JP2011143770A - Suspension device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のサスペンション装置に関する。 The present invention relates to a vehicle suspension apparatus.
車両のサスペンション装置は、車両のバネ上部材とバネ下部材との間に配設され、伸縮することによってバネ上部材とバネ下部材との間の接近・離間動作に対する減衰力や推進力を発生するショックアブソーバ装置を備える。このショックアブソーバ装置が発生する減衰力や推進力を制御することにより、車両の乗り心地などが向上する。 A vehicle suspension device is disposed between a sprung member and an unsprung member of a vehicle, and generates a damping force and a propulsive force for an approaching / separating operation between the sprung member and the unsprung member by expanding and contracting. A shock absorber device is provided. Controlling the damping force and propulsive force generated by the shock absorber device improves the ride comfort of the vehicle.
特許文献1は、スカイフックダンパ理論にしたがってショックアブソーバ装置の減衰係数を制御するセミアクティブ制御型のサスペンション装置を開示する。特許文献1に記載のサスペンション装置によれば、バネ上部材の振動が大きい場合、あるいはバネ上部材とバネ下部材との間の相対変位量が大きい場合に、減衰係数の最小値が比較的大きな値に設定される。これにより振動が大きいときにショックアブソーバ装置が比較的ハードな仕様に設定される。その結果、過大な振動に対して強い減衰力(抵抗力)が作用し、これによりショックアブソーバ装置の伸縮ストロークの限界点でのストッパ当たりが防止される。
特許文献2は、電気モータなどの動力源を有し、この動力源が車載バッテリ等からエネルギーの供給を受けて駆動力(推進力)を発生することにより、バネ上部材とバネ下部材とが離間および接近する方向に伸縮作動するアクティブ制御型のショックアブソーバ装置を備えるアクティブサスペンション装置を開示する。特許文献2に記載のアクティブサスペンション装置によれば、ショックアブソーバ装置の伸縮ストロークがその終端近傍に達したときに駆動力(推進力)の制御ゲインが低下するように、あるいはショックアブソーバ装置の伸縮方向とは逆方向に向かう駆動力(抵抗力)を発生するように、ショックアブソーバ装置が制御される。これにより、伸縮ストロークが終端に近づくほど、終端方向への移動に対する抵抗力が増加する。その結果、ショックアブソーバ装置の伸縮ストロークの限界点でのストッパ当たりが防止される。 Patent Document 2 has a power source such as an electric motor, and the power source receives energy supplied from a vehicle-mounted battery or the like to generate a driving force (propulsive force). An active suspension device including an active control type shock absorber device that expands and contracts in the direction of separation and approach is disclosed. According to the active suspension device described in Patent Document 2, when the expansion / contraction stroke of the shock absorber device reaches the vicinity of its terminal end, the control gain of the driving force (propulsion force) decreases, or the expansion / contraction direction of the shock absorber device The shock absorber device is controlled so as to generate a driving force (resistance force) in the opposite direction. Thereby, the resistance to the movement in the end direction increases as the expansion / contraction stroke approaches the end. As a result, the stopper contact at the limit point of the expansion / contraction stroke of the shock absorber device is prevented.
ところで、サスペンション装置は、路面の様々な変化に対応して、良好な乗り心地を維持できるようにショックアブソーバ装置を制御しなければならない。例えば、図19に示される路面は、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク範囲よりも小さい凹凸が形成された路面である。このような凹凸路面を車両が走行する場合、路面の凹凸により生じる車輪の振動がバネ上部材に伝達されることによりバネ上部材が変動するおそれがある。したがって、バネ上部材のフラット感が向上するように、すなわち路面入力に対するバネ上部材の変位(バネ上変位伝達比)が小さくなるように、ショックアブソーバ装置が発生する駆動力を制御することが要求される。また、図20に示される路面は、勾配が変化する路面、具体的には平坦路面から上り坂路面に変化する路面である。このような勾配変化路面を走行する場合、路面の勾配変化に伴うストッパ当たりを防止し、且つ、バネ上部材が路面から受ける力に基づいて発生するショック感を低減するように、ショックアブソーバ装置が発生する駆動力を制御することが要求される。 By the way, the suspension device must control the shock absorber device so as to maintain good riding comfort in response to various changes in the road surface. For example, the road surface shown in FIG. 19 is a road surface on which irregularities smaller than the expansion / contraction stroke range of the shock absorber device are formed. When a vehicle travels on such an uneven road surface, the sprung member may fluctuate due to transmission of wheel vibrations caused by the road surface unevenness to the sprung member. Therefore, it is required to control the driving force generated by the shock absorber device so that the flat feeling of the sprung member is improved, that is, the displacement of the sprung member with respect to the road surface input (sprung displacement transmission ratio) is reduced. Is done. Further, the road surface shown in FIG. 20 is a road surface on which the slope changes, specifically, a road surface that changes from a flat road surface to an uphill road surface. When traveling on such a slope-changing road surface, the shock absorber device prevents the stopper from being touched due to the road surface slope change and reduces the shock feeling generated based on the force that the sprung member receives from the road surface. It is required to control the generated driving force.
特許文献1に記載の制御をアクティブサスペンション装置に適用した場合、勾配変化路面を走行するときには、ストッパ当たりが防止されるようにショックアブソーバ装置が発生する駆動力(推進力)を制御することができる。しかし、凹凸路面を走行するときは、バネ上部材−バネ下部材間の相対変位量が大きくなった場合にその相対移動に対する抵抗力が増加するために、バネ上変位伝達比が増加する。このため十分なフラット感を得ることができない。
When the control described in
また、特許文献2に記載の制御によれば、凹凸路面を走行するときに、バネ上変位伝達比が低減するようにショックアブソーバ装置が発生する駆動力(推進力)をアクティブ制御することができる。また、勾配変化路面走行時にショックアブソーバ装置の伸縮ストロークが終端近傍に達した場合は、制御ゲインを低下することによりストッパ当たりが防止される。しかし、路面が上下に変化する速度が速い場合、つまり路面入力が大きい場合は、伸縮ストロークがその終端近傍に達した時に制御ゲインを低下してもすでに手遅れとなって、ストッパ当たりが発生するおそれがある。ストッパ当たりが発生した場合、路面からの入力がバネ上部材に瞬時に伝達されるため、ドライバーは大きなショック感を受ける。また、ストロークがその終端近傍に達したときに、ショックアブソーバ装置の伸縮方向とは逆方向に大きな駆動力(抵抗力)が発生するようにショックアブソーバ装置が発生する駆動力を制御した場合、仮にストッパ当たりが発生しなくても、逆方向に向けた大きな駆動力によって、ドライバーは大きなショック感を受ける。すなわち、特許文献2に記載の制御では、勾配変化路面走行時におけるストッパ当たり、および、大きなショック感の発生を十分に防止することはできない。 Further, according to the control described in Patent Document 2, the driving force (propulsive force) generated by the shock absorber device can be actively controlled so as to reduce the sprung displacement transmission ratio when traveling on an uneven road surface. . Further, when the expansion / contraction stroke of the shock absorber device reaches near the end when traveling on a slope changing road surface, the stopper contact is prevented by lowering the control gain. However, when the speed at which the road surface changes up and down is high, that is, when the road surface input is large, even if the control gain is reduced when the expansion / contraction stroke reaches the vicinity of the terminal end, it is already too late and the stopper contact may occur. There is. When the stopper hits, the input from the road surface is instantly transmitted to the sprung member, so that the driver receives a great shock. In addition, when the driving force generated by the shock absorber device is controlled so that a large driving force (resistance force) is generated in the direction opposite to the expansion / contraction direction of the shock absorber device when the stroke reaches the vicinity of its end, Even if there is no contact with the stopper, the driver receives a great shock feeling due to the large driving force in the opposite direction. That is, with the control described in Patent Document 2, it is not possible to sufficiently prevent the occurrence of a hit with a stopper and a great shock feeling during traveling on a slope changing road surface.
なお、ショックアブソーバ装置の伸縮ストロークを非常に大きく設定すれば、ストロークがその終端近傍に達してからストッパ当たりが発生するまでのストローク量も大きく設定できるので、ストロークがその終端近傍に達してから制御ゲインを低下させてもストッパ当たりが発生しないように制御することは理論上は可能である。しかし、伸縮ストロークを大きくすることは、ショックアブソーバ装置の大型化を招く。したがって、搭載上の障害が発生するという現実的な問題が起こる。 If the telescopic stroke of the shock absorber device is set to a very large value, the stroke amount from when the stroke reaches the vicinity of the end of the shock absorber until the stopper hits can be set large. It is theoretically possible to control so that the stopper contact does not occur even if the gain is lowered. However, increasing the expansion / contraction stroke leads to an increase in the size of the shock absorber device. Therefore, a realistic problem that a failure on mounting occurs.
このように、従来のアクティブサスペンション装置では、凹凸路面走行時におけるバネ上変位伝達比の低減と、勾配変化路面走行時におけるストッパ当たりの防止および大きなショック感の発生防止を両立するように、ショックアブソーバ装置が発生する駆動力を制御することはできない。その理由は、凹凸路面走行時にバネ上変位伝達比を低減するという要求と、勾配変化路面走行時にストッパ当たりを防止し、且つショック感を低減するという要求とが、相反する要求であるからである。 As described above, in the conventional active suspension device, the shock absorber is configured so as to achieve both reduction of the sprung displacement transmission ratio when traveling on the uneven road surface, prevention of stopper contact and prevention of generation of a great shock feeling when traveling on the slope changing road surface. The driving force generated by the device cannot be controlled. The reason is that there is a conflict between the requirement to reduce the sprung displacement transmission ratio when traveling on uneven roads and the requirement to prevent contact with the stopper and reduce shock when traveling on gradient road surfaces. .
図19に示される凹凸路面を車両が等速度で走行する場合、凹凸路面の走行前後における運動量変化は、(1)式のように表される。
(1)式からわかるように、車両が凹凸路面を走行する場合、走行前後において車両は凹凸路面から外力(接地荷重)の変化を受けない。一方、(2)式からわかるように、車両が勾配変化路面を走行した場合、走行前後において車両は勾配変化路面から外力(接地荷重)の変化を受ける。この外力の変化によって車両の運動方向が変化する。 As can be seen from the equation (1), when the vehicle travels on an uneven road surface, the vehicle does not receive a change in external force (ground load) from the uneven road surface before and after traveling. On the other hand, as can be seen from the equation (2), when the vehicle travels on the gradient changing road surface, the vehicle receives a change in external force (ground load) from the gradient changing road surface before and after traveling. The movement direction of the vehicle changes due to the change in the external force.
凹凸路面を走行する場合、走行前後における運動量の変化を路面から受けないため、凹凸路面の上下変位を全てバネ下部材のみの上下変位によりいなすことにより、バネ上変位伝達比を低減することができる。つまり凹凸路面の上下変位をバネ下部材のみの上下変位で吸収するように、ショックアブソーバ装置が発生する駆動力をアクティブ制御すればよい。これによりバネ上変位伝達比が低減され、フラット感が向上する。しかし、このような制御を勾配変化路面を走行中の車両に適用した場合、車両が勾配変化路面に突っ込む形となり、ショックアブソーバ装置の伸縮ストロークの終端にてストッパ当たりが発生する。このストッパ当たりにより生じるショックを伴う大きな力により路面入力がバネ上部材に伝達される。この力により車両は進行方向を変える。このように、凹凸路面走行時におけるフラット感向上(バネ上変位伝達比の低減)を重視した制御は、勾配変化路面におけるストッパ当たりの発生防止や、大きなショック感の発生の防止あるいは緩和に対して有効な制御ではない。また、ストッパ当たりを防止するためにショックアブソーバ装置の伸縮方向とは逆方向に大きな駆動力(抵抗力)を発生した場合、上述したように逆方向への駆動力により大きなショック感が発生してしまう。 When traveling on an uneven road surface, the change in momentum before and after traveling is not received from the road surface, so that all of the upward and downward displacement of the uneven road surface is controlled by the vertical displacement of only the unsprung member, thereby reducing the on-spring displacement transmission ratio. . That is, the driving force generated by the shock absorber device may be actively controlled so that the vertical displacement of the uneven road surface is absorbed by the vertical displacement of only the unsprung member. This reduces the sprung displacement transmission ratio and improves the flat feeling. However, when such control is applied to a vehicle traveling on a slope-changing road surface, the vehicle is pushed into the slope-changing road surface, and a stopper hit occurs at the end of the expansion / contraction stroke of the shock absorber device. The road surface input is transmitted to the sprung member by a large force accompanied by a shock generated by the stopper. This force changes the direction of travel of the vehicle. In this way, control that emphasizes the improvement of flatness when driving on uneven roads (reduction of the sprung displacement transmission ratio) prevents the occurrence of per-stopper on slope-changed road surfaces, as well as the prevention or mitigation of large shocks. It is not effective control. In addition, when a large driving force (resistance force) is generated in the direction opposite to the expansion / contraction direction of the shock absorber device in order to prevent contact with the stopper, a large shock feeling is generated by the driving force in the reverse direction as described above. End up.
本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、アクティブ制御型のショックアブソーバ装置を備えたサスペンション装置において、凹凸路面走行時におけるバネ上変位伝達比の低減および、勾配変化路面走行時におけるストッパ当たりの防止、ショック感の低減を両立したサスペンション装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to cope with the above-described problem, and in a suspension device including an active control type shock absorber device, the sprung displacement transmission ratio is reduced when traveling on an uneven road surface and when traveling on a slope-changing road surface. It is an object of the present invention to provide a suspension device that achieves both prevention of contact with a stopper and reduction of shock feeling.
本発明の特徴は、車両のバネ上部材の各輪位置とバネ下部材との間にそれぞれ配設され、エネルギーの供給を受けて駆動力を発生することによりバネ上部材とバネ下部材とが離間および接近する方向に伸縮作動するショックアブソーバ装置を備え、前記駆動力を制御することにより前記ショックアブソーバ装置の伸縮作動を制御するサスペンション装置において、バネ上部材の上下動作に関連する物理量に基づき、バネ上部材の上下動作を抑制するために前記ショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当するアクティブ制御量を演算するアクティブ制御量演算手段と、前記ショックアブソーバ装置の伸縮動作に関連する物理量に基づき、前記ショックアブソーバ装置の伸縮動作を抑制するために前記ショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当するストローク減衰制御量を演算するストローク減衰制御量演算手段と、前記ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるほど、前記ストローク減衰制御量に係る制御ゲインであるストローク減衰制御ゲインが前記アクティブ制御量に係る制御ゲインであるアクティブ制御ゲインに対して相対的に大きくなるように、前記アクティブ制御ゲインおよび前記ストローク減衰制御ゲインを演算する制御ゲイン演算手段と、前記制御ゲイン演算手段により演算された前記アクティブ制御ゲインを前記アクティブ制御量に乗じることにより演算される修正アクティブ制御量と、前記制御ゲイン演算手段により演算された前記ストローク減衰制御ゲインを前記ストローク減衰制御量に乗じることにより演算される修正ストローク減衰制御量とに基づいて、バネ上部材の前輪位置とバネ下部材との間に配設された前記ショックアブソーバ装置が発生する駆動力の目標値に相当する前輪側目標制御量を演算する前輪側目標制御量演算手段と、を備えるサスペンション装置とすることにある。 A feature of the present invention is that the sprung member and the unsprung member are arranged between each wheel position of the sprung member of the vehicle and the unsprung member, respectively, and generate a driving force upon receiving energy. In a suspension device that includes a shock absorber device that expands and contracts in the direction of separation and approach, and controls the expansion and contraction operation of the shock absorber device by controlling the driving force, based on a physical quantity related to the vertical movement of the sprung member, Based on an active control amount calculating means for calculating an active control amount corresponding to a driving force to be generated by the shock absorber device in order to suppress the vertical movement of the sprung member, and a physical amount related to the expansion / contraction operation of the shock absorber device In order to suppress the expansion and contraction of the shock absorber device, the shock absorber device should Stroke attenuation control amount calculation means for calculating a stroke attenuation control amount corresponding to the driving force, and stroke attenuation control which is a control gain related to the stroke attenuation control amount as the magnitude of the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device increases. Control gain calculating means for calculating the active control gain and the stroke attenuation control gain so that the gain is relatively large with respect to the active control gain that is a control gain related to the active control amount; and the control gain calculating means By multiplying the stroke control amount calculated by the control gain calculating means and the corrected active control amount calculated by multiplying the active control amount calculated by the active control gain and the stroke attenuation control amount. Calculated Based on the corrected stroke damping control amount, the front wheel side target control amount corresponding to the target value of the driving force generated by the shock absorber device disposed between the front wheel position of the sprung member and the unsprung member is calculated. And a front wheel side target control amount calculating means.
この場合、本発明のサスペンション装置は、バネ上部材のピッチ方向周りの運動を抑制するために前記ショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当するピッチ抑制制御量を演算するピッチ抑制制御量演算手段と、前記アクティブ制御量と、前記ピッチ抑制制御量演算手段により演算されたピッチ抑制制御量とに基づいて、バネ上部材の後輪位置とバネ下部材との間に配設される前記ショックアブソーバ装置が発生する駆動力の目標値に相当する後輪側目標制御量を演算する後輪側目標制御量演算手段と、を更に備えるものであるのがよい。 In this case, the suspension device of the present invention is a pitch suppression control amount calculation means for calculating a pitch suppression control amount corresponding to the driving force to be generated by the shock absorber device in order to suppress the movement of the sprung member around the pitch direction. And the shock absorber disposed between the rear wheel position of the sprung member and the unsprung member based on the active control amount and the pitch suppression control amount calculated by the pitch suppression control amount calculation means. It is preferable to further include rear wheel side target control amount calculation means for calculating a rear wheel side target control amount corresponding to the target value of the driving force generated by the device.
上記発明によれば、バネ上部材の前輪位置(例えば左右前輪位置)と、その前輪に連結されるバネ下部材との間に配設されるショックアブソーバ装置が発生する駆動力の目標値に相当する前輪側目標制御量は、修正アクティブ制御量と修正ストローク減衰制御量とに基づいて演算される。この場合、前輪側目標制御量は、修正アクティブ制御量と修正ストローク減衰制御量とを加算した制御量に基づいて演算されるとよい。そして、演算された前輪側目標制御量に基づいて、バネ上部材の前輪位置とバネ下部材との間に配設されたショックアブソーバ装置が発生する駆動力が制御される。 According to the above invention, it corresponds to the target value of the driving force generated by the shock absorber device disposed between the front wheel position (for example, the left and right front wheel position) of the sprung member and the unsprung member connected to the front wheel. The front wheel side target control amount is calculated based on the corrected active control amount and the corrected stroke attenuation control amount. In this case, the front wheel side target control amount may be calculated based on a control amount obtained by adding the correction active control amount and the correction stroke attenuation control amount. Based on the calculated front wheel side target control amount, the driving force generated by the shock absorber device disposed between the front wheel position of the sprung member and the unsprung member is controlled.
修正アクティブ制御量は、アクティブ制御量にアクティブ制御ゲインを乗じることにより演算され、修正ストローク減衰制御量は、ストローク減衰制御量にストローク減衰制御ゲインを乗じることにより演算される。また、アクティブ制御ゲインおよびストローク減衰制御ゲインは、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるほど、ストローク減衰制御ゲインがアクティブ制御ゲインに対して相対的に大きくなるように、例えば予め設定された制御ゲイン特性にしたがって演算される。したがって、修正アクティブ制御量による制御(アクティブ制御)と修正ストローク減衰制御量による制御(ストローク減衰制御)により車両の乗り心地制御がおこなわれる場合、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるにつれて、乗り心地制御に関与するストローク減衰制御の割合が大きくなる。つまりストローク減衰制御が支配的になる。 The corrected active control amount is calculated by multiplying the active control amount by the active control gain, and the corrected stroke attenuation control amount is calculated by multiplying the stroke attenuation control amount by the stroke attenuation control gain. Further, the active control gain and the stroke attenuation control gain are set in advance, for example, so that the stroke attenuation control gain becomes relatively larger than the active control gain as the magnitude of the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device increases. It is calculated according to the control gain characteristic. Therefore, when the ride comfort control of the vehicle is performed by the control by the corrected active control amount (active control) and the control by the corrected stroke damping control amount (stroke damping control), the magnitude of the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device becomes large. As a result, the proportion of stroke attenuation control related to ride comfort control increases. That is, the stroke attenuation control becomes dominant.
アクティブ制御量は、路面からの入力によるバネ上部材の上下動作を抑制するため、つまりバネ上変位伝達比を低減するためにショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当する制御量である。すなわちアクティブ制御は、ショックアブソーバ装置を積極的に伸縮させて路面入力をバネ下部材の上下変動によりいなすことにより、路面入力をバネ上部材に伝達させない制御である。また、ストローク減衰制御量は、ショックアブソーバ装置の伸縮動作を抑制するためにショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当する制御量である。ショックアブソーバ装置の伸縮動作を抑制するために必要な力は、上記伸縮動作に対して常に抵抗力として作用するから、この力はショックアブソーバ装置を積極的に伸縮させる力ではなく、いわゆるパッシブな力である。このパッシブな力による制御では、路面からの入力がバネ上部材に伝達される。本発明によれば、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるにつれて、パッシブな力による制御が支配的になる。言いかえれば、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるにつれて、路面からの入力がバネ上部材に伝達され易くなる。 The active control amount is a control amount corresponding to the driving force that should be generated by the shock absorber device in order to suppress the vertical motion of the sprung member due to input from the road surface, that is, to reduce the sprung displacement transmission ratio. In other words, the active control is a control in which the road surface input is not transmitted to the sprung member by actively expanding and contracting the shock absorber device to control the road surface input by the vertical movement of the unsprung member. The stroke attenuation control amount is a control amount corresponding to the driving force that should be generated by the shock absorber device in order to suppress the expansion / contraction operation of the shock absorber device. The force necessary to suppress the expansion / contraction operation of the shock absorber device always acts as a resistance force against the expansion / contraction operation. Therefore, this force is not a force that positively expands / contracts the shock absorber device, but a so-called passive force. It is. In the control by this passive force, the input from the road surface is transmitted to the sprung member. According to the present invention, as the amount of expansion / contraction stroke displacement of the shock absorber device increases, control by passive force becomes dominant. In other words, as the magnitude of the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device increases, the input from the road surface is easily transmitted to the sprung member.
このように、本発明によれば、バネ上部材の前輪位置とバネ下部材との間に配設されたショックアブソーバ装置の伸縮作動は、修正アクティブ制御量と修正ストローク減衰制御量とに基づいて演算された前輪側目標制御量に基づいて制御されるため、本発明の制御を用いた車両が図19に示される凹凸路面を走行する場合、前輪目標制御量中に含まれる修正アクティブ制御要素によりバネ上変位伝達比が低減される。また、図20に示される勾配変化路面を走行する場合においては、前輪目標制御量中に含まれる修正ストローク減衰制御要素により路面入力が早期にバネ上部材に伝達される。これにより勾配変化路面走行時に路面入力がバネ上部材に伝達される時間が増加する。その結果、路面から受ける力のピークが減少する(つまり、(2)式の積分区間が長くなるためFが小さくなる)。これにより路面入力がバネ上部材に伝達される際に発生するショック感の大きさ(つまり(2)式のFの最大値)を小さくすることができる。また、伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるほどストローク減衰制御が支配的となってショックアブソーバ装置の伸縮動作に対する抵抗力が増加する。この抵抗力の増加により、ショックアブソーバ装置のストローク限界位置でのストッパ当たりが確実に防止される。すなわち、本発明によれば、伸縮ストローク変位量の大きさによってアクティブ制御とストローク減衰制御との制御比率を適宜変更することにより、凹凸路面走行時におけるバネ上変位伝達比の低減、勾配変化路面走行時におけるストッパ当たりの発生防止およびショック感の低減を図ることができる。 Thus, according to the present invention, the expansion and contraction operation of the shock absorber device disposed between the front wheel position of the sprung member and the unsprung member is based on the corrected active control amount and the corrected stroke damping control amount. Since the vehicle is controlled based on the calculated front wheel side target control amount, when the vehicle using the control of the present invention travels on the uneven road surface shown in FIG. 19, the corrected active control element included in the front wheel target control amount The sprung displacement transmission ratio is reduced. Further, when traveling on the slope changing road surface shown in FIG. 20, the road surface input is transmitted to the sprung member at an early stage by the corrected stroke attenuation control element included in the front wheel target control amount. This increases the time during which the road surface input is transmitted to the sprung member when traveling on a slope-changing road surface. As a result, the peak of the force received from the road surface is reduced (that is, F is reduced because the integration interval of the equation (2) becomes longer). As a result, it is possible to reduce the magnitude of the shock that is generated when the road surface input is transmitted to the sprung member (that is, the maximum value of F in equation (2)). Further, as the amount of expansion / contraction stroke displacement increases, the stroke damping control becomes dominant, and the resistance force to the expansion / contraction operation of the shock absorber device increases. This increase in the resistance force reliably prevents the stopper contact at the stroke limit position of the shock absorber device. That is, according to the present invention, by appropriately changing the control ratio between the active control and the stroke damping control according to the magnitude of the expansion / contraction stroke displacement amount, it is possible to reduce the sprung displacement transmission ratio when traveling on the uneven road surface, and to change the slope change road surface. It is possible to prevent the occurrence of contact with the stopper and reduce the feeling of shock.
また、バネ上部材の後輪位置(例えば左右後輪位置)と、その後輪に連結されるバネ下部材との間に配設されるショックアブソーバ装置が発生する駆動力の目標値に相当する後輪側目標制御量は、アクティブ制御量とピッチ抑制制御量とに基づいて演算される。この場合、後輪側目標制御量は、アクティブ制御量とピッチ抑制制御量とを加算した制御量に基づいて演算されるものであるとよい。そして、演算された後輪側目標制御量に基づいて、バネ上部材の後輪位置とバネ下部材との間に配設されたショックアブソーバ装置が発生する駆動力が制御される。 Further, the rear corresponding to the target value of the driving force generated by the shock absorber device disposed between the rear wheel position of the sprung member (for example, the left and right rear wheel positions) and the unsprung member connected to the rear wheel. The wheel side target control amount is calculated based on the active control amount and the pitch suppression control amount. In this case, the rear wheel side target control amount may be calculated based on a control amount obtained by adding the active control amount and the pitch suppression control amount. Based on the calculated rear wheel side target control amount, the driving force generated by the shock absorber device arranged between the rear wheel position of the sprung member and the unsprung member is controlled.
ピッチ抑制制御量は、バネ上部材のピッチ方向周り(車幅方向軸周り)の運動を抑制するために、ショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当する制御量である。アクティブ制御量にこのようなピッチ方向成分の制御量を加えてバネ上部材の後輪側に配設されたショックアブソーバ装置が発生する力を制御することにより、バネ上部材のピッチ挙動が抑えられる。 The pitch suppression control amount is a control amount corresponding to the driving force that should be generated by the shock absorber device in order to suppress the movement of the sprung member around the pitch direction (around the vehicle width direction axis). By adding the control amount of the pitch direction component to the active control amount and controlling the force generated by the shock absorber device disposed on the rear wheel side of the sprung member, the pitch behavior of the sprung member can be suppressed. .
上述したように、本発明の制御を用いた車両が図19に示される凹凸路面を走行する場合、前輪側目標制御量中に含まれる修正アクティブ制御要素によりバネ上変位伝達比が低減されるが、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量が大きい場合、前輪側目標制御量中に含まれる修正ストローク減衰制御要素が支配的になるため路面入力がバネ上部材に伝達されるおそれがある。このとき後輪側目標制御量中に含まれるピッチ抑制制御量によってバネ上部材のピッチ挙動が抑えられるので、ピッチ方向におけるバネ上部材の振動が抑制される。これにより乗り心地が向上する。 As described above, when the vehicle using the control of the present invention travels on the uneven road surface shown in FIG. 19, the sprung displacement transmission ratio is reduced by the modified active control element included in the front wheel side target control amount. When the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device is large, the corrected stroke damping control element included in the front wheel side target control amount becomes dominant, so that the road surface input may be transmitted to the sprung member. At this time, since the pitch behavior of the sprung member is suppressed by the pitch suppression control amount included in the rear wheel side target control amount, the vibration of the sprung member in the pitch direction is suppressed. This improves ride comfort.
また、本発明の制御を用いた車両が図20に示される勾配変化路面を走行する場合において、例えば前輪のみが勾配変化路面に差し掛かり、後輪は未だ勾配変化路面を走行していないときに、バネ上部材がピッチ運動するために、そのピッチ運動を抑制するようにピッチ抑制制御量に基づいてバネ上部材の後輪側に配設されたショックアブソーバ装置が発生する駆動力が制御される。ピッチ運動を抑制する力は路面入力がバネ上部材に伝達される方向と同じ方向に作用する。このように本発明によれば、前輪側の運動と後輪側の運動との違い(すなわちピッチ挙動)に基づいて事前に(プリセンシング的に)後輪側が走行する路面を予期するとともに、早期に路面入力がバネ上部材に伝達される方向に力を発生することにより、路面側からの入力がバネ上部材に伝達される時間が増加する。その結果、路面から受ける力のピークが減少する(つまり、(2)式のFが小さくなる)。これにより路面入力がバネ上部材に伝達される際に発生するショック感の大きさを小さくすることができる。 Further, when the vehicle using the control of the present invention travels on the slope changing road surface shown in FIG. 20, for example, only the front wheels approach the slope changing road surface, and the rear wheels are not yet traveling on the slope changing road surface, In order for the sprung member to perform the pitch motion, the driving force generated by the shock absorber device disposed on the rear wheel side of the sprung member is controlled based on the pitch suppression control amount so as to suppress the pitch motion. The force for suppressing the pitch motion acts in the same direction as the direction in which the road surface input is transmitted to the sprung member. As described above, according to the present invention, the road surface on which the rear wheel side travels is predicted in advance (in terms of pre-sensing) based on the difference between the front wheel side motion and the rear wheel side motion (that is, pitch behavior). By generating a force in the direction in which the road surface input is transmitted to the sprung member, the time during which the input from the road surface side is transmitted to the sprung member increases. As a result, the peak of the force received from the road surface decreases (that is, F in equation (2) decreases). Thereby, the magnitude | size of the shock feeling generate | occur | produced when a road surface input is transmitted to a sprung member can be made small.
また、上記した前輪側目標制御量の演算と後輪側目標制御量の演算を同時に行い、演算された前輪側目標制御量に基づいてバネ上部材の前輪側に配設されたショックアブソーバ装置が発生する駆動力を制御し、演算された後輪側目標制御量に基づいてバネ上部材の後輪側に配設されたショックアブソーバ装置が発生する駆動力を制御することにより、つまり前輪側と後輪側を協調制御することにより、凹凸路面走行時におけるバネ上変位伝達比の低減および、勾配変化路面走行時におけるストッパ当たりの防止並びにショック感の低減の両立を確実に図ることができる。特に、凹凸路面走行時には、前輪側のショックアブソーバ装置のストローク減衰制御要素によりバネ上部材が振動するおそれがあるが、この振動のうちピッチ振動は、後輪側のショックアブソーバ装置のピッチ抑制制御要素により抑制される。ドライバーはピッチ方向の振動の発生に対して敏感であるので、本発明のようにピッチ方向の振動を抑制することにより、乗り心地が大きく向上する。 Further, a shock absorber device that performs the calculation of the front wheel side target control amount and the calculation of the rear wheel side target control amount as described above and is disposed on the front wheel side of the sprung member based on the calculated front wheel side target control amount is provided. By controlling the driving force generated, and controlling the driving force generated by the shock absorber device disposed on the rear wheel side of the sprung member based on the calculated rear wheel side target control amount, that is, the front wheel side By cooperatively controlling the rear wheel side, it is possible to reliably achieve both reduction of the sprung displacement transmission ratio when traveling on uneven road surfaces, prevention of contact with a stopper when traveling on slope-changing road surfaces, and reduction of shock feeling. In particular, when running on uneven road surfaces, the sprung member may vibrate due to the stroke damping control element of the shock absorber device on the front wheel side. Of this vibration, the pitch vibration is a pitch suppression control element of the shock absorber device on the rear wheel side. It is suppressed by. Since the driver is sensitive to the occurrence of vibration in the pitch direction, the ride comfort is greatly improved by suppressing the vibration in the pitch direction as in the present invention.
また、前記制御ゲイン演算手段は、前記ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるほど、前記ストローク減衰制御量による制御の比率であるストローク減衰制御比率が前記アクティブ制御量による制御の比率であるアクティブ制御比率に対して大きくなるように、前記アクティブ制御比率および前記ストローク減衰制御比率を前記アクティブ制御ゲインおよび前記ストローク減衰制御ゲインとして演算するものであるのがよい。これによれば、ストローク変位量の大きさが大きくなるほどストローク減衰制御比率が大きくなるように、アクティブ制御比率およびストローク減衰制御比率が演算される。そして、アクティブ制御比率をアクティブ制御量に乗じることによって修正アクティブ制御量が演算され、ストローク減衰制御比率をストローク減衰制御量に乗じることによって修正ストローク減衰制御量が演算される。 Further, the control gain calculation means is configured such that a stroke attenuation control ratio, which is a control ratio based on the stroke attenuation control amount, becomes a control ratio based on the active control amount as the magnitude of the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device increases. Preferably, the active control ratio and the stroke attenuation control ratio are calculated as the active control gain and the stroke attenuation control gain so as to increase with respect to a certain active control ratio. According to this, the active control ratio and the stroke attenuation control ratio are calculated so that the stroke attenuation control ratio increases as the stroke displacement amount increases. Then, a corrected active control amount is calculated by multiplying the active control ratio by the active control amount, and a corrected stroke attenuation control amount is calculated by multiplying the stroke attenuation control ratio by the stroke attenuation control amount.
上記アクティブ制御比率およびストローク減衰制御比率は、アクティブ制御量による制御(アクティブ制御)とストローク減衰制御量による制御(ストローク減衰制御)とによって制御が行われる場合における制御比である。つまり、アクティブ制御比率は、アクティブ制御とストローク減衰制御とにより行われる制御にアクティブ制御が関与する割合であり、ストローク減衰制御比率は、アクティブ制御とストローク減衰制御とにより行われる制御にストローク減衰制御が関与する割合を表す。アクティブ制御比率とストローク制御比率を加算すれば1である。 The active control ratio and the stroke attenuation control ratio are control ratios when the control is performed by the control by the active control amount (active control) and the control by the stroke attenuation control amount (stroke attenuation control). That is, the active control ratio is a ratio in which the active control is involved in the control performed by the active control and the stroke attenuation control, and the stroke attenuation control ratio is the stroke attenuation control in the control performed by the active control and the stroke attenuation control. Represents the percentage involved. The sum of the active control ratio and the stroke control ratio is 1.
本発明において、アクティブ制御ゲインをRA(またはアクティブ制御比率をR)、ストローク減衰制御ゲインをRS(またはストローク減衰制御比率を1−R)と表した場合、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるほど、RS/RA(または(1−R)/R)が大きくなる。この場合、RS/RA(または(1−R)/R)の増加傾向は、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の全範囲に及ばなくてもよく、少なくとも一部の範囲において、ストローク変位量が大きくなるほどRS/RA(または(1−R)/R)が大きくなればよい。好ましくは、ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが予め設定されたストローク変位量以上となったときに、ストローク変位量の大きさが大きくなるほどRS/RA(または(1−R)/R)が大きくなるものであるのがよい。また、RS/RA(または(1−R)/R)の増加傾向は、連続的な増加傾向でもよく、不連続的、あるいは段階的な増加傾向でもよい。 In the present invention, when the active control gain is represented as RA (or the active control ratio is R) and the stroke damping control gain is represented as RS (or the stroke damping control ratio is 1-R), the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device is large. As the value increases, RS / RA (or (1-R) / R) increases. In this case, the increasing tendency of RS / RA (or (1-R) / R) may not reach the entire range of the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device, and the stroke displacement amount is at least partially in the range. It is sufficient that RS / RA (or (1-R) / R) increases as the value increases. Preferably, when the magnitude of the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device is equal to or greater than a preset stroke displacement amount, the greater the stroke displacement amount, the greater the RS / RA (or (1-R) / R). ) Should be large. Further, the increasing trend of RS / RA (or (1-R) / R) may be a continuous increasing trend, or a discontinuous or stepwise increasing trend.
本発明において、バネ上部材の各輪位置とは、バネ下部材およびサスペンション装置を介してバネ上部材に各車輪が取り付けられる位置を言う。一般的な4輪車両であれば、バネ上部材の各輪位置は、バネ上部材の右前輪位置、左前輪位置、右後輪位置、左後輪位置を言う。 In the present invention, each wheel position of the sprung member means a position where each wheel is attached to the sprung member via the unsprung member and the suspension device. In the case of a general four-wheel vehicle, each wheel position of the sprung member refers to a right front wheel position, a left front wheel position, a right rear wheel position, and a left rear wheel position of the sprung member.
また、本発明において、アクティブ制御量、ストローク減衰制御量、ピッチ抑制制御量、目標制御量は、各制御に必要な力そのものであってもよいし、力に相当する量であってもよい。また、本発明のショックアブソーバ装置は、エネルギーの供給を受けて駆動力を発生し、その駆動力によって伸縮作動することができるショックアブソーバ装置、すなわちアクティブ制御可能なショックアブソーバ装置であれば、上記駆動力を発生するための動力源はどのようなものでもよい。例えば電気モータを備え、バッテリ等から電力供給を受けることによって電気モータが回転駆動力を発生し、この回転駆動力により伸縮作動するショックアブソーバ装置でもよいし、あるいは油圧アクチュエータを備え、油圧ポンプなどからの油圧の供給を受けて油圧アクチュエータが油圧力を発生し、発生した油圧力により伸縮作動するショックアブソーバ装置でもよい。 In the present invention, the active control amount, the stroke attenuation control amount, the pitch suppression control amount, and the target control amount may be the force itself required for each control, or may be an amount corresponding to the force. Further, the shock absorber device of the present invention is a shock absorber device that receives a supply of energy to generate a driving force and can be expanded and contracted by the driving force, that is, a shock absorber device capable of active control. Any power source may be used to generate the force. For example, it may be a shock absorber device that includes an electric motor and generates a rotational driving force by receiving power supply from a battery or the like, and expands and contracts by this rotational driving force, or a hydraulic actuator that includes a hydraulic pump. A shock absorber device that receives an oil pressure to generate an oil pressure and expands and contracts by the generated oil pressure may be used.
また、アクティブ制御量は、バネ上部材の上下動作が抑制されるように、バネ上部材の上下動作に関する物理量に基づいて演算される。一般的なスカイフック理論に基づけば、バネ上部材の上下動作を抑制するために必要な力は、バネ上部材の上下方向に沿った速度(バネ上上下速度)に所定のゲインを乗じることにより求められる。したがって、バネ上部材の上下動作に関連する物理量は、バネ上上下速度を得ることができる物理量、例えばバネ上部材に上下方向に沿った加速度(バネ上上下加速度)であるとよい。また、アクティブ制御量は、バネ上上下速度に所定のゲインを乗じた値と、バネ下速度(バネ下部材の上下方向に沿った速度)に所定のゲインを乗じた値との和に基づいて演算してもよい。 Further, the active control amount is calculated based on a physical quantity related to the vertical movement of the sprung member so that the vertical movement of the sprung member is suppressed. Based on the general skyhook theory, the force required to suppress the upward and downward movement of the sprung member is obtained by multiplying the speed along the vertical direction of the sprung member (sprung vertical speed) by a predetermined gain. Desired. Therefore, the physical quantity related to the vertical motion of the sprung member may be a physical quantity that can obtain the sprung vertical speed, for example, acceleration along the vertical direction of the sprung member (sprung vertical acceleration). The active control amount is based on the sum of a value obtained by multiplying the sprung vertical speed by a predetermined gain and a value obtained by multiplying the unsprung speed (speed along the vertical direction of the unsprung member) by a predetermined gain. You may calculate.
また、本発明のサスペンション装置は、バネ上部材の各輪位置におけるバネ上上下加速度を検出するためのバネ上上下加速度センサを備えているとよい。バネ上上下加速度センサは、バネ上部材の各輪位置にそれぞれ取り付けられていてもよいが、バネ上部材の平面を表す少なくとも3つの位置に取り付けられていればよい。これによれば、各センサの検出信号に基づいて、バネ上部材の各輪位置におけるバネ上上下加速度を推定することができる。 The suspension device of the present invention may include a sprung vertical acceleration sensor for detecting a sprung vertical acceleration at each wheel position of the sprung member. The sprung vertical acceleration sensor may be attached to each wheel position of the sprung member, but may be attached to at least three positions representing the plane of the sprung member. According to this, the sprung vertical acceleration at each wheel position of the sprung member can be estimated based on the detection signal of each sensor.
また、ストローク減衰制御量は、ショックアブソーバ装置の伸縮動作が抑制されるように、ショックアブソーバ装置の伸縮動作に関する物理量に基づいて演算される。このストローク減衰制御量は、ショックアブソーバ装置の減衰力を表す量であり、減衰力は一般的に、ショックアブソーバ装置の伸縮速度(ストローク速度)に所定のゲイン(減衰係数)を乗じることにより求められる。したがって、ショックアブソーバ装置の伸縮動作に関連する物理量は、ショックアブソーバ装置のストローク速度を得ることができる物理量、例えば、ショックアブソーバ装置のストローク変位量であるとよい。この場合、本発明のサスペンション装置は、バネ上部材の前輪位置とバネ下部材との間に配設されたショックアブソーバ装置の伸縮ストロークを検出するためのストロークセンサを備えているとよい。 The stroke attenuation control amount is calculated based on a physical quantity related to the expansion / contraction operation of the shock absorber device so that the expansion / contraction operation of the shock absorber device is suppressed. This stroke damping control amount is an amount representing the damping force of the shock absorber device, and the damping force is generally obtained by multiplying the expansion / contraction speed (stroke speed) of the shock absorber device by a predetermined gain (damping coefficient). . Therefore, the physical quantity related to the expansion / contraction operation of the shock absorber apparatus may be a physical quantity that can obtain the stroke speed of the shock absorber apparatus, for example, the stroke displacement amount of the shock absorber apparatus. In this case, the suspension device of the present invention may include a stroke sensor for detecting the expansion / contraction stroke of the shock absorber device disposed between the front wheel position of the sprung member and the unsprung member.
また、ピッチ抑制制御量は、バネ上部材のピッチ方向周り(車幅方向軸周り)の運動、すなわちピッチ挙動が抑制されるように演算される。このピッチ抑制制御量は、例えばバネ上部材の前輪側におけるバネ上上下速度の平均と、バネ上部材の後輪側におけるバネ上上下速度の平均との差により表すことができる。したがって、ピッチ抑制制御量演算手段は、バネ上部材の前輪側におけるバネ上上下速度の平均と、バネ上部材の後輪側におけるバネ上上下速度の平均との差に基づいて、ピッチ抑制制御量を演算するものであるのがよい。 The pitch suppression control amount is calculated so that the movement of the sprung member around the pitch direction (around the vehicle width direction axis), that is, the pitch behavior is suppressed. This pitch suppression control amount can be expressed, for example, by the difference between the average of the sprung vertical speed on the front wheel side of the sprung member and the average of the sprung vertical speed on the rear wheel side of the sprung member. Therefore, the pitch suppression control amount calculation means calculates the pitch suppression control amount based on the difference between the average sprung vertical speed on the front wheel side of the sprung member and the average sprung vertical speed on the rear wheel side of the sprung member. It is good to calculate.
また、前輪側目標制御量および後輪側目標制御量は、上述したアクティブ制御量、ストローク減衰制御量、ピッチ抑制制御量に加えて、その他の制御量を含んでもよい。例えば、バネ下部材の接地性を良好にするためにバネ下部材の上下動作に関連する物理量(例えばバネ下上下速度)に基づいて演算されるバネ下制御量や、車両旋回時のロール運動を抑制するために車両に横方向に作用する力に関連する物理量(例えば横加速度)に基づいて演算される操安性制御量や、車両の加減速時のノーズダイブやスクワットを抑制するために車両に前後方向に作用する力に関連する物理量(例えば前後加速度)に基づいて演算されるアンチダイブ・スクワット制御量が、それぞれの目標制御量に含まれていてもよい。 Further, the front wheel side target control amount and the rear wheel side target control amount may include other control amounts in addition to the above-described active control amount, stroke attenuation control amount, and pitch suppression control amount. For example, in order to improve the ground contact of the unsprung member, an unsprung control amount calculated based on a physical quantity (for example, unsprung up / down speed) related to the up / down motion of the unsprung member, or a roll motion when the vehicle turns The vehicle is controlled in order to suppress the drivability control amount calculated based on a physical quantity (for example, lateral acceleration) related to the force acting on the vehicle in the lateral direction in order to suppress, or the nose dive or squat when the vehicle is accelerated or decelerated. In addition, an anti-dive / squat control amount calculated based on a physical quantity (for example, longitudinal acceleration) related to a force acting in the front-rear direction may be included in each target control amount.
以下、本発明の一実施形態に係るサスペンション装置について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るサスペンション装置が搭載された車両の概略図、図2は、本実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成の概略図である。 Hereinafter, a suspension device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle equipped with a suspension device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram of a system configuration of the suspension device according to the present embodiment.
このサスペンション装置は、各車輪WFR,WFL,WRR,WRLと車体B(バネ上部材)との間にそれぞれ設けられるサスペンション本体10FR,10FL,10RR,10RLと、各サスペンション本体10FR,10FL,10RR,10RLの作動を制御するサスペンション制御装置50とを備える。
This suspension device includes suspension bodies 10FR, 10FL, 10RR, 10RL provided between the wheels WFR, WFL, WRR, WRL and the vehicle body B (sprung member), and the suspension bodies 10FR, 10FL, 10RR, 10RL. And a
図2に示されるように、右前輪サスペンション本体10FRは、車体Bの右前方位置(右前輪位置)と右前輪WFRに連結されたロアアームなどのバネ下部材との間に、左前輪サスペンション本体10FLは、車体Bの左前方位置(左前輪位置)と左前輪WFLに連結されたバネ下部材との間に、右後輪サスペンション本体10RRは、車体Bの右後方位置(右後輪位置)と右後輪WRRに連結されたバネ下部材との間に、左後輪サスペンション本体10RLは、車体Bの左後方位置(左後輪位置)と左後輪WRLに連結されたバネ下部材との間に、それぞれ配設される。つまり、各サスペンション本体は、車両のバネ上部材の各輪位置とその各輪位置に対応する車輪に連結されたバネ下部材との間に配設される。以下、4組のサスペンション本体10FR,10FL,10RR,10RLおよび車輪WFR,WFL,WRR,WRLを総称する場合は、単にサスペンション本体10および車輪Wと呼ぶ。
As shown in FIG. 2, the right front wheel suspension body 10FR includes a left front wheel suspension body 10FL between a right front position (right front wheel position) of the vehicle body B and an unsprung member such as a lower arm connected to the right front wheel WFR. Is between the left front position (left front wheel position) of the vehicle body B and the unsprung member connected to the left front wheel WFL, the right rear wheel suspension body 10RR is positioned at the right rear position (right rear wheel position) of the vehicle body B. Between the unsprung member connected to the right rear wheel WRR, the left rear wheel suspension main body 10RL includes a left rear position (left rear wheel position) of the vehicle body B and an unsprung member connected to the left rear wheel WRL. In between, each is arranged. That is, each suspension body is disposed between each wheel position of the sprung member of the vehicle and the unsprung member connected to the wheel corresponding to each wheel position. Hereinafter, when the four sets of suspension bodies 10FR, 10FL, 10RR, 10RL and the wheels WFR, WFL, WRR, WRL are collectively referred to, they are simply referred to as the
図3は、サスペンション本体10の部分断面概略図である。図3に示されるように、サスペンション本体10は、コイルスプリング20と、電磁式ショックアブソーバ装置30を備える。コイルスプリング20は、自身の弾性を利用して路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車両の重量を弾性支持する。このコイルスプリング20に支えられる側、つまり車体B側の部材がバネ上部材であり、コイルスプリング20を支持する側、つまり車輪W側の部材がバネ下部材である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional schematic view of the
電磁式ショックアブソーバ装置30は、バネ上部材の各輪位置とバネ下部材との間にコイルスプリング20と並列的に配設されている。電磁式ショックアブソーバ装置30は、電気モータ31とボールネジ機構32とを備える。電気モータ31は、モータケーシング311と、中空状の回転軸312と、永久磁石313と、極体314とを備える。モータケーシング311は電気モータ31の外郭を構成するハウジングであり、図示上下方向に軸を持ち上部から段階的に径が小さくなる段付円筒形状を成す。回転軸312は、モータケーシング311と同軸的にモータケーシング311内に配設され、軸受331,332によりモータケーシング311に回転可能に支持される。この回転軸312の外周面に永久磁石313が固定される。回転軸312および永久磁石313により電気モータ31のロータが構成される。永久磁石313に対向するように極体314(コアにコイルが巻回されたもの)が、モータケーシング311の内周面に固定される。極体314により電気モータ31のステータが構成される。
The electromagnetic
ボールネジ機構32は、電気モータ31に連結しており、電気モータ31の回転運動を直線運動に変換する変換機構としての機能を有する。ボールネジ機構32は、ネジ溝321aが形成されたボールネジ軸321と、このボールネジ軸321のネジ溝321aに螺合するボールネジナット322とを備える。ボールネジナット322はモータケーシング311内に配設され、回転軸312の下端部分に接続されるとともに、ボールベアリングを介して回転可能且つ軸方向移動不能にモータケーシング311に支持される。したがって、回転軸312が回転すると、それに伴いボールネジナット322も回転する。
The
ボールネジ軸321は、図に示されるように、モータケーシング311に同軸的に配置されており、モータケーシング311内にてボールネジナット322を螺合するとともに、その上方部分にて回転軸312の内周側に挿入される。また、ボールネジ軸321の下方部分はモータケーシング311の下端面を突き抜けてさらに下方に延在する。
As shown in the drawing, the
ボールネジナット322の図示下方にスプラインナット35が配設される。このスプラインナット35はモータケーシング311の最下方部位に配置固定される。スプラインナット35にはスプラインが形成された貫通孔が設けられており、この貫通孔にボールネジ軸321が挿通される。なお、ボールネジ軸321のネジ溝321aにはスプライン溝も同時に形成されている。したがってボールネジ軸321はスプラインナット35にスプライン嵌合し、回転不能かつ軸方向移動可能にスプラインナット35に支持される。
A
また、電磁式ショックアブソーバ装置30の図示下方に液圧式ダンパ装置40が配設されている。液圧式ダンパ装置40は、電磁式ショックアブソーバ装置30に直列的に連結するように、電磁式ショックアブソーバ装置30とバネ下部材との間に配設されている。この液圧式ダンパ装置40は、内部に作動液(例えば作動油)が封入されたハウジング41と、ハウジング41の内部に配設されハウジング41内で相対移動するバルブピストン42とを備える。バルブピストン42によってハウジング41の内部が上室と下室とに区画される。ハウジング41の下端はブッシュを介してバネ下部材であるロアアームに連結される。
A
本実施形態において液圧式ダンパ装置40は、ツインチューブ式のショックアブソーバ装置であり、ハウジング41が同軸配置された外筒411および内筒412を有する。外筒411と内筒412の間の空間によりリザーバ室が形成される。バルブピストン42は内筒412内に配設される。バルブピストン42が内筒412内を軸方向に移動するときに上室と下室との間を作動液が流通することにより、上記移動に対し、作動液の粘性に依存した抵抗力(減衰力)が発生する。また、内筒412の下方端にはベースバルブ413が取り付けられ、このベースバルブ413を介して下室とリザーバ室が連通する。バルブピストン42の移動に伴って作動液が下室とリザーバ室との間を流通することにより、上記移動に対し、作動液の粘性に依存した抵抗力(減衰力)が発生する。つまり、液圧式ダンパ装置40は、作動液の粘性に基づいて減衰力を発生する。
In the present embodiment, the
また、内筒412内にはピストンロッド43が挿入される。ピストンロッド43はその下端にてバルブピストン42に連結される。ピストンロッド43は、その上端にてボールネジ軸321の下端に連結され、その連結部分から図において下方に伸び、液圧式ダンパ装置40のハウジング41の上面側から内筒412内に挿入される。よって、バルブピストン42はピストンロッド43を介して電磁式ショックアブソーバ装置30のボールネジ軸321に連結される。このようにして、液圧式ダンパ装置40が電磁式ショックアブソーバ装置30に直列的に接続される。
A
液圧式ダンパ装置40の外筒411の外周部分に環状の下部リテーナ44aが設けられる。下部リテーナ44aの外周には筒部21が連結される。筒部21は、下部リテーナ44aに連結された部分から液圧式ダンパ装置40のハウジング41を覆うように図において上方に伸びている。筒部21の上端部に径内方に屈曲したフランジ部211が形成される。フランジ部211の下面側に環状の上部リテーナ44bが設けられる。
An annular
また、ボールネジ軸321とピストンロッド43との連結部分には中央リテーナ44cが取り付けられる。中央リテーナ44cは、ボールネジ軸321とピストンロッド43との連結部分から水平方向に放射状に伸びた円板状の部分44c1と、円板状の部分44c1の外周から下方に伸びた円筒状の部分44c2と、円筒状の部分44c2から径外方に伸びた環状の鍔部分44c3とを備える。このような形状の中央リテーナ44cの鍔部分44c3と下部リテーナ44aとの間に第1コイルスプリング46aが、鍔部分44c3と上部リテーナ44bとの間に第2コイルスプリング46bが配設される。
A
このような構成の液圧式ダンパ装置40は、路面側から高周波(例えば20Hz以上)の振動が入力したときに作動する。つまり、高周波の振動が路面から入力されたときに、ハウジング41がバルブピストン42に対して相対移動する。この相対移動により発生する減衰力により高周波振動が減衰される。それ以外の振動がバネ下部材側あるいはバネ上部材側から入力された場合や、電磁式ショックアブソーバ装置30が積極的に伸縮するような場合には、原則的に液圧式ダンパ装置40は作動しない(ハウジング41とバルブピストン42が相対変位しない)。要するに、液圧式ダンパ装置40は、高周波振動のフィルタとしての役割を果たす。
The
また、筒部21の外周にリテーナ212が形成されている。このリテーナ212にコイルスプリング20の下端が連結される。コイルスプリング20の上端は、ブラケット25の図示下面に形成されたリテーナ213に連結している。
A
また、サスペンション本体10は、車体Bに形成される孔部から電気モータ31のモータケーシング311の上方部分が上部に突出するように配置され、且つそのような配置状態を保つように、アッパーサポート12を介して車体Bに取り付けられている。アッパーサポート12は樹脂部材121とブラケット122とからなり、弾性的にサスペンション本体10を車体Bに連結する。
The
以上のように構成されたサスペンション本体10において、バッテリ電源などからの電力供給により電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が回転駆動力を発生する。すると、電気モータ31の回転軸312に連結したボールネジナット322が回転する。ボールネジナット322の回転によってボールネジ軸321およびこのボールネジ軸321に連結された液圧式ダンパ装置40が軸方向移動する。これにより電磁式ショックアブソーバ装置30が伸縮する。ボールネジ軸321の軸方向は、バネ上部材とバネ下部材との接近・離間方向(上下方向)と同じ方向である。したがって、電磁式ショックアブソーバ装置30は、電気モータ31が発生する回転駆動力により、バネ上部材とバネ下部材との接近・離間方向に積極的に伸縮作動する。電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮作動により、バネ上部材とバネ下部材がそれらの接近・離間方向に相対移動する。
In the
また、外力(路面入力など)がサスペンション本体10に加えられた場合、この外力によって電磁式ショックアブソーバ装置30のボールネジ軸321が軸方向に移動する。ボールネジ軸321の軸方向移動によって電磁式ショックアブソーバ装置30が伸縮する。この伸縮に伴ってバネ上部材とバネ下部材がその接近・離間方向に相対移動するとともにボールネジナット322が回転する。ボールネジナット322の回転により電気モータ31が回される。このとき電気モータ31は発電機として作用し、発電による抵抗力を生ずる。このように、電磁式ショックアブソーバ装置30は、外部入力によって、その伸縮作動に対抗する駆動力(減衰力)を発生する。
When an external force (such as road surface input) is applied to the
図2に示されるように、サスペンション制御装置50は車体Bに搭載される。サスペンション制御装置50は、各サスペンション本体10の電磁式ショックアブソーバ装置30に設けられた電気モータ31が発生する駆動力を制御することにより、各電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮作動を制御する。サスペンション制御装置50には、各バネ上上下加速度センサ61と、各バネ下上下加速度センサ62と、各ストロークセンサ63が接続される。バネ上上下加速度センサ61は、バネ上部材の各輪位置に載置されており、バネ上部材の各輪位置に上下方向に作用する加速度(バネ上上下加速度)に対応する信号を検出し、検出した信号をサスペンション制御装置50に出力する。バネ下上下加速度センサ62は、各サスペンション本体10が取り付けられるロアアームなどのバネ下部材に載置されており、そのバネ下部材に上下方向に作用する加速度(バネ下上下加速度)に対応する信号を検出し、検出した信号をサスペンション制御装置50に出力する。ストロークセンサ63は、前輪側のサスペンション本体(右前輪サスペンション本体10FRおよび左前輪サスペンション本体10FL)の付近に取り付けられており、これらのサスペンション本体の電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮ストローク変位量に対応する信号を、例えばロアアームの角度変化により検出し、検出した信号をサスペンション制御装置50に出力する。
As shown in FIG. 2, the
サスペンション制御装置50はマイクロコンピュータを主要構成とする。サスペンション制御装置50は、バネ上部材の各輪位置とバネ下部材との間に配設される各電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31により発生される力の目標値である目標制御力(右前輪目標制御力Ffr,左前輪目標制御力Ffl,右後輪目標制御力Frr,左後輪目標制御力Frl)を演算する。また、サスペンション制御装置50は、演算した目標制御力に対応する制御信号を、各電磁式ショックアブソーバ装置30に対応する駆動回路70にそれぞれ出力する。各駆動回路70は、対応する電磁式ショックアブソーバ装置30の各電気モータ31にそれぞれ接続されており、入力された制御信号に基づいて電気モータ31を制御する。
The
図4は、サスペンション制御装置50および駆動回路70による電気モータ31の制御構成を表すブロック図である。図に示されるように、サスペンション制御装置50は、駆動回路70を介して電気モータ31の駆動力を制御する。駆動回路70は3相インバータ回路を構成し、電気モータ31(本実施形態では3相ブラシレスモータが用いられる)の3相電磁コイルCL1,CL2,CL3にそれぞれ対応したスイッチング素子SW11,SW12,SW21,SW22,SW31,SW32を有する。これらのスイッチング素子は、サスペンション制御装置50から入力される制御信号に基づきデューティ制御される(PWM制御)。これによりバッテリから電気モータ31への通電量や電気モータ31からバッテリ側へ送られる回生電力の電流量が制御される。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control configuration of the
図5は、サスペンション制御装置50の内部構成を機能ごとに表した図である。図に示されるように、サスペンション制御装置50は、機能ブロックとして、状態量演算部51、アクティブ制御力演算部52、ストローク減衰制御力演算部53、ピッチ抑制制御力演算部54、バネ下制御力演算部55、制御比率演算部56、調停制御部57を備える。状態量演算部51は、各種センサから得られる信号に基づいて、車両のバネ上部材の各輪位置における上下動作に関連する運動状態量、各バネ下部材の上下動作に関連する運動状態量、各電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮動作に関連する運動状態量を演算する。
FIG. 5 is a diagram showing the internal configuration of the
図6は、状態量演算部51の内部処理を表す機能ブロック図である。図に示されるように、状態量演算部51には、各バネ上上下加速度センサ61、各バネ下上下加速度センサ62、各ストロークセンサ63により検出された信号が、それぞれ入力される。状態量演算部51は、各バネ上上下加速度センサ61により検出された信号に基づいて、バネ上部材の各輪位置におけるバネ上上下加速度xbi”を演算する。ここで、バネ上上下加速度を表す符号xbi”の添え字iは、バネ上部材の各輪位置を表す。したがって、添え字iは、右前輪位置fr、左前輪位置fl、右後輪位置rr、左後輪位置rlのいずれかである。つまり、状態量演算部51は、各バネ上上下加速度センサ61により検出された信号に基づいて、右前輪位置におけるバネ上上下加速度(右前輪バネ上上下加速度)xbfr”、左前輪位置におけるバネ上上下加速度(左前輪バネ上上下加速度)xbfl”、右後輪位置におけるバネ上上下加速度(右後輪バネ上上下加速度)xbrr”、左後輪位置におけるバネ上上下加速度(左後輪バネ上上下加速度)xbrl”を、それぞれ演算する。以下の説明においても添え字iの役割は同様である。
FIG. 6 is a functional block diagram showing internal processing of the state
また、状態量演算部51は、各バネ上上下加速度xbi”を積分することにより、各輪位置におけるバネ上部材の上下方向に沿った速度であるバネ上上下速度xbi’(右前輪バネ上上下速度xbfr’,左前輪バネ上上下速度xbfl’,右後輪バネ上上下速度xbrr’,左後輪バネ上上下速度xbrl’)を演算する。さらに、各バネ上上下速度xbi’を積分することにより、各輪位置におけるバネ上部材の上下方向に沿った基準位置からの変位量である各バネ上上下変位量xbi(右前輪バネ上上下変位量xbfr,左前輪バネ上上下変位量xbfl,右後輪バネ上上下変位量xbrr,左後輪バネ上上下変位量xbrl)を演算する。
In addition, the state
また、状態量演算部51は、各バネ下上下加速度センサ62より入力された信号に基づいて、バネ上部材の各輪位置にサスペンション本体10を介して連結されるバネ下部材に上下方向に作用するバネ下上下加速度xwi”(右前輪バネ下上下加速度xwfr”,左前輪バネ下上下加速度xwfl”,右後輪バネ下上下加速度xwrr”,左後輪バネ下上下加速度xwrl”)を演算する。さらに、バネ下上下加速度xwi”を積分することにより、各バネ下部材の上下方向に沿った速度であるバネ下上下速度xwi’(右前輪バネ下上下速度xwfr’,左前輪バネ下上下速度xwfl’,右後輪バネ下上下速度xwrr’,左後輪バネ下上下速度xwrl’)を演算する。さらに、バネ下上下速度xwi’を積分することにより、各バネ下部材の上下方向に沿った基準位置からの変位量であるバネ下上下変位量xwi(右前輪バネ下上下変位量xwfr,左前輪バネ下上下変位量xwfl,右後輪バネ下上下変位量xwrr,左後輪バネ下上下変位量xwrl)を演算する。なお、状態量演算部51は、バネ上上下加速度xbi”およびバネ下上下加速度xwi”を演算するにあたり、上方向に向かう加速度を正の加速度として演算し、下方向に向かう加速度を負の加速度として演算する。また、バネ上上下速度xbi’およびバネ下上下速度xwi’を演算するにあたり、上方向に向かう速度を正の速度として演算し下方向に向かう速度を負の速度として演算する。
Further, the state
また、状態量演算部51は、バネ上部材の前輪側に設けられた各ストロークセンサ63により検出された信号に基づいて、右前輪サスペンション本体10FRの電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮ストローク変位量を表す右前輪ストローク変位量xsfrおよび、左前輪サスペンション本体10FLの電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮ストローク変位量を表す左前輪ストローク変位量xsflを演算する。これらのストローク変位量は、電磁式ショックアブソーバ装置30の長さが、予め決められた基準となる長さから変化した量(伸縮量)を表す。また、状態量演算部51は、右前輪ストローク変位量xsfrおよび左前輪ストローク変位量xsflをそれぞれ微分することにより、右前輪サスペンション本体10FRの電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮速度を表す右前輪ストローク速度xsfr’および、左前輪サスペンション本体10FLの電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮速度を表す左前輪ストローク速度xsfl’を演算する。なお、状態量演算部51は、各ストローク速度を演算するにあたり、伸び方向のストローク速度を正の速度として演算し、縮み方向のストローク速度を負の速度として演算する。
In addition, the state
アクティブ制御力演算部52は、バネ上部材の各輪位置におけるバネ上上下速度xbi’に基づいて、バネ上部材の各輪位置における上下動作を抑制するために各電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力(アクティブ制御力)を演算する。図7は、アクティブ制御力演算部52の内部処理を表わす機能ブロック図である。アクティブ制御力演算部52は、状態量演算部51にて演算された各バネ上上下速度xbi’を入力する。また、アクティブ制御力演算部52は、入力した右前輪バネ上上下速度xbfr’に負のゲイン−Kbfrを乗じることにより右前輪アクティブ制御力fbfrを演算し、左前輪バネ上上下速度xbfl’に負のゲイン−Kbflを乗じることにより左前輪アクティブ制御力fbflを演算し、右後輪バネ上上下速度xbrr’に負のゲイン−Kbrrを乗じることにより右後輪アクティブ制御力fbrrを演算し、左後輪バネ上上下速度xbrl’に負のゲイン−Kbrlを乗じることにより左後輪アクティブ制御力fbrlを演算する。右前輪アクティブ制御力fbfrは、バネ上部材の右前輪位置における上下動作を抑制するために右前輪サスペンション本体10FRの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。左前輪アクティブ制御力fbflは、バネ上部材の左前輪位置における上下動作を抑制するために左前輪サスペンション本体10FLの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。右後輪アクティブ制御力fbrrは、バネ上部材の右後輪位置における上下動作を抑制するために右後輪サスペンション本体10RRの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。左後輪アクティブ制御力fbrlは、バネ上部材の左後輪位置における上下動作を抑制するために左後輪サスペンション本体10RLの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。
Based on the sprung vertical speed x bi ′ at each wheel position of the sprung member, the active control
ストローク減衰制御力演算部53は、前輪側のサスペンション本体10の電磁式ショックアブソーバ装置30のストローク速度に基づいて、その電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮動作を抑制するためにその電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力(ストローク減衰制御力)を演算する。図8は、ストローク減衰制御力演算部53の内部処理を表す機能ブロック図である。ストローク減衰制御力演算部53は、状態量演算部51にて演算された右前輪ストローク速度xsfr’および左前輪ストローク速度xsfl’を入力する。そして、右前輪ストローク速度xsfr’に負のゲイン(減衰係数)−Cfrを乗じることにより右前輪ストローク減衰制御力fsfrを、左前輪ストローク速度xsflに負のゲイン(減衰係数)−Cflを乗じることにより左前輪ストローク減衰制御力fsflを、それぞれ演算する。右前輪ストローク減衰制御力fsfrは、右前輪サスペンション本体10FRの電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮動作を抑制するためにその電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。左前輪ストローク減衰制御力fsflは、左前輪サスペンション本体10FLの電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮動作を抑制するためにその電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。
The stroke damping control
ピッチ抑制制御力演算部54は、バネ上部材のピッチ方向周りの運動(ピッチ運動)を抑制するために各サスペンション本体10の電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力(ピッチ抑制制御力)を演算する。図9は、ピッチ抑制制御力演算部54の内部処理を表す機能ブロック図である。ピッチ抑制制御力演算部54は、状態量演算部51にて演算されたバネ上部材の各輪位置におけるバネ上上下速度xbi’を入力する。そして、入力した右前輪バネ上上下速度xbfr’と左前輪バネ上上下速度xbfl’を足して2で割ることにより前輪側バネ上上下平均速度xbF’を演算する。また、入力した右後輪バネ上上下速度xbrr’と左後輪バネ上上下速度xbrl’を足して2で割ることにより後輪側バネ上上下平均速度xbR’を演算する。さらに、後輪側バネ上上下平均速度xbR’から前輪側バネ上上下平均速度xbF’を引くことにより、ピッチ速度xp’を演算し、このピッチ速度xp’にゲインKpを乗じることにより、ピッチ抑制力fpを演算する。
The pitch suppression
また、ピッチ抑制制御力演算部54は、演算したピッチ抑制力fpに1を乗じることにより、右前輪ピッチ抑制制御力fpfrおよび左前輪ピッチ抑制制御力fpflを演算し、演算したピッチ抑制力fpに−1を乗じることにより、右後輪ピッチ抑制制御力fprrおよび左後輪ピッチ抑制制御力fprlを演算する。右前輪ピッチ抑制制御力fpfrは、バネ上部材のピッチ方向周りの運動(ピッチ運動)を抑制するために右前輪サスペンション本体10FRの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。左前輪ピッチ抑制制御力fpflは、バネ上部材のピッチ運動を抑制するために左前輪サスペンション本体10FLの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。右後輪ピッチ抑制制御力fprrは、バネ上部材のピッチ運動を抑制するために右後輪サスペンション本体10RRの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。左後輪ピッチ抑制制御力fprlは、バネ上部材のピッチ運動を抑制するために左後輪サスペンション本体10RLの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。
The pitch reduction control
バネ下制御力演算部55は、各バネ下速度xwi’に基づいて、各車輪Wが路面に接地するように、各サスペンション本体10の電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力(バネ下制御力)を演算する。図10は、バネ下制御力演算部55の内部処理を表す機能ブロック図である。バネ下制御力演算部55は、状態量演算部51にて演算された各バネ下上下速度xwi’を入力する。そして、入力した右前輪バネ下上下速度xwfr’に正のゲインKwfrを乗じることにより右前輪バネ下制御力fwfrを演算し、入力した左前輪バネ下上下速度xwfl’に正のゲインKwflを乗じることにより左前輪バネ下制御力fwflを演算し、入力した右後輪バネ下上下速度xwrr’に正のゲインKwrrを乗じることにより右後輪バネ下制御力fwrrを演算し、入力した左後輪バネ下上下速度xwrl’に正のゲインKwrlを乗じることにより左後輪バネ下制御力fwrlを演算する。右前輪バネ下制御力fwfrは、右前輪WFRが路面に接地するように右前輪サスペンション本体10FRの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。左前輪バネ下制御力fwflは、左前輪WFLが路面に接地するように左前輪サスペンション本体10FLの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。右後輪バネ下制御力fwrrは、右後輪WRRが路面に接地するように右後輪サスペンション本体10RRの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。左後輪バネ下制御力fwrlは、左後輪WRLが路面に接地するように左後輪サスペンション本体10RLの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき駆動力に相当する。
The unsprung control
図11は、制御比率演算部56の内部処理を表す機能ブロック図である。制御比率演算部56は、状態量演算部51にて演算された右前輪ストローク変位量xsfrおよび左前輪ストローク変位量xsflを入力する。また、制御比率演算部56には、制御比率特性線図561が予め記憶されている。この制御比率特性線図561は、電磁式ショックアブソーバ装置30のストローク変位量とアクティブ制御比率Rとの関係を表す線図である。アクティブ制御比率Rとは、アクティブ制御力演算部52にて演算された各アクティブ制御力による制御(アクティブ制御)と、ストローク減衰制御力演算部53にて演算された各ストローク減衰制御力による制御(ストローク減衰制御)とにより制御が行われる場合において、その制御にアクティブ制御が関与する割合を表す。また、1からアクティブ制御比率Rを引いた比率(1−R)は、アクティブ制御とストローク減衰制御とにより制御が行われる場合において、その制御にストローク減衰制御が関与する割合を表す。つまり比率(1−R)はストローク減衰制御比率である。アクティブ制御比率Rが増加すれば、ストローク減衰制御比率(1−R)は減少する。また、アクティブ制御比率Rとストローク減衰制御比率(1−R)との和は1(100%)である。
FIG. 11 is a functional block diagram showing internal processing of the control
アクティブ制御比率Rは、制御比率特性線図561に示されるように、電磁式ショックアブソーバ装置30のストローク変位量の大きさに応じて変化する。制御比率特性線図561の横軸はストローク変位量の絶対値であり、縦軸はアクティブ制御比率Rの大きさである。また、ストローク変位量に関し、電磁式ショックアブソーバ装置30の長さが基準長であるときのストローク変位量が0であり、基準長から電磁式ショックアブソーバ装置30の長さが長くなる(伸びる)につれて(つまり引き出し量が増加するにつれて)、ストローク変位量が正の方向に大きくなり、基準長から電磁式ショックアブソーバ装置30の長さが短くなる(縮む)につれて(つまり引き込み量が増加するにつれて)、ストローク変位量が負の方向に大きくなる。図11に示される制御比率特性線図561では、ストローク変位量の最大値が80mmに設定されている。
The active control ratio R changes according to the amount of stroke displacement of the electromagnetic
また、アクティブ制御比率Rは、ストローク変位量の変化範囲において0(0%)より大きく1(100%)より小さい。また、アクティブ制御比率Rは、ストローク変位量の絶対値が大きくなるほど小さくなる。言い換えれば、ストローク減衰制御比率(1−R)は、ストローク変位量の絶対値が大きくなるほど、アクティブ制御比率Rに対して相対的に大きくなる。具体的には、ストローク変位量の絶対値が例えば0〜30mmの間では、アクティブ制御比率Rは0.5(50%)に固定されているが、ストローク変位量の絶対値が30mmから増加するにつれて、アクティブ制御比率Rが連続的あるいは不連続的に小さくなる(ストローク減衰制御比率(1−R)が連続的あるいは不連続的に大きくなる)。また、ストローク変位量の絶対値が30mmから50mmまでの間で増加するときにアクティブ制御比率Rの減少勾配(ストローク減衰制御比率(1−R)の増加勾配)は大きく、50mmから80mmまでの間で増加するときにアクティブ制御比率Rの減少勾配(ストローク減衰制御比率(1−R)の増加勾配)は小さい。制御比率特性線図は、ストローク変位量の絶対値が大きくなるほど、ストローク減衰比率(1−R)がアクティブ制御比率Rに対して大きくなるような傾向を少なくとも一部分に含み、且つその反対の傾向(ストローク変位量の絶対値が大きくなるほど、ストローク減衰比率(1−R)がアクティブ制御比率Rに対して小さくなるような傾向)を含まないように、設計者が任意に設計できる。 The active control ratio R is larger than 0 (0%) and smaller than 1 (100%) in the change range of the stroke displacement amount. The active control ratio R decreases as the absolute value of the stroke displacement amount increases. In other words, the stroke attenuation control ratio (1-R) increases relative to the active control ratio R as the absolute value of the stroke displacement amount increases. Specifically, when the absolute value of the stroke displacement amount is, for example, 0 to 30 mm, the active control ratio R is fixed to 0.5 (50%), but the absolute value of the stroke displacement amount increases from 30 mm. Accordingly, the active control ratio R decreases continuously or discontinuously (the stroke damping control ratio (1-R) increases continuously or discontinuously). Further, when the absolute value of the stroke displacement increases between 30 mm and 50 mm, the decreasing slope of the active control ratio R (the increasing slope of the stroke damping control ratio (1-R)) is large, and between 50 mm and 80 mm. The decrease gradient of the active control ratio R (increase gradient of the stroke damping control ratio (1-R)) is small when increasing at. The control ratio characteristic diagram includes, at least in part, a tendency that the stroke attenuation ratio (1-R) increases with respect to the active control ratio R as the absolute value of the stroke displacement amount increases, and vice versa ( The designer can arbitrarily design so that the stroke attenuation ratio (1-R) tends to be smaller than the active control ratio R as the absolute value of the stroke displacement amount increases.
制御比率演算部56は、記憶された制御比率特性線図561に右前輪ストローク変位量xsfrを当てはめることにより、右前輪アクティブ制御比率Rfrおよび右前輪ストローク減衰制御比率(1−Rfr)を演算する。また、制御比率演算部56は、制御比率特性線図561に左前輪ストローク変位量xsflを当てはめることにより左前輪アクティブ制御比率Rflおよび左前輪ストローク減衰制御比率(1−Rfl)を演算する。右前輪側の各比率と左前輪側の各比率は、同一の制御比率特性線図に基づいて演算されてもよいし、それぞれ別の制御比率特性線図に基づいて演算されてもよい。
The control
このように、制御比率演算部56は、ストローク変位量の絶対値が大きくなるほど、ストローク減衰制御比率(1−R)がアクティブ制御比率Rに対して相対的に大きくなるように、アクティブ制御比率Rおよびストローク減衰制御比率(1−R)を演算する。アクティブ制御比率Rおよびストローク減衰制御比率(1−R)は、後述するように、アクティブ制御力およびストローク減衰制御力に乗じられるゲインと考えることができる。したがって、アクティブ制御比率Rはアクティブ制御力に係るゲイン(アクティブ制御ゲイン)を表し、ストローク減衰制御比率(1−R)はストローク減衰制御力に係るゲイン(ストローク減衰制御ゲイン)を表す。つまり、制御比率演算部56は、電磁式ショックアブソーバ装置30のストローク変位量の絶対値、すなわちストローク変位量の大きさが大きくなるほど、ストローク減衰制御ゲインがアクティブ制御ゲインに対して相対的に大きくなるように、アクティブ制御ゲインおよびストローク減衰制御ゲインを演算する。制御比率演算部56が本発明の制御ゲイン演算手段に相当する。
As described above, the control
図12は、調停制御部57の内部処理を表す機能ブロック図である。調停制御部57は、右前輪アクティブ制御力fbfrを入力するとともに、この右前輪アクティブ制御力fbfrに、制御比率演算部56にて演算された右前輪アクティブ制御比率Rfrを乗じることにより、修正右前輪アクティブ制御力fbfr*を演算する。また、調停制御部57は、右前輪ストローク減衰制御力fsfrを入力するとともに、この右前輪ストローク減衰制御力fsfrに、制御比率演算部56にて演算された右前輪ストローク減衰制御比率(1−Rfr)を乗じることにより、修正右前輪ストローク減衰制御力fsfr*を演算する。さらに調停制御部57は、演算した修正右前輪アクティブ制御力fbfr*と修正右前輪ストローク減衰制御力fsfr*を加算することにより修正右前輪乗り心地制御力ffr*を演算する。さらに、調停制御部57は、右前輪バネ下制御力fwfrを入力するとともに、修正右前輪乗り心地制御力ffr*に右前輪バネ下制御力fwfrを加算することによって、右前輪目標制御力Ffrを演算する。右前輪目標制御力Ffrは、右前輪サスペンション本体10FRの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する力の目標値である。
FIG. 12 is a functional block diagram illustrating the internal processing of the
また、調停制御部57は、左前輪アクティブ制御力fbflを入力するとともに、この左前輪アクティブ制御力fbflに、制御比率演算部56にて演算された左前輪アクティブ制御比率Rflを乗じることにより、修正左前輪アクティブ制御力fbfl*を演算する。また、調停制御部57は、左前輪ストローク減衰制御力fsflを入力するとともに、この左前輪ストローク減衰制御力fsflに、制御比率演算部56にて演算された左前輪ストローク減衰制御比率(1−Rfl)を乗じることにより、修正左前輪ストローク減衰制御力fsfl*を演算する。さらに調停制御部57は、演算した修正左前輪アクティブ制御力fbfl*と修正左前輪ストローク減衰制御力fsfl*を加算することにより修正左前輪乗り心地制御力ffl*を演算する。さらに、調停制御部57は、左前輪バネ下制御力fwflを入力するとともに、修正左前輪乗り心地制御力ffl*に左前輪バネ下制御力fwflを加算することによって、左前輪目標制御力Fflを演算する。左前輪目標制御力Fflは、左前輪サスペンション本体10FLの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する力の目標値である。
Further, the
このように、調停制御部57は、制御比率演算部56により演算されたアクティブ制御比率(右前輪アクティブ制御比率Rfrおよび左前輪アクティブ制御比率Rfl)をアクティブ制御力(右前輪アクティブ制御力fbfrおよび左前輪アクティブ制御力fbfl)に乗じることにより演算される修正アクティブ制御力(右前輪修正アクティブ制御力fbfr*および左前輪修正アクティブ制御力fbfl*)と、制御比率演算部56により演算されたストローク減衰制御比率(右前輪ストローク減衰制御比率(1−Rfr)および左前輪ストローク減衰制御比率(1−Rfl))をストローク減衰制御力(右前輪ストローク減衰制御力fsfrおよび左前輪ストローク減衰制御力fsfl)に乗じることにより演算される修正ストローク減衰制御力(修正右前輪ストローク減衰制御力fsfr*および修正左前輪ストローク減衰制御力fsfl*)とに基づいて、バネ上部材の前輪位置(右前輪位置および左前輪位置)とバネ下部材との間に配設された電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する前輪側目標制御力(右前輪目標制御力Ffrおよび左前輪目標制御力Ffl)を演算する。この調停制御部57が本発明の前輪側目標制御量演算手段に相当する。
Thus, the
また、調停制御部57は、右後輪アクティブ制御力fbrrと右後輪ピッチ抑制制御力fprrを入力するとともにこれらを加算し、さらにその加算値に、入力した右後輪バネ下制御力fwrrを加算することにより、右後輪目標制御力Frrを演算する。さらに、調停制御部57は、左後輪アクティブ制御力fbrlと左後輪ピッチ抑制制御力fprlを入力するとともにこれらを加算し、さらにその加算値に、入力した左後輪バネ下制御力fwrlを加算することにより、左後輪目標制御力Frlを演算する。右後輪目標制御力Frrは、右後輪サスペンション本体10RRの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する力の目標値である。左後輪目標制御力Frlは、左後輪サスペンション本体10RLの電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する力の目標値である。
Further, the
このように、調停制御部57は、後輪側のアクティブ制御力(右後輪アクティブ制御力fbrrおよび左後輪アクティブ制御力fbrl)と、ピッチ抑制制御力演算部54により演算された後輪側のピッチ抑制制御力(右後輪ピッチ抑制制御力fprrおよび左後輪ピッチ抑制制御力fprl)とに基づいて、バネ上部材の後輪位置(右後輪位置および左後輪位置)とバネ下部材との間に配設された電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する後輪側目標制御力(右後輪目標制御力Frrおよび左後輪目標制御力Frl)を演算する。この調停制御部57が本発明の後輪側目標制御量演算手段に相当する。
As described above, the
調停制御部57は、上記のようにして演算した各目標制御力Fiを表す制御信号を、対応する各電気モータ31に出力する。具体的には、調停制御部57は、目標制御力Fiに基づいて制御量(電気モータ31の目標通電量と回転方向)を決定し、決定した制御量に応じたデューティ比で駆動回路70のスイッチング素子が開閉するように、各駆動回路70の各スイッチング素子に制御信号を出力する。これにより各スイッチング素子が指定されたデューティ比に従って開閉する。このようにして各電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が駆動制御されるのである。
The
上記実施形態によれば、バネ上部材の右前輪位置に取り付けられる電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する駆動力の目標値に相当する右前輪目標制御力Ffrには修正右前輪アクティブ制御力fbfr*が含まれ、バネ上部材の左前輪位置に取り付けられる電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する駆動力の目標値に相当する左前輪目標制御力Fflには修正左前輪アクティブ制御力fbfl*が含まれる。さらに、バネ上部材の右後輪位置に取り付けられる電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する駆動力の目標値に相当する右後輪目標制御力Frrには右後輪アクティブ制御力fbrrが含まれ、バネ上部材の左後輪位置に取り付けられる電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する駆動力の目標値に相当する左後輪目標制御力Frlには左後輪アクティブ制御力fbrlが含まれる。このように、全ての電磁式ショックアブソーバ装置30についての目標制御力にアクティブ制御力が含まれるため、車両が凹凸路面を走行する場合に、目標制御力中に含まれるアクティブ制御要素によってバネ上部材の振動が抑えられる。すなわち、バネ上変位伝達比が低減される。
According to the above embodiment, the right front wheel target control force F fr corresponding to the target value of the driving force generated by the
また、右前輪目標制御力Ffrには修正右前輪ストローク減衰制御力fsfr*が含まれ、左前輪目標制御力Fflには修正左前輪ストローク減衰制御力fsfl*が含まれる。したがって、車両が勾配変化路面を走行する場合、目標制御力中に含まれるストローク減衰制御要素により、図13に示されるように早期に路面からの入力Fがバネ上部材に伝達される。このため(2)式中の路面入力Fの入力時間が長くなるとともに路面入力Fのピーク値が小さくなる。その結果、ショック感が低減される。 Further, the right front wheel target control force F fr includes a modified right front wheel stroke damping control force f sfr *, and the left front wheel target control force F fl includes a modified left front wheel stroke damping control force f sfl *. Therefore, when the vehicle travels on a slope-changing road surface, the input F from the road surface is transmitted to the sprung member at an early stage as shown in FIG. 13 by the stroke damping control element included in the target control force. For this reason, the input time of the road surface input F in Formula (2) becomes longer and the peak value of the road surface input F becomes smaller. As a result, the feeling of shock is reduced.
また、ストローク減衰制御比率(1−R)(ストローク減衰制御ゲイン)は、電磁式ショックアブソーバ装置30のストローク変位量の絶対値(大きさ)が大きくなるほど、アクティブ制御比率R(アクティブ制御ゲイン)に対して相対的に大きくなるように設定される。したがって、ストローク変位量の絶対値が大きくなるほど、乗りごこち制御(アクティブ制御+ストローク減衰制御)に関与するアクティブ制御の割合が小さくなり、ストローク減衰制御の割合が大きくなる。つまり、ストローク変位量の絶対値が大きくなるほどストローク減衰制御が支配的になる。したがって、車両が勾配変化路面を走行している場合に、ストローク変位量が大きくなると、電磁式ショックアブソーバ装置30の伸縮動作に対する抵抗力が増加する。抵抗力の増加によってストッパ当たりの発生が効果的に防止される。
Further, the stroke damping control ratio (1-R) (stroke damping control gain) becomes the active control ratio R (active control gain) as the absolute value (size) of the stroke displacement amount of the electromagnetic
また、右後輪目標制御力Frrには右後輪ピッチ抑制制御力fprrが含まれ、左後輪目標制御力Frlには左後輪ピッチ抑制制御力fprlが含まれる。これらのピッチ抑制制御力は、バネ上部材のピッチ方向周りの運動を抑制するために、後輪側の電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生すべき駆動力に相当する制御量である。目標制御力にこのようなピッチ方向成分の制御力を含ませることにより、バネ上部材のピッチ挙動が抑えられる。
Further, the right rear wheel target control force F rr includes the right rear wheel pitch suppression control force f prr , and the left rear wheel target control force F rl includes the left rear wheel pitch suppression control force f prl . These pitch suppression control forces are control amounts corresponding to the driving force that the
上述したように、右前輪目標制御力Ffrおよび左前輪目標制御力Fflには修正右前輪アクティブ制御力fbfr*および修正左前輪アクティブ制御力fbfl*が含まれているので、これらのアクティブ制御要素によりバネ上変位伝達比が低減されるが、電磁式ショックアブソーバ装置30のストローク変位量が大きい場合、目標制御量中に含まれる修正ストローク減衰制御要素が支配的になるため路面入力がバネ上部材に伝達されるおそれがある。このとき後輪側の目標制御力中に含まれるピッチ抑制制御力によってバネ上部材のピッチ挙動が抑えられるので、ピッチ方向におけるバネ上部材の振動が抑制される。これにより乗り心地が向上する。
As described above, the right front wheel target control force F fr and the left front wheel target control force F fl include the corrected right front wheel active control force f bfr * and the corrected left front wheel active control force f bfl *. Although the sprung displacement transmission ratio is reduced by the active control element, when the stroke displacement amount of the electromagnetic
また、車両が勾配変化路面を走行する場合において、例えば図14に示されるように前輪が勾配変化路面に差し掛かったとき、後輪は未だ勾配変化路面を走行していないのに、バネ上部材がピッチ運動するために、そのピッチ運動を抑制するようにピッチ抑制制御力に基づいて後輪側の電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が発生する駆動力が制御される。ピッチ運動を抑制する力は路面入力がバネ上部材に伝達される方向と同じ方向に作用する。このように、本実施形態のサスペンション装置は、前輪側の運動と後輪側の運動との違いに基づいて事前に(プリセンシング的に)後輪側が走行する路面を予測し、その予測結果に基づいて早期に路面入力がバネ上部材に伝達される方向に力を発生する。このため(2)式中の路面入力Fの入力時間が長くなるとともに路面入力Fのピーク値が小さくなる。よって、ショック感が低減される。
Further, when the vehicle travels on the slope changing road surface, for example, as shown in FIG. 14, when the front wheel approaches the slope changing road surface, the rear wheel has not yet traveled on the slope changing road surface, but the sprung member In order to perform the pitch motion, the driving force generated by the
(変形例1)
上記実施形態においては、電磁式ショックアブソーバ装置30のストローク変位量の絶対値(大きさ)に応じて、常にアクティブ制御比率Rとストローク減衰制御比率(1−R)を演算し、これらの比率に応じて演算される修正アクティブ制御力および修正ストローク減衰制御力に基づいて、バネ上部材の前輪側に取り付けられる電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31の駆動力を制御する例を示した。しかし、ストローク減衰制御要素はストローク変位量の絶対値が予め設定された閾値以上であるときに、制御に付加されるものでもよい。図15は、制御比率特性線図の他の例である。この制御比率特性線図に従えば、電磁式ショックアブソーバ装置30のストローク変位量の絶対値が15mm以下であるときは、アクティブ制御比率Rが1(100%)、つまりストローク減衰制御比率が0(0%)である。したがって、ストローク変位量の絶対値が15mm以下のときは、ストローク減衰制御は行われていない。一方、ストローク変位量の絶対値が15mmを越えたときは、ストローク減衰制御比率(1−R)が0よりも大きな値となる。つまり、ストローク変位量の絶対値が15mmよりも大きい場合にストローク減衰制御が行われる。そして、ストローク変位量の絶対値が増加していくほど、ストローク減衰制御比率(1−R)が大きくなる(アクティブ制御比率Rが小さくなる)。
(Modification 1)
In the above embodiment, the active control ratio R and the stroke damping control ratio (1-R) are always calculated according to the absolute value (size) of the stroke displacement amount of the electromagnetic
こうすることで、ストローク変位量の絶対値が小さい場合(この例では15mm以下の場合)、アクティブ制御のみにより乗り心地制御が実行される。よって、細かい凹凸が多い凹凸路面走行時等には、ストローク減衰制御の介入が防止され、アクティブ制御のみによりバネ上変位伝達比が十分に低減される。よって、乗り心地がより一層向上する。 Thus, when the absolute value of the stroke displacement amount is small (in this example, 15 mm or less), the ride comfort control is executed only by the active control. Therefore, when running on an uneven road surface with many fine irregularities, the intervention of stroke damping control is prevented, and the sprung displacement transmission ratio is sufficiently reduced only by active control. Therefore, riding comfort is further improved.
(変形例2)
また、上記実施形態においては、制御比率特性線図を参照することにより、アクティブ制御比率(アクティブ制御ゲイン)Rおよびストローク減衰制御比率(1−R)(ストローク制御ゲイン)を、ストローク変位量に応じて直接演算しているが、結果的にこれらの比率が演算されるのであれば、どのような手法を採用してもよい。
(Modification 2)
In the above embodiment, the active control ratio (active control gain) R and the stroke attenuation control ratio (1-R) (stroke control gain) are determined according to the stroke displacement amount by referring to the control ratio characteristic diagram. However, any method may be adopted as long as these ratios are calculated as a result.
図16は、車両の振動モデルを表す図である。図に示される振動系を、バネ上上下速度xb’とバネ下上下速度xw’に基づくスカイフックダンパ理論によりアクティブ制御する場合、電気モータの出力fは、(3)式により表される。
(4)式において、xb’−xw’は、バネ上部材とバネ下部材との間の相対速度(バネ上−バネ下間相対速度)である。この速度は、ショックアブソーバ装置のストローク速度xs’に等しい。したがって、(4)式により表される出力fは、ショックアブソーバ装置のストローク速度xs’に減衰係数を乗じることにより表される減衰力に等しい。つまりCb=Cwであるとき、アクティブ制御とストローク減衰制御が等価の制御になる。 In the equation (4), x b ′ −x w ′ is a relative speed between the sprung member and the unsprung member (relative speed between the sprung and the unsprung part). This speed is equal to the stroke speed x s ′ of the shock absorber device. Therefore, the output f expressed by the equation (4) is equal to the damping force expressed by multiplying the stroke speed x s ′ of the shock absorber device by the damping coefficient. That is, when C b = C w , active control and stroke attenuation control are equivalent controls.
このことは、出力fを(3)式に基づいて制御し、CbとCwをストローク変位量に応じて変更することにより、アクティブ制御比率とストローク減衰制御比率とをストローク変位量の大きさに応じて変更することができることを表す。 This controls based on output f in equation (3), C b and by changing in accordance with C w the stroke displacement amount, an active control ratio and the stroke damping control ratio of the stroke displacement magnitude It can be changed according to
上記実施形態において、バネ上部材の前輪側、例えば右前輪WFRに取り付けられる電磁式ショックアブソーバ装置30の電気モータ31が出力すべき右前輪目標制御力Ffrは、(5)式のように表すことができる。
(6)式と(7)式とを比較することにより、(8)式と(9)式が導かれる。
(8)式および(9)式から、ゲインCbfrおよびCwfrは、アクティブ制御比率Rおよびストローク減衰制御比率(1−R)が変更された場合に、その変更に応じて変更されるゲインであることがわかる。したがって、ストローク変位量に応じて、(3)式中のゲインCbおよび/またはゲインCwを変更することによっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。 From the equations (8) and (9), the gains C bfr and C wfr are gains that are changed according to the change when the active control ratio R and the stroke damping control ratio (1-R) are changed. I know that there is. Thus, depending on the stroke displacement amount, (3) by changing the gain C b and / or gain C w in the formula, the same effects as the above embodiment.
(変形例3)
また、上記実施形態では、アクティブ制御力は、バネ上上下速度にゲインを乗じることによって算出されるが、このアクティブ制御力にバネ下制御力を含めてもよい。この場合、バネ下制御力はバネ下上下速度にゲインを乗じることによって算出できるので、例えばバネ上部材の右前輪WFRに取り付けられる電磁式ショックアブソーバ装置が出力すべきアクティブ制御力Fbfrは、(10)式を用いて求められる。
In the above embodiment, the active control force is calculated by multiplying the sprung vertical speed by a gain, but the unsprung control force may be included in this active control force. In this case, since the unsprung control force can be calculated by multiplying the unsprung vertical speed by a gain, for example, the active control force F bfr to be output by the electromagnetic shock absorber device attached to the right front wheel WFR of the sprung member is ( 10) It is calculated | required using Formula.
(11)式を用いることにより、ストローク変位量の絶対値が小さいとき(アクティブ制御が支配的であるとき)には、バネ上部材のフラット感およびバネ下側の接地性が良好となるようにショックアブソーバ装置を制御することができ、一方、ストローク変位量の絶対値が大きいとき(ストローク減衰制御が支配的であるとき)には、路面からの入力をバネ上部材に効果的に伝達させることができる。 By using the equation (11), when the absolute value of the stroke displacement amount is small (when active control is dominant), the flat feeling of the sprung member and the grounding property of the unsprung side are improved. The shock absorber device can be controlled. On the other hand, when the absolute value of the stroke displacement is large (when the stroke damping control is dominant), the input from the road surface is effectively transmitted to the sprung member. Can do.
また、(11)式からxsfr’を消去することにより、(12)式が得られる。
この場合、バネ上部材の減衰係数Cbfrとアクティブ制御比率Rfrおよびストローク減衰制御比率(1−Rfr)との関係は(13)式のように表され、バネ下部材の減衰係数Cwfrとアクティブ制御比率Rfrおよびストローク減衰制御比率(1−Rfr)との関係は(14)式のように表される。
(変形例4)
また、上記実施形態では、バネ上部材の後輪側に取り付けられる電磁式ショックアブソーバ装置30についての目標制御力中に、常にピッチ抑制制御力が含まれる例が示されているが、予め路面の上下変位量が推定できる場合は、推定した路面上下変位量の大きさにより、具体的には推定した路面上下変位量の大きさが基準となる大きさ以上となったときに、目標制御力中にピッチ抑制制御力を含ませるように制御してもよい。この場合、路面上下変位量は、以下のように推定することができる。
(Modification 4)
In the above embodiment, an example in which the pitch suppression control force is always included in the target control force for the electromagnetic
図16に示された振動系において、バネ上部材の運動方程式は下記(15)式により、バネ下部材の運動方程式は下記(16)式により表すことができる。
(15)式および(16)式から、(17)式を得ることができる。
(17)式および(18)式は、いずれも路面上下変位量xrに関する式である。したがって、これらの式を用いることによって路面上下変位量xrが推定できる。本変形例に係る制御では、推定された路面上下変位量xrが予め設定した基準変位量以下であるときは、ピッチ抑制制御力(fprrおよびfprl)を考慮(付加)せずに後輪側の目標制御力が演算される。一方、推定された路面上下変位量が基準変位量を越えたときは、ピッチ抑制制御力(fprrおよびfprl)を考慮(付加)して後輪側の目標制御力が演算される。 (17) and (18) are both an expression relating the road surface vertical displacement x r. Therefore, the road surface vertical displacement amount xr can be estimated by using these equations. In the control according to this modification, when the estimated road surface vertical displacement x r is less than the reference displacement amount set in advance after without consideration (added) pitch reduction control force (f prr and f prl) The target control force on the wheel side is calculated. On the other hand, when the estimated road surface vertical displacement amount exceeds the reference displacement amount, the target control force on the rear wheel side is calculated in consideration (addition) of the pitch suppression control force (f prr and f prl ).
以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明は、これらの例に限定されて解釈されるべきものではない。例えば、上記実施形態においては、アクティブ制御比率Rの最大値が0.5(50%)に設定されているが、アクティブ制御比率Rの最大値は設計者が適宜設定できる。また、図12に示される制御比率特性線図561によれば、ストローク変位量が30mmよりも大きい場合に、ストローク変位量が増加するにつれてアクティブ制御比率Rが連続的に減少しているが、段階的に減少するものであってもよい。また、上記実施形態では、アクティブ制御比率Rおよびストローク減衰制御比率(1−R)が演算されているが、制御比率ではなく、アクティブ制御力に係るゲイン(アクティブ制御ゲイン)およびストローク減衰制御力に係るゲイン(ストローク減衰制御ゲイン)を、それぞれ独立したゲインとして演算してもよい。この場合であっても、ストローク変位量の絶対値(大きさ)が大きくなるほど、ストローク減衰制御ゲインがアクティブ制御ゲインに対して相対的に大きくなるように、両ゲインが演算されていれば、本発明の作用効果を奏する。 As mentioned above, although embodiment and the modification of this invention were demonstrated, this invention is not limited to these examples and should not be interpreted. For example, in the above embodiment, the maximum value of the active control ratio R is set to 0.5 (50%), but the designer can set the maximum value of the active control ratio R as appropriate. Further, according to the control ratio characteristic diagram 561 shown in FIG. 12, when the stroke displacement amount is larger than 30 mm, the active control ratio R continuously decreases as the stroke displacement amount increases. May be reduced. In the above embodiment, the active control ratio R and the stroke attenuation control ratio (1-R) are calculated, but not the control ratio but the gain related to the active control force (active control gain) and the stroke attenuation control force. Such gain (stroke attenuation control gain) may be calculated as independent gains. Even in this case, if both gains are calculated so that the stroke attenuation control gain increases relative to the active control gain as the absolute value (size) of the stroke displacement increases, The effects of the invention are achieved.
また、上記実施形態においては、特に図13および図14を用いて勾配変化路面として上り坂路面を例示し、この上り坂路面を走行する場合の態様を説明している。しかし、本発明は、下り坂路面を走行する場合にも適用できる。アクティブ制御のみにより下り坂路面を走行した場合、下り坂を走行するにつれて前輪側の電磁式ショックアブソーバ装置のストローク変位量が伸び側に大きくなり、やがて伸び側の限界位置でストッパ当たりが発生する。このストッパ当たりによる衝撃力がバネ上部材に伝達されることによって車両は進行方向を変える。 Moreover, in the said embodiment, the aspect in the case of driving | running on this uphill road surface is illustrated especially using the uphill road surface as a gradient change road surface using FIG. 13 and FIG. However, the present invention can also be applied when traveling on a downhill road surface. When traveling on a downhill road surface only by active control, the stroke displacement amount of the electromagnetic shock absorber device on the front wheel side increases toward the expansion side as the vehicle travels on the downhill, and eventually the stopper hits at the limit position on the expansion side. The vehicle changes its traveling direction when the impact force generated by the stopper is transmitted to the sprung member.
一方、本発明の制御方式を採用した車両が図17に示される下り坂路面(勾配変化路面)を走行する場合、目標制御力中に含まれるストローク減衰制御要素により、早期にバネ上部材に力Fを伝達することができる。このため力Fの入力時間が長くなり、Fのピーク値が小さくなる。その結果、ショック感が低減される。 On the other hand, when a vehicle adopting the control method of the present invention travels on a downhill road surface (gradient changing road surface) shown in FIG. 17, a force is applied to the sprung member at an early stage by the stroke damping control element included in the target control force. F can be transmitted. For this reason, the input time of force F becomes long and the peak value of F becomes small. As a result, the feeling of shock is reduced.
また、図18に示されるように、本発明の制御方式を採用した車両の前輪が下り坂路面に差し掛かったとき、後輪は未だ下り坂路面を走行していないのに、バネ上部材がピッチ運動するために、そのピッチ運動を抑制するようにピッチ抑制制御力に基づいて後輪側の電磁式ショックアブソーバ装置の電気モータが発生する駆動力が制御される。このように車両のピッチ挙動によってプリセンシング的に後輪側が走行路面を予測し、その予測結果に基づいて早期にバネ上部材に力を伝達するため、力の伝達時間が長くなり、ショック感がより低減される。 Further, as shown in FIG. 18, when the front wheel of the vehicle adopting the control method of the present invention approaches the downhill road surface, the sprung member is pitched even though the rear wheel is not yet traveling on the downhill road surface. In order to move, the driving force generated by the electric motor of the electromagnetic shock absorber device on the rear wheel side is controlled based on the pitch suppression control force so as to suppress the pitch motion. In this way, the rear wheel side predicts the traveling road surface in a presensing manner based on the pitch behavior of the vehicle, and the force is transmitted to the sprung member at an early stage based on the prediction result. It is further reduced.
また、上記実施形態においては、バネ上部材、バネ下部材、電磁式ショックアブソーバ装置の動きは、それぞれバネ上上下加速度センサ、バネ下上下加速度センサ、ストロークセンサにより検出されているが、各部材の動きは推定してもよい。例えば、バネ上部材の動きは、バネ下上下加速度センサとストロークセンサとにより検出される値に基づいて推定することができる。また、1個のバネ上上下加速度センサと、ピッチレートセンサと、ロールレートセンサとにより検出される値に基づいて推定することができる。さらに、バネ下上下加速度センサの検出値、車両諸元、および、制御系の制御出力等から推定することもできる。また、上記実施形態においては、各制御力に係るゲインの正負を定めたが、運動の方向に基づいて適宜ゲインの正負を定めることができる。例えば実施形態にて開示した全てのゲインの正負を反対にしてもよい。また、アクティブ制御比率およびストローク減衰制御比率は、伸び方向へストロークが変位する場合と縮み方向へストロークが変位する場合とで同じ制御比率特性線図を用いて求めても良いし、それぞれ異なる制御比率特性線図を用いて求めてもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。 In the above embodiment, the movements of the sprung member, the unsprung member, and the electromagnetic shock absorber device are detected by the sprung vertical acceleration sensor, the unsprung vertical acceleration sensor, and the stroke sensor, respectively. Motion may be estimated. For example, the motion of the sprung member can be estimated based on values detected by the unsprung vertical acceleration sensor and the stroke sensor. Moreover, it can estimate based on the value detected by one sprung vertical acceleration sensor, a pitch rate sensor, and a roll rate sensor. Further, it can be estimated from the detection value of the unsprung vertical acceleration sensor, the vehicle specifications, the control output of the control system, and the like. Moreover, in the said embodiment, although the positive / negative of the gain concerning each control force was defined, the positive / negative of a gain can be determined suitably based on the direction of a motion. For example, all the gains disclosed in the embodiments may be reversed. In addition, the active control ratio and the stroke attenuation control ratio may be obtained using the same control ratio characteristic diagram when the stroke is displaced in the extension direction and when the stroke is displaced in the contraction direction. You may obtain | require using a characteristic diagram. Thus, the present invention can be modified without departing from the gist thereof.
10…サスペンション本体、20…コイルスプリング、30…電磁式ショックアブソーバ装置、31…電気モータ、32…ボールネジ機構、50…サスペンション制御装置、51…状態量演算部、52…アクティブ制御力演算部、53…ストローク減衰制御力演算部、54…ピッチ抑制制御力演算部、55…バネ下制御力演算部、56…制御比率演算部、561…制御比率特性線図、57…調停制御部、61…バネ上上下加速度センサ、62…バネ下上下加速度センサ、63…ストロークセンサ、70…駆動回路、fbfr…右前輪アクティブ制御力、
fbfr*…修正右前輪アクティブ制御力、fsfr…右前輪ストローク減衰制御力、fsfr*…修正右前輪ストローク減衰制御力、fwfr…右前輪バネ下制御力、Ffr…右前輪目標制御力、fbfl…左前輪アクティブ制御力、fbfl*…修正左前輪アクティブ制御力、fsfl…左前輪ストローク減衰制御力、fsfl*…修正左前輪ストローク減衰制御力、fwfl…左前輪バネ下制御力、Ffl…左前輪目標制御力、fbrr…右後輪アクティブ制御力、fprr…右後輪ピッチ抑制制御力、fwrr…右後輪バネ下制御力、Frr…右後輪目標制御力、fbrl…左後輪アクティブ制御力、fprl…左後輪ピッチ抑制制御力、fwrl…左後輪バネ下制御力、Frl…左後輪目標制御力、Rfr…右前輪アクティブ制御比率、1−Rfr…右前輪ストローク減衰制御比率、Rfl…左前輪アクティブ制御比率、1−Rfl…左前輪ストローク減衰制御比率
DESCRIPTION OF
f bfr * ... modified right front wheel active control force, f sfr ... right front wheel stroke damping control force, f sfr * ... modified right front wheel stroke damping control force, f wfr ... right front wheel unsprung control force, F fr ... right front wheel target control Force, f bfl ... left front wheel active control force, f bfl * ... modified left front wheel active control force, f sfl ... left front wheel stroke damping control force, f sfl * ... modified left front wheel stroke damping control force, f wfl ... left front wheel spring Lower control force, F fl ... Left front wheel target control force, f brr ... Right rear wheel active control force, f prr ... Right rear wheel pitch suppression control force, f wrr ... Right rear wheel unsprung control force, F rr ... Right rear wheel target control force, f brl ... left rear wheel active control force, f prl ... left rear wheel pitch reduction control force, f wrl ... left rear wheel unsprung control force, F rl ... left rear wheel target control force, R fr Right front active control ratio, 1-R fr ... right front wheel stroke damping control ratio, R fl ... left front active control ratio, 1-R fl ... left front wheel stroke damping control ratio
Claims (3)
バネ上部材の上下動作に関連する物理量に基づき、バネ上部材の上下動作を抑制するために前記ショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当するアクティブ制御量を演算するアクティブ制御量演算手段と、
前記ショックアブソーバ装置の伸縮動作に関連する物理量に基づき、前記ショックアブソーバ装置の伸縮動作を抑制するために前記ショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当するストローク減衰制御量を演算するストローク減衰制御量演算手段と、
前記ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるほど、前記ストローク減衰制御量に係る制御ゲインであるストローク減衰制御ゲインが前記アクティブ制御量に係る制御ゲインであるアクティブ制御ゲインに対して相対的に大きくなるように、前記アクティブ制御ゲインおよび前記ストローク減衰制御ゲインを演算する制御ゲイン演算手段と、
前記制御ゲイン演算手段により演算された前記アクティブ制御ゲインを前記アクティブ制御量に乗じることにより演算される修正アクティブ制御量と、前記制御ゲイン演算手段により演算された前記ストローク減衰制御ゲインを前記ストローク減衰制御量に乗じることにより演算される修正ストローク減衰制御量とに基づいて、バネ上部材の前輪位置とバネ下部材との間に配設された前記ショックアブソーバ装置が発生する駆動力の目標値に相当する前輪側目標制御量を演算する前輪側目標制御量演算手段と、
を備えるサスペンション装置。 It is disposed between each wheel position of the sprung member of the vehicle and the unsprung member, and generates a driving force upon receiving energy supply so that the sprung member and the unsprung member are separated and approached. In a suspension device that includes a shock absorber device that extends and contracts and controls the expansion and contraction operation of the shock absorber device by controlling the driving force,
An active control amount calculating means for calculating an active control amount corresponding to a driving force to be generated by the shock absorber device in order to suppress the vertical motion of the sprung member based on a physical quantity related to the vertical motion of the sprung member;
A stroke attenuation control amount that calculates a stroke attenuation control amount corresponding to the driving force that the shock absorber device should generate in order to suppress the expansion / contraction operation of the shock absorber device based on a physical quantity related to the expansion / contraction operation of the shock absorber device. Computing means;
As the amount of expansion / contraction stroke displacement of the shock absorber device increases, the stroke attenuation control gain, which is the control gain related to the stroke attenuation control amount, is relatively relative to the active control gain, which is the control gain related to the active control amount. Control gain calculating means for calculating the active control gain and the stroke attenuation control gain,
The stroke attenuation control includes the corrected active control amount calculated by multiplying the active control amount by the active control gain calculated by the control gain calculating unit, and the stroke attenuation control gain calculated by the control gain calculating unit. Equivalent to the target value of the driving force generated by the shock absorber device disposed between the front wheel position of the sprung member and the unsprung member based on the corrected stroke damping control amount calculated by multiplying the amount Front wheel side target control amount calculating means for calculating the front wheel side target control amount,
A suspension device comprising:
バネ上部材のピッチ方向周りの運動を抑制するために前記ショックアブソーバ装置が発生すべき駆動力に相当するピッチ抑制制御量を演算するピッチ抑制制御量演算手段と、
前記アクティブ制御量と、前記ピッチ抑制制御量演算手段により演算されたピッチ抑制制御量とに基づいて、バネ上部材の後輪位置とバネ下部材との間に配設される前記ショックアブソーバ装置が発生する駆動力の目標値に相当する後輪側目標制御量を演算する後輪側目標制御量演算手段と、
を更に備えることを特徴とする、サスペンション装置。 The suspension device according to claim 1,
A pitch suppression control amount calculating means for calculating a pitch suppression control amount corresponding to the driving force to be generated by the shock absorber device in order to suppress the movement of the sprung member around the pitch direction;
The shock absorber device disposed between the rear wheel position of the sprung member and the unsprung member based on the active control amount and the pitch suppression control amount calculated by the pitch suppression control amount calculation means. Rear wheel side target control amount calculating means for calculating a rear wheel side target control amount corresponding to the target value of the generated driving force;
A suspension device further comprising:
前記制御ゲイン演算手段は、前記ショックアブソーバ装置の伸縮ストローク変位量の大きさが大きくなるほど、前記ストローク減衰制御量による制御の比率であるストローク減衰制御比率が前記アクティブ制御量による制御の比率であるアクティブ制御比率に対して大きくなるように、前記アクティブ制御比率および前記ストローク減衰制御比率を前記アクティブ制御ゲインおよび前記ストローク減衰制御ゲインとして演算することを特徴とする、サスペンション装置。 The suspension device according to claim 1 or 2,
The control gain calculating means is configured such that a stroke attenuation control ratio, which is a control ratio based on the stroke attenuation control amount, is a control ratio based on the active control amount as the magnitude of the expansion / contraction stroke displacement amount of the shock absorber device increases. The suspension device, wherein the active control ratio and the stroke damping control ratio are calculated as the active control gain and the stroke damping control gain so as to increase with respect to the control ratio.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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