JP4722536B2 - 車両のアライメント管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、サスペンションのトー角やキャスタ角を観測し、適切に維持させる車両のアライメント管理装置に関する。

一般に、車両のサスペンションにおいて、トー角やキャスタ角は、車両の操縦安定性や回頭性に大きく影響するものであるため、これらアライメントを適切に管理することは重要な事項である。

例えば、特開２００３−９７９１５号公報では、サスペンションのアクスルハウジングの内側面にマーカやＬＥＤランプを取り付け、車体下部に設けたステレオカメラでこれらマーカやＬＥＤランプを撮像し、これらマーカやＬＥＤランプの車体に対する位置関係に基づいて、トー角、キャンバ角、又はキャスタ角のアライメントを計測する技術が開示されている。
特開２００３−９７９１５号公報

上述の特許文献１によれば、マーカやＬＥＤランプの位置を基準とするキャスタ角やトー角を正確に検出することができ、キャスタ角やトー角を既定値通りに調整することも可能となる。しかしながら、これらキャスタ角やトー角は、あくまでも、マーカやＬＥＤランプの位置を基準とするものであって、アームの歪みや撓み、経年変化によるブッシュのへたり等がある場合、タイヤの位置・姿勢が必ずしも当初の意図した状態とならなく、所望の直進安定性やステアリング操作性が得られないという問題がある。また、タイヤやホイールに製造上の剛性バラツキがある場合には、マーカやＬＥＤランプの位置を基準としてキャスタ角やトー角を調整したとしても、タイヤに作用する横力と共にキングピン軸周りに作用する復元トルクが異なってしまい、所望の直進安定性やステアリング操作性が得られないという問題がある。

更に、上述の特許文献１のようなマーカやＬＥＤランプの位置をステレオカメラで撮像する構成では、特に汚れやすい車体下面で、マーカやＬＥＤランプ、ステレオカメラを適切に維持することが困難であり、更に、スペース、重量、コスト的にも大変不利になるという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、スペース、重量、コスト的にも優れ、真の直進安定性やステアリング操作性の観点から適切なサスペンションのアライメント管理が可能な車両のアライメント管理装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両に搭載され車輪に作用する前後力を検出する車輪前後力検出手段と、車両に搭載され車輪に作用する横力を検出する車輪横力検出手段と、車両が直進状態の際に、上記車輪に作用する横力に基づき上記車輪のトー角を演算するトー角演算手段と、上記車輪に前後力が作用していない場合に、上記車輪に作用する横力に基づき上記車輪のキャスタ角を演算するキャスタ角演算手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両のアライメント管理装置によれば、簡単な構成で、スペース、重量、コスト的にも優れ、真の直進安定性やステアリング操作性の観点から適切なサスペンションのアライメント管理が可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図８は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両の前輪操舵系に設けたアライメント管理装置の全体構成図、図２は制御部の機能ブロック図、図３は車輪のキングピン周りに発生する復元モーメントの特性マップの説明図、図４はアライメント管理プログラムのフローチャート、図５はトー角異常判定処理ルーチンのフローチャート、図６はトー角調整制御ルーチンのフローチャート、図７はキャスタ角異常判定処理ルーチンのフローチャート、図８はキャスタ角調整制御ルーチンのフローチャートである。

図１において、符号１はステアリングギヤボックスを示し、このステアリングギヤボックス１から左前輪２Ｌに向けてタイロッド３Ｌが延出される一方、右前輪２Ｒに向けてタイロッド３Ｒが延出されている。

タイロッド３Ｌ，３Ｒのタイロッドエンドは、ナックルアーム４Ｌ，４Ｒを介して、それぞれの側の車輪２Ｌ，２Ｒを回転自在に支持するアクスルハウジング５Ｌ，５Ｒと連結されている。

アクスルハウジング５Ｌ，５Ｒからは、略斜め上方に向けてストラット軸６Ｌ，６Ｒが延出固定されており、従って、車輪２Ｌ，２Ｒのキャスタ角θcfl，θcfrは、それぞれストラット軸６Ｌ，６Ｒの前後方向の傾きで規定されている。

タイロッド３Ｌ，３Ｒの中途部には、電動モータ（左前輪トー角調整用モータ７Ｌ，右前輪トー角調整用モータ７Ｒ）を回転させることにより、それぞれの側のタイロッド３Ｌ，３Ｒの長さを可変自在な長さ可変部８Ｌ，８Ｒが設けられており、この長さ可変部８Ｌ，８Ｒによるタイロッド長さの可変により、それぞれの車輪２Ｌ，２Ｒのトー角θtfl，θtfrが可変される。

左前輪トー角調整用モータ７Ｌ、及び、右前輪トー角調整用モータ７Ｒは、左前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｌ、及び、右前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｒにより駆動され、この左前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｌ、及び、右前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｒに対する駆動信号は、制御部４０から出力される。

また、それぞれストラット軸６Ｌ，６Ｒの上方には、電動モータ（左前輪キャスタ角調整用モータ１０Ｌ，右前輪キャスタ角調整用モータ１０Ｒ）を回転させることにより、それぞれの側のストラット軸６Ｌ，６Ｒの傾きを前後方向に調整自在な傾き調整アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒが設けられており、この傾き調整アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒによるストラット軸６Ｌ，６Ｒの傾きの調整により、それぞれの車輪２Ｌ，２Ｒのキャスタ角θcfl，θcfrが可変される。

左前輪キャスタ角調整用モータ１０Ｌ、及び、右前輪キャスタ角調整用モータ１０Ｒは、左前輪キャスタ角調整用モータ駆動部１２Ｌ、及び、右前輪キャスタ角調整用モータ駆動部１２Ｒにより駆動され、この左前輪キャスタ角調整用モータ駆動部１２Ｌ、及び、右前輪キャスタ角調整用モータ駆動部１２Ｒに対する駆動信号は、制御部４０から出力される。

車両には、車速Ｖを検出する車速センサ２１、ハンドル角θHを検出するハンドル角センサ２２、アクスルハウジング５Ｌ，５Ｒに埋設されて、車輪２Ｌ，２Ｒに作用する力を検出するタイヤ力検出センサ２３Ｌ，２３Ｒが設けられており、これらセンサからの検出信号は、制御部４０に入力される。

タイヤ力検出センサ２３Ｌ，２３Ｒは、車輪横力検出手段としてのものであり、例えば、特開平９−２２４０号公報に開示されるセンサであり、車輪２Ｌ，２Ｒに作用する前後方向（以下、ｘ方向）、及び、横方向（以下、ｙ方向）の各力をそれぞれのアクスルハウジング５Ｌ，５Ｒに生じる変位量に基づき検出するものである。具体的には、タイヤ力検出センサ２３Ｌでは車輪２Ｌに作用する前後力Ｆflx，車輪２Ｌに作用する横力Ｆflyを検出し、タイヤ力検出センサ２３Ｒでは車輪２Ｒに作用する前後力Ｆfrx，車輪２Ｒに作用する横力Ｆfryを検出して、それぞれ制御部４０に入力する。

制御部４０は、上述の車速Ｖ、ハンドル角θH、タイヤ力Ｆflx，Ｆfly，Ｆfrx，Ｆfryが入力される。そして、車両が直進走行状態の場合には、左前輪２Ｌのトー角θtfl、及び、右前輪２Ｒのトー角θtfrを演算し、これらの異常判定を行い、異常がある場合には、インストルメントパネルに配設された、左前輪トー角異常警報ＬＥＤ３１、右前輪トー角異常警報ＬＥＤ３２、トー角差異常警報ＬＥＤ３３の何れかを点灯或いは点滅させて報知する。また、常に、演算されたトー角θtfl，トー角θtfrを、予め設定しておいた目標とするトー角θt0fl，θt0frと比較して、これらの間にずれが生じないように、左前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｌ、及び、右前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｒに対し信号を出力して調整を行う。同様に、制御部４０は、車輪２Ｌ，２Ｒに前後力が作用していない場合、左前輪２Ｌのキャスタ角θcfl、及び、右前輪２Ｒのキャスタ角θcfrを演算し、これらの異常判定を行い、異常がある場合には、左前輪キャスタ角異常警報ＬＥＤ３４、右前輪キャスタ角異常警報ＬＥＤ３５、キャスタ角差異常警報ＬＥＤ３６の何れかを点灯或いは点滅させて報知する。また、常に、演算されたキャスタ角θcfl，キャスタ角θcfrを、予め設定しておいた目標とするキャスタ角θc0fl，θc0frと比較して、これらの間にずれが生じないように、左前輪キャスタ角調整用モータ駆動部１２Ｌ、及び、右前輪キャスタ角調整用モータ駆動部１２Ｒに対し信号を出力して調整を行う。

すなわち、図２に示すように、制御部４０は、直進判定部４０ａ、タイヤ前後力判定部４０ｂ、トー角演算部４０ｃ、トー角異常判定部４０ｄ、トー角調整制御部４０ｅ、キャスタ角演算部４０ｆ、キャスタ角異常判定部４０ｇ、キャスタ角調整制御部４０ｈから主要に構成されている。

直進判定部４０ａは、ハンドル角センサ２２からハンドル角θＨが入力され、例えば、ハンドル角θHから求められる操舵角δｆが、０に近い値（例えば、０．５７度未満）の場合、車両は直進走行状態と判定し、それ以外は転舵走行状態と判定して、判定結果をタイヤ前後力判定部４０ｂ、トー角演算部４０ｃに出力する。

タイヤ前後力判定部４０ｂは、タイヤ力検出センサ２３Ｌ，２３Ｒから車輪２Ｌ，２Ｒに作用する前後力Ｆflx，Ｆfrxが入力され、直進判定部４０ａから直進判定の判定結果が入力される。

そして、直進判定部４０ａから転舵走行状態との判定結果が出力されている際に、左車輪２Ｌ、或いは、右車輪２Ｒに、前後力が作用しているか否か判定し、判定結果をキャスタ角演算部４０ｆに出力する。

トー角演算部４０ｃは、タイヤ力検出センサ２３Ｌ，２３Ｒから車輪２Ｌ，２Ｒに作用する横力Ｆfly，Ｆfryが入力され、直進判定部４０ａから直進判定の判定結果が入力される。

そして、直進判定部４０ａから直進走行状態との判定結果が出力されている際に、以下の（１）式、及び、（２）式により、左前輪２Ｌのトー角θtfl，右前輪２Ｒのトー角θtfrを演算し、トー角異常判定部４０ｄ、トー角調整制御部４０ｅに出力する。
θtfl＝Ｆfly／Ｋfl …（１）
θtfr＝Ｆfry／Ｋfr …（２）
ここで、Ｋfl、Ｋfrは定数。

すなわち、車両において、横すべり角βが小さく、tanβ≒βとみなせる範囲を考え、横すべり角βの２次以上の項を無視すれば、横すべり角βに対するコーナリングフォースＦは、Ｋをコーナリングパワーとすると、以下の（３）式で与えられる。

Ｆ≒Ｋ・β …（３）

横すべり角βが小さい時、コーナリングフォースＦはタイヤの横力Ｆfly，Ｆfryと略等しいとみなせる。また、直進走行状態においては、横すべり角βは、車輪のトー角θtfl，θtfrとなることから、これらを（３）式に代入することにより、前述の（１）式、及び、（２）式が得られるのである。このように、トー角演算部４０ｃは、トー角演算手段として設けられている。

トー角異常判定部４０ｄは、トー角演算部４０ｃから、トー角θtfl，θtfrが入力される。そして、トー角θtfl，θtfrのそれぞれについて、予め設定しておいた範囲内（α＜θtfl＜β，α＜θtfr＜β：α、βは定数）にあるか否か判定し、この範囲内にない場合にはそれぞれに対応したＬＥＤ、すなわち、左前輪トー角異常警報ＬＥＤ３１、又は、右前輪トー角異常警報ＬＥＤ３２を点灯或いは点滅させて異常を報知する。また、トー角θtflとトー角θtfrとの差が許容値ａ（設定値）より大きい場合にも異常と判定して、トー角差異常警報ＬＥＤ３３を点灯或いは点滅させて異常を報知する。すなわち、トー角異常判定部４０ｄは、第１のトー角異常判定手段、及び、第２のトー角異常判定手段として設けられている。

トー角調整制御部４０ｅは、トー角演算部４０ｃからトー角θtfl，θtfrが入力される。そして、予め設定しておいた目標トー角θt0fl，θt0frと比較し、この目標トー角θt0fl，θt0frとの偏差Δθtfl（＝θt0fl−θtfl），Δθtfr（＝θt0fr−θtfr）が０になるような制御電流Ｉtfl，Ｉtfrを、例えば、以下の（４）式、（５）式により求め、左前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｌ、或いは、右前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｒに対し信号を出力して調整を行う。
Ｉtfl＝ｋtp・Δθtfl＋ｋti・∫（Δθtfl）ｄｔ＋ｋtd・（ｄΔθtfl／ｄｔ）
…（４）
Ｉtfr＝ｋtp・Δθtfr＋ｋti・∫（Δθtfr）ｄｔ＋ｋtd・（ｄΔθtfr／ｄｔ）
…（５）
ここで、ｋtp，ｋti，ｋtdは定数。

このように、トー角調整制御部４０ｅは、目標トー角設定手段及びトー角調整手段として設けられている。尚、本実施の形態では、目標トー角θt0fl，θt0frは予め設定されている一定値であり、その他、車両の走行状態に応じてマップ等により設定するものであっても良い。

キャスタ角演算部４０ｆは、車速センサ２１から車速Ｖが、ハンドル角センサ２２からハンドル角θＨが、タイヤ力検出センサ２３Ｌ，２３Ｒから車輪２Ｌ，２Ｒに作用する横力Ｆfly，Ｆfryが、タイヤ前後力判定部４０ｂから左車輪２Ｌ、或いは、右車輪２Ｒに前後力が作用しているか否かの判定結果が入力される。

そして、タイヤ前後力判定部４０ｂから左車輪２Ｌ、或いは、右車輪２Ｒに前後力が作用していないとの判定結果が出力されている際に、以下の（６）式、及び、（７）式により、キャスタ角θcfl，θcfrを演算し、キャスタ角異常判定部４０ｇ、キャスタ角調整制御部４０ｈに出力する。
θcfl＝Ｍfl／（Ｆfly・ｒfl） …（６）
θcfr＝Ｍfr／（Ｆfry・ｒfr） …（７）
ここで、Ｍfl，Ｍfrは左車輪２Ｌ及び右車輪２Ｒのキングピン周りの復元モーメント（後述の如くマップ参照にて設定）、ｒfl，ｒfrは左車輪２Ｌ及び右車輪２Ｒのタイヤ半径である。

すなわち、各輪のキングピン周りの復元モーメントＭは、タイヤに作用する横力Ｆｙと、キングピンの延長線が地面と交わる点とタイヤの接地点との距離であるキャスタトレールｅｃと、横力Ｆｙの着力点とタイヤ中心を通る垂直軸との距離であるニューマティックトレールｅｎと、キャスタ角θｃを用いて、以下の（８）式により表される。
Ｍ＝Ｆｙ・（ｅｎ＋ｅｃ）・cosθｃ …（８）
ここで、
ｅｎ＝（ｒ・Ｆｘ）／Ｗ …（９）
ｒはタイヤ半径、Ｆｘはタイヤ前後力、Ｗはタイヤ接地荷重。
ｅｃ＝ｒ・sinθｃ …（１０）
である。

（９）式より、タイヤに前後力Ｆｘが作用していない場合（Ｆｘ＝０の場合）、ｅｎ＝０となり、以下の（１１）式のようになって、復元モーメントＭは、接地荷重や前後力Ｆｘの影響を受けない値となる。
Ｍ＝Ｆｙ・ｅｃ・cosθｃ
＝Ｆｙ・ｒ・sinθｃ・cosθｃ …（１１）

更に、θｃが小さい場合には、sinθｃ≒θｃ、cosθｃ≒１であるから、（１１）式は、以下の（１２）式のようになり、この（１２）式から、（１３）式を得るのである。

Ｍ＝Ｆｙ・ｒ・θｃ …（１２）
θｃ＝Ｍ／（Ｆｙ・ｒ） …（１３）

こうして、復元モーメントＭを、当初、実験、計算等により求めた値として、例えば、図３に示すような、ハンドル角から求められる操舵角δｆと車速Ｖの関数としてマップ等に設定しておき、このマップから求められる復元モーメントＭとタイヤに作用する横力Ｆｙとを求めることにより、キャスタ角θｃを演算することが可能となっている。そして、上述の（１３）式を、左車輪２Ｌと右車輪２Ｒとに別々に適用することで、前述の（６）式、（７）式が得られるのである。尚、本実施の形態においては、（１１）式において、sinθｃ≒θｃ、cosθｃ≒１を仮定した場合で演算するようになっているが、キャスタ角θｃに対するsinθｃ・cosθｃの値を予め求めておき、この値とＭ／（Ｆｙ・ｒ）とを比較することで、キャスタ角θｃを求めるようにしても良い。

キャスタ角異常判定部４０ｇは、キャスタ角演算部４０ｆから、キャスタ角θcfl，θcfrが入力される。そして、キャスタ角θcfl，θcfrのそれぞれについて、予め設定しておいた範囲内（γ＜θcfl＜ε，γ＜θcfr＜ε：γ、εは定数）にあるか否か判定し、この範囲内にない場合にはそれぞれに対応したＬＥＤ、すなわち、左前輪キャスタ角異常警報ＬＥＤ３４、又は、右前輪キャスタ角異常警報ＬＥＤ３５を点灯或いは点滅させて異常を報知する。また、キャスタ角θcflとキャスタ角θcfrとの差が許容値ｂ（設定値）より大きい場合にも異常と判定して、キャスタ角差異常警報ＬＥＤ３６を点灯或いは点滅させて異常を報知する。すなわち、キャスタ角異常判定部４０ｇは、第１のキャスタ角異常判定手段、及び、第２のキャスタ角異常判定手段として設けられている。

キャスタ角調整制御部４０ｈは、キャスタ角演算部４０ｆからキャスタ角θcfl，θcfrが入力される。そして、予め設定しておいた目標キャスタ角θc0fl，θc0frと比較し、この目標キャスタ角θc0fl，θc0frとの偏差Δθcfl（＝θc0fl−θcfl），Δθcfr（＝θc0fr−θcfr）が０になるような制御電流Ｉcfl，Ｉcfrを、例えば、以下の（１４）式、（１５）式により求め、左前輪キャスタ角調整用モータ駆動部１２Ｌ、或いは、右前輪キャスタ角調整用モータ駆動部１２Ｒに対し信号を出力して調整を行う。
Ｉcfl＝ｋcp・Δθcfl＋ｋci・∫（Δθcfl）ｄｔ＋ｋcd・（ｄΔθcfl／ｄｔ）
…（１４）
Ｉcfr＝ｋcp・Δθcfr＋ｋci・∫（Δθcfr）ｄｔ＋ｋcd・（ｄΔθcfr／ｄｔ）
…（１５）
ここで、ｋcp，ｋci，ｋcdは定数。

このように、キャスタ角調整制御部４０ｈは、目標キャスタ角設定手段及びキャスタ角調整手段として設けられている。尚、本実施の形態では、この目標キャスタ角θc0fl，θc0frは予め設定されている一定値であり、その他、車両の走行状態に応じてマップ等により設定するものであっても良い。

次に、制御部４０で実行されるアライメント管理プログラムを、図４のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で必要パラメータ、すなわち、車速センサ２１から車速Ｖを、ハンドル角センサ２２からハンドル角θHを、タイヤ力検出センサ２３Ｌ，２３Ｒから車輪２Ｌ，２Ｒに作用する前後，横方向の力Ｆflx，Ｆfly，Ｆfrx，Ｆfryを読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、直進判定部４０ａにおいて、車両が直進走行状態か否か判定し、直進走行状態の場合には、Ｓ１０３に進んで、トー角演算部４０ｃにおいて、前述の（１）式、及び、（２）式により、トー角θtfl，θtfrを演算する。

その後、Ｓ１０４に進み、トー角異常判定部４０ｄにおいて、以下の図５に示すフローチャートに従って、トー角異常判定処理を実行する。

このトー角異常判定処理は、まず、Ｓ２０１で、左車輪２Ｌのトー角θtflが予め設定しておいた範囲内（α＜θtfl＜β）か否か判定し、範囲外の場合にはＳ２０２に進み、左前輪トー角異常警報ＬＥＤ３１を点灯或いは点滅させることにより左前輪トー角異常警報を実行する。逆に、範囲内の場合にはＳ２０３に進み、左前輪トー角異常警報を解除する（既に警報が実行されている場合には警報解除、警報が実行されていない場合にはそのままとする）。

Ｓ２０２で警報実行処理、或いは、Ｓ２０３で警報解除処理を実行した後は、Ｓ２０４に進み、右車輪２Ｒのトー角θtfrが予め設定しておいた範囲内（α＜θtfr＜β）か否か判定し、範囲外の場合にはＳ２０５に進み、右前輪トー角異常警報ＬＥＤ３２を点灯或いは点滅させることにより右前輪トー角異常警報を実行する。逆に、範囲内の場合にはＳ２０６に進み、右前輪トー角異常警報を解除する（既に警報が実行されている場合には警報解除、警報が実行されていない場合にはそのままとする）。

Ｓ２０５で警報実行処理、或いは、Ｓ２０６で警報解除処理を実行した後は、Ｓ２０７に進み、トー角θtflとトー角θtfrとの差（絶対値）が許容値ａ（設定値）より大きいか否か判定し、許容値ａよりも大きい場合には、Ｓ２０８に進んで、トー角差異常警報ＬＥＤ３３を点灯或いは点滅させて異常を報知してルーチンを抜ける。逆に、トー角θtflとトー角θtfrとの差（絶対値）が許容値ａ以内の場合には、Ｓ２０９に進んで、トー角差異常警報を解除し（既に警報が実行されている場合には警報解除、警報が実行されていない場合にはそのままとし）、ルーチンを抜ける。

図４のフローチャートのＳ１０４でトー角異常判定処理を実行した後は、Ｓ１０５に進み、トー角調整制御部４０ｅにおいて、以下の図６に示すフローチャートに従って、トー角調整制御を実行する。

このトー角調整制御は、まず、Ｓ３０１で目標トー角θt0fl，θt0frを設定する。尚、本実施の形態では、この目標トー角θt0fl，θt0frは予め設定されている一定値であり、その他、車両の走行状態に応じてマップ等により設定するものであっても良い。

次に、Ｓ３０２に進み、トー角θtfl，θtfrと目標トー角θt0fl，θt0frとの偏差Δθtfl（＝θt0fl−θtfl），Δθtfr（＝θt0fr−θtfr）を演算する。

次いで、Ｓ３０３に進み、前述の（４）式、（５）式により、トー角偏差Δθtfl，Δθtfrが０になるような制御電流Ｉtfl，Ｉtfrを演算する。

そして、Ｓ３０４に進んで、この制御電流Ｉtfl，Ｉtfrを、左前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｌ、右前輪トー角調整用モータ駆動部９Ｒに出力してルーチンを抜ける。

このように、図４のフローチャートのＳ１０５でトー角調整制御を実行した後は、プログラムを抜ける。

一方、前述のＳ１０２で直進走行状態ではないと判定した場合は、Ｓ１０６に進み、タイヤ前後力判定部４０ｂにおいて、タイヤ前後力が作用しているか否か判定し、タイヤ前後力が作用している場合には、そのままプログラムを抜ける。

また、タイヤ前後力が作用していないと判定した場合には、Ｓ１０７に進み、キャスタ角演算部４０ｆにおいて、前述の（６）式、及び、（７）式により、キャスタ角θcfl，θcfrを演算する。

その後、Ｓ１０８に進み、キャスタ角異常判定部４０ｇにおいて、以下の図７に示すフローチャートに従って、キャスタ角異常判定処理を実行する。

このキャスタ角異常判定処理は、まず、Ｓ４０１で、左車輪２Ｌのキャスタ角θcflが予め設定しておいた範囲内（γ＜θcfl＜ε）か否か判定し、範囲外の場合にはＳ４０２に進み、左前輪キャスタ角異常警報ＬＥＤ３４を点灯或いは点滅させることにより左前輪キャスタ角異常警報を実行する。逆に、範囲内の場合にはＳ４０３に進み、左前輪キャスタ角異常警報を解除する（既に警報が実行されている場合には警報解除、警報が実行されていない場合にはそのままとする）。

Ｓ４０２で警報実行処理、或いは、Ｓ４０３で警報解除処理を実行した後は、Ｓ４０４に進み、右車輪２Ｒのキャスタ角θcfrが予め設定しておいた範囲内（γ＜θcfr＜ε）か否か判定し、範囲外の場合にはＳ４０５に進み、右前輪キャスタ角異常警報ＬＥＤ３５を点灯或いは点滅させることにより右前輪キャスタ角異常警報を実行する。逆に、範囲内の場合にはＳ４０６に進み、右前輪キャスタ角異常警報を解除する（既に警報が実行されている場合には警報解除、警報が実行されていない場合にはそのままとする）。

Ｓ４０５で警報実行処理、或いは、Ｓ４０６で警報解除処理を実行した後は、Ｓ４０７に進み、キャスタ角θcflとキャスタ角θcfrとの差（絶対値）が許容値ｂ（設定値）より大きいか否か判定し、許容値ｂよりも大きい場合には、Ｓ４０８に進んで、キャスタ角差異常警報ＬＥＤ３６を点灯或いは点滅させて異常を報知してルーチンを抜ける。逆に、キャスタ角θcflとキャスタ角θcfrとの差（絶対値）が許容値ｂ以内の場合には、Ｓ４０９に進んで、キャスタ角差異常警報を解除し（既に警報が実行されている場合には警報解除、警報が実行されていない場合にはそのままとし）、ルーチンを抜ける。

図４のフローチャートのＳ１０８でキャスタ角異常判定処理を実行した後は、Ｓ１０９に進み、キャスタ角調整制御部４０ｈにおいて、以下の図８に示すフローチャートに従って、キャスタ角調整制御を実行する。

このキャスタ角調整制御は、まず、Ｓ５０１で目標キャスタ角θc0fl，θc0frを設定する。尚、本実施の形態では、この目標キャスタ角θc0fl，θc0frは予め設定されている一定値であり、その他、車両の走行状態に応じてマップ等により設定するものであっても良い。

次に、Ｓ５０２に進み、キャスタ角θcfl，θcfrと目標キャスタ角θc0fl，θc0frとの偏差Δθcfl（＝θc0fl−θcfl），Δθcfr（＝θc0fr−θcfr）を演算する。

次いで、Ｓ５０３に進み、前述の（１４）式、（１５）式により、キャスタ角偏差Δθcfl，Δθcfrが０になるような制御電流Ｉcfl，Ｉcfrを演算する。

そして、Ｓ５０４に進んで、この制御電流Ｉcfl，Ｉcfrを、左前輪キャスタ角調整用モータ駆動部９Ｌ、右前輪キャスタ角調整用モータ駆動部９Ｒに出力してルーチンを抜ける。

このように、図４のフローチャートのＳ１０９でキャスタ角調整制御を実行した後は、プログラムを抜ける。

このように、本発明の実施の形態によれば、基本的に、タイヤ力検出センサ２３Ｌ，２３Ｒから得られる車輪２Ｌ，２Ｒに作用する横力Ｆfly，Ｆfryを基にサスペンションのトー角とキャスタ角とを観測できるようにしているので、構成も簡単で、スペース、重量、コスト的にも優れている。また、この車輪２Ｌ，２Ｒに作用する横力Ｆfly，Ｆfryは、車両の直進安定性やステアリング操作性に直接影響を及ぼすものであるため、この車両の直進安定性やステアリング操作性を考慮した精度の良いトー角とキャスタ角とが推定できる。そして、観測したトー角とキャスタ角を基に警報やアライメント調整を行って、車両の直進安定性やステアリング操作性を常に適切に調整維持することが可能となっている。

尚、本実施の形態では、トー角とキャスタ角の両方を求める構成となっているが、どちらかのみ求める構成であっても良い。また、本実施の形態では、警報のみならず調整も行える構成となっているが、警報のみ、或いは、調整のみ行う構成であっても良い。更に、本実施の形態では、前輪側に適用した例で説明しているが、後輪側についても同様の考え方で適用することが可能である。

車両の前輪操舵系に設けたアライメント管理装置の全体構成図 制御部の機能ブロック図 車輪のキングピン周りに発生する復元モーメントの特性マップの説明図 アライメント管理プログラムのフローチャート トー角異常判定処理ルーチンのフローチャート トー角調整制御ルーチンのフローチャート キャスタ角異常判定処理ルーチンのフローチャート キャスタ角調整制御ルーチンのフローチャート

符号の説明

１ ステアリングギヤボックス
２Ｌ，２Ｒ 車輪
３Ｌ，３Ｒ タイロッド
５Ｌ，５Ｒ アクスルハウジング
６Ｌ，６Ｒ ストラット軸
７Ｌ，７Ｒ 前輪トー角調整用モータ
８Ｌ，８Ｒ 長さ可変部
９Ｌ，９Ｒ 前輪トー角調整用モータ駆動部
１０Ｌ，１０Ｒ 前輪キャスタ角調整用モータ
１１Ｌ，１１Ｒ 傾き調整アクチュエータ
１２Ｌ，１２Ｒ 前輪キャスタ角調整用モータ駆動部
２１ 車速センサ
２２ ハンドル角センサ
２３Ｌ，２３Ｒ タイヤ力検出センサ（車輪横力検出手段）
３１ 左前輪トー角異常警報ＬＥＤ
３２ 右前輪トー角異常警報ＬＥＤ
３３ トー角差異常警報ＬＥＤ
３４ 左前輪キャスタ角異常警報ＬＥＤ
３５ 右前輪キャスタ角異常警報ＬＥＤ
３６ キャスタ角差異常警報ＬＥＤ
４０ 制御部
４０ａ 直進判定部
４０ｂ タイヤ前後力判定部
４０ｃ トー角演算部（トー角演算手段）
４０ｄ トー角異常判定部（第１のトー角異常判定手段、第２のトー角異常判定手段）
４０ｅ トー角調整制御部（目標トー角設定手段、トー角調整手段）
４０ｆ キャスタ角演算部（キャスタ角演算手段）
４０ｇ キャスタ角異常判定部（第１のキャスタ角異常判定手段、第２のキャスタ角異常判定手段）
４０ｈ キャスタ角調整制御部（目標キャスタ角設定手段、キャスタ角調整手段）

Claims (6)

1. 車両に搭載され車輪に作用する前後力を検出する車輪前後力検出手段と、
   車両に搭載され車輪に作用する横力を検出する車輪横力検出手段と、
   上記車輪に前後力が作用していない場合に、上記車輪に作用する横力に基づき上記車輪のキャスタ角を演算するキャスタ角演算手段と、
   を備えたことを特徴とする車両のアライメント管理装置。
2. 上記キャスタ角演算手段で演算したキャスタ角が、予め設定しておいた範囲内にない場合に上記キャスタ角を異常と判定する第１のキャスタ角異常判定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両のアライメント管理装置。
3. 上記キャスタ角演算手段は、前輪側と後輪側の少なくとも一方の左右両輪に設けられるものであって、
   左輪のキャスタ角と右輪のキャスタ角との差が予め設定しておいた値を超える場合にキャスタ角が異常と判定する第２のキャスタ角異常判定手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両のアライメント管理装置。
4. 上記車輪の目標とするキャスタ角を設定する目標キャスタ角設定手段と、
   上記キャスタ角演算手段で演算したキャスタ角と上記目標とするキャスタ角とを比較して、上記演算したキャスタ角が上記目標とするキャスタ角になるように調整するキャスタ角調整手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両のアライメント管理装置。
5. 車両に搭載され車輪に作用する前後力を検出する車輪前後力検出手段と、
   車両に搭載され車輪に作用する横力を検出する車輪横力検出手段と、
   車両が直進状態の際に、上記車輪に作用する横力に基づき上記車輪のトー角を演算するトー角演算手段と、
   上記車輪に前後力が作用していない場合に、上記車輪に作用する横力に基づき上記車輪のキャスタ角を演算するキャスタ角演算手段と、
   を備えたことを特徴とする車両のアライメント管理装置。
6. 上記車輪横力検出手段は、アクスルハウジングに生じる変位量に基づいて上記車輪に作用する横力を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の車両のアライメント管理装置。

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