JPH09309315A - 車両のばね上ばね下相対速度算出装置 - Google Patents

車両のばね上ばね下相対速度算出装置

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JPH09309315A
JPH09309315A JP8127562A JP12756296A JPH09309315A JP H09309315 A JPH09309315 A JP H09309315A JP 8127562 A JP8127562 A JP 8127562A JP 12756296 A JP12756296 A JP 12756296A JP H09309315 A JPH09309315 A JP H09309315A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 減衰力を制御して特性を変更するサスペンシ
ョン装置において、非線形特性を有する減衰力を考慮し
た制御を、少ないセンサ数で実現する。 【解決手段】 ばね上構造体に加速度算出手段を設け
る。相対速度推定手段１２の減衰力推定手段１６は、弁
開度の指令値と、前回の制御周期において推定されたば
ね上ばね下構造体間の相対速度とに基づき、減衰力特性
記憶手段１４に記憶された情報を読み出すことにより減
衰力を推定する。推定演算手段１８は、前記加速度と推
定された減衰力に基づき、ばね上ばね下構造体間の相対
速度を推定する。この相対速度に基づきサスペンション
装置の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、減衰力可変型ショ
ックアブソーバを用いたサスペンションにおいて、減衰
力制御の因子となるばね上およびばね下構造体間の相対
速度を算出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両のサスペンションは、車体などのば
ね上構造体と、ホイールなどのばね下構造体などを結ぶ
装置であって、ばね上構造体を支えるとともに、振動、
乗心地、操縦安定性などに大きな影響をあたえる。サス
ペンションは、路面からの衝撃を緩和するばね、このば
ねの自由振動を減衰させ、また車体の姿勢変化の速度を
制御するショックアブソーバなどの部品を含んでいる。
前述のように、サスペンションに要求される性能は多岐
にわたるが、これらは互いに相反する場合が多く、設計
においては、これらの性能のバランスを考慮してある妥
協点を見付けることが行われている。
【０００３】前述のサスペンションに要求される各性能
を高次元で達成するために、サスペンションの特性を変
更可能とする技術が知られている。たとえば、ショック
アブソーバの減衰力を、車両の置かれた状況に則して変
更する技術がある。例えば、ばね上共振周波数や、ばね
上共振周波数領域では、減衰力を大きくしてばね系の自
由振動を早期に収束させ、これ以外の領域では減衰力を
小さくして、路面からの入力をサスペンションで十分に
吸収するようにしている。
【０００４】このような減衰力可変型のサスペンション
が、特開平６−１０６９３７号公報に記載されている。
この公報に記載に技術によれば、ばね上構造体の上下方
向の速度で表される車両の運動状態を示すある状態量に
比例してショックアブソーバの減衰力が発生するとし
て、減衰力の変更量を求め、これの制御を行っている。
このような制御を行うことによって、車両の運動状態を
検出するための各種のセンサを減少させることができ
る。また、前記の車両の運動状態を示す状態量を求める
場合、各演算因子が線形に変化するとして演算を行って
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ショックアブソーバの
減衰力の特性は、向きも含めたストロークの速度とオリ
フィス部分の弁開度に依存し減衰力が発生する。前記公
報に記載の技術によれば、前記状態量に比例して減衰力
が発生するとしているが、実際にはこのようにはなら
ず、必ずしも十分な精度で、減衰力を制御することがで
きないという問題があった。また、前記状態量の算出に
おいても、各演算因子の変化は実際には非線形であり、
線形のオブザーバでは十分な精度で算出することができ
ないという問題があった。
【０００６】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、車両の運動状態を検出するセンサを
減少させつつ、高精度の制御を行うために、ショックア
ブソーバの減衰力を決定する因子であるストローク速
度、すなわちばね上構造体とばね下構造体の相対速度を
精度良く算出するばね上ばね下相対速度算出装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるばね上ば
ね下相対速度算出装置は、流体通路の弁開度の調整によ
って減衰力を変更可能としたショックアブソーバと、ば
ねと、を介して連結された車両のばね上構造体とばね下
構造体の相対速度の算出を行うばね上ばね下相対速度算
出装置であって、特に以下のような構成を有している。
【０００８】（１） 本発明の一つの形態が図１に示さ
れている。加速度算出手段１０は、ばね上構造体の上下
方向の加速度を算出する。相対速度推定手段１２は、加
速度算出手段により算出された加速度と、ショックアブ
ソーバのオリフィス部分の弁開度の指令値（弁開度指
令）とに基づき、ばね上構造体とばね下構造体の相対速
度の推定を行う。
【０００９】この構成によれば、弁開度とばね上構造体
の上下方向加速度より相対速度を推定することができ
る。このようにショックアブソーバの減衰力を決める因
子の一つである弁開度に基づき減衰力を求めているの
で、精度の良い相対速度の推定を行うことができる。ま
た、弁開度は、減衰力可変型ショックアブソーバの弁開
度の制御指令に基づくものとしているので、実際の弁開
度を検出する手段を新たに設ける必要がなく、コスト
面、重量面で有利となる。
【００１０】（２） 図２には、図１に示された相対速
度推定手段１２の好適な構成が示されている。減衰力特
性記憶手段１４は、予め測定された、弁開度およびスト
ローク速度に対するショックアブソーバの減衰力特性
を、図３に示すようなマップ情報などの形式で記憶して
いる。減衰力推定手段１６は、ショックアブソーバに対
するの弁開度指令と、以前の制御周期、好適には前回の
制御周期において推定されたばね上ばね下構造体の相対
速度を得て、そのときの弁開度および相対速度で発生す
る減衰力を前記減衰力特性記憶手段１４に記憶された情
報から読出し、これを現在のショックアブソーバの減衰
力と推定する。ここにおいて、ばね上ばね下構造体の相
対速度は、ショックアブソーバのストローク速度に等し
くなるので、減衰力特性記憶手段１４に記憶されている
特性を用いることができる。そして、推定演算手段１８
は、加速度算出手段１０により算出された加速度と前記
減衰力推定手段１６により推定された減衰力に基づきば
ね上構造体とばね下構造体の相対速度の推定を行う。
【００１１】この構成によれば、弁開度およびストロー
ク速度に対する減衰力の特性を予め記憶しておくことに
より、弁開度の情報と以前の制御周期において推定され
た相対速度に基づき、減衰力を推定することができる。
この減衰力とばね上構造体の上下方向加速度より、相対
速度を推定することができる。このようにショックアブ
ソーバの減衰力を決める因子である弁開度および相対速
度に基づき減衰力を求めているので、精度の良い相対速
度の推定を行うことができる。
【００１２】（３） 図４には、図１に示された相対速
度推定手段１２の他の好適な構成が示されている。相対
速度推定手段１２においては、まず加速度算出手段１０
により算出されたばね上構造体の上下方向加速度と、推
定されたばね上構造体の上下方向加速度の偏差が、偏差
算出手段２０にて算出される。この偏差を、偏差増幅手
段２２で前記弁開度指令に応じた所定率で増幅する。一
方、振動特性記憶手段２４には、予め当該車両の振動特
性が記憶されている。この振動特性は、ばね上質量、ば
ね下質量、ばね定数を含み、これらの定数に基づき振動
モデルとして記憶されている。
【００１３】前記の増幅された加速度偏差と前記の記憶
された振動モデルに基づき、解析手段２６で、ばね上構
造体の加速度とばね上ばね下構造体の相対速度を演算す
る。ここで、演算された加速度が、偏差算出手段２０に
おける演算に用いられる。
【００１４】この構成によれば、推定されたばね上構造
体の上下方向加速度を、加速度算出手段により算出され
た加速度と比較してその誤差を、以後の推定に反映する
ことができ、またその誤差の推定演算にあたえる影響を
弁開度に応じて変更することができるので、より精度の
良い相対速度を算出することができる。
【００１５】（４） 図５には、図１に示された相対速
度推定手段１２のさらに他の好適な構成が示されてい
る。減衰係数推定手段２８は、弁開度指令と、以前の制
御周期、好適には前回の制御周期において推定されたば
ね上ばね下構造体の相対速度に基づき、予め記憶された
減衰力特性から減衰係数を推定する。また、加速度算出
手段１０により算出されたばね上構造体の上下方向加速
度と、推定されたばね上構造体の上下方向加速度の偏差
が、偏差算出手段３０にて算出される。この偏差を、増
幅手段３２で、前記減衰係数推定手段２８において推定
された減衰係数に応じた所定率で増幅する。一方、振動
特性記憶手段３４には、予め当該車両の振動特性が記憶
されている。この振動特性は、ばね上質量、ばね下質
量、ばね定数を含み、これらの定数に基づき振動モデル
として記憶されている。
【００１６】前記の増幅された加速度偏差と前記の記憶
された振動モデルに基づき、解析手段３６で、ばね上構
造体の加速度とばね上ばね下構造体の相対速度を演算す
る。ここで、演算された加速度が偏差算出手段３０にお
ける演算に用いられる。
【００１７】この構成によれば、推定されたばね上構造
体の上下方向加速度を、加速度算出手段により算出され
た加速度と比較してその誤差を、以後の推定に反映する
ことができ、またその誤差の推定演算にあたえる影響を
推定された減衰係数に応じて変更することができるの
で、より精度の良い相対速度を算出することができる。
【００１８】（５） 前述した（１）〜（４）の形態に
おいて、前記加速度算出手段を前記ばね上構造体の前記
ショックアブソーバ取付点の加速度を検出する加速度セ
ンサとすることができる。この構成によれば、この加速
度センサにより検出された加速度を、ばね上構造体の加
速度とすることができる。
【００１９】（６）また、前述した（１）〜（４）の形
態において、前記加速度算出手段を、ばね上構造体に設
けられた複数の加速度センサと、前記複数の加速度セン
サにより検出された加速度に基づき、前記ばね上構造体
の前記ショックアブソーバ取付点の加速度を算出する取
付点加速度算出手段を有するものとすることができる。
取付点加速度算出手段においては、車両の重心位置、シ
ョックアブソーバの取付点および加速度センサの設置位
置から比例計算によって、加速度センサの検出値からシ
ョックアブソーバ取付点における加速度を算出すること
ができる。
【００２０】加速度センサ２個を前後に配置すれば、車
体（ばね上構造体）全体が上下変位するヒーブに加え
て、車体が前後に傾くピッチ運動に関しても検出するこ
とができる。また、加速度センサ２個を左右に配置すれ
ば、ヒーブに加えて、車体が左右に傾くロール運動に関
しても検出することができる。さらに、加速度センサ３
個を同一直線上に位置しないように配置すれば、ヒー
ブ、ピッチおよびロールの検出を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施形態を
図面に従って説明する。図６は、減衰力可変型のショッ
クアブソーバを備えた車両の部品レイアウトを示す図で
ある。ばね上構造体である車体５０は、ばね下構造体で
ある各ホイール５１と、緩衝装置５２ａ，５２ｂ，５２
ｃ，５２ｄを含むサスペンションにより結合されてい
る。（４個の緩衝装置について、以下、特に区別の必要
がない場合には単に符号５２を付して説明する。）緩衝
装置５２は、さらにばね５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４
ｄおよびショックアブソーバ５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，
５６ｄを含んでいる。（各々４個のばねおよびショック
アブソーバに関しても特に区別の必要がない場合は、以
下、単に符号５４および５６を付して説明する。） ショックアブソーバ５６は、その内部に封入された流体
がオリフィスを通るときに発生する抵抗によって減衰力
を発生し、本実施形態においては弁の開度を制御するこ
とによりオリフィスの流路断面積を変更して減衰力の調
整を可能としている。すなわち、弁開度が大きく流路断
面積が大きいときには、流体はここを滑らかに通過する
ので減衰力が小さくなり、逆に弁開度が小さいときには
流体の抵抗が大きくなるので減衰力が大きくなる。この
弁開度は、ショックアブソーバ内に備えられたアクチュ
エータにより変更可能で、コントロールユニット５８か
らの指令に基づき弁開度の制御が行われる。また、コン
トロールユニット５８は、車体５０の所定位置に配置さ
れた加速度センサ６０ａ，６０ｂ，６０ｃの検出した車
体の上下方向の加速度から、後述する演算処理に基づい
て車体５０とホイール５１の相対速度を算出し、この相
対速度に基づいて前記アクチュエータに指令を行う。
【００２２】図７には、減衰力可変型のショックアブソ
ーバを含む単輪モデルが示されている。図７において、
Ｍｕはばね上構造体の質量（以下、ばね上質量と記
す）、Ｍｗはばね下構造体の質量（以下、単にばね下質
量と記す）である。これらの質量には、サスペンション
を構成するアームやばね５４、ショックアブソーバ５６
の質量は、適切な比率でばね上ばね下の配分されてい
る。Ｋｓはばね５６のばね定数、Ｋｔはタイヤのばね定
数、Ｃｓはショックアブソーバ５６の固定減衰力、ｆｃ
はショックアブソーバの可変減衰力である。さらに、Ｚ
ｕはばね上構造体の上下変位、Ｚｗはばね下構造体の上
下変位、Ｚｒは路面の変位を示している。
【００２３】また、以降の説明の中で「’」は、これの
付いた変数の時間微分を表し、「”」は、２回時間微分
を表す。したがって、Ｚｕ’はばね上構造体の上下方向
の速度、Ｚｕ”は上下方向の加速度となる。ま
た、「T 」はこれのついた行例の転置行列を示す。
【００２４】図７の系の運動方程式を状態空間表現で表
すと、
【数１】 となる。これがプラントの状態方程式である。ここでｘ
c は、前述の系の運動状態を表す状態量である。また、
本実施形態において測定可能な変数は、ばね上の上下方
向加速度Ｚｕ”であるから、出力方程式として、
【数２】 を取る。さらに、状態量から相対速度ｙ2 を算出する出
力方程式を、
【数３】 と定義する。
【００２５】上記の式（１）〜（３）を離散系で表す
と、
【数４】 となる。ｘ(k) は、状態量ｘc を離散系にて表したもの
である。
【００２６】次に、前記相対速度を推定するための前述
の系に対するオブザーバを次式により定義する。
【００２７】
【数５】 ここで、ｚ(k) は、定義されたオブザーバにより算出さ
れる系の状態量ｘ(k) の推定値である。また、ｙ2h(k)
は相対速度ｙ2 (k) の推定値である。図８に、式（７）
および（８）で記載されるオブザーバのブロック図を示
す。
【００２８】（７）式中のＬは、
【数６】 より求めることができる定常カルマンフィルタのゲイン
である。行列Ｖ，Ｗは、設計者が推定精度を向上させる
ために設定できる設計パラメータである。Ｐは（９）式
を満たす唯一の正定値行列である。
【００２９】式（７）および（８）において、係数行列
Ａ，Ｂ，Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｄ1 ，Ｄ2 は、図７に示す系の、
ばね定数やばね上質量、ばね下質量などの定数より求め
ることができる。
【００３０】また、ばね上構造体の上下方向加速度ｙ1
(k）は、ばね上構造体上に設けられた加速度センサの出
力に基づき算出することができる。図７に示す単輪モデ
ルにおいては、ばね上構造体に加速度センサを設け、こ
れにより検出された加速度をそのまま上下方向加速度ｙ
1 (k）とすれば良い。しかし、図６などに示されるよう
な現実の車両においては、加速度センサ６０が、ショッ
クアブソーバ５６の車体側取付点に配置することが難し
く、加速度センサ６０の検出値に所定の補正を行ってば
ね上構造体の加速度を求める必要がある。具体的には、
加速度センサ６０を３個、同一直線上に並ばないように
設置し、設置点で加速度から車体（ばね上構造体）の姿
勢を求め、加速度センサと、ショックアブソーバ取付点
の車体重心からの距離に基づき補正を行う。
【００３１】たとえば、３個の加速度センサ６０の検出
値が全て等しければ、車体は平行に上下動するヒーブ運
動であることが分かり、このときは検出値をそのまま上
下方向加速度ｙ1 (k）とすることができる。また、前輪
付近に設置された二つの加速度センサ６０ａ，６０ｂの
出力が等しく、この出力と後輪付近に設置された加速度
センサ６０ｃの出力の位相が反転していれば、車体はピ
ッチ運動を含んでいることが分かる。純粋にピッチ運動
のみを行っている場合は、車両長手方向においての車体
重心から加速度センサまでの距離と、ショックアブソー
バ取付点までの距離の比に従って加速度センサ出力を補
正して上下方向加速度ｙ1 (k）を算出すれば良い。ロー
ル運動においても同様である。
【００３２】さらに、減衰力ｕ(k) は、ショックアブソ
ーバの弁開度と、オブザーバの出力ｙ2h(k) すなわち推
定されたばね上ばね下の相対速度とから推定される。弁
開度は、コントロールユニット５８から各ショックアブ
ソーバ５６に送出される弁開度指令を用いる。これによ
り、実際の弁開度を測定する必要がなく、そのためのセ
ンサなどを備える必要がなくなる。また、ばね上ばね下
構造体の相対速度は、１制御周期前のデータを用いる。
制御周期がばね上ばね下の相対速度変化の周期に対して
十分小さければ、１周期前のデータと現時点の実際の相
対速度の差はごく僅かであると考えられる。一方、ショ
ックアブソーバの減衰力特性をストローク速度と弁開度
をパラメータとして予め測定し、図３に示すような特性
マップとして記憶しておく。弁開度とストローク速度が
分かれば、この特性マップからその時点でのショックア
ブソーバの減衰力ｕ(k) が推定できる。前述のように弁
開度は弁開度指令から分かり、ストローク速度はばね上
ばねしたの相対速度であるから、これらの情報から、こ
のときの減衰力が推定できる。厳密には、この推定され
た減衰力は１制御周期前の減衰力であるが、前述のよう
に制御周期が、相対速度変化の周期に対して十分小さけ
れば、１制御周期前の減衰力と実際の値の差は十分に小
さくすることができる。特に、乗用車のサスペンション
で発生する振動の周期は、ばね下の共振周波数である約
１０Ｈｚとばね上共振周波数である約１Ｈｚが支配的で
あるので、これらより十分大きな周波数（十分短い周
期）で制御を行えば、１周期前のデータを用いることに
よる問題は生じない。
【００３３】前述したばね上構造体の上下方向加速度ｙ
1 (k）と、減衰力ｕ(k) を用いて、式（７）および
（８）に従って相対速度ｙ2h(k) の推定を行う。
【００３４】図９には、本実施形態の装置を適用した車
両をヒーブ方向のみに加振した場合のばね上ばね下構造
体の相対速度の推定値（実線）と実際の相対速度（破
線）が示されている。
【００３５】前述した、式（７）、（８）または図８に
示されるオブザーバにおいては、オブザーバゲインＬを
一定として、モデル解析を行っている。しかしながら、
ショックアブソーバの減衰力の傾き、すなわち減衰係数
が図１０に示すように、ショックアブソーバの弁開度と
ストローク速度によって、大きく変化する場合、オブザ
ーバゲインＬが一定、すなわち線形なオブザーバでは必
ずしも十分な精度で相対速度などの状態量を推定できな
い。なお、線形なオブザーバとしては、カルマンフィル
タなどがある。
【００３６】図１１および図１２には、図７に示される
２自由度単輪モデルにおいて、図１０に示す減衰力特性
を有するショックアブソーバと用いた場合の振動を試算
した結果が示されている。この試算においては、減衰係
数１０００N・s/m でカルマンフィルタ理論を用いてオブ
ザーバゲインを計算している。また、加振周波数は０．
５〜５Ｈｚ、振幅は１０ｍｍの正弦波で加振している。
図１１は、弁開度全開のときの実際に測定されたばね上
ばね下構造体の相対速度（図１１（ａ）に示す）と、推
定値（図１１（ｂ）に示す）である。また図１１は、弁
開度を中間段に固定したときの測定値（図１１（ａ）に
示す）と、推定値（図１１（ｂ）に示す）である。な
お、弁全開時の減衰係数はストローク速度によって変化
するが、おおむね１０００〜２８００N・s/m である。ま
た、弁開度中間段での減衰係数はおよそ１７００〜１８
０００N・s/m である。
【００３７】設計条件である減衰係数１０００N・s/m に
近い図１１の場合においては、測定値と推定値がほぼ一
致しており良好な結果が得られるが、設計条件から離れ
た場合においては、設計値と推定値が異なっている。以
上のように、減衰係数が大きく変化する場合には、線形
なオブザーバ、すなわちカルマンフィルタによる推定で
は十分な精度を得ることができない。
【００３８】以下、減衰係数が大きく変化する場合に対
応可能な相対速度の推定について説明する。
【００３９】前述した図７の系の運動方程式を状態空間
表現で表すと、
【数７】 となる。これがプラントの状態方程式である。ここでｘ
c は、前述の系の運動状態を表す状態量である。また、
図６に示す車両において測定可能な変数は、ばね上の上
下方向加速度Ｚｕ”であるから、出力方程式として、
【数８】 を取る。さらに、状態量から相対速度ｙ2 を算出する出
力方程式を、
【数９】 と定義する。
【００４０】減衰力ｆc は、減衰係数をＣｓとし弁開度
をａｒとすると、
【数１０】 式（１４）において、Ｃｓ（Ｚｓ’，ａｒ）は、減衰係
数Ｃｓが、相対速度Ｚｓ’と、弁開度ａｒより定まる値
であることを示す。また、減衰係数Ｃｓの取り得る最小
値をＣｓmin 、最大値をＣｓmax とする。
【００４１】この減衰係数Ｃｓを用いて式（１１）〜
（１３）書きなおすと、
【数１１】 となる。
【００４２】次に、前記相対速度を推定するための前述
の系に対するオブザーバを次式により定義する。
【００４３】
【数１２】 ここで、ｘchは、定義されたオブザーバにより算出され
る系の状態量ｘc の推定信号である。また、ｙ2hは相対
速度ｙ2 の推定信号である。
【００４４】（７）式中のＬ(q) は、オブザーバゲイン
を表し、以下のように定める。減衰係数が最小値Ｃｓ
min のときの式（１５），（１６）に対する定常カルマ
ンフィルタゲインをＬmin とし、最大値Ｃｓmax のとき
の式（１５），（１６）に対する定常カルマンフィルタ
ゲインをＬmax とする。また、これらの端点で算出され
たオブザーバゲインに対し、それ以外の点では次式でオ
ブザーバゲインを、
【数１３】 で設定する。
【００４５】式（１９）および（２０）により定義され
たオブザーバにより、ばね上ばね下の相対速度の推定値
ｙ2hを算出するためには、系の特性値に依存する定係数
行列Ａc ，Ｂc ，Ｇc ，Ｃc1，Ｃc2，Ｄc1と、ばね上構
造体の上下方向加速度ｙ1 と、減衰力ｆc が分かれば良
い。このうち係数行列は、前述のオブザーバゲインが一
定の場合と同様に、ばね上構造体の質量やばね定数など
から容易に求めることができ、加速度ｙ1 はばね上に設
けられた加速度センサから得ることができる。また、減
衰力ｆc は、図１０に示されるような、予め測定したシ
ョックアブソーバの減衰力特性を用いて求める。弁開度
は、実際にこれを測定することもできるが、本実施形態
では弁開度指令ａｒを用いている。
【００４６】そして、弁開度指令ａｒと、１制御周期前
のばね上ばね下相対速度の推定値ｙ2hを用いて、図１０
の特性図からショックアブソーバの減衰力ｆc および減
衰係数Ｃｓを求めることができる。さらに、減衰係数Ｃ
ｓを用いて式（１８）からｑを求め、式（２１）からオ
ブザーバゲインＬ(q) を求めることができる。
【００４７】以上により、式（１９），（２０）からば
ね上ばね下の相対速度ｙ2hを推定することができる。
【００４８】また、式（２１）においては、減衰係数Ｃ
ｓに基づきオブザーバゲインＬ(q)を求めたが、弁開度
ａｒのみに基づき行うこともできる。すなわち、
【数１４】 とすることも可能である。ここで、ａｒmin は、弁を最
も開いた時の弁開度指令であり、ａｒmax は、弁を最も
絞ったときの弁開度指令を示す。
【００４９】図１３〜１６は、以上のオブザーバを用い
て図７に示す２自由度単輪モデルのばね上ばね下構造体
の相対速度を試算したものである。ショックアブソーバ
の減衰特性は図１０に示されるものである。
【００５０】図１３および１４は、減衰係数Ｃｓに基づ
きオブザーバゲインＬ(q) を算出した場合の試算結果で
ある。減衰係数１０００N・s/m および６５６００N・s/m
で定常カルマンフィルタ理論を用いてオブザーバゲイン
Ｌ(q) が算出されている。そして、弁開度全開の場合が
図１３、弁開度中間段固定の場合が図１４であり、各々
グラフ（ａ）が測定値、グラフ（ｂ）が推定値を示す。
図１３の場合の減衰係数は約１０００〜２８００N・s/m
であり、図１４の場合は約１７００〜１８０００N・s/m
となる。また、加振は周波数０．５〜５Ｈｚで、振幅１
０ｍｍの正弦加振を行っている。これらの試算結果から
分かるように、減衰係数が大きく変化した場合において
も、良好な推定結果を得ることができる。
【００５１】図１５および図１６は、弁開度指令ａｒに
基づきオブザーバゲインＬ(p) を算出した場合の試算結
果である。減衰係数１０００N・s/m および６５６００N・
s/mで定常カルマンフィルタ理論を用いてオブザーバゲ
インＬ(p) が算出されている。そして、弁開度全開の場
合が図１５、弁開度中間段固定の場合が図１６であり、
各々グラフ（ａ）が測定値、グラフ（ｂ）が推定値を示
す。図１５の場合の減衰係数は約１０００〜２８００N・
s/m であり、図１６の場合は約１７００〜６５００N・s/
m となる。また、加振は周波数０．５〜５Ｈｚで、振幅
１０ｍｍの正弦加振を行っている。これらの試算結果か
ら分かるように、減衰係数が大きく変化した場合におい
ても、良好な推定結果を得ることができる。
【００５２】図１７および図１８には、図６に示す実際
の車両のヒーブ方向の加振試験の結果が実線で示されて
いる。相対速度の推定において、オブザーバゲインは減
衰係数に基づき算出された式（２１）のＬ(q) であり、
減衰係数１０００N・s/m および６５６００N・s/m で定常
カルマンフィルタ理論を用いて算出されている。図１７
は弁開度全開の場合を示し、図１８は弁開度全閉の場合
を示している。減衰係数は、弁開度全開の場合は約１０
００〜２８００N・s/m であり、全閉の場合は最大で６５
６００N・s/m となる。また加振条件は、振幅１０ｍｍ、
周波数１Ｈｚの正弦波加振である。図中の破線は、車高
センサの出力を微分した値であり、実際のばね上ばね下
の相対速度を表している。図から分かるように、減衰係
数が大きく変化しても良好な推定結果が得られる。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、弁開度の情報から、ま
たは弁開度の情報と以前に制御周期において算出された
ばね上ばね下構造体の相対速度とから、減衰力を推定し
ているので、推定精度が高い。そして、この減衰力の推
定値を用いて前記の相対速度を推定することで、より精
度の高い相対速度の推定が行える。
【００５４】また、予め測定したショックアブソーバの
減衰力特性と弁開度指令を用いることで、ばね上の上下
加速度のみを測定することにより、前述の相対速度を推
定し、さらに推定した相対速度に基づき減衰力を求める
ことができる。よって、ショックアブソーバ内の圧力セ
ンサや車高センサ、さらにはばね下の加速度センサなど
が不要であり、コストや車両重量の低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一つの形態の構成ブロック図であ
る。
【図２】 本発明の一つの形態の構成の一部を示すブロ
ック図である。
【図３】 ショックアブソーバの減衰力特性の一例を示
す図である。
【図４】 本発明の一つの形態の構成の一部を示すブロ
ック図である。
【図５】 本発明の一つの形態の構成の一部を示すブロ
ック図である。
【図６】 車両のサスペンションの部品レイアウトを示
す図である。
【図７】 車両振動の解析モデルである。
【図８】 ばね上ばね下構造体の相対速度の算出処理に
かかるブロック図である。
【図９】 実車試験において、本実施形態の装置により
算出された車両振動の推定値と、実測値を比較した図で
ある。
【図１０】 ショックアブソーバの減衰力特性の一例を
示す図である。
【図１１】 従来の装置により算出された車両振動の推
定値と、実測値を試算し、比較した図である。
【図１２】 従来の装置により算出された車両振動の推
定値と、実測値を試算し、比較した図である。
【図１３】 減衰係数Ｃｓに応じてオブザーバゲインＬ
(q) を変更する本実施形態の装置により算出された車両
振動の推定値と、実測値を試算し、比較した図である。
【図１４】 減衰係数Ｃｓに応じてオブザーバゲインＬ
(q) を変更する本実施形態の装置により算出された車両
振動の推定値と、実測値を試算し、比較した図である。
【図１５】 弁開度ａｒに応じてオブザーバゲインＬ
(P) を変更する本実施形態の装置により算出された車両
振動の推定値と、実測値を試算し、比較した図である。
【図１６】 弁開度ａｒに応じてオブザーバゲインＬ
(P) を変更する本実施形態の装置により算出された車両
振動の推定値と、実測値を試算し、比較した図である。
【図１７】 実車試験において、減衰係数Ｃｓに応じて
オブザーバゲインＬ(q) を変更する本実施形態の装置に
より算出された車両振動の推定値と、実測値を比較した
図である。
【図１８】 実車試験において、減衰係数Ｃｓに応じて
オブザーバゲインＬ(q) を変更する本実施形態の装置に
より算出された車両振動の推定値と、実測値を比較した
図である。
【符号の説明】
５０ 車体、５１ ホイール、５２ 緩衝装置、５４
ばね、５６ ショックアブソーバ、５８ コントロール
ユニット、６０ 加速度センサ、ｙ1 (k) ばね上構造体
の加速度、ｕ(K) 減衰力、ｙ2h(k) ばね上ばね下構造体
間の相対速度の推定値、Ｌ，Ｌ(q) ，Ｌ(p) オブザーバ
ゲイン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 一徳 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 上前 肇 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山下 勝司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体通路の弁開度の調整によって減衰力
    を変更可能としたショックアブソーバと、ばねと、を介
    して連結された車両のばね上構造体とばね下構造体の相
    対速度の算出を行うばね上ばね下相対速度算出装置であ
    って、 前記ばね上構造体の上下方向の加速度を算出する加速度
    算出手段と、 前記算出された加速度と前記弁開度を調整するための弁
    開度指令値に基づき車両のばね上およびばね下構造体の
    相対速度を推定する相対速度推定手段と、を有するばね
    上ばね下相対速度算出装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のばね上ばね下相対速度
    算出装置において、 前記相対速度推定手段は、 予め測定された、弁開度指令値およびストローク速度に
    対するショックアブソーバの減衰力特性を記憶する減衰
    力特性記憶手段と、 前記弁開度指令値と以前の制御周期において推定された
    相対速度に基づき、前記予め記憶された減衰力特性から
    減衰力を推定する減衰力推定手段と、 前記検出された加速度と前記推定された減衰力に基づき
    車両のばね上およびばね下構造体の相対速度の推定演算
    をする推定演算手段と、を有するばね上ばね下相対速度
    算出装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のばね上ばね下相対速度算
    出装置であって、前記相対速度推定手段は、 予め当該車両の振動特性を記憶する振動特性記憶手段
    と、 前記検出された加速度と推定されたばね上構造体の上下
    方向の加速度との偏差を算出する偏差算出手段と、 前記弁開度指令値に基づき前記偏差を増幅する増幅手段
    と、 前記記憶された振動特性に従って、前記弁開度指令値お
    よび前記増幅された偏差に基づき、前記ばね上構造体の
    上下方向の加速度とばね上およびばね下の構造体の相対
    速度とを推定する振動解析手段と、を含む、ばね上ばね
    下相対速度算出装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のばね上ばね下相対速度算
    出装置であって、前記相対速度推定手段は、 予め当該車両の振動特性を記憶する振動特性記憶手段
    と、 前記検出された加速度と推定されたばね上構造体の上下
    方向の加速度との偏差を算出する偏差算出手段と、 前記弁開度指令値と以前の制御周期において推定された
    相対速度に基づきショックアブソーバの減衰係数を推定
    する減衰係数推定手段と、 前記推定された減衰係数に基づき前記偏差を増幅する増
    幅手段と、 前記記憶された振動特性に従って、前記弁開度指令値お
    よび前記増幅された偏差に基づき、前記ばね上構造体の
    上下方向の加速度とばね上およびばね下の構造体の相対
    速度とを推定する振動解析手段と、を含む、ばね上ばね
    下相対速度算出装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載のばね
    上ばね下相対速度算出装置であって、前記加速度算出手
    段は、前記ばね上構造体の前記ショックアブソーバ取付
    点の加速度を検出する加速度センサであるばね上ばね下
    相対速度算出装置。
  6. 【請求項６】 請求項１から４のいずれかに記載のばね
    上ばね下相対速度算出装置であって、前記加速度算出手
    段は、ばね上構造体に設けられた複数の加速度センサ
    と、前記複数の加速度センサにより検出された加速度に
    基づき、前記ばね上構造体の前記ショックアブソーバ取
    付点の加速度を算出する取付点加速度算出手段を有す
    る、ばね上ばね下相対速度算出装置。
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