JP2002219921A

JP2002219921A - 半能動懸架装置用の制御装置

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Publication number: JP2002219921A
Application number: JP2000401717A
Authority: JP
Inventors: Ishaku Ko; 惟錫高
Original assignee: MANDO KK
Current assignee: MANDO KK
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ＭＲ流体を利用し縮み及び伸び行程の各減
衰力特性を独立して制御するショックアブソーバを備え
た半能動懸架装置の制御装置を提供する。【解決手段】車両の半能動懸架装置用の制御装置
は、少なくとも１つのＭＲ流体を使用するショックアブ
ソーバを含む。ショックアブソーバは、伸び行程及び縮
み行程における各々の減衰力を独立して制御できる伸長
弁と圧縮弁を備えている。この装置は、車体の垂直加速
度に基づいてライド値とフィルタリング車体垂直速度を
決定するための正常走行制御ユニットと、車速や舵取り
角に基づいてロール値を決定するアンチロール制御ユニ
ットと、所定の条件下でロール値とライド値、及びフィ
ルタリング車体の垂直速度に基づいてショックアブソー
バの圧縮弁と伸長弁を制御するための減衰力調節ユニッ
トから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半能動懸架装置を
制御する装置に関し、特に、ＭＲ流体（magneto-rheolo
gical fluids）を使用し、縮み行程及び伸び行程におけ
る減衰力特性を別個の制御弁を用いて独立して制御す
る、減衰力可変型ショックアブソーバを使用する半能動
懸架装置を制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の半能動懸架装置において、それぞ
れのショックアブソーバの減衰力は、例えば、各ショッ
クアブソーバが装着された付近の車体に設けられた加速
度センサーなどを介して、それぞれのホイールの挙動を
測定することにより、独立して制御される。

【０００３】半能動懸架装置を制御する方法として、い
わゆる「スカイフック（sky-hook）」と称される方法が
一般的に適用される。この制御方法は、車体の垂直速度
が路面に対して上方向であるときは、伸び行程における
減衰力特性をハード（hard）に、即ち減衰力を相対的に
大きくし、縮み行程における減衰力特性をソフト（sof
t）に、即ち減衰力を相対的に小さくする。また、車体
の垂直速度が路面に対して下方向であるときは、伸び行
程における減衰力特性をソフトに、即ち減衰力を相対的
に小さくし、縮み行程における減衰力特性をハードに、
即ち減衰力を相対的に大きくする。

【０００４】従来は、半能動懸架装置に２種類のショッ
クアブソーバが使用された。このうちの１つはリバース
（reverse）型半能動ダンパであり、もう１つはノーマ
ル（normal）型半能動ダンパである。リバース型半能動
ダンパを使用する懸架装置で、スカイフック制御方法を
実現するためには車体の垂直速度のみを測定すれば済
む。しかしながら、車両を操舵するとき発生するローリ
ング（rolling）を制御するアンチロール（anti-roll）
制御方法は、上記の懸架装置で実現することができな
い。一方、ノーマル型半能動ダンパを使用する懸架装置
は、アンチロール制御方法のみならず、スカイフック制
御方法を実現することができるが、車体の垂直速度や車
軸の垂直速度を測定する必要がある。即ち、リバース型
半能動ダンパを使用する懸架装置に比べてより多くのセ
ンサーを必要とする。

【０００５】この問題を解決するために、車両のショッ
クアブソーバの減衰力特性を制御するための方法と装
置、及びこの装置に使用される２種類のショックアブソ
ーバが米国特許第６，０９２，０１１号に開示されてい
る。第１のタイプのショックアブソーバは、減衰力特性
を制御するためにステッピングモータで駆動される制御
弁を利用し、第２のタイプのショックアブソーバは、ソ
レノイド弁で駆動されるスロットルメカニズムを利用す
る。しかしながら、２つのショックアブソーバは、減衰
力特性が連続的に変えず、反応時間も充分速くないた
め、性能には限界がある。

【０００６】減衰力特性が連続的に変化され、反応時間
も速い磁気流変（ＭＲ）ダンパが米国特許第5,277,281
号に開示されている。しかしながら、制御方法は提示さ
れていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような課
題に着目してなされたものであり、その目的とすること
は、ＭＲ流体を利用し、縮み行程及び伸び行程における
減衰力特性が独立して制御されるショックアブソーバを
使用する半能動懸架装置を制御するための装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、ＭＲ流体（magneto-rheologica
l fluids）を使用し、縮み行程及び伸び行程の際に生成
されるショックアブソーバの減衰力が独立して制御でき
るように構成された伸長弁と圧縮弁を有するショックア
ブソーバを１つ以上含む半能動懸架装置であって、ライ
ド値（S_ride）と、車体垂直加速度に基づいてフィルタ
リング車体垂直速度（v_i）を決定するための正常走行制
御ユニットと、車速と舵取り角に基づいてロール値（S
_roll）を決定するためのアンチロール制御ユニットと、
所定の条件下で、ロール値（S_rol _l）とライド値
（S_ride）、及びフィルタリング車体垂直速度（v_i）に
基づいてショックアブソーバの伸長弁と圧縮弁を制御す
る減衰力調節ユニットとを含む半能動懸架装置用の制御
装置が提供される。

【０００９】ショックアブソーバとしては、米国特許第
5,277,281号のFIG.10Cに示すような構成を有するものを
使用することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の好適な実施例について説明する。図１は、本発
明の実施例による半能動懸架装置を制御するための装置
の概略的なブロック図を示している。図１に示すよう
に、半能動懸架装置を制御する装置は、正常走行制御ユ
ニット１０、アンチロール制御ユニット２０、減衰力調
節ユニット３０、及びセンサーＳ１〜Ｓ６から構成され
ている。

【００１１】正常走行制御ユニット１０は、図２に示す
ように、積分器１１、ライド値計算部１２、及びフィル
タリング部１３から構成されている。

【００１２】積分器１１は、垂直加速度センサーＳ１〜
Ｓ４と電気的に接続されており、ここから送られる車体
垂直加速度信号を受信する。車体垂直速度v^hは、次のよ
うにｚ−領域やｓ−領域で積分を行って求められる。

【外１２】

【００１３】ここで、a(z)またはa(s)は、車体垂直加速
度である。上記の積分過程で、車体垂直加速度信号のう
ち周波数が低い成分が除去される。

【００１４】次に、車体垂直速度の絶対値を計算し、こ
の値を下記のようにカットオフ（cut-off）周波数が
０．５Ｈｚであるローパスフィルタでフィルタリングし
て、各垂直速度のパワー値を求める。

【外１３】

【００１５】さらに、車体垂直加速度信号は、バンドパ
スフィルタでフィルタリングされ、フィルタリング車体
垂直速度がフィルタリング部１３により次のように決定
される。

【外１４】

【００１６】ここで、K_vはチューニング変数であり、v_i
はフィルタリング垂直速度であり、上付き添字１０Ｈｚ
はバンドパスフィルタの帯域幅である。

【００１７】垂直加速度の周波数が高い場合は、車体垂
直速度v^hが相対的に大きくなり、周波数が低い場合は、
車体垂直速度v^hが相対的に小さくなる。

【００１８】ライド値S_rideは、次のように、ライド値
計算部１２により決定される。

【外１５】

【００１９】ここで、K_{ride_reb}、K_{ride_comp}は、所定
値を有するゲインである。

【００２０】図３に示すように、アンチロール制御部２
０は、舵取り速度測定部２１とロール値計算部２２を備
えており、舵取り角センサーＳ５と車速センサーＳ６と
電気的に接続されている。

【００２１】まず、センサーＳ５、Ｓ６により測定され
た信号は、舵取り速度測定部２１に伝達される。

【００２２】車両のローリング速度は、車両の横加速度
に比例し、横加速度は、舵取り角変位と車速を利用して
求めることができる。車両の横加速度は次の式によって
計算される。

【外１６】

【００２３】続けて、上記のように決定された横加速度
に対して時間遅延が次のように考慮される。

【外１７】

【００２４】ロール値計算部２２は、上記で計算された
横加速度に基づいてロール値を計算する。但し、K_roll
は所定値を有するゲインである。

【外１８】

【００２５】一般に、K_rollはスリップ率λの関数であ
り、スリップ率λは次のように定義される。

【外１９】

【００２６】ここで、ｒはタイヤの半径であり、ωはタ
イヤの角速度である。また、上付きＦの添字は前方、Ｒ
の添字は後方を意味し、以下でも同様である。

【００２７】減衰力調節ユニット３０は、ライド値S
_ride及びロール値S_roll信号を受信して、作動値S_iを決
定する。さらに詳しく説明すると、ロール値S_rollが７
０以上である場合、前方及び後方ショックアブソーバの
作動値S_iは、次のように決定される。

【外２０】

【００２８】ここで、下付きＲの添字は伸び、Ｃの添字
は縮みを意味し、以下でも同様である。

【００２９】一方、ロール値S_rollが７０以下である場
合、作動値S_iは、次のように決定される。

【外２１】

【００３０】垂直速度が上方向であると、作動値S_iは０
より大きく、垂直速度が下方向であると、作動値S_iは０
より小さい。スカイフック制御を実現するために、前方
及び後方のショックアブソーバの作動値は、次のように
決定される。

【外２２】

【００３１】最後に、ＭＲ流体ダンパに必要な電流の大
きさは、次のように決定される。

【外２３】

【００３２】ここで、ＡはＭＲダンパの弁制御電流の大
きさである。

【００３３】作動値S_iRやS_iCが１２８より大きい場合、
電流は次のように決定される。

【外２４】

【００３４】この電流はＭＲ流体ダンパの伸長弁と圧縮
弁に伝達され、各磁気流変流体ダンパの減衰力特性はそ
れぞれ独立して制御される。

【００３５】本発明による装置で、減衰力特性は連続的
に変化し、縮み行程と伸び行程の際に独立して制御が可
能である。さらに、応答時間も速く、要求される乗車感
とアンチロール制御を実現するのに充分である。さら
に、本発明による装置がアンチロックブレーキシステム
（ABS;anti-lock brake system）のような装置とともに
使用すると車両の最適の接触状態を形成することができ
る。

【００３６】上記において、本発明の好適な実施の形態
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。

【００３７】

【発明の効果】従って、本発明によれば、伸び行程及び
縮み行程の際に独立して減衰力特性を制御するショック
アブソーバを利用する半能動懸架装置を、連続的に且つ
速い反応時間で制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による半能動懸架装置用の
制御装置の概略的なブロック図である。

【図２】図１の正常走行制御ユニットのブロック図であ
る。

【図３】図１のアンチロール制御ユニットを示す図であ
る。

【符号の説明】

１０正常走行制御ユニット１１積分器１２ライド値計算部１３フィルタリング部２０アンチロール制御ユニット２１舵取り速度測定部２２ロール値計算部３０減衰力調節ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＭＲ流体（magneto-rheological flui
ds）を使用し、縮み行程及び伸び行程の際に生成される
ショックアブソーバの減衰力が独立して制御できるよう
に構成された伸長弁と圧縮弁を有するショックアブソー
バを１つ以上含む半能動懸架装置であって、ライド値（S_ride）と、車体垂直加速度に基づいてフィ
ルタリング車体垂直速度（v_i）を決定するための正常走
行制御ユニットと、車速と舵取り角に基づいてロール値（S_roll）を決定す
るためのアンチロール制御ユニットと、所定の条件下で、ロール値（S_roll）とライド値
（S_ride）、及びフィルタリング車体垂直速度（v_i）に
基づいてショックアブソーバの伸長弁と圧縮弁を制御す
る減衰力調節ユニットとを含むことを特徴とする半能動
懸架装置用の制御装置。
【請求項２】前記正常走行制御ユニットが、加速度
センサーにより検出した車体垂直加速度（a）を積分し
て車体垂直速度（v^h）を決定するための積分器と、車体
垂直加速度（a）と車体垂直速度（v^h）に基づいてフィ
ルタリング垂直速度（v_i）を決定するためのフィルタリ
ング部と、車体垂直速度（v^h）とフィルタリング垂直速
度（v_i）に基づいてライド値（S_ride）を計算するため
のライド値計算部とを含むことを特徴とする請求項１に
記載の半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項３】前記積分器の積分演算が、 a(z)＝車体の垂直加速度、 v^h(z)＝車体の垂直速度とすると、【外１】のように行なわれることを特徴とする請求項２に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項４】フィルタリング垂直速度（v_i）が、前
記フィルタリング部により、K_vを所定値を有するゲイン
とすると、【外２】のように決定されることを特徴とする請求項２に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項５】ライド値（S_ride）が、前記ライド値
計算部により、K_ride _{_reb}、K_{ride_comp}を所定値を有す
るゲインとすると、【外３】のように計算されることを特徴とする請求項２に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項６】前記積分器の積分演算が、 a(s)＝車体の垂直加速度、 v^h(s)＝車体の垂直速度とすると、【外４】のように行なわれることを特徴とする請求項２に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項７】フィルタリング垂直速度（v_i）は、前
記フィルタリング部により、K_vを所定値を有するゲイン
とすると、【外５】のように決定されることを特徴とする請求項２に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項８】前記ライド値（S_ride）が、前記ライ
ド値計算部により、【外６】のように計算されることを特徴とする請求項２に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項９】アンチロール制御部が、車速と舵取り
角に基づいて横加速度（a_y）を決定する舵取り速度検出
部と、横加速度（a_y）に基づいてロール値（S_roll）を
決定するロール値計算部とを含むことを特徴とする請求
項１に記載の半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１０】横加速度（a_y）が、舵取り速度検出
部により、【外７】のように決定されることを特徴とする請求項９に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１１】ロール値（S_roll）が、ロール値計
算部により、【外８】のように計算されることを特徴とする請求項９に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１２】ロール値（S_roll）が、前記ロール
値計算部により、【外９】のように計算されることを特徴とする請求項９に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１３】ロール値（S_roll）が所定値より大
きい場合、ショックアブソーバの伸長弁を制御するため
に制御電流の大きさ（A_R）と、圧縮弁を制御するための
制御電流の大きさ（A_C）が、前記減衰力調節ユニットに
より、上付きＦは前方を、上付きＲは後方を意味し、下付きＲ
は伸びを、下付きＣは縮みを意味する添字とすると、【外１０】のように決定されることを特徴とする請求項１に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１４】 S_iRが１２８より大きい場合、制御
電流の大きさが、 A_R＝３のように決定されることを特徴とする請求項１３に記載
の半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１５】 S_iCが１２８より大きい場合、制御
電流の大きさが、 A_C＝３のように決定されることを特徴とする請求項１３に記載
の半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１６】ロール値（S_roll）が所定値より小
さい場合、ショックアブソーバの伸長弁を制御するため
の制御電流の大きさ（A_R）と、圧縮弁を制御するための
制御電流の大きさ（A_C）が、減衰力調節ユニットによ
り、下付きＲの添え字は伸びを、下付きＣの添え字は縮
みを意味するものとすると、【外１１】のように決定されることを特徴とする請求項１に記載の
半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１７】 S_iRが１２８より大きい場合、制御
電流の大きさが、 A_R＝３のように決定されることを特徴とする請求項１６に記載
の半能動懸架装置用の制御装置。
【請求項１８】 S_iCが１２８より大きい場合、制御
電流の大きさが、 A_C＝３のように決定されることを特徴とする請求項１６に記載
の半能動懸架装置用の制御装置。