JP5131679B2 - 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、不整路をスラローム走行する際等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では、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力を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。減衰力可変ダンパの減衰力制御機構としては、モータやソレノイド等を用いてオリフィスの流路面積を増減させる機械制御式のものが一般的であったが、磁性流体や磁気粘性流体を作動液とし、磁気流体バルブに印可する電流を増減させる電流制御式のものが出現している。

電流制御式の減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）を装着した自動車では、その走行状態に応じてダンパの制御電流を所定の範囲（例えば、０Ａ〜５Ａ）内で可変制御することにより、減衰力を適宜増減させて操縦安定性や乗り心地の向上を図っている（特許文献１参照）。例えば、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、この際における車体の過大なロールを抑制すべく、横加速度の微分値に応じて制御電流を増大させることでダンパの減衰力を高くしている。また、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、車輪の上下動の車体への伝達を抑制すべく（すなわち、サスペンションを介した突き上げをいなすべく）、ダンパの実ストローク速度に応じて制御電流を減少させることでダンパの減衰力を低くしている。
特開２００６−６９５２７号公報

しかしながら、上述した制御方法では、スラローム走行時等において横加速度の微分値がある程度以上高くなった場合、実ストローク速度の増減に拘わらず制御電流が上限の５Ａに固定されてしまう（張り付いてしまう）ことがあった。この場合、不整路の凹凸による突き上げが生じても、減衰力が非常に高いためにダンパがテレスコピック動し難くなり、突き上げのいなしが行われなくなって乗り心地が悪化する問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、不整路をスラローム走行する際等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。

請求項１の発明は、車体の懸架に供される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量に基づき、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、前記目標減衰力と前記減衰力可変式ダンパの実ストローク速度とに基づき、当該減衰力可変式ダンパの基本制御量を設定する基本制御量設定手段と、前記目標減衰力が、前記減衰力可変ダンパの上限制御量に対応する所定の高減衰判定閾値を超えたか否かを判定する高減衰判定手段と、前記高減衰判定手段によって前記目標減衰力が前記高減衰判定閾値を超えたと判定された場合、前記基本制御量から前記実ストローク速度が大きくなるほど大きくなる補正制御量を減じて目標制御量を算出する目標制御量算出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ダンパの制御装置において、前記目標制御量算出手段は、前記目標減衰力に所定の縮小係数を乗じることによって仮想減衰力を算出し、前記仮想減衰力と規範ストローク速度とに基づき、前記減衰力可変式ダンパの仮想規範制御量を設定する仮想規範制御量設定手段と、前記仮想減衰力と前記実ストローク速度とに基づき、当該減衰力可変式ダンパの仮想目標制御量を設定する仮想目標制御量設定手段とを有し、前記仮想規範制御量から前記仮想目標制御量を減じた値に所定の復元係数を乗じることによって前記補正制御量を算出することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、例えば、スラローム走行時等に目標減衰力が高くなった場合においても、実ストローク速度の増減に応じて目標電流（すなわち、減衰力）が増減するため、路面の凹凸による突き上げが効果的にいなされて乗り心地の悪化が抑制される。また、請求項２の発明によれば、比較的簡単な演算処理によって補正制御量を算出することができるため、制御装置の低コスト化や処理速度の向上を図ることが可能となる。

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り、図４は実施形態に係る目標電流生成部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には、車速を検出する車速センサ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の実ストローク速度Ｓｓを検出するストロークセンサ１３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（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９〜１４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２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Ｄｔｇｔを設定する減衰力設定部５２と、目標減衰力Ｄｔｇｔと実ストローク速度Ｓｓとに応じて各ダンパ４（ＭＬＶコイル４０）への目標電流Ｉｔｇｔを生成する目標電流生成部５３と、目標電流生成部５３からの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。なお、本実施形態の減衰力設定部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５７と、ロール制御に供されるロール制御部５８と、ピッチ制御に供されるやピッチ制御部５９とが収容されている。

＜目標電流生成部＞
図４に示すように、目標電流生成部５３は、減衰力設定部５２から入力した目標減衰力Ｄｔｇｔの種類や大きさを判定する減衰力判定部６１と、目標減衰力Ｄｔｇｔと実ストローク速度Ｓｓとに基づいて基本目標電流Ｉｂａｓｅを設定する基本目標電流設定部６２と、目標減衰力Ｄｔｇｔに所定の縮小係数を乗じて仮想減衰力Ｄｖｉｒｔを算出する仮想減衰力算出部６３と、仮想減衰力Ｄｖｉｒｔと規範ストローク速度Ｓｒ（実ストローク速度Ｓｓと方向が同一で、比較的微少な速度）とに基づき仮想規範電流Ｉｖｒｅｆを設定する仮想規範電流設定部６４と、仮想減衰力Ｄｖｉｒｔと実ストローク速度Ｓｓとに基づいて仮想目標電流Ｉｖｔｇｔを設定する仮想目標電流設定部６５と、仮想規範電流Ｉｖｒｅｆと仮想目標電流Ｉｖｔｇｔとの差に所定の復元係数を乗じることによって補正電流Ｉｃｏｒｒを算出する補正制御量算出部６６と、基本目標電流Ｉｂａｓｅから補正電流Ｉｃｏｒｒを減じることによって目標電流Ｉｔｇｔを算出する目標制御量算出部６７とを各車輪３ごとに備えている。なお、目標制御量算出部６７は、減衰力判定部６１からの指令に基づき、上記減算処理の実行／不実行を切り換える。

≪実施形態の作用≫
＜目標減衰力設定処理＞
自動車が走行を開始すると、ダンパ制御装置５０では、減衰力設定部５２において、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目標減衰力設定処理を実行する。減衰力設定部５２は、目標減衰力設定処理を開始すると、先ず図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（図示せず）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、減衰力設定部５２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、減衰力設定部５２は、ステップＳ５で各ダンパ４の実ストローク速度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に設定し、ステップＳ７で目標電流生成部５３に目標減衰力Ｄｔｇｔを出力する。また、減衰力設定部５２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Ｓ８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に設定し、ステップＳ７で目標電流生成部５３に目標減衰力Ｄｔｇｔを出力する。

＜目標電流生成処理＞
本実施形態のダンパ制御装置５０は、上述した減衰力制御と平行するかたちで、目標電流生成部５３において、図６のフローチャートにその手順を示す目標電流生成処理を実行する。目標電流生成部５３は、目標電流生成処理を開始すると、先ず図６のステップＳ１１で、図７の目標電流マップから目標減衰力Ｄｔｇｔと実ストローク速度Ｓｓとに対応する基本目標電流Ｉｂａｓｅ（図８）を検索／設定する。図８から判るように、基本目標電流Ｉｂａｓｅには、上限値（５Ａ）での張り付きが数カ所に存在する。

次に、目標電流生成部５３は、ステップＳ１２で目標減衰力Ｄｔｇｔがロール制御目標値Ｄｒであるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ステップＳ１３において上記基本目標電流Ｉｂａｓｅを目標電流Ｉｔｇｔとし、ステップＳ１４で目標電流Ｉｔｇｔに応じた駆動電流を各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に出力する。

一方、目標減衰力Ｄｔｇｔがロール制御目標値Ｄｒであり、ステップＳ１２の判定がＹｅｓになった場合、目標電流生成部５３は、ステップＳ１５で目標減衰力Ｄｔｇｔが所定の高減衰判定閾値Ｄｔｈ（例えば、４，０００Ｎ）を越えたか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、やはり、ステップＳ１３において上記基本目標電流Ｉｂａｓｅを目標電流Ｉｔｇｔとし、ステップＳ１４で目標電流Ｉｔｇｔに応じた駆動電流を各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に出力する。

目標減衰力Ｄｔｇｔが高減衰判定閾値Ｄｔｈを越え、ステップＳ１５の判定もＹｅｓになった場合、目標電流生成部５３は、ステップＳ１６で目標減衰力Ｄｔｇｔに縮小係数（本実施形態では、０．３）を乗じて仮想減衰力Ｄｖｉｒｔを算出する。次に、目標電流生成部５３は、ステップＳ１７で仮想減衰力Ｄｖｉｒｔと規範ストローク速度Ｓｒとに基づいて仮想規範電流Ｉｖｒｅｆを目標電流マップからを検索／設定し（図９）、ステップＳ１８で仮想減衰力Ｄｖｉｒｔと実ストローク速度Ｓｓとに基づいて仮想目標電流Ｉｖｔｇｔを目標電流マップからを検索／設定する（図１０）。

次に、目標電流生成部５３は、ステップＳ１９において、仮想規範電流Ｉｖｒｅｆから仮想目標電流Ｉｖｔｇｔを減じた値に所定の復元係数（本実施形態では、１．３）を乗じることにより補正電流Ｉｃｏｒｒを算出する（図１１）。次に、目標電流生成部５３は、ステップＳ２０で基本目標電流Ｉｂａｓｅから補正電流Ｉｃｏｒｒを減じることによって目標電流Ｉｔｇｔを算出した後（図１２）、ステップＳ１４で目標電流Ｉｔｇｔに応じた駆動電流を各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に出力する。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、図１２に示すように、スラローム走行時等に目標減衰力が高くなった場合においても、実ストローク速度Ｓｓの増減に応じて目標電流Ｉｔｇｔ（すなわち、減衰力）が増減するため、路面の凹凸による突き上げが効果的にいなされて乗り心地の悪化が抑制される。

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、ピッチ制御やバウンス制御、操安制御等にも適用可能である。また、上記実施形態はＭＲＦを作動流体とする減衰力可変ダンパに本発明を適用したものであるが、本発明は、他の電流制御式減衰力可変ダンパを始め、機械制御式減衰力可変ダンパにも適用可能である。また、縮小係数や復元係数についても、実施形態で示した値に限られるものではなく、実験やシミュレーション等によって最適な値を採用することが望ましい。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。 実施形態に係るロール制御部の概略構成を示すブロック図である。 実施形態に係る目標減衰力設定処理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生成処理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。 実施形態に係る基本目標電流の変化を示すグラフである。 実施形態に係る仮想規範電流の変化を示すグラフである。 実施形態に係る仮想目標電流の変化を示すグラフである。 実施形態に係る補正電流の変化を示すグラフである。 実施形態に係る目標電流の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
１３ ストロークセンサ
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 目標電流生成部
６１ 減衰力判定部（高減衰判定手段）
６２ 基本目標電流設定部（基本制御量設定手段）
６３ 仮想減衰力算出部（仮想減衰力算出手段）
６４ 仮想規範電流設定部（仮想規範制御量設定手段）
６５ 仮想目標電流設定部（仮想目標制御量設定手段）
６６ 補正制御量算出部（補正制御量算出手段）
６７ 目標制御量算出部（目標制御量算出手段）
Ｖ 自動車

Claims (2)

1. 車体の懸架に供される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量に基づき、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、
   前記目標減衰力と前記減衰力可変式ダンパの実ストローク速度とに基づき、当該減衰力可変式ダンパの基本制御量を設定する基本制御量設定手段と、
   前記目標減衰力が、前記減衰力可変ダンパの上限制御量に対応する高減衰判定閾値を超えたか否かを判定する高減衰判定手段と、
   前記高減衰判定手段によって前記目標減衰力が前記高減衰判定閾値を超えたと判定された場合、前記基本制御量から前記実ストローク速度が大きくなるほど大きくなる補正制御量を減じて前記減衰力可変ダンパの目標制御量を算出する目標制御量算出手段と
   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. 前記目標制御量算出手段は、
   前記目標減衰力に所定の縮小係数を乗じることによって仮想減衰力を算出し、
   前記仮想減衰力と規範ストローク速度とに基づき、前記減衰力可変式ダンパの仮想規範制御量を設定する仮想規範制御量設定手段と、
   前記仮想減衰力と前記実ストローク速度とに基づき、当該減衰力可変式ダンパの仮想目標制御量を設定する仮想目標制御量設定手段とを有し、
   前記仮想規範制御量から前記仮想目標制御量を減じた値に所定の復元係数を乗じることによって前記補正制御量を算出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。

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