JP2007223576A - アクティブサスペンション装着車両 - Google Patents

Abstract

【課題】低速旋回走行時における運転者の視認性を向上させることを目的とする。
【解決手段】自動車１は、サスペンションアーム４を上下動させて車高を調整するアクチュエータ６と、アクティブサスペンションシステムの制御主体であるＥＣＵ８、ＥＰＳ９を備えている。また、自動車１には、車速センサ１０と、操舵角センサ１１が設置されている。運動状態の判定として、車速センサ１０により検出された車速が所定速度Ｖ１以下であり、操舵角センサ１１により検出された操舵量が所定量θ１以上である場合には、旋回外側の車高が旋回内側の車高よりも高くなるように、また、リア側の車高がフロント側の車高よりも高くなるように、アクチュエータ６の駆動制御を行う。さらに、ＥＰＳモータ２４のアシスト力を通常制御時よりも大きくするために制御ゲインを増大する。
【選択図】図３

Description

本発明は、アクティブサスペンションを装着した車両に係り、低速旋回走行時における運転者の視認性の向上を図る技術に関する。

近年、自動車用のサスペンションとして、スカイフック理論に基づくアクティブサスペンションシステムの開発が進められている。アクティブサスペンションシステムでは、各車輪における車体−路面間の距離（以下、車高と記す）やダンパの減衰力を路面状況や車両の運動状態等に応じてリアルタイムに制御するため、車体の姿勢変化が抑制されて良好な乗り心地が得られると同時に、タイヤの路面追従性が良好となることで操縦安定性や駆動／制動性能も向上する。

アクティブサスペンションとしては、例えば、車輪を懸架するロアアームにリンクを介して駆動アームの先端を連結し、モータおよび低速ギヤボックスを備えたアクチュエータの出力軸に駆動アームを固定して、ロアアームを上下動させるサスペンション制御装置が本出願人により提案されている（特許文献１参照）。また、車両の旋回走行時には横加速度が発生して旋回外側へ傾斜するように車体をロールさせるが、このロールを抑制すべく、アクチュエータを各車輪に設け、作動液室に対して作動液を給排することによりアクチュエータの長さを増減して車高を調整するアクティブサスペンション制御装置が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００１−３２８４１４号公報 特開平６−２２７２３１号公報

しかしながら、従来のアクティブサスペンション制御装置は、横加速度が大きくなる高速運転時や急旋回時等に車体のロールを低減させることによって、乗員に違和感を持たせないようにすることを目的としており、低速旋回走行時における運転者の視界の確保を必ずしも良好とするものではなかった。すなわち、車体のロールを低減することにより、進行方向の視認性が悪くなることは回避できるが、積極的に旋回方向の視界を広げるものではなかった。一方、低速走行時に急操舵を行った場合、運転者は、視線を前方から左右それぞれの旋回側手前方向に向けて、車両に近い路面を目視するため、無理な姿勢をとらされることが多かった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、低速旋回走行時における運転者の視認性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車速を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量検出手段と、左右のサスペンションに設けられ、車高の調整に供されるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを備えたアクティブサスペンション装着車両において、前記駆動制御手段は、前記車速が所定値以下であり、かつ前記操舵量が所定値以上である場合に、旋回外側の車高が旋回内側の車高よりも高くなるように前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とするアクティブサスペンション装着車両を提供する。

また、請求項２に記載の発明は、車速を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量検出手段と、左右のサスペンションに設けられ、車高の調整に供されるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを備えたアクティブサスペンション装着車両において、前記駆動制御手段は、前記車速が所定値以下であり、かつ前記操舵量が所定値以上である場合に、リア側の車高がフロント側の車高よりも高くなるように前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とするアクティブサスペンション装着車両を提供する。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のアクティブサスペンション装着車両において、電動パワーステアリングをさらに備え、前記駆動制御手段は、前記車速が所定値以下であり、かつ前記操舵量が所定値以上である場合に、前記電動パワーステアリングの制御ゲインを増大させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクティブサスペンション装着車両を提供する。

本発明に係るアクティブサスペンション装着車両によれば、走行速度が所定値以下でありかつ操舵量が所定値以上である場合に、旋回外側の車高を旋回内側の車高よりも低くすること、或いは、リア側の車高をフロント側の車高よりも高くすることによって、旋回方向の視界を広く確保して車両運転者の視認性を向上することができる。また、電動パワーステアリングの制御ゲインを増大させることで、操舵が容易となり運転者の操舵負担が軽減される。

したがって、運転者は無理な姿勢をとらなくても旋回方向の車両に近い路面を目視し易くなり、運転者の運転負担が軽減されると共に、視認性が悪いことから生ずる運転者のストレスも軽減され、旋回時の車体接触事故や巻き込み事故等の発生可能性も軽減される。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は実施形態に係る自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係る車両状態量検出装置の概略構成を示すブロック図であり、図３は実施形態に係る車両姿勢制御のフローチャートである。

≪実施形態の構成≫
＜自動車の装置構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の装置構成について説明する。説明にあたり、４本のホイールやそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤや姿勢制御用のアクチュエータ等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、ホイール３ｆｌ（左前）、ホイール３ｆｒ（右前）、ホイール３ｒｌ（左後）、ホイール３ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には、例えば、ホイール３と記す。

図１に示すように、自動車（アクティブサスペンション装着車両）１はタイヤ２が装着された４つのホイール３を備えており、これら各ホイール３がサスペンションアーム４やスプリング５等からなるサスペンション７によって懸架されている。サスペンションアーム４には、モータと低速ギヤボックスを備えたアクチュエータ６が連結されており、このアクチュエータ６によって、サスペンションアーム４が上下動して車高が調整される。なお、アクチュエータ６の詳細な構造は特許文献１に記載された通りであり、ここでは説明を省略する。

自動車１は、アクティブサスペンションシステムの制御主体であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）（駆動制御手段）８、ＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）９を備えている。また、自動車１には、車速を検出する車速センサ（車速検出手段）１０が設置され、ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵角センサ（操舵量検出手段）１１がステアリングシャフト２３に設置されている。また、横加速度を検出する横Ｇセンサ（状態量検出センサ）１２と、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ（状態量検出センサ）１３とが車室内に設置される他、サスペンション７の変位（上下ストローク）を検出するストロークセンサ１４が各ホイール３に対して設置されている。

ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して各センサ１０〜１４と接続され、各センサ１０〜１４から信号が入力される。ＥＣＵ８は、通信回線を介してアクチュエータ６と後述するＥＰＳモータ２４とに接続されており、入力信号に基づいた演算処理を行った後、アクチュエータ６およびＥＰＳモータ２４の駆動を制御する駆動信号を出力する。

ＥＰＳ９は、図示しないラックやピニオンからなるステアリングギヤ２１と、ステアリングホイール２２が後端に取り付けられたステアリングシャフト２３と、ステアリングシャフト２３に操舵アシスト力を与えるＥＰＳモータ２４とを主要構成要素としている。

＜車両状態量検出装置の構成＞
次に、図２を参照して、車両状態量検出装置の構成を説明する。車両状態量検出装置３１は、上述した各センサ１０〜１４の他、ＥＣＵ８の一部である運動状態判定部４０、およびＥＣＵ８に内装された各種の信号処理回路等から構成されている。

ＥＣＵ８は、車両状態量検出装置３１の構成要素としての運動状態判定信号を生成する運動状態判定部４０の他、各アクチュエータ６およびＥＰＳモータ２４の制御量を算出する制御量算出部４１や、制御量算出部４１が算出した制御量に基づきアクチュエータ６およびＥＰＳモータ２４に駆動信号を出力する駆動信号出力部４２、および図示しない種々の演算処理部や駆動制御部等を備えている。

≪実施形態の作用≫
＜通常時の姿勢制御＞
自動車１が走行を開始すると、各センサ１０〜１４が検出した電気信号がＥＣＵ８に入力される。そして運動状態判定部４０は、これら各種信号データを基に運動状態を判定する。判定結果に基づいて生成した運動状態判定信号は制御量算出部４１に伝達され、制御量算出部４１では各アクチュエータ６およびＥＰＳモータ２４の制御量が算出される。制御量に基づき生成された駆動信号は、駆動信号出力部４２から通信回線を介して各アクチュエータ６およびＥＰＳモータ２４へ伝達される。各アクチュエータ６およびＥＰＳモータ２４は、これら信号に基づいて駆動し、自動車１の姿勢制御を行う。

このとき、所定速度以上の中・高速運転をしている状態や、操舵量が所定量以内の直進走行または緩やかな旋回走行をしている状態にある場合には、主に横Ｇセンサによって検出された横加速度に基づいて、車体のロール角および駆動制御量を算出し、左右のアクチュエータ６を駆動させて車体を水平に維持させる姿勢制御が行われる。

＜低速旋回走行時の姿勢制御＞
一方、本実施形態においては、車速センサ１０および操舵角センサ１１によって検出された車速および操舵量が所定の状態量にあると判定された場合には、車体の水平維持を図る通常の制御方法とは異なり、車体を旋回内側にロールさせ、また、前方に傾斜させる姿勢制御を行う。すなわち、左旋回時であれば、右側の車高が左側の車高よりも高くなるように、アクチュエータ６の駆動制御を行う。さらに、リアの車高がフロントの車高よりも高くなるように、アクチュエータ６の駆動制御を行う。

そして、上記所定の状態量にあると判定された場合には、ＥＰＳモータ２４の制御ゲインを増大するように駆動制御が行われる。ＥＰＳ９は通常、操舵トルクおよび車速から算出されたＥＰＳモータ２４の目標電流とＥＰＳモータ２４に流れる電流との偏差に基づき、比例・積分制御（ＰＩ制御）や比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）等を行って制御ゲインを変更しており、具体的には、低車速の場合には制御ゲインを小さくし、高車速の場合には制御ゲインを大きくしている。しかし、このような低速旋回走行時には、ＥＰＳモータ２４の制御ゲインを大きくすることによって運転者の操舵負担を軽減する。

次に、図３を参照して、ＥＣＵ８が行う自動車１の姿勢制御について具体的に説明する。車両状態量検出装置３１は、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）で姿勢制御を実行し、低速旋回走行時の姿勢制御においては、車速センサ１０と操舵角センサ１１の検出結果のみが運動状態の判定に利用される。本実施形態では、前後左右の４輪に車高調整を行うアクチュエータを備えた車両における車両姿勢制御方法を示している。

先ずステップ１では、各種センサ１０〜１４により検出された検出信号がＥＣＵ８に入力される。次にステップ２では、運動状態の判定として、車速センサ１０により検出された車速が所定速度Ｖ１（例えば、８ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定する。速度が所定速度Ｖ１以下でない場合にはステップ３へ進む。ステップ３では、従来技術による通常の制御方法にしたがって、各アクチュエータ６を駆動制御して車体の姿勢制御が行われる。一方、車速が所定速度Ｖ１以下である場合にはステップ４へ進む。ステップ４では、操舵角センサ１１により検出された操舵量が所定量θ１以上であるか否かを判定する。操舵量が所定量θ１を超えない場合にはステップ３へ進み、通常の制御方法にしたがった姿勢制御が行われる。一方、操舵量が所定量θ１を越える場合には、ステップ５へ進む。

ステップ５では、旋回外側の車高が旋回内側の車高よりも高くなるように、左右のアクチュエータ６の駆動制御を行う制御信号を生成する。すなわち、左旋回時であれば、右側の車高が左側の車高よりも高くなるように、左側のアクチュエータ６ｆｌ，６ｒｌには車高を下げる制御信号を生成し、右側のアクチュエータ６ｆｒ，６ｒｒには車高を上げる制御信号を生成する。右旋回時であれば、その逆の駆動制御を行う。

次にステップ６では、左右どちらの旋回時においても、リア側の車高がフロント側の車高よりも高くなるようにアクチュエータ６の制御信号の生成を行う。すなわち、フロントのアクチュエータ６ｆｌ，６ｆｒには車高を下げる制御信号を生成し、リアのアクチュエータ６ｒｌ，６ｒｒには車高を上げる制御信号を生成する。次にステップ７では、ＥＰＳモータ２４のアシスト力を通常制御時よりも大きくするために制御ゲインを増大した制御信号を生成する。そしてステップ８では、各アクチュエータ６の駆動信号およびＥＰＳモータ２４の駆動信号を出力する。そしてこの手順は所定のインターバルで繰り返される。

なお、ステップ５において、例えば、右側の車高が左側の車高よりも高くなるように姿勢制御を行う場合に、左側のアクチュエータ６ｆｌ，６ｒｌのみについて車高を下げる駆動制御を行ったり、右側のアクチュエータ６ｆｒ，６ｒｒのみについて車高を上げる駆動制御を行ってもよい。また、ステップ６においても、フロントのアクチュエータ６ｆｌ，６ｆｒだけに車高を下げる駆動制御を行ったり、リアのアクチュエータ６ｒｌ，６ｒｒだけに車高を上げる駆動制御を行ってもよい。

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、車高を調整するアクチュエータに電動モータと低速ギヤボックスからなるアクチュエータを用いているが、車高調整機能を備えたダンパを用いてもよい。この場合には、各ホイールに対して設けられたダンパに対し作動油を給排する油圧ポンプ、電磁切替え弁、制御装置等からなる油圧ユニットを設け、ＥＣＵは油圧ユニットに対して駆動信号を出力する構成とすればよい。

また、車高調整をするアクチュエータを左右、前後に装備した自動車について説明したが、本発明は前後のいずれかのみにアクチュエータを備えた自動車であっても実施可能である。また、各アクチュエータやＥＰＳモータの駆動制御を行うに際しては、制御量を一定値としてもよく、または、車速および舵角に合わせて制御量を変化させる形態としてもよい。

実施形態に係る自動車の概略構成図である。 実施形態に係る車両状態量検出装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係る車両姿勢制御のフローチャートである。

符号の説明

１ 自動車（アクティブサスペンション装着車両）
３ ホイール
６ アクチュエータ
７ サスペンション
８ ＥＣＵ（駆動制御手段）
９ ＥＰＳ（電動パワーステアリング）
１０ 車速センサ（車速検出手段）
１１ 操舵角センサ（操舵量検出手段）
２２ ステアリングホイール
２３ ステアリングシャフト
２４ ＥＰＳモータ
３１ 車両状態量検出装置
４０ 運動状態判定部
４１ 制御量算出部
４２ 駆動信号出力部

Claims (3)

1. 車速を検出する車速検出手段と、
   ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量検出手段と、
   左右のサスペンションに設けられ、車高の調整に供されるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段と
   を備えたアクティブサスペンション装着車両において、
   前記駆動制御手段は、前記車速が所定値以下であり、かつ前記操舵量が所定値以上である場合に、旋回外側の車高が旋回内側の車高よりも高くなるように前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とするアクティブサスペンション装着車両。
2. 車速を検出する車速検出手段と、
   ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量検出手段と、
   左右のサスペンションに設けられ、車高の調整に供されるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段と
   を備えたアクティブサスペンション装着車両において、
   前記駆動制御手段は、前記車速が所定値以下であり、かつ前記操舵量が所定値以上である場合に、リア側の車高がフロント側の車高よりも高くなるように前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とするアクティブサスペンション装着車両。
3. 電動パワーステアリングをさらに備え、
   前記駆動制御手段は、前記車速が所定値以下であり、かつ前記操舵量が所定値以上である場合に、前記電動パワーステアリングの制御ゲインを増大させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクティブサスペンション装着車両。

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