JPH0481312A - 車両用キャスタ角制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、車両の受ける横方向外力に応じ
てキャスタ角を制御しう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、車速の増大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、操舵角の増大に
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、特に高速走行時などに例えば横風等のドライ
バの意志以外の外力が作用すると、車体が適正な走行レ
ーンから外れてしまう畏れがあり、ドライバはこのよう
な外力に対して適切な操舵操作やアクセル操作で対処し
なければならない。

しかしながら、例えば突風などの瞬間的な外力に対して
このような対処を速やか且つ適切に行なうのには高度な
運転技術が要求される。

そこで、ドライバの操作でなくサスペンションアライメ
ントを自動調整することで、このような外力に対処する
ことが考えられ、外力に対して適時に適切なアライメン
ト調整を行なうようにして、車両が外力を受けた際のド
ライバの負担を軽減できるようにしたい。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
車両が外力を受けた際にキャンバを適切に自動調整でき
るようにして、横風等の外力に対してもドライバが高度
な技術を駐使しなくても車両の安定走行を継続できるよ
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、該車両の車速を検出する車速検出手段
と、該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、該車
両の受ける横方向外力を検出する横方向外力検出手段と
、これらの各検出手段からの検出情報に基づいて最適の
キャスタ角を設定するキャスタ角設定手段と、該キャス
タ角設定手段で設定された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制御手段とをそなえ、上記
のキャスタ角設定手段が、車速及び操舵角に応じた基準
キャスタ角を設定する基準キャスタ角設定部と、操舵角
がほぼ一定とされて旋回している時に該横方向外力が増
加しだら該基準キャスタ角を大きくするように補正し該
横方向外力が減少したら該基準キャスタ角を小さくする
ように補正するキャスタ角外力補正部とをそなえている
ことを特徴としている。

［作　用コ 上述の本発明の車両用キャスタ角制御装置では、キャス
タ角設定手段が、基準キャスタ角設定部で、車速検出手
段で検出された車速及び操舵角検出手段で検出された操
舵角に基づいて車速及び操舵角に応じた基準キャスタ角
を設定し、さらに、操舵角がほぼ一定とされて旋回して
いる状態のときには、キャスタ角外力補正部で、横方向
外力検出手段で検出された車両の受ける横方向外力が増
加したらば基準キャスタ角を大きくするように補正し横
方向外力が減少したらば基準キャスタ角を小さくするよ
うに補正する。そして、制御手段では、このようにして
設定されたキャスタ角をとるようにキャスタ角調整機構
を制御し、このキャスタ角調整機構により、サスペンシ
ョンの構成要素が適宜駆動されてキャスタ角が所定の大
きさに調整される。

［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２〜５図は
いずれもそのキャスタ角の設定にかかる係数の特性を示
すグラフ、第６図はそのキャスタ角調整機構を示す分解
斜視図、第７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８図はそのアクチュエー
タの油圧回路構成図である。

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７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ＩＡ。

ＩＡの取付部に、この頭部ＩＡ、ＬＡ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７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６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１７．１
７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ＩＡが貫通するようになっている。なお、１
７ａ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１８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１８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６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
リング転勤面であり、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ＩＡ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２３．２３が突設されて、固定孔２２．２
２にこれらの取付ボルト２３．２３が締結されることに
より、ストラット１の頭部ＩＡ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ツトを示す。

そして、こうしたスライド機構１２．１２の各スライド
板１３には、ストラット頭部を車体前後方向に移動させ
るためのアクチエータ（駆動装置）２５がダイレクトに
連結されている。このアクチエータ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８図に示すような油圧回路構成が考
えられる。第８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、２５＆はリリーフバルブ、２５ｈはチエツ
クバルブ、２５ｉ、２５ｊ、２５に、２５１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。

このアクチエータ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
ンサや横加速度センサ）２９からの情報に基づいて、車
速Ｖや操舵角θや横加速度Ｇｖの大きさに応じてキャス
ターの角度を可変できるようにしている。

特に、このコントローラ２６には、各センサからの検出
情報に基づいて最適のキャスタ角を設定するキャスタ角
設定部と、このキャスタ角設定部で設定されたキャスタ
角をとるようにキャスタ角調整機構を制御する制御部と
をそなえている。

また、キャスタ角設定部には、基準キャスタ角設定部と
キャスタ角外力補正部とがあり、基準キャスタ角設定部
では、車速及び操舵角に応じた基準キャスタ角を設定し
、キャスタ角外力補正部では、操舵角がほぼ一定とされ
て旋回している時に補正を行ない、この時、横方向外力
が増加していれば基準キャスタ角を大きくするように補
正し、横方向外力が減少していれば基準キャスタ角をホ
さくするように補正する。

ところで、キャスタ角（キャスタ）の値Ｃは、Ｃ＝Ｃ０
＋ＫＶ−ＫＯ−Ｃ，−ＫＸ−−−（１）ただし、ＫＶ＝
車速補正係数 にθ＝操舵角補正係数 ＫＸ＝外力補正係数 Ｃ，＝キャスタ補助設定値 Ｃ，＝補正補助設定値 とすることができる。なお、車速補正係数ＫＶは第２図
に示すように車速Ｖの増加に対応して増加する係数であ
り、操舵角補正係数にθは第３図に示すように操舵角θ
を大きく取るほど減少する係数であり、外力補正係数Ｋ
Ｘは、第４図に示すように、車両に作用する横加速度Ｇ
ｙが旋回外側から旋回方向へのものであるとその大きさ
に応じて増加し逆に横加速度Ｇ■が旋回方向から旋回外
側へのものであるとその大きさに応じて減少する係数で
ある。

基準キャスタ角設定部では、車速補正係数マツプ（第２
図参照）に基づいて車速センサの検出値Ｖから車速補正
係数ＫＶを求め、操舵角補正係数マツプ（第３図参照）
に基づいて操舵角センサの検出値θから操舵角補正係数
ＫＯを求め、これらの値ＫＶ、にθを、予め設定された
値である補正補助設定値００′に積算しこれをキャスタ
補助設定値ＣＩ、に加算することで、キャスタ（基準キ
ャスタ）の値Ｃを設定するものである。

そして、車両が旋回していなければ、基準キャスタ角設
定部で設定されたキャスタＣ（＝Ｃ０＋ＫＶ−にθ・Ｃ
，′）が目標キャスタになるが、車両の旋回中には、横
風等の外力が車両にはたらくと、キャスタ角外力補正部
でこの外力に応じた外力補正係数ＫＸにより外力補正を
施したキャスタＣ（＝Ｃ０＋ＫＶ−にθ−Ｃ，−ＫＸ）
が目標キャスタになるように構成されている。

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、制御に関するパラメータを初期設定しくステ
ップＳ１）、車速Ｖ、操舵角θ及び横加速度Ｇｙを各セ
ンサから読込む（ステップＳｌ）。

そして、基準キャスタ角設定部で、車速値Ｖに対応した
車速補正係数ＫＶ及び操舵角値θに対応した操舵角補正
係数にθに基づき、基準キャスタＣ（＝Ｃ，＋ＫＶ−Ｋ
ｉｌｌ−Ｃ０’）　を設定すル（ステップＳ３）。

さらに、操舵角θの大きさ１０１が所定値θ。よりも小
さいかどうかを判断しくステップ８４）、１θ１がθ。

よりも小さければ直進走行中であるとして、上述の基準
キャスタＣ（＝Ｃ，＋ＫＶ・ＫＯ・ｃｏ’）を目標キャ
スタとする。

また、１θ１がθ。よりも大きければ、ステップＳ５に
進んで、操舵角速度θが０であるかどうか、つまり、操
舵角θが一定になっているかどうかをを判断する。

操舵角θが一定でなければ基準キャスタに特別な補正を
施さないが、操舵角θが一定ならば、横風等の車体に加
わる横方向外力に対応してキャスタを制御する外力補正
ルートに進む。

つまり、はじめにステップＳ６に進んで、■補正（加速
度補正）を行なう。この補正は旋回走行時に加減速を行
なうと車体の横加速度が変化するので、横加速度センサ
で検出した横加速度Ｇｙから求まる横加速度の時間変化
量からこの加減速成分をキャンセルするためのものであ
る。また、加減速による横加速度の時間変化は、車速デ
ータＶと操舵角データθとから求められるので、ステッ
プＳ６では、この加減速による横加速度変化を算出して
、検出した横加速度Ｇｙの時間変化量から加減速による
横加速度の時間変化量を除くことで加速度補正を行なう
ことができる。

そして、続くステップＳ７で、このように補正を施され
た横加速度Ｇｙの時間変化量Ｇｙが０かどうかを判断し
て、この値がＯであれば横方向外力は作用していないも
のとして、外力補正は行なわない。

一方、値ＧｙがＯでなければ横方向外力が作用している
ものとして、外力補正を行なう。

この外力補正では、まず、ステップＳ８で、横加速度変
化量Ｇｙが正か負かつまり横加速度Ｇｖが増加している
か減少しているかを判断し、これに応じて、大キャスタ
補正（ステップＳ９）又は小キャスタ補正（ステップ５
１０）を行なう。なお、横加速度Ｇｙは旋回方向を正方
向としている。

つまり、旋回方向に向けて横加速度ＧＶが増加していれ
ば、外力が旋回を加勢するように働いているので、この
時には、その増加量に応じて大きな外力補正係数ＫＸを
採用して（第５図左半部参照）、キャスタを大きくする
ように補正し、旋回方向に向けて横加速度Ｇｙが減少し
ていれば、外力が旋回を妨げるように働いているので、
この時には、その減少量に応じて小さな外力補正係数Ｋ
Ｘを採用して（第５図左半部参照）、キャスタを小さく
するように補正する。

このように外力補正を施したキャスタＣ（＝Ｃ０＋ＫＶ
−にθ・Ｃ０・ＫＸ）が目標キャスタとされる。

そして、実際のキャスタがこのようにして設定されたキ
ャスタＣになるように、コントローラ２６がアクチエー
タ２５を制御して、アクチエータ２５によって、各スラ
イダ板１３．１３が前方あるいは後方側に駆動され、キ
ャスタ調整される。

この結果、はぼ−走舵角で旋回している時に外力が作用
すると、外力が旋回を加勢する方向に働いている時には
、キャスタが増加されるので過度な旋回が防止され走行
安定性が確保され、外力が旋回を妨げる方向に働いてい
る時には、キャスタを減少されるので旋回性能が高めら
れる。

このようなキャンバの自動調整により、横風等の外力に
対してもドライバが高度な技術を駆使することなく車両
を安定走行できるようになる。

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、上述のようなキャ
スタ角外力補正をしうるちのであれば、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、該車両の車速を検出
する車速検出手段と、該車両の操舵角を検出する操舵角
検出手段と、該車両の受ける横方向外力を検出する横方
向外力検出手段と、これらの各検出手段からの検出情報
に基づいて最適のキャスタ角を設定するキャスタ角設定
手段と、該キャスタ角設定手段で設定されたキャスタ角
をとるように該キャスタ角調整機構を制御する制御手段
とをそなえ、上記のキャスタ角設定手段が、車速及び操
舵角に応じた基準キャスタ角を設定する基準キャスタ角
設定部と、操舵角がほぼ一定とされて旋回している時に
該横方向外力が増加したら該基準キャスタ角を大きくす
るように補正し該横方向外力が減少したら該基準キャス
タ角を小さくするように補正するキャスタ角外力補正部
とをそなえるという構成により、車両が外力を受けた際
にキャンバ角が適切に自動調整され、横風等の外力に対
してもドライバが高度な技術を駆使することなく車両の
安定走行を継続できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜８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２〜５図はいずれもそ
のキャスタ角の設定にかかる係数の特性を示すグラフ、
第６図はそのキャスタ角調整機構を示す分解斜視図、第
７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８図はそのアクチュエータの油圧回
路構成図である。 １−ストラット、ＩＡ−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・
−・ニドルローラベアリング、２２−固定孔、２３−取
付ボルト、２４−ナツト、２５−アクチエータ（ＩＦ！
動装置［）、２５Ａ−油圧給排系、２５　Ｂ−油圧シリ
ンダ、２５ａ−タンク、２５ｂ−ポンプ、２５ｃｍ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、２
５ｈ−チエツクバルブ、２５ｉ、２５ｊ、２５に、２５
１−−・コントロールバルブ、２５ｍ、　２５　ｎ＝＝
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、車速センサや操舵角センサや横加速度センサ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、該車両の車速を検出する車速検出
   手段と、該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   該車両の受ける横方向外力を検出する横方向外力検出手
   段と、これらの各検出手段からの検出情報に基づいて最
   適のキャスタ角を設定するキャスタ角設定手段と、該キ
   ャスタ角設定手段で設定された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制御手段とをそなえ、
   上記のキャスタ角設定手段が、車速及び操舵角に応じた
   基準キャスタ角を設定する基準キャスタ角設定部と、操
   舵角がほぼ一定とされて旋回している時に該横方向外力
   が増加したら該基準キャスタ角を大きくするように補正
   し該横方向外力が減少したら該基準キャスタ角を小さく
   するように補正するキャスタ角外力補正部とをそなえて
   いることを特徴とする、車両用キャスタ角制御装置。