JP2010058768A

JP2010058768A - 車両の姿勢制御装置

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Publication number: JP2010058768A
Application number: JP2008229220A
Authority: JP
Inventors: Kuninobu Tanaka; 邦宜田中; Yoshimasa Aoki; 芳正青木; Takeshi Nishimori; 剛西森
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2028-09-08
Also published as: JP5043785B2

Abstract

【課題】ノーズダイブ抑制時における車両姿勢の乱れや不自然な減速感を防止する車両の姿勢制御装置を提供する。
【解決手段】ＶＳＡ−ＥＣＵ２１は、ステップＳ１でダンパＥＣＵ２２によってノーズダイブ抑制制御が行われているか否かを判定し、この判定がＹｅｓであれば、ステップＳ２で左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ側の制動力配分を小さくする。具体的には、ＥＢＤ作動時割合より大きいノーズダイブ抑制時割合（例えば、６％）だけ、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ側の車輪速ｗｒが左右前輪３ｆｌ，３ｆｒ側の車輪速ｗｆよりも高くなるように、油圧ユニット２４を駆動制御する。これにより、ノーズダイブ抑制制御によって減衰力可変ダンパの目標減衰力が高められて後輪の接地荷重が減少しても、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ側に過剰な制動力が作用しなくなり、旋回中の制動時において車両姿勢に乱れが生じたり、運転者が不自然な減速感を覚えたりすることがなくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、減衰力可変ダンパとＥＢＤとが併設された車両の姿勢制御装置に係り、詳しくは、ノーズダイブ抑制時における車両姿勢の乱れや不自然な減速感を防止する技術に関する。

近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパとして、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力を段階的あるいは無段階に可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている（特許文献１参照）。減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）を装着した車両では、車両の走行状態に応じてダンパの減衰力を可変制御することにより、乗り心地や操縦安定性の向上等を図ることができる。例えば、車両の旋回走行時には横方向運動に伴う慣性力（横加速度）によって車体が左右方向にロールするが、横加速度の微分値に応じてダンパの目標減衰力を高くすることにより、車体の過大なロールを抑制できる。また、制動時においては、前後加速度（減速度）や車速に応じてダンパの目標減衰力を高めることによって車体のノーズダイブを抑制できる。

一方、自動車では、乗員数や荷物の増減によって前後の荷重配分が大きく変化することから、重積載時等における後輪制動力の確保や軽積載時等における後輪の空転（ロック）防止を図るため、後輪荷重に応じて前後制動力配分を可変制御するＥＢＤ(Electronic Brake force Distribution system：電子制御制動力配分システム)を備えたものが増加している（特許文献２参照）。ＥＢＤでは、例えば、制動時における減速度が所定値を超えた時点で、後輪側の車輪速と前輪側の車輪速との比が所定の値となるように（後輪側の車輪速を前輪側の車輪速より若干高くするように）、制動力配分装置（ＡＢＳのモジュレータユニット等）を駆動制御することにより、後輪の空転を防止しつつ短時間での減速や停止を可能とする。
特開２００７−２９０４６１号公報特開平９−１３６６２７号公報

ところが、減衰力可変ダンパとＥＢＤとが併設された自動車では、減衰力可変ダンパによるノーズダイブ抑制制御が行われた際に、前後制動力配分が適切に行われなくなることがある。通常、制動時には重心に作用する慣性力によって車体に前回りのピッチモーメントが作用することから、ノーズダイブ抑制制御によって減衰力可変ダンパの目標減衰力が高められた場合、後輪には車体側に引き上げる力（すなわち、後輪の接地荷重を減少させる力）が作用する。そのため、ノーズダイブ抑制時には、ＥＢＤによる通常の前後制動力配分を行うと、接地荷重が減少しているにも拘わらず後輪側に過剰な制動力が作用してしまい、旋回中の制動時において車両姿勢に乱れが生じたり、運転者が不自然な減速感を覚えたりする虞があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、ノーズダイブ抑制時における車両姿勢の乱れや不自然な減速感を防止する車両の姿勢制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、車体と各車輪との間に介装された減衰力可変ダンパと、前後制動力配分に供される制動力配分手段とを備えた車両の姿勢制御装置であって、車体のノーズダイブを予測するノーズダイブ予測手段と、前記ノーズダイブ予測手段の予測結果に基づき、前記減衰力可変ダンパに対してノーズダイブ抑制制御を行うノーズダイブ抑制手段と、前記ノーズダイブ抑制制御が実行されたと判定した場合、前記制動力配分手段に対して後輪側への制動力配分を減少させる制動力配分制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る車両の姿勢制御装置において、前記制動力配分制御手段は、車体の減速度と、前記減衰力可変ダンパのストローク情報とに基づき、前記ノーズダイブ抑制制御の実行を判定することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明に係る車両の姿勢制御装置において、前記制動力配分制御手段は、前記ノーズダイブ抑制手段の制御情報に基づき、前記ノーズダイブ抑制制御の実行を判定することを特徴とする。

第１の発明によれば、制動時に減衰力可変ダンパの目標減衰力が高められて後輪の接地荷重が減少しても、後輪側の制動力配分が減少させられることにより、旋回中の車両姿勢に乱れが生じたり、運転者が不自然な減速感を覚えたりすることがなくなる。また、第２の発明によれば、制動力配分制御手段がノーズダイブ抑制手段と独立してノーズダイブ抑制制御の実行を判定するため、両手段間での信号の授受が不要となる。また、第３の発明によれば、制動力配分制御手段がノーズダイブ抑制制御の実行をノーズダイブ抑制手段からの制御情報に基づき判定するため、センサからの出力信号の処理等が不要となり、制御プログラムの簡素化や制御レスポンスの向上を図ることができる。

以下、本発明を４輪自動車に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は実施形態に係る自動車の装置構成を模式的に示す平面図であり、図２は実施形態に係る制御装置の要部構成を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
＜自動車の装置構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、４つの車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には、例えば車輪３と記す。

図１に示す自動車１では、車体２の前後左右に４つの車輪３がそれぞれ設置されており、これら各車輪３がサスペンションアームやスプリング、減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）４等からなるサスペンション５を介して車体２を支持している。各車輪３には、その外周にタイヤ６が装着されるとともに、内周側にブレーキ（ディスクブレーキキャリパ）７が設置されている。また、自動車１には、その前部にエンジン８が搭載されている。また、自動車１は、操舵角を検出する操舵角センサ１１、車体２のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１２、車体２の前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１３、車体２の横加速度を検出する横Ｇセンサ１４等を車室内に備える他、車輪速を検出する車輪速センサ１５とダンパ４のストロークを検出するストロークセンサ１６とを各車輪３ごとに備えている。

自動車１には、車室内にＶＳＡ（Vehicle Stability Assist system：車両挙動安定化制御システム）−ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２１の他、ダンパ４を駆動制御するダンパＥＣＵ２２、エンジン８を統括制御するエンジンＥＣＵ２３と、各ブレーキ７に圧油を供給する油圧ユニット２４とが設置されている。各ＥＣＵ２１〜２３は、それぞれ、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して互いに接続されている。また、油圧ユニット２４は、ＰＷＭ制御される電磁バルブや油圧回路等を４系統備えており、運転者のブレーキ操作に応じて各車輪３のブレーキ７に圧油を送給する他、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１からの作動指令に基づいて各車輪３のブレーキ７にそれぞれ異なった圧力の圧油を送給する。

＜制御装置の要部構成＞
図２に示すように、ダンパＥＣＵ２２には、自動車１の運動状態に応じて各ダンパ４の目標減衰力を設定する公知の減衰力制御部（図示せず）の他、ノーズダイブ予測部３１とノーズダイブ抑制部３２とが内装されている。ノーズダイブ予測部３１は、前後加速度Ｇｘと車速Ｖとに基づき、自動車１のノーズダイブ（ノーズダイブ量）を予測する。また、ノーズダイブ抑制部３２は、ノーズダイブ予測部３１の予測結果に基づきノーズダイブ抑制制御が必要であるか否かを判定し、ノーズダイブ抑制制御を行う場合には、各ダンパ４に所定の目標電流を出力すると同時に、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１にノーズダイブ抑制信号Ｓｎｄを出力する。

また、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１には、目標制動量を設定する制動制御部４１や目標エンジン出力を設定するエンジン制御部（図示せず）の他、ノーズダイブ抑制判定部４２とＥＢＤ作動割合設定部４３とが内装されている。ノーズダイブ抑制判定部４２は、ダンパＥＣＵ２２のノーズダイブ抑制部３２から入力したノーズダイブ抑制信号Ｓｎｄに基づき、ノーズダイブ抑制制御が実行されているか否かを判定する。ＥＢＤ作動割合設定部４３は、ノーズダイブ抑制判定部４２の判定結果に基づき、ＥＢＤ作動割合を設定して制動制御部４１に出力する。制動制御部４１は、ブレーキペダル（図示せず）の操作量、操舵角、ヨーレイト、横加速度等の他、ＥＢＤ作動割合設定部４３から入力したＥＢＤ作動割合に基づき、各ブレーキ７に対する制動制御信号を油圧ユニット２４に出力する。

≪実施形態の作用≫
自動車１の運転時において、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１は、上述した各センサ１１〜１５等からの検出信号に基づいて、所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で車両挙動制御を繰り返し実行する。車両挙動制御を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１は、車輪速に基づいて車速を推定した後、車速と操舵角とに基づいて規範ヨーレイトを算出する。次に、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１は、ヨーレイトセンサ１２からの入力信号と規範ヨーレイトとの差等に基づき、制動制御量と出力制御量とをそれぞれ設定した後、油圧ユニット２４やエンジンＥＣＵ２３に対して制御信号を出力する。これにより、旋回走行時や雨中走行時等においても、車体２の好ましくない挙動が抑制され、自動車１の操縦安定性の向上が実現される。また、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１は、制動時に減速Ｇが所定値（例えば、０．４Ｇ程度）を超えた時点で、所定のＥＢＤ作動時割合（例えば、３％）だけ、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ側の車輪速ｗｒが左右前輪３ｆｌ，３ｆｒ側の車輪速ｗｆよりも高くなるように、油圧ユニット２４（制動力配分手段）を駆動制御する。これにより、前後の荷重配分の変化に拘わらず、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ側における制動力の確保や空転防止が実現され、円滑な減速あるいは停止が実現される。

一方、自動車１の運転時においては、ダンパＥＣＵ２２は、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１を介して入力した各センサ１１〜１５やストロークセンサ１６からの検出信号に基づいて、所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で減衰力制御を繰り返し実行する。減衰力制御を開始すると、ダンパＥＣＵ２２は、前後Ｇセンサ１３、横Ｇセンサ１４、上下Ｇセンサ（図示せず）から得られた車体２の各加速度や、車速、操舵角等に基づき自動車１の運動状態を判定し、その判定結果に応じて各ダンパ４のロール制御目標値とピッチ制御目標値とスカイフック制御目標値とをそれぞれ算出する。しかる後、ダンパＥＣＵ２２は、これら各制御目標値のうちで、ダンパ４のストローク方向と同一方向で絶対値が最も大きいものを目標減衰力として選択し（ハイセレクトし）、各ダンパ４に目標減衰力を発生させるべく制御電流を出力する。これにより、車体２の過大なロール動やピッチ動、上下動等が抑制され、操縦安定性や乗り心地の向上が実現される。また、急制動時等においては、前後加速度（減速度）や車速に基づきノーズダイブを予測し、各ダンパ４の目標減衰力を一時的に高めることにより、車体２のノーズダイブを抑制する。

＜ノーズダイブ抑制時処理＞
ＶＳＡ−ＥＣＵ２１では、通常の車両挙動制御と並行して、所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって、図３のフローチャートにその手順を示すノーズダイブ抑制時処理を繰り返し実行する。ノーズダイブ抑制時処理を開始すると、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１は、図３のステップＳ１でダンパＥＣＵ２２によってノーズダイブ抑制制御が行われているか否か（ダンパＥＣＵ２２からノーズダイブ抑制制御を実行していることを伝える信号（ノーズダイブ抑制信号Ｓｎｄ）が入力したか否か）を判定し、この判定がＮｏであれば、何ら処理を行わずにスタートに戻る。なお、ノーズダイブ抑制制御が行われているか否かの判定は、制動に伴う前後加速度（車体２の減速度）とストロークセンサ１６から入力したダンパ４のストローク信号とを比較することによって行われてもよい。

ダンパＥＣＵ２２からノーズダイブ抑制信号Ｓｎｄが入力してステップＳ１の判定がＹｅｓになると、ＶＳＡ−ＥＣＵ２１は、ステップＳ２で左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ側の制動力配分を小さくする。具体的には、ＥＢＤ作動時割合より大きいノーズダイブ抑制時割合（例えば、６％）だけ、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ側の車輪速ｗｒが左右前輪３ｆｌ，３ｆｒ側の車輪速ｗｆよりも高くなるように、油圧ユニット２４を駆動制御する。これにより、ノーズダイブ抑制制御によって減衰力可変ダンパの目標減衰力が高められて後輪の接地荷重が減少しても、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒ側に過剰な制動力が作用しなくなり、旋回中の制動時において車両姿勢に乱れが生じたり、運転者が不自然な減速感を覚えたりすることがなくなる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、ノーズダイブの予測や抑制をダンパＥＣＵが行うようにしたが、ノーズダイブの予測からＥＢＤ作動時割合までをＶＳＡ−ＥＣＵが行うようにしてもよい。その他、車両の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図である。実施形態に係る制御装置の要部構成を示すブロック図である。実施形態に係るノーズダイブ抑制時処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１自動車
２車体
３車輪
４ダンパ（減衰力可変ダンパ）
７ブレーキ（ディスクブレーキキャリパ）
１１操舵角センサ
１６ストロークセンサ
２１ＶＳＡ−ＥＣＵ（制動力配分制御手段）
２２ダンパＥＣＵ
２４油圧ユニット（制動力配分手段）
３１ノーズダイブ予測部（ノーズダイブ予測手段）
３２ノーズダイブ抑制部（ノーズダイブ抑制手段）
４１制動制御部
４２ノーズダイブ抑制判定部
４３ＥＢＤ作動割合設定部（制動力配分制御手段）

Claims

車体と各車輪との間に介装された減衰力可変ダンパと、前後制動力配分に供される制動力配分手段とを備えた車両の姿勢制御装置であって、
車体のノーズダイブを予測するノーズダイブ予測手段と、
前記ノーズダイブ予測手段の予測結果に基づき、前記減衰力可変ダンパに対してノーズダイブ抑制制御を行うノーズダイブ抑制手段と、
前記ノーズダイブ抑制制御が実行されたと判定した場合、前記制動力配分手段に対して後輪側への制動力配分を減少させる制動力配分制御手段と
を備えたことを特徴とする車両の姿勢制御装置。
前記制動力配分制御手段は、車体の減速度と、前記減衰力可変ダンパのストローク情報とに基づき、前記ノーズダイブ抑制制御の実行を判定することを特徴とする、請求項１に記載された車両の姿勢制御装置。
前記制動力配分制御手段は、前記ノーズダイブ抑制手段の制御情報に基づき、前記ノーズダイブ抑制制御の実行を判定することを特徴とする、請求項１に記載された車両の姿勢制御装置。