JP4807750B2

JP4807750B2 - 車両のサスペンション制御装置

Info

Publication number: JP4807750B2
Application number: JP2006261331A
Authority: JP
Inventors: 浩二松野; 志郎江副; 伸二松下; 勝巳富岡
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2026-09-26
Also published as: JP2008080900A

Description

本発明は、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性が可変自在なショックアブソーバ等を制御する車両のサスペンション制御装置に関する。

従来より、車両においては、バネ上の姿勢変化をサスペンションの取付部近辺に設けた上下加速度センサ等によって検出し、ショックアブソーバの減衰力特性を変更することでバネ上の姿勢変化を抑える様々なサスペンション制御装置が提案され、実用化されている。

例えば、特開平７−３２８４０号公報では、上下方向加速度センサと減衰力の可変なダンパとを有し、検出された加速度をフィードバックして加速度の値が減少するようにダンパの減衰力を制御する車両用サスペンション装置において、上下方向加速度が所定の閾値以上のときに、ダンパの減衰力を高めるように補正すると共に、走行状態が所定の状態のときに、補正量を小さくするように制御する技術が開示されている。
特開平７−３２８４０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示される技術では、閾値や補正量を車両の様々な状態を検出して可変するため制御が複雑になるという問題がある。また、基本的に上下方向加速度が所定の閾値以上のときに、ダンパの減衰力を高めるように補正する制御であるため、たとえその制御量を補正したとしても走行状態によっては、乗り心地が悪くなってしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な制御で車両の走行状態に応じた的確な減衰力特性を連続的に設定することができ、自然でスムーズな制御が行え、最適な乗り心地とハンドリング性能を両立することが可能な車両のサスペンション制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を可変自在なサスペンション特性可変手段と、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、車体のバネ上上下加速度を検出するバネ上上下加速度検出手段と、上記車両の横加速度の絶対値の上記車体のバネ上上下加速度の絶対値に対する比に応じて上記サスペンション特性可変手段の減衰力特性を設定し、上記比が小さいほど減衰力特性を低減衰力特性に設定する減衰力特性設定手段と、上記減衰力特性設定手段で設定した減衰力特性と上記車体のバネ上上下加速度から算出したバネ上上下速度とを乗算して減衰力を算出する減衰力算出手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両のサスペンション制御装置によれば、簡単な制御で車両の走行状態に応じた的確な減衰力特性を連続的に設定することができ、自然でスムーズな制御が行え、最適な乗り心地とハンドリング性能を両立することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図５は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両用サスペンション制御装置の基本原理を示す概略構成図、図２はサスペンション制御装置のシステムブロック図、図３はサスペンション制御プログラムのフローチャート、図４は｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜とゲインＧの関係を示す特性図、図５はストローク速度−減衰力の関係を示す特性図である。

図１において符号１は、自動車を代表とする車両の車体であり、この車体１と４つの車輪２fl，２fr，２rl，２rrとの間に、バネ３fl，３fr，３rl，３rrと減衰力特性を可変自在なサスペンション特性可変手段としてのショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrとが並列に各々配設されており、この各バネ３fl，３fr，３rl，３rrとショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrで車体１が支持されている。尚、符号の添字、ｆｌは左前輪側に、ｆｒは右前輪側に、ｒｌは左後輪側に、ｒｒは右後輪側にそれぞれ対応するものとして示す。

また、車両には、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの車体側近傍に、それぞれの位置におけるバネ上上下加速度（ｄ^２ｚsfl／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚsfr／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚsrl／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚsrr／ｄｔ^２）；（以下、（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）で代表する）を検出するバネ上上下加速度検出手段としてのバネ上上下加速度センサ１１fl，１１fr，１１rl，１１rrが設けられており、各バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）は、後述するサスペンション制御ユニット（以下「サス＿ＥＣＵ」と称する）２０に入力される。尚、バネ上上下加速度センサ１１fl，１１fr，１１rl，１１rrは、本実施形態のように４つ設けることなく、例えば、前輪側の左右にそれぞれ１つずつ設け、後輪側に１つ設けて、これらの３つのセンサ信号から幾何学的関係を考慮して４カ所のバネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）を換算するようにしても良い。

更に、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの車輪側近傍に、それぞれの位置におけるバネ下上下加速度（ｄ^２ｚufl／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚufr／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚurl／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚurr／ｄｔ^２）；（以下、（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）で代表する）を検出するバネ下上下加速度センサ１２fl，１２fr，１２rl，１２rrが設けられており、各バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）は、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。

また、車両には、車両の横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）を検出する横加速度検出手段としての横加速度センサ１３、ハンドル角を検出するハンドル角センサ１４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５が設けられており、これら横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、ハンドル角、アクセル開度は、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。

更に、車両のオートマチックトランスミッションには、シフトアップするエンジン回転数を高めに設定することで通常より加速性能を向上させることができるスポーツモードスイッチ１６が設けられており、このスポーツモードスイッチ１６の信号は、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。

サス＿ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを主体に構成され、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶手段を有している。このサス＿ＥＣＵ２０の入力側に、上述したバネ上上下加速度センサ１１fl，１１fr，１１rl，１１rr、バネ下上下加速度センサ１２fl，１２fr，１２rl，１２rr、横加速度センサ１３、ハンドル角センサ１４、アクセル開度センサ１５、スポーツモードスイッチ１６が接続され、それぞれ、バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）、バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、ハンドル角、アクセル開度、スポーツモードのＯＮ−ＯＦＦの各信号が入力される。

また、サス＿ＥＣＵ２０の出力側には、駆動回路２１を介して、上述したショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrを駆動させるアクチュエータ２２fl，２２fr，２２rl，２２rrが接続されている。サス＿ＥＣＵ２０は、周知のスカイフックダンパ理論に基づく制御方法に近似させてショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの減衰力特性の制御を行う。

そして、図２に示すように、サス＿ＥＣＵ２０は、後述するサスペンション制御プログラムを実行して、横加速度の絶対値｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜とバネ上上下加速度の絶対値｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜との比、すなわち、｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜に応じて各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの減衰力特性を設定し、バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）、バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）に基づいて、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrを最適の減衰係数とすべく、各アクチュエータ２２fl，２２fr，２２rl，２２rrに対してデューティ信号等の駆動信号（電流）を駆動回路２１を介して出力する。また、この際、ハンドル角速度によりワンディング走行を検出した場合、或いは、スポーツモードがＯＮの場合、或いは、アクセル開度によりキックダウンの作動を検出した場合には、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの減衰力特性を予め設定した高減衰力特性に設定する。すなわち、サス＿ＥＣＵ２０は、減衰力特性設定手段としての機能を有して構成されている。

次に、サス＿ＥＣＵ２０において実行されるサスペンション制御プログラムを、図３のフローチャートで説明する。尚、このプログラムは各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rr毎に独立して実行されるプログラムである。

まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要なパラメータの読み込みを行い、Ｓ１０２に進み、バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）を積分計算してバネ上上下速度（ｄｚｓ／ｄｔ）を演算する。

次いで、Ｓ１０３に進み、ワインディング走行か否かを判定する。これは、例えば、ハンドル角速度の絶対値が予め設定しておいた閾値以上か否かで判定する。

Ｓ１０３の判定の結果、ワインディング走行ではない場合は、Ｓ１０４に進み、スポーツモードがＯＮとなっているか否か判定する。

Ｓ１０４の判定の結果、スポーツモードがＯＦＦの場合は、Ｓ１０５に進み、キックダウンが作動されたか否か判定する。このキックダウンの判定は、例えばアクセル開度により判定する。

Ｓ１０５の判定の結果、キックダウンが非作動と判定された場合は、Ｓ１０６に進み、｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜を演算する。

そして、Ｓ１０７に進み、例えば、図４に示す、｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜と、後述する各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrによる減衰力Ｆａを演算する際に用いるゲインＧの関係を示す特性図を参照し、ゲインＧを設定する。

すなわち、図４の特性では、横加速度の絶対値｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜が小さい場合や、或いは、バネ上上下加速度の絶対値｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜が大きい場合（図４中の｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜＝αのような場合）は、悪路走行を直進している可能性が高いと判断し、ゲインＧを小さな値（例えば、図４中のＧs1で示す低減衰力特性；ソフトな特性値）に設定し、乗り心地を重視した特性とするようになっている。逆に、横加速度の絶対値｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜が大きい場合や、或いは、バネ上上下加速度の絶対値｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜が小さい場合（図４中の｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜＝βのような場合）は、良路やサーキットにおいて走行をしている可能性が高いと判断し、ゲインＧを大きな値（例えば、図４中のＧh1で示す高減衰力特性；ハードな特性値）に設定し、ハンドリング性能を重視した特性とするようになっている。

また、図４からも明らかなように、｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜の値に応じてゲインＧは連続して設定される。

一方、上述のＳ１０３、或いは、Ｓ１０４、或いは、Ｓ１０５の判定の結果の何れかでＹＥＳの場合、すなわち、ワインディング走行、或いは、スポーツモードがＯＮ、或いは、キックダウンが作動された場合は、Ｓ１０８に進み、ゲインＧを予め設定しておいた大きな値Ｇhardに設定し、高減衰力特性に設定する。

Ｓ１０７、或いは、Ｓ１０８でゲインＧを設定した後は、Ｓ１０９に進み、例えば、以下の（１）式により、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrによる減衰力Ｆａを演算する。
Ｆａ＝−Ｇ・（ｄｚｓ／ｄｔ） …（１）

次いで、Ｓ１１０に進み、バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）を積分計算してバネ下上下速度（ｄｚｕ／ｄｔ）を演算する。

次いで、Ｓ１１１に進み、以下の（２）式により、ストローク速度（ｄＳＴ／ｄｔ）を演算する。
（ｄＳＴ／ｄｔ）＝（ｄｚｓ／ｄｔ）−（ｄｚｕ／ｄｔ） …（２）

そして、Ｓ１１２に進み、例えば、図５に示す、ストローク速度（ｄＳＴ／ｄｔ）−減衰力Ｆａの関係を示す特性図を参照し、アクチュエータ制御量Ｉａ（電流値）を設定し、Ｓ１１３に進んで、アクチュエータ制御量Ｉａを、対応するショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrのアクチュエータ２２fl，２２fr，２２rl，２２rrに対して駆動回路２１を介して出力する。

このように、本実施の形態によれば、横加速度の絶対値｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜とバネ上上下加速度の絶対値｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜との比｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜に応じて、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrによる減衰力Ｆａを演算する際に用いるゲインＧを設定するようになっているので、簡単な制御で車両の走行状態に応じた的確な減衰力特性を連続的に設定することができ、自然でスムーズな制御が行え、最適な乗り心地とハンドリング性能を両立することが可能となっている。

また、ワインディング走行、スポーツモードがＯＮ、或いは、キックダウン作動の場合には、強制的に高減衰力の特性に設定されて、ハンドリング性能を重視した走行が可能となっている。尚、これらＳ１０３〜Ｓ１０５により判定されるワインディング走行、スポーツモードがＯＮ、或いは、キックダウン作動の判定の順番は、本実施形態に限るものではない。また、これらの判定は、車両特性により、何れか一つ、或いは、何れか二つ、或いは、行わないようにしても良い。

更に、図４に示す、｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜とゲインＧの関係は、本実施形態のように直線の特性でなくても良い。

また、本実施の形態では、サスペンション特性可変手段としてショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrを例に説明したが、他に公知の電動等により硬さ可変のスタビライザや、エアーやオイルにより硬さ可変のアクティブサスペンションにより構成することも可能である。

車両用サスペンション制御装置の基本原理を示す概略構成図サスペンション制御装置のシステムブロック図サスペンション制御プログラムのフローチャート｜（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）｜／｜（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）｜とゲインＧの関係を示す特性図ストローク速度−減衰力の関係を示す特性図

符号の説明

１車体
２fl，２fr，２rl，２rr 車輪
３fl，３fr，３rl，３rr バネ
４fl，４fr，４rl，４rr ショックアブソーバ（サスペンション特性可変手段）
１１fl，１１fr，１１rl，１１rr バネ上上下加速度センサ（バネ上上下加速度検出手段）
１２fl，１２fr，１２rl，１２rr バネ下上下加速度センサ
１３横加速度センサ（横加速度検出手段）
１４ハンドル角センサ
１５アクセル開度センサ
１６スポーツモードスイッチ
２０サス＿ＥＣＵ（減衰力特性設定手段）
２１駆動回路
２２fl，２２fr，２２rl，２２rr アクチュエータ

Claims

車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を可変自在なサスペンション特性可変手段と、
車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
車体のバネ上上下加速度を検出するバネ上上下加速度検出手段と、
上記車両の横加速度の絶対値の上記車体のバネ上上下加速度の絶対値に対する比に応じて上記サスペンション特性可変手段の減衰力特性を設定し、上記比が小さいほど減衰力特性を低減衰力特性に設定する減衰力特性設定手段と、
上記減衰力特性設定手段で設定した減衰力特性と上記車体のバネ上上下加速度から算出したバネ上上下速度とを乗算して減衰力を算出する減衰力算出手段と、
を備えたことを特徴とする車両のサスペンション制御装置。
ワインディング走行を検出した場合と、ドライバが高減衰力特性を選択した場合と、キックダウン操作を検出した場合の少なくとも一つの場合には、上記減衰力特性設定手段は、上記減衰力特性を上記比に応じて設定することなく、予め設定した高減衰力特性を設定することを特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション制御装置。
上記サスペンション特性可変手段は、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を可変自在なショックアブソーバであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両のサスペンション制御装置。