JPH0659771B2 - 自動車用アクティブサスペンションの制御装置 - Google Patents

自動車用アクティブサスペンションの制御装置

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JPH0659771B2
JPH0659771B2 JP63246241A JP24624188A JPH0659771B2 JP H0659771 B2 JPH0659771 B2 JP H0659771B2 JP 63246241 A JP63246241 A JP 63246241A JP 24624188 A JP24624188 A JP 24624188A JP H0659771 B2 JPH0659771 B2 JP H0659771B2
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篤 美▲禰▼
穣 樋渡
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Description

【発明の詳細な説明】 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の制御装
置に関するものである。
従来の技術 空気ばねを用いた自動車のエアサスペンションにおい
て、前後左右の各エアサスペンションのばね上の上下加
速度を検出する上下加速度センサと、該各エアサスペン
ションのばね上とばね下の上下方向相対変位を検出する
サスストロークセンサとを設け、上下加速度センサが検
出したばね上の上下加速度と、サスストロークセンサが
検出した上下相対変位量および該上下相対変位量から演
算にて求めた上下相対変位速度とにより、各エアサスペ
ンションへの注入空気指示流量，各エアサスペンション
よりの排出空気指示流量をそれぞれ演算にて求めるコン
トローラを設け、該支持流量通りに空気の注入又は排出
を各サスペンション毎に独立して行う流量制御弁を設
け、これにより車体の見かけ上の質量やダンパ，ばね効
果を可変とする制御を各エアサスペンション毎に独立し
て行うようにしたアクティブサスペンションを以前本出
願人において開発し、特開昭６２−１３９７０９号公報
にて既に公開となっている。
発明が解決しようとする課題 上記のようにばね上の上下加速度とばね上，ばね下の相
対変位量と相対変位速度とで空気の出し入れ制御を行う
アクティブサスペンションは、路面からの突き上げ荷重
等の入力に対して極めてソフトな乗心地性能を満足させ
ることができ、又ゆるやかな荷重移動に対しては車両姿
勢を常に正常に保つことができるもので非常に効果的で
ある。
しかし、制動時或は加速時等車体に前後方向加速度即ち
前後ｇが作用したとき、その前後ｇに基づき前後方向荷
重移動が生じその結果ノーズタイプ，スコート等ピッチ
ング方向の車体姿勢変化が生じることになるが、上記従
来のアクティブサスペンションではこの車体姿勢変化を
主として発生前後ｇの結果的現象であるサスペンション
のストローク変化を検出するサスストロークセンサの信
号で正常姿勢に正すよう制御することになるので、該制
御は遅れぎみになり、特に大きな前後ｇが短時間だけ作
用したような場合は車体姿勢変化に対する制御が間に合
わず一度車体姿勢が変化した後に正常姿勢に戻ると言う
特性となり充分な制御ができないと言う問題を生じる。
本発明は上記のような従来の問題に対処することを主目
的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明は、上記のように液体又は気体等の流体を注入排
出制御して車体姿勢制御を行う自動車のアクティブサス
ペンションにおいて、車体の前後方向加速度を検出する
手段と、該車体の前後方向加速度に応じて車体慣性力に
よって生じるサスペンションアーム揺動中心まわりの第
１のモーメントＭ1を求める手段と、車体が減速状態で
あるか加速状態であるかを判断する手段と、該手段が減
速状態であると判断した時には制動力によって生じるサ
スペンションアーム揺動中心まわりの第２のモーメント
Ｍ2を求め、該手段が加速状態であると判断した時には
前後車輪の駆動力の有無を判断し駆動車輪についてはそ
の車輪の駆動力の大きさから駆動反力によって生じるサ
スペンションアーム揺動中心まわりの第２のモーメント
Ｍ1を求める手段と、上記車体の慣性力によって生じる
第１のモーメントＭ1と制動力，駆動反力によって生じ
る第２のモーメントＭ2とを加算する手段と、該手段で
加算された値に基づいてサスペンションへの流体の注
入，排出量を制御する制御指示量を算出する制御指示量
算出手段とを設けたことを特徴とするものである。
作用 上記により、サスペンション形式，車高位置，制動力や
駆動力の大きさ配分等のいかんにかかわらず、又パート
タイム４輪駆動車の場合は２輪駆動か４輪駆動かにかか
わらず、加減速時において時間遅れがあまりなく所望の
正常な車体姿勢を高い精度をもって保持する制御が可能
となる。
実施例 以下本発明の実施例を附図を参照して説明する。
第１図は本発明を適用すべきアクティブサスペンション
の制御システムの一例を示すシステム図であり、１1，
１2は左右前輪のサスペンション、１3，１4は左右後輪
のサスペンションで、各サスペンションとしてはオイル
室と密閉された気体室とをダイヤフラムにて区画した気
体ばね部の該オイル室とオイルシリンダのオイル室とを
オリフィスを介して連通させ、該オイルシリンダの一端
（例えばシリンダの底面部）をサスペンションアーム等
の車輪側部材に，他端（例えばピストンロッド）を車体
側部材にそれぞれ結合し、上下方向の荷重に対しオイル
シリンダ内と気体ばね部の各オイル室間を油がオリフィ
スを介して流通し適当な減衰力を発生させると共に、ダ
イヤフラムを介して気体室に密閉された気体の容積弾性
によってばね作用を得るようになっている従来より公知
のハイドロ・ニューマチックサスペンションを採用した
例を示している。
２1，２2，２3，２4は上記各サスペンションのオイルシ
リンダのオイル室に油を供給したり該オイル室の油を排
出したりする制御弁であって、これらの各制御弁２1，
２2，２3，２4は後述するコントローラ３からの弁駆動
信号によりそれぞれ独立して制御される。
４は油タンク、５は油ポンプであり、該油ポンプ５はエ
ンジン６によって回転駆動されるが、図示実施例ではパ
ワステアリング用の油ポンプ５′と上記油ポンプ５とを
タンデムとしエンジン６により両油ポンプ５，５′が同
時に回転駆動される例を示している。
油ポンプ５の吐出油はチェックバルブ７を通って高圧ア
キュムレータ８に蓄圧されると共に上記制御弁のうちの
１つまたは２つ以上が注入側に切換わるとその注入側に
切換わった制御弁から１つまたは２つ以上のサスペンシ
ョンのオイル室に高圧の油が供給され、又制御弁のうち
の１つまたは２つ以上が排出側に切換わるとその排出側
に切換わった制御弁から１つまたは２つ以上のサスペン
ションのオイル室から油が排出されオイルクーラ９を通
って油タンク４に流入するようになっている。
１０はリリーフ弁、１１はロード・アンロード弁で、該
ロード・アンロード弁１１は高圧アキュムレータ８が所
定の設定圧となったことを検出する圧力センサ８１の信
号に基づきコントローラ３が発する信号によって図示の
アンロード状態に切換えられ、油ポンプ５の吐出油をオ
イルクーラ９側に流通させ油タンク４に流入させるもの
である。
上記各サスペンション１1，１2，１3，１4には、ばね上
の上下加速度を検出する上下加速度センサ１２と、ばね
上とばね下の上下相対変位を検出するサスストロークセ
ンサ１３とがそれぞれ設けられ、各サスペンション毎に
ばね上の上下加速度と上下相対変位の情報をコントロー
ラ３に入力するようになっている。
１４は車体の前後方向加速度即ち前後ｇを検出する前後
ｇセンサで、該前後ｇセンサ１４が検出した前後ｇの情
報もコントローラ３に入力される。
次にコントローラ３の制御ロジックを第２図を参照して
説明する。
第２図において鎖線で囲んだ部分Ａは前後左右のサスペ
ンションのうちの１つ例えば左前輪のサスペンション１
1の制御ブロック図であって、該第２図では図示を省略
しているがＡと同じ制御ロジックを４組備えており、各
サスペンション毎に独立して制御を行うようになってい
る。
各サスペンション部において上下方向加速度および上下
相対変位をそれぞれのセンサ１２および１３で検知する
と、上下加速度信号に対してはローパスフィルタＬＰＦ
を通して高周波成分を低減させ、不感帯回路Ｉ1を通し
てゼロ近傍の設定範囲の信号を取除き、ゲインＧ1を掛
算して制御弁の特性に合せた制御指示量Ｑ1を得る。
上下相対変位信号は微分回路Ｄを通るものとそのままの
ものとの２通りに分かれ、微分回路Ｄを通った信号は上
下相対変位速度信号となり不感帯回路Ｉ2を通ってゼロ
近傍の設定範囲の信号を除去され更にゲインＧ2を掛け
られて制御弁特性に合せた制御指示量Ｑ2となり、上下
相対変位信号は基準車高信号発生回路Ｈにより車高調整
スイッチ１６の状態を読んで指示された基準車高信号と
の差をとって実相対変位信号となり、不感帯回路Ｉ3を
通してゼロ近傍の設定範囲の信号を除去されゲインＧ3
を掛けられて制御弁特性に合せた制御指示量Ｑ3とな
る。
上記した制御弁特性に合せた制御指示量Q1,Q2,Q3とは、
例えば制御弁が流量制御弁であった場合は弁開閉特性を
考慮して注入又は排出すべきオイル量を制御弁の注入側
又は排出側の開弁指示時間におきかえることを意味す
る。
以上３つの制御指示量Q1,Q2,Q3は加算され制御量補正回
路Ｒを通して温度とか管長の違いによる圧力損失とかの
環境条件を考慮した補正指示量Ｑに変換し、弁駆動信号
発生回路Ｗを通して制御弁開閉信号を発し、制御弁２1
を注入側又は排出側に切換え、サスペンション１1に指
示量通りの油の注入又は排出を行う。
上記の制御において、上下加速度による制御では上向き
の加速度に対してはサスペンション１1内の油を排出し
下向きの加速度に対してはサスペンション１1内に油を
注入すると言う制御を行うことにより、路面からの突き
上げ等下からの力に対しては柔らかく且つ減衰の高いサ
スペンション特性を，上（即ち車体）からの力に対して
は車高を基準車高に維持する方向に油を注，排制御する
上下相対変位速度および上下相対変位による制御と協働
して車高を維持するよう見かけ上剛いサスペンション特
性をつくりだす働らきをし、又上下加速度信号をローパ
スフィルタＬＰＦを通すことでばね下共振のように高い
周波数領域の振動に対してはあまり反応せず、ばね上共
振近傍の低い周波数領域の振動に制御が集中してエネル
ギーを消費する低消費型乗心地，ハウジング優先の制御
仕様となる。
尚上記車高調整スイッチ１６は、例えばノーマル車高と
ハイ車高とを切換える切換スイッチであり、ノーマル車
高を選択しているときは基準車高信号発生回路Ｈは低い
基準車高信号を発し、車高調整スイッチ１６をハイ車高
側に切換えると基準車高信号発生回路Ｈは高い基準車高
信号を発する。
前後ｇセンサ１４から前後ｇ信号が入力されると、加減
速時の慣性力によるモーメント算出回路，駆動反力によ
るモーメント算出回路，制動力によるモーメント算出回
路，モーメントの加算回路，制御量算出回路等よりなる
前後ｇ制御回路１５が、各サスペンションの油注，排制
御指示量を、第３図に示すようなフローに従って各サス
ペンション毎に算出し、その算出結果を前記した制御指
示量Q1,Q2,Q3と加算して制御量補正回路Ｒに入れるよう
になっている。
制動時および加速時等車体に前後ｇが生じると車体重心
に作用する慣性力によって車体前後方向の荷重移動が生
じ、制動時は前側サスペンションが収縮，後側サスペン
ションが伸長（ノーズダイブ）し、加速時は逆に前側サ
スペンションが伸長，後側サスペンションが収縮（スコ
ート）するが、このような前後ｇによって生じるサスペ
ンションの収縮，伸長は、サスペンションの形式の違い
や駆動輪であるか従動輪であるかの違い等によってそれ
ぞれ異る。
即ち、制動時においては慣性力に基づく前後方向荷重移
動によってサスペンションアーム揺動中心まわりのモー
メントＭ1が生じると共に、制動力の反力がサスペンシ
ョンアームの揺動軸受で支えらえるので該サスペンショ
ンアームには制動力によるモーメントＭ2が負荷され、
Ｍ1に対しＭ2が同方向であるとサスペンションのストロ
ーク変化は大となり逆方向であればストローク変化は小
となるが、上記制動力によるモーメントＭ2はサスペン
ション形式によってそれぞれ異り、例えばセミトレーリ
ングアーム形式の後輪サスペンションの場合は、第４図
に示すように制動時の慣性力Ｆ1によるモーメントＭ1に
対し制動力Ｆ2によって生じるモーメントＭ2は方向が逆
で且つ比較的大きく、２つのモーメントＭ1とＭ2が互に
相殺してリヤのリフトを抑える特性をもっている。
更に加速時には、第５図に示すように後向きの慣性力Ｆ
1によって後輪サスペンションを縮ませようとするモー
メントＭ1が生じ従動輪の場合は第５図(イ)のようにこの
慣性力Ｆ1によって生じるモーメントＭ1のみが作用する
がこの後輪が駆動輪であった場合は、第５図(ロ)に示す
ように駆動力Ｆ3によって破線に示したＦ3と同じ大きさ
の荷重がサスペンションアームに作用してＭ1とは逆方
向のモーメントＭ2が生じ、Ｍ1とＭ2が互に相殺してリ
ヤのダイブを抑える特性をもつ。
そこで本発明では、第３図に示すように、前後ｇセンサ
１４より前後ｇ信号が出力されると、先ずその前後ｇか
ら車体慣性力によるモーメント算出回路が、予じめ記憶
している車両諸元および車高調整スイッチ１６の車高信
号から求められる車体重心の地上高等に基づき慣性力Ｆ
1に基づくサスペンションアーム揺動中心まわりのモー
メントＭ1を前後のサスペンション毎に算出する。次に
加速，減速の判断回路を通して、減速であれば制動力に
よるモーメント算出回路にて制動力前後配分を考慮した
制動力と車高調整スオッチ１６の車高信号から得られる
サスペンションアーム揺動中心の地上高とから予じめ記
憶しているサスペンション形式による特性に基づき制動
力によるモーメントＭ2を前後のサスペンション毎に算
出する。加速時であると、パートタイム４輪駆動車の場
合は４輪駆動切換スイッチの信号から２輪駆動か４輪駆
動かを判断し、２輪駆動状態の場合は従動輪における駆
動反力によるモーメントＭ2はＭ2＝０とし、駆動輪側は
駆動力と車高調整スイッチ１６の車高信号から求められ
る駆動輪サスペンションアームの揺動中心の地上高とか
ら駆動反力によるモーメント算出回路が駆動反力による
モーメントＭ2を算出する。この場合４輪駆動であれば
駆動トルク前後配分比に合せてそれぞれの分担駆動反力
によるモーメントＭ2を前後のサスペンション毎に算出
する。
次に上記によって算出した慣性力に基づくモーメントＭ
1と制動力，駆動力によるモーメントＭ2を加算回路にて
加算（Ｍ1＋Ｍ2）し、制御量算出回路において上記加算
トルク（Ｍ1＋Ｍ2）の上下方向の力を支持することので
きるサス反力成分を算出すると共にそのサス反力に見合
うサス内圧を生じ且つ車体姿勢を狙い通りに維持するた
めに必要とする各サスペンションの油注，排制御指示量
を求め、その値を注入，排出できるように制御信号を発
する。
尚上記の制御において、通常走行中に繰り返される通常
の加減速程度では反応せず、例えばフルアクセル或はこ
れに近い大きな加速時および中程度以上のブレーキ時の
ように車体のピッチングが大きく発生する場合にのみ制
御が行われるように、前後ｇ信号の入力回路にヒステリ
シス回路や不感帯回路を設けておくこともできる。
又上記Ｍ2算出の要素である制動力および駆動力の検出
は、例えば制動力はブレーキペダルストロークセンサ或
は制動油圧センサ等の信号，駆動力はエンジン回転数セ
ンサが検出するエンジン回転数とトランスミッションの
ギヤ比センサが検出するギヤ比とから演算にて求める等
の手段を採用（路面のμはほぼ一定値と見なす）するこ
とができるが、上記のようにフルアクセル程度の大加速
時および中程度以上のブレーキ時にのみ制御が行われる
ようになっている場合は、制動力はほぼ一定値として設
定しておきその制動力の前後配分比のみを考慮してＭ2
を算出すれば良く、又駆動力も各ギヤ比毎にほぼ一定値
として設定しギヤ比のみを検出して総駆動力を定めた後
駆動トルク前後配分比（駆動トルク前後配分比を可変制
御する装置をもっている場合は該装置の駆動トルク前後
配分比制御信号から駆動トルク前後配分比を検知でき
る）を考慮してＭ2を算出するようにすることができ
る。
このようにピッチング方向の車体姿勢変化をその原因で
ある車体前後ｇによって予測し該前後ｇから求められる
車体慣性力に基づくモーメントＭ1に、サスペンション
形式の持つノーズダイブ，スコート特性を考慮し且つ制
動力，駆動反力によって生じるサスペンションアーム揺
動中心まわりのモーメントＭ2の要素を加味して各サス
ペンションのサス反力増減量を算出しそれに見合う油
注，排制御を行うようにしたことにより、急加減速時に
おける時間遅れの極めて少い車体姿勢制御を高い精度を
もって実現することができるものである。
尚本発明は、第１図の実施例に限定されることなく、少
くとも前後の２つのサスペンションの上下相対変位を検
出する手段をもち、上下相対変位に応じて液体又は気体
等の流体の注入，排出を少なくとも前後のサスペンショ
ン毎に独立して制御するようにしたアクティブサスペン
ションにすべて適用可能である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、少くとも前後のサスペン
ションの上下相対変位を検出する手段をもち、上下相対
変位に応じて車体姿勢を正常に保つよう流体の注入，排
出を少なくとも前後のサスペンション毎に独立して制御
するようにした自動車のアクティブサスペンションにお
いて、車体の前後方向加速度を検出し、該前後方向加速
度と車体重心の地上高とから車体慣性力によるサスペン
ションアーム揺動中心まわりのモーメントＭ1を求め、
減速時であれば制動力によって生じるサスペンションア
ーム揺動中心まわりのモーメントＭ2を求め、加速時で
あれば前後車輪の駆動力の有無を判断し駆動車輪につい
てはその車輪の駆動力の大きさから駆動反力にて生じる
サスペンションアーム揺動中心まわりのモーメントＭ2
を求め、上記車体慣性力によって生じるモーメントＭ1
と制動力，駆動反力によって生じるモーメントＭ2との
加算値からサスペンション反力の増減量を前後のサスペ
ンション毎に算出すると共にサスペンション反力増減量
に釣合い所望の車体姿勢を維持するために必要な流体の
注入，排出制御指示量を前後のサスペンション毎に求め
てそれに応じた信号を発し少なくとも前後のサスペンシ
ョン毎に流体の注入，排出制御を独立して行う制御ロジ
ックを設けたことにより、サスペンションの形式，車高
位置，制動力や駆動力の大きさ等のいかんにかゝわら
ず、又パートタイム４輪駆動車の場合は２輪駆動か４輪
駆動かにかかわらず、加減速時の車体姿勢変化を高い精
度をもって防止し、所望の正常な車体姿勢に保つことが
できるもので、実用上多大の効果をもたらし得るもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す流体の注入，排出系統
説明図、第２図は第１図のコントローラの制御ブロック
図、第３図は第２図の前後ｇ制御回路の制御態様の一例
を示すフローチャート、第４図は制動時における後輪側
サスペンションに生ずるモーメントを説明する図、第５
図は加速時における後輪側サスペンションに生ずるモー
メントを説明する図で(イ)は従動輪の場合，(ロ)は駆動輪
の場合を示している。 １1，１2，１3，１4……サスペンション、２1，２2，２
3，２4……制御弁、３……コントローラ、５……油ポン
プ、１２……上下加速度センサ、１３……サスストロー
クセンサ、１４……前後ｇセンサ、１５……前後ｇ制御
回路、１６……車高調整スイッチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液体又は気体等の流体の圧力で車体を支持
    するサスペンションであって、少なくとも前後のサスペ
    ンション毎のばね上とばね下の上下相対変位を検出する
    手段を有し、該上下相対変位に応じて車体姿勢を正常に
    保つよう流体の注入，排出を少なくとも前後のサスペン
    ション毎に独立して制御するようになっている自動車の
    アクティブサスペンションの制御装置において、車体の
    前後方向加速度を検出する手段と、該車体の前後方向加
    速度に応じて車体慣性力によって生じるサスペンション
    アーム揺動中心まわりの第１のモーメントＭ1を求める
    手段と、車体が減速状態であるか加速状態であるかを判
    断する手段と、該手段が減速状態であると判断した時に
    は制動力によって生じるサスペンションアーム揺動中心
    まわりの第２のモーメントＭ2を求め、該手段が加速状
    態であると判断した時には前後車輪の駆動力の有無を判
    断し駆動車輪についてはその車輪の駆動力の大きさから
    駆動反力によって生じるサスペンションアーム揺動中心
    まわりの第２のモーメントＭ2を求める手段と、上記車
    体の慣性力によって生じる第１のモーメントＭ1と制動
    力，駆動反力によって生じる第２のモーメントＭ2とを
    加算する手段と、該手段で加算された値に基づいてサス
    ペンションへの流体の注入，排出量を制御する制御指示
    量を算出する制御指示量算出手段とを設けたことを特徴
    とする自動車用アクティブサスペンションの制御装置。
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