(57)【要約】車両１の複数の車輪３毎にばね上とばね下との間に設けられた減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの減衰力を、車両１の走行状態に基づいて制御する車両１のアクティブサスペンション装置２において、車両１のばね上の重心位置の上下挙動を検出する加速度センサ１５、１６、１７と、重心位置の上下挙動に基づいて複数の減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの減衰力を制御するアクティブサスコントロールユニット１０と、を備え、重心位置の上下挙動から車両１の重心位置で上下動が抑制されるように減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの減衰力を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の複数の車輪毎にばね上とばね下との間に設けられた振動減衰装置の減衰力を、車両の走行状態に基づいて制御する車両のアクティブサスペンション装置において、
前記車両のばね上の重心位置の上下挙動を検出する上下挙動検出部と、
前記重心位置の上下挙動に基づいて前記複数の振動減衰装置の減衰力を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする車両のアクティブサスペンション装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記車両のばね上の重心位置の上下挙動に基づいて、スカイフック制御にしたがって当該重心位置におけるばね上の上下動を抑制する重心位置減衰力制御値を演算し、前記重心位置減衰力制御値に基づいて前記複数の振動減衰装置における減衰力制御値を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両のアクティブサスペンション装置。
【請求項３】
前記上下挙動検出部は、
前記ばね上に前記重心位置から互いに前記車両の前後左右方向に互いに離間した３個以上の加速度センサと、
前記３個以上の加速度センサにより検出された加速度に基づいて前記重心位置の加速度を演算する加速度演算部と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の車両のアクティブサスペンション装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記３個以上の加速度センサにより検出された加速度に基づいて、前記車両のロールレート及びピッチレートを演算し、前記重心位置減衰力制御値、前記ロールレート及び前記ピッチレートに基づいて、前記複数の振動減衰装置の減衰力制御値を夫々設定することを特徴とする請求項３に記載の車両のアクティブサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション装置に係り、詳しくは、アクティブサスペンション装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンション装置において、減衰力可変ダンパを使用したアクティブサスペンション装置が知られている。アクティブサスペンション装置は、例えば車体の各種方向の車両挙動を検出して、四輪に夫々備えられた減衰力可変ダンパの減衰力を制御することで、操安性や乗り心地を改善することができる。
アクティブサスペンション装置は、例えばスカイフック制御に基づいて各輪のサスペンション装置における減衰力可変ダンパを夫々制御して、ばね上、即ち車体の上下動を抑制する。【０００３】
このようにばね上の上下動を抑制するスカイフック制御を実現させるために、各手法が研究されている。例えば特許文献１では、車速、車輪速、減衰力可変ダンパのストロークを検出して、これらの検出値に基づいて、減衰力可変ダンパの減衰力を制御する。
また、特許文献２では、各輪においてばね上の加速度を検出し、このばね上の加速度に基づいて、夫々の減衰力可変ダンパの減衰力を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４１８１３号公報
【特許文献２】特開平６−１０６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、各車輪の減衰力可変ダンパにストロークセンサを備えるので、コストが増加するとともに、サスペンション装置のレイアウトに制約を受けるといった問題点がある。
また、上記特許文献２では、減衰力可変ダンパのストロークセンサが不要であるものの、各輪の支持位置において車体の加速度を検出して減衰力可変ダンパの減衰力を制御するため、四輪夫々で演算、制御を必要とし、計算コストの高いものとなってしまう。これにより、応答性が低下する可能性がある。【０００６】
更に、特許文献１及び２のいずれも、車両のロールやピッチ挙動が各車輪の制御に影響を及ぼすため、車両のバウンス（上下）挙動に対する減衰力可変ダンパの減衰力の制御の調整作業に時間を要していた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ロールやピッチの影響を抑制してばね上の上下挙動のみに着目した減衰力可変ダンパの減衰力の調整が容易であることによって調整コストを抑え、完成度高く調整された商品を早期に提供でき、かつコストを抑えた車両のアクティブサスペンション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の車両のアクティブサスペンション装置は、車両の複数の車輪毎にばね上とばね下との間に設けられた振動減衰装置の減衰力を、車両の走行状態に基づいて制御する車両のアクティブサスペンション装置において、前記車両のばね上の重心位置の上下挙動を検出する検出部と、前記重心位置の上下挙動に基づいて前記複数の振動減衰装置の減衰力を制御する減衰力制御部と、を備えたことを特徴とする。【０００８】
このように構成した車両のアクティブサスペンション装置によれば、複数の振動減衰装置の減衰力を、重心位置の上下挙動に基づいて制御するので、重心位置の上下挙動に基づいて複数の振動減衰装置の減衰力を一度に設定して、車体の上下挙動を抑制するように制御することが可能となる。重心位置の上下挙動には車体のピッチやロールの影響が含まれないため、振動減衰装置の上下挙動を制御するために減衰力の演算を簡単にすることができるとともに、減衰力を適切に設定するための調整作業を簡易にすることができる。【０００９】
また、好ましくは、前記制御部は、前記車両のばね上の重心位置の上下挙動より、スカイフック制御にしたがって当該重心位置におけるばね上の上下動を抑制する重心位置減衰力制御値を演算し、前記重心位置減衰力制御値に基づいて前記複数の振動減衰装置における減衰力制御値を設定するとよい。
これにより、車両のばね上の重心位置の上下挙動より、スカイフック制御にしたがって重心位置における上下動を抑制する重心位置減衰力制御値が演算されて、複数の振動減衰装置における減衰力制御値が設定されるので、重心位置における上下挙動が抑制される。したがって、車両の操安性及び乗り心地を改善することができる。【００１０】
また、好ましくは、前記検出部は、前記ばね上に前記重心位置から互いに前記車両の前後左右方向に互いに離間した３個以上の加速度センサと、前記３個以上の加速度センサにより検出された加速度に基づいて前記重心位置の加速度を演算する加速度演算部と、を備えるとよい。
これにより、３個以上の加速度センサにより重心位置の加速度を検出するとともに、車両のロールレート及びピッチレートを検出することができる。したがって、車両のロールレート及びピッチレートを検出するために備えた３個以上の加速度センサを利用して、重心位置の加速度を検出することができ、部品点数の増加を抑制しつつ振動減衰装置の減衰力の制御を可能にすることができる。【００１１】
また、好ましくは、前記制御部は、前記３個以上の加速度センサにより検出された加速度に基づいて、前記車両のロールレート及びピッチレートを演算し、前記重心位置減衰力制御値、前記ロールレート及び前記ピッチレートに基づいて、前記複数の振動減衰装置の減衰力制御値を夫々設定するとよい。
これによりスカイフック制御による車体の上下動の抑制制御を行うとともに、車体のロール及びピッチを抑制する制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両のアクティブサスペンション装置によれば、車体のピッチやロールの影響が抑制されて、簡単な構成及び制御で重心位置での車体の振動を抑制するように振動減衰装置の減衰力の制御が可能となり、減衰力可変ダンパの減衰力の調整を容易にすることができる。これにより、アクティブサスペンション装置における調整コストを抑え、完成度高く調整された商品を早期に提供できるとともに装置コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のアクティブサスペンション装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態のアクティブサスペンション装置のブロック図である。
【図３】スカイフック制御のモデル図である。
【図４】本実施形態のアクティブサスペンション装置の制御概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化したアクティブサスペンション装置の一実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態のアクティブサスペンション装置の実施形態の概略構成図である。図２は、本実施形態のアクティブサスペンション装置のブロック図である。図３は、スカイフック制御のモデル図である。図４は、本実施形態のアクティブサスペンション装置の制御概念図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施形態のアクティブサスペンション装置２は、左右前後に車輪３を備えた四輪自動車（以下、車両１という）に搭載されている。車両１の四つの車輪３は、夫々サスペンションユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによって車体８に懸架されている。
サスペンションユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、車体８と車輪３との間に、減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（振動減衰装置）及びスプリング１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを夫々備えている。即ち、車体８は、左右前後の車輪３の夫々において、車輪３に対して減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとスプリング１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄによって支持されている。
【００１６】
車体８には、車両１のばね上の重心より前方、例えばエンジンルーム後部に、車両左右方向に離間して、第１の加速度センサ１５（加速度検出部）及び第２の加速度センサ１６（加速度検出部）を備えている。また、車体８の後部には、第３の加速度センサ１７（加速度検出部）が備えられている。第１の加速度センサ１５、第２の加速度センサ１６及び第３の加速度センサ１７は、これらの取り付け位置における車体８の上下方向の加速度を検出する。
【００１７】
減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、アクティブサスコントロールユニット１０（制御部、加速度演算部）により出力に基づく電気信号および、油圧あるいは空圧の制御を介して、減衰力が可変制御される。
アクティブサスコントロールユニット１０は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。アクティブサスコントロールユニット１０は、第１の加速度センサ１５、第２の加速度センサ１６及び第３の加速度センサ１７から、夫々車体８の上下方向の加速度を入力するとともに、車両１のメインコントロールユニット１８から、これらの値に基づき、スカイフック制御を実行するための各減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの減衰力を逐次演算し、各減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを夫々制御する。
また、アクティブサスコントロールユニット１０は、ロールおよびピッチである重心点の回転挙動を抑制するための演算・制御や車両速度や操舵角情報・アクセル・ブレーキなどのドライバ操作に連動した演算・制御を加えて実行しても良い。
【００１８】
図２にスカイフック制御およびピッチ抑制・ロール抑制を行う制御部をもつ場合の例を示す。アクティブサスコントロールユニット１０は、ばね上挙動抑制制御部２１及び出力調停制御部２２を備えている。
ばね上挙動抑制制御部２１は、ばね上即ち車体８の挙動を抑制するために、各減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの減衰力を演算する機能を有し、スカイフック制御部２５、ピッチ抑制制御部２６、ロール抑制制御部２７を備えている。
【００１９】
スカイフック制御部２５は、車体８の上下加速度（バウンス加速度）を抑制するために、スカイフックダンパ理論に基づいてアクティブサスペンション制御であるスカイフック制御を行う。スカイフック制御は、ばね上を空中の架空の線に固定された状態にするために理想的な減衰力を演算する公知の制御である。
特に、本実施形態では、四輪毎にその支持部における車体８の上下挙動を検出してスカイフック制御用の演算を行うのではなく、車体８の左右前後に計３箇所設けた加速度センサ１５、１６、１７により検出した各上下加速度に基づき、あらかじめ確認した車体８の重心位置での上下加速度を演算する。そして、当該重心位置で仮想的なばね下挙動を演算し、重心位置での上下加速度を抑制するためのスカイフック制御を行う。なお、ここでの重心位置とは、車両１を水平に設置させた状態での、車体８の重心、即ち車両１のばね上の重心である。
【００２０】
スカイフック制御について、図３を用いて説明する。図３において、スカイフック減衰力Ｆs(t)、ばね上質量Ｍb、ばね下質量Ｍs、ばね定数Ｋs（ばね上とばね下との間）、ばね定数Ｋt（ばね下と地面との間）、減衰係数Ｃs（ばね上とばね下との間）、減衰係数Ｃt（ばね下と地面との間）、ばね上の変位Ｘb(t)、ばね下の変位Ｘs(t)、地面の変位Ｘin(t)とする。なお、これらの値は、本実施形態では車両１の重心地点での仮想値となる。
【００２１】
ばね上およびばね下の上下挙動は、下記式(1)および(2)にて記述できる。
Ｍb Ｘb´´(t)＋Ｃs（Ｘb´(t)−Ｘs´(t)）＋Ｋs（Ｘb(t)−Ｘs(t)）＝Ｆs(t)・・・（1）
Ｍs Ｘs´´(t)＋Ｃt（Ｘs´(t)−Ｘin´(t)）＋Ｋt（Ｘs(t)−Ｘin(t)）−Ｃs（Ｘb´(t)−Ｘs´(t)）−Ｋs（Ｘb(t)−Ｘs(t)）＝0・・・（2）
スカイフック減衰力Ｆｓ(t)は、下記式（3）により求められる。
【００２２】
Ｆs(t)＝Ｃs（Ｘb´(t)−Ｘs´(t)）＋Ｋs（Ｘb(t)−Ｘs(t)）・・・（3）
しかしながら、式（3）において、（Ｘb(t)−Ｘs(t)）、及び（Ｘb´(t)−Ｘs´(t)）については、サスストローク情報を検出して得られる値である。
そこで、本実施形態では、スカイフック制御において、ばね下の変位Ｘs（s）を、式(1)および(2)からばね上とばね下の伝達関数より演算して推定する。
【００２３】
このように、本実施形態では、ばね下の変位を、ばね上とばね下の伝達関数より演算して推定することで、サスストローク、即ち減衰力可変ダンパの実際の移動量の検出を不要としている。
スカイフック制御部２５は、上記のように演算したスカイフック減衰力Ｆｓ(t)に基づいて、重心地点での車体８の上下加速度を抑える指示電流Ｉg（重心位置減衰力制御値）を演算する。
【００２４】
ピッチ抑制制御部２６は、各加速度センサ１５、１６、１７の検出値及び車速に基づいてピッチレートを演算する。更に、演算したピッチレートに基づいて、ピッチ抑制用の指示電流Ｉpを演算する。
ロール抑制制御部２７は、各加速度センサの検出値、車速、操舵角に基づいてロールレートを演算する。更に、演算したロールレートに基づいて、ロール抑制用の指示電流Ｉrを演算する。
【００２５】
出力調停制御部２２は、スカイフック制御部２５において演算した指示電流Ｉgに、ピッチ抑制制御部２６で演算した指示電流Ｉpとロール抑制制御部２７で演算した指示電流Ｉrを加算して、前後左右の各減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの減衰力を設定する指示電流（減衰力制御値）を夫々出力する。
詳しくは、ピッチ抑制制御部２６で演算した指示電流Ｉpのうち、前側の減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂへの指示電流をＩpF、後側の減衰力可変ダンパ１２ｃ、１２ｄへの指示電流をＩpRとし、ロール抑制制御部２７で演算した指示電流Ｉrのうち、右側の減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｃへの指示電流をＩrR、左側の減衰力可変ダンパ１２ｂ、１２ｃへの指示電流をＩrLとした場合、各減衰力可変ダンパへの合計の指示電流（右前減衰力可変ダンパ１２ａへの指示電流ＩFR、左前減衰力可変ダンパ１２ｂへの指示電流ＩFL、右後減衰力可変ダンパ１２ｃへの指示電流ＩRR、左後減衰力可変ダンパ１２ｄへの指示電流ＩRL）を、以下の式（4）〜（7）により求める。
【００２６】
ＩFR＝Ｉg＋ＩpF＋ＩrR・・・(4)
ＩFL＝Ｉg＋ＩpF＋ＩrL・・・(5)
ＩRR＝Ｉg＋ＩpR＋ＩrR・・・(6)
ＩRL＝Ｉg＋ＩpR＋ＩrL・・・(7)
以上のように求めた各減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの指示電流ＩFR、ＩFL、ＩRR、ＩRLは、スカイフック制御に基づくばね上挙動を抑制するための指示電流である。
【００２７】
更に、車速に基づく指示電流Ｉv及び操舵角情報・アクセル・ブレーキなどのドライバ操作に連動した指示電流Ｉsを求め、これらの指示電流Ｉv、Ｉsを、上記（4）〜（7）で演算したばね上挙動抑制用の指示電流ＩFR、ＩFL、ＩRR、ＩRLに加算して、各減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの最終的な指示電流としてもよい。
図４に示すように、本実施形態のアクティブサスペンション装置２では、車体８の３つ位置での加速度情報から、ばね上の上下加速度（バウンス加速度）、ロールレート、ピッチレートといったばね上の挙動が演算される。そして、上下加速度に応じて車体８の上下動を抑制するための減衰力に設定する指示電流Ｉgを演算する。また、ロールレートに基づいて指示電流Ｉrを演算するとともに、ピッチレートに基づいて指示電流Ｉpを演算する。そして、車輪３毎に指示電流Ｉgに指示電流Ｉr及び指示電流Ｉpを加算して、各車輪３の減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの指示電流ＩFL、ＩFR、IRL、ＩRRが演算される。
【００２８】
以上のように、本実施形態のアクティブサスペンション装置２は、車両１の４つの車輪３の減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを可変制御するアクティブサスペンション装置２であり、スカイフック制御に基づいて車体８の上下動を抑制する制御が行われる。
本実施形態では、車体８に備えた３個の加速度センサ１５、１６、１７から車体８の重心位置での加速度を演算し、この重心位置の加速度に基づいて、各減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄへの指示電流ＩFL、ＩFR、IRL、ＩRRの成分としての支持電流Ｉgが演算されるので、重心位置の加速度に基づいて複数の減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの減衰力を一度に設定して、車体８の上下動を抑制するように制御することができる。重心位置の加速度には車体８のピッチやロールの影響が及ぼさないので、上下動を抑制するための減衰力の演算を簡単にすることができる。また、車両１の製造の際に、各減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの減衰力を適切に設定するための調整作業を簡易にすることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、スカイフック制御にしたがって重心位置における上下動を抑制する指示電流Ｉｇが演算され、この指示電流Ｉｇをベースにして複数の振動減衰装置における減衰力制御値が設定されるので、重心位置における振動が抑制される。これにより、車体全体の上下動が抑制され、操安性及び乗り心地を改善することができる。
また、本実施形態では、３個の加速度センサ１５、１６、１７の検出値から重心位置の加速度を演算するとともに、車両１のロールレート及びピッチレートを演算する。したがって、この３個の加速度センサ１５、１６、１７によって、重心位置での上下動抑制制御と、ロールレート、ピッチレートに基づく振動抑制制御を、車両１のロールレート及びピッチレートを検出するために備えた３個以上の加速度センサ１５、１６、１７を利用して、重心位置の加速度を検出することができ、部品点数の増加を抑制しつつ振動減衰装置の減衰力の制御を可能にすることができる。
【００３０】
更に、３個の加速度センサ１５、１６、１７により検出された加速度に基づいて、車両１のロールレート及びピッチレートを演算し、指示電流Ｉg、ロール抑制用の指示電流Ｉr、ピッチ抑制用の指示電流Ｉpを演算し、これらを加算して前後左右の減衰力可変ダンパ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの減衰力を設定しており、ロール及びピッチを抑制するための減衰力の制御も容易にすることができる。
【００３１】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、重心位置の加速度を３つの加速度センサの検出値から演算しているが、例えば重心位置に専用の加速度センサを備えてもよいし、他の検出値から推定してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１    車両
２    アクティブサスペンション装置
３    車輪
８    車体
１０  アクティブサスコントロールユニット（制御部、加速度演算部）
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  減衰力可変ダンパ（振動減衰装置）
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  スプリング（ばね）
１５、１６、１７  加速度センサ（加速度検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019123848.tif 000005
【図４】
2019123848.tif 000006
【国際調査報告】
2019123848.tif 000007
2019123848.tif 000008
2019123848.tif 000009
2019123848.tif 000010