(57)【要約】【課題】車両の走行状況に応じてサスペンション機構の特性を変更する。【解決手段】サスペンション機構は、バネ定数を変更可能な空気バネを有するエアサスペンションと、剛性を変更可能な液封ブッシュとを用いて、車輪と車体とを接続する。車両状態取得部１０２は、オートクルーズスイッチ２４のオン／オフ、またはシフトレバー２６の位置を車両の走行状況として取得する。設定部１０６は、車両の走行状況に応じて、エアサスペンションおよび液封ブッシュを操縦安定性または直進安定性を重視した特性に設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネ定数を変更可能な空気バネを有するエアサスペンションと、
剛性を変更可能な液封ブッシュと、
前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを用いて車輪と車体とを接続するサスペンション機構と、
車両の走行状況を取得する状態取得手段と、
取得された車両の走行状況に応じて、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを操縦安定性または直進安定性を重視した特性に設定する設定手段と、
を備えることを特徴とするサスペンション制御装置。
【請求項２】
前記状態取得手段はオートクルーズスイッチのオンオフ状態を取得し、
前記設定手段は、オートクルーズスイッチがオフであるとき、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを操縦安定性重視の特性に設定し、オートクルーズスイッチがオンであるとき、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを直進安定性重視の特性に設定する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。
【請求項３】
前記状態取得手段は、オートマチックトランスミッションのシフトレバーがオートマチックモードのドライブレンジにあるかまたはマニュアルモードにあるかを取得し、
前記設定手段は、前記シフトレバーがドライブレンジにあるとき、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを直進安定性重視の特性に設定し、前記シフトレバーがマニュアルモードにあるとき、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを操縦安定性重視の特性に設定する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。
【請求項４】
前記エアサスペンションは、バネ定数を小さくすると直視安定性重視の特性になり、バネ定数を大きくすると操縦安定性重視の特性になるように構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のサスペンション制御装置。
【請求項５】
前記液封ブッシュは、剛性を小さくすると直視安定性重視の特性になり、剛性を大きくすると操縦安定性重視の特性になるように構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のサスペンション制御装置。
【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機構の特性を調整するサスペンション制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンプレッサによって空気を圧縮し、この圧縮された空気を空気バネに供給することにより、車両の車高を制御するエアサスペンション装置が知られている。このようなエアサスペンション装置では、空気室内部の空気圧を制御することで空気バネのバネ定数を制御することができる。
【０００３】
また、このようなエアサスペンション装置を有する車両において、車両の状態に応じてサスペンションの特性を調整することも知られている。例えば、特許文献１には、自動走行中は操縦安定性よりも乗り心地を重視し、乗員が移動する場合には車両姿勢を安定させるようにサスペンション特性を自動的に変更するサスペンション特性制御装置が開示されている。また、特許文献２には、サスペンションモード選択手段で選択された減衰力の情報によりサスペンションの減速制御を行う自動変速制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３１８１６号公報
【特許文献２】特開平５−２１５２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、車両の走行状態に応じて、サスペンション機構に求められる特性は異なる。例えば、車両の直進中には直進安定性を重視した特性にされることが望ましく、車両の操舵時には操縦安定性を重視した特性にされることが望ましい。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の走行状況に合わせて、操縦安定性を重視した特性と直進安定性を重視した特性とを使い分けるサスペンション機構の制御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】
本発明の一態様は、バネ定数を変更可能な空気バネを有するエアサスペンションと、剛性を変更可能な液封ブッシュと、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを介して車輪と車体とを接続するサスペンション機構と、車両の走行状態を取得する状態取得手段と、取得された車両の走行状態に応じて、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを操縦安定性または直進安定性を重視した特性に設定する設定手段と、を備えるサスペンション制御装置である。
【０００８】
この態様によると、剛性を変更可能である液封ブッシュと、バネ定数を変更可能なエアサスペンションとを車両のサスペンション機構に採用している。そのため、エアサスペンションのバネ定数および液封ブッシュの剛性を適宜変更することで、操縦安定性または直進安定性のいずれかを重視した特性を走行状況に合わせて選択することが可能である。
【０００９】
前記状態取得手段はオートクルーズスイッチのオンオフ状態を取得し、前記設定手段は、オートクルーズスイッチがオフであるとき、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを操縦安定性重視の特性に設定し、オートクルーズスイッチがオンであるとき、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを直進安定性重視の特性に設定してもよい。
【００１０】
前記状態取得手段は、オートマチックトランスミッションのシフトレバーがオートマチックモードのドライブレンジにあるかまたはマニュアルモードにあるかを取得し、前記設定手段は、前記シフトレバーがドライブレンジにあるとき、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを直進安定性重視の特性に設定し、前記シフトレバーがマニュアルモードにあるとき、前記エアサスペンションおよび前記液封ブッシュを操縦安定性重視の特性に設定してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車両の走行状況に合わせて、操縦安定性を重視した特性と直進安定性を重視した特性とを使い分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置を備えた四輪の車両の模式図である。
【図２】ＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】エアサスペンションの特性を説明する図である。
【図４】液封ブッシュの特性を説明する図である。
【図５】操縦安定性重視の設定にしたときの車両挙動を説明する図である。
【図６】直進安定性重視の設定にしたときの車両挙動を説明する図である。
【図７】オートクルーズスイッチに基づく制御時のフローチャートである。
【図８】シフトレバー位置に基づく制御時のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御装置を備えた四輪の車両１０の模式図である。なお、図１では、説明を簡単にするために車両のサスペンション機構を簡略化して表しているが、実際の車両においては、サスペンション機構の機能を発揮するために適切な空間配置で、例えばナックル、タイロッド、アッパーアーム、ロアーアームなどの他の部品と既知の方法で組み合わせて構成される。
【００１４】
車両１０の車体と各車輪１４の間には、空気バネとアブソーバを組み合わせて構成されるエアサスペンション１６が装着されている。空気バネは、アブソーバを取り囲むように形成されたエアチャンバに圧縮空気を充填することで実現される。エアチャンバ内の圧縮空気がバネとして作用し、車輪１４を弾性支持することによって、車輪１４の衝撃が車体に直接的に伝達されることを防止する。アブソーバは、車両のバネ上とバネ下の間に減衰力を発生させる。なお、本明細書において、空気バネにより支えられる部材の位置を「バネ上」と呼び、空気バネにより支えられていない部材の位置を「バネ下」と呼ぶ。すなわち、バネ上は車体側であり、バネ下は車輪１４側である。このようなエアサスペンションは周知であるので、本明細書では詳細な説明は省略する。
【００１５】
車輪１４のハブは、図示しないアッパーアームとロアーアームを介して車体側に取り付けられる。図７および図８を参照して後述するように、ロアーアームの車体側は二股に分かれており、ブッシュを介して車体に接続される。本実施形態では、二つのブッシュのうちリア側のブッシュに液封ブッシュ２０が採用されている。
【００１６】
液封ブッシュ２０は、中心軸線方向および中心軸線と直交する方向に入力されるそれぞれの振動に対し、封入流体の流動に基いて防振機能を発揮するブッシュタイプの液封防振装置である。液封ブッシュ２０は、一例として複数の流体室を有しており、流体室内へ流動する流体の圧力を調節することで、液封ブッシュの剛性を変更することができる構造となっている。このような液封ブッシュの構造は、例えば、特開２０００−１２０７６０号公報、特開２０１１−３８６１２号公報等に開示されているように当業者にとって周知であるので、本明細書では詳細な説明を省略する。
【００１７】
圧力調整バルブ２２は、液封ブッシュ２０内の流体の圧力を調整して剛性を変更するためのバルブであり、電子制御装置１００（以下「ＥＣＵ１００」と表記する）と電気的に接続されている。
【００１８】
車体には、空気供給ライン４０に圧縮空気を供給するためのコンプレッサ（図示せず）と、コンプレッサから供給される圧縮空気を蓄えることのできる高圧タンク３０とが設けられている。高圧タンク３０は、コンプレッサから圧縮空気を送り込むことで、例えば７００〜８００ｋＰａに維持されている。
【００１９】
エアサスペンション１６のエアチャンバは、空気供給ライン４０と連通している。空気供給ライン４０の途中には、各車輪１４に対応してそれぞれ空気圧制御バルブ３２が設けられている。この空気圧制御バルブ３２はＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００からの信号に応じて開弁状態と閉弁状態とに切り替えられる。これによって、高圧タンク３０から空気供給ライン４０を介してエアチャンバ内部に空気を供給し、また内部から空気を排出することができる。このようにして、エアサスペンション１６の空気バネのバネ定数を変更することができる。
【００２０】
車両１０は、前輪が操舵輪であり、図示しない電動パワーステアリング機構を備えている。電動パワーステアリング機構は、ステアリングシャフト３５の操舵角を操舵角センサ２８で検出し、図示しないモータで操舵力をアシストする。電動パワーステアリング機構は周知であるので、本明細書では詳細な説明を省略する。
【００２１】
車両１０には、ドライバーがアクセルペダルを踏み続けなくても予め設定された速度が維持されるようにエンジンスロットルの開度を制御するオートクルーズ機能が搭載されている。車室内には、オートクルーズ機能を実行するか否かをＥＣＵ１００に指示するためのオートクルーズスイッチ２４が設けられている。
【００２２】
また、車室内には、オートマチックトランスミッションのシフトレバー２６が設けられている。この実施形態では、オートマチックモードとマニュアルモードとをシフトレバー２６で切替可能な構造になっている。シフトレバー２６の位置情報は、ＥＣＵ１００に与えられる。
【００２３】
ＥＣＵ１００は、車両の走行状態に基づき、エアサスペンション１６および液封ブッシュ２０を、直進安定性重視の特性または操縦安定性重視の特性のいずれかに設定する。より具体的には、ＥＣＵ１００は、オートクルーズスイッチ２４のオンオフ、またはシフトレバー２６がオートマチックモードのドライブレンジにあるかまたはマニュアルモードにあるかに基づき、直進安定性重視の特性または操縦安定性重視の特性のいずれかを選択し、エアサスペンション１６および液封ブッシュ２０を予め定められた特性に設定する。
【００２４】
一般に、車両の操縦安定性を向上させる場合、横力コンプライアンスおよびロールステアのアンダーステアを増加させるサスペンション特性にする。横力コンプライアンスを増加させるには、リア側アームブッシュの横剛性を下げればよく、またロールステアを増加させるにはエアサスペンションのバネ定数を上げればよい。しかしながら、サスペンションを操縦安定性重視の特性にすると、例えば路面外乱を受けたときのステアリング角が増加するなどの理由により、直進安定性が悪化するという問題がある。このように、一般に操縦安定性と直進安定性は背反する特性であり、調整機能のない通常のコイルスプリングやブッシュを用いたサスペンション機構では、両方を満足するサスペンション特性に設定することが困難である。
【００２５】
そこで、本実施形態では、バネ定数が可変のエアサスペンションと、剛性が可変の液封ブッシュとをサスペンション機構に採用し、車両の状態に応じて操縦安定性と直進安定性のいずれかを重視した特性に変更可能としたサスペンション制御装置を提供する。
【００２６】
図２は、ＥＣＵ１００の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２７】
車両状態取得部１０２は、オートクルーズスイッチ２４のオンオフ情報、およびシフトレバー２６の位置情報を取得する。操舵入力取得部１０４は、操舵角センサ２８からステアリングホイールの操舵角を取得する。
【００２８】
設定部１０６は、車両状態取得部１０２および操舵入力取得部１０４で取得された情報に基づき、直進安定性重視の特性または操縦安定性重視の特性のいずれかを選択する。そして、選択された特性に応じて、エアサスペンション１６のバネ定数および液封ブッシュ２０の剛性が、それぞれ予め定められた値になるように、空気圧制御バルブ３２および圧力調整バルブ２２を制御する。
【００２９】
図３は、エアサスペンション１６の特性を説明する図である。図中、縦軸は路面からの入力荷重を表し、横軸は入力荷重に対するサスペンションのストローク量を表す。実線は、エアサスペンション１６のバネ定数を下げたときの特性（直進安定性重視の特性）を表し、点線は、エアサスペンション１６のバネ定数を上げたときの特性（操縦安定性重視の特性）を表す。
【００３０】
図３から分かるように、同一の入力荷重に対して、操縦安定性重視の特性の方が直進安定性重視の特性よりも、サスペンションストローク量が増加する。サスペンションストローク量とステア角は比例関係にあるので、ストローク量が増加することでロールステアも増加する。
【００３１】
図４は、液封ブッシュ２０の特性を説明する図である。図中、縦軸は路面からの入力荷重を表し、横軸は液封ブッシュ２０の撓み量を表す。実線は、液封ブッシュ２０の剛性を低くしたときの特性（直進安定性重視の特性）を表し、点線は、液封ブッシュ２０の剛性を高くしたときの特性（操縦安定性重視の特性）を表す。
【００３２】
図４から分かるように、同一の入力荷重に対して、操縦安定性重視の特性の方が直進安定性重視の特性よりもブッシュの撓み量（変位量）が大きくなるので、横力コンプライアンスのアンダーステアが増加する。
【００３３】
続いて、エアサスペンション１６および液封ブッシュ２０の特性変化による車両挙動の変化について説明する。
【００３４】
図５は、操縦安定性重視の設定にしたときの車両挙動を説明する概念図である。図５は、車両を平面視したときの右輪５６を模式的に示している。右輪５６のハブがロワーアーム５４と連結され、ロワーアーム５４の二股の先端が、フロント側アームブッシュ５２およびリア側アームブッシュ２０を介して車体に接続されている。この実施形態では、フロント側アームブッシュ５２は通常のブッシュであり、リア側アームブッシュ２０が液封ブッシュである。したがって、リア側アームブッシュ２０の横剛性を調整することができる。
【００３５】
操縦安定性重視の設定にする場合、設定部１０６は、エアサスペンション１６のバネ定数を（直進性重視の場合よりも）相対的に高い所定値に設定する。また、設定部１０６は、液封ブッシュ２０の横剛性を（直進安定性重視の場合よりも）相対的に小さい値に設定する。これにより、図５に示すように、車体の横力コンプライアンスおよびロールステアのアンダーステアが増加するので、車両の操縦安定性が向上する。
【００３６】
図６は、直進安定性重視の設定にしたときの車両挙動を説明する概念図である。図５と同様に、フロント側アームブッシュ５２は通常のブッシュであり、リア側アームブッシュ２０が液封ブッシュである。
【００３７】
直進安定性重視の設定にする場合、設定部１０６は、リア側の液封ブッシュ２０の横剛性を（操縦安定性重視の場合よりも）相対的に高い所定値に設定する。これにより、入力荷重に対するリア側アームブッシュ２０の変位量Ａは、図７の場合よりも小さくなり、したがって横力コンプライアンスが減少する。また、設定部１０６は、エアサスペンション１６のバネ定数を（操縦安定性重視の場合よりも）相対的に低い所定値に設定する。バネ定数を小さくすることで、車両のロールステアも減少する。
【００３８】
続いて、本実施形態に係るサスペンション制御装置のフローチャートについて説明する。本実施形態では、サスペンション制御装置は、オートクルーズスイッチまたはシフトレバー位置のいずれかに基づき、サスペンション特性の切替を行う。
【００３９】
図７は、オートクルーズスイッチに基づく制御時のフローチャートである。このフローは、車両の走行中にＥＣＵ１００によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００４０】
オートクルーズスイッチに基づく制御時は、初期状態としてエアサスペンション１６のバネ定数および液封ブッシュ２０の剛性を、操縦安定性重視の特性である所定値に設定しておく。まず、車両状態取得部１０２は、オートクルーズスイッチ２４のオン／オフを判定する（Ｓ１０）。オートクルーズスイッチがオンにされた場合（Ｓ１０のＹ）、操舵入力取得部１０４は、操舵入力が所定のしきい値以下であるか否かを判定する（Ｓ１２）。操舵入力が所定のしきい値以下である場合（Ｓ１２のＹ）、車両が直進走行中であると判断され、設定部１０６は、エアサスペンション１６を直進安定性重視（または乗り心地重視）の特性に設定するとともに、液封ブッシュ２０を直進安定性重視の特性に設定する（Ｓ１６）。オートクルーズスイッチが再びオフにされた場合（Ｓ１０のＮ）、エアサスペンション１６および液封ブッシュ２０を操縦安定性重視の特性に戻す（Ｓ１４）。Ｓ１２において操舵入力が所定のしきい値より大きい場合（Ｓ１２のＮ）、直進走行中でないと判断され、エアサスペンション１６および液封ブッシュ２０を操縦安定性重視の特性のままにする（Ｓ１４）。
【００４１】
上記のフローによって、オートクルーズスイッチがオンであり、車両が直進走行中のときに限り、エアサスペンションおよび液封ブッシュが直進性重視の設定になる。
【００４２】
図８は、シフトレバー位置に基づく制御時のフローチャートである。このフローは、車両の走行中にＥＣＵ１００によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００４３】
シフトレバー位置に基づく制御時は、初期状態として、エアサスペンション１６のバネ定数および液封ブッシュ２０の剛性を、直進安定性重視の特性である所定値に設定しておく。まず、車両状態取得部１０２は、シフトレバー位置がマニュアルモードであるかオートマチックモードのドライブレンジであるかを判定する（Ｓ２０）。マニュアルモードである場合、ドライバーが積極的な操縦を行う意思があると判断されるので、設定部１０６は、エアサスペンション１６と液封ブッシュ２０を操縦安定性重視の特性に設定する（Ｓ２４）。シフトレバー位置が再びオートマチックモードのドライブレンジに戻された場合、エアサスペンション１６および液封ブッシュ２０を直進安定性重視の特性に戻す（Ｓ２２）。
【００４４】
上記のフローによって、シフトレバー位置がマニュアルモードであってドライバーが積極的な操縦を行う意思があると判断されるときに限り、エアサスペンションおよび液封ブッシュが操縦安定性重視の設定になる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、車両の走行状況に合わせて、操縦安定性を重視した特性と、直進安定性を重視した特性とを使い分けることができる。
【００４６】
通常のブッシュ構造では剛性が一定であり、また、通常のコイルスプリングではバネ定数が一定であるので、サスペンション構造の操縦安定性と直進安定性とを両立させることは困難である。これに対して、本実施形態では、剛性を変更可能である液封ブッシュをリア側アームブッシュとして採用し、またバネ定数を変更可能なエアサスペンションを採用している。そのため、エアサスペンションのバネ定数およびブッシュの剛性を適宜変更することで、操縦安定性または直進安定性のいずれかを重視した特性を走行状況に合わせて選択することが可能である。
【００４７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組み合わせ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４８】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
【００４９】
実施の形態では、リア側アームブッシュに液封ブッシュを用いることを述べたが、フロント側アームブッシュに液封ブッシュを用いてもよい。
【００５０】
実施の形態では、車両の前後輪全てのサスペンションの特性を制御することを述べたが、前輪または後輪の一方のサスペンションの特性を制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０  車両、  １４  車輪、  １６  エアサスペンション、  ２０  液封ブッシュ、  ２２  圧力調整バルブ、  ２４  オートクルーズスイッチ、  ２６  シフトレバー、  ２８  操舵角センサ、  ３２  空気圧制御バルブ、  １００  ＥＣＵ、  １０２  車両状態取得部、  １０４  操舵入力取得部、  １０６  設定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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