JPH023512A - 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 流体の圧力にて車体を支持する流体サスベンジ哀ンの該
流体を、サスペンション部の種々の挙動を検出する各種
センサ類の各検出信号に基づくコントローラの指示信号
により、排出又は注入して車体の姿勢制御、車体の制振
制御等を行い、あらゆる走行条件においてソフトで乗心
地の良いサスペンション特性を得るようにした自動車の
アクティブサスペンションにおいて、各センサ類の出力
信号および該出力信号からコントローラ内部で作成され
た信号の出力値がゼロに近い範囲をカットする不感帯フ
ィルタを設け、これによりノイズレベルの振動に対する
不要な流体出し入れ制御を行わず使用流体量の低減をは
かると共に収束性を向上させ制御の安定化をはかったも
のを以前に本出願人において開発し、特願昭６２−１０
７９９２号にて特許出願中である。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記のようにセンサからの信号等に不感帯を
設ける場合１例えば低速走行時の性能が最適となるよう
な不感帯を設定すると、車速が増すと路面から入力する
振動エネルギーは車速の２乗に比例して増加するので、
上記不感帯の幅を越えるセンサ信号出力が大きく増加し
、流体の出し入れ制御量が増大し使用流体量の低減をは
かると言う目的を達成できなくなる。

逆に高速走行時にあわせて不感帯を設定すると低速走行
時に必要な流体出し入れ制御が行われなくなってしまう
と言う問題を生じる。

本発明は上記の問題に対処することを主目的とするもの
である。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記のようにセンサからの信号等に不感帯を
設けたアクティブサスペンション装置において、不感帯
フィルタの不感帯幅を、車速の増大に伴って大とするよ
う可変とするロジックを附加したことを特徴とするもの
である。

作　　　用 上記により、路面からの振動エネルギーが比較的小なる
低速時は不感帯幅は小であり、比較的小さな振動エネル
ギーに対しても流体の出し入れ制御が行われて的確なる
制振制御を得ることができ、路面から入力される振動エ
ネルギーが大となる高速時は不感帯幅が大となり、使用
流体量は大幅に減少し、制御エネルギーを最小どするこ
とができると共に、高速時に最適の制振制御が行われる
。

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図は本発明の一実施例を示すシステム図であり、ｌ
は車体側部材２と車輪軸支持部材３との間に設けられた
エアサスペンションユニットでアリ、該エアサスペンシ
ョンユニー／　）ｌは例えば、下端部を車輪軸支持部材
３に取付けられたシリンダ部材と、該シリンダ部材に軸
方向摺動可能なるよう嵌装され上端部を車体側部材２に
弾性体を介して取付けたピストンロッドとからなる補助
ダンパｌａをもち該補助ダンパｌａのシリンダ部材とピ
ストンロッドとの間に形成したエアチャンバに空気を封
入することにより、車輪の上下振動のうちの高周波分（
例えば４〜５Ｈｚ程度以上）は低減衰率の上記補助ダン
パｌａにて減衰し匡つエアチャンバ内に刃入された空気
の容積弾性によって車体側の下向き荷重をばね支持する
ようになっており、該エアチャンバ内に空気を注入した
りエアチャンバ内の空気を排出したりすることにより車
輪軸に対する車体側部材２の高さ即ち車高を変え且つば
ね定数及びダンピングを変えることができるようになっ
ている。

上記のエアサスペンションユニツ）ｌは前後左右のすべ
てのサスペンションにそれぞれ設はうしており、前後左
右の各サスペンション部には車輪側部材即ちばね下部材
と車体側部材即ちばね上部材との上下方向の相対変位を
検出する相対変位センサ４と、車体即ちばね上の上下加
速度を検出する上下加速度センサ５とがそれぞれ設けら
れ、相対変位センサ４と上下加速度センサ５の各信号は
後述するコントローラ６にインプットされるようになっ
ているが、第１図では説明を簡略化する為に前後左右の
各サスベンジ運ンのうちの１個のみを図示し他は省略し
ている。

７はエアサスペンションユニー）１のエアチャンバへの
給排気を制御、する空気の流量制御弁であり、該流量制
御弁７は注入弁、排出弁を１組としてこれを４組備えて
おり、前後左右の各エアサスペンションユニットの空気
の注、排気は該流量制御弁７にてそれぞれ独立して制御
されるようになっている。

８は高圧アキュムレータ、９は低圧アキュムレータであ
り、高圧アキュムレータ８内は上記流量制御弁７の注入
弁が開いたときエアサスペンションユニット１のエアチ
ャンバ内にただちに空気を供給することができるようニ
アサスベンジ璽ンユニット１のエアチャンバ内空気圧よ
り充分高い空気圧に設定され、低圧アキュムレータ９内
は流量制御弁７の排出弁が開いたときエアサスペンショ
ンユニット１のエアチャンバ内空気がただちに低圧アキ
ュムレータ９内に流入するようエアチャンバ内空気圧よ
り充分低い空気圧に設定されている。

高圧アキュムレータ８と低圧アキュムレータ９の内圧は
、図示しない圧力センサの信号を使って、例えば低圧ア
キュムレータ９の内圧が設定値のと限を越えるとコンプ
レッサ１０を作動させ低圧アキュムレータ９内の空気を
吸出加圧して高圧アキュムレータ８内に供給し、低圧ア
キュムレータ９内圧が所定値以下になるとコンプレッサ
ｌＯを停止させ、又高圧アキュムレータ８の内圧が設定
値の下限を下まわるとコンプレッサｌＯを作動させて低
圧アキュムレータ９から高圧アキュムレータ８に空気を
圧縮供給し高圧アキュムレータ８内圧が設定値の上限に
達するとコンプレッサｌＯを停止させ、このようにして
高圧および低圧のアキュムレータ８．９の各内圧を設定
範囲に保持すると言う制御を行う。

通常はエアサスペンションに供給される空気量とエアサ
スペンションから排出される空気量はほぼバランスして
いるので、低圧側のチエツクバルブＬおよび高圧側のチ
エツクバルブには閉じており空気の閉回路を形成してい
るが、高圧アキュムレータ８への空気供給中に低圧アキ
ュムレータ９の内圧が設定値の下限まで低下した場合、
およびイニシャルの空気を導入するとき等は、低圧側の
チエツクバルブＬが開いて大気を吸い込みドライヤＪを
介して高圧アキュムレータ８に供給され、又低圧アキュ
ムレータ９内圧が高くなってコンプレッサ１０で吸出す
るとき高圧アキュムレータ８の内圧が設定値の上限に達
した場合は高圧側チエツクバルブＫが開き低圧アキュム
レータ９から吸出した空気をサイレンサ等を介して大気
中に放出する。

尚第１図において、１１はオイルタンク、１２はオイル
セパレータであり、オイルタンク１１より潤滑オイルが
吸入空気に混入してコンプレッサｌＯの潤滑を行いオイ
ルセパレータ１２にて高圧空気中より潤滑オイルが分離
されオイルタンク１１にもどるようになっているが、潤
滑オイルの供給を必要としない形式のコンプレッサの場
合はオイルタンク１１．オイルセパレータ１２は不要で
ある。又コンプレッサ１０の駆動源として自動車のエン
ジンを用いた場合は該コンプレッサの駆動は電磁クラッ
チ等の動力伝達接断乎段にてオン、オフ的に制御される
が、該コンプレッサの駆動源としては自動車のエンジン
以外例えば電動モータ等を用いることが可能である。

第２図は前後左右の４つのサスペンションのうち１つの
制御回路を示しており、コントローラ６にはこの第２図
に示すような制御回路が４組装備されそれぞれのサスペ
ンション部に設けられている上下加速度センサ５及び相
対変位センサ４の各信号と車高調整スイッチ１３で決め
られるサスペンションの基準高さ位置信号によって各サ
スペンションは独立して以下に記載するような制御が行
われる。

即ち、車体の上下加速度を検出しその上下加速度に応じ
た上下加速度信号を発する上下加速度センサ５の上下加
速度センサは、ローパスフィルタ５ａにて高周波成分を
カットされ更に不感帯フィルタＦ１にてゼロに近い信号
値をカットされた後、ゲインＧｌ　を掛は合わされて指
示流量Ｑ＋　に変換される。

車体と車輪との上下方向相対変位を検出しその相対変位
に応じた相対変位信号を発する相対変位センサの相対変
位信号ｄは、後述する車高調整スイッチ１３の選択によ
り基準車高指令回路１３ａを経て出力された基準車高信
号ｃｔｏを引き算されることにより、基準車高からの実
相対変位信号りとなり、微分回路４ａを通った実相対変
位速度信号りと、そのままの実相対変位信号りとの２通
りに分かれ、それぞれ不感帯フィルタＦ２．Ｆ３　にて
ゼロに近い信号値をカットされた後、それぞれにゲイン
Ｇ２．Ｇ３が掛は合わされて指示流量Ｑ２及びＧ３に変
換される。

車高調整スイッチ１３は、例えばノーマル車高からハイ
車高に切変える切換スイッチであり、該車高調整スイッ
チ１３をノーマルからハイに切換えると、エアサスペン
ションユニット１のエアチャンバに空気が供給されシリ
ンダ部材に対しピストンロッドが上方に摺動してエアサ
スペンションユニットｌを伸張させ車輪軸に対する車体
部材２の高さを所定値だけ高くしその高さを基準車高と
し、上記車高調整スイッチ１３をハイからノーマルに切
換えるとエアチャンバ内の空気を排出しエアサスペンシ
ョンユニットｌを収縮させ車輪軸に対する車体部材２の
高さをもとの低いノーマル基準車高とするものである。

従って相対変位センサ４を、ノーマル基準車高を基準位
置としてその基準位置からの相対変位を検出するよう設
定しておくと、上記車高調整スイッチ１３をハイに切換
えた場合、相対変位センサ４が検出した相対変位から、
ノーマル基準車高とハイ基準車高との差だけ引き算した
値がハイ基準車高を基準位置とした実相対変位となるの
である。

但し上記車高調整スイッチ１３等による車高調′Ｍ機構
をもたない自動車であれば、常に相対変位センサ４の相
対変位信号ｄが実相対変位信号りと等しくなることは言
うまでもない。

上記のようにして得られた指示空気流ｆｕＱｌ。

Ｇ２　、Ｇ３は加算回路１４にて加算されて総指示流量
Ｑとなり、弁制御信号発生回路１５から流量制御弁７に
弁開閉信号が発せられ、流量制御弁７の注入弁又は排出
弁が開となり、上記総指示流ｆｆ１Ｑに見合う空気の注
入又は排出が行われるようになっている。

上記コントローラ６の制御要素のうち、ばね上の上下加
速度信号Ｘによる制御はサスペンション部では車体の上
下振動を止めようとする見かけ上のダンパ特性を変える
働きをし、実相対変位速度信号りによる制御はサスペン
ション部の見かけ上のスプリング特性を変えるｆ＠きを
し、又実相対変位信号りによる制御はサスペンション部
の基準位置からのずれを無くし車高をノ＾準車高に復元
させようとする働きをする。

従って、本発明においては、基本的には各車輪のサスペ
ンション毎に、車体の上下加速度が上向きであるとエア
サスペンション内の空気を排出し下向きであるとエフサ
スペンションに空気を注入する方向に働ら〈、即ち路面
からの入力に対してはエアサスペンションは柔らかくな
り車体側に振動を伝えない方向に制御され、旋回時や急
加減速時の荷重移動に対しては車体のロールやピッチン
グを抑制する方向（見かけ上エアサスペンションの剛性
アップ方向）に働らく。

サスペンションの上下相対変位速度、上下相対変位は、
エアサスペンションの伸び方向であればエアサスペンシ
ョン内の空気を排出し縮み方向であれば空気をエアチャ
ンバ内に注入することでサスペンションの相対変位を基
準位置に戻す方向に働らく。

上記において、上下加速度信号の高周波数域は出力値が
かなり大なる場合が多く、この高周波成分で空気の出し
入れ制御を行うと使用空気量が著しく増大し、小型のコ
ンプレッサでは能力が不足し高能力の大型コンプレッサ
を必要とすることとなり、コストが高くなる上に消費エ
ネルギーも増大すると言う問題を生じる。

そこでローパスフィルタ５ａを通すことで高周波成分を
少なくした上下加速度信号にて制御を行うようにするこ
とで、上下加速度項の高周波成分による空気の出し入れ
制御を大きく絞り、該上下加速度の高周波域は低減衰率
の補助ダンパｌａにより制振する構造とすることによリ
、空気の使用量は大幅に低減し、上記のような問題は解
消でき、且つあらゆる周波数域で伝達率が低く乗心地が
ソフトになると共にふわふわ感のないおさまりの良いサ
スペンション特性を得る制御が可能となる。

不感帯フィルタＦ１．Ｆ２．Ｆ３は、入力レベルがゼロ
に近い部分に所定幅の不感帯をもたせ、この不感帯の範
囲では出力をゼロに置き変える特性をもったもので、各
センサの出力信号および該出力信号をコントローラ６内
部でモディファイした信号のうち、出力値（振幅）があ
る値以下のノイズレベルのものは不感帯フィルタＦ　ｌ
、Ｆ　２１　Ｆ　３　でカットしゼロに置き変えること
で、不要な空気の出し入れ制御を行わず空気使用量の低
減をはかると共に、収束性を増す働らきをさせ、系の安
定化をはかることができる。

本発明では更に、上記不感帯フィルタＦｌ。

Ｆ２．Ｆ３の各不感帯幅を、車速を検出する車速センサ
１６の車速信号Ｖを用い、車速に応じて変化させるロジ
ックを設けてている。

即ち、不感帯フィルタは例えば第３図に示すように入力
がゼロに近いある範囲に不感帯をもたせ不感帯の範囲α
では出力をゼロとするものであり、第３図（イ）のよう
に不感帯に入ると急にゼロの出力になるもの、第３図（
０）のように不感帯の範囲αの両端部に緩衝域βをもた
せゼロ出力になるまでをなだらかにする特性をもったも
の、その他人力に対し非線形の出力を得るものに上記第
３図（イ）又は第３図（ａ）に示すような不感帯をもた
せたもの等が使用されるが、上記不感帯の幅αを固定的
に一定に設定すると次のような不都合が生じる。

つまり、自動車の低速走行時は振動エネルギーは比較的
小であり、この低速時に的確なるアクティブサスペンシ
ョン制御を行おうとすると不感帯幅αをかなり小さく設
定しておく必要がある。ところが車速が増して行くと路
面から入力する振動エネルギーは車速の２乗に比例して
増加するので、上記のように不感帯幅αを低速時に最適
となるよう設定したものでは高速時は空気の出し入れ制
御が著しく増大し空気供給能力をかなり大きくしておか
ないと間に合なくなってしまうばかりか、収束性も悪く
なってしまう、低速時と高速時の平均値即ち中速時に適
した不感帯幅に設定すると、高速時の使用空気量を充分
には少くすることができず且つ低速時の的確なる制振が
行われ得ないと言う問題が生じる。

そこで本発明では、第４図に示すように不感帯フィルタ
の不感帯幅αを、低速時には小、高速時には大となるよ
う、車速に応じて変化させ、これにより使用空気量を最
小とし且つあらゆる車速域において的確なる制振制御を
行い得るようにしたものである。

上記不感帯幅の変更制御は、例えば第３図（イ）に示す
ように低速用、中速用、高速用の各不感帯幅α　、α、
α″等車速によって３段階又はそれ以上の複数段階に設
定した複数の不感帯幅のテーブルをコントローラ６内に
セットしておき、車速センサ１６の車速信号Ｖに基づき
車速帯に応じてその車速借用の不感帯幅を選択するロジ
ックを組込んでおくことにより容易に目的を達成できる
。

尚上記実施例では空気をばねとして用いたエアサスペン
ションに本発明を適用した例を示しているが、空気の閉
回路において注入と排出のバランスが充分に保持され該
閉回路への空気の補給或は排出をほとんど行わなくても
すむような構成とすれば、空気の代りに空気以外の任意
の気体を採用することができる。

更に又本発明は、ハイドロニューマチックサスペンショ
ンやハ・ｆドロリックサスペンションを用いた自動車に
も適用可能であり、この場合はコントローラからの弁開
閉信号によって流量制御弁の注入弁又は排出弁を開とす
ることにより、オイルポンプにて７キユムレータ内に所
定圧にて蓄圧されているオイルがサスペンションのオイ
ルシリンダ内に注入されたり又はサスペンションのオイ
ルシリンダ内のオイルがリザーバ内にドレーンされたり
する制御となる。この場合もコントローラによる注入及
び排出の指示流量の算出及びそれに基づく流量制御弁の
開閉制御、その制御によって得られる機能等は前記エア
サスペンションの場合と同じである。

発明の効果 以上のように本発明によれば、流体の圧力にて車体を支
持する流体サスペンション、高圧アキュムレータ、低圧
アキュムレータ、流体を加圧するコンプレッサ、制御弁
を主とした流体回路ヲモち、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、サスペンショ
ンのばね上とばね下の相対変位を検出する相対変位セン
サおよびそれらの各センサの信号により上記制御弁の開
閉を指示し流体サスペンションへの流体の出し入れを制
御するコントローラをもったアクティブサスベンジ遥ン
装置において、上記各センサの出力信号および該出力信
号からコントローラ内部で作成して得た信号のゼロレベ
ル附近をカットする不感帯フィルタを設けると共に該不
感帯フィルタの不感帯幅を車速に応じて可変制御するロ
ジックを設けたことにより、低速から高速までのあらゆ
る車速範囲で的確なるアクティブサスペンション制御を
行い得ると共に、流体の使用量をでき得る限り減少させ
制御エネルギーを最小とす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エアサスペンションの
空気注入及び排出系統の説明図、第２図は第１図におけ
るコントローラの制御回路の一例を示すブロック図、第
３図（イ）　、　（ｃｒ）は第２図の不感帯フィルタ、
の特性例をそれぞれ示す図、第、４図は車速の変化に対
する振動エネルギーの変化および不感帯幅の変化態様を
説明する図である。 １・・・エアサスペンションユニット、ｌａ・・・補助
ダンパ、４・・・相対変位センサ、４ａ・・・微分回路
、５・・・上下加速度センサ、６・・・コントローラ、
７・・・流量制御弁、８・・・高圧アキュムレータ、９
・・・低圧アキュムレータ、ｌＯ・・・ニアコンプレッ
サ、１６・・・車速センサ、Ｆｌ、Ｆ２．Ｆ３・・・不
感帯フィルタ。 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体の圧力にて車体を支持する流体サスペンション、高
   圧アキュムレータ、低圧アキュムレータ、流体を加圧す
   るコンプレッサ、制御弁等よりなる流体回路をもち、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、サスペンションのばね上とばね下の相対変位
   を検出する相対変位センサおよびそれらの各センサの信
   号より上記制御弁の開閉を指示するコントローラをもっ
   た自動車のアクティブサスペンション装置において、上
   記各センサの出力信号および該出力信号からコントロー
   ラ内部で作成して得た信号のゼロレベル附近に所定幅の
   不感帯を設けて該不感帯の幅内の信号をカットする不感
   帯フィルタを設けると共に、該不感帯フィルタの不感帯
   幅を車速に応じて可変制御する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。