JP2997046B2 - 車両サスペンション装置 - Google Patents

車両サスペンション装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両サスペンション装置、特にアクティブサ
スペンション装置を有する車両のサスペンションシステ
ムに使用される装置に関する。
欧州特許出願EP−Ａ−0114757には、車両の車輪（バ
ネ下質量）をその車体（バネ上質量）に取り付ける油圧
アクチュエータの形状をしたサスペンション装置を有す
るアクティブサスペンション装置を備えた陸用車両が開
示されている。サスペンション装置は、車両の速度、横
及び縦加速度を表す信号により修正可能な車両運動の上
下揺れ（heave）、縦揺れ（pitch）、横揺れ（roll）、
ねじれ（warp）のモードを表す信号で制御されており、
所望の乗り心地や車両姿勢を提供するものである。前記
モード信号は、車両の所定位置に設けられた所定の変換
器により生成される。
米国特許出願US−Ａ−4761022にも、車両に取り付け
られたステアリング角度及びヨー角速度センサーを備え
た同様の制御装置が開示されており、これらセンサーか
らの信号は車両のステアリング特性の制御に使用されて
いる。
現在まで、このような様々なアクティブサスペンショ
ン装置が考案されており、これら既存の装置は、多数の
変換器等などの車両全体からの信号がマイクロプロセッ
サ等の単一の共通処理手段において集中的に処理される
ことを共通の特徴としており、前記変換器からの信号
は、該信号に応じて前記サスペンション装置に制御信号
を送出し、サスペンション装置の必要な制御を行う前記
処理手段へと出力される。
本発明に係る車両サスペンション装置は、車両のバネ
下質量に対するバネ上質量のうち少なくともその一部を
支持し、車両姿勢に関する複数の可変パラメータから生
成される信号に応答するアクチュエータと、前記信号の
少なくとも一部を処理する信号処理手段とを有する。
従って、本発明のサスペンション装置によれば、信号
処理はサスペンション装置でローカルに実行できるた
め、該サスペンション装置と中央処理手段間の信号送信
量が減少し、また逆に、必要なワイヤや光学リンク等の
通信リンクの数等を減らすことが可能となる。
アクティブサスペンション装置を備えた車両では、通
常、例えばサスペンション装置の負荷を測定するロード
セル、記装置の変位量を測定する変換器、記装置に懸架
されたホイル・ハブアセンブリの垂直加速度を測定する
加速度測定手段等の各サスペンション装置に接続された
局部変換器に応じたパラメータが用いられている。従っ
て、本発明に係るサスペンション装置を備えた車両にお
いては、車両動作に関するパラメータを監視する局部変
換器で生成された信号は該サスペンション装置の処理手
段で処理され、一方ヨー角速度センサー、ステアリング
角度センサー、車両速度、横・縦加速度センサー等のそ
の他の変換器で生成された信号は集中処理される。必要
があれば、中央処理手段からサスペンション装置の処理
手段へ信号を送信し、処理手段の処理結果を補正するこ
ともできる。
本発明のサスペンション装置によれば、この装置を使
用している車両では必要信号送信が減少するため、高い
信頼性が得られるという利点があり、また送信量が減少
することにより、上記のように必要配線量が減少し、こ
の結果装置の小型化、軽量化が可能となるという利点も
ある。更に、本発明のサスペンション装置では該装置の
局部診断テストが可能であり、上記の車両診断を簡略化
できる。
本発明の好適な実施例を図面を用いて以下に説明す
る。図において、 第１図は、本発明で使用する油圧アクチュエータの側
面図である。
第２図は、本発明に係る分散型（distributed）アク
ティブサスペンション装置の概略図である。
第３図は、本発明に係るサスペンションユニットの実
概略図である。
第４図は、本発明に係るデジタル制御プロセッサへの
実施例を示す概略図である。
第５図は、本発明に係る中央制御プロセッサへの入力
を示す概略図である。
第６図は、本発明に係る中央制御プロセッサユニット
の構造を示す概略図である。
第７図は、中央制御プロセッサで考慮する車体に作用
する４つのモード力を示す概略図である。
第１図には、例えば欧州特許出願EP−Ａ−0114757に
開示されているアクティブ車両サスペンションシステム
用の、例えば英国特許出願番号8827745.4に開示されて
いる油圧アクチュエータサスペンション装置が示されて
いる。前記装置は、ホイル・ハブアセンブリとの接続用
シリンダ１から伸びた接続ロッド２を有するピストン
（不図示）を内蔵したシリンダ１を備える複動式アクチ
ュエータで構成されている。該装置にはさらに、油圧液
を記ピストンの両側に印加させてシリンダ１内のピスト
ンを動作させる弁３を備えている。このサスペンション
装置は、上記英国特許出願番号8827745.4に詳細に開示
されているためここではその詳細についての説明は省略
する。
シリンダ１は、シリンダ１と車体10との間に作用する
力を測定するロードセル６を備えており、該装置は弾性
（ゴム）アイソレーター部材５と、ロードセル６とアイ
ソレーター部材５の間に配置されたマイクロプロセッサ
の形状をした処理手段４を介して該車両に接続されてい
る。また、前記装置はシリンダ１内のピストンの変位量
を監視する変位量変換器７と、該装置に懸架されたホイ
ル・ハブアセンブリの垂直加速度を監視する加速度計８
が接続されている。変換器６、７、８からの信号と、場
合によっては局部あるいは遠隔の不図示の変換器からの
信号とは装置の配線を経て処理手段４に出力され、該車
両のサスペンション装置全てに共通の中央処理手段（図
示せず）からの信号と一緒に該処理手段で処理され、弁
３用の制御信号が出力され、車両のサスペンション特性
が制御される。
上記の装置では、車両のバネ上質量と装置に懸架され
ているバネ下質量間に作用する力はロードセル変換器６
で測定されるが、装置内の摩擦が比較的低ければ、ロー
ドセルを使用する必要がなくなり、また該装置のシリン
ダ内の圧力差から必要な力信号が生成されるので、装置
は実質的に必要力測定変換器（necessary force measur
ing transducer）として機能する。
更に、処理手段４と共にシリンダ１に直接固定された
変換器としては、ロードセル６のみが示されているが、
例えば加速度計８等の変換器も同様に取り付け可能であ
り、処理手段４への接続部分の長さを短くできるという
利点がある。
本発明によれば、構成部品を高密度で比較的安価なグ
ループに構成する生産に極めて適したアクティブサスペ
ンションシステムを得ることが可能となり、各グループ
は自立交換可能ユニット（autonomous exchangeable un
it）として実装することができる。各グループ構成は、
ライン交換ユニット（line replaceable unit）（LRU）
として知られている。LRUは、十分な試験と個別較正が
可能となるよう設計されていなくてはならない。アクテ
ィブサスペンションシステムは分散処理能力を有してい
るため、本発明によれば各LRU間の通信を最小とするシ
ステムが可能となる。
本発明は、４つの異なる種類からなる７個のLRUで構
成されたシステムを備えている。前記構成の好適な実施
例を第２図に示す。該システムは、４つ類似アクチュエ
ータアセンブリ21、22、23、24と、油圧液リザーバ（re
servoir）及びポンプアセンブリ25と、中央制御及び表
示アセンブリ26と、油圧液供給制御弁アセンブリ27とか
ら構成される。以上は本発明の好適な１実施例である
が、前記LRUのうち少なくとも二個のLRUを単一アセンブ
リとして組み合わせ可能である。
本発明の好適な実施例を構成する各LRUを以下に説明
する。
第３図には、アクチュエータアセンブリの概略図が示
されている。アクチュエータアセンブリは、デジタル制
御プロセッサ30と、電気油圧式サーボ弁（EHSV）アセン
ブリ31と、油圧ラム32と、アクチュエータ位置変換器33
と、線形加速器34と、ロードセル35とから構成される。
本発明の実施例においては、該油圧ラム32は第１図を参
照にすでに上述したものと同様のものであり、英国特許
出願番号8827745.8に開示されている通りである。油圧
ラム32は車両のバネ下質量に直接取り付けられているの
ではなく、該油圧ラムと車両の該バネ下質量の間に位置
するアイソレーター36と接続している。前記油圧ラム32
は、車両のホイル・ハブアセンブリからシャーシへと伝
わる全ての衝撃を完全に防ぐことができるほど迅速に動
作できないため、本発明の好適実施例ではアイソレータ
を備えている。
車両のホイル・ハブアセンブリの概略図を第３図の37
に示す。
第３図から明らかなように、２本の油圧ラインがEHSV
31に接続している。油圧液供給ライン38は、圧力の印加
によりEHSV31に油圧液を供給する。一方、油圧液リター
ンライン39はEHSVからの油圧液を還流させる。
第３図から分かるように、アクチュエータ位置変換器
33、線形加速器34、ロードセル35で行なった測定の結果
は、接続ライン40、41、42を経てデジタル制御プロセッ
サ30へと送られる。通常、これらの接続は電気接続であ
るが、等価的光ファイバリンク接続でも可能である。
デジタル制御プロセッサ30は、リンク43を経てアクテ
ィブサスペンションシステムの中央制御プロセッサと接
続している。リンク43は高速シリアルリンク（serial l
ink）である。
デジタル制御プロセッサ30は、油圧ラム32への油圧液
供給制御を行うよう該EHSV31を制御する。油圧液は、２
本の油圧供給ライン47、48を経て油圧ラム32のピストン
のいずれか一方の側へ供給される。該EHSVは、前記供給
ライン48あるいは47のいずれか一方を、常に圧力が加え
られた油圧液供給ライン38または油圧液リターンライン
39のいずれかに接続するよう制御される。このように、
該油圧ラム32の動作は、容易に制御可能である。
第４図にデジタル制御プロセッサ30の内部構成（inte
rnal architecture）を示す。前記デジタル制御プロセ
ッサ30は、８チャネルアナログ・デジタル変換器（AD
C）50と、２チャネルデジタル・アナログ変換器51と、
データメモリ52（EEPROM）の不揮発性セグメントと、高
速シリアルチャネル53と、不揮発性実行可能セグメント
プログラムメモリ（EPROM）54と、低速シリアルチャネ
ル（RS232ポート55で表す）と、８チャネルディスクリ
ート出力ポート56と、８チャネル入力ポート57から構成
される。構成部分は全て高速デジタル信号プロセッサ
（DSP）58にインタフェースされている。
ここで、該RS232リンクはアクティブサスペンション
システムの動作モードでは使用されない。該RS232リン
クは、システム内に異常が発生し、調整を必要とする場
合に保守コンピュータがEEPROM52内に記憶されている診
断メッセージの診断を実行するために設けられている。
本発明に係る中央制御及び表示アセンブリ（第２図の
26で表示）を第５図に示す。該アセンブリは、横加速度
計60と、縦加速度計61と、ヨー角度変換器62と、油圧液
圧変換器63と、ステアリングラック位置変換器64と、表
示ユニット66と、中央制御プロセッサユニット66とから
構成される。
縦加速度計61は、車体の主軸と平行方向の車両加速度
を測定する。横加速度計60は、シャーシの主軸と直角方
向の車両加速度、即ち車両がコーナーを走行する際に受
ける加速度を測定する。ラック位置変換器64は車両のス
テアリングラックの位置を測定して車両のステアリング
角度を判別する。ヨー角速度変換器62は、コーナー走行
の際に発生する回転運動のように、車両平面に垂直な軸
を中心とする車両の回転運動の速度を測定する。液圧変
換器63は、アクティブサスペンションシステム内の油圧
液の圧力を測定する。センサー60〜64は全て、測定され
たパラメータに対応した信号を複数の接続リンク67〜72
を介して中央制御プロセッサユニット66へと送信する。
中央制御プロセッッサユニット66は、制御信号を制御ラ
イン72〜75を介して４つのアクチュエータアセンブリに
出力する。各アクチュエータアセンブリは、第３及び第
４図を参照しながら上述したものとほぼ同一であり、ア
クチュエータアセンブリを各々車体のコーナーに取り付
けるのが好ましい。
さらに、中央制御プロセッサユニットもライン76を介
して信号を送り、加圧された油圧液のアクチュエータへ
の供給を制御する。第２図にはまた、上記の制御リンク
も示されている。
第６図は、同図に示されている中央制御プロセッサユ
ニットの内部構造の概略図である。図に示すように、中
央制御プロセッサユニット66は、８チャネルアナログ・
デジタル変換器80と、２チャネルデジタル・アナログ変
換器（DAC）81と、８チャネルディスクリート入力ラッ
チ82と、８チャネルディスクリート出力ラッチ83と、デ
ータメモリ（EEPROM）84の不揮発性セグメントと、プロ
グラムメモリ（EPROM）85の不揮発性セグメントと、高
速シリアルチャネル86と、RS232ポート87で示された低
速シリアルチャネルとから構成される。上述の構成部分
は全て高速デジタル信号プロセッサ（DSP）88とインタ
フェースしている。センサー60〜64からのアナログ信号
は、８チャネルアナログ・デジタル変換器80によりデジ
タル信号に変換される。その後、中央制御プロセッサユ
ニットがこの入力を処理し、前記中央制御プロセッサユ
ニットは車両状態表示コンソール65へ出力される制御信
号と出力信号を作成する。多種の車両パラメータを要求
どおりに車両状態表示コンソールに表示することが可能
となる。
アクチュエータアセンブリ同様、RS232ポート87経由
で保守コンピュータを該プロセッサに接続することによ
り中央制御プロセッサユニットの保守を行うことができ
る。
第２図に示されているように、フィルタ処理された油
圧液を圧力をかけて逆流防止弁経由で油圧液供給ライン
に送出し、アクチュエータアセンブリ21、22、23、24へ
と分配するにはリザーバとポンプアセンブリが必要とな
る。説明のため、リザーバ内の油圧液は気圧下にあり、
またポンプは車両のエンジンで駆動されるものとする。
ポンプは内蔵圧力制御回路を有し、流体供給ライン内の
圧力をほぼ一定に保つのが好ましい。作業モデルでは、
通常の供給圧力は175バールに設定している。
油圧液給制御弁アセンブリ27は、ソレノイド弁及び供
給圧力変換器を有している。ソレノイド弁は油圧液供給
及びリターンライン間に接続されており、付勢されない
限り油圧液供給ラインをリターンラインに直接接続する
よう構成されている。すなわち、ソレノイド弁が付勢さ
れない限り、あるいは付勢されるまでサスペンションシ
ステムを低圧に保持するよう構成されている。油圧液供
給圧力変換器は油圧液供給ラインに油圧接続されてい
る。圧力変換器からの測定信号は中央制御・表示アセン
ブリに送られる。中央制御・表示アセンブリ26はアセン
ブリ内のソレノイド弁を直接制御する。
上記の油圧ラムは等積型ラムあるいは非等積省エネル
ギー型ラムでもよく、従来技術で説明されたものあるい
は所定の電気油圧機器でもよい。
油圧ラムと車両のバネ上質量間に挿入されたロードセ
ルが図示されており、このロードセルはピストンのいず
れか一方の側に印加される油圧を監視する２つの圧力変
換器で構成してもよい。圧力変換器を用いた場合、デジ
タル制御プロセッサが変換器を監視し、ラムに加わった
ロードの推定値を求めるために該圧力変換器の出力信号
を用いるように前記制御ソフトウエアを修正する。上述
のような油圧ラムのシリンダに該垂直加速度計が取り付
けられている様子が図示されている。該垂直加速度計
は、車両のホイル・ハブアセンブリに取り付けて使用し
てもよい。しかしながら、本発明の構成によれば単一小
型アクチュエータアセンブリの製造が容易になるため、
加速度計を油圧ラムのシリンダに取り付ける方が好まし
い。このような構造では、ピストンロッドよりもシリン
ダに取り付けたアイソレータが必要となる。
ディストリビューターシステムのハードウェアについ
て説明してきたので、このハードウェアの制御を行うソ
フトウェアについて説明をする。
各アクチュエータの制御に用いるアルゴリズムは、４
つの独立した（コーナー）スプリングとダンパをシミュ
レートしたものである。プロセッサは補正済み負荷項FC
を算出する。
FC＝Fr＋Mm.DDX U＋ＰSP.Xr＋Fcor ここで、FCはシミュレーションで用いる補正済み負
荷、 Frは測定負荷、 DDX Uは測定垂直ハブ加速度、 Xrは測定アクチュエータ位置、 Mmはハブ質量に比例したパラメータ、 Pspは受動スプリング補正パラメータ、 Fcorは取り込み力補正項（imported force c
orrection term）である。
受動スプリング補正パラメータは、アクチュエータア
センブリをスプリングに平行に取り付けたときに必要と
なるもので、スプリングを経てシャシに伝達される負荷
は測定されない。前記アルゴリズムでは、受動スプリン
グ補正がアクチュエータ毎に独立して行われ、アクチュ
エータ間には、例えば受動アンチロールバーなどによる
交差カップリングがないものと仮定している。
該力補正項は、車体に伝わる未測定の負荷、例えば力
測定手段を備えていない経路を経て伝達される負荷や、
サスペンション形状の不完全な部分から伝わってくる一
般的な負荷を打ち消す際に必要である。また、測定すべ
きではなく、自動車に一般的に用いられている機械的サ
スペンションシステムの不完全な特性によって生じ、サ
スペンションユニットで測定される力を、前記力補正項
で打ち消す。このようなシステムでは、車両のタイヤに
作用する横方向の力がサスペンションリンケージのサス
ペンションアームを中心としたモーメントを形状し、力
の一部はアクチュエータを経て伝達される。アクチュエ
ータは、このような負荷でたわむことがあってはならな
い。速度パラメータは、補正済み負荷項から以下のよう
に求められる。
DX C＝（IC CS）−1.（ＦC−ＫCS.Xd） ここで、DX Cは速度パラメータ、 （IC CS）−１は疑似減衰の逆数、 ＫCSは疑似剛性である。
前記速度プロセッサが要求する油圧ラムの平均速度を
ゼロに維持するため速度パラメーターを高域フィルタ処
理する。この結果、所定期間の間アクチュエータの実効
変位量はゼロとなる。単極高域フィルタ処理を行うため
の簡略アルゴリズムを以下に示す。
DXcl＝DXcl＋Kml.（DXc−DXcl） DXch＝DXc−DX ここで、DXchは高域フィルタ処理された速度パラメー
タ、 DXclは低減フィルタ処理された速度パラメー
タ、 Kmlは低減フィルタ定数である。
シミュレートされたサスペンションの性能は、バネ下
質量慣性速度に比例した速度パラメータを前記速度パラ
メータに加えることにより向上する。サスペンションシ
ステムにおけるバネ下質量とはホイル・ハブアセンブリ
である。バネ下質量慣性速度の推定値は、ハブ加速度計
からの出力を積分することにより求められる。スケール
ド二極高域フィルタ（scaled two pole high pass filt
er）を積分エレメントとして用いることで、変換器のオ
フセット値を推定値から取り除く。ここで用いらるアル
ゴリズムは以下の通りである。
DXu＝Kv1.DXu＋Kv2.（DDXu＋DDXul−2.Xu） Xu＝Xu＋Kv3.DXu DDXul＝DDXu ここで、DX Uは推定ハブ慣性速度、 ＸUは推定ハブ慣性位置、 DDX U1は前回の反復から保持されたままのハ
ブ加速度、 Kv1.Kv2及びKv3はフィルタ定数である。
第３図に示すように、アクチュエータのシリンダに垂
直加速度計を取り付けた場合、アクチュエータ速度の推
定値をとり込むようハブ速度の推定値を補正しなくては
ならない。アクチュエータ速度の推定値は、算出された
要求アクチュエータ速度を換算するかあるいは測定され
たアクチュエータ位置を微分することにより求めること
ができる。微分が好ましい場合、アクチュエータ速度の
推定値は以下のアルゴリズムで求められる。
DXr＝ＫX1.DXr＋ＫX2．（Xr−Xrpp） Xrpp＝Xrp Xrp＝Xr ここで、DXrは推定アクチュエータ速度、 Xrは測定アクチュエータ位置（現在）、 Xrpは測定アクチュエータ位置（前回）、 Xrppは測定アクチュエータ位置（前前回）、 ＸX1.KX2はフィルタ定数。
前記フィルタ定数ＫX2と慣性速度推定器の換算とが一
致しなくてはならないということを変換器の精度を考慮
しながら留意する必要がある。
このように、前記制御プロセッサはアクチュエータの
要求速度をサスペンションシュミレーションから求め、
次のように表すことができる。
DXd＝Qj.（ＫU.DX U＋DXch） ここで、DXdは要求シミュレーション速度、 ＫUはバネ下質量速度重量、 Qjは「バンプストップ」重量である。
項Qjを本発明の実施例では用いているが、発明の必須
要件ではない。項Qjは、速度要求の重み付けを行い、ア
クチュエータが伸縮範囲の限界域に近づくにつれて速度
要求を減少させる。このようにして、油圧ラムにおける
突発的な動作の中断を防ぐ。
上述のように、アクチュエータユニットからは、平均
してゼロとなる速度信号が周力される。つまり、油圧ラ
ムの平均変位量は所定期間の間ゼロとなる。中央制御ア
センブリは、車両に加わる動的負荷、すなわち、コーナ
リング走行時、加速時、減速時などに生じる負荷を打ち
消すよう実効位置を変化させる機能を有している。アク
チュエータの要求位置は、前記中央制御アセンブリから
受けとる。この要求位置は、位置誤差制御ループを備え
たモデルアクチュエータのシュミレーションにおいて用
いられる。このときのアルゴリズムは以下の通りであ
る。
DXb＝Kb.（Xb−Xp′） Xb ＝Xb＋1gn.DXb ここで、DXbはオフセット速度、 Xbはオフセット位置、 Xp′は要求平均アクチュエータ位置、 Kbは位置誤差ループゲイン、 1gnはアクチュエータゲインと同等な値であ
る。
要求アクチュエータ速度と位置は以下のように求めら
れる。
DXo＝DXd＋DXb Xo＝Xd＋Xb アクチュエータ及びこのアクチュエータの電流増幅器
は、温度やその他の外部要因の関数となる小オフセット
値を有している。ゼロ速度要求にもとづきアクチュエー
タ速度がゼロとなる場合、前記バイアス用の追加項が必
要となる。バイアスの推定値は、要求アクチュエータ位
置と測定アクチュエータ位置との差を以下のように積分
することにより求められる。
Xc＝Xc＋Kc.（Xo−Xr） ここで、Xcはバイアスの推定値、 Kcは積分定数である。
積分定数は、サスペンションのシミュレーションに悪
影響を及ぼさない程度の小さな値でなければならない。
実施例では、車両が直線路を走行する場合のみアルゴリ
ズムを実行する。
油圧ラムの性能も油圧液供給圧力で若干左右される。
特にアクティブサスペンション車両では性能変化の程度
が大きばらつく場合があり、供給圧力の変化に伴う油圧
ラムの性能の変動を係数を用いて最小限にする必要があ
る。使用される係数は中央制御アセンブリから送られて
くる。従って、電流増幅器入力電圧の最終的な値は以下
のように求められる。
PRfact.［Gf.DXo＋Gd.（Xo−Xr）］＋Xc ここで、Gfは前進ループゲイン、 Gdはフィードバックループゲイン、 Xrは測定アクチュエータ位置、 PRfactは供給圧力補正係数である。
本発明のサスペンションシステムでは、電流増幅器に
印加される電圧アクチュエータの速度に対応したもので
ある。
次に中央制御及び表示プロセッサの機能について説明
する。中央制御及び表示アセンブリ（CCDA）で使用され
るプロセッサは、７つの機能を有しており、この機能の
中には運転者表示のフォーマット、装置全体とその構成
部品の動作および忠実度の監視動作も含まれている。し
かしながら、本発明ではアクティブサスペンションシス
テムの制御のみを取り上げているため、プロセッサが実
行し、また車両のサスペンションシステムの制御に直接
影響を及ぼすアルゴリズムについての説明は省略する。
従来のアクティブサスペンションシステムとは異な
り、中央制御プロセッサは、車両のアクチュエータと平
行配置されたスプリングで吸収される未測定の負荷を補
償するために測定負荷を補正する必要がない。つまり、
未測定負荷は各アクチュエータ制御プロセッサにおいて
すでに考慮（considered）されているからである。
本発明の中央プロセッサはモード座標で動作する。第
７図は、中央プロセッサが分析する４つのモード負荷を
示す図である。中央プロセッサは、上下揺れ（4a）、縦
揺れ（4b）、横揺れ（4c）、ねじれ（4d）の４つのモー
ドで車両に加わる力の判断（consider）を行う。これら
の力の算出法は一般的なものであり、トヨタ自動車株式
会社名義の欧州特許出願番号0236947等の出願書類に開
示されている。
ここで、中央プロセッサはモード負荷補正項の算出を
行う。モード負荷補正項は車両運動時に車両に加わるモ
ード負荷に対応しており、負荷とは車両のコーナー走行
時、加速、減速時等に車体が受けるものである。モード
負荷補正項は以下のように計算される。
［Fcrm］＝［Pin］．［Ye］＋［Pae］．（kp）＋ ［Kt］．［Txm］．［Xb］ 上記の等式で使用される記号は次のように定義する。
［Fcrm］はモード力補正ベクトル、 ［Ye］はベクトルの移項、 ［nx＋,nx−,ny,Dr］において、 nxは車両の縦加速度、 nyは車両の横加速度、 Drは車両のヨー角速度である。
［Xb］は位置オフセットベクトル、 ［Kt］はタイヤ／アイソレーター剛性の対角行列、 ［Pin］は慣性補正係数の行列、 ［Pae］は空力係数ベクトル、 ［Txm］は位置モード変換行列、 kpは車両の動的圧力である。
アルゴリズムでは、横加速度ny、縦加速度nx、ヨー角
速度Drの作用による車両への負荷を算出しているのが分
かる。また、プロセッサは、車両アイソレータのタイヤ
が吸収する負荷の演算も行っている。実施例では、アク
ティブサスペンションシステムは車両表面を流れていく
空気の動的圧力を測定する手段も有しており、実施例に
おいては、中央制御プロセッサが車両の空力的負荷の演
算を行う。
モード補正ベクトルは以下のように、アクチュエータ
座標へ変換可能である。
［Fcr］＝［Txc］．［Fcrm］ ［Fcr］はアクチュエータ力補正ベクトル、 ［Fcrm］はモード力補正ベクトル、 ［Txc］は位置モード変換行列である。
サスペンション装置が、コーナースプリングやダンパ
ではなく、「モードにおける」スプリング及びダンパの
シミュレーションを行わなくてはならない場合、アクチ
ュエータ補正項の算出前に、アクチュエータ力補正ベク
トルに追加項を加算する必要がある。コーナーユニット
はコーナースプリング及びダンパを考慮したものであ
り、負荷補正ベクトルである。このため、車両サスペン
ション全体が所望の疑似モードスプリングやダンパに応
じて動作するようコーナープロセッサが必要とするアク
チュエータの速度を調整しなくてはならない。ここで、
補正項を等価的な負荷と実際の負荷との差分として以下
のように算出する。
［Fcr″］＝（［ICcs］−1.［Txc］．［ICs］．［Tf
m］ −［Ｉ］）．［Fc］ このとき、［Fcr″］は付加アクチュエータ力補正ベ
クトル、 ［Fc］は上記に説明した補正「コーナー］
力ベクトル、 ［Tfm］は力モード変換行列、 ［Txc］は位置アクチュエータ変換行列、 ［ICcs］は疑似アクチュエータ減衰の対角
線行列、 ［ICs］は疑似モード減衰の対角線行列、 ［Ｉ］はユニット行列である。
なお、付加アクチュエータ力補正ベクトルは重み付け
行列と補正アクチュエータ力との積であると考えられる
点に注意する必要がある。ここで、重み付け行列の係数
は定数である。係数の演算は一度だけでよく、このため
補正項は以下のようになる。
［Fcr″］＝［Wfc］．［Fc］ また、［Wfc］＝［ICcs］−1.［Txc］．［ICs］．［Tfm］−［Ｉ］ 通常、追加補正項は、疑似アクチュエータ減衰係数を
適切に設定したにも拘らず必要な疑似減衰特性が得られ
ない場合にのみ重要となる。項を加える必要がある場
合、サスペンションの安定性は、測定負荷の増加にたい
する検出から反応までの伝達遅延に左右されることにな
る。追加力補正項が必要なシステムでは、追加補正項を
ローパスフィルタでフィルタ処理することにより安定性
を改善することが可能である。ここで、項は疑似ばね上
質量固有振動数でのみ重要となる点に着目する必要があ
る。また、3Hzの固有振動数を備えた単極ローパスフィ
ルタ（各アクチュエータに対して１個）を使用すること
も可能である。疑似のローパスフィルタに関する等式は
すでに明細書で論じているため説明を省略する。
アクチュエータ補正項は以下のように計算され、所定
のアクチュエータコントローラに出力される。
［Fcor］＝［Fcr］＋［Fcr″］ 各アクチュエータへと送出される要求平均アクチュエ
ータ位置の最終ベクトルは実質的に３つのエレメントで
決まる。第一のエレメントは、個別の疑似アクチュエー
タ剛性を平均アクチュエータ位置要求から引いたもので
あり、これにたいし、第二のエレメントは、上述したよ
うに疑似モード剛性に相当する運動である。また、第三
のエレエントは、上記のように動的負荷をオフセットす
るのに必要な動きである。修正したベクトルは次のよう
に定義される。
［Tfm］は力モード変換行列、 ［Txc］は位置アクチュエータ変換行列、 ［ICcs］は疑似アクチュエータ減衰の対角線行列、 ［ICs］は疑似モード減衰の対角線行列、 ［Ｉ］はユニット行列である。
なお、付加アクチュエータ力補正ベクトルは重み付け
行列と補正アクチュエータ力との積であると考えられる
点に注意する必要がある。ここで、重み付け行列の係数
は定数である。係数の演算は一度だけでよく、このため
補正項は以下のようになる。
［Fcr″］＝［Wfc］．［Fc］ また、［Wfc］＝［ICcs］−1.［Txc］．［ICs］．［Tfm］−［Ｉ］ 通常、追加補正項は、疑似アクチュエータ減衰係数を
適切に設定したにも拘らず必要な疑似減衰特性が得られ
ない場合にのみ重要となる。項を加える必要がある場
合、サスペンションの安定性は、測定負荷の増加にたい
する検出から反応までの伝達遅延に左右されることにな
る。追加力補正項が必要なシステムでは、追加補正項を
ローパスフィルタでフィルタ処理することにより安定性
を改善することが可能である。ここで、項は疑似ばね上
質量固有振動数でのみ重要となる点に着目する必要があ
る。また、3Hzの固有振動数を備えた単極ローパスフィ
ルタ（各アクチュエータに対して１個）を使用すること
も可能である。類似のローパスフィルタに関する等式は
すでに明細書で論じているため説明を省略する。
アクチュエータ補正項は以下のように計算され、所定
のアクチュエータコントローラに出力される。
［Fcor］＝［Fcr］＋［Fcr″］ 各アクチュエータへと送出される要求平均アクチュエ
ータ位置の最終ベクトルは実質的に３つのエレメントで
決まる。第一のエレメントは、個別の疑似アクチュエー
タ剛性を平均アクチュエータ位置要求から引いたもので
あり、これにたいし、第二のエレメントは、上述したよ
うに疑似モード剛性に相当する運動である。また、第三
のエレメントは、上記のように動的負荷をオフセットす
るのに必要な動きである。修正したベクトルは次のよう
に定義される。
［Xp′］＝Kb−1.（［ICcs］．［Kcs］ −［Txc］．［ICs］．［Ks］．［Txm］）．［Xd］ ＋［Xp］ このとき、［Xp′］は要求平均アクチュエータ位置の
修正ベクトル、 ［Xp］は要求平均アクチュエータ位置のモ
ードベクトル、 ［Xd］はアクチュエータモード位置ベクト
ル、 ［ICcs］は疑似アクチュエータ減衰の対角
線行列、 ［Kcs］は疑似アクチュエータ剛性の対角
線行列、 ［Ks］は疑似モード剛性の対角線行列、 ［Txc］は位置アクチュエータ変換行列、 ［Txm］は位置モード変換行列、 Kdはアクチュエータ位置誤差ループゲイン
である。
要求アクチュエータ位置は、疑似剛性及び減衰量を考
慮しながら、アクチュエータ力補正項で判断する。
要求アクチュエータ位置の修正ベクトルは以下のよう
に表すことができる。
［Xp′］＝［Wxc］．［Xd］＋［Xp］ また、［Wxc］＝Kd−1.（［ICcs］．［Kcs］ −［Txc］．［ICs］．［Ks］．［Txm］）．［Xd］ ＋［Xp］ ［Wxc］の係数は定数であり、演算可能であることが
分かる。
上記は本発明の好適な実施例を明確に説明したもので
ある。本発明は、ユニット全体に分散制御システムを装
備した複数の独立ユニットから構成され、複数のユニッ
トが、サスペンションシステムのアクチュエータへと出
力される制御信号を実際に演算するアクティブサスペン
ションユニットを提供することにある。
フロントページの続き (72)発明者 ジョーンズ ニール アメリカ合衆国 フロリダ州 34990 パーム シティ チブロン ウェイ エ スダブリュ 1074 (56)参考文献 特開 平２−171310（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60G 17/015

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両のバネ上質量のバネ下質量に対する変
    位を制御し、個々にアクチュエータ（12）を備える複数
    のサスペンション装置（21,22,23,24）と、 局部的なサスペンション装置パラメータを測定するため
    に個々のサスペンション装置に独立的に関連づけられた
    局部変換器（33,34,35）と、 他の車両動作パラメータを測定するための非局部変換器
    （60,61,62,63,64）と、 個々のサスペンション装置と連係する中央処理手段（6
    6）を備え個々のサスペンション装置を測定されたパラ
    メータ値に基づいて制御する制御手段と、 を有する車両サスペンション装置であって、 前記非局部変換器は車体の任意の一点を中心とした車両
    の回転速度を測定するヨー角速度測定手段（62）を含
    み、個々のサスペンション装置は前記の局部変換器から
    発せられる信号を処理する信号処理手段（30）を有し、
    前記非局部変換器からの信号は中央処理手段で処理され
    る車両サスペンション装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の車両サスペンション装置
    であって、前記非局部変換器は車両の主軸に平行な方向
    の加速度を測定する手段（61）と、前記主軸に直交する
    方向の加速度を測定する手段（60）を有する車両サスペ
    ンション装置。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載の車両サスペンシ
    ョン装置であって、個々のサスペンション装置の局部変
    換器はサスペンション装置のアクチュエータから車両の
    バネ上質量に伝えられる力を測定する手段（35）と、個
    々のアクチュエータの伸縮を測定する手段（33）とを有
    する車両サスペンション装置。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の車両サスペンション装置
    であって、個々のサスペンション装置の局部変換器は車
    両のバネ上質量に対するバネ下質量の加速度を測定する
    手段（34）を有する車両サスペンション装置。
  5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両
    サスペンション装置であって、個々のサスペンション装
    置は更に、メモリ（30）を有し、前記メモリはそのサス
    ペンション装置の動作に関する情報を有し、そのサスペ
    ンション装置の動作不良を検出する診断手段（30）によ
    る診断のために利用される車両サスペンション装置。
  6. 【請求項６】請求項１に記載の車両サスペンション装置
    によって使用される車両サスペンション装置であって、 油圧アクチュエータ（32.46）と、前記油圧アクチュエ
    ータを車両のバネ上質量に取り付ける第一の取り付け手
    段（36）と、 前記油圧アクチュエータを車両のバネ下質量（37）に取
    り付ける第二の取り付け手段と、 前記油圧アクチュエータが車両に取り付けられている時
    に前記油圧アクチュエータから車体に伝えられる力を測
    定し、測定された力信号を発生させる力変換器（35）
    と、 前記油圧アクチュエータの伸びを測定し、測定された変
    位信号を発生させる変位変換器（33）と、 前記油圧アクチュエータに接続され、油圧流体供給部お
    よび流体をもどすラインに接続可能である油圧サーボバ
    ルブ（31）と、 電気油圧サーボバルブを制御する制御手段であって車両
    サスペンション装置の中央処理手段（66）に接続可能な
    制御手段（30）と、 前記の測定された力信号および変位信号を処理する信号
    処理手段（66）と、 を有し、 前記油圧アクチュエータ、第一および第二取り付け手
    段、力変換器、変位変換器、電気油圧サーボバルブおよ
    び制御手段はすべて取換え可能なユニットの中に含まれ
    る車両サスペンション装置。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の車両サスペンション装置
    であって、 、バネ下質量がバネ上質量に向かう方向または離れる方
    向の加速度を測定し、測定されたバネ下質量の加速度信
    号を発生させる変換器（37）を更に有し、 サスペンション装置の処理手段は測定されたバネ下質量
    の加速度信号を処理する車両サスペンション装置。
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