JP4716071B2

JP4716071B2 - サスペンション制御装置

Info

Publication number: JP4716071B2
Application number: JP2001199713A
Authority: JP
Inventors: 修之一丸; 寛筑間; 聡大澤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP2003011634A; KR20030003077A; KR100494456B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に用いられるサスペンション制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のサスペンション制御装置の一例として、特開２００１−１２５３０号公報に示す装置がある。このサスペンション制御装置は、減衰力調整式油圧緩衝器を備え、この緩衝器のピストン及びピストンロッドに、比例ソレノイドを含む減衰特性可変手段を内蔵するように設けている。前記緩衝器は、比例ソレノイドへの通電電流を増加されるにつれ、伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）、伸び側、縮み側共にソフト（Ｓ／Ｓ）、及び伸び側ソフトかつ縮み側ハード（Ｓ／Ｈ）の減衰力を発生可能であり、伸／縮反転特性を有するものになっている。そして、このサスペンション制御装置は、前記緩衝器が伸／縮反転特性を有することから、いわゆるスカイフック理論に基づくセミアクティブサスペンション制御を良好に行えるものになっている。
【０００３】
上記構成のサスペンション制御装置では、例えば車両の旋回時にロール運動が生じた場合、そのロール方向の動きに合せて、減衰力を発生するように減衰特性可変手段を切換え制御する。例えば、右操舵（右旋回）開始時は、旋回内輪である右車輪側の緩衝器は伸び側ハード（Ｈ／Ｓ）、旋回外輪である左車輪側の緩衝器は縮み側ハード（Ｓ／Ｈ）となるように制御する。また、上記の後、ハンドルを戻すとき、左操舵時は、左車輪側の緩衝器が伸び側ハード（Ｈ／Ｓ）、右車輪側の緩衝器が縮み側ハード（Ｓ／Ｈ）となるように制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、例えば右操舵（右旋回）の開始時のロール抑制のために、旋回内輪である右車輪側の緩衝器は伸び側ハード（Ｈ／Ｓ）、旋回外輪である左車輪側の緩衝器は縮み側ハード（Ｓ／Ｈ）とする制御を行った後に、操舵を切り換える（左操舵を行う）と、ロール方向が変化し、左車輪側の緩衝器が伸び側ハード（Ｈ／Ｓ）、右車輪側の緩衝器が縮み側ハード（Ｓ／Ｈ）となるように制御することになる。このように右操舵から左操舵に切り換わる間には、一旦、伸び側、縮み側共にソフト（Ｓ／Ｓ）となるポジションをとることになる。そして、伸び側、縮み側共にソフト（Ｓ／Ｓ）の制御を行うことにより、ロール運動が助長され、挙動をかえって大きくさせてしまう。
また、車両の挙動を小さくするために、縮み側ハードとなるように制御する場合があるが、この場合、路面の凹凸（高周波）を拾いやすく、乗り心地が悪化することになる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、車体の挙動を抑え、乗り心地の向上を図ることができるサスペンション制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、車両の前後左右４箇所の車体と車軸との間に設けられ、減衰特性が伸びソフトかつ縮みハード、伸びソフトかつ縮みソフト、伸びハードかつ縮みソフトのモードを有する減衰特性反転型ショックアブソーバと、前記車体のロールを検出する車体挙動検出手段と、該車体挙動検出手段によって検出された挙動信号に応じて、伸び側及び縮み側で各々減衰特性を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記車体挙動検出手段がロールを検出中は、前記４箇所すべての減衰特性反転型ショックアブソーバについて、その減衰特性を伸びハードかつ縮みソフトのモードとするロール制御を行うことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記ロール制御は、前記車体挙動検出手段がロールを検出した時点から車体が水平状態に戻された時点までの間に行うことを特徴とする。ここで、車体挙動検出手段がロールを検出した時点から車体が水平状態に戻された時点までの間とは、例えばロール開始時からロール終了時までをいう。なお、ロール終了は、揺り戻し中を含むものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下に説明する複数の発明を包含する発明群に属する発明であり、以下に、その発明群の実施の形態として、第１乃至第４の実施の形態について説明するが、そのうち、第１の実施の形態が、本出願人が特許請求の範囲に記載した発明に対応するものである。
まず、本発明の第１実施の形態に係るサスペンション制御装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１において、自動車（車両）を構成する車体１（ばね上）と４個（図には一つのみを示す。）の車輪２（ばね下）との間には、ばね３と減衰特性を調整可能な４つの減衰特性反転型ショックアブソーバ（以下、ショックアブソーバという。）４とが並列に介装されており、これらが車体１を支持している。
【０００８】
車体１上には、車体１の絶対座標系に対する上下方向の加速度（ばね上加速度）αを検出する上下加速度センサ６が取り付けられている。また、車体１には、横加速度センサからなるロール検出センサ７(車体挙動検出手段)が設けられており車体１がロールしたことを検出し、ロール信号βとして出力するようにしている。上下加速度センサ６が検出したばね上加速度α及びロール検出センサ７からのロール信号βは、コントローラ８（制御手段）に供給される。なお、ショックアブソーバ４及びばね３は、４個の車輪２に対応してそれぞれ４個設けられているが、便宜上そのうち一つのみを図示している。
【０００９】
ショックアブソーバ４は、コントローラ８からの制御信号Ｄに応じて通電電流が調整されるアクチュエータ９（比例ソレノイド）を外周側に備えた、横付型となっている。ショックアブソーバ４は横付型に限らず、ピストン及びピストンロッドに、比例ソレノイドを含む減衰特性可変手段を内蔵するタイプのものであってもよい。アクチュエータ９は通電電流が調整されることにより、ショックアブソーバ４の減衰力発生ポジションを調整するようにしている。
ショックアブソーバ４は、アクチュエータ９への通電電流が増加するにつれ、伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）、伸び側、縮み側共にソフト（Ｓ／Ｓ）、及び伸び側ソフトかつ縮み側ハード（Ｓ／Ｈ）の順に減衰力を発生可能であり、伸／縮反転特性を有するものになっている。本実施の形態のサスペンション制御装置は、ショックアブソーバ４が伸／縮反転特性を有することから、いわゆるスカイフック理論に基づくセミアクティブサスペンション制御を良好に行えるものになっている。
【００１０】
前記コントローラ８は、上下加速度センサ６からのばね上加速度αを積分し、ばね上絶対速度に応じて、アクチュエータ９への通電を行わせ、各車輪２に対応して設けられたショックアブソーバ４の減衰力発生ポジションを調整し、各ショックアブソーバ４に所望の減衰力を発生させ、良好な乗り心地及び操縦安定性を確保するようにしている。コントローラ８は、さらに、ロール検出センサ７からロール信号βが所定値以上となると、図３に示すようにロール制御Ｅ（挙動制御）を行い、車体１のロールを抑制するようにしている。このロール制御Ｅでは、前記ばね上加速度αに基づく減衰力発生ポジションの調整に優先して、ロール信号βに基づいて減衰力発生ポジションの調整を行うようにしている。なお、前記ばね上加速度αに基づく減衰力発生ポジションの調整を、ロール信号βに基づいて修正するようにしてロール制御Ｅを行うようにしてもよい。
【００１１】
ロール制御Ｅは、車両右側〔右前輪（ＦＲ）、右後輪（ＲＲ）〕のショックアブソーバ４、及び車両左側〔左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）〕のショックアブソーバ４に分けて、減衰力発生ポジションの調整を行うようにしている。
コントローラ８には、ロール制御第１カウンタ１０が設けられており、ロール検出センサ７がロールを検出すると、図３に示すように車両右側のショックアブソーバ４を対象にして時間計測を開始し、この計測値を予め定められる基準時間Ａと比較することにより、ロール制御Ｅの時間管理を行えるようにしている。この基準時間Ａは、ロールが発生してから完了するまでの時間で、例えば５秒程度に設定する。なお、この時間が経過後まだロール中の場合は、更に時間を延長させることが望ましく、このように延長させる場合は、予めの所定時間を短い時間にすることができる。
【００１２】
ここで、コントローラ８の演算処理内容を、図２のフローチャート及び図３のタイミングチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、車両のエンジンがかけられ（作動され）コントローラ８に電源が接続されると、コントローラ８は初期設定を行なう（ステップS1）。
その後、所定の制御周期が経過したか否かの判定をYES と判定するまで行う（ステップS2）。ステップS2でYES と判定すると、前制御周期で算出された制御信号Ｄに基づいてアクチュエータ９を駆動する（ステップS3）。
ステップS3に続いて、アクチュエータ９以外の部材、部分（ＬＥＤ等）に出力する（ステップS4）。
【００１３】
次のステップS5で上下加速度センサ６からばね上加速度α（検出値）が入力され、また、ロール発生時にはロール検出センサ７からロール信号βを入力する。
続くステップS6で、ステップS5で読み込まれた上下加速度センサ６の検出値を積分し、ばね上絶対速度に基づいて、車体１の制振に必要な減衰力及びこの減衰力を発生させるために必要な制御信号Ｄを求める。続くステップS７では、ステップS5で読み込まれたロール検出センサ７からのロール信号βに基づいて、ロールの抑制に必要な減衰力及びこの減衰力を発生させるために必要な制御信号Ｄを求め（ロール制御Ｅを実行し）、ステップS２に戻る。
【００１４】
ロール検出センサ７がロールを検出し、ステップS5でロール信号βがコントローラ８に入力されると、コントローラ８は、ステップS７及び次の制御周期のステップS3において、車両右側〔右前輪（ＦＲ）、右後輪（ＲＲ）〕のショックアブソーバ４、車両左側〔左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）〕のショックアブソーバ４の減衰力（減衰特性）が、いずれも伸び側ハード〔伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）〕となるように制御する（ロール制御Ｅを行う）。なお、図３では、車両右側のショックアブソーバ４及び車両左側のショックアブソーバ４のうち右前輪（ＦＲ）及び左前輪（ＦＬ）のショックアブソーバ４の減衰力のみについて表示し、左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）のショックアブソーバ４の減衰力の表示は省略している。
【００１５】
前記ロール制御Ｅの具体的な内容を、右旋回するために右操舵を行い、左方向のロールが発生した場合を例にして説明する。
右操舵を行うと、車体１は左方向にロールし、車体１がロールしたことがロール検出センサ７により検出され、ロール信号βが出力される。ロール検出センサ７によるロール検出に伴い、コントローラ８はロール制御Ｅを開始し、ロール制御第１カウンタ１０に時間計測を開始させる。
コントローラ８は前記ロール制御Ｅにおいて、旋回内輪側に相当する車両右側〔右前輪（ＦＲ）、右後輪（ＲＲ）〕のショックアブソーバ４及び旋回外輪側に相当する車両左側〔左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）〕のショックアブソーバ４の減衰特性を、いずれも伸び側ハード〔伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）〕となるように調整する。
ロール制御第１カウンタ１０の計測時間が所定の基準時間Ａに達すると、ロール制御Ｅを停止し、上下加速度センサ６のばね上加速度αによるサスペンション制御を行うようにされる。
【００１６】
上述したようにロールが発生した際、旋回内輪側に相当する車両右側のショックアブソーバ４及び旋回外輪側に相当する車両左側の各ショックアブソーバ４の減衰特性を、いずれも伸び側ハード〔伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）〕となるように調整する。このため、伸び側、縮み側共にソフト（Ｓ／Ｓ）となるポジションを通過する従来技術に比して、ロール運動の助長が抑制され、その分、ロールが抑制される。
【００１７】
又、この際、縮み側ソフトに設定されていることから、路面の凹凸（高周波）に追従し、良好な乗り心地を確保することができる。すなわち、従来技術では、旋回に伴うロール発生時に、旋回外側のショックアブソーバについて縮み側ハードにしてロールを抑制するようにし、このために路面突起（凹凸）に対して突き上げ状態となることが起こり得るが、これに対して、本第１実施の形態では、従来技術が惹起する突き上げを招くことがなく良好な乗り心地を確保できる。
【００１８】
さらに、切り返し操舵（ハンドルを戻す）を行なう場合にも、旋回内側及び外側のショックアブソーバ４が既に伸び側ハードにされているため、車両の安定性を確保することができる。
また、ロールを抑制するためのロール制御Ｅ時に、車両右側〔右前輪（ＦＲ）、右後輪（ＲＲ）〕のショックアブソーバ４、車両左側〔左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）〕のショックアブソーバ４の減衰力（減衰特性）が、いずれも伸び側ハードとなるように制御する（ロール制御Ｅを行う）。このようにロール抑制時にいずれのショックアブソーバ４も伸び側ハードとなるようにしているので、個々にショックアブソーバ４を駆動する場合に比して、制御負荷の低減を図ることができる。
【００１９】
上記実施の形態では、ロール制御第１カウンタ１０の計測時間が所定の基準時間Ａに達すると、ロール制御Ｅを停止するようにしているが、これに代えて、ロール検出センサ７（車体挙動検出手段）がロール（挙動）を検出した時点から車体１が水平状態に戻された時点までの間に、ロール制御Ｅを行うように構成してもよい。この場合、車体１が水平状態に戻されたことを示す時点までの間とは、ロール（挙動）開始時からロール終了時までをいう。なお、ロール終了は、揺り戻し中を含むものである。
また、ロール検出センサ７を横加速度センサとし、この出力が所定値以上の間ロール制御を行うようにしてもよい。
【００２０】
なお、上記実施の形態は、ピストン部に伸び側縮み側の減衰力調整バルブを設けた反転型ショックアブソーバに特に有効である。これは、ピストン部に縮み側の減衰力調整バルブを設けた場合、縮み側の減衰力を大きくすると、シリンダ内のピストン上室が負圧になるため、縮み側の減衰力の上限は制限される。よって、ピストン部に減衰力調整バルブを設けたものは、縮み側の減衰力が高く出来ないので、ロール時にＳ／Ｈにしてもロール抑制の効果が余り発揮できない。よって、本発明を適用し、ロールの方向が変わる際にＳ／Ｓとなることを防ぐことが、結果的に車の挙動を抑制出きることとなる。
【００２１】
上記実施の形態では、図３に示すように、ロール制御Ｅの開始時に、旋回内輪側及び旋回外輪側の各ショックアブソーバ４の減衰特性を、いずれも伸び側ハード〔伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）〕となるように調整しているが、これに代えて、図４に示すように構成してもよい（第２実施の形態）。すなわち、この第２実施の形態（図４）では、コントローラ８に、ロール制御第２カウンタ１１を設けており、ロール検出センサ７がロールを検出すると、図４に示すように車両左側のショックアブソーバ４を対象にして時間計測を開始し、この計測値を予め定められる基準時間Ｂと比較することにより、ロール制御Ｅの時間管理を行えるようにしている。
【００２２】
そして、第２実施の形態（図４）では、旋回外輪側に相当する車両左側〔左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）〕のショックアブソーバ４の減衰特性について、ロール制御第２カウンタ１１の計測時間が基準時間Ｂに達するまで（当初は）、縮み側ハード〔伸び側ソフトかつ縮み側ハード（Ｓ／Ｈ）〕とする。この基準時間Ｂは、ロールが発生してから定常ロールになるまでの時間で例えば２秒程度に設定する。なお、この時間が経過後まだロールが増加中（横加速度変化率が所定値以上）の場合は、更に時間を延長させることが望ましく、このように延長させる場合は、予めの所定時間を短い時間にすることができる。ロール制御第２カウンタ１１の計測時間が基準時間Ｂに達した後に、伸び側ハード〔伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）〕となるように調整するようにしている。なお、図４では、前記図３と同様に、左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）のショックアブソーバ４の減衰力の表示は省略している。
【００２３】
この第２実施の形態においては、外側のショックアブソーバが伸びソフトかつ縮みソフト（Ｓ／Ｓ）を通るが、この値をとりつづけることなく、すぐに伸びハードかつ縮みソフト（Ｈ／Ｓ）に切り替わるので、旋回中の姿勢変化を効果的に抑えることができる。
なお、前記基準時間Ｂに代えて、横加速度変化率が所定値以上のときとし、基準時間Ａを横加速度が所定値以上のときとしてもよい。
【００２４】
また、図５に示すように、ロール制御Ｅが終了した際に、旋回外輪側に相当する車両左側〔左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）〕のショックアブソーバ４のみについてその減衰特性を、伸び側ハード〔伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）〕となるように調整するようにしてもよい（第３実施の形態）。
この場合、ロール制御Ｅ終了後、直ぐに逆側に旋回するＳ時カーブを走行した際には、ショックアブソーバＦＬが伸びソフトかつ縮みソフト（Ｓ／Ｓ）の値を取りつづけることなく、伸びハードかつ縮みソフト（Ｈ／Ｓ）となっているので、姿勢変化を効果的に抑えることができる。
【００２５】
次に、第４の実施の形態を図６乃至図７を用いて説明する。なお、本実施の形態は、前記実施の形態の図１、図２に示す部分は、同様であるので、同様部分については、同一番号を付し、説明を省略する。
本実施の形態の減衰力特性反転型ショックアブソーバ４の特性は、図６に示された特性であり、電流の最低値側に伸び側、縮み側共にソフトより減衰力の高い減衰力（Ｍ／Ｍ）を発生するポジションを有する。なお、（Ｍ／Ｍ）ポジションはハード特性と同じ（Ｈ／Ｈ）であっても良い。また、電流の高い側に（Ｍ／Ｍ）ポジションを設けても良い。
【００２６】
次に、制御について説明する。図２の各ステップは前記説明と同様でありＳ７のロール制御の内容のみ異なるので、この点について、図７を用い説明する。
ロール検出センサ７からロール信号βを受けたとき、ロール制御を開始する。個のロール制御はロール制御カウンタが所定時間すなわちロール中である時間（５秒程度）継続する。このカウンタは、所定時間終了後にロール継続中である場合には、再度カウントを行いロール制御を継続する。このロール制御中は、旋回外、内側ともに、伸びミディアムかつ縮みミディアム（Ｍ／Ｍ）に固定される。
【００２７】
本制御の結果、ロール中は、ショックアブソーバが伸びソフトかつ縮みソフト（Ｓ／Ｓ）をとることがないので、安定した姿勢を維持することができる。
なお、他の変形例として図８に示すように、ロールの初期は従来のロール制御を行い、ロール開始後所定時間後に、伸びミディアムかつ縮みミディアム（Ｍ／Ｍ）に固定するようにしても良い。
また、さらに、車速が所定値以上のときには、ロール等の姿勢変化に関係無く、伸びミディアムかつ縮みミディアム（Ｍ／Ｍ）に固定するようにしても良い。
なお、上記各実施の形態の制御を、横加速度が所定値以上のときに行うこととし、所定値以下の場合は、内側の車輪をＨ／Ｓ、外側をＳ／Ｈとする従前のロール制御ってもよい。
【００２８】
上記各実施の形態では、ロール制御Ｅの具体例として、右操舵を行い、車体１が左方向にロールする場合を例にしたが、左操舵を行い、車体１が右方向にロールした場合も、上述したもの（右操舵を行い、車体１が左方向にロールする場合）と同様にして、ロール制御Ｅを行い、ロールを抑制すると共に、良好な乗り心地を確保することができる。なお、この場合（左操舵時）のロール制御Ｅ時には、旋回内輪側に相当する車両左側〔左前輪（ＦＬ）、左後輪（ＲＬ）〕のショックアブソーバ４及び旋回外輪側に相当する車両右側〔右前輪（ＦＲ）、右後輪（ＲＲ）〕のショックアブソーバ４の減衰特性を、いずれも伸び側ハード〔伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）〕となるように調整する。
【００２９】
上記各実施の形態は、車体１が前後方向及び左右方向のうち左右方向（一方方向）に傾く、ロール運動の場合を例にしたが、車体１が前後方向に傾く、ピッチ運動（スクォット挙動、ダイブ挙動）の場合にも、本発明を用いることができる。この場合、ピッチ運動を検出するピッチ検出センサを設け、ピッチ運動が検出された際、前記ロール制御Ｅに対応するピッチ制御（挙動制御）を行い、車両前方〔左前輪（ＦＬ）、右前輪（ＦＲ）〕のショックアブソーバ４及び旋回外輪側に相当する車両後方〔左後輪（ＲＬ）、右後輪（ＲＲ）〕のショックアブソーバ４の減衰特性を、いずれも伸び側ハード〔伸び側ハードかつ縮み側ソフト（Ｈ／Ｓ）〕となるように調整する。このピッチ制御により、前記ロール制御Ｅと同様にして、ピッチ運動を抑制すると共に、良好な乗り心地を確保することができる。
【００３０】
上記実施の形態において、車体挙動検出手段がロール検出センサ７又はピッチ検出センサである場合を例にしたが、車体１の左右側に上下加速度センサを設けたり、または車体１の前後側に上下加速度センサを設けたりして、車体１の左右側の上下加速度センサまたは車体１の前後側の上下加速度センサを車体挙動検出手段としてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、特に、ロールが発生した際、いずれのショックアブソーバの減衰特性も、その減衰特性を伸びハードかつ縮みソフトのモードとするロール制御を行うので、従来技術に比して、ロール運動の助長が抑制され、その分、ロールが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係るサスペンション制御装置を模式的に示す図である。
【図２】図１のサスペンション制御装置のコントローラの演算内容を示すフローチャートである。
【図３】図１のサスペンション制御装置のロール制御時の各信号のタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施の形態におけるロール制御時の各信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第３実施の形態におけるロール制御時の各信号のタイミングチャートである。
【図６】本発明の第４の実施の形態の減衰力特性を示すである。
【図７】第４の実施の形態のロール制御の内容を示すタイミングチャートである。
【図８】図７に代る制御で、ロール開始後所定時間後に、伸びミディアムかつ縮みミディアム（Ｍ／Ｍ）に固定するようにした制御の内容を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
４ショックアブソーバ
７ロール検出センサ
８コントローラ

Claims

車両の前後左右４箇所の車体と車軸との間に設けられ、減衰特性が伸びソフトかつ縮みハード、伸びソフトかつ縮みソフト、伸びハードかつ縮みソフトのモードを有する減衰特性反転型ショックアブソーバと、
前記車体のロールを検出する車体挙動検出手段と、
該車体挙動検出手段によって検出された挙動信号に応じて、伸び側及び縮み側で各々減衰特性を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記車体挙動検出手段がロールを検出中は、前記４箇所すべての減衰特性反転型ショックアブソーバについて、その減衰特性を伸びハードかつ縮みソフトのモードとするロール制御を行うことを特徴とするサスペンション制御装置。
前記ロール制御は、前記車体挙動検出手段がロールを検出した時点から車体が水平状態に戻された時点までの間に行う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。