JPH011613A - 車輌用アクティブサスペンション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車等の車輌のサスペンションに係り、更
に詳細にはアクティブサスペンションに係る。

従来の技術 自動車等の車輌のサスペンションには、従来より一般に
、路面より車輪に入力され車体へ伝達される衝撃を緩和
して車輌の乗り心地性を向上させる目的で、車体ｆｆｉ
量を支持し車輪及び車体の互に他に対する主として上下
方向の相対変位を可能ならしめ弾性索形による位置エネ
ルギとして衝撃を吸収するサスペンションスプリングが
組込まれている。かかるサスペンションスプリングに対
する荷重、即ち各車輪と車体との間に作用する荷重は車
体（ばね上）の重量、車体に対する各車輪の相射的位置
関係により機械的に定まり、車輌の走行状態に応じて変
動する。例えば車輌の旋回時や急加減速時には車体はそ
れに作用する慣性力により車輪に対し相対的に付勢され
、これに起因して各車輪と車体との間に作用する荷重が
変化され、これによりサスペンションスプリングの弾性
変形量が変化してロール、ノーズダイブの如き車体の不
本意な揺れや姿勢変化か生じる。

かかる車体の揺れや姿勢変化を低減して車輌の操縦安定
性を確保すべく、自動車等の車輌のサスペンションにス
タビライザを組込んだり、サスペンションスプリングの
ばね特性をプログレッシブなばね特性に設定することが
行われている。しかしこれらの手段は車体の揺れや姿勢
変化を受動的に低減するものでしかないため、上述の如
き手段によっては車体の揺れや姿勢変化を十分に低減す
ることはできない。また上述の如き手段により車輌の良
好な乗り心地性を確保しつつ操縦安定性を向上させるた
めには、サスペンション機構の複雑な計算や設計を行う
必要があり、またサスペンションスプリングやショック
アブソーバの微妙なチューニングが必要となる。

本願発明者は、自動車等の車輌の従来のサスペンション
に於ける上述の如き問題に鑑み、特に車輌の旋回時や車
輌が横風を受けた場合にも車体が大きく動揺することを
阻止し、車体の姿勢を実質的に一定に維持し、これによ
り車輌の旋回時や車輌が横風を受けた場合に於ける乗り
心地性及び操縦安定性を向上させ得るよう改良された車
輌用アクティブサスペンションを提供すべく、本願出願
人と同一の出願人の出願に係る特願昭６０−２１５２５
号（特開昭６１−１８１７１５号）に於て、車輌の各車
輪と車体との間に設けられそれぞれ対応する車輪に対し
前記車体を支持する複数個のアクチュエータと、前記車
体の車幅方向の加速度を検出する車幅方向加速度検出手
段と、前記車体のロール角加速度を検出するロール角加
速度検出手段と、前記二つの加速度検出手段より車幅方
向加速度信号及びロール角加速度信号を入力され、これ
らの加速度信号より前記車幅方向の加速度及び前記ロー
ル角加速度の方向が前記車体の重心より上方の任意の部
分の重心に対する相対移動の方向でみて同一であるか否
かを判断し、前記二つの方向が異なる場合には前記車幅
方向加速度信号より前記車体の車幅方向の加速に起因す
る各車輪と前記車体との間に作用する荷重の変動量を算
出し、前記二つの方向が同一である場合には前記ロール
角加速度信号より前記車体のロール方向の加速に起因す
る各車輪と前記車体との間に作用する荷重の変動量を算
出し、前記算出結果に基き各アクチュエータを制御し該
アクチュエータを介して対応する車輪と前記車体との間
に作用する力を増減する演算制御装置とを含む車輌用ア
クティブサスペンション、及びかかるアクティブサスペ
ンションに於て更に各アクチュエータが支持する力を検
出する複数個の荷重検出手段により検出された各アクチ
ュエータが支持する力の実際の変動量と前記演算制御装
置により算出された前記各車輪と前記車体との間に作用
する荷重の変動量とを比較し両者の偏差を零にするよう
フィードバック制御されるよう構成された車輌用アクテ
ィブサスペンションを提案した。

車輌の旋回時や車輌が横風を受けた場合には、車体はそ
れに作用する遠心力又は横風の押圧力により車輪に対し
相対的に付勢され、これに起因して各車輪と車体との間
に作用する荷重が変化されるが、その場合の荷重の変動
量は車体に作用する力、従って車体の加速度の大きさに
比例し、荷重の増減は加速度の方向により決定される。

上述の先の提案に係るアクティブサスペンションによれ
ば、前記特許出願の明細書に記載されている如く、車体
に力が作用することに起因する車体の揺れや姿勢変化が
大きくなることを未然に且確実に阻止することができ、
これにより車輌の旋回時や車輌が横風を受けた場合にも
車体の姿勢を適正な状態に維持することができ、車輌の
良好な乗り心地性及び操縦安定性を得ることができる。

発明が解決しようとする問題点 しかし上述の先の提案に係るアクティブサスペンション
に於ては、車幅方向加速度及びロール角加速度の方向の
異同の判別により車体にロールを発生せんとする作用が
車輌の旋回によるものか車輌が横風を受けることによる
ものかが判別され、それぞれ車幅方向加速度及びロール
角加速度に基いて車体の揺れや姿勢変化が大きくなるこ
とを阻止するようになっているので、車輌の旋回時及び
車輌が横風を受けた場合のそれぞれについては車体の姿
勢を適正な状態に維持することはできるが、車輌が旋回
中に横風を受けた場合には車体の姿勢を必ずしも適正な
状態に維持することができないという問題がある。

また上述の先の提案にかかるアクティブサスペンション
に於ては、アクチュエータにより発生される車体に対す
る支持力の前後輪間の分配比率が一定であるため、車体
の旋回時及び車輌が横風を受ける場合のステア特性を最
適化して操縦安定性を十分に向上させることが困難であ
る点を改善すべく、本願発明者は本願出願人と同一の出
願人の出願にかかる特願昭６０−２９５９４３号に於て
、アクユエータにより発生される車体に対する支持力の
前後輪間の分配比率が車輌の旋回時と車輌が横風を受け
る場合とに於て相互に異ならせることができ、これによ
りそれぞれの場合についてステア特性を最適化し得るよ
う改良されたアクティブサスペンションを提案した。

しかしこの特願昭６０−２９５９４３号のアクティブサ
スペンションに於ても、車輌が旋回中に横風を受けた場
合に於ける車体の揺れや姿勢変化を未然に且確実に阻止
することができず、また車輌が旋回中に横風を受ける場
合に於けるステア特性を必ずしも適正に設定することが
できないという問題がある。

本発明は、自動車等のサスペンションに於ける上述の如
き問題及び上述の先の提案に係るアクティブサスペンシ
ョンに於ける如上の如き問題に鑑み、車輌の旋回時や車
輌が横風を受けた場合のみならず、車輌が旋回中に横風
を受けた場合にも車体が大きく動揺することを阻止して
車体の姿勢を実質的に一定に維持し、しかも車輌の旋回
時、車輌が横風を受けた場合、及び車輌が旋回中に横風
を受けた場合に於けるステア特性をそれぞれの場合につ
いて最適化し、これにより車輌の乗り心地性及び操縦安
定性を更に一層向上させ得るよう改良された車輌用アク
ティブサスペンションを提供することを目的としている
。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、車輌の各車輪と車
体との間に設けられそれぞれ対応する車輪に対し前記車
体を支持する複数個のアクチュエータと、前記車体の車
幅方向の加速度αを検出する車幅方向加速度検出手段と
、前記車体のロール角加速度γを検出するロール角加速
度検出手段と、前記二つの加速度検出手段より車幅方向
加速度信号及びロール角加速度信号を入力され、Ｆｓ　
＝に１　α＋に２７ Ｆｗ　−−に３　ａ＋に４　ｙ （ＫＩＳＫ２、Ｋ３、Ｋ４は正の定数）に従って前記車
輪と前記車体との間に作用する荷重の旋回に起因する変
動Ｍｋ　Ｆ　ｓ及び前記車輪と前記車体との間に作用す
る荷重の横風に起因する変動量Ｆνを算出し、Ｆｓ及び
Ｆｗをそれぞれ第一及び第二の比率にて前後輪に分配演
算し、前記演算結果に基き各アクチュエータを制御し該
アクチュエータを介して対応する車輪と前記車体との間
に作用する力を増減する演算制御装置とを含む車輌用ア
クティブサスペンションによって達成される。

発明の作用及び効果 車幅方向加速度検出手段により検出される車幅方向加速
度をαとし、ロール角加速度検出手段により検出される
ロール角加速度をγとし、車輌の旋回に起因する車幅方
向加速度及びロール角加速度をそれぞれα　及びγ　と
し、横風に起因するＳ 車幅方向加速度及びロール角加速度をそれぞれα、及び
γ　とし、車幅方向加速度及びロール角加速度の正の方
向をそれぞれ車輌の後方よりみて左方及び時計廻り方向
とすると、α及びγはそれぞれ以下の如く表わされる。

α虐α　＋α　　・・・・・・・・・　（１）Ｓ　　　
　　　　Ｗ γ麿γＳ＋γＶ　・・・・・・・・・　（２）また旋回
に起因する車体のロールモーメントをＭ　とし、横風に
起因する車体のロールモーメントを油　とし、これらの
モーメントの正の方向を車輌の後方よりみて時計廻り方
向とすると、これらのモーメントは車幅方向加速度と比
例関係にあると考えられてよいので、それぞれ以下の如
く表わされる。

Ｍｓ＝に１　α　　・・・・・・・・・・・・　　（３
）ＭＷ網−に２α　　・・・・・・・・・　　（４）（
ｋ、、に２は正の定数） またこれらのロールモーメントはロール角加速度とも比
例関係にあると考えられてよいので、それぞれ以下の如
く表わされる。

ＭＳ　−に３　γ　　・・・・・・・・・　（５）Ｍｙ
胤に４γ　　・・・・・・・・・　（６）（ｋａ、ｋ４
は正の定数） 式（３）〜（６）を式（１）及び（２）に代入すると、
式（１）及び（２）はそれぞれ以下の如く表わされる。

を消去すると、 ｋ２　ｋａ　　ｋ＋　ｋａ 式（９）及び（１０）より、車幅方向加速度α及びロー
ル角加速度γ基づき、車輌の旋回に起因する車体のロー
ルモーメントＭｓ及び横風に起因する車体のロールモー
メントＭｙを求めることができることが解る。

旋回に起因する移動荷重ＦＳ及び横風に起因する移動前
ｍ　Ｆ　ｖはそれぞれモーメントＭｓ及びＭＷに比例す
るので、以下の如く表わされる。

Ｆｓ＝に５Ｍｓ Ｆｗ＝に６Ｍｖ （ｋ５、ｋｌ］は正の定数） これらの式に式（９）及び（１０）を代入すると、それ
ぞれ以下の如く表わされる。

ｋ２　ｋａ　　　ｋ、に４ に２　ｋａ　　　ｋ、に４ これらの式に於けるα及びγの係数をそれぞれＫｌ　、
Ｋ２　、Ｋ３　、Ｋ４と置換えると、これらの式はそれ
ぞれ以下の如く表わされる。

Ｆｓ　＝に１　ａ＋に２７　−−−　　（１１）Ｆｗ−
一Ｋ３α＋Ｋ４γ　・・・・・・・・・　（１２）かく
して式（１１）及び（１２）より、定数に１〜に４を適
宜に設定することにより、車幅方向加速度α及びロール
角加速度γに基づいて旋回に起因する移動荷重Ｆｓ及び
横風に起因する移動荷重Ｆｗを演算によって求めること
ができることが解る。

本発明によれば、車幅方向加速度検出手段及びロール角
加速度検出手段によりそれぞれ車体の車幅方向の加速度
α及びロール角加速度γが検出され、演算制御装置によ
り上述の式（１１）及び（１２）に従い車輪と車体との
間に作用する荷重の旋回に起因する変動ｍ　Ｆ　ｓ及び
横風に起因する変動ｍ　Ｆ　ｗが算出され、これらの算
出結果がそれぞれ第一及び第二の比率にて前後輪に分配
演算され、該演算結果に基き各車輪と車体と間に設けら
れそれぞれ対応する車輪に対し車体を支持する複数個の
アクチュエータが制御され、該アクチュエータを介して
対応する車輪と車体との間に作用する力が増減されるの
で、車体に力が作用することに起因する車体の揺れや姿
勢変化が大きくなることを未然に且確実に阻止すること
ができ、これにより車輌の旋回時や車輌が横風を受けた
場合は勿論、車輌が旋回中に横風を受けた場合にも車体
の姿勢を適正な状態に維持することができ、また車輌の
旋回時、車輌が横風を受けた場合、及び車輌が旋回中に
横風を受けた場合に於ける前後輪間の支持力の比率をそ
れぞれに適した比率に設定することにより、各場合のス
テア特性を最適化することができ、これにより車輌の良
好な乗り心地性及び操縦安定性を確保することができる
。

本発明の一つの局面によれば、車体の加速度の大きさと
それに起因する各車輪と車体との間に作用する荷重の変
動量との間に比例関係があることから、演算制御装置は
車幅方向加速度検出手段より車幅方向加速度信号を入力
され、ロール角加速度検出手段よりロール角加速度信号
を入力され、これらの加速度信号のより車輪と車体との
間に作用する荷重の旋回に起因する変動量及び横風に起
因する変動量を算出し、それらの算出結果をそれぞれ第
一及び第二の比率にて前後輪に分配演算し、該演算結果
に基づき各アクチュエータをオープンループ式に制御し
、該アクチュエータを介して対応する車輪と車体との間
に作用する力を増減するようになっている。

本発明の他の一つの局面によれば、車体に作用する車幅
方向若しくはロール方向の加速度に応じて各アクチュエ
ータをより適正に制御し得るよう、本発明のアクティブ
サスペンションは、各アクチュエータが支持する力を検
出する複数個の荷重検出手段により検出された各アクチ
ュエータが支持する力の実際の変動量と演算制御装置に
より算出された各車輪と車体との間に作用する荷重の変
動量とを比較し両者の偏差を零にするようフィードバッ
ク制御されるよう構成されており、これにより車体の姿
勢及び車輌のステア特性をより正確に制御し得るように
なっている。

尚後輪の支持力に対する前輪の支持力の比が１を越える
場合には車輌のステア特性がアンダステア特性となり、
逆に１未満の場合にはオーバステア特性となるので、本
発明の車輌用アクティブサスペンションに於ける第一の
比率は、本発明が適用される車輌に要求される旋回時の
ステア特性に応じて任意の比率に設定されてよく、また
第二の比率は車輌のステア特性を比較的強いアンダステ
ア特性に設定して車輌の走行安定性を向上させるべく、
後輪の支持力に対する前輪の支持力の比が１よりも比較
的大きい値になる比率に設定されることが好ましい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 第１図は四輪の自動車に適用された本発明による車輌用
アクティブサスペンションの一つの実施例を示すブロッ
ク線図、第２図は第１図に示された一つのサーボアクチ
ュエータを示す概略構成図である。

第２図に於て、１はサーボアクチュエータを示しており
、第１図に於てｌｆ’ｒ、ｌｆ’ｌ、ｌｒｒ、ｌｒｌに
て示されている如く、自動車の右前輪、左前輪、右後輪
、左後輪にそれぞれ対応して４個のサーボアクチュエー
タが設けられている。各サーボアクチュエータ１は第２
図に示されている如く、各車輪２と車体３との間に設け
られそれぞれ対応する車輪に対し車体を支持するアクチ
ュエータ４を有している。アクチュエータ４は図示の実
施例に於てはシリンダーピストン装置であり、シリンダ
５と該シリンダに嵌合し実質的に上下方向にのみシリン
ダに対し相対的に変位可能なピストン６とより成ってお
り、シリンダ５及びピストン６は互に共働して上室７と
下室８とを郭定している。ピストン６にはロッド９が固
定されており、ロッド９はシリンダ５の両端の端壁を貫
通して延在しており、これによりピストンがシリンダ内
にて往復動してもロッドのシリンダ内体積が変化しない
ようになっている。またロッド９はその下端にて実質的
に車幅方向に延在する軸線の周りに回転可能に車輪２を
支持している。

上室７及び下室８はそれぞれ導管１０及び１１により電
磁式の油圧サーボ弁１２に連通接続されている。油圧サ
ーボ弁１２はそれ自身周知の構造のものであってよく、
リザーバ１３に貯容された作動油を吸上げるポンプの如
き油圧発生装置１４により発生された高圧の作動油を常
時連続的に受け、内部に有する可変オリフィスに作動油
を通過させた後、該作動油をリザーバ１３へ戻すように
なっており、可変オリフィスにて作動油の流量を制御す
ることにより、上室７及び下室８内の圧力）　　　をそ
れぞれＰ＋　、Ｐ２　　（ＰＩ　＞Ｐ２　）とすれば、
上室７内の圧力と下室８内の圧力との差圧（Ｐ。

−Ｐ２）を任意に制御し得るようになっている。

図示の実施例に於ては、各サーボアクチュエータの油圧
サーボ弁１２は加算器１５より増幅器１６を経て入力さ
れる制御、信号（電圧信号）により制御されるようにな
っており、増幅器１６より入力される制御信号の電圧が
０である場合（後に詳細に説明する如く、加算器１５へ
入力される各信号がＦ−ＦｏＳＦａｍＦβ−〇である場
合）には、差圧（Ｐ＋　−Ｐ２　）とピストン６の断面
積Ａとの積Ａ　（Ｐ、　−Ｐ２　）により表わされる発
生力が各車輪２が担持すべき車体３の応分の分担荷重に
等しくなるよう、サーボアクチュエータｌｌ’ｒ、ｌｆ
’ｌ、ｌｒｒ、１「１の各アクチュエータ４の差圧（Ｐ
、−Ｐ２）をそれぞれ常に一定値Ｐ　ｆｒｓ　Ｐ　ｆＬ
　Ｐ　ｒｒ、Ｐｒｌに維持し、増幅器１６より入力され
る制御信号の電圧が正及び負の成る値である場合には、
それぞれ電圧の絶対値に応じて差圧（Ｐ＋−Ｐ２）を増
減するようになっている。

車体３とアクチュエータ４との間には荷重センサ１７が
設けられており、該荷重センサは車体３と各車輪２との
間に作用する実際の荷重、即ちアクチュエータ４が車輪
２に対し車体３を支持する力を検出し、読方に対応する
電圧の信号Ｆを加算器１５のマイナス端子に出力するよ
うになっている。

尚アクチュエータ４はそのロッド９がシリンダ５の図に
て下端の端壁のみを貫通して延在するよう構成されても
よい。その場合にはピストン６の往復動に伴なってロッ
ド９のシリンダ内体積が変化するので、ピストンの上面
の面積をＡ、とし、ピストンの下端の面積をＡ２とすれ
ば、油圧サーボ弁１２は増幅器１６よりの制御信号に従
って上室７内の圧力Ｐ１及び下室８内の圧力Ｐ２を変化
させることにより、発生力Ａ、Ｐ、−Ａ２　ｐ２を制御
するよう構成される。またアクチュエータ４はロッド９
の側にて車体３に接続され、シリンダ５の側にて車輪２
に接続されてもよい。またリザーバ１３及び油圧発生装
置１４は各サーボアクチュエータに共通であってよく、
作動流体は実質的に非圧縮性の流体である限り油量外の
ｆＥｆｆｉの流体であってもよい。

第１図に於て、１９〜２１はそれぞれ自動車の重心又は
それに近接した位置に設けられた車幅方向加速度センサ
、ロール角加速度センサ、前後方向加速度センサを示し
ている。これらのセンサはそれぞれ車体の車幅方向の加
速度、ロール角加速度、前後方向加速度を検出し、各加
速度を示す信号α、γ、βを出力するようになっている
。特に図示の実施例に於ては、センサ１９は加速度の方
向が車輌後方よりみて左方及び右方である場合にはそれ
ぞれ正及び負の信号αを出力し、センサ２０は加速度の
方向が車輌後方よりみて時計廻り方向及び反時計廻り方
向である場合にはそれぞれ正及び負の信号γを出力し、
センサ２１は加速度の方向が車輌の進行方向及びこれと
は逆の場合にはそれぞれ負及び正の信号βを出力するよ
うになっており、これらのセンサよりの出力信号の電圧
の絶対値は加速度の大きさに対応している。

車幅方向加速度センサ１９よりの信号は増幅器２２及び
２３によりそれぞれに、倍、Ｋ３倍され、しかる後それ
ぞれ加算器２４の＋の端子及び加算器２５の−の端子へ
入力される。同様にロール角加速度センサ２０よりの信
号は増幅器２６及び２７によりそれぞれに２倍、Ｋ４倍
され、しかる後加算器２４及び２５の十の端子へ入力さ
れる。加算器２４の出力に、α十に２γは増幅器２８及
び２９へ入力され、加算器２５の出力−に３α十に４γ
は増幅器３０及び３１へ入力される。

増幅３２８及び２９は互に共働して加算器２４よりの出
力信号をＮｆ　：Ｎｒ　（Ｎｆ＞０、Ｎｒ＞０、Ｎｆ＋
Ｎｒ−１）の電圧比率の信号に増幅し、信号（Ｋｌ　ａ
＋に２７）Ｎｒ及び（Ｋ１　α＋に２γ）Ｎｒをそれぞ
れ加算器３２及び３３へ出力するようになっている。同
様に増幅器３０及び３１は互いに共働して加算器２５よ
りの出力信号をＮ１”　　：Ｎｒ’　　（Ｎｒ　’　＞
０、Ｎｒ　’　＞０ＳＮｌ”＋Ｎｒ’−１）の電圧比率
の信号に増幅し、信号（−に３α十に４γ）Ｎｌ”及び
（−Ｋ３α＋Ｋ４γ）Ｎｒ’をそれぞれ加算器３２及び
３３へ出力するようになっている。

加算器３２はその出力信号をサーボアクチュエータｌｒ
ｒへ、また符号反転器３４を経てサーボアクチュエータ
ｌｌ’ｌへ出力するようになっており、加算器３３はそ
の出力信号をサーボアクチュエータｌｒｒへ、また符号
反転器３５を経てサーボアクチュエータｌｒｌへ出力す
るようになっている。

一方前後方向加速度センサ２１よりの出力信号は増幅器
３６によりその電圧かに５倍された後サーボアクチュエ
ータｌｆｒ及びｌｒｌへ入力され、また符号反転器３７
及び３８を経てそれぞれサーボアクチュエータｌｒｒ及
びｌｒｌへ入力されるようになっている。

尚増幅器２２．２３．２６、及び２７、加算器２４及び
２５、増幅器２８〜３１、加算器３２及び３３、符号反
転器３４及び３５、増幅器３６、符号反転器３７及び３
８、各サーボアクチュエータの加算器１５及び増幅器１
６は、後に詳細に説明する如く、各センサよりの出力信
号より車体の加速に起因する車輪と車体との間に作用す
る荷１Ｆの変動量を算出し、該算出結果を所定の比率に
て前後輪に分配演算し、該演算結果に基づき油圧サーボ
弁１２へ制御信号を出力する演算制御装置を構成してい
る。この演算制御装置は図示の実施例に於てはアナログ
式に構成されているが、デジタル式に構成されてもよい
。また増幅器２２．２３．２６．２７、及び３６の増幅
率Ｋｌ　、Ｎ２　、Ｎ３、Ｋａ、Ｋｓ（正の定数）は例
えば計算又は実験的に求められてよい定数である。

第２図に示されている如く、各サーボアクチュエータ１
の加算器１５は三つのプラスの入力端子と一つのマイナ
スの入力端子とを有している。プラスの入力端子にはそ
れぞれ加算器３２又は３３よりの出力信号Ｆａ、増幅器
３６よりの出力信号Ｆβ、車輌が停止状態又は定速直進
走行状態にある場合に於ける対応する各車輪２が担持す
べき車体３の応分の分担荷重に対応する電圧の信号Ｆ。

が入力され、マイナス端子には荷重センサ１７よりの出
力信号、即ち車体３と各車輪２との間に作用する実際の
荷重を示す信号Ｆが入力される。従ってアクチュエータ
４の」二室７内の圧力Ｐ１と下室８内の圧力Ｐ２との間
の差圧（Ｐ、−Ｆ２）は信号Ｆａ及び信号Ｆβに基き油
圧サーボ弁１２により増減されると共に、 Ｆ−Ｆａ＋Ｆβ十Ｆ。

となるよう、Ｆａ＋Ｆβ十Ｆｏ　−Ｆの信号にてフィー
ドバック制御される。

尚第１図に於ては、簡明化の目的で各サーボアクチュエ
ータへの信号Ｆｏの入力経路の図示は省略されているが
、信号ＦＯは車輌が停止状態又は定速直進走行状態にあ
る場合に於ける対応する各車輪が担持すべき車体の応分
の分担荷重に対応する電圧の信号として、図には示され
ていない任意の定電圧信号発生装置より各サーボアクチ
ュエータ１の加算器１５の対応する一つのプラスの入力
端子に入力されてよい。また本発明のアクティブサスペ
ンションがオーブンループ式に制御される場合には、荷
重センサ１７及び信号Ｆ、の人力経路は省略されてよい
。

次に上述の如く構成された実施例の作動について説明す
る。

まず車輌が停止状態又は定速直進走行状態にある場合に
は、車体３の加速度は何れの方向にも０であり、従って
各センサ１９〜２１の出力はＯであり、またＦ＝Ｆｏで
あるので、加算器１５の出力も０であり、これによりサ
ーボアクチュエータｌｆｒ、ｌｒｌ、１「「、ｌｒｌの
各アクチュエータ４の差圧（ＰＩ　　Ｆ２　）がそれぞ
れ一定値Ｐ　Ｉ’ｒ、　Ｐ　ｒｌ。

Ｐｒｒ、Ｐｒｌに維持され、車体３の姿勢が所定の状態
に維持される。また車輌の定速直進走行中に車輪２が路
面の凹凸を通過する場合には、車輪が路面より受ける力
が一時的に変化するが、この場合にも各アクチュエータ
４の差圧（ＰＩ　　Ｆ２　）が一定に維持され、従って
各アクチュエータが車輪と車体との間にて発生する力、
即ち車体に対する支持力も一定に維持きれるので、各ア
チュエータのピストン６は車輪の上下変位に応じてシリ
ンダ５に対し相対的に上下に変位するが、車体は上下変
位せず所定の高さ位置に留まり、これにより車体の姿勢
が所定の状態に維持される。

次に車輌の旋回時について説明する。車輌の旋回時には
、車体３には旋回外方への遠心力が作・用し、車体の重
心が車輪の接地点よりも高い位置にあるため、車体３は
旋回外方へロールし、求心加速度及びロール角加速度を
伴った運動をし、これらの加速度はそれぞれセンサ１９
及び２０により検出される。この場合各車輪と車体との
間に作用する荷重の変動量は車輌の旋回方向に拘らず車
体の加速度に実質的に比例している。また車幅方向）　
　　加速度（求心加速度）及びロール角加速度の方向は
車輌の重心より上方の任意の部分の重心に対する相対移
動の方向でみて互に逆の方向であるので、センサ１９及
び２０より出力される信号の符号は同一であり、従って
この場合には加算器２４より出力された信号、即ち旋回
に起因する移動荷重を示す信号に基く信号のみが各サー
ボアクチュエータ１へ人力される。

例えば車輌が左旋回しているものと仮定すれば、車体３
の車幅方向加速度（求心加速度）の方向は車輌の後方よ
りみて左方であり、ロール角加速度の方向は車輌後方よ
りみて時計廻り方向、即ち車体の重心より上方の任意の
部分の重心に対する相対移動の方向でみて右方であり、
従ってセンサ１９及び２０より出力される信号α及びγ
は共に正であり、加算器２５の出力は０（Ｋ３α−に４
γ）であり、加算器２４より出力される信号に１　α＋
に２γのみが増幅器２８及び２９へ入力される。

増幅器２８及び２９へ入力された信号はこれらの増幅器
によりそれぞれ前輪用の入力信号としてＮ１倍及び後輪
用の入力信号としてＮ「倍される。

増幅器２８よりの出力信号（Ｋ、α十に２γ）Ｎｒは加
算器３２を経て右前輪用のサーボアクチュエータ１ｆ’
ｒの加算器１５に人力され、油圧サーボ弁１２により右
前輪と車体３との間に作用する荷重の増大量に対応して
右前輪用のアクチュエータ４の差圧（ＰＩ　Ｆ２　）が
Ｐｆｒより増大され、また増幅器２８よりの出力信号は
加算器３２を経た後、符号反転器３４により符号反転さ
れて−（Ｋｌａ十に２γ）Ｎｒとして左前輪用のサーボ
アクチュエータｌｆｌの加算器１５に人力され、油圧サ
ーボ弁１２により左前輪と車体３との間に作用する荷重
の減少量に対応して左前輪用のアクチュエータ４の差圧
（Ｐ、−ｐ２）がＰｆ’ｌより低減され、これにより車
体３の前輪側のロールが阻止される。

同様に増幅器２９よりの出力信号（Ｋ、α十に２γ）Ｎ
ｒは加算器３３を経て゛−右後輪用のサーボアクチュエ
ータｌｒｒの加算器１５に入力され、油圧サーボ弁１２
により右後輪と車体３との間に作用する荷重の増大量に
対応して右、後輪用のアクチュエータ４の差圧（ＰＩ　
　Ｆ２）がＰｒｒより増大され、また増幅器２９よりの
出力信号は加算器３３を経た後、符号反転器３５により
符号反転されて−（Ｋ　＋　α＋に２γ）Ｎｒとして左
後輪用のサーボアクチュエータ１「１の加算器１５に入
力され、油圧サーボ弁１２により左後輪と車体３との間
に作用する荷重の減少量に対応して左後輪用のアクチュ
エータ４の差圧（Ｐ、−ｐ２）がＰｒｌより低減され、
これにより車体３の後輪側のロールが阻止される。かく
して車輌の左旋回時に車体３が車輌後方よりみて時計廻
り方向ヘロールすることが阻止される。

同様に車輌の右旋回時には、左右が逆である点を除き、
上述の左旋回の場合と同様の制御が行われ、これにより
車体３が車輌後方よりみて反時計廻り方向ヘロールする
ことが阻止される。

この場合増幅器２８及び２９による信号の分配比率を適
宜に設定することにより、車輌の旋回時に於けるステア
特性を任意に設定することができる。即ちＮｔ　−Ｎｒ
　＝０．５に設定すれば、車体３に作用する遠心力に起
因する車輪と車体との間に作用する荷重の変動量を前輪
及び後輪の間に於て均等に受持つことになるので、車輌
のステア特性をニュートラルステア特性とすることがで
きる。

またＮｒ　＞Ｎｒに設定すれば、車体に作用する遠心力
に起因する車輪と車体との間に作用する荷ｍの変動量が
後輪側よりも前輪側に於て大きくなるので、車輌のステ
ア特性をアンダーステア特性とすることができる。逆に
ＮｒくＮ「に設定すれば、車体３に作用する遠心力に起
因する車輪と車体との間に作用する荷重の変動量が前輪
側よりも後輪側に於て大きくなるので、車輌のステア特
性をオーバステア特性とすることができる。

次に車輌が突風の如き比較的強い横風を受けた場合につ
いて説明する。車輌が横風を受けた場合には、車体に作
用する横風による押圧力により車体が風下側へ駆動され
ると共に車体の上方部が風下側へ移動する方向へロール
せしめられ、従って車体は車輌の旋回時に遠心力を受け
た場合と同様の挙動を示す。そしてこの場合の各車輪と
車体との間に作用する荷重の変動量は車体に作用する横
風による押圧力、従って車体のロール角加速度に実質的
に比例している。

しかし車幅方向加速度センサ１９により検出される車幅
方向の加速度の方向は、車輌の旋回の場合には車輌のロ
ール方向とは逆であるのに対し、車輌が横風を受けた場
合には車体のロール方向と同一であるので、横方向加速
度センサ１９の出力α及びロール角加速度センサ２０の
出力γの符号（正負）は必ず逆になる。

例えば車輌が左方よりの横風を受けたものと仮定すれば
、車体３は車輌後方よりみて右方へ移動すると共に時計
廻り方向へロールする。従って車体３は右方への車幅方
向加速度及び時計廻り方向、即ち車体の重心より上方の
任意の部分の重心に対する相対移動の方向でみて右方へ
のロール角加速度を伴った運動をする。従って車幅方向
加速度センサ１９の出力αは負であるのに対しロール角
加速度センサ２０の出力γは正であり、加算器２４の出
力は０であり、加算器２５の出力信号が増幅器３０及び
３１、加算器３２及び３３を経て各サーボアクチュエー
タへ入力される。この場合増幅器３０及び３１よりの正
の信号（それぞれ（−に３　Ｑ＋に４７）Ｎｒ　’　、
（−に３　ａ＋に４７）Ｎ「１）がそれぞれ加算器３２
及び３３を経てサーボアクチュエータｌｆ’ｒ及びｌｒ
ｒへ入力され、符号反転器３４及び３５により符号反転
された負の信号（それぞれ−（−に３　ａ＋に４７）Ｎ
ｒ′及び−（−に３　ａ　＋Ｎａ　７）　Ｎｒ　’　）
がそれぞれサーボアクチュエータｌｆ’ｌ及びｌｒｌへ
入力され１上述の車輌の旋回時の場合と同様、車体３に
作用する横風の押圧力に起因する右前輪及び右後輪と車
体との間に作用する荷重の増大量に対応して、それぞれ
右前輪及び右後輪用のアクチュエータ４の差圧（ＰＩ　
−Ｐ２　）がそれぞれＰｒｒ、Ｐ　ｒｒヨ’）増大され
、左前輪及び左後輪と車体との間に作用する荷重の減少
量に対応して、それぞれ左前輪及び左後輪用のアクチュ
エータ４の差圧（Ｐ、−Ｐ２　）がそれぞれＰｆ’ｌ、
Ｐｒｌより低減され、これにより車体の風下方向へのロ
ールが阻止される。

同様に車輌が右方よりの横風を受けた場合には、左右が
逆である点を除き、上述の車輌が左方よりの横風を受け
た場合と同様の制御が行われ、これにより車体の風下方
向へのロールが阻止される。

二の場合、増幅器２８及び２９の場合と同様、増幅器３
０及び３１による信号の分配比率を適宜に設定すること
により、車輌が横風を受けた場合に於けるステア特性を
任意に設定することができる。例えば、Ｎｆ”＞Ｎｒ’
、特１：Ｎｒｌ−０゜８、Ｎｒ’−０，２の如き比率に
設定すれば、車体に作用する風の力に起因する車輪と車
体との間に作用する荷重の変動量が後輪側よりも前輪側
に於て大きくなるので、車輌のステア特性を強アンダス
テア特性にして車輌の走行安定性を向上させることがで
きる。またこの場合増幅器２８及び２９、増幅器３０及
び３１の信号分配比率を相互に独立して設定することが
可能であるので、車輌が旋回する場合及び車輌が横風を
受ける場合のステア特性を互に独立してそれぞれに適し
た最適のステア特性に設定することができる。

尚車輌が旋回中に横風を受けた場合には、上述の車輌の
旋回時の場合の制御と車輌が横風を受けた場合の制御と
の組合せの制御が行われ、これにより車輌の旋回に伴う
遠心力に起因する車体の旋回外輪側へのロール及び横風
に起因する車体の風下側へのロールが確実に阻ＩＬされ
る０またこの場合前後輪間の荷■の分配比率が、旋回に
起因する移動荷重及び車輌が横風を受けたことに起因す
る移動荷重との大小関係に応じて、車輌の旋回時に於け
る分配比率と車輌が横風を受けた場合の分配比率との間
の比率に適宜に設定されるので、車輌が旋回中に横風を
受ける場合のステア特性が最適のステア特性に設定され
る。

次に車輌の加減速時について説明する。車輌の加速時に
は車体は車輌の進行方向への加速度を伴った運動をし、
車体には進行方向とは逆方向の慣性力が作用するので、
左右前輪と車体との間に作用する荷重が減少し、左右後
輪と車体との間に作用する荷重が増大することにより車
体のスフオートが発生する。逆に車輌の減速時には車体
は車輌の進行方向とは逆方向の加速度を伴った運動をし
、車体には車輌の進行方向への慣性力が作用するので、
左右前輪と車体との間に作用する荷重が増大し、左右後
輪と車体との間に作ｍする荷重が減少することにより車
体のノーズダイブが発生する。

この場合車輪と車体との間に作用する荷重の変動量は、
車輌の加速及び減速の何れの場合にも、車体の加速度に
実質的に比例している。

今車輌が加速状態にあるものと仮定すれば、車輌の進行
方向への加速度がセンサ２１により検出され、該センサ
の負の出力βが増幅器３６により増幅され、負の信号Ｆ
β（Ｋ　ｓβ）として右前輪用サーボアクチュエータｌ
ｆ’ｒ及び左前輪用サーボアクチュエータ１「１へ入力
され、また符号反転器３７及び３８により符号反転され
た正の信号Ｆβ（−に５β）が右後輪用サーボアクチュ
エータ１「ｒ及び左後輪用サーボアクチュエータｌｒｌ
へ入力され、車体に作用する慣性力に起因する左右前輪
と車体との間に作用する荷重の減少量に対応して左右前
輪用のアクチュエータ４の差圧（Ｐ、　−Ｆ２）がそれ
ぞれＰｆｌＳＰｆｒより低減され、左右後輪と車体との
間に作用する荷重の増大量に対応して左右後輪用のアク
チュエータ４の差圧（Ｐ＋　−Ｆ２）がそれぞれＰｒｌ
、Ｐｒｒより増大され、これにより車体のスフオートが
阻止される。

また車輌が減速状態にある場合には、車輌の進行方向と
は逆方向の車体の加速度がセンサ２１：；より検出され
、該センサの正の出力βが増幅器３６により増幅され、
正の信号Ｆβ（Ｋｓβ）として右前輪用サーボアクチュ
エータｌｆ’ｒ及び左前輪）　　　用サーボアクチュエ
ータｌｆｌへ入力され、また符号反転器３７及び３８に
より符号反転された負の信号Ｆβ（−に５β）が右後輪
用サーボアクチュエータｌｒｒ及び左後輪用サーボアク
チュエータ１ｒ＋へ入力され、車体に作用する慣性力に
起因する左右前輪と車体との間に作用する荷重の増大量
に対応して左右前輪用のアクチュエータ４の差圧（ＰＩ
　　　Ｆ２　）　ｈ”ｃｔＬ！”しＰｒ１％ＰｆｒＪ：
り増大され、左右後輪と車体との間に作用する荷重の減
少量に対応して、左右後輪用のアクチュエータ４の差圧
（ＰＩ　　Ｆ２）がそれぞれＰｒｌ、Ｐｒｒより減少さ
れ、これにより車体のノーズダイブが阻止される。

尚車輌が加減速を伴なって旋回する場合や車輌が加減速
を伴なって直進している際に横風を受けた場合には、各
アクチュエータ４の差圧（Ｐｌ−Ｆ２）はそれぞれ上述
の加減速時の作動と旋回時の作動との組合せ、加減速時
の作動と車輌が横風を受けた場合の作動との組合せにて
制御される。

以上の説明より、図示の実施例によれば、車輌の旋回時
や車輌が横風を受けた場合のみならず、車輌が旋回中に
横風を受けた場合や車輌の加減速時にも車体が比較的大
きく揺れたり車体が所望の姿勢より大きく変化すること
を阻止することができ、また車輌の旋回時、車輌が横風
を受けた場合、及び車輌が旋回中に横風を受けた場合の
ステア特性を最適の特性に設定することができ、これに
より従来の車輌に比して乗り心地性及び操縦安定性を大
幅に向上させることができることが理解されよう。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は四輪の自動車に適用された本発明による車輌用
アクティブサスペンションの一つの実施例を示すブロッ
ク線図、第２図は各車輪に対応して設けられるサーボア
クチュエータを示す概略構成図である。 １・・・サーボアクチュエータ、２・・・車輪、３・・
・車。 体、４・・・アクチュエータ、５・・・シリンダ、６・
・・ピストン、７・・・上室、８・・・下室、９・・・
ロッド、１０．１１・・・導管、１２・・・油圧サーボ
弁、１３・・・リサーバ、１４・・・油圧発生装置、１
５・・・加算器、１６・・・増幅器、１９・・・車幅方
向加速度センサ、２０・・・ロール角加速度センサ、２
１・・・前後方向加速度センサ、２２．２３・・・増幅
器、２４．２５・・・加算器。 ２６〜３１・・・増幅器、３２．３３・・・加算器、３
４．３５・・・符号反転器、３６・・・増幅器、３７．
３８・・・符号反転器 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
　　理　　　　　人　　　弁抑士　　明　　石　　昌　
　毅兜　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車輌の各車輪と車体との間に設けられそれぞれ対
   応する車輪に対し前記車体を支持する複数個のアクチュ
   エータと、前記車体の車幅方向の加速度αを検出する車
   幅方向加速度検出手段と、前記車体のロール角加速度γ
   を検出するロール角加速度検出手段と、前記二つの加速
   度検出手段より車幅方向加速度信号及びロール角加速度
   信号を入力され、 Ｆｓ＝Ｋ＿１α＋Ｋ＿２γ Ｆｗ＝−Ｋ＿３α＋Ｋ＿４γ （Ｋ＿１、Ｋ＿２、Ｋ＿３、Ｋ＿４は正の定数）に従っ
   て前記車輪と前記車体との間に作用する荷重の旋回に起
   因する変動量Ｆｓ及び前記車輪と前記車体との間に作用
   する荷重の横風に起因する変動量Ｆｗを算出し、Ｆｓ及
   びＦｗをそれぞれ第一及び第二の比率にて前後輪に分配
   演算し、前記演算結果に基き各アクチュエータを制御し
   該アクチュエータを介して対応する車輪と前記車体との
   間に作用する力を増減する演算制御装置とを含む車輌用
   アクティブサスペンション。