JP2005067549A

JP2005067549A - サスペンション制御装置

Info

Publication number: JP2005067549A
Application number: JP2003303562A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Yasui; 由行安井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】簡単な構成で、乗り心地及び悪路走破性の向上と、走行安定性の確保を両立させ得るサスペンション制御装置を提供する。
【解決手段】車両の前輪軸及び後輪軸のうちの少なくとも一方の車軸側の左右の車輪に、夫々第１の空気室（主空気室ＭＣfr，ＭＣfl）及び第２の空気室（副空気室ＳＣfr，ＳＣfl）を有する空気ばね手段を備える。これらの各々における第１の空気室と第２の空気室との間の空気の連通を開閉し、各空気ばね手段としての空気室の体積が第１の空気室のみの場合と、第１及び第２の空気室の総和の場合に切替える切替手段（切替弁ＳＶfr，ＳＶfl）と、左右の車輪に装着した空気ばね手段の第２の空気室の相互間を連通する連通路（ＧＬf）を備える。更に、この連通路を開閉する弁手段を備えるとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のロール運動を適切に抑制するように制御するサスペンション制御装置に係る。

車両の通常走行時における走行安定性と、悪路走行時における走破性を両立させるための手段として、下記の特許文献１にサスペンション装置が提案されている。これは、左右車輪のエアばね式ダンパーを連通路で連通し、この連通路に遮断弁を介設し、悪路走行時には遮断弁を開いて車両のロール剛性を低くし、通常走行時には遮断弁を閉じて車両のロール剛性を高めるものである。更に、車両の直進走行時にも遮断弁を開放するが、その際の連通抵抗を悪路走行時のそれよりも大きくすることとしている。つまり、特許文献１では、左右車輪のエアばね式ダンパーを連通させることによりロール剛性を低く設定することにより乗り心地や走破性を向上させ、遮断弁により連通状態を遮断しロール剛性を確保して走行安定性を確保することとしている。

特開平５−８５１３５号公報

然し乍ら、前掲の特許文献１においては、万一遮断弁に不具合が生じた場合を考慮すると、例えば遮断弁が開状態で不具合が生じた場合にはロール剛性が不足するため、遮断弁を冗長構造となるように設計することが必要となる。

そこで、本発明は、簡単な構成で、乗り心地及び悪路走破性の向上と、走行安定性の確保を両立させ得るサスペンション制御装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のサスペンション制御装置は、請求項１に記載のように、車両の前輪軸及び後輪軸のうちの少なくとも一方の車軸側の左右の車輪に装着する空気ばね手段であって、夫々第１の空気室及び第２の空気室を有する空気ばね手段と、該空気ばね手段の各々における前記第１の空気室と前記第２の空気室との間の空気の連通を開閉し、各空気ばね手段としての空気室の体積が前記第１の空気室のみの場合と、前記第１の空気室及び前記第２の空気室の総和の場合に切替える切替手段と、前記左右の車輪に装着した前記空気ばね手段の前記第２の空気室の相互間を連通する連通路を備えることとしたものである。例えば、第１の空気室を主空気室とし、第２の空気室を副空気室とし、これら主空気室及び副空気室を備えた空気ばね装置を左右の各車輪に装着するように構成することができる。

更に、前記請求項１に記載のサスペンション制御装置において、請求項２に記載のように、前記連通路を開閉する弁手段を備えたものとし、前記車両の走行状態に応じて前記弁手段を開閉制御するように構成するとよい。また、前記切替手段は、請求項３に記載のように、前記空気ばね手段の各々における前記第１の空気室と前記第２の空気室との間の空気の連通を開閉する切替弁と、該切替弁を前記車両の走行状態に応じて開閉制御する制御手段を備えたものとすることができる。そして、前記弁手段は、請求項４に記載のように、前記連通路を開閉する遮断弁を備えたものとし、前記制御手段によって、前記切替弁と共に、前記遮断弁を前記車両の走行状態に応じて開閉制御するように構成することができる。

而して、請求項１に記載のサスペンション制御装置によれば、切替手段によって、各空気ばね手段としての空気室の体積が第１の空気室のみの場合と、第１の空気室及び第２の空気室の総和の場合に切替えることができ、これによって、乗り心地及び悪路走破性の向上と、走行安定性の確保を容易に両立させることができる。万一、一方の空気ばね手段に不具合が生じたときには、第１の空気室のみの場合に切り替えることによってロール剛性を確保することができる。

上記のサスペンション制御装置において、請求項２に記載のように弁手段を構成すれば、万一、一方の空気ばね手段に不具合が生じたときには、弁手段によって連通路を遮断し、他方の空気ばね手段によるロール制御を適切に行なうことができる。更に、請求項３及び４に記載のように、夫々切替手段及び弁手段を構成すれば、簡単な構成で、各空気ばね手段としての空気室の体積を容易に切替えることができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置の全体構成を示すもので、車両の四つの車輪（図示せず）には夫々、空気ばね手段の第１の空気室を構成する主空気室ＭＣxxが設けられている。そして、四つの主空気室ＭＣxxは夫々、車高調節弁ＬＶfr，ＬＶfl，ＬＶrr，ＬＶrlを介してモータＭ駆動のコンプレッサＣＭＰに接続されている。ここで、添字xxは各車輪を意味し、frは右側前輪、fl左側前輪、rrは右側後輪、rlは左側後輪を示す。

また、各車輪には車高センサＨＳfr，ＨＳfl，ＨＳrr，ＨＳrlが設けられている。これらの車高センサの検出信号に基づき、車高が基準値を下回ると判定された場合には、排気弁ＥＶが閉位置に切り替えられ、コンプレッサＣＭＰから（圧縮）空気が供給されるように構成されている。

車高を更に上昇させることが必要とされる車輪に対しては、その車輪に設けられた車高調節弁ＬＶxxが開位置に切り替えられ、主空気室ＭＣxxに供給されて車高が上昇するように構成されている。逆に、車高が基準値を上回る場合には、排気弁ＥＶが開位置に切り替えられ、車高を下げることが必要とされる車輪に対し、その車輪に設けられた車高調節弁ＬＶxxが開位置に制御され、主空気室ＭＣxx内の空気が大気に放出される。

そして、前輪側の左右の車輪には、第２の空気室を構成する副空気室ＳＣfr，ＳＣflが設けられており、前輪側の主空気室ＭＣfr，ＭＣflと副空気室ＳＣfr，ＳＣflは夫々、切替弁ＳＶfr，ＳＶflを介して、相互に接続されている。従って、これらの切替弁ＳＶxxと後述する制御手段によって本発明の切替手段が構成されており、前輪側の各空気ばね手段としての空気室の体積が主空気室ＭＣfr，ＭＣflのみの場合と、主空気室ＭＣfr，ＭＣfl及び副空気室ＳＣfr，ＳＣflの総和の場合に切替えることができる。先ず、切替弁ＳＶxxが開位置にある場合には、主空気室ＭＣxxのみの場合に比較して、空気ばね全体の体積が増加し空気ばねのばね定数が低くなる。更に、副空気室ＳＣfr，ＳＣflは連通路ＧＬfを介して相互に連通接続されている。このため、空気ばね定数を、より一層低下させることができ、乗り心地や悪路（所謂モーグル路）走破性を向上させることが可能となる。

また、走行状態において車両安定性を確保することが必要な場合には、切替弁ＳＶxxを閉位置とすることにより、主空気室ＭＣxxと副空気室ＳＣxxとの接続を遮断することができるので、必要な空気ばね定数を確保することが可能となる。更に、切替弁ＳＶxxは左右の車輪に夫々設けられているため、仮に何れか一方の切替弁に不具合が生じたとしても、左右の車輪の主空気室ＭＣxxと副空気室ＳＣxxとの連通状態は遮断されることとなる。従って、必要最低限のロール剛性は確保されることとなる。尚、切替弁ＳＶxxは電源が供給されなくなったときにも車両安定性を確保し得るように、常閉型（ノーマルクローズ）とすることが望ましい。

車高調節弁ＬＶxx、排気弁ＥＶ及びコンプレッサ駆動用モータＭは電子制御ユニットＥＣＵによって制御される。この電子制御ユニットＥＣＵには、車高センサＨＳxxの検出信号が入力されるほか、通信バスを介して他の電子制御ユニットＥＣＵのセンサ信号及び内部演算信号を読み込むことが可能である。また、通信バスを介して得られる信号には、車輪速度ＶＷxx、車両速度（車速）Ｖｘ、操舵角δf、横加速度Ｇｙ、前後加速度Ｇｘ、ヨーレイトＹｒ等がある。電子制御ユニットＥＣＵはマイクロコンピュータ（図示せず）によって構成されており、ＲＯＭ（図示せず）が図２に示したフローチャートを含む各種制御に対応したプログラムを記憶し、ＣＰＵ（図示せず）にて当該プログラムを実行し、ＲＡＭ（図示せず）が当該プログラムの実行に必要な変数データを一時的に記憶する。而して、電子制御装置ＥＣＵ内に制御手段が構成されており、以下のように処理される。

図２は、上記の実施形態における切替弁ＳＶxxの切替制御を示すフローチャートである。先ず、ステップ１０１において初期化が行われ、ステップ１０２にて車高センサＨＳxxの検出信号を含む各センサの検出信号及び通信バスを介して必要な信号が読み込まれる。次に、ステップ１０３においてこれら信号に基づき車両の旋回状態を表わす値が演算され、ステップ１０４にて所定値Ｋ０と比較される。本実施形態では、車両の旋回状態を表わす値として、例えば操舵角δfと車速Ｖｘに基づいて演算される横加速度の推定値Ｇｙｅが用いられる。この横加速度の推定値Ｇｙｅは、Ｇｙｅ＝（Ｖｘ²・δｆ）／｛Ｌ・Ｎ・（１＋Ｋｈ・Ｖｘ²）｝により演算される。ここで、Ｖｘは車速、δｆは（ハンドル）操舵角、Ｌはホイールベース、Ｎはステアリングギア比、Ｋｈはスタビリティファクタである。

ステップ１０４において旋回状態を表す横加速度の推定値Ｇｙｅが所定値Ｋ０以下と判定された場合には、車両は略直進走行と判定され、ステップ１０５に進み、切替弁ＳＶxxは開位置に制御される。これにより、ばね定数が低く維持され、乗り心地、悪路走破性が向上する。例えば車両右側の車輪が突起を乗り越える場合を想定すると、左右の副空気室ＳＣfr，ＳＣflが連通路ＧＬfを介して連通接続されているため、右側車輪の主空気室ＭＣfr及び副空気室ＳＣfrと左側車輪の主空気室ＭＣfl及び副空気室ＳＣflが連通しており、突起を乗り越える際に生ずる路面変位は、左右車輪の主空気室及び副空気室全体の空気体積で受けることとなり、路面からの突き上げを和らげることができる。これにより、乗り心地を高め、更には悪路走破性を向上させることが可能となる。

一方、ステップ１０４において横加速度の推定値Ｇｙｅが所定値Ｋ０より大きいと判定された場合には、車両が旋回状態にあると判定され、ステップ１０６に進み、切替弁ＳＶxxは閉位置に制御される。これにより、ロール剛性が確保され、車両の走行安定性が向上する。

上記の実施形態では、車両の旋回状態を表わす値として横加速度の推定値Ｇｙｅを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、横加速度やヨーレイトのセンサ信号、ハンドル操作角、操作角速度を用いることも可能であり、また、これらを複合して用いることも可能である。

図３は本発明の他の実施形態を示し、図１の実施形態の構成における連通路ＧＬfに遮断弁ＧＶfを介装したものである。即ち、遮断弁ＧＶfは連通路ＧＬfr及びＧＬflを介して夫々副空気室ＳＣfr及び副空気室ＳＣflに接続されている。これにより、切替弁ＳＶxx及び遮断弁ＧＶfの両者とも開位置とした場合が最もロール剛性が低く設定される。これに対し、遮断弁ＧＶfを閉位置とすることによりロール剛性を高め、更に切替弁ＳＶxxを閉位置とすることにより一層ロール剛性を高めることが可能となる。

図４は、図３の実施形態における遮断弁及び切替弁の切替制御を示すフローチャートである。先ず、ステップ２０１乃至２０３において、前述の図２のフローチャートにおけるステップ１０１乃至１０３と同様の処理が行われ、ステップ２０４にて所定値Ｋ１と比較される。ステップ２０４において旋回状態を表す横加速度の推定値Ｇｙｅが所定値Ｋ１以下と判定された場合には、ステップ２０５に進み、切替弁ＳＶxx及び遮断弁ＧＶfの両者が開位置に制御され、ロール剛性が最も低く設定されることになるので、乗り心地が向上する。一方、ステップ２０４において横加速度の推定値Ｇｙｅが所定値Ｋ１より大きいと判定された場合には、ステップ２０６に進み、更に所定値Ｋ２と比較される。ここで、横加速度の推定値Ｇｙｅが所定値Ｋ１より大きいが所定値Ｋ２以下と判定されると、ステップ２０７にて遮断弁ＧＶfが閉位置で、切替弁ＳＶxxが開位置に制御される。更に、ステップ２０６において横加速度の推定値Ｇｙｅが所定値Ｋ２より大きいと判定された場合には、ステップ２０８に進み、遮断弁ＧＶf及び切替弁ＳＶxxの両者が閉位置とされる。これにより、ロール剛性が高められ、車両の走行安定性が向上する。

上記のように、図３の実施形態によれば、遮断弁ＧＶfに不具合が生じた場合でも、切替弁ＳＶxxを閉位置とすることによりロール剛性が確保される。また、万一、一方側の切替弁ＳＶxxに不具合が生じた場合でも、遮断弁ＧＶfを閉位置とすると共に、他方側の切替弁ＳＶxxを閉位置とすることによりロール剛性を確保することができる。

上記の各実施形態においては、前輪側に副空気室ＳＣfr，ＳＣfl、切替弁ＳＶfr，ＳＶfl、遮断弁ＧＶf及び連通路ＧＬfが設けられた構成であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、後輪側に配設する構成としてもよく、更に他の実施形態として、図５に示すように、前後輪に配設する構成とすることもできる。即ち、図５においては、後輪側にも前輪側と同様に、副空気室ＳＣrr，ＳＣrl、切替弁ＳＶrr，ＳＶrl、遮断弁ＧＶr及び連通路ＧＬrが設けられている。

更に、上記のように構成されない側の車輪のばね形式は特に限定されない。従って、必ずしも四つの車輪全てに空気ばね手段が装着される必要はなく、本発明が構成されない側の車輪は、コイルばねを備えたものでも構わない。下記の表１は、本発明を構成し得る態様をまとめたものであり、例えば、表１において丸印を付した要素を備えた１６の態様が本発明に包含され得る。

本発明のサスペンション制御装置の一実施形態の概要を示す構成図である。本発明の一実施形態における切替弁の切替制御を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態に係るサスペンション制御装置の概要を示す構成図である。本発明の他の実施形態における遮断弁及び切替弁の切替制御を示すフローチャートである。本発明の更に他の実施形態に係るサスペンション制御装置の概要を示す構成図である。

符号の説明

ＬＶfr，ＬＶfl，ＬＶrr，ＬＶrl 車高調節弁
ＭＣfr，ＭＣfl，ＭＣrr，ＭＣrl 主空気室
ＳＣfr，ＳＣfl，ＳＣrr，ＳＣrl 副空気室
ＨＳfr，ＨＳfl，ＨＳrr，ＨＳrl 車高センサ
ＳＶfr，ＳＶfl 切替弁
ＧＬf 連通路
ＧＶf 遮断弁
ＣＭＰコンプレッサ
ＥＶ排気弁
ＥＣＵ電子制御ユニット

Claims

車両の前輪軸及び後輪軸のうちの少なくとも一方の車軸側の左右の車輪に装着する空気ばね手段であって、夫々第１の空気室及び第２の空気室を有する空気ばね手段と、該空気ばね手段の各々における前記第１の空気室と前記第２の空気室との間の空気の連通を開閉し、各空気ばね手段としての空気室の体積が前記第１の空気室のみの場合と、前記第１の空気室及び前記第２の空気室の総和の場合に切替える切替手段と、前記左右の車輪に装着した前記空気ばね手段の前記第２の空気室の相互間を連通する連通路を備えたことを特徴とするサスペンション制御装置。
前記連通路を開閉する弁手段を備え、前記車両の走行状態に応じて前記弁手段を開閉制御することを特徴とする請求項１記載のサスペンション制御装置。
前記切替手段が、前記空気ばね手段の各々における前記第１の空気室と前記第２の空気室との間の空気の連通を開閉する切替弁と、該切替弁を前記車両の走行状態に応じて開閉制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のサスペンション制御装置。
前記弁手段が、前記連通路を開閉する遮断弁を備えると共に、前記切替手段が、前記空気ばね手段の各々における前記第１の空気室と前記第２の空気室との間の空気の連通を開閉する切替弁を備え、該切替弁及び前記遮断弁を前記車両の走行状態に応じて開閉制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のサスペンション制御装置。