JP4987762B2

JP4987762B2 - 減衰力可変ダンパの制御装置

Info

Publication number: JP4987762B2
Application number: JP2008058396A
Authority: JP
Inventors: 崇古市
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-03-07
Also published as: JP2008247380A

Description

本発明は、電流制御式の減衰力可変ダンパを制御する制御装置に係り、詳しくは減衰力の急激な増大に起因する異音の抑制等を図る技術に関する。

近年、自動車用サスペンションを構成する筒型ダンパとして、操縦安定性と乗り心地とを高い次元で両立させるべく、自動車の運動状態等に応じて減衰力を可変制御できる減衰力可変型のもの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ったが、構成の簡素化や制御応答性の向上等を実現すべく、作動油に磁気粘性流体（Magneto-Rheological Fluid：以下、ＭＲＦと記す）を用い、ピストンに設けられた磁気流体バルブ（Magnetizable Liquid Valve：以下、ＭＬＶと記す）によってＭＲＦの粘度を制御するもの（以下、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパと記す）が出現している（特許文献１参照）。

一般に、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパの制御にあたっては、ダンパ制御装置中の目標減衰力設定手段が、車体の横加速度や前後加速度等に基づき各車輪ごとに目標減衰力を設定した後、目標電流設定手段が、各ＭＬＶに対する目標電流（０Ａ〜５Ａ）を図５に示す目標電流マップに基づき設定している。図５から判るように、目標電流は、低減衰力発生領域（０Ａ〜２Ａ付近）における変化が小さく、高減衰力発生領域（２Ａ付近〜５Ａ）における変化が大きくなっている。
特開２００６−２７３２２３号公報

ＭＲＦ式減衰力可変ダンパでは、例えば、印可される電流が０Ａから５Ａに変化した場合、図９に示すように、実電流は、０Ａ〜２Ａ付近まではＭＬＶのヨーク内における磁束の整列速度が早いこと等から比較的短時間で増加し、２Ａ付近から５Ａまでは磁束の整列速度がサーチュレーションすること等からその増加に比較的長時間を要する。そのため、低減衰力発生領域における目標電流の変化が小さい（すなわち、目標電流の変化に対する減衰力の変化が大きい）ことも相俟って、図１０に示すように印可電流の変化直後に減衰力が急激に増大し、いわゆる突き上げによる異音がサスペンションから発生したり、サスペンション構成要素（ラバーブッシュ等）の耐久性が低下したりする問題があった。なお、ピッチングを抑制するための減衰力制御（ピッチ制御）を例にすると、運転者のアクセル操作によって停止していた自動車が発進する際等には、急激なピッチングを抑制すべく短時間で目標減衰力が得られるように制御ゲインを大きくしており、上述した突き上げによる異音等が発生しやすくなる。一方、自動車がある程度の車速をもって走行している際には、運転者のアクセル操作によるピッチングが比較的小さいことから制御ゲインを小さくしており、突き上げによる異音等は発生し難くなる。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、減衰力の急激な増大に起因する異音の抑制等を図った減衰力可変ダンパの制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、車体の懸架に供される電流制御式の減衰力可変ダンパを制御する制御装置であって、前記車体の運動状態に基づき、前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と、前記目標減衰力設定手段の設定結果と前記減衰力可変式ダンパのストローク速度とに基づき、当該減衰力可変式ダンパに対する目標電流を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流設定手段の設定結果に基づき、前記減衰力可変ダンパへの印可電流を設定する印可電流設定手段とを備え、前記印可電流設定手段は、前記目標電流の増加時において、前記印可電流の初期増加率を小さくすることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に記載された減衰力可変ダンパの制御装置において、前記印可電流設定手段は、前記目標電流の変化時において、低減衰力発生領域における印可電流の増加率を高減衰力発生領域における印可電流の増加率より小さく設定することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に記載された減衰力可変ダンパの制御装置において、車速を検出する車速検出手段を更に備え、前記印可電流設定手段は、前記目標電流の増加時において、前記車速検出手段の検出結果に応じて前記印可電流の増加率を設定することを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明に記載された減衰力可変ダンパの制御装置において、前記印可電流設定手段は、前記車速が低くなるにつれて前記印可電流の増加率を小さくする一方、前記車速が高くなるにつれて前記印可電流の増加率を大きくすることを特徴とする。

第１の発明によれば、目標減衰力の急変によって目標電流が急増しても、印可電流の初期変化速度が小さいことから減衰力の急増が防止され、サスペンションからの異音発生やサスペンション構成要素の耐久性低下が抑制される。また、第２の発明によれば、目標電流の変化に対する減衰力の変化が大きい領域で印可電流の増加率が小さくなる一方で、目標電流の変化に対する減衰力の変化が小さい領域で印可電流の増加率が大きくなるため、減衰力のリニアな変化が実現される。また、第３の発明によれば、車速に応じて印可電流の増加率を設定するため、異音の抑制と乗り心地とのバランスを任意に設定できる。また、第４の発明によれば、例えば、発進時等におけるサスペンションからの異音発生が抑制される一方、中高速域での急加速等によるピッチングが起こり難くなって乗り心地が向上する。

以下、図面を参照して、本発明を４輪乗用車に適用した実施形態を詳細に説明する。
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は実施形態に係るダンパ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、例えば、車輪３と記す。

図１に示すように、自動車（車両）Ｖはタイヤ２が装着された４つの車輪３を備えており、これら各車輪３がサスペンションアームや、スプリング、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）４等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、サスペンションシステムの制御主体であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）７や、ＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）８が設置されている。また、自動車Ｖは、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１０、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１１等の他、ダンパ４の変位を検出するストロークセンサ１２と、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とを各車輪３ごとに備えている。

ＥＣＵ７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））を介して各車輪のダンパ４や各センサ９〜１３と接続されている。

＜ダンパの構造＞
図２に示すように、本実施形態のダンパ４は、モノチューブ式（ド・カルボン式）であり、ＭＲＦが充填された円筒状のシリンダチューブ２１と、このシリンダチューブ２１に対して軸方向に摺動するピストンロッド２２と、ピストンロッド２２の先端に装着されてシリンダチューブ２１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、シリンダチューブ２１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２２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。

シリンダチューブ２１は、下端のアイピース２１ａに嵌挿されたボルト３１を介して、車輪側部材であるトレーリングアーム３５の上面に連結されている。また、ピストンロッド２２は、上下一対のブッシュ３６とナット３７とを介して、その上端のスタッド２２ａが車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）３８に連結されている。

図３に示すように、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３９と、環状連通路３９の内側に配設されたＭＬＶコイル４０とが設けられている。ＥＣＵ７からＭＬＶコイル４０に電流が供給されると、環状連通路３９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し、環状連通路３９内を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度が上昇する。

＜ダンパ制御装置の概略構成＞
ＥＣＵ７には、図３にその概略構成を示すダンパ制御装置５０が内装されている。ダンパ制御装置５０は、上述した各センサ１０〜１３等が接続する入力インタフェース５１と、センサ１０，１１，１３等から入力した検出信号に基づき各ダンパ４の目標減衰力を設定する減衰力設定部５２と、ストロークセンサ１２の検出結果に基づいて減衰力設定部５２から入力した３つの目標減衰力のうち１つを選択する目標減衰力選択部５３と、目標減衰力選択部５３で選択された目標減衰力とストロークセンサ１２の検出結果と車速センサ９の検出結果とに応じて各ダンパ４（ＭＬＶコイル４０）に対する目標電流を設定する目標電流設定部５４と、目標電流設定部５４の設定結果に基づき印可電流を設定する印可電流設定部５５と、印可電流設定部５５により設定された印可電流を各ダンパ４に出力する出力インタフェース５６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制御部（目標減衰力設定手段）５７や、ロール制御に供されるロール制御部（目標減衰力設定手段）５８、ピッチ制御に供されるピッチ制御部（目標減衰力設定手段）５９等が収容されている。

≪実施形態の作用≫
自動車が走行を開始すると、ダンパ制御装置５０は、所定の処理インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、図４のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、ダンパ制御装置５０は、図４のステップＳ１で、横Ｇセンサ１０、前後Ｇセンサ１１、および上下Ｇセンサ１３から得られた車体１の加速度や、車速センサ（図示せず）から入力した車体速度、操舵角センサ（図示せず）から入力した操舵速度等に基づき自動車Ｖの運動状態を判定する。次に、ダンパ制御装置５０は、自動車Ｖの運動状態に基づき、ステップＳ２で各ダンパ４のスカイフック制御目標値Ｄｓｈを算出し、ステップＳ３で各ダンパ４のロール制御目標値Ｄｒを算出し、ステップＳ４で各ダンパ４のピッチ制御目標値Ｄｐを算出する。

次に、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ５で各ダンパ４のストローク速度Ｓｓが正の値であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであった場合（すなわち、ダンパ４が伸び側に作動している場合）、ステップＳ６で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も大きいものを目標減衰力Ｄｔｇｔに設定する。また、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ５の判定がＮｏであった場合（すなわち、ダンパ４が縮み側に作動している場合）、ステップＳ７で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も小さいものを目標減衰力Ｄｔｇｔに設定する。

ステップＳ６またはステップＳ７で目標減衰力Ｄｔｇｔを設定すると、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ８で図５の目標電流マップから目標電流Ｉｔｇｔを検索／設定する。次に、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ９で車速センサ９から入力した現在の車速ｖが車速判定閾値ｖｔｈ（例えば、２０ｋｍ／ｈ）より高いか否かを判定する。そして、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ９の判定がＹｅｓであった場合には、ステップＳ１０で比較的大きな中高速用ゲインＧｖｈを車速ゲインＧｖに設定し、ステップＳ９の判定がＮｏであった場合には、ステップＳ１１で比較的小さな低速用ゲインＧｖｌを車速ゲインＧｖに設定する。

ステップＳ１０またはステップＳ１１で車速ゲインＧｖの設定を終えると、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ８で設定された目標電流Ｉｔｇｔと車速ゲインＧｖとに基づき、ステップＳ１２でその初期変化速度が小さくなるように印可電流Ｙを算出／設定する。具体的には、前回の印可電流ｙ_ｎとパラメータＰとを用いて、下式（１）に基づき今回の印可電流ｙ_ｎ＋１を算出する。

なお、本実施形態の場合、パラメータＰは０．８とした。

これにより、図６に示すように、中高速域での印可電流Ｙは、低減衰力発生領域（低電流領域）における増加率が高減衰力発生領域（高電流領域）における増加率より小さくなるように、比較的高い速度で変化することになる。また、図７に示すように、低速域での印可電流Ｙも、低減衰力発生領域における増加率が高減衰力発生領域における増加率より小さくなるが、中高速域とは異なって比較的低い速度で変化することになる。

ステップＳ１２で印可電流Ｙの設定を終えると、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ１３で各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に印可電流Ｙを出力する。その結果、図６，図７に示すように、ＭＬＶコイル４０に流れる実電流Ｉｒが所定の増加量をもって略リニアに増加するようになるとともに、中高速域での減衰力の立ち上がりが比較的速くなって車体１のピッチングが効果的に抑制される一方、低速域での減衰力の立ち上がりが比較的遅くなってサスペンション５からの異音の発生が効果的に抑制される

本実施形態では、上述した構成を採ったことにより、図８に示すように、各ダンパ４の減衰力がリニアかつ滑らかに変化するようになり、減衰力の急増に起因するサスペンションから異音発生やサスペンション構成要素の耐久性低下が抑制されるようになる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は本発明をＭＲＦ式減衰力可変ダンパに適用したものであるが、磁性流体を用いた減衰力可変ダンパや、機械式の減衰力可変ダンパに適用してもよい。また、印可電流の設定にあたっても、実施形態で挙げた以外の演算方法を採用してもよいし、マップから検索する等の方法をさいようしてもよい。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、ダンパ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。実施形態に係るダンパ制御装置の概略構成を示すブロック図である。実施形態に係る減衰力制御の手順を示すフローチャートである。実施形態に係る目標電流マップである。実施形態に係る中高速域での印可電流と実電流との関係を示すグラフである。実施形態に係る低速域での印可電流と実電流との関係を示すグラフである。実施形態に係る減衰力の変化を示すグラフである。従来装置における印可電流と実電流との関係を示すグラフである。従来装置における減衰力の変化を示すグラフである。

符号の説明

１車体
４ダンパ
５サスペンション
５０ダンパ制御装置
５２減衰力設定部（目標減衰力設定手段）
５３目標減衰力選択部
５４目標電流設定部（目標電流設定手段）
５５印可電流設定部（印可電流設定手段）
Ｖ自動車

Claims

車体の懸架に供される電流制御式の減衰力可変ダンパを制御する制御装置であって、
前記車体の運動状態に基づき、前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と、
前記目標減衰力設定手段の設定結果と前記減衰力可変式ダンパのストローク速度とに基づき、当該減衰力可変式ダンパに対する目標電流を設定する目標電流設定手段と、
前記目標電流設定手段の設定結果に基づき、前記減衰力可変ダンパへの印可電流を設定する印可電流設定手段と
を備え、
前記印可電流設定手段は、前記目標電流の増加時において、前記印可電流の初期増加率を小さくすることを特徴とする減衰力可変ダンパの制御装置。
前記印可電流設定手段は、前記目標電流の変化時において、低減衰力発生領域における印可電流の増加率を高減衰力発生領域における印可電流の増加率より小さく設定することを特徴とする、請求項１に記載された減衰力可変ダンパの制御装置。
車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記印可電流設定手段は、前記目標電流の増加時において、前記車速検出手段の検出結果に応じて前記印可電流の増加率を設定することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された減衰力可変ダンパの制御装置。
前記印可電流設定手段は、前記車速が低くなるにつれて前記印可電流の増加率を小さくする一方、前記車速が高くなるにつれて前記印可電流の増加率を大きくすることを特徴とする、請求項３に記載された減衰力可変ダンパの制御装置。