JP2009073414A - 車両の減衰力制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 車両旋回時における姿勢変化の挙動を一定とすることができる車両の減衰力制御装置を提供すること。
【解決手段】 サスペンションECU21は、ステップS11にて実ロール角φと実ピッチ角θを演算し、ステップS12にて目標ピッチ角θaと実ピッチ角θとの差分値Δθを演算する。ステップS13においては、演算したΔθを「0」とするために、ショックアブソーバ11,12,13,14が協働して発生すべき総要求減衰力Fを演算する。ステップS14においては、横加速度Gの大きさに比例して、旋回内側の要求減衰力Fiが旋回内側の要求減衰力Foよりも大きくなるように総要求減衰力Fを分配する。そして、ステップS15にて、各アブソーバ11,12,13,14の減衰力を減衰力Fiまたは減衰力Foに制御する。これにより、同一の旋回状態では、旋回内側を支点とした姿勢変化の挙動を維持できる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、車体と車輪との間に配設されるショックアブソーバの減衰力を変更制御する車両の減衰力制御装置に関する。
従来から車体と車輪との間に配設されるショックアブソーバの減衰力を変更制御する装置および方法は盛んに提案されている。例えば、下記特許文献1には、車体に発生するロールとピッチとの相関関係を考慮したサスペンションの設計指標を提供するサスペンション特性演算方法が示されている。このサスペンション特性演算方法においては、前輪側および後輪側のジオメトリ比例係数とタイヤ横力の二乗との積による前輪側と後輪側の上下力の和としてサスペンションのジオメトリによるピッチモーメントを演算し、減衰力比例係数とロールレートとの積からサスペンションの減衰力によるピッチモーメントを演算するようになっている。そして、この演算した2つのピッチモーメントの和とピッチモーメントに対するピッチ角のゲインおよびピッチ角の位相遅れとの積からピッチ角を演算し、この演算したピッチ角に基づき、ピッチ角とロール角との位相差を演算するようになっている。
このようなサスペンション特性演算方法に従ってサスペンションを設計した場合には、例えば、前輪側に配設されたショックアブソーバと後輪側に配設されたショックアブソーバとの間における伸長差または圧縮差を適切に設定することにより、ロールとピッチの発生タイミングを同期させることができる。その結果、操縦安定性を向上させることができる。
また、例えば、下記特許文献2には、ステアリングセンサのみで車体のロール方向に合わせたアクティブなロール抑制制御が可能な車両懸架装置が示されている。この車両懸架装置においては、ステアリングセンサによって検出された操舵角が所定の中立しきい値を超えたときは、操舵角速度の方向から判定される車体のロール方向に基づき左右各ショックアブソーバの伸長または圧縮の減衰特性を高めに制御するロール制御状態に切り替えるようになっている。そして、その後、操舵の切り返しに対しては、操舵角速度の方向が反転した時点で左右各ショックアブソーバの減衰特性を上記ロール制御状態の減衰特性と逆転させるようになっている。
さらに、下記特許文献3には、急激な操舵によるロールを抑制し、かつ、操舵操作時における乗り心地悪化を防止する車両懸架装置が示されている。この車両懸架装置においては、バネ上上下速度に基づくバウンスレートと、車体前後のバネ上上下速度差から検出したピッチレートと、車体左右のバネ上上下速度差から検出したロールレートとにより制御信号を計算するようになっている。そして、制御信号が所定の大きなしきい値以上のとき、伸長側(操舵方向側)のショックアブソーバの減衰力を大きくするとともに、圧縮側(操舵方向逆側)のショックアブソーバの減衰力を小さくするようになっている。また、制御信号が所定の小さなしきい値以下のとき、伸長側のショックアブソーバの減衰力を小さくするとともに、圧縮側のショックアブソーバの減衰力を大きくするようになっている。
特開2007−8373号公報 特開平6−99714号公報 特開平6−48147号公報
ところで、一般的に、車両旋回時における操縦安定性を確保するためには、上記特許文献1にも示されているように、ロールとピッチの発生タイミングを同期させることが好ましく、さらに、車体が若干前傾となるピッチ角を有することが好ましいといわれている。また、一般的に、車両が旋回するときには、上記特許文献2,3にも示されているように、車両の旋回内側に配設されたショックアブソーバの減衰力を高くするとともに、車両の旋回外側に配設されたショックアブソーバの減衰力を低くして、バネ上(すなわち車体)を沈み込ませるように姿勢が制御される。
ところが、例えば、上記特許文献1に示されたように、ロールとピッチの発生タイミングを同期させるために、上記特許文献2,3に示されたようなショックアブソーバの減衰力制御を実行すると、旋回開始前後において、車体のピッチ角が増大する可能性がある。すなわち、上記特許文献2,3においては、図9に示すように、車両が直進している(a)の状態から、例えば、運転者が操舵ハンドルを左方向に操舵して車両が左方向に旋回を開始すると、(b)に示すように、旋回内側(左側)に配設されたショックアブソーバの減衰力が大きく設定され、旋回外側(右側)に配設されたショックアブソーバの減衰力が小さく設定される。このため、旋回内側(左側)のショックアブソーバが支点となり、バネ上(車体)は右側が沈み込みながら、言い換えれば、右方向にロールが発生する。
そして、例えば、運転者が左方向への操舵を停止して右方向に操舵ハンドルを戻し始めると、操舵角速度の向きが反転するため、(c)に示すように、旋回内側(左側)に配設されたショックアブソーバの減衰力が小さく設定され、旋回外側(右側)に配設されたショックアブソーバの減衰力が大きく設定される。すなわち、(c)に示した状態では、右旋回が開始されたように、左右のショックアブソーバの減衰力が制御される。このため、車両が未だ左旋回状態にあるにもかかわらず、(d)に示すように、旋回外側(右側)のショックアブソーバが支点となり、車体には左方向のロールが発生する。
このように、左方向のロールが発生した状態から、(e)に示すように、車両が直進状態に戻ると、実質的に各ショックアブソーバが圧縮された状態となり、その結果、車体がより大きな前傾となるピッチ角が生じることになる。このことは、車両が旋回を開始する前後において、図9における(b)のロール状態と(d)のロール状態とが異なる、言い換えれば、旋回途中におけるロール角とピッチ角との間の位相が異なることに起因して発生するものと考えられる。
また、車両の旋回方向が変化するときや、車両の旋回状態が収束するときには、バネ上(車体)に慣性が作用しているために、車体に対して無用の振動が発生する可能性がある。そして、このように発生した振動は、車両旋回時におけるロールの制御に対して、影響を与える可能性があり、適切に制振することが望ましい。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両旋回時における姿勢変化の挙動を一定とすることができる車両の減衰力制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車体と車輪との間に配設されるショックアブソーバの減衰力を変更制御する車両の減衰力制御装置において、車両の旋回に伴って変化する所定の物理量を検出する物理量検出手段と、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力を決定するものであって、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に応じて、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力を前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きく決定する減衰力決定手段と、前記減衰力決定手段によって決定された旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力に基づいて、各ショックアブソーバの減衰力を変更制御する減衰力制御手段とを備えたことにある。
この場合、前記物理量検出手段が検出する所定の物理量は、例えば、車両の旋回に伴って発生する横加速度、車両の旋回に伴って発生するヨーレートおよび運転者によって操作される操舵ハンドルの操作量のうちの少なくとも一つであるとよい。また、前記ショックアブソーバは、例えば、電気的に作動制御されて同ショックアブソーバの減衰力を変更するための電気アクチュエータを備えており、前記減衰力制御手段は、前記電気アクチュエータを電気的に作動制御することにより、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように、各ショックアブソーバの減衰力を変更制御するとよい。
また、この場合には、前記減衰力決定手段が、車両の旋回に伴って前記車体に発生するロールの挙動を制御するために、車両の前輪側に配設される左右のショックアブソーバおよび車両の後輪側に配設される左右のショックアブソーバが協働して発生すべき総減衰力を計算する総減衰力計算手段と、前記総減衰力計算手段によって計算された総減衰力を、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に応じて、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバと前記旋回外側に配設されるショックアブソーバとに分配するものであって、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力を前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きく分配する総減衰力分配手段とで構成されるとよい。
ここで、前記総減衰力計算手段は、例えば、車体に発生した実ロール角および実ピッチ角を演算し、予め設定されたロール角とピッチ角との間の相関関係に基づき、前記演算した実ロール角における目標ピッチ角を決定するとともに、同決定した目標ピッチ角と前記演算した実ピッチ角との間の差分値を演算し、前記実ロール角と前記ピッチ角との間の位相差を同期させて前記車体に発生するロールの挙動を制御するために、前記前輪側に配設される左右のショックアブソーバおよび前記後輪側に配設される左右のショックアブソーバが協働して発生すべき総減衰力であって、前記演算した差分値が略「0」となる総減衰力を計算するとよい。
これらによれば、車両が旋回するときに発生するロールの挙動を、例えば、車体に発生する実ロール角と実ピッチ角との間の位相差を同期させて制御するために、車両の旋回に関連して変化する所定の物理量(横加速度、ヨーレート、操舵ハンドルの操作量など)の大きさに応じて、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように制御することができる。
より具体的に説明すると、減衰力決定手段は、ロールの挙動を制御するために、前後左右に配設される各ショックアブソーバが協働して発生すべき総減衰力を計算することができる。そして、減衰力決定手段は、この総減衰力を、所定の物理量に応じて、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように分配することができる。
このように、減衰力決定手段が旋回内側のショックアブソーバの減衰力と旋回外側のショックアブソーバの減衰力を決定すると、減衰力制御手段は、各ショックアブソーバに設けられた電気アクチュエータを電気的に制御することができる。これにより、旋回内側に配設されたショックアブソーバおよび旋回外側に配設されたショックアブソーバが、それぞれ、決定された減衰力を発生することができる。
これにより、同一方向に旋回している車両においては、所定の物理量の作用方向、具体的には、横加速度またはヨーレートの発生方向や操舵ハンドルの操作方向が旋回状態を通して常に同一方向であるため、常に、旋回内側のショックアブソーバを支点としてロールの挙動を制御することができる。したがって、旋回状態にある車体に発生するロールの発生挙動を同様にする、言い換えれば、ロール角とピッチ角との間の位相をほぼ同じとすることができ、車両旋回時における姿勢変化の挙動を一定とすることができる。そして、このように、車両旋回時における姿勢変化の挙動を一定とすることにより、ロールの挙動を適切に(より自然に)制御することができて、車両の操縦安定性を大幅に向上させることができる。
また、前記総減衰力分配手段は、前記総減衰力計算手段によって計算された総減衰力を、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に比例して、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように分配するとよい。
この場合、より具体的に、前記総減衰力分配手段は、前記総減衰力計算手段によって計算された総減衰力を前記旋回内側に配設されるショックアブソーバと前記旋回外側に配設されるショックアブソーバとに均等に分配するとともに、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量と比例関係にある減衰力分配量を、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバに加算する一方、前記旋回外側に配設されるショックアブソーバから減算し、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように分配するとよい。
これらによれば、ロールの挙動を制御するために必要な総減衰力を、所定の物理量の大きさに比例して、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力と旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力とに分配することができる。このとき、所定の物理量の大きさに比例する分配量を計算し、同計算した分配量を、総減衰力が均等に分配された旋回内側に配設されるショックアブソーバに対して加算し、旋回外側に配設されるショックアブソーバから減算することによって、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力を旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくすることができる。
これにより、極めて厳密に旋回内側に配設されるショックアブソーバと旋回外側に配設されるショックアブソーバとが発生すべき減衰力を決定することができる。また、所定の物理量に比例する分配量を加減算することにより、例えば、ロールの挙動を制御するために前輪側に配設される左右のアブソーバが要求される総減衰力を発生しつつ、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなる状態を維持することができる。したがって、車両旋回時における姿勢変化の挙動を一定とすることにより、ロールの挙動をより正確に制御することができて、車両の操縦安定性を大幅に向上させることができる。
また、前記前輪側および後輪側に配設される左右のショックアブソーバの減衰力は、それぞれ、所定の変化幅を有する複数の切替段数によって段階的に切り替えられるものであり、前記総減衰力分配手段は、前記総減衰力計算手段によって計算された総減衰力を、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に応じて、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバおよび前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの前記切替段数を決定して分配するとよい。
この場合、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバに対して決定される前記切替段数間における減衰力の前記所定の変化幅は、例えば、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量の変化に対して大きな値を有し、前記旋回外側に配設されるショックアブソーバに対して決定される前記切替段数間における減衰力の前記所定の変化幅は、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量の変化に対して小さな値を有するとよい。また、前記切替段数は、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量の変化に対して、線形的または比線形的に変化して決定されるとよい。
これらによれば、所定の物理量に応じて、ショックアブソーバの切替段数を決定することにより、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力を旋回外側に配設されるショックアブソーバに減衰力よりも大きくすることができる。これにより、総減衰力を旋回内側と旋回外側に配設される各ショックアブソーバに分配するためのロジックを簡素化することができ、例えば、マイクロコンピュータなどから形成される総減衰力分配手段の演算負荷を大幅に軽減することができる。
その結果、例えば、演算に伴う総減衰力分配手段の発熱を大幅に抑制することができ、冷却手段などを設ける必要がなくて小型化することができる。また、ロジックを簡素化できることにより、例えば、他種の車両に対して減衰力制御装置を搭載する場合であっても、搭載に伴って別途変更すべき箇所(処理内容)を少なくすることができる。したがって、容易に、多車型に展開することができる。
また、本発明の他の特徴は、上述した車両の減衰力制御装置が、さらに、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に基づいて、車両の旋回方向の逆転または車両の旋回状態から直進状態への移行を判定する運動状態判定手段と、前記運動状態判定手段が前記車両の旋回方向の逆転または車両の旋回状態から直進状態への移行を判定したとき、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力をそれぞれ所定の減衰力によって所定の時間保持する減衰力保持手段とを備えたことにもある。
この場合、前記減衰力保持手段は、前記運動状態判定手段が前記車両の旋回方向の逆転または車両の旋回状態から直進状態への移行を判定したとき、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力を等しい減衰力によって所定の時間保持するとよい。
また、前記旋回内側および前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力は、それぞれ、所定の変化幅を有する複数の切替段数によって段階的に切り替えられるものであり、前記減衰力保持手段は、前記運動状態判定手段が前記車両の旋回方向の逆転または車両の旋回状態から直進状態への移行を判定したとき、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバに対する前記切替段数および前記旋回外側に配設されるショックアブソーバに対する前記切替段数を等しい切替段数に決定して所定の時間保持するとよい。
さらに、この場合、前記運動状態判定手段は、車両の旋回方向の逆転を判定するために予め設定された前記所定の物理量の変化に関する第1判定条件および車両の旋回状態から直進状態への移行を判定するために予め設定された前記所定の物理量の変化に関する第2判定条件に基づいて車両の運動状態変化を判定するとよい。
これらによれば、車両の旋回方向が左右方向にて逆転する状況(例えば、S字走行など)や旋回状態から直進状態に移行する状況などにおいて、一時的に旋回内側および旋回外側に配設されるショックアブソーバを所定の減衰力(より好ましくは、等しい減衰力)に保持することができる。これにより、上記状況にて発生する車体の揺り返しを効果的に抑制して良好な制振性を確保することができる。
すなわち、上述したように、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力の大きさと旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力の大きさとは、車両の旋回に伴って変化する所定の物理量に応じて決定される。ところが、車両の旋回方向が左右方向にて逆転する状況や旋回状態から直進状態に移行する状況では、所定の物理量(例えば、横加速度、ヨーレート、操舵ハンドルの操作量など)が略「0」となるため、各ショックアブソーバに要求される減衰力が極めて小さくなる。一方、上記状況においては、バネ上(車体)に慣性が作用しており、例えば、旋回方向が逆転する時点においては、最大の慣性がバネ上(車体)に作用する。
これに対して、車両の旋回方向が左右方向にて逆転する状況や旋回状態から直進状態に移行する状況において、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力をある程度大きな減衰力で所定時間保持することにより、慣性の作用により発生する車体の揺り返しを効果的に抑制することができる。これにより、車両の旋回に伴う姿勢変化の挙動が乱れることを防止することができ、例えば、ロールの挙動を良好に制御することができる。
また、車両の旋回方向の逆転を第1判定条件に基づき判定し、車両の旋回状態から直進状態への移行を第2判定条件に基づき判定することにより、上述した慣性の作用に依存する速い揺り返し挙動と遅い揺り返し挙動(言い換えれば、速いロール挙動と遅いロール挙動)を適切に判別することができる。
すなわち、車両の旋回方向が逆転する状況では、作用する慣性が最大となるため、速い揺り返し挙動が発生する。一方、車両が旋回状態から直進状態に移行する状況では、慣性の作用によって遅い(遅れた)揺り返し挙動が発生する。このように、運動状態変化によって発生する挙動が異なるため、適切に運動状態変化を判別して各ショックアブソーバの減衰力を決定することにより、姿勢変化の挙動が乱れることを効果的に防止することができる。
a.第1実施形態
以下、本発明の実施形態に係る車両の減衰力制御装置について、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に共通する車両の減衰力制御装置10の構成を概略的に示している。この車両の減衰力制御装置10は、車体と車両の各輪すなわち左右前後輪とをそれぞれ連結するショックアブソーバ11,12,13,14を備えている。
ショックアブソーバ11,12,13,14は、それぞれ、例えば、作動流体(油や高圧ガスなど)の流路径を無段階に変更する電気アクチュエータとしてのロータリーバルブ11a,12a,13a,14aを備えている。なお、詳細な説明は省略するが、各ロータリーバルブ11a,12a,13a,14aは、図示しない電気駆動手段(例えば、電動モータやソレノイドなど)を備えている。そして、各ロータリーバルブ11a,12a,13a,14aは、電気制御装置20によって電気的に制御されることによって作動流体の流路径を変更し、その結果、各ショックアブソーバ11,12,13,14の減衰力特性が無段階に変更されるようになっている。
電気制御装置20は、サスペンション電子制御ユニット21(以下、単にサスペンションECU21という)を備えている。サスペンションECU21は、CPU、ROM、RAMなどを主要構成部品とするマイクロコンピュータであり、後述するロール制御プログラムを含む各種プログラムを実行することにより、ショックアブソーバ11,12,13,14の減衰力を制御するものである。
そして、このサスペンションECU21の入力側には、車両に発生する所定の物理量としての横加速度を検出する物理量検出手段としての横加速度センサ22が接続されている。横加速度センサ22は、車両に発生する横加速度Gを検出し、同検出した横加速度GをサスペンションECU21に出力するようになっている。ここで、横加速度センサ22は、車両が直進状態から左方向に旋回(以下、単に左旋回という)するときに発生する横加速度Gを正の値として出力し、直進状態から右方向に旋回(以下、単に右旋回という)するときに発生する横加速度Gを負の値として出力する。
また、サスペンションECU21の出力側には、各ロータリーバルブ11a,12a,13a,14aの作動を制御するための駆動回路23,24,25,26が接続されている。この構成により、サスペンションECU21は、ショックアブソーバ11,12,13,14におけるそれぞれの減衰力特性を制御できるようになっている。
次に、上記のように構成した車両の減衰力制御装置10の作動を詳細に説明する。
運転者によって、例えば、図示を省略した操舵ハンドルが回動操作されて車両が旋回状態となると、サスペンションECU21は、図2に示すロール制御プログラムの実行をステップS10にて開始する。そして、サスペンションECU21は、続くステップS11にて、車体に発生した実ロール角φおよび実ピッチ角θを演算する。ここで、サスペンションECU21が演算する実ロール角φおよび実ピッチ角θの演算方法については、周知の演算方法を採用することができるため、その詳細な説明を省略するが、例示的に簡単に説明しておく。
実ロール角φは、ロール角の基本周波数(例えば、操舵ハンドルの操舵周波数に相当する)をωとすると、一般的に下記式1により表すことができる。
φ=A・sinωt …式1
ただし、前記式1中のAは所定の比例定数を表し、ωはロール角の基本周波数を表す。
また、実ピッチ角θは、一般的に、実ロール角φの2乗に比例するため、前記式1に従って計算した実ロール角φを用いた下記式2により表すことができる。
θ=B・φ2 …式2
ただし、前記式2中のBは所定の比例定数を表す。
そして、サスペンションECU21は、前記式1および式2に従って実ロール角φおよび実ピッチ角θを計算すると、ステップS12に進む。なお、この実ロール角φおよび実ピッチ角θについては、上述したような演算処理あるいは推定演算処理することに代えて、例えば、車両に発生した実ロール角φを検出するロール角センサおよび実ピッチ角θを検出するピッチ角センサを用いて、直接的に、実ロール角φおよび実ピッチ角θを検出するように実施可能であることはいうまでもない。
ステップS12においては、サスペンションECU21は、車両旋回時における操縦安定性が良好となるロール角とピッチ角との間の相関関係を表す目標マップを用いて、目標ピッチ角θaと実ピッチ角θとの差分値Δθを計算する。以下、このことを具体的に説明する。
一般的に、車両旋回時における操縦安定性を向上させるためには、旋回状態にある車体に発生するロールとピッチの発生タイミングを同期させることが有効であるといわれている。すなわち、旋回状態において、操縦安定性に優れた車両ではロールとピッチがほぼ同時に車体に発生する傾向にあり、操縦安定性に劣る車両ではロールとピッチが時間差を有して車体に発生する傾向にある。このことは、旋回状態で操縦安定性に優れた車両ほど、車体に発生するロール角とピッチ角の間の位相差がより小さいともいえる。
すなわち、操縦安定性に優れた車両においては、ロール角とピッチ角との間の位相差が小さくなる傾向にあるため、例えば、ピッチ角は、ロール角の変化に対して極めて小さなヒステリシスを有する変化特性となるといえる。一方、操縦安定性に劣る車両においては、ロール角とピッチ角との間の位相差が大きくなる傾向にあるため、ピッチ角は、ロール角の変化に対して大きなヒステリシスを有する変化特性となるといえる。
このため、車両の操縦安定性を向上させるためには、ロール角とピッチ角との間の相関関係が、図3に示すように、極めて小さなヒステリシスを有する変化特性に基づいて変化することが望ましい。ところで、一般的に、旋回状態にある車両は、旋回外側のバネ上(すなわち車体)を沈み込込ませることによってロールを発生させて走行する。したがって、この発生するロール角の変化に対して良好な操縦安定性を得るためには、ピッチ角を制御することが有効となる。
この場合、サスペンションECU21は、図3に示した関係を目標マップとして採用し、旋回状態にある車体に発生した実ロール角φに対して、実ピッチ角θをこの目標マップにおける目標ピッチ角θaと一致させることができれば、良好な操縦安定性を確保するためのロール制御を行うことができる。したがって、サスペンションECU21は、予め設定された目標マップの座標上にて、図4に示すように、実ロール角φに対する目標ピッチ角θaと実ピッチ角θの差分値Δθを計算する。そして、サスペンションECU21は、差分値Δθを計算すると、ステップS13に進む。
ステップS13においては、サスペンションECU21は、差分値Δθを「0」、すなわち、実ピッチ角θを目標ピッチ角θaに一致させるために必要となる前輪側の左右ショックアブソーバ11,12および後輪側の左右ショックアブソーバ13,14に対する総要求減衰力Fを計算する。以下、この総要求減衰力Fの計算について説明するが、この計算に関しても、周知の種々の方法を採用することができるため、詳細な説明を省略し、例示的に簡単に説明する。
車体に発生するピッチ角は、車体の前後方向におけるピッチモーメントMによって発生する。したがって、車体に発生するピッチ角を制御するために必要な総要求減衰力Fは、ピッチモーメントMを用いて計算することができる。
すなわち、ピッチモーメントMは、下記式3により計算することができる。
M=I・(Δθ)''+C・(Δθ)'+K・(Δθ) …式3
ただし、前記式3中のIは慣性モーメントを表し、Cは減衰係数を表し、Kはバネ定数を表す。また、前記式3中の(Δθ)''は前記ステップS12にて計算した差分値Δθの2階微分値を表し、(Δθ)'は差分値Δθの微分値を表す。
そして、総要求減衰力Fは、前記式3によって表される車体前後方向のピッチモーメントMを車両のホイールベースLで除算することによって計算することができる。すなわち、総要求減衰力Fは、下記式4に従って計算することができる。
F=M/L …式4
このように、総要求減衰力Fを計算すると、サスペンションECU21は、ステップS14に進む。
ステップS14においては、サスペンションECU21は、前記ステップS13にて計算した総要求減衰力Fを前輪側の左右ショックアブソーバ11,12間および後輪側の左右ショックアブソーバ13,14間で分配するための分配演算を実行する。なお、以下の説明においては、前輪側と後輪側とで同様に計算することができるため、前輪側の左右のショックアブソーバ11,12を代表的して説明する。
総要求減衰力Fを左右のショックアブソーバ11,12に分配するにあたり、サスペンションECU21は、旋回状態にある車両に発生した横加速度Gの大きさに比例する分配量Xを用いる。具体的に説明すると、今、車両の前輪側に対して総減衰力Fが要求される状況を想定すると、まず、各ショックアブソーバ11,12には、総要求減衰力Fが均等に分配される。
そして、サスペンションECU21は、各ショックアブソーバ11,12に均等に分配された要求減衰力(F/2)に対して、分配量Xを加算する。このとき、サスペンションECU21は、横加速度センサ22から入力した横加速度Gの向きに基づき、旋回内側のショックアブソーバ11(ショックアブソーバ12)の要求減衰力(F/2)に対して、正の分配量Xを加算する。一方、サスペンションECU21は、旋回外側のショックアブソーバ12(ショックアブソーバ11)の要求減衰力(F/2)に対して、負の分配量Xを加算する。
すなわち、旋回内側に対応するショックアブソーバ11(ショックアブソーバ12)に要求される減衰力Fiと旋回外側に対応するショックアブソーバ12(ショックアブソーバ11)に要求される減衰力Foは、下記式5,6で示される。
Fi=(F/2)+X …式5
Fo=(F/2)−X …式6
ここで、上述したように、分配量Xは、横加速度Gの大きさに比例するため、下記式7により表すことができる。
X=α・(F/2) …式7
ただし、前記式7におけるαは、横加速度Gの大きさに比例して変化する変数であり、下記式8により表される。
α= (1+|G|・K) …式8
なお、前記式8中のKは、サスペンションECU21によるロール制御に関し、例えば、運転者によって選択される乗り心地優先制御やスポーツ走行優先制御などにより変化し得る正の変数である。
ところで、前記式5〜8の関係に基づけば、旋回内側のショックアブソーバ11(ショックアブソーバ12)に要求される減衰力Fiは常に正の値となり、旋回外側のショックアブソーバ12(ショックアブソーバ11)に要求される減衰力Foは常に負の値となる関係が成立する。また、旋回内側のショックアブソーバ11(ショックアブソーバ12)に対する要求減衰力Fiと旋回外側のショックアブソーバ12(ショックアブソーバ11)に対する要求減衰力Foとを互いに加算すると、前輪側に要求される総要求減衰力Fとなる。このように、旋回内側と旋回外側とで、要求される減衰力の符号が異なることにより、車両旋回時において、ショックアブソーバ11,12は、それぞれ、適切に減衰力を発生させることができる。
すなわち、横加速度Gに比例して変化する変数αを用いて分配量Xを計算することによって、同一方向に車両が旋回している状態では、旋回内側に対応するショックアブソーバ11(ショックアブソーバ12)の要求減衰力Fiは絶対値が大きな正の値となり、旋回外側に対応するショックアブソーバ12(ショックアブソーバ11)の要求減衰力Foは絶対値が小さな負の値となる。
そして、横加速度Gに比例する変数αを用いることにより、前輪側に要求されるトータルの総要求減衰力Fは変動しないものの、左右のショックアブソーバ11,12に要求されるそれぞれの要求減衰力Fi,Foを変数αの大きさに応じて適宜変更することができる。したがって、車両旋回時において、ショックアブソーバ11,12は、それぞれ、適切に減衰力を発生させることができ、車体に発生した実ピッチ角θを目標ピッチ角θaまで確実に変更することができる。
このように、左右のショックアブソーバ11,12,13,14に対して、車両の旋回内側に対応するショックアブソーバに要求減衰力Fiを分配し、旋回外側に対応するショックアブソーバに要求減衰力Foを分配すると、サスペンションECU21は、ステップS15に進む。
ここで、上述したように左右のショックアブソーバ間で総要求減衰力Fが分配される状況では、車両に発生する横加速度Gが同一方向に作用している限り、前記式5〜8からも明らかなように、旋回内側に対応するショックアブソーバ11(または、ショックアブソーバ12)の要求減衰力Fiが常に大きくなり、旋回外側に対応するショックアブソーバ12(または、ショックアブソーバ11)の要求減衰力Foが常に小さくなる関係が成立する。これにより、車両が旋回状態から直進状態に戻ったときの実ピッチ角θが大きくなることを防止することができる。このことを、車両が左旋回する場合における前輪側のショックアブソーバ11,12を例示して具体的に説明する。
車両が直進状態にあるとき、運転者が操舵ハンドルを左方向に回動操作すると、車両は直進状態から左旋回状態に移行する。この場合、ショックアブソーバ11,12においては、車両左側のショックアブソーバ11が旋回内側に対応し、車両右側のショックアブソーバ12が旋回外側に対応する。
そして、この状態で、サスペンションECU21は、横加速度センサ22から入力した検出横加速度Gの絶対値を用いて、前記式8に従って変数αを計算し、前記式7に従って分配量Xを計算する。さらに、サスペンションECU21は、ショックアブソーバ11に対する要求減衰力Fiを前記式5に従って計算し、ショックアブソーバ12に対する要求減衰力Foを前記式6に従って計算する。
ここで、図5に示すように、車両が(a)で示す直進状態から左旋回を開始すると、車両には左方向の横加速度Gが発生する。そして、上述したように、この場合には、旋回内側のショックアブソーバ11の要求減衰力Fiが大きくかつ旋回外側のショックアブソーバ12の要求減衰力Foが小さくなるため、(b)に示すように、ショックアブソーバ12が圧縮されて車体に旋回外側方向にてロールが発生する。さらに、旋回状態が継続し、横加速度Gが最大となると、旋回内側のショックアブソーバ11の要求減衰力Fiがより大きくかつ旋回外側のショックアブソーバ12の要求減衰力Foがより小さくなるため、(c)に示すように、ショックアブソーバ12がより圧縮されて車体に旋回外側方向にて最大のロールが発生する。
この(c)の状態から、運転者が操舵ハンドルを中立位置方向すなわち車両が直進状態となる方向に操作すると、車両の旋回状態が旋回戻し状態となる。そして、この旋回戻し状態においても、車両には引き続き左方向の横加速度Gが発生している。したがって、この旋回戻し状態に移行した場合であっても、ショックアブソーバ11が旋回内側に対応し、ショックアブソーバ12が旋回外側に対応するため、引き続き、要求減衰力Fiがショックアブソーバ11に対して要求され、要求減衰力Foがショックアブソーバ12に要求される。
ところで、旋回戻し状態では、車両に発生する横加速度Gは減少するが、入力される横加速度Gは(b)の状態と同様の値となる。したがって、旋回戻し状態においても、(d)に示すように、旋回内側のショックアブソーバ11の要求減衰力Fiが大きくかつ旋回外側のショックアブソーバ12の要求減衰力Foが小さくなる。また、この場合には、車体に慣性力などが作用することにより、車体に発生した実ロール角φが減少する。このとき、旋回外側のショックアブソーバ12の要求減衰力Foは小さいため、車体は、実ロール角φが「0」となる方向に速やかに変位する。
そして、運転者が操舵ハンドルの回動操作を中立位置で止めることにより、車両は直進状態に戻る。このとき、(e)に示すように、車両が左旋回状態にある間、旋回内側のショックアブソーバ11の要求減衰力Fiが大きな値で維持されるため、直進状態に戻った車両の実ピッチ角θは、旋回状態となる前のすなわち(a)に示した状態と同じとなる。
このように、総要求減衰力Fを左右のショックアブソーバ11,12(またはショックアブソーバ13,14)間で要求減衰力Fiと要求減衰力Foとに分配すると、サスペンションECU21は、ステップS15にて、旋回内側に対応するショックアブソーバが前記ステップS14にて分配した要求減衰力Fiを発生するように、また、旋回外側に対応するショックアブソーバが前記ステップS14にて分配した要求減衰力Foを発生するように、駆動回路23,24,25,26を駆動制御する。これにより、ショックアブソーバ11,12,13,14のロータリーバルブ11a,12a,13a,14aがそれぞれ作動流体の流路径を変更する。したがって、ショックアブソーバ11,12,13,14が発生する減衰力が、車両の旋回方向に応じて、それぞれ要求減衰力Fiまたは要求減衰力Foと一致するようになる。
そして、サスペンションECU21は、ショックアブソーバ11,12,13,14の減衰力を適宜変更すると、ステップS16に進み、ロール制御プログラムの実行を終了する。
以上の説明からも理解できるように、この第1実施形態によれば、車両が旋回するときに発生するロールの挙動を車体に発生する実ロール角φと実ピッチ角θとの間の位相差を同期させて制御するために、車両の旋回に伴って変化する横加速度Gの大きさに応じて、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力Fiが旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力Foよりも大きくなるように制御することができる。
より具体的に説明すると、サスペンションECU21は、ロールの挙動を制御するために、前後左右に配設される各ショックアブソーバ11,12,13,14が協働して発生すべき総要求減衰力Fを計算することができる。そして、サスペンションECU21は、この総要求減衰力Fを、横加速度Gの大きさ応じて、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力Fiが旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力Foよりも大きくなるように分配することができる。
このように、旋回内側のショックアブソーバの減衰力Fiと旋回外側のショックアブソーバの減衰力Foを決定すると、サスペンションECU21は、各ショックアブソーバ11,12,13,14に設けられたロータリーバルブ11a,12a,13a,14aを電気的に制御する。これにより、旋回内側に配設されたショックアブソーバおよび旋回外側に配設されたショックアブソーバが、それぞれ、決定された減衰力Fi,Foを発生することができる。
これにより、同一方向に旋回している車両においては、横加速度Gの発生方向が旋回状態を通して常に同一方向であるため、常に、旋回内側のショックアブソーバを支点としてロールの挙動を制御することができる。したがって、旋回状態にある車体に発生するロールの発生挙動を同様にする、言い換えれば、実ロール角φと実ピッチ角θとの間の位相をほぼ同じとすることができ、車両旋回時における姿勢変化の挙動を一定とすることができる。そして、このように、車両旋回時における姿勢変化の挙動を一定とすることにより、ロールの挙動を適切に(より自然に)制御することができて、車両の操縦安定性を大幅に向上させることができる。
また、ロールの挙動を制御するために必要な総要求減衰力Fを、横加速度Gの大きさに比例して、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力Fiと旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力Foとに分配することができる。このとき、横加速度Gの絶対値の大きさに比例する分配量Xを計算し、同計算した分配量Xを、総要求減衰力Fが均等に分配された旋回内側に配設されるショックアブソーバに対して加算し、旋回外側に配設されるショックアブソーバから減算することによって、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力Fiを旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力Foよりも大きくすることができる。
これにより、極めて厳密に旋回内側に配設されるショックアブソーバと旋回外側に配設されるショックアブソーバとが発生すべき減衰力Fi,Foを決定することができる。また、横加速度Gの大きさに比例する分配量Xを加減算することにより、例えば、ロールの挙動を制御するために前輪側に配設される左右のアブソーバ11,12が要求される総要求減衰力Fを発生しつつ、旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力Fiが旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力Foよりも大きくなる状態を維持することができる。したがって、車両旋回時における姿勢変化の挙動を一定とすることにより、ロールの挙動をより正確に制御することができて、車両の操縦安定性を大幅に向上させることができる。
b.第2実施形態
上記第1実施形態においては、サスペンションECU21が、前記式7,8に従って車両に発生した横加速度Gに比例する分配量Xを演算し、前記式5,6に従って旋回内側に対応するショックアブソーバの要求減衰力Fiおよび旋回外側に対応するショックアブソーバの要求減衰力Foを演算するように実施した。そして、サスペンションECU21は、演算した要求減衰力Fiおよび要求減衰力Foが対応するショックアブソーバによって発生するように駆動回路23,24,25,26を介してロータリーバルブ11a,12a,13a,14aをそれぞれ連続的に作動させて、各ショックアブソーバ11,12,13,14の減衰力を制御するように実施した。
これに対して、より簡易的に、ショックアブソーバ11,12,13,14の減衰力を制御して実施することも可能である。以下、この第2実施形態を詳細に説明する。
この第2実施形態においても、サスペンションECU21は、横加速度センサ22によって検出される車両に発生した横加速度Gの大きさに応じて各ショックアブソーバ11,12,13,14の減衰力を変更して制御する。ただし、この第2実施形態においては、サスペンションECU21は、各ショックアブソーバ11,12,13,14の減衰力を所定の変化幅を有するように段階的に変更して制御する、すなわち、減衰力を変更するために設けられたロータリーバルブ11a,12a,13a,14aが段階的に作動流体の流路径の大きさを切り替える切替段数を決定し、この決定した切替段数となるようにショックアブソーバ11,12,13,14のロータリーバルブ11a,12a,13a,14aを制御する。
ここで、ロータリーバルブ11a,12a,13a,14aの切替段数について説明する。切替段数は、図6に概略的に示すように、複数の切替段数(例えば、9段階)を有し、検出横加速度Gの絶対値の増大に伴って、減衰力が小さくなる切替段数から減衰力が大きくなる切替段数に変化する。さらに、各切替段数間の減衰力の変化幅は、旋回内側に対応するショックアブソーバの変化幅が大きく設定され、旋回外側に対応するショックアブソーバの変化幅が小さく設定される。すなわち、旋回内側に対応するショックアブソーバにおいては、検出横加速度Gの絶対値が小さい場合であっても、減衰力が最大となる最大切替段数となり、旋回外側に対応するショックアブソーバにおいては、検出横加速度Gが大きい場合に最大切替段数となる。
なお、この第2実施形態においては、切替段数が検出横加速度Gの変化に対して比例するすなわち線形的に変化するように実施する。しかし、この場合、切替段数が検出横加速度Gの変化に対して非線形的に変化するように実施することも可能である。
そして、サスペンションECU21は、横加速度センサ22によって検出された横加速度Gを入力すると、図6に示したように、横加速度Gの大きさに応じて変化する切替段数が予め設定された切替段数マップを参照し、旋回内側および旋回外側に対応する各ショックアブソーバの切替段数すなわち要求減衰力を決定する。
なお、旋回内側に対応するショックアブソーバの切替段数によって発生する減衰力と旋回外側に対応するショックアブソーバの切替段数によって発生する減衰力との和が、上述した第1実施形態におけるトータルの総要求減衰力Fとなるように、切替段数間の減衰力の変化幅は決定される。これにより、サスペンションECU21が旋回内側のショックアブソーバに対する切替段数と旋回外側のショックアブソーバに対する切替段数とを決定することにより、総要求減衰力Fは、左右のショックアブソーバに対して分配される。
次に、上述した切替段数の決定について、具体的に前輪側のショックアブソーバ11,12を例示して説明する。サスペンションECU21は、横加速度センサ22によって検出された横加速度Gを入力すると、同入力した横加速度Gの符号に基づき、車両の旋回方向を決定する。すなわち、入力した横加速度Gの符号が正であれば、現在、車両が左旋回状態であるため、サスペンションECU21は、ショックアブソーバ11が旋回内側に対応し、ショックアブソーバ12が旋回外側に対応すると決定する。
そして、サスペンションECU21は、図6に示した切替段数マップを参照し、入力した横加速度Gの絶対値に基づき、旋回内側のショックアブソーバ11の切替段数Niを決定し、旋回外側のショックアブソーバ12の切替段数Noを決定する。このとき、旋回内側の切替段数Niは、旋回外側の切替段数Noよりも大きな切替段数となる。言い換えれば、サスペンションECU21は、旋回内側のショックアブソーバ11に対して大きな減衰力を要求し、旋回外側のショックアブソーバ12に対して小さな減衰力を要求する。
したがって、この第2実施形態においても、車体に発生したロール角φを制御するために、実ピッチ角θを目標ピッチ角θaと一致させるために必要な総要求減衰力Fを、車両に発生する横加速度Gに応じて、左右のショックアブソーバ11,12(またはショックアブソーバ13,14)間で適切に分配することができる。これにより、旋回状態と旋回戻し状態との間で、位相差を同様に変化させることができるため、上記第1実施形態と同様の効果が期待できる。
また、この第2実施形態においては、サスペンションECU21は、横加速度センサ22から検出横加速度Gを入力すると、同入力した横加速度Gに基づいて切替段数マップを参照することのみで旋回内側のショックアブソーバおよび旋回外側のショックアブソーバの切替段数Ni,Noを決定することができる。すなわち、上記第1実施形態で説明したように、逐次、要求減衰力Fi,Foを演算処理によって決定する必要がない。したがって、サスペンションECU21の負担を軽減することができ、例えば、処理負担が増大することによる発熱などの問題を解決することができる。
また、例えば、演算に伴うサスペンションECU21の発熱を抑制することができることから、例えば、サスペンションECU21に冷却手段などを設ける必要がなく、装置自体を小型化することができる。また、総要求減衰力Fの分配ロジックを簡素化できることにより、例えば、他種の車両に対して車両の減衰力制御装置10を搭載する場合であっても、搭載に伴って別途変更すべき箇所(処理内容)を少なくすることができる。したがって、容易に、多車型に展開することができる。
c.第3実施形態
上記第1実施形態および第2実施形態においては、横加速度Gの発生方向が同一となる旋回状態においては、旋回内側に対応するショックアブソーバの要求減衰力Fiまたは切替段数Niを大きく決定し、旋回外側に対応するショックアブソーバの要求減衰力Foまたは切替段数Noの小さく決定するように実施した。ところで、車両が、例えば、S字走行のように、左右方向に旋回を繰り返す場合には、左(右)旋回状態から右(左)旋回状態に移行するときに、必然的に直進状態が存在する。
ここで、車両が直進状態であるときには、横加速度センサ22によって検出される横加速度Gは、「0」となる。このため、上記第1実施形態および第2実施形態で説明したように、横加速度Gの大きさに応じて要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noを決定する場合には、各ショックアブソーバ11,12,13,14に対して発生を要求する減衰力が極小となる。一方、車両がS字走行している状態で、旋回状態が切り替わるときに存在する直進状態では、バネ上(すなわち、車体)に作用する慣性力が最大となるため、旋回状態の切り替わりに伴って大きな振動(揺り返し)が入力する場合がある。
この場合、各ショックアブソーバ11,12,13,14が発生する減衰力が極小となっているため、入力した振動を良好に減衰させることができない可能性がある。また、減衰力が極小となるため、実ピッチ角θがオーバーシュートして、前輪側が後輪側に対して浮き上がる状態、所謂、後傾状態となる可能性もある。したがって、上記第1および第2実施形態における減衰力制御において、特に、直進状態での制振性を確保することができる第3実施形態を説明する。
この第3実施形態においては、サスペンションECU21は、図1にて破線で示すように、図示を省略する操舵ハンドルが運転者によって回動操作されたときの回動操作量を検出して出力する操舵角センサ27と接続されている。操舵角センサ27は、車両を直進状態とする操舵ハンドルの回動操作位置すなわち中立位置からの回動操作量を操舵角Sとして出力する。なお、操舵角センサ27は、運転者によって操舵ハンドルが車両を左旋回させる方向に回動操作されたときの操舵角Sを正の値として出力し、右旋回させる方向に回動操作されたときの操舵角Sを負の値として出力する。
そして、サスペンションECU21は、例えば、検出横加速度Gの大きさに基づいて車両が旋回しているときに、図7に示す姿勢制御プログラムを実行する。具体的に説明すると、サスペンションECU21は、所定の短い時間間隔で、姿勢制御プログラムの実行をステップS100にて開始する。そして、サスペンションECU21は、ステップS101にて、運転者による操舵ハンドルの回動操作状態が第1回動操作判定条件を満たしているか否かを判定する。以下、この判定処理を具体的に説明する。
この第1回動操作判定条件は、車両が左旋回状態(右旋回状態)から右旋回状態(左旋回状態)に移行(以下、この旋回状態の移行を旋回移行という)するときに通過する車両の直進状態を判定するための条件である。具体的に説明すると、車両は、運転者による操舵ハンドルの回動操作に伴って直進状態または旋回状態となる。
このため、車両が旋回移行するときには、運転者は中立位置を跨いで操舵ハンドルを左方向(右方向)から右方向(左方向)に回動操作する。したがって、車両が旋回移行に伴って直進状態を通過するときには、操舵ハンドルの回動操作状態として、操舵角Sの絶対値が小さく、かつ、操舵角Sを時間微分した操舵角速度S'がある程度大きな状態となる。
このことに基づき、第1回動操作判定条件は、検出操舵角Sが予め設定された基準操舵角Sb以下であり、かつ、操舵角速度S'が予め設定された基準操舵角速度S'b以上として決定される。このため、サスペンションECU21は、第1回動操作条件の成立可否を判定するために、操舵角センサ27によって検出された操舵角Sを入力するとともに、同入力した操舵角Sを時間微分して操舵角速度S'を算出する。
そして、サスペンションECU21は、検出操舵角Sおよび操舵角速度S'が第1回動操作判定条件を満たしていれば、「Yes」と判定してステップS102に進む。一方、検出操舵角Sおよび操舵角速度S'が第1回動操作判定条件を満たしていなければ、サスペンションECU21は「No」と判定してステップS103に進む。
ステップS102においては、サスペンションECU21は、前輪側の左右のショックアブソーバ11,12および後輪側の左右のショックアブソーバ13,14の要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noをそれぞれ等しくするとともに、所定時間だけ保持する。具体的に説明すると、前記ステップS11にて第1回動操作条件が成立する状況は、旋回移行するときに車両が直進状態となる状況である。この状況においては、例えば、左旋回にて車体に発生したロールが収束するとともに右旋回に向けて車体に新たなロールが発生する過渡期であるため、バネ上に相当する車体のロール方向における移動速度が慣性分を含めて最大となる。
一方、第1回動操作判定条件が成立して車両が直進状態となる状況では、横加速度が発生しないため、横加速度センサ22によって検出される横加速度Gが「0」となる。このため、上記第1実施形態および第2実施形態で説明したように、横加速度Gに依存して要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noを決定する場合には、各ショックアブソーバ11,12,13,14が発生する減衰力が極めて小さくなる。
したがって、旋回移行に伴って車両が直進状態となったときには、バネ上(車体)の制振性が確保できない可能性がある。そして、この場合には、例えば、図8に示すように、実ピッチ角θが「0」よりも小さく、すなわち、負の方向(後傾方向)にオーバーシュートする可能性がある。
このため、サスペンションECU21は、ステップS102にて、前輪側の左右のショックアブソーバ11,12および後輪側の左右のショックアブソーバ13,14の要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noをそれぞれ等しくなるように決定する。このとき、要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noは、若干、大きな減衰力が発生されるように、決定されるとよい。そして、サスペンションECU21は、決定した要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noによって所定の時間(例えば、0.数秒程度)だけ保持する。具体的には、サスペンションECU21は、決定した要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noとなるように、駆動回路23,24,25,26を介して、ロータリーバルブ11a,12a,13a,14aを駆動制御し、この駆動制御状態を所定の時間だけ保持する。
これにより、ショックアブソーバ11,12,13,14は、旋回移行に伴って車両が直進状態となった場合であっても、適切な減衰力を発生させることができるため、バネ上(車体)を効果的に制振することができる。したがって、上述した実ピッチ角θのオーバーシュートの発生を効果的に防止することができる。そして、サスペンションECU21は、ステップS102の処理後、ステップS105に進む。
一方、前記ステップS101にて第1回動操作判定条件が成立しなければ、サスペンションECU21は、ステップS103を実行する。ステップS103においては、サスペンションECU21は、第2回動操作判定条件が成立するか否かを判定する。以下、この判定処理を具体的に説明する。
この第2回動操作判定条件は、車両が旋回状態から直進状態に移行(以下、この移行を旋回終了という)したことを判定するための条件である。上述したように、車両は、運転者による操舵ハンドルの回動操作に伴って直進状態または旋回状態となる。このため、車両が旋回終了するときには、運転者は中立位置で操舵ハンドルの回動操作を停止する。したがって、車両が旋回終了するときには、操舵ハンドルの回動操作状態として、操舵角Sの絶対値が小さく、かつ、操舵角Sを時間微分した操舵角速度S'がある程度小さな状態となる。
このことに基づき、第2回動操作判定条件は、検出操舵角Sが予め設定された基準操舵角Sb以下であり、かつ、操舵角速度S'が予め設定された基準操舵角速度S'b未満として決定される。このため、サスペンションECU21は、第2回動操作条件の成立可否を判定するために、操舵角センサ27によって検出された操舵角Sを入力するとともに、同入力した操舵角Sを時間微分して操舵角速度S'を算出する。そして、サスペンションECU21は、検出操舵角Sおよび操舵角速度S'が第2回動操作判定条件を満たしていれば、「Yes」と判定してステップS104に進む。
一方、検出操舵角Sおよび操舵角速度S'が第2回動操作判定条件を満たしていなければ、サスペンションECU21は「No」と判定してステップS105に進み、例えば、上記第1実施形態または第2実施形態にて説明したような減衰力制御を実行する。すなわち、この場合には、運転者によって操舵ハンドルが中立位置近傍で回動操作されていないため、サスペンションECU21は、車両の旋回によって発生したロールを制御するために、旋回内側および旋回外側のショックアブソーバの減衰力を制御する。
ステップS104においては、サスペンションECU21は、前輪側の左右のショックアブソーバ11,12および後輪側の左右のショックアブソーバ13,14の要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noをそれぞれ等しくするとともに、所定時間だけ保持する。具体的に説明すると、前記ステップS103にて第2回動操作条件が成立する状況は、旋回終了に伴って車両が直進状態となる状況である。この状況においては、旋回状態によって車体に発生した実ロール角φが「0」となるように収束する。
一方、第2回動操作判定条件が成立して車両が直進状態となる状況では、横加速度が発生しないため、横加速度センサ22によって検出される横加速度Gが「0」となる。このため、上記第1実施形態および第2実施形態で説明したように、横加速度Gに依存して要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noを決定する場合には、各ショックアブソーバ11,12,13,14が発生する減衰力が極めて小さくなる。
この場合、バネ上に相当する車体には、ロール方向における慣性が作用するため、旋回終了に伴って車両が直進状態となったときには、バネ上(車体)のロールを収束させるまでに遅れが発生する可能性がある。このため、サスペンションECU21は、ステップS104にて、前輪側の左右のショックアブソーバ11,12および後輪側の左右のショックアブソーバ13,14の要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noをそれぞれ等しくなるように決定する。このとき、要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noは、若干、大きな減衰力が発生されるように、決定されるとよい。
そして、サスペンションECU21は、決定した要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noによって所定の時間(例えば、0.数秒程度)だけ保持する。具体的には、サスペンションECU21は、決定した要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noとなるように、駆動回路23,24,25,26を介して、ロータリーバルブ11a,12a,13a,14aを駆動制御し、この駆動制御状態を所定の時間だけ保持する。
これにより、ショックアブソーバ11,12,13,14は、旋回終了に伴って車両が直進状態となった場合であっても、適切な減衰力を発生させることができるため、バネ上(車体)のロールを効果的に収束することができる。したがって、上述したロールの収束遅れを効果的に防止することができる。そして、サスペンションECU21は、ステップS104の処理後、ステップS106に進み、姿勢制御プログラムの実行を一旦終了する。
ステップS105においては、上述した第1実施形態(または第2実施形態)と同様に、サスペンションECU21は、車両に発生した横加速度Gに応じて各ショックアブソーバ11,12,13,14の要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noを決定して減衰力制御を実行する。なお、具体的な処理内容については、上述した第1実施形態または第2実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
そして、サスペンションECU21は、前記ステップS105にて減衰力制御を実行すると、ステップS106にて姿勢制御プログラムの実行を一旦終了し、所定の短時間の経過後、再び同プログラムの実行を開始する。
以上の説明からも理解できるように、この第3実施形態によれば、車両の旋回移行する状況や旋回終了する状況などにおいて、一時的に旋回内側および旋回外側に配設されるショックアブソーバを等しい減衰力Fi,Foまたは等しい切替段数Ni,Noに保持することができる。これにより、旋回移行する状況や旋回終了する状況にて発生する車体の揺り返しを効果的に抑制して良好な制振性を確保することができる。
これにより、慣性の作用により発生する車体の揺り返しを効果的に抑制することができ、車両の旋回に伴う姿勢変化の挙動が乱れることを防止することができる。したがって、ロールの挙動を良好に制御することができる。
また、車両の旋回移行を第1回動操作判定条件に基づき判定し、車両の旋回終了を第2回動操作判定条件に基づき判定することにより、上述した慣性の作用に依存する速いロール挙動と遅いロール挙動を適切に判別することができる。すなわち、旋回移行では、作用する慣性が最大となるため、速いロール挙動が発生する。一方、旋回終了では、慣性の作用によって遅い(遅れた)ロール挙動が発生する。このように、車両の運動状態変化によって発生するロール挙動が異なるため、適切に運動状態変化を判別して各ショックアブソーバの減衰力Fi,Foおよび切替段数Ni,Noを決定することにより、姿勢変化の挙動が乱れることを効果的に防止することができる。
本発明の実施にあたっては、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
例えば、上記各実施形態においては、サスペンションECU21が横加速度センサ22によって検出された横加速度Gに応じて、各ショックアブソーバ11,12,13,14の要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noを決定して減衰力を制御するように実施した。これに対して、例えば、車両に発生するヨーレートに応じて各ショックアブソーバ11,12,13,14の要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noを決定して減衰力を制御するように実施することも可能である。この場合には、発生したヨーレートを検出し、同検出したヨーレートをサスペンションECU21に出力するヨーレートセンサを設けるとよい。なお、ヨーレートセンサは、車両が左旋回するときに発生するヨーレートを正の値として出力し、右旋回するときに発生するヨーレートを負の値として出力するとよい。
このように、車両に発生するヨーレートを用いる場合においても、サスペンションECU21がヨーレートの絶対値の大きさに比例する変数αを用いて分配量Xを計算する。そして、サスペンションECU21が旋回内側に対応するアブソーバの要求減衰力Fiおよび旋回外側に対応するアブソーバの要求減衰力Foを計算することにより、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、サスペンションECU21が、ヨーレートの絶対値の大きさに応じて切替段数Ni,Noを決定することにより、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、例えば、運転者によって回動操作される操舵ハンドルの回動操作量としての操舵角の大きさに応じて各ショックアブソーバ11,12,13,14の要求減衰力Fi,Foまたは切替段数Ni,Noを決定して減衰力を制御するように実施することも可能である。この場合には、運転者による操舵ハンドルの回動操作に伴って変化する操舵角を検出し、同検出した操舵角をサスペンションECU21に出力する操舵角センサを設けるとよい。なお、操舵角センサは、車両を左旋回させるために操舵ハンドルが左方向に回動されたときの操舵角を正の値として出力し、右旋回させるために右方向に回動されたときの操舵角を負の値として出力するとよい。
このように、操舵ハンドルの操舵角を用いる場合においても、サスペンションECU21が操舵角の絶対値の大きさに比例する変数αを用いて分配量Xを計算する。そして、サスペンションECU21が旋回内側に対応するアブソーバの要求減衰力Fiおよび旋回外側に対応するアブソーバの要求減衰力Foを計算することにより、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、サスペンションECU21が、操舵角の絶対値の大きさに応じて切替段数Ni,Noを決定することにより、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記第3実施形態においては、サスペンションECU21が操舵ハンドルの操舵角Sおよび操舵角速度S'を用いた第1回動操作判定条件および第2回動操作判定条件に基づいて、旋回移行と旋回終了を判定するように実施した。この場合、サスペンションECU21は、例えば、横加速度の大きさおよび作用方向を用いた第1回動操作判定条件および第2回動操作判定条件に基づいて、旋回移行と旋回終了を判定するように実施することも可能である。また、この場合、サスペンションECU21は、例えば、ヨーレートの大きさおよび作用方向を用いた第1回動操作判定条件および第2回動操作判定条件に基づいて、旋回移行と旋回終了を判定するように実施することも可能である。
この場合においては、サスペンションECU21は、横加速度またはヨーレートの大きさ(絶対値)が減少から増加に転じるとともにその符号が変化する場合に第1回動操作判定条件が成立したものとして旋回移行と判定するとよい。一方、サスペンションECU21は、横加速度またはヨーレートの大きさ(絶対値)が「0」で維持される場合に第2回動操作判定条件が成立したものとして旋回終了と判定するとよい。このように、第1回動操作判定条件および第2回動操作判定条件を設定して実施することにより、上記第3実施形態と同様の効果が期待できる。
本発明の実施形態に共通する車両の減衰力制御装置の構成を示す概略図である。 図1のサスペンションECUによって実行されるロール制御プログラムのフローチャートである。 ロール角とピッチ角との関係を示すグラフである。 目標ピッチ角の決定を説明するための図である。 (a)〜(e)は、図2のロール制御プログラムの実行に伴う車両の姿勢変化を説明するための図である。 本発明の第2実施形態に係り、旋回内側および旋回外側のショックアブソーバにおける横加速度の変化に対する切替段数の変化を説明するための図である。 本発明の第3実施形態に係り、図1のサスペンションECUによって実行される姿勢制御プログラムのフローチャートである。 旋回移行に伴って発生するピッチ角のオーバーシュート状態を説明するための図である。 (a)〜(e)は、ショックアブソーバの減衰力が従来の減衰力制御によって制御されたときの車両の姿勢変化を説明するための図である。
符号の説明
10…減衰力制御装置、11,12,13,14…ショックアブソーバ、11a,12a,13a,14a…ロータリーバルブ、20…電気制御装置、21…サスペンションECU、22…横加速度センサ、23,24,25,26…駆動回路、27…操舵角センサ

Claims (14)

  1. 車体と車輪との間に配設されるショックアブソーバの減衰力を変更制御する車両の減衰力制御装置において、
    車両の旋回に伴って変化する所定の物理量を検出する物理量検出手段と、
    旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力を決定するものであって、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に応じて、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力を前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きく決定する減衰力決定手段と、
    前記減衰力決定手段によって決定された旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力に基づいて、各ショックアブソーバの減衰力を変更制御する減衰力制御手段とを備えたことを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  2. 請求項1に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記減衰力決定手段を、
    車両の旋回に伴って前記車体に発生するロールの挙動を制御するために、車両の前輪側に配設される左右のショックアブソーバおよび車両の後輪側に配設される左右のショックアブソーバが協働して発生すべき総減衰力を計算する総減衰力計算手段と、
    前記総減衰力計算手段によって計算された総減衰力を、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に応じて、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバと前記旋回外側に配設されるショックアブソーバとに分配するものであって、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力を前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きく分配する総減衰力分配手段とで構成したことを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  3. 請求項2に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記総減衰力分配手段は、
    前記総減衰力計算手段によって計算された総減衰力を、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に比例して、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように分配することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  4. 請求項3に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記総減衰力分配手段は、
    前記総減衰力計算手段によって計算された総減衰力を前記旋回内側に配設されるショックアブソーバと前記旋回外側に配設されるショックアブソーバとに均等に分配するとともに、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量と比例関係にある減衰力分配量を、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバに加算する一方、前記旋回外側に配設されるショックアブソーバから減算し、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように分配することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  5. 請求項2に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記前輪側および後輪側に配設される左右のショックアブソーバの減衰力は、それぞれ、所定の変化幅を有する複数の切替段数によって段階的に切り替えられるものであり、
    前記総減衰力分配手段は、
    前記総減衰力計算手段によって計算された総減衰力を、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に応じて、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバおよび前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの前記切替段数を決定して分配することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  6. 請求項5に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記旋回内側に配設されるショックアブソーバに対して決定される前記切替段数間における減衰力の前記所定の変化幅は、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量の変化に対して大きな値を有し、前記旋回外側に配設されるショックアブソーバに対して決定される前記切替段数間における減衰力の前記所定の変化幅は、前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量の変化に対して小さな値を有することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  7. 請求項5に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記切替段数は、
    前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量の変化に対して、線形的または比線形的に変化して決定されることを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  8. 請求項1に記載した車両の減衰力制御装置において、さらに、
    前記物理量検出手段によって検出された所定の物理量に基づいて、車両の旋回方向の逆転または車両の旋回状態から直進状態への移行を判定する運動状態判定手段と、
    前記運動状態判定手段が前記車両の旋回方向の逆転または車両の旋回状態から直進状態への移行を判定したとき、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力をそれぞれ所定の減衰力によって所定の時間保持する減衰力保持手段とを備えたことを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  9. 請求項8に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記運動状態判定手段は、
    車両の旋回方向の逆転を判定するために予め設定された前記所定の物理量の変化に関する第1判定条件および車両の旋回状態から直進状態への移行を判定するために予め設定された前記所定の物理量の変化に関する第2判定条件に基づいて車両の運動状態変化を判定することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  10. 請求項8に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記減衰力保持手段は、
    前記運動状態判定手段が前記車両の旋回方向の逆転または車両の旋回状態から直進状態への移行を判定したとき、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力および前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力を等しい減衰力によって所定の時間保持することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  11. 請求項8に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記旋回内側および前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力は、それぞれ、所定の変化幅を有する複数の切替段数によって段階的に切り替えられるものであり、
    前記減衰力保持手段は、
    前記運動状態判定手段が前記車両の旋回方向の逆転または車両の旋回状態から直進状態への移行を判定したとき、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバに対する前記切替段数および前記旋回外側に配設されるショックアブソーバに対する前記切替段数を等しい切替段数に決定して所定の時間保持することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  12. 請求項1に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記物理量検出手段が検出する所定の物理量は、
    車両の旋回に伴って発生する横加速度、車両の旋回に伴って発生するヨーレートおよび運転者によって操作される操舵ハンドルの操作量のうちの少なくとも一つであることを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  13. 請求項1に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記ショックアブソーバは、
    電気的に作動制御されて同ショックアブソーバの減衰力を変更するための電気アクチュエータを備えており、
    前記減衰力制御手段は、
    前記電気アクチュエータを電気的に作動制御することにより、前記旋回内側に配設されるショックアブソーバの減衰力が前記旋回外側に配設されるショックアブソーバの減衰力よりも大きくなるように、各ショックアブソーバの減衰力を変更制御することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
  14. 請求項2に記載した車両の減衰力制御装置において、
    前記総減衰力計算手段は、
    車体に発生した実ロール角および実ピッチ角を演算し、
    予め設定されたロール角とピッチ角との間の相関関係に基づき、前記演算した実ロール角における目標ピッチ角を決定するとともに、同決定した目標ピッチ角と前記演算した実ピッチ角との間の差分値を演算し、
    前記実ロール角と前記ピッチ角との間の位相差を同期させて前記車体に発生するロールの挙動を制御するために、前記前輪側に配設される左右のショックアブソーバおよび前記後輪側に配設される左右のショックアブソーバが協働して発生すべき総減衰力であって、前記演算した差分値が略「0」となる総減衰力を計算することを特徴とする車両の減衰力制御装置。
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