JP4747436B2 - サスペンション制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に用いられるサスペンション制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のサスペンション制御装置の一例として特開平5−330325号公報に示すものがある。この公報に示す第2実施例の装置は、車両の車体と車軸との間に介装された減衰係数可変型のショックアブソーバと、ショックアブソーバの減衰係数を調整するアクチュエータと、車体に取り付けられて車体の上下方向の加速度を検出する加速度センサと、この加速度センサが検出した加速度を積分して車体の上下方向の速度を求める積分回路と、車体の上下方向の加速度の絶対値を求めて、前記積分して求めた車体の上下方向の速度をこの絶対値で割って、この値を車体と車軸間の相対速度として当該相対速度(後述の相対速度M)に基づいてアクチュエータにショックアブソーバの減衰係数を調整させて車体の制振を行うようにしている。
【0003】
このサスペンション制御装置には、スカイフックダンパ理論に基づく制御方法に近似させて制御している。
ここで、スカイフックダンパ理論では、
V:車体(ばね上)の上下絶対速度
X:車軸(ばね下)の上下絶対速度
CZ:絶対座標系との間に設けたショックアブソーバ(ダンパ)の減衰係数とした場合、
車体と車軸との間に設けたショックアブソーバ(ダンパ)の減衰係数C1を次のように得るようにしている。
【0004】
すなわち、
V(V−X)>0であるなら、
C1 =CZ V/(V−X) … (1)
としている。
【0005】
また、
V(V−X)<0であるなら、
C1 =0 … … … (2)
としている。
【0006】
これに対して、前記従来技術のサスペンション制御装置では、ストロークセンサを用いずに、車体に設けた上下加速度センサのみを用いてばね上の上下加速度を検出し、この上下加速度に基づいて以下のように減衰係数C1を決定するようにしている。そして、以下のような制御則によって、前記式(1)中のばね上とばね下との実際の相対速度(V−X)に代えて、上下加速度信号を実際の相対速度(V−X)と近似した推定相対速度Mとして用いるようにしている。前記従来技術のサスペンション制御装置では、前記スカイフックダンパ理論に基づいて、以下のように減衰係数C1を得るようにしている。
【0007】
すなわち、
V(V−X)>0であるなら、
C1 =K V/M … … (1a)
また、
V(V−X)<0であるなら、
C1 =Cmin … … (2a)
としている。前記式(1a)、(2a)において、K:定数、Cmin≠0である。
【0008】
前記従来技術のサスペンション制御装置に用いる加速度センサでは、図38に示すショックアブソーバ(ダンパ)の行程については、判定することができないので、伸び側の減衰係数が変化したときは、縮み側の減衰係数が小さい値で一定となり、縮み側の減衰係数が変化するときは、伸び側の減衰係数が小さい値で一定となる前記減衰係数可変型のショックアブソーバを用いている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、車体上下加速度の絶対値から相対速度を推定して実際の相対速度(V−X)に近似し得るものとして、推定相対速度Mを相対速度(V−X)に代えて用いていたが、実際にはばね力等が影響して、図39に示すように、車体上下加速度信号71及び相対速度信号72は位相差を生じる〔図39に示す例は、ある車種の自動車の車体が1Hzで振動した場合の車体の上下加速度と相対速度を測定したもので、車体上下加速度信号71は相対速度信号72に対して131度(°)位相が進んでいる。〕。
そして、上述したように、車体上下加速度信号71及び相対速度信号72に位相差を生じるので、スカイフックダンパ理論の相対速度(V−X)に該当する相対速度信号72に代えて車体上下加速度信号71を、そのまま、推定相対速度Mとして置き換え利用した従来技術のサスペンション制御装置の場合、スカイフックダンパ理論で得られるような理想の減衰特性が得られず、特に比較的低周波数側のばね上共振周波数帯域(乗り心地に大きく影響)において、必ずしも乗り心地が良いというものではなかった。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ばね力等による上記位相差を考慮し、特にばね上共振周波数帯域における制御性の向上を図り、よりスカイフックダンパ理論に近い減衰特性が得られるサスペンション制御装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、サスペンション制御装置であって、車両のばね上とばね下との間に介装され、減衰特性を調整可能なショックアブソーバと、車両のばね上の振動を検出するばね上振動検出手段と、該ばね上振動検出手段が検出した検出信号からばね上振動の絶対速度を求め、該絶対速度に応じて前記ショックアブソーバの減衰特性を制御する制御手段と、を備え、該制御手段は、前記ばね上振動検出手段が検出した検出信号の位相を調整して前記ばね上とばね下との実相対速度を推定する相対速度推定手段と、該相対速度推定手段で得られた推定相対速度に基づいて得られる信号で前記絶対速度を割って制御信号を生成し、該制御信号を前記ショックアブソーバに出力する制御信号出力部と、を有し、
前記相対速度推定手段は、ばね上共振周波数帯域における実相対速度に対する前記検出信号の位相差が少なくなるように前記検出信号の位相を調整する位相調整フィルタと、前記位相調整フィルタの出力部に並列接続されるローパスフィルタ及びハイパスフィルタから構成されるゲイン調整フィルタとを有し、前記位相調整フィルタにより位相調整された信号を前記ゲイン調整フィルタを通すことにより、前記ローパスフィルタ及びハイパスフィルタからの出力を加え合わせて前記推定相対速度を求め、
前記ゲイン調整フィルタは、前記ばね上共振周波数帯域におけるばね上共振点付近では、前記推定相対速度の利得ゲインを小さくし、前記ばね上共振点付近以外の帯域では、推定相対速度の利得ゲインを大きくすることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の構成において、前記検出信号の位相調整は前記検出信号に対する調整パラメータに基づいて行い、かつ前記調整パラメータの特性を、車両の状態に応じて変更することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1に記載の構成において、前記制御手段は、前記ばね上振動検出手段の検出信号に基づいて路面状態を判定し、前記検出信号の位相調整は前記検出信号に対する調整パラメータに基づいて行い、かつ前記調整パラメータの特性を、前記路面状態の判定内容に応じて変更することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1に記載の構成において、前記制御手段は、前記相対速度推定手段で得られた相対速度を所定の変換特性に基づいて前記制御信号の生成のための信号に変換し、前記変換特性に関して、車両の状態または/及び路面状態に応じて変更することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1実施の形態に係るサスペンション制御装置を図1ないし図4に基づいて説明する。図1において、自動車(車両)を構成する車体1(ばね上)と4個(図には一つのみを示す。)の車輪2(ばね下)との間には、ばね3と減衰特性を調整可能なショックアブソーバ4とが並列に介装されており、これらが車体1を支持している。
なお、本第1実施の形態及び後述する以下の第2〜第16実施の形態では、対象とする自動車は、図39に示すように車体上下加速度信号71が相対速度信号72に対して131度(°)進むような特性を有する車種のものを例にする。
【0013】
ショックアブソーバ4は、図2に示すように、縮み側の減衰力が小さい値(ソフト)のとき、伸び側の減衰力を小さい値(ソフト)と大きい値(ハード)の間で可変とし、伸び側の減衰力が小さい値のとき、縮み側の減衰力を小さい値と大きい値の間で可変とする、いわゆる伸/縮反転タイプとなっている。ショックアブソーバ4には、ショックアブソーバ4に備えられた図示しない減衰力調整機構を作動することによりショックアブソーバ4の減衰力を調整させるアクチュエータ5が設けられている。
【0014】
車体1上には、車体1の絶対座標系に対する上下方向の加速度(ばね上加速度)Mを検出する加速度センサ6(ばね上振動検出手段)が取り付けられている。加速度センサ6が検出した加速度M(検出信号)はコントローラ7(制御手段)に供給される。なお、図1に示すショックアブソーバ4等は、4個の車輪2に対応してそれぞれ4個設けられているが、便宜上そのうち一つのみを図示している。
【0015】
コントローラ7は、図3に示すように、加速度Mを積分して上下方向の速度(絶対速度)Vを求める積分回路8と、絶対速度Vを後述する信号Dで割って補正信号Eを得る割り算回路9と、補正信号Eに所定の大きさの制御ゲインKをかけて信号Fを求める増幅回路10と、増幅回路10が求めた信号Fに対応する大きさの指令電流Iを求めこの大きさの指令電流I(制御信号)をアクチュエータ5に通電させてショックアブソーバ4の減衰力を調整する指令信号出力部11(制御信号出力部)とを備え、自動車(車両)の制振制御を行い、良好な乗り心地及び操縦安定性を確保するようにしている。
なお、上記説明では、コントローラ7を各車輪毎に設けたものを示したが4輪分を1個のコントローラで制御してもよい。この場合、図3に示す制御の内容は、各車輪独立で計算することが望ましい。
また、図3には、各車輪部分の上下振動を制御する基本的制御のみ示したが、車体のロールやピッチ等の姿勢変化状況、路面状況、車速等の各種走行状況に応じて信号M、V、D、E、F等を補正してもよい。この補正の方法は、各信号にゲインを乗じたり、値を加えたり、不感帯を設け、その幅を調整したりすることが考えられる。
【0016】
さらに、コントローラ7は、加速度センサ6からの加速度Mが入力され、後述するように実際の相対速度の位相とばね上共振周波数帯域近傍で同じ位相に調整するための位相調整フィルタ13と、位相調整された信号Bをローパスフィルタ14a及びハイパスフィルタ14bを通して処理して信号Cを生成するゲイン調整フィルタ14と、信号Cの絶対値〔以下、信号Dといい、その大きさをゲインDという。〕を求める絶対値算出手段15とを有しており、位相調整フィルタ13とゲイン調整フィルタ14とが相対速度推定手段としての相対速度推定部16を構成している。
【0017】
位相調整フィルタ13は、次式(3)で示される伝達関数G1(s)を有し、位相進み要素を含むものになっており、図39に示したように実際の相対速度に対して所定角度進んでいる上下加速度Mの位相を所定角度進ませて、例えば位相差を180度(°)にして、相対速度の位相に上下加速度Mの位相を合わせるようにして、この位相調整した上下加速度Mを推定相対速度(信号B)としている。
【0018】
G1(s)=(1+T2 s)/(1+T1 s) … … (3)
但し、T1,T2 :時定数
【0019】
本実施の形態では、上下加速度Mは実際の相対速度に対して位相が131度(°)進んでおり、位相調整フィルタ13を通すことにより、図4に示すように、路面入力が車体共振点〔ばね上共振周波数、1Hz〕に対応する1Hz付近(以下、車体共振点付近という。)20では、上下加速度Mを49度(°)進ませて、実際の相対速度に対する位相差を180度(°)にして、実際の相対速度の位相と上下加速度Mの位相を合わせるようにしている。
【0020】
そして、位相調整フィルタ13は、実際の相対速度と位相合せされた位相合せ上下加速度B(推定相対速度)をゲイン調整フィルタ14に出力するようにしている。
なお、本実施の形態では、時定数T1=1/(2πf1)に関して、f1=50Hzとし、また、時定数T2=1/(2πf2)に関して、f2=0.85Hzとして定めている。
【0021】
ゲイン調整フィルタ14は、位相調整フィルタ13の出力部に並列接続されるローパスフィルタ14a及びハイパスフィルタ14bから構成されている。ゲイン調整フィルタ14は、ローパスフィルタ14a及びハイパスフィルタ14bからの出力を加え合わせてバンドパス信号Cを得て、この信号バンドパス信号Cを絶対値算出回路15に出力するようにしている。
【0022】
ローパスフィルタ14a及びハイパスフィルタ14bは、それぞれ、次式(4)及び(5)に示す伝達関数G2(s),G3(s)を有しており、これにより、ゲイン調整フィルタ14は、次式(6)に示す伝達関数G4(s)を有したものになっている。
【0023】
G2(s)=1/(1+T3 s) … … (4)
但し、T3 :時定数
【0024】
G3(s)=T4 s/(1+T4 s) … … (5)
但し、T4 :時定数
【0025】
G4(s)=1/(1+T3 s)+T4 s/(1+T4 s) … (6)
【0026】
そして、ゲイン調整フィルタ14は、図5に示すように、車体共振点付近20では、推定相対速度の利得ゲインを小さくし、また、車体共振点付近20以外の帯域では、推定相対速度の利得ゲインを大きくし、信号C(ひいては信号D)を生成している。
なお、本実施の形態では、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.5Hzとし、また、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=2.0Hzとして定めている。
なお、ここで、各時定数T1、T2、T3及びT4は、車両の重量やばね上及びばね下間に設けるばねのばね定数等(車種)により最適値を設定するようにする。
【0027】
本実施の形態では、以下のように減衰係数C2を得るようにしている。
【0028】
すなわち、
V(V−X)>0であるなら、
C2 =K V/E … … (1c)
としている。
また、
V(V−X)<0であるなら、
C2 =Cmin … … (2c)
としている。
【0029】
上述したように構成したサスペンション制御装置では、加速度センサ6からの加速度Mに対して、位相調整フィルタ13及びゲイン調整フィルタ14を作用させており、車体共振点付近20では、上下加速度Mを49度(°)進ませて、実際の相対速度に対する上下加速度Mの位相差を180度(°)にして、車体共振点付近20では相対速度と位相を合わせるようにしている。また、車体共振点付近20では、実際の推定相対速度の利得ゲインを小さくし、車体共振点付近20以外の帯域では、推定相対速度の利得ゲインを大きくし、信号Cを生成している。このため、割り算回路9で(V/D)の演算を行なうことにより、車体共振点付近20では大きな値の係数E(補正信号E)が得られ、車体共振点付近20の制御量が大きくなり、高い周波数側の制御量が小さくなり、これに対応して減衰力が調整され、車体共振点(1Hz)付近における乗り心地の向上を図ることができる。
【0030】
本実施の形態で得られる発生減衰力(新制御則発生減衰力)40を、演算により求めたところ、図6に示すデータが得られた。この新制御則発生減衰力40は、スカイフック理論の発生減衰力(理論発生減衰力)41とピークが等しくなり、上述した従来技術により得られる発生減衰力(従来技術発生減衰力)42に比して、より理論発生減衰力に近い減衰力となる結果が得られ、本実施の形態により制御性の向上が図れることを確認することができた。
【0031】
また、本実施の形態では減衰特性が反転型の減衰係数可変型のショックアブソーバ4を用いており、ショックアブソーバ4(ダンパ)の行程(向き)について、ショックアブソーバ4の伸び側及び縮み側の減衰力により判定することが可能であり、ストロークセンサのような高価なものに代えて比較的廉価な加速度センサ6を利用して自動車(車両)の制振制御を行い、良好な乗り心地及び操縦安定性を確保するので、その分、低コスト化を図ることができる。なお、ショックアブソーバ4としては、反転型の減衰係数可変型のショックアブソーバ4に限定されるものではない。
【0032】
上記実施の形態では、サスペンション制御装置が用いられる車両が自動車である場合を例にしたが、これに代えて、図7に示すように、車体1の上下加速度を鉄道車両30の車体31の左右加速度に置き換え、車体1の上下絶対速度を車体31の左右絶対速度、車軸を台車32に置き換えることにより、鉄道車両30に用いることができる。なお、このように自動車に代えて、鉄道車両に適用できることは、後述する以下の第2〜第16実施の形態にも同様に言えることである。
【0033】
上記実施の形態では、指令信号出力部11からの指令信号に対応する電流の大きさにより(図2参照)、ショックアブソーバ4の伸び・縮み側の減衰力の大きさを変えるようにした場合を例にしたが、これに代えて、ショックアブソーバ4についてその伸び・縮み側がハード(H)/ソフト(S)、S/S、S/Hである減衰特性ポジションを選択可能に設け、指令信号出力部11が出力する指令信号を、前記H/S、S/S、S/Hの減衰特性ポジションを選択するものとしてもよい。なお、このことは、後述する以下の第2〜第16実施の形態にも同様に言えることである。
【0034】
また、上記実施の形態では、位相調整フィルタ13は、位相を進める位相進め要素を含むものとしたが、別段これに限らず、位相を遅らせて位相を調整する位相遅れ要素としても構わない。すなわち、図39において、横に伸びる時間軸に対して、各信号が交差するポイントを一致するように位相調整できるものであれば良い。なお、このことは、後述する以下の第2〜第16実施の形態にも同様に言えることである。
【0035】
次に、本発明の第2実施の形態を図8〜図13に基づいて説明する。なお、前記第1実施の形態(図1〜図7)と同等の部分についての図示及び説明は、適宜省略する。
この第2実施の形態は、前記第1実施の形態に比して、次の(イ)〜(ハ)に示す事項が主に異なっている。
(イ) 図8及び図9に示すように、ばね上質量センサ17を設け車重P1(ばね上質量)を検出すること。
(ロ) 相対速度推定部16の時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 、ひいてはフィルタ定数(ゲイン、位相)〔加速度Mに対する調整パラメータ〕は可変とされており、かつコントローラ7に時定数決定部18を設けたこと。
(ハ) コントローラ7が、加速度センサ6からの加速度M(検出信号)の位相調整を、相対速度推定部16のフィルタ定数(ゲイン、位相)〔加速度Mに対する調整パラメータ〕に基づいて行い、フィルタ定数(ゲイン、位相)の変更を、ばね上質量センサ17の検出結果に応じて時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して行うようにしたこと。
【0036】
コントローラ7には、ばね上質量センサ17が検出する車重P1と比較するための車重基準値P0が格納されており、後述するように比較演算を行なうようになっている。ここで、コントローラ7の演算制御内容を図10及び図11に基づいて説明する。
【0037】
図10において、コントローラ7は、電源の投入により制御ソフトウェアの実行を開始し(ステップS1)、まず、初期設定を行なう(ステップS2)。
次に、所定の制御周期が経過したか否かの判定を行う(ステップS3)。このステップS3で所定の制御周期が経過していないと判定すると、上流に戻り再度、所定の制御周期が経過したか否かの判定を行う。
ステップS3で所定の制御周期が経過したと判定すると、前制御周期にて演算された内容(増幅回路10が求めた信号Fに対応する大きさの指令電流I等)をアクチュエータ5に出力して、ショックアブソーバ4の減衰力を調整するようにしている(ステップS4)。
【0038】
ステップS4に続いて、加速度センサ6、ばね上質量センサ17及び図示しない各センサからセンサ情報を読み込む(ステップS5)。ステップS5においては、図示しない各ポートに信号を出力する。次に、ステップS5で読み込んだセンサ情報から、車両の状態の判定及び必要な減衰力の算出などの演算を行い(ステップS6)、さらにステップS6に続いて、時定数決定サブルーチンを実行して(ステップS7)ステップS3に戻る。
【0039】
ステップS6では、ばね上質量センサ17からの車重P1(ばね上質量)等に基づいて、ばね上共振周波数、共振点付近のばね上加速度と実相対速度との位相差の算出演算も行うようになっている。この演算結果に基づいてステップS7の時定数決定サブルーチンで、次のように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定し、これにより、ゲインD及び位相等を調整するようにしている。
【0040】
時定数決定サブルーチンでは、図11に示すように、車重P1が車重基準値P0を超えているか否かを判定する(ステップS10)。ステップS10で車重P1が車重基準値P0を超えている(Yes)と判定するとステップS11の演算を行なう。ステップS11では、次のような状態を得られるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定し、図10のメインルーチンに戻る。すなわち、時定数の決定により、図13「補正後」として示すように、信号Cひいては信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが図13「補正前」の場合に比して全体として小さくなり〔車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)においては特に小さくなり〕、また、図12「補正後」として示すように、車体共振点付近20及びそれより高い周波数領域における上下加速度Mの位相が図12「補正前」の場合に比して大きくなる(進む)ような状態が得られるようにしている。
【0041】
また、ステップS10で車重P1が車重基準値P0以下である(No)と判定すると、ばね上共振周波数付近の信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが大きくなるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して(ステップS12)、図10のメインルーチンに戻る。
【0042】
上述したように構成した第2実施の形態では、車重P1が車重基準値P0を超えている(ステップS10でYesと判定する)と、ステップS11の処理により時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定し、これにより、ばね上共振周波数付近の信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが、図13「補正後」に示すように、「補正前」の場合に比して小さくなり、また、上下加速度Mの位相が図12「補正前」の場合に比して大きくなる(進む)。
【0043】
上述したように車重P1が車重基準値P0を超えている場合、実際の推定相対速度(信号D)のゲインDが小さくなり、高い周波数領域で上下加速度Mの位相が大きくなる(進む)。このため、信号Dを分母とする割り算回路9で得られる補正信号Eひいては指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)に関して、その値が大きくなると共に、絶対速度と位相を合せやすくなり、ひいては乗り心地の向上を図ることができる。
さらに、車重P1が車重基準値P0を超えている場合、指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)を大きくするので、重量変化に伴う減衰力不足に迅速に対処して、乗り心地の向上を図ることができる。
さらに、相対速度推定部16の時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 、ひいてはフィルタ定数(ゲイン、位相)〔加速度Mに対する調整パラメータ〕は可変とされており、これにより制御量(指令電流I)が変更されて精度高い減衰特性制御を確保することができる。なお、このことは、後述する以下の第3〜第15実施の形態にも同様に言えることである。
【0044】
また、前記第1実施の形態と同様に、車体共振点付近20では、実際の推定相対速度(信号D)のゲインDが小さくなり、車体共振点付近20以外の帯域では、推定相対速度(信号D)のゲインDが大きくなることから、車体共振点付近20の制御量が大きくなり、車体共振点(1Hz)付近における乗り心地の向上を図ることができる。
【0045】
上記第2実施の形態では、ばね上質量センサ17が検出する車重P1を一つの車重基準値P0を用いて判定する(ステップS10)ようにしているが、値の異なる複数個の車重基準値を用いて判定し、判定結果に応じて異なる値になるように時定数決定〔ひいてはゲイン及び位相(調整パラメータ)の変更〕を行うようにしてもよい。このように構成することにより、制御特性を精度高いものにすることができる。
また、上述したように一つの車重基準値P0を用いるのに代えて、車重基準値を可変の値とし、幼児などの搭乗者に応じて、又はこれから走行する路面状況に応じてその車重基準値をマニュアルやオートで選択するように構成してもよい。
【0046】
本実施の形態では、車重に応じた相対速度推定部16の周波数−ゲイン特性が次のように定められている。
(1) 車重が標準(2名乗車)時には、周波数−ゲイン特性が図37において線分T16となるように、時定数を定めている。この場合、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.5Hzとし、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=2.0Hzとしている。
(2) 車重が4名乗車時には、周波数−ゲイン特性が図37において線分T15となるように、時定数を定めている。この場合、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.4Hzとし、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=1.5Hzとしている。
(3) 車重が4名乗車+荷物積載時には、周波数−ゲイン特性が図37において線分T14となるように、時定数を定めている。この場合、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.3Hzとし、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=0.9Hzとしている。
【0047】
上記第2実施の形態では、ばね上質量センサ17を設け車重P1(ばね上質量)を検出し、この車重P1を時定数決定〔ひいてはゲイン及び位相(調整パラメータ)の変更〕の判定(ステップS10)のために用いるようにしているが、これに代えて、車重P1の変化率(車重変化率)を求め、この車重変化率を予め定められる車重変化率基準値と比較して、時定数決定〔ひいてはゲイン及び位相(調整パラメータ)の変更〕の判定を行うように構成してもよい。
このように構成することにより、ばね上質量変化分に伴う減衰力不足に迅速に対処して、乗り心地の向上を図ることができる。
【0048】
上記第2実施の形態では、ばね上質量センサ17が検出する車重P1(ばね上質量)を用いる場合を例にしたが、これに代えて、シートスイッチ(オンオフにより略50〜60Kgの車重の変化を判定できる)の検出情報、エアサスペンション装置の内圧、ショックアブソーバのシリンダ内圧、ガソリンメータの計測値又はシートベルト着脱情報(シートベルト着脱により略50〜60Kgの車重の変化を判定できる)等を用いるように構成してもよい。
【0049】
次に、本発明の第3実施の形態を図14〜図18に基づいて説明する。なお、前記第1、第2実施の形態(図1〜図13)と同等の部分についての図示及び説明は、適宜省略する。
この第3実施の形態は、前記第2実施の形態に比して、図14及び図15に示すように、ばね上質量センサ17に代えて車輪の回転速度を求めて車速を検出する車速センサ17Aを設け、車速R1を検出すること、図10及び図11の時定数決定サブルーチン(ステップS7)に代えて、図16に示す時定数決定サブルーチン(ステップS7A)を設け、車重P1に代えて車速R1を時定数決定に用いるようにしたことが主に異なっている。なお、コントローラ7には、車速R1と対比される高車速基準値が予め格納されている。
【0050】
ステップS7A(時定数決定サブルーチン)では、図16に示すように、車速R1が車速基準値R0を超えているか否かを判定する(ステップS10A)。ステップS10Aで車速R1が車速基準値R0を超えている(Yes)と判定すると、ステップS11Aの演算を行なう。ステップS11Aでは、次のような状態が得られるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定し、図10のメインルーチンに戻る。すなわち、前記時定数の決定により、図18「補正後」として示すように、信号Cひいては信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが図18「補正前」の場合に比して全体として小さくなり、車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)においては特に小さくなり、また、図17「補正後」として示すように、車体共振点付近20及びそれより高い周波数領域における上下加速度Mの位相が図17「補正前」の場合に比して大きくなる(進む)ようにする。
【0051】
また、ステップS10Aで車速R1が車速基準値R0以下である(No)と判定すると、ばね上共振周波数付近の信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが大きくなるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して(ステップS12A)、図10のメインルーチンに戻る。
【0052】
上述したように構成した第3実施の形態では、車速R1が車速基準値R0を超えている(ステップS10AでYesと判定する)と、ステップS11Aの処理により時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定し、これにより、ばね上共振周波数付近の信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが、図18「補正後」に示すように、「補正前」の場合に比して小さくなり、また、上下加速度Mの位相が図17「補正前」の場合に比して大きくなる(進む)。
【0053】
上述したように車速R1が車速基準値R0を超えている場合、実際の推定相対速度(信号D)のゲインDが小さくなり、高い周波数領域で上下加速度Mの位相が大きくなる(進む)。このため、信号Dを分母とする割り算回路9で得られる補正信号Eひいては指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)に関して、その値が大きくなると共に、絶対速度と位相を合せやすくなり、ひいては乗り心地の向上を図ることができる。
さらに、車速R1が車速基準値R0を超えている場合、指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)を大きくするので、車速変化分に伴う減衰力不足に迅速に対処して、乗り心地の向上を図ることができる。
【0054】
また、前記第1実施の形態と同様に、車体共振点付近20では、実際の推定相対速度(信号D)のゲインDが小さくなり、車体共振点付近20以外の帯域では、推定相対速度(信号D)のゲインDが大きくなることから、車体共振点付近20の制御量が大きくなり、車体共振点(1Hz)付近における乗り心地の向上を図ることができる。
【0055】
上記第3実施の形態では、車速センサ17Aが検出する車速R1を一つの車速基準値R0を用いて判定する(ステップS10)ようにしているが、値の異なる複数個の車速基準値を用いて判定し、判定結果に応じて異なる値になるように時定数決定〔ひいてはゲイン及び位相(調整パラメータ)の変更〕を行うようにしてもよい。このように構成することにより、制御特性を精度高いものにすることができる。この例として、2つの基準値の場合を説明する。この例では、車速に応じた相対速度推定部16の周波数−ゲイン特性が次のように定められている。
【0056】
(1) 車速標準50〜80Km/hの時には、周波数−ゲイン特性が図22において線分T1となるように、時定数を定めている。但し、この実施の形態では、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.5Hzとし、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=2.0Hzとしている。
(2) 車速が高速(80Km/h)以上の時には、周波数−ゲイン特性が図22において線分T2となるように、時定数を定めている。但し、この実施の形態では、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.6Hzとし、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=1.5Hzとしている。
(3) 車速が低速(50Km/h)以下の時には、周波数−ゲイン特性が図22において線分T3となるように、時定数を定めている。この場合、線分T1となるように、時定数を定めてもよい。線分T2となるようにする場合、この実施の形態では、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.3Hzとし、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=3.0Hzとする。
【0057】
上記第3実施の形態では、車速センサ17Aを設け車速R1を検出し、この車速R1を時定数決定〔ひいてはゲイン及び位相(調整パラメータ)の変更〕の判定(ステップS10A)のために用いるようにしているが、これに代えて、車速R1の変化率(車速変化率)〔加速度〕を求め、この車速変化率〔加速度〕を予め定められる車速変化率基準値と比較して、時定数決定〔ひいてはゲイン及び位相(調整パラメータ)の変更〕の判定を行うように構成してもよい。
このように構成することにより、高速走行時における減衰力不足に迅速に対処して、乗り心地の向上を図ることができる。
【0058】
上記第3実施の形態では、車速センサ17Aは車輪の回転速度を求めて車速を検出するものである場合を例にしたが、これに代えて、GPSの情報を用いて車速を検出するものであってもよいし、あるいはエンジンの回転数及びギヤの種別(第1速、第2速など)の組合せ情報を用いて車速を検出するものであってもよい。
【0059】
上述したように車速R1が車速基準値R0を超えている場合、実際の推定相対速度(信号D)のゲインDが小さくなり、高い周波数領域で上下加速度Mの位相が大きくなる(進む)。このため、信号Dを分母とする割り算回路9で得られる補正信号Eひいては指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)に関して、その値が大きくなると共に、相対速度と位相を合せやすくなり、ひいては乗り心地の向上を図ることができる。
さらに、車重P1が車重基準値P0を超えている場合、指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)を大きくするので、車速変化分に伴う減衰力不足に迅速に対処して、乗り心地の向上を図ることができる。
【0060】
次に、本発明の第4実施の形態を図19〜図22に基づいて説明する。なお、前記第1〜第3実施の形態(図1〜図18)と同等の部分についての図示及び説明は、適宜省略する。
この第4実施の形態は、前記第2実施の形態に比して、次の(イ)〜(ニ)に示す事項が主に異なっている。
(イ) 図19に示すように、ばね上質量センサ17を廃止したこと。
(ロ) コントローラ7に設けた時定数決定部18が加速度センサ6(ばね上振動検出手段)から加速度M(検出信号)を入力して後述するように路面状態を判定すること。
(ハ) コントローラ7が、加速度センサ6からの加速度M(検出信号)の位相調整を、相対速度推定部16のフィルタ定数(ゲイン、位相)〔加速度Mに対する調整パラメータ〕に基づいて行い、フィルタ定数(ゲイン、位相)の変更を、前記路面状態の判定結果に応じて時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して行うようにしたこと。
(ニ) 図10及び図11の時定数決定サブルーチン(ステップS7)に代えて、図20及び図21に示す時定数決定サブルーチン(ステップS7B)を設けたこと。
【0061】
コントローラ7には、加速度センサ6(ばね上振動検出手段)が検出する加速度Mと比較するための普通路基準値及び悪路基準値が格納されており、後述するように比較演算を行ない、加速度Mに応じて路面の状態が普通路である又は悪路であるなどのように判定するようにしている。この路面状態の判定は、加速度Mの振幅及び振動周期(周波数)を用いて行うようにしている。
【0062】
ステップS7B(時定数決定サブルーチン)では、図21に示すように、加速度Mの振幅及び振動周期の抽出などの路面判定のための演算を行い(ステップS21)、ステップS21で得られた情報(加速度M)に基づいて路面状態が普通路であるか否かを判定する(ステップS22)。
ステップS22で路面状態が普通路である(Yes)と判定すると、ステップS23の演算を行ない、図20のメインルーチンに戻る。
【0063】
ステップS22で路面状態が普通路でない(No)と判定すると、路面状態が悪路であるか否かを判定する(ステップS24)。
ステップS24で路面状態が悪路(加速度Mの低周波成分が大きい)である(Yes)と判定すると、ステップS25の演算を行ない、図20のメインルーチンに戻る。
ステップS24で路面状態が悪路でない(No)と判定すると、ステップS26の演算を行ない、図20のメインルーチンに戻る。
【0064】
ステップS23では、相対速度推定部16(位相調整フィルタ13及びゲイン調整フィルタ14)のフィルタ定数(ゲイン、位相)について、時定数を変更することにより、普通路フィルタ状態に設定する。
ステップS25では、同様に相対速度推定部16のフィルタ定数について、時定数を変更することにより、悪路フィルタ状態に設定する。
ステップS26では、同様に相対速度推定部16のフィルタ定数について、時定数を変更することにより、うねり路フィルタ状態に設定する。
【0065】
ステップS23で行う普通路フィルタ状態の設定は、図22線分T1に示すように車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)における信号Cひいては信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが小さくなるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して行う。この場合、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.5Hzとし、また、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=2.0Hzとして定めている。
【0066】
ステップS25で行う悪路フィルタ状態の設定は、図22線分T3に示すように車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)を含め全周波数領域において信号Cひいては信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが、線分T1(普通路フィルタ状態)に比して大きくなるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して行う。この場合、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.6Hzとし、また、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=1.5Hzとして定めている。
【0067】
ステップS26で行ううねり路フィルタ状態の設定は、図22線分T2に示すように車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)を含め全周波数領域において信号Cひいては信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが、線分T1(普通路フィルタ状態)に比して大きくなるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して行う。この場合、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.3Hzとし、また、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=3.0Hzとして定めている。
【0068】
上述したように構成した第4実施の形態では、路面状態が悪路である場合には、悪路フィルタ状態の設定を行い(ステップS25)、上述したように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ので、信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが、図22線分T3に示すように線分T1(普通路フィルタ状態)に比して大きくなる。このため、信号Dを分母とする割り算回路9で得られる補正信号Eひいては指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)に関して、その値が小さくなり、乗り心地の向上を図ることができる。
【0069】
また、路面状態が普通路又はうねり路である場合には、うねり路フィルタ状態の設定を行い(ステップS26)、上述したように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ので、信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが、図22線分T2に示すように線分T1(普通路フィルタ状態)に比して小さくなる。このため、信号Dを分母とする割り算回路9で得られる補正信号Eひいては指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)に関して、その値が大きくなり、乗り心地の向上を図ることができる。
【0070】
上述したように路面状態に応じて、普通路フィルタ状態、悪路フィルタ状態又はうねり路フィルタ状態の設定を行い(ステップS23又はステップS26)、上述したように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ので、各路面状態に応じて信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが調整される。このため、調整結果に応じて指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)が生成されて、各路面状態に応じてサスペンション制御が行われ、乗り心地の向上を図ることができる。
【0071】
上記第4実施の形態では、加速度センサ6が検出する加速度Mを路面判定に用いる場合を例にしたが、これに代えて、車高センサ又は非接触路面センサを設け、その検出情報を路面判定に用いるようにしてもよい。
【0072】
上記第4実施の形態では、普通路、悪路の判定を行い、この結果、路面状態を普通路、悪路及びうねり路の3つに分ける場合を例にしたが、これに代えて、路面状態をさらに細かく分けて判定し、制御精度の向上を図るようにしてもよい。
【0073】
前記第4実施の形態では、加速度センサ6が検出する加速度Mに基づいて路面状態を判定し、その判定結果に応じて時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値〔ひいてはフィルタ定数(ゲイン、位相)〕を調整する場合を例にしたが、これに代えて次のように構成してもよい。すなわち、車両のピッチ、バウンス及びロールなどの車両の状態を検出するように前記加速度センサ6に加えて、さらに図示しない加速度センサを設け、加速度センサ6及び図示しない加速度センサの検出情報を複数のモードに分離し、モードに応じて時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値〔ひいてはフィルタ定数(ゲイン、位相)〕を調整するようにしてもよい。
【0074】
このように構成した例(本発明の第5実施の形態)を、図23に基づいて説明する。なお、前記第1〜第4実施の形態(図1〜図22)と同等の部分についての図示及び説明は、適宜省略する。
この第5実施の形態は、上述したように加速度センサ6及び図示しない加速度センサの検出情報をピッチ、バウンス及びロールのモードに分離する。
【0075】
そして、バウンス、ピッチ、ロールモードの場合には、周波数−ゲイン特性がそれぞれ図23線分T4,T5,T6になるように、すなわち、バウンス、ピッチ、ロールモードのそれぞれの共振周波数におけるゲインが小さくなるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して、ゲインを調整するようにしている。
【0076】
この場合、バウンス、ピッチ、ロールモードのそれぞれの共振周波数は、この順に大きくなっている。そして、バウンスモード(線分T4)では、その共振周波数以下の領域で他のモードに比してゲインが小さく、その共振周波数以上の領域で他のモードに比してゲインが大きくなるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定される。
また、ピッチモード(線分T5)では、その共振周波数以下の領域でゲインは他のモードにおけるゲイン特性の間になり、その共振周波数以上の領域で他のモードにおけるゲイン特性の間になるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定される。
【0077】
上述したように構成した第5実施の形態では、加速度センサ6及び図示しない加速度センサの検出情報をピッチ、バウンス及びロールのモードに分離し、そのバウンス、ピッチ、ロールモードに応じて時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定され、上述したように、各共振周波数付近のゲインが小さくされる。
このため、バウンス、ピッチ、ロールモードの場合には、周波数−ゲイン特性がそれぞれ図23線分T4,T5,T6になるように、すなわち、バウンス、ピッチ、ロールモードのそれぞれの共振周波数におけるゲインが小さくなるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕。この結果、信号Dを分母とする割り算回路9で得られる補正信号Eひいては指令電流I(最終的な目標減衰力に直接影響する信号)に関して、その値が大きくなり、乗り心地の向上を図ることができる。
【0078】
上記第5実施の形態では、バウンス、ピッチ、ロールモード毎に時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を一定の値としているが、車速又は車重に応じて各時定数の大きさを変えるようにしてもよい。
【0079】
次に、本発明の第6実施の形態を図24〜図28に基づいて説明する。なお、前記第1〜第5実施の形態(図1〜図23)と同等の部分についての図示及び説明は、適宜省略する。
この第6実施の形態は、前記第2実施の形態に比して、次の(イ)〜(ハ)に示す事項が主に異なっている。
(イ) 図24及び図25に示すように、ばね上質量センサ17に代えてステアリング操作速度センサ17Bを設けステアリング操作速度R11を検出すること。
(ロ) コントローラ7が、加速度センサ6からの加速度M(検出信号)の位相調整を、相対速度推定部16のフィルタ定数(ゲイン、位相)〔加速度Mに対する調整パラメータ〕に基づいて行い、フィルタ定数(ゲイン、位相)の変更を、前記ステアリング操作速度R11に応じて時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定して行うようにしたこと。
(ハ) 図10及び図11の時定数決定サブルーチン(ステップS7)に代えて、図26及び図27に示す時定数決定サブルーチン(ステップS7C)を設けたこと。
【0080】
コントローラ7には、ステアリング操作速度センサ17Bが検出するステアリング操作速度R11と比較するためのステアリング操作速度基準値R10が格納されており、後述するように比較演算を行なうようになっている。ここで、コントローラ7の演算制御内容を図26及び図27に基づいて説明する。
図26において、コントローラ7は、電源の投入により制御ソフトウェアの実行を開始し(ステップS1)、まず、初期設定を行なう(ステップS2)。
【0081】
ステップS7C(時定数決定サブルーチン)では、図27に示すように、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10以下であるか否かを判定する(ステップS10C)。ステップS10Cでステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10以下である(Yes)と判定すると、ステップS11Cで操作速度小設定(線分T10)の演算を行ない、メインルーチンに戻る。ステップS10Cでステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10を超えている(No)と判定すると、ステップS12Cで操作速度大設定(線分T11)の演算を行ない、メインルーチンに戻る。
【0082】
ステップS11Cの操作速度小設定(線分T10)演算では、図28線分T10に示すように、信号Cひいては信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが、車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)においては小さくなるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ようにしている。この場合、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.5Hzとし、また、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=2.0Hzとして定めている。
【0083】
また、ステップS12Cの操作速度大設定(線分T11)演算では、図28線分T11に示すように、信号Cひいては信号D(推定相対速度に相当する。)のゲインDが、車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)においては小さくなるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ようにしている。ステップS12Cの操作速度大設定(線分T11)演算では、ステップS11Cの操作速度小設定(線分T10)演算の場合に比して、全周波数領域でゲインが小さくなるようにしている。この場合、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.3Hzとし、また、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=3.0Hzとして定めている。
【0084】
この第6実施の形態では、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10以下である場合、ステップS11Cのフィルタ第1設定(線分T10)演算を行い、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ので、車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)において信号DのゲインDは大きくなり、乗り心地の向上を図ることができる。
また、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10を超えている場合、ステップS12Cのフィルタ第2設定(線分T11)演算を行い、上記ステップS11Cの場合に比して、全周波数領域で信号DのゲインDは小さくなり、制御量を大きくでき、操縦安定性及び乗り心地の向上を図ることができる。
【0085】
この第6実施の形態では、フィルタ第1設定及びフィルタ第2設定の2段階に相対速度推定部16のフィルタ定数を変更するようにしているが、これに限らず、3段階以上あるいは連続的にフィルタ定数を変更するようにしてもよい。このことは後述する各実施の形態にも同様に言えることである。
【0086】
第6実施の形態では、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10を超えている場合、上記ステップS11C(ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10以下)の場合に比して、全周波数領域で信号DのゲインDは小さくなるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕場合を例にしたが、これに代えて図29に示すようにしてもよい(本発明の第7実施の形態)。
【0087】
すなわち、この第7実施の形態では、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10以下である(ステップS10CでYes)と判定した際に行うフィルタ第1設定の演算は、ゲイン特性が図29の線分T12とされるように、また、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10を超えている(ステップS10CでNo)と判定した際に行うフィルタ第2設定演算は、ゲイン特性が図29の線分T13とされるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ようにしている。
フィルタ第1設定演算(線分T12)及びフィルタ第2設定演算(線分T13)に関して、車体共振点付近20(ばね上共振周波数付近)よりわずかに大きい周波数を超える領域で信号DのゲインDは同等の大きさとされている。
【0088】
また、線分T12(フィルタ第1設定演算)では、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.5Hzとし、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=2.0Hzとして定めている。また、線分T13(フィルタ第2設定演算)では、時定数T3=1/(2πf3)に関して、f3=0.3Hzとし、時定数T4=1/(2πf4)に関して、f4=2.0Hzとして定めている。
【0089】
この第7実施の形態では、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10を超えている場合、高周波領域のゲインが大きくてこれに伴い高周波領域で制御量を大きくすることなく、低周波領域で大きな制御量を確保できる。このため、いわゆるふわふわとした振動を低減することが可能となる。
【0090】
この第7実施の形態では、ステアリング操作速度センサ17Bが検出するステアリング操作速度に基づいてフィルタ定数を変えるようにしているが、これに代えてステアリング操作角度に用いるようにしてもよいし、横加速度または横加速度変化率を用いてフィルタ定数を変えるようにしてもよい。
【0091】
また、ステアリング操作速度センサ17Bに代えてブレーキスイッチを設け、そのブレーキ情報に基づいて相対速度推定部16のフィルタ定数を変えるようにしてもよい(本発明の第8実施の形態)。この第8実施の形態では、例えば、ブレーキが作動されていない場合には、ゲイン特性が図28の線分T10になるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕。一方、ブレーキが作動された場合には、ゲイン特性が図28の線分T11になるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕。
【0092】
この第8実施の形態では、ブレーキが作動された場合、第7実施の形態と同様にして、高周波領域で制御量を大きくすることなく、低周波領域で大きな制御量を確保でき、いわゆるふわふわとした振動を低減することが可能となる。
なお、上述したように相対速度推定部16のフィルタ定数の変更をブレーキ情報に基づいて行うのに代えて、(1)車両の減速度情報、(2)該減速度情報及び前記ブレーキ情報、(3)前後加速度、又は(4)前後加速度変化率に基づいて行うようにしてもよい。
【0093】
また、第6実施の形態のステアリング操作速度に代えて、路車間情報又は車車間情報を用いて相対速度推定部16のフィルタ定数を変更するようにしてもよい(本発明の第9実施の形態)。この第9実施の形態では、例えば、路車間情報又は車車間情報の内容が車間距離が短いことを示していたり、あるいは危険状態にあること(危険情報)を示している場合、ゲイン特性が図28の線分T10から線分T11になるように、時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ようにしている。
【0094】
この第9実施の形態では、車間距離が基準値より短くなったり、あるいは危険情報が示された場合には、時定数が決定されてゲイン特性が図28の線分T11となるように制御されることから、ブレーキ操作時に発生するばね上の振動を低減し、操縦安定性を向上させることができる。この場合、図29の線分T13となるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいてはゲイン、位相(調整パラメータ)の大きさを調整する〕ことにより、高周波領域で制御量を大きくすることなく、低周波領域で大きな制御量を確保でき、いわゆるふわふわとした振動を低減することが可能となる。
【0095】
また、第6実施の形態のステアリング操作速度に代えてスポーツモード、普通モードなどの車両特性切替スイッチの情報(ユーザ選択情報)に基づいて相対速度推定部16のフィルタ定数を変更するようにしてもよい(本発明の第10実施の形態)。この第10実施の形態では、例えば、普通モードが選択された場合には、ゲイン特性が図28の線分T10となるように、また、スポーツモードが選択された場合には、ゲイン特性が図28の線分T11となるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定される。
【0096】
また、第6実施の形態のステアリング操作速度に代えてスロットルの開度を示すスロットル開度情報に基づいて相対速度推定部16のフィルタ定数を変更するようにしてもよい(本発明の第11実施の形態)。この第11実施の形態では、例えば、スロットルの開度が小さい場合には、ゲイン特性が図28の線分T10となるように、また、スロットルの開度が大きい場合には、ゲイン特性が図28の線分T11となるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定される。
なお、スロットルの開度情報に代えて、(1)スロットルの開速度情報、(2)車速変化率、(3)車速変化率及びスロットルの開度情報を用いるようにしてもよい。
【0097】
また、第6実施の形態のステアリング操作速度に代えてヘッドライトのオン、オフを示すヘッドライト情報に基づいて相対速度推定部16のフィルタ定数を変更するようにしてもよい(本発明の第12実施の形態)。この第12実施の形態では、例えば、ヘッドライトがオフの場合には、ゲイン特性が図28の線分T10となるように、また、ヘッドライトがオンの場合には、ゲイン特性が図28の線分T11となるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定される。
ここで、夜間走行時(すなわちヘッドライトがオンされる場合)、車体振動によりヘッドライトの光が変わるため、振動を視覚として感じやすい。又、夜間においては、昼間と比較して、情報量が少ないことから、急ブレーキ、急ハンドルへの対応が必要な場合もあると考えられることから、上述にしたように設定したものである。
【0098】
この第12実施の形態では、ヘッドライトがオンの場合には、ゲイン特性が図28の線分T11となるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定されるので、全周波数領域で制御量を増加させることが可能となり、夜間走行時の振動を抑制することができる。
なお、ヘッドライト情報に代えて、(1)時計情報、(2)時計情報(時間)及びカレンダICの情報(月、日にち)、(3)光量検出センサの検出情報(日照情報)を用いるようにしてもよい。
【0099】
また、第6実施の形態のステアリング操作速度に代えて路面に対するタイヤの摩擦係数を検出するセンサからの検出情報(摩擦係数情報)に基づいて相対速度推定部16のフィルタ定数を変更するようにしてもよい(本発明の第13実施の形態)。この第13実施の形態では、例えば、摩擦係数が小さい場合には、ゲイン特性が図28の線分T10となるように、また、摩擦係数が大きい場合には、ゲイン特性が図28の線分T11となるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定される。
【0100】
ここで、天候、路面状態により摩擦係数が小さいときには、タイヤの摩擦係数が小さくなるため容易に制御量を大きくすると、タイヤの接地力変動により、車両が不安定な状態になる。そこで、摩擦係数が小さいときには、サスペンション特性(制御量)が弱くなるように、ゲインを小さく(ゲイン特性が図28の線分T10のゲイン特性)するようにしている。
なお、摩擦係数情報に代えて、(1)車輪側の変化率、(2)ワイパの操作情報、(3)雨滴センサの検出情報を用いるようにしてもよい。
【0101】
また、第6実施の形態のステアリング操作速度に代えて車両のダイブ検出情報に基づいて相対速度推定部16のフィルタ定数を変更するようにしてもよい(本発明の第14実施の形態)。この第14実施の形態では、例えば、ダイブが検出されない場合には、ゲイン特性が図28の線分T10となるように、また、ダイブが検出された場合には、ゲイン特性が図28の線分T11となるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定される。
【0102】
また、第6実施の形態のステアリング操作速度に代えて車両のスクォット情報に基づいて相対速度推定部16のフィルタ定数を変更するようにしてもよい(本発明の第15実施の形態)。この第15実施の形態では、例えば、スクォットが検出されない場合には、ゲイン特性が図28の線分T10となるように、また、スクォットが検出された場合には、ゲイン特性が図28の線分T11となるように時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値が決定される。
【0103】
次に、本発明の第16実施の形態を図30〜図36に基づいて説明する。なお、前記第1〜第7実施の形態(図1〜図29)と同等の部分についての図示及び説明は、適宜省略する。
この第16実施の形態は、前記第6実施の形態に比して、次の(イ)〜(ハ)に示す事項が主に異なっている。
(イ) 図30に示すように、コントローラ7にマップ選択部18Aを設けたこと。
(ロ)前記第6実施の形態が時定数T1 ,T2 ,T3 ,T4 の各値を決定する〔ひいては相対速度推定部16のフィルタ定数(ゲイン、位相)を変更する〕のに対して、絶対値算出手段15のマップの変換用線分60の要素(不感帯高さH1、不感帯幅W、制限値H2等)を変更するようにしたこと。
(ハ) 図26及び図27の時定数決定サブルーチン(ステップS7C)に代えて、図31及び図32に示すマップ選択サブルーチン(ステップS7D)を設けたこと。
【0104】
絶対値算出手段15は、信号Cを横軸、ゲインDを縦軸とした変換用線分60をマップ形式で格納し、この変換用線分60は各要素(不感帯高さH1、不感帯幅W、制限値H2、傾斜角度β)〔変換特性〕を変更できるようにされている。この変更をマップ選択部18Aが行うようにしている。変換用線分60は、図30の絶対値算出手段15を示す枠の内部及び図35に示すように、信号Cが「0」に近い値(「0」を含む)の場合には、ゲインDを一定の大きさとしている。当該部分を以下、便宜上、不感帯といい、不感帯における一定の大きさのゲインDを不感帯高さH1という。また、不感帯における信号Cの最小値(左側)から最大値(右側)までの幅を不感帯幅W〔変換特性〕という。
【0105】
また、信号Cが不感帯を超えた+(プラス)側の領域(図35右側の領域)及び不感帯以下の−(マイナス)側の領域(図35左側の領域)では、変換用線分60は所定の傾斜角度(変化率)β〔変換特性〕となっている。また、信号Cが+側の領域で所定の大きさ以上になったり、または+側の領域で所定の大きさより小さくなるとゲインDを一定の大きさ(以下、制限値H2という。)〔変換特性〕になるような特性を有している。
【0106】
ステップS7D(マップ選択サブルーチン)では、図32に示すように、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10以下であるか否かを判定する(ステップS10D)。ステップS10Dでステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10以下である(Yes)と判定すると、ステップS11Dでマップ第1線分60a(図34の表2)設定の演算を行ない、メインルーチンに戻る。ステップS10Dでステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10を超えている(No)と判定すると、ステップS12Dでマップ第2線分60b(図34の表2)設定の演算を行ない、メインルーチンに戻る。
【0107】
前記変換用線分60(マップ第1線分60a及びマップ第2線分60b)の各要素(不感帯高さH1、不感帯幅W、制限値H2、傾斜角度β)〔変換特性〕は、その値の大小に応じて、図33の表1に示すように制御量(指令電流I)の大きさが変わるようになっている。本実施の形態では、図34の表2に示すように各要素の大きさを設定し、マップ第1線分60aでは制御量が小さく、マップ第2線分60bでは制御量が大きくなるようにしている。
【0108】
上述したように構成した第16実施の形態では、ステアリング操作速度R11がステアリング操作速度基準値R10を超えた場合、マップ第2線分60b(図32の表2)を設定する(ステップS12D)。このため、制御量(指令電流I)が大きくなり、操縦安定性及び乗り心地の向上を図ることができる。
又、変換用線分60(マップ第1線分60a及びマップ第2線分60b)の各要素(不感帯高さH1、不感帯幅W、制限値H2、傾斜角度β)〔変換特性〕は変更可能であり、これにより制御量(指令電流I)が変更されて精度高い減衰特性制御を確保することができる。
【0109】
前記第16実施の形態では、変換用線分60(マップ第1線分60a及びマップ第2線分60b)の各要素(不感帯高さH1、不感帯幅W、制限値H2、傾斜角度β)の全てについて変更する場合を例にしたが、これに代えて各要素(不感帯高さH1、不感帯幅W、制限値H2、傾斜角度β)のうち、一つ、二つあるいは三つを変更するようにしてもよい。
【0110】
例えば、図35の実線及び図36の点線で示すマップ第1線分60aに対して、不感帯高さH1及び不感帯幅Wのみ変更して、図36の実線で示すマップ第2線分60bを設定するようにしてもよい。ここで、マップ第1線分60a及びマップ第2線分60bに関し、その制限値H2及び傾斜角度βは同等に設定されている。不感帯高さH1又、不感帯幅Wについては、マップ第1線分60aに比してマップ第2線分60bの方が短くなっている。
図36に示すように不感帯部分を変更することにより、推定相対速度が大きいときの特性を変えずに小さいときのみの制御量を変更することができ、これにより微振動の抑制を図ることが可能となる。
【0111】
第16実施の形態の形態では、変換用線分60(マップ第1線分60a及びマップ第2線分60b)の各要素の変更をステアリング操作速度に基づいて行っているが、これに代えて、ステアリング操作角度を用いるようにしてもよい。
さらに、変換用線分60(マップ第1線分60a及びマップ第2線分60b)の各要素の変更を、以下に示す情報を用いて行うようにしてもよい。
(1) ブレーキ情報(ブレーキスイッチの検出信号、減速度、減速度及びブレーキスイッチ、前後加速度、前後加速度変化率)。
(2) 路車間情報、車車間情報。
(3) スポーツモード、普通モードなどの車両特性切替スイッチの情報(ユーザ選択情報)。
(4) スロットル情報(スロットル開度情報、スロットル開速度、車速変化率、車速変化率及びスロットル開度情報)
(5) 時間情報(ヘッドライト情報、時計情報、時計及びカレンダICの検出情報、光量検出センサ)。
(6) 路面に対するタイヤの摩擦係数(車輪速の変化率、ワイパの操作情報、雨滴センサの検出情報)。
(7) 路面状態情報(加速度、車高センサの検出情報、非接触路面センサの検出情報)
(8) 車両モード(バウンス、ピッチ、ロール)
(9) 車速情報(車速、車輪速、ギヤポジション情報及びエンジン回転数の情報、GPSの情報)
(10) 車両重量情報(シートスイッチ情報、エアサスの内圧情報、ショックアブソーバのシリンンダの内圧情報、ガソリンメータの計測情報、シートベルトの着脱信号、ライトの光軸調整情報)
【0112】
【発明の効果】
請求項1記載の発明は、以上説明したように構成されたサスペンション制御装置であるから、ばね上共振周波数帯域における推定ピストン速度に対する振動データの加速度の位相差がなくなり、スカイフック理論に基づく制御で期待される減衰力に、より近い大きさの減衰力を発生させることができ、制御性の向上を図ることができる。
さらに、高周波領域では、制御量を積極的に小さくさせることができ、制御遅れなどにより惹起する乗り心地の低下を抑制し、良好な乗り心地を確保することができる。
また、減衰特性反転型のショックアブソーバを用いることにより、車高センサが不要であり、高性能を低コストで達成することができる。
【0113】
請求項2または請求項3に記載の発明によれば、検出信号の位相調整を検出信号に対する調整パラメータに基づいて行い、かつ前記調整パラメータの特性を変更するので、制御量(制御信号)が調整パラメータの特性変更により調整可能となり、精度高い減衰特性制御を確保することができる。
請求項2または請求項3に記載の発明によれば、相対速度推定手段で得られた相対速度を所定の変換特性に基づいて制御信号の生成のための信号に変換し、前記変換特性に関して、車両の状態または/及び路面状態に応じて変更するので、制御量(制御信号)を車両の状態または/及び路面状態に応じて変更することができ、その分、減衰特性制御を精度高いものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態に係るサスペンション制御装置を模式的に示す図である。
【図2】図1のショックアブソーバの減衰力特性を示す図である。
【図3】図1のコントローラの構成を模式的に示すブロック図である。
【図4】図2の位相調整フィルタの周波数―位相特性を示す図である。
【図5】図2のゲイン調整フィルタの周波数―ゲイン特性を示す図である。
【図6】図1のサスペンション制御装置で得られる減衰力特性を、従来例及び理論値と比較して示す図である。
【図7】自動車に代えて対象とされる鉄道車両を模式的に示す図である。
【図8】本発明の第2実施の形態に係るサスペンション制御装置を模式的に示す図である。
【図9】図8のコントローラの構成を模式的に示すブロック図である。
【図10】図8のコントローラのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図11】図10の時定数決定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図12】図9の相対速度推定部の周波数―位相特性について、時定数決定部による補正を行なう場合と行わない場合と比較して示す図である。
【図13】図9の相対速度推定部の周波数―ゲイン特性について、時定数決定部による補正を行なう場合と行わない場合と比較して示す図である。
【図14】本発明の第3実施の形態に係るサスペンション制御装置を模式的に示す図である。
【図15】図14のコントローラの構成を模式的に示すブロック図である。
【図16】図15のコントローラが実行する時定数決定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図17】図15の相対速度推定部の周波数―位相特性について、時定数決定部による補正を行なう場合と行わない場合と比較して示す図である。
【図18】図15の相対速度推定部の周波数―ゲイン特性について、時定数決定部による補正を行なう場合と行わない場合と比較して示す図である。
【図19】本発明の第4実施の形態に係るサスペンション制御装置のコントローラの構成を模式的に示すブロック図である。
【図20】図19のコントローラのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図21】図20の時定数決定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図22】図19の相対速度推定部16における周波数を変えた際の周波数―ゲイン特性を示す図である。
【図23】本発明の第5実施の形態の相対速度推定部における周波数を変えた際の周波数―ゲイン特性を示す図である。
【図24】本発明の第6実施の形態に係るサスペンション制御装置を模式的に示す図である。
【図25】図24のコントローラの構成を模式的に示すブロック図である。
【図26】図24のコントローラのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図27】図26の時定数決定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図28】図25の相対速度推定部における周波数を変えた際の周波数―ゲイン特性を示す図である。
【図29】本発明の第7実施の形態の相対速度推定部における周波数を変えた際の周波数―ゲイン特性を示す図である。
【図30】本発明の第16実施の形態に係るサスペンション制御装置のコントローラを示すブロック図である。
【図31】図30のコントローラのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図32】図31のマップ選択サブルーチンを示すフローチャートである。
【図33】図30のコントローラの制御演算に用いる変換用線分の各要素と制御量との関係を表1として示す図である。
【図34】図30のコントローラの制御演算に用いる変換用線分、マップ第1線分、マップ第2線分及び制御量の対応関係を表2として示す図である。
【図35】図30のコントローラのマップの例を示す図である。
【図36】図30のコントローラのマップの例を示す図である。
【図37】車重に対応した周波数−ゲイン特性を示す図である。
【図38】ばね上運動の方向とショックアブソーバの行程との関係を表形式で示す図である。
【図39】従来技術における車体上下加速度と上下相対速度との位相差を示す波形図である。
【符号の説明】
7 コントローラ
8 積分回路
9 割り算回路
10 増幅回路
12 絶対値算出回路
13 位相調整フィルタ
14 ゲイン調整フィルタ
16 相対速度推定部(相対速度推定手段)
15 指令信号出力部
Claims (4)
- 車両のばね上とばね下との間に介装され、減衰特性を調整可能なショックアブソーバと、
車両のばね上の振動を検出するばね上振動検出手段と、
該ばね上振動検出手段が検出した検出信号からばね上振動の絶対速度を求め、該絶対速度に応じて前記ショックアブソーバの減衰特性を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、前記ばね上振動検出手段が検出した検出信号の位相を調整して前記ばね上とばね下との実相対速度を推定する相対速度推定手段と、該相対速度推定手段で得られた推定相対速度に基づいて得られる信号で前記絶対速度を割って制御信号を生成し、該制御信号を前記ショックアブソーバに出力する制御信号出力部と、を有し、
前記相対速度推定手段は、ばね上共振周波数帯域における実相対速度に対する前記検出信号の位相差が少なくなるように前記検出信号の位相を調整する位相調整フィルタと、前記位相調整フィルタの出力部に並列接続されるローパスフィルタ及びハイパスフィルタから構成されるゲイン調整フィルタとを有し、前記位相調整フィルタにより位相調整された信号を前記ゲイン調整フィルタを通すことにより、前記ローパスフィルタ及びハイパスフィルタからの出力を加え合わせて前記推定相対速度を求め、
前記ゲイン調整フィルタは、前記ばね上共振周波数帯域におけるばね上共振点付近では、前記推定相対速度の利得ゲインを小さくし、前記ばね上共振点付近以外の帯域では、推定相対速度の利得ゲインを大きくすることを特徴とするサスペンション制御装置。 - 請求項1に記載の構成において、前記検出信号の位相調整は前記検出信号に対する調整パラメータに基づいて行い、かつ前記調整パラメータの特性を、車両の状態に応じて変更することを特徴とするサスペンション制御装置。
- 請求項1に記載の構成において、前記制御手段は、前記ばね上振動検出手段の検出信号に基づいて路面状態を判定し、前記検出信号の位相調整は前記検出信号に対する調整パラメータに基づいて行い、かつ前記調整パラメータの特性を、前記路面状態の判定内容に応じて変更することを特徴とするサスペンション制御装置。
- 請求項1に記載の構成において、前記制御手段は、前記相対速度推定手段で得られた相対速度を所定の変換特性に基づいて前記制御信号の生成のための信号に変換し、前記変換特性に関して、車両の状態または/及び路面状態に応じて変更することを特徴とするサスペンション制御装置。
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