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WO2012124272A1 - 車両用サスペンション装置、そのジオメトリ調整方法及び自動車 - Google Patents

車両用サスペンション装置、そのジオメトリ調整方法及び自動車 Download PDF

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Publication number
WO2012124272A1
WO2012124272A1 PCT/JP2012/001404 JP2012001404W WO2012124272A1 WO 2012124272 A1 WO2012124272 A1 WO 2012124272A1 JP 2012001404 W JP2012001404 W JP 2012001404W WO 2012124272 A1 WO2012124272 A1 WO 2012124272A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
steering
link member
wheel
suspension device
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/001404
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
影山 雄介
裕 御厨
Original Assignee
日産自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2011058373A external-priority patent/JP5510370B2/ja
Priority claimed from JP2011141959A external-priority patent/JP2013006565A/ja
Priority claimed from JP2012031303A external-priority patent/JP5459332B2/ja
Application filed by 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Priority to MX2013009912A priority Critical patent/MX355011B/es
Priority to RU2013146114/11A priority patent/RU2555902C2/ru
Priority to EP12757532.2A priority patent/EP2687388B1/en
Priority to BR112013023716A priority patent/BR112013023716A2/pt
Priority to CN201280011497.6A priority patent/CN103415406B/zh
Priority to US14/005,130 priority patent/US9669869B2/en
Publication of WO2012124272A1 publication Critical patent/WO2012124272A1/ja

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D7/06Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
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    • B62D7/15Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
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    • B60G2200/18Multilink suspensions, e.g. elastokinematic arrangements
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    • B60G2200/00Indexing codes relating to suspension types
    • B60G2200/40Indexing codes relating to the wheels in the suspensions
    • B60G2200/44Indexing codes relating to the wheels in the suspensions steerable

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle suspension device for suspending a vehicle body, a geometry adjusting method thereof, and an automobile.
  • a desired suspension performance is achieved by setting a kingpin shaft.
  • the operability and stability are improved by adopting a link arrangement that suppresses movement in the vehicle front-rear direction at the time of turning of the upper and lower pivot points constituting the king pin.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction, so that the moment around the kingpin axis can be further reduced. Therefore, the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force. Therefore, maneuverability and stability can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an automobile 1 according to a first embodiment. It is a perspective view which shows typically the structure of the suspension apparatus 1B. It is a top view which shows typically the structure of the suspension apparatus 1B. It is the partial front view and partial side view which show typically the structure of the suspension apparatus 1B. It is a figure which shows the relationship between the rack stroke at the time of steering, and a rack axial force. It is a figure which shows the locus
  • FIG. 5 is an isoline diagram showing an example of rack axial force distribution at coordinates with a kingpin tilt angle and a scrub radius as axes.
  • FIG. 1B It is a schematic diagram which shows the example which comprised the suspension apparatus 1B by the compression type suspension apparatus. It is a figure which shows the relationship between the toe angle and the scrub radius in the case of the compression-type suspension apparatus in which the lower link members do not intersect and the present invention. It is a graph which shows the relationship between the road landing point of a kingpin axis
  • FIG. 1 It is a conceptual diagram explaining the self-aligning torque at the time of setting it as a positive scrub. It is a figure which shows typically the relationship between a kingpin inclination
  • FIG. 26 is a plan view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG. It is the partial front view and partial side view which show typically the structure of the suspension apparatus 1B of FIG. 25 is a diagram schematically showing the configuration of the suspension apparatus 1B (a) a partial plan view (left front wheel) and (b) a tire ground contact surface (right front wheel). It is a schematic diagram which shows the example which comprised the suspension apparatus 1B by the compression type suspension apparatus.
  • FIG. 32 is a plan view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG. 31.
  • FIG. 32A is a partial front view and
  • FIG. 32B is a partial side view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG. 31.
  • FIG. 32 is a diagram schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG. 31 (a) a partial plan view (left front wheel) and (b) a tire ground contact surface (right front wheel).
  • FIG. 37 is a plan view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG. 36. It is the (a) partial front view and the (b) partial side view which show typically the structure of the suspension apparatus 1B of FIG. It is a figure which shows the structure of the suspension apparatus 1B of FIG. 36 (a) A partial top view (left front wheel) and (b) A tire ground-contact surface (right front wheel). It is a schematic diagram which shows the example which comprised the suspension apparatus 1B by the compression type suspension apparatus.
  • FIG. 44 is a (a) partial front view and (b) partial side view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG.
  • FIG. 44 is a diagram schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG.
  • a steering actuator 8 a steering actuator angle sensor 9, an output side steering shaft 10, a steering torque sensor 11, a pinion gear 12, a pinion angle sensor 13, a steering rack member 14, and a tie rod 15 , Tie rod axial force sensor 16, wheels 17FR, 17FL, 17RR, 17RL, vehicle state parameter acquisition unit 21, wheel speed sensors 24FR, 24FL, 24RR, 24RL, control / drive circuit unit 26, mechanical backup 27, It has.
  • the steering wheel 2 is configured to rotate integrally with the input side steering shaft 3, and transmits a steering input by the driver to the input side steering shaft 3.
  • the input-side steering shaft 3 includes a steering reaction force actuator 6, and applies a steering reaction force by the steering reaction force actuator 6 to the steering input input from the steering wheel 2.
  • the steering angle sensor 4 is provided on the input side steering shaft 3 and detects a rotation angle of the input side steering shaft 3 (that is, a steering input angle to the steering wheel 2 by the driver). Then, the steering angle sensor 4 outputs the detected rotation angle of the input side steering shaft 3 to the control / drive circuit unit 26.
  • the steering torque sensor 5 is installed on the input side steering shaft 3 and detects the rotational torque of the input side steering shaft 3 (that is, the steering input torque to the steering wheel 2). Then, the steering torque sensor 5 outputs the detected rotational torque of the input side steering shaft 3 to the control / drive circuit unit 26.
  • a gear that rotates integrally with the motor shaft meshes with a gear formed in a part of the input-side steering shaft 3, and input by the steering wheel 2 in accordance with an instruction from the control / drive circuit unit 26.
  • a reaction force is applied to the rotation of the side steering shaft 3.
  • the steering reaction force actuator angle sensor 7 detects the rotation angle of the steering reaction force actuator 6 (that is, the rotation angle by the steering input transmitted to the steering reaction force actuator 6), and sends the detected rotation angle to the control / drive circuit unit 26. Output.
  • the steered actuator 8 has a gear that rotates integrally with the motor shaft meshes with a gear formed on a part of the output side steering shaft 10, and the output side steering shaft 10 is moved according to an instruction from the control / drive circuit unit 26. Rotate.
  • the steering actuator angle sensor 9 detects the rotation angle of the steering actuator 8 (that is, the rotation angle output by the steering actuator 8) and outputs the detected rotation angle to the control / drive circuit unit 26. To do.
  • the output side steering shaft 10 includes a steering actuator 8, and transmits the rotation input by the steering actuator 8 to the pinion gear 12.
  • the steering torque sensor 11 is installed on the output side steering shaft 10 and detects the rotational torque of the output side steering shaft 10 (that is, the steering torque of the wheels 17FR and 17FL via the steering rack member 14). Then, the steering torque sensor 11 outputs the detected rotational torque of the output side steering shaft 10 to the control / drive circuit unit 26.
  • the pinion gear 12 meshes with a spur tooth formed on a steering rack member 14 constituted by, for example, a rack shaft, and transmits rotation input from the output side steering shaft 10 to the steering rack member 14.
  • the pinion angle sensor 13 detects the rotation angle of the pinion gear 12 (that is, the turning angle of the wheels 17FR and 17FL output via the steering rack member 14), and controls / drives the detected rotation angle of the pinion gear 12. Output to the circuit unit 26.
  • the steering rack member 14 has spur teeth that mesh with the pinion gear 12, and converts the rotation of the pinion gear 12 into a linear motion in the vehicle width direction.
  • the steering rack member 14 is located on the vehicle front side with respect to the front wheel axle.
  • the tie rod 15 connects both ends of the steering rack member 14 and the knuckle arms of the wheels 17FR and 17FL via ball joints.
  • the tie rod axial force sensor 16 is installed in each of the tie rods 15 installed at both ends of the steering rack member 14 and detects the axial force acting on the tie rod 15.
  • the tie rod axial force sensor 16 outputs the detected axial force of the tie rod 15 to the control / drive circuit unit 26.
  • the steering reaction force actuator 6, the steering actuator 8, the pinion gear 12, the steering rack member 14, the tie rod 15, and the control / drive circuit 26 constitute a steer-by-wire system SWB.
  • Wheels 17FR, 17FL, 17RR, and 17RL are configured by attaching a tire to a tire wheel, and are installed on the vehicle body 1A via a suspension device 1B.
  • the direction of the wheels 17FR and 17FL with respect to the vehicle body 1A changes when the knuckle arm is swung by the tie rod 15 constituting the steer-by-wire system SWB.
  • the vehicle state parameter acquisition unit 21 acquires the vehicle speed based on a pulse signal indicating the rotation speed of the wheels output from the wheel speed sensors 24FR, 24FL, 24RR, and 24RL. Moreover, the vehicle state parameter acquisition part 21 acquires the slip ratio of each wheel based on the vehicle speed and the rotational speed of each wheel. Then, the vehicle state parameter acquisition unit 21 outputs the acquired parameters to the control / drive circuit unit 26.
  • the wheel speed sensors 24FR, 24FL, 24RR, 24RL output a pulse signal indicating the rotational speed of each wheel to the vehicle state parameter acquisition unit 21 and the control / drive circuit unit 26.
  • the control / driving circuit unit 26 controls the entire automobile 1, and based on signals input from sensors installed in each part, the steering reaction force of the input side steering shaft 3, the steering angle of the front wheels, or the mechanical backup 27, various control signals are output to the steering reaction force actuator 6, the steering actuator 8, the mechanical backup 27, or the like.
  • control / drive circuit unit 26 converts the detection value by each sensor into a value according to the purpose of use. For example, the control / drive circuit unit 26 converts the rotation angle detected by the steering reaction force actuator angle sensor 7 into a steering input angle, or converts the rotation angle detected by the steering actuator angle sensor 9 into the wheel turning angle. Or the rotation angle of the pinion gear 12 detected by the pinion angle sensor 13 is converted into the turning angle of the wheel.
  • the control / drive circuit unit 26 includes a rotation angle of the input side steering shaft 3 detected by the steering angle sensor 4, a rotation angle of the steering reaction force actuator 6 detected by the steering reaction force actuator angle sensor 7, and a steering actuator.
  • the rotation angle of the steering actuator 8 detected by the angle sensor 9 and the rotation angle of the pinion gear 12 detected by the pinion angle sensor 13 are monitored, and the occurrence of a failure in the steering system is detected based on these relationships. can do.
  • the control / drive circuit unit 26 outputs an instruction signal for connecting the input side steering shaft 3 and the output side steering shaft 10 to the mechanical backup 27.
  • the mechanical backup 27 connects the input side steering shaft 3 and the output side steering shaft 10 in accordance with instructions from the control / drive circuit unit 26, and ensures transmission of force from the input side steering shaft 3 to the output side steering shaft 10.
  • the control / drive circuit unit 26 normally instructs the mechanical backup 27 not to connect the input side steering shaft 3 and the output side steering shaft 10. If the steering system needs to perform a steering operation without passing through the steering angle sensor 4, the steering torque sensor 5, the steering actuator 8, and the like due to the occurrence of a failure in the steering system, the input side steering shaft 3 and the output side steering shaft 10 is input.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the suspension device 1B according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG.
  • FIG. 4 is a (a) partial front view and (b) partial side view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG.
  • the suspension device 1B has wheels 17FR and 17FL attached to the wheel hub mechanism WH, and has an axle 32 that supports the wheels 17FR and 17FL rotatably.
  • Axle carrier 33, a plurality of link members arranged in the vehicle body width direction from the vehicle body side support portion and connected to axle carrier 33, and a spring member 34 such as a coil spring are provided.
  • the first link 37 and the second link 38 constituting the lower link connect the lower end of the axle carrier 33 and the support portion on the vehicle body side located below the axle 32.
  • the first link 37 and the second link 38 are I arms made of independent members.
  • the first link 37 and the second link 38 are connected to the vehicle body side by one support portion, and are connected to the axle 32 side by one attachment portion.
  • the first link 37 and the second link 38 in the present embodiment connect the vehicle body 1A and the axle 32 side (axle carrier 33) in a state of crossing each other (hereinafter, the first link 37 and the second link 38).
  • the intersections of the virtual links formed by and are appropriately referred to as “lower pivot points”).
  • the tie rod 15 is located below the axle 32 and connects the rack shaft 14 and the axle carrier 33.
  • the rack shaft 14 transmits a rotational force (steering force) input from the steering wheel 2 and is used for turning. Generate axial force. Accordingly, the tie rod 15 applies an axial force in the vehicle width direction to the axle carrier 33 through the rack shaft 14 according to the rotation of the steering wheel 2, and the wheels 17FR and 17FL are steered through the axle carrier 33.
  • the rack shaft 14 is arranged in front of the axle 32 in the front-rear direction of the vehicle.
  • a stabilizer 41 is mounted between the tubes of the left and right shock absorbers 40.
  • the kingpin axis KS of the suspension device 1B is set so as to pass through the tire contact surface. Further, the kingpin shaft KS is set so that the caster trail passes through the tire ground contact surface. More specifically, in the suspension device 1B in the present embodiment, the caster angle is set to a value close to zero, and the kingpin axis is set so that the caster trail approaches zero. Thereby, the tire twisting torque at the time of steering can be reduced, and the moment around the kingpin axis KS can be further reduced.
  • the scrub radius is a positive scrub with zero or more. As a result, a caster trail corresponding to the scrub radius is generated with respect to the tire side slip angle at the time of turning, so that straight traveling performance can be ensured.
  • the first link 37 and the second link 38 which are lower link members, connect the vehicle body 1A and the axle 32 side (lower end of the axle carrier 33) in a state of crossing each other.
  • a kingpin inclination angle can be made small and a scrub radius can be enlarged to the positive scrub side. Therefore, the tire twisting torque at the time of turning can be reduced, and the rack axial force required for turning can be reduced.
  • the virtual lower pivot point moves to the inside of the vehicle body due to the lateral force acting on the wheel at the time of turning, it is possible to improve the straightness by the self-aligning torque (SAT).
  • SAT self-aligning torque
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the rack stroke and the rack axial force during steering.
  • the rack axial force component mainly includes a tire twisting torque and a wheel lifting torque, and of these, the tire twisting torque is dominant.
  • the rack axial force can be reduced by reducing the torsion torque of the tire.
  • FIG. 7 is an isoline diagram showing an example of rack axial force distribution at coordinates with the kingpin tilt angle and scrub radius as axes.
  • an isoline in the case where the rack axial force is small, medium and large is shown as an example.
  • the kingpin tilt angle increases with respect to tire torsion torque input, the rotational moment increases and the rack axial force increases. Therefore, it is desirable to set the kingpin tilt angle to be smaller than a certain value, but from the relationship with the scrub radius, for example, if the kingpin tilt angle is 15 degrees or less, the rack axial force can be reduced to a desired level.
  • the isoline indicating the rack axial force distribution shown in FIG. 7 is approximated as an nth-order curve (n is an integer of 2 or more)
  • n is an integer of 2 or more
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an example in which the suspension device 1B is configured by a compression type (a type in which each lower link member is located on the vehicle rear side from the axle in a top view of the vehicle). That is, in the example shown in FIG. 8, the tension rod (first link 37) is connected to the vehicle body at a position where the tension rod (first link 37) extends along the axle and the compression rod (second link 38) extends rearward from the axle when viewed from above the vehicle.
  • a compression type a type in which each lower link member is located on the vehicle rear side from the axle in a top view of the vehicle.
  • each lower link member turns by rotating forward of the vehicle around the vehicle body side support point. Steering as an outer wheel is possible (in a broken line state).
  • the virtual lower pivot point is the point where the lower link member intersects, but since the virtual lower pivot point can be formed inside the vehicle body rather than the suspension type where the lower link member does not intersect, the initial scrub radius is set in the positive scrub direction. Can be big.
  • the rotation angle of the compression rod during turning is large, so the virtual lower pivot point moves to the inside of the vehicle body.
  • the distance from the tire center line to the virtual lower pivot point in the front-rear direction of the tire moves inward of the vehicle body from the tire center line, so the scrub radius increases in the positive scrub direction. Therefore, in the compression-type suspension device, when the present invention is applied, the rack axial force is reduced by turning as a turning outer wheel.
  • setting the caster angle to 0 degrees can improve the suspension rigidity
  • setting the caster trail to 0 mm indicates the relationship between the landing point of the kingpin axis KS and the lateral force in FIG. As shown by 3, it means that the road landing point of the kingpin axis KS coincides with the tire contact center point (adhesion point) O on the tire contact surface, and thereby a large lateral force reduction effect can be improved.
  • the grounding point of the kingpin axis KS in the tire grounding surface including the tire grounding center point (adhesion point) O is denoted by reference numerals 2 and 4
  • the grounding point of the kingpin axis KS is denoted by reference numerals 1 and 5.
  • the lateral force can be reduced as compared with the case where the position is deviated from the tire ground contact surface in the front-rear direction.
  • the lateral force is smaller when the grounding point of the kingpin axis KS is closer to the vehicle front side than the tire grounding center point (force point) compared to when the vehicle is behind the tire ground center point (force point). can do.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the self-aligning torque in the case of a positive scrub.
  • a centrifugal force directed toward the outside of the turning of the vehicle body acts on the tire ground contact center point (force point) O at the time of turning, a lateral force toward the turning center is generated against the centrifugal force.
  • is a side slip angle.
  • the restoring force (self-aligning torque) acting on the tire increases in proportion to the sum of the caster trail and the pneumatic trail.
  • the distance ⁇ c from the wheel center determined by the position of the foot of the perpendicular line drawn from the grounding point of the kingpin shaft to the straight line in the side slip angle ⁇ direction of the tire passing through the tire grounding center. It can be regarded as a caster trail. Therefore, the greater the scrub radius of the positive scrub, the greater the restoring force acting on the tire during turning.
  • the setting of the kingpin axis is a positive scrub and the initial scrub radius can be secured larger than when the lower link member is not crossed, so that the effect on the straightness by bringing the caster angle closer to 0 is achieved. Is reduced.
  • the steer-by-wire system since the steer-by-wire system is adopted, it is possible to ensure the final straightness by the steered actuator 8.
  • the two lower link members are I-arms.
  • the compression rod is installed along the vehicle width direction from the axle carrier 33, and the tension rod is installed obliquely from the lower end of the axle carrier 33 to the vehicle rear side in a state of intersecting the compression rod.
  • a straight line connecting the support point on the vehicle body 1A side and the support point on the axle 32 side is assumed for each lower link member. Then, the intersection of these straight lines becomes the lower link virtual lower pivot point.
  • a straight line connecting the virtual lower pivot point and the upper pivot point formed by the upper end of the strut is a kingpin axis.
  • the kingpin shaft is set so as to pass through the tire contact surface in a state where the steering wheel 2 is in the neutral position, and the caster trail is set to be positioned in the tire contact surface.
  • the rack axial force can be made smaller, the moment around the kingpin axis can be made smaller, and the output of the turning actuator 8 can be reduced. Moreover, the direction of the wheel can be controlled with a smaller force. That is, maneuverability and stability can be improved.
  • the virtual lower pivot point is more easily arranged on the inner side of the vehicle than the center of the tire contact surface. Therefore, it becomes easy to make the kingpin inclination angle close to 0 degrees, and it becomes easy to make the scrub radius large on the positive scrub side.
  • the steering actuator 8 when the kingpin tilt angle is limited to a certain range, when the steering actuator 8 is used for turning, it is possible to prevent the driver from feeling heavy on the steering operation. Further, the kickback due to the external force from the road surface can be countered by the steering actuator 8, so that the influence on the driver can be avoided. That is, maneuverability and stability can be improved.
  • the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force, so that the maneuverability and stability can be improved.
  • the load applied to the rack shaft 14 and the tie rod 15 can be reduced, and the members can be simplified.
  • the steering actuator 8 for realizing the steer-by-wire device SBW a steering actuator having a lower driving ability can be used, and the cost and weight of the vehicle can be reduced.
  • the configuration of the present invention when compared with a conventional steer-by-wire type suspension device, is approximately 10% in weight and approximately 50% in cost mainly due to simplification of the lower link member and downsizing of the steering actuator 8. Can be reduced.
  • the caster trail is increased at the time of turning, it is possible to suppress the turning angle from being increased during turning in which high lateral acceleration is generated.
  • the scrub radius is increased, and the straightness by the self-aligning torque (SAT) can be improved.
  • the connection point of the lower link members can be located close to the center of the wheel, so that the weight of the axle carrier 33 can be reduced.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing the relationship between the kingpin tilt angle and the scrub radius in the present invention.
  • the present invention is the above-described compression type
  • a tension type as a comparative example
  • a compression type and a tension type having a structure in which the lower link members are not crossed see Application Example 1).
  • a case of a single pivot system are also shown.
  • the present invention when the present invention is realized as a compression type, a higher effect can be achieved in terms of an effect of bringing the kingpin inclination angle close to 0 degrees and an effect of increasing the scrub radius toward the positive scrub side.
  • the suspension device 1B according to the present invention can be applied to suspension devices other than the strut type.
  • FIG. 13 is a view showing a structural example in which the present invention is applied to a suspension device having a knuckle.
  • the upper end of the knuckle KN is connected to the upper arm member UA, and the second link (compression rod) 38 straddles the first link (tension rod) 37, thereby crossing each other in the vehicle top view. It has become.
  • the upper end of the knuckle KN is the virtual upper pivot point
  • the intersection of the first link 37 and the second link 38 is the virtual lower pivot point.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction as in the case of the strut type.
  • the king pin axis defined by this virtual lower pivot point is set so that it passes through the tire contact surface at the neutral position of the steering wheel, and the caster trail is positioned within the tire contact surface. Can be made smaller.
  • FIGS. 14 to 16 are views showing structural examples in which the present invention is applied to a double wishbone type rear suspension.
  • 14 is a side view
  • FIG. 15 is a front view
  • FIG. 16 is a bottom view.
  • the hub carrier 42 that supports the wheel 41 is supported by the upper link 43, the lower link 44, and the lateral link 45 to have a five-link configuration.
  • the upper link 43 has an A-arm configuration so as to surround the strut ST
  • the top portion 43a is rotatably attached to the upper end side of the hub carrier 42
  • both end portions 43b and 43c are vehicle body side members (not shown). ) Is supported so as to be rotatable.
  • the lower links 44 cross each other when the second link (compression rod) 47 straddles the first link (tension rod) 46 in the vicinity of the hub carrier 42 in the vehicle bottom view. It has a structure to do.
  • the attachment point of the upper link 43 on the upper end side of the hub carrier 42 is a virtual upper pivot point
  • the intersection of the first link 46 and the second link 47 is a virtual lower pivot point.
  • the strut ST is rotatably attached to a protruding portion 42a that protrudes toward the vehicle body formed at the upper end of the hub carrier 42.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction as in the case of the strut type.
  • the king pin axis defined by this virtual lower pivot point is set so that it passes through the tire contact surface at the neutral position of the steering wheel, and the caster trail is positioned within the tire contact surface. Can be made smaller.
  • the wheels 17FR, 17FL, 17RR, and 17RL correspond to the tire wheel, the tire, and the wheel hub mechanism
  • the first link 37 corresponds to the first link member
  • the second link 38 corresponds to the second link.
  • the rack shaft 14 corresponds to a steering rack.
  • the control / drive device 26 includes a steering control device 50.
  • the steering control device 50 includes a target turning angle calculation unit 51, a turning angle control unit 52, a straightness complementation unit 53, a disturbance compensation unit 54, a delay control unit 56, a turning angle deviation calculation unit 58, a turning motor.
  • a control unit 59, a current deviation calculation unit 60, and a motor current control unit 62 are provided.
  • the target turning angle calculation unit 51 receives the vehicle speed V and the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4, and calculates the target turning angle ⁇ * based on these.
  • ⁇ fl af ⁇ TL (1)
  • ⁇ fr af ⁇ TR (2)
  • the calculation of the self-aligning torque Tsa is not limited to the calculation based on the left and right driving force difference ⁇ T as described above, and can be similarly calculated based on the left and right braking force difference.
  • a yaw rate sensor for detecting the yaw rate ⁇ of the vehicle and a lateral acceleration sensor for detecting the lateral acceleration Gy of the vehicle are provided, and the differential value of the yaw rate and the lateral acceleration Gy based on the motion equation of the vehicle are provided. Is calculated by multiplying the lateral force Fy by the pneumatic trail ⁇ n.
  • the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4 with reference to a control map obtained by actually measuring the relationship between the steering angle ⁇ s of the steering wheel 2 and the self-aligning torque Tsa using the vehicle speed V as a parameter or by simulation.
  • the self-aligning torque Tsa can be calculated based on the vehicle speed V.
  • the disturbance compensation unit 54 receives the steering torque Ts from the steering torque sensor 5, the rotation angle ⁇ mo from the turning actuator rotation angle sensor 9, and the motor current imr from the motor current detection unit 61, and is input to the vehicle. Is estimated for each frequency band, and a disturbance compensation value Adis for suppressing these disturbances is calculated.
  • the steering torque Ts that is the steering input by the driver and the steering input by the steering actuator 8 are used as control inputs, and the actual steering is performed.
  • a model using a state quantity as a control quantity a disturbance is estimated based on a difference between a value obtained by passing the control input through a low-pass filter and a value obtained by passing the control quantity through an inverse characteristic of the model and the low-pass filter.
  • the turning angle control unit 52, the straightness complementation unit 53, the disturbance compensation unit 54, and the adders 55a and 55b constitute a straightness guaranteeing unit SG.
  • a steering response setting unit SRS is configured with the delay control unit 56 described below.
  • the delay control unit 56 includes a steering start detection unit 56a, a monostable circuit 56b, a gain adjustment unit 56c, and a multiplier 56d.
  • the gain adjustment unit 56c sets the control gain Ga to “0” when the control start delay signal is on, and sets the control gain Ga to “1” when the control start delay signal is off.
  • the set control gain Ga is output to the multiplier 56d.
  • the straightness ensuring control value ⁇ a output from the straightness ensuring unit SG is input, the straightness ensuring control value ⁇ a is multiplied by the control gain Ga, and the multiplication result is output from the target turning angle calculating unit 51. Is supplied to the adder 56e to which the target turning angle ⁇ * is input.
  • the delay control unit 56 detects the steering start state in which the right steering or the left steering is performed from the state where the neutral state is maintained by the steering start detection unit 56a, the straight traveling calculated by the straight travel guarantee unit SG In the gain adjusting unit 56c, the straightness ensuring control value is set so that the straightness ensuring control for adding the property ensuring control value ⁇ a to the target turning angle ⁇ * is stopped for a predetermined time set by the monostable circuit 56b, for example, 0.1 second.
  • a control gain Ga to be multiplied by ⁇ a is set to “0”.
  • the gain adjusting unit 56c adds the straight travel guarantee ensuring control value ⁇ a to the target turning angle ⁇ * .
  • the control gain Ga is set to “1” so as to start straight travel guarantee control.
  • the delay control unit 56 does not detect the steering start from the neutral state by the steering start detection unit 56a, so that the output of the monostable circuit 56b maintains the off state.
  • the control gain Ga is set to “1” by the gain adjusting unit 56c.
  • the straightness ensuring control value ⁇ a calculated by the straightness ensuring unit SG is supplied to the adder 56e as it is. Therefore, the straight traveling guarantee control is performed by adding the multiplication device Ga ⁇ ⁇ a of the straight traveling guarantee control value ⁇ a and the control gain Ga to the target turning angle ⁇ * .
  • the turning angle deviation calculation unit 58, the turning motor control unit 59, the current deviation calculation unit 60, the motor current detection unit 61, and the motor current control unit 62 constitute an actuator control device 63.
  • the actuator control device 63 controls the rotation angle ⁇ r detected by the turning actuator rotation angle sensor 9 that detects the rotation angle of the turning motor 8a constituting the turning actuator 8 to coincide with the target turning angle ⁇ *. To do. Therefore, when the vehicle is traveling straight and the target turning angle ⁇ * becomes “0”, the control is performed so that the rotation angle ⁇ r coincides with the target turning angle ⁇ * .
  • the straight traveling collateral part SG is used as the main straight traveling collateral part, the secondary straight traveling collateral part is configured.
  • the generated torque Th calculated with reference to the generated torque estimation control map shown in FIG. It becomes zero.
  • the steering wheel 2 since the steering wheel 2 is not steered in the straight traveling state, the steering torque Ts is also zero, the self-aligning torque Tsa is also zero, and the self-aligning torque control value Asa is also zero.
  • the disturbance compensation unit 54 calculates a circulation compensation value Adis that suppresses the disturbance. Therefore, the straight travel guarantee value ⁇ a is only the circulation compensation value Adis.
  • the straightness ensuring control value ⁇ a is supplied to the multiplier 56 d of the delay control unit 56.
  • the gain adjustment unit 56c sets the control gain Ga to “1”, and this control gain Ga is supplied to the multiplier 56d. From the multiplier 56d, the straight traveling performance ensuring control value ⁇ a is supplied to the adder 56e as it is and added to the zero target turning angle ⁇ * .
  • the added target turning angle ⁇ * a corresponding to the disturbance compensation value Adis is calculated, and the turning angle of the turning motor 8a of the actuator 8 is controlled so as to coincide with the added target turning angle ⁇ * a. Is done. For this reason, it is possible to perform straight traveling without the influence of disturbance.
  • the turning actuator 8 is controlled in accordance with the disturbance compensation value Adis, and it is possible to generate torque against turning by the road surface input of the suspension device 1B. Accordingly, the straight travel performance of the suspension device 1B can be secured by the straight travel performance securing section SG.
  • the straight travel guarantee control value ⁇ a calculated by the straight travel guarantee unit SG becomes zero, and the target turning angle calculator 51 Since the target turning angle ⁇ * output from is also zero, the post-addition target turning angle ⁇ * output from the adder 56e is also zero.
  • the actuator control device 63 when the turning angle displacement occurs in the turning motor 8a constituting the turning actuator 8 by the actuator control device 63, the actuator control device 63 outputs the motor current imr so as to eliminate the turning angle displacement. Therefore, the steered wheels 17FR and 16FL are returned to the steered angle in the straight traveling state. Therefore, straightness can be secured by the actuator control device 63.
  • the steering wheel 2 is steered to the right (or left) from the state of maintaining the straight traveling state in which the steering wheel 2 is held in the neutral position, the transition from the straight traveling state to the turning state by steering is performed. Is detected by the steering start detector 56a. For this reason, the control delay signal that is in the ON state for a predetermined time, for example, 0.1 second is output from the monostable circuit 56b to the gain adjusting unit 56c. Accordingly, the gain adjustment unit 56c sets the control gain Ga to “0” while the control delay signal is kept on. For this reason, the multiplication output outputted from the multiplier 56d becomes “0”, and the output of the straightness ensuring control value ⁇ a to the adder 56e is stopped.
  • the control delay signal that is in the ON state for a predetermined time, for example, 0.1 second is output from the monostable circuit 56b to the gain adjusting unit 56c. Accordingly, the gain adjustment unit 56c sets the control gain Ga to “0” while the control delay signal is kept on. For this reason
  • the control gain Ga is set to “0” during the initial response period T1 of 0.1 seconds from the time when the steering is started from the neutral position of the steering wheel 2, the multiplication output output from the multiplier 56d is It becomes “0”, and the straight traveling guarantee control with respect to the target turning angle ⁇ * is stopped as shown by the solid line in FIG. Therefore, the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4 is supplied to the target turning angle calculation unit 51, and the target turning angle ⁇ * calculated by the target turning angle calculation unit 51 is directly calculated as the turning angle deviation. Supplied to the unit 58. For this reason, the turning motor 8a is rotationally driven so as to coincide with the target turning angle ⁇ * . During this time, the straightness guaranteeing control in the straightness guaranteeing part SG is stopped.
  • the turning by the suspension device 1B in which the road contact point of the kingpin axis KS is set to the contact center position in the tire contact surface and the caster angle is set to zero is started.
  • the caster angle of the suspension device 1B is set to zero.
  • FIG. 19A the relationship between the caster angle, the steering response, and the steering stability is high when the caster angle is zero. It cannot be ensured, that is, there is a trade-off relationship between the steering response to the caster angle and the steering stability.
  • the suspension device 1B covers this initial turning.
  • the suspension device 1B has a caster angle of zero and high steering response as described above. Therefore, as shown by the characteristic line L1 shown by the solid line in FIG.
  • the steering response characteristic (yaw rate) higher than the steering response characteristic (yaw rate) in a vehicle having a general steer-by-wire type steering system indicated by the characteristic line L2 can be obtained.
  • the turning angle changes corresponding to the steering angle change caused by the steering of the steering wheel 2 by the driver the driver does not feel uncomfortable.
  • the turning angle control unit 52 for example, 0.1 seconds after the initial response period T1 elapses, the turning angle control unit 52, the straightness complementation unit 53, and the disturbance compensation unit.
  • the straightness ensuring control with respect to the target turning angle ⁇ * by the straightness ensuring part SG constituted by 54 is started stepwise. For this reason, the steering response of the vehicle by the suspension device 1B is suppressed to suppress the vehicle wobble, and the straightness of the suspension device 1B is complemented by the steer-by-wire control as shown by the dotted line in FIG. Thus, the steering stability can be ensured.
  • the steering response characteristic is further suppressed even when compared with a general vehicle steering response characteristic by the straight traveling security control by the straight traveling security unit SG. And understeer tendency.
  • the characteristic line L1 shown by the solid line in FIG. 20A the steering stability can be improved, and an ideal vehicle turning response characteristic indicated by the characteristic line L1 can be realized.
  • the first link 37 and the second link 38 constituting the lower link intersect with each other in the vehicle top view, and the kingpin axis Since the KS passes through the tire contact surface in a state where the steering wheel is in the neutral position and the caster trail is set in the tire contact surface, the moment around the kingpin axis KS can be further reduced.
  • the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force. That is, maneuverability and stability can be improved.
  • the suspension device 1B itself is configured to improve the steering response, in addition to this.
  • the straightness of the suspension device 1B is secured by performing the turning angle control for controlling the turning characteristics, the straightness compensation, and the disturbance compensation by the straightness guaranteeing part SG of the steer-by-wire system SBW.
  • the turning angle control unit 52 is provided, and straightness ensuring control can be performed in consideration of the displacement amount of the steered wheels 17FL and 17FR due to compliance steer. For this reason, it is possible to set the rigidity of the bush inserted in the support part by the side of the vehicle body 1A of the 1st link 37 and the 2nd link 38 which are lower link members weakly, and the 1st link 37 and the 2nd link The vibration transmission rate from the road surface to the vehicle body 1A can be reduced through the link 38 to improve riding comfort.
  • the target turning angle calculating part 51, the straight travel guarantee part SG May be constituted by an arithmetic processing unit such as a microcomputer, and the steering control process shown in FIG. 21 may be executed by this arithmetic processing unit.
  • step S1 the vehicle speed V, the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4, the rotation angle ⁇ mo detected by the actuator rotation angle sensor 9, and the driving force control device Data necessary for calculation processing such as driving forces TL and TR of left and right wheels 71 and steering torque Ts detected by the steering torque sensor 5 are read.
  • step S2 the process proceeds to step S2, and whether or not the steering wheel 2 is steered to the right or left from the state in which the steering wheel 2 holds the neutral position based on the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4 is determined.
  • step S3 the process proceeds to step S3.
  • step S4 it is determined whether or not the control flag F indicating the steering start control state is set to “1”.
  • the control flag F is reset to “0”
  • the process proceeds to step S4.
  • the control gain Ga is set to “1”
  • the process proceeds to step S5.
  • step S5 the target turning angle ⁇ * is calculated based on the vehicle speed V and the steering angle ⁇ s as in the target turning angle calculation unit 51 described above.
  • step S6 the process proceeds to step S6, and similarly to the turning angle control section 52 described above, the driving forces TL and TR of the left and right wheels are multiplied by the compliance steer coefficient sf, and the displacement amount ⁇ fl of the steered wheels 17FL and 17FR due to the compliance steer. And ⁇ fr are calculated, and based on these, the compliance steer control value Ac is calculated.
  • step S7 the generated torque estimating control shown in FIG. Referring to the map, the generated torque Th generated at the time of turning due to the torque steer phenomenon is estimated. Then, the generated torque Th is subtracted from the steering torque Ts to calculate the self-aligning torque Tsa, and the self-aligning torque Tsa is multiplied by a predetermined gain Ksa to calculate the self-aligning torque control value Asa.
  • step S8 the disturbance input to the vehicle based on the motor rotation angle ⁇ mo from the steering actuator rotation angle sensor 9, the steering torque Ts, and the motor current imr detected by the motor current detection unit 61 is changed to the frequency band.
  • a disturbance compensation value Adis for suppressing these disturbances is calculated by separating each estimation.
  • step S9 the following equation (3) is calculated based on the target turning angle ⁇ * , the compliance steer control value Ac, the self-aligning torque control value Asa, and the disturbance compensation value Adis.
  • ⁇ * a ⁇ * + Ga (Ac + Asa + Adis) (3)
  • step S10 the post-addition target turning angle ⁇ * a calculated in step S9 is output to the turning angle deviation calculating unit 58 in FIG. 17, and then the process returns to step S1.
  • step S11 the control flag F is set to “1”, and then the process proceeds to step S12.
  • step S3 the determination result of step S3 is that the control flag F is set to “1”
  • the process directly proceeds to step S12.
  • step S12 it is determined whether a preset delay time (for example, 0.1 second) has elapsed. At this time, when the delay time has not elapsed, the process proceeds to step S13, the control gain Ga is set to “0”, then the process proceeds to step S5, and the target turning angle ⁇ * is calculated. If the determination result in step S12 is that a predetermined delay time (for example, 0.1 second) has elapsed, the process proceeds to step S14, the control flag F is reset to “0”, and then the process proceeds to step S4. Thus, the control gain Ga is set to “1”.
  • a preset delay time for example, 0.1 second
  • the control gain Ga is set until the preset delay time elapses. Since it is set to “0”, the straight travel guarantee control is stopped. For this reason, only the target turning angle ⁇ * is output to the turning angle deviation calculating unit 58, and thereby the turning motor 8 a constituting the turning actuator 8 is rotationally driven. For this reason, the high turning response of the suspension device itself is set as the initial turning response, and the high turning response can be obtained.
  • the control gain Ga is set to “1”, so that the compliance steering control value Ac, the self-aligning torque control value Asa, and the disturbance compensation value Adis are added to the target turning angle ⁇ * .
  • the turning motor 8a constituting the turning actuator 8 is rotationally driven by a value obtained by adding the straight traveling guarantee control value ⁇ a to the target turning angle ⁇ * . For this reason, the high steering response of the suspension device 1B is suppressed, and the straightness of the suspension device 1B is ensured, and an ideal steering response characteristic can be obtained.
  • step S5 corresponds to the target turning angle calculation unit 51
  • the process of step S6 corresponds to the turning angle control unit 52
  • the process of step S7 corresponds to the straightness complementing unit 53.
  • the processes in steps S5 to S7 correspond to the straight travel guarantee unit SG: the processes in steps S2 to S4 and S11 to S14 correspond to the delay control unit 56, and the processes in steps S2 to S14 correspond to the turning response setting unit. It corresponds to SRS.
  • the straight travel guarantee part SG was comprised by the turning angle control part 52, the straight travel complementation part 53, and the disturbance compensation part 54 was demonstrated, it is not limited to this. Any one or two of the turning angle control unit 52, the straightness complementation unit 53, and the disturbance compensation unit 54 may be omitted.
  • the first link member and the second link member that connect the wheel hub mechanism and the vehicle body below the vehicle axle in the vertical direction of the vehicle are arranged so as to intersect with each other when viewed from above the vehicle.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction. Therefore, the moment around the kingpin axis can be further reduced. Therefore, the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force. That is, maneuverability and stability can be improved.
  • the present invention can be realized as a compression type suspension device.
  • the steering rack is disposed in front of the vehicle front-rear direction with respect to the axle. Therefore, since the wheel moves to the inside of the turn at the time of turning, the axial force of the steering rack can be reduced.
  • the steered wheel by the steer-by-wire system is suspended by the vehicle suspension device. Therefore, the steering actuator in the steer-by-wire system can be used to perform control corresponding to the setting of the caster trail in the present invention, and the maneuverability and stability can be improved.
  • the kingpin shaft whose lower pivot point is the intersection of the first link member and the second link member in the vehicle top view is configured to pass through the tire contact surface at the neutral position of the steering wheel.
  • the lower link member that connects the vehicle body and the wheel is installed so as to intersect, and the virtual lower pivot point is used as the intersection of the link member.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction. Therefore, the moment around the kingpin axis can be further reduced.
  • the vehicle suspension apparatus according to the present invention is applied to the strut suspension mechanism. Therefore, the number of parts constituting the suspension can be reduced, and the setting of the kingpin shaft in the present invention can be easily performed.
  • the moment around the kingpin axis KS can be further reduced, it is possible to steer with a smaller rack axial force and to control the direction of the wheel with a smaller force. Therefore, in this embodiment, it is possible to improve the maneuverability and stability of the vehicle while reducing the weight of the suspension device.
  • a turning control device that turns the steered wheels by operating an actuator according to a steering state of the steering wheel, and a suspension device that supports the steered wheels on a vehicle body.
  • a first link member and a second link member which connect the wheel hub mechanism and the vehicle body, are arranged below the axle in the vehicle vertical direction so as to intersect each other when viewed from above the vehicle.
  • the steering control unit includes a straight travel guarantee unit that secures straight travel performance of the suspension device.
  • the moment around the kingpin axis of the suspension device can be further reduced, so that the steering can be performed with a smaller rack axial force and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force. Therefore, the steering response can be improved.
  • the caster angle to a value close to zero, it is possible to configure a suspension device with improved steering response. And the fall of the rectilinear advance by ensuring the steering response of a suspension apparatus can be ensured by the rectilinear advance guarantee part.
  • a steering actuator that detects the displacement of the steering angle when the steering wheel is steered in the straight traveling guarantee part and steers the steered wheel based on the detection result, and an actuator control device that controls the steered actuator And a steer-by-wire system.
  • the straightness guaranteeing part the straightness guaranteeing part SG of the steering response characteristic setting part SRS is the main straightness guaranteeing part
  • the actuator control device 63 is the sub-straightness guaranteeing part. The straight section of the suspension device can be ensured more reliably by the portion.
  • the delay control unit delays the straightness guarantee control of the straightness guarantee part, thereby changing the initial response characteristic to the suspension device itself.
  • the high steering response is secured by providing the steering response.
  • the steering responsiveness of the suspension device itself is adjusted by straight travel guarantee control by the straight travel guarantee section. Therefore, when turning is started from the neutral position, the initial response characteristic can be set to high turning response. Then, ideal steering response can be ensured by adjusting the steering response of the suspension device itself by the straight travel guarantee control by the straight travel guarantee section.
  • the straight-running collateral section guarantees straight-running performance by estimating the self-aligning torque. Therefore, the straight travel performance guaranteeing section can secure the straight travel performance reduced by securing the high responsiveness of the suspension device with the self-aligning torque, and the steering and stability can be improved.
  • the straight traveling guarantee part estimates the compliance steer and corrects the displacement of the steered wheels. Therefore, the rigidity of the bush inserted in the vehicle body side support portion of the lower arm constituting the suspension device can be reduced, and the riding comfort of the vehicle can be improved.
  • the steering response characteristic of the suspension device is set to the initial steering response characteristic at the beginning of the steering by the steering response setting unit of the steer pie wire system. Then, after the initial set time has elapsed, the straightness ensuring part of the steer-by-wire system starts control for ensuring the straightness of the suspension device itself of the steering actuator.
  • the straightness ensuring part of the steer-by-wire system starts control for ensuring the straightness of the suspension device itself of the steering actuator.
  • the steering response setting unit steers the steering wheel from a neutral position, in the initial steering state, the steering response setting unit sets a high steering response with the steering response of the suspension device itself, When the steering state has passed the steering state, the turning responsiveness required by the straightness ensuring control by the straightness ensuring unit is set. Therefore, an ideal turning response characteristic can be ensured by setting the suspension device to have a high turning response characteristic and ensuring the straightness of the suspension device by the straightness guaranteeing part.
  • the steering response setting unit includes a delay control unit that delays the start of straightness ensuring control by the straightness ensuring unit when the steering starts from the neutral position of the steering wheel. For this reason, since the delay control unit delays the start of the straightness ensuring control by the straightness ensuring unit, the initial turning response characteristic can be set to the high turning response of the suspension device itself.
  • the delay control unit includes a gain adjustment unit that adjusts the start of straightness ensuring control by the straightness ensuring unit. Accordingly, the gain adjustment unit sets the gain for the straightness ensuring control value in the straightness ensuring control, for example, to “0”, so that the straightness ensuring control is not performed, and the gain is a value larger than “0”, for example, “1” By setting “”, straightness guarantee control can be started. For this reason, by providing the gain adjustment unit, it is possible to easily adjust the start of the straight travel performance ensuring control.
  • the delay control unit starts straight-running collateral control by the straight-running collateral unit, the turning response characteristic can be adjusted immediately by turning angle control or straight-running complementation at the start of control. .
  • the delay control unit gradually starts the straightness ensuring control when starting the straightness ensuring control by the straightness ensuring unit. For this reason, it is possible to suppress the driver from feeling different from the actual steering feeling by smoothing the change in the steering response characteristic at the start of the control.
  • the steering control device includes a target turning angle calculation unit that calculates a target turning angle according to a steering angle, and the straight travel performance guarantee unit at a target turning angle calculated by the target turning angle calculation unit.
  • An adder that adds the straightness guaranteeing control value of the vehicle, a turning motor control unit that forms a motor command current that matches the addition output of the adder and the rotation angle of the turning motor that constitutes the actuator,
  • a current control unit that forms a motor drive current to be supplied to the steering motor that matches the current.
  • the target turning angle calculation unit calculates the target turning angle according to the steering angle of the steering wheel, adds the straightness guarantee control value with the adder to the target turning angle, and the turning motor control unit
  • the target motor current that matches the rotation angle of the steering motor that constitutes the actuator is formed in the added output of the adder, and the motor drive current that matches the target motor command current is formed by the motor current control unit.
  • the steering motor can be driven and controlled according to the steering angle of the steering wheel.
  • the target turning angle output from the target turning angle calculation part is adjusted by the turning response control part, optimal turning control can be performed.
  • FIG. 22 is a schematic diagram showing an example in which the suspension device 1B is configured by a tension type suspension device (a type in which the vehicle body side mounting position of each lower link member is located on the vehicle front side from the axle in a top view of the vehicle).
  • a tension type suspension device a type in which the vehicle body side mounting position of each lower link member is located on the vehicle front side from the axle in a top view of the vehicle.
  • the compression rod (second link 38) is connected to the vehicle body at a position where the compression rod (second link 38) extends along the axle in front of the axle and the tension rod (first link 37) extends forward from the axle. is doing. Therefore, the vehicle body side attachment positions of the compression rod (second link 38) and the tension link (first link 37) are arranged forward in the vehicle front-rear direction.
  • each lower link member turns by rotating forward of the vehicle around the vehicle body side support point. Steering as an outer wheel is possible (in a broken line state).
  • the virtual lower pivot point is the point where the lower link member intersects, but since the virtual lower pivot point can be formed inside the vehicle body rather than the suspension type where the lower link member does not intersect, the initial scrub radius is set in the positive scrub direction. Can be big.
  • the rotation angle of the tension rod at the time of turning is large, so the virtual lower pivot point moves to the outside of the vehicle body.
  • the distance from the tire center line to the virtual lower pivot point in the front-rear direction of the tire moves to the vehicle body outer side direction than the tire center line, so the scrub radius is smaller within the positive scrub range. . Therefore, in the tension type suspension device, when the present invention is applied, the rack axial force is increased by turning as a turning outer wheel, but the initial scrub radius when not turning is sufficiently large.
  • the rack axial force value can be set smaller than that of a tension type suspension device in which the lower link members do not intersect.
  • the virtual lower pivot point moves to the inside of the vehicle body because the rotation angle of the tension rod during turning is large.
  • the scrub radius increases in the positive scrub direction because the distance from the tire center line to the virtual pivot point in the front-rear direction of the tire is located on the vehicle body inner side than the tire center line in the vehicle top view. Therefore, the rack axial force is reduced by turning.
  • the virtual lower pivot point is on the extension line of each link, the scrub radius in the initial state where the steering is not performed is small, and it is difficult to significantly reduce the rack axial force.
  • the wheel center moves to the outside of the turn at the time of turning in the vehicle top view. Therefore, the effect of reducing the rack axial force can be further enhanced by positioning the rack shaft 14 serving as the steering rack member behind the axle as in the present embodiment.
  • the present invention can be similarly applied to a suspension device having a link structure other than the compression type and the tension type.
  • the suspension device 1B is applied to a front wheel suspension device that is a steered wheel
  • the suspension device 1B may be applied to a rear wheel suspension device that is a non-steered wheel.
  • the tension rod and the compression rod are deflected by the lateral force, and the intersection point in the vehicle top view moves, and the wheel against the vehicle body moves. The direction changes (see FIGS. 8 and 22).
  • the lower link member along the axle has less movement in the front-rear direction due to the lateral force
  • the other lower link member installed at an angle in the front-rear direction with respect to the axle has a greater movement in the front-rear direction due to the lateral force.
  • the first link member and the second link member that connect the wheel hub mechanism and the vehicle body are arranged below the axle in the vehicle vertical direction so as to intersect with each other when viewed from above the vehicle.
  • the link member bends due to the lateral force during turning, and the direction of the wheel relative to the vehicle body can be changed by moving the intersection of the link member when the vehicle is viewed from above. Therefore, the target lateral force compliance steer can be realized.
  • the suspension device 1B is applied to a front wheel suspension device that is a steered wheel has been described as an example.
  • the suspension device 1B can also be applied to a rear wheel suspension device that is a steered wheel.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction.
  • the kingpin axis defined by this virtual lower pivot point is set so that it passes through the tire contact surface at the neutral position of the steering wheel, and the caster trail is positioned within the tire contact surface.
  • the kingpin shaft is set to pass through the tire ground contact surface at the neutral position of the steering wheel, and the caster trail is set to be within the tire ground contact surface.
  • the caster trail is zero.
  • the setting condition of the position through which the kingpin shaft passes or the caster trail is limited to the range from the center of the tire contact surface to the front end of the tire contact surface. (effect) If the position through which the kingpin shaft passes or the caster trail is set from the center of the tire contact surface to the front end of the tire contact surface, it is possible to ensure both straightness and a reduction in the weight of the steering operation. That is, maneuverability and stability can be improved.
  • the rectilinear advance guarantee part SG is comprised by the turning angle control part 52, the rectilinear advance complementation part 53, and the disturbance compensation part 54, and it is on the right or left from the state which maintains the neutral state.
  • the straight turning guarantee control that adds the straight running guarantee control value ⁇ a to the target turning angle ⁇ * during the initial response period T1 is not performed, and the target turning angle ⁇ * is directly used as the turning angle.
  • the case of inputting to the deviation calculation unit 58 has been described.
  • the present invention is not limited to the above-described configuration, and the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4 is changed in the steering start state in which steering is started from the neutral state to the right or the left.
  • a rotation angle difference may occur between the rotation angle ⁇ mo detected by the rudder actuator rotation angle sensor 9.
  • the turning actuator 8 in order to ensure straight traveling performance, it is preferable that the turning actuator 8 generates a torque that compensates for the rotation angle difference between the steering angle ⁇ s and the rotation angle ⁇ mo.
  • a straightness compensation unit 111 independent of the straightness guaranteeing part SG.
  • the straightness compensation value Asc output from the straightness compensation unit 111 is added by the adder 57 to the post-addition target turning angle ⁇ * a output from the adder 56e.
  • an actual turning angle is calculated based on the rotation angle ⁇ mo of the turning actuator 8 detected by the turning actuator rotation angle sensor 9, and the calculated actual turning angle is calculated.
  • the straightness compensation value Asc corresponding to the actual turning angle is calculated with reference to a control map representing the relationship between the actual turning angle and the straightness compensation value Asc set in advance.
  • the rack axial force of the rack shaft 14 is detected by a rack axial force sensor such as a strain gauge, or the rack axial force is estimated,
  • the straightness compensation value Asc is calculated with reference to a control map representing the relationship with the straightness compensation value Asc.
  • the actual turning angle is calculated based on the rotation angle ⁇ mo of the turning actuator 8 detected by the turning actuator rotation angle sensor 9, and the calculated actual turning angle is calculated. Is within a range of a predetermined value or less centered on the neutral position, a preset straight value compensation value Asc is added to the target turning angle ⁇ * a after addition by the adder 57.
  • the straightness ensuring control for adding the straightness ensuring control value ⁇ a to the target turning angle ⁇ * at the time when the initial period ends is immediately started on the step-shaped characteristic line L10.
  • the present invention is not limited to the above, and as shown by the characteristic line L12 shown by the one-dot chain line in FIG. You may make it start a property guarantee process.
  • the straight travel performance ensuring control value ⁇ a may be gradually increased before the end of the initial period.
  • the straightness ensuring process may be started by gradually increasing the straightness ensuring control value with a linear characteristic line L13 having a predetermined inclination.
  • control gain Ga is changed with the passage of time instead of setting the control gain Ga set by the gain adjusting unit 56c to “0” and “1”. Can be adjusted.
  • the gain adjustment unit 56c of the delay control unit 56 controls the control gain Ga during the initial period T1 in the steering start state in which the steering is started from the state where the steering wheel 2 maintains the neutral position.
  • the present invention is not limited to the above configuration.
  • the control gain Ga is set to “1” in the initial period T1
  • the control gain Ga is set to, for example, the intermediate period T2 and the late period T3 after the initial period T1. It is also possible to set “0.8” and set the control gain Ga to “1” in other periods, and change the straightness guarantee control mode of the suspension device 1B according to the traveling state of the vehicle.
  • FIG. 25 is a perspective view schematically showing the configuration of the suspension device 1B according to the second embodiment.
  • FIG. 26 is a plan view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG.
  • FIG. 27 is a (a) partial front view and (b) partial side view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG. 25 (a) a partial plan view (left front wheel) and (b) a tire ground contact surface (right front wheel).
  • the suspension device 1B is a compression-type suspension device that suspends the wheels 17FR and 17FL attached to the wheel hub mechanism WH, and is an axle that rotatably supports the wheels 17FR and 17FL.
  • An axle carrier 33 having an axle) 32, a plurality of link members arranged in the vehicle body width direction from a support portion on the vehicle body side and connected to the axle carrier 33, and a spring member 34 such as a coil spring.
  • the plurality of link members include a transverse link (transverse link member) 137 and a compression link (compression link member) 138, a tie rod (tie rod member) 15, and a strut (spring member 34 and shock absorber 40) which are lower link members.
  • the suspension device 1B is a strut type suspension, and the upper end of the strut in which the spring member 34 and the shock absorber 40 are integrated is connected to a support portion on the vehicle body side that is located above the axle 32 (hereinafter referred to as “the suspension member 1B”).
  • the upper end of the strut is appropriately referred to as an “upper pivot point”).
  • the transverse link 137 and the compression link 138 constituting the lower link connect the support portion on the vehicle body side located below the axle 32 and the lower end of the axle carrier 33.
  • the transverse link 137 and the compression link 138 are I arms made of independent members.
  • the transverse link 137 and the compression link 138 are connected to the vehicle body side by one support portion, and are connected to the axle 32 side by one attachment portion.
  • transverse link 137 and the compression link 138 in the present embodiment connect the vehicle body 1A and the axle 32 side (axle carrier 33) in a state of crossing each other (hereinafter, the transverse link 137 and the compression link 138 are connected to each other).
  • the intersection of the virtual links that make up is referred to as “lower pivot point” as appropriate.
  • the transverse link 137 is installed substantially parallel to the axle, and the wheel side support point Ta of the transverse link 137 is rearward in the vehicle longitudinal direction from the wheel center (axle) in the vehicle top view.
  • the compression link 138 is installed to be inclined with respect to the axle (arranged so that the wheel side support point is on the front side and the vehicle body side support point is on the rear side) than the transverse link 137.
  • the wheel side support point Ca of the compression link 138 is on the front side in the vehicle front-rear direction with respect to the wheel center.
  • the vehicle body side support point Tb of the transverse link 137 is on the rear side in the vehicle front-rear direction with respect to the wheel side support point Ca of the compression link 138.
  • the vehicle body side support point Cb of the compression link 138 is on the rear side in the vehicle longitudinal direction with respect to the wheel side support point Ta of the transverse link 137.
  • the transverse link 137 When such a link arrangement is used, when a centrifugal force directed toward the outside of the vehicle body turns is applied to the tire ground contact center point (force point) O at the time of turning, a lateral force directed toward the turning center against the centrifugal force is exerted. Can be mainly handled by the transverse link 137. Further, in the above-described link arrangement, the vehicle body side support point Tb of the transverse link 137 is positioned on the front side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center. Therefore, when a lateral force (force inward to the vehicle) is input to the wheel, the wheel side support point Ta of the transverse link 137 moves inward of the vehicle, and the wheel side support point Ca of the compression link 138 faces outward of the vehicle. Moving. Therefore, it is possible to realize the compliance steer that directs the wheels in the toe-out direction with respect to the input lateral force.
  • the tie rod 15 is positioned below the axle 32 and connects the steering rack member 14 and the axle carrier 33.
  • the steering rack member 14 transmits the rotational force (steering force) input from the steering wheel 2 to steer.
  • Generate axial force for Accordingly, the tie rod 15 applies an axial force in the vehicle width direction to the axle carrier 33 in accordance with the rotation of the steering wheel 2, and the wheels 17FR and 17FL are steered through the axle carrier 33.
  • the king pin shaft of the suspension device 1B passes through the tire ground contact surface in a state where the steering wheel is in the neutral position, so that the caster trail is within the tire ground contact surface. It is set to be located. More specifically, in the suspension device 1B in the present embodiment, the caster angle is set to a value close to zero, and the kingpin axis is set so that the caster trail approaches zero. Thereby, the tire twisting torque at the time of turning can be reduced, and the moment around the kingpin axis can be further reduced.
  • the scrub radius is a positive scrub with zero or more. As a result, a caster trail corresponding to the scrub radius is generated with respect to the tire skidding angle ⁇ during turning, and thus straight running performance can be ensured.
  • the transverse link 137 and the compression link 138 which are lower link members, connect the vehicle body 1A and the axle 32 side (lower end of the axle carrier 33) in a state of crossing each other.
  • the kingpin inclination angle can be reduced and the scrub radius can be increased toward the positive scrub as compared to a structure in which the transverse link 137 and the compression link 138 do not intersect. Therefore, the tire twisting torque at the time of turning can be reduced, and the rack axial force required for turning can be reduced.
  • the virtual lower pivot point moves to the inside of the vehicle body due to the lateral force acting on the wheel at the time of turning, it is possible to improve the straightness by the self-aligning torque (SAT).
  • SAT self-aligning torque
  • the suspension geometry in the suspension device 1B will be examined in detail.
  • (Analysis of rack axial force component) The relationship between the rack stroke and the rack axial force during turning is as shown in FIG.
  • the rack axial force component mainly includes a tire twisting torque and a wheel lifting torque. Of these, the tire twisting torque is dominant. Therefore, the rack axial force can be reduced by reducing the torsional torque of the tire.
  • the locus of the center of the tire contact surface at the time of turning is the same as that in FIG. In this FIG. 6, the case where the movement amount of the tire ground contact surface center at the time of turning is large and the case where it is small are shown together. From the analysis result of the rack axial force component, in order to reduce the rack axial force, it is effective to minimize the tire twisting torque at the time of turning. In order to minimize the tire twisting torque at the time of turning, as shown in FIG. 6, the locus at the center of the tire contact surface may be made smaller. That is, the tire torsion torque can be minimized by matching the center of the tire contact surface with the kingpin contact point. Specifically, it is effective to set the caster trail to 0 mm and the scrub radius to 0 mm or more.
  • An isoline diagram showing an example of the rack axial force distribution at the coordinates with the kingpin tilt angle and the scrub radius as axes is the same as that shown in FIG.
  • FIG. 7 an isoline in the case where the rack axial force is small, medium and large is shown as an example.
  • the kingpin tilt angle increases with respect to tire torsion torque input, the rotational moment increases and the rack axial force increases. Therefore, it is desirable to set the kingpin tilt angle to be smaller than a certain value, but from the relationship with the scrub radius, for example, if the kingpin tilt angle is 15 degrees or less, the rack axial force can be reduced to a desired level.
  • the steering actuator 8 when the kingpin tilt angle is limited to a certain range, when the steering actuator 8 is used for turning, it is possible to prevent the driver from feeling heavy on the steering operation. Further, the kickback due to the external force from the road surface can be countered by the steering actuator 8, so that the influence on the driver can be avoided. That is, maneuverability and stability can be improved.
  • the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force, so that the maneuverability and stability can be improved. Further, since the moment around the kingpin axis can be further reduced, the load applied to the rack shaft 14 and the tie rod 15 can be reduced, and the members can be simplified. Further, as the steering actuator 8 for realizing the steer-by-wire, one having a lower driving ability can be used, and the cost and weight of the vehicle can be reduced.
  • the scrub radius is increased, and the straightness by the self-aligning torque (SAT) can be improved.
  • the support point of the lower link member can be located close to the center of the wheel, so that the weight of the axle carrier 33 can be reduced.
  • the transverse link 137 is installed substantially in parallel with the axle, and the wheel side support point Ta of the transverse link 137 is set to the rear side in the vehicle front-rear direction from the wheel center in the vehicle top view.
  • the compression link 138 is installed to be inclined with respect to the axle with respect to the transverse link 137 (arranged so that the wheel side support point is on the front side and the vehicle body side support point is on the rear side).
  • the wheel side support point Ca of the compression link 138 is set to the front side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center.
  • the vehicle body side support point Tb of the transverse link 137 is set to the rear side in the vehicle longitudinal direction from the wheel side support point Ca of the compression link 138.
  • the vehicle body side support point Cb of the compression link 138 is set to the rear side in the vehicle longitudinal direction with respect to the wheel side support point Ta of the transverse link 137.
  • the transverse force input to the wheels can be mainly handled by the transverse link 137.
  • the vehicle body side support point Tb of the transverse link 137 is positioned on the front side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center. Therefore, when a lateral force (force inward to the vehicle) is input to the wheel, the wheel side support point Ta of the transverse link 137 moves inward of the vehicle, and the wheel side support point Ca of the compression link 138 faces outward of the vehicle. Moving. Therefore, it is possible to realize the compliance steer that directs the wheels in the toe-out direction with respect to the input lateral force.
  • FIG. 30 is a diagram showing (a) lateral force compliance steer and (b) lateral stiffness in the suspension device 1B according to the present invention and a comparative example.
  • a compression type suspension in which the lower link members do not intersect is assumed as a comparative example.
  • the lateral force compliance steer is improved by 35% compared to the comparative example (broken line in FIG. 30).
  • the stiffness is improved by 29%.
  • the wheels 17FR, 17FL, 17RR, and 17RL correspond to the tire wheel, the tire, and the wheel hub mechanism WH
  • the transverse link 137 corresponds to the transverse link member as the first link member
  • the compression The link 138 corresponds to a compression link member as the second link member.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction, so that the moment around the kingpin axis can be further reduced. Therefore, the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force. Therefore, the rack axial force during steering can be reduced in the vehicle suspension apparatus.
  • the connecting portion between the transverse link member and the vehicle body is located rearward in the vehicle front-rear direction than the connecting portion between the compression link member and the wheel hub mechanism WH. Therefore, it is possible to determine the direction of rotation when a lateral force is input in one direction while making the transverse link member substantially parallel to the axle.
  • the transverse link member is disposed along the axle, and the compression link member is more connected to the wheel side connecting portion.
  • the cross section of the transverse link member and the compression link member are installed to intersect with the transverse link member so that the connecting portion on the front side and the vehicle body side is on the rear side. The virtual lower pivot point is moved inward of the vehicle.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction, so that the moment around the kingpin axis can be further reduced. Therefore, the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force. Therefore, the rack axial force during steering can be reduced in the vehicle suspension apparatus.
  • the steered wheel by the steer-by-wire system is suspended by the vehicle suspension device. Therefore, the steering actuator in the steer-by-wire system can be used to perform control corresponding to the setting of the kingpin axis in the present invention, and the maneuverability and stability can be improved.
  • the effect of the control / drive circuit is the same as that of the first embodiment described above.
  • FIG. 31 is a perspective view schematically showing the configuration of the suspension device 1B according to the third embodiment.
  • FIG. 32 is a plan view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG.
  • FIG. 33 is a (a) partial front view and (b) partial side view schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG.
  • FIG. 34 is a diagram schematically showing the configuration of the suspension device 1B of FIG. 31 (a) a partial plan view (left front wheel) and (b) a tire ground contact surface (right front wheel).
  • the suspension device 1B is a tension type suspension device that suspends the wheels 17FR and 17FL attached to the wheel hub mechanism WH, and is an axle that rotatably supports the wheels 17FR and 17FL.
  • An axle carrier 33 having an axle) 32, a plurality of link members arranged in the vehicle body width direction from a support portion on the vehicle body side and connected to the axle carrier 33, and a spring member 34 such as a coil spring.
  • the plurality of link members are a transverse link member (transverse link member as a first link member) 237, a tension link (tension link member as a second link member) 238, and a tie rod (tie rod member). 15 and struts (spring member 34 and shock absorber 40).
  • the suspension device 1B is a strut type suspension, and the upper end of the strut in which the spring member 34 and the shock absorber 40 are integrated is connected to a support portion on the vehicle body side that is located above the axle 32 (hereinafter referred to as “the suspension member 1B”).
  • the upper end of the strut is appropriately referred to as an “upper pivot point”).
  • the transverse link 237 and the tension link 238 constituting the lower link connect the support portion on the vehicle body side located below the axle 32 and the lower end of the axle carrier 33.
  • the transverse link 137 and the tension link 238 are I arms made of independent members.
  • the transverse link 237 and the tension link 238 are connected to the vehicle body side at one support portion, and are connected to the axle 32 side at one attachment portion. Further, the transverse link 237 and the tension link 238 in the present embodiment connect the vehicle body 1A and the axle 32 side (axle carrier 33) in a state of crossing each other (hereinafter, the transverse link 237 and the tension link 238 are connected to each other).
  • the intersection of the virtual links that make up is referred to as “lower pivot point” as appropriate.)
  • the transverse link 237 can mainly receive the lateral force toward the turning center so as to resist. Further, in the above-described link arrangement, the vehicle body side support point Tb of the transverse link 237 is positioned on the rear side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center. Therefore, when a lateral force (vehicle inward force) is input to the wheel, the wheel side support point Ta of the transverse link 237 moves inward of the vehicle, and the wheel side support point Ca of the tension link 238 faces outward of the vehicle. Moving. Therefore, it is possible to realize a compliance steer that directs the wheels in the toe-in direction with respect to the input lateral force.
  • a lateral force vehicle inward force
  • the king pin shaft of the suspension device 1B is set so as to pass through the tire ground contact surface with the steering wheel 2 in the neutral position, and the caster trail is connected to the tire. It is set to be located in the ground. More specifically, in the suspension device 1B in the present embodiment, the caster angle is set to a value close to zero, and the kingpin axis is set so that the caster trail approaches zero. Thereby, the tire twisting torque at the time of turning can be reduced, and the moment around the kingpin axis can be further reduced.
  • the scrub radius is a positive scrub with zero or more. As a result, a caster trail corresponding to the scrub radius is generated with respect to the tire side slip angle at the time of turning, so that straight traveling performance can be ensured.
  • FIG. 35 is a schematic diagram showing an example in which the suspension device 1B is configured by a tension type suspension device.
  • the tension type suspension device when the lower link member is a double pivot method in which the lower link members intersect with each other, each lower link member turns by rotating forward of the vehicle around the vehicle body side support point. Steering as an outer wheel is possible (in a broken line state).
  • the virtual lower pivot point is the point where the lower link member intersects, but since the virtual lower pivot point can be formed inside the vehicle body rather than the suspension type where the lower link member does not intersect, the initial scrub radius is set in the positive scrub direction. Can be bigger.
  • the virtual lower pivot point moves to the outside of the vehicle body.
  • the virtual lower pivot point moves to the vehicle body outer side direction than the tire center line, so the scrub radius is within the range of the positive scrub.
  • the rack axial force value can be set smaller than that of a tension type suspension device in which the lower link members do not intersect.
  • the wheel hub mechanism WH and the vehicle body are connected below the vehicle axle in the vertical direction of the vehicle, and a transverse link member disposed along the axle is provided.
  • the connecting portion with the vehicle body is positioned in front of the connecting portion between the transverse link member and the vehicle body in the vehicle front-rear direction, and the connecting portion with the wheel hub mechanism WH is the transverse link member and the wheel hub mechanism.
  • a tension link member is provided that is located rearward in the vehicle front-rear direction with respect to the connecting portion with the WH.
  • the connecting portion between the transverse link member and the wheel hub mechanism WH is positioned in front of the vehicle front-rear direction with respect to the axle, and the connecting portion with the vehicle body is positioned rearward in the vehicle front-rear direction with respect to the axle. Therefore, when the lateral force as the turning outer wheel is inputted, the connecting portion between the transverse link member and the wheel hub mechanism WH can be moved inward of the vehicle, so that the toe-in characteristic can be given to the turning outer wheel.
  • the connecting portion between the transverse link member and the vehicle body is located forward of the connecting portion between the tension link member and the wheel hub mechanism WH in the vehicle front-rear direction. Therefore, it is possible to determine the direction of rotation when a lateral force is input in one direction while making the transverse link member substantially parallel to the axle.
  • the connecting portion between the tension link member and the wheel hub mechanism WH is located rearward in the vehicle longitudinal direction from the axle, and the connecting portion with the vehicle body is located in the vehicle longitudinal direction from the connecting portion between the transverse link member and the wheel hub mechanism WH. Located in front. With such a configuration, the inclination angle of the tension link member with respect to the axle can be increased, and the position of the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body.
  • the transverse link member is disposed along the axle, and the tension link member is more connected to the wheel side connecting portion. It is installed so as to intersect with the transverse link member so that the connecting portion on the rear side and the vehicle body side is on the front side, and a hypothesis consisting of the intersection of the transverse link member and the tension link member with respect to the lateral force inward of the vehicle Move the lower pivot point outward.
  • the tension link and the compression link are deflected by the lateral force, and the intersection point in the vehicle top view moves, and the wheel against the vehicle body moves.
  • the direction changes (see FIGS. 29 and 35). That is, the lower link member along the axle has less movement in the front-rear direction due to the lateral force, and the other lower link member installed at an angle in the front-rear direction with respect to the axle has a greater movement in the front-rear direction due to the lateral force. .
  • the tension-type suspension device 1B according to the second embodiment is effective when used as a rear wheel suspension device because it can achieve the characteristic of directing the turning outer wheel in the toe-in direction.
  • the first link member and the second link member which connect the wheel hub mechanism WH and the vehicle body, are arranged below the axle in the vehicle vertical direction so as to intersect with each other when viewed from above the vehicle.
  • the link member bends due to the lateral force during turning, and the direction of the wheel relative to the vehicle body can be changed by moving the intersection of the link member when the vehicle is viewed from above. Therefore, the target lateral force compliance steer can be realized.
  • the plurality of link members are a transverse link member (transverse link member as a first link member) 337, a compression link (compression link member as a second link member) 338, and a tie rod (tie rod member).
  • 15 and struts (spring member 34 and shock absorber 40) ST are a transverse link member (transverse link member as a first link member) 337, a compression link (compression link member as a second link member) 338, and a tie rod (tie rod member).
  • 15 and struts (spring member 34 and shock absorber 40) ST are a transverse link member (transverse link member as a first link member) 337, a compression link (compression link member as a second link member) 338, and a tie rod (tie rod member).
  • 15 and struts (spring member 34 and shock absorber 40) ST are a strut suspension, and the upper end of the strut ST, in which the spring member 34 and the shock absorber 40 are
  • the transverse link 337 and the compression link 338 constituting the lower link connect the support portion on the vehicle body side located below the axle 32 and the lower end of the axle carrier 33.
  • the transverse link 337 and the compression link 338 are I arms made of independent members.
  • the transverse link 337 and the compression link 338 are connected to the vehicle body side by a single support portion, and are connected to the axle 32 side by a single attachment portion.
  • the transverse link 337 and the compression link 338 in the present embodiment connect the vehicle body 1A and the axle 32 side (axle carrier 33) in a state of crossing each other (hereinafter, the transverse link 337 and the compression link 338 are connected to each other).
  • the intersection of the virtual links that make up is referred to as “lower pivot point” as appropriate.)
  • the transverse link 337 is installed substantially parallel to the axle, and the wheel side support point Ta of the transverse link 337 is rearward in the vehicle longitudinal direction from the wheel center (axle) in the vehicle top view.
  • the compression link 138 is installed to be inclined with respect to the axle (arranged so that the wheel side support point is on the front side and the vehicle body side support point is on the rear side) than the transverse link 337.
  • the wheel side support point Ca of the compression link 338 is the front side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center.
  • the vehicle body side support point Tb of the transverse link 137 is on the rear side in the vehicle longitudinal direction with respect to the wheel side support point Ca of the compression link 338.
  • the vehicle body side support point Cb of the compression link 338 is on the rear side in the vehicle front-rear direction with respect to the wheel side support point Ta of the transverse link 337.
  • the transverse link 337 can mainly receive the lateral force toward the turning center so as to resist.
  • the vehicle body side support point Tb of the transverse link 337 is positioned on the front side in the vehicle front-rear direction with respect to the wheel center. Therefore, when lateral force (force inward to the vehicle) is input to the wheels, the wheel side support point Ta of the transverse link 337 moves inward of the vehicle, and the wheel side support point Ca of the compression link 338 is directed outward of the vehicle. Moving. Therefore, it is possible to realize the compliance steer that directs the wheels in the toe-out direction with respect to the input lateral force. That is, it is possible to ensure the lateral compliance steer of the vehicle.
  • the tie rod 15 is located below the axle 32 and connects the rack shaft 14 and the axle carrier 33.
  • the rack shaft 14 transmits a rotational force (steering force) input from the steering wheel 2 and is used for turning. Generate axial force. Accordingly, the tie rod 15 applies an axial force in the vehicle width direction to the axle carrier 33 in accordance with the rotation of the steering wheel 2, and the wheels 17FR and 17FL are steered through the axle carrier 33.
  • the support point Xa on the wheel side (axle carrier 33 side) of the tie rod 15 is the wheel side support of the transverse link 337 and the compression link 338 in the vehicle top view shown in FIG. It is located outside the points Ta and Ca in the vehicle width direction. Further, the vehicle body side support point Xb (ball joint position) of the tie rod 15 is located on the front side in the vehicle front-rear direction with respect to the wheel side support point Xa.
  • the wheel-side support point Ca of the compression link 338 is located on the front side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center, and the wheel-side support point Ta on the transverse link 337 is located on the vehicle longitudinal direction rear side from the wheel center.
  • the vehicle body side support point Ta of the transverse link 337 is rearward in the vehicle longitudinal direction from the wheel side support point Ca of the compression link 338, and the vehicle body side support point Cb of the compression link 338 is the wheel side support point Ta of the transverse link 337. It is located on the rear side in the vehicle longitudinal direction.
  • the kingpin shaft KS of the suspension device 1B is set so as to pass through the tire contact surface in a state where the steering wheel 2 is in the neutral position. Is located within the tire ground contact surface. More specifically, in the suspension device 1B in the present embodiment, the caster angle is set to a value close to zero, and the kingpin axis is set so that the caster trail approaches zero. Thereby, the tire twisting torque at the time of turning can be reduced, and the moment around the kingpin axis can be further reduced.
  • the scrub radius is a positive scrub with zero or more. As a result, a caster trail corresponding to the scrub radius is generated with respect to the tire side slip angle at the time of turning, so that straight traveling performance can be ensured.
  • the transverse link 337 and the compression link 338 which are lower link members, connect the vehicle body 1A and the axle 32 side (lower end of the axle carrier 33) in a state of crossing each other.
  • the kingpin inclination angle can be reduced and the scrub radius can be increased toward the positive scrub as compared to the structure in which the transverse link 337 and the compression link 338 do not intersect. Therefore, the tire twisting torque at the time of turning can be reduced, and the rack axial force required for turning can be reduced.
  • the virtual lower pivot point moves to the inside of the vehicle body due to the lateral force acting on the wheel at the time of turning, it is possible to improve the straightness by the self-aligning torque (SAT).
  • SAT self-aligning torque
  • the rack axial force component mainly includes the tire twisting torque and the wheel lifting torque. Of these, the torsional torque of the tire is dominant. Therefore, the rack axial force can be reduced by reducing the torsional torque of the tire.
  • trajectory of the tire ground-contact center at the time of turning shows the case where the movement amount of the tire ground-contact center at the time of steering is large and the case where it is small in FIG. 6 mentioned above.
  • the rack axial force component in order to reduce the rack axial force, it is effective to minimize the tire twisting torque at the time of turning.
  • the locus at the center of the tire contact surface may be made smaller. That is, the tire torsion torque can be minimized by matching the center of the tire contact surface with the kingpin contact point. Specifically, it is effective to set the caster trail to 0 mm and the scrub radius to 0 mm or more.
  • FIG. 40 is a schematic diagram illustrating an example in which the suspension device 1B is configured by a compression-type suspension device. That is, in the example shown in FIG. 40, the transverse link 337 (tension rod) is connected to the vehicle body at a position where the transverse link 337 (tension rod) extends along the axle, and the compression link 338 (compression rod) extends rearward from the axle.
  • the transverse link 337 tension rod
  • the compression link 338 compression rod
  • the wheel center moves to the inside of the turn at the time of turning in the vehicle top view. Therefore, the effect of reducing the rack axial force can be further enhanced by positioning the rack shaft 14 in front of the axle as in the present embodiment.
  • the relation between the toe angle and the scrub radius in the case of the compression type suspension device in which the lower link members do not intersect and the present invention is as shown in FIG.
  • the setting of the kingpin axis is a positive scrub and the initial scrub radius can be secured larger than when the lower link member is not crossed, so that the effect on the straightness by bringing the caster angle closer to 0 is achieved. Is reduced.
  • the steer-by-wire system since the steer-by-wire system is adopted, it is possible to ensure the final straightness by the steered actuator 8.
  • the two lower link members are I-arms.
  • the transverse link 337 is installed along the vehicle width direction from the axle carrier 33
  • the compression link 338 is installed obliquely from the lower end of the axle carrier 33 to the vehicle rear side so as to intersect the transverse link 337.
  • the wheel side support point Ta of the transverse link 337 is the vehicle longitudinal direction rear side from the wheel center
  • the wheel side support point Ca of the compression link 338 is the vehicle longitudinal direction front side from the wheel center. .
  • the transverse link 337 can bear more lateral force input to the wheels during steering or the like. Further, when a lateral force inward of the vehicle is input when the outer wheel turns, the transverse link 337 rotates toward the vehicle inner side and the compression link 338 rotates toward the vehicle outer side. Can have toe-out characteristics.
  • a straight line connecting the vehicle body side support point and the wheel side support point is assumed for each lower link member. Then, the intersection of these straight lines becomes the lower link virtual lower pivot point.
  • a straight line connecting the virtual lower pivot point and the upper pivot point formed by the upper end of the strut is a kingpin axis.
  • the kingpin shaft is set so as to pass through the tire contact surface in a state where the steering wheel 2 is in the neutral position, and the caster trail is set to be positioned in the tire contact surface.
  • the steering actuator 8 when the kingpin tilt angle is limited to a certain range, when the steering actuator 8 is used for turning, it is possible to prevent the driver from feeling heavy on the steering operation. Further, the kickback due to the external force from the road surface can be countered by the steering actuator 8, thereby avoiding the influence on the driver. That is, maneuverability and stability can be improved.
  • the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force, so that the maneuverability and stability can be improved. Further, since the moment around the kingpin axis can be further reduced, the load applied to the rack shaft 14 and the tie rod 15 can be reduced, and the members can be simplified. Further, as the steering actuator 8 for realizing the steer-by-wire, one having a lower driving ability can be used, and the cost and weight of the vehicle can be reduced.
  • the configuration of the present invention when compared with a conventional steer-by-wire type suspension device, is approximately 10% in weight and approximately 50% in cost mainly due to simplification of the lower link member and downsizing of the steering actuator 8. Can be reduced.
  • the caster trail is increased at the time of turning, it is possible to suppress the turning angle from being increased during turning in which high lateral acceleration is generated.
  • the transverse force input to the wheels can be mainly handled by the transverse link 337.
  • the vehicle body side support point Tb of the transverse link 337 is positioned on the front side in the vehicle front-rear direction with respect to the wheel center. Therefore, when lateral force (force inward to the vehicle) is input to the wheels, the wheel side support point Ta of the transverse link 337 moves inward of the vehicle, and the wheel side support point Ca of the compression link 338 is directed outward of the vehicle. Moving. Therefore, it is possible to realize the compliance steer that directs the wheels in the toe-out direction with respect to the input lateral force.
  • FIG. 41 is a diagram showing (a) lateral force compliance steer and (b) lateral stiffness in the suspension device 1B according to the present invention and a comparative example.
  • a compression type suspension in which the lower link members do not intersect is assumed as a comparative example.
  • the lateral force compliance steer is improved by 35% compared to the comparative example (broken line in FIG. 41).
  • the stiffness is improved by 29%.
  • FIG. 42 is a diagram showing the longitudinal force compliance steer in the suspension device 1B according to the present invention and the comparative example.
  • a compression type suspension in which the lower link members do not intersect is assumed as a comparative example.
  • the longitudinal force compliance steer is improved by 28% compared to the comparative example (broken line in FIG. 42). .
  • the transverse link 437 is installed substantially parallel to the axle, and the wheel side support point Ta of the transverse link 437 is the front side in the vehicle front-rear direction from the wheel center (axle) in the vehicle top view. It has become.
  • the tension link 438 is installed so as to be inclined with respect to the axle (arranged so that the wheel side support point is on the rear side and the vehicle body side support point is on the front side) than the transverse link 437.
  • the wheel side support point Ca of the tension link 438 is on the rear side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center.
  • the vehicle body side support point Tb of the transverse link 437 is on the vehicle front-rear direction front side with respect to the wheel side support point Ca of the tension link 438.
  • the vehicle body side support point Cb of the tension link 438 is on the front side in the vehicle front-rear direction with respect to the wheel side support point Ta of the transverse link 437.
  • the transverse link 437 can mainly receive the lateral force toward the turning center so as to resist. Further, in the above-described link arrangement, the vehicle body side support point Tb of the transverse link 437 is positioned on the rear side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center. Therefore, when a lateral force (vehicle inward force) is input to the wheels, the wheel side support point Ta of the transverse link 437 moves inward of the vehicle, and the wheel side support point Ca of the tension link 438 faces outward of the vehicle. Moving. Therefore, it is possible to realize a compliance steer that directs the wheels in the toe-in direction with respect to the input lateral force.
  • a lateral force vehicle inward force
  • the support point Xa on the wheel side (axle carrier 33 side) of the tie rod 15 is the wheel side support of the transverse link 437 and the compression link 438 in the vehicle top view shown in FIG. It is located outside the points Ta and Ca in the vehicle width direction. Further, the vehicle body side support point Xb (ball joint position) of the tie rod 15 is located on the rear side in the vehicle longitudinal direction with respect to the wheel side support point Xa. As described above, the wheel side support point Ca of the tension link 438 is located on the rear side in the vehicle longitudinal direction from the wheel center, and the wheel side support point Ta on the transverse link 437 is located on the vehicle longitudinal direction front side from the wheel center. .
  • FIG. 47 is a schematic diagram showing an example in which the suspension device 1B is configured by a tension type suspension device.
  • the tension type suspension device when the lower link member is a double pivot method in which the lower link members intersect with each other, each lower link member turns by rotating forward of the vehicle around the vehicle body side support point. Steering as an outer wheel is possible (in a broken line state).
  • the virtual lower pivot point is the point where the lower link member intersects, but since the virtual lower pivot point can be formed inside the vehicle body rather than the suspension type where the lower link member does not intersect, the initial scrub radius is set in the positive scrub direction. Can be bigger.
  • the two lower link members are I-arms.
  • the transverse link 437 is installed along the vehicle width direction from the axle carrier 33, and the tension link 438 is installed obliquely from the lower end of the axle carrier 33 to the front side of the vehicle in a state of crossing the transverse link 437.
  • the wheel side support point Ta of the transverse link 437 is on the vehicle front-rear direction front side with respect to the wheel center
  • the wheel side support point Ca of the tension link 438 is on the vehicle front-rear direction rear side with respect to the wheel center. .
  • the vehicle body side support point Tb of the transverse link 437 is the vehicle front-rear direction front side of the wheel side support point Ca of the tension link 438
  • the vehicle body side support point Cb of the tension link 438 is the wheel side support point of the transverse link 437. It is on the front side in the vehicle longitudinal direction with respect to Ta.
  • the wheel side support point Xa of the tie rod 15 is located on the outer side in the vehicle width direction than the wheel side support points Ta and Ca of the transverse link 437 and the compression link 438 in the vehicle top view. Further, the vehicle body side support point Xb (ball joint position) of the tie rod 15 is located on the rear side in the vehicle longitudinal direction with respect to the wheel side support point Xa.
  • the wheel side support point Ta of the transverse link 437 is applied to the vehicle longitudinal force input to the tire contact point (vehicle backward force). Move outwards of the vehicle. Further, the wheel side support point Xa of the tie rod 15 rotates around the vehicle body side support point Xb and moves outward of the vehicle, and the wheel side support point Ca of the tension link 438 moves inward of the vehicle. Therefore, it is possible to realize a compliance steer that directs the wheels in the toe-out direction.
  • the transverse link 437 is installed substantially parallel to the axle, and the wheel-side support point Ta of the transverse link 437 is set to be closer to the vehicle than the wheel center in the vehicle top view.
  • the front side is the front-rear direction.
  • the tension link 438 is installed to be inclined with respect to the transverse link 437 (arranged so that the wheel side support point is on the rear side and the vehicle body side support point is on the front side).
  • the wheel side support point Ca of the tension link 438 is the rear side in the vehicle front-rear direction from the wheel center.
  • the support point Xa on the wheel side of the tie rod 15 is located on the outer side in the vehicle width direction than the support points Ta and Ca on the wheel side of the transverse link 437 and the compression link 438. Further, the vehicle body side support point Xb of the tie rod 15 is located on the rear side in the vehicle longitudinal direction with respect to the wheel side support point Xa.
  • the wheel side support of the transverse link 437 is applied to the vehicle longitudinal force (force toward the vehicle rear) input to the tire contact point.
  • Point Ta moves outward from the vehicle.
  • the wheel side support point Xa of the tie rod 15 rotates around the vehicle body side support point Xb and moves outward, and the wheel side support point Ca of the compression link 438 moves inward of the vehicle. Therefore, it is possible to realize a compliance steer that directs the wheels in the toe-out direction. Therefore, according to the present invention, in the vehicle suspension device, the compliance steer characteristic with respect to the force in the vehicle longitudinal direction can be made more appropriate.
  • the present invention has been described as being applied to a suspension device having a compression type and a tension type link structure. However, the present invention may be similarly applied to other types of suspension devices. it can.
  • the transverse link 437 corresponds to a transverse link member as a first link member
  • the tension link 438 corresponds to a tension link member as a second link member
  • the tie rod 15 corresponds to a tie rod member.
  • the wheel hub mechanism WH and the vehicle body are connected below the vehicle axle in the vertical direction of the vehicle, and a transverse link member disposed along the axle is provided.
  • the connecting portion with the vehicle body is positioned in front of the connecting portion between the transverse link member and the vehicle body in the vehicle front-rear direction, and the connecting portion with the wheel hub mechanism WH is the transverse link member and the wheel hub mechanism.
  • a tension link member is provided that is located rearward in the vehicle front-rear direction with respect to the connecting portion with the WH.
  • transverse link member and the compression link member are connected to the wheel hub mechanism WH on the outer side in the vehicle width direction than the connecting portion to the wheel hub mechanism WH, and the rear side in the vehicle longitudinal direction from the connecting portion to the wheel hub mechanism WH.
  • the tie rod member is connected to the steering rack member and steers the wheel.
  • the connecting portion on the wheel side of the transverse link member moves outwardly with respect to the rearward force in the vehicle front-rear direction input to the tire contact point.
  • the connecting portion on the wheel side of the tie rod member rotates around the connecting portion on the vehicle body side and moves outward of the vehicle, and the connecting portion on the wheel side of the compression link member moves inward of the vehicle. Therefore, it is possible to realize a compliance steer that directs the wheels in the toe-out direction. Therefore, in the vehicle suspension device, the compliance steer characteristic with respect to the force in the vehicle longitudinal direction can be made more appropriate.
  • the connecting portion between the transverse link member and the wheel hub mechanism WH is positioned in front of the vehicle front-rear direction with respect to the axle, and the connecting portion with the vehicle body is positioned rearward in the vehicle front-rear direction with respect to the axle. Therefore, when the lateral force as the turning outer wheel is inputted, the connecting portion between the transverse link member and the wheel hub mechanism WH can be moved inward of the vehicle, so that the toe-in characteristic can be given to the turning outer wheel.
  • the connecting portion between the transverse link member and the vehicle body is located forward of the connecting portion between the tension link member and the wheel hub mechanism WH in the vehicle front-rear direction. Therefore, it is possible to determine the direction of rotation when a lateral force is input in one direction while making the transverse link member substantially parallel to the axle.
  • the connecting portion between the tension link member and the wheel hub mechanism WH is located rearward in the vehicle longitudinal direction from the axle, and the connecting portion with the vehicle body is located in the vehicle longitudinal direction from the connecting portion between the transverse link member and the wheel hub mechanism WH. Located in front.
  • the transverse link member and the tension link member that connect the vehicle body and the wheel in a top view of the vehicle, the transverse link member is disposed along the axle, and the tension link member is more connected to the wheel side connecting portion. It is installed so as to intersect with the transverse link member so that the connecting portion on the rear side and the vehicle body side becomes the front side. Further, the tie rod member for turning the wheel is connected to the wheel hub mechanism WH on the outer side in the vehicle width direction than the connecting portion of the transverse link member and the tension link member to the wheel hub mechanism WH.
  • the tie rod member is arranged to be connected to the steering rack member on the rear side in the vehicle front-rear direction with respect to the connecting portion, and the connecting portion on the wheel side of the transverse link member is moved outwardly with respect to the longitudinal force in the rearward direction of the vehicle.
  • the wheel side connecting part is moved outwardly of the vehicle.
  • the connecting portion on the wheel side of the transverse link member moves outwardly with respect to the rearward force in the vehicle front-rear direction input to the tire contact point.
  • the connecting portion on the wheel side of the tie rod member rotates around the connecting portion on the vehicle body side and moves outward of the vehicle, and the connecting portion on the wheel side of the tension link member moves inward of the vehicle. Therefore, it is possible to realize a compliance steer that directs the wheels in the toe-out direction. Therefore, in the vehicle suspension device, the compliance steer characteristic with respect to the force in the vehicle longitudinal direction can be made more appropriate.
  • the steered wheel by the steer-by-wire system is suspended by the vehicle suspension device. Therefore, the steering actuator in the steer-by-wire system can be used to perform control corresponding to the setting of the kingpin axis in the present invention, and the maneuverability and stability can be improved.
  • the suspension device 1B is applied to a suspension device for a front wheel that is a steered wheel.
  • the suspension device 1B is applied to a suspension device for a rear wheel that is a non-steered wheel. It is also possible to do.
  • the tension link and the compression link are deflected by the lateral force, and the intersection point in the vehicle top view moves, and the wheel against the vehicle body moves. The direction changes (see FIGS. 40 and 47).
  • the lower link member along the axle has less movement in the front-rear direction due to the lateral force
  • the other lower link member installed at an angle in the front-rear direction with respect to the axle has a greater movement in the front-rear direction due to the lateral force.
  • the tension-type suspension device 1B according to the fifth embodiment is effective when used as a suspension device for a rear wheel because it can realize the characteristic of directing the turning outer wheel in the toe-in direction.
  • the first link member and the second link member which connect the wheel hub mechanism WH and the vehicle body, are arranged below the axle in the vehicle vertical direction so as to intersect with each other when viewed from above the vehicle.
  • the link member bends due to the lateral force during turning, and the direction of the wheel relative to the vehicle body can be changed by moving the intersection of the link member when the vehicle is viewed from above. Therefore, the target lateral force compliance steer can be realized.
  • the suspension device 1B is applied to a front wheel suspension device that is a steered wheel.
  • the suspension device 1B is applied to a rear wheel suspension device that is a steered wheel.
  • the virtual lower pivot point can be brought closer to the inside of the vehicle body in the vehicle width direction. Since the kingpin axis defined by the virtual lower pivot point is set so that the caster trail is positioned within the tire ground contact surface, the moment around the kingpin axis can be further reduced. Accordingly, the steering can be performed with a smaller rack axial force, and the direction of the wheel can be controlled with a smaller force, so that the maneuverability and stability can be improved.
  • the caster trail shall be set in a tire ground-contact surface, and the case where a caster trail was made into the value close
  • the setting condition of the caster trail is limited to the range from the center of the tire contact surface to the front end of the tire contact surface. (effect) If the caster trail is set from the center of the tire contact surface to the front end of the tire contact surface, it is possible to ensure both straightness and a reduction in the weight of the steering operation. That is, maneuverability and stability can be improved.
  • the delay control unit 56 includes a steering start detection unit 56a, an adder 56e, a selection unit 56g, and a gain adjustment unit 56h.
  • the steering start detection unit 56a performs the right or left operation from the state in which the steering wheel 2 maintains the neutral state for a predetermined time such that the straight traveling state can be determined based on the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4.
  • the steering start detection signal Sss that is in the on state from when the steering is started until the next neutral position is detected is output to the selection unit 56g.
  • the selection unit 56g includes a normally closed fixed terminal ta and a normally open fixed terminal tb, and a movable terminal tc for selecting the fixed terminals ta and tb.
  • the straight travel performance ensuring control value ⁇ a output from the straight travel performance ensuring section SG is input to the movable terminal tc.
  • the normally closed fixed terminal ta is connected to the adder 56e through the second gain adjustment unit 56i.
  • the normally open fixed terminal tb is connected to the adder 56e via the first gain adjustment unit 56h.
  • the selection part 56g selects the normally closed fixed terminal ta by the movable terminal tc, when the steering start detection signal Sss output from the steering start detection part 56a is an OFF state.
  • the selection unit 56g selects the normally open fixed terminal tb as the movable terminal tc when the steering start detection signal Sss is in the on state.
  • the first gain adjustment unit 56h corresponds to the above-described initial response period T1 in which straightness ensuring control for the target turning angle ⁇ * is set in advance when the straightness ensuring control value ⁇ a is input through the selection unit 56g. For a predetermined time, for example, 0.1 second. That is, when the straightness ensuring control value ⁇ a is input through the selection unit 56g, the gain adjusting unit 56h stops outputting the straightness ensuring control value ⁇ a during the initial response period T1 of, for example, 0.1 seconds. (In other words, this corresponds to setting the control gain Ga in the second embodiment to “0”).
  • the gain adjustment unit 56h multiplies the straight travel guarantee control value ⁇ a by, for example, a control gain of “0.8” and outputs the result to the adder 56e (that is, the second embodiment). This corresponds to a state close to that when the control gain Ga is set to “1”).
  • the second gain adjusting unit 56i is configured to multiply the linearity ensuring control value ⁇ a by, for example, a control gain of “1” to sufficiently ensure the straightness during straight traveling.
  • the gains set by the first gain adjusting unit 56h and the second gain adjusting unit 56i are not limited to the range of 0 to 1, and can be set to arbitrary values according to the characteristics of the suspension device 1B. .
  • the steering start detection unit 56a does not detect the steering start from the neutral state, and therefore the selection unit 56g calculates the straight travel performance guarantee unit SG.
  • the straight travel guarantee ensuring control value ⁇ a is supplied to the second gain adjusting unit 56i. For this reason, the straightness ensuring control value ⁇ a is multiplied by the control gain of “1”, so that the straightness ensuring control value ⁇ a is supplied to the adder 56e as it is. For this reason, the straightness ensuring control value ⁇ a is added to the target turning angle ⁇ * , and good straightness ensuring control is performed.
  • the selection unit 56g is switched to the normally open fixed terminal tb, and the straight travel performance ensuring control value ⁇ a calculated by the straight travel performance securing unit SG is gain. It is supplied to the adjustment unit 56h. For this reason, the gain adjusting unit 56h stops the output of the straightness ensuring control value ⁇ a to the adder 56e during the initial response period T1 (for example, 0.1 second). Therefore, the start of the straight travel performance ensuring control by the straight travel performance ensuring control value ⁇ a with respect to the target turning angle ⁇ * is delayed.
  • the control gain Ga is set to “0.8” to become a value obtained by slightly suppressing the straight travel guarantee ensuring control value ⁇ a, which is supplied to the adder 56e to be the target. It is added to the turning angle ⁇ * . For this reason, the straight traveling guarantee ensuring control with respect to the target turning angle ⁇ * is started, and an ideal turning response characteristic can be obtained while suppressing the fluctuation occurring in the suspension device 1B.
  • the steering start detection signal Sss output from the steering start detection unit 56a is turned off.
  • the movable terminal tc returns to the normally closed fixed terminal ta side by the selection unit 56g, and the straight travel performance ensuring control value ⁇ a calculated by the straight travel performance securing section SG is supplied to the second gain adjustment section 56i and travels straight.
  • the property guarantee control value is supplied to the adder 56e as it is. Therefore, good straightness ensuring control with respect to the target turning angle ⁇ * is continued.
  • the initial response period T1 is set in the gain adjusting unit 56h, for example, 0.1 second. During this period, the output of the straight travel guarantee control value ⁇ a to the adder 56e is stopped. After that, after the initial response period T1 has elapsed, the output of the straightness ensuring control value ⁇ a to the adder 56e is started. For this reason, the effect similar to 1st Embodiment mentioned above can be acquired.
  • the steering start detection signal Sss output from the steering start detection unit 56a returns to the off state.
  • the movable terminal tc of the selection unit 56g is normally closed. Even when returning to the fixed terminal ta side, the straightness ensuring control value ⁇ a itself is a small value, so that the straightness ensuring control value does not become discontinuous, and smooth switching can be performed.
  • the present invention is not limited to the above-described configuration, and when the steering start detection unit 56a detects the steering start state, the pulsed steering start detection signal Sss is generated when the steering start state is detected.
  • a monostable circuit is interposed between the steering start detection unit 56a and the selection unit 56g that are in the on state from the time when the steering start is detected until the end of the late response period T3. Insert.
  • the movable terminal tc of the selection unit 56g may be switched to the normally open fixed terminal tb side from the start of steering until the end of the late response period T3.
  • the said 6th Embodiment demonstrated the case where the steering control apparatus 50 was comprised with hardware, it is not limited to this,
  • the target turning angle calculating part 51 and the straight travel guarantee part SG are included.
  • it may be configured by an arithmetic processing device such as a microcomputer, and the steering control processing shown in FIG. 49 may be executed by this arithmetic processing device.
  • step S21 the vehicle speed V, the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4, the driving forces TL and TR of the left and right wheels of the driving force control device 71, the steering Data necessary for calculation processing such as the steering torque Ts detected by the torque sensor 5 is read.
  • step S22 it is determined whether the steering wheel 2 is steered to the right or left from the state in which the steering wheel 2 holds the neutral position based on the steering angle ⁇ s, and the steering start state is determined. If not, the process proceeds to step S23.
  • step S23 it is determined whether or not the control flag F indicating the steering start control state is set to “1”.
  • the control flag F is reset to “0”
  • the process proceeds to step S24.
  • the control gain Ga is set to “1”
  • the process proceeds to step S25.
  • the target turning angle ⁇ * is calculated based on the vehicle speed V and the steering angle ⁇ s as in the target turning angle calculation unit 51 described above.
  • step S26 the process proceeds to step S26, and similarly to the above-described turning angle control unit 52, the left and right wheel driving forces TL and TR are multiplied by the compliance steer coefficient sf, and the displacement amount ⁇ fl of the steered wheels 17FL and 17FR due to the compliance steer. And ⁇ fr are calculated, and based on these, the compliance steer control value Ac is calculated.
  • the generated torque Th generated at the time of turning due to the torque steer phenomenon is estimated, the generated torque Th is subtracted from the steering torque Ts to calculate the self-aligning torque Tsa, and the self-aligning torque Tsa is calculated.
  • a self-aligning torque control value Asa is calculated by multiplying the predetermined gain Ksa.
  • step S28 the disturbance compensation value Adis is based on the rotation angle ⁇ mo of the steering actuator 8, the motor current imr detected by the motor current detector 61, and the steering torque Ts in the same manner as the disturbance compensator 54 described above. Is calculated.
  • step S29 the control gain Ga is added to the added value of the target turning angle ⁇ * , the compliance steer control value Ac, the self-aligning torque control value Asa, and the disturbance compensation value Adis according to the following equation (4).
  • the multiplied value is added to calculate the target turning angle ⁇ * a after the addition.
  • ⁇ * a ⁇ * + Ga (Ac + Asa + Adis) (4)
  • step S30 the process proceeds to step S30, where the calculated added target turning angle ⁇ * a is output to the turning angle deviation calculating unit 58 in FIG. 48, and then the process returns to step S21.
  • step S22 is the steering start state
  • step S31 the control flag F is set to “1”
  • step S32 the control flag F is set to “1”
  • the process directly proceeds to step S32.
  • step S32 as in step S24 described above, the target turning angle ⁇ * is calculated, and then the process proceeds to step S32 to determine whether or not a preset delay time (for example, 0.1 second) has elapsed.
  • a preset delay time for example, 0.1 second
  • the process proceeds to step S33, the control gain Ga is set to “0”, and then the process proceeds to step S25. If the determination result in step S32 indicates that the delay time has elapsed, the process proceeds to step S34, the control flag F is reset to “0”, then the process proceeds to step S25, and the determination result in step S32 is delayed.
  • the process directly proceeds to step S25.
  • step S35 it is determined whether or not the steering angle ⁇ s detected by the steering angle sensor 4 represents the neutral position of the steer wheel 2.
  • the process proceeds to step S36, the control flag F is reset to “0”, and then the process proceeds to step S25.
  • the control gain Ga is set to “1”. Therefore, the steering control is performed based on the straight traveling guarantee ensuring control value ⁇ a obtained by adding the compliance steering control value Ac, the self-aligning torque control value Asa, and the disturbance compensation value Adis to the target turning angle ⁇ * , and the suspension device 1B. Straightness is guaranteed.
  • the control gain Ga is set until the preset delay time elapses. Since it is set to “0”, only the target turning angle ⁇ * is output to the turning angle deviation calculating unit 58, and thereby the turning motor 8a constituting the turning actuator 8 is rotationally driven. For this reason, the high turning response of the suspension device itself is set as the initial turning response, and the high turning response can be obtained.
  • the control gain Ga is set to “0.8”, so that the target steering angle ⁇ * is set to the compliance steering control value Ac, the self-aligning torque control value Asa, and the disturbance compensation value Adis.
  • the turning motor 8a that constitutes the turning actuator 8 is rotationally driven by an added target turning angle ⁇ * a obtained by adding a value obtained by multiplying the straight traveling guarantee ensuring control value ⁇ a by the control gain Ga. For this reason, the high turning response of the suspension device is suppressed by the straightness ensuring control of the steer-by-wire system SBW, and an ideal turning response characteristic indicated by the characteristic curve L1 in FIG. 20A can be obtained.
  • step S25 corresponds to the target turning angle calculation unit 51
  • step S26 corresponds to the turning angle control unit 52
  • the process of step S27 corresponds to the straightness complementing unit 53.
  • the processing in step S28 corresponds to the disturbance compensation unit 54.
  • steps S24 to S28 and the processes of steps S25 to S29 correspond to the straight travel guarantee part SG
  • steps S22, S23, S31 to S33 and S29 correspond to the delay control part 56
  • the process of S37 corresponds to the steering response setting unit SRS.
  • the delay time ⁇ for starting the straight traveling guarantee control is varied. That is, in the seventh embodiment, as shown in FIG. 50, the delay control unit 56 is provided with a delay time setting circuit 56m. The delay time ⁇ set by the delay time setting circuit 56m is supplied to the monostable circuit 56b, and the pulse width corresponding to the delay time ⁇ is set.
  • the delay time setting circuit 56m includes a steering angular velocity calculation unit 56n, a first delay time calculation unit 56o, a second delay time calculation unit 56p, and an adder 56q.
  • the steering angular velocity calculation unit 56n receives the steering angle ⁇ s of the steering wheel 2 detected by the steering angle sensor 4, and calculates the steering angular velocity ⁇ sv by differentiating the steering angle ⁇ s.
  • the first delay time calculation unit 56o calculates the first delay time ⁇ 1 with reference to the first delay time calculation map shown in FIG. 51 based on the steering angular velocity ⁇ sv input from the steering angular velocity calculation unit 56n.
  • the first delay time ⁇ 1 is set to, for example, the minimum delay time ⁇ min1 (for example, 0.04 seconds) when the steering angular velocity ⁇ sv is from 0 to the predetermined set value ⁇ sv1.
  • the hyperbolic characteristic is such that the first delay time ⁇ 1 increases to the maximum delay time ⁇ max1 (for example, 0.06 seconds) as the steering angular velocity ⁇ sv increases.
  • a curve L31 is set.
  • the second delay time calculation unit 56p receives the vehicle speed V acquired by the vehicle parameter acquisition unit 21, and based on the vehicle speed V, refers to the second delay time calculation map shown in FIG. Calculate.
  • a characteristic line L32 is set.
  • the characteristic line L32 is set to a line segment L32a in which the second delay time ⁇ 2 maintains, for example, the minimum delay time ⁇ max2 (for example, 0.07 seconds) in a low vehicle speed state where the vehicle speed V is between 0 and the set vehicle speed V1.
  • the linear component L32b is set such that the second delay time ⁇ 2 increases in proportion to the increase amount.
  • the second delay time ⁇ 2 is set to a line segment L32c that is maintained at the maximum delay time ⁇ min2 (for example, 0.03 seconds) when the vehicle speed V becomes equal to or higher than the set vehicle speed V2 that is greater than the set vehicle speed V1.
  • the monostable circuit 56b forms a pulse signal that is turned on during a period corresponding to the delay time ⁇ input from the adder 56q using the steering start detection signal input from the steering start detection unit 56a as a trigger. Is supplied to the gain adjusting unit 56c.
  • the first delay time ⁇ 1 set based on the steering speed ⁇ sv is set to a short time when the steering angular speed ⁇ sv is slow, that is, in the slow steering state, as shown in FIG.
  • the time is set to a long time.
  • the second delay time ⁇ 2 set based on the vehicle speed V is set to a long time when the vehicle speed V is slow and set to a short time when the vehicle speed V is fast, as shown in FIG. Is done.
  • the adder 56q adds the first delay time ⁇ 1 and the second delay time ⁇ 2 to calculate the delay time ⁇ . Therefore, as shown in FIG. 53, the delay time ⁇ is 0.11 seconds at the minimum when the steering speed ⁇ sv is slow in the low speed region where the vehicle speed V is low, and the delay time ⁇ increases as the steering speed ⁇ sv increases. As ⁇ increases, the maximum delay time increases to 0.13 seconds.
  • the delay time ⁇ is 0.09 seconds at the minimum when the steering speed ⁇ sv is slow, and the delay time ⁇ increases as the steering speed ⁇ sv increases, and the maximum is 0.11. Increase to seconds. Further, when the vehicle speed V is a high speed region, the delay time ⁇ is 0.07 seconds at the minimum when the steering speed ⁇ v is slow, and the delay time ⁇ increases according to the increase in the steering speed ⁇ sv, and is 0.09 seconds at the maximum. It becomes.
  • the start of the straight traveling collateral control is delayed, so that it is possible to obtain an agile steering state with a highly responsive turning response set by the suspension device 1B.
  • the start of the straight collateral control is in the middle range, and a steering state with an appropriate steering response can be obtained.
  • the steering response of the highly chased metropolitan government set by the suspension device 1B is suppressed early, and a stable steering state can be obtained.
  • the unit SRS may be constituted by an arithmetic processing device such as a microcomputer, and the steering angle control processing shown in FIG. 54 may be executed by this arithmetic processing device. In this turning angle control process, in the turning angle control process of FIG.
  • step S16 for calculating the steering angular velocity ⁇ sv between step S2 and step S11, step S17 for calculating the first delay time ⁇ 1 The same processing is performed except that step S18 for calculating the second delay time ⁇ 2 and step S19 for calculating the delay time ⁇ are inserted.
  • step S16 the steering angular velocity ⁇ sv is calculated by differentiating the steering angle ⁇ s read in step S1.
  • step S17 the first delay time ⁇ 1 is calculated with reference to the above-described first delay time calculation map of FIG. 51 stored in a memory such as a ROM based on the steering angular velocity ⁇ sv calculated in step S16.
  • step S18 based on the vehicle speed V read in step S1, the second delay time ⁇ 2 is calculated with reference to the aforementioned second delay time calculation map of FIG. 52 stored in a memory such as a ROM.
  • step S12 it is determined whether or not the delay time ⁇ calculated in step S18 has elapsed.
  • the control gain Ga is set to “0” and the delay time ⁇ has elapsed.
  • the control gain Ga is set to “1”. Thereby, the turning angle control process can be delayed by the delay time ⁇ .
  • the first delay time ⁇ 1 is calculated based on the steering angular speed ⁇ sv, and the vehicle speed V
  • the second delay time ⁇ 2 is calculated based on the above, and both are added to calculate the delay time ⁇ . Since the control gain Ga is determined based on the calculated delay time ⁇ , the optimum delay time ⁇ corresponding to the steered state is set based on the vehicle speed V and the steering angular velocity ⁇ sv as in the seventh embodiment described above. be able to.
  • the start of the straight travel guarantee control since the start of the straight travel guarantee control is delayed, it is possible to obtain an agile steering state with a highly responsive turning response set by the suspension device 1B. Further, in the medium speed range, the start of the straight collateral control is in the middle range, and a steering state with an appropriate steering response can be obtained. Furthermore, in the high-speed region, since the start of the straight travel guarantee control becomes fast, the highly responsive turning responsiveness set by the suspension device 1B is suppressed early and a stable steering state can be obtained.
  • a first delay time calculation unit that calculates a first delay time according to the steering speed ⁇ sv and a second delay time according to the vehicle speed V are calculated for the delay time ⁇ for starting the straight traveling guarantee control.
  • a second delay time calculation unit is provided, and the first delay time and the second delay time are added and calculated by the addition unit. Therefore, the first delay time according to the steering speed and the second delay time according to the vehicle speed can be individually set, and optimal delay time distribution according to various steering states can be performed. it can.
  • the first delay time calculation unit refers to the first delay time calculation map having a characteristic that the first delay time decreases with an increase in the steering angular velocity ⁇ sv based on the steering angular velocity, for example.
  • the delay time is calculated. For this reason, in the slow steering state where the steering speed ⁇ sv is slow, the first delay time can be shortened and the start of the straight travel guarantee control can be accelerated to ensure stable steering characteristics. In the sudden steering state where the steering speed ⁇ sv is fast, The first delay time can be lengthened to delay the start of the straightness ensuring control, thereby ensuring agile steering characteristics.
  • the second delay time calculation unit refers to the second delay time calculation map having a characteristic that the second delay time increases with the increase of the vehicle speed V based on the vehicle speed V. Time is calculated. Therefore, agile steering characteristics can be secured in the low vehicle speed region where the vehicle speed V is slow, and stable steering characteristics can be secured in the high vehicle speed region where the vehicle speed is fast.
  • the delay time calculating unit 56m calculates the delay time ⁇ based on both the steering speed ⁇ sv and the vehicle speed V has been described.
  • the present invention is not limited to the above configuration, and as shown in FIG. 55, the first delay time ⁇ 1 based on the steering speed ⁇ sv without the second delay time calculation unit 56p and the adder 56q.
  • the delay time ⁇ may be set only by the first delay time calculation unit 56o that sets (effect) In this case, an optimum steering response characteristic corresponding to the steering speed ⁇ sv can be obtained regardless of the vehicle speed V.
  • the delay time calculation unit 56m omits the steering angular velocity calculation unit 56n, the first delay time calculation unit 56o, and the adder 56q, and calculates the second delay time ⁇ 2 based on the vehicle speed V. Only the second delay time calculation unit 56p for calculation may be provided. (effect) In this case, an optimum steering response characteristic corresponding to the vehicle speed V can be obtained regardless of the steering speed ⁇ sv.
  • the delay time calculation unit 56m can arbitrarily select one of the delay times of the first delay time calculation unit 56o, the second delay time calculation unit 56p, and the adder 56q.
  • a delay time selection unit 56r may be provided. (effect) In this case, the delay time selection unit 56r can select a delay time according to the driver's preference.
  • the delay time ⁇ may be calculated by multiplying the first delay time ⁇ 1 and the second delay time ⁇ 2.
  • the second delay time calculated according to the vehicle speed V is set as the delay gain, and the delay gain is set within a range of, for example, 0.7 to 1.0 according to the vehicle speed V, for example. That's fine.
  • step S41 data required for calculation of the vehicle speed V, the steering angle ⁇ s, the rotation angle ⁇ mo, the driving force TL, TR, etc. are read.
  • step S42 the steering frequency F is detected based on the steering angle ⁇ s output from the steering angle sensor 4, and then the process proceeds to step S43, where the detected steering frequency F is a preset frequency threshold value Fth. It is determined whether or not (for example, 2 Hz) is exceeded.
  • step S43 If the determination result in step S43 is F ⁇ Fth, it is determined that high steering response is necessary, the process proceeds to step S44, the target steering angle ⁇ * is calculated, and then the process proceeds to step S45. Then, the calculated target turning angle ⁇ * is output to the turning angle deviation calculating unit 58 of FIG. 17 described above, and the process returns to step S41.
  • step S43 when the determination result in step S43 is F ⁇ Fth, it is determined that high steering responsiveness is not required and steering stability is necessary, and the routine proceeds to step S46, where the target turning angle ⁇ is determined. * Is then calculated, the process proceeds to step S47 to calculate the compliance steer control value Ac, and then the process proceeds to step S48 to calculate the self-aligning torque control value Asc.
  • step S49 the process proceeds to step S49 to calculate the disturbance compensation value Adis, and then the process proceeds to step S50 to calculate the target turning angle ⁇ * , the compliance steer control value Ac, the self-aligning torque control value Asa, and the disturbance compensation.
  • the added target turning angle ⁇ * a is calculated by adding the value Adis, and then the process proceeds to step S51 to output the added target turning angle ⁇ * a to the turning angle deviation calculating unit 58 of FIG. Then, the process returns to step S41.
  • the target turning angle ⁇ * since it is determined whether or not the target turning angle ⁇ * is to be corrected based on the steering frequency, it is possible to set an optimum response characteristic according to the steering state.
  • F ⁇ Fth by multiplying a gain set to a value between 0 and 1 with respect to the straightness ensuring control value ⁇ a according to the value of the steering frequency F, the degree of straightness correction is increased. It becomes possible to change, and finer responsiveness control can be performed.
  • the present invention is not limited to being applied to automobiles, but can also be applied to other vehicles having a steering device.
  • Tension link (second link Material, tension link member), 50 ... steering control unit, 51 ... target turning angle calculation unit, 52 ... steering angle control unit, 53 ... straightness complementation unit, 54 ... disturbance compensation unit, 55 ... adder, 56 ... delay control unit, 56a ... steering start detection unit, 56b ... monostable circuit, 56c ... gain adjustment unit, 56d ... multiplier, 56e ... adder, 56g ... selection unit, 56h ... gain adjustment unit, 56m ... delay time calculation 56n ... steering angular velocity computing unit 56o ... first delay time computing unit 56p ... second delay time computing unit 56q ... adder 56r ... delay time selection unit 57 ... adder 58 ... steering angle deviation Calculation unit, 59 ... steering motor control unit, 60 ... current deviation calculation unit, 61 ... motor current detection unit, 62 ... motor current control unit, 63 ... actuator control device, 111 ... straightness compensation unit

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Abstract

 車両用サスペンション装置の操縦性・安定性を向上させること。タイヤを取り付けるタイヤホイールと、前記タイヤホイールを支持するホイールハブ機構と、車軸よりも車両上下方向の下側において前記ホイールハブ機構と車体とを連結する第1のリンク部材と、車軸よりも車両上下方向の下側において前記ホイールハブ機構と車体とを連結し、前記第1のリンク部材と車両上面視において交差する第2のリンク部材と、車両幅方向に移動し、前記ホイールハブ機構を転舵させるステアリングラックと、を有する車両用サスペンション装置とした。

Description

車両用サスペンション装置、そのジオメトリ調整方法及び自動車
 本発明は、車体を懸架する車両用サスペンション装置、そのジオメトリ調整方法及び自動車に関する。
 従来、車両用のサスペンション装置では、キングピン軸の設定によって、目的とするサスペンション性能の実現を図っている。
 例えば、特許文献1に記載の技術では、キングピンを構成する上下ピボット点の転舵時における車両前後方向の動きを抑制するリンク配置とすることにより、操縦性・安定性を向上させることとしている。
特開2010-126014号公報
 しかしながら、車両の走行中に転舵を行った場合、走行速度に応じた横力がタイヤ接地点に入力するところ、特許文献1に記載の技術では、この横力による影響を考慮していない。そのため、転舵時にキングピン軸周りに発生するモーメントの低減において改善の余地がある。即ち、従来の車両用サスペンション装置においては、操縦性・安定性の向上を図る上で改善の余地があった。
 本発明の課題は、車両用サスペンション装置の操縦性・安定性を向上させることである。
 以上の課題を解決するため、本発明に係る車両用サスペンション装置は、車軸よりも車両上下方向の下側でホイールハブ機構と車体とを連結する第1のリンク部材と第2のリンク部材とを車両上面視で交差させて配置した。
 本発明によれば、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができるため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 そのため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、操縦性・安定性を向上させることができる。
第1実施形態に係る自動車1の構成を示す概略図である。 サスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。 サスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。 サスペンション装置1Bの構成を模式的に示す部分正面図および部分側面図である。 転舵時におけるラックストロークとラック軸力との関係を示す図である。 転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡を示す図である。 キングピン傾角とスクラブ半径とを軸とする座標において、ラック軸力の分布の一例を示す等値線図である。 サスペンション装置1Bをコンプレッション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。 ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンション装置および本発明の場合におけるトー角とスクラブ半径との関係を示す図である。 キングピン軸の路面着地点と横力との関係を示すグラフである。
 
ポジティブスクラブとした場合のセルフアライニングトルクを説明する概念図である。 キングピン傾角とスクラブ半径との関係を模式的に示す図である。 ナックルを有するサスペンション装置に本発明を適用した構造例を示す図である。 サスペンション装置1Bをダブルウィッシュボーン型のサスペンション装置によって構成した場合の側面図である。 図14の正面図である。 図14の底面図である。 図1の転舵制御装置の具体的構成を示すブロック図である。 セルフアライニングトルクを推定するための発生トルク制御マップを示す図である。 サスペンション装置の特性を示す図であって、(a)はキャスター角と応答性及び安定性との関係を示す図、(b)はキャスタートレイルと横力低減代および直進性との関係を示す図である。 転舵応答特性を示す図であって、(a)は車両の応答特性の変化を示す特性線図、(b)は制御特性の切換タイミングを示す図である。 転舵角制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 サスペンション装置1Bをテンション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。 第1実施形態における転舵制御部の変形例を示すブロック図である。 第1実施形態における転舵制御部の他の変形例を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態におけるサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。 図25のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。 図25のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す部分正面図および部分側面図である。 図25サスペンションの装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分平面図(左前輪)および(b)タイヤ接地面(右前輪)を示す図である。 サスペンション装置1Bをコンプレッション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。 サスペンション装置1Bと比較例とにおける(a)横力コンプライアンスステアおよび(b)横剛性を示す図である。 本発明の第3実施形態に係るサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。 図31のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。 図31のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分正面図および(b)部分側面図である。 図31のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分平面図(左前輪)および(b)タイヤ接地面(右前輪)を示す図である。 サスペンション装置1Bをテンション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。 本発明の第4実施形態に係るサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。 図36のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。 図36のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分正面図および(b)部分側面図である。 図36のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分平面図(左前輪)および(b)タイヤ接地面(右前輪)を示す図である。 サスペンション装置1Bをコンプレッション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。 サスペンション装置1Bと比較例とにおける(a)横力コンプライアンスステアおよび(b)横剛性を示す図である。 サスペンション装置1Bと比較例とにおける前後力コンプライアンスステアを示す図である。 本発明の第5実施形態に係るサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。 図43のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。 図43のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分正面図および(b)部分側面図である。 図43のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分平面図(左前輪)および(b)タイヤ接地面(右前輪)を示す図である。 サスペンション装置1Bをテンション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。 本発明の第6実施形態における転舵制御装置の一例を示すブロック図である。 第6実施形態における転舵角制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第7実施形態における転舵制御装置の一例を示すブロック図である。 第7実施形態に適用し得る第1遅延時間算出マップを示す特性線図である。 第7実施形態に適用し得る第2遅延時間算出マップを示す特性線図である。 車速と操舵角速度との関係に基づいて設定される遅延時間を表すグラフである。 第7実施形態における転舵角制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 第7実施形態の変形例を示す転舵制御部のブロック図である。 第7実施形態の他の変形例を示す転舵制御部のブロック図である。 第7実施形態のさらに他の変形例を示す転舵制御部のブロック図である。 第1、第6及び第7実施形態の変形例を示す転舵制御部の転舵応答性調整処理手順の一例を示すフローチャートである。
 以下、図を参照して本発明を適用した自動車の実施の形態を説明する。
 (第1実施形態)
 図1は、本発明の第1実施形態に係る自動車1の構成を示す概略図である。
 図1において、自動車1は、車体1Aと、ステアリングホイール2と、入力側ステアリング軸3と、操舵角センサ4と、操舵トルクセンサ5と、操舵反力アクチュエータ6と、操舵反力アクチュエータ角度センサ7と、転舵アクチュエータ8と、転舵アクチュエータ角度センサ9と、出力側ステアリング軸10と、転舵トルクセンサ11と、ピニオンギア12と、ピニオン角度センサ13と、ステアリングラック部材14と、タイロッド15と、タイロッド軸力センサ16と、車輪17FR,17FL,17RR,17RLと、車両状態パラメータ取得部21と、車輪速センサ24FR,24FL,24RR,24RLと、コントロール/駆動回路ユニット26と、メカニカルバックアップ27とを備えている。
 ステアリングホイール2は、入力側ステアリング軸3と一体に回転するよう構成され、運転者による操舵入力を入力側ステアリング軸3に伝達する。
 入力側ステアリング軸3は、操舵反力アクチュエータ6を備えており、ステアリングホイール2から入力された操舵入力に対し、操舵反力アクチュエータ6による操舵反力を加える。
 操舵角センサ4は、入力側ステアリング軸3に備えられ、入力側ステアリング軸3の回転角度(即ち、運転者によるステアリングホイール2への操舵入力角度)を検出する。そして、操舵角センサ4は、検出した入力側ステアリング軸3の回転角度をコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 操舵トルクセンサ5は、入力側ステアリング軸3に設置してあり、入力側ステアリング軸3の回転トルク(即ち、ステアリングホイール2への操舵入力トルク)を検出する。そして、操舵トルクセンサ5は、検出した入力側ステアリング軸3の回転トルクをコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 操舵反力アクチュエータ6は、モータ軸と一体に回転するギアが入力側ステアリング軸3の一部に形成されたギアに噛合しており、コントロール/駆動回路ユニット26の指示に従って、ステアリングホイール2による入力側ステアリング軸3の回転に対して反力を付与する。
 操舵反力アクチュエータ角度センサ7は、操舵反力アクチュエータ6の回転角度(即ち、操舵反力アクチュエータ6に伝達した操舵入力による回転角度)を検出し、検出した回転角度をコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 転舵アクチュエータ8は、モータ軸と一体に回転するギアが出力側ステアリング軸10の一部に形成されたギアに噛合しており、コントロール/駆動回路ユニット26の指示に従って、出力側ステアリング軸10を回転させる。
 転舵アクチュエータ角度センサ9は、転舵アクチュエータ8の回転角度(即ち、転舵アクチュエータ8が出力した転舵のための回転角度)を検出し、検出した回転角度をコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 出力側ステアリング軸10は、転舵アクチュエータ8を備えており、転舵アクチュエータ8が入力した回転をピニオンギア12に伝達する。
 転舵トルクセンサ11は、出力側ステアリング軸10に設置してあり、出力側ステアリング軸10の回転トルク(即ち、ステアリングラック部材14を介した車輪17FR,17FLの転舵トルク)を検出する。そして、転舵トルクセンサ11は、検出した出力側ステアリング軸10の回転トルクをコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 ピニオンギア12は、例えばラック軸で構成されるステアリングラック部材14に形成した平歯と噛合しており、出力側ステアリング軸10から入力した回転をステアリングラック部材14に伝達する。
 ピニオン角度センサ13は、ピニオンギア12の回転角度(即ち、ステアリングラック部材14を介して出力される車輪17FR,17FLの転舵角度)を検出し、検出したピニオンギア12の回転角度をコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 ステアリングラック部材14は、ピニオンギア12と噛合する平歯を有し、ピニオンギア12の回転を車幅方向の直線運動に変換する。本実施形態において、ステアリングラック部材14は、前輪の車軸よりも車両前方側に位置している。
 タイロッド15は、ステアリングラック部材14の両端部と車輪17FR,17FLのナックルアームとを、ボールジョイントを介してそれぞれ連結している。
 タイロッド軸力センサ16は、ステアリングラック部材14の両端部に設置されたタイロッド15それぞれに設置してあり、タイロッド15に作用している軸力を検出する。そして、タイロッド軸力センサ16は、検出したタイロッド15の軸力をコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 ここで、操舵反力アクチュエータ6、転舵アクチュエータ8、ピニオンギヤ12、ステアリングラック部材14、タイロッド15、コントロール/駆動回路26でステアバイワイヤシステムSWBが構成されている。
 車輪17FR,17FL,17RR,17RLは、タイヤホイールにタイヤを取り付けて構成したものであり、サスペンション装置1Bを介して車体1Aに設置してある。これらのうち、前輪(車輪17FR,17FL)は、ステアバイワイヤシステムSWBを構成するタイロッド15によってナックルアームが揺動することにより、車体1Aに対する車輪17FR,17FLの向きが変化する。
 車両状態パラメータ取得部21は、車輪速センサ24FR,24FL,24RR,24RLから出力される車輪の回転速度を示すパルス信号を基に車速を取得する。また、車両状態パラメータ取得部21は、車速と各車輪の回転速度とを基に、各車輪のスリップ率を取得する。そして、車両状態パラメータ取得部21は、取得した各パラメータをコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 車輪速センサ24FR,24FL,24RR,24RLは、各車輪の回転速度を示すパルス信号を、車両状態パラメータ取得部21およびコントロール/駆動回路ユニット26に出力する。
 コントロール/駆動回路ユニット26は、自動車1全体を制御するものであり、各部に設置したセンサから入力する信号を基に、入力側ステアリング軸3の操舵反力、前輪の転舵角、あるいはメカニカルバックアップ27の連結について、各種制御信号を、操舵反力アクチュエータ6、転舵アクチュエータ8、あるいはメカニカルバックアップ27等に出力する。
 また、コントロール/駆動回路ユニット26は、各センサによる検出値を使用目的に応じた値に換算する。例えば、コントロール/駆動回路ユニット26は、操舵反力アクチュエータ角度センサ7によって検出された回転角度を操舵入力角度に換算したり、転舵アクチュエータ角度センサ9によって検出された回転角度を車輪の転舵角に換算したり、ピニオン角度センサ13によって検出されたピニオンギア12の回転角度を車輪の転舵角に換算したりする。
 なお、コントロール/駆動回路ユニット26は、操舵角センサ4によって検出された入力側ステアリング軸3の回転角度、操舵反力アクチュエータ角度センサ7によって検出された操舵反力アクチュエータ6の回転角度、転舵アクチュエータ角度センサ9によって検出された転舵アクチュエータ8の回転角度、および、ピニオン角度センサ13によって検出されたピニオンギア12の回転角度を監視し、これらの関係を基に、操舵系統におけるフェールの発生を検出することができる。そして、操舵系統におけるフェールを検出すると、コントロール/駆動回路ユニット26は、メカニカルバックアップ27に対し、入力側ステアリング軸3と出力側ステアリング軸10とを連結させる指示信号を出力する。
 メカニカルバックアップ27は、コントロール/駆動回路ユニット26の指示に従って、入力側ステアリング軸3と出力側ステアリング軸10とを連結し、入力側ステアリング軸3から出力側ステアリング軸10への力の伝達を確保する機構である。ここで、メカニカルバックアップ27に対しては、通常時には、コントロール/駆動回路ユニット26から、入力側ステアリング軸3と出力側ステアリング軸10とを連結しない状態を指示している。そして、操舵系統におけるフェールの発生により、操舵角センサ4、操舵トルクセンサ5および転舵アクチュエータ8等を介することなく操舵操作を行う必要が生じた場合に、入力側ステアリング軸3と出力側ステアリング軸10とを連結させる指示が入力する。
 なお、メカニカルバックアップ27は、例えばケーブル式ステアリング機構等によって構成することができる。
 図2は、第1実施形態に係るサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。図3は、図2のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。図4は、図2のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分正面図および(b)部分側面図である。
 図2から図4に示すように、サスペンション装置1Bは、ホイールハブ機構WHに取り付けられた車輪17FR,17FLを懸架しており、車輪17FR,17FLを回転自在に支持する車軸(アクスル)32を有するアクスルキャリア33、車体側の支持部から車体幅方向に配置されてアクスルキャリア33に連結する複数のリンク部材、及びコイルスプリング等のバネ部材34を備えている。
 複数のリンク部材は、ロアリンク部材である第1リンク(第1のリンク部材)37と第2リンク(第2のリンク部材)38、タイロッド(タイロッド部材)15、および、ストラット(バネ部材34およびショックアブソーバ40)から構成されている。本実施形態において、サスペンション装置1Bはストラット式のサスペンションであり、バネ部材34およびショックアブソーバ40が一体となったストラットSTの上端が、車軸32より上方に位置する車体側の支持部に連結する(以下、ストラットSTの上端を適宜「アッパーピボット点」と称する。)。
 ロアリンクを構成する第1リンク37と第2リンク38は、車軸32より下方に位置する車体側の支持部とアクスルキャリア33の下端を連結する。本実施形態において、第1リンク37と第2リンク38とは、独立した部材からなるIアームとなっている。これら第1リンク37および第2リンク38は、車体側と各1箇所の支持部で連結し、車軸32側と各1箇所の取り付け部で連結している。さらに、本実施形態における第1リンク37と第2リンク38とは、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33)とを連結する(以下、第1リンク37と第2リンク38とが構成する仮想リンクの交点を適宜「ロアピボット点」と称する。)。
 タイロッド15は、車軸32の下側に位置して、ラック軸14とアクスルキャリア33を連結し、ラック軸14は、ステアリングホイール2から入力した回転力(操舵力)を伝達して転舵用の軸力を発生させる。従って、タイロッド15により、ステアリングホイール2の回転に応じてラック軸14を介してアクスルキャリア33に車幅方向の軸力が加わり、アクスルキャリア33を介して車輪17FR,17FLを転舵する。ここで、ラック軸14は、車軸32よりも車両前後方向前方に配置されている。
 また、左右のショックアブソーバ40のチューブ間にスタビライザ41が装着されている。
 本願発明においては、上記サスペンション装置1Bのキングピン軸KSがタイヤ接地面内を通るように設定されている。また、キングピン軸KSを、キャスタートレイルがタイヤ接地面内を通るように設定している。より具体的には、本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、キャスター角をゼロに近い値とし、キャスタートレイルがゼロに近づくようにキングピン軸を設定している。これにより、転舵時のタイヤ捻りトルクを低減でき、キングピン軸KS周りのモーメントをより小さくすることができる。また、スクラブ半径はゼロ以上のポジティブスクラブとしている。これにより、転舵時のタイヤ横滑り角に対し、スクラブ半径分のキャスタートレイルが生じることから、直進性を確保することができる。
 また、本願発明においては、ロアリンク部材である第1リンク37および第2リンク38は、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33下端)を連結している。これにより、第1リンク37および第2リンク38が交差していない構造に比べて、キングピン傾角を小さくすることができると共に、スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きくすることができる。そのため、転舵時のタイヤ捻りトルクを小さくでき、転舵に要するラック軸力を低減できる。さらに、本願発明においては、転舵時に車輪に働く横力によって、仮想ロアピボット点が車体内側に移動するため、セルフアライニングトルク(SAT)による直進性を高めることができる。
 以下、サスペンション装置1Bにおけるサスペンションジオメトリについて詳細に検討する。
 (ラック軸力成分の分析)
 図5は、転舵時におけるラックストロークとラック軸力との関係を示す図である。
 図5に示すように、ラック軸力成分には、主にタイヤの捻りトルクと、車輪の持ち上げトルクとが含まれ、これらのうち、タイヤの捻りトルクが支配的である。
 したがって、タイヤの捻りトルクを小さくすることで、ラック軸力を低減することができることとなる。
 (タイヤの捻りトルク最小化)
 図6は、転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡を示す図である。
 図6においては、転舵時におけるタイヤ接地面中心の移動量が大きい場合と小さい場合とを併せて示している。
 上記ラック軸力成分の分析結果より、ラック軸力を低減するためには、転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化することが有効である。
 転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化するためには、図6に示すように、タイヤ接地面中心の軌跡をより小さくすれば良い。
 即ち、タイヤ接地面中心とキングピン接地点を一致させることで、タイヤ捩りトルクを最小化できる。
 具体的には、キャスタートレイル0mm、スクラブ半径0mm以上とすることが有効である。
 (キングピン傾角の影響)
 図7は、キングピン傾角とスクラブ半径とを軸とする座標において、ラック軸力の分布の一例を示す等値線図である。
 図7においては、ラック軸力が小、中および大の3つの場合における等値線を例として示している。
 タイヤ捻りトルク入力に対し、キングピン傾角が大きくなるほど、その回転モーメントが大きくなり、ラック軸力は大きくなる。したがって、キングピン傾角としては、一定の値より小さく設定することが望まれるが、スクラブ半径との関係から、例えばキングピン傾角15度以下とすると、ラック軸力を望ましいレベルまで小さくすることができる。
 なお、図7における一点鎖線(境界線)で囲んだ領域は、旋回の限界領域において、横力が摩擦の限界を超える値と推定できるキングピン傾角15度より小さく、かつ、上記タイヤ捻りトルクの観点から、スクラブ半径が0mm以上の領域を示している。本実施形態では、この領域(横軸においてキングピン傾角が15度より減少する方向で、縦軸においてスクラブ半径がゼロより増加する方向)を、より設定に適した領域としている。ただし、スクラブ半径が負の領域であっても、他の条件を本実施形態で示すものとすることで、一定の効果を得るものとなる。
 具体的にスクラブ半径とキングピン傾角とを決定する場合には、例えば、図7に示すラック軸力の分布を示す等値線をn次曲線(nは2以上の整数)として近似し、上記一点鎖線で囲んだ領域の中から、n次曲線の変曲点(またはピーク値)の位置によって定めた値を採用することができる。
 (具体的構成例)
 次に、サスペンション装置1Bを実現する具体的な構成例について説明する。
 図8は、サスペンション装置1Bをコンプレッション型(車両上面視で各ロアリンク部材が車軸より車両後方側に位置する形式)のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。
 即ち、図8に示す例では、車両上面視でテンションロッド(第1リンク37)が車軸に沿い、コンプレッションロッド(第2リンク38)が車軸から後方に延びた位置で車体と連結している。
 図8に示すように、コンプレッション型のサスペンション装置において、ロアリンク部材を互いに交差させたダブルピボット方式とした場合、各ロアリンク部材は、車体側支持点を中心に車両前方に回転することで旋回外輪としての転舵が可能となる(破線の状態)。このとき、仮想ロアピボット点は、ロアリンク部材が交差する点となるが、ロアリンク部材が交差していないサスペンション形式よりも車体内側に仮想ロアピボット点を形成できるため、初期スクラブ半径をポジティブスクラブ方向に大きくできる。
 図8に示すコンプレッション型のサスペンション装置では、転舵時におけるコンプレッションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体内側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ロアピボット点までの距離が、タイヤ中心線よりも車体内側方向に移動するため、スクラブ半径は、ポジティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、コンプレッション型のサスペンション装置では、本発明を適用すると、旋回外輪としての転舵を行うことにより、ラック軸力は小さくなる。
 ちなみに、ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンション装置の場合、転舵時におけるコンプレッションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体外側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ピボット点までの距離が、タイヤ中心線よりも車両外側に位置しているため、スクラブ半径は、ネガティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、転舵を行うことにより、ラック軸力は大きくなる。
 また、図8に示す例では、車両上面視において、転舵時に車輪中心は旋回内側に移動する。そのため、本実施形態のように、ラック軸14を車軸より前に位置させることで、ラック軸力を低減させる効果をさらに高めることができる。
 図9は、ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンション装置および本発明の場合におけるトー角とスクラブ半径との関係を示す図である。
 図9に示すように、本発明の場合、ロアリンク部材を交差させていない場合に比べて、中立位置(トー角が0)付近でのスクラブ半径をより大きくできる。また、旋回外輪となる転舵角が大きくなる方向(図9における-方向)では、スクラブ半径がより大きくなり、ラック軸力をより小さくできる。
 また、キャスター角を0度とすることは、サスペンション剛性を向上させることができ、また、キャスタートレイル0mmとすることは、キングピン軸KSの路面着地点と横力との関係を示す図10において符号3で示すように、キングピン軸KSの路面着地点がタイヤ接地面におけるタイヤ接地中心点(着力点)Oに一致させることを意味し、これにより大きな横力低減効果を向上させることができる。
 なお、タイヤ接地中心点(着力点)Oを含むタイヤ接地面内のキングピン軸KSの接地点が符号2及び符号4である場合にも、キングピン軸KSの接地点が符号1及び符号5で示すようにタイヤ接地面から前後方向に外れた位置とする場合に比較して横力を小さくすることができる。特に、キングピン軸KSの接地点がタイヤ接地中心点(着力点)より車両前方側とした場合の方がタイヤ接地中心点(着力点)より車両後方とした場合に比較して横力を小さく抑制することができる。
 (ポジティブスクラブによる直進性確保)
 図11は、ポジティブスクラブとした場合のセルフアライニングトルクを説明する概念図である。この図11において、転舵時にタイヤ接地中心点(着力点)Oに車体の旋回外側に向かう遠心力が作用すると、この遠心力に抗するように旋回中心に向かう横力が発生する。なお、βは横すべり角である。
 図11に示すように、タイヤに働く復元力(セルフアライニングトルク)は、キャスタートレイル、ニューマチックトレイルの和に比例して大きくなる。
 ここで、ポジティブスクラブの場合、キングピン軸の接地点から、タイヤ接地中心を通るタイヤの横すべり角β方向の直線に下ろした垂線の足の位置によって定まるホイールセンタからの距離εc(図11参照)をキャスタートレイルとみなすことができる。
 そのため、ポジティブスクラブのスクラブ半径が大きければ大きいほど、転舵時にタイヤに働く復元力は大きくなる。
 本実施形態においては、キングピン軸の設定をポジティブスクラブとすると共に、ロアリンク部材を交差させない場合に比べて、初期スクラブ半径を大きく確保できることで、キャスター角を0に近づけることによる直進性への影響を低減するものである。また、ステアバイワイヤ方式を採用していることから、転舵アクチュエータ8によって最終的に目的とする直進性を確保することができる。
 (サスペンション装置の作用)
 次に、本実施形態に係るサスペンション装置1Bの作用について説明する。
 本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材をIアームとしている。そして、コンプレッションロッドをアクスルキャリア33から車幅方向沿って設置し、テンションロッドをコンプレッションロッドと交差する状態で、アクスルキャリア33の下端から車両後方側に斜行させて設置している。
 このとき、各ロアリンク部材について車体1A側支持点と車軸32側支持点を結ぶ直線を仮想する。すると、それら直線の交点が、ロアリンクの仮想ロアピボット点となる。この仮想ロアピボット点と、ストラット上端によって構成されるアッパーピボット点とを結ぶ直線がキングピン軸となる。
 本実施形態では、このキングピン軸をステアリングホイール2が中立位置である状態でタイヤ接地面内を通るように設定し、キャスタートレイルがタイヤ接地面内に位置する設定としている。
 例えば、キングピン軸の設定を、キャスター角0度、キャスタートレイル0mm、スクラブ半径0mm以上のポジティブスクラブとしている。また、キングピン傾角については、スクラブ半径をポジティブスクラブとできる範囲で、より小さい角度となる範囲(例えば15度以下)で設定する。
 このようなサスペンションジオメトリとすることにより、転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡がより小さいものとなり、タイヤ捻りトルクを低減できる。
 そのため、ラック軸力をより小さいものとできることから、キングピン軸周りのモーメントをより小さくでき、転舵アクチュエータ8の出力を低減することができる。また、より小さい力で車輪の向きを制御できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材を交差させて設置しているため、仮想ロアピボット点をタイヤ接地面中心よりも車体内側に配置し易い構造となっている。
 そのため、キングピン傾角を0度に近づけ易くなるとともに、スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きく取ることが容易となる。
 また、キャスター角を0度、キャスタートレイルを0mmとしたことに伴い、サスペンション構造上の直進性に影響が生じる可能性があるところ、ポジティブスクラブに設定することにより、その影響を軽減している。さらに、転舵アクチュエータ8による制御と併せて、直進性を確保している。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 また、キングピン傾角を一定の範囲に制限したことに対しては、転舵アクチュエータ8での転舵を行うところ、運転者が操舵操作に重さを感じることを回避できる。また、路面からの外力によるキックバックについても、転舵アクチュエータ8によって外力に対抗できるため、運転者への影響を回避できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 以上のように、本実施形態に係るサスペンション装置1Bによれば、ロアリンク部材を車両上面視において交差させて配置したため、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そして、この仮想ロアピボット点が定義するキングピン軸をキングピン傾角が小さいものとし、キングピン軸がステアリングホイールSWの中立状態でタイヤ接地面内を通り、さらにタイヤ接地面内にキャスタートレイルが位置する設定としたため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 したがって、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できるため、操縦性・安定性を向上させることができる。
 また、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる結果、ラック軸14およびタイロッド15に加わる負荷を低減でき、部材を簡素化することができる。
 また、ステアバイワイヤ装置SBWを実現するための転舵アクチュエータ8として、駆動能力のより低いものを用いることができ、車両の低コスト化および軽量化を図ることができる。
 例えば、従来のステアバイワイヤ方式のサスペンション装置と比較した場合、本発明の構成では、主にロアリンク部材の簡素化と転舵アクチュエータ8の小型化によって、重量において約10%、コストにおいて約50%を低減することができる。
 また、転舵時においてキャスタートレイルが増加する構造であるため、高い横加速度が発生する旋回において、転舵角の切れ増しが生ずることを抑制できる。
 また、転舵時に車輪に働く横力によって、仮想ロアピボット点が車体内側に移動するため、スクラブ半径が増大し、セルフアライニングトルク(SAT)による直進性を高めることができる。
 さらに、ロアリンク部材を交差させて設置することにより、ロアリンク部材の連結点を車輪中心に近い位置とできるため、アクスルキャリア33の重量を低減することができる。
 図12は、本発明におけるキングピン傾角とスクラブ半径との関係を模式的に示す図である。なお、図12においては、本発明を上記コンプレッション型とした場合に加え、本発明をテンション型とした場合、比較例として、ロアリンク部材を交差させない構造のコンプレッション型およびテンション型(応用例1参照)とした場合、さらに、シングルピボット方式とした場合を併せて示している。
 図12に示すように、本発明をコンプレッション型およびテンション型として実現した場合、シングルピボット方式およびロアリンク部材を交差させないダブルピボット方式の各方式に比べ、キングピン傾角を0度に近いものとできると共に、スクラブ半径をポジティブスクラブ側により大きくすることが可能となっている。
 特に、本発明をコンプレッション型として実現すると、キングピン傾角を0度に近づける効果、および、スクラブ半径をポジティブスクラブ側により大きくする効果という点で、より高い効果を奏するものとなる。
 なお、本発明に係るサスペンション装置1Bは、ストラット式以外のサスペンション装置に適用することができる。
 図13は、ナックルを有するサスペンション装置に本発明を適用した構造例を示す図である。
 図13に示す例では、ナックルKNの上端がアッパーアーム部材UAに連結し、第2リンク(コンプレッションロッド)38が第1リンク(テンションロッド)37を跨ぐことにより、車両上面視で互いに交差する構造となっている。この場合、ナックルKNの上端が仮想アッパーピボット点、第1リンク37および第2リンク38の交点が仮想ロアピボット点となる。
 このような構造とすることで、上記ストラット式の場合と同様に、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そして、この仮想ロアピボット点が定義するキングピン軸を、ステアリングホイールの中立位置で、タイヤ接地面内を通るように設定し、タイヤ接地面内にキャスタートレイルが位置する設定としたため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 また、図14~図16はダブルウィッシュボーン形式のリアサスペンションに本発明を適用した構造例を示す図である。ここで、図14は側面図、図15は正面図、図16は底面図である。
 この図14~図16に示す例では、車輪41を支持するハブキャリア42をアッパーリンク43、ロアリンク44及びラテラルリンク45で支持して、5リンク式の構成を有する。
 ここで、アッパーリンク43はストラットSTを囲むようにAアーム構成を有し、その頂部43aがハブキャリア42の上端側に回動可能に取付けられ、両端部43b,43cが車体側部材(図示せず)に回動可能に支持されている。
 また、ロアリンク44は、図16で特に明らかなように、第2リンク(コンプレッションロッド)47がハブキャリア42の近傍で第1リンク(テンションロッド)46を跨ぐことにより、車両底面視で互いに交差する構造となっている。この場合、ハブキャリア42の上端側のアッパーリンク43の取付点が仮想アッパーピポット点、第1リンク46及び第2リンク47の交点が仮想ロアピボット点となる。
 さらに、ストラットSTがハブキャリア42の上端に形成された車体側に突出する突出部42aに回動可能に取付けられている。
 このような構造とすることで、図15に示すように、上記ストラット式の場合と同様に、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そして、この仮想ロアピボット点が定義するキングピン軸を、ステアリングホイールの中立位置で、タイヤ接地面内を通るように設定し、タイヤ接地面内にキャスタートレイルが位置する設定としたため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 なお、本実施形態において、車輪17FR,17FL,17RR,17RLがタイヤホイール、タイヤおよびホイールハブ機構に対応し、第1リンク37が第1のリンク部材に対応し、第2リンク38が第2のリンク部材に対応する。また、ラック軸14がステアリングラックに対応する。
 (コントロール/駆動回路の具体的構成例)
 次に、コントロール/駆動装置26を実現する具体的な構成例を図17~図20について説明する。
 コントロール/駆動装置26は、図17に示すように、転舵制御装置50を備えている。この転舵制御装置50は、目標転舵角演算部51、転舵角制御部52、直進性補完部53、外乱補償部54、遅延制御部56、転舵角偏差演算部58、転舵モータ制御部59、電流偏差演算部60及びモータ電流制御部62を備えている。
 目標転舵角演算部51は、車速V及び操舵角センサ4で検出した操舵角θsが入力され、これらに基づいて目標転舵角δ*を算出する。
 転舵角制御部52は、コンプライアンスステアによる転舵輪17FL及び17FRの舵角の変化量Δfl及びΔfrを算出する。これら変化量Δfl及びΔfrは、左右の駆動輪である転舵輪17FL及び17FRの駆動力を配分制御する駆動力制御装置71から出力される左右輪の駆動力TL及びTRとロアリンク37及び38のブッシュの撓みに応じたコンプライアンスステア係数afとに基づいて下記(1)式及び(2)式の演算を行うことにより算出する。そして、算出した変位量Δfl及びΔfrの変位量差を算出して転舵角制御値としてのコンプライアンスステア制御値Ac(=Δfl-Δfr)を算出する。
 Δfl=af・TL   …………(1)
 Δfr=af・TR   …………(2)
 直進性補完部53は、駆動輪駆動力を配分制御する駆動力制御装置71から出力されるからの左右輪の駆動力TL及びTRが入力されると共に、操舵トルクセンサ5で検出された操舵トルクTsが入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクTsaを算出し、算出したセルフアライニングトルクTsaに所定舵角補正ゲインKsaを乗算して直進性担保値としてのセルフアライニングトルク制御値Asa(=Ksa・Tsa)を算出する。
 ここで、直進性補完部53におけるセルフアライニングトルクTsaの算出は、先ず、左右輪の駆動力TR及びTLの駆動力差ΔT(=TL-TR)を算出し、算出した駆動力差ΔTをもとに図18に示す発生トルク推定制御マップを参照して、トルクステア現象で転舵時に発生する発生トルクThを推定する。
 発生トルク推定制御マップは、スクラブ半径が正である、すなわちポジティブスクラブである車両用に設定されている。この発生トルク推定制御マップは、図18に示すように、横軸に駆動力差ΔTを、縦軸に発生トルクThをそれぞれとり、駆動力差ΔTが零から正方向に増加する、すなわち、左輪駆動力TLが右輪駆動力TRを上回って増加するときには、これに比例して発生トルクThが零から車両を右旋回させる方向(正方向)に増加するように設定されている。
 一方、駆動力差ΔTが零から負方向に増加する、すなわち右輪駆動力TRが左輪駆動力TLを上回って増加するときには、これに比例して発生トルクThが零から車両を左旋回させる方向(負方向)に増加するように設定されている。
 そして、直進性補完部53では、操舵トルクセンサ5で検出した操舵トルクTsから発生トルクThを減じてセルフアライニングトルクTsaを算出する。
 なお、セルフアライニングトルクTsaの算出は、上述したように左右の駆動力差ΔTに基づいて算出する場合に限らず、左右の制動力差に基づいて同様に算出することができる。
 また、セルフアライニングトルクTsaの算出は、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ及び車両の横加速度Gyを検出する横加速度センサを設け、車両の運動方程式に基づいてヨーレートの微分値と横加速度Gyとに基づいて横力Fyを算出し、この横力Fyにニューマチックトレイルεnを乗算することにより、算出することができる。
 さらには、ステアリングホイール2の操舵角θsと、セルフアライニングトルクTsaとの関係を車速Vをパラメータとして実測するか又はシミュレーションによって算出した制御マップを参照して操舵角センサ4で検出した操舵角θsと車速Vとに基づいてセルフアライニングトルクTsaを算出することもできる。
 外乱補償部54は、操舵トルクセンサ5からの操舵トルクTs、転舵アクチュエータ回転角度センサ9からの回転角θmo、及びモータ電流検出部61からのモータ電流imrが入力され、車両に入力される外乱を周波数帯域毎に分離してそれぞれ推定し、これらの外乱を抑制するための外乱補償値Adisを算出する。
 この外乱補償部54では、例えば特開平2007-237840号公報に記載されているように、運転者による操舵入力である操舵トルクTsと転舵アクチュエータ8による転舵入力を制御入力とし、実際の操舵状態量を制御量とするモデルにおいて、前記制御入力をローパスフィルタに通した値と、前記制御量を前記モデルの逆特性と前記ローパスフィルタとに通した値との差に基づいて外乱を推定する複数の外乱推定部を有する。各外乱推定部は、ローパスフィルタのカットオフ周波数を異ならせることにより、外乱を複数の周波数帯域毎に分離する。
 そして、外乱補償部54及び直進性補完部53で算出された外乱補償値Adis及びセルフアライニングトルク制御値Asaが加算器55aで加算される。この加算器55aの加算出力と転舵角制御部52で演算されたコンプライアンスステア制御値Acとが加算器55bで加算されて直進性担保制御値δaを算出する。この直進性担保制御値δaは、遅延制御部56に供給される。
 ここで、図17に示すように、転舵角制御部52、直進性補完部53、外乱補償部54及び加算器55a,55bで直進性担保部SGを構成し、この直進性担保部SGと以下に述べる遅延制御部56とで転舵応答性設定部SRSを構成している。
 遅延制御部56は、図17に示すように、操舵開始検出部56a、単安定回路56b、ゲイン調整部56c及び乗算器56dを有する。
 操舵開始検出部56aは、操舵角センサ4で検出した操舵角θsに基づいて中立位置を維持する状態から右操舵又は左操舵したタイミングを検出して中立状態からの操舵開始を表す操舵開始信号SSを単安定回路56bに出力する。
 また、単安定回路56bは操舵開始検出部56aから出力される操舵開始信号に基づいて所定の遅延時間例えば0.1秒の間オン状態となる制御開始遅延信号をゲイン調整部56cに出力する。
 ゲイン調整部56cは、制御開始遅延信号がオン状態であるときに、制御ゲインGaを“0”に設定し、制御開始遅延信号がオフ状態であるときに制御ゲインGaを“1”に設定し、設定した制御ゲインGaを乗算器56dに出力する。
 乗算器56dでは、直進性担保部SGから出力される直進性担保制御値δaが入力され、この直進性担保制御値δaに制御ゲインGaを乗算し、乗算結果を目標転舵角演算部51からの目標転舵角δ*が入力された加算器56eに供給する。
 したがって、遅延制御部56では、操舵開始検出部56aで中立状態を維持している状態から右操舵又は左操舵を行った操舵開始状態を検出したときに、直進性担保部SGで算出された直進性担保制御値δaを目標転舵角δ*に加算する直進性担保制御を単安定回路56bで設定される所定時間例えば0.1秒間停止させるようにゲイン調整部56cで、直進性担保制御値δaに乗算する制御ゲインGaを“0”に設定する。そして、ゲイン調整部56cでは、0.1秒経過後に単安定回路56bの出力信号がオフ状態に反転すると、ゲイン調整部56cで、直進性担保制御値δaを目標転舵角δ*に加算する直進性担保制御を開始するように制御ゲインGaを“1”に設定する。
 また、遅延制御部56は、ステアリングホイール2の操舵が継続されているときには、操舵開始検出部56aで中立状態からの操舵開始を検出しないので、単安定回路56bの出力がオフ状態を維持することにより、ゲイン調整部56cで制御ゲインGaが“1”に設定される。このため、直進性担保部SGで演算された直進性担保制御値δaをそのまま加算器56eに供給する。このため、目標転舵角δ*に直進性担保制御値δaと制御ゲインGaとの乗算置Ga・δaが加算されて直進性担保制御が行われる。
 転舵角偏差演算部58は、加算器56cから出力される目標転舵角δ*に直進性担保制御値δaが加算された加算後目標転舵角δ*aからアクチュエータ8を構成する転舵モータ8aのアクチュエータ回転角度センサ9から出力される実転舵角δrを減算して転舵角偏差Δδを算出し、算出した転舵角偏差Δδを転舵モータ制御部59に出力する。
 転舵モータ制御部59は、入力される角度偏差Δδが零となるようにアクチュエータ8を構成する転舵モータ8aの目標駆動電流im*を算出し、算出した目標駆動電流im*を電流偏差演算部60に出力する。
 電流偏差演算部60は、入力される目標駆動電流im*からアクチュエータ8を構成する転舵モータ8aに供給するモータ電流を検出するモータ電流検出部61から出力される実モータ駆動電流imrを減算して電流偏差Δiを算出し、算出した電流偏差Δiをモータ電流制御部62に出力する。
 モータ電流制御部62は、入力される電流偏差Δiが零となるように、すなわち、実モータ駆動電流imrが目標駆動電流im*に追従するようにフィードバック制御し、実モータ駆動電流imrを転舵モータ8aに出力する。
 ここで、転舵角偏差演算部58、転舵モータ制御部59、電流偏差演算部60、モータ電流検出部61、モータ電流制御部62でアクチュエータ制御装置63が構成されている。このアクチュエータ制御装置63は、転舵アクチュエータ8を構成する転舵モータ8aの回転角度を検出する転舵アクチュエータ回転角度センサ9で検出した回転角度δrが目標転舵角δ*と一致するように制御する。このため、車両が直進走行状態であって、目標転舵角δ*が“0”となったときに、この目標転舵角δ*に回転角度δrが一致するように制御するので、前述した直進性担保部SGを主直進性担保部としたときに、副直進性担保部を構成することになる。
 (転舵制御装置の作用)
 次に、上記第1実施形態における転舵制御装置の作用を図19及び図20を伴って説明する。
 今、ステアリングホイール2を中立位置に保持して直進走行しているものとする。
 この直進走行状態では、目標転舵角演算部51で演算される目標転舵角δ*が零となる。このとき、ステアリングホイール2が中立位置を保持しているので、左右の駆動輪となる転舵輪17FL及び17FRの駆動力又は制動力が等しくなる。このため、転舵角制御部52で前記(1)式及び(2)式で算出されるコンプライアンスステアによる転舵輪17FL及び17FRの舵角の変位量Δfl及びΔfrは等しい値となる。このため、コンプライアンスステア補正量Acは変位量Δflから変位量Δfr減算した値であるので、コンプライアンスステア補正量Acは零となる。
 同様に、直進性補完部53でも、駆動力TL及びTRが等しいので、駆動力差ΔTが零となることにより、図18に示す発生トルク推定制御マップを参照して算出される発生トルクThも零となる。一方、直進走行状態でステアリングホイール2を操舵していないので、操舵トルクTsも零であり、セルフアライニングトルクTsaも零となって、セルフアライニングトルク制御値Asaも零となる。
 一方、外乱補償部54では、外乱を抑制する回覧補償値Adisが算出される。したがって、直進性担保制御値δaは回覧補償値Adisのみの値となる。この直進性担保制御値δaが遅延制御部56の乗算器56dに供給される。
 この遅延制御部56では、操舵開始検出部56aで操舵開始が検出されないので、単安定回路56bの出力はオフ状態を維持する。このため、ゲイン調整部56cでは制御ゲインGaが“1”に設定され、この制御ゲインGaが乗算器56dへ供給される。この乗算器56dからは、直進性担保制御値δaがそのまま加算器56eに供給されて、零の目標転舵角δ*に加算される。したがって、外乱補償値Adisに応じた加算後目標転舵角δ*aが算出され、この加算後目標転舵角δ*aに一致するようにアクチュエータ8の転舵モータ8aの転舵角が制御される。このため、外乱の影響を除去した直進走行を行うことができる。
 したがって、路面の段差や前輪17FR及び17FLの路面摩擦係数が異なることなどにより、路面からの入力による外乱によって前輪17FR及び17FLが転舵された場合には、転舵アクチュエータ8が回転される。これに応じて転舵アクチュエータ回転角度センサ9で検出される回転角θmoが変化することにより、この回転角θmoの変化に応じた外乱補償値Adisが出力される。
 このため、外乱補償値Adisにしたがって転舵アクチュエータ8が制御されて、サスペンション装置1Bの路面入力による転舵に抗するトルクを発生することができる。したがって、直進性担保部SGでサスペンション装置1Bの直進性を担保することができる。
 また、車両の直進走行状態で、外乱補償部54で外乱を検出していない場合には、直進性担保部SGで算出される直進性担保制御値δaが零となり、目標転舵角演算部51から出力される目標転舵角δ*も零となるので、加算器56eから出力される加算後目標転舵角δ*も零となる。
 このため、アクチュエータ制御装置63によって、転舵アクチュエータ8を構成する転舵モータ8aに転舵角変位が生じると、この転舵角変位を解消するようにアクチュエータ制御装置63でモータ電流imrを出力するので、転舵輪17FR及び16FLが直進走行状態の転舵角に戻される。したがって,アクチュエータ制御装置63で直進性を担保することができる。
 ところが、ステアリングホイール2を中立位置に保持した直進走行状態を維持している状態からステアリングホイール2を右(又は左)に操舵する状態となると、この直進走行状態からの操舵による旋回状態への移行が操舵開始検出部56aで検出される。
 このため、単安定回路56bから所定時間例えば0.1秒間オン状態となる制御遅延信号がゲイン調整部56cに出力される。したがって、ゲイン調整部56cで、制御遅延信号がオン状態を継続している間制御ゲインGaが“0”に設定される。このため、乗算器56dから出力される乗算出力は“0”となり、直進性担保制御値δaの加算器56eへの出力が停止される。
 したがって、ステアリングホイール2の中立位置から操舵を開始した時点から0.1秒の初期応答期間T1の間は制御ゲインGaが“0”に設定されるので、乗算器56dから出力される乗算出力が“0”となり、目標転舵角δ*に対する直進性担保制御が図20(b)で実線図示のように停止される。
 このため、操舵角センサ4で検出した操舵角θsが目標転舵角演算部51に供給され、この目標転舵角演算部51で演算された目標転舵角δ*がそのまま転舵角偏差演算部58に供給される。このため、目標転舵角δ*に一致するように転舵モータ8aが回転駆動される。この間、直進性担保部SGにおける直進性担保制御が停止される。
 したがって、初期応答期間T1では、キングピン軸KSの路面接地点がタイヤの接地面内の接地中心位置に設定され、且つキャスター角が零に設定されたサスペンション装置1Bによる転舵が開始される。
 このとき、サスペンション装置1Bのキャスター角が零に設定されている。このキャスター角と転舵応答性と操縦安定性との関係は、図19(a)に示すように、キャスター角が零であるときには転舵応答性が高い状態をとなるが、操縦安定性を確保することはできない、すなわち、キャスター角に対する転舵応答性と操縦安定性とはトレードオフの関係が存在する。
 このため、中立位置から操舵を開始した初期状態では、ステアバイワイヤ制御による直進性担保制御は実行されないことにより、この初期転舵をサスペンション装置1Bが賄うことになる。
 この初期応答期間T1では、サスペンション装置1Bは、上述したように、キャスター角が零あり、操縦応答性が高いので、図20(a)で実線図示の特性線L1で示すように、一点鎖線図示の特性線L2で示す一般的なステアバイワイヤ形式の操舵系を有する車両における転舵応答特性(ヨーレイト)より高い転舵応答特性(ヨーレイト)とすることができる。このとき、運転者のステアリングホイール2の操舵による操舵角変化に対応した転舵角変化となるので、運転者に違和感を与えることはない。
 ところが、サスペンション装置1Bによる転舵応答性のみで初期応答期間T1を越えて転舵を継続すると、図20(a)で破線図示の特性線L3のように中期応答帰還T2及び後期応答期間T3で操舵による車両の転舵応答性が敏感になる。また、中期応答期間T2から後期応答期間T3に掛けての車両の内側への巻き込み現象が大きくなってしまう。
 このため、上記第1実施形態では、図20(b)に示すように、初期応答期間T1が経過する例えば0.1秒後に、転舵角制御部52、直進性補完部53及び外乱補償部54で構成される直進性担保部SGによる目標転舵角δ*に対する直進性担保制御がステップ状に開始される。このため、サスペンション装置1Bによる車両の転舵応答性を抑制して車両のふらつきを抑制するとともに、図20(b)で点線図示のように、ステアバイワイヤ制御によってサスペンション装置1Bの直進性を補完して、操縦安定性を確保することができる。
 その後、中期応答期間T2が終了する例えば0.3秒経過後には、直進性担保部SGによる直進性担保制御により一般的な車両の転舵応答特性に比較しても転舵応答特性をより抑制してアンダーステア傾向とすることができる。これにより、図20(a)で実線図示の特性線L1で示すように、操縦安定性を向上させることができ、特性線L1で示す理想的な車両の転舵応答特性を実現することができる。
 以上のように、本実施形態に係る車両の操舵装置によれば、サスペンション装置1Bにおいて、ロアリンクを構成する第1のリンク37と第2のリンク38とが車両上面視で交差され、キングピン軸KSをステアリングホイールが中立位置にある状態で、タイヤ接地面内を通るようにし、タイヤ接地面内にキャスタートレイルを設定しているため、キングピン軸KS周りのモーメントをより小さくすることができる。
 したがって、第1実施形態でも、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。すなわち、操縦性・安定性を向上させることができる。
 このように、上記第1実施形態では、少なくともキングピン軸KSがタイヤ接地面内を通るように設定することにより、サスペンション装置1B自体が転舵応答性を向上させた構成とされ、これに加えてステアバイワイヤシステムSBWの直進性担保部SGによって転舵特性を制御する転舵角制御、直進性補完及び外乱補償を行ってサスペンション装置1Bの直進性を担保している。
 このため、ステアリングホイール2を中立位置に保持している状態から右又は左操舵を行った場合に、初期応答期間T1ではサスペンション装置1B自体の高い転舵応答性を利用して高応答性を確保する。その後、初期応答期間T1を経過して中期応答期間T2に入ると、転舵応答性を重視するよりは操縦安定性を重視する必要があり、ステアバイワイヤシステムSBWにおける遅延制御部56のゲイン調整部56cで制御ゲインGaが“1”に設定されることにより、直進性担保部SGで算出した直進性担保制御値δaによる直進性担保制御を開始する。
 このため、転舵角制御、直進性補完及び外乱補償等の直進性担保制御が開始されることにより、サスペンション装置1Bによる高い転舵応答性を抑制して操縦安定性を確保する。さらに、後期応答期間T3では、車両の内側への巻き込み現象を抑制するように転舵応答性をさらに低減させてアンダーステア傾向として車両のふらつきをより抑制して理想的な転舵応答性制御を確立することができる。
 さらに、転舵角制御部52を備えて、コンプライアンスステアによる転舵輪17FL及び17FRの変位量を考慮した直進性担保制御を行うことができる。このため、ロアリンク部材である第1リンク37と第2リンク38との車体1A側の支持部に介挿されるブッシュの剛性を弱く設定することが可能であり、第1リンク37と第2のリンク38とを通じて路面から車体1Aへの振動伝達率を低下させて乗心地を向上させることができる。
 なお、上記第1実施形態においては、転舵制御装置50をハードウェアで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば目標転舵角演算部51、直進性担保部SGを例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成し、この演算処理装置で、図21に示す転舵制御処理を実行するようにしてもよい。
 この転舵制御処理は、図22に示すように、先ず、ステップS1で、車速V、操舵角センサ4で検出した操舵角θs、アクチュエータ回転角度センサ9で検出した回転角θmo、駆動力制御装置71の左右輪の駆動力TL,TR、操舵トルクセンサ5で検出した操舵トルクTs等の演算処理に必要なデータを読込む。次いで、ステップS2に移行して、操舵角センサ4で検出した操舵角θsに基づいてステアリングホイール2が中立位置を保持している状態から右又は左に操舵された操舵開始状態であるか否かを判定し、操舵開始状態ではないときにはステップS3に移行する。
 このステップS4では、操舵開始制御状態であることを表す制御フラグFが“1”にセットされているか否かを判定し、制御フラグFが“0”にリセットされているときには、ステップS4に移行して、制御ゲインGaを“1”に設定してからステップS5に移行する。
 このステップS5では、前述した目標転舵角演算部51と同様に車速Vと操舵角θsに基づいて目標転舵角δ*を算出する。
 次いで、ステップS6に移行して、前述した転舵角制御部52と同様に、左右輪の駆動力TL及びTRにコンプライアンスステア係数sfを乗算してコンプライアンスステアによる転舵輪17FL及び17FRの変位量Δfl及びΔfrを算出し、これらに基づいてコンプライアンスステア制御値Acを算出する。
 次いで、ステップS7に移行して、前述した直進性補完部53と同様に、左右輪の駆動力TL及びTRの駆動力差ΔT(=TL-TR)に基づいて図18に示す発生トルク推定制御マップを参照して、トルクステア現象で転舵時に発生する発生トルクThを推定する。そして、この発生トルクThを操舵トルクTsから減算してセルフアライニングトルクTsaを算出し、このセルフアライニングトルクTsaに所定ゲインKsaを乗算してセルフアライニングトルク制御値Asaを算出する。
 次いで、ステップS8に移行して、転舵アクチュエータ回転角度センサ9からのモータ回転角θmo、操舵トルクTs及びモータ電流検出部61で検出したモータ電流imrに基づいて車両に入力される外乱を周波数帯域毎に分離してそれぞれ推定し、これらの外乱を抑制するための外乱補償値Adisを算出する。
 次いで、ステップS9に移行して、目標転舵角δ*と、コンプライアンスステア制御値Acと、セルフアライニングトルク制御値Asaと、外乱補償値Adisとに基づいて下記(3)式の演算を行って加算後目標転舵角δ*aを算出する。
 δ*a=δ*+Ga(Ac+Asa+Adis)   …………(3)
 次いで、ステップS10に移行して、ステップS9で算出した加算後目標転舵角δ*aを図17における転舵角偏差演算部58に出力してから前記ステップS1に戻る。
 また、ステップS2の判定結果が操舵開始状態であるときにはステップS11に移行して、制御フラグFを“1”にセットしてからステップS12に移行する。さらに、ステップS3の判定結果が、制御フラグFが“1”にセットされているときに直接ステップS12に移行する。
 このステップS12では、予め設定された遅延時間(例えば0.1秒)が経過したか否かを判定する。このとき、遅延時間が経過していないときには、ステップS13に移行し、制御ゲインGaを“0”に設定してから前記ステップS5に移行して、目標転舵角δ*を算出する。
 また、ステップS12の判定結果が、所定の遅延時間(例えば0.1秒)が経過したときには、ステップS14に移行して、制御フラグFを“0”にリセットしてから前記ステップS4に移行して、制御ゲインGaを“1”に設定する。
 この図21に示す転舵指令角度演算処理でも、ステアリングホイール2が中立位置に保持されている状態から右又は左に操舵が開始された操舵開始状態ではないときには、目標転舵角δ*にコンプライアンスステア制御値Ac、セルフアライニングトルク制御値Asa及び外乱補償値Adisを加算した直進性担保制御値δaを目標転舵角δ*に加算する直進性担保制御が行われる。
 これに対して、ステアリングホイール2が中立位置に保持されている状態から右又は左に操舵が開始された操舵開始状態であるときには、予め設定された遅延時間が経過するまでは、制御ゲインGaが“0”に設定されるため、直進性担保制御が停止される。このため、目標転舵角δ*のみが転舵角偏差演算部58に出力され、これによって転舵アクチュエータ8を構成する転舵モータ8aが回転駆動される。このため、初期転舵応答性はサスペンション装置自体の高転舵応答性が設定されることになり、高転舵応答性を得ることができる。
 その後、遅延時間が経過すると、制御ゲインGaが“1”に設定されるため、目標転舵角δ*にコンプライアンスステア制御値Ac、セルフアライニングトルク制御値Asa及び外乱補償値Adisが加算された直進性担保制御値δaを目標転舵角δ*に加えた値によって転舵アクチュエータ8を構成する転舵モータ8aを回転駆動する。このため、サスペンション装置1Bの高転舵応答性が抑制されると共に、サスペンション装置1Bの直進性が担保されて、理想的な転舵応答特性を得ることができる。
 この転舵制御処理でも、車両の直進走行状態では、目標転舵角δ*が零となり、外乱が生じない場合には、この目標転舵角δ*が直接図16の転舵角偏差演算部58に供給されるので、前述したと同様にアクチュエータ制御装置63によって直進性が担保される。
 この図21の処理において、ステップS5の処理が目標転舵角演算部51に対応し、ステップS6の処理が転舵角制御部52に対応し、ステップS7の処理が直進性補完部53に対応し、ステップS5~S7の処理が直進性担保部SGに対応し:ステップS2~S4、S11~S14の処理が遅延制御部56に対応し、ステップS2~S14の処理が転舵応答性設定部SRSに対応している。
 また、上記第1実施形態においては、直進性担保部SGを転舵角制御部52、直進性補完部53及び外乱補償部54で構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、転舵角制御部52、直進性補完部53及び外乱補償部54の何れか1つ又は2つを省略するようにしてもよい。
 (第1実施形態の効果)
(1)車軸よりも車両上下方向の下側でホイールハブ機構と車体とを連結する第1のリンク部材と第2のリンク部材とを車両上面視で交差させて配置した。
 これにより、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そのため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 したがって、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。即ち、操縦性・安定性を向上させることができる。
(2)上面視における第1のリンク部材および第2のリンク部材の車体側取付位置を、車軸よりも車両前後方向後方に配置した。
 したがって、コンプレッション型のサスペンション装置として本発明を実現することができる。
(3)上記コンプレッション型のサスペンション装置において、ステアリングラックを、車軸よりも車両前後方向前方に配置した。
 そのため、転舵時に車輪が旋回内側に移動することから、ステアリングラックの軸力を低減することができる。
(4)車両用サスペンション装置でステアバイワイヤシステムによる転舵輪を懸架することとした。
 したがって、ステアバイワイヤシステムにおける転舵アクチュエータを利用して、本発明におけるキャスタートレイルの設定に対応する制御を行うことができ、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
(5)車両上面視における第1のリンク部材と第2のリンク部材との交点をロアピボット点とするキングピン軸を、ステアリングホイールの中立位置でタイヤ接地面内を通る構成とした。
 これにより、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができるため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、操縦性・安定性を向上させることができる。
(6)車両上面視において、車体と車輪とを連結するロアリンク部材を交差させて設置し、仮想ロアピボット点を前記リンク部材の交点とした。
 これにより、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そのため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
(7)ストラット式のサスペンション機構に本発明における車両用サスペンション装置を適用することとした。
 そのため、サスペンションを構成する部品点数をより少ないものとすることができ、本発明におけるキングピン軸の設定を容易に行うことが可能となる。
(8)ステアリングホイールが中立位置にある状態で、キングピン軸KSの路面接地点がタイヤ接地面内に位置する設定とした車両用サスペンション装置のジオメトリ調整方法である。
 これにより、キングピン軸KS周りのモーメントをより小さくすることができるため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、本実施形態では、サスペンション装置の軽量化を図りながら、車両の操縦性・安定性を向上させることができる。
(9)車両用サスペンション装置でステアバイワイヤシステムによる転舵輪を懸架することとした。
 したがって、ステアバイワイヤシステムにおける転舵アクチュエータを利用して、本発明におけるキングピン軸の設定やキャスタートレイルの設定に対応させて直進性を補完する制御を行うことができ、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
(10)ステアリングホイールの操舵状態に応じてアクチュエータを作動させて転舵輪を転舵する転舵制御装置と、前記転舵輪を車体に支持するサスペンション装置とを備えている。サスペンション装置は、車軸よりも車両上下方向の下側でホイールハブ機構と車体とを連結する第1のリンク部材と第2のリンク部材とを車両上面視で交差させて配置した。また、前記転舵制御部は、前記サスペンション装置の直進性を担保する直進性担保部を備えている。
 これにより、サスペンション装置のキングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができるため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、転舵応答性を向上させることができる。このとき、キャスター角を零近傍の値とすることにより、転舵応答性をより高めたサスペンション装置を構成することができる。
 そして、サスペンション装置の転舵応答性を確保することによる直進性の低下を直進性担保部で担保することができる。
(11)直進性担保部を、ステアリングホイールを転舵したときの操舵角の変位を検出し、検出結果に基づいて転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータと該転舵アクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置とを備えたステアバイワイヤシステムで構成している。
 これにより、直進性担保部を独立して設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。
 しかも、直進性担保部としては、転舵応答特性設定部SRSの直進性担保部SGが主直進性担保部とし、アクチュエータ制御装置63が副直進性担保部とすることにより、双方の直進性担保部によって、サスペンション装置の直進性をより確実に担保することができる。
(12)ステアリングホイールが中立位置を保持している状態から右又は左に操舵されたときに、遅延制御部により直進性担保部の直進性担保制御を遅らせることにより、初期応答特性をサスペンション装置自体の転舵応答性で賄って高転舵応答性を確保する。その後、サスペンション装置自体の転舵応答性を直進性担保部による直進性担保制御で調整する。
 したがって、中立位置から転舵を開始したときに、初期応答特性を高転舵応答性とすることができる。その後、サスペンション装置自体の転舵応答性を直進性担保部による直進性担保制御で調整することにより、理想的な転舵応答性を確保することができる。
(13)直進性担保部は、セルフアライニングトルクを推定して直進性を担保している。
 したがって、直進性担保部で、サスペンション装置の高応答性を確保することにより低下した直進性をセルフアライニングトルクで担保することができ、操縦・安定性を向上させることができる。
(14)直進性担保部は、少なくともコンプライアンスステアを推定して転舵輪の変位補正を行うようにした。
 したがって、サスペンション装置を構成するロアアームの車体側支持部に介挿したブッシュの剛性を低下させることが可能となり、車両の乗心地を向上させることができる。
(15)ステアリングホイールを中立位置から操舵を開始したときに、前記ステアパイワイヤシステムの転舵応答性設定部によって、転舵開始初期に前記サスペンション装置自体の転舵応答特性を初期転舵応答特性とし、初期設定時間経過後に前記ステアバイワイヤシステムの直進性担保部で前記転舵アクチュエータの前記サスペンション装置自体の直進性を担保する制御を開始する。
 これにより、初期転舵にサスペンション装置の高い転舵応答特性を確保し、初期設定時間経過後に直進性担保部で前記転舵アクチュエータの前記サスペンション装置自体の直進性を担保する制御を行うことができ、理想的な転舵応答特性を得ることができる。
(16)前記転舵応答性設定部は、前記ステアリングホイールを中立位置から操舵したときに、初期操舵状態では、前記サスペンション装置自体の転舵応答性で高い転舵応答性を設定し、前記初期操舵状態を経過した操舵状態であるときに、前記直進性担保部による直進性担保制御によって必要とする転舵応答性を設定している。
 したがって、サスペンション装置を高い転舵応答特性とし、サスペンション装置の直進性を直進性担保部で担保することで、理想的な転舵応答特性を確保することができる。
(17)前記転舵応答性設定部は、ステアリングホイールの中立位置から操舵開始したときに、前記直進性担保部による直進性担保制御の開始を遅らせる遅延制御部を備えている。
 このため、遅延制御部で、直進性担保部による直進性担保制御の開始を遅らせるので、初期転舵応答特性をサスペンション装置自体の高転舵応答性とすることができる。
(18)前記遅延制御部は、前記直進性担保部による直進性担保制御の開始を調整するゲイン調整部を有している。
 これにより、ゲイン調整部で、例えば直進性担保制御における直進性担保制御値に対するゲインを“0”に設定することにより、直進性担保制御を行わず、ゲインを“0”より大きい値例えば“1”に設定することにより、直進性担保制御を開始することができる。このため、ゲイン調整部を設けることにより、直進性担保制御の開始の調整を容易に行うことができる。
(19)前記遅延制御部は、直進性担保部による直進性担保制御を前記ステアリングホイールが中立位置を保持している状態から右又は左に操舵した操舵開始タイミングから0.1秒遅延させた後に、前記直進性担保部による直進性担保制御を開始させる。
 したがって、初期転舵応答特性をサスペンション装置自体の高転舵応答特性を有効に利用することができ、0.1秒の初期期間が経過した後に直進性担保部による直進性担保制御を開始させて、理想的な転舵応答特性を得ることができる。
(20)前記遅延制御部は、前記直進性担保部による直進性担保制御を開始させる場合
 このため、制御開始時点で直ちに転舵角制御や直進性補完によって転舵応答特性を調整することができる。
(21)前記遅延制御部は、前記直進性担保部による直進性担保制御を開始させる場合に、前記直進性担保制御を徐々に開始させる。
 このため、制御開始時点で転舵応答特性の変化を滑らかにして運転者に実際の操舵感覚と異なる感触を与えることを抑制することができる。
(22)前記転舵制御装置は、操舵角に応じた目標転舵角を演算する目標転舵角演算部と、該目標転舵角演算部で演算した目標転舵角に前記直進性担保部の直進性担保制御値を加える加算器と、該加算器の加算出力と前記アクチュエータを構成する転舵モータの回転角度とを一致させるモータ指令電流を形成する転舵モータ制御部と、前記モータ指令電流に一致する前記転舵モータに供給するモータ駆動電流を形成する電流制御部とを備えている。
 したがって、目標転舵角演算部で、ステアリングホイールの操舵角に応じた目標転舵角を演算し、この目標転舵角に加算器で直進性担保制御値を加算し、転舵モータ制御部で、加算器の加算出力にアクチュエータを構成する転舵モータの回転角度を一致させる目標モータ電流を形成し、モータ電流制御部で目標モータ指令電流に一致させるモータ駆動電流を形成し、これを転舵モータに出力することにより、転舵モータをステアリングホイールの操舵角に応じて駆動制御することができる。ここで、目標転舵角演算部から出力される目標転舵角を転舵応答性制御部で調整しているので、最適な転舵制御を行うことができる。
(23)ステアリングホイールを中立位置から操舵したときに、操舵開始初期に前記サスペンション装置自体の高い転舵応答特性を初期転舵応答特性として設定し、初期設定時間経過後に前記直進性担保部による直進性担保制御によって前記サスペンション装置自体の転舵応答特性を必要な転舵応答特性に調整する。
 したがって、ステアリングホイールを中立位置から操舵したときに、サスペンション装置の高転舵応答特性と直進性担保部による直進性担保制御による転舵応答性の調整とによって理想的な転舵応答特性を得ることができる。
 (応用例1)
(サスペンション装置1Bの他の具体的構成例)
 第1実施形態において、サスペンション装置1Bの具体的な構成例をコンプレッション型の場合を例に挙げて説明したが、以下のような構成とすることも可能である。
 図22は、サスペンション装置1Bをテンション型(車両上面視で各ロアリンク部材の車体側取付位置が車軸より車両前方側に位置する形式)のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。
 即ち、図22に示す例では、車両上面視でコンプレッションロッド(第2リンク38)が車軸より前側で車軸に沿い、テンションロッド(第1リンク37)が車軸から前方に延びた位置で車体と連結している。したがって、コンプレッションロッド(第2リンク38)およびテンションリンク(第1リンク37)の車体側取付位置を、車両前後方向前方に配置している。
 図22に示すように、テンション型のサスペンション装置において、ロアリンク部材を互いに交差させたダブルピボット方式とした場合、各ロアリンク部材は、車体側支持点を中心に車両前方に回転することで旋回外輪としての転舵が可能となる(破線の状態)。このとき、仮想ロアピボット点は、ロアリンク部材が交差する点となるが、ロアリンク部材が交差していないサスペンション形式よりも車体内側に仮想ロアピボット点を形成できるため、初期スクラブ半径をポジティブスクラブ方向に大きくできる。
 図22に示すテンション型のサスペンション装置では、転舵時におけるテンションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体外側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ロアピボット点までの距離が、タイヤ中心線よりも車体外側方向に移動するため、スクラブ半径は、ポジティブスクラブの範囲内でより小さくなる。したがって、テンション型のサスペンション装置では、本発明を適用すると、旋回外輪としての転舵を行うことにより、ラック軸力は大きくなるが、転舵しない場合の初期スクラブ半径は十分大きく取れているため、ロアリンク部材が交差していないテンション型のサスペンション装置に比べて、ラック軸力値は小さく設定できる。
 ちなみに、ロアリンク部材が交差していないテンション型のサスペンション装置の場合、転舵時におけるテンションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体内側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ピボット点までの距離が、タイヤ中心線よりも車体内側に位置しているため、スクラブ半径は、ポジティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、転舵を行うことにより、ラック軸力は小さくなる。しかしながら、仮想ロアピボット点は、各リンクの延長線上にあるため、転舵しない初期状態でのスクラブ半径が小さく、ラック軸力の大幅な低減につながりにくい。
 また、図22に示す例では、車両上面視において、転舵時に車輪中心は旋回外側に移動する。そのため、本実施形態のように、ステアリングラック部材となるラック軸14を車軸より後に位置させることで、ラック軸力を低減させる効果をさらに高めることができる。
 なお、本発明は、上記コンプレッション型およびテンション型以外のリンク構造を有するサスペンション装置にも同様に適用することができる。
(効果)
(1)第1のリンク部材および第2のリンク部材の車体側取付位置を、車軸よりも車両前後方向前方に配置した。
 したがって、テンション型のサスペンション装置として本発明を実現することができる。
(2)上記テンション型のサスペンション装置において、ステアリングラック部材を、車軸よりも車両前後方向後方に配置した。
 そのため、転舵時に車輪が旋回外側に移動することから、ステアリングラックの軸力を低減することができる。
 (応用例2)
 第1実施形態において、サスペンション装置1Bを転舵輪である前輪のサスペンション装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、サスペンション装置1Bを非転舵輪である後輪のサスペンション装置に適用することも可能である。
 この場合、転舵によって車両が旋回状態となり、後輪に横力が作用すると、その横力によって、テンションロッドおよびコンプレッションロッドが撓み、それらの車両上面視における交点が移動して、車体に対する車輪の向きが変化する(図8,22参照)。即ち、車軸に沿うロアリンク部材は横力による前後方向への移動が少なく、車軸に対して前後方向に角度をもって設置した他方のロアリンク部材は横力による前後方向への移動が大きいものとなる。
 この特性を利用して、目的とする横力コンプライアンスステアを実現することができる。
(効果)
 車軸よりも車両上下方向の下側でホイールハブ機構と車体とを連結する第1のリンク部材と第2のリンク部材とを車両上面視で交差させて配置した。
 これにより、旋回時における横力によってリンク部材に撓みが生じ、車両上面視におけるリンク部材の交点が移動することにより、車体に対する車輪の向きを変化させることができる。
 したがって、目的とする横力コンプライアンスステアを実現することができる。
 (応用例3)
 第1実施形態において、サスペンション装置1Bを転舵輪である前輪のサスペンション装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、サスペンション装置1Bを転舵輪である後輪のサスペンション装置に適用することも可能である。
 この場合にも、第1実施形態と同様に、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そして、この仮想ロアピボット点が定義するキングピン軸を、ステアリングホイールの中立位置で、タイヤ接地面を通るように設定し、さらにタイヤ接地面内にキャスタートレイルが位置する設定としたため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 したがって、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できるため、操縦性・安定性を向上させることができる。
 (応用例4)
 第1実施形態では、キングピン軸がステアリングホイールの中立位置でタイヤ接地面内を通るように設定し、キャスタートレイルがタイヤ接地面内となるように設定するものとし、その一例として、キャスタートレイルをゼロに近い値とする場合について説明した。
 これに対し、本応用例では、キングピン軸の通る位置またはキャスタートレイルの設定条件をタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までの範囲に限定するものとする。
(効果)
 キングピン軸の通る位置またはキャスタートレイルをタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までに設定すると、直進性の確保と操舵操作の重さの低減を両立できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 (応用例5)
 第1実施形態においては、図7に示す座標平面において、一点鎖線で囲んだ領域を設定に適する領域として例に挙げた。これに対し、注目するラック軸力の等値線を境界線とし、その境界線が示す範囲より内側の領域(キングピン傾角の減少方向でスクラブ半径の増加方向)を設定に適する領域とすることができる。
(効果)
 ラック軸力の最大値を想定して、その最大値以下の範囲にサスペンションジオメトリを設定することができる。
(応用例6)
 第1実施形態においては、外乱補償部54を直進性担保部SGに設けた場合について説明した。しかしながら本発明は、上記構成に限定されるものではなく、図23に示すように、外乱補償部54を直進性担保部SGから独立させ、この外乱補償部54から出力される外乱補償値Adisを加算器56eから出力される加算後目標転舵角δ*aに加算器57で加算するようにしてもよい。
(効果)
 この場合には、常時目標転舵角δ*に対して外乱補償値Adisを加算するので、操舵開始状態であるか否かに関わらず常時外乱の影響を抑制することができる。
 (応用例7)
 また、上記第1実施形態においては、直進性担保部SGを転舵角制御部52、直進性補完部53及び外乱補償部54で構成し、中立状態を維持している状態から右又は左に操舵を開始する操舵開始状態で、初期応答期間T1の間目標転舵角δ*に直進性担保制御値δaを加算する直進性担保制御を行わず、目標転舵角δ*をそのまま転舵角偏差演算部58に入力する場合について説明した。
 しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、中立状態を維持している状態から右又は左に操舵を開始する操舵開始状態で、操舵角センサ4で検出した操舵角θsと転舵アクチュエータ回転角度センサ9で検出した回転角θmoとに回転角差を生じる場合がある。この場合に直進性を担保するために、操舵角θsと回転角θmoとの回転角差を補償するトルクを転舵アクチュエータ8で発生させることが好ましい。
 このためには、図24に示すように、直進性担保部SGから独立した直進性補償部111を設けることが好ましい。この直進性補償部111から出力される直進性補償値Ascは加算器56eから出力される加算後目標転舵角δ*aに加算器57で加算される。
 ここで、直進性補償部111の一の構成としては、転舵アクチュエータ回転角度センサ9で検出する転舵アクチュエータ8の回転角θmoに基づいて実転舵角を算出し、算出した実転舵角に基づいて予め設定された実転舵角と直進性補償値Ascとの関係を表す制御マップを参照して実転舵角に応じた直進性補償値Ascを算出する。
 また、直進性補償部111の他の構成としては、ラック軸14のラック軸力を歪みゲージ等のラック軸力センサで検出するか又はラック軸力を推定し、予め設定されたラック軸力と直進性補償値Ascとの関係を表す制御マップを参照して直進性補償値Ascを算出する。
 さらに、直進性補償部111のさらに他の構成としては、転舵アクチュエータ回転角度センサ9で検出する転舵アクチュエータ8の回転角θmoに基づいて実転舵角を算出し、算出した実転舵角が中立位置を中心とする所定値以下の範囲内である場合に、予め設定された一定値の直進性補償値Ascを加算後目標転舵角δ*aに加算器57で加算する。
(効果)
 この場合には、中立状態を維持している状態から右又は左に操舵を開始する操舵開始状態で、操舵角センサ4で検出した操舵角θsと転舵アクチュエータ回転角度センサ9で検出した回転角θmoとに回転角差を生じた場合に、直進性を担保するために、操舵角θsと回転角θmoとの回転角差を補償するトルクを転舵アクチュエータ8で発生させることができる。
 (応用例8)
 また、上記第1実施形態においては、初期期間が終了した時点で直進性担保制御値δaを目標転舵角δ*に加算する直進性担保制御を直ちにステップ状の特性線L10で開始する場合について説明した。
 しかしながら、本発明は、上記に限定されるものではなく、図21(b)で一点鎖線図示の特性線L12ように、初期期間が経過した後に直進性担保制御値δaを徐々に増加させて直進性担保処理を開始するようにしてもよい。また、図21(b)で点線図示の特性線L13で示すように初期期間の終了前から直進性担保制御値δaを徐々に増加させるようにしてもよい。さらには、図21(b)に示すように、所定の傾きのリニアな特性線L13で直進性担保制御値を徐々に増加させて直進性担保処理を開始するようにしても良い。
 これらの特性線の傾きを変化させるには、上述したゲイン調整部56cで設定する制御ゲインGaを“0”及び“1”に設定する場合に代えて、時間の経過と共に、制御ゲインGaを変化させることにより調整することができる。
(効果)
 これらの場合には、ステアバイワイヤシステムSBWによる直進性担保制御による直進性担保制御値が徐々に増加するので、ステアバイワイヤシステムによる直進性担保制御を徐々に開始させることができ、直進性担保値の大きな変化を抑制して直進性担保制御を安定して開始することができる。
 (第1実施形態の変形例)
 また、上記第1実施形態では、遅延制御部56のゲイン調整部56cで、ステアリングホイール2が中立位置を維持している状態から操舵を開始した操舵開始状態で、初期期間T1の間制御ゲインGaを“0”に設定し、その他の期間で制御ゲインGaを“1”に設定する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、初期期間T1で制御ゲインGaを“1”に設定し、初期期間T1を経過して中期期間T2及び後期期間T3で制御ゲインGaを例えば“0.8”に設定し、その他の期間で制御ゲインGaを“1”に設定し、車両の走行状態に応じてサスペンション装置1Bの直進性担保制御の態様を変化させることもできる。
 (第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態について説明する。
 本実施形態に係る自動車1の機能構成は、第1実施形態における図1と同様である。
 一方、本実施形態に係る自動車1は、サスペンション装置1Bの構成が第1実施形態と異なっている。
 したがって、以下、サスペンション装置1Bの構成について説明する。
 図25は、第2実施形態に係るサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。図26は、図25のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。図27は、図25のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分正面図および(b)部分側面図である。図28は、図25のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分平面図(左前輪)および(b)タイヤ接地面(右前輪)を示す図である。
 図28から図28に示すように、サスペンション装置1Bは、ホイールハブ機構WHに取り付けられた車輪17FR,17FLを懸架するコンプレッション型のサスペンション装置であり、車輪17FR,17FLを回転自在に支持する車軸(アクスル)32を有するアクスルキャリア33、車体側の支持部から車体幅方向に配置されてアクスルキャリア33に連結する複数のリンク部材、及びコイルスプリング等のバネ部材34を備えている。
 複数のリンク部材は、ロアリンク部材であるトランスバースリンク(トランスバースリンク部材)137とコンプレッションリンク(コンプレッションリンク部材)138、タイロッド(タイロッド部材)15、および、ストラット(バネ部材34およびショックアブソーバ40)から構成されている。本実施形態において、サスペンション装置1Bはストラット式のサスペンションであり、バネ部材34およびショックアブソーバ40が一体となったストラットの上端が、車軸32より上方に位置する車体側の支持部に連結する(以下、ストラットの上端を適宜「アッパーピボット点」と称する。)。
 ロアリンクを構成するトランスバースリンク137とコンプレッションリンク138は、車軸32より下方に位置する車体側の支持部とアクスルキャリア33の下端とを連結する。本実施形態において、トランスバースリンク137とコンプレッションリンク138とは、独立した部材からなるIアームとなっている。これらトランスバースリンク137およびコンプレッションリンク138は、車体側と各1箇所の支持部で連結し、車軸32側と各1箇所の取り付け部で連結している。
 さらに、本実施形態におけるトランスバースリンク137とコンプレッションリンク138とは、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33)とを連結する(以下、トランスバースリンク137とコンプレッションリンク138とが構成する仮想リンクの交点を適宜「ロアピボット点」と称する。)。
 これらロアリンクのうち、トランスバースリンク137は、車軸と略平行に設置してあり、車両上面視において、トランスバースリンク137の車輪側支持点Taは、車輪中心(車軸)よりも車両前後方向後側となっている。また、コンプレッションリンク138は、トランスバースリンク137よりも車軸に対して傾斜(車輪側支持点がより前側、車体側支持点がより後側となる向きに配置)させて設置してある。そして、コンプレッションリンク138の車輪側支持点Caは、車輪中心よりも車両前後方向前側となっている。また、トランスバースリンク137の車体側支持点Tbは、コンプレッションリンク138の車輪側支持点Caよりも車両前後方向後側となっている。また、コンプレッションリンク138の車体側支持点Cbは、トランスバースリンク137の車輪側支持点Taよりも車両前後方向後側となっている。
 このようなリンク配置とした場合、転舵時にタイヤ接地中心点(着力点)Oに車体の旋回外側に向かう遠心力が作用したときに、この遠心力に抗するように旋回中心に向かう横力を主にトランスバースリンク137に受け持たせることができる。また、上記リンク配置では、トランスバースリンク137の車体側支持点Tbを車輪中心よりも車両前後方向前側に位置させている。そのため、車輪に横力(車両内向きの力)が入力したとき、トランスバースリンク137の車輪側支持点Taは車両内向きに移動し、コンプレッションリンク138の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。したがって、入力する横力に対して、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 タイロッド15は、車軸32の下側に位置して、ステアリングラック部材14とアクスルキャリア33を連結し、ステアリングラック部材14は、ステアリングホイール2から入力した回転力(操舵力)を伝達して転舵用の軸力を発生させる。従って、タイロッド15により、ステアリングホイール2の回転に応じてアクスルキャリア33に車幅方向の軸力が加わり、アクスルキャリア33を介して車輪17FR,17FLを転舵する。
 本願発明においては、図28(b)に示すように、上記サスペンション装置1Bのキングピン軸を、ステアリングホイールが中立位置にある状態で、タイヤ接地面を通るようにして、キャスタートレイルがタイヤ接地面内に位置するよう設定している。より具体的には、本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、キャスター角をゼロに近い値とし、キャスタートレイルがゼロに近づくようにキングピン軸を設定している。これにより、転舵時のタイヤ捻りトルクを低減でき、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。また、スクラブ半径はゼロ以上のポジティブスクラブとしている。これにより、転舵時のタイヤ横滑り角βに対し、スクラブ半径分のキャスタートレイルが生じることから、直進性を確保することができる。
 また、本願発明においては、ロアリンク部材であるトランスバースリンク137およびコンプレッションリンク138は、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33下端)を連結している。これにより、トランスバースリンク137およびコンプレッションリンク138が交差していない構造に比べて、キングピン傾角を小さくすることができると共に、スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きくすることができる。そのため、転舵時のタイヤ捻りトルクを小さくでき、転舵に要するラック軸力を低減できる。さらに、本願発明においては、転舵時に車輪に働く横力によって、仮想ロアピボット点が車体内側に移動するため、セルフアライニングトルク(SAT)による直進性を高めることができる。
 以下、サスペンション装置1Bにおけるサスペンションジオメトリについて詳細に検討する。
 (ラック軸力成分の分析)
 転舵時におけるラックストロークとラック軸力との関係は、前述した図5に示すようになる。
 この図5に示すように、ラック軸力成分には、主にタイヤの捻りトルクと、車輪の持ち上げトルクとが含まれ、これらのうち、タイヤの捻りトルクが支配的である。
 したがって、タイヤの捻りトルクを小さくすることで、ラック軸力を低減することができることとなる。
 (タイヤの捻りトルク最小化)
 転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡も前述した図6と同様になる。
 この図6においては、転舵時におけるタイヤ接地面中心の移動量が大きい場合と小さい場合とを併せて示している。
 上記ラック軸力成分の分析結果より、ラック軸力を低減するためには、転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化することが有効である。
 転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化するためには、図6に示すように、タイヤ接地面中心の軌跡をより小さくすれば良い。
 即ち、タイヤ接地面中心とキングピン接地点を一致させることで、タイヤ捩りトルクを最小化できる。
 具体的には、キャスタートレイル0mm、スクラブ半径0mm以上とすることが有効である。
 (キングピン傾角の影響)
 キングピン傾角とスクラブ半径とを軸とする座標において、ラック軸力の分布の一例を示す等値線図も前述した図7と同様になる。
 図7においては、ラック軸力が小、中および大の3つの場合における等値線を例として示している。
 タイヤ捻りトルク入力に対し、キングピン傾角が大きくなるほど、その回転モーメントが大きくなり、ラック軸力は大きくなる。したがって、キングピン傾角としては、一定の値より小さく設定することが望まれるが、スクラブ半径との関係から、例えばキングピン傾角15度以下とすると、ラック軸力を望ましいレベルまで小さくすることができる。
 なお、図7における一点鎖線(境界線)で囲んだ領域は、旋回の限界領域において、横力が摩擦の限界を超える値と推定できるキングピン傾角15度より小さく、かつ、上記タイヤ捻りトルクの観点から、スクラブ半径が0mm以上の領域を示している。本実施形態では、この領域(横軸においてキングピン傾角が15度より減少する方向で、縦軸においてスクラブ半径がゼロより増加する方向)を、より設定に適した領域としている。ただし、スクラブ半径が負の領域であっても、他の条件を本実施形態で示すものとすることで、一定の効果を得るものとなる。
 具体的にスクラブ半径とキングピン傾角とを決定する場合には、例えば、図7に示すラック軸力の分布を示す等値線をn次曲線(nは2以上の整数)として近似し、上記一点鎖線で囲んだ領域の中から、n次曲線の変曲点(またはピーク値)の位置によって定めた値を採用することができる。
 (具体的構成例)
 次に、サスペンション装置1Bを実現する具体的な構成例について説明する。
 図29は、サスペンション装置1Bをコンプレッション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。
 即ち、図29に示す例では、車両上面視でトランスバースリンク137(テンションロッド)が車軸に沿い、コンプレッションリンク138(コンプレッションロッド)が車軸から後方に延びた位置で車体と連結している。
 図29に示すように、コンプレッション型のサスペンション装置において、ロアリンク部材を互いに交差させたダブルピボット方式とした場合、各ロアリンク部材は、車体側支持点を中心に車両前方に回転することで旋回外輪としての転舵が可能となる(破線の状態)。このとき、仮想ロアピボット点は、ロアリンク部材が交差する点となるが、ロアリンク部材が交差していないサスペンション形式よりも車体内側に仮想ロアピボット点を形成できるため、初期スクラブ半径をポジティブスクラブ方向に大きくできる。
 図29に示すコンプレッション型のサスペンション装置では、転舵時におけるコンプレッションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体内側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ロアピボット点までの距離に着目すると、仮想ロアピボット点がタイヤ中心線よりも車体内側方向に移動するため、スクラブ半径はポジティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、コンプレッション型のサスペンション装置では、本発明を適用すると、旋回外輪としての転舵を行うことにより、ラック軸力は小さくなる。
 ちなみに、ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンション装置の場合、転舵時におけるコンプレッションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体外側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ピボット点までの距離が、タイヤ中心線よりも車両外側に位置しているため、スクラブ半径は、ネガティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、転舵を行うことにより、ラック軸力は大きくなる。
 また、図29に示す例では、車両上面視において、転舵時に車輪中心は旋回内側に移動する。そのため、本実施形態のように、ラック軸14を車軸より前に位置させることで、ラック軸力を低減させる効果をさらに高めることができる。
 ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンション装置および本発明の場合におけるトー角とスクラブ半径との関係は前述した図9と同様である。
 この図9に示すように、本発明の場合、ロアリンク部材を交差させていない場合に比べて、中立位置(トー角が0)付近でのスクラブ半径をより大きくできる。また、旋回外輪となる転舵角が大きくなる方向(図9における-方向)では、スクラブ半径がより大きくなり、ラック軸力をより小さくできる。
(ポジティブスクラブによる直進性確保)
 ポジティブスクラブとした場合のセルフアライニングトルクを説明する概念図も前述した図11と同様である。
 この図11に示すように、タイヤに働く復元力(セルフアライニングトルク)は、キャスタートレイル、ニューマチックトレイルの和に比例して大きくなる。
 ここで、ポジティブスクラブの場合、キングピン軸の接地点から、タイヤ接地中心を通るタイヤの横すべり角β方向の直線に下ろした垂線の足の位置によって定まるホイールセンタからの距離εc(図11参照)をキャスタートレイルとみなすことができる。
 そのため、ポジティブスクラブのスクラブ半径が大きければ大きいほど、転舵時にタイヤに働く復元力は大きくなる。
 本実施形態においては、キングピン軸の設定をポジティブスクラブとすると共に、ロアリンク部材を交差させない場合に比べて、初期スクラブ半径を大きく確保できることで、キャスター角を0に近づけることによる直進性への影響を低減するものである。また、ステアバイワイヤ方式を採用していることから、転舵アクチュエータ8によって最終的に目的とする直進性を確保することができる。
 (作用)
 次に、本実施形態に係るサスペンション装置1Bの作用について説明する。
 本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材をIアームとしている。そして、トランスバースリンク137をアクスルキャリア33から車幅方向に沿って設置し、コンプレッションリンク138をトランスバースリンク137と交差する状態で、アクスルキャリア33の下端から車両後方側に斜行させて設置している。具体的には、トランスバースリンク137の車輪側支持点Taは、車輪中心よりも車両前後方向後側、コンプレッションリンク138の車輪側支持点Caは、車輪中心よりも車両前後方向前側となっている。また、トランスバースリンク137の車体側支持点Tbは、コンプレッションリンク138の車輪側支持点Caよりも車両前後方向後側、コンプレッションリンク138の車体側支持点Cbは、トランスバースリンク137の車輪側支持点Taよりも車両前後方向後側となっている。
 上記サスペンション構造とした場合、操舵時等に車輪に入力する横力をトランスバースリンク137により多く負担させることができる。また、旋回外輪となったときに、車両内向きの横力が入力した場合、トランスバースリンク37が車両内側、コンプレッションリンク138が車両外側に回転することにより、車輪にトーアウト特性を持たせることができる。
 また、上記サスペンション構造において、各ロアリンク部材について車体側支持点と車輪側支持点とを結ぶ直線を仮想する。すると、それら直線の交点が、ロアリンクの仮想ロアピボット点となる。この仮想ロアピボット点と、ストラット上端によって構成されるアッパーピボット点とを結ぶ直線がキングピン軸となる。
 本実施形態では、このキングピン軸KSをキャスタートレイルがタイヤ接地面内に位置する設定としている。
 例えば、キングピン軸KSの設定を、キャスター角0度、キャスタートレイル0mm、スクラブ半径0mm以上のポジティブスクラブとしている。また、キングピン傾角については、スクラブ半径をポジティブスクラブとできる範囲で、より小さい角度となる範囲(例えば15度以下)で設定する。
 このようなサスペンションジオメトリとすることにより、転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡がより小さいものとなり、タイヤ捻りトルクを低減できる。
 そのため、ラック軸力をより小さいものとできることから、キングピン軸周りのモーメントをより小さくでき、転舵アクチュエータ8の出力を低減することができる。また、より小さい力で車輪の向きを制御できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材を交差させて設置しているため、仮想ロアピボット点をタイヤ接地面中心よりも車体内側に配置し易い構造となっている。
 そのため、キングピン傾角を0度に近づけ易くなるとともに、スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きく取ることが容易となる。
 また、キャスター角を0度、キャスタートレイルを0mmとしたことに伴い、サスペンション構造上の直進性に影響が生じる可能性があるところ、ポジティブスクラブに設定することにより、その影響を軽減している。さらに、転舵アクチュエータ8による制御と併せて、直進性を確保している。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 また、キングピン傾角を一定の範囲に制限したことに対しては、転舵アクチュエータ8での転舵を行うところ、運転者が操舵操作に重さを感じることを回避できる。また、路面からの外力によるキックバックについても、転舵アクチュエータ8によって外力に対抗できるため、運転者への影響を回避できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 以上のように、本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、トランスバースリンク137を車軸と略平行に設置し、車両上面視において、コンプレッションリンク138をトランスバースリンク137と交差させて配置した。そのため、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そして、この仮想ロアピボット点が定義するキングピン軸をキングピン傾角が小さいものとし、タイヤ接地面内にキャスタートレイルが位置する設定としたため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 したがって、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できるため、操縦性・安定性を向上させることができる。
 また、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる結果、ラック軸14およびタイロッド15に加わる負荷を低減でき、部材を簡素化することができる。
 また、ステアバイワイヤを実現するための転舵アクチュエータ8として、駆動能力のより低いものを用いることができ、車両の低コスト化および軽量化を図ることができる。
 例えば、従来のステアバイワイヤ方式のサスペンション装置と比較した場合、本発明の構成では、主にロアリンク部材の簡素化と転舵アクチュエータ8の小型化によって、重量において約10%、コストにおいて約50%を低減することができる。
 また、転舵時においてキャスタートレイルが増加する構造であるため、高い横加速度が発生する旋回において、転舵角の切れ増しが生ずることを抑制できる。
 また、転舵時に車輪に働く横力によって、仮想ロアピボット点が車体内側に移動するため、スクラブ半径が増大し、セルフアライニングトルク(SAT)による直進性を高めることができる。
 さらに、ロアリンク部材を交差させて設置することにより、ロアリンク部材の支持点を車輪中心に近い位置とできるため、アクスルキャリア33の重量を低減することができる。
 本実施形態におけるキングピン傾角とスクラブ半径との関係は前述した図12と同様である。なお、図12においては、本発明を上記コンプレッション型とした場合に加え、本発明をテンション型とした場合、比較例として、ロアリンク部材を交差させない構造のコンプレッション型およびテンション型(第2実施形態参照)とした場合、さらに、シングルピボット方式とした場合を併せて示している。
 図12に示すように、本発明をコンプレッション型およびテンション型として実現した場合、シングルピボット方式およびロアリンク部材を交差させないダブルピボット方式の各方式に比べ、キングピン傾角を0度に近いものとできると共に、スクラブ半径をポジティブスクラブ側により大きくすることが可能となっている。
 特に、本発明をコンプレッション型として実現すると、キングピン傾角を0度に近づける効果、および、スクラブ半径をポジティブスクラブ側により大きくする効果という点で、より高い効果を奏するものとなる。
 また、本発明においては、トランスバースリンク137を、車軸と略平行に設置し、車両上面視において、トランスバースリンク137の車輪側支持点Taを、車輪中心よりも車両前後方向後側としている。また、コンプレッションリンク138を、トランスバースリンク137よりも車軸に対して傾斜(車輪側支持点がより前側、車体側支持点がより後側となる向きに配置)させて設置している。そして、コンプレッションリンク138の車輪側支持点Caを、車輪中心よりも車両前後方向前側としている。また、トランスバースリンク137の車体側支持点Tbを、コンプレッションリンク138の車輪側支持点Caよりも車両前後方向後側としている。また、コンプレッションリンク138の車体側支持点Cbを、トランスバースリンク137の車輪側支持点Taよりも車両前後方向後側としている。
 このようなリンク配置とした場合、車輪に入力する横力を主にトランスバースリンク137に受け持たせることができる。また、上記リンク配置では、トランスバースリンク137の車体側支持点Tbを車輪中心よりも車両前後方向前側に位置させている。そのため、車輪に横力(車両内向きの力)が入力したとき、トランスバースリンク137の車輪側支持点Taは車両内向きに移動し、コンプレッションリンク138の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。したがって、入力する横力に対して、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 図30は、本発明に係るサスペンション装置1Bと比較例とにおける(a)横力コンプライアンスステアおよび(b)横剛性を示す図である。
 図30において、比較例として、ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンションを想定している。
 図30に示すように、本発明に係るサスペンション装置1Bの構成とした場合(図30中の実線)、比較例(図30中の破線)に対し、横力コンプライアンスステアは35%向上し、横剛性は29%向上している。
 なお、本実施形態において、車輪17FR,17FL,17RR,17RLがタイヤホイール、タイヤおよびホイールハブ機構WHに対応し、トランスバースリンク137が第1のリンク部材としてのトランスバースリンク部材に対応し、コンプレッションリンク138が第2のリンク部材としてのコンプレッションリンク部材に対応する。
 (第2実施形態の効果)
(1)車軸よりも車両上下方向の下側においてホイールハブ機構WHと車体とを連結し、車軸に沿って配置したトランスバースリンク部材を備える。また、車体との連結部がトランスバースリンク部材と車体との連結部よりも車両前後方向後方に位置すると共に、ホイールハブ機構WHとの連結部がトランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向前方に位置するコンプレッションリンク部材を備える。
 これにより、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができるため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 そのため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、車両用サスペンション装置において操舵時のラック軸力を低減することが可能となる。
(2)トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部は車軸よりも車両前後方向後方に位置し、車体との連結部は車軸よりも車両前後方向前方に位置する。
 したがって、旋回外輪としての横力が入力したとき、トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部を車両内向きに移動させることができるため、旋回外輪にトーアウト特性を与えることができる。
(3)トランスバースリンク部材と車体との連結部は、コンプレッションリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向後方に位置する。
 したがって、トランスバースリンク部材を車軸に略平行としつつ、横力が入力した場合の回転方向を一方向に定めることができる。
(4)コンプレッションリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部は車軸より車両前後方向前方に位置し、車体との連結部はトランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部より車両前後方向後方に位置する。
 このような構成により、コンプレッションリンク部材の車軸に対する傾斜角を大きくすることができ、仮想ロアピボット点の位置を車体内側により近づけることが可能となる。
(5)車両上面視において、車体と車輪とを連結するトランスバースリンク部材およびコンプレッションリンク部材のうち、トランスバースリンク部材を車軸に沿って配置すると共に、コンプレッションリンク部材を車輪側の連結部がより前側かつ車体側の連結部がより後側となるようにトランスバースリンク部材と交差させて設置し、車両内向きの横力に対して、前記トランスバースリンク部材およびコンプレッションリンク部材の交点からなる前記仮想ロアピボット点を、車両内向きに移動させる。
 これにより、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができるため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 そのため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、車両用サスペンション装置において操舵時のラック軸力を低減することが可能となる。
(6)ステアリングホイールが中立位置である状態で、車両上面視における前記トランスバースリンク部材とコンプレッションリンク部材との交点をロアピボット点とするキングピン軸が、タイヤ接地面内を通る構成とした。
 これにより、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができるため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、操縦性・安定性を向上させることができる。
(7)車両用サスペンション装置でステアバイワイヤシステムによる転舵輪を懸架することとした。
 したがって、ステアバイワイヤシステムにおける転舵アクチュエータを利用して、本発明におけるキングピン軸の設定に対応する制御を行うことができ、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 コントロール/駆動回路の効果については前述した第1実施形態と同様である。
 (第3実施形態)
 次に、本発明の第3実施形態について説明する。
 本実施形態に係る自動車1の機能構成は、第1実施形態における図1と同様である。
 一方、本実施形態に係る自動車1は、サスペンション装置1Bの構成が第1実施形態と異なっている。
 したがって、以下、サスペンション装置1Bの構成について説明する。
 図31は、第3実施形態に係るサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。図32は、図31のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。図33は、図31のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分正面図および(b)部分側面図である。図34は、図31のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分平面図(左前輪)および(b)タイヤ接地面(右前輪)を示す図である。
 図31から図34に示すように、サスペンション装置1Bは、ホイールハブ機構WHに取り付けられた車輪17FR,17FLを懸架するテンション型のサスペンション装置であり、車輪17FR,17FLを回転自在に支持する車軸(アクスル)32を有するアクスルキャリア33、車体側の支持部から車体幅方向に配置されてアクスルキャリア33に連結する複数のリンク部材、及びコイルスプリング等のバネ部材34を備えている。
 複数のリンク部材は、ロアリンク部材であるトランスバースリンク(第1のリンク部材としてのトランスバースリンク部材)237とテンションリンク(第2のリンク部材としてのテンションリンク部材)238、タイロッド(タイロッド部材)15、および、ストラット(バネ部材34およびショックアブソーバ40)から構成されている。本実施形態において、サスペンション装置1Bはストラット式のサスペンションであり、バネ部材34およびショックアブソーバ40が一体となったストラットの上端が、車軸32より上方に位置する車体側の支持部に連結する(以下、ストラットの上端を適宜「アッパーピボット点」と称する。)。
 ロアリンクを構成するトランスバースリンク237とテンションリンク238は、車軸32より下方に位置する車体側の支持部とアクスルキャリア33の下端とを連結する。本実施形態において、トランスバースリンク137とテンションリンク238とは、独立した部材からなるIアームとなっている。これらトランスバースリンク237およびテンションリンク238は、車体側と各1箇所の支持部で連結し、車軸32側と各1箇所の取り付け部で連結している。さらに、本実施形態におけるトランスバースリンク237とテンションリンク238とは、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33)とを連結する(以下、トランスバースリンク237とテンションリンク238とが構成する仮想リンクの交点を適宜「ロアピボット点」と称する。)。
 これらロアリンクのうち、トランスバースリンク237は、車軸と略平行に設置してあり、車両上面視において、トランスバースリンク237の車輪側支持点Taは、車輪中心(車軸)よりも車両前後方向前側となっている。また、テンションリンク238は、トランスバースリンク237よりも車軸に対して傾斜(車輪側支持点がより後側、車体側支持点がより前側となる向きに配置)させて設置してある。そして、テンションリンク238の車輪側支持点Caは、車輪中心よりも車両前後方向後側となっている。また、トランスバースリンク137の車体側支持点Tbは、テンションリンク238の車輪側支持点Caよりも車両前後方向前側となっている。また、テンションリンク238の車体側支持点Cbは、トランスバースリンク237の車輪側支持点Taよりも車両前後方向前側となっている。
 このようなリンク配置とした場合、図34(b)に示すように、転舵時にタイヤ接地中心点(着力点)Oに車体の旋回外側に向かう遠心力が作用したときに、この遠心力に抗するように旋回中心に向かう横力を主にトランスバースリンク237に受け持たせることができる。また、上記リンク配置では、トランスバースリンク237の車体側支持点Tbを車輪中心よりも車両前後方向後側に位置させている。そのため、車輪に横力(車両内向きの力)が入力したとき、トランスバースリンク237の車輪側支持点Taは車両内向きに移動し、テンションリンク238の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。したがって、入力する横力に対して、車輪をトーイン方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 タイロッド15は、車軸32の下側に位置して、ステアリングラック部材14とアクスルキャリア33を連結し、ステアリングラック部材14は、ステアリングホイール2から入力した回転力(操舵力)を伝達して転舵用の軸力を発生させる。従って、タイロッド15により、ステアリングホイール2の回転に応じてアクスルキャリア33に車幅方向の軸力が加わり、アクスルキャリア33を介して車輪17FR,17FLを転舵する。
 本願発明においては、図34(b)に示すように、上記サスペンション装置1Bのキングピン軸を、ステアリングホイール2が中立位置にある状態でタイヤ接地面を通るように設定して、キャスタートレイルがタイヤ接地面内に位置するよう設定している。より具体的には、本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、キャスター角をゼロに近い値とし、キャスタートレイルがゼロに近づくようにキングピン軸を設定している。これにより、転舵時のタイヤ捻りトルクを低減でき、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。また、スクラブ半径はゼロ以上のポジティブスクラブとしている。これにより、転舵時のタイヤ横滑り角に対し、スクラブ半径分のキャスタートレイルが生じることから、直進性を確保することができる。
 また、本願発明においては、ロアリンク部材であるトランスバースリンク237およびテンションリンク238は、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33下端)を連結している。これにより、トランスバースリンク237およびテンションリンク238が交差していない構造に比べて、初期キングピン傾角を小さくすることができると共に、初期スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きくすることができる。そのため、転舵時のタイヤ捻りトルクを小さくでき、転舵に要するラック軸力を低減できる。さらに、本願発明においては、転舵時に車輪に働く横力によって、仮想ロアピボット点が車体外側に移動するため、操舵応答性を高めることができる。
 (具体的構成例)
 図35は、サスペンション装置1Bをテンション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。
 図35に示すように、テンション型のサスペンション装置において、ロアリンク部材を互いに交差させたダブルピボット方式とした場合、各ロアリンク部材は、車体側支持点を中心に車両前方に回転することで旋回外輪としての転舵が可能となる(破線の状態)。このとき、仮想ロアピボット点は、ロアリンク部材が交差する点となるが、ロアリンク部材が交差していないサスペンション形式よりも車体内側に仮想ロアピボット点を形成できるため、初期スクラブ半径をポジティブスクラブ方向に大きくできる。
 図35に示すテンション型のサスペンション装置では、転舵時におけるテンションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体外側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ロアピボット点までの距離に着目すると、仮想ロアピボット点がタイヤ中心線よりも車体外側方向に移動するため、スクラブ半径はポジティブスクラブの範囲内でより小さくなる。したがって、テンション型のサスペンション装置では、本発明を適用すると、旋回外輪としての転舵を行うことにより、ラック軸力は大きくなるが、転舵しない場合の初期スクラブ半径は十分大きく取れているため、ロアリンク部材が交差していないテンション型のサスペンション装置に比べて、ラック軸力値は小さく設定できる。
 ちなみに、ロアリンク部材が交差していないテンション型のサスペンション装置の場合、転舵時におけるテンションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体内側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ピボット点までの距離が、タイヤ中心線よりも車体内側に位置しているため、スクラブ半径は、ポジティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、転舵を行うことにより、ラック軸力は小さくなる。しかしながら、仮想ロアピボット点は、各リンクの延長線上にあるため、転舵しない初期状態でのスクラブ半径が小さく、ラック軸力の大幅な低減につながりにくい。
 また、図35に示す例では、車両上面視において、転舵時に車輪中心は旋回外側に移動する。そのため、本実施形態では、ラック軸14を車軸より後に位置させることとする。これにより、ラック軸力を低減させる効果をさらに高めることができる。
 第2実施形態および第3実施形態において、本発明をコンプレッション型およびテンション型のリンク構造を有するサスペンション装置に適用するものとして説明したが、これら以外の方式のサスペンション装置にも同様に適用することができる。
 なお、本実施形態において、車輪17FR,17FL,17RR,17RLがタイヤホイール、タイヤおよびホイールハブ機構WHに対応し、トランスバースリンク237が第1のリンク部材としてのトランスバースリンク部材に対応し、テンションリンク238が第2のリンク部材としてのテンションリンク部材に対応する。
 (第3実施形態の効果)
(1)車軸よりも車両上下方向の下側においてホイールハブ機構WHと車体とを連結し、車軸に沿って配置したトランスバースリンク部材を備える。また、車体との連結部が前記トランスバースリンク部材と車体との連結部よりも車両前後方向前方に位置すると共に、前記ホイールハブ機構WHとの連結部が前記トランスバースリンク部材と前記ホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向後方に位置するテンションリンク部材を備える。
 これにより、仮想ロアピボット点の初期位置を車幅方向において車体内側に設定できるため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 そのため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、車両用サスペンション装置において操舵時のラック軸力を低減することが可能となる。
(2)トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部は車軸よりも車両前後方向前方に位置し、車体との連結部は車軸よりも車両前後方向後方に位置する。
 したがって、旋回外輪としての横力が入力したとき、トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部を車両内向きに移動させることができるため、旋回外輪にトーイン特性を与えることができる。
(3)トランスバースリンク部材と車体との連結部は、テンションリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向前方に位置する。
 したがって、トランスバースリンク部材を車軸に略平行としつつ、横力が入力した場合の回転方向を一方向に定めることができる。
(4)テンションリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部は車軸より車両前後方向後方に位置し、車体との連結部は前記トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部より車両前後方向前方に位置する。
 このような構成により、テンションリンク部材の車軸に対する傾斜角を大きくすることができ、仮想ロアピボット点の位置を車体内側により近づけることが可能となる。
(5)車両上面視において、車体と車輪とを連結するトランスバースリンク部材およびテンションリンク部材のうち、トランスバースリンク部材を車軸に沿って配置すると共に、テンションリンク部材を車輪側の連結部がより後側かつ車体側の連結部がより前側となるようにトランスバースリンク部材と交差させて設置し、車両内向きの横力に対して、トランスバースリンク部材および前記テンションリンク部材の交点からなる仮想ロアピボット点を、車両外向きに移動させる。
 これにより、仮想ロアピボット点の初期位置を車幅方向において車体内側に設定できるため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 そのため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、車両用サスペンション装置において操舵時のラック軸力を低減することが可能となる。
(6)ステアリングホイールが中立位置である状態で、車両上面視における前記トランスバースリンク部材と前記テンションリンク部材との交点をロアピボット点とするキングピン軸が、タイヤ接地面内を通る構成とした。
 これにより、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができるため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、操縦性・安定性を向上させることができる。
(7)車両用サスペンション装置でステアバイワイヤシステムによる転舵輪を懸架することとした。
 したがって、ステアバイワイヤシステムにおける転舵アクチュエータを利用して、本発明におけるキングピン軸の設定に対応する制御を行うことができ、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 (応用例1)
 第2および第3実施形態において、サスペンション装置1Bを転舵輪である前輪のサスペンション装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、サスペンション装置1Bを非転舵輪である後輪のサスペンション装置に適用することも可能である。
 この場合、転舵によって車両が旋回状態となり、後輪に横力が作用すると、その横力によって、テンションリンクおよびコンプレッションリンクが撓み、それらの車両上面視における交点が移動して、車体に対する車輪の向きが変化する(図29,35参照)。即ち、車軸に沿うロアリンク部材は横力による前後方向への移動が少なく、車軸に対して前後方向に角度をもって設置した他方のロアリンク部材は横力による前後方向への移動が大きいものとなる。
 この特性を利用して、目的とする横力コンプライアンスステアを実現することができる。
 特に、第2実施形態におけるテンション型のサスペンション装置1Bは、旋回外輪をトーイン方向に向ける特性を実現できるため、後輪のサスペンション装置として利用すると効果的である。
(効果)
 車軸よりも車両上下方向の下側でホイールハブ機構WHと車体とを連結する第1のリンク部材と第2のリンク部材とを車両上面視で交差させて配置した。
 これにより、旋回時における横力によってリンク部材に撓みが生じ、車両上面視におけるリンク部材の交点が移動することにより、車体に対する車輪の向きを変化させることができる。
 したがって、目的とする横力コンプライアンスステアを実現することができる。
 (応用例2)
 第2および第3実施形態において、サスペンション装置1Bを転舵輪である前輪のサスペンション装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、サスペンション装置1Bを転舵輪である後輪のサスペンション装置に適用することも可能である。
 この場合にも、第1実施形態と同様に、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そして、この仮想ロアピボット点が定義するキングピン軸を、タイヤ接地面内にキャスタートレイルが位置する設定としたため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 したがって、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できるため、操縦性・安定性を向上させることができる。
 (応用例3)
 第2および第3実施形態では、タイヤ接地面内にキャスタートレイルを設定するものとし、その一例として、キャスタートレイルをゼロに近い値とする場合について説明した。
 これに対し、本応用例では、キャスタートレイルの設定条件をタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までの範囲に限定するものとする。
(効果)
 キャスタートレイルをタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までに設定すると、直進性の確保と操舵操作の重さの低減を両立できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 (応用例4)
 第2および第3実施形態においては、図8に示す座標平面において、一点鎖線で囲んだ領域を設定に適する領域として例に挙げた。これに対し、注目するラック軸力の等値線を境界線とし、その境界線が示す範囲より内側の領域(キングピン傾角の減少方向でスクラブ半径の増加方向)を設定に適する領域とすることができる。
(効果)
 ラック軸力の最大値を想定して、その最大値以下の範囲にサスペンションジオメトリを設定することができる。
 (応用例5)
 第2および第3実施形態および各応用例では、ステアバイワイヤ方式の操舵装置を備える車両にサスペンション装置1Bを適用する場合を例に挙げて説明したが、ステアバイワイヤ方式ではなく、電動パワーステアリング装置や他の機械的な操舵機構の操舵装置を備える車両にサスペンション装置1Bを適用することが可能である。
 この場合、キングピン軸を上記検討結果に基づく条件に従って決定し、キャスタートレイルをタイヤ接地面内に設定した上で、機械的な操舵機構のリンク配置をそれに合わせて構成する。
(効果)
 機械的な構造を有する操舵機構においても、キングピン周りのモーメントを低減して運転者に要する操舵力をより小さいものとでき、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 (応用例6)
 第2実施形態、第3実施形態および各応用例においては、ストラット式のサスペンション装置に本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、アッパーアームを備える形式のサスペンション装置に本発明を適用することもできる。
 この場合、アッパーアームとアクスルキャリアとの連結点がアッパーピボット点となる。
 (第4実施形態)
 次に、本発明の第4実施形態について説明する。
 本実施形態に係る自動車1の機能構成は、第1実施形態における図1と同様である。
 一方、本実施形態に係る自動車1は、サスペンション装置1Bの構成が第1実施形態と異なっている。
 したがって、以下、サスペンション装置1Bの構成について説明する。
 図36は、第4実施形態に係るサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。図37は、図36のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。図38は、図36のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分正面図および(b)部分側面図である。図39は、図36のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分平面図(左前輪)および(b)タイヤ接地面(右前輪)を示す図である。
 図36から図39に示すように、サスペンション装置1Bは、ホイールハブ機構WHに取り付けられた車輪17FR,17FLを懸架するコンプレッション型のサスペンション装置であり、車輪17FR,17FLを回転自在に支持する車軸(アクスル)32を有するアクスルキャリア33、車体側の支持部から車体幅方向に配置されてアクスルキャリア33に連結する複数のリンク部材、及びコイルスプリング等のバネ部材34を備えている。
 複数のリンク部材は、ロアリンク部材であるトランスバースリンク(第1のリンク部材としてのトランスバースリンク部材)337とコンプレッションリンク(第2のリンク部材としてのコンプレッションリンク部材)338、タイロッド(タイロッド部材)15、および、ストラット(バネ部材34およびショックアブソーバ40)STから構成されている。本実施形態において、サスペンション装置1Bはストラット式のサスペンションであり、バネ部材34およびショックアブソーバ40が一体となったストラットSTの上端が、車軸32より上方に位置する車体側の支持部に連結する(以下、ストラットSTの上端を適宜「アッパーピボット点」と称する。)。
 ロアリンクを構成するトランスバースリンク337とコンプレッションリンク338は、車軸32より下方に位置する車体側の支持部とアクスルキャリア33の下端とを連結する。本実施形態において、トランスバースリンク337とコンプレッションリンク338とは、独立した部材からなるIアームとなっている。これらトランスバースリンク337およびコンプレッションリンク338は、車体側と各1箇所の支持部で連結し、車軸32側と各1箇所の取り付け部で連結している。さらに、本実施形態におけるトランスバースリンク337とコンプレッションリンク338とは、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33)とを連結する(以下、トランスバースリンク337とコンプレッションリンク338とが構成する仮想リンクの交点を適宜「ロアピボット点」と称する。)。
 これらロアリンクのうち、トランスバースリンク337は、車軸と略平行に設置してあり、車両上面視において、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taは、車輪中心(車軸)よりも車両前後方向後側となっている。また、コンプレッションリンク138は、トランスバースリンク337よりも車軸に対して傾斜(車輪側支持点がより前側、車体側支持点がより後側となる向きに配置)させて設置してある。そして、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caは、車輪中心よりも車両前後方向前側となっている。また、トランスバースリンク137の車体側支持点Tbは、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caよりも車両前後方向後側となっている。また、コンプレッションリンク338の車体側支持点Cbは、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taよりも車両前後方向後側となっている。
 このようなリンク配置とした場合、図39(b)に示すように、転舵時にタイヤ接地中心点(着力点)Oに車体の旋回外側に向かう遠心力が作用したときに、この遠心力に抗するように旋回中心に向かう横力を主にトランスバースリンク337に受け持たせることができる。また、上記リンク配置では、トランスバースリンク337の車体側支持点Tbを車輪中心よりも車両前後方向前側に位置させている。そのため、車輪に横力(車両内向きの力)が入力したとき、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taは車両内向きに移動し、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。したがって、入力する横力に対して、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。即ち、車両の横方向コンプライアンスステアを確保することができる。
 タイロッド15は、車軸32の下側に位置して、ラック軸14とアクスルキャリア33を連結し、ラック軸14は、ステアリングホイール2から入力した回転力(操舵力)を伝達して転舵用の軸力を発生させる。従って、タイロッド15により、ステアリングホイール2の回転に応じてアクスルキャリア33に車幅方向の軸力が加わり、アクスルキャリア33を介して車輪17FR,17FLを転舵する。
 本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、図39(a)に示す車両上面視において、タイロッド15の車輪側(アクスルキャリア33側)の支持点Xaがトランスバースリンク337およびコンプレッションリンク338の車輪側支持点Ta,Caよりも車両幅方向外側に位置している。また、タイロッド15の車体側支持点Xb(ボールジョイント位置)が車輪側支持点Xaよりも車両前後方向前側に位置している。
 なお、上述の通り、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caが車輪中心よりも車両前後方向前側、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taが車輪中心よりも車両前後方向後側に位置している。また、トランスバースリンク337の車体側支持点Taがコンプレッションリンク338の車輪側支持点Caよりも車両前後方向後側、コンプレッションリンク338の車体側支持点Cbがトランスバースリンク337の車輪側支持点Taよりも車両前後方向後側に位置している。
 このようなリンク配置としたため、車両前後方向の力が支配的な状況(比較的強い制動を行っている旋回制動時等)において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の力(車両後方向きの力)に対し、タイロッド15の車輪側支持点Xaは車体側支持点Xbを中心に回転して車両外向きに移動し、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。また、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taは車両内向きに移動する。そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。即ち、車両の前後方向コンプライアンスステアを確保することができる。
 本願発明においては、図39(b)に示すように、上記サスペンション装置1Bのキングピン軸KSを、ステアリングホイール2が中立位置にある状態で、タイヤ接地面内を通るように設定して、キャスタートレイルがタイヤ接地面内に位置するよう設定している。より具体的には、本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、キャスター角をゼロに近い値とし、キャスタートレイルがゼロに近づくようにキングピン軸を設定している。これにより、転舵時のタイヤ捻りトルクを低減でき、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。また、スクラブ半径はゼロ以上のポジティブスクラブとしている。これにより、転舵時のタイヤ横滑り角に対し、スクラブ半径分のキャスタートレイルが生じることから、直進性を確保することができる。
 また、本願発明においては、ロアリンク部材であるトランスバースリンク337およびコンプレッションリンク338は、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33下端)を連結している。これにより、トランスバースリンク337およびコンプレッションリンク338が交差していない構造に比べて、キングピン傾角を小さくすることができると共に、スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きくすることができる。そのため、転舵時のタイヤ捻りトルクを小さくでき、転舵に要するラック軸力を低減できる。さらに、本願発明においては、転舵時に車輪に働く横力によって、仮想ロアピボット点が車体内側に移動するため、セルフアライニングトルク(SAT)による直進性を高めることができる。
 以下、サスペンション装置1Bにおけるサスペンションジオメトリについて詳細に検討する。
 (ラック軸力成分の分析)
 転舵時におけるラックストロークとラック軸力との関係は、前述した図5に示すように、ラック軸力成分には、主にタイヤの捻りトルクと、車輪の持ち上げトルクとが含まれ、これらのうち、タイヤの捻りトルクが支配的である。
 したがって、タイヤの捻りトルクを小さくすることで、ラック軸力を低減することができることとなる。
 (タイヤの捻りトルク最小化)
 また、転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡は、前述した図6に転舵時におけるタイヤ接地面中心の移動量が大きい場合と小さい場合とを併せて示している。
 上記ラック軸力成分の分析結果より、ラック軸力を低減するためには、転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化することが有効である。
 転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化するためには、図6に示すように、タイヤ接地面中心の軌跡をより小さくすれば良い。
 即ち、タイヤ接地面中心とキングピン接地点を一致させることで、タイヤ捩りトルクを最小化できる。
 具体的には、キャスタートレイル0mm、スクラブ半径0mm以上とすることが有効である。
 (キングピン傾角の影響)
 キングピン傾角とスクラブ半径とを軸とする座標において、ラック軸力の分布の一例は、前述した図7の等値線図に示すように、ラック軸力が小、中および大の3つの場合における等値線を例として表している。
 タイヤ捻りトルク入力に対し、キングピン傾角が大きくなるほど、その回転モーメントが大きくなり、ラック軸力は大きくなる。したがって、キングピン傾角としては、一定の値より小さく設定することが望まれるが、スクラブ半径との関係から、例えばキングピン傾角15度以下とすると、ラック軸力を望ましいレベルまで小さくすることができる。
 なお、図7における一点鎖線(境界線)で囲んだ領域は、旋回の限界領域において、横力が摩擦の限界を超える値と推定できるキングピン傾角15度より小さく、かつ、上記タイヤ捻りトルクの観点から、スクラブ半径が0mm以上の領域を示している。本実施形態では、この領域(横軸においてキングピン傾角が15度より減少する方向で、縦軸においてスクラブ半径がゼロより増加する方向)を、より設定に適した領域としている。ただし、スクラブ半径が負の領域であっても、他の条件を本実施形態で示すものとすることで、一定の効果を得るものとなる。
 具体的にスクラブ半径とキングピン傾角とを決定する場合には、例えば、図7に示すラック軸力の分布を示す等値線をn次曲線(nは2以上の整数)として近似し、上記一点鎖線で囲んだ領域の中から、n次曲線の変曲点(またはピーク値)の位置によって定めた値を採用することができる。
(具体的構成例)
 次に、サスペンション装置1Bを実現する具体的な構成例について説明する。
 図40は、サスペンション装置1Bをコンプレッション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。
 即ち、図40に示す例では、車両上面視でトランスバースリンク337(テンションロッド)が車軸に沿い、コンプレッションリンク338(コンプレッションロッド)が車軸から後方に延びた位置で車体と連結している。
 図40に示すように、コンプレッション型のサスペンション装置において、ロアリンク部材を互いに交差させたダブルピボット方式とした場合、各ロアリンク部材は、車体側支持点を中心に車両前方に回転することで旋回外輪としての転舵が可能となる(破線の状態)。このとき、仮想ロアピボット点は、ロアリンク部材が交差する点となるが、ロアリンク部材が交差していないサスペンション形式よりも車体内側に仮想ロアピボット点を形成できるため、初期スクラブ半径をポジティブスクラブ方向に大きくできる。
 図40に示すコンプレッション型のサスペンション装置では、転舵時におけるコンプレッションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体内側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ロアピボット点までの距離に着目すると、仮想ロアピボット点がタイヤ中心線よりも車体内側方向に移動するため、スクラブ半径はポジティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、コンプレッション型のサスペンション装置では、本発明を適用すると、旋回外輪としての転舵を行うことにより、ラック軸力は小さくなる。
 ちなみに、ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンション装置の場合、転舵時におけるコンプレッションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体外側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ピボット点までの距離が、タイヤ中心線よりも車両外側に位置しているため、スクラブ半径は、ネガティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、転舵を行うことにより、ラック軸力は大きくなる。
 また、図40に示す例では、車両上面視において、転舵時に車輪中心は旋回内側に移動する。そのため、本実施形態のように、ラック軸14を車軸より前に位置させることで、ラック軸力を低減させる効果をさらに高めることができる。
 ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンション装置および本発明の場合におけるトー角とスクラブ半径との関係は前述した図9に示すようになる。
 この図9に示すように、本発明の場合、ロアリンク部材を交差させていない場合に比べて、中立位置(トー角が0)付近でのスクラブ半径をより大きくできる。また、旋回外輪となる転舵角が大きくなる方向(図9における-方向)では、スクラブ半径がより大きくなり、ラック軸力をより小さくできる。
(ポジティブスクラブによる直進性確保)
 ポジティブスクラブとした場合のセルフアライニングトルクは、前述した図11に示すように、タイヤに働く復元力(セルフアライニングトルク)は、キャスタートレイル、ニューマチックトレイルの和に比例して大きくなる。
 ここで、ポジティブスクラブの場合、キングピン軸の接地点から、タイヤ接地中心を通るタイヤの横すべり角β方向の直線に下ろした垂線の足の位置によって定まるホイールセンタからの距離εc(図11参照)をキャスタートレイルとみなすことができる。
 そのため、ポジティブスクラブのスクラブ半径が大きければ大きいほど、転舵時にタイヤに働く復元力は大きくなる。
 本実施形態においては、キングピン軸の設定をポジティブスクラブとすると共に、ロアリンク部材を交差させない場合に比べて、初期スクラブ半径を大きく確保できることで、キャスター角を0に近づけることによる直進性への影響を低減するものである。また、ステアバイワイヤ方式を採用していることから、転舵アクチュエータ8によって最終的に目的とする直進性を確保することができる。
 (作用)
 次に、本実施形態に係るサスペンション装置1Bの作用について説明する。
 本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材をIアームとしている。そして、トランスバースリンク337をアクスルキャリア33から車幅方向に沿って設置し、コンプレッションリンク338をトランスバースリンク337と交差する状態で、アクスルキャリア33の下端から車両後方側に斜行させて設置している。具体的には、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taは、車輪中心よりも車両前後方向後側、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caは、車輪中心よりも車両前後方向前側となっている。また、トランスバースリンク337の車体側支持点Tbは、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caよりも車両前後方向後側、コンプレッションリンク338の車体側支持点Cbは、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taよりも車両前後方向後側となっている。
 上記サスペンション構造とした場合、操舵時等に車輪に入力する横力をトランスバースリンク337により多く負担させることができる。また、旋回外輪となったときに、車両内向きの横力が入力した場合、トランスバースリンク337が車両内側、コンプレッションリンク338が車両外側に回転することにより、入力する横力に対して、車輪にトーアウト特性を持たせることができる。
 また、サスペンション装置1Bでは、車両上面視において、タイロッド15の車輪側支持点Xaがトランスバースリンク337およびコンプレッションリンク338の車輪側支持点Ta,Caよりも車両幅方向外側に位置している。また、タイロッド15の車体側支持点Xb(ボールジョイント位置)が車輪側支持点Xaよりも車両前後方向後側に位置している。
 上記サスペンション構造とした場合、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の力(車両後方向きの力)に対し、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taは車両内向きに移動する。また、タイロッド15の車輪側支持点Xaは車体側支持点Xbを中心に回転して車両外向きに移動し、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。そのため、入力する車両後方向きの力に対して、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 また、上記サスペンション構造において、各ロアリンク部材について車体側支持点と車輪側支持点とを結ぶ直線を仮想する。すると、それら直線の交点が、ロアリンクの仮想ロアピボット点となる。この仮想ロアピボット点と、ストラット上端によって構成されるアッパーピボット点とを結ぶ直線がキングピン軸となる。
 本実施形態では、このキングピン軸をステアリングホイール2が中立位置にある状態でタイヤ接地面内を通るように設定し、キャスタートレイルがタイヤ接地面内に位置する設定としている。
 例えば、キングピン軸の設定を、キャスター角0度、キャスタートレイル0mm、スクラブ半径0mm以上のポジティブスクラブとしている。また、キングピン傾角については、スクラブ半径をポジティブスクラブとできる範囲で、より小さい角度となる範囲(例えば15度以下)で設定する。
 このようなサスペンションジオメトリとすることにより、転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡がより小さいものとなり、タイヤ捻りトルクを低減できる。
 そのため、ラック軸力をより小さいものとできることから、キングピン軸周りのモーメントをより小さくでき、転舵アクチュエータ8の出力を低減することができる。また、より小さい力で車輪の向きを制御できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材を交差させて設置しているため、仮想ロアピボット点をタイヤ接地面中心よりも車体内側に配置し易い構造となっている。
 そのため、キングピン傾角を0度に近づけ易くなるとともに、スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きく取ることが容易となる。
 また、キャスター角を0度、キャスタートレイルを0mmとしたことに伴い、サスペンション構造上の直進性に影響が生じる可能性があるところ、ポジティブスクラブに設定することにより、その影響を軽減している。さらに、転舵アクチュエータ8による制御と併せて、直進性を確保している。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 また、キングピン傾角を一定の範囲に制限したことに対しては、転舵アクチュエータ8での転舵を行うところ、運転者が操舵操作に重さを感じることを回避できる。また、路面からの外力によるキックバックについても、転舵アクチュエータ8によって外力に対抗できるため、運転者への影響を回避できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 以上のように、本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、トランスバースリンク337を車軸と略平行に設置し、車両上面視において、コンプレッションリンク338をトランスバースリンク37と交差させて配置した。そのため、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そして、この仮想ロアピボット点が定義するキングピン軸をキングピン傾角が小さいものとし、タイヤ接地面内にキャスタートレイルが位置する設定としたため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 したがって、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できるため、操縦性・安定性を向上させることができる。
 また、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる結果、ラック軸14およびタイロッド15に加わる負荷を低減でき、部材を簡素化することができる。
 また、ステアバイワイヤを実現するための転舵アクチュエータ8として、駆動能力のより低いものを用いることができ、車両の低コスト化および軽量化を図ることができる。
 例えば、従来のステアバイワイヤ方式のサスペンション装置と比較した場合、本発明の構成では、主にロアリンク部材の簡素化と転舵アクチュエータ8の小型化によって、重量において約10%、コストにおいて約50%を低減することができる。
 また、転舵時においてキャスタートレイルが増加する構造であるため、高い横加速度が発生する旋回において、転舵角の切れ増しが生ずることを抑制できる。
 また、転舵時に車輪に働く横力によって、仮想ロアピボット点が車体内側に移動するため、スクラブ半径が増大し、セルフアライニングトルク(SAT)による直進性を高めることができる。
 さらに、ロアリンク部材を交差させて設置することにより、ロアリンク部材の支持点を車輪中心に近い位置とできるため、アクスルキャリア33の重量を低減することができる。
 本発明におけるキングピン傾角とスクラブ半径との関係は前述した図12に示されている。なお、図12においては、本発明を上記コンプレッション型とした場合に加え、本発明をテンション型とした場合、比較例として、ロアリンク部材を交差させない構造のコンプレッション型およびテンション型(第1実施形態参照)とした場合、さらに、シングルピボット方式とした場合を併せて示している。
 図12に示すように、本発明をコンプレッション型およびテンション型として実現した場合、シングルピボット方式およびロアリンク部材を交差させないダブルピボット方式の各方式に比べ、キングピン傾角を0度に近いものとできると共に、スクラブ半径をポジティブスクラブ側により大きくすることが可能となっている。
 特に、本発明をコンプレッション型として実現すると、キングピン傾角を0度に近づける効果、および、スクラブ半径をポジティブスクラブ側により大きくする効果という点で、より高い効果を奏するものとなる。
 また、本発明においては、トランスバースリンク337を、車軸と略平行に設置し、車両上面視において、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taを、車輪中心よりも車両前後方向後側としている。また、コンプレッションリンク338を、トランスバースリンク337よりも車軸に対して傾斜(車輪側支持点がより前側、車体側支持点がより後側となる向きに配置)させて設置している。そして、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caを、車輪中心よりも車両前後方向前側としている。また、トランスバースリンク337の車体側支持点Tbを、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caよりも車両前後方向後側としている。また、コンプレッションリンク338の車体側支持点Cbを、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taよりも車両前後方向後側としている。
 このようなリンク配置とした場合、車輪に入力する横力を主にトランスバースリンク337に受け持たせることができる。また、上記リンク配置では、トランスバースリンク337の車体側支持点Tbを車輪中心よりも車両前後方向前側に位置させている。そのため、車輪に横力(車両内向きの力)が入力したとき、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taは車両内向きに移動し、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。したがって、入力する横力に対して、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 また、本発明においては、タイロッド15の車輪側の支持点Xaがトランスバースリンク337およびコンプレッションリンク338の車輪側支持点Ta,Caよりも車両幅方向外側に位置している。また、タイロッド15の車体側支持点Xbが車輪側支持点Xaよりも車両前後方向後側に位置している。
 このようなリンク配置とした場合、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の力(車両後方向きの力)に対し、トランスバースリンク337の車輪側支持点Taは車両内向きに移動する。また、タイロッド15の車輪側支持点Xaは車体側支持点Xbを中心に回転して車両外向きに移動し、コンプレッションリンク338の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 したがって、本発明によれば、車両用サスペンション装置において、車両前後方向の力に対するコンプライアンスステア特性をより適切なものとすることが可能となる。
 図41は、本発明に係るサスペンション装置1Bと比較例とにおける(a)横力コンプライアンスステアおよび(b)横剛性を示す図である。
 図41において、比較例として、ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンションを想定している。
 図41に示すように、本発明に係るサスペンション装置1Bの構成とした場合(図41中の実線)、比較例(図41中の破線)に対し、横力コンプライアンスステアは35%向上し、横剛性は29%向上している。
 また、図42は、本発明に係るサスペンション装置1Bと比較例とにおける前後力コンプライアンスステアを示す図である。
 図42において、比較例として、ロアリンク部材が交差していないコンプレッション型のサスペンションを想定している。
 図42に示すように、本発明に係るサスペンション装置1Bの構成とした場合(図42中の実線)、比較例(図42中の破線)に対し、前後力コンプライアンスステアは28%向上している。
 なお、本実施形態において、車輪17FR,17FL,17RR,17RLがタイヤホイール、タイヤおよびホイールハブ機構WHに対応し、トランスバースリンク337がトランスバースリンク部材および第1のリンク部材に対応し、コンプレッションリンク338がコンプレッションリンク部材および第2のリンク部材に対応する。また、タイロッド15がタイロッド部材に対応する。
 (第4実施形態の効果)
(1)車軸よりも車両上下方向の下側においてホイールハブ機構WHと車体とを連結し、車軸に沿って配置したトランスバースリンク部材を備える。また、車体との連結部がトランスバースリンク部材と車体との連結部よりも車両前後方向後方に位置すると共に、ホイールハブ機構WHとの連結部がトランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向前方に位置するコンプレッションリンク部材を備える。さらに、トランスバースリンク部材およびコンプレッションリンク部材のホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両幅方向外側においてホイールハブ機構WHと連結し、該ホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向後側において車体と連結し、車輪を転舵させるタイロッド部材を備える。
 これにより、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の後方向きの力に対し、トランスバースリンク部材の車輪側の連結部が車両内向きに移動する。また、タイロッド部材の車輪側の連結部は車体側の連結部を中心に回転して車両外向きに移動する。さらに、コンプレッションリンク部材の車輪側の連結部は車両外向きに移動する。そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 したがって、車両用サスペンション装置において、車両前後方向の力に対するコンプライアンスステア特性をより適切なものとすることが可能となる。
(2)トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部は車軸よりも車両前後方向後方に位置し、車体との連結部は車軸よりも車両前後方向前方に位置する。
 したがって、旋回外輪としての横力が入力したとき、トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部を車両内向きに移動させることができるため、旋回外輪にトーアウト特性を与えることができる。
(3)トランスバースリンク部材と車体との連結部は、コンプレッションリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向後方に位置する。
 したがって、トランスバースリンク部材を車軸に略平行としつつ、横力が入力した場合の回転方向を一方向に定めることができる。
(4)コンプレッションリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部は車軸より車両前後方向前方に位置し、車体との連結部はトランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部より車両前後方向後方に位置する。
 このような構成により、コンプレッションリンク部材の車軸に対する傾斜角を大きくすることができ、仮想ロアピボット点の位置を車体内側により近づけることが可能となる。
(5)ステアリングホイールが中立位置である状態で、車両上面視における前記トランスバースリンク部材とコンプレッションリンク部材との交点をロアピボット点とするキングピン軸が、タイヤ接地面内を通る構成とした。
これにより、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができるため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、操縦性・安定性を向上させることができる。
(6)車両用サスペンション装置でステアバイワイヤシステムによる転舵輪を懸架することとした。
 したがって、ステアバイワイヤシステムにおける転舵アクチュエータを利用して、前述した第2および第3実施形態と同様に本発明におけるキャスタートレイルの設定に対応する制御を行うことができ、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
(7)車両上面視において、車体と車輪とを連結するトランスバースリンク部材およびコンプレッションリンク部材のうち、トランスバースリンク部材を車軸に沿って配置すると共に、コンプレッションリンク部材を車輪側の連結部がより前側かつ車体側の連結部がより後側となるようにトランスバースリンク部材と交差させて設置する。また、車輪を転舵させるタイロッド部材を、トランスバースリンク部材およびコンプレッションリンク部材のホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両幅方向外側においてホイールハブ機構WHと連結させ、該ホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向後側において車体と連結させて配置し、車両後向きの前後力に対して、トランスバースリンク部材の車輪側の連結部を車両内向きに移動させると共に、タイロッド部材の車輪側の連結部を車両外向きに移動させる。
 これにより、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の後方向きの力に対し、トランスバースリンク部材の車輪側の連結部が車両内向きに移動する。また、タイロッド部材の車輪側の連結部は車体側の連結部を中心に回転して車両外向きに移動する。さらに、コンプレッションリンク部材の車輪側の連結部は車両外向きに移動する。
 そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 したがって、車両用サスペンション装置において、車両前後方向の力に対するコンプライアンスステア特性をより適切なものとすることが可能となる。
 なお、第4実施形態におけるコントロール/駆動回路26の効果については前述した第1実施形態と同様である。
 (第5実施形態)
 次に、本発明の第5実施形態について説明する。
 本実施形態に係る自動車1の機能構成は、第1実施形態における図1と同様である。
 一方、本実施形態に係る自動車1は、サスペンション装置1Bの構成が第1実施形態と異なっている。
 したがって、以下、サスペンション装置1Bの構成について説明する。
 図43は、第5実施形態に係るサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す斜視図である。図44は、図43のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す平面図である。図45は、図43のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分正面図および(b)部分側面図である。図46は、図43のサスペンション装置1Bの構成を模式的に示す(a)部分平面図(左前輪)および(b)タイヤ接地面(右前輪)を示す図である。
 図43から図46に示すように、サスペンション装置1Bは、ホイールハブに取り付けられた車輪17FR,17FLを懸架するテンション型のサスペンション装置であり、車輪17FR,17FLを回転自在に支持する車軸(アクスル)32を有するアクスルキャリア33、車体側の支持部から車体幅方向に配置されてアクスルキャリア33に連結する複数のリンク部材、及びコイルスプリング等のバネ部材34を備えている。
 複数のリンク部材は、ロアリンク部材であるトランスバースリンク(第1のリンク部材としてのトランスバースリンク部材)437とテンションリンク(第2のリンク部材としてのテンションリンク部材)438、タイロッド(タイロッド部材)15、および、ストラット(バネ部材34およびショックアブソーバ40)STから構成されている。本実施形態において、サスペンション装置1Bはストラット式のサスペンションであり、バネ部材34およびショックアブソーバ40が一体となったストラットの上端が、車軸32より上方に位置する車体側の支持部に連結する(以下、ストラットの上端を適宜「アッパーピボット点」と称する。)。
 ロアリンクを構成するトランスバースリンク437とテンションリンク438は、車軸32より下方に位置する車体側の支持部とアクスルキャリア33の下端とを連結する。本実施形態において、トランスバースリンク437とテンションリンク238とは、独立した部材からなるIアームとなっている。これらトランスバースリンク437およびテンションリンク438は、車体側と各1箇所の支持部で連結し、車軸32側と各1箇所の取り付け部で連結している。さらに、本実施形態におけるトランスバースリンク437とテンションリンク438とは、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33)とを連結する(以下、トランスバースリンク437とテンションリンク438とが構成する仮想リンクの交点を適宜「ロアピボット点」と称する。)。
 これらロアリンクのうち、トランスバースリンク437は、車軸と略平行に設置してあり、車両上面視において、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taは、車輪中心(車軸)よりも車両前後方向前側となっている。また、テンションリンク438は、トランスバースリンク437よりも車軸に対して傾斜(車輪側支持点がより後側、車体側支持点がより前側となる向きに配置)させて設置してある。そして、テンションリンク438の車輪側支持点Caは、車輪中心よりも車両前後方向後側となっている。また、トランスバースリンク437の車体側支持点Tbは、テンションリンク438の車輪側支持点Caよりも車両前後方向前側となっている。また、テンションリンク438の車体側支持点Cbは、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taよりも車両前後方向前側となっている。
 このようなリンク配置とした場合、図46(b)に示すように、転舵時にタイヤ接地中心点(着力点)Oに車体の旋回外側に向かう遠心力が作用したときに、この遠心力に抗するように旋回中心に向かう横力を主にトランスバースリンク437に受け持たせることができる。また、上記リンク配置では、トランスバースリンク437の車体側支持点Tbを車輪中心よりも車両前後方向後側に位置させている。そのため、車輪に横力(車両内向きの力)が入力したとき、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taは車両内向きに移動し、テンションリンク438の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。したがって、入力する横力に対して、車輪をトーイン方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 タイロッド15は、車軸32の下側に位置して、ラック軸14とアクスルキャリア33を連結し、ラック軸14は、ステアリングホイール2から入力した回転力(操舵力)を伝達して転舵用の軸力を発生させる。従って、タイロッド15により、ステアリングホイール2の回転に応じてアクスルキャリア33に車幅方向の軸力が加わり、アクスルキャリア33を介して車輪17FR,17FLを転舵する。
 本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、図46(a)に示す車両上面視において、タイロッド15の車輪側(アクスルキャリア33側)の支持点Xaがトランスバースリンク437およびコンプレッションリンク438の車輪側支持点Ta,Caよりも車両幅方向外側に位置している。また、タイロッド15の車体側支持点Xb(ボールジョイント位置)が車輪側支持点Xaよりも車両前後方向後側に位置している。なお、上述の通り、テンションリンク438の車輪側支持点Caが車輪中心よりも車両前後方向後側、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taが車輪中心よりも車両前後方向前側に位置している。また、トランスバースリンク437の車体側支持点Taがテンションリンク438の車輪側支持点Caよりも車両前後方向前側、テンションリンク438の車体側支持点Cbがトランスバースリンク437の車輪側支持点Taよりも車両前後方向前側に位置している。
 このようなリンク配置としたため、車両前後方向の力が支配的な状況(比較的強い制動を行っている旋回制動時等)において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の力(車両後方向きの力)に対し、タイロッド15の車輪側支持点Xaは車体側支持点Xbを中心に回転して車両外向きに移動し、テンションリンク438の車輪側支持点Caは車両内向きに移動する。また、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taは車両外向きに移動する。そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。即ち、車両の前後方向コンプライアンスステアを確保することができる。
 本願発明においては、図46(b)に示すように、上記サスペンション装置1Bのキングピン軸を、ステアリングホイール2が中立位置にある状態でタイヤ接地面内を通るように設定して、キャスタートレイルがタイヤ接地面内に位置するよう設定している。より具体的には、本実施形態におけるサスペンション装置1Bでは、キャスター角をゼロに近い値とし、キャスタートレイルがゼロに近づくようにキングピン軸を設定している。これにより、転舵時のタイヤ捻りトルクを低減でき、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。また、スクラブ半径はゼロ以上のポジティブスクラブとしている。これにより、転舵時のタイヤ横滑り角に対し、スクラブ半径分のキャスタートレイルが生じることから、直進性を確保することができる。
 また、本願発明においては、ロアリンク部材であるトランスバースリンク437およびテンションリンク438は、互いに交差した状態で車体1Aと車軸32側(アクスルキャリア33下端)を連結している。これにより、トランスバースリンク437およびテンションリンク438が交差していない構造に比べて、初期キングピン傾角を小さくすることができると共に、初期スクラブ半径をポジティブスクラブ側に大きくすることができる。そのため、転舵時のタイヤ捻りトルクを小さくでき、転舵に要するラック軸力を低減できる。さらに、本願発明においては、転舵時に車輪に働く横力によって、仮想ロアピボット点が車体外側に移動するため、操舵応答性を高めることができる。
 (具体的構成例)
 図47は、サスペンション装置1Bをテンション型のサスペンション装置によって構成した例を示す模式図である。
 図47に示すように、テンション型のサスペンション装置において、ロアリンク部材を互いに交差させたダブルピボット方式とした場合、各ロアリンク部材は、車体側支持点を中心に車両前方に回転することで旋回外輪としての転舵が可能となる(破線の状態)。このとき、仮想ロアピボット点は、ロアリンク部材が交差する点となるが、ロアリンク部材が交差していないサスペンション形式よりも車体内側に仮想ロアピボット点を形成できるため、初期スクラブ半径をポジティブスクラブ方向に大きくできる。
 図47に示すテンション型のサスペンション装置では、転舵時におけるテンションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体外側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ロアピボット点までの距離に着目すると、仮想ロアピボット点がタイヤ中心線よりも車体外側方向に移動するため、スクラブ半径はポジティブスクラブの範囲内でより小さくなる。したがって、テンション型のサスペンション装置では、本発明を適用すると、旋回外輪としての転舵を行うことにより、ラック軸力は大きくなるが、転舵しない場合の初期スクラブ半径は十分大きく取れているため、ロアリンク部材が交差していないテンション型のサスペンション装置に比べて、ラック軸力値は小さく設定できる。
 ちなみに、ロアリンク部材が交差していないテンション型のサスペンション装置の場合、転舵時におけるテンションロッドの回転角が大きいため、仮想ロアピボット点は車体内側に移動する。この場合、車両上面視において、タイヤ前後方向におけるタイヤ中心線から仮想ピボット点までの距離が、タイヤ中心線よりも車体内側に位置しているため、スクラブ半径は、ポジティブスクラブ方向に大きくなる。したがって、転舵を行うことにより、ラック軸力は小さくなる。しかしながら、仮想ロアピボット点は、各リンクの延長線上にあるため、転舵しない初期状態でのスクラブ半径が小さく、ラック軸力の大幅な低減につながりにくい。
 (作用)
 次に、本実施形態に係るサスペンション装置1Bの作用について説明する。
 本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、2つのロアリンク部材をIアームとしている。そして、トランスバースリンク437をアクスルキャリア33から車幅方向に沿って設置し、テンションリンク438をトランスバースリンク437と交差する状態で、アクスルキャリア33の下端から車両前方側に斜行させて設置している。具体的には、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taは、車輪中心よりも車両前後方向前側、テンションリンク438の車輪側支持点Caは、車輪中心よりも車両前後方向後側となっている。また、トランスバースリンク437の車体側支持点Tbは、テンションリンク438の車輪側支持点Caよりも車両前後方向前側、テンションリンク438の車体側支持点Cbは、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taよりも車両前後方向前側となっている。
 上記サスペンション構造とした場合、操舵時等に車輪に入力する横力をトランスバースリンク437により多く負担させることができる。また、旋回外輪となったときに、車両内向きの横力が入力した場合、トランスバースリンク437が車両内側、テンションリンク438が車両外側に回転することにより、入力する横力に対して、車輪にトーイン特性を持たせることができる。
 また、サスペンション装置1Bでは、車両上面視において、タイロッド15の車輪側支持点Xaがトランスバースリンク437およびコンプレッションリンク438の車輪側支持点Ta,Caよりも車両幅方向外側に位置している。また、タイロッド15の車体側支持点Xb(ボールジョイント位置)が車輪側支持点Xaよりも車両前後方向後側に位置している。
 上記サスペンション構造とした場合、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の力(車両後方向きの力)に対し、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taは車両外向きに移動する。また、タイロッド15の車輪側支持点Xaは車体側支持点Xbを中心に回転して車両外向きに移動し、テンションリンク438の車輪側支持点Caは車両内向きに移動する。そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 以上のように、本実施形態に係るサスペンション装置1Bでは、トランスバースリンク437を車軸と略平行に設置し、車両上面視において、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taを、車輪中心よりも車両前後方向前側としている。また、テンションリンク438を、トランスバースリンク437に対して傾斜(車輪側支持点がより後側、車体側支持点がより前側となる向きに配置)させて設置している。そして、テンションリンク438の車輪側支持点Caを、車輪中心よりも車両前後方向後側としている。また、トランスバースリンク437の車体側支持点Tbを、テンションリンク438の車輪側支持点Caよりも車両前後方向後側、テンションリンク438の車体側支持点Cbを、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taよりも車両前後方向前側としている。
 このようなリンク配置とした場合、車輪に入力する横力を主にトランスバースリンク437に受け持たせることができる。また、上記リンク配置では、トランスバースリンク437の車体側支持点Tbを車輪中心よりも車両前後方向後側に位置させている。そのため、車輪に横力(車両内向きの力)が入力したとき、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taは車両内向きに移動し、コンプレッションリンク438の車輪側支持点Caは車両外向きに移動する。したがって、入力する横力に対して、車輪をトーイン方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 また、本発明においては、タイロッド15の車輪側の支持点Xaがトランスバースリンク437およびコンプレッションリンク438の車輪側支持点Ta,Caよりも車両幅方向外側に位置している。また、タイロッド15の車体側支持点Xbが車輪側支持点Xaよりも車両前後方向後側に位置している。
 このようなリンク配置とした場合、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の力(車両後方向きの力)に対し、トランスバースリンク437の車輪側支持点Taは車両外向きに移動する。また、タイロッド15の車輪側支持点Xaは車体側支持点Xbを中心に回転して車両外向きに移動し、コンプレッションリンク438の車輪側支持点Caは車両内向きに移動する。そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 したがって、本発明によれば、車両用サスペンション装置において、車両前後方向の力に対するコンプライアンスステア特性をより適切なものとすることが可能となる。
 第4実施形態および第5実施形態において、本発明をコンプレッション型およびテンション型のリンク構造を有するサスペンション装置に適用するものとして説明したが、これら以外の方式のサスペンション装置にも同様に適用することができる。
 なお、本実施形態において、トランスバースリンク437が第1のリンク部材としてのトランスバースリンク部材に対応し、テンションリンク438が第2のリンク部材としてのテンションリンク部材に対応する。また、タイロッド15がタイロッド部材に対応する。
 (第5実施形態の効果)
(1)車軸よりも車両上下方向の下側においてホイールハブ機構WHと車体とを連結し、車軸に沿って配置したトランスバースリンク部材を備える。また、車体との連結部が前記トランスバースリンク部材と車体との連結部よりも車両前後方向前方に位置すると共に、前記ホイールハブ機構WHとの連結部が前記トランスバースリンク部材と前記ホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向後方に位置するテンションリンク部材を備える。さらに、トランスバースリンク部材およびコンプレッションリンク部材のホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両幅方向外側においてホイールハブ機構WHと連結し、該ホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向後側においてステアリングラック部材と連結し、車輪を転舵させるタイロッド部材を備える。
 これにより、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の後方向きの力に対し、トランスバースリンク部材の車輪側の連結部が車両外向きに移動する。また、タイロッド部材の車輪側の連結部は車体側の連結部を中心に回転して車両外向きに移動し、コンプレッションリンク部材の車輪側の連結部は車両内向きに移動する。そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 したがって、車両用サスペンション装置において、車両前後方向の力に対するコンプライアンスステア特性をより適切なものとすることが可能となる。
(2)トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部は車軸よりも車両前後方向前方に位置し、車体との連結部は車軸よりも車両前後方向後方に位置する。
 したがって、旋回外輪としての横力が入力したとき、トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部を車両内向きに移動させることができるため、旋回外輪にトーイン特性を与えることができる。
(3)トランスバースリンク部材と車体との連結部は、テンションリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向前方に位置する。
 したがって、トランスバースリンク部材を車軸に略平行としつつ、横力が入力した場合の回転方向を一方向に定めることができる。
(4)テンションリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部は車軸より車両前後方向後方に位置し、車体との連結部は前記トランスバースリンク部材とホイールハブ機構WHとの連結部より車両前後方向前方に位置する。
 このような構成により、テンションリンク部材の車軸に対する傾斜角を大きくすることができ、仮想ロアピボット点の位置を車体内側により近づけることが可能となる。
(5)車両上面視において、車体と車輪とを連結するトランスバースリンク部材およびテンションリンク部材のうち、トランスバースリンク部材を車軸に沿って配置すると共に、テンションリンク部材を車輪側の連結部がより後側かつ車体側の連結部がより前側となるようにトランスバースリンク部材と交差させて設置する。また、車輪を転舵させるタイロッド部材を、トランスバースリンク部材およびテンションリンク部材のホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両幅方向外側においてホイールハブ機構WHと連結させ、該ホイールハブ機構WHとの連結部よりも車両前後方向後側においてステアリングラック部材と連結させて配置し、車両後向きの前後力に対して、トランスバースリンク部材の車輪側の連結部を車両外向きに移動させると共に、タイロッド部材の車輪側の連結部を車両外向きに移動させる。
 これにより、車両前後方向の力が支配的な状況において、タイヤ接地点に入力した車両前後方向の後方向きの力に対し、トランスバースリンク部材の車輪側の連結部が車両外向きに移動する。また、タイロッド部材の車輪側の連結部は車体側の連結部を中心に回転して車両外向きに移動し、テンションリンク部材の車輪側の連結部は車両内向きに移動する。
 そのため、車輪をトーアウト方向に向けるコンプライアンスステアを実現することができる。
 したがって、車両用サスペンション装置において、車両前後方向の力に対するコンプライアンスステア特性をより適切なものとすることが可能となる。
(6)ステアリングホイールが中立位置である状態で、車両上面視における前記トランスバースリンク部材とテンションリンク部材との交点をロアピボット点とするキングピン軸が、タイヤ接地面内を通る構成とした。
 これにより、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができるため、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できる。
 したがって、操縦性・安定性を向上させることができる。
(7)車両用サスペンション装置でステアバイワイヤシステムによる転舵輪を懸架することとした。
 したがって、ステアバイワイヤシステムにおける転舵アクチュエータを利用して、本発明におけるキングピン軸の設定に対応する制御を行うことができ、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 (応用例1)
 第4および第5実施形態において、サスペンション装置1Bを転舵輪である前輪のサスペンション装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、サスペンション装置1Bを非転舵輪である後輪のサスペンション装置に適用することも可能である。
 この場合、転舵によって車両が旋回状態となり、後輪に横力が作用すると、その横力によって、テンションリンクおよびコンプレッションリンクが撓み、それらの車両上面視における交点が移動して、車体に対する車輪の向きが変化する(図40,47参照)。即ち、車軸に沿うロアリンク部材は横力による前後方向への移動が少なく、車軸に対して前後方向に角度をもって設置した他方のロアリンク部材は横力による前後方向への移動が大きいものとなる。
 この特性を利用して、目的とする横力コンプライアンスステアを実現することができる。
 特に、第5実施形態におけるテンション型のサスペンション装置1Bは、旋回外輪をトーイン方向に向ける特性を実現できるため、後輪のサスペンション装置として利用すると効果的である。
(効果)
 車軸よりも車両上下方向の下側でホイールハブ機構WHと車体とを連結する第1のリンク部材と第2のリンク部材とを車両上面視で交差させて配置した。
 これにより、旋回時における横力によってリンク部材に撓みが生じ、車両上面視におけるリンク部材の交点が移動することにより、車体に対する車輪の向きを変化させることができる。
 したがって、目的とする横力コンプライアンスステアを実現することができる。
 (応用例2)
 第4および第5実施形態において、サスペンション装置1Bを転舵輪である前輪のサスペンション装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、サスペンション装置1Bを転舵輪である後輪のサスペンション装置に適用することも可能である。
 この場合にも、第4実施形態と同様に、仮想ロアピボット点を車幅方向において車体内側に近づけることができる。そして、この仮想ロアピボット点が定義するキングピン軸を、タイヤ接地面内にキャスタートレイルが位置する設定としたため、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。
 したがって、より小さいラック軸力で転舵を行うことができると共に、より小さい力で車輪の向きを制御できるため、操縦性・安定性を向上させることができる。
 (応用例3)
 第4および第5実施形態では、タイヤ接地面内にキャスタートレイルを設定するものとし、その一例として、キャスタートレイルをゼロに近い値とする場合について説明した。
 これに対し、本応用例では、キャスタートレイルの設定条件をタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までの範囲に限定するものとする。
(効果)
 キャスタートレイルをタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までに設定すると、直進性の確保と操舵操作の重さの低減を両立できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 (応用例4)
 第4および第5実施形態においては、図7に示す座標平面において、一点鎖線で囲んだ領域を設定に適する領域として例に挙げた。これに対し、注目するラック軸力の等値線を境界線とし、その境界線が示す範囲より内側の領域(キングピン傾角の減少方向でスクラブ半径の増加方向)を設定に適する領域とすることができる。
(効果)
 ラック軸力の最大値を想定して、その最大値以下の範囲にサスペンションジオメトリを設定することができる。
 (応用例5)
 第4および第5実施形態および各応用例では、ステアバイワイヤ方式の操舵装置を備える車両にサスペンション装置1Bを適用する場合を例に挙げて説明したが、ステアバイワイヤ方式ではなく、機械的な操舵機構の操舵装置を備える車両にサスペンション装置1Bを適用することが可能である。
 この場合、キングピン軸を上記検討結果に基づく条件に従って決定し、キャスタートレイルをタイヤ接地面内に設定した上で、機械的な操舵機構のリンク配置をそれに合わせて構成する。
(効果)
 機械的な構造を有する操舵機構においても、キングピン周りのモーメントを低減して運転者に要する操舵力をより小さいものとでき、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
 (応用例6)
 第4実施形態、第5実施形態および各応用例においては、ストラット式のサスペンション装置に本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、アッパーアームを備える形式のサスペンション装置に本発明を適用することもできる。
 この場合、アッパーアームとアクスルキャリアとの連結点がアッパーピボット点となる。
 (第6実施形態)
 次に、本発明の第6実施形態を図48について説明する。
 この第6実施形態では、第1実施形態における遅延制御部56の構成を変更したものである。
 すなわち、第6実施形態では、遅延制御部56が図48に示すように構成されている。この遅延制御部56は、操舵開始検出部56aと、加算器56eと、選択部56gと、ゲイン調整部56hとを備えている。
 ここで、操舵開始検出部56aは、操舵角センサ4で検出した操舵角θsに基づいてステアリングホイール2が中立状態を例えば直進走行状態を判断できる程度の所定時間維持している状態から右又は左に操舵を開始した操舵開始時点から次に中立位置を検出するまでの間オン状態となる操舵開始検出信号Sssを選択部56gに出力する。
 選択部56gは、常閉固定端子ta及び常開固定端子tbと、これら固定端子ta及びtbを選択する可動端子tcとを備えている。可動端子tcには、直進性担保部SGから出力される直進性担保制御値δaが入力される。常閉固定端子taは第2のゲイン調整部56iを介して加算器56eに接続されている。常開固定端子tbは、第1のゲイン調整部56hを介して加算器56eに接続されている。
 そして、選択部56gは、操舵開始検出部56aから出力される操舵開始検出信号Sssがオフ状態であるときに、可動端子tcが常閉固定端子taを選択する。また、選択部56gは、操舵開始検出信号Sssがオン状態であるときに、可動端子tcが常開固定端子tbを選択する。
 第1のゲイン調整部56hは、選択部56gを通じて直進性担保制御値δaが入力されたときに、目標転舵角δ*に対する直進性担保制御を予め設定された前述した初期応答期間T1に相当する所定時間例えば0.1秒間停止させる。すなわち、ゲイン調整部56hは選択部56gを通じて直進性担保制御値δaが入力されたときに、最初の例えば0.1秒間の初期応答期間T1の間は直進性担保制御値δaの出力を停止する(すなわち、第2実施形態における制御ゲインGaを“0”に設定したことに相当する)。また、ゲイン調整部56hは、初期応答期間T1が経過した後は直進性担保制御値δaに例えば“0.8”の制御ゲインを乗算して加算器56eに出力する(すなわち、第2実施形態における制御ゲインGaを“1”に設定した場合に近い状態とすることに相当する)。
 また、第2のゲイン調整部56iは、直進性担保制御値δaに例えば“1”の制御ゲインを乗算して直進走行時の直進性を十分に確保するようにしている。
 ここで、第1のゲイン調整部56h及び第2のゲイン調整部56iで設定するゲインについては、0~1の範囲に限らずサスペンション装置1Bの特性に応じて任意の値に設定することができる。
 したがって、遅延制御部56では、ステアリングホイール2の操舵が継続されているときには、操舵開始検出部56aで中立状態からの操舵開始を検出しないので、選択部56gによって直進性担保部SGで演算された直進性担保制御値δaを第2のゲイン調整部56iに供給する。このため、直進性担保制御値δaに“1”の制御ゲインが乗算されることにより、直進性担保制御値δaがそのまま加算器56eに供給される。このため、目標転舵角δ*に直進性担保制御値δaが加算されて良好な直進性担保制御が行われる。
 一方、操舵開始検出部56aで中立状態からの操舵開始を検出したときには、選択部56gが常開固定端子tbに切換えられて、直進性担保部SGで算出された直進性担保制御値δaがゲイン調整部56hに供給される。このため、ゲイン調整部56hで、初期応答期間T1(例えば0.1秒)の間、直進性担保制御値δaの加算器56eへの出力が停止される。したがって、目標転舵角δ*に対する直進性担保制御値δaによる直進性担保制御の開始が遅延される。その後、ゲイン調整部56hでは、所定時間が経過した後に、制御ゲインGaが“0.8”に設定されて直進性担保制御値δaをやや抑制した値となり、これが加算器56eに供給されて目標転舵角δ*に加算される。このため、目標転舵角δ*に対する直進性担保制御が開始され、サスペンション装置1Bに生じるふらつきを抑制しながら理想的な転舵応答特性を得ることができる。
 その後、ステアリングホイール2が中立位置に戻ると、操舵開始検出部56aから出力される操舵開始検出信号Sssがオフ状態となる。このため、選択部56gで可動端子tcが常閉固定端子ta側に復帰し、直進性担保部SGで算出される直進性担保制御値δaが第2のゲイン調整部56iに供給されて、直進性担保制御値がそのまま加算器56eに供給される。したがって、目標転舵角δ*に対する良好な直進性担保制御が継続される。
 (第6実施形態の効果)
 このように、第6実施形態によっても、ステアリングホイール2が中立状態を維持している状態から右又は左に操舵する操舵開始時に、ゲイン調整部56hで初期応答期間T1となる例えば0.1秒の間に直進性担保制御値δaの加算器56eへの出力を停止する。その後、初期応答期間T1が経過した後に直進性担保制御値δaの加算器56eへの出力を開始する。このため、前述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
 しかも、ステアリングホイール2が中立位置に復帰したときに、操舵開始検出部56aから出力される操舵開始検出信号Sssがオフ状態に復帰するので、この状態で、選択部56gの可動端子tcが常閉固定端子ta側に復帰しても直進性担保制御値δa自体が小さな値となっているので、直進性担保制御の値が不連続となることはなく、円滑な切換えを行うことができる。
 (第6実施形態の変形例)
 なお、上記第6実施形態においては、操舵開始検出部56aで操舵開始状態を検出してから次にステアリングホイール2の中立状態を検出するまで、操舵開始検出信号Sssをオン状態とする場合について説明した。しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、操舵開始検出部56aで、前述した第1実施形態と同様に、操舵開始状態を検出したときにパルス状の操舵開始検出信号Sssを出力する場合には、第1実施形態と同様に、例えば操舵開始検出時点から後期応答期間T3が終了する迄の間オン状態となる操舵開始検出部56a及び選択部56g間に単安定回路を介挿する。これにより、操舵開始時から後期応答期間T3が終了するまでの間選択部56gの可動端子tcを常開固定端子tb側に切り換えておくようにしてもよい。
 また、上記第6実施形態では、転舵制御装置50をハードウェアで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば目標転舵角演算部51及び直進性担保部SGを例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成し、この演算処理装置で、図49に示す転舵制御処理を実行するようにしてもよい。
 この転舵制御処理は、図49に示すように、先ず、ステップS21で、車速V、操舵角センサ4で検出した操舵角θs、駆動力制御装置71の左右輪の駆動力TL,TR、操舵トルクセンサ5で検出した操舵トルクTs等の演算処理に必要なデータを読込む。次いで、ステップS22に移行して、操舵角θsに基づいてステアリングホイール2が中立位置を保持している状態から右又は左に操舵された操舵開始状態であるか否かを判定し、操舵開始状態ではないときにはステップS23に移行する。
 このステップS23では、操舵開始制御状態であることを表す制御フラグFが“1”にセットされているか否かを判定し、制御フラグFが“0”にリセットされているときには、ステップS24に移行して、制御ゲインGaを“1”に設定してからステップS25に移行する。
 このステップS25では、前述した目標転舵角演算部51と同様に車速Vと操舵角θsに基づいて目標転舵角δ*を算出する。
 次いで、ステップS26に移行して、前述した転舵角制御部52と同様に、左右輪の駆動力TL及びTRにコンプライアンスステア係数sfを乗算してコンプライアンスステアによる転舵輪17FL及び17FRの変位量Δfl及びΔfrを算出し、これらに基づいてコンプライアンスステア制御値Acを算出する。
 次いで、ステップS27に移行して、前述した直進性補完部53と同様に、左右輪の駆動力TL及びTRの駆動力差ΔT(=TL-TR)に基づいて図18に示す発生トルク推定制御マップを参照して、トルクステア現象で転舵時に発生する発生トルクThを推定し、この発生トルクThを操舵トルクTsから減算してセルフアライニングトルクTsaを算出し、このセルフアライニングトルクTsaに所定ゲインKsaを乗算してセルフアライニングトルク制御値Asaを算出する。
 次いで、ステップS28に移行して、前述した外乱補償部54と同様に、転舵アクチュエータ8の回転角θmo、モータ電流検出部61で検出したモータ電流imr及び操舵トルクTsに基づいて外乱補償値Adisを算出する。
 次いで、ステップS29に移行して、下記(4)式にしたがって目標転舵角δ*と、コンプライアンスステア制御値Ac、セルフアライニングトルク制御値Asa、外乱補償値Adisの加算値に制御ゲインGaを乗算した値とを加算して加算後目標転舵角δ*aを算出する。
 δ*a=δ*+Ga(Ac+Asa+Adis)   …………(4)
 次いで、ステップS30に移行して、算出した加算後目標転舵角δ*aを図48における転舵角偏差演算部58に出力してから前記ステップS21に戻る。
 また、ステップS22の判定結果が操舵開始状態であるときにはステップS31に移行して、制御フラグFを“1”にセットしてからステップS32に移行する。さらに、ステップS23の判定結果が、制御フラグFが“1”にセットされているときに直接ステップS32に移行する。
 このステップS32では、前述したステップS24と同様に、目標転舵角δ*を算出し、次いでステップS32に移行して、予め設定された遅延時間(例えば0.1秒)が経過したか否かを判定し、遅延時間が経過していないときには、ステップS33に移行し、制御ゲインGaを“0”に設定してから前記ステップS25に移行する。
 また、ステップS32の判定結果が、遅延時間が経過したときには、ステップS34に移行して、制御フラグFを“0”にリセットしてから前記ステップS25に移行し、ステップS32の判定結果が、遅延時間が経過していないときには、直接ステップS25に移行する。
 このステップS35では、操舵角センサ4で検出した操舵角θsがステアリンクホイール2の中立位置を表すか否かを判定する。この判定結果が、中立位置であるときにはステップS36に移行して制御フラグFを“0”にリセットしてから前記ステップS25に移行する。
 この図49に示す転舵制御処理でも、ステアリングホイール2が中立位置に保持されている状態から右又は左に操舵が開始された操舵開始状態ではないときには、制御ゲインGaが“1”に設定されるので、目標転舵角δ*にコンプライアンスステア制御値Ac、セルフアライニングトルク制御値Asa及び外乱補償値Adisを加算した直進性担保制御値δaに基づいて転舵制御が行われ、サスペンション装置1Bの直進性が担保される。
 これに対して、ステアリングホイール2が中立位置に保持されている状態から右又は左に操舵が開始された操舵開始状態であるときには、予め設定された遅延時間が経過するまでは、制御ゲインGaが“0”に設定されるので、目標転舵角δ*のみが転舵角偏差演算部58に出力され、これによって転舵アクチュエータ8を構成する転舵モータ8aが回転駆動される。このため、初期転舵応答性はサスペンション装置自体の高転舵応答性が設定されることになり、高転舵応答性を得ることができる。
 その後、遅延時間が経過すると、制御ゲインGaが“0.8”に設定されるので、目標転舵角δ*に、コンプライアンスステア制御値Ac、セルフアライニングトルク制御値Asa及び外乱補償値Adisでなる直進性担保制御値δaに制御ゲインGaを乗じた値が加算された加算後目標転舵角δ*aによって転舵アクチュエータ8を構成する転舵モータ8aが回転駆動される。このため、ステアバイワイヤシステムSBWの直進性担保制御によりサスペンション装置の高転舵応答性が抑制されて、図20(a)の特性曲線L1で示す理想的な転舵応答特性を得ることができる。
 この図49の処理において、ステップS25の処理が目標転舵角演算部51に対応し、ステップS26の処理が転舵角制御部52に対応し、ステップS27の処理が直進性補完部53に対応し、ステップS28の処理が外乱補償部54に対応している。また、ステップS24~S28の処理及びステップS25~S29の処理が直進性担保部SGに対応し、ステップS22、S23、S31~S33及びS29の処理が遅延制御部56に対応し、ステップS21~ステップS37の処理が転舵応答性設定部SRSに対応している。
 (第7実施形態)
 次に、本発明の第7実施形態を図50~図53について説明する。
 この第7実施形態は、直進性担保制御を開始する遅延時間τを可変するようにしたものである。
 すなわち、第7実施形態では、図50に示すように、遅延制御部56に遅延時間設定回路56mが設けられている。この遅延時間設定回路56mで設定された遅延時間τが単安定回路56bに供給されて遅延時間τに応じたパルス幅が設定される。
 遅延時間設定回路56mは、図50に示すように、操舵角速度演算部56n、第1遅延時間演算部56o、第2遅延時間演算部56p及び加算器56qを備えている。
 操舵角速度演算部56nは、操舵角センサ4で検出されたステアリングホイール2の操舵角θsが入力され、この操舵角θsを微分して操舵角速度θsvを演算する。
 第1遅延時間演算部56oは、操舵角速度演算部56nから入力される操舵角速度θsvに基づいて図51に示す第1遅延時間算出マップを参照して第1遅延時間τ1を演算する。この第1遅延時間算出マップは、図51に示すように、操舵角速度θsvが0から所定設定値θsv1までの間は第1の遅延時間τ1が例えば最小遅延時間τmin1(例えば0.04秒)に設定され、操舵角速度θsvが所定設定値θsv1より増加すると、操舵角速度θsvの増加に応じて第1の遅延時間τ1が最大遅延時間τmax1(例えば0.06秒)まで増加するように双曲線状の特性曲線L31が設定されている。
 第2遅延時間演算部56pは、車両パラメータ取得部21で取得された車速Vが入力され、この車速Vに基づいて図52に示す第2遅延時間算出マップを参照して第2遅延時間τ2を演算する。この第2遅延時間算出マップは、図52に示すように、特性線L32が設定されている。この特性線L32は、車速Vが0から設定車速V1までの間の低車速状態では、第2の遅延時間τ2が例えば最小遅延時間τmax2(例えば0.07秒)を維持する線分L32aに設定されている。そして、車速Vが設定車速V1より増加すると、その増加量に比例して第2の遅延時間τ2が増加するリニアな成分L32bに設定されている。さらに、車速Vが設定車速V1より大きい設定車速V2以上となると第2の遅延時間τ2が最大遅延時間τmin2(例えば0.03秒)に維持される線分L32cに設定されている。
 加算器56qは、第1遅延時間演算部56oで演算された第1の遅延時間τ1と、第2遅延時間演算部56pで演算された第2の遅延時間τ2とを加算して遅延時間τ(=τ1+τ2)を算出し、遅延時間τを単安定回路56bに供給する。
 この単安定回路56bは、操舵開始検出部56aから入力される操舵開始検出信号をトリガとして加算器56qから入力される遅延時間τに応じた区間オン状態となるパルス信号を形成し、このパルス信号をゲイン調整部56cに供給する。
 この第7実施形態によると、操舵速度θsvに基づいて設定される第1の遅延時間τ1は、図51に示すように、操舵角速度θsvが遅い場合すなわち緩操舵状態では短い時間に設定され、操舵角速度θsvが速い場合すなわち急操舵状態では長い時間に設定される。逆に、車速Vに基づいて設定される第2の遅延時間τ2は、図52に示すように、車速Vが遅い場合には長い時間に設定され、車速Vが速い場合には短い時間に設定される。
 そして、第1の遅延時間τ1と第2の遅延時間τ2とが加算器56qで加算されて遅延時間τが算出される。
 したがって、遅延時間τは、図53に示すように、車速Vが低い低速領域では操舵速度θsvが遅いときに遅延時間τは最小で0.11秒となり、操舵速度θsvの増加に応じて遅延時間τが増加して最大遅延時間は0.13秒まで増加する。
 また、車速Vが中速領域では、遅延時間τは、操舵速度θsvが遅いときには最小で0.09秒となり、操舵速度θsvの増加に応じて遅延時間τが増加して、最大で0.11秒まで増加する。
 さらに、車速Vが高速領域では、遅延時間τは、操舵速度θvが遅いときには最小で0.07秒となり、操舵速度θsvの増加に応じた遅延時間τが増加して、最大で0.09秒となる。
 このため、車速Vが低速領域にあるときには、遅延時間τは全体的に長くなって、遅延時間τ=0.12を中心として±0.01秒の範囲となる。また、中速領域では前述した第1及び第6実施形態で設定した遅延時間τ=0.10を中心として±0.01秒の範囲となる。さらに、高速領域では遅延時間τ=0.08を中心として±0.01秒の範囲となる。
 この結果、低車速領域では、直進担保制御の開始が遅くなるので、サスペンション装置1Bで設定される高応答性の転舵応答性で機敏な操舵状態を得ることができる。また、中速領域では、直進担保制御の開始が中庸の範囲となって、適度な操舵応答性の操舵状態を得ることができる。さらに、高速領域では、直進担保制御の開始が速くなるので、サスペンション装置1Bで設定される高追う都政の転舵応答性が早めに抑制されて安定性の良い操舵状態を得ることができる。
 なお、上記第7実施形態においては、転舵制御装置50をハードウェアで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば目標転舵角演算部51、転舵応答性設定部SRSを例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成し、この演算処理装置で、図54に示す転舵角制御処理を実行するようにしてもよい。
 この転舵角制御処理では、前述した図21の転舵角制御処理において、ステップS2とステップS11との間に、操舵角速度θsvを算出するステップS16、第1遅延時間τ1を算出するステップS17、第2遅延時間τ2を算出するステップS18及び遅延時間τを算出するステップS19が介挿されていることを除いては同一の処理を行っている。
 ここで、ステップS16では、ステップS1で読込んだ操舵角θsを微分して操舵角速度θsvを算出する。また、ステップS17では、ステップS16で算出した操舵角速度θsvをもとにROM等のメモリに記憶した前述した図51の第1遅延時間算出マップを参照して第1遅延時間τ1を算出する。さらに、ステップS18では、ステップS1で読込んだ車速Vをもとに、ROM等のメモリに記憶した前述した図52の第2遅延時間算出マップを参照して第2遅延時間τ2を算出する。さらにまた、ステップS19では、ステップS17で算出した第1遅延時間τ1とステップS18で算出した第2遅延時間τ2とを加算して遅延時間τ(=τ1+τ2)を算出する。
 そして、前述したステップS11を経てステップS12の処理に移行する。このステップS12の処理で、ステップS18で算出した遅延時間τが経過したか否か判定し、遅延時間τが経過していないときには制御ゲインGaを“0”に設定し、遅延時間τが経過したときに制御ゲインGaを“1”に設定する。これにより、転舵角制御処理を遅延時間τだけ遅らせることができる。
 この図54の転舵角制御処理では、前述した図50の第7実施形態と同様に、操舵開始状態を検出したときに、操舵角速度θsvに基づいて第1遅延時間τ1を算出し、車速Vに基づいて第2遅延時間τ2を算出し、両者を加算して遅延時間τを算出する。
 そして、算出した遅延時間τに基づいて制御ゲインGaを決定するので、前述した第7実施形態と同様に車速V及び操舵角速度θsvに基づいて転舵状態に応じた最適な遅延時間τを設定することができる。
 したがって、低車速領域では、直進担保制御の開始が遅くなるので、サスペンション装置1Bで設定される高応答性の転舵応答性で機敏な操舵状態を得ることができる。また、中速領域では、直進担保制御の開始が中庸の範囲となって、適度な操舵応答性の操舵状態を得ることができる。さらに、高速領域では、直進担保制御の開始が速くなるので、サスペンション装置1Bで設定される高応答性の転舵応答性が早めに抑制されて安定性の良い操舵状態を得ることができる。
 (第7実施形態の効果)
(1)直進性担保制御を開始する遅延時間τを、操舵速度θsvに応じて第1の遅延時間を演算する第1の遅延時間演算部と、車速Vに応じて第2の遅延時間を演算する第2の遅延時間演算部とを設け、第1の遅延時間と第2の遅延時間とを加算部で加算して算出するように構成した。
 このため、操舵速度に応じた第1の遅延時間と車速に応じた第2の遅延時間とを個別に設定することが可能となり、様々な操舵状態に応じた最適な遅延時間配分を行うことができる。
(2)第1の遅延時間演算部では、操舵角速度をもとに例えば操舵角速度θsvの増加に応じて第1の遅延時間が減少する特性を有する第1遅延時間算出マップを参照して第1遅延時間を算出している。
 このため、操舵速度θsvが遅い緩操舵状態では第1の遅延時間を短くして直進性担保制御の開始を早めて安定した操舵特性を確保することができ、操舵速度θsvが速い急操舵状態では第1の遅延時間を長くして直進性担保制御の開始を遅らせて機敏な操舵特性を確保することができる。
(3)第2の遅延時間演算部では、車速Vをもとに、車速Vの増加に応じて第2の遅延時間が増加する特性を有する第2遅延時間算出マップを参照して第2遅延時間を算出している。
 このため、車速Vが遅い低車速領域では、機敏な操舵特性を確保することができ、車速が速い高車速領域では、安定した操舵特性を確保することができる。
 (第7実施形態の応用例1)
 上記第7実施形態では、遅延時間演算部56mで、直進担保制御を開始する遅延時間τを操舵速度θsv及び車速Vの双方に基づいて遅延時間τを演算する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、図55に示すように、第2の遅延時間演算部56p及び加算器56qを省略して操舵速度θsvに基づいて第1の遅延時間τ1を設定する第1の遅延時間演算部56oのみで遅延時間τを設定するようにしてもよい。
(効果)
 この場合には、車速Vにかかわらず、操舵速度θsvに応じた最適な転舵応答特性を得ることができる。
 (第7実施形態の応用例2)
 また、遅延時間演算部56mを、図56に示すように、操舵角速度演算部56n、第1遅延時間演算部56o及び加算器56qを省略して、車速Vに基づいて第2の遅延時間τ2を演算する第2遅延時間演算部56pのみを設けるようにしてもよい。
(効果)
 この場合には、操舵速度θsvにかかわらず、車速Vに応じた最適な転舵応答特性を得ることができる。
 (第7実施形態の応用例3)
 さらには、遅延時間演算部56mを、図57に示すように、第1遅延時間演算部56o、第2遅延時間演算部56p及び加算器56qの何れかの遅延時間を任意に選択することが可能な遅延時間選択部56rを設けるようにしてもよい。
(効果)
 この場合には、遅延時間選択部56rで運転者の好みに応じた遅延時間を選択することが可能になる。
 (第7実施形態の変形例)
 なおさらに、上記第7実施形態では、第1の遅延時間τ1と第2の遅延時間τ2とを加算器56qで加算して遅延時間τを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第1の遅延時間τ1と第2の遅延時間τ2とを乗算して遅延時間τを算出するようにしてもよい。この場合には、車速Vに応じて算出される第2の遅延時間を遅延ゲインとして設定し、例えば車速Vに応じて例えば0.7~1.0の範囲で遅延ゲインを設定するようにすればよい。
 (第1、第6及び第7の実施形態の変形例)
 なお、上記第1、第6および第7実施形態では、ステアリングホイール2が中立位置を保持している状態で、右又は左に操舵が開始されたときに、目標転舵角δ*に直進性担保制御値δaを加算する直進性担保制御を停止する場合について説明した。しかしながら、本発明では、上記に限定されるものではなく、図58に示すように、操舵周波数によって目標転舵角δ*に加算する直進性担保制御を行うか否かを判定して、転舵応答性を調整する転舵応答性調整処理を行うようにしてもよい。
 この転舵応答性調整処理は、図58に示すように、ステップS41で、車速V、操舵角θs、回転角θmo、駆動力TL,TR等の演算に必要とするデータを読込む。次いで、ステップS42に移行して、操舵角センサ4から出力される操舵角θsに基づいて操舵周波数Fを検出し、次いでステップS43に移行して、検出した操舵周波数Fが予め設定した周波数閾値Fth(例えば2Hz)を超えているか否かを判定する。
 このステップS43の判定結果が、F≧Fthであるときには、高転舵応答性が必要であると判断してステップS44に移行し、目標転舵角δ*を算出し、次いでステップS45に移行して、算出した目標転舵角δ*を前述した図17の転舵角偏差演算部58に出力してから前記ステップS41に戻る。
 一方、前記ステップS43の判定結果が、F<Fthであるときには、高転舵応答性を必要とせず、操縦安定性が必要であると判断してステップS46に移行して、目標転舵角δ*を算出し、次いでステップS47に移行して、コンプライアンスステア制御値Acを算出し、次いでステップS48に移行して、セルフアライニングトルク制御値Ascを算出する。
 次いで、ステップS49に移行して、外乱補償値Adisを算出し、次いでステップS50に移行して、算出した目標転舵角δ*、コンプライアンスステア制御値Ac、セルフアライニングトルク制御値Asa及び外乱補償値Adisを加算して加算後目標転舵角δ*aを算出し、次いでステップS51に移行して、加算後目標転舵角δ*aを図17の転舵角偏差演算部58に出力してから前記ステップS41に戻る。
(効果)
 この転舵応答性調整処理では、ステアリングホイール2を操舵する操舵周波数Fが周波数閾値Fthより低い低周波数であるときには、高応答性を必要とせず、操縦安定性を必要としていると判断して、目標転舵角δ*に直進性担保制御値δaを加算した加算後目標転舵角δ*aによって、転舵制御を行うことにより、理想的な転舵制御を行うことができる。また、操舵周波数Fが周波数閾値Fthより高い高周波数である場合には、高応答性を必要としているものと判断してサスペンション装置1B自体の転舵応答性に基づいて転舵角制御を行うことができる。
 この場合には、操舵周波数によって、目標転舵角δ*を補正するか否かを判断するので、操舵状態に応じた最適な応答特性を設定することができる。この場合、F<Fthである場合に、操舵周波数Fの値に応じて直進性担保制御値δaに対する0~1の間の値に設定されるゲインを乗算することにより、直進性の補正度合いを変更することが可能となり、よりきめ細かな応答性制御を行うことができる。
 さらに、本発明は自動車に適用する場合に限らず、転舵装置を有する他の車両にも適用することができる。
1…自動車、1A…車体、1B…サスペンション装置、2…ステアリングホイール、3…入力側ステアリング軸、4…操舵角度センサ、5…操舵トルクセンサ、6…操舵反力アクチュエータ、7…操舵反力アクチュエータ角度センサ、8…転舵アクチュエータ、9…転舵アクチュエータ角度センサ、10…出力側ステアリング軸、11…転舵トルクセンサ、12…ピニオンギア、13…ピニオン角度センサ、14…ラック軸(ステアリングラック)、15…タイロッド、17FR,17FL,17RR,17RL…車輪、21…車両状態パラメータ取得部、24FR,24FL,24RR,24RL…車輪速センサ、26…駆動回路ユニット、27…メカニカルバックアップ、32…車軸、33…アクスルキャリア、34…バネ部材、37…第1リンク(第1のリンク部材)、38…第2リンク(第2のリンク部材)、40…ショックアブソーバ、137…トランスバースリンク(第1のリンク部材、トランスバースリンク部材)、138…コンプレッションリンク(第2のリンク部材、コンプレッションリンク部材)、237…トランスバースリンク(第1のリンク部材、トランスバースリンク部材)、238…テンションリンク(第2のリンク部材、テンションリンク部材)、337…トランスバースリンク(第1のリンク部材、トランスバースリンク部材)、338…コンプレッションリンク(第2のリンク部材、コンプレッションリンク部材)、437…トランスバースリンク(第1のリンク部材、トランスバースリンク部材)、438…テンションリンク(第2のリンク部材、テンションリンク部材)、50…転舵制御部、51…目標転舵角演算部、52…転舵角制御部、53…直進性補完部、54…外乱補償部、55…加算器、56…遅延制御部、56a…操舵開始検出部、56b…単安定回路、56c…ゲイン調整部、56d…乗算器、56e…加算器、56g…選択部、56h…ゲイン調整部、56m…遅延時間演算部、56n…操舵角速度演算部、56o…第1遅延時間演算部、56p…第2遅延時間演算部、56q…加算器、56r…遅延時間選択部、57…加算器、58…転舵角偏差演算部、59…転舵モータ制御部、60…電流偏差演算部、61…モータ電流検出部、62…モータ電流制御部、63…アクチュエータ制御装置、111…直進性補償部

Claims (45)

  1.  タイヤを取り付けるタイヤホイールと、
     前記タイヤホイールを支持するホイールハブ機構と、
     車軸よりも車両上下方向の下側において前記ホイールハブ機構と車体とを連結する第1のリンク部材と、
     車軸よりも車両上下方向の下側において前記ホイールハブ機構と車体とを連結し、前記第1のリンク部材と車両上面視において交差する第2のリンク部材と、
     を有することを特徴とする車両用サスペンション装置。
  2.  車両上面視における前記第1のリンク部材および第2のリンク部材の車体側取付位置を、車軸よりも車両前後方向後方に配置したことを特徴とする請求項1記載の車両用サスペンション装置。
  3.  車両幅方向に移動し、前記ホイールハブ機構を転舵させるステアリングラックを、車軸よりも車両前後方向前方に配置したことを特徴とする請求項1又は2記載の車両用サスペンション装置。
  4.  ステアリングホイールの変位を検出し、検出結果に基づいて前記ステアリングラックをアクチュエータで変位させるステアバイワイヤシステムによる転舵輪を懸架することを特徴とする請求項3に記載の車両用サスペンション装置。
  5.  車両上面視における前記第1のリンク部材と第2のリンク部材との交点をロアピボット点とするキングピン軸が、前記ステアリングホイールの中立位置でタイヤ接地面内を通ることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用サスペンション装置。
  6.  車両上面視における前記第1のリンク部材および第2のリンク部材の車体側取付位置を、車軸よりも車両前後方向前方に配置したことを特徴とする請求項1に記載の車両用サスペンション装置。
  7.  前記ステアリングラックを、車軸よりも車両前後方向後方に配置したことを特徴とする請求項4記載の車両用サスペンション装置。
  8.  前記第1のリンク部材はトランスバースリンク部材で構成され、前記第2のリンク部材はコンプレッションリンク部材で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用サスペンション装置。
  9.  前記コンプレッションリンク部材は、車体との連結部が前記トランスバースリンク部材と車体との連結部よりも車両前後方向後方に位置するとともに、前記ホイールハブ機構との連結部が前記トランスバースリンク部材と前記ホイールハブ機構との連結部よりも車両前後方向前方に位置することを特徴とする請求項8に記載の車両用サスペンション装置。
  10.  前記トランスバースリンク部材と前記ホイールハブ機構との連結部は、車軸よりも車両前後方向後方に位置し、車体との連結部は車軸よりも車両前後方向前方に位置することを特徴とする請求項9に記載の車両用サスペンション装置。
  11.  前記トランスバースリンク部材と車体との連結部は、前記コンプレションリンク部材とホイールハブ機構との連結部よりも車両前後方向後方に位置することを特徴とする請求項9または10に記載の車両用サスペンション装置。
  12.  前記コンプレッションリンク部材とホイールハブ機構との連結部は車軸より車両前後方向前方に位置し、車体との連結部は前記トランスバースリンク部材とホイールハブ機構との連結部より車両前後方向後方に位置することを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の車両用サスペンション装置。
  13.  ステアリングホイールが中立位置である状態で、車両上面視における前記トランスバースリンク部材とコンプレッションリンク部材との交点をロアピボット点とするキングピン軸が、タイヤ接地面内を通ることを特徴とする請求項8から12のいずれか1項に記載の車両用サスペンション装置。
  14.  前記第1のリンク部材はトランスバースリンク部材で構成され、前記第2のリンク部材は、テンションリンク部材で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用サスペンション装置。
  15.  前記テンションリンク部材は、車体との連結部が前記トランスバースリンク部材と車体との連結部よりも車両前後方向前方に位置すると共に、前記ホイールハブ機構との連結部が前記トランスバースリンク部材と前記ホイールハブ機構との連結部よりも車両前後方向後方に位置することを特徴とする請求項14に記載の車両用サスペンション装置。
  16.  前記トランスバースリンク部材と前記ホイールハブ機構との連結部は車軸よりも車両前後方向前方に位置し、車体との連結部は車軸よりも車両前後方向後方に位置することを特徴とする請求項15に記載の車両用サスペンション装置。
  17.  前記トランスバースリンク部材と車体との連結部は、前記テンションリンク部材とホイールハブ機構との連結部よりも車両前後方向前方に位置することを特徴とする請求項15または16に記載の車両用サスペンション装置。
  18.  前記テンションリンク部材とホイールハブ機構との連結部は車軸より車両前後方向後方に位置し、車体との連結部は前記トランスバーリンク部材とホイールハブ機構との連結部より車両前後方向前方に位置することを特徴すとる請求項15から17のいずれか1項に記載の車両用サスペンション装置。
  19.  ステアリングホイールが中立位置である状態で、車両上面視における前記トランスバースリンク部材と前記テンションリンク部材との交点をロアピボット点とするキングピン軸が、タイヤ接地面内を通ることを特徴とする請求項14から18のいずれか1項に記載の車両用サスペンション装置。
  20.  前記トランスバースリンク部材および前記コンプレッションリンク部材の前記ホイールハブ機構との連結部よりも車両幅方向外側において前記ホイールハブ機構と連結し、該ホイールハブ機構との連結部よりも車両前後方向後側において車体と連結し、車輪を転舵させるタイロッド部材を備えていることを特徴とする請求項8から13のいずれかに記載の車両用サスペンション装置。
  21.  前記トランスバースリンク部材および前記テンションリンク部材の前記ホイールハブ機構との連結部よりも車両幅方向外側において前記ホイールハブ機構と連結し、該ホイールハブ機構との連結部よりも車両前後方向後側において車体と連結し、車輪を転舵させるタイロッド部材を備えていることを特徴とする請求項14から19のいずれか1項に記載の車両用サスペンション装置。
  22.  ステアリングホイールの変位を検出し、検出結果に基づいて前記ステアリングラックをアクチュエータで変位させるステアバイワイヤシステムによる転舵輪を懸架することを特徴とする請求項8から21のいずれか1項に記載の車両用サスペンション装置。
  23.  車両上面視において、車体と車輪とを連結するロアリンク部材を交差させて設置し、仮想ロアピボット点を前記リンク部材の交点とすることを特徴とする車両用サスペンション装置のジオメトリ調整方法。
  24.  車両上面視において、車体と車輪とを連結ふるトランスバースリンク部材およびコンプレッションリンク部材のうち、前記トランスバースリンク部材を車軸に沿って配置すると共に、前記コンプレッションリンク部材を車輪側の連結部がより前側かつ車体側の連結部がより後側となるように前記トランスバースリンク部材と交差させて配置し、車両内向きの横力に対して、前記トランスバースリンク部材および前記コンプレッションリンク部材の肯定からなる仮想ロアピボット点を、車両内向きに移動させることを特徴とする車両用サスペンション装置のジオメトリ調整方法。
  25.  車両上面視において、車体と車輪とを連結するトランスバースリンク部材およびテンションリンク部材のうち、前記トランスバースリンク部材を車軸に沿って配置すると共に、前記テンションリンク部材を車輪側の連結部がより後側かつ車体側の連結部がより前側となるように前記トランスバースリンク部材と交差させて配置し、車両内向きの横力に対して、前記トランスバースリンク部材および前記テンションリンク部材の交点からなる仮想ロアピボット点を、車両外向きに移動させることを特徴とする車両用サスペンション装置のジオメトリ調整方法。
  26.  車両上面視において、車体と車輪とを連結するトランスバースリンク部材およびコンプレッションリンク部材のうち、前記トランスバースリンク部材を車軸に沿って配置すると共に、前記コンプレッションリンク部材を車輪側の連結部がより前側かつ車体側の連結部がより後側となるように前記トランスバースリンク部材と交差させて設置し、車輪を転舵させるタイロッド部材を、前記トランスバースリンク部材および前記コンプレッションリンク部材の前記ホイールハブ機構との連結部よりも車両幅方向外側において前記ホイールハブ機構と連結させ、該ホイールハブ機構との連結部よりも車両前後方向後側において車体と連結させて配置し、車両後向きの前後力に対して、前記トランスバースリンク部材の車輪側の連結部を車両内向きに移動させると共に、前記タイロッド部材の車輪側の連結部を車両外向きに移動させることを特徴とする車両用サスペンション装置のジオメトリ調整方法。
  27.  車両上面視において、車体と車輪とを連結するトランスバースリンク部材およびテンションリンク部材のうち、前記トランスバースリンク部材を車軸に沿って配置すると共に、前記テンションリンク部材を車輪側の連結部がより後側かつ車体側の連結部がより前側となるように前記トランスバースリンク部材と交差させて設置し、車輪を転舵させるタイロッド部材を、前記トランスバースリンク部材および前記コンプレッションリンク部材の前記ホイールハブ機構との連結部よりも車両幅方向外側において前記ホイールハブ機構と連結させ、該ホイールハブ機構との連結部よりも車両前後方向後側において車体と連結させて配置し、車両後向きの前後力に対して、前記トランスバースリンク部材の車輪側の連結部を車両外向きに移動させると共に、前記タイロッド部材の車輪側の連結部を車両外向きに移動させることを特徴とする車両用サスペンション装置のジオメトリ調整方法。
  28.  ステアリングホイールの操舵状態に応じてアクチュエータを作動させて転舵輪を転舵する転舵制御装置と、
     前記転舵輪を車体に支持するサスペンション装置とを備え、
     前記サスペンション装置は、タイヤを取り付けるタイヤホイールと、前記タイヤホイールを支持ホイールハブ機構と、車軸よりも車両上下方向の下側において前記ホイールハブ機構と車体とを連結する第1のリンク部材と、車軸よりも車両上下方向の下側において前記ホイールハブ機構と車体とを連結し、前記第1のリンク部材と車両上面視において交差する第2のリンク部材とを有し、
     前記転舵制御装置は、前記サスペンション装置の直進性を担保する直進性担保部を備えていることを特徴とする自動車。
  29.  前記第1のリンク部材はトランスバースリンク部材であり、前記第2のリンク部材はコンプレッションリンク部材であることを特徴とする請求項28に記載の自動車。
  30.  前記第1のリンク部材はトランスバースリンク部材であり、前記第2のリンク部材はテンションリンク部材であることを特徴とする請求項28に記載の自動車。
  31.  前記直進性担保部は、ステアリングホイールを操舵したときの操舵角の変位を検出し、検出結果に基づいて転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータと該転舵アクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置とを備えたステアバイワイヤシステムであることを特徴とする請求項28から30のいずれか1項に記載の自動車。
  32.  前記直進性担保部は、セルフアライニングトルクを推定して前記サスペンション装置の直進性を担保することを特徴とする請求項28から31の何れか1項に記載の自動車。
  33.  前記転舵制御装置は、前記ステアリングホイールを中立位置から操舵を開始したときに、前記直進性担保部による直進性担保制御を調整して初期転舵応答性を前記サスペンション装置自体の転舵応答性に設定する転舵応答性設定部を備えていること特徴とする請求項28から31の何れか1項に記載の自動車。
  34.  前記転舵制御装置は、コンプライアンスステアを推定して転舵輪の変位補正を行う転舵角制御部を有することを特徴とする請求項28から33のいずれか1項に記載の自動車。
  35.  前記転舵制御装置は、前記ステアリングホイールを中立位置から操舵を開始したときに、初期転舵状態では、前記サスペンション装置自体の転舵応答性で高い転舵応答性を設定し、前記初期転舵状態を経過した転舵状態であるときに、前記直進性担保部による直進性担保制御によって必要とする転舵応答性を設定する転舵応答性設定部を備えていること特徴とする請求項28から31のいずれか1項に記載の自動車。
  36.  前記転舵応答性設定部は、前記ステアリングホイールを中立位置から操舵したときに、前記直進性担保部による直進性担保制御を遅らせる遅延制御部を備えていることを特徴とする請求項33から35のいずれか1項に記載の自動車。
  37.  前記遅延制御部は、前記直進性担保部による直進性担保制御の開始を調整するゲイン調整部を有することを特徴とする請求項36に記載の自動車。
  38.  前記遅延制御部は、直進性担保部による直進性担保制御を前記ステアリングホイールが中立位置を保持している状態から右又は左に操舵した操舵開始タイミングから0.1秒遅延させた後に開始させることを特徴とする請求項36または37に記載の自動車。
  39.  前記遅延制御部は、前記直進性担保部による直進性担保制御を開始させる場合に、前記直進性担保制御をステップ状に開始させることを特徴とする請求項36から38のいずれか1項に記載の自動車。
  40.  前記遅延制御部は、前記直進性担保部による直進性担保制御を開始させる場合に、前記直進性担保制御を徐々に開始させることを特徴とする請求項36から38のいずれか1項に記載の自動車。
  41.  前記転舵制御装置は、操舵角に応じた目標転舵角を演算する目標転舵角演算部と、該目標転舵角演算部で演算した目標転舵角に前記直進性担保部の直進性担保制御値を加える加算器と、該加算器の加算出力と前記転舵アクチュエータを構成する転舵モータの回転角度とを一致させるモータ指令電流を形成する転舵モータ制御部と、前記モータ指令電流に一致する前記転舵モータに供給するモータ駆動電流を形成する電流制御部とを備えていることを特徴とする請求項28から40のいずれか1項に記載の自動車。
  42.  前記遅延制御部は、操舵角センサで検出した操舵角を微分した操舵角速度をもとに第1遅延時間を演算する第1遅延時間演算部と、車速をもとに第2遅延時間を演算する第2遅延時間演算部との少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項36から40のいずれか1項に記載の自動車。
  43.  前記遅延制御部は、操舵角センサで検出した操舵角を微分した操舵角速度をもとに第1遅延時間を演算する第1遅延時間演算部と、車速をもとに第2遅延時間を演算する第2遅延時間演算部と、前記第1遅延時間及び第2遅延時間を加算して遅延時間を算出する加算部とを備えていることを特徴とする請求項36から40のいずれか1項に記載の自動車。
  44.  前記第1遅延時間演算部は、操舵角速度と第1遅延時間との関係を表す第1遅延時間算出マップを有し、操舵角速度をもとに前記第1遅延時間算出マップを参照して第1遅延時間を算出することを特徴とする請求項42または43に記載の自動車。
  45.  前記第2遅延時間演算部は、車速と第2遅延時間との関係を表す第2遅延時間算出マップを有し、操舵角速度をもとに前記第2遅延時間算出マップを参照して第2遅延時間を算出することを特徴とする請求項42から44のいずれか1項に記載の自動車。
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