JPH0577626A - 車輪のトー角制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行状態に応じたサスペンションジオメトリ
の変更によりトー角を制御する車輪のトー角制御装置に
おいて、エンジン駆動力を必要とする定速走行時や加速
走行時における燃費の向上と、制動時等の減速走行時に
おける車両安定性の確保との両立を図ること。 【構成】 定速または加速走行時にはトー角を零に維持
し、減速走行時にはトーイン方向のトー角を付与する制
御を行なう手段とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行状態に応じたサス
ペンションジオメトリの変更によりトー角を制御する車
輪のトー角制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、前輪駆動車の後輪トー角調整機構
としては、例えば、図１２に示すような機構が知られて
いる。

【０００３】この図１２において、１は車輪，２はロー
ドホイール，３はスピンドル，４はラジアスロッド，５
はフロント側パラレルリンク，６はリア側パラレルリン
クである。この機構では、瞬間回転中心Ａを車輪の中心
軸Ｌより車両外側に配置することにより、車輪１への車
両後向き入力に対し、車輪１がトーイン傾向を示すよう
にサスペンションジオメトリが設定されている。従っ
て、この機構における車輪１への車両後向き入力に対す
る車輪１のトー変化の一例を示すと、図１３に示すよう
になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の前輪駆動車の後輪トー角調整機構にあっては、減速
走行となる制動時の車両安定性確保という性能要求から
車輪１への後向き入力に対しトーイン方向に車輪１が移
動する特性のみを持つサスペンションジオメトリの設定
となっていた為、車輪１の転がり抵抗という後向き入力
が生じる定速走行時あるいは加速走行時においてもトー
イン方向へトー変化し、図１４に示すように、このトー
変化により発生する横力の後向き成分によって走行抵抗
が増大し、燃費が悪化するという問題があった。

【０００５】また、後輪トー角調整機構がある路面での
ある速度においてトー角が零になるように設定されてい
ても、路面あるいは速度が変われば転がり抵抗が変化す
る為、トーインあるいはトーアウトとなってスリップ角
が発生し、上記同様に、横力の後向き成分によって走行
抵抗が増大し、燃費が悪化する。

【０００６】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、走行状態に応じたサスペンションジオメ
トリの変更によりトー角を制御する車輪のトー角制御装
置において、エンジン駆動力を必要とする定速走行時や
加速走行時における燃費の向上と、制動時等の減速走行
時における車両安定性の確保との両立を図ることを課題
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の車輪のトー角制御装置では、定速または加速走
行時にはトー角を零に維持し、減速走行時にはトーイン
方向のトー角を付与する制御を行なう手段とした。

【０００８】即ち、図１のクレーム対応図に示すよう
に、所定の変位を与えることで車輪ａのトー角が調整さ
れるトー角調整部材ｂを有するサスペンションｃと、前
記トー角調整部材ｂに外部からの指令により変位を与え
るアクチュエータｄと、車両が定速走行状態か加速走行
状態か減速走行状態かを検出する走行状態検出手段ｅ
と、前記走行状態検出手段ｅにより定速走行状態または
加速走行状態が検出された時にはトー角を零に維持し、
走行状態検出手段ｅにより減速走行状態が検出された時
にはトーイン方向のトー角を付与する制御指令を前記ア
クチュエータｄに対して出力するトー角制御手段ｆとを
備えていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】車両が定速走行もしくは加速走行時には、トー
角制御手段ｆにおいて、トー角を零に維持する制御指令
がアクチュエータｄに対して出力される。

【００１０】従って、車輪ａの転がり抵抗という後向き
入力が生じる定速走行時あるいは加速走行時においては
トー角が零のまま維持され、仮に路面あるいは速度等が
変わり転がり抵抗が変化したとしてもトー角が零のまま
でトー変化が発生しないことになり、走行抵抗の軽減が
図られることになる。

【００１１】車両が減速走行時には、トー角制御手段ｆ
において、トーイン方向のトー角を付与する制御指令が
アクチュエータｄに対して出力される。

【００１２】従って、制動時等で車輪ａに後向き入力が
生じる時には、車輪ａがトーイン方向のトー角を持つこ
とになり、車輪ａが外側へ転がり出ようとする力（キャ
ンバスラスト）がこのトーイン方向のトー角により打ち
消され、制動安定性が増す。

【００１３】

【実施例】

（第１実施例）まず、構成を説明する。

【００１４】図２は前輪駆動車のリアサスペンションに
適用された本発明第１実施例の車輪のトー角制御装置を
示す全体システム図である。

【００１５】第１実施例の車輪のトー角制御装置は、図
２に示すように、車幅方向の変位を車体側取付部に与え
ることで車輪１のトー角が調整されるリア側パラレルリ
ンク６（トー角調整部材に相当）を有するリアサスペン
ションＲＳ（サスペンションに相当）と、前記リア側パ
ラレルリンク６に外部からの指令により車幅方向の変位
を与えるアクチュエータ１０と、車両の前後加速度を検
出する加速度センサ８（走行状態検出手段に相当）と、
レーザ変位計等を用いて車輪１の車体に対する角度を検
出するトー角センサ７と、前記加速度センサ８からの加
速度信号とトー角センサ７からのトー角信号を入力し、
前後加速度が零（定速走行状態）または正（加速走行状
態）の時にトー角センサ７からのトー角信号をみながら
トー角を零に維持する制御指令を前記アクチュエータ１
０に対して出力し、前後加速度が負（減速走行状態）の
時にリアサスペンションＲＳのコンプライアンスステア
により車輪１にトーイン方向のトー角を付与するべく前
記アクチュエータ１０を初期設定状態とする指令を出力
するコントローラ９（トー角制御手段に相当）とを備え
ている。

【００１６】前記リアサスペンションＲＳは、車輪１の
ロードホイール２に連結されたスピンドル３と、スピン
ドル３の前方位置と車体間に斜め配置されたラジアスロ
ッド４と、スピンドル３のほぼ中央位置と車体間に車幅
方向に配置されたフロント側パラレルリンク５と、スピ
ンドル３の後部位置と車体間に車幅方向に配置されたリ
ア側パラレルリンク６とを有し、アクチュエータ１０の
初期設定状態においては、瞬間回転中心Ａを車輪１の中
心軸Ｌより車両外側に配置することにより、車輪１への
車両後向き入力に対し、車輪１がトーイン傾向を示すよ
うにサスペンションジオメトリが設定されている。

【００１７】次に、作用を説明する。

【００１８】図３はコントローラ９で行なわれるトー角
制御作動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。

【００１９】ステップ３０では、加速度センサ８からの
加速度信号が入力される。

【００２０】ステップ３１では、加速度が零以上である
かどうかが判断される。そして、加速度≧０の時にはス
テップ３２以降へ進み、加速度＜０の時にはステップ３
５へ進む。

【００２１】加速度≧０の時、ステップ３２では、トー
角センサ７からのトー角信号が入力され、ステップ３３
では、トー角信号により検出されるトー角が零であるか
どうかが判断される。そして、トー角が零である時には
アクチュエータ１０への作動指令を変へることなくステ
ップ３０へ戻り、トー角が零でない時にはステップ３４
へ進み、ステップ３４では、トー角を零とする方向のア
クチュエータ作動指令が出力される。

【００２２】加速度＜０の時、ステップ３５では、アク
チュエータ１０を初期設定状態に維持する指令が出力さ
れる。

【００２３】次に、車両走行時におけるトー変化作用に
ついて説明する。

【００２４】（イ）定速または加速走行時 車両が定速走行もしくは加速走行時には、加速度≧０と
いう条件を満足することで、図３のフローで、ステップ
３０→ステップ３１→ステップ３２→ステップ３３（→
ステップ３４）という流れとなり、コントローラ９にお
いて、トー角を零に維持する制御指令がアクチュエータ
ｄに対して出力される。

【００２５】従って、図４のトー変化特性に示すよう
に、加速度≧０であり、車輪１の転がり抵抗という後向
き入力が生じる定速走行時あるいは加速走行時において
はトー角が零のまま維持され、仮に路面あるいは速度等
が変わり転がり抵抗が変化したとしてもトー角が零のま
までトー変化が発生しないことになり、走行抵抗の軽減
が図られることになる。

【００２６】つまり、後向き入力が生じる定速走行時あ
るいは加速走行時において、従来のように、横力の後向
き成分によって走行抵抗が増大することはない。

【００２７】（ロ）減速走行時 車両が減速走行時には、加速度＜０という条件を満足す
ることで、図３のフローで、ステップ３０→ステップ３
１→ステップ３５という流れとなり、コントローラ９に
おいて、アクチュエータ１０を初期設定状態に維持する
指令が出力され、リアサスペンションＲＳのコンプライ
アンスステアにより、車輪１には後向き入力の大きさに
応じてトーイン方向のトー角が付与される。

【００２８】従って、図４のトー変化特性に示すよう
に、加速度＜０であり、ブレーキ操作を伴なう制動時等
で車輪１に後向き入力が生じる時には、後向き入力に応
じて車輪１がトーイン方向のトー角を持つことになり、
車輪１が外側へ転がり出ようとする力（キャンバスラス
ト）がこのトーイン方向のトー角により打ち消されるこ
とになる。

【００２９】この結果、直進制動時には、ほぼ車両進行
方向に沿って車輪１の転がりながらそいの転がり回転が
減速されてフラつきのない安定した車両挙動による制動
が実現されるし、また、後輪側へ適用されていること
で、旋回制動時には、旋回外輪がトーインとなり、四輪
操舵車での後輪同相転舵と同様に、アンダーステア化さ
れることにより安定した旋回制動が実現される。

【００３０】以上説明してきたように第１実施例の車輪
のトー角制御装置にあっては、下記に列挙する効果を発
揮する。

【００３１】（１）加速度≧０の定速または加速走行時
にはトー角を零に維持し、加速度＜０の減速走行時には
トーイン方向のトー角を付与する制御を行なう装置とし
た為、エンジン駆動力を必要とする定速走行時や加速走
行時における走行抵抗軽減による燃費の向上と、制動時
等の減速走行時における車両安定性の確保との両立を図
ることができる。

【００３２】（２）前輪駆動車のリアサスペンションに
適用したものである為、旋回制動時には、旋回外輪がト
ーインとなり、四輪操舵車での後輪同相転舵と同様に、
アンダーステア化されることにより安定した旋回制動が
実現できる。

【００３３】（３）減速走行時にトーイン方向のトー角
を付与するにあたって、車輪１への車両後向き入力に対
し、車輪１がトーイン傾向を示すようにサスペンション
ジオメトリを設定することで行なっている為、減速走行
時には、アクチュエータ１０に対し初期設定状態とする
指令を出力すればよく、制御の簡潔化が達成される。

【００３４】（４）定速または加速走行時にはトー角セ
ンサ７からのトー角信号を監視しながらのフィードバッ
ク制御により車輪１のトー角を零に維持する制御を行な
う装置とした為、定速または加速走行時におけるトー角
零の維持制御が精度良く達成される。

【００３５】（第２実施例）まず、構成を説明する。

【００３６】第１実施例装置では、車輪１への車両後向
き入力に対し、車輪１がトーイン傾向を示すようにサス
ペンションジオメトリが設定された例を示したが、車輪
１への車両後向き入力に対し、車輪１のトー変化が無
く、しかも、初期設定状態でトー角が零であるサスペン
ションジオメトリを持つサスペンションにも適用するこ
とができる。このジオメトリを持つサスペンションの構
成としては、例えば、瞬間回転中心Ａが車輪中心軸Ｌ上
に配置されるようなサスペンションがこれに相当する。

【００３７】次に、作用を説明する。

【００３８】図５はこの第２実施例装置のコントローラ
９で行なわれるトー角制御作動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。

【００３９】ステップ５０では、加速度センサ８からの
加速度信号が入力される。

【００４０】ステップ５１では、加速度が零以上である
かどうかが判断される。そして、加速度＜０の時にはス
テップ５２以降へ進み、加速度≧０の時にはステップ５
５へ進む。

【００４１】加速度＜０の時、ステップ５２では、トー
角センサ７からのトー角信号が入力され、ステップ５３
では、トー角信号により検出されるトー角が予め設定さ
れた設定値以上であるかどうかが判断される。そして、
トー角が設定値以上である時にはアクチュエータ１０へ
の作動指令を変へることなくステップ５０へ戻り、トー
角が設定値未満の時にはステップ５４へ進み、ステップ
５４では、トー角を設定値以上とする方向のアクチュエ
ータ作動指令が出力される。

【００４２】加速度≧０の時、ステップ５５では、アク
チュエータ１０を初期設定状態に維持する指令が出力さ
れる。

【００４３】次に、車両走行時におけるトー変化作用に
ついては、車両が定速走行もしくは加速走行時には、ア
クチュエータ１０を初期設定状態に維持することでトー
角が零に維持され、車両が減速走行時には、アクチュエ
ータ１０の作動制御で設定値以上のトーイン方向のトー
角が得られるように制御される。

【００４４】この第２実施例装置の効果は、サスペンシ
ョンジオメトリの初期設定が逆であるものの第１実施例
装置の（１），（２）の効果と同じ効果が得られるし、
（３），（４）の効果については下記の様に同様の効果
が得られる。

【００４５】（３’）定速走行もしくは加速走行時にト
ー角を零に維持するにあたって、車輪１への車両後向き
入力に対しても、車輪１のトー変化が無く、しかも、ト
ー角が零を保つサスペンションジオメトリを設定するこ
とで行なっている為、定速走行もしくは加速走行時に
は、アクチュエータ１０に対し初期設定状態とする指令
を出力すればよく、制御の簡潔化が達成される。

【００４６】（４’）減速走行時にはトー角センサ７か
らのトー角信号を監視しながらのフィードバック制御に
より車輪１のトー角を設定値以上に保つ制御を行なう装
置とした為、減速走行時における車輪１へのトーイン方
向のトー角付与制御が精度良く達成される。

【００４７】（第３実施例）まず、構成を説明する。

【００４８】第１実施例装置では、車輪１のトー角をト
ー角センサ７により検出してトー角零を維持する制御を
行なう装置を示したが、この第３実施例装置では、図６
に示すように、トー角センサ７に代え、ラジアスロッド
４とフロント側パラレルリンク５とリア側パラレルリン
ク６とのそれぞれに歪ゲージ等による軸力センサ１１を
設け、トー角がつくために発生する横力を検出するよう
にした例である。

【００４９】尚、他の構成は第１実施例装置と同様であ
るので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略す
る。

【００５０】次に、作用を説明する。

【００５１】図７はコントローラ９で行なわれるトー角
制御作動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。

【００５２】ステップ７０では、加速度センサ８からの
加速度信号が入力される。

【００５３】ステップ７１では、加速度が零以上である
かどうかが判断される。そして、加速度≧０の時にはス
テップ７２以降へ進み、加速度＜０の時にはステップ７
５へ進む。

【００５４】加速度≧０の時、ステップ７２では、軸力
センサ１１からの横力信号が入力され、ステップ７３で
は、横力信号により検出される横力が零であるかどうか
が判断される。そして、横力が零である時にはアクチュ
エータ１０への作動指令を変へることなくステップ７０
へ戻り、横力が零でない時にはステップ７４へ進み、ス
テップ７４では、横力を零とする方向のアクチュエータ
作動指令が出力される。加速度＜０の時、ステップ７５
では、アクチュエータ１０を初期設定状態に維持する指
令が出力される。

【００５５】次に、車両走行時におけるトー変化作用に
ついて説明する。

【００５６】制動時等による減速走行時には、第１実施
例装置の場合と同様に、車輪１に作用する後向き入力に
応じてトーイン方向のトー角が付与される。

【００５７】そして、定速走行もしくは加速走行時に
は、走行抵抗となる横力の発生が零に維持されるよう
に、つまり、車輪１の実質的トー角が零に維持されるよ
うに制御されることになる。

【００５８】従って、この第３実施例装置では、第１実
施例装置の（１）〜（３）の効果に加え、下記の効果が
追加される。

【００５９】（５）定速または加速走行時には軸力セン
サ１１からの横力信号を監視しながらのフィードバック
制御により車輪１に加わる横力を零に維持する制御を行
なう装置とした為、定速または加速走行時において、例
えば、外観上では車輪１のトー角（スリップ角）が零で
あっても車輪１が車両乗員数の変化や路面変化等に影響
されて弾性変形した場合、横力が発生して走行抵抗とな
る場合があるが、そのような影響をも排除し、走行抵抗
を最小にする実質的なトー角零の維持制御が精度良く達
成される。

【００６０】（第４実施例）まず、構成を説明する。

【００６１】図８は前輪駆動車のリアサスペンションに
適用された本発明第４実施例の車輪のトー角制御装置を
示す全体システム図である。

【００６２】第１〜第３実施例装置がリア側パラレルリ
ンク６をトー角調整部材としたものであるのに対し、こ
の第４実施例の車輪のトー角制御装置は、図８に示すよ
うに、ロッド軸直交方向の変位を車体側取付部に与える
ことで車輪１のトー角が調整されるラジアスロッド４を
トー角調整部材とし、該ラジアスロッド４の車体側取付
部に外部からの指令によりロッド軸直交方向の変位を与
えるアクチュエータ１０を設けた例である。尚、他の構
成は、第３実施例装置と同様であるので対応する構成に
同一符号を付して説明を省略する。

【００６３】次に、作用を説明する。

【００６４】コントローラ９での制御フローは示さない
が、この第４実施例の場合には、定速走行あるは加速走
行時で、加速度≧０の場合には、瞬間回転中心Ａが車輪
中心軸Ｌ上に配置されるようにラジアスロッド４の車体
側取付部をアクチュエータ１０によりロッド軸直交方向
に変位させ、減速走行時で、加速度＜０の場合には、第
１実施例等と同様に、瞬間回転中心Ａが車輪中心軸Ｌの
外側に配置されるようにラジアスロッド４の車体側取付
部をアクチュエータ１０によりロッド軸直交方向に変位
させる制御が行なわれることになる。

【００６５】この第４実施例装置の効果は、第１実施例
装置の効果と同様である。

【００６６】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００６７】例えば、第１実施例〜第３実施例では、リ
ア側パラレルリンク６を車幅方向へ変位可能とする車体
取付部の詳しい構成を示していないが、例えば、図９及
び図１０に示すような構成とする。即ち、アクチュエー
タ１０でロッド１３を移動させることにより、アーム１
２ａを介して偏心フランジ付ボルト１２を車体側マウン
ト１４に設けられたガイド１４ａに沿って回転させ、車
体側マウント１４に対するボルト１２の軸位置を変化さ
せることにより、リア側パラレルリンク６を車幅方向に
変位可能とする。

【００６８】第４実施例では、ラジアスロッド４をロッ
ド軸直交方向に変位可能とする車体取付部の詳しい構成
を示していないが、例えば、図１１に示すような構成と
する。即ち、ラジアスロッド４をネジを切った取付軸１
６を介して車体側マウント１５に取り付け、アクチュエ
ータ１０により取付軸１６を回転させることにより、ラ
ジアスロッド４の車体側取付部をロッド軸直交方向に変
位可能とする。

【００６９】実施例では、前輪駆動車の後輪を車体に支
持するリアサスペンションへの適用例を示したが、車輪
としては、前輪でも後輪でも良いし、また、駆動輪であ
っても従動輪であっても良い。但し、前輪に適用した場
合には、直進制動時の安定性が得られるのみである。

【００７０】実施例では、走行状態検出手段として前後
加速度を検出する加速度センサの例を示したが、例え
ば、アクセル開度（スロットル開度）を用いて定速走行
状態や加速走行状態を検出し、ブレーキ操作検出手段を
用いて減速走行状態を検出する等、他の入力センサを用
いても良い。

【００７１】実施例では、少なくとも一方の走行状態に
おいてサスペンションジオメトリによるトー変化特性を
利用した例を示したが、コンプライアンスステアによる
影響を排除するべく、いずれの走行状態においても最適
な目標トー角特性が得られるようにアクチュエータで制
御するようにしても良い。

【００７２】実施例では、トー角を調整するにあたっ
て、リア側パラレルリンクとラジアスロッドの車体取付
部を変位させる例を示したが、フロント側パラレルリン
クの車体側取付部を変位にするようにしても良い。

【００７３】実施例では、サスペンションとして、パラ
レルリンク式サスペンションの例を示したが、他の形式
のサスペンションにもこの制御装置が適用できることは
いうまでもない。

【００７４】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあって
は、走行状態に応じたサスペンションジオメトリの変更
によりトー角を制御する車輪のトー角制御装置におい
て、定速または加速走行時にはトー角を零に維持し、減
速走行時にはトーイン方向のトー角を付与する制御を行
なう手段とした為、エンジン駆動力を必要とする定速走
行時や加速走行時における燃費の向上と、制動時等の減
速走行時における車両安定性の確保との両立を図ること
ができるという効果が得られる。

【００７５】特に、前輪駆動車のリアサスペンションへ
適用した場合には、旋回制動時においても制動安定性が
得られて有用な技術である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車輪のトー角制御装置を示すクレーム
対応図である。

【図２】第１実施例の車輪のトー角制御装置を示す全体
システム図である。

【図３】第１実施例装置のコントローラで行なわれるト
ー角制御作動の流れを示すフローチャートである。

【図４】第１実施例の車輪のトー角制御装置でのトー変
化特性図である。

【図５】第２実施例装置のコントローラで行なわれるト
ー角制御作動の流れを示すフローチャートである。

【図６】第３実施例の車輪のトー角制御装置を示す全体
システム図である。

【図７】第３実施例装置のコントローラで行なわれるト
ー角制御作動の流れを示すフローチャートである。

【図８】第４実施例の車輪のトー角制御装置を示す全体
システム図である。

【図９】リア側パラレルリンクの車体取付部構造を示す
側面図である。

【図１０】リア側パラレルリンクの車体取付部構造を示
す斜視図である。

【図１１】ラジアスロッドの車体取付部構造を示す平面
図である。

【図１２】従来の前輪駆動車の後輪トー角調整機構を示
す全体図である。

【図１３】従来機構によるトー変化特性図である。

【図１４】定速または加速走行時にトー角を持たせた場
合の車輪に加わる走行抵抗をあらわす説明図である。

【符号の説明】

ａ 車輪 ｂ トー角調整部材 ｃ サスペンション ｄ アクチュエータ ｅ 走行状態検出手段 ｆ トー角制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の変位を与えることで車輪のトー角
   が調整されるトー角調整部材を有するサスペンション
   と、 前記トー角調整部材に外部からの指令により変位を与え
   るアクチュエータと、 車両が定速走行状態か加速走行状態か減速走行状態かを
   検出する走行状態検出手段と、 前記走行状態検出手段により定速走行状態または加速走
   行状態が検出された時にはトー角を零に維持し、走行状
   態検出手段により減速走行状態が検出された時にはトー
   イン方向のトー角を付与する制御指令を前記アクチュエ
   ータに対して出力するトー角制御手段と、 を備えていることを特徴とする車輪のトー角制御装置。