JP2007045315A - 車両の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の姿勢制御装置において、車両のロール剛性が低下したときに減衰力を制御することで車両の操縦安定性の向上を図る。
【解決手段】車輪ごとに発生する減衰力を調整可能な減衰力調整手段としてのセミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒと、車両のロール剛性を調整可能なロール剛性調整手段としてのアクティブスタビライザ装置１５，１６を設け、アクティブスタビライザ装置１５，１６の故障などにより車両のロール剛性が低下したときには、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒによる伸長側の減衰力を増大させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロール剛性を調整可能な車両において、このロール剛性が低下した場合であっても、車両の作用する減衰力を調整することで車両の安定した姿勢を確保する車両の姿勢制御装置に関するものである。

車両のロール剛性を確保することで車両の安定した姿勢を確保するものとしてスタビライザがある。このスタビライザは、車体の左右の傾きを減らすために取付けられるトーションバーであって、前輪と後輪に装着されている。即ち、このトーションバーの両端をサスペンション（通常は、ロアアーム）に取付け、左右の車輪が異なる動きをするときに作用する。例えば、コーナーを曲がるとき、外側の車輪がバンプして内側の車輪がリバウンドするが、このようなときに左右の車輪の動きを等しくするように作用し、車体の傾きを低減する。

このようなスタビライザにおいて、近年、車両に作用する横加速度に応じてロール剛性を調整可能としたアクティブスタビライザ装置が各種提案されている。例えば、下記特許文献１に記載された車両のロール制御装置は、スタビライザをトーションバー部分で二分割し、このトーションバーをアクチュエータにより相対回転可能とし、車両の旋回時など車両に高いロールモーメントが作用したときには、アクチュエータによりトーションバーを相対回転させることで、車両に付与されるアンチロールモーメントを増大させ、車両の操縦安定性を向上させるものである。

特開平９−１２３７２８号公報 特開平７−３３２４２５号公報

上述した従来のアクティブスタビライザ装置にあっては、車両の高いロールモーメントが作用したときに、トーションバーを相対回転させて車両に付与されるアンチロールモーメントを増大させることで、車両の操縦安定性を確保している。ところが、何らかの原因でこのアクティブスタビライザ装置が故障したときには、発生したロールモーメントに対してアンチロールモーメントを適正に増大させることができず、車両の操縦安定性が低下してしまう。この場合、一般に、アクティブスタビライザ装置の作動を停止し、装置の故障を表示によりドライバに知らせているが、車両における十分な操縦安定性を確保することが困難となる。

なお、車両の懸架装置として装着されるサスペンション装置にと、車輪ごとに発生する減衰力を調整可能としたものが、例えば、上記特許文献２に記載されているが、この特許文献２に記載された減衰力調整式油圧緩衝器は、車両の走行状態に応じて発生する減衰力をオリフィスを用いて調整するものであり、アクティブスタビライザ装置の故障時に減衰力を調整するものではなく、且つ、アクティブスタビライザ装置の故障時に車両のロールモーメントを打ち消して車両の操縦安定性を確保するものでもない。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、車両のロール剛性が低下したときに減衰力を制御することで車両の操縦安定性の向上を図った車両の姿勢制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の車両の姿勢制御装置は、車輪ごとに発生する減衰力を調整可能な減衰力調整手段と、車両のロール剛性を調整可能なロール剛性調整手段と、該ロール剛性調整手段による車両のロール剛性が低下したことを検出するロール剛性低下検出手段と、該ロール剛性低下検出手段がロール剛性の低下を検出したときに前記減衰力調整手段による減衰力を増大させる減衰力制御手段とを具えたことを特徴とするものである。

本発明の車両の姿勢制御装置では、前記ロール剛性低下検出手段は、車両の走行状態に応じて設定された目標ロール角と実際のロール角との差が、予め設定された所定値を超えたときにロール剛性が低下したと検出することを特徴としている。

本発明の車両の姿勢制御装置では、前記減衰力制御手段は、前記減衰力調整手段による伸張側の減衰力を増大させることを特徴としている。

本発明の車両の姿勢制御装置では、前記減衰力調整手段は、複数のオリフィスを切換えることで発生する減衰力を調整可能であり、前記減衰力制御手段は、流路抵抗が最大となるオリフィスに切換えることで発生する減衰力を最大とすることを特徴としている。

本発明の車両の姿勢制御装置では、前記減衰力調整手段は、下端部が車輪側に連結されて作動液が封入されたシリンダと、該シリンダの上部から進退可能に突出して上端部が車体側に連結されたピストンロッドと、該ピストンロッドの下端部に固定されて前記シリンダ内に移動自在に嵌合して上室と下室に区画するピストンと、前記ピストンに設けられて圧力に応じて前記上室と前記下室との間で作動液を流通可能なソフト用バルブ及びハード用バルブと、車両の走行状態に応じて前記ソフト用バルブ及び前記ハード用バルブを開閉可能なロータリバルブとを有し、前記減衰力制御手段は、ロール剛性の低下を検出したときに前記ロータリバルブにより前記ソフト用バルブを閉止する一方、前記ハード用バルブの流路抵抗を増大させることを特徴としている。

本発明の車両の姿勢制御装置では、前記ハード用バルブは、基端部が前記上室に連通し、先端部が分岐して前記下室に連通する第１連通路及び第２連通路を有し、前記第１連通路に対して前記第２連通路の流路抵抗が大きく設定され、前記減衰力制御手段は、ロール剛性の低下を検出したときに前記ロータリバルブにより前記ハード用バルブの流路を前記第２連通路に切換えることを特徴としている。

本発明の車両の姿勢制御装置によれば、車輪ごとに発生する減衰力を調整可能な減衰力調整手段と、車両のロール剛性を調整可能なロール剛性調整手段とを設け、ロール剛性低下検出手段がロール剛性の低下を検出したときに、減衰力制御手段は減衰力調整手段による減衰力を増大させるようにしたので、車両に作用するロールモーメントに対して減衰力を増大させることでロールモーメントの増加を抑制し、車高の上昇を抑制することができ、その結果、車両の操縦安定性を向上して乗心地を良好とすることができる。

以下に、本発明に係る車両の姿勢制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る車両の姿勢制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の車両の姿勢制御装置におけるセミアクティブサスペンション装置を表す概略断面図、図３は、セミアクティブサスペンション装置におけるピストン部を表す概略断面図、図４は、本実施例のセミアクティブサスペンション装置におけるピストン速度に対する減衰力を表すグラフ、図５は、本実施例の車両の姿勢制御装置における姿勢制御を表すフローチャート、図６は、セミアクティブサスペンション装置における低減衰力時のオイルの流れを表す概略図、図７は、セミアクティブサスペンション装置における中減衰力時のオイルの流れを表す概略図、図８は、セミアクティブサスペンション装置における高減衰力時のオイルの流れを表す概略図、図９は、セミアクティブサスペンション装置における超高減衰力時のオイルの流れを表す概略図である。

本実施例の車両の姿勢制御装置は、車輪ごとに発生する減衰力を調整可能な減衰力調整手段としてのセミアクティブサスペンション装置と、車両のロール剛性を調整可能なロール剛性調整手段としてのアクティブスタビライザ装置を有している。

即ち、本実施例の車両の姿勢制御装置において、図１に示すように、車体１１には、従動輪となる左右の前輪１２Ｌ，１２Ｒと、駆動輪となる左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒを有しており、ステアリングホイール１４を操作することで図示しないパワーステアリング装置等を介して操舵輪である前輪１２Ｌ，１２Ｒを操舵することができる。

この左右の前輪１２Ｌ，１２Ｒとの間にはアクティブスタビライザ装置１５が設けられると共に、左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒとの間にはアクティブスタビライザ装置１６が設けられている。前輪１２Ｌ，１２Ｒ側のアクティブスタビライザ装置１５は、車両の横方向に沿って延在する一対のトーションバー部１７Ｌ，１７Ｒと、この各トーションバー部１７Ｌ，１７Ｒに連続する一対のアーム部１８Ｌ，１８Ｒを有している。この各トーションバー部１７Ｌ，１７Ｒは、車体１１にその軸線回りに回動自在に支持される一方、各アーム部１８Ｌ，１８Ｒは、先端部が車両前方に屈曲して図示しないサスペンションに連結されている。

そして、アクティブスタビライザ装置１５における一対のトーションバー部１７Ｌ，１７Ｒの間にアクチュエータ１９が設けられている。このアクチュエータ１９は、必要に応じてトーションバー部１７Ｌ，１７Ｒを互いに逆方向に回転駆動することで、左右の前輪１２Ｌ，１２Ｒが互いに逆相にてバウンド及びリバウンドする際に、発生する捩り応力により前輪１２Ｌ，１２Ｒのバウンド及びリバウンドを抑制することができる。また、このアクチュエータ１９によるトーションバー部１７Ｌ，１７Ｒの回転駆動力を調整することで、発生する捩り応力により前輪１２Ｌ，１２Ｒのバウンド及びリバウンドを抑制する力を調整し、前輪１２Ｌ，１２Ｒが位置する部位での車体１１に付与するアンチロールモーメントを増減し、前輪側の車体１１のロール剛性を可変制御することができる。

一方、後輪１３Ｌ，１３Ｒ側のアクティブスタビライザ装置１６は、車両の横方向に沿って延在する一対のトーションバー部２０Ｌ，２０Ｒと、この各トーションバー部２０Ｌ，２０Ｒに連続する一対のアーム部２１Ｌ，２１Ｒを有している。この各トーションバー部２０Ｌ，２０Ｒは、車体１１にその軸線回りに回動自在に支持される一方、各アーム部２１Ｌ，２１Ｒは、先端部が車両前方に屈曲して図示しないサスペンションに連結されている。

そして、アクティブスタビライザ装置１６における一対のトーションバー部２０Ｌ，２０Ｒの間にアクチュエータ２２が設けられている。このアクチュエータ２２は、必要に応じてトーションバー部２０Ｌ，２０Ｒを互いに逆方向に回転駆動することで、左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒが互いに逆相にてバウンド及びリバウンドする際に、発生する捩り応力により後輪１３Ｌ，１３Ｒのバウンド及びリバウンドを抑制することができる。また、このアクチュエータ２２によるトーションバー部２０Ｌ，２０Ｒの回転駆動力を調整することで、発生する捩り応力により後輪１３Ｌ，１３Ｒのバウンド及びリバウンドを抑制する力を調整し、後輪１３Ｌ，１３Ｒが位置する部位での車体１１に付与するアンチロールモーメントを増減し、後輪側の車体１１のロール剛性を可変制御することができる。

従って、アクティブスタビライザ装置１５，１６では、車両に作用するロールモーメントに対して、アクチュエータ１９，２２がトーションバー部１７Ｌ，１７Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒを回転駆動し、このロールモーメントを打ち消すアンチロールモーメントを発生させることで、ロールモーメントを低減することができる。

また、前輪１２Ｌ，１２Ｒには、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒが設けられる一方、後輪１３Ｌ，１３Ｒには、セミアクティブサスペンション装置２４Ｌ，２４Ｒが設けられている。ここで、各セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒについて説明するが、基本的な構成は全て同様であるため、前輪１２Ｌのセミアクティブサスペンション装置２３Ｌについてのみ説明する。

セミアクティブサスペンション装置２３Ｌにおいて、図２に示すように、シリンダ４１とこのシリンダ４１内に軸方向に移動自在に支持されたピストンロッド４２によりダンパ装置が構成されている。シリンダ４１は円筒形状をなし、下端部が前輪１２Ｌの図示しないロアアームにブッシュ４４を介して連結されている。ピストンロッド４２は、シリンダ４１から上方へ進退自在に延出されており、その上端部が図示しないクッション部材を介して固定ねじ４５により車体１１側のインシュレータ４６に連結されている。

シリンダ４１内にて、ピストンロッド４２の下部にはピストン４７が固定されており、このピストン４７は、シリンダ４１の内周面に対して液密的に接触した状態で軸方向に摺動可能に支持されることで、シリンダ４１の内部を上室Ｒ１と下室Ｒ２とに区画している。各室Ｒ１，Ｒ２には作動液（オイル）が満たされると共に、ピストン４７には上下室Ｒ１，Ｒ２をオリフィスを用いて連通させる後述するソフト用バルブ４８及びハード用バルブ４９（図３参照）が設けられている。従って、シリンダ４１に対してピストンロッド４２が上下動するとき、シリンダ４１内をピストン４７が移動するのに伴って、各室Ｒ１，Ｒ２のオイルがソフト用バルブ４８及びハード用バルブ４９を通して移動することで、減衰力を発生することができる。

また、シリンダ４１内にて、ピストン４７の下方にはフリーピストン６３がシリンダ４１の内周面に対して液密的に接触した状態で軸方向に摺動可能に支持されることで、ガス室Ｒ３を区画している。このガス室Ｒ３には不活性ガスが充填されており、シリンダ４１内をピストンロッド４２が進退することで発生する体積変化を吸収することができる。

上部ケース５０及び下部ケース５１と、この上下のケース５０，５１を気密的に連結する可撓性を有する連結ケース５２によりエアばね装置が構成されており、各ケース５０，５１，５２によりシリンダ４１及びピストンロッド４２の外側に空気室Ｒ４を形成している。この空気室Ｒ４には、チェック弁５３を介して電気的に制御される切換弁５４を介して図示しない吸気及び排気装置が接続されており、この切換弁５４を切換制御することで、空気室Ｒ４内の空気量を調整することができる。

即ち、上部ケース５０は円筒形状をなし、上端部がハウジング５５の下端部と接合されている。下部ケース５１は上部ケース５０より小径の円筒形状をなし、下端部に円筒形状の支持リング５６が接合されており、この支持リング５６はシリンダ４１の外周面に気密的に接合されている。連結ケース５２は、弾性に富むゴムを主体としたダイヤフラムにより円筒形状に形成されており、一端部が上部ケース５０の下端部に気密的に接合される一方、他端部は下部ケース５１の上部部に気密的に接合されている。

ハウジング５５の内側には、箱型形状をなすアッパサポート５７が固定され、内部に弾性部材５８が装着される一方、アッパサポート５７を貫通するピストンロッド４２にはブッシュ５９が固結され、弾性部材５８内に嵌合している。従って、ピストンロッド４２の微小な上下動をこの弾性部材５８により減衰して吸収することができる。また、アッパサポート５７の下部にはブラケット６０を介してバウンドクッション６１が固定される一方、このバウンドクッション６１に対向するシリンダ４１の上端部にはストッパ６２が固定されている。バウンドクッション６１は、ピストンロッド４２に対してシリンダ４１が所定のストロークを超えて移動したときに、ストッパ６２が当接することで車体１１側のバウンドを弾性的に規制するものである。

従って、路面の凹凸により車輪に振動が入ってロアアームが車体１１に対して上下動すると、シリンダ４１が下部ケース５１を介して連結ケース５２を撓ませながらピストンロッド４２に沿って上下動する。このとき、空気室Ｒ４内の容積が増減することで空気圧が増減し、エアばね装置がロアアームの昇降（振動）に対してばね作用を付与すると共に、ピストン４７のオリフィスによりダンパ装置がロアアームの昇降（振動）に対して減衰力を付与することができる。

ここで、発生する減衰力を可変とするための上述したピストン４７のソフト用バルブ４８及びハード用バルブ４９について詳細に説明する。図３に示すように、ピストンロッド４２の下部には、上支持部材７１、ガイド部材７２、介在部材７３、ピストン４７、下支持部材７４が順に嵌合し、固定部材７５により一体に固定されている。この場合、ピストン４７はシリンダ４１の内周面に液密的に嵌合して摺動可能であるが、ガイド部材７２はシリンダ４１の内周面と所定の隙間を有している。そして、ガイド部材７２にソフト用バルブ４８が設けられる一方、ピストン４７にハード用バルブ４９が設けられている。

即ち、ガイド部材７２には、ピストンロッド４２の軸方向に沿って複数の第１連通孔７６が形成され、その各端部は板ばねからなるディスクバルブ７７，７８により開放可能に閉止されている。また、このガイド部材７２には、ピストンロッド４２の径方向に沿って複数の第２連通孔７９が形成され、外端部はシリンダ４１内に開放されている。一方、ピストンロッド４２には、第２連通孔７９に対応して第１連通ポート８０が形成されると共に、第１連通孔７６に対応して第２、第３連通ポート８１，８２が形成されている。更に、ピストンロッド４２内には、ロータリバルブ８３が回動自在に支持されており、このロータリバルブ８３は中空形状をなし、ピストンロッド４２の第１、第２、第３連通ポート８０，８１，８２に対応してシャッタポート８４，８５，８６が形成されている。そして、ピストンロッド４２内には操作ロッド８７が配設され、下端部がロータリバルブ８３に連結される一方、上端部にロータリアクチュエータ８８（図２参照）が装着されている。

従って、ロータリアクチュエータ８８により操作ロッド８７を介してロータリバルブ８３を所定の位置に回動し、ガイド部材７２の第１、第２連通孔７６，７９と、ピストンロッド４２の第１、第２、第３連通ポート８０，８１，８２と、ロータリバルブ８３のシャッタポート８４，８５，８６とを連通することで、シリンダ４１の上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通し、オイルを流通することができる。

一方、ピストン４７には、複数の第１連通孔８９及び第２、第３連通孔９０，９１が形成されると共に、複数の第４連通孔９２が形成されており、第２、第３連通孔９０，９１の下端部が板ばねからなるディスクバルブ９３により開放可能に閉止されると共に、第４連通孔９２の上端部が板ばねからなるディスクバルブ９４により開放可能に閉止されている。この場合、第１連通孔８９の一端部はシリンダ４１の上室Ｒ１に開口し、第２、第３連通孔９０，９１の一端部はシリンダ４１の下室Ｒ２に開口可能となっている。一方、ピストンロッド４２には、第１、第２、第３連通孔８９，９０，９１の各他端部に対応して第１、第２、第３連通ポート９５，９６，９７が形成されている。更に、ロータリバルブ８３には、第１、第２連通ポート９５，９６を連通させるか、または、第１、第３連通ポート９５，９７を連通させるシャッタポート９８が形成されている。

従って、ロータリアクチュエータ８８により操作ロッド８７を介してロータリバルブ８３を所定の位置に回動し、ピストン４７の第１、第２、第３、第４連通孔８９，９０，９１，９２と、ピストンロッド４２の第１、第２、第３連通ポート９５，９６，９７と、ロータリバルブ８３のシャッタポート９８とを連通することで、シリンダ４１の上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通し、オイルを流通することができる。

このように構成されたアクティブスタビライザ装置１５，１６及びセミアクティブサスペンション装置は、車両の走行状態に応じて自動制御されるようになっている。図１に示すように、車両には、発生する横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ２５が設けられている。また、車両には、その走行速度（車速）Ｖを検出する車速センサ２６が設けられると共に、操舵角θを検出する操舵角センサ２７が設けられている。更に、アクティブスタビライザ装置１５，１６には、トーションバー部１７Ｌ，１７Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒを回転駆動するアクチュエータ１９，２２の回転角度φｆ，φｒを検出する回転角度センサ２８，２９が設けられている。また、前輪１２Ｌ，１２Ｒ及び後輪１３Ｌ，１３Ｒには、その回転速度（車輪速）Ｓｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒを検出する車輪速センサ３０Ｌ，３０Ｒ，３１Ｌ，３１Ｒが設けられている。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）３２は、アクティブスタビライザ装置１５，１６を制御する第１制御装置３３と、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒを制御する第２制御装置３４を有している。そして、上述した各種のセンサ出力は第１制御装置３３または第２制御装置３４に入力され、且つ、各制御装置３３，３４間でデータの交換が可能となっている。

従って、第１制御装置３３は、横加速度センサ２５が検出した横加速度Ｇｙに基づいて車両に作用するロールモーメントを推定し、このロールモーメントが基準値以上であるときには、ロールモーメントを打ち消すアンチロールモーメントを発生させるための各アクティブスタビライザ装置１５，１６におけるトーションバー部１７Ｌ，１７Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒの目標回転角度φｆｔ，φｒｔを演算する。そして、第１制御装置３３は、求めた目標回転角度φｆｔ，φｒｔによりアクチュエータ１９，２２を制御する一方、回転角度センサ２８，２９が検出した回転角度φｆ，φｒに基づいてフィードバック制御する。

また、第２制御装置３４は、車輪速センサ３０Ｌ，３０Ｒ，３１Ｌ，３１Ｒが検出した車輪速Ｓｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ、操舵角センサ２７が検出した操舵角θ、また、図示しないブレーキスイッチ信号、エンジン回転数などに基づいてセミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒにおける減衰係数の目標制御段Ｃｔｆｌ，Ｃｔｆｒ，Ｃｔｒｌ，Ｃｔｒｒを演算する。そして、第２制御装置３４は、求めた制御段Ｃｔｆｌ，Ｃｔｆｒ，Ｃｔｒｌ，Ｃｔｒｒによりセミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒを制御する一方、図示しないセンサが検出した実際の制御段Ｃｆｌ，Ｃｆｒ，Ｃｒｌ，Ｃｒｒに基づいてフィードバック制御する。

即ち、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒは、図４に示すように、減衰力（減衰係数）をソフトとハードとの間で複数段に変更制御可能となっている。つまり、車両の走行状態に応じてソフトとハードとの間で最適な減衰力となるように自動的に制御している。この場合、シリンダ４１内のピストン４７のピストン速度の上昇に伴って減衰力が増加するようになっている。

以下に、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒの低減衰力時（ソフト）と中減衰力時（ソフトとハードの中間）と高減衰力時（ハード）における制御及びオイルの流れについて、図６乃至図８を用いて簡単に説明する。なお、この図６乃至図８にて、伸長時、つまり、各図にてピストンロッド４２に対してシリンダ４１が下降したときのオイルの流れを実線で示して説明するが、圧縮時、つまり、各図にてピストンロッド４２に対してシリンダ４１が上昇したときのオイルの流れは点線で示し、詳細な説明は省略する。

セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒの低減衰力時には、図６に示すように、ロータリアクチュエータ８８により操作ロッド８７を介してロータリバルブ８３を所定の位置に回動し、ガイド部材７２の第２連通孔７９とピストンロッド４２の第１連通ポート８０とロータリバルブ８３のシャッタポート８４を連通する。そのため、伸長時、シリンダ４１の上室Ｒ１の容積が減少し、上室Ｒ１内のオイルが第２連通孔７９、第１連通ポート８０、シャッタポート８４を通ってロータリバルブ８３内に入り、下室Ｒ２へ流通することとなり、低減衰力を発生することができる。

セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒの中減衰力時には、図７に示すように、ロータリアクチュエータ８８により操作ロッド８７を介してロータリバルブ８３を所定の位置に回動し、ガイド部材７２の第２連通孔７９とピストンロッド４２の第１連通ポート８０とロータリバルブ８３のシャッタポート８４の連通開度を小さくする。そのため、伸長時、シリンダ４１の上室Ｒ１の容積が減少し、上室Ｒ１内のオイルが第２連通孔７９、第１連通ポート８０、シャッタポート８４を通ってロータリバルブ８３内に入りにくくなる。そして、ディスクバルブ７７，７８によりガイド部材７２の第１連通孔７６が開放され、上室Ｒ１内のオイルが第１連通孔７６、第２、第３連通ポート８１，８２、シャッタポート８５，８６を通って下室Ｒ２へ流通することとなり、中減衰力を発生することができる。なお、ロータリバルブ８３により第２連通孔７９と第１連通ポート８０とシャッタポート８４が完全な連通状態であっても、ピストン速度が上昇すると、上室Ｒ１内のオイル圧力が急激に高くなるため、ディスクバルブ７７，７８により第１連通孔７６が開放され、上室Ｒ１内のオイルが第１連通孔７６、第２、第３連通ポート８１，８２、シャッタポート８５，８６を通って下室Ｒ２へ流通し、中減衰力を発生することができる。

セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒの高減衰力時には、図８に示すように、ロータリアクチュエータ８８により操作ロッド８７を介してロータリバルブ８３を所定の位置に回動し、ガイド部材７２の第２連通孔７９とピストンロッド４２の第１連通ポート８０とロータリバルブ８３のシャッタポート８４を閉止すると共に、ロータリバルブ８３により第１連通孔７６と第２、第３連通ポート８１，８２とシャッタポート８５，８６を閉止する。また、ロータリバルブ８３によりピストン４７の第１連通孔８９とピストンロッド４２の第１連通ポート９５とロータリバルブ８３のシャッタポート９８と第２連通ポート９６と第２連通孔９０とを連通する。そのため、伸長時、シリンダ４１の上室Ｒ１の容積が減少し、オイルの圧力が高くなると、ディスクバルブ９３によりピストン４７の第２連通孔９０の下流端が開放され、上室Ｒ１内のオイルが第１連通孔８９、第１連通ポート９５、シャッタポート９８、第２連通ポート９６、第２連通孔９０を通って下室Ｒ２へ流通することとなり、高減衰力を発生することができる。

また、本実施例のセミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒにあっては、伸長時に高減衰力時よりも更に高い減衰力を発生させることができるようになっている。これは、アクティブスタビライザ装置１５，１６の故障などにより十分なロール剛性を確保することができなくなったとき、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒによりより高い減衰力を発生させることで、ロールモーメントの増加を抑制し、車高の上昇を抑制して車両の操縦安定性を確保するようにしている。

即ち、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒは、図４に示すように、減衰力（減衰係数）をハードより高い超ハードに変更制御可能となっており、ピストン速度が低い場合であっても、高い減衰力が発生するようになっている。具体的には、図３に示すように、ピストン４７には、第２連通孔９０に対して第３連通孔９１が形成されると共に、第２連通ポート９６に対して第３連通ポート９７が形成され、ロータリバルブ８３のシャッタポート９８により第１連通ポート９５と第２連通ポート９６、または、第１連通ポート９５と第３連通ポート９７を選択的に連通可能となっている。

この場合、第２連通孔９０及び第３連通孔９１は端部が下室Ｒ２に開口可能であるが、第２連通孔９０に対して第３連通孔９１の方がピストン４７の中心側に開口するようになっている。つまり、第２連通孔９０及び第３連通孔９１の端部を閉止するディスクバルブ９３はリング形状をなし、内周側がピストン４７に支持され、外周側がピストン４７から離間して第２連通孔９０及び第３連通孔９１の端部を開放可能となっている。そのため、伸長時に、上室Ｒ１のオイル圧力が第１連通孔８９、第１連通ポート９５、シャッタポート９８、第２連通ポート９６から第２連通孔９０または第３連通ポート９７から第３連通孔９１を通ってディスクバルブ９３に作用するとき、第３連通孔９１は第２連通孔９０よりもディスクバルブ９３の内周側にあるため、より大きなオイル圧力が発生しないとディスクバルブ９３を開放して下室Ｒ２へオイルを流通させることができないようになっている。つまり、第２連通孔９０に比べて第３連通孔９１の流路抵抗の方が大きくなるように設定されている。

従って、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒの超高減衰力時には、図９に示すように、ロータリアクチュエータ８８により操作ロッド８７を介してロータリバルブ８３を所定の位置に回動し、ガイド部材７２の第２連通孔７９とピストンロッド４２の第１連通ポート８０とロータリバルブ８３のシャッタポート８４を閉止すると共に、ロータリバルブ８３により第１連通孔７６と第２、第３連通ポート８１，８２とシャッタポート８５，８６を閉止する。また、ロータリバルブ８３によりピストン４７の第１連通孔８９とピストンロッド４２の第１連通ポート９５とロータリバルブ８３のシャッタポート９８と第３連通ポート９７と第３連通孔９１とを連通する。そのため、伸長時、シリンダ４１の上室Ｒ１の容積が減少し、オイルの圧力が超高にならないと、ディスクバルブ９３によりピストン４７の第３連通孔９１の下流端を開放することができず、上室Ｒ１内のオイルが第１連通孔８９、第１連通ポート９５、シャッタポート９８、第３連通ポート９７、第３連通孔９１を通って下室Ｒ２へ流通しにくくなり、超高減衰力を発生することができる。

そして、ＥＣＵ３２は、アクティブスタビライザ装置１５，１６の故障などにより車両のロール剛性が低下したときに、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒを上述した超ハード（超高減衰力の発生状態）のモードとすることで、伸長時に、より高い減衰力を発生させ、ロールモーメントの増加を抑制し、車高の上昇を抑制することができる。

この場合、ロール剛性低下検出手段としての第１制御装置３３は、車両の走行状態に応じて推定された推定横加速度と実際の横加速度との差、または、車両の走行状態に応じて設定された目標ロール角と実際のロール角との差に基づいて、車両のロール剛性が低下したかどうかを判定するようにしている。

以下、本実施例の車両の姿勢制御装置における姿勢制御について、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５に示すように、ステップＳ１１にて、各種センサ値の読み込みを行い、ステップＳ１２では、第１制御装置３３が、車両の走行状態に応じて推定された推定横加速度Ｇｅと横加速度センサ２５が検出した実際の横加速度Ｇｙとの偏差の絶対値が予め設定された所定値ａ以下かどうかを判定する。この場合、車速センサ２６が検出した車速Ｖと操舵角センサ２７が検出した操舵角θに基づいて下記数式を用いて推定横加速度Ｇｅを算出する。なお、Ｈはホイールベース、Ｎは、ステアリングギア比、Ｋｈはスタビリティファクタである。
Ｇｅ＝Ｖ²・（θ／Ｎ）／｛（１＋ＫｈＶ²）Ｈ｝

そして、このステップＳ１２にて、推定横加速度Ｇｅと実際の横加速度Ｇｙとの偏差の絶対値が所定値ａ以下であると判定されたら、車両のロール剛性は低下していない、つまり、アクティブスタビライザ装置１５，１６が正常に機能しているものと判定し、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、第１制御装置３３が、車両の走行状態に応じて設定された前輪１２Ｌ，１２Ｒにおける目標回転角度（目標ロール角）φｆｔと回転角度センサ２８が検出した回転角度（実際のロール角）φｆとの偏差の絶対値が予め設定された所定値ｂ以下かどうかを判定する。そして、このステップＳ１３にて、目標回転角度φｆｔと実際の回転角度φｆとの偏差の絶対値が所定値ｂ以下であると判定されたら、車両の前輪側のロール剛性は低下していない、つまり、アクティブスタビライザ装置１５が正常に機能しているものと判定し、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、第１制御装置３３が、車両の走行状態に応じて設定された後輪１３Ｌ，１３Ｒにおける目標回転角度（目標ロール角）φrｔと回転角度センサ２９が検出した回転角度（実際のロール角）φrとの偏差の絶対値が予め設定された所定値ｃ以下かどうかを判定する。そして、このステップＳ１４にて、目標回転角度φrｔと実際の回転角度φｒとの偏差の絶対値が所定値ｃ以下であると判定されたら、車両の後輪側のロール剛性は低下していない、つまり、アクティブスタビライザ装置１６が正常に機能しているものと判定し、現在の制御状態を維持する。

一方、上述したステップＳ１２にて、推定横加速度Ｇｅと実際の横加速度Ｇｙとの偏差の絶対値が所定値ａより大きいと判定されたら、車両のロール剛性が低下している、つまり、アクティブスタビライザ装置１５，１６が正常に機能していないと判定し、ステップＳ１５に移行する。また、ステップＳ１３にて、目標回転角度φｆｔと実際の回転角度φｆとの偏差の絶対値が所定値ｂより大きいと判定されたら、車両の前輪側のロール剛性が低下している、つまり、アクティブスタビライザ装置１５が正常に機能していないと判定し、ステップＳ１５に移行する。また、ステップＳ１４にて、目標回転角度φrｔと実際の回転角度φｒとの偏差の絶対値が所定値ｃより大きいと判定されたら、車両の後輪側のロール剛性が低下している、つまり、アクティブスタビライザ装置１６が正常に機能していないと判定し、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４にて、車両のロール剛性が低下している、つまり、アクティブスタビライザ装置１５，１６が何らかの原因により故障して正常に機能していないと判定されたら、ステップＳ１５にて、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒを超ハード（超高減衰力の発生状態）のモードに切換える。すると、伸長時により高い減衰力が発生することとなり、ロールモーメントの増加を抑制し、車高の上昇を抑制することができる。

即ち、走行中の車両が左旋回するとき、車両には右方向の横加速度が作用して右方向へのロールモーメント、つまり、右側の車輪がバンプして左側の車輪がリバウンドする現象が発生する。このとき、アクティブスタビライザ装置１５，１６が正常に機能していれば、発生したロールモーメントに対してアンチロールモーメントを増加することで、ロールモーメントを低減して車両の傾きを補正して安定した姿勢に制御する。ところが、アクティブスタビライザ装置１５，１６が正常に機能していない状況では、ロールモーメントを低減することができず、車両が傾いてしまう。そこで、本実施例では、車両に右方向へのロールモーメント、つまり、右側の車輪がバンプして左側の車輪がリバウンドする現象が発生したとき、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒを超ハードに切換える。すると、各セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒにて、伸長時により高い減衰力が発生するため、左側の車輪のリバウンドを抑制することでロールモーメントの増加を抑制し、車両の大きな傾きを補正して車高の上昇を抑制し、安定した姿勢に制御することができる。

このように本実施例の車両の姿勢制御装置にあっては、車輪ごとに発生する減衰力を調整可能な減衰力調整手段としてのセミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒと、車両のロール剛性を調整可能なロール剛性調整手段としてのアクティブスタビライザ装置１５，１６を設け、アクティブスタビライザ装置１５，１６の故障などにより車両のロール剛性が低下したときには、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒによる伸長側の減衰力を増大させるようにしている。

従って、車両のロール剛性が低下したときに、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒの減衰力を増大させることで、車両に作用するロールモーメントに対する減衰力が増大してロールモーメントの増加が抑制されることとなり、車両の傾きを補正して車高の上昇を抑制することができ、その結果、車両の操縦安定性を向上して乗心地を良好とすることができる。

また、本実施例の車両の姿勢制御装置では、車両の走行状態に応じて設定された目標回転角度φｆｔ，φrｔと回転角度センサ２８，２９が検出した実際の回転角度φｆ，φｒとの偏差に応じてロール剛性の低下を判定するようにしており、簡単な構成で確実にロール剛性の低下、つまり、アクティブスタビライザ装置１５，１６の故障を検出することができる。

また、本実施例の車両の姿勢制御装置では、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒを、車輪側に連結されたシリンダ４１内にピストン４７を移動自在に設け、下端部がピストン４７に連結されたピストンロッド４２の上端部を車体側に連結し、ピストン４７によりシリンダ４１内を上室Ｒ１と下室Ｒ２に区画し、ピストン４７に圧力に応じて上室Ｒ１と下室Ｒ２との間でオイルを流通可能なソフト用バルブ４８及びハード用バルブ４９を設け、車両の走行状態に応じてロータリバルブ８３を操作してソフト用バルブ８３及びハード用バルブ４９を開閉可能とし、ロール剛性が低下したときに、ロータリバルブ４８によりソフト用バルブ４８を閉止する一方、ハード用バルブ４９の流路抵抗を増大させるようにしている。従って、既存の装置を変更するだけで、簡単に超高減衰力を発生する超高ハードモードを構成することができる。

そして、このハード用バルブ４９にて、ピストン４７に、上室Ｒ１に連通する第１連通孔８９と、下室Ｒ２に連通する第２連通孔９０と第３連通孔９１とを設け、第２連通孔９０に対して第３連通孔９１の流路抵抗を大きく設定し、ロータリバルブ８３により第１連通孔８９と第２連通孔９０、第１連通孔８９と第３連通孔９１とを選択的に切換えて連通可能としている。従って、必要時に、ロータリバルブ８３により第１連通孔８９と第３連通孔９１を連通することで、上室Ｒ１のオイルが下室Ｒ２へ流通しにくくなり、容易に、且つ、迅速に超高減衰力を発生することができる。

なお、上述した実施例では、アクティブスタビライザ装置１５，１６の故障により車両のロール剛性が低下していると判定されたとき、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒを超ハードに切換え、伸長時に高い減衰力が発生するようにしたが、合わせて圧縮時に高い減衰力が発生するように構成してもよい。即ち、車両に右方向へのロールモーメント、つまり、右側の車輪がバンプして左側の車輪がリバウンドする現象が発生したとき、セミアクティブサスペンション装置２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒにて、伸長時及び圧縮時により高い減衰力を発生させることで、左側の車輪のリバウンドを抑制することができると共に、右側の車輪のバンプを抑制することができ、ロールモーメントの増加を更に抑制し、車両をより安定した姿勢に制御することができる。

また、上述した実施例では、車両の走行状態に応じて推定された推定横加速度Ｇｅと横加速度センサ２５が検出した実際の横加速度Ｇｙとの偏差の絶対値に応じてロール剛性の低下を判定すると共に、車両の走行状態に応じて設定された目標回転角度φｆｔ，φrｔと回転角度センサ２８，２９が検出した回転角度φｆ，φｒとの偏差の絶対値に応じてロール剛性の低下を判定するようにしたが、判定はいずれか一方だけであっても良く、また、車両のロール角や傾斜角などを直接検出して判定するようにしてもよい。

また、上述した実施例では、ロール剛性調整手段としてのアクティブスタビライザ装置を、一対のトーションバー部と一対のアーム部とアクチュエータにより構成したが、この構成に限定されるものではなく、車両のロール剛性を調整可能な構造であれば、いずれのものであってもよい。更に、減衰力調整手段としてセミアクティブサスペンション装置を、ダンパ装置とエアばね装置からなるものとしたが、この構成に限定されるものではなく、車輪ごとに発生する減衰力を調整可能な構造であれば、いずれのものであってもよい。

以上のように、本発明に係る車両の姿勢制御装置は、車両のロール剛性が低下したときに各車輪に作用する減衰力を増大させることで、ロールモーメントの増加を抑制して車両の操縦安定性を向上するものであり、いずれの種類の車両に用いても好適である。

本発明の一実施例に係る車両の姿勢制御装置を表す概略構成図である。 本実施例の車両の姿勢制御装置におけるセミアクティブサスペンション装置を表す概略断面図である。 セミアクティブサスペンション装置におけるピストン部を表す概略断面図である。 本実施例のセミアクティブサスペンション装置におけるピストン速度に対する減衰力を表すグラフである。 本実施例の車両の姿勢制御装置における姿勢制御を表すフローチャートである。 セミアクティブサスペンション装置における低減衰力時のオイルの流れを表す概略図である。 セミアクティブサスペンション装置における中減衰力時のオイルの流れを表す概略図である。 セミアクティブサスペンション装置における高減衰力時のオイルの流れを表す概略図である。 セミアクティブサスペンション装置における超高減衰力時のオイルの流れを表す概略図である。

符号の説明

１１ 車体
１２Ｌ，１２Ｒ 前輪
１３Ｌ，１３Ｒ 後輪
１５，１６ アクティブスタビライザ装置（ロール剛性調整手段）
１９，２２ アクチュエータ
２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒ セミアクティブサスペンション装置（減衰力調整手段）
２５ 横加速度センサ
２６ 車速センサ
２７ 操舵角センサ
２８，２９ 回転角度センサ
３０Ｌ，３０Ｒ，３１Ｌ，３１Ｒ 車輪速センサ
３２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３３ 第１制御装置
３４ 第２制御装置
４１ シリンダ
４２ ピストンロッド
４７ ピストン
４８ ソフト用バルブ
４９ ハード用バルブ
７２ ガイド部材
８３ ロータリバルブ
８９ 第１連通孔（第１連通路、第２連通路）
９０ 第２連通孔（第１連通路）
９１ 第３連通孔（第２連通路）
９２ 第４連通孔
９３ ディスクバルブ
９５ 第１連通ポート
９６ 第２連通ポート
９７ 第３連通ポート
９８ シャッタポート
Ｒ１ 上室
Ｒ２ 下室
Ｒ３ ガス室
Ｒ４ 空気室

Claims (6)

1. 車輪ごとに発生する減衰力を調整可能な減衰力調整手段と、車両のロール剛性を調整可能なロール剛性調整手段と、該ロール剛性調整手段による車両のロール剛性が低下したことを検出するロール剛性低下検出手段と、該ロール剛性低下検出手段がロール剛性の低下を検出したときに前記減衰力調整手段による減衰力を増大させる減衰力制御手段とを具えたことを特徴とする車両の姿勢制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の姿勢制御装置において、前記ロール剛性低下検出手段は、車両の走行状態に応じて設定された目標ロール角と実際のロール角との差が、予め設定された所定値を超えたときにロール剛性が低下したと検出することを特徴とする車両の姿勢制御装置。
3. 請求項１に記載の車両の姿勢制御装置において、前記減衰力制御手段は、前記減衰力調整手段による伸張側の減衰力を増大させることを特徴とする車両の姿勢制御装置。
4. 請求項１に記載の車両の姿勢制御装置において、前記減衰力調整手段は、複数のオリフィスを切換えることで発生する減衰力を調整可能であり、前記減衰力制御手段は、流路抵抗が最大となるオリフィスに切換えることで発生する減衰力を最大とすることを特徴とする車両の姿勢制御装置。
5. 請求項１に記載の車両の姿勢制御装置において、前記減衰力調整手段は、下端部が車輪側に連結されて作動液が封入されたシリンダと、該シリンダの上部から進退可能に突出して上端部が車体側に連結されたピストンロッドと、該ピストンロッドの下端部に固定されて前記シリンダ内に移動自在に嵌合して上室と下室に区画するピストンと、前記ピストンに設けられて圧力に応じて前記上室と前記下室との間で作動液を流通可能なソフト用バルブ及びハード用バルブと、車両の走行状態に応じて前記ソフト用バルブ及び前記ハード用バルブを開閉可能なロータリバルブとを有し、前記減衰力制御手段は、ロール剛性の低下を検出したときに前記ロータリバルブにより前記ソフト用バルブを閉止する一方、前記ハード用バルブの流路抵抗を増大させることを特徴とする車両の姿勢制御装置。
6. 請求項５に記載の車両の姿勢制御装置において、前記ハード用バルブは、基端部が前記上室に連通し、先端部が分岐して前記下室に連通する第１連通路及び第２連通路を有し、前記第１連通路に対して前記第２連通路の流路抵抗が大きく設定され、前記減衰力制御手段は、ロール剛性の低下を検出したときに前記ロータリバルブにより前記ハード用バルブの流路を前記第２連通路に切換えることを特徴とする車両の姿勢制御装置。

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