JP5090977B2 - 減衰力可変ダンパの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、減衰力可変ダンパの制御装置に係り、詳しくは、チョッピー路等を走行する際における乗り心地の向上を実現する技術に関する。

近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパとして、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力を段階的あるいは無段階に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（以下、単にダンパと記す）を装着した車両では、車両の走行状態に応じてダンパの減衰力を可変制御することにより、操縦安定性等の向上を図ることが可能となる。例えば、車両の旋回走行時には横方向運動に伴う慣性力（横加速度）によって車体が左右方向にロールするが、横加速度の微分値に応じてダンパの目標減衰力を高くすることによって車体の過大なロールを抑制できる。

一方、小さな凹凸が連続するような不整路を走行する際には車輪が短い周期で上下に移動するが、ダンパのストローク速度に応じてダンパの目標減衰力を低くすることで、車輪の上下動の車体への伝達を抑制する（すなわち、サスペンションを介した突き上げをいなす）ことができる（特許文献１参照）。また、ばね下の上下加速度に基づいて振動周波数のパワースペクトル密度を算出し、これを複数種の道路（アスファルト路やベルジアン路等）に対応するパワースペクトル密度と比較することによって走行中の道路の種類を判定し、その判定結果に基づいて減衰力制御を行うことで乗り心地を向上させることができる（特許文献２参照）。
特開２００６−６９５２７号公報 特開平６−１３５２１４号公報

しかしながら、特許文献２の方法では、ばね下の上下加速度のみに基づいて路面判定を行っているため、同一寸法のコンクリート板を連続的に敷設してなる道路（いわゆる、チョッピー路）を走行する場合には、コンクリート路面であることは判定できるが、チョッピー路であるか否かを判定することができなかった。これは、コンクリート板の継ぎ目を通過する際における振動（ばね下の上下加速度の増減）が瞬間的であり、一定期間にわたるパワースペクトル密度を用いる判定方法では継ぎ目を認識できないことによる。そのため、特許文献２の方法を採用しても、自動車がチョッピー路を長時間にわたって走行する際等には、周期的な上下振動によって乗員が大きな不快感を覚える問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、チョッピー路等を走行する際における乗り心地の向上を実現し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、車体と各車輪との間に電流制御式の減衰力可変ダンパがそれぞれ介装された車両に搭載され、当該減衰力可変ダンパの制御に供される制御装置であって、前記車両の走行速度を検出する車速検出手段と、前記車体または前記車輪の上下運動量を検出する上下運動量検出手段と、略一定間隔で凹凸が形成された複数のチョッピー路に係る凹凸間隔情報を特定路面情報として記憶する特定路面情報記憶手段と、前記車速と前記特定路面情報とに基づき、前記特定路面を走行する際の振動周期を特定振動周期として算出する特定振動周期算出手段と、前記上下運動量検出手段の検出結果に基づき、現在の走行路面に係る振動周期を走行振動周期として算出する走行振動周期算出手段と、前記特定振動周期と前記走行振動周期とが一致しているか否かを判定する振動周期判定手段と、前記振動周期判定手段の判定結果に基づき、前記走行振動周期に応じて前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を補正する目標減衰力補正手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る減衰力可変ダンパの制御装置において、前記車両の前後加速度を検出する前後加速度検出手段を更に備え、前記特定振動周期算出手段は、前記加速度検出手段の検出結果に応じて前記特定振動周期を補正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の発明に係る減衰力可変ダンパの制御装置において、前記目標減衰力補正手段は、前記車両が凹凸を乗り越える時点を含む所定期間にわたって目標減衰力を減少させることを特徴とする。

第１の発明によれば、自動車がチョッピー路に進入して走行振動周期が特定振動周期と一致すると、目標減衰力補正手段が自動車が凹凸を乗り越える度に減衰力可変ダンパの減衰力を減少させることにより、車体に振動が伝わり難くなって乗り心地が向上する。また、第２の発明によれば、チョッピー路を走行中に自動車が加減速を行っても特定振動周期が高精度に算出され、振動周期判定手段による正確な判定が実現される。また、第３の発明によれば、凹凸を乗り越える際にのみ減衰力が減少するため、ロール制御やピッチ制御に与える影響を小さくすることができる。

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、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：電子制御ユニット）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には、車速を検出する車速センサ（車速検出手段）９、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（前後加速度検出手段）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の適所に設置されるとともに、ダンパ４の変位を検出するストロークセンサ１３と、車体１における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（上下運動量検出手段）１４とが各車輪３ごとに設置されている。

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３のダンパ４や各センサ１０〜１３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。

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等が接続する入力インタフェース５１と、センサ９〜１２，１４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、目標減衰力とストロークセンサ１３の検出結果とに応じて各ダンパ４（ＭＬＶコイル４０）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４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。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５６と、ロール制御に供されるロール制御部５７と、ピッチ制御に供されるやピッチ制御部５８と、チョッピー制御に供されるチョッピー制御部５９とが収容されている。

＜チョッピー制御部＞
図４に示すように、チョッピー制御部５９は、特定路面情報記憶部（特定路面情報記憶手段）６１と、特定振動周期算出部（特定振動周期算出手段）６２と、走行振動周期算出部（走行振動周期算出手段）６３と、振動周期判定部（振動周期判定手段）６４と、減衰力補正ゲイン設定部（目標減衰力補正手段）６５と、減衰力補正フラグ出力部６６とを有している。

特定路面情報記憶部６１は、複数のチョッピー路（特定路面）に係る凹凸間隔情報を予め収納しているが、後述する走行振動周期算出部６３の算出結果等に基づいて新たな凹凸間隔情報を追加するような構成であってもよい。また、特定振動周期算出部６２は、特定路面情報記憶部６１から入力した各凹凸間隔情報と車速と前後加速度とに基づいて、各チョッピー路を走行する際の振動周期を特定振動周期をそれぞれ算出する。また、走行振動周期算出部６３は、上下加速度に基づいて走行振動周期を算出する。また、振動周期判定部６４は、走行振動周期が各特定振動周期と一致しているか否かを判定し、その判定結果を減衰力補正ゲイン設定部６５および減衰力補正フラグ出力部６６に出力する。また、減衰力補正ゲイン設定部６５は、振動周期判定部６４の判定結果に基づき、減衰力補正ゲインを出力する。また、減衰力補正フラグ出力部６６は、振動周期判定部６４の判定結果に基づき、走行振動周期に応じた減衰力補正フラグを出力する。

≪実施形態の作用≫
＜減衰力制御＞
自動車が走行を開始すると、減衰力制御装置５０は、所定の処理インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、図５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、減衰力制御装置５０は、図５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１４から得られた車体１の各加速度や、車速センサ９から入力した車速、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、減衰力制御装置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、減衰力制御装置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、減衰力制御装置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（絶対値が最も大きいもの）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、減衰力制御装置５０は、ステップＳ８で減衰力補正フラグＦｃｇが１であるか否かを判定する。そして、ステップＳ８の判定がＮｏであれば、減衰力制御装置５０は、ステップＳ９で図６の目標電流マップから目標減衰力Ｄｔｇｔに対応する目標電流Ｉｔｇｔを検索／設定した後、ステップＳ１０で目標電流Ｉｔｇｔに基づき各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に駆動電流を出力する。なお、減衰力補正フラグＦｃｇは、後述するチョッピー制御で設定されるフラグであり、その初期値は０となっている。

一方、ステップＳ８の判定がＹｅｓであった場合、減衰力制御装置５０は、ステップＳ１１で目標減衰力Ｄｔｇｔに減衰力補正ゲインＧｃｇを乗じた後、ステップＳ９，Ｓ１０の処理を行って各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に駆動電流を出力する。なお、減衰力補正ゲインＧｃｇは、後述するチョッピー制御で設定される。

＜チョッピー制御＞
上述した減衰力制御と並行して、減衰力制御装置５０内のチョッピー制御部５９は、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チョッピー制御を繰り返し実行する。チョッピー制御を開始すると、チョッピー制御部５９は、図７のステップＳ２１で、特定路面情報記憶部６１から入力した各凹凸間隔情報と、車速センサ９から入力した車速ｖと、前後Ｇセンサ１１から入力した前後加速度Ｇｘとに基づいて、各チョッピー路を走行する際の振動周期を特定振動周期Ｔｃｎ（ｎ＝１，２，３・・・）としてそれぞれ算出する。なお、ステップＳ２１においては、前後加速度Ｇｘの値に応じて車速ｖを補正するようにしてもよいし、前後加速度Ｇｘの値に応じて特定振動周期Ｔｃｎ自体を補正するようにしてもよい。次に、チョッピー制御部５９は、ステップＳ２２で、上下Ｇセンサ１４から入力した上下加速度Ｇｚに基づいて、フーリエ変換等を行うことによって走行振動周期Ｔｒを算出する。次に、チョッピー制御部５９は、ステップＳ２３で走行振動周期Ｔｒが各特定振動周期Ｔｃｎのいずれか１つと一致しているか否かを判定し、この判定がＮｏであればスタートに戻って処理を繰り返す。

自動車Ｖがチョッピー路に進入することで、走行振動周期Ｔｒが各特定振動周期Ｔｃｎのいずれか１つと一致し、ステップＳ２３の判定がＹｅｓになると、チョッピー制御部５９は、ステップＳ２４で減衰力補正ゲインＧｃｇを出力し、ステップＳ２５で走行振動周期Ｔｒに応じて減衰力補正フラグＦｃｇを出力する。減衰力補正ゲインＧｃｇは、本実施形態の場合では１．０より十分に小さな固定値であるが、０としてもよい（すなわち、目標減衰力Ｄｔｇｔを０とするようにしてもよい）。また、減衰力補正フラグＦｃｇは、チョッピー路の段差を乗り越える瞬間を含む所定時間にわたって出力されればよい。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、自動車Ｖがチョッピー路を走行すると凹凸を乗り越える時にのみダンパ４の減衰力が減少するため、ロール制御やピッチ制御に影響を殆ど及ぼさずに良好な乗り心地を実現することができる。図８は自動車Ｖのチョッピー路走行時におけるばね上加速度の時間的変化を示すグラフであるが、同図から、凹凸を乗り越える際のばね上加速度（実線で示す）の値が従来装置（破線で示す）に較べて有意に小さくなり、乗り心地の向上が実現されることが判る。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では上下運動量検出手段として車体の上下加速度を検出する上下Ｇセンサを用いたが、車体の上下速度を検出する上下速度センサを用いたり、その上下速度センサの検出信号を微分することによって上下加速度を求めるようにしてもよい。その他、自動車や制御装置の具体的構成、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。 実施形態に係るチョッピー制御部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。 実施形態に係るチョッピー制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係るばね上加速度の時間的変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 車体
３ 車輪
４ ダンパ
７ ＥＣＵ
９ 車速センサ（車速検出手段）
１４ 上下Ｇセンサ（上下運動量検出手段）
５０ 減衰力制御装置
５１ 入力インタフェース
５２ 減衰力設定部
５３ 駆動電流生成部
５９ チョッピー制御部
６１ 特定路面情報記憶部（特定路面情報記憶手段）
６２ 特定振動周期算出部（特定振動周期算出手段）
６３ 走行振動周期算出部（走行振動周期算出手段）
６４ 振動周期判定部（振動周期判定手段）
６５ 減衰力補正ゲイン設定部
６６ 減衰力補正フラグ出力部

Claims (3)

1. 車体と各車輪との間に電流制御式の減衰力可変ダンパがそれぞれ介装された車両に搭載され、当該減衰力可変ダンパの制御に供される制御装置であって、
   前記車両の走行速度を検出する車速検出手段と、
   前記車体または前記車輪の上下運動量を検出する上下運動量検出手段と、
   略一定間隔で凹凸が形成された複数のチョッピー路に係る凹凸間隔情報を特定路面情報として記憶する特定路面情報記憶手段と、
   前記車速と前記特定路面情報とに基づき、前記特定路面を走行する際の振動周期を特定振動周期として算出する特定振動周期算出手段と、
   前記上下運動量検出手段の検出結果に基づき、現在の走行路面に係る振動周期を走行振動周期として算出する走行振動周期算出手段と、
   前記特定振動周期と前記走行振動周期とが一致しているか否かを判定する振動周期判定手段と、
   前記振動周期判定手段の判定結果とに基づき、前記走行振動周期に応じて前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を補正する目標減衰力補正手段と
   を備えたことを特徴とする減衰力可変ダンパの制御装置。
2. 前記車両の前後加速度を検出する前後加速度検出手段を更に備え、
   前記特定振動周期算出手段は、前記加速度検出手段の検出結果に応じて前記特定振動周期を補正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。
3. 前記目標減衰力補正手段は、前記車両が凹凸を乗り越える時点を含む所定期間にわたって目標減衰力を減少させ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。

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