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CN107009837A - 车辆用悬架控制装置 - Google Patents

车辆用悬架控制装置 Download PDF

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CN107009837A CN201610865521.2A CN201610865521A CN107009837A CN 107009837 A CN107009837 A CN 107009837A CN 201610865521 A CN201610865521 A CN 201610865521A CN 107009837 A CN107009837 A CN 107009837A
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Abstract

本发明提供一种车辆用悬架控制装置，悬架控制装置(10)具有：使悬架(28)的上下行程变化的致动器(20)、预检传感器(24)以及基于预检传感器的检测结果推定路面(22)的铅垂方向上的位移并控制致动器的控制装置(26)。控制装置在判定为车辆的前方的路面存在沿车轮的旋转轴线的方向上观察而出现车轮与路面的两个点P1及P2接触的台阶部(108)时(S30)，以在车轮与两个点接触后车轮实质上在车辆的行进方向上不按压点P2而是绕点P2转动的方式控制致动器所产生的力(F)(S50～S70、S90)。

Description

车辆用悬架控制装置
技术领域
本发明涉及一种汽车等车辆的悬架控制装置。
背景技术
作为车辆的悬架，已知有具备控制悬架的上下行程或者赋予悬架的力的致动器的悬架。作为这种悬架的控制装置，也已知有如下控制装置：预测车辆的前方的路面的起伏，基于预测的结果推定路面的铅垂方向上的位移，以使悬架的上下行程根据路面的铅垂方向上的位移而变化的方式控制致动器。
例如，在下述专利文献1中记载有如下控制装置：推定比前轮靠前方预测距离的预测位置处的车体与路面的相对位移以及车体的上下加速度，并基于这些在前轮到达预测位置时向致动器输出最佳的力或者行程的指令值。根据这种控制装置，例如，与检测车体与路面的相对位移以及车体的上下加速度，并基于这些检测结果控制致动器的情况相比，能够降低控制的延迟，减小从路面经由前轮施加于车体的力。
专利文献1：日本特开平4-342612号公报
发明内容
发明所要解决的课题
根据上述专利文献1所记载的控制装置，路面的上下位移的变化是连续的，在该变化率并不急剧的情况下，能够根据路面的上下位移而使车轮的上下方向上的位置发生变化，能够有效地减小从路面经由前轮施加于车体的力。
但是，在如需爬上路面而通过的台阶那样，路面的上下位移的变化不连续的部分或者路面的上下位移的变化率急剧的部分，预测位置处的车体与路面的相对位移的变化量以及车体的上下加速度的变化量成为较大的值。因此，根据上述专利文献1所记载的控制装置，由于向致动器输出的力或者行程的指令值急剧地变动，因此无法有效地减小从路面经由前轮施加于车体的力。
特别是上下位移的变化不连续且路面存在有较大的台阶这样的凹凸的情况下，在沿车轮的旋转轴线的方向上观察而出现车轮与路面的两个部位接触的状况，两个部位中的、车辆的行进方向前进侧的部位比另一方的部位高。当车轮通过这样的凹凸时，以使向致动器输出的力或者行程的指令值不会急剧地变动的方式控制致动器。例如，如图12所示，在车轮200在两个部位P1及P2抵接于路面202的情况下，以使车轮200的最低点P0沿连结路面202的两个部位P1及P2的目标轨迹204移动的方式控制致动器。
但是，如图12中虚线所示那样车轮200的最低点P0位于两个部位P1与P2之间时，车轮200一边按压部位P2一边向车辆的行进方向移动。由此，由于车轮200从部位P2受到按压力Fp的反作用力Fr，因此反作用力Fr作用于车轮200，该力从车轮200向图12中未示出的车体传递。因此，无法有效地减小从路面经由车轮施加于车体的力以及由该力而导致的车体的振动。
本发明的主要课题为，通过改善使悬架的上下行程发生变化的致动器的控制，在车轮通过台阶这样的凹凸的情况下，减小从路面经由车轮施加于车体的力以及由该力所导致的车体的振动。
用于解决课题的技术方案以及发明效果
根据本发明，提供一种车辆用悬架控制装置，具有：致动器，使从车体悬挂车轮的悬架的上下行程变化；预测装置，预测车辆的前方的路面的起伏；以及控制装置，基于预测装置的预测的结果，推定路面的铅垂方向上的位移，以使悬架的上下行程根据路面的铅垂方向上的位移而变化的方式控制致动器。
控制装置当判定为车辆的前方的路面存在在沿车轮的旋转轴线的方向上观察而出现车轮与路面的两个部位接触的状况且两个部位中的、车辆的行进方向前进侧的部位比另一方的部位高的凹凸时，以在车轮与两个部位接触后车轮实质上在车辆的行进方向上不按压前进侧的部位而是维持与前进侧的部位接触的状态并绕前进侧的部位转动的方式通过致动器的控制来控制悬架的上下行程。
根据上述结构，车轮在与两个部位接触后实质上在车辆的行进方向上不按压前进侧的部位，而是维持与前进侧的部位接触的状态并绕前进侧的部位转动。由此，由于实质上未产生车轮在车辆的行进方向上按压前进侧的部位的按压力的反作用力，因此车轮不会被按压力的反作用力驱动。因此，在通过出现车轮与路面的两个部位接触的状况的凹凸时，能够有效地减小从路面经由车轮施加于车体的力以及由该力所导致的车体的振动。
〔发明的样态〕
在本发明的一个样态中，控制装置设定在车轮与两个部位接触后车轮实质上在车辆的行进方向上不按压前进侧的部位而是维持与前进侧的部位接触的状态并绕前进侧的部位转动用的车轮的规定位置的目标轨迹，以使规定位置沿目标轨迹移动的方式控制悬架的上下行程。
根据上述样态，设定车轮在实质上在车辆的行进方向上不按压前进侧的部位而是维持与前进侧的部位接触的状态并绕前进侧的部位转动用的车轮的规定位置的目标轨迹。并且，以使规定位置沿目标轨迹移动的方式控制悬架的上下行程。由此，与并不是以使车轮的规定位置沿目标轨迹移动的方式控制悬架的上下行程的情况相比，能够有效地减小从路面经由车轮施加于车体的力以及由该力所导致的车体的振动。
在本发明的另一个样态中，控制装置将目标轨迹设定为如下正交坐标系中的轨迹：将判定为车辆的前方的路面存在凹凸的时刻与车轮与路面的两个部位接触的时刻之间的预先设定的时刻下的规定位置设为原点，将车辆的行进方向设为时间轴，将铅垂方向设为规定位置的上下位移。
根据上述样态，将目标轨迹设定为如下正交坐标系中的轨迹：将判定为车辆的前方的路面存在凹凸的时刻与车轮与路面的两个部位接触的时刻之间的预先设定的时刻下的规定位置设为原点，将车辆的行进方向设为时间轴，将铅垂方向设为规定位置的上下位移。由此，能够将车轮实质上在车辆的行进方向上不按压前进侧的部位而是维持与前进侧的部位接触的状态并绕前进侧的部位转动用的车轮的规定位置的目标轨迹设定为正交坐标系中的轨迹。
进而，在本发明的另一个样态中，控制装置基于车轮的半径、两个部位的高度之差、两个部位之间的车辆的行进方向上的距离以及车辆的进行速度来设定目标轨迹。
根据上述样态，基于车轮的半径、两个部位的高度之差、两个部位之间的车辆的行进方向上的距离以及车辆的进行速度来设定目标轨迹。由此，能够正确地设定车轮的规定位置的目标轨迹。
进而，在本发明的另一个样态中，控制装置每规定时间推定路面的铅垂方向上的位移，在两个部位之间存在多个被推定出的位移时，在两个部位之间在目标轨迹上设定一个以上的中间目标点，以使目标轨迹的起点与最靠近起点的中间目标点之间成为连结起点与最靠近起点的中间目标点的直线的方式修正目标轨迹。
根据上述样态，在两个部位之间存在多个被推定出的位移时，在两个部位之间在目标轨迹上设定一个以上的中间目标点，以使目标轨迹的起点与最靠近起点的中间目标点之间成为连结起点与最靠近起点的中间目标点的直线的方式修正目标轨迹。由此，与以在从起点至终点的整个范围内使车轮的规定位置沿目标轨迹移动的方式控制悬架的上下行程的情况相比，能够在起点与最靠近起点的中间目标点之间容易地控制悬架的上下行程。
进而，在本发明的另一个样态中，控制装置每规定时间推定路面的铅垂方向上的位移，在两个部位之间存在多个被推定出的位移时，在两个部位之间在目标轨迹上设定一个以上的中间目标点，以使最靠近目标轨迹的终点的中间目标点与目标轨迹的终点之间成为连结最靠近目标轨迹的终点的中间目标点与终点的直线的方式修正目标轨迹。
根据上述样态，在两个部位之间存在多个被推定出的位移时，在两个部位之间在目标轨迹上设定一个以上的中间目标点，以使最靠近目标轨迹的终点的中间目标点与目标轨迹的终点之间成为连结最靠近目标轨迹的终点的中间目标点与终点的直线的方式修正目标轨迹。由此，与以在从起点至终点的整个范围内使车轮的规定位置沿目标轨迹移动的方式控制悬架的上下行程的情况相比，能够在最靠近终点的中间目标点与终点之间容易地控制悬架的上下行程。
进而，在本发明的另一个样态中，控制装置设定多个中间目标点，以使彼此相邻的两个中间目标点之间成为连结彼此相邻的两个中间目标点的直线的方式修正目标轨迹。
根据上述样态，设定多个中间目标点，以使彼此相邻的两个中间目标点之间成为连结彼此相邻的两个中间目标点的直线的方式修正目标轨迹。由此，与以在从起点至终点的整个范围内使车轮的规定位置沿目标轨迹移动的方式控制悬架的上下行程的情况相比，能够在两个中间目标点之间容易地控制悬架的上下行程。
附图说明
图1是表示本发明的车辆用悬架控制装置的第一实施方式的侧视图。
图2是放大表示本发明的车辆用悬架控制装置的第一实施方式的俯视图。
图3是针对车辆的单轮模型表示第一实施方式的悬架控制装置的说明图。
图4是表示第一实施方式中的正交坐标系以及车轮的最低点的目标轨迹的说明图。
图5是表示第一实施方式中的悬架控制程序的流程图。
图6是表示第一修正例中的悬架控制程序的流程图。
图7是表示第二修正例中的车轮的最低点的目标轨迹的说明图。
图8是表示本发明的第二实施方式涉及的车辆用悬架控制装置中的悬架控制程序中的目标轨迹的设定以及修正的子程序的流程图。
图9是用于计算基于车体的振动等级Lv应设定的中间目标点的数量Nm的图。
图10是表示在应设定的中间目标点的数量Nm为1的情况下一个中间目标点Pm以及修正后的直线的目标轨迹的例子的说明图。
图11是表示在应设定的中间目标点的数量Nm为2的情况下两个中间目标点Pm以及修正后的直线的目标轨迹的例子的说明图。
图12是表示以往的悬架控制装置中的车轮的最低点的目标轨迹的图。
图13是表示规定的凹凸的其他例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
[第一实施方式]
图1以及图2分别是表示本发明的第一实施方式涉及的车辆用悬架控制装置10的概要的侧视图以及俯视图。如这些图所示，悬架控制装置10适用于具有作为转向轮的左右前轮12FL以及12FR和作为非转向轮的左右后轮12RL以及12RR的车辆14。车辆14具有：从车体16悬挂前轮12FL以及12FR的前轮悬架18FL以及18FR以及分别从车体16悬挂后轮12RL以及12RR的后轮悬架18RL以及18RR。
此外，在以下的说明中，在统称多个车轮以及设于多个车轮的构件的情况下，FL等表示指定的车轮的符号被省略。例如，使用车轮12作为统称前轮12FL以及12FR等的用语。
车辆14可以是前轮12FL以及12FR为驱动轮且后轮12RL以及12RR为从动轮的前轮驱动车、前轮12FL以及12FR为从动轮且后轮12RL以及12RR为驱动轮的后轮驱动车、四轮全部为驱动轮的四轮驱动车中的任一种。
悬架控制装置10具有：致动器20FL以及20FR；预检传感器24FL以及24FR，作为预测车辆14的前方的路面22的起伏的预测装置；以及电子控制装置26，作为控制致动器20FL以及20FR的控制装置。致动器20FL以及20FR通过控制前轮悬架18FL以及18FR的上下行程来分别使前轮12FL以及12FR与车体16之间的上下方向上的距离发生变化。致动器20FL以及20FR分别与前轮悬架18FL以及18FR协作而形成主动悬架28FL以及28FR。
主动悬架28FL以及28FR只要能够通过控制悬架的上下行程而使车轮与车体之间的上下方向上的距离发生变化，则可以具有任意的构造。例如，主动悬架例如可以如日本特开平4-100718号公报所记载的那样，对液压气动缸供给/排出油。或者，主动悬架例如可以如日本特开平2012-140020号公报所记载的那样，通过致动器使减震器等悬架构件相对于车体侧构件或者车轮侧构件的安装位置的高度发生变化。
预检传感器24FL以及24FR分别在前轮12FL以及12FR的前方设于车体16的前端，通过对前轮12FL以及12FR的前方的路面22照射激光25FL以及25FR并检测来自路面22的反射光来检测路面22的起伏。激光以使照射点一边沿上下方向往复扫描一边沿左右方向往复扫描的方式进行照射。
此外，只要预检传感器24FL以及24FR能够检测出前轮的前方的路面的起伏，则可以是激光方式的传感器以外的传感器。例如，既可以是立体相机或者单眼相机，也可以是激光方式的传感器与立体相机或者单眼相机的组合等。而且，在图1以及图2中，预检传感器24FL以及24FR设置于车辆14的前保险杠，但是可以设置于如前窗玻璃的内表面的上边缘部那样能够检测前轮的前方的路面的起伏的任意的位置。
电子控制装置26基于预检传感器24FL以及24FR对路面22的起伏的检测结果，推定路面22的铅垂方向上的位移。进而，电子控制装置26以使前轮悬架18FL以及18FR的上下行程根据推定出的路面22的铅垂方向上的位移而变化的方式控制致动器20FL以及20FR。此外，关于预检传感器的工作以及路面的铅垂方向上的位移的推定等，如有需要，例如参照国际公开第2012/32655号。
前轮12FL以及12FR分别被对应的车轮支承构件30FL以及30FR支承为能够绕旋转轴线32FL以及32FR旋转，且通过轮胎34FL以及34FR与路面22接触。同样地，后轮12RL以及12RR分别被对应的车轮支承构件30RL以及30RR支承为能够绕旋转轴线32RL以及32RR旋转，且通过轮胎34RL以及34RR与路面22接触。
前轮悬架18FL以及18FR分别包括悬架臂38FL以及38FR。悬架臂38FL以及38FR分别在内端通过橡胶衬套装置能够摆动地与车体16连结，在外端通过球接头那样的接头能够摆动地与车轮支承构件30FL以及30FR连结。在图2中，悬架臂38FL以及38FR、橡胶衬套装置以及接头分别仅各示出一个，但是这些构件可以分别设置多个。
同样地，后轮悬架18RL以及18RR分别包括悬架臂38RL以及38RR。悬架臂38RL以及38RR分别在内端通过橡胶衬套装置能够摆动地与车体16连结，在外端通过球接头那样的接头能够摆动地与车轮支承构件30RL以及30RR连结。在图2中，悬架臂38RL以及38RR、橡胶衬套装置以及接头分别仅各示出一个，但是这些构件也可以分别设置多个。
在悬架臂38FL以及38FR或者车轮支承构件20FL以及20FR分别连结有减震器40FL以及40FR的下端，减震器40FL以及40FR的上端与车体16连结。在图中虽未详细示出，但是在车体16与减震器40FL以及40FR之间分别夹装有悬架弹簧42FL以及42FR。车轮支承构件20FL以及20FR、悬架臂38FL以及38FR、减震器40FL以及40FR和悬架弹簧42FL以及42FR相互协作而形成前轮悬架18FL以及18FR。前轮悬架18FL以及18FR分别允许前轮12FL以及12FR相对于车体16沿上下位移。
同样地，在悬架臂38RL以及38RR或者车轮支承构件20RL以及20RR分别连结有减震器40RL以及40RR的下端，减震器40RL以及40RR的上端与车体16连结。在图中虽未详细示出，但是在车体16与减震器40RL以及40RR之间分别夹装有悬架弹簧42RL以及42RR。车轮支承构件20RL以及20RR、悬架臂38RL以及38RR、减震器40RL以及40RR和悬架弹簧42RL以及42RR相互协作而形成后轮悬架18RL以及18RR。后轮悬架18RL以及18RR分别允许后轮12RL以及12RR相对于车体16沿上下位移。
此外，悬架18FL～18RR只要分别允许车轮12FL～12RR相对于车体16沿上下方向位移，则可以是任意的形式的悬架。悬架18FL～18RR例如优选是如麦弗逊柱式、双叉臂式、多连杆式、摇臂式那样的独立悬架式的悬架。另外，悬架弹簧42FL～42RR可以是压缩螺旋弹簧、空气弹簧等任意的弹簧。
此外，在图1中虽未详细示出，但是电子控制装置26包括微型计算机以及驱动电路。微型计算机具有CPU、ROM、RAM以及输入输出端口装置，并具有通过双向性的公共总线将它们相互连接而成的通常的结构。
如图1所示，除了从预检传感器24FL以及24FR向电子控制装置26输入表示路面22的起伏的信号，还从车速传感器44向电子控制装置26输入表示车速V的信号。进而，从加速度传感器46向电子控制装置26输入表示车体16的上下加速度Gbz的信号以及从行程传感器48FL以及48FR向电子控制装置26输入表示前轮悬架18FL以及18FR的上下行程SFL以及SFR的信号。
图3是以车辆14的单轮模型表示第一实施方式的悬架控制装置10的说明图。
在图3中，100以及102分别表示车辆14的簧上以及簧下。40表示与减震器40FL以及40FR相对应的减震器，42表示与悬架弹簧42FL以及42FR相对应的悬架弹簧。簧上100包括车体(16)以及减震器40等构件中的、比悬架弹簧42靠车体(16)侧的部分。簧下102包括车轮(12)以及减震器40等构件中的、比悬架弹簧42靠车轮(12)侧的部分。
而且，在图3中，20表示与致动器20FL以及20FR相对应的致动器，24表示与预检传感器24FL以及24FR相对应的预检传感器。104以及106分别表示车轮(12)的轮胎(34)作为弹簧以及缓冲器而发挥功能的部分。
如图3所示，将路面22、簧下102以及簧上100的位移分别设为z0、z1以及z2，将簧下102以及簧上100的质量分别设为m1以及m2。将轮胎(34)的作为弹簧以及缓冲器而发挥功能的部分104以及106的弹簧常数以及衰减系数分别设为kt以及ct。将悬架弹簧42以及减震器40的弹簧常数以及衰减系数分别设为k以及c，将致动器20所产生的力设为F。
而且，将位移z0、z1以及z2的微分值分别设为dz0、dz1以及dz2，将位移z1以及z2的二阶微分值分别设为ddz1以及ddz2。此外，对于位移z0、z1以及z2，将朝向上方的位移设为正，对于悬架弹簧42等所产生的力，将向上设为正。对于簧下102以及簧上100的上下方向上的运动，下述公式(1)以及(2)的运动方程式分别成立。
m2＊ddz2＝k(z1-z2)+c(dz1-dz2)+F…(1)
m1＊ddz1＝-k(z1-z2)-c(dz1-dz2)-F
kt(z0-z1)+ct(dz0-dz1)…(2)
当将天棚(skyhook)控制等簧上100的减振控制的衰减系数设为csh时，通过减振控制，由致动器20产生的力F由下述公式(3)所表示。而且，如图3所示，将由预检传感器24检测路面22的起伏的点设为预检点Pp，将车轮(12)的接地点设为Pw，将接地点Pw移动至预检点Pp所需的时间设为预检传感器24的预检时间td。然后，基于由预检传感器24检测出的路面22的起伏，位移z0由下述的函数u的公式(4)所表示。
F＝-csh＊dz2…(3)
z0＝u(td)…(4)
如图1以及图3所示，将车轮(12)的接地点Pw与预检传感器24之间的车辆前后方向上的距离设为Lp1，将预检传感器24与预检点Pp之间的车辆前后方向上的距离设为Lp2，将距离Lp1及Lp2之和设为关于车轮(12)的预检距离Lp。车辆14以车速V行驶时的预检时间td为Lp/V。此外，在预检传感器24位于比车轮(12)的接地点Pw靠车辆的后方的情况下，预检距离Lp为Lp1-Lp2。
在上述公式(1)以及(2)中，簧下102以及簧上100的位移之差z1-z2能够基于行程传感器48FL以及48FR的检测值SFL以及SFR进行计算，二阶微分值ddz2能够由加速度传感器52来进行检测。位移z2的微分值dz2能够通过对由加速度传感器52检测出的上下加速度Gbz(＝ddz2)进行积分来进行计算，因此力F能够通过上述公式(3)来进行计算。位移z0能够通过上述公式(4)来进行计算。
因此，通过将由致动器20产生的力F控制为通过上述公式(3)计算的值，能够对簧上100的振动进行减振。由此，该力F的控制是作为用于车辆14行驶时对车体16的振动进行减振的通常的减振控制来进行的。
与此相对，根据上述公式(1)以及(2)，确定用于将位移z0形成为通过上述公式(4)计算的值的力F，并将其设为由致动器20产生的力的目标值Ft。以使力F成为目标值Ft的方式控制致动器20，通过控制悬架18的行程，能够将车轮(12)的最低点P0的高度形成为通过上述公式(4)计算的位移z0的值。因此，如后所述，该力F的控制是作为用于对作为车轮12FL以及12FR越过路面22的台阶部等时车轮12FL以及12FR的规定位置的最低点P0的轨迹进行控制的车轮的轨迹控制而进行的。
图4表示路面22存在台阶部108且车轮12越过台阶部108的状况，参照图4，说明作为车轮12的规定位置的最低点P0的目标轨迹110。
在图4中，车轮12如实线所示，台阶部108是在沿车轮12的旋转轴线32的方向上观察而出现车轮12与路面22的两个部位接触的状况的凹凸。两个部位是车轮12的最低点P0即点P1以及比点P1靠车辆14的行进方向前进侧的点P2，点P2是台阶部108的角，位于比点P1高的位置。
将车轮12的半径设为R，将台阶部108的高度设为H。在车轮12到达台阶部108并与路面22的点P1以及P2这两个部位接触的状况下，点P1与点P2之间的车辆14的行进方向上的距离L0由下述公式(5)所表示。
L0＝{R2-(R-H)2}1/2…(5)
在图4中，点划线表示车轮12的规定位置即最低点P0的目标轨迹110。目标轨迹110为如下目标轨迹：用于在车轮12与点P1以及P2接触后使车轮12移动，以使车轮12如虚线所示实质上在车辆的行进方向上不按压前进侧的点P2，而是维持与点P2接触的状态并绕点P2转动。
如图4所示，电子控制装置26设定如下正交坐标系112：将车轮12在点P1以及P2这两个部位与路面22接触时的最低点P0的位置即点P1设为原点，将车辆的行进方向设为时间轴，将铅垂方向设为最低点P0的上下位移z0。即，电子控制装置26根据判定为存在车轮12FL以及12FR在点P1以及P2与路面22接触的规定的凹凸的时刻下的车轮12FL以及12FR的接地点，在Lp-L0前方的位置设定正交坐标系112。
在第一实施方式中，在正交坐标系112中设定用于使最低点P0从点P1移动至P2的目标轨迹110。当根据图4所示的点P1及P2以及最低点P0的位置关系将最低点P0的目标位置设为z0t时，目标轨迹110由下述公式(6)所表示并描绘抛物线。只要最低点P0沿目标轨迹110从起点的点P1移动至终点的点P2，则车轮12FL以及12FR实质上在车辆的行进方向上不按压前进侧的点P2，而是维持与点P2接触的状态并绕点P2转动。
z0t＝Δz0+H-[R-{R2-(L02-V＊t)2}]1/2…(6)
此外，在下述公式(6)中，Δz0是点P1处的路面22的位移(Δzop1)与判定为存在规定的凹凸的时刻下的路面22的位移(Δzos)之差(Δzop1-Δzos)。在预检距离Lp较小的情况下，路面22的位移之差Δz0也可以省略。
电子控制装置26根据图5所示的流程图，基于预检传感器24FL以及24FR的检测结果，推定路面22的铅垂方向上的位移z0，以使车轮12FL以及12FR的最低点P0根据路面22的铅垂方向上的位移而变化的方式独立地控制致动器20FL以及20FR。特别是电子控制装置26在判定为车辆的前方的路面存在出现车轮12FL以及12FR如上述那样在点P1以及P2与路面22接触的状况的规定的凹凸时，进行车轮的轨迹控制。即，电子控制装置26以使最低点P0沿目标轨迹110移动的方式通过致动器20FL以及20FR的控制来控制悬架18FL以及18FR的行程。
与此相对，电子控制装置26在判定为车辆的前方的路面22不存在规定的凹凸时，通过以使力F成为由上述公式(3)所计算的值的方式控制致动器20FL以及20FR，而进行对车体16的振动进行减振的通常的减振控制。
＜致动器的控制程序＞
接着，参照图5所示的流程图，说明第一实施方式中的致动器的控制程序。当图中未示出的点火开关接通时，对于致动器20FL以及20FR独立地每规定的时间(周期时间)重复地执行基于图5所示的流程图的控制。此外，在下述说明中，将基于图5所示的流程图的致动器的控制简称为“控制”。
首先，在步骤10中，进行从预检传感器24FL以及24FR输入的表示路面22的起伏的信号等的读入。
在步骤20中，基于由预检传感器24FL以及24FR检测出的路面22的起伏，推定路面22的预检点Pp的位移z0。而且，与车轮12FL以及12FR的接地点Pw到达预检点Pp为止的时间Lp/V建立关联地将位移z0按时间序列保存于RAM，消除比接地点Pw靠车辆后方侧的位移z0的数据。此外，由于位移z0的推定、保存以及消除是每周期时间而进行的，因此电子控制装置26能够确定接地点Pw与预检点Pp之间的任意的位置处的路面22的位移z0。
在步骤30中，进行如下判别：在路面22的预检点Pp是否存在沿车轮12FL以及12FR的旋转轴线32FL以及32FR的方向上观察而出现车轮12FL以及12FR与路面22的两个部位接触的状况的规定的凹凸。当进行了否定判别时，控制向步骤60推进，当进行了肯定判别时，控制向步骤50推进。此外，当判别为存在与判定为已经存在的规定的凹凸相同的凹凸时，步骤30的判别为否定判别。
在步骤50中，根据上述要点设定正交坐标系112，并且推定台阶部等的高度H以及点P1与点P2之间的车辆14的行进方向上的距离L0，从而设定由上述公式(6)所表示的目标轨迹110。
在步骤60中，进行是否已经设定了目标轨迹110的判别。当进行了否定判别时，控制向步骤80推进，当进行了肯定判别时，控制向步骤70推进。
在步骤70中，例如通过车轮12FL以及12FR的最低点P0是否位于点P1至点P2之间的判别，来进行是否需要执行基于目标轨迹110的车轮的轨迹控制的判别。当进行了否定判别时，控制向步骤80推进，当进行了肯定判别时，控制向步骤90推进。
在步骤80中，通过以使力F成为由上述公式(3)所计算的值的方式控制致动器20FL以及20FR，来执行对车体16的振动进行减振的通常的减振控制。
在步骤90中，以使车轮12FL以及12FR的最低点P0沿目标轨迹110移动的方式控制由致动器20FL以及20FR产生的力F，通过控制悬架18FL以及18FR的行程来执行车轮的轨迹控制。
＜悬架控制装置10的工作＞
(1)存在规定的凹凸的情况
当判定为存在规定的凹凸时，在步骤30中进行肯定判别，在步骤50中设定目标轨迹110。然后，在车轮12FL以及12FR的最低点P0未到达点P1的状况下，在步骤30中进行否定判别，在步骤60中进行肯定判别，在步骤70中进行否定判别。由此，和前述同样，在步骤80中执行通常的减振控制，因此不进行车轮的轨迹控制而对车体16的振动进行减振。
当车轮12FL以及12FR的最低点P0到达点P1时，在步骤30中进行否定判别，在步骤60中进行肯定判别，但是在步骤70中进行肯定判别，在步骤90中执行车轮的轨迹控制。步骤70中的肯定判别以及步骤90中的车轮的轨迹控制的执行直到车轮12FL以及12FR的最低点P0到达点P2为止被反复地进行。
目标轨迹110是用于在车轮12FL以及12FR与点P1以及P2接触后使车轮实质上在车辆的行进方向上不按压点P2，而是维持与点P2接触的状态并绕点P2转动的最低点P0的目标轨迹。由此，车轮12FL以及12FR在与点P1以及P2接触后，实质上不在车辆的行进方向上按压点P2，而是维持与点P2接触的状态并绕点P2转动。因此，根据第一实施方式，由于不产生车轮12FL以及12FR在车辆的行进方向上按压点P2的按压力的反作用力，因此能够有效地减小从路面22经由车轮12FL以及12FR施加于车体16的力以及由该力所导致的车体的振动。
另外，根据第一实施方式，将目标轨迹110设定为如下正交坐标系112中的轨迹：将车轮12FL以及12FR与路面的两个点P1以及P2接触的时刻下的车轮的最低点P0设为原点，将车辆14的行进方向设为时间轴，将铅垂方向设为最低点P0的上下位移。由此，能够设定用于使车轮12FL以及12FR实质上在车辆14的行进方向上不按压点P2，而是维持与点P2接触的状态并绕点P2转动的车轮的最低点P0的目标轨迹。
进而，根据第一实施方式，目标轨迹110是基于车轮12FL以及12FR的半径R、两个点P1以及P2的高度之差H、两个点P1及P2之间的车辆的行进方向上的距离L0以及车速V来设定的。由此，能够正确地设定车轮12FL以及12FR的最低点P0的目标轨迹。
(2)不存在规定的凹凸的情况
当判定为不存在规定的凹凸时，在步骤30以及60中进行否定判别，在步骤80中执行通常的减振控制。由此，不进行车轮的轨迹控制而对车体16的振动进行减振。因此，能够减小车辆14通常行驶时的车体16的振动。
[第一修正例]
图6是表示本发明的第一修正例涉及的车辆用悬架控制装置10中的致动器的控制程序的流程图。此外，在图6中，对于与图5所示的步骤相同的步骤，标注与在图5中标注的步骤编号相同的步骤编号。
根据比较图6和图5可知，与第一实施方式的情况同样地执行步骤10～30以及步骤60～90。当在步骤30中进行肯定判别时，在步骤50之前执行步骤40，从而校正车轮12的半径R。
在第一修正例中，向电子控制装置26输入由图1中未示出的轮胎空气压传感器检测出的表示前轮12FL以及12FR的轮胎34FL以及34FR的空气压PtFL以及PtFR的信号。另外，向电子控制装置26输入由图1中未图示的车轮速度传感器检测出的表示前轮12FL以及12FR的车轮速度VwFL以及VwFR的信号。
在步骤40中，根据下述公式(7)，计算校正后的车轮12的半径Ra。在下述公式(7)中，R0以及Pt0分别为车轮12的标准的半径以及轮胎34FL以及34FR的标准的空气压，α是用于将轮胎空气压相对于标准的空气压的变化量Pt-Pt0换算为车轮12的半径的变化量的系数。Vw0是将车速V换算为车轮速度所得的值(标准的车轮速度)，β是用于将车轮速度相对于标准的车轮速度的变化量Vw-Vw0换算为车轮12的半径的变化量的系数。而且，dVw是车轮速度Vw的微分值(车轮加速度)，γ是用于将车轮加速度dVw换算为车轮12的半径的变化量的系数。此外，系数α、β以及γ可以是预先通过实验等求得的值。
Ra＝R0+α(Pt-Pt0)+β(Vw-Vw0)+γ＊dVw…(7)
在步骤50中，在正交坐标系112中最低点P0从点P1移动至P2用的目标轨迹110被设定为由与第一实施方式中的公式(6)相对应的下述公式(8)所表示的轨迹。
z0t＝Δz0+H-[Ra-{Ra2-(L02-V·t)2}]1/2…(8)
根据第一修正例，基于轮胎空气压的变化量Pt-Pt0、车轮速度的变化量Vw-Vw0以及车轮加速度dVw，校正车轮12的半径R。因此，能够与轮胎空气压、车轮速度以及车轮加速度dVw无关地基于与实际的车轮12的半径相对应的校正后的车轮12的半径Ra，正确地设定目标轨迹110。
此外，在第一修正例中，车轮12的半径R是基于轮胎空气压的变化量Pt-Pt0、车轮速度的变化量Vw-Vw0以及车轮加速度dVw来进行校正的，但是也可以省略上述公式(7)的第二项至第四项中的至少之一。
[第二修正例]
图7表示车轮12的轮胎34的空气压Pt较低，轮胎34以较宽面积的接触区域与路面22接触并且与台阶部108接触的情况下的车轮12的移动。此外，将最低点P0以及点P1设为在车辆的横向上观察时轮胎34的接触区域中的、位于车轮12的旋转轴线32的正下方的点。
在图7中，假想线表示旋转轴线32位于与实线所示的车轮12的旋转轴线32相同的位置且轮胎34的空气压Pt为标准的空气压Pt0的假想的车轮12p。将假想的车轮12p的最低点P0设为假想的最低点Pp0，将最低点P0与假想的最低点Pp0之间的铅垂方向上的距离设为zc。将比路面22低距离zc的假想的路面22p上的台阶部108p的角部的点设为假想的点Pp2。距离zc随着车轮12从图7中实线所示的位置向车辆的行进方向移动而减小，当最低点P0从比台阶部108p靠车辆后方侧的路面22脱离时成为0。
根据图7可知，只要以车轮12不按压假想的点Pp2而是绕假想的点Pp2转动的方式使车轮12移动，则车轮12实质上不按压点P2，而是绕点P2转动。由此，在第二修正例中，假想的最低点Pp0从假想的点Pp1移动至假想的点Pp2，因此将目标轨迹110p设定为目标轨迹。将假想的最低点Pp0的位移设为zp0t，目标轨迹110p由下述公式(9)所表示。
zp0t＝Δz0+H-[R-{R2-(L02-V·t)2}]1/2-zc…(9)
在第二修正例中，在步骤50中设定由上述公式(9)所表示的目标轨迹110p，在步骤90中以使车轮12FL以及12FR的最低点Pp0沿目标轨迹110p移动的方式控制致动器20FL以及20FR，从而执行车轮的轨迹控制。与第一实施方式的情况同样地执行除步骤50以及90以外的步骤。
根据第二修正例，即使在车轮12FL以及12FR的轮胎34FL以及34FR的空气压Pt较低，轮胎以较宽面积的接触区域与路面22接触的状况下，也能够设定用于以使车轮12FL以及12FR不按压假想的点Pp2，而是绕假想的点Pp2转动的方式使车轮移动的目标轨迹110p。因此，即使在车轮12FL以及12FR的轮胎34FL以及34FR的空气压Pt较低的状况下，也能够以使车轮12FL以及12FR实质上不按压点Pp2，而是绕点P2转动的方式使车轮12FL以及12FR移动。
此外，在第二修正例中，也可以基于车轮速度的变化量Vw-Vw0以及车轮加速度dVw，校正车轮12的半径R。在该情况下，根据下述公式(10)来计算校正后的车轮12的半径Rb，并设定由下述公式(11)所表示的目标轨迹110p。也可以省略上述公式(10)的第二项或者第三项。
Rb＝R0+β(Vw-Vw0)+γ＊dVw…(10)
zp0t＝Δz0+H-[Rb-{Rb2-(L02-V·t)2}]1/2-zc…(11)
[第二实施方式]
图8是表示本发明的第二实施方式涉及的车辆用悬架控制装置10中的致动器的控制程序中的目标轨迹的设定以及修正的子程序的流程图。
在该第二实施方式中，当在步骤50中设定目标轨迹110时，通过执行步骤52～56，修正目标轨迹。另外，在步骤90中，以使车轮12FL以及12FR的最低点P0沿修正后的目标轨迹移动的方式控制由致动器20FL以及20FR产生的力F，从而执行车轮的轨迹控制。与第一实施方式的情况同样地执行除步骤90以外的步骤。
在步骤52中，例如通过在从点P1至点P2之间路面的位移z0被推定了的点的数量N是否为基准值N0(正的整数)以上的判别，进行是否应在从点P1至点P2之间设定中间目标点的判别。此外，基准值N0也可以是正的恒定的整数，但是车速V越高，点的数量N越小，因此也可以以车速V越高则越小的方式根据车速V可变地设定点的数量N。
在步骤54中，基于由加速度传感器52检测出的车体16的上下加速度Gbz，推定车体16的振动等级Lv，基于振动等级Lv，参照图9所示的图，决定应设定的中间目标点的数量Nm(正的整数)。而且，数量Nm的中间目标点Pm相互间隔地设定在目标轨迹110上。在该情况下，在比将点P1与点P2之间的车辆的行进方向的距离L0进行Nm+1等分的点向点P1靠近路面的位移z0被推定的点的数量的一个或者两个的量的位置设定中间目标点Pm。
在步骤56中，以在目标轨迹的起点P1与最靠近起点P1的中间目标点Pm之间形成为连结起点P1与最靠近起点的中间目标点Pm的直线的方式修正目标轨迹110。另外，以在最靠近目标轨迹的终点P2的中间目标点Pm与目标轨迹的终点P2之间形成为连结最靠近目标轨迹的终点P2的中间目标点Pm与终点P2的直线的方式修正目标轨迹110。而且，在设定了多个中间目标点的情况下，以在彼此相邻的两个中间目标点之间形成为连结彼此相邻的两个中间目标点的直线的方式修正目标轨迹。
例如，图10示出了数量Nm为1，设定有一个中间目标点Pm的情况的例子，图11示出了数量Nm为2，设定有两个中间目标点Pm的情况的例子。在图10以及图11中，由110a表示修正后的目标轨迹。此外，在图10以及图11中，纵长的长方形表示以正交坐标系112的原点处的路面22的位移z0为基准，每周期时间推定出的路面22的位移z0。由此，各长方形的横向宽度表示周期时间。
根据第二实施方式，以使车轮12FL以及12FR的最低点P0沿修正后的直线的目标轨迹110a移动的方式控制即可。由此，与以使车轮12FL以及12FR的最低点P0沿抛物线的目标轨迹110移动的方式进行控制的上述第一实施方式的情况相比，能够简化致动器20FL以及20FR的控制，能够容易地控制最低点P0的移动。
如前所述，目标轨迹110是抛物线，越靠近目标轨迹的起点P1，每单位时间的上下位移越大。由此，在以使车轮12的最低点P0沿修正后的目标轨迹110a移动的方式进行控制时，为了尽可能地减小车轮12按压终点P2的力，将中间目标点Pm设定于比将距离L0进行Nm+1等分的点靠近目标轨迹的起点P1的位置为优选。
特别是根据第二实施方式，将中间目标点Pm设定在比将点P1与点P2之间的车辆的行进方向上的距离L0进行Nm+1等分的点向点P1靠近路面的位移z0被推定的点的一个或者两个的量的位置。由此，与将中间目标点Pm设定为将距离L0进行Nm+1等分的点的情况相比，在以使车轮12的最低点P0沿修正后的目标轨迹110a移动的方式进行控制时，能够减小车轮12按压终点P2的力。因此，能够减小车轮12被车轮12按压终点P2的力的反作用力向上方推的隐患，能够减小车轮12越过规定的凹凸时的车体16的振动。
此外，在图10所示的状况下，也可以省略相对中间目标点Pm车辆的行进方向延迟侧或者前进侧的目标轨迹110的修正。同样地，在图11所示的状况下，也可以省略起点P1与靠近该起点P1侧的中间目标点Pm之间、两个中间目标点Pm之间以及终点P2与靠近该终点P2侧的中间目标点Pm之间的至少之一下的目标轨迹110的修正。而且，也可以在第二实施方式中应用上述第二修正例的修正。
以上，就特定的实施方式，详细地说明了本发明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本领域技术人员来说，在本发明的范围内能够有其他各种实施方式是显然的。
例如，在上述各实施方式以及各修正例中，车轮12FL以及12FR的规定的位置为车轮的最低点P0，但是车轮12FL以及12FR的规定的位置也可以是旋转轴线32FL以及32FR的位置、或者最低点P0与旋转轴线32FL以及32FR的位置之间的中间的位置。
另外，在上述各实施方式以及各修正例中，正交坐标系112将车轮12FL以及12FR在点P1以及P2这两个部位与路面22接触时的最低点P0的位置即点P1设为原点，将车辆的行进方向设为时间轴，将铅垂方向设定为最低点P0的上下位移。但是，正交坐标系112也可以将判定为在车辆14的前方的路面22存在规定的凹凸的时刻下的最低点P0的位置设定为原点，将作出了上述判定的时刻下的最低点P0的位置与第一实施方式等中的原点的位置之间的中间的位置设定为原点。
另外，在上述各实施方式以及各修正例中，未设置与左右后轮12RL以及12RR相对应的预检传感器。但是，也可以与左右后轮12RL以及12RR相对应而设置与预检传感器24FL、24FR以及致动器20FL、20FR相同的预检传感器以及致动器，并基于这些的检测结果，以对后轮进行以与上述各实施方式及各修正例相同的控制的方式进行修正。
或者，也可以与左右后轮12RL以及12RR相对应而设置与致动器20FL、20FR相同的致动器，将车辆的轴距Lw除以车速V所得的值设为延迟时间，对左右后轮12RL以及12RR执行与前轮相同的控制。
另外，在上述各实施方式以及各修正例中，路面22的规定的凹凸即台阶部108呈台阶状，但是规定的凹凸的形状并不限于台阶状。例如，既可以如图13的(A)所示，台阶部108的侧面108s倾斜，也可以如图13的(B)所示，台阶部108形成为路面22的突起状。而且，也可以如图13的(C)所示，台阶部108的面形成为曲面状。
附图标记说明
10、悬架控制装置；12FL～12RR、车轮；14、车辆；16、车体；18FL～18RR、悬架；20FL、20FR、致动器；22、路面；24FL、24FR、预检传感器；26、电子控制装置；28FL、28FR、主动悬架；40FL～40RR、减震器；42FL～42RR、悬架弹簧；44、车速传感器；48FL、48FR、行程传感器；52、加速度传感器。

Claims (7)

1.一种车辆用悬架控制装置，具有：
致动器，使从车体悬挂车轮的悬架的上下行程变化；
预测装置，预测车辆的前方的路面的起伏；及
控制装置，基于所述预测装置的预测的结果，推定路面的铅垂方向上的位移，以使所述悬架的上下行程根据所述路面的铅垂方向上的位移而变化的方式控制所述致动器，
所述车辆用悬架控制装置中，
所述控制装置在判定为所述车辆的前方的路面存在在沿所述车轮的旋转轴线的方向上观察而出现所述车轮与路面的两个部位接触的状况的凹凸且该凹凸为所述两个部位中的、所述车辆的行进方向前进侧的部位比另一方的部位高的凹凸时，以在所述车轮与所述两个部位接触后所述车轮实质上在所述车辆的行进方向上不按压所述前进侧的部位而是维持与所述前进侧的部位接触的状态并绕所述前进侧的部位转动的方式通过所述致动器的控制来控制所述悬架的上下行程。
2.根据利要求1所述的车辆用悬架控制装置，其中，
所述控制装置设定在所述车轮与所述两个部位接触后所述车轮实质上在所述车辆的行进方向上不按压所述前进侧的部位而是维持与所述前进侧的部位接触的状态并绕所述前进侧的部位转动用的所述车轮的规定位置的目标轨迹，以使所述规定位置沿所述目标轨迹移动的方式控制所述悬架的上下行程。
3.根据权利要求2所述的车辆用悬架控制装置，其中，
所述控制装置将所述目标轨迹设定为如下正交坐标系中的轨迹：将判定为所述车辆的前方的路面存在所述凹凸的时刻与所述车轮与路面的两个部位接触的时刻之间的预先设定的时刻下的所述规定位置设为原点，将所述车辆的行进方向设为时间轴，将铅垂方向设为所述规定位置的上下位移。
4.根据权利要求3所述的车辆用悬架控制装置，其中，
所述控制装置基于所述车轮的半径、所述两个部位的高度之差、所述两个部位之间的所述车辆的行进方向上的距离以及所述车辆的行进速度来设定所述目标轨迹。
5.根据权利要求2所述的车辆用悬架控制装置，其中，
所述控制装置每规定时间推定路面的铅垂方向上的位移，在所述两个部位之间存在多个被推定出的位移时，在所述两个部位之间在所述目标轨迹上设定一个以上的中间目标点，以使所述目标轨迹的起点与最靠近所述起点的中间目标点之间成为连结所述起点与最靠近所述起点的中间目标点的直线的方式修正所述目标轨迹。
6.根据权利要求2所述的车辆用悬架控制装置，其中，
所述控制装置每规定时间推定路面的铅垂方向上的位移，在所述两个部位之间存在多个被推定出的位移时，在所述两个部位之间在所述目标轨迹上设定一个以上的中间目标点，以使最靠近所述目标轨迹的终点的中间目标点与所述目标轨迹的终点之间成为连结最靠近所述目标轨迹的终点的中间目标点与所述终点的直线的方式修正所述目标轨迹。
7.根据权利要求5或6所述的车辆用悬架控制装置，其中，
所述控制装置设定多个中间目标点，以使彼此相邻的两个所述中间目标点之间成为连结所述彼此相邻的两个中间目标点的直线的方式修正所述目标轨迹。
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