JP2565384B2 - 自動車用アクティブサスペンションの制御装置 - Google Patents

自動車用アクティブサスペンションの制御装置

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JP2565384B2
JP2565384B2 JP63246242A JP24624288A JP2565384B2 JP 2565384 B2 JP2565384 B2 JP 2565384B2 JP 63246242 A JP63246242 A JP 63246242A JP 24624288 A JP24624288 A JP 24624288A JP 2565384 B2 JP2565384 B2 JP 2565384B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車用アクティブサスペンションの制御
装置に関するものである。
従来の技術 空気ばねを用いた自動車のエアサスペンションにおい
て、前後左右の各エアサスペンションのばね上の上下加
速度を検出する上下加速度センサと、該各エアサスペン
ションのばね上とばね下の上下方向相対変位を検出する
サスストロークセンサとを設け、上下加速度センサが検
出したばね上の上下加速度と、サスストロークセンサが
検出した上下相対変位量および該上下相対変位量から演
算にて求めた上下相対変位速度とにより、各エアサスペ
ンションへの注入空気指示流量，各エアサスペンション
よりの排出空気指示流量をそれぞれ演算にて求めるコン
トローラを設け、該指示流量通りの空気の注入又は排気
を各サスペンション毎に独立して行う流量制御弁を設
け、これにより車体の見かけ上の質量やダンパ，ばね効
果を可変とする制御を各エアサスペンション毎に独立し
て行うようにしたアクティブサスペンションを以前本出
願人において開発し、特開昭62−139709号公報にて既に
公開となっている。
発明が解決しようとする課題 上記のようにばね上の上下加速度とばね上，ばね下の
相対変位量と相対変位速度とで空気の出し入れ制御を行
うアクティブサスペンションは、路面からの突き上げ荷
重等の入力に対して極めてソフトな乗心地性能を満足さ
せることができ、又ゆるやかな荷重移動に対しては車両
姿勢を常に正常に保つことができるもので非常に効果的
であることが、急制動や急加速等大きな前後方向加速出
が作用したとき，或は急旋回等大きな横方向加速度が作
用したとき、これらの加速度に基づく急激な荷重移動に
対して空気の出し入れ制御が遅れぎみになると言う課題
を有している。
本発明はこのような課題に対処することを主目的とす
るものである。
課題を解決するための手段 本発明は、各サスペンションのばね上の上下加速度お
よびばね上とばね下の上下相対変位に基づきコントロー
ラが各サスペンション毎に独立に油又は気体等の流体の
注入，排出を制御して、路面からの入力振動に対しては
柔かくばね上に働らく力に対して剛い乗心地優先の制御
を行う自動車用アクティブサスペンションの制御装置に
おいて、車体の前後方向加速度および横方向加速度を検
出する前後ｇセンサおよび横ｇセンサを設け、該両セン
サの各検出信号を不感帯回路で処理して得た前後方向お
よび横方向の所定値以上の加速度の情報から車体のピッ
チングおよびロールを予測して各サスペンションに生ず
るであろうサス反力増減量を算出しその算出結果から上
記ピッチングおよびロールを抑制させるに必要な流体の
注入，排出制御量を各サスペンション毎に算出して流体
の注入，排出を各サスペンション毎に独立して行わせる
制御ロジックを上記コントローラに組込んだことを特徴
とするものである。
作用 上記により急加速或いは旋回時における車体姿勢を正
常に保持しようとする制御の遅れは極めて少なくなり、
より精度の高い車体姿勢制御を実現することができる。
実施例 以下本発明の実施例を附図を参照して説明する。
第１図は本発明による制御システムの一例を示す図で
あり、11,12は左右前輪のサスペンション、13,14は左右
後輪のサスペンションで、各サスペンションとしてはオ
イル室と密閉された気体室とをダイヤフラムにて区画形
成した気体ばね部の該オイル室とオイルシリンダのオイ
ル室とをオリフィスを介して連通させ、該オイルシリン
ダの一端（例えばシリンダの底面部）をサスペンション
アーム等の車輪側部材に，他端（例えばピストンロッ
ド）を車体側部材にそれぞれ結合した所謂従来より公知
のハイドロ・ニューマチックサスペンションを採用して
いる。
21,22,23,24は上記各サスペンションのオイルシリン
ダのオイル室に油を供給したり該オイル室の油を排出し
たりする制御弁であって、これらの各制御弁21,22,23,2
4は後述するコントローラ３からの弁駆動信号によりそ
れぞれ独立して制御される。
４は油タンク、５は油ポンプであり、該油ポンプ５は
エンジン６によって回転駆動されるが、図示実施例では
パワステアリング用の油ポンプ５′と上記油ポンプ５と
をタンデムとしエンジン６により両油ポンプ5,5′が同
時に回転駆動される例を示している。
油ポンプ５の吐出油はチェックバルブ７を通って高圧
アキュムレータ８に蓄圧されると共に上記制御弁のうち
の１つまたは２つ以上が注入側に切換わるとその注入側
に切換わった制御弁から１つまたは２つ以上のサスペン
ションのオイル室に高圧の油が制御され、又制御弁のう
ちの１つまたは２つ以上が排出側に切換わるとその排出
側に切換わった制御弁から１つまたは２つ以上のサスペ
ンションの油が排出されオイルクーラ９を通って油タン
ク４に入流するようになっている。
10はリリーフ弁、11はロード・アンロード弁で、該ロ
ード・アンロード弁11は高圧アキュムレータ８が所定の
設定圧となったことを検出する圧力センサ81の信号に基
づきコントローラ３が発する信号によって図示のアンロ
ード状態に切換えられ、油ポンプ５の吐出油をオイルク
ーラ９側に流通させ油タンク４に流入させるものであ
る。
上記各サスペンション11,12,13,14には、ばね上の上
下加速度を検出する上下加速度センサ12と、ばね上とば
ね下の上下相対変位を検出するサスストロークセンサ13
とがそれぞれ設けられ、各サスペンション毎にばね上の
上下加速度と上下相対変位の情報をコントローラ３に入
力するようになっている。
14は車体の前後方向加速度を検出する前後ｇセンサ、
15は車体の横方向加速度を検出する横ｇセンサであり、
該前後ｇセンサ14および横ｇセンサ15が検出した前後方
向加速度および横方向加速度の情報もコントローラ３に
入力される。
次にコントローラ３の制御ロジックを第２図を参照し
て説明する。
第２図において鎖線で囲んだ部分Ａは前後左右のサス
ペンションのうちの１つ例えば左前輪のサスペンション
11の制御ブロック図であって、該第２図では図示を省略
しているがＡと同じ制御ロジックを４組備えており、各
サスペンション毎に独立して制御を行うようになってい
る。
各サスペンション部において上下方向加速度および上
下相対変位をそれぞれのセンサ12および13で検知する
と、上下加速度信号に対してはローパスフィルタLPFを
通して高周波成分を低減させ、不感帯回路I1を通してゼ
ロ近傍の設定範囲の信号を取除き、ゲインG1を掛算して
制御弁の特性に合せた制御指示量Q1を得る。
上下相対変位信号は微分回路Ｄを通るものとそのまま
のものとの２通りに分かれ、微分回路Ｄを通った信号は
上下相対変位速度信号となり不感帯回路I2を通ってゼロ
近傍の設定範囲の信号を除去され更にゲインG2を掛けら
れて制御弁特性に合せた制御指示量Q2となり、上下相対
変位信号は基準車高信号発生回路Ｈにより車高調整スイ
ッチ16の状態を読んで指示された基準車高信号との差を
とって実相対変位信号となり、不感帯回路I3を通してゼ
ロ近傍の設定範囲の信号を除去されゲインG3を掛けられ
て制御弁特性に合せた制御指示量Q3となる。
上記した制御弁特性に合せた制御指示量Q1,Q2,Q3と
は、例えば制御弁が流量制御弁であった場合は弁開閉特
性を考慮して注入又は排出すべきオイル量を制御弁の注
入側又は排出側の開弁指示時間におきかえることを意味
する。
以上３つの制御指示量Q1,Q2,Q3は加算され制御量補正
回路Ｒを通して温度とか管長の違いによる圧力損失とか
の環境条件を考慮した補正指示量Ｑに変換し、弁駆動信
号発生回路Ｗを通して制御弁開閉信号を発し、制御弁21
を注入側又は排出側に切換え、サスペンション11に指示
量通りの油の注入又は排出を行う。
上記の制御において、上下加速度による制御では上向
きの加速度に対してはサスペンション11内の油を排出し
下向きの加速度に対してはサスペンション11内に油を注
入すると言う制御を行うことにより、路面からの突き上
げ等下からの力に対しては柔らかく且つ減衰の高いサス
ペンション特性を，上（即ち車体）からの力に対しては
車高を基準車高に維持する方向に油を注，排制御する上
下相対変位速度および上下相対変位による制御と協働し
て車高を維持するように見かけ上剛いサスペンション特
性をつくりだす働らきをし、又上下加速度信号をローパ
スフィルタLPFを通すことでばね下共振のように高い周
波数領域の振動に対してあまり反応せず、ばね上共振近
傍の低い周波数領域の振動に制御が集中してエネルギー
を消費する低消費型乗心地，バウンジング優先の制御仕
様となる。
尚上記車高調整スイッチ16は、例えばノーマル車高か
らハイ車高に切換える切換スイッチであり、ノーマル車
高を選択しているときは基準車高信号発生回路Ｈは低い
基準車高信号を発し、車高調整スイッチ16をハイ車高側
に切換えると基準車高信号発生回路Ｈは高い基準車高信
号を発し、上下相対変位信号による制御は車高を基準車
高に維持しようとする制御であるから、基準車高が低い
ノーマル基準車高からハイ基準車高に切換わると油注入
の制御指示量Q3を発してサスペンション11に油を注入し
て車高を上記ハイ基準車高に等しい高さまで上げ、車高
調整スイッチ16をノーマル車高側に戻せば油排出の制御
指示量Q3を発してサスペンション11内の油を排出し車高
をノーマル基準車高まで下げる働きをする。この車高調
整スイッチ16の切換えによる油の出し入れはすべてのサ
スペンションで同時に行われる。
上記したばね上の上下加速度による制御およびばね上
とばね下の上下相対変位，上下相対変位速度による制御
によって，通常走行状態での通常の前後方向加速度や横
方向加速度にて生じる比較的小さな前後方向や左右方向
の荷重移動に対しては充分に対応でき、車体姿勢を正常
に保つことができるが、例えば急制動，急加速時或いは
急旋回時等のように前後方向或は左右方向に大きな加速
度が急激に作用したような場合は、上記上下加速度，上
下相対変位速度，上下相対変位による制御では対応が遅
れぎみになると言う課題を有している。
そこで本発明では、前記したように車体の前後方向加
速度を検出する前後ｇセンサ14および車体の横方向加速
度を検出する横ｇセンサ15を追加し、急加速時，急旋回
時等の車体姿勢制御を以下に述べるようなフローにて行
うようにしたものである。
即ち、第２図に示すように、前後ｇセンサ14で検知し
た前後方向加速度信号をヒステリシス17,不感帯回路18
により通常走行中の通常の前後ｇ変動程度では反応せ
ず、フルアクセルや中程度以上のブレーキング時のよう
に車体のピッチングが大きく発生する場合に作用するよ
うに信号を変換し前後荷重移動量算出回路19に入力す
る。前後荷重移動量算出回路19は、該入力された信号と
予め記憶している車両諸元と前記車高調整スイッチ16か
ら求めた現在の車体重心の地上高の情報から前後方向の
荷重移動量を算出しその算出結果をサス反力増算出回路
20に出力する。サス反力増算出回路20は、入力された前
後方向の荷重移動量の情報と、各サスペンションの形
式，駆動形式（前輪駆動形式，後輪駆動形式或は４輪駆
動形式等）等より、タイヤに加わる駆動力，制動力を考
慮した各サスペンション位置での上記荷重移動量によっ
て生ずるであろうところのサス反力増減量を各サスペン
ション毎に算出する。
上記した各サスペンションの形式，駆動形式等より、
タイヤに加わる駆動力，制動力を考慮すると言うこと
は、例えばトレーリングアーム形式のサスペンションの
場合制動力が車輪に作用するとその反力はトレーリング
アームの揺動軸受で支えられるのでトレーリングアーム
には一般にサスペンションばねを縮ませる方向のモーメ
ントが負荷され（制動時のアンチリフトジオメトリ特
性）、その負荷は慣性力にて生じる前後荷重移動に対し
前輪側では加算．後輪側では減算される状態となって現
れ、又加速時のサス反力には駆動輪では駆動反力にてサ
スペンションばねを伸ばそうとする方向のモーメントが
負荷され従動輪ではそのような負荷はない。このような
加算或は減算される負荷はトレーリングアームの配置，
揺動軸の配置等により異り、又ウイッシュボーン形式の
サスペンションではアッパおよびロアのコントロールア
ームの揺動軸の傾斜によって，マクファーソン形式のサ
スペンションではサスペンションストラットの傾斜やロ
アアームの回転軸位置等によって異る。
上記のように制動又は加速に伴なう前後荷重移動量に
よって生ずるであろう各サスペンション毎のサス反力増
減量はサスペンションの形式および駆動形式から各車輪
に加わる制動力，駆動力を考慮しなければ正確には算出
できないのである。
横ｇセンサ15で検知した横方向加速度信号も上記前後
ｇセンサ14の場合と同様ヒステリシス回路21,不感帯回
路22を通して通常走行中のわずかな横ｇ変動程度には反
応しないようにし所定値以上の信号だけがロールモーメ
ント算出回路23にインプットされるようにする。ロール
モーメント算出回路23はインプットされた信号から予じ
め記憶している車両諸元，前記車高調整スイッチ16から
求めたその時点における車体重心の地上高の情報に基づ
き発生ロールモーメントを算出し、更に狙いの左右荷重
移動量前後配分比に合せて発生ロールモーメントを前後
輪のモーメントに分配し、前後輪の左右荷重移動量を前
後輪左右荷重移動量分配回路24にて算出しサス反力増算
出回路25に出力する。サス反力増算出回路25では、発生
横ｇに見合うタイヤに加わる総横力を基本的には車体重
心位置と前後車輪間距離でヨーモーメント釣合式上釣合
うように前後に分配し、前後輪別々に左右荷重移動量と
タイヤ横力，車高，サスペンションリンク形式等を考慮
してサス上下反力増減量をそれぞれ算出する。
上記の２つのサス反力増算出回路20および25にてそれ
ぞれ算出された前後ｇ発生に基づくサス上下反力増減量
と横ｇ発生に基づくサス上下反力増減量は総サス反力増
減および制御量算出回路26にインプットされ、こヽで２
つのサス上下反力増減量を各サスペンション毎に加算し
て各サスペンション毎の総サス反力増減量を求めると共
に、その総サス反力増減量に見合うサスペンション内圧
（サスペンションの気体室の内圧）を維持すべきオイル
の注入，排出の制御量を各サスペンション毎に算出す
る。そしてその制御量は制御量変換回路27にて弁仕様に
合せた各サスペンション毎の制御指示量Q4（例えば制御
弁が流量制御弁であった場合は弁開閉特性を考慮した注
入側又は排出側の開弁指示時間におきかえることを意味
する）に変換され、前記ばね上の上下加速度，ばね上と
ばね下の上下相対変位速度および上下相対変位量に基づ
く各サスペンション毎の制御指示量Q1,Q2,Q3の加算値に
加算され、これらQ1,Q2,Q3,Q4の加算値を前記したよう
に制御量補正回路Ｒを通して補正指示量Ｑとし、弁駆動
信号発生回路Ｗが制御弁開閉信号を発して各サスペンシ
ョン毎にオイルの注入又は排出を制御するものである。
車体に前後ｇ又は横ｇが作用するとその前後ｇ又は横
ｇに基づき前後方向又は横方向の荷重移動が生じその結
果ノーズダイブ，スクォート等ピッチング方向の車体姿
勢変化又はロール方向の車体姿勢変化が生じることにな
るので、これらの車体姿勢変化を例えば発生した前後g,
横ｇの結果的現象であるサスペンションのストローク変
化を検知するサスストロークセンサの信号で正常姿勢に
制御しようとすると、制御が遅れぎみとならざるを得
ず、時に比較的大きな前後ｇ又は横ｇが急激に且つ極く
短時間だけ作用したような場合は制御が間に合わず一度
車体姿勢が変化した後正常姿勢に戻るという特性になら
ざるを得ないと言う問題を生じるおそれがあるが、本発
明は車体姿勢変化の原因である前後g,横ｇを検出し、こ
れに基づき車体の荷重移動量を求めると共にサスペンシ
ョンの形式，駆動形式等からタイヤに加わる制動力，駆
動力，或いは横力等を考慮して前後左右の各サスペンシ
ョンにそれぞれ生じるであろうサス反力増減量を各サス
ペンション毎に算出し、この算出結果により湯の注入，
排出を各サスペンション毎に独立して制御すると言うロ
ジックを追加したことにより、制御の遅れを著しく少く
し且つ正確なる車体姿勢制御を実現することができるも
のである。
又以上のように車体の前後g,横ｇによって予測したサ
スペンションへの注入，排出指示量に誤差が生じても、
各輪独立に作用する車体姿勢を基準に戻す働きを合わせ
持つことで誤差をカバーし、より高い精度で姿勢制御を
実現することができる。
尚第１図の実施例ではハイドロニューマックサスペン
ションを用いたアクティブサスペンションに本発明を適
用した例を示しているが、本発明は空気又は他の気体を
ばねとして用い（低減衰力の補助ダンパを有している）
該空気又は他の気体を注入又は排出することにより車体
の制振，乗心地の向上および車体の姿勢制御を行うよう
にしたアクティブサスペンションにも適用可能である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、各サスペンション毎に
ばね上の上下加速度およびばね上とばね下の上下相対変
位量，上下相対変位速度を検出しこれらで各サスペンシ
ョン毎に独立して液体又は気体等の流体の注入，排出を
制御することで、ばね下からの入力に対しては柔らかく
車体の力を伝えないで乗心地の良いサスペンション特性
を実現し且つ車体の上下動（バウジング）を少くしたサ
スペンション特性を実現し得ると共に、車体に働らく前
後方向加速および横方向加速度を検出してこれから車体
の荷重移動量を検出し各サスペンション毎に独立して流
体の注入，排出を制御するロジックを上記上下加速度，
上下相対変位量，上下相対変位速度による制御に組込む
ことにより、制動反力，駆動反力がサスペンション形式
に依存して機械的に作用するダイブ現象，リフト現象
や、旋回時サスペンションリンクの影響で生ずるジャッ
キアップ現象等にも充分対処したより精度の高い且つ時
間遅れの極めて少ない車体姿勢制御を実現することがで
きるもので、上記各検知情報の入力回路にローパスフィ
ルタ，不感帯回路，ヒステリシス回路等を設けたことで
実効のない無駄な制御がなくなり消費エネルギーの低減
をはかり得ることと相俟って、実用上多大の効果をもた
らし得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す流体の注入，排出系統
説明図、第２図は本発明における制御ロジックの一例を
示すブロック図である。 11,12,13,14……サスペンション、21,22,23,24……制御
弁、３……コントローラ、５……油ポンプ、８……高圧
アキュムレータ、12……上下加速度センサ、13……サス
ストロークセンサ、14……前後ｇセンサ、15……横ｇセ
ンサ、16……車高調整スイッチ。
フロントページの続き (72)発明者 樋渡 穣 東京都新宿区西新宿１丁目７番２号 富 士重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−170113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−289420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−198510（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−144306（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流体の圧力にて車体を支持するサスペンシ
    ョンと、該サスペンションへの流体の注入および該サス
    ペンション内流体の排出を各サスペンション毎に独立し
    て制御する制御弁を有し、各サスペンション毎に独立に
    ばね上の上下加速度およびばね上とばね下の上下相対変
    位をセンサで検出し、該検出した上下加速度および上下
    相対変位の情報に基づき各サスペンション毎の流体注
    入，排出制御量を算出して各制御弁をそれぞれ開閉制御
    させる信号を発するコントローラを設けた自動車のアク
    ティブサスペンションにおいて、車体の前後方向加速度
    および車体の横方向加速度を検出する前後ｇセンサおよ
    び横ｇセンサを設けると共に、前後ｇセンサおよび横ｇ
    センサの各検出信号をそれぞれ不感帯回路で処理して得
    た車体前後方向および横方向の所定値以上の加速度の情
    報から車体ピッチングおよびロールを予測して各サスペ
    ンションに生ずるであろうサス反力増減量を算出しその
    算出結果から上記ピッチングおよびロールを抑制させる
    に必要な流体の注入，排出制御量を各サスペンション毎
    に算出し各制御弁をそれぞれ開閉制御させる制御ロジッ
    クを上記コントローラに組込んだことを特徴とする自動
    車用アクティブサスペンションの制御装置。
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