JP2946969B2 - アクティブサスペンションの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブサスペンシ
ョンの駆動方法に関し、特に、変位センサ出力に基づい
て発生させた制御情報に基づいて、ばね上上下運動の抑
制のためのアクティブ制御を適正に行え、装置コストを
低減可能とするアクティブサスペンションの駆動方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のサスペンションにおいて、空
（スカイ）にフックでダンパを固定して車体と路面間の
振動伝達系を減らして車体の上下速度に比例した力を発
生させるスカイフックダンパ理論によるアクティブ制振
法を、電子制御により実現することが知られている。こ
の電子制御アクティブサスペンションシステムは、典型
的には、油圧源と油圧制御系とを含む油圧システムと、
これを駆動制御するためのコントローラとを備えてい
る。油圧源は、作動油を蓄えるためのリザーバタンク
と、作動油供給のためのオイルポンプと、油圧の脈動を
除去するためのポンプアキュムレータとからなる。油圧
制御系は、各種バルブを一体化したマルチバルブユニッ
トと、該ユニットから供給される油圧を蓄えるためのメ
インアキュムレータと、車体の上下速度を打ち消す力を
発生するためのアクチュエータと、コントローラ出力に
応動してアクチュエータに供給される作動油圧を制御す
るための圧力制御ユニットとで構成されている。

【０００３】そして、スカイフックダンパ理論に基づく
アクティブ制御は、例えば、上記電子制御アクティブサ
スペンションシステムによるバウンス制御として実現さ
れている。このバウンス制御を行うべく、例えば、路面
からの上下入力により車体が上下にバウンスしたときに
発生する上下加速度を検出するためのセンサが３個また
は４個設けられる。そして、上下加速度センサの各々で
検出した上下加速度を積分することにより車体の上下方
向の絶対速度を求め、この絶対速度に応じて各アクチュ
エータによる発生力を制御することにより路面からの入
力を打ち消すようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、スカイ
フックダンパによるアクティブ制御を実現するため、従
来は、車体の上下加速度を検出するためのセンサを３個
または４個用いている。上下加速度センサが高価であ
り、また一般に、センサ配設数が増大するとセンサの装
着，センサ出力の温度特性補正及びセンサの故障に対処
するためのフェイルセイフシステムの構築などに、より
多くの配慮を要するので、３個又は４個の上下加速度セ
ンサを用いる従来のアクティブサスペンションはコスト
高である。その一方で、この種のアクティブ制御が適用
される自動車等には、通常、車高制御或は車体姿勢制御
に用いる車高センサ或はストロークセンサなどの変位セ
ンサが装備されている。しかしながら、アクティブ制御
の実行による車体と車輪との上下相対変位量の減少につ
れて変位センサの検出感度が低下するので、変位センサ
出力に従って適正なアクティブ制御を行うことには困難
がある。

【０００５】そこで、本発明は、変位センサ出力に基づ
いて発生させた制御情報に基づいて、ばね上上下運動の
抑制のためのアクティブ制御を適正に行え、装置コスト
を低減可能とするアクティブサスペンションの駆動方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、アクチュエータに対する作動媒体の給排を制御して
ばね上上下運動を抑制するアクティブサスペンションの
駆動方法において、本発明は、給排制御によるばね上上
下運動の減衰特性に適合した作動媒体給排量を表す複数
の制御パターンを予め設定し、ばね上とばね下との相対
変位量を検出するための変位センサからの出力を、位相
調整手段及び前記変位センサ出力に応じて相対変位速度
を演算するための相対変位速度演算手段の一方を介して
他方に入力することにより、制御情報を発生させ、前記
制御情報が表す相対変位速度に応じて選択した一つの制
御パターンに従って前記アクチュエータに関する給排制
御を行うことを特徴とする。

【０００７】

【作用】ばね上とばね下との相対変位量を表す変位セン
サ出力に基づいて制御情報が発生され、次いで、予め設
定しておいた複数の制御パターンの中から制御情報に対
応する一つが選択される。そして、斯く選択した制御パ
ターンに従ってアクチュエータに関する給排制御が行わ
れ、これにより、給排制御によるばね上上下運動の減衰
特性に適合した量の作動媒体がアクチュエータに対して
給排される。給排制御開始後の相対変位量の減少によっ
て変位センサの検出感度が低下しても、制御パターンに
従って給排制御が継続して適正に行われ、これにより、
ばね上上下運動が抑制される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例による駆動方法が適
用されるた空圧アクティブサスペンションシステムを説
明する。サスペンションシステムは、これが搭載される
４輪自動車の車高制御及び車体姿勢制御に加えて、車体
（ばね上）の上下振動に伴って搭乗者が感じるフワフワ
感を抑制するための、スカイフックダンパ理論に基づく
乗り心地制御を行うことを主に企図している。このた
め、サスペンションシステムは、自動車の４つの車輪の
夫々に設けたサスペンションユニットと、４つのサスペ
ンションユニットの空気ばね室への空気の供給及び排出
のための空気回路とを備え、空気回路に設けた各種バル
ブを開閉作動させて４つの空気ばね室への空気の給排を
制御して、夫々の空気ばね室の内圧を種々に変化可能に
している。又、サスペンションシステムは、乗り心地制
御のための制御情報を発生するための装置を備え、予め
設定した複数の制御パターンの中から制御情報に従って
選択した一つの制御パターンに従って給排気制御を適正
に行うようになっている。

【０００９】詳しくは、図１に示すように、サスペンシ
ョンシステムは、プロセッサ，メモリ，入出力回路など
を有するコントロールユニット３６を備えている。コン
トロールユニット３６は、サスペンションシステムの制
御部として機能すると共に、自動車の各種作動部を駆動
制御する機能をも備え、メモリに内蔵の制御プログラム
に従って各種制御を平行して実行するようになってい
る。

【００１０】又、サスペンションシステムは、自動車の
左前輪側，右前輪側，左後輪側および右後輪側に夫々設
けたサスペンションユニットＦＳ１，ＦＳ２，ＲＳ１及
びＲＳ２を備えている。４つのサスペンションユニット
は互いに同一構成で、以下の説明において、符号Ｓを付
して互いに区別せずに示し、又、符号ＦＳ１〜ＲＳ２を
付して区別して示す。

【００１１】各サスペンションユニットＳは、車体と車
輪との間に配され減衰力可変のショックアブソーバ１を
備えている。ショックアブソーバ１は、車輪側に取り付
けたシリンダと、その内部に摺動自在に嵌装されたピス
トンを有すると共に上端において車体側に装着されたピ
ストンロッド２とを含み、ピストンロッド２内に配設さ
れたコントロールロッド５を介してアクチュエータ６に
より弁５ａを駆動して減衰力を調整するようになってい
る。

【００１２】サスペンションユニットＳは、ショックア
ブソーバ１と一体に設けた空気ばね室３を更に備えてい
る。空気ばね室３は、ショックアブソーバ１の上部にお
いてピストンロッド２と同軸に配され、その一部がベロ
ーズ４により形成されている。空気ばね室３は、ピスト
ンロッド２内に設けた通路２ａを介して空気回路に連通
し、これにより空気ばね室３への空気の給排を行えるよ
うになっている。

【００１３】サスペンションシステムの空気回路は、サ
スペンションユニットＳに圧縮空気を供給するための高
圧リザーブタンク１５ａと、サスペンションユニットＳ
から排出された空気を受け入れるための低圧リザーブタ
ンク１５ｂとを備えている。高圧リザーブタンク１５ａ
に関連して、空気回路には、エアクリーナ１２から取入
れた大気を圧縮するためのコンプレッサ１１と、シリカ
ゲルなどの乾燥材が充填されたドライヤ１３と、チェッ
クバルブ１４とが設けられ、圧縮，乾燥された空気が高
圧リザーブタンク１５ａに蓄えられるようになってい
る。

【００１４】空気回路は、吸入側及び吐出側が低圧及び
高圧リザーブタンク１５ｂ，１５ａに夫々接続されたリ
ターンポンプ１６と、ポンプ電力の供給及び供給遮断の
ためのリターンポンプリレー１７と、低圧リザーブタン
ク１５ｂの内圧を検出するための低圧圧力スイッチ１８
とを更に備え、低圧リザーブタンク１５ｂの内圧を第１
所定圧力（例えば平方ｃｍあたり０．６ｋｇ）以下に保
持するようにしている。即ち、低圧リザーブタンク１５
ｂの内圧が第１所定圧力以上になると圧力スイッチ１８
がオン作動し、このスイッチ作動に応動するコントロー
ルユニット３６から送出される制御信号に応じてリター
ンポンプリレー１７がオン作動してリターンポンプ１６
が駆動する。又、圧力スイッチ１８がオフ作動すると、
ポンプ１６が駆動停止する。

【００１５】又、高圧リザーブタンク１５ａの内圧を検
出するための高圧圧力スイッチ４４と、コンプレッサ１
１への電力供給のためのコンプレッサリレー４３とが設
けられ、高圧リザーブタンク１５ａの内圧を第２所定圧
力（例えば平方ｃｍ当り９．５ｋｇ）以上に保持するよ
うにしている。即ち、高圧リザーブタンク１５ａの内圧
が第２所定圧力以下であるときに圧力スイッチ４４がオ
ン作動し、このスイッチ作動に応動するコントロールユ
ニット３６から送出される制御信号に応じてコンプレッ
サリレー４３がオン作動してコンプレッサ１１が駆動さ
れる一方、圧力スイッチ４４がオフ作動するとコンプレ
ッサ１１が駆動停止する。但し、リターンポンプ１６の
駆動中は、コンプレッサ１１の駆動が禁止される。

【００１６】空気回路の給気側管路は、高圧リザーブタ
ンク１５ａから給気流量制御バルブ１９に延びている。
バルブ１９は、オン作動時にオリフィス（図示略）を介
して少量の空気を流通させる一方、オフ作動時にオリフ
ィスおよび大径の通路（図示略）を介して多量の空気を
流通させるようになっている。給気側管路は、バルブ１
９の下流において２つに分岐している。バルブ１９の下
流から前輪側サスペンションユニットＦＳ１及びＦＳ２
に至る一方の分岐管路には、フロント用給気ソレノイド
バルブ２０及びチェックバルブ２１が設けられ、チェッ
クバルブ２１の下流において更に２つの副管路に分岐し
ている。一方の分岐副管路は、３ポート切換弁からなる
フロント左用ソレノイドバルブ２２を介して左前輪サス
ペンションユニットＦＳ１まで延び、又、他方の分岐副
管路は、バルブ２２と同様のフロント右用ソレノイドバ
ルブ２３を介して右前輪サスペンションユニットＦＳ２
まで延びている。バルブ２０は、オン作動時に空気の流
通を許容する一方で、オフ作動時に空気の流通を禁止
し、又、バルブ２２，２３は、オフ作動時に上述の給気
経路を連通させると共に後述の排気経路を遮断する一
方、オン作動時に給気経路を遮断しかつ排気経路を連通
させるようになっている。

【００１７】同様に、バルブ１９の下流から後輪側サス
ペンションユニットＲＳ１及びＲＳ２に至る他方の分岐
管路には、バルブ２０と同様のリア用給気ソレノイドバ
ルブ２４とチェックバルブ２５とが設けられ、チェック
バルブ２５の下流において更に２つの副管路に分岐して
いる。一方の分岐副管路はバルブ２２，２３と同様のリ
ア左用ソレノイドバルブ２６を介して左後輪サスペンシ
ョンユニットＲＳ１まで延び、他方の分岐副管路はバル
ブ２６と同様のリア右用ソレノイドバルブ２７を介して
右後輪サスペンションユニットＲＳ２まで延びている。

【００１８】空気回路の排気側管路は、サスペンション
ユニットＦＳ１〜ＲＳ２からソレノイドバルブ２２，２
３，２６及び２７まで夫々延び給気側管路と共通の副分
岐管路を含み、前輪側サスペンションユニットＦＳ１，
ＦＳ２に対応する一対の副分岐管路は、ソレノイドバル
ブ２２，２３の下流において合流し、３ポート切換弁か
らなる排気方向切換バルブ２８を介して低圧リザーブタ
ンク１５ｂに接続されている。同様に、後輪側サスペン
ションユニットＲＳ１，ＲＳ２に対応する一対の副分岐
管路は、ソレノイド２６，２７の下流において合流し、
バルブ２８と同様の排気方向切換バルブ３２を介して低
圧リザーブタンク１５ｂに接続されている。

【００１９】バルブ２８，３２の第１出口ポートは上述
のようにタンク１５ｂに連通し、又、第２出口ポート
は、チェックバルブ２９，３３と、バルブ２８，３２の
第１出口ポートとタンク１５ｂとを接続する管路よりも
小径の管路Ｌとを介して、ドライヤ１３に接続されてい
る。バルブ２８，３２は、オン作動時に入口ポートと第
１出口ポートとが連通し、オフ作動時に入口ポートと第
２出口ポートとが連通するようになっている。そして、
ドライヤ１３とエアクリーナ１２間には、両要素１２，
１３と協働して空気回路の排気側の一部をなす排気ソレ
ノイド３１とチェックバルブ４６とが設けられ、空気を
エアクリーナ１２を介して排出可能になっている。

【００２０】更に、サスペンションシステムは、コント
ロールユニット３６に接続される各種センサを有してい
る。即ち、自動車の前部右側サスペンションのロアアー
ム３５と車体との間には前部車高を検出するためのセン
サ３４Ｆが装着され、又、後部左側サスペンションのラ
テラルロッド３７と車体との間には後部車高を検出する
ためのセンサ３４Ｒが装着されている。好ましくは、自
動車の前部左側及び後部右側には、センサ３４Ｆ及び３
４Ｒと同様の、図示しない車高センサが夫々配設されて
いる（以下、符号３４を付して車高センサを互いに区別
せずに示す）。スピードメータには車速センサ３８が内
蔵され、又、車体の適所には車体に作用する横方向加速
度および前後方向加速度を夫々検出するための横加速度
センサ５２及び前後加速度センサ５３が設けられてい
る。参照符号４０は、ステアリングホイール４１の回転
速度すなわち操舵角速度を検出するための操舵センサを
示し、４２はアクセルペダルの踏み込み角を検出するた
めのアクセル開度センサを示す。

【００２１】次に、サスペンションシステムの制御情報
発生装置を説明する。制御情報発生装置は、好ましくは
４つの車輪の夫々に対応し互いに同一構成の４つの速度
情報発生部を含み（図２に一つの速度情報発生部を符号
６０を付して示す）、各々の速度情報発生部６０は、乗
り心地制御のための、ばね上とばね下との上下相対速度
情報ＺVを発生するようになっている。そして、速度情
報ＺVが所定レベル以上でかつその周波数が所定周波数
領域に入るという所定条件が満たされていることがコン
トロールユニット３６のプロセッサにより判別されたと
き、速度情報ＺVが給排気制御情報として使用される。
即ち、本実施例の制御情報装置は、４つの速度情報発生
部６０と上記判別機能を奏するプロセッサとからなる。

【００２２】詳しくは、各々の速度情報発生部６０は、
これに対応する車輪側でのばね上とばね下との相対変位
を検出するための変位センサ（ストロークセンサ）６１
を有し、本実施例では、通常は車高制御に用いられる車
高センサ３４を変位センサ６１として使用している。速
度情報発生部６０は、給排気制御上不要なセンサ出力成
分を、例えば車両が路面突起を乗り越えたときに発生す
るセンサ出力に含まれる高周波成分を除去するためのロ
ーパスフィルタ回路６２と、該フィルタ回路出力を微分
するための微分回路６３と、反転増幅回路からなり位相
調整によるゲイン低下を補償するためのゲイン調整回路
６４とを更に含んでいる。そして、変位センサ６１の出
力側はフィルタ回路６２の入力側に接続され、フィルタ
回路６２の出力側は微分回路６３を介してゲイン調整回
路６４に接続され、又、ゲイン調整回路６４は、コント
ロールユニット３６に接続されている。

【００２３】フィルタ回路６２は、ローパスフィルタ機
能に加えて、センサ出力の位相遅れ調整あるいは位相進
み調整を行う機能を備え、微分回路６３と協働して、ば
ね上上下加速度の位相に相当する位相を有しばね上とば
ね下との相対速度を表す速度情報ＺVを生成するように
なっている。換言すれば、フィルタ回路６２を構成する
抵抗器の抵抗値およびコンデンサの容量は、フィルタ回
路６２が斯かる位相調整機能を奏し得るように選択され
ている。一般には、広い周波数領域においてローパスフ
ィルタ機能と位相調整機能とを併有するフィルタ回路を
実現可能なように回路定数を選択することは困難であ
る。その一方で、本実施例の乗り心地制御が対象とする
ばね上上下振動周波数領域（ばね上共振周波数領域）に
おいては、両機能を備えたフィルタ回路６２を実現可能
とするフィルタ回路定数の選択は可能である。

【００２４】なお、位相遅れ調整を行うようにフィルタ
回路６２を構成した場合には、速度情報ＺVがばね上振
動と同一周期中ではなくて、次のばね上振動周期に発生
する。しかし、車体重量及びサスペンションのばね定数
により定まり実質上一定であるばね上共振周波数領域に
対応する振動検出対象領域では、ばね上振動周波数は時
間軸上で略一定であって時間経過に伴う変化を生じない
ので、変位センサ出力を位相遅れ調整して得た速度情報
ＺVを乗り心地制御に用いても支障は生じない。

【００２５】上述のように、速度情報ＺVは、ばね上上
下加速度の位相に相当する位相を有している。これは、
乗り心地制御を図１に示す空圧アクティブサスペンショ
ンシステムによって実行する上で有用である。即ち、一
般に、空圧アクティブサスペンションは、安価な制御バ
ルブを使用できて装置コストを低減できると云う利点を
有する一方で、圧縮性を有する空気を作動媒体として用
いることから油圧アクティブサスペンションに比べて作
動応答性が乏しいと云う欠点がある。つまり、速度情報
ＺVに応じてコントロールユニット３６から送出される
制御信号に応動する各種バルブを介してアクチュエータ
（サスペンションユニットＳの空気ばね室３）に対する
空気の給排が行われて、路面からの上下振動入力を打ち
消し可能とする力が実際に発生するまでに時間を要し、
力を好適なタイミングで発生することは一般には困難で
ある。一方、本実施例の速度情報ＺVは、ばね上上下加
速度の位相に相当する位相を有し、即ち、ばね上上下速
度よりも位相が進んでいる。斯かる速度情報ＺVによれ
ば、アクチュエータに対する給排気制御を早いタイミン
グで実行可能で、空圧システムの作動遅れを解消可能と
なる。

【００２６】制御情報発生装置の微分回路６３に関連し
て更に説明すれば、サスペンションユニットＳにおける
フリクション等の影響で、車高センサ３４の出力が、サ
スペンションストローク方向（より一般的には、ばね上
とばね下との相対変位の方向）に対する依存性を有する
ことがある。すなわち、センサ出力が、ストローク方向
によって異なる値をとることがある。従って、変位セン
サ６１としての車高センサ３４の出力、すなわちストロ
ーク情報を乗り心地制御のための制御情報として直接用
いると、不具合を来すおそれがある。その一方で、本実
施例では、変位センサ６１としての車高センサ３４の出
力を微分回路６３において微分して速度情報を得てお
り、この速度情報は、サスペンションストローク変化
（より一般的には、ばね上とばね下との相対変位の変
化）を忠実に反映すると共にストローク方向に対する依
存性がないと云う点で制御情報としての適格性に富む。

【００２７】以下、上記構成のアクティブサスペンショ
ンシステムの作動を説明する。上述のように、サスペン
ションシステムは、車高制御，車体姿勢制御およびスカ
イフックダンパによる乗り心地制御を行うようになって
いる。車高制御において、コントロールユニット３６の
プロセッサは、車高センサ３４Ｆ，３４Ｒの出力に基づ
いて適正車高であるか否かを判別する。車高が適正車高
よりも低いとき、プロセッサの制御下で、フロント及び
リア給気ソレノイドバルブ２０，２４がオン作動して高
圧リザーブタンク１５ａからの圧縮空気がサスペンショ
ンユニットＳの空気ばね室３に供給される。そして、適
正車高になると、バルブ２０，２４がオフ作動して空気
供給が停止される。一方、車高が適正車高よりも高いと
きは、ソレノイドバルブ２２，２３，２６及び２７なら
びに排気方向切換バルブ２８，３２がオン作動して、空
気ばね室３内の圧縮空気が低圧リザーブタンク１５ｂへ
排出され、適正車高になると空気排出が停止される。な
お、車両が旋回状態にあるときなどには車高調整は禁止
される。

【００２８】車体姿勢制御のうちロール制御において、
ステアリングホイール４１が右に操舵されて車体が左へ
ロールしようとすると、コントロールユニット３６は給
気ソレノイドバルブ２０，２４を設定時間にわたってオ
ン作動させると共に右輪側ソレノイドバルブ２３，２７
をオンさせ、更に、設定時間経過後に排気方向切換バル
ブ３２をオンさせる。この結果、左側のサスペンション
ユニットＦＳ１，ＲＳ１の空気ばね室３に高圧リザーブ
タンク１５ａから圧縮空気が設定量だけ供給され、又、
右側のサスペンションユニットＦＳ２，ＲＳ２の空気ば
ね室３から低圧リザーブタンク１５ｂに圧縮空気が設定
量だけ排出される。これにより、車体の左へのロールが
抑制される。その後、操舵センサ４０の出力に基づいて
ステアリングホイール４１が中立位置に戻されたことを
判別し、或は、横加速度センサ５２の出力に基づいて横
方向加速度が減少したことを判別すると、コントロール
ユニット３６のプロセッサは旋回走行から直進走行に移
行したと判別する。この判別直後、プロセッサは、ソレ
ノイドバルブ２３，２７をオフさせると共に排気方向切
換バルブ３２をオフさせ、これにより、左右サスペンシ
ョンユニットの空気ばね室３の内圧が同一圧力になる。

【００２９】ステアリングホイール４１が左に操舵され
た場合、上述の場合に類似の手順で右側のサスペンショ
ンユニットＦＳ２，ＲＳ２の空気ばね室３に圧縮空気が
供給され、又、左側のサスペンションユニットＦＳ１，
ＲＳ１の空気ばね室３から圧縮空気が排出されて、車体
の右ロールが抑制される。アンチノーズダイブ制御で
は、ブレーキ作動などに起因して前後加速度センサ５３
の出力に基づいて負の加速度が設定値以上になると、プ
ロセッサの制御下で、給気ソレノイドバルブ２０が設定
時間にわたってオン作動すると共に後輪側のソレノイド
バルブ２６，２７がオン作動し、更に、設定時間経過後
に排気方向切換バルブ３２がオンする。この結果、高圧
リザーブタンク１５ａから前輪側のサスペンションユニ
ットＦＳ１，ＦＳ２に設定量の圧縮空気が供給され、
又、後輪側のサスペンションユニットＲＳ１，ＲＳ２か
ら低圧リザーブタンク１５ｂに設定量の圧縮空気が排出
され、これにより車体のノーズダイブが抑制される。そ
の後、負の加速度が減少すると、給気ソレノイドバルブ
２２，２３が設定時間にわたってオンすると共に後輪側
のソレノイドバルブ２６，２７がオフし、前輪側サスペ
ンションユニットＦＳ１，ＦＳ２から圧縮空気が排出さ
れると共に後輪側サスペンションユニットＲＳ１，ＲＳ
２に圧縮空気が供給されて、４つの空気ばね室３の内圧
が制御開始前の値に復帰する。

【００３０】車両の発進加速時などにおける車体の前部
の浮き上がりを防止するためのアンチスクワット制御に
おいて、アクセル開度センサ４３などの出力に基づいて
急加速状態を検出すると、コントロールユニット３６の
プロセッサは、給気ソレノイドバルブ２４を設定時間に
わたってオンさせると共に前輪側ソレノイドバルブ２
２，２３をオンさせ、更に、設定時間経過後に排気方向
切換バルブ３２をオンさせる。これにより、前輪側サス
ペンションユニットＦＳ１，ＦＳ２から圧縮空気が排出
されると共に後輪側サスペンションユニットＲＳ１，Ｒ
Ｓ２へ圧縮空気が供給される。急加速状態が解消される
と、給気ソレノイドバルブ２０及び後輪側ソレノイドバ
ルブ２６，２７をオンさせかつ前輪側ソレノイドバルブ
２２，２３をオフさせ、４つの空気ばね室３の内圧を制
御開始前の状態に復帰させる。

【００３１】以下、上述の空圧アクティブサスペンショ
ンシステムにおけるスカイフックダンパによる乗り心地
制御を説明する。ドライバが自動車のイグニッションキ
ー（図示略）をオン操作すると、コントロールユニット
３６のプロセッサは、上述の車高制御及び車体姿勢制御
ならびに従来公知のエンジン制御を含む各種制御と平行
して周期的に実行される図３及び図４に示す乗り心地制
御を開始する。乗り心地制御において、好ましくは、制
御情報発生装置の４つの速度情報発生部からの速度情報
ＺVが所定条件を満たすときに該速度情報ＺVを制御情報
として用いて、４つのサスペンションユニットＳの空気
ばね室３の内圧が別個独立に制御される。このため、図
３及び図４に示す制御手順が各サスペンションユニット
Ｓ毎に実行される。以下、説明の簡略化のため、一つの
サスペンションユニットについての制御手順を説明す
る。

【００３２】乗り心地制御の各々の制御サイクルにおい
て、プロセッサは、先ず、プロセッサに内蔵のレジスタ
に記憶したフラグＦの値が乗り心地制御における給排気
制御の実行中を表す「１」であるか否かを判別する（ス
テップＳ１）。フラグＦの値が「１」でなければ、プロ
セッサは車速センサ３８の出力を読み込み、車速Ｖが、
ドライバにフワフワ感を与え易い車速領域の下限を示す
所定車速Ｖ0たとえば７０ｋｍ／ｈ以上であるか否かを
判別する（ステップＳ２）。車速Ｖが所定車速Ｖ0を下
回っておりフワフワ感が生じにくい車速領域にあると判
別すると、プロセッサは、実質的な制御を行うことなく
今回サイクルの乗り心地制御を終了する。

【００３３】一方、車速Ｖが所定車速Ｖ0以上であると
ステップＳ２で判別すると、プロセッサは、乗り心地制
御以外の、給排気制御を伴うアクティブ制御（以下、ア
クティブ制御という）たとえば上述の車体姿勢制御が実
行されているか否かを判別する（ステップＳ３）。アク
ティブ制御が実行されていれば、実質的な制御を行うこ
となく今回サイクルでの乗り心地制御を終了する。即
ち、乗り心地制御よりも優先してアクティブ制御を行
う。

【００３４】アクティブ制御の実行中ではないとステッ
プＳ３で判別すると、プロセッサは、速度情報発生部６
０の出力ＺVを読み込み、ばね上とばね下との上下相対
速度の絶対値｜ＺV｜が、フワフワ感の発生を示す所定
レベルＺV0たとえば０．０５ｍ／ｓ以上であるか否かを
判別する（ステップＳ４）。そして、上下相対速度の絶
対値｜ＺV｜が所定レベルＺV0以上であれば、上下相対
速度ＺVの振動周波数ｆｎを算出する（ステップＳ
５）。このため例えば、プロセッサは、図示しないタイ
マを用いて、速度情報発生部６０の出力ＺVが正又は負
のしきい値ＺV(+)又はＺV(-)を横切った時点から負又は
正のしきい値を横切る時点までの経過時間ＴINT(+)又は
ＴINT(-)を計時し、この計時時間の逆数の２分の１に等
しい値（１／（２ＴINT(+)）又は１／（２ＴINT(-)））
を振動周波数ｆｎとして算出する（図５参照）。

【００３５】次に、プロセッサは、斯く算出した振動周
波数ｆｎが、ばね上（車体）の共振周波数を含む所定周
波数領域の下限値ｆｎL（例えば０．８Ｈｚ）以上でか
つ上限値ｆｎH（例えば１．２Ｈｚ）以下であるか否か
を判別することにより、算出周波数ｆｎが所定周波数領
域内に入っているか否かを判別する（ステップＳ６）。
制御情報ＺVによって表されるばね上とばね下との相対
速度の振動周波数ｆｎが車体の共振周波数近傍になく、
フワフワ感が生じにくいと判別すると、プロセッサは、
実質的な制御を行うことなく今回サイクルでの乗り心地
制御を終了する。

【００３６】一方、上下相対速度ＺVが所定レベル以上
であるとステップＳ４で判別しかつ相対速度ＺVの周波
数ｆｎが車体共振周波数近傍にあるとステップＳ６で判
別すると、プロセッサは、速度情報ＺVを制御情報とし
て用いるべきと判別し、制御情報としての速度情報ＺV
を監視してその最大値ＺVmaxを検出する（ステップＳ
７）。次に、コントロールユニット３６のメモリに格納
した給排気時間マップを参照して、プロセッサは、制御
情報ＺVの最大値ＺVmaxと給排気制御の実行回数Ｎとに
対応した給排気制御時間Ｔconを決定する（ステップＳ
８）。

【００３７】給排気時間マップは図６に示すように設定
されている。即ち、給排気時間マップは、ステップＳ７
で検出した最大値ＺVmaxの絶対値｜ＺVmax｜の大きさに
より例えば３つに区分した第１，第２及び第３速度領域
に夫々対応しかつ給排気制御実行回数Ｎ対給排気時間Ｔ
con曲線で夫々表される３つの制御パターンＰ1，Ｐ2及
びＰ3を含んでいる。第１速度領域は絶対値｜ＺVmax｜
が上記所定レベルＺV0例えば０．０５ｍ／ｓ以上でかつ
第１所定値ＺV1例えば０．０７ｍ／ｓ未満である領域で
あり、第２速度領域は絶対値が第１所定値ＺV1以上でか
つ第２所定値ＺV2例えば０．１ｍ／ｓ未満である領域で
あり、又、第３速度領域は絶対値が第２所定値ＺV2以上
である領域である。そして、各々の制御パターンには、
４つの給排気制御時間Ｔcon1ないしＴcon4がこの順序で
徐々に小さい値をとるように設定され、各該制御パター
ンに従って、給気制御と排気制御とを交互に２回づつ、
合計４回の給排気制御を行うようにしている。一般的に
云えば、制御パターンは、給排気制御によるばね上上下
運動の減衰特性に適合した適正な給排気量を表し、換言
すれば、給排気制御開始後の時間経過に応じた適正な給
排気量を表している。

【００３８】ステップＳ８で給排気時間Ｔconを決定し
た後、プロセッサは、アクティブ制御が実行されている
か否かを再度判別し（ステップＳ９）、アクティブ制御
の実行中でなければ、フラグＦが、乗り心地制御におけ
る給排気制御の実行中を表す値「１」であるか否かを更
に判別する（ステップＳ１０）。ここでは給排気制御が
未だ実行されておらずフラグＦの値は「１」でないの
で、フラグＦを値「１」にセットし（ステップＳ１
１）、次いで、後で詳述する給排気制御を４つのサスペ
ンションユニットＳについて別個独立に実行する（ステ
ップＳ１２）。

【００３９】今回サイクルでの給排気制御を終了する
と、制御実行回数Ｎを「１」だけインクリメントし（ス
テップＳ１３）、インクリメント後の制御実行回数Ｎが
「４」以上であるか否かを判別する（ステップＳ１
４）。ここでは、給排気制御を開始したばかりなので、
一般にはステップＳ１４での判別結果は否定になり、従
って、フラグＦを給排気制御の終了を表す値「０」に変
更することなく今回サイクルでの乗り心地制御を終了す
る。

【００４０】従って、次のサイクルのステップＳ１では
フラグＦが値「１」であると判別されるので、ステップ
Ｓ１からステップＳ８に移行してステップＳ８以降の手
順を再度実行する。なお、ステップＳ１０でフラグＦの
値が「１」であると判別されるので、ステップＳ１１を
経由することなくステップＳ１０からステップＳ１２の
給排気制御に直ちに移行する。その後の或るサイクルの
ステップＳ１４で制御実行回数Ｎが「４」以上になり、
合計４回の給排気制御が終了したと判別すると、プロセ
ッサは、フラグＦを給排気制御の終了を表す値「０」に
リセットすると共に制御実行回数Ｎを値「０」にリセッ
トして（ステップＳ１５）、図３及び図４の乗り心地制
御を終了する。

【００４１】以下、ステップＳ１２の給排気制御を詳細
に説明する。一つのサスペンションユニットＳに関連し
て云えば、給排気制御において、プロセッサは、速度情
報発生部６０の出力ＺVによって表されるばね上とばね
下との上下相対速度ＺVが下向き（−）であると判別し
た場合には、ステップＳ８で決定した設定時間Ｔconに
わたって給気制御を行う（図５を参照）。この場合、プ
ロセッサは、給気ソレノイドバルブ２０，２４の対応す
る一つをオン作動させ、これにより、設定量の圧縮空気
が高圧リザーブタンク１５ａから対応する一つのサスペ
ンションユニットＳの空気ばね室３に供給される。この
様にして空気ばね室３に圧縮空気が供給されると、空気
ばね室内圧が増大し、これにより、内圧増大分に対応す
る大きさでかつ下向きのばね上速度を打ち消す方向に作
用する力が発生する。なお、図５には、フィルタ回路６
２において位相進み補償が行われた場合での給気制御実
行タイミングを示す。又、上記一つのサスペンションユ
ニットＳに関する給気制御時にその他の一つ以上のサス
ペンションユニットＳについても給気制御が行われてい
れば、バルブ２４がオン作動される場合があり、又、そ
の他の一つ以上のサスペンションユニットＳについて排
気制御が行われていれば、ソレノイドバルブ２２，２
３，２６及び２７ならびに排気方向切換バルブ２８，３
２の対応するものがオン作動される。

【００４２】一方、上下相対速度ＺVが上向きであると
判別されると、上記一つのサスペンションユニットＳに
関して、設定時間Ｔconにわたって排気制御が行われる
（図５）。即ち、ソレノイドバルブ２２，２３，２６及
び２７ならびに排気方向切換バルブ２８，３２の対応す
るものがオン作動し、これにより、空気ばね室３内の圧
縮空気が設定量だけ低圧リザーブタンク１５ｂへ排出さ
れて、空気ばね室内圧が減少し、内圧減少分に対応する
大きさでかつ上向きのばね上速度を打ち消す方向に作用
する力が発生する。

【００４３】上記給排気制御に関して図５を参照して更
に説明すれば、ばね上上下相対速度の最大値ＺVmaxによ
り半周期後の給・排気時間が決定される。即ち、値ＺVm
axが正であれば半周期後の給気時間が決定され、一方、
値ＺVmaxが負であれば半周期後の排気時間が決定され
る。換言すれば、ばね上上下相対速度の最大値ＺVmaxの
符号が負であれば当該最大値ＺVmaxの発生時点からばね
上上下相対速度変化周期の略半分に相当する時間が経過
した時点で給気制御が開始され、最大値ＺVmaxの符号が
正であれば当該最大値ＺVmaxの発生時点から略半周期が
経過した時点で排気制御が開始される。

【００４４】以上のようにして、路面からの振動入力が
ある毎に、給気制御及び排気制御が交互に例えば２回づ
つ、合計例えば４回の給排気制御が通常は実行され、ば
ね上上下振動が徐々に抑制される。そして、各々の給排
気制御において、給排気制御が行われる結果として徐々
に減衰するばね上上下振動に適合した量の空気が、サス
ペンションユニットＳの空気ばね室３に供給され、或
は、空気ばね室３から排出される。この結果、給排気制
御の実行に伴うばね上とばね下との相対変位量が減少し
て変位センサ６１の検出感度が低下しても、制御パター
ンに従って給排気制御が継続してかつ強制的に行われ
る。即ち、給排気制御開始時点からの時間経過に応じた
適正量の空気の供給又は排出が周期的に行われる。高速
道路走行などにあっては、路面からの振動入力が連続す
ることは少ないので、上述のように、振動入力時に選択
した制御パターンに従って振動入力時とそれ以降の給排
気制御量を予め決定して給排気制御を行っても、通常
は、殆どのばね上上下振動を抑制可能となる。

【００４５】図７に示すように、上記一連のステップＳ
１ないしＳ１１での信号処理，この信号処理の結果に応
じた空気回路のバルブの作動ならびにバルブ作動による
上記の力の発生には時間を要する。換言すれば、空圧サ
スペンションシステムには作動遅れがある。特に、作動
媒体が圧縮性のある空気であることから、油圧システム
に比べて空圧システムではバルブ作動が完了してから力
が実際に発生するまでに相当に長い時間を要する。そし
て、従来の油圧アクティブサスペンションシステムの場
合と同様にばね上速度に応じて力を発生させるとする
と、力発生におけるばね上速度に対する位相遅れは典型
的には約９０度になり（図７及び図８）、力の発生タイ
ミングが不適正になる。

【００４６】本実施例では、上述のように、従来システ
ムにおけるばね上速度に代えて、ばね上速度よりも９０
度進んでいるばね上加速度の位相に相当する位相を有し
ばね上とばね下との相対上下速度を表す速度情報ＺVに
基づいて給排気制御の要否を判別しかつ給排気時間を決
定している。即ち、給排気制御の要否判別を含む信号処
理が完了してから実際に力が発生するまでに時間を要す
る空圧システムにおいて、本実施例によれば、空圧シス
テムの作動遅れに相当する分だけ早いタイミングで給排
気制御が開始される。結果として、空圧システムの作動
遅れが実質的に解消され、ばね上速度を抑制するための
力が所要タイミングで発生する。

【００４７】本発明は上記実施例に限定されず、種々の
変形が可能である。例えば、実施例では、ばね上上下速
度を抑制する空圧アクティブサスペンションについて説
明したが、本発明は、アクチュエータの給排制御を行う
ことによりばね上上下運動（上下移動位置，上下速度，
上下加速度）を抑制する、油圧サスペンションを含む各
種サスペンションに適用可能である。なお、作動応答性
の良い油圧サスペンションに本発明を適用した場合、制
御情報発生部６０を変形しても良く、例えば微分回路６
３を除去可能である。

【００４８】又、上記実施例では車高センサ３４を変位
センサ６１として用いたが、車高センサ３４とは別に設
けたストロークセンサ等を使用可能である。更に、本実
施例の乗り心地制御では、各輪毎に設けた速度情報発生
部からの速度情報に基づいて各輪のアクチュエータ（サ
スペンションユニットＳの空気ばね室３）に対する給排
制御を行うようにしたが、前輪側及び後輪側に一つづつ
配設した２つの変位センサに対応する２つの速度情報発
生部を設け、前輪側及び後輪側の各々における２つのア
クチュエータの給排制御を両アクチュエータに共通の一
つの速度情報発生部からの速度情報に従って統合的に行
うようにしても良い。この場合、センサ配設コストが更
に低減できる。

【００４９】又、上記実施例では、振動入力がある毎に
合計４回の給排制御を行うようにしたが、給排制御回数
はこれに限定されず、例えば、合計２回の給排制御を行
っても良い。

【００５０】

【発明の効果】上述のように、アクチュエータに対する
作動媒体の給排を制御してばね上上下運動を抑制するア
クティブサスペンションの駆動方法において、本発明
は、給排制御によるばね上上下運動の減衰特性に適合し
た作動媒体給排量を表す複数の制御パターンを予め設定
し、ばね上とばね下との相対変位量を検出するための変
位センサからの出力を、位相調整手段及び前記変位セン
サ出力に応じて相対変位速度を演算するための相対変位
速度演算手段の一方を介して他方に入力することによ
り、制御情報を発生させ、前記制御情報が表す相対変位
速度に応じて選択した一つの制御パターンに従って前記
アクチュエータに関する給排制御を行うようにしたの
で、変位センサ出力に基づいて発生させた制御情報に基
づいて、ばね上上下運動の抑制のためのアクティブ制御
を適正に行える。専用の又は特別なセンサが不要なの
で、装置コストを低減可能であり、又、アクティブ制御
システム全体の信頼性を向上できる。

【００５１】また、変位センサからの出力を位相調整手
段及び相対変位速度演算手段の一方を介して他方に入力
することにより得た制御情報は、ばね上上下加速度の位
相に相当する位相を有しばね上とばね下との相対変位速
度に対応するものであり、ばね上とばね下との相対変位
の変化を忠実に表す一方で、相対変位方向に対する依存
性がなく、給排制御を適正化できる。更に、圧縮性作動
媒体を使用し作動応答性に乏しいサスペンションにおい
ても、適正な給排制御を行える。制御情報（上下相対速
度）の周波数がばね上共振周波数領域に入るときに給排
制御を行う場合には、検出対象の振動の周波数領域を狭
くできるので、位相調整機能及びフィルタ機能の双方を
備えたフィルタ回路（位相調整手段）を実現し易くな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による制御情報発生装置が搭
載される空圧サスペンションシステムの要部を示す図で
ある。

【図２】本発明の一実施例の制御情報発生装置を示す概
略回路図である。

【図３】図１のコントロールユニットにより実行される
サスペンション駆動方法としての乗り心地制御の手順の
一部を示すフローチャートである。

【図４】乗り心地制御の手順の残部を示すフローチャー
トである。

【図５】乗り心地制御における、制御情報（上下相対速
度）ＺVの振動周波数の算出方法、ならびに給排気制御
の実行タイミングを示すグラフである。

【図６】乗り心地制御に用いる給排気時間マップを例示
するグラフである。

【図７】空圧サスペンションシステムの作動遅れを示す
グラフである。

【図８】空圧サスペンションシステムの作動遅れを補償
可能な、ばね上加速度の位相に相当する位相を有する制
御情報ＺVに基づく力の発生タイミングを示す図であ
る。

【符号の説明】

３ 空気ばね室 １５ａ 高圧リザーブタンク １５ｂ 低圧リザーブタンク ２０ 給気ソレノイドバルブ ２２，２３，２６，２７ ソレノイドバルブ ２８，３２ 排気方向切換バルブ ３４Ｆ，３４Ｒ 車高センサ ３６ コントロールユニット ６０ 速度情報発生部 ６１ 変位センサ ６２ ローパスフィルタ回路（位相調整手段） ６３ 微分回路（相対変位速度演算手段） ６４ ゲイン調整回路 ＦＳ１，ＦＳ２，ＲＳ１，ＲＳ２ サスペンションユニ
ット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早瀬 憲児 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 谷 正紀 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−80107（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−231212（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−276808（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60G 17/00 - 17/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータに対する作動媒体の給排
   を制御してばね上上下運動を抑制するアクティブサスペ
   ンションの駆動方法において、給排制御によるばね上上
   下運動の減衰特性に適合した作動媒体給排量を表す複数
   の制御パターンを予め設定し、ばね上とばね下との相対
   変位量を検出するための変位センサからの出力を、位相
   調整手段及び前記変位センサ出力に応じて相対変位速度
   を演算するための相対変位速度演算手段の一方を介して
   他方に入力することにより、制御情報を発生させ、前記
   制御情報が表す相対変位速度に応じて選択した一つの制
   御パターンに従って前記アクチュエータに関する給排制
   御を行うことを特徴とするアクティブサスペンションの
   駆動方法。
2. 【請求項２】 前記制御情報が表す制御開始時の相対変
   位速度の最大値に基づいて前記複数の制御パターンの一
   つを選択することを特徴とする請求項１のアクティブサ
   スペンションの駆動方法。
3. 【請求項３】 前記制御情報が表す相対変位速度の周波
   数が、前記ばね上の共振周波数を含む所定周波数領域に
   入っているときに、前記給排制御を行うことを特徴とす
   る請求項１のアクティブサスペンションの駆動方法。
4. 【請求項４】 圧縮性流体を前記作動媒体として用いる
   アクティブサスペンションに適用されることを特徴とす
   る請求項１、２又は３のアクティブサスペンションの駆
   動方法。