪側のロール剛性が高くなると、車両はアンダーステア傾向となるとともに、ヨー共振周波数が増大する。このとき、。ヨー共振周波数が増大するとステアリング共振周波数に近づき、ヨー振動とステアリング振動との連成振動が発生しやすくなり、車両操安性が低下することが懸念される。従って、本発明の目的は、車両操安性を確実に確保し得る車高調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の車高調整装置は、空気バネを用いたエアサスペンションと、エアサスペンションのバネ定数を制御して車高を一定に維持する車高維持手段と、ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段とを備え、車高維持手段による車高制御によってエアサスペンションの前輪側バネ定数が増加した場合、ステアリング特性可変制御手段は、ステアリング操舵系の減衰特性の減衰係数を増加させることを特徴としている。

請求項１に記載の車高調整装置によれば、前輪側の荷重が増え、車高維持制御によって前輪側エアサスの空気バネ定数が増加した場合には、前輪側のロール剛性が増加する。前輪側のロール剛性が増加すると、車両はアンダーステア傾向となると共に、ヨー共振周波数が上昇してステアリング共振周波数と近くなり、ヨー振動とステアリング振動との連成振動による車両操安性の低下が懸念される。そこで、このような場合には、ステアリング振動の減衰係数を増加させることで、ステアリング振動の減衰を高め、ヨー振動とステアリング振動との連成振動を抑止して車両操安性を向上させる。

以下、図面を参照しつつ本発明の車高調整装置の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態の車高調整装置を搭載した車両構成図を示す。車両１は、四つの車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬを備えている。そして、前輪ＦＲ，ＦＬは操舵輪であり、ステアリングギアボックス２と各前輪ＦＲ，ＦＬのハブキャリア３とが接続されている。ギアボックス２内には、ラックバー２ａが内蔵されており、ラックバー２ａの両端が、タイロッド２ｂを介して上述したハブキャリア３に接続されている。

ギアボックス２には、ステアリングコラム（図示せず）内のステアリングシャフト４が挿入されている。ステアリングシャフト４先端のピニオンギアがラックバー２ａのラックと噛み合っており、いわゆるラックアンドピニオン２ｃを構成している。ステアリングシャフト４の他端には、ステアリングホイール５が取り付けられている。また、ステアリングシャフト４には、ステアリングシャフト４の回転角（操舵角）を検出する操舵角センサ６や、ステアリングシャフト４に加わるトルクを検出するステアリングトルクセンサ７も取り付けられている。

本実施形態の電動式パワーステアリング機構は、ステアリングシャフト４に回転力を付与するモータ８を備えており、モータ８の制御量を制御することで、ステアリング系にパワーステアリングのアシスト力や、ステアリング系の振動を減衰させるダンピングトルクを付加させることができる。また、ステアリングギアボックス２内には、ラックバー２ａのストローク量を検出するストロークセンサ２ｄも内蔵されている。

また、本実施形態の車両１は、全ての車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬにエアサスペンションユニット９が取り付けられている。エアサスペンションユニット９としては、従来の公知のユニットである。このため、その詳しい構造についての説明はここでは省略するが、各エアサスペンションユニット９は、通常のショックアブソーバとコイルスプリングからなるサスペンションユニットのコイルスプリングを空気室を有する空気バネに変えたものである。本実施形態の各エアサスペンションユニット９には、サスペンションストローク量を検出するストロークセンサも内蔵されている。

さらに、各車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬには、車輪速センサ１０が取り付けられている。上述したセンサ類２ｄ，６，７，９やアクチュエータ類８，９は、車両挙動を統合的に制御するＥＣＵ１１に接続されている。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力部などからなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１１は、各センサからの出力を受けるとともに、各アクチュエータに制御信号を送出する。

また、本実施形態のエアサスペンションは、各エアサスペンションユニット９の空気室内の体積（圧力）を制御することで車高を一定の高さに維持する車高維持機能を備えている。車高は、ドライバ席周辺に配置されたスイッチによって、低い位置と高い位置とを選択的に設定出来るようになっている。さらに、この車高維持機能には、乗員の乗車位置や荷物の積載状態によって、車両がピッチ方向に傾くのを水平に維持する機能も含まれている。

パワーステアリング機構に関して、簡単に説明しておく。モータ８によって、ドライバのステアリング操作力を低減するアシストトルクをステアリング系に付与するのがパワーステアリング機構であるが、モータ８には、ステアリング振動を低減するためのダンピングトルクも付与する役割がある。ここでは、ステアリングトルクセンサ７によって検出した操舵トルク及び車輪速センサ１０によって検出される車速に基づいて、アシストトルク量を算出する。

これと同時に、操舵角センサ６によって検出されるステアリングホイール５の操舵角速度及び車速に基づいて、ステアリング振動を減衰させるためのダンピングトルク量が計算される。このときの減衰係数をＣｓｔとする。また、上述したように、前輪ＦＲ，ＦＬ荷重が増えて、車高維持機能によって前輪ＦＲ，ＦＬのバネ定数が増加された（＝ロール剛性が高くされた）ときには、この減衰係数を増加させるが、そのための補正係数をＫｓｃとする（Ｃｓｔ←Ｃｓｔ×Ｋｓｃ）。Ｋｓｃ＝１であれば、補正は行われないこととなる。モータ８が出力するトルクは、アシストトルクとダンピングトルクの総和となる。

さらに、ステアリング共振周波数とヨー共振周波数とロール共振周波数とについても簡単に説明しておく。通常、これらの共振周波数は、高い方からロール共振周波数、ステアリング共振周波数、ヨー共振周波数の順に並んでいる。各共振周波数は、互いの振動が連成して共振が重なってしまわないように、互いにできるだけ外れた周波数となるように設定されている。

しかし、前輪ＦＲ，ＦＬのロール剛性が高くされるとヨー共振周波数（及び、ロール特性も異なる場合はロール共振周波数も）がずれてしまうため、上述した連成振動が生じやすくなってしまう。そこで、本実施形態では、連成振動を生じやすくなるステアリング振動の減衰係数を増加させることで連成振動を抑制し、操安性を向上させる。

次に、上述した装置による振動抑制制御の一実施形態について説明する。この制御のフローチャートを図２に示す。図２に示されるように、まず、前輪ＦＲ，ＦＬ側の荷重が増加したか否か（前輪のロール剛性増によって、ステアリング共振周波数とヨー共振周波数とが連成する程度となるか否か）を判定する（ステップ２００）。前輪ＦＲ，ＦＬ側の荷重増は、エアサスペンションユニット９の空気室内圧（体積）や上述したストロークセンサの検出結果などから判断すれば良い。

前輪ＦＲ，ＦＬ側の荷重が増加していない場合は、Ｋｓｃ＝１とされ（ステップ２０５）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃとなり（ステップ２１０）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたステアリングダンピングトルク量は補正されない（減衰係数Ｃｓｔが補正されない）。一方、ステップ２００が否定される場合は、車高維持制御によって、前輪ＦＲ，ＦＬ側のエアサスペンションユニット９の空気室内圧が増加され、車高が一定となるように制御される（ステップ２１５）。

ステップ２１５の後、Ｋｓｃ＝Ｋｓｃｕｐ（＞１）とされ（ステップ２２０）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃにより（ステップ２１０）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたステアリングダンピングトルク量が補正される（減衰係数Ｃｓｔが増加される）。Ｋｓｃｕｐは、前輪ＦＲ，ＦＬ側の荷重増の場合（前輪ＦＲ，ＦＬ側のロール剛性変化に伴う車両ヨー特性変化によって車両ダンピングが悪化する場合）に用いられる補正係数である。

上述したように、前輪ＦＲ，ＦＬ側の荷重増によって前輪ＦＲ，ＦＬ側のエアサスペンションユニット９のバネ定数が増加された場合、ヨー共振周波数が増加し、ステアリング共振周波数に近づく。この結果、ステアリング共振とヨー共振とが連成しやすくなる。このため、減衰係数Ｃｓｔを増加させてステアリング振動の減衰力を大きくし、ステアリング振動、及び、ヨー振動をより効果的に減衰させて操安性を向上させる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、アクチュエータ（モータ８）によって発生されたパワーステアリングのアシストトルクやステアリング振動減衰のためのダンピングトルクは、ステアリングシャフト４に対して付与された。しかし、アシストトルクやダンピングトルクを発生させるアクチュエータがステアリングギアボックス２に取り付けられ、ラックバー２ａのスライド動（スライド量）を制御するようなシステムであっても良い。

本発明の車高調整装置の一実施形態を搭載した車両構成図である。 図１の装置によるステアリングダンピングトルク補正制御のフローチャートである。

符号の説明

１…車両、２…ステアリングギアボックス、２ａ…ラックバー、２ｂ…タイロッド、２ｃ…ラックアンドピニオン、２ｄ…ストロークセンサ、３…ハブキャリア、４…ステアリングシャフト、５…ステアリングホイール、６…操舵角センサ、７…ステアリングトルクセンサ、８…モータ（ステアリング特性可変制御手段）、９…エアサスペンションユニット（車高維持手段）、１０…車輪速センサ、１１…ＥＣＵ（車高維持手段，ステアリング特性可変制御手段）。

Claims (1)

1. 空気バネを用いたエアサスペンションと、
   前記エアサスペンションのバネ定数を制御して車高を一定に維持する車高維持手段と、
   ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段とを備え、
   前記車高維持手段による車高制御によって前記エアサスペンションの前輪側バネ定数が増加した場合、前記ステアリング特性可変制御手段は、ステアリング操舵系の前記減衰特性の減衰係数を増加させることを特徴とする車高調整装置。
   

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