JP2526724B2

JP2526724B2 - 車両用キャスタ角制御装置

Info

Publication number: JP2526724B2
Application number: JP2200920A
Authority: JP
Inventors: 善紀見市; 泰孝谷口; 忠夫田中; 隆夫森田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JPH0485180A

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、ハンドルシミーを抑制すべく
キャスタ角を制御する、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、車速が大きくなるの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
角が大きくなるのに応じ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、自動車においては、ハンドルがその周方向
に振動する所謂ハンドルシミーという減少が生じること
があり、このハンドルシミーはドライバの操舵フィーリ
ングを悪化させ好ましくない。そこで、かかるハンドル
シミーを抑制するために、一般にハンドル慣性モーメン
トを大きくしたり、ハンドルシャフトの途中にばね等を
介装する対策が考えられる。しかしながら、これらの手
段は、いずれも感度を下げているだけなので、シミー抑
制が不確実であり、ハンドルシミーの根本的な解決策に
はなっていない。

このようなハンドルシミーは、エンジン振動やサスペ
ンション振動がステアリングシャフト系に伝達してステ
アリングシャフトの捩じり振動を誘発して生じるもので
あるため、特に共振などによってステアリングシャフト
の捩じり振動が大きくなるとシミーも大きくなる。

そこで、これらの起振側の振動特性（固有振動数）を
変更することが、ハンドルシミーの根本的な解決策にな
りうる。特に、サスペンションの振動特性はアライメン
ト調整により変更できるので、アライメント調整により
ハンドルシミーの抑制が期待される。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもの
で、車両にハンドルシミーが生じた場合にはサスペンシ
ョンアライメント要素であるキャンバ角を変更してハン
ドルシミーを抑制できるようにした、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、該キャスタ角調整機構を制御する制
御手段とをそなえるとともに、該車両のハンドルシミー
の大きさを検出するハンドルシミー検出手段をそなえ、
該制御手段が、該ハンドルシミー検出手段からの情報に
基づいてハンドルシミーを小さくするキャスタ角をとる
ように該キャスタ角調整機構を制御するように構成され
ていることを特徴としている。

［作用］上述の本発明の車両用キャスタ角制御装置では、ハン
ドルシミーが生じると、制御手段がハンドルシミー検出
手段からの情報に基づいてキャスタ角調整機構に対して
ハンドルシミーを小さくするようなキャスタ角をとるよ
うに制御する。このキャスタ角調整によって、ハンドル
シミーが抑制される。

［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図はそ
のキャスタ角調整機構を示す分解斜視図、第３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４図はそのアクチュエータの油圧回路構成図、
第５図はそのハンドルシミー検出手段の取付部を示す斜
視図である。

まず、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３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1A,1Aの取付部
に、この頭部1A,1A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３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２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とをそなえてい
る。

スライドベース14は、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17,17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1A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1
8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1
8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17,17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、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２図中、21は摺
動壁部19の各四つの外側面に設けられたベアリング転動
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1Aの例えば
インシュレータ部分1aに１対（二本）の取付ボルト23,2
3が突設されて、固定孔22,22にこれらの取付ボルト23,2
3が締結されることにより、ストラット１の頭部1A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ットを示
す。

そして、こうしたスライド機構12,12の各スライド板1
3には、ストラット頭部を車体前後方向に移動させるた
めのアクチェータ（駆動装置）25がダイレクトに連結さ
れている。このアクチェータ25としては、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４図に示すような油圧回路構成が
考えられる。第４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、25fはフィルタ、25g
はリリーフバルブ、25hはチェックバルブ、25i,25j,25
k,25l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。

このアクチェータ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が接続されていて、コントローラ26に取り込
まれる各種センサ（例えば、車速センサや操舵角センサ
やハンドルシミーセンサ）29からの情報に基づいて、車
速Ｖや操舵角θやハンドルシミーの大きさに応じてキャ
スターの角度を変更できるようにしている。

なお、ハンドルシミーセンサは、ハンドルシミーの大
きさ（操舵反力の大きさ）としてハンドルの周方向加速
度を検出するもので、第５図に示すように、ハンドル30
にハンドルの周方向の加速度を検出しうるように設置さ
れたＧセンサが用いられている。図中31はステアリング
軸である。

そして、コントローラ26では、ハンドルシミーセンサ
29aからの検出情報に基づいてハンドルシミーが閾値よ
りも大きくなると、キャスタ角を変更してハンドルシミ
ーを低減するように、キャスタ角調整機構12,12のアク
チェータ25を制御するようになっている。

なお、このキャスタ制御では、ハンドルシミーの増減
状態に対応しながらキャスタ角をフィードバック制御し
ている。

特に、このシミー抑制の制御は、直進走行時又は停止
時に行なわれるように設定されており、旋回走行時には
行なわれないようになっている。これは、シミー現象は
ハンドル角を切っている場合には比較的生じにくく、ま
た旋回走行中にシミーが発生した場合にキャスタ調整に
よってシミー抑制制御を行なおうとすると、シミー抑制
制御に留まらずに、キャスタ調整によってステア特性等
の他の車両特性も変化するため、シミー抑制制御に留ま
らないようになり、ドライバに不快感を与えたりする畏
れがあり好ましくないためである。

ただし、停止時には、ハンドルを切っておいてもシミ
ー抑制制御におこなっている。これは、停止時にもエン
ジン振動等によってシミー現象が生じることがあり、停
止時にキャスタ調整によってシミー抑制制御を行なって
他に不具合がないためである。

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、例えばフラグF1,F2をいずれも０とする等
制御に関するパラメータを初期設定し（ステップテップ
S1）、車速V,操舵角θ及び操舵反力θ_Ｔ（Ｆ）を各セン
サ29から読込む（ステップS2）。

そして、続くステップS3で、操舵角θが０であるかど
うかを判定する。なお、この判定は操舵角θが厳密に０
であるかどうかではなく、操舵角θがほぼ０であるかど
うかの判定であり、０に近い閾値θ_０を設けて、θ＜θ
_０かどうかの判定としてもよい。

操舵角θがほぼ０でなれれば、ステップS12へ進んで
車速Ｖが０であるかどうかを判断し、車速Ｖが０でなけ
れば、ステップS2へリターンする。したがって、旋回走
行時には、ステップS2→ステップS3→ステップS12→ス
テップS2の制御ステップを繰り返すことになる。

また、ステップS12で車速Ｖが０であると判断する
と、ステップS4へ進む。したがって、ハンドルを切った
状態で停止している場合には、ステップS2→ステップS3
→ステップS12→ステップS4と進む。

なお、ステップS12では車速Ｖが０であるかどうかを
判断しているが、これは車両か完全に停止しているかど
うかの判断であり、このステップS12の判断を車速Ｖが
ほぼ０であるかどうか、つまり、車両がほぼ停止してい
るかどうかの判断としてもよい。

一方、操舵角θがほぼ０であれば、ステップS4からス
テップS5へと進む。

このステップS5では、操舵反力｜θ_Ｔ（Ｆ）｜が閾値
Ｋよりも小さいかどうかを判定する。なお、閾値Ｋは各
車種ごとに目標とされるハンドルシミーの抑制レベルに
応じて設定される。

操舵反力の大きさが閾値よりも小さければ、ハンドル
シミーは十分に小さいものとして、ステップS13へ進ん
でフラグF1を０としてステップS2へリターンする。

操舵反力の大きさが閾値よりも大きいと、ステップS5
に進んで、フラグF1が１であるかどうかを判定する。こ
のフラグF1はハンドルシミーの第１段階目の制御を行な
った場合に１とされるものである。

ハンドルシミーが発生を開始した段階では、フラグF1
は０であるので、ステップS6へ進んで、キャスタを増加
するようにコントローラ26からアクチュエータ25に制御
信号が送られる。この第１段階目の制御をキャスタ増加
制御とするのは、一般に、キャスタ角を増加させて車両
の安定性を図った方がハンドルシミーの抑制につながる
ために行なっているものである。

そして、つづくステップS7でフラグF1及びフラグF2を
いずれも１とする。なお、フラグF2はキャスタ増加制御
が行なわれると１とされ、キャスタ減少制御が行なわれ
ると１とされる。

これにより、今回の制御サイクルを終え、続く制御サ
イクルでは、ステップS2,ステップS3,ステップS4と進ん
で、ステップS4で、操舵反力の値が閾値Ｋよりも大きい
と判断されると、今度はF1は１とされているので、ステ
ップS5からステップS8に進む。

このステップS8では、操舵反力｜_Ｔ（Ｆ）｜が増加
しているかどうかを判断する。この判断は、前回の制御
サイクルでの操舵反力の大きさと今回の制御サイクルで
の操舵反力の大きさとを比較することで行なうことがで
きる。

操舵反力の大きさが増大していなければ、ステップS9
へ進むが、操舵反力の大きさが増大していれば、ステッ
プS14へ進む。

操舵反力の大きさが減少していてステップS9に進む
と、フラグF2が１であるかどうかを判断する。

このフラグF2が１であれば、キャスタ増加制御が行な
われた結果、操舵反力の大きさが減少したことになるの
で、ステップS10へ進んでさらにキャスタ増加制御を行
なって、操舵反力の大きさを一層減少させるようにす
る。

また、フラグF2が０であれば、キャスタ減少制御が行
なわれた結果、操舵反力の大きさが減少したことになる
ので、ステップS15へ進んでさらにキャスタ減少制御を
行なって、操舵反力の大きさを一層減少させるようにす
る。

逆に、操舵反力の大きさが増加していれば、ステップ
S14に進んで、フラグF2が０であるかどうかを判断す
る。

このフラグF2が０でなければ、キャスタ増加制御が行
なわれた結果、操舵反力の大きさが増加したことになる
ので、ステップステップS15へ進んで今度はキャスタ減
少制御を行なう。

また、フラグF2が０であれば、キャスタ減少制御が行
なわれた結果、操舵反力の大きさが増加したことになる
ので、ステップS10へ進んで今度はキャスタ増加制御を
行なう。

なお、ステップS10におけるキャスタ増加制御やステ
ップS15におけるキャスタ減少制御における制御量は、
第２段階目の制御であり、前述のステップS6における第
１段階目のキャスタ増加制御の制御量に比べてかなり小
さいものである。

そして、ステップS10の後ではステップS11でフラグF2
を１とし、ステップS15の後ではステップS16でフラグF2
を０として、それぞれ制御サイクルを終了する。

このようにして、操舵反力の大きさの増減に応じてキ
ャスタ角を増加（ステップS10）又は減少（ステップS1
2）させていき、操舵反力の大きさを閾値Ｋ内に収束さ
せるのである。

この結果、車両にハンドルシミーが生じた場合には、
キャンバ角が自動的に調整されてハンドルシミーが抑制
されるようになり、ドライバの運転フィーリングを向上
させることができる。

ところで、上述の第１図に示す制御フローにおいて、
ステップS6のキャスタ増加制御の制御量と、ステップS1
0のキャスタ増加制御の制御量と、ステップS15へ進んで
キャスタ減少制御の制御量とを同量にして、まずは、キ
ャスタ角を少量増加させて、この結果をみてフィードバ
ック制御するように設定してもよい。

また、車両の特性によっては、ステップS6の制御を、
キャスタ減少制御に設定することも考えられる。この場
合も、このキャスタ減少制御の制御量を大きな値に設定
するほか、ステップS10,S15と同様な小さな値に設定し
てもよい。

なお、本キャスタ角制御装置の適用は、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、サスペンション要
素を駆動することで、上述のように適当にキャスタ角を
制御しうるものであれば、他の構成のものにも広く適用
可能である。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明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、該キャスタ角調整
機構を制御する制御手段とをそなえるとととに、該車両
のハンドルシミーの大きさを検出するハンドルシミー検
出手段をそなえ、該制御手段が、該ハンドルシミー検出
手段からの情報に基づいてハンドルシミーを小さくする
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
るように構成されているので、キャスタ角の調整するこ
とで、車両のハンドルに生じるハンドルシミーを確実に
抑制できるようになり、ドライバの運転フィーリングを
大幅に向上させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜５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図はそのキャスタ角
調整機構を示す分解斜視図、第３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４図
はそのアクチュエータの油圧回路構成図、第５図はその
ハンドルシミー検出手段の取付部を示す斜視図である。１……ストラット、1A……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、17
a……レール部、18……板部材、19……摺動壁部、20…
…ニードルローラベアリング、22……固定孔、23……取
付ボルト、24……ナット、25……アクチェータ（駆動装
置）、25A……油圧給排系、25B……油圧シリンダ、25a
……タンク、25b……ポンプ、25c……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……チェックバル
ブ、25i,25j,25k,25l……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
（車速センサや操舵角センサやハンドルシミーセン
サ）、29a……ハンドルシミーセンサ、30……ハンド
ル、31……ステアリング軸。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、該キャスタ角調整機
構を制御する制御手段とをそなえるとともに、該車両の
ハンドルシミーの大きさを検出するハンドルシミー検出
手段をそなえ、該制御手段が、該ハンドルシミー検出手
段からの情報に基づいてハンドルシミーを小さくするキ
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
ように構成されていることを特徴とする、車両用キャス
タ角制御装置。