JP2010184512A - 車両のサスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アプローチアングルを十分に設定できない場合や大きい段差の場合でも、乗り心地性を低減することなく、段差下り時にフロントバンパ等の擦りが生じないようにすること。
【解決手段】段差検出手段（カメラ１５、段差判定部５３）によって下り段差を検出し、下り段差が検出されれば、検出されていない場合に比して、左右前輪の減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが伸びる時の減衰力を小さく、同減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが縮む時の減衰力を大きくする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のサスペンション制御装置に関し、特に、減衰力を可変設定することができる減衰力可変ダンパを含む車両のサスペンション制御装置に関する。

自動車等の車両のサスペンション装置には、ダンパとして、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパ等、減衰力を可変設定することができる減衰力可変ダンパを用いたものが知られている（例えば、特許文献１）。

減衰力可変ダンパ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、操縦安定性や乗り心地を向上することが図られている。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ことを抑制すべく、横加速度の微分値に応じてダンパの目標減衰力を高くしたり、小さな凹凸が連続するような不整路を走行したりする際には、車輪の上下動の車体への伝達を抑制すべく、ダンパのストローク速度に応じてダンパの目標減衰力を低くすることが行われる（特許文献２参照）。

特開２００７−１８７１７６号公報 特開２００６−６９５２７号公報

自動車が、歩道と車道との境界部や、車庫やガソリンスタンドの出入口等に生じる段差を、高い側から低い側に降りる時、つまり下り段差を通過する際に、車体前部のフロントバンパ等の底部が路面を擦らないよう、車両のアプローチアングルやサスペンション特性を設定する必要がある。

しかし、意匠的仕様等によってアプローチアングルを十分に設定できない自動車や段差が大きい場合には、段差を下り方向に通過する際に、車体前部のフロントバンパの底部が路面に当たるフロントバンパ擦りを生じる虞がある。このことに対して、前輪のサスペンションばねを硬く設定し、路面に対する車体前部の落ち込みを低減し、フロントバンパ擦りを回避することが考えられる。しかし、サスペンションばねを硬くすると、乗り心地性が悪化する原因になる。

本発明が解決しようとする課題は、アプローチアングルを十分に設定できない場合や大きい段差の場合でも、乗り心地性を悪化することなく、段差下り時にフロントバンパ等の擦りが生じないようにすることである。

本発明による車両のサスペンション制御装置は、サスペンションばねと、減衰力を可変設定することができる減衰力可変ダンパとを含む車両のサスペンション制御装置であって、車両前方の下り段差を検出する段差検出手段と、前記段差検出手段によって下り段差が検出された場合には、検出されていない場合に比して、左右前輪の前記減衰力可変ダンパが伸びる時の減衰力を小さく、同減衰力可変ダンパが縮む時の減衰力を大きくする段差通過時制御手段とを有する。

本発明による車両のサスペンション制御装置は、一つの好適実施例として、前記路面段差検出手段は、車両前方の路面を撮影するカメラと、前記カメラによって撮影された路面の撮像データより車両前方の下り段差を抽出する画像処理手段とを有する。

本発明による車両のサスペンション制御装置によれば、路面段差検出手段によって下り段差が検出されると、段差通過時制御手段によって左右前輪の減衰力可変ダンパが伸びる時には減衰力が小さく、同減衰力可変ダンパが縮む時には減衰力が大きく設定されることにより、減衰力可変ダンパは、伸び易く、縮み難くなる。これにより、下り段差で、前輪タイヤが一段高い側から一段低い側に接地するまで（落ち込み時）は、サスペンションばねのばね力によって減衰力可変ダンパが素早く伸びて、前輪タイヤに対して車体前部の位置が高くなる。そして、前輪タイヤが一段低い側に接地して減衰力可変ダンパに縮み側の荷重が作用すると、減衰力可変ダンパは縮み難い状態になり、車体前部が前輪タイヤに対して高い状態が維持される。

このようなダンパの減衰力制御により、アプローチアングルを十分に設定できない場合や大きい段差の場合でも、乗り心地性を低減することなく、段差下り時にフロントバンパ等が路面を擦すことを回避することができる。

本発明によるサスペンション制御装置を適用される自動車の一つの実施例を示すシステム構成図。 本実施例に用いられる減衰力可変ダンパの断面図。 本発明による車両のサスペンション制御装置の一つの実施例を示す機能ブロック図である。 本実施例によるサスペンション制御装置の制御ルーチンを示すフローチャート。 本実施例によるサスペンション制御装置の段差通過時制御ルーチンを示すフローチャート。

以下に、本発明による車両のサスペンション制御装置の実施例を、図１、図２を参照して説明する。

図１に示されているように、自動車（車両）Ｖは、タイヤ２を装着された４つの車輪３を備えている。これら各車輪３は、サスペンションアーム５、サスペンションばね６、減衰力可変ダンパ４等からなるサスペンション装置によって車体１に懸架されている。

なお、以下の説明において、４つの車輪３やそれらに付随するタイヤ２や減衰力可変ダンパ４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、車輪３ｆｌ（左前）、車輪３ｆｒ（右前）、車輪３ｒｌ（左後）、車輪３ｒｒ（右後）と表記し、それらを総称する場合には、例えば、車輪３と記す。

減衰力可変ダンパ４は、ＭＲＦ（磁性流体）式のものであり、図２に示されているように、強磁性微粒子を含有したＭＲＦを充填された円筒状のシリンダチューブ２１と、シリンダチューブ２１内に軸方向に摺動可能に設けられてシリンダチューブ２１内を上部油室２４と下部油室２５とに区画するピストン２６と、ピストン２６に連結されたピストンロッド２２と、シリンダチューブ２１の下部に高圧ガス室２７を画成するフリーピストン２８と、ピストンロッド２２等への塵埃の付着を防ぐカバー２９と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ３０とを主要構成要素としている。

シリンダチューブ２１は、下端をアイピース２１ａに嵌挿されたボルト３１によって車輪側部材であるトレーリングアーム３５に連結されている。ピストンロッド２２は、上端のスタッドねじ部２２ａを上下一対のブッシュ３６とナット３７によって車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）３８に連結されている。

ピストン２６には、上部油室２４と下部油室２５とを連通する連通路３９が形成されている。ピストン２６には連通路３９に磁界を形成する電磁コイル４０が組み込まれている。

電磁コイル４０は、電流供給によって励磁し、環状連通路３９に磁界を形成する。当該磁界によって環状連通路３９を流れるＭＲＦの強磁性微粒子が鎖状のクラスタを形成することにより、連通路３９内を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度が上昇する。これにより、電磁コイル４０の電流制御によって減衰力可変ダンパ４の減衰力が変化する。減衰力可変ダンパ４の減衰力は、伸び動作時と縮み動作時とで、電磁コイル４０の電流値を変化させることにより、伸び側の減衰力と縮み側の減衰力とを個別に設定することができる。

カバー２９はピストンロッド２２に固定されており、カバー２９とシリンダチューブ２１とにスプリングシート４１、４２が取り付けられている。スプリングシート４１と４２との間にサスペンションばね６が取り付けられている。サスペンションばね６は、減衰力可変ダンパ４を伸長方向（伸び側）に付勢している。

減衰力可変ダンパ４の電磁コイル４０に対する通電制御、すなわち、減衰力制御は、図１に示されている車載の電子制御ユニット（ＥＣＵ）７により行われる。自動車Ｖには、車速を検出する車速センサ９、横加速度を検出する横加速度センサ（横Ｇセンサ）１０、前後加速度を検出する前後加速度センサ（前後Ｇセンサ）１１、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１２が車体１の適所に設置されている。また、ダンパ４の変位（ダンパストローク）を検出するストロークセンサ１３と、車体１におけるホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下加速度センサ（上下Ｇセンサ）１４とが各車輪３ごとに設置されている。

また、車体前部には、車体前方の路面を撮影するカメラ１５が設置されている。カメラ１５は、電気的な撮像信号を出力するものであれば、静止画像撮影を行うスチールカメラと動画撮影を行うビデオカメラの何れであってもよい。

ＥＣＵ７は、マイクロコンピュータを含むものであり、車速センサ９より車速Ｖを示す信号を、横Ｇセンサ１０より横加速度Ｇｙを示す信号を、前後Ｇセンサ１１より前後加速度Ｇｘを示す信号を、ヨーレイトセンサ１２よりヨーレイトγを示す信号を、ストロークセンサ１３よりダンパストロークＳｄを示す信号を、上下Ｇセンサ１４より上下加速度Ｇｚを示す信号を、カメラ１５より撮像信号Ｃを入力し、予め定められた制御則に従って減衰力可変ダンパ４の電磁コイル４０の電流制御を行う。

ＥＣＵ７の詳細を、図３を参照して説明する。ＥＣＵ７は、上述の各センサ９〜１４より信号を入力する入力インタフェース５１と、各車輪３の減衰力可変ダンパ４の目標減衰力を演算する減衰力演算部５２と、段差判定部５３と、減衰力演算部５２によって演算された目標減衰力とストロークセンサ１３のダンパストローク信号Ｓｄとに応じて各減衰力可変ダンパ４の電磁コイル４０への駆動電流を生成する駆動電流生成部５４と、駆動電流生成部５４が生成した駆動電流を各減衰力可変ダンパ４に出力する出力インタフェース５５とを有する。

段差判定部５３は、画像処理手段であり、カメラ１５が出力する撮像信号Ｃをフレームメモリに取り込み、フレームメモリのデータ、つまり、カメラ１５によって撮影された路面の撮像データより車両前方の下り段差を抽出する画像処理を行い、前進走行している車両前方に下り段差がある否かを判別する。

これにより、本実施例では、路面段差検出手段は、カメラ１５と、段差判定部５３とにより構成される。カメラ１５は、前方監視用の車載カメラを援用することができる。路面段差検出手段は、これに限られることはなく、レーダ等によるものであってもよい。

減衰力演算部５２は、スカイフック制御部５７と、ロール制御部５８と、ピッチ制御部５９と、段差通過時制御部６０を有する。

スカイフック制御部５７は、車速センサ９により検出される車速Ｖと、上下Ｇセンサ１４により検出される上下加速度Ｇｚと、ストロークセンサ１３により検出されるダンパストロークＳｄに応じてスカイフック制御目標値を演算する。

ロール制御部５８は、車速センサ９により検出される車速Ｖと、横Ｇセンサ１０により検出される横加速度Ｇｙと、ヨーレイトセンサ１２により検出されるヨーレイトγに応じてロール制御目標値を演算する。

ピッチ制御部５９は、車速センサ９により検出される車速Ｖと、前後Ｇセンサ１１により検出される前後加速度Ｇｘと、ストロークセンサ１３により検出されるダンパストロークＳｄに応じてピッチ制御目標値を演算する。

減衰力演算部５２は、段差判定部５３が車両前方に下り段差があることを検出していない時には、通常時制御として、ダンパ伸び動作時には、スカイフック制御部５７により演算されたスカイフック制御目標値、ロール制御部５８により演算されたロール制御目標値、ピッチ制御部５９により演算されたピッチ制御目標値のうち、最も大きい値のものを最終制御目標値とし、ダンパ縮み動作時には、スカイフック制御部５７により演算されたスカイフック制御目標値、ロール制御部５８により演算されたロール制御目標値、ピッチ制御部５９により演算されたピッチ制御目標値のうち、最も小さい値のものを駆動電流設定部５４へ出力する。この通常時制御について、より詳細な説明が必要ならば、特開２００８−２３８９２２号公報を参照されたい。なお、通常時制御は、必ずしも、これに限られるものでない。

段差通過時制御部６０は、段差判定部５３が車両前方に下り段差があることを検出した時に起動され、下り段差があることが検出されていない場合に比して、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒの減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが伸びる時の減衰力を小さく、同減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが縮む時の減衰力を大きくする制御目標値を演算し、上述の通常時制御を凌駕して、当該制御目標値を最終制御目標値として駆動電流設定部５４へ出力する。

減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが伸びる方向に動作しているか、縮む方向に動作しているかは、例えば、ストロークセンサ１３により検出されるダンパストロークＳｄの変化（微分値）により判別することができ、ダンパストロークＳｄが増大する時には、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが伸長する時として、減衰力を小さくし、ストロークセンサ１３により検出されるダンパストロークＳｄが減少する時には、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが縮小する時として、減衰力を大きくすればよい。

本実施例によるサスペンション制御装置の制御ルーチンを、図４に示されているフローチャートを参照して説明する。

本制御ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものであり、まず、前進走行している自動車Ｖの車両前方に、下り段差があるか否かを、段差判定部５３の判定結果に基づいて判別する（ステップＳ１０）。下り段差がない場合には、通常制御時制御ルーチンを呼び出し、スカイフック制御部５７により演算されたスカイフック制御目標値、ロール制御部５８により演算されたロール制御目標値、ピッチ制御部５９により演算されたピッチ制御目標値のうち、最も大きい値のものを最終制御目標値として駆動電流設定部５４へ出力する通常制御を行う（ステップＳ２０）。

これに対し、下り段差がある場合には、段差通過時制御ルーチンを呼び出し、段差通過時制御を行う（ステップＳ３０）。

段差通過時制御ルーチンを、図５に示されているフローチャートを参照して説明する。

段差通過時制御ルーチンが呼び出されると、まず、ストロークセンサ１３ｆｌ、１３ｆｒにより検出されるダンパストロークＳｄの変化より、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒの減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの伸び動作が始まることを監視する（ステップＳ３１）。減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの伸び動作が始まると、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの減衰力を通常値（現状値）より低減する制御を行う（ステップＳ３２）。この時の減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの減衰力は、最小値であってよい。

この減衰力低減制御は、次に、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの縮み動作が検出するまで行われる（ステップＳ３３）。これにより、段差通過時において、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒのタイヤ２ｆｌ、２ｆｒが下り段差の低い側に接地するまで、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒの減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの減衰力が通常値より小さくなる。

その後、ストロークセンサ１３ｆｌ、１３ｆｒにより検出されるダンパストロークＳｄの変化より、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒの縮み動作が検出されると、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの減衰力を通常値（現状値）より増大する制御を行う（ステップＳ３４）。この時の減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの減衰力は、最大値であってよい。

この減衰力増大制御は、当該減衰力増大制御の開始時より所定時間が経過するまで行われる（ステップＳ３５）。この所定時間は、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒが下り段差を下ってタイヤ２ｆｌ、２ｆｒが段差下側の路面に接地してから、車両のピッチ動作が安定するのに要する時間に基づいて定められればよく、下り段差の大きさに応じて最適値に可変設定されてもよい。

減衰力増大制御の開始時より所定時間が経過すれば、減衰力を通常値（たとえば、段差通過時制御開始時の減衰力）に戻す制御を行い（ステップＳ３６）、段差通過時制御を終了する。

上述の制御により、下り段差が検出されると、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒのタイヤ２ｆｌ、２ｆｒが下り段差の高い側から低い側へ落ちる行程（落ち込み時）では、サスペンションばね６ｆｌ、６ｆｒのばね力、タイヤ側荷重によって減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが伸び側に動作する。このとき、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒの減衰力が小さい値に設定されることにより、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒは伸び易い状態、つまり柔らかい状態になる。

これにより、下り段差で、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒのタイヤ２ｆｌ、２ｆｒが高い側から低い側に接地するまでは、サスペンションばね６ｆｌ、６ｆｒのばね力によって減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが素早く伸びて、タイヤ２ｆｌ、２ｆｒに対して車体前部の位置が高くなる。

そして、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒのタイヤ２ｆｌ、２ｆｒが下り段差の低い側に接地して減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒに縮み側の荷重が作用すると、減衰力可変ダンパｆｌ、４ｆｒの減衰力が大きい値に設定されることにより、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒは縮み難い状態になる。

これにより、下り段差で、左右前輪３ｆｌ、３ｆｒのタイヤ２ｆｌ、２ｆｒが一段低い側に接地すると、減衰力可変ダンパ４ｆｌ、４ｆｒが硬い状態になり、車体前部がタイヤ２ｆｌ、２ｆｒに対して高い状態が維持される。

このようなダンパの減衰力制御によって、アプローチアングルを十分に設定できない場合や大きい段差の場合でも、乗り心地、操安性を低減することなく、段差下り時にフロントバンパが路面を擦ることを回避することができる。

１ 車体
３ 車輪
４ 減衰力可変ダンパ
６ サスペンションばね
７ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
９ 車速センサ
１０ 横Ｇセンサ
１１ 前後Ｇセンサ
１２ ヨーレイトセンサ
１３ ストロークセンサ
１４ 上下Ｇセンサ
１５ カメラ
２１ シリンダチューブ
２６ ピストン
２４ 上部油室
２５ 下部油室
３９ 連通路
４０ 電磁コイル
５２ 減衰力演算部
５３ 段差判定部
５７ スカイフック制御部
５８ ロール制御部
５９ ピッチ制御部
６０ 段差通過時制御部

Claims (2)

1. サスペンションばねと、減衰力を可変設定することができる減衰力可変ダンパとを含む車両のサスペンション制御装置であって、
   車両前方の下り段差を検出する段差検出手段と、
   前記段差検出手段によって下り段差が検出された場合には、検出されていない場合に比して、左右前輪の前記減衰力可変ダンパが伸びる時の減衰力を小さく、同減衰力可変ダンパが縮む時の減衰力を大きくする段差通過時制御手段と、
   を有する車両のサスペンション制御装置。
2. 前記路面段差検出手段は、車両前方の路面を撮影するカメラと、前記カメラによって撮影された路面の撮像データより車両前方の下り段差を抽出する画像処理手段とを有する請求項１に記載の車両のサスペンション制御装置。

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