JPH03217313A - サスペンション装置 - 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、例えば、アクチュエー夕をリアルタイムに制
御し、車体と車輪との間に可変力を付与する型式の車両
のサスペンション装置に関する。

本発明は、例えば、車両の運転中、車両のサスペンショ
ンの調節をリアルタイムで制御することを可能にするも
のである。

（従来の技術及びその課題） 能動的又は半能動的に制御されるサスペンションにおい
て、アクチュエー夕力は、１又は２以上の状況変数信号
の線形組み合わせとして求められた制御信号に応答して
制御することが出来、これら変数は、車両の検出された
変数から得ることが出来る。かかる線形制御は、各状況
変数が各出力に対する相対的寄与程度を決定するゲイン
を有している。異なるサスペンションの性能品質に重点
を置くサスペンション制御を可能にする各種組み合わせ
、又は組のゲインを開発することが出来る。

例えば、第一組のゲインは、車体の路面からの隔離に重
点を置き、軟らかで好適な乗り心地を提供するようにす
る。第二組みのゲインは、ラフな路面に対する例外的な
接地力を提供するために車輪制御に重点を置くようにす
る。更に別の組みゲインは、車両の反転、加速及び減速
中の車体の姿勢を維持するための車体制御に重点を置く
ようにする。これらゲインの正確な値は、組毎に異なり
、車両サスペンションの所望の挙動に鑑みて車両の物理
的条件により決定する。

当業者には、以前から、固定された何れのサスペンショ
ンにおいても、望ましい最高状態の乗り心地及び操縦を
同時に実現することは出来ないと考えられていた。故に
、設計者は、従来、サスペンションの設計に妥協を余儀
されていた。これにより、乗り心地及び操縦性の目標が
到達される程度が制限される。

従来技術は、検出された路面の形状に応答して、ダンバ
を固い設定値及び柔らかい設定値間にて変化させるダン
バシステムを示している。これらシステムは、慣性力、
摩擦力によって幾多の位置を動かさなければならないオ
リフィス部材を有するダンバを使用するが、高圧の流体
圧力に抗して動かさなければならないため、応答に遅れ
が生じる。

これらシステムの制御装置は、路面入力に応答するとき
、経過時間内の平均的な路面入力からの路面形状を基に
してダンバの設定値を選択する。停止及び回転信号によ
り迅速に応答して、車体姿勢を維持するこれらシステム
は、一定の制御アルゴリズムを提供する。かかるシステ
ムのサスペンション制御範囲は、幾つかの一定のダンパ
設定値間を切換えることに略制限され、その設定値は新
たな路面形状が決定されるまで相当な時間、保持される
。

（発明の目的） 本発明は、改良された車両のサスペンション装置を提供
しようとするものである。

（発明の構成並びに作用） 即ち、本発明は、複数の各懸架点にて支持体の上に支持
された車体を有する自動車に使用されるサスペンション
装置にして、複数のアクチュエー夕であって、各アクチ
ュエーチが制御信号に応答して車体とそれぞれの支持体
との間にて略垂直方向の可変力を付与し得るようにした
前記アクチュエーチを備えるサスペンション装置におい
て、検出された車両変数から得られる車両状況変数の組
み合わせからアクチュエーチに対する制御信号を得るこ
とが出来るようにした制御装置を備え、制御信号に対す
る各状況変数の寄与程度が、関係するそれぞれのゲイン
値により決定され、更に、各組みが個々のサスペンショ
ン性能を生じさせるのに適したゲイン値を有する複数の
異なる組みのゲイン値を含む記憶装置を備え、制御装置
が検出された車両変数の一つに応答して異なる組みのゲ
イン値を選択する手段を備えることを特徴とするサスペ
ンション装置を提供するものである。

車両のサスペンションは、異なる組のゲイン値を選択す
ることにより異なる特性を備えることが出来る。車両サ
スペンションの調節は、交互の組のゲイン値間にて切換
える制御装置によってソフトウエア制御することが出来
る。

制御装置は、車両がタイヤの制御を劣化させる路面形状
に遭遇するもで、一組の隔離ゲインを使用することが出
来、その後、制御装置を車輪ゲインに切換え、車輪の制
御を向上させることが出来る。路面が滑らかになったな
らば、制御装置は切換えて、隔離ゲインに戻すことが出
来る。システムは、ミリ秒の単一制御ループ内にてかか
る変化を検知しかつ要求し、能動的アクチュエー夕、連
続的可変ダンパ又はオン／オフダンバを使用して、ソフ
トウェア制御による種々のサスペンション調節又は挙動
を実行させる。

このサスペンションアクチュエー夕は、完全に能動的な
サスペンション制御装置におけるように、サスペンショ
ンに力を付与し得る液圧又は電動アクチュエー夕とする
ことが出来る。別の形態として、半能動的サスペンショ
ン制御装置に使用されるように、放散的力のみを提供し
得る可変ダンバとすることが出来、この場合、減衰制御
は連続的又は非連続的な方法の何れかにて行うことが出
来る。

（実施例） 以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施例につ
いて説明する。

第１図には、サスペンション装置の一実施例を備える自
動車の略線図が示されている。この車両は、サスペンシ
ョンばね上質量体と考えることの出来る車体１０と、及
び車両のサスペンション装置ユニットの一部と共に、車
両のサスペンションばね下方部分を形成する４つの車輪
１１とを備えている。車体１０は、略矩形の形状をして
おり、各隅部、即ち懸架点にて、サスペンション装置１
２により車輪上に支持される。サスペンション装置は、
サスペンションアクチュエータと平行に接続された重量
支承のサスペンションばねを各懸架点に備えている。各
アクチュエー夕は、そのそれぞれの懸架点にて、ばねに
対して平行に、車体１０及び車輪１１に制御可能な力を
付与し得るように配置されている。

サスペンション装置１２は、標準的なコイルサスペンシ
ョンばねのようなばねを該サスペンション装置に対して
平行に接続してよいが、単にダンパとしてのみ示してあ
る。

サスヘンション装置１２は、サスペンションシステムに
一般に使用されているように、車輪１１及びその他のサ
スペンション構成要素を回転可能に支持する車軸を更に
備えている。これら構成要素については、ここでは詳細
に説明しない。

各懸架点にて、サスペンション位置センサ１３が車体と
車輪との間に接続されており、その間の相対的な垂直位
置を測定しかつ制御装置１５に対する入力として、この
測定値を示す出力信号を発生させ得るようにしてある。

かかる目的に適した位置センサは、特に、ミシガン州、
リードシティーのナートロン番コーポレーション（Ｎａ
ｒｔｒｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から市販されて
いるＬＶＤＴセンサとして公知のセンサである。

各センサ１３による信号出力は微分して、車体／車輪の
垂直方向速度信号を発生させることが出来る。

加速度計１６は、又車体１０の各懸架点に位置決めし、
そのそれぞれの懸架点に対して垂直方向加速度信号、及
びこの場合、絶体加速度信号を発生させる。この信号は
、制御装置１５への入力である。このシステムの使用に
適した加速度計は、英国、ハンプシャーのファースト・
イナーシャ・コーポレーション（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎｅｒ
ｔｉａ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が製造するものであ
る。この加速度計は、絶対加速度の測定値を示す型式の
ものであり、かかる加速度計の場合、水平方向加速度情
報によって垂直加速度信号を汚す虞れのある交軸感度を
最小にし得るように注意して取り付けることを要する。

制御装置１５によって絶体垂直加速度信号を積分するこ
とにより各懸架点に対する車体隅部の垂直速度信号が得
られる。これら信号の差を基にして、制御装置１５は車
輪の垂直速度を計算することが出来る。

この実施例のサスペンション制御装置は、第２図ニ更に
詳細にダンバ２０として示した非連続的な可変型式のダ
ンピングアクチュエータを使用し、第３図に示した型式
の二重の力／速度曲線を有するオン／オフ式の半能動的
制御装置である。ダンバ２０は標準的なストラットであ
るが、高振動数にて作動し、リアルタイムのオン／オフ
減衰制御が可能であるバイパス弁によって開閉され得る
ようにしたバイパス路を付加して改造したものである。

バイパス弁が開放しているとき、ダンパは第３図に示す
曲線２１のように小さい減衰力曲線を示す一方、バイパ
ス弁が閉じたとき、該ダンバは第３図に示す曲線２２の
ような減衰力曲線を示す。

第２図に示すように、可変ダンバ２０は、それぞれ、そ
の間にリザーバ２７を画成する内側及び外側リザーバ管
２５、２６を備えている。中央圧力シリンダ２８は、内
側リザーバ管２５内に軸方向に配設されており、該リザ
ーバ管２５と共に、環状通路２９を画成する。中央圧力
シリンダ２８内のスペースは、それぞれ、軸方向に摺動
可能なピストン３２によって相互に密封された上方チャ
ンバ３０及び下方チャンバ３１に仕切られる。土方チャ
ンバ３０、及び環状通路２９は、その上端が圧力閉塞部
材３３によって閉鎖されており、該圧力閉塞部材３３は
、穴３５を通じて上方チャンバ３０と通路２９との間に
比較的無拘束の連通を形成する。リザーバ２７はその上
端がリザーパの閉塞部材３６、及び上端キャップ３７に
よって閉鎖される。

ピストン３２は、往復運動するピストンロッド３８の下
端に取り付けられており、該ピストンロッド３８は、閉
塞部材３３、３６及び端部キャップ３７の穴を通って上
方に伸長し、ストラットに対する通常の方法にて、懸架
点に取り付けられる。

高圧及び外套シールがそれぞれ閉塞部材３３、３６内に
設けられる。低圧シールがピストンロッド３８の周囲に
て端部キャップ３７内に設けられる。

高圧及び外套シールを通って幾分かの流体の漏洩が生じ
るため、リザーバの閉塞部材３６を通ってリザーバ２７
に達する戻り通路３９が設けられている。

ダンバ２０の下端は外側閉塞キャップ４０を備えており
、リザーパ管２５、２６及び圧力シリンダ２８に剛性に
取り付けられかつ通常の方法にて、制御アーム４４に接
続され、該制御アーム４４には、車輪１１が標準的な接
続具４１により取り付けられている。内側閉塞キャップ
４２は、下方チャンバ３１の底部を閉鎖し、閉塞キャッ
プ４０、４２間にリザーバ２７に接続された下方リザー
バチャンバ４３を画成する。

下方閉塞部材４５は、リザーバ２７の下端及び環状通路
２９を閉鎖する一方、更に、電気的に作動されるバイパ
ス弁装置４６の取り付けを可能にし、該バイパス弁装置
４６は、制御装置１５からの信号に応答して、下方リザ
ーバチャンバ４３を介する環状通路２９とリザーバ２７
との間の連通を制御する。ダンパ２０は、リアルタイム
にて制御装置に応答して車輪及び車体の動きを制御する
ため、バイパス弁装置４６は、車輪（サスペンションば
ね下質量体）の共振振動数よりも実質的に大きい、望ま
しくは少なくとも２倍及び更に望ましくはそれ以上の振
動数にてその閉塞位置と開放位置との間を動き得るよう
にしなければならない。

例えば、車輪の典型的な共振振動数は１２　Ｈｚである
。このため、ダンバ２０の弁は、少なくとも２４Ｈｚま
で、望ましくは５０　Ｈｚまで応答することを要する。

バイパス弁装置４６としての使用に適した弁は、ウォー
タマン・ハイドロリックス（Ｗａｔｅｒｍａｎ　Ｈｙｄ
ｒａｕｌｉｃｓ）　（Ｒ）シリーズ１２の如き１９ｌ／
分の能力を有するノーマルクローズド弁のような電磁カ
ートリッジ弁である。

ピストン３２は、１又は２以上の絞りオリフィス、反発
放出弁、及び圧縮逆止め弁を有する標準的衝撃ピストン
弁及びオリフィス装置４７を備えている。内側閉塞キャ
ップ４２は、１又は２以上の絞りオリフィス、圧縮放出
弁、及び反発逆止め弁を有する標準的衝撃ベース弁装置
４８を備えている。これら弁及びオリフィスは、当該技
術分野で周知の型式の特徴である圧縮及び反発減衰力を
提供し、具体的には、バイパス弁装置４６が閉じて、環
状通路２９とリザーバ２７との間の直接的連通を阻止す
るとき、第３図の大きい減衰力曲線２２を提供する。

典型的に、伸長又は反発時、ピストン３２が上方に動く
ことにより、オリフィスを通る流量が絞られ、ピストン
３２の放出弁を高速にて動かす。

この流れは、土方チャンバ３０の環状容積の減少に対応
し、また、変化したピストンロッド３８の容積を補うた
めの流体量は、ベース弁装置４８の逆止め弁を通じて比
較的無拘束の状態にて下方チャンバ３１内に吸引される
。このため、流体は土方チャンバ３０及びリザーバ２７
の双方から下方チャンバ３１内に流入する。

同様にして、圧縮時、ピストン３２の下方への動きによ
り、流体はピストン弁及びオリフィス装置４７の逆止め
弁を通じて比較的無拘束の状態にて下方チャンバ３１か
ら送り出される。この流体流は、オリフィス装置４７を
通る土方チャンバ３０の環状容積の増加に等しい、また
、変化したピストンロッド３８の容積に等しい流れがベ
ース弁装置４８を通じて生ずる。高速時、ベース弁装置
４８の放出弁は、その関係する弁の作用に抗して弁座か
ら離れる方向に押され、流体の流量を増加させる。

バイパス弁装置４６が開放して環状通路２９とリザーバ
２７間を直接連通させると、バイパス弁装置４６は第３
図の小さい減衰力曲線２１を示す。

伸長時、土方チャンバ３０から押しのけられた流体は、
弁装置４６の開放弁を通ってリザーバ２７内に達する比
較的無拘束の流路を流動する。下方チャンバ３１の容積
の全増加分がリザーバ２７からベース弁組立体４８の逆
止め弁を通って下方チャンバ３１内に比較的無拘束状態
に流動する。圧縮時、下方チャンバ３１の容積の全減少
分に等しい流体流がピストン弁及びオリフィス組立体４
７の逆止め弁を通って比較的無拘束状態に流動する。

変化したピストンロッド３８の容積に等しい流量は、土
方チャンバ３０からバイパス弁装置４６の開放弁を通っ
てリザーバ２７内まで比較的無拘束状態に流動する。

制御装置１５のハードウエア形態は、第４図のブロック
線図に略図で示されている。センサ１３、１６及び１７
乃至１９からのアナログ信号は、センサ相互接続回路、
アンチェリアシング（ａｎｔｉ−ａ１ｉａｓｉｎｇ）フ
ィルタ及びセンサｌ３からの相対位置信号を微分して相
対速度信号を形成する回路のような付加的なアナログ信
号処理回路を備える入力装置６０内で処理される。セン
サ１６からの車体隅部の加速度信号は、この回路により
積分することが出来るが、以下に説明するデジタル回路
内のソフトウェアによって積分することが望ましい。

入力信号に関し、制御装置は、Ｉ　ＫＨｚのループ周波
数を有する少なくともオン／オフ減衰アクチュエー夕の
場合に、良好に作動することが確認されており、このこ
とは、エリアシング歪曲を防止するためには、入力信号
は低バスフィルタを通じてろ過し、５００　Ｈｚ以上の
周波数における顕著な入力信号を回避しなければならな
いことを意味する。

特に、微分は、性質上、信号内の高周波数を顕著にし、
過度のろ過はシステムの応答を遅らせる位相遅れを生じ
させる傾向となるから、微分器は、最新の注意を払って
設計することを要する。

処理されかつろ過された入力信号は、マルチプレクサ６
１によりシステム内に読み込まれ、該マルチプレクサ６
１が各信号を標本及び保持回路６２及びアナログ・デジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器６３に供給する。信号は、装置の
この部分を通ってデータ高速読み取り装置に送ることが
出来る。

Ａ／Ｄ変換器６３の出力は、マイクロプロセッサ６４、
ＲＡＭ６５及び出力バッファ６６に接続された８ビット
のデータパスに供給される。別の１６ビットのデータパ
スは、二重ボートＲＡＭ６５をデジタル信号プロセッサ
６７に接続する。

例えば、モトローラ（Ｒ）コーポレーション（　Ｍｏｔ
ｏｒｏｌａ　（Ｒ）　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により
製造される６８ＨＣ１１のファミリーの１つとすること
が出来るマイクロプロセッサ６４は、システム作動の基
本的ソフトウェアを有し、制御装置のデータ取り扱い及
び決定作業を制御する。テキサス・インストラメンッ（
Ｒ）　：ｌ−ポレーション（Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕ
ｍｅｎｔｓ　（Ｒ）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製
造されるＴＭＳ３２０Ｃ１５又はＴＭＳ３２０Ｃ１７プ
ロセッサとすることが出来る信号プロセッサ６７は、汎
用マイクロプロセッサ６４では非常に遅い掛け算のよう
な数学的計算に最適であるようにする。かかる掛け算は
、制御等式の解法及びデジタル積分法の双方にて使用さ
れる。

出力バッファ６６は、信号プロセッサを４つのアクチュ
エータ１２に相互接続し、更にデジタル式の低パスフィ
ルタを備え、アクチュエータ１２が応答し得るようにし
た周波数より高周波数の信号の出力を防止する。図示し
た実施例において、アクチュエー夕への出力制御信号は
、高又は低減衰を選択する単一ビットのデジタル信号で
あるから、出力バッファ６６は、デジタル式パッファで
あれさえすればよい。しかし、連続的な能動的又は半能
動的システムにおいて、適当なデジタル・アナログ変換
器を出力バッファ６６の前に挿入することになろう。

１９８８年１０月１７日に、ミンガン州デアボーンで開
催された自動電子機器のＩＥＥＥ／応用（Ａｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｎｉｃｓ）の会議録に記載されたカマル−エム−７ジエ
ード（Ｋａｍａｌ　Ｍ．　Ｍａｊｅｅｄ）による論文［
二重プロセッサの自動車用電子装置（Ｄｕａｌ　Ｐｒｏ
ｃｅｓｓｏｒ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ）　Ｊに装置がより完全に説明されている。し
かし、二重ボートＲＡＭ６５を通常のＲＡＭに置換し、
マイク口プロセッサ６４と信号プロセッサ６７との間に
ソフトウェア制御のインターフエイスを使用し、入力及
び出力用の３つの線の直列インターフエイスを使用する
ことにより、大量生産システムのコスト削減を実現する
ことが出来る。

制御装置１５により実現される制御は、第５図のモデル
、及び第６図乃至第１０図のフローチャートを参照する
ことにより一層良く理解することが出来よう。第５図を
参照すると、質量Ｍを有する車体又はサスペンションば
ね下方質量体１０′が第１図に示した車体１０の等価モ
デルである。

車体１０′の動きは、点１０ｈ′及び軸線Ｌｏｐ′及び
１０ｒ′に対して画成される。点１０ｈ′の垂直方向の
動きは、ヒーブＨとして示してある。

点１０ｈ′を通りかつ車体１０′の正面から後方に整列
された軸線１０ｒ′を中心とする車体１０′の回転動作
は、ロールＲとして示してある。点１０ｈ′を通りかつ
車体１０′の右側から左側に整列された軸線１０ｐ′を
中心とする軸線１０ｒ′に垂直な車体１０′の回転動作
は、ピッチＰとして示してある。

車体１０′の各隅部にて、第１図の車輪１１の等価モデ
ルである略サスペンションばね下方質量１１，’（ｉ＝
１、２、３、４）は、（サスペンシコンばね質量に寄与
するその他の構成要素と組合わさって）質量ｍ１を有し
ている。各サスペンションばね下質量１１．′は地面に
接地し、タイヤのばね力を示すはね定数ｋ　＋　＋を有
している。この質量は又、サスペンションのばね力を示
すばね定数ｋ．１、サスペンションのダンパを示す減衰
定数ｃｍ＋、及びサスペンション装置１２により付与さ
れる力を示すアクチュエー夕外力Ｕ１にて、車体１０′
のそれぞれの懸架点に接続される。

慣性基準フレームに対する各サスペンションばね下質量
１１．′の位置は、ｘ１で示す一方、車体１０′のその
基準フレームに対するそれぞれの懸架点の位置は、ｙ１
で示してある。第５図には又、同一の慣性基準フレーム
に対する各サスペンションばね下方質量１１、′におけ
る路面の位置ｒ１が図示されている。

車体１０の有効長さし，は、車体１０の同一側部の正面
及び後方サスペンションばね下方質量の支持点間の軸線
１０ｒ′に対して平行な距離である。同様に、車体１０
の有効幅Ｌ＋は、対応する左側及び右側サスペンション
ばね下方質量の支持点間の軸線１０′に対して平行な距
離である。

７度の自由度を有するよう選択された車両モデルは、ヒ
ーブ、ロール及びピッチ位置、並びに速度（ＨＳＲ，Ｐ
，ＨＳＲ，Ｐ）及び各懸架点に対する車輪の位置及び速
度（ｘ＋、ｘ＋）を含む１４の状況を必要とする。しか
し、制御装置は１４の状況の全てを使用する訳ではない
。制御装置１４は、主として速度をフィードバック変数
として使用し、半能動的形態の場合、速度のみを使用す
る。

これを基にして、完全に能動的なサスペンション状態時
における各車輪の力（ｉ；１、２、３、４）は次式で示
すことが出来る。

Ｆｉ＝Ｇａ＋Ｄ＋＋Ｇｗ＋Ｘ＋＋Ｇｈ＋Ｈ＋Ｇ，＋Ｒ＋
Ｇ＋＋Ｐ　（１）ここで、Ｄ１はサスペンション装置の
変位（ｙ−Ｘ＋）　、Ｘ＋は車輪速度、Ｈはヒーブ速度
、Ｒはロール速度、トはピッチ速度及びＧａｉ、Ｇｗ＋
、Ｇｈｌ）Ｇｚ、及びＧ．１はそれぞれの状況の変数の
力Ｆ１に寄与するゲインである。

アクチュエー夕が減衰力のみを作用させる半能動的サス
ペンション制御の場合、等式（１）の第１項は、必要と
される能動力の大部分に対応するため、省略することが
出来る。半能動的制御の場合、各車輪に加わる力は次式
で示すことが出来る。

Ｆｉ＝Ｇ．＋ｘ＋＋Ｇｈ＋Ｈ＋Ｇ，ｔＲ＋ＧｏｔＰ　　
（２）このようにして、制御装置は、車体速度を示す集
中状況変数をヒーブ、ロール及びピッチという最も関連
する３つのモードにおける車輪速度を示す局部的状況変
数を組み合わせ、完全に能動的なサスペンション装置制
御の場合にのみ、サスペンション装置の変位を示す状況
変数と組み合わせ、これにより、サスペンション装置の
共振振動数を制御することが可能となる（特に、車体モ
ードの周波数をＩ　Ｈｚから約０．３Ｈｚまで低下させ
ることが出来る）。かかる制御により、車体と各車輪と
の間の所望の力は、その他の車輪速度から実質上独立的
となり、車輪のホップ又は振動を局部的に制御する。更
に、車輪速度の寄与成分をヒープ、ロール及びビッチモ
ードに分割し、サスペンション装置を車体及び車輪の動
きに合わせて正確に調節することが出来る。

半能動的サスペンションの制御等式の別の変形例は次式
で示すことが出来る。

Ｆｉ＝Ｇ．＋ｘ＋＋ｓｕｍ　［Ｇｙ＋ｙ＋］　　　　　
　　（３）ここで、第１項は等式（２）の車輪速度項と
同一であるが、ヒーブ、ロール及びピッチ速度は、ゲイ
ンＧ　ｙ　＋を使用して、車体隅部速度ｙ１の直線状組
み合わせにて置換してある。

絶対的に剛性な車体の場合、車体四隅速度の内の３つの
速度でロール、ピッチ及びヒープ速度に相当する値を提
供するのに十分である。しかし、絶対的に剛性である車
体は存在しないから、車体の全四隅速度を利用すること
によってより正確な値を得ることが出来る。更に、制御
システムにおいて、２つの車体対角隅部の速度のみを使
用することも可能であるが、精度は更に低下する。本明
細書の後述部分において、ヒーブ、ロール及びピッチ速
度は、車体隅部速度から数学的に計算することが出来る
ことが理解されよう。しかし、等式１、２、３を使用す
ることにより、かかる数学的計算が不要となり、コンピ
ュータの計算時間及びノ１一ドウエアを節減することが
出来る。

半能動的制御装置の場合、速度フィードバックを使用し
たとき、位相関係により、要求出力は、殆ど（時間の９
０％）が放散的となる。このようにして、制御装置は、
当然本実施例における半能動的サスペンション制御に適
したものとなる。

第８図を参照すると、主制御手順は、入力を読み取り（
７０）、その後状況変数を求める（７１）。次に、検出
された入力から次のようにして状況変数Ｘ＋，Ｈ，Ｒ及
びＰを求める。

車両の特別な懸架点における加速度センサ１６からの入
力信号を積分して車体隅部の垂直速度ｙ１を求める。懸
架点におけるサスペンション装置の相対的変位センサ１
３からの入力信号を微分して、車体／車輪の相対的な垂
直速度７ｔ　　Ｘ＋を求める。車体隅部の垂直速度シ１
と車体／車輪の相対速度’ｆ：Ｘ＋の差から、その懸架
点における車輪の垂直速度Ｘ，が求められる。

車輪隅部の垂直速度鈍及び垂直車輪速度Ω１は共に、路
面ではなく慣性的基準フレームを基準とする絶対的速度
であることに留意する必要がある。

ヒーブ、ロール及びピッチ速度Ｈ．．Ｒ及びＰは次式に
より、４つの懸架点にて車体隅部の垂直速度ｙ１から求
められる。ここで、全ての変数は速度である。

＋（１／２）　Ｌ　１ｙ　４　　　　　　　　　　　　
　　　（５）Ｐ　＝−（１／２）　Ｌ　２　Ｖ　＋＋（
ｉ／２）　Ｌ　２　Ｖ　２　＋　（１／２）　Ｌ　２妥
３−（１／２）　Ｌ　２　’！　４　　　　　　　　　
　　　　　　（６）第８図のフローチャートの参照を続
けると、次のループはシステムのゲインを選択する。車
輪の乗り心地と操縦の全ての面を同時に最大にし得る車
輪のサスペンションは存在しないため、ゲインＧｗ＋、
ｃｈ＋％　Ｇｅｔ及びＧ　ｐ　＋は、通常、サスペンシ
ョンの特定の所望の挙動に対するシステムの開発中に計
算される。例えば、特定の車輪に対する一組のゲインは
、ラフな路面上におけるタイヤの最大の接地力が得られ
るよう車輪を制御することを重点とするが、別の組のゲ
インは、車輪のコーナリング又はブレーキ中の車体の動
き及び姿勢に重点を置く。更に、路面が比較的滑らかで
あるとき、振幅が小さく、振動数の大きい路面振動がサ
スペンション装置に加えられる場合、極めて柔らかく快
適な乗り心地を提供する一組のゲインが得られる。

かかるゲイン切換えの単純な例は、第６図のフローチャ
ートに示されている。この例において、即ち、（１）柔
らかな乗り心地で最大の快適さを提供することが知られ
ている一組の隔離ゲイン、及び（２）共振振動数にて車
輪を振動させる波形路面及びその他のラフな路面に対す
る接地力の最大の車輪ホップ制御を可能にすることが知
られて一組の車輪ゲインという二組のゲインをシステム
の記憶装置内に恒久的に記憶させる。

第６図のフローチャートには、所望の車輪力の計算に何
れの組のゲインを使用すべきかを決定する制御プログラ
ムの一部であるゲインスイッチ（ＧＡＩＮＳＷＩＣＨ）
　１　（要素１００−１０５）が図示されている。

ゲインスイッチ１は、車輪速度が十分に増大し、車輪の
動きを制御する車輪ゲインが必要とされることが示され
るときを除き、隔離ゲインを選択する。より具体的には
、ゲインスイッチ１は省略時組の隔離ゲインを推定する
ことにより開始する（１００）。車輪タイマーが作動せ
ず（１０１）、全ての車輪の速度Ｘ１が車輪の外側スイ
ッチバンドＯＷＳ内にある（１０２）場合、省略時隔離
ゲインが選択されたゲインとして保持される。車輪タイ
マーは作動せず（１０１）、任意の車輪の速度が車輪の
外側スイッチ帯ＯＷＳ外にある（１０２）場合、車輪タ
イマーが再セントされ（１０２）、隔離ゲインに代えて
一組の車輪ゲインが選択される（１０４）。

ゲインスイッチ１は、車輪タイマーを利用して所定の最
小時間、選択された車輪ゲインを使用し、各連続的な制
御プログラムのサイクル中、その車輪ゲインが使用され
たかどうか表示すべきことを命令する。必要なタイミン
グは、４のような数字が与えられて必要な間隔を提供す
るＲＡＭ記憶位置のようなレジスタとすることの出来る
カウンタを減量することにより形成することが出来る。

このシステムは、ヒステリシスを提供し、このため、１
つの車輪速度が車輪外側のスイッチバンドＯＷＳ外にな
ったならば、制御装置が隔離ゲインに復帰する前に、全
ての車輪速度は車輪の内側スイッチバンドＩＷＳ内にな
らなければならない。

更に、全ての車輪速度は、車輪の内側スイッチバンドＩ
ＷＳの範囲内になった後でさえ、制御装置が隔離ゲイン
に復帰する前に、時間遅れが生ずる。

このため、車輪タイマーが作動し（１０１）、任意の車
輪速度が車輪の内側スイッチバンド外になったならば（
１０５Ｌ車輪タイマーが再セットされ（１０３）、車輪
ゲインが選択される。車輪タイマーが作動している（１
０１）が、全ての車輪速度が車輪の内側スイッチバンド
（１０５）内にある場合、車輪ゲインが選択される（１
０４）が、タイマーは再セットされず、減量が可能とな
る。

故に、全ての車輪速度が車輪の内側スイッチバンドＩＷ
Ｓ内にある場合、制御装置が隔離ゲインに復帰する前に
、車輪タイマー時間だけ車輪ゲインが使用される。

より複雑な手順を含む別の実施例が第７図に図示されて
おり、ここで、一組の車体ゲインが付加されて、大きい
車体速度が検出されたとき、最大の車体姿勢制御を行う
。第７図のフローチャートゲインスイッチ２（要素１１
０−１２５）は、省略時組の隔離ゲイン（１１０）を推
定することにより開始する。次に、制御装置は、第６図
にステップ（１０１）で使用した型式の車体タイマーが
作動しているか否かを判断し（１１１）、その組の車体
ゲインが既に使用されているかどうかをチェックする。

車体タイマーが作動していない場合、ヒーブ、ロール及
びピッチ速度は、それぞれ外側ヒーブ（１１２）、ロー
ル（１１３Ｌ及びピッチ（１１４）の値と比較する。こ
れら全てが、これら外側スイッチバンド内にある場合、
次に、制御装置は車輪タイマーが作動しているか否かを
判断する（１１５）。作動していない場合、制御装置は
、車輪速度が第６図の例におけるように外側車輪スイッ
チバンド（１１６）外にあるかどうかを判断する。全て
の車輪速度が外側車輪スイッチバンド内にある場合、こ
のループ部分は選択した隔離ゲインにより励起される。

ヒーブ、ロール又はピッチ速度の何れかがそれぞれの外
側スイッチバンド値（１１２、１１３、１１４）の範囲
外である場合、車体タイマーが再セットされ（１１７Ｌ
車体ゲインが選択される（１１８）。次に、車輪タイマ
ーが作動せず（１１５）、車輪速度が外側スイッチバン
ド値の範囲内にある場合（１１６）、この制御ループ部
分が選択された組の車体ゲインにより励起される。車体
タイマーが作動し（１１１）、ヒーブ、ロール又はピッ
チ速度の１又は２以上がそれぞれの内側ヒーブ、ロール
又はピッチスイッチバンド外にある場合、車体タイマー
が再セットされ（１　１　７）、車体ゲインが選択され
る（１１８）。車体タイマーが作動している（１１１）
が、ヒーブ、ロール又はピッチ速度の何れもがそれぞれ
の内側スイッチバンド（１２０、１２１、１２２）の範
囲外にない場合、車体タイマーを再セットせずに車体ゲ
インが選択される（１１８）。

しかし、車体又は隔離ゲインが上述のように選択される
か否かに関係なく、車体タイマーが作動し（１１５Ｌ又
は、任意の車輪速度が外側車輪スイッチバンドＯＷＳ外
にある場合（１１６）、第６図の例にて説明したのと同
様の方法にて車体又は隔離ゲインに代えて車輪ゲインが
選択される。

車輪タイマーが作動せず（１１５）、車輪速度が外側車
輪スイッチバンドＯＷＳ外にある（１１６）場合、又は
、車輪タイマーが作動しており（１１５）、任意の車輪
速度が内側車輪スイッチバンドＩＷＳを越える場合（１
２３）、車輪タイマーが再セットされ（１２４Ｌ車輪ゲ
インが選択される（１２５）。車輪タイマーが作動し（
１１５）、内側車輪スイッチバンドＩＷＳを越える車輪
速度かない場合（１２３）、車輪タイマーを再セットす
ることな《、車輪ゲインが選択され、これにより車輪タ
イマーの減量が可能となる。

第７図の例において、車体及び車輪タイマーは相互に独
立的に、しかし相互に同様の方法にて作動される。車輪
ゲインは、選択されたならば、最優先順位を有し、車輪
ゲインの存在しないときに選択される車体ゲインは、隔
離ゲインに優先する。

再度、第８図を参照すると、ゲインが選択され（７１）
、状況変数が入力センサ信号（７２）を基にして計算さ
れたならば、車輪の各懸架点における所望の力Ｆ１は、
上述した制御等式を使用して計算することが出来る（７
３）。次に、プログラムは、所望の力Ｆ１を基にアクチ
ュエー夕の命令を決定し（７４）、アクチュエー夕に対
してアクチュエータ命令を出力する。アクチュエー夕が
サスペンション装置に対して出力を付与し得る完全な能
動的サスペンションの場合、アクチュエー夕の命令によ
り、所望の力自体がそれぞれの懸架点にて車輪に付与さ
れる。

しかし、減衰制御は、減衰力又はエネルギ放散力しか付
与することが出来ず、故に、システムは所望の力が能動
的である場合には、何をすべきかを特定しなければなら
ない。即ち、システムは、ダンバが付与し得ない力を供
給すべきことを要求する。

連続的な半能動的（減衰のみ）制御方法が第９図のフロ
ーチャート図に示されている。所望の力を放散又は能動
的方法にて付与すべきか否かを決定するためには、コン
トロール装置は、所望の力Ｆ，及び車体／車輪の相対速
度ｙｉ　　Ｘｌの積の符号により定まる要求力の符号を
チェックする。乗算は全く必要ない。制御装置は、符号
を比較するだけでよい（８０、８１）。符号が同一であ
るならば、要求される力は放散力であり、ダンパにより
付与することが出来る。このようにして、所望の力が選
択され（８２Ｌこれに応じて、アクチュエー夕の命令信
号が発生される。しかし、符号が相互に反対であるなら
ば、能動的力が要求され、ダンパによって付与すること
は出来ない。故に、連続的可変の減衰ダンパの場合、制
御装置は、アクチュエー夕に対して最小の減衰力を特定
するアクチュエータ命令を出力する。アクチュエー夕は
、その減衰選択弁４６が完全に開放しているときでさえ
、流体流をある程度絞るため、最小の減衰力は恐ら《零
にはならないであろう。

その最小の減衰力は、システムの安定性又は作動の滑ら
かさといったその他の理由により、零でないより大きい
値に設定することさえ可能である。

この方法は、デーン●カーナップ（Ｄｅａｎ　Ｃａｒｎ
ｏｐｐ）がＶｅｈｉｃｌｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｙｎａｍ
ｉｃｓ，　１２（１９８３），　ｐｐ．２９１−３１６
に記載した［路上車両のサスペンシ日ンシステムにおけ
る能動的減衰（Ａｃｔｉｖｅ　Ｄａｍｐｉｎｇ　ｉｎＲ
ｏａｄ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　Ｓｙ
ｓｔｅｍｓ）　Ｊ及び１９７４年４月３０日付けにてデ
ーン・カーナップ等に発行された米国特許第３，　８０
７，　６７８号に記載されている。

オン／オフ減衰制御装置は、最小の減衰力を形成する第
１の位置、及び最大の減衰力を形成する第２の位置とい
う２つの位置にて機能する減衰制御弁４２を有するアク
チュエータ２０のようなアクチュエータを使用する。か
かるシステムにおいて、能動的エネルギは、連続的な減
衰力システムにおけるように最小の減衰力を必要とする
。しかし、放散的力の場合、所望の減衰力Ｆ１に何れが
近いかにより、最小又は最大の減衰力を選択することが
出来る。この目的のため、最小及び最大力曲線間にしき
い値曲線を画成することが出来る。

所望の力Ｆ１をこの中間力と比較する。中間力がしきい
値より大きい場合（絶対値にて）、最大力を選択する。

そうでない場合、最小力曲線を選択する。このようにし
て、第１０図のフローチャート図に示すように、かかる
システムに対する出力の決定は、第９図の連続的減衰状
態のときと同様、最初に、要求力の符号を求め（９０Ｌ
次に、この符号から要求力が放散的か又は能動的である
かを決定する（９１）ことにより、開始する。能動的で
ある場合、最小の減衰力が選択される（９２）。しかし
、放散的である場合、所望の力は記憶製置内のしきい値
と比較される（９３）。

第３図に曲線２３で示したこのしきい値は、記憧装置に
一連の点（例えば、９個の点）として記憧ることが出来
る。所定の所望の力及び車体／車両の相対速度がｙｉ−
Ｘ＋の場合、実際のしきい値は、記憶された点の最も近
い２つの点を補閲することにより計算する。所望の力が
しきい値を上廻る場合、アクチュエー夕の命令に対して
最大の減衰が選択される。しかし、しきい値を上廻らな
い場合、最小の減衰力が選択される。

このようにして、出力が放散的であるときに使用される
減衰力は最大の減衰力に限定されず、所望の力いかんに
より、最大及び最小の減衰力の最も適当であるものが選
択される。これは、サスペンションカ及び加速度が比較
的小さく、殆どの時間、しきい値より小さい所望のサス
ペンション力を発生させる比較的良好な路面状態時、ラ
フな乗心地を軽減する傾向となる。更に、しきい値によ
り、ダンバのオリフィス及び弁によって決まる最大の減
衰レベルを変更させずに、ソフトウエアのしきい値を変
化させて平均の減衰力を調節することが可能となるため
、かかるしきい値により、サスペンションの調節自由度
が増す。

勿論、第６図及び第７図の実施例に関して、ゲイン切り
換え方法及びその図示した装置の一般的形態の範囲内に
て、優先順位を異にしたその他の詳細な実施例も可能で
ある。更に、図示するように、車輪又は車体速度ではな
く、車体隅部の垂直速度、又はヒーブ、ロール、ピッチ
又は車体隅部の垂直加速度のようなその他の検出され又
は求められた車輪又は車体の入力を決定用入力として利
用することが出来る。

ブレーキセンサ１７による車両の減速又はブレーキ信号
、車両速度センサ１８からの車両の速度信号、及び車両
の舵取りセンサ１９からの車両の舵取り信号を付加的信
号として、随意選択的に発生させることが出来る。これ
らの信号は、上述のサスペンション制御装置の実施例に
は使用されず、従って、詳細には説明しない。しかし、
かかるセンサ及びそのサスペンション制御装置への適用
の多くの実施例が当該技術分野にて公知であり、上述の
型式のサスペンション制御システムへの適用は、当業者
に明らかであろう。

実際上、上述したシステムは、位相遅れ、及び非測定状
況を推定するためのＫａｌｍａｎフィルタ又はＬｕｅｎ
ｂｅｒｇｅｒオブザーバの不正確という問題を招来する
ことなく、サスペンション装置の動きを非常に良《制御
し得ることが分かった。更に、がかるフィルタ又はオブ
ザーバが存在しないことに起因する処理量が少なくて済
む結果、プロセッサハードウェアの処理時間が短縮され
、及びコストが低減される。

制御装置は、サスペンションの「最良」の挙動が特別に
得られるフレ牛シビリティを可能にするため、特定の個
人の車両運転者に魅カ的である。

しかし、サスペンションの挙動は、完全にソフトウエア
にて決定するものであるため、このシステムの１つの利
点は、制御等式の一組のゲインを別のゲインと置換する
ことだけでサスペンションの性能をリアルタイムにて調
節し得ることである。

【図面の簡単な説明】 第１図は一実施例のサスペンション装置を取り付けた自
動車の略線図、 第２図は第１図のサスペンション装置にサスペンション
アクチュエー夕として使用する可変ダンバの断面図、 第３図は第２図の可変ダンパに対する典型的な力／速度
曲線図、 第４図は第１図のサスペンション装置に使用される制御
装置のブロック図、 第５図は第１図の車両の数学的モデルを示す図、第６図
乃至第１０図は第１図の装置のサスペンション装置の作
動を示すフローチャート図である。 １０：車体　　　　　　　１１：車輪 １２：サスペンション装置 １３．位置センサ １５：制御装置 １６：加速度計　　　　　２０：ダンバ２５、２６・リ
ザーバ管 ２７：リザーバ ２８・中央圧力シリンダ ２９・環状通路 ３０・上方チャンパ ３１．下方チャンバ ３２：ピストン ３３・圧力閉塞部材 ３５穴 ３８・ピストンロソド ３９：戻り通路 ４０：閉塞キャップ ４３二下方リザーバ ４４：制御アーム ４５：下方閉塞部材 ４６コバイパス装置 ６０　人力装置　　　６１ ６３：Ａ／Ｄ変換器 ６４：マイクロプロセッサ ６６：出力バッファ ４８；ベース弁装置 ３７：上端キャップ ４１：接続具 マルチプレクサ 図面の浄書（内容に変更なし） Ｌ−．　　．．　　．．　　．．一 ー．．Ｊ Ｆｉｇ．　７． θｎフで四了丁一・ 手 続 補 正 書坊式） 平成 ３年 ３月ｌＪ日 ２．発明の名称 サスペンション装置 ３． 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 名　称　　ゼネラル・モータース・コーポレーション新
大手町ビル ２０６区 ５．補正命令の日付 平成 ３年 ２月１２日 ０ｂ苦日）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の各懸架点にて支持体（１１）の上に支持され
   た車体（１０）を有する自動車に使用されるサスペンシ
   ョン装置にして、複数のアクチュエータ（１１）であっ
   て、各アクチュエーチが制御信号に応答して車体（１０
   ）とそれぞれの支持体（１１）との間にて略垂直方向の
   可変力を付与し得るようにした前記アクチュエーチ（１
   １）を備えるサスペンション装置（１１）において、検
   出された車両変数から得られる車両状況変数の組み合わ
   せからアクチュエーチ（１２）に対する制御信号を得る
   ことが出来るようにした制御装置（１５）を備え、制御
   信号に対する各状況変数の寄与程度が、関係するそれぞ
   れのゲイン値により決定され、更に、各組みが個々のサ
   スペンション性能を生じさせるのに適したゲイン値を有
   する複数の異なる組みのゲイン値を含む記憶装置（６４
   、６５）を備え、制御装置が検出された車両変数の一つ
   に応答して異なる組みのゲイン値を選択する手段を備え
   ることを特徴とするサスペンション装置。 ２、請求項１に記載のサスペンション装置にして、車両
   状況変数の組み合わせが、線形の組み合わせであること
   を特徴とするサスペンション装置。 ３、請求項１又は２に記載のサスペンション装置にして
   、それぞれの車輪の支持体の垂直速度（ｘ＿ｉ）、及び
   １又は２以上の車体に関係する変数を備えることを特徴
   とするサスペンション装置。 ４、請求項３に記載のサスペンション装置にして、車体
   に関係する変数が、車体ヒーブ（Ｈ）、ロール速度（Ｒ
   ）及びピッチ速度（Ｐ）を備えることを特徴とするサス
   ペンション装置。 ５、請求項１乃至４の何れかに記載のサスペンション装
   置にして、記憶装置（６４、６５）が、快適な乗り心地
   を得るために車輪の動きを最小にするのに適した一組み
   の隔離ゲイン値、及び支持体の垂直の動きを最小にする
   のに適した支持体の一組みのゲイン値を含み、制御装置
   が、支持体の垂直速度が支持体の速度の基準値を上回る
   とき、支持体の垂直速度に応答して、支持体の組みのゲ
   イン値を選択し、支持体の垂直速度が支持体の速度の基
   準値以下であるとき、支持体の組みの隔離ゲイン値を選
   択する手段を備えることを特徴とするサスペンション装
   置。 ６、請求項１乃至４の何れかに記載のサスペンション装
   置にして、記憶装置（６４、６５）が、快適な乗り心地
   を得るために車輪の動きを最小にするのに適した一組み
   の車体ゲイン値、及び支持体の垂直の動きを最小にする
   のに適した支持体の一組みのゲイン値を含み、制御装置
   が、支持体の垂直速度が支持体の速度の基準値を上回る
   とき、支持体の垂直速度に応答して支持体の組みのゲイ
   ン値を選択し、支持体の垂直速度が支持体の速度の基準
   値以下であるとき、支持体の組みの隔離ゲイン値を選択
   する手段を備えることを特徴とするサスペンション装置
   。 ７、請求項６に記載のサスペンション装置にして、記憶
   装置（６４、６５）が、快適な乗り心地を得るための車
   輪の動きに適した一組みの隔離ゲイン値を備え、制御装
   置が、支持体の垂直速度が支持体の速度の基準値を上回
   るとき、支持体の垂直速度に応答して、支持体の組みの
   ゲイン値を選択する手段を備えることを特徴とするサス
   ペンション装置。 ８、請求項１乃至４の何れかに記載のサスペンション装
   置にして、制御装置が、検出された車体変数の一つが第
   １の所定の基準値を上回るとき、検出された車体変数を
   制御するのに適した第１組みのゲイン値を選択し、検出
   された車体変数の一つが第１の所定の基準値以下である
   とき、第２組みのゲイン値を選択し得るようにしたこと
   を特徴とするサスペンション装置。 ９、請求項１乃至８の何れかに記載のサスペンション装
   置にして、各支持体が、略サスペンションばね下方の車
   輪であることを特徴とするサスペンション装置。