JP2010111303A - 車両用減衰力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】走行路面が周期的な凹凸で構成されるうねり路面である場合に、車体の振動を効果的に減衰させることができる車両用減衰力制御装置を提供すること。
【解決手段】車両のバネ上2とバネ下4との間に介装されるショックアブソーバ6の減衰力を制御する車両用減衰力制御装置であって、走行路面のうねりの周期を算出する算出手段24と、算出手段24により算出された周期を用いて、減衰力を周期的に変化させる制御手段28とを備える。
【選択図】図2
【解決手段】車両のバネ上2とバネ下4との間に介装されるショックアブソーバ6の減衰力を制御する車両用減衰力制御装置であって、走行路面のうねりの周期を算出する算出手段24と、算出手段24により算出された周期を用いて、減衰力を周期的に変化させる制御手段28とを備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、車両のバネ上(車体)とバネ下(車輪)との間に介装されるショックアブソーバの減衰力を制御する車両用減衰力制御装置に関する。
従来から、車両のバネ上(車体)とバネ下(車輪)との間に介装されるショックアブソーバの減衰力を制御する車両用減衰力制御装置において、車速及び車両のホイールベースに基づいて前輪側ショックアブソーバの減衰力制御に対する後輪側ショックアブソーバの減衰力制御を遅延するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この車両用減衰力制御装置は、前輪側ショックアブソーバの減衰力制御に対する後輪側ショックアブソーバの減衰力制御を遅延することで、車体の振動を効果的に減衰させるものである。
特開平9−267615号公報
上記特許文献1記載の車両用減衰力制御装置のように、車体の振動を効果的に減衰させる発明がこれまでにもなされているが、現在もなお、車体の振動を効果的に減衰させることができる車両用減衰力制御装置が望まれていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、走行路面が周期的な凹凸で構成されるうねり路面である場合に、車体の振動を効果的に減衰させることができる車両用減衰力制御装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明は、車両のバネ上とバネ下との間に介装されるショックアブソーバの減衰力を制御する車両用減衰力制御装置であって、
走行路面のうねりの周期を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された周期を用いて、前記減衰力を周期的に変化させる制御手段とを備える。
走行路面のうねりの周期を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された周期を用いて、前記減衰力を周期的に変化させる制御手段とを備える。
本発明によれば、走行路面が周期的な凹凸で構成されるうねり路面である場合に、車体の振動を効果的に減衰させることができる車両用減衰力制御装置が得られる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。尚、以下の説明において、符号の添字a〜dは位置を示す。添字aは左前輪側を意味し、添字bは左後輪側を意味し、添字cは右前輪側を意味し、添字dは右後輪側を意味する。尚、特に位置を区別しない場合、添字を省略する。
図1は、本発明の車両用減衰力制御装置及びその周辺装置の構成例を示すブロック図である。車両用減衰力制御装置は、車体2と各車輪4(一輪のみ図示)との間に介装されるショックアブソーバ6の減衰力を制御する電子制御ユニット(以下、「減衰力制御ECU」と称す)20を中心に構成される。
減衰力制御ECU20は、図示しないバスを介して互いに接続されたCPU、ROM、及びRAM等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。ROMには、CPUが実行するプログラムやデータが格納されている。
ショックアブソーバ6は、同じく車体2と各車輪4との間に介在されるコイルスプリング8の振動(伸縮)を減衰させるものである。例えば、ショックアブソーバ6は、油圧により減衰力を発生させる油圧式ショックアブソーバであって、バネ上側(車体側)の構成としてピストン等の部材を有し、バネ下側(車輪側)の構成としてシリンダ等の部材を有する。
ピストンは、シリンダ内に上下方向に摺動可能に支持されており、シリンダ内を上室と下室とに区画している。シリンダ内の上室及び下室には作動油が封入されており、ピストンがシリンダ内を上下方向に摺動すると、作動油が上室と下室との間を連通する可変オリフィスを通過する。可変オリフィスは、ピストン又はシリンダに設けられる。可変オリフィスは、その開度が可変であり、開度に応じた流動抵抗が発生する。従って、シリンダ内をピストンが上下動するときに発生する流動抵抗がコイルスプリング8に対する減衰力となる。
尚、本実施例のショックアブソーバ6は、油圧により減衰力を発生させる油圧式ショックアブソーバであるとしたが、例えば電磁力により減衰力を発生させる電磁式ショックアブソーバであってもよく、減衰力を変化させることができる限り、ショックアブソーバの方式ないし種類に制限はない。
減衰力制御ECU20には、図1に示すように、CAN等の車載ネットワークを介して、情報取得装置40と、アクチュエータ60とが接続されている。減衰力制御ECU20は、情報取得装置40から必要な情報を入力し、各ショックアブソーバ6の目標減衰力を決定し、各アクチュエータ60へ制御信号を出力する。
情報取得装置40は、車両周辺の道路情報や車両情報を取得する装置やセンサであって、例えば、ナビゲーションECU42、ストロークセンサ44、加速度センサ46、ヨーレートセンサ48、操舵角センサ52、車速センサ54を備える。
ナビゲーションECU42は、GPS(Global Positioning System)受信機によるGPS衛星からの受信情報と地図データベース内の地図情報に基づいて、自車両の地図上での位置を認識する。地図データベース内の地図情報には、車両が走行する一般道や高速道路に関する情報が含まれており、特にコーナー情報や段差情報が含まれている。
ストロークセンサ44は、前輪側ショックアブソーバ6a、6bのストローク(バネ上側とバネ下側との相対変位)を検出する。加速度センサ46は、前輪4a、4b付近の車体2の上下加速度を検出する。ヨーレートセンサ48は、車両の回転角速度及び前後左右加速度を検出する。操舵角センサ52は、ステアリングの操舵角及び操舵方向を検出する。車速センサ54は、車両の車速を検出する。
アクチュエータ60は、減衰力制御ECU20から入力される制御信号に基づいて、対応するショックアブソーバ6の減衰力を変化させる装置である。例えば、アクチュエータ60は、ステッピングモータで構成され、対応するショックアブソーバ6の可変オリフィスの開度を多段階(例えば9段階)で変化させて、対応するショックアブソーバ6の減衰力を多段階(例えば9段階)で切り替える機能を有する。
図2は、減衰力制御ECU20の主要機能の一例を示すブロック図である。減衰力制御ECU20は、図2に示すように、情報入力部22と、うねり算出部(算出手段)24と、目標減衰力決定部26と、減衰力制御部(制御手段)28とを備える。減衰力制御ECU20は、各部22〜28に対応する制御プログラムをROM等に格納し、各制御プログラムをCPUに実行処理させることにより、各部22〜26が有する機能を実現する。
情報入力部22は、車両周辺の道路情報や車両情報を入力するものであって、情報取得装置40に接続される。情報取得装置40から入力される情報は、例えば、道路情報、車両情報である。道路情報は、車両周辺の道路のカーブや段差が含まれる情報である。車両情報は、前輪側ショックアブソーバ6a、6bのストローク、前輪4a、4b付近の車体2の上下加速度、車速等が含まれる情報である。情報入力部22は、これらの情報を必要に応じて適宜入力し、うねり算出部24及び目標減衰力決定部26へ出力する。
うねり算出部24は、走行路面のうねりの周期Tを算出するものであって、情報入力部22から入力された車両情報に基づいて算出を行う。例えば、うねり算出部24は、情報入力部22から入力された前輪側ショックアブソーバ6a、6bのストロークの推移をFFT (Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換) 処理して算出を行う。
ストロークの推移は、直近の所定時間内のものが用いられる。所定時間は、例えば走行路面のうねりの周期Tの3倍〜15倍である。言い換えると、所定時間は、例えば0.5s〜2sである。このように、所定時間は十分に短いので、所定時間内における車速Vは略一定となる。従って、走行路面が周期的な凹凸で構成されるうねり路面(以下、単に「うねり路面」と称す)である場合、凹凸の影響が周期的に車輪4及びショックアブソーバ6へ入力される。
図3は、左前輪側ショックアブソーバ6aのストロークの推移をFFT処理した結果の一例を示す図である。図3において、横軸は周波数とし、縦軸はパワースペクトル密度とした。
最初に、うねり算出部24は、FFT処理結果に基づいて、走行路面がうねり路面であるか否かを判定する。例えば、うねり算出部24は、一定以上のパワースペクトル密度を有するピークP(図2参照)の有無を検出することで、判定を行う。即ち、うねり算出部24は、ピークPの存在を検出した場合に、走行路面がうねり路面であると判定し、ピークPの存在を検出できなかった場合に、走行路面がうねり路面でないと判定する。
尚、判定に用いる周波数領域は、バネ上共振周波数帯F(図2参照)より高い周波数領域を用い、より好ましくは、バネ下共振周波数帯より低い周波数領域を用いる。
続いて、うねり算出部24は、走行路面がうねり路面であると判定した場合に、ピークPの周波数の逆数を走行路面のうねりの周期Tとする。尚、複数のピークPを検出した場合、最大のパワースペクトル密度を有するピークの周波数の逆数を走行路面のうねりの周期Tとする。
最後に、うねり算出部24は、これら走行路面に関する情報(以下、「路面情報」と称す)を目標減衰力決定部26に出力する。路面情報は、うねり路面或いは非うねり路面の別を示す判定結果、走行路面のうねりの周期Tの算出結果を含む情報である。
図4は、うねり算出部24により実現される処理の一例を示すフローチャートである。図4の処理は、例えば、運転者がエンジンを駆動してから、エンジンを停止するまで、所定時間毎に行われる。
うねり算出部24は、最初に、情報入力部22から車両情報を入力する(S100)。次に、前輪側ショックアブソーバ6a(6b)のストロークの推移をFFT処理し(S102)、走行路面がうねり路面であるか否かを判定する(S104)。走行路面がうねり路面でない場合(S104、NO)、路面情報を目標減衰力決定部26に出力し(S108)、今回の処理を終了する。
一方、走行路面がうねり路面である場合(S104、YES)、うねりの周期を算出したうえで(S106)、路面情報を目標減衰力決定部26に出力し(S108)、今回の処理を終了する。
目標減衰力決定部26は、各ショックアブソーバ6a〜6dの目標減衰力の段数Ma〜Md(例えば、1〜9の自然数)を決定するものである。ここで、段数Ma〜Mdは目標減衰力の高低を示し、「1」は目標減衰力が最も低い(ソフトな)ことを意味し、数字が大きくなるほど目標減衰力が高い(ハードな)ことを意味する。
例えば、目標減衰力決定部26は、情報入力部22から入力された道路情報及び車両情報に基づいて目標減衰力の段数Ma〜Mdを仮決定する。また、目標減衰力決定部26は、うねり算出部24から入力された路面情報に基づいて目標減衰力の補正項ΔMa〜ΔMdを算出する。そして、目標減衰力決定部26は、仮決定した目標減衰力の段数Ma〜Mdと、算出した補正項ΔMa〜ΔMdとに基づいて目標減衰力の段数Ma〜Mdを決定する。最後に、目標減衰力決定部26は、決定した目標減衰力の段数Ma〜Mdに応じた信号を減衰力制御部28へ出力する。
道路情報及び車両情報に基づいて目標減衰力の段数Ma〜Mdを仮決定する処理は、周知のものであってよく、例えば車速に応じて目標減衰力の段数Ma〜Mdを仮決定する。低速走行中は、減衰力を低くすることで良好な乗り心地を得る。一方、高速走行中は、減衰力を高くすることで良好な操縦安定性を得る。尚、車速に代えて(又は加えて)、他の車両情報や道路情報に基づいて目標減衰力の段数Ma〜Mdを仮決定してもよい。
次に、路面情報に基づいて補正項ΔMa〜ΔMdを算出する処理について説明するが、説明を易化するため、先ず左前輪側の補正項ΔMa、次に左後輪側の補正項ΔMc、続いて右前輪側の補正項ΔMb、最後に右後輪側の補正項ΔMdの順序で説明を行う。
目標減衰力決定部26は、路面情報がうねり路面を示すものである場合、路面情報に含まれる周期Tを用いて補正項ΔMa〜ΔMdを周期的に変化させる。
尚、目標減衰力決定部26は、路面情報が非うねり路面を示すものである場合、仮決定した目標減衰力の段数Ma〜Mdをそのまま減衰力制御部28へ出力する。
図4は、左前輪側ショックアブソーバ6aの目標減衰力の補正項ΔMaを算出する処理を説明するための模式図である。
図4(A)は、左前輪4aの挙動を示す図である。図4(A)において、横軸は時刻tを示し、縦軸は左前輪4aの上下方向の変位Haを示す。変位Haは、式1で表される。尚、式1において、Ha0は、正の定数である。
図4(B)は、左前輪側ショックアブソーバ6aの挙動を示す図である。図4(B)において、横軸は時刻tを示し、縦軸は左前輪側ショックアブソーバ6aのストローク速度SVa示す。縦軸上において、正方向は縮み方向を示し、負方向は伸び方向を示す。ストローク速度SVaは、式2で表される。尚、式2において、SVa0は、正の定数である。
図4(C)は、左前輪側ショックアブソーバ6aの目標減衰力の補正項ΔMaの変化を示す図である。図4(C)において、横軸は時刻を示し、縦軸は補正項ΔMaを示す。補正項ΔMaは、式3に従って算出される。尚、式3において、ΔMa0は1以上の正の定数であってROM等に予め格納されたものを読み出して用い、周期Tは路面情報に含まれるものを読み出して用い、ta0は情報入力部22から入力された車両情報に基づいて検出される。例えば、ta0は、左前輪側ショックアブソーバ6aが最大に縮んだ状態となった直近の時刻を用いる。
即ち、ストローク速度SVaが縮み方向であるとき、目標減衰力の段数Maを低く補正する。言い換えると、左前輪4aがうねりを上がる間、目標減衰力を低く(ソフトに)する。これにより、車体2に路面変化が伝わりにくく、突き上げ感を抑制することができ、良好な乗り心地を得ることができる。
一方、ストローク速度SVaが伸び方向であるとき、目標減衰力の段数Maを高く補正する。言い換えると、左前輪4aがうねりを下がる間、目標減衰力を高く(ハードに)する。これにより、車体2を路面に追従させることができ、操縦安定性を改善することができる。
また、補正項ΔMaは、制御信号の伝送時間等の制御遅れ時間τを考慮して、式4に従って算出されてもよい。これにより、精度を向上することができる。制御遅れ時間τは、ROM等に予め格納されたものを読み出して用いる。
次に、右前輪側ショックアブソーバ6bの目標減衰力の補正項ΔMbを算出する処理について説明する。補正項ΔMbは、式6に従って算出される。尚、式6において、Mb0は1以上の正の定数であってROM等に予め格納されたものを読み出して用い、tb0は情報入力部22から入力された車両情報に基づいて検出される。例えば、tb0は、右前輪側ショックアブソーバ6bが最大に縮んだ状態となった直近の時刻を用いる。
最後に、右後輪側ショックアブソーバ6dの目標減衰力の補正項ΔMdを算出する処理について説明する。補正項ΔMdは、式7に従って算出される。尚、式7において、ΔMd0は1以上の正の定数であってROM等に予め格納されたものを読み出して用いる。
尚、目標減衰力決定部26は、加算して得た段数Ma〜Mdが0又は負の整数の場合、段数Ma〜Mdを「1」と決定する。
図6は、目標減衰力決定部26により実現される処理の一例を示すフローチャートである。図6の処理は、例えば、運転者がエンジンを駆動してから、エンジンを停止するまで、所定時間毎に行われる。
目標減衰力決定部26は、最初に、情報入力部22から道路情報や車両情報を入力する(S110)。次に、これらの情報に基づいて目標減衰力の段数Ma〜Mdを仮決定する(S112)。続いて、うねり算出部24から路面情報を入力し(S114)、走行路面がうねり路面であるか否かを判定する(S116)。
走行路面がうねり路面でない場合(S116、NO)、仮決定した目標減衰力の段数Ma〜Mdに応じた信号を減衰力制御部に出力し(S124)、今回の処理を終了する。
一方、走行路面がうねり路面である場合(S116、YES)、車両情報及び路面情報に基づいて目標減衰力の補正項ΔMa〜ΔMdを算出する(S118)。補正項ΔMa〜ΔMdは、例えば、うねりの周期Tを用いた式4〜式7に従って算出される。
続いて、補正項ΔMa〜ΔMdを直近の整数に整数化し(S120)、整数化した補正項ΔMa〜ΔMdと仮決定した段数Ma〜Mdとを加算して、目標減衰力の段数Ma〜Mdを決定する(S122)。最後に、決定した目標減衰力の段数Ma〜Mdに応じた信号(以下、「段数信号」と称す)を減衰力制御部28に出力し(S124)、今回の処理を終了する。
減衰力制御部28は、制御信号(段数信号を含む)をアクチュエータ60(ステッピングモータ60a〜60d)に出力して、ショックアブソーバ6a〜6dの減衰力を制御するものである。
ステッピングモータ60a〜60dは、減衰力制御部28から入力された段数信号が示す段数Ma〜Mdに応じて可変オリフィスの開度を多段階で変化させ、ショックアブソーバ6a〜6dの減衰力を多段階で変化させる。
このようにして、走行路面のうねりの周期Tを用いて、ショックアブソーバ6a〜6dの減衰力を周期的に変化させる。これにより、走行路面が周期的な凹凸で構成されるうねり路面である場合に、車体2の振動を効果的に減衰させることができる。
仮に、走行路面が周期的な凹凸で構成されるうねり路面である場合に、走行路面が平面である場合に比較して、目標減衰力を低く修正すると、乗り心地を改善することができるが、操縦安定性に悪影響を及ぼす場合も考えられる。
一方で、本実施例では、走行路面のうねりの周期Tを用いて、ショックアブソーバ6a〜6dの減衰力を周期的に変化させるので、乗り心地と操縦安定性とを最適化することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上述した実施例において、うねり算出部24は左前輪側ショックアブソーバ6aのストロークの推移をFFT処理して走行路面のうねりの周期Tを算出するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、うねり算出部24は、他のショックアブソーバ6b、6c、6dのストロークの推移をFFT処理して算出を行ってもよいし、前輪4a、4b付近の車体2の上下加速度の推移をFFT処理して算出を行ってもよい。
また、上述した実施例において、目標減衰力決定部26は道路情報及び車両情報に基づいて仮決定した目標減衰力の段数Ma〜Mdと、路面情報及び車両情報に基づいて算出した補正項ΔMa〜ΔMdとを加算するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、加算する代わりに、上書きしてもよく、補正項ΔMa〜ΔMdにのみ基づいて目標減衰力の段数Ma〜Mdを決定してもよい。例えば、補正項ΔMa〜ΔMdに所定値を加算して目標減衰力の段数Ma〜Mdを決定する。
また、上述した実施例において、目標減衰力決定部26は目標減衰力の段数Ma〜Mdを三角関数により滑らかに周期的に変化させるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、三角関数の代わりに、他の関数により滑らかに周期的に変化させてもよい。また、不連続に変化させてもよく、例えば、周期Tの半分の段数Ma〜Mdを最小値(例えば「1」)とし残りの半分の段数Ma〜Mdを最大値(例えば「9」)として不連続に変化させてもよい。
また、上述した実施例において、目標減衰力決定部26は目標減衰力の段数Ma〜Mdを周期Tで周期的に変化するよう決定するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、周期Tの半分の周期で周期的に変化するよう決定してもよい。
20 減衰力制御ECU
22 情報入力部
24 うねり算出部(算出手段)
26 目標減衰力決定部
28 減衰力制御部(制御手段)
40 情報取得装置
60 アクチュエータ
22 情報入力部
24 うねり算出部(算出手段)
26 目標減衰力決定部
28 減衰力制御部(制御手段)
40 情報取得装置
60 アクチュエータ
Claims (1)
- 車両のバネ上とバネ下との間に介装されるショックアブソーバの減衰力を制御する車両用減衰力制御装置であって、
走行路面のうねりの周期を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された周期を用いて、前記減衰力を周期的に変化させる制御手段とを備える車両用制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008286374A JP2010111303A (ja) | 2008-11-07 | 2008-11-07 | 車両用減衰力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008286374A JP2010111303A (ja) | 2008-11-07 | 2008-11-07 | 車両用減衰力制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=42300227
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JP7474178B2 (ja) | 2020-10-14 | 2024-04-24 | 日立Astemo株式会社 | サスペンションシステム及びその制御方法 |
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2008
- 2008-11-07 JP JP2008286374A patent/JP2010111303A/ja active Pending
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