JP2580854B2 - 車両用キャスタ角制御装置 - Google Patents

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、車両の振動を抑制すべくキャ
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、走行時もさることなが
ら停止時の振動防止も大きな課題となっており、かかる
振動は、エンジン振動やサスペンション振動が、ボディ
やボディの内装品（特にシート等）などと共振すること
により生じやすく、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、車体の振動の根本的な解決策
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
より車体の振動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、車両に振動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この振動を抑制
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へ制御信号を
出力して該キャスタ角調整機構の作動を制御する制御手
段とをそなえるとともに、該車両の車体振動の加速度レ
ベルを検出する振動検出手段をそなえ、該制御手段が、
該車両の停止時に該振動検出手段からの検出情報に基づ
いて該車両の停止時の該車体振動の加速度レベルが所定
レベルよりも大きい場合に、該加速度レベルに基づいた
フィードバック制御により該加速度レベルを小さくする
ような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、車両
の停止時に車両に振動が生じると、制御手段が、振動検
出手段からの検出情報に基づいて、車体振動の加速度レ
ベルが所定レベルよりも大きい場合には、この加速度レ
ベルに基づいたフィードバック制御により加速度レベル
を小さくするようなキャスタ角をとるように、キャスタ
角調整機構へ制御信号を出力して制御する。このキャス
タ角調整によって、停止時の車両の振動が抑制される。

［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5,6図はそれぞれの振動センサ設置箇所を示すシート
の斜視図及びシート下部側面図である。

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、スライド板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に一対（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
ド板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としてしは、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のものである。

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、車速センサや車両の振動セ
ンサ）29からの情報に基づいて、コントローラ26からコ
ントロールバルブ25i〜25lといったアクチェータ25の要
部へ制御信号を出力して、車速Ｖや車両振動の強さ|g|
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、センサ類29のうち、振動センサ29bは、加速度
センサであり、車両の振動の強さ、即ち、加速度ｇを検
出する振動検出手段であるが、ここでは、第5,6図に示
すように、シート（例えば、運転席）40の下部のシート
ライザ41に設けられたＧセンサであって、シート下部に
おける上下方向の振動の強さを検知しうるようになって
いる。また、振動センサ29bは車両の振動を方向性をも
ってｇとして検出するが、ここでは方向性を必要としな
いので車両振動の強さ、即ち、車体振動の加速度の大き
さ（これを、加速度レベルという）|g|を制御用のデー
タとしている。

そして、コントローラ26では、車速Ｖがほぼ０となっ
た車両の停止時において、振動センサ29bからの検出情
報に基づいて車体振動（シート下部振動）の強さ（即
ち、加速度レベル）|g|が閾値（所定レベル）Ｋよりも
大きくなると、キャスタ角を変更して車体振動を低減す
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、ここでは、振動セ
ンサ29bからの検出情報に基づいて、車体振動の増減状
態、即ち、加速度レベル|g|の増減状態に対応しながら
キャスタ角の変更をフィードバック制御により行なって
いる。

すなわち、コトンローラ26が、加速度レベル|g|が低
下する方向へキャスタ角を制御するようになっているの
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
ン直接等に、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,車両の振動の強さ|g|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、車速Ｖがほぼ０であるか
どうかを判断し、車速Ｖがほぼ０でなければ、ステップ
S2へリターンする。したがって、走行中には、ステップ
S2→ステップS3→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S3で車速Ｖがほぼ０であると判断され
ると、ステップS4へ進み、車両の振動の強さ|g|が閾値
Ｋよりも大きいかどうかが判断される。なお、閾値Ｋは
各車種ごとに目標とされる振動の抑制レベルに応じて設
定される。

振動の強さ|g|が閾値Ｋよりも小さければ、車体振動
は十分に小さいものとして、ステップS12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。

振動の強さ|g|が閾値Ｋ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は車体振動抑制の第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。

一定以上の車体振動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車体振動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、続くステップ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０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、振動の強さ|g|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、車体振動の強さ|g|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
クルでの車体振動の強さ（即ち、車体振動の加速度レベ
ル）|g|と今回の制御サイクルでの車体振動の強さ（即
ち、車体振動の加速度レベル）|g|とを比較することで
行なうことができる。

車体振動の強さが増大していなければ、ステップS9へ
進むが、車体振動の強さが増大していれば、ステップS1
3へ進む。

車体振動の強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。この場合には
前回の制御サイクルでフラグF2が１とされているので、
前回のキャスタ増加制御が行なわれた結果、車体振動の
強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、車体振動の強さを
一層減少させるようにする。

また、フラグF2が０であれば、前回の制御サイクル
で、キャスタ減少制御が行なわれた結果、車体振動の強
さが減少したことになるので、ステップS9からステップ
S14へ進んでさらにキャスタ減少制御を行なって、車体
振動の強さを一層減少させるようにする。

一方、車体振動の強さが増加していれば、ステップS1
3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、車体振動の強さが増加したことになるの
で、ステップステップS14へ進んで、前回とは逆にキャ
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、車体振動の強さが増加したことになるの
で、ステップS13からステップS10へ進んで前回とは逆に
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S14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S14の後ではステップS15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、車体振動の強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S14）
させていき、車体振動の強さを閾値Ｋ内に収束させるの
である。

この結果、車両に生じる振動は、キャンバ角の自動的
な調整により限度内に抑制されるようになり、ドライバ
やその他の乗員の乗り心地を向上させることができる。

とくに、この実施例では、振動センサ29bが運転席等
のシート40の下部のシートライザに設けられているの
で、ドライバ又は他の乗員に加わる振動を直接的に検知
しながらフィードバック制御を行なっているので、乗員
に不快な振動を適切に抑制することができる。

なお、振動センサ29bの検出方向を上下方向に設定し
ているが、これは自動車等の停車時に問題となるのは一
般に上下振動成分が多いためであり、振動センサ29bの
検出方向を他の方向に設定したりしてもよく、複数の方
向の振動を検出できるようにしてこれらの検出情報に基
づいて振動抑制のためのキャスタ制御を行なってもよ
い。

さらに、振動センサ29bの設置位置もこの実施例のも
のに限定されず、シート下部のボディ部分等他の箇所に
装着することも考えられる。

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S14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,S14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るキャスタ角
を調整しうるキャスタ角調整機構と、該キャスタ角調整
機構へ制御信号を出力して該キャスタ角調整機構の作動
を制御する制御手段とをそなえるとともに、該車両の車
体振動の加速度レベルを検出する振動検出手段をそな
え、該制御手段が、該車両の停止時に該振動検出手段か
らの検出情報に基づいて該車両の停止時の該車体振動の
加速度レベルが所定レベルよりも大きい場合に、該加速
度レベルに基づいたフィードバック制御により該加速度
レベルを小さくするような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、停止時に車両を生じる振動が大きくなるとキャスタ
調整によりこれが確実に抑制されるようになり、車両の
乗り心地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5,6図はそ
れぞれその振動センサ設置箇所を示すシートの斜視図及
びシート下部側面図である。 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、17a……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、2
5m,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（例えば、車速センサや振動センサ）、29a……
振動センサ、40……シート、41……シートライザ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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
   構へ制御信号を出力して該キャスタ角調整機構の作動を
   制御する制御手段とをそなえるとともに、該車両の車体
   振動の加速度レベルを検出する振動検出手段をそなえ、 該制御手段が、該車両の停止時に該振動検出手段からの
   検出情報に基づいて該車両の停止時の該車体振動の加速
   度レベルが所定レベルよりも大きい場合に、該加速度レ
   ベルに基づいたフィードバック制御により該加速度レベ
   ルを小さくするような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。