サスペンション部材およびサスペンション装置
【課題】重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】サスペンション部材としてのサブフレーム３０は、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌが連結されるとともに、車体に連結される。また、サブフレーム３０は、車両の重心位置に基づいて車体に対して車幅方向に位置を調節可能である。また、サスペンション装置１は、上述の構成を有するサブフレーム３０と、サブフレーム３０を車幅方向に変位させるための変位部と、変位部によるサブフレーム３０の変位を制御する制御部と、を備える。
【解決手段】サスペンション部材としてのサブフレーム３０は、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌが連結されるとともに、車体に連結される。また、サブフレーム３０は、車両の重心位置に基づいて車体に対して車幅方向に位置を調節可能である。また、サスペンション装置１は、上述の構成を有するサブフレーム３０と、サブフレーム３０を車幅方向に変位させるための変位部と、変位部によるサブフレーム３０の変位を制御する制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション装置を構成するサスペンション部材と、当該サスペンション部材を備えたサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には制動時の安定性が求められる。これに対し、例えば特許文献１には、車両重心の左右方向のずれに起因して制動時に生じる車両の偏向を、左右輪に付与する制動力の差、あるいは前後輪の操舵により発生させるヨーモーメントによって低減する方法が開示されている。この方法では、車両の直進制動時の減速度を取得し、取得した減速度に応じて車両重心のずれによるヨーモーメントの低減に必要なヨーモーメントを求め、得られたヨーモーメントが発生するように左右輪に制動力差を付与し、あるいは前後輪を操舵していた。
【０００３】
また、特許文献２には、左側の前後輪の制動力の和と右側の前後輪の制動力の和とが均等になるように各車輪に制動力を配分することで、直進制動時のヨーモーメントの発生を回避する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０３７２５９号公報
【特許文献２】特開平０５−２６２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示された方法では、左右輪の制動力を異ならせる構成、前後輪を運転者の操舵とは独立に転舵可能とする構成、車両の減速度に応じて発生させる左右輪の制動力差あるいは舵角を制御する構成等が必要であった。また、特許文献２に開示された方法では、各車輪にそれぞれ独自の比率で制動力を配分する構成が必要であった。したがって、従来の方法では、その方法を実現するための構成が複雑であるという課題があった。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のサスペンション部材は、車輪が連結されるとともに、車体に連結されるサスペンション部材であって、車両の重心位置に基づいて車体に対して車幅方向に位置を調節可能であることを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる。
【０００９】
本発明の他の態様はサスペンション装置である。このサスペンション装置は、上述した態様のサスペンション部材と、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させるための変位部と、前記変位部による前記サスペンション部材の変位を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。この態様によっても重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる。
【００１０】
上記態様において、左右輪に対応して前記サスペンション部材と車体との間に設けられた一対のサスペンションばねを備え、前記変位部は、車両の重心位置の車幅方向における偏りによって生じる前記一対のサスペンションばね間の荷重差を用いて、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させてもよい。この態様によれば、重心位置の変化に追従したサスペンション部材の車幅方向の位置調節を、製造コストの上昇を抑えながら実現することができる。
【００１１】
また、上記態様において、前記変位部は、前記一対のサスペンションばね間の荷重差に応じた前記サスペンション部材の車幅方向の変位を許容する状態と抑制する状態とを切り替え可能な変位許容部を有し、前記制御部は、前記変位許容部の状態を切り替えて前記サスペンション部材の変位を制御してもよい。この態様によれば、車両の操舵安定性の低下を防ぎながら車両の制動時の安定性を向上させることができる。
【００１２】
また、上記態様において、前記制御部は、車速が所定のしきい値を超えた場合に前記変位許容部を前記抑制する状態に切り替えてもよい。この態様によれば、車両の操舵安定性の低下を防ぎながら車両の制動時の安定性を向上させることができる。
【００１３】
また、上記態様において、前記変位部は、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させるためのアクチュエータを有し、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を制御して前記サスペンション部材の変位を制御してもよい。この態様によれば、重心位置が変化した場合であっても変化した重心位置に合わせてサスペンション部材の位置を変位させることができる。
【００１４】
また、上記態様において、前記制御部は、左右輪それぞれの接地荷重を検知する接地荷重センサで検知された左右輪の接地荷重と、車両にかかる横加速度を検知する横加速度センサで検知された横加速度とを用いて車両の重心位置の車幅方向における偏りを取得し、取得した偏りに応じて前記アクチュエータの駆動を制御してもよい。この態様によれば、サスペンション部材の車幅方向の中心と重心位置とのずれを高精度に補正することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）、および図１（Ｂ）は、実施形態１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置の概略平面図である。
【図２】図２（Ａ）、および図２（Ｂ）は、サブフレームの位置を車体に対して車幅方向に調節可能としたことによる作用効果を説明するための模式図である。
【図３】図３（Ａ）、および図３（Ｂ）は、変形例１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置の概略平面図である。
【図４】図４（Ａ）、および図４（Ｂ）は、実施形態２に係るサスペンション装置の構成を説明するための模式図である。
【図５】変位許容部の主要部分の構成を示す概略図である。
【図６】図６（Ａ）は、実施形態３に係るサスペンション装置の構成を説明するための模式図であり、図６（Ｂ）は、横加速度と接地荷重左右差との関係を示す図である。
【図７】実施形態３に係るサスペンション装置の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１８】
（実施形態１）
図１（Ａ）、および図１（Ｂ）は、実施形態１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置の概略平面図である。図１（Ａ）は、サスペンション装置が右ハンドル車の車体に連結された状態を示し、図１（Ｂ）は、サスペンション装置が左ハンドル車の車体に連結された状態を示している。なお、図１（Ａ）、および図１（Ｂ）に示すサスペンション装置は、サブフレーム方式のサスペンション装置であって、前輪側に設けられた状態を示している。また、図１（Ｂ）では、サスペンションアーム、ナックルおよび車輪の図示を省略している。以下では、主に図１（Ａ）を参照して本実施形態に係るサスペンション装置について説明する。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態に係るサスペンション装置１は、車体に対して車輪を懸架するためのものであり、主な構成としてナックル１０、サスペンションアーム２０、およびサスペンション部材としてのサブフレーム３０を備える。
【００２０】
ナックル１０は、右車輪１０２Ｒ、および左車輪１０２Ｌ（以下適宜、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌを総称して車輪１０２と称する）を回転自在に支持する部材である。ナックル１０は、右車輪１０２Ｒ、および左車輪１０２Ｌのそれぞれに対応して１つずつ設けられている。ナックル１０の中央部には車輪１０２を支持するアクスルハブ（図示せず）が連結され、ナックル１０によりアクスルハブが回転可能に支持されている。
【００２１】
サスペンションアーム２０は、車幅方向外側に延びる端部がボールジョイント等を介してナックル１０に連結され、車幅方向内側、すなわち車体側に延びる端部がサブフレーム３０に連結されている。
【００２２】
サブフレーム３０は、車輪１０２が連結されるとともに、車体に連結される部材である。具体的には、サブフレーム３０の車幅方向両端部にサスペンションアーム２０が連結されており、このサスペンションアーム２０とサスペンションアーム２０に連結されたナックル１０とを介して車輪１０２がサブフレーム３０に連結されている。また、サブフレーム３０には、例えば車幅方向両端部に、サブフレーム３０の車体への連結に用いられる連結孔３２が設けられている。本実施形態では、サブフレーム３０の車幅方向両端部に連結孔３２がそれぞれ２つずつ設けられており、各端部において２つの連結孔３２の一方が車両前方側に設けられ、他方が車両後方側に設けられている。また、車体側の部材であるサイドメンバ１０４には、サブフレーム３０の連結孔３２に対応する位置に、連結孔１０６が設けられている。サブフレーム３０は、連結孔３２がサイドメンバ１０４に設けられた連結孔１０６と重なるように配置され、連結孔３２および連結孔１０６にボルト等の締結部材（図示せず）が挿通されることによって、車体のサイドメンバ１０４に連結される。
【００２３】
ここで、サブフレーム３０に設けられた複数の連結孔３２は、それぞれ長孔であり、長孔の長手方向が車幅方向に平行になるように設けられている。したがって、本実施形態に係るサブフレーム３０は、車体に対して車幅方向に位置を調節可能である。図１（Ａ）に示す状態では、サブフレーム３０が車体に対して車幅方向右寄りに位置している。そのため、車両前後方向に延びる幾何的な車体の中心線Ｍに対して、車両前後方向に延びるサブフレーム３０の中心線Ｎが車幅方向右側に位置している。なお、サブフレームの中心線Ｎは、右車輪１０２Ｒと左車輪１０２Ｌの中心間距離であるトレッドの中心線に相当する。車体に対するサブフレーム３０の位置の車幅方向変位量は、例えば中心線Ｍと中心線Ｎとの距離が１０ｍｍ〜２０ｍｍとなる量である。
【００２４】
このように、サブフレーム３０の位置を車体に対して車幅方向に調節可能とすることで、次のような作用効果を奏することができる。図２（Ａ）、および図２（Ｂ）は、サブフレームの位置を車体に対して車幅方向に調節可能としたことによる作用効果を説明するための模式図である。図２（Ａ）は、重心位置が車幅方向右側に偏った車両において車体の中心線Ｍとサブフレーム３０の中心線Ｎとが一致した従来の構成を示している。図２（Ｂ）は、重心位置が車幅方向右側に偏った車両においてサブフレーム３０の中心線Ｎが車体の中心線Ｍよりも車両の重心位置寄りに配置された本実施形態の構成を示している。
【００２５】
車両は、その構造上あるいは乗車する人員や積載する荷物の配置等に起因して、重心位置が幾何的な車体中心から車幅方向にずれる場合がある。例えば、一般に右ハンドル車では重心位置は右寄りとなり、左ハンドル車では重心位置は左寄りとなる。図２（Ａ）に示す従来の構成では、車両１００の重心位置Ｇが車幅方向右側に偏っている。また、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌが車体の中心線Ｍに対して均等に配置されており、車体の中心線Ｍとトレッドの中心線Ｎとが一致している。このように、重心位置Ｇが車体の中心線Ｍから右側にずれ、かつトレッドの中心線Ｎが車体の中心線Ｍと一致した状態では、右車輪１０２Ｒから重心位置Ｇまでの車幅方向距離ａが、左車輪１０２Ｌから重心位置Ｇまでの車幅方向距離ｂよりも小さくなる。したがって、右車輪１０２Ｒの制動力によって重心周りに発生するヨーモーメントＹＭＲのアーム長が左車輪１０２Ｌの制動力によって重心周りに発生するヨーモーメントＹＭＬのアーム長よりも短くなるため、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌに同じ大きさの制動力が発生した際にヨーモーメントＹＭＲがヨーモーメントＹＭＬよりも小さくなる。その結果、車両１００を左方向に偏向させるヨーモーメントが発生し、車両１００が左方向（図２（Ａ）中の矢印ｃ方向）に偏向してしまう。
【００２６】
これに対し、本実施形態では、サブフレーム３０の位置を車体に対して車幅方向に調節して、図２（Ｂ）に示すように、トレッドの中心線Ｎを車体の中心線Ｍよりも重心位置Ｇに近づけている。これにより、右車輪１０２Ｒから重心位置Ｇまでの車幅方向距離ａと、左車輪１０２Ｌから重心位置Ｇまでの車幅方向距離ｂとの差を小さくすることができ、したがって、右車輪１０２Ｒの制動力によるヨーモーメントＹＭＲのアーム長と左車輪１０２Ｌの制動力によるヨーモーメントＹＭＬのアーム長との差を小さくすることができる。その結果、ヨーモーメントＹＭＲとヨーモーメントＹＭＬとの差が小さくなるため、車両１００が左方向に偏向してしまうことを抑制することができる。
【００２７】
図１（Ａ）に示すように、サブフレーム３０の車幅方向右側の端部には位置決め孔３４ａが、車幅方向左側の端部には位置決め孔３４ｂがそれぞれ配置されている。また、車幅方向右側のサイドメンバ１０４には位置決めピン１０８ａが、車幅方向左側のサイドメンバ１０４には位置決めピン１０８ｂがそれぞれ配置されている。位置決め孔３４ａ，３４ｂおよび位置決めピン１０８ａ，１０８ｂは、位置決め孔３４ａと位置決め孔３４ｂの車幅方向の間隔が位置決めピン１０８ａと位置決めピン１０８ｂの車幅方向の間隔よりも大きくなるように配置されている。このような構成において、図１（Ａ）に示すように、サブフレーム３０の中心線Ｎが車体の中心線Ｍよりも右側に位置するようにサブフレーム３０をサイドメンバ１０４に取り付ける場合には、位置決め孔３４ａに位置決めピン１０８ａが挿入されて、サブフレーム３０とサイドメンバ１０４の位置決めがなされる。一方、図１（Ｂ）に示すように、サブフレーム３０の中心線Ｎが車体の中心線Ｍよりも左側に位置するようにサブフレーム３０をサイドメンバ１０４に取り付ける場合には、位置決め孔３４ｂに位置決めピン１０８ｂが挿入されて、サブフレーム３０とサイドメンバ１０４の位置決めがなされる。
【００２８】
また、サブフレーム３０には、ステアリング装置５０のステアリングラック５２を連結するための連結孔３６が設けられており、ステアリングラック５２が連結されている。ステアリングラック５２には、ステアリングホイール（図示せず）から延びるステアリングシャフト５４が連結されている。ステアリングラック５２のラックエンドには、タイロッド５６（ステアリングロッド）の一端が連結されている。タイロッド５６の他端はナックル１０に接続されている。ステアリングホイールから入力される操舵トルクは、ステアリングシャフト５４を介してステアリングラック５２に伝達され、ステアリングラック５２においてステアリングホイールの回転運動が車幅方向の直線運動に変換されて、タイロッド５６に伝達される。そして、タイロッド５６の運動によってナックル１０が揺動し、キングピン軸を中心に車輪１０２が転舵される。
【００２９】
また、サスペンション装置１は、下端部がナックル１０に連結され、上端部が車体に連結されたショックアブソーバと、ショックアブソーバの周囲に設けられたコイルスプリング（サスペンションばね）とを備える（ともに図示せず）。
【００３０】
車体に対するサブフレーム３０の車幅方向の調節は、例えば次のように実施することができる。すなわち、上述のように一般に右ハンドル車では重心位置は右寄りとなり、左ハンドル車では重心位置は左寄りとなる。そこで、サスペンション装置１の組み付け工程において、ハンドル位置に合わせてサブフレーム３０を右寄りあるいは左寄りに組み付けることができる。図１（Ａ）では、右ハンドル車においてサブフレーム３０が右寄りに連結されている。図１（Ｂ）では、左ハンドル車においてサブフレーム３０が左寄りに連結されている。なお、図１（Ｂ）に示すサスペンション装置１は、サブフレーム３０が左寄りに連結され、位置決め孔３４ｂに位置決めピン１０８ｂが連結され、ステアリングシャフト５４がステアリングラック５２に左寄りに連結されている点以外は、図１（Ａ）に示すサスペンション装置１と同様の構造を有するため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係るサブフレーム３０は、車両の重心位置Ｇに基づいて車体に対して車幅方向にその位置が調節されている。これにより、トレッドの中心線Ｎを車体の中心線Ｍよりも重心位置Ｇに近づけることができるため、右車輪１０２Ｒの制動力によって重心周りに発生するヨーモーメントＹＭＲと左車輪１０２Ｌの制動力によって重心周りに発生するヨーモーメントＹＭＬとの差を小さくすることができる。その結果、制動時に車両１００が重心位置Ｇの偏りによって偏向してしまうことを防ぐことができる。すなわち、本実施形態では、サブフレーム３０の車幅方向の位置を調節可能とし、ヨーモーメントのアーム長の左右差を小さくすることで車両の直進制動時の偏向を抑制している。したがって、従来に比べてより簡単な構成で、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させることができる。
【００３２】
（変形例１）
実施形態１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置１には、次のような変形例を挙げることができる。図３（Ａ）、および図３（Ｂ）は、変形例１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置の概略平面図である。図３（Ａ）は、サスペンション装置が右ハンドル車の車体に連結された状態を示し、図３（Ｂ）は、サスペンション装置が左ハンドル車の車体に連結された状態を示している。なお、図３（Ｂ）では、サスペンションアーム、ナックルおよび車輪の図示を省略している。また、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００３３】
図３（Ａ）、および図３（Ｂ）に示すように、変形例１に係るサスペンション部材としてのサブフレーム３０では、自身の中心軸からずれた位置に貫通孔を有する偏心マウントブッシュ３８が、平面視略真円状の連結孔３２に圧入されている。図３（Ａ）に示すように、サブフレーム３０の位置を車幅方向右寄りとする場合には、偏心マウントブッシュ３８は、貫通孔が連結孔３２の中心軸よりも左寄りに位置するようにして連結孔３２に圧入される。そして、偏心マウントブッシュ３８の貫通孔とサイドメンバ１０４の連結孔１０６とが位置合わせされて、偏心マウントブッシュ３８の貫通孔およびサイドメンバ１０４の連結孔１０６にボルト等の締結部材が挿通されることによって、サイドメンバ１０４にサブフレーム３０が連結される。一方、図３（Ｂ）に示すように、サブフレーム３０の位置を車幅方向左寄りとする場合には、偏心マウントブッシュ３８は、貫通孔が連結孔３２の中心軸よりも右寄りに位置するようにして連結孔３２に圧入される。そして、偏心マウントブッシュ３８の貫通孔とサイドメンバ１０４の連結孔１０６とが位置合わせされ、締結部材が挿通されることによって、サイドメンバ１０４にサブフレーム３０が連結される。
【００３４】
以上説明した変形例１の構成によっても実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、本変形例では偏心マウントブッシュ３８によってサブフレーム３０とサイドメンバ１０４の位置決めが可能である。そのため、位置決め孔３４ａ，３４ｂと位置決めピン１０８ａ，１０８ｂを省略することができる。
【００３５】
（実施形態２）
実施形態２に係るサスペンション装置１は、サスペンション部材を車幅方向に変位させるための変位部と、変位部による変位を制御する制御部と、を備える。以下、本実施形態について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。
【００３６】
図４（Ａ）、および図４（Ｂ）は、実施形態２に係るサスペンション装置の構成を説明するための模式図である。図４（Ａ）に示すサスペンション装置１は、サスペンション部材としての車軸４０を有するリジッドサスペンション装置であり、図４（Ｂ）に示すサスペンション装置１は、サスペンション部材としてのサブフレーム３０を有するサブフレーム方式のサスペンション装置である。以下、主に図４（Ａ）を参照しながら本実施形態に係るサスペンション装置１について説明する。
【００３７】
図４（Ａ）に示すように、本実施形態に係るサスペンション装置１は、主な構成として両端部に車輪１０２が連結された車軸４０と、車軸４０を車体１０１に対して車幅方向に変位可能に連結する変位部４２と、変位部４２を制御するＥＣＵ２００（制御部）とを備える。また、サスペンション装置１は、一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌを備える。
【００３８】
一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌは、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌに対応して車軸４０と車体１０１との間に設けられている。本実施形態では、サスペンションばね４３Ｒが右車輪１０２Ｒに対応して設けられ、その上端部が車体１０１に連結され、その下端部が車軸４０の右側の端部に連結されている。また、サスペンションばね４３Ｌが左車輪１０２Ｌに対応して設けられ、その上端部が車体１０１に連結され、その下端部が車軸４０の左側の端部に連結されている。サスペンションばね４３Ｒおよびサスペンションばね４３Ｌは、それぞれの上端部の車幅方向の間隔がそれぞれの下端部の車幅方向の間隔よりも狭くなるように配置されている。したがって、サスペンションばね４３Ｒおよびサスペンションばね４３Ｌは、車両前後方向から見てハの字状に配置されている。
【００３９】
変位部４２は、サスペンション部材を車幅方向に変位させるためのものである。本実施形態では、変位部４２は変位許容部４４を有する。変位許容部４４は、車体１０１に対する車軸４０の車幅方向の変位を許容、抑制することができる部材であり、一端が車体１０１に連結され、他端が車軸４０に連結されている。図５は、変位許容部の主要部分の構成を示す概略図である。図５に示すように、変位許容部４４は、連結部４５ａ，４５ｂと、シリンダ４６と、ピストンロッド４７と、作動液迂回路４８と、バルブ４９とを有する。連結部４５ａは車体１０１に連結され、連結部４５ｂは車軸４０に連結されている。また、連結部４５ａにはシリンダ４６が連結され、連結部４５ｂにはピストンロッド４７が連結されている。ピストンロッド４７は、シリンダ４６に進退可能に挿入されており、ピストンロッド４７の先端に設けられたピストン４７ａによってシリンダ４６の内部が第１室４６ａと第２室４６ｂとに区画されている。また、シリンダ４６には、作動液迂回路４８を介して空気室４６ｃ（アキュムレータ）が連結されている。第１室４６ａおよび第２室４６ｂには、作動液が充填されている。空気室４６ｃには、空気室４６ｃの内圧に応じた量の作動液を収容することができる。空気室４６ｃは、内圧の調節によって作動液の収容容積を変更可能であり、空気ばね室（ばね要素）として機能させることができる。空気室４６ｃの内圧調節は、例えば後述するＥＣＵ２００によって実施される。また、第２室４６ｂには、コイルスプリング４７ｂが収容されている。コイルスプリング４７ｂは、ピストンロッド４７の外周においてピストンロッド４７と同軸的に配置されており、一端がピストン４７ａに当接し、他端が第２室４６ｂの内壁面に当接している。また、シリンダ４６には、第１室４６ａと第２室４６ｂとを、ピストン４７ａを迂回して連通する作動液迂回路４８が設けられている。作動液迂回路４８の途中には、バルブ４９が設けられている。バルブ４９は、例えば非通電状態にある場合に閉弁状態とされ、規定の制御電流の供給を受けて開弁状態とされる常閉型電磁制御弁である。
【００４０】
このような構成において、バルブ４９が開状態で、車体１０１と車軸４０の変位によって車体１０１に連結された連結部４５ａと車軸４０に連結された連結部４５ｂとが近づく方向に変位した場合、ピストンロッド４７がシリンダ４６内に進入する。ピストンロッド４７がシリンダ４６内に進入すると、ピストン４７ａの変位によって第１室４６ａの容積が小さくなり、第２室４６ｂの容積が大きくなる。第１室４６ａ内の作動液は、容積の変化にともなって作動液迂回路４８を経由して第２室４６ｂに移動する。一方、バルブ４９が開状態で、車体１０１と車軸４０の変位によって連結部４５ａと連結部４５ｂとが離れる方向に変位した場合、ピストンロッド４７がシリンダ４６内から退出し、第１室４６ａの容積が大きくなり、第２室４６ｂの容積が小さくなる。第２室４６ｂ内の作動液は、容積の変化にともなって作動液迂回路４８を経由して第１室４６ａに移動する。ピストンロッド４７の進入にともなうシリンダ４６内の容積減少は、作動液の一部がシリンダ４６から空気室４６ｃへ流入することにより補償され、ピストンロッド４７の退出にともなうシリンダ４６内の容積増加は、作動液の一部が空気室４６ｃからシリンダ４６へ流入することにより補償される。バルブ４９が閉状態である場合は、作動液迂回路４８を経由した作動液の移動が抑制されるため、ピストンロッド４７とシリンダ４６の相対変位が抑制される。そのため、車体１０１と車軸４０の車幅方向の相対変位が抑制される。
【００４１】
したがって、本実施形態に係るサスペンション装置１では、変位許容部４４を介して車軸４０が車体１０１に取り付けられることで、サスペンション部材である車軸４０の位置を車体１０１に対して車幅方向に調節可能となっている。そして、変位許容部４４は、バルブ４９の開閉状態を切り替えることで、車体１０１に対する車軸４０の車幅方向の変位を許容する状態と抑制する状態とを切り替え可能である。
【００４２】
ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成される電子制御ユニットであり、変位部４２による車軸４０の変位を制御する。ＥＣＵ２００のＲＯＭには、各種のプログラムやデータ等が記憶されている。なお、ＥＣＵ２００は、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。ＥＣＵ２００は、変位許容部４４のバルブ４９の開閉状態、および空気室４６ｃの内圧を制御し、これにより変位許容部４４の状態を切り替えて車軸４０の変位を制御する。
【００４３】
このような構成のサスペンション装置１を備えた車両において、図４（Ａ）に示すように、例えば重心位置Ｇが幾何的な車体１０１の中心線Ｍよりも左側にある場合、サスペンションばね４３Ｒによって生じるばね荷重ｒよりもサスペンションばね４３Ｌによって生じるばね荷重ｌの方が大きくなる。そのため、サスペンションばね４３Ｒとサスペンションばね４３Ｌとによって、重力ｇとつり合う上方向の分力Ｆｚと、右方向の分力Ｆｙとが生じる。したがって、車体１０１には車体１０１を右方向に変位させようとする分力Ｆｙがかかる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、この右方向の分力Ｆｙを利用して車体１０１を右方向に移動させることで、トレッドの中心と重心位置Ｇとを近づけることとした。ここで、右方向の分力Ｆｙは、車体１０１の中心線Ｍからの重心位置Ｇのずれ量、すなわち重心オフセット量をｅとし、車体１０１の横変位量をｙとすると、以下の式（１）で表すことができる。
【００４５】
【数１】
【００４６】
なお、式（１）における重心オフセットに対する分力の感度と、車体の横変位に対する分力の感度は、サスペンション装置１の構成や車両諸元から決定することができる。
【００４７】
ここで、変位許容部４４のシリンダとピストンとで１つのばねが構成されているとみなした場合、変位許容部４４の空気室４６ｃの容積とコイルスプリング４７ｂのばね定数とにより、このばねのばね定数ｋを変更することで、分力Ｆｙによる車体１０１の変位量を調節することができる。すなわち、分力Ｆｙとその反力とは、力の釣り合いから以下の式（２）で表すことができる。
Ｆｙ＝ｋ・ｙ ・・・（２）
【００４８】
これを式（１）に組み込むと、ばね定数ｋが以下の式（３）で表される値となったときに、ｙ＝ｅとなることが分かる。
【００４９】
【数２】
【００５０】
すなわち、変位許容部４４のばね定数ｋを式（３）に示す値となるように調節することで、車体１０１の横変位量ｙと重心オフセット量ｅとが一致する位置で分力Ｆｙとその反力ｋ・ｙとを釣り合せることができる。言い換えれば、変位許容部４４のばね定数ｋを調節することで、重心位置Ｇの偏りによってサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間に生じる接地荷重差を利用して重心位置Ｇをトレッドの中心に近づくように変位させることができる。
【００５１】
このように、変位部４２は、車両の重心位置Ｇの車幅方向における偏りによって生じる、一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間の荷重差を用いて、車軸４０を車幅方向に変位させている。すなわち、車体１０１を持ち上げ支持する荷重の左右分力の差によって車体１０１が車幅方向に変位すること許容することで、左右輪の中心に重心位置Ｇが近づく方向に車体１０１を変位させている。これにより、重心位置Ｇと左右輪の幅方向の距離差が自己補正されて縮小し、制動中の進路偏向の原因となるヨーモーメントの発生を抑えることができる。そして、その結果、車両の制動時における安定性を向上させることができる。
【００５２】
また、ＥＣＵ２００は、車速が所定のしきい値を超えた場合に変位許容部４４を、車軸４０の車幅方向の変位を抑制する状態に切り替える。変位許容部４４が車軸４０の変位を許容する状態となっている場合、車体１０１が車輪１０２およびサスペンション装置１に対して車幅方向に変位しやすくなる。そのため、例えば車両の旋回時に重心位置Ｇに作用する遠心力によって車体１０１が左右方向に変位してしまう。特に、車速が速いほど操舵等によって車体１０１が左右方向に移動する可能性が高くなる。そこで、ＥＣＵ２００は、車速が所定のしきい値を越えた場合に変位許容部４４を抑制状態に切り替えることとした。これにより、重心位置Ｇのずれが低減された状態を維持できるとともに、車両の操舵安定性の低下を防ぐことができる。
【００５３】
なお、前記「しきい値」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することができる。また、変位許容部４４の許容状態と抑制状態とを切り替える基準は、車速に限定されず、例えばシフトレンジがドライブレンジである場合に抑制状態とし、他のレンジである場合に許容状態としてもよい。あるいは、車両に搭載されたナビゲーションシステムなどから車両の走行道路情報を取得して、直線道路などの車両に横加速度がかかる可能性が低い道路を車両が走行中である場合に許容状態とし、曲線道路などの車両に横加速度がかかる可能性が高い道路を車両が走行中である場合に抑制状態としてもよい。
【００５４】
本実施形態に係るサスペンション装置１は、図４（Ｂ）に示すようなサブフレーム方式のサスペンション装置であってもよい。このサスペンション装置１は、サスペンション部材としてのサブフレーム３０と、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌを回転自在に支持するナックル（図示せず）と、ナックルおよびサブフレーム３０に連結されるサスペンションアーム２０とを備える。また、サスペンション装置１は、サブフレーム３０を車体１０１に対して車幅方向に変位可能に連結する変位部４２と、変位部４２を制御するＥＣＵ２００とを備える。変位部４２は、変位許容部４４を有する。さらに、サスペンション装置１は、車体１０１に対するサブフレーム３０の車幅方向変位を許容しながらサブフレーム３０を車体１０１に連結する連結部材３９を有する。
【００５５】
また、サスペンション装置１は、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌに対応してサブフレーム３０と車体１０１との間に設けられた一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌを備える。本実施形態では、サスペンションばね４３Ｒが右車輪１０２Ｒに対応して設けられ、その上端部が車体１０１に連結され、その下端部が右車輪１０２Ｒ側のナックルに連結されている。また、サスペンションばね４３Ｌが左車輪１０２Ｌに対応して設けられ、その上端部が車体１０１に連結され、その下端部が左車輪１０２Ｌ側のナックルに連結されている。
【００５６】
図４（Ｂ）に示すサスペンション装置１では、変位許容部４４の一方の連結部がサブフレーム３０に連結されている。それ以外の変位許容部４４の構成と、サスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間の荷重差を用いたサブフレーム３０の車幅方向調節とは、図４（Ａ）に示すサスペンション装置１と同様であるため、その説明は省略する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係るサスペンション装置１は、サスペンション部材としての車軸４０あるいはサブフレーム３０を車幅方向に変位させるための変位部４２と、変位部４２によるサスペンション部材の変位を制御するＥＣＵ２００とを備える。そのため、例えば乗員や積載した荷物の配置によって重心位置Ｇが変化した場合であっても、サスペンション部材の位置を車幅方向に調節してトレッドの中心を重心位置Ｇに近づけることができる。したがって、重心位置Ｇに偏りがある車両における制動時の安定性をより向上させることができる。また、サスペンション部材を車幅方向に変位させることで、重心位置Ｇの偏りに起因して車両の制動時に発生する偏向ヨーモーメントを低減しているため、従来の構成に比べてより簡単な構成で車両の制動時における安定性を高めることができる。
【００５８】
また、本実施形態に係るサスペンション装置１において、変位部４２は、重心位置Ｇの偏りによって生じるサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間の荷重差を利用してサスペンション部材を車幅方向に変位させている。そのため、サスペンション部材の位置を車幅方向に変位させるための駆動機構を設けることなくサスペンション部材を車幅方向に変位させることができる。したがって、重心位置Ｇの変化に追従したサスペンション部材の車幅方向の位置調節を、製造コストの上昇を抑えながら実現することができる。
【００５９】
また、変位部４２は、一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間の荷重差に応じたサスペンション部材の変位を許容する状態と抑制する状態とを切り替え可能な変位許容部４４を有する。そして、ＥＣＵ２００が変位許容部４４の状態を切り替えている。そのため、例えば車両に横加速度がかかる可能性が高い状況では、変位許容部４４を抑制状態として車体１０１の車幅方向の変位を防ぎ、車両に横加速度がかかる可能性が低い状況では、変位許容部４４を許容状態として重心位置Ｇの変化に柔軟に対応することができる。例えば、ＥＣＵ２００は、車速が所定のしきい値を超えた場合に変位許容部４４を抑制状態に切り替える。これにより、車両の操舵安定性の低下を防ぎながら車両の制動時の安定性を向上させることができる。
【００６０】
なお、上述した変位許容部４４では、主にシリンダ４６、ピストンロッド４７、作動液迂回路４８、およびバルブ４９が車体１０１と車軸４０の変位ロック機構として機能し、主にコイルスプリング４７ｂ、および空気室４６ｃがばね定数を変更可能なばね要素として機能しているが、変位許容部４４の構成は特にこれに限定されず、変位ロック機構とばね要素とを備えた従来公知の他の構成を採用することができる。
【００６１】
（実施形態３）
実施形態３に係るサスペンション装置１は、変位部４２がサスペンション部材を車幅方向に変位させるためのアクチュエータを備えている。以下、本実施形態について説明する。なお、実施形態１または２と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。
【００６２】
図６（Ａ）は、実施形態３に係るサスペンション装置の構成を説明するための模式図であり、図６（Ｂ）は、横加速度と接地荷重左右差との関係を示す図である。図７は、実施形態３に係るサスペンション装置の制御を示すフローチャートである。図６（Ａ）に示すように、本実施形態に係るサスペンション装置１は、サスペンション部材としてのサブフレーム３０と、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌを回転自在に支持するナックル（図示せず）と、ナックルおよびサブフレーム３０に連結されるサスペンションアーム２０とを備える。また、サスペンション装置１は、サブフレーム３０を車体１０１に対して車幅方向に変位可能に連結する変位部４２と、変位部４２を制御するＥＣＵ２００とを備える。
【００６３】
変位部４２は、サブフレーム３０を車幅方向に変位させるためのものであり、本実施形態では、変位部４２はサブフレーム３０を車幅方向に変位させるためのアクチュエータ６０を有する。アクチュエータ６０は、サブフレーム３０に連結された本体部６２と、車体１０１に連結されるとともに本体部６２に挿通されたロッド６４とを備える。アクチュエータ６０は、電磁モータなどにより本体部６２に対してロッド６４を車幅方向に変位させることができる。したがって、本実施形態に係るサスペンション装置１では、アクチュエータ６０を介してサブフレーム３０が車体１０１に取り付けられることで、サスペンション部材であるサブフレーム３０が車体１０１に対して車幅方向に位置を調節可能となっている。
【００６４】
ＥＣＵ２００は、変位部４２によるサブフレーム３０の変位を制御する。本実施形態では、ＥＣＵ２００は、アクチュエータ６０の駆動を制御することで、車両の重心位置Ｇに基づいてサブフレーム３０の変位を制御する。
【００６５】
また、本実施形態では、ＥＣＵ２００が車両の重心位置Ｇの車幅方向における偏りを次のようにして算出する。すなわち、ＥＣＵ２００は、右車輪１０２Ｒの接地荷重を検知する接地荷重センサ７０Ｒで検知された右車輪１０２Ｒの接地荷重Ｗｒと、左車輪１０２Ｌの接地荷重を検知する接地荷重センサ７０Ｌで検知された左車輪１０２Ｌの接地荷重Ｗｌとを取得する。ここで、左右輪の接地荷重には、車両の重心位置Ｇが左右輪の中心線Ｎからずれることで差が生じ得る。また、左右輪の接地荷重には、路面の傾斜や旋回にともなう荷重移動によっても差が生じ得る。
【００６６】
そこで、ＥＣＵ２００は、車体１０１にかかる横加速度を検知する横加速度センサ７２で検知された横加速度αを取得する。そして、ＥＣＵ２００は、左右輪の接地荷重差Ｗｒ−Ｗｌから、横加速度αにより推定される路面傾斜や旋回に基づく接地荷重差を差し引いて、重心位置Ｇのずれに基づく接地荷重差を抽出する。そして、重心位置Ｇのずれに基づく接地荷重差から重心位置Ｇのずれ量を取得し、このずれ量をアクチュエータ６０の変位目標値としてアクチュエータ６０を駆動して、重心位置Ｇがトレッドの中心に近づくように車体１０１とサブフレーム３０の相対位置を調節する。
【００６７】
以下、図７のフローチャートを参照しながらＥＣＵ２００によるサブフレーム３０の変位制御について説明する。この制御フローは、例えばイグニッションがオンされると所定の時間間隔で継続的に実行される。まず、ＥＣＵ２００は、ＲＯＭに記憶されている右車輪１０２Ｒの接地荷重Ｗｒ、左車輪１０２Ｌの接地荷重Ｗｌ、および横加速度αを削除する（ステップ１０１：以下Ｓ１０１と略記する。他のステップも同様）。
【００６８】
続いて、ＥＣＵ２００は、右車輪１０２Ｒの接地荷重Ｗｒ、左車輪１０２Ｌの接地荷重Ｗｌ、および横加速度αを所定の間隔で繰り返しサンプリングしてＲＯＭに記憶する（Ｓ１０２）。接地荷重Ｗｒ，Ｗｌおよび横加速度αは、路面アンジュレーション（路面の起伏）などの影響で変動するため、時間平均をとったりローパスフィルタで変動成分をある程度除去してサンプリングする。所定時間が経過した後、図６（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ２００は記憶された情報から左右輪の接地荷重差Ｗｒ−Ｗｌと横加速度αの回帰直線ＲＬを最小二乗法などで計算して、その切片を求める（Ｓ１０３）。
【００６９】
回帰直線ＲＬは、傾きをＣ、ｙ切片をΔＷとすると、以下の式（４）で表すことができる。なお、ｙ軸が接地荷重左右差（Ｗｒ−Ｗｌ）であり、ｘ軸が横加速度αである。
ｙ＝Ｃ・α＋ΔＷ ・・・（４）
【００７０】
回帰直線ＲＬのｙ切片ΔＷは、横加速度αが０のときの接地荷重差であるから、重心位置Ｇのずれに基づく左右輪の接地荷重差に相当する。したがって、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２ＬのトレッドをＴとすると、重心位置Ｇのずれ量Ｇｄ（重心位置の車幅方向における偏り）は、以下の式（５）で表すことができる。
Ｇｄ＝ΔＷ／（Ｗｒ＋Ｗｌ）・Ｔ／２ ・・・（５）
【００７１】
ＥＣＵ２００は、上記式（５）に基づいて重心位置Ｇのずれ量Ｇｄを算出し、算出されたずれ量Ｇｄをアクチュエータ６０の変位目標値として用い、アクチュエータ６０を駆動して車体１０１とサブフレーム３０とを車幅方向に相対変位させて（Ｓ１０４）、本フローを終了する。ＥＣＵ２００は、以上のプロセスを繰り返すことで、トレッドの中心が重心位置Ｇに近づけられた状態を保つことができる。なお、ＥＣＵ２００は、例えばＲＯＭに予め記憶されている、左右輪の接地荷重差ΔＷと重心位置Ｇのずれ量Ｇｄとが対応付けられたマップを用いることで、接地荷重差ΔＷからずれ量Ｇｄを取得してもよい。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態に係るサスペンション装置１では、変位部４２がアクチュエータ６０を有し、アクチュエータ６０によってサスペンション部材を車幅方向に変位させている。そして、サスペンション部材を車幅方向に変位させることで、重心位置Ｇの偏りに起因して車両の制動時に発生する偏向ヨーモーメントを低減している。そのため、従来に比べてより簡単な構成で車両の制動時における安定性を高めることができる。また、アクチュエータ６０によってサスペンション部材を車幅方向に変位させているため、重心位置Ｇが変化した場合であっても変化した重心位置Ｇに合わせてサスペンション部材の位置を変位させることができる。そのため、車両の制動時における安定性をより高めることができる。
【００７３】
また、ＥＣＵ２００は、接地荷重センサ７０Ｒ，７０Ｌで検知された左右輪の接地荷重と、横加速度センサ７２で検知された横加速度とを用いて車両の重心位置Ｇの車幅方向における偏りを取得し、取得した偏りに応じてアクチュエータ６０を駆動している。具体的には、ＥＣＵ２００は、接地荷重センサ７０Ｒ，７０Ｌで検知された左右輪の接地荷重差から横加速度αに基づいて推定される左右輪の接地荷重差を差し引くことで、重心位置Ｇのずれに基づく接地荷重差を抽出して、重心位置Ｇのずれ量を算出している。そのため、サブフレーム３０の車幅方向の中心線Ｎ、すなわち車輪１０２のトレッドの中心線と重心位置Ｇとのずれを高精度に補正することができる。
【００７４】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態および変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態および変形例同士の組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【００７５】
１ サスペンション装置、 ３０ サブフレーム、 ４０ 車軸、 ４２ 変位部、 ４３Ｒ，４３Ｌ サスペンションばね、 ４４ 変位許容部、 ６０ アクチュエータ、 ７０Ｒ，７０Ｌ 接地荷重センサ、 ７２ 横加速度センサ、 １００ 車両、 １０１ 車体、 １０２Ｒ 右車輪、 １０２Ｌ 左車輪、 ２００ ＥＣＵ、 Ｇ 重心位置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション装置を構成するサスペンション部材と、当該サスペンション部材を備えたサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には制動時の安定性が求められる。これに対し、例えば特許文献１には、車両重心の左右方向のずれに起因して制動時に生じる車両の偏向を、左右輪に付与する制動力の差、あるいは前後輪の操舵により発生させるヨーモーメントによって低減する方法が開示されている。この方法では、車両の直進制動時の減速度を取得し、取得した減速度に応じて車両重心のずれによるヨーモーメントの低減に必要なヨーモーメントを求め、得られたヨーモーメントが発生するように左右輪に制動力差を付与し、あるいは前後輪を操舵していた。
【０００３】
また、特許文献２には、左側の前後輪の制動力の和と右側の前後輪の制動力の和とが均等になるように各車輪に制動力を配分することで、直進制動時のヨーモーメントの発生を回避する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０３７２５９号公報
【特許文献２】特開平０５−２６２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示された方法では、左右輪の制動力を異ならせる構成、前後輪を運転者の操舵とは独立に転舵可能とする構成、車両の減速度に応じて発生させる左右輪の制動力差あるいは舵角を制御する構成等が必要であった。また、特許文献２に開示された方法では、各車輪にそれぞれ独自の比率で制動力を配分する構成が必要であった。したがって、従来の方法では、その方法を実現するための構成が複雑であるという課題があった。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のサスペンション部材は、車輪が連結されるとともに、車体に連結されるサスペンション部材であって、車両の重心位置に基づいて車体に対して車幅方向に位置を調節可能であることを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる。
【０００９】
本発明の他の態様はサスペンション装置である。このサスペンション装置は、上述した態様のサスペンション部材と、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させるための変位部と、前記変位部による前記サスペンション部材の変位を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。この態様によっても重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる。
【００１０】
上記態様において、左右輪に対応して前記サスペンション部材と車体との間に設けられた一対のサスペンションばねを備え、前記変位部は、車両の重心位置の車幅方向における偏りによって生じる前記一対のサスペンションばね間の荷重差を用いて、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させてもよい。この態様によれば、重心位置の変化に追従したサスペンション部材の車幅方向の位置調節を、製造コストの上昇を抑えながら実現することができる。
【００１１】
また、上記態様において、前記変位部は、前記一対のサスペンションばね間の荷重差に応じた前記サスペンション部材の車幅方向の変位を許容する状態と抑制する状態とを切り替え可能な変位許容部を有し、前記制御部は、前記変位許容部の状態を切り替えて前記サスペンション部材の変位を制御してもよい。この態様によれば、車両の操舵安定性の低下を防ぎながら車両の制動時の安定性を向上させることができる。
【００１２】
また、上記態様において、前記制御部は、車速が所定のしきい値を超えた場合に前記変位許容部を前記抑制する状態に切り替えてもよい。この態様によれば、車両の操舵安定性の低下を防ぎながら車両の制動時の安定性を向上させることができる。
【００１３】
また、上記態様において、前記変位部は、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させるためのアクチュエータを有し、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を制御して前記サスペンション部材の変位を制御してもよい。この態様によれば、重心位置が変化した場合であっても変化した重心位置に合わせてサスペンション部材の位置を変位させることができる。
【００１４】
また、上記態様において、前記制御部は、左右輪それぞれの接地荷重を検知する接地荷重センサで検知された左右輪の接地荷重と、車両にかかる横加速度を検知する横加速度センサで検知された横加速度とを用いて車両の重心位置の車幅方向における偏りを取得し、取得した偏りに応じて前記アクチュエータの駆動を制御してもよい。この態様によれば、サスペンション部材の車幅方向の中心と重心位置とのずれを高精度に補正することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性をより簡単な構成で向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）、および図１（Ｂ）は、実施形態１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置の概略平面図である。
【図２】図２（Ａ）、および図２（Ｂ）は、サブフレームの位置を車体に対して車幅方向に調節可能としたことによる作用効果を説明するための模式図である。
【図３】図３（Ａ）、および図３（Ｂ）は、変形例１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置の概略平面図である。
【図４】図４（Ａ）、および図４（Ｂ）は、実施形態２に係るサスペンション装置の構成を説明するための模式図である。
【図５】変位許容部の主要部分の構成を示す概略図である。
【図６】図６（Ａ）は、実施形態３に係るサスペンション装置の構成を説明するための模式図であり、図６（Ｂ）は、横加速度と接地荷重左右差との関係を示す図である。
【図７】実施形態３に係るサスペンション装置の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１８】
（実施形態１）
図１（Ａ）、および図１（Ｂ）は、実施形態１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置の概略平面図である。図１（Ａ）は、サスペンション装置が右ハンドル車の車体に連結された状態を示し、図１（Ｂ）は、サスペンション装置が左ハンドル車の車体に連結された状態を示している。なお、図１（Ａ）、および図１（Ｂ）に示すサスペンション装置は、サブフレーム方式のサスペンション装置であって、前輪側に設けられた状態を示している。また、図１（Ｂ）では、サスペンションアーム、ナックルおよび車輪の図示を省略している。以下では、主に図１（Ａ）を参照して本実施形態に係るサスペンション装置について説明する。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態に係るサスペンション装置１は、車体に対して車輪を懸架するためのものであり、主な構成としてナックル１０、サスペンションアーム２０、およびサスペンション部材としてのサブフレーム３０を備える。
【００２０】
ナックル１０は、右車輪１０２Ｒ、および左車輪１０２Ｌ（以下適宜、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌを総称して車輪１０２と称する）を回転自在に支持する部材である。ナックル１０は、右車輪１０２Ｒ、および左車輪１０２Ｌのそれぞれに対応して１つずつ設けられている。ナックル１０の中央部には車輪１０２を支持するアクスルハブ（図示せず）が連結され、ナックル１０によりアクスルハブが回転可能に支持されている。
【００２１】
サスペンションアーム２０は、車幅方向外側に延びる端部がボールジョイント等を介してナックル１０に連結され、車幅方向内側、すなわち車体側に延びる端部がサブフレーム３０に連結されている。
【００２２】
サブフレーム３０は、車輪１０２が連結されるとともに、車体に連結される部材である。具体的には、サブフレーム３０の車幅方向両端部にサスペンションアーム２０が連結されており、このサスペンションアーム２０とサスペンションアーム２０に連結されたナックル１０とを介して車輪１０２がサブフレーム３０に連結されている。また、サブフレーム３０には、例えば車幅方向両端部に、サブフレーム３０の車体への連結に用いられる連結孔３２が設けられている。本実施形態では、サブフレーム３０の車幅方向両端部に連結孔３２がそれぞれ２つずつ設けられており、各端部において２つの連結孔３２の一方が車両前方側に設けられ、他方が車両後方側に設けられている。また、車体側の部材であるサイドメンバ１０４には、サブフレーム３０の連結孔３２に対応する位置に、連結孔１０６が設けられている。サブフレーム３０は、連結孔３２がサイドメンバ１０４に設けられた連結孔１０６と重なるように配置され、連結孔３２および連結孔１０６にボルト等の締結部材（図示せず）が挿通されることによって、車体のサイドメンバ１０４に連結される。
【００２３】
ここで、サブフレーム３０に設けられた複数の連結孔３２は、それぞれ長孔であり、長孔の長手方向が車幅方向に平行になるように設けられている。したがって、本実施形態に係るサブフレーム３０は、車体に対して車幅方向に位置を調節可能である。図１（Ａ）に示す状態では、サブフレーム３０が車体に対して車幅方向右寄りに位置している。そのため、車両前後方向に延びる幾何的な車体の中心線Ｍに対して、車両前後方向に延びるサブフレーム３０の中心線Ｎが車幅方向右側に位置している。なお、サブフレームの中心線Ｎは、右車輪１０２Ｒと左車輪１０２Ｌの中心間距離であるトレッドの中心線に相当する。車体に対するサブフレーム３０の位置の車幅方向変位量は、例えば中心線Ｍと中心線Ｎとの距離が１０ｍｍ〜２０ｍｍとなる量である。
【００２４】
このように、サブフレーム３０の位置を車体に対して車幅方向に調節可能とすることで、次のような作用効果を奏することができる。図２（Ａ）、および図２（Ｂ）は、サブフレームの位置を車体に対して車幅方向に調節可能としたことによる作用効果を説明するための模式図である。図２（Ａ）は、重心位置が車幅方向右側に偏った車両において車体の中心線Ｍとサブフレーム３０の中心線Ｎとが一致した従来の構成を示している。図２（Ｂ）は、重心位置が車幅方向右側に偏った車両においてサブフレーム３０の中心線Ｎが車体の中心線Ｍよりも車両の重心位置寄りに配置された本実施形態の構成を示している。
【００２５】
車両は、その構造上あるいは乗車する人員や積載する荷物の配置等に起因して、重心位置が幾何的な車体中心から車幅方向にずれる場合がある。例えば、一般に右ハンドル車では重心位置は右寄りとなり、左ハンドル車では重心位置は左寄りとなる。図２（Ａ）に示す従来の構成では、車両１００の重心位置Ｇが車幅方向右側に偏っている。また、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌが車体の中心線Ｍに対して均等に配置されており、車体の中心線Ｍとトレッドの中心線Ｎとが一致している。このように、重心位置Ｇが車体の中心線Ｍから右側にずれ、かつトレッドの中心線Ｎが車体の中心線Ｍと一致した状態では、右車輪１０２Ｒから重心位置Ｇまでの車幅方向距離ａが、左車輪１０２Ｌから重心位置Ｇまでの車幅方向距離ｂよりも小さくなる。したがって、右車輪１０２Ｒの制動力によって重心周りに発生するヨーモーメントＹＭＲのアーム長が左車輪１０２Ｌの制動力によって重心周りに発生するヨーモーメントＹＭＬのアーム長よりも短くなるため、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌに同じ大きさの制動力が発生した際にヨーモーメントＹＭＲがヨーモーメントＹＭＬよりも小さくなる。その結果、車両１００を左方向に偏向させるヨーモーメントが発生し、車両１００が左方向（図２（Ａ）中の矢印ｃ方向）に偏向してしまう。
【００２６】
これに対し、本実施形態では、サブフレーム３０の位置を車体に対して車幅方向に調節して、図２（Ｂ）に示すように、トレッドの中心線Ｎを車体の中心線Ｍよりも重心位置Ｇに近づけている。これにより、右車輪１０２Ｒから重心位置Ｇまでの車幅方向距離ａと、左車輪１０２Ｌから重心位置Ｇまでの車幅方向距離ｂとの差を小さくすることができ、したがって、右車輪１０２Ｒの制動力によるヨーモーメントＹＭＲのアーム長と左車輪１０２Ｌの制動力によるヨーモーメントＹＭＬのアーム長との差を小さくすることができる。その結果、ヨーモーメントＹＭＲとヨーモーメントＹＭＬとの差が小さくなるため、車両１００が左方向に偏向してしまうことを抑制することができる。
【００２７】
図１（Ａ）に示すように、サブフレーム３０の車幅方向右側の端部には位置決め孔３４ａが、車幅方向左側の端部には位置決め孔３４ｂがそれぞれ配置されている。また、車幅方向右側のサイドメンバ１０４には位置決めピン１０８ａが、車幅方向左側のサイドメンバ１０４には位置決めピン１０８ｂがそれぞれ配置されている。位置決め孔３４ａ，３４ｂおよび位置決めピン１０８ａ，１０８ｂは、位置決め孔３４ａと位置決め孔３４ｂの車幅方向の間隔が位置決めピン１０８ａと位置決めピン１０８ｂの車幅方向の間隔よりも大きくなるように配置されている。このような構成において、図１（Ａ）に示すように、サブフレーム３０の中心線Ｎが車体の中心線Ｍよりも右側に位置するようにサブフレーム３０をサイドメンバ１０４に取り付ける場合には、位置決め孔３４ａに位置決めピン１０８ａが挿入されて、サブフレーム３０とサイドメンバ１０４の位置決めがなされる。一方、図１（Ｂ）に示すように、サブフレーム３０の中心線Ｎが車体の中心線Ｍよりも左側に位置するようにサブフレーム３０をサイドメンバ１０４に取り付ける場合には、位置決め孔３４ｂに位置決めピン１０８ｂが挿入されて、サブフレーム３０とサイドメンバ１０４の位置決めがなされる。
【００２８】
また、サブフレーム３０には、ステアリング装置５０のステアリングラック５２を連結するための連結孔３６が設けられており、ステアリングラック５２が連結されている。ステアリングラック５２には、ステアリングホイール（図示せず）から延びるステアリングシャフト５４が連結されている。ステアリングラック５２のラックエンドには、タイロッド５６（ステアリングロッド）の一端が連結されている。タイロッド５６の他端はナックル１０に接続されている。ステアリングホイールから入力される操舵トルクは、ステアリングシャフト５４を介してステアリングラック５２に伝達され、ステアリングラック５２においてステアリングホイールの回転運動が車幅方向の直線運動に変換されて、タイロッド５６に伝達される。そして、タイロッド５６の運動によってナックル１０が揺動し、キングピン軸を中心に車輪１０２が転舵される。
【００２９】
また、サスペンション装置１は、下端部がナックル１０に連結され、上端部が車体に連結されたショックアブソーバと、ショックアブソーバの周囲に設けられたコイルスプリング（サスペンションばね）とを備える（ともに図示せず）。
【００３０】
車体に対するサブフレーム３０の車幅方向の調節は、例えば次のように実施することができる。すなわち、上述のように一般に右ハンドル車では重心位置は右寄りとなり、左ハンドル車では重心位置は左寄りとなる。そこで、サスペンション装置１の組み付け工程において、ハンドル位置に合わせてサブフレーム３０を右寄りあるいは左寄りに組み付けることができる。図１（Ａ）では、右ハンドル車においてサブフレーム３０が右寄りに連結されている。図１（Ｂ）では、左ハンドル車においてサブフレーム３０が左寄りに連結されている。なお、図１（Ｂ）に示すサスペンション装置１は、サブフレーム３０が左寄りに連結され、位置決め孔３４ｂに位置決めピン１０８ｂが連結され、ステアリングシャフト５４がステアリングラック５２に左寄りに連結されている点以外は、図１（Ａ）に示すサスペンション装置１と同様の構造を有するため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係るサブフレーム３０は、車両の重心位置Ｇに基づいて車体に対して車幅方向にその位置が調節されている。これにより、トレッドの中心線Ｎを車体の中心線Ｍよりも重心位置Ｇに近づけることができるため、右車輪１０２Ｒの制動力によって重心周りに発生するヨーモーメントＹＭＲと左車輪１０２Ｌの制動力によって重心周りに発生するヨーモーメントＹＭＬとの差を小さくすることができる。その結果、制動時に車両１００が重心位置Ｇの偏りによって偏向してしまうことを防ぐことができる。すなわち、本実施形態では、サブフレーム３０の車幅方向の位置を調節可能とし、ヨーモーメントのアーム長の左右差を小さくすることで車両の直進制動時の偏向を抑制している。したがって、従来に比べてより簡単な構成で、重心位置に偏りがある車両における制動時の安定性を向上させることができる。
【００３２】
（変形例１）
実施形態１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置１には、次のような変形例を挙げることができる。図３（Ａ）、および図３（Ｂ）は、変形例１に係るサスペンション部材を備えたサスペンション装置の概略平面図である。図３（Ａ）は、サスペンション装置が右ハンドル車の車体に連結された状態を示し、図３（Ｂ）は、サスペンション装置が左ハンドル車の車体に連結された状態を示している。なお、図３（Ｂ）では、サスペンションアーム、ナックルおよび車輪の図示を省略している。また、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００３３】
図３（Ａ）、および図３（Ｂ）に示すように、変形例１に係るサスペンション部材としてのサブフレーム３０では、自身の中心軸からずれた位置に貫通孔を有する偏心マウントブッシュ３８が、平面視略真円状の連結孔３２に圧入されている。図３（Ａ）に示すように、サブフレーム３０の位置を車幅方向右寄りとする場合には、偏心マウントブッシュ３８は、貫通孔が連結孔３２の中心軸よりも左寄りに位置するようにして連結孔３２に圧入される。そして、偏心マウントブッシュ３８の貫通孔とサイドメンバ１０４の連結孔１０６とが位置合わせされて、偏心マウントブッシュ３８の貫通孔およびサイドメンバ１０４の連結孔１０６にボルト等の締結部材が挿通されることによって、サイドメンバ１０４にサブフレーム３０が連結される。一方、図３（Ｂ）に示すように、サブフレーム３０の位置を車幅方向左寄りとする場合には、偏心マウントブッシュ３８は、貫通孔が連結孔３２の中心軸よりも右寄りに位置するようにして連結孔３２に圧入される。そして、偏心マウントブッシュ３８の貫通孔とサイドメンバ１０４の連結孔１０６とが位置合わせされ、締結部材が挿通されることによって、サイドメンバ１０４にサブフレーム３０が連結される。
【００３４】
以上説明した変形例１の構成によっても実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、本変形例では偏心マウントブッシュ３８によってサブフレーム３０とサイドメンバ１０４の位置決めが可能である。そのため、位置決め孔３４ａ，３４ｂと位置決めピン１０８ａ，１０８ｂを省略することができる。
【００３５】
（実施形態２）
実施形態２に係るサスペンション装置１は、サスペンション部材を車幅方向に変位させるための変位部と、変位部による変位を制御する制御部と、を備える。以下、本実施形態について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。
【００３６】
図４（Ａ）、および図４（Ｂ）は、実施形態２に係るサスペンション装置の構成を説明するための模式図である。図４（Ａ）に示すサスペンション装置１は、サスペンション部材としての車軸４０を有するリジッドサスペンション装置であり、図４（Ｂ）に示すサスペンション装置１は、サスペンション部材としてのサブフレーム３０を有するサブフレーム方式のサスペンション装置である。以下、主に図４（Ａ）を参照しながら本実施形態に係るサスペンション装置１について説明する。
【００３７】
図４（Ａ）に示すように、本実施形態に係るサスペンション装置１は、主な構成として両端部に車輪１０２が連結された車軸４０と、車軸４０を車体１０１に対して車幅方向に変位可能に連結する変位部４２と、変位部４２を制御するＥＣＵ２００（制御部）とを備える。また、サスペンション装置１は、一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌを備える。
【００３８】
一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌは、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌに対応して車軸４０と車体１０１との間に設けられている。本実施形態では、サスペンションばね４３Ｒが右車輪１０２Ｒに対応して設けられ、その上端部が車体１０１に連結され、その下端部が車軸４０の右側の端部に連結されている。また、サスペンションばね４３Ｌが左車輪１０２Ｌに対応して設けられ、その上端部が車体１０１に連結され、その下端部が車軸４０の左側の端部に連結されている。サスペンションばね４３Ｒおよびサスペンションばね４３Ｌは、それぞれの上端部の車幅方向の間隔がそれぞれの下端部の車幅方向の間隔よりも狭くなるように配置されている。したがって、サスペンションばね４３Ｒおよびサスペンションばね４３Ｌは、車両前後方向から見てハの字状に配置されている。
【００３９】
変位部４２は、サスペンション部材を車幅方向に変位させるためのものである。本実施形態では、変位部４２は変位許容部４４を有する。変位許容部４４は、車体１０１に対する車軸４０の車幅方向の変位を許容、抑制することができる部材であり、一端が車体１０１に連結され、他端が車軸４０に連結されている。図５は、変位許容部の主要部分の構成を示す概略図である。図５に示すように、変位許容部４４は、連結部４５ａ，４５ｂと、シリンダ４６と、ピストンロッド４７と、作動液迂回路４８と、バルブ４９とを有する。連結部４５ａは車体１０１に連結され、連結部４５ｂは車軸４０に連結されている。また、連結部４５ａにはシリンダ４６が連結され、連結部４５ｂにはピストンロッド４７が連結されている。ピストンロッド４７は、シリンダ４６に進退可能に挿入されており、ピストンロッド４７の先端に設けられたピストン４７ａによってシリンダ４６の内部が第１室４６ａと第２室４６ｂとに区画されている。また、シリンダ４６には、作動液迂回路４８を介して空気室４６ｃ（アキュムレータ）が連結されている。第１室４６ａおよび第２室４６ｂには、作動液が充填されている。空気室４６ｃには、空気室４６ｃの内圧に応じた量の作動液を収容することができる。空気室４６ｃは、内圧の調節によって作動液の収容容積を変更可能であり、空気ばね室（ばね要素）として機能させることができる。空気室４６ｃの内圧調節は、例えば後述するＥＣＵ２００によって実施される。また、第２室４６ｂには、コイルスプリング４７ｂが収容されている。コイルスプリング４７ｂは、ピストンロッド４７の外周においてピストンロッド４７と同軸的に配置されており、一端がピストン４７ａに当接し、他端が第２室４６ｂの内壁面に当接している。また、シリンダ４６には、第１室４６ａと第２室４６ｂとを、ピストン４７ａを迂回して連通する作動液迂回路４８が設けられている。作動液迂回路４８の途中には、バルブ４９が設けられている。バルブ４９は、例えば非通電状態にある場合に閉弁状態とされ、規定の制御電流の供給を受けて開弁状態とされる常閉型電磁制御弁である。
【００４０】
このような構成において、バルブ４９が開状態で、車体１０１と車軸４０の変位によって車体１０１に連結された連結部４５ａと車軸４０に連結された連結部４５ｂとが近づく方向に変位した場合、ピストンロッド４７がシリンダ４６内に進入する。ピストンロッド４７がシリンダ４６内に進入すると、ピストン４７ａの変位によって第１室４６ａの容積が小さくなり、第２室４６ｂの容積が大きくなる。第１室４６ａ内の作動液は、容積の変化にともなって作動液迂回路４８を経由して第２室４６ｂに移動する。一方、バルブ４９が開状態で、車体１０１と車軸４０の変位によって連結部４５ａと連結部４５ｂとが離れる方向に変位した場合、ピストンロッド４７がシリンダ４６内から退出し、第１室４６ａの容積が大きくなり、第２室４６ｂの容積が小さくなる。第２室４６ｂ内の作動液は、容積の変化にともなって作動液迂回路４８を経由して第１室４６ａに移動する。ピストンロッド４７の進入にともなうシリンダ４６内の容積減少は、作動液の一部がシリンダ４６から空気室４６ｃへ流入することにより補償され、ピストンロッド４７の退出にともなうシリンダ４６内の容積増加は、作動液の一部が空気室４６ｃからシリンダ４６へ流入することにより補償される。バルブ４９が閉状態である場合は、作動液迂回路４８を経由した作動液の移動が抑制されるため、ピストンロッド４７とシリンダ４６の相対変位が抑制される。そのため、車体１０１と車軸４０の車幅方向の相対変位が抑制される。
【００４１】
したがって、本実施形態に係るサスペンション装置１では、変位許容部４４を介して車軸４０が車体１０１に取り付けられることで、サスペンション部材である車軸４０の位置を車体１０１に対して車幅方向に調節可能となっている。そして、変位許容部４４は、バルブ４９の開閉状態を切り替えることで、車体１０１に対する車軸４０の車幅方向の変位を許容する状態と抑制する状態とを切り替え可能である。
【００４２】
ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成される電子制御ユニットであり、変位部４２による車軸４０の変位を制御する。ＥＣＵ２００のＲＯＭには、各種のプログラムやデータ等が記憶されている。なお、ＥＣＵ２００は、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。ＥＣＵ２００は、変位許容部４４のバルブ４９の開閉状態、および空気室４６ｃの内圧を制御し、これにより変位許容部４４の状態を切り替えて車軸４０の変位を制御する。
【００４３】
このような構成のサスペンション装置１を備えた車両において、図４（Ａ）に示すように、例えば重心位置Ｇが幾何的な車体１０１の中心線Ｍよりも左側にある場合、サスペンションばね４３Ｒによって生じるばね荷重ｒよりもサスペンションばね４３Ｌによって生じるばね荷重ｌの方が大きくなる。そのため、サスペンションばね４３Ｒとサスペンションばね４３Ｌとによって、重力ｇとつり合う上方向の分力Ｆｚと、右方向の分力Ｆｙとが生じる。したがって、車体１０１には車体１０１を右方向に変位させようとする分力Ｆｙがかかる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、この右方向の分力Ｆｙを利用して車体１０１を右方向に移動させることで、トレッドの中心と重心位置Ｇとを近づけることとした。ここで、右方向の分力Ｆｙは、車体１０１の中心線Ｍからの重心位置Ｇのずれ量、すなわち重心オフセット量をｅとし、車体１０１の横変位量をｙとすると、以下の式（１）で表すことができる。
【００４５】
【数１】
【００４６】
なお、式（１）における重心オフセットに対する分力の感度と、車体の横変位に対する分力の感度は、サスペンション装置１の構成や車両諸元から決定することができる。
【００４７】
ここで、変位許容部４４のシリンダとピストンとで１つのばねが構成されているとみなした場合、変位許容部４４の空気室４６ｃの容積とコイルスプリング４７ｂのばね定数とにより、このばねのばね定数ｋを変更することで、分力Ｆｙによる車体１０１の変位量を調節することができる。すなわち、分力Ｆｙとその反力とは、力の釣り合いから以下の式（２）で表すことができる。
Ｆｙ＝ｋ・ｙ ・・・（２）
【００４８】
これを式（１）に組み込むと、ばね定数ｋが以下の式（３）で表される値となったときに、ｙ＝ｅとなることが分かる。
【００４９】
【数２】
【００５０】
すなわち、変位許容部４４のばね定数ｋを式（３）に示す値となるように調節することで、車体１０１の横変位量ｙと重心オフセット量ｅとが一致する位置で分力Ｆｙとその反力ｋ・ｙとを釣り合せることができる。言い換えれば、変位許容部４４のばね定数ｋを調節することで、重心位置Ｇの偏りによってサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間に生じる接地荷重差を利用して重心位置Ｇをトレッドの中心に近づくように変位させることができる。
【００５１】
このように、変位部４２は、車両の重心位置Ｇの車幅方向における偏りによって生じる、一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間の荷重差を用いて、車軸４０を車幅方向に変位させている。すなわち、車体１０１を持ち上げ支持する荷重の左右分力の差によって車体１０１が車幅方向に変位すること許容することで、左右輪の中心に重心位置Ｇが近づく方向に車体１０１を変位させている。これにより、重心位置Ｇと左右輪の幅方向の距離差が自己補正されて縮小し、制動中の進路偏向の原因となるヨーモーメントの発生を抑えることができる。そして、その結果、車両の制動時における安定性を向上させることができる。
【００５２】
また、ＥＣＵ２００は、車速が所定のしきい値を超えた場合に変位許容部４４を、車軸４０の車幅方向の変位を抑制する状態に切り替える。変位許容部４４が車軸４０の変位を許容する状態となっている場合、車体１０１が車輪１０２およびサスペンション装置１に対して車幅方向に変位しやすくなる。そのため、例えば車両の旋回時に重心位置Ｇに作用する遠心力によって車体１０１が左右方向に変位してしまう。特に、車速が速いほど操舵等によって車体１０１が左右方向に移動する可能性が高くなる。そこで、ＥＣＵ２００は、車速が所定のしきい値を越えた場合に変位許容部４４を抑制状態に切り替えることとした。これにより、重心位置Ｇのずれが低減された状態を維持できるとともに、車両の操舵安定性の低下を防ぐことができる。
【００５３】
なお、前記「しきい値」は、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することができる。また、変位許容部４４の許容状態と抑制状態とを切り替える基準は、車速に限定されず、例えばシフトレンジがドライブレンジである場合に抑制状態とし、他のレンジである場合に許容状態としてもよい。あるいは、車両に搭載されたナビゲーションシステムなどから車両の走行道路情報を取得して、直線道路などの車両に横加速度がかかる可能性が低い道路を車両が走行中である場合に許容状態とし、曲線道路などの車両に横加速度がかかる可能性が高い道路を車両が走行中である場合に抑制状態としてもよい。
【００５４】
本実施形態に係るサスペンション装置１は、図４（Ｂ）に示すようなサブフレーム方式のサスペンション装置であってもよい。このサスペンション装置１は、サスペンション部材としてのサブフレーム３０と、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌを回転自在に支持するナックル（図示せず）と、ナックルおよびサブフレーム３０に連結されるサスペンションアーム２０とを備える。また、サスペンション装置１は、サブフレーム３０を車体１０１に対して車幅方向に変位可能に連結する変位部４２と、変位部４２を制御するＥＣＵ２００とを備える。変位部４２は、変位許容部４４を有する。さらに、サスペンション装置１は、車体１０１に対するサブフレーム３０の車幅方向変位を許容しながらサブフレーム３０を車体１０１に連結する連結部材３９を有する。
【００５５】
また、サスペンション装置１は、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌに対応してサブフレーム３０と車体１０１との間に設けられた一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌを備える。本実施形態では、サスペンションばね４３Ｒが右車輪１０２Ｒに対応して設けられ、その上端部が車体１０１に連結され、その下端部が右車輪１０２Ｒ側のナックルに連結されている。また、サスペンションばね４３Ｌが左車輪１０２Ｌに対応して設けられ、その上端部が車体１０１に連結され、その下端部が左車輪１０２Ｌ側のナックルに連結されている。
【００５６】
図４（Ｂ）に示すサスペンション装置１では、変位許容部４４の一方の連結部がサブフレーム３０に連結されている。それ以外の変位許容部４４の構成と、サスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間の荷重差を用いたサブフレーム３０の車幅方向調節とは、図４（Ａ）に示すサスペンション装置１と同様であるため、その説明は省略する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係るサスペンション装置１は、サスペンション部材としての車軸４０あるいはサブフレーム３０を車幅方向に変位させるための変位部４２と、変位部４２によるサスペンション部材の変位を制御するＥＣＵ２００とを備える。そのため、例えば乗員や積載した荷物の配置によって重心位置Ｇが変化した場合であっても、サスペンション部材の位置を車幅方向に調節してトレッドの中心を重心位置Ｇに近づけることができる。したがって、重心位置Ｇに偏りがある車両における制動時の安定性をより向上させることができる。また、サスペンション部材を車幅方向に変位させることで、重心位置Ｇの偏りに起因して車両の制動時に発生する偏向ヨーモーメントを低減しているため、従来の構成に比べてより簡単な構成で車両の制動時における安定性を高めることができる。
【００５８】
また、本実施形態に係るサスペンション装置１において、変位部４２は、重心位置Ｇの偏りによって生じるサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間の荷重差を利用してサスペンション部材を車幅方向に変位させている。そのため、サスペンション部材の位置を車幅方向に変位させるための駆動機構を設けることなくサスペンション部材を車幅方向に変位させることができる。したがって、重心位置Ｇの変化に追従したサスペンション部材の車幅方向の位置調節を、製造コストの上昇を抑えながら実現することができる。
【００５９】
また、変位部４２は、一対のサスペンションばね４３Ｒ，４３Ｌ間の荷重差に応じたサスペンション部材の変位を許容する状態と抑制する状態とを切り替え可能な変位許容部４４を有する。そして、ＥＣＵ２００が変位許容部４４の状態を切り替えている。そのため、例えば車両に横加速度がかかる可能性が高い状況では、変位許容部４４を抑制状態として車体１０１の車幅方向の変位を防ぎ、車両に横加速度がかかる可能性が低い状況では、変位許容部４４を許容状態として重心位置Ｇの変化に柔軟に対応することができる。例えば、ＥＣＵ２００は、車速が所定のしきい値を超えた場合に変位許容部４４を抑制状態に切り替える。これにより、車両の操舵安定性の低下を防ぎながら車両の制動時の安定性を向上させることができる。
【００６０】
なお、上述した変位許容部４４では、主にシリンダ４６、ピストンロッド４７、作動液迂回路４８、およびバルブ４９が車体１０１と車軸４０の変位ロック機構として機能し、主にコイルスプリング４７ｂ、および空気室４６ｃがばね定数を変更可能なばね要素として機能しているが、変位許容部４４の構成は特にこれに限定されず、変位ロック機構とばね要素とを備えた従来公知の他の構成を採用することができる。
【００６１】
（実施形態３）
実施形態３に係るサスペンション装置１は、変位部４２がサスペンション部材を車幅方向に変位させるためのアクチュエータを備えている。以下、本実施形態について説明する。なお、実施形態１または２と同様の構成については同一の符号を付し、その説明および図示は適宜省略する。
【００６２】
図６（Ａ）は、実施形態３に係るサスペンション装置の構成を説明するための模式図であり、図６（Ｂ）は、横加速度と接地荷重左右差との関係を示す図である。図７は、実施形態３に係るサスペンション装置の制御を示すフローチャートである。図６（Ａ）に示すように、本実施形態に係るサスペンション装置１は、サスペンション部材としてのサブフレーム３０と、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２Ｌを回転自在に支持するナックル（図示せず）と、ナックルおよびサブフレーム３０に連結されるサスペンションアーム２０とを備える。また、サスペンション装置１は、サブフレーム３０を車体１０１に対して車幅方向に変位可能に連結する変位部４２と、変位部４２を制御するＥＣＵ２００とを備える。
【００６３】
変位部４２は、サブフレーム３０を車幅方向に変位させるためのものであり、本実施形態では、変位部４２はサブフレーム３０を車幅方向に変位させるためのアクチュエータ６０を有する。アクチュエータ６０は、サブフレーム３０に連結された本体部６２と、車体１０１に連結されるとともに本体部６２に挿通されたロッド６４とを備える。アクチュエータ６０は、電磁モータなどにより本体部６２に対してロッド６４を車幅方向に変位させることができる。したがって、本実施形態に係るサスペンション装置１では、アクチュエータ６０を介してサブフレーム３０が車体１０１に取り付けられることで、サスペンション部材であるサブフレーム３０が車体１０１に対して車幅方向に位置を調節可能となっている。
【００６４】
ＥＣＵ２００は、変位部４２によるサブフレーム３０の変位を制御する。本実施形態では、ＥＣＵ２００は、アクチュエータ６０の駆動を制御することで、車両の重心位置Ｇに基づいてサブフレーム３０の変位を制御する。
【００６５】
また、本実施形態では、ＥＣＵ２００が車両の重心位置Ｇの車幅方向における偏りを次のようにして算出する。すなわち、ＥＣＵ２００は、右車輪１０２Ｒの接地荷重を検知する接地荷重センサ７０Ｒで検知された右車輪１０２Ｒの接地荷重Ｗｒと、左車輪１０２Ｌの接地荷重を検知する接地荷重センサ７０Ｌで検知された左車輪１０２Ｌの接地荷重Ｗｌとを取得する。ここで、左右輪の接地荷重には、車両の重心位置Ｇが左右輪の中心線Ｎからずれることで差が生じ得る。また、左右輪の接地荷重には、路面の傾斜や旋回にともなう荷重移動によっても差が生じ得る。
【００６６】
そこで、ＥＣＵ２００は、車体１０１にかかる横加速度を検知する横加速度センサ７２で検知された横加速度αを取得する。そして、ＥＣＵ２００は、左右輪の接地荷重差Ｗｒ−Ｗｌから、横加速度αにより推定される路面傾斜や旋回に基づく接地荷重差を差し引いて、重心位置Ｇのずれに基づく接地荷重差を抽出する。そして、重心位置Ｇのずれに基づく接地荷重差から重心位置Ｇのずれ量を取得し、このずれ量をアクチュエータ６０の変位目標値としてアクチュエータ６０を駆動して、重心位置Ｇがトレッドの中心に近づくように車体１０１とサブフレーム３０の相対位置を調節する。
【００６７】
以下、図７のフローチャートを参照しながらＥＣＵ２００によるサブフレーム３０の変位制御について説明する。この制御フローは、例えばイグニッションがオンされると所定の時間間隔で継続的に実行される。まず、ＥＣＵ２００は、ＲＯＭに記憶されている右車輪１０２Ｒの接地荷重Ｗｒ、左車輪１０２Ｌの接地荷重Ｗｌ、および横加速度αを削除する（ステップ１０１：以下Ｓ１０１と略記する。他のステップも同様）。
【００６８】
続いて、ＥＣＵ２００は、右車輪１０２Ｒの接地荷重Ｗｒ、左車輪１０２Ｌの接地荷重Ｗｌ、および横加速度αを所定の間隔で繰り返しサンプリングしてＲＯＭに記憶する（Ｓ１０２）。接地荷重Ｗｒ，Ｗｌおよび横加速度αは、路面アンジュレーション（路面の起伏）などの影響で変動するため、時間平均をとったりローパスフィルタで変動成分をある程度除去してサンプリングする。所定時間が経過した後、図６（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ２００は記憶された情報から左右輪の接地荷重差Ｗｒ−Ｗｌと横加速度αの回帰直線ＲＬを最小二乗法などで計算して、その切片を求める（Ｓ１０３）。
【００６９】
回帰直線ＲＬは、傾きをＣ、ｙ切片をΔＷとすると、以下の式（４）で表すことができる。なお、ｙ軸が接地荷重左右差（Ｗｒ−Ｗｌ）であり、ｘ軸が横加速度αである。
ｙ＝Ｃ・α＋ΔＷ ・・・（４）
【００７０】
回帰直線ＲＬのｙ切片ΔＷは、横加速度αが０のときの接地荷重差であるから、重心位置Ｇのずれに基づく左右輪の接地荷重差に相当する。したがって、右車輪１０２Ｒおよび左車輪１０２ＬのトレッドをＴとすると、重心位置Ｇのずれ量Ｇｄ（重心位置の車幅方向における偏り）は、以下の式（５）で表すことができる。
Ｇｄ＝ΔＷ／（Ｗｒ＋Ｗｌ）・Ｔ／２ ・・・（５）
【００７１】
ＥＣＵ２００は、上記式（５）に基づいて重心位置Ｇのずれ量Ｇｄを算出し、算出されたずれ量Ｇｄをアクチュエータ６０の変位目標値として用い、アクチュエータ６０を駆動して車体１０１とサブフレーム３０とを車幅方向に相対変位させて（Ｓ１０４）、本フローを終了する。ＥＣＵ２００は、以上のプロセスを繰り返すことで、トレッドの中心が重心位置Ｇに近づけられた状態を保つことができる。なお、ＥＣＵ２００は、例えばＲＯＭに予め記憶されている、左右輪の接地荷重差ΔＷと重心位置Ｇのずれ量Ｇｄとが対応付けられたマップを用いることで、接地荷重差ΔＷからずれ量Ｇｄを取得してもよい。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態に係るサスペンション装置１では、変位部４２がアクチュエータ６０を有し、アクチュエータ６０によってサスペンション部材を車幅方向に変位させている。そして、サスペンション部材を車幅方向に変位させることで、重心位置Ｇの偏りに起因して車両の制動時に発生する偏向ヨーモーメントを低減している。そのため、従来に比べてより簡単な構成で車両の制動時における安定性を高めることができる。また、アクチュエータ６０によってサスペンション部材を車幅方向に変位させているため、重心位置Ｇが変化した場合であっても変化した重心位置Ｇに合わせてサスペンション部材の位置を変位させることができる。そのため、車両の制動時における安定性をより高めることができる。
【００７３】
また、ＥＣＵ２００は、接地荷重センサ７０Ｒ，７０Ｌで検知された左右輪の接地荷重と、横加速度センサ７２で検知された横加速度とを用いて車両の重心位置Ｇの車幅方向における偏りを取得し、取得した偏りに応じてアクチュエータ６０を駆動している。具体的には、ＥＣＵ２００は、接地荷重センサ７０Ｒ，７０Ｌで検知された左右輪の接地荷重差から横加速度αに基づいて推定される左右輪の接地荷重差を差し引くことで、重心位置Ｇのずれに基づく接地荷重差を抽出して、重心位置Ｇのずれ量を算出している。そのため、サブフレーム３０の車幅方向の中心線Ｎ、すなわち車輪１０２のトレッドの中心線と重心位置Ｇとのずれを高精度に補正することができる。
【００７４】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態および変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくは変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれる。上述の各実施形態および変形例同士の組合せによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【００７５】
１ サスペンション装置、 ３０ サブフレーム、 ４０ 車軸、 ４２ 変位部、 ４３Ｒ，４３Ｌ サスペンションばね、 ４４ 変位許容部、 ６０ アクチュエータ、 ７０Ｒ，７０Ｌ 接地荷重センサ、 ７２ 横加速度センサ、 １００ 車両、 １０１ 車体、 １０２Ｒ 右車輪、 １０２Ｌ 左車輪、 ２００ ＥＣＵ、 Ｇ 重心位置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪が連結されるとともに、車体に連結されるサスペンション部材であって、
車両の重心位置に基づいて車体に対して車幅方向に位置を調節可能であることを特徴とするサスペンション部材。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンション部材と、
前記サスペンション部材を車幅方向に変位させるための変位部と、
前記変位部による前記サスペンション部材の変位を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項３】
左右輪に対応して前記サスペンション部材と車体との間に設けられた一対のサスペンションばねを備え、
前記変位部は、車両の重心位置の車幅方向における偏りによって生じる前記一対のサスペンションばね間の荷重差を用いて、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させる請求項２に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
前記変位部は、前記一対のサスペンションばね間の荷重差に応じた前記サスペンション部材の車幅方向の変位を許容する状態と抑制する状態とを切り替え可能な変位許容部を有し、
前記制御部は、前記変位許容部の状態を切り替えて前記サスペンション部材の変位を制御する請求項３に記載のサスペンション装置。
【請求項５】
前記制御部は、車速が所定のしきい値を超えた場合に前記変位許容部を前記抑制する状態に切り替える請求項４に記載のサスペンション装置。
【請求項６】
前記変位部は、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させるためのアクチュエータを有し、
前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を制御して前記サスペンション部材の変位を制御する請求項２に記載のサスペンション装置。
【請求項７】
前記制御部は、左右輪それぞれの接地荷重を検知する接地荷重センサで検知された左右輪の接地荷重と、車両にかかる横加速度を検知する横加速度センサで検知された横加速度とを用いて車両の重心位置の車幅方向における偏りを取得し、取得した偏りに応じて前記アクチュエータの駆動を制御する請求項６に記載のサスペンション装置。
【請求項１】
車輪が連結されるとともに、車体に連結されるサスペンション部材であって、
車両の重心位置に基づいて車体に対して車幅方向に位置を調節可能であることを特徴とするサスペンション部材。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンション部材と、
前記サスペンション部材を車幅方向に変位させるための変位部と、
前記変位部による前記サスペンション部材の変位を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするサスペンション装置。
【請求項３】
左右輪に対応して前記サスペンション部材と車体との間に設けられた一対のサスペンションばねを備え、
前記変位部は、車両の重心位置の車幅方向における偏りによって生じる前記一対のサスペンションばね間の荷重差を用いて、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させる請求項２に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
前記変位部は、前記一対のサスペンションばね間の荷重差に応じた前記サスペンション部材の車幅方向の変位を許容する状態と抑制する状態とを切り替え可能な変位許容部を有し、
前記制御部は、前記変位許容部の状態を切り替えて前記サスペンション部材の変位を制御する請求項３に記載のサスペンション装置。
【請求項５】
前記制御部は、車速が所定のしきい値を超えた場合に前記変位許容部を前記抑制する状態に切り替える請求項４に記載のサスペンション装置。
【請求項６】
前記変位部は、前記サスペンション部材を車幅方向に変位させるためのアクチュエータを有し、
前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を制御して前記サスペンション部材の変位を制御する請求項２に記載のサスペンション装置。
【請求項７】
前記制御部は、左右輪それぞれの接地荷重を検知する接地荷重センサで検知された左右輪の接地荷重と、車両にかかる横加速度を検知する横加速度センサで検知された横加速度とを用いて車両の重心位置の車幅方向における偏りを取得し、取得した偏りに応じて前記アクチュエータの駆動を制御する請求項６に記載のサスペンション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６６６５２（Ｐ２０１２−６６６５２Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１８９１（Ｐ２０１０−２１１８９１）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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