JPH0485127A - 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、その制御応答性を可変とした、
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、車速の大きさに対応し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、操舵角の大
きさに対応し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、上述のような従来のキャスタ角制御では、一
般に、制御応答性について調整するようにはなっておら
ず、一定の制御速度で制御を行なっていた。

しかしながら、操舵性の観点から見ると、高速走行域で
は制御速度が早いと操舵感が不安定になったり違和感を
与えたりすることがある。特に、キャスタ調整用アクチ
ュエータとしては、一般に。

エンジンポンプを用いたを油圧式のものが考えられ、こ
のような場合には、高速時はど制御応答が早まる傾向に
あり、上述の操舵感の悪化を助長しやすい。

また、キャスタ制御には、トーやキャンバのような他の
サスペンション要素のようには応答性が要求されないの
で、キャスタ制御の応答性を適宜遅らせるようにしても
あまり不具合はない。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
車速か大きくなるほどその制御応答を遅らせるようにす
ることで、高速走行域でのキャスタ制御時に運転フィー
リングを悪化させないようにした、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、該車両の車速情報や操舵角情報等に基
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、該車速情報に基づいて車速が大きくなるほどそ
の制御応答を遅らせるような制御応答性調整手段が設け
ら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、キャス
タ角設定手段で車両の車速情報や操舵角情報等に基づい
て最適のキャスタ角が設定され、制御手段が、このキャ
スタ角設定手段で設定されたキャスタ角をとるようにキ
ャスタ角調整機構を制御する。この時、制御応答性調整
手段が、車速情報に基づいて車速か大きくなるほどその
キャスタ制御の応答を遅らせる。

［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図はその制御応答性を調整する時定数の
特性を示すグラフ、第７図はキャスタが目標値に到達す
るまでの時間経過を示すグラフ、第８図はその他の制御
応答性調整手段である油圧回路部分を示す模式的断面図
、第９図はそのキャスタ角調整機構を示す分解斜視図、
第１０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１１図はそのアクチュエータの
油圧回路構成図である。

まず１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１０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１ｍ７
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、ＩＡ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１０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９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つるスライド板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１７．１
７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さ
せて、スムーズにスライドできるようにしている。第９
図中、２１は摺動壁部１９の各日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１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徘系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１例えば第１１図に示すような油圧回路構成が
考えられる。第１１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、２
５ｆはフィルタ、２５ｇ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、各センサがらの検出
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
、車速情報に基づいて車速か大きくなるほどその制御応
答を遅らせるように制御応答の調整を行なう制御応答性
調整部とが設けられている。

また、この例では、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
ャスタ角を小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＝Ｃ，
＋ＫＶ−にＣ＝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 Ｃ０＝キヤスタ補助設定値 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Ｇｙ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
にθ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Ｃ１ｌ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（＝ＣＩ、＋ＫＶ−にθ・
ｃｏ’）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（＝Ｃ，＋ＫＶ−Ｋθ・Ｃ０・’Ｋ
Ｘ）が目標キャスタになるように構成されている。

一方、制御部では、実際のキャスタがキャスタ角設定部
で設定されたキャスタ（目標キャスタ）をとるようにキ
ャスタ角調整機構を制御するが。

この制御は、時定数Ｔに応じて段階的に行なう゛ように
なっている０例えば時定数Ｔが小さければ目標キャスタ
まで短時間で近づけるようにするが、時定数Ｔが大きけ
れば目標キャスタまで比較的時間をかけて近づけるよう
にする。

このような時定数は、制御応答性調整部で車速に応じて
設定されるが、この時定数Ｔの特性は、第６図に示すよ
うに車速Ｖが大きくなるにしたがって大きな値となって
いる。したがって、車速が大きくなるほどその制御応答
が遅れて、ゆっくりと目標キャスタに近づくようになっ
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Ｓ２）。

次のステップＳ３で、制御応答性調整部において、第６
図に示すように、車速Ｖに応じて時定数Ｔを設定する。

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（＝Ｃｏ　＋　Ｋ　
Ｖ・Ｋθ・Ｃ０′）を設定する（ステップＳ４）。

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Ｓ５）、ｊθ１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（＝Ｃ０＋ＫＶ−にθ・Ｃ０′）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Ｓ６に
進んで、操舵角速度θがＯ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Ｓ７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Ｓ７では、この加減速による横加速度変化を算加減速
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Ｓ８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（又はほぼ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Ｓ９で、横加速度変
化量Ｇｙが正か負か、つまり横加速度Ｇｙ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５１０）又は小キャスタ補正（ステッ
プ５１１）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Ｇｙ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太きな外力補正係数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ＧＶ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睡動され、キ
ャスタ調整されるが、この制御は１時定数Ｔに応じた制
御速度で行なわれる。

つまり、速度Ｖが小さければ時定数Ｔは小さくなり速や
かにキャスタ調整が行なわれるが、速度Ｖが大きくなる
と時定数Ｔは次第に大きくなり緩やかにキャスタ調整が
行なわれるようになる。

例えば第７図はキヤ、スタが目標値（目標キャスタ）に
到達するまでの時間経過を示すグラフであるが、時定数
が比較的小さな値Ｔ１の場合は鎖線で示し、時定数が比
較的大きな値Ｔ２の場合は実線で示している。この例で
は、キャスタが目標値に到達するのに、小さな時定数Ｔ
□の時には３制御サイクル（３ステツプ）要し、大きな
時定数Ｔ２の時には６制御サイクル（６ステツプ）要し
ており、時定数Ｔが大きくなると制御が比較的ゆっくり
と行なわれることがわかる。

この結果、はぼ一定舵角で旋回している時に車両に外力
が作用した場合には、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。これにより、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。

そして、このような舵角時の制御を含んだキャスタ制御
全体において、車速Ｖが増大するにしたがって、制御速
度が遅くなるように制御応答性が調整されるので、操舵
感が安定して違和感なくキャスタ調整がなされる。特に
、キャスタ調整のアクチュエータとしてエンジンポンプ
を用いたを油圧式のものとした場合、高速時はど制御応
答が早まる傾向があるが、このような不具合も制御応答
性調整により回避される。

これによって、高速走行域でのキャスタ制御の際に、特
に操舵フィーリングをはじめとした運転フィーリングを
良好なものにできる。

ところで、制御応答性の調整を時定数によらず可変オリ
フィスを用いて行なうことも考えられる。

つまり、コントロールバルブ２５ｉ、２５ｋに通じる作
動油供給油路やコントロールバルブ２５ｊ。

２５１に通じる作動油排出油路等の所要の箇所に、第８
図に示すような可変オリフィスを介設して、この可変オ
リフィスを、高速時はど絞るように制御することで、高
速走行時の制御応答が緩やかなものになり、上述の実施
例と同様に、高速走行域でキャスタ制御を行なった際の
運転フィーリングを向上できる利点が得られる。

なお１本キャスタ角制御装置は、高速走行時の制御応答
が緩やかなものにできれば、上述の実施例（時定数利用
のもの）及び変形例（オリフィス利用のもの）に限るも
のではない。また、本キャスタ角制御装置の適用も、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つるものであれば、他
の構成のものにも広く適用可能であり、キャスタ制御の
応答性調整は、本実施例のようなキャスタ制御に限らず
、従来から提案されている車速対応制御や操舵角対応制
御のみのキャスタ制御等にも適用でき、運転フィーリン
グを良好にできる効果がある。

［発明の効果コ 以上詳述したように１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＊ａ機構と、該車両の車速情報や
操舵角情報等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、車速か大きくなるほどその制
御応答を遅らせるような制御応答性調整手段が設けられ
るという構成により、高速走行域でのキャスタ制御の際
に、特に操舵フィーリングをはじめとした運転フィーリ
ングを確実に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜１１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がかる係数の特性を示すグラフ
、第６図はその制御応答性を調整する時定数の特性を示
すグラフ、第７図はキャスタが目標値に到達するまでの
時間経過を示すグラフ、第８図はその他の制御応答性調
整手段である油圧回路部分を示す模式的断面図。 第９図はそのキャスタ角調整機構を示す分解斜視図、第
１０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１１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　１
０−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（駆動装り、２５Ａ−油
圧給排系、２５Ｂ−油圧シリンダ、２５ａ−タンク、２
５ｂ−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、２５ｈ−チエツクバルブ、２
５　ｉ、　、　２５　ｊ　、　２５　ｋ　、　２５１−
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−ｍ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
舵角センサや横加速度センサ等）。

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、該車両の車速情報や操舵角情報
   等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、該車速情報に基づいて車速が大きくなる
   ほどその制御応答を遅らせるような制御応答性調整手段
   が設けられていることを特徴とする、車両用キャスタ角
   制御装置。