JP2015200345A - 車両用ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用ショックアブソーバの実用性を向上させる。【解決手段】 ＶＳＣ機能を有する車両に搭載される車両用ショックアブソーバにおいて、それが有する減衰力特性変更器を、ＶＳＣ制御が実行されている際に、アブソーバ本体が発生させる減衰力の特性が設定特性となるように制御する。ＶＳＣ制御が実行されている際には、アブソーバ本体が発生させる減衰力の特性を固定的なものとすることができ、ＶＳＣ制御によって、車両の旋回方向の安定性が適切に担保されることになる。【選択図】 図４

Description

本発明は、車両に搭載されるショックアブソーバに関する。

減衰力特性が可変のショックアブソーバでは、例えば、下記特許文献に記載されているように、車体の運動状態に基づいて目標減衰力ベース値を設定し、車両の横滑り状態に応じてその目標減衰力ベース値を補正するような技術が存在する。

特開２０１１−１７３４６５号公報

車両の旋回方向の安定性を確保するためのブレーキ制御として、いわゆるＶＳＣ制御（後に詳しく説明する）がよく知られている。一方で、ショックアブソーバの減衰力特性は、そのＶＳＣ制御に影響を与える。したがって、ＶＳＣ制御が実行されているときに、上記特許文献に記載の技術のように減衰力特性を変更すると、ＶＳＣ制御によっても車両の旋回方向の安定性が担保されない虞がある。したがって、その問題に適切に対処することにより、ショックアブソーバの実用性は向上する。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いショックアブソーバを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の車両用ショックアブソーバは、ＶＳＣ機能を有する車両に搭載される車両用ショックアブソーバであって、(A)車体と車輪との間に配設され、それらの相対動作に対する減衰力を発生させるアブソーバ本体と、(B)そのアブソーバ本体が発生させる減衰力の特性を変更する減衰力特性変更器と、(C)その減衰力特性変更器を制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、ＶＳＣ制御が実行されている際に、前記アブソーバ本体が発生させる減衰力の特性が設定特性となるように、前記減衰力特性変更器を制御することを特徴とする。

本発明の車両用ショックアブソーバ（以下、単に、「ショックアブソーバ」という場合がある）によれば、ＶＳＣ制御が実行されている際には、アブソーバ本体が発生させる減衰力の特性を固定的なものとすることができ、ＶＳＣ制御によって、車両の旋回方向の安定性が適切に担保されることになる。

実施例のショックアブソーバの全体構成を示す図である。 実施例のショックアブソーバが有する減衰力発生器の構造を示す断面図である。 実施例のショックアブソーバが発生可能な減衰力のリバウンド時における特性を示すグラフである。 実際の制御において実施例のショックアブソーバが発生させる減衰力を説明するためのグラフである。 実施例のショックアブソーバの制御プログラムを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態として、実施例の車両用ショックアブソーバを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［１］ショックアブソーバの全体構成
実施例のショックアブソーバ２０（以下、単に、「アブソーバ２０」と言う場合がある）は、図１に示すように、ショックアブソーバ本体であるシリンダ２２と、そのシリンダ２２の動作に対して減衰力を発生させる減衰力発生器２４と、その減衰力発生器２４を制御するための制御装置であるコントローラ２６とを含んで構成されている。ちなみに、一般的な４輪の車両では、前後左右４つの車輪の各々に対して、ばね下部とばね上部とを繋ぐようにしてシリンダ２２が配設されており、４つのシリンダ２２にそれぞれ付設された４つの減衰力発生器２４は、共通の制御装置として機能する１つのコントローラ２６によって制御される。

シリンダ２２は、ハウジング３０と、ハウジング３０の内部において上下方向に移動可能に配設されたピストン３２と、一端部（下端部）がピストン３２に連結されて他端部（上端部）がハウジング３０から上方に延び出すロッド３４とを含んで構成されている。ハウジング３０は、それの下端部においてばね下部としてのロアアームに、ロッド３４の上端部は、ばね上部としての車体のマウント部に、それぞれ連結される。つまり、シリンダ２２は、ばね上部とばね下部とが離間する方向に相対移動する場合（以下、「リバウンド動作時」若しくは「リバウンド時」と言う場合がある）に伸長し、接近する方向に相対移動する場合（以下、「バウンド動作時」若しくは「バウンド時」と言う場合がある）に収縮する。

ハウジング３０は、概して二重構造をなしており、有底のメインチューブ４０と、それの外周側に付設されたアウターチューブ４２とを有している。ピストン３２は、そのメインチューブ４０の内側に摺動可能に配設されている。そして、メインチューブ４０の内部は、ピストン３２によって、２つの液室であるロッド側室４４および反ロッド側室４６が区画形成されている。また、メインチューブ４０とアウターチューブ４２との間には、作動液を収容するバッファ室（「リザーバ」と呼ぶこともできる）５０が区画形成されている。

上記ハウジング３０には、メインチューブ４０とアウターチューブ４２との間に、インターチューブ６０が配設されている。そのインターチューブ６０の内周面とメインチューブ４０の外周面との間には、環状の液通路６２が区画形成されている。また、メインチューブ４０の内底部には、反ロッド側室４６の底を区画する仕切部材６４が設けられており、仕切部材６４とメインチューブ４０の底壁との間には、底部液通路６６が形成されている。

メインチューブ４０の上部には、液通路６２とロッド側室４４との間の作動液の流通のために、流通穴７０が設けられている。また、メインチューブ４０の下端に近い部分には、バッファ室５０と底部液通路６６との間の作動液の流通のために、底部流通穴７２が設けられている。

後に詳しく説明するが、減衰力発生器２４は、ロッド側室４４から流出して、液通路６２を介してバッファ室５０に流入する作動液の通過を許容するとともに、その作動液の流れに対して抵抗を与える機能を有している。

アブソーバ２０において、バウンド動作時には、図１に実線の矢印で示すように、まず、シリンダ２２のロッド側室４４に、反ロッド側室４６から、ピストン３２に設けられたチェック弁８０を介して、作動液が流入する。そして、そのロッド側室４４に流入する作動液の量は、ロッド側室４４のピストン３２の動作に伴って増加する容積よりも多いため、そのロッド側室４４から、流通穴７０，液通路６２を介しかつ減衰力発生器２４を通過して、バッファ室５０に作動液が流出する。その際、減衰力発生器２４を通過する作動液の流れに対して与えられる抵抗によって、シリンダ２２は、自身の収縮に対する減衰力、つまり、バウンド動作に対する減衰力を発生させる。

一方、リバウンド動作時には、バウンド動作時と同様に、シリンダ２２のロッド側室４４から、流通穴７０，液通路６２を介しかつ減衰力発生器２４を通過して、バッファ室５０に作動液が流出する。その際、減衰力発生器２４を通過する作動液の流れに対して与えられる抵抗によって、シリンダ２２は、自身の伸長に対する減衰力、つまり、リバウンド動作に対する減衰力を発生させる。なお、シリンダ２２の反ロッド側室４６には、図１に破線の矢印で示すように、バッファ室５０から、底部流通穴７２，底部液通路６６，仕切部材６４に設けられたチェック弁８２を介して、作動液が流入するようになっている。

［２］減衰力発生器の構造
以下に、減衰力発生器２４の構造について説明するが、減衰力発生器２４と同様の構造を有する既知のもの（例えば、特開２０１１−１３２９９５号公報等に記載されたもの）が存在するため、説明は簡略に行うものとする。

減衰力発生器２４は、図２に示すように、自身を通過する作動液に抵抗を与えるための弁体としてのメインバルブ９０と、そのメインバルブ９０の開弁圧を調整するためのソレノイドバルブ９２とを含んで構成されている。ちなみに、それら２つのバルブ９０，９２は、いずれも、いわゆるポペット型のバルブである。

メインバルブ９０を構成する弁板９３は、付勢部材としての圧縮コイルスプリング９４によって着座する方向に付勢されている。メインバルブ９０は、弁板９３の前面側（図２における弁板９３の左側）の液室である高圧室９６の液圧と自身の背面側（図２における弁板９３の右側）の液室である低圧室９８の液圧との差圧によって弁板９３に作用する力が、スプリング９４の付勢力を超えた場合に開弁するようになっている。つまり、図２に破線の矢印で示すように、液通路６２からバッファ室５０への作動液の流れが生じ、メインバルブ９０は、その作動液の流れに対して抵抗を与えるようになっている。また、メインバルブ９０には、高圧室９６から低圧室９８への作動液の流れに抵抗を与えるためのオリフィス１００が設けられている。なお、そのオリフィス１００を通過した作動液は、図２に実線の矢印で示すように、バッファ室５０へ流れることになる。

ソレノイドバルブ９２は、可動体１１０と、励磁されることで可動体１１０を作動させるための電磁力を発生させるコイル１１２とを含んで構成されている。可動体１１０の先端には、弁頭１１４が設けられており、その弁頭１１４が弁座１１６に離着座することで低圧室９８を開閉することができるようになっている。その可動体１１０は、圧縮コイルスプリング１１８によって、弁頭１１４が離座する方向に付勢されている。一方、図では構造を省略して示しているために理解し難いものとなっているが、コイル１１２が励磁されることで、可動体１１０には、弁頭１１４が着座する方向の付勢力が作用するようになっている。

ソレノイドバルブ９２は、上記のような構成から、低圧室９８の開度、換言すれば、低圧室９８からバッファ室５０側への流出量を調整することできる。つまり、ソレノイド９２は、低圧室９８の液圧を調整して、メインバルブ９０の開弁圧を調整することができるようになっているのである。なお、メインバルブ９０の開弁圧は、ソレノイド９２のコイル１１２に供給される電流の大きさに依存している。その電流が大きいほど、低圧室９８の開度は小さく、低圧室９８の液圧が高くなり、メインバルブ９０の開弁圧も高くなるのである。すなわち、メインバルブ９０を通過してバッファ室５０に流入する作動液の流れに対する抵抗が大きくなるのである。

以上のように構成された減衰力発生器２４は、図３に示すような減衰特性を有するものとなっている。ばね上部とばね下部との相対動作の速度ｖ_ST（以下、ストローク速度という場合がある。）が低い場合には、メインバルブ９０は開弁しておらず、減衰力Ｆは、メインバルブ９０に設けられたオリフィス１００を通過する作動液の流れに対する抵抗に依存したものとなる。そして、高圧室９６と低圧室９８との差圧が大きくなり、メインバルブ９０が開弁すると、減衰力Ｆは、そのメインバルブ９０を通過する作動液の流れに対する抵抗に依存したものとなるのである。上述したように、コイル１１２に供給される電流が大きくなるほど、メインバルブ９０の開弁圧は高くなる。

［３］ショックアブソーバの減衰力特性
先に説明したように、本アブソーバ２０は、シリンダ２２が伸長した場合も、収縮した場合も、作動液が減衰力発生器２４を通過してバッファ室５０に流入するように構成されており、減衰力発生器２４がその作動液の流れに対して抵抗を与えることにより、シリンダ２２は、伸縮に対する減衰力を発生させる。その減衰力の特性、つまり、シリンダ２２の伸縮速度に対する減衰力の大きさは、図３に示すようなものとなる。ちなみに、シリンダ２２の伸縮速度は、ストローク速度ｖ_ST、すなわち、ばね上部とばね下部との上下方向の相対速度に等しいと考えることができるため、図３では、減衰力特性を、ストローク速度ｖ_STに対する減衰力Ｆの大きさのグラフとして、表している。なお、図３は、リバウンド時の特性を表している。

上述の減衰力発生器２４の構造に関連させて詳しく説明すれば、ストローク速度ｖ_STが小さい場合には、メインバルブ９０は開弁しておらず、減衰力Ｆは、メインバルブ９０に設けられたオリフィス１００を通過する作動液の流れに対する抵抗に依存したものとなる。そして、ストローク速度ｖ_STが大きくなって、高圧室９６と低圧室９８との差圧が大きくなり、メインバルブ９０が開弁すると、減衰力Ｆは、そのメインバルブ９０を通過する作動液の流れに対する抵抗に依存したものとなるのである。図３の特性線の傾きの変わる時点が、メインバルブ９０が開弁を開始し始める時点である。

上述したように、コイル１１２に供給される電流Ｉが大きくなるほど、メインバルブ９０の開弁圧は高くなる。本アブソーバ２０では、減衰力発生器２４は、図３においてハッチングの範囲において、発生させる減衰力Ｆの大きさを変更可能に構成されている。詳しく言えば、最大電流Ｉ_MAXと最小電流Ｉ_MINとの間でコイルに供給する電流Ｉを変更可能とされており、発生させる減衰力Ｆの特性をその範囲で変更可能とされているのである。ちなみに、図では、最大電流Ｉ_MAXと最小電流Ｉ_MINとの差が電流差ΔＩと表され、最大電流Ｉ_MAXと最小電流Ｉ_MINとの中央値がＩ_eと表されている。なお、リバウンド時とバウンド時では、同じストローク速度ｖ_STであっても、減衰力発生器２４を通過する作動液の量が異なるため、最大電流Ｉ_MAX，最小電流Ｉ_MINは、リバウンド時とバウンド時とで大きさが異なるように設定されている。

以上のような減衰力発生器２４の機能からすれば、減衰力発生器２４は、シリンダ２２が発生させる減衰力の特性を変更する減衰力特性変更器として機能するものとなっている。また、言い換えれば、シリンダ２２の減衰係数を変更する機能を有するものと考えることもできるのである。なお、減衰力発生器２４は、オリフィスの断面積を変更することによって減衰力を変更する構造のものではなく、上述のように弁の開弁圧を調節することで減衰力を変更する構造のものであるため、制御性、応答性の高い減衰力制御が実行可能である。

［４］ショックアブソーバの制御
コントローラ２６は、コンピュータ，ドライバ等を含んで構成されており、減衰力発生器２４に供給する電流を制御する。それによって、シリンダ２２の発生させる減衰力の特性が変更される。このアブソーバ２０の制御は、後に説明するＶＳＣ制御が実行されているか否かによって、異なるものとなる。

（ａ）通常時の制御
通常時には、ばね上部の制振を主目的として、ばね上加速度に応じた減衰係数となるように、アブソーバ２０が制御される。簡単に言えば、ばね上加速度Ｇ_Uの絶対値が大きいほど減衰係数が大きくなるように、減衰力発生器２４へ供給される電流が制御される。具体的には、図４で実線で示すように、ハッチングの範囲で、減衰力が制御される。そのような制御が行われることで、ばね上部の振動が効果的に抑制され、車両の乗り心地が良好なものとなる。なお、リバウンド時において、ばね上部が下方に移動しているとき、および、バウンド時において、ばね上部が上方に移動しているときには、いわゆるスカイフック制御に近い振動減衰効果を得るべく、最も小さな減衰係数となるように、減衰力発生器２４へ供給される電流が制御される。

（ｂ）ＶＳＣ制御実行時の制御
本実施例のアブソーバ２０が搭載されている車両は、いわゆるＶＳＣ（vehicle-stability-control）制御が実行される。ＶＳＣ制御は、車両の旋回方向の安定性を確保するための制御である。詳しく言えば、車両は、一般的には、ステアリング操舵に従い安定的に旋回するが、路面状況や車速、緊急旋回時等の不測の状況、あるいは、外的要因等により、強い後輪横滑りまたは強い前輪横滑り傾向となる場合がある。その場合に、ＶＳＣ制御が実行され、車両の旋回方向の安定性を確保するために、各車輪のブレーキ力，駆動力が制御されることで、それら強い後輪横滑りまたは強い前輪横滑りが緩和されることになる。ちなみに、ＶＳＣ制御の実行の有無は、ブレーキ力を制御するための制御装置であるブレーキ制御装置によって、車速，ヨーレート，ステアリング操作量等に基づいて判断され、その判断に基づいて、適切なＶＳＣ制御が実行される。

しかしながら、ＶＳＣ制御の実行中に、減衰力特性を変更すると、ＶＳＣ制御が実行できない可能性がある。つまり、適切な旋回方向の安定性が得られない虞があるのである。そこで、本実施例のアブソーバ２０では、ＶＳＣ制御の実行中には、設定された減衰力特性となるように、減衰力発生器２４へ供給される電流が制御される。詳しく言えば、図４の太い破線で示すような固定的な減衰力特性が得られるように、減衰力発生器２４への供給電流が、ストローク速度ｖ_STに基づいて制御されるのである。ちなみに、図４の下側のグラフが、設定された減衰力特性を得るために減衰力発生器２４に供給される電流Ｉを示すグラフである。このような制御により、ＶＳＣ制御による車両旋回時の安定性が担保されることになる。なお、図４の太い破線で示す減衰力特性は、従来の減衰力を変更できない一般的なショックアブソーバの特性に近いものとなっている。

（ｃ）制御フロー
シリンダ２２が発生させる減衰力の制御は、コントローラ２６が、図５にフローチャートを示す減衰力制御プログラムを、短い時間ピッチ（例えば、数〜数十μsec）で実行することによって行われる。以下に、そのフローチャートに沿って、具体的な減衰力の制御のフローについて説明する。

まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す。他のステップも同様である。）において、ばね上加速度センサ１２２（図１において［Ｇu］で示す），ストロークセンサ１２４（図１において［ＳＴ］で示す）によって、各車輪に対応するばね上部のばね上加速度Ｇu、および、各車輪に対応するストローク位置ＳＴが検出される。

次いで、Ｓ２において、ＶＳＣ制御が実行中であるか否かが判断される。先に説明したブレーキ制御装置１２０（図１参照）からＶＳＣ制御の実行の有無を示す信号が送られてきており、Ｓ２の判断は、その信号に基づいて行われる。

Ｓ２においてＶＳＣ制御が行われていないと判断された場合には、Ｓ３において、Ｓ１において検出されたばね上加速度Ｇuに基づいて、それの絶対値｜Ｇu｜、および、ばね上部の動作方向Ｄ_Uが算出され、Ｓ１において検出されたストローク位置ＳＴに基づいてストローク速度ｖ_ST（バウンド時かリバウンド時かを含む概念である）が算出される。続いて、Ｓ４において、それら算出されたばね上加速度の絶対値｜Ｇu｜、ばね上部の動作方向Ｄ_U、および、ストローク速度ｖ_STに基づいて、各車輪に対応する減衰力発生器２４に供給されるべき供給電流Ｉが決定される。

一方、Ｓ２においてＶＳＣ制御が行われていると判断された場合には、Ｓ５において、Ｓ１において検出されたストローク位置ＳＴに基づいてストローク速度ｖ_STが算出される。続いて、Ｓ６において、上述の固定的な減衰力特性（図４における太い破線の特性）が得られるように、算出されたストローク速度ｖ_STに基づいて、各車輪に対応する減衰力発生器２４に供給されるべき供給電流Ｉが決定される。

Ｓ４、若しくは、Ｓ６において供給電流Ｉが決定された後、Ｓ７において、その供給電流Ｉが、実際に、各車輪に対応する減衰力発生器２４に供給される。

２０：車両用ショックアブソーバ ２２：シリンダ〔ショックアブソーバ本体〕 ２４：減衰力発生器〔減衰力特性変更器〕 ２６：コントローラ〔制御装置〕

Claims (1)

1. ＶＳＣ機能を有する車両に搭載される車両用ショックアブソーバであって、
   車体と車輪との間に配設され、それらの相対動作に対する減衰力を発生させるアブソーバ本体と、
   そのアブソーバ本体が発生させる減衰力の特性を変更する減衰力特性変更器と、
   その減衰力特性変更器を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置が、ＶＳＣ制御が実行されている際に、前記アブソーバ本体が発生させる減衰力の特性が設定特性となるように、前記減衰力特性変更器を制御することを特徴とする車両用ショックアブソーバ。

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