JPH0485180A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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、車速か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厘］ 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、このような課題に鐙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。

Ｃ課題を解決するための手段］ このため１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つるキャス
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２１！！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＊＊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
も周知のようにシミツクアブソーバ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１７．１
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２図中、
２１は摺動壁部１９の各回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（１！ｉ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ハンドルシミーセンサ）２
９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ろるように設置さ
れたＧセンサが用いられている１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
のアクチエータ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内生じに＜＜、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
抑制制御をおこなっている。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Ｆｌ、Ｆ２をいずれもＯとする
等制御に関するパラメータを初期設定しくステップテッ
プＳｌ）、車速Ｖ、操舵角θ及び操舵反力θｒ　（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Ｏ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Ｏであるかど
うかの判定であり、Ｏに近い閾値θ。を設けて、θ〈θ
。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■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→ステツプＳ３→ステツプ５
１２→ステツプ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Ｏ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→ステツプ
Ｓ３→ステツプＳ１２→ステツプＳ４と進む。

なお、ステップ５１２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８１２の判断を車速Ｖ
がほぼ０であるかどうか、つまり、車両かほぼ停止して
いるかどうかの判断としてもよい。

一方、操舵角θがほぼＯ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１θＴ（Ｆ）１が閾値
によりも小さいかどうかを判定する。なお、閾値には各
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Ｏ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＃＃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Ｆ
２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により
も大きいと判断されると、今度はＦｌ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１θ丁（Ｆ）１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Ｏ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Ｓ
１４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Ｏ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８１５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Ｓ１
６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５１０）又は減少（ステップ５
１２）させていき、操舵反力の大きさを閾値に内に収束
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Ｓ
１０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。

［発明の効果コ 以上詳述したように５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＊＊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Ｍ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、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、１
２−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、１
８−板部材、１９−摺動壁部、２０−二一ドルローラベ
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（駆動装置）、２５Ａ−油圧
給排系、２５Ｂ−油圧シリンダ、２５ａ−タンク、２５
ｂ−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、２
５ｇ−リリーフバルブ、２５ｈ−チエツクバルブ、２５
ｉ、２５ｊ、２５に、２５１−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−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。 第２図

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。