JP3056749B2 - 車両用アクテイブサスペンションの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は車両用アクテイブサスペンションの制御装置
に関する。

従来の技術 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及び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
弁と、ばね上の上下加速度，サスペンションの伸縮変位
ストローク等の情報に基づき各サスペンション毎に流体
注入，排出指示量を演算し、各制御弁の開閉制御信号を
発して各サスペンション毎に流体の注入，排出を制御す
るコントローラとからなるアクテイブサスペンションは
従来より種々開発され例えば特開昭62−139709号公報等
にて既に公開されている。

又、上記のようなアクテイブサスペンションにおい
て、車体の前後方向加速度や横方向加速度を検出し、こ
れらの情報から車両の加減速や旋回に伴ない発生する車
両姿勢の変化（ピッチング或はロール）を予測して車両
姿勢を好ましい状態に保つべき流体注入，排出指示量を
演算し、制御弁の開閉制御信号を発する制御ロジックを
上記コントローラに組込んだものを本出願人において開
発し特願昭63−246242号として特許出願している。

発明が解決しようとする課題 上記のように車両の横方向加速度（以下単に横ｇと称
す）を検出する横ｇセンサを設け、横ｇに対応した制御
を行うアクテイブサスペンションにおいては、車両旋回
中車両に発生する横ｇが大きい程横ｇセンサの検出信号
に乗って来る微振動（ノイズ）成分の振幅が大きくな
り、該微振動が乗った信号で車両姿勢制御を行うと、不
要な制御による制御エネルギーの浪費が増大するばかり
か、車両姿勢の不安定等の不具合をまねくおそれがあ
る。

上記検出信号の微振動（ノイズ）を消去するためには
ローパスフイルタを用いることが考えられるが、ローパ
スフイルタを用いるとこれに起因する位相遅れにより急
旋回時等において車両姿勢の制御が遅れ、車両姿勢制御
がかえって不安定化するおそれがある。

本発明は、横ｇに対応した制御をもったアクテイブサ
スペンションにおける上記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、流体の圧力で車体を支持するサスペンショ
ンをもち、サスペンションの伸縮ストロークの変化に応
じて車両姿勢を正常に保つよう各サスペンション毎に独
立して流体の注入，排出を制御するコントローラをもつ
と共に、車体の横方向加速度を検出する横ｇセンサを設
け、該横ｇセンサが検出した横方向加速度に対応して流
体の注入，排出制御を行う制御ロジックを上記コントロ
ーラに設けた車両のアクティブサスペンションにおい
て、上記横ｇセンサの検出信号を該検出信号の入力値の
所定幅内の変化に対しては出力値が変化しないよう処理
すると共に上記所定幅を横方向加速度の増大に伴ない大
とするロジックをもった信号処理回路を設けたことを特
徴とするものである。

作用 上記のように、入力値の所定幅内の変化に対しては出
力値が変化しないよう処理すると共に、上記所定幅を横
方向加速度が大となるに従って大とするロジックをもっ
た信号処理回路で横ｇセンサの検出信号処理を行うこと
により、横方向加速度が大きい程振幅が大となる横ｇセ
ンサ検出信号の微振動（ノイズ）成分は効果的に消去さ
れ、不要な制御エネルギー浪費の低減をはかり得ると共
に車両挙動の安定化をはかることができる。

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図は本発明を適用すべきアクティブサスペンショ
ンの制御システムの一例を示すシステム図であり、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Ａ
と密閉された気体室ＢとをダイヤフラムＣにて区画した
気体ばね部Ｄの該オイル室ＡとオイルシリンダＥのオイ
ル室ＦとをオリフィスＧを介して連通させ、該オイルシ
リンダＥ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、上下方向の荷
重に対しオイルシリンダ内と気体ばね部のオイル室F,A
間を油がオリフィスＧを介して流通し適当な減衰力を発
生させると共に、ダイヤフラムＣを介して気体室Ｂに密
閉された気体の容積弾性によってばね作用を得るように
なっている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た例を示している。

2₁，2₂，2₃，2₄は上記各サスペンションのオイルシリ
ンダＥのオイル室Ｆに油を供給したり該オイル室Ｆ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
2₁，2₂，2₃，2₄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供給され、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
ンションのオイル室から油が排出されオイルクーラ９を
通って油タンク４に流入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ｇセンサ12及びばね上とばね
下の上下相対変位を検出するサスストロークセンサ13が
それぞれ設けられ、該上下ｇセンサ12及びサスストロー
クセンサ13の検出信号はコントローラ３にそれぞれ入力
され、又車体の前後方向加速度（前後ｇ）を検出する前
後ｇセンサ14,車体の横方向加速度（横ｇ）を検出する
横ｇセンサ15及び車速を検出する車速センサＳ等が設け
られ、これらの検出信号も前記コントローラ３に入力さ
れ、これらの信号入力によりコントローラ３は以下に述
べるような制御を行う。

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
ているがこれ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はあまり反応せず、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。

上記の通常走行状態における制御に加え、急制動時，
急加速時或は急旋回時のように、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場合、遅れのない的確
な車体姿勢制御を行うために前後ｇセンサ14,横ｇセン
サ15の検出信号に基づく制御ロジックが設けられてい
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信号処理回路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
予じ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，制御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
ントが付加され（制動時のアンチリフトジオメトリ特
性）、そのモーメント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
ントが付加され従動輪ではそのようなモーメントの発生
はない。このような加算或は減算されるモーメントはト
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の場合と同様信号処理回路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、該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，車高調整スイッチ16から求められる車体重心の地
上高の情報に基づき発生ロールモーメントを算出し、そ
の算出結果を前後輪左右荷重移動量分配回路24に出力す
る。

一方車速センサＳの車速信号はロールモーメント前後
配分比設定回路25に入力され、該ロールモーメント前後
配分比設定回路25は予かじめ設定されている車速−ロー
ルモーメント前後配分比設定特性に基づき、上記出力さ
れた車速情報からロールモーメント前後配分比を決定し
それを上記前後輪左右荷重移動量分配回路24に出力す
る。

前後輪左右荷重移動量分配回路24は、ロールモーメン
ト算出回路23から入力された発生ロールモーメントを、
ロールモーメント前後配分比設定回路25が決定したロー
ルモーメント前後配分比に合せて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算出する。

サス反力増算出回路26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軸
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、前記前後輪左右荷重移動量分配回路24が算出した
前後輪の左右荷重移動量と上記前後のタイヤの横力，車
高，サスペンションの形式を考慮して前後のサスペンシ
ョン毎に別々にサス上下反力増減量をそれぞれ算出す
る。

以上の各サス反力増算出回路20と26とが算出したサス
反力増減量は制御量算出回路27でそれぞれ加算され各サ
スペンション毎の総サス反力増減値が求められ、且つそ
の総サス反力増減値に見合う各サスペンションの内圧を
維持するに必要な油の注入，排出制御量が各サスペンシ
ョン毎に算出され、それは制御量変換回路28にて弁仕様
に合せた制御指示量に変換され、前記制御指示量Q₁，
Q₂，Q₃に加算されて制御量補正回路Ｒに入力される。

上記のように、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により各サスペンション独立に乗心
地向上を主とした油の注入，排出制御を行う制御システ
ムに、車体の前後ｇおよび横ｇにより車体の姿勢制御を
行う制御ロジックを加えたことにより、加減速時および
旋回時等では、過渡的には車体のピッチングやロールは
前後ｇおよび横ｇによる制御ロジックでの車体姿勢制御
が主として働らき遅れのない的確なる車体姿勢制御が行
われると共に、横ｇによる車体ロール制御系の中に車速
に応じてロールモーメントの前後配分比を可変制御し前
後のサス反力増減量の配分比を変える制御を行うロジッ
クを設けたことにより、例えば高速時は通常のアンダス
テア（一般に比較的強くない弱アンダステアに設定され
る）として安定性を保ち低速時はアンダステア傾向を上
記高速時より更に弱めるか或はオーバステア側に変化さ
せて車両の回頭性を増大させる等、車速に応じてステア
特性を可変とすることができるものである。

上記において、車両旋回時横ｇセンサ15の横ｇ検出信
号には微振動（ノイズ）が乗ってくるが、該微振動は第
４図に示すように横ｇが大きくなるに従って振幅が大と
なる。

即ち、第４図は車両が一定円上を加速しつつ走行した
場合の横ｇセンサ15の検出信号波形を示したものであ
り、横ｇが小なる範囲（例えば0.2g以下程度の範囲）で
は微振動（ノイズ）の振幅は比較的小であるが、横ｇが
0.3〜0.6g程度の範囲で微振動の振幅はだんだん大きく
なって行き、0.6g以上となると微振動の振幅は相当大と
なることを表している。

このような微振動の乗った横ｇ検出信号で上記車両姿
勢制御を行うと不要な制御エネルギーの浪費が増えるば
かりか車両姿勢の不安定化をまねくおそれがあるので、
該微振動を消去する必要があるが、横ｇ検出信号をロー
パスフイルタを通すことで微振動の消去を行うと位相遅
れが生じると言う不具合があることは前述した通りであ
る。

そこで本発明では上記のように横ｇセンサ15の検出信
号回路に、入力値の所定幅内の変化に対しては出力値が
変化しないよう信号処理する信号処理回路21を設けると
共に、該信号処理回路21に横ｇが大きくなるに従って上
記所定幅を大とするロジックを設けたことにより、横ｇ
検出信号の微振動成分を位相遅れなく効果的に消去し得
るようにしたものである。

上記信号処理回路21の所定幅の可変制御は、第３図
（イ）に示すように横ｇに対し上記所定値がリニア（傾
斜は流体の消費流量やフィーリング評価等によって決定
する）に変化する特性としても良いし、第３図（ロ）の
a,bのように非線形特性としても良く、又デジタルコン
トローラを考慮する場合第３図（ハ）のように非連続の
マップを用いても良い。

上記のようにして信号処理回路21で信号処理した後の
横ｇ検出信号は不感帯回路22にてゼロ近傍の所定範囲の
信号をカットされて制御系に入力されることにより、制
御エネルギー浪費が少なく且つ応答性が極めて良好な横
ｇ対応姿勢制御を行うことができ、車両姿勢の安定化を
はかることができるものである。

尚本発明は第1,2図の実施例に限定されることなく、
流体の圧力で車体を支持するサスペンションをもち、少
なくともサスペンションの伸縮ストローク変化を検出す
る手段を設け、該サスペンションの伸縮ストロークの変
化に応じて車両姿勢を正常に保つよう各サスペンション
毎に独立して流体の注入，排出制御を行うと共に、車両
の横ｇを検出する横ｇセンサをもち、該横ｇセンサの検
出信号により横ｇに対応した流体の注入，排出制御を行
う車両用アクティブサスペンションにはすべて適用可能
である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、車両旋回時充分精度の
高い車両姿勢制御を応答性良く行うことができると共
に、横ｇセンサの検出信号に乗ってくる微振動（ノイ
ズ）成分をその振幅の大きさに対応して的確に除去する
ことで、制御エネルギーの浪費低減及び車両挙動の安定
化をはかることができるもので、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系統の一例を示す
ブロック図、第３図（イ），（ロ），（ハ）は第２図の
横ｇセンサの検出信号回路中に設けられる信号処理回路
における所定幅可変制御態様の例をそれぞれ示す図、第
４図は一定円上を加速走行している車両の横ｇセンサ検
出信号波形図である。 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、13……サスストローク
センサ、14……横ｇセンサ、21……信号処理回路、22…
…不感帯回路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−279408（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60G 17/00 - 17/015

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の圧力で車体を支持するサスペンショ
   ンをもち、サスペンションの伸縮ストロークの変化に応
   じて車両姿勢を正常に保つよう各サスペンション毎に独
   立して流体の注入，排出を制御するコントローラをもつ
   と共に、車体の横方向加速度を検出する横ｇセンサを設
   け、該横ｇセンサが検出した横方向加速度に対応して流
   体の注入，排出制御を行う制御ロジックを上記コントロ
   ーラに設けた車両のアクティブサスペンションにおい
   て、上記横ｇセンサの検出信号を該検出信号の入力値の
   所定幅内での変化に対しては出力値が変化しないよう処
   理すると共に上記所定幅を横方向加速度の増大に伴ない
   大とするロジックをもった信号処理回路を設けたことを
   特徴とする車両用アクティブサスペンションの制御装
   置。