JPH04339010A - 自動車用アクティブサスペンション制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用アクティブサ
スペンション制御装置、特に車体前方の路面状況を予め
予見してサスペンションのストロークを制御することの
できる、改良されたアクティブサスペンション制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のサスペンションのストロークを
路面状況に応じて変化させ、乗り心地及び操縦安定性を
改善するアクティブサスペンション装置が知られており
、自動車の走行中に得られる各種の測定値を用いて、サ
スペンションシリンダの油室に供給される作動油の供給
排出を制御して所望のストローク特性が得られている。 このようなアクティブサスペンション装置の構造は、例
えば特開昭６４−９０８１１号等として知られている。

【０００３】このようなアクティブサスペンションによ
れば、車体の上下方向加速度、車速あるいは操舵角度等
の検出情報からマイクロコンピュータを用いてサスペン
ションの最適剛性を設定することができ、種々の走行状
況に応じて最適な乗り心地を得、また悪路あるいはカー
ブ走行時においても操縦安定性を高めることができると
いう利点がある。

【０００４】しかしながら、従来のアクティブサスペン
ション装置においては、走行状況を検出し、データ処理
を行ってからシリンダ等のアクチュエータを作動させる
ので、各部の遅れによって最適な制御が行えないという
問題があった。従って、従来装置においては、このよう
な制御遅れを補償するために予め定められた推定演算等
が行われていたが、この場合にも実際の走行状態と推定
状態とが一致しない場合が多く、かえって乗り心地及び
操縦安定性を劣化させてしまうという問題があった。

【０００５】従来における改良された装置として、前記
制御遅れを解消するために、車体前方の路面状況を測定
する改良されたアクティブサスペンション制御装置が提
案されており、例えば特開昭６０−９２９１６号として
知られている。

【０００６】この改良された制御装置によれば、車両前
方の路面状況に係る情報を早い時期に得ることができる
ので、サスペンション制御を正確に行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の装置においては、走行中に得られる情報、特に車体
前方の路面変位を正確に得られず、このために最適なサ
スペンションストロークを得ることができないという問
題があった。すなわち従来において、車両前方における
路面状況、特にその凹凸の度合いを示す路面変位は、車
体に設けられた変位計で測定され、このとき車体が上下
動なくほぼ水平状態を保ちながら走行していれば、前記
得られた測定変位が正しく路面の状態を示すが、実際上
は、このような車体の水平移動はほとんどなく、通常の
路面走行においても車体自体が多かれ少なかれ上下動し
ており、これが前記路面測定値に対して無視できない誤
差を生じさせていた。また、特にカーブ走行時あるいは
現在の走行路面が悪路であったような場合には、車体自
体に大きな上下動、あるいは揺れが生じ、これによって
、せっかく車両前方の路面変位を測定していても、測定
値自体に大きな誤差が含まれるという問題があった。

【０００８】従って、従来装置においては、前方路面変
位の予見測定を行っても、最適なサスペンションストロ
ークが設定できない場合がしばしば生じていた。

【０００９】本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、車体自体の上下動による路
面変位測定誤差を効果的に除去して正確な路面変位を求
め、最適なサスペンションストロークを設定可能な改良
されたアクティブサスペンション制御装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、車両前方の路面変位を予見測定しながら
、かつ、この路面変位測定値に含まれる車体自体の変位
を簡単な演算によって除去して、車両前方の路面変位の
絶対値を正確に求めたことを特徴とする。

【００１１】すなわち、本発明によれば、車両前方の路
面変位は、自動車の前輪より予見距離Ｌだけ前方の車体
部分に装着された変位計で、まず車体と走行路面との相
対変位ｙを測定する。そして、本発明において特徴的な
ことは、前記変位計近傍に加速度計を設け、車体の上下
方向加速度ｚ（‥）を測定することにある。この加速度
ｚ（‥）は、前記相対変位ｙを測定する変位計の上下方
向加速度を示しており、本発明においては、この加速度
ｚ（‥）を積分回路によって２階積分して変位計部分の
上下方向変位ｚが求められる。

【００１２】従って本発明においては、自動車の前輪よ
り予見距離Ｌだけ前方位置における車体と走行路面との
相対変位ｙと、車体の上下方向変位ｚとが求められたこ
とになり、本発明によれば、次に減算回路を用いて前記
両変位から走行路面自体の絶対変位ｘを求める。

【００１３】以上の結果、本発明によれば、前述した車
両前方位置での路面変位を、そのときの車速から、車両
位置に到達したときの変位として適当な遅延、その他の
処理を加え、これによって何らの遅れもなく、かつ車両
前方の路面絶対変位からサスペンションのストロークを
設定することができる。

【００１４】

【作用】従って本発明によれば、車輪前方の路面変位を
予見測定してアクティブサスペンション制御を行うとと
もに、前記路面変位の測定値に車体の上下方向変位を含
ませることなく、路面変位の絶対値を簡単な演算のみか
ら求めることが可能となったので、極めて正確なサスペ
ンション制御を行い得るという利点がある。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。

【００１６】図１には、本発明に係るアクティブサスペ
ンション制御装置の好適な実施例が示されている。

【００１７】路面上を走行する自動車の前輪１０Ｆ及び
後輪１０Ｒはそれぞれ、アクティブサスペンション装置
１１Ｆ，１１Ｒによって、車体１２を支えており、この
アクティブサスペンション装置１１Ｆ，１１Ｒの各シリ
ンダには、油圧駆動回路１３からの制御信号が供給され
、車体１２の走行状態に適合した圧力油の供給あるいは
排出が行われ、所望のサスペンションストロークを設定
することによって最適な乗り心地あるいは運転操縦性を
得ることができる。

【００１８】前記油圧駆動回路１３に所望の制御信号を
供給するために、制御回路１４が設けられており、本実
施例においては、後述するように車両前方における走行
路面の変位を予見しながら、更にサスペンション装置１
１のバネ上変位を一定に保つための補正が行われた路面
変位に基づいて所望の制御信号を前記油圧駆動回路１３
に供給する。

【００１９】この制御回路には、車体１２の各部に設け
られたセンサから必要な制御信号が供給されており、本
実施例においては、車体１２の車速Ｖを検出する車速計
１５、車体１２の走行路面との相対変位ｙを測定する変
位計１６、そして車体１２の上下方向加速度ｚ（‥）を
測定する加速度計１７を含む。

【００２０】また、本実施例においては、前記制御回路
１４に車体１２の各部の状態が電気的な信号として供給
されており、前記サスペンション装置１１からは、ポテ
ンショメータ１８によって車輪１０と車体１２との相対
変位がシリンダストロークｙ１　として検出され、また
圧力計１９からはサスペンションシリンダの圧力Ｐが検
出される。また、車両の操舵機構からは角度センサ２０
によってステアリング操作角θが検出され、またこのと
きの操舵速度ωが操舵速度センサ２１から検出される。

【００２１】更に本実施例においては、車体１２の加速
度を正確に知るために、車体１２の重心位置における上
下方向加速度ｇ１　、前後方向加速度ｇ２　、そして横
方向加速度ｇ３　がそれぞれ加速度計２２，２３，２４
により測定され、また、車輪１０の近傍における上下方
向加速度ｇ４　が加速度計２５によって検出されている
。前述したサスペンション装置及び車輪から検出される
各種の信号は、必要に応じて各車輪毎に取り出すことが
好適である。

【００２２】本実施例において特徴的なことは、路面状
況を知るために路面変位を車輪１０より前方位置におい
て検出する予見測定が行われることと、このようにして
得られた予見測定値からサスペンション装置１１のバネ
上変位を除去することにある。　　まず、路面変位を予
見測定するため、本実施例においては、前記変位計１６
が車両の前方位置、すなわち車体１２の前輪１０Ｆより
予見距離Ｌだけ前方の車体位置に装着されており、これ
によって、路面変位が車輪１０Ｆに対して実際に影響を
与えるよりも予見距離Ｌだけ事前に検出することを可能
としている。本実施例において、この変位計１６は、三
角測量の原理を利用したレーザ測長器からなるが、もち
ろん本実施例においてこのような変位計１６自体は、他
の任意の例えば超音波測長器あるいは電磁波測長器から
形成してもよい。いずれの測長器においても、変位計１
６からは路面と車体１２との予見位置における相対変位
ｙを検出し、これによって事前に路面状況を把握するこ
とができるが、このとき車体１２が必ずしも水平に移動
していることなく、路面の凹凸による上下動、あるいは
ロール等によって変位し、従来においては、この車体１
２の変位が大きな誤差要因となっていたが、本実施例に
おいては以下に説明するようにこの車体変位を簡単に除
去して正確な路面変位を求めることができる。

【００２３】車体１２の上下方向の変位を求めるため、
本実施例においては、前記加速度計１７が前記変位計１
６の近傍に装着され、まず車体１２の上下方向加速度ｚ
（‥）が測定される。この加速度計１７は、実施例にお
いて圧電型加速度計から成るが、もちろん本実施例にお
いて他の任意の、例えば歪ゲージ式加速度計等から構成
することも可能である。

【００２４】以上のようにして本実施例によれば、変位
計１６と加速度計１７をともに車体１２の前輪１０Ｆよ
り予見距離Ｆだけ前方の予見位置に装着し、この両測定
器から得られた相対変位ｙと加速度ｚ（‥）とから予見
位置における路面の絶対変位ｘを求め、この路面変位ｘ
を前述した制御回路１４に路面情報として供給する。以
下に、両信号から路面変位ｘを求める構成を説明する。

【００２５】車体１２の上下方向加速度ｚ（‥）は、ま
ず積分回路３０に供給され、積分回路３０において加速
度ｚ（‥）が２階積分される。従って、この積分回路３
０によって前記上下方向加速度ｚ（‥）は、車体１２の
上下方向変位ｘに変換されることとなる。本実施例にお
いて２階積分回路３０は、デジタル積分器で形成されて
いるが、もちろん本実施例においてこの積分回路３０を
低いカットオフ周波数をもった２次のローパスフィルタ
によって近似することも可能である。

【００２６】そして、前記求められた車体１２の上下方
向変位ｚと前記変位計１６から得られた相対変位ｙとは
減算回路３１に供給され、（ｙ−ｚ）の差演算が行われ
る。従ってこの差演算により、減算回路３１からは予見
位置における路面の絶対変位ｘが求められ、これが前記
制御回路１４に供給されることが理解される。

【００２７】以上のようにして本実施例によれば、車両
の走行中、車両前方の所定予見位置における路面変位ｘ
を求めることができ、制御回路１４はこの路面変位ｘと
前述した各車体の状態特性を示す検出信号から、所望の
サスペンション制御信号を出力する。

【００２８】すなわち、本実施例において路面変位ｘは
予見測定されており、これによって回路の演算遅れある
いはサスペンション装置の制御遅れを十分に考慮した遅
れのない最適制御が可能であり、前記既知の予見距離Ｌ
と車速Ｖとから、Ｌ／Ｖの演算により前輪１０Ｆが予見
位置に到達する時間を求めることができる。

【００２９】また、本実施例において、前記路面変位ｘ
は、更に掛算器３３によって所定のゲインが乗算される
。実際上、このゲインは車体１２の質量その他によって
予め定められており、前記路面変位ｘとの乗算によって
、当該路面から車体１２が受けるサスペンションストロ
ークに応じた量を予測することができる。

【００３０】一方、各車輪１０が予見距離に到達するま
での遅れ時間が車速Ｖから求められ、本実施例において
制御回路１４は第１演算回路３４、第２演算回路３５そ
して遅延回路３６を含む。

【００３１】前記第１演算回路３４は予見距離Ｌと車体
１２の特有値であるホイールベース値に車速Ｖを演算し
て、予見位置で検出した路面が前輪１０Ｆ及び後輪１０
Ｒに達するまでの時間を求める演算を行う。そして、第
２演算回路３５は前記到達時間と、制御回路及びアクチ
ュエータの動作遅れ時間を用いて、各制御タイミング毎
に前記掛算器３３の出力に与えられる遅延時間を定める
。更に、このようにして求められた遅延時間は遅延回路
３６に供給され、前記路面から車体に与えられる力が各
車輪１０Ｆ、１０Ｒに対して最適なタイミングで出力さ
れる。前記遅延回路３６は、本実施例において、例えば
メモリ回路から構成され、前記掛算器３３の出力を一旦
記憶し、その読出しタイミングを前記第２演算回路３５
の出力によって制御する。

【００３２】遅延回路３６の出力は更に加算回路３７に
よって前述した車体１２の各部から得られた検出信号と
共に演算され、更にローパスフィルタ３８を通りＤＡ変
換器３９からアナログ信号として前記油圧駆動回路１３
に出力される。この油圧駆動回路１３はサーボアンプを
含み、各アクティブサスペンション装置１１に設けられ
ているサーボ弁に所望の制御信号を与え、各サスペンシ
ョンシリンダの油圧の供給及び排出を制御し、そのスト
ロークを最適値に設定する。

【００３３】図２には本実施例に係るアクティブサスペ
ンション制御装置のサスペンション制御部の要部構成が
示されており、前記図１と同一部材には同一符号を付し
て説明を省略する。図２において、減算回路３１からの
路面変位ｘが前輪１０Ｆ及び後輪１０Ｒ用に分岐されて
各アクティブサスペンション装置に送られる。また、図
２においては加速度計１７から得られた車体１２の上下
方向加速度ｚ（‥）はローパスフィルタ４０、ハイパス
フィルタ４１、ローパスフィルタ４２からなる近似され
た２階積分回路３０にて積分され、ローパスフィルタ４
０、４２がそれぞれ一次及び二次積分を行い、ハイパス
フィルタ４１が定常分のカットを行っている。更に、変
位計１６から得られた相対変位ｙは、減算回路４３によ
って、車体が定常状態で平坦路面に静止している時の変
位計１６にて検出される車体１２と路面間の基準相対変
位ｙ０　と差演算された後、減算回路３１に供給されて
いる。　　アクティブサスペンション装置は図示の如く
油圧シリンダ４４Ｆ、４４Ｒを含み、それぞれサーボ弁
４５Ｆ、４５Ｒによって油圧の供給排出が制御されてい
る。

【００３４】減算回路３１から求められた路面変位ｘは
、前輪及び後輪に対して予見距離、ホイールベース値そ
して車速Ｖから求められた指令出力時間ＴａＦ，ＴａＲ
遅延され、記録テーブルから読み出される。掛算器３３
においては、前輪及び後輪に対してそれぞれゲインＫＦ
　、ＫＲ　が与えられ、更に、フィードバックされたア
クティブサスペンション装置の特性値が加算回路３７に
て加算される。

【００３５】図において、サスペンション装置の特性値
はサスペンションシリンダのストロークｙ１　とシリン
ダ圧力Ｐであり、それぞれ所望のストローク値ＸＲＥＱ
　、ＰＲＥＱ　と減算器４６、４７にて差演算されてい
る。このようにして得られたストローク偏差はストロー
クに関するフィードバックゲインＫＢＳが乗算され、ま
たストローク偏差の積分値に対してはフィードバックゲ
インＫＢＳＩ　が掛けられ、両者が加算器４８において
加算される。一方、圧力Ｐ偏差にはフィードバックゲイ
ンＫＢＰが掛けられ、これも加算器４９において、前記
ストローク偏差結果と加算され、この両者が前述した加
算回路３７に供給される。以上のようにして、前輪１０
Ｆ及び後輪１０Ｒに対してそれぞれ最適なサーボ指令信
号が供給され、刻々変化する走行状況に応じた最適なサ
スペンションストロークの制御が行われる。

【００３６】図３には本実施例の制御フローチャートが
示されている。

【００３７】システムのイニシャライズが完了すると（
１０１）、各データ、本実施例においては車速Ｖ、相対
変位ｙ、車体加速度ｚ（‥）、シリンダ圧力Ｐ、シリン
ダストロークｙ１　のデータが取り込まれる（１０２）
。まず、車体の上下方向加速度ｚ（‥）から２階積分に
よって車体変位ｚが求められる（１０３）。そして、相
対変位ｙから基準相対変位ｙ０　を差演算し、更に前記
ステップ１０３にて求められた車体変位ｚが差演算され
、予見位置における路面変位ｘが求められる（１０４）
。次にステップ１０５において、車速Ｖが制御指令を遅
延制御するか否かが判定され、すなわち車速Ｖが所定値
以上になると車輪が予見位置に到達するまでの時間が制
御遅れに必要な時間以下となり、このときには遅延制御
を行うことなくそのまま前記路面変位ｘを用いた後述す
る制御に移行する。一方、車速Ｖが所定値未満であると
きには遅延制御が必要となるので、ステップ１０６で示
されるように、取り込まれた路面変位ｘが一旦ストアさ
れる。前記ステップ１０５において、車速Ｖを比較する
ために、前輪から予見位置までの予見距離Ｌと前輪に対
する処理遅れ時間ＴｄＦが用いられている。

【００３８】ステップ１０７は、車速に応じて前輪及び
後輪が予見位置に達するまでの時間ＴｐＦ，ＴｐＲを求
めるステップであり、このために予見距離Ｌと後輪から
予見位置までの距離ＬｐＲそして車速Ｖが用いられてい
る。このようにして、各車輪毎の予見位置への到達時間
ＴｐＦ，ＴｐＲが求まると、次に前記処理遅れ時間Ｔｄ
Ｆ、ＴｄＲとが差演算され（１０８）、このようにして
得られた出力制御時間ＴａＦ、ＴａＲによって前記スト
アされた路面変位ｘが取り出される（１０９）。

【００３９】そして、次にこの路面変位ｘと前輪及び後
輪のゲインＫＦ　、ＫＲ　とが掛算されて路面変位に基
づく制御指令ＱＰＦ、ＱＰＲが求められる（１１０）。 ステップ１１１は、前記路面変位ｘ以外のアクティブサ
スペンション装置内での制御指令ＱＢＰ、ＱＢＳそして
ＱＢＳＩ　が求められ、それぞれ前述したように、シリ
ンダ圧力偏差（ＰＲＥＱ　−Ｐ）がフィードバックゲイ
ンＫＢＰと乗算され、またストローク偏差（ＸＲＥＱ　
−ｙ１　）にフィードバックゲインＫＢＳが掛けられ、
更にストローク偏差積分値Σ（ＸＲＥＱ　−ｙ１　）に
フィードバックゲインＫＢＳＩ　が掛けられて求められ
る。

【００４０】そして、前記路面変位ｘ及びサスペンショ
ン装置内の特性から求められた制御指令がステップ１１
２において加算され、最終的な前輪及び後輪の制御指令
ＱＦ　、ＱＲ　として求められる。この制御指令ＱＦ　
、ＱＲ　はステップ１１３においてローパスフィルタを
通り、サーボアンプへ出力される（１１４）。そして、
この制御が所定の繰返し周期毎に行われ、車両の走行中
、常時アクティブサスペンションを最適制御することが
できる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車両前方の路面変位を予見測定し、制御遅れに対して十
分な余裕を持つと共に、車体と路面との相対変位から車
体の上下方向加速度情報を用いて路面変位のみを取り出
し、アクティブサスペンションのストロークを最適制御
するので、測定誤差のない正確な最適制御を可能とする
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車用アクティブサスペンショ
ン制御装置の好適な実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明におけるサスペンション制御装置の要部
説明図である。

【図３】本発明に係る制御システムのフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１０　　車輪 １２　　車体 １３　　油圧制御回路 １４　　制御回路 １５　　車速計 １６　　変位計 １７　　加速度計 ３０　　積分回路 ３１　　減算回路 ３６　　遅延回路 ｙ　　車体と路面との相対変位 ｚ（‥）　　車体の上下方向加速度 ｚ　　車体変位 ｘ　　路面変位

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の走行状態に応じてサスペンション
   のストロークを制御する自動車用アクティブサスペンシ
   ョン制御装置において、自動車の前輪より予見距離Ｌだ
   け前方の車体部分に装着され、車体と走行路面との相対
   変位ｙを測定する変位計と、前記変位計の近傍に装着さ
   れ、車体の上下方向加速度ｚ（‥）を測定する加速度計
   と、前記加速度ｚ（‥）を２階積分して変位計の装着さ
   れている車体部分の上下方向変位ｚを求める積分回路と
   、前記相対変位ｙから車体変位ｚを差演算して路面変位
   ｘを求める減算回路と、自動車の車速Ｖを検出する車速
   計と、前記路面変位ｘと車速Ｖに基づいて車体が予見距
   離Ｌだけ走行した後の路面変位ｘに適したサスペンショ
   ンストロークを設定する制御回路と、を含み、予見され
   る路面変位から最適なサスペンションストロークを制御
   することを特徴とした自動車用アクティブサスペンショ
   ン制御装置。