JP2022145369A - Suspension control device - Google Patents

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JP2022145369A JP2021078830A JP2021078830A JP2022145369A JP 2022145369 A JP2022145369 A JP 2022145369A JP 2021078830 A JP2021078830 A JP 2021078830A JP 2021078830 A JP2021078830 A JP 2021078830A JP 2022145369 A JP2022145369 A JP 2022145369A
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shock absorber
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control device
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直人 福島
Naoto Fukushima
康二 芝端
Koji Shibahata
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Kamakura Seisakusho KK
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Kamakura Seisakusho KK
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Abstract

To solve a problem that, although there are many types of commercialized active suspensions that improve comfortableness of a vehicle, even though conventional active suspensions can work at a frequency range of 1 to 10 Hz, they are difficult to reduce sprung vibration at an unsprung resonance frequency (around 12 Hz), and as a result, improvement of comfortableness is limited.SOLUTION: In the present invention, a shock absorber and a power control type actuator are arranged in series. A shock absorber housing and an actuator housing are made integral to be a movable mass. The movable mass and a sprung mass are connected by an actuator rod. A shock absorber rod and a spring are provided between the movable mass and an unsprung mass. As a result, an active mass damper is configured and the actuator is controlled appropriately, so that sprung vibration at the entire frequency range including an unsprung resonance frequency is reduced.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、乗り心地性能向上を目的としたサスペンション制御装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a suspension control device intended to improve riding comfort.

本発明は車両の乗り心地性能向上を目的としたサスペンション制御装置に関するもので、特許文献1の改良に関する考案である。
ここで、背景技術として特許文献1の実施例3を説明する。特許文献1の図3を本出願の図1として再掲載し、特許文献1の図9、10を本出願の図2、3として再掲載する。符合も特許文献1に合わせている。
The present invention relates to a suspension control device for the purpose of improving ride comfort performance of a vehicle, and is an improvement of Patent Document 1.
Here, Example 3 of Patent Document 1 will be described as a background art. FIG. 3 of Patent Document 1 is reprinted as FIG. 1 of the present application, and FIGS. 9 and 10 of Patent Document 1 are reprinted as FIGS. 2 and 3 of the present application. The code is also in accordance with Patent Document 1.

図1において25はモーターコイルである。24が回転磁石でボールねじメス側22と一体に回転する。
ボールねじメス側22の回転に応じてボールねじオス側26はねじ留めされたショックアブソーバーピストンロッド30と一体に図中上下にストロークすることでアクチュエーターを構成している。
In FIG. 1, 25 is a motor coil. A rotating magnet 24 rotates integrally with the ball screw female side 22 .
As the ball screw female side 22 rotates, the ball screw male side 26 moves up and down together with the screwed shock absorber piston rod 30 to form an actuator.

図2はこの装置のモデルと制御ブロック図を示す。
ここでMはバネ下質量、Mはバネ上質量、Mはボールねじオス側とショックアブソーバーロッドの合計質量、Cはショックアブソーバー減衰定数、Cはアクチュエーターフリクションの等価減衰定数、Cはサスペンションフリクションの等価減衰定数、Kはタイヤ縦バネ定数、Kはサスペンションバネ定数、Kはストッパーバネ定数、Xは路面変位入力、xはバネ下変位、xはバネ上変位、xはショックアブソーバーロッド変位である。
FIG. 2 shows a model and control block diagram of this device.
where M1 is the unsprung mass, M2 is the sprung mass, Mr is the total mass of the ball screw male side and the shock absorber rod, C2 is the damping constant of the shock absorber, Cs is the equivalent damping constant of the actuator friction, C q is equivalent damping constant of suspension friction, Kt is tire longitudinal spring constant, K2 is suspension spring constant, Kb is stopper spring constant, X0 is road displacement input, x1 is unsprung displacement, x2 is sprung The displacement, xr , is the shock absorber rod displacement.

制御システムはバネ下加速度センサー90、バネ上加速度センサー91、ショックアブソーバーロッド加速度センサー92、コントローラー93、ボールねじ式アクチュエーター本体94からなる。
コントローラー93は各加速度センサー信号を積分して図のブロック線図に示す演算式により制御指令値Uを計算して出力する。アクチュエーター本体94は制御指令値Uを受けてこれに等しい力Fを発生させる。
The control system consists of an unsprung acceleration sensor 90 , a sprung acceleration sensor 91 , a shock absorber rod acceleration sensor 92 , a controller 93 and a ball screw type actuator body 94 .
The controller 93 integrates each acceleration sensor signal, calculates and outputs a control command value U according to the arithmetic expression shown in the block diagram of FIG. Actuator body 94 receives control command value U and generates force Fa equal thereto.

図3は図2のモデルを用いたシミュレーションによりバネ上加速度のPSD(パワースペクトル密度)を計算した結果を示す。路面入力は良路走行を想定している。
車両諸元は小型乗用車のものを使用し、制御指令値のパラメータは図中に示した。制御なしサスペンション、従来アクティブサスペンションと比較して特許文献1のサスペンションの結果を示した。結果を見ると従来アクティブサスペンションと比較して1~10Hzの振動レベルが低減していることがわかる。ここでいう従来アクティブサスペンションの特性は非特許文献1から推測したものである。
FIG. 3 shows the result of calculating the PSD (Power Spectral Density) of the sprung mass acceleration by simulation using the model of FIG. The road surface input assumes driving on a good road.
The vehicle specifications used are those of a small passenger car, and the parameters of the control command values are shown in the figure. The results of the suspension of US Pat. No. 5,700,000 are shown in comparison with the uncontrolled suspension and the conventional active suspension. Looking at the results, it can be seen that the vibration level of 1 to 10 Hz is reduced compared to the conventional active suspension. The characteristics of the conventional active suspension referred to here are assumed from Non-Patent Document 1.

結果をみると、従来アクティブサスや特許文献1のアクティブサスは10Hz以下の周波数域では振動が低減しているものの、バネ下共振周波数(12Hz)では効果がほとんど見られないことから12Hz辺りにおけるバネ上振動低減の難しさが認められる。 Looking at the results, the conventional active suspension and the active suspension of Patent Document 1 reduce vibration in the frequency range of 10 Hz or less, but there is almost no effect at the unsprung resonance frequency (12 Hz). Difficulty in reducing upper vibration is recognized.

特許文献1を含めた従来のアクティブサスペンションは、10Hz以下の周波数域では効果を出せるもののバネ下共振周波数(12Hz)辺りではバネ上振動を低減させることは困難であり乗心地改善にも限界があった。 Conventional active suspensions, including Patent Document 1, are effective in the frequency range of 10 Hz or less, but it is difficult to reduce sprung mass vibration around the unsprung resonance frequency (12 Hz), and there is a limit to improving ride comfort. rice field.

本発明では、ショックアブソーバーとアクチュエーターを直列に配置し、バネ上質量とバネ下質量の運動に対して独立した運動が可能な第三の可動質量を有する構造とし、この可動質量をアクティブマスダンパーとして活用して課題解決を図っている。 In the present invention, the shock absorber and the actuator are arranged in series, and the third movable mass capable of independent movement with respect to the movement of the sprung mass and the unsprung mass is provided, and this movable mass is used as an active mass damper. We are using it to solve problems.

この構成においてアクチュエーターに適切な指令信号を加えて制御することで、従来のアクティブサスペンションに比べバネ下共振周波数を含む広い周波数域でバネ上振動を低減させることが可能となり、上記困難な課題を解決するための有効な手段となった。 By applying an appropriate command signal to the actuator in this configuration and controlling it, it is possible to reduce sprung mass vibration over a wider frequency range, including the unsprung resonance frequency, compared to conventional active suspensions, thus solving the above difficult problem. It has become an effective means to

バネ上とバネ下振動に対して可動質量とするマスダンパーを適切な指令信号を加えて制御することで、従来のアクティブサスペンションに比べバネ下共振周波数を含む広い周波数域でバネ上振動を低減させることが可能となり大幅な乗り心地性能の向上が得られた。 Appropriate command signals are applied to control the mass dampers, which are movable masses against sprung and unsprung vibrations, to reduce sprung mass vibrations over a wider frequency range, including unsprung resonance frequencies, compared to conventional active suspensions. This has made it possible to achieve a significant improvement in ride comfort performance.

従来のサスペンション制御装置断面図 Conventional suspension control device sectional view 従来のサスペンションモデルと制御ブロック図 Conventional suspension model and control block diagram 従来のサスペンション制御装置のバネ上加速度PSD図 Sprung acceleration PSD diagram of conventional suspension control system 実施例1のサスペンション制御装置断面図 Sectional view of suspension control device of embodiment 1 実施例1のサスペンションモデル Suspension model of Example 1 実施例1のサスペンション制御装置のバネ上加速度PSD図 Sprung acceleration PSD diagram of the suspension control device of the first embodiment 実施例1のサスペンション制御装置のバネ下加速度PSD図 Unsprung acceleration PSD diagram of the suspension control device of the first embodiment 実施例2のサスペンションモデル Suspension model of Example 2 実施例2のサスペンション制御装置のバネ上加速度PSD図 Sprung acceleration PSD diagram of the suspension control device of the second embodiment 実施例2のサスペンション制御装置のバネ下加速度PSD図 Unsprung acceleration PSD diagram of the suspension control device of the second embodiment 実施例2のバネ上加速度におけるMの影響のPSD図PSD diagram of the effect of Mr on the sprung mass acceleration of Example 2 実施例2のバネ下加速度におけるMの影響のPSD図PSD diagram of the influence of Mr on the unsprung acceleration of Example 2 実施例2のサスペンション制御装置のバネ上伝達関数 Sprung Transfer Function of Suspension Control Device of Embodiment 2 実施例2のサスペンション制御装置のバネ下伝達関数 Unsprung transfer function of suspension control device of embodiment 2 実施例3のサスペンション制御装置断面図 Suspension control device sectional view of embodiment 3 実施例4のサスペンション制御装置断面図 Suspension control device sectional view of embodiment 4 実施例5のサスペンション制御装置断面図 Suspension control device sectional view of embodiment 5 実施例6のサスペンション制御装置断面図 Suspension control device sectional view of embodiment 6 実施例7のサスペンション制御装置断面図 Cross-sectional view of the suspension control device of Embodiment 7 実施例8のサスペンション制御装置断面図 Suspension control device sectional view of Embodiment 8 実施例9のサスペンション制御装置断面図 Suspension control device sectional view of embodiment 9 実施例10のサスペンション制御装置断面図 Suspension control device sectional view of embodiment 10 エネルギー最適制御理論の概要図 Schematic diagram of energy optimal control theory エネルギー最適制御理論の本考案への適用図 Application diagram of the energy optimum control theory to the present invention 最適制御則中の偏微分項の伝達関数表示 Transfer function representation of the partial derivative term in the optimal control law

バネ上(車体側)とバネ下(車軸側)の間にアクチュエーターとショックアブソーバーを直列に置いた車両のサスペンション制御装置にあって、バネ上質量とバネ下質量の運動に対して独立した運動が可能な第三の可動質量を設けてアクティブマスダンパーを構成し、このアクチュエーターに適切な力指令信号を加えて制御するサスペンション制御装置を考案した。以下に実施例1から実施例10にて実施の形態を説明する。
尚、実施例1~7は請求項5に対応し、実施例2は請求項7にも対応し、実施例5は請求項6にも対応し、実施例8は請求項2に対応し、実施例9は請求項3に対応し、実施例10は請求項4に対応している。制御則に関する請求項8、9は段落番号44~53において解説した。
A vehicle suspension control system in which an actuator and a shock absorber are placed in series between a sprung mass (body side) and an unsprung mass (axle side). We have devised a suspension control system that constructs an active mass damper by providing a possible third movable mass and controls this actuator by applying an appropriate force command signal. Embodiments will be described below in Examples 1 to 10. FIG.
Examples 1 to 7 correspond to claim 5, Example 2 also corresponds to claim 7, Example 5 also corresponds to claim 6, Example 8 corresponds to claim 2, The ninth embodiment corresponds to claim 3, and the tenth embodiment corresponds to claim 4. Claims 8 and 9 relating to control laws were discussed in paragraphs 44-53.

実施例1では、ショックアブソーバーとアクチュエーターを直列に配置し、このショックアブソーバー筐体とアクチュエーター筐体を一体にしてバネ上とバネ下の運動に対して可動質量とし、この可動質量とバネ上質量との間をアクチュエーターロッドが繋ぎ、この可動質量とバネ下質量との間にはショックアブソーバーロッドとバネを設けた構造とした。
図4に具体的な構成を示す。
図4の実施例1ではボールねじ方式アクチュエーターとブラダ11によるガス室12を構成したショックアブソーバーとを用いた実施例を示す。図4において4はモーターコイルで筐体7に固定されている。3は回転磁石でボールねじメス側1と一体に回転する。ボールねじオス側2の上部はインシュレータ18を介してバネ上へ取り付けられている。ボールねじメス側1の回転に応じて筐体7は図中上下にストロークする。モーターの回転運動を直進運動に変換するボールねじは滑りネジに置き換えることもできる。
In Embodiment 1, the shock absorber and the actuator are arranged in series, and the shock absorber housing and the actuator housing are integrated to form a movable mass with respect to the sprung and unsprung movements. An actuator rod connects between them, and a shock absorber rod and a spring are provided between the movable mass and the unsprung mass.
A specific configuration is shown in FIG.
Embodiment 1 of FIG. 4 shows an embodiment using a ball screw type actuator and a shock absorber in which a gas chamber 12 is formed by a bladder 11 . In FIG. 4, a motor coil 4 is fixed to the housing 7 . A rotating magnet 3 rotates integrally with the ball screw female side 1 . The upper portion of the ball screw male side 2 is mounted on the spring via an insulator 18 . As the ball screw female side 1 rotates, the housing 7 strokes up and down in the figure. The ball screw that converts the rotary motion of the motor into linear motion can also be replaced with a slide screw.

ボールねじメス側1を回転するとボールねじオス側2との間に回転反力が生じる。この回転反力はボールねじ下部に設けた円盤状部材9に切り欠き部を設けこれと筐体内側に固定されたガイド8により受けとめる構造となっている。切り欠き部とガイド8はわずかな隙間が設定されており筐体7をスムーズに上下動させている。以上の1~9の部品でアクチュエーターが構成されている。 When the ball screw female side 1 is rotated, a rotational reaction force is generated between it and the ball screw male side 2 . This rotational reaction force is received by a disc-shaped member 9 provided below the ball screw and provided with a notch and a guide 8 fixed to the inside of the housing. A slight gap is set between the notch and the guide 8 to allow the housing 7 to move up and down smoothly. The above parts 1 to 9 constitute the actuator.

筐体7はアクチュエーター筐体とショックアブソーバー筐体が一体化固定されたものであり、ショックアブソーバーのロッド17はショックアブソーバー筐体から下方に設定されこの下端はバネ下に取り付けるためのブッシュ19に固定されている。 The housing 7 is formed by integrally fixing the actuator housing and the shock absorber housing, and the rod 17 of the shock absorber is set downward from the shock absorber housing, and its lower end is fixed to the bush 19 for mounting under the spring. It is

アクチュエーターおよびショックアブソーバーは伸び側と縮み側ともスムーズに衝撃なく所定のストロークに収まるようにストッパー5が設定されている。またショックアブソーバーにはコイルスプリング6が設けられピストンが常に中立位置にもどされるように設定されている。コイルスプリング6はショックアブソーバー内に設けられているがその作用はバネ下質量と筐体7の間の変位を中立位置にもどす働きである。 A stopper 5 is set so that the actuator and the shock absorber can be smoothly accommodated within a predetermined stroke without impact on both the extension side and the compression side. Also, the shock absorber is provided with a coil spring 6 so that the piston is always returned to the neutral position. A coil spring 6 is provided in the shock absorber and its function is to return the displacement between the unsprung mass and the housing 7 to the neutral position.

ショックアブソーバーのピストン部にはポート13が設けられていてピストン上下の油室15は常に同圧力になっている。従ってショックアブソーバーの伸縮に伴いロッド17が出入りする容積分の油が減衰弁14を流れこれによって減衰力が生ずることになる。減衰弁14を出入りする油は別置きの油室10に出入りする。油室10の上方にはガス室12とガス室12と油室10を隔離するブラダ11が設けられている。また図示していないがガス室12と油室10を隔離するのはフリーピストンでも金属ベローズでもよい。またガス室12と油室10は油室6の上部に直列に設けても良い。
ロッドガイド&オイルシール16はロッド17の円滑な摺動と油の漏れを防止している。
A port 13 is provided in the piston portion of the shock absorber, and oil chambers 15 above and below the piston are always at the same pressure. Accordingly, as the shock absorber expands and contracts, the volume of oil that the rod 17 moves in and out flows through the damping valve 14, thereby generating a damping force. The oil flowing in and out of the damping valve 14 flows in and out of the separate oil chamber 10 . A gas chamber 12 and a bladder 11 separating the gas chamber 12 and the oil chamber 10 are provided above the oil chamber 10 . Although not shown, the gas chamber 12 and the oil chamber 10 may be separated from each other by a free piston or a metal bellows. Also, the gas chamber 12 and the oil chamber 10 may be provided in series above the oil chamber 6 .
The rod guide and oil seal 16 prevent smooth sliding of the rod 17 and oil leakage.

図4の実施例に示すユニットをサスペンションに組み込みこれをモデルで表示すると図5のようになる。
ここでMはバネ下質量、Mはバネ上質量、Mはアクチュエーター筐体とショックアブソーバー筐体からなる可動質量、Cはショックアブソーバー減衰定数、Cはアクチュエーターの等価減衰定数、Cはサスペンションフリクションの等価減衰定数、Kはタイヤ縦バネ定数、Kはサスペンションバネ定数、Kはアクチュエーターのストッパーバネ定数、Kはショックアブソーバーのストッパーとコイルスプリングの合計バネ定数、xは路面変位入力、xはバネ下変位、xはバネ上変位、xはアクチュエーター筐体部の変位である。
When the unit shown in the embodiment of FIG. 4 is incorporated into the suspension and displayed as a model, it becomes as shown in FIG.
where M1 is the unsprung mass, M2 is the sprung mass, Mr is the moving mass consisting of the actuator housing and the shock absorber housing, C2 is the damping constant of the shock absorber, Cs is the equivalent damping constant of the actuator, C q is the equivalent damping constant of the suspension friction, Kt is the tire longitudinal spring constant, K2 is the suspension spring constant, Kb is the actuator stopper spring constant, Kd is the total spring constant of the shock absorber stopper and coil spring, x0 is the road surface displacement input, x1 is the unsprung displacement, x2 is the sprung displacement, and xr is the displacement of the actuator housing.

図1の従来技術のモデルでは可動質量Mはアクチュエーターロッドとショックアブソーバーロッドの合計質量で比較的小さく性能への貢献は期待できないが、本実施例では可動質量Mはある程度大きく設定できている。この質量Mがバネ上振動を抑えるアクチュエーターの制御力がバネ下に作用するのを低減し、バネ下振動を抑える減衰Cの作用力がバネ上に及ぶのを低減している。In the prior art model shown in FIG. 1, the moving mass Mr , which is the total mass of the actuator rod and the shock absorber rod , is relatively small and cannot be expected to contribute to performance. . This mass Mr reduces the control force of the actuator that suppresses the sprung mass from acting on the unsprung part, and reduces the acting force of the damping C2 that suppresses the unsprung mass from acting on the sprung part.

制御システムはバネ下加速度センサー90、バネ上加速度センサー91、アクチュエーター筐体部加速度センサー96、コントローラー93、アクチュエーター本体94からなる。
コントローラー93は各加速度センサー信号を積分して図のブロック線図に示す演算式により制御指令値Uを計算して出力する。アクチュエーター本体94は制御指令値Uを受けてこれに等しい力Fを発生させる。
The control system consists of an unsprung acceleration sensor 90 , a sprung acceleration sensor 91 , an actuator housing acceleration sensor 96 , a controller 93 and an actuator body 94 .
The controller 93 integrates each acceleration sensor signal, calculates and outputs a control command value U according to the arithmetic expression shown in the block diagram of FIG. Actuator body 94 receives control command value U and generates force Fa equal thereto.

次に図5のモデルの運動方程式を記す。
バネ上質量の運動方程式は以下の通りである。

Figure 2022145369000002
Figure 2022145369000003
バネ下質量の運動方程式は以下の通りである。
Figure 2022145369000004
質量Mの運動方程式は以下の通りである。
Figure 2022145369000005
制御指令値Uは次式である。この指令値を受けてアクチュエーターはFを発生させる。
Figure 2022145369000006
Next, the equation of motion of the model in FIG. 5 is described.
The equation of motion for the sprung mass is as follows.
Figure 2022145369000002
Figure 2022145369000003
The equation of motion for the unsprung mass is as follows.
Figure 2022145369000004
The equation of motion for mass M r is:
Figure 2022145369000005
The control command value U is given by the following equation. Upon receiving this command value, the actuator generates Fa .
Figure 2022145369000006

図6にバネ上振動特性のシミュレーション結果を示す。数式1、2、3の車両運動方程式と、数式4の制御指令値を用いている。車両諸元は小型乗用車のものを使用した。良路相当の路面入力を加えバネ上加速度振動のパワースペクトル密度(PSD)を計算したものである。 FIG. 6 shows the simulation results of sprung mass vibration characteristics. Equations 1, 2 and 3 of vehicle motion equations and Equation 4 of control command values are used. Vehicle specifications used are those of a small passenger car. The power spectral density (PSD) of the sprung acceleration vibration is calculated by adding a road surface input equivalent to a smooth road.

図中の制御なしサスペンションは図3と同一である。また図中のパッシブマスダンパー付きサスペンションは図5の本考案サスペンション制御装置のアクチュエーター指令値U=0とした場合であって図示のようにバネ上とバネ下の間に質量Mのマスダンパーを設定した場合に相当する。図中の破線は参考として図3に示す特許文献1のアクティブサスペンションを再掲示したものである。これらと比較して本発明サスペンションの結果を示した。ここで制御則Uは数式(4)である。The uncontrolled suspension in the figure is the same as in FIG. The suspension with a passive mass damper in the figure is a case where the actuator command value U of the suspension control system of the present invention in FIG. Equivalent to setting The dashed line in the figure is for reference the active suspension of Patent Document 1 shown in FIG. 3 . The results of the suspension of the present invention are shown in comparison with these. Here, the control law U is Equation (4).

結果を見ると、パッシブマスダンパー付きサスペンションはバネ下共振での振動低減効果は多少認められるが10Hz以下での効果は少なく1Hz辺りでは効果は見られない。これに対し、本考案システムではバネ下共振周波数域での振動低減効果が顕著でありさらに10Hz以下の全周波数域において大幅な効果が見られる。参考に示した特許文献1のアクティブサスペンションに対しても特にバネ下共振周波数での振動低減効果は大きいことが分かる。
このように、従来技術ではバネ下共振周波数(12Hz)辺りではバネ上振動を低減させることは困難であり乗心地改善にも限界があったが、本考案システムによりこのような従来技術の課題を解決することができた。
Looking at the results, the suspension with a passive mass damper has some vibration reduction effect in unsprung resonance, but the effect is small at 10 Hz or less, and no effect is seen at around 1 Hz. On the other hand, in the system of the present invention, the effect of reducing vibration in the unsprung resonance frequency range is remarkable, and a significant effect can be seen in the entire frequency range of 10 Hz or less. It can be seen that the active suspension of Patent Document 1 shown as a reference also has a large vibration reduction effect particularly at the unsprung resonance frequency.
As described above, with the conventional technology, it is difficult to reduce the sprung mass vibration around the unsprung resonance frequency (12 Hz), and there is a limit to improving the ride comfort. I was able to solve it.

図7は良路相当の路面入力を入力しバネ下加速度振動のパワースペクトル密度(PSD)を計算したものである。本考案システムのバネ下振動への影響は小さく走行時のバタツキ感や接地性などの大きな問題は生じないことが分かる。 FIG. 7 shows the power spectrum density (PSD) of unsprung acceleration vibration calculated by inputting a road surface input equivalent to a smooth road. It can be seen that the influence of the system of the present invention on unsprung vibration is small, and there are no major problems such as fluttering feeling during running or road contact.

図8は図5のシステムに路面凹凸センサー95とその信号を用いた制御を追加した場合のモデルを示す。路面凹凸センサー95の凹凸検出位置はタイヤ踏面の近傍である。制御指令値Uは次式で与えられる。

Figure 2022145369000007
図5の実施例1の制御則に対して右辺第4項を追加したものである。FIG. 8 shows a model in which a road surface unevenness sensor 95 and control using its signal are added to the system of FIG. The unevenness detection position of the road surface unevenness sensor 95 is in the vicinity of the tire tread surface. A control command value U is given by the following equation.
Figure 2022145369000007
The fourth term on the right side is added to the control law of the first embodiment in FIG.

図9は図8のモデルを用いてバネ上加速度振動のパワースペクトル密度(PSD)を計算したものである。
結果を見ると、路面凹凸センサーを用いることによって本考案システムは図6の結果に対して、バネ下共振周波数域での振動低減効果がさらに顕著であり、10Hz以下の周波数域においてもさらに大幅な振動低減効果があることが分かる。
FIG. 9 shows the power spectral density (PSD) of the sprung mass acceleration vibration calculated using the model of FIG.
Looking at the results, by using the road surface unevenness sensor, the system of the present invention has a more pronounced vibration reduction effect in the unsprung resonance frequency range than the results in FIG. It can be seen that there is a vibration reduction effect.

図10は同様に図8のモデルを用いてバネ下加速度振動のパワースペクトル密度(PSD)を計算したものである。この場合もバネ下振動への影響は小さく走行時のバタツキ感や接地性などの大きな問題は生じないことが分かる。 FIG. 10 similarly calculates the power spectral density (PSD) of the unsprung acceleration vibration using the model of FIG. In this case as well, the influence on the unsprung vibration is small, and no major problems such as fluttering feeling and grounding during running do not occur.

図11は図9の本考案の路面凹凸センサー付きシステムにおいて質量Mの値を変化させた場合のバネ上加速度PSDを示している。バネ下共振周波数辺りで十分なバネ上振動低減効果を狙うにはM=10Kg程度は必要であり、付加質量なしでこれを実現するにはアクチュエーター筐体とショックアブソーバー筐体を一体化させることが一つの方策であることが分かる。FIG. 11 shows the sprung mass acceleration PSD when the value of the mass Mr is changed in the system with the road surface unevenness sensor of the present invention shown in FIG. In order to aim for a sufficient effect of reducing sprung mass vibration around the unsprung resonance frequency, M r =10 Kg is required. To achieve this without additional mass, the actuator housing and shock absorber housing must be integrated. is one measure.

図12は同様にしてバネ下加速度振動のパワースペクトル密度(PSD)を計算したものである。マスダンパー効果によりMを増すとバネ下共振が抑えられることが分かる。FIG. 12 similarly calculates the power spectrum density (PSD) of the unsprung acceleration vibration. It can be seen that the unsprung resonance can be suppressed by increasing Mr due to the mass damper effect.

図13は図8のモデルを用いて、バネ上速度に対するアクチュエーター全発生力Faaの伝達関数特性と10Hz辺りの周波数域における等価モデルを示している。ここでFaaとは制御指令値Uによってモーターが生ずる発生力FにアクチュエーターのストッパーバネKによる発生力とアクチュエーターの等価減衰定数Cによる発生力を加えたアクチュエーター全体の発生力である。これより10Hz辺りの周波数域ではFaaはバネ上速度に対してほぼ同相であることからFaaはスカイフックダンパーとして作用しておりゲイン特性よりその値はCs2=100000N/(m/sec)と大きな減衰を発生させていることが分かる。これによって図9に示すようなバネ下共振周波数域で大幅な振動低減がなされることになり極めて優れた乗心地性能が得られることになる。FIG. 13 shows transfer function characteristics of the total actuator force F aa with respect to the sprung speed and an equivalent model in a frequency range around 10 Hz using the model of FIG. 8 . Here, Faa is the force generated by the entire actuator, which is the force Fa generated by the motor according to the control command value U, the force generated by the stopper spring Kb of the actuator, and the force generated by the equivalent damping constant Cs of the actuator. From this, since F aa is almost in phase with the sprung velocity in the frequency range around 10 Hz, F aa acts as a skyhook damper and its value is C s2 = 100000 N/(m/sec) from the gain characteristic. It can be seen that a large attenuation occurs. As a result, vibrations are greatly reduced in the unsprung resonance frequency region as shown in FIG. 9, and extremely excellent riding comfort performance is obtained.

図14は同様に図8のモデルを用いてバネ下速度に対するショックアブソーバー発生力(内蔵しているバネ力を含む)Fの伝達関数特性と10Hz辺りの周波数域における等価モデルを示している。
これよりバネ下共振周波数辺りでのFはバネ下速度に対してほぼほぼ60degだけ進んでいることからFはスカイフックイナータとスカイフックダンパーの合成された作用を及ぼしていることが分かる。ゲイン特性よりその値はスカイフックイナータがM=14N/(m/sec)程度であり、スカイフックダンパーはCs1=423N/(m/sec)程度であることが分かる。
FIG. 14 similarly shows the transfer function characteristics of the shock absorber generated force (including the built-in spring force) Fd with respect to the unsprung speed and an equivalent model in the frequency range around 10 Hz using the model of FIG.
From this, Fd around the unsprung resonance frequency advances the unsprung speed by approximately 60 degrees, so it can be seen that Fd exerts a combined action of the skyhook inerter and the skyhook damper . . From the gain characteristics, it can be seen that the skyhook inerter has a value of about M s =14 N/(m/sec 2 ) and the skyhook damper has a value of about C s1 =423 N/(m/sec).

一般にバネ上スカイフックダンパーCs2を大きくしていくとバネ下スカイフックダンパーCs1はゼロに近づいてしまうが本考案ではそうならず423N/(m/sec)程度の値を保っている。これによって図10に示すように従来サスペンションに対してバネ下共振レベルは若干増大傾向になるが接地性など走りの性能に影響を及ぼす程ではない程度に収まっている。In general, when the sprung skyhook damper Cs2 is increased, the unsprung skyhook damper Cs1 approaches zero, but in the present invention, the value is maintained at about 423 N/(m/sec). As a result, as shown in FIG. 10, the unsprung resonance level tends to increase slightly compared to the conventional suspension, but it is within a level that does not affect the running performance such as road contact.

図15に実施例3を示す。実施例3は実施例1のショックアブソーバーの構造を変更したものでショックアブソーバーの機能と性能は実施例1と同じである。ショックアブソーバーの筐体50は三重チューブで構成され、ロッド17の伸び行程では減衰弁51により減衰力を生じ、ロッド17の縮み行程では主に減衰弁52により減衰力を生じる(縮み行程ではロッド進入による容積分は減衰弁51を通して流れるがこの流量は小さいく減衰力も小さいため減衰力としては省略できる)。 Example 3 is shown in FIG. Example 3 is a modification of the structure of the shock absorber of Example 1, and the function and performance of the shock absorber are the same as those of Example 1. The housing 50 of the shock absorber is composed of a triple tube, and the damping force is generated by the damping valve 51 during the extension stroke of the rod 17, and the damping force is generated mainly by the damping valve 52 during the contraction stroke of the rod 17 (in the contraction stroke, the rod enters Although the volume due to this flows through the damping valve 51, this flow rate is small and the damping force is also small, so it can be omitted as a damping force).

チェック弁53はチューブで仕切られた油室の外側から内側への流れを許容しその逆は流れないように作用させている。また減衰弁52に直列に設けたチェック弁54は伸び行程で油を流さず全て減衰弁51を流れるようにしている。空気室56はロッド17の出入りに伴う容積変化を吸収している。ロッド17の伸び行程時には油はポート55とチェック弁53を通って容積変化を吸収している。ロッド17の縮み行程時には油は減衰弁51を通って容積変化を吸収している。
このような実施例3の構成にするとガス室とブラダが不要になってガス漏れが皆無となって耐久性が向上する。
The check valve 53 allows the flow from the outside to the inside of the oil chamber partitioned by the tube, and prevents the reverse flow. Also, the check valve 54 provided in series with the damping valve 52 allows all the oil to flow through the damping valve 51 without allowing it to flow during the extension stroke. The air chamber 56 absorbs changes in volume that accompany the movement of the rod 17 in and out. During the extension stroke of the rod 17, the oil passes through the port 55 and the check valve 53 and absorbs the volume change. During the contraction stroke of the rod 17, the oil passes through the damping valve 51 and absorbs the volume change.
With such a configuration of the third embodiment, the gas chamber and the bladder are unnecessary, and the gas leakage is eliminated, thereby improving the durability.

図16に実施例4のサスペンション制御装置断面図を示す。
フリーピストン57を介して油室58とガス室59を隔離する構成にしている。ショックアブソーバー圧縮側のバネとストッパーを筐体の外に設置している。この構成によりフリーピストンを介して油室とガス室を同一直線上に配置することができ、従来ショックアブソーバーとの互換性が高く車載が容易になる。ガス室59と油室58を隔離するのは金属ベローズでもよい。
FIG. 16 shows a cross-sectional view of the suspension control device of the fourth embodiment.
The oil chamber 58 and the gas chamber 59 are separated from each other via the free piston 57 . The spring and stopper on the shock absorber compression side are installed outside the housing. With this configuration, the oil chamber and the gas chamber can be arranged on the same straight line via the free piston, which makes it highly compatible with conventional shock absorbers and easy to mount on a vehicle. A metal bellows may be used to separate the gas chamber 59 and the oil chamber 58 .

図17に実施例5のサスペンション制御装置断面図を示す。
実施例4に外筒60を設けてバネ下に近くて過酷な環境下のショックアブソーバーロッドや圧縮側のバネ、ストッパーを保護しつつ、サスペンションバネの併設を容易にしまた車輪スピンドルを固定したストラット構造への対応を容易にするものである。
FIG. 17 shows a cross-sectional view of the suspension control device of the fifth embodiment.
A strut structure in which an outer cylinder 60 is provided in the fourth embodiment to protect the shock absorber rod, the spring on the compression side, and the stopper in a harsh environment close to the spring, while facilitating the parallel installation of the suspension spring and fixing the wheel spindle. This makes it easier to deal with

図18に実施例6のサスペンション制御装置断面図を示す。
実施例5にコイルバネ方式のサスペンションバネ61を併設した場合の実施例である。このサスペンションバネとショックアブソーバーを一つのユニットにまとめられるため一層の車載性が増す。
FIG. 18 shows a cross-sectional view of the suspension control device of the sixth embodiment.
This is an embodiment in which a coil spring type suspension spring 61 is added to the fifth embodiment. The suspension springs and shock absorbers can be integrated into one unit, further increasing the on-vehicle compatibility.

図19に実施例7のサスペンション制御装置断面図を示す。
実施例5に空気バネ方式のサスペンションバネを併設した場合の実施例である。
空気バネは空気室62とダイヤフラム63、ダイヤフラムガイド64から成る。
外部空気圧源(図示せず)からソレノイドバルブ(図示せず)を介して制御圧を導き空気室の空気圧を調整することで車高調整を可能にしている。
FIG. 19 shows a cross-sectional view of the suspension control device of the seventh embodiment.
This is an embodiment in which an air spring type suspension spring is added to the fifth embodiment.
The air spring consists of an air chamber 62 , a diaphragm 63 and a diaphragm guide 64 .
A control pressure is introduced from an external air pressure source (not shown) through a solenoid valve (not shown) to adjust the air pressure in the air chamber, thereby making it possible to adjust the vehicle height.

図20に実施例8のサスペンション制御装置断面図を示す。
実施例6に対して、アクチュエーター筐体66をバネ上にマウントし、アクチュエーターロッド67をショックアブソーバー筐体68に固定していることが変更点である。こうする事でアクチュエーターへの振動入力を低減しアクチュエーターへの電気配線をバネ上に集約できるため信頼性を高めることができる。この場合はアクチュエーター質量が可動質量から除かれて可動質量が低減し性能が十分でない恐れもあるので円盤上部材9やショックアブソーバー筐体68の厚さを増すなどして追加質量を加えることもできる。
FIG. 20 shows a cross-sectional view of the suspension control device of the eighth embodiment.
The difference from the sixth embodiment is that the actuator housing 66 is mounted on a spring and the actuator rod 67 is fixed to the shock absorber housing 68 . By doing so, the vibration input to the actuator can be reduced, and the electrical wiring to the actuator can be concentrated on the spring, so reliability can be improved. In this case, since the actuator mass is removed from the movable mass, the movable mass may be reduced and the performance may not be sufficient. .

図21に実施例9のサスペンション制御装置断面図を示す。
実施例6に対して、アクチュエーター筐体66をバネ上にマウントし、アクチュエーターロッド67をショックアブソーバーロッド17に固定していることが変更点である。この場合は可動質量が小さいので付加質量69を追加する。こうする事で実施例8と同様にアクチュエーターへの振動入力を低減しアクチュエーターへの電気配線をバネ上に集約できるため信頼性を高めることができる。この構成ではガス室とフリーピストンを空気室56に置き換えられガス漏れの心配がなくなり耐久性が増す。
FIG. 21 shows a cross-sectional view of the suspension control device of the ninth embodiment.
The difference from the sixth embodiment is that the actuator housing 66 is mounted on a spring and the actuator rod 67 is fixed to the shock absorber rod 17 . In this case, the additional mass 69 is added because the movable mass is small. By doing so, the vibration input to the actuator can be reduced and the electrical wiring to the actuator can be concentrated on the spring as in the eighth embodiment, so that the reliability can be improved. In this configuration, the gas chamber and the free piston are replaced with the air chamber 56, eliminating the fear of gas leakage and increasing the durability.

図22に実施例10のサスペンション制御装置断面図を示す。
実施例6に対して、アクチュエーター筐体66をショックアブソーバーロッド17に固定していることが変更点である。こうする事で実施例9と同様にガス室とフリーピストンを空気室56に置き換えられガス漏れの心配がなくなり耐久性が増す。この場合もショックアブソーバー筐体の質量が可動質量から除かれて可動質量が低減し性能が十分でない恐れもあるのでアクチュエーター筐体66の厚さを増すなどして追加質量を加えることもできる。
FIG. 22 shows a sectional view of the suspension control device of the tenth embodiment.
The difference from the sixth embodiment is that the actuator housing 66 is fixed to the shock absorber rod 17 . By doing so, the gas chamber and the free piston are replaced with the air chamber 56 in the same manner as in the ninth embodiment. In this case as well, the mass of the shock absorber housing is removed from the movable mass, and the movable mass is reduced, which may lead to insufficient performance.

最後に、数式4、5の制御則の導出方法について説明する。
本考案の制御則は、特許文献2および非特許文献2に示すエネルギー最適制御理論から導いている。
エネルギー最適制御理論の概要を説明する。
まず制御則を求めるという発想を変えて、評価関数の値を最小化させる理想的なシステムの運動方程式を求めるというように制御問題の形式を変える。
次に評価関数をパワー表現によりエネルギーの流れを記述し、評価関数を最小化する理想的なシステムの運動方程式を導く。この導出過程は従来の変分法を適用するだけであり、微分方程式を解く過程は存在しないのでほぼ自動的に導き出される。
最後に、“閉ループ系は、ハードウエアである制御対象の運動と制御則と称するソフトウエアで記述された制御対象のあるべき運動との連立微分方程式の解を実時間で解いている”という事実を利用する。
Finally, a method of deriving the control rules of Equations 4 and 5 will be described.
The control law of the present invention is derived from the energy optimum control theory shown in Patent Document 2 and Non-Patent Document 2.
An outline of the energy optimum control theory is explained.
First, we change the form of the control problem by changing the concept of finding the control law and finding the equation of motion of the ideal system that minimizes the value of the evaluation function.
Next, the energy flow is described by the power expression of the evaluation function, and the equation of motion of the ideal system that minimizes the evaluation function is derived. This derivation process only applies the conventional variational method, and since there is no process of solving differential equations, the derivation is almost automatic.
Finally, the fact that "the closed-loop system solves simultaneous differential equations in real time between the motion of the controlled object, which is hardware, and the desired motion of the controlled object, which is described in software called the control law." take advantage of

現代では多くの制御システムがコンピュータ制御による閉ループ系を構成していることを考えると最適制御理論の構築に当たって閉ループ系を前提にすることは自然な方策である。具体的には、前述の理想的なシステムの運動方程式の入出力を逆にした特性を制御則として閉ループ系に組み込む。こうすると前記の連立微分方程式の解を生成する作用により最適制御が実現する。しかも制御則は状態変数による演算式であるから実時間制御が可能になる。 Considering that many modern control systems are computer-controlled closed-loop systems, it is natural to assume closed-loop systems in constructing optimal control theory. Specifically, the characteristics of the equation of motion of the above-described ideal system with the inputs and outputs reversed are incorporated into the closed loop system as the control law. In this way, optimum control is realized by the action of generating solutions to the simultaneous differential equations. Moreover, since the control law is an arithmetic expression based on state variables, real-time control is possible.

図23は従来の最適制御問題Aと、エネルギー最適制御理論による新しい最適制御問題Bを対比して示している。
問題A:制御対象の運動方程式と評価関数Jが与えられているとき評価関数を最小化させる制御則Uを求めよ。
問題B:任意の制御則Uに対して、与えられた評価関数Jを最小化させる理想システムの運動方程式を求めよ。
FIG. 23 shows the conventional optimum control problem A and the new optimum control problem B based on the energy optimum control theory in comparison.
Problem A: Given the equation of motion of the controlled object and the evaluation function J, find a control law U that minimizes the evaluation function.
Problem B: For an arbitrary control law U, find the equation of motion of the ideal system that minimizes the given evaluation function J.

問題AではUを求めるのに対し、問題BではUは与えられているものとして評価関数を最小化する理想的な運動方程式を求めるというシステム設計問題に変換している。
問題AのLは2次形式で統一される場合が多いが、問題Bでは位差量と流通量の積即ちパワーで統一している。こうすると関数Lの形によらずこの評価関数を最小化させる条件から入力Uに対する理想システムの運動方程式をほぼ自動的に導くことができる。
In Problem A, U is obtained, while in Problem B, U is given and converted into a system design problem of obtaining an ideal equation of motion that minimizes the evaluation function.
L in Problem A is often unified in a quadratic form, but in Problem B, it is unified in the product of the position difference amount and the circulation amount, that is, the power. By doing so, the equation of motion of the ideal system for the input U can be almost automatically derived from the condition that minimizes this evaluation function regardless of the form of the function L.

次に、エネルギー最適制御理論は閉ループ系が連立微分方程式を実時間で解いているという特質を活用する。
この理想システムの入出力の逆特性を閉ループ系の制御則とすれば制御対象はあたかも自身のダイナミックスの許容範囲内で理想システムであるかのごとく振舞うことになる。
Next, the energy optimum control theory utilizes the property that the closed-loop system solves the simultaneous differential equations in real time.
If the inverse characteristics of the input and output of this ideal system are used as the control law of the closed loop system, the controlled object will behave as if it were an ideal system within the allowable range of its own dynamics.

図24はこの理論を本考案システムへ適用した場合の説明図である。
関数Lを次式で定義する。

Figure 2022145369000008
ここで、r、r、r、r、rは重み係数、上式右辺第1項は路面からの入力パワー項に負符号をつけたもの、第2項はアクチュエーターの入力パワー項、第3項はダンパーの発熱項、第4項はバネ下スカイフックダンパーの発熱項、第5項はバネ上スカイフックダンパ
Figure 2022145369000009
FIG. 24 is an explanatory diagram when this theory is applied to the system of the present invention.
A function L is defined by the following equation.
Figure 2022145369000008
Here, r 0 , r 1 , r 2 , r a , and r d are weighting factors, the first term on the right side of the above equation is the input power term from the road surface with a negative sign, and the second term is the input power of the actuator. term, the third term is the heat generation term of the damper, the fourth term is the heat generation term of the unsprung skyhook damper, and the fifth term is the sprung skyhook damper
Figure 2022145369000009

Figure 2022145369000010
Figure 2022145369000011
Figure 2022145369000012
項が未知のまま残っている。これを理論的に求めることは難しいので、まずこの偏微分項をラプラス変換した関数を定数や1次の伝達関数として仮置きして試行錯誤的シミュレーションを繰り返しある程度適切な結果が得られるような伝達関数を確定する。
Figure 2022145369000013
より確定した伝達関数は各数式の矢印ようになる。
Figure 2022145369000010
Figure 2022145369000011
Figure 2022145369000012
terms remain unknown. Since it is difficult to obtain this theoretically, first, by temporarily setting the function obtained by Laplace transform of this partial differential term as a constant or a first-order transfer function, trial-and-error simulations are repeated, and transfer is performed so that appropriate results can be obtained to some extent. Confirm the function.
Figure 2022145369000013
A more definite transfer function is indicated by the arrows in each equation.

Figure 2022145369000014
Figure 2022145369000014
Figure 2022145369000015
Figure 2022145369000015
Figure 2022145369000016
Figure 2022145369000016

さらにr、r、r、r、rを適切な数値に置き換え、数式8~10に示す確定した伝達関数を数式7に代入すれば数式5が得られる。ここで、数式5の右辺第4項は路面凹凸センサー信号に1Hzのハイパスフィルター処理をしている。これは車体の定常的ピッチ角による変化分を除去するため、またxが推定値の場合は積分演算によるドリフト分を除くためなど路面凹凸信号処理特有の理由によるものである。Furthermore, by replacing r 0 , r 1 , r 2 , r a , and r d with appropriate numerical values and substituting the fixed transfer functions shown in Equations 8 to 10 into Equation 7, Equation 5 is obtained. Here, the fourth term on the right side of Equation 5 applies high-pass filter processing of 1 Hz to the road surface unevenness sensor signal. This is due to reasons peculiar to road unevenness signal processing, such as to remove the amount of change due to the stationary pitch angle of the vehicle body, and to remove the amount of drift due to integration when x0 is an estimated value.

次に、数式5の最適制御則を用いたシミュレーションを行い、伝達関数解析を行い数式8~10の確定した伝達関数の妥当性を確認した結果を図25に示す。図の上から順に数式8、9、10の確定した伝達関数を破線で示し、シミュレーションから求めた真の伝達関数を実線で示す。破線はほぼ実線を近似していることから数式5は近似的に最適制御則であるということが帰納法的に確認できた。 Next, a simulation using the optimum control law of Equation 5 was performed, and transfer function analysis was performed to confirm the validity of the determined transfer functions of Equations 8 to 10. The results are shown in FIG. From the top of the drawing, the determined transfer functions of Equations 8, 9, and 10 are indicated by dashed lines, and the true transfer functions obtained from simulation are indicated by solid lines. Since the dashed line approximates the solid line, it can be confirmed by induction that Equation 5 is approximately the optimum control law.

特願2020-154981 サスペンション制御装置Patent application 2020-154981 Suspension control device

特許第4609767号 システムの最適制御方法Patent No. 4609767 System optimal control method

「JSAE SYMPOSIUM 車両運動制御の温故知新」No.1-19 テキストP.58 図30、開催日/2019年7月5日(金)、会場/工学院大学 アーバンテックホール(新宿区西新宿 1-24-2)、主催/公益社団法人自動車技術会、企画/車両運動性能部門委員会"JSAE SYMPOSIUM Vehicle Dynamics Control Learning from the Past" No. 1-19 text p. 58 Figure 30, Date: Friday, July 5, 2019, Venue: Urban Tech Hall, Kogakuin University (1-24-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku), Organizer: Society of Automotive Engineers of Japan, Planning: Vehicle Movement performance department committee 福島直人、萩原一郎、エネルギー最適制御理論-最適制御理論の新しい枠組みとその発展性について-、応用数理、Vol.21、No.4、2011年、P.259~275Naoto Fukushima, Ichiro Hagiwara, Energy Optimal Control Theory -New Framework of Optimal Control Theory and Its Expandability-, Applied Mathematics, Vol. 21, No. 4, 2011, p. 259-275

本考案はコーナーモジュール化されており従来サスペンションのバネとショックアブソーバーとの互換が容易で車載性がよく高級車を中心に一般車への適用も期待できる。
また本考案搭載車は揺れが極めて小さくなるので乗員はスマホなどの操作が容易になる。これは今後の自動運転車両にとってニーズが高く重要な性能と考えられる。
The present invention is a corner module, and the conventional suspension springs and shock absorbers are easily compatible with each other. It is highly mountable and can be expected to be applied to general cars, mainly luxury cars.
In addition, since the vehicle equipped with this invention has extremely small shaking, it is easy for passengers to operate smartphones. This is considered to be an important performance that is in high demand for future self-driving vehicles.

1 ボールねじメス側
2 ボールねじオス側
3 回転磁石
4 モーターコイル
5 ストッパー
6 コイルスプリング
7 筐体
8 ガイド
9 円盤状部材
10 別置き油室
11 ブラダ
12 ガス室
13 ポート
14 減衰弁
15 油室
16 ロッドガイド&オイルシール
17 ロッド
18 インシュレータ
19 ブッシュ
22 ボールねじメス側
24 回転磁石
25 モーターコイル
26 ボールねじオス側
30 ショックアブソーバーピストンロッド
50 筐体
51 減衰弁
52 減衰弁
53 チェック弁
54 チェック弁
55 ポート
56 空気室
57 フリーピストン
58 油室
59 ガス室
60 外筒
61 コイルバネ
62 空気室
63 ダイヤフラム
64 ダイヤフラムガイド
65 カバー
66 アクチュエーター筐体
67 アクチュエーターロッド
68 ショックアブソーバー筐体
69 付加質量
90 バネ下加速度センサー
91 バネ上加速度センサー
92 アクチュエーター可動部加速度センサー
93 アクチュエーター用コントローラー
94 アクチュエーター本体
95 路面凹凸センサー
96 アクチュエーター筐体加速度センサー
1 Ball screw female side 2 Ball screw male side 3 Rotating magnet 4 Motor coil 5 Stopper 6 Coil spring 7 Housing 8 Guide 9 Disk-shaped member 10 Separate oil chamber 11 Bladder 12 Gas chamber 13 Port 14 Damping valve 15 Oil chamber 16 Rod Guide & oil seal 17 Rod 18 Insulator 19 Bushing 22 Ball screw female side 24 Rotating magnet 25 Motor coil 26 Ball screw male side 30 Shock absorber piston rod 50 Housing 51 Damping valve 52 Damping valve 53 Check valve 54 Check valve 55 Port 56 Air Chamber 57 Free piston 58 Oil chamber 59 Gas chamber 60 Outer cylinder 61 Coil spring 62 Air chamber 63 Diaphragm 64 Diaphragm guide 65 Cover 66 Actuator housing 67 Actuator rod 68 Shock absorber housing 69 Additional mass 90 Unsprung acceleration sensor 91 Sprung acceleration sensor 92 Actuator moving part acceleration sensor 93 Actuator controller 94 Actuator body 95 Road unevenness sensor 96 Actuator housing acceleration sensor

Claims (9)

バネ上(車体側)とバネ下(車軸側)に設置する車両のサスペンション制御装置にあって、バネ上質量とバネ下質量の双方の振動に対して独立した運動が可能な第三の可動質量を有し、この可動質量とバネ上およびバネ下とを繋ぐ要素として少なくとも一つのアクチュエーターと一つのショックアブソーバーを有することを特徴とする車両のサスペンション制御装置。 A third movable mass that can move independently of the vibrations of both the sprung mass and the unsprung mass in a vehicle suspension control device that is installed on the sprung mass (body side) and unsprung mass (axle side). and at least one actuator and one shock absorber as elements connecting the movable mass to the sprung mass and the unsprung mass. 請求項1において、アクチュエーター筐体をバネ上にマウントし、アクチュエーターのロッドをショックアブソーバー筐体に固定し、ショックアブソーバーのロッドをバネ下にマウントすることでショックアブソーバー筐体がバネ上とバネ下の双方の振動に対して独立した運動が可能な可動質量を構成したことを特徴とする車両のサスペンション制御装置。 In claim 1, the actuator housing is mounted on the spring, the rod of the actuator is fixed to the shock absorber housing, and the rod of the shock absorber is mounted under the spring, so that the shock absorber housing has a spring and an unsprung structure. A vehicle suspension control device comprising a movable mass capable of independent motion with respect to both vibrations. 請求項1において、アクチュエーター筐体をバネ上にマウントし、ショックアブソーバー筐体をバネ下にマウントし、アククエーターロッドとショックアブソーバーロッドを固定しこの両ロッドと一体で動く付加質量を加えたことを特徴とする車両のサスペンション制御装置。In claim 1, the actuator housing is mounted on the spring, the shock absorber housing is mounted under the spring, the actuator rod and the shock absorber rod are fixed, and an additional mass that moves integrally with these rods is added. A vehicle suspension control device characterized by: 請求項1において、アクチュエーター筐体をショックアブソーバーロッドに固定しアクチュエーターロッドをバネ上にマウントし、ショックアブソーバー筐体をバネ下にマウントすることでアクチュエーター筐体がバネ上とバネ下の双方の振動に対して可動質量を構成したことを特徴とする車両のサスペンション制御装置。In claim 1, the actuator housing is fixed to the shock absorber rod, the actuator rod is mounted on the spring, and the shock absorber housing is mounted under the spring, so that the actuator housing can withstand both on-sprung and unsprung vibrations. A suspension control device for a vehicle, characterized in that a movable mass is configured for the suspension. 請求項1において、アクチュエーター筐体とショックアブソーバー筐体を一体構造としアクチュエーターのロッドをバネ上にマウントし、ショックアブソーバーのロッドをバネ下にマウントすることで一体構造筐体がバネ上とバネ下の双方の振動に対して可動質量を構成したことを特徴とする車両のサスペンション制御装置。 In claim 1, the actuator housing and the shock absorber housing are integrally structured, and the rod of the actuator is mounted on the spring, and the rod of the shock absorber is mounted under the spring, so that the housing of the integrated structure is formed on the spring and the unsprung. A suspension control device for a vehicle, characterized in that a movable mass is configured for both vibrations. 請求項2と5の構成において、ショックアブソーバー筐体部を摺動させる外筒を設置し、この外筒の下端はショックアブソーバーロッド先端部をバネ下へ取り付ける部材に固定されていることを特徴とする車両のサスペンション制御装置。 In the constructions of claims 2 and 5, an outer cylinder for sliding the shock absorber housing is installed, and the lower end of this outer cylinder is fixed to a member that attaches the tip of the shock absorber rod to the bottom of the spring. vehicle suspension control device. 請求項1において可動質量を10Kg以上とすることを特徴とする車両のサスペンション制御装置。2. A suspension control system for a vehicle according to claim 1, wherein the movable mass is 10 kg or more. 請求項1から7において、少なくともバネ上振動とバネ下振動と可動質量振動および路面凹凸の値を計測あるいは推定する手段を有し、これらの計測値あるいは推定値を用いた演算によりアクチュエーターへの指令値を出力する制御装置を有することを特徴とするサスペンション制御装置。In any one of claims 1 to 7, it has means for measuring or estimating at least values of sprung mass vibration, unsprung mass vibration, movable mass vibration, and road surface unevenness, and a command to the actuator is given by calculation using these measured values or estimated values. A suspension control device comprising a control device for outputting a value. 請求項8において、次式に示す制御則によりアクチュエーター発生力指令値を出力する制御装置を有することを特徴とするサスペンション制御装置。
Figure 2022145369000017
ただし、R、R、R、Rは正の定数、H、Hはローパスフィルタ特性である。
Figure 2022145369000018
計測値もしくはその推定値である。路面凹凸信号を使わない場合は数式1の右辺第4項は
Figure 2022145369000019
9. The suspension control device according to claim 8, further comprising a control device for outputting an actuator generated force command value according to a control rule expressed by the following equation.
Figure 2022145369000017
However, R a , R b , R c , and R 0 are positive constants, and H c and H 0 are low-pass filter characteristics.
Figure 2022145369000018
It is a measured value or its estimated value. If the road surface unevenness signal is not used, the fourth term on the right side of Equation 1 is
Figure 2022145369000019
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