(57)【要約】【課題】トルクステアの発生を確実に抑制することができる車両用制御装置を提供することを主たる目的とする。【解決手段】車両に搭載され、上記車両の走行状態を検出する車両状態検出手段と、該車両状態検出手段の検出結果に基づいて、ホイール中心位置キングピンオフセットがタイヤ及びホイールのバウンド又はリバウンドに伴うストロークにより変化するサスペンション装置を制御する制御手段とを有する車両用制御装置であって、上記車両状態検出手段の検出結果が、車両速度が第１閾値より小さく、エンジントルクが第２閾値より大きく、前後加速度が第３閾値より大きい場合、上記制御手段は、上記サスペンション装置を構成するディファレンシャルギアをロックさせるようにした。【選択図】図７
2010121666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、前記車両の走行状態を検出する車両状態検出手段と、該車両状態検出手段の検出結果に基づいて、ホイール中心位置キングピンオフセットがタイヤ及びホイールのバウンド又はリバウンドに伴うストロークにより変化するサスペンション装置を制御する制御手段とを有する車両用制御装置であって、
前記車両状態検出手段の検出結果が、
車両速度が第１閾値より小さく、エンジントルクが第２閾値より大きく、前後加速度が第３閾値より大きい場合、
前記制御手段は、前記サスペンション装置を構成するディファレンシャルギアをロックさせる
ことを特徴とする車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用制御装置に関し、特に、車両におけるトルクステアの発生を抑制する車両用制御装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで車両においては、左右駆動力差によるトルクステア（車両偏向）を低減させるために様々な技術が提案されてきた。ここで、トルクステアとは、ＦＦ（Front  engine  Front  drive：前輪駆動）や四輪駆動（４ＷＤ）等のとりわけ前輪が駆動される車両における駆動軸において、エンジンから左右の車輪への駆動力の伝わり方の違いに起因して、左右の車輪で発生するトルクに差が生じ、ステアリングホイール（以下、これを単にハンドルと称す）を切っていないのに車両が曲がろうとする（進行方向を偏向する）現象のことである。かかる現象は、左右のドライブシャフトの長さが違ったり、自在継手（言い換えれば、ユニバーサルジョイント）に角度がついたりすることが原因で、左右の車輪に対するトルクの伝わり方に差が生じる車両において、急激にアクセルを開けたとき、すなわち急加速した場合に発生し易い。
【０００３】
このようなトルクステアは、車両における左右差（以下、これを車両左右差と称す）を「０」にする、すなわち車両左右差を無くすことによって抑えることができるものの、実際の車両開発においては様々な制約がある上、車両の使用条件も乗車人数などのように変化する要件が多くあるため、常に車両左右差を「０」にすることは困難である。
【０００４】
そこで、上記提案されてきた技術として、例えば、特許文献１には、ドライブシャフト剛性左右差や、ドライブシャフト傾角左右差を設定する技術が開示されている。また、特許文献２には、ＥＰＳ(Electric  Power  Steering：電動パワーステアリング)を用いて、運転者のハンドル操作をアシスト制御する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、車両に搭載される駆動力・制動力制御装置を用いて、車輪間における駆動力・制動力を配分するシステムが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−００９８４３号公報
【特許文献２】特開２０００−２５５４４１号公報
【特許文献３】特開２００６−３１５４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１では、トルクステアを低減することはできるものの、ドライブシャフト剛性左右差や、ドライブシャフト傾角左右差だけがトルクステアを引き起こす要因ではないため、かかる現象、つまり、トルクステアを根本的に抑制することが困難である未だ不十分な問題があった。
【０００６】
また、上述した特許文献２では、ＥＰＳアシスト制御によって、ハンドルを切れ難くすることにより、トルクステアの現象を運転者に対して感じ難くすることができるものの、かかる現象を抑える要因の一つであるタイヤにおいて横力を発生させる技術が含まれていないため、トルクステアを完全に抑制することが困難である問題があった。
【０００７】
さらに、上述した特許文献３では、車両に搭載される駆動力・制動力制御装置を用いて、接地荷重を配分することにより、トルクステアの現象を抑制することができるものの、駆動力・制動力制御装置が搭載されていることが前提条件であることから、駆動力・制動力制御装置が搭載されていない車両においては、かかる技術を適用することができず、根本的な解決策とはならない未だ不十分な問題があった。
【０００８】
ところで、このようなトルクステアの発生要因としては、（ａ）駆動力左右差、（ｂ）重量左右差、（ｃ）ドライブシャフト傾角左右差、（ｄ）タイヤ発生横力左右差、等が挙げられる。従って、これら（ａ）〜（ｄ）の発生要因を解消することができれば、上述したトルクステアの現象を確実に抑制することができると考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、トルクステアの発生を確実に抑制することができる車両用制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両に搭載され、上記車両の走行状態を検出する車両状態検出手段と、該車両状態検出手段の検出結果に基づいて、ホイール中心位置キングピンオフセットがタイヤ及びホイールのバウンド又はリバウンドに伴うストロークにより変化するサスペンション装置を制御する制御手段とを有する車両用制御装置であって、上記車両状態検出手段の検出結果が、車両速度が第１閾値より小さく、エンジントルクが第２閾値より大きく、前後加速度が第３閾値より大きい場合、上記制御手段は、上記サスペンション装置を構成するディファレンシャルギアをロックさせるようにした。
【００１１】
ここで、上記ホイール中心位置キングピンオフセットとは、上記サスペンション装置が含む上下方向二箇所に位置するリンク又はアームの、キャリア側に対する複数の連結点により定まる上下二箇所の瞬間中心を結んだキングピン軸により定まる。このキングピン軸延長線とホイールの中心軸線との交点とホイールの幅方向の中心位置であるホイール中心位置との上記ホイールの中心軸線上の離隔距離を、本明細書においてはホイール中心位置キングピンオフセットと称する。
【００１２】
なお、一般的に用いられるキングピンオフセットは、キングピン軸と路面との交点と、タイヤの路面に対する接地面すなわちタイヤ接地面の中心との、車幅方向における離隔距離を指すが、本明細書におけるホイール中心位置キングピンオフセットは、上記キングピンオフセットとは異なる。通常、トルクステアを計算するにあたってモーメントアーム長として前者のホイール中心位置キングピンオフセットを用い、後者のキングピンオフセットは制動力を作用させた場合のモーメントアーム長として用いる。
【００１３】
上記タイヤ及びホイールが上記キャリアと共に、車両の旋回時のロール方向の挙動、ノーズダイブ、テールリフト等のピッチング方向の挙動や、路面の凹凸、車両の重量の変化による上下方向の挙動等により、車両のボディに対して上方向に変位するバウンド、又は下方向に変位するリバウンドに伴って、ボディに対するキャリアのストロークが発生する場合、上述したホイール中心位置キングピンオフセットが変化するためには、上記サスペンション装置は、マルチリンク式又はダブルウッシュボーン式である必要があり、ストラット式では上記ホイール中心位置キングピンオフセットが上記ストロークにより変化することはない。
【００１４】
なお、上記ストロークの変化に伴い上記ホイール中心位置キングピンオフセットを変化させるにあたって、上記ストロークの変化に対して上記ホイール中心位置キングピンオフセットを直線状又は直線に近い２次曲線状の線形に変化させることが設計の手順を簡略化させるにあたって好ましい。これによれば、上記車高制御部が車高を制御にあたり、迅速な制御を行うことができる。
【００１５】
また、上記リンク又はアームの上記キャリア又は上記ボディ側への連結点については、上記連結点が上記キャリア及び上記ボディに対して、それぞれ例えばアッパ側に二箇所、ロア側に二箇所ある場合において、上記リンク又はアームの上記ボディ側の連結点の相互位置関係を変化させることよりも、上記リンク又はアームの上記キャリア側の二箇所の連結点の相互位置関係を変化させることのほうが、上記ホイール中心位置キングピンオフセットの上記ストロークの単位長さあたりの変化を大きくすることができる。
【００１６】
さらに、上記キャリア側の上記リンク又はアームの二箇所の連結点の相互位置関係を上下方向に変化させることにより、上記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を調節することがより容易なものとなる。この場合において、上記キャリアのアッパ側又はロア側に位置する上記リンク又は上記アームの二箇所の連結点の相互位置関係を調節することができる。
【００１７】
また、ロア側に位置する上記リンク又は上記アームの二箇所の連結点について、上記二箇所の連結点の車両前後方向の前側に位置する上記連結点を車両前後方向の後側の上記連結点よりも上下方向の上側に位置させることで、上記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を大きく設定することができ、逆に上記二箇所の連結点の車両前側に位置する上記連結点を車両前後方向の後側の上記連結点よりも上下方向の下側に位置させることで、上記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を小さく設定することができる。
【００１８】
これに加えて、ロア側に位置する上記二箇所の上記連結点を車両前後方向にオフセットさせて位置させて、この車両前後方向のオフセット量を調節することで、上記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を調節することも可能である。
【００１９】
とりわけ、車両前後方向の前側の上記連結点を、後側の上記連結点に対して前側に離隔する方向に位置させることで、上記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を大きく設定することができ、上記前側の上記連結点を逆に後側の上記連結点に対して接近する方向に位置させることで、上記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を小さく設定することができる。
【００２０】
ただし、上記二箇所の上記連結点における車両前後方向のオフセット量を調節することにより、上記単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率を調節するにあたっては、上記前側の連結点を後側の連結点に対して離隔する方向に位置させることを、ロア側の二箇所の連結点について行うと、キャスタトレールが大きくなり、アッパ側の二箇所の連結点について行うと、キャスタトレールが小さくなることから、キャスタトレールの適切な範囲を考慮して、上記車両前後方向のオフセット量を調節することが必要となる。
【００２１】
なお、キャスタトレールとは、上記キングピン軸を車両の車幅方向又は左右方向から見た場合に、上記キングピン軸の延長線と路面との交点と、上記ホイール中心を通って上下方向に延びる線の路面との交点の離隔距離を示す。
【００２２】
また、上記サスペンション装置を構成するキャリアのボディに対するストロークが、トータルキングピン軸モーメントをゼロとする所定値とは、上記キングピン軸周りの、車両の駆動力左右差（ドライブシャフト剛性左右差、ディファレンシャルギアによる駆動力分配左右差）、重量左右差、ドライブシャフト傾角左右差、タイヤ発生横力左右差のそれぞれに起因するモーメントを合計したトータルキングピン軸モーメントをゼロとして、ストロークについて解いた値を指す。
【００２３】
より具体的には、車両の駆動力左右差に起因するモーメント、車両の重量左右差に起因するモーメント、車両のドライブシャフト傾角左右差に起因するモーメント、車両のタイヤ発生横力左右差に起因するモーメントを右辺において合計して左辺のトータルキングピン軸モーメントを求めるトータルキングピン軸モーメント演算式において、上記ストロークと上記ホイール中心位置キングピンオフセットとの線形の関係を車両標準状態でのホイール中心位置キングピンオフセットと上述した単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率に基づいて示す関係式を右辺に代入して、左辺のトータルキングピン軸モーメントをゼロとして、上記ストロークについて解いた値が当該所定値である。
【００２４】
ここで、車両速度が第１閾値以上である場合には、トルクステアの影響が少なく、エンジントルクが第２閾値以下である場合もトルクステアの影響が少なく、前後加速度が第３閾値以下である場合にもトルクステアの影響が少ないため、本発明では、この場合を除外して上記制御手段により、上記サスペンション装置を構成するディファレンシャルギアをロックさせるように制御する。これにより、左右のドライブシャフトねじり角を略同一（略均一）にすることで、駆動力左右差をドライブシャフト剛性左右差によって分配される機構を強化することができ、車高制御部により車高を制御して、上記ストロークが上記所定値を満たすようにするための制御目標値を定め易くすることができる。これにより、上述したトータルキングピン軸モーメントをゼロとすることができ、かくしてトルクステアの発生を確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、トルクステアの発生を確実に抑制することができる車両用制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は、本発明に係る車両用制御装置が適用されるサスペンション装置の一実施例を車両前後方向の前側から見て示す模式図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施例における車両用制御装置１が適用されるサスペンション装置５１は、タイヤ５２を保持する図示しないホイールと、該ホイールを回転自在に支持する図示しないキャリアと、該キャリアの上下方向のアッパ側を図示しないボディ側に連結するアッパフロントアーム５３およびアッパリヤアーム５４と、キャリアの上下方向のロア側をボディ側に連結するロアフロントアーム５５およびロアリヤアーム５６と、図示しないショックアブソーバと、図示しないスプリング等を備えて構成される。なお、図１中ＦＲは車両前後方向の前側を示し、ＩＮは車幅方向内側を示し、ＵＰは上方を示す。
【００２９】
キャリアはタイヤ５２およびホイールを回転自在に支持するものであり、その下端部が、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の車幅方向外側端部にブッシュまたはボールジョイントを介して連結されると共に、その上端部が、アッパフロントアーム５３およびアッパリヤアーム５４の車幅方向外側端部にブッシュまたはボールジョイントを介して連結されるものである。
【００３０】
ショックアブソーバは、キャリアとボディとの間に介在されてタイヤ５２およびホイールからキャリアを介して伝達される路面からの振動によって、キャリアが振動し続けることを自らの減衰力により抑制するものである。
【００３１】
スプリングは、例えばショックアブソーバの外周面における下端部側に円板状に設けられたロアスプリングシートと、ロッドの上端部側（ボディ側）に円板状に設けられたアッパスプリングシートとの間に挟持されて、ロッドの周囲を渦巻くように繞設されて構成され、タイヤ５２およびホイールからキャリアを介してボディ側に伝達される振動を低減し緩和するようになっている。
【００３２】
アッパフロントアーム５３は、車幅方向に延在する棒状のいわゆるＩアームにより構成され、その車幅方向外側端部がキャリアの上端部の前側に対して揺動自在に連結され、その車幅方向内側がボディ側の図示しないサスペンションメンバに揺動自在に連結されている。
【００３３】
また、アッパリヤアーム５４もアッパフロントアーム５３と同様に、車幅方向に延在するＩアームにより構成され、その車幅方向外側端部がキャリアの上端部の前側に対して揺動自在に連結され、その車幅方向内側がボディ側の図示しないサスペンションメンバに揺動自在に連結されている。
【００３４】
さらに、ロアフロントアーム５５およびロアリヤアーム５６についても上述したアッパフロントアーム５３およびアッパリヤアーム５４と同様に、車幅方向に延在するＩアームにより構成され、その車幅方向外側端部がキャリアの上端部の前側に対して揺動自在に連結され、その車幅方向内側がボディ側の図示しないサスペンションメンバに揺動自在に連結されている。
【００３５】
かかる構成のサスペンション装置５１において、路面からタイヤ５２に上下方向の外力が作用すると、キャリアはボディに対して上下方向にバウンド又はリバウンドする。図１において、実線は車両標準状態におけるタイヤ５２、アッパフロントアーム５３、アッパリヤアーム５４、ロアフロントアーム５５およびロアリヤアーム５６を示し、破線はバウンド時におけるタイヤ５２、アッパフロントアーム５３、アッパリヤアーム５４、ロアフロントアーム５５およびロアリヤアーム５６を示す。
【００３６】
図１に示すように、車両標準状態において、アッパフロントアーム５３およびアッパリヤアーム５４におけるそれぞれの延長線の交点である瞬間中心Ｐ１１と、ロアフロントアーム５５およびロアリヤアーム５６におけるそれぞれの延長線の交点である瞬間中心Ｐ２１を結んだ直線がキングピン軸Ｃ１１となり、バウンド時においては、アッパフロントアーム５３およびアッパリヤアーム５４におけるそれぞれの延長線の交点である瞬間中心Ｐ１２と、ロアフロントアーム５５およびロアリヤアーム５６におけるそれぞれの延長線の交点である瞬間中心Ｐ２２を結んだ直線がキングピン軸Ｃ１２となる。
【００３７】
すなわち、車両標準状態におけるホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｏは、キングピン軸Ｃ１１およびホイール中心軸線２１の交点と、ホイール幅方向中心位置Ｃ３１およびホイール中心軸線２１の交点との離隔距離となる。また、バウンド時のホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉは、キングピン軸Ｃ１２およびホイール中心軸線２２の交点と、ホイール幅方向中心位置Ｃ３２およびホイール中心軸線２２の交点との離隔距離となる。
【００３８】
ところで、本実施例の車両用制御装置１においては、上述したように、トータルキングピン軸モーメント、すなわちトルクステアをゼロにするか、または極力ゼロに近づけることを目的としている。そのためには、車両の駆動力左右差（ドライブシャフト剛性左右差、ディファレンシャルギアによる駆動力分配左右差）、重量左右差、ドライブシャフト傾角左右差、タイヤ発生横力左右差のそれぞれをゼロにすることが考えられるが、実際の車両開発においては、設計や製造上の様々な制約が存在し、また使用条件も車両の乗車人数などのように変化する要件が多くあるため、これらをゼロにすることは現実的には困難である。
【００３９】
図２は、ディファレンシャルギアと左右一対のドライブシャフト及びタイヤにおいて伝達されるトルクを示す模式図である。また、図３は、ディファレンシャルギアによる駆動力分配の態様を示す模式図である。
【００４０】
トルクステアの発生要因としては前述したように、下記の四つを挙げることができる。すなわち、（１）駆動力左右差、（２）重量左右差、（３）ドライブシャフト傾角左右差、（４）タイヤ発生横力左右差、である。
【００４１】
この中でまず、駆動力左右差の要因は、ドライブシャフト剛性左右差、デファレンシャル摩擦の二つの関係により決定される。ドライブシャフト剛性左右差がある場合においても、デファレンシャル摩擦が無く左右で完全に差動、駆動力は左右で同等に分配される。ドライブシャフトは一本の棒ととらえることができ、棒をねじりトルクを伝達するときは棒の剛性によらず、入力、出力のトルクは摩擦、減衰がない限り同等となる。
【００４２】
実際の車両においては、ディファレンシャルギアは完全に差動することはなく、その差動されない摩擦の範囲内において左右ドライブシャフトのねじれ角は同一となり、ドライブシャフト剛性左右差による駆動力の左右差が生じる。そのデファレンシャル摩擦を超えるほどにドライブシャフト剛性に左右差がある場合はデファレンシャル摩擦によって駆動力左右差が生じる。
【００４３】
つまり、駆動力左右差は、ドライブシャフト剛性差によるものと、デファレンシャル摩擦によるもののいずれか小さい方に支配される。ドライブシャフト剛性差有差による駆動力左右差は、ドライブシャフトねじり剛性ｋｌ、ドライブシャフトねじり剛性ｋｒ、伝達トルクＴｌ、伝達トルクＴｒ、ディファレンシャルギアへの入力トルクＴｐを用いて数１に示すような式１で表される。なお、式１における左辺の係数は数２に示す式２のようにｒｓであり、ｒｓはドライブシャフト駆動力の左右移動係数である。
【００４４】
なお、以下に説明する数１乃至数１１（式１〜式１１）中の記号は、
ｋｌ：ドライブシャフトねじり剛性ＬＨ
ｋｒ：ドライブシャフトねじり剛性ＲＨ
Ｔｌ：伝達トルクＬＨ
Ｔｒ：伝達トルクＲＨ
Ｔｐ：ディファレンシャルギアへの入力トルク
ｒｓ：ドライブシャフト駆動力の左右移動係数
ＴＢＲ：トルクバイアス比
ｒｄ：トルクバイアス比に基づく駆動力の左右移動係数
μ：タイヤ摩擦係数
μ０：タイヤ摩擦係数初期値
α：μの荷重係数（単位：１／Ｎ）
Ｗ：輪重（タイヤ輪荷重）
θＬ：ドライブシャフト傾角ＬＨ
θＲ：ドライブシャフト傾角ＲＨ
Ｃｏｇ：キャスタトレール
Ｒｒ：タイヤ半径ＲＨ
Ｒｌ：タイヤ半径ＬＨ
である。
【００４５】
【数１】
2010121666.tif 000003
【００４６】
【数２】
2010121666.tif 000004
また、デファレンシャル摩擦による駆動力左右差は、トルクバイアス比ＴＢＲを用いて、数３に示すような式３で表される。なお、式３における右辺の係数はｒｄであり数４に示す式４のように、ｒｄはトルクバイアス比に基づく駆動力の左右移動係数である。
【００４７】
【数３】
2010121666.tif 000005
【００４８】
【数４】
2010121666.tif 000006
さらに、駆動力左右差によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ１は数５に示すような式５で表される。
【００４９】
【数５】
2010121666.tif 000007
次に重量左右差によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ２について求める。時々刻々と変化するタイヤ前後力を推定するのは非常に困難である場合、トルクステアが問題となるのは最大前後力近傍であるため、左右輪ともにタイヤ最大摩擦付近にて前後力Ｆｘが発生していると仮定し、タイヤ摩擦係数μを数６に示す式６で表し、右輪の前後力Ｆｘｒを数７に示す式７で表し、左輪の前後力Ｆｘｌを数８に示す式８で表すと、重量左右差によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ２は数９に示す式９で表すことができる。
【００５０】
【数６】
2010121666.tif 000008
【００５１】
【数７】
2010121666.tif 000009
【００５２】
【数８】
2010121666.tif 000010
【００５３】
【数９】
2010121666.tif 000011
次にドライブシャフト傾角によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ３について求める。図４は、ドライブシャフト傾角によるキングピン軸周りのモーメントの発生態様を示す模式図である。図４に示すような、屈曲角の付いた等速ジョイントにトルクＴｐがかかると２次偶力によるモーメントＴ２ｎｄが発生して、それによりキングピン軸モーメントＭｋｐ３が発生し、キングピン軸モーメントＭｋｐ３はドライブシャフト傾角θＬとドライブシャフト傾角θＲを用いて、数１０に示す式１０で表される。
【００５４】
【数１０】
2010121666.tif 000012
次にタイヤ発生横力左右差によるキングピン軸周りのモーメントＭｋｐ４について求める。図５は、タイヤ発生横力左右差によるキングピン軸周りのモーメントの発生態様を示す模式図である。タイヤに駆動力が加わると、わずかではあるが横力が発生する。図５に示すような、駆動力Ｆｘに対する発生横力Ｆｙの比をκ（つまり、κ＝Ｆｙ／ＦＸ）とすると、キングピン軸周りのモーメントＭｋｐ４は、キャスタトレールＣｏｇ、タイヤ半径Ｒｒ、タイヤ半径Ｒｌを用いて、数１１に示す式１１で表される。キャスタトレールＣｏｇとは、キングピン軸を車両の車幅方向又は左右方向から見た場合に、キングピン軸の延長線と路面との交点と、ホイール中心を通って上下方向に延びる線の路面との交点の離隔距離を示す。
【００５５】
【数１１】
2010121666.tif 000013
以上の計算に基づいて、キングピン軸周りのトータルキングピン軸モーメントＭｋｐ＝Ｍｋｐ１＋Ｍｋｐ２＋Ｍｋｐ３＋Ｍｋｐ４を求めると、数１２で示す式１２で表される。そして、この式１２によって算出されるキングピン軸モーメントを他の制御、サスペンション取付ポイントにより、ゼロまたは小さくする目標値が場合分けすることなく、容易に制御目標値を決定することが可能となる。
【００５６】
【数１２】
2010121666.tif 000014
この数３及び数４の式に含まれる、車両標準状態でのホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｏと、キャスタトレールＣｏｇがアッパフロントアーム５３及びアッパリヤアーム５４で構成される二箇所の連結点の相互位置関係と、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６で構成される二箇所の連結点の相互位置関係により上述した所定の関係に基づいて変化するため、二種類の二箇所の連結点の相互位置関係を所望の特性が得られるように適宜調整する必要がある。
【００５７】
すなわち、本実施例においてはストロークｓｉの変化に伴いホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉを変化させるにあたって、ストロークｓｉの変化に対してホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉを線形に変化させるため、連結点の設定にあたり試行錯誤的に二箇所の連結点の相互位置関係を変化させる必要がある。
【００５８】
この場合において、ロア側のロアフロントアーム５５、ロアリヤアーム５６のキャリア側への連結点を対象として設定及び調整を行うことが、ホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉのストロークｓｉの単位長さあたりの変化を大きくするにあたって効果的である。
【００５９】
さらに、ロアフロントアーム５５のキャリア側の連結点と、ロアリヤアーム５６のキャリア側の連結点の相互位置関係を上下方向に変化させることにより、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを調節することがより容易なものとなる。
【００６０】
また、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の二箇所の連結点のうち、車両前後方向の前側に位置するロアフロントアーム５５の連結点を、後側のロアリヤアーム５６の連結点よりも上下方向の上側に位置させることで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを大きく設定することができる。
【００６１】
これとは逆に、ロアフロントアーム５５の連結点すなわち車両前側に位置する連結点を、車両前後方向の後側のロアリヤアーム５６の連結点よりも上下方向の下側に位置させることで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを小さく設定することができる。
【００６２】
これに加えて、本実施例においては、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の二箇所の連結点を車両前後方向にオフセットして位置させて、この車両前後方向のオフセット量を調節することで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを調節することもできる。
【００６３】
特には、車両前後方向の前側のロアフロントアーム５５の連結点を、後側のロアリヤアーム５６の連結点に対して前側に離隔する方向に位置させることで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを大きく設定することができ、前側のロアフロントアーム５５の連結点を逆に後側のロアリヤアーム５６の連結点に対して接近する方向に位置させることで、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを小さく設定することができる。
【００６４】
なお、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の二箇所の連結点における車両前後方向のオフセット量を調節することにより、単位ストロークあたりのホイール中心位置キングピンオフセット変化率γを調節するにあたっては、キャスタトレールＣｏｇも変化することを招くのでキャスタトレールＣｏｇについての考慮も必要となる。
【００６５】
より具体的には、ロア側において前側の連結点を後側の連結点に対して離隔する方向に位置させることにより、キャスタトレールＣｏｇが大きくなることにより、キャスタトレールＣｏｇの許容される適切な範囲を考慮して、ロアフロントアーム５５とロアリヤアーム５６の二つの連結点の車両前後方向のオフセット量を調節する。このように、ロア側の二箇所の連結点の相互位置関係を調整することで、サスペンション装置５１の特性を数１又は数２を満足させて、図２の特性を得ることができる。
【００６６】
次に上述したようにストロークｓｉを数３又は数４に示した所定値を満たすように車高を調整する具体的構成について説明する。図６は、本発明に係る車両用制御装置の一実施形態を示す模式図である。
【００６７】
図６に示すように、本実施例の車両用制御装置１は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit；電子制御装置）２と、アクセル開度センサー３と、前後加速度センサー４と、車両速度センサー５と、ドライブシャフト傾角センサー６と、接地荷重センサー７と、タイヤ半径センサー８と、車高センサー９と、車高制御部１０とを備えて構成される。
【００６８】
ＥＣＵ２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスと入出力インターフェースから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであり、以下に述べる処理を行う取得部２１と、算出部２２とを構成するものである。
【００６９】
アクセル開度センサー３は、図示しないアクセルペダルに設置されるものであり、運転者のアクセルペダルの踏み込みに伴うアクセルペダルの踏み込み量を検出して、検出結果を図示しないエンジンＥＣＵおよびＣＡＮ(Controller  Area  Network)等の通信規格を介してＥＣＵ２に出力するものである。
【００７０】
前後加速度センサー４は車両のフロアの中央部に設けられて、車両の駆動及び制動等の挙動に伴う車両の前後加速度を検出して検出結果をＥＣＵ２に対して出力するものである。
【００７１】
車両速度センサー５は図示しない前後左右の車輪にそれぞれ設けられた車輪速センサーの出力を例えば平均する等の演算処理を行って車両速度とし、演算された車両速度をＥＣＵ２に対して出力するものである。
【００７２】
車高制御部１０は、例えばサスペンション装置５１を構成するショックアブソーバに並列して設けられたピストンであり、ＥＣＵ２の制御に基づいて、ストロークｓｉを所定値とするように車高を調整するものである。
【００７３】
ドライブシャフト傾角センサー６は、例えば車両の床下に設置された小型のカメラであり、図４に示したようなドライブシャフト傾角θを撮像した画像を、２値化処理することにより演算して、演算されたドライブシャフト傾角θを、ＥＣＵ２に対して出力するものである。
【００７４】
輪重センサー７は、ホイールの中心に設置したロードセルにより構成されて、輪重Ｗを検出して、ＥＣＵ２に対して出力するものである。タイヤ半径センサー８は、タイヤの半径Ｒを検出して、ＥＣＵ２に対して出力するものである。
【００７５】
車高センサー９は例えばサスペンション装置５１を構成するショックアブソーバに並列に設けられて、車両のボディに対するキャリアのストロークｓｉを検出し、検出結果をＥＣＵ２に対して出力するものである。
【００７６】
ＥＣＵ２の取得部２１は、上述したアクセル開度センサー３、前後加速度センサー４および車両速度センサー５からアクセル開度、前後加速度および車両速度を取得し、算出部２２は、車両速度が例えば４０ｋｍ／ｈである第１閾値より小さいか否かと、アクセル開度により計算されるエンジントルクが例えば１００Ｎｍである第２閾値より大きいか否かと、前後加速度が例えば０．２Ｇである第３閾値よりも大きいか否かを判定する。
【００７７】
これらの三つの判定が全て肯定である場合に、ＥＣＵ２はディファレンシャルギアをロックさせる。これにより、左右のドライブシャフトのねじり角を略同一（略均一）にすることで、駆動力左右差をドライブシャフト剛性左右差によって分配される機構を強化することができるため、キングピン軸周りのモーメント、すなわちトータルキングピン軸モーメントＭｋｐが推定し易くなる。
【００７８】
そして、算出部２２は、上述した各種センサー３〜９によって取得したパラメータに基づいて、式１乃至式１２を演算し、トータルキングピン軸モーメントＭｋｐを算出する。このとき算出された所定値からなるトータルキングピン軸モーメントＭｋｐに基づいて、車高制御部１０は、ストロークｓｉすなわち車高が算出部２２の算出した所定値となるようにピストンを制御する。なお、走行安定性を高める観点からは、車高を制御するにあたっては、上げる方向ではなく、下げる方向に制御することが好ましい。このように、車両用制御装置１によれば、車両の車高や荷重を制御することでトルクステアの発生を抑制することができる。また、かかるトータルキングピン軸モーメントＭｋｐを他の制御、例えばサスペンション取付ポイントによりキングピン軸周りのモーメントをゼロ、または小さくして（すなわち、ゼロに近づけて）、トルクステアをゼロとすることができる。
【００７９】
以下に、本実施例の制御内容についてフローチャートを用いて説明する。図７は、本発明に係る車両用制御装置の一実施形態における制御内容を示すフローチャートである。
【００８０】
まず、ＥＣＵ２はステップＳＰ０において、このディファレンシャルギアロック制御処理を開始し、続くステップＳＰ１において、算出部２２によって車両速度が第１閾値より小さいか否かを判定し、肯定であればステップＳＰ２にすすみ、否定であれば、ＲＥＴＵＲＮ（ステップＳＰ５）にすすむ。ステップＳＰ２において、算出部２２はエンジントルクが第２閾値より大きいか否かを判定し、肯定であればステップＳＰ３にすすみ、否定であれば、ＲＥＴＵＲＮ（ステップＳＰ５）にすすむ。ステップＳＰ３において、算出部２２は前後加速度が第３閾値より大きいか否かを判定し、肯定であればステップＳＰ４にすすんでディファレンシャルギアをロックし、否定であれば、ＲＥＴＵＲＮ（ステップＳＰ５）にすすむ。
【００８１】
従って、上述したような本実施例の車両用制御装置１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、ディファレンシャルギアをロックさせることにより、左右のドライブシャフトのねじり角を略同一（略均一）にすることで、駆動力左右差をドライブシャフト剛性左右差によって分配される機構を強化することができる。このため、キングピン軸周りのモーメント、すなわちトータルキングピン軸モーメントＭｋｐが推定し易くなる。
【００８２】
これにより、ストロークｓｉ、すなわち車高を上述した所定値とすることにより、キングピン軸周りのモーメントをゼロとして、トルクステアをゼロとする、つまりトルクステアの発生を確実に抑制することができる。
【００８３】
このとき、リアルタイムでキングピン軸周りのモーメント、すなわちトータルキングピン軸モーメントＭｋｐを演算してストロークｓｉの制御を行うことができるので、より高い制御性能を得ることができる。
【００８４】
さらに、トルクステアを完全にゼロとすることができるので、運転者にとっての運転フィーリング、走行上の安全性をも向上させることができる。加えて、車両の直進安定性も高めることができるので、例えばＡＣＣ（Adaptive  Cruse  Control）やＬＫＡ（Lane  Keep  Assist）を適用した高級車等においても制御応答性を高めて、制動、駆動双方において制御応答性を高めることができる。
【００８５】
〔他の実施例〕
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明は上述した実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【００８６】
例えば、上述した実施例においては、ロア側の２箇所の連結点の相互位置関係を調節したが、アッパ側の２箇所の連結点の相互位置関係を調節してもよく、ロア側とアッパ側の両方における２箇所の連結点の相互位置関係を調節することもできる。
【００８７】
また、本発明はＡアーム形状のアームにおいても適用することが可能であるが、その場合には、キャリア側に２箇所の連結点を有することが必要である。さらに、本実施例においては、ストロークｓｉとホイール中心位置キングピンオフセットＫｏｇｉの関係を直線状としたが、２次曲線状のものとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、車両のサスペンション装置に適用されて好適な車両用制御装置に関するものであり、トルクステアを大幅に低減することができる車両用制御装置を提供するので、通常の乗用車、トラック、バス等の様々な車両のサスペンション装置に適用して有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る車両用制御装置が適用されるサスペンション装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】ディファレンシャルギアと左右一対のドライブシャフト及びタイヤにおいて伝達されるトルクの態様を示す模式図である。
【図３】ディファレンシャルギアによる駆動力分配の態様を示す模式図である。
【図４】ドライブシャフト傾角によるキングピン軸周りのモーメントの発生態様を示す模式図である。
【図５】タイヤ発生横力左右差によるキングピン軸周りのモーメントの発生態様を示す模式図である。
【図６】本発明に係る車両用制御装置の一実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る車両用制御装置の一実施形態における制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１…車両用制御装置
２…ＥＣＵ
３…アクセル開度センサー
４…前後加速度センサー
５…車両速度センサー
６…ドライブシャフト傾角センサー
７…輪重センサー
８…タイヤ半径センサー
９…車高センサー
１０…車高制御部
５１…サスペンション装置
５２…タイヤ
５３…アッパフロントアーム
５４…アッパリヤアーム
５５…ロアフロントアーム
５６…ロアリヤアーム
Ｐ１１…アッパフロントアーム５３の延長線とアッパリヤアーム５４の延長線の交点
Ｐ２１…ロアフロントアーム５５の延長線とロアリヤアーム５６の延長線の交点
Ｃ１１…キングピン軸
Ｃ２１…ホイール中心軸線
Ｃ３１…幅方向のホイール中心位置
Ｐ１２…アッパフロントアーム５３の延長線とアッパリヤアーム５４の延長線の交点
Ｐ２２…ロアフロントアーム５５の延長線とロアリヤアーム５６の延長線の交点
Ｃ１２…キングピン軸
Ｃ２２…ホイール中心軸線
Ｃ３２…幅方向のホイール中心位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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