JP4363311B2

JP4363311B2 - 減衰力制御装置

Info

Publication number: JP4363311B2
Application number: JP2004329501A
Authority: JP
Inventors: 泰山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2024-11-12
Also published as: JP2006137347A

Description

本発明は車両のサスペンションの減衰力を制御する装置に関し、特に、旋回時における車両を所望の姿勢に維持するための減衰力制御装置に関する。

減衰係数を制御可能なショックアブソーバーをサスペンションに配置し、車両の状態に応じてショックアブソーバーそれぞれの減衰係数（減衰力）を調整することにより、車両のロール運動やピッチ運動を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この技術は、対角車輪の目標減衰係数を比較し、一方の目標減衰係数が設定可能な最小減衰係数よりも小さい場合には、設定可能な最小減衰係数となるよう制御し、他方の目標減衰係数を目標減衰係数より増大させることで対角ロール方向の減衰力の不足分を補正して車体のロール運動を抑制するものである。また、特許文献２には、旋回内外輪のショックアブソーバーの減衰係数に差を与えて車高を低下させることで、車両の過渡旋回時の運動性能を向上させる技術が開示されている。
特開平８−２４４４３３号公報特開平１１−２６８５１２号公報

しかしながら、これらの技術によれば、旋回中に車両の姿勢が大きく変わる可能性があり、操縦性や乗り心地の面で必ずしも好ましいとはいえない。操縦安定性を確保しつつ、乗り心地を両立させるためには、旋回中の車両姿勢を所望の状態に維持することが好ましいが、従来は所望の旋回姿勢を実現することが困難であった。

そこで本発明は、減衰力を制御することで所望の旋回姿勢を実現することを可能とした減衰力制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる減衰力制御装置は、車両の各サスペンションに配置された減衰力可変のショックアブソーバーの各減衰力を独立に調整する減衰力制御装置であって、（１）車両の旋回状態を判定する手段と、（２）旋回状態から必要ロール減衰係数を算出する手段と、（３）旋回姿勢目標と必要ロール減衰係数から要求ピッチモーメントと要求上下力を算出する手段と、（４）求めた要求ピッチモーメントと要求上下力、車両状態量から、車両の前後輪のそれぞれについて、所望の旋回姿勢を維持するのに必要な旋回内外輪の減衰係数差を算出する手段と、（５）必要ロール減衰係数と求めた旋回内外輪の減衰係数差に基づいて減衰力制御を行う手段と、を備えていることを特徴とする。

車両の旋回状態からロール減衰係数を判定し、旋回姿勢目標とこのロール減衰係数から姿勢を維持するのに必要な要求ピッチモーメントと要求上下力を算出する。ピッチモーメントと上下力は、前後左右の各輪に配置されるショックアブソーバーの減衰力の差によって変化するから、逆に、所望のピッチモーメントと上下力を減衰力の差によって実現することが可能である。各輪における減衰力（減衰係数）を求めるため、前輪、後輪それぞれにおける旋回内外輪の減衰係数差を求め、必要ロール減衰係数と求めた減衰係数差から各輪の減衰係数を調整することで、所望のピッチモーメントと上下力を発生させて、所望の旋回姿勢を得る。

前後輪いずれかの旋回内外輪の減衰係数差の絶対値が必要ロール減衰係数以上の場合には、要求ピッチモーメントと要求上下力のうちいずれか一方を他方より優先させて前後輪それぞれの旋回内外輪の減衰係数差を必要ロール減衰係数未満に調整するとよい。

必要ロール減衰係数を超える旋回内外輪の減衰係数差を設定することはできない。そこで、前後輪いずれかの旋回内外輪の減衰係数差が必要ロール減衰係数を超える場合には、これを制限ないし調整する必要があるが、本発明では、要求ピッチモーメントと要求上下力のいずれか一方を他方より優先させて調整を行う。

このとき、横加速度が低い領域では、要求ピッチモーメントを優先し、高い領域では要求上下力を優先して調整を行うとよい。この場合、横加速度が低い領域では、ロールフィーリングを重視し、高い領域では耐転覆性能を重視している。

あるいは、車速が低い領域では、要求ピッチモーメントを優先し、高い領域では要求上下力を優先して調整を行ってもよい。この場合、低速領域ではロールフィーリングを重視し、高速領域では安定性を重視する。

本発明によれば、旋回時における４輪それぞれの減衰係数を調整することで、これにより発生するピッチモーモーメントと上下力とを制御して、旋回姿勢を所望の姿勢に維持することができる。このため、乗り心地が向上し、旋回時の車両安定性も向上させることができる。

前後輪いずれかの旋回内外輪の減衰係数差が必要ロール減衰係数を超える場合には、要求ピッチモーメントと要求上下力のいずれか一方を他方より優先させて調整を行うことで、車両のピッチ姿勢と上下変移の両立が困難な場合にも少なくともいずれか一方を維持することができ、姿勢の劣化や操縦安定性の低下を抑制することができる。

横加速度が低い領域や低車速領域では、要求ピッチモーメントを優先することで、対角ロールを抑制して車両の制御性向上を優先し、横加速度が高い領域や高車速領域では要求上下力を優先することで、車高低下により耐転覆性能を向上させて、腰高感を抑制する。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明にかかる減衰力制御装置を搭載した車両の概略構成図であり、図２は、図１の装置の制御部のブロック構成図である。この車両は、４輪２０_ＦＬ〜２０_ＲＲのそれぞれにサスペンション装置２１_ＦＬ〜２１_ＲＲが配置されている。各サスペンション装置２１_ＦＬ〜２１_ＲＲは、減衰力（減衰係数）可変のショックアブソーバー２２_ＦＬ〜２２_ＲＲと、減衰力・減衰係数を調整するためのアクチュエータ２３_ＦＬ〜２３_ＲＲと、現在のストローク量を検出するためのストロークセンサ２５_ＦＬ〜２５_ＲＲを備えている。

各ストロークセンサ２５_ＦＬ〜２５_ＲＲの出力信号（ストローク量）は、車両の横加速度を検出する横Ｇセンサ３１、ロール角速度、ヨー角速度等を検出するジャイロセンサ３２、車速を検出する車速センサ３３の出力信号とともにＥＣＵ１に入力される。ＥＣＵ１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等によって構成されている。ＥＣＵ１は、ハードウェア上か、ソフトウェア上か、両者の組み合わせによって８つの手段に区分される。すなわち、車両の旋回状態を判定する旋回状態判定手段１０と、目標旋回姿勢を設定する目標旋回姿勢設定手段１１と、必要ロール減衰係数Ｃｆ、Ｃｒを算出する必要ロール減衰係数算出手段１２と、要求ピッチモーメントＭｙを算出する要求ピッチモーメント算出手段１３と、要求上下力Ｆｚを算出する要求上下力算出手段１４と、旋回内外輪の減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを算出する旋回内外輪減衰係数差算出手段１５と、各ショックアブソーバー２２_ＦＬ〜２２_ＲＲの減衰係数を設定する減衰係数設定手段１６と、各アクチュエータ２３_ＦＬ〜２３_ＲＲを制御する減衰係数制御手段１７とで構成されている。

次に、制御の具体的内容について説明する。図３は、この制御のフローチャートである。この制御は、ＥＣＵ１によって、車両のエンジンが始動してから停止するまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、ストロークセンサ２５_ＦＬ〜２５_ＲＲ、横Ｇセンサ３１、ジャイロセンサ３２、車速センサ３３の出力信号から各種の車両状態量を読み取る（ステップＳ１）。次に、旋回中か否かを判定する（ステップＳ２）。この旋回判定は、ヨーレート、横加速度を基にして行えばよい。旋回中でないと判定した場合には、ステップＳ９へと移行して、減衰係数設定手段１６、減衰係数制御手段１７により、サスペンションアクチュエータ２３を制御することで、現在のショックアブソーバー２２の減衰係数を維持する。

旋回中と判定した場合には、ステップＳ３へと移行して、必要ロール減衰係数算出手段１２により、必要ロール減衰係数Ｃｆ、Ｃｒを算出する（ステップＳ３）。Ｃｆ、Ｃｒの算出方法としては、仮想モデル等を利用した公知の各種の手法を用いることができる。次に、目標旋回姿勢設定手段１１は、車速、ヨーレート等から適切な目標旋回姿勢を設定する（ステップＳ４）。

車両状態、および必要ロール減衰係数から設定した目標旋回姿勢の実現に必要な要求ピッチモーメントＭｙと、要求上下力Ｆｚを要求ピッチモーメント算出手段１３と、要求上下力算出手段１４とでそれぞれ算出する（ステップＳ５）。

算出したＭｙ、Ｆｚと、前後軸重Ｍｆ、Ｍｒ、前後トレッドＴｆ、Ｔｒ、ホイールベース長ｌｈ、ロール角速度ＲＲを基にして、旋回内外輪減衰係数差算出手段１５は、前輪と後輪それぞれの旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを算出する（ステップＳ６）。

ここで、前軸と車両中心の距離をｌｆ、後軸と車両中心の距離をｌｒ、車両重量をＭｃとすると、

が成立し、次式（１）（２）が成立する。

（１）（２）式よりΔＣｆ、ΔＣｒは、以下の式（３）、（４）により求めることができる。

ここで、ΔＣｆ、ΔＣｒは、それぞれがＣｆ、Ｃｒ未満の条件でのみ設定しうる。そこで、減衰係数設定手段１６は、この条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ７）。条件が成立している場合には、ステップＳ８へと移行して各車輪のショックアブソーバー２２_ＦＬ〜２２_ＲＲに設定すべき減衰係数を算出し、ステップＳ９では、減衰係数制御手段１７が求めた減衰係数に基づいて各サスペンションアクチュエータ２３_ＦＬ〜２３_ＲＲを制御することで減衰力を制御することにより、目標旋回姿勢を得る。

ステップＳ７で条件を満たしていないと判定した場合には、ステップＳ１０へと移行し、現在の車両横加速度Ｇｙを閾値Ｇｔｈと比較する。ＧｙがＧｔｈ以上の場合、ステップＳ１１へと移行する。ステップＳ１１では、Ｍｙの絶対値と閾値Ｍｙthとを比較する。Ｍｙの絶対値が閾値Ｍｙthを超えている場合には、Ｍｙの絶対値をΔＭｙだけ切り下げ（ステップＳ１２）、ステップＳ６へと移行し、旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを再設定する。

Ｍｙの絶対値が閾値Ｍｙth以下の場合には、Ｍｙの切り下げは困難なため、ステップＳ１４へと移行して、Ｆｚの絶対値をΔＦｚだけ切り下げ、ステップＳ６へと移行し、旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを再設定する。Ｍｙの絶対値が閾値Ｍｙth以下の場合には、Ｆｚの絶対値は比較的大きく、切り下げの余裕がある。

一方、ステップＳ１０でＧｙがＧｔｈ未満と判定した場合には、ステップＳ１３へと移行して、Ｆｚの絶対値と閾値Ｆｚthとを比較する。Ｆｚの絶対値が閾値Ｆｚthを超えている場合には、Ｆｚの絶対値をΔＦｚだけ切り下げ（ステップＳ１４）、ステップＳ６へと移行し、旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを再設定する。一方、Ｆｚの絶対値が閾値Ｆｚthを下回る場合には、ステップＳ１２へと移行して、Ｍｙの絶対値をΔＭｙだけ切り下げ、ステップＳ６へと移行し、旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを再設定する。Ｆｚの絶対値が閾値Ｆｚth以下の場合には、Ｍｙの絶対値は比較的大きく、切り下げの余裕がある。

これにより、低横加速度領域では、要求ピッチモーメントＭｙの実現を優先することで、ロールフィーリングの向上を重視し、高横加速度領域では、要求上下力Ｆｚの実現を優先することで、耐転覆性能を向上させる。

このように、所望の旋回姿勢を実現しうる上下力、ピッチモーメントを算出し、これらを得るために必要な旋回内外輪の減衰係数差を求めて、各ショックアブソーバーの減衰係数を制御することで、確実に所望の旋回姿勢を実現することができる。このため、乗り心地が向上し、旋回時の車両安定性も向上させることができる。

ここでは、ステップＳ１０〜Ｓ１４において、横加速度を用いて判定する例を説明したが、横加速度に代えて車速により上下力とピッチモーメントのいずれを優先するかを切り換えてもよい。図４は、図３のステップＳ１０〜１４対応部分（ステップＳ２０〜Ｓ２４）を示すフローチャートである。

ステップＳ７で条件を満たしていないと判定した場合には、ステップＳ２０へと移行し、現在の車両横加速度Ｖを閾値Ｖｔｈと比較する。ＶがＶｔｈ以上の場合、ステップＳ２１へと移行する。ステップＳ２１では、Ｍｙの絶対値と閾値Ｍｙthとを比較する。Ｍｙの絶対値が閾値Ｍｙthを超えている場合には、Ｍｙの絶対値をΔＭｙだけ切り下げ（ステップＳ２２）、ステップＳ６へと移行し、旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを再設定する。

Ｍｙの絶対値が閾値Ｍｙth以下の場合には、Ｍｙの切り下げは困難なため、ステップＳ２４へと移行して、Ｆｚの絶対値をΔＦｚだけ切り下げ、ステップＳ６へと移行し、旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを再設定する。Ｍｙの絶対値が閾値Ｍｙth以下の場合には、Ｆｚの絶対値は比較的大きく、切り下げの余裕がある。

一方、ステップＳ２０でＶがＶｔｈ未満と判定した場合には、ステップＳ２３へと移行して、Ｆｚの絶対値と閾値Ｆｚthとを比較する。Ｆｚの絶対値が閾値Ｆｚthを超えている場合には、Ｆｚの絶対値をΔＦｚだけ切り下げ（ステップＳ２４）、ステップＳ６へと移行し、旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを再設定する。一方、Ｆｚの絶対値が閾値Ｆｚthを下回る場合には、ステップＳ２２へと移行して、Ｍｙの絶対値をΔＭｙだけ切り下げ、ステップＳ６へと移行し、旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを再設定する。Ｆｚの絶対値が閾値Ｆｚth以下の場合には、Ｍｙの絶対値は比較的大きく、切り下げの余裕がある。

これにより、低速度領域では、要求ピッチモーメントＭｙの実現を優先することで、ロールフィーリングの向上を重視し、高速度領域では、要求上下力Ｆｚの実現を優先することで、耐転覆性能を向上させる。

また、いずれか一方を優先させるのではなく、両方を所定の比率に応じて切り下げることで実現可能な旋回内外輪減衰係数差ΔＣｆ、ΔＣｒを設定するようにしてもよい。

本発明にかかる減衰力制御装置を搭載した車両の概略構成図である。図１の装置の制御部のブロック構成図である。図１の装置による減衰力制御のフローチャートである。図３の制御の変更形態の変更部分を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ＥＣＵ、１０…旋回状態判定手段、１１…目標旋回姿勢設定手段、１２…必要ロール減衰係数算出手段、１３…要求ピッチモーメント算出手段、１４…要求上下力算出手段、１５…旋回内外輪減衰係数差算出手段、１６…減衰係数設定手段、１７…減衰係数制御手段、２０_ＦＬ〜２０_ＲＲ…車輪、２１_ＦＬ〜２１_ＲＲ…サスペンション装置、２２_ＦＬ〜２２_ＲＲ…ショックアブソーバー、２３_ＦＬ〜２３_ＲＲ…サスペンションアクチュエータ、２５_ＦＬ〜２５_ＲＲ…ストロークセンサ、３１…横Ｇセンサ、３２…ジャイロセンサ、３３…車速センサ

Claims

車両の各サスペンションに配置された減衰力可変のショックアブソーバーの各減衰力を独立に調整する減衰力制御装置であって、
車両の旋回状態を判定する手段と、
旋回状態から前後輪それぞれの必要ロール減衰係数を算出する手段と、
旋回姿勢目標と前後輪それぞれの必要ロール減衰係数から要求ピッチモーメントと要求上下力を算出する手段と、
求めた要求ピッチモーメントと要求上下力、車両状態量から、車両の前後輪のそれぞれについて、所望の旋回姿勢を維持するのに必要な旋回内外輪の減衰係数差を算出する手段と、
前後輪それぞれの必要ロール減衰係数と求めた前後輪それぞれの旋回内外輪の減衰係数差に基づいて減衰力制御を行う手段と、
を備えていることを特徴とする減衰力制御装置。
前後輪いずれかの旋回内外輪の減衰係数差の絶対値が必要ロール減衰係数以上の場合には、要求ピッチモーメントと要求上下力のうちいずれか一方を他方より優先させて前後輪それぞれの旋回内外輪の減衰係数差を必要ロール減衰係数未満に調整することを特徴とする請求項１記載の減衰力制御装置。
横加速度が低い領域では、要求ピッチモーメントを優先し、高い領域では要求上下力を優先して調整を行うことを特徴とする請求項２記載の減衰力制御装置。
車速が低い領域では、要求ピッチモーメントを優先し、高い領域では要求上下力を優先して調整を行うことを特徴とする請求項２記載の減衰力制御装置。