(57)【要約】【課題】積載荷重の変化によりタイヤに偏磨耗が生じることを防止する。【解決手段】操舵角θなどにより直進状態を判定する直進走行判定手段３１と、サスペンションストロークの変位から標準積載量に対する積載量の変化を検出する積載量判定部３２と、後輪のアライメント角を可変制御する電動アクチュエータとを設け、直進状態で標準積載状態に対して左右輪の車体に対するストローク変位に偏差が生じた場合にはその偏差が生じた車輪のトー角あるいはキャンバ角を標準積載状態における値になるように電動アクチュエータにより対応する車輪のアライメント角を制御する。積載重量が増大した場合でもタイヤの接地状態を標準積載状態と同じにすることができ、タイヤに偏磨耗が生じることを防止できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右輪のトー角あるいはキャンバ角を左右独立に制御するアライメント角制御手段を有するアライメント角可変車両であって、
前記左右輪の車体に対するそれぞれのストローク変位を検出する車輪ストローク変位検出手段と、車両の直進状態を検出する直進検出手段とを有し、
前記アライメント角制御手段は、前記直進状態が検出された状態で、前記ストローク変位の検出値に前記直進状態かつ標準積載状態における設計値に対する偏差が生じた場合には、当該偏差が生じた車輪のトー角あるいはキャンバ角を前記標準積載状態における値になるように制御する手段を有することを特徴とするアライメント角可変車両。
【請求項２】
前記アライメント角制御手段が、後輪の前記左右輪のトー角を制御することを特徴とする請求項１に記載のアライメント角可変車両。
【請求項３】
前記直進状態が停車状態を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアライメント角可変車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左右輪のアライメント角を制御可能なアライメント角可変車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、乗用車などにおいて、サスペンションのジオメトリにあっては、旋回時や制動時のロールやピッチングなどによりサスペンションのストロークが変化した場合の安定性などを考慮して、そのストローク変化に対するトー角やキャンバ角の変化が決定されているものがある。その場合には、バンプストローク時にトーイン・ネガティブキャンバとなる設定とし、リバンプ時にはその反対となるように設定しているものが多く見受けられる。
【０００３】
しかしながら、上記設定下において、直進走行状態で片輪のみバンプまたはリバンプした場合（片輪のみ凹凸路面を走行した場合）には、片輪のみにストローク変化によるトー角およびキャンバ角の変化が起こって、その片輪に横力が発生してしまう。そのため、ヨーモーメントが発生し、車両の直進状態を乱してしまうという問題があった。
【０００４】
一方、旋回時の荷重変化に基づきキャンバ角及び対地トレッドを一定に保つ技術が公知である（例えば特許文献１参照）。同様に荷重変化やストロークに応じてトー角やキャンバ角を制御するものが種々知られている（例えば特許文献２・３）
【特許文献１】特公平６−４７３８８号公報
【特許文献２】特許第２８８８０１０号公報
【特許文献３】特開平６−３１２６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１によれば旋回時の車輪の移動ストロークに対してサスペンションのアライメントのキャンバ角及び対地トレッドを一定に保つようにしているが、旋回時に車両挙動が生じてから制御を開始するフィードバック制御であり、制御遅れが生じ、発揮される制御性能に限界があるという問題があった。
【０００６】
また、積載重量が大きい場合には、１Ｇ状態での積載モデル重量としての標準積載（コンベンショナル）状態に対してサスペンションストロークが変化してしまい、直進時においてもトー角およびキャンバ角の変化が発生してしまう。この場合には左右輪で横力変化が相殺されるため、直進状態を乱すことにはならないが、常にトー角およびキャンバ角が付いた状態で走行し続けることになり、タイヤの偏磨耗につながるという問題があった。
【０００７】
この問題に対しては上記特許文献１のもの、また上記特許文献２のものでも、旋回時のキャンバ角などを（補正）制御するようにしており、直進状態でのタイヤの偏磨耗を解決することはできない。また上記特許文献３にあっては、積載重量の変化に対してサスペンション特性を基準状態に復帰させるとするものであり、具体的には車高の沈み込みをショックアブソーバの長さを変えて対応させており、その場合にはショックアブソーバにおけるリンク長が変わってしまい、標準積載時（コンベンショナル）と増大（減少）積載時とのアライメントは同じとはならないため、直進状態でのタイヤの偏磨耗を解決するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決して、積載荷重の変化によりタイヤに偏磨耗が生じることを防止し得ることを実現するために本発明に於いては、左右輪（５Ｌ・５Ｒ）のトー角あるいはキャンバ角を左右独立に制御するアライメント角制御手段（１１Ｌ・１１Ｒ・１２）を有するアライメント角可変車両であって、前記左右輪（５Ｌ・５Ｒ）の車体（１）に対するそれぞれのストローク変位を検出する車輪ストローク変位検出手段（１９Ｌ・１９Ｒ）と、車両の直進状態を検出する直進検出手段（３１）とを有し、前記アライメント角制御手段（１１Ｌ・１１Ｒ・１２）は、前記直進状態が検出された状態で、前記ストローク変位の検出値に前記直進状態かつ標準積載状態における設計値に対する偏差が生じた場合には、当該偏差が生じた車輪のトー角あるいはキャンバ角を前記標準積載状態における値になるように制御する手段（３２・３３・３４・３５・３６）を有するものとした。
【０００９】
特に、前記アライメント角制御手段（１１Ｌ・１１Ｒ・１２）が、後輪（５Ｌ・５Ｒ）の前記左右輪のトー角を制御すると良く、また、前記直進状態が停車状態を含むと良い。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明によれば、直進状態で標準積載状態に対して左右輪の車体に対するストローク変位に偏差が生じた場合にはその偏差が生じた車輪のトー角あるいはキャンバ角を標準積載状態における値になるようにアライメント角制御手段により制御することから、積載重量が増大した場合でもタイヤの接地状態を標準積載状態と同じにすることができ、タイヤに偏磨耗が生じることを防止できる。
【００１１】
特に、積載重量が増大する場合に沈み込みが前輪よりも大きくなり易い後輪を制御することにより上記効果は大となる。また、停車状態で制御を行うことにより、その後の走行において常に最初からトー角あるいはキャンバ角が標準積載状態に対応した状態に制御されており、アライメントを走行開始時から常に最適な状態にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された後輪トー角可変制御装置１０を適用した自動車Ｖの概略構成図である。説明にあたり、車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤや電動アクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に左右を示す添字ＬまたはＲを付して、例えば、後輪５Ｌ（左）、後輪５Ｒ（右）と記すとともに、総称する場合には、例えば、後輪５と記す。また、前後・左右・上下については車体１を基準とする。
【００１３】
図１に示されるように、自動車Ｖは、タイヤ２Ｌ，２Ｒが装着された前輪３Ｌ・３Ｒと、タイヤ４Ｌ，４Ｒが装着された後輪５Ｌ，５Ｒとを備えており、これら前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪５Ｌ，５Ｒが、左右のフロントサスペンション６Ｌ，６Ｒおよびリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒによってそれぞれ車体１に懸架されている。
【００１４】
また、自動車Ｖには、ステアリングホイール８の操舵により、ラックアンドピニオン機構を介して左右の前輪３Ｌ，３Ｒを直接転舵する前輪操舵装置９と、左右のリヤサスペンション７Ｌ，７Ｒに対応して車体１の適所にそれぞれ取り付けられた左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒとが設けられている。左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒを駆動して後輪５Ｌ，５Ｒのトー角をそれぞれ独立に変化させる（制御する）ことができ、このようにして、アライメント角制御手段としての後輪トー角可変制御装置１０が設けられている。
【００１５】
自動車Ｖには、各種システムを統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２が設けられていると共に、車速センサ１３、操舵センサ１４、ヨーレイトセンサ１５、横加速度センサ１６、その他種々のセンサ（図示せず）がそれぞれ適所に配設されている。各センサの検出信号はＥＣＵ１２に入力して車両の制御に用いられる。なお、操舵センサ１４によりステアリングホイール８の操舵角（量）が検出されており、その検出値から前輪３の転舵角が算出される。
【００１６】
ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線を介して各センサ１３〜１６等と、電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒと接続されている。またＥＣＵ１２は、各センサ１３〜１６等の検出結果に基づいて後輪トー角を算出し、各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの変位量を決定した上で後輪５のトー角制御を行う。
【００１７】
各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒには、リヤサスペンション７Ｌ，７Ｒにそれぞれ連結された出力ロッドの位置を検出するアクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒ（トー角センサ）がそれぞれ設けられている。アクチュエータ変位センサ１７Ｌ，１７Ｒの信号がＥＣＵ１２に入力するようになっており、ＥＣＵ１２により電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒのフィードバック制御が行われる。これにより、各電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒは、ＥＣＵ１２によって決定された所定量だけ出力ロッドを伸縮動し、後輪５Ｌ，５Ｒのトー角を正確に変化させることができる。
【００１８】
また、各サスペンション６Ｌ・６Ｒ・７Ｌ・７Ｒの車体１に対するストローク変位を検出する各ストロークセンサ１８Ｌ・１８Ｒ・１９Ｌ・１９Ｒが適所に設けられている。ストローク変位の検出構造としては、各サスペンション６Ｌ・６Ｒ・７Ｌ・７Ｒの可動部分の車体１に対する相対変位を検出する公知の変位センサであって良く、変位に応じた電圧信号が出力されるものであって良い。
【００１９】
このように構成された自動車Ｖによれば、左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒを同時に対称的に変位させることにより、両後輪５Ｌ，５Ｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる。また、左右の電動アクチュエータ１１Ｌ，１１Ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、両後輪５Ｌ，５Ｒを左右に転舵することも可能である。
【００２０】
次に、後輪トー角可変制御装置の具体的構成について左側リヤサスペンションについて示す図２および図３を参照して説明する。図２は左側リヤサスペンション７Ｌの斜視図であり、図３は左側リヤサスペンション７Ｌの背面図である。なお、右側リヤサスペンションについても左右勝手違いだけで同一構造であって良いため、図２・３に対して、左側サスペンションであるが、Ｌ・Ｒを省略して説明する。
【００２１】
リヤサスペンション７は、ダブルウィッシュボーン式であって良く、後輪５を回転自在に支持するナックル２１と、ナックル２１を上下動可能に車体１に連結するアッパアーム２２およびロアアーム２３と、後輪５のトー角を変化させるべくナックル２１と車体１との間に連結された電動アクチュエータ１１と、後輪５Ｌの上下動を緩衝する懸架スプリング付きダンパ２４等で構成されている。
【００２２】
アッパアーム２２およびロアアーム２３の各基端部はそれぞれゴムブッシュジョイント２５・２６を介して車体１に上下方向に回動自在に連結され、アッパアーム２２およびロアアーム２３の各先端部はそれぞれボールジョイント２７・２８を介してナックル２１の上下部に転舵可能に連結されている。懸架スプリング付きダンパ２４は、上端が車体１に結合され、下端がゴムブッシュジョイント３１を介してナックル２１の上部に連結されている。
【００２３】
このようにして左側リヤサスペンションが構成されており、公知の四輪独立式サスペンションと同様に左後輪５Ｌは他の車輪とは独立して路面変化に追従可能である。また、右後輪５Ｒも同じである。
【００２４】
そして、電動アクチュエータ１１の一端がゴムブッシュジョイント２９を介して車体１に連結され、その他端がゴムブッシュジョイント３０を介してナックル２１の後部に連結されている。このような構成を採ることにより、電動アクチュエータ１１の出力ロッドが伸長駆動されると、ナックル２１の後部が車幅方向外側に回動することから、後輪５のトー角は車両進行方向に対して内向き（トーイン側）に変化する。逆に、電動アクチュエータ１１の出力ロッドが収縮駆動されると、ナックル２１の後部が車幅方向内側に回動することにより、後輪５のトー角は車両進行方向に対して外向き（トーアウト側）に変化する。
【００２５】
このように本発明によるサスペンションは、電動アクチュエータ１１を駆動することによりトー角を変えることができるが、電動アクチュエータ１１を中立位置にした状態でトー角をパッシブ制御する公知の独立式サスペンションと同じジオメトリで組み立てられている。
【００２６】
図４に本発明に基づく制御要領を示す概略ブロック図を示す。図に示されるように、直進走行判定部３１には、車速・操舵角・横Ｇ・ヨーレイトの各検出値Ｖ・θ・横Ｇ・γが入力し、積載量判定部３２には、車速・前後左右各輪のストローク変位の各検出値Ｖ・ＦＬｓｔ・ＦＲｓｔ・ＲＬｓｔ・ＲＲｓｔが入力する。また、図示例は右後輪についての説明であり、右後輪ストローク変位検出値ＲＲｓｔと積載量判定部３２の出力値とがコンパレータ３３に入力する。
【００２７】
上記直進走行判定部３１では、上記各検出値に基づいて車体１が直進状態であると判定する。図では直進判定に用いるのに適当な各検出信号が示されており、全ての検出信号を用いて判定する必要は無く、例えば車速Ｖが０km/hの時や、操舵角が０（ステアリングを切っていない状態）の場合に直進と判定して良い。直進走行判定部３１は、直進と判定した場合には直進判定信号（ゲイン＝１）を出力し、直進ではない（旋回）と判定した場合には旋回判定信号（ゲイン＝０）を出力する。また、積載量判定部３２では、上記各検出値に基づいて積載量に応じたサスペンションの積載ストローク（車体に対する車輪の変位）信号を出力する。
【００２８】
なお、この積載ストロークおよび各輪のストローク変位にあっては、標準積載状態（例えば標準体重２名前席乗車時）に対しての変位量とする。また、積載量判定部３２では車速Ｖが入力しており、車速ゼロ（停車時）の場合（例えば始動時）に各輪のストローク変位に基づいて積載量を算出し、かつ予め設定された積載量−後輪ストローク変位マップから後輪ストローク変位を求め、それを積載ストロークとして走行中はその値を保持する。また、その積載ストローク信号を走行中は積載量判定部３２から常に出力する。したがって、停車状態では右後輪ストローク変位検出値ＲＲｓｔと積載量判定部３２の出力値とが一致し、コンパレータの出力は０となる。
【００２９】
上記直進走行判定部３１とコンパレータ３３との各出力値は積算器３４に入力する。上記したように直進走行判定部３１からは直進判定でゲイン１の信号が出力され、旋回判定でゲイン０の信号が出力されるため、旋回判定時にはコンパレータ３３の出力値にかかわらず積算器３４の出力は０となる。
【００３０】
また、積算器３４と積算量判定部３２との各出力値は加算器３５に入力し、それら各出力値の加算結果がアクチュエータ指示部３６に入力する。アクチュエータ指示部３６では、サスペンションの積載ストローク変位に対する電動アクチュエータ１１の制御量（出力ロッドの伸縮長）を決定し、図示例の場合には右後輪アクチュエータ指示値として出力する。上記図１によれば、この右後輪アクチュエータ指示値はＥＣＵ１２から右電動アクチュエータ１１Ｒに対する駆動制御信号Ｓｒとして出力される。
【００３１】
次に、図５を参照して上記アクチュエータ指示部３６での制御量の決定要領について示す。サスペンションのストローク変位に対するトー角の変化にあっては、図５（ａ）に示されるようになる。図において、実線は標準積載状態におけるストローク変位に対するトー角の変化を示しており、標準積載状態でのストローク変位を０とし、その場合の後輪５のトー角は０度である。
【００３２】
それに対して、積載量が増大した場合にはサスペンションストロークが縮む側に変位して例えば図５（ａ）のＳ１になるため、独立懸架式のサスペンション・ジオメトリーから、トー角はトーイン（図のＴ１）となる。その場合の後輪５の状態は図５（ｂ）のようになる。また、積載量が減少した場合にはストロークが伸びて例えば図のＳ２となって、トー角はトーアウトとなるＴ２となってしまう。
【００３３】
旋回時には外輪がトーインとなり、内輪がトーアウトになることにより、旋回時の操縦安定性が確保されるが、積載量が標準積載量より重いか軽い状態では、直進状態であってもトー変化状態になる。したがって、特に後輪５に大きなトー角が生じた状態で走行することになり、直進状態でタイヤ４が偏磨耗してしまう。
【００３４】
本発明によれば上記したような直進状態でトー角が生じたことを、サスペンションストロークの標準積載状態に対する偏差で判定する。例えばストロークＳ１の場合にはそのトー角Ｔ１を０とするように図５（ａ）の二点鎖線に示されるようになるまで電動アクチュエータ１１を駆動する。この場合には電動アクチュエータ１１の出力ロッドを縮める方向である。その制御量としては図６に示されるマップで求めることができる。
【００３５】
図６に、ストローク変位に対してトー角を０にするために電動アクチュエータ１１を駆動するための制御指示値の関係を示す。積載増大に応じてストローク量がＳ１となった場合には図から制御指示値Ａ１を求めることができる。その制御指示値Ａ１により電動アクチュエータ１１を駆動制御することにより、後輪５を、図５（ｂ）の二点鎖線で示されるトー角が生じた状態から実線で示されるようにトー角０度の状態に戻すことができる。これにより、、積載増大時にトー角が生じたままの場合には直進時でも横荷重Ｆが生じるのに対して、積載増大時においても標準積載状態と同じアライメント角にすることができ、タイヤ４に偏磨耗が生じることがない。積載量減少の場合も同様である。
【００３６】
また、本発明によれば、上記したようにキャンバ角に対しても有効である。その場合のサスペンションストローク変位に対するキャンバ角の変化にあっては、上記図５（ａ）に対応する図７（ａ）に示されるようになる。図において、実線は標準積載状態におけるストローク変位に対するキャンバ角の変化を示しており、標準積載状態でのストローク変位を０とし、その場合の後輪５のキャンバ角は０度である。
【００３７】
積載量が増大した場合には、例えば図７（ａ）のＳ１に示されるようにストロークが縮むと、図のＣ１に示されるようにキャンバ角はネガティブとなる。その場合の後輪５の状態は図７（ｂ）の二点鎖線で示されるようになる。また、積載量が減少した場合にはストロークが伸びて例えば図７（ａ）のＳ２に示されるようになって、キャンバ角は図のＣ２に示されるようにポジティブとなる。したがって、いずれの場合も後輪５にキャンバ角が生じた状態で走行することになり、直進状態でも横力Ｆが生じてタイヤ４が偏磨耗してしまう。
【００３８】
この場合も、上記と同様に直進状態でキャンバ角が生じたことを、サスペンションストロークの標準積載状態に対する偏差で判定することができ、その偏差に応じてキャンバ角が０となるように電動アクチュエータを制御する。この場合の電動アクチュエータにあっては、上記電動アクチュエータ１１と同様に設けられていて良い。
【００３９】
なお、上記直進走行判定部３１における直進状態の判定にあっては、走行中の場合にはヨーレイトγや横Ｇで判定することができる。横Ｇの場合には、例えば図８に示されるように、横Ｇが０の時にゲイン１となり、横Ｇが少しでも発生した状態でゲインが大きく減少し、さらに横Ｇの増大に応じてゲインが０に近づく曲線として例えばマップ化する。横Ｇが０または０とみなせる０付近の時に直進状態であると判定し、その場合にはゲインを１とし、旋回による横Ｇが発生した場合にはゲインを０とすることができる。
【００４０】
また、旋回時のみならず直進状態であっても片輪だけ凹凸部分を走行する場合にも適用される。例えば図９（ａ）に示されるように片輪（図では右後輪５Ｒ）だけ凸部分に乗り上げた場合には、サスペンションストロークが縮み側に変位して、図９（ａ）・（ｂ）に示されるように図示例における右後輪５Ｒのキャンバ角およびトー角が変化する。
【００４１】
本発明によればこのような場合にも有効である。直進状態であることを直進走行判定部３１で判定し、直進状態であってサスペンションストロークに変位が生じた場合にはその変位（偏差）に応じて上記したようにトー角あるいはキャンバ角が０（標準積載状態に対応）になるように、対応する側の電動アクチュエータ１１を駆動制御する。それにより、片輪だけ凹凸路走行時の直進時のヨーレイト変化を抑制して、常に直進時の走行安定性を確保することができる。
【００４２】
なお、上記図示例では後輪について示したが、本発明は前輪についても適用可能であり、前輪のみや後輪のみの他に四輪全てに適用するようにしても良い。その場合、前輪のトー角にあっては、標準積載状態における直進性を確保するべく設計された値になる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明にかかるアライメント角可変車両は、標準積載状態に対する積載量が変化して直進状態であっても車輪にトー角やキャンバス角が生じるような場合でもそれらによるアライメント角を標準積載状態に対応させた値にして、タイヤの偏磨耗を防止することができ、独立懸架式サスペンションを用いている種々の自動車に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明が適用された適用した自動車の概略構成図である。
【図２】左側リヤサスペンションの斜視図である。
【図３】図２の矢印III線から見た背面図である。
【図４】本発明に基づく制御要領を示す概略ブロック図である。
【図５】（ａ）はサスペンションストロークとトー角との関係を示す図であり、（ｂ）は積載増大時における後輪のトー角変化を示す模式図である。
【図６】サスペンションストローク量に対するアクチュエータの制御量を示す図である。
【図７】（ａ）ははサスペンションストロークとキャンバ角との関係を示す図であり、（ｂ）は積載増大時における後輪のキャンバ角変化を示す模式図である。
【図８】横Ｇに対するゲインの決定要領を示すマップである。
【図９】（ａ）は片輪が凸路面を走行する場合の片輪のキャンバ角変化を示す模式図であり、（ｂ）はトー角変化を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  車体
５Ｌ・５Ｒ  後輪（左右輪）
１１Ｌ・１１Ｒ  電動アクチュエータ（アライメント角制御手段）
１２  ＥＣＵ（アライメント角制御手段）
１９Ｌ・１９Ｒ  車輪ストローク変位検出手段
３１  直進走行判定部（直進検出手段）
３２  積載量判定部（アライメント角制御手段）
３３  コンパレータ（アライメント角制御手段）
３４  積算器（アライメント角制御手段）
３５  加算器（アライメント角制御手段）
３６  アクチュエータ指示部（アライメント角制御手段）
【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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