(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、車両操安性を確実に確保し得る車高調整装置を提供すること。【解決手段】  本発明の発明は、空気バネを用いたエアサスペンション９と、エアサスペンション９のバネ定数を制御して車高を一定に維持する車高維持手段９，１１と、ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段８，１１とを備え、車高維持手段９，１１による車高制御によってエアサスペンション９の後輪ＲＲ，ＲＬ側バネ定数が増加した場合、ステアリング特性可変制御手段８，１１は、ステアリング操舵系の減衰特性の減衰比を増加させることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気バネを用いたエアサスペンションと、
前記エアサスペンションのバネ定数を制御して車高を一定に維持する車高維持手段と、
ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段とを備え、
前記車高維持手段による車高制御によって前記エアサスペンションの後輪側バネ定数が増加した場合、前記ステアリング特性可変制御手段は、ステアリング操舵系の前記減衰特性の減衰比を増加させることを特徴とする車高調整装置。
【請求項２】
前記ステアリング特性可変制御手段は、前記エアサスペンションの後輪側バネ定数が増加した場合、ステアリング操舵系の前記減衰特性の減衰力を増加させることを特徴とする請求項１に記載の車高調整装置。
【請求項３】
前記ステアリング特性可変制御手段は、前記エアサスペンションの後輪側バネ定数が増加した場合、ステアリング操舵系の前記パワーステアリングアシスト特性のアシスト力を減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車高調整装置。
【請求項４】
車両の旋回状態を判定する旋回状態判定手段をさらに備えており、旋回状態時のハンドルトルクが所定値未満の場合にはアシスト力を低減し、所定値以上の場合は減衰力を増加させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車高調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアサスペンションによって車高制御が可能な車高調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンションとして、空気バネを用いたエアサスペンションは既に実用化されている（下記［特許文献１］）。このようなエアサスペンションでは、空気室内部の空気圧を制御することで、空気バネのバネ定数を制御することができる。また、空気室内部の空気圧を制御することで、車両の車高を制御することも可能となる。
【特許文献１】特開平５−２７０２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
［特許文献１］に記載のものでは、後輪側の荷重が増加した場合、車高維持制御によって、空気室内部の内圧を上昇させ、空気室内部の体積を維持させて車高を維持させると後輪側のロール剛性が高くなる。後輪側のロール剛性が高くなると、車両はアンダーステア減（＝オーバーステア）傾向となり、ステアリングの手応え感が心許なくなる。これは、オーバーステア傾向となることで、ステアリングトルクに対するステアリング操舵角の位相進みが減少し、ステアリングを切るとステアリングトルクが発生すると同時にすぐに操舵角が増大するからである。
【０００４】
通常は、ステアリングトルクが発生した後に操舵角が大きくなる（ステアリングトルクに対してステアリング操舵角の位相が進んでいる）ため、適度な手応え考えられている。しかし、オーバーステア傾向となることでこの手応え感が減少し、操安性が悪化する。従って、本発明の目的は、車両操安性を確実に確保し得る車高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】
請求項１に記載の車高調整装置は、空気バネを用いたエアサスペンションと、エアサスペンションのバネ定数を制御して車高を一定に維持する車高維持手段と、ステアリング操舵系の減衰特性及びパワーステアリングアシスト特性を含むステアリング特性を可変制御可能なステアリング特性可変制御手段とを備え、車高維持手段による車高制御によってエアサスペンションの後輪側バネ定数が増加した場合、ステアリング特性可変制御手段は、ステアリング操舵系の減衰特性の減衰比を増加させることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車高調整装置において、ステアリング特性可変制御手段が、エアサスペンションの後輪側バネ定数増加時に、ステアリング操舵系の減衰特性の減衰力を増加させることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車高調整装置において、ステアリング特性可変制御手段が、エアサスペンションの後輪側バネ定数増加時に、ステアリング操舵系のパワーステアリングアシスト特性のアシスト力を増加させることを特徴としている。
【０００８】
請求項４に記載の車高調整装置は、請求項１〜３の何れか一項に記載の車高調整装置において、車両の旋回状態を判定する旋回状態判定手段をさらに備えており、旋回状態時のハンドルトルクが所定値未満の場合にはアシスト力を低減し、所定値以上の場合は減衰力を増加させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車高調整装置によれば、後輪側の荷重が増え、車高維持制御によって後輪側エアサスの空気バネ定数が増加した場合には、後輪側のロール剛性が増加する。後輪側のロール剛性が増加すると、車両はアンダーステア減（＝オーバーステア）傾向となり、ステアリングトルクに対するステアリング操舵角の位相進みが減少して操舵時の手応え感が減少することによる車両操安性の低下が懸念される。そこで、このような場合には、ステアリング振動の減衰比（減衰力）を増加させることで、ステアリング振動の減衰を高め、ヨー振動とステアリング振動との連成振動を抑止して車両操安性を向上させる。
【００１０】
あるいは、（又は、同時に、）ステアリングアシスト特性のアシスト力を減少させることでも、ステアリングトルクの立ち上がりを遅くして上述した位相進みを発生させることになり、車両操安性を向上させることができる。また、ハンドルトルクが所定値未満の場合は、アシスト量を減らして初期の手応え感を確保し、所定値以上の場合は減衰力を増加させて全体の手応え感を確保するようにすることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明の車高調整装置の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態の車高調整装置を搭載した車両構成図を示す。車両１は、四つの車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬを備えている。そして、前輪ＦＲ，ＦＬは操舵輪であり、ステアリングギアボックス２と各前輪ＦＲ，ＦＬのハブキャリア３とが接続されている。ギアボックス２内には、ラックバー２ａが内蔵されており、ラックバー２ａの両端が、タイロッド２ｂを介して上述したハブキャリア３に接続されている。
【００１２】
ギアボックス２には、ステアリングコラム（図示せず）内のステアリングシャフト４が挿入されている。ステアリングシャフト４先端のピニオンギアがラックバー２ａのラックと噛み合っており、いわゆるラックアンドピニオン２ｃを構成している。ステアリングシャフト４の他端には、ステアリングホイール５が取り付けられている。また、ステアリングシャフト４には、ステアリングシャフト４の回転角（操舵角）を検出する操舵角センサ６や、ステアリングシャフト４に加わるトルクを検出するステアリングトルクセンサ７も取り付けられている。
【００１３】
本実施形態の電動式パワーステアリング機構は、ステアリングシャフト４に回転力を付与するモータ８を備えており、モータ８の制御量を制御することで、ステアリング系にパワーステアリングのアシスト力や、ステアリング系の振動を減衰させるダンピングトルクを付加させることができる。また、ステアリングギアボックス２内には、ラックバー２ａのストローク量を検出するストロークセンサ２ｄも内蔵されている。
【００１４】
また、本実施形態の車両１は、全ての車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬにエアサスペンションユニット９が取り付けられている。エアサスペンションユニット９としては、従来の公知のユニットである。このため、その詳しい構造についての説明はここでは省略するが、各エアサスペンションユニット９は、通常のショックアブソーバとコイルスプリングからなるサスペンションユニットのコイルスプリングを、空気室を有する空気バネに変えたものである。本実施形態の各エアサスペンションユニット９には、サスペンションストローク量を検出するストロークセンサも内蔵されている。
【００１５】
さらに、各車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬには、車輪速センサ１０が取り付けられている。上述したセンサ類２ｄ，６，７，９やアクチュエータ類８，９は、車両挙動を統合的に制御するＥＣＵ１１に接続されている。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力部などからなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１１は、各センサからの出力を受けるとともに、各アクチュエータに制御信号を送出する。
【００１６】
また、本実施形態のエアサスペンションは、各エアサスペンションユニット９の空気室内の体積（圧力）を制御することで車高を一定の高さに維持する車高維持機能を備えている。車高は、ドライバ席周辺に配置されたスイッチによって、低い位置と高い位置とを選択的に設定出来るようになっている。さらに、この車高維持機能には、乗員の乗車位置や荷物の積載状態によって、車両がピッチ方向に傾くのを水平に維持する機能も含まれている。エアサスペンションユニット９のバネ定数Ｋａは、以下の式によって得られる。Ｋａ＝Ａ２×Ｐ／Ｖ。ここで、Ａは受圧面積、Ｐは空気室内圧力、Ｖは空気室内体積である。即ち、体積Ｖ一定（車高一定）として内圧Ｐが上昇すると、バネ定数Ｋａは増加する（ロール剛性は増加する）。
【００１７】
パワーステアリング機構に関して、簡単に説明しておく。モータ８によって、ドライバのステアリング操作力を低減するアシストトルクをステアリング系に付与するのがパワーステアリング機構であるが、モータ８には、ステアリング振動を低減するためのダンピングトルクも付与する役割がある。ここでは、ステアリングトルクセンサ７によって検出した操舵トルク及び車輪速センサ１０によって検出される車速に基づいて、アシストトルク量を算出する。
【００１８】
これと同時に、操舵角センサ６によって検出されるステアリングホイール５の操舵角速度及び車速に基づいて、ステアリング振動を減衰させるためのダンピングトルク量が計算される。モータ８が出力するトルクは、アシストトルクとダンピングトルクの総和となる。このときの減衰比ζは以下の式によって得られる。ζ＝Ｃ／［２×（Ｉｓ×Ｋ）１／２］。ここで、Ｃは減衰係数、Ｉｓはステアリング系の等価慣性モーメント、Ｋはステアリング系の剛性である。
【００１９】
ここで、ステアリングホイールのトルクをＴｈ、舵角をθｈ、慣性モーメントをＩｈとし、パワーステアリング機構を介した後の出力側となる転舵トルクをＴｗ、転舵角度をθｗとし、パワーステアリング機構での角度の伝達係数をＮａ、トルクのギア比をＮｔとする。この場合、以下の式が成立する。
【数１】
2007106251.tif 000003
【００２０】
上記のことから、出力側（車輪側）から見た上記等価慣性モーメントＩｓは下記式によって得られる。
【数２】
2007106251.tif 000004
このことから、Ｉｓ（即ち、ステアリング機構の減衰比ζ）を変えるには、パワーステアリング機構のトルクのギア比Ｎｔ（＝アシスト量）を変更すればよいことが分かる。
【００２１】
次に、上述した装置による車高調整制御の一実施形態について説明する。この制御のフローチャートを図２に示す。図２に示されるように、まず、後輪ＲＲ，ＲＬ側の荷重が増加したか否かを判定する（ステップ２００）。後輪ＲＲ，ＲＬ側の荷重増は、エアサスペンションユニット９の空気室内圧（体積）や上述したストロークセンサの検出結果などから判断すれば良い。
【００２２】
後輪ＲＲ，ＲＬ側の荷重が増加していない場合は、ステップ２００の前に戻り、後輪ＲＲ，ＲＬ側の荷重が増加するのを監視し続ける。一方、ステップ２００が肯定される場合は、車高維持制御によって、後輪ＲＲ，ＲＬ側のエアサスペンションユニット９の空気室内圧が増加され、車高が一定となるように制御される（ステップ２０５）。ステップ２０５の後、直進状態であるかどうかを判定する（ステップ２１０）。直進状態であれば、旋回特性（オーバーステア傾向なのかどうか）については考慮する必要がないので、やはりステップ２００の前に戻って後輪ＲＲ，ＲＬ側の荷重が増加するのを監視し続ける。
【００２３】
一方、ステップ２１０が否定され、旋回状態にある場合は、ステップ２０５の結果、上述したようにオーバーステア傾向にある旋回状態によって、ステアリング操舵感（手応え感）が乏しくなっていることに対処すべく、まずハンドルトルクが閾値以下であるか否かを判定する（ステップ２１５）。ステップ２１５肯定される場合、即ち、操舵初期である場合は、パワーステアリング機構のアシスト力を減らして操舵力を重めにし、乏しくなった操舵感を向上させる（ステップ２２０）。
【００２４】
ステップ２１５が否定される場合、即ち、操舵初期でない旋回状態の場合は、減衰係数を増加させて、ステアリングのダンピングトルクを増加させて操舵力を重めにし、乏しくなった操舵感を向上させる（ステップ２２５）。ステップ２２０又はステップ２２５の後、再度直進状態であるか否かを判定する（ステップ２３０）。直進状態であれば、旋回状態における操舵感の向上制御はもはや必要ないため、ステアリングのアシスト力と減衰係数との制御を通常に戻す（ステップ２４０）。
【００２５】
直進状態でなければ、後輪ＲＲ，ＲＬ側のエアサスペンションユニット９の空気室内圧が低下した、即ち、後輪ＲＲ，ＲＬ側の荷重増加が解消されたか否かを判定する（ステップ２３５）。ステップ２３５が否定される場合は、ステップ２１５に戻って、旋回時の操舵感向上制御が継続される。ステップ２３５が肯定される場合は、旋回状態における操舵感の向上制御はもはや必要ないため、ステアリングのアシスト力と減衰係数との制御を通常に戻す（ステップ２４０）。
【００２６】
上述したステップ２２０及びステップ２２５の制御について、図３に基づいて説明する。図３は、一定のスラローム走行をした際のハンドルトルクとハンドル角度との関係を示している。スラローム走行によって、ハンドル角度は、＋側（例えば、左回転操舵）と−側（例えば、右回転操舵）とを往復する。このとき、ハンドルの回転角に応じてハンドルトルク（反力：手応え感）が発生する。
【００２７】
後輪荷重が増加して車高維持制御によって後輪ＲＲ．ＲＬのエアサスペンションユニットのバネ定数が増加されると、上述したようにオーバーステア傾向となる。オーバーステア傾向となると、ハンドルトルクがあまり出ていないのにハンドル角度が急峻に立ち上がるようになる。これを示しているのが図３中の点線である。この結果、ステアリングホイールの操作に手応え感がなくなってしまう。
【００２８】
そこで、ハンドルトルク（の絶対値）が所定値未満の操舵初期の場合は、ステップ２２０によってアシスト力を減らして手応え感を向上させる。これが、図３中の白矢印で示した効果となる。ハンドルトルクに対してハンドル角度が急峻に立ち上がらないようにし、操舵感を向上させている。また、ハンドルトルク（の絶対値）が所定値以上となった場合は、ステップ２２５によって減衰力を増加させて手応え感を向上させる。これが、図３中の黒矢印で示した効果となる。操舵初期以降では、このようにすることによって、ハンドルトルクに対してハンドル角度が急峻に立ち上がらないようにし、操舵感を向上させている。
【００２９】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、アクチュエータ（モータ８）によって発生されたパワーステアリングのアシストトルクやステアリング振動減衰のためのダンピングトルクは、ステアリングシャフト４に対して付与された。しかし、アシストトルクやダンピングトルクを発生させるアクチュエータがステアリングギアボックス２に取り付けられ、ラックバー２ａのスライド動（スライド量）を制御するようなシステムであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の車高調整装置の一実施形態を搭載した車両構成図である。
【図２】図１の装置による制御のフローチャートである。
【図３】ハンドルトルクとハンドル角度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１…車両、２…ステアリングギアボックス、２ａ…ラックバー、２ｂ…タイロッド、２ｃ…ラックアンドピニオン、２ｄ…ストロークセンサ、３…ハブキャリア、４…ステアリングシャフト、５…ステアリングホイール、６…操舵角センサ、７…ステアリングトルクセンサ、８…モータ（ステアリング特性可変制御手段）、９…エアサスペンションユニット（車高維持手段）、１０…車輪速センサ、１１…ＥＣＵ（車高維持手段，ステアリング特性可変制御手段）。
【図１】
2007106251.tif 000005
【図２】
2007106251.tif 000006
【図３】
2007106251.tif 000007