JP2008213785A - サスペンション制御装置、サスペンションシステムおよびサスペンション機構の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サスペンション機構のシリンダに対する作動液の流出入のしやすさを変化させるばね定数を切り替える切替弁を寿命作動回数まで使い切るようにして、切替弁の使用による車両性能を十分に発揮させる。
【解決手段】各種センサ１０２〜１１２は、車両の運転状態に関する物理量を検出する。ばね定数切替判定部１２０は、検出された物理量と予め定められたしきい値とを比較してばね定数を切り替えるか否かを判定する。作動頻度推定部１４０は、予め定められたタイミングで車両の耐用限界時における切替弁の推定作動頻度を計算する。寿命余裕判定部１５２は、推定作動頻度と予め設定されている前記切替弁の寿命作動頻度とを比較する。しきい値更新部１５４は、寿命余裕判定部１５２における比較の結果に応じて、車両の耐用限界時に切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲でしきい値を変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は、特性を切り替える仕組みを備えたサスペンション機構の制御技術に関する。

従来から、車両の運転状態量を基準値と比較して、基準値を超える場合にサスペンションの特性を変更する車両用サスペンション制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、運転状態量が基準レベルを越えたときにサスペンション特性をハード側に切り替えるサスペンション制御装置において、特性がハード側に切り替えられた回数を計測し、その回数が所定範囲内になければ基準レベルを補正するものが開示されている。
特開昭６１−２８７８０８号公報

一般に、車両には耐用走行距離や耐用走行時間が想定されている。サスペンション機構の構成部品は、車両が耐用走行距離または時間まで走行したときでも損傷しないような作動頻度となるように設計されているが、ドライバーの運転の仕方や走行する路面の状況などによって、現実の作動頻度は設計時の想定通りとはならずばらついてしまう。そのため、車両が耐用走行距離まで走行したときでも、構成部品の耐久性能を遙かに下回る頻度でしか使用されないことも多い。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、サスペンション機構のばね定数を切り替える切替弁を寿命作動回数まで使い切るようにして、切替弁の使用による車両性能を十分に発揮させる技術を提供することにある。

本発明のある態様は、サスペンション制御装置である。この装置は、サスペンション機構のばね定数を切り替える切替弁を制御する装置であって、車両の運転状態に関する物理量を検出する検出部と、検出された物理量と予め定められたしきい値とを比較してばね定数を切り替えるか否かを判定する切替判定部と、予め定められたタイミングで車両の耐用限界時における前記切替弁の推定作動頻度を計算する作動頻度推定部と、推定作動頻度と予め設定されている前記切替弁の寿命作動頻度とを比較する寿命余裕判定部と、前記寿命余裕判定部における比較の結果に応じて、車両の耐用限界時に前記切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲で前記切替判定部のしきい値を変更するしきい値更新部と、を備える。前記作動頻度推定部は、しきい値変更後の推定作動頻度を計算する。

この態様によると、切替弁の推定作動頻度と寿命作動頻度との比較結果に応じて、車両の耐用限界時に切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲で切替判定部のしきい値を変更して、切替弁の作動頻度を増減させる。したがって、切替弁の使用による車両の運動性能の向上を可能な限り引き出すことができる。
なお、「車両の耐用限界時」とは、車両の耐用走行距離または耐用走行時間に達した時点を指す。また、「作動頻度」には、切替弁の作動回数と作動時間が含まれる。

前記寿命余裕判定部は、前記切替弁の推定作動頻度が寿命作動頻度に対して余裕のある値か否かを判定し、前記しきい値更新部は、推定作動頻度が余裕のある値であった場合にのみ、前記切替判定部のしきい値を変更して前記切替弁の作動回数を増加させてもよい。これによると、切替弁の推定作動頻度が寿命作動頻度に対して一定の余裕があるか、例えばその差分が所定のしきい値以上あるか否かを判定する。これによって、推定作動頻度が寿命作動頻度に対してマージンがある場合にのみ切替判定部のしきい値が変更されることになるため、寿命を安全側に見ることができる。

前記検出部と前記切替判定部を複数組備えており、前記切替判定部の少なくとも一部は、前記検出部により検出された物理量がしきい値を越える場合、他の切替判定部によって決定されたばね定数の切替を禁止するように構成されていてもよい。これによると、一つの切替判定部によって切替弁を作動させると判定された場合でも、他の切替判定部によってそれを禁止できるため、車両の様々な運動状態を考慮してばね定数の切替を判定することができる。

本発明の別の態様は、サスペンションシステムである。このサスペンションシステムは、懸架シリンダを備えるショックアブソーバと、前記懸架シリンダとそれぞれ連通し、該懸架シリンダに対する作動液の流出入のしやすさを変化させるための高圧アキュムレータおよび低圧アキュムレータと、前記懸架シリンダと前記低圧アキュムレータとを連通する通路に配設される切替弁と、車両の運転状態に関する物理量を検出する検出部と、検出された物理量と予め定められたしきい値とを比較してばね定数を切り替えるか否かを判定する切替判定部と、予め定められたタイミングで車両の耐用限界時における前記切替弁の推定作動頻度を計算する作動頻度推定部と、推定作動頻度と予め設定されている前記切替弁の寿命作動頻度とを比較する寿命余裕判定部と、前記寿命余裕判定部における比較の結果に応じて、車両の耐用限界時に前記切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲で前記切替判定部のしきい値を変更するしきい値更新部と、を備える。作動頻度推定部は、しきい値変更後の推定作動頻度を計算する。

本発明のさらに別の態様は、車両の運転状態に関する物理量と予め定められたしきい値とを比較して、サスペンション機構のばね定数を切り替える切替弁を作動させるか否かを判定するサスペンション機構の制御方法である。この方法は、予め定められたタイミングで車両の耐用限界時における前記切替弁の推定作動頻度を計算し、推定作動頻度と予め設定されている前記切替弁の寿命作動頻度とを比較し、比較の結果に応じて、車両の耐用限界時に前記切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲で前記しきい値を変更することを含む。

本発明によれば、サスペンション機構のばね定数を切り替える切替弁を寿命作動回数まで使い切るようにして、切替弁の使用による車両性能を十分に発揮させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るサスペンションシステムの構成を示す。サスペンションシステムは、車両の左前輪、右前輪、左後輪、右後輪に対応するサスペンション機構８０ＦＬ、８０ＦＲ、８０ＲＬ、８０ＲＲと、センタシリンダ４８とから構成される。サスペンション機構８０ＦＬ、８０ＦＲ、８０ＲＬ、８０ＲＲはそれぞれ同様の構造をしており同様の機能を有するので、図１ではサスペンション機構８０ＦＬのみ構成を詳細に示し、その他のサスペンション機構８０ＦＲ、８０ＲＬ、８０ＲＲについては図示を省略している。以下の説明では、特に断りのない限り、サスペンション機構８０ＦＬについて説明する。

サスペンション機構８０ＦＬでは、車輪４を保持する車輪保持装置６と車体８との間に懸架シリンダ１０とサスペンションスプリング（図示せず）が設けられている。懸架シリンダ１０は、作動液によって作動する流体シリンダである。

懸架シリンダ１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１の内部を相対移動可能に嵌合されたピストン１２と、ピストンロッド１４とを含む。ピストンロッド１４は車輪保持装置６と、ハウジング１１は車体８と、それぞれ上下方向に相対移動ができないように連結される。ピストン１２には連通路２０が設けられ、この連通路２０によって、ピストン１２によって仕切られた二つの液室１６、１８が連通している。連通路２０には絞り２１が設けられている。絞り２１によって、ピストン１２のハウジング１１に対する相対移動速度、すなわち絞りを通過する作動液の流速に応じた減衰力が発生するので、懸架シリンダ１０はショックアブソーバとして機能する。

懸架シリンダ１０の液室１６には、個別通路２２が接続される。個別通路２２には、アキュムレータ２４と２６が並列に接続される。懸架シリンダ１０とアキュムレータ２６とを繋ぐ通路には、ばね定数切替弁２８が配設される。一例として、ばね定数切替弁２８は、ソレノイドによって弁座に対して弁子を着座、離座させる常開型の電磁開閉弁である。

アキュムレータ２４、２６は、いずれもばねとしての機能を有する。例えば、アキュムレータ２４、２６は、ハウジングとそのハウジングの内側を仕切る仕切部材とを含む。仕切部材の一方の側に画成される容積変化室には個別通路２２が連通しており、他方の側に画成される容積変化室には弾性体が設けられている。この構成において、一方の容積変化室の容積が増加すると、他方の容積変化室の容積が減少し、これによって弾性力が発生する。アキュムレータ２４、２６の構造は上記のものに限られず、ベローズ式、ブラダ式、ピストン式などの周知の他の構造を採用することができる。

本実施形態では、アキュムレータ２４のばね定数がアキュムレータ２６のばね定数よりも大きく設定されている。そのため、以下の説明では、アキュムレータ２４を高圧アキュムレータと、アキュムレータ２６を低圧アキュムレータと呼ぶことにする。

個別通路２２には可変絞り３０も設けられる。車輪保持装置６が車体８に対して相対的に上下動すると、液室１６に作動液が流入したり流出したりするが、このときに可変絞り３０によって個別通路２２の流路面積を制御することで、懸架シリンダ１０で発生する減衰力を制御することができる。

各車輪の懸架シリンダ１０は、個別通路２２を介してセンタシリンダ４８に接続される。センタシリンダ４８は、三つのピストンが連結されてなるピストン組立体５０と、このピストン組立体５０を液密かつ摺動可能に収容するシリンダハウジング５７とを含む。ピストン組立体５０は、図１の右側から順に第１ピストン５１、第２ピストン５２、第３ピストン５３を有する。第１ピストン５１と第２ピストン５２は連結ロッド５６によって、第２ピストン５２と第３ピストン５３は連結ロッド５８によって、それぞれ直列に連結されている。

シリンダハウジング５７は、大径部と小径部とを備えた段付き状のシリンダボアを備える。シリンダボアの大径部に第２ピストン５２が嵌合され、小径部に第１ピストン５１と第３ピストン５３とがそれぞれ嵌合される。第１ピストン５１と第３ピストン５３の直径は等しくされている。この結果、シリンダハウジング５７には、第１ピストン５１の受圧面６５とシリンダボアの右端部とで画成される第１液室６１、第１ピストン５１の受圧面６６と第２ピストン５２の受圧面６７とで画成される第２液室６２、第２ピストン５２の受圧面６８と第３ピストン５３の受圧面６９とで画成される第３液室６３、および第３ピストン５３の受圧面７０とシリンダボアの左端部とで画成される第４液室６４の、四つの液室が形成される。第１液室６１には、右前輪のサスペンション機構８０ＦＲの懸架シリンダ１０が連通する。第２液室６２には、左後輪のサスペンション機構８０ＲＬの懸架シリンダ１０が連通する。第３液室６３には、右後輪のサスペンション機構８０ＲＲの懸架シリンダ１０が連通する。第４液室６４には、左前輪のサスペンション機構８０ＦＬの懸架シリンダ１０が連通する。

第１ピストン５１の受圧面６５は、右前輪の懸架シリンダ１０から液圧を受け、また第３ピストン５３の受圧面７０は、左前輪の懸架シリンダ１０から液圧を受ける。第１ピストン５１と第３ピストン５３の直径は等しいので、受圧面６５と受圧面７０の受圧面積は等しい。

第１ピストン５１の受圧面６６と第２ピストン５２の受圧面６７は、左後輪の懸架シリンダ１０からの液圧を受ける。第２液室６２に作用する液圧が第１ピストン５１に加える力は、直径の大きい第２ピストン５２の受圧面６７のうち第１ピストン５１の受圧面６６と等しい受圧面積に加わる力によって相殺される。したがって、第２液室６２の液圧に対する有効受圧面積は、第２ピストン５２の受圧面６７の受圧面積から第１ピストン５１の受圧面６６の受圧面積を差し引いた大きさとなる。

第２ピストン５２の受圧面６８と第３ピストン５３の受圧面６９は、右後輪の懸架シリンダ１０からの液圧を受ける。同様の理由により、第３液室６３の液圧に対する有効受圧面積は、第２ピストン５２の受圧面６８の受圧面積から第３ピストン５３の受圧面６９の受圧面積を差し引いた大きさとなる。

ところで、第１ピストン５１の直径と第３ピストン５３の直径は等しいから、結局第２液室６２と第３液室６３の有効受圧面積は等しくなる。本実施形態では、第２液室６２および第３液室６３の有効受圧面積が、第１液室６１および第４液室６４の受圧面積と等しくなるように、第２ピストン５２の直径が決定されている。

続いて、上述のように構成されたサスペンションシステムの動作について説明する。

センタシリンダ４８のピストン組立体５０には、各車輪の懸架シリンダ１０の液圧に応じた力、すなわち液圧と有効受圧面積との積で表される圧力が作用する。第２ピストン５２の直径を上記のようにすることで、車体が平衡位置にある状態、すなわち各車輪の懸架シリンダ１０からの液圧が互いに等しい場合には、ピストン組立体５０の各シリンダに作用する圧力が釣り合っている。

車体にピッチングが生じたとき、例えば車両の前輪側で車輪保持装置６と車体８との間の距離が増加し、後輪側で減少した場合には、左右前輪の懸架シリンダ１０の液圧が低下し、左右後輪の懸架シリンダ１０の液圧が上昇する。そのため、第１ピストン５１の受圧面６５と第３ピストン５３の受圧面７０に作用する液圧が小さくなり、第２ピストン５２の受圧面６７、６８に作用する液圧が大きくなる。この状況では、ピストン組立体５０に作用する力の釣り合い状態は変わらないため、ピストン組立体５０はシリンダ内を移動しない。したがって、各車輪の懸架シリンダ１０は、それぞれ独立しているのと等しい状態となる。そのため、ピストン１２の移動に伴って懸架シリンダ１０はそれぞれ大きな減衰力を発生し、その結果車両のピッチングが効果的に抑制される。

車体にローリングが生じたとき、例えば車両の左輪側で車輪保持装置６と車体８との間の距離が増加し、右輪側で減少した場合には、左前輪と左後輪の懸架シリンダ１０の液圧が低下し、右前輪と右後輪の懸架シリンダ１０の液圧が上昇する。そのため、第３ピストン５３の受圧面７０と第２ピストン５２の受圧面６７に作用する液圧が小さくなり、第１ピストン５１の受圧面６５と第２ピストン５２の受圧面６８に作用する液圧が大きくなる。ローリング時にも、ピストン組立体５０に作用する力の釣り合い状態が変わらない場合には、上述と同様に各車輪の懸架シリンダ１０はそれぞれ独立しているのと等しい状態になる。そのため、ピストン１２の移動に伴って懸架シリンダ１０はそれぞれ大きな減衰力を発生し、その結果車両のローリングが効果的に抑制される。

しかしながら、前後左右の車輪の一つに路面から入力が加わった場合、例えば、左前輪の懸架シリンダ１０のみに車輪保持装置６と車体８との間の距離を小さくする力が加わった場合には、左前輪の懸架シリンダ１０の液圧が相対的に高くなる。したがって、第３ピストン５３の受圧面７０に作用する液圧が相対的に高くなるため、ピストン組立体５０の力の釣り合いが崩れ、ピストン組立体５０はシリンダ内を図１の右方に移動する。その結果、第４液室６４と第３液室６３の容積が増加し、第２液室６２と第１液室６１の容積が減少する。すると、それぞれの個別通路２２を介して第２液室６２からは左後輪の懸架シリンダ１０に、第１液室６１からは右前輪の懸架シリンダ１０に、作動液が流出する。つまり、左前輪の懸架シリンダ１０から流出した作動液が、センタシリンダ４８を介して左後輪と右前輪の懸架シリンダ１０へと流れ込むような形となる。

本実施形態のサスペンションシステムは、電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と称する）１００によって制御される。ＥＣＵ１００の切替弁制御部１１６は、所定の車両状態を検出するとばね定数切替弁２８を制御し、サスペンション機構８０のばね定数を切り替える。ばね定数切替弁２８が開状態であるときは、懸架シリンダ１０の液室１６と高圧アキュムレータ２４および低圧アキュムレータ２６とが連通し、ばね定数が小さい状態になる。ばね定数切替弁２８が作動して閉状態とされると、懸架シリンダ１０の液室１６と低圧アキュムレータ２６が遮断され、液室１６は高圧アキュムレータ２４とのみ連通した状態となるため、ばね定数が大きい状態になる。ばね定数が小さい方が、懸架シリンダ１０における作動液の流入および流出が行われ易い。ＥＣＵ１００のばね定数切替判定部１２０は、車両の旋回時、制動時、または駆動時において所定の条件を満足する場合には、車両のローリング、ノーズダイブまたはバウンシングを抑制するためにばね定数切替弁２８を作動させてサスペンション機構８０のばね定数を大きい状態にし、それ以外ではサスペンション機構８０のばね定数を小さい状態に設定する。なお、ＥＣＵ１００の詳細な構成および動作については、図２以降で後述する。

図２は、サスペンションＥＣＵ１００の構成と、ＥＣＵに接続される各種センサを示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリを初めとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

車速センサ１０２は、車両の速度を検出する。舵角センサ１０４は、図示しないステアリングホイールの舵角を検出する。ブレーキ液圧センサ１０８は、図示しないブレーキシステムにおけるブレーキ液圧を検出する。スロットル開度センサ１１０は、図示しないエンジンのスロットル開度を検出する。上下加速度センサ１１２は、車体に生じる上下加速度を検出する。これらセンサの検出値は、サスペンションＥＣＵ１００に供給される。これらセンサは周知のものであるから、詳細な構造の説明は省略する。

サスペンションＥＣＵ１００は、上述したばね定数切替判定部１２０と切替弁制御部１１６の他に、作動頻度改善部１６０を含む。

ばね定数切替判定部１２０は、それぞれ異なる条件に基づいてばね定数切替弁２８を開閉してばね定数の大小を切り替えるか否かの判定を行う四つの判定部を有する。

旋回判定部１２２は、車速センサ１０２から車速を、舵角センサ１０４から舵角を受け取る。そして、所定の車速が出ているときに舵角の回転速度と所定のしきい値とを比較し、しきい値を越えている場合、ばね定数切替弁２８を作動させてばね定数を増加させるべきと判定する。

制動判定部１２４は、車速センサ１０２から車速を、ブレーキ液圧センサ１０８からブレーキ液圧を受け取る。そして、所定の車速が出ているときにブレーキ液圧と所定のしきい値とを比較し、しきい値を越えている場合、ばね定数切替弁２８を作動させてばね定数を増加させるべきと判定する。

駆動判定部１２６は、車速センサ１０２から車速を、スロットル開度センサ１１０からスロットル開度を受け取り、エンジントルクを推定する。そして、エンジントルクと所定のしきい値とを比較し、しきい値を越えている場合に、ばね定数切替弁２８を作動させてばね定数を増加させるべきと判定する。

禁止判定部１２８は、車速センサ１０２から車速を、上下加速度センサ１１２から上下加速度を受け取る。そして、所定の車速が出ているときに上下加速度と所定のしきい値とを比較し、しきい値を越えている場合に、ばね定数切替弁２８の作動を禁止する。禁止判定部１２８は、旋回判定部１２２、制動判定部１２４、および駆動判定部１２６がばね定数切替弁２８を作動させようとしたときに、その制御を禁止する役割を持つ。

判定部１２２〜１２６による判定結果に基づいて、切替弁制御部１１６はばね定数切替弁２８の開閉を制御する。ばね定数切替弁２８は常開弁であるから、ばね定数切替弁２８は通電時に閉弁し、非通電時に開弁する。

続いて、作動頻度改善部１６０の構成を説明する。
作動回数記録部１３０は、ばね定数切替判定部１２０によってばね定数切替弁２８が作動された回数を記録する。具体的には、旋回判定部１２２によってばね定数切替弁２８の作動が判定された回数をＮ_１、制動判定部１２４によって作動が判定された回数をＮ_２、駆動判定部１２６によって作動が判定された回数をＮ_３、および禁止判定部１２８によって作動が禁止された回数をＮ_４とすると、作動回数記録部１３０で記録されるばね定数切替弁２８の作動回数Ｎ_allは、Ｎ_all＝（Ｎ_１＋Ｎ_２＋Ｎ_３−Ｎ_４）となる。

作動時間記録部１３２は、ばね定数切替判定部１２０によってばね定数切替弁２８が作動されていた時間を記録する。具体的には、旋回判定部１２２によってばね定数切替弁２８が作動されていた時間をＴ_１、制動判定部１２４によって作動されていた時間をＴ_２、駆動判定部１２６によって作動されていた時間をＴ_３、および禁止判定部１２８によって作動が禁止されていた時間をＴ_４とすると、作動回数記録部１３０で記録されるばね定数切替弁２８の作動回数Ｔ_allは、Ｔ_all＝（Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_３−Ｔ_４）となる。

走行距離・走行時間カウンタ１３４は、車両が製造されてから現時点までの累計走行距離と累計走行時間をカウントする。

作動頻度推定部１４０は、ばね定数切替判定部１２０内の各判定部１２２〜１２８のしきい値を変更したときの、ばね定数切替弁２８の作動頻度を推定する。以下、具体的に説明する。各判定部１２２〜１２８のしきい値をＳ_ｉｊと表す。ここで、ｉは判定部１２２〜１２８にそれぞれ対応して１〜４の値を取る。つまり、旋回判定部１２２のしきい値はＳ_１ｊ、制動判定部１２４のしきい値をＳ_２ｊ、駆動判定部１２６のしきい値をＳ_３ｊ、禁止判定部１２８のＳ_４ｊと表す。また、ｊは、相異なるしきい値を表し、複数の具体的なしきい値が予め設定されているものとする。また、判定部１２２〜１２８について、しきい値を変更したときの作動回数の推定値をＮｐ_ｉ（ｉ＝１〜４）と、作動時間の推定値をＴｐ_ｉ（ｉ＝１〜４）と表すことにする。

ある時点からの走行距離または走行時間をｗと表すと、推定値Ｎｐ_ｉ、Ｔｐ_ｉは、次式のようにＳ_ｉｊとｗを変数とする関数ｆ_ｉ、ｇ_ｉで表すことができる。
Ｎｐ_ｉ＝ｆ_ｉ(Ｓ_ｉｊ，ｗ) （１）
Ｔｐ_ｉ＝ｇ_ｉ(Ｓ_ｉｊ，ｗ) （２）

作動頻度推定部１４０は、判定部１２２〜１２８に対応する推定関数ｆ_ｉおよびｇ_ｉ１４２〜１４８を予め記憶している。そのため、車両の耐用走行距離または耐用走行時間から、走行距離・走行時間カウンタ１３４で得られる累計走行距離または累計走行時間を減じてｗを求め、また予め準備されているしきい値Ｓ_ｉｊを各判定部１２２〜１２８についてそれぞれ選択することで、ばね定数切替弁２８の推定作動回数Ｎｐ_allおよび推定作動時間Ｔｐ_allを次式によって求めることができる。
Ｎｐ_all＝（Ｎｐ_１＋Ｎｐ_２＋Ｎｐ_３−Ｎｐ_４） （３）
Ｔｐ_all＝（Ｔｐ_１＋Ｔｐ_２＋Ｔｐ_３−Ｔｐ_４） （４）

図３は、作動回数の推定方法の一例を示すグラフである。あるセンサ検出値、例えば舵角速度のしきい値Ｓ_１ｉについて、Ｓ_１１〜Ｓ_１３に設定したときの推定作動回数を走行時間に対する関数としてグラフのように求めておく。この関数は、シミュレーションや耐久試験の結果などから求めることができる。予め定められている耐用走行距離Ｖ_ｍａｘから所定の検証タイミングでの累計走行距離Ｖを減じたｗ＝（Ｖ_ｍａｘ−Ｖ）を上述の関数に当てはめることで、各しきい値Ｓ_１１〜Ｓ_１３に対する推定作動回数Ｎｐ_１を求めることができる。

図４は、作動回数の推定方法の別の例を示すテーブル２００である。簡易的な方法として、しきい値を変更したときの推定作動回数をテーブルとして有していてもよい。例えば、舵角速度のしきい値Ｓ_１ｉ（欄２０４を参照）をＳ_１１〜Ｓ_１３（欄２０６を参照）に設定したときの推定作動回数を、所定の走行距離に対して定めておく。この推定作動回数は、シミュレーションや耐久試験の結果などから求めることができる。そして、所定の検証タイミングから耐用走行距離までの残りの走行距離２０２に対応する欄２０８を検索することで、各しきい値Ｓ_１１〜Ｓ_１３に対する推定作動回数Ｎｐ_１を求めることができる。
なお、図３および図４では作動回数について説明したが、作動頻度についても同様のことが言える。

図２に戻り、将来作動頻度予測部１５０は、作動頻度推定部１４０から推定作動回数Ｎｐ_allおよび推定作動時間Ｔｐ_allを受け取り、現在までの累計作動回数Ｎ_allおよび累計作動時間Ｔ_allに加算して、耐用走行距離または耐用走行時間に達したときの将来作動回数Ｎｆおよび将来作動時間Ｔｆを求める。これを数式で表すと、次式のようになる。
Ｎｆ＝Ｎ_all＋Ｎｐ_all （５）
Ｔｆ＝Ｔ_all＋Ｔｐ_all （６）

寿命余裕判定部１５２は、将来作動回数Ｎｆおよび将来作動時間Ｔｆが、ばね定数切替弁２８の寿命作動回数Ｎｌおよび寿命作動時間Ｔｌ以下となるかを判定する。これを数式で表すと、次式のようになる。
Ｎｌ≧Ｎｆ （７）
Ｔｌ≧Ｔｆ （８）

さらに、寿命余裕判定部１５２は、将来作動回数Ｎｆおよび将来作動時間Ｔｆが、寿命作動回数Ｎｌおよび寿命作動時間Ｔｌに対してそれぞれある程度の余裕があるか否かを判定する。この判定は、例え将来作動回数Ｎｆおよび将来作動時間Ｔｆがそれぞれの寿命を下回っていたとしても、余裕分がない場合には、しきい値を無理に変更して作動頻度を増やすよりも安全側に見ておく方が好ましいからである。余裕分は、寿命作動回数および寿命作動頻度に対する将来作動回数および将来作動時間の差分が所定のしきい値を上回るか否かで判断する。このしきい値をそれぞれＮｈ、Ｔｈで表すと、寿命余裕判定部１５２は、次式が成立するか否かを判定する。
Ｎｌ−Ｎｆ≧Ｎｈ （９）
Ｔｌ−Ｔｆ≧Ｔｈ （１０）

しきい値更新部１５４は、寿命余裕判定部１５２で寿命に余裕があると判定された場合、または寿命を越えてしまうと判定されたときに、各判定部１２２〜１２８のしきい値を変更したときの作動回数および作動時間の推定値を作動頻度推定部１４０から受け取り、しきい値変更後の将来作動回数および将来作動時間がそれぞれ寿命作動回数および寿命作動時間に対して余裕のあるものとなったか否かを確認する。しきい値更新部１５４は、将来作動回数および将来作動時間が寿命に対して余裕があるものとなるまで、各判定部１２２〜１２８におけるしきい値Ｓ_ｉｊを組み替えて、検証を繰り返す。

しきい値を変更する際に、各判定部１２２〜１２８のしきい値を所定の順番で変更していったり、網羅的にしきい値を変更したりして寿命を確認してもよいが、各判定部１２２〜１２８における検証タイミングまでの作動回数の比率に応じてしきい値を変更するようにしてもよい。一例として、旋回判定部１２２、制動判定部１２４、駆動判定部１２６によってばね定数切替弁２８を作動させると判定された回数が、それぞれ累計作動回数の５割、３割、２割を占めるような場合を想定する。この場合、旋回判定部１２２のしきい値を変更すると、将来作動回数および将来作動時間の増減に及ぼす影響が大きい。したがって、旋回判定部１２２のしきい値Ｓ_１ｊの変更幅を大きく、その他のしきい値Ｓ_２ｊ、Ｓ_３ｊのしきい値の変更幅を小さくなるように変更する。こうすることによって、寿命に対して余裕のあるしきい値の選択をより迅速にできる可能性がある。あるいは、各判定部１２２〜１２８における検証タイミングまでの作動回数の多い順にしきい値を変更するようにしてもよい。

しきい値更新部１５４は、各判定部１２２〜１２８のしきい値を変更したときに寿命に対して余裕があることが確認されると、判定部１２２〜１２８にその時点で設定されているしきい値を変更後のしきい値で更新する。これにより、以降は各判定部１２２〜１２８は変更後のしきい値でばね定数切替弁２８を作動させるか否かを判定することになる。

図５は、サスペンションＥＣＵ１００のばね定数切替判定部１２０による制御を説明するフローチャートである。
ばね定数切替判定部１２０の旋回判定部１２２は、舵角センサの出力に基づいて車両が旋回中か否かを判定する（Ｓ１０）。旋回中でなければ（Ｓ１０のＮ）、制動判定部１２４は、ブレーキ液圧センサの出力に基づいて車両が制動中か否かを判定する（Ｓ１２）。制動中でなければ（Ｓ１２のＮ）、駆動判定部１２６はスロットル開度センサの出力に基づいて車両が駆動中か否かを判定する（Ｓ１４）。Ｓ１０〜Ｓ１４においていずれかの条件が満たされると（Ｓ１０のＹ、Ｓ１２のＹ、Ｓ１４のＹ）、禁止判定部１２８は、上下加速度センサからの出力に基づいて、ばね定数を大きくする制御を禁止するか否かを判定する（Ｓ１６）。

Ｓ１０〜Ｓ１４においていずれの条件も満たされない場合（Ｓ１４のＮ）、またはＳ１６において制御が禁止される場合（Ｓ１６のＹ）、切替弁制御部１１６はばね定数切替弁２８が作動しているか、すなわち弁が閉状態にあるかを判定する（Ｓ１８）。弁が閉状態にあれば（Ｓ１８のＹ）、切替弁制御部１１６はばね定数切替弁２８への通電をやめて弁を開状態にする（Ｓ２０）。弁が開状態にあれば（Ｓ１８のＮ）、このフローを終了する。これによって、サスペンション機構８０のばね定数は小さくなる。

Ｓ１６において制御が禁止されない場合（Ｓ１６のＮ）、切替弁制御部１１６はばね定数切替弁２８に通電して弁を作動させ閉状態にする（Ｓ２２）。これによって、サスペンション機構８０のばね定数が大きくなる。

次に、本実施形態の目的について説明する。
一般に、ばね定数切替弁を初めとする自動車の構成部品の耐久回数は、非常に過酷な条件下で耐久性試験を繰り返して決定している。しかしながら、自動車はユーザによって全く乗り方が異なるものである。そのため、車両が耐用走行距離まで走行した時点でも、寿命作動回数よりも遙かに低い回数しかばね定数切替弁が使用されないこともある。このように、ばね定数切替弁の使用頻度が寿命に対して大きく余裕がある場合には、ばね定数切替弁を作動させるために設定しているしきい値を下げることによって、ばね定数切替弁の作動回数を増やしても問題ないことになる。逆に、ばね定数切替弁の作動回数が予め想定していた使用頻度よりも多い場合もあり得る。このような場合には、ばね定数切替弁のしきい値を上げることによって、今後の作動回数を低減させることが好ましい。

本実施形態では、所定の検証タイミングにおいて、ばね定数切替弁の推定作動回数および推定作動時間と、寿命作動回数および寿命作動時間とを比較することによって、ばね定数切替弁の作動判定に用いるしきい値を変更するか否かを判断する。そして、しきい値を変更すべきと判断した場合には、その値が寿命作動回数および寿命作動時間を上回らないように、しきい値を更新するようにした。

図６を参照して本発明の上述の目的を説明する。図６において、横軸は車両の走行距離を表し、縦軸はばね定数切替弁の作動回数を表す。図６中の線Ｄは、車両が耐用走行距離を走行した時点でばね定数切替弁の寿命作動回数に達する線である。したがって、所定の検証タイミングにおいて、作動回数が線Ｄを下回っていれば、将来にわたってばね定数切替弁の寿命に余裕があり、作動回数が線Ｄを上回っていれば、耐用走行距離に達する前にばね定数切替弁に故障が生じるおそれがあることになる。

検証タイミングＡにおいて、例えば図中の線Ｂのように線Ｄを下回るような使用の仕方であれば、寿命作動回数に対してかなりの余裕があることになる。そこで、ばね定数切替弁を作動させるためのしきい値を低下させて、線Ｂ’で示すようにばね定数切替弁の作動回数を増加させても、耐用走行距離到達時点においても寿命作動回数には達しないことになる。しきい値更新部１５４は、しきい値を実際に変更したときのばね定数切替弁の推定作動回数を求め、寿命作動回数に到達しないことを確認する。

反対に、図中の線Ｃのように、検証タイミングＡにおいて線Ｄを上回るような使用の仕方であれば、耐用走行距離に達するよりも早く寿命を迎えてしまうことになる。そこで、ばね定数切替弁を作動させるためのしきい値を現状よりも大きくして、線Ｃ’で示すようにばね定数切替弁の作動回数を低下させて、耐用走行距離になっても寿命作動回数に達しないようにする必要がある。しきい値更新部１５４は、しきい値を実際に変更したときのばね定数切替弁の推定作動回数を求め、寿命作動回数に到達しないことを確認する。

なお、簡単のために、図６の説明では一つのしきい値のみについて説明したが、上述したように、実際にはしきい値は各判定部１２２〜１２８に対して一つずつ設定されているので、合計四つのしきい値を変更したときの作動回数の推定値を求めなければならないことに注意する。
また、図６では作動回数について説明したが、作動時間についても上述と同様の考え方が成り立つことは明らかである。

図７は、本実施形態に係るばね定数切替弁のしきい値更新処理を説明するフローチャートである。このフローチャートは、サスペンションＥＣＵ１００の作動時に一定頻度で実施される。

まず、将来作動頻度予測部１５０は、走行距離・走行時間カウンタ１３４から累計走行距離または累計走行時間を受け取り、予め定めた検証タイミングが到来したか否かを判定する（Ｓ３０）。検証タイミングに達していなければ（Ｓ３０のＮ）、このフローを終了する。検証タイミングに達していれば（Ｓ３０のＹ）、将来作動頻度予測部１５０は、作動回数記録部１３０からばね定数切替弁２８の累計作動回数を、作動時間記録部１３２からばね定数切替弁２８の累計作動時間をそれぞれ取得する（Ｓ３２）。続いて、作動頻度推定部１４０は、その時点で各判定部１２２〜１２８に設定されているしきい値を用いて、耐用走行距離に達したときのばね定数切替弁２８の推定作動回数および推定作動時間を求める（Ｓ３４）。そして、寿命余裕判定部１５２は、現時点での累計作動回数と推定作動回数の和（将来作動回数という）が寿命作動回数以下であるか、および累計作動時間と推定作動時間の和（将来作動時間という）が寿命作動時間以下であるかを判定する（Ｓ３６）。

寿命以下であれば（Ｓ３６のＹ）、寿命余裕判定部１５２はさらに、上記将来作動回数と将来作動時間が、寿命まで予め定められた余裕を有しているか否かを判定する（Ｓ３８）。余裕がなければ（Ｓ３８のＮ）、各判定部１２２〜１２８のしきい値を変更しないで（Ｓ４０）、このフローを終了する。

寿命まで余裕があれば（Ｓ３８のＹ）、作動頻度推定部１４０は、各判定部１２２〜１２８のしきい値を緩和方向、すなわちばね定数切替弁２８の作動回数が増える方向に変更して、そのときの作動回数および作動時間を推定する（Ｓ４２）。しきい値更新部１５４は、しきい値変更後の推定作動回数および推定作動時間を作動頻度推定部１４０から受け取り、現時点の累計作動回数および累計作動時間と加算して、寿命まで余裕があるか否かを判定する（Ｓ４４）。余裕がなければ（Ｓ４４のＮ）、作動頻度推定部１４０は、しきい値を他の値に設定して推定作動回数および推定作動時間を求め直す。余裕があれば（Ｓ４４のＹ）、しきい値更新部１５４は、推定に用いたしきい値を、ばね定数切替判定部内の各判定部１２２〜１２８それぞれのしきい値として設定する（Ｓ４６）。

Ｓ３６において、将来作動回数または将来作動時間のいずれかが寿命を上回っている場合は（Ｓ３６のＮ）、しきい値を変更してばね定数切替弁２８の作動回数を低減する必要がある。そこで、作動頻度推定部１４０は、しきい値を強化方向、すなわちばね定数切替弁２８の作動回数が減る方向に変更して、そのときの推定作動回数および推定作動時間を求める（Ｓ４８）。しきい値更新部１５４は、しきい値変更後の推定作動回数および推定作動時間を作動頻度推定部１４０から受け取り、現時点の累計作動回数および累計作動時間と加算して、寿命まで余裕があるか否かを判定する（Ｓ５０）。余裕がなければ（Ｓ５０のＮ）、作動頻度推定部１４０は、しきい値を他の値に設定して推定作動回数および推定作動時間を求め直す。余裕があれば（Ｓ５０のＹ）、しきい値更新部１５４は、推定に用いたしきい値を、ばね定数切替判定部内の各判定部１２２〜１２８それぞれのしきい値として設定する（Ｓ５２）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ばね定数切替弁の推定作動頻度と寿命作動頻度との比較結果に応じて、車両の耐用限界時に切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲でしきい値を変更して、ばね定数切替弁の作動頻度を増減させるようにした。したがって、ばね定数切替弁の使用による車両の運動性能の向上を可能な限り引き出すことができる。また、予め設定された検証タイミングで推定作動頻度と寿命作動頻度の比較をするようにしたので、ユーザが自発的にしきい値を変更しようとしなくても自動的に調整をすることができる。

上述の検証タイミングを所定の間隔、例えば１万ｋｍ走行毎に判断するようにしてもよい。こうすれば、最初の区間ではばね定数切替弁の作動頻度が低かったためしきい値を緩和方向に変更したが、その後の区間では作動頻度が増加したためにそのままでは寿命作動回数を上回ってしまうような場合にも対応することができる。言い換えると、車両の走行状況の変化に柔軟に対応して、ばね定数切替弁のしきい値を調整することが可能となる。

また、本実施形態では、しきい値変更後の将来作動頻度を含めて余裕度を判定し、余裕があった場合にのみしきい値を変更するようにしている。したがって、検証タイミングが到来するたびにしきい値が頻繁に切り替わって、サスペンションがハード側に入りやすくなったり入りにくくなったりして運転者に違和感を与えるようなことがない。

以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。

実施の形態では、ステアリングの回転速度に基づいて車両の急旋回を判定することを述べたが、横加速度センサの値に基づいて旋回を判定してもよいし、あるいはその両方に基づいて旋回を判定してもよい。後者の場合、しきい値はそれぞれについて設定されており、両方のしきい値を越えたときに急旋回と判定するようにする。この場合、作動回数を推定するための関数は、二つのしきい値を変数としたものを準備しておく必要がある。

実施の形態では、主に車両の走行距離に基づいて将来の作動頻度を推定することを述べたが、車両の走行時間に基づいて将来の作動頻度を推定してもよい。

実施の形態に挙げたセンサ以外にも、前後加速度センサやヨーレートセンサを用いて車両の運動状態を取得し、それに基づいてばね定数切替弁２８を作動させるか否かを判定してもよい。また、車高センサの結果を用いてばね定数切替弁２８の作動を禁止するか否かを判定してもよい。例えば、車高が所定値より高い場合には、ばね定数切替弁２８の作動を禁止するなどが考えられる。

実施の形態では、しきい値の変更対象として予め複数の値が設定されている場合について説明したが、しきい値を無段階に変更できるような構成としてもよい。

実施の形態では、ばね定数切替判定部１２０の各判定部１２２〜１２８において、所定の車速を越えたときに、対応するセンサの出力値としきい値とを比較してばね定数切替弁２８を作動させるか否かを判定することを述べた。しかしながら、しきい値が車速毎に段階的に切り替わるようにしてもよい。一例として、車速が３０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈのときでは、しきい値がそれぞれ異なることが好ましい。

また、各判定部１２２〜１２８のしきい値を変更する際に、車速についても変更の対象としてもよい。例えば、従前は車速５０ｋｍ／ｈのときにしきい値Ｅを上回るとばね定数切替弁２８を作動させると判定していたときに、車速が３０ｋｍ／ｈを越えるときにしきい値Ｅを上回ると作動させるというように変更してもよい。この場合でも、しきい値更新部１５４により、変更後の推定作動回数および推定作動時間が寿命に対して余裕があることを確認する必要がある。

実施の形態では、主にばね定数切替弁の寿命について説明したが、他のサスペンション構成部品、例えば懸架シリンダ１０や図示しないスプリング、または他の電磁弁の寿命についても、本実施形態に述べたような方法で所定の値以上の力を受けた回数をカウントし、それらの作動回数を増減させるように車両制御の仕方を変えることも可能である。

本発明の一実施形態に係るサスペンションシステムの構成を示す図である。 サスペンションＥＣＵの構成と、ＥＣＵに接続される各種センサを示す機能ブロック図である。 ばね定数切替弁の作動頻度を推定するためのグラフの一例を示す図である。 ばね定数切替弁の作動頻度を推定するためのテーブルの一例を示す図である。 サスペンションＥＣＵのばね定数切替判定部による制御を説明するフローチャートである。 本実施形態によってばね定数切替弁の作動判定のしきい値を変更する理由を説明するグラフである。 本実施形態に係るばね定数切替弁のしきい値更新処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

２８ ばね定数切替弁、 ８０ サスペンション機構、 １００ サスペンションＥＣＵ、 １０２ 車速センサ、 １０４ 舵角センサ、 １０８ ブレーキ液圧センサ、 １１０ スロットル開度センサ、 １１２ 上下加速度センサ、 １１６ 切替弁制御部、 １２０ ばね定数切替判定部、 １２２ 旋回判定部、 １２４ 制動判定部、 １２６ 駆動判定部、 １２８ 禁止判定部、 １３０ 作動回数記録部、 １３２ 作動時間記録部、 １３４ 走行距離・走行時間カウンタ、 １４０ 作動頻度推定部、 １５０ 将来作動頻度予測部、 １５２ 寿命余裕判定部、 １５４ しきい値更新部、 １６０ 作動頻度改善部。

Claims (5)

1. サスペンション機構のばね定数を切り替える切替弁を制御する装置であって、
   車両の運転状態に関する物理量を検出する検出部と、
   検出された物理量と予め定められたしきい値とを比較してばね定数を切り替えるか否かを判定する切替判定部と、
   予め定められたタイミングで車両の耐用限界時における前記切替弁の推定作動頻度を計算する作動頻度推定部と、
   推定作動頻度と予め設定されている前記切替弁の寿命作動頻度とを比較する寿命余裕判定部と、
   前記寿命余裕判定部における比較の結果に応じて、車両の耐用限界時に前記切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲で前記切替判定部のしきい値を変更するしきい値更新部と、を備え、
   前記作動頻度推定部は、しきい値変更後の推定作動頻度を計算することを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 前記寿命余裕判定部は、前記切替弁の推定作動頻度が寿命作動頻度に対して余裕のある値か否かを判定し、
   前記しきい値更新部は、推定作動頻度が余裕のある値であった場合にのみ、前記切替判定部のしきい値を変更して前記切替弁の作動回数を増加させることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション制御装置。
3. 前記検出部と前記切替判定部を複数組備えており、
   前記切替判定部の少なくとも一部は、前記検出部により検出された物理量がしきい値を越える場合、他の切替判定部によって決定されたばね定数の切替を禁止するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション制御装置。
4. 懸架シリンダを備えるショックアブソーバと、
   前記懸架シリンダとそれぞれ連通し、該懸架シリンダに対する作動液の流出入のしやすさを変化させるための高圧アキュムレータおよび低圧アキュムレータと、
   前記懸架シリンダと前記低圧アキュムレータとを連通する通路に配設される切替弁と、
   車両の運転状態に関する物理量を検出する検出部と、
   検出された物理量と予め定められたしきい値とを比較してばね定数を切り替えるか否かを判定する切替判定部と、
   予め定められたタイミングで車両の耐用限界時における前記切替弁の推定作動頻度を計算する作動頻度推定部と、
   推定作動頻度と予め設定されている前記切替弁の寿命作動頻度とを比較する寿命余裕判定部と、
   前記寿命余裕判定部における比較の結果に応じて、車両の耐用限界時に前記切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲で前記切替判定部のしきい値を変更するしきい値更新部と、を備え、
   前記作動頻度推定部は、しきい値変更後の推定作動頻度を計算することを特徴とするサスペンションシステム。
5. 車両の運転状態に関する物理量と予め定められたしきい値とを比較して、サスペンション機構のばね定数を切り替える切替弁を作動させるか否かを判定するサスペンション機構の制御方法において、
   予め定められたタイミングで車両の耐用限界時における前記切替弁の推定作動頻度を計算し、
   推定作動頻度と予め設定されている前記切替弁の寿命作動頻度とを比較し、
   比較の結果に応じて、車両の耐用限界時に前記切替弁の作動頻度が寿命作動頻度を超えない範囲で前記しきい値を変更することを特徴とするサスペンション機構の制御方法。

Images