JPH02299919A - 車両用アクテイ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 本発明は車両用アクティ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ヘンジョン内流体
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ィ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゛ようなアクティ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６３−２４６２°４２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２と称
す）を検出する横２センサを設け、横２に対応した制御
を行うアクティ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２が大きい程横２センナの検出信号
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
ーパスフィルタを用いることが考えられるが、ローパス
フィ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２に対応した制御をもったアクティブサスペ
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びセンサを設け、該横２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２センサの
検出信号をヒステリシス処理すると共にヒステリシス幅
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
たヒステリシス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、横方向加速度が大となるに従ってヒステ
リシス幅を大とするロジックをもったヒステリシス回路
で横２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びセンサ検出信号の
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、ｌｌ＊
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
画した気体ばね部りの該オイル室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
。

２＋１２２．２３．２４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薯イル室
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、該油ボンプ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により再抽ポンプ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１１，１２．１３１１４には、ば
ね上の上下加速度を検出する上下びセンサ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、該上下びセンサ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、
５１−）を検出する前後びセンサ１４．車体の横方向加
速度（横２）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Ｉ＋　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
近傍の設定胤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．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Ｑｌ、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
上げ導子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端いサスペンション
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、バウンシング優先の
制御仕様となる。

尚上記車高調整スイッチ１６は１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２センサ１４．横２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２センサ１４で検知し
た前後方向加速度信号をヒステリシス回路１７．不感帯
回路１８によ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、制動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
が負荷され（制動時のアンチリフトジオメトリ特性）、
その負荷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負荷さ
れ従動輪ではそのような負荷はない。

このような加算或は減算される負荷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、又ウィツシュボ
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ｉセンサ１５で検知した横方向加速度信号も上記前後
びセンサ１４の場合と同様ヒステリシス回路２１．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、発生横びに見合うタイヤ
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穴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番それぞれ算出する
。

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
Ｑｌ　、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２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びおよび横びによる制御
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口頭性を増大させ
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ｉセンサ１５の横２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２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ｉセンサ１５の検出信号波形を示したものであり
、横２が小なる範囲（例えば０．２２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２
が０．３〜０．８ｇ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、　０．８２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２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２検出信号をローパ
スフィ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２センサ１５の検出信
号回路にヒステリシス回路２１を設けると共に、該ヒス
テリシス回路２１に横２が大きくなるに従ってヒステリ
シス幅を大とするロジックを設けたことにより、横２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。

上記ヒステリシス幅の可変制御は、第３図（イ）に示す
ように横２に対しヒステリシス幅がリニア（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（０）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ツプ
を用いても良い。

上記のようにしてヒステリシス処理した後の横２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２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２を検出する横びセンサをもち、数構びセンサの検
出信号により横２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２センサの検出信号に乗って来る微振動（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）　、　（ａ）　、　（ハ）は
第２図の横びセンサの検出信号回路中に設けられるヒス
テリシス回路のヒステリシス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２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、１５・・・横びセ
ンサ、２１・・・ヒステリシス回路、２２・・・不感帯
回路。 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   ンサの検出信号をヒステリシス処理すると共にヒステリ
   シス幅を横方向加速度の増大に伴ない大とするロジック
   をもったヒステリシス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。