JPH0569716A - セミアクテイブ車台機構の制御方法 - Google Patents

セミアクテイブ車台機構の制御方法

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JPH0569716A
JPH0569716A JP4026431A JP2643192A JPH0569716A JP H0569716 A JPH0569716 A JP H0569716A JP 4026431 A JP4026431 A JP 4026431A JP 2643192 A JP2643192 A JP 2643192A JP H0569716 A JPH0569716 A JP H0569716A
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wavelength
damping
damping force
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Zhen Dr Huang
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】非周期的・周期的道路励振の場合に走行安全性
を保証する他、可能な限りの走行快適性も与える。 【構成】制御器により非周期的・周期的道路励振を識別
検出し、非周期的道路励振の場合、制御器出力量をスカ
イフック又はフワングアルゴリズムに従い減衰力への調
整量として生成し、周期的道路励振の場合、ボデー加速
度符号が長波長道路励振と定める周期時間に変化がない
際、長波長の励振を識別し、硬めの減衰度への切換信号
の時間間隔を短波長の道路励振と定める周期時間の半分
との比較により、短波長の励振を識別し、Ｔ＜ＴＫの場
合、減衰力を軟らかめの減衰特性への切換えの制御器出
力量を形成し、長波長の励振を識別の場合、減衰力を硬
めの減衰特性へ切換えの制御器出力量を形成し、周期的
道路励振の場合、短・長波長の励振も識別されない場
合、非周期的道路励振への制御アルゴリズムに従い制御
器出力量を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、制御可能な弁の設けら
れたセミアクティブ車台機構の制御可能な振動ダンパの
減衰力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セミアクティブ車台機構のボデーは、２
つの質量振動体に基づいて説明される。その際、車輪の
非弾性支持された質量体および車輪懸架部を車輪質量体
と称し、車両の相応のボデー質量体をボデー質量体と称
する。２つの質量体間に緩衝器ばね系が存在する。この
ような車輪ばね懸架系により２つの相反する課題が解決
される。ある程度不可避である非平坦道路上の車両の前
進運動により、車輪を介して振動が励振される。発生し
た車輪振動およびボデー振動は走行快適性および車両安
全性を損なう。そのため緩衝器ばね系には一方で、車輪
を可能な限り走行路に沿って正確に追従させ、車輪から
地面への力伝達をできるだけ高水準に保持するという課
題と、他方では乗客の走行快適性向上のため、道路の非
平坦性から生じる車輪運動を補償するという課題があ
る。振動ダンパの減衰力を道路励振に依存して調整する
ことにより、発生する振動を高い水準で吸収し、走行安
全性を保証することができる。
【０００３】振動ダンパの減衰力を変化させるための制
御原理として、スカイフック制御アルゴリズムが公知で
ある。このアルゴリズムに従えば、減衰力は次のように
制御される。すなわち、ボデーと車軸との間の相対速度
と垂直方向のボデー速度とが反対方向であるとき、減衰
力を軟らかめの減衰特性へ切り換えるのである。相対速
度とボデー加速度とが同じか、または減衰力とボデー速
度とが反対方向であれば、減衰力は硬めの減衰特性へ切
り換えられる。
【０００４】制御可能な弁を有する振動ダンパの減衰特
性を、走行路の非平坦性に依存して変化させるための別
の制御原理は、西独公開公報ＤＥ４０１５９２２から公
知である。フワング制御アルゴリズムとして公知のこの
原理に従えば減衰力は次のように制御される。すなわ
ち、ボデー加速度と、ボデー質量体および車輪質量体間
の相対速度との積が零より大きいときバイパス弁を閉鎖
し、積が零より小さいときバイパス弁を開放するのであ
る。
【０００５】この制御方法は非常に良好に、非周期的な
道路励振の際に走行安全性と走行快適性に対する要求を
満たす。というのは、発生する振動がほとんど吸収され
るからである。しかしこの要求を満たすために、減衰力
は硬めの減衰特性と軟らかめの減衰特性との間で頻繁に
切り換えられる。このことは周期的な道路励振の場合、
不快なノックノイズのため乗客の走行感覚に不利に作用
する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、非周
期的な道路励振と周期的な道路励振の場合に、走行安全
性に対する要求を満たす他、可能な限りの走行快適性も
提供するような、自動車に対するセミアクティブ車台機
構の制御方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、制御器により、非周期的な道路励振と周期的な道路
励振とを識別検出し、非周期的な道路励振の場合、制御
器によって制御器出力量を、スカイフックアルゴリズム
またはフワングアルゴリズムに従い、減衰力に対する調
整量形成のために生成し、周期的な道路励振の場合、ボ
デー加速度の符号が長波長の道路励振を定める周期時間
の間変化しない際、制御器にて長波長の励振を識別し、
硬めの減衰度に切り換えるための切換信号の時間間隔を
短波長の道路励振を定める周期時間の半分と比較するこ
とにより、短波長の励振を識別し、Ｔ＜ＴKの場合、減
衰力を軟らかめの減衰特性へ切り換えるための制御器出
力量を形成し、長波長の道路励振を識別した場合、減衰
力を硬めの減衰特性へ切り換えるための制御器出力量を
形成し、周期的な道路励振の場合において、短波長の励
振も長波長の励振も識別されない場合、非周期的な道路
励振に対する制御アルゴリズムに従い制御器出力量を制
御器により出力するようにして解決される。しかしボデ
ー速度はボデー加速度から計算で求めることもできる。
【０００８】制御器は、非周期的な道路励振と周期的な
道路励振とを識別した後、非周期的な励振の場合、フワ
ングアルゴリズムまたはスカイフック原理による制御器
出力量を送出する。
【０００９】ボデー加速度の符号が、長波長の励振を定
める周期時間の間変化しなければ、長波長の周期的な道
路励振が存在する。減衰力は硬めの減衰特性へ切り換え
られる。
【００１０】特にボデー加速度が零点を通過する際に、
短波長の高調波による誤識別の影響を回避するために、
長波長の道路励振を初めて識別した後、ボデー加速度の
最初の符号変化の後の遅延時間の間、減衰力は硬めの減
衰特性に留まる。
【００１１】短波長の道路励振は、硬めの減衰特性へ切
り換えるための切換信号の時間間隔を短波長の励振を定
める周期時間の半分と比較することにより識別される。
切換信号が、短波長の道路励振を表す周期時間の半分よ
りも短い間隔で発生すれば、減衰力は軟らかめの減衰特
性へ切り換えられる。
【００１２】周期的な道路励振が存在するが、短波長の
励振も長波長の励振も識別されない場合、制御器は非周
期的な道路励振に対する制御アルゴリズムに従い制御器
出力量を送出する。
【００１３】コスト的に有利な変形実施例では、センサ
は前車軸の車輪ばね懸架系にのみ設けられる。後車軸に
対して必要な相対速度信号およびボデー加速度信号は遅
延により前車軸の相応の信号から導出される。遅延時間
は車輪間隔および走行速度から計算される。所要の走行
安全性に対する理想的減衰力と良好な走行快適性との妥
協は、瞬時の道路励振の他に、かじ取り角、制動ダイ
ブ、車両速度およびレベル制御の量によって制御され
る。これらの量は補助量として入力され、それにより減
衰力に対する調整量は制御器出力量および補助制御量の
調整量成分から形成される。
【００１４】
【実施例】以下本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。
【００１５】図１は、４つの緩衝器を有する自動車に対
する車台機構の実施例を示す。後車軸は２つの振動ダン
パ１と２つの螺旋ばね２によって支持される。前側の車
輪懸架部はいわゆるレベル制御されるばねロッド３を有
している。振動ダンパ１とばねロッド３は、非弾性支持
された質量体、車輪および車輪懸架部の相対運動と、車
両の弾性支持された相応のボデー質量体とを減衰する。
減衰特性を変化させるために制御装置４が設けられてい
る。この制御装置は車両コンピュータの一部である。制
御装置４は速度センサ５および加速度センサ６の信号か
ら減衰力変化のための調整量を計算する。ここでは各振
動ダンパ１および各ばねロッド３に対して１つの加速度
センサおよび１つの速度センサが設けられている。
【００１６】車台機構に使用される水力学的振動ダンパ
１の構造が図２に示されている。制御可能な単筒振動ダ
ンパは実質的に、案内閉鎖部８により閉鎖されたダンパ
シリンダ７、ピストンロッド９と結合された減衰ピスト
ン１０およびピストンロッド９と作用結合した保護筒１
５からなる。減衰ピストンは図示しない弁を介して作動
空間１１、１２と相互に接続されている。分離ピストン
１３の下部にはガスの充填された補償空間が存在する。
この補償空間は、水力学的作動空間においてピストンロ
ッド９の固有容積が出入することによって容積が増減す
るのを補償するのに用いる。減衰ピストン１０はさらに
バイパス通路を有しており、バイパス通路には減衰力を
軟らかめ減衰特性または硬め減衰特性へ調整するための
制御可能な２ウェイ電磁弁１４が設けられている。
【００１７】振動ダンパに配置された相対速度センサ
は、例えば案内閉鎖部８に組み込まれた永久磁石１６お
よび保護筒１５の内壁に配置された円筒コイル１７から
なる。円筒コイルの電気端子は車両構造方向で外に向か
って、図示しない評価回路に接続されている。
【００１８】制御方法を説明するために、図３に示され
た単輪モデルのブロック回路図を用いる。線形の２つの
質量体は弾性支持された相応のボデー質量体ｍaと非弾
性支持されたｍRからなる。２つの質量体間にはダンパ
ばね系が存在し、ｃaはばね定数、ｄaは減衰定数であ
る。ばね定数ｃRと減衰定数ｄRは車輪に内在するダンパ
ばね系の定数である。ボデー質量体ｍaと車輪質量体ｍR
との間の相対速度ｖreiは速度センサ５により測定さ
れ、制御器ＲＧに直接供給される。ボデー質量体ｍaに
配属された加速度センサ６はボデー加速度ａaを測定
し、このボデー加速度ａaはフィルタＦにさらに供給さ
れる。このフィルタにて、所定のレベル以上に発生する
障害量が瀘波除去される。
【００１９】瀘波された信号は入力量として制御器ＲＧ
に達する。制御器は本発明の制御アルゴリズムに従い、
振動ダンパの減衰特性を制御するための制御器出力量Ｉ
Rを計算する。この実施例では非周期的な道路励振に対
してフワング制御アルゴリズムが使用される。
【００２０】制御器出力量ＩRは、例えばかじ取り角、
制動操作、走行速度またはレベル制御等の補助量の調整
量成分ＩHと共に、減衰力を制御するための調整量Ｉを
形成する。
【００２１】非周期的な励振に対してスカイフック原理
が使用されている場合、ボデー質量体と車輪質量体との
間の相対速度の他にボデー速度を測定するか、または例
えばボデー加速度から計算で求める。
【００２２】図４から図７は、ボデー質量体と車輪質量
体との相対速度、ボデー加速度、および一度だけまたは
周期的な道路励振に依存する調整量の信号経過を示す。
【００２３】非周期的な道路励振の場合、制御器ＲＧ
は、図４に示すように、フワング制御アルゴリズムに従
い調整量を計算する。相対速度ｖreiとボデー加速度ａa
との積が零より大きければ、制御器ＲＧは、滑り易い道
路上を走行する際には軟らかめの減衰特性曲線上にある
振動ダンパの特性を硬めの減衰特性へ切り換えるための
調整量を送出する。積の符号が変化すれば、ボデー質量
体ｍaの振動を正常に戻すためバイパス弁が開放され、
減衰力は軟らかめの減衰特性へ切り換えられる。振動励
起が完全に消失するまで制御器はバイパス弁を交互に閉
鎖および開放するための調整量を送出する。周期的な道
路励振の場合、例えば高速道路や玉石舗装路の走行の場
合、制御器は短波長の励振と長波長の励振とを区別す
る。
【００２４】非周期的な道路励振ＸEの場合はスカイフ
ック原理が用いられ、相対速度ｖreiの他にボデー速度
ｖaをボデー加速度ａaから計算するかまたは直接測定し
なければならない。減衰力は次のように制御される。す
なわち、ボデー速度ｖaと相対速度ｖreiの積が零より大
きければ振動ダンパの減衰力は硬めの減衰特性へ切り換
えられる。しかし相対速度とボデー速度が反対方向であ
れば、すなわち積が零より小さいかまたは等しければ、
制御器は軟らかめの特性曲線へ切り換えるための制御器
出力量ＩRを形成する。所属の信号経過は図５に示され
ている。
【００２５】制御器ＲＧが長波長の道路励振ＸEを識別
すると、すなわち、ボデー加速度ａaの符号が長波長の
励振を定める周期時間ＴLの間変化しなければ、バイパ
ス弁を閉鎖するための制御器出力量が形成される（図
６）。長波長の周期的道路励振を一度だけ識別した後、
例えばボデー加速度の短波長の高周波による誤識別を排
除するため、ボデー加速度ａaの最初の符号変化後の遅
延時間ΔＴの間、減衰力は切り換えられず、硬めの減衰
特性に留まる。遅延時間ΔＴの大きさは車両の走行速度
に依存する。
【００２６】図５に示された短波長の道路励振の場合、
制御器ＲＧは第１の振動周期で非周期的な励振の制御器
出力量ＩRを出力する。しかしその後、硬めの減衰特性
へ切り換えるために自ら計算した制御器出力量ＩRの時
間間隔Ｔを、短波長の道路励振ＸEを定める周期時間ＴK
と比較することにより、短波長の励振を識別し、軟らか
めの減衰度特性曲線へ切り換える。
【００２７】走行安全性を保証するために、例えば走行
速度、制動ダイブ、かじ取り角およびレベル入力等の補
助制御量が調整量の計算に使用され、所定の状況、例え
ば曲線走行時に短波長の道路励振の場合と同じように硬
めの減衰度へ切り換えられる。
【００２８】周期的な道路励振の際に制御器が短波長の
励振も長波長の励振も識別しなければ（図６）、制御器
出力値は非周期的な励振の場合と同様に形成される。
【００２９】
【発明の効果】本発明により、非周期的な道路励振と周
期的な道路励振の場合に、走行安全性に対する要求を満
たす他、可能な限りの走行快適性も提供するような、自
動車に対するセミアクティブ車台機構の制御方法が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４つの振動ダンパを有する車台機構の実施例を
示すブロック図である。
【図２】組み込まれた相対速度センサを有する制御可能
な振動ダンパの構造を示す断面図である。
【図３】車台機構制御部のブロック回路図である。
【図４】非周期的な道路励振の際の、フアング制御アル
ゴリズムによる制御の信号経過を示す図である。
【図５】非周期的な道路励振の際の、スカイフック原理
による制御の信号経過を示す図である。
【図６】長波長の周期的な道路励振の際の信号経過を示
す図である。
【図７】短波長の周期的な道路励振の際の信号経過を示
す図である。
【図８】中波長の周期的な道路励振の際の信号経過を示
す図である。
【符号の説明】 Ｃa、ＣR ばね定数 ｄa、ｄR 減衰定数 ｖa ボデー速度 ｖrei 相対速度 ｍa ボデー質量体 ｍR 車輪質量体 ａa ボデー加速度 ＲＧ 制御器 ＸE 道路励振 Ｉ 調整量 ＩR 制御器出力量 ＩH 補助量の調整量成分 Ｄ 減衰力 ＴL 長波長の道路励振の周期時間 ＴK 短波長の道路励振の周期時間 Ｆ フィルタ １ 振動ダンパ ２ 螺旋ばね ３ ばねロッド ４ 制御装置 ５ 速度センサ ６ 加速度センサ ７ 減衰シリンダ ８ 案内閉鎖部 ９ ピストンロッド １０ 減衰ピストン １１、１２ 作動空間

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御可能な弁の設けられた制御可能な振
    動ダンパを有するセミアクティブ車台機構の制御方法で
    あって、 ボデーと車輪質量体との間の相対速度、ボデー速度およ
    び／またはボデー加速度を測定または検出し、 制御器の入力量を、減衰力に対する調整量を形成するた
    めに生成する制御方法において、 制御器（ＲＧ）により、一度だけの道路励振（Ｘe）と
    周期的な道路励振（Ｘe）とを識別検出し、 一度だけの道路励振（Ｘe）の場合、制御器（ＲＧ）に
    よって制御器出力量（ＩR）を、スカイフックアルゴリ
    ズムまたはフワングアルゴリズムに従い、減衰力（Ｄ）
    に対する調整量形成のために生成し、 周期的な道路励振（ＸE）の場合、ボデー加速度（ａa）
    の符号が長波長の道路励振を定める周期時間（ＴL）の
    間変化しない際、制御器（ＲＧ）にて長波長の励振を識
    別し、 硬めの減衰特性に切り換えるための切換信号の時間間隔
    （Ｔ）を、短波長の道路励振（Ｘe）を定める周期時間
    （ＴK）の半分と比較することにより、短波長の励振を
    識別し、 Ｔ＜ＴKの場合、減衰力（Ｄ）を軟らかめの減衰特性へ
    切り換えるための制御器出力量（ＩR）を形成し、 長波長の道路励振（Ｘe）を識別した場合、減衰力
    （Ｄ）を硬めの減衰特性へ切り換えるための制御器出力
    量（ＩR）を形成し、 周期的な道路励振（ＸE）の場合において、短波長の励
    振も長波長の励振も識別されない場合、非周期的な道路
    励振（ＸE）に対する制御アルゴリズムに従い制御器出
    力量を制御器により出力することを特徴とする、セミア
    クティブ車台機構の制御方法。
  2. 【請求項２】 制御器（ＲＧ）によってフワングアルゴ
    リズムに従い次のように制御器出力量（ＩR）を送出す
    る、すなわち、ボデー加速度（ａa）と相対速度（ｖre
    i）との積が零より大きい場合、硬めの減衰特性へ減衰
    度（Ｄ）を切り換え、 積が零または零より小さい場合、減衰度（Ｄ）を軟らか
    めの減衰特性へ切り換えるかまたは変化させない請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】 制御器（ＲＧ）によってスカイフックア
    ルゴリズムに従い次のように制御器出力量（ＩR）を送
    出する、すなわち、ボデー速度（ａa）と、ボデー速度
    （ａa）と垂直方向車輪速度（ｖR）と間の差との積が零
    より大きい場合、減衰力（Ｄ）を硬めの減衰特性へ切り
    換え、 積が零または零より小さい場合、減衰力（Ｄ）を軟らか
    めの減衰特性に切り換えるかまたは変化させない請求項
    １記載の方法。
  4. 【請求項４】 長波長の周期的な道路励振（Ｘe）を初
    めて識別した後、ボデー加速度（ａa）の最初の符号変
    化後の遅延時間の間、減衰力（Ｄ）を硬めの減衰特性の
    ままにして変化させずにおく請求項１から３までのいず
    れか１記載の方法。
  5. 【請求項５】 遅延時間（Ｔ）の大きさは車両の走行速
    度（ｖ）に依存する請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 走行速度（ｖ）が高い際に遅延時間
    （Ｔ）を比較的に長くする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 長波長の道路励振（Ｘe）を定める周期
    時間（ＴK）および／または遅延時間（Ｔ）を定数とし
    て制御器（ＲＧ）に記憶する請求項１から６までのいず
    れか１記載の方法。
  8. 【請求項８】 減衰力（Ｄ）に対する調整量（Ｉ）を、
    制御器出力量（ＩR）および補助制御量の調整成分（Ｉ
    H）から形成する請求項１から７までのいずれか１記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 調整成分（ＩH）を、補助制御量（Ｉ
    H）、走行速度、かじ取り角および／または制動操作か
    ら形成する請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 レベル制御を補助量（ＩH）として制
    御回路に入力する請求項８または９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 車台機構の各車輪に、ボデー加速度
    （ａa）および相対速度（ｖrei）を検出するためのセン
    サを設ける請求項１から１０までのいずれか１記載の方
    法。
  12. 【請求項１２】 前車軸にのみ、ボデー加速度（ａa）
    および相対速度（ｖrei）検出用センサを設け、後車軸
    に対する信号は前車軸の信号から導出する請求項１から
    １０までのいずれか１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 後車軸に対する信号を前車軸の信号か
    ら遅延して導出し、遅延時間は車輪間隔および車両の走
    行速度（ｖ）から計算する請求項１２記載の方法。
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