JP4960715B2

JP4960715B2 - 減衰力可変式ダンパ装着車両

Info

Publication number: JP4960715B2
Application number: JP2007022784A
Authority: JP
Inventors: 重信関谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: JP2008189025A

Description

本発明は、減衰力可変式ダンパ装着車両に係り、詳しくは旋回走行時等における乗り心地や操縦安定性の向上を図る技術に関する。

近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパでは、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力の可変制御が可能な減衰力可変ダンパを装着した車両が種々開発されている。減衰力可変ダンパとしては、オリフィス面積を変化させるロータリバルブをピストンに設け、このロータリバルブをアクチュエータによって回転駆動する機械式のものが主流であるが、構成の簡素化や制御応答性の向上等を実現すべく、作動液に磁気粘性流体を用い、ピストンに形成された磁気流体バルブによって磁気粘性流体の粘度を制御するものも出現している（特許文献１，２参照）。また、減衰力可変ダンパを装着した車両においては、減衰力制御を行うに際し、車体加速度（横加速度や前後加速度）の微分値に基づいて目標減衰力を設定することにより、制御遅れを抑制するものが公知となっている（特許文献３参照）。
特開２００６−２８１８７６号公報特開２００６−３２１２５８号公報特開２００６−６９５２７号公報

特許文献３の減衰力可変ダンパ装着車両では、車体加速度の微分値の絶対値が大きくなった時点（すなわち、車体がローリングやピッチングを起こし始める直前）でダンパの減衰力を増大させるため、スラローム走行時や急加速走行時等における車体の挙動変化を効果的に抑制できる。しかしながら、その反面として、ダンパのストローク速度が殆ど変化しない旋回走行時や緩減速走行等において、ダンパの減衰力が殆ど無くなって車体の挙動が急変してしまう虞があった。

例えば、旋回走行時において、図８に示すように、運転者がステアリングホイールを切り始めて横加速度と左右ダンパのストローク差とがリニアに増大（第１区間：図中、ｔｏ→ｔａ）し、定常円旋回に移行して一定の横加速度の下で左右ダンパのストローク差のみが増大（第２区間：図中、ｔａ→ｔｂ）し、運転者がステアリングをホイールを戻し始めて横加速度と左右ダンパのストローク差とがリニアに減少（第３区間：図中、ｔｂ→ｔｃ）し、直進走行に移行して横加速度が０になった後に左右ダンパのストローク差のみが減少（第４区間：図中、ｔｃ→ｔｄ）することがある。なお、図８中の破線は、ダンパに減衰力が無い場合における横加速度と左右ダンパのストローク差との関係を示す。

この場合、横加速度の微分値は、第１区間では正の一定値となり、第２区間では０となり、第３区間では負の一定値となり、第４区間では再び０となる。そのため、図９に示すように、ダンパには、第１区間および第３区間では一定の目標減衰力が設定される一方、第２区間および第４区間では目標減衰力が０となる。これにより、左右ダンパのストローク差は、第１区間および第３区間においてリニアに変化するものの、第２区間および第４区間においてはその始まりの時点（図９中に破線の円で示す部分）で、スプリングのばね力によってサスペンションが変位する（すなわち、左右ダンパがストロークする）ために、急激に変化する。その結果、旋回途中に車体のロール角が急変し、運転者に違和感を与えてしまうことになる。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、旋回走行時等における乗り心地や操縦安定性の向上を図った減衰力可変式ダンパ装着車両を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、左右の車輪のサスペンションにそれぞれ設置され、当該サスペンションに懸架された車体の上下振動を減衰させる左右の減衰力可変式ダンパと、車体の横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記減衰力可変ダンパのストローク量を検出するストローク量検出手段と、前記横加速度検出手段の検出結果の微分値に基づき、前記減衰力可変式ダンパの第１減衰力ベース値を設定するベース値設定手段と、前記ストローク量検出手段の検出結果に基づき、前記左右の減衰力可変ダンパ間の実ストローク差を算出する実ストローク差算出手段と、前記左右の減衰力可変ダンパに減衰力が無いと仮定した場合に前記横加速度に対して当該左右の減衰力可変ダンパ間に生じるストローク差を理想ストローク差として設定する理想ストローク差設定手段と、前記実ストローク差と前記理想ストローク差との差に応じて、前記減衰力可変式ダンパの第２減衰力ベース値を設定する第２ベース値設定手段と、前記第１減衰力ベース値と前記第２減衰力ベース値とのうち絶対値の大きい方に基づき、前記減衰力可変式ダンパの目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載された減衰力可変式ダンパ装着車両において、前記目標減衰力設定手段は、前記第１減衰力ベース値の絶対値と前記第２減衰力ベース値の絶対値とがともに所定値以下の場合、前記減衰力可変式ダンパの目標減衰力を設定しないことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された減衰力可変式ダンパ装着車両において、前記実ストローク差を校正するストローク差校正手段を更に備え、前記ストローク差校正手段は、前記実ストローク差が所定時間にわたって同一の値を継続した場合に、その際の実ストローク差を０とすることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の減衰力可変式ダンパ装着車両において、前記目標減衰力設定手段は、前記第１減衰力ベース値の絶対値と前記第２減衰力ベース値の絶対値とがともに所定値以下の場合、前記減衰力可変式ダンパの目標減衰力の設定にあたり、当該第１減衰力ベース値および第２減衰力ベース値を用いないことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、例えば、第１減衰力ベース値と第２減衰力ベース値とを比較し、絶対値の大きい方をもって目標減衰力とすることにより、横加速度微分値が０となるような走行状態においても左右ダンパのストローク差が急変し難くなる。また、請求項２の発明によれば、比較的簡単な演算によって第２減衰力ベース値を設定できる。また、請求項３の発明によれば、車体加速度検出手段やストローク量検出手段の検出信号にノイズが混入しても、平坦路を直進走行する際に減衰力が不要に増大して乗り心地等が悪化することが防止される。また、請求項４の発明によれば、例えば、所定時間を十分に大きくすることにより、旋回走行時における左右ダンパのストローク差を用いることなく、直進走行時におけるストローク差をもってサスペンション構成部品の寸法誤差や乗員数の変化によるストローク差の校正を行うことができる。

以下、本発明を４輪自動車に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は実施形態に係る４輪自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図３は実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
＜自動車の概略構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、車輪３ｆｌ（左前）、車輪３ｆｒ（右前）、車輪３ｒｌ（左後）、車輪３ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には車輪３と記す。

図１に示すように、自動車（車両）Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアーム４や、スプリング５、減衰力可変式ダンパ（以下、単にダンパと記す）６等からなるサスペンション７によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、各種の制御に供されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）８の他、車速を検出する車速センサ９や、横加速度を検出する横Ｇセンサ（車体加速度検出手段）１０、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１１、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１２等が車体１の適所に設置されている。また、自動車Ｖには、ホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下Ｇセンサ１３と、ダンパ６のストローク量を検出するストロークセンサ（ストローク量検出手段）１４とが各車輪３ごとに設置されている。

ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して、各車輪３のダンパ６や各センサ９〜１４と接続されている。

＜ダンパ＞
図２に示すように、本実施形態のダンパ６は、モノチューブ式（ド・カルボン式）であり、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）が充填された円筒状のシリンダ２２と、このシリンダ２２に対して軸方向に摺動するピストンロッド２３と、ピストンロッド２３の先端に装着されてシリンダ２２内を上部油室２４と下部油室２５とに区画するピストン２６と、シリンダ２２の下部に高圧ガス室２７を画成するフリーピストン２８と、ピストンロッド２３等への塵埃の付着を防ぐカバー２９と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ３０とを主要構成要素としている。

シリンダ２２は、下端のアイピース２２ａに嵌挿されたボルト３１を介して、車輪側部材であるサスペンションアーム４の上面に連結されている。また、ピストンロッド２３は、上下一対のブッシュ３２とナット３３とを介して、その上端のスタッド２３ａが車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）３４に連結されている。

ピストン２６には、上部油室２４と下部油室２５とを連通する環状連通路４１と、この環状連通路４１の内側に位置するＭＬＶコイル４２とが設けられている。ＥＣＵ８からＭＬＶコイル４２に電流が供給されると、環状連通路４１を流通するＭＲＦに磁界が印可されて強磁性微粒子が鎖状のクラスタを形成する。これにより、環状連通路４１を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度（以下、単に粘度と記す）が上昇し、ダンパ６の減衰力が増大する。

＜減衰力制御装置の概略構成＞
図２に示すように、ＥＣＵ８には、ダンパ６の制御を行う減衰力制御装置５０が内装されている。減衰力制御装置５０は、上述した各センサ９〜１４が接続する入力インタフェース５１と、各センサ９〜１４から入力した検出信号に基づき各ダンパ６の目標減衰力を設定する減衰力設定部（目標減衰力設定手段）５２と、減衰力設定部５２から入力した目標減衰力に応じて各ダンパ６（ＭＬＶコイル４２）への駆動電流を生成する駆動電流生成部５３と、駆動電流生成部５３が生成した駆動電流を各ダンパ６に出力する出力インタフェース５４とから構成されている。なお、減衰力設定部５２には、スカイフック制御に供されるスカイフック演算制御部５５や、ロール制御に供されるロール演算制御部５６、ピッチ制御に供されるピッチ演算制御部５７、ストローク差の校正を行うストローク差校正部（ストローク差校正手段）５８等が収容されている。

≪実施形態の作用≫
自動車Ｖが運転を開始すると、減衰力制御装置５０内の減衰力設定部５２では、各センサ９〜１４から入力した検出信号に基づき、スカイフック演算制御部５５やロール演算制御部５６、ピッチ演算制御部５７において各種演算が実行される。そして、減衰力設定部５２では、それらの演算結果に所定のゲインを乗じた上での合算、あるいは、ハイセレクトを行うことによって各ダンパ６の目標減衰力が設定される。駆動電流生成部５３では、減衰力設定部５２で設定された目標減衰力に応じた駆動電流を生成し、各ダンパ６のＭＬＶコイル４２に出力する。これにより、道路に比較的大きな凹凸があっても車体１の上下動が抑制される一方、旋回走行時や加減速時における車体１のローリングやピッチングが抑制され、自動車Ｖの乗り心地や操縦安定性が向上する。

＜ロール制御＞
ロール演算制御部５６は、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって、図４のフローチャートにその手順を示すロール制御を繰り返し実行する。

ロール制御を開始すると、ロール演算制御部５６は、図４のステップＳ１で横Ｇセンサ１０から入力した横加速度ＧＹや、ストロークセンサ１４から入力した左右のダンパ６のストローク量ＳL，ＳRを読み込む。次に、ロール演算制御部５６は、ステップＳ２で横加速度微分値ＤＹ’を算出した後、この横加速度微分値ＤＹ’に基づきステップＳ３で第１減衰力ベース値（以下、第１ベース値と略称する）Ｄbase１を算出する。

次に、ロール演算制御部５６は、ステップＳ４で左右のストローク量ＳL，ＳRから実ストローク差ＤＳｒを算出した後、ステップＳ５で第２減衰力ベース値（以下、第２ベース値と略称する）Ｄbase２を算出する。第２ベース値Ｄbase２は、図５に示す横加速度−理想ストローク差マップから現在の横加速度ＧＹに対応する理想ストローク差（減衰力が無い場合の左右ダンパ６のストローク差）ＤＳｉを検索した後、理想ストローク差ＤＳｉから実ストローク差ＤＳｒを減じた値にスプリング５のばね定数Ｋを乗じることにより算出される。
Ｄbase２＝Ｋ・（ＤＳｉ−ＤＳｒ）

第２ベース値Ｄbase２の算出を終えると、ロール演算制御部５６は、ステップＳ６で、第１ベース値Ｄbase１の絶対値｜Ｄbase１｜と第２ベース値Ｄbase２の絶対値｜Ｄbase２｜との少なくとも一方が所定の判定閾値Ｄｔｈ以上であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、第１ベース値Ｄbase１や第２ベース値Ｄbase２に基づく目標減衰力Ｄｔｇｔの設定を行わずに今回の処理を終了する。これは、横Ｇセンサ１０やストロークセンサ１４の検出信号にノイズが混入した場合、平坦路を直進走行する際においても微少な第１ベース値Ｄbase１や第２ベース値Ｄbase２が算出されてしまい、減衰力が不要に増大して乗り心地等が悪化するためである。

ステップＳ６の判定がＹｅｓであった場合、ロール演算制御部５６は、ステップＳ７で第２ベース値Ｄbase２の絶対値｜Ｄbase２｜が第１ベース値Ｄbase１の絶対値｜Ｄbase１｜以上であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ステップＳ８で目標減衰力Ｄｔｇｔを第１ベース値Ｄbase１として今回の処理を終了する。また、ステップＳ７の判定がＹｅｓであった場合、ロール演算制御部５６は、ステップＳ９で目標減衰力Ｄｔｇｔを第２ベース値Ｄbase２として今回の処理を終了する。

これにより、旋回走行時に横加速度と左右ダンパ６のストローク差とが前述した図７に示すように変化した場合においても、図６に示すように、理想ストローク差と実ストローク差とが相違する間（すなわち、車体１のロール力を変化させる力が作用する間）は、目標減衰力Ｄｔｇｔが０になることがなくなり、左右ダンパ６のストローク差が急激に変化しなくなった。その結果、車体１のロール角が旋回途中に急変するようなことが起こらなくなり、従来装置で問題となっていた運転者の違和感が解消された。

＜ストローク差校正制御＞
ロール演算制御部５６は、上述したロール制御と並行して、所定の処理インターバルをもって、図７のフローチャートにその手順を示すストローク差校正制御を繰り返し実行する。

ストローク差校正制御を開始すると、ロール演算制御部５６は、図７のステップＳ１１でストロークセンサ１４から入力した左右のダンパ６のストローク量ＳL，ＳRを読み込んだ後、ステップＳ１２で左右のストローク量ＳL，ＳRから実ストローク差ＤＳｒを算出する。次に、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１３でその実ストローク差ＤＳｒが所定時間（例えば、１００秒）継続しているか否かを判定し、その判定がＮｏであればストローク差の校正を行わずに処理を終了する。これにより、比較的長時間（例えば、１０秒程度）にわたって定常円旋回走行が行われても、その際のストローク量ＳL，ＳRによってストローク差の校正が行われることがなくなる。

一方、ステップＳ１３の判定がＹｅｓであった場合、ロール演算制御部５６は、ストローク差の校正を行う（すなわち、上述した実ストローク差ＤＳｒを０とする）。これにより、サスペンション構成部品の寸法誤差や乗員数の変化、積載物の偏り等に起因するストローク差の誤検出が防止される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態はロール制御に本発明を適用したものであるが、ピッチ制御にも当然に適用可能である。また、上記実施形態はＭＲＦ式の減衰力可変式ダンパを備えた４輪自動車の本発明を適用したものであるが、本発明は、ＭＲＦ式以外の減衰力可変式ダンパを備えた４輪自動車や、２輪自動車にも適用可能である。また、上記実施形態では第１減衰力ベース値と第２減衰力ベース値とのいずれか大きい方を選択する（ハイセレクトする）ようにしたが、第１減衰力ベース値と第２減衰力ベース値とにそれぞれ所定のゲインを乗じて合算する等の方法を採ってもよい。その他、制御装置の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

実施形態に係る４輪自動車の概略構成図である。実施形態に係るダンパの縦断面図である。実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図である。実施形態に係るロール制御の手順を示すフローチャートである。実施形態に係る横加速度−理想ストローク差マップである。実施形態の効果を示すグラフである。実施形態に係るストローク差校正制御の手順を示すフローチャートである。旋回走行時における横加速度とストローク差との関係を示すグラフである。従来技術の問題点を示すグラフである。

符号の説明

１車体
３車輪
６減衰力可変式ダンパ
７サスペンション
８ＥＣＵ
１０横Ｇセンサ（車体加速度検出手段）
１４ストロークセンサ（ストローク量検出手段）
５０減衰力制御装置
５２減衰力設定部
５７ピッチ演算制御部
Ｖ自動車

Claims

左右の車輪のサスペンションにそれぞれ設置され、当該サスペンションに懸架された車体の上下振動を減衰させる左右の減衰力可変式ダンパと、
車体の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記減衰力可変ダンパのストローク量を検出するストローク量検出手段と、
前記横加速度検出手段の検出結果の微分値に基づき、前記減衰力可変式ダンパの第１減衰力ベース値を設定するベース値設定手段と、
前記ストローク量検出手段の検出結果に基づき、前記左右の減衰力可変ダンパ間の実ストローク差を算出する実ストローク差算出手段と、
前記左右の減衰力可変ダンパに減衰力が無いと仮定した場合に前記横加速度に対して当該左右の減衰力可変ダンパ間に生じるストローク差を理想ストローク差として設定する理想ストローク差設定手段と、
前記実ストローク差と前記理想ストローク差との差に所定の係数を乗じた値を前記減衰力可変式ダンパの第２減衰力ベース値として設定する第２ベース値設定手段と、
前記第１減衰力ベース値と前記第２減衰力ベース値とのうち絶対値の大きい方に基づき、前記減衰力可変式ダンパの目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と
を備えたことを特徴とする減衰力可変式ダンパ装着車両。
前記目標減衰力設定手段は、前記第１減衰力ベース値の絶対値と前記第２減衰力ベース値の絶対値とがともに所定値以下の場合、前記減衰力可変式ダンパの目標減衰力を設定しないことを特徴とする、請求項１に記載の減衰力可変式ダンパ装着車両。
前記実ストローク差を校正するストローク差校正手段を更に備え、
前記ストローク差校正手段は、前記実ストローク差が所定時間にわたって同一の値を継続した場合に、その際の実ストローク差を０とすることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の減衰力可変式ダンパ装着車両。