JP3008143B2 - 車両用サスペンション制御装置 - Google Patents

車両用サスペンション制御装置

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JP3008143B2
JP3008143B2 JP5058863A JP5886393A JP3008143B2 JP 3008143 B2 JP3008143 B2 JP 3008143B2 JP 5058863 A JP5058863 A JP 5058863A JP 5886393 A JP5886393 A JP 5886393A JP 3008143 B2 JP3008143 B2 JP 3008143B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用サスペンション
制御装置に関し、特に、車両にローリング等が発生した
際の姿勢制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】車両の一般的なサスペンション装置は、
懸架ばねとショックアブソーバとを組み合わせて、所定
のばね作用と緩衝作用が働くように構成されているが、
この場合には、サスペンション特性は略一定のものとな
る。しかし、要求されるサスペンション特性は運転条件
によって変化し、この要求に対応させるために、所謂ア
クティブサスペンション装置が提案されている(例え
ば、実願平2−27922号、実願平2−28931号
及び実開平2−212号公報等参照)。
【0003】これは、車輪を取り付けた車軸を車体に対
して油圧シリンダを介して支持し、走行状態に応じて変
化する車体と車軸との相対変位に基づく油圧シリンダの
実ストロークを検出して目標ストロークと一致させるよ
うに、前記油圧シリンダに供給する作動油流量を制御し
て油圧シリンダを伸縮させることで車高を調整するよう
にしたものである。
【0004】さらに、本出願人はロール特性やピッチ特
性をドライバの好みに応じて可変できるアクティブサス
ペンション装置として、簡単化した数式モデルを用いて
目標ストロークの設定を行い、姿勢制御特性の変更を容
易にした車両用サスペンション制御装置を、先に出願し
た(実願平4−18663号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これらのア
クティブサスペンション装置にあっては、通常の外力と
して、車線変更時や旋回時に発生する求心加速度による
慣性力を想定しているが、車両は走行時に急激な横風を
受けることがある。ここで、横風により直接外力が車両
に作用して、急激な車線変更がなされた場合でも、従来
のアクティブサスペンション装置にあっては、ばね上系
は慣性力によるローリングにより当該横風に向かってロ
ーリングすると判断されるので、発生したローリングを
低減させるべく、ばね上系を当該横風による外力の方向
にアンチロール制御を行う。しかしながら、当該横風に
よる外力により、車両は横風による外力の方向にローリ
ングするように作用を受け、もってますますローリング
角が大きくなってしまう惧れがある。
【0006】例えば、進行方向左側からの横風が車両に
作用して、車両が急激に進行方向右側に車線変更がなさ
れた場合でも、従来のアクティブサスペンション装置に
あっては、ばね上系は慣性力によるローリングにより進
行方向左側に向かってローリングすると判断されるの
で、進行方向右側にアンチロール制御を行う。しかしな
がら、当該横風による外力により、車両は進行方向右側
にローリングするように作用を受け、もってますますロ
ーリング角が大きくなってしまう惧れがある。
【0007】即ち、進行方向横からの外力が車両に作用
した場合に、アクティブサスペンション装置が外力を打
ち消すようにバネ系の剛性を変えているも拘らず、車体
があたかも外力が大きくなったような挙動を示すことと
なり、かえって姿勢特性や収れん性が悪化してしまう惧
れがある。本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、
進行方向横側からの風が車両に作用した場合も、安定し
た姿勢制御を可能とした車両用サスペンション制御装置
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、車両
のばね上とばね下間の相対変位を検出する相対変位検出
手段と、車両に生じる少なくとも横方向を含む加速度を
検出する加速度検出手段と、車両に生じる加速度に基づ
いて車両にモーメントが発生した時のモーメント中心位
置に対して実際の車両質量の位置と反対側のモーメント
中心から任意の距離の位置に仮想した前記実際の車両質
量と同等の仮想質量に基づいて予め設定した少なくとも
ローリングを含む車体の姿勢変化を表す数式モデルに従
って前記加速度検出手段の検出値に対応する目標ストロ
ークを演算する目標ストローク演算手段と、該目標スト
ローク演算手段で演算された目標ストロークに前記相対
変位検出手段の検出ストロークが一致するように制御す
る姿勢制御手段と、前記モーメント中心から仮想質量ま
での距離を任意に設定して前記目標ストローク演算手段
で演算する目標ストローク可変設定可能な目標ストロー
ク設定手段と、を備える車両用サスペンション制御装置
において、車両に作用する横風の風力を検出する横風力
検出手段を設け、横風力検出手段により検出された車両
への横風力が所定値以上の場合は、前記姿勢制御手段に
おけるローリングに係る姿勢制御を行わない構成とし
た。
【0009】
【作用】車両が進行方向横向きの風を受けると、該風を
外力として車体に車体角が生じ、当該外力に係る慣性力
によりローリングが発生するが、ばね上系は当該慣性力
による横加速度とローリングの向きが一致せず、発生し
たローリングを小さくするように姿勢制御を行っている
にもかかわらず、ローリング角が大きくなり、車両が進
行方向横向きの風を受けた際の前記外力によるローリン
グを助長することとなる。このため、横風力検出手段に
より検出された車両への横風力が所定値以上の場合は、
前記外力によるローリングが発生する惧れがあるとし
て、前記姿勢制御手段におけるローリングに係る姿勢制
御を行わない。
【0010】即ち、発生したローリングが姿勢制御手段
において抑制すべき方向のローリングである場合には、
該姿勢制御を行って、発生したローリングを低減させ
る。これにより外力により発生するローリングを助長す
ることがなく、もって姿勢の収れん性が向上し、進行方
向横側からの風が車両に作用した場合も安定した姿勢を
得ることが可能となり、所望の姿勢制御特性を容易に得
ることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。本実施例の構成を示す図1において、車輪1は
車軸2を介して油圧シリンダ3によって車体4に支持さ
れている。油圧シリンダ3の油室3aは流量制御弁5を
介してポンプやタンク等で構成される油圧供給源ユニッ
ト6に連結している。流量制御弁5は、サーボアンプ7
の出力に応じて油圧シリンダ3への給排油量を制御す
る。前記サーボアンプ7は、油圧シリンダ3に並設され
車体(ばね上)と車軸(ばね下)との相対変位を検出す
るストロークセンサ8からの実ストロークと、後述する
コントロールユニット9からの目標ストロークを比較
し、その偏差に応じた駆動信号を流量制御弁5に出力す
る。
【0012】即ち、実ストロークとして検出される相対
変位は相対状態であり、当該実ストロークを検出するス
トロークセンサ8は相対状態検出手段の機能を奏するも
のである。尚、コントロールユニット9及び油圧供給源
ユニット6を除いた他の構成要素は、各車輪毎に設けら
れている。
【0013】前記コントロールユニット9は、前記スト
ロークセンサ8からの実ストローク、圧力センサ10から
の油室3aの圧力、横Gセンサ11からの車両の横加速
度、前後Gセンサ12からの車両前後加速度、また図示し
ない車両の側面に設けられて、進行方向横向きの風圧を
検出する空気圧センサ15からの空気圧信号が入力され
る。即ち、空気圧センサ15は進行方向横向きの風力を検
出する横風力検出手段としての機能を奏している。
【0014】更には、目標ストローク設定手段である
ール特性及びピッチ特性を設定するための目標ロール高
設定器13からの目標ロール高及び目標ピッチ高設定器14
からの目標ピッチ高の各出力も入力され、これら各入力
値に基づいて後述する所定の演算式により目標ストロー
クを演算してサーボアンプ7に出力する。コントロール
ユニット9は、図2に示すように、圧力センサ10の出力
を圧力信号に変換して入力する圧力信号入力手段21と、
ストロークセンサ8の出力をストローク信号に変換して
入力するストローク信号入力手段22と、このストローク
信号から変位速度を演算するストローク速度演算手段23
と、横Gセンサ11の出力を横加速度信号に変換して入力
する横加速度信号入力手段24と、前後Gセンサ12の出力
を前後加速度信号に変換して入力する前後加速度信号入
力手段25と、油圧シリンダ3の標準状態における基準ス
トロークを設定する基準ストローク設定手段26と、同じ
く基準圧力を設定する基準圧力設定手段27と、油圧サス
ペンションの模擬ばね定数と模擬減衰係数をそれぞれ設
定する模擬ばね定数設定手段28及び模擬減衰係数設定手
段29と、空気圧センサ15の空気圧信号を横風力信号に変
換して入力する横風力信号入力手段32と、これらの各信
号及び前記ロール高設定器13とピッチ高設定器14からの
各信号に基づいて後述するように目標状態量としての目
標ストロークを演算する目標ストローク演算手段30と、
演算された目標ストロークに対応する出力をサーボアン
プ7に出力する目標ストローク出力手段31とを備える。
【0015】ここで、ストローク信号入力手段22は相対
状態検出手段の機能を、横加速度信号入力手段24と前後
加速度信号入力手段25とは加速度検出手段の機能を、目
標ストローク演算手段30は目標状態量演算手段の機能
を、目標ストローク出力手段31は姿勢制御手段の機能
を、横風力信号入力手段32は横風力検出手段の機能を各
々奏するものである。
【0016】次に、本実施例のローリング制御について
説明する。図3で、ロール中心RCから距離Hr の位置
にあるばね上質量mと対向して距離Hr ′の位置に仮想
の質量m(図中破線で示す)を考えた場合、定常状態に
おけるロール中心RC回りのモーメントの釣合いは、次
式で表すことができる。 −2・S2 ・k・θr +m・β・Hr −m・β・Hr ′=0・・・(1) ここで、S:RC〜サスペンション間距離、k:サスペ
ンションばね定数、θr :ロール角、β:横加速度であ
る。
【0017】これにより、定常時のロール角θr は次式
で与えられ、ロール中心RCから仮想質量までの距離H
r ′を変えることにより横加速度βに対するロール角θ
r を任意に設定可能となる。 θr =m・β・(Hr −Hr ′)/(2・S2 ・k)・・・・(2) ここで、前記仮想質量mによるモーメント力をサスペン
ションに設けた油圧シリンダで実現するには、油圧シリ
ンダによる発生力Fを(1)式より次式のように設定す
ればよいことが判る。
【0018】 F=(m・β・Hr ′)/(2・S) ・・・・・(3) そして、本実施例のように位置制御とすれば、(3)式
からその目標ストロークyR は次式で与えることができ
る。 yR =F/km =(m・β・Hr ′)/(2・S・km )・・・(4) ここで、km :模擬ばね定数である。
【0019】これにより、ロール中心RCから仮想質量
までの距離Hr ′を変更することで目標ストロークを任
意に設定することができる。以上は2輪モデルについて
述べたが、4輪の場合には、図4に示すように、車両の
重心点CGから前輪と後輪の各ロール中心RCまでの距
離Lf 、Lr の比率から前・後軸毎に、次式で与えられ
る等価的な質量(図中破線で示す)を考え、これら質量
f 、mr を前記(4)式のmと置き換えれることで、
2輪の場合と同様にして各軸を個別に制御することがで
きる。
【0020】 mf =(Lr ・m)/(Lf +Lr )・・・・・(5) mr =(Lf ・m)/(Lf +Lr )・・・・・(6) 図中、Sf 、Sr は前輪と後輪のロール中心〜サスペン
ション間距離、kf 、kr は前輪と後輪のサスペンショ
ンばね定数である。尚、前後ロール角は基本的に同一と
いう前提で、フレームの捻れによるロール中心RC回り
のトルクは考慮していない。
【0021】また、ピッチ制御については、前後加速度
をα、ピッチ中心と仮想質量間の距離をHP ′、ピッチ
中心とサスペンション間との距離をLとすれば、ロール
制御の場合と同様であり、目標ストロークyP は、次式
で与えることができる。 yP =(m・α・HP ′)/(2・L・km )・・・(7) 次に本実施例のサスペンション制御装置の制御動作につ
いて図5のフローチャートを参照して説明する。
【0022】まず、ステップ1では、各センサから圧力
信号P、ストローク信号y、横加速度β、前後加速度α
及び空気圧信号APを読み込む。ステップ2では、読み
込んだ実際のストロークyと基準ストロークy0 との偏
差から求めた変位(y−y0 )を微分してy′=d(y
−y0 )/dtとして変位速度y′を算出する。
【0023】ステップ3では、模擬ばね定数km 及び模
擬減衰係数Cm の設定と、各設定器13,14により目標ロ
ール高 r 及び目標ピッチ高HP ′を設定する。ステ
ップ4では、空気圧信号APが所定の低圧APL 以上か
否かを判断し、空気圧信号APが所定の低圧APL 以上
の場合には、ステップ5に進む。ステップ5では、車両
に急激な横風が作用して車両の側面に設けられた空気圧
センサ15が進行方向横向きの風圧を検出していると判断
する。ここで、車両が進行方向横向きの風を受けると、
該風を外力として車体に車体角が生じ、当該外力に係る
慣性力によりローリングが発生するが、ばね上系は当該
慣性力による横加速度とローリングの向きが一致せず、
発生したローリングを小さくするように姿勢制御を行っ
ているにもかかわらず、ローリング角が大きくなり、車
両が進行方向横向きの風を受けた際の前記外力によるロ
ーリングを助長することとなる。従って、目標ロール高
r ′をH r =0とする。
【0024】一方、ステップ4において、AP<APL
であると判断された場合は、ステップ5をジャンプし
て、ステップ6に進む。ステップ6では、入力した各検
出値及び設定値に基づいて、次式によりばね制御分、ダ
ンピング制御分、更に前述した演算式によるロール制御
分及びピッチ制御分を演算し加算して目標ストローク値
Yを算出する。
【0025】 Y=〔y0 −〔(P−P0 )・A/km 〕−(Cm ・y′/km )〕 ±〔(m・β・ r ′)/(2・S・km )〕 ±〔(m・α・HP ′)/(2・L・km )〕 ここで、油圧シリンダ3の有効断面積をAとして、その
ときの圧力Pと基準圧力P0 との差分(P−P0 )に断
面積Aを乗じたものが荷重変動分となり、これを模擬ば
ね定数km で割ったもの、つまり、(P−P0 )A/k
m が荷重変動分に対応して変位させるストローク量(ば
ね制御分)となる。また、模擬減衰係数と油圧シリンダ
変位速度とにより、Cm ・y′/km としてダンピング
ストローク量(ダンパ制御分)が得られる。これらばね
制御分とダンパ制御分による目標ストローク分は、基準
ストロークy0 からこれらのストローク分を引いたも
の、つまり、y0 −(P−P0 )・A/km −Cm
y′/km として得られる。そして、この目標ストロー
ク量にロール制御分とピッチ制御分を加算して目標スト
ロークYが算出される。
【0026】尚、前記目標ストロークYの演算式におい
て、ロール制御分の符号は、左右輪において異なり、ピ
ッチ制御分の符号は前後輪において異なる。ステップ7
では、ステップ6で演算された目標ストロークYに対応
する信号をサーボアンプ7に出力する。サーボアンプ7
では、前記コントロールユニット9から出力された目標
ストロークYとストロークセンサ8からの実ストローク
とを比較して実ストロークが目標ストロークYに一致す
るように各車輪毎の流量制御弁5を駆動制御して対応す
る油圧シリンダ3への作動油の給排量を調整する。
【0027】ここで、本発明に係る効果として、ステッ
プ4により、車両への横風力が所定値以上の場合は、前
記外力によるローリングが発生する惧れがあるとして、
ステップ5において r =0とした後に、ステップ6
において目標ストロークYを演算しており、もってこの
場合には、姿勢制御手段におけるローリングに係る姿勢
制御を行わない。即ち、横風により発生したローリング
は姿勢制御手段において抑制すべき方向のローリングで
はないため、該姿勢制御を行わない。
【0028】従って、横風により発生するローリングを
助長することがなく、もって姿勢の収れん性が向上し、
進行方向横側からの風が車両に作用した場合も安定した
姿勢を得ることが可能となり、所望の姿勢制御特性を容
易に得ることが可能となる。尚、本実施例では、油圧シ
リンダのみで支持する構成としたが、補助ばねや補助ダ
ンパを設ける構成としてもよい。また、本実施例では、
ばね制御分及びダンパ制御分も含めたが、これらを他の
方法でまかない、ロール制御とピッチ制御分のみとして
もよく、またピッチ制御はなくてもよい。
【0029】また、本実施例では、状態量として変位を
説明したが、状態量としては力を表すものであってもよ
い。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
両のばね上とばね下間の相対変位を検出する相対変位検
出手段と、車両に生じる少なくとも横方向を含む加速度
を検出する加速度検出手段と、車両に生じる加速度に基
づいて車両にモーメントが発生した時のモーメント中心
位置に対して実際の車両質量の位置と反対側のモーメン
ト中心から任意の距離の位置に仮想した前記実際の車両
質量と同等の仮想質量に基づいて予め設定した少なくと
もローリングを含む車体の姿勢変化を表す数式モデルに
従って前記加速度検出手段の検出値に対応する目標スト
ロークを演算する目標ストローク演算手段と、該目標ス
トローク演算手段で演算された目標ストロークに前記相
対変位検出手段の検出ストロークが一致するように制御
する姿勢制御手段と、前記モーメント中心から仮想質量
までの距離を任意に設定して前記目標ストローク演算手
段で演算する目標ストローク可変設定可能な目標ストロ
ーク設定手段と、を備える車両用サスペンション制御装
置において、車両への横風力が所定値以上の場合はロー
リングに係る姿勢制御を行わない構成としたので、横風
により発生するローリングを助長することがなく、安定
した姿勢特性を得ることが可能となり、所望の姿勢制御
特性を容易に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図
【図2】同上実施例のコントロールユニットの構成を示
すブロック図
【図3】本実施例の目標ストローク設定数式モデルを2
輪の場合の説明図
【図4】同上目標ストローク設定数式モデルを4輪に拡
張する場合の説明図
【図5】本実施例の目標ストローク設定動作のフローチ
ャート
【符号の説明】
1 車輪 2 車軸 3 油圧シリンダ 4 車体 5 流量制御弁 6 油圧供給源ユニット 7 サーボアンプ 8 ストロークセンサ 9 コントロールユニット 10 圧力センサ 11 横Gセンサ 12 前後Gセンサ 15 空気圧センサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両のばね上とばね下間の相対変位を検
    出する相対変位検出手段と、車両に生じる少なくとも横
    方向を含む加速度を検出する加速度検出手段と、車両に
    生じる加速度に基づいて車両にモーメントが発生した時
    のモーメント中心位置に対して実際の車両質量の位置と
    反対側のモーメント中心から任意の距離の位置に仮想し
    た前記実際の車両質量と同等の仮想質量に基づいて予め
    設定した少なくともローリングを含む車体の姿勢変化を
    表す数式モデルに従って前記加速度検出手段の検出値に
    対応する目標ストロークを演算する目標ストローク演算
    手段と、該目標ストローク演算手段で演算された目標ス
    トロークに前記相対変位検出手段の検出ストロークが一
    致するように制御する姿勢制御手段と、前記モーメント
    中心から仮想質量までの距離を任意に設定して前記目標
    ストローク演算手段で演算する目標ストローク可変設定
    可能な目標ストローク設定手段と、を備える車両用サス
    ペンション制御装置において、 車両に作用する横風の風力を検出する横風力検出手段を
    設け、横風力検出手段により検出された車両への横風力
    が所定値以上の場合は、前記姿勢制御手段におけるロー
    リングに係る姿勢制御を行わないことを特徴とする車両
    用サスペンション制御装置。
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