JP2006273225A - 可変減衰力ダンパーの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両が平坦路を走行する際のフワフワ感を防止して乗り心地性能を高める。
【解決手段】 スカイフック制御されるサスペンション装置のダンパーの減衰力をバネ上速度に比例する大きさに設定するものにおいて、バネ上速度が所定値以下の領域では、そのバネ上速度の大きさに関わらずにダンパーの減衰力を所定値（例えば５０Ｎ〜２００Ｎ）に設定するので、車両が平坦路を走行していてバネ上速度が小さいために本来ならばダンパーの減衰力が小さく設定される場合でも、ダンパーに前記所定値に相当する減衰力を強制的に発生させて車体のフワフワ感を低減し、平坦路における乗り心地性能を高めることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰力を、制御手段により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーの制御装置に関する。

サスペンション装置用の可変減衰力ダンパーの粘性流体として、磁界の作用で粘性が変化する磁気粘性流体（ＭＲＦ： Magneto-Rheological Fluids ）を採用し、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンに、その流体通路中の磁気粘性流体に磁界を作用させるためのコイルを設けたものが、下記特許文献１により公知である。この可変減衰力ダンパーによれば、コイルに通電して発生した磁界で流体通路中の磁気粘性流体の粘性を変化させることで、ダンパーの減衰力を任意に制御することができる。

また車両が段差を乗り下げるときの乗り心地性能を改善するために、下向きの加速度が検出されたときにダンパーの減衰力の増大制御を禁止するものが、下記特許文献２により公知である。
特開昭６０−１１３７１１号公報 特開平７−２３７４２０号公報

ところで、車両が路面の凹凸を乗り超えて所定値以上のバネ上速度が検出されると、いわゆるスカイフック制御によりダンパーの減衰力を変化させて車両の動揺を抑制し、乗り心地性能を向上させることが知られている。しかしながら、上記スカイフック制御では、車両が平坦路を走行してバネ上速度が殆ど検出されないときにダンパーの減衰力が概ね０に設定されるため、車体の微小な上下振動が何時までも減衰せずにフワフワ感として感じられ、乗り心地性能が低下する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両が平坦路を走行する際のフワフワ感を防止して乗り心地性能を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰力をバネ上速度に応じて設定する可変減衰力ダンパーの制御装置において、バネ上速度が所定値以下の領域では、該バネ上速度の大きさに関わらずにダンパーの減衰力を所定値に設定することを特徴とする可変減衰力ダンパーの制御装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記減衰力の所定値が５０Ｎ〜２００Ｎであることを特徴とする可変減衰力ダンパーの制御装置が提案される。

上記構成によれば、サスペンション装置のダンパーの減衰力をバネ上速度に応じて設定する際に、バネ上速度が所定値以下の領域では、該バネ上速度の大きさに関わらずにダンパーの減衰力を所定値（例えば５０Ｎ〜２００Ｎ）に設定するので、車両が平坦路を走行していてバネ上速度が小さいために本来ならばダンパーの減衰力が小さく設定される場合でも、ダンパーに前記所定値に相当する減衰力を発生させて車体のフワフワ感を低減し、平坦路における乗り心地性能を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両のサスペンション装置の正面図、図２は可変減衰力ダンパーの拡大断面図、図３はサスペンションのモデルを示す図、図４はスカイフック制御の説明図である。

図１に示すように、四輪の自動車の車輪Ｗを懸架するサスペンション装置Ｓは、車体１１にナックル１２を上下動自在に支持するサスペンションアーム１３と、サスペンションアーム１３および車体１１を接続する可変減衰力のダンパー１４と、サスペンションアーム１３および車体１１を接続するコイルバネ１５とを備える。ダンパー１４の減衰力を制御する電子制御ユニットＵには、バネ上加速度を検出するバネ上加速度センサＳａからの信号と、ダンパー１４の変位（ストローク）を検出するダンパー変位センサＳｂからの信号と、車速を検出する車速センサＳｃからの信号とが入力される。

図２に示すように、ダンパー１４は、下端がサスペンションアーム１３に接続されたシリンダ２１と、シリンダ２１に摺動自在に嵌合するピストン２２と、ピストン２２から上方に延びてシリンダ２１の上壁を液密に貫通し、上端を車体に接続されたピストンロッド２３と、シリンダの下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン２４とを備えており、シリンダ２１の内部にピストン２２により仕切られた上側の第１流体室２５および下側の第２流体室２６が区画されるとともに、フリーピストン２４の下部に圧縮ガスが封入されたガス室２７が区画される。

ピストン２２にはその上下面を連通させるように複数の流体通路２２ａ…が形成されており、これらの流体通路２２ａ…によって第１、第２流体室２５，２６が相互に連通する。第１、第２流体室２５，２６および流体通路２２ａ…に封入される磁気粘性流体は、オイルのような粘性流体に鉄粉のような磁性体微粒子を分散させたもので、磁界を加えると磁力線に沿って磁性体微粒子が整列することで粘性流体が流れ難くなり、見かけの粘性が増加する性質を有している。ピストン２２の内部にコイル２８が設けられており、電子制御ユニットＵによりコイル２８への通電が制御される。コイル２８に通電されると矢印で示すように磁束が発生し、流体通路２２ａ…を通過する磁束により磁気粘性流体の粘性が変化する。

ダンパー１４が収縮してシリンダ２１に対してピストン２２が下動すると、第１流体室２５の容積が増加して第２流体室２６の容積が減少するため、第２流体室２６の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第１流体室２５に流入し、逆にダンパー１４が伸長してシリンダ２１に対してピストン２２が上動すると、第２流体室２６の容積が増加して第１流体室２５の容積が減少するため、第１流体室２５の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第２流体室２６に流入し、その際に流体通路２２ａ…を通過する磁気粘性流体の粘性抵抗によりダンパー１４が減衰力を発生する。

このとき、コイル２８に通電して磁界を発生させると、ピストン２２の流体通路２２ａ…に存在する磁気粘性流体の見かけの粘性が増加して該流体通路２２ａを通過し難くなるため、ダンパー１４の減衰力が増加する。この減衰力の増加量は、コイル２８に供給する電流の大きさにより任意に制御することができる。

尚、ダンパー１４に衝撃的な圧縮荷重が加わって第２流体室２６の容積が減少するとき、ガス室２７を縮小させながらフリーピストン２４が下降することで衝撃を吸収する。またダンパー１４に衝撃的な引張荷重が加わって第２流体室２６の容積が増加するとき、ガス室２７を拡張させながらフリーピストン２４が上昇することで衝撃を吸収する。更に、ピストン２２が下降してシリンダ２１内に収納されるピストンロッド２３の容積が増加したとき、その容積の増加分を吸収するようにフリーピストン２４が下降する。

しかして、電子制御ユニットＵは、バネ上加速度センサＳａで検出したバネ上加速度、ダンパー変位センサＳｂで検出したダンパー変位および車速センサＳｃで検出した車速等に基づいて、各車輪Ｗ…の合計４個のダンパー１４…の減衰力を個別に制御することで、路面の凹凸を乗り越える際の車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるスカイフック制御のような乗り心地制御と、車両の旋回時のローリングや車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑える操縦安定制御とを、車両の運転状態に応じて選択的に実行する。

次に、図３および図４に基づいて、車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるためのスカイフック制御について説明する。

図３に示すサスペンション装置のモデルから明らかなように、路面にタイヤの仮想的なバネ１７を介してバネ下質量１８が接続され、バネ下質量１８にダンパー１４およびコイルバネ１５を介してバネ上質量１９が接続される。ダンパー１４の減衰力はコイル２８への通電により可変である。バネ上質量１９の変位Ｘ２の変化率ｄＸ２／ｄｔは、バネ上加速度センサＳａで検出したバネ上加速度の出力を積分したバネ上速度に相当する。またバネ上質量１９の変位Ｘ２およびバネ下質量１８の変位Ｘ１の差の変化率ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔは、ダンパー変位センサＳｂの出力を微分したダンパー速度に相当する。

ｄＸ２／ｄｔ×ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔ＞０
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが同方向（同符号）であるとき、ダンパー１４は減衰力を増加させる方向に制御される。一方、
ｄＸ２／ｄｔ×ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔ≦０
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが逆方向（逆符号）であるとき、ダンパー１４は減衰力を減少させる方向に制御される。

従って、図４に示すように車輪Ｗが路面の突起を乗り越す場合を考えると、（１）に示すように車輪Ｗが突起の前半に沿って上昇する間は、車体１１が上向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、ダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、両者が逆符号となってダンパー１４は圧縮方向の減衰力を減少させるように制御される。

また（２）に示すように車輪Ｗが突起の頂点を乗り越した直後は、車体１１が慣性で依然として上向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、車体１１の上昇によりダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、両者が同符号となってダンパー１４は伸長方向の減衰力を増加させるように制御される。

また（３）に示すように車輪Ｗが突起の後半に沿って下降する間は、車体１１が下向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、車輪Ｗが車体１１よりも速く下降することによりダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、両者が逆符号となってダンパー１４は伸長方向の減衰力を減少させるように制御される。

また（４）に示すように車輪Ｗが突起を完全に乗り越した直後は、車体１１が慣性で依然として下向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、車輪Ｗが下降を停止することによりダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、両者が同符号となってダンパー１４は圧縮方向の減衰力を増加させるように制御される。

上述したスカイフック制御において、ダンパー１４に発生させるべき目標減衰力は、バネ上速度と比例係数とにより、
目標減衰力＝比例係数×バネ上速度
で算出される。従って、路面からの突き上げが小さい平坦路を車両が走行していてバネ上速度が極めて小さいとき、従来の制御ではダンパー１４の減衰力も極めて小さくなる結果、バネ上の僅かな上下振動がなかなか減衰せずに何時までも継続し、フワフワ感が感じられて乗り心地性能が低下する問題がある。

しかしながら本実施例では、バネ上速度が所定値以下の領域では、バネ上速度に比例定数を乗算して目標減衰力を算出するのではなく、予め定められた一定の目標減衰力が設定される。この目標減衰力の大きさは平坦路走行時のフワフワ感を抑制可能な最小限の大きさであり、実施例では５０Ｎ〜２００Ｎに設定される。しかして、目標減衰力およびダンパー速度から目標電流をマップ検索し、その目標電流をダンパー１４のコイルに供給することで目標減衰力に相当する減衰力をダンパー１４に発生させる。

以上のように、車両が平坦路を走行していて通常のスカイフック制御ではダンパー１４の減衰力が発生しないような状況でも、最小限の減衰力を強制的に発生させて車両のフワフワ感を防止することで乗り心地性能を高めることができる。

但し、バネ上速度が所定値以下の領域でダンパー１４が常に一定の目標減衰力を発生していると、信号待ち等の停車時にもダンパー１４のコイルが電力を消費するため、車速センサＳｃで検出した車速が５ｋｍ／ｈ以下の状態でダンパー１４の減衰力を０に設定するようになっている。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例ではダンパー１４…の減衰力を磁気粘性流体を用いて可変制御しているが、減衰力を可変制御する手法は任意である。

車両のサスペンション装置の正面図 可変減衰力ダンパーの拡大断面図 サスペンションのモデルを示す図 スカイフック制御の説明図

符号の説明

１４ ダンパー
Ｓ サスペンション装置

Claims (2)

1. 車両のサスペンション装置（Ｓ）に設けられたダンパー（１４）の減衰力をバネ上速度に応じて設定する可変減衰力ダンパーの制御装置であって、
   バネ上速度が所定値以下の領域では、該バネ上速度の大きさに関わらずにダンパー（１４）の減衰力を所定値に設定することを特徴とする可変減衰力ダンパーの制御装置。
2. 前記減衰力の所定値が５０Ｎ〜２００Ｎであることを特徴とする、請求項１に記載の可変減衰力ダンパーの制御装置。
   

Images