JPH05238233A - サスペンションの制御装置 - Google Patents

サスペンションの制御装置

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JPH05238233A
JPH05238233A JP4080441A JP8044192A JPH05238233A JP H05238233 A JPH05238233 A JP H05238233A JP 4080441 A JP4080441 A JP 4080441A JP 8044192 A JP8044192 A JP 8044192A JP H05238233 A JPH05238233 A JP H05238233A
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Japan
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spring
sprung
suspension
unsprung
shock absorber
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Application number
JP4080441A
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Inventor
Kazuo Ogawa
一男 小川
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to DE69303946T priority patent/DE69303946T2/de
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/027—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means comprising control arrangements
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    • B60G17/018—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
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    • B60G2600/16—Integrating means, i.e. integral control

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ショックアブソーバ及びサスペンションスプ
リングの両者をスカイフックの原理に基き制御し、ばね
上の振動を効果的に減衰させ低減する。 【構成】 ばね上の上下方向の速度Ｚd 及び変位Ｚ、ば
ね上とばね下との間の上下方向の相対速度Ｙd 及び相対
変位Ｙを対応するセンサ３４〜４０により検出し、制御
装置４２によりショックアブソーバの減衰係数をＺd ／
Ｙd に応じて制御すると共にサスペンションスプリング
のばね定数をＺ／Ｙに応じて制御し、これらをスカイフ
ックダンパ及びスカイフックばねとして作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車輌のサス
ペンションに係り、更に詳細にはサスペンションの制御
装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の車輌のサスペンション制御装
置の一つとして、例えば本願出願人と同一の出願人の出
願にかかる特開平３−２７６８０８号公報の従来技術の
欄に記載されている如く、スカイフックダンパ理論に基
きばね上の上下方向の速度をＺd とし、ばね上とばね下
との間の上下方向の相対速度をＹd として、ショックア
ブソーバの減衰力をＺd ／Ｙd に応じて制御するよう構
成されたサスペンション制御装置は従来よりよく知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の如きスカイフッ
クダンパ理論に基く従来のサスペンション制御装置に於
ては、ショックアブソーバの減衰力はスカイフックの原
理に基き制御されるので、ショックアブソーバの減衰力
をばね上の絶対速度に応じて制御することはできるがサ
スペンションスプリングのばね定数は全く制御されない
ので、ばね上の復元力、即ちサスペンションスプリング
のばね力は非制御のサスペンションの場合と同様ばね上
とばね下との間の相対変位に応じて発生する。例えばば
ね上が上方へ移動している状態にあり且サスペンション
スプリングが縮んだ状態にあるような状況に於ては、サ
スペンションスプリングのばね力はばね上の上方への移
動を更に助長するように作用する。従って従来のサスペ
ンション制御装置によってはばね上の振動を必ずしも効
果的に低減することができない。
【０００４】本発明は、スカイフックダンパ理論に基く
従来のサスペンション制御装置に於ける上述の如き問題
に鑑み、ショックアブソーバの減衰係数及びサスペンシ
ョンスプリングのばね定数の何れもスカイフックの原理
に基き制御され、これによりばね上の振動が更に一層効
果的に減衰され低減されるよう改良されたサスペンショ
ン制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、ばね下部材とばね上部材との間に配設され
た減衰係数可変のショックアブソーバ及びばね定数可変
のサスペンションスプリングを有するサスペンションの
制御装置にして、前記ばね上の上下方向の速度Ｚd を検
出するばね上速度検出手段と、前記ばね上の上下方向の
変位Ｚを検出するばね上変位検出手段と、前記ばね上と
前記ばね下との間の上下方向の相対速度Ｙd を検出する
相対速度検出手段と、前記ばね上と前記ばね下との間の
上下方向の相対変位Ｙを検出する相対変位検出手段と、
前記ショックアブソーバの減衰係数をＺd ／Ｙd に応じ
て制御すると共に前記サスペンションスプリングのばね
定数をＺ／Ｙに応じて制御するよう構成された制御手段
とを有するサスペンションの制御装置によって達成され
る。
【０００６】
【作用】図６乃至図８はそれぞれ実際の車輌のモデル、
従来のスカイフックダンパ理論に基く車輌モデル、本発
明によるスカイフックダンパ及びスカイフックばねの原
理に基く車輌モデルを示す説明図である。尚これらの図
に於て、１００及び１１０はそれぞれ質量Ｍのばね上及
びばね下を示し、１２０及び１３０はそれぞれショック
アブソーバ及びサスペンションスプリングを示し、１４
０は絶対空間を示している。またこれらの図に於て、Ｘ
はばね下の上下方向の変位を示し、Ｙはばね上とばね下
との間の相対変位を示し、Ｚはばね上の上下方向の変位
を示している。
【０００７】今ばね上及びばね下の上下方向の速度をそ
れぞれＸd 、Ｚd とし、ばね上の上下方向の加速度をＺ
tdとし、ばね上とばね下との間の相対速度をＹd とする
と、図６に示された実際の車輌のモデルに於ける運動方
程式は周知の如くショックアブソーバの減衰係数をＣと
しサスペンションスプリングのばね定数をＫとして下記
の数１にて表される。
【数１】ＭＺtd＝−Ｃ（Ｚd −Ｘd ）−Ｋ（Ｚ−Ｘ） ＝−ＣＹd −ＫＹ
【０００８】また図７に示された従来のスカイフックダ
ンパ理論に基く車輌モデルに於ては、ショックアブソー
バのみが絶対空間に固定されるのでその運動方程式はＣ
* をスカイフック減衰係数として下記の数２にて表さ
れ、ばね下の運動がサスペンションスプリングのばね力
を介してばね上の運動に影響する。
【数２】ＭＺtd＝−Ｃ* Ｚd −Ｋ（Ｚ−Ｘ） ＝−Ｃ* Ｚd −ＫＹ
【０００９】これに対し図８に示された本発明による車
輌モデルに於ては、ショックアブソーバ及びサスペンシ
ョンスプリングの両方が絶対空間に固定され、力の作用
の点でばね上がばね下より切り離されるので、ばね上の
運動はばね下の運動から完全に独立したものとなる。こ
のモデルの運動方程式はＣ* をスカイフック減衰係数と
し、Ｋ* をスカイフックばね定数とすると、図８より解
る如く下記の数３にて表される。
【００１０】
【数３】ＭＺtd＝−Ｃ* ・Ｚd −Ｋ* Ｚ 数１と数３との比較より解る如く、図６に示された実際
のサスペンションに於て、ショックアブソーバの実減衰
係数ＣをＣ＝Ｃ* Ｚd ／Ｙd とし且サスペンションスプ
リングの実ばね定数ＫをＫ＝Ｋ* Ｚ／Ｙとすれば、実際
のショックアブソーバ及びサスペンションスプリングに
より図８に示されたスカイフックダンパ及びスカイフッ
クばねを有する理想的なサスペンションと等価なサスペ
ンションを構成することが可能になる。
【００１１】本発明の構成によれば、ばね上の上下方向
の速度Ｚd 及び変位Ｚ、ばね上とばね下との間の上下方
向の相対速度Ｙd 及び相対変位Ｙがそれぞれ対応する検
出手段によって検出され、ショックアブソーバの減衰係
数がＺd ／Ｙd に応じて制御されると共にサスペンショ
ンスプリングのばね定数がＺ／Ｙに応じて制御されるよ
うになっているので、図６に示されている如き従来の構
成のサスペンションをスカイフックダンパ及びスカイフ
ックばねを有する図８に示されている如き理想的なサス
ペンション、即ちばね上がばね下の運動の影響を全く受
けないサスペンションとして作動させることが可能であ
り、ばね上の運動に対する減衰力及びばね力を絶対空間
に対し作用させ、これによりスカイフックダンパ理論に
基く従来のサスペンション制御装置の場合に比してばね
上の振動を更に一層効果的に減衰し低減することが可能
になる。
【００１２】
【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明によるサスペンションの制御
装置の一つの実施例を示す概略構成図である。
【００１４】図１に於て、１０はそれ自身周知の減衰力
可変式のショックアブソーバを示しており、図１には示
されていないがピストンロッド１２の上端部にてばね上
としての車体に連結され、本体１４の下端部にてばね下
としてのサスペンション部材に連結されている。ショッ
クアブソーバ１０は車体に固定されたアクチュエータ１
６によりその減衰係数が高（ハード）及び低（ソフト）
の２段階に切替えられるようになっている。
【００１５】また図１に於て、１８はショックアブソー
バ１０と一体に構成されたばね定数可変式のエアスプリ
ングを示しており、エアスプリング１８はピストンロッ
ド１２の上端に固定されたホールダ２０と、該ホールダ
の下端とショックアブソーバの本体１４の上端との間に
断面Ｕ形に渡設されたダイヤフラム２２とを含んでい
る。ホールダ２０及びダイヤフラム２２はショックアブ
ソーバ１０と共働して主空気室２４を郭定している。
【００１６】主空気室２４は導管２６により補助タンク
２８の補助空気室３０と連通接続されており、導管２６
の途中には電磁開閉弁３２が設けられている。開閉弁３
２は図示の実施例に於ては常開型の電磁開閉弁であり、
通常時には主空気室２４と補助空気室３０とが互いに連
通した状態を維持することによりエアスプリング１８の
ばね定数を低（ソフト）に維持し、そのソレノイド３２
ａに制御電流が通電されると閉弁して主空気室２４と補
助空気室３０との連通を遮断することによりエアスプリ
ングのばね定数を高（ハード）に切替えるようになって
いる。
【００１７】アクチュエータ１６及び電磁開閉弁３２
は、ばね上速度検出手段３４により検出されるばね上の
上下方向の速度Ｚd 、ばね上変位検出手段３６により検
出されるばね上の上下方向の変位Ｚ、相対速度検出手段
３８により検出されるばね上とばね下との間の上下方向
の相対速度Ｙd 、相対変位検出手段４０により検出され
るばね上とばね下との間の上下方向の相対変位Ｙに基き
制御手段４２により後述の如く制御されるようになって
いる。
【００１８】図２は図１に示された制御手段等の具体例
を示すブロック線図である。尚図２に於て、図１に示さ
れた部分に対応する部分には図１に於て付された符号と
同一の符号が付されている。またショックアブソーバ１
０及びエアスプリング１８は各車輪に対応して設けられ
ており、図２に於ては各部材の符号及び信号の記号には
それぞれ右前輪、左前輪、右後輪、左後輪に対応するこ
とを示す記号ｉ（＝１〜４）が付されている。
【００１９】制御手段４２は図２に示されている如くマ
イクロコンピュータ５０を含んでいる。マイクロコンピ
ュータ５０は図２に示されている如き一般的な構成のも
のであってよく、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５２と、
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５４と、ランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）５６と、入力ポート装置５８と、出
力ポート装置６０とを有し、これらは双方向性のコモン
バス６２により互いに接続されている。
【００２０】入力ポート装置５８には、各車輪に対応し
て設けられた上下加速度センサ６４i より入力された各
ばね上の上下加速度Ｚtdi を示す信号が積分器６６i に
よって１階積分されることにより演算された各ばね上の
上下方向の速度Ｚdiを示す信号、各ばね上の上下方向の
速度Ｚdiを示す信号が積分器６８i によって１階積分さ
れることにより演算された各ばね上の上下方向の変位Ｚ
i を示す信号、各車輪に対応して設けられたストローク
センサ７０i よりそれぞれ対応するばね上とばね下との
間の相対変位Ｙi を示す信号、相対変位Ｙi を示す信号
が微分器７２iによって１階微分されることにより演算
された各ばね上とばね下との間の上下方向の相対速度Ｙ
diを示す信号が入力されるようになっている。
【００２１】かくして上下加速度センサ６４i 及び積分
器６６i は互いに共働して図１のばね上速度検出手段３
４に対応するばね上速度検出手段３４i を構成してお
り、上下加速度センサ６４i 及び積分器６６i 、６８i
は互いに共働して図１のばね上変位検出手段３６に対応
するばね上変位検出手段３６i を構成している。またス
トロークセンサ７０i は図２に於て符号４０i にて示さ
れている如く図１の相対変位検出手段４０に対応してお
り、ストロークセンサ７０i 及び微分器７２i は互いに
共働して図１の相対速度検出手段３８に対応する相対速
度検出手段３８iを構成している。
【００２２】入力ポート装置５８はそれに入力された信
号を適宜に処理し、ＲＯＭ５４に記憶されているプログ
ラムに基くＣＰＵ５２の指示に従い、ＣＰＵ及びＲＡＭ
５６へ処理された信号を出力するようになっている。Ｒ
ＯＭ５４は図３に示されたフローチャートに基く制御プ
ログラム及び図４、図５に示されたグラフに対応するマ
ップを記憶している。ＣＰＵ５２は図３に示されたフロ
ーチャートに基き後述の如く種々の演算及び信号の処理
を行うようになっている。出力ポート装置６０はＣＰＵ
５２の指示に従い、それぞれ駆動回路７４i 及び７６i
を経て各車輪に対応して設けられたショックアブソーバ
のアクチュエータ１６i 及び電磁開閉弁３２i へ制御信
号を出力するようになっている。
【００２３】次に図３に示されたフローチャートを参照
して図示の実施例の作動について説明する。尚制御手段
４２による制御は図には示されていないイグニッション
スイッチの閉成により開始され、イグニッションスイッ
チの開成後しばらくして終了される。
【００２４】まず最初のステップ１０に於てはＲＡＭ５
６等の初期化が行われ、i が１に設定され、ステップ２
０に於ては各ばね上の上下方向の速度Ｚdi、各ばね上の
上下方向の変位Ｚi 、各ばね上とばね下との間の上下方
向の相対速度Ｙdi、各ばね上とばね下との間の上下方向
の相対変位Ｙを示す信号の読込みが行われる。
【００２５】ステップ３０に於ては後述のステップ４０
及び８０に於ける演算の分母が０になることを回避すべ
く、相対速度Ｙdi及び相対変位Ｙi がそれぞれ図４及び
図５に示されたグラフに対応するマップに従って補正さ
れる。
【００２６】ステップ４０に於ては相対速度Ｙdiに対す
るばね上速度Ｚdiの比Ｚdi／Ｙdiが演算され、ステップ
５０に於ては比Ｚdi／Ｙdiが基準値Ａ（正の定数）以上
であるか否かの判別が行われ、Ｚdi／Ｙdi≧Ａではない
旨の判別が行われたときにはステップ６０に於て各ショ
ックアブソーバの減衰係数が「低」に設定され、Ｚdi／
Ｙdi≧Ａである旨の判別が行われたときにはステップ７
０に於て各ショックアブソーバの減衰係数が「高」に設
定される。
【００２７】ステップ８０に於ては相対変位Ｙi に対す
るばね上の変位Ｚi の比Ｚi ／Ｙiが演算され、ステッ
プ９０に於ては比Ｚi ／Ｙi が基準値Ｂ（正の定数）以
上であるか否かの判別が行われ、Ｚi ／Ｙi ≧Ｂではな
い旨の判別が行われたときにはステップ１００に於て各
エアスプリングのばね定数が「低」に設定され、Ｚi／
Ｙi ≧Ｂである旨の判別が行われたときには各エアスプ
リングのばね定数が「高」に設定される。
【００２８】ステップ１２０に於てはi が１インクリメ
ントされ、ステップ１３０に於てはi が５であるか否か
の判別が行われ、i ＝５ではない旨の判別が行われたと
きにはステップ２０〜１２０が繰返され、i ＝５である
旨の判別が行われたときにはステップ１４０に於てi が
１にリセットされた後ステップ２０〜１２０が繰返され
る。
【００２９】かくして図示の実施例によれば、各ショッ
クアブソーバの減衰係数Ｃは比Ｚdi／Ｙdiの値が低いと
きには「低」に設定されこの比の値が高いときには
「高」に設定されると共に、各エアスプリングのばね定
数Ｋは比Ｚi ／Ｙi の値が低いときには「低」に設定さ
れこの比の値が高いときには「高」に設定されるので、
各ショックアブソーバは図８に示されている如くスカイ
フックダンパとして作用し各エアスプリングはスカイフ
ックばねとして作用し、これによりばね上の振動が効果
的に減衰され低減される。
【００３０】尚図示の実施例に於ては、ショックアブソ
ーバの減衰係数及びエアスプリングのばね定数の何れも
高低の二段階に切換えられるようになっているが、ショ
ックアブソーバの減衰係数は比Ｚdi／Ｙdiの値に応じて
三段階以上の多段階又は連続的に増減制御されてもよ
く、同様に互いに容積の異る２以上の補助タンクを設け
ることにより各エアスプリングのばね定数は比Ｚi ／Ｙ
i の値に応じて三段階以上に増減制御されるよう構成さ
れてもよい。
【００３１】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明によれば、ばね上の上下方向の速度Ｚd 及び変位Ｚ、
ばね上とばね下との間の上下方向の相対速度Ｙd 及び相
対変位Ｙがそれぞれ対応する検出手段によって検出さ
れ、ショックアブソーバの減衰係数がＺd ／Ｙd に応じ
て制御されると共にサスペンションスプリングのばね定
数がＺ／Ｙに応じて制御され、従って従来の構成のサス
ペンションをスカイフックダンパ及びスカイフックばね
を有する理想的なサスペンションとして作動させること
ができるので、ばね上の運動に対する減衰力及びばね力
を絶対空間に対し作用させ、これによりばね上がばね下
の運動の影響を全く受けないようにすることができ、ス
カイフックダンパ理論に基く従来のサスペンション制御
装置の場合に比してばね上の振動を更に一層効果的に減
衰し低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるサスペンションの制御装置の一つ
の実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示された制御手段等の具体例を示すブロ
ック線図である。
【図３】図１及び図２に示された実施例に於ける制御フ
ローを示すフローチャートである。
【図４】ばね上とばね下との間の上下方向の相対速度Ｙ
diの演算値と補正値との関係を示すグラフである。
【図５】ばね上とばね下との間の相対変位Ｙi の演算値
と補正値との関係を示すグラフである。
【図６】実際の車輌のモデルを示す説明図である。
【図７】従来のスカイフックダンパ理論に基く車輌モデ
ルを示す説明図である。
【図８】本発明によるスカイフックダンパ及びスカイフ
ックばねの原理に基く車輌モデルを示す説明図である。
【符号の説明】
１０…ショックアブソーバ １６…アクチュエータ １８…エアスプリング ２８…補助タンク ３２…電磁開閉弁 ３４…ばね上速度検出手段 ３６…ばね上変位検出手段 ３８…相対速度検出手段 ４０…相対変位検出手段 ４２…制御手段 １００…ばね上 １１０…ばね下 １２０…ショックアブソーバ １３０…サスペンションスプリング １４０…絶対空間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ばね下部材とばね上部材との間に配設され
    た減衰係数可変のショックアブソーバ及びばね定数可変
    のサスペンションスプリングを有するサスペンションの
    制御装置にして、前記ばね上の上下方向の速度Ｚd を検
    出するばね上速度検出手段と、前記ばね上の上下方向の
    変位Ｚを検出するばね上変位検出手段と、前記ばね上と
    前記ばね下との間の上下方向の相対速度Ｙd を検出する
    相対速度検出手段と、前記ばね上と前記ばね下との間の
    上下方向の相対変位Ｙを検出する相対変位検出手段と、
    前記ショックアブソーバの減衰係数をＺd ／Ｙd に応じ
    て制御すると共に前記サスペンションスプリングのばね
    定数をＺ／Ｙに応じて制御するよう構成された制御手段
    とを有するサスペンションの制御装置。
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