JP2006273219A - 可変減衰力ダンパーの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サスペンション装置のダンパーの減衰力の変更して操縦安定制御および乗り制御の切り換えを適切に行えるようにする。
【解決手段】 サスペンション装置のダンパーの減衰力の制御の態様を、操舵角θおよび操舵角速度θ′の平方和Ｎが判定閾値Ｎ₀ 以上になるか、横加速度ＹＧの絶対値が判定閾値ＹＧ₀ 以上になったときに、乗り心地制御から操縦安定制御に切り換える。車両の旋回中にステアリングホイールを切り返しても前記平方和Ｎが０になることが無く、また操舵角速度θ′が小さいために前記平方和Ｎが判定閾値Ｎ₀ 未満になっても、そのときに発生する横加速度ＹＧによって操縦安定制御が途切れるのを回避することができ、操縦安定制御および乗り心地制御の切り換えを的確に行うことができる。
【選択図】 図３

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の制御装置に関する。

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。

また車両の走行状態に応じて操縦安定性能および乗り心地性能の優先度を変更すべく、操舵角速度が閾値以上のときにサスペンション装置のばね定数を高めに制御して操縦安定性能を高め、操舵角速度が閾値未満のときにサスペンション装置のばね定数を低めに制御して乗り心地性能を高めるものが、下記特許文献２により公知である。
特開昭６０−１１３７１１号公報 特開平５−３３０３２６号公報

ところで、例えば車両が左車線から右車線にレーンチェンジを行うような場合に、ステアリングホイールを右に操作した後に左に操作するため、レーンチェンジの過程で操舵角が０になる瞬間が１回あり、また操舵角速度が０になる瞬間が２回ある。上記特許文献２に記載されたものは、レーンチェンジを行って操舵角速度が増加するとサスペンション装置のばね定数を高める操縦安定制御が実行されるが、そのレーンチェンジの過程で操舵角速度が０になったときに操縦安定制御が一時的に中断されてしまう問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、サスペンション装置のダンパーの減衰力の変更による操縦安定制御および乗り制御の切り換えを適切に行えるように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の制御装置において、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、前記制御手段は、操舵角および操舵角を微分した操舵角速度の平方和に基づいてダンパーの減衰力制御の態様を変更することを特徴とする可変減衰力ダンパーの制御装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段を備え、前記制御手段は、前記平方和および横加速度の論理和に基づいて、ダンパーの減衰力制御の態様を変更することを特徴とする可変減衰力ダンパーの制御装置が提案される。

尚、実施例の操舵角センサＳｃは本発明の操舵角検出手段に対応し、実施例の横加速度センサＳｄは本発明の横加速度検出手段に対応し、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、サスペンション装置のダンパーの減衰力の制御の態様を操舵角および操舵角速度の平方和に基づいて変更をするので、車両の旋回中にステアリングホイールを切り返しても前記平方和が０になることが無いことから、旋回時にダンパーの減衰力を高める操縦安定制御が途切れるのを回避することができ、操縦安定制御および乗り心地制御の切り換えを的確に行うことが可能となる。

請求項２の構成によれば、ダンパーの減衰力制御の態様を操舵角および操舵角速度の平方和および横加速度の論理和に基づいて変更するので、操舵角速度が小さいために前記平方和の値が０に近くなっても、そのときに発生する横加速度によって操縦安定制御が途切れるのを回避することができ、操縦安定制御および乗り心地制御の切り換えを更に的確に行うことが可能となる。

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３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は操舵角、操舵角速度、操舵角／操舵角速度の平方和および横加速度の変化を示すグラフである。

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Ｓａ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Ｓｂからの信号と、車両の操舵角を検出する操舵角センサ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Ｓａで検出したバネ上加速度、ダンパー変位センサＳｂで検出したダンパー変位、操舵角センサＳｃで検出した操舵角および横加速度センサＳｄで検出した横加速度に基づいて、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るスカイフック制御のような乗り心地制御と、車両の旋回時のローリングや車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑える操縦安定制御とを、車両の運転状態に応じて選択的に実行する。

図３には、車両の旋回時にダンパー１４…の減衰力を高めてローリングを抑制する操縦安定制御を行う判定基準が示されており、操縦安定制御の実行が判定されると、乗り心地制御から操縦安定制御に切り換えられる。前記判定には操舵角センサＳｃで検出した操舵角θと横加速度センサＳｄで検出した横加速度ＹＧの絶対値とが用いられる。

図３は車両がレーンチェンジを行う場合に対応しており、レーンチェンジを行う場合には前半でステアリングホイールを一方向に操作し、後半でステアリングホイールを他方向に操作するため、操舵角θは概ねサインカーブ状に変化する。また横加速度ＹＧも同様に概ねサインカーブ状に変化するが、同図では絶対値で表示されているために二つの山が連続するように変化する。電子制御ユニットＵでは、操舵角θを時間微分した操舵角速度θ′を算出するとともに、操舵角θおよび操舵角速度θ′の平方和Ｎを、
Ｎ＝θ² ＋Ｋ×θ′²
で算出する。ここで、Ｋはθ² およびθ′² の寄与度を調整するための重み付け係数である。また横軸に平行な２本の直線Ｎ₀ ，ＹＧ₀ のうち、Ｎ₀ は平方和Ｎの判定閾値であり、ＹＧ₀ は横加速度ＹＧの判定閾値である。

本実施例では、
条件１：平方和Ｎ≧判定閾値Ｎ₀
条件２：横加速度ＹＧ≧判定閾値ＹＧ₀
の少なくとも一方が成立したとき、つまり条件１、２の論理和（ＯＲ条件）によって、ダンパー１４…を乗り心地制御から操縦安定制御に切り換えるようになっている。

図３の操舵角速度θ′に着目すると、ａ点およびｂ点で横軸を横切って値が０になるため、操舵角速度θ′に基づいて乗り心地制御および操縦安定制御の切り換えを判定すると、前記ａ点およびｂ点で操縦安定制御が途切れてしまう問題がある。また横加速度ＹＧに着目すると、横加速度ＹＧはｃ点で値が０になるため、横加速度ＹＧに基づいて乗り心地制御および操縦安定制御の切り換えを判定すると、前記ｃ点で操縦安定制御が途切れてしまう問題がある。

それに対して操舵角θおよび操舵角速度θ′の平方和Ｎは横軸を横切らないのでレーンチェンジ中に値が０になることはないが、前記重み付け係数Ｋの設定によっては、ｄ部分およびｅ部分で平方和Ｎが判定閾値Ｎ₀ 未満になって操縦安定制御が途切れてしまう可能性がある。しかしながら、前記ｄ部分およびｅ部分では横加速度ＹＧが必ず判定閾値ＹＧ₀ 以上になるため、条件１、２の論理和に基づいて操縦安定制御を実行することで、レーンチェンジ中に途切れることなく操縦安定制御を継続し、ダンパー１４…の減衰力を高めて車両のローリングを抑制することができる。

操縦安定制御が行われていないときの乗り心地制御は周知のスカイフック制御であり、バネ上速度（上向きを正）とダンパー速度（伸長方向を正）とが同方向であるとき、ダンパー１４…は減衰力を増加させる方向に制御され、バネ上速度とダンパー速度とが逆方向であるとき、ダンパー１４…は減衰力を減少させる方向に制御される。バネ上速度はバネ上加速度センサＳａで検出したバネ上加速度を積分して得ることができ、ダンパー速度はダンパー変位センサＳｂで検出したダンパー変位を微分して得ることができる。

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、実施例では乗り心地制御および操縦安定制御の切り換えを、操舵角θおよび操舵角速度θ′の平方和Ｎと、横加速度ＹＧの絶対値とで判定しているが、平方和Ｎだけで判定することも可能である。

また実施例では乗り心地制御にスカイフック制御を採用しているが、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 操舵角、操舵角速度、操舵角／操舵角速度２乗和および横加速度の変化を示すグラフ

符号の説明

１４ ダンパー
Ｎ 操舵角および操舵角速度の平方和
Ｓ サスペンション装置
Ｓｃ 操舵角センサ（操舵角検出手段）
Ｓｄ 横加速度センサ（横加速度検出手段）
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）
ＹＧ 横加速度
θ 操舵角
θ′ 操舵角速度

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の制御装置において、
   車両の操舵角（θ）を検出する操舵角検出手段（Ｓｃ）を備え、
   前記制御手段（Ｕ）は、操舵角（θ）および操舵角（θ）を微分した操舵角速度（θ′）の平方和（Ｎ）に基づいてダンパー（１４）の減衰力制御の態様を変更することを特徴とする可変減衰力ダンパーの制御装置。
2. 車両の横加速度（ＹＧ）を検出する横加速度検出手段（Ｓｄ）を備え、
   前記制御手段（Ｕ）は、前記平方和（Ｎ）および横加速度（ＹＧ）の論理和に基づいて、ダンパー（１４）の減衰力制御の態様を変更することを特徴とする、請求項１に記載の可変減衰力ダンパーの制御装置。
   

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