JP5572485B2 - サスペンション制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載され、車両の振動を緩衝するのに好適に用いられるサスペンション制御装置に関する。

一般に、自動車等の車両には、車体側と各車軸側との間に減衰力調整式緩衝器を設けると共に、該緩衝器による減衰力特性を、ブレーキの制動作動に伴う車両姿勢等に応じて可変に制御する構成としたサスペンション制御装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたサスペンション制御装置では、横滑り防止装置の作動時に、制動輪の輪荷重を増加し、非制動輪の輪荷重を減少させるように減衰力調整式緩衝器を制御する。これは、減衰力調整式緩衝器によって制動力を増加し、走行安定性を向上させる方法である。また、非特許文献１には、車両の横運動に応じて車両の加減速を制御し、車両の安定性を高める構成が開示されている。

特開２００３−１１６３５号公報

齋藤真二郎、山門誠、横山篤、高橋絢也、安部正人，「横運動に連係して自動減速するG-Vectoring制御試作車両の運動評価」，自動車技術会論文集，２００９年５月，第４０巻，第３号，ｐ．６２９−６３４

ところで、特許文献１に記載されたサスペンション制御装置では、横滑り防止装置の非作動時は、減衰力調整式緩衝器の制御を行わないため、車両が不安定な走行状態になるポテンシャルは変わらない。即ち、このようなサスペンション制御装置を搭載した車両であっても、不安定な走行状態になって横滑り防止装置が作動するときの限界値は、サスペンション制御装置を搭載しない車両と同じである。このため、特許文献１のサスペンション制御装置では、このような不安定な走行状態への陥り易さを軽減する効果はない。

また、特許文献１のサスペンション制御装置では、例えば横滑り防止装置が作動時に、ピストンロッドが伸び切っている、または縮み切っている状態であれば、減衰力を発生できない。このため、このような状態では、輪荷重を制御することができず、走行安定性を向上することができないという問題がある。

一方、非特許文献１には、コーナリングでの車両の安定性を高めるために、車両の横運動に応じて車両の加減速を制御する構成が開示されている。しかし、非特許文献１の構成では、主として車両の減速制御しか考慮しておらず、サスペンション制御装置に対する適用は考慮されていない。

本発明は上述した問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、車両の横加速度に応じて車輪の輪荷重を制御し、車両の安定性を高めるようにしたサスペンション制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明によるサスペンション制御装置は、車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と前記車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段と、前記車両の横加速度および前記車体と前記車輪との間の上下方向加速度を検出する検出手段とを備え、前記制御手段は、前記車両の横加速度の絶対値が増加中の場合は、前記上下方向加速度に応じて前輪の輪荷重を前記横加速度の絶対値の増加前に比べアップする、またはダウンさせにくくし、および／または、前記車両の横加速度の絶対値が減少中の場合は、前記上下方向加速度に応じて後輪の輪荷重を前記横加速度の絶対値の減少前に比べアップする、またはダウンさせにくくするように、前記輪荷重調整機構を制御する構成としたことを特徴としている。

また、請求項６の発明によるサスペンション制御装置は、車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と前記車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段と、前記車両の横加速度および前記車体と前記車輪との間の上下方向加速度を検出する検出手段とを備え、前記輪荷重調整機構は、指令電流値に従って前記輪荷重を増減させるように前記車体と前記車輪との間の距離方向に生じる力を調整し、前記制御手段は、前記横加速度Ａ_y、横加加速度ｄＡ_y／ｄｔ、前輪側と後輪側の前記上下方向加速度ａ_fr，ａ_rr、チューニング制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RR，Ｉ0_FR，Ｉ0_RRおよび符号関数sgnを用いて、前輪側の指令電流値Ｉ_FRおよび／または後輪側の指令電流値Ｉ_RRが以下の式の関係となる構成としたことを特徴としている。

本発明によれば、上述の構成により、車両の横加速度に応じて車輪の輪荷重を制御し、車両の安定性を高めることができる。

本発明の第１ないし第３の実施の形態によるサスペンション制御装置が適用された４輪自動車を示す斜視図である。 本発明の第１ないし第３の実施の形態によるサスペンション制御装置を示す制御ブロック図である。 図２中のコントローラによる各車輪の減衰力制御処理を示す流れ図である。 図３中のステップ６における制御判別処理を示す流れ図である。 図３中の輪荷重制御を示す流れ図である。 第１の実施の形態による前後加速度、横加速度、ピストン加速度、制御判別係数および前輪側の減衰力指令信号の時間変化を模式的に示す特性線図である。 第１の実施の形態による前後加速度、横加速度、右前輪の輪荷重および制御判別係数の時間変化を示す特性線図である。 第２の実施の形態による制御判別処理を示す流れ図である。 第２の実施の形態による前後加速度、横加速度、ピストン加速度、制御判別係数および前輪側の減衰力指令信号の時間変化を模式的に示す特性線図である。 第３の実施の形態による輪荷重制御を示す流れ図である。

以下、本発明の実施の形態によるサスペンション装置を、例えば４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図７は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は車両のボディを構成する車体で、該車体１の下側には、例えば左，右の前輪２(一方のみ図示）と左，右の後輪３(一方のみ図示）とが設けられている。

４，４は左，右の前輪２側と車体１との間に介装して設けられた前輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置４は、左，右の懸架ばね５（以下、ばね５という）と、該各ばね５と並列になって左，右の前輪２側と車体１との間に設けられた左，右の減衰力調整式緩衝器６（以下、減衰力可変ダンパ６という）とから構成されている。

７，７は左，右の後輪３側と車体１との間に介装して設けられた後輪側のサスペンション装置で、該各サスペンション装置７は、左，右の懸架ばね８（以下、ばね８という）と、該各ばね８と並列になって左，右の後輪３側と車体１との間に設けられた左，右の減衰力調整式緩衝器９（以下、減衰力可変ダンパ９という）とから構成されている。

ここで、各サスペンション装置４，７の減衰力可変ダンパ６，９は、減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成される。この減衰力可変ダンパ６，９は、車体１と車輪２，３との間の距離方向に生じる力を調整することにより、車輪２，３の輪荷重を調整する。このため、減衰力可変ダンパ６，９には、その減衰力特性をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に連続的に調整するため、減衰力調整バルブとアクチュエータ（図示せず）等からなる輪荷重調整機構が付設されている。

なお、減衰力調整バルブは、減衰力特性を必ずしも連続的に変化させる構成である必要はなく、２段階または３段階以上で断続的に調整する構成であってもよい。この減衰力調整バルブとしては、減衰力発生バルブのパイロット圧を制御する圧力制御方式や通路面積を制御する流量制御方式等、良く知られて構造を用いることができる。

１０は車体１に設けられた複数のばね上加速度センサで、該各ばね上加速度センサ１０は、ばね上側となる車体１側で上，下方向の振動加速度を検出するために、左，右の前輪２側の減衰力可変ダンパ６の上端側（ロッド突出端側）近傍となる位置で車体１に取付けられると共に、後輪３側の減衰力可変ダンパ９の上端側（ロッド突出端側）近傍となる位置でも車体１に取付けられている。そして、ばね上加速度センサ１０は、車両の走行中に路面状態を上，下方向の振動加速度として検出する路面状態検出器を構成し、その検出信号を後述のコントローラ１４に出力する。なお、このばね上加速度センサ１０は、４輪全てに設けてもよく、また、左，右の前輪２と左，右の後輪３の何れか１つの合計３個設ける構成としてもよい。また、車体１に１個のみ設け、後述する横加速度センサ１２や前後加速度センサ１３の値から推定してもよい。ばね上加速度センサ１０およびばね下加速度センサ１１は、車体１と車輪２，３との間の上下方向加速度を検出する検出手段を構成している。

１１は車両の各前輪２側、各後輪３側にそれぞれ設けられた複数のばね下加速度センサで、該各ばね下加速度センサ１１は、左，右の前輪２側と左，右の後輪３側とで上，下方向の振動加速度を車輪毎に検出し、その検出信号を後述のコントローラ１４に出力する。

そして、ばね下加速度センサ１１によるばね下（車軸）側の加速度信号は、後述のコントローラ１４による演算処理（図３中のステップ４参照）において、ばね上加速度センサ１０から出力されるばね上（車体１）側の加速度信号に対して減算処理される。この減算処理により、ばね上，ばね下間のピストン加速度ａ_fr，ａ_rr、即ち各ダンパ６，９の伸縮加速度が算出される。なお、ピストン加速度ａ_frは、前輪側の減衰力可変ダンパ６の伸縮加速度であり、ピストン加速度ａ_rrは、後輪側の減衰力可変ダンパ９の伸縮加速度である。これらのピストン加速度ａ_fr，ａ_rrは、上下方向加速度であり、ピストン相対加速度ともいう。

また、ピストン加速度ａ_fr，ａ_rrを積分することにより、各前輪２、各後輪３と車体１との間の上，下方向の相対速度、即ち各ダンパ６，９の伸縮速度が算出される。

１２は車体１に設けられた横加速度センサで、該横加速度センサ１２は、車両の左，右方向に対する横加速度Ａ_yを検出し、その検出信号を後述のコントローラ１４に出力する。横加速度センサ１２は、車両の横加速度Ａ _y を検出する検出手段を構成している。

１３は車体１に設けられた前後加速度センサで、該前後加速度センサ１３は、例えば横加速度センサ１２の近傍に配置され、車両の前，後方向に対する前後加速度Ａ_xを検出し、その検出信号を後述のコントローラ１４に出力する。

１４はマイクロコンピュータ等によって構成される制御手段としてのコントローラで、該コントローラ１４は、図２に示すように、入力側がばね上加速度センサ１０、ばね下加速度センサ１１、横加速度センサ１２、前後加速度センサ１３等に接続され、出力側が減衰力可変ダンパ６，９のアクチュエータ（図示せず）等に接続されている。

コントローラ１４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等からなる記憶部１４Ａを有し、この記憶部１４Ａ内には、図３〜図５に示す制御処理用のプログラム等が格納されている。そして、コントローラ１４は、図３に示す各車輪の減衰力制御処理に従って各減衰力可変ダンパ６，９のアクチュエータ（図示せず）に出力すべき減衰力指令信号を指令電流値として演算処理する。各減衰力可変ダンパ６，９は、前記アクチュエータに供給された指令電流値（減衰力指令信号）に従って発生減衰力がハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御される。

本実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような構成を有するもので、次に、コントローラ１４による減衰力可変ダンパ６，９の減衰力特性を可変に制御する処理について説明する。

まず、コントローラ１４は、車両の走行時に図３に示すように、車輪毎の減衰力制御処理を実行する。即ち、図３中のステップ１では初期設定を行い、次のステップ２で時間管理を行って、ステップ３以降の制御処理を行う制御サイクルを例えば数ｍｓ程度の値に調整する。そして、ステップ３ではセンサ入力を行い、ばね上加速度センサ１０、ばね下加速度センサ１１、横加速度センサ１２および前後加速度センサ１３等からの信号を読込む。

次のステップ４では、車輪毎のピストン加速度ａ_fr，ａ_rrおよび相対速度を演算して求める。この場合、ばね下加速度センサ１１によるばね下側の加速度信号とばね上加速度センサ１０によるばね上側の加速度信号とを減算処理することにより、ばね上，ばね下間のピストン加速度ａ_fr，ａ_rrが算出される。また、ピストン加速度ａ_fr，ａ_rrを積分することにより、各前輪２、各後輪３と車体１との間の上，下方向の相対速度が算出される。ピストン加速度ａ_fr，ａ_rrおよび相対速度は、ダンパの伸び側を正とし、縮み側を負として示す。

次のステップ５では、これらの演算結果に従った減衰力指令信号を入力する。また、次のステップ６では、横加速度センサ１２からの横加速度信号に基づいて、車両の横加速度Ａ_yの絶対値が変化しているか否か、即ち車両の横加速度Ａ_yの絶対値が増加中または減少中のいずれかの状態か否かを判別するための制御判別係数ψを演算する。具体的には、図４に示す制御判別処理を行い、横加速度Ａ_yから制御判別係数ψを算出する。そして、ステップ７では、制御判別係数ψに基づいて、輪荷重制御を実行するか否かを判定する。横加速度Ａ_yは、車両の左側を正とし、右側を負として示す。

ステップ７で「ＹＥＳ」と判定するときには、車両の横加速度Ａ_yの絶対値が増加中または減少中であるから、次のステップ８に移って輪荷重制御を行い、後述の図５に示すように、横加速度Ａ_yおよびピストン加速度ａ_fr，ａ_rrに応じた車輪毎の減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを演算する。そして、次のステップ９で車輪毎に減衰力指令信号（目標減衰力信号）を出力し、車輪毎の輪荷重を可変に制御するために減衰力の可変制御を行い、その後は、ステップ２以降の処理を繰返すようにする。

また、ステップ７で「ＮＯ」と判定するときには、車両の横加速度Ａ_yの絶対値が変化せずに一定となった状態であるから、ステップ１０に移って車輪毎の減衰力指令信号の演算処理を、通常制御として実行する。通常制御としては、スカイフック制御等の制振制御や悪路走行中の悪路制御、ロールやアンチダイブ、スクオット制御等が行われる。そして、次のステップ９では、ステップ１０で演算した各車輪の減衰力指令信号（目標減衰力信号）を出力して減衰力を可変に制御する。

なお、図３中のステップ７で、制御判別係数ψが零（ψ＝０）と判別したときに通常制御を行う構成としたが、このときにも輪荷重制御を行う構成としてもよい。この場合、例えば制御判別係数ψが零（ψ＝０）となったとき、制御判別係数ψを１サンプル遅延させて、零が算出される前の制御判別係数ψの値に変更し、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを演算してもよく、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを１サンプル遅延させて、前回の減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを出力する構成としてもよい。また、図３中のステップ６とステップ７の間にカウンタを設け、制御判別係数ψが零（ψ＝０）となる状態が所定時間だけ継続したときに、通常制御を行う構成としてもよい。

次に、図３中の制御判別処理について、図４を参照しつつ説明する。まず、ステップ１１では、横加速度Ａ_yを時間微分して横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）を演算する。次に、ステップ１２では、以下の数１の式に示すように、横加速度Ａ_yと横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）との積を用いて制御判別係数ψを演算した後、ステップ１３に移ってリターンする。

次に、図５に示す輪荷重制御について説明する。まず、ステップ２１では、以下の数２の式に基づいて、ピストン加速度ａ_frから前輪側の指令電流値となる減衰力指令信号Ｉ_FRを演算する。これに加えて、以下の数３の式に基づいて、ピストン加速度ａ_rrから後輪側の指令電流値となる減衰力指令信号Ｉ_RRを演算する。

ここで、符号関数sgn(ψ)は、数４の式に示すように、制御判別係数ψが正（ψ＞０）のときに１を出力し、負（ψ＜０）のときに−１を出力し、零（ψ＝０）のときに零を出力するものである。また、制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RR，Ｉ0_FR，Ｉ0_RRは、一定値でもよく、可変な値でもよい。制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RR，Ｉ0_FR，Ｉ0_RRを一定値とする場合には、予めチューニングによって決められた一定値をステップ１の初期設定で読込む構成としてもよい。一方、制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RR，Ｉ0_FR，Ｉ0_RRを可変に設定する場合には、例えば横加速度Ａ_y、前後加速度Ａ_x、車速ｖ_x、操舵角速度等を利用してドライバ操作状況や車両状況に応じて変化させる構成としてもよい。

数２の式に示すように、前輪側の減衰力指令信号Ｉ_FRはピストン加速度ａ_frに応じて変化し、車両の横加速度Ａ_yの絶対値が増加中の場合は、前後加速度Ａ_xによらず前輪２の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくする。この場合、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRは、同様な作用が生じるように、減衰力指令信号Ｉ_FRに対して符号関数の符号が逆になっている。このため、ピストン加速度ａ_fr，ａ_rrが同じ値であれば、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRは、前輪側の減衰力指令信号Ｉ_FRと逆位相で変化する。

また、数３の式に示すように、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRはピストン加速度ａ_rrに応じて変化し、車両の横加速度Ａ_yの絶対値が減少中の場合は、前後加速度Ａ_xによらず後輪３の輪荷重をアップする、またはダウンさせにくくする。この場合、前輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRは、同様な作用が生じるように、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRに対して符号関数の符号が逆になっている。

そして、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRは、ピストン加速度ａ_fr，ａ_rrに比例してハード指令信号Ｉ_Hからソフト指令信号Ｉ_S（Ｉ_S＞Ｉ_H）まで増加する信号として演算される。

次に、ステップ２２〜２５では、前輪側の減衰力指令信号Ｉ_FRがハード指令信号Ｉ_Hとソフト指令信号Ｉ_Sとの間の範囲内の値となるように、前輪側の減衰力指令信号Ｉ_FRの飽和処理を行う。具体的には、ステップ２２では、ステップ２１による前輪側の減衰力指令信号Ｉ_FRがソフト指令信号Ｉ_Sより大きな値（Ｉ_FR＞Ｉ_S）であるか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、次のステップ２３に移って飽和処理を行い、減衰力指令信号Ｉ_FRをソフト指令信号Ｉ_Sに設定する（Ｉ_FR＝Ｉ_S）。

また、ステップ２２で「ＮＯ」と判定するときには、減衰力指令信号Ｉ_FRがソフト指令信号Ｉ_Sよりも小さいと判定できるので、次のステップ２４に移って減衰力指令信号Ｉ_FRがハード指令信号Ｉ_Hより小さい値（Ｉ_FR＜Ｉ_H）であるか否かを判定する。そして、ステップ２４で「ＹＥＳ」と判定したときには、次のステップ２５に移って飽和処理を行い、減衰力指令信号Ｉ_FRをハード指令信号Ｉ_Hに設定する（Ｉ_FR＝Ｉ_H）。

一方、ステップ２４で「ＮＯ」と判定したときには、減衰力指令信号Ｉ_FRがハード指令信号Ｉ_Hとソフト指令信号Ｉ_Sとの間の範囲内の値になっている（Ｉ_H≦Ｉ_FR≦Ｉ_S）。このため、減衰力指令信号Ｉ_FRはそのままの値に保持し、ステップ２６に移行する。

次に、ステップ２６〜２９では、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRがハード指令信号Ｉ_Hとソフト指令信号Ｉ_Sとの間の範囲内の値となるように、前記ステップ２２〜２５とほぼ同様な飽和処理を行う。これにより、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRも、前輪側の減衰力指令信号Ｉ_FRと同様に、ハード指令信号Ｉ_Hとソフト指令信号Ｉ_Sとの間の範囲内の値に設定される（Ｉ_H≦Ｉ_RR≦Ｉ_S）。そして、ステップ２６〜２９による後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRの飽和処理が終了すると、ステップ３０に移ってリターンする。

なお、ソフト指令信号Ｉ_Sは、前回の減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRよりも予め決められた値分だけ指令信号を相対的にソフト側に変更するための信号であり、ソフトとハードの２段切替え信号を必ずしも意味するものではない。また、ソフト指令信号Ｉ_Sは、車速などの他の条件によって、変更してもよい。

本実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような制御処理を実行するもので、次に、車両の走行時における減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRおよび輪荷重の特性について説明する。

まず、コントローラ１４には、車両の走行時にばね上加速度センサ１０、ばね下加速度センサ１１からの加速度信号が入力されると共に、横加速度センサ１２からの横加速度信号が入力される。このとき、コントローラ１４は、ばね上加速度センサ１０およびばね下加速度センサ１１の加速度信号の差に基づいて、車輪毎のピストン加速度ａ_fr，ａ_rrを演算する。また、コントローラ１４は、横加速度Ａ_yを時間微分して横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）を演算すると共に、横加速度Ａ_yおよび横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）の積によって制御判別係数ψを演算する。そして、コントローラ１４は、制御判別係数ψおよびピストン加速度ａ_fr，ａ_rrを用いて減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを演算する。

ここで、制御判別係数ψは、横加速度Ａ_yに基づいて算出されるから、車両の前後加速度Ａ_xには無関係に決まり、横加速度Ａ_yと横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）のいずれかが零のときに零となる。そして、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRは、制御判別係数ψが正または負の値となるときに、ピストン加速度ａ_fr，ａ_rrに比例した値となる。

従って、横加速度Ａ_yの絶対値が増加中の場合には、前輪側の減衰力指令信号Ｉ_FRは、前輪の輪荷重を増加させる、または前輪の輪荷重を減少させにくくする値に設定される。この前輪の輪荷重の変化に伴って、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。一方、横加速度Ａ_yの絶対値が減少中の場合には、前輪側の減衰力指令信号Ｉ_FRは、前輪の輪荷重を減少させる、または増加させにくくする値に設定される。この前輪の輪荷重の変化に伴って、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。

同様に、横加速度Ａ_yの絶対値が増加中の場合には、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRは、後輪の輪荷重を減少させる、または後輪の輪荷重を増加させにくくする値に設定される。この後輪の輪荷重の変化に伴って、前輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。一方、横加速度Ａ_yの絶対値が減少中の場合には、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRは、後輪の輪荷重を増加させる、または後輪の輪荷重を減少させにくくする値に設定される。この後輪の輪荷重の変化に伴って、前輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。

即ち、本実施の形態では、例えば車両の旋回時のように、横加速度Ａ_yの絶対値が変化するときに、上述のような輪荷重制御を行う。以上の輪荷重制御による効果を、図６を用いて具体的に説明する。図６は、車両の走行時における前輪１輪の減衰力指令信号Ｉ_FR等の時間変化を模式的に示したものである。

なお、図６では、前輪１輪だけの減衰力指令信号Ｉ_FRだけを示したが、後輪側の減衰力指令信号Ｉ_RRは、数３の式に基づいて、同様に求めることができる。例えば図６に示す前後加速度Ａ_xおよび横加速度Ａ_yが発生し、後輪１輪のピストン加速度ａ_rrが図６に示す前輪のピストン加速度ａ_frと同じ変化をする場合には、この後輪１輪の減衰力指令信号Ｉ_RRは、図６に示す前輪１輪の減衰力指令信号Ｉ_FRと逆位相になる。

但し、前輪２と後輪３のそれぞれのピストン加速度ａ_fr，ａ_rrに対する減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRは、制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RR，Ｉ0_FR，Ｉ0_RRのパラメータチューニングに依存する。このため、ピストン加速度ａ_fr，ａ_rrの大きさが同じ状態であっても、前輪２と後輪３の減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRは互いに同じ値が出力されるとは限らない。また、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRに対する減衰力可変ダンパ６，９の減衰力は、前輪２と後輪３のそれぞれの状況および減衰力可変ダンパ６，９の仕様に依存する。このため、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRが同じ値となっても、減衰力可変ダンパ６，９が同じ減衰力を発生するとは限らない。

図６に示すように、例えば車両が直線運動した状態で加速や減速した場合には、前後加速度Ａ_xは変化するものの、横加速度Ａ_yは変化しない。このため、前後加速度Ａ_xに拘らず、制御判別係数ψは零となり、減衰力指令信号Ｉ_FRは一定値に保持される。

一方、車両の旋回時のように、横加速度Ａ_yの絶対値が変化するときには、減衰力指令信号Ｉ_FRは、ピストン加速度ａ_frに応じて変化する。具体的には、横加速度Ａ_yが立上り区間では、減衰力指令信号Ｉ_FRは、前輪２の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪３の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ａ_yが立下り区間では、減衰力指令信号Ｉ_FRは、前輪２の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪３の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。

この結果、本実施の形態では、横加速度Ａ_yの増加と減少に応じて前輪２と後輪３の輪荷重を制御し、旋回時における操舵安定性と安定性を高めることができる。この理由は、次の通りである。

熟練ドライバは、横加速度Ａ_yが立上るときに減速し、横加速度Ａ_yが立下るときに加速を行うことで、車両の操舵応答性と安定性を向上し、素早く安定したコーナリングを実現していることが分かっている。このとき、熟練ドライバは、横加速度Ａ_yと前後加速度Ａ_xの関係が円を描くように、ハンドルの切り増し時にブレーキを操作して減速し、ハンドルの切り戻し時にアクセルを操作して加速する。即ち、熟練ドライバは、横加速度Ａ_yの立上り時に前後加速度Ａ_xが減少し、横加速度Ａ_yの立下り時に前後加速度Ａ_xが増加するように制御している。

非特許文献１のG-Vectoring制御では、ドライバの運転によって発生した横加速度Ａ_yに応じて、熟練ドライバのような前後加速度Ａ_xを制動力制御を行うことによって発生させる。これにより、熟練ドライバのような旋回を実現している。

このような熟練ドライバによる前後加速度Ａ_xの制御を、輪荷重の観点で考えると、減速することは、前輪側に荷重移動を発生させることであり、前輪２の輪荷重は増加し、後輪３の輪荷重は減少する。一方、加速することは、後輪側に荷重移動を発生させることであり、前輪２の輪荷重は減少し、後輪３の輪荷重は増加する。

つまり、熟練ドライバであれば、加速または減速するような横加速度Ａ_yの状況では、制御サスペンションが前輪２ないし後輪３の輪荷重を増加または減少させるように制御すれば、輪荷重制御によって操舵応答性と安定性を両立した旋回を実現することができる。本実施の形態では、上述のような観点に基づいて、前後加速度Ａ_xに関係なく、横加速度Ａ_yの変化に応じた減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを出力し、前輪と後輪の輪荷重を制御している。

これは車両運動に応じたサスペンション制御であるため、横滑り防止装置の非作動時から、車両運動状態に応じた的確な輪荷重制御を行うことができる。このため、横滑り防止装置が作動するような不安定な走行状態に対する陥り易さを低減することができる。また、車両運動状態に応じた輪荷重制御であるため、例えば横滑り防止装置が作動するときにダンパ６，９が伸び切っている状態、または縮み切っている状態であっても、その状態になる以前から輪荷重を制御することができる。このため、横滑り防止装置の作動時に輪荷重の制御ができない状態であっても、この状態も考慮された輪荷重を事前に車両に付与することができる。

このような本実施の形態の有効性を検証するために、フルビークルシミュレーションによる走行実験を行った。そのときの右前輪の輪荷重の時間変化を図７に示す。図７中で、実線は通常制御と輪荷重制御を行う本実施の形態を示し、破線は通常制御だけを行う比較例を示している。図７に示すように、横加速度Ａ_yの立上りと立下りで制御判別係数ψの符号が反転しており、本実施の形態では、比較例に比べて、制御判別係数ψが正となって前輪の輪荷重を増加させる（後輪３の輪荷重を減少させる）区間では、前輪２の輪荷重の抜けを小さくし、かつ前輪２の輪荷重の増加を大きくしていることが分かる。逆に、本実施の形態では、比較例に比べて、制御判別係数ψが負となって前輪２の輪荷重を減少させる（後輪３の輪荷重を増加させる）区間では、前輪２の輪荷重の抜けを大きくし、かつ前輪２の輪荷重の増加を小さくしていることが分かる。

かくして、第１の実施の形態では、横加速度Ａ_yの増加中または減少中にピストン加速度ａ_fr，ａ_rrに応じた減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを出力するから、ドライバのハンドル操作および車両状態に応じた輪荷重制御を行うことができる。このため、横滑り防止装置の作動によらず車両運転性能を向上することができ、例えば旋回時における車両の限界性能を高めることができる。また、ドライバのハンドル操作に応じて横滑り防止装置が作動する前から車両状態に適した的確な輪荷重制御を行うことができるから、車両の安定性を高めて横滑り防止装置が作動しにくくなると共に、通常時の運転感覚が向上する。

さらに、特許文献１に記載の横滑り防止装置では、複雑な場合分けと演算によって制動輪の判別を行い、制動輪の輪荷重を増加し、非制動輪の輪荷重を減少させる。これに対し、第１の実施の形態では、横加速度Ａ_yの情報のみで輪荷重を増減させる車輪を判別するから、複雑な場合分けや演算を必要とせず、判別処理を簡略化することができる。

また、非特許文献１のG-Vectoring制御では、車両の横運動に応じて車両の減速制御を行うから、例えば車線変更時に減速制御が作動し、ドライバの意図しない速度変化が生じる可能性がある。これに対し、第１の実施の形態では、横加速度Ａ_yに応じて前輪または後輪の輪荷重を制御するだけであり、車両の加減速を制御することはない。このため、車線変更時でも速度を一定に保つことできると共に、ドライバのアクセルやブレーキ操作に合わせて車両を速やかに加速および減速することができ、素早く安定したコーナリングを実現することができる。

次に、図８および図９は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、横加速度の増加および減少がないときには、前後加速度に応じて前輪と後輪の輪荷重を制御する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

第２の実施の形態によるコントローラ２１も、第１の実施の形態によるコントローラ１４とほぼ同様に構成され、図３に示す車輪毎の減衰力制御処理を実行すると共に、図５に示す輪荷重制御を実行する。但し、図３中の制御判別処理が第１の実施の形態と異なり、横加速度Ａ_yの絶対値の増加および減少がないときには、前後加速度Ａ_xに応じた制御判別係数ψを出力する構成となっている。

そこで、第２の実施の形態による制御判別処理について、図８を参照しつつ説明する。まず、ステップ３１では、横加速度Ａ_yを時間微分して横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）を演算する。次に、ステップ３２では、以下の数５の式に示すように、横加速度Ａ_yおよび前後加速度Ａ_xに基づいて制御判別係数ψを演算する。具体的に説明すると、数５の式のうち前後加速度Ａ_xに比例する項は、横加速度Ａ_yが零以外（Ａ_y≠０）のときには符号関数の二乗部分が１となるから、零が算出される。一方、前後加速度Ａ_xに比例する項は、横加速度Ａ_yが零のときには、前後加速度Ａ_xがそのまま算出される。これにより、数５の式のうち前後加速度Ａ_xに比例する項は、横加速度Ａ_yと前後加速度Ａ_xとを用いて横加速度Ａ_yが変化しないときの成分を演算する。

また、数５の式のうち横加速度Ａ_yに比例する項は、第１の実施の形態による制御判別処理と同様に、横加速度Ａ_yと横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）との積が算出される。これにより、横加速度Ａ_yに比例する項は、横加速度Ａ_yが変化するときの成分を演算する。そして、数５の式は、前後加速度Ａ_xに比例する項と横加速度Ａ_yに比例する項とを加算することによって、制御判別係数ψを算出する。ステップ３２でこのような演算が終了すると、ステップ３３に移ってリターンする。

第２の実施の形態によるサスペンション制御装置は、上述のような制御処理を実行するもので、次に、車両の走行時における減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRの特性について図９を参照しつつ説明する。図９は、車両の走行時における前輪１輪の減衰力指令信号Ｉ_FR等の時間変化を模式的に示したものである。

図９に示すように、車両の旋回時のように、横加速度Ａ_yの絶対値が変化するときには、減衰力指令信号Ｉ_FRは、ピストン加速度ａ_frに応じて変化する。具体的には、横加速度Ａ_yの立上り区間では、減衰力指令信号Ｉ_FRは、前輪の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ａ_yの立下り区間では、減衰力指令信号Ｉ_FRは、前輪の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。この点は、第１の実施の形態と同様である。

一方、車両が直線運動した状態で加速や減速した場合には、前後加速度Ａ_xは変化するものの、横加速度Ａ_yは変化しない。しかし、第２の実施の形態では、前後加速度Ａ_xだけが変化する場合でも、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_FRは、ピストン加速度ａ_frに応じて変化する。具体的には、前後加速度Ａ_x（加速または減速）の立上り区間では、減衰力指令信号Ｉ_FRは、前輪の輪荷重を減少させ、または増加しにくくするように、ハード側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は増加し、または減少しにくくなる。また、横加速度Ａ_yの立下り区間では、減衰力指令信号Ｉ_FRは、前輪の輪荷重を増加させ、または減少しにくくするように、ソフト側の特性となる。これにより、後輪の輪荷重は減少し、または増加しにくくなる。この結果、第２の実施の形態では、輪荷重をアップさせる割合は、前後加速度Ａ_xに応じて可変に設定される。

かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態では、横加速度Ａ_yが増加および減少するときに輪荷重制御を行うのに加えて、横加速度Ａ_yの増加および減少がないときにも前後加速度Ａ_xに応じて輪荷重制御を行う構成とした。このため、車両の旋回と直進の両方の場合に、車両状態に応じた輪荷重制御を行うことができ、操舵応答性および安定性からなる旋回性能を高めることができるのに加え、直進制動時および駆動時の応答性および安定性からなる直進制駆動性能を高めることができる。この結果、車両の旋回性能と直進制駆動性能を両立させることができる。

次に、図１０は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、前後加速度Ａ_xを用いて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを可変に設定する構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

第３の実施の形態によるコントローラ３１も、第１，第２の実施の形態によるコントローラ１４，２１とほぼ同様に構成され、図３に示す車輪毎の減衰力制御処理を実行すると共に、図４に示す制御判別処理、または図８に示す制御判別処理を実行する。但し、図３中の輪荷重制御が第１の実施の形態と異なり、制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRが前後加速度Ａ_xを用いて可変に設定されると共に、この制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを用いて減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを演算する構成となっている。

このため、第３の実施の形態による輪荷重制御では、図１０に示すように、まずステップ４１で、以下の数６および数７の式に示すように、前後加速度Ａ_xおよび横加速度Ａ_yに基づいて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを演算する。但し、数６および数７の式中でＣ_FR，Ｃ_RR，Ｃ0_FR，Ｃ0_RRは予め設定された定数である。その後、第１の実施の形態と同様に、ステップ２１以降の処理を行い、制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを用いて減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRを演算する。

ここで、第３の実施の形態による制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを演算処理について具体的に説明する。数６および数７の式に示すように、前後加速度Ａ_x、横加速度Ａ_yおよび横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）の積が正のときには、前後加速度Ａ_xの大きさに応じて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを大きくする。一方、前後加速度Ａ_x、横加速度Ａ_yおよび横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）の積が負のときには、前後加速度Ａ_xの大きさに応じて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを小さくする。このような演算を行うのは、次の理由によるものである。

G-Vectoring制御では、横加速度Ａ_yと横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）との積が正となって減速を行うときにドライバが加速（Ａ_x＞０）を行ったり、横加速度Ａ_yと横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）との積が負となって加速を行うときにドライバが減速（Ａ_x＜０）を行ったりすると、車両はドライバの操舵に応答しにくくなり、車両の操舵応答性および安定性は低下する傾向がある。

このため、本実施の形態では、G-Vectoring制御で減速を行うときにドライバが加速操作を行ったとき、またはG-Vectoring制御で加速を行うときにドライバが減速操作を行ったときには、制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを大きくする。これにより、輪荷重制御によって輪荷重の増加または減少の効果を大きくし、ドライバの誤った運転操作による操舵応答性および安定性の低下を抑制することができる。

一方、本実施の形態では、G-Vectoring制御で減速を行うときにドライバが減速操作を行ったとき、またはG-Vectoring制御で加速を行うときにドライバが加速操作を行ったときには、制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを小さくする。この場合、ドライバの運転操作による前後加速度Ａ_xによって輪荷重の移動を作り出すことができるから、輪荷重制御の効果が小さくても、ドライバの運転操作によって操舵応答性および安定性を向上することができる。

以上の点を考慮して、本実施の形態では、前後加速度Ａ_x、横加速度Ａ_yおよび横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）の積が正のときには、前後加速度Ａ_xの大きさに応じて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを大きくし、輪荷重制御の効果を大きくしている。一方、前後加速度Ａ_x、横加速度Ａ_yおよび横加加速度（ｄＡ_y／ｄｔ）の積が負のときには、前後加速度Ａ_xの大きさに応じて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRが小さくなるから、輪荷重制御の効果は小さくなっている。

かくして、第３の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第３の実施の形態では、前後加速度Ａ_xに応じて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを可変に設定するから、例えばドライバの誤った運転操作の影響を抑制し、車両の操舵応答性および安定性をさらに高めることができる。

なお、第３の実施の形態では、前後加速度Ａ_x等に基づいて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを可変に設定する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば以下の数８および数９の式に示すように、車速ｖ_xと操舵角θに基づいて制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを可変に設定する構成としてもよい。

車速ｖ_xに対して操舵角θが大きい、または操舵角θに対して車速ｖ_xが大きいと、車両は限界走行に陥り易くなる。従って、数８および数９の式では、制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを車速ｖ_xと操舵角θとの積に比例させて大きくする。これにより、限界走行に近付くに従って制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RRを大きくして、輪荷重制御の効果を大きくすることができ、車両の操舵応答性および安定性を高めることができる。

なお、前記各実施の形態では、サスペンション装置４，７は、所謂セミアクティブダンパと呼ばれる減衰力調整式の油圧緩衝器からなる減衰力可変ダンパ６，９を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば空圧や油圧のアクティブサスペンションのように、流体を供給または排出して内部の圧力を増減させることによって輪荷重を調整可能な圧力シリンダを用いる構成としてもよい。また、流体を利用するサスペンション装置に限らず、ボールネジ式や電磁式のアクティブサスペンション等にも適用することができる。

また、前記各実施の形態では、横加速度Ａ_yの絶対値が増加中および減少中の場合は、前輪側と後輪側の輪荷重（減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RR）を両方とも制御する構成としたが、前輪側と後輪側のうちいずれか一方のみの輪荷重を制御する構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、横加速度Ａ_yの絶対値が増加中および減少中の両方の場合に、輪荷重制御を行う構成としたが、横加速度Ａ_yの絶対値が増加中および減少中のうちいずれか一方の場合にのみ、輪荷重制御を行う構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、前後加速度センサ１３を設ける構成としたが、第１の実施の形態のように、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRの演算に前後加速度Ａ_xを使用しないときには、前後加速度センサ１３を省く構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、ばね上加速度センサ１０とばね下加速度センサ１１を用いて、ピストン加速度ａ_fr，ａ_rrを演算により求める構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば車体１の高さを検出する車高センサからの信号を用いてピストン加速度ａ_fr，ａ_rrを演算により求める構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、制御判別係数ψの符号反転によって、減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRが急激に切り替わり輪荷重が振動することがあるので、制御判別係数ψや減衰力指令信号Ｉ_FR，Ｉ_RRに、低域通過型フィルタを付加する構成としてもよい。

さらに、前記各実施の形態では、横加速度センサ１２と前後加速度センサ１３を用いて横加速度Ａ_yと前後加速度Ａ_xを検出する構成としたが、横加速度Ａ_yと前後加速度Ａ_xが検出可能であれば、これら以外のセンサを用いる構成としてもよい。

１ 車体
２ 前輪
３ 後輪
４，７ サスペンション装置
５，８ ばね
６，９ 減衰力可変ダンパ（減衰力調整式緩衝器）
１０ ばね上加速度センサ
１１ ばね下加速度センサ
１２ 横加速度センサ
１３ 前後加速度センサ
１４，２１，３１ コントローラ（制御手段）

Claims (7)

1. 車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と前記車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段と、前記車両の横加速度および前記車体と前記車輪との間の上下方向加速度を検出する検出手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記車両の横加速度の絶対値が増加中の場合は、前記上下方向加速度に応じて前輪の輪荷重を前記横加速度の絶対値の増加前に比べアップする、またはダウンさせにくくし、
   および／または、
   前記車両の横加速度の絶対値が減少中の場合は、前記上下方向加速度に応じて後輪の輪荷重を前記横加速度の絶対値の減少前に比べアップする、またはダウンさせにくくするように、前記輪荷重調整機構を制御する構成としたことを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 前記制御手段は、前記輪荷重をアップさせる割合を前後加速度に応じて変化させる構成としてなる請求項１に記載のサスペンション制御装置。
3. 前記輪荷重調整機構は、減衰力特性をソフトとハードの間で調整可能な減衰力調整式緩衝器である請求項１または２に記載のサスペンション制御装置。
4. 前記輪荷重調整機構は、流体を供給または排出して内部の圧力を増減させることにより輪荷重を調整可能な圧力シリンダまたはボールネジ式もしくは電磁式のアクティブサスペンションである請求項１または２に記載のサスペンション制御装置。
5. 前記制御手段は、
   前記車両の横加速度の絶対値が増加中の場合は、前記上下方向加速度に応じて後輪の輪荷重を前記横加速度の絶対値の増加前に比べダウンする、またはアップさせにくくし、
   および／または、
   前記車両の横加速度の絶対値が減少中の場合は、前記上下方向加速度に応じて前輪の輪荷重を前記横加速度の絶対値の減少前に比べダウンする、またはアップさせにくくするように、前記輪荷重調整機構を制御する構成とした請求項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。
6. 車両の車体と車輪との間に介装して設けられ、前記車体と前記車輪との間の距離方向に生じる力を調整することにより前記車輪の輪荷重を調整可能な輪荷重調整機構と、該輪荷重調整機構を制御する制御手段と、前記車両の横加速度および前記車体と前記車輪との間の上下方向加速度を検出する検出手段とを備え、
   前記輪荷重調整機構は、指令電流値に従って前記輪荷重を増減させるように前記車体と前記車輪との間の距離方向に生じる力を調整し、
   前記制御手段は、前記横加速度Ａ_y、横加加速度ｄＡ_y／ｄｔ、前輪側と後輪側の前記上下方向加速度ａ_fr，ａ_rr、チューニング制御ゲインＫ_FR，Ｋ_RR，Ｉ0_FR，Ｉ0_RRおよび符号関数sgnを用いて、前輪側の指令電流値Ｉ_FRおよび／または後輪側の指令電流値Ｉ_RRが
   

   

   
   

   

   の関係となる構成としたことを特徴とするサスペンション制御装置。
7. 前記車両は、左，右の前記前輪と左，右の前記後輪とを備え、
   前記車体と前記車輪との間の上下方向加速度を検出する検出手段は、少なくとも１つのばね上加速度センサと、前記各前輪側および前記各後輪側にそれぞれ設けられたばね下加速度センサとを有する請求項１ないし６のいずれかに記載のサスペンション制御装置。

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