JP2006168387A

JP2006168387A - 車両用サスペンションシステム

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Publication number: JP2006168387A
Application number: JP2004359373A
Authority: JP
Inventors: Toshio Onuma; 敏男大沼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】スタビライザ装置等のロール抑制装置を備えた車両用サスペンションシステムの実用性の向上を図る。
【解決手段】ロール抑制装置のアクチュエータの目標回転角θ^*を決定する際、操舵速度が大きく（Ｓ２２）、推定横加速度が大きく（Ｓ２３）、かつ、実横加速度と推定横加速度との偏差が大きい場合（Ｓ２４）に、実横Ｇと推定横Ｇとに基づいて目標回転角を決定する（Ｓ２６，２７，２８）。また、その場合であっても、実横Ｇと推定横Ｇとの符号が異なる場合や、実横Ｇが大きい場合、および短時間の間にステアリング操作の切り返しが行われている場合（Ｓ３０，３１）には、両横Ｇに基づく制御を禁止して、実横Ｇに基づく制御を実行する（Ｓ１９，２０，２１）。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両用サスペンションシステムに関し、詳しくは、車体のロールを抑制するためのロール抑制装置を備えたサスペンションシステムにおけるそのロール抑制装置の制御に関する。

ロール抑制装置を備えたサスペンションシステムの制御に関して、下記特許文献に記載の技術が存在する。下記特許文献１に記載の技術では、車両に発生する実際の横加速度である実横加速度（「実旋回状態量」の一種であり、以下、「実横Ｇ」と略す場合がある）を利用してロール抑制装置の制御値を決定しており、下記特許文献２〜４は、実横Ｇに加え、車両走行速度および操舵量に基づいて推定された推定横加速度（「推定旋回状態量」の一種であり、以下、「推定横Ｇ」と略す場合がある）を利用してロール制御装置の制御値を決定している。
特開平３−１２５６１６号公報特開平５−５０８１９号公報特開平５−１６６３３号公報特開平４−１６６４０８号公報

実横Ｇは、実際の車両の挙動状態を示すものであるため、車体のロールを抑制するための制御は、横Ｇに基づいて行うことが理に適っており、その点で、上記特許文献１に記載の技術は妥当な制御が行われる。しかし、車両旋回初期における制御遅れ，ステアリング操作部材の切り戻し時の揺れ戻し，旋回時の車両の過大なスリップ等、実旋回状態量にのみ基づく制御では、十分にロールを制御できない場合があり、特許文献２〜４に記載の技術では、そのことに鑑みて、実横Ｇのみならず推定横Ｇに基づく制御を行っている。それらの特許文献に記載の技術では、実横Ｇ，推定横Ｇのそれぞれのゲインを変更している。ところが、それらゲインの変更を伴った制御でも、実際の車両走行における種々の局面の車両の挙動をシミュレートすることは困難であり、また、可及的に完全に近い状態でシミュレートすべく、多くのパラメータを用いて複雑な演算処理を行う場合には、制御値決定の処理が煩雑となり、制御装置の負担が大きくなってしまう。ここに述べた問題は、上記特許文献に記載の技術を始めとする従来の技術の抱える問題の一例であるが、従来の技術は、改善の余地を残すものとなっており、種々の改善を施すことにより、車両用サスペンションシステムの実用性を向上させることが可能であると考える。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、ロール抑制装置を備える車両用サスペンションシステムの実用性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用サスペンションシステムは、ロール抑制装置の制御にあたって、推定旋回状態量と実旋回状態量との偏差である旋回状態量偏差と実旋回状態量とに基づく制御と、実旋回状態量に基づく制御とを、設定条件を満たすか否かによって切り換えて実行することを特徴とする。

本発明のサスペンションシステムは、例えば、実旋回状態量に基づく制御では制御遅れ等が発生するような場合に、推定旋回状態量を加味した制御を行うことができるため、効果的に車体のロールを抑制することが可能であるという利点を有する。また、実旋回状態量と推定旋回状態量との両者に基づく制御と、実旋回状態量に基づく制御との切換という簡便な手法を採用するため、制御自体が簡便であるという利点を有する。それらの利点により、本発明の車両用サスペンションシステムは、実用性の高いサスペンションシステムとなる。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に、（４）項ないし（６）項を合わせたものが請求項３に、（７）項が請求項４に、（８）項が請求項５に、（９）項が請求項６に、（１０）項が請求項７に、それぞれ相当する。

（１）アクチュエータを有してそのアクチュエータの作動によって車体のロールを抑制するロール抑制装置と、
(a)実際の車両の旋回状態を指標する実旋回状態量と、操舵量と車両走行速度とに依拠して推定される車両の旋回状態を指標する推定旋回状態量とに基づいて、前記アクチュエータの制御目標値を決定する制御目標値決定部と、(b)その制御目標値決定部によって決定された制御目標値に基づいて前記アクチュエータを制御作動させる作動制御部とを有する制御装置と
を備えたサスペンションシステムであって、
前記制御目標値決定部が、設定条件を満たす場合に、推定旋回状態量と実旋回状態量との偏差である旋回状態量偏差と実旋回状態量とに基づいて前記アクチュエータの制御目標値を決定する両旋回状態量依拠決定を行い、前記設定条件を満たさない場合に、推定旋回状態量と実旋回状態量との偏差に基づかず実旋回状態量に基づいて前記アクチュエータの制御目標値を決定する実旋回状態量依拠決定を行うことを特徴とする車両用サスペンションシステム。

本項に記載のサスペンションシステムは、実旋回状態量と推定旋回状態量との両者に基づく制御と、実旋回状態量に基づく制御とを、切り換えるようにされている。切り換えという簡便な手法により、２つの制御を選択的に行うことができるため、制御自体が簡便なものとなる。また、設定条件として、例えば、制御の遅れ等、実旋回状態に基づく制御では効果的なロール抑制ができない条件を設定すれば、その条件を満たす場合に、推定旋回状態量を加味した制御を行うことができるため、効果的なロール抑制制御を実行することが可能となる。以上のような利点から、本項の態様によれば、実用性の高い車両用サスペンションシステムが実現される。

本項の態様において、サスペンションシステムが備える「ロール抑制装置」は、その構成が特に限定されるものではなく、すでに公知の構成のロール抑制装置を広く採用することが可能である。詳しく言えば、アクチュエータの作動によって車体のロール量（ロール角），ロール速度等を抑制することが可能な装置であればよいのである。具体的には例えば、車輪保持部材と車体に設けられたマウント部とに連結されて車輪と車体との相対移動に伴って伸縮する懸架シリンダ（例えば、ショックアブソーバのようなもの）を有し、その懸架シリンダの発生させる減衰力をアクチュエータによって変更することでロール速度を制御するような構成のロール抑制装置であってもよく、また、アクチュエータによって積極的に懸架シリンダを伸縮させることにより、車輪と車体間の距離を能動的に変化させてロール量を制御するような構成のロール抑制装置であってもよい。さらに、車輪車体間距離を能動的に変化させる構成の装置として、後に説明するように、スタビライザバーを有し、アクチュエータによってそのスタビライザバーの弾性力を変化させるような構成のロール抑制装置を採用することも可能である。また、「アクチュエータ」は、空気圧，油圧等の液圧によって作動するものであってもよく、電磁式モータ、ソレノイド等の電磁力によって作動するものであってもよい。

本項の態様における「制御装置」は、コンピュータを主体とするものを採用することができ、「制御目標値決定部」によって決定された制御目標値に基づいてアクチュエータの作動を制御する「作動制御部」は、フィードバック制御，フィードフォワード制御を始めとした任意の形態の制御を行うものとすることが可能である。また、本項の態様における「旋回状態量」は、実質的に旋回状態を表す量であればよく、特に限定されるものではない。例えば、上述した横Ｇを始めとして、車両のヨーレート、車両のスリップ角、車両に作用するコーナリングフォース，横力等、種々のものを採用することが可能である。また、推定旋回状態量の基礎となる「操舵量」は、例えば、ステアリングホイール等のステアリング操作部材の操作量であってもよく、また、転舵装置が備える転舵ロッドの移動量等である転舵量であってもよい。推定旋回状態量は、例えば、車両走行速度と操舵量とをパラメータとするマップを作成し、そのマップを参照することによって推定することもでき、また、車両走行速度と操舵量とをパラメータとする計算式を設定し、その計算式に従って演算することによって推定することも可能である。

本項の態様における制御目標値決定部が両旋回状態量依拠決定を実行するための条件である「設定条件」は、特に限定されるものではないが、実旋回状態量のみならず推定旋回状態量にも基づいて制御目標値を決定することが好ましい条件であり、つまり、実旋回状態量依拠決定では、効果的なロールの抑制ができない状態となる条件である。換言すれば、その設定条件は、両旋回状態量依拠決定許容条件と考えることのできる条件である。具体的には、例えば、後に説明するように、車両走行速度が大きいこと，操舵速度が大きいこと、実旋回状態量と比較して推定旋回状態量がある程度大きいことといった条件であり、実旋回状態量に基づく制御では制御遅れが発生するような条件とすることが可能である。なお、設定条件を複数の条件で構成し、それら複数の条件のすべてを満たす場合に、設定条件を満たすとして、両旋回状態量依拠決定を実行するような態様とすることが可能である。「両旋回状態量依拠決定」の具体的態様も、特に限定されるものではない。好ましい具体的手法については、以下の項において説明する。

（２）前記両旋回状態量依拠決定が、設定された係数を旋回状態量偏差に乗じ、その乗じたものと実旋回状態量との和に基づいて前記アクチュエータの制御目標値を決定するものである(1)項に記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、「両旋回状態量依拠決定」の好ましい一具体的手法に関する態様である。本項の態様の手法によれば、容易に、推定旋回状態量を加味した制御を実行することが可能である。本項の態様における係数は、定数として設定されるものであってもよく、また、車両走行速度，操舵速度，操舵量，実旋回状態量，推定旋回状態量等の１以上のものをパラメータとする変数として設定されるものであってもよい。定数とすれば、簡便に、制御目標値を決定することが可能であり、また、変数とすれば、よりきめ細かな制御が可能となる。

（３）前記係数の値の範囲が、０を超え１以下とされた(2)項に記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様によれば、両旋回状態量依拠決定において、実旋回状態量と推定旋回状態量との中間的な値に基づいて制御目標値が決定されることになり、効果的なロール抑制に対して適切な範囲で制御目標値が決定されることになる。例えば、係数を定数として１に設定すれば、制御目標値決定部は、推定旋回状態量に基づく制御目標値の決定と、実旋回状態量に基づく制御目標値の決定とを選択的に行うことになり、その場合には、特に簡便に制御目標値が決定されることになる。

（４）前記設定条件が、操舵速度が設定された閾値以上であるという条件を含む(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。

（５）前記設定条件が、旋回状態量偏差が設定された閾値以上であるという条件を含む(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。

（６）前記設定条件が、推定旋回状態量が設定された閾値以上であるという条件を含む(1)項ないし(5)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。

上記３つの項に記載の態様は、両旋回状態量依拠決定を行う条件である設定条件を具体的なものに限定した態様である。上記３つの条件は、いずれも、実旋回状態量に基づく制御では制御の遅れが発生し易い状態となる条件であり、上記３つの条件の少なくとも１つを設定条件に設定すれば、効果的にロール抑制が行われる。なお、上記３つの条件のうちの１つを満たすことを設定条件とすることも可能であり、２つ以上の条件を満たすことを設定条件とすることも可能である。

（７）前記制御目標値決定部が、前記設定条件を満たす状態であっても、設定された禁止条件を満たす場合には、上記両旋回状態量依拠決定を行わないものとされた(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、制御目標値決定部が、例えば、両旋回状態量依拠制御の利点を犠牲にしてまで実旋回状態量依拠決定を行うべき場合、あえて両旋回状態量依拠決定を行う必要のない場合等に、両旋回状態量依拠決定を行わず、実旋回状態量依拠決定を行う態様である。所定の場合に両旋回状態量依拠決定に代えて実旋回状態量依拠決定を行うことで、より効果的なロール抑制制御が可能となる。なお、「禁止条件」は１つに限定されるものではなく、複数の禁止条件を採用し、それら複数の禁止条件のうち、いずれかの条件を満たす場合に、両旋回状態量依拠決定を行わないようにしてもよい。

（８）前記禁止条件が、実旋回状態量と推定旋回状態量との符号が異なることである(7)項に記載の車両用サスペンション装置。

（９）前記禁止条件が、実旋回状態量が設定された閾値以上であることである(7)項または(8)項に記載の車両用サスペンション装置。

（１０）前記禁止条件が、操舵操作を開始した後設定された時間内に逆方向の操舵操作が開始されることである(7)項ないし(9)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。

上記３つの項に記載の態様は、それぞれ、禁止条件を具体的に限定した態様である。実旋回状態量と推定旋回状態量との符号が異なる場合（例えば、左方向の実横Ｇが発生しているものの、右方向に横Ｇが推定されるような場合である）、特に、それらの旋回状態量がある程度の大きさとなっている場合は、推定旋回状態量を加味して制御目標値を決定すれば、制御目標値が急変する虞がある。また、実旋回状態量がある程度大きくなった場合は、例えば、車両の旋回初期の段階から脱した場合であり、そのような場合はステアリング操作の手ごたえ等への影響がすくないため、実旋回状態量に基づく制御に早めに切り換えることで、その後の旋回状態量の増加した時点での制御の切り換えに比べて、切り換えによる制御の急変の悪影響を少なくすることが可能となる。さらにまた、スラローム走行，緊急回避等においては、短い時間の間にステアリング操作の切り返しが行われるが、その場合には、一瞬大きな操舵量の変動が発生する。そのような場合に、推定旋回状態量を加味した制御では、必要以上のロール抑制制御がなされて、車両の挙動が不安定になる。上記３つの条件は、それらを考慮した禁止条件である。それら３つの条件のいずれかを禁止条件とすれば、円滑なロール抑制制御が可能となる。

（１１）前記ロール抑制装置が、
両端部の各々が左右の車輪保持部材の各々に連結されるスタビライザバーを備え、前記アクチュエータがそのスタビライザバーの弾性力を変化させるように構成されたスタビライザ装置を含んで構成された(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。

本項の態様におけるスタビライザ装置は、いわゆるアクティブスタビライザとよぶことのできる装置であり、バウンシング，ピッチング等の制御とは別に車体のロール制御を行い得るため、本項の態様のサスペンションシステムは効果的なロール抑制制御が可能となる。本項の態様において採用するスタビライザ装置は、その構成が特に限定されるものではない。例えば、スタビライザバーの一方の端部とサスペンションロアアーム等の車輪保持部材との間に、アクチュエータとしてのシリンダ装置を介在させ、そのシリンダ装置を伸縮させることによってスタビライザバーの弾性力を変化させるような構成のものを採用することが可能である。また、スタビライザバーを中央部で分割して、１対のスタビライザバーとし、アクチュエータによってそれら１対のスタビライザバーを相対回転させることによってスタビライザバー全体の弾性力を変化させるような構成のものを採用することも可能である。

以下、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

図１に、実施例の車両用サスペンションシステム１０を概念的に示す。本車両用サスペンションシステム１０は、車両の前輪側、後輪側の各々に配設され、それぞれがロール抑制装置として機能する２つのスタビライザ装置１４を含んで構成されている。スタビライザ装置１４はそれぞれ、両端部において左右の車輪１６を保持する車輪保持部材（図２参照）に連結されたスタビライザバー２０を備えている。そのスタビライザバー２０は、中央部で分割されており、一対のスタビライザバー、すなわち右スタビライザバー２２と左スタビライザバー２４とを含む構成のものとされている。それら一対のスタビライザバー２２，２４がアクチュエータ３０を介して相対回転可能に接続されており、大まかに言えば、スタビライザ装置１４は、アクチュエータ３０が、左右のスタビライザバー２２，２４を相対回転させることによって（図の矢印を参照のこと）、スタビライザバー２０全体の弾性力を変化させて車体のロール抑制を行う。

図２には、一方のスタビライザ装置１４の車幅方向の中央から一方側の車輪１６にかけての部分が概略的に示されている。本車両用サスペンションシステム１０は、それぞれが４つの車輪１６の各々に対して設けられた４つの独立懸架式のサスペンション装置３８を含んで構成されている。このサスペンション装置３８は、一般によく知られたダブルウィシュボーン式のものであり、一端部が車体に回動可能に連結され、他端部が車輪１６に連結された車輪保持部材としてのアッパアーム４２およびロアアーム４４を備えている。それらアッパアーム４２およびロアアーム４４は、車輪１６と車体との接近離間（相対的な上下動の意味）に伴い、上記一端部（車体側）を中心に回動させられ、上記他端部（車輪側）が車体に対して上下させられる。また、サスペンション装置３８は、ショックアブソーバ４６と、サスペンションスプリング４８（本装置では「エアばね」である）とを備えている。それらショックアブソーバ４６およびスプリング４８は、それぞれが、車体側の部材と車輪側の部材とに連結されている。このような構造から、サスペンション装置３８は、車輪１６と車体とを弾性的に相互支持するとともに、それらの接近離間に伴う振動に対する減衰力を発生させる機能を果たすものとなっている。

スタビライザ装置１４は、先に説明した一対のスタビライザバーである右スタビライザバー２２と左スタビライザバー２４とを備える（図２には、右スタビライザバー２２および左スタビライザバー２４の一方が示されている）。各スタビライザバー２２，２４は、それぞれ、略車幅方向に延びるトーションバー部６０と、トーションバー部６０と一体化されてそれと交差して概ね車両前方あるいは後方に延びるアーム部６２とに区分することができる。各スタビライザバー２２，２４のトーションバー部６０は、アーム部６２に近い箇所において、車体の一部であるスタビライザ装置配設部６４に固定的に設けられた支持部材６６によって回転可能に支持され、互いに同軸に配置されている。それらトーションバー部６０の端部（車幅方向における中央側の端部）の間には、上述のアクチュエータ３０が配設されており、後に詳しく説明するが、各トーションバー部６０の端部は、それぞれ、そのアクチュエータ３０に接続されている。一方、アーム部６２の端部（トーションバー部６０側とは反対側の端部）は、上述のロアアーム４４に設けられたスタビライザバー連結部６８に、それと相対回転可能に連結されている。

アクチュエータ３０は、図３に模式的に示すように、電動モータ７０と、電動モータ７０の回転を減速する減速機構７２とを含んで構成されている。これら電動モータ７０および減速機構７２は、アクチュエータ３０のハウジング７４内に設けられている。ハウジング７４は、ハウジング保持部材７６によって、回転可能かつ軸方向（略車幅方向）に移動不能にスタビライザ装置配設部６４に保持されている。図２から解るように、ハウジング７４の両端部の各々には、２つの出力軸８０，８２の各々延び出すように配設されている。それら出力軸８０，８２のハウジング７４から延び出した側の端部が、それぞれ、各スタビライザバー２２，２４の端部と、セレーション嵌合によって相対回転不能に接続されている。また、図３から解るように、一方の出力軸８０は、ハウジング７４の端部に固定されており、また、他方の出力軸８２は、ハウジング７４内に延び入る状態で配設されるとともに、ハウジング７４に対して回転可能かつ軸方向に移動不能に支持されている。その出力軸８２のハウジング７４内に存在する一方の端部が、後に詳しく説明するように、減速装置７２に接続されている。

電動モータ７０は、ハウジング７４の内周壁に沿って一円周上に固定して配置された複数のステータコイル８４と、ハウジング７４に回転可能に保持された中空状のモータ軸８６と、モータ軸８６の外周においてステータコイル８４と向きあうようにして一円周上に固定して配設された永久磁石８８とを含んで構成されている。電動モータ７０は、ステータコイル８４がステータとして機能し、永久磁石８８がロータとして機能するＤＣブラシレスモータとされている。

減速機構７２は、波動発生器（ウェーブジェネレータ）９０，フレキシブルギヤ（フレクスプライン）９２およびリングギヤ（サーキュラスプライン）９４を備え、ハーモニックギヤ機構（ハーモニックドライブ機構（登録商標），ストレイン・ウェーブ・ギヤリング機構等とも呼ばれる）として構成されている。波動発生器９０は、楕円状カムの外周にボール・ベアリングが嵌められたものであり、モータ軸８６の一端部の外周に固定されている。フレキシブルギヤ９２は、周壁部が弾性変形可能なカップ形状をなすものとされており、周壁部の開口側の外周に複数の歯が形成されている。このフレキシブルギヤ９２は、先に説明した出力軸８２に支持されている。詳しく言えば、出力軸８２は、モータ軸８６を貫通しており、それから延び出す端部にフレキシブルギヤ９２の底部が固着されることで、フレキシブルギヤ９２と出力軸８２とが接続されているのである。リングギヤ９４は、概してリング状をなし、その内周に複数（フレキシブルギヤの歯数よりやや多い数、例えば２つ多い数）の歯が形成されており、ハウジング７４に固定されている。フレキシブルギヤ９２は、その周壁部が波動発生器９０に外嵌して楕円状に弾性変形させられ、楕円の長軸方向に位置する２箇所においてリングギヤ９４と噛合し、他の箇所では噛合しない状態とされている。波動発生器９０が１回転（３６０度）すると、フレキシブルギヤ９２とリングギヤ９４とが、それらの歯数の差分だけ相対回転させられる。ハーモニックギヤ機構はその構成が公知のものであることから、本減速機構７２の詳細な図示は省略し、説明は簡単なものに留める。

以上の構成から、電動モータ７０が回転させられる場合、つまり、アクチュエータ３０が作動する場合に、右スタビライザバー２２と左スタビライザバー２４との各トーションバー部６０が相対回転させられ、右スタビライザバー２２と左スタビライザバー２４とによって構成されて１つのスタビライザバーと観念できるスタビライザバー２０が、捩じられることになるのである。このねじりにより生じる力は、左右の各々の車輪１６と車体とを接近あるいは離間させる力として作用することになる。つまり、本スタビライザ装置１４では、アクチュエータ３０の作動によって、スタビライザバー２０の弾性力，すなわち，剛性を変化させるような構成の装置とされているのである。

なお、アクチュエータ３０には、ハウジング７４内に、モータ軸８６の回転角度、すなわち、電動モータ７０の回転角度を検出するためのモータ回転角センサ１００が設けられている。モータ回転角センサ１００は、本アクチュエータ３０ではエンコーダを主体とするものであり、それによる検出値は、電動モータ７０の通電相の切換に利用されるとともに、左右のスタビライザバー２２，２４の相対回転角度（相対回転位置）を指標するものとして、アクチュエータ３０の制御、つまり、スタビライザ装置１４によるロール抑制制御に利用される。

本車両用サスペンションシステムは、図１に示すように、スタビライザ装置１４、詳しくは、それのアクチュエータ３０を制御する制御装置であるスタビライザ電子制御ユニット（スタビライザＥＣＵ）１１０（以下、単に「ＥＣＵ１１０」という場合がある）を備えている。そのＥＣＵ１１０は、図４に示すように、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータ１１２を主体として構成されており、ＥＣＵ１１０には、上記モータ回転角センサ１００とともに、操舵量としてのステアリング操作部材の操作量であるステアリングホイールの操作角を検出するための操作角センサ１２０，車両走行速度（以下、「車速」と略す場合がある）を検出するための車速センサ１２２，車体に実際に発生する横加速度である実横加速度を検出する横Ｇセンサ１２４が接続されている（図１では、それぞれ「θ」，「δ」，「ｖ」，「Ｇ」と表されている）。また、ＥＣＵ１１０には、駆動回路１３０（図４参照）を介してアクチュエータ３０の電動モータ７０が接続されている。ＥＣＵ１１０のコンピュータ１１２のＲＯＭには、ロール抑制プログラム等のプログラムおよび各種データ等が記憶されている。

ＥＣＵ１１０は、機能的には、図４に機能ブロックを示すように、操作角センサ１２０と車速センサ１２２との検出結果に基づいて横加速度などの旋回状態量を推定する旋回状態量推定部１４０と、それによって推定された推定横Ｇと横Ｇセンサ１２４によって検出された実横Ｇとに基づいてアクチュエータ３０の制御目標値を決定する制御目標値決定部１４２と、後で詳細に説明する設定条件が満たされている場合に、旋回状態量偏差としての横加速度偏差（以下、「横Ｇ偏差」と略する場合がある）と実横Ｇとに基づいて制御目標値を決定する両横加速度依拠決定（両旋回状態量依拠決定の一種であり、以下、「両横Ｇ依拠決定」と略する場合がある）を許容する設定条件（許容条件）判定部１４４と、上記設定条件が満たされている場合であっても、予め設定された禁止条件を満たす場合には両横Ｇ依拠決定を禁止して、実横Ｇにのみ基づいて制御目標値を決定する実横加速度依拠決定（実旋回状態量依拠決定の一種であり、以下、「実横Ｇ依拠決定」という場合がある）を行うように判断する禁止条件判定部１４６と、制御目標値決定部１４２において決定された制御目標値に基づいてアクチュエータ３０の作動を制御する作動制御部１４８とを備える。本システムにおいては、設定条件と禁止条件とに基づいて、両横Ｇ依拠決定による制御と、実横Ｇ依拠決定による制御とを切り換えるようにされているのである。

以上のように構成される車両用サスペンションシステム１０では、ロール抑制制御、つまり、スタビライザ装置１４のアクチュエータ３０の作動によって車両旋回時における車体のロールモーメントに対抗するモーメントを発生させ、車体のロールをアクティブに抑制する制御が実行される。詳しくは、実横Ｇに基づいて、あるいは、推定横Ｇと実横Ｇとに基づいて、アクチュエータ３０を制御する制御目標値を決定するための制御用の横加速度である制御横加速度（以下、「制御横Ｇ」という場合がある）が演算され、その制御横Ｇに基づいて車体のロールを抑制するに必要な制御目標値として、スタビライザバー２０の捩り角度、すなわち、左右スタビライザバー２２，２４の相対回転角度に相当する電動モータ７０の目標回転角が決定される。そして電動モータ７０の実際の回転角である実回転角と目標回転角との偏差に基づくフィードバック制御が行われ、その偏差を解消するように電動モータ７０へ電流が供給されるのである。

なお、上記ロール抑制制御が実行されない間は、電動モータ７０には電流が供給されず、アクチュエータ３０は、スタビライザバー２０からの回転モーメント（車輪１６側からの入力）により、電動モータ７０の回転角が設定された角度（スタビライザバー２０が捩じられていない状態に相当する角度）となる中立位置へ復帰することを許容される。ただし、アクチュエータ３０の内部摩擦、電動モータ７０のコギングトルク，逆起電力等の影響で中立位置へ復帰しないこともある。

本車両用サスペンションシステム１０において、ＥＣＵ１１０は、コンピュータ１１２がロール抑制プログラムを極短い時間間隔をおいて繰り返し実行することで、スタビライザ装置１４を適切に作動させ、車体のロールを抑制する。以下、本スタビライザ装置１４による車体のロール抑制制御を、図５に示すロール抑制プログラムのフローチャートに沿って説明する。なお、本サスペンションシステム１０では、２つのスタビライザ装置１４が設けられているが、それらは同様に制御されるため、説明を単純化させるため、一方のスタビライザ装置１４の説明をすることで、システム全体における制御の説明に代えることとする。

まず、ステップＳ１（以下単に「Ｓ１」と称する。他のステップについても同じ）において、車体のロールを抑制するために必要な左右のスタビライザバー２４，２６の相対回転角度、すなわちアクチュエータ３０の制御目標値たる電動モータ７０の目標回転角θ^*が決定される。この決定は、目標回転角決定ルーチンにおいて行われるが、そのルーチンによる目標回転角θ^*の具体的な手法は、後に詳しく説明する。次にＳ２において、今回ロール抑制制御を行うべきか否かが判断される。具体的には、操舵されていない場合、つまり、ステアリングホイールの操作角δが一定期間略中立位置にある場合、または、車速ｖが予め設定された設定速度より小さい場合には、車体のロールが小さく、ロールの抑制を行う必要がないので、Ｓ２の判定がＮＯとなり、Ｓ３に進んでロールの抑制を行わない非ロール抑制制御が実行される。非ロール抑制制御が実行される場合には、アクチュエータ３０に電流が供給されず、先に説明したように、アクチュエータ３０は、左右スタビライザバー２２，２４からの回転モーメントによって中立位置へ復帰することを許容される状態となる。以上で本プログラムの１回の実行が終了する。

それに対して、Ｓ２においてロールの抑制を行うべきであると判断されれば、Ｓ４に進んで、モータ回転角センサ１００の検出値に基づいて現在の電動モータ７０の回転角である実回転角θが取得される。次にＳ５において、ロール抑制制御が実行される。具体的には、先に説明したように、目標回転角θ^*と実回転角θとの偏差に基づくフィードバック制御が実行され、その偏差を解消するような電流が供給される。以上で本プログラムの１回の実行が終了する。

次に、電動モータ７０の目標回転角θ^*の決定を行う目標回転角決定ルーチンを、図６に示すフローチャートに沿って説明する。このルーチンでは、まず、Ｓ１１において、車速センサ１２２の検出値に基づいて車速ｖが取得される。次に、Ｓ１２において、操舵量として、操作角センサ１２０の検出値に基づいてステアリングホイールの操作角δが取得される。続いてＳ１３において、実旋回状態量として、横Ｇセンサ１２４の検出値に基づいて実横加速度Ｇｒが取得される。次に、Ｓ１４において、車速ｖと操作角δとに基づいて推定旋回状態量としての推定横加速度Ｇｃが推定される。推定横加速度Ｇｃは、車速ｖと操作角δとをパラメータとするマップが予め記憶されており、そのマップを参照することにより推定される。なお、車速ｖと操作角δとをパラメータとする計算式が予め設定され、その計算式に従って演算することにより推定するようにしてもよい。次にＳ１５において、操作角δに基づいて操舵速度としての操作速度ｄδが算出される。

次にＳ１６において、操舵方向フラグＦが更新される。操舵方向フラグＦは、現在のステアリングホイールの回転位置が、中立位置に対して左右のいずれに位置しているかを示す値であり、例えば、右方向に回転している場合に１とし、左方向に回転している場合に２とすることができる。次にＳ１７において、カウンタＣの値が０であるか否かが判断される。カウンタＣは、後で詳細に説明するが、実横Ｇと横Ｇ偏差との両方に基づいて制御目標値としての目標回転角θ^*を決定する両横Ｇ依拠決定が行われる毎に１ずつ増加させられる値である。カウンタＣは、一定の値まで増加させられるか、または、実横Ｇにのみ基づいて目標回転角θ^*を決定する実横Ｇ依拠決定が行われるかすれば、０に戻される値である。換言すれば、Ｓ１７においては、前回のルーチンの実行において、両横Ｇ依拠決定と実横Ｇ依拠決定とのいずれが行われたかが判断されるのである。今回のルーチンの実行においては、カウンタＣが初期値０であると仮定すると、Ｓ１７の判定がＹＥＳとなりＳ１８に進む。

続くＳ１８において、第１禁止条件を満たしているか否かが判断される。本実施例では、第１禁止条件は、『推定横加速度Ｇｃの絶対値が設定横加速度Ｇｃ₀以上であり、かつ、実横加速度Ｇｒの絶対値が設定横加速度Ｇｒ₀以上であって、さらに、推定横加速度Ｇｃと実横加速度Ｇｒとが同じ符号ではない』という条件とされており、その条件を満たす場合に両横Ｇ依拠決定を禁止するようにされている。例えば、急激な操舵操作が行われた場合には、一時的に推定横加速度Ｇｃと実横加速度Ｇｒとの符号が一致しなくなる場合があるが、そのような場合であって推定横加速度Ｇｃと実横加速度Ｇｒとがある程度の大きさとなっているときにそれら両方の横Ｇに依拠した制御を行うと、目標回転角θ^*が急変して、違和感のある車両挙動を呈するおそれがある。本実施例においては、そのような急変による悪影響をなくすために、第１禁止条件が満たされる場合には、実横加速度Ｇｒにのみ基づいて制御が行われる。すなわち、Ｓ１９に進んで、制御横加速度Ｇ^*が実横加速度Ｇｒとされ、Ｓ２０に進んで、その制御横加速度Ｇ^*に基づいて目標回転角θ^*が決定される。次にＳ２１において、カウンタＣが初期値０に戻されて本ルーチンの１回の実行が終了する。なお、制御横加速度Ｇ^*は、ロール抑制制御を行うために設定される値であって、制御目標値としての電動モータ７０の目標回転角θ^*を決定する際に利用される値である。制御横加速度Ｇ^*の値に対応する目標回転角θ^*の値は、ＥＣＵ１１０が備えるコンピュータ１１２のＲＯＭにマップの形式で格納されており、目標回転角θ^*は、そのマップを参照して決定される。

一方、Ｓ１８において第１禁止条件が満たされていないと判断されれば、Ｓ２２以下において、さらに、両横Ｇ依拠決定を行うべきか否かが判断される。本実施例においては、実横Ｇに基づく制御では制御の遅れが発生しやすい状態となる条件が満たされる場合に両横Ｇ依拠決定を行うことが許容される。具体的には、Ｓ２２において、操作速度ｄδの絶対値が設定操作速度ｄδ₁以上であるか否かが判断される。次にＳ２３において、推定横加速度Ｇｃの絶対値が設定横加速度Ｇｃ₁以上であるか否かが判断される。次にＳ２４において推定横加速度Ｇｃと実横加速度Ｇｒとの偏差たる横Ｇ偏差の絶対値が設定横Ｇ偏差ΔＧ₁以上であるか否かが判断される。Ｓ２２ないしＳ２４に示される３つの条件のうちいずれかが満たされない場合、すなわち、操作速度ｄδ、推定横加速度Ｇｃまたは横Ｇ偏差の絶対値が比較的小さい場合には、横Ｇ偏差を加味しなくても大きな違いはないので、Ｓ１９に進んで実横Ｇ依拠決定が行われる。なお、本実施例においては、Ｓ２２ないしＳ２４の条件をすべて満たすことが設定条件とされ、その設定条件が満たされる場合にのみ両横Ｇ依拠決定が行われるようにされているが、３つのステップのうちのいずれか１つを満たすことを両横Ｇ依拠決定を行うための設定条件としてもよいし、いずれか２つを満たすことを設定条件としてもよい。

次にＳ２５において第２禁止条件が満たされているか否かが判断される。本実施例では、第２禁止条件は、『実横加速度Ｇｒの絶対値が設定横加速度Ｇｒ₂より大きい』という条件とされており、その条件を満たす場合に、両横Ｇ依拠決定を禁止して、実横加速度Ｇｒに基づく実横Ｇ依拠決定に切り換えるようにされている。上記第２禁止条件を満たす場合とは、例えば、車両の旋回初期の段階から脱した場合であり、そのような場合には、実横加速度Ｇｒに基づく制御を行っても、そして、それがたとえ両横Ｇの偏差が小さくないときであっても、ステアリング操作の手応え等への影響が少ないと考えることができる。また、実横加速度Ｇｒに基づく制御に早めに切り換えることで、その後の横加速度が増加した時点での制御の切換に比べて、切換による制御の急変の悪影響を少なくすることが可能となる。このような知見に基づいて、上記第２禁止条件が満たされている場合には、Ｓ１９ないしＳ２１に進んで、実横加速度Ｇｒに基づいて目標回転角θ^*が決定される。以上で本ルーチンの１回の実行が終了する。

それに対して第２禁止条件が満たされていない場合には、Ｓ２５の判定がＮＯとなり、Ｓ２６に進んで、制御横加速度Ｇ^*が、実横加速度Ｇｒと横Ｇ偏差に係数Ｋを乗じたものとの和とされる。ここで係数Ｋは、例えば、車両の走行状態などを示す値をパラメータとする変数として設定することができ、本実施例では、車速をパラメータとする変数とされている。なお、パラメータとして、上述の車速をはじめとして実横Ｇ，操舵速度，操舵量，推定横Ｇ等のうち１以上のものを選択してもよい。また、係数Ｋは適当な定数に設定してもよく、その場合には０から１の間の数に設定することが望ましい。次にＳ２７において、その制御横加速度Ｇ^*に基づいて目標回転角θ^*が決定され、Ｓ２８においてカウンタＣに１が加算される。以上で本ルーチンの１回の実行が終了する。

ここで、カウンタＣについてさらに説明する。上述のように、Ｓ１７において、カウンタＣが０であるか否かが判断されるが、直前のルーチンの実行において、両横Ｇ依拠決定が行われることにより目標回転角θ^*が決定された場合には、カウンタＣが１以上の数であるので、Ｓ１７の判定がＮＯとなる。その場合には、Ｓ３０に進んで、カウンタＣが設定値Ｃ₁以上であるか否かが判断される。

Ｓ３０において、カウンタＣが設定値Ｃ₁より小さいと判断された場合には、両横Ｇ依拠決定に基づく制御が行われ始めてから一定期間が経過しておらず、その場合には、Ｓ３１に進んで、操舵方向フラグＦが前回と同じであるか否かが判断される。例えば、旋回初期において両横Ｇ依拠決定に基づく制御が行われると考えることができ、その制御が行われている時間（一定時間間隔毎に繰り返し実行されたプログラムの実行回数）を計測することにより、ステアリング操作の開始からの経過時間を概ね推定することができる。したがって、カウンタＣが設定値Ｃ₁より小さく、かつ、操舵方向フラグＦが前回とは異なる場合には、比較的短い時間の間に切り返し操作が行われたと言える。一般的には、スラローム走行や緊急回避などの場合に、短い時間の間に切り返し操作が行われ、そのような場合には、一瞬大きな操舵量の変動が発生し、推定横加速度Ｇｃも急変するので、推定横加速度Ｇｃを加味した制御では、必要以上のロール抑制制御が行われて、車両の挙動が不安定になるおそれがある。本実施例においては、そのような弊害を防止するために、カウンタＣの値が設定値Ｃ₁より小さい場合であって、操舵方向フラグＦの値が、前回のプログラムの実行時におけるフラグの値と一致しない場合に、短い時間の間に切り返し操作が行われていると判断して、実横加速度Ｇｒにのみ基づく制御を行うこととしているのである。すなわち、Ｓ３１の判定がＹＥＳとなる場合は、Ｓ１９ないしＳ２１に進んで実横加速度Ｇｒに基づく制御が行われることとなる。

なお、Ｓ３１において、ステアリング操作の方向が、本ルーチンの前回の実行時における操作方向と同じであれば、上記切り返し操作は未だ行われていないものと判断され、Ｓ１８以降の処理が実行される。さらに、Ｓ３０において、カウンタＣが設定値Ｃ₁以上であるならば、旋回初期においてステアリングの切り返し操作が行われなかったと判断でき、その場合には、Ｓ３２に進んでカウンタＣが一旦初期値０に戻され、その後に、Ｓ１８移行の処理が実行される。

以上の説明から解るように、本実施例においては、ＥＣＵ１１０のコンピュータ１１２の目標回転角決定ルーチンを実行する部分のうちのＳ１４を実行する部分が旋回状態量推定部１４０を構成し、Ｓ１５およびＳ２２ないしＳ２４を実行する部分が設定条件（許容条件）判定部１４４を構成し、Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ２５，Ｓ３０およびＳ３１を実行する部分が禁止条件判定部１４６を構成し、Ｓ１９およびＳ２０と、Ｓ２６およびＳ２７とを実行する部分がそれぞれ制御目標値決定部１４２を構成するものとされている。そして、ロール抑制プログラムを実行する部分のうちのＳ２ないしＳ５を実行する部分が、作動制御部１４８を構成するものとされているのである。

本車両用サスペンションシステム１０によれば、スタビライザ装置１４の制御目標値であるアクチュエータ３０が備える電動モータ７０の目標回転角θ^*を、実横加速度Ｇｒと推定横加速度Ｇｃとに基づいて決定するが、実横加速度Ｇｒに基づいて決定する場合と、実横加速度Ｇｒと推定横加速度Ｇｃとに基づいて決定する場合とを切り換えるようにされている。２つの制御を選択的に行うことができるため、制御自体が簡便なものとなる。また、設定条件つまり許容条件として、実横加速度Ｇｒに基づく制御では効果的なロール抑制ができない条件を設定し、その条件を満たす場合に、推定横加速度Ｇｃを加味した制御を行うとともに、禁止条件として、推定横加速度Ｇｃを加味した制御では不都合が生じるおそれがある条件を設定し、その禁止条件を満たす場合には、設定条件が満たされている場合であっても、実横加速度Ｇｒにのみ基づく制御を行うようにされており、そのことによって、効果的なロール抑制制御が実行可能となっている。

本発明の一実施例である車両用サスペンションシステムを概念的に示す図である。上記車両用サスペンションシステムのスタビライザ装置の一部を概念的に示す図である。上記スタビライザ装置の構成要素であるアクチュエータを概念的に示す断面図である。上記スタビライザ装置のを制御するスタビライザ電子制御ユニットの機能を示す機能ブロック図である。上記スタビライザ電子制御ユニットによって実行されるロール抑制プログラムのフローチャートである。上記ロール抑制プログラムの目標角決定ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０：車両用サスペンションシステム１４：スタビライザ装置（ロール抑制装置）２０：スタビライザバー３０：アクチュエータ７０：電動モータ７２：減速機構１００：モータ回転角センサ１１０：スラビライザ電子制御ユニット（制御装置）１１２：コンピュータ１４０：旋回状態量推定部１４２：制御目標値決定部１４４：設定条件（許容条件）判定部１４６：禁止条件判定部

Claims

アクチュエータを有してそのアクチュエータの作動によって車体のロールを抑制するロール抑制装置と、
(a)実際の車両の旋回状態を指標する実旋回状態量と、操舵量と車両走行速度とに依拠して推定される車両の旋回状態を指標する推定旋回状態量とに基づいて、前記アクチュエータの制御目標値を決定する制御目標値決定部と、(b)その制御目標値決定部によって決定された制御目標値に基づいて前記アクチュエータを制御作動させる作動制御部とを有する制御装置と
を備えたサスペンションシステムであって、
前記制御目標値決定部が、設定条件を満たす場合に、推定旋回状態量と実旋回状態量との偏差である旋回状態量偏差と実旋回状態量とに基づいて前記アクチュエータの制御目標値を決定する両旋回状態量依拠決定を行い、前記設定条件を満たさない場合に、推定旋回状態量と実旋回状態量との偏差に基づかず実旋回状態量に基づいて前記アクチュエータの制御目標値を決定する実旋回状態量依拠決定を行うことを特徴とする車両用サスペンションシステム。
前記両旋回状態量依拠決定が、設定された係数を旋回状態量偏差に乗じ、その乗じたものと実旋回状態量との和に基づいて前記アクチュエータの制御目標値を決定するものである請求項１に記載の車両用サスペンションシステム。
前記設定条件が、操舵速度が設定された閾値以上であるという条件、旋回状態量偏差が設定された閾値以上であるという条件、推定旋回状態量が設定された閾値以上であるという条件から選ばれる少なくとも１つの条件を含む請求項１または請求項２に記載の車両用サスペンションシステム。
前記制御目標値決定部が、前記設定条件を満たす状態であっても、設定された禁止条件を満たす場合には、上記両旋回状態量依拠決定を行わないものとされた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
前記禁止条件が、実旋回状態量と推定旋回状態量との符号が異なることである請求項４に記載の車両用サスペンション装置。
前記禁止条件が、実旋回状態量が設定された閾値以上であることである請求項４または請求項５に記載の車両用サスペンション装置。
前記禁止条件が、操舵操作を開始した後設定された時間内に逆方向の操舵操作が開始されることである請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。