JP4931789B2

JP4931789B2 - 減衰特性制御装置

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Publication number: JP4931789B2
Application number: JP2007330725A
Authority: JP
Inventors: 敏彦山中; 隆一黒沢
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Technova Inc; Aisin Corp
Current assignee: Technova Inc; Aisin Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: US20090164064A1; JP2009149253A; EP2072293A1; US8032282B2; EP2072293B1

Description

本発明は、減衰特性制御装置に関し、特に、車両の各車輪のばね上とばね下との間に介装されたショックアブソーバの減衰特性を制御する減衰特性制御装置に係る。

車両の減衰特性制御装置については、スカイフックダンパの制御則に基づき、スカイフック減衰係数をＣskyhookとし、ばね上及びばね下の上下方向の速度を夫々z'及びy'（ z'及びy'は夫々、変位z及びyの一次微分を表す）とし、ばね上とばね下との間の上下方向の相対速度を(y'-z')としたとき、ショックアブソーバの減衰係数（Ｃabsorberとする）を、Ｃabsorber ＝Ｃskyhook＊[z'/(y'-z')]のように制御する装置が知られている。

スカイフック減衰係数Ｃskyhookの値は、路面から入力される高周波振動成分の大きい入力に対しては相対的に低い値に、また路面摩擦係数から入力される低周波振動成分の大きいうねり路走行では相対的に高い値に設定する必要がある。例えば、スカイフック減衰係数Ｃskyhookの値を相対的に低い値に設定すれば、路面の高周波成分に対する乗り心地は確保されるが、低周波のうねり路では車体の揺れを適切に減衰させることができない。これに対し、スカイフック減衰係数Ｃskyhookの値を相対的に高い値に設定すれば、うねり対応には適するが、悪路での乗り心地が悪化することになる。これに対処するため、下記の特許文献１では車体の揺れに応じてスカイフック減衰係数Ｃskyhookを低い値と高い値に切り替えることとしている。具体的には、各輪ばね上の加速度を検出して、この加速度をローパルフィルタに通して得られた信号およびハイパスフィルタを通して得られた信号により、ばね上の揺れが高周波成分によるものか低周波数成分によるものかを判別して、低周波成分が大きいときには減衰係数Ｃskyhookの値を増大させることとしている。

また、他の対応手段として、下記の特許文献２では、ばね上速度z'の正負に応じて減衰力のモードを切り替えることによりスカイフック制御を行うこととしている。尚、下記の特許文献３には、人の感覚生理にあった快適な前後運動により先行車両に追従する運動方程式が開示されている。

特開平５−２９４１２２号公報特開平６−１５６０３６号公報特許第２９１１３６８号公報

上記のスカイフック減衰係数Ｃskyhookの値は定数として与えられるが、z'*(y'-z')の符号により、負の場合はスカイフック減衰係数Ｃskyhookを非常に低い値Ｃminiに切り替える必要がある。この低い値Ｃminiを用いてばね下の動きを「いなす」のであるが、この値Ｃminiの設定によっては、ばね下の動きを押さえられず切り替え自体が頻繁に起こり、低い値と高い値が交互に発生して乗り心地を害するおそれがある。このため、この制御則では、z'*(y'-z')の符号が負の場合（これは動作条件の半分に相当）は、これを制御から除外して低い値Ｃminiに切り替えることとしており、制御自体が動作条件の半分を満たせないこと、及び、制御が有効な状態でもスカイフック減衰係数Ｃskyhookが固定値のため、一般的な使用状態で全ての道路条件についてこのままの制御式だけで満足させることはできない。

而して、前述のスカイフック制御則を用いた制御装置においては、z'*(y'-z')の符号に基づき、負の場合は実減衰係数Ｃabsorberの値が負になるので、これを回避するため、この間制御から切り離して低い値Ｃminiに切り替えたり、ばね上加速度の周波数成分が低周波寄りか高周波寄りかによってスカイフック減衰係数Ｃskyhookを変化させる制御則を追加し、あるいは、ばね上速度に応じて減衰力のモードを切り替えて減衰力制御を行うこととしている。何れにしても、このスカイフック制御則のみではばね上の揺れを適切に減衰させることはできない。これは、スカイフック制御則においては、原理的にz'*(y'-z')の符号が負の場合は制御が成り立たないこと、また、このことによって生じる制御状態の急変によるばね上の揺れに対してスカイフック減衰係数Ｃskyhookの値を切り替えざるを得ないことに起因しており、更には、スカイフック減衰係数Ｃskyhookの値が固定の減衰係数になっているので、このスカイフック減衰係数Ｃskyhookの値を適切に設定する必要がある。

しかし、スカイフック減衰係数Ｃskyhookの値を適切な値に設定したとしても固定値のままでは前述のＣabsorber ＝Ｃskyhook＊[z'/(y'-z')] の制御則からは適切なアブソーバ減衰係数Ｃabsorberが得られず、スカイフック減衰係数Ｃskyhook及びＣminiの値を路面条件によって切り替えるか、あるいは、上記の制御則での減衰係数の連続制御を行うことなく、このスカイフック制御の特徴的な特性を二つの固定の減衰力特性で表し、この二つ制御モードをばね上加速度の正負で切り替えて、固定の減衰力特性で擬似的にスカイフック特性を実現しているが、実質的にはスカイフック制御則とは別の減衰力特性モード切替制御となっている。

また、スカイフック制御の実現には複雑な追加制御手段が必要となるが、スカイフック制御が完全に実現されたとしても、固定アブソーバによってスカイフックされた車体の揺れは機械的なばねマス系の自由振動であり、あくまでも機械的な揺れであって、人の生理に即した揺れとはなりがたい。この問題を解決するためには、ばね上をスカイフックするのではなく、また、切り換えを必要とするスカイフック制御則とは別の、減衰力または減衰力モードの切り替えは一切行うことなく、単一の制御則の式のみで完結して、ばね上の揺れを制振することが望まれる。

そこで、本発明は、ばね上の動きを平均的な路面形状にフックした制御則に基づき、路面の速い変化にも影響されることなく路面形状に追従制御し得る減衰特性制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を達成するため、本発明は、請求項１に記載のように、車両の各車輪のばね上とばね下との間に介装されたショックアブソーバの減衰特性を制御する減衰特性制御装置において、前記ばね上の上下方向の速度を検出するばね上速度検出手段と、前記ばね下の上下方向の速度を検出するばね下速度検出手段と、前記ばね上と前記ばね下との間の相対変位を検出する相対変位検出手段と、該相対変位検出手段の検出結果、前記ばね上速度検出手段及び前記ばね下速度検出手段の検出結果に基づき、前記ばね下に対する前記ばね上追従の運動方程式に供する減衰係数であって、次式で表される減衰係数を演算する減衰係数演算手段と、該減衰係数演算手段が演算した減衰係数に基づき前記ショックアブソーバの減衰力を制御する減衰制御手段とを備えることとしたものである。即ち、Ｃabsorber＝(Gain*|y-z|／|y'|)*[(T|z'|+L)／|y-z|]^p
（Ｃabsorberは減衰係数、z'はばね上速度、y'はばね下速度、|y-z|は相対変位、Tはばね下に対するばね上移動時の間隔時間で、ばね上の動きに対する重み付けパラメータ、Lはばね下に対するばね上停止時の間隔距離、Gainは制御ゲイン、ｐはアブソーバの中立位置を中心とした制御の有効な範囲の大きさを決めるパラメータである）

更に、請求項２に記載のように、前記ばね上の上下方向の加速度を検出するばね上加速度検出手段を備えたものとし、前記ばね上速度検出手段は、前記ばね上加速度検出手段の検出加速度を積分して前記ばね上速度を求めるように構成することができる。

また、請求項３に記載のように、前記相対変位検出手段の検出結果に基づき相対速度を演算する相対速度演算手段を備えたものとし、前記ばね下速度検出手段は、前記相対速度演算手段の演算結果の相対速度に前記ばね上速度を加算して前記ばね下速度を求めるように構成することもできる。

あるいは、請求項４に記載のように、前記ショックアブソーバのピストン速度を検出するピストン速度検出手段を備えたものとし、前記ばね下速度検出手段は、前記ピストン速度検出手段の検出速度に前記ばね上速度を加算して前記ばね下速度を求めるように構成することもできる。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載のように構成された減衰特性制御装置においては、ばね下に対するばね上追従の運動方程式に供する減衰係数であって前述の式で表される減衰係数を演算し、その減衰係数に基づきショックアブソーバの減衰力を制御するように構成されているので、路面の速い変化にも影響されることなく路面形状に適切に追従制御することができる。即ち、ばね上の動きを平均的な路面形状にフックした制御則に基づき、良路から悪路まで如何なる路面変化に対しても、サスペンションのストローク範囲であれば、他の制御を追加することなく、本制御のみにより安定して走破することができる。特に、前述の運動方程式に供する減衰係数に基づきショックアブソーバの減衰力が制御され、結果的に、人の動きを模擬し、人の感覚生理に基づいた制御が行われることになるので、不快な動きが回避され、良好な乗り心地となる。

更に、請求項２乃至４に記載の減衰特性制御装置によれば、ばね上速度やばね下速度を簡単且つ安価な構成で検出（演算を含む）することができる。また、走行条件や車両の使われ方に合わせた伸び側、縮み側の複雑な減衰力特性を設計する必要がなくなり、ショックアブソーバの設計が容易になる。しかも、種々の条件を設けないシンプルな制御のため設計上のトラブルが生じ難く、仮に生じても対応が容易である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る減衰特性制御装置の構成を示し、図２はこの減衰特性制御装置を含む車両を示すもので、図３はその制御装置部分のブロック図である。本実施形態の減衰特性制御装置は、図１に示すように、ばね上の上下方向の速度z'（以下、ばね上速度z'という）を検出するばね上速度検出手段ＺＳと、ばね下の上下方向の速度y'（以下、ばね下速度y'という）を検出するばね下速度検出手段ＹＳと、ばね上とばね下との間の相対変位|y-z|を検出する相対変位検出手段ＲＤを備えている。

更に、相対変位|y-z|、ばね上速度z'及びばね下速度y'に基づき、ばね下に対するばね上追従の運動方程式に供する減衰係数であって、下記の式で表される減衰係数Ｃabsorberを演算する減衰係数演算手段ＣＥを備えている。
Ｃabsorber＝(Gain*|y-z|／|y'|)*[(T|z'|+L)／|y-z|]^p
ここで、z'はばね上速度、y'はばね下速度、|y-z|は相対変位、Tはばね下に対するばね上移動時の間隔時間で、ばね上の動きに対する重み付けパラメータ、Lはばね下に対するばね上停止時の間隔距離、Gainは制御ゲイン、pはアブソーバの中立位置を中心とした制御の有効な範囲の大きさを決めるパラメータである。

そして、減衰係数演算手段ＣＥの演算結果の減衰係数Ｃabsorberに基づきショックアブソーバＡＢの減衰力を制御する減衰制御手段ＣＣを備えている。即ち、ショックアブソーバＡＢのピストン速度を(y'- z')としたとき、Ｃabsorber*(y'- z')の減衰力が発生するように、減衰制御手段ＣＣによってショックアブソーバＡＢが制御される。

尚、図１に破線で示すように、ばね上の上下方向の加速度z''を検出するばね上加速度検出手段として、ばね上加速度センサＡＳを設け、ばね上速度検出手段ＺＳにおいて、ばね上加速度センサＡＳの検出加速度z''を積分してばね上速度z'を求めるように構成してもよい。そして、ばね下速度検出手段ＹＳは、相対変位検出手段ＲＤの検出結果（|y-z|）に基づき相対速度|y'-z'|を演算する相対速度演算手段ＲＳを設け、その演算結果の相対速度|y-z|にばね上速度z'を加算してばね下速度y'を求めるように構成してもよい。あるいは、ショックアブソーバＡＢのピストン速度（y'-z'）を検出するピストン速度検出手段ＰＳを設け、その検出結果のピストン速度（y'-z'）にばね上速度z'を加算してばね下速度y'を求めるように構成してもよい。

図２は、上記の減衰特性制御装置を有する車両の全体構成を示し、各車輪ＷＨxxを支持するサスペンペンションフレームＳＦxx及びショックアブソーバＡＢxxによって車体が懸架されている（添字xxは各車輪を意味し、frは右側前輪、flは左側前輪、rrは右側後輪、rlは左側後輪を示す）。各車輪のショックアブソーバＡＢxxの上方は、上記のばね上たる車体（図示せず）に支持され、ショックアブソーバＡＢxxの下方は、上記のばね下たるサスペンペンションフレームＳＦxxに支持されている。そして、各ショックアブソーバＡＢxxには、従来と同様、アクチュエータＡＣxxによって減衰係数を調整し得る調整弁あるいはオリフィスを備えたピストン（図示せず）が収容されており、そのピストン速度(y1'- z1')乃至(y4'- z4')を検出するピストン速度センサＰＳxxが配設されている。更に、車両の重心近傍に、車体のロール速度Rrを検出するロールレートセンサＲＲ、車体のピッチ速度Prを検出するピッチレートセンサＰＲ、車体のバウンシング加速度を検出するバウンシング加速度センサＢＲ等が配設され、コントローラＣＴに接続されている。

これらのピストン速度センサＰＳxx、ロールレートセンサＲＲ、ピッチレートセンサＰＲ、バウンシング加速度センサＢＲ等の各検出信号は、図３に示すように入力ポートＩＮに入力される。尚、バウンシング加速度センサＢＲの検出信号が積分器Ｉを介して積分され、バウンス速度Brとして出力されるので、図３に一点鎖線の枠で示すバウンス速度検出手段が構成される。この入力ポートＩＮは出力ポートＯＴと共に、バスを介して、図２のコントローラＣＴを構成するＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ（これらの構成及び作用は一般的であるので説明は省略する）に接続されている。そして、出力ポートＯＴは、駆動回路ＣＣを介して各ショックアブソーバＡＢxxのアクチュエータＡＣxxに接続され、各アクチュエータＡＣxxが個々に駆動制御されるように構成されている。

而して、各車輪ＷＨxxのばね上速度z1'乃至z4'が以下のように演算される。即ち、左側前輪のばね上速度z1'、左側後輪のばね上速度z2'、右側前輪のばね上速度z3'、及び右側後輪のばね上速度z4'が夫々以下のように求められる。この場合において、ロール速度Rr (rad/sec)は左旋回時の右方向へのロール角を正とし、ピッチ速度Pr (rad/sec)はノーズダイブ方向へのピッチ角を正とし、バウンス速度Br (m/sec)は車体上方向へのバウンシングを正とする。更に、車体重心からの前後車軸への距離を夫々Lf (m)及び Lr (m)とし、前後車軸間のトレッドをTr (m)とする。尚、図１に実線で示すように、ばね上速度z1' 乃至z4'を直接測定するように構成してもよい。
z1' ＝ Rr*Tr/2 - Pr*Lf + Br
z2' ＝ Rr*Tr/2 + Pr*Lr + Br
z3' ＝ -Rr*Tr/2 - Pr*Lf + Br
z4' ＝ -Rr*Tr/2 + Pr*Lr + Br

そして、各車輪ＷＨxxのばね上速度z1'乃至z4'と各アクチュエータＡＣxxのピストン速度(y1'- z1')乃至(y4'- z4')から、左側前輪のばね下速度y1'、左側後輪のばね下速度y2'、右側前輪のばね下速度y3'、及び右側後輪のばね下速度y4'が夫々以下のように求められる。
y1' ＝ z1' + (y1'- z1')
y2' ＝ z2' + (y2'- z2')
y3' ＝ z3' + (y3'- z3')
y4' ＝ z4' + (y4'- z4')

本実施形態においては、上記の検出信号による演算結果に基づき、以下の制御則が考慮される。即ち、ばね下とばね上はつかず離れずの関係にあることから、ばね下が細かい路面の変化に追従しても、ばね上は直ぐにはばね下に追従せず、ばね下に近づき過ぎれば自分の動きで速やかにばね下に対して適切な距離の中立位置まで戻り、ばね下から離れ過ぎれば自分の動きで速やかにばね下に対して適切な距離の中立位置まで戻り、大きくは路面に沿ってばね上が動く制御則が考慮される。このときの「ばね上の自分の動きで中立位置まで戻る」という場合の「自分の動き」とは、「人の感覚生理に合った滑らかな動きで戻る」と言う意味であり、前述の特許文献３に開示された先行車両に追従して走行する車両の運動を模擬したものである。即ち、特許文献３に記載の発明によれば、先行車両が勝手に加減速しても追従車両はつかず離れず悠然と自分の滑らかな動きで追従することを可能としている。そこで、本発明では、先行車両をばね下に置き換え、追従車両をばね上に置き換えて、先行車両への追従車両の運動方程式をそのまま、ばね下に対するばね上追従の運動方程式としてショックアブソーバの減衰力を制御することにより、ばね上の滑らかな動きを以って、ばね下とばね上のつかず離れずの運動制御を行うことを可能としたものである。

ここで、人の感覚を支配する生理的な法則にWeber則がある。このWeber則によれば、物理刺激量をＳ、最小可知刺激増分をΔＳとするとき、ΔＳ／Ｓ＝Ｃ（一定）の関係がある。車両Ｚの運動が、人の生理に合った快適な動きをするには、体感する車両Ｚの運動方向の加速度z"がWeber則を満たす必要がある。物理刺激Ｓを加速度z"、即ち、Ｓ＝z"とすると、Weber則を満たすＺ”はΔz"／ z" ＝Ｃとなる。
これを変形すると、(z")'Δt／z" ＝Ｃ、 (z")' ＝Ｃz" となり、
両辺を積分すると、z" ＝ａ−Ｃz' となる（ａは積分常数）。
上記のWeber則から得られた［z"＝ａ−Ｃz'］が人の生理に合った動きをする車両Ｚの運動方程式である。

上記の運動方程式を前後方向の運動方程式として、先行する前方の車両Ｙ（位置ｙ、速度y'）に車両Ｚが追従して走行することを考えると、その運動方程式は下記（１）式のようになる。この運動方程式は人の感覚生理にあった快適な前後運動により先行車両Ｙに追従する（詳細は前述の特許文献３に記載されているので、省略する）。
z" ＝ a - (a／y')*[(Tz'+L)／(y-z)]^p*z' ・・・（１）
ここではaは車両最大加速度であり、Tは先行車両との走行時車間時間、Lは先行車両との停止時車間距離、pは追従条件の有効な範囲の大きさを決めるパラメータである。

次に、上記の前後方向の運動を上下方向の運動に置き換える。即ち、前方の先行車両Ｙをばね下の車輪に置き換え、追従車両Ｚをばね上の車体に置き換えると、ばね下の車輪（Ｙ）は勝手に動くが、ばね上の車体（Ｚ）は人に快適な動きで追従し、上下に動くことになる。そこで、上記の運動方程式の減衰係数部分（(a／y')* [(Tz'+L)／(y-z)]^p）がショックアブソーバに置き換えられる。この置き換えにおいては、ショックアブソーバの減衰力はばね上とばね下との間の相対的な動きによって発生し、上下の区別無く発生するので、状態変数は絶対値で処理され、aはばね力に置き換えられるのでGain*|y-z|となる。即ち、下記（２）式のとおりとなる。
Ｃabsorber＝(Gain*|y-z|／|y'|)*[(T|z'|+L)／|y-z|]^p ・・・（２）
ここで、Ｃabsorberは減衰係数、z'はばね上速度、y'はばね下速度、|y-z|は相対変位、Tはばね下に対するばね上移動時の間隔時間で、ばね上の動きに対する重み付けパラメータ、Lはばね下に対するばね上停止時の間隔距離、Gainは制御ゲイン、pはアブソーバの中立位置を中心とした制御の有効な範囲の大きさを決めるパラメータである。

而して、ばね下速度y'、ばね上速度z'、ばね上とばね下との間の相対変位|y-z|に応じて、快適なばね上の運動を実現する減衰係数Ｃabsorberが得られる。その物理的な意味としては、減衰係数Ｃabsorberの値は、|y'|が大、即ち、ばね下が動くときは小さな値に、|z'|が大、即ち、ばね上が動くときには大きな値となる。換言すると、路面の影響が大きいときは柔らかいショックアブソーバとなり、ローリング運動等でばね上が動くときは固いショックアブソーバとなる。しかも、上記の（２）式は人の感覚生理の法則から導かれているので、人にとって滑らかな動きを実現することになる。

上記のように構成された減衰特性制御装置によれば、走行条件や車両の使われ方に合わせた伸び側、縮み側の複雑な減衰力特性を設計する必要がなくなり、ショックアブソーバの設計がシンプルになる。また、種々の条件を設けないシンプルな制御のため設計上のトラブルが生じ難く、仮に生じても対応が容易である。更に、人の運動方程式の一部を使っているので柔軟性があり、ピッチ制御など追加の制御を簡単に組み込むことができる。前述のスカイフックのように、［ばね上速度＊ピストン速度］の符号変化によって速やかに制御を切り替えるといった素早い制御を必要としないので、アクチュエータの応答速度を低く抑えることができ、安価に構成できる。

上記の（２）式に基づいて制御された場合、早いばね下の動きには柔らかい減衰を与えてばね上に力を伝え難くしてばね下に追従せず、ばね上にロールなどの動きがあった場合には固い減衰を与えてばね上を動き難くすることになるが、その特性を確認すべく、以下の条件でシミュレーション試験を行った。即ち、図４に示すように、p＝1、T＝７、Gain＝750として、ばね上質量Ｍ＝400kg、ばね下質量ｍ＝40kgの間に、ばね定数ｋ＝14400N/mのばねと上記ショックアブソーバを並列に配置して、これをばね定数ｋ＝10Kのタイヤで路面ｗに接地する単輪モデルに基づきシミュレーション試験を行った。

図５は、上記の条件で、路面ｗの動きとして１２mmの上昇及び落下のステップ入力を与えた場合、並びに、ばね上に上下約０．２Ｇの加速度外乱を与えた場合のばね上とばね下との間に働く減衰力［Ｃabsorber*(y'-z')］の時間変化軌跡を、通常のショックアブソーバの特性を表現する横軸：ピストン速度ｖ（m/s）、縦軸：減衰力Ｃabsorber*ｖ（N）の座標上に描いたものである。図５において、実線で示す特性は、路面をステップ状に急激に１２mm上昇させた場合のショックアブソーバの減衰力の変化を示す。図５に一点鎖線で示す特性は、路面をステップ状に急激に１２mm下降させた場合のショックアブソーバの減衰力の変化を示す。図５中の破線の特性はばね上に外乱が入った場合のショックアブソーバの減衰力変化を示す。

路面が上昇した場合の実線で示す特性について説明すると、路面がステップ状に上昇した直後は上昇が急激なためタイヤがほぼ１２mm撓み、この撓みがばね下を上に持ち上げるので、撓みの復元に応じてばね下（Ｙ）が速度を早めながら上昇して最高速度に達し、その後減速して静止する。このとき、ばね上の大きな質量の慣性によりばね上が直ぐには動かないので、ばね下とばね上との間に相対運動が生じ、ショックアブソーバは縮行程に入る。その過程が図５の右側に実線で示された部分である。その変化は、座標原点（０，０）から低い減衰でピストン速度を早めて最高速度に達した後、増速時より幾分高い減衰で減速して座標原点に戻る。ばね下が中立位置に戻った状態ではばね上がほとんど動いていないので、未だ縮んだ状態にあるショックアブソーバは、この後のばね上の上昇により伸び行程に入る。ばね上の上昇は、図５の第３象限に描かれた部分になるが、ばね上の上昇に従いピストンは伸び方向に速度を増していくが、このときの減衰係数（傾き）は、ばね下の運動である縮み行程と比較すると、大きな値を示す。路面が下降した場合の特性は、縮みと伸びの順序が逆になり、図５に一点鎖線で示す示す減衰力の変化状態は、路面が上昇した場合に対して原点を中心に対称となるだけで、全く同様の変化状態を示す。尚、路面がステップ状に上昇、下降した場合は、ばね上が動くときは減衰係数が低く、ばね下が動くときは減衰係数が高くなっている。

次に、ばね上に上下方向の外乱が入った場合の減衰力変化は、図５に破線で示す特性となる。この場合はばね上に外乱が入ってから落ち着くまで常に高い減衰係数を示すことが分かる。即ち、ステアリング操作によるばね上のローリング運動や横風等による外力がばね上に働いた場合のばね上の揺れに対しては固い減衰でこれを受けてばね上の揺れを防ぎ、ばね下の路面変化による外乱を受けた場合には柔らかい減衰でこれを受け流し、ばね上に伝わる力を減ずる。更に、受け流して減衰してはいるものの、減衰されて小さくなって伝わってくる力があるが、これによるばね上の揺れに対しては固い減衰でこれを受けてばね上の揺れを防ぐことができる。

以上のように構成された実施形態によれば、良路から悪路まで如何なる路面変化に対しても、サスペンションのストローク範囲であれば、他の制御を追加することなく、本制御のみにより安定して走破することができる。このとき、ばね上とばね下の動きが短期的には完全に分離されるので車両のピッチングは非常に少ない。また、ばね上の動きがばね下の動きに影響されにくいので、路面が変化しても接地荷重の変化が小さく、路面をしっかりグリップした操縦安定性能の高い安定した走行が可能となる。

操舵によるばね上の動きに対しては四輪で夫々路面との距離を中立位置に保つように制御が働くので、路面に対する姿勢が安定し、操舵を行っても安定したロール姿勢で旋回することができる。また、横風外乱に対しては、ばね上の動きを四輪で夫々路面との距離を中立位置に保つように固い減衰で支えるので、横風の影響による姿勢変化が少なく横風安定性能が高い。

前述のスカイフックは空中に固定減衰係数のショックアブソーバで吊下しているので、機械の自由振動の動きを限度とした制振作用となるのに対し、本制御則によれば人の動きを模擬し、人の感覚生理に基づいて制御されるため不快な動きが回避され、良好な乗り心地となる。

本発明の一実施形態に係る減衰特性制御装置の主要構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る減衰特性制御装置を備えた車両の構成を示す平面図である。本発明の一実施形態に係る減衰特性制御装置を含む制御装置を示すブロック図である。本発明の一実施形態におけるシミュレーションモデルを示す説明図である。本発明の一実施形態におけるシミュレーション結果を示すグラフである。

符号の説明

ＷＨxx 車輪
ＳＦxx サスペンペンションフレーム
ＡＢxx ショックアブソーバ
ＡＣxx アクチュエータ
ＰＳxx ピストン速度センサ
ＲＲロールレートセンサ
ＰＲピッチレートセンサ
ＢＲバウンシング加速度センサ

Claims

車両の各車輪のばね上とばね下との間に介装されたショックアブソーバの減衰特性を制御する減衰特性制御装置において、前記ばね上の上下方向の速度を検出するばね上速度検出手段と、前記ばね下の上下方向の速度を検出するばね下速度検出手段と、前記ばね上と前記ばね下との間の相対変位を検出する相対変位検出手段と、該相対変位検出手段の検出結果、前記ばね上速度検出手段及び前記ばね下速度検出手段の検出結果に基づき、前記ばね下に対する前記ばね上追従の運動方程式に供する減衰係数であって、下記の式で表される減衰係数を演算する減衰係数演算手段と、該減衰係数演算手段が演算した減衰係数に基づき前記ショックアブソーバの減衰力を制御する減衰制御手段とを備えたことを特徴とする減衰特性制御装置。
Ｃabsorber＝(Gain*|y-z|／|y'|)*[(T|z'|+L)／|y-z|]^p
（Ｃabsorberは減衰係数、z'はばね上速度、y'はばね下速度、|y-z|は相対変位、Tはばね下に対するばね上移動時の間隔時間で、ばね上の動きに対する重み付けパラメータ、Lはばね下に対するばね上停止時の間隔距離、Gainは制御ゲイン、pはアブソーバの中立位置を中心とした制御の有効な範囲の大きさを決めるパラメータである）
前記ばね上の上下方向の加速度を検出するばね上加速度検出手段を備え、前記ばね上速度検出手段は、前記ばね上加速度検出手段の検出加速度を積分して前記ばね上速度を求めることを特徴とする請求項１記載の減衰特性制御装置。
前記相対変位検出手段の検出結果に基づき相対速度を演算する相対速度演算手段を備え、前記ばね下速度検出手段は、前記相対速度演算手段の演算結果の相対速度に前記ばね上速度を加算して前記ばね下速度を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の減衰特性制御装置。
前記ショックアブソーバのピストン速度を検出するピストン速度検出手段を備え、前記ばね下速度検出手段は、前記ピストン速度検出手段の検出速度に前記ばね上速度を加算して前記ばね下速度を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の減衰特性制御装置。