JP2010111181A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクステアを大幅に低減することができる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】本発明による車両制御装置１は、ホイール中心位置キングピンオフセットがタイヤ及びホイールのバウンド又はリバウンドに伴うストロークにより変化するサスペンション装置５１において、車両速度が第一閾値より小さく、エンジントルクが第二閾値より大きく、前後加速度が第三閾値より小さい場合に、前記サスペンション装置を構成するキャリアのボディに対するストロークが、トータルキングピンモーメントをゼロとする所定値を満たすように、車高を制御する車高制御部１０を備えることを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両のサスペンション装置に適用されて好適な車両制御装置に関する。

一般に車両においては路面からタイヤに作用する衝撃を直接的にボディに伝達させないために、タイヤを保持するホイールを回転自在に支持するキャリアとボディとの間には、衝撃を緩和するための緩衝装置としてのスプリングが介装され、さらに、キャリアに衝撃が作用した後、キャリアがスプリングにより継続的に振動するエネルギーを迅速に減衰する減衰装置としてのショックアブソーバが、同様にキャリアとボディとの間に介装されており、キャリアをボディとを連結するアーム又はリンクを含めてサスペンション装置が構成されている。

スプリングとしては円筒状の鋼材を螺旋状に巻回したコイルスプリングや、棒状の鋼材の捩り剛性を利用するトーションバースプリングや、空気やその他の気体を封入したダイヤフラムを用いた空気バネが用いられる。ショックアブソーバとしては、シリンダに挿通されるシャフトと、シリンダの内周面と摺接するピストンとをさらに備え、シリンダ内部のシリンダ上下の液室に油等の流体を充填し、ピストンに絞りと弁を適宜設けることで、シャフトとシリンダとが軸方向に変位した場合に、流体が上下の液室間を移動して、流体が絞りを通過する時に絞りが流体に抵抗を付与することにより発生する減衰効果を利用するものが一般的に用いられる。

このようなサスペンション装置においては、前述したタイヤの内、エンジンに対してトランスミッションを介して連結されて駆動される駆動輪の左右位置における駆動力差によるトルクステア、駆動力を伝達するためのドライブシャフトの剛性左右差、デファレンシャルによる駆動力配分、ドライブシャフト傾角左右差の設定、重量左右差、タイヤ発生応力左右差に起因するトルクステアが発生する。このようなトルクステアを低減する手法として、特許文献１〜４に記載の従来技術が提案されている。
特開２００８−３７３２３号公報 特開２００７−７６５７８号公報 特開２００４−０９８４３号公報 特開２０００−２５５４４１号公報

ところが、上述した特許文献１〜４に記載の従来技術においては、いずれもある程度の低減は可能であるが、トルクステアを大幅に低減することはできていなかった。すなわち、このような従来技術におけるサスペンション装置においては、トルクステアを大幅に低減することができないという問題があった。

本発明は、トルクステアを大幅に低減することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の車両制御装置は、
ホイール中心位置キングピンオフセットがタイヤ及びホイールのバウンド又はリバウンドに伴うストロークにより変化するサスペンション装置において、
車両速度が第一閾値より小さく、
エンジントルクが第二閾値より大きく、
前後加速度が第三閾値より小さい場合に、
前記サスペンション装置を構成するキャリアのボディに対するストロークが、トータルキングピンモーメントをゼロとする所定値を満たすように、車高を制御する車高制御部を備える、
ことを特徴とする。

ここで、前記ホイール中心位置キングピンオフセットとは、前記サスペンション装置が含む上下方向二箇所に位置するリンク又はアームの、前記キャリア側に対する複数の連結点により定まる上下二箇所の瞬間中心を結んだキングピン軸により定まる。このキングピン軸延長線とホイールの中心軸線との交点とホイールの幅方向の中心位置であるホイール中心位置との前記ホイールの中心軸線上の離隔距離を、本明細書においてはホイール中心位置キングピンオフセットと称する。

なお、一般的に用いられるキングピンオフセットは、前記キングピン軸と路面との交点と、タイヤの路面に対する接地面すなわちタイヤ接地面の中心との、車幅方向における離隔距離を指すが、本明細書における前記ホイール中心位置キングピンオフセットは前記キングピンオフセットとは異なる。通常、トルクステアを計算するにあたってモーメントアーム長として前者の前記ホイール中心位置キングピンオフセットを用い、後者の前記キングピンオフセットは制動力を作用させた場合のモーメントアーム長として用いる。

前記タイヤ及びホイールが前記キャリアとともに、車両の旋回時のロール方向の挙動、ノーズダイブ、テールリフト等のピッチング方向の挙動や、路面の凹凸、車両の重量の変化による上下方向の挙動等により、車両のボディに対して上方向に変位するバウンド、又は下方向に変位するリバウンドに伴って、ボディに対するキャリアのストロークが発生することに伴って、以上述べた前記ホイール中心位置キングピンオフセットが変化するためには、前記サスペンション装置は、マルチリンク式又はダブルウッシュボーン式である必要があり、ストラット式では前記ホイール中心位置キングピンオフセットが前記ストロークにより変化することはない。

なお、前記ストロークの変化に伴い前記ホイール中心位置キングピンオフセットを変化させるにあたって、前記ストロークの変化に対して前記ホイール中心位置キングピンオフセットを直線状又は直線に近い二次曲線状の線形に変化させることが設計の手順を簡略化させるにあたって好ましい。これによれば、前記車高制御部が車高を制御にあたり、迅速な制御を行うことができる。

また、前記リンク又はアームの前記キャリア又は前記ボディ側への連結点については、前記連結点が前記キャリア及び前記ボディに対してそれぞれ例えばアッパ側に二箇所、ロア側に二箇所ある場合において、前記リンク又は前記アームの前記ボディ側の連結点の相互位置関係を変化させることよりも、前記リンク又は前記アームの前記キャリア側の二箇所の連結点の相互位置関係を変化させることのほうが、前記ホイール中心位置キングピンオフセットの前記ストロークの単位長さあたりの変化を大きくすることができる。

さらに、前記キャリア側の前記リンク又は前記アームの二箇所の連結点の相互位置関係を上下方向に変化させることにより、前記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を調節することがより容易なものとなる。この場合において前記キャリアのアッパ側又はロア側に位置する前記リンク又は前記アームの前記二箇所の連結点の相互位置関係を調節することができる。

また、ロア側に位置する前記リンク又は前記アームの前記二箇所の連結点について、前記二箇所の連結点の車両前後方向の前側に位置する前記連結点を車両前後方向の後側の前記連結点よりも上下方向の上側に位置させることで、前記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を大きく設定することができ、逆に前記二箇所の連結点の車両前側に位置する前記連結点を車両前後方向の後側の前記連結点よりも上下方向の下側に位置させることで、前記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を小さく設定することができる。

これに加えて、ロア側に位置する前記二箇所の前記連結点を車両前後方向にオフセットさせて位置させて、この車両前後方向のオフセット量を調節することで、前記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を調節することも可能である。特には、車両前後方向の前側の前記連結点を、後側の前記連結点に対して前側に離隔する方向に位置させることで、前記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を大きく設定することができ、前記前側の前記連結点を逆に後側の前記連結点に対して接近する方向に位置させることで、前記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を小さく設定することができる。

ただし、前記二箇所の前記連結点における車両前後方向のオフセット量を調節することにより、前記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を調節するにあたっては、前記前側の前記連結点を後側の前記連結点に対して離隔する方向に位置させることを、ロア側の二箇所の連結点について行うと、キャスタトレールが大きくなり、アッパ側の二箇所の連結点について行うと、キャスタトレールが小さくなることから、キャスタトレールの適切な範囲を考慮して、前記車両前後方向のオフセット量を調節することが必要となる。

なおキャスタトレールとは、前記キングピン軸を車両の車幅方向又は左右方向から見た場合に、前記キングピン軸の延長線と路面との交点と、前記ホイール中心を通って上下方向に延びる線の路面との交点の離隔距離を示す。

なお、前記サスペンション装置を構成するキャリアのボディに対するストロークが、トータルキングピンモーメントをゼロとする所定値とは、前記キングピン軸周りの、車両の駆動力左右差（ドライブシャフト剛性左右差、デファレンシャルによる駆動力分配左右差）、重量左右差、ドライブシャフト傾角左右差、タイヤ発生横力左右差のそれぞれに起因するモーメントを合計したトータルキングピンモーメントをゼロとして、ストロークについて解いた値を指す。

より具体的には、車両の駆動力左右差に起因するモーメント、車両の重量左右差に起因するモーメント、車両のドライブシャフト傾角左右差に起因するモーメント、車両のタイヤ発生横力左右差に起因するモーメントを右辺において合計して左辺のトータルキングピンモーメントを求めるトータルキングピンモーメント演算式において、前記ストロークと前記ホイール中心位置キングピンオフセットとの線形の関係を車両標準状態でのホイール中心位置キングピンオフセットと前述した前記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率に基づいて示す関係式を右辺に代入して、左辺のトータルキングピンモーメントをゼロとして、前記ストロークについて解いた値が前記所定値である。

ここで、車両速度が第一閾値以上である場合には、トルクステアの影響が少なく、エンジントルクが第二閾値以下である場合もトルクステアの影響が少なく、前後加速度が第三閾値以上である場合にもトルクステアの影響が少ないため、本発明では、この場合を除外して前記車高制御部により車高を制御して、前記ストロークが前記所定値を満たすようにする。これにより、前記トータルキングピンモーメントをゼロとすることができる。

本発明によれば、トルクステアを大幅に低減することができる車両制御装置を提供する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る車両制御装置が適用されるサスペンション装置の一実施形態を車両前後方向の前側から見て示す模式図である。また、図２は、本発明に係る車両制御装置の一実施形態に用いられる関係式を示す模式図である。

図１に示すように、本実施例１の車両制御装置１が適用されるサスペンション装置５１は、タイヤ５２及びタイヤ５２を保持する図示しないホイールと、ホイールを回転自在に支持する図示しないキャリアと、キャリアの上下方向のアッパ側を図示しないボディ側に連結するアッパフロントアーム５３及びアッパリヤアーム５４と、キャリアの上下方向のロア側をボディ側に連結するロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６と、図示しないショックアブソーバと、図示しないスプリングを備えて構成される。なお、図１中ＦＲは車両前後方向の前側を示し、ＩＮは車幅方向内側を示し、ＵＰは上方を示す。

キャリアはタイヤ５２及びホイールを回転自在に支持するものであり、その下端部が、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の車幅方向外側端部にブッシュ又はボールジョイントを介して連結されると共に、その上端部が、アッパフロントアーム５３及びアッパリヤアーム５４の車幅方向外側端部にブッシュ又はボールジョイントを介して連結されるものである。

ショックアブソーバは、キャリアとボディとの間に介在されてタイヤ５２及びホイールからキャリアを介して伝達される路面からの振動によって、キャリアが振動し続けることをその減衰力により防止するものである。

スプリングは、例えばショックアブソーバの外周面の上端部近傍に円板状に設けられたロアスプリングシートと、ロッドの上端部近傍のボディ側に円板状に設けられたアッパスプリングシートとの間に挟持されて、ロッドの周囲を渦巻くように形成されて構成され、タイヤ５２及びホイールからキャリアを介してボディ側に伝達される振動を低減し緩和する。

アッパフロントアーム５３は、車幅方向に延在して、棒状のいわゆるＩアームにより構成され、その車幅方向外側端部がキャリアの上端部の前側に対して揺動自在に連結され、その車幅方向内側がボディ側の図示しないサスペンションメンバに揺動自在に連結される。

アッパリヤアーム５４も同様に、車幅方向に延在して、棒状のいわゆるＩアームにより構成され、その車幅方向外側端部がキャリアの上端部の前側に対して揺動自在に連結され、その車幅方向内側がボディ側の図示しないサスペンションメンバに揺動自在に連結される。

ロアフロントアーム５５についても同様に、車幅方向に延在して、棒状のいわゆるＩアームにより構成され、その車幅方向外側端部がキャリアの上端部の前側に対して揺動自在に連結され、その車幅方向内側がボディ側の図示しないサスペンションメンバに揺動自在に連結される。

ロアリヤアーム５６も、車幅方向に延在して、棒状のいわゆるＩアームにより構成され、その車幅方向外側端部がキャリアの上端部の前側に対して揺動自在に連結され、その車幅方向内側がボディ側の図示しないサスペンションメンバに揺動自在に連結される。

このように構成されるサスペンション装置５１において、路面からタイヤ５２に上下方向の外力が作用すると、キャリアはボディに対して上下方向にバウンド又はリバウンドする。図１において実線は車両標準状態におけるタイヤ５２、アッパフロントアーム５３、アッパリヤアーム５４、ロアフロントアーム５５、ロアリヤアーム５６を示し、破線はバウンド時におけるタイヤ５２、アッパフロントアーム５３、アッパリヤアーム５４、ロアフロントアーム５５、ロアリヤアーム５６を示す。

図１に示すように、車両標準状態において、アッパフロントアーム５３、アッパリヤアーム５４のそれぞれの延長線の交点である瞬間中心Ｐ１１と、ロアフロントアーム５５、ロアリヤアーム５６のそれぞれの延長線の交点である瞬間中心Ｐ２１を結んだ直線がキングピン軸Ｃ１１となり、バウンド時においては、アッパフロントアーム５３、アッパリヤアーム５４のそれぞれの延長線の交点である瞬間中心Ｐ１２と、ロアフロントアーム５５、ロアリヤアーム５６のそれぞれの延長線の交点である瞬間中心Ｐ２２を結んだ直線がキングピン軸Ｃ１２となる。

すなわち、車両標準状態におけるホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｏは、キングピン軸Ｃ１１とホイール中心軸線２１の交点と、ホイール幅方向中心位置Ｃ３１とホイール中心軸線２１との交点との離隔距離となる。また、バウンド時のホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉは、キングピン軸Ｃ１２とホイール中心軸線２２の交点と、ホイール幅方向中心位置Ｃ３２とホイール中心軸線２２との交点との離隔距離となる。

ところで、本実施例の車両制御装置１においては、前述したようにトータルキングピンモーメントすなわちトルクステアをゼロにする又は極力ゼロに近づけることを目的としている。このためには、車両の駆動力左右差（ドライブシャフト剛性左右差、デファレンシャルによる駆動力分配左右差）、重量左右差、ドライブシャフト傾角左右差、タイヤ発生横力左右差のそれぞれをゼロとすることも考えられるが、実際の車両においては開発上、設計上、製造上の様々な制約が存在し、使用条件も車両の乗車人数などのように変化することが多いため、これらをゼロにすることは現実的には困難である。

このため、本実施例においては、ホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉがタイヤ及びホイールのバウンド又はリバウンドに伴うストロークにより図２に示す模式図及び数１及び数２に示すＫｏｇｉ＝Ｋｏｇｏ＋γ・ｓｉの数式を満たすように線形に変化するサスペンション装置５１において、車両速度が第一閾値より小さく、エンジントルクが第二閾値より大きく、前後加速度が第三閾値より小さい場合に、前記サスペンション装置を構成するキャリアのボディに対するストロークｓｉが、トータルキングピンモーメントをゼロとする数３及び数４に示す所定値を満たすように、車高を制御する車高制御部１０を備えることを特徴とする。

なお、数１及び数２中の記号は、
Ｋｏｇｉ：ホイール中心位置キングピンオフセット
Ｋｏｇｏ：車両標準状態でのホイール中心位置キングピンオフセット
γ：単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率
ｓｉ：ストローク
Ｋｉ：ホイールレート
Ｗｉ：輪重
Ｗｏｉ：車両標準状態での輪重（添え字ｉ＝ｒ：右輪、ｌ：左輪）
である。

なお、数３及び数４中の記号は、
ｋｌ：ドライブシャフトねじり剛性ＬＨ
ｋｒ：ドライブシャフトねじり剛性ＲＨ
Ｔｌ：伝達トルクＬＨ
Ｔｒ：伝達トルクＲＨ
Ｔｐ：デファレンシャルギアへの入力トルク
ｒｓ：ドライブシャフト駆動力の左右移動係数
ＴＢＲ：トルクバイアス比
ｒｄ：トルクバイアス比に基づく駆動力の左右移動係数
μ：タイヤ摩擦係数
μ０：タイヤ摩擦係数初期値
α：μの荷重係数（単位：１／Ｎ）
Ｗ：輪重
θＬ：ドライブシャフト傾角ＬＨ
θＲ：ドライブシャフト傾角ＲＨ
Ｃｏｇ：キャスタトレール
Ｒｒ：タイヤ半径ＲＨ
Ｒｌ：タイヤ半径ＬＨ
である。

なお、数３及び数４は以下のように導かれる。図３は、デファレンシャルギアと左右一対のドライブシャフト及びタイヤにおいて伝達されるトルクを示す模式図である。また、図４は、デファレンシャルによる駆動力分配の態様を示す模式図である。

トルクステアの発生要因としては前述したように、下記の四つを挙げることができる。すなわち、
駆動力左右差、
重量左右差、
ドライブシャフト傾角左右差、
タイヤ発生横力左右差、
である。

この中でまず、駆動力左右差の要因は、ドライブシャフト剛性左右差、デファレンシャル摩擦の二つの関係により決定される。ドライブシャフト剛性左右差がある場合においても、デファレンシャル摩擦が無く左右で完全に差動、駆動力は左右で同等に分配される。ドライブシャフトは一本の棒ととらえることができ、棒をねじりトルクを伝達するときは棒の剛性によらず、入力、出力のトルクは摩擦、減衰がない限り同等となる。

実際の車両においては、デファレンシャルは完全に差動することはなく、その差動されない摩擦の範囲内において左右ドライブシャフトのねじれ角は同一となり、ドライブシャフト剛性左右差による駆動力の左右差が生じる。そのデファレンシャル摩擦を超えるほどにドライブシャフト剛性に左右差がある場合はデファレンシャル摩擦によって駆動力左右差が生じる。つまり、駆動力左右差は、ドライブシャフト剛性差によるものと、デファレンシャル摩擦によるもののいずれか小さい方に支配される。ドライブシャフト剛性差有差による駆動力左右差は、ドライブシャフトねじり剛性Ｋｌ、ドライブシャフトねじり剛性Ｋｒ、伝達トルクＴｌ、伝達トルクＴｒ、デファレンシャルギアへの入力トルクＴｐを用いて数５に示すような式で表される。なお、数５における左辺の係数は数６に示すようにｒｓであり、ｒｓはドライブシャフト駆動力の左右移動係数である。

また、デファレンシャル摩擦による駆動力左右差は、トルクバイアス比ＴＢＲを用いて、数７に示すような式で表される。なお、数７における右辺の係数はｒｄであり数８に示すように、ｒｄはトルクバイアス比に基づく駆動力の左右移動係数である。

さらに、駆動力左右差によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ１はｒｓ＜ｒｄの場合は数９に示すような式で表され、ｒｓ＞ｒｄの場合は数１０に示すような式で表される。

次に重量左右差によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ２について求める。時々刻々と変化するタイヤ前後力を推定するのは非常に困難である場、トルクステアが問題となるのは最大前後力近傍であるため、左右輪ともにタイヤ最大摩擦付近にて前後力Ｆｘが発生していると仮定し、タイヤ摩擦係数μを数１１で表し、右輪の前後力Ｆｘｒを数１２で表し、左輪の前後力Ｆｘｌを数１３で表すと、重量左右差によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ２は数１４の式で表すことができる。

次にドライブシャフト傾角によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ３について求める。図５は、ドライブシャフト傾角によるキングピン軸周りのモーメントの発生態様を示す模式図である。図５に示すような、屈曲角の付いた等速ジョイントにトルクＴｐがかかると二次偶力によるモーメントＴ２ｎｄが発生して、それによりキングピン軸モーメントＭｋｐ３が発生し、キングピン軸モーメントＭｋｐ３はドライブシャフト傾角θＬとドライブシャフト傾角θＲを用いて、数１５に示す式で表される。

次にタイヤ発生横力左右差によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ４について求める。図６は、タイヤ発生横力左右差によるキングピン軸周りのモーメントの発生態様を示す模式図である。タイヤに駆動力が加わると、わずかではあるが横力が発生する。図６に示すような、駆動力Ｆｘに対する発生横力Ｆｙの比をκとすると、キングピン軸周りのモーメントＭｋｐ４は、キャスタトレールＣｏｇ、タイヤ半径Ｒｒ、タイヤ半径Ｒｌを用いて、数１６に示す式で表される。キャスタトレールＣｏｇとは、キングピン軸を車両の車幅方向又は左右方向から見た場合に、キングピン軸の延長線と路面との交点と、ホイール中心を通って上下方向に延びる線の路面との交点の離隔距離を示す。

以上の計算に基づいて、キングピン軸周りのトータルキングピンモーメントＭｋｐ＝Ｍｋｐ１＋Ｍｋｐ２＋Ｍｋｐ３＋Ｍｋｐ４を求めると、ｒｄ＜ｒｓの場合は数１７で示す式で表され、ｒｓ＜ｒｄの場合は数１８で示す式で表される。それぞれの式に数１を代入して、左辺をゼロとしてストロークｓｉについて解いた式が上述したトータルキングピンモーメントをゼロとする数３及び数４に示す所定値である。

この数３及び数４の式に含まれる、車両標準状態でのホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｏと、キャスタトレールＣｏｇがアッパフロントアーム５３及びアッパリヤアーム５４で構成される二箇所の連結点の相互位置関係と、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６で構成される二箇所の連結点の相互位置関係により上述した所定の関係に基づいて変化するため、二種類の二箇所の連結点の相互位置関係を所望の特性が得られるように適宜調整する必要がある。

すなわち、本実施例においてはストロークｓｉの変化に伴いホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉを変化させるにあたって、ストロークｓｉの変化に対してホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉを線形に変化させるため、連結点の設定にあたり試行錯誤的に二箇所の連結点の相互位置関係を変化させる必要がある。

この場合において、ロア側のロアフロントアーム５５、ロアリヤアーム５６のキャリア側への連結点を対象として設定及び調整を行うことが、ホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉのストロークｓｉの単位長さあたりの変化を大きくするにあたって効果的である。

さらに、ロアフロントアーム５５のキャリア側の連結点と、ロアリヤアーム５６のキャリア側の連結点の相互位置関係を上下方向に変化させることにより、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを調節することがより容易なものとなる。

また、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の二箇所の連結点のうち、車両前後方向の前側に位置するロアフロントアーム５５の連結点を、後側のロアリヤアーム５６の連結点よりも上下方向の上側に位置させることで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを大きく設定することができる。

これとは逆に、ロアフロントアーム５５の連結点すなわち車両前側に位置する連結点を、車両前後方向の後側のロアリヤアーム５６の連結点よりも上下方向の下側に位置させることで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを小さく設定することができる。

これに加えて、本実施例においては、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の二箇所の連結点を車両前後方向にオフセットさせて位置させて、この車両前後方向のオフセット量を調節することで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを調節することもできる。

特には、車両前後方向の前側のロアフロントアーム５５の連結点を、後側のロアリヤアーム５６の連結点に対して前側に離隔する方向に位置させることで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを大きく設定することができ、前側のロアフロントアーム５５の連結点を逆に後側のロアリヤアーム５６の連結点に対して接近する方向に位置させることで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを小さく設定することができる。

なお、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の二箇所の連結点における車両前後方向のオフセット量を調節することにより、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを調節するにあたっては、キャスタトレールＣｏｇも変化することを招くのでキャスタトレールＣｏｇについての考慮も必要となる。

より具体的には、ロア側において前側の連結点を後側の連結点に対して離隔する方向に位置させることにより、キャスタトレールＣｏｇが大きくなることにより、キャスタトレールＣｏｇの許容される適切な範囲を考慮して、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の二つの連結点の車両前後方向のオフセット量を調節する。このように、ロア側の二箇所の連結点の相互位置関係を調整することで、サスペンション装置５１の特性を数１又は数２を満足させて、図２の特性を得ることができる。

次に上述したようにストロークｓｉを数３又は数４に示した所定値を満たすように車高を調整する具体的構成について説明する。図７は、本発明に係る車両制御装置の一実施形態を示す模式図である。

図７に示すように、本実施例の車両制御装置１は、ＥＣＵ２（Electronic Control Unit）と、アクセル開度センサー３と、前後加速度センサー４と、車両速度センサー５と、ドライブシャフト傾角センサー６と、輪重センサー７と、タイヤ半径センサー８と、車高センサー９と、車高制御部１０とを備えて構成される。

ＥＣＵ２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスと入出力インターフェースから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであり、以下に述べる処理を行う取得部２ａと、算出部２ｂとを構成するものである。

アクセル開度センサー３は、図示しないアクセルペダルに設置されるものであり、運転者のアクセルペダルの踏み込みに伴うアクセルペダルの踏み込み量を検出して、検出結果を図示しないエンジンＥＣＵ及びＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格を介してＥＣＵ２に出力するものである。

前後加速度センサー４は車両のフロアの中央部に設けられて、車両の駆動及び制動等の挙動に伴う車両の前後加速度を検出して検出結果をＥＣＵ２に対して出力するものである。

車両速度センサー５は図示しない前後左右の車輪にそれぞれ設けられた車輪速センサーの出力を例えば平均する等の演算処理を行って車両速度とし、演算された車両速度をＥＣＵ２に対して出力するものである。

車高調整部１０は、例えばサスペンション装置５１を構成するショックアブソーバに並列して設けられたピストンであり、ＥＣＵ２の制御に基づいて、ストロークｓｉを数３又は数４で求められた所定値とするように車高を調整するものである。

ドライブシャフト傾角センサー６は、例えば車両の床下に設置された小型のカメラであり、図７に示したようなドライブシャフト傾角θを撮像した画像を、二植化処理することにより演算して、演算されたドライブシャフト傾角θを、ＥＣＵ２に対して出力するものである。

輪重センサー７は、ホイールの中心に設置したロードセルにより構成されて、輪重Ｗを検出して、ＥＣＵ２に対して出力するものである。タイヤ半径センサー８は、タイヤの半径Ｒを検出して、ＥＣＵ２に対して出力するものである。

車高センサー９は例えばサスペンション装置５１を構成するショックアブソーバに並列に設けられて、車両のボディに対するキャリアのストロークｓｉを検出し、検出結果をＥＣＵ２に対して出力するものである。

ＥＣＵ２の取得部２ａは、上述した、アクセル開度センサー３、前後加速度センサー４、車両速度センサー５からアクセル開度と、前後加速度と、車両速度を取得して、算出部２ｂは、車両速度が例えば４０ｋｍ／ｈである第一閾値より小さいか否かと、アクセル開度により計算されるエンジントルクが例えば１００Ｎｍである第二閾値より大きいか否かと、前後加速度が例えば０．２Ｇである第三閾値よりも小さいか否かを判定する。

これらの三つの判定が全て肯定である場合に、算出部２ｂは、上述したセンサー３〜９から取得したパラメータに基づいて数１７又は数１８を用いてキングピン軸周りのモーメントすなわちトータルキングピンモーメントＭｋｐを演算し、ｒｓ＜ｒｄであるか否かを判定して、肯定であれば数３を用いて所定値を演算し、否定であれば数４を用いて所定値を演算する。

算出部２ｂは、演算した所定値を車高調整部１０に対して指令として出力し、車高調整部はストロークｓｉが所定値となるようにピストンを制御する。

以下に本実施例の制御内容についてフローチャートを用いて説明する。図８は、本発明に係る車両制御装置の一実施形態における制御内容を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、算出部２ｂは車両速度が第一閾値より小さいか否かを判定し、肯定であればステップＳ２にすすみ、否定であれば、ＲＥＴＵＲＮにすすむ。ステップＳ２において、算出部２ｂはエンジントルクが第二閾値より大きいか否かを判定し、肯定であればステップＳ３にすすみ、否定であれば、ＲＥＴＵＲＮにすすむ。ステップＳ３において、算出部２ｂは前後加速度が第三閾値より小さいか否かを判定し、肯定であればステップＳ４にすすんでキングピン軸周りのモーメントを演算して取得し、否定であれば、ＲＥＴＵＲＮにすすむ。

ステップＳ５において、算出部２ｂはｒｓ＜ｒｄであるか否かを判定し、肯定であればステップＳ６にすすんで、数３を用いて所定値を演算し、否定であればステップＳ７にすすんで数４を用いて所定値を演算する。つづいて、Ｓ８にすすんで、車高制御部１０はストロークｓｉすなわち車高が算出部２ｂの算出した所定値となるようにピストンを制御する。なお、走行安定性を高める観点からは、車高を制御するにあたっては、上げる方向ではなく、下げる方向に制御することが好ましい。

上述したような本実施例の車両制御装置１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、ストロークｓｉすなわち車高を数３又は数４の所定値とすることにより、キングピン軸周りのモーメントをゼロとして、トルクステアをゼロとすることができる。

また、図８のステップＳ４に示すようにリアルタイムでキングピン軸周りのモーメントすなわちトータルキングピンモーメントＭｋｐを演算してストロークｓｉの制御を行うので、より高い制御性能を得ることができる。

さらにトルクステアを完全にゼロとすることができるので、運転者にとっての運転フィーリング、走行上の安全性を高めることができる。また、車両の直進安定性を高めることができるので、例えばＡＣＣ（Adaptive Cruse Control）やＬＫＡ（Lane Keep Assist）を適用した高級車においても制御応答性を高めて、制動、駆動双方において制御応答性を高めることができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

本実施例においてはロア側の二箇所の連結点の相互位置関係を調節したが、アッパ側の二箇所の連結点の相互位置関係を調節してもよく、ロア側とアッパ側の両方における二箇所の連結点の相互位置関係を調節することもできる。また、本発明はＡアーム形状のアームにおいても適用することが可能であるがその場合にはキャリア側に二箇所の連結点を有することが必要である。さらに、本実施例においてはストロークｓｉとホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉの関係を直線状としたが、二次曲線状のものとしても良い。

本発明は、車両のサスペンション装置に適用されて好適な車両制御装置に関するものであり、トルクステアを大幅に低減することができる車両制御装置を提供するので、通常の乗用車、トラック、バス等の様々な車両のサスペンション装置に適用して有益なものである。

本発明に係る車両制御装置が適用されるサスペンション装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明に係る車両制御装置の一実施形態に用いられる関係式を示す模式図である。 デファレンシャルギアと左右一対のドライブシャフト及びタイヤにおいて伝達されるトルクの態様を示す模式図である。 デファレンシャルによる駆動力分配の態様を示す模式図である。 ドライブシャフト傾角によるキングピン軸周りのモーメントの発生態様を示す模式図である。 タイヤ発生横力左右差によるキングピン軸周りのモーメントの発生態様を示す模式図である。 本発明に係る車両制御装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明に係る車両制御装置の一実施形態における制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両制御装置
２ ＥＣＵ
３ アクセル開度センサー
４ 前後加速度センサー
５ 車両速度センサー
６ ドライブシャフト傾角センサー
７ 輪重センサー
８ タイヤ半径センサー
９ 車高センサー
１０ 車高制御部
５１ サスペンション装置
５２ タイヤ
５３ アッパフロントアーム
５４ アッパリヤアーム
５５ ロアフロントアーム
５６ ロアリヤアーム
Ｐ１１ アッパフロントアーム５３の延長線とアッパリヤアーム５４の延長線の交点
Ｐ２１ ロアフロントアーム５５の延長線とロアリヤアーム５６の延長線の交点
Ｃ１１ キングピン軸
Ｃ２１ ホイール中心軸線
Ｃ３１ 幅方向のホイール中心位置
Ｐ１２ アッパフロントアーム５３の延長線とアッパリヤアーム５４の延長線の交点
Ｐ２２ ロアフロントアーム５５の延長線とロアリヤアーム５６の延長線の交点
Ｃ１２ キングピン軸
Ｃ２２ ホイール中心軸線
Ｃ３２ 幅方向のホイール中心位置

Claims (1)

1. ホイール中心位置キングピンオフセットがタイヤ及びホイールのバウンド又はリバウンドに伴うストロークにより変化するサスペンション装置において、車両速度が第一閾値より小さく、エンジントルクが第二閾値より大きく、前後加速度が第三閾値より小さい場合に、前記サスペンション装置を構成するキャリアのボディに対するストロークが、トータルキングピンモーメントをゼロとする所定値を満たすように、車高を制御する車高制御部を備えることを特徴とする車両制御装置。