JP2008055960A - サスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
車両の乗り心地を確保したまま操安性を向上させることができるサスペンション制御装置を提供すること。
【解決手段】
運転席および助手席のシートバック７の回転角位置を読取り（Ｓ１０）、複数ある車速に依存した減衰力マップの中から、シートバック７の回転角位置に基づいて適切な減衰力マップを選択する（Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ２４）。選択された減衰力マップに基づいて車両のサスペンション制御を行う（Ｓ３２）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、サスペンション制御装置に関するものである。

従来、車両には路面からの衝撃を吸収し、車両の乗り心地を良くさせるためのサスペンションが設けられている。一般的にサスペンションは、バネ装置とショックアブソーバを備えて構成されており、サスペンションが有するサスペンション特性により乗り心地が変わる。サスペンション特性はサスペンションの反発力により表され、サスペンションの反発力は、ショックアブソーバの減衰力やバネ装置の反発力で表される。

このサスペンション特性は、乗り心地の他に、車両の操縦安定性すなわち操安性に影響を与える。例えば、ショックアブソーバの減衰力を大きく設定すると、サスペンションの反発力が小さくなるため、車両の操安性は向上するが乗り心地は悪くなる。反対にショックアブソーバの減衰力を小さく設定すると、サスペンションの反発力が大きくなるため、車両の操安性は低下するが乗り心地は良くなる。このような制御を行う装置として、アクティブサスペンションが知られている。アクティブサスペンションは、サスペンション特性を変えることにより、車両の操安性と乗り心地のバランスを最適化する制御を行う。

アクティブサスペンションの制御では、車両の操安性と乗り心地のバランスを状況に応じて最適化することが重要であり、従来、車両の乗員数に基づいてサスペンションの特性を制御する装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開昭６３−２５８２０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のサスペンション制御装置は、さまざまな車両状況や乗員の姿勢などが考えられる中、車両の乗員数のみを入力情報としている。このため、車両の乗り心地を確保したまま操安性を向上させることや、操安性より車両の乗り心地を優先したいという意思をサスペンション制御に反映させることができない。

そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、車両の乗り心地を確保したまま操安性を向上させることができるサスペンション制御装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明に係るサスペンション制御装置は、車両の走行状態に合わせてサスペンションの反発力を制御するサスペンション制御装置であって、シートバックの回転角位置を検出する検出手段と、シートバックの回転角位置が大きい場合に、回転角位置が小さい場合と比べて、サスペンションの反発力を小さくするように制御するサスペンション制御手段と、を備えて構成される。

乗員がシードバックの角度を大きくして乗り心地が向上した場合は、ある程度乗り心地の良さに余裕がある状態といえる。本発明は、シートバックの回転角位置に基づいてサスペンション制御を行っている。このため、シートバックの回転角位置が大きく乗り心地に余裕がある場合、その余裕がある乗り心地の分だけ車両の操安性を向上させるように制御を行うことで、車両の乗り心地を確保したまま操安性を向上させることができる。

また、本発明係るサスペンション制御装置は、助手席に乗員が着座していることを検知するシート使用検知手段を備え、シート使用検知手段により検知された場合、回転角検出手段は助手席のシートバックの回転角位置を検出する。

一般的に運転者よりも同乗者の乗り心地を重視する場合が想定される。このため、本発明では、助手席に同乗者がいる場合は、助手席のシートバックの回転角位置に基づいてサスペンション制御を行うことにより、同乗者が希望している乗り心地を運転者より優先的に実現することができる。

また、本発明に係るサスペンション制御手段は、回転角位置が所定の値を超えた場合、回転角位置が大きい場合に小さい場合と比べてサスペンションの反発力を大きくするように制御することができる。

助手席のシートバックが一定値以上傾けられた場合は、助手席に着座する乗員が病気等により体調が思わしく無く、乗り心地が求められていると推定される。そこで本発明は、乗り心地を優先させ、シートバックの角度が小さい場合と比べて車両の乗り心地が向上するようにサスペンションの反発力を大きくする制御を行うことにより、乗員の希望している乗り心地を重視したサスペンション制御ができる。

また、本発明に係るサスペンションにはショックアブソーバが設けられ、本発明に係るサスペンション制御手段は、ショックアブソーバの減衰力を制御する手段であり、これによってショックアブソーバの減衰力を調整してサスペンションの反発力を調整することができる。

また、本発明に係るサスペンションにはバネ装置が設けられ、本発明に係るサスペンション制御手段は、バネ装置のバネ定数を制御する手段であり、これによってバネ定数を調整してサスペンションの反発力を調整することができる。

本発明によれば、車両の乗り心地を確保したまま操安性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係るサスペンション制御装置の構成概要図である。本実施形態に係るサスペンション制御装置は、車速センサ１、回転角センサ２、シートスイッチ３、ＥＣＵ４、サスペンション５を備えて構成されている。

車速センサ１は、車両のシャフト付近に配置されたセンサであり、磁石を利用してシャフトの回転を読み取り、車両速度を算出して車両速度をＥＣＵ４へ出力する機能を備えている。回転角センサ２は、座席シートに配置され、ホールＩＣによりシートバックの回転角を検出してシートバックの回転角をＥＣＵ４へ出力する機能を備えている。

シートスイッチ３は、尻部を支える座席のシートクッション内に配置され、体重による圧力によってスイッチがオンされる。このスイッチで、座席シートに人が座っているか否かを判断することができる。シートスイッチ３は、スイッチがオンされると信号をＥＣＵ４へ出力する。

ＥＣＵ４は、信号処理部４１ と駆動回路４２を備えて構成される。ここで、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。

信号処理部４１ は、車速センサ１、回転角センサ２、シートスイッチ３が出力した信号を入力し、車両速度算出処理やシートバックの回転角位置判断、ショックアブソーバの減衰力算出処理、バネ定数算出処理、ショックアブソーバの減衰力段数の設定処理、バネ定数設定処理などを行い、結果を駆動回路４２へ出力する機能を備えている。ここで減衰力段数とは、ショックアブソーバの減衰力を段階的に設定する段数のことをいう。

駆動回路４２は、信号処理部４１が出力した情報を入力し、サスペンション５の駆動を制御するための信号を出力する回路である。ショックアブソーバの減衰力段数の設定やバネ装置の圧力調整信号を出力する機能を備えている。

サスペンション５は、タイヤと車両ボディの間に配置され、路面からの衝撃を吸収する機能を備えている。サスペンション５は、ショックアブソーバ５１やバネ装置５２を備えて構成されており、本実施形態ではショックアブソーバ５１やバネ装置５２の一部を空気で構成するエアサスペンションが用いられている。ショックアブソーバ５１は、サスペンション５の反発力を調整する機能として、減衰力を段階的に設定する機能を備えており、バネ装置５２は、バネ定数を調整する機能を備えている。これにより、ショックアブソーバ５１の減衰力およびバネ装置５２のバネ定数を調整してサスペンション５の反発力を調整することができる。

図２は本発明の実施形態に係る座席シートの側面図である。図２に示すように座席シートは、シートクッション６、シートバック７、回転角センサ２を備えて構成される。シートバック７の回転角度は、回転角センサ２を用いて、ニュートラル位置Ｎからの角度として検出される。ニュートラル位置Ｎは、シートクッション６とシートバック７が９０°になる位置とする。回転角度はシートバックの傾きを表す。

次に本実施形態に係るサスペンション制御装置の動作について説明する。

図３は本実施形態に係るサスペンション制御装置の動作を示すフローチャートであり、図４は本実施形態に係るサスペンション制御装置に用いられる減衰力マップである。

図３の制御処理は、車両の電源がオンにされてから所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、図３のステップＳ１０に示すように、シート位置把握処理が行われる。ステップＳ１０では、回転角センサ２を用いて、ニュートラル位置Ｎを基準として運転席のシートバック７の回転角位置θ_ｄと助手席のシートバック７の回転角位置θ_ｐを計測する。

ステップＳ１０の処理が終了すると、助手席に人が座っているか否かを判断する処理へ移行する（Ｓ１２）。ステップＳ１２では、シートクッション６内に配置されたシートスイッチ３がオンされているか否かを判断する。

ステップＳ１２の処理でシートスイッチ３がオンされていると判断した場合は、助手席に人が座っていると判断され、助手席のシートバック７の回転角度に基づいて減衰力マップを選択する処理に移行する（Ｓ１４）。

ステップＳ１４の減衰力マップを選択する処理では、助手席のシートバック７の回転角位置θ_ｐが、ある一定の値である第一基準角θ_ｐ1より大きいか否かを判断する。第一基準角θ_ｐ1は減衰力マップが切り替わるシートバック７の回転角度であり、座席のシートのリクライニング可能な回転角度内で適宜設定される定数である。この値は車種や乗員の年齢および体調などを基に予め設定されている。ステップＳ１４の処理において、θ_ｐ＜θ_ｐ1の場合、つまり助手席のシートバック７の傾きが第一基準角θ_ｐ1より小さい範囲である場合は、乗り心地はニュートラル位置Ｎと大差が無いと判断する。乗り心地に余裕がある場合は操安性を向上させるように制御するため、乗り心地がニュートラル位置Ｎと大差が無い場合は、座席シートの乗り心地が反映されていない第一減衰力マップを採用し（Ｓ１８）、車速の読み込み処理へ移行する（Ｓ３０）。

ここで、第一、第二、第三減衰力マップについて説明する。図４は本実施形態に係る減衰力マップである。減衰力マップは、車速に依存したショックアブソーバ５１の減衰力段数のマップである。減衰力マップを参照してショックアブソーバ５１の減衰力を駆動回路４２で制御することで、車速に基づいたサスペンション制御が可能となる。ここで、減衰力段数を大きく設定すると、ショックアブソーバ５１の減衰力が大きくなるとする。つまり、減衰力段数を大きく設定すると、操安性が向上するが乗り心地は悪くなる。

また、車速が小さい時は車両操作に余裕があるため、乗り心地を重視して減衰力段数は低めに設定され、車速が大きい時は車両操作のレスポンスも上げなければならないため、操安性を重視して減衰力段数は高めに設定される。これにより、車速の増加に合わせて段階的に減衰力段数を大きくしていくことで、速度に基づいたサスペンション制御を実施できる。

第一減衰力マップは、シートバックの傾きの大きさから、乗り心地がニュートラル位置Ｎと変わらないと判断されたため、シートバックからの乗り心地の影響を考慮しないでサスペンション制御を行う場合に用いられる減衰力マップである。

第二減衰力マップは、乗り心地に余裕がある分、第一減衰力マップに比べて乗り心地よりも操安性を重視したサスペンション制御を行う場合に用いられる減衰力マップである。図４に示すように、第一減衰力マップでは初期速度Ｖ_０〜第一速度Ｖ_１の車速で減衰力段数２段目であり、第一速度Ｖ_１〜第二速度Ｖ_２の車速で減衰力段数３段目であるが、第二減衰力マップでは初期速度Ｖ_０〜第一速度Ｖ_１の車速で減衰力段数３段目であり、第一速度Ｖ_１以上の車速で減衰力段数４段目である。よって、第一減衰力マップより第二減衰力マップを選択した方が、乗り心地は良くないが操安性が良くなるということになる。

第三減衰力マップは、乗員が乗り心地を求めているため、第一減衰力マップおよび第二減衰力マップに比べて操安性よりも乗り心地を重視したサスペンション制御を行う場合に用いられる減衰力マップである。図４に示すように、初期速度Ｖ_０〜第一速度Ｖ_１の車速で減衰力段数１段目、第一速度Ｖ_１〜第二速度Ｖ_２の車速で減衰力段数２段目、第二速度Ｖ_２以上の車速で減衰力段数３段目となっている。よって、第三減衰力マップを選択すると、第一減衰力マップ、第二減衰力マップに比べて、乗り心地が重視されていることになる。

ステップＳ１４の処理に戻り、θ_ｐ≧θ_ｐ1の場合、つまり助手席のシートバック７の傾きが第一基準角θ_ｐ1以上である場合は、別の減衰力マップを選択する処理へ移行する（Ｓ１６）。

ステップＳ１６の処理において、θ_ｐ1≦θ_ｐ＜θ_ｐ2の場合、つまり助手席のシートバック７の傾きが第一基準角θ_ｐ1以上で第二基準角θ_ｐ2より小さい範囲である場合は、シートバック７の傾きが乗り心地を良くなっていると判断し、乗り心地が良くなった分、乗り心地が低下するが操安性が向上するような第二減衰力マップを採用し（Ｓ２０）、車速の読み込み処理へ移行する（Ｓ３０）。第二基準角θ_ｐ2は減衰力マップが切り替わるシートバック７の回転角度であり、第一基準角θ_ｐ1と同様に設定される値である。

一方、θ_ｐ≧θ_ｐ2の場合、つまり助手席のシートバック７の傾きが第二基準角θ_ｐ2以上である場合は、助手席の乗員が乗り心地を最優先していると判断して、第三減衰力マップを採用し（Ｓ２２）、車速の読み込み処理へ移行する（Ｓ３０）。

ステップ１２の処理において、シートスイッチ３がオンされていない場合は、助手席に人が座っていないと判断され、運転席のシートバック７の回転角度に基づいて減衰力マップを選択する処理に移行する（Ｓ２４）。

ステップＳ２４の処理は、ステップＳ１２の処理にて助手席に人が乗っていないと判断されたため、運転者のシートバック７の回転角位置に基づいて、減衰力マップを選択する処理になる。ステップＳ２４の処理では、運転席のシートの回転角位置がある一定の値θ_ｄ1より大きいか否かを判断する。第三基準角θ_ｄ1は減衰力マップが切り替わるシートバック７の回転角度であり、シートバック７のリクライニング可能な回転角度内で適宜設定される定数である。この値は車種や乗員の年齢および体調などを基に予め設定されている。ステップＳ２４の処理において、θ_ｄ＜θ_ｄ1の場合、つまり運転席のシートバック７の傾きが第三基準角θ_ｄ1より小さい範囲である場合は、乗り心地はニュートラル位置Ｎと大差が無いと判断され、座席シートの乗り心地が反映されていない第一減衰力マップを採用し（Ｓ２６）、車速の読み込み処理へ移行する（Ｓ３０）。一方、θ_ｄ≧θ_ｄ1の場合、つまり運転席のシートバック７の傾きが第三基準角θ_ｄ1以上である場合は、シートバック７の傾きが乗り心地を大きくしていると判断し、乗り心地が大きくなった分、乗り心地が低下するが操安性が向上するような第二減衰力マップを採用し（Ｓ２８）、車速の読み込み処理へ移行する（Ｓ３０）。

ステップＳ３０の車速を読み込む処理では、現状の車両速度を車速センサ１から読み込む処理である。読み込みが完了するとショックアブソーバ５１の減衰力段数決定処理へ移行する（Ｓ３２）。

ステップＳ３２の処理では、ステップＳ３０の処理から車両速度を入力し、ステップＳ１８、ステップＳ２０、ステップＳ２２、ステップＳ２６、ステップＳ２８のいずれかの処理で選択した減衰力マップを参照しショックアブソーバ５１の減衰力段数を決定する。ステップＳ３２の処理が終了すると、アクチュエータ起動を実施する処理へ移行する（Ｓ３４）。

ステップＳ３４の処理は、ステップＳ３２で得られたショックアブソーバ５１の減衰力段数を基にサスペンション５の制御を行う処理である。ステップＳ３４の処理が終了すると、サスペンション制御装置の動作が終了する。

図３の制御処理を行うことで、助手席に乗員がいる場合は、助手席の同乗者が希望している乗り心地を運転者より優先的に実現することができる。

また、乗員によってシートバック７が調整され、ある程度の乗り心地を確保している場合には、乗り心地よりも操安性を重視した第二減衰力マップを選択することで、車両の乗り心地を確保したまま操安性を向上させることができる。

さらに、助手席のシートバック７の回転角度が一定値以上の場合は、助手席の同乗者が寝ている場合や病気等による体調不良の場合、または妊婦である場合など、乗り心地を最優先している場合が想定される。よって、第三減衰力マップを採用することで、乗員の希望している乗り心地を重視したサスペンション制御ができる。

次に本実施形態に係るサスペンション制御装置において、バネ装置５２のバネ定数を用いた実施形態について説明する。バネ装置５２は、バネ定数を制御してサスペンション５の反発力を制御している。図４の減衰力マップにおいて、バネ装置５１の反発力は、ショックアブソーバ５１の減衰力と対応しており、減衰力と逆方向に働く力である。エアスプリング搭載のバネ装置を例にすると、乗り心地が重視される時は、バネ装置の反発力が大きくなるように空気の流れを調整し、操安性が重視される時は、バネ装置の反発力が小さくなるように空気の流れを調整する。

以上のように調整することで、図４に示したショックアブソーバ５１の減衰力マップと同じように、速度に依存した反発力マップを複数作成することができる。これによって、バネ装置を用いて制御する場合においても、図３と同様な処理が可能であり、図３の処理から得られる効果と同等の効果を得ることができる。

以上のように、本実施形態に係るサスペンション制御装置によれば、シートバック７の回転角位置に基づいてサスペンション制御を行っている。このため、余裕がある乗り心地の良さの分だけ車両の操安性を向上させるように制御を行うことで、車両の乗り心地を確保したまま操安性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るサスペンション制御装置によれば、助手席に同乗者がいる場合は、一般的に運転者よりも同乗者の乗り心地を重視する場合が想定されるため、助手席のシートバック７の回転角位置に基づいてサスペンション制御を行い、同乗者が希望している乗り心地を運転者より優先的に実現することができる。

また、助手席のシートバック７を一定値以上傾けた場合は、病気等により体調が思わしく無く、乗り心地が求められていると想定される。そこで本実施形態に係るサスペンション制御装置によれば、乗り心地を優先させ、シートバック７の角度が小さい場合と比べて車両の乗り心地が向上するようにサスペンション５の反発力を大きくする制御を行うことにより、乗員の希望している乗り心地を重視したサスペンション制御ができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係るサスペンション制御装置の一例を示すものである。本発明に係るサスペンション制御装置は、これらの実施形態に係るサスペンション制御装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係るサスペンション制御装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、本発明に係るサスペンション制御装置のサスペンション制御手段は、本実施形態で述べた運転席と助手席の回転角度位置に基づいたサスペンション制御手段に限られるものではなく、運転席のシートバック回転角位置のみに基づいてサスペンション制御されてもよい。

また、本発明に係るサスペンション制御装置のサスペンションとしては、本実施形態で述べたエアサスペンションに限られるものではなく、例えば、バネ定数可変式のバネを使用したものでもよい。また、ショックアブソーバは多段式のショックアブソーバに限られず、例えば、電子制御によって減衰力を制御するショックアブソーバでもよい。

また、本発明に係るサスペンション制御装置に用いられる減衰力マップは、本実施形態で述べた３通りに限られるものではなく、速度に基づいてどのような制御をするかを適宜決定して減衰力マップの数を増減してもよい。

また、本発明に係るサスペンション制御装置に用いられるシート位置の基準値は、本実施形態で述べた３通りに限られるものではなく、例えば３通り以上に基準値を設定して木目細やかにシート角度位置に基づいたサスペンション制御を行ってもよい。

本発明の実施形態に係るサスペンション制御装置の構成概要を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るシートバック回転角度の側面図である。 図１のサスペンション制御装置の動作を示すフローチャートである。 図１のサスペンション制御装置に用いられる減衰力マップである。

符号の説明

１…車速センサ、２…回転角センサ、３…シートスイッチ、４…ＥＣＵ、４１…信号処理部、４２…駆動回路、５…サスペンション、５１…ショックアブソーバ、５２…バネ装置、６…シートクッション、７…シートバック。

Claims (5)

1. 車両の走行状態に合わせてサスペンションの反発力を制御するサスペンション制御装置であって、
   シートバックの回転角位置を検出する回転角検出手段と、
   前記シートバックの回転角位置が大きい場合に、前記回転角位置が小さい場合と比べて、前記サスペンションの反発力を小さくするように制御するサスペンション制御手段と、
   を備えたことを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 前記サスペンション制御装置は、助手席に乗員が着座していることを検知するシート使用検知手段を備え、前記シート使用検知手段により検知された場合、前記回転角検出手段は助手席のシートバックの回転角位置を検出する請求項１に記載のサスペンション制御装置。
3. 前記サスペンション制御手段は、前記回転角位置が所定の値を超えた場合、前記回転角位置が大きい場合に小さい場合と比べて前記サスペンションの反発力を大きくするように制御する請求項２に記載のサスペンション制御装置。
4. 前記サスペンションにはショックアブソーバが設けられ、前記サスペンション制御手段は、前記ショックアブソーバの減衰力を制御する請求項１〜３の何れかに記載のサスペンション制御装置。
5. 前記サスペンションにはバネ装置が設けられ、前記サスペンション制御手段は、前記バネ装置のバネ定数を制御する請求項１〜３の何れかに記載のサスペンション制御装置。

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