JP5105118B2 - 減衰力調整式油圧緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両において、走行状態に応じて減衰力を適宜調整して乗り心地及び操縦安定性を向上させる減衰力調整式油圧緩衝器に関するものである。

自動車のサスペンション制御装置は、一般に、各種センサによって検出した車両車速、車両加速度、ステアリング操舵角度、車両ブレーキの作動、ばね上加速度、ばね上ばね下間の相対変位及び相対速度等の車両走行状態を表すパラメータをコントローラによって所定の論理規則に従って処理し、車両走行状態に応じて、各車輪の減衰力調整式油圧緩衝器のアクチュエータに制御電流を供給して、減衰力を適宜調整することにより、車体の姿勢を制御している。このようにして、車両の走行状態に応じて、車体の姿勢を制御することにより、操縦安定性及び乗り心地を飛躍的に向上させることができる。

しかしながら、上記従来のサスペンション制御装置では、コントローラから各車輪の減衰力調整式油圧緩衝器のアクチュエータに、ワイヤハーネスを介して制御電流を供給するため、ワイヤハーネスが増大し、その重量、配線スペース、配線の手間、その抵抗による電圧降下及び電磁気妨害が問題となっている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ワイヤハーネスを簡素化するとともに、電磁気妨害の発生を防止することができるサスペンション制御装置に用いる減衰力調 整式油圧緩衝器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る減衰力調整式油圧緩衝器は、発生する減衰力を切換える減衰力切換弁と、該減衰力切換弁を駆動するアクチュエータと、該アクチュエータをコントロールするサブコントローラとを有し、前記サブコントローラは、上下方向加速度を検出する加速度センサと、車体側に設けられたメインコントローラと多重通信を行う通信回路とを有することを特徴とする。
このように構成したことにより、車体側のコントローラからの多重化された制御信号をサブコントローラが受信し、制御信号に応答してアクチュエータに制御電流を供給して、減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力を制御する。

本発明に係る減衰力調整式油圧緩衝器によれば、コントローラからの制御信号を多重化したことにより、ワイヤハーネスを簡素化可能となり電磁気妨害の発生を防止することができる。

本発明に関係する第１の技術に係るサスペンション制御装置を示すブロック図である。 図１の装置に用いられる減衰力調整式油圧緩衝器の縦断面図である。 図１の装置のコントローラによる制御内容を示すフローチャートである。 図１の装置のターミナルモジュールによる制御内容を示すフローチャートである。 本発明に関係する第２の技術に係るサスペンション制御装置を示すブロック図である。 図５の装置のターミナルモジュールによる制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る減衰力調整式油圧緩衝器を含むサスペンション制御装置を示すブロック図である。 図７の装置のメインコントローラによる制御内容を示すフローチャートである。 図７の装置のサブコントロールモジュールによる制御内容を示すフローチャートである。 本発明に関係する第３の技術に係る減衰力調整式油圧緩衝器を含むサスペンション制御装置を示すブロック図である。 図１０の装置のコントロールモジュールによる制御内容を示すフローチャートである。 本発明に関係する第４の技術に係る減衰力調整式油圧緩衝器を含むサスペンション制御装置を示すブロック図である。

以下、本発明に関係する技術について図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に関係する第1の技術について図1ないし図4を参照して説明する。図1に示すように、第1の技術に係るサスペンション制御装置1は、各車輪と車体との間に介装される4つの減衰力調整式油圧緩衝器2(以下、緩衝器2という）と、車体に配置されたメインコントローラ3と、車両の走行状態を検出する各種センサ4とを備えている。各緩衝器2には、ターミナルモジュール5が装着され、このターミナルモジュール5が1本の信号ライン6(多重通信手段)によってメインコントローラ3に接続されている。また、各ターミナルモジュール5には、車載バッテリ等の電源7(例えば、乗用車用12V、トラック用24V：平均駆動電流1.3A程度）が接続されている。各種センサ4は、メインコントローラ3に接続されている。

緩衝器2は、図2に示すように、油液が封入されたシリンダ8内に、ピストンロッド9が連結されたピストン10が摺動可能に嵌装され、ピストン部には、減衰力切換弁11及びこの減衰力切換弁11を駆動するアクチュエータ12(ソレノイドアクチュエータ)が設けられている。図中、符号13はリザーバ、14はベースバルブを示す。車体側に連結されるピストンロッド9の先端部に、ターミナルモジュール5が取付けられており、アクチュエータ12がピストンロッド9内に挿通されたリード線15を介して、ターミナルモジュール5の駆動回路16(図1参照)に接続されている。そして、ピストンロッド9の伸縮に対して、減衰力切換弁11によって減衰力を発生させ、アクチュエータ12への通電電流によって減衰力を調整できるようになっている。

ターミナルモジュール5は、駆動回路16及び通信回路17を備えている。駆動回路16は、電源7及び緩衝器2のアクチュエータ12に接続されている。通信回路17は、メインコントローラ3から通信ライン6を介して送信される多重化された制御信号を受信し、制御信号からそのターミナルモジュール5に接続された緩衝器2に必要なデータを判別し、そのデータに基づいて駆動回路16を作動させる。駆動回路16は、通信回路17によって判別されたデータに応じて、アクチュエータ12に制御電流を供給して緩衝器2の減衰力切換弁11を切換える。

メインコントローラ3は、演算部18及び通信回路19を備えており、各種センサ4によって検出した車両車速、車両加速度、ステアリング操舵角度、車両ブレーキの作動、ばね上加速度、ばね上ばね下間の相対変位及び相対速度等の車両走行状態を表すパラメータを受信し、これらを演算部18によって所定の論理規則に従って処理し、車両走行状態に応じて各車輪の緩衝器2の減衰力を演算して、制御信号を出力する。この制御信号は、通信回路19によって、微小電流(約600μA程度)のデジタル信号として多重化され、通信ライン6を介して、各車輪の緩衝器2のターミナルモジュール5へ送信される。

次に、メインコントローラ3の制御内容について、図3を参照して説明する。コントローラ3の電源が入ると、次のように制御ソフトウエアが実行される。ステップS1で初期設定を行ない、ステップS2へ進む。ステップS2では、制御周期に達したか否かの判定を行ない、制御周期に達していなければ、上流へ戻って再度判定を行ない、制御周期に達していれば、ステップS3へ進む。ステップS3では、各種センサ4からの信号及び各ターミナルモジュール5からの緩衝器2の作動情報を読込んで、ステップS4へ進む。ステップS4では、各種センサ4からの信号に基づいて、演算部18で必要な減衰力の演算を行ない、ステップS5へ進む。ステップS5では、緩衝器2の作動情報に基づいてフェイル判定を行ない、緩衝器2の作動が正常であればステップS6へ進み、異常があればステップS7へ進む。ステップS6では、演算した各緩衝器2に必要な減衰力を通信回路19によって多重化して通信ライン6を介して、各緩衝器2のターミナルモジュール5へ送信して、次の制御周期へ進む。ステップ7では、各緩衝器2をフェイルモードで作動させるように、フェイル信号を出力する。

次に、ターミナルモジュール5の制御内容について、図4を参照して説明する。ターミナルモジュール5の電源が入ると、次のように制御ソフトウエアが実行される。ステップS1で初期設定を行ない、ステップS2へ進む。ステップS2では、制御周期に達したか否かの判定を行ない、制御周期に達していなければ、上流へ戻って再度判定を行ない、制御周期に達していれば、ステップS3へ進む。ステップS3では、メインコントローラ3からの制御信号を受信してステップS4へ進む。このとき、メインコントローラ3から通信ライン6を介して各ターミナルモジュール5へ送信された多重化された信号の中から、その緩衝器2に対応する信号を判別して、必要なデータを得る。ステップS4では、通信エラーの有無を判定して、エラーが無ければステップS5へ進み、エラーがあればステップS9へ進む。ステップS5では、フェイルモードの指示の有無を判定し、フェイルモードの指示が無ければステップS6へ進み、フェイルモードの指示があればステップS8へ進む。ステップS6では、駆動回路16によって、所望の減衰力が得られるようにアクチュエータ12に制御電流を供給して、ステップS7へ進む。ステップS7では、アクチュエータ12の作動状況をモニタし、通信ライン6を介してメインコントローラ3へ出力して、次の制御周期へ進む。ステップS4でエラーがあれば、ステップS9で減衰力切換弁11をハード側に切換えるようにアクチュエータ12に制御電流を供給する。また、ステップS5でフェイルモードの指示がある場合、ステップS8で減衰力切換弁11をハード側に切換えるようにアクチュエータ12に制御電流を供給して、ステップS7へ進む。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
各種センサ4によって検出した車両走行状態を表すパラメータをメインコントローラ3によって所定の論理規則に従って処理して必要な減衰力を演算し、制御信号を多重化して、通信ライン6を介して、各車輪のターミナルモジュール5へ送信する。各ターミナルモジュール5では、制御信号に基づいて、駆動回路16によってアクチュエータ12に制御電流を供給して、緩衝器2の減衰力を制御する。このようにして、車両の走行状態に応じて、緩衝器2の減衰力を制御することによって、操縦安定性および乗り心地を向上させる。

このとき、メインコントローラ3の通信回路19及び各ターミナルモジュール5の通信回路17によって信号を多重化することにより、通信ライン6及び電源7からの電源ラインの2本のワイヤハーネスによって各車輪の緩衝器2を制御することができるので、従来のサスペンション制御装置に比して、ワイヤハーネスを大幅に減少させることができ、その重量、配線スペース、配線の手間の問題を解消することができる。また、微小電流の制御信号によって通信するので、ワイヤハーネスの抵抗による電圧降下及び電磁気妨害の問題を解消することができ、更に、コントローラ等に過電流が流れることが無いので、保護回路が不用になる。

なお、上記実施形態では、多重通信手段として、通信ラインを使用しているが、無線通信とすることもできる。また、フェイルモードとして各緩衝器2の減衰力をハード側に切換えるようにしているが、これに限らず、ソフト側またはミディアム側に固定するようにしてもよく、あるいは、アクチュエータへの通電を遮断して、減衰力を固定するようにしてもよい。

フェイルモードとしては、例えば、オルタネータ異常時には、消費電力低減のため、制御を停止し、ステアリングセンサ異常時には、ステアリング情報を制御パラメータからはずし、加速度センサ異常時には、加速度情報を制御パラメータからはずし、また、車速センサ異常時またはセンサ電源異常時には、サスペンション制御の続行が困難であるため、減衰力を固定するようにしてもよい。

次に、本発明に関係する第2の技術について、図5及び図6を参照して説明する。なお、第2の技術は、上記第1の技術に対して、各種センサの接続及びターミナルモジュールの制御の一部が異なる以外は概して同様の構造であるから、以下、上記第1実施形態のものと同様の部分には同一の番号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図5に示すように、第2の技術に係るサスペンション制御装置20では、各種センサ4は、メインコントローラ3に加えて、通信ライン6Aを介して、各ターミナルモジュール5に接続されている。そして、各ターミナルモジュール5では、メインコントローラ3との通信異常が検知されたとき、各種センサ4からの信号を直接読込み、このセンサ信号に基づいて緩衝器2の減衰力を制御する。

ターミナルモジュール5の制御内容について、図6を参照して説明する。ステップS1ないしステップS8は、上記第1実施形態と同様である。ステップS4でメインコントローラ3との間の通信エラーが検出されたとき、ステップS9へ進み、各種センサ4からの信号を直接読込んでステップS10へ進む。ステップ10では、各種センサ4のからのセンサ信号に基づいて、必要な減衰力を演算してステップS11へ進む。ステップ11では、必要な減衰力が得られるように、緩衝器2のアクチュエータ12へ制御電流を供給し、次の制御周期へ進む。

これにより、メインコントローラ3との間に通信エラーが生じた場合でも、信号ライン6、6Aを介して接続された各種センサ4から直接センサ信号を得て、減衰力制御を続行することができるので、メインコントローラ3に異常が生じた場合でも、必要な性能を維持することができる。

次に、本発明の第１実施形態について、図7ないし図9を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第1の技術及び第２の技術で説明した部分と同様の部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

図7に示すように、サスペンション制御装置21では、各緩衝器2（減衰力調整式油圧緩衝 器）には、ターミナルモジュールとして、サブコントロールモジュール22（サブコントロ ーラ）が装着されている。サブコントロールモジュール22は、駆動回路16及び通信回路17に加えて、加速度センサ23、センサ入力回路24及び演算部25を備えている。そして、各サブコントロールモジュール22の加速度センサ23によって検出されたセンサ信号を通信回路17によって多重化して、通信ライン6を介してメインコントローラ26へ送信する。メインコントローラ26では、このセンサ信号及び各種センサ4からセンサ入力回路27に直接入力されるセンサ信号に基づいて必要な減衰力を演算して、通信回路19によって多重化した制御信号を通信ライン6を介して各サブコントロールモジュール22へ送信する。各サブコントロールモジュール22では、この制御信号に基づいて、アクチュエータ12に制御電流を供給して緩衝器2の減衰力を制御する。

メインコントローラ26の制御内容について図8を参照して説明する。ステップS1及びステップS2は、図3に示す第1の技術のものと同様である。ステップS3では、各種センサ4からセンサ入力回路27に直接入力されるセンサ信号及び各サブコントロールモジュール22から通信ライン6を介して入力される加速度センサ23の信号及び緩衝器2の作動情報を読込んで、ステップS4へ進む。ステップS4では、ステップS3で読込んだ入力信号に基づいて、演算部18で必要な減衰力の演算を行ない、ステップS5へ進む。ステップS5では、システムのフェイル判定を行ない、異常が無ければテップS6へ進み、異常があればステップS8へ進む。ステップS6では、通信エラーの有無を判定して、エラーが無ければステップS7へ進み、エラーがあればステップS9へ進む。ステップS7では、演算した各緩衝器2に必要な減衰力の制御信号を通信回路19によって多重化して、通信ライン6を介して、各緩衝器2のサブコントロールモジュール22へ出力して、次の制御周期へ進む。

ステップS5で異常がある場合は、ステップ8へ進み、各緩衝器2をフェイルモードで作動させるように、各サブコントロールモジュール22へフェイル信号を出力する。また、ステップS6で通信エラーがある場合は、ステップS9へ進み、各サブコントロールモジュール22において、それぞれの加速度センサ23の検出結果に基づいて、減衰力を制御する4輪独立制御モードに移行するように、各サブコントロールモジュール22へ指令信号を出力して、次の制御周期へ進む。

次に、サブコントロールモジュール22の制御内容について、図9を参照して説明する。ステップS1、S2、S4ないしS8は、図4に示す第1の技術のものと同様である。ステップS3では、メインコントローラ26からの制御信号を受信し、また、加速度センサ23からの信号を読込んでステップS4へ進む。ステップS4で、メインコントローラ26との通信エラーがある場合は、ステップ9へ進んで、メインコントローラ26による制御から4輪独立制御へ切換える。ステップ9では、加速度センサ23からの入力信号に基づいて、必要な減衰力を演算して、ステップS10へ進む。ステップS10では、アクチュエータ駆動回路16によって、アクチュエータ12に制御電流を供給して必要な減衰力を得て、ステップS11に進む。ステップS11では、4輪独立制御に移行したことをメインコントローラ26へ出力して、ステップS12へ進む。ステップ12では、アクチュエータ12の作動状況をモニタし、通信ライン6を介してメインコントローラ26へ出力して、次の制御周期へ進む。

このように構成したことにより、通常は、メインコントローラ26によって4輪を統合して制御を行なうことができ、メインコントローラ26または通信ライン6に異常が生じた場合には、各サブコントロールモジュール22が、その加速度センサ23のセンサ信号に基づいて4輪独立制御を実行することにより、フェイルモードに移行せず、サスペンション制御を維持することができる。

なお、加速度センサ23については、ばね上ばね下の加速度を直接検出するもののほか、これらの絶対速度または相対速度を検出するセンサ、あるいは、これらの変位を検出するセンサを用いることもでき、これらのセンサの検出結果を微分することによって加速度情報を得ることができる。

次に、本発明に関係する第３の技術について、図10及び図11を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記技術及び実施形態と同様の部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

図10に示すように、サスペンション制御装置28では、各緩衝器2には、ターミナルモジュールとしてコントロールモジュール29が装着されており、これらのコントロールモジュール29及び各種センサ4が通信ライン6によって接続されている。各コントロールモジュール29は、通信ライン6によって、各種センサ4からのセンサ信号を読込むとともに、それぞれの加速度センサ23からの信号及び減衰力の演算結果等の情報を交換する。

コントロールモジュール29の制御内容について、図11を参照して説明する。コントロールモジュール29の電源が入ると、次のように制御ソフトウエアが実行される。ステップS1で初期設定を行ない、ステップS2へ進む。ステップS2では、制御周期に達したか否かの判定を行ない、制御周期に達していなければ、上流へ戻って再度判定を行ない、制御周期に達していれば、ステップS3へ進む。ステップS3では、各種センサ4からの信号、加速度センサ23からの信号及び他のコントロールモジュール29からの情報を読込んで、ステップS4へ進む。ステップS4では、ステップS3で読込まれた各種情報に基づいて、演算部25によって必要な減衰力の演算を行ない、ステップS5へ進む。ステップS5では、システムのフェイル判定を行ない、異常が無ければテップS6へ進み、異常があればステップS11へ進む。ステップS6では、通信エラーの有無を判定して、エラーが無ければステップS7へ進み、エラーがあればステップS9へ進む。ステップS7では、ステップS4の演算結果を通信ライン6を介して、他のコントロールモジュール29へ送信して、ステップS8へ進む。ステップS8では、アクチュエータ駆動回路16によって、アクチュエータ12に制御電流を供給して必要な減衰力を得て、次の制御周期へ進む。

ステップS5で異常がある場合は、ステップS11へ進み、緩衝器2をフェイルモードで作動させる。また、ステップS6で通信エラーがある場合は、ステップS9へ進み、各コントロールモジュール22において、それぞれの加速度センサ23の検出結果に基づいて、必要な減衰力を演算して、ステップS10へ進む。ステップS10では、4輪独立制御モードに移行するように、各コントロールモジュール29へ指令信号を出力して、ステップS8へ進み、ステップS9の演算結果に基づいて、作動電流をアクチュエータ12に供給して緩衝器2の減衰力を制御する。

このように構成したことにより、通常は、コントロールモジュール29の相互通信によって4輪を統合して制御を行なうことができ、通信に異常が生じた場合には、各コントロールモジュール29が、その加速度センサ23のセンサ信号に基づいて4輪独立制御を実行することにより、フェイルモードに移行せず、サスペンション制御を維持することができる。

次に、本発明に関係する第４の技術について、図12を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記技術及び実施形態と同様の部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

図12に示すように、サスペンション制御装置30では、4輪のうち一の緩衝器2には、ターミナルモジュールとして、メインコントロールモジュール31が装着され、他の緩衝器2には、サブコントロールモジュール32が装着されており、メインコントロールモジュール31、サブコントロールモジュール32、各種センサ4及び他のコントローラ33が通信ライン6によって相互に接続されている。

サブコントローラ32は、加速度センサ23、通信回路17、駆動回路16を備え、メインコントロールモジュール31は、更に、必要な減衰力を演算する演算部25を備えている。そして、メインコントロールモジュール31及びサブコントロールモジュール32の加速度センサ23からのセンサ信号及び各緩衝器2の作動情報に基づいて、メインコントロールモジュール31の演算部25によって、必要な減衰力を演算して、通信ライン6を介して各サブコントロールモジュール32へ制御信号を出力する。この制御信号に基づいてメインコントロールモジュール31及び各サブコントロールモジュール32の駆動回路16からアクチュエータ12に制御電流を供給して、緩衝器2の減衰力を制御する。

このように構成したことにより、多重通信を利用して1つのメインコントロールモジュール31によって4輪の減衰力を制御するので、サブコントロールモジュール32の構造を簡素化することができ(例えば、より性能の低い安価なCPUを使用する）、製造コストを低減することができる。

1,20,21,28,30 サスペンション制御装置、2 減衰力調整式油圧緩衝器、3 コントローラ、4 各種センサ(センサ)、5 ターミナルモジュール、6 通信ライン(多重通信手段)、12 アクチュエータ、22 サブコントロールモジュール、26 メインコントローラ、29 コントロールモジュール、31 メインコントロールモジュール、32 サブコントロールモジュール

Claims (5)

1. 発生する減衰力を切換える減衰力切換弁と、
   該減衰力切換弁を駆動するアクチュエータと、
   該アクチュエータをコントロールするサブコントローラとを有し、
   前記サブコントローラは、上下方向加速度を検出する加速度センサと、車体側に設けられたメインコントローラと多重通信を行う通信回路とを有することを特徴とする減衰力調整式油圧緩衝器。
2. 前記加速度センサは、ばね上の加速度を直接検出するセンサであることを特徴とする請求項１に記載の減衰力調整式油圧緩衝器。
3. 前記加速度センサは、ばね下の加速度を直接検出するセンサであることを特徴とする請求項１に記載の減衰力調整式油圧緩衝器。
4. 前記サブコントローラに、必要な減衰力を演算可能な演算部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減衰力調整式油圧緩衝器。
5. 前記サブコントローラは、電源及び前記メインコントローラとの通信ラインが接続可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の減衰力調整式油圧緩衝器。

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