JP3928148B2

JP3928148B2 - サスペンション制御装置

Info

Publication number: JP3928148B2
Application number: JP27525198A
Authority: JP
Inventors: 裕之大谷; 修之一丸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: JP2000103217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等のばね上の揺れを抑えて快適な乗り心地を提供す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、図９に示すように、ソレノイド１及びソレノイド１を流れる電流に応じて変位するスプール２を有しこのスプール２の変位に応じて液体３の通過量を調整する比例ソレノイドバルブ４（アクチュエータ）と、車体（図示省略）と４つの車輪（図示省略）との間に介装されて前記通電電流、ひいてはスプール２の変位に応じた大きさの減衰力を発生するショックアブソーバ５と、車体の上下方向の加速度等の車両の状態を検出する車両状態センサＳと、ソレノイド１及び車両状態センサＳに接続された装置本体回路６と、ソレノイド１への電流供給を行うバッテリ７と、から大略構成されている。
【０００３】
ショックアブソーバ５は、ソレノイド１を流れる電流が大きくなるのに従い、縮み側の減衰力が小さい値から大きい値に変化する一方、伸び側の減衰力が大きい値から小さい値に変化するようになっており（図２参照）、同等電流値では、伸び側及び縮み側の減衰力のうち一方が小さいとき他方が大きい（一方が大きいとき他方が小さい）特性を有する、いわゆる減衰力反転型のものになっている。
【０００４】
装置本体回路６は、ソレノイド１への電流の大きさ等を定めるＣＰＵ８と、ベースが補正回路９を介してＣＰＵ８に接続されエミッタがバッテリ７に接続されコレクタがソレノイド１の一端部に接続されＣＰＵ８からの電流指令に応じてソレノイド１への電流を調整するソレノイド１用のｐｎｐ形のトランジスタ１０と、を備えている。
【０００５】
補正回路９の入力部は２入力のコンパレータ１１を介してソレノイド１の他端部に接続されている。コンパレータ１１の一方の入力部とソレノイド１とを接続する線路１２に分岐してシャント抵抗１３の一端部が接続されており、シャント抵抗１３の他端部は車両のボディに接地されている。シャント抵抗１３の他端部がコンパレータ１１の他方の入力部に接続されている。
【０００６】
そして、装置本体回路６が、車両状態センサＳの検出信号に応じてソレノイド１へ供給する電流、ひいては、比例ソレノイドバルブ４の液体３の通過量を調整し、これにより車両状態センサＳの検出信号に応じた大きさの減衰力をショックアブソーバ５に発生させて車体（ばね上）の揺れを抑え、快適な乗り心地を得られるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術の装置では、比例ソレノイドバルブ４を組み立てる際、異物が混入しスプール２がスプール２を取り囲むハウジングに対して固着する虞があった。
このスプール２の固着を検出するための一方法として、同出願人が出願した特願平９−１２６３４４号に示すように、比例ソレノイドバルブのコイルに電流を流した際、スプールの固着有無によって電流の波形が異なったものになることに基づいて、スプールの固着有無を判定する方法がある。
しかしながら、上記固着検出方法では、比例ソレノイドバルブに非磁性領域を設けるための加工を施す必要がある上、固着検出時には通常の制御時とは異なる波形の電流が流れることにより通常制御時には固着検出を行えないという制約があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アクチュエータの可動体の固着検出すなわち、アクチュエータの故障検出を通常制御時に行える簡易な構成のサスペンション制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、車両の車体と各車輪との間に伸縮自在に介装された減衰力反転型のショックアブソーバと、通電に応じて該ショックアブソーバの減衰力特性を調整するアクチュエータと、前記ショックアブソーバ毎の上下方向加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段の検出信号に応じて前記アクチュエータを駆動して前記ショックアブソーバの減衰力特性を制御する制御手段とを備えたサスペンション制御装置において、前記制御手段は、一の前記加速度検出手段のみが車体に生じる上下方向の加速度が上方向と下方向で偏り、かつ、偏り状態が継続された場合に、該加速度検出手段に対応した前記アクチュエータが故障していると判定する故障判定手段を備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記故障判定手段は、一の前記加速度検出手段の加速度が上方向または下方向の予め設定されたしきい値の一方を越え、かつ、該一の前記加速度検出手段の加速度が上方向または下方向の予め設定されたしきい値の一方を越えた後の所定時間以内に他のしきい値を越えないことを判断することにより、一の前記加速度検出手段が車体に生じる上下方向の加速度が上方向と下方向で偏りを生じていると判断することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２に記載のサスペンション制御装置において、前記故障判定手段は、一の前記加速度検出手段が車体に生じる上下方向の加速度が上方向と下方向で偏りを生じているとする前記判断を、前記制御手段が前記減衰力反転型のショックアブソーバの減衰特性を伸縮共にソフトに制御しているときに行うことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施の形態のサスペンション制御装置を図１ないし図６に基づいて説明する。なお、図９と同等の部材、部分については同等の符号で示す。
【００１１】
図１において、このサスペンション制御装置は、ソレノイド１及びソレノイド１を流れる電流（通電電流）に応じて変位するスプール（可動体）２を有しこのスプール２の変位に応じて液体３の通過量を調整する比例ソレノイドバルブ（アクチュエータ）４と、車体（図示省略）と４つの車輪（図示省略）との間に介装されて前記通電電流、ひいてはスプール２の変位に応じた大きさの減衰力を発生する減衰力反転型のショックアブソーバ５と、右側の前輪（ＦＲ）、左側の前輪（ＦＬ）、右側の後輪（ＲＲ）に対応して車体に設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（加速度検出手段）１６（１６_FR，１６_FL，１６_RR）と、ソレノイド１及び加速度センサ１６に接続された装置本体回路６と、ソレノイド１への電流供給を行うバッテリ７と、から大略構成されている。
【００１２】
ショックアブソーバ５は、図２に示すように、ソレノイド１を流れる電流が大きくなるのに従い、縮み側の減衰力が小さい値から大きい値に変化する一方、伸び側の減衰力が大きい値から小さい値に変化するようになっており、同等電流値では、伸び側及び縮み側の減衰力のうち一方が小さいとき他方が大きい（一方が大きいとき他方が小さい）特性を有する、いわゆる減衰力反転型のものになっている。
【００１３】
装置本体回路６は、ソレノイド１への電流の大きさ等を定めるＣＰＵ８と、ＣＰＵ８に接続して設けられた不揮発性のメモリ１７と、ベースが補正回路９を介してＣＰＵ８に接続されエミッタがバッテリ７に接続されコレクタがソレノイド１の一端部に接続されＣＰＵ８からの電流指令に応じてソレノイド１への電流を調整するソレノイド１用のｐｎｐ形のトランジスタ１０と、を備えている。メモリ１７には、後述する判定回数が更新可能に記憶されている。
【００１４】
補正回路９の入力部は２入力のコンパレータ１１を介してソレノイド１の他端部に接続されている。コンパレータ１１の一方の入力部とソレノイド１とを接続する線路１２に分岐してシャント抵抗１３の一端部が接続されており、シャント抵抗１３の他端部は車両のボディに接地されている。シャント抵抗１３の他端部がコンパレータ１１の他方の入力部に接続されている。コンパレータ１１は前述したように補正回路９の入力部に接続されているが、この接続線１４にはＣＰＵ８の出力線１５が分岐接続されており、コンパレータ１１からの信号の補正を行えるようになっている。
【００１５】
ＣＰＵ８は、図３に示すように、前記３つの加速度センサ１６（１６_FR，１６_FL，１６_RR）からの検出信号に基づいて、右側の前輪（ＦＲ）に対応するストラット部分、左側の前輪（ＦＬ）に対応するストラット部分、右側の後輪（ＲＲ）に対応するストラット部分及び左側の後輪（ＲＬ）に対応するストラット部分における車体の上下方向の加速度Ａ（以下、適宜、それぞれ右前輪側加速度Ａ_FR、左前輪側加速度Ａ_FL、右後輪側加速度Ａ_RR及び左後輪側の加速度Ａ_RLという。）を求め、求めたこの上下方向の加速度Ａ（右前輪側加速度Ａ_FR、左前輪側加速度Ａ_FL、右後輪側加速度Ａ_RR及び左後輪側の加速度Ａ_RL）を補正回路９及びトランジスタ１０を介して比例ソレノイドバルブ４に通電する主演算部２０と、この主演算部２０からの加速度Ａ（右前輪側加速度Ａ_FR、左前輪側加速度Ａ_FL、右後輪側加速度Ａ_RR及び左後輪側の加速度Ａ_RL）に対して予め設定して格納された上方向しきい値Ｓ₁ 、下方向しきい値Ｓ₂ とを比較して、右側前輪、左側前輪、右側後輪側及び左側後輪側の比較データを求める比較部２１（故障判定手段）と、比較部２１から入力する前記比較データに基づいてスプール２の固着有無の判定を行う判定部２２（故障判定手段）とを、備えている。
【００１６】
本実施の形態のスプール２の固着検出は、ショックアブソーバ５が減衰力反転型であり、スプール２が所定の部分で固着した場合、車体の上下方向の動きに対して、車体に生じる上下方向の加速度が上方向と下方向で偏り、かつ同等の偏り状態が継続されることを利用して行うようにしている。
例えば、図２点線２３で示す部分でスプール２が固着した場合、ショックアブソーバ５は縮み方向の減衰力が大きい（ハード）ので、車体を突き上げる方向に力が働いて上方向の加速度が大きくなりやすい。一方、伸び側の減衰力は小さい（ソフト）ので、路面の穴等に落ち込んだときでも車体に対する衝撃は少なく下向きの加速度は小さくなる。そして、スプール２が正常に作動している際には、装置本体回路６からの電流ひいてはスプール２の変位に応じて上下方向の加速度Ａ（右前輪側加速度Ａ_FR、左前輪側加速度Ａ_FL、右後輪側加速度Ａ_RR及び左後輪側の加速度Ａ_RL）が変化するのに対し、固着スプール２が固着している場合、上記特性が継続されることを利用してスプール２の固着有無の検出を行うようにしている。
【００１７】
ここで、ＣＰＵ８の制御内容を図４及び図５に基づいて説明する。
図４に示すように、まず、ＣＰＵ８への電流供給によりイニシャライズを行い（ステップS1）、判定回数情報をメモリ１７から読出す（ステップS2）。次に、制御周期が経過したか否かの判定をYES と判定するまで行う（ステップS3）。ステップS3でYES と判定すると、前制御周期で算出された信号に基づいてソレノイド１（ひいては比例ソレノイドバルブ４）を駆動する（ステップS4）。
ステップS4に続いて、ソレノイド１以外の部材、部分（ＬＥＤ等）に出力する（ステップS5）。
【００１８】
次のステップS6で加速度センサ１６（１６_FR，１６_FL，１６_RR）等の検出値が入力される。続くステップS7で、ステップS5で読み込まれた加速度センサ１６（１６_FR，１６_FL，１６_RR）の検出値に基づいて、車体の制振に必要な減衰力及びこの減衰力を発生させるために必要な目標電流としての指令電流を求め、この指令電流を各ソレノイド１へ供給して、比例ソレノイドバルブ４の液体３の通過量を調整し、これにより加速度センサ１６（１６_FR，１６_FL，１６_RR）の検出信号に応じた大きさの減衰力をショックアブソーバ５に発生させて車体（ばね上）の揺れを抑え、快適な乗り心地を得る。続くステップS8のサブルーチンでスプール２の固着検出を行い、ステップS3に戻る。
【００１９】
ステップS8のサブルーチン〔ＣＰＵ８に設けられた比較部２１及び判定部２２の処理内容を示す。〕では、図５に示すように、まず、スプールの固着があるか否かを判定する（ステップS11 ）。YES の場合は、スプール固着処理を行う（ステップS12 ）。このスプール固着処理では、車両が安全走行可能なように故障していない車輪に対応するショックアブソーバの減衰力を制御する。ステップS11 でNOと判定した場合は、各車輪（４輪）の減衰力指示が伸び方向及び縮み方向共にソフト／ソフトであるか否かを判定し（ステップS13 ）、YES であった場合は、主演算部２０からの４つの加速度信号値（右前輪側加速度Ａ_FR、左前輪側加速度Ａ_FL、右後輪側加速度Ａ_RR及び左後輪側の加速度Ａ_RL）が上方向しきい値Ｓ₁ または下方向しきい値Ｓ₂ を越えているか否かを判定する（ステップS14 ）。ステップS14 でYES と判定すると、４つの加速度信号Ａのうち同等のしきい値（上方向のしきい値または下方向のしきい値）を越えているのが、一つであるか否かを判定する（ステップS15 ）。
【００２０】
ステップS15 でYES と判定すると、図６に示すように、加速度信号ＡがステップS14 でしきい値（図６では上方向しきい値Ｓ₁ ）を越えたと判定した時点から所定時間ｔ内で、加速度信号Ａ（右前輪側加速度Ａ_FR、左前輪側加速度Ａ_FL、右後輪側加速度Ａ_RR及び左後輪側の加速度Ａ_RL）がステップS14 で越えたしきい値と異なる方の他方のしきい値（図６では下方向しきい値Ｓ₂ ）を越えていないかどうかを判定する（ステップS16 。越えていないとき YES と判定し、越えているときNOと判定する）。
【００２１】
ステップS16 でYES （時間ｔ内で加速度信号が他方のしきい値を越えていない）と判定すると、ステップS15 でYES と判定した〔４つの加速度信号のうち同等のしきい値を越えているのが、一つである〕一つの加速度信号に対応する車輪を対象とした判定回数（以下、便宜上、一つの車輪の判定回数という）を「１」インクリメントする（ステップS17 ）と共にメモリ１７に書き込む。
ステップS17 に続いて、前記一つの車輪の判定回数が予め設定した回数基準値を越えたか否かを判定する（ステップS18 ）。ステップS18 でYES と判定すると、スプール２が固着したと判定して（ステップS19 ）固着処理を行った後（ステップS20 ）サブルーチンを終了して、図４のメインルーチンに戻る。ステップS18 でNOと判定すると、ステップS19 及びステップS20 を行わずにサブルーチンを終了して、図４のメインルーチンに戻る。
【００２２】
前記ステップS13 ないしステップS16 でNOと判定すると、サブルーチンを終了する。
ステップS16 でNOと判定した場合は、ステップS17 のカウント値のインクリメント作動を行わずにサブルーチンを終了するようにしたのは、ステップS16 でNOと判定したこと（時間ｔ内で加速度信号が他方のしきい値を越えていないとの判定）が、スプール２の固着と結びつかず、むしろ、ショックアブソーバ５が減衰力反転型であることにより、正常状態である可能性が高いことに基づくものである。
【００２３】
ステップS15 でNOと判定した（４つの加速度信号のうち同等のしきい値を越えているのが、二つ以上である）場合に、サブルーチンを終了するのは、２以上のスプール２の固着が同時に発生することが極めてまれであることに基づくものであり、この分、スプール２の固着検出の精度向上を図るようにしている。
【００２４】
上述したように、本実施の形態では、スプール２の固着検出のために従来技術で必要とされた比例ソレノイドバルブへの非磁性領域の設置が不要となり、その分、簡易な構成とすることができる。
また、スプール２の固着検出を、固着検出のための部品を特別に追加することなく果たしているので、その分、さらに簡易な構成とすることができる。
また、上述した従来技術では、通常時にサスペンション制御とは別個に固着検出のための電流供給など行わなければならなかったが、これに比して、本実施の形態では、走行中の通常のサスペンション制御を行いつつスプール２の固着検出を行えるので、利便性の向上を図ることができる。
【００２５】
上記実施の形態では、４つの加速度信号（右前輪側加速度Ａ_FR、左前輪側加速度Ａ_FL、右後輪側加速度Ａ_RR及び左後輪側の加速度Ａ_RL）のうち同等のしきい値を越えているのが、一つである場合、すなわち、一の加速度信号の大きさが他の加速度信号に比して異なる場合にのみ、ステップS16 （加速度信号は時間ｔ内で他方のしきい値を越えていないか？）の判定を行う場合を例にしたが、ステップS15 ，S16 の順番を変えて、２以上の車輪を対象にした判定回数を求め、２以上の判定回数が回数基準値を越えたときにスプール２の固着が発生したと判定するようにしてもよい。
【００２６】
次に、本発明の第二実施の形態のサスペンション制御装置を図７及び図８に基づいて説明する。なお、前述の第一実施の形態と同等の部分については同等の符号を示し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２７】
図７に示した第二実施の形態のサブルーチンは、第一実施の形態のサブルーチンのステップS13 に代えてステップS13Aを実行すること、また、ステップS16 を省略したことのみが異なる。
【００２８】
第二実施の形態は、高い制御効果が得られるうねり路制御を行っている時にスプール２の固着を判定するものである。すなわち、緩やかに波打つような路面（うねり路）では、ショックアブソーバ５の減衰力調整が追従しやすく、高い制御効果が得られる（車体の上下方向の発生加速度を抑えられる）が、スプール２が固着した場合は減衰力調整が不可能になり制御効果が低下し、このときの上下方向の加速度の大きさからスプール２の固着を判定するようにしている。
【００２９】
ステップS11 でスプール２の固着があるか否かを判定し、NOの場合はうねり路で制御中であるか否かを判定する（ステップS13A）。このうねり路制御の判定は、例えば車体の上下方向の加速度の変化率を演算し、この変化率が小さい場合にうねり路制御と判定するようにする。ステップS13AでYES （うねり路制御中である）と判定すると、４つの加速度信号Ａが所定のしきい値Ｓ（上方向Ｓ₁ 、下方向Ｓ₂ のいずれかを設定すればよい）を越えているか否かを判定する（ステップS14 ）。ステップS14 でYES と判定すると、４つの加速度信号Ａのうちしきい値を越えているのが一つであるのか否かを判定する（ステップS15 ）。ステップS15 でYES と判定すると、ステップS17 を処理し、以下、第一実施の形態と同様の処理を行う。
【００３０】
前述の第一実施の形態では、減衰力反転型のショックアブソーバにおいて、４つの車輪に対応するショックアブソーバの減衰力指示値が、伸び方向及び縮み方向共にソフト／ソフトであるときにスプールの固着を検出するようにしているが、第二実施の形態では、第一実施の形態と同様の作用効果を奏すると共に、減衰力がソフトの状態でスプールが固着した場合であっても固着の判定が可能である。減衰力非反転型のショックアブソーバの減衰力特性の一例を参考として図８に示す。
【００３１】
なお、上記各実施の形態では、上下方向の加速度によりスプールの固着（アクチュエータの故障）を判定するようにしているが、上下方向の絶対速度、加速度変化率によって判定するようにしてもよい。
【００３２】
なお、上記各実施の形態では、アクチュエータが比例ソレノイドバルブである場合を例にしたが、これに代えて、シャッタを回動させて流体通路の断面積を調整するロータリアクチュエータとしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、故障判定手段が、ショックアブソーバ毎の上下方向の加速度検出手段のうち一の加速度検出手段のみが車体に生じる上下方向の加速度が上方向と下方向で偏り、かつ、偏り状態が継続された場合に、該加速度検出手段に対応した前記アクチュエータが故障していると判定しており、アクチュエータの故障検出を図る上で従来技術で必要とされた非磁性領域を設置することなく、アクチュエータの故障検出を行えることになり、その分、簡易な構成とすることができる。また、上述した従来技術では、通常時にサスペンション制御とは別個に固着検出のための電流供給を行わなければならなかったが、これに比して、本発明では、故障判定手段が加速度検出手段の検出信号に基づいてアクチュエータの故障判定を行うので、走行中の通常のサスペンション制御を行いつつアクチュエータの故障検出を行うことが可能となり、利便性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施の形態の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ＣＰＵの構成を模式的に示す図である。
【図４】図１のＣＰＵの処理内容を示すフローチャートである。
【図５】図５のスプール判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図１のサスペンション制御装置の作用を説明するための波形図である。
【図７】本発明の第二実施形態のスプール判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】減衰力非反転型のショックアブソーバの減衰力特性を示す図である。
【図９】従来技術の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
２スプール
４比例ソレノイドバルブ（アクチュエータ）
５ショックアブソーバ
８ＣＰＵ
２１比較部（故障判定手段）
２２判定部（故障判定手段）

Claims

車両の車体と各車輪との間に伸縮自在に介装された減衰力反転型のショックアブソーバと、通電に応じて該ショックアブソーバの減衰力特性を調整するアクチュエータと、前記ショックアブソーバ毎の上下方向加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段の検出信号に応じて前記アクチュエータを駆動して前記ショックアブソーバの減衰力特性を制御する制御手段とを備えたサスペンション制御装置において、
前記制御手段は、一の前記加速度検出手段のみが車体に生じる上下方向の加速度が上方向と下方向で偏り、かつ、偏り状態が継続された場合に、該加速度検出手段に対応した前記アクチュエータが故障していると判定する故障判定手段を備えたことを特徴とするサスペンション制御装置。
前記故障判定手段は、一の前記加速度検出手段の加速度が上方向または下方向の予め設定されたしきい値の一方を越え、かつ、該一の前記加速度検出手段の加速度が上方向または下方向の予め設定されたしきい値の一方を越えた後の所定時間以内に他のしきい値を越えないことを判断することにより、一の前記加速度検出手段が車体に生じる上下方向の加速度が上方向と下方向で偏りを生じていると判断することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション制御装置。
前記故障判定手段は、一の前記加速度検出手段が車体に生じる上下方向の加速度が上方向と下方向で偏りを生じているとする前記判断を、前記制御手段が前記減衰力反転型のショックアブソーバの減衰特性を伸縮共にソフトに制御しているときに行うことを特徴とする請求項２に記載のサスペンション制御装置。