JP2018043721A - 車両用サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持可能な車両用サスペンション装置を提供する。【解決手段】車両用サスペンション装置１１は、車両１０の後輪１３ＲＲ，１３ＲＬに設けられる減衰力可変ダンパ１５ＲＲ，１５ＲＬと、車輪速センサ２１と、車輪速の変動ΔＶｗに基づいて車両１０の基本入力量（ばね下荷重ｕ１）を算出する基本入力量算出部３３と、車両１０の挙動を表す車両モデルに基本入力量を入力することで車両１０の状態量（ばね上速度及びサスペンション１６のストローク速度）を算出する状態量算出部３５と、算出された車両１０の状態量及び車輪速の前後差（積載量）に基づいて減衰力可変ダンパ１５ＲＲ，１５ＲＬの減衰力制御を行う制御部３９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車輪速の変動量に基づき算出した車両の状態量に基づいてダンパの減衰力を制御する車両用サスペンション装置に関する。

車両のサスペンションに用いられるダンパとして、減衰力を段階的又は無段階に可変制御する減衰力可変ダンパ（DAMPING FORCE VARIABLE DAMPER：以下、ＤＦＶダンパと呼ぶ場合がある。）が種々開発されている。減衰力を可変とする機構としては、例えば、作動油として磁気粘性流体（Magneto-Rheological Fluid：以下、ＭＲＦと呼ぶ。）を用い、ピストンに設けた磁気流体バルブによってＭＲＦの粘度制御を行うＭＲＦ方式が知られている。

特許文献１には、車輪速センサにより検出した車輪速変動に基づき車両の基本入力量（路面等から車輪が受ける入力量）を算出し、算出した基本入力量を車両モデル（車両の挙動を表す）に入力することで車両の状態量を算出し、算出した車両の状態量に基づいて減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う車両用サスペンション装置が開示されている。

特開２０１４−００８８８４号公報

しかしながら、特許文献１に係る車両用サスペンション装置では、車両の積載量が変化した場合に、この積載量変化を、荷重センサを用いることなくフィードバックして減衰力可変ダンパの減衰力制御を行うことについては開示も示唆もない。このため、特許文献１に係る車両用サスペンション装置は、積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持する点で改良の余地がある。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持可能な車両用サスペンション装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、少なくとも車両の後輪に設けられ、入力信号に基づき減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパを備える車両用サスペンション装置であって、前記車両に備わる各車輪の車輪速を検出する車輪速センサと、前記車輪速センサにより検出された車輪速の変動に基づいて前記車両の基本入力量を算出する基本入力量算出部と、前記車両の挙動を表す車両モデルに前記基本入力量を入力することで前記車両の状態量を算出する状態量算出部と、前記算出された前記車両の状態量及び前記車輪速センサにより検出された車輪速の前後差に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う制御部と、を備えることを最も主要な特徴とする。

本発明では、制御部は、状態量算出部で算出された車両の状態量及び車輪速センサにより検出された車輪速の前後差に基づいて減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う。
本発明者らの研究によれば、車輪速の前後差は、積載量との間に所定の相関関係があることがわかった。そこで、本発明では、減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う際に、車両の状態量に加えて、車輪速の前後差に基づく積載量を入力信号として参照することとした。

本発明によれば、車両の状態量に加えて、積載量とみなせる車輪速の前後差に基づいて減衰力可変ダンパの減衰力制御を行うため、車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持することができる。

本発明によれば、車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持可能な車両用サスペンション装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置の概略構成を表すブロック図である。 車両用サスペンション装置による減衰力制御手順を表すフローチャートである。 車輪速の前後差と積載量との相関関係を表す説明図である。 積載量の変化に応じた制御補償ゲインを算出する際に参照されるマップの一例を表す説明図である。

以下、本発明に係る車両用サスペンション装置について、同装置を４輪自動車に適用した例をあげて、図面を参照して詳細に説明する。

〔本発明に係る車両用サスペンション装置１１の構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置１１の概略構成を表すブロック図である。図１において、４つの車輪１３に係る要素については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して差別化している。すなわち、例えば、右前の車輪１３に添字（ＦＲ）を、左前の車輪１３に添字（ＦＬ）を、右後ろの車輪１３に添字（ＲＲ）を、左後ろの車輪１３に添字（ＲＬ）を、それぞれ付している。また、４つの車輪１３に係る要素のそれぞれを総称する際には、添字を省略して表記することとする。

本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置１１は、図１に示すように、車両（４輪自動車）１０の車輪１３に設けられ、コイルスプリング１４及び減衰力可変ダンパ（ＤＦＶダンパ）１５を有するサスペンション１６と、ダンパ制御ＥＣＵ１７（詳しくは後記する。）とを備えて構成される。車輪１３は、車両１０の車体（不図示）に、サスペンション１６を介して懸架されている。
この車両１０は、例えば、車体前部にエンジンが搭載されて前輪が駆動輪である前輪駆動車である。
ＤＦＶダンパ１５は、特に限定されないが、例えば、モノチューブ式（ド・カルボン式）であって、ＭＲＦ方式を採用した公知の構成のものである。

ダンパ制御ＥＣＵ１７には、例えばＣＡＮ等の通信媒体１９を介して、入力系統に属する各種センサ類が接続されている。入力系統に属する各種センサ類としては、例えば、車輪速センサ２１、車速センサ２３、操舵角センサ２５、横Ｇセンサ２７、ヨーレイトセンサ２９などをあげることができる。
車輪速センサ２１ＦＲ，２１ＦＬ，２１ＲＲ，２１ＲＬは、それぞれ、車輪１３ＦＲ，１３ＦＬ，１３ＲＲ，１３ＲＬの回転速度を検出する。車速センサ２３は、車体の速度（車速）を検出する。操舵角センサ２５は、不図示のハンドル（操舵部材）の操舵角を検出する。横Ｇセンサ２７は、車体の横加速度を検出する。ヨーレイトセンサ２９は、車体のヨーレイトを検出する。これら入力系統に属する各種センサ類２１，２３，２５，２７，２９の検出値は、通信媒体１９を介して、ダンパ制御ＥＣＵ１７に送られる。

ダンパ制御ＥＣＵ１７には、出力系統に属するサスペンション１６（ＤＦＶダンパ１５を含む）が接続されている。ダンパ制御ＥＣＵ１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えたマイクロコンピュータにより構成される。
このマイクロコンピュータは、ＲＯＭに記憶されているプログラムやデータを読み出して実行し、ダンパ制御ＥＣＵ１７が有する、車両の状態量及び積載量とみなせる車輪速の前後差に基づいてＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を行う機能を含む各種機能に係る実行制御を行うように動作する。

前記の減衰力制御機能を実現するために、ダンパ制御ＥＣＵ１７は、取得部３１、基本入力量算出部３３、状態量算出部３５、判定部３７、及び制御部３９を備えて構成されている。

取得部３１は、前記入力系統に属する各種センサ類２１，２３，２５，２７，２９の検出値を取得する機能を有する。

基本入力量算出部３３は、車輪速センサ２１により検出された車輪速の変動ΔＶｗに基づいて、公知の下記式１（特開２０１４−８８８４号公報の段落００３５参照）を用いて、車両１０の基本入力量であるばね下荷重ｕ１を各車輪１３ＦＲ，１３ＦＬ，１３ＲＲ，１３ＲＬ毎に算出する機能を有する。
ｕ１＝ｋ・ΔＶｗ （式１）
ただし、ｋは比例定数である。

状態量算出部３５は、車両１０の挙動を表す公知の車両モデル（特開２０１４−８８８４号公報の段落００３８に記載の「一輪モデル３８」参照）に、前記算出した基本入力量を入力することで車両１０の状態量（ばね上速度及びサスペンション１６のストローク速度）を各車輪１３ＦＲ，１３ＦＬ，１３ＲＲ，１３ＲＬ毎に算出する機能を有する。

判定部３７は、車速センサ２３により検出された車速、及び操舵角センサ２５により検出された操舵角に基づいて、車両１０が定速かつ直進で定常走行しているか否かを判定する機能を有する。

制御部３９は、車両１０が定速かつ直進で定常走行している旨の判定が下された場合に、算出された車両１０の状態量及び車輪速センサ２１により検出された車輪速の前後差に基づいて、ＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を行う機能を有する。なお、車両１０が定速かつ直進で定常走行している旨の判定が下された場合に、車輪速の前後差（積載量）に基づくＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を行う構成を採用するのは、加減速を伴う走行シーンや、曲線路に係る走行シーンでは、定常走行シーンと比べて車輪速の前後差に対する積載量の相関性が劣ることに基づく。

〔車両用サスペンション装置１１による減衰力制御手順〕
次に、本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置１１による減衰力制御手順について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、車両用サスペンション装置１１による減衰力制御手順を表すフローチャートである。図３は、車輪速の前後差と積載量との相関関係を表す説明図である。図４は、積載量の変化に応じた制御補償ゲインを算出する際に参照されるマップの一例を表す説明図である。

図２に示すステップＳ１１において、ダンパ制御ＥＣＵ１７の取得部３１は、入力系統に属する各種センサ類２１，２３，２５，２７，２９の検出値を取得する。

ステップＳ１２において、ダンパ制御ＥＣＵ１７の基本入力量算出部３３は、車輪速センサ２１により検出された車輪速の変動ΔＶｗに基づいて、車両１０の基本入力量であるばね下荷重ｕ１を各車輪１３ＦＲ，１３ＦＬ，１３ＲＲ，１３ＲＬ毎に算出する。

ステップＳ１３において、ダンパ制御ＥＣＵ１７の状態量算出部３５は、車両１０の挙動を表す車両モデルに、ステップＳ１２で算出した基本入力量を入力することで車両１０の状態量（ばね上速度及びサスペンション１６のストローク速度）を各車輪１３ＦＲ，１３ＦＬ，１３ＲＲ，１３ＲＬ毎に算出する。

ステップＳ１４において、ダンパ制御ＥＣＵ１７の判定部３７は、車速センサ２３により検出された車速の時間微分値が所定の閾値未満か否かに基づいて、車両１０が定速走行しているか否かを判定する。なお、判定部３７は、車速の時間微分値が所定の閾値未満である場合に、車両１０が定速走行している旨の判定を下す。

ステップＳ１４の判定の結果、車両１０が定速走行していない旨の判定が下されると（ステップＳ１４の“Ｎｏ”）、ダンパ制御ＥＣＵ１７は、処理の流れをステップＳ１７へとジャンプさせる。
一方、ステップＳ１４の判定の結果、車両１０が定速走行している旨の判定が下されると（ステップＳ１４の“Ｙｅｓ”）、ダンパ制御ＥＣＵ１７は、処理の流れを次のステップＳ１５へと進ませる。

ステップＳ１５において、ダンパ制御ＥＣＵ１７の判定部３７は、操舵角センサ２５により検出された操舵角の時間微分値が所定の閾値未満か否かに基づいて、車両１０が直進走行しているか否かを判定する。なお、判定部３７は、操舵角の時間微分値が所定の閾値未満である場合に、車両１０が直進走行している旨の判定を下す。

ステップＳ１５の判定の結果、車両１０が直進走行していない旨の判定が下されると（ステップＳ１５の“Ｎｏ”）、ダンパ制御ＥＣＵ１７は、処理の流れをステップＳ１７へとジャンプさせる。
一方、ステップＳ１５の判定の結果、車両１０が直進走行している旨の判定が下されると（ステップＳ１５の“Ｙｅｓ”）、ダンパ制御ＥＣＵ１７は、処理の流れを次のステップＳ１６へと進ませる。

ステップＳ１６において、ダンパ制御ＥＣＵ１７の制御部３９は、車両１０が定速かつ直進で定常走行している旨の判定が下された場合に、例えば図３に示すような車輪速の前後差と積載量との相関関係を参照して、車輪速の前後差（前輪車輪速−後輪車輪速）に応じた積算量を推定する。

ステップＳ１７において、ダンパ制御ＥＣＵ１７の制御部３９は、車両１０が定常走行していない（定速走行及び直進走行のうちいずれか一方を行っていない）旨の判定が下された場合に、ステップＳ１３で算出された車両１０の状態量に基づいて、ＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を行う。その後、ダンパ制御ＥＣＵ１７は、処理の流れをステップＳ１１へ戻し、以下の処理を順次行わせる。なお、ステップＳ１７の車両１０の状態量に基づく減衰力制御は、既存技術と同じである。

ステップＳ１８において、ダンパ制御ＥＣＵ１７の制御部３９は、車両１０が定常走行している（定速かつ直進走行している）旨の判定が下された場合に、ステップＳ１３で算出された車両１０の状態量、及びステップＳ１６で車輪速の前後差に基づいて推定された積載量に基づいて、ＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を行う。
実際には、ダンパ制御ＥＣＵ１７の制御部３９は、例えば、車両１０の状態量に基づくＤＦＶダンパ１５の減衰力制御量に、車輪速の前後差に基づいて推定された積載量に対応する制御補償ゲイン（例えば図４参照）を乗算する。これにより、制御部３９は、積載量補償後のＤＦＶダンパ１５の減衰力制御量を求める。こうして求めた積載量補償後のＤＦＶダンパ１５の減衰力制御量を用いて、制御部３９は、ＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を行う。
その後、ダンパ制御ＥＣＵ１７は、処理の流れをステップＳ１１へ戻し、以下の処理を順次行わせる。なお、ステップＳ１８の車両１０の状態量及び車輪速の前後差（積載量）に基づく減衰力制御が、本発明の要旨である。

〔車両用サスペンション装置１１の作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置１１の作用効果について説明する。
第１の観点（請求項１に対応）に基づく車両用サスペンション装置１１は、少なくとも車両１０の後輪１３ＲＲ，１３ＲＬに設けられ、入力信号に基づき減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパ１５ＲＲ，１５ＲＬを備える。ただし、車両１０の前輪１３ＦＲ，１３ＦＬにも、減衰力可変ダンパ１５ＦＲ，１５ＦＬを備える構成を採用してもよい。
第１の観点に基づく車両用サスペンション装置１１は、車両１０に備わる各車輪１３ＦＲ，１３ＦＬ，１３ＲＲ，１３ＲＬの車輪速を検出する車輪速センサ２１ＦＲ，２１ＦＬ，２１ＲＲ，２１ＲＬと、車輪速センサ２１ＦＲ，２１ＦＬ，２１ＲＲ，２１ＲＬにより検出された車輪速の変動ΔＶｗに基づいて車両１０の基本入力量であるばね下荷重ｕ１を算出する基本入力量算出部３３と、車両１０の挙動を表す車両モデルに基本入力量（ばね下荷重ｕ１）を入力することで車両１０の状態量（ばね上速度及びサスペンション１６のストローク速度）を算出する状態量算出部３５と、算出された車両１０の状態量及び車輪速の前後差（積載量）に基づいて減衰力可変ダンパ１５ＲＲ，１５ＲＬの減衰力制御を行う制御部３９と、を備える。

第１の観点に基づく車両用サスペンション装置１１によれば、車両１０の状態量に加えて、積載量とみなせる車輪速の前後差に基づいて減衰力可変ダンパ１５ＲＲ，１５ＲＬの減衰力制御を行うため、車両１０の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持することができる。

また、第２の観点（請求項２に対応）に基づく車両用サスペンション装置１１は、加減速を伴う走行シーンや、曲線路に係る走行シーンでは、定常走行シーンと比べて車輪速の前後差に対する積載量の相関性が劣るという新規な知見に基づいて創案された。
すなわち、第２の観点に基づく車両用サスペンション装置１１は、第１の観点に基づく車両用サスペンション装置１１であって、車両１０の車速を検出する車速センサ２３と、車両１０に備わる操舵部材の操舵角を検出する操舵角センサ２５と、車速センサ２３により検出された車速、及び操舵角センサ２５により検出された操舵角に基づいて、車両１０が定速かつ直進で定常走行しているか否かを判定する判定部３７と、をさらに備える。
制御部３９は、判定部３７により車両１０が定常走行している旨の判定が下された場合に、車輪速の前後差（積載量）に基づく減衰力可変ダンパ１５ＲＲ，１５ＲＬの減衰力制御を行う。

第２の観点に基づく車両用サスペンション装置１１では、（定常走行シーンと比べて車輪速の前後差に対する積載量の相関性が劣る）加減速を伴う走行シーンや、曲線路に係る走行シーンでは、車輪速の前後差（積載量）に基づくＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を行わない。

第２の観点に基づく車両用サスペンション装置１１によれば、車輪速の前後差（積載量）に基づくＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を、誤差を抑制して高精度に遂行することができる。

また、第３の観点（請求項３に対応）に基づく車両用サスペンション装置１１は、車両１０の左右方向（幅方向）における積載量のバランスが異なる場合に、ＤＦＶダンパ１５の減衰力制御を適切に行うことを狙って創案された。
すなわち、第３の観点に基づく車両用サスペンション装置１１は、車両１０の状態量及び車輪速の左右差に基づいて減衰力可変ダンパ１５ＲＲ，１５ＲＬの減衰力制御を行う制御部３９と、を備える。

第３の観点に基づく車両用サスペンション装置１１によれば、車両１０の状態量に加えて、車輪速の左右差に基づいて減衰力可変ダンパ１５ＲＲ，１５ＲＬの減衰力制御を左右独立して行うため、車両１０の左右方向（幅方向）における積載量のバランスが変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持することができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

例えば、本発明の実施形態に係る説明において、減衰力可変ダンパとしてＭＲＦ方式のものを例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。減衰力可変ダンパの方式は、減衰力を段階的又は無段階に可変制御することが可能であれば、いかなるものでも構わない。

１０ 車両
１１ 車両用サスペンション装置
１３ 車輪
１５ 減衰力可変ダンパ
２１ 車輪速センサ
２３ 車速センサ
２５ 操舵角センサ
３３ 基本入力量算出部
３５ 状態量算出部
３７ 判定部
３９ 制御部

Claims (3)

1. 少なくとも車両の後輪に設けられ、入力信号に基づき減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパを備える車両用サスペンション装置であって、
   前記車両に備わる各車輪の車輪速を検出する車輪速センサと、
   前記車輪速センサにより検出された車輪速の変動に基づいて前記車両の基本入力量を算出する基本入力量算出部と、
   前記車両の挙動を表す車両モデルに前記基本入力量を入力することで前記車両の状態量を算出する状態量算出部と、
   前記算出された前記車両の状態量及び前記車輪速センサにより検出された車輪速の前後差に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う制御部と、
   を備えることを特徴とする車両用サスペンション装置。
2. 請求項１に記載の車両用サスペンション装置であって、
   前記車両の車速を検出する車速センサと、
   前記車両に備わる操舵部材の操舵角を検出する操舵角センサと、
   前記車速センサにより検出された車速、及び前記操舵角センサにより検出された操舵角に基づいて、前記車両が定速かつ直進で定常走行しているか否かを判定する判定部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記判定部により前記車両が定常走行している旨の判定が下された場合に、前記車輪速の前後差に基づく前記減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う
   ことを特徴とする車両用サスペンション装置。
3. 少なくとも車両の後輪に設けられ、入力信号に基づき減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパを備える車両用サスペンション装置であって、
   前記車両に備わる各車輪の車輪速を検出する車輪速センサと、
   前記車輪速センサにより検出された車輪速の変動に基づいて前記車両の基本入力量を算出する基本入力量算出部と、
   前記車両の挙動を表す車両モデルに前記基本入力量を入力することで前記車両の状態量を算出する状態量算出部と、
   前記算出された前記車両の状態量及び前記車輪速センサにより検出された車輪速の左右差に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う制御部と、
   を備えることを特徴とする車両用サスペンション装置。

Images