JP3834920B2

JP3834920B2 - 車両のキャンバ角制御装置

Info

Publication number: JP3834920B2
Application number: JP07386797A
Authority: JP
Inventors: 準行井戸; 基司鈴木; 横山　　隆久
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2017-03-26
Also published as: JPH10264636A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪のキャンバ角を制御することによって、車体挙動を調整することができる車両のキャンバ角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば特開平３−２３１０１３号公報に記載されている如く、低速旋回時に前輪のグリップ力を後輪よりも大きくすることで車体の回頭性を高め、また高速旋回時に後輪のグリップ力を前輪よりも大きくすることで安定性を高めるように、各車輪のキャンバ角を設定する装置が知られている。
【０００３】
さらに、たとえば特開平５−９６９２５号公報に記載されている如く、ステアリングホイールの操舵角および操作速度を検知するとともに、ステアリングホイールの操作速度発生方向が操舵角の発生方向とー致する時にはオーバステアとなるようにキャンバ角を制御し、ステアリングホイールの操作速度発生方向が操舵角の発生方向と異なる場合にはアンダステアとなるようにキャンバ角を制御することによって、過渡的なステアリング特性を制御可能とした装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術では車体速度やステアリング操舵角等に応じてキャンバ角を調整しているので、複数の車輪下の各々の路面状況に応じたキャンバ角制御を実行することは難しかった。
そこで本願発明は、前輪あるいは後輪において適切にタイヤ限界を高めることができるように前後輪における横滑り角（スリップ角）を鑑みてキャンバ角を制御して車体挙動を安定させることができる車両のキャンバ角制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるキャンバ角制御装置では、車体のスピン傾向あるいはドリフト傾向を抑制するために、車輪の横滑り角に応じて、角車輪のキャンバ角度を制御する。たとえば、前輪に対して後輪のスリップ状態が大きくスピン状態にあるような場合には後輪のキャンバ角をネガチィブキャンバ角にしてグリップ力を増し、前輪のキャンバ角をポジチィブキャンバ角にしてグリップ力を減ずることによりスピンモーメントを打ち消す。逆に、後輪に対して前輪のスリップ状態が大きいドリフトアウト傾向にある場合には後輪のキャンバ角をネガチィブキャンバ角に、前輪のキャンバ角をポジチィブキャンバ角にすることによって、車両のヨーモーメントを発生させることができる。なお、本発明では、旋回時の車輪のスリップ状態を端的に表すパラメータとして各車輪の横滑り角を採用している。
【０００６】
また、目標とする限界横滑り角に対するキャンバ角制御を行うことによって、各車輪の最大摩擦円に対する余裕度を鑑みたキャンバ角制御をおこなうことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
図１は、本願発明をダブルウィッシュボーン式のサスペンションシステムを備える車両に適用した車両正面概略図である。なお、この図１では、図２にて示している油圧回路等を略して示している。
【０００８】
前輪１および前輪２に対してアッパーアーム５Ａ，７Ａおよびロアアーム６Ａ，８Ａが取り付けられ、フレーム１０１に対して揺動可能に固定される。そして車体１００は図示していない周知のコイルスプリングによって支持されている。また、アッパーアーム５Ａ，７Ａおよびロアアーム６Ａ，８Ａには、アッパーアーム５Ａ，７Ａおよびロアアーム６Ａ，８Ａ自体の長さを伸縮するシリンダ５、６、７、８が備えられている。このシリンダ５、６、７、８が車体の略左右方向に伸縮することによって車輪１、２のキャンバ角θを可変する。なお、図１に図示のキャンバ角の状態は通常停止状態あるいは平坦路直進状態におけるキャンバ角θである。ここで、アッパーアーム５Ａ，７Ａを延ばす方向にシリンダ５、７を作動させ且つロアアーム６Ａ、８Ａを縮める方向にシリンダ６、８を作動させた場合には、各車輪はポジチィブキャンバ角が付き、また反対に、ロアアーム６Ａ，８Ａを延ばしアッパアーム５Ａ，７Ａを縮める方向にシリンダ５〜８を作動した場合には各車輪にはネガチィブキャンバ角が付くようになる。なお、アッパアームとロアアームとの双方を作動せず、一方のみを作動してもキャンバ角を可変することができる。
【０００９】
図２は、ロアアーム６、８、１０、１２およびアッパアーム５、７、９、１１を作動するための具体的な油圧回路の一例を示している。なお、前輪１のシリンダ５に対する油圧回路のみが図示されているが、他のシリンダおよび後輪３、４についても同様の構成を採用することができるため、図示および説明を略することとする。
【００１０】
図示しないエンジン等で駆動されるポンプ１３は、通常リザーバ１４から油を吸い上げ、配管１５、切替弁１６の切換位置１６ａ、配管１７の順に通してリザーバ１４に戻している。
キャンバ角制御において、ポジチィブキャンバ角方向の制御を実行する際には、切替弁１６を切換位置１６ｂに切り換えることによりポンプ１３から吐出された油を配管１５、切替弁１６、配管１９、パイロットチェック弁２０、配管２１を順に介してシリンダ５のヘッド側油室５ｂに油を供給する。この時パイロットチェック弁２０および２３は、パイロット配管１８および２９を介して、配管１５からのパイロット油圧により切換位置２０ａ、２３ａの位置に切り換えられる。一方、シリンダ５のロッド側油室５ａの油は、配管２２、パイロットチェック弁２３、配管２４、切替弁１６、配管１７を通ってリザーバ１４に戻される。よって、ヘッド側油室５ｂの体積が膨らみロッド側油室５ａの体積が減るため、各油室を分けるとともにアッパアームに連結されているピストン５ｃは、車体外側に延び、キャンバ角θをポジチィブキャンバ角方向に調整する。
【００１１】
なお、パイロット油圧により切換位置を可変可能なパイロットチェック弁２０、２３を採用すれば、キャンバ角制御が終了した際に、確実にシリンダの油をシリンダ室に保持することができる。
また、リリーフ弁２７は高圧回路の圧力を決定し、圧力上昇しすぎた際の余分な油を配管２６、２８を介してリザーバ１４に戻す役割を果たす。
【００１２】
シリンダ５に設けられるストロークセンサ３０は、シリンダ５の伸縮量すなわちピストン５ｃの位置を検出し、フィードバック制御を行う際に用いることが可能である。
キャンバ角制御において、ネガチィブキャンバ角を付ける際には、切替弁１６における切換位置を位置１６ｃにして、ロッド側油室５ａに油を流入し、ヘッド側油室５ｂの油をリザーバ１４に抜く。これにより、ピストン５ｃを縮めて、ネガチィブキャンバ角方向に調整できる。
【００１３】
次に、図１、２にて示した構成に基づいてキャンバ角制御を行う際のフローを図３のフローチャートに基づいて説明する。このフローは、図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）内に配置された入出力インターフェースに入力された各センサの出力信号およびＥＣＵ内の中央処理装置（ＣＰＵ）における演算処理結果に基づいて実行される。なお、通常ＥＣＵ内にはＲＯＭ，ＲＡＭ等も構成されている。
【００１４】
図示しないイグニッションスイッチ等のＯＮ動作等に伴ってフローがスタートし、まずステップ１００において図示しない車輪速度センサ等からの検出信号あるいは図示しない車体加速度センサ等からの出力結果である車体加速度の積分値を用いて車体速度ＶＢを算出する。
ステップ１１０では、ステアリングセンサ３１からの出力信号に基づいて操舵角δｆが算出される。
【００１５】
ステップ１２０では、図示しない横加速度センサの出力信号に基づいて、車体の横方向の加速度Ｇｙを算出する。
ステップ１３０では、図示しないヨーレートセンサからの出力信号に基づいて、車体中心を基準としたヨーレートγを検出する。
ステップ１４０では、車体横滑り角速度ｄβ／ｄｔ＝γ−Ｇｙ／Ｖを演算する。ステップ１５０では、車体横滑り角速度ｄβ／ｄｔを積分することにより、車体横滑り角度βを算出する。
【００１６】
次に、ステップ１６０において、車体横滑り角度β、操舵角δｆ、ヨーレートγ、車体速度ＶＢ、前輪から車体重心までの距離ｌｆ、および後輪から車体重心までの距離ｌｒに基づいて、前輪に対する横滑り角度βｆを以下の数式１に基づいて算出する。
【００１７】
【数１】
βｆ＝β＋δｆ−γ＊ｌｆ／ＶＢ
また、ステップ１７０では、数式２に基づいて、後輪に対する横滑り角βｒを算出する。
【００１８】
【数２】
βｒ＝β＋γ＊ｌｒ／ＶＢ
次に、ステップ１８０において、予め車両およびタイヤ諸元等に基づいて定められた限界横滑り角β０と前輪横滑り角βｆとを数式３に基づき比較演算して前輪横滑り角差Ｅβｆを求める。なお、限界横滑り角β０は、タイヤの特性によっても変わるが、タイヤのコーナリングパワーが最大となる約６°〜タイヤのコーナリングフォースＣＦが最大となる約２０°までの値を選択するようにすればよい。
【００１９】
【数３】
Ｅβｆ＝β０−βｆ
ステップ１９０では、数式４に基づき後輪横滑り角度比較演算を行い、後輪横滑り角差Ｅβｒを算出する。
【００２０】
【数４】
Ｅβｒ＝β０−βｒ
ステップ２００では、前輪横滑り角差Ｅβｆが所定値Ｋ（ここではＫ＝０）より小さいか否かについて判定する。ここで、肯定判断された場合には、前輪横滑り角度βｆを増大しても、これ以上コーナリングフォースＣＦを増加させることは期待できないため、ステップ２３０に進みフロントキャンバ角をネガチィブキャンバ角方向に制御する。これにより前輪のタイヤのグリップ力ＴＧを増大させる。よって車両のドリフトアウト傾向が抑制できる。
【００２１】
次に、ステップ２００において否定判断された場合にはステップ２１０に進み、後輪横滑り角差Ｅβｒが所定値Ｋ（ここではＫ＝０）より小さいか否かについて判定する。ここで、肯定判断された場合には、後輪横滑り角度βｒが過大であり、この後輪横滑り角度βｒを増大したとしても、これ以上コーナリングフォースＣＦを増加することはできないので、ステップ２２０に進み、リヤキャンバ角をネガチィブ方向に制御する。これによって、後輪のタイヤグリップ力ＴＧを増大することができ、車両のスピン傾向が抑制される。
【００２２】
また、このステップ２２０では、前輪のタイヤのグリップ力ＴＧに余裕があるのでフロントキャンバ角をポジチィブ方向に制御するようにしてもよい。このようにすれば前輪のコーナリングフォースＣＦを減少させることができ、さらに車両スピン傾向を抑制することができる。
なお、ステップ２１０において否定判断された場合には、前後輪ともタイヤグリップ力ＴＧに余裕があるため、キャンバ角制御を実行せずリターンする。
【００２３】
ステップ２３０に進み、前述のようにフロントキャンバ角をネガチィブ方向に制御した際には、続くステップ２４０以下に進むようにしてもよい。
ステップ２４０では、後輪横滑り角差Ｅβｒが所定値Ｋ（ここではＫ＝０）より小さいか否かについて判定する。ここで、肯定判断された場合には、後輪横滑り角度βｒが過大であり、この後輪横滑り角度βｒを増大したとしても、これ以上コーナリングフォースＣＦを増加することはできないので、リヤキャンバ角もネガチィブ方向に制御する。これにより、後輪のタイヤグリップ力ＴＧも増大させることができ、前輪のみの制御と比べてさらに車両の４輪ドリフトアウト傾向が抑制される。
【００２４】
ステップ２４０において否定判断された場合には、後輪のタイヤグリップ力ＴＧに余裕があるため、リヤキャンバ角をポジチィブ方向に制御し、後輪のタイヤコーナリングフォースＣＦを減少させる。これにより前輪のみの制御と比べてさらに車両の４輪ドリフトアウト傾向が抑制される。
なお、図４に示すように、キャンバ角制御量（調整角度）は、前輪横滑り角差Ｅβｆおよび後輪横滑り角差Ｅβｒの大きさに応じて可変するようにしてもよい。このようにすれば、よりきめ細かな制御を実現でき、ー層車体を安定させることができる。また、図５に示すように、キャンバ角制御量に変えて、ストロークセンサ出力を用いたフィードバック制御により、ピストンストロークＰＳを前輪横滑り角差Ｅβｆおよび後輪横滑り角差Ｅβｒの大きさに応じて制御するようにしてもよい。なお、この図５では、所定値Ｋ＝２として示している。
【００２５】
以上のように、車輪のサイドフォースあるいはグリップ力が限界に達した後においても、各パラメータに応じて各車輪の横滑り角（スリップ角）の余裕度を鑑みてタイヤ限界をさらに高める上述の如き制御を実行するため、目標とする車体挙動を実現できる制御幅を広げることができる。
なお、たとえば、このようなキャンバ角制御にサスペンション制御を付加してもー層の効果を挙げることができる。
【００２６】
たとえば、スピン傾向の発生時に、前輪のロール剛性を高め、後輪のロール剛性を低くすれば、ポジチィブキャンバ角制御により小さくなっている前輪のコーナリングフォースをさらに小さくでき、後輪のコーナリングフォースを大きくできるため、スピン傾向をー層抑制できる。
同様に、ドリフト傾向時には、前輪のロール剛性を低くし、後輪のロール剛性を高くするサスペンション制御を付加すれば、よりー層の効果を期待できる。
【００２７】
また、上述の実施例では、アッパアームおよびロアアームの双方にシリンダを配するようにしていたが、何方か一方に配置して制御するようにしてもよい。
また、上述の実施例では、限界横滑り角と、各前輪および後輪横滑り角度とを比較した結果を用いてキャンバ角制御を実行していたが、これに関わらず、各前輪および後輪横滑り角度の大きさおよび正負によってキャンバ角制御を実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両の全体略構成図である。
【図２】本発明を実施する上での一構成例を示す構成図である。
【図３】本発明のキャンバ角制御を示すフローチャートである。
【図４】前輪滑り角差、後輪滑り角差とキャンバ角制御量との関係を示す特性図である。
【図５】前輪滑り角差、後輪滑り角差とピストンストロークの調整量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１、２前輪
３、４後輪
５〜１２シリンダ
５Ａ，７Ａアッパアーム
６Ａ，８Ａロアアーム
１３ポンプ

Claims

車両のロアアームあるいはアッパアームに設けられ、このロアアームあるいはアッパアームのストロークを可変する機構と、
車両の車輪の横滑り角を前輪と後輪とで独立に検出する検出手段と、
前記車輪に対してあらかじめ設定された限界横滑り角と前記検出手段の検出結果とを各々比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて、前記可変機構において、前記ストロークを可変し、車輪のキャンバ角をグリップ力を増大させるネガチィブキャンバ角方向あるいはグリップ力を減少させるポジチィブキャンバ角方向に調整する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記限界横滑り角と独立に検出された前記横滑り角との比較において、前記限界横滑り角の方が小さい場合には、ネガチィブキャンバ角方向に前記前後輪を独立に制御し、前記限界横滑り角の方が大きい場合には、ポジチィブキャンバ角方向に前記前後輪を独立に制御するか、又は、キャンバ角制御をしないことを特徴とする車両のキャンバ角制御装置。
前記制御手段は、検出手段からの検出結果である横滑り角の大きさおよび正負に応じて、前記キャンバ角を前記ネガチィブキャンバ角方向あるいはポジチィブキャンバ角方向に調整することを特徴とする請求項１に記載の車両のキャンバ角制御装置。
前記可変機構は、前記ストロークを可変するために前記ロアアームあるいはアッパアームの少なくとも一方に配置された２室を有するシリンダと、このシリンダの２室に対して流動油を流入排出するポンプおよび弁によって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両のキャンバ角制御装置。
前記制御手段は、前記限界横滑り角と検出手段によって検出された実横滑り角度との比較において、限界横滑り角度の方が大きい場合には、キャンバ角制御をしないことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の車両のキャンバ角制御装置。
前記制御手段は、前記限界横滑り角と前記横滑り角との比較において、前記前輪および後輪の双方とも限界横滑り角度の方が大きい場合には、キャンバ角制御をしないことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の車両のキャンバ角制御装置。