サスペンション制御装置
【課題】 車両の横加速度に応じて車輪の輪荷重を制御し、車両の安定性を高めるようにする。
【解決手段】 車体1には横加速度Ayを検出する横加速度センサ12を設ける。横加速度センサ12は、検出信号をコントローラ14に入力する。コントローラ14は、横加速度Ayの増加中には、前輪2の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくするように、前輪側の減衰力可変ダンパ6の減衰力特性をハード側に設定し、後輪側の減衰力可変ダンパ6の減衰力特性をソフト側に設定する。また、コントローラ14は、横加速度Ayの減少中には、後輪3の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくするように、前輪側の減衰力可変ダンパ6の減衰力特性をソフト側に設定し、後輪側の減衰力可変ダンパ9の減衰力特性をハード側に設定する。
【解決手段】 車体1には横加速度Ayを検出する横加速度センサ12を設ける。横加速度センサ12は、検出信号をコントローラ14に入力する。コントローラ14は、横加速度Ayの増加中には、前輪2の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくするように、前輪側の減衰力可変ダンパ6の減衰力特性をハード側に設定し、後輪側の減衰力可変ダンパ6の減衰力特性をソフト側に設定する。また、コントローラ14は、横加速度Ayの減少中には、後輪3の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくするように、前輪側の減衰力可変ダンパ6の減衰力特性をソフト側に設定し、後輪側の減衰力可変ダンパ9の減衰力特性をハード側に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば4輪自動車等の車両に搭載され、車両の振動を緩衝するのに好適に用いられるサスペンション制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、自動車等の車両には、車体側と各車軸側との間に減衰力調整式緩衝器を設けると共に、該緩衝器による減衰力特性を、ブレーキの制動作動に伴う車両姿勢等に応じて可変に制御する構成としたサスペンション制御装置が搭載されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載されたサスペンション制御装置では、横滑り防止装置の作動時に、制動輪の輪荷重を増加し、非制動輪の輪荷重を減少させるように減衰力調整式緩衝器を制御する。これは、減衰力調整式緩衝器によって制動力を増加し、走行安定性を向上させる方法である。また、非特許文献1には、車両の横運動に応じて車両の加減速を制御し、車両の安定性を高める構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−11635号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】齋藤真二郎、山門誠、横山篤、高橋絢也、安部正人,「横運動に連係して自動減速するG-Vectoring制御試作車両の運動評価」,自動車技術会論文集,2009年5月,第40巻,第3号,p.629−634
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献1に記載されたサスペンション制御装置では、横滑り防止装置の非作動時は、減衰力調整式緩衝器の制御を行わないため、車両が不安定な走行状態になるポテンシャルは変わらない。即ち、このようなサスペンション制御装置を搭載した車両であっても、不安定な走行状態になって横滑り防止装置が作動するときの限界値は、サスペンション制御装置を搭載しない車両と同じである。このため、特許文献1のサスペンション制御装置では、このような不安定な走行状態への陥り易さを軽減する効果はない。
【0007】
また、特許文献1のサスペンション制御装置では、例えば横滑り防止装置が作動時に、ピストンロッドが伸び切っている、または縮み切っている状態であれば、減衰力を発生できない。このため、このような状態では、輪荷重を制御することができず、走行安定性を向上することができないという問題がある。
【0008】
一方、非特許文献1には、コーナリングでの車両の安定性を高めるために、車両の横運動に応じて車両の加減速を制御する構成が開示されている。しかし、非特許文献1の構成では、主として車両の減速制御しか考慮しておらず、サスペンション制御装置に対する適用は考慮されていない。
【0009】
本発明は上述した問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、車両の横加速度に応じて車輪の輪荷重を制御し、車両の安定性を高めるようにしたサスペンション制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決するために、請求項1の発明によるサスペンション制御装置は、車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記車両の横加速度の絶対値が増加中の場合は、前後加速度によらず前輪の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくし、および/または、前記車両の横加速度の絶対値が減少中の場合は、前後加速度によらず後輪の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくするように、前記輪荷重調整機構を制御する構成としたことを特徴としている。
【0011】
また、請求項5の発明によるサスペンション制御装置は、車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段とを備え、前記輪荷重調整機構は、指令電流値が大きくなるに従って前記輪荷重を増加させるように前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整し、前記制御手段は、横加速度Ay、横加加速度dAy/dt、前輪側と後輪側のピストン加速度afr,arr、チューニング制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRおよび符号関数sgnを用いて、前輪側の指令電流値IFRおよび/または後輪側の指令電流値IRRが以下の式の関係となる構成としたことを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、上述の構成により、車両の横加速度に応じて車輪の輪荷重を制御し、車両の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の第1ないし第3の実施の形態によるサスペンション制御装置が適用された4輪自動車を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1ないし第3の実施の形態によるサスペンション制御装置を示す制御ブロック図である。
【図3】図2中のコントローラによる各車輪の減衰力制御処理を示す流れ図である。
【図4】図3中のステップ6における制御判別処理を示す流れ図である。
【図5】図3中の輪荷重制御を示す流れ図である。
【図6】第1の実施の形態による前後加速度、横加速度、ピストン加速度、制御判別係数および前輪側の減衰力指令信号の時間変化を模式的に示す特性線図である。
【図7】第1の実施の形態による前後加速度、横加速度、右前輪の輪荷重および制御判別係数の時間変化を示す特性線図である。
【図8】第2の実施の形態による制御判別処理を示す流れ図である。
【図9】第2の実施の形態による前後加速度、横加速度、ピストン加速度、制御判別係数および前輪側の減衰力指令信号の時間変化を模式的に示す特性線図である。
【図10】第3の実施の形態による輪荷重制御を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態によるサスペンション装置を、例えば4輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【0015】
ここで、図1ないし図7は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は車両のボディを構成する車体で、該車体1の下側には、例えば左,右の前輪2(一方のみ図示)と左,右の後輪3(一方のみ図示)とが設けられている。
【0016】
4,4は左,右の前輪2側と車体1との間に介装して設けられた前輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置4は、左,右の懸架ばね5(以下、ばね5という)と、該各ばね5と並列になって左,右の前輪2側と車体1との間に設けられた左,右の減衰力調整式緩衝器6(以下、減衰力可変ダンパ6という)とから構成されている。
【0017】
7,7は左,右の後輪3側と車体1との間に介装して設けられた後輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置7は、左,右の懸架ばね8(以下、ばね8という)と、該各ばね8と並列になって左,右の後輪3側と車体1との間に設けられた左,右の減衰力調整式緩衝器9(以下、減衰力可変ダンパ9という)とから構成されている。
【0018】
ここで、各サスペンション装置4,7の減衰力可変ダンパ6,9は、減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成される。この減衰力可変ダンパ6,9は、車体1と車輪2,3との間の距離方向に生じる力を調整することにより、車輪2,3の輪荷重を調整する。このため、減衰力可変ダンパ6,9には、その減衰力特性をハードな特性(硬特性)からソフトな特性(軟特性)に連続的に調整するため、減衰力調整バルブとアクチュエータ(図示せず)等からなる輪荷重調整機構が付設されている。
【0019】
なお、減衰力調整バルブは、減衰力特性を必ずしも連続的に変化させる構成である必要はなく、2段階または3段階以上で断続的に調整する構成であってもよい。この減衰力調整バルブとしては、減衰力発生バルブのパイロット圧を制御する圧力制御方式や通路面積を制御する流量制御方式等、良く知られて構造を用いることができる。
【0020】
10は車体1に設けられた複数のばね上加速度センサで、該各ばね上加速度センサ10は、ばね上側となる車体1側で上,下方向の振動加速度を検出するために、左,右の前輪2側の減衰力可変ダンパ6の上端側(ロッド突出端側)近傍となる位置で車体1に取付けられると共に、後輪3側の減衰力可変ダンパ9の上端側(ロッド突出端側)近傍となる位置でも車体1に取付けられている。そして、ばね上加速度センサ10は、車両の走行中に路面状態を上,下方向の振動加速度として検出する路面状態検出器を構成し、その検出信号を後述のコントローラ14に出力する。なお、このばね上加速度センサ10は、4輪全てに設けてもよく、また、左,右の前輪2と左,右の後輪3の何れか1つの合計3個設ける構成としてもよい。また、車体1に1個のみ設け、後述する横加速度センサ12や前後加速度センサ13の値から推定してもよい。
【0021】
11は車両の各前輪2側、各後輪3側にそれぞれ設けられた複数のばね下加速度センサで、該各ばね下加速度センサ11は、左,右の前輪2側と左,右の後輪3側とで上,下方向の振動加速度を車輪毎に検出し、その検出信号を後述のコントローラ14に出力する。
【0022】
そして、ばね下加速度センサ11によるばね下(車軸)側の加速度信号は、後述のコントローラ14による演算処理(図3中のステップ4参照)において、ばね上加速度センサ10から出力されるばね上(車体1)側の加速度信号に対して減算処理される。この減算処理により、ばね上,ばね下間のピストン加速度afr,arr、即ち各ダンパ6,9の伸縮加速度が算出される。なお、ピストン加速度afrは、前輪側の減衰力可変ダンパ6の伸縮加速度であり、ピストン加速度arrは、後輪側の減衰力可変ダンパ9の伸縮加速度である。これらのピストン加速度afr,arrはピストン相対加速度ともいう。
【0023】
また、ピストン加速度afr,arrを積分することにより、各前輪2、各後輪3と車体1との間の上,下方向の相対速度、即ち各ダンパ6,9の伸縮速度が算出される。
【0024】
12は車体1に設けられた横加速度センサで、該横加速度センサ12は、車両の左,右方向に対する横加速度Ayを検出し、その検出信号を後述のコントローラ14に出力する。
【0025】
13は車体1に設けられた前後加速度センサで、該前後加速度センサ13は、例えば横加速度センサ12の近傍に配置され、車両の前,後方向に対する前後加速度Axを検出し、その検出信号を後述のコントローラ14に出力する。
【0026】
14はマイクロコンピュータ等によって構成される制御手段としてのコントローラで、該コントローラ14は、図2に示すように、入力側がばね上加速度センサ10、ばね下加速度センサ11、横加速度センサ12、前後加速度センサ13等に接続され、出力側が減衰力可変ダンパ6,9のアクチュエータ(図示せず)等に接続されている。
【0027】
コントローラ14は、ROM、RAM、不揮発性メモリ等からなる記憶部14Aを有し、この記憶部14A内には、図3〜図5に示す制御処理用のプログラム等が格納されている。そして、コントローラ14は、図3に示す各車輪の減衰力制御処理に従って各減衰力可変ダンパ6,9のアクチュエータ(図示せず)に出力すべき減衰力指令信号を指令電流値として演算処理する。各減衰力可変ダンパ6,9は、前記アクチュエータに供給された指令電流値(減衰力指令信号)に従って発生減衰力がハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御される。
【0028】
本実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような構成を有するもので、次に、コントローラ14による減衰力可変ダンパ6,9の減衰力特性を可変に制御する処理について説明する。
【0029】
まず、コントローラ14は、車両の走行時に図3に示すように、車輪毎の減衰力制御処理を実行する。即ち、図3中のステップ1では初期設定を行い、次のステップ2で時間管理を行って、ステップ3以降の制御処理を行う制御サイクルを例えば数ms程度の値に調整する。そして、ステップ3ではセンサ入力を行い、ばね上加速度センサ10、ばね下加速度センサ11、横加速度センサ12および前後加速度センサ13等からの信号を読込む。
【0030】
次のステップ4では、車輪毎のピストン加速度afr,arrおよび相対速度を演算して求める。この場合、ばね下加速度センサ11によるばね下側の加速度信号とばね上加速度センサ10によるばね上側の加速度信号とを減算処理することにより、ばね上,ばね下間のピストン加速度afr,arrが算出される。また、ピストン加速度afr,arrを積分することにより、各前輪2、各後輪3と車体1との間の上,下方向の相対速度が算出される。ピストン加速度afr,arrおよび相対速度は、ダンパの伸び側を正とし、縮み側を負として示す。
【0031】
次のステップ5では、これらの演算結果に従った減衰力指令信号を入力する。また、次のステップ6では、横加速度センサ12からの横加速度信号に基づいて、車両の横加速度Ayの絶対値が変化しているか否か、即ち車両の横加速度Ayの絶対値が増加中または減少中のいずれかの状態か否かを判別するための制御判別係数ψを演算する。具体的には、図4に示す制御判別処理を行い、横加速度Ayから制御判別係数ψを算出する。そして、ステップ7では、制御判別係数ψに基づいて、輪荷重制御を実行するか否かを判定する。横加速度Ayは、車両の左側を正とし、右側を負として示す。
【0032】
ステップ7で「YES」と判定するときには、車両の横加速度Ayの絶対値が増加中または減少中であるから、次のステップ8に移って輪荷重制御を行い、後述の図5に示すように、横加速度Ayおよびピストン加速度afr,arrに応じた車輪毎の減衰力指令信号IFR,IRRを演算する。そして、次のステップ9で車輪毎に減衰力指令信号(目標減衰力信号)を出力し、車輪毎の輪荷重を可変に制御するために減衰力の可変制御を行い、その後は、ステップ2以降の処理を繰返すようにする。
【0033】
また、ステップ7で「NO」と判定するときには、車両の横加速度Ayの絶対値が変化せずに一定となった状態であるから、ステップ10に移って車輪毎の減衰力指令信号の演算処理を、通常制御として実行する。通常制御としては、スカイフック制御等の制振制御や悪路走行中の悪路制御、ロールやアンチダイブ、スクオット制御等が行われる。そして、次のステップ9では、ステップ10で演算した各車輪の減衰力指令信号(目標減衰力信号)を出力して減衰力を可変に制御する。
【0034】
なお、図3中のステップ7で、制御判別係数ψが零(ψ=0)と判別したときに通常制御を行う構成としたが、このときにも輪荷重制御を行う構成としてもよい。この場合、例えば制御判別係数ψが零(ψ=0)となったとき、制御判別係数ψを1サンプル遅延させて、零が算出される前の制御判別係数ψの値に変更し、減衰力指令信号IFR,IRRを演算してもよく、減衰力指令信号IFR,IRRを1サンプル遅延させて、前回の減衰力指令信号IFR,IRRを出力する構成としてもよい。また、図3中のステップ6とステップ7の間にカウンタを設け、制御判別係数ψが零(ψ=0)となる状態が所定時間だけ継続したときに、通常制御を行う構成としてもよい。
【0035】
次に、図3中の制御判別処理について、図4を参照しつつ説明する。まず、ステップ11では、横加速度Ayを時間微分して横加加速度(dAy/dt)を演算する。次に、ステップ12では、以下の数1の式に示すように、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)との積を用いて制御判別係数ψを演算した後、ステップ13に移ってリターンする。
【0036】
【数1】
【0037】
次に、図5に示す輪荷重制御について説明する。まず、ステップ21では、以下の数2の式に基づいて、ピストン加速度afrから前輪側の指令電流値となる減衰力指令信号IFRを演算する。これに加えて、以下の数3の式に基づいて、ピストン加速度arrから後輪側の指令電流値となる減衰力指令信号IRRを演算する。
【0038】
【数2】
【0039】
【数3】
【0040】
ここで、符号関数sgn(ψ)は、数4の式に示すように、制御判別係数ψが正(ψ>0)のときに1を出力し、負(ψ<0)のときに−1を出力し、零(ψ=0)のときに零を出力するものである。また、制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRは、一定値でもよく、可変な値でもよい。制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRを一定値とする場合には、予めチューニングによって決められた一定値をステップ1の初期設定で読込む構成としてもよい。一方、制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRを可変に設定する場合には、例えば横加速度Ay、前後加速度Ax、車速vx、操舵角速度等を利用してドライバ操作状況や車両状況に応じて変化させる構成としてもよい。
【0041】
【数4】
【0042】
数2の式に示すように、前輪側の減衰力指令信号IFRはピストン加速度afrに応じて変化し、車両の横加速度Ayの絶対値が増加中の場合は、前後加速度Axによらず前輪2の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくする。この場合、後輪側の減衰力指令信号IRRは、同様な作用が生じるように、減衰力指令信号IFRに対して符号関数の符号が逆になっている。このため、ピストン加速度afr,arrが同じ値であれば、後輪側の減衰力指令信号IRRは、前輪側の減衰力指令信号IFRと逆位相で変化する。
【0043】
また、数3の式に示すように、後輪側の減衰力指令信号IRRはピストン加速度arrに応じて変化し、車両の横加速度Ayの絶対値が減少中の場合は、前後加速度Axによらず後輪3の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくする。この場合、前輪側の減衰力指令信号IRRは、同様な作用が生じるように、後輪側の減衰力指令信号IRRに対して符号関数の符号が逆になっている。
【0044】
そして、減衰力指令信号IFR,IRRは、ピストン加速度afr,arrに比例してハード指令信号IHからソフト指令信号IS(IS>IH)まで増加する信号として演算される。
【0045】
次に、ステップ22〜25では、前輪側の減衰力指令信号IFRがハード指令信号IHとソフト指令信号ISとの間の範囲内の値となるように、前輪側の減衰力指令信号IFRの飽和処理を行う。具体的には、ステップ22では、ステップ21による前輪側の減衰力指令信号IFRがソフト指令信号ISより大きな値(IFR>IS)であるか否かを判定し、「YES」と判定したときには、次のステップ23に移って飽和処理を行い、減衰力指令信号IFRをソフト指令信号ISに設定する(IFR=IS)。
【0046】
また、ステップ22で「NO」と判定するときには、減衰力指令信号IFRがソフト指令信号ISよりも小さいと判定できるので、次のステップ24に移って減衰力指令信号IFRがハード指令信号IHより小さい値(IFR<IH)であるか否かを判定する。そして、ステップ24で「YES」と判定したときには、次のステップ25に移って飽和処理を行い、減衰力指令信号IFRをハード指令信号IHに設定する(IFR=IH)。
【0047】
一方、ステップ24で「NO」と判定したときには、減衰力指令信号IFRがハード指令信号IHとソフト指令信号ISとの間の範囲内の値になっている(IH≦IFR≦IS)。このため、減衰力指令信号IFRはそのままの値に保持し、ステップ26に移行する。
【0048】
次に、ステップ26〜29では、後輪側の減衰力指令信号IRRがハード指令信号IHとソフト指令信号ISとの間の範囲内の値となるように、前記ステップ22〜25とほぼ同様な飽和処理を行う。これにより、後輪側の減衰力指令信号IRRも、前輪側の減衰力指令信号IFRと同様に、ハード指令信号IHとソフト指令信号ISとの間の範囲内の値に設定される(IH≦IRR≦IS)。そして、ステップ26〜29による後輪側の減衰力指令信号IRRの飽和処理が終了すると、ステップ30に移ってリターンする。
【0049】
なお、ソフト指令信号ISは、前回の減衰力指令信号IFR,IRRよりも予め決められた値分だけ指令信号を相対的にソフト側に変更するための信号であり、ソフトとハードの2段切替え信号を必ずしも意味するものではない。また、ソフト指令信号ISは、車速などの他の条件によって、変更してもよい。
【0050】
本実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような制御処理を実行するもので、次に、車両の走行時における減衰力指令信号IFR,IRRおよび輪荷重の特性について説明する。
【0051】
まず、コントローラ14には、車両の走行時にばね上加速度センサ10、ばね下加速度センサ11からの加速度信号が入力されると共に、横加速度センサ12からの横加速度信号が入力される。このとき、コントローラ14は、ばね上加速度センサ10およびばね下加速度センサ11の加速度信号の差に基づいて、車輪毎のピストン加速度afr,arrを演算する。また、コントローラ14は、横加速度Ayを時間微分して横加加速度(dAy/dt)を演算すると共に、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積によって制御判別係数ψを演算する。そして、コントローラ14は、制御判別係数ψおよびピストン加速度afr,arrを用いて減衰力指令信号IFR,IRRを演算する。
【0052】
ここで、制御判別係数ψは、横加速度Ayに基づいて算出されるから、車両の前後加速度Axには無関係に決まり、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)のいずれかが零のときに零となる。そして、減衰力指令信号IFR,IRRは、制御判別係数ψが正または負の値となるときに、ピストン加速度afr,arrに比例した値となる。
【0053】
従って、横加速度Ayの絶対値が増加中の場合には、前輪側の減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を増加させる、または前輪の輪荷重を減少させにくくする値に設定される。この前輪の輪荷重の変化に伴って、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。一方、横加速度Ayの絶対値が減少中の場合には、前輪側の減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を減少させる、または増加させにくくする値に設定される。この前輪の輪荷重の変化に伴って、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。
【0054】
同様に、横加速度Ayの絶対値が増加中の場合には、後輪側の減衰力指令信号IRRは、後輪の輪荷重を減少させる、または後輪の輪荷重を増加させにくくする値に設定される。この後輪の輪荷重の変化に伴って、前輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。一方、横加速度Ayの絶対値が減少中の場合には、後輪側の減衰力指令信号IRRは、後輪の輪荷重を増加させる、または後輪の輪荷重を減少させにくくする値に設定される。この後輪の輪荷重の変化に伴って、前輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。
【0055】
即ち、本実施の形態では、例えば車両の旋回時のように、横加速度Ayの絶対値が変化するときに、上述のような輪荷重制御を行う。以上の輪荷重制御による効果を、図6を用いて具体的に説明する。図6は、車両の走行時における前輪1輪の減衰力指令信号IFR等の時間変化を模式的に示したものである。
【0056】
なお、図6では、前輪1輪だけの減衰力指令信号IFRだけを示したが、後輪側の減衰力指令信号IRRは、数3の式に基づいて、同様に求めることができる。例えば図6に示す前後加速度Axおよび横加速度Ayが発生し、後輪1輪のピストン加速度arrが図6に示す前輪のピストン加速度afrと同じ変化をする場合には、この後輪1輪の減衰力指令信号IRRは、図6に示す前輪1輪の減衰力指令信号IFRと逆位相になる。
【0057】
但し、前輪2と後輪3のそれぞれのピストン加速度afr,arrに対する減衰力指令信号IFR,IRRは、制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRのパラメータチューニングに依存する。このため、ピストン加速度afr,arrの大きさが同じ状態であっても、前輪2と後輪3の減衰力指令信号IFR,IRRは互いに同じ値が出力されるとは限らない。また、減衰力指令信号IFR,IRRに対する減衰力可変ダンパ6,9の減衰力は、前輪2と後輪3のそれぞれの状況および減衰力可変ダンパ6,9の仕様に依存する。このため、減衰力指令信号IFR,IRRが同じ値となっても、減衰力可変ダンパ6,9が同じ減衰力を発生するとは限らない。
【0058】
図6に示すように、例えば車両が直線運動した状態で加速や減速した場合には、前後加速度Axは変化するものの、横加速度Ayは変化しない。このため、前後加速度Axに拘らず、制御判別係数ψは零となり、減衰力指令信号IFRは一定値に保持される。
【0059】
一方、車両の旋回時のように、横加速度Ayの絶対値が変化するときには、減衰力指令信号IFRは、ピストン加速度afrに応じて変化する。具体的には、横加速度Ayが立上り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪2の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪3の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ayが立下り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪2の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪3の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。
【0060】
この結果、本実施の形態では、横加速度Ayの増加と減少に応じて前輪2と後輪3の輪荷重を制御し、旋回時における操舵安定性と安定性を高めることができる。この理由は、次の通りである。
【0061】
熟練ドライバは、横加速度Ayが立上るときに減速し、横加速度Ayが立下るときに加速を行うことで、車両の操舵応答性と安定性を向上し、素早く安定したコーナリングを実現していることが分かっている。このとき、熟練ドライバは、横加速度Ayと前後加速度Axの関係が円を描くように、ハンドルの切り増し時にブレーキを操作して減速し、ハンドルの切り戻し時にアクセルを操作して加速する。即ち、熟練ドライバは、横加速度Ayの立上り時に前後加速度Axが減少し、横加速度Ayの立下り時に前後加速度Axが増加するように制御している。
【0062】
非特許文献1のG-Vectoring制御では、ドライバの運転によって発生した横加速度Ayに応じて、熟練ドライバのような前後加速度Axを制動力制御を行うことによって発生させる。これにより、熟練ドライバのような旋回を実現している。
【0063】
このような熟練ドライバによる前後加速度Axの制御を、輪荷重の観点で考えると、減速することは、前輪側に荷重移動を発生させることであり、前輪2の輪荷重は増加し、後輪3の輪荷重は減少する。一方、加速することは、後輪側に荷重移動を発生させることであり、前輪2の輪荷重は減少し、後輪3の輪荷重は増加する。
【0064】
つまり、熟練ドライバであれば、加速または減速するような横加速度Ayの状況では、制御サスペンションが前輪2ないし後輪3の輪荷重を増加または減少させるように制御すれば、輪荷重制御によって操舵応答性と安定性を両立した旋回を実現することができる。本実施の形態では、上述のような観点に基づいて、前後加速度Axに関係なく、横加速度Ayの変化に応じた減衰力指令信号IFR,IRRを出力し、前輪と後輪の輪荷重を制御している。
【0065】
これは車両運動に応じたサスペンション制御であるため、横滑り防止装置の非作動時から、車両運動状態に応じた的確な輪荷重制御を行うことができる。このため、横滑り防止装置が作動するような不安定な走行状態に対する陥り易さを低減することができる。また、車両運動状態に応じた輪荷重制御であるため、例えば横滑り防止装置が作動するときにダンパ6,9が伸び切っている状態、または縮み切っている状態であっても、その状態になる以前から輪荷重を制御することができる。このため、横滑り防止装置の作動時に輪荷重の制御ができない状態であっても、この状態も考慮された輪荷重を事前に車両に付与することができる。
【0066】
このような本実施の形態の有効性を検証するために、フルビークルシミュレーションによる走行実験を行った。そのときの右前輪の輪荷重の時間変化を図7に示す。図7中で、実線は通常制御と輪荷重制御を行う本実施の形態を示し、破線は通常制御だけを行う比較例を示している。図7に示すように、横加速度Ayの立上りと立下りで制御判別係数ψの符号が反転しており、本実施の形態では、比較例に比べて、制御判別係数ψが正となって前輪の輪荷重を増加させる(後輪3の輪荷重を減少させる)区間では、前輪2の輪荷重の抜けを小さくし、かつ前輪2の輪荷重の増加を大きくしていることが分かる。逆に、本実施の形態では、比較例に比べて、制御判別係数ψが負となって前輪2の輪荷重を減少させる(後輪3の輪荷重を増加させる)区間では、前輪2の輪荷重の抜けを大きくし、かつ前輪2の輪荷重の増加を小さくしていることが分かる。
【0067】
かくして、第1の実施の形態では、横加速度Ayの増加中または減少中にピストン加速度afr,arrに応じた減衰力指令信号IFR,IRRを出力するから、ドライバのハンドル操作および車両状態に応じた輪荷重制御を行うことができる。このため、横滑り防止装置の作動によらず車両運転性能を向上することができ、例えば旋回時における車両の限界性能を高めることができる。また、ドライバのハンドル操作に応じて横滑り防止装置が作動する前から車両状態に適した的確な輪荷重制御を行うことができるから、車両の安定性を高めて横滑り防止装置が作動しにくくなると共に、通常時の運転感覚が向上する。
【0068】
さらに、特許文献1に記載の横滑り防止装置では、複雑な場合分けと演算によって制動輪の判別を行い、制動輪の輪荷重を増加し、非制動輪の輪荷重を減少させる。これに対し、第1の実施の形態では、横加速度Ayの情報のみで輪荷重を増減させる車輪を判別するから、複雑な場合分けや演算を必要とせず、判別処理を簡略化することができる。
【0069】
また、非特許文献1のG-Vectoring制御では、車両の横運動に応じて車両の減速制御を行うから、例えば車線変更時に減速制御が作動し、ドライバの意図しない速度変化が生じる可能性がある。これに対し、第1の実施の形態では、横加速度Ayに応じて前輪または後輪の輪荷重を制御するだけであり、車両の加減速を制御することはない。このため、車線変更時でも速度を一定に保つことできると共に、ドライバのアクセルやブレーキ操作に合わせて車両を速やかに加速および減速することができ、素早く安定したコーナリングを実現することができる。
【0070】
次に、図8および図9は本発明の第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態の特徴は、横加速度の増加および減少がないときには、前後加速度に応じて前輪と後輪の輪荷重を制御する構成としたことにある。なお、第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【0071】
第2の実施の形態によるコントローラ21も、第1の実施の形態によるコントローラ14とほぼ同様に構成され、図3に示す車輪毎の減衰力制御処理を実行すると共に、図5に示す輪荷重制御を実行する。但し、図3中の制御判別処理が第1の実施の形態と異なり、横加速度Ayの絶対値の増加および減少がないときには、前後加速度Axに応じた制御判別係数ψを出力する構成となっている。
【0072】
そこで、第2の実施の形態による制御判別処理について、図8を参照しつつ説明する。まず、ステップ31では、横加速度Ayを時間微分して横加加速度(dAy/dt)を演算する。次に、ステップ32では、以下の数5の式に示すように、横加速度Ayおよび前後加速度Axに基づいて制御判別係数ψを演算する。具体的に説明すると、数5の式のうち前後加速度Axに比例する項は、横加速度Ayが零以外(Ay≠0)のときには符号関数の二乗部分が1となるから、零が算出される。一方、前後加速度Axに比例する項は、横加速度Ayが零のときには、前後加速度Axがそのまま算出される。これにより、数5の式のうち前後加速度Axに比例する項は、横加速度Ayと前後加速度Axとを用いて横加速度Ayが変化しないときの成分を演算する。
【0073】
また、数5の式のうち横加速度Ayに比例する項は、第1の実施の形態による制御判別処理と同様に、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)との積が算出される。これにより、横加速度Ayに比例する項は、横加速度Ayが変化するときの成分を演算する。そして、数5の式は、前後加速度Axに比例する項と横加速度Ayに比例する項とを加算することによって、制御判別係数ψを算出する。ステップ32でこのような演算が終了すると、ステップ33に移ってリターンする。
【0074】
【数5】
【0075】
第2の実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような制御処理を実行するもので、次に、車両の走行時における減衰力指令信号IFR,IRRの特性について図9を参照しつつ説明する。図9は、車両の走行時における前輪1輪の減衰力指令信号IFR等の時間変化を模式的に示したものである。
【0076】
図9に示すように、車両の旋回時のように、横加速度Ayの絶対値が変化するときには、減衰力指令信号IFRは、ピストン加速度afrに応じて変化する。具体的には、横加速度Ayの立上り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ayの立下り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。この点は、第1の実施の形態と同様である。
【0077】
一方、車両が直線運動した状態で加速や減速した場合には、前後加速度Axは変化するものの、横加速度Ayは変化しない。しかし、第2の実施の形態では、前後加速度Axだけが変化する場合でも、減衰力指令信号IFR,IFRは、ピストン加速度afrに応じて変化する。具体的には、前後加速度Ax(加速または減速)の立上り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ayの立下り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。この結果、第2の実施の形態では、輪荷重をアップさせる割合は、前後加速度Axに応じて可変に設定される。
【0078】
かくして、第2の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第2の実施の形態では、横加速度Ayが増加および減少するときに輪荷重制御を行うのに加えて、横加速度Ayの増加および減少がないときにも前後加速度Axに応じて輪荷重制御を行う構成とした。このため、車両の旋回と直進の両方の場合に、車両状態に応じた輪荷重制御を行うことができ、操舵応答性および安定性からなる旋回性能を高めることができるのに加え、直進制動時および駆動時の応答性および安定性からなる直進制駆動性能を高めることができる。この結果、車両の旋回性能と直進制駆動性能を両立させることができる。
【0079】
次に、図10は本発明の第3の実施の形態を示している。第3の実施の形態の特徴は、前後加速度Axを用いて制御ゲインKFR,KRRを可変に設定する構成としたことにある。なお、第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【0080】
第3の実施の形態によるコントローラ31も、第1,第2の実施の形態によるコントローラ14,21とほぼ同様に構成され、図3に示す車輪毎の減衰力制御処理を実行すると共に、図4に示す制御判別処理、または図8に示す制御判別処理を実行する。但し、図3中の輪荷重制御が第1の実施の形態と異なり、制御ゲインKFR,KRRが前後加速度Axを用いて可変に設定されると共に、この制御ゲインKFR,KRRを用いて減衰力指令信号IFR,IRRを演算する構成となっている。
【0081】
このため、第3の実施の形態による輪荷重制御では、図10に示すように、まずステップ41で、以下の数6および数7の式に示すように、前後加速度Axおよび横加速度Ayに基づいて制御ゲインKFR,KRRを演算する。但し、数6および数7の式中でCFR,CRR,C0FR,C0RRは予め設定された定数である。その後、第1の実施の形態と同様に、ステップ21以降の処理を行い、制御ゲインKFR,KRRを用いて減衰力指令信号IFR,IRRを演算する。
【0082】
【数6】
【0083】
【数7】
【0084】
ここで、第3の実施の形態による制御ゲインKFR,KRRを演算処理について具体的に説明する。数6および数7の式に示すように、前後加速度Ax、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積が正のときには、前後加速度Axの大きさに応じて制御ゲインKFR,KRRを大きくする。一方、前後加速度Ax、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積が負のときには、前後加速度Axの大きさに応じて制御ゲインKFR,KRRを小さくする。このような演算を行うのは、次の理由によるものである。
【0085】
G-Vectoring制御では、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)との積が正となって減速を行うときにドライバが加速(Ax>0)を行ったり、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)との積が負となって加速を行うときにドライバが減速(Ax<0)を行ったりすると、車両はドライバの操舵に応答しにくくなり、車両の操舵応答性および安定性は低下する傾向がある。
【0086】
このため、本実施の形態では、G-Vectoring制御で減速を行うときにドライバが加速操作を行ったとき、またはG-Vectoring制御で加速を行うときにドライバが減速操作を行ったときには、制御ゲインKFR,KRRを大きくする。これにより、輪荷重制御によって輪荷重の増加または減少の効果を大きくし、ドライバの誤った運転操作による操舵応答性および安定性の低下を抑制することができる。
【0087】
一方、本実施の形態では、G-Vectoring制御で減速を行うときにドライバが減速操作を行ったとき、またはG-Vectoring制御で加速を行うときにドライバが加速操作を行ったときには、制御ゲインKFR,KRRを小さくする。この場合、ドライバの運転操作による前後加速度Axによって輪荷重の移動を作り出すことができるから、輪荷重制御の効果が小さくても、ドライバの運転操作によって操舵応答性および安定性を向上することができる。
【0088】
以上の点を考慮して、本実施の形態では、前後加速度Ax、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積が正のときには、前後加速度Axの大きさに応じて制御ゲインKFR,KRRを大きくし、輪荷重制御の効果を大きくしている。一方、前後加速度Ax、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積が負のときには、前後加速度Axの大きさに応じて制御ゲインKFR,KRRが小さくなるから、輪荷重制御の効果は小さくなっている。
【0089】
かくして、第3の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第3の実施の形態では、前後加速度Axに応じて制御ゲインKFR,KRRを可変に設定するから、例えばドライバの誤った運転操作の影響を抑制し、車両の操舵応答性および安定性をさらに高めることができる。
【0090】
なお、第3の実施の形態では、前後加速度Ax等に基づいて制御ゲインKFR,KRRを可変に設定する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば以下の数8および数9の式に示すように、車速vxと操舵角θに基づいて制御ゲインKFR,KRRを可変に設定する構成としてもよい。
【0091】
【数8】
【0092】
【数9】
【0093】
車速vxに対して操舵角θが大きい、または操舵角θに対して車速vxが大きいと、車両は限界走行に陥り易くなる。従って、数8および数9の式では、制御ゲインKFR,KRRを車速vxと操舵角θとの積に比例させて大きくする。これにより、限界走行に近付くに従って制御ゲインKFR,KRRを大きくして、輪荷重制御の効果を大きくすることができ、車両の操舵応答性および安定性を高めることができる。
【0094】
なお、前記各実施の形態では、サスペンション装置4,7は、所謂セミアクティブダンパと呼ばれる減衰力調整式の油圧緩衝器からなる減衰力可変ダンパ6,9を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば空圧や油圧のアクティブサスペンションのように、流体を供給または排出して内部の圧力を増減させることによって輪荷重を調整可能な圧力シリンダを用いる構成としてもよい。また、流体を利用するサスペンション装置に限らず、ボールネジ式や電磁式のアクティブサスペンション等にも適用することができる。
【0095】
また、前記各実施の形態では、横加速度Ayの絶対値が増加中および減少中の場合は、前輪側と後輪側の輪荷重(減衰力指令信号IFR,IRR)を両方とも制御する構成としたが、前輪側と後輪側のうちいずれか一方のみの輪荷重を制御する構成としてもよい。
【0096】
また、前記各実施の形態では、横加速度Ayの絶対値が増加中および減少中の両方の場合に、輪荷重制御を行う構成としたが、横加速度Ayの絶対値が増加中および減少中のうちいずれか一方の場合にのみ、輪荷重制御を行う構成としてもよい。
【0097】
また、前記各実施の形態では、前後加速度センサ13を設ける構成としたが、第1の実施の形態のように、減衰力指令信号IFR,IRRの演算に前後加速度Axを使用しないときには、前後加速度センサ13を省く構成としてもよい。
【0098】
また、前記各実施の形態では、ばね上加速度センサ10とばね下加速度センサ11を用いて、ピストン加速度afr,arrを演算により求める構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば車体1の高さを検出する車高センサからの信号を用いてピストン加速度afr,arrを演算により求める構成としてもよい。
【0099】
また、前記各実施の形態では、制御判別係数ψの符号反転によって、減衰力指令信号IFR,IRRが急激に切り替わり輪荷重が振動することがあるので、制御判別係数ψや減衰力指令信号IFR,IRRに、低域通過型フィルタを付加する構成としてもよい。
【0100】
さらに、前記各実施の形態では、横加速度センサ12と前後加速度センサ13を用いて横加速度Ayと前後加速度Axを検出する構成としたが、横加速度Ayと前後加速度Axが検出可能であれば、これら以外のセンサを用いる構成としてもよい。
【符号の説明】
【0101】
1 車体
2 前輪
3 後輪
4,7 サスペンション装置
5,8 ばね
6,9 減衰力可変ダンパ(減衰力調整式緩衝器)
10 ばね上加速度センサ
11 ばね下加速度センサ
12 横加速度センサ
13 前後加速度センサ
14,21,31 コントローラ(制御手段)
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば4輪自動車等の車両に搭載され、車両の振動を緩衝するのに好適に用いられるサスペンション制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、自動車等の車両には、車体側と各車軸側との間に減衰力調整式緩衝器を設けると共に、該緩衝器による減衰力特性を、ブレーキの制動作動に伴う車両姿勢等に応じて可変に制御する構成としたサスペンション制御装置が搭載されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載されたサスペンション制御装置では、横滑り防止装置の作動時に、制動輪の輪荷重を増加し、非制動輪の輪荷重を減少させるように減衰力調整式緩衝器を制御する。これは、減衰力調整式緩衝器によって制動力を増加し、走行安定性を向上させる方法である。また、非特許文献1には、車両の横運動に応じて車両の加減速を制御し、車両の安定性を高める構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−11635号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】齋藤真二郎、山門誠、横山篤、高橋絢也、安部正人,「横運動に連係して自動減速するG-Vectoring制御試作車両の運動評価」,自動車技術会論文集,2009年5月,第40巻,第3号,p.629−634
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献1に記載されたサスペンション制御装置では、横滑り防止装置の非作動時は、減衰力調整式緩衝器の制御を行わないため、車両が不安定な走行状態になるポテンシャルは変わらない。即ち、このようなサスペンション制御装置を搭載した車両であっても、不安定な走行状態になって横滑り防止装置が作動するときの限界値は、サスペンション制御装置を搭載しない車両と同じである。このため、特許文献1のサスペンション制御装置では、このような不安定な走行状態への陥り易さを軽減する効果はない。
【0007】
また、特許文献1のサスペンション制御装置では、例えば横滑り防止装置が作動時に、ピストンロッドが伸び切っている、または縮み切っている状態であれば、減衰力を発生できない。このため、このような状態では、輪荷重を制御することができず、走行安定性を向上することができないという問題がある。
【0008】
一方、非特許文献1には、コーナリングでの車両の安定性を高めるために、車両の横運動に応じて車両の加減速を制御する構成が開示されている。しかし、非特許文献1の構成では、主として車両の減速制御しか考慮しておらず、サスペンション制御装置に対する適用は考慮されていない。
【0009】
本発明は上述した問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、車両の横加速度に応じて車輪の輪荷重を制御し、車両の安定性を高めるようにしたサスペンション制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決するために、請求項1の発明によるサスペンション制御装置は、車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記車両の横加速度の絶対値が増加中の場合は、前後加速度によらず前輪の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくし、および/または、前記車両の横加速度の絶対値が減少中の場合は、前後加速度によらず後輪の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくするように、前記輪荷重調整機構を制御する構成としたことを特徴としている。
【0011】
また、請求項5の発明によるサスペンション制御装置は、車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段とを備え、前記輪荷重調整機構は、指令電流値が大きくなるに従って前記輪荷重を増加させるように前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整し、前記制御手段は、横加速度Ay、横加加速度dAy/dt、前輪側と後輪側のピストン加速度afr,arr、チューニング制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRおよび符号関数sgnを用いて、前輪側の指令電流値IFRおよび/または後輪側の指令電流値IRRが以下の式の関係となる構成としたことを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、上述の構成により、車両の横加速度に応じて車輪の輪荷重を制御し、車両の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の第1ないし第3の実施の形態によるサスペンション制御装置が適用された4輪自動車を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1ないし第3の実施の形態によるサスペンション制御装置を示す制御ブロック図である。
【図3】図2中のコントローラによる各車輪の減衰力制御処理を示す流れ図である。
【図4】図3中のステップ6における制御判別処理を示す流れ図である。
【図5】図3中の輪荷重制御を示す流れ図である。
【図6】第1の実施の形態による前後加速度、横加速度、ピストン加速度、制御判別係数および前輪側の減衰力指令信号の時間変化を模式的に示す特性線図である。
【図7】第1の実施の形態による前後加速度、横加速度、右前輪の輪荷重および制御判別係数の時間変化を示す特性線図である。
【図8】第2の実施の形態による制御判別処理を示す流れ図である。
【図9】第2の実施の形態による前後加速度、横加速度、ピストン加速度、制御判別係数および前輪側の減衰力指令信号の時間変化を模式的に示す特性線図である。
【図10】第3の実施の形態による輪荷重制御を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態によるサスペンション装置を、例えば4輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【0015】
ここで、図1ないし図7は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は車両のボディを構成する車体で、該車体1の下側には、例えば左,右の前輪2(一方のみ図示)と左,右の後輪3(一方のみ図示)とが設けられている。
【0016】
4,4は左,右の前輪2側と車体1との間に介装して設けられた前輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置4は、左,右の懸架ばね5(以下、ばね5という)と、該各ばね5と並列になって左,右の前輪2側と車体1との間に設けられた左,右の減衰力調整式緩衝器6(以下、減衰力可変ダンパ6という)とから構成されている。
【0017】
7,7は左,右の後輪3側と車体1との間に介装して設けられた後輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置7は、左,右の懸架ばね8(以下、ばね8という)と、該各ばね8と並列になって左,右の後輪3側と車体1との間に設けられた左,右の減衰力調整式緩衝器9(以下、減衰力可変ダンパ9という)とから構成されている。
【0018】
ここで、各サスペンション装置4,7の減衰力可変ダンパ6,9は、減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成される。この減衰力可変ダンパ6,9は、車体1と車輪2,3との間の距離方向に生じる力を調整することにより、車輪2,3の輪荷重を調整する。このため、減衰力可変ダンパ6,9には、その減衰力特性をハードな特性(硬特性)からソフトな特性(軟特性)に連続的に調整するため、減衰力調整バルブとアクチュエータ(図示せず)等からなる輪荷重調整機構が付設されている。
【0019】
なお、減衰力調整バルブは、減衰力特性を必ずしも連続的に変化させる構成である必要はなく、2段階または3段階以上で断続的に調整する構成であってもよい。この減衰力調整バルブとしては、減衰力発生バルブのパイロット圧を制御する圧力制御方式や通路面積を制御する流量制御方式等、良く知られて構造を用いることができる。
【0020】
10は車体1に設けられた複数のばね上加速度センサで、該各ばね上加速度センサ10は、ばね上側となる車体1側で上,下方向の振動加速度を検出するために、左,右の前輪2側の減衰力可変ダンパ6の上端側(ロッド突出端側)近傍となる位置で車体1に取付けられると共に、後輪3側の減衰力可変ダンパ9の上端側(ロッド突出端側)近傍となる位置でも車体1に取付けられている。そして、ばね上加速度センサ10は、車両の走行中に路面状態を上,下方向の振動加速度として検出する路面状態検出器を構成し、その検出信号を後述のコントローラ14に出力する。なお、このばね上加速度センサ10は、4輪全てに設けてもよく、また、左,右の前輪2と左,右の後輪3の何れか1つの合計3個設ける構成としてもよい。また、車体1に1個のみ設け、後述する横加速度センサ12や前後加速度センサ13の値から推定してもよい。
【0021】
11は車両の各前輪2側、各後輪3側にそれぞれ設けられた複数のばね下加速度センサで、該各ばね下加速度センサ11は、左,右の前輪2側と左,右の後輪3側とで上,下方向の振動加速度を車輪毎に検出し、その検出信号を後述のコントローラ14に出力する。
【0022】
そして、ばね下加速度センサ11によるばね下(車軸)側の加速度信号は、後述のコントローラ14による演算処理(図3中のステップ4参照)において、ばね上加速度センサ10から出力されるばね上(車体1)側の加速度信号に対して減算処理される。この減算処理により、ばね上,ばね下間のピストン加速度afr,arr、即ち各ダンパ6,9の伸縮加速度が算出される。なお、ピストン加速度afrは、前輪側の減衰力可変ダンパ6の伸縮加速度であり、ピストン加速度arrは、後輪側の減衰力可変ダンパ9の伸縮加速度である。これらのピストン加速度afr,arrはピストン相対加速度ともいう。
【0023】
また、ピストン加速度afr,arrを積分することにより、各前輪2、各後輪3と車体1との間の上,下方向の相対速度、即ち各ダンパ6,9の伸縮速度が算出される。
【0024】
12は車体1に設けられた横加速度センサで、該横加速度センサ12は、車両の左,右方向に対する横加速度Ayを検出し、その検出信号を後述のコントローラ14に出力する。
【0025】
13は車体1に設けられた前後加速度センサで、該前後加速度センサ13は、例えば横加速度センサ12の近傍に配置され、車両の前,後方向に対する前後加速度Axを検出し、その検出信号を後述のコントローラ14に出力する。
【0026】
14はマイクロコンピュータ等によって構成される制御手段としてのコントローラで、該コントローラ14は、図2に示すように、入力側がばね上加速度センサ10、ばね下加速度センサ11、横加速度センサ12、前後加速度センサ13等に接続され、出力側が減衰力可変ダンパ6,9のアクチュエータ(図示せず)等に接続されている。
【0027】
コントローラ14は、ROM、RAM、不揮発性メモリ等からなる記憶部14Aを有し、この記憶部14A内には、図3〜図5に示す制御処理用のプログラム等が格納されている。そして、コントローラ14は、図3に示す各車輪の減衰力制御処理に従って各減衰力可変ダンパ6,9のアクチュエータ(図示せず)に出力すべき減衰力指令信号を指令電流値として演算処理する。各減衰力可変ダンパ6,9は、前記アクチュエータに供給された指令電流値(減衰力指令信号)に従って発生減衰力がハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御される。
【0028】
本実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような構成を有するもので、次に、コントローラ14による減衰力可変ダンパ6,9の減衰力特性を可変に制御する処理について説明する。
【0029】
まず、コントローラ14は、車両の走行時に図3に示すように、車輪毎の減衰力制御処理を実行する。即ち、図3中のステップ1では初期設定を行い、次のステップ2で時間管理を行って、ステップ3以降の制御処理を行う制御サイクルを例えば数ms程度の値に調整する。そして、ステップ3ではセンサ入力を行い、ばね上加速度センサ10、ばね下加速度センサ11、横加速度センサ12および前後加速度センサ13等からの信号を読込む。
【0030】
次のステップ4では、車輪毎のピストン加速度afr,arrおよび相対速度を演算して求める。この場合、ばね下加速度センサ11によるばね下側の加速度信号とばね上加速度センサ10によるばね上側の加速度信号とを減算処理することにより、ばね上,ばね下間のピストン加速度afr,arrが算出される。また、ピストン加速度afr,arrを積分することにより、各前輪2、各後輪3と車体1との間の上,下方向の相対速度が算出される。ピストン加速度afr,arrおよび相対速度は、ダンパの伸び側を正とし、縮み側を負として示す。
【0031】
次のステップ5では、これらの演算結果に従った減衰力指令信号を入力する。また、次のステップ6では、横加速度センサ12からの横加速度信号に基づいて、車両の横加速度Ayの絶対値が変化しているか否か、即ち車両の横加速度Ayの絶対値が増加中または減少中のいずれかの状態か否かを判別するための制御判別係数ψを演算する。具体的には、図4に示す制御判別処理を行い、横加速度Ayから制御判別係数ψを算出する。そして、ステップ7では、制御判別係数ψに基づいて、輪荷重制御を実行するか否かを判定する。横加速度Ayは、車両の左側を正とし、右側を負として示す。
【0032】
ステップ7で「YES」と判定するときには、車両の横加速度Ayの絶対値が増加中または減少中であるから、次のステップ8に移って輪荷重制御を行い、後述の図5に示すように、横加速度Ayおよびピストン加速度afr,arrに応じた車輪毎の減衰力指令信号IFR,IRRを演算する。そして、次のステップ9で車輪毎に減衰力指令信号(目標減衰力信号)を出力し、車輪毎の輪荷重を可変に制御するために減衰力の可変制御を行い、その後は、ステップ2以降の処理を繰返すようにする。
【0033】
また、ステップ7で「NO」と判定するときには、車両の横加速度Ayの絶対値が変化せずに一定となった状態であるから、ステップ10に移って車輪毎の減衰力指令信号の演算処理を、通常制御として実行する。通常制御としては、スカイフック制御等の制振制御や悪路走行中の悪路制御、ロールやアンチダイブ、スクオット制御等が行われる。そして、次のステップ9では、ステップ10で演算した各車輪の減衰力指令信号(目標減衰力信号)を出力して減衰力を可変に制御する。
【0034】
なお、図3中のステップ7で、制御判別係数ψが零(ψ=0)と判別したときに通常制御を行う構成としたが、このときにも輪荷重制御を行う構成としてもよい。この場合、例えば制御判別係数ψが零(ψ=0)となったとき、制御判別係数ψを1サンプル遅延させて、零が算出される前の制御判別係数ψの値に変更し、減衰力指令信号IFR,IRRを演算してもよく、減衰力指令信号IFR,IRRを1サンプル遅延させて、前回の減衰力指令信号IFR,IRRを出力する構成としてもよい。また、図3中のステップ6とステップ7の間にカウンタを設け、制御判別係数ψが零(ψ=0)となる状態が所定時間だけ継続したときに、通常制御を行う構成としてもよい。
【0035】
次に、図3中の制御判別処理について、図4を参照しつつ説明する。まず、ステップ11では、横加速度Ayを時間微分して横加加速度(dAy/dt)を演算する。次に、ステップ12では、以下の数1の式に示すように、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)との積を用いて制御判別係数ψを演算した後、ステップ13に移ってリターンする。
【0036】
【数1】
【0037】
次に、図5に示す輪荷重制御について説明する。まず、ステップ21では、以下の数2の式に基づいて、ピストン加速度afrから前輪側の指令電流値となる減衰力指令信号IFRを演算する。これに加えて、以下の数3の式に基づいて、ピストン加速度arrから後輪側の指令電流値となる減衰力指令信号IRRを演算する。
【0038】
【数2】
【0039】
【数3】
【0040】
ここで、符号関数sgn(ψ)は、数4の式に示すように、制御判別係数ψが正(ψ>0)のときに1を出力し、負(ψ<0)のときに−1を出力し、零(ψ=0)のときに零を出力するものである。また、制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRは、一定値でもよく、可変な値でもよい。制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRを一定値とする場合には、予めチューニングによって決められた一定値をステップ1の初期設定で読込む構成としてもよい。一方、制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRを可変に設定する場合には、例えば横加速度Ay、前後加速度Ax、車速vx、操舵角速度等を利用してドライバ操作状況や車両状況に応じて変化させる構成としてもよい。
【0041】
【数4】
【0042】
数2の式に示すように、前輪側の減衰力指令信号IFRはピストン加速度afrに応じて変化し、車両の横加速度Ayの絶対値が増加中の場合は、前後加速度Axによらず前輪2の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくする。この場合、後輪側の減衰力指令信号IRRは、同様な作用が生じるように、減衰力指令信号IFRに対して符号関数の符号が逆になっている。このため、ピストン加速度afr,arrが同じ値であれば、後輪側の減衰力指令信号IRRは、前輪側の減衰力指令信号IFRと逆位相で変化する。
【0043】
また、数3の式に示すように、後輪側の減衰力指令信号IRRはピストン加速度arrに応じて変化し、車両の横加速度Ayの絶対値が減少中の場合は、前後加速度Axによらず後輪3の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくする。この場合、前輪側の減衰力指令信号IRRは、同様な作用が生じるように、後輪側の減衰力指令信号IRRに対して符号関数の符号が逆になっている。
【0044】
そして、減衰力指令信号IFR,IRRは、ピストン加速度afr,arrに比例してハード指令信号IHからソフト指令信号IS(IS>IH)まで増加する信号として演算される。
【0045】
次に、ステップ22〜25では、前輪側の減衰力指令信号IFRがハード指令信号IHとソフト指令信号ISとの間の範囲内の値となるように、前輪側の減衰力指令信号IFRの飽和処理を行う。具体的には、ステップ22では、ステップ21による前輪側の減衰力指令信号IFRがソフト指令信号ISより大きな値(IFR>IS)であるか否かを判定し、「YES」と判定したときには、次のステップ23に移って飽和処理を行い、減衰力指令信号IFRをソフト指令信号ISに設定する(IFR=IS)。
【0046】
また、ステップ22で「NO」と判定するときには、減衰力指令信号IFRがソフト指令信号ISよりも小さいと判定できるので、次のステップ24に移って減衰力指令信号IFRがハード指令信号IHより小さい値(IFR<IH)であるか否かを判定する。そして、ステップ24で「YES」と判定したときには、次のステップ25に移って飽和処理を行い、減衰力指令信号IFRをハード指令信号IHに設定する(IFR=IH)。
【0047】
一方、ステップ24で「NO」と判定したときには、減衰力指令信号IFRがハード指令信号IHとソフト指令信号ISとの間の範囲内の値になっている(IH≦IFR≦IS)。このため、減衰力指令信号IFRはそのままの値に保持し、ステップ26に移行する。
【0048】
次に、ステップ26〜29では、後輪側の減衰力指令信号IRRがハード指令信号IHとソフト指令信号ISとの間の範囲内の値となるように、前記ステップ22〜25とほぼ同様な飽和処理を行う。これにより、後輪側の減衰力指令信号IRRも、前輪側の減衰力指令信号IFRと同様に、ハード指令信号IHとソフト指令信号ISとの間の範囲内の値に設定される(IH≦IRR≦IS)。そして、ステップ26〜29による後輪側の減衰力指令信号IRRの飽和処理が終了すると、ステップ30に移ってリターンする。
【0049】
なお、ソフト指令信号ISは、前回の減衰力指令信号IFR,IRRよりも予め決められた値分だけ指令信号を相対的にソフト側に変更するための信号であり、ソフトとハードの2段切替え信号を必ずしも意味するものではない。また、ソフト指令信号ISは、車速などの他の条件によって、変更してもよい。
【0050】
本実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような制御処理を実行するもので、次に、車両の走行時における減衰力指令信号IFR,IRRおよび輪荷重の特性について説明する。
【0051】
まず、コントローラ14には、車両の走行時にばね上加速度センサ10、ばね下加速度センサ11からの加速度信号が入力されると共に、横加速度センサ12からの横加速度信号が入力される。このとき、コントローラ14は、ばね上加速度センサ10およびばね下加速度センサ11の加速度信号の差に基づいて、車輪毎のピストン加速度afr,arrを演算する。また、コントローラ14は、横加速度Ayを時間微分して横加加速度(dAy/dt)を演算すると共に、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積によって制御判別係数ψを演算する。そして、コントローラ14は、制御判別係数ψおよびピストン加速度afr,arrを用いて減衰力指令信号IFR,IRRを演算する。
【0052】
ここで、制御判別係数ψは、横加速度Ayに基づいて算出されるから、車両の前後加速度Axには無関係に決まり、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)のいずれかが零のときに零となる。そして、減衰力指令信号IFR,IRRは、制御判別係数ψが正または負の値となるときに、ピストン加速度afr,arrに比例した値となる。
【0053】
従って、横加速度Ayの絶対値が増加中の場合には、前輪側の減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を増加させる、または前輪の輪荷重を減少させにくくする値に設定される。この前輪の輪荷重の変化に伴って、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。一方、横加速度Ayの絶対値が減少中の場合には、前輪側の減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を減少させる、または増加させにくくする値に設定される。この前輪の輪荷重の変化に伴って、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。
【0054】
同様に、横加速度Ayの絶対値が増加中の場合には、後輪側の減衰力指令信号IRRは、後輪の輪荷重を減少させる、または後輪の輪荷重を増加させにくくする値に設定される。この後輪の輪荷重の変化に伴って、前輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。一方、横加速度Ayの絶対値が減少中の場合には、後輪側の減衰力指令信号IRRは、後輪の輪荷重を増加させる、または後輪の輪荷重を減少させにくくする値に設定される。この後輪の輪荷重の変化に伴って、前輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。
【0055】
即ち、本実施の形態では、例えば車両の旋回時のように、横加速度Ayの絶対値が変化するときに、上述のような輪荷重制御を行う。以上の輪荷重制御による効果を、図6を用いて具体的に説明する。図6は、車両の走行時における前輪1輪の減衰力指令信号IFR等の時間変化を模式的に示したものである。
【0056】
なお、図6では、前輪1輪だけの減衰力指令信号IFRだけを示したが、後輪側の減衰力指令信号IRRは、数3の式に基づいて、同様に求めることができる。例えば図6に示す前後加速度Axおよび横加速度Ayが発生し、後輪1輪のピストン加速度arrが図6に示す前輪のピストン加速度afrと同じ変化をする場合には、この後輪1輪の減衰力指令信号IRRは、図6に示す前輪1輪の減衰力指令信号IFRと逆位相になる。
【0057】
但し、前輪2と後輪3のそれぞれのピストン加速度afr,arrに対する減衰力指令信号IFR,IRRは、制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRのパラメータチューニングに依存する。このため、ピストン加速度afr,arrの大きさが同じ状態であっても、前輪2と後輪3の減衰力指令信号IFR,IRRは互いに同じ値が出力されるとは限らない。また、減衰力指令信号IFR,IRRに対する減衰力可変ダンパ6,9の減衰力は、前輪2と後輪3のそれぞれの状況および減衰力可変ダンパ6,9の仕様に依存する。このため、減衰力指令信号IFR,IRRが同じ値となっても、減衰力可変ダンパ6,9が同じ減衰力を発生するとは限らない。
【0058】
図6に示すように、例えば車両が直線運動した状態で加速や減速した場合には、前後加速度Axは変化するものの、横加速度Ayは変化しない。このため、前後加速度Axに拘らず、制御判別係数ψは零となり、減衰力指令信号IFRは一定値に保持される。
【0059】
一方、車両の旋回時のように、横加速度Ayの絶対値が変化するときには、減衰力指令信号IFRは、ピストン加速度afrに応じて変化する。具体的には、横加速度Ayが立上り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪2の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪3の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ayが立下り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪2の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪3の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。
【0060】
この結果、本実施の形態では、横加速度Ayの増加と減少に応じて前輪2と後輪3の輪荷重を制御し、旋回時における操舵安定性と安定性を高めることができる。この理由は、次の通りである。
【0061】
熟練ドライバは、横加速度Ayが立上るときに減速し、横加速度Ayが立下るときに加速を行うことで、車両の操舵応答性と安定性を向上し、素早く安定したコーナリングを実現していることが分かっている。このとき、熟練ドライバは、横加速度Ayと前後加速度Axの関係が円を描くように、ハンドルの切り増し時にブレーキを操作して減速し、ハンドルの切り戻し時にアクセルを操作して加速する。即ち、熟練ドライバは、横加速度Ayの立上り時に前後加速度Axが減少し、横加速度Ayの立下り時に前後加速度Axが増加するように制御している。
【0062】
非特許文献1のG-Vectoring制御では、ドライバの運転によって発生した横加速度Ayに応じて、熟練ドライバのような前後加速度Axを制動力制御を行うことによって発生させる。これにより、熟練ドライバのような旋回を実現している。
【0063】
このような熟練ドライバによる前後加速度Axの制御を、輪荷重の観点で考えると、減速することは、前輪側に荷重移動を発生させることであり、前輪2の輪荷重は増加し、後輪3の輪荷重は減少する。一方、加速することは、後輪側に荷重移動を発生させることであり、前輪2の輪荷重は減少し、後輪3の輪荷重は増加する。
【0064】
つまり、熟練ドライバであれば、加速または減速するような横加速度Ayの状況では、制御サスペンションが前輪2ないし後輪3の輪荷重を増加または減少させるように制御すれば、輪荷重制御によって操舵応答性と安定性を両立した旋回を実現することができる。本実施の形態では、上述のような観点に基づいて、前後加速度Axに関係なく、横加速度Ayの変化に応じた減衰力指令信号IFR,IRRを出力し、前輪と後輪の輪荷重を制御している。
【0065】
これは車両運動に応じたサスペンション制御であるため、横滑り防止装置の非作動時から、車両運動状態に応じた的確な輪荷重制御を行うことができる。このため、横滑り防止装置が作動するような不安定な走行状態に対する陥り易さを低減することができる。また、車両運動状態に応じた輪荷重制御であるため、例えば横滑り防止装置が作動するときにダンパ6,9が伸び切っている状態、または縮み切っている状態であっても、その状態になる以前から輪荷重を制御することができる。このため、横滑り防止装置の作動時に輪荷重の制御ができない状態であっても、この状態も考慮された輪荷重を事前に車両に付与することができる。
【0066】
このような本実施の形態の有効性を検証するために、フルビークルシミュレーションによる走行実験を行った。そのときの右前輪の輪荷重の時間変化を図7に示す。図7中で、実線は通常制御と輪荷重制御を行う本実施の形態を示し、破線は通常制御だけを行う比較例を示している。図7に示すように、横加速度Ayの立上りと立下りで制御判別係数ψの符号が反転しており、本実施の形態では、比較例に比べて、制御判別係数ψが正となって前輪の輪荷重を増加させる(後輪3の輪荷重を減少させる)区間では、前輪2の輪荷重の抜けを小さくし、かつ前輪2の輪荷重の増加を大きくしていることが分かる。逆に、本実施の形態では、比較例に比べて、制御判別係数ψが負となって前輪2の輪荷重を減少させる(後輪3の輪荷重を増加させる)区間では、前輪2の輪荷重の抜けを大きくし、かつ前輪2の輪荷重の増加を小さくしていることが分かる。
【0067】
かくして、第1の実施の形態では、横加速度Ayの増加中または減少中にピストン加速度afr,arrに応じた減衰力指令信号IFR,IRRを出力するから、ドライバのハンドル操作および車両状態に応じた輪荷重制御を行うことができる。このため、横滑り防止装置の作動によらず車両運転性能を向上することができ、例えば旋回時における車両の限界性能を高めることができる。また、ドライバのハンドル操作に応じて横滑り防止装置が作動する前から車両状態に適した的確な輪荷重制御を行うことができるから、車両の安定性を高めて横滑り防止装置が作動しにくくなると共に、通常時の運転感覚が向上する。
【0068】
さらに、特許文献1に記載の横滑り防止装置では、複雑な場合分けと演算によって制動輪の判別を行い、制動輪の輪荷重を増加し、非制動輪の輪荷重を減少させる。これに対し、第1の実施の形態では、横加速度Ayの情報のみで輪荷重を増減させる車輪を判別するから、複雑な場合分けや演算を必要とせず、判別処理を簡略化することができる。
【0069】
また、非特許文献1のG-Vectoring制御では、車両の横運動に応じて車両の減速制御を行うから、例えば車線変更時に減速制御が作動し、ドライバの意図しない速度変化が生じる可能性がある。これに対し、第1の実施の形態では、横加速度Ayに応じて前輪または後輪の輪荷重を制御するだけであり、車両の加減速を制御することはない。このため、車線変更時でも速度を一定に保つことできると共に、ドライバのアクセルやブレーキ操作に合わせて車両を速やかに加速および減速することができ、素早く安定したコーナリングを実現することができる。
【0070】
次に、図8および図9は本発明の第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態の特徴は、横加速度の増加および減少がないときには、前後加速度に応じて前輪と後輪の輪荷重を制御する構成としたことにある。なお、第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【0071】
第2の実施の形態によるコントローラ21も、第1の実施の形態によるコントローラ14とほぼ同様に構成され、図3に示す車輪毎の減衰力制御処理を実行すると共に、図5に示す輪荷重制御を実行する。但し、図3中の制御判別処理が第1の実施の形態と異なり、横加速度Ayの絶対値の増加および減少がないときには、前後加速度Axに応じた制御判別係数ψを出力する構成となっている。
【0072】
そこで、第2の実施の形態による制御判別処理について、図8を参照しつつ説明する。まず、ステップ31では、横加速度Ayを時間微分して横加加速度(dAy/dt)を演算する。次に、ステップ32では、以下の数5の式に示すように、横加速度Ayおよび前後加速度Axに基づいて制御判別係数ψを演算する。具体的に説明すると、数5の式のうち前後加速度Axに比例する項は、横加速度Ayが零以外(Ay≠0)のときには符号関数の二乗部分が1となるから、零が算出される。一方、前後加速度Axに比例する項は、横加速度Ayが零のときには、前後加速度Axがそのまま算出される。これにより、数5の式のうち前後加速度Axに比例する項は、横加速度Ayと前後加速度Axとを用いて横加速度Ayが変化しないときの成分を演算する。
【0073】
また、数5の式のうち横加速度Ayに比例する項は、第1の実施の形態による制御判別処理と同様に、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)との積が算出される。これにより、横加速度Ayに比例する項は、横加速度Ayが変化するときの成分を演算する。そして、数5の式は、前後加速度Axに比例する項と横加速度Ayに比例する項とを加算することによって、制御判別係数ψを算出する。ステップ32でこのような演算が終了すると、ステップ33に移ってリターンする。
【0074】
【数5】
【0075】
第2の実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような制御処理を実行するもので、次に、車両の走行時における減衰力指令信号IFR,IRRの特性について図9を参照しつつ説明する。図9は、車両の走行時における前輪1輪の減衰力指令信号IFR等の時間変化を模式的に示したものである。
【0076】
図9に示すように、車両の旋回時のように、横加速度Ayの絶対値が変化するときには、減衰力指令信号IFRは、ピストン加速度afrに応じて変化する。具体的には、横加速度Ayの立上り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ayの立下り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。この点は、第1の実施の形態と同様である。
【0077】
一方、車両が直線運動した状態で加速や減速した場合には、前後加速度Axは変化するものの、横加速度Ayは変化しない。しかし、第2の実施の形態では、前後加速度Axだけが変化する場合でも、減衰力指令信号IFR,IFRは、ピストン加速度afrに応じて変化する。具体的には、前後加速度Ax(加速または減速)の立上り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ayの立下り区間では、減衰力指令信号IFRは、前輪の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。この結果、第2の実施の形態では、輪荷重をアップさせる割合は、前後加速度Axに応じて可変に設定される。
【0078】
かくして、第2の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第2の実施の形態では、横加速度Ayが増加および減少するときに輪荷重制御を行うのに加えて、横加速度Ayの増加および減少がないときにも前後加速度Axに応じて輪荷重制御を行う構成とした。このため、車両の旋回と直進の両方の場合に、車両状態に応じた輪荷重制御を行うことができ、操舵応答性および安定性からなる旋回性能を高めることができるのに加え、直進制動時および駆動時の応答性および安定性からなる直進制駆動性能を高めることができる。この結果、車両の旋回性能と直進制駆動性能を両立させることができる。
【0079】
次に、図10は本発明の第3の実施の形態を示している。第3の実施の形態の特徴は、前後加速度Axを用いて制御ゲインKFR,KRRを可変に設定する構成としたことにある。なお、第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【0080】
第3の実施の形態によるコントローラ31も、第1,第2の実施の形態によるコントローラ14,21とほぼ同様に構成され、図3に示す車輪毎の減衰力制御処理を実行すると共に、図4に示す制御判別処理、または図8に示す制御判別処理を実行する。但し、図3中の輪荷重制御が第1の実施の形態と異なり、制御ゲインKFR,KRRが前後加速度Axを用いて可変に設定されると共に、この制御ゲインKFR,KRRを用いて減衰力指令信号IFR,IRRを演算する構成となっている。
【0081】
このため、第3の実施の形態による輪荷重制御では、図10に示すように、まずステップ41で、以下の数6および数7の式に示すように、前後加速度Axおよび横加速度Ayに基づいて制御ゲインKFR,KRRを演算する。但し、数6および数7の式中でCFR,CRR,C0FR,C0RRは予め設定された定数である。その後、第1の実施の形態と同様に、ステップ21以降の処理を行い、制御ゲインKFR,KRRを用いて減衰力指令信号IFR,IRRを演算する。
【0082】
【数6】
【0083】
【数7】
【0084】
ここで、第3の実施の形態による制御ゲインKFR,KRRを演算処理について具体的に説明する。数6および数7の式に示すように、前後加速度Ax、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積が正のときには、前後加速度Axの大きさに応じて制御ゲインKFR,KRRを大きくする。一方、前後加速度Ax、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積が負のときには、前後加速度Axの大きさに応じて制御ゲインKFR,KRRを小さくする。このような演算を行うのは、次の理由によるものである。
【0085】
G-Vectoring制御では、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)との積が正となって減速を行うときにドライバが加速(Ax>0)を行ったり、横加速度Ayと横加加速度(dAy/dt)との積が負となって加速を行うときにドライバが減速(Ax<0)を行ったりすると、車両はドライバの操舵に応答しにくくなり、車両の操舵応答性および安定性は低下する傾向がある。
【0086】
このため、本実施の形態では、G-Vectoring制御で減速を行うときにドライバが加速操作を行ったとき、またはG-Vectoring制御で加速を行うときにドライバが減速操作を行ったときには、制御ゲインKFR,KRRを大きくする。これにより、輪荷重制御によって輪荷重の増加または減少の効果を大きくし、ドライバの誤った運転操作による操舵応答性および安定性の低下を抑制することができる。
【0087】
一方、本実施の形態では、G-Vectoring制御で減速を行うときにドライバが減速操作を行ったとき、またはG-Vectoring制御で加速を行うときにドライバが加速操作を行ったときには、制御ゲインKFR,KRRを小さくする。この場合、ドライバの運転操作による前後加速度Axによって輪荷重の移動を作り出すことができるから、輪荷重制御の効果が小さくても、ドライバの運転操作によって操舵応答性および安定性を向上することができる。
【0088】
以上の点を考慮して、本実施の形態では、前後加速度Ax、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積が正のときには、前後加速度Axの大きさに応じて制御ゲインKFR,KRRを大きくし、輪荷重制御の効果を大きくしている。一方、前後加速度Ax、横加速度Ayおよび横加加速度(dAy/dt)の積が負のときには、前後加速度Axの大きさに応じて制御ゲインKFR,KRRが小さくなるから、輪荷重制御の効果は小さくなっている。
【0089】
かくして、第3の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第3の実施の形態では、前後加速度Axに応じて制御ゲインKFR,KRRを可変に設定するから、例えばドライバの誤った運転操作の影響を抑制し、車両の操舵応答性および安定性をさらに高めることができる。
【0090】
なお、第3の実施の形態では、前後加速度Ax等に基づいて制御ゲインKFR,KRRを可変に設定する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば以下の数8および数9の式に示すように、車速vxと操舵角θに基づいて制御ゲインKFR,KRRを可変に設定する構成としてもよい。
【0091】
【数8】
【0092】
【数9】
【0093】
車速vxに対して操舵角θが大きい、または操舵角θに対して車速vxが大きいと、車両は限界走行に陥り易くなる。従って、数8および数9の式では、制御ゲインKFR,KRRを車速vxと操舵角θとの積に比例させて大きくする。これにより、限界走行に近付くに従って制御ゲインKFR,KRRを大きくして、輪荷重制御の効果を大きくすることができ、車両の操舵応答性および安定性を高めることができる。
【0094】
なお、前記各実施の形態では、サスペンション装置4,7は、所謂セミアクティブダンパと呼ばれる減衰力調整式の油圧緩衝器からなる減衰力可変ダンパ6,9を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば空圧や油圧のアクティブサスペンションのように、流体を供給または排出して内部の圧力を増減させることによって輪荷重を調整可能な圧力シリンダを用いる構成としてもよい。また、流体を利用するサスペンション装置に限らず、ボールネジ式や電磁式のアクティブサスペンション等にも適用することができる。
【0095】
また、前記各実施の形態では、横加速度Ayの絶対値が増加中および減少中の場合は、前輪側と後輪側の輪荷重(減衰力指令信号IFR,IRR)を両方とも制御する構成としたが、前輪側と後輪側のうちいずれか一方のみの輪荷重を制御する構成としてもよい。
【0096】
また、前記各実施の形態では、横加速度Ayの絶対値が増加中および減少中の両方の場合に、輪荷重制御を行う構成としたが、横加速度Ayの絶対値が増加中および減少中のうちいずれか一方の場合にのみ、輪荷重制御を行う構成としてもよい。
【0097】
また、前記各実施の形態では、前後加速度センサ13を設ける構成としたが、第1の実施の形態のように、減衰力指令信号IFR,IRRの演算に前後加速度Axを使用しないときには、前後加速度センサ13を省く構成としてもよい。
【0098】
また、前記各実施の形態では、ばね上加速度センサ10とばね下加速度センサ11を用いて、ピストン加速度afr,arrを演算により求める構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば車体1の高さを検出する車高センサからの信号を用いてピストン加速度afr,arrを演算により求める構成としてもよい。
【0099】
また、前記各実施の形態では、制御判別係数ψの符号反転によって、減衰力指令信号IFR,IRRが急激に切り替わり輪荷重が振動することがあるので、制御判別係数ψや減衰力指令信号IFR,IRRに、低域通過型フィルタを付加する構成としてもよい。
【0100】
さらに、前記各実施の形態では、横加速度センサ12と前後加速度センサ13を用いて横加速度Ayと前後加速度Axを検出する構成としたが、横加速度Ayと前後加速度Axが検出可能であれば、これら以外のセンサを用いる構成としてもよい。
【符号の説明】
【0101】
1 車体
2 前輪
3 後輪
4,7 サスペンション装置
5,8 ばね
6,9 減衰力可変ダンパ(減衰力調整式緩衝器)
10 ばね上加速度センサ
11 ばね下加速度センサ
12 横加速度センサ
13 前後加速度センサ
14,21,31 コントローラ(制御手段)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記車両の横加速度の絶対値が増加中の場合は、前後加速度によらず前輪の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくし、
および/または、
前記車両の横加速度の絶対値が減少中の場合は、前後加速度によらず後輪の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくするように、前記輪荷重調整機構を制御する構成としたことを特徴とするサスペンション制御装置。
【請求項2】
前記制御手段は、前記輪荷重をアップさせる割合を前後加速度に応じて変化させる構成としてなる請求項1に記載のサスペンション制御装置。
【請求項3】
前記輪荷重調整機構は、減衰力特性をソフトとハードの間で調整可能な減衰力調整式緩衝器である請求項1または2に記載のサスペンション制御装置。
【請求項4】
前記輪荷重調整機構は、流体を供給または排出して内部の圧力を増減させることにより輪荷重を調整可能な圧力シリンダである請求項1または2に記載のサスペンション制御装置。
【請求項5】
車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段とを備え、
前記輪荷重調整機構は、指令電流値が大きくなるに従って前記輪荷重を増加させるように前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整し、
前記制御手段は、横加速度Ay、横加加速度dAy/dt、前輪側と後輪側のピストン加速度afr,arr、チューニング制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRおよび符号関数sgnを用いて、前輪側の指令電流値IFRおよび/または後輪側の指令電流値IRRが
の関係となる構成としたことを特徴とするサスペンション制御装置。
【請求項1】
車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記車両の横加速度の絶対値が増加中の場合は、前後加速度によらず前輪の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくし、
および/または、
前記車両の横加速度の絶対値が減少中の場合は、前後加速度によらず後輪の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくするように、前記輪荷重調整機構を制御する構成としたことを特徴とするサスペンション制御装置。
【請求項2】
前記制御手段は、前記輪荷重をアップさせる割合を前後加速度に応じて変化させる構成としてなる請求項1に記載のサスペンション制御装置。
【請求項3】
前記輪荷重調整機構は、減衰力特性をソフトとハードの間で調整可能な減衰力調整式緩衝器である請求項1または2に記載のサスペンション制御装置。
【請求項4】
前記輪荷重調整機構は、流体を供給または排出して内部の圧力を増減させることにより輪荷重を調整可能な圧力シリンダである請求項1または2に記載のサスペンション制御装置。
【請求項5】
車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段とを備え、
前記輪荷重調整機構は、指令電流値が大きくなるに従って前記輪荷重を増加させるように前記車体と車輪との間の距離方向に生じる力を調整し、
前記制御手段は、横加速度Ay、横加加速度dAy/dt、前輪側と後輪側のピストン加速度afr,arr、チューニング制御ゲインKFR,KRR,I0FR,I0RRおよび符号関数sgnを用いて、前輪側の指令電流値IFRおよび/または後輪側の指令電流値IRRが
の関係となる構成としたことを特徴とするサスペンション制御装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2012−51433(P2012−51433A)
【公開日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−194247(P2010−194247)
【出願日】平成22年8月31日(2010.8.31)
【出願人】(509186579)日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年8月31日(2010.8.31)
【出願人】(509186579)日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Fターム(参考)】
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