説明

減衰力可変ダンパの制御装置

【課題】旋回走行時における操縦安定性の向上等を実現した減衰力可変ダンパの制御装置を提供する。
【解決手段】後輪減衰力補正部は、ステップS21で、アクセルセンサから入力したアクセルポジションPaに基づいてアクセルペダルの踏込速度Saを算出した後、ステップS22で、この踏込速度Saに基づき減衰力補正ベース値DCbを算出する。ステップS23で、ヨーレイトセンサから入力したヨーレイトγと、操舵角センサから入力した操舵角δと、車速センサから入力した車速vとに基づき走行路面の摩擦係数μを推定した後、摩擦係数μに基づきμゲインGμを設定する。ステップS25で、車速センサから入力した車速vに基づき車速ゲインGvを設定する。ステップS26で、減衰力補正ベース値DCbに対してμゲインGμおよび車速ゲインGvを乗じることによって減衰力補正値DCを算出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、減衰力可変ダンパの制御装置に係り、詳しくは、旋回走行時における操縦安定性の向上等を実現する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
FR(フロントエンジン・リヤドライブ)等の後輪駆動レイアウトが採用された自動車では、旋回走行時に運転者がアクセルペダルを踏み込んで駆動力を増大させてゆくと、タイヤの横力と駆動力との合力が摩擦円を逸脱した時点で後輪が滑り始め、車体には旋回内側に向かうヨーレートが発生する。この際、運転者は、車体のオーバステア状態を抑制するため、旋回外側に向けて操舵する(すなわち、カウンタステア操作を行う)ことが多い。これにより、車体には旋回外側に向かうヨーレートが生起され、上述した旋回内側に向かうヨーレートが打ち消されて車体のスピンが防止される。また、摩擦係数が低い降雨路や氷雪路等(以下、低μ路と記す)では、乾燥した舗装路等に較べてタイヤの摩擦円が小さくなることから、旋回走行時に急激なアクセルペダル操作が行われると容易にオーバステア状態に陥る。この問題を解消するものとしては、TBW(Throttle By Wire:スロットルバイワイヤシステム)によってスロットル開度を小さくする方法や、VSA(Vehicle Stability Assist:車両挙動安定化制御システム)によって旋回外側のホイールを制動する方法が公知となっている。
【0003】
一方、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパとして、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力を段階的あるいは無段階に可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている。減衰力可変ダンパ(以下、単にダンパと記す)を装着した車両では、車両の走行状態に応じてダンパの減衰力を可変制御することにより、操縦安定性や乗り心地の向上を図ることが可能となる。例えば、車両の旋回走行時には横方向運動に伴う慣性力(横加速度)によって車体が左右方向にロールするが、横加速度の微分値に応じてダンパの目標減衰力を高くすることにより、車体の過大なロールを抑制できる。また、小さな凹凸が連続するような不整路を走行する際には車輪が短い周期で上下動するが、ダンパのストローク速度に応じてダンパの目標減衰力を低くすることにより、車輪の上下動が車体へ伝達されることを抑制できる(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2006−69527号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の自動車では、運転者がカウンタステア操作を行っても、旋回走行時におけるオーバステア状態が効果的に抑制されないことがあった。すなわち、カウンタステア操作が行われても、サスペンション(スプリングおよびダンパ)の剛性が低い場合には車体がロールしてしまい、旋回外側に向かうヨーレートが生起され難くなるのである。このような問題を解消する方法として、カウンタステア操作を行いやすくすべくステアリングレシオ(操舵ゲイン)を大きくすることが考えられるが、その場合には高車速域でのヨーゲインが大きくなり過ぎて操縦が難しくなる。また、サスペンションのスプリングにばねレートの高いものを用いたり、ダンパの減衰力を高めたりすることが考えられるが、これらはいずれも乗り心地の悪化をもたらすために採用することが難しかった。
【0005】
また、高速旋回走行時に運転者がアクセルペダルを踏み込むと、旋回内側に向かう大きなヨーレイトが生起されてオーバステア状態が発生しやすくなる。そして、このようなオーバステア状態を抑制すべくダンパの減衰力を低めた場合、中低速旋回走行時におけるアクセルペダルの踏み込みによる姿勢制御が行い難くなる。また一方、低μ路を旋回走行する際のオーバステア状態をTBWやVSAによって抑制する前述の方法には、運転者の加速意志に反して車両が減速されてしまうことから、操縦フィーリングが悪くなるという問題があった。
【0006】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、旋回走行時における操縦安定性の向上等を実現した減衰力可変ダンパの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1の発明は、車体と車輪との間に減衰力可変ダンパが介装された車両に搭載され、当該減衰力可変ダンパの減衰力制御に供される制御装置であって、前記車体の運動状態に基づいて目標減衰力ベース値を設定するベース値設定手段と、前記車両が旋回走行状態にあるか否かを判定する旋回判定手段と、前記旋回判定手段によって前記車両が旋回状態にあると判定された場合、前記車両の運転操作状態と走行状態と走行環境との少なくとも1つに応じて前記目標減衰力ベース値を補正することによって駆動輪側の目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
また、第2の発明は、第1の発明に係る減衰力可変ダンパの制御装置において、運転者によるアクセルペダルの踏込状態量を検出する踏込状態量検出手段を更に備え、前記目標減衰力設定手段は、前記踏込状態量検出手段の検出結果に応じて前記目標減衰力ベース値を増加させることで前記目標減衰力を設定することを特徴とする。
【0009】
また、第3の発明は、第1または第2の発明に係る減衰力可変ダンパの制御装置において、前記車両の車速を検出する車速検出手段を更に備え、前記目標減衰力設定手段は、車速検出手段の検出結果に応じて前記目標減衰力ベース値を減少させることで前記目標減衰力を設定することを特徴とする。
【0010】
また、第4の発明は、第1〜第3のいずれか1つの発明に係る減衰力可変ダンパの制御装置において、走行路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段を更に備え、前記目標減衰力設定手段は、摩擦係数推定手段の推定結果に応じて前記目標減衰力ベース値を減少させることで前記目標減衰力を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
第1の発明によれば、例えば、旋回走行時にオーバステア状態が起きやすい状況が生じると、目標減衰力設定手段は、状況に応じて目標減衰力を増加あるいは減少させるため、旋回外側に向かうヨーレイトが生じやすくなったり、旋回内側に向かうヨーレイトを生じ難くなったりすることでオーバステア状態が抑制される。また、第2の発明によれば、旋回走行時に運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセルペダルの踏込量や踏込速度に応じて目標減衰力ベース値を増加させることで目標減衰力が設定されるため、旋回外側に向かうヨーレイトがカウンタステア操作によって生じやすくなり(すなわち、ヨーレイト感度が高くなり)、オーバステア状態が起き難くなる。また、第3の発明によれば、高速旋回走行時においては、車速に応じて目標減衰力ベース値を減少させることで目標減衰力が設定されるため、運転者がアクセルペダルを踏み込んで駆動力を増大させても旋回内側に向かうヨーレイトが生じ難くなり(すなわち、ヨーレイト感度が低くなり)、オーバステア状態が起き難くなる。また、第4の発明によれば、低μ路における旋回走行時においては、走行路面の摩擦係数に応じて目標減衰力ベース値を減少させることで目標減衰力が設定されるため、運転者がアクセルペダルを踏み込んで駆動力を増大させても旋回内側に向かうヨーレイトが生じ難くなり、オーバステア状態が起き難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明をFRレイアウトの4輪自動車に適用した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は実施形態に係る4輪自動車の概略構成図であり、図2は実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図3は実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図であり、図4は実施形態に係る後輪減衰力補正部の概略構成を示すブロック図である。
【0013】
≪実施形態の構成≫
<自動車の概略構成>
先ず、図1を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、4本の車輪やそれらに対応してする部材(タイヤやサスペンション等)については、それぞれ符号(数字)に前後左右を示す添字を付して、車輪3fl(左前)、車輪3fr(右前)、車輪3rl(左後)、車輪3rr(右後)等と記すとともに、総称する場合には添字の無い符号を用いて車輪3等と記す。
【0014】
図1に示すように、自動車(車両)Vの車体1にはタイヤ2が装着された車輪3が前後左右に設置されており、各車輪3がサスペンションアーム4や、スプリング5、減衰力可変式ダンパ(以下、単にダンパと記す)6等からなるサスペンション7によって車体1にそれぞれ懸架されている。自動車Vには、各種の制御に供されるECU(Electronic Control Unit)8の他、車速センサ(車速検出手段)9や横Gセンサ10、前後Gセンサ11、ヨーレイトセンサ12等が車体1の適所に設置されている。また、自動車Vには、車体1の上下加速度を検出する上下Gセンサ13と、ダンパ6のストローク位置を検出するストロークセンサ14とが各車輪3fl〜3rrごとに設置されている。
【0015】
自動車Vには、図示しないラックやピニオンからなるステアリングギヤ21と、ステアリングホイール22が後端に取り付けられたステアリングシャフト23と、ステアリングシャフト23に操舵アシスト力を与えるEPSモータ24とを主要構成要素とするEPS(Electric Power Steering:電動パワーステアリング)25が装着されるとともに、ステアリングシャフト23の近傍にはステアリングホイール22の操舵角を検出する操舵角センサ(操舵角検出手段)26が取り付けられている。また、自動車Vの運転席下部には、アクセルペダル27の踏み込み量(アクセルポジション)を検出するアクセルセンサ28(踏込状態量検出手段)が設置されている。
【0016】
ECU8は、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線(本実施形態では、CAN(Controller Area Network))を介して、各車輪3のダンパ6や各センサ9〜14,26,28と接続されている。
【0017】
<ダンパ>
図2に示すように、本実施形態のダンパ6は、モノチューブ式(ド・カルボン式)であり、MRF(Magneto-Rheological Fluid:磁気粘性流体)が充填された円筒状のシリンダ32と、このシリンダ32に対して軸方向に摺動するピストンロッド33と、ピストンロッド33の先端に装着されてシリンダ32内を上部油室34と下部油室35とに区画するピストン36と、シリンダ32の下部に高圧ガス室37を画成するフリーピストン38と、ピストンロッド33等への塵埃の付着等を防ぐカバー39と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ40とを主要構成要素としている。
【0018】
シリンダ32は、下端のアイピース32aに嵌挿されたボルト41を介して、車輪側部材であるサスペンションアーム4の上面に連結されている。また、ピストンロッド33は、上下一対のラバーブッシュ42とナット43とを介して、その上端のスタッド33aが車体側部材であるダンパベース(ホイールハウス上部)44に連結されている。
【0019】
ピストン36には、上部油室34と下部油室35とを連通する連通路45と、この連通路45の内側に位置するMLVコイル46とが設けられている。ECU8からMLVコイル46に電流が供給されると、連通路45を流通するMRFに磁界が印可されて強磁性微粒子が鎖状のクラスタを形成する。これにより、連通路45を通過するMRFの見かけ上の粘度(以下、単に粘度と記す)が上昇し、ダンパ6の減衰力が増大する。
【0020】
<減衰力制御装置の概略構成>
図3に示すように、ECU8には、ダンパ6の制御を行う減衰力制御装置50が内装されている。減衰力制御装置50は、上述した各センサ9〜14,26,28が接続する入力インタフェース51と、各センサ9〜14,26,28の検出信号から得られたロールモーメントやピッチモーメント、ばね上速度等に基づき各ダンパ6の目標減衰力を設定する減衰力設定部52と、減衰力設定部52から入力した目標減衰力とストロークセンサ14から入力したストローク速度Ssとに応じて各ダンパ6(MLVコイル46)への駆動電流を生成する駆動電流生成部53と、駆動電流生成部53が生成した駆動電流を各ダンパ6に出力する出力インタフェース54とから構成されている。
【0021】
減衰力設定部52には、スカイフック制御ベース値Dbshを算出するスカイフックベース値演算部55や、ロール制御ベース値Dbrを算出するロールベース値演算部56、ピッチ制御ベース値Dbpを算出するピッチベース値演算部57、自動車Vが旋回走行状態にあるか否かを判定する旋回判定部58、旋回走行時に後輪側の目標減衰力ベース値Dbtgtを補正して目標減衰力Dtgtを設定する後輪減衰力補正部59(目標減衰力設定手段)が収容されている。なお、ロールベース値演算部56は、横Gセンサ10から入力した横加速度Gyの微分値と、ヨーレイトセンサ12から入力したヨーレイトγの2階微分値とに基づき、ロール制御ベース値Dbrを設定する。また、旋回判定部58は、横加速度Gyやヨーレイトγに基づいて、自動車Vが旋回走行中であるか否かを判定する。
【0022】
<後輪減衰力補正部>
図4に示すように、後輪減衰力補正部59は、減衰力補正部61と、位相補償部62と、補正ベース値算出部63と、補正値設定部64と、路面μ推定部65(摩擦係数推定手段)と、μゲイン設定部66と、車速ゲイン設定部67とから構成されている。
【0023】
位相補償部62は、アクセルセンサ28から入力したアクセルポジションPaの時間位相(アクセルペダル27が踏み込まれてから後輪駆動力が発生するまでの時間遅れ)を補償する。また、補正ベース値算出部63は、位相補償されたアクセルポジションPaを2階微分することによってアクセルペダル27の踏込速度Saを得た後、これに所定の係数を乗じること等によって減衰力補正ベース値DCbを算出する。路面μ推定部65は、ヨーレイトγや操舵角δ、車速v等に基づき、走行路面の摩擦係数μを推定する。また、μゲイン設定部66は摩擦係数μに応じてμゲインGμを設定し、車速ゲイン設定部67は車速vに応じて車速ゲインGvを設定する。
【0024】
一方、補正値設定部64は、減衰力補正ベース値DCbに対してμゲインGμおよび車速ゲインGvを乗じることにより、減衰力補正値DCを設定する。また、減衰力補正部61は、目標減衰力ベース値Dbtgtに減衰力補正値DCを加算することによって目標減衰力Dtgtを設定する。
【0025】
≪実施形態の作用≫
<減衰力制御>
自動車Vが走行を開始すると、減衰力制御装置50は、所定の処理インターバル(例えば、10ms)をもって、図5のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、減衰力制御装置50は、図5のステップS1で、横Gセンサ10、前後Gセンサ11、および上下Gセンサ13から得られた車体1の各加速度や、車速センサ(図示せず)から入力した車速、操舵角センサ26から入力した操舵角δ等に基づき自動車Vの運動状態を判定する。次に、減衰力制御装置50は、自動車Vの運動状態に基づき、ステップS2で各ダンパ6のスカイフック制御ベース値Dbshを算出し、ステップS3で各ダンパ6のロール制御ベース値Dbrを算出し、ステップS4で各ダンパ6のピッチ制御ベース値Dbpを算出する。
【0026】
次に、減衰力制御装置50は、ステップS5で各ダンパ6のストローク速度Ssが正の値であるか否かを判定し、この判定がYesであった場合(すなわち、ダンパ6が伸び側に作動している場合)、ステップS6で3つの減衰力制御ベース値Dbsh,Dbr,Dbpのうち値が最も大きいものを目標減衰力Dtgtに設定する。また、減衰力制御装置50は、ステップS5の判定がNoであった場合(すなわち、ダンパ6が縮み側に作動している場合)、ステップS7で3つの減衰力ベース値Dbsh,Dbr,Dbpのうち値が最も小さいものを目標減衰力ベース値Dbtgtに設定する。
【0027】
ステップS6またはステップS7で目標減衰力ベース値Dbtgtを設定すると、減衰力制御装置50は、ステップS8で横加速度Gyやヨーレイトγに基づいて自動車Vが旋回走行中であるか否かを判定する。そして、減衰力制御装置50は、ステップS8の判定がNoであればステップS9で目標減衰力ベース値Dbtgtをそのまま目標減衰力Dtgtと設定し、YesであればステップS10で後述する後輪減衰力補正処理を行って目標減衰力Dtgtを設定する。ステップS9またはステップS10で目標減衰力Dtgtを設定すると、減衰力制御装置50は、ステップS11で図6の目標電流マップから目標減衰力Dtgtおよびストローク速度Ssに応じた目標電流Itgtを検索/設定した後、ステップS12で各ダンパ6のMLVコイル46に駆動電流を出力する。
【0028】
<後輪減衰力補正処理>
自動車Vが旋回走行に移行して減衰力制御でのステップS8の判定がYesになると、減衰力制御装置50内の後輪減衰力補正部59は、図7のフローチャートにその手順を示す後輪減衰力補正処理を行う。後輪減衰力補正処理を開始すると、後輪減衰力補正部59は、図7のステップS21で、アクセルセンサ28から入力したアクセルポジションPaに基づいてアクセルペダル27の踏込速度Saを算出した後、ステップS22で、この踏込速度Saに基づき減衰力補正ベース値DCbを算出する。
【0029】
次に、後輪減衰力補正部59は、ステップS23で、ヨーレイトセンサ12から入力したヨーレイトγと、操舵角センサ26から入力した操舵角δと、車速センサ9から入力した車速vとに基づき、車両モデル等を用いて走行路面の摩擦係数μを推定した後、ステップS24で、図8に示す摩擦係数−μゲインマップから摩擦係数μに応じたμゲインGμ(1より小さい値)を検索・設定する。次に、後輪減衰力補正部59は、ステップS25で、車速センサ9から入力した車速vに基づき、図9に示す車速−車速ゲインマップから車速vに応じた車速ゲインGv(1より小さい値)を設定する。
【0030】
次に、後輪減衰力補正部59は、ステップS26で、減衰力補正ベース値DCbに対してμゲインGμおよび車速ゲインGvを乗じることによって減衰力補正値DCを算出する。しかる後、後輪減衰力補正部59は、ステップS27で、目標減衰力ベース値Dbtgtに減衰力補正値DCを加算することにより、目標減衰力Dtgtを設定・出力して後輪減衰力補正処理を終了する。
【0031】
本実施形態では、このような構成を採ったことにより、運転者がアクセルペダル27を急激に踏み込んだような場合にはダンパ6の目標減衰力Dtgtが高くなり、カウンタステア操作によって旋回外側に向かうヨーレイトが直ちに生起されることで、オーバステア状態の効果的な抑制が実現される。また、高速旋回走行時にはダンパ6の目標減衰力Dtgtが低くなり、運転者がアクセルペダルを踏み込んで駆動力を増大させても旋回内側に向かうヨーレイトが生じ難くなり、オーバステア状態が起き難くなる。また、低μ路における旋回走行時にはダンパ6の目標減衰力Dtgtが低くなり、運転者がアクセルペダルを踏み込んで駆動力を増大させても旋回内側に向かうヨーレイトが生じ難くなり、やはりオーバステア状態が起き難くなる。
【0032】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は、FRレイアウトの自動車に本発明を適用したものであるが、FFレイアウトや4WD(4輪駆動)の自動車にも当然に適用可能である。また、上記実施形態では、アクセルペダルの踏込速度に応じて目標減衰力を増加させるようにしたが、踏込量に応じて目標減衰力を増加させるにようしてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、自動車や制御装置の具体的構成、制御の具体的手順等についても適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】実施形態に係る4輪自動車の概略構成図である。
【図2】実施形態に係るダンパの縦断面図である。
【図3】実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図4】実施形態に係る後輪減衰力補正部の概略構成を示すブロック図である。
【図5】実施形態に係る減衰力制御の手順を示すフローチャートである。
【図6】実施形態に係る目標電流マップである。
【図7】実施形態に係る後輪減衰力補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図8】実施形態に係る摩擦係数−μゲインマップである。
【図9】実施形態に係る車速−車速ゲインマップである。
【符号の説明】
【0034】
1 車体
3 車輪
6 ダンパ
8 ECU
9 車速センサ(車速検出手段)
10 横Gセンサ
12 ヨーレイトセンサ
26 操舵角センサ
28 アクセルセンサ(踏込状態量検出手段)
50 減衰力制御装置
56 ロールベース値演算部(ベース値設定手段)
58 旋回判定部(旋回判定手段)
59 後輪減衰力補正部(目標減衰力設定手段)
61 減衰力補正部
63 補正ベース値算出部
64 補正値設定部
65 路面μ推定部(摩擦係数推定手段)
66 μゲイン設定部
67 車速ゲイン設定部
V 自動車

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体と車輪との間に減衰力可変ダンパが介装された車両に搭載され、当該減衰力可変ダンパの減衰力制御に供される制御装置であって、
前記車体の運動状態に基づいて目標減衰力ベース値を設定するベース値設定手段と、
前記車両が旋回走行状態にあるか否かを判定する旋回判定手段と、
前記旋回判定手段によって前記車両が旋回状態にあると判定された場合、前記車両の運転操作状態と走行状態と走行環境との少なくとも1つに応じて前記目標減衰力ベース値を補正することによって駆動輪側の目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と
を備えたことを特徴とする減衰力可変ダンパの制御装置。
【請求項2】
運転者によるアクセルペダルの踏込状態量を検出する踏込状態量検出手段を更に備え、
前記目標減衰力設定手段は、前記踏込状態量検出手段の検出結果に応じて前記目標減衰力ベース値を増加させることで前記目標減衰力を設定することを特徴とする、請求項1に記載された減衰力可変ダンパの制御装置。
【請求項3】
前記車両の車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記目標減衰力設定手段は、車速検出手段の検出結果に応じて前記目標減衰力ベース値を減少させることで前記目標減衰力を設定することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載された減衰力可変ダンパの制御装置。
【請求項4】
走行路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段を更に備え、
前記目標減衰力設定手段は、摩擦係数推定手段の推定結果に応じて前記目標減衰力ベース値を減少させることで前記目標減衰力を設定することを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載された減衰力可変ダンパの制御装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2009−179088(P2009−179088A)
【公開日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−17608(P2008−17608)
【出願日】平成20年1月29日(2008.1.29)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】