(57)【要約】【課題】ウェーバー・フェヒナーの法則に基づき、振動抑制感といった人間の感度を考慮した最適な補正を行い得る減衰力制御装置を提供する。【解決手段】ショックアブソーバＡＢの減衰力を制御する減衰制御手段ＣＣと、少なくともばね上の上下方向の加速度及びばね上とばね下との間の相対変位を検出する検出手段ＤＴと、その検出結果に基づき減衰力制御に供する減衰係数を演算する減衰係数演算手段ＣＥとを備える。そして、検出手段ＤＴの検出結果に基づき、ウェーバー・フェヒナーの法則の刺激増分に対応する体感加速度増分を演算する体感加速度増分演算手段ＷＦと、その演算結果の体感加速度増分に応じて減衰係数を補正する補正手段ＭＤを備える。【選択図】図１
2010100262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各車輪のばね上とばね下との間に介装されたショックアブソーバの減衰力を制御する減衰制御手段と、少なくとも前記ばね上の上下方向の加速度及び前記ばね上と前記ばね下との間の相対変位を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づき前記減衰制御手段による減衰力制御に供する減衰係数を演算する減衰係数演算手段とを備えた減衰力制御装置において、前記検出手段の検出結果に基づき、ウェーバー・フェヒナーの法則の刺激増分に対応する体感加速度増分を演算する体感加速度増分演算手段と、該体感加速度増分演算手段が演算した体感加速度増分に応じて前記減衰係数を補正する補正手段を備えたことを特徴とする減衰力制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記体感加速度増分に応じて感度ゲインを演算し、該感度ゲインを前記減衰係数に乗じて前記減衰係数を補正することを特徴とする請求項１記載の減衰力制御装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記体感加速度増分に応じて補正量を設定する感度マップを具備し、該感度マップにより、前記体感加速度増分演算手段が演算した体感加速度増分に応じた補正量を求め、該補正量に応じて前記減衰係数を補正することを特徴とする請求項１記載の減衰力制御装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記ばね上の上下方向の加速度を検出するばね上加速度センサを備え、該ばね上加速度センサの検出加速度を積分してばね上速度を求めると共に、該ばね上速度の変化量を演算し、前記体感加速度増分演算手段は、前記ばね上速度の変化量と前記ばね上加速度センサの検出加速度に基づき前記体感加速度増分を演算することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の減衰力制御装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記ばね上と前記ばね下との間の相対変位を検出する相対変位センサを備え、該相対変位センサの検出相対変位に基づき相対速度を演算し、該相対速度に前記ばね上速度を加算してばね下速度を求めることを特徴とする請求項４記載の減衰力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減衰力制御装置に関し、特に、車両の各車輪のばね上とばね下との間に介装されたショックアブソーバの減衰力を制御する減衰力制御装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
車両の減衰力制御については、スカイフック制御等、種々の制御理論が知られているが、ショックアブソーバの特性として、高減衰係数を選択すれば、ばね上共振とばね下共振を抑制することはできるものの、ばね下共振周波数以上の高周波成分は抑制することはできない。逆に、低い減衰係数を選択すれば、ばね上とばね下の共振を抑制することができない。特にスカイフック制御においては、ばね上共振の抑制が優先されるため、不整地路面走行時にはゴツゴツした高周波成分の入力が増加してしまうことになる。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１では、「振動入力をローパスフィルタ処理することにより得られた振動入力の低周波成分が大きいときには実減衰係数を増大補正する」こととし、スカイフック制御の効果を更に高めることが企図されている。しかし、高周波成分や人間の感度といった点については考慮されていないため、下記の特許文献２において、ばね上共振点付近の入力（フワフワ感）とばね下共振点付近の入力（ゴツゴツ感）が同時に入力された場合に、人間がどのように感じ、どのように制御すれば人間にとってフィーリングが良いのかを考慮し、不整路面においても人間の官能を考慮し乗り心地と操安性の高次元での両立を達成させるために、車体の振動での高周波成分が多いほど低い減衰力に補正することが提案されている。尚、人間の感度という観点で、下記の特許文献３には、人の感覚生理にあった快適な前後運動により先行車両に追従する運動方程式が開示されており、更に、種々の分野でウェーバー・フェヒナーの法則が考慮されつつある。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９４１２２号公報
【特許文献２】特開平６−１４３９６５号公報
【特許文献３】特許第２９１１３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
然し乍ら、特許文献１においては、ローパスフィルタを用いることにより低周波成分が大きいときにゲインをあげて積極的にばね上共振を抑えているものの、高周波成分が入力したときにはゴツゴツ感を感じ、乗り心地が悪くなる可能性がある。一方、特許文献２においては、人間の感度に着目して、低周波成分が多くても高周波成分に対し低い減衰力に補正することとしているが、低くしただけばね上共振を抑えにくくなってしまうので、人間の官能を考慮した場合の最も効率的な補正方法とは言いがたい。
【０００６】
これに対し、高周波、低周波といった周波数帯域にかかわらず、人間の官能という点に着目し、減衰力制御を行うことによって得られる効果の人間の感度、例えば振動抑制感といった感度は、ウェーバー・フェヒナー（Ｗｅｂｅｒ・Ｆｅｃｈｎｅｒ）の法則を用いて定量化することができる。従って、このウェーバー・フェヒナーの法則を用いて得られた値を例えば補正ゲインとして設定し、これを既存のスカイフック制御等に適用すれば、減衰力制御に対し、人間の官能を考慮した最適な補正を行うことができる。
【０００７】
そこで、本発明は、ウェーバー・フェヒナーの法則に基づき、振動抑制感といった人間の感度を考慮した最適な補正を行い得る減衰力制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、本発明は、請求項１に記載のように、車両の各車輪のばね上とばね下との間に介装されたショックアブソーバの減衰力を制御する減衰制御手段と、少なくとも前記ばね上の上下方向の加速度及び前記ばね上と前記ばね下との間の相対変位を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づき前記減衰制御手段による減衰力制御に供する減衰係数を演算する減衰係数演算手段とを備えた減衰力制御装置において、前記検出手段の検出結果に基づき、ウェーバー・フェヒナーの法則の刺激増分に対応する体感加速度増分を演算する体感加速度増分演算手段と、該体感加速度増分演算手段が演算した体感加速度増分に応じて前記減衰係数を補正する補正手段を備えることとしたものである。
【０００９】
上記のウェーバー・フェヒナーの法則は、人の感覚を支配する生理的な法則であり、この法則によれば、物理刺激量をI、刺激の増加分（刺激増分という）ΔI、感覚の増加分をΔＥとした場合、ΔＥ = k*(ΔI/I), （k:定数）が成り立つ。
このことから、減衰力制御によってΔIをΔI'減少させることができれば、感覚の増加分ΔＥをk*(ΔI'/I)だけ減少させることができる。つまり、このように減少させることができる感覚の増加分ΔＥが人間の感じる振動抑制感といった感度であり、物理刺激量Iを加速度z"とすると、ウェーバー・フェヒナーの法則を満たすΔＥは
ΔＥ = k*(Δz"/ z"), （k:定数）となる。
而して、上記の演算により得られ、振動抑制感といった感覚の増加分を表す体感加速度増分ΔＥに応じて減衰係数が補正される。
【００１０】
前記補正手段は、請求項２に記載のように、前記体感加速度増分に応じて感度ゲインを演算し、該感度ゲインを前記減衰係数に乗じて前記減衰係数を補正するように構成するとよい。あるいは、請求項３に記載のように、前記体感加速度増分に応じて補正量を設定する感度マップを具備したものとし、該感度マップにより、前記体感加速度増分演算手段が演算した体感加速度増分に応じた補正量を求め、該補正量に応じて前記減衰係数を補正するように構成してもよい。
【００１１】
また、前記検出手段は、請求項４に記載のように、前記ばね上の上下方向の加速度を検出するばね上加速度センサを備えたものとし、該ばね上加速度センサの検出加速度を積分してばね上速度を求めると共に、該ばね上速度の変化量を演算し、前記体感加速度増分演算手段は、前記ばね上速度の変化量と前記ばね上加速度センサの検出加速度に基づき前記体感加速度増分を演算するように構成するとよい。更に、請求項５に記載のように、前記検出手段を、前記ばね上と前記ばね下との間の相対変位を検出する相対変位センサを備えたものとし、該相対変位センサの検出相対変位に基づき相対速度を演算し、該相対速度に前記ばね上速度を加算してばね下速度を求めることとするとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載のように構成された減衰力制御装置においては、検出手段の検出結果に基づき、ウェーバー・フェヒナーの法則の刺激増分に対応する体感加速度増分を演算し、その演算結果の体感加速度増分に応じて減衰係数を補正するように構成されているので、減衰力制御に対し、振動抑制感といった人間の感度を考慮した最適な補正を行うことができる。具体的には、ウェーバー・フェヒナーの法則を用いて得られた値を例えば補正ゲインとして設定し、これを既存のスカイフック制御等に適用して補正することとすれば、従前の周波数補正よりも人間の感度に応じた減衰制御が可能になる。
【００１３】
また、請求項２又は３に記載の減衰力制御装置によれば、感度ゲインや感度マップにより、体感加速度増分に応じた補正量を適切に設定することができる。更に、請求項４又は５に記載の減衰力制御装置によれば、減衰係数の演算に供するばね上速度やばね下速度を簡単且つ安価な構成で検出（演算を含む）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る減衰力制御装置の構成を示し、図２はこの減衰力制御装置を含む車両を示す平面図である。本実施形態の減衰力制御装置は、図１に示すように、車両の各車輪のばね上とばね下との間に介装されるショックアブソーバＡＢの減衰力を制御する減衰制御手段ＣＣと、少なくともばね上の上下方向の加速度及びばね上とばね下との間の相対変位を検出する検出手段ＤＴと、この検出手段ＤＴの検出結果に基づき減衰制御手段ＣＣによる減衰力制御に供する減衰係数を演算する減衰係数演算手段ＣＥとを備えており、例えばスカイフック制御が行われる。
【００１５】
図２は、上記の減衰力制御装置を有する車両の全体構成を示し、各車輪ＷＨxxを支持するサスペンペンションフレーム（図示せず）及びショックアブソーバＡＢxxによって車体が懸架されている（添字xxは各車輪を意味し、frは右側前輪、flは左側前輪、rrは右側後輪、rlは左側後輪を示す）。各車輪のショックアブソーバＡＢxxの上方は、ばね上である車体（図示せず）に支持され、ショックアブソーバＡＢxxの下方は、ばね下であるサスペンペンションフレーム（図示せず）に支持されている。そして、各ショックアブソーバＡＢxxには、従来と同様、アクチュエータＡＣxxによって減衰係数を調整し得る調整弁あるいはオリフィスを備えたピストン（図示せず）が収容されている。尚、図示は省略するが、車両の重心近傍に、車体のロール速度を検出するロールレートセンサ、車体のピッチ速度を検出するピッチレートセンサ、車体のバウンシング加速度を検出するバウンシング加速度センサ等が配設され、電子制御ユニットＥＣＵに接続されている。
【００１６】
そして、電子制御ユニットＥＣＵには、図１に示すように、検出手段ＤＴの検出結果に基づき、ウェーバー・フェヒナーの法則の刺激増分に対応する体感加速度増分ΔＥを演算する体感加速度増分演算手段ＷＦと、その演算結果の体感加速度増分ΔＥに応じて減衰係数を補正する補正手段ＭＤが構成されている。この補正手段ＭＤは、例えば、演算結果の体感加速度増分ΔＥに応じて感度ゲインを演算し、この感度ゲインを乗じて減衰係数を補正するように構成される。あるいは、体感加速度増分ΔＥに応じて補正量を設定する感度マップを具備し、この感度マップにより、体感加速度増分ΔＥに応じた補正量を求め、この補正量に応じて減衰係数を補正するように構成してもよい。
【００１７】
検出手段ＤＴは、ばね上の上下方向の加速度（以下、ばね上加速度z0"とし、図１にＧｚで示す）を検出するばね上加速度センサＡＳを備えており、これによって検出されたばね上加速度z0"が入力処理部ＳＰにて積分されてばね上速度（z0'）が求められると共に、このばね上速度（z0'）の変化量（Δz0'とし、図１にΔＧで示す）が演算される。そして、体感加速度増分演算手段ＷＦにおいては、ばね上速度の変化量（Δz0'）とばね上加速度センサＡＳの検出ばね上加速度（z0"）に基づき、体感加速度増分ΔＥが後述のように演算される。
【００１８】
更に、検出手段ＤＴは、ばね上とばね下との間の相対変位（|z1- z0|とし、図１にＬｓで示す）を検出する相対変位センサＲＬを備えており、入力処理部ＳＰにて検出相対変位|z1- z0|に基づき相対速度|z1'- z0'|が演算される。而して、この相対速度|z1'- z0'|にばね上速度（z0'）が加算されると、ばね下速度（z1'）が求められる。そして、これらのばね上速度（z0'）、ばね下速度（z1'）及び 相対速度|z1'- z0'|に基づき、減衰係数が演算される。
【００１９】
上記の感度ゲインは以下のように演算される。ばね上の質量をｍ、減衰係数をＣ、ショックアブソーバＡＢによる減衰力制御の最大減衰係数をＣmax、最小減衰係数をＣmin、ばね上とばね下を連結するばねの、ばね定数をｋとすると、運動方程式は次のようになる。即ち、-mz1" = C(z1'- z0')+k(z1- z0) となる。
このとき、減衰係数Ｃが最小値Ｃminをとった場合には、運動方程式は次のようになる。
即ち、-mz1"min = Cmin(z1'- z0')+k(z1- z0) となる。
また、減衰係数Ｃが最大値Ｃmaxをとった場合には、運動方程式は次のようになる。
即ち、-mz1"max = Cmax(z1'- z0')+k(z1- z0) となる。
従って、ショックアブソーバＡＢによる減衰力制御のΔz1"は次のようになる。
即ち、Δz1" = (Cmax- Cmin)(z1'- z0')／m  となる。
よって、振動抑制感といった感度を表す体感加速度増分ΔＥ、即ちΔＥ = k*(Δz"/ z"), （k:定数）は次のようになる。
即ち、ΔＥ = k*[{(Cmax- Cmin)(z1'- z0')／m ｝／ z"], （k:定数）となる。
【００２０】
而して、例えば図３に示すように、この体感加速度増分ΔＥに応じて感度ゲインが設定される。そして、この感度ゲインが減衰係数に乗じられて補正され、その減衰係数に基づき、アクチュエータＡＣxxの制御目標値が設定される。
【００２１】
上記のように構成された減衰力制御装置においては、減衰力制御を行うことで人間がどの程度振動抑制感を感じるかを定量化することにより、減衰効果があるときに絞った効率的な減衰制御が可能になる。例えば高い減衰力を出してしまうと、ばね上共振を抑制することができるが、複合路において、次の入力に対してその減衰力の分の固さが出てしまう可能性が高い。このような場合に、従前の周波数補正では高周波成分の補正を行うこととしているが、本実施形態のようにウェーバー・フェヒナーの法則を用いれば、人間の感じる効果の大小により補正を行い、効果を感じにくい状況では高減衰力を選択しなくなるので、効果的な高周波成分の補正が可能になる。このように、人間の感覚生理に基づいて減衰力制御が行われるため不快な動きが回避され、良好な乗り心地となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る減衰力制御装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る減衰力制御装置を備えた車両の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態において体感加速度増分と感度ゲインの関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
ＷＨxx  車輪
ＡＢ，ＡＢxx  ショックアブソーバ
ＡＣxx  アクチュエータ
ＥＣＵ  電子制御ユニット
ＣＣ  減衰制御手段
ＤＴ  検出手段
ＣＥ  減衰係数演算手段
ＷＦ  体感加速度増分演算手段
ＭＤ  補正手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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