JP2005178752A - 車両の車輪の車輪振動ダンピング方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車輪振動をダンピング可能ないし排除可能な方法および装置を提供する。
【解決手段】 車両（１）駆動系（４、５、７）により発生される車両（１）の車輪（２）の振動ダンピング方法および装置において、振動（Ｓ）をダンピングするために、少なくとも１つの車輪（２）に対する、振動（Ｓ）を表わす変数（ψ、Ａ、Ｔ）が決定され、決定された変数（ψ、Ａ、Ｔ）の関数として、車輪（２）の車輪ブレーキ（３）が操作されるとき、車輪振動（Ｓ）が簡単且つ有効にダンピング可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の車輪の車輪振動ダンピング方法および装置に関するものである。

最新の車両の駆動系は重量および使用材料に関して最適化されているので、エンジンと車輪との間の結合は常にねじりに対してより柔軟に設計される。したがって、駆動系は、物理的観点から、車輪慣性モーメントと共に、近似的に、小さいダンピングを有する振動しやすい系を与えるねじりばねのように作用する。駆動系のこの機械設計は、駆動車輪の速度過程（即ち、回転速度）内にいっそう振動を発生しやすくする。

さらに、車両エンジンの支持方法もまたこのような車輪振動を発生しやすくすることがある。駆動軸およびその固有慣性モーメントと共に、エンジンは、駆動車輪に伝達され且つ車輪振動を発生させる振動しやすい系として働く。

車輪振動はドライバにより感知され且つドライバに不快感を与える。さらに、この振動は機械駆動系構成要素に過大な荷重を与える。

本発明の課題は、このような車輪振動をダンピング可能ないし排除可能な方法および装置を提供することである。

本発明によれば、車両の車輪の車輪振動ダンピング方法において、振動をダンピングするために、少なくとも１つの車輪に対して振動を表わす変数が決定され、且つ決定された変数の関数として車輪の車輪ブレーキが操作される。

また、本発明によれば、車両の車輪の車輪振動ダンピング装置は、振動を表わす変数を測定するためのセンサ装置と、測定された変数の関数として、ダンピング信号を発生するためのダンピング・アルゴリズムを有する制御装置と、少なくとも１つの車輪において、ダンピング信号の関数としてブレーキ係合を実行するブレーキ装置とを備えている。

本発明の本質的な考え方は、振動を表わす少なくとも１つの変数を測定し、振動を抑制する１つ（または複数）の短時間ブレーキ係合により振動をダンピングすることにある。この場合、各ブレーキ係合は振動の周期より短い。さらに、振動のダンピングにより、駆動系構成要素の機械荷重が本質的に低減される。

この場合、重要な点は、ブレーキ係合を、時間的に、振動がダンピングされ且つさらにほとんど励振されないように与えることである。したがって、ブレーキ係合を振動の位相位置に同調可能にするために、少なくとも振動の位相位置が決定されることが好ましい。

車輪速度が回転速度センサにより測定され、例えば振幅または位相位置のようなそれぞれの希望振動パラメータがこれから決定されることが好ましい。振動の位相位置は、例えば振動の周期ないし振動周波数を考慮して、振動の最後の反転点または０点通過の発生からの経過時間から決定可能である。

位相位置のほかに、例えば振動の振幅のような少なくとも１つの他の振動パラメータもまた決定されることが好ましい。振動振幅を考慮して、ブレーキ係合の強さおよび時間を、振動のそれぞれの強さに適合可能である。したがって、小さい振動は小さいブレーキ圧力変化により、また大きい振動はより大きいブレーキ圧力変化により抑制可能である。

振動をダンピングするために、複数のブレーキ係合が短時間ずつ相前後して実行されることが好ましい。ブレーキ係合は最も早くても振動の２回目の周期ごとに実行されることが好ましく、その理由は、前のブレーキ係合の効果が現われるのを待機し且つ次のブレーキ係合に対して場合により変化される振動パラメータを新たに決定するために、常に少なくとも１つの周期が必要とされるからである。

本発明の好ましい実施形態により、少なくとも１つの振動パラメータ、特に振動の位相位置、振幅または周期が測定技術により決定される。ダンピング・アルゴリズムが記憶されている制御装置は、１つないし複数の決定パラメータの関数として、例えばダンピング・パルスのようなダンピング信号を発生し、ダンピング信号はブレーキ装置に伝送される。ブレーキ装置は調節要求を対応のブレーキ係合に変換する。

ブレーキ装置の操作において、制御装置の調節要求をブレーキ圧力変化に変換するために、ブレーキ装置がある応答時間を必要とすることが特に考慮されなければならない。この遅れは、既知の油圧ブレーキ装置において、特に油圧ポンプの起動およびブレーキ液のブレーキへの充填に基づくものである。したがって、ダンピング信号は、ブレーキがそのダンピング作用を発揮する時点よりも所定の時間だけ前に出力されなければならない。この先行時間は装置の関数としてそれに対応して考慮されるべきである。

本発明によるブレーキ係合は各車輪に対して車輪ごとに実行されることが好ましい。特にエンジンと結合された２つの駆動車輪の冒頭記載の振動において発生することがあるように、複数の車輪が同位相で振動している場合、２つの駆動車輪においてブレーキ係合が同期して実行されることが好ましい。この場合、制御装置は、右側および左側の駆動車輪のブレーキ装置にダンピング信号を同時に出力する。

本発明による車両車輪における車輪振動ダンピング装置は、車輪振動の少なくとも１つの振動パラメータを測定するためのセンサ装置と、測定変数（例えば、振動の位相位置、振幅および／または周期）の関数として、ブレーキ装置がそれにより操作されるダンピング信号を発生するダンピング・アルゴリズムが記憶されている制御装置と、少なくとも１つの振動車輪における車輪ブレーキにより対応ブレーキ係合を実行するブレーキ装置とを含む。

本発明によるダンピング装置は、例えば走行動特性制御装置（例えば、ＥＳＰまたはＡＳＲ）の油圧装置のような車両内の既存のブレーキ装置を利用することが好ましい。
さらに、本発明によるダンピング装置は、上記の方法ステップが実行可能なように構成されていることが好ましい。

図１は、車輪振動をダンピングするためのダンピング装置を有する車両１の概略図を示す。ダンピング装置は、本質的に、ダンピング・アルゴリズムが記憶されている制御装置（μＣ）９と、駆動車輪２ａ、２ｂにおける振動変数を測定するためのセンサ装置８（車輪センサ８ａ、８ｂ）と、車輪振動がそのブレーキ係合によりダンピング可能ないし排除可能なブレーキ装置３、１０（車輪ブレーキ３ａ、３ｂ；油圧装置１０）とを含む。

最新の車両においては、駆動系４、５、７（側軸４；駆動軸５；差動歯車装置７）は、車輪２ａ、２ｂと共に、しばしばエンジン６が関与して、車輪２ａ、２ｂに固有振動を引き起こす振動しやすい系を形成する。即ち、車輪２ａ、２ｂの車輪速度（回転速度）は一定ではなく、図２の上側に示されているように平均値ＭＷの周りに振動する。ここで、車輪速度の振動が符号Ｓで表わされている。このような振動は特に乗り心地を害し、さらに、機械駆動系の構成要素、特に側軸４、差動歯車装置７および駆動軸５に対して過大な荷重を与える。

車輪振動をダンピングするために、はじめに振動Ｓの振動周波数ないし周期Ｔ、振幅Ａおよび／または位相位置ψが決定される。次に、制御装置９は振動パラメータの関数としてダンピング・パルスＤを発生し、これをブレーキ装置３、１０に出力する。ダンピング・パルスＤ（図２参照）は、最終的にブレーキ装置３、１０により対応のブレーキ圧力ｐの上昇に変換される。ダンピング・パルスＤは、時間および大きさに関して、希望ダンピング作用が発生するように決定される。

振動パラメータψ、Ａ、Ｔを決定するために、ダンピング装置は、車輪速度ないし回転速度ｎを車輪ごとに決定可能な回転速度（車輪）センサ８ａ、８ｂを含む。センサ信号は制御装置９に供給され、制御装置９は希望の振動パラメータを決定する。

車輪振動の周波数ないし周期Ｔは、例えば振動Ｓの相前後する極値または０点通過の時間差から決定可能である。
振動Ｓの位相位置ψは、周期Ｔを考慮して、例えば最後の反転点または最後の０点通過の発生からの経過時間から決定可能である。

ここで、これらの振動パラメータを知ることにより、ブレーキ係合は、車輪ブレーキ３ａまたは３ｂにより、時間および大きさに関して、希望のダンピング作用（図２のブレーキ圧力ｐ参照）が達成されるように実行可能である。図２からわかるように、ブレーキ圧力ｐは、本質的に車輪振動ないし振動Ｓが平均値ＭＷの上方に存在する時間枠の範囲内において（即ち、車輪振動の正の半波内において）その作用を与える。

ブレーキ装置３、１０の最終的な応答時間のために、ダンピング・パルスＤは、ブレーキ作用が開始される時点の所定の時間Δｔだけ前にブレーキ装置３、１０に伝送される。
ダンピング信号は、基本的に、各車輪２ａ、２ｂに対して相互に独立に出力され、したがって、車輪２ａ、２ｂは車輪ごとにダンピングされる。特に車輪振動により駆動軸５およびエンジン６に対して発生する車輪２ａ、２ｂの同位相振動においては、ダンピング・パルスＤは、左および右前駆動車輪２ａ、２ｂに対して同時に出力され、したがって車輪２ａ、２ｂが同期してダンピングされる。これにより、非同期ダンピングに比較してダンピング作用が改善される。

全輪駆動車両の場合、この方法は、それに対応して、第２の駆動車軸において同様に使用可能である。
ダンピング手順は所定の振動周波数範囲内においてのみ実行されることが好ましい。

例えば、ＡＳＲまたはＥＳＰのような走行動特性制御装置の制御係合においては、ダンピング・パルスＤは、走行動特性制御装置から出力される目標ブレーキ・トルクに重ね合わされることが好ましく、これにより、車輪ないし車両安定化装置の機能が保持され且つさらに好ましくない車輪振動Ｓが除去される。

駆動車輪における車輪振動のダンピング装置を有する車両の概略図である。 車輪振動のダンピングにおいて重要な種々の信号線図である。

符号の説明

１ 車両
２ 駆動車輪
３ 車輪ブレーキ
４ 側軸
５ 駆動軸
６ エンジン
７ 差動歯車装置
８ 車輪センサ
９ 制御装置
１０ 油圧装置
Ｓ 振動
ＭＷ 平均値
Ｄ ダンピング・パルス
ｐ 車輪ブレーキ圧力
Ｔ 周期
Ａ 振幅
ψ 位相角
Δｔ 遅れ時間

Claims (10)

1. 振動（Ｓ）をダンピングするために、少なくとも１つの車輪（２）に対して振動（Ｓ）を表わす変数（ψ、Ａ、Ｔ）が決定され、且つ決定された変数（ψ、Ａ、Ｔ）の関数として車輪（２）の車輪ブレーキ（３）が操作されることを特徴とする車両（１）の車輪（２）の車輪振動ダンピング方法。
2. 少なくとも振動（Ｓ）の位相位置（ψ）が決定され、車輪ブレーキ（３）が位相位置（ψ）の関数として操作されることを特徴とする請求項１に記載の車輪振動ダンピング方法。
3. 振動（Ｓ）の振幅（Ａ）が決定され、車輪ブレーキ（３）が振幅（Ａ）の関数として操作されることを特徴とする請求項１または２に記載の車輪振動ダンピング方法。
4. 振動（Ｓ）の周波数ないし周期（Ｔ）が決定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車輪振動ダンピング方法。
5. 車輪ブレーキ（３）が複数回相前後して操作され、車輪ブレーキ（３）は、振動（Ｓ）の２回目またはｎ回目の周期（Ｔ）ごとにのみ操作されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車輪振動ダンピング方法。
6. 振動変数（ψ、Ａ、Ｔ）が測定され、ダンピング・アルゴリズムが記憶されている制御装置（９）が、振動変数（ψ、Ａ、Ｔ）の関数としてダンピング信号（Ｄ）を発生し且つダンピング信号（Ｄ）をブレーキ装置（１０、３）に伝送し、且つ少なくとも１つの所定の車輪（２）においてダンピング信号（Ｄ）の関数としてブレーキ係合が実行されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車輪振動ダンピング方法。
7. 前記ブレーキ係合が、車輪ごとに行われることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の車輪振動ダンピング方法。
8. 複数の車輪（２ａ、２ｂ）が同位相で振動しているとき、これらの車輪（２ａ、２ｂ）において、ブレーキ係合が、同期して実行されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の車輪振動ダンピング方法。
9. 前記ブレーキ係合が実行されるべき時間よりも所定の時間だけ前に、ダンピング信号（Ｄ）がブレーキ装置（１０、３）に伝送されることを特徴とする請求項６に記載の車輪振動ダンピング方法。
10. 振動（Ｓ）を表わす変数（ψ、Ａ、Ｔ）を測定するためのセンサ装置（８、９）と、
    測定された変数（ψ、Ａ、Ｔ）の関数として、ダンピング信号（Ｄ）を発生するためのダンピング・アルゴリズムを有する制御装置（９）と、
    少なくとも１つの車輪（２）において、ダンピング信号（Ｄ）の関数としてブレーキ係合を実行するブレーキ装置（３、１０）と、
    を備えたことを特徴とする車両（１）の車輪（２）の車輪振動ダンピング装置。

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