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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024080926
(43)【公開日】2024-06-17
(54)【発明の名称】減衰力制御方法及び車両懸架装置
(51)【国際特許分類】
   B60G 17/015 20060101AFI20240610BHJP
【FI】
B60G17/015 A
B60G17/015 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022194293
(22)【出願日】2022-12-05
(71)【出願人】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】507308902
【氏名又は名称】ルノー エス.ア.エス.
【氏名又は名称原語表記】RENAULT S.A.S.
【住所又は居所原語表記】122-122 bis, avenue du General Leclerc, 92100 Boulogne-Billancourt, France
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100114177
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】菊池 宏信
(72)【発明者】
【氏名】内田 俊介
(72)【発明者】
【氏名】勝呂 雅士
【テーマコード(参考)】
3D301
【Fターム(参考)】
3D301AA03
3D301AA04
3D301AA05
3D301AA18
3D301AA48
3D301AA56
3D301AA57
3D301AB02
3D301DA08
3D301DA33
3D301DA38
3D301DB40
3D301DB50
3D301EA04
3D301EA10
3D301EA14
3D301EA15
3D301EA21
3D301EA31
3D301EB13
3D301EB16
3D301EC01
3D301EC06
3D301EC08
(57)【要約】
【課題】車両の旋回時における外輪及び内輪の接地荷重の制御の精度を向上する。
【解決手段】
減衰力制御方法では、車両の横加速度を検出又は推定し(S3)、横加速度が所定値以上である場合に、旋回外側の車輪である外輪の減衰力可変ダンパーの減衰力が旋回内側の車輪である内輪の減衰力可変ダンパーの減衰力よりも大きくなるように、外輪と内輪との間の減衰力可変ダンパーの減衰力の配分比である左右配分比を、減衰力可変ダンパーが同じストローク速度で圧縮及び伸長する際にそれぞれ生じる圧縮時の減衰力に対する伸長時の減衰力の比である減衰力比に基づいて設定する(S6)。
【選択図】図12
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の車体と車輪との間に介装されていて減衰力を可変制御できる減衰力可変ダンパーの減衰力を制御する減衰力制御方法であって、
前記車両の横加速度を検出又は推定し、
前記横加速度が所定値以上である場合に、旋回外側の車輪である外輪の前記減衰力可変ダンパーの減衰力が旋回内側の車輪である内輪の前記減衰力可変ダンパーの減衰力よりも大きくなるように、前記外輪と前記内輪との間の前記減衰力可変ダンパーの減衰力の配分比である左右配分比を、前記減衰力可変ダンパーが同じストローク速度で圧縮及び伸長する際にそれぞれ生じる圧縮時の減衰力に対する伸長時の減衰力の比である減衰力比に基づいて設定する、
ことを特徴とする減衰力制御方法。
【請求項2】
前記減衰力比が小さい場合よりも大きい場合の方が前記外輪の前記減衰力可変ダンパーの減衰力の配分比がより大きくなるように前記左右配分比を設定することを特徴とする請求項1に記載の減衰力制御方法。
【請求項3】
前記横加速度の振幅に応じて前記左右配分比を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の減衰力制御方法。
【請求項4】
前記横加速度が発生した場合に、前記減衰力可変ダンパーの減衰力によって車体の前輪側を下げる姿勢を形成した後に、前記外輪の前記減衰力可変ダンパーの減衰力が前記内輪の前記減衰力可変ダンパーの減衰力よりも大きくなるように前記左右配分比を設定する、ことを特徴とする請求項1に記載の減衰力制御方法。
【請求項5】
車両の車体と車輪との間に介装されていて減衰力を可変制御できる減衰力可変ダンパーと、
前記車両の横加速度を検出又は推定し、前記横加速度が所定値以上である場合に、旋回外側の車輪である外輪の前記減衰力可変ダンパーの減衰力が旋回内側の車輪である内輪の前記減衰力可変ダンパーの減衰力よりも大きくなるように、前記外輪と前記内輪との間の前記減衰力可変ダンパーの減衰力の配分比である左右配分比を、前記減衰力可変ダンパーが同じストローク速度で圧縮及び伸長する際にそれぞれ生じる圧縮時の減衰力に対する伸長時の減衰力の比である減衰力比に基づいて設定するコントローラと、
を備えることを特徴とする車両懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、減衰力制御方法及び車両懸架装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、車両の旋回の際に外輪のショックアブソーバの減衰力を高く、内輪のショックアブソーバの減衰力を低く制御する減衰力制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平11-091327号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
車両の旋回時に、旋回外側の車輪である外輪の減衰力可変ダンパーの減衰力が大きくなり、旋回内側の車輪である内輪の減衰力可変ダンパーの減衰力が小さくなるように制御することで、外輪及び内輪の接地荷重の変化を抑制して、接地荷重の変化による車両全体の横力の低下を抑制できる。
しかしながらダンパーの減衰係数は様々な要因によって変動するため、減衰係数の変動が、外輪及び内輪の接地荷重の制御に影響を及ぼす虞がある。
本発明は、車両の旋回時における外輪及び内輪の接地荷重の制御の精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、車両の車体と車輪との間に介装されていて減衰力を可変制御できる減衰力可変ダンパーの減衰力を制御する減衰力制御方法が与えられる。減衰力制御方法では、車両の横加速度を検出又は推定し、横加速度が所定値以上である場合に、旋回外側の車輪である外輪の減衰力可変ダンパーの減衰力が旋回内側の車輪である内輪の減衰力可変ダンパーの減衰力よりも大きくなるように、外輪と内輪との間の減衰力可変ダンパーの減衰力の配分比である左右配分比を、減衰力可変ダンパーが同じストローク速度で圧縮及び伸長する際にそれぞれ生じる圧縮時の減衰力に対する伸長時の減衰力の比である減衰力比に基づいて設定する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、車両の旋回時における外輪及び内輪の接地荷重の制御の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】実施形態の車両懸架装置の一例の模式図である。
図2】実施形態の課題の説明のための模式図である。
図3】実施形態の効果の説明のための模式図である。
図4】(a)及び(b)はダンパーの減衰係数の説明のための模式図である。
図5】コントローラの機能構成例のブロック図である。
図6】減衰力可変ダンパーのストローク速度の推定方法の説明のための模式図である。
図7】接地荷重制御部の機能構成例のブロック図である。
図8】ロールレイト包絡振幅値推定部の機能構成例のブロック図である。
図9】(a)及び(b)は右前輪配分比の特性の一例の模式図である。
図10】減衰力制御部の機能構成例のブロック図である。
図11】本発明の作用の説明のための模式図である。
図12】実施形態の減衰力制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0009】
(構成)
図1は、実施形態の車両懸架装置の一例の模式図である。車両懸架装置は、車両1の車体2と左前輪3FL、右前輪3FR、左後輪3RL及び右後輪3RRとの間にそれぞれ介装されたサスペンションに設けられた減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRと、コントローラ5と、車輪速センサ6FL、6FR、6RL及び6RRと、操舵角センサ7と、車速センサ8を備える。
【0010】
以下の説明において、左前輪3FL、右前輪3FR、左後輪3RL及び右後輪3RRを総称して「車輪3」又は「車輪3FL、3FR、3RL及び3RR」と表記することがある。また左前輪3FL及び右前輪3FRを総称して「前輪3F」と表記し、左後輪3RL及び右後輪3RRを総称して「後輪3R」と表記することがある。
また、減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRを総称して「減衰力可変ダンパー4」と表記し、車輪速センサ6FL、6FR、6RL及び6RRを総称して「車輪速センサ6」と表記することがある。
【0011】
減衰力可変ダンパー4は、車両1のばね下とばね上との間に設けられたサスペンションのコイルスプリングの弾性運動を減衰する減衰力発生装置であり、アクチュエータの作動により減衰力を変化させることができる。
例えば減衰力可変ダンパー4は、電子制御ダンパー(電制ダンパー)であってよい。電子制御ダンパーは、流体が封入されたシリンダと、このシリンダ内をストロークするピストンと、このピストンの上下に形成された流体室の間の流体移動を制御するオリフィスとを有する。
【0012】
ピストンには複数種のオリフィス径を有するオリフィスが形成され、アクチュエータの作動時に複数のオリフィスから制御指令に応じたオリフィスが選択される。これにより、オリフィス径に応じた減衰力を発生させることができる。例えば、オリフィス径が小さければピストンの移動は制限されやすいため、減衰力が高くなる。逆にオリフィス径が大きければピストンの移動は制限されにくいため、減衰力は小さくなる。
【0013】
なお本実施形態に適用可能な減衰力可変ダンパー4は、上記のようにオリフィス径を選択することによって減衰力を変化させる構成に限定されず、減衰力を可変制御できる様々な構成の減衰力可変ダンパーを採用できる。
例えばピストンの上下に形成された流体を接続する通路上に電磁制御弁を配置し、この電磁制御弁の開閉量を変化させることで減衰力を制御する構成を有していてもよく、流体として磁性流体を用い流体の流動性を変化させるもので減衰力を制御する構成を有していてもよい。
【0014】
車輪速センサ6FL、6FR、6RL及び6RRは、左前輪3FL、右前輪3FR、左後輪3RL及び右後輪3RRの車輪速をそれぞれ検出する。このような車輪速センサ6は、ABS(アンチロックブレーキシステム)、TCS(トラクションコントロールシステム)、ESC(横滑り防止機構)等の制御システムのため、多くの車種に搭載される。
車輪速センサ6は、ドライブシャフトやアクスルハブ、ブレーキドラムなどの回転部分に歯車上のロータを設け、その外周にコイルと磁極で構成されるセンサを、1mm程度の隙間で設置する。ロータが回転するとコイルを通過する磁束が変化し、交流電流が発生するため、車輪3の回転速度が検出される。
【0015】
操舵角センサ7は、ステアリングホイールの操舵角δを検出する。車速センサ8は、車両1の車速Vを検出する。
コントローラ5は、車輪3FL、3FR、3RL及び3RRにそれぞれ搭載された減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRの減衰力をそれぞれ独立に制御する電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)である。
コントローラ5は、例えば、プロセッサ5aと、記憶装置5b等の周辺部品とを含むコンピュータを含む。プロセッサ5aは、例えばCPU(Central Processing Unit)、やMPU(Micro-Processing Unit)であってよい。
【0016】
記憶装置5bは、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置5bは、主記憶装置として使用されるROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリや、レジスタ、キャッシュメモリ、を含んでよい。以下に説明するコントローラ5の機能は、例えばプロセッサ5aが、記憶装置5bに格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
【0017】
なお、コントローラ5を、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエアにより形成してもよい。
例えば、コントローラ5は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を含んでいてもよい。例えばコントローラ5はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD:Programmable Logic Device)等を有していてもよい。
【0018】
次に、図2を参照して実施形態の課題の概略を説明する。図2の縦軸は、車両1の旋回時に車体の横方向に働く力であるコーナリングパワーを示し、横軸は接地荷重を示す。
旋回時は横方向加速度が車体に作用するため、車体が旋回外側にロールする挙動が発生する。この結果、旋回外側の車輪(以下「外輪」と表記することがある)の接地荷重が増加する。
【0019】
反対に、旋回内側の車輪(以下「内輪」と表記することがある)の接地荷重が低下する。この結果、外輪と内輪の平均の接地荷重は直進時の接地荷重よりも低下し、コーナリングパワーが減少する。
コーナリングパワーが減少すると、ハンドル操作しても曲がりにくいため、運転者は必要以上に操舵を入力し、旋回中に修正操舵が必要となり、運転者の負荷が増大する。
【0020】
そこで、実施形態の車両懸架装置は、車両1の横加速度Axを検出又は推定し、横加速度Axが所定値Ax1以上であるか否かを判定し、横加速度Axが所定値Ax1以上である場合に、外輪の減衰力可変ダンパー4の減衰力が内輪の減衰力可変ダンパーAの減衰力よりも大きくなるように、減衰力可変ダンパー4を制御する。
これにより、旋回中の車両の安定性を確保し、乗心地性能の向上を図ったり、高速域での車両の操縦性を確保できる。
【0021】
図3を参照して実施形態の効果の概略を説明する。図3は、同一の路面における操舵量について、実施形態による減衰力の制御を行った場合(実線)と行わない場合(破線)とを比較した模式図である。
実施形態による減衰力の制御を行わない場合、図中のA、B及びCの部分で操舵量が大きくなっている。A部分では旋回初期において、操舵しているにもかかわらず車両の向きが変わらないため追加で操作している。また、B部分では切りすぎていた操舵を戻す動きを行っている。さらに、C部分ではB部分で実施した操舵を戻す動きについて、戻し過ぎた分を修正している。
一方で、実施形態による減衰力の制御を行った場合には、減衰力の制御を行わないに比べて操舵量が低減している。このように、本発明は、減衰力の制御によって操舵に対する車両の応答性を早める効果を奏する。
【0022】
しかし、ダンパーの減衰係数は様々な要因によって変動するため、減衰係数の変動が外輪及び内輪の接地荷重の制御に影響を及ぼす虞がある。例えば、ダンパーが伸長する際の減衰係数と縮む場合の減衰係数とが異なることがある。以下の説明においてダンパーが伸長する際の減衰係数を「伸長時減衰係数Ct」と表記し、ダンパーが縮む場合の減衰係数を「圧縮時減衰係数Cc」と表記することがある。
【0023】
図4(a)のダンパーの例では伸長時減衰係数Ctの方が圧縮時減衰係数Ccよりも大きく、図4(b)のダンパーの例では圧縮時減衰係数Ccの方が伸長時減衰係数Ctよりも大きい。例えば、ショックアブソーバ形式のダンパーでは伸長時減衰係数Ctの方が圧縮時減衰係数Ccよりも大きい特性を有し、例えばストラットサスペンションのダンパーでは、反対に圧縮時減衰係数Ccの方が伸長時減衰係数Ctよりも大きい特性を有する。
また、図4(a)及び図4(b)のダンパーの例では、ストローク速度によっても減衰係数が変化しており、伸長時減衰係数Ct及び圧縮時減衰係数Ccのどちらについても、ストローク速度の高い領域(ストローク速度の絶対値が大きい)の方がストローク速度の低い(ストローク速度の絶対値が小さい)領域よりも減衰係数が小さい。
【0024】
そこで実施形態の車両懸架装置は、減衰力可変ダンパー4が同じ速さのストローク速度(-Vs)、Vsで圧縮及び伸長する際にそれぞれ生じる圧縮時の減衰力(-Fc)に対する伸長時の減衰力Ftの比である減衰力比(Ft/Fc)に基づいて設定する。
減衰力比(Ft/Fc)は、減衰力可変ダンパー4が同じ速さストローク速度で圧縮及び伸長する際の圧縮時減衰係数Ccに対する伸長時減衰係数Ctの減衰係数比Ct/Cc=(Ft/Vs)/(Fc/Vs)=Ft/Fcと等価となる。
【0025】
減衰力比(Ft/Fc)に基づいて外輪と内輪と間の減衰力の配分比を設定することにより、個々の減衰力可変ダンパー4の減衰係数の特性に応じて減衰力を調整できる。このため、より高い精度で外輪及び内輪の各々の減衰力可変ダンパー4の減衰力を制御できる。この結果、旋回時における外輪及び内輪の接地荷重の制御の精度を向上できる。
【0026】
図5は、コントローラ5の機能構成例のブロック図である。コントローラ5は、車両挙動検出部10と、横加速度推定部11と、基本制振制御部12と、接地荷重制御部13と、減衰力制御部14とを備える。
車両挙動検出部10は、車輪速センサ6が検出した車輪3FL、3FR、3RL及び3RRの各々の車輪速ωの変動に基づいて、車輪3FL、3FR、3RL及び3RRの減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRのストローク速度(すなわち車輪3FL、3FR、3RL及び3RRのサスペンションのストローク速度)をそれぞれ推定する。
【0027】
図6は、減衰力可変ダンパーのストローク速度の推定方法の説明のための模式図である。路面凹凸によってばね下部が振動する際、図6に示すように、サスペンション回転中心Cを中心としたワインドアップが発生する。θはワインドアップ角を示し、Lは、車輪中心からサスペンション回転中心Cまでの距離を示し、rは車輪3の動半径を示し、Kはタイヤの弾性係数を示し、Kはサスペンションの弾性係数を示し、Cはサスペンションの減衰係数を示し、θφはワインドアップに伴う車輪3の回転角度を示し、y及びzはワインドアップに伴う車輪中心の前後変位及び上下変位を示す。
【0028】
ワインドアップが発生すると、車輪速センサ6が検出した車輪速センサ値ωには、次式(1)のように、走行速度とほぼ同じ値となる基準速度ωと、ワインドアップにより発生する速度変動ωθと、凹凸に衝突し発生する前後動に基づく速度変動ωφと、センサノイズ等の外乱ωが含まれる。
ω=ω+ωφ+ωθ+ω …(1)
【0029】
車輪3の車輪中心の前後変位yはワインドアップ角θと線形の関係があるため、前後変位yとワインドアップ角θとの間の既知の特性係数をKwuyとすると、次式(2)及び(3)のように表現できる。
y=r×θφ…(2)
θ=Kwuy×y …(3)
【0030】
上式(2)及び(3)により次式(4)が得られ、次式(4)を微分すると次式(5)が得られる。
θ=Kwuy×r×θφ …(4)
ωθ=Kwuy×r×ωφ …(5)
サスペンションのストローク量λは前後変位特性yと線形関係があるため、前後変位yとストローク量λとの間の既知の特性係数をKzyとすると、次式(6)のように表現できる。次式(6)を微分すると次式(7)のストローク速度dλ/dtが得られる。
【0031】
λ=Kzy×y …(6)
dλ/dt=Kzy×r×ωφ …(7)
以下の説明及び図面において、ストローク速度の符号「dλ/dt」を省略して「dλ」と表記する。
外乱ωを無視できる場合には、
dλ=Kzy×r×(ω-ω)/(1+Kwuy×r) …(8)
となり、ストローク速度dλは、車輪速センサ値ωと基準速度ω(≒走行速度)との差分(すなわち車輪速センサ値ωの変動)から算出できる。
【0032】
図5を参照する。車両挙動検出部10は、算出した車輪3FL、3FR、3RL及び3RRの各々のストローク速度から、ばね上の挙動(上下変位、ロール、ピッチ)を推定する。車両挙動検出部10は、ばね上の挙動の情報を基本制振制御部12へ出力する。ストローク速度dλの情報を減衰力制御部14へ出力する。
横加速度推定部11は、ステアリングホイールの操舵角δと車両1の車速Vに基づいて、車両1の横加速度Axを推定する。本実施形態では、左方向の横加速度Axの符号を正と定義し、右方向の横加速度Axの符号を負と定義する。例えば横加速度推定部11は、次式(9)に基づいて横加速度Axを推定してよい。
Ax=V×δ/(1+AV) …(9)
なお、式(9)においてAはスタビリティファクタである。
なお本実施形態は、操舵角δと車速Vに基づいて横加速度Axを推定する場合の例について説明するが、本発明はこのような例に限定されない。横加速度を計測できるセンサを利用したり、その他センサ値から推定したりしてもよい。
【0033】
基本制振制御部12は、車両挙動検出部10が推定した車両挙動に基づいて、車輪3FL、3FR、3RL3及びRRの各々の減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRの各々の減衰力の目標値である基本要求減衰力FbFL、FbFR、FbRL及びFbRRをそれぞれ設定する。
基本制振制御部12は、スカイフック制御に基づいて基本要求減衰力FbFL、FbFR、FbRL及びFbRRをそれぞれ設定する。スカイフック制御理論は、車体を空から吊り下げて固定し、車体と空の間にショックアブソーバを支持するよう考えたもので、この理論に従って制御指令値を生成し、これと等価となるよう制御指令値を減衰力可変ダンパー4に入力することで乗心地を向上させるものである。
【0034】
接地荷重制御部13は、車両1の旋回時に、減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRの減衰力に差を生じさせることにより、車輪3FL、3FR、3RL及び3RRの各々の接地荷重を制御する。
接地荷重制御部13は、車輪3FL、3FR、3RL及び3RRの接地荷重を制御するための減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRの減衰力の目標値として、それぞれ接地荷重制御減衰力FgFL、FgFR、FgRL及びFgRRを設定する。
【0035】
図7は、接地荷重制御部13の機能構成例のブロック図である。接地荷重制御部13は、ロールレイト包絡振幅値推定部20と、ゲイン乗算器21f及び21rと、右前輪配分比設定部22fと、右後輪配分比設定部22rと、減算器23f及び23rと、乗算器231~234を備える。
ロールレイト包絡振幅値推定部20は、横加速度推定部11が推定した横加速度Axに基づいてロールレイトを推定する。ロールレイト包絡振幅値推定部20は、横加速度Axとロールレイトとロール共振成分とを組み合わせたロールレイト包絡振幅値Aeを推定する。
【0036】
図8は、ロールレイト包絡振幅値推定部20の機能構成例のブロック図である。ロールレイト包絡振幅値推定部20は、位相進み成分作成部20aと、加算器20b及び20dと、位相遅れ成分作成部20cと、ヒルベルト変換部20eを備える。
位相進み成分作成部20aでは、推定された横加速度Axを微分して横加速度微分値dAxを出力する。加算器20bは、横加速度Axと横加速度微分値dAxとを加算する。位相遅れ成分作成部20cは、推定された横加速度Axの位相を90°遅らせた成分F(Ax)を出力する。加算器20dでは、加算器20bにおいて加算された値にF(Ax)を加算する。ヒルベルト変換部20eでは、加算された値の包絡波形に基づくスカラー量を、ロールレイト包絡振幅値Aeとして演算する。
【0037】
図7を参照する。ゲイン乗算器21fは、ロールレイト包絡振幅値AeにゲインGfを乗算することにより、前輪3Fの減衰力可変ダンパー4FL及び4FRに発生させる減衰力の目標値である前輪減衰力目標値(Gf×Ae)を算出して、乗算器231及び232に出力する。また、ゲイン乗算器21rは、ロールレイト包絡振幅値AeにゲインGrを乗算することにより、後輪3RL及び3RRの減衰力可変ダンパー4RL及び4RRに発生させる減衰力の目標値である後輪減衰力目標値(Gr×Ae)を算出して、乗算器233及び234に出力する。
横加速度Axにより発生するロール運動成分と、車体挙動としてのロール運動成分と、車体のロール共振によるロール運動成分と、を組合せ、それに応じた形で減衰力を高く設定することで、操舵によるロール挙動を低減し、車体姿勢を安定化することができる。
【0038】
ここで、車両1の旋回時には横方向加速度が車体に作用すると、車体が旋回外側にロールする挙動が発生するため、外輪の減衰力可変ダンパー4が縮むとともに内輪の減衰力可変ダンパー4が伸長する。
また、図4(a)及び図4(b)を参照して説明したように減衰力可変ダンパー4の伸長時減衰係数Ctと圧縮時減衰係数Ccは異なる。
【0039】
このため、車両1の旋回時に減衰力可変ダンパー4の減衰力を発生させると、圧縮時減衰係数Ccより伸長時減衰係数Ctが大きい場合(図4(a))には、減衰力可変ダンパー4が縮む外輪側の減衰力が小さくなるとともに、減衰力可変ダンパー4が伸長する内輪側の減衰力が大きくなる。この結果、内輪側の伸長量より外輪側の圧縮量の方が大きくなる。
反対に、伸長時減衰係数Ctよりも圧縮時減衰係数Ccが大きい場合(図4(b))には、減衰力可変ダンパー4が縮む外輪側の減衰力が大きくなるとともに、減衰力可変ダンパー4が伸長する内輪側の減衰力が小さくなる。この結果、外輪側の圧縮量より内輪側の伸長量の方が大きくなる。
【0040】
したがって、例えば前輪3Fの減衰力可変ダンパー4FL及び4FRとして圧縮時減衰係数Ccより伸長時減衰係数Ctが大きい特性(図4(a))を有するダンパーを採用し、且つ後輪3Rの減衰力可変ダンパー4RL及び4RRとして伸長時減衰係数Ctより圧縮時減衰係数Ccが大きい特性(図4(b))を有するダンパーを採用した場合には、目標値(Gf×Ae)に基づいて左前輪3FL及び右前輪3FRに同じ配分比で減衰力を発生させ、目標値(Gr×Ae)に基づいて左後輪3RL及び右後輪3RRに同じ配分比で減衰力を発生させることにより、車体が前輪3F側で沈み込む姿勢(ダイビングピッチモード)を形成できる。
【0041】
また、例えば減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRの全てに、圧縮時減衰係数Ccより伸長時減衰係数Ctが大きい特性(図4(a))を有するダンパーを採用した場合や、伸長時減衰係数Ctより圧縮時減衰係数Ccが大きい特性(図4(b))を有するダンパーを採用した場合であっても、ゲインGf及びGrにより前輪3F側と後輪3R側の減衰力の配分比を適宜調整することにより、車体が前輪3F側で沈み込む姿勢を形成できる。
【0042】
図7を参照する。右前輪配分比設定部22f及び右後輪配分比設定部22rは、横加速度推定部11が推定した横加速度Axに基づいて、右前輪3FRの減衰力の配分比である右前輪配分比ODfと、右後輪3RRの減衰力の配分比である右後輪配分比ODrをそれぞれ設定する。
図9(a)は、横加速度Axに対する右前輪配分比ODfの特性の模式図である。右後輪配分比ODrの特性も同様である。
【0043】
前輪左右配分比ODfは、値「0.5」を中心とする0.5±ΔDの範囲の値を有する。変化幅ΔDは0より大きく0.5以下の値に適宜設定される。すなわち、前輪左右配分比ODfは1以下の上限値(0.5+ΔD)から0以上の下限値(0.5-ΔD)までの範囲の値を有する。
横加速度Axが所定値Ax1以下且つ(-Ax1)以上の範囲では、右前輪配分比ODfは「0.5」に設定される。この範囲では、左右輪には同じ配分比で減衰力を発生させる。
【0044】
右前輪3FRが外輪となる場合、横加速度Axが所定値Ax1以上且つAx2以下の範囲で、横加速度Axが増加するのに応じて右前輪配分比ODfは「0.5」から上限値(0.5+ΔD)まで増加し、横加速度AxがAx2以上の範囲では上限値(0.5+ΔD)に維持される。
右前輪3FRが内輪となる場合、横加速度Axが所定値(-Ax1)以下且つ(-Ax2)以上の範囲で、横加速度Axが減少するのに応じて右前輪配分比ODfは「0.5」から下限値(0.5-ΔD)まで減少し、横加速度Axが(-Ax2)以下の範囲では下限値(0.5-ΔD)に維持される。
【0045】
図7を参照する。右前輪配分比設定部22fは、右前輪配分比ODfを減算器23f及び乗算器232へ出力する。右後輪配分比設定部22rは、右後輪配分比ODrを減算器23r及び乗算器234へ出力する。
減算器23fは、左前輪3FLの減衰力の配分比である左前輪配分比(1-ODf)を算出し、乗算器231へ出力する。減算器23rは、左後輪3RLの減衰力の配分比である左後輪配分比(1-ODr)を算出し、乗算器233へ出力する。
【0046】
乗算器231は、左前輪3FLの接地荷重制御減衰力FgFL=Gf×Ae×(1-ODf)を算出する。乗算器232は、右前輪3FRの接地荷重制御減衰力FgFR=Gf×Ae×ODfを算出する。
乗算器233は、左後輪3RLの接地荷重制御減衰力FgRL=Gr×Ae×(1-ODr)を算出する。乗算器234は、右後輪3RRの接地荷重制御減衰力FgRR=Gr×Ae×ODrを算出する。
このように、接地荷重制御減衰力FgFL、FgFR、FgRL及びFgRRを設定することで、外輪の接地荷重制御減衰力が内輪の接地荷重制御減衰力よりも大きくなる。
【0047】
また、図4(a)及び図4(b)を参照して説明したように減衰力可変ダンパー4の伸長時減衰係数Ctと圧縮時減衰係数Ccは異なる。
このため、右前輪3FRと左前輪3FLの間の減衰力の配分比ODf:(1-ODf)と右後輪3RRと左後輪3RLの間の減衰力の配分比ODr:(1-ODr)と、減衰力比(Ft/Fc)に基づいて設定する。これによって、左右輪の間の減衰力配分の精度を向上できる。
【0048】
図9(b)は、減衰力比(Ft/Fc)に基づく右前輪3FRと左前輪3FLの間の減衰力の配分比ODf:(1-ODf)の設定例の模式図である。右後輪3RRと左後輪3RLの間の減衰力の配分比ODr:(1-ODr)の設定も同様である。
例えば、図9(b)に示すように減衰力比(Ft/Fc)が大きいほど、同一の横加速度Axに対して外輪の配分比が大きくなるように(言いかえれば内輪の配分比が小さくなるように)設定する。
【0049】
すなわち、横加速度Axが所定値(-Ax1)以下である範囲では減衰力比(Ft/Fc)が大きいほどより小さな右前輪配分比ODfを設定する。
これにより、右前輪3FRが内輪になり減衰力可変ダンパー4FRが伸長する場合には、伸長時減衰係数Ctが大きいほどより小さな右前輪配分比ODfを設定できるので、伸長時の減衰力可変ダンパー4FRの減衰係数の増加の影響を抑制できる。
【0050】
また、横加速度Axが所定値Ax1以上である範囲では減衰力比(Ft/Fc)が大きいほどより大きな右前輪配分比ODfが設定される。
これにより、右前輪3FRが外輪になり減衰力可変ダンパー4FRが縮む場合には、圧縮時減衰係数Ccが大きいほどより小さな右前輪配分比ODfを設定できるので、圧縮時の減衰力可変ダンパー4FRの減衰係数の増加の影響を抑制できる。
【0051】
例えば前輪3Fの減衰力可変ダンパー4FR及び4FLの減衰力比(Ft/Fc)の方が後輪3Rの減衰力可変ダンパー4RR及び4RLの減衰力比(Ft/Fc)よりも大きい場合には、前輪3Fの外輪の配分比の方が後輪3Rの外輪の配分比よりも大きくなるように設定してよい。
反対に、後輪3Rの減衰力可変ダンパー4RR及び4RLの減衰力比(Ft/Fc)の方が前輪3Fの減衰力可変ダンパー4FR及び4FLの減衰力比(Ft/Fc)よりも大きい場合には、後輪3Rの外輪の配分比の方が前輪3Fの外輪の配分比よりも大きくなるように設定してよい。
【0052】
図5を参照する。減衰力制御部14は、基本要求減衰力FbFL、FbFR、FbRL及びFbRRと接地荷重制御減衰力FgFL、FgFR、FgRL及びFgRRに基づいて減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRの減衰力制御を行う。
図10は、減衰力制御部14の機能構成例のブロック図である。図10では、左前輪3FLの減衰力可変ダンパー4FLの減衰力制御の構成のみを示すが、他の減衰力可変ダンパー4FR、4RL及び4RRの減衰力制御も同様の構成によって実行される。
【0053】
減衰力制御部14は、飽和度変換部30と、調停部31と、制御信号変換部32を備える。
飽和度変換部30は、基本要求減衰力FbFLと接地荷重制御減衰力FgFLを、それぞれ等価粘性減衰係数Cb及びCgに変換する。そして、車両挙動検出部10が推定したストローク速度dλにおける減衰係数最大値Cmax及び最小値Cminに基づいて飽和度Kb、Kg[%]を次式により算出する。
Kb=((Cb-Cmin)/(Cmax-Cmin))×100
Kg=((Cg-Cmin)/(Cmax-Cmin))×100
【0054】
調停部31は、飽和度変換部30において変換された飽和度Kb、Kbのうち、どの飽和度に基づいて制御するのかを調停し、調停された飽和度を、ストローク速度dλに基づいて予め設定された飽和度制限マップにより制限し、制限された飽和度を最終的な飽和度として出力する。
制御信号変換部32では、調停部31が出力した飽和度に対応する制御信号に変換し、減衰力可変ダンパー4FLに出力する。
【0055】
次に、本発明の作用を説明する。車両1が旋回動作に入ると、旋回挙動により横加速度Axが発生する。発生した横加速度Axは、横加速度推定部11によって検出される。横加速度Axが検出されると、接地荷重制御部13のロールレイト包絡振幅値推定部20とゲイン乗算器21f及び21rとによって、前輪3F及び後輪3Rの減衰力目標値(Gf×Ae)及び(Gr×Ae)が設定され、車体が前輪3F側で沈み込む姿勢(ダイビングピッチモード)を形成する。
【0056】
これにより、操向輪である前輪3F側の接地荷重が上昇する。横加速度Axの絶対値が所定値Ax1未満の間は、右前輪配分比設定部22f及び右後輪配分比設定部22rは、左右輪に対して減衰力を均等に配分する。
旋回動作が進み、更に横加速度Axの絶対値が所定値Ax1以上になると、右前輪配分比設定部22f及び右後輪配分比設定部22rは、図9(a)及び図9(b)を参照して説明した特性に基づいて、外輪の減衰力の配分比を内輪の減衰力の配分比よりも大きくなるように設定する。これにより、外輪と内輪との間で減衰力に左右差が発生し、図2を参照して説明したように旋回内輪の接地荷重低下を抑制できる。
【0057】
図11を参照する。車体のスリップ角が比較的小さな線形領域では、旋回時の横力(コーナリングフォース)は線形に増大するが、ある程度スリップ角が増大すると飽和する。
本発明は、この線形領域を利用した制御であり、横加速度Axの絶対値が所定値Ax1以上になるまで外輪と内輪の接地荷重変動を遅らせることで、スリップ角β1からβ2へ増加させ、結果として旋回初期におけるタイヤ横力をFx1からFx2へ増大させることで、少ない操舵角で旋回動作を行わせることができる。
【0058】
図12は、実施形態の減衰力制御方法のフローチャートである。
ステップS1において車両挙動検出部10は、ばね上の車両挙動(上下変位、ロール、ピッチ)を推定する。
ステップS2において基本制振制御部12は、車両挙動検出部10が推定した車両挙動に基づいて、基本要求減衰力FbFL、FbFR、FbRL及びFbRRをそれぞれ設定する。
ステップS3において横加速度推定部11は、車両1の横加速度Axを推定する。
【0059】
ステップS4において接地荷重制御部13のロールレイト包絡振幅値推定部20は、横加速度Axに基づいてロールレイト包絡振幅値Aeを推定する。
ステップS5においてゲイン乗算器21f及び21rは、前輪減衰力目標値(Gf×Ae)と後輪減衰力目標値(Gr×Ae)を算出する。
ステップS6において右前輪配分比設定部22f及び右後輪配分比設定部22rと、減算器23f及び23rは、前輪3Fの減衰力の左右配分比ODf:(1-ODf)と、後輪3Rの減衰力の左右配分比ODr:(1-ODr)を設定する。
【0060】
ステップS7において乗算器231~234は、接地荷重制御減衰力FgFL、FgFR、FgRL及びFgRRを設定する。
ステップS8において減衰力制御部14は、基本要求減衰力FbFL、FbFR、FbRL及びFbRRと接地荷重制御減衰力FgFL、FgFR、FgRL及びFgRRに基づいて減衰力可変ダンパー4FL、4FR、4RL及び4RRの減衰力制御を行う。
その後に処理は終了する。
【0061】
(実施形態の効果)
(1)車両1の車体2と車輪3との間に介装されていて減衰力を可変制御できる減衰力可変ダンパー4の減衰力を制御する減衰力制御方法では、車両3の横加速度を検出又は推定し、横加速度が所定値以上である場合に、旋回外側の車輪3である外輪の減衰力可変ダンパー4の減衰力が旋回内側の車輪3である内輪の減衰力可変ダンパーの減衰力よりも大きくなるように、外輪と内輪との間の減衰力可変ダンパー4の減衰力の配分比である左右配分比を、減衰力可変ダンパーが同じストローク速度で圧縮及び伸長する際にそれぞれ生じる圧縮時の減衰力に対する伸長時の減衰力の比である減衰力比に基づいて設定する。
例えば、減衰力比が小さい場合よりも大きい場合の方が外輪の減衰力可変ダンパーの減衰力の配分比がより大きくなるように左右配分比を設定してよい。
【0062】
これにより、外輪及び内輪の接地荷重の変化を抑制して、接地荷重の変化による車両全体の横力の低下を抑制できる。この結果、旋回中の車両の安定性を確保し、乗心地性能の向上を図ったり、高速域での車両の操縦性を確保できる。すなわち、操舵に対する車両の応答性を早めることができる。
さらに、左右配分比を減衰力比に基づいて設定することで、外輪及び内輪の接地荷重の制御の精度を向上できる。
【0063】
(2)横加速度の振幅に応じて左右配分比を設定してよい。これにより横加速度の増加に応じて左右の接地荷重の変動が大きくなるのを効果的に抑制できる。
(3)横加速度が発生した場合に、減衰力可変ダンパーの減衰力によって車体の前輪側を下げる姿勢を形成した後に、外輪の減衰力可変ダンパーの減衰力が内輪の減衰力可変ダンパーの減衰力よりも大きくなるように左右配分比を設定してよい。
これにより、外輪と内輪の接地荷重変動を遅らせて、スリップ角を増加させることができる。この結果、旋回初期におけるタイヤ横力を増大させ、少ない操舵角で旋回動作を行わせることができる。
【符号の説明】
【0064】
1…車両、2…車体、3FL…左前輪、3FR…右前輪、3RL…左後輪、3RR…右後輪、4FL、4FR、4RL、4RR…減衰力可変ダンパー、5…コントローラ、5a…プロセッサ、5b…記憶装置、6FL、6FR、6RL、6RR…車輪速センサ、7…操舵角センサ、8…車速センサ、10…車両挙動検出部、11…横加速度推定部、12…基本制振制御部、13…接地荷重制御部、14…減衰力制御部、20…ロールレイト包絡振幅値推定部、20a…位相進み成分作成部、20b、20d…加算器、20c…位相遅れ成分作成部、20e…ヒルベルト変換部、21f、21r…ゲイン乗算器、22f…右前輪配分比設定部、22r…右後輪配分比設定部、23f、23r…減算器、30…飽和度変換部、31…調停部、32…制御信号変換部、231、232、233、234…乗算器
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12