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技術 車両用サスペンション装置

出願人 本田技研工業株式会社
発明者 神田龍馬織本幸弘
出願日 2016年9月16日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-181850
公開日 2018年3月22日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2018-043721
状態 特許登録済
技術分野 車体懸架装置
主要キーワード 状態量算出 磁気流 可変ダンパ 磁気粘性流体 基本入力 補償ゲイン ストローク速度 ダンパ制御
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年3月22日)のものです。
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図面 (5)

課題

車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持可能な車両用サスペンション装置を提供する。

解決手段

車両用サスペンション装置11は、車両10の後輪13RR,13RLに設けられる減衰力可変ダンパ15RR,15RLと、車輪速センサ21と、車輪速の変動ΔVwに基づいて車両10の基本入力量(ばね下荷重u1)を算出する基本入力量算出部33と、車両10の挙動を表す車両モデルに基本入力量を入力することで車両10の状態量(ばね上速度及びサスペンション16のストローク速度)を算出する状態量算出部35と、算出された車両10の状態量及び車輪速の前後差(積載量)に基づいて減衰力可変ダンパ15RR,15RLの減衰力制御を行う制御部39と、を備える。

概要

背景

車両のサスペンションに用いられるダンパとして、減衰力を段階的又は無段階に可変制御する減衰力可変ダンパ(DAMPING FORCE VARIABLE DAMPER:以下、DFVダンパと呼ぶ場合がある。)が種々開発されている。減衰力を可変とする機構としては、例えば、作動油として磁気粘性流体(Magneto-Rheological Fluid:以下、MRFと呼ぶ。)を用い、ピストンに設けた磁気流バルブによってMRFの粘度制御を行うMRF方式が知られている。

特許文献1には、車輪速センサにより検出した車輪速変動に基づき車両の基本入力量(路面等から車輪が受ける入力量)を算出し、算出した基本入力量を車両モデル(車両の挙動を表す)に入力することで車両の状態量を算出し、算出した車両の状態量に基づいて減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う車両用サスペンション装置が開示されている。

概要

車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持可能な車両用サスペンション装置を提供する。車両用サスペンション装置11は、車両10の後輪13RR,13RLに設けられる減衰力可変ダンパ15RR,15RLと、車輪速センサ21と、車輪速の変動ΔVwに基づいて車両10の基本入力量(ばね下荷重u1)を算出する基本入力量算出部33と、車両10の挙動を表す車両モデルに基本入力量を入力することで車両10の状態量(ばね上速度及びサスペンション16のストローク速度)を算出する状態量算出部35と、算出された車両10の状態量及び車輪速の前後差(積載量)に基づいて減衰力可変ダンパ15RR,15RLの減衰力制御を行う制御部39と、を備える。

目的

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持可能な車両用サスペンション装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

少なくとも車両の後輪に設けられ、入力信号に基づき減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパを備える車両用サスペンション装置であって、前記車両に備わる各車輪車輪速を検出する車輪速センサと、前記車輪速センサにより検出された車輪速の変動に基づいて前記車両の基本入力量を算出する基本入力量算出部と、前記車両の挙動を表す車両モデルに前記基本入力量を入力することで前記車両の状態量を算出する状態量算出部と、前記算出された前記車両の状態量及び前記車輪速センサにより検出された車輪速の前後差に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする車両用サスペンション装置。

請求項2

請求項1に記載の車両用サスペンション装置であって、前記車両の車速を検出する車速センサと、前記車両に備わる操舵部材操舵角を検出する操舵角センサと、前記車速センサにより検出された車速、及び前記操舵角センサにより検出された操舵角に基づいて、前記車両が定速かつ直進定常走行しているか否かを判定する判定部と、をさらに備え、前記制御部は、前記判定部により前記車両が定常走行している旨の判定が下された場合に、前記車輪速の前後差に基づく前記減衰力可変ダンパの減衰力制御を行うことを特徴とする車両用サスペンション装置。

請求項3

少なくとも車両の後輪に設けられ、入力信号に基づき減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパを備える車両用サスペンション装置であって、前記車両に備わる各車輪の車輪速を検出する車輪速センサと、前記車輪速センサにより検出された車輪速の変動に基づいて前記車両の基本入力量を算出する基本入力量算出部と、前記車両の挙動を表す車両モデルに前記基本入力量を入力することで前記車両の状態量を算出する状態量算出部と、前記算出された前記車両の状態量及び前記車輪速センサにより検出された車輪速の左右差に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする車両用サスペンション装置。

技術分野

0001

本発明は、車輪速の変動量に基づき算出した車両の状態量に基づいてダンパ減衰力を制御する車両用サスペンション装置に関する。

背景技術

0002

車両のサスペンションに用いられるダンパとして、減衰力を段階的又は無段階に可変制御する減衰力可変ダンパ(DAMPING FORCE VARIABLE DAMPER:以下、DFVダンパと呼ぶ場合がある。)が種々開発されている。減衰力を可変とする機構としては、例えば、作動油として磁気粘性流体(Magneto-Rheological Fluid:以下、MRFと呼ぶ。)を用い、ピストンに設けた磁気流バルブによってMRFの粘度制御を行うMRF方式が知られている。

0003

特許文献1には、車輪速センサにより検出した車輪速変動に基づき車両の基本入力量(路面等から車輪が受ける入力量)を算出し、算出した基本入力量を車両モデル(車両の挙動を表す)に入力することで車両の状態量を算出し、算出した車両の状態量に基づいて減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う車両用サスペンション装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2014−008884号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に係る車両用サスペンション装置では、車両の積載量が変化した場合に、この積載量変化を、荷重センサを用いることなくフィードバックして減衰力可変ダンパの減衰力制御を行うことについては開示も示唆もない。このため、特許文献1に係る車両用サスペンション装置は、積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持する点で改良の余地がある。

0006

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持可能な車両用サスペンション装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

前記課題を解決するために、本発明は、少なくとも車両の後輪に設けられ、入力信号に基づき減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパを備える車両用サスペンション装置であって、前記車両に備わる各車輪の車輪速を検出する車輪速センサと、前記車輪速センサにより検出された車輪速の変動に基づいて前記車両の基本入力量を算出する基本入力量算出部と、前記車両の挙動を表す車両モデルに前記基本入力量を入力することで前記車両の状態量を算出する状態量算出部と、前記算出された前記車両の状態量及び前記車輪速センサにより検出された車輪速の前後差に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う制御部と、を備えることを最も主要な特徴とする。

0008

本発明では、制御部は、状態量算出部で算出された車両の状態量及び車輪速センサにより検出された車輪速の前後差に基づいて減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う。
本発明者らの研究によれば、車輪速の前後差は、積載量との間に所定の相関関係があることがわかった。そこで、本発明では、減衰力可変ダンパの減衰力制御を行う際に、車両の状態量に加えて、車輪速の前後差に基づく積載量を入力信号として参照することとした。

0009

本発明によれば、車両の状態量に加えて、積載量とみなせる車輪速の前後差に基づいて減衰力可変ダンパの減衰力制御を行うため、車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持することができる。

発明の効果

0010

本発明によれば、車両の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持可能な車両用サスペンション装置を得ることができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置の概略構成を表すブロック図である。
車両用サスペンション装置による減衰力制御手順を表すフローチャートである。
車輪速の前後差と積載量との相関関係を表す説明図である。
積載量の変化に応じた制御補償ゲインを算出する際に参照されるマップの一例を表す説明図である。

実施例

0012

以下、本発明に係る車両用サスペンション装置について、同装置を4輪自動車に適用した例をあげて、図面を参照して詳細に説明する。

0013

〔本発明に係る車両用サスペンション装置11の構成〕
図1は、本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置11の概略構成を表すブロック図である。図1において、4つの車輪13に係る要素については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して差別化している。すなわち、例えば、右前の車輪13に添字(FR)を、左前の車輪13に添字(FL)を、右後ろの車輪13に添字(RR)を、左後ろの車輪13に添字(RL)を、それぞれ付している。また、4つの車輪13に係る要素のそれぞれを総称する際には、添字を省略して表記することとする。

0014

本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置11は、図1に示すように、車両(4輪自動車)10の車輪13に設けられ、コイルスプリング14及び減衰力可変ダンパ(DFVダンパ)15を有するサスペンション16と、ダンパ制御ECU17(詳しくは後記する。)とを備えて構成される。車輪13は、車両10の車体(不図示)に、サスペンション16を介して懸架されている。
この車両10は、例えば、車体前部にエンジンが搭載されて前輪駆動輪である前輪駆動車である。
DFVダンパ15は、特に限定されないが、例えば、モノチューブ式(ド・カルボン式)であって、MRF方式を採用した公知の構成のものである。

0015

ダンパ制御ECU17には、例えばCAN等の通信媒体19を介して、入力系統に属する各種センサ類が接続されている。入力系統に属する各種センサ類としては、例えば、車輪速センサ21、車速センサ23、操舵角センサ25、横Gセンサ27、ヨーレイトセンサ29などをあげることができる。
車輪速センサ21FR,21FL,21RR,21RLは、それぞれ、車輪13FR,13FL,13RR,13RLの回転速度を検出する。車速センサ23は、車体の速度(車速)を検出する。操舵角センサ25は、不図示のハンドル操舵部材)の操舵角を検出する。横Gセンサ27は、車体の横加速度を検出する。ヨーレイトセンサ29は、車体のヨーレイトを検出する。これら入力系統に属する各種センサ類21,23,25,27,29の検出値は、通信媒体19を介して、ダンパ制御ECU17に送られる。

0016

ダンパ制御ECU17には、出力系統に属するサスペンション16(DFVダンパ15を含む)が接続されている。ダンパ制御ECU17は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを備えたマイクロコンピュータにより構成される。
このマイクロコンピュータは、ROMに記憶されているプログラムやデータを読み出して実行し、ダンパ制御ECU17が有する、車両の状態量及び積載量とみなせる車輪速の前後差に基づいてDFVダンパ15の減衰力制御を行う機能を含む各種機能に係る実行制御を行うように動作する。

0017

前記の減衰力制御機能を実現するために、ダンパ制御ECU17は、取得部31、基本入力量算出部33、状態量算出部35、判定部37、及び制御部39を備えて構成されている。

0018

取得部31は、前記入系統に属する各種センサ類21,23,25,27,29の検出値を取得する機能を有する。

0019

基本入力量算出部33は、車輪速センサ21により検出された車輪速の変動ΔVwに基づいて、公知の下記式1(特開2014−8884号公報の段落0035参照)を用いて、車両10の基本入力量であるばね下荷重u1を各車輪13FR,13FL,13RR,13RL毎に算出する機能を有する。
u1=k・ΔVw (式1)
ただし、kは比例定数である。

0020

状態量算出部35は、車両10の挙動を表す公知の車両モデル(特開2014−8884号公報の段落0038に記載の「一輪モデル38」参照)に、前記算出した基本入力量を入力することで車両10の状態量(ばね上速度及びサスペンション16のストローク速度)を各車輪13FR,13FL,13RR,13RL毎に算出する機能を有する。

0021

判定部37は、車速センサ23により検出された車速、及び操舵角センサ25により検出された操舵角に基づいて、車両10が定速かつ直進定常走行しているか否かを判定する機能を有する。

0022

制御部39は、車両10が定速かつ直進で定常走行している旨の判定が下された場合に、算出された車両10の状態量及び車輪速センサ21により検出された車輪速の前後差に基づいて、DFVダンパ15の減衰力制御を行う機能を有する。なお、車両10が定速かつ直進で定常走行している旨の判定が下された場合に、車輪速の前後差(積載量)に基づくDFVダンパ15の減衰力制御を行う構成を採用するのは、加減速を伴う走行シーンや、曲線路に係る走行シーンでは、定常走行シーンと比べて車輪速の前後差に対する積載量の相関性が劣ることに基づく。

0023

〔車両用サスペンション装置11による減衰力制御手順〕
次に、本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置11による減衰力制御手順について、図2図4を参照して説明する。図2は、車両用サスペンション装置11による減衰力制御手順を表すフローチャートである。図3は、車輪速の前後差と積載量との相関関係を表す説明図である。図4は、積載量の変化に応じた制御補償ゲインを算出する際に参照されるマップの一例を表す説明図である。

0024

図2に示すステップS11において、ダンパ制御ECU17の取得部31は、入力系統に属する各種センサ類21,23,25,27,29の検出値を取得する。

0025

ステップS12において、ダンパ制御ECU17の基本入力量算出部33は、車輪速センサ21により検出された車輪速の変動ΔVwに基づいて、車両10の基本入力量であるばね下荷重u1を各車輪13FR,13FL,13RR,13RL毎に算出する。

0026

ステップS13において、ダンパ制御ECU17の状態量算出部35は、車両10の挙動を表す車両モデルに、ステップS12で算出した基本入力量を入力することで車両10の状態量(ばね上速度及びサスペンション16のストローク速度)を各車輪13FR,13FL,13RR,13RL毎に算出する。

0027

ステップS14において、ダンパ制御ECU17の判定部37は、車速センサ23により検出された車速の時間微分値が所定の閾値未満か否かに基づいて、車両10が定速走行しているか否かを判定する。なお、判定部37は、車速の時間微分値が所定の閾値未満である場合に、車両10が定速走行している旨の判定を下す。

0028

ステップS14の判定の結果、車両10が定速走行していない旨の判定が下されると(ステップS14の“No”)、ダンパ制御ECU17は、処理の流れをステップS17へとジャンプさせる。
一方、ステップS14の判定の結果、車両10が定速走行している旨の判定が下されると(ステップS14の“Yes”)、ダンパ制御ECU17は、処理の流れを次のステップS15へと進ませる。

0029

ステップS15において、ダンパ制御ECU17の判定部37は、操舵角センサ25により検出された操舵角の時間微分値が所定の閾値未満か否かに基づいて、車両10が直進走行しているか否かを判定する。なお、判定部37は、操舵角の時間微分値が所定の閾値未満である場合に、車両10が直進走行している旨の判定を下す。

0030

ステップS15の判定の結果、車両10が直進走行していない旨の判定が下されると(ステップS15の“No”)、ダンパ制御ECU17は、処理の流れをステップS17へとジャンプさせる。
一方、ステップS15の判定の結果、車両10が直進走行している旨の判定が下されると(ステップS15の“Yes”)、ダンパ制御ECU17は、処理の流れを次のステップS16へと進ませる。

0031

ステップS16において、ダンパ制御ECU17の制御部39は、車両10が定速かつ直進で定常走行している旨の判定が下された場合に、例えば図3に示すような車輪速の前後差と積載量との相関関係を参照して、車輪速の前後差(前輪車輪速後輪車輪速)に応じた積算量推定する。

0032

ステップS17において、ダンパ制御ECU17の制御部39は、車両10が定常走行していない(定速走行及び直進走行のうちいずれか一方を行っていない)旨の判定が下された場合に、ステップS13で算出された車両10の状態量に基づいて、DFVダンパ15の減衰力制御を行う。その後、ダンパ制御ECU17は、処理の流れをステップS11へ戻し、以下の処理を順次行わせる。なお、ステップS17の車両10の状態量に基づく減衰力制御は、既存技術と同じである。

0033

ステップS18において、ダンパ制御ECU17の制御部39は、車両10が定常走行している(定速かつ直進走行している)旨の判定が下された場合に、ステップS13で算出された車両10の状態量、及びステップS16で車輪速の前後差に基づいて推定された積載量に基づいて、DFVダンパ15の減衰力制御を行う。
実際には、ダンパ制御ECU17の制御部39は、例えば、車両10の状態量に基づくDFVダンパ15の減衰力制御量に、車輪速の前後差に基づいて推定された積載量に対応する制御補償ゲイン(例えば図4参照)を乗算する。これにより、制御部39は、積載量補償後のDFVダンパ15の減衰力制御量を求める。こうして求めた積載量補償後のDFVダンパ15の減衰力制御量を用いて、制御部39は、DFVダンパ15の減衰力制御を行う。
その後、ダンパ制御ECU17は、処理の流れをステップS11へ戻し、以下の処理を順次行わせる。なお、ステップS18の車両10の状態量及び車輪速の前後差(積載量)に基づく減衰力制御が、本発明の要旨である。

0034

〔車両用サスペンション装置11の作用効果
次に、本発明の実施形態に係る車両用サスペンション装置11の作用効果について説明する。
第1の観点(請求項1に対応)に基づく車両用サスペンション装置11は、少なくとも車両10の後輪13RR,13RLに設けられ、入力信号に基づき減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパ15RR,15RLを備える。ただし、車両10の前輪13FR,13FLにも、減衰力可変ダンパ15FR,15FLを備える構成を採用してもよい。
第1の観点に基づく車両用サスペンション装置11は、車両10に備わる各車輪13FR,13FL,13RR,13RLの車輪速を検出する車輪速センサ21FR,21FL,21RR,21RLと、車輪速センサ21FR,21FL,21RR,21RLにより検出された車輪速の変動ΔVwに基づいて車両10の基本入力量であるばね下荷重u1を算出する基本入力量算出部33と、車両10の挙動を表す車両モデルに基本入力量(ばね下荷重u1)を入力することで車両10の状態量(ばね上速度及びサスペンション16のストローク速度)を算出する状態量算出部35と、算出された車両10の状態量及び車輪速の前後差(積載量)に基づいて減衰力可変ダンパ15RR,15RLの減衰力制御を行う制御部39と、を備える。

0035

第1の観点に基づく車両用サスペンション装置11によれば、車両10の状態量に加えて、積載量とみなせる車輪速の前後差に基づいて減衰力可変ダンパ15RR,15RLの減衰力制御を行うため、車両10の積載量が変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持することができる。

0036

また、第2の観点(請求項2に対応)に基づく車両用サスペンション装置11は、加減速を伴う走行シーンや、曲線路に係る走行シーンでは、定常走行シーンと比べて車輪速の前後差に対する積載量の相関性が劣るという新規な知見に基づいて創案された。
すなわち、第2の観点に基づく車両用サスペンション装置11は、第1の観点に基づく車両用サスペンション装置11であって、車両10の車速を検出する車速センサ23と、車両10に備わる操舵部材の操舵角を検出する操舵角センサ25と、車速センサ23により検出された車速、及び操舵角センサ25により検出された操舵角に基づいて、車両10が定速かつ直進で定常走行しているか否かを判定する判定部37と、をさらに備える。
制御部39は、判定部37により車両10が定常走行している旨の判定が下された場合に、車輪速の前後差(積載量)に基づく減衰力可変ダンパ15RR,15RLの減衰力制御を行う。

0037

第2の観点に基づく車両用サスペンション装置11では、(定常走行シーンと比べて車輪速の前後差に対する積載量の相関性が劣る)加減速を伴う走行シーンや、曲線路に係る走行シーンでは、車輪速の前後差(積載量)に基づくDFVダンパ15の減衰力制御を行わない。

0038

第2の観点に基づく車両用サスペンション装置11によれば、車輪速の前後差(積載量)に基づくDFVダンパ15の減衰力制御を、誤差を抑制して高精度に遂行することができる。

0039

また、第3の観点(請求項3に対応)に基づく車両用サスペンション装置11は、車両10の左右方向(幅方向)における積載量のバランスが異なる場合に、DFVダンパ15の減衰力制御を適切に行うことを狙って創案された。
すなわち、第3の観点に基づく車両用サスペンション装置11は、車両10の状態量及び車輪速の左右差に基づいて減衰力可変ダンパ15RR,15RLの減衰力制御を行う制御部39と、を備える。

0040

第3の観点に基づく車両用サスペンション装置11によれば、車両10の状態量に加えて、車輪速の左右差に基づいて減衰力可変ダンパ15RR,15RLの減衰力制御を左右独立して行うため、車両10の左右方向(幅方向)における積載量のバランスが変化した場合でも、荷重センサを用いることなく乗り心地を良好に維持することができる。

0041

〔その他の実施形態〕
以上説明した実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

0042

例えば、本発明の実施形態に係る説明において、減衰力可変ダンパとしてMRF方式のものを例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。減衰力可変ダンパの方式は、減衰力を段階的又は無段階に可変制御することが可能であれば、いかなるものでも構わない。

0043

10 車両
11車両用サスペンション装置
13車輪
15減衰力可変ダンパ
21車輪速センサ
23車速センサ
25操舵角センサ
33基本入力量算出部
35状態量算出部
37 判定部
39 制御部

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