JP6956664B2 - サスペンション制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、横滑り防止装置作動時の車両挙動を制御するサスペンション制御装置に関する。

特許文献１には、横滑り防止装置が作動している間、制御輪の接地荷重を増加させると同時に、非制御輪の接地荷重を減少させるように減衰力調整式緩衝器を制御することにより、横滑り防止装置作動時の操縦安定性を向上させるようにしたサスペンション制御装置が開示されている。該サスペンション制御装置は、横滑り防止装置作動時のヨーレートの変化に伴う横力の変化、緩衝器のアンチダイブジオメトリに起因するジャッキアップ力（車体を引き上げるように作用する力）によるロール運動、および制動に伴う縦力の変化によるピッチ運動を考慮していない、すなわち、車両のヨーモーメントを打ち消す制御のみを行っているので、車両挙動（ロールレイト、ピッチレイト）が大きくなることがあり、横滑り防止装置作動時の操縦安定性および乗り心地が低下する。

他方、特許文献２には、横滑り防止装置の作動によって駆動力配分が増大された車輪に対し、減衰力調整式緩衝器の伸び側の減衰力をソフトに、かつ縮み側の減衰力をハードに設定することで、車両挙動を抑制するようにしたサスペンション制御装置が開示されている。該サスペンション制御装置は、横滑り防止装置によって制御される車輪の組み合わせによっては、車両挙動（ロールレイト、ピッチレイト）が増大されることがある。

特開２００３− １１６３５号公報 特開２００８−１８９００８号公報

本発明は、横滑り防止装置作動時の操縦安定性と乗り心地とを両立させたサスペンション制御装置を提供することを課題とする。

本発明のサスペンション制御装置は、車両の車体と各車輪との間に介装される減衰力調整式緩衝器と、各減衰力調整式緩衝器の減衰力を制御する制御手段と、車両の状態を検出する車両状態検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記車両状態検出手段によって検出された操舵角から車両に発生するヨーレートを推定するヨーレート推定手段と、該ヨーレート推定手段によって算出された推定ヨーレートと前記車両状態検出手段によって検出された実ヨーレートとの差分から車両挙動を検知する車両挙動検知手段と、を有し、前記車両挙動検知手段によってアンダーステアが検知されると、前記推定ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分に応じて、車両の旋回内側の前輪および両側の後輪に対応する前記減衰力調整式緩衝器の減衰力を増加させ、前記車両挙動検知手段によってオーバーステアが検知されると、前記推定ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分に応じて、車両の旋回外側の前輪および両側の後輪に対応する前記減衰力調整式緩衝器の減衰力を増加させることを特徴とする。

本発明によれば、横滑り防止装置作動時の操縦安定性と乗り心地とを両立させることができる。

本実施形態の説明図であって、アンダーステア時の車両の状態を示す図である。 本実施形態の説明図であって、オーバーステア時の車両の状態を示す図である。 本実施形態に係るサスペンション制御装置の制御アルゴリズムにおけるメインルーチンのフローチャートを示す図である。 本実施形態に係るサスペンション制御装置の制御アルゴリズムにおけるサブルーチンのフローチャートを示す図である。 本実施形態に係るサスペンション制御装置のデータフローチャートを示す図である。 本実施形態の説明図であって、車両モデルにおけるタイヤ特性の非線形領域を示す図である。 サスペンション制御装置の他の形態のデータフローチャートを示す図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
本実施形態に係るサスペンション制御装置は、横滑り防止装置作動時に発生する、アンダーステアを打ち消すヨーモーメントの方向（図１参照）、およびオーバーステアを打ち消すヨーモーメントの方向（図２参照）を考慮した上で、各車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒに対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力を制御することにより、横滑り防止装置作動時の操縦安定性と乗り心地とを両立させたものである。

横滑り防止装置は、操舵角センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサ、および車輪速度センサ等の各種センサ（車両状態検出手段）の検出信号に基づき車両挙動を検知する。そして、車両１のヨーモーメントを打ち消すために必要な各車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒに対する駆動力配分を演算し、当該演算結果に基づき差動装置、クラッチ装置等を作動させ、各車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒに対して駆動力を配分する。このように、横滑り防止装置は、車両１のヨーモーメントおよび加速力を制御することにより、車両１の旋回安定性およびコーストレース性を向上させる。

図１を参照すると、左旋回する車両１のアンダーステア時には、旋回外側の後輪２Ｒに対する駆動力配分を増大させると同時に、旋回内側の後輪２Ｌに対する駆動力配分を減少させる。これにより、車両１に旋回方向内向きのヨーモーメント、すなわち、アンダーステアを打ち消すようなヨーモーメントを発生させる。このとき、旋回外側の前輪３Ｒに対する駆動力配分を増大させると同時に、旋回内側の前輪２Ｌに対する駆動力配分を減少させてもよい。なお、右旋回する車両１のアンダーステア時には、旋回内側の後輪２Ｌに対する駆動力配分を増大させると同時に、旋回外側の後輪２Ｒに対する駆動力配分を減少させる。

他方、図２を参照すると、左旋回する車両１のオーバーステア時には、旋回内側の後輪２Ｌに対する駆動力配分を増大させると同時に、旋回外側の後輪２Ｒに対する駆動力配分を減少させる。これにより、車両１に旋回方向外向きのヨーモーメント、すなわち、オーバーステアを打ち消すようなヨーモーメントを発生させる。このとき、旋回内側の前輪３Ｌに対する駆動力配分を増大させると同時に、旋回外側の前輪２Ｒに対する駆動力配分を減少させてもよい。なお、右旋回する車両１のオーバーステア時には、旋回外側の後輪２Ｒに対する駆動力配分を増大させると同時に、旋回内側の後輪２Ｌに対する駆動力配分を減少させる。

当該サスペンション制御装置は、車両１の車体と各車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒとの間に介装された複数セット（本実施形態では「４セット」）の減衰力調整式緩衝器と、各減衰力調整式緩衝器の減衰力を個別に制御可能な制御部（制御手段）と、を備える。制御部は、操舵角センサ（車両状態検出手段）によって検出された操舵角から車両１に発生するヨーレートを推定するヨーレート推定部（ヨーレート推定手段）を有する。なお、制御部は、マイクロコンピュータによって構成される。

制御部は、ヨーレート推定部によって算出された推定ヨーレートとヨーレートセンサ（車両状態検出手段）によって検出された実ヨーレートとの差分（以下「差分ヨーレート」と称する）から、車両挙動、すなわち、アンダーステア（車両１が操舵角に対して旋回方向外側へ向く傾向にある状態、図１参照）、あるいはオーバーステア（車両１が操舵角に対して旋回方向外側へ向く傾向にある状態、図２参照）を検知する車両挙動検知部（車両挙動検知手段）を有する。

以下、当該サスペンション制御装置の制御フローを、添付したフローチャート図を用いて説明する。ここでは、サスペンション制御装置を４輪自動車に適用した場合の処理を説明する。なお、左操舵、および左操舵によるヨーレートを正とし、右操舵、および右操舵によるヨーレートを負とする。また、減衰力調整式緩衝器においては、伸び側を正とし、縮み側を負とする。

図３を参照すると、まず、操舵角センサによって検出された操舵角から推定ヨーレートが算出されると（ヨーレート推定手段における処理）、算出された推定ヨーレートが正の値のとき、旋回方向が左である（左旋回）と検知し、他方、推定ヨーレートが負の値のとき、旋回方向が右である（右旋回）と検知する（図３におけるステップ１）。次に、差分ヨーレートを算出し、算出された差分ヨーレートに基づき、車両挙動がアンダーステアあるいはオーバーステアであるか否かを検知する（車両挙動検知手段における処理であって、図３におけるステップ２）。なお、差分ヨーレートの指令値は、既定範囲内の値となるように飽和処理（図５、図７参照）が行われる。

図３におけるステップ２において、アンダーステアあるいはオーバーステアを検知すると（ステップ２のYes）、アンダーステアあるいはオーバーステアである車両１のヨーモーメントを算出する（図３におけるステップ３）。そして、ヨーモーメントの算出結果、および図３のステップ１において検知した車両１の旋回方向に基づき、各車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒに対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力を制御する（図３におけるステップ４）。

なお、図３におけるステップ２において、アンダーステアあるいはオーバーステアを検知しなかったとき、すなわち、ニュートラルステアである場合（ステップ２のNo）、減衰力調整式緩衝器の通常制御が実行される（図３におけるステップ５）。ここで、通常制御として、スカイフック制御等の制振制御、悪路走行中の悪路制御、ならびにロール制御、アンチダイブ制御、アンチスクオット制御等が実行される。

次に、図４を参照して、図３におけるステップ４における処理のサブフロー、すなわち、図３におけるステップ１で検知した車両１の旋回方向、および図３におけるステップ３において算出した車両１のヨーモーメントに応じた各車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒに対する制御指令値を算出するための制御フローを説明する。まず、車両挙動検知部（車両挙動検知手段）によって、車両挙動がアンダーステアあるいはオーバーステアであるか否かを検知する（図４におけるステップ４−１）。

図４におけるステップ４−１において、アンダーステアあるいはオーバーステアを検知し（ステップ４−１のYes）、そのときの車両挙動がアンダーステアである場合（図１参照）、差分算出回路において算出された差分ヨーレートに応じて、車両１の旋回内側の前輪３Ｌおよび両側の後輪２Ｌ，２Ｒに対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力を増加させてハードに設定すると同時に、車両１の旋回外側の前輪３Ｒを通常制御とする（図４におけるステップ４−２）。

他方、図４におけるステップ４−１において、アンダーステアあるいはオーバーステアを検知し（ステップ４−１のYes）、そのときの車両挙動がオーバーステアである場合（図２参照）、差分算出回路において算出された差分ヨーレートに応じて、車両１の旋回外側の前輪３Ｒおよび両側の後輪２Ｌ，２Ｒに対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力を増加させてハードに設定すると同時に、車両１の旋回内側の前輪３Ｌを通常制御とする（図４におけるステップ４−２）。なお、図４におけるステップ４−１において、アンダーステアあるいはオーバーステアを検知しなかったとき、すなわち、ニュートラルステアである場合（ステップ４−１のNo）、各車輪に対応する減衰力調整式緩衝器の通常制御が実行される（図４におけるステップ４−３）。

ここで、車両挙動がアンダーステアのときとオーバーステアのときとの双方で、車両１の全車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒに対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力をハードに設定した場合、ロールレイトおよびピッチレイトが小さくなり、車両１の操縦安定性を向上させることができる一方で、乗り心地が低下することが問題となる。そこで、本実施形態は、横滑り防止装置作動時に、両側の後輪２Ｌ，２Ｒをハードに設定するとともに、車両挙動に応じて一側の前輪（３Ｌ，３Ｒ）のみをハードに設定する（他側の前輪は通常制御とする）ことにより、操縦安定性の向上に加え、乗り心地も向上させることができるようにしたものである。

次に、図５を参照して、車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒのグリップ回復検知を用いた当該サスペンション制御装置における作動時間制御を説明する。本実施形態では、車体の横滑り角、差分ヨーレート等から各車輪３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒのスリップ状態を検知し、検知されたスリップ状態が解除された時点をグリップ回復とする。当該サスペンション制御装置は、グリップ回復検知を用いた作動時間制御を行うことにより、横滑り防止装置等の他のシステムに依存することなく、サスペンション制御装置独立で、減衰力調整式緩衝器の制御時間を決定することができる。

当該サスペンション制御装置は、車両モデルに基づき推定されたヨーレート推定値（推定ヨーレート）とヨーレート実測値（実ヨーレート）との差分（差分ヨーレート）に基づきグリップ回復を検知するグリップ回復検知部（グリップ回復検知手段）を備える。ここで、図６を参照すると、タイヤのコーナリングフォース特性は、タイヤの横滑り角に対して非線形である。そこで、グリップ回復検知部は、実車との相関が低下するタイヤのコーナリングフォース特性の非線形領域において差分ヨーレートが増大することを利用し、差分ヨーレートが閾値を超えた時点でスリップ状態を検知し、次に差分ヨーレートが閾値以内に回復した時点でスリップ状態から回復したことを検知、すなわち、グリップ回復したことを検知する。

なお、本実施形態では、車両モデルの非線形性を用いてグリップ回復を検知するようにグリップ回復検知部を構成したが、車体の横滑り角が閾値を超えた時点でスリップ状態を検知し、次に横滑り角が閾値以内に回復した時点でスリップ状態から回復したことを検知するようにグリップ回復検知部を構成してもよい。この場合、横滑り角は、対地車速センサによって直接検出することができるが、横加速度、ヨーレート等の車両状態検出センサ（車両状態検出手段）の検出信号から車両モデルに基づき推定することもできる（例えば「特開平９−３１１０４２号」参照）。

また、横滑り防止装置におけるスリップ状態の検知方法は、当該サスペンション制御装置におけるスリップ状態の検知方法同様、横滑り角、差分ヨーレート等を用いたものであるが、サスペンション制御装置がスリップ状態を検知するときに用いる閾値を、横滑り防止装置がスリップ状態を検知するときに用いる閾値よりも大きく設定することにより、サスペンション制御装置の作動時間をより詳細に設定することが可能である。

さらに、従来のサスペンション制御装置では、図４におけるステップ４−１の処理、すなわち、車両挙動がアンダーステアあるいはオーバーステアであるか否かを検知するステップにおいて、横滑り防止装置によって検知された横滑り防止装置作動フラグ（図７参照）を用いることにより、差分ヨーレートに応じた減衰力調整式緩衝器の減衰力制御を横滑り防止装置の作動中のみ行うようにしていた。

本実施形態においても、横滑り防止装置によって検知された横滑り防止装置作動フラグを用いることで、差分ヨーレートに応じた減衰力調整式緩衝器の減衰力制御を、横滑り防止装置の作動中のみ行うように構成することができる。この場合、サスペンション制御装置による減衰力調整式緩衝器の制御が必要な間、横滑り防止装置作動フラグが継続して出力されているとは限らないので、横滑り防止装置作動フラグを保持するように構成する（図７参照）。

本実施形態では以下の作用効果を奏する。
本実施形態に係るサスペンション制御装置は、車両の車体と各車輪との間に介装される減衰力調整式緩衝器と、各減衰力調整式緩衝器の減衰力を制御する制御部（制御手段）と、車両の状態を検出する車両状態検出装置（車両状態検出手段）と、を備え、制御部は、操舵角センサ（車両状態検出手段）によって検出された操舵角から車両に発生するヨーレートを推定するヨーレート推定部（ヨーレート推定手段）と、該ヨーレート推定部によって算出された推定ヨーレートとヨーレートセンサ（車両状態検出手段）によって検出された実ヨーレートとの差分から車両挙動を検知する車両挙動検知部（車両挙動検知手段）と、を有し、該車両挙動検知部によってアンダーステアが検知されると、推定ヨーレートと実ヨーレートとの差分に応じて、車両の旋回内側の前輪および両側の後輪に対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力を増加させ、車両挙動検知部によってオーバーステアが検知されると、推定ヨーレートと実ヨーレートとの差分に応じて、車両の旋回外側の前輪および両側の後輪に対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力を増加させる。

本実施形態によれば、横滑り防止装置作動時にアンダーステアが検知されると、当該アンダーステアを打ち消すように各車輪に対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力を制御し、他方、横滑り防止装置作動時にオーバーステアが検知されると、当該オーバーステアを打ち消すように各車輪に対応する減衰力調整式緩衝器の減衰力を制御する。このように構成されたサスペンション制御装置では、横滑り防止装置によって制御される車輪の組み合わせ、および横滑り防止装置とサスペンション制御装置との協調制御による制御輪の接地荷重について考慮していないので、横滑り防止装置作動時の操縦安定性と乗り心地とを両立させることができる。
また、当該サスペンション制御装置は、横滑り防止装置によって制御される車輪の組み合わせを考慮していないことから、多種多様な横滑り防止装置に適用することができる。

また、当該サスペンション制御装置は、各車輪のスリップ状態を検知してから、次にグリップ回復検知部（グリップ回復検知手段）によって各車輪のグリップが回復したことを検知するまでの間作動するように、作動時間が制御されるので、横滑り防止装置等の他のシステムに依存することなく、サスペンション制御装置独立で減衰力調整式緩衝器の制御時間を決定することができる。

１ 車両、３Ｌ，３Ｒ，２Ｌ，２Ｒ 車輪

Claims (2)

1. 車両の車体と各車輪との間に介装される減衰力調整式緩衝器と、各減衰力調整式緩衝器の減衰力を制御する制御手段と、車両の状態を検出する車両状態検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記車両状態検出手段によって検出された操舵角から車両に発生するヨーレートを推定するヨーレート推定手段と、該ヨーレート推定手段によって算出された推定ヨーレートと前記車両状態検出手段によって検出された実ヨーレートとの差分から車両挙動を検知する車両挙動検知手段と、を有し、
   前記車両挙動検知手段によってアンダーステアが検知されると、前記推定ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分に応じて、車両の旋回内側の前輪および両側の後輪に対応する前記減衰力調整式緩衝器の減衰力を増加させ、前記車両挙動検知手段によってオーバーステアが検知されると、前記推定ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分に応じて、車両の旋回外側の前輪および両側の後輪に対応する前記減衰力調整式緩衝器の減衰力を増加させることを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 前記制御手段は、各車輪のスリップ状態を検知してから、次に各車輪のグリップが回復したことを検知するグリップ回復検知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション制御装置。

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