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JP2021062755A - 車両の制振制御装置 - Google Patents

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JP2021062755A JP2019188417A JP2019188417A JP2021062755A JP 2021062755 A JP2021062755 A JP 2021062755A JP 2019188417 A JP2019188417 A JP 2019188417A JP 2019188417 A JP2019188417 A JP 2019188417A JP 2021062755 A JP2021062755 A JP 2021062755A
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vehicle
spring
acceleration
suspension
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健 呉竹
Takeshi Kuretake
健 呉竹
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】車両の乗り心地性能と操縦安定性能とを両立させることが可能な車両の制振制御装置を提供する。【解決手段】車台とシートとの間で振動を抑制するシートばねおよび前記振動を減衰させるシートダンパを有し、ばね定数および減衰係数がそれぞれ可変なシートサスペンションを備えた車両の制振制御装置において、車両ばね下加速度の変動に対応する前記振動が、車両ばね上部分およびシートばね下部分を経由してシートばね上部分に伝搬した場合に発生する、シートばね上加速度、および、共振の共振周波数を推定し、前記共振の発生を回避し、かつ、前記シートばね上加速度の実際値が減少するように、前記シートばね上加速度の推定値を変更した前記シートばね上加速度の目標値を算出し、 前記振動が前記シートばね上部分に伝搬する以前に、前記シートばね上加速度の目標値を実現する前記ばね定数および前記減衰係数をそれぞれ設定する。【選択図】図10

Description

この発明は、車輪および車台からシートに伝搬する振動を積極的に抑制する車両の制振制御装置に関するものである。
特許文献1には、車両の姿勢変化を抑制し、かつ、路面からの細かな振動に対する乗り心地を向上させることを目的とした、能動型サスペンションに関する発明が記載されている。この特許文献1に記載された能動型サスペンションは、車体側部材と車輪側部材との間に設けられる油圧シリンダ、油圧シリンダの作動油圧を制御する圧力制御弁、車両のばね下共振周波数域に対応する圧力変動に対して減衰力を発生する絞り弁および油圧アキュムレータ、車体の姿勢変化を検出する姿勢変化検出手段、ならびに、姿勢変化抑制制御装置を備えている。油圧アキュムレータは、絞り弁を介して油圧シリンダの圧力室に連通されている。姿勢変化抑制制御装置は、車体の姿勢変化に応じて圧力制御弁を制御し、ばね上共振周波数域の車体揺動を抑制する。そして、この特許文献1に記載された能動型サスペンションでは、ばね上共振周波数近傍の振動に相当する油圧シリンダのピストン速度をV、減衰力をFとし、ばね下共振周波数近傍の振動に相当する油圧シリンダのピストン速度をV、減衰力をFとしたときに、「F/V≦F/V」の関係が成立するように、絞り弁の減衰特性を選定している。
なお、特許文献2には、車体とシートとの間でシートを支持するサスペンション機構に関する発明が記載されている。この特許文献2に記載されたサスペンション機構は、ばねおよびダンパを備えたサスペンション部を上下に積層して構成されている。各サスペンション部は、それぞれ、リンク機構を介して相対的に上下動する上下一対のフレーム部、各フレーム部を弾性的に付勢するばね機構、および、各フレーム部が相対的に上下動する際の力を減衰させるダンパを有している。そして、一方のサスペンション部の減衰特性またはばね特性を、他方のサスペンション部の減衰特性またはばね特性と異ならせて、各サスペンション部の動作に位相差を生じさせている。
特開昭63−8009号公報 特開2019−48489号公報
上記の特許文献1に記載された能動型サスペンションでは、油圧シリンダおよび油圧アキュムレータ等を用いて、それぞれ、車両のばね上共振周波数およびばね下共振周波数を低下させている。車両のばね上の共振は、シート上の運転者や乗員に対する乗り心地性能に影響する。車両のばね下の共振は、車両の操縦安定性能に影響する。上記の特許文献1に記載された能動型サスペンションでは、例えば、制動時のノーズダイブや、ロールおよびピッチなどの車両の姿勢変化に対応して油圧シリンダの作動油圧を制御することにより、車両の姿勢変化を抑制する。すなわち、車両のばね上振動(または、変位)に対する操縦安定性の向上を図っている。一方、例えば、舗装路面の細かな凹凸に対しては、上記のような「F/V≦F/V」の関係を目標にして油圧アキュムレータの絞り弁の仕様を設定することにより、乗り心地性能の向上を図っている。
しかしながら、上記の特許文献1に記載された能動型サスペンションでは、車両の操縦安定性能および車両の乗り心地性能の両方を、同時に向上させることは容易ではない。車両が走行する路面の状況は、常にまた多様に変化する。そのため、上記のように油圧アキュムレータの絞り弁を選定して乗り心地性能の向上を図ったとしても、走行路面の状況が大きく変化したり、想定外の路面を走行したりする場合には、油圧アキュムレータで適切に振動を吸収できない場合がある。一般に、運転者や乗員に対する乗り心地性能を重視すると、車両のサスペンションは相対的に軟らかくなる。車両のサスペンションが軟らかくなり過ぎると、車両の操縦安定性能が低下してしまう。反対に、車両の操縦安定性能を重視すると、車両のサスペンションは相対的に硬くなる。車両のサスペンションが硬くなり過ぎると、車両の乗り心地性能が低下してしまう。
この発明は、上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、車両の乗り心地性能と操縦安定性能とを両立させることが可能な車両の制振制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、車両の車軸と車台との間で振動を抑制しかつ減衰させる車両サスペンションと、前記車台とシートとの間で、前記振動を抑制するばね(シートばね)および前記振動を減衰させるダンパ(すなわち、シートダンパ)を有するとともに、前記シートばねのばね定数および前記シートダンパの減衰係数をそれぞれ変更可能かつ制御可能なシートサスペンションと、前記車両の走行状態に関連する車両情報を検出する検出部と、前記車両情報に基づいて前記シートサスペンションを制御するコントローラと、を備えた車両の制振制御装置において、前記検出部は、前記車両情報として、前記車両サスペンションのばね下部分(すなわち、車両ばね下部分)における上下方向の加速度(すなわち、車両ばね下加速度)、前記車両サスペンションのばね上部分(すなわち、車両ばね上部分)における上下方向の加速度(すなわち、車両ばね上加速度)、前記シートサスペンションのばね下部分(すなわち、シートばね下部分)における上下方向の加速度(すなわち、シートばね下加速度)、および、前記シートサスペンションのばね上部分(すなわち、シートばね上部分)における上下方向の加速度(すなわち、シートばね上加速度)を検出し、前記コントローラは、前記検出部で検出した前記車両ばね下加速度の変動に対応する前記振動が、前記車両ばね上部分および前記シートばね下部分を経由して前記シートばね上部分に伝搬した場合に発生する、前記シートばね上加速度、および、共振の共振周波数を推定し、前記共振の発生を回避し、かつ、前記シートばね上加速度の実際値が減少するように、前記シートばね上加速度の推定値を変更した前記シートばね上加速度の目標値を算出し、前記振動が前記シートばね上部分に伝搬する以前に、前記シートばね上加速度の目標値を実現する前記ばね定数および前記減衰係数をそれぞれ設定することを特徴とするものである。
また、この発明では、前記コントローラは、前記シートばね上加速度の変化速度、および、前記変化速度の極大値を算出し、前記極大値が得られる時刻に対応する前記車両ばね下加速度または前記車両ばね上加速度の推定値を、前記シートばね上加速度の目標値として更新する。
また、この発明では、前記コントローラは、前記車両の走行中に、前記シートばね上加速度の目標値と前記シートばね上加速度の実際値との差分を算出し、所定の下限値よりも大きくかつ所定の上限値よりも小さい前記差分を所定期間継続して算出した場合は、前記所定期間が経過した時点の前記シートばね上加速度の実際値を、前記シートばね上加速度の目標値として更新する。
また、この発明では、前記コントローラは、制動された前記車両の停止中に、前記シートばね上加速度の目標値と前記シートばね上加速度の実際値との差分を算出し、前記制動を解除する直前の所定期間内に算出した前記差分が所定の下限値よりも大きくかつ所定の上限値よりも小さい場合は、前記制動を解除する時点の前記シートばね上加速度の実際値を、前記シートばね上加速度の目標値として更新する。
また、この発明では、前記車両は、それぞれ別個に形成された複数の前記シートを有し、前記車台は、前記車両ばね上部分、および、前記シートばね下部分を構成し、前記シートサスペンションは、前記シートごとに、前記車台と前記シートとの間に設けられており、前記コントローラは、前記シートごとの前記シートサスペンションをそれぞれ制御する。
また、この発明では、前記車両は、それぞれ別個に形成された複数の前記シート、および、前記各シートがそれぞれ固定される一体の床部材を有し、前記車台は、前記車両ばね上部分、および、前記シートばね下部分を構成し、前記シートサスペンションは、前記車台と前記床部材との間に設けられている。
また、この発明では、前記車台は、前記車両サスペンションを介して前記車軸を支持し、前記車両ばね上部分を構成する車軸支持部、および、前記シートサスペンションを介して前記シートを支持し、前記シートばね下部分を構成するアンダーボディ部を有し、前記車軸支持部における弾性部分の第1車台ばね定数が、前記アンダーボディ部における弾性部分の第2車台ばね定数よりも大きくなるように形成されている。
また、この発明では、前記車台は、前記車両サスペンションを介して前記車軸を支持し、前記車両ばね上部分を構成する車軸支持部、および、前記シートサスペンションを介して前記シートを支持し、前記シートばね下部分を構成するアンダーボディ部を有し、前記車軸支持部における弾性部分の第1車台ばね定数、および、前記アンダーボディ部における弾性部分の第2車台ばね定数をそれぞれ変更して、前記車軸支持部の剛性および前記アンダーボディ部の剛性をそれぞれ変化させることが可能なように構成されており、前記コントローラは、前記シートばね上加速度の実際値が減少するように、前記車軸支持部の剛性および前記アンダーボディ部の剛性をそれぞれ制御する。
また、この発明では、前記シートサスペンションは、前記車両の車幅方向における左右に分かれて配置される一対の前記シートばねを有し、前記検出部は、前記車両のロール方向の変位または振動を検出し、前記コントローラは、前記ロール方向の変位または振動を抑制するように、前記左右のシートばねをそれぞれ制御する。
そして、この発明では、前記シートサスペンションは、前記車両の前後方向における前後に分かれて配置される一対の前記シートばねを有し、前記検出部は、前記車両のピッチ方向の変位または振動を検出し、前記コントローラは、前記ピッチ方向の変位または振動を抑制するように、前記前後のシートばねをそれぞれ制御する。
この発明で制御対象にする車両は、車台とシートとの間に、ばね定数および減衰係数がそれぞれ可変なシートサスペンションを備えている。すなわち、シートサスペンションは、いわゆるアクティブサスペンションであり、この発明の車両の制振制御装置は、シートサスペンションの可変シートばねおよび可変シートダンパをそれぞれ制御して、シート上の振動を抑制する。また、シート上の加速度を減少させる。例えば、走行路面の凹凸に起因して発生する振動や、加速度の変動は、車両サスペンション、車台、および、シートサスペンションを経由して、シート上に伝搬する。その場合の振動および加速度の変動は、タイヤおよび車軸から、車台およびシートに向けて、不可避的に遅延して伝搬する。この発明の車両の制振制御装置では、そのような振動伝搬の遅延時間に着目し、振動および加速度の変動がシート上に伝搬する前に、シートサスペンションの可変シートばねおよび可変シートダンパをそれぞれ制御して、シートサスペンションのばね定数および減衰係数を変更する。そのため、振動が実際にシート上に伝搬する際には、その振動による共振を回避し、また、振動の加速度を低下させることが可能な、シートばねのばね定数、および、シートダンパの減衰係数を、それぞれ、事前に設定しておくことができる。そのため、タイヤからシート上に伝わる振動を抑制し、また、その振動による共振の発生を回避できる。それと共に、車両サスペンションの剛性は維持されるので、タイヤの接地荷重を確保しつつ、車両サスペンションの変動、すなわち、車両の姿勢変化に起因して発生する加速度を抑制できる。したがって、この発明の車両の制振制御装置によれば、車両の乗り心地性能を向上させ、かつ、車両の操縦安定性能を向上させることができる。
また、例えば、走行中の路面の凹凸が大きく、断続的にタイヤの接地面が路面から浮き上がってしまうような状態が続く場合には、車両ばね下部分および車両ばね上部分の加速度の変動が大きくなり、加速度の検出値のばらつきも大きくなる。その結果、制振制御の目標とするシートばね上加速度の目標値を精度よく設定することが困難になり、制振制御を適切に実行できなくなってしまう可能性がある。それに対して、この発明の車両の制振制御装置は、シートばね上加速度が変動する際の変化速度、および、その変化速度の極大値を算出し、その変化速度が極大となる時刻に対応する車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値を、シートばね上加速度の目標値として設定する。その結果、検出値のばらつきによる誤差を排除して、平均的に、精度よく推定したシートばね上加速度の推定値を用いて、シートばね上加速度の目標値を設定することができる。そのため、精度よく設定したシートばね上加速度の目標値に基づいて、この発明の制振制御を適切に実行できる。したがって、この発明の車両の制振制御装置によれば、車両が凹凸の大きい悪路を走行するような場合であっても、適切に、シート上の振動および共振を抑制し、かつ、車両の姿勢変化に起因する加速度を抑制することができる。
また、例えば、走行中の路面に勾配がある場合には、その路面勾配の影響によって加速度の検出誤差が大きくなってしまう。その結果、制振制御の目標とするシートばね上加速度の目標値の精度が低下してしまう可能性がある。それに対して、この発明の車両の制振制御装置は、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分を算出するとともに、所定の大きさの差分(すなわち、路面勾配の影響による誤差)を所定期間継続して算出した場合に、シートばね上加速度の目標値を更新する。その結果、路面勾配の影響による誤差を排除して、シートばね上加速度の目標値を精度よく設定することができる。そのため、精度よく設定されたシートばね上加速度の目標値に基づいて、この発明の制振制御を適切に実行できる。したがって、この発明の車両の制振制御装置によれば、車両が勾配路を走行するような場合であっても、適切に、シート上の振動および共振を抑制し、かつ、車両の姿勢変化に起因する加速度を抑制することができる。
また、例えば、勾配のある路面上で車両が制動して停止している場合には、その後に制動を解除して走行する際に、路面勾配の影響によって加速度の検出誤差が大きくなってしまう。その結果、制振制御の目標とするシートばね上加速度の目標値の精度が低下してしまう可能性がある。それに対して、この発明の車両の制振制御装置は、制動を解除する直前の所定期間におけるシートばね上加速度の目標値と実際値との差分を算出するとともに、所定の大きさの差分(すなわち、路面勾配の影響による誤差)がある場合に、シートばね上加速度の目標値を更新する。その結果、路面勾配の影響による誤差を排除して、シートばね上加速度の目標値を精度よく設定することができる。そのため、精度よく設定されたシートばね上加速度の目標値に基づいて、この発明の制振制御を適切に実行できる。したがって、この発明の車両の制振制御装置によれば、勾配路上で停止した車両が走行を再開するような場合であっても、適切に、シート上の振動および共振を抑制し、かつ、車両の姿勢変化に起因する加速度を抑制することができる。
また、この発明の車両の制振制御装置では、制御対象車両のシートサスペンションが、複数のシートごとに、それらシートと車台との間に設置される。すなわち、従来一般的な構成の車両におけるシートの下に、この発明で制御するシートサスペンションが設けられる。そのため、既存の車両の構成を大きく変更することなく、シートの下にいわゆるアクティブサスペンションを設けた、この発明の制御対象車両を構成できる。そして、個別のシートごとにアクティブサスペンションが設けられることにより、車両の全ての乗員に対応して、この発明の制振制御を適切に実行できる。
また、この発明の車両の制振制御装置では、制御対象車両のシートサスペンションが、複数のシートが固定された床部材と車台との間に設置される。そのため、別個に形成された複数のシートであっても、統合的に、この発明の制振制御を実行できる。また、個別のシートごとにアクティブサスペンションを設ける場合と比較して、最小限の個数のアクティブサスペンションで、この発明の制振制御を容易に実行できる。
また、この発明の車両の制振制御装置では、制御対象車両の車台が、車軸支持部、および、アンダーボディ部から構成される。そして、その車台は、車軸支持部のばね定数(第1車台ばね定数)が、アンダーボディ部のばね定数(第2車台ばね定数)よりも大きくなるように形成される。すなわち、アンダーボディ部の剛性よりも車軸支持部の剛性が高くなるように、車台が形成される。そのため、タイヤの接地荷重を確保して車両の操縦安定性能を維持しつつ、振動の伝達遅れを助長して振動の抑制効果を向上させる、すなわち車両の乗り心地性能を向上させることができる。
また、この発明の車両の制振制御装置では、制御対象車両の車台が、車軸支持部、および、アンダーボディ部から構成される。そして、その車台は、車軸支持部のばね定数(第1車両ばね定数)、および、アンダーボディ部のばね定数(第2車両ばね定数)をそれぞれ変更可能かつ制御可能なように形成される。例えば、車軸支持部およびアンダーボディ部に磁性流体を埋め込み、電磁石を用いて磁性流体の状態を電気的に制御することにより、車軸支持部の剛性、および、アンダーボディ部の剛性をそれぞれ制御することができる。例えば、通常の走行時は、上記のように、アンダーボディ部の剛性よりも車軸支持部の剛性が高くなるように制御することにより、車両の操縦安定性能を維持しつつ、車両の乗り心地性能を向上させることができる。そして、例えば、路面状況や車両の走行状態が変化した場合に、それら路面状況や車両の走行状態に応じて、車軸支持部の剛性、および、アンダーボディ部の剛性をそれぞれ制御することにより、この発明の制振制御をより適切に実行することができる。
また、この発明の車両の制振制御装置では、制御対象車両のシートサスペンションを構成する複数のシートばねが、車両の車幅方向の左右に分かれて配置される。したがって、左右のシートばねをそれぞれ制御することにより、例えば、車両が左右に揺動するローリングを効果的に抑制できる。
そして、この発明の車両の制振制御装置によれば、制御対象車両のシートサスペンションを構成する複数のシートばねが、車両の前後方向の前後に分かれて配置される。したがって、前後のシートばねをそれぞれ制御することにより、例えば、車両が前後に揺動するピッチングを効果的に抑制できる。
この発明で制御対象にする車両の構成(シートと車台との間にシートサスペンションを配置した構成)、および、制御系統(検出部、および、コントローラ)の一例を示す図である。 この発明で制御対象にする車両の構成の他の例(シートを固定した床部材と車台との間にシートサスペンションを配置した構成)を示す図である。 この発明で制御対象にする車両の制御系統の他の例(コントローラを、シートサスペンション・コントローラおよびパワー・コントローラの複数に分けて構成した例)を示す図である。 この発明の実施形態で制御対象にする車両における「シートサスペンション」の他の例(シートの左右方向に複数のシートばねを設置した例)を示す図である。 この発明の実施形態で制御対象にする車両における「シートサスペンション」の他の例(シートの前後方向に複数のシートばねを設置した例)を示す図である。 この発明の実施形態で制御対象にする車両における「シートサスペンション」の他の例(シートの前後左右方向に複数のシートばねを設置した例)を示す図である。 この発明で制御対象にする車両の構成および制御系統の他の例(車両サスペンションをアクティブサスペンションで構成し、先読み検知コントローラおよび車両サスペンション・コントローラを別途設けた例)を示す図である。 この発明で制御対象にする車両の制御系統における制御信号の流れを示すブロック線図である。 従来技術における制振制御の課題、および、この発明の制振制御による制振効果を説明するための図であって、所定の振動入力に対して車両各部で生じる振動の周波数特性を示す図である。 この発明の制振制御装置で実行される制振制御の基本的な制御内容を説明するためのフローチャートである。 この発明の制振制御を説明するための図であって、振動が遅延しながら車両各部に伝搬する場合の振動伝搬特性を示す図である。 図10のフローチャートで示す制御を実行する際に、車両ばね下加速度の立ち上がり時間(伝搬時間Ta)と車両の動力状態(または、車速)との関係から、振動(加速度)の「伝搬時間Tb,Tc,Td」を求めるためのマップの一例を示す図である。 図10のフローチャートで示す制御を実行する際に、共振を回避するばね定数を設定するために考慮するシートサスペンションの振動伝達率特性を示す図である。 この発明の制振制御装置で実行される制振制御の具体例(路面勾配の影響による誤差を考慮して制御目標値を学習・更新する例)を説明するためのフローチャートである。 図14のフローチャートで示す制御を実行する際に、路面勾配の影響によって検出値の誤差が大きくなってしまう課題、および、その課題を解消させる制御内容を説明するためのタイムチャートである。 この発明の制振制御装置で実行される制振制御の具体例(路面の凹凸の影響による誤差を考慮して制御目標値を学習・更新する例)を説明するためのフローチャートである。 図16のフローチャートで示す制御を実行する際に、路面の凹凸が大きい状況で、検出値のばらつきによる誤差が大きくなってしまう課題、および、その課題を解消させる制御内容を説明するためのタイムチャートである。 この発明の実施形態で制御対象にする車両における「車台」の一例(アンダーボディ部の剛性よりも車軸支持部の剛性を高めた構成)を示す図である。 この発明の実施形態で制御対象にする車両における「車台」の他の例(車軸支持部およびアンダーボディ部の剛性を可変にした構成)を示す図である。 この発明の実施形態で制御対象にする車両における「シート」の他の例(運転者・乗員の足載せ部を含めて制振する例)を示す図である。 この発明の実施形態で制御対象にする車両における「シート」の他の例(電動シートのシート駆動用モータを制御に応用する例)を示す図である。
この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。
図1に、この発明の実施形態で制御対象にする車両Veの構成および制御系統の一例を示してある。車両Veは、主要な構成要素として、車台1、車両サスペンション2、シートサスペンション3、シート4、検出部5、および、コントローラ(ECU)6を備えている。
車台1は、車両Veの骨格を構成し、車両Veの動力源(図示せず)や、車両サスペンション2、および、シート4などを取り付けて固定する。車台1は、上部にボディ(図示せず)を組み付けるフレーム構造でもよく、あるいは、ボディ(図示せず)と一体に形成されるいわゆるモノコック構造でもよい。また、モノコック構造の左右両側にサイドフレーム(図示せず)を組み付けた複合構造でもよい。車台1は、車軸支持部1a、および、アンダーボディ部1bを有している。
車軸支持部1aには、後述する車両サスペンション2の上部(車体側)が取り付けられる。車両サスペンション2の下部(車輪側)には、車軸7および車輪(図示せず)が取り付けられる。したがって、車軸支持部1aは、車両ばね上部分9を構成し、車両サスペンション2を介して車軸7および車輪を支持する。これに対して、車両ばね下部分8は、車軸7または車軸7を支持する所定の部材によって構成される。
アンダーボディ部1bには、後述するシートサスペンション3の下部(車体側)が取り付けられる。シートサスペンション3の上部には、シート4が取り付けられる。したがって、アンダーボディ部1bは、シートばね下部分10を構成し、シートサスペンション3を介してシート4を支持する。これに対して、シートばね上部分11は、シート4によって構成される。なお、後述する図2に示す例では、床部材12によってシートばね上部分11が構成される。
車両サスペンション2は、車軸7と車台1との間で、タイヤ(図示せず)および車軸7から車台1に伝搬する振動を抑制しかつ減衰させる。車両サスペンション2は、車両Veに装備される従来一般的な構成のサスペンションであり、車両ばね2a、および、車両ダンパ2bを有している。なお、図1では、車両サスペンション2(車両ばね2a、車両ダンパ2b)は、振動モデルとして模式的に示してある。
シートサスペンション3は、車台1とシート4との間で、車台1からシート4に伝搬する振動を抑制しかつ減衰させる。シートサスペンション3は、シートばね3a、および、シートダンパ3bを有している。シートばね3aは、車台1からシート4に伝搬する振動を抑制する。シートばね3aは、ばね定数を変更可能かつ制御可能なように構成されている。例えば、シートばね3aは、エアーシリンダまたはエアータンク(図示せず)内の圧縮空気の容積あるいは内圧を制御することによりばね定数が可変の空気ばねによって構成されている。一方、シートダンパ3bは、車台1からシート4に伝搬する振動を減衰させる。シートダンパ3bは、減衰係数(または、減衰比)を変更可能かつ制御可能なように構成されている。例えば、シートダンパ3bは、電磁力を利用して減衰力を電気的に制御することにより減衰係数が可変のいわゆる電磁ダンパによって構成されている。あるいは、シートダンパ3bは、油圧シリンダ(図示せず)または油圧タンク内のオイルの容積あるいは内圧を制御することにより減衰係数が可変の油圧ダンパによって構成してもよい。なお、図1では、シートサスペンション3(シートばね3a、シートダンパ3b)は、振動モデルとして模式的に示してある。
シート4は、車両Veの運転者または運転者以外の乗員の少なくともいずれかを着席させる。シート4は、運転者用または乗員用の一つのシートであってもよい。または、シート4は、それぞれ別個に形成された複数のシートを有していてもよい。例えば、車両Veの最前列には、運転席および助手席の複数のシート4がそれぞれ別個に形成されている。あるいは、運転席と助手席とが一体に形成されたいわゆるベンチシートであってもよい。図1に示す例では、少なくとも、最前列の前部シート(運転席および助手席)4aと、二列目の後部シート4bとが、それぞれ別個に形成されている。各シート4は、それぞれ、シートサスペンション3を介して、車台1に取り付けられている。したがって、車両Veが複数のシート4を備えている場合は、図1に示す例では、個別のシート4ごとに、それら複数のシート4に対応して設けられている複数のシートサスペンション3がそれぞれ制御される。そのため、各シート4に着席する運転者または乗員の全てに対応して、この発明の実施形態における制振制御を適切に実行できる。
また、この発明の実施形態において制御対象にする車両Veは、例えば、図2に示すように、シート4と車台1との間に、床部材12を備えていてもよい。床部材12は、所定の剛性を有する一体の板状部材によって形成されている。床部材12は、車台1に固定されているフロアパネル1cとは別個に形成されている。床部材12には、複数のシート4が取り付けられて固定される。床部材12は、シートサスペンション3を介して、車台1またはフロアパネル1cに取り付けられる。したがって、車両Veが複数のシート4を備えている場合は、図2に示す例では、各シート4が全て床部材12に固定された状態で、床部材12と車台1との間に設けられたシートサスペンション3が制御される。そのため、別個に形成された複数のシート4であっても、一体的に、あるいは、統合的に、この発明の実施形態における制振制御を実行できる。また、個別のシート4ごとにシートサスペンション3を設ける場合と比較して、最小限の個数のシートサスペンション3で、この発明の実施形態における制振制御を容易に実行できる。
検出部5は、この発明の実施形態における制振制御を実行するためのデータ(車両Veの走行状態に関連する車両情報)を検出または算出する。例えば、検出部5は、車両サスペンション2の車両ばね下部分8における車両ばね下加速度(鉛直方向の加速度)を検出する加速度センサ5a、車両サスペンション2の車両ばね上部分9における車両ばね上加速度(鉛直方向の加速度)を検出する加速度センサ5b、シートサスペンション3のシートばね下部分10におけるシートばね下加速度(鉛直方向の加速度)を検出する加速度センサ5c、シートサスペンション3のシートばね上部分11におけるシートばね上加速度(鉛直方向の加速度)を検出する加速度センサ5d、シート4の前後方向の加速度を検出する加速度センサ5e、シート4の左右方向の加速度を検出する加速度センサ5f、および、シート4の鉛直方向の変位を検出するシート変位センサ5gを有している。その他に、検出部5は、例えば、車速を求めるための車輪速センサ5h、アクセルペダル(図示せず)の操作量(アクセル開度)を検出するアクセルポジションセンサ5i、ブレーキペダル(図示せず)の操作状態(ON−OFF)を検出するブレーキスイッチセンサ5j、ブレーキ装置のマスタシリンダの油圧を検出するブレーキ油圧センサ5k、駆動力源(図示せず)の出力回転数を検出する回転数センサ5m、および、ステアリング装置の操舵角度を検出する舵角センサ5nなどを有している。更に、検出部5は、車両Veの走行状態に関する予測情報として、レーザー光を用いて前方の路面の凹凸を検出するレーザーセンサ5oや、あるいは、GPS[Global Positioning System]衛星からの電波を受信し、車両Veの位置情報と地図データベースの地図情報とに基づいて前方の路面状況を取得するナビゲーションシステム5pなどを有していてもよい。
コントローラ6は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、図1に示す例では、主に、シートサスペンション3のシートばね3aおよびシートダンパ3bをそれぞれ制御する。コントローラ6には、上記の検出部5で検出または算出された各種データが入力される。コントローラ6は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、コントローラ6は、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のようなシートばね3aおよびシートダンパ3bをそれぞれ制御する。すなわち、コントローラ6は、この発明の実施形態における制振制御を実行するように構成されている。
なお、図1では一つのコントローラ6が設けられた例を示しているが、コントローラ6は、制御する装置や機器毎に、あるいは制御内容毎に、複数に分かれて設けられていてもよい。例えば、図3に示す例では、コントローラ6は、シートサスペンション・コントローラ(SEAT-ECU)6a、および、パワー・コントローラ(POWER-ECU)6bに分かれて構成されている。
シートサスペンション・コントローラ6aは、検出部5からの情報を基に、シートサスペンション3のシートばね3aおよびシートダンパ3bをそれぞれ制御する。
例えば、図4に示すように、シートサスペンション3が、車両Veの左右方向に分かれた複数のシートばね3aを有している場合に、シートサスペンション・コントローラ6aは、例えば、舵角センサ5nの検出値を基に、車両Veのローリングを抑制するように、各シートばね3aをそれぞれ制御する。
あるいは、図5に示すように、シートサスペンション3が、車両Veの前後方向に分かれた複数のシートばね3aを有している場合に、シートサスペンション・コントローラ6aは、例えば、アクセルポジションセンサ5iやブレーキ油圧センサ5kなどの各検出値を基に、車両Veのピッチングを抑制するように、各シートばね3aをそれぞれ制御する。
あるいは、図6に示すように、シートサスペンション3が、車両Veの左右方向および前後方向に分かれた複数のシートばね3aを有している場合に、シートサスペンション・コントローラ6aは、例えば、舵角センサ5n、アクセルポジションセンサ5i、および、ブレーキ油圧センサ5kなどの各検出値を基に、車両Veのローリングおよびピッチングを共に抑制し、また、車両Veのヒービング(または、バウンシング)も抑制するように、各シートばね3aをそれぞれ制御する。
パワー・コントローラ6bは、検出部5からの情報を基に、車両Veの駆動力源およびブレーキ装置をそれぞれ制御する。例えば、アクセルポジションセンサ5iの検出値から演算される要求駆動力、および、車速などに基づいて、駆動力源の出力を制御する。また、ブレーキ油圧センサ5kの検出値を基に、ブレーキ装置の動作を制御する。すなわち、車両Veの駆動力および制動力を制御する。したがって、コントローラ6は、シートサスペンション・コントローラ6aとパワー・コントローラ6bとを連携させて、シートサスペンション3と車両Veの駆動力および制動力とを協調制御することにより、この発明の実施形態における制振制御をより適切に実行することができる。
また、図7に示すように、コントローラ6は、先読み検知コントローラ(PREDICT-ECU)6cを別途備えていてもよい。先読み検知コントローラ6cは、レーザーセンサ5oやナビゲーションシステム5pなどからの先読み情報を基に、事前にシートばね3aおよびシートダンパ3bをそれぞれ制御するための信号をシートサスペンション・コントローラ6aに出力する。車両Veの前方の路面状況を、事前に判定して、あるいは、予測して、シートサスペンション3の制御に反映させることにより、この発明の実施形態における制振制御をよりアクティブに実行することができる。
更に、この図7に示すように、車両Veは、この発明の実施形態における車両サスペンションを、ばね定数および減衰係数(または、減衰比)が変更可能かつ制御可能なアクティブサスペンションで構成してもよい。図7に示す車両サスペンション20は、車両ばね20a、および、車両ダンパ20bを有している。車両ばね20aは、タイヤ(図示せず)および車軸7から車台1に伝搬する振動を抑制する。車両ばね20aは、ばね定数を変更可能かつ制御可能なように構成されている。例えば、車両ばね20aは、エアーシリンダまたはエアータンク(図示せず)内の圧縮空気の容積あるいは内圧を制御することによりばね定数が可変の空気ばねによって構成されている。一方、車両ダンパ20bは、タイヤ(図示せず)および車軸7から車台1に伝搬する振動を減衰させる。車両ダンパ20bは、減衰係数(または、減衰比)を変更可能かつ制御可能なように構成されている。例えば、車両ダンパ20bは、電磁力を利用して減衰力を電気的に制御することにより減衰係数が可変のいわゆる電磁ダンパによって構成されている。あるいは、車両ダンパ20bは、油圧シリンダ(図示せず)または油圧タンク内のオイルの容積あるいは内圧を制御することにより減衰係数が可変の油圧ダンパによって構成してもよい。
そして、上記のように、車両Veが、ばね定数および減衰係数が可変の車両サスペンション20を装備している場合には、コントローラ6は、車両サスペンション20の車両ばね20aおよび車両ダンパ20bをそれぞれ制御する車両サスペンション・コントローラ(SUSPENSION-ECU)6dを備えている。したがって、コントローラ6は、シートサスペンション・コントローラ6aと車両サスペンション・コントローラ6dとを連携させて、シートサスペンション3と車両サスペンション20とを協調制御することにより、この発明の実施形態における制振制御をより適切に実行することができる。
図8のブロック線図に示すように、コントローラ6は、検出部5で検出したシート4の上下方向の加速度(シートばね上加速度)、シート4の前後方向の加速度、シート4の左右方向の加速度、および、シート4の鉛直方向の変位(または変位速度)などの検出値(実際値)を基に、制御目標値、および、その制御目標値と実際値との偏差を演算する。特に、各加速度の値は、優先順位を設けて選択的に制御に採用してもよい。あるいは、最大値を選択して制御に採用してもよい(G-Max select)。
そして、各加速度センサおよび変位センサの実際値が制御目標値に追従するように、制御対象(例えば、シートばね3aを構成する空気ばね、および、シートダンパ3bを構成する電磁ダンパ)をそれぞれフィードバック制御する。図8に示す例では、比例制御、積分制御、および、微分制御を組み合わせたPID制御の手法を用いて、上記のフィードバック制御を実行する。また、図8に示す例では、シートサスペンション3のシートばね3aおよびシートダンパ3bに対するフィードフォワード制御(FF)を付加している。そのフィードフォワード制御では、例えば、レーザーセンサ5oやナビゲーションシステム5pなどから取得した予測情報を基に、予測される偏差を事前に打ち消すように、シートサスペンション3のシートばね3aおよびシートダンパ3bを制御する。
なお、図7で示したように、車両Veが、ばね定数および減衰係数が可変の車両サスペンション20を装備している場合、コントローラ6は、上記のようなシートサスペンション3に対する制御と同様に、車両サスペンション20を制御する。例えば、車両ばね20aを構成する空気ばね、および、車両ダンパ20bを構成する電磁ダンパをそれぞれフィードバック制御する。
前述したように、従来の車両の制振制御では、車両の乗り心地性能と操縦安定性能とを両立させることは容易ではなかった。例えば図9に示すように、車両が凹凸のある路面を走行する際には、周波数fa近傍の所定の低周波数域における振動入力finに対して、車両ばね下部分8、車両ばね上部分9(シートばね下部分10)、および、シートばね上部分11で共振が発生する。併せて、周波数fb近傍の所定の高周波数域においても、車両ばね下部分8および車両ばね上部分9で共振が発生する。高周波数域の共振は、その共振の振動レベルが大きいほど、あるいは、その共振に起因する上下方向の加速度が大きいほど、タイヤの接地荷重が増大し、その結果、操縦安定性能が向上する。また、この高周波数域の共振は、車両の乗員が振動を不快に感じる振動域(図6でハッチングを付けた部分)から外れているため、車両の乗り心地性能には大きく影響しない。一方、低周波数域の共振は、乗員が振動を不快に感じる振動域内で発生する。そのため、シートばね上部分11で低周波数域の共振が発生すると、車両の乗り心地性能が低下してしまう。
したがって、例えば、振動および共振を抑制するために車両のサスペンションを軟らかくすると、車両の乗り心地性能は向上するものの、上記のような高周波数域の共振も抑制されてタイヤの接地荷重が減少してしまう。そのため、操縦安定性能が低下してしまう。反対に、タイヤの接地荷重を高めるために車両のサスペンションを硬くすると、車両の操縦安定性能は向上するものの、上記のような低周波数域の共振が大きくなってしまう。そのため、乗り心地性能が低下してしまう。
そこで、この発明の実施形態における車両の制振制御装置は、上記のような車両の乗り心地性能と操縦安定性能とを両立させるために、基本的に、以下の図10のフローチャートに示す制御を実行するように構成されている。具体的には、この発明の実施形態におけるコントローラ6は、上記の図9で矢印を付けて示すように、シートばね上部分11の共振の周波数を更に低周波数側に移動させ、かつ、その共振の振動レベルを低下させるように、シートサスペンション3のシートばね3aおよびシートダンパ3bをそれぞれ制御する。
図10のフローチャートに示す制御では、先ず、ステップS1で、車両ばね下部分8における車両ばね下加速度、車両ばね上部分9における車両ばね上加速度、シートばね下部分10におけるシートばね下加速度、および、シートばね上部分11におけるシートばね上加速度が検出される。具体的には、検出部5における各加速度センサ5a,5b,5c,5dの各検出値が、それぞれ、コントローラ6に読み込まれる。
続いて、ステップS2では、車両ばね下加速度の変動に対応する振動があったか否かが判断される。例えば、シートばね上加速度が、所定の時間内に、所定の変化量以上変動したか否かが判断される。これは、乗り心地性能に影響する振動が、タイヤから車台1に伝わったか否かを判断するためのもので、上記の所定の時間、および、所定の変化量は、それぞれ、閾値として、例えば、走行実験やシミュレーション等の結果を基に、予め設定されている。
所定の時間内に、所定の変化量よりも大きな車両ばね下加速度の変動がないこと、すなわち、乗り心地性能に影響するような振動の伝搬がないことにより、このステップS2で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、この図10のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。それに対して、所定の時間内に、所定の変化量以上の車両ばね下加速度の変動があったこと、すなわち、乗り心地性能に影響するような振動の伝搬があったことにより、ステップS2で肯定的に判断された場合には、ステップS3へ進む。
ステップS3では、シートばね上加速度、および、共振の共振周波数が推定される。具体的には、上記のような車両ばね下加速度の変動に対応する振動が、車両ばね上部分9、および、シートばね下部分10を経由して、シートばね上部分11に伝搬した場合に発生すると推定し得る、シートばね上加速度、および、共振の共振周波数が求められる。なお、共振周波数を求める際には、共振の大きさ(振動レベル)等も併せて求められる。
図11のタイムチャートに示すように、タイヤから車台1に伝わる振動(または、その振動に起因して発生する加速度)は、車台1から、車両Ve上部のシート4に向かって、遅延しながら伝搬する。例えば、図11に示すように、時刻t1で、車両ばね下部分8に発生した加速度は、伝搬時間Taが経過した時点(時刻t2)で最初のピーク(極大値)に到達する。すなわち、時刻t1でタイヤに入力した振動は、伝搬時間Taを要して車両ばね下部分8に伝搬する。同様に、車両ばね上部分9には、伝搬時間Taよりも長い伝搬時間Tbを要して振動が伝搬する。シートばね下部分10には、伝搬時間Tbよりも長い伝搬時間Tcを要して振動が伝搬する。そして、シートばね上部分11には、伝搬時間Tcよりも長い伝搬時間Tdを要して振動が伝搬する。
上記の伝搬時間Taは、言い換えると、車両ばね下加速度が発生してから最初のピークに到達するまでのいわゆる立ち上がり時間であり、車両ばね下加速度と共に実測できる。そして、各伝搬時間Tb,Tc,Tdは、例えば、走行実験やシミュレーション等の結果から算出できる。あるいは、図12に示すようなマップを参照して求めることもできる。図12に示すマップの例では、車両ばね下加速度の立ち上がり時間(伝搬時間Ta)および車両Veの駆動力または制動力(もしくは、車速)と、各伝搬時間Tb,Tc,Tdとの関係が、三次元的に規定されている。
上記のようにして求めた伝搬時間Taから、車両ばね下部分8に伝搬した振動の周期、すなわち、図11に示すような車両ばね下加速度の変動周期T1,T2を求めることができる。同様にして、伝搬時間Tdから、シートばね上部分11に伝搬した振動の周期、すなわち、図11に示すようなシートばね上加速度の変動周期T1’,T2’を求めることができる。そして、伝搬時間Taおよび伝搬時間Td、ならびに、変動周期T1,T2および変動周期T1’,T2’などから、シートばね上加速度、および、シートばね上部分11における共振の共振周波数を推定して求めることができる。例えば、共振周波数ftdは、伝搬時間Taから、
td=1/Td
として算出できる。
ステップS4では、シートばね上加速度の目標値が算出される。具体的には、シートばね上加速度の推定値、および、共振周波数の推定値から、シートばね上部分11における共振の発生を回避し、かつ、シートばね上加速度の実際値(検出値)が減少するように、シートばね上加速度の目標値が求められる。シートばね上加速度の目標値は、シートばね上加速度の推定値を基にして、実際のシートばね上加速度の変動が検出される前に、すなわち、車両ばね下部分8に入力した振動がシートばね上部分11に伝搬する以前に、算出される。
ステップS5では、シートばね3aのばね定数(目標値)ktgt、および、シートダンパ3bの減衰係数(目標値)ζtgtがそれぞれ算出される。それらばね定数ktgtおよび減衰係数ζtgtは、車両ばね下部分8に入力した振動がシートばね上部分11に伝搬する前に、それぞれ設定される。
図13に示すように、シートサスペンション3は、外部から伝搬する振動の周波数f、および、シートばね3aのばね定数kに応じた振動伝達率特性を有している。上記のような共振周波数ftdは、ばね定数k、および、運転者または乗員の体重を含むシート4の重量に応じて変化する。図13に示す例では、例えば、現在のばね定数kが“k”であり、シート4の重量が“m”である場合、共振周波数ftdは“f”となる。この発明の実施形態で制御対象とする車両Veは、シートばね3aのばね定数kが可変である。そのため、ばね定数kを“k”から“k”に変更することにより、共振周波数ftdを“f”から“f”に変化させることができる。したがって、シートばね3aを制御してばね定数kを適宜変更することにより、シートばね上部分11における共振の発生を回避し、かつ、シートばね上加速度の実際値を減少させることが可能なばね定数ktgtを設定できる。
また、シートダンパ3bの減衰係数ζtgtは、下記の運動方程式に基づいて算出できる。車両ばね下部分8の鉛直方向の変位を“x(t)”、シートばね上部分11の鉛直方向の変位を“y(t)”、運転者または乗員の体重を含むシート4の重量を“m”、シートダンパ3bの減衰係数を“ζ”、シートばね3aのばね定数を“k”とすれば、シートサスペンション3の動作に関する運動方程式は、簡易的に、
m(dy(t)/dt)=−k(y(t)−x(t))−ζ(dy(t)/dt) …(1)
となる。ここで、シートばね下部分10におけるゲインを“α(ω)”、振動の伝達遅延時間を“φ(ω)”とすれば、上記の(1)式は、
mα(ω)ejφ(ω)(jω)jωt=−kα(ω)ejφ(ω)jωt+kejωt −ζα(ω)ejφ(ω)jωejωt …(2)
となる。「jω=s」として上記の(2)式の両辺を整理すると、下記の伝達関数G(s)の式が得られる。
G(s)=ωn/(s+2ζωns+ωn) …(3)
上記の上記の(3)式から、例えば、ナイキスト線図による安定性判別の手法を用いて、減衰係数ζtgtを求めることができる。したがって、シートダンパ3bを制御して減衰係数ζを適宜変更することにより、シートばね上部分11における共振の発生を回避し、かつ、シートばね上加速度の実際値を減少させることが可能な減衰係数ζtgtを設定できる。
そして、ステップS6では、上記のステップS5で設定されたばね定数ktgtおよび減衰係数ζtgtに基づいて、シートばね上加速度の目標値を実現する制振制御が実行される。例えば、ばね定数ktgtおよび減衰係数ζtgtを制御目標値にして、前述の図8で示したようなフィードバック制御が実行される。その後、この図10のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。
上記のように、この発明の実施形態における車両の制振制御装置は、ばね定数kが可変であるシートばね3a、および、減衰係数ζが可変であるシートダンパ3bをそれぞれ制御して、シートばね上部分11の振動を抑制する。また、シートばね上加速度を減少させる。路面からタイヤに伝わる振動および加速度の変動は、タイヤおよび車軸7から車台1およびシート4に向けて、不可避的に遅延して伝搬する。この発明の実施形態における車両の制振制御装置では、そのような振動伝搬の遅延時間に着目し、振動および加速度の変動がシートばね上部分11に伝搬する前に、シートサスペンション3のシートばね3aおよびシートダンパ3bをそれぞれ制御して、シートサスペンション3のばね定数kおよび減衰係数ζを変更する。そのため、振動が実際にシートばね上部分11に伝搬する際には、その振動による共振を回避し、また、シートばね上加速度の実際値を低下させることが可能な、ばね定数ktgtおよび減衰係数ζtgtを、それぞれ、事前に設定しておくことができる。そのため、タイヤからシート4に伝わる振動を抑制し、また、その振動による共振の発生を回避できる。それと共に、車両サスペンション2の剛性は維持されるので、タイヤの接地荷重を確保しつつ、車両サスペンション2の変動、すなわち、車両Veの姿勢変化に起因して発生するシートばね上加速度を抑制できる。したがって、この発明の実施形態における車両の制振制御装置によれば、車両Veの乗り心地性能を向上させ、かつ、車両Veの操縦安定性能を向上させることができる。
この発明の実施形態における車両の制振制御装置が実行する具体的な制振制御の一例を、図14のフローチャートに示してある。図14のフローチャートに示す制振制御では、先ず、ステップS11で、車両ばね下部分8における車両ばね下加速度、車両ばね上部分9における車両ばね上加速度、シートばね下部分10におけるシートばね下加速度、および、シートばね上部分11におけるシートばね上加速度が、それぞれ、コントローラ6に読み込まれる。また、その他の車両情報が検出される。具体的には、検出部5における各加速度センサ5a,5b,5c,5dの各検出値が、それぞれ、コントローラ6に読み込まれる。加えて、例えば、車速を算出するための車輪速センサ5hの検出値や、アクセルポジションセンサ5i、ブレーキスイッチセンサ5j、ブレーキ油圧センサ5k、回転数センサ5m、および、舵角センサ5nなどの各検出値が、車両情報として、それぞれ、コントローラ6に読み込まれる。
続いて、ステップS12では、車両Veが制動されて停止している状態であるか否かが判断される。例えば、ブレーキスイッチセンサ5jの検出値がONであり、かつ、車輪速センサ5hの検出値から算出した車速が0であるか否かが判断される。
ブレーキスイッチセンサ5jの検出値がOFFであること、または、車速が0でないことの少なくともいずれかであることにより、このステップS12で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、この図14のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。それに対して、ブレーキスイッチセンサ5jの検出値がONであり、かつ、車速が0であること、すなわち、車両Veが制動されて停止している状態であることにより、ステップS12で肯定的に判断された場合には、ステップS13へ進む。
ステップS13では、シートばね上加速度の目標値の学習が開始される。車両Veが制動されて停止している状態では、例えば、重力加速度、あるいは、重力加速度を基にした所定の基準値が、シートばね上加速度の目標値として設定される。そして、シートばね上加速度の目標値を学習して更新するため、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG1が算出される。具体的には、この後のステップS15において、制動を解除する際に、その制動を解除する直前の所定期間におけるシートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG1を取得できるように、このステップS13で、先行して、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG1が算出される。後述するステップS15では、その差分ΔG1の大きさや、差分ΔG1の発生状況に応じて、シートばね上加速度の目標値に対する誤差の有無、あるいは、誤差の程度を判定する。なお、前述の図7で示したように、車両Veが、ばね定数および減衰係数が可変の車両サスペンション20を装備している場合は、その車両サスペンション20に対しても、このシートサスペンション3に対する制御と同様の制御が併せて実行される。
続いて、ステップS14では、車両Veの制動が解除されたか否かが判断される。例えば、ブレーキスイッチセンサ5jの検出値がONからOFFに切り替わったか否かが判断される。ブレーキスイッチセンサ5jの検出値がONであること、すなわち、未だ、車両Veの制動が解除されていないことにより、このステップS14で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、この図14のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。それに対して、ブレーキスイッチセンサ5jの検出値がONからOFFに切り替わったこと、すなわち、車両Veの制動が解除されたことにより、ステップS14で肯定的に判断された場合には、ステップS15へ進む。
ステップS15では、シートばね上加速度の目標値の学習が一旦確定される。例えば、図15のタイムチャートに一点鎖線で示すように、従来の制振制御では、加速度の制御目標値として、一律に、重力加速度が設定される。そのため、図15に示すように、車両が勾配のある路面上で制動して停止した場合は、その制動を解除して走行する際に、路面勾配の影響によって車両に対する重力加速度の作用が変化するため、加速度の検出誤差が大きくなってしまう。その結果、シートばね上加速度の目標値の精度が低下してしまう可能性がある。そこで、このステップS15では、車両Veが勾配のある路面上で制動して停止した際に、上記のように(ステップS13で算出した)、制動を解除する直前の所定期間(図15の学習期間P1)におけるシートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG1が、所定の下限値よりも大きくかつ所定の上限値よりも小さい場合は、制動を解除する時点(図15の時刻t12)のシートばね上加速度の実際値を、シートばね上加速度の目標値Gtgtとして更新する。すなわち、シートばね上加速度の目標値の学習を一旦確定する。
なお、この場合の所定の下限値および上限値は、上記のようにして算出するシートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG1が、この発明の実施形態における制振制御に影響するか否かを判断するための閾値であり、例えば、走行実験やシミュレーション等の結果を基に、予め設定されている。したがって、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG1が、所定の下限値と上限値とで規定される範囲内である場合は、制振制御に影響するような誤差が生じていると判断し、その誤差による影響を排除するために、上記のようにしてシートばね上加速度の目標値を変更して更新する。シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG1が、所定の下限値以下である場合は、制振制御に影響するような誤差は生じていないと判断できる。そのため、この場合は、特に現状の値を変更することなく、シートばね上加速度の目標値を更新する。一方、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG1が、所定の上限値以上である場合は、誤差の範囲を超えており、他の要因が影響して差分ΔG1が大きくなっている可能性がある。そのため、この場合は別途対応措置を講じるものとして、ここでは、現状の値を特に変更することなく、シートばね上加速度の目標値を更新する。
このように、車両Veが制動を解除して発進する際に、路面勾配に起因する誤差を考慮し、シートばね上加速度の目標値を学習して更新することにより、その路面勾配に起因する誤差の影響を排除して、シートばね上加速度の目標値を精度よく設定できる。そのため、精度よく設定されたシートばね上加速度の目標値に基づいて、この発明の実施形態における制振制御を適切に実行できる。したがって、この発明の実施形態における車両の制振制御装置によれば、勾配路上で停止した車両Veが走行を再開するような場合であっても、適切に、シートばね上部分11における振動および共振を抑制し、かつ、車両Veの姿勢変化に起因する加速度を抑制することができる。
続いて、ステップS16では、車両Veが走行中であるか否かが判断される。例えば、車輪速センサ5hの検出値から算出した車速が0よりも大きいか否かが判断される。車速が0であること、すなわち、未だ、車両Veが停止状態であることにより、このステップS16で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、この図11のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。それに対して、車速が0よりも大きいこと、すなわち、車両Veが走行中であることにより、ステップS16で肯定的に判断された場合には、ステップS17へ進む。
ステップS17では、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG2が算出される。それと共に、その差分ΔG2が、所定の下限値ΔGlowよりも大きくかつ所定の上限値ΔGupよりも小さく、なおかつ、所定期間継続して算出されたか否かが判断される。この場合の下限値ΔGlowおよび上限値ΔGupは、現状のシートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG2が、この発明の実施形態における制振制御に影響するか否かを判断するための閾値であり、例えば、走行実験やシミュレーション等の結果を基に、予め設定されている。前述のステップS15で用いられる所定の下限値および上限値と同じ値でもよい。あるいは、車両Veが停止している状態と走行している状態との違いから、前述のステップS15で用いられる所定の下限値および上限値とは異なる値であってもよい。
このステップS17においても、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG2が、下限値ΔGlowと上限値ΔGupとで規定される範囲内である場合は、制振制御に影響するような誤差が生じていると判断し、その誤差による影響を排除するために、後述するように、次のステップS18で、シートばね上加速度の目標値を変更して更新する。シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG2が、下限値ΔGlow以下である場合は、制振制御に影響するような誤差は生じていないと判断できる。一方、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG2が、上限値ΔGup以上である場合は、誤差の範囲を超えており、他の要因が影響して差分ΔG2が大きくなっている可能性がある。そのため、この場合は別途対応措置を講じるものとする。
したがって、上記の各判断条件のいずれか一つでも成立しないことにより、このステップS16で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、この図14のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。それに対して、シートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG2が、下限値ΔGlowよりも大きくかつ上限値ΔGupよりも小さく、なおかつ、所定期間継続して算出されたことにより、ステップS17で肯定的に判断された場合には、ステップS18へ進む。なお、このステップS17では、例えば、車両Veが定常走行しているか否かを、判断条件に加えてもよい。車両Veが定常走行している状態で制御を実行することにより、この発明の実施形態における制振制御を、安定して、精度よく実行することができる。また、加速度の検出値から算出した路面勾配、あるいは、勾配センサ(図示せず)で検出した路面勾配が所定勾配よりも大きいか否かを、判断条件に加えてもよい。この発明の実施形態における制振制御では、路面勾配が大きいほど、その路面勾配に起因する誤差の影響も大きくなる。そのため、路面勾配が大きい場合に、この発明の実施形態における制振制御を効果的に実行する。
ステップS18では、シートばね上加速度の目標値が更新される。例えば、図15のタイムチャートに一点鎖線で示すように、従来の制振制御では、加速度の制御目標値として、一律に、重力加速度が設定される。そのため、図15に示すように、車両が勾配のある路面上を走行する場合は、路面勾配の影響によって車両Veに対する重力加速度の作用が変化して、加速度の検出誤差が大きくなってしまう。その結果、シートばね上加速度の目標値の精度が低下してしまう可能性がある。そこで、このステップS18では、車両Veが勾配のある路面上を走行する際に、上記のようにシートばね上加速度の目標値と実際値との差分ΔG2が、下限値ΔGlowよりも大きくかつ上限値ΔGupよりも小さく、なおかつ、所定期間(図15の学習期間P2)継続して算出され場合は、所定期間が経過した時点(図15の時刻t11)のシートばね上加速度の実際値を、シートばね上加速度の目標値Gtgtとして更新する。
このように、走行中の路面に勾配がある場合には、その路面勾配に起因する誤差を考慮して、シートばね上加速度の目標値を学習して更新することにより、その誤差の影響を排除して、シートばね上加速度の目標値を精度よく設定できる。そのため、精度よく設定されたシートばね上加速度の目標値に基づいて、この発明の実施形態における制振制御を適切に実行できる。したがって、この発明の実施形態における車両の制振制御装置によれば、車両Veが勾配路を走行するような場合であっても、適切に、シートばね上部分11における振動および共振を抑制し、かつ、車両Veの姿勢変化に起因する加速度を抑制することができる。
以下のステップでは、上記のようにして学習して更新したシートばね上加速度の目標値を実現するように、フィードバック制御(PID制御)を実行する。具体的には、振動がシートばね上部分11に伝搬する以前に、シートばね上加速度の目標値を実現するシートサスペンション3のばね定数kおよび減衰係数ζをそれぞれ設定する。
先ず、ステップS19では、フィードバック制御のためのシートばね上加速度の目標値と実際値との偏差が算出される。なお、前述の図7で示したように、車両Veが、ばね定数および減衰係数が可変の車両サスペンション20を装備している場合は、その車両サスペンション20に対しても、以降のシートサスペンション3に対するフィードバック制御と同様の制御が併せて実行される。
ステップS20では、伝搬時間Tdが算出される。前述したように、伝搬時間Tdは、例えば、タイヤに入力した振動の立ち上がり時間(伝搬時間)Ta、および、図12に示したようなマップを参照して求められる。
ステップS21では、シートばね上部分11における共振の共振周波数が算出される。具体的には、共振周波数f、および、共振周波数ftdが算出される。共振周波数fは、現在設定されているシートサスペンション3のばね定数k、および、前述の図13に示したようなシートサスペンション3の振動伝達率特性を参照して求められる。共振周波数ftdは、現状のシートばね上加速度の目標値に基づく推定値であり、前述したように、伝搬時間Tdの逆数として求められる。
続いて、ステップS22では、共振周波数fと共振周波数ftdとが等しいか否かが判断される。すなわち、現状のシートばね上加速度の目標値に基づいて推定される共振周波数ftdが、現状のばね定数kから推定される共振周波数fと一致しているか否かが判断される。
共振周波数fと共振周波数ftdとが一致していることにより、このステップS22で肯定的に判断された場合は、ステップS23へ進む。すなわち、この場合は、現状のばね定数kおよび減衰係数ζの設定では、シートばね上部分11で共振が発生する、また、振動が適切に減衰しないと予測される。そのため、以降の制御で、シートサスペンション3のばね定数kおよび減衰係数ζが、それぞれ、適宜変更される。
ステップS23では、シートサスペンション3のばね定数kが変更される。例えば、前述の図13に示したようなシートサスペンション3の振動伝達率特性を参照して、ばね定数kが変更される。図13に示した例では、ばね定数kが、“k”から“k”に変更される。
ステップS24では、シートサスペンション3に対する初期PID制御が実行される。この初期PID制御では、現状のばね定数kおよび減衰係数ζ、および、レーザーセンサ5oやナビゲーションシステム5pなどからの先読み情報を基に、シートばね上加速度の目標値に対するシートサスペンション3のフィードバック制御が実行される。なお、制振制御に対して考慮すべき先読み情報を得ていない場合、あるいは、レーザーセンサ5oやナビゲーションシステム5pなどの先読み情報を所得するための装置を設けていない場合は、このステップS24をスキップしてもよい。
続いて、ステップS25では、シートサスペンション3の動作に関する運動方程式が求められると共に、その運動方程式の解が“不安定”であるか否かが判断される。例えば、前述した(3)式で示すような伝達関数G(s)に対して、ナイキスト線図を用いた安定性判別が“不安定”であるか否かが判断される。すなわち、現状のばね定数kおよび減衰係数ζを代入した運動方程式の解が“不安定”であるか否かが判断される。要するに、このステップS24では、現状の減衰係数ζを設定したシートサスペンション3が適切に減衰するか否かが判断される。
未だ、運動方程式の解が“不安定”であると判別されることにより、このステップS25で肯定的に判断された場合は、ステップS26へ進む。すなわち、この場合は、現状の減衰係数ζの設定では、シートサスペンション3が適切に減衰しないと予測される。
したがって、ステップS26では、シートサスペンション3の減衰係数ζが適宜変更される。例えば、前述した(3)式で示すような伝達関数G(s)に対して、ナイキスト線図を用いた安定性判別で“安定”と判別される値を狙って、減衰係数ζが変更される。また、そのような値を狙って、ばね定数kおよび減衰係数ζを、それぞれ、線形的に変更してもよい。
ステップS27では、シートサスペンション3に対するPID制御が実行される。このPID制御では、上記のようにして設定されたばね定数kおよび減衰係数ζを基に、シートばね上加速度の目標値に対するシートサスペンション3のフィードバック制御が実行される。その後、この図14のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。
なお、上記のステップS23からステップS27までの制御は、例えば、振動の伝搬時間(立ち上がり時間)Taが所定の最大値に到達するまで、繰り返して実行してもよい。その場合の伝達時間の最大値は、振動が減衰して収束したことを判断するための閾値として、走行実験やシミュレーション等の結果を基に、予め設定される。
一方、共振周波数fと共振周波数ftdとが一致していないことにより、前述のステップS22で否定的に判断された場合には、この図14のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。すなわち、この場合は、ばね定数kを変更して設定したシートサスペンション3によって共振の発生が回避され状態であると判断できる。そのため、以降の制御を実行することなく、この図14のフローチャートで示す制振制御を終了する。
また、運動方程式の解が“安定”であると判別されることにより、前述のステップS25で否定的に判断された場合には、この図14のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。すなわち、この場合は、減衰係数ζを変更して設定したシートサスペンション3によって適切に振動が減衰する状態であると判断できる。そのため、以降の制御を実行することなく、この図14のフローチャートで示す制振制御を終了する。
この発明の実施形態における車両の制振制御装置が実行する具体的な制振制御の他の例を、図16のフローチャートに示してある。この図16のフローチャートに示す制振制御では、上記の図14のフローチャートにおけるステップS17、および、ステップS18の制御に替えて、次のステップS31、および、ステップS32の制御が実行される。あるいは、上記の図14のフローチャートで示した制振制御と並行して、もしくは、連続して、実行される。なお、この図16のフローチャートにおいて、上記の図14のフローチャートで示した制振制御と制御内容が同じステップについては、上記の図14のフローチャートと同じステップ番号を付けてある。
図16のフローチャートにおいて、車両Veが走行中であることにより、ステップS16で肯定的に判断されると、ステップS31へ進む。
ステップS31では、走行中の路面の凹凸が大きいか否かが判断される。例えば、図17のタイムチャートに示すように、車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値の振幅が、所定の振幅値よりも大きいか否かが判断される。あるいは、レーザーセンサ5oやナビゲーションシステム5pなどから検出した凹凸の高低差が、所定の距離よりも大きいか否かが判断される。
この場合の所定の振幅値、あるいは、所定の距離は、走行路面の凹凸の大きさが、この発明の実施形態における制振制御に影響するか否かを判断するための閾値であり、例えば、走行実験やシミュレーション等の結果を基に、予め設定されている。車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値の振幅が所定の振幅値よりも大きい場合、あるいは、検出した凹凸の高低差が所定の距離よりも大きい場合に、走行路面の凹凸によって制振制御に影響するような誤差が生じる可能性があると判断される。
したがって、走行路面の凹凸は大きくないこと、具体的には、車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値の振幅が所定の振幅値以下であること、あるいは、検出した凹凸の高低差が所定の距離以下であることにより、このステップS31で否定的に判断された場合は、この図16のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。すなわち、この場合は、制振制御に影響するような悪路を走行している状態ではないと判断できる。そのため、以降の制御を実行することなく、この図16のフローチャートで示す制振制御を終了する。それに対して、走行路面の凹凸が大きいこと、具体的には、車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値の振幅が所定の振幅値よりも大きいこと、あるいは、検出した凹凸の高低差が所定の距離よりも大きいことにより、ステップS31で肯定的に判断された場合には、ステップS32へ進む。
ステップS32では、シートばね上加速度の目標値が更新される。例えば、図17のタイムチャートに示すように、走行路面の凹凸が大きく、車両ばね下加速度または車両ばね上加速度が大きく急変するような状況では、図17に一点鎖線で示すように、従来の制振制御では、加速度の制御目標値が車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の変動に追従できずに、一定のまま設定されてしまう。その結果、加速度の制御目標値の設定誤差が大きくなってしまう。そこで、このステップS32では、車両Veが凹凸が大きな悪路を走行する際には、シートばね上加速度の変化速度、および、その変化速度の極大値を算出する。それと共に、シートばね上加速度の変化速度の極大値が得られる時刻に対応する車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値を、シートばね上加速度の目標値として更新する。
具体的には、図17のタイムチャートに示すように、シートばね上加速度の変化速度が推定され、変化速度の極大値Jmaxが算出される。それと共に、極大値Jmaxが得られる時刻t21が求められる。また、時刻t21に対応する車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値Gestが求められる。そして、その推定値Gestが、シートばね上加速度の目標値Gtgt_1として設定される。
なお、図17の時刻t22以降に示すように、例えば、走行路面の凹凸が減少して、車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の変動が小さくなると、上記のようにして設定したシートばね上加速度の目標値に新たな誤差が生じてしまう場合がある。そのため、そのような場合に、シートばね上加速度の目標値を新たに設定して更新してもよい。例えば、図17の時刻t22で、シートばね上加速度の変化速度の変化率(図17のタイムチャートにおける傾き)が所定値よりも小さくなった場合に、その時点(すなわち、時刻t22)に対応する車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値を、シートばね上加速度の目標値Gtgt_2として更新してもよい。
上記のようにして、ステップS32でシートばね上加速度の目標値が更新されると、ステップS19へ進み、それ以降、前述した図14のフローチャートで説明した制御内容と同様の制御が実行される。
このように、例えば、走行中の路面の凹凸が大きく、断続的にタイヤの接地面が路面から浮き上がってしまうような状態が続く場合には、車両ばね下部分および車両ばね上部分の加速度の変動が大きくなり、加速度の検出値のばらつきも大きくなる。その結果、制振制御の目標とするシートばね上加速度の目標値を精度よく設定することが困難になり、制振制御を適切に実行できなくなってしまう可能性がある。それに対して、この発明の実施形態における車両の制振制御装置は、シートばね上加速度が変動する際の変化速度、および、その変化速度の極大値を算出し、その変化速度が極大となる時刻t21に対応する車両ばね下加速度または車両ばね上加速度の推定値Gestを、シートばね上加速度の目標値Gtgt_1として設定する。その結果、検出値のばらつきによる誤差を排除して、平均的に、精度よく推定したシートばね上加速度の推定値Gestを用いて、シートばね上加速度の目標値Gtgt_1を設定することができる。そのため、精度よく設定したシートばね上加速度の目標値Gtgt_1に基づいて、この発明の実施形態における制振制御を適切に実行できる。したがって、この発明の実施形態における車両の制振制御装置によれば、車両Veが凹凸の大きい悪路を走行するような場合であっても、適切に、シートばね上部分11の振動および共振を抑制し、かつ、車両Veの姿勢変化に起因する加速度を抑制することができる。
この発明の実施形態で制御対象にする車両Veの車台は、例えば、図18、あるいは、図19に示すように構成することもできる。
図18に示す車台30は、車軸支持部30a、および、アンダーボディ部30bを有している。車軸支持部30aは、車両サスペンション(図示せず)を介して車軸7を支持し、車両ばね上部分9を構成する。アンダーボディ部30bは、シートサスペンション3を介してシート4を支持し、シートばね下部分10を構成する。
そして、車台30は、車軸支持部30aにおける弾性部分の第1車台ばね定数K1,K4が、アンダーボディ部30bにおける弾性部分の第2車台ばね定数K2,K3よりも大きくなるように形成されている。言い換えると、車台30は、車軸支持部30aの弾性剛性が、アンダーボディ部30bの弾性剛性よりも高くなるように形成されている。なお、図18では、車軸支持部30aにおける弾性部分、および、アンダーボディ部30bにおける弾性部分は、各ばね定数K1,K2,K3,K4を説明するため、振動モデルとして模式的に示してある。
第1車台ばね定数K1は、前輪側(図18の左側)の車軸支持部30aにおける弾性部分の車台ばね定数であり、第1車台ばね定数K4は、後輪側(図18の右側)の車軸支持部30aにおける弾性部分の車台ばね定数である。また、第2車台ばね定数K2は、前輪側(図18の左側)のアンダーボディ部30bにおける弾性部分の車台ばね定数であり、第2車台ばね定数K3は、後輪側(図18の右側)のアンダーボディ部30bにおける弾性部分の車台ばね定数である。
このように車台30を構成することにより、車台30は、アンダーボディ部30bの剛性よりも車軸支持部30aの剛性が高くなる。そのため、タイヤの接地荷重を確保して車両Veの操縦安定性能を維持できる。それと共に、シートばね上部分11へ向かう振動の伝達遅れを助長して振動の抑制効果を向上させる、すなわち、車両Veの乗り心地性能を向上させることができる。
一方、図19の(a)に示す車台40は、車軸支持部40a、および、アンダーボディ部40bを有している。車軸支持部40aは、車両サスペンション(図示せず)を介して車軸7を支持し、車両ばね上部分9を構成する。アンダーボディ部40bは、シートサスペンション3を介してシート4を支持し、シートばね下部分10を構成する。
車台40は、車軸支持部40aにおける弾性部分の第1車台ばね定数K10,K40、および、アンダーボディ部40bにおける弾性部分の第2車台ばね定数K20,K30をそれぞれ変更して、車軸支持部40aの剛性およびアンダーボディ部40bの剛性をそれぞれ変化させることが可能なように構成されている。言い換えると、車台40は、車軸支持部40aの弾性剛性、および、アンダーボディ部40bの弾性剛性をそれぞれ変化させることが可能なように構成されている。なお、図19の(a)では、車軸支持部40aにおける弾性部分、および、アンダーボディ部40bにおける弾性部分は、各ばね定数K10,K20,K30,K40を説明するため、振動モデルとして模式的に示してある。
第1車台ばね定数K10は、前輪側(図19の(a)の左側)の車軸支持部40aにおける弾性部分の車台ばね定数であり、第1車台ばね定数K40は、後輪側(図19の(a)の右側)の車軸支持部40aにおける弾性部分の車台ばね定数である。また、第2車台ばね定数K20は、前輪側(図19の(a)の左側)のアンダーボディ部40bにおける弾性部分の車台ばね定数であり、第2車台ばね定数K30は、後輪側(図19の(a)の右側)のアンダーボディ部40bにおける弾性部分の車台ばね定数である。
そして、車台40は、コントローラ6によって、シートばね上加速度の実際値が減少するように、車軸支持部40aの弾性剛性、および、アンダーボディ部40bの弾性剛性がそれぞれ制御される。
例えば、図19の(b)に示すように、車軸支持部40aおよびアンダーボディ部40bに磁性流体41が埋め込まれている。そして、電磁石(図示せず)を用いて磁性流体41の状態(剛性)を電気的に制御することにより、車軸支持部40aの剛性、および、アンダーボディ部40bの剛性をそれぞれ制御することができる。
したがって、例えば、通常の走行時は、前述の図18で示した例のように、アンダーボディ部40bの剛性よりも車軸支持部40aの剛性が高くなるように、それら車軸支持部40aの剛性、および、アンダーボディ部40bの剛性をそれぞれ制御することにより、車両Veの操縦安定性能を維持しつつ、車両Veの乗り心地性能を向上させることができる。そして、例えば、路面状況や車両Veの走行状態が変化した場合に、それら路面状況や車両Veの走行状態に応じて、車軸支持部40aの剛性、および、アンダーボディ部40bの剛性をそれぞれ制御することにより、この発明の実施形態における制振制御をより適切に実行することができる。
この発明の実施形態で制御対象にする車両Veのシートは、例えば、図20に示すように構成することもできる。図20に示すシート50は、シート50の着座部50aに加えて、足載せ部50bを一緒に制振するように構成されている。着座部50aは、シート50の座面50cが形成され、運転者または乗員が腰を下ろす部分である。足載せ部50bは、運転者または乗員の足が載せられる部分であり、例えば、いわゆるフットレスト(図示せず)を含んでいてもよい。
シート50は、着座部50aと足載せ部50bとが一体に形成されている。そして、シート50、すなわち、着座部50aおよび足載せ部50bは、シートサスペンション3を介して、車台1(または、床部材12)に支持されている。したがって、シート50は、シートサスペンション3上で、着座部50aと足載せ部50bとが一体的に動作する。言い換えると、シートサスペンション3により、着座部50aと足載せ部50bとが一体的に制振される。
また、車両Veの運転席にシート50を適用する場合に、アクセルペダルやブレーキペダルなどの操作ペダル(図示せず)、および、操作ペダルの支持部分(図示せず)を、足載せ部50bと一体に形成してもよい。すなわち、着座部50aおよび足載せ部50bに加えて、運転席の操作ペダルおよびその支持部分を一緒に制振するように構成してもよい。その場合、例えば、運転者による操作ペダルの踏み込み動作や、踏み込んだ操作ペダルの解放動作などに対応させて、もしくは、同期させて、シートサスペンション3を制御してもよい。
したがって、この図20に示すシート50では、運転者または乗員の足への振動伝達を遮断もしくは抑制することができる。そのため、この発明の実施形態における制振制御をより効果的に実行することができる。
図21に示すシート60は、シート駆動用モータ(図示せず)を用いてドライビングポジションを調整できる既存の電動シートである。この発明の実施形態における車両の制振制御装置は、このシート60のような電動シートを制御対象にして、制振制御を実行することもできる。
例えば、シートサスペンション・コントローラ6aは、舵角センサ5nの検出値を基に、車両Veのローリングに起因するシートばね上部分11の加速度を抑制するように、シート駆動用モータを制御して、シート50を動作させる。あるいは、シートサスペンション・コントローラ6aは、例えば、アクセルポジションセンサ5iやブレーキ油圧センサ5kなどの各検出値を基に、車両Veのピッチングに起因するシートばね上部分11の加速度を抑制するように、シート駆動用モータを制御して、シート60を動作させる。あるいは、シートサスペンション・コントローラ6aは、例えば、舵角センサ5n、アクセルポジションセンサ5i、および、ブレーキ油圧センサ5kなどの各検出値を基に、車両Veのローリングおよびピッチングに起因するシートばね上部分11の加速度を抑制するように、また、車両Veのヒービング(または、バウンシング)に起因するシートばね上部分11の加速度も抑制するように、シート駆動用モータを制御して、シート60を動作させる。
このように、応答性や制御精度が良好な電動シート60のシート駆動用モータ(電気モータ)を活用することにより、この発明の実施形態における制振制御を精度よく実行することができる。
1,30,40…車台、 1a,30a,40a…車軸支持部、 1b,30b,40b…アンダーボディ部、 1c…フロアパネル、 2,20…車両サスペンション、 2a,20a…車両ばね、 2b,20b…車両ダンパ、 3…シートサスペンション、 3a…シートばね、 3b…シートダンパ、 4,50,60…シート、 4a…前部シート、 4b…後部シート、 50a…着座部、 50b…足載せ部、 50c…座面、 5…検出部、 5a,5b,5c,5d,5e,5f…加速度センサ、 5g…シート変位センサ、 5h…車輪速センサ、 5i…アクセルポジションセンサ、 5j…ブレーキスイッチセンサ、 5k…ブレーキ油圧センサ、 5m…回転数センサ、 5n…舵角センサ、 5o…レーザーセンサ、 5p…ナビゲーションシステム、 6…コントローラ(ECU)、 6a…シートサスペンション・コントローラ(SEAT-ECU)、 6b…パワー・コントローラ(POWER-ECU)、 6c…先読み検知コントローラ(PREDICT-ECU)、 6d…車両サスペンション・コントローラ(SUS-ECU)、 7…車軸、 8…車両ばね下部分、 9…車両ばね上部分、 10…シートばね下部分、 11…シートばね上部分、 12…床部材、 Ve…車両。

Claims (10)

  1. 車両の車軸と車台との間で振動を抑制しかつ減衰させる車両サスペンションと、前記車台とシートとの間で、前記振動を抑制するシートばねおよび前記振動を減衰させるシートダンパを有するとともに、前記シートばねのばね定数および前記シートダンパの減衰係数をそれぞれ変更可能かつ制御可能なシートサスペンションと、前記車両の走行状態に関連する車両情報を検出する検出部と、前記車両情報に基づいて前記シートサスペンションを制御するコントローラと、を備えた車両の制振制御装置において、
    前記検出部は、
    前記車両サスペンションの車両ばね下部分における車両ばね下加速度、前記車両サスペンションの車両ばね上部分における車両ばね上加速度、前記シートサスペンションのシートばね下部分におけるシートばね下加速度、および、前記シートサスペンションのシートばね上部分におけるシートばね上加速度を検出し、
    前記コントローラは、
    前記検出部で検出した前記車両ばね下加速度の変動に対応する前記振動が、前記車両ばね上部分および前記シートばね下部分を経由して前記シートばね上部分に伝搬した場合に発生する、前記シートばね上加速度、および、共振の共振周波数を推定し、
    前記共振の発生を回避し、かつ、前記シートばね上加速度の実際値が減少するように、前記シートばね上加速度の推定値を変更した前記シートばね上加速度の目標値を算出し、 前記振動が前記シートばね上部分に伝搬する以前に、前記シートばね上加速度の目標値を実現する前記ばね定数および前記減衰係数をそれぞれ設定する
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両の制振制御装置において、
    前記コントローラは、
    前記シートばね上加速度の変化速度、および、前記変化速度の極大値を算出し、
    前記極大値が得られる時刻に対応する前記シートばね上加速度の推定値を、前記シートばね上加速度の目標値として更新する
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  3. 請求項1または2に記載の車両の制振制御装置において、
    前記コントローラは、
    前記車両の走行中に、前記シートばね上加速度の目標値と前記シートばね上加速度の実際値との差分を算出し、
    所定の下限値よりも大きくかつ所定の上限値よりも小さい前記差分を所定期間継続して算出した場合は、前記所定期間が経過した時点の前記シートばね上加速度の実際値を、前記シートばね上加速度の目標値として更新する
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  4. 請求項1または2に記載の車両の制振制御装置において、
    前記コントローラは、
    制動された前記車両の停止中に、前記シートばね上加速度の目標値と前記シートばね上加速度の実際値との差分を算出し、
    前記制動を解除する直前の所定期間内に算出した前記差分が所定の下限値よりも大きくかつ所定の上限値よりも小さい場合は、前記制動を解除する時点の前記シートばね上加速度の実際値を、前記シートばね上加速度の目標値として更新する
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の車両の制振制御装置において、
    前記車両は、それぞれ別個に形成された複数の前記シートを有し、
    前記車台は、前記車両ばね上部分、および、前記シートばね下部分を構成し、
    前記シートサスペンションは、前記シートごとに、前記車台と前記シートとの間に設けられており、
    前記コントローラは、前記シートごとの前記シートサスペンションをそれぞれ制御する
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  6. 請求項1から4のいずれか一項に記載の車両の制振制御装置において、
    前記車両は、それぞれ別個に形成された複数の前記シート、および、前記各シートがそれぞれ固定される一体の床部材を有し、
    前記車台は、前記車両ばね上部分、および、前記シートばね下部分を構成し、
    前記シートサスペンションは、前記車台と前記床部材との間に設けられている
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  7. 請求項5または6に記載の車両の制振制御装置において、
    前記車台は、
    前記車両サスペンションを介して前記車軸を支持し、前記車両ばね上部分を構成する車軸支持部、および、前記シートサスペンションを介して前記シートを支持し、前記シートばね下部分を構成するアンダーボディ部を有し、
    前記車軸支持部における弾性部分の第1車台ばね定数が、前記アンダーボディ部における弾性部分の第2車台ばね定数よりも大きくなるように形成されている
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  8. 請求項5または6に記載の車両の制振制御装置において、
    前記車台は、
    前記車両サスペンションを介して前記車軸を支持し、前記車両ばね上部分を構成する車軸支持部、および、前記シートサスペンションを介して前記シートを支持し、前記シートばね下部分を構成するアンダーボディ部を有し、
    前記車軸支持部における弾性部分の第1車台ばね定数、および、前記アンダーボディ部における弾性部分の第2車台ばね定数をそれぞれ変更して、前記車軸支持部の剛性および前記アンダーボディ部の剛性をそれぞれ変化させることが可能なように構成されており、
    前記コントローラは、前記シートばね上加速度の実際値が減少するように、前記車軸支持部の剛性および前記アンダーボディ部の剛性をそれぞれ制御する
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の車両の制振制御装置において、
    前記シートサスペンションは、前記車両の車幅方向における左右に分かれて配置される一対の前記シートばねを有し、
    前記検出部は、前記車両のロール方向の変位または振動を検出し、
    前記コントローラは、前記ロール方向の変位または振動を抑制するように、前記左右のシートばねをそれぞれ制御する
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載の車両の制振制御装置において、
    前記シートサスペンションは、前記車両の前後方向における前後に分かれて配置される一対の前記シートばねを有し、
    前記検出部は、前記車両のピッチ方向の変位または振動を検出し、
    前記コントローラは、前記ピッチ方向の変位または振動を抑制するように、前記前後のシートばねをそれぞれ制御する
    ことを特徴とする車両の制振制御装置。
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