DE102021114293B4

DE102021114293B4 - Dämpfungssteuervorrichtung und dämpfungssteuerverfahren für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102021114293B4
Application number: DE102021114293.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Furuta
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2041-06-03
Also published as: US20210387498A1; JP7290137B2; CN113771571A; CN113771571B; JP2021194951A; DE102021114293A1

Abstract

Dämpfungssteuervorrichtung (20) für ein Fahrzeug, mit:einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), die so konfiguriert ist, dass sie eine vertikale Steuerkraft zwischen einer Fahrzeugkarosserie (10a) des Fahrzeugs (10) und zumindest einem Rad (11) erzeugt, das durch eine Aufhängung (13; 15; 16) an der Fahrzeugkarosserie (10a) aufgehängt ist; undeiner elektronischen Steuereinheit (30), die so konfiguriert ist, dass sie durch Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zum Ändern der Steuerkraft eine Schwingung der Fahrzeugkarosserie (10a) reduziert, die durch eine vertikale Schwingung verursacht wird, die in dem Rad (11) als Reaktion auf vertikale Straßenoberflächenverschiebungen während der Fahrt des Fahrzeugs (10) auftritt, wobei die vertikale Schwingung über die Aufhängung (13; 15; 16) auf die Schwingung der Fahrzeugkarosserie (10a) übertragen wird, wobei:die Aufhängung (13; 15; 16) so konfiguriert ist, dass sie in einer Vertikalrichtung zwischen dem Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) eine Aufhängungskraft erzeugt, die auf einem Relativverschiebungswert basiert, der sich auf eine Vertikalrelativverschiebung zwischen dem Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) bezieht;die tatsächlich von der Aufhängung (13; 15; 16) zu erzeugende Aufhängungskraft größer ist als eine theoretische Aufhängungskraft, die proportional zu dem Relativverschiebungswert ist, wenn eine Amplitude der im Rad (11) aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt; unddie elektronische Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sieeinen Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten, die sich auf Straßenoberflächenverschiebungen in einer vorbestimmten Erfassungszone beziehen, anzeigt,eine Steuerverstärkung bestimmt, um bei abnehmender Amplitude, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, eine Größe der Zielsteuerkraft zu erhöhen, die ein Zielwert der Steuerkraft an einem Zeitpunkt ist, an dem eine vorbestimmte Zeitspanne seit einem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, basierend auf der Steuerverstärkung und denStraßenoberflächenverschiebungenswerten an einer vorhergesagten Passierposition, die das Rad (11) an dem Zeitpunkt, an dem die vorbestimmte Zeitspanne seit dem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, voraussichtlich passiert, die Zielsteuerkraft in einer Richtung berechnet, in der eine Komponente der Aufhängungskraft, die einem auf eine vertikale Verschiebung des Rads (11) an der vorhergesagten Passierposition bezogenen Wert entspricht, aufgehoben wird, unddie Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) steuert, um die Steuerkraft so zu erzeugen, dass sie mit der Zielsteuerkraft an dem Zeitpunkt übereinstimmt, an dem das Rad (11) die vorhergesagte Passierposition passiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungssteuervorrichtung und ein Dämpfungssteuerverfahren für ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung wird beispielsweise in einer Dämpfungssteuervorrichtung für ein Fahrzeug verwendet, die so konfiguriert ist, dass sie basierend auf Straßenoberflächenverschiebungswerten an einer vorhergesagten Passierposition, die ein Rad an einem Zeitpunkt voraussichtlich passiert, an dem eine vorbestimmte Zeitspanne seit einem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, eine Steuerkraft zur Verringerung einer Vibration bzw. Schwingung eines abgefederten Abschnitts erzeugt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Es sind Aufhängungen bekannt, die Räder unabhängig an einem Fahrzeugkörper bzw. einer Fahrzeugkarosserie aufhängen. Eine Aufhängung, die in einer zugehörigen Vorrichtung vorgesehen ist, die in JP 8 - 127 213 A beschrieben ist, umfasst eine Aufhängungsfeder und einen Stoßdämpfer. Die zugehörige Vorrichtung schätzt einen Schwingungseingang F, der von einem ungefederten Abschnitt auf eine Fahrzeugkarosserie zu übertragen ist, unter Verwendung von Ausdruck (A). $F = C \times ({dz}_{0} / dt) + K \times z_{0}$
C: Dämpfungskoeffizient des Stoßdämpfers
z₀: Straßenoberflächenverschiebung
K: Federkonstante der Aufhängungsfeder
Die zugehörige Vorrichtung berechnet eine Zielsteuerkraft Fct zum Aufheben des Schwingungseingangs F unter Verwendung von Ausdruck (B) und bewirkt, dass einen Aktuator eine Steuerkraft erzeugt, die mit der Zielsteuerkraft Fct übereinstimmt. $Fct = - α \times F$
α: Gewichtungsfaktor; 0 ≤ α ≤ 1
Die zugehörige Vorrichtung berechnet einen Pegelspitzenwert PL des Schwingungseingangs F in einem „Niederfrequenzband einschließlich abgefederter Resonanzfrequenz“ und einen Pegelspitzenwert PH des Schwingungseingangs F in einem „Hochfrequenzband einschließlich ungefederter Resonanzfrequenz“. Wenn der Pegelspitzenwert PL größer ist als der Pegelspitzenwert PH, bestimmt die zugehörige Vorrichtung den Gewichtungsfaktor α als „a1“. Wenn der Pegelspitzenwert PL kleiner als der Pegelspitzenwert PH ist, bestimmt die zugehörige Vorrichtung den Gewichtungsfaktor α als „a2 größer als a1“. Dies liegt daran, dass die menschliche Empfindlichkeit im Hochfrequenzband höher ist als im Niederfrequenzband.
Die Druckschrift DE 10 2016 216 008 A1 offenbart ein Verfahren zur Ansteuerung von Schwingungsdämpfern in einem Fahrzeug, wobei die Vorgabe für die Dämpfung eines Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit eines Amplitudenspektrums bestimmt wird. Die Druckschrift DE 11 2018 001 006 T5 offenbart eine Fahrzeugverhaltenssteuereinrichtung, bei der eine Dämpfungskraft in Abhängigkeit einer Relativverschiebung zwischen einem Aufbau und einem Rad eingestellt und in Abhängigkeit von einem Zustand der Straßenoberfläche korrigiert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine in einer Aufhängungsfeder theoretisch zu erzeugende Federkraft (im Folgenden als „theoretische Federkraft“ bezeichnet) ist proportional zu einer Vertikalrelativverschiebung zwischen einem Rad und einer Fahrzeugkarosserie. Eine in einem Stoßdämpfer theoretisch zu erzeugende Dämpfungskraft (im Folgenden als „theoretische Dämpfungskraft“ bezeichnet) ist proportional zu einer Geschwindigkeit der Relativverschiebung. Die in der Aufhängungsfeder tatsächlich zu erzeugende Federkraft (tatsächliche Federkraft) tendiert dazu größer zu sein als die theoretische Federkraft, wenn die Amplitude der im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebung z₀ auftretenden Schwingung (d.h. die Amplitude der Straßenoberflächenverschiebung z₀) abnimmt. In ähnlicher Weise tendiert die tatsächlich im Stoßdämpfer zu erzeugende Dämpfungskraft (tatsächliche Dämpfungskraft) dazu größer zu sein als die theoretische Dämpfungskraft, wenn die Amplitude abnimmt. Diese Phänomene können durch in der Aufhängung erzeugte Reibung verursacht werden.
Daher ist eine größere Zielsteuerkraft als die auf Basis von Ausdruck (B) berechnete Zielsteuerkraft erforderlich, wenn die Amplitude abnimmt. Die zugehörige Vorrichtung hat jedoch Schwierigkeiten bei der Berechnung der erforderlichen Zielsteuerkraft, wenn die Amplitude der im Rad auftretenden Schwingung klein ist, weil die zugehörige Vorrichtung den Gewichtungsfaktor α basierend auf den Größen der Straßenoberflächenverschiebung z₀ im Niederfrequenzband und im Hochfrequenzband bestimmt. Im Ergebnis besteht eine große Wahrscheinlichkeit, dass die zugehörige Vorrichtung den abgefederten Abschnitt nicht dämpfen kann, wenn die Amplitude der Schwingung klein ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Dämpfungssteuervorrichtung für ein Fahrzeug bereit, die die Schwingung des abgefederten Abschnitts auch dann in geeigneter Weise bzw. angemessen reduzieren kann, wenn die Amplitude der im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung klein ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Dämpfungssteuervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Dämpfungssteuerverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Dämpfungssteuervorrichtung. Die Dämpfungssteuervorrichtung umfasst eine Steuerkrafterzeugungsvorrichtung und eine elektronische Steuereinheit. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie eine vertikale Steuerkraft zwischen einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs und zumindest einem Rad erzeugt, das durch eine Aufhängung an der Fahrzeugkarosserie aufgehängt ist. Die elektronische Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie durch Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung zum Ändern der Steuerkraft eine Vibration bzw. Schwingung der Fahrzeugkarosserie reduziert, die durch eine vertikale Schwingung verursacht wird, die in dem Rad als Reaktion auf vertikale Straßenoberflächenverschiebungen beim Fahren des Fahrzeugs auftritt. Die vertikale Schwingung über die Aufhängung auf die Schwingung der Fahrzeugkarosserie übertragen. Die Aufhängung ist so konfiguriert, dass sie sie in einer Vertikalrichtung zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie eine Aufhängungskraft erzeugt, die auf einem Relativverschiebungswert basiert, der sich auf eine Vertikalrelativverschiebung zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie bezieht. Die tatsächlich von der Aufhängung zu erzeugende Aufhängungskraft ist größer als eine theoretische Aufhängungskraft, die proportional zu dem Relativverschiebungswert ist, wenn eine Amplitude der im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt. Die elektronische Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie einen Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten, die sich auf Straßenoberflächenverschiebungen in einer vorbestimmten Abtastzone bzw. Erfassungszone beziehen, anzeigt, eine Steuerverstärkung bestimmt, um bei abnehmender Amplitude, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, eine Größe der Zielsteuerkraft zu erhöhen, die ein Zielwert der Steuerkraft an einem Zeitpunkt ist, an dem eine vorbestimmte Zeitspanne seit einem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, basierend auf der Steuerverstärkung und den Straßenoberflächenverschiebungenswerten an einer vorhergesagten Passierposition, die das Rad an dem Zeitpunkt, an dem die vorbestimmte Zeitspanne seit dem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, voraussichtlich passiert, die Zielsteuerkraft in einer Richtung berechnet, in der eine Komponente der Aufhängungskraft, die einem auf eine vertikale Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition bezogenen Wert entspricht, aufgehoben wird, und die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung steuert, um die Steuerkraft so zu erzeugen, dass sie mit der Zielsteuerkraft an dem Zeitpunkt übereinstimmt, an dem das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert.
Wenn die Amplitude der Straßenoberflächenverschiebungswerte in der Erfassungszone, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, klein ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die von der Aufhängung an der vorhergesagten Passierposition zu erzeugende tatsächliche Aufhängungskraft größer ist als die theoretische Aufhängungskraft. Daher erhöht sich auch die Komponente der Aufhängungskraft, die der vertikalen Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition entspricht. Gemäß dem ersten Aspekt wird die Steuerverstärkung bestimmt, um die Größe der Zielsteuerkraft zu erhöhen, wenn die durch den Amplitudenindex angezeigte Amplitude abnimmt, wobei die Zielsteuerkraft unter Verwendung der Steuerverstärkung berechnet wird. Somit kann die Komponente der Aufhängungskraft, die dem Wert entspricht, der sich auf die vertikale Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition bezieht, sicher reduziert werden, selbst wenn aufgrund der Abnahme der Amplitude der Schwingung, die im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftritt, die tatsächliche Aufhängungskraft größer ist als die theoretische Aufhängungskraft. Dementsprechend kann die Fahrzeugkarosserie in geeigneter Weise gedämpft werden.
Im ersten Aspekt kann die elektronische Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum aktuellen Zeitpunkt und den Straßenoberflächenverschiebungenswerten in der Erfassungszone Zeitreihenvariationen der Straßenoberflächenverschiebungswerte in der Erfassungszone berechnet, einen ersten Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten in einem vorbestimmten ersten Frequenzband der Zeitreihenvariationen anzeigt, einen zweiten Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten in einem vorbestimmten zweiten Frequenzband der Zeitreihenvariationen anzeigt, das eine Minimalfrequenz hat, die gleich oder größer als eine Maximalfrequenz des ersten Frequenzbands ist, bestimmt, dass die Steuerverstärkung zunimmt, wenn die durch den ersten Amplitudenindex angezeigte Amplitude abnimmt, und zunimmt, wenn die durch den zweiten Amplitudenindex angezeigte Amplitude abnimmt, und die Zielsteuerkraft durch Multiplizieren der Steuerverstärkung und der Straßenoberflächenverschiebungswerte an der vorhergesagten Passierposition berechnet. Ein Erhöhungsbetrag der Steuerverstärkung durch eine Abnahme der durch den zweiten Amplitudenindex angezeigten Amplitude kann größer eingestellt sein als ein Erhöhungsbetrag der Steuerverstärkung durch eine Abnahme der durch den ersten Amplitudenindex angezeigten Amplitude.
Aufgrund einer Steuerverzögerung der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann ein Zeitpunkt, an dem die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Steuerkraft erzeugt, die mit der Zielsteuerkraft übereinstimmt (Erzeugungszeitpunkt), hinter einem Zeitpunkt zurückbleiben, an dem das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert (Passierzeitpunkt). Wenn der Erzeugungszeitpunkt hinter dem Passierzeitpunkt zurückbleibt, können in einem Fall, in dem die Frequenz bzw. Häufigkeit der Straßenoberflächenverschiebungswerte in der Erfassungszone hoch ist, die Straßenoberflächenverschiebungen an einer Kontaktposition des Rads zum Erzeugungszeitpunkt stark von den Straßenoberflächenverschiebungen an der vorhergesagten Passierposition abweichen. In diesem Fall kann die Richtung der Steuerkraft, die für die Straßenoberflächenverschiebungen an der Kontaktposition des Rads zum Erzeugungszeitpunkt erforderlich ist, der Richtung der Zielsteuerkraft entgegengesetzt sein, die für die Straßenoberflächenverschiebungen an der vorhergesagten Passierposition erforderlich ist. Wenn die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Steuerkraft in der entgegengesetzten Richtung erzeugt, wird die Fahrzeugkarosserie in Schwingung versetzt.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der Erhöhungsbetrag der Steuerverstärkung durch die Abnahme der Amplitude der Straßenoberflächenverschiebungswerte im Hochfrequenzband in der Erfassungszone, die durch den zweiten Amplitudenindex angezeigt wird, größer eingestellt sein als der Erhöhungsbetrag der Steuerverstärkung durch die Abnahme der Amplitude der Straßenoberflächenverschiebungswerte im Niederfrequenzband in der Erfassungszone, die durch den ersten Amplitudenindex angezeigt wird. Daher wird die Steuerverstärkung so bestimmt, dass sie weiter abnimmt, wenn die Amplitude der Straßenoberflächenverschiebungswerte im Hochfrequenzband zunimmt. Somit wird eine kleinere Zielsteuerkraft berechnet. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann selbst dann, wenn die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Steuerkraft in der entgegengesetzten Richtung erzeugt, weil der Erzeugungszeitpunkt hinter dem Passierzeitpunkt zurückbleibt, die Wahrscheinlichkeit, dass die Fahrzeugkarosserie aufgrund der Steuerkraft stark vibriert, reduziert werden.
In dem ersten Aspekt kann die elektronische Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum aktuellen Zeitpunkt und den Straßenoberflächenverschiebungenswerten in der Erfassungszone Zeitreihenvariationen der Straßenoberflächenverschiebungswerte in der Erfassungszone berechnet, einen ersten Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten in einem vorbestimmten ersten Frequenzband der Zeitreihenvariationen anzeigt, einen zweiten Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten in einem vorbestimmten zweiten Frequenzband der Zeitreihenvariationen anzeigt, das eine Minimalfrequenz hat, die gleich oder größer als eine Maximalfrequenz des ersten Frequenzbands ist, bestimmt, dass die Steuerverstärkung abnimmt, wenn ein Verhältnis der durch den zweiten Amplitudenindex angezeigten Amplitude im Vergleich zu der durch den ersten Amplitudenindex angezeigten Amplitude zunimmt, und die Zielsteuerkraft durch Multiplizieren der Steuerverstärkung und der Straßenoberflächenverschiebungswerte an der vorhergesagten Passierposition berechnet.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann die elektronische Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie die Steuerverstärkung so bestimmt, dass sie abnimmt, wenn das Verhältnis der durch den zweiten Amplitudenindex angezeigten Amplitude zu der durch den ersten Amplitudenindex angezeigten Amplitude zunimmt. Da die Steuerverstärkung so bestimmt wird, dass sie weiter abnimmt, wenn die Amplitude der Straßenoberflächenverschiebungswerte im Hochfrequenzband in der Erfassungszone zunimmt, wird eine kleinere Zielsteuerkraft berechnet, wenn die Amplitude der Straßenoberflächenverschiebungswerte im Hochfrequenzband zunimmt. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann selbst dann, wenn die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Steuerkraft in der entgegengesetzten Richtung erzeugt, weil der Erzeugungszeitpunkt hinter dem Passierzeitpunkt zurückbleibt, die Wahrscheinlichkeit, dass die Fahrzeugkarosserie aufgrund der Steuerkraft stark vibriert, reduziert werden.
Im ersten Aspekt kann die die Aufhängungskraft theoretisch durch einen Ausdruck dargestellt sein, der einen zur Relativverschiebung proportionalen Federterm aufweist. Eine Größe einer Komponente, die dem Federterm in der tatsächlich von der Aufhängung zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht, kann größer sein als eine Größe des Federterms, wenn die Amplitude der im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt. Die elektronische Steuereinheit kann so konfiguriert sein, dass sie die Zielsteuerkraft mit einer Größe eines Werts, der durch Multiplizieren der Steuerverstärkung und den Straßenoberflächenverschiebungen erhalten wird, die basierend auf den Straßenoberflächenverschiebungswerten an der vorhergesagten Passierposition bestimmt werden, und in einer Richtung berechnet, in der eine Komponente des Federterms, die der vertikalen Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration wird die Steuerverstärkung so bestimmt, dass die Größe der Zielsteuerkraft zunimmt, wenn die Amplitude der Straßenoberflächenverschiebungswerte in der Erfassungszone, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, abnimmt. Somit kann, selbst wenn die „Größe der Komponente, die dem Federterm in der Aufhängungskraft entspricht, die tatsächlich durch die Aufhängung zu erzeugen ist“, aufgrund der Abnahme der Amplitude größer ist als die Größe des Federterms, die Komponente, die dem Federterm in der Aufhängungskraft entspricht, die der vertikalen Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition entspricht, sicher reduziert werden. Dementsprechend kann die Fahrzeugkarosserie in geeigneter Weise gedämpft werden.
Im ersten Aspekt kann die Aufhängungskraft theoretisch durch einen Ausdruck dargestellt sein, der einen Dämpfungsterm aufweist, der proportional zu einer Geschwindigkeit der Relativverschiebung ist. Eine Größe einer Komponente, die dem Dämpfungsterm in der tatsächlich von der Aufhängung zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht, kann größer sein als eine Größe des Dämpfungsterms, wenn die Amplitude der im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt. Die elektronische Steuereinheit kann so konfiguriert sein, dass sie die Zielsteuerkraft mit einer Größe eines Werts, der durch Multiplizieren der Steuerverstärkung und einer zeitlichen Ableitung der Straßenoberflächenverschiebungen erhalten wird, die basierend auf den Straßenoberflächenverschiebungswerten an der vorhergesagten Passierposition bestimmt werden, und in einer Richtung berechnet, in der die Komponente des Dämpfungsterms, die einer Geschwindigkeit der vertikalen Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration wird die Steuerverstärkung so bestimmt, dass die Größe der Zielsteuerkraft zunimmt, wenn die Amplitude der Schwingung, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, abnimmt. Somit kann, selbst wenn die „Größe der Komponente, die dem Dämpfungsterm in der Aufhängungskraft entspricht, die tatsächlich von der Aufhängung zu erzeugen ist“, aufgrund der Abnahme der Amplitude der Schwingung größer ist als die Größe des Dämpfungsterms, die Komponente, die dem Dämpfungsterm in der Aufhängungskraft entspricht, die der Geschwindigkeit der vertikalen Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition entspricht, sicher reduziert werden. Dementsprechend kann die Fahrzeugkarosserie in geeigneter Weise gedämpft werden.
Im ersten Aspekt kann die Aufhängungskraft theoretisch durch einen Ausdruck dargestellt sein, der einen zur Relativverschiebung proportionalen Federterm und einen zu einer Geschwindigkeit der Relativverschiebung proportionalen Dämpfungsterm aufweist. Eine Größe einer Komponente, die dem Federterm in der tatsächlich von der Aufhängung zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht, kann größer sein als eine Größe des Federterms, wenn die Amplitude der im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt. Eine Größe einer Komponente, die dem Dämpfungsterm in der tatsächlich von der Aufhängung zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht, kann größer sein als eine Größe des Dämpfungsterms, wenn die Amplitude der im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt. Die elektronische Steuereinheit kann so konfiguriert sein, dass sie eine erste Steuerverstärkung und eine zweite Steuerverstärkung bestimmt, um die Zielsteuerkraft zu erhöhen, wenn die durch den Amplitudenindex angezeigte Amplitude abnimmt, die erste Zielsteuerkraft mit einer Größe eines Werts, der durch Multiplizieren der ersten Steuerverstärkung und einer zeitlichen Ableitung der Straßenoberflächenverschiebungen erhalten wird, die basierend auf den Straßenoberflächenverschiebungswerten an der vorhergesagten Passierposition bestimmt werden, und in einer Richtung berechnet, in der die Komponente des Dämpfungsterms, die einer Geschwindigkeit der vertikalen Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird, die zweite Zielsteuerkraft mit einer Größe eines Werts, der durch Multiplizieren der zweiten Steuerverstärkung und den Straßenoberflächenverschiebungen erhalten wird, die basierend auf den Straßenoberflächenverschiebungswerten an der vorhergesagten Passierposition bestimmt werden, und in einer Richtung berechnet, in der die Komponente des Federterms, die der vertikalen Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird, und die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung steuert, um eine resultierende Kraft der ersten Zielsteuerkraft und der zweiten Zielsteuerkraft an dem Zeitpunkt zu erzeugen, an dem das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration werden die erste Steuerverstärkung und die zweite Steuerverstärkung bestimmt, um die Größe der Zielsteuerkraft zu erhöhen, wenn die Amplitude der Straßenoberflächenverschiebungswerte in der Erfassungszone, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, abnimmt. Somit kann, selbst wenn die „Größe der Komponente, die dem Federterm in der tatsächlich von der Aufhängung zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht“ größer ist als die Größe des Federterms und die „Größe der Komponente, die dem Dämpfungsterm in der tatsächlich von der Aufhängung zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht“ größer ist als die Größe des Dämpfungsterms, die Fahrzeugkarosserie in geeigneter Weise gedämpft werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Dämpfungssteuerverfahren. Das Dämpfungssteuerverfahren ist ein Dämpfungssteuerverfahren zum Reduzieren einer Schwingung einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs durch Steuern einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung, um eine vertikale Steuerkraft zu ändern, wobei die Schwingung durch eine vertikale Schwingung verursacht wird, die in zumindest einem Rad auftritt, das von der Fahrzeugkarosserie durch eine Aufhängung als Reaktion auf vertikale Straßenoberflächenverschiebungen beim Fahren des Fahrzeugs auftritt, wobei die vertikale Schwingung über die Aufhängung auf die Schwingung der Fahrzeugkarosserie übertragen wird. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie die Steuerkraft zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie erzeugt. Die Aufhängung ist so konfiguriert, dass sie in einer Vertikalrichtung zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie eine Aufhängungskraft erzeugt, die auf einem Relativverschiebungswert basiert, der sich auf eine Vertikalrelativverschiebung zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie bezieht. Die von der Aufhängung zu erzeugende Aufhängungskraft ist größer als eine zu dem Relativverschiebungswert proportionale theoretische Aufhängungskraft, wenn eine Amplitude der im Rad aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt. Das Dämpfungssteuerverfahren umfasst das Berechnen eines Amplitudenindex, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungswerten anzeigt, die sich auf Straßenoberflächenverschiebungen in einer vorbestimmten Erfassungszone beziehen, das Bestimmen einer Steuerverstärkung, um bei abnehmender Amplitude, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, eine Größe einer Zielsteuerkraft zu erhöhen, die der Zielwert der Steuerkraft an einem Zeitpunkt ist, an dem eine vorbestimmte Zeitspanne seit einem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, basierend auf der Steuerverstärkung und den Straßenoberflächenverschiebungenswerten an einer vorhergesagten Passierposition, an der das Rad an dem Zeitpunkt, an dem die vorbestimmte Zeitspanne seit dem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, voraussichtlich passiert, das Berechnen der Zielsteuerkraft in einer Richtung, in der eine Komponente der Aufhängungskraft, die einem auf eine vertikale Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition bezogenen Wert entspricht, aufgehoben wird, und das Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung, um die Steuerkraft so zu erzeugen, dass sie mit der Zielsteuerkraft an dem Zeitpunkt übereinstimmt, an dem das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert.
Gemäß dem zweiten Aspekt wird die Steuerverstärkung bestimmt, um die Größe der Zielsteuerkraft zu erhöhen, wenn die Amplitude der mit der Straßenoberflächenverschiebungwerte in der Erfassungszone, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, abnimmt, wobei die Zielsteuerkraft unter Verwendung der Steuerverstärkung berechnet wird. Somit kann die Komponente der Aufhängungskraft, die dem Wert entspricht, der sich auf die vertikale Verschiebung des Rads an der vorhergesagten Passierposition bezieht, sicher reduziert werden, selbst wenn die tatsächliche Aufhängungskraft größer als die theoretische Aufhängungskraft ist. Dementsprechend kann die Fahrzeugkarosserie in geeigneter Weise gedämpft werden.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 ein schematisches Strukturdiagramm eines Fahrzeugs ist, bei dem eine Vorschaudämpfungssteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als „erste Vorrichtung“ bezeichnet) angewendet ist;
2 ein schematisches Strukturdiagramm der ersten Vorrichtung ist;
3 ein Diagramm ist, das ein Ein-Rad-Modell eines Fahrzeugs zeigt;
4 ein Diagramm zur Beschreibung der Vorschaudämpfungssteuerung ist;
5 ein Diagramm zur Beschreibung der Vorschaudämpfungssteuerung ist;
6 ein Diagramm zur Beschreibung der Vorschaudämpfungssteuerung ist;
7 ein Diagramm ist, das ein Diagramm der ersten Steuerverstärkung darstellt;
8 ein Diagramm ist, das ein Diagramm der zweiten Steuerverstärkung darstellt;
9 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine veranschaulicht, die von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) einer elektronischen Steuereinheit der ersten Vorrichtung auszuführen ist;
10 ein Flussdiagramm ist, das eine Unterroutine veranschaulicht, die von der CPU der elektronischen Steuereinheit in einem Steuerverstärkungserfassungsprozess der in 9 dargestellten Routine auszuführen ist;
11 ein Diagramm ist, das ein Diagramm der ersten Steuerverstärkung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ein Diagramm ist, das ein Diagramm der zweiten Steuerverstärkung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
13 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine darstellt, die von einer CPU einer elektronischen Steuereinheit einer Vorschaudämpfungssteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen ist;
14 ein Diagramm ist, das ein Diagramm der ersten Steuerverstärkung gemäß einem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
15 ein Diagramm ist, das ein Diagramm der zweiten Steuerverstärkung gemäß dem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Struktur
Eine Dämpfungssteuervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als „erste Vorrichtung“ bezeichnet) wird an einem in 1 dargestellten Fahrzeug 10 angewendet. Wie in 2 dargestellt, wird die erste Vorrichtung im Folgenden auch als „Dämpfungssteuervorrichtung 20“ bezeichnet.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Fahrzeug 10 ein rechtes Vorderrad 11FR, ein linkes Vorderrad 11FL, ein rechtes Hinterrad 11RR und ein linkes Hinterrad 11RL. Das rechte Vorderrad 11FR ist durch ein Radstützelement 12FR drehbar an einer Fahrzeugkarosserie 10a gelagert. Das linke Vorderrad 11FL ist durch ein Radstützelement 12FL drehbar an der Fahrzeugkarosserie 10a gelagert. Das rechte Hinterrad 11RR ist durch ein Radstützelement 12RR drehbar an der Fahrzeugkarosserie 10a gelagert. Das linke Hinterrad 11RL ist durch ein Radstützelement 12RL drehbar an der Fahrzeugkarosserie 10a gelagert.
Das rechte Vorderrad 11FR, das linke Vorderrad 11FL, das rechte Hinterrad 11RR und das linke Hinterrad 11RL werden, wenn nicht anders unterschieden, als „Räder 11“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden das rechte Vorderrad 11FR und das linke Vorderrad 11FL als „Vorderräder 11F“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden das rechte Hinterrad 11RR und das linke Hinterrad 11RL als „Hinterräder 11R“ bezeichnet. Die Radstützelemente 12FR bis 12RL werden als „Radstützelemente 12“ bezeichnet.
Das Fahrzeug 10 umfasst des Weiteren eine rechte Vorderradaufhängung 13FR, eine linke Vorderradaufhängung 13FL, eine rechte Hinterradaufhängung 13RR und eine linke Hinterradaufhängung 13RL. Die Aufhängungen 13FR bis 13RL sind Einzelradaufhängungen, es können aber auch andere Aufhängungsarten verwendet werden. Details der Aufhängungen 13FR bis 13RL werden im Folgenden beschrieben.
Die rechte Vorderradaufhängung 13FR hängt das rechte Vorderrad 11FR an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und umfasst einen Aufhängungsarm 14FR, einen Stoßdämpfer 15FR und eine Aufhängungsfeder 16FR. Die linke Vorderradaufhängung 13FL hängt das linke Vorderrad 11FL an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und umfasst einen Aufhängungsarm 14FL, einen Stoßdämpfer 15FL und eine Aufhängungsfeder 16FL.
Die rechte Hinterradaufhängung 13RR hängt das rechte Hinterrad 11RR an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und umfasst einen Aufhängungsarm 14RR, einen Stoßdämpfer 15RR und eine Aufhängungsfeder 16RR. Die linke Hinterradaufhängung 13RL hängt das linke Hinterrad 11RL an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und umfasst einen Aufhängungsarm 14RL, einen Stoßdämpfer 15RL und eine Aufhängungsfeder 16RL.
Die rechte Vorderradaufhängung 13FR, die linke Vorderradaufhängung 13FL, die rechte Hinterradaufhängung 13RR und die linke Hinterradaufhängung 13RL werden, wenn nicht anders unterschieden, als „Aufhängungen 13“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Aufhängungsarme 14FR bis 14RL als „Aufhängungsarme 14“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Stoßdämpfer 15FR bis 15RL als „Stoßdämpfer 15“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Aufhängungsfedern 16FR bis 16RL als „Aufhängungsfedern 16“ bezeichnet.
Der Aufhängungsarm 14 koppelt das Radstützelement 12 an die Fahrzeugkarosserie 10a. In 1 ist ein Aufhängungsarm 14 für eine Aufhängung 13 dargestellt, es können aber auch mehrere Aufhängungsarme 14 für eine Aufhängung 13 vorgesehen sein.
Der Stoßdämpfer 15 ist zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Aufhängungsarm 14 angeordnet, am oberen Ende an die Fahrzeugkarosserie 10a gekoppelt, und am unteren Ende an den Aufhängungsarm 14 gekoppelt. Die Aufhängungsfeder 16 ist über den Stoßdämpfer 15 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Aufhängungsarm 14 federnd gelagert. Das heißt, das obere Ende der Aufhängungsfeder 16 ist an die Fahrzeugkarosserie 10a gekoppelt, und das untere Ende der Aufhängungsfeder 16 ist an einen Zylinder des Stoßdämpfers 15 gekoppelt. Bei dieser federnden Lagerung der Aufhängungsfeder 16 kann der Stoßdämpfer 15 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Radstützelement 12 angeordnet sein.
In diesem Beispiel ist der Stoßdämpfer 15 ein nicht einstellbarer Stoßdämpfer, kann aber auch ein einstellbarer Stoßdämpfer sein. Die Aufhängungsfeder 16 kann ohne Eingreifen des Stoßdämpfers 15 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Aufhängungsarm 14 federnd gelagert sein. Das heißt, das obere Ende der Aufhängungsfeder 16 kann mit der Fahrzeugkarosserie 10a und das untere Ende der Aufhängungsfeder 16 kann mit dem Aufhängungsarm 14 verbunden sein. Bei dieser federnden Lagerung der Aufhängungsfeder 16 können der Stoßdämpfer 15 und die Aufhängungsfeder 16 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Radstützelement 12 angeordnet sein.
Bezüglich der Elemente wie dem Rad 11 und dem Stoßdämpfer 15 des Fahrzeugs 10 wird ein Abschnitt in der Nähe des Rads 11 in Bezug auf die Aufhängungsfeder 16 als „ungefederter Abschnitt 50 oder ungefedertes Element 50“ bezeichnet (siehe 3). Bezüglich der Elemente wie die Fahrzeugkarosserie 10a und der Stoßdämpfer 15 des Fahrzeugs 10 wird ein Abschnitt in der Nähe der Fahrzeugkarosserie 10a in Bezug auf die Aufhängungsfeder 16 als „abgefederter Abschnitt 51 oder abgefedertes Element 51 (siehe 3)“ bezeichnet.
Ein aktiver Aktuator 17FR des rechten Vorderrads, ein aktiver Aktuator 17FL des linken Vorderrads, ein aktiver Aktuator 17RR des rechten Hinterrads und ein aktiver Aktuator 17RL des linken Hinterrads sind jeweils zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und den Aufhängungsarmen 14FR bis 14RL vorgesehen. Die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL sind parallel zu den Stoßdämpfern 15FR bis 15RL bzw. den Aufhängungsfedern 16FR bis 16RL vorgesehen.
Der aktive Aktuator 17FR des rechten Vorderrads, der aktive Aktuator 17FL des linken Vorderrads, der aktive Aktuator 17RR des rechten Hinterrads und der aktive Aktuator 17RL des linken Hinterrads werden, sofern nicht anders unterschieden, als „aktive Aktuatoren 17“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden der aktive Aktuator 17FR des rechten Vorderrads und der aktive Aktuator 17FL des linken Vorderrads als „aktive Vorderradaktuatoren 17F“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden der aktive Aktuator 17RR des rechten Hinterrads und der aktive Aktuator 17RL des linken Hinterrads als „aktive Hinterradaktuatoren 17R“ bezeichnet.
Der aktive Aktuator 17 erzeugt eine Steuerkraft Fc auf der Grundlage eines Steuerbefehls von einer in 2 dargestellten elektronischen Steuereinheit 30. Die Steuerkraft Fc ist eine vertikale Kraft, die zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Rad 11 (d.h. zwischen dem abgefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50) wirkt, um den abgefederten Abschnitt 51 zu dämpfen. Die elektronische Steuereinheit 30 wird als „ECU 30“ bezeichnet und kann auch als „Steuereinheit 30 oder Steuergerät 30“ bezeichnet werden. Der aktive Aktuator 17 kann als „Steuerkrafterzeugungsvorrichtung 17“ bezeichnet werden. Der aktive Aktuator 17 ist eine elektromagnetische aktive Aufhängung. Der aktive Aktuator 17 dient gemeinsam mit z. B. dem Stoßdämpfer 15 und der Aufhängungsfeder 16 als die aktive Aufhängung.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Dämpfungssteuervorrichtung 20 zusätzlich zur ECU 30 eine Speichervorrichtung 30a, eine Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 32 und einen Vorschausensor 33. Die Dämpfungssteuervorrichtung 20 umfasst des Weiteren die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL.
Die ECU 30 umfasst einen Mikrocomputer. Der Mikrocomputer umfasst eine CPU, einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine Schnittstelle (I/F). Die CPU führt Anweisungen (Programme oder Routinen bzw. Abläufe) aus, die im ROM gespeichert sind, um verschiedene Funktionen zu implementieren.
Die ECU 30 ist mit der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 30a verbunden, in der Informationen lesbar und schreibbar sind. In diesem Beispiel ist die Speichervorrichtung 30a ein Festplattenlaufwerk. Die ECU 30 kann Informationen in der Speichervorrichtung 30a speichern (ablegen) und kann in der Speichervorrichtung 30a gespeicherte (ablegelgte) Informationen lesen. Die Speichervorrichtung 30a ist nicht auf das Festplattenlaufwerk beschränkt und kann jede Speichervorrichtung oder jedes Speichermedium sein, in der bzw. dem Informationen lesbar und schreibbar sind.
Die ECU 30 ist mit der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31, der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 32 und dem Vorschausensor 33 verbunden.
Die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 umfasst einen Empfänger eines globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) und eine Kartendatenbank. Der GNSS-Empfänger empfängt ein „Signal von einem künstlichen Satelliten (z. B. ein GNSS-Signal)“ zur Erfassung einer Position des Fahrzeugs 10 zu einem aktuellen Zeitpunkt (aktuelle Position). Die Kartendatenbank speichert Straßenkarteninformationen und dergleichen. Die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst die aktuelle Position (z. B. Breitengrad und Längengrad) des Fahrzeugs 10 basierend auf dem GNSS-Signal. Beispiele für die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 umfassen eine Navigationsvorrichtung.
Die ECU 30 bestimmt die „Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10“ zu einem aktuellen Zeitpunkt auf der Grundlage von Aufzeichnungen aktueller Positionen, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst werden. Das GNSS-Signal enthält eine Bewegungsgeschwindigkeit, und die ECU 30 bestimmt die „Fahrzeuggeschwindigkeit V1 des Fahrzeugs 10“ zu einem aktuellen Zeitpunkt auf der Grundlage der im GNSS-Signal enthaltenen Bewegungsgeschwindigkeit.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 32 ist ein drahtloses Kommunikationsendgerät zur Kommunikation von Informationen mit einer Cloud 40 über ein Netzwerk. Die Cloud 40 umfasst einen „Managementserver 42 und eine Vielzahl von Speichervorrichtungen 44A bis 44N“, die mit dem Netzwerk verbunden sind. Die eine oder mehreren Speichervorrichtungen 44A bis 44N werden als „Speichervorrichtungen 44“ bezeichnet, sofern nicht anders unterschieden.
Der Managementserver 42 umfasst eine CPU, ein ROM, ein RAM und eine Schnittstelle (I/F). Der Managementserver 42 ruft die in der Speichervorrichtung 44 gespeicherten Daten ab und liest sie, und schreibt Daten in die Speichervorrichtung 44.
Die Speichervorrichtung 44 speichert Vorschaureferenzdaten 45. Eine ungefederte Verschiebung z₁ und eine Positionsinformation, die erfasst werden, wenn zumindest eines von dem Fahrzeug 10 und anderen Fahrzeugen (im Folgenden als „Sammelfahrzeug“ bezeichnet) tatsächlich auf einer Straßenoberfläche gefahren ist, werden in den Vorschaureferenzdaten 45 registriert, während sie zueinander zugeordnet (miteinander verknüpft) werden. Mit anderen Worten, das Sammelfahrzeug überträgt eine Position des Rads 11 des fahrenden Fahrzeugs und eine ungefederte Verschiebung z₁ an der Position des Rads 11, die miteinander verknüpft sind, an den Managementserver 42, und der Managementserver 42 speichert die Position und die ungefederte Verschiebung z₁ in der Speichervorrichtung 44 als die Vorschaureferenzdaten 45.
Die ungefederte Verschiebung z₁ ist eine vertikale Verschiebung des ungefederten Abschnitts 50 (siehe 3), der als Reaktion auf eine Verschiebung einer Straßenoberfläche in vertikaler Richtung schwingt, wenn das Sammelfahrzeug die Straßenoberfläche entlangfährt. Die Positionsinformation ist eine „Information, die die Position (z. B. Breiten- und Längengrad) des Rads 11 angibt, an der die ungefederte Verschiebung z₁ erfasst wird“ an einem Zeitpunkt, an dem die ungefederte Verschiebung z₁ erfasst wird. Die Position des Rads 11 wird auf der Grundlage einer Position des Fahrzeugs 10 und einer Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs berechnet. 2 zeigt eine ungefederte Verschiebung „z₁a“ und eine Positionsinformation „Xa, Ya“ als Beispiele für „ungefederte Verschiebung z₁ und Positionsinformation“, die als die Vorschaureferenzdaten 45 registriert sind.
Der Vorschausensor 33 kann ein beliebiger Vorschausensor in diesem technischen Gebiet sein, solange ein Wert, der eine vertikale Verschiebung einer Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug 10 anzeigt (als „Straßenoberflächenverschiebung z₀“ bezeichnet), erfasst werden kann, z.B. ein Kamerasensor, ein Light Detection and Ranging (LIDAR)-Sensor und ein Radar. Der Vorschausensor 33 wird in einem später beschriebenen modifizierten Beispiel verwendet.
Die ECU 30 ist über (nicht gezeigte) Steuerschaltungen mit dem aktiven Aktuator 17FR des rechten Vorderrads, dem aktiven Aktuator 17FL des linken Vorderrads, dem aktiven Aktuator 17RR des rechten Hinterrads und dem aktiven Aktuator 17RL des linken Hinterrads verbunden.
Die ECU 30 berechnet die Zielsteuerkraft Fct zur Dämpfung des abgefederten Abschnitts 51 auf der Grundlage einer ungefederten Verschiebung z₁ an einer vorhergesagten Passierposition jedes Rads 11, die später beschrieben wird, und steuert den aktiven Aktuator 17, um eine Steuerkraft Fc zu erzeugen, die der Zielsteuerkraft Fct entspricht (mit ihr übereinstimmt), wenn jedes Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert.
Überblick über die Basisvorschaudämpfungssteuerung
Nachfolgend wird ein Überblick über die Basisvorschaudämpfungssteuerung beschrieben, die von der Dämpfungssteuervorrichtung 20 ausgeführt wird. 3 zeigt ein Ein-Rad-Modell des Fahrzeugs 10 auf einer Straßenoberfläche 55.
Eine Feder 52 entspricht der Aufhängungsfeder 16. Ein Dämpfer 53 entspricht dem Stoßdämpfer 15. Ein Aktuator 54 entspricht dem aktiven Aktuator 17.
In 3 wird eine Masse des abgefederten Abschnitts 51 als „abgefederte Masse m₂“ bezeichnet. Eine vertikale Verschiebung des ungefederten Abschnitts 50 wird als „ungefederte Verschiebung z₁“ bezeichnet. Eine vertikale Verschiebung des abgefederten Abschnitts 51 wird als „abgefederte Verschiebung z₂“ bezeichnet. Die abgefederte Verschiebung z₂ ist eine vertikale Verschiebung des abgefederten Abschnitts 51, die mit einer Position jedes Rads 11 verknüpft ist. Eine Federkonstante der Feder 52 wird als „Federkonstante (äquivalente Federkonstante) K“ bezeichnet. Ein Dämpfungskoeffizient des Dämpfers 53 wird als „Dämpfungskoeffizient (äquivalenter Dämpfungskoeffizient) C“ bezeichnet. Die durch den Aktuator 54 erzeugte Kraft wird als „Steuerkraft Fc“ bezeichnet.
Zeitliche Ableitungen von z₁ und z₂ werden durch „dz₁“ bzw. „dz₂“ dargestellt. Zeitliche Ableitungen zweiter Ordnung von z₁ und z₂ werden durch „ddz₁“ bzw. „ddz₂“ dargestellt. In der folgenden Beschreibung wird eine Aufwärtsverschiebung von z₁ und z₂ als positiv definiert, und eine Aufwärtskraft, die von der Feder 52, dem Dämpfer 53 und dem Aktuator 54 erzeugt wird, wird als positiv definiert.
In dem in 3 dargestellten Ein-Rad-Modell des Fahrzeugs 10 schwingt der abgefederte Abschnitt 51, weil die vertikale Schwingung, die in dem ungefederten Abschnitt 50 (Rad 11) als Reaktion auf die Straßenoberflächenverschiebung z₀ auftritt, über die Aufhängung 13 übertragen wird. Eine Bewegungsgleichung bezüglich einer vertikalen Bewegung des abgefederten Abschnitts 51 kann durch Ausdruck (1) dargestellt werden. $m_{2} {ddz}_{2} = C ({dz}_{1} - {dz}_{2}) + K (z_{1} - z_{2}) - Fc$
Im Ausdruck (1) wird der Dämpfungskoeffizient C als konstant angenommen. Ein tatsächlicher Dämpfungskoeffizient ändert sich jedoch in Abhängigkeit von einer Hubgeschwindigkeit der Aufhängung 13. Daher kann der Dämpfungskoeffizient C z.B. auf einen Wert festgelegt werden, der sich in Abhängigkeit von einer zeitlichen Ableitung des Hubs H ändert.
Im Ausdruck (1) ist „C(dz₁ - dz₂)“ ein Term, der eine theoretische Kraft darstellt, die von dem Stoßdämpfer 15 proportional zu einer Geschwindigkeit einer Vertikalrelativverschiebung (Hub H) zwischen dem abgefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50 zu erzeugen ist, und wird als „Dämpfungsterm“ bezeichnet. Im Ausdruck (1) ist „K(z₁ - z₂)“ ein Term, der die theoretische Kraft darstellt, die von der Aufhängungsfeder 16 proportional zum Hub H zu erzeugen ist, und wird als „Federterm“ bezeichnet. Im Ausdruck (1) stellt „C(dz₁ - dz₂) + K(z₁ - z₂)“ die theoretische Kraft dar, die von der Aufhängung 13 zu erzeugen ist (theoretische Aufhängungskraft).
Wenn die Vibration bzw. Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 durch die Steuerkraft Fc vollständig aufgehoben wird (d. h. wenn die abgefederte Beschleunigung ddz₂, die abgefederte Geschwindigkeit dz₂ und die abgefederte Verschiebung z₂ „0“ sind), wird die Steuerkraft Fc durch Ausdruck (2) dargestellt. $Fc = {Cdz}_{1} + {Kz}_{1}$
0001 Somit kann die Steuerkraft Fc zur Dämpfung der Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 durch Ausdruck (3) dargestellt werden, indem eine Steuerverstärkung ⌷auf α ⌷ festgelegt wird. Die Steuerverstärkung α⌷ist eine beliebige Konstante größer als 0 und gleich oder kleiner als 1. $Fc = α ({Cdz}_{1} + {Kz}_{1})$
Wenn Ausdruck (3) auf Ausdruck (1) angewendet wird, kann Ausdruck (1) durch Ausdruck (4) dargestellt werden. $m_{2} {ddz}_{2} = C ({dz}_{1} - {dz}_{2}) + K (z_{1} - z_{2}) - α ({Cdz}_{1} + {Kz}_{1})$
Der Ausdruck (5) wird erhalten, wenn der Ausdruck (4) einer Laplace-Transformation unterzogen wird und der resultierende Ausdruck umgeordnet wird. Das heißt, dass eine Übertragungsfunktion von der ungefederten Verschiebung z₁ zur abgefederten Verschiebung z₂ durch Ausdruck (5) dargestellt wird. Im Ausdruck (5) stellt „s“ einen Laplace-Operator dar. $\frac{z_{2}}{z_{14}} = \frac{(1 - α) (C s + K)}{m_{2} s^{2} + C s + K}$
Gemäß dem Ausdruck (5) ändert sich die Übertragungsfunktion in Abhängigkeit von α. Wenn α ein beliebiger Wert größer als 0 und gleich oder kleiner als 1 ist, wird beobachtet, dass die Größe der Übertragungsfunktion sicher kleiner als „1“ ist (d.h. die Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 kann reduziert werden). Wenn α gleich 1 ist, ist die Größe der Übertragungsfunktion „0“. Daher wird beobachtet, dass die Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 vollständig aufgehoben wird. Die Zielsteuerkraft Fct kann durch Ausdruck (6) basierend auf Ausdruck (3) dargestellt werden. Im Ausdruck (6) entspricht eine Verstärkung β1 dem Wert aC, und eine Verstärkung β2 entspricht dem Wert aK. $Fct = β 1 \times {dz}_{1} + β 2 \times z_{1}$
Die Zielsteuerkraft Fct wirkt in einer Richtung, in der eine Komponente der Aufhängungskraft, die der ungefederten Verschiebung z₁ an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird. Das heißt, eine dem Dämpfungsterm entsprechende Komponente (β × dz₁) der Zielsteuerkraft Fct wirkt in einer Richtung, in der eine Komponente (C × dz₁) des Dämpfungsterms, die der ungefederten Geschwindigkeit dz₁ an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird, und eine dem Federterm entsprechende Komponente (β × z₁) der Zielsteuerkraft Fct wirkt in einer Richtung, in der eine Komponente (K × z₁) des Federterms, die der ungefederten Verschiebung z₁ an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird. Die Zielsteuerkraft Fct ist eine Kraft zur Reduzierung einer „Schwingung des ungefederten Abschnitts 50 (Rads 11) aufgrund der Straßenoberflächenverschiebung z₀“, die über die Aufhängung 13 auf den abgefederten Abschnitt 51 (die Fahrzeugkarosserie 10a) zu übertragen ist.
Die ECU 30 berechnet die Zielsteuerkraft Fct, indem sie im Voraus eine ungefederte Verschiebung z₁ an einer Position erfasst, die das Rad 11 in der Zukunft passiert (vorhergesagte Passierposition), und die erfasste ungefederte Verschiebung z₁ auf den Ausdruck (6) anwendet. Die ECU 30 bewirkt, dass der Aktuator 54 eine Steuerkraft Fc erzeugt, die der Zielsteuerkraft Fct an einem Zeitpunkt entspricht, an dem das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert (d.h. zu einem Zeitpunkt, an dem die auf den Ausdruck (6) angewendete ungefederte Verschiebung z₁ auftritt). Mit dieser Konfiguration reduziert die Steuerkraft Fc die „Schwingung, die im Rad 11 aufgrund der Straßenoberflächenverschiebung z₀ an der vorhergesagten Passierposition auftritt“, die über die Aufhängung 13 auf den abgefederten Abschnitt 51 zu übertragen ist, wenn das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert (d.h. wenn die auf Ausdruck (6) angewendete ungefederte Verschiebung z₁ auftritt). Somit kann die Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 (der Fahrzeugkarosserie 10a) in geeigneter Weise reduziert werden.
Ein Beispiel für die Funktionsweise der Dämpfungssteuervorrichtung 20 wird im Folgenden anhand von 4 bis 6 beschrieben. 4 zeigt das Fahrzeug 10, das mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V1 in einer durch einen Pfeil a1 angegebenen Richtung zu einem aktuellen Zeitpunkt tp fährt. In der folgenden Beschreibung sind das Vorderrad 11F und das Hinterrad 11R rechte oder linke Räder, und die Bewegungsgeschwindigkeiten des Vorderrads 11F und des Hinterrads 11R sind gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit V1.
In 4 ist eine Linie Lt eine virtuelle Zeitachse t. Ungefederte Verschiebungen z₁ des Vorderrads 11F auf einer Bewegungsbahn zu aktuellen, vergangenen und zukünftigen Zeitpunkten t werden durch eine Funktion z₁(t) der Zeitpunkte t dargestellt. Somit wird eine ungefederte Verschiebung z₁ des Vorderrads 11F an einer Position (einer Kontaktposition) pf0 zum aktuellen Zeitpunkt tp durch z₁(tp) dargestellt. Eine ungefederte Verschiebung z₁ des Hinterrads 11R an einer Position pr0 zum aktuellen Zeitpunkt tp entspricht einer ungefederten Verschiebung z₁ des Vorderrads 11F zu einem Zeitpunkt „tp - L / V1“, der um eine „Zeitspanne (L / V1), die das Vorderrad 11F benötigt, um sich um den Radstand L zu bewegen“, vor dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt. Somit wird die ungefederte Verschiebung z₁ des Hinterrads 11R zum aktuellen Zeitpunkt tp durch z₁(tp - L / V1 ) dargestellt.
Zunächst wird die Vorschaudämpfungssteuerung des Vorderrads 11F beschrieben. Die ECU 30 bestimmt eine vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads 11F zu einem Zeitpunkt, der um eine Vorderradvorschauzeitspanne tpf hinter dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt (in der Zukunft). Die Vorderradvorschauzeitspanne tpf ist auf eine Periode bzw. Zeitspanne voreingestellt, die von dem Zeitpunkt, an dem die ECU 30 die vorhergesagte Passierposition pf1 bestimmt, bis zu dem Zeitpunkt benötigt wird, an dem der aktive Vorderradaktuator 17F eine Steuerkraft Fcf ausgibt, die einer Zielsteuerkraft Fcft entspricht.
Die vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads 11F ist eine Position, die von der Position pf0 zum aktuellen Zeitpunkt tp um eine Vorderradvorschauabstand L_pf (= V1 × tpf) entlang eines vorhergesagten Wegs des Vorderrads, auf dem sich das Vorderrad 11F voraussichtlich bewegen wird, beabstandet ist. Wie später im Detail beschrieben, wird die Position pf0 basierend auf einer aktuellen Position des Fahrzeugs 10 berechnet, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst wird.
Die ECU 30 erfasst im Voraus einen Teil der Vorschaureferenzdaten 45 in einem Bereich in der Nähe der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 (später beschriebene Vorbereitungszone) von der Cloud 40. Die ECU 30 erfasst eine ungefederte Verschiebung z₁(tp + tpf) basierend auf der ermittelten vorhergesagten Passierposition pf1 und dem im Voraus erfassten Teil der Vorschaureferenzdaten 45.
Die ECU 30 kann die ungefederte Verschiebung z₁(tp + tpf) wie folgt erfassen. Zunächst überträgt die ECU 30 die bestimmte vorhergesagte Passierposition pf1 an die Cloud 40. Die Cloud 40 erfasst die ungefederte Verschiebung z₁(tp + tpf), die mit einer Positionsinformation verknüpft ist, die die vorhergesagte Passierposition pf1 anzeigen, basierend auf der vorhergesagten Passierposition pf1 und den Vorschaureferenzdaten 45. Die Cloud 40 überträgt die ungefederte Verschiebung z₁(tp + tpf) an die ECU 30.
Die ECU 30 berechnet eine ungefederte Geschwindigkeit dz₁(tp + tpf), die eine zeitliche Ableitung der ungefederten Verschiebung z₁(tp + tpf) ist. Die ECU 30 wendet die ungefederte Geschwindigkeit dz₁(tp + tpf) auf eine ungefederte Geschwindigkeit dz₁ im Ausdruck (7) an, und wendet die ungefederte Verschiebung z₁(tp + tpf) auf eine ungefederte Verschiebung z₁ im Ausdruck (7) an, wodurch die Zielsteuerkraft Fcft (= β1f × dz₁(tp + tpf) + β2f × z₁(tp + tpf)) berechnet wird. $Fct = β 1f \times {dz}_{1} + β 2f \times z_{1}$
Im Ausdruck (7) stellt „β1f“ die „erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads“ dar. Im Ausdruck (7) stellt „β2f“ die „zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads“ dar.
Die ECU 30 überträgt einen Steuerbefehl, der die Zielsteuerkraft Fcft aufweist, an den aktiven Vorderradaktuator 17F, um zu bewirken, dass der aktive Vorderradaktuator 17F eine Steuerkraft Fcf erzeugt, die der Zielsteuerkraft Fcft entspricht (mit ihr übereinstimmt).
Wie in 5 dargestellt, erzeugt der aktive Vorderradaktuator 17F die Steuerkraft Fcf, die der Zielsteuerkraft Fcft zum „Zeitpunkt tp + tpf“ (d.h. einem Zeitpunkt, an dem das Vorderrad 11F tatsächlich die vorhergesagte Passierposition pf1 passiert) entspricht, der um die Vorderradvorschauzeitspanne tpf später als der aktuelle Zeitpunkt tp liegt. Somit kann der aktive Vorderradaktuator 17F zu einem geeigneten Zeitpunkt die Steuerkraft Fc_f erzeugen, die die Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 dämpfen kann, die aufgrund der ungefederten Verschiebung z₁ des Vorderrads 11F an der vorhergesagten Passierposition pf1 auftritt.
Als nächstes wird die Vorschaudämpfungssteuerung des Hinterrads 11R beschrieben. Die ECU 30 bestimmt eine vorhergesagte Passierposition pr1 des Hinterrads 11R zu einem Zeitpunkt, der um eine Hinterradvorschauzeitspanne tpr hinter dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt (in der Zukunft). Die Hinterradvorschauzeitspanne tpr ist auf eine Zeitspanne voreingestellt, die von dem Zeitpunkt, an dem die ECU 30 die vorhergesagte Passierposition pr1 bestimmt, bis zu dem Zeitpunkt benötigt wird, an dem der aktive Hinterradaktuator 17R eine Steuerkraft Fcr ausgibt, die einer Zielsteuerkraft Fcrt entspricht.
Wenn der aktive Vorderradaktuator 17F und der aktive Hinterradaktuator 17R unterschiedlich sind, werden die Vorderradvorschauzeitspanne tpf und die Hinterradvorschauzeitspanne tpr auf unterschiedliche Werte eingestellt. Wenn der aktive Vorderradaktuator 17F und der aktive Hinterradaktuator 17R gleich sind, werden die Vorderradvorschauzeitspanne tpf und die Hinterradvorschauzeitspanne tpr auf den gleichen Wert voreingestellt.
Die ECU 30 bestimmt als vorhergesagte Passierposition pr1 eine Position, die von der Position pr0 zum aktuellen Zeitpunkt tp um einen Hinterradvorschauabstand L_pr (= V1 × tpr) entlang eines vorhergesagten Bewegungswegs des Hinterrads 11R beabstandet ist, unter der Annahme, dass sich das Hinterrad 11R entlang des gleichen Wegs wie das Vorderrad 11F bewegt. Wie später im Detail beschrieben, wird die Position pr0 auf der Grundlage der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 berechnet, die durch die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst wird.
Eine ungefederte Verschiebung z₁ an der vorhergesagten Passierposition pr1 kann durch z₁(tp - L / V1 + tpr) dargestellt werden, da diese ungefederte Verschiebung z₁ zu einem Zeitpunkt auftritt, der um die Hinterradvorschauzeitspanne tpr hinter dem „Zeitpunkt (tp - L / V1), an dem sich das Vorderrad 11F an der Position pr0 des Hinterrads 11R zum aktuellen Zeitpunkt befand“ liegt.
Die ECU 30 erfasst die ungefederte Verschiebung z₁(tp - L / V1 + tpr) basierend auf der ermittelten vorhergesagten Passierposition pr1 und dem Teil der Vorschaureferenzdaten 45, die im Voraus erfasst wurden.
Die ECU 30 kann die ungefederte Verschiebung z₁(tp L -/ V1 + tpr) wie folgt erfassen. Zunächst überträgt die ECU 30 die ermittelte vorhergesagte Passierposition pr1 an die Cloud 40. Die Cloud 40 erfasst die ungefederte Verschiebung z₁(tp -/ V1 + tpr), die mit einer Positionsinformation verknüüpft ist, die die vorhergesagte Passierposition pr1 anzeigt, basierend auf der vorhergesagten Passierposition pr1 und den Vorschaureferenzdaten 45. Die Cloud 40 überträgt die ungefederte Verschiebung z₁(tp - L / V1 + tpr) an die ECU 30.
Die ECU 30 berechnet eine ungefederte Geschwindigkeit dz₁(tp - L / V1 + tpr), die eine zeitliche Ableitung der ungefederten Verschiebung z₁(tp - L / V1 + tpr) ist. Die ECU 30 wendet die ungefederte Geschwindigkeit dz₁(tp - L / V1 + tpr) auf eine ungefederte Geschwindigkeit dz₁ im Ausdruck (8) an, und wendet die ungefederte Verschiebung z₁(tp - L / V1 + tpr) auf eine ungefederte Verschiebung z₁ im Ausdruck (8) an, wodurch die Zielsteuerkraft Fcrt (= β1r × dz₁(tp - L / V1 + tpr) + β2r × z₁(tp - L / V1 + tpr)) berechnet wird. $Fct = β 1r \times {dz}_{1} + β 2r \times z_{1}$
Im Ausdruck (8) stellt „β1r“ eine „erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads“ dar. Im Ausdruck (8) stellt „β2r“ eine „zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads“ dar.
Die erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und die erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads werden auf unterschiedliche Werte eingestellt. Dies liegt daran, dass ein Dämpfungskoeffizient Cf der rechten Vorderradaufhängung 13FR und der linken Vorderradaufhängung 13FL sich von einem Dämpfungskoeffizienten Cr der rechten Hinterradaufhängung 13RR und der linken Hinterradaufhängung 13RL unterscheiden. Wenn der Dämpfungskoeffizient Cf und der Dämpfungskoeffizient Cr gleich sind, werden die erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und die erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads auf denselben Wert eingestellt bzw. festgelegt. Die erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und die erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads werden als „erste Steuerverstärkungen β1“ bezeichnet, wenn sie nicht anderweitig unterschieden werden.
Die zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und die zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads werden auf unterschiedliche Werte eingestellt. Das liegt daran, dass eine Federkonstante Kf der rechten Vorderradaufhängung 13FR und der linken Vorderradaufhängung 13FL sich von einer Federkonstante Kr der rechten Hinterradaufhängung 13RR und der linken Hinterradaufhängung 13RL unterscheiden. Wenn die Federkonstante Kf und die Federkonstante Kr gleich sind, werden die zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und die zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads auf den gleichen Wert eingestellt. Die zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und die zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads werden als „zweite Steuerverstärkungen β2“ bezeichnet, wenn sie nicht anderweitig unterschieden werden.
Die ECU 30 überträgt einen Steuerbefehl, der die Zielsteuerkraft Fcrt aufweist, an den aktiven Hinterradaktuator 17R, um zu bewirken, dass der aktive Hinterradaktuator 17R eine Steuerkraft Fcr erzeugt, die der Zielsteuerkraft Fcrt entspricht (mit ihr übereinstimmt).
Wie in 6 dargestellt, erzeugt der aktive Hinterradaktuator 17R die Steuerkraft Fcr, die der Zielsteuerkraft Fcrt zum „Zeitpunkt tp + tpr“ (d.h. zu einem Zeitpunkt, an dem das Hinterrad 11R tatsächlich die vorhergesagte Passierposition pr1 passiert) entspricht, der um die Hinterradvorschauzeitspanne tpr hinter dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt. Somit kann der aktive Hinterradaktuator 17R zu einem geeigneten Zeitpunkt die Steuerkraft Fcr erzeugen, die die Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 in geeigneter Weise dämpfen kann, die aufgrund der ungefederten Verschiebung z₁ des Hinterrads 11R an der vorhergesagten Passierposition pr1 auftritt.
Die oben beschriebene Steuerung ist eine Dämpfungssteuerung für den abgefederten Abschnitt 51, die als „Vorschaudämpfungssteuerung“ bezeichnet wird.
Überblick über Funktionsweisen
Im Folgenden wird ein Überblick über die Funktionsweisen der Dämpfungssteuervorrichtung 20 beschrieben. Die ECU 30 erfasst aus den Vorschaureferenzdaten 45 ungefederte Verschiebungen z₁ (eine Vielzahl von ungefederten Verschiebungen z₁), die mit Positionsinformationen verknüpft sind, die Positionen in einer vorbestimmten Abtastzone bzw. Erfassungszone Ssmp entsprechen, die eine vorhergesagte Passierposition jedes Rads 11 aufweist, und erfasst Absolutwerte der ungefederten Verschiebungen z₁ als Abtastverschiebungen bzw. Erfassungsverschiebungen z₁smp. Die ECU 30 berechnet einen Amplitudenindex Va, der eine Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp anzeigt. Beispielsweise berechnet die CPU einen Mittelwert der Erfassungsverschiebungen z₁smp als den Amplitudenindex Va. In diesem Beispiel zeigt der Amplitudenindex Va an, dass die Amplitude mit abnehmendem Wert des Amplitudenindex Va abnimmt. Als Mittelwert kann ein Ausgabewert verwendet werden, der erhalten wird, wenn die Erfassungsverschiebungen z₁smp einer Tiefpassfilterung unterzogen werden, um nur ein Frequenzband durchzulassen, das gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Grenzfrequenz ist.
Die ECU 30 erfasst eine erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und eine erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads, indem sie den Amplitudenindex Va auf ein in 7 dargestelltes Kennfeld bzw. Digramm der ersten Steuerverstärkung MAP β1(Va) anwendet. Die ECU 30 erfasst eine zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und eine zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads, indem sie den Amplitudenindex Va auf ein in 8 dargestelltes Kennfeld bzw. Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAP β2(Va) anwendet.
Das Diagramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1 (Va) wird im ROM der ECU 30 vorgespeichert. Das Diagramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1 (Va) definiert eine Beziehung zwischen dem Amplitudenindex Va und jeder der ersten Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und der ersten Steuerverstärkung β1r des Hinterrads. Gemäß dem in 7 dargestellten Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1(Va) sind die Werte der ersten Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und der ersten Steuerverstärkung β1r des Hinterrads so definiert, dass sie zunehmen, wenn der Amplitudenindex Va abnimmt (mit anderen Worten, sie nehmen mit zunehmendem Amplitudenindex Va ab). In ähnlicher Weise sind die Werte des in 8 dargestellten Diagramms der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va) so definiert, dass sie zunehmen, wenn der Amplitudenindex Va abnimmt (mit anderen Worten, sie nehmen mit zunehmendem Amplitudenindex Va ab).
Die ECU 30 berechnet die Zielsteuerkraft Fcft des Vorderrads, indem sie die erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und die zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads auf den Ausdruck (7) anwendet. In ähnlicher Weise berechnet die ECU 30 die Zielsteuerkraft Fcrt des Hinterrads, indem sie die erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads und die zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads auf Ausdruck (8) anwendet.
Wenn die durch den Amplitudenindex Va angezeigte Amplitude abnimmt, ist aufgrund des Einflusses der Reibung der Aufhängung 13 die tatsächlich vom Stoßdämpfer 15 zu erzeugende Dämpfungskraft größer als die zur Hubgeschwindigkeit proportionale theoretische Dämpfungskraft (dz₁ - dz₂), und die tatsächlich von der Aufhängungsfeder 16 zu erzeugende Federkraft größer als die zum Hub proportionale theoretische Federkraft (z₁ - z₂). Das heißt, die von der Aufhängung 13 zu erzeugende tatsächliche Federkraft ist größer als die theoretische Federkraft. Daher vergrößert sich eine Komponente der Aufhängungskraft, die der durch die Steuerkraft Fc zu reduzierenden ungefederten Verschiebung z₁ an der vorhergesagten Passierposition entspricht. Da die Werte der ersten Steuerverstärkung β1 und der zweiten Steuerverstärkung β2 zunehmen, wenn der Amplitudenindex Va wie oben beschrieben abnimmt, wird eine Zielsteuerkraft Fct berechnet, die um einen Betrag größer ist, der der Zunahme der ersten Steuerverstärkung β1 und der zweiten Steuerverstärkung β2 entspricht. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Komponente der Aufhängungskraft, die dem Wert entspricht, der sich auf die ungefederte Verschiebung z₁ an der vorhergesagten Passierposition bezieht, sicher reduziert werden, auch wenn die Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp klein ist. Somit kann die Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 in geeigneter Weise reduziert werden.
Spezifische Funktionsweisen
Vorschaudämpfungssteuerroutine
Die CPU der ECU 30 („CPU“ bezieht sich im Folgenden auf die CPU der ECU 30, sofern nicht anderes angegeben) führt jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, einen Vorschaudämpfungssteuerungsablauf bzw. eine Vorschaudämpfungssteuerroutine aus, die in einem Flussdiagramm in 8 dargestellt ist.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt startet die CPU einen Prozess von Schritt 900 von 9 und führt Schritt 905 bis Schritt 940 in dieser Reihenfolge aus. Dann schreitet die CPU mit Schritt 995 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden.
Schritt 905: Die CPU erfasst eine Information, die sich auf eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10 bezieht, von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 und bestimmt (erfasst) aktuelle Positionen der Räder 11, eine Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und eine Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10.
Insbesondere bildet die CPU eine aktuelle Position in einem vorherigen Fall und eine aktuelle Position in einem vorliegenden Fall auf den in der Kartendatenbank enthaltenen Straßenkarteninformationen ab und bestimmt als Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 eine Richtung von der aktuellen Position im vorherigen Fall zur aktuellen Position im vorliegenden Fall. Die aktuelle Position im vorherigen Fall bedeutet eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der CPU im Schritt 905 der zuvor ausgeführten Routine erfasst wird. Die aktuelle Position im vorliegenden Fall bedeutet eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der CPU im Schritt 905 der vorliegenden Routine erfasst wird.
Der ROM der ECU 30 speichert Positionsbeziehungsdaten vor, die Beziehungen zwischen einer Montageposition des GNSS-Empfängers im Fahrzeug 10 und den Positionen der Räder 11 anzeigen. Die aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst wird, entspricht der Montageposition des GNSS-Empfängers. Daher bestimmt die CPU die aktuellen Positionen der Räder 11 unter Bezugnahme auf die aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und die Positionsbeziehungsdaten. Das von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 empfangene GNSS-Signal weist eine Information auf, die sich auf eine Fahrgeschwindigkeit bezieht. Die CPU bestimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 basierend auf dem GNSS-Signal.
Schritt 910: Die CPU bestimmt einen vorhergesagten Bewegungsweg des Vorderrads und einen vorhergesagten Bewegungsweg des Hinterrads wie folgt. Der vorhergesagte Bewegungsweg des Vorderrads ist ein Weg, auf dem sich das Vorderrad 11F in der Zukunft voraussichtlich bewegt. Der vorhergesagte Bewegungsweg des Hinterrads ist ein Weg, auf dem sich das Hinterrad 11R in der Zukunft voraussichtlich bewegt. Beispielsweise bestimmt die CPU den voraussichtlichen Bewegungsweg des Vorderrads und den voraussichtlichen Bewegungsweg des Hinterrads basierend auf den aktuellen Positionen der Räder 11, der Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und den Positionsbeziehungsdaten.
Schritt 915: Die CPU führt eine Steuerverstärkungserfassungsroutine zur Erfassung der ersten Steuerverstärkungen β1 und der zweiten Steuerverstärkungen β2 aus. Die Steuerverstärkungserfassungsroutine wird anhand von 10 im Detail beschrieben.
Schritt 920: Die CPU erfasst ungefederte Verschiebungen z₁ an einer vorhergesagten Passierposition pf1 des Vorderrads und einer vorhergesagten Passierposition pr1 des Hinterrads aus den Vorschaureferenzdaten 45 (siehe Schritt 940, der später beschrieben wird), die im Voraus von der Cloud 40 erfasst wurden. Die im Schritt 920 erfassten ungefederten Verschiebungen z₁ können als „Vorschauverschiebungen z₁“ bezeichnet werden.
Schritt 925: Die CPU berechnet die ungefederten Geschwindigkeiten dz₁ an der voraussichtlichen Passierposition pf1 des Vorderrads und der voraussichtlichen Passierposition pr1 des Hinterrads, indem sie die zeitlichen Ableitungen der im Schritt 920 erfassten ungefederten Verschiebungen z₁ bestimmt. Die im Schritt 925 erfassten ungefederten Geschwindigkeiten dz₁ können als „Vorschaugeschwindigkeiten dz₁“ bezeichnet werden.
Schritt 930: Die CPU berechnet die Zielsteuerkraft Fcft des Vorderrads 11F, indem sie eine erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und eine zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads, die in der später beschriebenen Steuerverstärkungsrrfassungsroutine erfasst wurden, die Vorschauverschiebung z₁ des Vorderrads 11F und die Vorschaugeschwindigkeit dz₁ des Vorderrads 11F auf Ausdruck (7) anwendet. Die CPU berechnet die Zielsteuerkraft Fcrt des Hinterrads 11R, indem sie eine erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads und eine zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads, die in der später beschriebenen Steuerverstärkungserfassungsroutine erfasst wurden, und die Vorschauverschiebung z₁ des Hinterrads 11R und die Vorschaugeschwindigkeit dz₁ des Hinterrads 11R auf den Ausdruck (8) anwendet.
Schritt 935: Die CPU überträgt einen Steuerbefehl, der die Zielsteuerkraft Fcft des Vorderrads 11F aufweist, an jeden aktiven Vorderradaktuator 17F und einen Steuerbefehl, der die Zielsteuerkraft Fcrt des Hinterrads 11R aufweist, an jeden aktiven Hinterradaktuator 17R.
Schritt 940: Wenn die vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads eine Position erreicht, die eine vorbestimmte Entfernung vom Endpunkt der Vorbereitungszone zurückliegt, erfasst die CPU „ungefederte Verschiebungen z₁ und Positionsinformationen“ in einer neuen Vorbereitungszone mit einem Startpunkt an der vorhergesagten Passierposition pf1 des Vorderrads aus den Vorschaureferenzdaten 45 in der Cloud 40 und speichert die erfassten ungefederten Verschiebungen z₁ und die erfassten Positionsinformationen im RAM.
Die neue Vorbereitungszone hat einen Startpunkt an der vorhergesagten Passierposition pf1 des Vorderrads, der den Endpunkt der vorherigen Vorbereitungszone erreicht, und einen Endpunkt an einer Position, die von der vorhergesagten Passierposition pf1 des Vorderrads um einen vorbestimmten Vorbereitungsabstand entlang des vorhergesagten Bewegungswegs des Vorderrads entfernt ist. Der Vorbereitungsabstand ist auf einen Wert voreingestellt, der ausreichend größer ist als der Vorderradvorschauabstand L_pf.
Der Prozess von Schritt 940 wird im Detail beschrieben. Die CPU überträgt eine Erfassungsanforderung, die eine Positionsinformation der Vorbereitungszone aufweist, über die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 32 an den Managementserver 42. Der Managementserver 42 erfasst aus den Vorschaureferenzdaten 45 ungefederte Verschiebungen z₁, die mit Positionsinformationen verknüpft sind, die Positionen in der Vorbereitungszone entsprechen, die in der Erfassungsanforderung enthalten sind, und überträgt die Positionsinformationen und die ungefederten Verschiebungen z₁ an die Dämpfungssteuervorrichtung 20. Wenn die Dämpfungssteuervorrichtung 20 die Positionsinformationen und die ungefederten Verschiebungen z₁ empfängt, speichert die CPU die empfangenen Positionsinformationen und die empfangenen ungefederten Verschiebungen z₁ im RAM.
Steuerverstärkungserfassungsroutine
Wenn die CPU mit Schritt 915 von 9 fortschreitet, startet die CPU einen Prozess der Steuerverstärkungserfassungsroutine, die in einem Flussdiagramm von 10 ab Schritt 1000 dargestellt ist, und führt Schritt 1005 bis Schritt 1030 aus. Dann fährt die CPU mit Schritt 1095 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden, und fährt mit Schritt 920 von 9 fort.
Schritt 1005: Die CPU bestimmt eine Erfassungszone Ssmp, die eine vorhergesagte Passierposition aufweist, die jedes Rad 11 voraussichtlich an einem Zeitpunkt passiert, wenn eine Vorschauzeitspanne (tpf, tpr) seit einem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist. Insbesondere bestimmt die CPU als Startpunkt der Erfassungszone Ssmp einen Punkt, der um einen ersten Abstand L1, der später beschrieben wird, entlang des vorhergesagten Bewegungswegs von der aktuellen Position jedes Rads 11 versetzt ist. Die CPU bestimmt als einen Endpunkt der Erfassungszone Ssmp einen Punkt, der um einen zweiten Abstand L2, der später beschrieben wird, entlang des vorhergesagten Bewegungswegs von der aktuellen Position jedes Rads versetzt ist.
Die CPU berechnet den ersten Abstand L1 basierend auf Ausdruck (9) und den zweiten Abstand L2 basierend auf Ausdruck (10). $L1 = (tp - td) \times V1$
$L2 = (tp + td) \times V1$
Im Ausdruck (9) und Ausdruck (10) steht „td“ für eine vorbestimmte Zeitspanne.
Schritt 1010: Die CPU erfasst ungefederte Verschiebungen z₁, die mit Positionsinformationen verknüpft sind, die Positionen in der Erfassungszone Ssmp entsprechen, aus den „ungefederten Verschiebungen z₁ in der Vorbereitungszone“, die im Voraus aus den Vorschaureferenzdaten 45 in der Cloud 40 erfasst wurden.
Schritt 1015: Die CPU berechnet Absolutwerte der ungefederten Verschiebungen z₁ in der Erfassungszone Ssmp als Erfassungsverschiebungen z₁smp.
Schritt 1020: Die CPU führt eine Tiefpassfilterung für die Erfassungsverschiebungen z₁smp aus und berechnet einen Mittelwert der Erfassungsverschiebungen z₁smp, die der Tiefpassfilterung unterzogen wurden, als einen Amplitudenindex Va. Die Tiefpassfilterung ist ein Verfahren zum Durchlassen nur eines Frequenzbands, das gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Grenzfrequenz ist.
Schritt 1025: Die CPU erfasst eine erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und eine erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads, indem sie den Amplitudenindex Va auf das Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1 (Va) anwendet.
Schritt 1030: Die CPU ermittelt eine zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und eine zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads, indem sie den Amplitudenindex Va auf das Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va) anwendet.
Wie in 7 und 8 dargestellt, sind das Diagramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1(Va) und das Diagramm der zweiten Steuerverstärkung β2(Va) so definiert, dass die erste Steuerverstärkung β1 und die zweite Steuerverstärkung β2 jeweils zunehmen, wenn die durch den Amplitudenindex Va angezeigte Amplitude abnimmt (d.h. wenn der Amplitudenindex Va abnimmt). Daher werden die erste Steuerverstärkung β1 und die zweite Steuerverstärkung β2 so bestimmt, dass sie größere Werte annehmen, wenn die Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp, die durch den Amplitudenindex Va angezeigt wird, abnimmt. Somit wird eine geeignete Zielsteuerkraft Fct auch dann berechnet, wenn die Amplitude abnimmt und die Komponente der Aufhängungskraft, die dem Wert entspricht, der sich auf die ungefederte Verschiebung z₁ an der vorhergesagten Passierposition bezieht, zunimmt. Dementsprechend kann die Schwingung des abgefederten Abschnitts 51 auch bei kleiner Amplitude in geeigneter Weise reduziert werden.
Zweite Ausführungsform
Eine Dämpfungssteuervorrichtung 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als „zweite Vorrichtung“ bezeichnet) wird anhand von 11 bis 13 beschrieben.
Aufgrund einer Steuerverzögerung des aktiven Aktuators 17 kann ein Erzeugungszeitpunkt, an dem der aktive Aktuator 17 die Steuerkraft Fc erzeugt, die mit der Zielsteuerkraft Fct übereinstimmt, hinter einem Passierzeitpunkt zurückbleiben, an dem das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert. Wenn eine Differenz zwischen der vom aktiven Aktuator 17 zum Erzeugungszeitpunkt erzeugten Steuerkraft Fc und der „Zielsteuerkraft Fct, die basierend auf der ungefederten Verschiebung z₁ an einer Position des Rads 11 zum Erzeugungszeitpunkt berechnet wird“ (im Folgenden als „verzögerte Steuerkraftdifferenz“ bezeichnet) zunimmt, kann der abgefederte Abschnitt 51 nicht gedämpft werden. Im Gegenteil kann der abgefederte Abschnitt 51 in Schwingung versetzt werden. Es besteht eine große Wahrscheinlichkeit, dass die verzögerte Steuerkraftdifferenz zunimmt, wenn die Frequenz einer Straßenoberflächenverschiebung z₀ einer Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug 10 fährt, zunimmt. Daher besteht auch eine große Wahrscheinlichkeit, dass der abgefederte Abschnitt 51 stark schwingt.
Die ECU 30 der zweiten Vorrichtung extrahiert Erfassungsverschiebungen z₁smp in einem ersten Frequenzband (Niederfrequenzband) und Erfassungsverschiebungen z₁smp in einem zweiten Frequenzband (Hochfrequenzband) basierend auf Zeitreihenvariationen von Erfassungsverschiebungen z₁smp, wenn das Fahrzeug 10 in der Erfassungszone mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 zu einem aktuellen Zeitpunkt fährt (d.h. Zeitreihenvariationen von Straßenoberflächenverschiebungen z₀ in der Erfassungszone). Die ECU 30 berechnet basierend auf den Erfassungsverschiebungen z₁smp in dem ersten Frequenzband einen ersten Amplitudenindex Va1, der die Größe einer Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp in dem ersten Frequenzband anzeigt. In ähnlicher Weise berechnet die ECU 30 basierend auf den Erfassungsverschiebungen z₁smp im zweiten Frequenzband einen zweiten Amplitudenindex Va2, der die Größe einer Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp im zweiten Frequenzband anzeigt.
Die ECU 30 erfasst eine erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und eine erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads, indem sie den ersten Amplitudenindex Va1 und den zweiten Amplitudenindex Va2 auf ein in 11 dargestelltes Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1(Va1, Va2) anwendet. Die ECU 30 erfasst eine zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und eine zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads, indem sie den ersten Amplitudenindex Va1 und den zweiten Amplitudenindex Va2 auf ein in 12 dargestelltes Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va1, Va2) anwendet.
Das in 11 dargestellte Diagramm der ersten Steuerverstärkung MAP β1(Va1, Va2) und das in 12 dargestellte Diagramm der zweiten Steuerverstärkung MAP β2(Va1, Va2) sind im ROM der ECU 30 vorgespeichert. Wie in 11 dargestellt, definiert das Diagramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1(Va1, Va2) Beziehungen zwischen den ersten Steuerverstärkungen β1 (erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads) und jedem von dem ersten Amplitudenindex Va1 und dem zweiten Amplitudenindex Va2. Gemäß der Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1 (Va1, Va2) ist der Wert der ersten Steuerverstärkung β1 so definiert, dass er zunimmt, wenn der erste Amplitudenindex Va1 abnimmt (mit anderen Worten: abnimmt, wenn der erste Amplitudenindex Va1 zunimmt), und zunimmt, wenn der zweite Amplitudenindex Va2 abnimmt (mit anderen Worten: abnimmt, wenn der zweite Amplitudenindex Va2 zunimmt).
Insbesondere ist gemäß dem Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1(Va1, Va2) ein Erhöhungsbetrag der ersten Steuerverstärkung β1 durch die Abnahme des zweiten Amplitudenindex Va2 (β1f: 1,1 → 1,3; 1,0 → 1,2; β1r: 1,1 → 1,3; 1,0 → 1,2) größer definiert als ein Erhöhungsbetrag der ersten Steuerverstärkung β1 durch die Abnahme des ersten Amplitudenindex Va1 (β1f: 1,2 → 1,3; 1,0 → 1,1; β1r: 1,2 → 1,3; 1,0 → 1,1). Die erste Steuerverstärkung β1f und die erste Steuerverstärkung β1r können auf unterschiedliche Werte eingestellt werden.
Wie in 12 dargestellt, definiert das Diagramm der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va1, Va2) Beziehungen zwischen den zweiten Steuerverstärkungen β2 (zweite Steuerverstärkung 2fβ⌷des Vorderrads und zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads) und jedem von dem ersten Amplitudenindex Va1 und dem zweiten Amplitudenindex Va2. Gemäß dem Diagramm der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va1, Va2) ist der Wert der zweiten Steuerverstärkung β2 so definiert, dass er zunimmt, wenn der erste Amplitudenindex Va1 abnimmt (mit anderen Worten: abnimmt, wenn der erste Amplitudenindex Va1 zunimmt), und zunimmt, wenn der zweite Amplitudenindex Va2 abnimmt (mit anderen Worten: abnimmt, wenn der zweite Amplitudenindex Va2 zunimmt).
Insbesondere ist gemäß dem Diagramm der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va1, Va2) ein Erhöhungsbetrag der zweiten Steuerverstärkung β2 durch die Abnahme des zweiten Amplitudenindex Va2 (β2f: 1,1 → 1,3; 1,0 → 1,2; β2r: 1,1 → 1,3; 1,0 → 1,2) größer definiert als ein Erhöhungsbetrag der zweiten Steuerverstärkung β2 durch die Abnahme des ersten Amplitudenindex Va1 (β2f: 1,2 → 1,3; 1,0 → 1,1; β2r: 1,2 → 1,3; 1,0 → 1,1). Die zweite Steuerverstärkung β2f und die zweite Steuerverstärkung β2r können auf unterschiedliche Werte eingestellt werden. Des Weiteren können die erste Steuerverstärkung β1f und die zweite Steuerverstärkung β2f auf unterschiedliche Werte eingestellt werden, und die erste Steuerverstärkung β1 r und die zweite Steuerverstärkung β2r können auf unterschiedliche Werte eingestellt werden.
Wie oben beschrieben nehmen die erste Steuerverstärkung β1 und die zweite Steuerverstärkung β2 weiter ab, wenn die Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp im Hochfrequenzband in der Erfassungszone Ssmp zunimmt. Wenn die Frequenz der Erfassungsverschiebungen z₁smp zunimmt, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die verzögerte Steuerkraftdifferenz zunimmt, nehmen daher die erste Steuerverstärkung β1 und die zweite Steuerverstärkung β2 weiter ab, und es wird eine kleinere Zielsteuerkraft Fct berechnet. Somit nimmt die verzögerte Steuerkraftdifferenz ab. Dementsprechend kann die Wahrscheinlichkeit, dass der abgefederte Abschnitt 51 stark schwingt, reduziert werden, selbst wenn der Erzeugungszeitpunkt hinter dem Passierzeitpunkt zurückbleibt.
Die CPU der ECU 30 dieser Ausführungsform führt eine in 13 dargestellte Steuerverstärkungserfassungsroutine anstelle der in 10 dargestellten Steuerverstärkungserfassungsroutine aus. In 13 sind die Schritte zur Durchführung derselben Prozesse wie die der Schritte in 10 durch dieselben Bezugszeichen dargestellt, die in 10 verwendet werden, um deren Beschreibung wegzulassen.
Wenn die CPU mit Schritt 915 von 9 fortschreitet, startet die CPU einen Prozess der Steuerverstärkungserfassungsroutine, die in einem Flussdiagramm von 13 ab Schritt 1300 dargestellt ist, und führt Schritt 1005 bis Schritt 1015 aus.
Die CPU führt Schritt 1305 bis Schritt 1330 aus und schreitet dann mit Schritt 1395 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden.
Schritt 1305: Die CPU berechnet Zeitreihenvariationen der Erfassungsverschiebungen z₁smp, wenn das Fahrzeug 10 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 zum aktuellen Zeitpunkt in der Erfassungszone Ssmp fährt.
Schritt 1310: Die CPU extrahiert Erfassungsverschiebungen z₁smp im ersten Frequenzband (erste Erfassungsverschiebungen z1smp) und Erfassungsverschiebungen z₁smp im zweiten Frequenzband (zweite Erfassungsverschiebungen z₁smp) aus den Zeitreihenvariationenn.
Insbesondere erfasst die CPU die ersten Erfassungsverschiebungen z₁smp, indem sie die Zeitreihenvariationen einer „Bandpassfilterung zum Passieren nur des ersten Frequenzbands“ unterzieht. In ähnlicher Weise erfasst die CPU die zweiten Erfassungsverschiebungen z₁smp, indem sie die Zeitreihenvariationen einer „Bandpassfilterung zum Passieren nur des zweiten Frequenzbands“ unterzieht. Die Minimalfrequenz des zweiten Frequenzbands ist auf einen Wert eingestellt, der gleich oder größer ist als die Maximalfrequenz des ersten Frequenzbands.
Schritt 1315: Die CPU führt eine Tiefpassfilterung für die ersten Erfassungsverschiebungen z₁smp aus und berechnet einen Mittelwert der ersten Erfassungsverschiebungen z₁smp, die der Tiefpassfilterung unterzogen wurden, als einen ersten Amplitudenindex Va1. Die Tiefpassfilterung ist derselbe Prozess wie die Tiefpassfilterung im Schritt 1020 von 10.
Schritt 1320: Die CPU führt eine Tiefpassfilterung für die zweiten Erfassungsverschiebungen z₁smp aus und berechnet einen Mittelwert der zweiten Erfassungsverschiebungen z₁smp, die der Tiefpassfilterung unterzogen wurden, als einen zweiten Amplitudenindex Va2. Die Tiefpassfilterung ist derselbe Prozess wie die Tiefpassfilterung im Schritt 1020 von 10.
Schritt 1325: Die CPU erfasst eine erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und eine erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads, indem sie den ersten Amplitudenindex Va1 und den zweiten Amplitudenindex Va2 auf das Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1(Va1, Va2) anwendet.
Schritt 1330: Die CPU ermittelt eine zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und eine zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads, indem sie den ersten Amplitudenindex Va1 und den zweiten Amplitudenindex Va2 auf das Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va1, Va2) anwendet.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, werden im Vergleich zu einem Fall, in dem die Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp im Niederfrequenzband voraussichtlich zunimmt, in einem Fall, in dem die Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp im Hochfrequenzband voraussichtlich zunimmt, die Werte der ersten Steuerverstärkung β1 und der zweiten Steuerverstärkung β2 so bestimmt, dass sie abnehmen. Daher wird die Zielsteuerkraft Fct verringert. Wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die verzögerte Steuerkraftdifferenz zunimmt, kann die verzögerte Steuerkraftdifferenz reduziert werden. Dementsprechend kann die Wahrscheinlichkeit, dass der abgefederte Abschnitt 51 in Schwingung versetzt wird, auch dann reduziert werden, wenn der Erzeugungszeitpunkt hinter dem Passierzeitpunkt zurückbleibt.
Das Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1(Va1, Va2) und das Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va1, Va2) sind nicht auf die in 11 bzw. 12 dargestellten Beispiele beschränkt. Beispielsweise können das Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1 (Va1, Va2) und das Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPβ2(Va1, Va2) so voreingestellt werden, dass die erste Steuerverstärkung β1 und die zweite Steuerverstärkung β2 proportional zu einer Abnahme des ersten Amplitudenindex Va1 zunehmen und proportional zu einer Abnahme des zweiten Amplitudenindex Va2 zunehmen.
Modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform
Die ECU 30 dieses modifizierten Beispiels berechnet ein Verhältnis RT von dem „im Schritt 1320 berechneten zweiten Amplitudenindex Va2“ zu dem „im Schritt 1315 berechneten ersten Amplitudenindex Va1“. Die ECU 30 erfasst eine erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und eine erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads, indem sie das Verhältnis RT auf ein Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1(RT) anwendet, das in 14 dargestellt ist. Die ECU 30 erfasst eine zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und eine zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads, indem sie das Verhältnis RT auf ein Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPß2(RT) anwendet, das in 15 dargestellt ist.
Das in 14 dargestellte Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1 (RT) und das in 15 dargestellte Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPß2(RT) sind im ROM der ECU 30 vorgespeichert. Wie in 14 dargestellt, definiert das Diagramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1 (RT) Beziehungen zwischen dem Verhältnis RT und den ersten Steuerverstärkungen β1 (erste Steuerverstärkung β1f des Vorderrads und erste Steuerverstärkung β1r des Hinterrads). Gemäß dem Digramm der ersten Steuerverstärkung MAPβ1 (RT) ist der Wert der ersten Steuerverstärkung β1 so definiert, dass er mit zunehmendem Verhältnis RT abnimmt.
Wie in 15 dargestellt, definiert das Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPß2(RT) Beziehungen zwischen dem Verhältnis RT und den zweiten Steuerverstärkungen β2 (zweite Steuerverstärkung β2f des Vorderrads und zweite Steuerverstärkung β2r des Hinterrads). Gemäß dem Digramm der zweiten Steuerverstärkung MAPß2(RT) ist der Wert der zweiten Steuerverstärkung β2 so definiert, dass mit zunehmendem Verhältnis RT abnimmt.
Die Werte der ersten Steuerverstärkung β1 und der zweiten Steuerverstärkung β2 sind so bestimmt, dass sie abnehmen, wenn das Verhältnis RT des zweiten Amplitudenindex Va2 zum ersten Amplitudenindex Va1 zunimmt. Daher werden im Vergleich zu einem Fall, in dem die Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp im Niederfrequenzband voraussichtlich zunimmt, in einem Fall, in dem die Amplitude der Erfassungsverschiebungen z₁smp im Hochfrequenzband voraussichtlich zunimmt, die Werte der ersten Steuerverstärkung β1 und der zweiten Steuerverstärkung β2 so bestimmt, dass sie abnehmen. Wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die verzögerte Steuerkraftdifferenz zunimmt, kann die verzögerte Steuerkraftdifferenz reduziert werden. Dementsprechend kann die Wahrscheinlichkeit, dass der abgefederte Abschnitt 51 stark in Schwingung versetzt wird, reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und das modifizierte Beispiel beschränkt, und verschiedene modifizierte Beispiele können im Rahmen der vorliegenden Erfindung übernommen werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen und dem modifizierten Beispiel wird die Erfassungszone Ssmp als die Zone beschrieben, die die vorhergesagte Passierposition des Rads 11 aufweist. Die Erfassungszone Ssmp muss die vorhergesagte Passierposition nicht enthalten. Das heißt, der Endpunkt der Erfassungszone Ssmp kann eine Position hinter der vorhergesagten Passierposition sein. Der Startpunkt der Erfassungszone Ssmp kann eine aktuelle Position des Rads 11 oder eine Position hinter der aktuellen Position sein.
Die Vorschaureferenzdaten 45 müssen nicht in der Speichervorrichtung 44 in der Cloud 40 gespeichert sein, sondern können in der Speichervorrichtung 30a gespeichert sein. In diesem Fall kann die CPU die ungefederten Verschiebungen z₁ basierend auf Vertikalbewegungsbedingungsbeträgen des abgefederten Abschnitts 51 oder des ungefederten Abschnitts 50 in jedem Rad 11 beim Fahren des Fahrzeugs 10 berechnen und als die Vorschaureferenzdaten 45 einen Datensatz speichern, in dem die aktuellen Positionen jedes Rads 11 und die ungefederten Verschiebungen z₁ des Rads 11 miteinander verknüpft sind. Die Beschreibung des Verfahrens zur Bestimmung der ungefederten Verschiebungen z₁ wird weggeslasssen.
Wenn eine Fahrtroute des Fahrzeugs 10 im Voraus bestimmt wird, kann die CPU Vorschaureferenzdaten 45 der Fahrtroute im Voraus aus der Cloud 40 herunterladen und die Vorschaureferenzdaten 45 in der Speichervorrichtung 30a speichern, bevor das Fahrzeug 10 beginnt, entlang der Fahrtroute zu fahren.
Anstelle der ungefederten Verschiebung z₁ kann die ungefederte Geschwindigkeit dz₁ in den Vorschaureferenzdaten 45 gespeichert werden, wobei sie mit der Positionsinformation verknüpft wird. In diesem Fall erfasst die CPU im Schritt 920 von 9 eine ungefederte Geschwindigkeit dz₁ an der vorhergesagten Passierposition und berechnet im Schritt 925 eine ungefederte Verschiebung z₁ durch Integration der ungefederten Geschwindigkeit dz₁. Im Schritt 1010 von 10 erfasst die CPU die ungefederten Geschwindigkeiten dz₁ in der Erfassungszone Ssmp und berechnet die ungefederten Verschiebungen z₁ in der Erfassungszone Ssmp durch Integration der ungefederten Geschwindigkeiten dz₁.
Die ungefederte Verschiebung z₁ und die ungefederte Geschwindigkeit dz₁ können in den Vorschaureferenzdaten 45 gespeichert werden, wobei sie mit der Positionsinformation verknüpft werden.
Die Zielsteuerkraft Fct (Zielsteuerkraft Fcft des Vorderrads und Zielsteuerkraft Fcrt des Hinterrads) kann basierend auf Ausdruck (11) und Ausdruck (12) berechnet werden, die durch Weglassen des Ableitungsterms (β1f × dz₁) und des Ableitungsterms (β1r × dz₁) von Ausdruck (7) bzw. Ausdruck (8) erhalten werden. Auch in diesem Fall erzeugt der Aktuator 54 die Steuerkraft Fc (= β2 × z₁) in einer Richtung, in der eine Komponente der Federkraft, die der ungefederten Verschiebung z₁ an der vorhergesagten Passierposition entspricht (K × z₁), aufgehoben wird. Somit kann der abgefederte Abschnitt 51 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Steuerkraft Fc nicht erzeugt wird, gedämpft werden. $Fct = β 2f \times z_{1}$
$Fcrt = β 2f \times z_{1}$
In diesem Fall ist es angebracht, dass das Diagramm der zweiten Steuerverstärkung im ROM der ECU vorgespeichert wird.
Die Zielsteuerkraft Fct (Zielsteuerkraft Fcft des Vorderrads und Zielsteuerkraft Fcrt des Hinterrads) kann basierend auf Ausdruck (13) und Ausdruck (14) berechnet werden, die durch Weglassen des Verschiebungsterms (β2f × z₁) und des Verschiebungsterms (β2r × z₁) aus Ausdruck (7) bzw. Ausdruck (8) erhalten werden. Auch in diesem Fall erzeugt der Aktuator 54 die Steuerkraft Fc (= β1 × dz₁) in einer Richtung, in der eine Komponente der Dämpfungskraft, die der ungefederten Geschwindigkeit dz₁ an der vorhergesagten Passierposition (C × dz₁) entspricht, aufgehoben wird. Somit kann der abgefederte Abschnitt 51 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Steuerkraft Fc nicht erzeugt wird, gedämpft werden. $Fcft = β 1 f \times {dz}_{1}$
$Fcrt = β 1r \times {dz}_{1}$
In diesem Fall ist es angebracht, dass das Diagramm der ersten Steuerverstärkung im ROM der ECU vorgespeichert wird.
Die Zielsteuerkraft Fct kann unter Verwendung einer Straßenoberflächenverschiebung z₀ anstelle der ungefederten Verschiebung z₁ und einer Straßenoberflächenverschiebungsgeschwindigkeit dz₀, die eine zeitliche Ableitung der Straßenoberflächenverschiebung z₀ ist, anstelle der ungefederten Geschwindigkeit dz₁ berechnet werden. In diesem Fall kann die Straßenoberflächenverschiebung z₀ anstelle der ungefederten Verschiebung z₁ in den Vorschaureferenzdaten 45 gespeichert werden, wobei sie mit der Positionsinformation verknüpft wird, und die ECU 30 kann eine Straßenoberflächenverschiebung z₀ an der vorhergesagten Passierposition aus den Vorschaureferenzdaten 45 erfassen. Des Weiteren kann die ECU 30 die Straßenoberflächenverschiebung z₀ an der vorhergesagten Passierposition basierend auf einer von dem Vorschausensor 33 erfassten Straßenoberflächenverschiebung z₀ erfassen.
Der Vorschausensor 33 wird beschrieben. Der Vorschausensor 33 ist z.B. an einem oberen Ende einer Innenfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs 10 in der Mitte in Fahrzeugbreitenrichtung angebracht und erkennt (erfasst) eine Zielposition, die einen Vorschauabstand vor den Vorderrädern 11F liegt, und eine Straßenoberflächenverschiebung z₀ um die Zielposition. Der Vorschauabstand ist vorzugsweise größer als ein Vorderradvorschauabstand L_pf, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 des Fahrzeugs 10 eine maximale Fahrzeugnenngeschwindigkeit ist. In 2 ist ein Vorschausensor 33 dargestellt, es kann aber auch ein Paar Vorschausensoren in Zusammenhang mit dem rechten und linken Vorderrad vorgesehen sein.
Die „ungefederte Verschiebung z₁ und/oder ungefederte Geschwindigkeit dz₁ und Straßenoberflächenverschiebung z₀ und/oder Straßenoberflächenverschiebungsgeschwindigkeit dz₀“, die Werte sind, die sich auf die Straßenoberflächenverschiebung z₀ zur Verwendung bei der Berechnung der Zielsteuerkraft Fct beziehen, können als „Straßenoberflächenverschiebungswerte“ bezeichnet werden.
Im Schritt 1025 von 10 kann die CPU eine schnelle Fourier-Transformation für die Erfassungsverschiebungen z₁smp durchführen und einen gleitenden Mittelwert von Frequenzkomponenten von einzelnen Frequenzbänder als Amplitudenindex Va berechnen.
In der zweiten Ausführungsform wird anstelle von Schritt 1310 bis Schritt 1320 der folgende Prozess ausgeführt. Die CPU führt eine schnelle Fourier-Transformation für die Zeitreihenvariationen der Erfassungsverschiebungen z₁smp durch und berechnet als einen ersten Amplitudenindex einen gleitenden Mittelwert von Frequenzkomponenten von Frequenzbändern, die im ersten Frequenzband enthalten sind. Die CPU berechnet als einen zweiten Amplitudenindex einen gleitenden Mittelwert von Frequenzkomponenten von Frequenzbändern, die im zweiten Frequenzband enthalten sind.
Der Berechnungsprozess für die Zielsteuerkraft Fcrt des Hinterrads 11R ist nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die CPU die Zielsteuerkraft Fcrt basierend auf der ungefederten Verschiebung z₁ an der aktuellen Position des Vorderrads 11F zum aktuellen Zeitpunkt tp berechnen und einen Steuerbefehl, der die Zielsteuerkraft Fcrt aufweist, an den aktiven Hinterradaktuator 17R an einem Zeitpunkt übertragen, der um eine Zeitspanne (L / V - tpr) vom aktuellen Zeitpunkt tp verzögert ist. Das heißt, die CPU kann den Steuerbefehl, der die Zielsteuerkraft Fcrt aufweist, an einem Zeitpunkt an den aktiven Hinterradaktuator 17R übertragen, an dem das Hinterrad 11R einen Punkt um den Hinterradvorschauabstand L_pr hinter der aktuellen Position des Vorderrads 11F erreicht. Die ungefederte Verschiebung z₁ an der aktuellen Position des Vorderrads 11F kann aus den Vorschaureferenzdaten 45 erfasst werden oder kann basierend auf einer abgefederten Beschleunigung ddz₂ oder einer ungefederten Beschleunigung ddz₁ erfasst werden, die der Position des Vorderrads 11F entspricht.
Als nächstes wird ein weiteres Verfahren beschrieben. Die CPU bestimmt unabhängig vom vorhergesagten Bewegungsweg des Vorderrads einen vorhergesagten Bewegungsweg des Hinterrads basierend auf einer aktuellen Position des Hinterrads 11R, einer Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und den Positionsbeziehungsdaten, und bestimmt als vorhergesagte Passierposition des Hinterrads eine Position, die um den Hinterradvorschauabstand L_pr entlang des vorhergesagten Bewegungswegs des Hinterrads beabstandet ist. Die CPU erfasst eine ungefederte Verschiebung z₁ an der vorhergesagten Hinterradpassierposition aus den Vorschaureferenzdaten 45 und berechnet die Zielsteuerkraft Fcrt des Hinterrads 11R basierend auf der erfassten ungefederten Verschiebung z₁.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und die Fahrtrichtung Td werden basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 ermittelt, die vom GNSS-Empfänger erfasst wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall beschränkt. Beispielsweise kann die Dämpfungssteuervorrichtung 20 einen (nicht dargestellten) „Raddrehzahlsensor und Lenkwinkelsensor“ aufweisen. Der Raddrehzahlsensor kann eine Drehgeschwindigkeit des Rads 11 erfassen, und die CPU kann die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 basierend auf der Drehgeschwindigkeit des Rads 11 berechnen. Es kann ein Gierratensensor vorgesehen sein, der so konfiguriert ist, dass er eine Gierrate des Fahrzeugs 10 erfasst, und die CPU kann die Fahrtrichtung Td basierend auf der Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 erfassen.
Bei den Aufhängungen 13FR bis 13RL kann es sich um beliebige Aufhängungen handeln, solange die Räder 11FR bis 11RL in vertikaler Richtung relativ zur Fahrzeugkarosserie 10a verschoben werden können. Bei den Aufhängungsfedern 16FR bis 16RL kann es sich um beliebige Federn wie z.B. Schraubendruckfedern oder Luftfedern handeln.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL in Übereinstimmung mit den jeweiligen Rädern 11 vorgesehen, aber ein aktiver Aktuator 17 kann für zumindest ein Rad 11 vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug 10 nur die aktiven Vorderradaktuatoren 17F oder die aktiven Hinterradaktuatoren 17R aufweisen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen und dem modifizierten Beispiel wird der aktive Aktuator 17 als Steuerkrafterzeugungsvorrichtung verwendet, aber die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung ist nicht auf den aktiven Aktuator 17 beschränkt. Das heißt, die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann ein Aktuator sein, der so konfiguriert ist, dass er basierend auf einem Steuerbefehl, der die Zielsteuerkraft enthält, einstellbar eine vertikale Steuerkraft zur Dämpfung des abgefederten Abschnitts 51 erzeugt.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann eine (nicht dargestellte) aktive Stabilisatorvorrichtung sein. Die aktive Stabilisatorvorrichtung umfasst einen aktiven Vorderradstabilisator und einen aktiven Hinterradstabilisator. Wenn der aktive Vorderradstabilisator zwischen dem abgefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50 eine vertikale Steuerkraft erzeugt, die sich auf das linke Vorderrad 11FL bezieht (linke Vorderradsteuerkraft), erzeugt der aktive Vorderradstabilisator zwischen dem abgefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50 eine Steuerkraft, die sich auf das rechte Vorderrad 11FR bezieht (rechte Vorderradsteuerkraft), in einer Richtung, die der Richtung der linken Vorderradsteuerkraft entgegengesetzt ist. Wenn der aktive Hinterradstabilisator zwischen dem abgefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50 eine vertikale Steuerkraft erzeugt, die sich auf das linke Hinterrad 11RL bezieht (linke Hinterradsteuerkraft), erzeugt der aktive Hinterradstabilisator in ähnlicher Weise zwischen dem abgefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50 eine Steuerkraft, die sich auf das rechte Hinterrad 11RR bezieht (rechte Hinterradsteuerkraft), in einer Richtung, die der Richtung der linken Hinterradsteuerkraft entgegengesetzt ist. Die Struktur der aktiven Stabilisatorvorrichtung ist aus der JP 2009 - 96 366 A bekannt. Die aktive Stabilisatorvorrichtung kann zumindest einen von dem aktiven Vorderradstabilisator und dem aktiven Hinterradstabilisator umfassen.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann eine Vorrichtung sein, die so konfiguriert ist, dass sie eine vertikale Steuerkraft Fc basierend auf der Geometrie der Aufhängungen 13FR bis 13RL erzeugt, indem sie die Brems- oder Antriebskraft an den Rädern 11 des Fahrzeugs 10 erhöht oder verringert. Die Struktur dieser Vorrichtung ist aus der JP 2016 - 107 778 A bekannt. Unter Verwendung eines vorbestimmten Verfahrens berechnet die ECU 30 die Brems- oder Antriebskraft zur Erzeugung der Steuerkraft Fc, die der Zielsteuerkraft Fct entspricht. Die Vorrichtung umfasst Antriebsvorrichtungen (z. B. Radnabenmotoren), die so konfiguriert sind, dass sie eine Antriebskraft auf die Räder 11 ausüben, und Bremsvorrichtungen (Bremsen), die so konfiguriert sind, dass sie eine Bremskraft auf die Räder 11 ausüben. Die Antriebsvorrichtung kann ein Motor oder eine Maschine sein, die so konfiguriert ist, dass sie eine Antriebskraft auf die Vorderräder, die Hinterräder oder die vier Räder ausübt. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann zumindest eine von der Antriebsvorrichtung und der Bremsvorrichtung umfassen.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann jeder der einstellbaren Stoßdämpfer 15FR bis 15RL sein. In diesem Fall steuert die ECU 30 die Dämpfungskoeffizienten C der Stoßdämpfer 15FR bis 15RL, um die Dämpfungskraft der Stoßdämpfer 15FR bis 15RL um Werte zu verändern, die den Zielsteuerkraft Fct entsprechen.

Claims

Dämpfungssteuervorrichtung (20) für ein Fahrzeug, mit: einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), die so konfiguriert ist, dass sie eine vertikale Steuerkraft zwischen einer Fahrzeugkarosserie (10a) des Fahrzeugs (10) und zumindest einem Rad (11) erzeugt, das durch eine Aufhängung (13; 15; 16) an der Fahrzeugkarosserie (10a) aufgehängt ist; und einer elektronischen Steuereinheit (30), die so konfiguriert ist, dass sie durch Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zum Ändern der Steuerkraft eine Schwingung der Fahrzeugkarosserie (10a) reduziert, die durch eine vertikale Schwingung verursacht wird, die in dem Rad (11) als Reaktion auf vertikale Straßenoberflächenverschiebungen während der Fahrt des Fahrzeugs (10) auftritt, wobei die vertikale Schwingung über die Aufhängung (13; 15; 16) auf die Schwingung der Fahrzeugkarosserie (10a) übertragen wird, wobei: die Aufhängung (13; 15; 16) so konfiguriert ist, dass sie in einer Vertikalrichtung zwischen dem Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) eine Aufhängungskraft erzeugt, die auf einem Relativverschiebungswert basiert, der sich auf eine Vertikalrelativverschiebung zwischen dem Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) bezieht; die tatsächlich von der Aufhängung (13; 15; 16) zu erzeugende Aufhängungskraft größer ist als eine theoretische Aufhängungskraft, die proportional zu dem Relativverschiebungswert ist, wenn eine Amplitude der im Rad (11) aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt; und die elektronische Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie einen Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten, die sich auf Straßenoberflächenverschiebungen in einer vorbestimmten Erfassungszone beziehen, anzeigt, eine Steuerverstärkung bestimmt, um bei abnehmender Amplitude, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, eine Größe der Zielsteuerkraft zu erhöhen, die ein Zielwert der Steuerkraft an einem Zeitpunkt ist, an dem eine vorbestimmte Zeitspanne seit einem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, basierend auf der Steuerverstärkung und den Straßenoberflächenverschiebungenswerten an einer vorhergesagten Passierposition, die das Rad (11) an dem Zeitpunkt, an dem die vorbestimmte Zeitspanne seit dem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, voraussichtlich passiert, die Zielsteuerkraft in einer Richtung berechnet, in der eine Komponente der Aufhängungskraft, die einem auf eine vertikale Verschiebung des Rads (11) an der vorhergesagten Passierposition bezogenen Wert entspricht, aufgehoben wird, und die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) steuert, um die Steuerkraft so zu erzeugen, dass sie mit der Zielsteuerkraft an dem Zeitpunkt übereinstimmt, an dem das Rad (11) die vorhergesagte Passierposition passiert.
Dämpfungssteuervorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei: die elektronische Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) zum aktuellen Zeitpunkt und den Straßenoberflächenverschiebungenswerten in der Erfassungszone Zeitreihenvariationen der Straßenoberflächenverschiebungswerte in der Erfassungszone berechnet, einen ersten Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten in einem vorbestimmten ersten Frequenzband der Zeitreihenvariationen anzeigt, einen zweiten Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten in einem vorbestimmten zweiten Frequenzband der Zeitreihenvariationen anzeigt, das eine Minimalfrequenz hat, die gleich oder größer als eine Maximalfrequenz des ersten Frequenzbands ist, bestimmt, dass die Steuerverstärkung zunimmt, wenn die durch den ersten Amplitudenindex angezeigte Amplitude abnimmt, und zunimmt, wenn die durch den zweiten Amplitudenindex angezeigte Amplitude abnimmt, und die Zielsteuerkraft durch Multiplizieren der Steuerverstärkung und der Straßenoberflächenverschiebungswerte an der vorhergesagten Passierposition berechnet; und ein Erhöhungsbetrag der Steuerverstärkung durch eine Abnahme der durch den zweiten Amplitudenindex angezeigten Amplitude größer eingestellt ist als ein Erhöhungsbetrag der Steuerverstärkung durch eine Abnahme der durch den ersten Amplitudenindex angezeigten Amplitude.
Dämpfungssteuervorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie: basierend auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum aktuellen Zeitpunkt und den Straßenoberflächenverschiebungenswerten in der Erfassungszone Zeitreihenvariationen der Straßenoberflächenverschiebungswerte in der Erfassungszone berechnet; einen ersten Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten in einem vorbestimmten ersten Frequenzband der Zeitreihenvariationen anzeigt; einen zweiten Amplitudenindex berechnet, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungenswerten in einem vorbestimmten zweiten Frequenzband der Zeitreihenvariationen anzeigt, das eine Minimalfrequenz hat, die gleich oder größer als eine Maximalfrequenz des ersten Frequenzbands ist; bestimmt, dass die Steuerverstärkung abnimmt, wenn ein Verhältnis der durch den zweiten Amplitudenindex angezeigten Amplitude im Vergleich zu der durch den ersten Amplitudenindex angezeigten Amplitude zunimmt; und die Zielsteuerkraft durch Multiplizieren der Steuerverstärkung und der Straßenoberflächenverschiebungswerte an der vorhergesagten Passierposition berechnet.
Dämpfungssteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Aufhängungskraft theoretisch durch einen Ausdruck dargestellt ist, der einen zur Relativverschiebung proportionalen Federterm aufweist; eine Größe einer Komponente, die dem Federterm in der tatsächlich von der Aufhängung (13; 15; 16) zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht, größer ist als eine Größe des Federterms, wenn die Amplitude der im Rad (11) aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt; und die elektronische Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie die Zielsteuerkraft mit einer Größe eines Werts, der durch Multiplizieren der Steuerverstärkung und den Straßenoberflächenverschiebungen erhalten wird, die basierend auf den Straßenoberflächenverschiebungswerten an der vorhergesagten Passierposition bestimmt werden, und in einer Richtung berechnet, in der eine Komponente des Federterms, die der vertikalen Verschiebung des Rads (11) an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird.
Dämpfungssteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Aufhängungskraft theoretisch durch einen Ausdruck dargestellt ist, der einen Dämpfungsterm aufweist, der proportional zu einer Geschwindigkeit der Relativverschiebung ist; eine Größe einer Komponente, die dem Dämpfungsterm in der tatsächlich von der Aufhängung (13; 15; 16) zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht, größer ist als eine Größe des Dämpfungsterms, wenn die Amplitude der im Rad (11) aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt; und die elektronische Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie die Zielsteuerkraft mit einer Größe eines Werts, der durch Multiplizieren der Steuerverstärkung und einer zeitlichen Ableitung der Straßenoberflächenverschiebungen erhalten wird, die basierend auf den Straßenoberflächenverschiebungswerten an der vorhergesagten Passierposition bestimmt werden, und in einer Richtung berechnet, in der die Komponente des Dämpfungsterms, die einer Geschwindigkeit der vertikalen Verschiebung des Rads (11) an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird.
Dämpfungssteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Aufhängungskraft theoretisch durch einen Ausdruck dargestellt ist, der einen zur Relativverschiebung proportionalen Federterm und einen zu einer Geschwindigkeit der Relativverschiebung proportionalen Dämpfungsterm aufweist; eine Größe einer Komponente, die dem Federterm in der tatsächlich von der Aufhängung (13; 15; 16) zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht, größer ist als eine Größe des Federterms, wenn die Amplitude der im Rad (11) aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt; eine Größe einer Komponente, die dem Dämpfungsterm in der tatsächlich von der Aufhängung (13; 15; 16) zu erzeugenden Aufhängungskraft entspricht, größer ist als eine Größe des Dämpfungsterms, wenn die Amplitude der im Rad (11) aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt; und die elektronische Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie eine erste Steuerverstärkung und eine zweite Steuerverstärkung bestimmt, um die Zielsteuerkraft zu erhöhen, wenn die durch den Amplitudenindex angezeigte Amplitude abnimmt, die erste Zielsteuerkraft mit einer Größe eines Werts, der durch Multiplizieren der ersten Steuerverstärkung und einer zeitlichen Ableitung der Straßenoberflächenverschiebungen erhalten wird, die basierend auf den Straßenoberflächenverschiebungswerten an der vorhergesagten Passierposition bestimmt werden, und in einer Richtung berechnet, in der die Komponente des Dämpfungsterms, die einer Geschwindigkeit der vertikalen Verschiebung des Rads (11) an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird, die zweite Zielsteuerkraft mit einer Größe eines Werts, der durch Multiplizieren der zweiten Steuerverstärkung und den Straßenoberflächenverschiebungen erhalten wird, die basierend auf den Straßenoberflächenverschiebungswerten an der vorhergesagten Passierposition bestimmt werden, und in einer Richtung berechnet, in der die Komponente des Federterms, die der vertikalen Verschiebung des Rads (11) an der vorhergesagten Passierposition entspricht, aufgehoben wird, und die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) steuert, um eine resultierende Kraft der ersten Zielsteuerkraft und der zweiten Zielsteuerkraft an dem Zeitpunkt zu erzeugen, an dem das Rad (11) die vorhergesagte Passierposition passiert.
Dämpfungssteuerverfahren zum Reduzieren einer Schwingung einer Fahrzeugkarosserie (10a) eines Fahrzeugs (10) durch Steuern einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), um eine vertikale Steuerkraft zu ändern, wobei die Schwingung durch eine vertikale Schwingung verursacht wird, die in zumindest einem Rad (11) auftritt, das von der Fahrzeugkarosserie (10a) durch eine Aufhängung (13; 15; 16) als Reaktion auf vertikale Straßenoberflächenverschiebungen während der Fahrt des Fahrzeugs (10) auftritt, wobei die vertikale Schwingung über die Aufhängung (13; 15; 16) auf die Schwingung der Fahrzeugkarosserie (10a) übertragen wird, wobei die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) so konfiguriert ist, dass sie die Steuerkraft zwischen dem Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) erzeugt, wobei die Aufhängung (13; 15; 16) so konfiguriert ist, dass sie in einer Vertikalrichtung zwischen dem Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) eine Aufhängungskraft erzeugt, die auf einem Relativverschiebungswert basiert, der sich auf eine Vertikalrelativverschiebung zwischen dem Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) bezieht, die von der Aufhängung (13; 15; 16) zu erzeugende Aufhängungskraft größer ist als eine zu dem Relativverschiebungswert proportionale theoretische Aufhängungskraft, wenn eine Amplitude der im Rad (11) aufgrund der Straßenoberflächenverschiebungen auftretenden Schwingung abnimmt, und das Dämpfungssteuerverfahren die Schritte umfasst: Berechnen eines Amplitudenindex, der eine Amplitude von Straßenoberflächenverschiebungswerten anzeigt, die sich auf Straßenoberflächenverschiebungen in einer vorbestimmten Erfassungszone beziehen (Schritt 1005; Schritt 1010; Schritt 1015; Schritt 1020; Schritt 1025); Bestimmen einer Steuerverstärkung, um bei abnehmender Amplitude, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, eine Größe einer Zielsteuerkraft zu erhöhen, die der Zielwert der Steuerkraft an einem Zeitpunkt ist, an dem eine vorbestimmte Zeitspanne seit einem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist (Schritt 1030); basierend auf der Steuerverstärkung und den Straßenoberflächenverschiebungenswerten an einer vorhergesagten Passierposition, an der das Rad (11) an dem Zeitpunkt, an dem die vorbestimmte Zeitspanne seit dem aktuellen Zeitpunkt verstrichen ist, voraussichtlich passiert, Berechnen der Zielsteuerkraft in einer Richtung, in der eine Komponente der Aufhängungskraft, die einem auf eine vertikale Verschiebung des Rads (11) an der vorhergesagten Passierposition bezogenen Wert entspricht, aufgehoben wird (Schritt 920; Schritt 925; Schritt 930); und Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), um die Steuerkraft so zu erzeugen, dass sie mit der Zielsteuerkraft an dem Zeitpunkt übereinstimmt, an dem das Rad (11) die vorhergesagte Passierposition passiert (Schritt 935).