(57)【要約】【課題】サスペンションジオメトリを最適値に維持すると共に、旋回中の輪荷重変動を抑制してタイヤの性能を十分に引き出す。【解決手段】フロント及びリヤのサスペンションメンバと車体との間にアクチュエータを介装すると共に、両者の間に、車両横方向への相対変位を許容するスライド機構を設け、車両に発生する旋回横加速度に応じて車体を旋回内側に相対変位させることにより、車体重心点を旋回内側に移動して輪荷重変動を抑制する。サスペンションリンクの車体取付点は変化しない。横加速度の大きい領域では、フロントサスペンションメンバに対する車体前方部の旋回内側相対変位量を小さくして、車体横滑り角を小さくしてもよい。操舵周波数が大きい領域で、車体前方部をより大きく旋回内側に相対変位させて、見た目の車体ヨーレイトを大きくするようにしてもよい。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を回転自在に支持する車輪側部材と、車体側部材に対して相対変位可能に支持される車体と、前記車輪側部材と車体側部材とを揺動可能に連結する連結部材と、前記車体側部材と車体とを相対変位可能に連結するスライド機構と、前記車体側部材と車体との間に介装され、制御指令値に応じて当該車体側部材と車体とを相対変位させるアクチュエータと、車体の状態量を検出する車体状態量検出手段と、前記車体状態量検出手段で検出された車体の状態量に応じて前記アクチュエータへの制御指令値を設定し出力する制御手段とを備えたことを特徴とする車両用サスペンション装置。
【請求項２】
車両旋回中の横加速度を検出する横加速度検出手段を備え、前記制御手段は、前記横加速度検出手段で検出された車両旋回中の横加速度に応じて、前記車体部材に対する車体の旋回内側の相対変位量を設定し、その相対変位量に応じた制御指令値を設定し出力することを特徴とする請求項１に記載の車両用サスペンション装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記横加速度検出手段で検出された車両旋回中の横加速度が所定値以上の領域で、前記車体に対する車体側部材の旋回内側への相対変位を抑制するように前記制御指令値を設定し出力することを特徴とする請求項２に記載の車両用サスペンション装置。
【請求項４】
運転者による操舵状態を検出する操舵状態検出手段を備え、前記制御手段は、前記操舵状態検出手段で検出された操舵状態に応じて前記アクチュエータへの制御指令値を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用サスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の姿勢を制御可能な車両用サスペンション装置に関し、特にロール方向への姿勢変化を抑制するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車体姿勢制御を可能とする車両用サスペンション装置としては、例えば横加速度等の車両の旋回状態量を検出し、その旋回状態量に応じてサスペンションアッパアームの車体側取付点を上下方向に移動し、車体のロールセンタを制御することによって車体姿勢変化を抑制するものがある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２７６９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の車両用サスペンション装置では、サスペンションアッパアームの車体側取付点を上下方向に移動させていたので、車体のロール姿勢は制御されるものの、サスペンションストロークに伴うキャンバ角やトー角等が最適値から大幅に変化してサスペンションジオメトリーが最適値にならないという問題がある。
本発明はこれらの諸問題を解決するために開発されたものであり、車体のロール姿勢を制御可能としながら、サスペンションストロークに伴うキャンバ角やトー角等のサスペンションジオメトリーを最適値とすることが可能な車両用サスペンション装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記諸問題を解決するため、本発明の車両用サスペンション装置は、車体と車体側部材との間にスライド機構及びアクチュエータを介装し、車両の旋回状態量に応じて、例えば車体側部材に対して車体を旋回内側に相対移動させるようにアクチュエータへの制御指令値を設定し出力することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
而して、本発明の車両用サスペンション装置によれば、車体と車体側部材との間にスライド機構及びアクチュエータを介装し、車両の旋回状態量に応じて、例えば車体側部材に対して車体を旋回内側に相対移動させるようにアクチュエータへの制御指令値を設定し出力する構成としたため、車体のロールセンタを移動させてロール姿勢を制御可能としながら、車体側部材と車輪側部材との相対関係は代わらないので、サスペンションストロークに伴うキャンバ角やトー角等のサスペンションジオメトリーを最適値とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面を伴って説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す概略構成図であり、車体１には、車体側部材としてフロントサスペンションメンバ２及びリヤサスペンションメンバ３が取付けられており、夫々に車輪４及び車輪側部材が連結される。但し、このフロントサスペンションメンバ２及びリヤサスペンションメンバ３は、既存のサスペンションメンバのように車体１に対して固定されているわけではない。即ち、前記フロントサスペンションメンバ２及びリヤサスペンションメンバ３と車体１とは、夫々スライド機構１０を介して、互いに横方向に相対変位可能に取付けられている。
【０００７】
図２には、前記フロントサスペンションメンバ２並びに当該フロントサスペンションメンバ２に連結或いは搭載されている部材の構成を示す。このフロントサスペンションメンバ２には、従来のフロントサスペンションメンバと同様に、サスペンションリンク５を介してブレーキロータ６と一体のホイールハブ７が連結されている。即ち、ブレーキロータ６やホイールハブ７が車輪側部材であり、サスペンションリンク５は、これら車輪側部材とフロントサスペンションメンバ２とを連結する連結部材に相当する。勿論、前記ブレーキロータ６やホイールハブ７等の車輪側部材には、夫々、左右前輪４が取付けられている。また、前記サスペンションリンク５とフロントサスペンションメンバ２との間には、従来と同様に、ダンパ２１とバネ２２との組合せからなるショックアブソーバが介装されているし、左右前輪のサスペンションリンク５間には、左右前輪が逆位相にストロークするのを防止するスタビライザ２３が取付けられており、そのスタビライザ２３の一部はフロントサスペンションメンバ２に接続されている。また、この実施形態では、フロントサスペンションメンバ２にエンジン２４や減速機２５、ステアリングギヤ装置なども搭載されており、前記ステアリングギヤ装置とホイールハブ７とはタイロッド２６で連結されている。なお、前記ステアリングギヤ装置とステアリングホイールとは機械的に連結されていない、所謂ステアバイワイヤである。
【０００８】
前記フロントサスペンションメンバ２には、車体１との相対変位、特に車両横方向への相対変位を可能とするスライド機構１０が取付けられており、更に当該車両横方向に相対変位させるためのアクチュエータ８も取付けられている。このアクチュエータ８は、例えば油圧シリンダなどで構成されており、当該アクチュエータ８の固定端部がフロントサスペンションメンバ２に連結され、その可動端部は車体１に連結されている。従って、前記アクチュエータ８の作動によってフロントサスペンションメンバ２と車体１とは、車両横方向に相対変位する。前記アクチュエータ８の制御量、即ちフロントサスペンションメンバ２と車体１との車両横方向相対変位制御量は、後述するコントロールユニット９からの制御指令値によって制御される。なお、このフロントサスペンションメンバ２と車体１との車両横方向への相対変位を許容すべく、前記エンジン２４からの排気管と車体１に取付けられている排気管とは、金属メッシュ等の可撓性のある排気管部材によって連結されている。また、アクセルペダルとエンジン、ブレーキペダルとブレーキ装置との間も夫々機械的に連結せず、所謂アクセルバイワイヤ、ブレーキバイワイヤとしてもよい。
【０００９】
図３には、前記リヤサスペンションメンバ３並びに当該リヤサスペンションメンバ３に連結或いは搭載されている部材の構成を示す。このリヤサスペンションメンバ３にも、従来のリヤサスペンションメンバと同様に、サスペンションリンク５を介してブレーキロータ６と一体のホイールハブ７が連結されている。即ち、前記フロントサスペンションメンバ２と同じく、ブレーキロータ６やホイールハブ７が車輪側部材であり、サスペンションリンク５は、これら車輪側部材とリヤサスペンションメンバ３とを連結する連結部材に相当する。勿論、前記ブレーキロータ６やホイールハブ７等の車輪側部材には、夫々、左右後輪４が取付けられている。また、前記サスペンションリンク５とリヤサスペンションメンバ３との間には、従来と同様に、ダンパ２１とバネ２２との組合せからなるショックアブソーバが介装されているし、左右後輪のサスペンションリンク５間には、左右後輪が逆位相にストロークするのを防止するスタビライザ２３が取付けられており、そのスタビライザ２３の一部はリヤサスペンションメンバ３に接続されている。
【００１０】
前記リヤサスペンションメンバ３にも、前記フロントサスペンションメンバ２と同様に、車体１との相対変位、特に車両横方向への相対変位を可能とするスライド機構１０が取付けられており、更に当該車両横方向に相対変位させるためのアクチュエータ８も取付けられている。このアクチュエータ８も、例えば油圧シリンダなどで構成されており、当該アクチュエータ８の固定端部がリヤサスペンションメンバ３に連結され、その可動端部は車体１に連結されている。従って、前記アクチュエータ８の作動によってリヤサスペンションメンバ３と車体１とは、車両横方向に相対変位する。前記アクチュエータ８の制御量、即ちリヤサスペンションメンバ３と車体１との車両横方向相対変位制御量も、後述するコントロールユニット９からの制御指令値によって制御される。なお、このリヤサスペンションメンバ３に取付けられる図示しない排気管は、車体１に取付けられる排気管に対して、金属メッシュ等の可撓性を有する排気管部材を介して連結されている。
【００１１】
この車両のサスペンション装置の概略を図４の車両正面図に示す。前記サスペンションメンバ２及び車輪４等は、前輪のものを代表し、図中のＴはトレッド、Ｈは車体重心点高さを示す。本実施形態のサスペンション装置では、前述したように車体１とフロントサスペンションメンバ２（或いはリヤサスペンションメンバ３）とをアクチュエータ８並びにスライド機構１０によって車両横方向に相対変位可能としたので、フロントサスペンションメンバ２（或いはリヤサスペンションメンバ３）に対する車体重心点の位置を車両横方向に移動させることができる。一方、フロントサスペンションメンバ２（或いはリヤサスペンションメンバ３）に対するサスペンションリンク５の取付点は変わらないので、サスペンションストロークに伴うサスペンションジオメトリが大幅に変化することはなく、例えば初期設定されたサスペンションジオメトリを最適値に維持することが可能となる。
【００１２】
一方、前記フロントサスペンションメンバ２に取付けられたアクチュエータ８及びリヤサスペンションメンバ３に取付けられたアクチュエータ８は、図１に示すように、油圧回路１１からの作動油圧によって駆動され、当該油圧回路１１からの作動油圧がコントロールユニット９からの制御指令値に応じて制御される。前記油圧回路１１は、各種の油圧源及び油圧制御弁を備えて構成される。図５には、前記コントロールユニット９からアクチュエータ８までの制御出力のフローを示す。即ち、目標とするアクチュエータ位置と実測されたアクチュエータ位置との差に対して、所定のフィードバックゲイン（適宜、微分、積分制御等を含む）を乗じて油圧出力に変換し、その油圧出力を前記アクチュエータ８に供給することで、目標とするアクチュエータ位置を達成する。つまり、目標アクチュエータ位置と実アクチュエータ位置との差にフィードバックゲインを乗じた値が本実施形態における制御指令値になる。
【００１３】
また、この車両には、車両の状態量を検出するための各種のセンサが取付けられている。具体的には、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ１２、車輪４の回転速度を検出する車輪速度センサ１３、特に旋回中に車両に発生する横加速度を検出する横加速度センサ１４、特に旋回中に車両に発生するヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１５等を備え、それらの検出信号は前記コントロールユニット９に入力される。また、このコントロールユニット９には、前記フロントサスペンションメンバ２及びリヤサスペンションメンバ３の車体１に対する車両横方向相対変位量として前記アクチュエータ８の位置を検出する変位センサ１６からの検出信号も入力される。
【００１４】
前記コントロールユニット９は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、後述する図６の演算処理に従って、前記各アクチュエータ８の目標アクチュエータ位置を算出すると共に実際のアクチュエータ位置との差に基づいて各アクチュエータ８の制御量を算出し、それに対応する駆動信号を出力する。
次に、前記コントロールユニット９で行われるアクチュエータ８の駆動制御のための演算処理を図６のフローチャートを伴って説明する。この演算処理は、所定サンプリング時間ΔＴ（例えば１０msec. ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、車両の状態量として、前記操舵角センサ１２で検出されたステアリングホイールの操舵角、車輪速度センサ１３で検出された車輪４の回転速度、横加速度センサ１４で検出された旋回中の横加速度、ヨーレイトセンサ１５で検出された旋回中のヨーレイトを読込む。
【００１５】
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で読込まれた横加速度に基づいて、例えば図７の制御マップに従って、フロントサスペンションメンバ２に設けられたアクチュエータ８及びリヤサスペンションメンバ３に設けられたアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置を算出設定する。図７に示す制御マップでは、フロントサスペンションメンバ２に設けられたアクチュエータ８も、リヤサスペンションメンバ３に設けられたアクチュエータ８も、横加速度の増加に伴ってリニアに減少する目標アクチュエータ位置が設定される。ここで、横加速度と目標アクチュエータ位置との正負の関係は、例えば車両の左旋回時、即ち横加速度が右方向に作用するとき、その横加速度を正値とすると、目標アクチュエータ位置は、その横加速度の作用方向と逆側、即ち旋回内側である左側が負値となる。つまり、横加速度の作用方向と逆方向である旋回内側に目標アクチュエータ位置が設定される。なお、前記横加速度に対する目標アクチュエータ位置の比例係数を制御ゲインとする。
【００１６】
次にステップＳ３に移行して、前記変位センサ１６で検出された各アクチュエータ８の位置を読込む。
次にステップＳ４に移行して、前記ステップＳ２で算出設定された目標アクチュエータ位置と前記ステップＳ３で読込まれたアクチュエータ位置との差に前記フィードバックゲインを乗じて各アクチュエータ８の制御量を算出する。
次にステップＳ５に移行して、前記ステップＳ４で算出されたアクチュエータ８の制御量に相当する駆動信号を算出し、それを各アクチュエータ８への制御指令値として出力してからメインプログラムに復帰する。
【００１７】
次に、本実施形態の車両用サスペンション装置の作用について説明する。図８の上半部には、旋回中に発生する横加速度による旋回外輪荷重を、下半部には旋回内輪荷重を示す。一点鎖線は、従来のコンベンショナルサスペンション装置による輪荷重を、実線は、本実施形態のサスペンション装置（図では実施例）による輪荷重を示す。本実施形態では、横加速度が大きいほど、目標アクチュエータ位置を旋回内側に設定する、即ち前記フロントサスペンションメンバ２及びリヤサスペンションメンバ３に対して車体１（車体１重心点）を旋回内側に相対変位（移動）させるので、その分だけ、旋回外輪荷重の増加分を小さくし、旋回内輪荷重の減少分も小さくすることができる。その結果、タイヤが発生する横力が飽和せず、タイヤの性能を十分に引き出すことが可能となる。勿論、前述のようにサスペンションメンバに対するサスペンションリンク取付点は変わらないので、サスペンションジオメトリを最適値に維持することができる。
【００１８】
これに対し、図１４には、前記従来のロールセンタ移動機能付きサスペンション装置の概略構成を示す。この従来のサスペンション装置は、サスペンションアッパリンクＵの車体側取付点を油圧シリンダ等のアクチュエータＡで上下方向に移動させるものである。この従来のサスペンション装置によれば、左右のサスペンションリンクレイアウトによって決まるロールセンタを自在に動かすことができるので、車体Ｂのロール運動を制御してその姿勢変化を抑制することが可能となる。しかしながら、サスペンションアッパリンクＵの車体側取付点そのものが移動されてしまうため、サスペンションジオメトリが大きく変化してしまうという問題がある。
【００１９】
なお、本発明の車両用サスペンション装置の他の実施形態としては、前記図６の演算処理のステップＳ２で算出設定される目標アクチュエータ位置を、例えば図９の制御マップに従って設定してもよい。この制御マップでは、リヤサスペンションメンバ３に設けられたアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置は、前記図７の制御マップと同様に、横加速度の増加に対してリニアに減少し続けるが、フロントサスペンションメンバ２に設けられたアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置は、横加速度が所定値以上の領域で一定値に保持される、つまりフロントサスペンションメンバ２に対する車体（前方部）の旋回内側相対変位が抑制される。
【００２０】
この実施形態によれば、横加速度が所定値以上になると、車体前方部だけが、それ以上、旋回内側に相対変位されなくなる。通常、横加速度の増大と共に車両が旋回の限界に近づくと、図１０ａに示すように、車両は旋回内側向きとなる。これに対して、横加速度が所定値以上の領域で、車体前方部だけを旋回内側に相対変位しないようにすることで、車輪、即ちサスペンションメンバより下方の部位は、従来のコンベンショナルサスペンション装置と同様に横滑りしているが、見た目の車体横滑り角は小さくなるので、乗員はあたかも横滑りしていないように感じられる。
【００２１】
更に、本発明の車両用サスペンション装置の他の実施形態としては、前記図６の演算処理のステップＳ２で算出設定される目標アクチュエータ位置を、以下のようにして設定してもよい。即ち、前記操舵角センサ１２で検出されるステアリングホイールの操舵角の時間変化から操舵周波数を算出し、その操舵周波数に基づいて、例えば図１１の制御マップに従って制御係数を設定する。そして、この制御係数を用い、フロントサスペンションメンバ２に設けられたアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置及びリヤサスペンションメンバ３に設けられたアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置を補正する。前記制御係数は、車両挙動が不安定になるのを防止するため、車両の挙動が変化しやすいタイヤの非線形領域ではなく、横加速度が所定値以下の安定した領域で、“１”より大きな値に設定される。そして、前記図７ａの制御マップで設定されるフロントサスペンションメンバ２のアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置に前記制御係数を乗じて補正すると共に、同じく図７ｂの制御マップで設定されるリヤサスペンションメンバ３のアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置を前記制御係数で除して補正する。補正されるフロントサスペンションメンバ２のアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置は図１２ａに示すようになり、補正されるリヤサスペンションメンバ３のアクチュエータ８の目標アクチュエータ位置は図１２ｂに示すようになる。
【００２２】
この補正された各アクチュエータ８の目標アクチュエータ位置によれば、操舵周波数が大きいほど、車体前方側は旋回内側に大きく相対変位し、車体後方側は旋回内側に小さく相対変位するので、あたかもヨーレイトが大きくなったように感じられる。図１３には、ヨーレイトの操舵周波数に対するゲインの変化を示す。従来のコンベンショナルサスペンション装置では、操舵周波数が大きくなると、ヨーレイトのゲインが小さくなる傾向にある。本実施形態の車両用サスペンション装置では、操舵周波数が大きいほど、車体前方部を旋回内側に大きく相対変位し、相対的に車体後方部を旋回内側に小さく相対変位するので、あたかも車体のヨーレイトが大きくなったように感じられる。このように操舵周波数等の操舵状態に応じて、各アクチュエータ８の制御指令値を設定することにより、車体ヨーレイトを自在に制御することが可能となる。
【００２３】
なお、前記各実施形態では、車両の駆動源としてエンジンを搭載したものについて説明したが、車両の駆動源としてはこれに限定されるものではなく、特に車輪の内部に駆動源としての電動機を配設する、所謂ホイールインモータは、排気管やドライブシャフト等の取り回しを考慮する必要がなく、本発明の適用対象として好適である。
また、前記実施形態では、コントロールユニットの演算処理をマイクロコンピュータによって行うこととしたが、これに代えて各種の理論回路を組合せて構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の車両用サスペンション装置の一実施形態を示す車両概略構成図である。
【図２】図１の車両用サスペンション装置のフロントサスペンションメンバ周りの構成図である。
【図３】図１の車両用サスペンション装置のリヤサスペンションメンバ周りの構成図である。
【図４】図１の車両用サスペンション装置の車両正面概略構成図である。
【図５】図１のコントロールユニットからアクチュエータへの制御指令値の出力フローを示す説明図である。
【図６】図１のコントロールユニットで行われる各アクチュエータへの制御指令値を演算するためのフローチャートである。
【図７】図６の演算処理で用いられる制御マップである。
【図８】図６の演算処理の作用の説明図である。
【図９】図６の演算処理で用いられる制御マップである。
【図１０】図９の制御マップによる作用の説明図である。
【図１１】図６の演算処理で用いられる制御マップである。
【図１２】図１１の制御マップによる作用の説明図である。
【図１３】図１１の制御マップによる作用の説明図である。
【図１４】従来の車両用サスペンション装置の車両正面概略構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１は車体
２はフロントサスペンションメンバ（車体側部材）
３はリヤサスペンションメンバ（車体側部材）
４は車輪
５はサスペンションリンク（連結部材）
６はブレーキロータ（車輪側部材）
７はホイールハブ（車輪側部材）
８はアクチュエータ
９はコントロールユニット
１０はスライド機構
１１は油圧回路
１２は操舵角センサ
１３は車輪速度センサ
１４は横加速度センサ
１５はヨーレイトセンサ
１６は変位センサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005178435.tif 000015
【図１４】
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