JP4573730B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の運転状態に応じて各車輪の制動力をに制御可能な制動力制御手段と、車両の運転状態に応じて各車輪のサスペンション装置のダンパーの減衰力を制御可能な減衰力制御手段とを備えた車両制御装置に関する。

減衰力可変型ショックアブソーバを含むサスペンション装置と、アンチロック制御装置とを具備した車両において、アンチロック制御装置の作動時にショックアブソーバの減衰力を高めることで、アンチロック制御に伴うブレーキトルクの変動をショックアブソーバで吸収して車体のピッチングを抑制するものが、下記特許文献１により公知である。
特開昭６３−３４２１３号公報

ところで、減衰力可変型ダンパーが故障して低減衰力に固定された状態で車輪がロック傾向になると、車体がピッチングしたときの戻り速度が高減衰力のときに比べて速くなるため、車輪の接地荷重が早めに減少して車輪がロックし易くなる。従って、ダンパーの故障時に通常時のアンチロック制御をそのまま行うと、車輪のロック傾向が強まって制動距離が増加してしまう可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、アンチロック制御時においてダンパーの減衰力の制御に上記異常が発生したときに車輪の制動力への影響を最小限に抑えることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両の運転状態に応じて各車輪の制動力を制御可能な制動力制御手段と、車両の運転状態に応じて各車輪のサスペンション装置のダンパーの減衰力を制御可能な減衰力制御手段とを備えた車両制御装置において、ブレーキ油圧を発生させる油圧ポンプと、その油圧ポンプで発生したブレーキ油圧を開弁により車輪のブレーキ用ホイールシリンダに伝達して、車輪に発生する制動力を増加させる加圧バルブと、前記ホイールシリンダに伝達される前記ブレーキ油圧を開弁により減圧して、車輪に発生する制動力を減少させる減圧バルブとを備え、前記制動力制御手段は、車輪がロック傾向になったときに前記減圧バルブ及び前記加圧バルブを交互に開閉して車輪のロックを回避するアンチロック制御を行い、前記アンチロック制御時において、前記減衰力制御手段によるダンパーの減衰力の制御に、減衰力が低下した状態に固定される異常が発生したときに、前記制動力制御手段は、前記ホイールシリンダに伝達される前記ブレーキ油圧を通常時よりも早めに減少させるか、或いは前記ブレーキ油圧の減少量を通常時よりも大きくなるように前記減圧バルブ及び前記加圧バルブを制御することを特徴とする車両制御装置が提案される。

請求項１の構成によれば、アンチロック制御時において、減衰力制御手段によるダンパーの減衰力の制御に異常が発生すると、制動力制御手段は、ブレーキ油圧を通常時よりも早めに減少させるか、或いはブレーキ油圧の減少量を通常時よりも大きく制御するので、減衰力制御手段によるダンパーの減衰力制御に異常が発生してもアンチロック制御中の車輪のスリップ率を適正に維持して、制動距離の増加を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両のサスペンション装置の正面図、図２は可変減衰力ダンパーの拡大断面図、図３はサスペンションのモデルを示す図、図４はスカイフック制御の説明図である。

図１に示すように、四輪の自動車の車輪Ｗを懸架するサスペンション装置Ｓは、車体１１にナックル１２を上下動自在に支持するサスペンションアーム１３と、サスペンションアーム１３および車体１１を接続する可変減衰力のダンパー１４と、サスペンションアーム１３および車体１１を接続するコイルバネ１５とを備える。ダンパー１４の減衰力を制御する電子制御ユニットよりなる減衰力制御手段Ｕｄには、バネ上加速度を検出するバネ上加速度センサＳａからの信号と、ダンパー１４のストロークを検出するストロークセンサＳｂからの信号と、車速を検出する車速センサＳｃからの信号と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサＳｄからの信号とが入力される。

減衰力制御手段Ｕｄには、ブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置の油圧ポンプ３０、加圧バルブ３１および減圧バルブ３２の作動を制御する電子制御ユニットよりなる制動力制御手段Ｕｂが接続される。制動力制御手段Ｕｂにはブレーキペダル踏力センサＳｅで検出したブレーキペダルの踏力と、各車輪Ｗの車輪速センサＳｆで検出した車輪速とが入力される。

制動力制御手段Ｕｂは、車輪Ｗがロック傾向にない通常時には、ブレーキペダル踏力センサＳｅで検出したブレーキペダルの踏力に応じて加圧バルブ３１を開弁することで、油圧ポンプ３０で発生したブレーキ油圧を車輪Ｗのブレーキ用ホイールシリンダに伝達し、各車輪Ｗに前記ブレーキペダルの踏力に応じた制動力を発生させる。本実施例のブレーキ装置はアンチロック機能を備えるもので、各車輪Ｗの車輪速から各車輪Ｗのスリップ率を算出し、そのスリップ率が閾値を超えて車輪Ｗがロック傾向にあると判断されたときに、加圧バルブ３１を閉弁して減圧バルフ３２を開弁することで、各車輪Ｗのホイールシリンダに伝達されるブレーキ油圧を減圧してロックを抑制する。上述したブレーキ油圧の減圧によって車輪Ｗのロック傾向が解消されると、制動力制御手段Ｕｂは、加圧バルブ３１を開弁して減圧バルフ３２を閉弁することで、ホイールシリンダに伝達されるブレーキ油圧を加圧して制動力を増加させる。このように、車輪Ｗがロック傾向になったときに、加圧バルブ３１および減圧バルブ３２を短い時間間隔で交互に開閉することで、車輪Ｗのロックを回避しながら最大限の制動力を確保して制動距離を短縮することができる。

図２に示すように、ダンパー１４は、下端がサスペンションアーム１３に接続されたシリンダ２１と、シリンダ２１に摺動自在に嵌合するピストン２２と、ピストン２２から上方に延びてシリンダ２１の上壁を液密に貫通し、上端を車体に接続されたピストンロッド２３と、シリンダの下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン２４とを備えており、シリンダ２１の内部にピストン２２により仕切られた上側の第１流体室２５および下側の第２流体室２６が区画されるとともに、フリーピストン２４の下部に圧縮ガスが封入されたガス室２７が区画される。

ピストン２２にはその上下面を連通させるように複数の流体通路２２ａ…が形成されており、これらの流体通路２２ａ…によって第１、第２流体室２５，２６が相互に連通する。第１、第２流体室２５，２６および流体通路２２ａ…に封入される磁気粘性流体は、オイルのような粘性流体に鉄粉のような磁性体微粒子を分散させたもので、磁界を加えると磁力線に沿って磁性体微粒子が整列することで粘性流体が流れ難くなり、見かけの粘性が増加する性質を有している。ピストン２２の内部にコイル２８が設けられており、減衰力制御手段Ｕｄによりコイル２８への通電が制御される。コイル２８に通電されると矢印で示すように磁束が発生し、流体通路２２ａ…を通過する磁束により磁気粘性流体の粘性が変化する。

ダンパー１４が収縮してシリンダ２１に対してピストン２２が下動すると、第１流体室２５の容積が増加して第２流体室２６の容積が減少するため、第２流体室２６の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第１流体室２５に流入し、逆にダンパー１４が伸長してシリンダ２１に対してピストン２２が上動すると、第２流体室２６の容積が増加して第１流体室２５の容積が減少するため、第１流体室２５の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第２流体室２６に流入し、その際に流体通路２２ａ…を通過する磁気粘性流体の粘性抵抗によりダンパー１４が減衰力を発生する。

このとき、コイル２８に通電して磁界を発生させると、ピストン２２の流体通路２２ａ…に存在する磁気粘性流体の見かけの粘性が増加して該流体通路２２ａを通過し難くなるため、ダンパー１４の減衰力が増加する。この減衰力の増加量は、コイル２８に供給する電流の大きさにより任意に制御することができる。

尚、ダンパー１４に衝撃的な圧縮荷重が加わって第２流体室２６の容積が減少するとき、ガス室２７を縮小させながらフリーピストン２４が下降することで衝撃を吸収する。またダンパー１４に衝撃的な引張荷重が加わって第２流体室２６の容積が増加するとき、ガス室２７を拡張させながらフリーピストン２４が上昇することで衝撃を吸収する。更に、ピストン２２が下降してシリンダ２１内に収納されるピストンロッド２３の容積が増加したとき、その容積の増加分を吸収するようにフリーピストン２４が下降する。

しかして、減衰力制御手段Ｕｄは、バネ上加速度センサＳａで検出したバネ上加速度、ストロークセンサＳｂで検出したダンパー１４のストローク、車速センサＳｃで検出した車速およびヨーレートセンサＳｄで検出したヨーレート等に基づいて、各車輪Ｗの合計４個のダンパー１４の減衰力を個別に制御することで、路面の凹凸を乗り越える際の車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるスカイフック制御のような乗り心地制御と、車両の旋回時のローリングや車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑える操縦安定制御とを、車両の運転状態に応じて選択的に実行する。

次に、図３および図４に基づいて、車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるためのスカイフック制御について説明する。

図３に示すサスペンション装置のモデルから明らかなように、路面にタイヤの仮想的なバネ１７を介してバネ下質量１８が接続され、バネ下質量１８にダンパー１４およびコイルバネ１５を介してバネ上質量１９が接続される。ダンパー１４の減衰力はコイル２８への通電により可変である。バネ上質量１９の変位Ｘ２の変化率ｄＸ２／ｄｔは、バネ上加速度センサＳａで検出したバネ上加速度の出力を積分したバネ上速度に相当する。またバネ上質量１９の変位Ｘ２およびバネ下質量１８の変位Ｘ１の差の変化率ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔは、ストロークセンサＳｂの出力を微分したダンパー速度に相当する。

ｄＸ２／ｄｔ×ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔ＞０
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが同方向（同符号）であるとき、ダンパー１４は減衰力を増加させる方向に制御される。一方、
ｄＸ２／ｄｔ×ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔ≦０
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが逆方向（逆符号）であるとき、ダンパー１４は減衰力を減少させる方向に制御される。

従って、図４に示すように車輪Ｗが路面の突起を乗り越す場合を考えると、（１）に示すように車輪Ｗが突起の前半に沿って上昇する間は、車体１１が上向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、ダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、両者が逆符号となってダンパー１４は圧縮方向の減衰力を減少させるように制御される。

また（２）に示すように車輪Ｗが突起の頂点を乗り越した直後は、車体１１が慣性で依然として上向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、車体１１の上昇によりダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、両者が同符号となってダンパー１４は伸長方向の減衰力を増加させるように制御される。

また（３）に示すように車輪Ｗが突起の後半に沿って下降する間は、車体１１が下向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、車輪Ｗが車体１１よりも速く下降することによりダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、両者が逆符号となってダンパー１４は伸長方向の減衰力を減少させるように制御される。

また（４）に示すように車輪Ｗが突起を完全に乗り越した直後は、車体１１が慣性で依然として下向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、車輪Ｗが下降を停止することによりダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、両者が同符号となってダンパー１４は圧縮方向の減衰力を増加させるように制御される。

ところで、減衰力制御手段Ｕｄが故障するとダンパー１４のコイル２８への通電が遮断されるため、ダンパー１４の減衰力が最小の状態に固定されてしまう。このようにダンパー１４の減衰力が低下した状態で車輪Ｗがロック傾向になると、車体がピッチングしたときの戻り速度が高減衰力のときに比べて速くなり、車輪Ｗの接地荷重が早めに減少してしまうため、車輪Ｗが一層ロックし易くなる。そこでアンチロック制御時に減衰力制御手段Ｕｄが故障すると、それに接続された制動力制御手段Ｕｂがブレーキキャリパに伝達されるブレーキ油圧を通常時よりも早めに減少させるか、ブレーキ油圧の減少量を通常時よりも大きくすることで、アンチロック制御中の車輪Ｗのスリップ率を適正に維持して制動距離の増加を最小限に抑えることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

車両のサスペンション装置の正面図 可変減衰力ダンパーの拡大断面図 サスペンションのモデルを示す図 スカイフック制御の説明図

Ｓ サスペンション装置
Ｕｂ 制動力制御手段
Ｕｄ 減衰力制御手段
Ｗ 車輪
１４ ダンパー
３０ 油圧ポンプ
３１ 加圧バルブ
３２ 減圧バルブ

Claims (1)

1. 車両の運転状態に応じて各車輪（Ｗ）の制動力を制御可能な制動力制御手段（Ｕｂ）と、車両の運転状態に応じて各車輪（Ｗ）のサスペンション装置（Ｓ）のダンパー（１４）の減衰力を制御可能な減衰力制御手段（Ｕｄ）とを備えた車両制御装置において、
   ブレーキ油圧を発生させる油圧ポンプ（３０）と、その油圧ポンプ（３０）で発生したブレーキ油圧を開弁により車輪（Ｗ）のブレーキ用ホイールシリンダに伝達して、車輪（Ｗ）に発生する制動力を増加させる加圧バルブ（３１）と、前記ホイールシリンダに伝達される前記ブレーキ油圧を開弁により減圧して、車輪（Ｗ）に発生する制動力を減少させる減圧バルブ（３２）とを備え、
   前記制動力制御手段（Ｕｂ）は、車輪（Ｗ）がロック傾向になったときに前記減圧バルブ（３２）及び前記加圧バルブ（３１）を交互に開閉して車輪（Ｗ）のロックを回避するアンチロック制御を行い、
   前記アンチロック制御時において、前記減衰力制御手段（Ｕｄ）によるダンパー（１４）の減衰力の制御に、減衰力が低下した状態に固定される異常が発生したときに、前記制動力制御手段（Ｕｂ）は、前記ホイールシリンダに伝達される前記ブレーキ油圧を通常時よりも早めに減少させるか、或いは前記ブレーキ油圧の減少量を通常時よりも大きくなるように前記減圧バルブ（３２）及び前記加圧バルブ（３１）を制御することを特徴とする車両制御装置。

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