CN101868363A - 用于车辆的阻尼力控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的阻尼力控制装置,其在步骤S11中计算实际侧倾角φ和实际俯仰角θ,并且在步骤S12中计算目标俯仰角θa与实际俯仰角θ之间的差Δθ。在步骤13中,所述装置计算必须由减震器共同产生的总的要求阻尼力F以便使计算出的Δθ减小至0。在步骤S14中,所述装置与横向加速度G的大小成比例地分配总的要求阻尼力F,使得转弯轨迹内侧的要求阻尼力Fi变得大于转弯轨迹外侧的要求阻尼力Fo。在步骤S15中,所述装置将每个减震器的阻尼力控制至阻尼力Fi和阻尼力Fo。因此,在整个转弯期间,能够保持转弯轨迹内侧用作支点的姿势变化运行情况。

Description

用于车辆的阻尼力控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的阻尼力控制装置,其改变并控制布置在车身与车轮之间的减震器的阻尼力。
背景技术
现在已经提出了改变并控制布置在车身与车轮之间的减震器的阻尼力的装置及方法。例如,特开(公开)号为2007-8373的日本专利申请(专利文献1)公开了一种考虑到车身中所发生的侧倾与俯仰之间的相关性来设置悬架的设计指标的悬架特性计算方法。在所述悬架特性计算方法中,根据前轮侧的升/降力与后轮侧的升/降力的和来计算由悬架的几何形状确定的俯仰力矩。前轮侧的升/降力由前轮侧的几何比例系数与轮胎横向力的平方的乘积来表示。后轮侧的升/降力由后轮侧的几何比例系数与轮胎横向力的平方的乘积来表示。此外,通过阻尼力比例系数与侧倾率的乘积来计算由悬架的阻尼力确定的俯仰力矩。然后通过两个计算出的俯仰力矩和增益与俯仰角相对于俯仰力矩的相位延迟的乘积的和来计算俯仰角,并且基于该计算出的俯仰角来计算俯仰角与侧倾角之间的相位差。
在根据所述悬架特性计算方法来设计悬架的情况下,能够通过布置在前轮侧的减震器与布置在后轮侧的减震器之间的伸长差和压缩差的适当设定来使侧倾和俯仰的发生正时同步。因此,能够提高操纵稳定性。
此外,特开(公开)号为H06-99714的日本专利申请(专利文献2)公开了一种能够仅利用转向传感器而根据车身的侧倾方向来执行灵活的侧倾悬架控制的车辆悬架装置。在所述车辆悬架装置中,当由转向传感器检测出的转向角超过预定的中立阈值时,基于通过转向角速度的极性而确定出的车身的侧倾方向,将控制变换到用于控制左右减震器以在其伸长或压缩期间具有大的阻尼力的侧倾控制模式。为了在其后执行交变转向,当转向角速度的极性反转时,所述装置控制左右减震器的阻尼力,使得它们的阻尼力沿与在上述侧倾控制模式下阻尼力变化的方向相反的方向变化。
此外,特开(公开)号为H06-48147的日本专利申请(专利文献3)公开了一种抑制源于突然转向的侧倾并且防止在执行转向操作时乘坐舒适性恶化的车辆悬架装置。在所述车辆悬架装置中,通过基于悬挂部的升/降速度的振动速度、通过车身的前侧与后侧之间悬挂部的升/降速度的差检测出的俯仰速度,以及通过车身的左侧与右侧之间悬挂部的升/降速度的差检测出的侧倾率来计算控制信号。当所述控制信号等于或大于预定的大的阈值时,伸长侧(对应于转向方向的一侧)的减震器的阻尼力增大,而压缩侧(与对应于转向方向的所述一侧相反的一侧)的减震器的阻尼力减小。此外,当所述控制信号等于或小于预定的小的阈值时,伸长侧的减震器的阻尼力减小,而压缩侧的减震器的阻尼力增大。
发明内容
顺带提及,一般认为,如在专利文献1中所教导的,为了确保在车辆转弯期间的操纵稳定性,希望使侧倾的发生正时与俯仰的发生正时同步。此外,还认为希望车辆具有使得车辆的前方略微下倾的俯仰角。而且,通常在车辆转弯时,如在专利文献2和3中所教导的,布置在车辆的中心的转弯轨迹的内侧(以下被简称为“转弯轨迹内侧”)的减震器的阻尼力增大,而布置在转弯轨迹的外侧(以下被简称为“转弯轨迹外侧”)的减震器的阻尼力减小,由此,控制车辆的姿势,以便降低悬挂部(车身)。
然而,当执行如在专利文献2和3中所公开的减震器阻尼力控制时,以便使如在专利文献1中所公开的侧倾和俯仰的发生正时同步,车身的俯仰角可能会在完成转弯之后增大。也就是说,根据专利文献2和3中所公开的控制,当如图9A至图9E所示直行的车辆(图9A所示的状态)根据驾驶员逆时针转动方向盘而开始左转弯时,如图9B所示,布置在转弯轨迹内侧(左侧)的减震器的阻尼力增大,而布置在转弯轨迹外侧(右侧)的减震器的阻尼力减小。因此,布置在转弯轨迹内侧(左侧)的减震器起到支点的作用,而悬挂部(车身)的右侧下倾;也就是说,发生了顺时针方向的侧倾。
当驾驶员停止逆时针方向的转向并且使方向盘开始沿顺时针方向返回时,转向角速度的极性反转。在这种情况下,如图9C所示,布置在转弯轨迹内侧(左侧)的减震器的阻尼力减小,而布置在转弯轨迹外侧(右侧)的减震器的阻尼力增大。也就是说,在图9C所示的状态下,控制左右减震器的阻尼力,好像开始右转弯一样。因此,尽管事实上车辆仍然处于左转弯状态,但是如图9D所示,布置在转弯轨迹外侧(右侧)的减震器起到支点的作用,并且在车身中发生了逆时针方向的侧倾。
当车辆从发生逆时针方向的侧倾的状态返回至如图9E所示的直行状态时,每个减震器实质上开始进入压缩状态。结果,产生了俯仰角,使得车身的前部进一步下倾。所述现象被认为是由于侧倾状态在车辆转弯前后(在图9B和图9D的侧倾状态之间)的差而发生的;换句话说,是由于在转弯期间侧倾角与俯仰角之间的相位差而发生的。
此外,当车辆的转弯方向变化或车辆的转弯状态汇聚时,惯性将作用于悬挂部(车身),在车身中可能会发生不必要地震动。所发生的震动可能影响在车辆转弯期间的侧倾控制。因此,希望适当地抑制所述震动。
本发明致力于解决上述问题,并且本发明的目的是提供一种用于车辆的阻尼力控制装置,其能够使车辆在转弯期间的姿势变化运行情况恒定。
为了实现上述目的,本发明提供了一种用于车辆的阻尼力控制装置,其改变并控制布置在车身与车轮之间的减震器的阻尼力。所述阻尼力控制装置包括:物理量检测器件,其检测随所述车辆的转弯而变化的预定物理量;阻尼力确定器件,其根据检测出的所述预定物理量来确定布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力;以及阻尼力控制器件,其基于确定出的布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和确定出的布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力来改变并控制减震器的阻尼力。
在这种情况下,优选地,由所述物理量检测器件检测出的所述预定物理量是由于所述车辆的转弯而产生的横向加速度、由于所述车辆的转弯而产生的横摆率,以及由驾驶员操作的方向盘的操作量中的至少一个。优选地,每个减震器均包括电子致动器,所述电子致动器被电操作并控制以便改变减震器的阻尼力,并且所述阻尼力控制器件电操作并控制减震器的所述电子致动器,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
在这种情况下,优选地,所述阻尼力确定器件包括:总阻尼力计算器件,其计算必须由布置在所述车辆的前轮侧的左右减震器与布置在所述车辆的后轮侧的左右减震器共同产生的总阻尼力,以便控制由于所述车辆的转弯而在所述车身中发生的侧倾;以及总阻尼力分配器件,其根据检测出的所述预定物理量而将计算出的所述总阻尼力分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
优选地,所述总阻尼力计算器件计算所述车身中所产生的实际侧倾角和实际俯仰角,基于侧倾角与俯仰角之间的预先设定的相关性来确定与计算出的所述实际侧倾角相对应的目标俯仰角,计算确定出的所述目标俯仰角与计算出的所述实际俯仰角之间的差,并且计算所述总阻尼力,使得计算出的所述差变得大约为零,以便在使所述实际侧倾角与所述实际俯仰角的相位同步的同时控制所述车身发生的侧倾。
依靠以上配置,为了在使所述车身的实际侧倾角与实际俯仰角的相位同步的同时控制在车辆转弯时所发生的侧倾,能够根据随车辆的转弯而变化的预定物理量(横向加速度、横摆率、方向盘的操作量等)的大小来控制布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,使得前者的阻尼力大于后者的阻尼力。
更具体地,阻尼力确定器件能够计算必须由分别布置在车辆的前轮侧的左右减震器与布置在车辆的后轮侧的左右减震器共同产生的总阻尼力,以便控制侧倾。此外,阻尼力确定器件能够根据预定物理量而将计算出的总阻尼力分配给布置在转弯轨迹内侧的减震器和布置在转弯轨迹外侧的减震器,使得前者的阻尼力变得大于后者的阻尼力。
如上所述,当阻尼力确定器件确定布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力时,阻尼力控制器件能够电控制设置在减震器中的电子致动器。因此,布置在转弯轨迹内侧的减震器和布置在转弯轨迹外侧的减震器能够分别产生确定出的阻尼力。
在沿同一方向转弯的车辆中,由于在整个转弯期间预定物理量的作用方向(具体地,横向加速度或横摆率产生的方向,或方向盘的操作方向)通常为同一方向,因此通常能够通过将转弯轨迹内侧的减震器用作支点来控制侧倾。因而,能够使得处于转弯状态的车身所发生的侧倾的发生方式一致;换句话说,能够使得侧倾角与俯仰角之间的相位关系实质上恒定,由此,能够使得车辆在转弯期间的姿势变化运行情况恒定。由于使得车辆在转弯期间的姿势变化运行情况恒定,因此能够适当地(更自然地)控制侧倾,并且能够显著地提高车辆的操纵稳定性。
优选地,所述总阻尼力分配器件与检测出的所述预定物理量成比例地分配计算出的所述总阻尼力,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
在这种情况下,更优选地,所述总阻尼力分配器件将计算出的所述总阻尼力平均地分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器,将与检测出的所述预定物理量成比例的阻尼力分配量与分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力相加,并且从分配给布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力中减去所述阻尼力分配量,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
依靠以上配置,控制侧倾所需的总阻尼力能够与预定物理量的大小成比例地分为布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。能够如下执行所述控制。计算与预定物理量的大小成比例的分配量,并且将计算出的分配量与布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力相加,并且从布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力中减去计算出的分配量,使得布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
依靠以上配置,能够相当精确地确定分别将由布置在转弯轨迹内侧的减震器和布置在转弯轨迹外侧的减震器产生的阻尼力。此外,通过与预定物理量的大小成比例的分配量的加法和减法,在产生布置在前轮侧的左右减震器为了控制侧倾所要求的总的要求阻尼力的同时保持布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力大于布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力的状态变为可能。因此,能够通过使车辆在转弯期间的姿势变化运行情况恒定来更精确地控制侧倾,由此,能够显著地提高车辆的操纵稳定性。
优选地,在多个切换级中,分别逐级地改变布置在所述前轮侧和所述后轮侧的左右减震器的阻尼力,每个切换级由切换级数指定并且所述多个切换级在相邻级之间具有预定的变化量;并且通过指定每个减震器的切换级数,所述总阻尼力分配器件根据检测出的所述预定物理量而将计算出的所述总阻尼力分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
在这种状态下,优选地,相对于检测出的所述预定物理量的变化,用于布置在所述转弯轨迹内侧的减震器而确定出的相邻切换级之间的阻尼力的变化量大,而相对于检测出的所述预定物理量的变化,用于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器而确定出的相邻切换级之间的阻尼力的所述变化量小。此外,可以相对于检测出的所述预定物理量的变化而线性或非线性地确定所述切换级数。
依靠以上配置,通过根据预定物理量来确定每个减震器的切换级数,能够使得布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力大于布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。从而,能够简化将总的要求阻尼力分别分配给布置在转弯轨迹内侧和转弯轨迹外侧的减震器的逻辑。因此,能够显著地降低由例如微型计算机形成的总阻尼力分配器件的计算负荷。
结果,能够显著地抑制与计算有关的总阻尼力分配器件的发热,并且无需设置冷却器件等,从而能够减小总阻尼力分配器件的尺寸。而且,由于所述逻辑能够得到简化,因此即使在阻尼力控制装置安装在不同车型中的情况下,也能够减少安装所必须改进的多个部分(处理的内容)。因此,能够容易地将阻尼力控制装置扩展至很多种车型。
根据本发明的另一特征,所述用于车辆的阻尼力控制装置进一步包括:运动状态判断器件,其基于检测出的所述预定物理量来判断所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态至直行状态的转换;以及阻尼力保持器件,当所述运动状态判断器件判断出所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态至直行状态的转换时,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在各自的预定水平。
在这种情况下,优选地,当所述运动状态判断器件判断所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态至直行状态的转换时,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在同一水平。
优选地,在多个切换级中,逐级地改变布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,每个切换级由切换级数指定并且所述多个切换级在相邻级之间具有预定的变化量;并且当所述运动状态判断器件判断所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态至直行状态的转换时,通过分别为布置在所述转弯轨迹内侧和所述转弯轨迹外侧的减震器指定同一切换级数,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在同一水平。
在这种情况下,优选地,所述运动状态判断器件基于第一判断条件和第二判断条件来判定所述车辆的运动状态的变化,所述第一判断条件与所述预定物理量的变化有关并且是为了判断所述车辆的转弯方向的逆转而预先设定的,所述第二判断条件与所述预定物理量的变化有关并且是为了判断所述车辆从转弯状态至直行状态的转换而预先设定的。
依靠以上配置,在车辆的转弯方向在向左与向右之间逆转的状态下(例如,在S形曲线行进中)或者在从转弯状态至直行状态的转换中,能够使布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力保持在各自的预定水平(更优选地,保持在同一水平)。因此,能够有效地抑制在上述状态下车身发生的后翻(roll back),并且能够确保良好的减震性能。
也就是说,如上所述,布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力的大小和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力的大小是根据随车辆转弯而变化的预定物理量来确定的。然而,在车辆的转弯方向在向左与向右之间逆转的状态下或者在从转弯状态至直行状态的转换中,预定物理量(横向加速度、横摆率、方向盘的操作量等)变得大体为“0”,使得减震器所需的阻尼力变得很小。同时,在上述状态下,惯性作用于悬挂部(车身),并且,当车辆的转弯方向逆转时,作用于悬挂部(车身)的惯性变为最大。
相比之下,根据本发明,在车辆的转弯方向在向左与向右之间逆转的状态下或者在从转弯状态至直行状态的转换中,使布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在较高的水平。因此,能够有效地抑制车身由于惯性的作用而发生的后翻。因而,能够有效地防止车辆在转弯期间的姿势变化运行情况变得不稳定,并且,例如,能够良好地控制侧倾。
此外,基于第一判断条件来判断车辆的转弯方向的逆转,并且基于第二判断条件来判断车辆从转弯状态至直行状态的转换。因此,能够适当地确定取决于上述惯性作用的快速后翻和缓慢后翻(换句话说,快速侧倾和缓慢侧倾)。
也就是说,在车辆的转弯方向逆转的状态下,作用于车辆的惯性变为最大,从而发生快速后翻。同时,在车辆从转弯状态至直行状态的转换中,由于惯性的作用而发生缓慢(延迟的)后翻。由于根据运动状态的变化而发生了不同的运行情况,因此能够通过适当地确定运动状态的变化和确定减震器的阻尼力来有效地防止姿势变化运行情况变得不稳定。
附图说明
图1为示出了本发明的实施例中共同的用于车辆的阻尼力控制装置的配置的示意图。
图2为由图1的悬架ECU执行的侧倾控制程序的流程图。
图3为示出了侧倾角与俯仰角之间的关系的曲线图。
图4为示出了确定目标俯仰角的方法的说明图。
图5A至图5E为示出了由于图2的侧倾控制程序的执行而引起的车辆姿势的变化的图。
图6涉及本发明的第二实施例并且为示出了转弯轨迹内侧和转弯轨迹外侧的减震器的切换级数随横向加速度的变化而变化的曲线图。
图7涉及本发明的第三实施例并且为由图1中的悬架ECU执行的姿势控制程序的流程图。
图8为示出了在转弯转换期间所产生的俯仰角的过冲(overshoot)的曲线图。
图9A至图9E为示出了当根据常规的阻尼力控制来控制减震器的阻尼力时车辆姿势的变化的图。
具体实施方式
a.第一实施例
现在将结合附图对根据本发明的实施例的用于车辆的阻尼力控制装置(以下被称为“车辆阻尼力控制装置”)进行详细地描述。图1为示出了本发明的实施例中共同的车辆阻尼力控制装置10的配置的示意图。所述车辆阻尼力控制装置10包括连接车辆的车身与车轮(左右前轮和左右后轮)的减震器11、12、13和14。
减震器11、12、13和14包括回转阀(电子致动器)11a、12a、13a和14a,每个回转阀连续地改变例如工作液体(油、高压气体等)的流路直径。尽管详细的描述将被省略,但是回转阀11a、12a、13a和14a中的每一个均包括未图示的电子驱动器件(例如,电动机、螺线管等)。电子控制器20电控制回转阀11a、12a、13a和14a以便改变工作液体的相应的流路直径,从而连续地改变减震器11、12、13和14的阻尼力特性。
电子控制器20包括悬架电子控制单元21(以下被简称为“悬架ECU21”)。悬架ECU 21是微型计算机,其包括作为主要部件的CPU、ROM、RAM等,并且通过执行各种程序来控制减震器11、12、13和14的阻尼力,所述程序包括稍后将描述的侧倾控制程序。
用于检测作为车辆所产生的预定物理量的横向加速度的横向加速度传感器(物理量检测器件)22连接到悬架ECU 21的输入侧。横向加速度传感器22被配置为检测车辆所产生的横向加速度G并且将检测出的横向加速度G输出至悬架ECU 21。当处于直行状态的车辆向左转弯(以下被简称为“左转弯”)时,横向加速度G呈现正值。当处于直行状态的车辆向右转弯(以下被简称为“右转弯”)时,横向加速度G呈现负值。
用于控制回转阀11a、12a、13a和14a的操作的驱动电路23、24、25和26连接到悬架ECU 21的输出侧。所述配置使得悬架ECU 21能够控制减震器11、12、13和14的阻尼力特性。
接下来,将对具有上述配置的车辆阻尼力控制装置10的操作进行详细地描述。
当驾驶员转动未图示的方向盘并且车辆进入转弯状态时,悬架ECU 21从步骤S10起开始执行图2所示的侧倾控制程序。在步骤S10之后的步骤S11中,悬架ECU 21计算车身所产生的实际侧倾角φ和实际俯仰角θ。由于悬架ECU 21所利用的以便计算实际侧倾角φ和实际俯仰角θ的计算方法是公知的,因此其详细的描述将被省略。然而,将作为示例对计算方法进行简单地描述。
能够通过下列等式1来表示实际侧倾角φ。
φ=A·sinωt    等式1
其中,A表示预定的比例常数,而ω表示侧倾角的基本频率(对应于例如方向盘的转向频率)。
由于实际俯仰角θ与实际侧倾角φ的平方通常是成比例的,因此能够通过下列等式2来表示实际俯仰角θ,等式2利用了根据等式1计算出的实际侧倾角φ。
θ=B·φ2    等式2
其中,B表示预定的比例常数。
在根据等式1和等式2对实际侧倾角φ和实际俯仰角θ的计算完成之后,悬架ECU 21继续至步骤S12。当然,除通过上述计算处理或估算计算处理来计算实际侧倾角φ和实际俯仰角θ以外,还可以利用例如用于检测车辆所产生的实际侧倾角φ的侧倾角传感器和用于检测车辆所产生的实际俯仰角θ的俯仰角传感器来直接地检测实际侧倾角φ和实际俯仰角θ。
在步骤S12中,悬架ECU 21参考示出了确定出的侧倾角与俯仰角之间的相关性的目标设定表来计算目标俯仰角θa与实际俯仰角θ之间的差Δθ,使得车辆在转弯时具有良好的操纵稳定性。现在将对所述计算进行详细地描述。
为了提高在车辆转弯时的操纵稳定性,一般的说,使处于转弯状态的车身所发生的侧倾和俯仰的发生正时同步是有效的。也就是说,当操纵稳定性出色的车辆处于转弯状态时,车身倾向于同时发生侧倾和俯仰;而当操纵稳定性不佳的车辆处于转弯状态时,车身倾向于发生具有时间差的侧倾和俯仰。这是指:车辆的操纵稳定度越高,车身中所产生的侧倾角与俯仰角之间的相位差越小。
也就是说,在操纵稳定性出色的车辆中,侧倾角与俯仰角之间的相位差倾向于变小。这是指:与侧倾角的变化相比,俯仰角以极小的滞后变化。同时,在操纵稳定性不佳的车辆中,侧倾角与俯仰角之间的相位差倾向于变大。这是指:与侧倾角的变化相比,俯仰角以大的滞后变化。
因此,为了提高车辆的操纵稳定性,希望侧倾角与俯仰角具有如图3所示的相关性;也就是说,与侧倾角的变化相比,俯仰角以极小的滞后变化。顺带提及,通常,处于转弯状态的车辆行进时,同时通过使悬挂部(即,车身)在转弯轨迹外侧的一部分下倾而发生侧倾。因此,为了获得对于所产生的侧倾角的变化的良好的操纵稳定性,控制俯仰角是有效的。
在这种情况下,如果悬架ECU 21将表示图3所示的关系的设定表用作目标设定表,参考目标设定表来确定与处于转弯状态的车身所产生的实际侧倾角φ相对应的目标俯仰角θa,并且使得实际俯仰角θ与目标俯仰角θa一致,则悬架ECU 21能够执行用于确保良好的操纵稳定性的侧倾控制。因此,如图4所示,悬架ECU 21计算俯仰角θ与对应于实际侧倾角φ的目标俯仰角θa之间的差Δθ。在对差Δθ的计算完成之后,悬架ECU 21继续至步骤S 13。
在步骤S13中,悬架ECU 21计算使差Δθ减小至“0”;即使得实际俯仰角θ与目标俯仰角θa一致所需的前轮侧的左右减震器11和12与后轮侧的左右减震器13和14的总的要求阻尼力F。以下将对所述总的要求阻尼力F的计算进行描述。然而,由于所述计算能够利用多种已知方法中的任意一种,因此其详细的描述将被省略,并且将作为示例对所述计算进行简单地描述。
车身所产生的俯仰角是由于车身的纵向上的俯仰力矩M而产生的。因此,能够利用俯仰力矩M来计算用于控制车身所产生的俯仰角所需的总的要求阻尼力F。
能够通过下列等式3来计算俯仰力矩M。
M=I·(Δθ)″+C·(Δθ)′+K·(Δθ)    等式3
其中,I表示惯性力矩,C表示阻尼系数,而K表示弹簧常数。此外,在等式3中,(Δθ)″表示在上述步骤S12中计算出的差Δθ的二次微分值,而(Δθ)′表示差Δθ的一次微分值。
能够通过用车辆的轴距L除由等式3表示的车身纵向上的俯仰力矩M来计算总的要求阻尼力F。也就是说,能够通过下列等式4来计算总的要求阻尼力F。
F=M/L    等式4
在对总的要求阻尼力F的计算完成之后,悬架ECU 21继续至步骤S14。
在步骤S14中,悬架ECU 21执行用于在前轮侧的左右减震器11和12之间与后轮侧的左右减震器13和14之间分配在上述步骤S13中计算出的总的要求阻尼力F的分配计算。特别地,在下列描述中,对前轮侧和后轮侧都执行相似的计算。因此,将仅对前轮侧的左右减震器11和12进行描述。
为了将总的要求阻尼力F分配给左右减震器11和12,悬架ECU 21利用与处于转弯状态的车辆所产生的横向加速度G的大小成比例的分配量X。具体地,首先,当假定需要将总的要求阻尼力F分配给车辆的前轮侧的状态时,将总的要求阻尼力F平均地分配给减震器11和12。
随后,悬架ECU 21将分配量X与平均地分配给减震器11和12中的每一个的要求阻尼力(F/2)相加。此时,基于从横向加速度传感器22接收到的横向加速度G的极性,悬架ECU 21将正的分配量X与转弯轨迹内侧的减震器11(减震器12)的要求阻尼力(F/2)相加,并且将负的分配量X与转弯轨迹外侧的减震器12(减震器11)的要求阻尼力(F/2)相加。
也就是说,通过下列等式5和等式6来表示转弯轨迹内侧的减震器11(减震器12)所要求的阻尼力Fi和转弯轨迹外侧的减震器12(减震器11)所要求的阻尼力Fo。
Fi=(F/2)+X    等式5
Fo=(F/2)-X    等式6
由于分配量X与横向加速度G的大小是成比例的,因此其能够通过下列等式7来表示。
X=α·(F/2)    等式7
其中,α表示与横向加速度G的大小成比例变化的变量并且通过下列等式8来表示。
α=(1+|G|·K)    等式8
其中,K是可能根据由驾驶员为由悬架ECU 21执行的侧倾控制选择的模式而变化的正的变量;所述模式例如从用于以乘坐舒适性优先的控制模式和用于以行驶优先的控制模式中选择出的模式。
顺带提及,基于上述等式5至等式8,以下关系成立:转弯轨迹内侧的减震器11(减震器12)所要求的阻尼力Fi通常呈现正值,而转弯轨迹外侧的减震器12(减震器11)所要求的阻尼力Fo通常呈现负值。此外,当转弯轨迹内侧的减震器11(减震器12)所要求的阻尼力Fi和转弯轨迹外侧的减震器12(减震器11)所要求的阻尼力Fo加在一起时,结果变得等于前轮侧所要求的总的要求阻尼力F。由于转弯轨迹内侧和转弯轨迹外侧所需的阻尼力如上所述在极性上不同,因此能够使得减震器11和12在车辆转弯时产生适当的阻尼力。
也就是说,由于分配量X是利用与横向加速度G成比例变化的变量α来计算的,因此,在车辆正在沿同一方向转弯的状态下,转弯轨迹内侧的减震器11(减震器12)的要求阻尼力Fi的绝对值呈现大的正值,而转弯轨迹外侧的减震器12(减震器11)的要求阻尼力Fo的绝对值呈现小的负值。
与横向加速度G成比例变化的变量α的使用使得左右减震器11和12的要求阻尼力Fi和Fo能够根据变量α的大小而变化,但是前轮侧所要求的总阻尼力F不变。因此,当车辆转弯时,减震器11和12能够适当地产生阻尼力,从而使车身所产生的实际俯仰角θ确定地变为目标俯仰角θa。
悬架ECU 21在其将总的要求阻尼力F分配给左右减震器11、12、13和14之后继续至步骤S15,从而将要求阻尼力Fi分配给转弯轨迹内侧的减震器并且将要求阻尼力Fo分配给转弯轨迹外侧的减震器。
在于左右减震器之间分配总的要求阻尼力F的状态下,如通过上述等式5至等式8清晰可见的,只要车辆所产生的横向加速度G沿同一方向作用时,以下关系成立:转弯轨迹内侧的减震器11(减震器12)所要求的阻尼力Fi通常呈现大的值,而转弯轨迹外侧的减震器12(减震器11)所要求的阻尼力Fo通常呈现小的值。因此,能够防止实际俯仰角θ在车辆从转弯状态返回至直行状态时增大。将在车辆左转弯的假定之下对前轮侧的减震器11和12进行详细地描述。
当驾驶员在车辆正处于直行状态的状态下沿逆时针方向转动方向盘时,处于直行状态的车辆进入左转弯状态。在这种情况下,在减震器11和12中,车辆左侧的减震器11位于转弯轨迹内侧,而车辆右侧的减震器12位于转弯轨迹外侧。
在所述状态下,通过从横向加速度传感器22接收到的检测出的横向加速度G的绝对值,悬架ECU 21根据上述等式8来计算变量α,并且根据上述等式7来计算分配量X。此外,悬架ECU 21根据上述等式5来计算减震器11的要求阻尼力Fi,并且根据上述等式6来计算减震器12的要求阻尼力Fo。
参考图5A至图5E,当车辆从图5A所示的直行状态开始左转弯时,在车辆横向上产生了横向加速度G。在这种情况下,如上所述,转弯轨迹内侧的减震器11的要求阻尼力Fi增大,而转弯轨迹外侧的减震器12的要求阻尼力Fo减小。因此,如图5B所示,减震器12被压缩,并且在车身中发生了顺时针方向的侧倾。此外,当转弯状态持续并且横向加速度G变为最大时,转弯轨迹内侧的减震器11的要求阻尼力Fi进一步增大,而转弯轨迹外侧的减震器12的要求阻尼力Fo进一步减小。因此,如图5C所示,减震器12被进一步压缩,并且车身发生了最大的顺时针方向的侧倾。
当驾驶员朝中立位置;即,使车辆直行的方向转动方向盘时,车辆的转弯状态从图5C所示的状态变为折回状态。在所述折回状态下,车辆持续地产生向左的横向加速度G。因而,即使在车辆已经进入折回状态之后,减震器11也对应于转弯轨迹内侧,而减震器12对应于转弯轨迹外侧。因此,减震器11持续地要求要求阻尼力Fi,而减震器12持续地要求要求阻尼力Fo。
顺带提及,在折回状态下,尽管车辆所产生的横向加速度G减小,但是输入的横向加速度G呈现与图5B所示的状态相同的值。因此,即使在折回状态下,如图5D所示,转弯轨迹内侧的减震器11的要求阻尼力Fi也为大,而转弯轨迹外侧的减震器12的要求阻尼力Fo为小。在这种情况下,惯性力等作用于车身,使得车身所产生的实际侧倾角φ减小。此时,由于转弯轨迹外侧的减震器12的要求阻尼力Fo为小,因此车身沿使实际侧倾角φ减小至“0”的方向迅速地移动。
当驾驶员使方向盘的转动操作在中立位置处停止时,车辆返回至直行状态。此时,在车辆处于左转弯状态的期间中,转弯轨迹内侧的减震器11的要求阻尼力Fi被保持在大的值。因此,如图5E所示,已经返回至直行状态的车辆的实际俯仰角θ变为与在车辆进入转弯状态之前的俯仰角;即图5A所示的状态下的俯仰角相同。
在将总的要求阻尼力F分为要求阻尼力Fi和要求阻尼力Fo以分配给左右减震器11和12(或减震器13和14)完成之后,在步骤S15中,悬架ECU21驱动并控制驱动电路23、24、25和26,使得转弯轨迹内侧的减震器产生在上述步骤S14中分配到的要求阻尼力Fi,而转弯轨迹外侧的减震器产生在上述步骤S14中分配到的要求阻尼力Fo。结果,减震器11、12、13和14的回转阀11a、12a、13a和14a改变相应的工作液体流路的直径。因此,取决于车辆的转弯方向,由减震器11、12、13和14所产生的阻尼力分别变得等于要求阻尼力Fi或要求阻尼力Fo。
在已经适当地改变减震器11、12、13和14的阻尼力之后,悬架ECU 21继续至步骤S16以便结束侧倾控制程序的执行。
通过以上描述能够理解的是,根据第一实施例,为了在使车身所产生的实际侧倾角φ与实际俯仰角θ之间的相位差同步的同时控制在车辆的转弯期间所发生的侧倾,能够根据随车辆的转弯而变化的横向加速度G的大小来控制减震器的阻尼力,使得布置在转弯轨迹内侧的减震器的要求阻尼力Fi变得大于布置在转弯轨迹外侧的减震器的要求阻尼力Fo。
更具体地,为了控制侧倾,悬架ECU 21能够计算由分别布置在前侧和后侧的左右减震器11、12、13和14共同产生的总的要求阻尼力F。悬架ECU21能够根据横向加速度G的大小来分配总的要求阻尼力F,使得布置在转弯轨迹内侧的减震器的要求阻尼力Fi变得大于布置在转弯轨迹外侧的减震器的要求阻尼力Fo。
在确定布置在转弯轨迹内侧的减震器的要求阻尼力Fi和布置在转弯轨迹外侧的减震器的要求阻尼力Fo时,悬架ECU 21电控制设置在减震器11、12、13和14中的回转阀11a、12a、13a和14a。因此,布置在转弯轨迹内侧的减震器和布置在转弯轨迹外侧的减震器能够分别产生确定出的要求阻尼力Fi和Fo。
在沿同一方向转弯的车辆中,在整个转弯期间,通常在同一方向上产生横向加速度G。因而,在将转弯轨迹内侧的减震器用作支点的同时,上述控制使得侧倾能够被控制。因此,能够使得处于转弯状态的车身侧倾的发生方式一致;换句话说,能够使得实际侧倾角φ与实际俯仰角θ之间的相位关系实质上恒定,由此,能够使得车辆在转弯期间的姿势变化运行情况恒定。由于使得车辆在转弯期间的姿势变化运行情况是恒定的,因此能够适当地(更自然地)控制侧倾,并且能够显著地提高车辆的操纵稳定性。
此外,能够与横向加速度G的大小成比例地将控制侧倾所需的总的要求阻尼力F分为布置在转弯轨迹内侧的减震器的要求阻尼力Fi和布置在转弯轨迹外侧的减震器的要求阻尼力Fo。此时,计算与横向加速度G的绝对值的大小成比例的分配量X,并且将计算出的分配量X与布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力相加,并且从布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力中减去计算出的分配量X,总的要求阻尼力F被平均地分配给布置在转弯轨迹内侧的减震器和布置在转弯轨迹外侧的减震器,由此,能够使得布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力Fi大于布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力Fo。
依靠以上计算,能够以较大的精度来确定分别由布置在转弯轨迹内侧的减震器所产生的阻尼力Fi和布置在转弯轨迹外侧的减震器所产生的阻尼力Fo。此外,由于与横向加速度G的大小成比例的分配量X被相加或相减,因此可以在产生布置在前轮侧的左右减震器11和12所要求的总的要求阻尼力F的同时保持布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力Fi大于布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力Fo的状态,以便控制侧倾运行情况。因此,能够通过使得车辆在转弯期间的姿势变化运行情况恒定来更精确地控制侧倾运行情况,由此,能够显著地提高车辆的操纵稳定性。
b.第二实施例
在上述第一实施例中,悬架ECU 21根据上述等式7和等式8来计算与车辆所产生的横向加速度G成比例的分配量X,并且根据上述等式5和等式6来计算布置在转弯轨迹内侧的减震器的要求阻尼力Fi和布置在转弯轨迹外侧的减震器的要求阻尼力Fo。然后悬架ECU 21经由驱动电路23、24、25和26来连续地操作回转阀11a、12a、13a和14a,从而控制减震器11、12、13和14的阻尼力,使得计算出的要求阻尼力Fi和要求阻尼力Fo通过相应的减震器来产生。
然而,能够以更简单的方式来控制减震器11、12、13和14的阻尼力。现在将对利用这样一种更简单的控制的第二实施例进行详细地描述。
同样,在第二实施例中,悬架ECU 21根据车辆所产生的并且由横向加速度传感器22检测出的横向加速度G的大小来改变并控制减震器11、12、13和14的阻尼力。然而,在第二实施例中,悬架ECU 21使减震器11、12、13和14的阻尼力逐级地变化预定的变化量。也就是说,悬架ECU 21确定设置为便于改变相应阻尼力的回转阀11a、12a、13a和14a中的每一个的切换级,以便逐级地改变相应的工作液体流路的直径,并且控制减震器11、12、13和14的回转阀11a、12a、13a和14a,使得回转阀11a、12a、13a和14a中的每一个达到确定的切换级。
此处,将对回转阀11a、12a、13a和14a中的每一个的切换级进行描述。如图6示意性所示的,设置有多个切换级(例如,9级)。随着横向加速度G的绝对值增大,切换级从阻尼力降低时的切换级变为阻尼力增大时的切换级。此外,设定相邻切换级之间的变化量或宽度,使得转弯轨迹内侧的减震器的变化量大,而转弯轨迹外侧的减震器的变化量小。也就是说,即使在检测出的横向加速度G的绝对值小时,转弯轨迹内侧的减震器的切换级也变为阻尼力变为最大时的最高级。相比之下,当检测出的横向加速度G的绝对值大时,转弯轨迹外侧的减震器的切换级变为最高级。
特别地,第二实施例的所述装置被配置为使得切换级数与检测出的横向加速度G的变化成比例地或线性地变化。然而,第二实施例的所述装置可以被配置为使得切换级数与检测出的横向加速度G的变化非线性地变化。
在接收到由横向加速度传感器22检测出的横向加速度G时,如示出了横向加速度G的大小与切换级数之间预先设定的关系的图6所示,悬架ECU21通过参考切换级数设定表来确定分别与转弯轨迹内侧和转弯轨迹外侧相对应的每个减震器的切换级数(要求阻尼力)。
特别地,确定相邻切换级之间的阻尼力的变化量,使得由与转弯轨迹内侧相对应的减震器在特定切换级处(由特定的切换级数指定)所产生的阻尼力与由与转弯轨迹外侧相对应的减震器在相应的切换级处所产生的阻尼力的和变得等于上述第一实施例中的总的要求阻尼力F。因此,当转弯轨迹内侧的减震器的切换级数和转弯轨迹外侧的减震器的切换级数由悬架ECU 21来确定时,根据确定出的切换级数而将总的要求阻尼力F分配给左右减震器。
接下来,将对前轮侧的减震器11和12的切换级数的确定进行具体地描述。在接收到由横向加速度传感器22检测出的横向加速度G时,悬架ECU 21基于横向加速度G的极性来确定车辆的转弯方向。也就是说,当接收到的横向加速度G为正时,车辆当前正处于左转弯状态。因此,悬架ECU 21确定出减震器11对应于转弯轨迹内侧,而减震器12对应于转弯轨迹外侧。
随后,通过参考图6所示的切换级数设定表,悬架ECU 21基于接收到的横向加速度G的绝对值来确定转弯轨迹内侧的减震器11的切换级数Ni和转弯轨迹外侧的减震器12的切换级数No。此时,转弯轨迹内侧的减震器11的切换级数Ni大于转弯轨迹外侧的减震器12的切换级数No。换句话说,悬架ECU 21对转弯轨迹内侧的减震器11要求大的阻尼力,而对转弯轨迹外侧的减震器12要求小的阻尼力。
因此,同样,在第二实施例中,为了控制车身所产生的侧倾角φ,能够根据车辆所产生的横向加速度G而将使得实际俯仰角θ与目标俯仰角θa一致所需的总的要求阻尼力F适当地分配给左右减震器11和12(或减震器13和14)。由于在转弯状态和折回状态下都能够以相似的方式来改变相位差,因此能够期望与第一实施例中获得的效果相似的效果。
此外,在第二实施例中,当从横向加速度传感器22接收到检测出的横向加速度G时,基于接收到的横向加速度G,悬架ECU 21能够通过参考切换级数设定表的简单操作来确定转弯轨迹内侧的减震器11的切换级数Ni和转弯轨迹外侧的减震器12的切换级数No。也就是说,无需通过如第一实施例中的计算处理来确定要求阻尼力Fi和要求阻尼力Fo。因此,能够减小悬架ECU 21的负载,并且能够解决诸如由于处理负载的增加而引起的发热的问题。
此外,由于能够抑制源于计算的悬架ECU 21的发热,因此无需为悬架ECU 21设置冷却器件等。因此,能够减小所述装置自身的尺寸。而且,能够简化用于分配总的要求阻尼力F的逻辑。因此,即使在车辆阻尼力控制装置10安装在不同车型中的情况下,也能够减少安装所必须改进的多个部分(处理的内容)。因此,能够容易地将车辆阻尼力控制装置10扩展至多种车型。
c.第三实施例
在第一和第二实施例中,在同一方向上产生横向加速度G的转弯状态下,与转弯轨迹内侧相对应的减震器的要求阻尼力Fi或切换级数Ni确定为呈现大的值,而与转弯轨迹外侧相对应的减震器的要求阻尼力Fo或切换级数No确定为呈现小的值。顺带提及,当车辆在S形曲线行进中反复地左转弯和右转弯时,车辆在从左(右)转弯状态至右(左)转弯状态的转换中自然地进入直行状态。
当车辆处于直行状态时,由横向加速度传感器22检测出的横向加速度G变为“0”。因此,当如已经在第一和第二实施例中描述的基于横向加速度G的大小来确定阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No时,减震器11、12、13和14所要求的阻尼力变为最小。同时,当转弯状态变化并且车辆在S形曲线行进的当中进入直行状态时,作用于悬挂部(即,车身)的惯性变为最大,使得由于转弯状态的切换而发生大的震动(后翻)。
在这种情况下,由于由减震器11、12、13和14所产生的阻尼力变为最小,因此存在所发生的震动不能被良好地衰减的可能性。此外,由于阻尼力变为最小,因此实际俯仰角θ过冲,由此,车辆可能呈现所谓的后倾状态;即,前轮侧相对于后轮侧抬起的状态。因此,希望对第一和第二实施例的阻尼力控制进行改进,以便衰减或抑制震动,特别是在直行状态下的震动。现在将对能够衰减或抑制直行状态下的震动的第三实施例进行描述。
在第三实施例中,如图1中的虚线所示,悬架ECU 21连接到转向角传感器27上,转向角传感器27检测并输出驾驶员使方向盘(未示出)转动的量。转向角传感器27输出方向盘从车辆直行的中立位置起的转动量作为转向角S。特别地,从转向角传感器27输出的转向角S在驾驶员沿使车辆左转弯的方向转动方向盘时呈现正值,而在驾驶员沿使车辆右转弯的方向转动方向盘时呈现负值。
当车辆转弯时,悬架ECU 21执行图7所示的姿势控制程序。具体地,悬架ECU 21从步骤S100起以预定的短时间间隔开始执行姿势控制程序。在步骤S101中,悬架ECU 21判定驾驶员对方向盘的转动操作是否满足第一转动操作判断条件。以下将对所述判定处理进行描述。
所述第一转动操作判断条件是用于判断车辆在从左转弯状态(右转弯状态)至右转弯状态(左转弯状态)的转换(以下,该转弯状态之间的转换将被称为“转弯转换”)当中进入直行状态的条件。具体地,车辆根据驾驶员对方向盘的转动操作而进入直行状态或转弯状态。
因此,当车辆处于转弯转换时,驾驶员在通过中立位置的同时转动方向盘;即,将转动方向从逆时针方向(顺时针方向)切换至顺时针方向(逆时针方向)。因此,当车辆在转弯转换当中进入直行状态时,方向盘的转动操作状态是这样一种状态:其使得转向角S的绝对值小,并且通过对转向角S求时间微分而获得的转向角速度S′变为较大。
由此,第一转动操作判断条件是这样确定的:使得检测出的转向角S不大于基准转向角Sb,并且转向角速度S′不小于基准转向角速度S′b。为了执行关于是否满足第一转动操作判断条件的判定,悬架ECU 21接收由转向角传感器27检测出的转向角S,并且通过对转向角S求时间微分来计算转向角速度S′。
当检测出的转向角S和转向角速度S′满足第一转动操作判断条件时,步骤S101中的判定结果变为“是”,并且悬架ECU 21继续至步骤S102。同时,当检测出的转向角S和转向角速度S′不满足第一转动操作判断条件时,步骤S101中的判定结果变为“否”,并且悬架ECU 21继续至步骤S103。
在步骤S102中,悬架ECU 21使前轮侧的左右减震器11和12与后轮侧的左右减震器13和14的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No相等,并且在预定时间内使阻尼力Fi和Fo保持相等或使切换级数Ni和No保持相等。具体地,上述步骤S11中满足第一转动操作判断条件的状态是车辆在转弯转换当中进入直行状态的状态。在所述状态下,车身由于左转弯所发生的侧倾汇聚并且为了右转弯车身发生了新的侧倾;即,车辆处于转换状态。因此,沿与悬挂部相对应的车身的侧倾方向的移动速度(包括与惯性有关的)变为最大。
同时,在满足第一转动操作判断条件并且车辆直行的状态下,不产生横向加速度,从而由横向加速度传感器22检测出的横向加速度G变为“0”。因此,当如在第一和第二实施例中已经描述的根据横向加速度G来确定阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No时,由减震器11、12、13和14所产生的阻尼力变为极小。
因此,当车辆在转弯转换当中进入直行状态时,在某些情况下无法抑制或衰减悬挂部(车身)的震动。在这种情况下,如图8所示,实际俯仰角θ可能变为小于“0”;即,在负方向(后倾方向)上过冲。
因此,在步骤S102中,悬架ECU 21确定前轮侧的左右减震器11和12与后轮侧的左右减震器13和14的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No,使得它们变得彼此相等。此时,优选地,确定要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No以产生略大的阻尼力。然后悬架ECU 21在预定时间(例如,大约几十秒)内保持确定出的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No。具体地,悬架ECU 21经由驱动电路23、24、25和26来驱动并控制回转阀11a、12a、13a和14a,从而获得确定出的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No,并且在预定时间内保持所述驱动控制状态。
因此,即使在车辆在转弯转换当中进入直行状态时,减震器11、12、13和14也能够产生适当的阻尼力,从而有效地衰减悬挂部(车身)的震动。因而,能够有效地防止上述实际俯仰角θ的过冲的发生。在步骤S102的处理完成之后,悬架ECU 21继续至步骤S105。
同时,当在上述步骤S101中不满足第一转动操作判断条件时,悬架ECU21继续至步骤S103。在步骤S103中,悬架ECU 21确定是否满足第二转动操作判断条件。以下将对所述判定处理进行描述。
所述第二转动操作判断条件是用于判断处于转弯状态的车辆进入直行状态(以下,该转换将被称为“转弯终止”)的条件。如上所述,车辆根据驾驶员对方向盘的转动操作而进入直行状态或转弯状态。因而,当车辆终止转弯时,驾驶员使方向盘的转动操作停止在中立位置处。因此,当车辆终止转弯时,方向盘的转动操作状态是这样一种状态:其使得转向角S的绝对值小,并且通过对转向角S求时间微分而获得的转向角速度S′变为较小。
由此,第二转动操作判断条件是这样确定的:使得检测出的转向角S不大于预先设定的基准转向角Sb,并且转向角速度S′不小于预先设定的基准转向角速度S′b。为了执行关于是否满足第二转动操作判断条件的判定,悬架ECU 21接收由转向角传感器27检测出的转向角S,并且通过对转向角S求时间微分来计算转向角速度S′。当检测出的转向角S和转向角速度S′满足第二转动操作判断条件时,步骤S103中的判定结果变为“是”,并且悬架ECU21继续至步骤S104。
同时,当检测出的转向角S和转向角速度S′不满足第二转动操作判断条件时,步骤S103中的判定结果变为“否”,并且悬架ECU 21继续至步骤S105并且执行如在第一实施例或第二实施例中已经描述的阻尼力控制。也就是说,在这种情况下,由于驾驶员未在中立位置附近转动方向盘,因此悬架ECU 21控制转弯轨迹内侧和转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,以便控制由于车辆的转弯而发生的侧倾。
在步骤S104中,悬架ECU 21使前轮侧的左右减震器11和12与后轮侧的左右减震器13和14的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No相等,并且在预定时间内使阻尼力Fi和Fo保持相等或使切换级数Ni和No保持相等。具体地,上述步骤S103中满足第二转动操作判断条件的状态是车辆由于转弯终止而进入直行状态的状态。在所述状态下,车身由于转弯所产生的实际侧倾角φ趋向于“0”。
同时,在满足第二转动操作判断条件并且车辆直行的状态下,不产生横向加速度,从而由横向加速度传感器22检测出的横向加速度G变为“0”。因此,当如在第一和第二实施例中已经描述的根据横向加速度G来确定要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No时,由减震器11、12、13和14所产生的阻尼力变为极小。
在这种情况下,当车辆由于转弯终止而进入直行状态时,因为惯性在侧倾方向上作用于车身而可能使悬挂部(车身)的侧倾的汇聚产生延迟。因此,在步骤S104中,悬架ECU 21确定前轮侧的左右减震器11和12与后轮侧的左右减震器13和14的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No,使得它们变得彼此相等。此时,优选地,确定要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No以产生略大的阻尼力。
然后悬架ECU 21在预定时间(例如,大约几十秒)内保持确定出的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No。具体地,悬架ECU 21经由驱动电路23、24、25和26来驱动并控制回转阀11a、12a、13a和14a,从而获得确定出的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No,并且在预定时间内保持所述驱动控制状态。
因此,即使在车辆由于转弯终止而进入直行状态时,减震器11、12、13和14也能够产生适当的阻尼力,从而使悬挂部(车身)的侧倾有效地汇聚。因而,能够有效地防止上述侧倾汇聚的延迟。在步骤S104的处理完成之后,悬架ECU 21继续至步骤S106,并且结束对姿势控制程序的当前执行。
在步骤S105中,以与第一实施例(或第二实施例)中相同的方式,悬架ECU 21根据车辆所产生的横向加速度G来确定减震器11、12、13和14的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No,并且执行阻尼力控制。特别地,由于所述处理与第一实施例或第二实施例中的处理相同,因此其描述将被省略。
在执行步骤S105中的阻尼力控制之后,悬架ECU 21结束对步骤S106中的姿势控制程序的当前执行。在经过预定的短时间之后,悬架ECU 21重新开始执行姿势控制程序。
通过以上描述能够理解的是,根据所述第三实施例,在转弯转换或转弯终止时,转弯轨迹内侧和转弯轨迹外侧的减震器能够暂时地使阻尼力Fi和Fo保持相等或使切换级数Ni和No保持相等。所述控制有效地抑制了车身在转弯转换或转弯终止时发生的后,从而确保了良好的减震性能。
因此,能够有效地抑制由于惯性的作用而发生的车身的后,并且能够防止车辆在转弯期间的姿势变化运行情况变得不稳定。因此,能够良好地控制侧倾运行情况。
此外,基于第一转动操作判断条件来判定车辆的转弯转换,并且基于第二转动操作判断条件来判定车辆的转弯终止。因此,能够适当地判断取决于惯性的作用的快速侧倾运行情况和缓侧倾运行情况。也就是说,在转弯转换时,因为作用于车辆的惯性变为最大而发生了快速侧倾运行情况。同时,在转弯终止时,由于惯性的作用而发生了缓(延迟的)侧倾运行情况。如上所述,所发生的侧倾运行情况根据车辆的运动状态的变化而变化。因此,通过适当地判定运动状态的变化以及确定减震器的阻尼力Fi和Fo或相等的切换级数Ni和No,能够有效地防止姿势变化运行情况变得不稳定。
本发明不局限于上述实施例,并且可以在不脱离本发明的范围的情况下以多种方式来改进实施例。
在上述实施例中,悬架ECU 21根据由横向加速度传感器22检测出的横向加速度G来确定减震器11、12、13和14的要求阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No,并且控制阻尼力。然而,可以对实施例进行改进,使得悬架ECU21根据车辆所产生的横摆率来确定减震器11、12、13和14的阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No,并且控制阻尼力。在这种情况下,优选地,设置有横摆率传感器,横摆率传感器检测所产生的横摆率,并且将检测出的横摆率输出至悬架ECU 21。特别地,优选地,横摆率传感器被配置为使得输出的横摆率在车辆左转弯时呈现正值,而在车辆右转弯时呈现负值。
在如上所述利用车辆所产生的横摆率的情况下,悬架ECU 21利用与横摆率的绝对值的大小成比例的变量α来计算分配量X。然后悬架ECU 21计算转弯轨迹内侧的减震器的要求阻尼力Fi和转弯轨迹外侧的减震器的要求阻尼力Fo。因此,能够获得与第一实施例中的效果相似的效果。此外,当悬架ECU 21根据横摆率的绝对值的大小来计算切换级数Ni和No时,能够获得与第二实施例中的效果相似的效果。
此外,可以对实施例进行改进,使得悬架ECU 21根据转向角的大小来确定减震器11、12、13和14的阻尼力Fi和Fo或切换级数Ni和No,转向角用作由驾驶员所操作的方向盘的转动操作量。在这种情况下,优选地,设置有转向角传感器,转向角传感器检测根据由驾驶员对方向盘的转动操作而变化的转向角,并且将检测出的转向角输出至悬架ECU 21。特别地,优选地,转向角传感器被配置为使得输出的转向角在方向盘沿逆时针方向转动以便使车辆左转弯时呈现正值,而在方向盘沿顺时针方向转动以便使车辆右转弯时呈现负值。
在如上所述利用方向盘的转向角的情况下,悬架ECU 21利用与转向角的绝对值的大小成比例的变量α来计算分配量X。然后悬架ECU 21计算转弯轨迹内侧的减震器的要求阻尼力Fi和转弯轨迹外侧的减震器的要求阻尼力Fo。因此,能够获得与第一实施例中的效果相似的效果。此外,当悬架ECU 21根据转向角的绝对值的大小来计算切换级数Ni和No时,能够获得与第二实施例中的效果相似的效果。
在第三实施例中,悬架ECU 21基于利用方向盘的转向角S和转向角速度S′的第一转动操作判断条件和第二转动操作判定来判定转弯转换和转弯终止。可以对第三实施例进行改进,使得悬架ECU 21基于利用横向加速度的大小和作用方向的第一转动操作判断条件和第二转动操作判定来判定转弯转换和转弯终止。可选择地,可以对第三实施例进行改进,使得悬架ECU 21基于利用横摆率的大小和作用方向的第一转动操作判断条件和第二转动操作判定来判定转弯转换和转弯终止。
在这种情况下,优选地,当横向加速度或横摆率的大小(绝对值)在已经减小之后开始增加时,悬架ECU 21判定出转弯转换;即,判定出满足第一转动操作判断条件,并且其极性改变。同时,当横向加速度或横摆率的大小(绝对值)保持在“0”时,悬架ECU 21判定出转弯终止;即,判定出满足第二转动操作判断条件。当利用以上述方式设定的第一转动操作判断条件和第二转动操作判断条件来实施所述改进时,能够期望与第三实施例中所获得的效果相似的效果。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改)一种用于车辆的阻尼力控制装置,其改变并控制布置在车身与车轮之间的减震器的阻尼力,包括:
物理量检测器件,其检测随所述车辆的转弯而变化的预定物理量;
总阻尼力计算器件,其计算必须由布置在所述车辆的前轮侧的左右减震器与布置在所述车辆的后轮侧的左右减震器共同产生的总阻尼力,以便控制由于所述车辆的转弯而使所述车身发生的侧倾;
总阻尼力分配器件,其确定布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,其中,所述总阻尼力分配器件将计算出的所述总阻尼力平均地分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器,将与检测出的所述预定物理量成比例的阻尼力分配量与分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力相加,并且从分配给布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力中减去所述阻尼力分配量,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力;以及
阻尼力控制器件,其基于确定出的布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和确定出的布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力来改变并控制所述减震器的阻尼力。
2.(删除)
3.(删除)
4.(删除)
5.(删除)
6.(修改)一种用于车辆的阻尼力控制装置,其改变并控制布置在车身与车轮之间的减震器的阻尼力,包括:
物理量检测器件,其检测随所述车辆的转弯而变化的预定物理量;
总阻尼力计算器件,其计算必须由布置在所述车辆的前轮侧的左右减震器与布置在所述车辆的后轮侧的左右减震器共同产生的总阻尼力,以便控制由于所述车辆的转弯而使所述车身发生的侧倾;
在多个切换级中,分别逐级地改变布置在所述前轮侧和所述后轮侧的左右减震器的阻尼力,每个切换级由切换级数指定并且所述多个切换级在相邻级之间具有预定的变化量,其中,相对于检测出的所述预定物理量的变化,用于布置在所述转弯轨迹内侧的减震器而确定出的相邻切换级之间的阻尼力的变化量大,而相对于检测出的所述预定物理量的变化,用于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器而确定出的相邻切换级之间的阻尼力的变化量小;
总阻尼力分配器件,其确定布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,其中,通过指定每个减震器的切换级数,所述总阻尼力分配器件根据检测出的所述预定物理量而将计算出的所述总阻尼力分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力;以及
阻尼力控制器件,其基于确定出的布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和确定出的布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力来改变并控制所述减震器的阻尼力。
7.(删除)
8.(修改)一种用于车辆的阻尼力控制装置,其改变并控制布置在车身与车轮之间的减震器的阻尼力,包括:
物理量检测器件,其检测随所述车辆的转弯而变化的预定物理量;
阻尼力确定器件,其根据检测出的所述预定物理量来确定布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力;
阻尼力控制器件,其基于确定出的布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和确定出的布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力来改变并控制所述减震器的阻尼力;
运动状态判断器件,其基于检测出的所述预定物理量来判断所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态向直行状态的转换;以及
阻尼力保持器件,当所述运动状态判断器件判断出所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态向直行状态的转换时,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在各自的预定水平。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,所述运动状态判断器件基于第一判断条件和第二判断条件来判定所述车辆的运动状态的变化,所述第一判断条件与所述预定物理量的变化相关并且是为了判断所述车辆的转弯方向的逆转而预先设定的,所述第二判断条件与所述预定物理量的变化相关并且是为了判断所述车辆从转弯状态向直行状态的转换而预先设定的。
10.根据权利要求8所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,当所述运动状态判断器件判断出所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态向直行状态的转换时,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在同一水平。
11.根据权利要求8所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中
在多个切换级中,逐级地改变布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,每个切换级由切换级数指定并且所述多个切换级在相邻级之间具有预定的变化量;并且
当所述运动状态判断器件判断出所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态向直行状态的转换时,通过分别为布置在所述转弯轨迹内侧和所述转弯轨迹外侧的减震器指定同一切换级数,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在同一水平。
12.(删除)
13.(删除)
14.(删除)
15.根据权利要求9所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中
所述第一判断条件为:由驾驶员操作的方向盘的操作量不大于预先设定的基准操作量并且所述方向盘的操作速度不小于预先设定的基准操作速度;并且
所述第二判断条件为:所述方向盘的所述操作量不大于所述预先设定的基准操作量并且所述方向盘的所述操作速度小于所述预先设定的基准操作速度。
16.根据权利要求6所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中
当检测出的所述预定物理量的绝对值小时,为布置在所述转弯轨迹内侧的减震器设定最大切换级数,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变为最大;并且
当检测出的所述预定物理量的绝对值大于为布置在所述转弯轨迹内侧的减震器设定最大切换级数时检测出的所述预定物理量的绝对值时,为布置在所述转弯轨迹外侧的减震器设定最大切换级数,使得布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力变为最大。

Claims (16)

1.一种用于车辆的阻尼力控制装置,其改变并控制布置在车身与车轮之间的减震器的阻尼力,包括:
物理量检测器件,其检测随所述车辆的转弯而变化的预定物理量;
阻尼力确定器件,其根据检测出的所述预定物理量来确定布置在转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力;以及
阻尼力控制器件,其基于确定出的布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和确定出的布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力来改变并控制所述减震器的阻尼力。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,所述阻尼力确定器件包括:
总阻尼力计算器件,其计算必须由布置在所述车辆的前轮侧的左右减震器与布置在所述车辆的后轮侧的左右减震器共同产生的总阻尼力,以便控制由于所述车辆的转弯而使所述车身发生的侧倾;以及
总阻尼力分配器件,其根据检测出的所述预定物理量而将计算出的所述总阻尼力分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,所述总阻尼力分配器件与检测出的所述预定物理量成比例地分配计算出的所述总阻尼力,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,所述总阻尼力分配器件将计算出的所述总阻尼力平均地分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器,将与检测出的所述预定物理量成比例的阻尼力分配量与分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力相加,并且从分配给布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力中减去所述阻尼力分配量,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
5.根据权利要求2所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中
在多个切换级中,分别逐级地改变布置在所述前轮侧和所述后轮侧的左右减震器的阻尼力,每个切换级由切换级数指定并且所述多个切换级在相邻级之间具有预定的变化量;并且
通过指定每个减震器的切换级数,所述总阻尼力分配器件根据检测出的所述预定物理量而将计算出的所述总阻尼力分配给布置在所述转弯轨迹内侧的减震器和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,相对于检测出的所述预定物理量的变化,用于布置在所述转弯轨迹内侧的减震器而确定出的相邻切换级之间的阻尼力的变化量大,而相对于检测出的所述预定物理量的变化,用于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器而确定出的相邻切换级之间的阻尼力的变化量小。
7.根据权利要求5所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,相对于检测出的所述预定物理量的变化而线性或非线性地确定所述切换级数。
8.根据权利要求1所述的用于车辆的阻尼力控制装置,进一步包括:
运动状态判断器件,其基于检测出的所述预定物理量来判断所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态向直行状态的转换;以及
阻尼力保持器件,当所述运动状态判断器件判断出所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态向直行状态的转换时,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在各自的预定水平。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,所述运动状态判断器件基于第一判断条件和第二判断条件来判定所述车辆的运动状态的变化,所述第一判断条件与所述预定物理量的变化相关并且是为了判断所述车辆的转弯方向的逆转而预先设定的,所述第二判断条件与所述预定物理量的变化相关并且是为了判断所述车辆从转弯状态向直行状态的转换而预先设定的。
10.根据权利要求8所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,当所述运动状态判断器件判断出所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态向直行状态的转换时,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在同一水平。
11.根据权利要求8所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中
在多个切换级中,逐级地改变布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力,每个切换级由切换级数指定并且所述多个切换级在相邻级之间具有预定的变化量;并且
当所述运动状态判断器件判断出所述车辆的转弯方向的逆转或所述车辆从转弯状态向直行状态的转换时,通过分别为布置在所述转弯轨迹内侧和所述转弯轨迹外侧的减震器指定同一切换级数,所述阻尼力保持器件使布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力和布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力在预定时间内保持在同一水平。
12.根据权利要求1所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,由所述物理量检测器件检测出的所述预定物理量是由于所述车辆的转弯而产生的横向加速度、由于所述车辆的转弯而产生的横摆率,以及由驾驶员操作的方向盘的操作量中的至少一个。
13.根据权利要求1所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,每个减震器均包括电子致动器,所述电子致动器被电操作并控制以便改变所述减震器的阻尼力,并且所述阻尼力控制器件电操作并控制所述减震器的所述电子致动器,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变得大于布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力。
14.根据权利要求2所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中,所述总阻尼力计算器件
计算所述车身中所产生的实际侧倾角和实际俯仰角,
基于侧倾角与俯仰角之间的预先设定的相关性来确定与计算出的所述实际侧倾角相对应的目标俯仰角,
计算确定出的所述目标俯仰角与计算出的所述实际俯仰角之间的差,并且
计算所述总阻尼力,使得计算出的所述差变得大约为零,以便在使所述实际侧倾角与所述实际俯仰角的相位同步的同时控制所述车身发生的侧倾。
15.根据权利要求9所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中
所述第一判断条件为:由驾驶员操作的方向盘的操作量不大于预先设定的基准操作量并且所述方向盘的操作速度不小于预先设定的基准操作速度;并且
所述第二判断条件为:所述方向盘的所述操作量不大于所述预先设定的基准操作量并且所述方向盘的所述操作速度小于所述预先设定的基准操作速度。
16.根据权利要求6所述的用于车辆的阻尼力控制装置,其中
当检测出的所述预定物理量的绝对值小时,为布置在所述转弯轨迹内侧的减震器设定最大切换级数,使得布置在所述转弯轨迹内侧的减震器的阻尼力变为最大;并且
当检测出的所述预定物理量的绝对值大于为布置在所述转弯轨迹内侧的减震器设定最大切换级数时检测出的所述预定物理量的绝对值时,为布置在所述转弯轨迹外侧的减震器设定最大切换级数,使得布置在所述转弯轨迹外侧的减震器的阻尼力变为最大。
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