JPH02128910A - 自動車用アクティブサスペンションの制御装置 - 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、自動車用アクティブサスペンションの制御装
置に関するものである。

従来の技術 空気ばねを用いた自動車のエアサスペンションにおいて
、前１左右の各エアサスペンションのばね上の上下加速
度を検出する上下加速度センサと、該各エアサスペンシ
ョンのばね上とばね下の上下方向相対変位を検出するサ
スストロークセンサとを設け、上下加速度センサが検出
したばね上の上下加速度と、サスストロークセンサが検
出した上下相対変位量および該上下相対変位量から演算
にて求めた上下相対変位速度とにより、各エアサスペン
ションへの注入空気指示流量、各エアサスペンションよ
りの排出空気指示流量をそれぞれ演算にて求めるコント
ローラを設け、該指示流量通りに空気の注入又は排出を
各サスペンション毎に独立して行う流量制御弁を設け、
これにより車体の見かけ上の質量やダンパ、ばね効果を
可変とする制御を各エアサスペンション毎に独立して行
うようにしたアクティブサスペンションを以前本出願人
において開発し、特開昭６２−１３９７０９号公報にて
既に公開となっている。

発明が解決しようとする課題 上記のようにばね上の上下加速度とばね上。

ばね下の相対変位量と相対変位速度とで空気の出し入れ
制御を行うアクティブサスペンションは、路面からの突
き上げ荷重等の入力に対して極めてソフトな乗心地性能
を満足させることができ、又ゆるやかな荷重移動に対し
ては車両姿勢を常に正常に保つことができるもので非常
に効果的であるが、急旋回等大きな横方向加速度が作用
したとき、この加速度に基づく急激な荷重移動に対して
空気の出し入れ制御が遅れぎみになると言う課題を有し
ている。

本発明は上記のような課題に対処すると共に、横方向加
速度に対する制御にステアリング特性を可変制御する機
能をもたせ、低車速時の回頭性の向上をはかることを目
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、各サスペンション独立に流体の注入、排出を
制御して車高調整制御可能な機能を有し且つ車体の横方
向加速度を検知し姿勢制御可能な機能を有する自動車用
アクティブサスペンションの制御装置において、上記横
方向加速度による制御系に、発生ロールモーメントの前
輪側と後輪側への配分比を車速に応じて変化させること
により前輪側と後輪側の各サスペンションの流体注入、
排出制御量の比を車速に応じて変化させる制御ロジック
を設けたことを特徴とするものである。

作　　　用 上記により旋回時における車体姿勢を正常に保持しよう
とする制御の遅れは極めて少くなり、より精度の高い車
体姿勢制御が可能となると共に、旋回時の左右方向荷重
移動量の前後比率が車速に応じて変化し、例えば低速旋
回時はアンダステアの度合を減少させるか又はオーバス
テアぎみとして口頭性の向上をはかり高速旋回時は一般
車両並のアンダステアとして安定性の向上をはかる等、
車速に応じてステア特性を可変制御することができる。

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、１．．
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
ル室と密閉された気体室とをダイヤフラムにて区画した
気体ばね部の該オイル室とオイルシリンダのオイル室と
をオリフィスを介して連通させ、該オイルシリンダの一
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各オイル室間を油がオリフ
ィスを介して流通し適当な減衰力を発生させると共に、
ダイヤプラムを介して気体室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。

１　ｒ　＊　２２１２３１２　ａは上記各サスペンショ
ンのオイルシリンダのオイル室に油を供給したり該オイ
ル室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１１．２２，２３．２４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ボンプ５′と上記油ポンプ５とを
タンデムとしエンジン６により両袖ポンプ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の吐出油はチエツクバルブ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
・ジ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。

１（ｌリリーフ弁、ＩＮ＊ロード・７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ｌ　１，１２，１３．１４には、
ばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサ１２と
、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とがそれぞれ設けられ、各サスペンショ
ン毎にばね上の上下加速度と上下相対変位の情報をコン
トローラ３に入力するようになっている。

１４は車体の前後方向加速度即ち前後２を検出する前後
２センサ、１５は車体の横方向加速度即ち横２を検出す
る横ンセンサであり、これら前後びセンサ１４．横びセ
ンサ１５の各センサが検出した前後び、横２の情報もコ
ントローラ３に入力され且つ車速を検出する車速センサ
Ｓの車速情報もまたコントローラ３に入力される。

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Ａ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１
１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Ａ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ＩＩ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りを通るものとそのままの
ものとの２通りに分かれ、微分回路りを通った信号は上
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、不感帯回路工３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Ｑ＋。

Ｑ２．ＱＩ　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Ｑ＋、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［：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、サスベンジ纏
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ｌｌ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ｌｌ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、ばね主共
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、バウンシング制振優先
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ｆｆ１Ｑ３を発してサスペンションｌｌ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ベンジ麿ンで同時に行われる。

前後２センサ１４で検知した前後２信号はヒステリシス
回路１７．不感帯回路１８を通り通常走行中の通常の前
後２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０前後荷重移動量算出回路１
９は、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から得られる車体重心の地上
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。

一般に制動時および加速時には車体慣性力により車体重
心まわりのモーメントが生じこれにより前後荷重移動が
生じその結果サスペンションアーム揺動軸まわりのモー
メントが生じるが、制動時には上記のモーメントのほか
に車輪の制動力によってサスペンションアーム揺動軸ま
わりのモーメントが生じ、各サスペンション部に作用す
る上下方向の力は上記車体慣性力に基づくモーメントと
制動力によるモーメントとの加算値となるが、該制動力
によるモーメントはサスペンションの形式によってそれ
ぞれ異るので、上記したようにサスペンション形式を考
慮してサス反力増減量を算出することにより、より精度
の高い制御が可能となるものであり、又加速時には従動
輪のサスペンションには車体慣性力に基づくモーメント
だけが作用するが駆動輪には車体慣性力に基づくモーメ
ントのほかに駆動反力によってサスペンションアーム揺
動中心まわりのモーメントが生じ両モーメントの加算値
が駆動輪サスペンションの上下刃として作用するので、
上記のように駆動形式を考慮してサス反力増減量を算出
することにより、より精度の高い制御を行うことができ
るものである。

又横２センサ１５で検知した横２信号も同じくヒステリ
シス回路１１．不感帯回路２２を通して通常走行中のわ
ずかな横２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は例えば第３図に示すような車速−
ロールモーメント前後配分比設定特性に基づき、上記入
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ラ
、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１発生横２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成上釣合うよう前後に分配
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
Ｑ＋、Ｑ２．にｈに加算されて制御量算出回路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、車体の前後びおよび横
び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ｉおよび横２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２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。

即ち、一般に自動車の旋回時、前輪側と後輪側とでロー
ル剛性が異ると、ロール剛性の高い側での荷重移動量が
大きくなり、前輪側のロール剛性が高いとアンダステア
の度合が大きくなる側へ、逆に後輪のロール剛性が高い
場合はアンダステアの度合が小さくなる側へ影響を受け
る。

従って、上記のようにロールモーメント前後配分比を例
えば第３図に示すように、低車速時は前側３０．後側７
０とし、高速域では前側５０、後側５０としてこのとき
前後の荷重移動量がほぼ同じとなり所定のアンダステア
特性とな−るよう油の注入、排出制御を行うものとする
と、低速での旋回時は発生ロールモーメントは前側３０
．後側７０に配分され旋回外輪側ではそれに見合うサス
反力を得るよう前輪側サスベンジ璽ンより後輪側サスペ
ンションの方により多くの油注入が行われ、前輪側より
後輪側のロール剛性が高くなってアンダステアの度合は
減少し場合によってはオーバステア側にまで変化し、低
速旋回時の回頭性の向上をはかることができる。

しかし、これは旋回初期即ち横び発生時の初期だけであ
ってこの横びによる制御開始後上下加速度および上下相
対変位による油の注入、排出制御によって、上記前輪側
と後輪側のサス反力のアンバランスは平均化されて行く
ので、低速旋回時の旋回特性は、旋回初期には回頭性を
増しくアンダステアの度合を少くするか、又はオーバス
テア側にする）旋回の中期から後期にかけては安定した
特性（定常のアンダステア）に戻って行くと言う好まし
いステア特性を得ることができるものである。

高速旋回時はロールモーメント前後配分比は前後で５０
７５０となるので定常のアンダステアをキープし、安定
した旋回を行うことができる。

尚本発明は、第１図の実施例に限定されることなく、液
体又は気体等の流体の注入、排出を各サスペンション毎
に独立して制御するようにした任意構成のアクティブサ
スペンションにすべて適用可能であることは言うまでも
ない。

又１本発明は、少なくとも各サスペンション毎に上下相
対変位を検出しこれにより各サスペンション独立に車高
調整制御を行ない且つ車体の横方向加速度を検出する横
２センサを設けてこれにより車体の姿勢制御を行なうよ
うになっている自動車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、各サスペンション毎に独
立して液体又は気体等の流体の注入、排出を制御するこ
とで、少なくとも車高調整を行なう機能をもつ自動車の
アクティブサスペンションの制御装置において、車体の
横びを検出してこれから車体の荷重移動量を算出し各サ
スペンジオン毎に独立して流体の注入、排出を制御し車
体の姿勢制御を行なうと共に、上記横びによる制御系に
車速に依存して発生ロールモーメントの前輪側と後輪側
への配分比を可変制御する制御ロジックを加えたことに
より、旋回時精度の高い車体姿勢制御を実現することが
できると共に、旋回時のステア特性を、例えば低速旋回
時は旋回初期の回頭性を良好とし高速旋回時は安定性を
重視した特性とする等、車速に応じて好ましい特性に制
御することができ、操縦性、安定性の向上をはかること
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ロジックの一例を
示すブロック図、第３図は第２図のロールモーメント前
後配分比設定回路のロールモーメント前後配分比設定特
性の一例を示す図である。 １＋、１２，１３．ｌａ・・・サスペンション、１１゜
２２．２３．２４・・・制御弁、３・・・コントローラ
、５・・・油ポンプ、１２・・・上下加速度センサ、１
３・・・サスストロークセンサ、１４・・・前後２セン
サ、１５・・・横ｉセンサ、１６・・・車高調整スイッ
チ、Ｓ・・・車速センサ。 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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および該サスペンション内
   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
   御弁を有し、各制御弁をそれぞれ開閉制御させる信号を
   発して各輪独立に車高調整を行なうコントローラを設け
   た自動車のアクティブサスペンションにおいて、車体の
   横方向加速度を検出する手段を設 け、該横方向加速度検出手段が検出した車体横方向加速
   度の情報から車体荷重移動量を算出し各サスペンション
   毎に独立して流体の注入、排出を制御して車体姿勢制御
   を行なうと共に、上記横方向加速度情報による制御系に
   は発生ロールモーメントの前輪側と後輪側への配分比を
   車速に依存して決定する回路を設けてこれにより上記車
   体荷重移動量の前輪側と後輪側の配分比を車速に応じて
   可変的に制御する制御ロジックを設けたことを特徴とす
   る自動車用アクティブサスペンションの制御装置。