JP2006076319A - 可変減衰力ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】 ダンパーの減衰力を制御しながら車両が減速して停止するときに、ノーズダイブ現象に伴う車体の不快な動揺を抑制する。
【解決手段】 車両が減速して停止する直前に車速が所定値以下になると、スカイフック制御されるダンパー１４の目標減衰力を減少方向に補正するので、車両の停止時のノーズダイブを抑制すべくダンパー１４の目標減衰力が増加しても、車両が停止する瞬間にダンパー１４の減衰力を減少させることで、車両の停止直後に車体の前後振動が発生するのを抑制して乗員の違和感を解消することができる。また車両がノーズダイブしながら停止した直後に、スカイフック制御されるダンパー１４の目標減衰力を増加方向に補正するので、車体がノーズダイブから水平姿勢に復帰する際の動揺を速やかに収束させて乗員の違和感を解消することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰力を、制御手段により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーに関する。

サスペンション装置用の可変減衰力ダンパーの粘性流体として、磁界の作用で粘性が変化する磁気粘性流体（ＭＲＦ： Magneto-Rheological Fluids ）を採用し、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンに、その流体通路中の磁気粘性流体に磁界を作用させるためのコイルを設けたものが、下記特許文献１により公知である。この可変減衰力ダンパーによれば、コイルに通電して発生した磁界で流体通路中の磁気粘性流体の粘性を変化させることで、ダンパーの減衰力を任意に制御することができる。
特開昭６０−１１３７１１号公報

ところで、車両が減速して停止するときに車輪は制動により停止しようとするが車体は慣性で前進し続けようとするため、車体の前部が下がって車体の後部が上がる姿勢変化（ノーズダイブ）が発生する。このとき、可変減衰力ダンパーの減衰力を増加させてノーズダイブを抑制すると車体の上下方向の移動が抑制されるため、車両が停止した瞬間に車体の前後方向の振動が発生して乗員に違和感を与える場合がある。またノーズダイブを伴いながら停止した車両が水平姿勢に復帰するとき、可変減衰力ダンパーの減衰力が不足していると、車体のピッチ方向の動揺（ノーズダイブの揺り返し）がいつまでも収まらないために乗員に違和感を与える場合がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ダンパーの減衰力を制御しながら車両が減速して停止するときに、ノーズダイブ現象に伴う車体の不快な動揺を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰力を、制御手段により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーにおいて、車両が減速して停止する直前に車速が所定値以下になると、前記制御手段は車両の運動状態に応じて決定されるダンパーの目標減衰力を減少方向に補正することを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、車両のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰力を、制御手段により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーにおいて、車両が減速して停止した直後に、前記制御手段は車両の運動状態に応じて決定されるダンパーの目標減衰力を増加方向に補正することを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。

尚、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。

請求項１の構成によれば、車両が減速して停止する直前に車速が所定値以下になると、車両の運動状態に応じて決定されるダンパーの目標減衰力を減少方向に補正するので、車両の停止時のノーズダイブを抑制すべくダンパーの目標減衰力が増加しても、車両が停止する瞬間にダンパーの減衰力を減少させることで、車両の停止直後に車体の前後振動が発生するのを抑制して乗員の違和感を解消することができる。

請求項２の構成によれば、車両がノーズダイブしながら停止した直後に、車両の運動状態に応じて決定されるダンパーの目標減衰力を増加方向に補正するので、車体がノーズダイブから水平姿勢に復帰する際の動揺を速やかに収束させて乗員の違和感を解消することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両のサスペンション装置の正面図、図２は可変減衰力ダンパーの拡大断面図、図３はサスペンションのモデルを示す図、図４はスカイフック制御の説明図である。

図１に示すように、四輪の自動車の車輪Ｗを懸架するサスペンション装置Ｓは、車体１１にナックル１２を上下動自在に支持するサスペンションアーム１３と、サスペンションアーム１３および車体１１を接続する可変減衰力のダンパー１４と、サスペンションアーム１３および車体１１を接続するコイルバネ１５とを備える。ダンパー１４の減衰力を制御する電子制御ユニットＵには、バネ上加速度を検出するバネ上加速度センサＳｂからの信号と、ダンパー１４の変位（ストローク）を検出するダンパー変位センサＳｃからの信号と、車両の横加速度を検出する横加速度センサＳｄからの信号と、車両の前後加速度を検出する前後加速度センサＳｅからの信号とが入力される。

図２に示すように、ダンパー１４は、下端がサスペンションアーム１３に接続されたシリンダ２１と、シリンダ２１に摺動自在に嵌合するピストン２２と、ピストン２２から上方に延びてシリンダ２１の上壁を液密に貫通し、上端を車体に接続されたピストンロッド２３と、シリンダの下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン２４とを備えており、シリンダ２１の内部にピストン２２により仕切られた上側の第１流体室２５および下側の第２流体室２６が区画されるとともに、フリーピストン２４の下部に圧縮ガスが封入されたガス室２７が区画される。

ピストン２２にはその上下面を連通させるように複数の流体通路２２ａ…が形成されており、これらの流体通路２２ａ…によって第１、第２流体室２５，２６が相互に連通する。第１、第２流体室２５，２６および流体通路２２ａ…に封入される磁気粘性流体は、オイルのような粘性流体に鉄粉のような磁性体微粒子を分散させたもので、磁界を加えると磁力線に沿って磁性体微粒子が整列することで粘性流体が流れ難くなり、見かけの粘性が増加する性質を有している。ピストン２２の内部にコイル２８が設けられており、電子制御ユニットＵによりコイル２８への通電が制御される。コイル２８に通電されると矢印で示すように磁束が発生し、流体通路２２ａ…を通過する磁束により磁気粘性流体の粘性が変化する。

ダンパー１４が収縮してシリンダ２１に対してピストン２２が下動すると、第１流体室２５の容積が増加して第２流体室２６の容積が減少するため、第２流体室２６の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第１流体室２５に流入し、逆にダンパー１４が伸長してシリンダ２１に対してピストン２２が上動すると、第２流体室２６の容積が増加して第１流体室２５の容積が減少するため、第１流体室２５の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第２流体室２６に流入し、その際に流体通路２２ａ…を通過する磁気粘性流体の粘性抵抗によりダンパー１４が減衰力を発生する。

このとき、コイル２８に通電して磁界を発生させると、ピストン２２の流体通路２２ａ…に存在する磁気粘性流体の見かけの粘性が増加して該流体通路２２ａを通過し難くなるため、ダンパー１４の減衰力が増加する。この減衰力の増加量は、コイル２８に供給する電流の大きさにより任意に制御することができる。

尚、ダンパー１４に衝撃的な圧縮荷重が加わって第２流体室２６の容積が減少するとき、ガス室２７を縮小させながらフリーピストン２４が下降することで衝撃を吸収する。またダンパー１４に衝撃的な引張荷重が加わって第２流体室２６の容積が増加するとき、ガス室２７を拡張させながらフリーピストン２４が上昇することで衝撃を吸収する。更に、ピストン２２が下降してシリンダ２１内に収納されるピストンロッド２３の容積が増加したとき、その容積の増加分を吸収するようにフリーピストン２４が下降する。

しかして、電子制御ユニットＵは、バネ上加速度センサＳｂで検出したバネ上加速度、ダンパー変位センサＳｃで検出したダンパー変位、横加速度センサＳｄで検出した横加速度および前後加速度センサＳｅで検出した前後加速度に基づいて、各車輪Ｗ…の合計４個のダンパー１４…の減衰力を個別に制御することで、路面の凹凸を乗り越える際の車両の動揺を抑えて乗り心地を高めたり、車両の旋回時のローリングを抑えて操安性能を高めたり、車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑えて操安性能を高めたりすることができる。

次に、図３および図４に基づいて、車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるためのスカイフック制御について説明する。

図３に示すサスペンション装置のモデルから明らかなように、路面にタイヤの仮想的なバネ１７を介してバネ下質量１８が接続され、バネ下質量１８にダンパー１４およびコイルバネ１５を介してバネ上質量１９が接続される。ダンパー１４の減衰力はコイル２８への通電により可変である。バネ上質量１９の変位Ｘ２の変化率ｄＸ２／ｄｔは、バネ上加速度センサＳｂで検出したバネ上加速度の出力を積分したバネ上速度に相当する。またバネ上質量１９の変位Ｘ２およびバネ下質量１８の変位Ｘ１の差の変化率ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔは、ダンパー変位センサＳｃの出力を微分したダンパー速度に相当する。

ｄＸ２／ｄｔ×ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔ＞０
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが同方向（同符号）であるとき、ダンパー１４は減衰力を増加させる方向に制御される。一方、
ｄＸ２／ｄｔ×ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔ≦０
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが逆方向（逆符号）であるとき、ダンパー１４は減衰力を減少させる方向に制御される。

従って、図４に示すように車輪Ｗが路面の突起を乗り越す場合を考えると、（１）に示すように車輪Ｗが突起の前半に沿って上昇する間は、車体１１が上向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、ダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、両者が逆符号となってダンパー１４は圧縮方向の減衰力を減少させるように制御される。

また（２）に示すように車輪Ｗが突起の頂点を乗り越した直後は、車体１１が慣性で依然として上向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、車体１１の上昇によりダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、両者が同符号となってダンパー１４は伸長方向の減衰力を増加させるように制御される。

また（３）に示すように車輪Ｗが突起の後半に沿って下降する間は、車体１１が下向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、車輪Ｗが車体１１よりも速く下降することによりダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、両者が逆符号となってダンパー１４は伸長方向の減衰力を減少させるように制御される。

また（４）に示すように車輪Ｗが突起を完全に乗り越した直後は、車体１１が慣性で依然として下向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、車輪Ｗが下降を停止することによりダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、両者が同符号となってダンパー１４は圧縮方向の減衰力を増加させるように制御される。

さて走行中の車両が減速して停止するとき、車輪Ｗは制動されて停止しようとするが車体１１は慣性で前進し続けようとするため、車体１１の前部が下がって車体１１の後部が上がる、いわゆるノーズダイブが発生する。このとき、車体前部が下降してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、前輪のダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、図４の（４）に示す状態と同じになってスカイフック制御によりダンパー１４の減衰力が高められる。一方、車体後部が上昇してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、後輪のダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、図４の（２）に示す状態と同じになってスカイフック制御によりダンパー１４の減衰力が高められる。つまり、走行中の車両が減速して停止するときには、四輪のダンパー１４…の減衰力を全て増加させることにより、車体１１のノーズダイブが抑制されて乗り心地が高められる。

このようにして車両が減速して停止するときに四輪のダンパー１４…の減衰力を全て増加させて車体１１のノーズダイブを抑制した場合、ダンパー１４…が固くなって車体１１の上下方向の移動が抑制されるため、車両が停止した瞬間に前後方向の振動が発生して乗員に違和感を与える場合がある。そこで本実施例では、車両が減速して停止する直前に車速が所定値以下になると、電子制御ユニットＵからの指令で、スカイフック制御のためのダンパー１４…の減衰力の指令値（コイル２８の目標電流）を減少方向に補正し、車両が停止する瞬間におけるダンパー１４…の減衰力を減少させる。これにより、車両が停止する瞬間の前記車体１１の前後方向の振動を防止し、乗員の違和感を解消することができる。上述したダンパー１４…の減衰力の減少制御は車両が停止する直前に行われるため、スカイフック制御によるノーズダイブの抑制に殆ど影響を与えることはない。

スカイフック制御を行っても車両の停止時のノーズダイブを完全に抑制することは難しく、ノーズダイブした車体１１は水平姿勢に復帰しようとしてピッチ方向に動揺する。このとき、ダンパー１４…の減衰力を減少させたままであると、車体１１の動揺がいつまでも収束せずに乗員に違和感を与えることになる。そこで本実施例では、車両が停止したときに電子制御ユニットＵからの指令で、スカイフック制御のためのダンパー１４…の減衰力の指令値（コイル２８の目標電流）を増加方向に補正し、車両が停止した後におけるダンパー１４…の減衰力を増加させる。これにより、ノーズダイブの揺り返しによる車体１１の動揺を速やかに収束させ、乗員の違和感を解消することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では車両が停止する直前のダンパー１４…の減衰力の減少制御と、車両が停止した後のダンパー１４…の減衰力の増加制御とを行っているが、その何れか一方だけを行っても良い。

また実施例ではダンパー１４…をスカイフック制御しているが、車両の動揺を抑制して乗り心地を高めるための制御であれば、スカイフック制御に限定されるものではない。

また実施例ではダンパー１４…の減衰力を磁気粘性流体を用いて可変制御しているが、減衰力を可変制御する手法は任意である。

車両のサスペンション装置の正面図 可変減衰力ダンパーの拡大断面図 サスペンションのモデルを示す図 スカイフック制御の説明図

符号の説明

１４ ダンパー
Ｓ サスペンション装置
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）

Claims (2)

1. 車両のサスペンション装置（Ｓ）に設けられたダンパー（１４）の減衰力を、制御手段（Ｕ）により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーにおいて、
   車両が減速して停止する直前に車速が所定値以下になると、前記制御手段（Ｕ）は車両の運動状態に応じて決定されるダンパー（１４）の目標減衰力を減少方向に補正することを特徴とする可変減衰力ダンパー。
2. 車両のサスペンション装置（Ｓ）に設けられたダンパー（１４）の減衰力を、制御手段（Ｕ）により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーにおいて、
   車両が減速して停止した直後に、前記制御手段（Ｕ）は車両の運動状態に応じて決定されるダンパー（１４）の目標減衰力を増加方向に補正することを特徴とする可変減衰力ダンパー。
   

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