JPH0567441B2 - - Google Patents

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JPH0567441B2
JPH0567441B2 JP60266143A JP26614385A JPH0567441B2 JP H0567441 B2 JPH0567441 B2 JP H0567441B2 JP 60266143 A JP60266143 A JP 60266143A JP 26614385 A JP26614385 A JP 26614385A JP H0567441 B2 JPH0567441 B2 JP H0567441B2
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angular velocity
steering
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neutral position
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば、全輪操舵装置における可
変サスペンシヨンジオメトリ装置に関する。
〔従来の技術〕 現在、車両の操舵装置におけるサスペンシヨン
のキヤスタ角即ち車両の車輪を横からみたキング
ピン中心線の傾き(角度)は固定式に構成されて
いる。一般に、キヤスタの角度については、車両
が低速走行においてキヤスタ角が小さい方が操舵
力を軽くし、高速走行においてキヤスタ角が大き
い方が直進安定性が良く、また、操舵中にはキヤ
スタ角は小さい方が良好に旋回性能を発揮でき
る。このように車両の走行状態に応じてキヤスタ
角の理想値が異なつているものである。
従来、車両におけるサスペンシヨンのキヤスタ
を自動的に正逆反対方向に変更できる装置は、特
開昭55−15345号公報において、既に開示されて
いる。このキヤスタ自動正逆変更装置については
次のように構成されているものである。
即ち、変速機の後進用二叉軸の後退方向の端面
によつて作動するスイツチを設け、そのスイツチ
を電動機を有する電池回路に組み込み、該電動機
にポンプを直結し、そのポンプで油圧を発生させ
てピストンを作動する。ピストンには復帰用のス
プリングが設けられている。ピストンの中間にあ
るジヨイントとボールを経て腕を下方に引つ張
る。腕に固定された軸はそのために前車軸アイビ
ームの軸承内で揺動する。軸はL型であり、キヤ
スタ軸に取り付けられ、キヤスタ軸は傾きが逆向
きになる。また、二叉軸が元に戻ると、スイツチ
の回路は開かれて電動機とポンプの作動は止ま
り、スプリングの作動によつてキヤスタ軸は元の
位置に戻る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のように、キヤスタ軸は固
定されており、車両のそれぞれの状態で理想値が
違うが、キヤスタ角は妥協した角度になつてい
る。そのため、操舵力、直進性、操縦性で妥協さ
れている状態であり、車両の走行条件でキヤスタ
角は各々理想的な角度になつていない。
また、上記特開昭55−15345号公報に開示され
ているものは、前進走行と後進走行において、所
定値のキヤスタ角をとるのみで、単に傾き方向が
反対方向に変更されるのみで、キヤスタ角を連続
的に調節できるものではなく、上記と同様の問題
点を有している。
そこで、この発明の目的は、上記問題点を解消
することであり、車輪のトレツドとキヤンバを変
化させない間にキヤスタ角を車両の走行状態に応
じて変更し、車両の直進安定性、操縦性能を飛躍
的に向上させ、操舵力の軽減を達成できるような
例えば全輪操舵装置における可変サスペンシヨン
ジオメトリ装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、上記の目的を達成するために、次
のように構成されている。即ち、この発明は、ス
テアリングホイールの回転角速度を検出する操舵
角速度センサー、車速を検出する車速センサー、
及び旋回開始時と旋回終了時では前記操舵角速度
センサーで検出される操舵角速度が上ることに応
答してキヤスタ角を減少させ、旋回定常時と旋回
終了後では前記操舵角速度センサーで検出される
操舵角速度が小さくなることに応答してキヤスタ
角を大きくさせると共に、前記車速センサーの低
速検出に応答してキヤスタ角を減少させ且つ高速
検出に応答してキヤスタ角を増加させるコントロ
ールユニツトを有することを特徴とする可変サス
ペンシヨンジオメトリ装置に関する。
更に、この可変サスペンシヨンジオメトリ装置
は、ステアリングホイールの中立位置を検出する
中立位置センサーを有し、前記コントロールユニ
ツトが前記中立位置センサーの中立位置検出に応
じてキヤスタ角を車速に応じて調節し且つ中立位
置以外の位置検出に応じてキヤスタ角を減少させ
るものである。
〔作用〕
この発明は、上記のように構成されており、次
のように作用する。車両におけるサスペンシヨン
のキヤスタ角をサスペンシヨンホイールの中立位
置かどうかで調節できるので、車両の低速走行で
はキヤスタ角を小さくして操舵力を軽くすること
ができ、車両の高速走行ではキヤスタ角を大きく
して直進安定性を良くすることができる。
特に、キヤスタ角をステアリングホイールの操
舵角速度に応じて調節できるので、操舵中では、
キヤスタ角を小さくして良好な旋回性能を得るこ
とができる。
即ち、第2図ロに示すように、旋回開始時で
は、キヤスタ角が小さく旋回運動を容易にさせる
ため、旋回開始時の操舵角速度が上がることに応
答してキヤスタ角を減少させる。旋回定常時で
は、安定性向上のため、キヤスタ角を直進時と同
じく大きくしたいので、定常時の操舵角速度であ
る角度速が小さくなることに応答してキヤスタ角
を大きくする。旋回終了時では、旋回運動を容易
にするため、キヤスタ角を小さくしたいので、旋
回終了時の特徴である操舵角速度が大きくなるこ
とに応答してキヤスタ角を減少減少させる。旋回
終了後では、直進し、その時の特徴である操舵角
速度が小さいことに応答してキヤスタ角を大きく
し、直進性を向上させる。そして、一定の旋回時
には、ステアリングホイールの戻し力を得るため
キヤスタ角を増大させて旋回安定性を向上させ、
フイーリング上も好ましいものとなる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、この発明の実施例を詳
述する。
この発明による可変サスペンシヨンジオメトリ
装置については、第1図において、その可変の手
段が原理的に図示されている。車軸8の回転によ
り車輪2又は3が路面9上を走行しているものと
する。左右のアツパーリングがナツクルに連結さ
れた連結点を符号21で示し、左右のロアーリン
クがナツクルに連結された連結点を符号22で示
す。矢印X方向に連結点21,22が移動すれば
キヤスタ角αは増大し、矢印Y方向に連結点2
1,22が移動すればキヤスタ角αは減少する。
第2図イには、車両1が曲がり角を走行する場
合に、路面9を操舵角速度に応じて区切つた区分
A,B,C,D,Eが示されている。
第2図ロにおいて、区分A,B,C,D,Eに
おける操舵角速度γとキヤスタ角αとが、時間T
の経過に従つて変化する状態がグラフで概略的に
示されている。
第3図において、車両1における可変サスペン
シヨンジオメトリ装置が概略的に示されている。
車両1は前輪2,2及び後輪3,3を有し、各々
の車輪2,3はコントロールユニツト4からの信
号によつて各々独立してサスペンシヨンのキヤス
タが独立的に変更されて操舵される。各々車輪
2,3はナツクル10をそれぞれ有しており、そ
れぞれのナツクル10にアツパーリンク11,1
2及びロアーリンク13,14が取り付けられて
いる。アツパーリンク11,12及びロアーリン
ク13,14のストローク即ち長さはコントロー
ルユニツト4からの信号によつて調節されるもの
であり、それぞれのリンクにはそれらのストロー
クを検出するためアツパーリンク11,12のス
トロークセンサー15,16及びロアーリンク1
3,14のストロークセンサー17,18が設け
られている。
車両1には、車両1の速度を検出する車速セン
サー6が設けられている。また。ステアリングホ
イール5の操舵角即ち中立位置を検出する中立位
置センサー7及び操舵角速度を検出する操舵角速
度センサー67が設けられている。図中、19は
左右方向加速度センサー、20は前後方向加速度
センサーを示す。
第1図及び第3図より明らかなように、X方向
に連結点を移動させる場合には、ロアーリンク1
3又は14のいずれか一方を短くし、他方を長く
すればよい。それと共に、アツパーリンク11又
は12のいずれか一方を長くし、他方を短くする
ことによつて達成される。また、方向に連結点を
移動させる場合には、上記と逆の方向にロアーリ
ンク13,14、アツパーリンク11,12を調
節することによつて達成される。
第10図のフローチヤートを参照して、この発
明による可変サスペンシヨンジオメトリ装置にお
けるステアリングホイール5の中立位置の信号を
感知してキヤスタ角を車速に応じて調節する場合
を説明する。
メインキーを入れてスタートし、次いでオンす
ることにより、ステアリングホイール5の中立位
置が中立位置センサー7によつて検出されて判断
される(ステツプ50)。ステアリングホイール5
が中立位置にある場合には、車速センサー6によ
つて車速Vが検出される(ステツプ51)。車速V
が検出されると、キヤスタ角αが決定される。即
ち、α=AV、α=α0+AV、α=BV2、α=α0
BV2(ステツプ52)。
キヤスタ角αが決定されると、そのキヤスタ角
αに調節するための各々のサスペンシヨンのアー
ムの長さ即ちアツパーリンク11,12及びロア
ーリンク13、14の長さlcが算出できる(ステ
ツプ53)。アツパーリンク11,12及びロアー
リンク13,14の長さを油圧又は電動によつて
変更し、所定のキヤスタ角αに調節する(ステツ
プ54)。
ストロークセンサー15,16,17,18に
よつてアツパーリンク11,12及びロアーリン
ク13,14の長さlを検出する(ステツプ55)。
実際のアツパーリンク11,12及びロアーリン
ク13,14の長さlと計算上のアツパーリンク
11,12及びロアーリンク13,14の長さlc
との差を判断する。差が|l−lc|=0であれば
処理は最初のステツプに移る。差|l−lc|>0
であれば、ステツプ54にフイードバツクされる
(ステツプ56)。
ステツプ50において、ステアリングホイール5
が中立位置でないと判断されると、処理はステツ
プ57に進む。キヤスタ角αが|α|=0の場合に
は、レスポンスは向上し、旋回性能は良好であ
る。|α|>0の場合には、処理はステツプ58に
進む(ステツプ57)。ステツプ52において処理さ
れたキヤスタ角αの値の1/2,1/3,1/4のキヤス
タ角αに処理されるもので、この場合に旋回中の
ステアリング系の直進状態への復帰力を残すよう
に処理される(ステツプ58)。キヤスタ角αが決
定されるとそれに対応する各々のサスペンシヨン
のアームの長さlcが算出される(ステツプ59)。
アームの長さを変更するために、アツパーリンク
11,12及びロアーリンク13,14が調節さ
れる(ステツプ60)。ストロークセンサー15,
16,17,18によつてアームの長さの実際の
長さlが検出される(ステツプ61)。実際のアー
ムの長さlと計算によるアームの長さlcとの差の
判断をする。即ち、|l−lcl>0であるならば、
ステツプ60にフイードバツクされ、|l−lc|=
0であるならば、処理は最初に戻る(ステツプ
62)。
次に、第11図のフローチヤートを参照して、
この発明による可変サスペンシヨンジオメトリ装
置におけるステアリングホイールの操舵角速度の
信号を関知してキヤスタ角を車速に応じて調節す
る場合を説明する。
メインキーを入れてスタートし、次いでオンす
ることにより、ステアリングホイール5の操舵角
速度γがステアリングホイール5の操舵角速度セ
ンサーによつて検出されて判断される。即ち、所
定の操舵角速度Γ0と実際の操舵角速度γとの大
小が判断され、γ<Γ0であると、ステツプ71の
処理へ、γ≧Γ0であるとステツプ77の処理へ進
む(ステツプ70)。車速センサーによりVが検出
される(ステツプ71)。車速Vが検出されると、
キヤスタ角αが処理される。車速Vに応じてキヤ
スタ角αを大きくする。即ち、α=A・V、α=
α0+A・V、α=BV2、α=B・V2(ステツプ
72)。キヤスタ角αが処理されると、各々のサス
ペンシヨンのアームの長さlcが算出される(ステ
ツプ73)。
各々のサスペンシヨンのアームの長さが前記ア
ームの長さlcになるようにするためアツパーリン
ク11,12及びロアーリンク13,14の長さ
が調節される(ステツプ74)。ストロークセンサ
ーによつて実際のアームの長さlが検出される
(ステツプ75)。実際のアームの長さlと計算によ
るアームの長さlcとの差が判断される。
|l−lc|=0であるならば処理は最初に戻
り、|l−lc|>0であるならばステツプ74にフ
イードバツクされる(ステツプ76)。
ステツプ70において、γ≧Γ0であるならば、|α
|=0又は|α|>0が判断される。α=0であ
るならば方向安定性は良いが旋回性能は上がらな
い。|α|>0の場合には、ステツプ72において
処理されたキヤスタ角αの値の1/2、1/3、1/4の
キヤスタ角αに処理されるもので、この場合に旋
回中のステアリング系の直進状態への復帰力を残
すように処理される(ステツプ78)。キヤスタ角
αが決定されると、そのキヤスタ角αに相当する
サスペンシヨンのアームの長さlcが計算される
(ステツプ79)。計算によるアームの長さlcになる
ように、アツパーリンク11,12及びロアーリ
ンク13,14の長さが調節されてアームの長さ
が変更される。(ステツプ80)。
各ストロークセンサー15,16,17,18
によつてアームの実際の長さlが検出される(ス
テツプ81)。実際のアームの長さlと計算による
アームの長さlcとの差が判断される。即ち、|l
−lc|=0であるならば、処理は最初に戻り、|
l−lc|>0であるならば、ステツプ80にフイー
ドバツクされる。(ステツプ82)。
第4図において、サスペンシヨンのアームの長
さを変更する調節装置の一例が示されている。こ
の調節装置は油圧によつてロアーリンク13,1
4の長さのみを調節するものである。車輪2,3
に取り付けられているナツクル10には、アツパ
ーリンク11,12及びロアーリンク13,14
の一端が連結されている。ロアーリンク13,1
4の一端が連結されている。ロアーリンク13,
14の他端にはピストン30が取り付けられ、そ
のピストン30はシリンダ29内を摺動する。
シリンダ29には、油タンク24からの油がポ
ンプ25によつて逆止弁26、切換弁23、一方
の調節弁28を通じてシリンダ29の一方の室に
送り込まれる。シリンダ29の他方の室の油は他
方の調節弁28及び切換弁23を通じて油タンク
24に戻される。この油圧によつてピストン30
が摺動させられて、ロアーリンク13,14が移
動し、ストロークが変更され、ナツクル10が動
かされ、車輪2,3のキヤスタ角が調節される。
この時のストロークの長さが即ちロアーリンク1
3,14の長さはストロークセンサー17,18
によつて検出される。
アツパーリンク11,12の長さを調節する調
節装置は上記調節装置と同様であるので説明を省
略する。
第5図において、サスペンシヨンのアームの長
さを変更する調節装置の別の例が示されている。
この調節装置はねじによつてロアーリンク13,
14の長さのみを調節するものである。上記油圧
による調節装置によるものと同様にロアーリンク
13,14についてのみ説明する。ナツクル10
にロアーリンク13,14の一端が連結されてお
り、ロアーリンク13、14の他端には雌ねじ3
6が形成されている。この雌ねじ36に雄ねじ3
5を有する回転軸33が螺合している。回転軸3
3は、軸受34を介してボデー31に取付けられ
ており、且つモータによつて回転制御される。
ロアーリンク13,14に対してはストローク
センサー17,18が設けられている。モータ3
2の回転によつて回転軸33が回転して、ロアー
リンク13,14のストロークが変更され、ナツ
クル10が動き車輪2,3のキヤスタ角を調節す
ることができる。
また、ストロークセンサー17,18として
は、永久磁石を用いて磁石の位置によつてストロ
ークの長さを検出したり、又は抵抗値をストロー
クに換算するようなもの等があり、これらセンサ
ーについてはどのようなものでもよく、限定され
るようなものではない。
第6図において、ステアリングホイール5の中
立位置センサー7の一例が示されている。ステア
リングホイール5の軸38は、軸38より減速さ
れたプーリ39にベルト、チエーン37等で連動
している。プーリ39には突起部として形成され
た接点40が設けられ、ばねにより支持された回
路中の接点41と接触可能に構成されている。図
中、42はインジデータランプ、43はセンサー
による出力信号を示す。
ステアリングホイール5が1回転以上、例え
ば、少なくとも約2回転半回転すれば、必ずプー
リ39の接点40と回路の接点41とが接触する
ように構成し、その接触する点をステアリングホ
イール5の中立位置に設定する。このように中立
位置センサー7は構成されているので、次のよう
に作用する。即ち、接点40と接点41が接触し
た状態においてスイツチがオンされてインジケー
タランプ42が点灯し、電圧値を感知してセンサ
ー出力端子から出力信号43が発せられ、その信
号がコントロールユニツト4に送られる。ステア
リングホイール5が中立位置以外の位置では、接
点40と接点41とは接触せず、スイツチはオフ
の状態になる。したがつて、中立位置センサー7
は電圧値を感知せず、出力信号はコントロールユ
ニツト4に送られない。
第7図において、ステアリングホイール5の中
立位置センサー7の別の例が示されている。この
中立位置センサー7はステアリング装置のラツク
ピニオンに設けられたものである。ハンドル軸6
5の先端のピニオン44がラツク45に噛み合つ
ており、ラツク45はラツクシヤフト46と一体
的に構成されている。ラツクシヤフト46に突起
部である接点47を形成し、ラツク45のアウタ
ーケース64から内方に突出する回路中の接点4
8をアウターケース64に取り付ける。ラツクシ
ヤフト46の移動に従つて接点47と接点48が
接触できるように構成し、その接触位置がステア
リングホイール5の中立位置になるように設定す
る。回路における符号49はインジケータランプ
を示し、符号63は中立位置センサー7の出力信
号63である。このように中立位置センサー7は
構成されており、この作用については第6図に示
されたものと同様である。
第8図イにおいて、操舵角速度センサー67の
一例が示されている。この操舵角速度センサー6
7は、ステアリングホイール5のコラムシヤフト
66に取り付けられている。第8図ロにおいて、
操舵角速度センサー67の構造の概略が示されて
いる。ステアリングホイール5のコラムシヤフト
66の外周にコイル68が巻き上げられたコア8
3が設置されており、その外周に永久磁石69が
配置されている。それ故に、コラムシヤフト66
に対してコイル68と永久磁石69による交流発
電機が取り付けられたことになる。
コイル68に流れる電流は出力信号84として
取り出される。このように操舵角速度センサー6
7は構成されているので次のように作用する。ス
テアリングホイール5の回転はコラムシヤフト6
6の回転となり、コラムシヤフト66の回転角速
度は交流発電機の電流の周波数に変換して感知す
ることができるので、従つて、ステアリングホイ
ール5の操舵角速度を出力信号84として検出す
ることができる。その出力信号84はコントロー
ルユニツト4に送り込まれる。
第9図において、操舵角速度センサー67の別
の例が示されている。操舵角速度センサー67は
ステアリングホイール5のコラムシヤフト66に
取り付けられている。操舵角速度センサー67
は、光学格子89がコラムシヤフト66に固定さ
れたものであり、投光器86と受光器85を光学
格子89を挟んで設置されたものである。光学格
子89にはスリツト87が形成されている。
上記のように構成されている操舵角速度センサ
ー67は次のように作用する。ステアリングホイ
ール5の回転はコラムシヤフト66の回転とな
り、コラムシヤフト66の回転により光学格子8
9が回転する。それ故に、ステアリングホイール
5の角速度は光学格子89の角速度となり、それ
は投光器86から光信号が受光器85によつて波
形信号の周波数に変換されて取り出され、出力信
号88としてコントロールユニツト4に送り込ま
れる。
ステアリングホイールの角速度を検出するの
に、以上2つの例を説明したけれども、これらに
限定されるものではなく、例えば、レスポンスを
向上させるために、上記それぞれの例におけるも
のを、ギヤ、チエーン等で増進させて、シヤフト
上に位置させることもできる。
〔発明の効果〕
この発明による可変サスペンシヨンジオメトリ
装置は、以上のように構成されているので、サス
ペンシヨンホイールの中立位置すなわち車両が直
進するためステアリングホイールが回転されてい
ない状態であるかどうかを検出して、車速に応じ
てサスペンシヨンのキヤスタ角を変化させて調節
すると共に、ステアリングホイールの回転角速度
を感知して車速に応じてサスペンシヨンのキヤス
タ角を変化させて調節することができる。
それ故に、ステアリングホイールの中立位置を
検出することによつて、車両が低速の時にはキヤ
スタ角を小さくして操舵力を軽くし、高速の時に
はキヤスタ角を大きくして直進安定性を良好にす
る。また、操舵中即ちステアリングホイールが中
立位置以外にある時には、キヤスタ角を小さくし
て旋回性能を良好にする。従つて、車両の高速直
進安定性及び操縦性能を向上させることができる
と共に、操舵力を軽減させることができ、ステア
リングのレスポンスのすぐれた車両を実現するこ
とができる。
特に、ステアリングホイールの操舵角速度を検
出することによつて、車両の旋回開始時及び旋回
終了時には、旋回性能を上げるために、キヤスタ
角を減少させて方向安定性を減少させることがで
きる。また、旋回定常時では前記操舵角速度セン
サー検出される操舵角速度が小さくなることに応
答してキヤスタ角を大きくさせ、安定性を向上さ
せ、旋回終了時では前記操舵角速度センサーで検
出される操舵角速度が小さくなることに応答して
キヤスタ角を大きくさせ、直進性を向上させる。
また、一定の旋回時にはキヤスタ角を増大させて
ステアリングホイールの戻し力を得ることがで
き、旋回安定性が向上し、フイーリング上も良好
なものとなる。従つて、車両の操舵安定性能を大
幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による可変サスペンシヨンジ
オメトリ装置における原理を説明するための概略
図、第2図イは車両のコーナリングの場合のステ
アリングホイールの操舵角速度に応じて路面を区
切つた概略平面図、第2図ロは第2図イに示され
た区分に対応するキヤスタ角及び操舵角速度と時
間との関係を示すグラフである。第3図はこの可
変サスペンシヨンジオメトリ装置を示す概略図、
第4図は車両のサスペンシヨンのアームの長さを
変更する調節装置の一例を示す概略正面図、第5
図は車両のサスペンシヨンのアームの長さを変更
する調節装置の別の例を示す概略正面図、第6図
はステアリングホイールの中立位置を検出する中
立位置センサーの一例を示す概略図、第7図はス
テアリングホイールの中立位置を検出する中立位
置センサーの別の例を示す概略図、第8図イはス
テアリングホイールの操舵角速度センサの取付け
状態を示す概略図、第8図ロはステアリングホイ
ールの操舵角速度センサーの一例を示す概略図、
第9図はステアリングホイールの操舵角速度セン
サーの別の例を示す概略図、第10図はこの可変
サスペンシヨンジオメトリ装置におけるステアリ
ングホイールの中立位置の信号によりキヤスタ角
が車速に応じて調節される状態を示すフローチヤ
ート、及び第11図はこの可変サスペンシヨンジ
オメトリ装置におけるステアリングホイールの操
舵角速度の信号によりキヤスタ角が車速に応じて
調節される状態を示すフローチヤートである。 1……車両、2,3……車輪、4……コントロ
ールユニツト、6……車速センサー、7……中立
位置センサー、15,16,17,18……スト
ロークセンサー、43,63……中立位置の出力
信号、67……操舵角速度センサー、84,88
……操舵角速度の出力信号、α……キヤスタ角、
γ……操舵角速度。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ステアリングホイールの回転角速度を検出す
    る操舵角速度センサー、車速を検出する車速セン
    サー、及び旋回開始時と旋回終了時では前記操舵
    角速度センサーで検出される操舵角速度が上がる
    ことに応答してキヤスタ角を減少させ、旋回定常
    時と旋回終了後では前記操舵角速度センサーで検
    出される操舵角速度が小さくなることに応答して
    キヤスタ角を大きくさせると共に、前記車速セン
    サーの低速検出に応答してキヤスタ角を減少させ
    且つ高速検出に応答してキヤスタ角を増加させる
    コントロールユニツト、を有することを特徴とす
    る可変サスペンシヨンジオメトリ装置。 2 ステアリングホイールの中立位置を検出する
    中立位置センサーを有し、前記コントロールユニ
    ツトは前記中立位置センサーの中立位置検出に応
    じてキヤスタ角を車速に応じて調節し且つ中立位
    置以外の位置検出に応じてキヤスタ角を減少させ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の可変サスペンシヨンジオメトリ装置。
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