JP2009035219A - 能動型サスペンション、および車両の姿勢変化抑制方法 - Google Patents

能動型サスペンション、および車両の姿勢変化抑制方法 Download PDF

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Abstract

【課題】車両の姿勢抑制制御を行う際に、上下方向にも振動抑制すべき位置を設定変更可能とする。
【解決手段】各車輪と車両との間に介装された複数のアクチュエータの制御力を制御することで、車両に対し設定した仮想制御点Zaでの振動を抑制制御する際に、上記仮想制御点Zaの高さを設定変更可能とする。
【選択図】 図4

Description

本発明は、車両の各輪と車両との間に介装された各アクチュエータを制御することで、車両の姿勢変化を抑制する能動型サスペンション及び車両の姿勢変化抑制方法に関するものである。
従来の能動型サスペンションとしては、例えば特許文献1に記載の技術がある。この特許文献1には、左右前輪及び左右後輪にそれぞれ対応して配置された4つのアクチュエータの制御力によって、車両重心点からオフセットした位置にある1つの仮想制御点の振動を抑制することで、車両の姿勢変化を抑制している。
特開平7−186666号公報
上記従来例の発明は、振動を抑制すべき点を、予め設定された平面上の点で取る発想のものである。
本発明は、上記のような点に着目したもので、車両の振動を抑制する際に、上下方向にも振動抑制すべき位置を設定変更可能とすることを課題としている。
上記課題を解決するために、本発明は、各車輪と車両との間に介装された複数のアクチュエータの制御力を制御することで、車両に対し設定した仮想制御点での振動を抑制制御する際に、上記仮想制御点の高さを設定変更可能とする。
本発明では、仮想制御点の高さを設定変更することで、振動抑制すべき位置が上下にも変更される。
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、左右前輪及び左右後輪の4輪を備えた車両に対する能動型サスペンションの場合の例である。
図1は、本実施形態の能動型サスペンションの装置構成を示す概略構成図である。
(構成)
まずその構成について説明する。
図1に示すように、各車輪13FL〜13RRを個別に支持する車輪側部材14と、車両側部材12との間にそれぞれサスペンション装置11FL〜11RRが介装されている。その各サスペンション装置11FL〜11RRはそれぞれ、軸を上下に向けて介装された、アクチュエータとしての油圧シリンダ15FL〜15RR、及びこれら油圧シリンダ15FL〜15RRと並列に配置されたコイルスプリング16FL〜16RRと、油圧シリンダ15FL〜15RRに対する作動油圧を後述する制御装置31からの指令値に応動して制御する圧力制御弁17FL〜17RRと、を備えている。
ここで、上記油圧シリンダ15FL〜15RRはそれぞれ、シリンダチューブ15aの下部が車輪側部材14に取り付けられると共に、ピストンロッド15bの上端部が車両側部材12に取り付けられる。また、上記ピストンロッド15bの下部に固定されるピストン15cによって、シリンダチューブ15a内が上下2つの圧力室に画成されている。そして、ピストン15cによって画成される上下圧力室のピストン15cに対する受圧面積差によって、圧力制御弁17FL〜17RRから供給される作動油圧に応じた推力を発生する。また、コイルスプリング16FL〜16RRのそれぞれは、車両1の静荷重を支持するものである。そのコイルスプリング16FL〜16RRのばね定数は、静荷重を支えるのみの低ばね定数のものでよい。
圧力制御弁17FL〜17RRはそれぞれ、入力ポート17i、戻りポート17o及び制御圧ポート17cを有する。その圧力制御弁17FL〜17RRはそれぞれ、制御圧ポート17cと入力ポート17i及び戻りポート17oとを遮断状態に、または制御圧ポート17cと入力ポート17i及び戻りポート17oの何れか一方とを連通させる連通状態に切換えるスプールを有する。更に、圧力制御弁17FL〜17RRはそれぞれ、上記スプールの両端に供給圧と制御圧とがパイロット圧として供給され、さらに供給圧側に比例ソレノイド17sによって制御されるポペット弁が配設されている。そして、制御圧ポート17cの圧力PC が、後述の制御装置31から比例ソレノイド17sに供給される励磁電流IFL〜IRRに応じた圧力となるように制御される。
ここで、励磁電流IFL〜IRRと制御圧ポート17cから出力される制御油圧PC との関係は、図2に示すようになっている。すなわち、励磁電流IFL〜IRRが零近傍であるときにPMIN を出力し、この状態から励磁電流IFL〜IRRが正方向に増加すると、これに所定の比例ゲインK1 を持って制御油圧PC が増加し、後述する油圧源23からの設定ライン圧PH で飽和する。
また、圧力制御弁17FL〜17RRの入力ポート17i及び戻りポート17oは、それぞれ供給側配管21及び戻り側配管22を介して油圧源23に接続される。また、圧力制御弁17FL〜17RRの入力ポート17i及び戻りポート17oは、制御圧ポート17cが油圧配管24を介して油圧シリンダ15FL〜15RRの圧力室に接続されている。なお、図1において、符号25は、供給側配管21の途中に接続した高圧側アキュムレータである。また、符号26は、油圧シリンダ15FL〜15RR内の圧力室に絞り27を介して連通されたばね下振動吸収用アキュムレータである。
一方、車両1には、右前輪13FR、左後輪13RL及び右後輪13RRに対応する3箇所の位置にそれぞれ上下加速度検出手段としての上下加速度センサ28FR、28RL及び28RRが配設されている。これら上下加速度センサ28FR〜28RRはそれぞれ、検出した上下加速度に対応する信号である加速度検出値ZGFR 〜ZGRRを制御装置に出力する。
すなわち、これら上下加速度センサ28FR〜28RRはそれぞれ、図3に示すように作動する。具体的には、加速度が零のときに零の電圧を出力し、上向きの加速度が生じたときにこれに応じて正の電圧でなる加速度検出値ZG を出力し、下向きの加速度が生じたときにこれに応じて負の電圧でなる加速度検出値ZG を出力する。そして、3つの車輪13FR〜13RRの位置に対して上下加速度センサ28FR〜28RRをそれぞれ配置することにより、図4に示すように、車両1に対してバウンス加速度Z″、ロール角加速度φ″及びピッチ角加速度θ″が生じたときに、各上下加速度センサ28FR〜28RRからそれぞれ下記(1)〜(3)式で表される加速度検出値ZGFR 〜ZGRR が出力される。
ZGFR =Z″−L2 θ″−L1 φ″…………(1)
ZGRL =Z″+L4 θ″+L3 φ″…………(2)
ZGRR =Z″+L4 θ″−L3 φ″…………(3)
上記式において、L1 は車両1の重心点gを通る前後方向線と前右上下加速度センサ28FRとの間の左右方向距離、L2 は車両1の重心点gを通る左右方向線と前右上下加速度センサ28FRとの間の前後方向距離、L3 は車両1の重心点gを通る前後方向線と後左及び後右上下加速度センサ28RL及び28RRとの間の左右方向距離、L4 は車両1の重心点gを通る左右方向線と後左及び後右加速度センサ28RL及び28RRとの間の前後方向距離である。
ここで、上面視での模式図である図4及び図5のように、上面視において車両重心点gとは異なる位置を仮想制御点Zaとする。本実施形態では、仮想制御点Zaの初期位置は、図6に示すように、車両1の車室内において上面視でみて運転席位置であって、高さが運転席に位置する人間の頭付近を想定した位置とする。なお、仮想制御点Zaの位置は、運転席近傍に設けられた制御点設定器29によって設定変更可能となっている。この仮想制御点Zaの位置情報は、図7に示すように、上面視における車両重心点gからの距離Laと、車両重心点gを通る車両前後軸Lyに対する水平方向の傾き角αと、車両重心点gを含む水平面に対する上下方向の傾き角βと、で表される極座標(La、α、β)で設定する。仮想制御点Zaの位置が車両重心点gの場合には、座標は(0、0、0)である。
そして、3つの上下加速度センサ28FR〜28RRの各検出値ZGFR 〜ZGRR 、及び仮想制御点Zaの位置情報が制御装置31に入力される。
制御装置31は、図8に示すように、マイクロコンピュータ42と、このマイクロコンピュータ42から出力される圧力指令値PFL〜PRRをD/A変換したアナログ電圧VFL〜VRRが入力される制御弁駆動回路43FL〜43RRとを備えている。
マイクロコンピュータ42は、少なくとも入力インタフェース回路42a、出力インタフェース回路42b、演算処理装置42c及び記憶装置42dを有する。3つの上下加速度センサ28FR〜28RRの加速度検出値ZGFR 〜ZGRR 、前後加速度センサ32からの車体の前後加速度検出値、横加速度センサ33からの車体の横加速度検出値、舵角センサ34から運転者が入力したハンドル角度検出値、アクセル開度センサ35からのアクセル開度検出値、ブレーキ圧センサ36からブレーキ圧検出値、シフト位置センサ37からシフト位置検出値が、それぞれA/D変換器41を介して、入力インタフェース回路42aに入力される。また、入力インタフェース回路42aには、仮想制御点Zaの位置情報、及びマニュアルスイッチ38で選択されたモード情報が直接入力される。また、出力インタフェース回路42bから出力される圧力指令値PFL〜PRRが、D/A変換器43FL〜43RRでアナログ電圧VFL〜VRRに変換されて、制御弁駆動回路44FL〜44RRに供給される。
次に、演算処理装置42cは、図9に示すように、姿勢情報取得演算手段421、仮想制御点位置設置手段422、及び姿勢制御手段423を備える。
姿勢情報取得演算手段421では、入力インタフェース回路42aを介して上下加速度センサ28FR〜28RRの上下加速度検出値ZGFR 〜ZGRRを読み込む。そして、3つの上下加速度検出値ZGFR 〜ZGRR に基づいて、下記(4)〜(6)式の演算を行って、重心点g位置でのバウンス加速度Z″、ピッチ角加速度θ″及びロール角加速度φ″を算出する。
Figure 2009035219
また、各種センサからの検出値に基づき、ハンドル角や前後加速度値などの仮想制御点Zaを算出するのに必要な変更情報を取得する。
次に、仮想制御点位置設置手段422の処理について説明する。仮想制御点位置設置手段422は、仮想制御点距離設定部422A、傾き角α設定部422B、及び傾き角δ設定部422Cからなる。
仮想制御点距離設定部422Aは、車両環境条件に基づき上面視における、重心点を起点とした仮想制御点Zaの距離Laを設定する。傾き角α設定部422Bは、車両環境条件に基づき車両重心点に対する水平方向への傾き角αを設定する。傾き角δ設定部422Cは、車両環境条件に基づき車両重心点に対する上下方向への傾き角δを設定する。
仮想制御点距離設定部422Aでは、まず、運転者によって設定操作されたマニュアルスイッチ38のモードがコンフォートモードか否かを判定する。そして、コンフォートモードと判定した場合には、La=初期設定(初期値は、運転席位置である。)と設定する。
一方、スポーツモードと判定した場合には、下記式に基づき距離Laを設定する。
La =K1×車速
ここで、K1は予め設定されたゲインである。
また、傾き角α設定部422Bでは、まず、運転者によって設定操作されたマニュアルスイッチ38のモードがコンフォートモードか否かを判定する。そして、コンフォートモードと判定した場合には、傾き角α=初期設定(初期値は、運転席位置である。)と設定する。
一方、スポーツモードと判定した場合には、下記式に基づき傾き角αを設定する。
α= +(K3×φ″) −(K2×θ″)
ここで、K2、K3は予め設定されたゲインである。
次に、傾き角β設定部の処理について、図10を参照しつつ説明する。
まずステップS10にて、運転者によって設定操作されたマニュアルスイッチ38のモードがコンフォートモードか否かを判定する。
コンフォートモードと判定した場合にはステップS20に移行し、傾き角δ=初期設定(通常は、運転席位置における運転者の頭部位置と想定される位置である。)と設定して、処理を終了する。
ステップS10にて、モードがコンフォードモードでない、すなわちスポーツモードと判定した場合にはステップS30に移行する。
ステップS30では、車両に発生している、車速、横加速度、及び前後加速度の寄与のうち、即ち、車速とロールとピッチングのうち、車両挙動への寄与としていずれが大きいかを判定する。車速の寄与が一番大きいと判定した場合にはステップS40に移行し、横加速度の寄与が一番大きいと判定した場合にはステップS50に移行し、前後加速度の寄与が一番大きいと判定した場合にはステップS60に移行する。
上記寄与の判定は、例えば、車速×A1、横加速度×A2、前後加速度×A3を比較する。そして、車速×A1が最も大きければステップS40に移行する。横加速度×A2が最も大きければステップS50に移行する。前後加速度×A3が最も大きければステップS60に移行する。
ここで、A1、A2、A3は、車速、横加速度、前後加速度の比較のレベルをそろえるための重み付けの定数である。
ステップS40では、仮想制御点距離設定部422A、傾き角α設定部422Bによる設定に基づき、上面視において、仮想制御点Zaが車両と重なる位置にあるか否かで分けて、傾き角δの設定を行う。
即ち、距離La及び傾き角αが、初期位置から所定の閾値以下にある場合、すなわち上面視において、仮想制御点Zaが車両と重なる位置にあると判定した場合には、ステップS42にて、下記式で傾き角δを設定して処理を終了する。
δ=初期設定値(=δ0)
また、距離La及び傾き角αが、初期位置から所定の閾値を越える場合、すなわち上面視において、仮想制御点Zaが車両の外側に位置すると判定した場合には、ステップS44にて、下記式で傾き角δを設定して処理を終了する。
δ =K4/La (ただし、δ≦δ0)
ステップS50では、仮想制御点距離設定部422A、傾き角α設定部422Bによる設定に基づき、上面視において、仮想制御点Zaが車両と重なる位置にあるか否かで分けて、傾き角δの設定を行う。
即ち、距離La及び傾き角αが、初期位置から所定の閾値以下にある場合、すなわち上面視において、仮想制御点Zaが車両と重なる位置にあると判定した場合には、ステップS52にて、下記式で傾き角δを設定して処理を終了する。
δ=初期設定値
また、距離La及び傾き角αが、初期位置から所定の閾値を越える場合、すなわち上面視において、仮想制御点Zaが車両の外側に位置すると判定した場合には、ステップS54にて、下記式で傾き角δを設定して処理を終了する。
δ =K5/ハンドル角
ここで、上記式では、ロールの情報としてハンドル角を利用して傾き角δを求めているが、下記のような式のように、ロール具合の指標となる横加速度やロール角から傾き角δを求めても良い。
δ =K6/横加速度
δ =K7/横加速度
また、ハンドル角、横加速度、横加速度に重み付けをして傾き角δを求めても良い。また、ロールの情報となる他の情報に基づいて傾き角δを求めても良い。
ここで、発生するであろうロール若しくは発生しているロールが大きいほど、傾き角δが小さくなるような式であれば、上記式に限定されない。
ステップS60では、仮想制御点距離設定部422A、傾き角α設定部422Bによる設定に基づき、上面視において、仮想制御点Zaが車両と重なる位置にあるか否かで分けて、傾き角δの設定を行う。
即ち、距離La及び傾き角αが、初期位置から所定の閾値以下にある場合、すなわち上面視において、仮想制御点Zaが車両と重なる位置にあると判定した場合には、ステップS62にて、下記式で傾き角δを設定して処理を終了する。
δ=初期設定値(=δ0)
また、距離La及び傾き角αが、初期位置から所定の閾値を越える場合、すなわち上面視において、仮想制御点Zaが車両の外側に位置すると判定した場合には、ステップS64にて下記式で傾き角δを設定して処理を終了する。
δ =K8/前後加速度
ここで、上記式では、ピッチングの情報として前後加速度を利用して傾き角δを求めているが、下記のような式のように、ピッチング具合の指標となるピッチ角、ブレーキ圧、アクセル開度、エンジントルクなどから傾き角δを求めても良い。
δ =K9/ピッチ角
δ =K10/ブレーキ圧
δ =K11/アクセル開度
δ =K12/エンジントルク
また、前後加速度、ピッチ角、ブレーキ圧、アクセル開度、エンジントルクに重み付けをして傾き角δを求めても良い。また、ピッチングの情報となる他の情報に基づいて傾き角δを求めても良い。
ここで、発生するであろうピッチング若しくは発生しているピッチングが大きいほど、傾き角δが小さくなるような式であれば、上記式に限定されない。
ここで、上述のK4〜K12は予め設定されたゲインである。
次に、姿勢制御手段423の処理を図11を参照しつつ説明する。
まずステップS100にて、姿勢情報取得演算手段421が算出した、車両重心点廻りのバウンス加速度Z″、ピッチ角加速度θ″及びロール角加速度φ″と、仮想制御点位置設置手段422で設定した仮想制御点Zaの位置情報(La、α、δ)に基づき、下記式によって、仮想制御点Zaでの上下加速度Za″を算出した後、ステップS110に移行する。
Za″=Z″−La・θ″cosδ・cosα −La・φ″・sinδ・sinα
ステップS110では、積分フィルタによる演算処理によって、上記仮想制御点Zaでの上下加速度Za″、重心点廻りのピッチ角加速度θ″及びロール角加速度φ″を上下速度成分相当値Za′、ピッチ角速度相当値θ′、ロール角速度相当値φ′に変換する。
ステップS120では、仮想制御点Zaにおけるバウンス制御力FBV、ピッチ制御力MPV、ロール制御力MRVを、下記式に基づき算出して、ステップS130に移行する。
Figure 2009035219
ここで、CBV、CPV、CRVはそれぞれ予め設定されたゲインである。
ステップS130では、上記仮想制御点Zaにおける制御力を、車両重心点におけるバウンス制御力FB、ピッチ制御力MP、ロール制御力MRに換算してステップS140に移行する。上記の換算は下記式に基づいて行われる。
Figure 2009035219
ここで、上記ステップS100〜ステップS130の処理のブロック図の例を図12に示す。
ステップS140では、ステップS130にて求めた重心点周りの各モードに対する制御力を、下記式によって、各輪に配分して、各前輪13FL〜13RRに対応するサスペンション装置11FL〜11RRの各油圧シリンダ15FL〜15RRで発生させる制御力FFL〜FRRを求める。
Figure 2009035219
ここで、
LFは、車幅方向からみた重心点gから前輪までの距離
LRは、車幅方向からみた重心点gから後輪までの距離
TFは、車両前方からみた重心点gから右前輪までの距離
TRは、車両前方からみた重心点gから右後輪までの距離、
をそれぞれ表す。
次にステップS150に移行して、各全輪13FL〜13RRに対応する制御力FFL〜FRRに応じた圧力制御弁17FL〜17RRに対する圧力指令値PFL〜PRRを算出して、これらを出力インタフェース回路42bを介してD/A変換器43FL〜43RRに出力する。
ここで、記憶装置42dは、ROM及びRAM等で構成され、前記演算処理装置42cの演算処理に必要なプログラムを予め記憶していると共に、演算処理装置42cの演算結果を逐次記憶する。また、制御弁駆動回路44FL〜44RRのそれぞれは、例えばフローティング型の定電流回路で構成され、入力される圧力指令値PFL〜PRRをD/A変換したアナログ電圧VFL〜VRRに応じた励磁電流IFL〜IRRを各圧力制御弁17FL〜17R Rの比例ソレノイド17sに供給する。
ここで、油圧シリンダ15FL〜15RRはアクチュエータを構成し、演算処理装置42cは制御手段を構成する。姿勢情報取得演算手段421は、変更情報取得手段を構成する。仮想制御点位置設定手段422は、制御点位置調整手段を構成する。ステップS30の横加速度の判定がロール判定手段を構成し、ステップS50〜ステップS54は、第1高さ調整手段を構成する。ステップS30の前後加速度の判定がピッチング判定手段を構成し、ステップS60〜ステップS64は、第1高さ調整手段を構成する。
(動作)
次に、上記実施形態の動作を演算処理装置42cの処理手順を示す図13のフローチャートを参照して説明する。
イグニッションスイッチがオン状態となると、制御装置31に電源が投入され、その演算処理装置42cで、車両1の姿勢変化制御の処理が実行される。すなわち、先ずステップS200で初期化を実行して、各車輪位置に設けた図示しないストロークセンサのストローク検出値に基づいて所定の車高調整を行うと共に、制御に必要な各パラメータの設定等を行う。
次に、ステップS210に移行して、姿勢情報取得演算手段421で、上下加速度センサ28FR〜28RRなどからの信号に基づき、車両重心点gでのバウンス上下加速度、ピッチ加速度、ロール加速度を算出する。
次に、ステップS220に移行し、仮想制御点距離設定部422Aで、仮想制御点Zaの距離Laを算出する。続いて、ステップS230に移行し、傾き角α設定部422Bで、仮想制御点Zaの水平方向の傾き角αを算出する。
次に、ステップS240にて、傾き角δ設定部422Cで、仮想制御点Zaの上下方向の傾き角δを算出する。
次に、ステップS250にて、仮想制御点Zaにおける各モードの制御力を算出し、その制御力を車両重心点廻りの制御力に換算する。
次に、ステップS260にて、仮想制御点Zaでの振動を抑えるために、各サスペンション装置11FL〜サスペンション装置11RRで発生する制御力、つまり各油圧シリンダ15FL〜15RRで発生すべき制御力FFL〜FRRを算出する。
次いで、ステップ270に移行して、例えば予め記憶装置42dに格納された圧力指令値算出マップを参照して各制御力FFL〜FRRに対応する圧力指令値PFL〜PRRを算出し、算出した圧力指令値PFL〜PRRを出力インタフェース回路42bを介してD/A変換器43FL〜43RRに出力する。
次いでステップS280に移行して、所定の制御終了条件を満足するか否かを判定し、制御終了条件を満足しないときには、前記ステップS210に移行して制御を継続する。また、制御終了条件を満足するときには、制御を終了する。ここで、制御終了条件としては、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に切換わった後、所定時間が経過したときに設定され、このイグニッションスイッチがオフ状態となった後も制御装置31の電源の投入状態を自己保持する。
(効果)
(1)車両の走行状態や運転者の設定に応じて変更される仮想制御点Za位置での振動を抑制するように車両姿勢が制御される。
そして、本実施形態では、運転者による設定や車両の走行状況によって、仮想制御点Zaの位置を高さ方向にも設定変更することで、特に振動を抑制した位置に仮想制御点Zaを3次元で設定することが可能となる。
(2)仮想制御点Zaが、上面視で車両と重なる位置に設定する場合には、次のような効果がある。
例えば、仮想制御点Zaを、上面視で運転席と重なる位置に設定した場合には、運転者の頭が位置すると想定される位置に設定することで、運転者の頭付近の振動を抑制できる。
また、仮想制御点Zaを、上面視でハンドルと重なる位置に設定した場合に、ハンドル付近となる高さ位置に設定することで、ハンドル付近の振動を抑制できる。
また、仮想制御点Zaをハードトップに設置された荷物位置に設定することで、当該荷物の振動を抑えることができる。
このように、上面視における仮想制御点Zaの位置に応じて、振動を抑えたい高さ位置を狙って振動抑制を行うことができる。
(3)また、スポーツモードの際などには、仮想制御点Zaを上面視で車両よりも外側に位置するようにして、車室内等の振動抑制よりも車両の挙動抑制制御を優先にして、車両前後軸Ly対する水平方向の傾き角αを、ピッチ加速度及びロール加速度に応じて設定変更している。
このとき、傾き角αが小さく車両前後軸Lyに近づけるほどピッチングを抑える効果が大きくなり、傾き角αを90度に近づけるほどロールを抑える効果が大きくなるので、車両に発生するピッチングとロールとを比較して、ピッチングの方が大きいほど上記傾き角αを0度に近づけ、ロールの方が大きいほど90度に近づくように設定すると良い。この場合には、より効果的に車両の姿勢を抑制制御することが出来る。
(4)また本実施形態では、上下方向の傾き角δによって、仮想制御点Zaの位置を高さ方向にも設定変更しているが、車両の外側に仮想制御点Zaが位置する場合には、車両重心点gから離れるほど傾き角δを小さく、つまり仮想制御点Zaを車両重心点g若しくはその近傍の高さに設定することで、重心点g若しくはその近傍のロールやピッチングなどの当該重心点g若しくはその近傍の抑制制御を中心に行うようにしている。
ここで、車両のロールやピッチング抑制を優先に行うという観点からは、仮想制御点Zaの高さは車量重心点g若しくはその近傍に近づけた方が好ましい。
(応用)
(1)上記説明では、車両の外に仮想制御点Zaがある場合には、重心点gから離れるにつれて車両重心点g若しくはその近傍に近づくように徐々に変化させているが、車両の外に仮想制御点Zaが位置する場合には、常に傾き角δをゼロ若しくは小さく設定して、仮想制御点Zaの高さ位置を重心点g若しくはその近傍に設定して、車両の挙動抑制を優先させても良い。
(2)また、上記実施形態では、仮想制御点Zaが1点の場合を例示しているが、仮想制御点Zaを2点として、2つの仮想制御点Zaでの各振動を抑制するように抑制制御を実施しても良い。
この場合には、例えば、高さ方向を設定変更可能な仮想制御点Zaを、上面視車両と重なる位置に設定し、もう一つの仮想制御点Zaを上面視車両の外側に設定してその高さを車両重心点g若しくはその近傍に設定する。即ち、車両内の一点の振動を抑えつつ、車両の挙動も抑えるように制御する。
(3)また、上記実施形態では、車両の状態に応じて仮想制御点Zaの位置が設定変更される場合で説明しているが、これに限定されない。例えば走行状態に関係なく、常に所定の位置の振動を優先して抑制したい場合には、仮想制御点Zaの上面視における位置及び高さを、運転者の設定によってだけで設定変更できるように構成しても良い。
(4)また、仮想制御点Zaを常に上面視で車両と重なる位置に設定して、その位置を、停車時の車両への積載状況に応じて、停車時に自動的に設定変更するようにしても良い。
すなわち、車速がゼロつまり車両停止と判定したときに作動して、仮想制御点Zaの位置(La、α、δ)を、乗員の着座位置や積載物荷重に応じて自動的に設定するようにしても良い。
例えば、図14に示すように、上下加速度センサ28FR〜28RRの他に、運転席を除く他の各座席の着座位置に乗員の着座を検出する例えば感圧スイッチで構成される着座センサを配設すると共に、トランクの積載物の荷重を検出するロードセル等のトランク荷重センサをトランクの積載物載置面における左右位置にそれぞれ配設しておく。そして、車両1の停車中に、着座センサの着座検出信号及びトランク荷重センサの積載物荷重検出値WL、WRに基づいて、図14に示すように、仮想制御点Zaの上面視における位置の設定処理を実行する。
この仮想制御点Zaの上面視における位置の設定処理は、先ず、ステップS300で、着座センサの着座検出信号及びトランク荷重センサの積載物荷重検出値WL、WRを読み込み、次いでステップS310に移行して、左側の積載物荷重検出値WLが予め設定した荷重設定値WS以上であるか否かを判定し、WL≧WSであるときには、トランク内の左側の積載物が多く、車体の上下動から積載物を保護する必要があるとして、ステップS320に移行して、右側の積載物荷重検出値WRが荷重設定値WS以上であるか否かを判定し、WR≧WSであるときには、トランクの左右に夫々質量積載物が載置されているものと判断して、ステップS340に移行し、トランク中央位置を仮想制御点Za として設定してから処理を終了し、WR<WSであるときには、トランクの左側にのみ質量積載物が載置されているものと判断して、ステップS350に移行し、トランク左側位置を仮想制御点Za として設定してから処理を終了する。
一方、ステップS310の判定結果が、WL<WSであるときには、ステップS360に移行して、右側の積載物荷重検出値WRが荷重設定値WS以上であるか否かを判定し、WR≧WSであるときには、トランク右側にのみ質量積載物が載置されているものと判断して、ステップS370に移行して、トランク右側位置を仮想制御点Za として設定してから処理を終了する。
さらに、ステップS360の判定結果がWR<WSであるときには、トランクには質量積載物が載置されていないものと判断してステップS380に移行する。このステップS380では、各座席の着座検出信号に基づいて各座席に乗員が着座しているか否かを判定し、乗員が運転席のみに着座しているときには、運転席位置を仮想制御点Za として設定し、乗員が運転席及び助手席のみに着座しているときには、前左右席の中間点を仮想制御点Za として設定し、乗員が運転席及びその後ろ側にのみ着座しているときには、右側の前後席の中間点を仮想制御点Za として設定し、乗員が前左右席と後右席又は後左席に着座しているときには、これら座席の中間点を仮想制御点Za として設定し、乗員が全ての座席に着座しているとき及び運転席及び後左席に着座しているときには、前後座席の中間で且つ左右座席の中間点を仮想制御点Za として設定してから処理を終了する。
上述のように、上面視における仮想制御点Zaの位置の設定をするときに、若しくは設定が終了したら、その設定した上面視における仮想制御点Zaの設定位置で、一番振動抑制させたい付近と思われる高さに、当該仮想制御点Zaが設置されるように、傾き角δを変更、つまり上面視における仮想制御点Zaの設定位置に応じて変更する。
仮想制御点Zaの位置が、上面視で、乗員の着座位置と判定した場合には、乗員の頭部位置と想定される高さ位置となるように設定する。なお、検出した乗員の質量に応じて初期の高さ位置を基準として、設定する高さ位置を調整するようにして、より精度良く乗員の頭位置となるように設定するようにしても良い。例えば、検出した質量が基準よりも軽ければ、基準の位置よりも低くなるように調整する。検出した質量が基準よりも重ければ、基準の位置よりも高くなるように調整する。
また、仮想制御点Zaの位置が、上面視でトランクと判定した場合には、通常想定される荷物の重心位置の高さに仮想制御点Zaが来るように設定する。例えば、トランクの空間の高さ寸法と、検出した積載物の荷重とに基づき高さ位置を設定する。
(5)また、他の走行制御システムからのアシスト入力、ITS入力、ナビ入力などの走行状態に影響を与える情報に応じて、上面視における仮想制御点Zaの位置を変更するように制御しても良い。
(6)また、上記実施形態では、アクチュエータとして、油圧シリンダで発生する推力等を可変に制御でき、車高調整も可能なアクティブダンパの場合を例示しているが、これに限定されるものではない。模式図である図15のような、減衰力可変バルブ150FL〜150RRを制御して、油圧シリンダ15FL〜15RRの減衰力をそれぞれ調整して制御するような、セミアクティブダンパをアクチュエータとして使用して、ダンパの減衰力を調整することで、この可変に調整する減衰力を上記各制御力として使用する構成であっても良い。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な装置などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は上記第1実施形態と同様である。
そして、本実施形態では、車両重心点gからの仮想制御点Zaの距離La、及び水平方向の傾き角α、すなわち上面視における設置位置の算出について、別の例を説明するものである。
また、上下方向の傾き角δについては、上記第1実施形態と同様に、距離Laや傾き角αなどに基づき設定変更する。
(構成)
上記演算処理装置42cは、図16に示すように、変更情報取得手段424を備える。また、上記仮想制御点距離設定部422A、及び傾き角α設定部422Bの代わりに、制御点位置調整手段422Dを備える。制御点位置調整手段422Dは、上面視における仮想制御点Zaの位置設定を行う。
ここで、本実施形態では、上記仮想制御点Zaの初期値は、図5のように運転者の前方注視点に設定されているとする。そして、制御点位置調整手段422Dは、車両重心点gからの距離La、及び車両重心点g及び仮想制御点Zaを通過する仮想制御線Dの、車両前後方向軸Lyに対する傾き角αを変更することで、仮想制御点Zaの位置を調整する。
上記変更情報取得手段424は、自車両が走行している道路状態、運転者による運転操作、車両の挙動、および他の車両制御手段の作動状態の少なくとも1つに基づく仮想制御点Zaの変更情報を取得する。
そして、本実施形態の変更情報取得手段424は、図17に示すように、自車両の車両がロールしている若しくはロールすることを検出若しくは推定するロール判定手段424A、自車両の車両がピッチングしている若しくはピッチングすることを検出若しくは推定するピッチング判定手段424B、自車両の走行方向を検出する走行方向検出手段424C、他の車両制御手段からの情報に基づき、スタビリティコントロールの制御を行う他の車両制御手段による制御が実施していることを検出する安定制御作動検出手段424D、のうちの少なくとも1つの手段を備える。
ロール判定手段424Aは、仮想制御点Zaの変更情報としてロール成分情報を取得する。そして、そのロール判定手段424Aは、図18に示すように、ロール成分情報として走行道路のカーブ情報を取得するカーブ情報取得手段424Aa、ロール成分情報としてハンドルの操舵角若しくは車輪の転舵角を取得する操舵角情報取得手段424Ab、ロール成分情報として横加速度を取得する横加速度情報取得手段424Ac、ロール情報成分としてロール角を取得するロール角情報取得手段424Adの少なくとも1つの手段を備える。
カーブ情報取得手段424Aaは、車両前側に搭載されているレーダーの検出情報によって走行前方の走行道路の曲率半径を検出し、検出した曲率半径が所定半径以下の場合に、当該道路の曲率半径をロール成分として取得する。
操舵角情報取得手段424Abは、ステアリングホイールの操舵角若しくは操向輪の転舵角を検出し、その角度が所定以上の場合に、当該操舵角若しくは転舵角を所定ロール成分情報として取得する。
横加速度情報取得手段424Acは、車両に生じている横加速度を検出し、横加速度が所定以上の場合に、当該横加速度を所定ロール成分情報として取得する。
ロール角情報取得手段424Adは、車両に発生しているロール角を検出し、そのロール角が所定以上の場合に、当該ロール角を所定ロール成分情報として取得する。
ロール判定手段424Aは、上記カーブ情報取得手段424Aa、操舵角情報取得手段424Ab、横加速度情報取得手段424Ac、ロール角情報取得手段424Adのいずれか1の手段で取得したロール成分情報、若しくは2以上の手段で取得したロール成分情報について重み付けして求めたロール成分情報を制御点位置調整手段422Dに出力する。
ここで、上記カーブ情報取得手段424Aa、操舵角情報取得手段424Ab、横加速度情報取得手段424Ac、ロール角情報取得手段424Adは、このうちの1つの手段がロール判定手段424Aとして搭載されていても良いし、このうちの複数の手段がロール判定手段424Aとして搭載されていても良い。複数の手段が搭載されている場合には、採用する優先順位などの選択ルールを決めておいて、その選択ルールに基づき、制御点位置調整手段422Dに出力するロール成分情報を決定しても良い。または、複数の手段が搭載されている場合に、例えば、各手段で取得した複数のロール成分情報を重み付けしてその平均値を演算し、その平均値を制御点位置調整手段422Dに出力するロール成分情報にしても良い。
また、ピッチング判定手段424Bは、図19に示すように、仮想制御点Zaの変更情報としてピッチング成分情報を取得する。そして、そのピッチング判定手段424Bは、ピッチング成分情報としてアクセル開度を取得するアクセル開度取得手段424Ba、ピッチング成分情報としてエンジントルクを取得するエンジントルク取得手段424Bb、ピッチング成分情報として制動力を取得する制動取得手段424Bc、ピッチング成分情報として前後加速度を取得する前後加速度取得手段424Bd、ピッチング成分情報としてピッチ角を取得するピッチ角取得手段424Beのうちの少なくとも1つの手段を備える。
アクセル開度取得手段424Baは、アクセル開度を検出し、そのアクセル開度が所定開度以上の場合に、当該アクセル開度をピッチング成分情報として取得する。
エンジントルク取得手段424Bbは、エンジントルクを検出し、そのエンジントルクが所定トルク以上の場合に、当該エンジントルクをピッチング情報として取得する。
制動取得手段424Bcは、制動力に相当する量としてブレーキ圧を検出し、そのブレーキ圧が所定以上の場合に、当該ブレーキ圧をピッチング情報として取得する。
前後加速度取得手段424Bdは、前後加速度を検出し、その前後加速度が所定以上の場合に、当該前後加速度をピッチング情報として取得する。
ピッチ角取得手段424Beは、ピッチ角を検出し、ピッチ角が所定以上の場合に、当該ピッチ角をピッチング情報として取得する。
ピッチング判定手段424Bは、アクセル開度取得手段424Ba、エンジントルク取得手段424Bb、制動取得手段424Bc、前後加速度取得手段424Bd、ピッチ角取得手段424Beのうちのいずれか1の手段で取得したピッチング成分情報、若しくは2以上の手段で取得したピッチング成分情報について重み付けして求めたピッチング成分情報を制御点位置調整手段422Dに出力する。
ここで、上記アクセル開度取得手段424Ba、エンジントルク取得手段424Bb、制動取得手段424Bc、前後加速度取得手段424Bd、ピッチ角取得手段424Beは、このうちの1つの手段がピッチング判定手段424Bとして搭載されていても良いし、このうちの複数の手段がピッチング判定手段424Bとして搭載されていても良い。複数の手段が搭載されている場合には、採用する優先順位などの選択ルールを決めておいて、その選択ルールに基づき、制御点位置調整手段422Dに出力するピッチング成分情報を決定しても良い。または、複数の手段が搭載されている場合に、各手段で取得した複数のピッチング成分情報について重み付けしてその平均値を演算し、その平均値を制御点位置調整手段422Dに出力するピッチング成分情報にしても良い。
走行方向検出手段424Cは、仮想制御点Zaの変更情報として車両の走行可能な走行方向情報を取得する。そして、走行方向検出手段424Cは、シフト情報などに基づき自車両の走行方向(前方又は後方)を検出し、検出した走行方向を走行方向情報として制御点位置調整手段422Dに出力する。
安定制御作動検出手段424Dは、仮想制御点Zaの変更情報として他の車両制御手段の作動中か否かの情報を取得する。そして、安定制御作動検出手段424Dは、VDC(ビークル・ダイナミックス・コントロール)等のスタビリティコントロールの制御を行う他の車両制動手段が作動中か否かを判定し、当該スタビリティコントロール用の制御手段が作動中かいなかの情報である他制御フラグを制御点位置調整手段422Dに出力する。
そして、上記制御点位置調整手段422Dでは、変更情報取得手段424からの変更情報に基づき、上記仮想制御点Zaの車両上面視における位置を調整する処理を行う。
即ち、制御点位置調整手段422Dは、上記ロール判定手段424Aからのロール成分情報に基づき、上記仮想制御点Zaの位置について、車両前方からみた車両重心点gからの車幅方向への横方向距離を調整し、その調整は、発生している若しくは発生するであろうロール成分が大きいほど、上記横方向距離が大きくなるように調整、つまり上記傾き角αを変更する。
また、制御点位置調整手段422Dは、ピッチング判定手段424Bからのピッチング成分情報に基づき、上記仮想制御点Zaの位置について、車両側方からみた車両重心点gからの車両前後方向への縦方向距離を調整し、その調整は、発生している若しくは発生するであろうピッチング成分が大きいほど、上記縦方向距離が大きくなるように調整、つまり上記重心点gからの距離Laを変更する。
また、制御点位置調整手段422Dは、走行方向検出手段424Cからの走行方向情報に基づき、仮想制御点Zaの位置を、車両前進と判定した場合には、車両重心点gよりも車前後方向前方に設定し、車両前進と判定した場合には、車両重心点gよりも車前後方向後方に設定する。例えば、上記傾き角αを、前進から後進若しくは後進から前進に変更させるたびに、180度加算することで実現する。
また、上記制御点位置調整手段422Dは、安定制御作動検出手段424Dからの情報に基づき、他のスタビリティコントロール用の制御手段が作動中と判定すると、仮想制御点Zaの位置の変更を停止する。
次に、制御点位置調整手段422Dの処理フローを、図20に基づき説明する。
この制御点位置調整手段422Dは、所定サンプリング周期毎に作動して、まず、ステップS410で、安定制御作動検出手段424Dからの情報に基づき、他のスタビリティコントロール用の制御手段が作動中か否かを判定し、作動中と判定した場合には、仮想制御点Zaの位置変更を停止して処理を終了する。
他のスタビリティコントロール用の制御手段が非作動と判定した場合には、ステップS420に移行し、ロール判定手段424Aからのロール成分情報を入力し、下記式に基づき傾き角αを演算してステップS430に移行する。ただし、ロール成分情報に変更がなければ、傾き角αを変更しない。
α = K1×(ロール成分情報) +K2×(ロール成分情報の微分値)
ここで、K1およびK2はゲインであって、使用するロール成分情報に合わせて設定しておけばよい。
また、第2項の「+K2×(ロール成分情報の微分値)」は省略しても良い。
更に、ロール成分情報から傾き角αの変化量Δαを求めて、前回値に加算するようにして傾き角αを変更しても良い。
ステップS430では、ピッチング判定手段424Bからのピッチング成分情報を入力し、下記式に基づき重心点gからの距離Laを演算してステップS440に移行する。ただし、ピッチング成分情報に変更がなければ、距離Laを変更しない。
La = K3×(ピッチング成分情報) +K4×(ピッチング成分情報)
ここで、K3およびK4はゲインであって、使用するピッチング成分情報に合わせて設定しておけばよい。
また、第2項の「+K2×(ピッチング成分情報)」は省略しても良い。
更に、ピッチング成分情報から距離の変化量ΔLを求めて、前回値に加算するようにして距離Laを変更しても良い。
ステップS440では、走行方向検出手段424Cからの走行方向情報に基づき、走行方向が変更されたと判定した場合には、仮想制御点Zaの位置を、車両前進と判定した場合には、車両重心点gよりも車前後方向前方に設定変更し、車両前進と判定した場合には、車両重心点gよりも車前後方向後方に設定変更して、処理を終了する。例えば、上記傾き角αを、走行可能な方向が変更されたことを検出すると、傾き角αに180度加算する。
ここで、上記説明では、ピッチング成分情報によって距離Laを変更することで説明しているが、ピッチング情報成分が多きいほど、傾き角αを小さくするように調整しても良い。このように調整しても、側面視における重心点gからの仮想制御点Zaまでの距離を変更することが可能となる。この場合、ロール情報成分とは傾き角αの絶対値に調整方向が反対方向であるので、例えば、下記式のように、ピッチング情報成分とロール情報成分とに重み付けして傾き角αを決定する。
α = K5×(ロール情報成分) −K6×(ピッチング情報成分)
又は
α =αn-1 +K7×(ロール情報成分) −K8×(ピッチング情報成分)
ただし、αn-1 は前回値であり、K5〜K8はゲインである。
上下方向の傾き角δについては、上記第1実施形態と同様に、距離La及び傾き角αや運転者の設定などによって設定変更する。
その他の構成は上記第1実施形態と同様である。
(効果)
(1)本実施形態では、自車両が走行している道路状態、運転者による運転操作、車両の挙動、および他の車両制御手段の作動状態の少なくとも1つに基づいて、現在の走行状態に適した位置に、上下動を抑制すべき仮想制御点Zaが調整可能となるので、状況に応じた自車両の姿勢抑制が可能となる。
(2)このとき、車両は重心点gを中心としてバウンス、ロール、ピッチングの挙動が発生するので、当該重心点gとは異なる仮想制御点Zaでの上下動を抑えようとすると、重心点g及び仮想制御点Zaを通過する仮想制御線D周りに車両の挙動が抑制させる傾向となる。
このため、上面視において、仮想制御点Zaの位置を、重心点gを通過する車両前後方向軸Lyに対して車幅方向にオフセットさせるほど、つまり車両前方からみた車両重心点gからの車幅方向への横方向距離を大きくするほど、仮想制御点Zaの上下動を抑制しようとすると車両のロールを抑制する成分が大きくなる。また、仮想制御点Zaの位置を、重心点gを通過する車幅方向軸Lxに対して車両前後方向にオフセットさせるほど、つまり車両側方からみた車両重心点gからの車両前後方向への縦方向距離を大きくするほど、仮想制御点Zaの上下動を抑制しようとすると車両のピッチングを抑制する成分が大きくなる。更に、仮想制御点Zaを上面視で車両と重なる位置、特に重心点gに近づけるほど、車両自体のバウンスが抑える成分が大きくなって乗り心地が良くなる。
これらの観点に基づき、走行状況に併せて、走行中に仮想制御点Zaの位置を自動調整しているので、運転者に仮想制御点Zaのチューニングを行うための面倒な手間を掛けることなく、車両の姿勢変化などの最適化が走行中に図られる。
(3)ここで、仮想制御点Zaの調整は、車両挙動などの車両の姿勢変化、若しくは車両に生じるであろう姿勢変化等に基づいて、重心点gからの車両前後方向の縦距離と、車幅方向の横距離との両方を一緒に調整することが好ましい。
(4)このとき、仮想制御点Zaの位置を、重心点gからの車両前後方向の縦距離と、車幅方向の横距離との位置情報を、車両上面視における重心点gからの距離Laと、車両前後方向軸Lyに対する傾き角αとで設定変更することで、所定の円に沿って移動させやすくなる。例えば傾き角αを変更するだけで、縦距離と横距離の両方を変更することができる。
(5)また、カーブ情報である道路の走行方向に沿った曲率半径を、ロール成分情報として使用すると、車両がロールすることを推定して、傾き角αは下記式によって調整される。
α=±K1×(曲率半径)±K2×(曲率半径の微分値)
このように調整することで、車両のロール挙動が急激に変化することを防止できると共に、オーバーシュートしない方向になるので、安定感のある乗心地にすることが出来る。
ここで、微分項を加えるのは、曲率半径の変化が激しい場合の仮想制御点Zaの移動量を抑えて、抑制制御の安定化を良くするためである。
なお、傾き角αの向きは、車両の旋回方向でも旋回方向とは反対方向でも良い。旋回方向とは反対側に傾けた場合には、前のめりになることを抑えて平行ロールに近づけることが出来る。一方、旋回方向に傾けた場合には、車輪の浮き上がりを抑える作用が大きくなる。
(6)また、操舵角若しくは転舵角をロール成分情報として使用すると、車両がロールすることを推定して、傾き角αは下記式によって調整される。
α =−K1×(操舵角若しくは転舵角)−K2×(操舵角又は転舵角の微分値)
このように調整することで、ステアリングホイールの操舵に伴って発生するロールを有効に抑えることが出来る。また、微分項を持つことで、ステアリングホイールを早く切って場合には、仮想制御点Zaの移動速度を遅くすることで制御が安定する。
このとき、操舵方向若しくは転舵方向と反対側に仮想制御点Zaを移動させた場合には、ロールが対角ロールとなることを防止して、平行ロールとなるように抑制することが可能となって、心地良いロールに抑制することが出来る。
(7)また、横加速度をロール成分情報として使用すると、車両がロールするにつれて、傾き角αは下記式によって調整される。
α =−K1×(横加速度)
このように調整することで、ロールの発生にフィードバックしてロールを有効に抑えることが出来る。
このとき、横加速度の出る方向とは逆側に仮想制御点Zaを移動させた場合には、平行ロールとなるように抑制することが可能となる。
(8)また、ロール角をロール成分情報として使用すると、車両がロールするにつれて、傾き角αは下記式によって調整される。
α =K1×(ロール角)
このように調整することで、ロールの発生にフィードバックしてロールを有効に抑えることが出来る。
(9)また、アクセル開度をピッチング成分情報とすると、車両に発生するであろうピッチングに応じて、距離Laは下記式によって調整される。
La= K3×(アクセル開度)+K4×(アクセル開度の微分値)
これによって、仮想制御点Zaは、アクセルを踏み込んだ際には、重心点gから遠い位置に調整され、アクセル開度が小さいときに、相対的に重心点gに近い位置に調整される。この結果、スカット挙動(後ろのめりのピッチング)を低減させる作用を有する。
なお、微分項は、仮想制御点Zaの急激な移動を抑えて制御を安定化させるためである。その他の式においても同様である。
(10)また、エンジントルクをピッチング成分情報とすると、車両に発生するであろうピッチングに応じて、距離Laは下記式によって調整される。
La= K3×(エンジントルク)+K4×(エンジントルクの微分値)
これによって、仮想制御点Zaは、エンジントルクが大きいときは、重心点gから遠い位置に調整され、エンジントルクが小さいときには、相対的に重心点gに近い位置に調整される。この結果、スカット挙動(後ろのめりのピッチング)を低減させる。
(11)また、制動力をピッチング成分情報とすると、車両に発生するであろうピッチングに応じて、距離Laは下記式によって調整される。
La=−K3×(ブレーキ圧)−K4×(ブレーキ圧の微分値)
これによって、仮想制御点Zaは、ブレーキを踏み込んだ際には、重心点gから遠い位置に調整され、ブレーキ圧が小のときには、相対的に重心点gに近い位置に調整される。この結果、ダイブ挙動(前のめりのピッチング)を低減させる。
(12)また、前後加速度をピッチング成分情報とすると、車両に発生するピッチングに応じて、距離Laは下記式によって調整される。
La=K3×(前後加速度)
このように調整することで、ピッチングの発生にフィードバックしてピッチングを有効に抑えることが出来る。
(13)また、ピッチ角をピッチング成分情報とすると、車両に発生するピッチングに応じて、距離Laは下記式によって調整される。
La=K3×(ピッチ角)
このように調整することで、ピッチングの発生にフィードバックしてピッチングを有効に抑えることが出来る。
(14)また、仮想制御点Zaを走行可能な方向に調整、つまり前進時には車両前方に、後進時には車両後方に変更することで、例えば、前進時から後退時に変更した際における、視線移動量を軽減し、安定な視点を確保する事が出来る。
(15)また、VDCなどのスタビリティコントロールを行う他の制御手段が作動中は、仮想制御点Zaの移動を中止する。この結果、姿勢抑制によるサスペンション特性の変更が行わない事で、VDC機能などのスタビリティコントロール効果を最優先させることが出来て、VDCの挙動予測の追従性を優先させる事などが可能となる。すなわち、スタビリティコントロール用の他の制御手段の効果を、安定的に発揮させることが出来る。
(16)その他の効果は、第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な装置などについて同一の符号を付して説明する。
(構成)
本第3実施形態の基本構成は、上記第2実施形態と同様であるが、変更情報取得手段424、および上面視における仮想制御点Za位置の設定を行う、制御点位置調整手段422Dの処理が異なる。
すなわち、上記第2実施形態では主としてロール成分及びピッチング成分に基づき仮想制御点Zaの上面視における位置を設定変更する例であるが、この第3実施形態では、主としてバウンスに応じて仮想制御点Zaの上面視における位置を設定変更する例である。
本実施形態の変更情報取得手段424は、図21に示すように、自車両が走行する路面が悪路か否かを判定する悪路判定手段424E、及び自車両が突起乗り越しをすることを検出する突起乗り越し検出手段424F、及びシフト変更を検出するシフト変更検出手段424Gの少なくとも1つの手段を備える。
上記悪路判定手段424Eは、走行中の路面が悪路か否かを判定し、仮想制御点Zaの変更情報としてその悪路情報を取得する。ここで、悪路の判定は、路面から車両への入力振幅が大きく、入力周波数が高い路面かどうかで判定する。
本実施形態では、所定時間内若しくは走行距離単位に、下記のように設定した悪路入力カウント数と、悪路入力カウント上限値を、悪路情報として取得する。
悪路入力カウント数:所定時間内若しくは走行距離単位に、振幅及び周波数がある閾値を超えた回数。ただし、回数が所定の上限を越えた場合にはその上限値とする。
悪路入力カウント上限値:走行中に取得した悪路入力カウントの上限値
上記突起乗り越し検出手段424Fは、車輪から入力させる衝撃から突起乗り越しを検出すると、突起乗り越し開始信号を制御点位置調整手段422Dに出力する。
上記シフト変更検出手段424Gは、シフトアップ若しくはシフトダウンを検出すると、シフト変更信号を制御点位置調整手段422Dに出力する。
そして、制御点位置調整手段422Dは、変更情報取得手段424からの変更情報に基づき上記仮想制御点Zaの車両上面視における位置を調整する。
即ち、制御点位置調整手段422Dは、上記悪路判定手段424Eからの悪路変更情報に基づき、車両重心点gからの仮想制御点Zaの距離Laを調整する。その調整は、下記式によって行われる。
La=L1−L1/(悪路入力カウント上限値)×(悪路入力カウント数)
ここで、L1は、悪路入力カウントが始まる前での距離Laである。
即ち、仮想制御点Zaを、ひどい悪路と判定するほど車両と重なる位置、特に重心点gに近づくように仮想制御点Zaの位置を変更する。
また、制御点位置調整手段422Dは、突起乗り越し開始信号を入力すると、一時的に、仮想制御点Zaを上面視で車両と重なる位置、好ましくは重心点g位置近傍に移動させ、突起乗り越し終了と判定すると、突起乗り越し前の元の位置若しくはそれよりも遠い位置に仮想制御点Zaを移動させる。
また、制御点位置調整手段422Dは、シフト変更信号を入力すると、一時的に、仮想制御点Zaを一時的に距離Laが大きくなるように変更し、シフト変更処理終了と推定される所定時間経過後、シフト変更による変更前の前の元の位置に仮想制御点Zaを移動させる。
上下方向の傾き角δについては、上記第1実施形態と同様に、距離La及び傾き角αや運転者の設定などによって設定変更する。
その他の構成及び動作は、上記第1実施形態と同様である。
(効果)
(1)現在の走行路面が悪路と判定されると、悪路入力カウント数が大きいほど、車両重心点gからの仮想制御点Zaまでの距離Laを小さくし、その悪路入力カウントが所定上限値を越えると、当該仮想制御点Zaを、上面視で車両と重なる位置、好ましくは重心点g位置及びその近傍に移動させる。これによって、乗員の振動バウンス成分の抑制する制御量を増加させて、悪路走行時の乗心地を向上する。
なお、悪路と判定した後に、悪路でない走行路面でないと判定すると、例えば悪路と判定する直前の位置に仮想制御点Zaを調整する。
(2)また、突起乗り越す際には、最初の突き上げ時に距離Laを短くして、上面視で仮想制御点Zaを車両と重なる位置、好ましくは車両重心点g近くに移動し、乗り越し後は、距離Laを大きくする。なお、この乗り越し後の距離Laを大きくした状態は、所定時間経過後終了して、例えば、突起乗り越し前の位置に仮想制御点Zaを変更する。
この結果、突起乗り越し時のように、ばね下を抑えたいときには車両内に仮想制御点Zaを移動させることで乗員への入力が抑えられ、突起乗り越し後は、距離Laを大きくすることで、車体振動を抑制させる効果が大きくなり、突起乗り越し時の振動の収束に有効となる。
(3)また、シフトアップ、若しくはシフトダウンを検出、即ち、シフト操作入力を検出すると、一時的に仮想制御点Zaを遠方に調整することで、シフトショックを軽減させることが出来る。
(4)その他の作用効果は上記第1及び2実施形態と同様である。
(応用)
変更情報取得手段424および制御点位置調整手段422Dの処理について、第2実施形態で説明した処理の全部若しくは一部を組み合わせて使用しても構わない。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記各実施形態と同様な装置などについては同一の符号を使用して説明する。
(構成)
本第4実施形態の基本構成は、上記第2実施形態と同様であるが、変更情報取得手段424および制御点位置調整手段422Dの処理が異なる。すなわち、本実施形態では、他の車両制御手段からの情報に基づいて仮想制御点Zaを変更する例である。
すなわち、変更情報取得手段424は、図22のように、変更情報として他の車両制御手段の作動情報を取得し、制御点位置調整手段422Dは、変更情報取得手段424が取得した各作動情報に基づき仮想制御点Zaの上面視における位置を調整する。
その変更情報取得手段424および制御点位置調整手段422Dの処理の例について、図17を参照して説明する。なお、図中、L_1は、距離Laの前回値を指す。
なお、この実施形態では、他の車両制御手段の例として、図22のように、アクティブステア制御部、TCS制御部、ABS制御部、VDC制御部(ビークル・ダイナミクス・コントロール)、RAS制御部(リアアクティブステア制御部)、ACC制御部(アダブティブ クルーズ コントロール:前方車両への追従制御部)、LKS制御部(レーン キープ サポート)、自動運転制御部を備える。ここで、本実施形態では、これらの他の車両制御手段を全て備える場合を例に説明しているが、その一部の他の車両制御手段を備える場合であっても構わない。
まず図23において、ステップS500でアクティブステア制御部が作動中か否かを判定し、作動中と判定した場合にはステップS600に移行し、作動中でない判定した場合には、ステップS510に移行する。
ステップS510では、TCS制御部又はABS制御部が作動中か否かを判定し、作動中と判定した場合にはステップS610に移行し、作動中でないと判定した場合にはステップS520に移行する。
ステップS520では、VDC制御部が作動中か否かを判定し、作動中と判定した場合にはステップS620に移行し、作動中でないと判定した場合にはステップS530に移行する。
ステップS530では、RAS制御部が作動中か否かを判定し、作動中と判定した場合にはステップS630に移行し、作動中でないと判定した場合にはステップS540に移行する。
ステップS540では、ACC制御部が作動中か否かを判定し、作動中と判定した場合にはステップS640に移行し、作動中でないと判定した場合にはステップS550に移行する。
ステップS550では、LKS制御部が作動中か否かを判定し、作動中と判定した場合にはステップS650に移行し、作動中でないと判定した場合にはステップS560に移行する。
ステップS560では、自動運転制御部が作動中か否かを判定し、作動中と判定した場合にはステップS660に移行し、作動中でないと判定した場合には処理を終了する。
ステップS600では、下記式によって距離Laを変更してステップS510に移行する。
La =K10×(ステアリングギア比の増減率)+K11×(増減率の微分値)
ステップS610では、距離Laを遠方に移動させて、例えば下記式のように演算して、処理を終了する。
La =L +DL (DL:正の値)
ステップS620では、仮想制御点Zaの位置変更をすることなく処理を終了する。
なお、VDC制御部の処理が終わるまで変更中止というフラグを持っていて、VDC制御部の処理が終わるまで、他の変更情報がどういうものであっても、仮想制御点Zaの位置変更を強制的に停止させることが好ましい。
ステップS630では、下記式によって距離Laを変更して処理を終了する。
La =K12×(後輪転舵角)
ステップS640では、距離Laを、追従している先行車両までの車間距離に設定して処理を終了する。
ステップS650では、仮想制御点Zaを、上面視で、走行している車両前方のレーン内の位置に設定する。ただし、レーンの曲率半径に応じて旋回内側のレーン側に補正する。
ステップS660では、仮想制御点Zaを、上面視で車両と重なる位置、例えば運転者位置に設定して処理を終了する。
ここで、ステップS500〜S560は変更情報取得手段424を構成し、ステップS600〜S660は、制御点位置調整手段422Dを構成する。
その他の構成や動作について上記第1及び第2実施形態と同様である。
(効果)
(1)アクティブステア制御部が作動中にあっては、重心点gからの仮想制御点Zaまでの距離Laを、ステアリングギア比が増えている際は、大きくして仮想制御点Zaの位置を遠方に移動させ、また減速中は仮想制御点Zaを近くに移動させる。また、アクティブステアの微分制御項が大きい場合に、ステアリング動作がクイックと感じるため、遠方に移動させる。このようにすることで、アクティブステアの制御効果を安定的に発揮可能となる。
(2)TCS制御部若しくはABS制御部が作動中は、距離Laが大きくなって仮想制御点Zaを遠方に移動させる。これによって、TCS制御およびABS制御の効果を安定的に発揮可能となる。
(3)VDC制御部が作動中は、仮想制御点Zaの位置を移動させない。これによって、サスペンション特性を抑制制御で変更することなく、VDC機能の効果を最優先させることとなり、つまりVDCの挙動予測の追従性を優先させる事になる。これによって、VDC制御の効果を安定的に発揮可能となる。
(4)RAS制御部が作動中は、仮想制御点Zaをなるべく遠方に移動させることで、車両挙動の変動抑制を優先させる。これによって、RAS制御の効果を安定的に発揮可能となる。
(5)ACC制御部が作動中は、仮想制御点Zaを、追従している前方車両の後部に調整することで、乗員の視線を安定的にさせて、フラットな乗心地を提供可能となる。
(6)LKS制御部が作動中は、走行方向前方のレーン内に仮想制御点Zaを調整することで、乗員の視線を安定させ、フラットな乗心地で出来る。
(7)自動運転制御部が作動中は、仮想制御点Zaを車両内に調整している。自動運転状態では、乗員が前方を常に注視しているわけではないので、乗員自身の振動を抑えることを最優先させて、自動運転時も快適な乗心地が得られるようになる。
(8)その他の作用効果は上記第1〜第3実施形態と同様である。
(応用)
(1)変更情報取得手段424および制御点位置調整手段422Dの処理について、第4実施形態に対して、第2及び第3実施形態で説明した処理の一部若しくは全部を組み合わせて使用しても構わない。
(その他の変形例)
(1)変更情報取得手段424として、運転者が設定する走行モードを変更情報として取得する走行判定手段を備えていても良い。
このとき、制御点位置調整手段422Dでは、走行モードに基づき、上面視における仮想制御点Zaと車両重心点gとの距離Laを変更し、当該車両重心点gとの距離Laを、乗り心地優先の走行モードと判定するほど小さく、またスピード重視の場合には大きく設定する。
例えば、スポーツモード選択時は距離Laを大きくして仮想制御点Zaの位置を遠方に配置、コンフォートモード選択時は距離Laを小さくして仮想制御点Zaの位置を近くに配置になるよう調整する。この場合、スポーツ時は車両挙動の抑制を優先させ、コンフォート時には乗員への振動入力伝達遮断を優先させることになる。
このように、走行モードで要求される走行制御に応じた抑制処理が行われる事になる。
(2)また、上記各実施形態では、路面状況に応じた処理例として路面のカーブ状況やレーンの状況、路面の凹凸状況を直接に取得して仮想制御点Zaを変更する場合を例示しているが、これに限定されない。
例えば、ナビや前方車両などから間接的に路面の情報(カーブの曲率半径、路面の凹凸など)を取得して記憶しておき、その記憶した情報に基づき仮想制御点Zaの位置を調整するようにしても良い。
この場合には、予め取得した情報に基づくため、より精度の高い抑制制御が可能となる。
本発明に基づく実施形態に係る能動型サスペンションの概略構成を示す図である。 圧力制御弁の励磁電流と制御圧との関係を示す特性線図である。 下加速度センサの検出加速度と出力電圧との関係を示す特性線図である。 上下加速度センサの配置関係を示す説明図である。 仮想制御点Zaの位置を例示する上面図である。 仮想制御点Zaの初期位置を例示する斜視図である。 仮想制御点Zaを特定するための座標例を示す図である。 制御装置の一例を示すブロック図である。 演算処理装置の一例を示すブロック図である。 傾き角δ設定部を説明する図である。 姿勢制御手段の処理を説明する図である。 制御力を演算するためのブロック図である。 制御装置の処理のフローを例示する図である。 車両内の自動調整の例の処理を説明する図である。 アクチュエータの別例を示す図である。 第2実施形態における演算処理装置の一例を示すブロック図である。 第2実施形態に係る変更情報取得手段を示すブロック図である。 第2実施形態に係るロール判定手段を示すブロック図である。 第2実施形態に係るピッチング判定手段を示すブロック図である。 第2実施形態に係る制御点位置調整手段を説明する図である。 第3実施形態に係る変更情報取得手段を示すブロック図である。 第4実施形態に係る変更情報取得手段と他の車両制御手段との関係を示す図である。 第4実施形態に係る変更情報取得手段及び制御点位置調整手段を説明する図である。
符号の説明
1 車両
11FL〜11RR サスペンション装置
15FL〜15RR 油圧シリンダ(アクチュエータ)
28FL〜28RR 上下加速度センサ
31 制御装置
42c 演算処理装置
421 姿勢情報取得演算手段
422 仮想制御点位置設置手段
422A 仮想制御点距離設定部
422B 傾き角α設定部
422C 傾き角δ設定部
422D 制御点位置調整手段
423 姿勢制御手段
424 変更情報取得手段
424A ロール判定手段
424B ピッチング判定手段
424C 走行方向検出手段
424D 安定制御作動検出手段
424E 悪路判定手段
424F 検出手段
424G シフト変更検出手段
g 車両重心点
La 距離
α 傾き角
β 傾き角
Za 仮想制御点

Claims (9)

  1. 各車輪と車両との間に介装され制御力を個別に発生する複数のアクチュエータと、その複数のアクチュエータを介して、車両に対し設定した仮想制御点での振動を抑制制御する制御手段と、を備え、
    上記仮想制御点は、上下方向への高さ位置の変更が可能となっていることを特徴とする能動型サスペンション。
  2. 上記仮想制御点は、車両上面視における位置を変更可能となっていると共に、
    当該仮想制御点の上下方向の高さ位置は、車両上面視における位置の変更に伴い変更されることを特徴とする請求項1に記載した能動型サスペンション。
  3. 自車両が走行している道路状態、運転者による運転操作、車両の挙動、および他の車両制御手段の作動状態の少なくとも1つに基づく仮想制御点の変更情報を取得する変更情報取得手段と、
    上記変更情報取得手段が取得した仮想制御点の変更情報に基づき上記仮想制御点の車両上面視における位置を調整する制御点位置調整手段と、を備えることを特徴とする請求項2に記載した能動型サスペンション。
  4. 自車両がロールしている若しくはロールすることを検出若しくは推定するロール判定手段と、
    上記ロール判定手段の判定に基づき、ロールが発生している若しくは発生すると判定すると、発生している若しくは発生しているであろうロールに応じて、上記仮想制御点の高さ位置を変更する第1高さ調整手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した能動型サスペンション。
  5. 上記ロール判定手段は、走行道路の走行方向に沿った曲率半径、ハンドルの舵角、横角速度、ロール角の少なくとも一方の情報からなるロール情報に基づき、ロールの判定を行うことを特徴とする請求項4に記載した能動型サスペンション。
  6. 自車両がピッチングしている若しくはピッチングすることを検出若しくは推定するピッチング判定手段と、
    上記ピッチング判定手段の判定に基づき、ピッチングが発生している若しくは発生すると判定すると、ピッチングが発生している若しくは発生すると判定すると、発生している若しくは発生しているであろうピッチングに応じて、上記仮想制御点の高さ位置を変更する第2高さ調整手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載した能動型サスペンション。
  7. 上記ピッチング判定手段は、車両の加減速情報に関する情報に基づきピッチングを判定することを特徴とする請求項6に記載した能動型サスペンション。
  8. 仮想制御点の高さ方向位置は、上面視で車両の外側に位置すると判定した場合には、車両重心点から離れるほど、車両重心点高さに設定変更されることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載した能動型サスペンション。
  9. 各車輪と車両との間に介装された複数のアクチュエータの制御力を制御することで、車両に対し設定した仮想制御点での振動を抑制制御する車両の姿勢変化抑制方法において、
    車両の走行に応じて上記仮想制御点の高さを変更することを特徴とする車両の姿勢変化抑制方法。
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