JP2009018700A - 車両用サスペンションシステム - Google Patents

車両用サスペンションシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2009018700A
JP2009018700A JP2007182959A JP2007182959A JP2009018700A JP 2009018700 A JP2009018700 A JP 2009018700A JP 2007182959 A JP2007182959 A JP 2007182959A JP 2007182959 A JP2007182959 A JP 2007182959A JP 2009018700 A JP2009018700 A JP 2009018700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
force
unsprung
unit
sprung
absorber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007182959A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4788675B2 (ja
Inventor
Koichi Morita
晃一 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007182959A priority Critical patent/JP4788675B2/ja
Publication of JP2009018700A publication Critical patent/JP2009018700A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4788675B2 publication Critical patent/JP4788675B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

【課題】簡便に電磁式ショックアブソーバの摩擦力を推定する手段を備えた車両用サスペンションシステムを提供する。
【解決手段】ショックアブソーバの作動を制御してばね上ばね下間距離を変更する際の電源から電磁式モータへの供給電流、例えば、設定されたばね上ばね下間距離が維持されている時点での供給電流irに基づいて、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力frを推定する(S6〜S8)。したがって、本システムは、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を、簡便に推定することが可能なシステムとなっている。また、供給電流の検出には、モータの制御のために設けられた通電電流センサを利用しているため、余計にセンサ等を付け加える必要がないため、簡便な構成のシステムとなっている。
【選択図】図4

Description

本発明は、ばね上部とばね下部との相対動作に対する力を発生させる電磁式のショックアブソーバを含んで構成される車両用サスペンションシステムに関する。
近年では、車両用のサスペンションシステムとして、電磁式モータの力に依拠してばね上部とばね下部との相対動作に対する力を発生させる電磁式のショックアブソーバを含んで構成される電磁式サスペンションシステムが検討されており、例えば、下記特許文献1に記載のシステムが存在する。この電磁式サスペンションシステムは、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づく振動減衰特性を容易に実現できる等の利点から、高性能なシステムとして期待されている。
特開2006−168399号公報 特開平8−175145号公報
上記電磁式のショックアブソーバにおいて、それが伸縮可能なものであればその伸縮に対する摩擦力や、ねじ機構を有するものであればそのねじロッドとナットとの間の摩擦力等のショックアブソーバの摩擦力は、ばね上部とばね下部との相対動作に対する抵抗力となる。そのため、ショックアブソーバの摩擦力のショックアブソーバが発生させる力への影響は大きく、モータを制御しても、そのショックアブソーバの摩擦力が変化すると、ばね上部とばね下部とに適切な力を作用させることができないという問題を抱える。その問題に対処するためには、まず、サスペンションシステムに、ショックアブソーバの摩擦力を推定する手段を設けることが望ましい。上記特許文献1に記載されているシステムでは、ねじ機構を構成するねじロッドとナットとのうち回転可能に設けられたものに作用するトルクを検出するトルクセンサを設け、そのトルク変化に基づいてねじ機構の摩擦力を推定するように構成されている。また、特許文献2に記載のシステムでは、ばね上部とばね下部との上下加速度から伝達ゲインや位相遅れ等のサスペンション装置の伝達特性を検出し、それに基づいてサスペンション装置の摩擦力を推定するように構成されている。本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、より簡便にショックアブソーバの摩擦力を推定する手段を備えたサスペンションシステムを提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明のサスペンションシステムは、電磁式のショックアブソーバを設定されたように作動させてばね上部とばね下部との距離であるばね上ばね下間距離を変更する際の電源から電磁式モータへ供給される電流である供給電流に基づいて、ショックアブソーバのばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を推定することを特徴とする。
ばね上部とばね下部との距離であるばね上ばね下間距離を変更する際において、電磁式モータへの供給電流は、ショックアブソーバが発生させるアブソーバ力が依存する物理量であり、その供給電流に基づけば、ショックアブソーバの摩擦力が、アブソーバ力に対抗する力、あるいは、アブソーバ力を補助する力となることを考慮して、容易にショックアブソーバの摩擦力を推定することが可能となる。つまり、本発明によれば、簡便にショックアブソーバの摩擦力を推定する手段を備えたシステムが実現することになる。
発明の態様
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、(1)項ないし(7)項の各々が、請求項1ないし請求項7の各々に相当する。
(1)ばね上部とばね下部とを弾性的に連結するサスペンションスプリングと、
そのサスペンションスプリングと並列的に設けられ、(a)ばね上部に連結されるばね上部側ユニットと、(b)ばね下部に連結されてばね上部とばね下部との接近・離間に応じた前記ばね上部側ユニットとの相対移動が可能なばね下部側ユニットと、(c)電磁式モータとを有し、その電磁式モータの力に依拠して前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの相対移動に対する力であるアブソーバ力を発生させる電磁式のショックアブソーバと、
そのショックアブソーバの作動を制御する制御装置と
を備えた車両用サスペンションシステムであって、
前記制御装置が、前記ショックアブソーバの作動を制御してばね上部とばね下部との距離であるばね上ばね下間距離を変更する際の電源から前記電磁式モータへ供給される電流である供給電流に基づいて、前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの間の摩擦力を推定する摩擦力推定部を有することを特徴とする車両用サスペンションシステム。
本項に記載の「ばね上ばね下間距離を変更する」とは、ばね上ばね下間距離を実際に変化させることに限定されず、サスペンションスプリングの弾性力と分担荷重(1つの車輪が分担する車体の重量であり、ばね上重量と考えることもできる)とが釣り合っている時のばね上ばね下間距離である中立距離から変更した距離に維持することも含まれる。つまり、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力は、後に説明するように、アブソーバ力によってばね上ばね下間距離を変更する際において、ショックアブソーバが発生させるアブソーバ力に対抗する力、あるいは、アブソーバ力を補助する力となる。また、電源から電磁式モータへの供給電流は、ばね上ばね下間距離を変更する際においてアブソーバ力が依存する物理量であり、その供給電流に基づけば、上記の摩擦力がアブソーバ力に対抗する力であるか補助する力であるかを考慮して、摩擦力を容易に推定することが可能である。したがって、本項に記載の態様によれば、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を、簡便に推定することが可能なシステムが実現する。さらに、電磁式のショックアブソーバを備えたシステムは、一般的に、電磁式モータの制御のために、実際に電磁式モータを流れる電流である通電電流を検出するセンサを有しており、そのセンサによって供給電流を検出可能である。つまり、本項の態様によれば、従来の電磁式のサスペンションシステムに対して、余計にセンサ等を付け加える必要がないため、簡便な構成のシステムとなるとともに、コストアップを回避できる。
本項に記載の「ばね上ばね下間距離を変更する際」とは、摩擦力を推定するためだけにショックアブソーバを作動させる場合に限定されるのではなく、制御装置によって実際に行われている制御においてショックアブソーバを作動させる場合であってもよい。後者は、例えば、乗員の乗降や荷物の積み降ろしを容易にするための乗降時の車両の車高を変更する制御においてショックアブソーバを作動させる場合を採用可能である。
本項に記載の「ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力」とは、それらの間に作用する静止摩擦力(正確に言えば、最大静止摩擦力)および動摩擦力の両者を含んでいる。静止摩擦力を推定する場合には、例えば、後に詳しく説明するように、ばね上ばね下間距離が変化を開始する時点での供給電流や、ばね上ばね下間距離が中立距離から変更された距離で維持されている時点での供給電流等に基づいて推定することが可能である。また、動摩擦力を推定する場合には、例えば、ある速度でばね上部が動作するようにばね上ばね下間距離を変化させている際の供給電流等から推定することが可能である。また、「ばね上ばね下間距離を変更する際の供給電流」とは、ある時点でのものであってもよく、設定時間内における供給電流の平均値,積分値等であってもよい。
ちなみに、ばね上ばね下間距離の変化開始時点で作用する静止摩擦力、および、ばね上ばね下間距離を変化させている際の動摩擦力は、アブソーバ力に対抗する力となり、ばね上ばね下間距離が中立距離から変更された状態で維持されている場合の静止摩擦力は、アブソーバ力を補助する力となるため、そのことを考慮して、その際の供給電流に基づいて摩擦力を推定可能である。摩擦力は、例えば、力の釣り合い等から計算によって推定されるようにしてもよく、制御装置が有するコンピュータに供給電流と摩擦力との関係を示すマップ等を記憶させ、そのマップを参照して推定されるようにしてもよい。
また、摩擦力を推定する場合に、(i)ショックアブソーバの作動によってばね上ばね下間距離を変更する際の実際の供給電流と、(ii)前記ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力が、前記ショックアブソーバの構造によって決まる前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの間の摩擦力である設計摩擦力と同じ大きさである場合において、ショックアブソーバの作動によってばね上ばね下間距離を変更する際に必要とされる供給電流である必要供給電流との差分に基づいて、摩擦力の設計摩擦力からの変化分が推定されるようにしてもよい。
本項の態様における「サスペンションスプリング」には、例えば、コイルスプリングや、流体の圧力によって車体と車輪とを相互に弾性的に支持する流体スプリング等、種々のスプリングを採用することが可能である。
本項の態様における「電磁式のショックアブソーバ」は、それの具体的な構造が限定されるものではなく、また、機能に関しても特に限定されない。例えば、車両に発生している振動を減衰させる機能に加え、車両の旋回,加減速等に起因する車体のロール,ピッチ等の抑制を目的として、車体の姿勢を制御する機能を発揮させるようにしてもよい。ショックアブソーバの動力源である「電磁式モータ」も、その形式等は特に限定されず、DCブラシレスモータを始めとして種々の形式のモータを採用可能であり、また、動作に関して言えば、回転モータであっても、リニアモータであってもよい。
(2)前記制御装置が、
前記ショックアブソーバが発生させるアブソーバ力を、少なくともばね上部の振動を減衰させるための減衰力として発生させる振動減衰制御を実行可能とされ、
その振動減衰制御における目標となるアブソーバ力である目標アブソーバ力を、前記摩擦力推定部によって推定された摩擦力に基づき、その摩擦力が配慮された値に決定する目標アブソーバ力決定部を有する(1)項に記載の車両用サスペンションシステム。
本項に記載の態様は、推定された摩擦力の利用方法を限定した一態様である。本項の態様における「振動減衰制御」には、ばね上振動に対する減衰力を発生させるいわゆるスカイフックダンパ理論に基づく制御を採用することが可能である。また、そのスカイフックダンパ理論に基づく制御に加え、ばね下振動に対する減衰力を発生させる擬似的なグランドフック理論に基づく制御を実行可能とし、それらの両者を総合的に実行するような制御を採用してもよい。さらに、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの相対振動に対する減衰力を発生させる制御を採用することも可能である。先にも述べたように、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力は、それらの相対移動に対して抵抗力となるため、ショックアブソーバが発生させる減衰力に影響がある。本項に記載の態様によれば、推定された摩擦力に基づいて、その摩擦力の影響が小さくなるような値に振動減衰制御における目標アブソーバ力を決定するため、摩擦力が変化した場合であっても、適切な減衰力を発生させることが可能である。
なお、本項の態様のシステムにおいては、車体のロールやピッチの抑制を目的とした、車体の姿勢制御を実行可能とされてもよい。そのような場合には、例えば、ショックアブソーバに発生させるアブソーバ力が、その車体の姿勢制御において発生させる力と振動減衰制御において発生させる力との和に基づいて制御されるようにされ、それら2つの制御を同時に実行するための目標アブソーバ力が、推定された摩擦力を配慮して決定されるような構成の態様を採用可能である。
(3)前記制御装置が、振動減衰制御として、スカイフックダンパ理論に基づく制御を実行可能とされ、
前記目標アブソーバ力決定部が、目標アブソーバ力を、前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの相対移動に対して推進力を発生させる場合に、ばね上部とばね下部との間に作用させるべき基準となるアブソーバ力である基準アブソーバ力よりも、前記摩擦力推定部によって推定された摩擦力に応じた分大きな値となるように決定し、前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの相対移動に対して抵抗力を発生させる場合に、前記基準アブソーバ力よりも、前記摩擦力推定部によって推定された摩擦力に応じた分小さな値となるように決定する(2)項に記載の車両用サスペンションシステム。
本項に記載の態様は、摩擦力を配慮して目標アブソーバ力を決定する方法を具体化した態様である。スカイフックダンパ理論に基づく制御において、ショックアブソーバは、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの相対移動に対して、抵抗力だけでなく推進力を発生させる場合がある。ショックアブソーバに抵抗力を発生させる場合には、摩擦力はアブソーバ力を補助する力となり、推進力を発生させる場合には、摩擦力はアブソーバ力に対抗する力となるため、上記のように目標アブソーバ力が決定されることにより、減衰力が適切化されることになる。
(4)前記制御装置が、
前記摩擦力推定部によって推定された摩擦力が設定限度以上となった場合に、前記ショックアブソーバが異常であると判定する失陥判定部を有する(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
本項に記載の態様は、推定された摩擦力の利用方法を限定した一態様である。本項の態様によれば、ショックアブソーバの異常を、比較的早い段階で発見することが可能であるため、フェールセーフという観点において優れたシステムとなる。本項に記載の「失陥判定部」は、例えば、摩擦力の値が算出される場合にはその値が閾値以上か否かによってショックアブソーバの異常を判定するものであってもよく、供給電流とそれの閾値とを比較することによってショックアブソーバの異常を判定するものであってもよい。ちなみに、後者の場合には、摩擦力がアブソーバ力に対抗する力となる場合と、アブソーバ力を補助する力となる場合とで、2つの閾値が必要となる。
(5)前記摩擦力推定部が、設定されたばね上ばね下間距離が維持されている時点での供給電流に基づいて、前記ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を推定するように構成された(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
本項に記載の態様は、ばね上ばね下間距離を変更する際の供給電流を具体的に限定した一態様であり、ばね上ばね下間距離が中立距離(サスペンションスプリングの弾性力と分担荷重とが釣り合っている時の距離)から変更された状態で維持されている時の供給電流に基づいて、摩擦力が推定される。設定されたばね上ばね下間距離が維持されている時においては、その時のサスペンションスプリングの弾性力と分担荷重とのバランスの崩れた分を、アブソーバ力と摩擦力とが受け持つことによって、その距離を維持している。そのため、アブソーバ力を供給電流から求め、力の釣り合いによって摩擦力を容易に算出することが可能である。
(6)前記摩擦力推定部が、ばね上ばね下間距離が変化を開始する時点での供給電流に基づいて、前記ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を推定するように構成された(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
本項に記載の態様は、ばね上ばね下間距離を変更する際の供給電流を具体的に限定した一態様である。本項の態様は、例えば、サスペンションスプリングの弾性力と分担荷重とが釣り合っている時の距離である中立距離から変化を開始する時点での供給電流に基づいて、摩擦力を推定するように構成すれば、その供給電流から求まるアブソーバ力の大きさが、摩擦力の大きさであると考えることができ、容易に摩擦力を推定することが可能である。
(7)前記ショックアブソーバが、
(A)前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの一方の少なくとも一部を構成し、雄ねじが形成されたねじロッドと、(B)前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの他方の少なくとも一部を構成し、雌ねじが形成されて前記ねじロッドと螺合するナットとを備え、
前記ねじロッドとナットとの一方が、ばね上部とばね下部との相対移動に伴って回転可能とされ、前記電磁式モータが、前記ねじロッドとナットとの一方の回転に対して力を付与する構造とされ、
前記摩擦力推定部が、前記ねじロッドと前記ナットとの間の摩擦力を推定するように構成された(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
本項に記載の態様は、電磁式のショックアブソーバを、ねじ機構を採用したものに限定した態様であり、電磁式モータの回転力を、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの相対動作に対する力に容易に変換することが可能となる。なお、本項の態様においては、ばね上部側ユニット,ばね下部側ユニットのいずれにロッドを設け、いずれにナットを設けるかは、任意である。さらに、ロッドを回転不能とし、ナットを回転可能とするような構成としてもよく、逆に、ナットを回転不能とし、ロッドを回転可能とするような構成としてもよい。
以下、請求可能発明のいくつかの実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
≪第1実施例≫
<サスペンションシステムの構成>
図1に、請求可能発明の第1実施例である車両用サスペンションシステム10を模式的に示す。本サスペンションシステム10は、前後左右の車輪12の各々に対応する独立懸架式の4つのサスペンション装置を備えており、それらサスペンション装置の各々は、サスペンションスプリングとショックアブソーバとが一体化されたスプリング・アブソーバAssy20を有している。車輪12,スプリング・アブソーバAssy20は総称であり、4つの車輪のいずれに対応するものであるかを明確にする必要のある場合には、図に示すように、車輪位置を示す添え字として、左前輪,右前輪,左後輪,右後輪の各々に対応するものにFL,FR,RL,RRを付す場合がある。
スプリング・アブソーバAssy20は、図2に示すように、車輪12を保持してばね下部の一部分を構成するサスペンションロアアーム22と、車体に設けられてばね上部の一部分を構成するマウント部24との間に、それらを連結するようにして配設された電磁式ショックアブソーバとしてのアクチュエータ26と、それと並列的に設けられたサスペンションスプリングとしてのエアスプリング28とを備えている。
アクチュエータ26は、アウタチューブ30と、そのアウタチューブ30に嵌入してアウタチューブ30の上端部から上方に突出するインナチューブ32とを含んで構成されている。アウタチューブ30は、それの下端部に設けられた取付部材34を介してロアアーム22に連結され、一方、インナチューブ32は、それの上端部に形成されたフランジ部36においてマウント部24に連結されている。アウタチューブ30には、その内壁面にアクチュエータ26の軸線の延びる方向(以下、「軸線方向」という場合がある)に延びるようにして1対のガイド溝38が設けられるとともに、それらのガイド溝38の各々には、インナチューブ32の下端部に付設された1対のキー40の各々が嵌まるようにされており、それらガイド溝38およびキー40によって、アウタチューブ30とインナチューブ32とが、相対回転不能、軸線方向に相対移動可能とされている。ちなみに、アウタチューブ30の上端部には、シール42が付設されており、後に説明する圧力室44からのエアの漏れが防止されている。
また、アクチュエータ26は、ねじ溝が形成された雄ねじ部としてのねじロッド50と、ベアリングボールを保持してそのねじロッド50と螺合する雌ねじ部としてのナット52とを含んで構成されたボールねじ機構と、動力源としての電磁式モータ54(以下、単に「モータ54」という場合がある)とを備えている。モータ54はモータケース56に固定して収容されるとともに、そのモータケース56の鍔部がマウント部24の上面側に固定されており、モータケース56の鍔部にインナチューブ32のフランジ部36が固定されていることで、インナチューブ32は、モータケース56を介してマウント部24に連結されている。モータ54の回転軸であるモータ軸58は、ねじロッド50の上端部と一体的に接続されている。つまり、ねじロッド50は、モータ軸58を延長する状態でインナチューブ32内に配設され、モータ54によって回転させられる。一方、ナット52は、ねじロッド50と螺合させられた状態で、アウタチューブ30の内底部に付設されたナット支持筒60の上端部に固定支持されている。
エアスプリング28は、マウント部24に固定されたハウジング70と、アクチュエータ26のアウタチューブ30に固定されたエアピストン72と、それらを接続するダイヤフラム74とを備えている。ハウジング70は、概して有蓋円筒状をなし、蓋部76に形成された穴にアクチュエータ26のインナチューブ32を貫通させた状態で、蓋部76の上面側においてマウント部24の下面側に固定されている。エアピストン72は、概して円筒状をなし、アウタチューブ30を嵌入させた状態で、アウタチューブ30の上部に固定されている。それらハウジング70とエアピストン72とは、ダイヤフラム74によって気密性を保ったまま接続されており、それらハウジング70とエアピストン72とダイヤフラム74とによって圧力室44が形成されている。その圧力室44には、流体としての圧縮エアが封入されている。このような構造から、エアスプリング28は、その圧縮エアの圧力によって、ロアアーム22とマウント部24、つまり、車輪12と車体とを相互に弾性的に支持しているのである。
上述のような構造から、ばね上部とばね下部とが接近・離間する場合、アウタチューブ30とインナチューブ32とは、軸線方向に相対移動が可能とされている。その相対移動に伴って、ねじロッド50とナット52とが軸線方向に相対移動するとともに、ねじロッド50がナット52に対して回転する。モータ54は、ねじロッド50に回転トルクを付与可能とされ、この回転トルクによって、ばね上部とばね下部との相対動作(ストローク動作)に対して、そのストローク動作を阻止する抵抗力を発生させることが可能とされている。この抵抗力をばね上部とばね下部とのストローク動作に対する減衰力として作用させることで、アクチュエータ26は、いわゆるアブソーバ(「ダンパ」と呼ぶこともできる)として機能するものとなっている。言い換えれば、アクチュエータ26は、自身が発生させる軸線方向の力であるアクチュエータ力によって、ストローク動作に対して減衰力を付与する機能を有しているのである。また、アクチュエータ26は、アクチュエータ力を、ストローク動作に対する推進力つまり駆動力として作用させる機能をも有している。この機能により、ばね上部の動作に対してばね上絶対速度に比例する減衰力を作用させるいわゆるスカイフックダンパ理論に基づく制御、および、ばね下部の動作に対してばね下絶対速度に比例する減衰力を作用させる擬似的なグランドフック理論に基づく制御を実行することが可能とされている。さらに、アクチュエータ26は、アクチュエータ力によって上下方向におけるばね上部とばね下部との距離(以下、「ばね上ばね下間距離」という場合がある)を積極的に変更し、また、ばね上ばね下間距離を所定の距離に維持する機能をも有している。この機能によって、旋回時の車体のロール,加速・減速時の車体のピッチ等を効果的に抑制すること、車両の車高を調整すること等が可能とされているのである。
図1に示すように、サスペンションシステム10は、各スプリング・アブソーバAssy20が有するエアスプリング28に対して流体としてのエア(空気)を流入・流出させるための流体流入・流出装置、詳しく言えば、エアスプリング28の圧力室44に接続されて、その圧力室44にエアを供給し、圧力室44からエアを排出するエア給排装置80を備えている。詳しい説明は省略するが、本サスペンションシステム10は、エア給排装置80によって、各エアスプリング28の圧力室44内のエア量を調整することが可能とされており、エア量の調整によって、各エアスプリング28のばね長を変更し、各車輪12についてのばね上ばね下間距離を変化させることが可能とされている。具体的に言えば、圧力室44のエア量を増加させてばね上ばね下間距離を増大させ、エア量を減少させてばね上ばね下間距離を減少させることが可能とされている。
本サスペンションシステム10は、図1に示すように、制御装置としてのサスペンション電子制御ユニット140(以下、「ECU140」という場合がある)によって、ススプリング・アブソーバAssy20の作動、つまり、アクチュエータ26およびエアスプリング28の制御が行われる。詳しくは、アクチュエータ26のモータ54およびエア給排装置80の作動の制御が行われる。ECU140は、CPU,ROM,RAM等を備えたコンピュータを主体として構成されたコントローラ142と、エア給排装置80の駆動回路としてのドライバ144と、各アクチュエータ26が有するモータ54に対応する駆動回路としてのインバータ146とを有している。そのドライバ144およびインバータ146は、コンバータ148を介してバッテリ150に接続されており、エア給排装置80が有する各制御弁,ポンプモータ等、および、各アクチュエータ26のモータ54には、そのコンバータ148とバッテリ150とを含んで構成される電源から電力が供給される。
車両には、イグニッションスイッチ[I/G]160,車両走行速度(以下、「車速」と略す場合がある)を検出するための車速センサ[v]162,各車輪12についてのばね上ばね下間距離を検出する4つのハイトセンサ[h]164,車高変更指示のために運転者によって操作される車高変更スイッチ[HSw]166,ステアリングホイールの操作角を検出するための操作角センサ[δ]170,車体に実際に発生する前後加速度である実前後加速度を検出する前後加速度センサ[Gx]172,車体に実際に発生する横加速度である実横加速度を検出する横加速度センサ[Gy]174,各車輪12に対応する車体の各マウント部24の縦加速度(上下加速度)を検出する4つのばね上縦加速度センサ[Gzs]176,各車輪12の縦加速度を検出する4つのばね下縦加速度センサ[Gzg]178,アクセルスロットルの開度を検出するスロットルセンサ[Sr]180,ブレーキのマスタシリンダ圧を検出するブレーキ圧センサ[Br]182等が設けられており、それらはコントローラ142に接続されている。ECU140は、それらのスイッチ,センサからの信号に基づいて、スプリング・アブソーバAssy20の作動の制御を行うものとされている。ちなみに、[ ]の文字は、上記スイッチ,センサ等を図面において表わす場合に用いる符号である。また、コントローラ142のコンピュータが備えるROMには、後に説明するところのアクチュエータ26の制御に関するプログラム,各種のデータ等が記憶されている。
図3に示すように、各アクチュエータ26のモータ54は、コイルがスター結線(Y結線)された3相ブラシレスDCモータであり、上述したようにインバータ146によって制御駆動される。そのインバータ146は、図に示すような一般的なものであり、high側(高電位側),low側(低電位側)のそれぞれに対応し、かつ、モータ54の3つの相であるU相,V相,W相のそれぞれに対応する6つのスイッチング素子HUS,HVS,HWS,LUS,LVS,LWSを備えている。また、インバータ146が有するスイッチング素子制御回路190には、モータ54に設けられてモータ54の回転角を検出するレゾルバ[θ]192と,インバータ146内に設けられて実際にモータ54を流れる電流である通電電流を測定する通電電流センサ[I]194とが接続されている。そのスイッチング素子制御回路190は、レゾルバ192によりモータ回転角(電気角)を判断し、そのモータ回転角に基づいてスイッチング素子を開閉作動させる。インバータ146は、いわゆる正弦波駆動によってモータ54を駆動するのであり、モータ54の3つの相の各々に流れる電流が、それぞれが正弦波状に変化し、その位相差が電気角で120°ずつ異なるように、スイッチング素子が制御される。また、インバータ146は、起電力によって発電された電力(電流)を電源に回生可能な構造とされており、モータ54は、供給電流に依存したモータ力だけでなく、発電電流に依存したモータ力を発生させる場合がある。つまり、インバータ146は、電源からの供給電流であるか、起電力によって生じる発電電流であるかに拘わらず、モータ46を流れる電流、つまり、モータ54の通電電流を調整して、モータ力を制御する構造とされている。なお、通電電流は、各インバータ146がPWM(Pulse Width Modulation)制御によるパルスオン時間とパルスオフ時間との比(デューティ比)を変更することによって行われる。
<サスペンションシステムの制御>
本サスペンションシステム10では、4つのスプリング・アブソーバAssy20の各々を独立して制御することが可能となっている。それらスプリング・アブソーバAssy20の各々において、通常時は、アクチュエータ26のアクチュエータ力が独立して制御されて、車体および車輪12の振動、つまり、ばね上振動およびばね下振動を減衰するための制御(以下、「振動減衰制御」という場合がある)が実行される。また、車両の旋回に起因する車体のロールを抑制するための制御(以下、「ロール抑制制御」という場合がある),車両の加減速に起因する車体のピッチを抑制するための制御(以下、「ピッチ抑制制御」という場合がある)が実行される。上記振動減衰制御,ロール抑制制御,ピッチ抑制制御は、各制御ごとのアクチュエータ力の成分である振動減衰成分,ロール抑制成分,ピッチ抑制成分を合計して目標アクチュエータ力が決定され、アクチュエータ26がその目標アクチュエータ力を発生させるように制御されることで、総合的に実行される。なお、以下の説明において、アクチュエータ力およびそれの成分は、ばね上部とばね下部とを離間させる方向(リバウンド方向)の力に対応するものが正の値,ばね上部とばね下部とを接近させる方向(バウンド方向)の力に対応するものが負の値となるものとして扱うこととする。
なお、本サスペンションシステム10では、エアスプリング28によって、路面の起伏が大きい道路の走行への対処等を目的として運転者の意思に基づいて車両の車高を変更する制御(以下、「車高変更制御」という場合がある)も実行される。その車高変更制御について簡単に説明する。車高変更制御は、運転者の意図に基づく車高変更スイッチ166の操作によって実現すべき設定車高である目標設定車高が変更された場合において、実行される。その目標設定車高の各々に応じて、各車輪12についての目標となるばね上ばね下間距離が設定されており、ハイトセンサ164の検出値に基づいて、それぞれの車輪12についてのばね上ばね下間距離が目標距離になるように、エア給排装置80の作動が制御され、各車輪12のばね上ばね下間距離が目標設定車高に応じた距離に変更されるのである。さらに、この車高変更制御では、例えば、乗員数の変化,荷物の積載量の変化等による車高の変動に対処することを目的とした、いわゆるオートレベリングと呼ばれる制御も行われる。
i)振動減衰制御
振動減衰制御では、車体および車輪12の振動を減衰するためにその振動の速度に応じた大きさのアクチュエータ力を発生させるべく、アクチュエータ力の振動減衰成分FVが決定される。つまり、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づいた制御と、擬似的なグランドフック理論に基づいた制御との両者を行う制御である。具体的には、車体のマウント部24に設けられたばね上縦加速度センサ176によって検出されるばね上縦加速度から計算される車体のマウント部24の上下方向の動作速度、いわゆる、ばね上速度Vsと、ロアアーム22に設けられたばね下縦加速度センサ178によって検出されるばね下縦加速度から計算される車輪12の上下方向の動作速度、いわゆる、ばね下速度Vgとに基づいて、次式に従って、振動減衰成分FVが演算される。
V=Cs・Vs−Cg・Vg
ここで、Csは、車体のマウント部24の上下方向の動作速度に応じた減衰力を発生させるためのゲインであり、Cgは、車輪12の上下方向の動作速度に応じた減衰力を発生させるためのゲインである。つまり、Cs,Cgは、いわゆるばね上,ばね下絶対振動に対する減衰係数と考えることができる。
ii)ロール抑制制御
車両の旋回時においては、その旋回に起因するロールモーメントによって、旋回内輪側のばね上部とばね下部とが離間させられるとともに、旋回外輪側のばね上部とばね下部とが接近させられる。ロール抑制制御では、その旋回内輪側の離間および旋回外輪側の接近を抑制すべく、旋回内輪側のアクチュエータ26にバウンド方向のアクチュエータ力を、旋回外輪側のアクチュエータ26にリバウンド方向のアクチュエータ力を、それぞれ、ロール抑制力として発生させる。具体的に言えば、まず、車体が受けるロールモーメントを指標する横加速度として、ステアリングホイールの操舵角δと車速vとに基づいて推定された推定横加速度Gycと、横加速度センサ174によって実測された実横加速度Gyrとに基づいて、制御に利用される横加速度である制御横加速度Gy*が、次式に従って決定される。
Gy*=K1・Gyc+K2・Gyr (K1,K2:ゲイン)
そのように決定された制御横加速度Gy*に基づいて、ロール抑制成分FRが、次式に従って決定される。
R=K3・Gy* (K3:ゲイン)
iii)ピッチ抑制制御
車体の制動時等、減速時に発生する車体のノーズダイブに対しては、そのノーズダイブを生じさせるピッチモーメントによって、前輪側のばね上部とばね下部とが接近させられるとともに、後輪側のばね上部とばね下部とが離間させられる。また、車体の加速時に発生する車体のスクワットに対しては、そのスクワットを生じさせるピッチモーメントによって、前輪側のばね上部とばね下部とが離間させられるとともに、後輪側のばね上部とばね下部とが接近させられる。ピッチ抑制制御では、それらの場合の接近・離間距離を抑制すべく、アクチュエータ力をピッチ抑制力として発生させる。具体的には、車体が受けるピッチモーメントを指標する前後加速度として、前後加速度センサ172によって実測された実前後加速度Gxが採用され、その実前後加速度Gxに基づいて、ピッチ抑制成分FPが、次式に従って決定される。
P=K4・Gx (K4:ゲイン)
なお、ピッチ抑制制御は、スロットルセンサ180によって検出されるスロットルの開度、あるいは、ブレーキ圧センサ182によって検出されるマスタシリンダ圧が、設定された閾値を超えることをトリガとして実行される。
iv)目標アクチュエータ力とモータの作動制御
アクチュエータ26の制御は、それが発生させるべきアクチュエータ力である目標アクチュエータ力に基づいて行われる。詳しく言えば、上述のようにして、アクチュエータ力の振動減衰成分FV,ロール抑制成分FR,ピッチ抑制成分FPが決定されると、それらに基づき、ばね上部とばね下部とに作用させるべき基準となるアブソーバ力である基準アブソーバ力FBが、次式に従って求められる。
B=FV+FR+FP
そして、その基準アブソーバ力FBと、後に詳しく説明するばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力frとに基づき、その摩擦力frの影響が小さくなるように、次式に従って目標アクチュエータ力F*が決定される。
*=FB±fr
なお、摩擦力frが配慮された目標アクチュエータ力F*の決定は、基準アブソーバ力FBの方向と、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの相対移動する方向(以下、「相対移動方向」と呼ぶ場合がある)とに基づいて行われる。具体的には、基準アブソーバ力FBの方向と相対移動方向とが同じ方向である場合には、摩擦力が基準アブソーバ力に対抗する力となることから、基準アブソーバ力より動摩擦力の分だけ大きな力を発生させ、基準アブソーバ力FBの方向と相対移動方向とが逆方向である場合には、摩擦力が基準アブソーバ力を補助する力となることから、動摩擦力の分だけ小さな力を発生させるのである。また、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとが相対移動していない場合、つまり、旋回時の車体のロール,加速・減速時の車体のピッチ等を抑制して、ばね上ばね下間距離を所定の距離に維持する力を発生させる場合には、摩擦力はそのばね上ばね下間距離を所定の距離に維持する力となることから、基準アブソーバ力より静止摩擦力の分だけ小さな力を発生させるのである。
そして、上述のように決定された目標アクチュエータ力F*を発生させるためのモータ46の作動制御が、インバータ146によって行われる。詳しく言えば、上述のように決定された目標アクチュエータ力F*に基づいて、目標となるデューティ比が決定され、そのデューティ比に基づいた指令がインバータ146に送信される。インバータ146は、その適切なデューティ比の下、スイッチング素子の開閉を制御してモータ54を流れる電流を調整することで、アクチュエータ力を制御するのである。
v)摩擦力の推定(乗降時車高変更制御)
以下に、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力frを推定する方法について詳しく説明する。本サスペンションシステム10では、アクチュエータ26によって、乗員の乗降や荷物の積み降ろしを容易にするための制御として乗降時の車両の車高を変更する制御(以下、「乗降時車高変更制御」という場合がある)も実行されるようになっており、その制御の実行時に、摩擦力が推定されるようになっている。その乗降時車高変更制御では、イグニッションスイッチ160がOFFとされた場合に、ばね上ばね下間距離が、乗降時車高に対応するばね上ばね下間距離L0(以下、「乗降時距離L0」と呼ぶ場合がある)とされ、電子キーを携帯している乗員がセンサで検知できる範囲外に移動した場合に、制御開始前の元のばね上ばね下間距離、つまり、各車輪12においてエアスプリング28によって維持されるばね上ばね下間距離である基準距離LBに戻されるようになっている。逆に、電子キーを携帯している乗員がセンサで検知できる範囲内に入った場合に、ばね上ばね下間距離が、乗降時距離L0とされ、イグニッションスイッチ160がONとされた場合に、基準距離LBに戻されるようになっている。
乗降時車高変更制御は、乗降時距離L0あるいは基準距離LBを、各車輪12についての目標となるばね上ばね下間距離(以下、単に「目標距離」という場合がある)L*として設定し、ばね上ばね下間距離がその目標距離となるようにアクチュエータ26を制御すべく、目標アクチュエータ力F*が決定される。具体的には、ハイトセンサ164により検出される実ばね上ばね下間距離Lrの目標距離L*に対する偏差であるばね上ばね下間距離偏差ΔL(=L*−Lr)が認定され、そのばね上ばね下間距離偏差ΔLが0となるように、目標アクチュエータ力F*が決定されるのである。その目標アクチュエータ力F*は、ECU140において、ばね上ばね下間距離偏差ΔLに基づき、次式のPID制御則に従って決定される。
*=KP・ΔL+KI・int(ΔL)+KD・ΔL’
ここで、第1項,第2項,第3項は、それぞれ、目標アクチュエータ力F*における比例項成分(P項成分),積分項成分(I項成分),微分項成分(D項成分)を意味し、KP,KI,KDは、それぞれ、比例ゲイン,積分ゲイン,微分ゲインを意味する。また、Int(ΔL)は、ばね上ばね下間距離偏差ΔLの積分値に相当する。ちなみに、積分項成分によって、ばね上ばね下間距離を中立位置から変更した距離に維持する力が発生することになる。そして、通常のアクチュエータ26の制御と同様に、この目標アクチュエータ力F*より決定された目標デューティ比に基づく指令がインバータ146に送信され、インバータ146は、アクチュエータ力を制御するのである。
上記乗降時車高変更制御においては、アクチュエータ26によってばね上ばね下間距離を目標となる乗降時距離L0まで変更する際、エアスプリング28の弾性力に抗して目標まで到達させる。そのため、その目標まで到達させた時点におけるエアスプリング28の弾性力と分担荷重とのバランスが崩れた分を、アクチュエータ26が発生させているアクチュエータ力FAと、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットの間の静止摩擦力frSとによって、乗降時距離L0を維持していることになる。つまり、静止摩擦力frSは、次式により推定することが可能である。
frS=k・(LB−L0)−|FA
ここで、kは、エアスプリング28のばね定数である。なお、発生させているアクチュエータ力FAは、インバータ146内の通電電流センサ194の検出値に基づいて求めることができる。つまり、乗降時車高変更制御における通電電流は、バッテリ150からモータ54への供給電流であり、その供給電流irに基づき、次式に従って求めることができる。なお、KTは、モータ54のトルク定数である。
A=KT・ir
また、その静止摩擦力frSから、動摩擦力frDも、式frD=C・frS(C:定数)に従って推定されるようになっている。
そして、先に述べたように、この推定されたばね上部側ユニットとばね下部側ユニットの間の摩擦力frである静止摩擦力frSおよび動摩擦力frDが、通常時のアクチュエータ26の制御における目標アクチュエータ力の決定に用いられるのである。また、この推定された摩擦力frSは、アクチュエータ26の失陥判定にも用いられる。具体的には、その摩擦力frSが、アクチュエータ26の構造上それが有することになる摩擦力を基準として設定された値である設定値fr0以上となった場合にアクチュエータ26が異常であると判定される。なお、アクチュエータ26が異常である場合には、警告ランプ等によって運転者に認知させるようになっている。
<アクチュエータ制御プログラム>
上述のようなアクチュエータ26の制御は、図4にフローチャートを示すアクチュエータ制御プログラムが、短い時間間隔(例えば、数msec〜数十msec)をおいてコントローラ142により繰り返し実行されることによって行われる。本サスペンションシステム10が配備されている車両は、電子キーを採用しており、車両に設けられたセンサ(図示省略)は、その電子キーが車両から所定範囲内に存在する場合にその電子キーを検知可能とされている。上記のプログラムは、そのセンサによって電子キーが検知されてから、電子キーが検知されなくなった後に一定時間(例えば、60sec)が経過するまでの間実行される。以下に、それら制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。なお、それらの制御プログラムは、4つの車輪12にそれぞれ設けられたスプリング・アブソーバAssy20のアクチュエータ26の各々に対して実行される。以降の説明においては、説明の簡略化に配慮して、1つのアクチュエータ26に対しての本プログラムによる処理について説明する。
アクチュエータ制御プログラムにおいては、まず、ステップ1(以下、「S1」と略す、他のステップも同様である)〜S3において、S4以下の乗降時車高変更制御を実行するか、S16以下の通常時の振動減衰するとともに車体のロールおよびピッチを抑制するための制御を実行するかが判定される。乗降時車高変更制御は、電子キーを携帯している乗員がセンサで検知できる範囲内に入った場合や、イグニッションスイッチ160がONからOFFとされた場合に実行されるようになっており、まず、S4において、乗降時車高変更制御を実行していることを示すフラグである乗降フラグがONとされる。次いで、S5以下において、目標となるばね上ばね下間距離である目標距離L*が、乗降時車高に対応するばね上ばね下間距離である乗降時距離L0とされ、その決定された目標距離L*に対する実ばね上ばね下間距離Lrの偏差であるばね上ばね下間距離偏差ΔL(=L*−Lr)が認定され、そのばね上ばね下間距離偏差ΔLが0となるように、乗降時車高変更制御における目標アクチュエータ力F*が決定され、その決定された目標アクチュエータ力F*に基づいて、アクチュエータ26が有するモータ54の通電電流つまりデューティ比が決定され、それらについての制御信号が、インバータ146に送信される。
*=KP・ΔL+KI・int(ΔL)+KD・ΔL’
そして、電子キーが検知されなくなるまで、あるいは、イグニッションスイッチ160がONとされるまで繰り返し実行され、ばね上ばね下間距離が乗降時距離L0となるまで変化させられて、その距離が維持されることになる。
ばね上ばね下間距離が乗降時距離L0まで到達した場合には、通電電流センサ194の検出値から求められたモータ54への供給電流irに基づいて、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の静止摩擦力frSが、式frS=k・(LB−L0)−|KT・ir|により推定される。また、その静止摩擦力frSから、動摩擦力frDも式frD=C・frSに従って推定される。なお、S9において、その推定された静止摩擦力frSが、閾値fr0以上であるか否かが判定され、閾値fr0以上である場合には、アクチュエータ26に異常があるとして、S10において、警告ランプの点灯,警告ブザーを鳴らすこと等により、運転者に異常を認知させる。
また、電子キーが検知されなくなった場合、あるいは、イグニッションスイッチ160がONとされた場合には、S11において、目標距離L*が、エアスプリング28によって維持されるばね上ばね下間距離である基準距離LBとされる。上述した場合と同様に、ばね上ばね下間距離が目標距離L*となるように、目標アクチュエータ力F*が決定され、制御信号がインバータ146へ送信される。そして、ばね上ばね下間距離が基準距離LBまで戻されれば、S13において、乗降フラグがOFFとされ、乗降時車高変更制御が終了する。
上述した乗降時車高変更制御が実行されない場合には、S17以下において通常時のアクチュエータ26の制御が実行される。簡単に説明すれば、S17〜S19において、先に説明したような手法で、振動減衰成分FV,ロール抑制成分FR,ピッチ抑制成分FPが決定され、S20において、それら3つの成分を足し合わせて、ばね上部とばね下部とに作用させるべき力である基準アブソーバ力FBが決定される。そして、S21,22において、乗降時車高変更制御において推定された摩擦力frの影響が小さくなるように、目標アクチュエータ力F*が決定される。具体的には、今回と前回のプログラム実行時のハイトセンサ164の検出値からストローク速度Vstを算出し、そのストローク速度Vstに基づいて、ストロークに対して抵抗力となるように摩擦力の符号が判断され、目標アクチュエータ力F*(=FB±fr)が決定される。その決定された目標アクチュエータ力F*に基づいて、デューティ比が決定され、それらについての制御信号が、インバータ146に送信される。以上の一連の処理の後、本プログラムの1回の実行が終了する。
<制御装置の機能構成>
上述のアクチュエータ制御プログラムを実行するECU140は、それらのプログラムに従う各種の処理を実行する各種の機能部を有していると考えることができる。詳しく言えば、図5に示すように、ECU140は、S17の処理を実行して振動減衰成分FV決定する機能部として、振動減衰制御部200を、S18の処理を実行してロール抑制成分FRを決定する機能部として、ロール抑制制御部202を、S19の処理を実行してピッチ抑制成分FPを決定する機能部として、ピッチ抑制制御部204を、それぞれ有している。また、ECU140は、S4〜S15の処理を実行して乗降時の車高を変更するためのアクチュエータ力を決定する機能部として、乗降時車高変更制御部206を有している。その乗降時車高変更制御部206は、S6〜S8の処理を実行してばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力frを推定する機能部として、摩擦力推定部208を、その摩擦力推定部208によって推定された摩擦力frが設定限度以上である場合にアクチュエータ26が異常であると判定する機能部として、失陥判定部210を、それぞれ有している。さらに、ECU140は、S21,S22の処理を実行して摩擦力推定部208によって推定された摩擦力frを考慮して目標アクチュエータ力F*を決定する機能部として、目標アクチュエータ力決定部212を有している。
以上のような構成から、本サスペンションシステム10は、アクチュエータ26の作動を制御してばね上ばね下間距離を変更する際の供給電流、詳しくは、設定されたばね上ばね下間距離が維持されている時点での供給電流に基づいて、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力が推定される。したがって、本システム10は、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を、簡便に推定することが可能なシステムとなっている。また、供給電流の検出には、モータ54の制御のために設けられた通電電流センサ194を利用しているため、余計にセンサ等を付け加える必要がないため、簡便な構成のシステムとなっている。
さらに、本システム10は、推定された摩擦力を考慮して目標アクチュエータ力を決定するため、摩擦力が変化した場合であっても、ばね上部とばね下部とに対して適切な力を作用させることができ、車両の乗り心地,操縦性・安定性等の悪化を防止することが可能である。
<変形例>
なお、上記第1実施例においては、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力が、直接算出されて推定されていたが、例えば、(i)アクチュエータ26の作動を制御してばね上ばね下間距離を変更する際の実際の供給電流と、(ii)ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力が、アクチュエータ26の構造によって決まる摩擦力である設計摩擦力と同じ大きさである場合において、アクチュエータ26の作動を制御してばね上ばね下間距離を変更する際に必要とされる供給電流である必要供給電流との差分に基づいて、摩擦力の設計摩擦力からの変化分が推定されるようにしてもよい。
≪第2実施例≫
第2実施例の車両用サスペンションシステムは、そのハード構成が第1実施例のシステムと同様の構成であるため、本実施例の説明においては、第1実施例のシステムと同じ機能の構成要素については、同じ符号を用いて対応するものであることを示し、それらの説明は省略するものとする。本実施例のシステムは、第1実施例のシステムとはECU140によるアクチュエータ26の制御が、第1実施例のシステムとは相違する。具体的には、第1実施例のシステムは、摩擦力は、設定されたばね上ばね下間距離が維持されている時点での供給電流に基づいて推定されていたが、本実施例のシステムにおいては、ばね上ばね下間距離が、エアスプリング28の弾性力と分担荷重とが釣り合っている時の距離から変化を開始する時点での供給電流に基づいて推定される。以下に、摩擦力の推定方法について詳しく説明する。
本実施例のシステムにおけるアクチュエータ26の制御は、図6にフローチャートを示すアクチュエータ制御プログラムが、イグニッションスイッチ160がON状態とされている間、短い時間間隔(例えば、数msec〜数十msec)をおいてコントローラ142により繰り返し実行されることによって行われるようになっている。本システムでは、第1実施例の乗降時車高変更時制御に代えて、S32以下の摩擦力を推定するために車両の車高を変更する制御(以下、「摩擦力推定用車高変更制御」という場合がある)が実行されるようになっている。その摩擦力推定用車高変更制御は、イグニッションスイッチ160がONとされた後に、最初に実行され、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力が推定される。具体的には、摩擦力推定用車高変更制御では、S32において、目標となるモータ54への通電電流i*(供給電流)が決定されるのであり、その通電電流i*が、プログラムの実行毎にδiずつ大きくされるようになっている。そして、ハイトセンサ164から検出された実ばね上ばね下間距離Lrに変化があった場合に、アクチュエータ力が、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を超えたことになる。つまり、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力は、前回のプログラム実行時のアクチュエータ力の大きさにほぼ等しいと考えることができる。したがって、前回のプログラムの実行時に通電電流センサ194によって検出された供給電流irに基づいて、静止摩擦力frSが推定されるとともに(S34)、その静止摩擦力frSから動摩擦力frDが推定される(S35)。
frS=KT・ir
frD=C・frS
ちなみに、それら摩擦力frが推定された後には、S37において、目標供給電流i*は0とされるため、本実施例のシステムにおいては、ほとんど車高を変化させることなく摩擦力を推定することが可能である。
そして、上記の推定された摩擦力frが、通常時のアクチュエータ26の制御における目標アクチュエータ力の決定に用いられるのであり、次式に従って決定される。(S45,S46)
*=FB±fr
また、推定された静止摩擦力frSは、アクチュエータ26の失陥判定にも用いられ、その静止摩擦力frSが、設定値fr0以上となった場合にアクチュエータ26に異常があると判定される(S38,S39)。
以上のような構成から、本実施例のサスペンションシステムは、アクチュエータ26の作動を制御してばね上ばね下間距離を変更する際の供給電流、詳しくは、ばね上ばね下間距離が変化を開始する時点での供給電流に基づいて、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力が推定される。したがって、本実施例のシステムも、第1実施例のシステムと同様に、ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を、簡便に推定することが可能なシステムとなっている。
請求可能発明の第1実施例である車両用サスペンションシステムの全体構成を示す模式図である。 図1に示すスプリング・アブソーバAssyを示す正面断面図である。 図2のアクチュエータが備える電磁式モータの制御を行う駆動回路等の回路図である。 図1に示すサスペンション電子制御ユニットによって実行されるアクチュエータ制御プログラムを表すフローチャートである。 図1に示す車両用サスペンションシステムが有するサスペンション電子制御ユニットの機能に関するブロック図である。 第2実施例の車両用サスペンションシステムにおけるサスペンション電子制御ユニットによって実行されるアクチュエータ制御プログラムを表すフローチャートである。
符号の説明
10:車両用サスペンションシステム 12:車輪 20:スプリング・アブソーバAssy 22:ロアアーム(ばね下部) 24:マウント部(ばね上部) 26:アクチュエータ(ショックアブソーバ) 28:エアスプリング(サスペンションスプリング) 50:ねじロッド(雄ねじ部) 52:ナット(雌ねじ部) 54:電磁式モータ 80:エア給排装置 140:サスペンション電子制御ユニット(ECU) 142:コントローラ 146:インバータ 150:バッテリ(電源) 164:ハイトセンサ 194:通電電流センサ 200:振動減衰制御部 202:ロール抑制制御部 204:ピッチ抑制制御部 206:乗降時車高変更制御部 208:摩擦力推定部 210:失陥判定部 212:目標アクチュエータ力決定部(目標アブソーバ力決定部)

Claims (7)

  1. ばね上部とばね下部とを弾性的に連結するサスペンションスプリングと、
    そのサスペンションスプリングと並列的に設けられ、(a)ばね上部に連結されるばね上部側ユニットと、(b)ばね下部に連結されてばね上部とばね下部との接近・離間に応じた前記ばね上部側ユニットとの相対移動が可能なばね下部側ユニットと、(c)電磁式モータとを有し、その電磁式モータの力に依拠して前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの相対移動に対する力であるアブソーバ力を発生させる電磁式のショックアブソーバと、
    そのショックアブソーバの作動を制御する制御装置と
    を備えた車両用サスペンションシステムであって、
    前記制御装置が、前記ショックアブソーバの作動を制御してばね上部とばね下部との距離であるばね上ばね下間距離を変更する際の電源から前記電磁式モータへ供給される電流である供給電流に基づいて、前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの間の摩擦力を推定する摩擦力推定部を有することを特徴とする車両用サスペンションシステム。
  2. 前記制御装置が、
    前記ショックアブソーバが発生させるアブソーバ力を、少なくともばね上部の振動を減衰させるための減衰力として発生させる振動減衰制御を実行可能とされ、
    その振動減衰制御における目標となるアブソーバ力である目標アブソーバ力を、前記摩擦力推定部によって推定された摩擦力に基づき、その摩擦力が配慮された値に決定する目標アブソーバ力決定部を有する請求項1に記載の車両用サスペンションシステム。
  3. 前記制御装置が、振動減衰制御として、スカイフックダンパ理論に基づく制御を実行可能とされ、
    前記目標アブソーバ力決定部が、目標アブソーバ力を、前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの相対移動に対して推進力を発生させる場合に、ばね上部とばね下部との間に作用させるべき基準となるアブソーバ力である基準アブソーバ力よりも、前記摩擦力推定部によって推定された摩擦力に応じた分大きな値となるように決定し、前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの相対移動に対して抵抗力を発生させる場合に、前記基準アブソーバ力よりも、前記摩擦力推定部によって推定された摩擦力に応じた分小さな値となるように決定する請求項2に記載の車両用サスペンションシステム。
  4. 前記制御装置が、
    前記摩擦力推定部によって推定された摩擦力が設定限度以上となった場合に、前記ショックアブソーバが異常であると判定する失陥判定部を有する請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
  5. 前記摩擦力推定部が、設定されたばね上ばね下間距離が維持されている時点での供給電流に基づいて、前記ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を推定するように構成された請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
  6. 前記摩擦力推定部が、ばね上ばね下間距離が変化を開始する時点での供給電流に基づいて、前記ばね上部側ユニットとばね下部側ユニットとの間の摩擦力を推定するように構成された請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
  7. 前記ショックアブソーバが、
    (A)前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの一方の少なくとも一部を構成し、雄ねじが形成されたねじロッドと、(B)前記ばね上部側ユニットと前記ばね下部側ユニットとの他方の少なくとも一部を構成し、雌ねじが形成されて前記ねじロッドと螺合するナットとを備え、
    前記ねじロッドとナットとの一方が、ばね上部とばね下部との相対移動に伴って回転可能とされ、前記電磁式モータが、前記ねじロッドとナットとの一方の回転に対して力を付与する構造とされ、
    前記摩擦力推定部が、前記ねじロッドと前記ナットとの間の摩擦力を推定するように構成された請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
JP2007182959A 2007-07-12 2007-07-12 車両用サスペンションシステム Expired - Fee Related JP4788675B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007182959A JP4788675B2 (ja) 2007-07-12 2007-07-12 車両用サスペンションシステム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007182959A JP4788675B2 (ja) 2007-07-12 2007-07-12 車両用サスペンションシステム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009018700A true JP2009018700A (ja) 2009-01-29
JP4788675B2 JP4788675B2 (ja) 2011-10-05

Family

ID=40358716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007182959A Expired - Fee Related JP4788675B2 (ja) 2007-07-12 2007-07-12 車両用サスペンションシステム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4788675B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012111357A (ja) * 2010-11-25 2012-06-14 Toyota Motor Corp 車両のサスペンション装置
US20120147523A1 (en) * 2010-12-10 2012-06-14 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method of manufacturing perovskite powder, perovskite powder manufactured by the same and multilayer ceramic electronic component
WO2016132833A1 (ja) * 2015-02-16 2016-08-25 Ntn株式会社 電動アクチュエータ及びそれを使用したvベルト式無段変速機
JP2019001369A (ja) * 2017-06-16 2019-01-10 本田技研工業株式会社 電磁サスペンション装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012111357A (ja) * 2010-11-25 2012-06-14 Toyota Motor Corp 車両のサスペンション装置
US20120147523A1 (en) * 2010-12-10 2012-06-14 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method of manufacturing perovskite powder, perovskite powder manufactured by the same and multilayer ceramic electronic component
WO2016132833A1 (ja) * 2015-02-16 2016-08-25 Ntn株式会社 電動アクチュエータ及びそれを使用したvベルト式無段変速機
JP2019001369A (ja) * 2017-06-16 2019-01-10 本田技研工業株式会社 電磁サスペンション装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4788675B2 (ja) 2011-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4519113B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4525660B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4737222B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4894545B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4788675B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2008100539A (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4858292B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4821766B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4631847B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2008296802A (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4894501B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP5272799B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2008162333A (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2009078657A (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2010058704A (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4775250B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP5088014B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2009196484A (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4888078B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4797869B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP4693055B2 (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2009096315A (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2009202623A (ja) 車両用サスペンションシステム
JP2008222023A (ja) 車両用電磁式アブソーバシステム
JP2009214762A (ja) 車両用サスペンションシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110617

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110621

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110704

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140729

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4788675

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees