車両のサスペンシヨン装置
【目的】高車速状態時における左右の車輪のショックアブソーバの減衰力特性を前後の2系統で制御して、低車速状態時における車両の乗り心地を図りつつ、高車速状態時におけるダイアゴナル振動の発生を効果的に防止して操縦安定性の向上を図ることを可能とする。
【構成】車速センサからの出力を受け、第5所定車速V5 よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰係数Dkiをそれぞれ独立に変更して制御する一方、第5所定車速V5 よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して前後の左右輪間におけるショックアブソーバの減衰係数Dkiの平均のしきい値hαF ,hαR ,hβF ,hβR を算出して減衰係数DkiをD7i〜D10i の範囲内で同相に制御したり各輪における減衰係数Dkiを全てD10i に同相に制御したりするコントロールユニットを備える。
【構成】車速センサからの出力を受け、第5所定車速V5 よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰係数Dkiをそれぞれ独立に変更して制御する一方、第5所定車速V5 よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して前後の左右輪間におけるショックアブソーバの減衰係数Dkiの平均のしきい値hαF ,hαR ,hβF ,hβR を算出して減衰係数DkiをD7i〜D10i の範囲内で同相に制御したり各輪における減衰係数Dkiを全てD10i に同相に制御したりするコントロールユニットを備える。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のサスペンション装置に関し、特に、ばね上とばね下との間に減衰力特性可変式のショックアブソーバを備えるものの改良に係わる。
【0002】
【従来の技術】一般に、車両のサスペンション装置においては、車体側としてのばね上と、車輪側としてのばね下との間に、車輪の上下振動を減衰させるためのショックアブソーバが装備されている。このショックアブソーバには、減衰力特性可変式のものとして、減衰力特性(減衰係数の異なった特性)が高低2段に変更可能なもの、減衰力特性が多段又は無段連続的に変更可能なもの等種々のものがある。
【0003】このような減衰力可変式のショックアブソーバの制御方法は、基本的には、ショックアブソーバが発生する減衰力が車体の上下振動に対して、加振方向に働くときにショックアブソーバの減衰力を低減衰側(すなわちソフト側)にし、減衰力が制振方向に働くときにショックアブソーバの減衰力を高減衰側(すなわちハード側)に変更して、ばね上に伝達される加振エネルギーに対して制振エネルギーを大きくし、もって車両の乗り心地および操縦安定性を共に向上させるようにするものである。
【0004】そして、ショックアブソーバの減衰力がばね上上下振動の加振方向または制振方向のいずれの方向に働くか否かの判定は、種々のものが提案されている。例えば特開昭60−248419号公報には、ばね上とばね下との間の相対変位の符号とその微分値であるばね上ばね下間の相対速度の符号とが一致するか否かを調べ、一致するときには加振方向と判定し、不一致のときは制振方向と判定する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにばね上とばね下との相対変位の向きと、ばね上とばね下との相対速度の向きとが一致するか否かに基づき、減衰力特性を変更制御する減衰力可変式のショックアブソーバにおいては、各車輪一輪毎に独立してショックアブソーバの減衰力特性を変更制御するため、特に、高車速状態時において左右の車輪のショックアブソーバの減衰力特性に大きな差が生じると、ステア特性に好ましくない変化が生じたり、ダイアゴナル振動が生じたりするという問題があった。
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高車速状態時における左右の車輪のショックアブソーバの減衰力特性を前後の2系統で制御することにより、低車速状態時における車両の乗り心地を図りつつ、高車速状態時におけるダイアゴナル振動の発生を効果的に防止して操縦安定性の向上を図ろうとするものである。
【0007】また、所定車速時に前後左右の車輪のショックアブソーバの減衰力特性をより効果的に制御して、操縦安定性の向上をさらに図ることも目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項1に係る発明が講じた解決手段は、各車輪のばね上とばね下との間にショックアブソーバを備え、ばね上の変位速度とばね下の変位速度との相対関係に応じて、上記ショックアブソーバの減衰力特性を変更制御する車両のサスペンション装置を前提とする。そして、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段からの出力を受け、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更して制御する一方、所定車速よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバの減衰力特性をそれぞれ同相に制御する制御手段とを備える構成としたものである。
【0009】また、請求項2に係る発明が講じた解決手段は、上記請求項1記載の車両のサスペンション装置を前提とし、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段からの出力を受け、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更して制御する一方、所定車速であるときに左右の前輪および後輪の全てのショックアブソーバの減衰力特性を同相に制御する制御手段とを備える構成としたものである。
【0010】
【作用】上記の構成により、請求項1に係る発明では、制御手段により、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性が独立に変更制御されて、ばね上の変位速度とばね下の変位速度との相対関係に応じて各車輪のショックアブソーバの減衰力特性が変更制御されることになり、低車速状態時における乗り心地が良好なものとなる。一方、所定車速よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバの減衰力特性がそれぞれ同相に制御されて、左右の車輪におけるショックアブソーバの減衰力特性が、互いに歩み寄りつつその差を0にするよう変更されることになり、高車速状態時においてダイアゴナル振動が効果的に低減される上、操縦安定性が良好なものとなる。
【0011】また、請求項2に係る発明では、制御手段により、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性が独立に変更制御されて、低車速状態時における乗り心地が同様に良好なものとなる。一方、所定車速であるときに左右の前輪および後輪の全てのショックアブソーバの減衰力特性が、例えばハードになるように全て同相に制御されて、所定車速状態時つまり高車速状態に移向する直前の状態における操縦安定性がより良好なものとなる。
【0012】
【発明の効果】以上の如く、請求項1の発明における車両のサスペンション装置によれば、制御手段により、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更制御することにより低車速状態時における乗り心地の向上を図る一方、所定車速よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバの減衰力特性をそれぞれ同相に制御することにより高車速状態時におけるダイアゴナル振動を効果的に低減させつつ操縦安定性を向上させることができる。
【0013】また、請求項2の発明における車両のサスペンション装置によれば、制御手段により、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更制御して低車速状態時における乗り心地の向上を同様に図る一方、所定車速であるときに左右の前輪および後輪の全てのショックアブソーバの減衰力特性をハードになるように全て同相に制御することにより高車速状態時における操縦安定性をより向上させることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0015】図1は、本発明の好ましい実施例に係る車両のサスペンション装置を含む車両の略斜視図である。
【0016】図1において、本発明の好ましい実施例に係る車両のサスペンション装置は、各車輪に対応して設けられ、各車輪の上下振動を減衰させるたショックアブソーバ1,2,3,4を備えている。各ショックアブソーバ1,2,3,4は、それぞれ、図示しないアクチュエータにより、減衰係数が異なった10の減衰力特性に切り換え可能に構成されており、また、図示しない圧力センサを備えている。図1において、5は左前輪、6は左後輪であり、右前輪および右後輪は図示されていない。また、7は、各ショックアブソーバ1,2,3,4の上部外周に配設されたコイルスプリングであり、8は、各ショックアブソーバ1,2,3,4のアクチュエータに対して、制御信号を出力して、各ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を変更制御する制御手段としてのコントロールユニットである。
【0017】また、車体9のばね上には各車輪のばね上の上下方向の加速度を検出する第1加速度センサ11,第2加速度センサ12,第3加速度センサ13,第4加速度センサ14が、インストルパネルのメータ内には車速を検出する車速検出手段としての車速センサ15がそれぞれ設けられている。16は、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性の制御をドライバーがハードモード、ソフトモードまたはコントロールモードのいずれかに切り換えるモード選択スイッチを示す。そして、モード選択スイッチ16により、ハードモードが選択されたときは、減衰力特性がハードになるような範囲の減衰係数のみが選択され、その範囲内でのみショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性の変更制御がなされる。また、ソフトモードが選択されたときは、減衰力特性がソフトになるような範囲の減衰係数のみが選択され、その範囲内でのみショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性の変更制御がなされる。さらに、コントロールモードが選択されたときはあらかじめコントロールユニット8内に記憶されたマップあるいはテーブルにしたがって、所定のようにショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性の変更制御がなされるようになっている。
【0018】図2は、左前輪に対して設けられたショックアブソーバ1の要部略断面図である。ただし、圧力センサは、便宜上省略されている。
【0019】図2において、ショックアブソーバ1は、シリンダ21を備え、シリンダ21内には、ピストンとピストンロッドが一体的に結合されたピストンユニット22が摺動自在に嵌装されている。シリンダ21およびピストンユニット22は、それぞればね下およびばね上に結合されている。
【0020】ピストンユニット22には、2つのオリフィス23、24が形成されている。一方のオリフィス23は常に開いており、他方のオリフィス24は、それぞれ第1アクチュエータ41により、その通路面積が10段階に変更可能に形成されている。
【0021】図3は、ショックアブソーバ1に設けられた第1アクチュエータ41の分解略斜視図であり、図2および図3に示されるように、第1アクチュエータ41は、ピストンユニット22に固定されたスリーブ25内に、回転自在に設けられたシャフト26と、シャフト26を回転させるステップモータ27と、シャフト26の下端部に一体に取付けられ、その円周に沿って、9つの円形孔28を有する第1オリフィスプレート29と、スリーブ25の下端部に一体的に設けられ、その円周に沿って円弧状の長孔30が形成された第2オリフィスプレート31を備えている。ここに、第1オリフィスプレート29に形成された9つの円形孔28と、第2オリフィスプレート31に形成された長孔30とは、ステップモータ27の回転によるシャフト26および第1オリフィスプレート29の回転にしたがって、9つの円形孔28が0ないし9個の範囲で長孔30と連通可能なように形成されている。
【0022】シリンダ21内の上室32および下室33内は、所定の粘度を有する流体で満たされており、オリフィス23,24を通って上室32および下室33間を移動可能になっている。
【0023】図2および図3においては、ショックアブソーバ1の構造のみを示したが、他の車輪に対して設けられたショックアブソーバ2,3,4もまた、図2に示されたショックアブソーバ1と同様の構造を示しており、それぞれ図3に示されたのと同様な第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44を備えている。
【0024】図4は、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を示すグラフであり、D1 ないしD10は、それぞれショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数を示している。図4において、縦軸は、ショックアブソーバ1,2,3,4が発生する減衰力を、横軸は、ばね上の変位速度Xs とばね下の変位速度Xu との差、すなわち、ばね上とばね下の相対変位速度(dXs /dt−dXu /dt)を示している。図4に示されるように、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性は、減衰係数D1 ないしD10のいずれかを選択することによって、10段階に変更することが可能なように構成されている。図4において、D1 は、最もソフトな減衰力を発生させる減衰係数を、D10は、最もハードな減衰力を発生させる減衰係数を、それぞれ示している。ここに、減衰係数Dk (k は正の整数で、1〜10)は、第1オリフィスプレート29に形成された9つの円形孔28のうち、(10−i )個の円形孔28が、第2オリフィスプレート31に形成された長孔30と連通している場合に選択されるようになっている。したがって、減衰係数D1 は、第1オリフィスプレート29の9つの円形孔28のすべてが第2オリフィスプレート31の長孔30と連通している場合に選択され、減衰係数D10は、第1オリフィスプレート29の9つの円形孔28のいずれもが第2オリフィスプレート31の長孔30と連通しないときに選択されることになる。
【0025】図5は、本発明の実施例に係る車両のサスペンション装置の振動モデル図であり、msはばね上質量、muはばね下質量、xsはばね上変位、xuはばね下変位、ksはコイルスプリング7のばね定数、ktはタイヤのばね定数、Dk はショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数である。
【0026】図6は、ステップモータ27の略斜視図であり、ステップモータ27は、筒状体50、筒状体50内に収容されたロータ51,ステータ52および蓋53から構成されている。図7は、ロータ51およびステータ52の略平面図であり、通常のステップモータと同様に、ロータ51の外周部には複数の矩形形状の歯が形成され、ステータ52の内周部には、これと対応して複数の矩形形状の歯が形成されており、ステータ52には、ソレノイド54が巻回されている。ロータ51には、2本のストッパピン55,56が形成されており、図8に示されるように、蓋53には、ストッパピン55,56に対応する位置の円周方向に2つの溝57,58が形成されている。溝57は、ロータ51に形成されたストッパピン55と係合してステップモータ27の可動範囲を制御するものであり、他方、溝58はストッパピン56と係合するものであって、ストッパピン55,56を溝57,58と係合させることによって、蓋53を被せたときにロータ51の重心が回転中心と一致するように位置合わせを可能とするものである。したがって、蓋53の中心から溝57,58の両端部を見た円周角は、溝58の方が溝57より大きくなっており、専ら溝57によって、ステップモータ28の可動範囲が決定されるように溝57,58が形成されている。図8において、ロータ51が時計回りに回転すると、減衰軽煤Dk がより大きくなって減衰力特性はよりハードになり、他方反時計回りに回転すると、減衰係数Dk がより小さくなって減衰力特性はよりソフトになるようになっており、また、ロータ51の矩形形状の歯がステータ52の隣接する矩形形状の歯に対向する位置に移動させられたとき、すなわち、ステップモータ27が一段回転すると、減衰係数Dk が1つだけ変化するようになっている。従って、ストッパピン55が溝57の右端部である第1基準位置に位置しているとき、減衰係数Dk はD10となり、ショックアブソーバ1が最もハードな減衰力を発生し、他方、ストッパピン55が溝57の左端部である第2基準位置に位置しているとき、減衰係数Dk はD1 となり、ショックアブソーバ1が最もソフトな減衰力を発生するようになっている。
【0027】図9は、本発明の実施例に係る車両のサスペンション装置の制御系のブロックダイアグラムである。
【0028】図9において、本発明の実施例に係る車両のサスペンション装置の制御系を構成するコントロールユニット8は、演算判定手段80および許容値設定手段81を備えており、演算判定手段80には、ショックアブソーバ1,2,3,4にそれぞれ設けられた第1圧力センサ61,第2圧力センサ62,第3圧力センサ63,第4圧力センサ64の検出した各ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力Fsi(ここに、iは、各車輪を示し、i=1,2,3,4である。)の検出信号、第1加速度センサ11,第2加速度センサ12,第3加速度センサ13,第4加速度センサ14の検出したばね上の上下方向の加速度ai の検出信号および車速センサ15の検出した車速Vの検出信号がそれぞれ入力されている。また、許容値設定手段81には、車速センサ15の検出した車速Vの検出信号、舵角センサ65の検出した舵角θの検出信号、およびアンチ・ブレーキング・システム(ABS)66からの路面摩擦係数の推定値μの推定信号がそれぞれ入力されている。
【0029】上記演算判定手段80は、上下方向の加速度ai の検出信号および車速Vの検出信号に基づいて、予め記憶しているマップあるいはテーブルにしたがって、各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を決定する減衰係数Dkiを算出し、制御記号を生成して、第1アクチュエータ41,第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44に出力し、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を制御するとともに、許容値設定手段81および許容値変更手段82から許容値信号が入力された場合に、左右の前輪のショックアブソーバ1,2および左右の後輪のショックアブソーバ3,4の減衰係数Dkiの差の絶対値|Dkl−Dkr|(ここに、l =1,3、r =2,4である)が、許容値t以上のときは、減衰係数Dkiの小さい車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiより1つ大きいD(k+1)iに変更させるため、制御記号を生成して、第1アクチュエータ41,第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44に出力してショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を制御する。また、許容値設定手段81は、車速センサ15の検出した車速Vの検出信号、舵角センサ65の検出した舵角θの検出信号およびABS66からの路面摩擦係数の推定値μの推定信号に基づき、予め記憶しているマップあるいはテーブルにしたがって左右輪および前後輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiの差の許容値を算出し、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0030】ここに、減衰力Fsiは連続値をとり、ばね上に対して上向きに作用するときすなわちばね上とばね下間が縮んでいるときに正の値に、下向きに作用するときすなわちばね上とばね下間が伸びているときに負の値になるように設定され、ばね上の上下方向の加速度ai は、上向きのときに正の値に、下向きのときに負の値になるように設定されている。
【0031】図10は、モード選択スイッチ16により、コントロールモードが選択された場合において、コントロールユニット8により行われる,走行状態に応じた減衰係数選択制御のルーチンを示すフローチャートであり、図10の減衰係数選択制御のルーチンは、減衰係数Dkiの変更が余りに頻繁に行われ、その結果、変更時に大きな音や振動が生じたり、応答遅れが生ずることを防止するために走行状態に応じて変更制御し得る減衰係数Dkiの範囲を制限するものである。
【0032】図10において、先ず、ステップSA1において、車速センサ15により検出された車速Vを入力するとともに、第1加速度センサ11、第2加速度センサ12,第3加速度センサ13,第4加速度センサ14の検出したばね上の上下方向の加速度ai を入力する。
【0033】ついで、ステップSA2において、車速Vが、低速値である第1の所定車速V1、たとえば3km/h以下か否かを判定する。
【0034】その結果、車速Vが、第1の所定車速V1 以下のNOのときは、ステップSA3に進み、車速Vがきわめて低速であるから、スコットや制動ダイブ防止するため、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性がハードになるように減衰係数DkiをD8iに固定する。したがって、減衰係数DkiはD8iに固定されるから、図1010に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンによる減衰力特性の変更制御はおこなわれない。
【0035】一方、車速Vが、第1の所定車速V1 を越えているYESのときには、ステップSA4に進み、ばね上の上下方向の加速度ai の絶対値が所定値ai0を越えている悪路走行中か否かを判定する。
【0036】その結果、ばね上の上下方向の加速度ai の絶対値が所定値ai0を越えている悪路走行中と判定したYESのときは、ステップSA5に進んで車速Vが第3の所定車速V3 、たとえば50km/h以上か否かを判定する。
【0037】そして、上記ステップSA5の判定が、車速Vが第3の所定車速V3 以上であるYESと判定したときは、ステップSA6において、走行安定性の向上を重視して減衰力特性を比較的ハードな範囲内で変更制御するために、減衰係数DkiをD5iないしD7iの範囲に設定する。その結果、図10に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数Dkiは、D5iが下限値になり、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立しても、減衰係数Dkiは、D5iに保持され、他方、D7iが上限値になり、たとえよりハードに変更すべき条件が成立しても、減衰係数Dkiは、D7iに保持されることになる。
【0038】これに対して、上記ステップSA5の判定が、車速Vが所定車速V3 未満であるNOと判定したときは、ステップSA7に進み、走行安定性と乗り心地の向上の両立を図ることが可能であるから、減衰力特性を比較的ソフトな状態からハードな状態の範囲内で変更制御することを可能にするために、減衰係数Dkiを、D3iないしD7iの範囲に設定する。したがって、図10に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数Dkiは、D3iが下限値になり、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立しても、減衰係数DkiはD3iに保持され、他方、D7iが上限値になり、たとえよりハードに変更すべき条件が成立しても、減衰係数DkiはD7iに保持されることになる。
【0039】一方、上記ステップSA4の判定が、ばね上の上下方向の加速度ai の絶対値が所定値ai0以下と判定されたNOのときは、ステップSA8に進み、悪路ではなく通常の道路を走行中であると考えられるから、このステップSA8において、さらに車速Vが第2所定車速V2 、たとえば30km/h以下か否かを判定する。
【0040】その結果、車速Vが、第2所定車速V2 以下の低速走行状態にあるYESと判定したときは、ステップSA9において、乗り心地の向上を重視するため、減衰力特性が比較的ソフトな範囲内で変更制御されるように、減衰係数DkiをD1iないしD3iの範囲に設定する。したがって、図10に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数Dkiが、D1iのときは、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立した場合でも減衰係数DkiはD1iに保持され、他方、D3iが上限値になり、たとえよりハードに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD3iに保持されることになる。
【0041】これに対して、上記ステップSA8の判定が、車速Vが第2所定車速V2 を越えているNOと判定したときは、ステップSA10 において、さらに、車速Vが第4所定車速V4 、たとえば60km/h以下か否かを判定する。
【0042】その結果、車速Vが、第4所定車速V4 以下の比較的中速走行状態にあるYESと判定したときは、ステップSA11 に進み、走行安定性と乗り心地の向上させるという2つ要請の両立を図ることが可能であるから、減衰力特性を比較的ソフトな状態からハードな状態の範囲内で変更制御することを可能とするために、減衰係数DkiをD2iないしD6iの範囲に設定する。したがって、図10に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数DkiはD2iが下限値になり、たとえよりソフトに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD2iに保持され、他方、D6iが上限値になり、たとえさらにハードに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD6iに保持されることになる。
【0043】これに対して、上記ステップSA10 の判定が、車速Vが第4所定車速V4 を越えているNOと判定したときは、ステップSA12に進み、さらに車速Vが第5所定車速V5 、たとえば80km/h以下か否かを判定する。
【0044】その結果、車速Vが第5所定車速V5 以下の中速走行状態にあるYESと判定したときは、ステップSA13 に進み、走行安定性と乗り心地の向上という2つの要請の両立を図りつつ、ややハードにショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を変更制御するために、減衰係数Dkiを、D4iないしD6iの範囲に設定する。したがって、図10の減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数DkiはD4iが下限値になり、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD4iに保持され、他方、D6iが上限値になり、たとえさらにハードに変更すべき条件が成立しても、減衰係数Dkiは、D6iに保持されることになる。
【0045】これに対して、車速Vが第5所定車速V5 を越えた高速走行状態にあるNOと判定したときは、ステップSA14 に進み、走行安定性の向上を重視して、減衰力特性がハードな範囲内で変更制御されるように、減衰係数DkiをD7iないしD10i の範囲に設定する。したがって、図10の減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数DkiはD7iが下限値になり、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD7iに保持され、他方、たとえさらにハードに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD10i に保持されることになる。
【0046】図11ないし図14は、モード選択スイッチ16により、コントロールモードが選択された場合にコントロールユニット8により実行される各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性変更制御の基本ルーチンを示すフローチャートである。
【0047】まず、図11のステップSB1において、車速センサ15により車速Vを入力し、ステップSB2で車速Vが第5所定車速V5 (80km/h)を越えているか否かを判定する。その結果、車速Vが第5所定車速V5 未満の中速走行状態にあるNOと判定したときは、ステップSB3において、フラグFがF=0にセットされる。本実施例においては、車速Vが所定車速V5 を越えて左右車輪を前後で統合制御を開始するときにフラグFがF=1にセットされるようになっている。
【0048】次いで、ステップSB4において、第1加速度センサ11、第2加速度センサ12、第3加速度センサ13、第4加速度センサ14の検出したばね上の上下方向の加速度ai および第1圧力センサ61、第2圧力センサ62、第3圧力センサ63、第4圧力センサ64の検出した減衰力Fsiが入力される。その後、ステップSB5において、上記ステップSB4で入力された上下方向の加速度ai を積分して、ばね上の変位速度Xsi(=Σai )を算出する。
【0049】しかる後、ステップSB6において、上記ステップSB5で算出したばね上の変位速度Xsiに所定の定数K(K<0)を乗じて、理想の減衰力であるスカイフック減衰力Faiを算出する。そして、ステップSB7において、次に示す式■ hα=Fsi(Fai−αFsi)・・・・・・・・・・・・・■にしたがって、hαを算出し、ステップSB8でhαが正か否かを判定する。
【0050】その結果、hαが正であるYESのときは、ステップSB9に進んで、hαが正であるショックアブソーバ1,2,3,4の第1アクチュエータ41,第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数Dkiを、前回の減衰係数Dkiより1つ大きいD(K+1)iに、すなわちよりハードになるように変更する一方、hαが正でないNOのときは、ステップSB10 に進んで、さらに式■ hβ=Fsi(Fai−βFsi)・・・・・・・・・・・・・■にしたがって、hβを算出し、ステップSB11 でhβが負か否かを判定する。
【0051】その結果、hβが負であるYESのときは、ステップSB12 において、hβが負であるショックアブソーバ1,2,3,4の第1アクチュエータ41,第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44に制御信号を出力して、ステップンモータ27を図8の反時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数Dkiが前回の減衰係数Dkiより1つ小さいD(k-1)iになるように、すなわちよりソフトになるように変更する。これに対して、hβが負でないNOのときには、ステップSB13 において、ステップモータ27を回転させることなく、すなわち減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiのまま変更することなく保持して、次のサイクルに移行する。
【0052】ここに、α、βは、減衰係数Dkiの変更があまりに頻繁におこなわれる結果、その変更時に大きな音や振動が発生したり、応答遅れが生ずることを防止するためのしきい値であって、通常、α>1、0<β<1に設定される。
【0053】すなわち、FsiとFaiが同符号のときは、式■の(Fai−αFsi)は、α>1であるので、Fsiにαが乗ぜられていない場合に比して、Fsiと異符号になりやすく、その結果、hαは負になりやすいから、減衰係数Dkiの変更がおこなわれ難く、さらに、式■の(Fai−βFsi)は、0<β<1であるので、Fsiにβが乗ぜられていない場合に比して、Fsiと同符号になりやすく、その結果、hβは正になりやすいから、減衰係数Dkiの変更がおこなわれ難くなる。これに対して、FsiとFaiが異符号の場合には、実際の減衰力Fsiを、理想的な減衰力であるスカイフック減衰力Faiと一致させることは不可能であり、減衰係数Di をゼロに近い値にすること、すなわちよりソフトになるように変更することが、FsiをFaiにより近づける上で望ましいことになる。そこで、本実施例においては、FsiとFaiが異符号のときは、hαもhβも共に負の値となり、その結果、コントロールユニット8により、減衰係数Dkiは、前回の減衰係数Dkiより1つ小さいD(k-1)iに、すなわちよりソフトになるように変更されるから、かかる要請を満足することが可能になる。
【0054】一方、図12は、上記ステップSB2の判定が、車速Vが第5所定車速V5 を越えて高速走行状態にあるYESのときに、左右の前輪および後輪のショックアブソーバ1,2、3,4の減衰力特性のしきい値hαF,hαR およびhβF ,hβR をそれぞれ算出するためのフローチャートである。
【0055】図12のステップSB14 において、フラグFをF=1に設定するか否かの判定を行う。その結果、フラグFをF=1に設定すべきでないNOと判定したときは、ステップSB15 において、走行安定性を優先して最もハードにショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を変更制御するために、前後左右の各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiを全て統合してD10i に設定し、ステップSB16 でフラグFをF=1に設定する。これに対して、上記ステップSB14 において、フラグFをF=1に設定すべきであるYESと判定したときは、ステップSB17 以降のサイクルに移向する。つまり、ステップSB17 で左右前輪のハード側における平均のしきい値hαF を次に示す式■ hαF =(hαFL−hαFR)/2・・・・・・・・・・・■にしたがって、hαF を算出し、ステップSB18 で左右前輪のハード側における平均のしきい値hαR を次に示す式■ hαR =(hαRL−hαFR)/2・・・・・・・・・・・■にしたがって、hαR を算出する。次いで、ステップSB19 で左右前輪のソフト側における平均のしきい値hβF を次に示す式■ hβF =(hβFL−hβFR)/2・・・・・・・・・・・■にしたがって、hβF を算出し、ステップSB20 で左右前輪のソフト側における平均のしきい値hαR を次に示す式■ hβR =(hβRL−hβFR)/2・・・・・・・・・・・■にしたがって、hβR を算出する。
【0056】次に、図13において、左右前輪のショックアブソーバ1,2の減衰係数DkFi を統合する場合の減衰力特性変更制御のルーチンを示すフローチャートである。 図13のステップSB21 において、上記ステップSB17 において算出したhαF が正か否かを判定する。その結果、hαF が正であるYESのときは、ステップSB22 に進んで、hαF が正であるショックアブソーバ1,2の第1アクチュエータ41および第2アクチュエータ42に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数DkFi を、前回の減衰係数DkFi より1つ大きいD(K+1)iに、すなわちよりハードになるように変更する一方、hαF が正でないNOのときは、ステップSB23 に進んで、上記ステップSB19 において算出したhβFが正か否かを判定する。その結果、hβF が負であるYESのときは、ステップSB24 において、hβF が負であるショックアブソーバ1,2の第1アクチュエータ41および第2アクチュエータ42に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の反時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数DkFi が前回の減衰係数Dkiより1つ小さいD(k-1)iになるように、すなわちよりソフトになるように変更する。これに対して、hβF が負でないNOのときには、ステップSB25 において、ステップモータ27を回転させることなく、すなわち減衰係数DkFi を前回の減衰係数Dkiのまま変更することなく保持して、次のサイクルに移行する。
【0057】また、図14は、左右後輪のショックアブソーバ3,4の減衰係数DkRi を統合する場合の減衰力特性変更制御のルーチンを示すフローチャートである。
【0058】図14のステップSB26 において、上記ステップSB18 において算出したhαR が正か否かを判定する。その結果、hαR が正であるYESのときは、ステップSB27 に進んで、hαRが正であるショックアブソーバ3,4の第3アクチュエータ43および第4アクチュエータ44に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数DkRi を、前回の減衰係数DkFi より1つ大きいD(K+1)iに、すなわちよりハードになるように変更する一方、hαR が正でないNOのときは、ステップSB28 に進んで、上記ステップSB20 において算出したhβR が正か否かを判定する。その結果、hβR が負であるYESのときは、ステップSB29 において、hβR が負であるショックアブソーバ3,4の第3アクチュエータ43および第4アクチュエータ44に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の反時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数DkRi が前回の減衰係数Dkiより1つ小さいD(k-1)iになるように、すなわちよりソフトになるように変更する。これに対して、hβR が負でないNOのときには、ステップSB30 において、ステップモータ27を回転させることなく、すなわち減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiのまま変更することなく保持して、次のサイクルに移行する。
【0059】尚、図11ないし図14のフローチャートにおいて変更される減衰係数Dki(DkFi ,DkRi )の範囲は、図10の走行状態に応じた減衰係数選択制御のルーチンによって制限され、ステップモータ27を図8の時計方向に一段回転させて減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiより1つ大きいD(k+1)iに変更すべき場合でも、前回の減衰係数Dkiのまま保持し、また、ステップモータ27を図8の反時計方向に一段回転させて減衰係数Dkiが前回の減衰係数Dkiより1つまたは2つ小さいD(k-1)iになるように変更すべき場合でも、前回の減衰係数Dkiが減衰係数選択制御のルーチンに選択された減衰係数Dkiの下限値に等しい場合には減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiのまま保持する。
【0060】図15ないし図17は、モード選択スイッチ16によりコントロールモードが選択された場合に、コントロールユニット8の許容値設定手段81および演算判定手段80によりダイアゴナル振動を防止するために実行される左右の前輪のショックアブソーバ1,2および左右の後輪のショックアブソーバ3,4の減衰力特性変更制御のルーチンを示すフローチャートである。
【0061】先ず、図15のステップSC1において、車速センサ15の検出した車速Vの検出信号、舵角センサ65の検出した舵角θの検出信号およびABS66からの路面摩擦係数の推定値μの推定信号をそれぞれ入力する。次いでステップSC2において、車速Vが第4の所定車速V4以下か否かを判定し、この判定が、車速Vが第4の所定車速V4以下であるYESのときは、低速走行状態にあると判定されて、左右輪1,2または3,4のショックアブソーバの減衰係数Dkiの差が大きくても、ステア特性に余り変化がなくダイアゴナル振動も問題にならないから許容値信号を出力しない。したがって、各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiは前回の減衰係数Dkiのまま保持され、許容値信号は出力されない。
【0062】これに対して、車速Vが第4の所定車速V4以上であるNOのときは、中速以上の走行状態にあると判定されて、ステップSC3に進み、左右輪1,2または3,4のショックアブソーバの減衰係数Dkiの差が大きいと、ステア特性が変化してダイアゴナル振動が発生するので、許容値をいかなる値に設定すべきかを決定するために、さらに車速Vが第5の所定車速V5以下か否かを判定する。その結果、車速Vが第4の所定車速V4を越えているが、第5の所定車速V5以下であるYESのときは、ステップSC4に進み、路面摩擦係数の推定値μが所定値μ0以下か否かを判定する。
【0063】その結果、路面摩擦係数の推定値μが所定値μ0 以下となる路面摩擦係数の小さい路面を走行中であるYESのときは、左右輪のショックアブソーバ1,2または3,4の減衰係数Dkiの差がそれ程大きくなくても荷重移動が生じ易く、走行安定性を損なう恐れがあるから、どの程度の荷重移動が生じ易いかを判定するために、ステップSC5において、舵角θの絶対値|θ|が第1の所定舵角θ1 以上か否かを判定する。
【0064】その結果、舵角θの絶対値|θ|が第1の所定舵角θ1 以上であるYESのときは、ステップSC6において、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 以上か否かを判定する。その結果、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 以上であるYESのときは、路面摩擦係数の小さい路面を走行中でかつハンドルが大きく操作されて、荷重移動が極めて生じやすい走行状態にあると認められるので、ステップSC7において、許容値設定手段81は、許容値tをt1 、例えば1に設定して、許容値信号を演算判定手段80(図17のステップSC8)に出力する。一方、上記ステップSC6の判定が、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 未満であるNOのときは、路面摩擦係数の小さい路面を走行中であるがハンドルはさほど大きく操作されていない走行状態にあると認められるので、ステップSC9で許容値tをt2 、例えば2に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0065】これに対して、上記ステップSC5における舵角θの絶対値|θ|が第1の所定舵角θ1 未満であるNOのときは、路面摩擦係数の小さい路面を走行中であるがハンドルは大きく操作されていない走行状態にあると認められるので、ステップSC10 で許容値tをt3 、例えば3に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0066】一方、上記ステップSC4の判定が、路面摩擦係数の推定値μが所定値μ0 を越えているNOのときは、ステップSC11 において、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 以下であるか否かを判定し、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 未満であるNOのときは、ステップSC12 で許容値tをt3 に設定して許容値信号を演算判定手段80に出力する一方、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 を越えているYESのときは、ステップSC13 で舵角θの絶対値|θ|が第3の所定舵角θ3 以上か否かを判定する。
【0067】その結果、舵角θの絶対値|θ|が第3の所定舵角θ3 以上であるYESのときは、ハンドルが大きく操作されて荷重移動が極めて生じやすい走行状態にあると認められるので、ステップSC14 で許容値tをt1 に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。一方、上記ステップSC13 の判定が、舵角θの絶対値|θ|が第3の所定舵角θ3 未満であるNOのときは、ステップSC15 で許容値tをt2 に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0068】これに対して、上記ステップSC3の判定が、車速Vが第5の所定車速V5を越えて拘束走行状態であるNOのときは、中速走行状態に比してステア特性がより変化し易くダイアゴナル振動もより発生し易いので、図16のステップSC16 〜ステップSC18 ,ステップSC22 およびステップSC24 において、中速走行状態と同様の判定を行い、ステップSC19 〜ステップSC21 ,ステップSC23 ,ステップSC25 およびステップSC26 で許容値tを中速走行状態の場合よりも小さい値、例えば1つずつ小さい値に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0069】そして、上記各ステップからの許容値信号が演算判定手段80のステップSC8に入力されると、このステップSC8において、左右輪のショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiの差の絶対値|Dkl−Dkr|が許容値tを越えているか否かを判定し、上記の絶対値|Dkl−Dkr|が許容値tを越えているYESのときは、ステップSC27 において、制御信号を出力して左右輪のショックアブソーバ1,2および3,4のうち、減衰係数Dkiが小さくソフトな方のショックアブソーバ1,2,3,4のステップモータ27を図8の時計回りに一段回転させて、減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiよりも1つ大きいD(k+1)iに変更する一方、上記の絶対値|Dkl−Dkr|が許容値t未満のNOのときは、制御信号を出力しない。
【0070】ここで、図15ないし図17のフローチャートにおいて変更される減衰係数Dkiの範囲は、図10の変更範囲に応じた減衰係数選択制御のルーチンによって制限され、ステップモータ27を図8の時計回りに一段回転させて、減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiより1つ大きいD(k+1)iに変更すべき場合でも、前回の減衰係数Dkiが減衰係数選択制御のルーチンにより選択された減衰係数Dkiの上限値に等しい場合には、減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiのまま保持する。
【0071】したがって、上記実施例では、車速センサ15により検出された車速Vが第5所定車速V5 を越えていない低車速状態および中車速状態であるときには、各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiがコントロールユニット8により独立に変更制御されることになる。すなわち、各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiは、減衰係数選択制御によって選択されたしきい値hαおよびhβの範囲内において、左右の前輪および後輪のショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiの差の許容値が舵角θおよび路面摩擦係数の推定値μに応じて変更されながら比較的ソフトに設定されて、低車速状態時および中車速状態時における乗り心地の向上を図ることができる。
【0072】一方、第5所定車速V5 よりも速い高車速状態であるときには、左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数がそれぞれ同相になるよう制御されて、左右の車輪におけるショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数DkiがDki=D7i〜D10i の範囲内において互いに歩み寄りつつその差を0にするようしきい値hαF ,hαR およびhβF ,hβR が変更されることになり、高車速状態時におけるダイアゴナル振動を効果的に低減させることができる上、操縦安定性を向上させることができる。しかも、第5所定車速V5 よりも速い高車速状態でありかつ左右車輪を前後で統合制御を開始する前でフラグFがF=1にセットされていない時(F=0)には、前後左右輪の全てのショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiが最もハードなD10i になるように同相に制御されて、第5所定車速V5 時つまり高車速状態に移向する直前の状態での安全性を確保しつつ操縦安定性をより向上させることができる。
【0073】尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含するものである。例えば、上記実施例では、高車速状態に移向する直前の状態での安全性を確保する上で前後左右輪の全てのショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiを最もハードなD10i になるように同相に制御したが、高車速状態に移向する直前の状態での安全性を確保する上で前後左右輪の全てのショックアブソーバの減衰係数がD7i〜D9iの範囲内においていずれか1つの減衰係数で同相に制御されるようにしてもよい。また、高車速状態に移向する直前の状態で前後左右輪の全てのショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiを最もハードなD10i になるように同相に制御せずに、車速が第5所低車速を越えた際にただちに左右の車輪が前後の2系統で同相に制御されるようにしてもよい。
【0074】さらに、上記実施例では、路面摩擦係数μを、ABS66の検出信号に基づいて推定しているが、ワイパーの信号に基づいて路面摩擦係数μを推定するようにしてもよく、また、上下方向の加速度ai の所定時間内の変動量に基づいて、悪路か否かの判定を行っているが、他の方法によって、悪路判定をしてもよい。
【0075】また、上記実施例では、乗り心地を重視すべきと判定された走行状態において、ステップモータ27を二段回転させて、減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiより2つ小さいD(k-2)iに変更するようにしているが、ステップモータ27を3段以上回転させるようにすることもできる。
【0076】また、上記実施例では、2つのストッパピン55,56を、ステップモータ27のロータ51に形成し、これと係合する溝57,58を、ステップモータ27の蓋53に形成しているが、ストッパピン55,56を、ステップモータ27の蓋53に形成し、これと係合する溝57,58を、ステップモータ27のロータ51に形成してもよく、さらには、ストッパピン55,56の一方を、ステップモータ27のロータ51に、他方を、ステップモータ27の蓋53に形成し、ロータ51に形成されたストッパピン55,56の一方と係合する溝57,58を、ステップモータ27の蓋53に、ステップモータ27の蓋53に形成された他方のストッパピン55,56と係合する溝57,58を、ステップモータ27のロータ51に形成するようにしてもよい。
【0077】さらに、上記実施例では、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力を変化させるアクチュエータとしてステップモータ27を用い、オープン制御によりショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力を制御しているが、ステップモータ27の代わりにDCモータを用い、フィードバック制御によりショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】サスペンション装置の部品レイアウトを示す斜視図である。
【図2】ショックアブソーバの主要部を示す縦断正面図である。
【図3】アクチュエータの分解斜視図である。
【図4】ショックアブソーバの減衰係数を示すグラフである。
【図5】サスペンション装置の振動モデルを示す模式図である。
【図6】ステップモータの斜視図である。
【図7】ロータおよびステータの平面図である。
【図8】蓋の底面図である。
【図9】サスペンション装置の制御部のブロックダイアグラムである。
【図10】運転状態に応じた減衰係数選択制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図11】コントロールユニットによって実行される各車輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の基本ルーチンを示すフローチャートである。
【図12】コントロールユニットによって実行される前後の左右輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の前半部を示すフローチャートである。
【図13】コントロールユニットによって実行される左右前輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の後半部を示すフローチャートである。
【図14】コントロールユニットによって実行される左右後輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の後半部を示すフローチャートである。
【図15】許容値設定手段によって実行される左右輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の前半部を示すフローチャートである。
【図16】許容値設定手段によって実行される左右輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の後半部を示すフローチャートである。
【図17】演算判定手段によって実行される左右輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1,2,3,4 ショックアブソーバ
6,7 車輪
8 コントロールユニット(制御手段)
15 車速センサ(車速検出手段)
V5 第5所定車速(所定車速)
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のサスペンション装置に関し、特に、ばね上とばね下との間に減衰力特性可変式のショックアブソーバを備えるものの改良に係わる。
【0002】
【従来の技術】一般に、車両のサスペンション装置においては、車体側としてのばね上と、車輪側としてのばね下との間に、車輪の上下振動を減衰させるためのショックアブソーバが装備されている。このショックアブソーバには、減衰力特性可変式のものとして、減衰力特性(減衰係数の異なった特性)が高低2段に変更可能なもの、減衰力特性が多段又は無段連続的に変更可能なもの等種々のものがある。
【0003】このような減衰力可変式のショックアブソーバの制御方法は、基本的には、ショックアブソーバが発生する減衰力が車体の上下振動に対して、加振方向に働くときにショックアブソーバの減衰力を低減衰側(すなわちソフト側)にし、減衰力が制振方向に働くときにショックアブソーバの減衰力を高減衰側(すなわちハード側)に変更して、ばね上に伝達される加振エネルギーに対して制振エネルギーを大きくし、もって車両の乗り心地および操縦安定性を共に向上させるようにするものである。
【0004】そして、ショックアブソーバの減衰力がばね上上下振動の加振方向または制振方向のいずれの方向に働くか否かの判定は、種々のものが提案されている。例えば特開昭60−248419号公報には、ばね上とばね下との間の相対変位の符号とその微分値であるばね上ばね下間の相対速度の符号とが一致するか否かを調べ、一致するときには加振方向と判定し、不一致のときは制振方向と判定する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにばね上とばね下との相対変位の向きと、ばね上とばね下との相対速度の向きとが一致するか否かに基づき、減衰力特性を変更制御する減衰力可変式のショックアブソーバにおいては、各車輪一輪毎に独立してショックアブソーバの減衰力特性を変更制御するため、特に、高車速状態時において左右の車輪のショックアブソーバの減衰力特性に大きな差が生じると、ステア特性に好ましくない変化が生じたり、ダイアゴナル振動が生じたりするという問題があった。
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高車速状態時における左右の車輪のショックアブソーバの減衰力特性を前後の2系統で制御することにより、低車速状態時における車両の乗り心地を図りつつ、高車速状態時におけるダイアゴナル振動の発生を効果的に防止して操縦安定性の向上を図ろうとするものである。
【0007】また、所定車速時に前後左右の車輪のショックアブソーバの減衰力特性をより効果的に制御して、操縦安定性の向上をさらに図ることも目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項1に係る発明が講じた解決手段は、各車輪のばね上とばね下との間にショックアブソーバを備え、ばね上の変位速度とばね下の変位速度との相対関係に応じて、上記ショックアブソーバの減衰力特性を変更制御する車両のサスペンション装置を前提とする。そして、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段からの出力を受け、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更して制御する一方、所定車速よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバの減衰力特性をそれぞれ同相に制御する制御手段とを備える構成としたものである。
【0009】また、請求項2に係る発明が講じた解決手段は、上記請求項1記載の車両のサスペンション装置を前提とし、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段からの出力を受け、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更して制御する一方、所定車速であるときに左右の前輪および後輪の全てのショックアブソーバの減衰力特性を同相に制御する制御手段とを備える構成としたものである。
【0010】
【作用】上記の構成により、請求項1に係る発明では、制御手段により、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性が独立に変更制御されて、ばね上の変位速度とばね下の変位速度との相対関係に応じて各車輪のショックアブソーバの減衰力特性が変更制御されることになり、低車速状態時における乗り心地が良好なものとなる。一方、所定車速よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバの減衰力特性がそれぞれ同相に制御されて、左右の車輪におけるショックアブソーバの減衰力特性が、互いに歩み寄りつつその差を0にするよう変更されることになり、高車速状態時においてダイアゴナル振動が効果的に低減される上、操縦安定性が良好なものとなる。
【0011】また、請求項2に係る発明では、制御手段により、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性が独立に変更制御されて、低車速状態時における乗り心地が同様に良好なものとなる。一方、所定車速であるときに左右の前輪および後輪の全てのショックアブソーバの減衰力特性が、例えばハードになるように全て同相に制御されて、所定車速状態時つまり高車速状態に移向する直前の状態における操縦安定性がより良好なものとなる。
【0012】
【発明の効果】以上の如く、請求項1の発明における車両のサスペンション装置によれば、制御手段により、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更制御することにより低車速状態時における乗り心地の向上を図る一方、所定車速よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバの減衰力特性をそれぞれ同相に制御することにより高車速状態時におけるダイアゴナル振動を効果的に低減させつつ操縦安定性を向上させることができる。
【0013】また、請求項2の発明における車両のサスペンション装置によれば、制御手段により、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更制御して低車速状態時における乗り心地の向上を同様に図る一方、所定車速であるときに左右の前輪および後輪の全てのショックアブソーバの減衰力特性をハードになるように全て同相に制御することにより高車速状態時における操縦安定性をより向上させることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0015】図1は、本発明の好ましい実施例に係る車両のサスペンション装置を含む車両の略斜視図である。
【0016】図1において、本発明の好ましい実施例に係る車両のサスペンション装置は、各車輪に対応して設けられ、各車輪の上下振動を減衰させるたショックアブソーバ1,2,3,4を備えている。各ショックアブソーバ1,2,3,4は、それぞれ、図示しないアクチュエータにより、減衰係数が異なった10の減衰力特性に切り換え可能に構成されており、また、図示しない圧力センサを備えている。図1において、5は左前輪、6は左後輪であり、右前輪および右後輪は図示されていない。また、7は、各ショックアブソーバ1,2,3,4の上部外周に配設されたコイルスプリングであり、8は、各ショックアブソーバ1,2,3,4のアクチュエータに対して、制御信号を出力して、各ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を変更制御する制御手段としてのコントロールユニットである。
【0017】また、車体9のばね上には各車輪のばね上の上下方向の加速度を検出する第1加速度センサ11,第2加速度センサ12,第3加速度センサ13,第4加速度センサ14が、インストルパネルのメータ内には車速を検出する車速検出手段としての車速センサ15がそれぞれ設けられている。16は、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性の制御をドライバーがハードモード、ソフトモードまたはコントロールモードのいずれかに切り換えるモード選択スイッチを示す。そして、モード選択スイッチ16により、ハードモードが選択されたときは、減衰力特性がハードになるような範囲の減衰係数のみが選択され、その範囲内でのみショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性の変更制御がなされる。また、ソフトモードが選択されたときは、減衰力特性がソフトになるような範囲の減衰係数のみが選択され、その範囲内でのみショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性の変更制御がなされる。さらに、コントロールモードが選択されたときはあらかじめコントロールユニット8内に記憶されたマップあるいはテーブルにしたがって、所定のようにショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性の変更制御がなされるようになっている。
【0018】図2は、左前輪に対して設けられたショックアブソーバ1の要部略断面図である。ただし、圧力センサは、便宜上省略されている。
【0019】図2において、ショックアブソーバ1は、シリンダ21を備え、シリンダ21内には、ピストンとピストンロッドが一体的に結合されたピストンユニット22が摺動自在に嵌装されている。シリンダ21およびピストンユニット22は、それぞればね下およびばね上に結合されている。
【0020】ピストンユニット22には、2つのオリフィス23、24が形成されている。一方のオリフィス23は常に開いており、他方のオリフィス24は、それぞれ第1アクチュエータ41により、その通路面積が10段階に変更可能に形成されている。
【0021】図3は、ショックアブソーバ1に設けられた第1アクチュエータ41の分解略斜視図であり、図2および図3に示されるように、第1アクチュエータ41は、ピストンユニット22に固定されたスリーブ25内に、回転自在に設けられたシャフト26と、シャフト26を回転させるステップモータ27と、シャフト26の下端部に一体に取付けられ、その円周に沿って、9つの円形孔28を有する第1オリフィスプレート29と、スリーブ25の下端部に一体的に設けられ、その円周に沿って円弧状の長孔30が形成された第2オリフィスプレート31を備えている。ここに、第1オリフィスプレート29に形成された9つの円形孔28と、第2オリフィスプレート31に形成された長孔30とは、ステップモータ27の回転によるシャフト26および第1オリフィスプレート29の回転にしたがって、9つの円形孔28が0ないし9個の範囲で長孔30と連通可能なように形成されている。
【0022】シリンダ21内の上室32および下室33内は、所定の粘度を有する流体で満たされており、オリフィス23,24を通って上室32および下室33間を移動可能になっている。
【0023】図2および図3においては、ショックアブソーバ1の構造のみを示したが、他の車輪に対して設けられたショックアブソーバ2,3,4もまた、図2に示されたショックアブソーバ1と同様の構造を示しており、それぞれ図3に示されたのと同様な第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44を備えている。
【0024】図4は、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を示すグラフであり、D1 ないしD10は、それぞれショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数を示している。図4において、縦軸は、ショックアブソーバ1,2,3,4が発生する減衰力を、横軸は、ばね上の変位速度Xs とばね下の変位速度Xu との差、すなわち、ばね上とばね下の相対変位速度(dXs /dt−dXu /dt)を示している。図4に示されるように、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性は、減衰係数D1 ないしD10のいずれかを選択することによって、10段階に変更することが可能なように構成されている。図4において、D1 は、最もソフトな減衰力を発生させる減衰係数を、D10は、最もハードな減衰力を発生させる減衰係数を、それぞれ示している。ここに、減衰係数Dk (k は正の整数で、1〜10)は、第1オリフィスプレート29に形成された9つの円形孔28のうち、(10−i )個の円形孔28が、第2オリフィスプレート31に形成された長孔30と連通している場合に選択されるようになっている。したがって、減衰係数D1 は、第1オリフィスプレート29の9つの円形孔28のすべてが第2オリフィスプレート31の長孔30と連通している場合に選択され、減衰係数D10は、第1オリフィスプレート29の9つの円形孔28のいずれもが第2オリフィスプレート31の長孔30と連通しないときに選択されることになる。
【0025】図5は、本発明の実施例に係る車両のサスペンション装置の振動モデル図であり、msはばね上質量、muはばね下質量、xsはばね上変位、xuはばね下変位、ksはコイルスプリング7のばね定数、ktはタイヤのばね定数、Dk はショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数である。
【0026】図6は、ステップモータ27の略斜視図であり、ステップモータ27は、筒状体50、筒状体50内に収容されたロータ51,ステータ52および蓋53から構成されている。図7は、ロータ51およびステータ52の略平面図であり、通常のステップモータと同様に、ロータ51の外周部には複数の矩形形状の歯が形成され、ステータ52の内周部には、これと対応して複数の矩形形状の歯が形成されており、ステータ52には、ソレノイド54が巻回されている。ロータ51には、2本のストッパピン55,56が形成されており、図8に示されるように、蓋53には、ストッパピン55,56に対応する位置の円周方向に2つの溝57,58が形成されている。溝57は、ロータ51に形成されたストッパピン55と係合してステップモータ27の可動範囲を制御するものであり、他方、溝58はストッパピン56と係合するものであって、ストッパピン55,56を溝57,58と係合させることによって、蓋53を被せたときにロータ51の重心が回転中心と一致するように位置合わせを可能とするものである。したがって、蓋53の中心から溝57,58の両端部を見た円周角は、溝58の方が溝57より大きくなっており、専ら溝57によって、ステップモータ28の可動範囲が決定されるように溝57,58が形成されている。図8において、ロータ51が時計回りに回転すると、減衰軽煤Dk がより大きくなって減衰力特性はよりハードになり、他方反時計回りに回転すると、減衰係数Dk がより小さくなって減衰力特性はよりソフトになるようになっており、また、ロータ51の矩形形状の歯がステータ52の隣接する矩形形状の歯に対向する位置に移動させられたとき、すなわち、ステップモータ27が一段回転すると、減衰係数Dk が1つだけ変化するようになっている。従って、ストッパピン55が溝57の右端部である第1基準位置に位置しているとき、減衰係数Dk はD10となり、ショックアブソーバ1が最もハードな減衰力を発生し、他方、ストッパピン55が溝57の左端部である第2基準位置に位置しているとき、減衰係数Dk はD1 となり、ショックアブソーバ1が最もソフトな減衰力を発生するようになっている。
【0027】図9は、本発明の実施例に係る車両のサスペンション装置の制御系のブロックダイアグラムである。
【0028】図9において、本発明の実施例に係る車両のサスペンション装置の制御系を構成するコントロールユニット8は、演算判定手段80および許容値設定手段81を備えており、演算判定手段80には、ショックアブソーバ1,2,3,4にそれぞれ設けられた第1圧力センサ61,第2圧力センサ62,第3圧力センサ63,第4圧力センサ64の検出した各ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力Fsi(ここに、iは、各車輪を示し、i=1,2,3,4である。)の検出信号、第1加速度センサ11,第2加速度センサ12,第3加速度センサ13,第4加速度センサ14の検出したばね上の上下方向の加速度ai の検出信号および車速センサ15の検出した車速Vの検出信号がそれぞれ入力されている。また、許容値設定手段81には、車速センサ15の検出した車速Vの検出信号、舵角センサ65の検出した舵角θの検出信号、およびアンチ・ブレーキング・システム(ABS)66からの路面摩擦係数の推定値μの推定信号がそれぞれ入力されている。
【0029】上記演算判定手段80は、上下方向の加速度ai の検出信号および車速Vの検出信号に基づいて、予め記憶しているマップあるいはテーブルにしたがって、各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を決定する減衰係数Dkiを算出し、制御記号を生成して、第1アクチュエータ41,第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44に出力し、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を制御するとともに、許容値設定手段81および許容値変更手段82から許容値信号が入力された場合に、左右の前輪のショックアブソーバ1,2および左右の後輪のショックアブソーバ3,4の減衰係数Dkiの差の絶対値|Dkl−Dkr|(ここに、l =1,3、r =2,4である)が、許容値t以上のときは、減衰係数Dkiの小さい車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiより1つ大きいD(k+1)iに変更させるため、制御記号を生成して、第1アクチュエータ41,第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44に出力してショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を制御する。また、許容値設定手段81は、車速センサ15の検出した車速Vの検出信号、舵角センサ65の検出した舵角θの検出信号およびABS66からの路面摩擦係数の推定値μの推定信号に基づき、予め記憶しているマップあるいはテーブルにしたがって左右輪および前後輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiの差の許容値を算出し、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0030】ここに、減衰力Fsiは連続値をとり、ばね上に対して上向きに作用するときすなわちばね上とばね下間が縮んでいるときに正の値に、下向きに作用するときすなわちばね上とばね下間が伸びているときに負の値になるように設定され、ばね上の上下方向の加速度ai は、上向きのときに正の値に、下向きのときに負の値になるように設定されている。
【0031】図10は、モード選択スイッチ16により、コントロールモードが選択された場合において、コントロールユニット8により行われる,走行状態に応じた減衰係数選択制御のルーチンを示すフローチャートであり、図10の減衰係数選択制御のルーチンは、減衰係数Dkiの変更が余りに頻繁に行われ、その結果、変更時に大きな音や振動が生じたり、応答遅れが生ずることを防止するために走行状態に応じて変更制御し得る減衰係数Dkiの範囲を制限するものである。
【0032】図10において、先ず、ステップSA1において、車速センサ15により検出された車速Vを入力するとともに、第1加速度センサ11、第2加速度センサ12,第3加速度センサ13,第4加速度センサ14の検出したばね上の上下方向の加速度ai を入力する。
【0033】ついで、ステップSA2において、車速Vが、低速値である第1の所定車速V1、たとえば3km/h以下か否かを判定する。
【0034】その結果、車速Vが、第1の所定車速V1 以下のNOのときは、ステップSA3に進み、車速Vがきわめて低速であるから、スコットや制動ダイブ防止するため、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性がハードになるように減衰係数DkiをD8iに固定する。したがって、減衰係数DkiはD8iに固定されるから、図1010に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンによる減衰力特性の変更制御はおこなわれない。
【0035】一方、車速Vが、第1の所定車速V1 を越えているYESのときには、ステップSA4に進み、ばね上の上下方向の加速度ai の絶対値が所定値ai0を越えている悪路走行中か否かを判定する。
【0036】その結果、ばね上の上下方向の加速度ai の絶対値が所定値ai0を越えている悪路走行中と判定したYESのときは、ステップSA5に進んで車速Vが第3の所定車速V3 、たとえば50km/h以上か否かを判定する。
【0037】そして、上記ステップSA5の判定が、車速Vが第3の所定車速V3 以上であるYESと判定したときは、ステップSA6において、走行安定性の向上を重視して減衰力特性を比較的ハードな範囲内で変更制御するために、減衰係数DkiをD5iないしD7iの範囲に設定する。その結果、図10に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数Dkiは、D5iが下限値になり、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立しても、減衰係数Dkiは、D5iに保持され、他方、D7iが上限値になり、たとえよりハードに変更すべき条件が成立しても、減衰係数Dkiは、D7iに保持されることになる。
【0038】これに対して、上記ステップSA5の判定が、車速Vが所定車速V3 未満であるNOと判定したときは、ステップSA7に進み、走行安定性と乗り心地の向上の両立を図ることが可能であるから、減衰力特性を比較的ソフトな状態からハードな状態の範囲内で変更制御することを可能にするために、減衰係数Dkiを、D3iないしD7iの範囲に設定する。したがって、図10に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数Dkiは、D3iが下限値になり、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立しても、減衰係数DkiはD3iに保持され、他方、D7iが上限値になり、たとえよりハードに変更すべき条件が成立しても、減衰係数DkiはD7iに保持されることになる。
【0039】一方、上記ステップSA4の判定が、ばね上の上下方向の加速度ai の絶対値が所定値ai0以下と判定されたNOのときは、ステップSA8に進み、悪路ではなく通常の道路を走行中であると考えられるから、このステップSA8において、さらに車速Vが第2所定車速V2 、たとえば30km/h以下か否かを判定する。
【0040】その結果、車速Vが、第2所定車速V2 以下の低速走行状態にあるYESと判定したときは、ステップSA9において、乗り心地の向上を重視するため、減衰力特性が比較的ソフトな範囲内で変更制御されるように、減衰係数DkiをD1iないしD3iの範囲に設定する。したがって、図10に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数Dkiが、D1iのときは、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立した場合でも減衰係数DkiはD1iに保持され、他方、D3iが上限値になり、たとえよりハードに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD3iに保持されることになる。
【0041】これに対して、上記ステップSA8の判定が、車速Vが第2所定車速V2 を越えているNOと判定したときは、ステップSA10 において、さらに、車速Vが第4所定車速V4 、たとえば60km/h以下か否かを判定する。
【0042】その結果、車速Vが、第4所定車速V4 以下の比較的中速走行状態にあるYESと判定したときは、ステップSA11 に進み、走行安定性と乗り心地の向上させるという2つ要請の両立を図ることが可能であるから、減衰力特性を比較的ソフトな状態からハードな状態の範囲内で変更制御することを可能とするために、減衰係数DkiをD2iないしD6iの範囲に設定する。したがって、図10に示された減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数DkiはD2iが下限値になり、たとえよりソフトに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD2iに保持され、他方、D6iが上限値になり、たとえさらにハードに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD6iに保持されることになる。
【0043】これに対して、上記ステップSA10 の判定が、車速Vが第4所定車速V4 を越えているNOと判定したときは、ステップSA12に進み、さらに車速Vが第5所定車速V5 、たとえば80km/h以下か否かを判定する。
【0044】その結果、車速Vが第5所定車速V5 以下の中速走行状態にあるYESと判定したときは、ステップSA13 に進み、走行安定性と乗り心地の向上という2つの要請の両立を図りつつ、ややハードにショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を変更制御するために、減衰係数Dkiを、D4iないしD6iの範囲に設定する。したがって、図10の減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数DkiはD4iが下限値になり、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD4iに保持され、他方、D6iが上限値になり、たとえさらにハードに変更すべき条件が成立しても、減衰係数Dkiは、D6iに保持されることになる。
【0045】これに対して、車速Vが第5所定車速V5 を越えた高速走行状態にあるNOと判定したときは、ステップSA14 に進み、走行安定性の向上を重視して、減衰力特性がハードな範囲内で変更制御されるように、減衰係数DkiをD7iないしD10i の範囲に設定する。したがって、図10の減衰力特性変更制御の基本ルーチンにおいて、減衰係数DkiはD7iが下限値になり、たとえさらにソフトに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD7iに保持され、他方、たとえさらにハードに変更すべき条件が成立しても減衰係数DkiはD10i に保持されることになる。
【0046】図11ないし図14は、モード選択スイッチ16により、コントロールモードが選択された場合にコントロールユニット8により実行される各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性変更制御の基本ルーチンを示すフローチャートである。
【0047】まず、図11のステップSB1において、車速センサ15により車速Vを入力し、ステップSB2で車速Vが第5所定車速V5 (80km/h)を越えているか否かを判定する。その結果、車速Vが第5所定車速V5 未満の中速走行状態にあるNOと判定したときは、ステップSB3において、フラグFがF=0にセットされる。本実施例においては、車速Vが所定車速V5 を越えて左右車輪を前後で統合制御を開始するときにフラグFがF=1にセットされるようになっている。
【0048】次いで、ステップSB4において、第1加速度センサ11、第2加速度センサ12、第3加速度センサ13、第4加速度センサ14の検出したばね上の上下方向の加速度ai および第1圧力センサ61、第2圧力センサ62、第3圧力センサ63、第4圧力センサ64の検出した減衰力Fsiが入力される。その後、ステップSB5において、上記ステップSB4で入力された上下方向の加速度ai を積分して、ばね上の変位速度Xsi(=Σai )を算出する。
【0049】しかる後、ステップSB6において、上記ステップSB5で算出したばね上の変位速度Xsiに所定の定数K(K<0)を乗じて、理想の減衰力であるスカイフック減衰力Faiを算出する。そして、ステップSB7において、次に示す式
【0050】その結果、hαが正であるYESのときは、ステップSB9に進んで、hαが正であるショックアブソーバ1,2,3,4の第1アクチュエータ41,第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数Dkiを、前回の減衰係数Dkiより1つ大きいD(K+1)iに、すなわちよりハードになるように変更する一方、hαが正でないNOのときは、ステップSB10 に進んで、さらに式
【0051】その結果、hβが負であるYESのときは、ステップSB12 において、hβが負であるショックアブソーバ1,2,3,4の第1アクチュエータ41,第2アクチュエータ42,第3アクチュエータ43,第4アクチュエータ44に制御信号を出力して、ステップンモータ27を図8の反時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数Dkiが前回の減衰係数Dkiより1つ小さいD(k-1)iになるように、すなわちよりソフトになるように変更する。これに対して、hβが負でないNOのときには、ステップSB13 において、ステップモータ27を回転させることなく、すなわち減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiのまま変更することなく保持して、次のサイクルに移行する。
【0052】ここに、α、βは、減衰係数Dkiの変更があまりに頻繁におこなわれる結果、その変更時に大きな音や振動が発生したり、応答遅れが生ずることを防止するためのしきい値であって、通常、α>1、0<β<1に設定される。
【0053】すなわち、FsiとFaiが同符号のときは、式
【0054】一方、図12は、上記ステップSB2の判定が、車速Vが第5所定車速V5 を越えて高速走行状態にあるYESのときに、左右の前輪および後輪のショックアブソーバ1,2、3,4の減衰力特性のしきい値hαF,hαR およびhβF ,hβR をそれぞれ算出するためのフローチャートである。
【0055】図12のステップSB14 において、フラグFをF=1に設定するか否かの判定を行う。その結果、フラグFをF=1に設定すべきでないNOと判定したときは、ステップSB15 において、走行安定性を優先して最もハードにショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力特性を変更制御するために、前後左右の各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiを全て統合してD10i に設定し、ステップSB16 でフラグFをF=1に設定する。これに対して、上記ステップSB14 において、フラグFをF=1に設定すべきであるYESと判定したときは、ステップSB17 以降のサイクルに移向する。つまり、ステップSB17 で左右前輪のハード側における平均のしきい値hαF を次に示す式
【0056】次に、図13において、左右前輪のショックアブソーバ1,2の減衰係数DkFi を統合する場合の減衰力特性変更制御のルーチンを示すフローチャートである。 図13のステップSB21 において、上記ステップSB17 において算出したhαF が正か否かを判定する。その結果、hαF が正であるYESのときは、ステップSB22 に進んで、hαF が正であるショックアブソーバ1,2の第1アクチュエータ41および第2アクチュエータ42に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数DkFi を、前回の減衰係数DkFi より1つ大きいD(K+1)iに、すなわちよりハードになるように変更する一方、hαF が正でないNOのときは、ステップSB23 に進んで、上記ステップSB19 において算出したhβFが正か否かを判定する。その結果、hβF が負であるYESのときは、ステップSB24 において、hβF が負であるショックアブソーバ1,2の第1アクチュエータ41および第2アクチュエータ42に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の反時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数DkFi が前回の減衰係数Dkiより1つ小さいD(k-1)iになるように、すなわちよりソフトになるように変更する。これに対して、hβF が負でないNOのときには、ステップSB25 において、ステップモータ27を回転させることなく、すなわち減衰係数DkFi を前回の減衰係数Dkiのまま変更することなく保持して、次のサイクルに移行する。
【0057】また、図14は、左右後輪のショックアブソーバ3,4の減衰係数DkRi を統合する場合の減衰力特性変更制御のルーチンを示すフローチャートである。
【0058】図14のステップSB26 において、上記ステップSB18 において算出したhαR が正か否かを判定する。その結果、hαR が正であるYESのときは、ステップSB27 に進んで、hαRが正であるショックアブソーバ3,4の第3アクチュエータ43および第4アクチュエータ44に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数DkRi を、前回の減衰係数DkFi より1つ大きいD(K+1)iに、すなわちよりハードになるように変更する一方、hαR が正でないNOのときは、ステップSB28 に進んで、上記ステップSB20 において算出したhβR が正か否かを判定する。その結果、hβR が負であるYESのときは、ステップSB29 において、hβR が負であるショックアブソーバ3,4の第3アクチュエータ43および第4アクチュエータ44に制御信号を出力して、ステップモータ27を図8の反時計方向に一段だけ回転させ、減衰係数DkRi が前回の減衰係数Dkiより1つ小さいD(k-1)iになるように、すなわちよりソフトになるように変更する。これに対して、hβR が負でないNOのときには、ステップSB30 において、ステップモータ27を回転させることなく、すなわち減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiのまま変更することなく保持して、次のサイクルに移行する。
【0059】尚、図11ないし図14のフローチャートにおいて変更される減衰係数Dki(DkFi ,DkRi )の範囲は、図10の走行状態に応じた減衰係数選択制御のルーチンによって制限され、ステップモータ27を図8の時計方向に一段回転させて減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiより1つ大きいD(k+1)iに変更すべき場合でも、前回の減衰係数Dkiのまま保持し、また、ステップモータ27を図8の反時計方向に一段回転させて減衰係数Dkiが前回の減衰係数Dkiより1つまたは2つ小さいD(k-1)iになるように変更すべき場合でも、前回の減衰係数Dkiが減衰係数選択制御のルーチンに選択された減衰係数Dkiの下限値に等しい場合には減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiのまま保持する。
【0060】図15ないし図17は、モード選択スイッチ16によりコントロールモードが選択された場合に、コントロールユニット8の許容値設定手段81および演算判定手段80によりダイアゴナル振動を防止するために実行される左右の前輪のショックアブソーバ1,2および左右の後輪のショックアブソーバ3,4の減衰力特性変更制御のルーチンを示すフローチャートである。
【0061】先ず、図15のステップSC1において、車速センサ15の検出した車速Vの検出信号、舵角センサ65の検出した舵角θの検出信号およびABS66からの路面摩擦係数の推定値μの推定信号をそれぞれ入力する。次いでステップSC2において、車速Vが第4の所定車速V4以下か否かを判定し、この判定が、車速Vが第4の所定車速V4以下であるYESのときは、低速走行状態にあると判定されて、左右輪1,2または3,4のショックアブソーバの減衰係数Dkiの差が大きくても、ステア特性に余り変化がなくダイアゴナル振動も問題にならないから許容値信号を出力しない。したがって、各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiは前回の減衰係数Dkiのまま保持され、許容値信号は出力されない。
【0062】これに対して、車速Vが第4の所定車速V4以上であるNOのときは、中速以上の走行状態にあると判定されて、ステップSC3に進み、左右輪1,2または3,4のショックアブソーバの減衰係数Dkiの差が大きいと、ステア特性が変化してダイアゴナル振動が発生するので、許容値をいかなる値に設定すべきかを決定するために、さらに車速Vが第5の所定車速V5以下か否かを判定する。その結果、車速Vが第4の所定車速V4を越えているが、第5の所定車速V5以下であるYESのときは、ステップSC4に進み、路面摩擦係数の推定値μが所定値μ0以下か否かを判定する。
【0063】その結果、路面摩擦係数の推定値μが所定値μ0 以下となる路面摩擦係数の小さい路面を走行中であるYESのときは、左右輪のショックアブソーバ1,2または3,4の減衰係数Dkiの差がそれ程大きくなくても荷重移動が生じ易く、走行安定性を損なう恐れがあるから、どの程度の荷重移動が生じ易いかを判定するために、ステップSC5において、舵角θの絶対値|θ|が第1の所定舵角θ1 以上か否かを判定する。
【0064】その結果、舵角θの絶対値|θ|が第1の所定舵角θ1 以上であるYESのときは、ステップSC6において、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 以上か否かを判定する。その結果、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 以上であるYESのときは、路面摩擦係数の小さい路面を走行中でかつハンドルが大きく操作されて、荷重移動が極めて生じやすい走行状態にあると認められるので、ステップSC7において、許容値設定手段81は、許容値tをt1 、例えば1に設定して、許容値信号を演算判定手段80(図17のステップSC8)に出力する。一方、上記ステップSC6の判定が、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 未満であるNOのときは、路面摩擦係数の小さい路面を走行中であるがハンドルはさほど大きく操作されていない走行状態にあると認められるので、ステップSC9で許容値tをt2 、例えば2に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0065】これに対して、上記ステップSC5における舵角θの絶対値|θ|が第1の所定舵角θ1 未満であるNOのときは、路面摩擦係数の小さい路面を走行中であるがハンドルは大きく操作されていない走行状態にあると認められるので、ステップSC10 で許容値tをt3 、例えば3に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0066】一方、上記ステップSC4の判定が、路面摩擦係数の推定値μが所定値μ0 を越えているNOのときは、ステップSC11 において、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 以下であるか否かを判定し、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 未満であるNOのときは、ステップSC12 で許容値tをt3 に設定して許容値信号を演算判定手段80に出力する一方、舵角θの絶対値|θ|が第2の所定舵角θ2 を越えているYESのときは、ステップSC13 で舵角θの絶対値|θ|が第3の所定舵角θ3 以上か否かを判定する。
【0067】その結果、舵角θの絶対値|θ|が第3の所定舵角θ3 以上であるYESのときは、ハンドルが大きく操作されて荷重移動が極めて生じやすい走行状態にあると認められるので、ステップSC14 で許容値tをt1 に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。一方、上記ステップSC13 の判定が、舵角θの絶対値|θ|が第3の所定舵角θ3 未満であるNOのときは、ステップSC15 で許容値tをt2 に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0068】これに対して、上記ステップSC3の判定が、車速Vが第5の所定車速V5を越えて拘束走行状態であるNOのときは、中速走行状態に比してステア特性がより変化し易くダイアゴナル振動もより発生し易いので、図16のステップSC16 〜ステップSC18 ,ステップSC22 およびステップSC24 において、中速走行状態と同様の判定を行い、ステップSC19 〜ステップSC21 ,ステップSC23 ,ステップSC25 およびステップSC26 で許容値tを中速走行状態の場合よりも小さい値、例えば1つずつ小さい値に設定して、許容値信号を演算判定手段80に出力する。
【0069】そして、上記各ステップからの許容値信号が演算判定手段80のステップSC8に入力されると、このステップSC8において、左右輪のショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiの差の絶対値|Dkl−Dkr|が許容値tを越えているか否かを判定し、上記の絶対値|Dkl−Dkr|が許容値tを越えているYESのときは、ステップSC27 において、制御信号を出力して左右輪のショックアブソーバ1,2および3,4のうち、減衰係数Dkiが小さくソフトな方のショックアブソーバ1,2,3,4のステップモータ27を図8の時計回りに一段回転させて、減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiよりも1つ大きいD(k+1)iに変更する一方、上記の絶対値|Dkl−Dkr|が許容値t未満のNOのときは、制御信号を出力しない。
【0070】ここで、図15ないし図17のフローチャートにおいて変更される減衰係数Dkiの範囲は、図10の変更範囲に応じた減衰係数選択制御のルーチンによって制限され、ステップモータ27を図8の時計回りに一段回転させて、減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiより1つ大きいD(k+1)iに変更すべき場合でも、前回の減衰係数Dkiが減衰係数選択制御のルーチンにより選択された減衰係数Dkiの上限値に等しい場合には、減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiのまま保持する。
【0071】したがって、上記実施例では、車速センサ15により検出された車速Vが第5所定車速V5 を越えていない低車速状態および中車速状態であるときには、各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiがコントロールユニット8により独立に変更制御されることになる。すなわち、各車輪のショックアブソーバ1,2,3,4の減衰係数Dkiは、減衰係数選択制御によって選択されたしきい値hαおよびhβの範囲内において、左右の前輪および後輪のショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiの差の許容値が舵角θおよび路面摩擦係数の推定値μに応じて変更されながら比較的ソフトに設定されて、低車速状態時および中車速状態時における乗り心地の向上を図ることができる。
【0072】一方、第5所定車速V5 よりも速い高車速状態であるときには、左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数がそれぞれ同相になるよう制御されて、左右の車輪におけるショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数DkiがDki=D7i〜D10i の範囲内において互いに歩み寄りつつその差を0にするようしきい値hαF ,hαR およびhβF ,hβR が変更されることになり、高車速状態時におけるダイアゴナル振動を効果的に低減させることができる上、操縦安定性を向上させることができる。しかも、第5所定車速V5 よりも速い高車速状態でありかつ左右車輪を前後で統合制御を開始する前でフラグFがF=1にセットされていない時(F=0)には、前後左右輪の全てのショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiが最もハードなD10i になるように同相に制御されて、第5所定車速V5 時つまり高車速状態に移向する直前の状態での安全性を確保しつつ操縦安定性をより向上させることができる。
【0073】尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含するものである。例えば、上記実施例では、高車速状態に移向する直前の状態での安全性を確保する上で前後左右輪の全てのショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiを最もハードなD10i になるように同相に制御したが、高車速状態に移向する直前の状態での安全性を確保する上で前後左右輪の全てのショックアブソーバの減衰係数がD7i〜D9iの範囲内においていずれか1つの減衰係数で同相に制御されるようにしてもよい。また、高車速状態に移向する直前の状態で前後左右輪の全てのショックアブソーバ1,2および3,4の減衰係数Dkiを最もハードなD10i になるように同相に制御せずに、車速が第5所低車速を越えた際にただちに左右の車輪が前後の2系統で同相に制御されるようにしてもよい。
【0074】さらに、上記実施例では、路面摩擦係数μを、ABS66の検出信号に基づいて推定しているが、ワイパーの信号に基づいて路面摩擦係数μを推定するようにしてもよく、また、上下方向の加速度ai の所定時間内の変動量に基づいて、悪路か否かの判定を行っているが、他の方法によって、悪路判定をしてもよい。
【0075】また、上記実施例では、乗り心地を重視すべきと判定された走行状態において、ステップモータ27を二段回転させて、減衰係数Dkiを前回の減衰係数Dkiより2つ小さいD(k-2)iに変更するようにしているが、ステップモータ27を3段以上回転させるようにすることもできる。
【0076】また、上記実施例では、2つのストッパピン55,56を、ステップモータ27のロータ51に形成し、これと係合する溝57,58を、ステップモータ27の蓋53に形成しているが、ストッパピン55,56を、ステップモータ27の蓋53に形成し、これと係合する溝57,58を、ステップモータ27のロータ51に形成してもよく、さらには、ストッパピン55,56の一方を、ステップモータ27のロータ51に、他方を、ステップモータ27の蓋53に形成し、ロータ51に形成されたストッパピン55,56の一方と係合する溝57,58を、ステップモータ27の蓋53に、ステップモータ27の蓋53に形成された他方のストッパピン55,56と係合する溝57,58を、ステップモータ27のロータ51に形成するようにしてもよい。
【0077】さらに、上記実施例では、ショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力を変化させるアクチュエータとしてステップモータ27を用い、オープン制御によりショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力を制御しているが、ステップモータ27の代わりにDCモータを用い、フィードバック制御によりショックアブソーバ1,2,3,4の減衰力を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】サスペンション装置の部品レイアウトを示す斜視図である。
【図2】ショックアブソーバの主要部を示す縦断正面図である。
【図3】アクチュエータの分解斜視図である。
【図4】ショックアブソーバの減衰係数を示すグラフである。
【図5】サスペンション装置の振動モデルを示す模式図である。
【図6】ステップモータの斜視図である。
【図7】ロータおよびステータの平面図である。
【図8】蓋の底面図である。
【図9】サスペンション装置の制御部のブロックダイアグラムである。
【図10】運転状態に応じた減衰係数選択制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図11】コントロールユニットによって実行される各車輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の基本ルーチンを示すフローチャートである。
【図12】コントロールユニットによって実行される前後の左右輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の前半部を示すフローチャートである。
【図13】コントロールユニットによって実行される左右前輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の後半部を示すフローチャートである。
【図14】コントロールユニットによって実行される左右後輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の後半部を示すフローチャートである。
【図15】許容値設定手段によって実行される左右輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の前半部を示すフローチャートである。
【図16】許容値設定手段によって実行される左右輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御の後半部を示すフローチャートである。
【図17】演算判定手段によって実行される左右輪のショックアブソーバの減衰力特性変更制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1,2,3,4 ショックアブソーバ
6,7 車輪
8 コントロールユニット(制御手段)
15 車速センサ(車速検出手段)
V5 第5所定車速(所定車速)
【特許請求の範囲】
【請求項1】 各車輪のばね上とばね下との間にショックアブソーバを備え、ばね上の変位速度とばね下の変位速度との相対関係に応じて、上記ショックアブソーバの減衰力特性を変更制御する車両のサスペンション装置において、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段からの出力を受け、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更して制御する一方、所定車速よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバの減衰力特性をそれぞれ同相に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両のサスペンション装置。
【請求項2】 各車輪のばね上とばね下との間にショックアブソーバを備え、ばね上の変位速度とばね下の変位速度との相対関係に応じて、上記ショックアブソーバの減衰力特性を変更制御する車両のサスペンション装置において、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段からの出力を受け、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更して制御する一方、所定車速であるときに左右の前輪および後輪の全てのショックアブソーバの減衰力特性を同相に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両のサスペンション装置。
【請求項1】 各車輪のばね上とばね下との間にショックアブソーバを備え、ばね上の変位速度とばね下の変位速度との相対関係に応じて、上記ショックアブソーバの減衰力特性を変更制御する車両のサスペンション装置において、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段からの出力を受け、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更して制御する一方、所定車速よりも速い高車速状態であるときに左右の前輪および後輪の2系統に出力して左右輪間のショックアブソーバの減衰力特性をそれぞれ同相に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両のサスペンション装置。
【請求項2】 各車輪のばね上とばね下との間にショックアブソーバを備え、ばね上の変位速度とばね下の変位速度との相対関係に応じて、上記ショックアブソーバの減衰力特性を変更制御する車両のサスペンション装置において、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段からの出力を受け、所定車速よりも遅い低車速状態であるときに各車輪のショックアブソーバの減衰力特性を独立に変更して制御する一方、所定車速であるときに左右の前輪および後輪の全てのショックアブソーバの減衰力特性を同相に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両のサスペンション装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図7】
【図6】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図16】
【図15】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図7】
【図6】
【図8】
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【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図16】
【図15】
【図17】
【公開番号】特開平5−50820
【公開日】平成5年(1993)3月2日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平3−207016
【出願日】平成3年(1991)8月19日
【出願人】(000003137)マツダ株式会社 (6,115)
【公開日】平成5年(1993)3月2日
【国際特許分類】
【出願日】平成3年(1991)8月19日
【出願人】(000003137)マツダ株式会社 (6,115)
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