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発明の名称 ストロークセンサの異常判定装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−15633(P2007−15633A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−201222(P2005−201222)
出願日 平成17年7月11日(2005.7.11)
代理人 【識別番号】100071870
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 健
発明者 伊澤 正樹 / 加藤 貴史 / 古市 崇 / 関谷 重信
要約 課題
車両の積載荷重の偏りに関わりなく、また車両が走行中であってもストロークセンサの異常を確実に判定できるようにする。

解決手段
積分手段M2が前後のストロークセンサSbF,SbRの出力をそれぞれ所定時間に亘って積分し、偏差算出手段M3が前後のストロークセンサSbF,SbRの出力の積分値の偏差を算出し、異常判定手段M4が偏差算出手段M3で算出した偏差が閾値以上のときにストロークセンサSbF,SbRの異常を判定するので、車両の積載荷重が偏っていても、また車両が走行中であって車輪のストロークが変化していても確実に異常を判定することができる。また直進走行状態判定手段M5が車両が直進走行状態にあるとき、つまり前輪および後輪が路面の同じ位置を通過するときに異常判定手段M4が異常を判定するので、異常判定の精度を高めることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
前輪および後輪の車体に対する上下方向のストロークをそれぞれ検出する前後のストロークセンサ(SbF,SbR)の異常を判定するストロークセンサの異常判定装置において、
前後のストロークセンサ(SbF,SbR)の出力をそれぞれ所定時間に亘って積分する積分手段(M2)と、
前後のストロークセンサ(SbF,SbR)の出力の積分値の偏差を算出する偏差算出手段(M3)と、
偏差算出手段(M3)で算出した偏差が閾値以上のときに異常を判定する異常判定手段(M4)と、
を備えたことを特徴とするストロークセンサの異常判定装置。
【請求項2】
異常判定手段(M4)は、車両が直進走行状態にあるときに異常を判定することを特徴とする、請求項1に記載のストロークセンサの異常判定装置。
【請求項3】
前輪および後輪の位置におけるバネ上加速度をそれぞれ検出するバネ上加速度センサ(SaF,SaR)と、
バネ上加速度センサ(SaF,SaR)の出力から前輪および後輪のストローク状態を推定するストローク状態推定手段(M7)と、
異常判定手段(M4)が異常を判定したときに、前後のストロークセンサ(SbF,SbR)の出力とストローク状態推定手段(M7)の出力とを比較することで、異常が発生したストロークセンサ(SbF,SbR)を特定するストロークセンサ特定手段(M9)と、
を備えたことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のストロークセンサの異常判定装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、前輪および後輪の車体に対する上下方向のストロークをそれぞれ検出する前後のストロークセンサの異常を判定するストロークセンサの異常判定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
駆動輪および従動輪の速度差に基づいてトラクションコントロールを行う際に、各車輪のストローク差に基づいてトラクションコントロールの制御値を補正することで、車両の走行時における安定性および操縦性を向上させるとともに乗り心地を改善するものにおいて、各車輪のストローク差が基準値を超えた場合にシステムの異常を判定するものが、下記特許文献1により公知である。
【特許文献1】特開平5−270300号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、各車輪のストローク差は車両の積載荷重の偏りによって大きく変化するため、単に各車輪のストローク差が基準値を超えた場合にシステムの異常を判定するだけでは精度の高い判定を行うことは困難である。しかも車両の走行中に各車輪のストロークは個別に増減するため、各車輪のストローク差に基づいて異常を判定することは一層難しくなる。
【0004】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の積載荷重の偏りに関わりなく、また車両が走行中であってもストロークセンサの異常を確実に判定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、前輪および後輪の車体に対する上下方向のストロークをそれぞれ検出する前後のストロークセンサの異常を判定するストロークセンサの異常判定装置において、前後のストロークセンサの出力をそれぞれ所定時間に亘って積分する積分手段と、前後のストロークセンサの出力の積分値の偏差を算出する偏差算出手段と、偏差算出手段で算出した偏差が閾値以上のときに異常を判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とするストロークセンサの異常判定装置が提案される。
【0006】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、異常判定手段は、車両が直進走行状態にあるときに異常を判定することを特徴とするストロークセンサの異常判定装置が提案される。
【0007】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前輪および後輪の位置におけるバネ上加速度をそれぞれ検出するバネ上加速度センサと、バネ上加速度センサの出力から前輪および後輪のストローク状態を推定するストローク状態推定手段と、異常判定手段が異常を判定したときに、前後のストロークセンサの出力とストローク状態推定手段の出力とを比較することで、異常が発生したストロークセンサを特定するストロークセンサ特定手段とを備えたことを特徴とするストロークセンサの異常判定装置が提案される。
【0008】
尚、実施例のバネ下速度推定手段M7は本発明のストローク状態推定手段に対応する。
【発明の効果】
【0009】
請求項1の構成によれば、積分手段が前後のストロークセンサの出力をそれぞれ所定時間に亘って積分し、偏差算出手段が前後のストロークセンサの出力の積分値の偏差を算出し、異常判定手段が偏差算出手段で算出した偏差が閾値以上のときにストロークセンサの異常を判定するので、車両の積載荷重が偏っていても、また車両が走行中であって車輪のストロークが変化していても、ストロークセンサの異常を確実に判定することができる。
【0010】
請求項2の構成によれば、車両が直進走行状態にあるとき、つまり前輪および後輪が路面の同じ位置を通過するときの前後のストロークセンサの出力の積分値の偏差を算出し、この偏差に基づいて異常判定手段が異常を判定するので、異常判定の精度を高めることができる。
【0011】
請求項3の構成によれば、前後のバネ上加速度センサでそれぞれ検出した前輪および後輪の位置におけるバネ上加速度に基づいてストローク状態推定手段が前輪および後輪のストローク状態を推定し、異常判定手段が異常を判定したときに、前後のストロークセンサの出力とストローク状態推定手段の出力とを比較することで、ストロークセンサ特定手段が前後のストロークセンサのうちの何れに異常が発生したか特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0013】
図1〜図6は本発明の一実施例を示すもので、図1は車両のサスペンション装置の正面図、図2は可変減衰力ダンパーの拡大断面図、図3はサスペンションのモデルを示す図、図4はスカイフック制御の説明図、図5はストロークセンサの異常判定装置のブロック図、図6はバネ下速度推定手段のブロック図である。
【0014】
図1に示すように、四輪の自動車の車輪Wを懸架するサスペンション装置Sは、車体11にナックル12を上下動自在に支持するサスペンションアーム13と、サスペンションアーム13および車体11を接続する可変減衰力のダンパー14と、サスペンションアーム13および車体11を接続するコイルバネ15とを備える。ダンパー14の減衰力を制御する電子制御ユニットUには、バネ上加速度を検出するバネ上加速度センサSaF,SaRからの信号と、ダンパー14のストロークを検出するストロークセンサSbF,SbRからの信号と、車速を検出する車速センサScからの信号と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサSdからの信号とが入力される。
【0015】
尚、バネ上加速度センサSaF,SaRおよびストロークセンサSbF,SbRの添え字「F」は前輪のセンサを示し、添え字「R」は後輪のセンサを示している。
【0016】
図2に示すように、ダンパー14は、下端がサスペンションアーム13に接続されたシリンダ21と、シリンダ21に摺動自在に嵌合するピストン22と、ピストン22から上方に延びてシリンダ21の上壁を液密に貫通し、上端を車体に接続されたピストンロッド23と、シリンダの下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン24とを備えており、シリンダ21の内部にピストン22により仕切られた上側の第1流体室25および下側の第2流体室26が区画されるとともに、フリーピストン24の下部に圧縮ガスが封入されたガス室27が区画される。
【0017】
ピストン22にはその上下面を連通させるように複数の流体通路22a…が形成されており、これらの流体通路22a…によって第1、第2流体室25,26が相互に連通する。第1、第2流体室25,26および流体通路22a…に封入される磁気粘性流体は、オイルのような粘性流体に鉄粉のような磁性体微粒子を分散させたもので、磁界を加えると磁力線に沿って磁性体微粒子が整列することで粘性流体が流れ難くなり、見かけの粘性が増加する性質を有している。ピストン22の内部にコイル28が設けられており、電子制御ユニットUによりコイル28への通電が制御される。コイル28に通電されると矢印で示すように磁束が発生し、流体通路22a…を通過する磁束により磁気粘性流体の粘性が変化する。
【0018】
ダンパー14が収縮してシリンダ21に対してピストン22が下動すると、第1流体室25の容積が増加して第2流体室26の容積が減少するため、第2流体室26の磁気粘性流体がピストン22の流体通路22a…を通過して第1流体室25に流入し、逆にダンパー14が伸長してシリンダ21に対してピストン22が上動すると、第2流体室26の容積が増加して第1流体室25の容積が減少するため、第1流体室25の磁気粘性流体がピストン22の流体通路22a…を通過して第2流体室26に流入し、その際に流体通路22a…を通過する磁気粘性流体の粘性抵抗によりダンパー14が減衰力を発生する。
【0019】
このとき、コイル28に通電して磁界を発生させると、ピストン22の流体通路22a…に存在する磁気粘性流体の見かけの粘性が増加して該流体通路22aを通過し難くなるため、ダンパー14の減衰力が増加する。この減衰力の増加量は、コイル28に供給する電流の大きさにより任意に制御することができる。
【0020】
尚、ダンパー14に衝撃的な圧縮荷重が加わって第2流体室26の容積が減少するとき、ガス室27を縮小させながらフリーピストン24が下降することで衝撃を吸収する。またダンパー14に衝撃的な引張荷重が加わって第2流体室26の容積が増加するとき、ガス室27を拡張させながらフリーピストン24が上昇することで衝撃を吸収する。更に、ピストン22が下降してシリンダ21内に収納されるピストンロッド23の容積が増加したとき、その容積の増加分を吸収するようにフリーピストン24が下降する。
【0021】
しかして、電子制御ユニットUは、バネ上加速度センサSaF,SaRで検出したバネ上加速度、ストロークセンサSbF,SbRで検出したダンパー14のストローク、車速センサScで検出した車速およびヨーレートセンサSdで検出したヨーレート等に基づいて、各車輪W…の合計4個のダンパー14…の減衰力を個別に制御することで、路面の凹凸を乗り越える際の車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるスカイフック制御のような乗り心地制御と、車両の旋回時のローリングや車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑える操縦安定制御とを、車両の運転状態に応じて選択的に実行するとともに、ストロークセンサSbF,SbRの異常を判定する。
【0022】
次に、図3および図4に基づいて、車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるためのスカイフック制御について説明する。
【0023】
図3に示すサスペンション装置のモデルから明らかなように、路面にタイヤの仮想的なバネ17を介してバネ下質量18が接続され、バネ下質量18にダンパー14およびコイルバネ15を介してバネ上質量19が接続される。ダンパー14の減衰力はコイル28への通電により可変である。バネ上質量19の変位X2の変化率dX2/dtは、バネ上加速度センサSaF,SaRで検出したバネ上加速度の出力を積分したバネ上速度に相当する。またバネ上質量19の変位X2およびバネ下質量18の変位X1の差の変化率d(X2−X1)/dtは、ストロークセンサSbF,SbRの出力を微分したダンパー速度に相当する。
【0024】
dX2/dt×d(X2−X1)/dt>0
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが同方向(同符号)であるとき、ダンパー14は減衰力を増加させる方向に制御される。一方、
dX2/dt×d(X2−X1)/dt≦0
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが逆方向(逆符号)であるとき、ダンパー14は減衰力を減少させる方向に制御される。
【0025】
従って、図4に示すように車輪Wが路面の突起を乗り越す場合を考えると、(1)に示すように車輪Wが突起の前半に沿って上昇する間は、車体11が上向きに移動してバネ上速度(dX2/dt)が正値になり、ダンパー14が圧縮されてダンパー速度d(X2−X1)/dtが負値になるため、両者が逆符号となってダンパー14は圧縮方向の減衰力を減少させるように制御される。
【0026】
また(2)に示すように車輪Wが突起の頂点を乗り越した直後は、車体11が慣性で依然として上向きに移動してバネ上速度(dX2/dt)が正値になり、車体11の上昇によりダンパー14が伸長されてダンパー速度d(X2−X1)/dtが正値になるため、両者が同符号となってダンパー14は伸長方向の減衰力を増加させるように制御される。
【0027】
また(3)に示すように車輪Wが突起の後半に沿って下降する間は、車体11が下向きに移動してバネ上速度(dX2/dt)が負値になり、車輪Wが車体11よりも速く下降することによりダンパー14が伸長されてダンパー速度d(X2−X1)/dtが正値になるため、両者が逆符号となってダンパー14は伸長方向の減衰力を減少させるように制御される。
【0028】
また(4)に示すように車輪Wが突起を完全に乗り越した直後は、車体11が慣性で依然として下向きに移動してバネ上速度(dX2/dt)が負値になり、車輪Wが下降を停止することによりダンパー14が圧縮されてダンパー速度d(X2−X1)/dtが負値になるため、両者が同符号となってダンパー14は圧縮方向の減衰力を増加させるように制御される。
【0029】
次に、電子制御ユニットU内のストロークセンサ異常判定装置Uaの構成および作用を説明する。
【0030】
図5に示すように、ストロークセンサ異常判定装置Uaは、ハイパスフィルタM1と、積分手段M2と、偏差算出手段M3と、異常判定手段M4と、直進走行状態判定手段M5と、ハイパスフィルタM6と、バネ下速度推定手段M7と、微分手段M8と、ストロークセンサ特定手段M9とを備える。尚、ストロークセンサ異常判定装置Uaは左側の前輪および後輪(あるいは右側の前輪および後輪)をペアとして、その前輪および後輪のダンパー14,14設けられたストロークセンサSbF,SbRの異常を判定する。
【0031】
前後のストロークセンサSbF,SbRの出力をハイパスフィルタM1を通過させ、例えば周波数が3Hz以下のバネ上のピッチ共振成分やロール共振成分をカットする。積分手段M2は、ハイパスフィルタM1を通過した前後のストロークセンサSbF,SbRの出力をそれぞれ別個に積分する。その積分は所定時間(例えば5秒)毎にリセットされ、過去4回の積分値が逐次更新されながら記憶される。偏差算出手段M3は、同時に算出された前側のストロークセンサSbFの出力の積分値と後側のストロークセンサSbRの出力の積分値との偏差を算出する。異常判定手段はM4は、前記偏差が予め設定した閾値以上になった場合にカウンタをインクリメントする。
【0032】
但し、異常判定手段はM4による上記カウンタのインクリメントは、車両が直進走行状態にあることを条件として行われ、車両が旋回状態にある場合には、前記偏差が予め設定した閾値以上になってもカウンタはインクリメントされない。即ち、直進走行状態判定手段M5は、車速センサScで検出した車速が25km/h以上であるか、あるいはヨーレートセンサSdで検出したヨーレートが0.05rad/s以下である場合に、車両が直進走行状態にあると見なし、カウンタのインクリメントを許可する。その理由は、車速が25km/h未満の状態や、ヨーレートが0.05rad/sを越える状態では、前輪および後輪が路面の同じ位置を通過しない可能性が高いので、前後のストロークセンサSbF,SbRが正常であっても、それらの出力の積分値の偏差が閾値以上になる場合があるからである。
【0033】
しかして、異常判定手段M4は、前後のストロークセンサSbF,SbRの出力の積分値の偏差が所定回数(実施例では4回)続けて閾値以上になった場合に、前後のストロークセンサSbF,SbRの少なくとも一方に異常が発生したと判定する。
【0034】
図6はバネ下速度推定手段M7のブロック図であって、図中のゲインA,K,Ca,Cは、それぞれ数1〜数4に示される。
【0035】
【数1】


【0036】
【数2】


【0037】
【数3】


【0038】
【数4】


【0039】
数1〜数4における各パラメータは図3に示されており、m1はバネ下質量、m2はバネ上質量、Kaはタイヤの仮想的なバネ17のバネ定数、Kbはコイルバネ15のバネ定数、Cbはダンパー14の減衰係数である。
【0040】
このようにして、ハイパスフィルタM6を通過した前後のバネ上加速度をバネ下速度推定手段M7で処理することで、前後の推定バネ下速度を得ることができる。
【0041】
前後のストロークセンサSbF,SbRのどちらが異常になったかは、次のようにして判定することができる。即ち、バネ下速度推定手段M7で推定した前後の推定バネ下速度と、ハイパスフィルタM1の出力を微分手段M8で微分して求めた前後の実バネ下速度とをストロークセンサ特定手段M9において比較し、それらが一致した方のストロークセンサSbF,SbRが正常であり、不一致になった方のストロークセンサSbF,SbRが異常であると判定することができる。
【0042】
以上のように、前後のストロークセンサSbF,SbRの出力をそれぞれ所定時間に亘って積分した積分値の偏差を算出し、その偏差が閾値以上のときに何れか一方のストロークセンサSbF,SbRが異常であると判定するので、車両の積載荷重が偏っていても、また車両が走行中であって車輪のストロークが変化していても確実に異常を判定することができる。
【0043】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】車両のサスペンション装置の正面図
【図2】可変減衰力ダンパーの拡大断面図
【図3】サスペンションのモデルを示す図
【図4】スカイフック制御の説明図
【図5】ストロークセンサの異常判定装置のブロック図
【図6】バネ下速度推定手段のブロック図
【符号の説明】
【0045】
SaF バネ上加速度センサ
SaR バネ上加速度センサ
SbF ストロークセンサ
SbR ストロークセンサ
M2 積分手段
M3 偏差算出手段
M4 異常判定手段
M7 バネ下速度推定手段(ストローク状態推定手段)
M9 ストロークセンサ特定手段




 

 


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