JP5131685B2

JP5131685B2 - 減衰力可変ダンパの制御装置

Info

Publication number: JP5131685B2
Application number: JP2007313405A
Authority: JP
Inventors: 崇古市
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: JP2009137343A

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、定常円旋回走行時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、操縦安定性や乗り心地の向上が図られている。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、この際における車体の過大なロールを抑制すべく、横Ｇセンサによって検出された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ようにしている。（特許文献１参照）。
特開２００６−６９５２７号公報

しかしながら、特許文献１の減衰力制御方法では、車体のロール角が変化しない（すなわち、横加速度の微分値が０近傍となる）定常円旋回走行時等においても、横Ｇセンサにノイズが重畳すると目標減衰力が小刻みに増大してしまうことがあった。この場合、路面に小さな凹凸が存在してもダンパがテレスコピック動し難くなり、ストローク速度に応じた減衰力の低減（すなわち、突き上げのいなし）が殆ど行われなくなり、乗り心地の悪化等が生じる問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、定常円旋回走行時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。

第１の発明は、車体と車輪との相対振動の減衰に供される減衰力可変ダンパを駆動制御する制御装置であって、前記車体のロールに係る運動状態量に基づいてロール目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と、前記減衰力可変ダンパのストローク方向が前記ロール目標減衰力の発生方向と異なる場合に、当該減衰力可変ダンパのストローク速度に応じて前記ロール目標減衰力を低減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、前記目標減衰力補正手段は、前記補正にあたり、前記ストローク速度に所定の係数を乗じた値を前記ロール目標減衰力から減じることを特徴とする。

第１の発明によれば、横Ｇセンサの出力にノイズが重畳されることで、減衰力可変ダンパが伸び側にストロークしているにも拘わらず、横加速度の微分値に基づいて縮み側にロール目標減衰力が設定された場合においても、ストローク速度に応じてロール目標減衰力が低減補正されることによって過剰な減衰力による乗り心地の悪化が抑制される。また、第２の発明によれば、比較的簡単な演算によってロール目標減衰力の補正が行えるため、演算制御回路等の簡略化や製造コストの低減が可能となる。

以下、本発明を４輪自動車に適用した一実施形態について、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はロール制御部の概略構成を示すブロック図である。

＜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、車速センサ９や横Ｇセンサ１０、前後Ｇセンサ１１、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、上下Ｇセンサ（ばね上加速度検出手段）１３と、ストロークセンサ（状態量検出手段）１４とが各車輪３ｆｌ〜３ｒｒ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、上下一対のラバーブッシュ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とを連通する連通路４１と、この連通路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、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、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３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９〜１３の検出信号から得られたロールモーメントやピッチモーメント、ばね上速度等に基づき各ダンパ６の目標減衰力を設定する減衰力設定部５２と、減衰力設定部５２から入力した目標減衰力とストロークセンサ１４から入力したストローク速度Ｓｓとに応じて各ダンパ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等が収容されている。

＜ロール演算制御部＞
図４に示すように、ロール演算制御部５６は、車速センサ９から入力した車速信号ｖ、横Ｇセンサ１０から入力した横加速度信号Ｇｙ、ヨーレイトセンサ１２から入力したヨーレイト信号γ等に基づいてロール減衰力ベース値Ｄｒｂを設定するロール減衰力ベース値設定部（目標減衰力設定手段）６１と、ロール減衰力ベース値Ｄｒｂの符号とストロークセンサ１４から入力したストローク速度Ｓｓの符号とを比較する符号比較部６２と、符号比較部６２の比較結果とストローク速度Ｓｓとに基づき減衰力補正値Ｄｃを算出する補正値算出部（目標減衰力補正手段）６３と、ロール減衰力ベース値Ｄｒｂと減衰力補正値Ｄｃとに基づいてロール減衰力目標値Ｄｒを設定するロール目標値設定部（目標減衰力補正手段）６４とを各車輪３ごとに備えている。

≪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、１０ｍｓ）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（各車輪におけるばね上速度等）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６のスカイフック減衰力目標値Ｄｓｈを算出し、ステップＳ３で各ダンパ６のロール減衰力目標値Ｄｒを算出し、ステップＳ４で各ダンパ６のピッチ減衰力目標値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６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６が伸び側に作動している場合）、ステップＳ６で３つの減衰力目標値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６が縮み側に作動している場合）、ステップＳ７で３つの減衰力目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も小さいものを目標減衰力ｔｇｔ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で図６の目標電流マップから目標電流を検索／設定する。次に、減衰力制御装置５０は、ステップＳ８で設定された目標電流に基づき、ステップＳ９で各ダンパ６のＭＬＶコイル４２に駆動電流を出力する。

＜ロール目標値設定処理＞
上述した減衰力制御と並行して、減衰力制御装置５０内のロール演算制御部５６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ロール目標値設定処理を行う。ロール目標値設定処理を開始すると、ロール演算制御部５６は、図７のステップＳ１１で、車体１の運動状態量（車速信号ｖ、横加速度信号Ｇｙ、ヨーレイト信号γ）に基づいてロール減衰力ベース値Ｄｒｂを設定する。次に、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１２でロール減衰力ベース値Ｄｒｂの発生方向（符号）とストローク速度Ｓｓの方向（符号）とが同一であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ１３でロール減衰力ベース値Ｄｒｂをそのままロール減衰力目標値Ｄｒとする。

一方、横Ｇセンサ１０からの横加速度信号Ｇｙにノイズが重畳してロール減衰力ベース値Ｄｒｂとストローク速度Ｓｓとが逆符号となり、ステップＳ１２の判定がＮｏになると、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１４でロール減衰力ベース値Ｄｒｂが縮み側に設定されているか否かを判定する。そして、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１４の判定がＹｅｓであれば、ステップＳ１５でストローク速度Ｓｓに縮み側係数Ｋ１を乗じて減衰力補正値Ｄｃを算出し、ステップＳ１４の判定がＮｏであれば、ステップＳ１６でストローク速度Ｓｓに伸び側係数Ｋ２を乗じて減衰力補正値Ｄｃを算出する。なお、本実施形態の縮み側係数Ｋ１，伸び側係数Ｋ２はともに負の値である。また、縮み側のロール制御ゲインが伸び側のロール制御ゲインより大きく設定されている（すなわち、ロール減衰力ベース値Ｄｒｂは、縮み側が伸び側よりも相対的に大きい）ことに対応すべく、縮み側係数Ｋ１は伸び側係数Ｋ２に対してその絶対値が有意に大きく設定されている。

ステップＳ１５またはステップＳ１６で減衰力補正値Ｄｃの算出を終えると、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１７で、ロール減衰力ベース値Ｄｒｂから減衰力補正値Ｄｃを減じることによりロール減衰力目標値Ｄｒを求める。ステップＳ１３またはステップＳ１７でロール減衰力目標値Ｄｒを求めると、ロール減衰力ベース値Ｄｒｂは、ステップＳ１８で減衰力設定部５２内の図示しない目標減衰力設定部にロール減衰力目標値Ｄｒを出力する。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、図８（旋回外側の車輪３における横加速度Ｇｙと目標減衰力Ｄｔｇｔとの時間変化を示すグラフ）に示すように、横Ｇセンサ１０の検出信号へのノイズの重畳によってロール減衰力ベース値Ｄｒｂ（破線で示す）が小刻みに増大しても、目標減衰力Ｄｔｇｔ（ロール減衰力目標値Ｄｒ）の増大が極めて効果的に抑制され、定常円旋回走行時における乗り心地の向上を実現することができる。なお、図８は、本発明者等が行った走行試験の結果を旋回外側の車輪３について示すものである。

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、上記実施形態では伸び側係数に対して縮み側係数の絶対値を大きく設定したが、伸び側のロール制御ゲインが縮み側のロール制御ゲインより大きく設定されている場合には、縮み側係数に対して伸び側係数の絶対値を大きく設定するようにすればよい。また、上記実施形態では縮み側係数や伸び側係数を定数としたが、ストローク速度をパラメータとするマップを用いて設定するようにしてもよい。また、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、本発明はピッチ制御等にも当然に適用可能である。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、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。実施形態に係るロール目標値設定処理の手順を示すフローチャートである。旋回外側の車輪における横加速度と目標減衰力との時間変化を示すグラフである。

符号の説明

１車体
３車輪
６ダンパ
１０横Ｇセンサ
１４ストロークセンサ
５０減衰力制御装置
５２減衰力設定部
５６ロール演算制御部
６１ロール減衰力ベース値設定部（目標減衰力設定手段）
６２符号比較部
６３補正値算出部（目標減衰力補正手段）
６４ロール目標値設定部（目標減衰力補正手段）
Ｖ自動車

Claims

車体と車輪との相対振動の減衰に供される減衰力可変ダンパを駆動制御する制御装置であって、
前記車体のロールに係る運動状態量に基づいてロール目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と、
前記減衰力可変ダンパのストローク方向が前記ロール目標減衰力の発生方向と異なる場合に、当該減衰力可変ダンパのストローク速度に応じて前記ロール目標減衰力を低減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。
前記目標減衰力補正手段は、前記補正にあたり、前記ストローク速度に所定の係数を乗じた値を前記ロール目標減衰力から減じることを特徴とする、請求項１に記載の減衰力可変ダンパの制御装置。