JPH06106937A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents
車両のサスペンション装置Info
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- JPH06106937A JPH06106937A JP26223892A JP26223892A JPH06106937A JP H06106937 A JPH06106937 A JP H06106937A JP 26223892 A JP26223892 A JP 26223892A JP 26223892 A JP26223892 A JP 26223892A JP H06106937 A JPH06106937 A JP H06106937A
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- damping force
- vehicle
- damping
- acceleration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 減衰力の推定を行なってセミアクティブサス
ペンション制御を行なうことにより、車高センサや減衰
力センサが不要とでき、コストや車重を低減する。 【構成】 バネ上に設けられた上下方向加速度を検出す
るセンサ(11、12、13、14)を具備し、緩衝装
置(1,2,3,4)の減衰力の変動部分が直接バネ上
加速度yに影響すると仮定して、検出した上下方向加速
度yに基づいて前記振動緩衝装置の減衰力の理論値fs
を演算し、この理論値の基づいて前記振動緩衝装置の減
衰力の変更方向を決定する。
ペンション制御を行なうことにより、車高センサや減衰
力センサが不要とでき、コストや車重を低減する。 【構成】 バネ上に設けられた上下方向加速度を検出す
るセンサ(11、12、13、14)を具備し、緩衝装
置(1,2,3,4)の減衰力の変動部分が直接バネ上
加速度yに影響すると仮定して、検出した上下方向加速
度yに基づいて前記振動緩衝装置の減衰力の理論値fs
を演算し、この理論値の基づいて前記振動緩衝装置の減
衰力の変更方向を決定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バネ下とバネ上の間に
振動緩衝装置を設けた車両のサスペンション装置に関
し、とくに、車高センサや圧力センサ等を設けなくとも
緩衝装置の減衰力を可変制御できるようにした車両のサ
スペンション装置に関する。
振動緩衝装置を設けた車両のサスペンション装置に関
し、とくに、車高センサや圧力センサ等を設けなくとも
緩衝装置の減衰力を可変制御できるようにした車両のサ
スペンション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両の走行中の操安性や乗り心地を改善
する技術として、アクティブサスペンション装置やセミ
アクティブサスペンション装置が提案されている。アク
ティブサスペンション装置は、車体を支える油圧シリン
ダへの油量の給排制御を積極的に行なうようになってい
る。セミアクティブサスペンション装置は、アクティブ
サスペンション装置がシステムに高精度のものが要求さ
れ高価になるために、車体の姿勢変化や振動をショック
アブソーバ(緩衝装置)により減衰させるというもので
ある。
する技術として、アクティブサスペンション装置やセミ
アクティブサスペンション装置が提案されている。アク
ティブサスペンション装置は、車体を支える油圧シリン
ダへの油量の給排制御を積極的に行なうようになってい
る。セミアクティブサスペンション装置は、アクティブ
サスペンション装置がシステムに高精度のものが要求さ
れ高価になるために、車体の姿勢変化や振動をショック
アブソーバ(緩衝装置)により減衰させるというもので
ある。
【0003】セミアクティブサスペンション装置におい
ては、例えば特開昭60−248419号や特開平3−
72415号等のように、車体側としてのバネ上と、車
輪側としてのバネ下との間に、車輪の上下振動を減衰さ
せるためのショックアブソーバ(緩衝装置)が装備され
ている。このショックアブソーバには、減衰係数可変式
のものとして、減衰係数が大小2段に変更可能なもの、
減衰係数が多段又は無段連続的に変更可能なもの等種々
のものがある。
ては、例えば特開昭60−248419号や特開平3−
72415号等のように、車体側としてのバネ上と、車
輪側としてのバネ下との間に、車輪の上下振動を減衰さ
せるためのショックアブソーバ(緩衝装置)が装備され
ている。このショックアブソーバには、減衰係数可変式
のものとして、減衰係数が大小2段に変更可能なもの、
減衰係数が多段又は無段連続的に変更可能なもの等種々
のものがある。
【0004】そして、このような減衰係数可変式のショ
ックアブソーバの制御方法は、基本的には、ショックア
ブソーバの実際に発生する減衰力が、バネ上が上下変化
をしない目標の減衰力いわゆるスカイフックダンパー力
となるようショックアブソーバの減衰係数を変更制御す
るものである。その具体的な制御方法として、上記の特
開昭60−248419号公報には、バネ上とバネ下と
の間の相対変位の符号とその微分値であるバネ上、バネ
下間の相対速度の符号とが一致するか否かを調べ、一致
するときにはショックアブソーバの減衰係数を大きくし
て該ショックアブソーバが発生する減衰力を大きくし、
不一致のときにはショックアブソーバの減衰係数を小さ
くして該ショックアブソーバが発生する減衰力を小さく
することが開示されている。
ックアブソーバの制御方法は、基本的には、ショックア
ブソーバの実際に発生する減衰力が、バネ上が上下変化
をしない目標の減衰力いわゆるスカイフックダンパー力
となるようショックアブソーバの減衰係数を変更制御す
るものである。その具体的な制御方法として、上記の特
開昭60−248419号公報には、バネ上とバネ下と
の間の相対変位の符号とその微分値であるバネ上、バネ
下間の相対速度の符号とが一致するか否かを調べ、一致
するときにはショックアブソーバの減衰係数を大きくし
て該ショックアブソーバが発生する減衰力を大きくし、
不一致のときにはショックアブソーバの減衰係数を小さ
くして該ショックアブソーバが発生する減衰力を小さく
することが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような振動緩衝装
置を備えたセミアクティブサスペンション装置では、ス
カイフック減衰力を演算するための信号として、i)バ
ネ上加速度と車高を計測するか、または、ii)バネ上
加速度と実際の減衰力(緩衝装置内の圧力)を計測する
必要がある。
置を備えたセミアクティブサスペンション装置では、ス
カイフック減衰力を演算するための信号として、i)バ
ネ上加速度と車高を計測するか、または、ii)バネ上
加速度と実際の減衰力(緩衝装置内の圧力)を計測する
必要がある。
【0006】iの手法では、車高センサの取付け位置に
困難が発生し、またそのコストが車両全体のコスト増加
要因となる。また、車高センサの信号をそのまま減衰力
演算に使うことはできず、その信号を微分することが必
要となる。車高センサの信号は多くのノイズを含むため
に、ノイズ除去処理に多くの操作が必要となる。iiの
手法では、減衰力演算には圧力信号の可変部分のみが必
要であるにも拘わらず、圧力センサの出力には最もソフ
トな減衰力と可変部分の減衰力とが重畳されて現われて
くるという問題があった。
困難が発生し、またそのコストが車両全体のコスト増加
要因となる。また、車高センサの信号をそのまま減衰力
演算に使うことはできず、その信号を微分することが必
要となる。車高センサの信号は多くのノイズを含むため
に、ノイズ除去処理に多くの操作が必要となる。iiの
手法では、減衰力演算には圧力信号の可変部分のみが必
要であるにも拘わらず、圧力センサの出力には最もソフ
トな減衰力と可変部分の減衰力とが重畳されて現われて
くるという問題があった。
【0007】そこで、本発明は上記従来技術の欠点を解
消するために提案されたもので、その目的は、例えば、
車高センサや圧力センサなどをとくに設けなくとも、振
動緩衝装置における減衰力を制御することのできる車両
のサスペンション装置を提案する。
消するために提案されたもので、その目的は、例えば、
車高センサや圧力センサなどをとくに設けなくとも、振
動緩衝装置における減衰力を制御することのできる車両
のサスペンション装置を提案する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明は、車両のバネ上とバネ下間に設けられた振動
緩衝装置を車両の走行状態に応じて変更制御するサスペ
ンション装置において、上記バネ上に設けられた上下方
向加速度を検出するセンサ手段と、この緩衝装置の減衰
力の変動部分が直接バネ上加速度に影響すると仮定し
て、前記センサ手段が検出した上下方向加速度に基づい
て前記振動緩衝装置の減衰力の理論値を演算する演算手
段と、上記理論値の基づいて前記振動緩衝装置の減衰力
の変更方向を決定する決定手段とを具備することを特徴
とする。
の本発明は、車両のバネ上とバネ下間に設けられた振動
緩衝装置を車両の走行状態に応じて変更制御するサスペ
ンション装置において、上記バネ上に設けられた上下方
向加速度を検出するセンサ手段と、この緩衝装置の減衰
力の変動部分が直接バネ上加速度に影響すると仮定し
て、前記センサ手段が検出した上下方向加速度に基づい
て前記振動緩衝装置の減衰力の理論値を演算する演算手
段と、上記理論値の基づいて前記振動緩衝装置の減衰力
の変更方向を決定する決定手段とを具備することを特徴
とする。
【0009】セミアクティブサスペンション装置は、減
衰力の変更方向を決定することができることで十分であ
り、また、制御領域が比較的低周波であることから、緩
衝装置の減衰力の変動部分が直接バネ上加速度に影響す
ると仮定することが可能となるので、減衰力の変動部分
の推定が可能となり、その結果、緩衝装置の減衰力の変
更方向が決定可能となる。
衰力の変更方向を決定することができることで十分であ
り、また、制御領域が比較的低周波であることから、緩
衝装置の減衰力の変動部分が直接バネ上加速度に影響す
ると仮定することが可能となるので、減衰力の変動部分
の推定が可能となり、その結果、緩衝装置の減衰力の変
更方向が決定可能となる。
【0010】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明を、
減衰特性を多段式に変更可能にしたショックアブソーバ
を各車輪毎に有するようにしたセミアクティブサスペン
ション装置に適用した実施例を説明する。 〈システム構成〉図1は、この実施例に関わるサスペン
ション装置を装備する車両の部品レイアウトを示す。
減衰特性を多段式に変更可能にしたショックアブソーバ
を各車輪毎に有するようにしたセミアクティブサスペン
ション装置に適用した実施例を説明する。 〈システム構成〉図1は、この実施例に関わるサスペン
ション装置を装備する車両の部品レイアウトを示す。
【0011】図1において、1,2,3及び4は左右の
前輪5(左側の前輪のみ図示する)及び後輪6(左側の
後輪のみ図示する)に各々対応して設けられた四つのシ
ョックアブソーバであって、各車輪の上下動を減衰させ
るものである。該各ショックアブソーバ1〜4は、内蔵
するアクチュエータ(図2及び図3参照)により減衰係
数が相互に異なった10段に変更可能に設けられてい
る。後述するように、本実施例システムでは、上記アク
チュエータの内部圧力を計測しなくとも、ショックアブ
ソーバの目標減衰力を演算することができるので、図1
のシステムでは、圧力センサは設けられていない。
前輪5(左側の前輪のみ図示する)及び後輪6(左側の
後輪のみ図示する)に各々対応して設けられた四つのシ
ョックアブソーバであって、各車輪の上下動を減衰させ
るものである。該各ショックアブソーバ1〜4は、内蔵
するアクチュエータ(図2及び図3参照)により減衰係
数が相互に異なった10段に変更可能に設けられてい
る。後述するように、本実施例システムでは、上記アク
チュエータの内部圧力を計測しなくとも、ショックアブ
ソーバの目標減衰力を演算することができるので、図1
のシステムでは、圧力センサは設けられていない。
【0012】7は上記各ショックアブソーバ1〜4の上
部外周に配設されたコイルスプリング、8は上記各ショ
ックアブソーバ1〜4内のアクチュエータに対して制御
信号を出力してその減衰係数を変更制御するコントロー
ルユニットである。また、11,12,13及び14は
各車輪毎のバネ上の上下方向の加速度yを検出する四つ
の加速度センサ、15は従動輪たる前輪5の回転速度か
ら車速Vを検出する車速センサ、16はステアリングシ
ャフトの回転から前輪5の舵角θSを検出する舵角セン
サである。また、35は垂直軸周りの車体の回転速度ψ
(ヨーレート)を検出するセンサである。
部外周に配設されたコイルスプリング、8は上記各ショ
ックアブソーバ1〜4内のアクチュエータに対して制御
信号を出力してその減衰係数を変更制御するコントロー
ルユニットである。また、11,12,13及び14は
各車輪毎のバネ上の上下方向の加速度yを検出する四つ
の加速度センサ、15は従動輪たる前輪5の回転速度か
ら車速Vを検出する車速センサ、16はステアリングシ
ャフトの回転から前輪5の舵角θSを検出する舵角セン
サである。また、35は垂直軸周りの車体の回転速度ψ
(ヨーレート)を検出するセンサである。
【0013】図2は上記ショックアブソーバ1〜4の構
造を示す。図2において、21はシリンダであって、該
シリンダ21内には、ピストンとピストンロッドとを一
体的に成形してなるピストンユニット22が摺動自在に
嵌装されている。上記シリンダ21及びピストンユニッ
ト22は、それぞれ別々に設けられた結合構造を介して
バネ下及びバネ上に結合されている。
造を示す。図2において、21はシリンダであって、該
シリンダ21内には、ピストンとピストンロッドとを一
体的に成形してなるピストンユニット22が摺動自在に
嵌装されている。上記シリンダ21及びピストンユニッ
ト22は、それぞれ別々に設けられた結合構造を介して
バネ下及びバネ上に結合されている。
【0014】上記ピストンユニット22には、二つのオ
リフィス23,24が形成されている。そのうちの一方
のオリフィス23は常に開いており、他方のオリフィス
24は、その通路面積(絞り)がアクチュエータ25に
より10段階に変更可能に設けられている。上記アクチ
ュエータ25は、図3にも示すように、ピストンユニッ
ト22内に固定して配置されたスリーブ26と、該スリ
ーブ26内を貫通しかつ回転自在に設けられたシャフト
27と、該シャフト27を所定の角度毎に回転させるス
テップモータ28と、上記シャフト27の下端に回転一
体に連結され、円周方向に所定の間隔毎に形成された九
つの円形孔29,29,…を有する第1オリフィスプレ
ート30と、上記スリーブ26の下端に取付けられ、円
周方向に沿って円弧状に形成された長孔31を有する第
2オリフィスプレート32とを備えている。そして、ス
テップモータ28が作動して第1オリフィスプレート3
0が回動することにより、該第1オリフィスプレート3
0の円形孔29が第2オリフィスプレート32の長孔3
1と対向したりしなくなったりし、また、その対向する
円形孔29の個数も零から九つまで順次変わるようにな
っている。
リフィス23,24が形成されている。そのうちの一方
のオリフィス23は常に開いており、他方のオリフィス
24は、その通路面積(絞り)がアクチュエータ25に
より10段階に変更可能に設けられている。上記アクチ
ュエータ25は、図3にも示すように、ピストンユニッ
ト22内に固定して配置されたスリーブ26と、該スリ
ーブ26内を貫通しかつ回転自在に設けられたシャフト
27と、該シャフト27を所定の角度毎に回転させるス
テップモータ28と、上記シャフト27の下端に回転一
体に連結され、円周方向に所定の間隔毎に形成された九
つの円形孔29,29,…を有する第1オリフィスプレ
ート30と、上記スリーブ26の下端に取付けられ、円
周方向に沿って円弧状に形成された長孔31を有する第
2オリフィスプレート32とを備えている。そして、ス
テップモータ28が作動して第1オリフィスプレート3
0が回動することにより、該第1オリフィスプレート3
0の円形孔29が第2オリフィスプレート32の長孔3
1と対向したりしなくなったりし、また、その対向する
円形孔29の個数も零から九つまで順次変わるようにな
っている。
【0015】上記シリンダ21内の上室33、下室34
及びこの両室33,34に通じるピストンユニット22
内の空洞は、適度の粘性を有する流体で満たされてい
る。この流体は、上記オリフィス23,24のいずれか
を通って上室33と下室34との間を移動するようにな
っている。長孔31と重なる円形孔29の数が多くなる
ほど減衰力は減少し、即ち、サスペンション特性はソフ
トになり、長孔31と重なる円形孔29の数が少なくな
るほど減衰力は増大し、即ち、サスペンション特性はハ
ードになる。
及びこの両室33,34に通じるピストンユニット22
内の空洞は、適度の粘性を有する流体で満たされてい
る。この流体は、上記オリフィス23,24のいずれか
を通って上室33と下室34との間を移動するようにな
っている。長孔31と重なる円形孔29の数が多くなる
ほど減衰力は減少し、即ち、サスペンション特性はソフ
トになり、長孔31と重なる円形孔29の数が少なくな
るほど減衰力は増大し、即ち、サスペンション特性はハ
ードになる。
【0016】従って、図1の車両のサスペンション特性
を変更することは、そのときの走行状態に応じてアクチ
ュエータ25a〜25dのステップモータ28を制御す
ることに帰結される。図4はサスペンション装置の制御
系のブロック構成を示す。図4中、アクチュエータ25
a〜25dは図1中のアクチュエータ25と同じもので
ある。また、15,16及び17はそれぞれ上述した車
速センサ、舵角センサ及びモード選択スイッチ、44は
車両の走行路面の摩擦係数(μ)を検出する路面μセン
サであって、該路面μセンサ55は、従来公知の方法、
例えば車速とその微分値である車体加速度とから摩擦係
数を検出するようになっている。これらセンサ・スイッ
チ類の検出信号は全てコントロールユニット8に入力さ
れており、該コントロールユニット8からは制御信号が
それぞれ第1〜第4のアクチュエータ25a〜25dに
対して出力され、この制御信号に基づいたアクチュエー
タ25a〜25dの作動により、各ショックアブソーバ
1〜4の減衰係数が変更制御される。 〈制御原理〉次にコントロルユニット8におけるアクチ
ュエータ25の制御の原理について説明する。
を変更することは、そのときの走行状態に応じてアクチ
ュエータ25a〜25dのステップモータ28を制御す
ることに帰結される。図4はサスペンション装置の制御
系のブロック構成を示す。図4中、アクチュエータ25
a〜25dは図1中のアクチュエータ25と同じもので
ある。また、15,16及び17はそれぞれ上述した車
速センサ、舵角センサ及びモード選択スイッチ、44は
車両の走行路面の摩擦係数(μ)を検出する路面μセン
サであって、該路面μセンサ55は、従来公知の方法、
例えば車速とその微分値である車体加速度とから摩擦係
数を検出するようになっている。これらセンサ・スイッ
チ類の検出信号は全てコントロールユニット8に入力さ
れており、該コントロールユニット8からは制御信号が
それぞれ第1〜第4のアクチュエータ25a〜25dに
対して出力され、この制御信号に基づいたアクチュエー
タ25a〜25dの作動により、各ショックアブソーバ
1〜4の減衰係数が変更制御される。 〈制御原理〉次にコントロルユニット8におけるアクチ
ュエータ25の制御の原理について説明する。
【0017】図5に、ショックアブソーバ(1,2,
3,4)をスカイフックモデルによりモデル化したとき
の一輪モデルを示す。図5において、msはバネ上質
量、muはバネ下質量、zsはバネ上変位、zuはバネ下
変位、zrは路面変位を表す。また、ショックアブソー
バ(1,2,3,4)は、弾性係数ks、固定ダンパ力
bs、可変ダンパ力vにより表現される。このような系
のプラント方程式を、連続した時間で表現すると、状態
方程式は、 x'(t)=Apx(t)+Bpfs(t)+Lpz'
r(t)…(1) となる。状態量x(t)はベクトル形式で、 x=(zr−zu,z's,zu−zr,z'u)…(2) と表される。上記(1)式で、“′”は時間微分を表
し、系の状態量をxとする。fsはショックアブソーバ
(1,2,3,4)に対する目標減衰力の可変部分(変
動部分)である。(1)式においてBp=0,Lp=0な
らば(1)式は可変ダンパ力の存在しないパッシブ系を
表すことになる。可変ダンパ力は、(1)式の第2項の
Bpfs(t)で表される。
3,4)をスカイフックモデルによりモデル化したとき
の一輪モデルを示す。図5において、msはバネ上質
量、muはバネ下質量、zsはバネ上変位、zuはバネ下
変位、zrは路面変位を表す。また、ショックアブソー
バ(1,2,3,4)は、弾性係数ks、固定ダンパ力
bs、可変ダンパ力vにより表現される。このような系
のプラント方程式を、連続した時間で表現すると、状態
方程式は、 x'(t)=Apx(t)+Bpfs(t)+Lpz'
r(t)…(1) となる。状態量x(t)はベクトル形式で、 x=(zr−zu,z's,zu−zr,z'u)…(2) と表される。上記(1)式で、“′”は時間微分を表
し、系の状態量をxとする。fsはショックアブソーバ
(1,2,3,4)に対する目標減衰力の可変部分(変
動部分)である。(1)式においてBp=0,Lp=0な
らば(1)式は可変ダンパ力の存在しないパッシブ系を
表すことになる。可変ダンパ力は、(1)式の第2項の
Bpfs(t)で表される。
【0018】また、図5のモデルでのバネ上加速度を示
すy(t)の出力方程式は、 y(t)=Cpx(t)+Dpfs(t)…(3) となる。上記プラント方程式を差分形式で表すと、 x(k+1)=Φpx(k)+Γpfs(k)+Пpz'
r(k)…(4) y(k)=Cpx(k)+Dpfs(k)…(5) となる。図5のモデルを可変ダンパ力のないモデルとし
たときのスカイフックダンパ力をfa(k)と表すと、
スカイフックダンパ力は、ばね上変位速度z'(k)に
所定の係数−gをかけた量となるから、 fa(k)=−g・z's(k) …(6) と表される。定数gは既知であり、また、z's(k)は
バネ上の変位速度であるから、加速度センサ(11,1
2,13,14)の出力を時間積分することによって得
られ、従って、スカイフックダンパ力fa(k)は
(6)にしたがって、加速度センサの出力から容易に得
ることができる。
すy(t)の出力方程式は、 y(t)=Cpx(t)+Dpfs(t)…(3) となる。上記プラント方程式を差分形式で表すと、 x(k+1)=Φpx(k)+Γpfs(k)+Пpz'
r(k)…(4) y(k)=Cpx(k)+Dpfs(k)…(5) となる。図5のモデルを可変ダンパ力のないモデルとし
たときのスカイフックダンパ力をfa(k)と表すと、
スカイフックダンパ力は、ばね上変位速度z'(k)に
所定の係数−gをかけた量となるから、 fa(k)=−g・z's(k) …(6) と表される。定数gは既知であり、また、z's(k)は
バネ上の変位速度であるから、加速度センサ(11,1
2,13,14)の出力を時間積分することによって得
られ、従って、スカイフックダンパ力fa(k)は
(6)にしたがって、加速度センサの出力から容易に得
ることができる。
【0019】一方、効果的に路面からの振動入力zrを
吸収して車体姿勢を維持するには、目標ダンパ力(減衰
力)fs(k)をバネ上車体変位速度z's(k)とバネ
下変位速度z'u(k)との差に所定のパラメータ(−
v)をかけた形で表すことができる。ここで、パラメー
タvは時間の関数となるから、v(k)と表される。即
ち、 fs(k)=−v(k)・{z's(k)−zu'(k)}
…(7) となる。セミアクティブサスペンション装置では、
(7)の目標減衰力fs(k)の絶対値を求めてサスペ
ンション制御を行なうものではなく、ショックアブソー
バ(1,2,3,4)の減衰力を1段ソフト若しくはハ
ードに変更することによりサスペンション制御を行なっ
ている。即ち、α,βを、α≧1,0≦β≦1の定数と
すると、 {fa(k)−αfs(k)}・fs(k)>0…(8) ならばショックアブソーバ(1,2,3,4)の減衰力
を1段ハード側に、即ち、モータ28を例えば時計方向
に角度σだけ回転させ、 {fa(k)−αfs(k)}・fs(k)<0…(9) ならばショックアブソーバ(1,2,3,4)の減衰力
を1段ソフト側に、即ち、モータ28を反時計方向に角
度σだけ回転させることにより、そのときの路面入力を
吸収することができるようになる。尚、上記定数α,β
は、図6に示すように、夫々ソフト側に変更するための
上限値とハード側に変更するための下限値を決めるもの
である。図6に示すように、アルファとベータの間に不
感帯を設けることによって、減衰力が過度に変更される
のを防止するためにある。セミアクティブサスペンショ
ンは低周波領域の衝撃入力に対処するものであるから、
このような不感帯を設けてもよいこととなる。
吸収して車体姿勢を維持するには、目標ダンパ力(減衰
力)fs(k)をバネ上車体変位速度z's(k)とバネ
下変位速度z'u(k)との差に所定のパラメータ(−
v)をかけた形で表すことができる。ここで、パラメー
タvは時間の関数となるから、v(k)と表される。即
ち、 fs(k)=−v(k)・{z's(k)−zu'(k)}
…(7) となる。セミアクティブサスペンション装置では、
(7)の目標減衰力fs(k)の絶対値を求めてサスペ
ンション制御を行なうものではなく、ショックアブソー
バ(1,2,3,4)の減衰力を1段ソフト若しくはハ
ードに変更することによりサスペンション制御を行なっ
ている。即ち、α,βを、α≧1,0≦β≦1の定数と
すると、 {fa(k)−αfs(k)}・fs(k)>0…(8) ならばショックアブソーバ(1,2,3,4)の減衰力
を1段ハード側に、即ち、モータ28を例えば時計方向
に角度σだけ回転させ、 {fa(k)−αfs(k)}・fs(k)<0…(9) ならばショックアブソーバ(1,2,3,4)の減衰力
を1段ソフト側に、即ち、モータ28を反時計方向に角
度σだけ回転させることにより、そのときの路面入力を
吸収することができるようになる。尚、上記定数α,β
は、図6に示すように、夫々ソフト側に変更するための
上限値とハード側に変更するための下限値を決めるもの
である。図6に示すように、アルファとベータの間に不
感帯を設けることによって、減衰力が過度に変更される
のを防止するためにある。セミアクティブサスペンショ
ンは低周波領域の衝撃入力に対処するものであるから、
このような不感帯を設けてもよいこととなる。
【0020】しかしながら、(8),(9)式の符号を
知るためには、(7)式のfs(k)を演算することが
必要であり、具体的には、v(k)とzu(k)を演算
することが必要である。従来では、ダンパ力センサの出
力をfs(k)と擬制していたのであり、これがソフト
部分のダンパ力を含んでいるために誤差の原因となって
いたのは前述した通りである。また、ダンパ力センサを
用いない場合、車高センサを用いる場合にはその信号出
力を微分することが必要であるが、それは前述したよう
に、ノイズの多い信号を微分することとなり好ましいこ
とではなく、また車高センサ自体の装着も困難である。
加速度センサを用いる場合には、バネ上センサと更にバ
ネ下センサが必要となる。このように、従来のセミアク
ティブサスペンションでは(8),(9)式の符号を知
るだけのために多くの不都合を強いられたのである。
知るためには、(7)式のfs(k)を演算することが
必要であり、具体的には、v(k)とzu(k)を演算
することが必要である。従来では、ダンパ力センサの出
力をfs(k)と擬制していたのであり、これがソフト
部分のダンパ力を含んでいるために誤差の原因となって
いたのは前述した通りである。また、ダンパ力センサを
用いない場合、車高センサを用いる場合にはその信号出
力を微分することが必要であるが、それは前述したよう
に、ノイズの多い信号を微分することとなり好ましいこ
とではなく、また車高センサ自体の装着も困難である。
加速度センサを用いる場合には、バネ上センサと更にバ
ネ下センサが必要となる。このように、従来のセミアク
ティブサスペンションでは(8),(9)式の符号を知
るだけのために多くの不都合を強いられたのである。
【0021】そこで、この実施例の制御の特徴は、
(4),(5)式のプラント方程式をオブザーバ方程式
の形に変形し、そこに、カルマン(Kalman)フィルタの概
念を導入したことにある。カルマンフィルタは、状態量
を推定するものであり、そのためには減衰力の可変部分
fs(k)は既知でなくてはならないが、セミアクティ
ブサスペンション装置では、(8),(9)式で示した
ように、減衰力の変更量の絶対値を知る必要はなく、変
更方向を知るだけで十分で有るために、現在の減衰力の
可変部分fs(k)を推定することで十分である点に着
目する。これは、後述するように、減衰力の可変部分f
s(k)がバネ上加速度に直接影響するという事実に基
づいている。
(4),(5)式のプラント方程式をオブザーバ方程式
の形に変形し、そこに、カルマン(Kalman)フィルタの概
念を導入したことにある。カルマンフィルタは、状態量
を推定するものであり、そのためには減衰力の可変部分
fs(k)は既知でなくてはならないが、セミアクティ
ブサスペンション装置では、(8),(9)式で示した
ように、減衰力の変更量の絶対値を知る必要はなく、変
更方向を知るだけで十分で有るために、現在の減衰力の
可変部分fs(k)を推定することで十分である点に着
目する。これは、後述するように、減衰力の可変部分f
s(k)がバネ上加速度に直接影響するという事実に基
づいている。
【0022】以下説明する。(4)、(5)式のプラン
ト方程式に対応するオブザーバ方程式を、カルマンフィ
ルタの変形として以下のように定義する。 χ(k+1)=Φpχ(k)+ΓpΩs(k)+H{y
(k)−η(k)}…(10) η(k)=Cpχ(k)+DpΩs(k)…(11) ここで、Hはカルマンフィルタのゲインであり、実際の
バネ上加速度y(k)とその推定量η(k)の差との積
H{y(k)−η(k)}を、(4)式の右辺の路面入
力による第3項Lpz'r(k)に近似した。尚、表記
上、x(k)→χ(k)、fs(k)→Ω(k)、y
(k)→η(k)と対応させた。オブザーバ方程式は、
図5に示したモデルが既知であることを利用して、シス
テムのコピーを作り、このコピーの状態変数が上記図5
のモデルと同じダイナミックスに従うことを用いてシス
テムの状態変数を推定しようというものである。
ト方程式に対応するオブザーバ方程式を、カルマンフィ
ルタの変形として以下のように定義する。 χ(k+1)=Φpχ(k)+ΓpΩs(k)+H{y
(k)−η(k)}…(10) η(k)=Cpχ(k)+DpΩs(k)…(11) ここで、Hはカルマンフィルタのゲインであり、実際の
バネ上加速度y(k)とその推定量η(k)の差との積
H{y(k)−η(k)}を、(4)式の右辺の路面入
力による第3項Lpz'r(k)に近似した。尚、表記
上、x(k)→χ(k)、fs(k)→Ω(k)、y
(k)→η(k)と対応させた。オブザーバ方程式は、
図5に示したモデルが既知であることを利用して、シス
テムのコピーを作り、このコピーの状態変数が上記図5
のモデルと同じダイナミックスに従うことを用いてシス
テムの状態変数を推定しようというものである。
【0023】本実施例のモデルでは、減衰力fs(k)
が既知でないために推定することが必要であるが、セミ
アクティブサスペンションでは前述したように、車体振
動は比較的低周波部分を問題とするために、減衰力の可
変部分fs(k)は状態量χ(k)に比例するものと仮
定して近似してもよいという点に着目する。即ち、バネ
上振動はショックアブソーバ(1,2,3,4)による
減衰の結果であるものの、バネ上振動によってショック
アブソーバ(1,2,3,4)に減衰力が発生している
ものと見做すのである。この近似により、 Ω(k)=−G・χ(k) …(12) とすることができる。ここで、G=(0,g,0,0)
である。(11)式、(12)式を(10)式に代入
すると、(10)式は、 χ(k+1)={Φp−ΓpG−HCp+HDpG}χ
(k)+Hy(k)…(13) となる。(13)式をz変換して時間領域から周波数領
域に変換すると、 X(z)=(zI−Φp+ΓpG−HCp+HDpG)-1H
Y(z)…(14) が得られる。また、上記近似によって、(4)式より、
(8),(9)式の符号を演算するために必要な推定減
衰力Fs(k)を以下のように定義することができる。
が既知でないために推定することが必要であるが、セミ
アクティブサスペンションでは前述したように、車体振
動は比較的低周波部分を問題とするために、減衰力の可
変部分fs(k)は状態量χ(k)に比例するものと仮
定して近似してもよいという点に着目する。即ち、バネ
上振動はショックアブソーバ(1,2,3,4)による
減衰の結果であるものの、バネ上振動によってショック
アブソーバ(1,2,3,4)に減衰力が発生している
ものと見做すのである。この近似により、 Ω(k)=−G・χ(k) …(12) とすることができる。ここで、G=(0,g,0,0)
である。(11)式、(12)式を(10)式に代入
すると、(10)式は、 χ(k+1)={Φp−ΓpG−HCp+HDpG}χ
(k)+Hy(k)…(13) となる。(13)式をz変換して時間領域から周波数領
域に変換すると、 X(z)=(zI−Φp+ΓpG−HCp+HDpG)-1H
Y(z)…(14) が得られる。また、上記近似によって、(4)式より、
(8),(9)式の符号を演算するために必要な推定減
衰力Fs(k)を以下のように定義することができる。
【0024】Fs(k)≡D-1 p{y(k)−Cpχ
(k)}…(15) (15)式に(14)式を代入して、z変換して時間領
域から周波数領域に変換すると、(15)式は、 Fs(z)≡D-1 p{Y(z)−CpX(z)}=D
-1 p[1−Cp{zI−Φp+ΓpG−HCp+HDpG)-1
H]Y(z)…(16) となる。
(k)}…(15) (15)式に(14)式を代入して、z変換して時間領
域から周波数領域に変換すると、(15)式は、 Fs(z)≡D-1 p{Y(z)−CpX(z)}=D
-1 p[1−Cp{zI−Φp+ΓpG−HCp+HDpG)-1
H]Y(z)…(16) となる。
【0025】この(16)式の意味するところは、(1
6)式に表された特性のフィルタを設計すれば、そのフ
ィルタにバネ上加速度Y(z)が入力されると、目標減
衰力Fs(z)が出力されるということである。このFs
(z)、即ちfs(k)と前述のfa(k)とを用いて
(8),(9)式の符号を演算することができ、その符
号によってつぎの減衰力の増減方向、即ちステップモー
タ28の回転方向を決定することができる。 〈制御手順〉図7は実施例の制御手順を示すフローチャ
ートである。この制御手順はコントローラ8によって実
行される。
6)式に表された特性のフィルタを設計すれば、そのフ
ィルタにバネ上加速度Y(z)が入力されると、目標減
衰力Fs(z)が出力されるということである。このFs
(z)、即ちfs(k)と前述のfa(k)とを用いて
(8),(9)式の符号を演算することができ、その符
号によってつぎの減衰力の増減方向、即ちステップモー
タ28の回転方向を決定することができる。 〈制御手順〉図7は実施例の制御手順を示すフローチャ
ートである。この制御手順はコントローラ8によって実
行される。
【0026】ステップS2において、不感帯を示す定数
α,βを所定のメモリから読み出す。ステップS4でバ
ネ上加速度yを読み出す。ステップS6で(6)式に従
ってスカイフックダンパ力fa(k)をバネ上加速度y
から演算する。ステップS8では(16)式に従ってバ
ネ上加速度y減衰力の可変部分fs(k)を推定する。
ステップS10では(8),(9)式に従って減衰力の
変更方向を決定する。ステップS12では決定された方
向に従ってモータ28を回転する。ステップS10にお
いて、(8)式の値がゼロならば減衰力の変更を行なわ
ない。 〈実施例の効果〉以上説明した実施例のセミアクティブ
サスペンション装置によれば、この実施例は、 :セミアクティブサスペンション装置はショックアブ
ソーバ(振動緩衝装置)の減衰力の絶対値を制御する必
要はなく、減衰力を増やすのか減らすのかを知るだけで
十分であるために、現時点の減衰力fs(k)を推定す
ることで近似できること。 :セミアクティブサスペンションの制御領域が比較的
低周波領域であるために、減衰力の可変部分fs(k)
が直接バネ上加速度に影響すると近似することが可能と
なり、その結果、オブザーバ方程式のオブザーバxを減
衰力の可変部分f s(k)徒弟数Gとの積で近似できる
こと、に着目した。そのために、車高センサやダンパ力
センサ(圧力センサ)が不要となった。 :そのために、コスト増加や重量増加を防止でき、更
に、(16)式に示すように減衰力の可変部分f
s(k)がフィードフォワードで推定することができる
ために、制御が高速且つ安定するようになる。 〈変形〉本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変形
ができる。
α,βを所定のメモリから読み出す。ステップS4でバ
ネ上加速度yを読み出す。ステップS6で(6)式に従
ってスカイフックダンパ力fa(k)をバネ上加速度y
から演算する。ステップS8では(16)式に従ってバ
ネ上加速度y減衰力の可変部分fs(k)を推定する。
ステップS10では(8),(9)式に従って減衰力の
変更方向を決定する。ステップS12では決定された方
向に従ってモータ28を回転する。ステップS10にお
いて、(8)式の値がゼロならば減衰力の変更を行なわ
ない。 〈実施例の効果〉以上説明した実施例のセミアクティブ
サスペンション装置によれば、この実施例は、 :セミアクティブサスペンション装置はショックアブ
ソーバ(振動緩衝装置)の減衰力の絶対値を制御する必
要はなく、減衰力を増やすのか減らすのかを知るだけで
十分であるために、現時点の減衰力fs(k)を推定す
ることで近似できること。 :セミアクティブサスペンションの制御領域が比較的
低周波領域であるために、減衰力の可変部分fs(k)
が直接バネ上加速度に影響すると近似することが可能と
なり、その結果、オブザーバ方程式のオブザーバxを減
衰力の可変部分f s(k)徒弟数Gとの積で近似できる
こと、に着目した。そのために、車高センサやダンパ力
センサ(圧力センサ)が不要となった。 :そのために、コスト増加や重量増加を防止でき、更
に、(16)式に示すように減衰力の可変部分f
s(k)がフィードフォワードで推定することができる
ために、制御が高速且つ安定するようになる。 〈変形〉本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変形
ができる。
【0027】例えば、上述のフィルタはプログラムによ
ってもハードウエア回路によっても実現できることは言
うまでもない。
ってもハードウエア回路によっても実現できることは言
うまでもない。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両のサ
スペンション装置は、車両のバネ上とバネ下間に設けら
れた振動緩衝装置を車両の走行状態に応じて変更制御す
るサスペンション装置において、上記バネ上に設けられ
た上下方向加速度を検出するセンサ手段と、この緩衝装
置の減衰力の変動部分が直接バネ上加速度に影響すると
仮定して、前記センサ手段が検出した上下方向加速度に
基づいて前記振動緩衝装置の減衰力の理論値を演算する
演算手段と、上記理論値の基づいて前記振動緩衝装置の
減衰力の変更方向を決定する決定手段とを具備すること
を特徴とする。
スペンション装置は、車両のバネ上とバネ下間に設けら
れた振動緩衝装置を車両の走行状態に応じて変更制御す
るサスペンション装置において、上記バネ上に設けられ
た上下方向加速度を検出するセンサ手段と、この緩衝装
置の減衰力の変動部分が直接バネ上加速度に影響すると
仮定して、前記センサ手段が検出した上下方向加速度に
基づいて前記振動緩衝装置の減衰力の理論値を演算する
演算手段と、上記理論値の基づいて前記振動緩衝装置の
減衰力の変更方向を決定する決定手段とを具備すること
を特徴とする。
【0029】セミアクティブサスペンション装置は、減
衰力の変更方向を決定することができることで十分であ
り、また、制御領域が比較的低周波であることから、緩
衝装置の減衰力の変動部分が直接バネ上加速度に影響す
ると仮定することが可能となるので、減衰力の変動部分
の推定が可能となり、その結果、緩衝装置の減衰力の変
更方向が決定可能となる。具体的には、減衰力の推定で
も十分にセミアクティブサスペンション制御が可能とな
るので、車高センサや減衰力センサが不要とでき、コス
トや車重を低減できる。
衰力の変更方向を決定することができることで十分であ
り、また、制御領域が比較的低周波であることから、緩
衝装置の減衰力の変動部分が直接バネ上加速度に影響す
ると仮定することが可能となるので、減衰力の変動部分
の推定が可能となり、その結果、緩衝装置の減衰力の変
更方向が決定可能となる。具体的には、減衰力の推定で
も十分にセミアクティブサスペンション制御が可能とな
るので、車高センサや減衰力センサが不要とでき、コス
トや車重を低減できる。
【図1】 本発明の好適な実施例を適用した車両の一部
透視図。
透視図。
【図2】 図1の車両に用いられているショックアブソ
ーバの構造を示す図。
ーバの構造を示す図。
【図3】 図2のショックアブソーバが減衰力を色々と
変更できる原理を説明する図。
変更できる原理を説明する図。
【図4】 図1の車両のコントローラ8と種々のセンサ
との接続を説明する図。
との接続を説明する図。
【図5】 実施例の車両のサスペンションシステムを一
輪モデルで表したときのモデル図。
輪モデルで表したときのモデル図。
【図6】 実施例の減衰力の変更方向の決定論理を説明
する図。
する図。
【図7】 実施例の制御手順を示すフローチャート図。
Claims (3)
- 【請求項1】 車両のバネ上とバネ下間に設けられた振
動緩衝装置を車両の走行状態に応じて変更制御するサス
ペンション装置において、 上記バネ上に設けられた上下方向加速度を検出するセン
サ手段と、 この緩衝装置の減衰力の変動部分が直接バネ上加速度に
影響すると仮定して、前記センサ手段が検出した上下方
向加速度に基づいて前記振動緩衝装置の減衰力の理論値
を演算する演算手段と、 上記理論値の基づいて前記振動緩衝装置の減衰力の変更
方向を決定する決定手段とを具備する車両のサスペンシ
ョン装置。 - 【請求項2】 請求項1の車両のサスペンション装置に
おいて、前記演算手段は上下方向加速度を入力して前記
理論減衰力をフィードフォワードで出力するデジタルフ
ィルタ手段であることを特徴とする車両のサスペンショ
ン装置。 - 【請求項3】 請求項1の車両のサスペンション装置に
おいて、前記決定手段は減衰力を変更しない不感帯を有
することを特徴とする車両のサスペンション装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04262238A JP3131048B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 車両のサスペンション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04262238A JP3131048B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 車両のサスペンション装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06106937A true JPH06106937A (ja) | 1994-04-19 |
JP3131048B2 JP3131048B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=17373001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04262238A Expired - Fee Related JP3131048B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 車両のサスペンション装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3131048B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0808733A2 (en) * | 1996-05-22 | 1997-11-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle sprung- und unsprung-structure relative- velocity computing apparatus |
EP0808734A2 (en) * | 1996-05-22 | 1997-11-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sprung- and unsprung-structure relative-velocity computing apparatus for vehicule |
CN111016566A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-17 | 江苏大学 | 惯容与阻尼双天棚悬架系统及其控制方法 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP04262238A patent/JP3131048B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0808733A2 (en) * | 1996-05-22 | 1997-11-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle sprung- und unsprung-structure relative- velocity computing apparatus |
EP0808734A2 (en) * | 1996-05-22 | 1997-11-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sprung- and unsprung-structure relative-velocity computing apparatus for vehicule |
EP0808733A3 (en) * | 1996-05-22 | 1999-07-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle sprung- und unsprung-structure relative- velocity computing apparatus |
EP0808734A3 (en) * | 1996-05-22 | 1999-07-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sprung- and unsprung-structure relative-velocity computing apparatus for vehicule |
US5987368A (en) * | 1996-05-22 | 1999-11-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sprung- and unsprung-structure relative-velocity computing apparatus for vehicle |
US5987367A (en) * | 1996-05-22 | 1999-11-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle sprung- and unsprung-structure relative-velocity computing apparatus |
EP1477342A1 (en) * | 1996-05-22 | 2004-11-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sprung- and unsprung-structure relative velocity computing apparatus for vehicle |
CN111016566A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-17 | 江苏大学 | 惯容与阻尼双天棚悬架系统及其控制方法 |
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JP3131048B2 (ja) | 2001-01-31 |
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