JPS61193907A - 能動型サスペンシヨン制御装置 - Google Patents

能動型サスペンシヨン制御装置

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JPS61193907A
JPS61193907A JP3608085A JP3608085A JPS61193907A JP S61193907 A JPS61193907 A JP S61193907A JP 3608085 A JP3608085 A JP 3608085A JP 3608085 A JP3608085 A JP 3608085A JP S61193907 A JPS61193907 A JP S61193907A
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stroke
vehicle
pitch
target
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    • B60G2800/012Rolling condition
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    • B60G2800/014Pitch; Nose dive

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、サスペンションを制御することにより、車
体の揺動を能動的に抑制する能動型サスペンション制御
装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の能動型サスペンション制御装置としては、特開昭
58−79438号公報に開示されているものがある。
このものは、概略構成を第4図に示すように、車輪側部
材に、複動式油圧シリンダでなるアクチュエータ1のシ
リンダチューブ1aが取付けられ、このアクチュエータ
1のピストンロッドlbが車体側部材2に取付けられ、
且つシリンダチューブ1aと車体側部材2との間にコイ
ルスプリング3が装着されて、このコイルスプリング3
によって車体側部材2を支持すると共に、油圧シリンダ
lの両圧力室A及びBをセンタバイパス型の電磁方向切
換弁4を介して油圧源5に接続する。そして、アクチュ
エータlの両圧力室A及び8間にオリフィス6が接続さ
れている。
而して、バネ下及びバネ上間の相対変位(ストローク)
を検出するストロークセンサ9で検出し、電磁方向切換
弁4を、制御装置10でストローク変動が小さくなるよ
うに制御している。
この場合の制御方法は、第5図に模式的に示すように、
車両に姿勢変化を生じる要因となるステアリングホイー
ルの操舵、アクセルペダルの踏込み、ブレーキペダルの
踏込み等を行うと(ブロック■)、これらに応じて車体
に横加速度又は前後加速度が生じ(ブロック■)、これ
により車体にローリング、ピッチング等の姿勢変化を生
じる(ブロック■)。このように、車体に姿勢変化を生
じると、これがストロークセンサ9で検出されることに
なり(ブロック■)、そのストローク検出値と予め設定
した目標ストローク(通常零に設定される)との偏差を
算出し、その偏差に応じて電磁方向切換弁4を切換制御
してアクチュエータ1を制御しくブロック■)、これに
より、車体の姿勢変化を小さくするように制御する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来の能動型サスペンション制御装
置にあっては、何れの場合も、各車輪位置におけるバネ
下及びバネ上間の相対変位は、固定された目標ストロー
クに対する偏差が零となるように制御する構成となって
いたため、タイヤの撓みによるロールを防止することが
難しいという問題点があった。
すなわち、旋回時にバネ下及びバネ上間の相対変位を零
とするように制御したとしても、第6図に示すように、
タイヤのバネ定数をKTとすると、タイヤの撓みによる
ロール剛性Kyrは、Kt−=2T! ・KTで表すこ
とができる。ここで、Tはトレッドの〃の値である。し
たがって、車両には、タイヤの撓みによって、下記(1
)式で表されるロール角αiを生じることになり、これ
を防止することができないものであった。
αt ” M−y−HG / Kyr  −−・”−(
1)ここで、Mはバネ上質量、yは横加速度、HGは重
心の地上高である。
また、目標ストロークが常に一定値であるため、実車の
ロール・ピッチ等の運動特性を運転席から運転者の好み
に応じて変更することが難しいという問題点もあった。
そこで、この発明は、上記従来例の問題点に着目してな
されたものであり、アクチュエータの制御目標となる目
標ストロークを、予め数式モデルで設定しておき、その
パラメータを運転席から変化させることにより、車体の
姿勢変化を完全に抑制することができると共に、運転者
の好みに応じたロール・ピッチ等の運動特性を得ること
により、上記問題点を解決することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、この発明は、車両のバネ
上及びバネ上間の相対変位を検出した実ストロークと目
標ストロークとの偏差を検出して、目標ストロークに一
致するように車両の車高を調整するアクチュエータを有
する能動型サスペンション制御装置において、車両の各
車輪位置でのバネ上及びバネ上間の相対変位を夫々検出
する相対変位検出手段と、車両に生じる加速度を検出す
る加速度検出手段と、予め設定された車体の姿勢変化を
表す目標数式モデルに従って前記加速度検出器の検出値
に対応する姿勢変化応答を演算する応答演算回路と、該
応答演算回路の演算結果に基づき各車輪位置での目標ス
トロークを算出すると共に、当該目標ストロークと前記
相対変位検出手段の検出信号とを比較しその偏差を出力
する制御回路とを備えていることを特徴とする。
〔作用〕
この発明は、車両のバネ上及びバネ上間の相対変位を検
出した実ストロークと目標ストロークとの偏差を検出し
て、目標ストロークに一致するように車両の車高を調整
するアクチュエータを有する能動型サスペンション制御
装置において、前記アクチュエータを、応答演算回路で
、予め設定された車体のロール、ピッチ等の姿勢変化を
表す目標数式モデルに従って車両に生じる加速度の検出
値に対応する姿勢変化応答を演算し、このとき、目標数
式モデルのパラメータを所望値に変更することにより、
目標値となる車両の姿勢変化応答を任意に変更し、その
姿勢変化応答に基づき制御回路で、バネ下及びバネ上間
の目標ストロークを算出すると共に、これと実際のバネ
下及びバネ上間のストロークとの偏差を算出し、これを
制御指令値としてアクチュエータに供給して、このアク
チュエータを制御回路で算出した目標ストロークに一致
するように制御することにより、車両の姿勢変化を抑制
すると共に、車両のロール、ピッチ等の運動特性を運転
者の好みに応じて変更する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。
図中、1)は運転席から操作可能な位置に配設された車
両の重心及びロールセンタ間の距jll Hrを設定す
るロール距離設定器、12は同様に運転席から操作可能
な位置に配設された車両の重心及びピッチセンタ間の距
離Hpを設定するピッチ設定器であり、各設定器1).
12から後述するように操縦者の好みに応じて選択した
設定値即ちロール又はピッチの応答を変更する設定値を
表すディジタル信号を出力する。
14は車体に配設された横加速度検出器、15は同様に
車体に配設された前後加速度検出器であり、これらから
夫々車体に生じる横加速度及び前後加速度に応じた電圧
でなる検出信号y及びXが出力される。
16F1. 16FL、  161)1及び16mtは
夫々前右輪、前左輪、後右輪及び後左輪の各車輪位置に
おけるバネ下及びバネ上間の相対変格(ストローク)を
検出するストロークセンサであって、例えば、各車輪位
置に設けられたアクチュエータlのシリンダチューブ1
a及び車体側部材2間に装着されたボテンシッメータで
構成され、各車輪位置における中立状態からのストロー
クに応じた検出信号P Sym、  P SFL、  
P 5lll及びPSILが出力される。
而して、ロール設定器1)からの設定信号Hr及び横加
速度検出器14の検出信号yがロール数式モデルの演算
を行うロール応答演算回路17に供給され、このロール
演算回路17で、下記(2)式の演算を行って、横加速
度検出値yに対するロール応答即ちロール角αを算出す
る。
Jr?に−1−C1#+Kr ct=M −Hr  −
y−−(2)ここで、Jrはロール慣性モーメント、C
rはロール減衰定数、Krはロール剛性、Mは車両質量
である。
したがって、ロール角αが微小なものであるときには、
ロール角加速度&及びロール角速度とを零とみなすこと
ができるので、このときのロール角αは次式で表すこと
ができる。
α=M−’1−Hr /Kr  ・・・・・・・・・・
・・(3)また、ピンチ設定器12からの設定信号Hp
及び前後加速度検出器15の検出信号父がピッチ数式モ
デルの演算を行うピッチ応答演算回路18に供給され、
このピッチ演算回路18で、下記(4)式の演算を行っ
て、前後加速度検出値Xに対するピッチ応答即ちピッチ
角βを算出する。
JpJ+Cpρ+Kpβ=M−Hp4−・・・・・(4
)ここで、Jpはピッチ慣性モーメント、Cpはピッチ
減衰定数、Kpはピッチ剛性、Mは車両質量である。
したがって、この場合もピッチ角βが微小なものである
ときには、ピッチ角加速度I及びピッチ角速度汐を零と
みなすことができるので、このときのピンチ角βは次式
で表すことができる。
β=M−父・Hp/Kp  ・・・・・・・旧・・(5
)そして、ロール応答演算回路17から出力されるロー
ル角αとピッチ応答演算回路18から出力されるピッチ
角βとが制御回路19に供給される。
この制御回路19は、ストローク演算回路20を有し、
このストローク演算回路20からの目標ストロークと、
ストロークセンサ16Fll〜16*tからの実ストロ
ークとの偏差を算出する。
ストローク演算回路20は、下記(6)〜(9)式の演
算を行って、前右輪位置における目標ストロークSF□
前左輪位置における目標ストロークSFLn後右輪位置
における目標ストローク5RII及び後左輪位置におけ
る目標ストロークSRLを夫々算出する。
5Fl=  T・α+L1 β ・・・・・・・・・・
・・(6)SFL=−T・α+L1 β ・・・・・・
・・・・・・(7)Smu−T・α−L2 β ・・・
・・・・・・・・・(81SIL−T・α−L8 β 
・・・・・・・・・・・・(9)ここで、Tはトレッド
の〃の距離、L、はピッチセンタ及び前輪間の距離、L
:はピッチセンタ及び後輪間の距離である。
一方、ストロークセンサ16□〜16++tの検出信号
ps’□〜PSmtは、夫々A/D変換器21□〜21
.Lを介してローパスフィルタ22に供給され、このロ
ーパスフィルタ22で比較的高周波数のバネ上振動成分
等を除去して比較的低周波数のバネ上振動成分のみを抽
出し、これらを実ストローク検出値として出力する。
そして、ローパスフィルタ22からの各車輪における実
ストローク検出値が制御回路19に供給されて、これら
と前記ストローク演算回路2oから出力される各目標ス
トロークS Fll  S FLI  S ll+SI
Lとの偏差ΔS F l * ΔSFL+ Δ5lll
+ Δ5IILを算出し、これらを夫々制御指令値とし
て比率設定器23F、〜231)L、D/A変換器24
□〜24.L及びローパスフィルタ25を介して各車輪
位置におけるアクチュエータ1を制御する電磁方向切換
弁4に供給して、これらを切換制御する。
次に動作を説明する。今、車両が路面に凹凸がな(平坦
な良路を定速直進走行しているものとすると、この状態
では、車体に加速度が生じることがないので、加速度検
出器14.15の加速度検出値は共に零である。
このため、ロール応答演算回路17で算出されるロール
角α及びピッチ応答演算回路18で算出されるピッチ角
βが共に零となり、したがって、ストローク演算回路2
0で算出した目標ストロークS Flu  S FLI
  S R1I+  S ILの値が零となる。
一方、ストロークセンサ16□〜16*Lから得られる
実ストローク検出値PS□〜PS*tも略零となるので
、これら実ストローク検出値S□〜Sれと目標ストロー
クSFl+  SFL+  5llll  SILとの
偏差ΔS□、ΔS F L r ΔS□、ΔSILも略
零となる。
このため、電磁方向切換弁4が中立位置に保持されてア
クチュエータlの両圧力室A、B間が遮断されてオリフ
ィス6のみにより連通し、比較的高減衰力を発生させる
状態に制御される。
この状態から、第2図に示すように、ステアリングホイ
ール(図示せず)を右切り(又は左切り)して車両を右
旋回(又は左旋回)状態とすると(ブロック■)、車両
に左方向(又は右方向)に向かう横加速度が生じること
になる(ブロック■)。
このため、横加速度検出器14(ブロック■)からその
横加速度に応じた正数(又は負数)の検出信号が出力さ
れる。
これに応じて、ロール応答演算回路17 (ブロック0
)でそのときの横加速度検出値yに応じたロール応答即
ちロール角αを算出し、その算出したロール角αをスト
ローク演算回路20に出力する。
このとき、ロール設定器1)の設定値Hrが、Hr =
−Kr  −H/Ktrに設定されているものとすると
、これを前記(3)式に代入することにより、ロール角
αは、次式で表されることになる。
α=  M−’J−Kr  −Ha /Kr  −Kt
、=M ’ ”! ’ HG /Kt−・・・・・・・
・・・・・a口このロール角αは、車両の旋回による横
加速度の発生に伴い、タイヤに生じるその撓みによる前
記(1)式で表されるロール角αアと等しく逆向きのロ
ール角となるので、旋回時にはα+α、−〇となって、
両者が相殺されることになる。
したがって、このロール角αがストローク演算回路20
(ブロック0)に供給されると、このストローク演算回
路20では、ピッチ応答演算回路18からのピッチ角β
が零であるので、正数(又は負数)の横加速度検出値y
に基づき前記(6)〜(9)式の演算を行って、各車輪
位置での目標ストロークS□+  SFL+  Sll
+  SILを算出し、これらを夫々出力する。このと
き、ロール角αは負数(又は正数)であるので、前右輪
及び後右輪の目標ストロークS□+Sllが負方向(又
は正方向)に増加すると共に、前左輪及び後左輪の目標
ストロークSFL、  SILが正方向(又は負方向)
に増加することなる。
一方、車両に左方(又は右方)への横加速度が生じると
、車体が左下がり(又は右下がり)に傾斜するロールが
発生しくブロック■)、左側の車輪の実ストロークP 
SFL、  P S++tが負方向(又は正方向)に増
加し、右側の車輪の実ストロークPS Fl、P S 
@−’正方向(又は負方向)に増加し、これらがストロ
ークセンサ16□〜161Lで検出される(ブロック■
)。
したがって、右側の車輪位置での目標ストロークと実ス
トロークの偏差ΔSFl+  ΔS、えが正方向(又は
負方向)に増加し、逆に左側の車輪位置での目標ストロ
ークと実ストロークとの偏差ΔSFL+Δ5IILが負
方向(又は正方向)に増加することになり、これらが、
比率設定器23Fll〜231Lを介してD/A変換器
24F1〜241Lでアナログ値に変換され、且つロー
パスフィルタ25を介して、各車輪位置のアクチュエー
タ1の電磁方向切換弁4に供給されるので、右側の車輪
におけるアクチュエータ1が実ストロークを負方向(又
は正方向)に増加させるように作用し、左側の車輪にお
けるアクチュエータlが実ストロークを正方向(又は負
方向)に増加させるように作用することになる(ブロッ
ク■)。
その結果、各車輪位置のバネ下及びバネ上間のストロー
クが、タイヤの撓み分を加味した目標ストロークに一致
するように制御されることになり、車体がこれに生じる
横加速度に拘わらず、ロールを全く生じない状態に維持
され、このため、ロール感の全くない快適な操舵感覚及
び乗心地を得ることができる。
また、運転者の好みに応じて、ロール設定器1)の設定
値Hrを、Hr <  Kr  −Ha /Ktrに設
定すると、上記旋回状態で、車両が逆ロール特性即ち右
旋回状態では、車体が右下がりにロールし、左旋回状態
では、車体が左下がりにロールするように設定されるこ
とになり、より快適な操舵感覚及び乗心地を確保するこ
とができる。
また、上記良路走行状態から悪路走行状態に移行して、
車両にロールを生じる場合も前記旋回状態と同様の制御
を行うことができる。
さらに、車両の良路直進走行状態からブレーキペダルを
踏込んで制動状態とすると、ブレーキペダルの踏込みに
より、車両に減速度が生じ、これが前後加速度検出器1
5で検出される。したがって、その負数でなる前後加速
度検出値kがピッチ応答演算回路18に供給されるので
、このピッチ応答演算回路18で、ピッチ設定器12の
設定値Hpに応じたピッチ応答即ちピッチ角βを算出す
る。
このとき、ピッチ設定値Hpが、タイヤのバネ定数をK
Twとしたときに、Hp −−Kp  −HG/KTp
に設定されるでいるものとすると、この場合のピッチ角
βは、前後加速度Xが負数であることにより、β−十M
−5!−Hc / Ktpとなり、車両に前後加速度を
生じたときに、タイヤの撓みにより生じるピッチ角β7
と等しく逆向きとなる。
このため、ストローク演算回路20で、タイヤの撓み分
を加味して前輪側の目標ストロークS F l *SF
Lが正方向に増加し、且つ後輪側の目標ストローク5l
ll+  SILが負方向に増加する。
その結果、各車輪位置のアクチュエータlがタイヤの撓
み分を加味した目標ストロークとなるよに作用されるの
で、前記のロール制御状態と同様に、ピッチを完全に零
とするアクチュエータlの制御を行うことができ、ノー
ズダイブを確実に防止して乗心地を向上させることがで
きる。
また、車両が急加速状態となって、スカット現象が生じ
る状態となる場合も、前後加速度検出器15から出力さ
れる検出信号が正数になるので、上記ノーズダイブ抑制
制御とは逆に前輪側目標ストローク5FII+  sr
tが負方向に増加し、後輪側目標ストロークS IRI
  S RLが正方向に増加し、これらに実際の実スト
ロークが一致するようにアクチュエータlが作用される
ので、スカソト現象を完全に抑制して、乗心地を向上さ
せることができる。
さらに、車両にロール及びピッチが同時に生じる場合も
、ストローク演算回路20に、そのときの横加速度y及
びロール設定値Hrに基づくロール角αと、前後加速度
父及びピッチ設定値H9に基づくピッチ角βとが供給さ
れるので、これらに応じた各車輪位置における目標スト
ロークS FllS、い S 1)1+、  S IL
がストローク演算回路20から出力され、これに基づき
各車輪位置のアクチュエータlがロール及びピッチを抑
制するように作用されて、操舵感覚及び乗心地を向上さ
せることができる。
以上を要するに、この実施例においては、目標数式モデ
ルのパラメータとして、重心とロールセンタとの間の距
離Hr及び重心とピッチセンタとの間の距1)t Hp
を採用しているので、これらを変更することにより、タ
イヤの撓みによる車体の姿勢変化を加味した姿勢変化抑
制制御を行うことができると共に、−歩進めて実車がセ
ダン系であるときに、恰もミツドシップのスポーツカー
と同等の挙動を示させることも可能となる。換言すれば
、目標数式モデルを好みの車の車両諸元で設定すること
により、実車をそのモデルと同等な運動特性とすること
ができる。
なお、上記実施例においては、車両の横加速度及び前後
加速度を夫々加速度検出器14.15で検出する場合に
ついて説明したが、これらに限定されるものではなく、
車両のバネ下及びバネ上間の相対変位を検出するストロ
ークセンサ16r*〜16れの検出信号に基づき加速度
を検出するようにしてもよい。
また、上記実施例においては、バネ下及びバネ上間の相
対変位を検出する相対変位検出手段としてポテンショメ
ータでなるストロークセンサを通用した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、差動トラン
ス等の任意の相対変位検出手段を適用し得ること勿論で
ある。
さらに、アクチュエータ1としては、上記複動型油圧シ
リンダに限定されるものではなく、第3図に示すように
、ガススプリング26で車体側部材2を支持する形式の
アクチュエータであってもよく任意の構成のアクチュエ
ータを適用し得る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、バネ下及びバ
ネ上間のストロークの目標値を、車両の横加速度及び/
又は前後加速度の検出値と、運転者の好みに応じて設定
する設定値とに基づき目標数式モデルに従って車両の姿
勢変化応答を算出し、この姿勢変化応答に応じて、目標
ストロークを算出し、この目標ストロークと実際のスト
ローク検出値との偏差に応じて各車輪位置におけるアク
チュエータを制御する構成としたため、タイヤの撓み量
を考慮してロール、ピッチ等の運動特性を正確に制御す
ることができると共に、車両の運動特性を運転者の好み
に応じて広範囲に変更することができるという効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す制御ブロック線図、
第2図はこの発明の詳細な説明に供する説明図、第3図
はこの発明に適用し得るアクチュエータの他の実施例を
示す断面図、第4図は従来装置の構成図、第5図はその
動作の説明に供する説明図、第6図は従来装置のロール
の説明に供する模式図である。 1・・・・・・アクチュエータ、2・・・・・・車体側
部材、4・・・・・・電磁方向切換弁、1)・・・・・
・ロール設定器、12・・・・・・ピッチ設定器、14
・・・・・・横加速度検出器、15・・・・・・前後加
速度検出器、16□、  16rt、16□、16mt
・・・・・・ストロークセンサ、17・・・・・・ロー
ル応答演算回路、18・・・・・・ピッチ応答演算回路
、19・・・・・・制御回路、20・・・・・・ストロ
ーク演算回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)車両のバネ上及びバネ下間の相対変位を検出した
    実ストロークと目標ストロークとの偏差を検出して、目
    標ストロークに一致するように車両の車高を調整するア
    クチュエータを有する能動型サスペンション制御装置に
    おいて、車両の各車輪位置でのバネ上及びバネ下間の相
    対変位を夫々検出する相対変位検出手段と、車両に生じ
    る加速度を検出する加速度検出手段と、予め設定された
    車体の姿勢変化を表す目標数式モデルに従って前記加速
    度検出器の検出値に対応する姿勢変化応答を演算する応
    答演算回路と、該応答演算回路の演算結果に基づき各車
    輪位置での目標ストロークを算出すると共に、当該目標
    ストロークと前記相対変位検出手段の検出信号とを比較
    しその偏差を出力する制御回路とを備えていることを特
    徴とする能動型サスペンション制御装置。
  2. (2)応答演算回路は、車両のロール角αの目標数式モ
    デルを次式に従って演算し(式中、Jrはロール慣性モ
    ーメント、Crはロール減衰定数、Krはロール剛性、
    Mはバネ上質量、yは横加速度である。)、重心及びロ
    ールセンタ間の距離を任意に設定可能に構成してなる特
    許請求の範囲(1)項記載の能動型サスペンション制御
    装置。 Jr■+Cr■+Krα=M・■・Hr
  3. (3)応答演算回路は、車両のピッチ角の目標数式モデ
    ルを次式に従って演算し(式中、Jpはピッチ慣性モー
    メント、Cpはピッチ減衰定数、Kpはピッチ剛性、■
    は前後加速度である。)、重心及びピッチセンタ間の距
    離を任意に設定可能に構成してなる特許請求の範囲第(
    1)項又は第(2)項記載の能動型サスペンション制御
    装置。 Jp■+Cp■+Kpβ=M・■・Hp
  4. (4)制御回路は、各車輪位置における目標ストローク
    S_F_R、S_F_L、S_R_R、S_R_Lを次
    式に従って算出する(式中、Tはトレッドの1/2の値
    、L_1はピッチセンタ及び前輪間の距離、L_2はピ
    ッチセンタ及び後輪間の距離である。)ようにしてなる
    特許請求の範囲第(1)項〜(3)項の何れかに記載の
    能動型サスペンション制御装置。 S_F_R=T・α+L_1・β S_F_L=−T・α+L_1・β S_R_R=T・α−L_2・β S_F_L=−T・α−L_2・β
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