JP4546307B2 - 可変減衰力ダンパーの制御装置 - Google Patents

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。

上記特許文献１に記載された可変減衰力ダンパーが発生する減衰力は、そのダンパーのコイルに供給される電流により変化する。ダンパーの減衰力を変化させて車両のローリングやピッチングを抑制する操縦安定制御を行うとき、センサで検出した車両の横加速度の時間変化率や前後加速度の時間変化率に比例する目標減衰力を算出し、この目標減衰力とダンパー速度とをパラメータとするマップからダンパーのコイルに供給すべき電流値を検索するようになっている。
特開昭６０−１１３７１１号公報

ところで、ダンパーの目標減衰力を算出するための車両の横加速度や前後加速度を検出するセンサは、その出力にノイズが乗ることが避けられない。センサの出力が大きい場合にはノイズが占める比率が小さくなって影響を無視することができるが、車両が定速直進走行するような場合にはセンサの出力自体が小さくなるため、ノイズがセンサの出力に占める比率が大きくなる。このようにセンサで検出した横加速度や前後加速度の精度がノイズによって低下すると、ダンパーの目標減衰力の精度が低下して操縦安定制御が的確に行えなくなる可能性がある。

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を制御すべく車両の運動状態を検出するセンサの出力にノイズが及ぼす影響を最小限に抑え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調整する制御量を、ダンパー速度と、車両の運動状態を検出するセンサの出力に基づいて決定した目標減衰力とを用いてマップから検索する可変減衰力ダンパーの制御装置であって、前記マップは、ダンパー速度が所定値以下の領域における前記制御量が、ダンパー速度が前記所定値のときの値に維持されるように設定され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、実施例の横加速度センサＳｃおよび車速センサＳｄは本発明の車両の運動状態を検出するセンサに対応し、実施例の目標電流は本発明の制御量に対応する。

請求項１の構成によれば、車両のサスペンション装置に設けたダンパーの減衰力を調整する制御量を、ダンパー速度と、車両の運動状態を検出するセンサの出力に基づいて決定した目標減衰力とを用いてマップから検索する際に、そのマップが、ダンパー速度が所定値以下の領域では制御量がダンパー速度が前記所定値のときの値に維持されるように設定されるので、ダンパー速度が小さいときに目標減衰力の変化（つまりセンサの出力の変化）に対するダンパーの減衰力の制御量の変化を小さくすることができ、センサの出力のノイズの影響で制御量が大きく変動したり短い周期で変動したりするのを防止し、車両の操縦安定制御を的確に行うとともにダンパーの減衰力の切り換えに伴う騒音を低減することができる。

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５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はダンパーの減衰力制御のフローチャート、図４はダンパー速度および目標減衰力から目標電流を検索するマップ、図５は横加速度センサのノイズを含む出力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、車両の横加速度を検出する横加速度センサＳｃからの信号と、車速を検出する車速センサ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、横加速度センサＳｃで検出した横加速度（あるいは車速センサＳｄで検出した車速）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の作用を説明するフローチャートが示される。

先ずステップＳ１で横加速度センサＳｃにより検出した横加速度ＹＧを時間微分して横加速度微分値ｄＹＧ／ｄｔを算出し、この横加速度微分値ｄＹＧ／ｄｔにゲインＧａｉｎを乗算してダンパー１４に発生させるべき目標減衰力Ｆｔを算出する。続くステップＳ２でダンパー変位センサＳｂにより検出したダンパー変位を時間微分してダンパー速度Ｖｐを算出する。続くステップＳ３で前記目標減衰力Ｆｔおよび前記ダンパー速度Ｖｐを図４のマップに適用して目標電流を検索する。そしてステップＳ４で前記目標電流をダンパー１４のコイルに供給して前記目標減衰力Ｆｔを発生させることで、車両のローリングを抑制して操縦安定性能を向上させる。

図４は目標減衰力Ｆｔおよびダンパー速度Ｖｐから目標電流を検索するマップであって、ダンパー速度Ｖｐが一定の場合には目標減衰力Ｆｔが増加するほど目標電流が増加し、また目標減衰力Ｆｔが一定の場合にはダンパー速度Ｖｐが増加するほど目標電流が減少する。

図５は車両が隣接する二つの車線の一方から他方にレーンチェンジをした後に、他方から一方に再びレーンチェンジをした場合の、横加速度センサＳｃが出力する横加速度ＹＧの波形を示している。ここで１周期のサインカーブ状の波形が二つ確認できるが、それぞれが１回のレーンチェンジに対応しており、また横加速度ＹＧが略０の部分は車両が直進走行しているときに対応する。横加速度センサＳｃが出力する横加速度ＹＧの波形には高周波のノイズが乗っている。理論上は車両が直進走行しているときには横加速度ＹＧの値は一定値０であり、それを時間微分した横加速度微分値ｄＹＧ／ｄｔも一定値０になるはずである。しかしながら、実際にはノイズの影響で横加速度微分値ｄＹＧ／ｄｔは０にならず、横加速度微分値ｄＹＧ／ｄｔにゲインＧａｉｎを乗算した目標減衰力Ｆｔも０にならずにノイズの応じた所定の値が出力されることになる。

図４のマップを用いて目標減衰力Ｆｔおよびダンパー速度Ｖｐから目標電流を検索する場合に、破線で示す従来の特性を採用すると、ダンパー速度Ｖｐが小さい領域では、目標減衰力Ｆｔが僅かに変化しただけで目標電流の値は大きく変化してしまう。例えば、ダンパー速度Ｖｐが０ｍ／ｓのときには、目標減衰力Ｆｔが１００Ｎから５００Ｎに変化するだけで、目標電流は１Ａから６Ａまで変化するのに対し、ダンパー速度Ｖｐが０．０４ｍ／ｓのときには、目標減衰力Ｆｔが１３０Ｎから１０００Ｎに変化しても、目標電流は１Ａから２Ａまで変化するだけである。

従って、ダンパー速度Ｖｐが小さい領域では、目標減衰力Ｆｔがノイズの影響で僅かに変化するだけで目標電流が大きく変化してしまい、ダンパー１４の減衰力を的確に制御できなくなる虞がある。しかもノイズの影響で目標減衰力Ｆｔが短い周期で変化すると、ダンパー１４が発生する減衰力も短い周期で変化するため、ダンパー１４の減衰力切換騒音が高くなる問題がある。

そこで本実施例では、図４においてダンパー速度Ｖｐが最小速度（実施例では０．０１４ｍ／ｓ）よりも低い領域で、目標電流に対する目標減衰力Ｆｔを、破線で示す本来の値よりも高い一定値（実線参照）に設定している。この設定により、ノイズの影響で目標減衰力Ｆｔが変動しても、それに応じて目標電流が大きく変動するのを防止することができ、車両の直進走行時にダンパー１４の減衰力が不必要に変動して操縦安定制御が的確に行われなくなるのを防止するとともに、ダンパー１４の減衰力切換騒音の発生を最小限に抑えることができる。

尚、上述した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、実施例ではダンパー速度Ｖｐおよび目標減衰力Ｆｔから目標電流を検索するマップの特性を変更するダンパー速度Ｖｐの最小速度を０．０１４ｍ／ｓに設定しているが、その値は適宜変更可能である。

また実施例では横加速度センサＳｃで検出した横加速度ＹＧを時間微分した横加速度微分値ｄＹＧ／ｄｔに基づいて車両のローリングを抑制する操縦安定制御について説明したが、本発明は車速センサＳｄで検出した車速を２階時間微分した前後加速度微分値ｄＸＧ／ｄｔに基づいて車両のピッチングを抑制する操縦安定制御に対しても適用することができる。

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 ダンパーの減衰力制御のフローチャート ダンパー速度および目標減衰力から目標電流を検索するマップ 横加速度センサのノイズを含む出力を示すグラフ

１４ ダンパー
Ｓ サスペンション装置
Ｓｃ 横加速度センサ（車両の運動状態を検出するセンサ）
Ｓｄ 車速センサ（車両の運動状態を検出するセンサ）

Claims (1)

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）の減衰力を調整する制御量を、ダンパー速度（Ｖｐ）と、車両の運動状態を検出するセンサ（Ｓｃ，Ｓｄ）の出力に基づいて決定した目標減衰力とを用いてマップから検索する可変減衰力ダンパーの制御装置であって、
   前記マップは、ダンパー速度（Ｖｐ）が所定値以下の領域における前記制御量が、ダンパー速度（Ｖｐ）が前記所定値のときの値に維持されるように設定されることを特徴とする可変減衰力ダンパーの制御装置。

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