(57)【要約】【課題】  操舵中立ズレを生じることなく、１つのアクチュエータを用いて車高調整に伴うアライメント変化を調整できるホイールアライメント調整装置を提供する。【解決手段】  車両の車高を調整する車高調整手段（左右エアサスペンション１１ａ，１１ｂ）と、ステアリング操舵角に対する前輪舵角の比である舵角比を可変する舵角比可変アクチュエータ５と、左右前輪２ａ，２ｂの右前輪２ｂ側のみに設けられ、右前輪２ｂの一方のトー角変化量を可変するトー角調整アクチュエータ１２と、このトー角可変アクチュエータ１２に対し、車高調整に伴うトー角変化量を調整するアライメント調整指令を出力するとともに、舵角比可変アクチュエータ５に対し、アライメント調整に伴う操舵中立ズレ量を補正する舵角比可変指令を出力するコントロールユニット１６と、を備える【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車高を調整する車高調整手段と、
ステアリング操舵角に対する前輪舵角の比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
左右前輪の一方側のみに設けられ、左右前輪の一方のホイールアライメントを可変するアライメント可変手段と、
このアライメント可変手段に対し、前記車高調整に伴うアライメント変化量を調整するアライメント調整指令を出力するアライメント調整制御手段と、
前記舵角比可変手段に対し、前記アライメント調整に伴う操舵中立ズレ量を補正する舵角比可変指令を出力する舵角比制御手段と、
を備えることを特徴とするホイールアライメント調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホイールアライメント調整装置において、
前記アライメント調整制御手段は、前記アライメント変化量の２倍となるアライメント調整指令を出力し、
前記舵角比制御手段は、前記アライメント変化量に応じた舵角比可変指令を出力することを特徴とするホイールアライメント調整装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のホイールアライメント調整装置において、
前記アライメント可変手段は、トー角可変手段であり、
前記アライメント調整制御手段は、車高調整に伴うトー角変化量を調整する手段であることを特徴とするホイールアライメント調整装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のホイールアライメント調整装置におい
自車の車速を検出する車速検出手段を設け、
前記アライメント調整制御手段は、車速が車速しきい値を超えたとき、アライメント調整を行うことを特徴とするホイールアライメント調整装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４に記載のホイールアライメント調整装置において、
車高を検出する車高検出手段を設け、
前記アライメント調整制御手段は、車高検出手段の出力の平均値に応じてアライメント変化量を算出することを特徴とするホイールアライメント調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車高調整に伴うホイールアライメントの変化を調整するホイールアライメント調整装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、車高調整に伴うトー角変化を調整するために、左右前輪それぞれのサスペンションリンクに、トー角調整用アクチュエータを設けたサスペンション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−７１１１５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、上記従来技術にあっては、トー角調整用アクチュエータを、左右サスペンションリンクにそれぞれ配置した構成であるため、２つのアクチュエータが必要であり、さらに左右アクチュエータのバラツキ管理（例えば、左右で同じ特性となっているものを選別することなど）を要するため、コストアップを伴うという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操舵中立ズレを生じることなく、１つのアクチュエータを用いて車高調整に伴うアライメント変化を調整できるホイールアライメント調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、
車両の車高を調整する車高調整手段と、
ステアリング操舵角に対する前輪舵角の比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
左右前輪の一方側のみに設けられ、左右前輪の一方のホイールアライメントを可変するアライメント可変手段と、
このアライメント可変手段に対し、前記車高調整に伴うアライメント変化量を調整するアライメント調整指令を出力するアライメント調整制御手段と、
前記舵角比可変手段に対し、前記アライメント調整に伴う操舵中立ズレ量を補正する舵角比可変指令を出力する舵角比制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のホイールアライメント調整装置にあっては、舵角比可変手段を用い、アライメント調整に伴う操舵中立ズレを補正するため、操舵中立ズレを生じることなく、１つのアクチュエータを用いて車高調整に伴うアライメント変化を調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のホイールアライメント調整装置を適用した車両のシステムブロック図である。
【０００９】
ステアリングホイール１は、アッパコラムシャフト４ａと連結され、左右前輪２ａ，２ｂを転舵させる舵取り機構３は、ロアコラムシャフト４ｂと連結されている。アッパコラムシャフト４ａとロアコラムシャフト４ｂとの間には、舵角比可変アクチュエータ５が設けられている。
【００１０】
舵角比可変アクチュエータ５は、モータ５ａと減速器５ｂとを備え、ステアリングホイール１からアッパコラムシャフト４ａに入力される回転を、可変舵角比により減速してロアコラムシャフト４ｂへ出力するもので、これにより、操舵角に対する転舵角の比である舵角比を可変に制御する。この舵角比可変アクチュエータ５のモータ５ａは、コントロールユニット１６からの舵角比可変指令により制御される。
【００１１】
舵取り機構３は、ステアリングシャフト４の下端部に連結されたステアリングギア６と、このステアリングギア６と噛み合い車幅方向へ移動するステアリングラック７と、ステアリングラック７の両端と連結した左右タイロッド８ａ，８ｂと、左右タイロッド８ａ，８ｂと左右ナックルスピンドル１０ａ，１０ｂとを連結する左右ナックルアーム９ａ，９ｂと、を備えている。
【００１２】
ナックルスピンドル１０ａ，１０ｂと車体との間には、エアサスペンション（車高調整手段）１１ａ，１１ｂが設けられている。このエアサスペンション１１ａ，１１ｂは、コントロールユニット１６からの車高調整指令によりスプリング圧を可変することで、車両の車高を調整する。なお、図外の左右後輪と車体との間にも、コントロールユニット１６からの車高調整指令により車高調整を行うエアサスペンションが設けられている。
【００１３】
右前輪２ｂのサスペンションリンクを構成する右タイロッド８ｂには、右前輪２ｂのトー角を調整するトー角調整アクチュエータ（アライメント可変手段）１２が設けられている。このトー角調整アクチュエータ１２は、例えば、油圧シリンダが用いられ、コントロールユニット１６からのアライメント調整指令に応じて軸方向に伸縮し、右前輪２ｂのトー角を調整する。ここで、『トー角』とは、車両の前後方向中心面と片側のホイールの中心面が車軸の中心の高さでなす角をいう。
【００１４】
コントロールユニット１６は、操舵角センサ１３からの操舵角信号と、車速センサ（車速検出手段）１４からの車速信号とに応じて目標舵角比を設定し、この目標舵角比に基づいて舵角比可変アクチュエータ５のモータ５ａに対し舵角比可変指令を出力する舵角比可変制御を実施する。
【００１５】
また、コントロールユニット１６は、車室内に設けられ、ドライバにより操作される車高調整スイッチ１７の状態に応じて、エアサスペンション１１ａ，１１ｂに対し、スプリング圧を可変する車高調整指令を出力する車高調整制御を実施する。
【００１６】
コントロールユニット１６は、車高調整制御実施後、車高センサ（車高検出手段）１５からの車高信号と、車両のサスペンション設計特性とから、車高調整により生ずるトー角の変化量を演算し、演算結果に応じて右前輪２ｂのトー角を調整するとともに、舵角比可変アクチュエータ５を用いてアライメント調整制御に伴う操舵中立ズレを補正するアライメント調整制御を実施する。
【００１７】
次に、作用を説明する。
［ホイールアライメント調整制御処理］
図２は、コントロールユニット１６で実行されるホイールアライメント調整制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御は、車高調整が実行された時点で開始される。
【００１８】
ステップS1では、車高センサ１５の出力の平均値、または車高調整スイッチ１７から出力される車高調整指令値を読み込み、ステップS2へ移行する。
【００１９】
ステップS2では、ステップS1で読み込んだ車高センサ１５の出力の平均値（または車高調整スイッチ１７から出力される車高調整指令値）と、車両のサスペンション設計特性とから、車高調整に伴うトー角変化量θを演算し、ステップS3へ移行する。ここで、トー角変化量θは、図３に示すように、あらかじめ設定されたサスペンション設計特性マップを利用する。
【００２０】
ステップS3では、トー角調整アクチュエータ１２に対し、ステップS2で演算したトー角変化量θの２倍（２θ）のトー角調整指令値を出力し（アライメント調整制御手段）、ステップS4へ移行する。
【００２１】
ステップS4では、トー角調整により生じる操舵中立ズレ補正量θを上乗せした舵角比可変指令値を、舵角比可変アクチュエータ５に対して出力し（舵角比制御手段）、リターンへ移行する。
【００２２】
なお、実施例１では、ステップS3のアライメント調整およびステップS4の操舵中立ズレ補正を、トー角変化量θの演算後常に実施するのではなく、車速があらかじめ設定された車速しきい値を超えたときにのみ実施し、停車中や車庫入れ時等の極低速域では実施しないようにしている。
【００２３】
［舵角比可変による操舵中立ズレ補正作用］
従来の車高調整可変システムと、舵角比可変アクチュエータとの組み合わせでは、ドライバの操舵に対する車両の応答特性については、補正または最適化が可能であるが、図３に示すように、車高変化によってホイールアライメントが適正値から大きく外れることがある。さらに、アライメント不良に起因する車両特性の変化は防ぐことができない。
【００２４】
例えば、図４に示すように、高速走行時は燃費改善のため、低車高とし、低速走行時は、フロア下のクリアランスを大きくするため、高い車高とするなどのアイデアが一般的であるが、独立懸架型のサスペンションなどでは、車高を車両の基準車高から低くするほどトーアウトが大きくなり、高速走行時における直進安定性が悪化するなど、弊害が発生する可能性がある。
【００２５】
また、上記の問題を解決するため、特開平９−７１１１５号公報に記載のサスペンション装置では、図５のように右前輪側のサスペンションリンクにトー角調整アクチュエータを配置しているが、トー角調整に伴う操舵中立ズレを防ぐために、左右前輪にそれぞれ同じアクチュエータを配置する必要がある。
【００２６】
そのため、前輪のトー角の修正だけでも２個のアクチュエータが必要となり、コスト高を招くとともに、左右アクチュエータの特性を合わせなければならない（特性が合わないと、中立ズレが発生する）というバラツキ管理の問題が生じる。
【００２７】
これに対し、実施例１のホイールアライメント調整装置では、ホイールアライメント（トー角）の修正を１つのトー角調整アクチュエー１２を用いて行い、それに起因する中立ズレを舵角比可変アクチュエータ５で補正することにより、ホイールアライメントの適正化を保持でき、別途ホイールアライメント修正用アクチュエータを使用することによるコスト上昇やバラツキ管理の問題を解決している。
【００２８】
［ホイールアライメント調整作用］
図６は、実施例１のホイールアライメント調整作用を示す説明図である。
ドライバにより低車高側に車高調整スイッチ１７が操作されると、図６(a)に示すように、左右前輪２ａ，２ｂに車高低下に伴うトー角変化量θとなるトーアウトが発生する。
【００２９】
車高が基準車高から変化すると、コントロールユニット１６は、車高センサ１５の出力の平均値とサスペンション設計特性マップから、トー角変化量θを演算し、トー角調整アクチュエータ１２に対し、右前輪２ｂのトー角を、２θだけ左に転舵させるトー角調整指令値を出力する。このトー角調整により、図６(b)に示すように、左右前輪２ａ，２ｂのタイヤ切れ角が一致する。
【００３０】
このとき、左右前輪２ａ，２ｂは、左側にθだけ切れた状態となっているため、ステアリングホイール１は中立位置であるにもかかわらず、左右前輪２ａ，２ｂは左側へ切れた状態となっている。
【００３１】
よって、図６(c)のように、ドライバが直進走行をしようとして左右前輪２ａ，２ｂを中立位置へ戻したとき、ステアリングホイール１は、中立位置からθの操舵角相当分だけ右に操舵された状態となり、ステアリングホイール１の中立位置と左右前輪２ａ，２ｂの中立位置とが一致しない操舵中立ズレが発生する。
【００３２】
ここで、コントロールユニット１６は、舵角比可変アクチュエータ５に対し、操舵中立ズレ補正量θを補正する舵角比可変指令値を出力する。これにより、アライメント調整に伴う操舵中立ズレを補正することができる。
【００３３】
［車速に応じたホイールアライメント調整作用］
上記のアライメント調整制御を停車中に行った場合、ステアリングホイール１が勝手に動くという状態が発生する可能性がある。また、停車中に左右前輪２ａ，２ｂを転舵させるためには、トー角調整アクチュエータ１２および舵角比可変アクチュエータ５に大きな出力が要求される。
【００３４】
よって、実施例１では、アライメント調整制御を車速が車速しきい値を超えたときに実施することにより、上述したドライバの予期せぬステアリングホイール１の回転、アクチュエータの大型化等の問題を防止している。
【００３５】
このとき、コントロールユニット１６は、車高センサ１５の出力の平均値からトー角変化量θを算出するため、走行中、車体の上下動によりセンサ出力にバラツキが生じた場合でも、より正確なトー角変化量θを算出できる。
【００３６】
次に、効果を説明する。
実施例１のホイールアライメント調整装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
【００３７】
(1) 車両の車高を調整する車高調整手段（左右エアサスペンション１１ａ，１１ｂ）と、ステアリング操舵角に対する前輪舵角の比である舵角比を可変する舵角比可変アクチュエータ５と、左右前輪２ａ，２ｂの右前輪２ｂ側のみに設けられ、右前輪２ｂの一方のホイールアライメントを可変するアライメント可変手段（トー角調整アクチュエータ１２）と、このアライメント可変手段に対し、車高調整に伴うアライメント変化量を調整するアライメント調整指令を出力するアライメント調整制御手段（コントロールユニット１６）と、舵角比可変アクチュエータ５に対し、アライメント調整に伴う操舵中立ズレ量を補正する舵角比可変指令を出力する舵角比制御手段（コントロールユニット１６）と、を備えるため、操舵中立ズレを生じることなく、１つのアライメント調整用アクチュエータを用いて車高調整に伴うアライメント変化を調整できる。
【００３８】
また、アライメント調整用アクチュエータが１つで済むため、左右のアクチュエータの特性を一致させる手間が省け、さらに、舵角比可変機構を搭載した車両に適用した場合、１つのアライメント可変手段を追加するだけ済むため、従来装置に比して大幅なコストダウンを図ることができる。
【００３９】
(2) アライメント調整制御手段は、アライメント変化量の２倍となるアライメント調整指令を出力し、舵角比制御手段は、アライメント変化量に相当する舵角比可変指令を出力するため、アライメント可変手段により左右前輪２ａ，２ｂのアライメントを確実に一致させつつ、舵角比可変アクチュエータ５により操舵中立ズレを確実に修正できる。
【００４０】
(3) アライメント可変手段は、トー角調整アクチュエータ１２であり、アライメント調整制御手段は、車高調整に伴うトー角変化量を調整する手段であるため、高速走行時に低車高とした場合に生じるトーアウトを補正でき、直進安定性の悪化を防止できる。
【００４１】
(4) 自車の車速を検出する車速センサ１４を設け、アライメント調整制御手段は、車速が車速しきい値を超えたとき、アライメント調整を行うため、停車中のアライメント制御に伴うドライバの予期せぬステアリングホイール１の回転、アクチュエータの大型化等を防止できる。
【００４２】
(5) 車高を検出する車高センサ１５を設け、アライメント調整制御手段は、車高センサ１５の出力の平均値に基づいてアライメント変化量を算出するため、走行中、車体の上下動によりセンサ出力にバラツキが生じた場合でも、より正確なトー角変化量θを求めることができる。
【００４３】
（他の実施例）
以上、本発明のホイールアライメント調整装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、例えば、実施例１では、トー角の変化量をサスペンション設計特性マップを用いて演算する例を示したが、サスペンションの幾何モデルから演算してもよい。
【００４４】
また、実施例１では、車速が車速しきい値を超えたとき、トー角調整と操舵中立ズレ補正を実施する例を示したが、車速の上昇に応じて徐々にトー角調整および操舵中立ズレ補正を行う構成としてもよい。
【００４５】
実施例１では、アライメント可変手段としてトー角調整アクチュエータを設けた例を示したが、キャンバー角を可変するキャンバー角調整アクチュエータを設けた構成としてもよい。ここで、キャンバー角とは、車両を前から見てタイヤの中心線が鉛直線となす角をいう。
【００４６】
また、トー角調整アクチュエータとキャンバー角調整アクチュエータを共に設けた構成としてもよい。この場合、従来装置では、合計４つのアクチュエータが必要となるのに対し、本発明では、各アクチュエータを左右前輪の一方側のみに１つ、合計２つ設ければよい。
【００４７】
また、実施例１では、トー角調整アクチュエータを右タイロッドに設けた例を示したが、アライメント可変手段の設置位置は、タイロッドに限られず、サスペンションリンクの内の任意の場所に設置できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１のホイールアライメント調整装置を適用した車両のシステムブロック図である。
【図２】コントロールユニット１６で実行されるホイールアライメント調整制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】独立懸架型のサスペンションにおける車高変化とトー角変化の関係を示す特性図（サスペンション設計特性マップ）である。
【図４】従来技術の問題を示す説明図である。
【図５】従来のサスペンション装置の構成を示す図である。
【図６】実施例１の車高調整作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ステアリングホイール
２ａ  左前輪
２ｂ  右前輪
３  舵取り機構
４ａ  アッパコラムシャフト
４ｂ  ロアコラムシャフト
５  舵角比可変アクチュエータ
５ａ  モータ
５ｂ  減速器
６  ステアリングギア
７  ステアリングラック
８ａ  左タイロッド
８ｂ  右タイロッド
９ａ  左ナックルアーム
９ｂ  右ナックルアーム
１０ａ  左ナックルスピンドル
１０ｂ  右ナックルスピンドル
１１ａ  左エアサスペンション
１１ｂ  右エアサスペンション
１２  トー角調整アクチュエータ
１３  操舵角センサ
１４  車速センサ
１５  車高センサ
１６  コントロールユニット
１７  車高調整スイッチ
【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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