JP5291950B2 - 減衰力可変ダンパの制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、減衰力可変ダンパの制御装置および制御方法に係り、詳しくは、レーンチェンジ時等における車体ロールの抑制を実現する技術に関する。

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、操縦安定性や乗り心地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動するが、横加速度の微分値に応じて第１の目標減衰力を算出する一方で、ヨーレイトの２階微分値に応じて第２の目標減衰力を算出し、これら第１，第２の目標減衰力のうちでその絶対値が大きい方に基づいて減衰力制御を行うものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−１５３１８６号公報

しかしながら、特許文献１の方法には、乗り心地を向上させるべく第１，第２の目標減衰力を低く設定した場合、レーンチェンジ時に運転者が違和感を憶える虞があった。すなわち、レーンチェンジ時においては、自動車が直進走行から旋回走行に移行する際（レーンチェンジ前期）のロール動はさほど問題とならないが、旋回走行から直進走行に移行する際（レーンチェンジ後期）のロール動を小さくしないと、直進走行に復帰した後にも車体ロールが継続してしまい、これに運転者が強い違和感を憶えるのである。図１４は、追い越し時等でのダブルレーンチェンジ走行（左車線から右車線にレーンチェンジした後、すぐに右車線から左車線にレーンチェンジする走行状態）時におけるヨーレイトおよび車体ロールの変化を示している。同図から判るように、ダブルレーンチェンジ走行時においては、１度目のレーンチェンジ後期の車体ロール（図中のＡ部）が大きくなり、２度目のレーンチェンジ前後期の車体ロール（図中のＢ部）も大きくなり、直進走行に復帰した後にも比較的大きな車体ロール（図中のＣ部）が生じている。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、レーンチェンジ時等における車体ロールの抑制を実現する減衰力可変ダンパの制御装置および制御方法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それぞれ減衰力可変ダンパが介装された車両に搭載され、当該減衰力可変ダンパの減衰力制御に供される制御装置であって、前記車両の旋回状態量を検出する旋回状態量検出手段と、前記旋回状態量検出手段の検出結果に基づき、前記各減衰力可変ダンパのロール目標減衰力を設定するロール目標減衰力設定手段とを備え、前記旋回状態量検出手段は、車両の重心点における横加速度を検出する横加速度検出手段を有し、前記ロール目標減衰力設定手段は、前記車両が旋回走行から直進走行に移行しかけている場合のロール目標減衰力を、前記車両が直進走行から旋回走行に移行しかけている場合のロール目標減衰力よりも大きな値に設定すべく、前記横加速度の微分値の絶対値が所定の直進移行判定閾値より小さい場合には、前記車両が旋回走行から直進走行に移行しかけていないとして、所定の第１変換手段を用いることにより、前記横加速度の微分値に基づき第１ロール減衰力ベース値を求め、前記横加速度の微分値の絶対値が前記直進移行判定閾値以上である場合には、前記車両が旋回走行から直進走行に移行しかけているとして、前記第１変換手段よりもロール減衰力ベース値が大きくなる第２変換手段を用いることにより、前記横加速度の微分値に基づき第１ロール減衰力ベース値を求め、前記第１ロール減衰力ベース値に基づき、ロール目標減衰力を設定するとともに、前記車両が悪路を走行していると判定した場合には、前記直進移行判定閾値を増大させることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、レーンチェンジ前期ではダンパの減衰力が比較的小さくなることで乗り心地が向上する一方、レーンチェンジ後期ではダンパの減衰力が大きくなることで直進走行に復帰した後の車体ロールが抑制されるとともに、新たにセンサ等を設置することなく、比較的簡単な処理によって旋回走行から直進走行に移行しかけているか否かを判定できる。

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はロール演算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応してする部材（タイヤやサスペンション等）については、それぞれ符号（数字）に前後左右を示す添字を付して、車輪３ｆｌ（左前）、車輪３ｆｒ（右前）、車輪３ｒｌ（左後）、車輪３ｒｒ（右後）等と記すとともに、総称する場合には添字の無い符号を用いて車輪３等と記す。

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、車輪速センサ１５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９〜１５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９〜１５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、横加速度信号Ｇｙに基づいて直進移行判定を行う直進移行判定部６１と、横加速度信号Ｇｙと直進移行判定部６１とに基づいて第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１を設定する第１ベース値設定部６２と、車輪速Ｖｈに基づいて直進移行判定閾値Ｇｙ’ｔｈを設定する判定閾値設定部６３と、ヨーレイトγに基づいて第２ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ２を設定する第２ベース値設定部６４と、第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１と第２ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ２とのどちらか一方をロール目標減衰力Ｄｒｔｇｔとして選択／設定する目標減衰力設定部６５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Ｖ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繰り返し実行する。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の各加速度や、車速センサ（図示せず）から入力した車速等に基づき自動車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６のスカイフック目標減衰力Ｄｓｈｔｇｔを設定し、ステップＳ３で各ダンパ６のロール目標減衰力Ｄｒｔｇｔを設定し、ステップＳ４で各ダンパ６のピッチ目標減衰力Ｄｐｔｇｔを設定する。

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つの目標減衰力Ｄｓｈｔｇｔ，Ｄｒｔｇｔ，Ｄｐｔｇｔのうち値が最も大きいものを目標減衰力Ｄｔｇｔとして採用する。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つの目標減衰力Ｄｓｈｔｇｔ，Ｄｒｔｇｔ，Ｄｐｔｇｔのうち値が最も小さいものを目標減衰力Ｄｔｇｔとして採用する。

ステップＳ６またはステップＳ７で目標減衰力値Ｄｔｇｔを決定すると、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減衰力Ｄｔｇｔおよびストローク速度Ｓｓに応じた目標電流Ｉｔｇｔを検索／設定した後、ステップＳ９で各ダンパ６のＭＬＶコイル４６に駆動電流を出力する。

＜ロール目標減衰力設定処理＞
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減衰力設定処理を繰り返し実行する。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、横Ｇセンサ１０から入力した横加速度Ｇｙの微分値（以下、横加速度微分値と記す）Ｇｙ’を算出する。図８に示すように自動車Ｖが道路７１の右側車線７１Ｒから左側車線７１Ｌにレーンチェンジした場合、横加速度微分値Ｇｙ’の値は、図９に示すように、レーンチェンジ前期においては比較的小さな値となるが、レーンチェンジ後期においては大きな値となる。

次に、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１２で、初期値０の直進移行フラグＦｓｔが１であるか否かを判定する。ステップＳ１２の初回の判定はＮｏとなるため、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１３で、横加速度微分値Ｇｙ’の値が左側直進移行判定閾値−Ｇｙ’ｔｈと右側直進移行判定閾値Ｇｙ’ｔｈとの間にあるか否か（すなわち、直進移行判定領域外にあるか否か）を判定する。そして、レーンチェンジ前期等において、横加速度微分値Ｇｙ’が直進移行判定領域外にあり、ステップＳ１２の判定がＹｅｓとなれば、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１４で、図１０の横加速度−減衰力マップの第１ラインＬ１を用いて、第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１を検索／設定する。図１０に示すように、第１ラインＬ１は、直進移行判定領域外での第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１を小さくすべく、その傾斜が緩やかになっている。

次に、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１５で、ヨーレイトセンサ１２から入力したヨーレイトγを２階微分してヨーレイト２階微分値γ”（車軸位置の横加速度）を算出した後、ステップＳ１６で、ヨーレイト２階微分値γ”に基づき図１１のヨーレイト−減衰力マップから第２ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ２を検索／設定する。なお、第２ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ２は、乗り心地を向上させるために比較的小さな値に設定される。

次に、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１７で、第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１と第２ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ２とを比較し、絶対値の大きい方をロール目標減衰力Ｄｒｔｇｔに設定する。横加速度微分値Ｇｙ’が直進移行判定領域外にある場合、第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１が選択されても、ロール目標減衰力Ｄｒｔｇｔは過大な値となることはなく、レーンチェンジ前期における良好な乗り心地が確保される。

一方、レーンチェンジ後期において、横加速度微分値Ｇｙ’の絶対値が大きくなってステップＳ１３の判定がＮｏとなると（すなわち、横加速度微分値Ｇｙ’が直進移行判定領域に移行すると）、ロール演算制御部５６は、先ず、ステップＳ１８で直進移行フラグＦｓｔを１とする。しかる後、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１９で、横加速度−減衰力マップの第２ラインＬ２を用いて、第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１を検索／設定する。図１０に示すように、第２ラインＬ２は、直進移行判定領域での第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１を大きくすべく、その傾斜が急になっている。

ステップＳ１９で第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１を設定すると、ロール演算制御部５６は、前述したステップＳ１５〜Ｓ１７の処理を行ってロール目標減衰力Ｄｒｔｇｔを設定する。この場合は、第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１が非常に大きいことから、ロール目標減衰力Ｄｒｔｇｔの値も大きくなり、レーンチェンジ後期における車体１のロール動が効果的に抑制される。

横加速度微分値Ｇｙ’が直進移行判定領域に移行した後は、ステップＳ１２の判定がＹｅｓとなるため、ロール演算制御部５６は、ステップＳ２０で横加速度微分値Ｇｙ’が０となったか否か（すなわち、自動車Ｖが完全に直進走行に移行したか否か）を判定する。そして、ステップＳ２０の判定がＮｏである間は、ロール演算制御部５６は、ステップＳ１９に移行して横加速度−減衰力マップの第２ラインＬ２を用いて第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１を設定した後、ステップＳ１５〜Ｓ１７の処理を行ってロール目標減衰力Ｄｒｔｇｔを設定する。これにより、レーンチェンジ後期においては、ロール目標減衰力Ｄｒｔｇｔの急減による車体１のロール動が起こり難くなるとともに、直進走行に移行した際の車体ロールが効果的に抑制される。

自動車Ｖが完全に直進走行に移行し、ステップＳ２０の判定がＹｅｓになると、ロール演算制御部５６は、ステップＳ２１で直進移行フラグＦｓｔを０にリセットする。すると、ステップＳ１２の次回の判定がＮｏとなるため、横加速度微分値Ｇｙ’の値が直進移行判定領域外にある場合には、再び横加速度−減衰力マップの第１ラインＬ１を用いて第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１が設定され、良好な乗り心地が確保される。

＜判定閾値設定処理＞
上述したロール目標減衰力設定処理と並行して、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１２のフローチャートにその手順を示す判定閾値設定処理を繰り返し実行する。判定閾値設定処理を開始すると、ロール演算制御部５６は、図１２のステップＳ３１で、車輪速センサ１５から入力した車輪速Ｖｈをフィルタリング処理する。このフィルタリング処理は、例えば、車輪速Ｖｈを１０〜２０Ｈｚのバンドパスフィルタに通過させることによって行えばよい。

次に、ロール演算制御部５６は、ステップＳ３２でフィルタリング処理後の車輪速Ｖｈが所定の悪路判定閾値Ｖｈｔｈを超えているか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ステップＳ３３でデフォルトの直進移行判定閾値Ｇｙ’ｔｈをそのまま出力する。なお、悪路判定閾値Ｖｈｔｈは、ばね下共振周波数が含まれるような悪路走行時において、フィルタリング処理後の車輪速Ｖｈが超える値に設定されている。

一方、自動車Ｖが悪路を走行してステップＳ３２の判定がＹｅｓになると、ロール演算制御部５６は、ステップＳ３４で直進移行判定閾値Ｇｙ’ｔｈに所定の悪路係数Ｋｒを乗じて出力する。これにより、横加速度微分値Ｇｙ’は路面の凹凸によって一時的に増大しても直進移行判定領域に移行し難くなり、第１ロール減衰力ベース値Ｄｂｒ１が不要に大きくなることによる乗り心地の低下が抑制される。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、良好な乗り心地を確保しながら、レーンチェンジ後等における車体ロールを効果的に抑制することができる。図１３は、前述した図１４に対応するグラフであり、追い越し時等でのダブルレーンチェンジ走行時におけるヨーレイトおよび車体ロールの変化を示している。同図から判るように、本実施形態のダブルレーンチェンジ走行時においては、１度目のレーンチェンジ後期の車体ロール（図中のＡ部）が比較的小さくなり、２度目のレーンチェンジ前後期の車体ロール（図中のＢ部）がごく小さくなり、更に直進走行に復帰した後には車体ロールが殆ど無くなっている（図中のＣ部）。

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、上記実施形態ではレーンチェンジを例にして発明の説明を行ったが、スラローム走行等においても同様の作用・効果が得られる。また、上記実施形態では、２本の直線的なラインを有する横加速度−減衰力マップを用いて第１ロール減衰力ベース値を設定したが、横加速度−減衰力マップとして曲線的なラインを有するものを採用してもよいし、演算式等によって第１ロール減衰力ベース値を設定するようにしてもよい。また、上記実施形態では、横加速度微分値が前記直進移行判定領域内にある場合に、車両が旋回走行から直進走行に移行しかけているとして、ロール目標減衰力を大きな値に設定するようにしたが、横加速度微分値が前記直進移行判定領域内にあり、かつ、横加速度の符号と横加速度微分値の符号とが異なる場合にのみ、ロール目標減衰力を大きな値に設定するようにしてもよい。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演算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減衰力設定処理の手順を示すフローチャートである。 自動車が道路の右側車線から左側車線にレーンチェンジする様子を示す図である。 レーンチェンジ時における横加速度および横加速度微分値の変化を示すグラフである。 実施形態に係る横加速度−減衰力マップである。 実施形態に係るヨーレイト−減衰力マップである。 実施形態に係る判定閾値設定処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係るダブルレーンチェンジ時の車体ロールの変化を示すグラフである。 従来装置に係るダブルレーンチェンジ時の車体ロールの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
８ ＥＣＵ
１０ 横Ｇセンサ（横加速度検出手段）
１２ ヨーレイトセンサ（ヨーレイト検出手段）
５０ 減衰力制御装置
５６ ロール演算制御部（ロール目標減衰力設定手段）
６１ 直進移行判定部
６２ 第１ベース値設定部
６３ 判定閾値設定部
６４ 第２ベース値設定部
６５ 目標減衰力設定部
Ｖ 自動車

Claims (1)

1. 車体と各車輪との間にそれぞれ減衰力可変ダンパが介装された車両に搭載され、当該減衰力可変ダンパの減衰力制御に供される制御装置であって、
   前記車両の旋回状態量を検出する旋回状態量検出手段と、
   前記旋回状態量検出手段の検出結果に基づき、前記各減衰力可変ダンパのロール目標減衰力を設定するロール目標減衰力設定手段とを備え、
   前記旋回状態量検出手段は、車両の重心点における横加速度を検出する横加速度検出手段を有し、
   前記ロール目標減衰力設定手段は、
   前記車両が旋回走行から直進走行に移行しかけている場合のロール目標減衰力を、前記車両が直進走行から旋回走行に移行しかけている場合のロール目標減衰力よりも大きな値に設定すべく、
   前記横加速度の微分値の絶対値が所定の直進移行判定閾値より小さい場合には、前記車両が旋回走行から直進走行に移行しかけていないとして、所定の第１変換手段を用いることにより、前記横加速度の微分値に基づき第１ロール減衰力ベース値を求め、
   前記横加速度の微分値の絶対値が前記直進移行判定閾値以上である場合には、前記車両が旋回走行から直進走行に移行しかけているとして、前記第１変換手段よりもロール減衰力ベース値が大きくなる第２変換手段を用いることにより、前記横加速度の微分値に基づき第１ロール減衰力ベース値を求め、
   前記第１ロール減衰力ベース値に基づき、ロール目標減衰力を設定するとともに、
   前記車両が悪路を走行していると判定した場合には、前記直進移行判定閾値を増大させることを特徴とする減衰力可変ダンパの制御装置。

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