KR0184679B1 - 서스펜션 제어장치 - Google Patents

Abstract

예측제어를 함으로써, 후륜측의 액츄에이터로부터 발생하는 예측제어력의 반작용에 의하여, 차체에 피칭운동이 발생하는 것을 방지한다.

차체의 수평면 중심위치에 배열 설치한 상하가속도센서(28G)의 상하가 속도검출치Z_G의 절대치｜Z_G｜가 미리 설정한 기준치Z_G1보다도 클 때, 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR에 따른 예측제어력을 후륜측의 액츄에이터로부터 발생시키는 것에 의한 반작용에 의하여, 큰 피칭운동이 발생하는 경향에 있는 것으로 하고, 노면입력 추정치 X'_OFL및 X'_OFR에 의거한 예측 제어 목표출력 F_PRL, F_PRR을 작게 보정하고, 예측제어력을 작게 보정한다. 그 때문에, 후륜측으로부터 발생하는 예측제어력의 반작용에 의하여 발생하는 전륜측의 진동이 억제되기 때문에, 피칭운동이 발생하는 일은 없다.

Description

서스펜션 제어장치(SUPENSION CONTROL DEVICE)

제1도는 본 발명에 관계된 서스펜션 제어장치의 개략구성을 나타낸 기본구성도.

제2도는 제1실시예에 있어서의 서스펜션 제어장치의 1예를 나타낸 구성도.

제3도는 압력제어밸브의 여자전류와 제어유압과의 관계를 나타낸 특성도.

제4도는 본 발명에 적용한 상하가속도센서의 상하가속도와 출력전압과의 관계를 나타낸 특성도.

제5도는 본 발명에 적용한 스트로크센서의 스트로크와 출력전압과의 관계를 나타낸 특성도.

제6도는 제1실시예에 있어서의 제어장치(31)의 1예를 나타낸 기능 구성도.

제7도는 보정이득 α1과 상하가속도 검출치 Z_G와의 대응을 나타낸 제어맵.

제8도는 제2실시예에 있어서의 제어장치(31)의 1예를 나타낸 기능 구성도.

제9도는 보정이득 α2와 상하가속도 검출치 Z_G와의 대응을 나타낸 제어맵.

제10도는 제3실시예에 있어서의 제어장치(31)의 1예를 나타낸 기능구성도.

제11도는 보정이득α3과 상하가속도 검출치 Z_G와의 대응을 나타낸 제어맵.

제12도는 본 발명에 적용한 피치각속도센서의 피치각속도와 출력전압과의 관계를 나타낸 특성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11FL~11RR : 능동형 서스펜션 12 : 차체측부재

13FL~13RR : 차륜 13FL, 13FR : 전륜

13RL, 13RR : 후륜 14 : 차륜측부재

15FL~15RR : 유압실린더 15a : 실린더튜브

15b : 피스톤로드 15c : 피스톤

16FL~16RR : 코일스프링 17FL~17RR : 압력제어밸브

17 : 입력포트 17o : 되돌림포트

17c : 제어압포트 17s : 비례솔레노이드

21 : 공급측배관 22 : 되돌림측배관

23 : 유압원 24 : 유압배관

25 : 고압측 어큐무레이터 26 : 진동흡수용 어큐무레이터

27 : 쵸크 28FL, 28RR, 28G : 상하가속도센서

30 : 차속도센서 31 : 제어장치

41 : A/D변환부 42 : 노면입력 추정부

42a : 미분처리부 42b : 적분처리부

42c : 가산부 43, 43', 43 : 제어신호 생성부

43a : A/D변환부 43b : 지연처리부

43C : 제어출력 연산부 43F : 전륜측 제어출력 연산부

43R : 후륜측 제어출력 연산부 44, 44', 44 : 보정이득 산출부

44a : 지역통과필터부 44b : 보정이득설정부

45F, 45R : 구동처리부 45a : D/A변환부

45b : 제어밸브 구동부 46 : 피치 감쇠제어출력 연산부

46a : A/D변환부 46b : 승산부

52FL, 52FR : 스트로크센서 53 : 피치각속도센서

본 발명은, 전륜측의 운동정보를 후륜측의 자세변화 억제제어에 사용하도록 한 서스펜션 제어장치의 개량에 관한 것이다.

이 종류의 서스펜션 제어장치로서는, 예컨대, 일본국 특개평 5-201222호 공보에 기재된 서스펜션 제어장치(이하, 종래예라고 함)등이 알려져 있다. 이것은 차체측부재와 전륜의 차륜측부재와의 사이의 스트로크를 스트로크센서로 검출함으로써 노면불균일 입력(路面不整入力)을 검출하고, 이 노면을 전륜이 통과한 후, 후륜의 통과하기 까지의 시간차가 상당히 지연하였을 때에, 노면불균일 입력을 부정하는 제어력을 후륜측 액츄에이터에 발생시킴으로써, 후륜을 개재하여 전달되는 노면불균일 입력을 저감하고, 승차감을 향상시키도록 하고 있다.

그리고, 이와 같은 예측제어를 한 경우에는, 후륜을 개재하여 전달되는 노면불균일 입력만을 저감하고, 차체측의 운동이 전륜의 운동정보에 주는 영향을 고려하고 있지 않기 때문에, 후륜에 준제어력의 반작용에 의하여 차체에 피칭운동이 일어나면 전륜의 운동정보에 피치운동의 영향이 포함되어 버리고, 이 전륜 운동정보를 사용하여 후륜에 제어력을 주면, 피칭운동이 조장된다고 하는 문제점이 있다.

그 때문에, 이 종래예에서는, 차량의 전후에 상하방향 가속도를 검출하는 상하방향 가속도센서를 설치하고, 이 상하방향 가속도센서의 검출치를 기본으로 차체의 피칭속도를 검출하고 있다. 그리고, 이 피칭속도가 미리 설정한 문턱값을 넘었을 때, 예측제어력을 저하시킴으로써, 피칭운동의 조장을 방지하도록 되어 있다.

그런데, 차량에 예측제어를 적용하는 것에 따른 차체의 피칭운동이 조장되는 현상은, 비교적 주기가 길고, 진폭이 큰 기복을 가진 노면에서 주로 발생하고 있다. 이와 같은 노면에서는, 차량의 휠 베이스와 비교하여 노면의 기복의 주기가 충분히 길기 때문에, 노면으로부터의 입력은 전후동상(前後同相), 즉, 바운스입력으로서 작용하게 된다. 따라서, 차량에 바운스진동이 발생한 후, 예측제어의 영향에 의해서 피칭이 발생한다고 하는 특징이 있다.

그런데, 상기 종래예의 경우에는, 피칭속도가 미리 설정한 소정치를 넘었을 때에 예측제어력을 저하시키도록 하고 있다. 요컨대, 차량에 발생하는 피칭이 어느 정도 발생 후에 예측제어력을 저하시키도록 하고 있기 때문에, 예측제어력 저하의 판단이 더디고, 예측제어에 따른 피칭운동이 발생을 충분히 방지할 수 없다고 하는 미해결의 과제가 있다.

그래서, 본 발명은, 상기 종래의 미해결의 과제에 착안하여서하게 된것으로, 피칭운동이 발생하는 일 없이, 전륜 운동정보에 따라서 후륜의 제어력을 제어하여, 승차감을 향상시킬 수 있는 서스펜션 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구범위 제1항에, 관계된 서스펜션 제어장치는, 제1a도의 기본구성도에 도시한 바와 같이, 적어도 후륜과 차체와의 사이에 끼워지고, 입력되는 제어신호에 따라서 차체의 자세변화를 억제하는 제어력을 개별로 발생하는 것이 가능한 액츄에이터와, 전륜 위치에 있어서의 차체의 진동을 검출하는 전륜진동 검출수단과, 차체의 상하방향의 진동을 검출하는 바운스진동 검출수단과, 상기 전륜진동 검출수단의 검출정보를 기초로 후륜측에 대한 상기 제어신호를 형성하는 제어신호 형성수단과, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보가 소정치보다도 클 때 상기 제어신호를 보정하는 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구범위 제2항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 차륜과 차체와의 사이에 끼워지고, 입력되는 제어신호에 따라서 차체의 자세변화를 억제하는 제어력을 개별로 발생하는 것이 가능한 액츄에이터와, 전륜위치에 있어서의 차체의 진동을 검출하는 전륜진동 검출수단과, 차체의 상하방향의 진동을 검출하는 바운스진동 검출수단과, 상기 전륜진동 검출수단의 검출정보를 기초로 상기 제어신호를 형성하는 제어신호 형성수단과, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보에 따라서 전륜측에 대한 상기 제어신호를 보정하는 보정수단을 구비하는 것을 특징으로하고 있다.

또, 청구범위 제3항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 제1b도의 기본구성도에 도시한 바와 같이, 차륜과 차체와의 사이에 끼워지고, 입력되는 제어신호에 따라서 차체의 자세변화를 억제하는 제어력을 개별로 발생하는 것이 가능한 액츄에이터와, 전륜위치에 있어서의 차체의 진동을 검출하는 전륜진동 검출수단과, 차체의 상하방향의 진동을 검출하는 바운스진동 검출수단과, 차체의 피칭상태를 검출하는 피칭상태 검출수단과 상기 전륜진동 검출수단의 검출정보에 근거하여 후륜측 진동을 억제하는 제어력을 산출하는 제1의 연산수단과 상기 피칭상태 검출수단의 검출정보에 근거하여 당해 피칭상태를 억제하는 제어력을 산출하는 제2의 연산수단과, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보에 따라서 상기 제2의 연산수단으로 산출한 제어력을 보정하는 보정수단과, 상기 제1 및 제2의 연산수단의 제어력을 기초로 상기 액츄에이터로의 제어신호를 형성하는 제어신호 형성수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구범위 제4항 내지 제6항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 상기 바운스진동 검출수단은, 차체의 평면상 중심 근방위치에 있어서의 상하가속도를 검출 또는 추정하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구범위 제7항 내지 제12항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 상기 보정수단은, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보를 저역통과필터처리한 값에 근거하여 보정을 하는 것을 특징으로 한다.

청구범위 제1항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 전륜진동 검출수단으로 검출한 전륜위치에 있어서의 차체의 진동정보를 기초로, 이 진동을 억제하는 제어력인 예측제어력을 액츄에이터에 발생시키는 제어신호를 제어신호형성수단으로 형성한다. 이 때, 바운스진동 검출수단으로 검출한 차체의 상하방향의 진동이, 예컨대 소정치보다도 클 때에는, 후륜측의 액츄에이터로부터 예측제어력을 발생시킴으로써, 피칭이 발생하는 경향에 있는 것으로서 제어신호를 작게 보정한다.

따라서, 후륜측의 액츄에이터로부터 발생되는 예측제어력이 억제되기 때문에, 예측제어력의 반작용에 의한 전륜측의 진동도 억제되게 되고, 피칭운동이 발생하는 것은 방지된다.

또, 청구범위 제2항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 전륜진동 검출수단으로 검출한 전륜위치에 있어서의 차체의 진동정보를 기초로, 이 진동을 억제하는 제어력인 예측제어력을 후륜측의 액츄에이터에 발생시키는 제어신호를 형성하고, 전륜측의 액츄에이터에 대해서는, 전륜진동 검출수단의 검출정보에 근거한 제어신호를 형성하고, 이 제어신호를, 예컨대 바운스진동 검출수단의 검출정보가 소정치보다도 작을 때 작게 보정하고, 이들 제어신호에 따른 제어력을 전후륜측의 액츄에이터로부터 발생시킨다.

그리고, 차체에 상하진동이 발생한 시점에서, 전륜측으로부터도 전륜진동 검출수단의 검출정보에 따른 제어력을 발생시켜서 전후륜측으로부터 제어력을 발생시키는, 이때, 바운스진동 검출수단의 검출정보가 작고, 후륜측의 액츄에이터로부터 예측제어력을 발생시켜도 피칭운동이 그다지 발생하지 않는다고 예상될 때에는, 전륜측으로부터 발생시키는 제어력을 작게 하여서 예측제어의 효과에 의하여 후륜으로부터의 진동전달을 저감하고, 바운스진동 검출수단의 검출정보가 크고, 후륜측의 액츄에이터로부터 예측제어력을 발생시키면 피칭운동이 크다고 에상될 때에는, 전륜측으로부터 발생시키는 제어력은 크게 하여서 전륜측으로부터의 진동입력도 저감시키기 때문에, 피칭운동이 발생하는 것은 방지된다.

또, 청구범위 제3항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 전륜진동 검출수단으로 검출한 전륜위치에 있어서의 차체의 진동정보를 기초로 이 진동을 억제하는 제어력을 산출하고, 또, 피칭상태 검출수단으로 검출한 차체의 피칭정보를 기초로, 차체의 피칭운동을 억제하는 제어력을 산출하고, 전륜측으로부터는 차체의 피칭운동을 억제하는 제어력을 발생시키고, 후륜측으로부터는 차체의 피칭운동을 억제하는 피치억제 제어력과 전륜진동 검출수단으로 검출한 진동정보를 억제하는 제어력인 예측제어력을 발생시킨다.

이때, 보정수단에 의하여, 차체의 바운스진동이 작아짐에 따라서 피칭억제 제어력을 작게 보정하고 있기 때문에, 차체의 상하진동이 작고 예측제어력의 영향에 의하여 발생하는 피칭운동은 작다고 예상될 때에는 피칭억제 제어력을 작게 하여 예측제어의 효과에 의하여 후륜으로부터의 진동전달을 저감하고, 차체의 상하진동이 크고 예측제어력의 영향에 의하여 피칭운동이 크게 발생한다고 예상될 때에는, 피칭운동을 억제하는 피칭억제 제어력을 각륜에 대한 액츄에이터로부터 발생시키기 때문에, 차량에 예측제어를 적용함으로써 피칭운동이 발생하는 것은 방지된다.

또, 청구범위 제4항 내지 제6항에 관계된 서스펜션 제어장치에서는, 바운스진동 검출수단은, 차체의 평면상 중신 근방위치, 즉, 차체를 수평면상에 투명하였을 때에 중심위치의 근방이 되는 위치의 상하가속도를 검출 또는 추정하기 때문에, 이 검출치 또는 추정치에 포함되는, 예컨대 차체의 피칭운동등에 다른 상하방향의 진동성분을 저감할 수 있고, 따라서, 차체의 상하방향의 진동성분만이 용이하게 검출된다.

또한, 청구범위 제7항 내지 제12항에 관계된 서스펜션 제어장치에서는, 보정수단은, 바운스진동 검출수단의 검출정보를 저역통과필터처리한 값에 근거하여 보정을 하기 때문에, 차체의 피칭운동의 원인이 되는 저주파성분만에 근거하여 보정을 하게 되고, 보다 정확한 보정이 행하여진다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

제2도는 본 발명의 제1실시예에 있어서의 서스펜션 제어장치의 개략구성도이다.

도면중, (11FL~11RR)은, 각각 차체측부재(12)와 각 차륜(13FL~13RR)을 개별로 지시하는 차륜측부재(14)와의 사이에 끼워진 능동형 서스펜션으로서, 각각 액츄에이터로서의 유압실린더(15FL~15RR)와, 이들 유압실린더(15FL~15RR)와 병렬로 넣어 설치된 코일스프링(16FL~16RR)과, 유압실린더(15FL~15RR)에 대한 작동유압을, 후술한 제어장치(31)로부터의 지령치에 따라 움직여서 제어하는 압력제어밸브(17FL~17RR)를 구비하고 있다.

또, 유압실린더(15FL~15RR)의 각각은, 그것들의 실린더튜브(15a)가 차륜측부재(14)에 부착되고, 피스톤로드(15b)가 차체측부재(12)에 부착되고, 실린더튜브(15a)내의 관통구멍을 가지는 피스톤(15c)에 의하여 구획 조성되는 상하 압력실의 피스톤(15c)에 대한 수압면적차에 의하여 압력제어밸브(17FL~17RR)로부터 공급되는 작동유압에 따른 추진력으로 이루어진 제어력을 발생한다. 또, 코일스프링(16FL~16RR)의 각각은, 차체의 정하중(靜荷重)을 지지하는 것이며, 정하중을 지지할 뿐인 저스프링 정수의 것으로 좋다.

압력제어밸브(17FL~17RR)의 각각은, 입력포트(17i), 되돌림포트(17o) 및 제어압포트(17c)를 가짐과 동시에, 제어압포트(17c)와 입력포트(17i) 및 되돌림포트(17o)를 차단상태로, 또는, 제어압포트(17c)와 입력포트(17i) 및 되돌림포트(17o)의 어느 한편을 연이어 통하게 하는 상태로 전환하는 스풀을 가지고, 이 스풀의 양단에 공급압과 제어압이 파일롯트압으로서 공급되고, 또한 공급압측에 비례솔레노이드(17s)에 의하여 제어되는 포페트밸브가 배열 설치된 구성을 가지고, 제어압포트(17c)의 압력 Pc가 항상 비례솔레노이드(17s)에 후술하는 제어장치(31)로부터 공급되는 여자전류 i_FL~i_RR에 따른 압력이 되도록 제어된다.

여기서, 여자전류 i_FL~i_RR와 제어압포트(17c)로부터 출력되는 제어유압 Pc와의 관계는, 제3도에 도시한 바와 같이, 여자전류 i_FL~i_RR이 최소한 전류치 i_MIN일때 최소제어유압 P_MIN을 출력하고, 이 상태에서 여자전류 i_FL~i_RR이 정방향으로 증가하면, 이것에 소정의 비례이득 K₁을 가지고 제어유압 Pc가 증가하고, 최대전류치 i_MAX일 때에 후술하는 유압원(23)으로부터의 설정라인압에 상당하는 최고제어유압 P_MAX를 출력한다. 이 제3도에서, i_N은 중립여자전류, P_N은 중립제어유압이다.

그리고, 압력제어밸브(17FL∼17RR)의 입력포트(17i) 및 되돌림포트(17_O)가 각각 공급측배관(21) 및 되돌림측배관(22)을 개재하여 유압원(23)에 접속되고, 제어압포트(17_C)가 유압배관(24)을 개재하여 유압실린더(15FL∼15RR)의 압력실에 접속되어 있다.

또한, 제2도에서, (25)는 공급측 배관(21)의 도중에 접속한 고압측 어큐무레이터, (26)은 유압실린더(15FL∼15RR)내의 압력실에 쵸크(27)를 개재하여 연이어 통해진 스프링 하진동흡수용 어큐무레이터이다.

한편, 차체에는, 제2도에 도시한 바와 같이, 앞쪽의 차륜(13FL) 및 (13FR)에 대응하는 위치에 각각, 스프링상 가속도를 검출하는 상하가속도센서(28FL) 및 (28FR)이 배열 설치되고, 또, 차체의 평면상의 중심점 근방의 위치, 예컨대, 수평상태로 유지된 차량의 중심을 지나는 수직선상의 위치 등, 차체를 수평면상에 투명하였을 때에 중심위치의 근방이 되는 위치에는, 차체의 상하방향의 가속도를 검출하는 상하가속도센서(28G)가 배열 설치되어 있다. 이들 상하가속도센서(28FL) 및 (28FR), (28G)의 각각은, 제4도에 도시한 바와 같이, 예컨대, 상하가속도가 영일 때에 영의 전압을 출력하고, 상향의 가속도가 생겼을 때에 이것에 따라서 정의 전압으로 된 상하가속도 검출치 Z를 출력하고, 하향의 가속도가 생겼을 때에, 이것에 따라서 부의 전압으로 된 상하가속도검출치 Z를 출력하고, 이것들 상하가속도센서(28FL) 및 (28FR), (28G)의 검출치 Z_FL및 Z_FR, Z_G는, 제어장치(31)에 공급된다.

또, 차체측부재(12)와 차륜측부재(14)와의 사이의 전륜측에는, 이들사이의 상대거리를 검출하는 스트로크센서(52FL) 및 (52FR)이 배열 설치되고, 예컨대, 차체부재(12)와 차륜측부재(14)와의 상대변위에 따른 인덕턴스변화에 의하여 아날로그전압으로 된 스트로크검출지 H_FL및 H_FR을 출력한다. 그리고, 제5도에 도시한 바와 같이, 예컨대, 차높이가 미리 설정한 목표차높이 H_S에 일치할 때에, 영의 중립전압을, 목표차높이 H_S보다 높은 차높이를 검출하였을 경우에는, 그 편차에 따른 부의 전압을, 목표차높이 H_S보다 낮은 차높이를 검출한 경우에는, 그 편차에 따른 정의 전압으로된 스트로크검출치 H_FL및 H_FR을 출력하도록 구성되고, 이들 스트로크센서(52FL) 및 (52FR)의 검출치 H_FL및 H_FR은, 후술하는 제어장치(31)에 공급된다.

또한, 차륜 또는, 트랜스미션, 디퍼렌션 등의 구동계의 적당한 개소에는 차속도센서(30)가 부착되어 있으며, 차속도센서(30)의 차속도 검출치 V는 후술의 제어장치(31)에 공급된다.

여기서, 상하가속도센서(28FL) 및 (28FR) 및 스트로크센서(52FL) 및 (52FR)이 전륜진동 검출수단에 대응하고, 상하가속도센서(28G)가 바운스진동 검출수단에 대응하고 있다.

다음에, 제어장치(31)의 기능구성을 제6도에 의거하여 설명한다.

또한, 실제로는, 제어장치(31)는, 예컨대 A/D변환기, D/A변환기등의 입출력 인터페이스회로나, 연산처리장치, 기억장치를 포함하여 형성되는 마이크로컴퓨터 등으로 구성되어 있다.

제6도에 도시한 바와 같이, 이 제어장치(31)는, 상하가속도센서(28FL), (28FR), (28G), 스트로크센서(52FL)∼(52FR)의 검출치를 입력하고 디지탈치로 변환하는 A/D변환기(41)와, A/D변환부(41)에서 디지탈치로 변환한 상하가속도센서(28FL), (28FR)의 검출치 Z_FL, Z_FR과, 스트로크센서(52FL), (52FR)의 검출치 H_FL, H_FR을 기초로 노면입력추정치 X'_OFL, X'_OFR을 산출하는 노면입력 추정부(42)와, 노면입력 추정부(42)에서 추정한 노면입력 추정치 X'_OFL, X'_OFR을 기초로 이에 대항하는 제어력을 후륜측에서 발생시키는 제어신호를 형성하는 제어신호 형성수단으로서의 제어신호 생성부(43)와, A/D변환부(41)에서 A/D변환한 중심위치의 상하가속도 검출치Z_G를 기초로 보정이득 α1을 설정하는, 보정수단으로서의 보정이득 산출부(44)와, 제어신호생성부(43)에서 생성한 제어신호에 따라서 압력제어밸브(17RL), (17RR)를 각각 구동하는 구동처리부(45R)로 구성되어 있다.

상기 노면입력 추정부(42)는, A/D변환부(41)로부터의 스트로크 검출치 H_FL및 H_FR을 미분처리하는 미분처리부(42a)와, 상하가속도 검출치 Z_FL및 Z_FR을 적분처리하는 적분처리부(42b)와, 미분처리부(42a) 및 적분처리부(42b)의 출력을 가산하는 가산부(42c)로 구성되고, 이 노면입력 추정부(42)에서는 스프링 하변위의 속도치를 구하고 있다.

여기서, 스트로크센서(52FL), (52FR)의 스트로크 검출치 H_FL, H_FR은, 스프링 하 및 스프링 상 사이의 상대변위를 나타내므로, 전륜측의 스트로크 검출치 H_FL및 H_FR은, 전륜(13FL) 및 (13FR)의 스프링 하변위를 X_OFL, X_OFR스프링 상변위를 X_1FL, X_1FR로 하면,

H_FL=X_OFL-X_1FL

H_FR=X_OFR-X_1FR

으로 나타낼 수 있다.

그리고, 이 스트로크 검출치 H_FL및 H_FR을 미분한 스트로크 속도 S_FL및 S_FR은,

S_n=H'_n=X'_on-X'_1n(n=FL,FR)

이 되고, 스프링 하변위의 미분치 X'_on으로부터 스프링 상변위의 미분치 X'_1n을 감산한 값이 되기 때문에, 스트로크 속도 S_n과 스프링 상변위의 미분치 X'_1n을 가산함으로써, 스프링 상변위의 미분치 X'_1n을 상쇄하여, 노면변위의 따른 새 노면변위의 미분치 X'_on을 얻을 수 있다.

따라서, 미분처리부(42a)에서 스트로크 검출치 H_FL및 H_FR을 미분처리한 스트로크 속도 S_FL및 S_FR과, 적분처리부(42b)에서 상하가속도 검출치 Z_FL및 Z_FR을 적분처리한 스프링 상변위의 미분치 X'_1FL및 X'_1FR을 가산하면, 노면변위의 미분치 즉, 노면입력 추정치X'_0FL및 X'_0FR이 산출되게 된다.

그리고, 상술의 제어신호 생성부(43)는, 차속도센서(30)로부터의 차속도 검출치 V를 디지탈치로 변환하는 A/D변환부(42a)와, A/D변환부(43a)로 부터의 차속도 검출치V를 기초로 전륜(13FL) 및 (13FR)이 통과한 노면에 후륜(13RL) 및 (13RR)이 도달하기까지의 지연시간 τ을 구하고 지연제어를 하는 지연처리부(43b)와, 지연처리부(43b)에서 지연제어를 한 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR과, 보정이득 산출부(44)로부터의 보정이득 α1을 기초로 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR을 산출하는 제어출력 연산부(43c)로 구성되어 있다.

상술한 지연처리부(43b)에서는, 예컨대, 차속도 검출치V와, 미리 설정된 휠베이스L 및 제어계의 지연시간 τs로부터 다음 식(1)에 의거하여, 전륜(13FL) 및 (13FR)이 통과한 노면에 후륜(13RL) 및 (13RR)이 도달하기까지의 지연시간 τ을 산출한다.

τ=(L/V)-τs ……(1)

그리고, 이 지연시간 τ과 노면입력 추정부(42)에서 구한 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR을 유지한다. 그리고 그 이전에 유지하고 있는 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR중 소정의 지연시간 τ이 경과한 것을 제어 출력 연산부(42C)에 출력한다.

이 제어출력 연산부(43C)에서는, 다음 식(2)의 연산을 하여서 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR을 산출하고, 구동처리부(45R)에 출력한다.

F_Pn=-α1·(C·X'_on+ K·X_on)(n=RL,RR) ……(2)

여기서, α1은 보정이득 산출부(44)로부터의 보정이득, C는 미리 설정한 예측제어의 감쇄력 제어이득, K는 미리설정한 스프링 힘 제어이득, X_on은 스프링 하변위이다.

구체적으로는, 제어출력 연산부(43c)는, 노면입력 추정치 X'_OFL및 X'_OFR에 감쇠력 제어이득 C를 승산하는 승산부(c1)과, 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR을 적분처리하는 적분처리부(c2)와, 적분처리부(c2)의 출력신호에 스프링힘 제어이득 K를 승산하는 승산부(c3)와, 승산부(c1) 및 (c3)의 출력신호를 가산하는 가산부(c4)와, 이 가산부(c4)의 출력신호와 보정이득 α1을 승산하는 승산부(c5)로 구성되어 있다.

상술의 보정이득 산출부(44)는, A/D변환부(41)에서 디지탈치로 변환한 상하가속도센서(28G)로부터의 중심위치의 상하가속도 검출치 Z_G의 고주파 성분을 제거하는 저역통과필터부(44a)와, 제7도에 도시한 바와 같이, 저역통과필터부(44a)에서 고주파성분을 제거한 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치 |Z_G|가 미리 설정한 기준치 Z_G1을 넣었을 때, 상하가속도 검출치Z_G의 절대치의 증가에 따라 1로부터 직선적으로 감소하는 보정이득 α1을 설정하는 보정이득 설정부(44b)로 구성되어 있다. 또 보정이득 α1은, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치│Z_G│가 미리 설정한 기준치 Z_G1을 넘었을 때, 비선형으로 감소시켜서 설정하도록 하여도 좋다.

여기서, 저역통과필터부(44a)는, 상하가속도센서(28G)로부터의 상하가속도 검출치 Z_G의 고주파의 가속도성분에 의하여, 보정이득이 빈번히 1보다 작은 값으로 설정되는 것을 방지하고, 예측제어에 따른 피칭운동의 원인이 되는 저주파성분만을 꺼내기 위하여 행하는 것이다.

그리고, 상술의 구동처리부(45R)는, 제어신호 생성부(43)에서 생성된 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR을 아날로그치로 변환하는 D/A변환부(45a)와, D/A변환부(45a)에서 아날로그치로 변환한 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR에 따른 여자전류 i_RL및 i_RR을 압력제어밸브(17RL) 및 (17RR)의 비례솔레노이드(17a)에 공급한다. 예컨대, 플로팅형의 정전류회로로 구성되는 제어밸브 구동부(45b)로 구성되어 있다.

다음에, 상기 제1실시예의 동작을 설명한다.

지금, 차량의 평탄한 양호한 도로를 목표차높이 Hs를 유지하여 정속주행하고 있는 것으로 한다. 이 상태에서는, 차량의 목표차높이 Hs를 유지하고 있기 때문에, 전륜좌우의 스트로크센서(52FL) 및 (52FR)로부터 출력되는 스트로크 검출시 H_FL및 H_FR은 대략 영이 된다. 또, 차체측부재(12)에 요동을 발생하지 않으므로, 상하가속도센서(28FL) 및 (28FR), (28G)로부터 출력되는 상하가속도 검출치 Z_FL, Z_FR, Z_G는 대략 영이 된다.

따라서, 미분처리부(42a), 적분처리부(42b)에서 산출되는 스트로크 속도 S_FL및 S_FR스프링 상변위의 미분치 X'_1FL, X'_1FR은 각각 대략 영이 되고, 노면입력 추정부(42)로부터 출력되는 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR이 대략 영이 된다.

또, 상하가속도 검출치 Z_G가 대략 영이 되기 때문에, 제7도에서 구해지는 보정이득 α1은 1이 되고, 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR의 억제는 하지 않는다.

따라서, 차량이 평탄한 양호한 도로주행을 계속하고 있는 상태에서는, 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR이 대략 영이 상태를 계속하므로, 제어신호 생성부(43)에서 산출되는 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR은 대략 영이 된다. 따라서, 유압실린더(15RL), (15RR)로부터는 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR에 따른 제어력 즉 예측제어력은 발생되지 않기 때문에, 유압실린더(15FL)∼(15RR)에서 발생하는 제어력에 큰 변동을 수반하는 일없이, 목표차높이 Hs에 유지되어서, 승차감을 양호하게 유지할 수 있다.

그리고, 이 양호한 도로 직진주행 상태에서, 예컨대, 전좌우륜(13FL), (13FR)이 동시에 노면이 스텝형상으로 상승하는 단턱차로 이루어진, 소위 램프스텝도로를 주행하는 상태가 되면, 전좌우륜이 단턱차를 굴러오름에 따라 전륜(13FL), (13FR)이 바운드하고, 이에 의하여 스트로크 검출치H_FL및 H_FR이 영에서 정방향으로 급증함과 동시에, 차체측 부재(12)에 위 방향의 가속도가 발생하는, 전좌우륜의 상하가속도센서(28FL) 및 (28FR)로부터 출력되는 상하가속도 검출치 Z_FL, Z_FR가 정방향으로 증가한다.

그리고, 이들 검출치에 의거하여 노면입력 추정부(42)에서 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR이 산출되고, 또, 제어신호 생성부(43)에서는 전륜(13FL) 및 (13FR)이 통과한 노면에 후륜(13RL) 및 (13RR)이 도달하기 까지의 지연시간 τ을 상기 (1)식에서 산출하고, 이 지연시간 τ와 노면입력 추정장치 X'_0FL및 X'_0FR을 기억하고, 그 이전에 기억하고 있는 노면 입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR중 소정의 지연시간τ이 경과하고 있는 것을 판독출력하는데, 이 시점에서는, 그 이전의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR을 대략 영이므로, 제어신호 생성부(43)에서 산출되는 예측제어 목표출력 F_PRL및 F_PRR은 영의 상태를 유지한다. 따라서, 유압실린더(15RL)∼(15RR)에서 발생하는 제어력에 큰 변동은 없고, 후륜측은 목표 차높이로 유지된다.

그 후, 노면입력 추정부(42)에서 산출된 지연시간τ이 경과한 시점, 즉, 후륜(13RL) 및 (13RR)이 단턱차를 통과하는 시점에서, 제어신호 생성부(43)에서, 전륜(13FL) 및 (13FR)이 단턱차를 굴러올랐을 때의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR이 판독출력되고, 이것들에 의거하여 후륜에 대하여 상기(2)식에 의거하여 예측제어 목표출력 F_PRL및 F_PRR이 산출된다. 이 때, 차체에 바운스진동은 발생하지 않기 때문에 상하가속도 센서(28G)의 상하가속도 검출치Z_G는 대략 영이되고, 보정이득α1은 1이 된다.

이에 의하여, 제어밸브 구동부(45b)로부터 출력되는 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR은 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 따른 제어력이 된다. 그리고, 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR에 따라서 압력제어밸브(17RL) 및 (17RR)에 공급되는 여자전류 i_RL및 i_RR이 저하하고, 이에 의하여 압력제어밸브(17RL) 및 (17RR)에서 출력되는 제어압 Pc가 중립압 P_N보다도 저하하여 유압실린더 (15RL) 및 (15RR)의 제어력이 저하된다. 그리고, 후륜측의 스트로크를 감소시킴으로써, 스카이룩 댐퍼기능을 발휘하여 후륜(13RL) 및 (13RR)의 단턱차 오름에 의한 차체측 부재(12)의 요동을 억제할 수 있다.

그리고, 이 상태에서, 차량이 예컨대, 비교적 주기가 긴, 진폭의 크기복로를 주행하는 상태가 되면, 전좌우륜의 기복로로의 진입에 의하여 전륜(13FL) 및 (13FR)이 바운드하고, 이에 의하여 스트로크 검출치 H_FL, H_FR이 영으로부터 정 방향으로 증가함과 동시에, 전륜측의 차체측부재(12)의 위방향의 가속도가 발생하고, 전륜위치의 상하가속도 검출치 Z_FL및 Z_FR이 정방향으로 증가한다.

그리고, 이들 스트로크 검출치 H_FL및 H_FR과, 상하가속도 검출치 Z_FL및 Z_FR을 기초로 노면입력 추정부(42)에 있어서, 노면형상에 따른 노면변위의 미분치가 산출되고, 이것이 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR로서 제어신호 생성부(43)에 출력된다.

그리고, 제어신호 생성부(43)에서는 전륜(13FL) 및 (13FR)통과한 노면에 후륜(13RL) 및 (13RR)이 도달하기까지의 지연시간τ을 산출하고 이 지연시간 τ과 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR을 기억하고 이 시점에서는 그 이전의 기억하고 있는 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR은 대략 영이므로, 제어신호 생성부(43)에서 산출되는 예측제어 목표 출력 F_PRL, F_PRR은 영의 상태를 유지한다. 따라서, 유압실린더(15RL)∼(15RR)에서 발생하는 제어략에 큰 변동은 없고, 후륜측은 목표차 높이로 유지된다.

그후, 노면입력 추정부(42)에서 산출된 지연시간τ가 경과한 시점, 즉, 후륜(13RL) 및 (13RR)이 기복로에 진입하는 시점에서, 제어신호 생성부(43)에 있어서, 전륜(13FL) 및 (13FR)이 기복로에 진입하였을 때의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR이 판독출력되고, 이것들에 의거하여 후륜에 대하여 상기(2)식에 의거하여 예측제어 목표출력(F_PRL) 및 (F_PRR)이 산출된다.

이에, 의하여, 제어밸브 구동부(45b)에서 출력되는 예측 제어목표출력 F_PRL, F_PRR에 따라서 압력제어밸브(17RL) 및 (17RR)에 공급되는 여자전류i_RL및 i_RR이 저하하고, 그 때문에 압력제어밸브(17RL), (17RR)에서 출력되는 제어압 Pc가 중립압 P_N보다도 저하하여 유압실린더(15RL) 및 (15RR)의 제어력이 저하된다. 그리고, 후륜측의 스트로크를 감소시킴으로서, 스카이훅 댐퍼기능을 발휘하여 후륜(13RL) 및 (13RR)의 기복로 주행에 의한 차체측부재(12)의 요동을 억제할 수 있다.

이 때, 후륜측의 스트로크를 전륜측의 기복로 통과에 의한 스트로크 변화에 따라서 제어함으로써, 이 제어 종료시에 발생하는 반작용에 의하여 차체에 피칭운동이 발생하는 일이 있다. 그런데, 이 때, 차량이 휠베이스보다도 기복이 주기가 충분히 긴 기복로를 주행하고 있기 때문에, 노면으로 부터의 입력은 전후동상, 즉, 바운스입력으로서 작용하고, 차체는 바운스운동이 발생하면, 차체의 중심위치 근방에 배치한 상하가속도로서 (28G)의 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치가 증가하기 때문에, 이 |Z_G|가, 제7도에 있어서 기준치 Z_G을 넘은 것으로 하면, 바운스 진동이 크고, 큰 피칭운동이 발생하는 경향에 있는 것으로서 보정이득 산출부(44)에서 설정되는 보정이득 α1은 1보다 작은 값으로 설정된다.

따라서, 제어출력 연산부(43)에서 산출되는 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR은, 실제의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 의거한 제어력보다도 작게 설정되게 되고, 예측제어력에 의한 반작용도 작아진다. 따라서, 차체에 피칭운동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또, 이때, 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR을, 상하가속도, 검출치 Z_G가 작게 발생하는 피칭운동이 작다고 예상될 경우에는 보정이득α1을 1로 하여서 보정은 하지 않고, 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR이 기준치 Z_G를 넘은 이후는, 큰 피칭운동이 발생한다고 예상되는 것으로 하여서, 바운스진동이 커질수록 작게 억제하고 있기 때문에, 비교적 평탄한 노면 및 좀 고르지 않은 노면을 주행할 때에는, 예측제어의 효과에 의하여 후륜으로부터의 진동전달을 확실하게 저감할 수 있고, 큰 기복로를 주행할 경우에는, 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR을 작게 보정함으로써 피칭운동의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 바운스진동이 차체에 발생한 시점에서, 피칭운동이 발생한다고 예상된다고 하고, 후륜측이 예측제어 목표출력을 억제하도록 하고 있기 때문에, 종래에 비교하여 보다 이른 시점에서 예측제어 목표출력을 억제하므로, 피칭운동의 발생을 충분히 방지 할 수 있다.

또한, 상기 제1실시예에 있어서는, 보정이득 α1에 의하여 예측제어의 감쇠력성분 및 스프링력성분을 함께 보정하는 경우에 대하여 설명하였으나, 예컨대 감쇠력이득C 및 스프링력 이득K의 각각에 대한 보정이득 αc1, αk1을 설정하고, 각각의 이득을 보정하도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 제어신호 생성부(43)에서 산출되는 예측제어 목표출력 F_Pn(n=RL,RR)은 다음 식(3)으로 산출된다.

F_Pn=-(αc1·C·X'_on+αk1·K·X_on) … (3)

또, 상기 제1실시예에서는 후륜측의 서스펜션 제어만을 하고 있으므로, 전륜측의 유압제어계를 생략하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1실시예에서는, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치 |Z_G|가 기준치 Z_G1보다도 클 때, 보정이득 α1을 작게 설정하고, 예측제어력을 작게 보정하도록 하고 있으나, 예컨대, 예측제어를 하지 않도록 하는 것도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다.

제2실시예에 있어서의 서스펜션 제어장치의 개략구성은, 제2도의 도시한 상기 제1실시예에 있어서의 서스펜션 제어장치의 개략구성도와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

제8도는 제2실시예에 있어서의 제어장치(31)의 기능구성도이다.

제8도는 도시한 바와 같이, 제2실시예 있어서의 제어장치(31)는, A/D변환부(41)와, 노면입력 추정부(42)와, 제어신호 형성수단으로서의 제어신호 생성부(43')와, 보정수단으로서의 보정이득 산출부(44')와, 구도처리부(45F) 및 (45R)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 A/D변환부(41) 및 노면입력 추정부(42)는, 상기 제1실시예에 있어서의 A/D변환부(41) 및 노면입력 추정부(42)와 동일 기능구성을 가지고 있으므로, 동일부에는 동일부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 제어신호 생성부(43')는, A/D변환부(43a) 및 지연처리부(43b)와, 전륜측 제어출력 연산부(43F) 및 후륜측 제어출력 연산부(43R)로 구성되고, 상기 A/D변환부(43a) 및 지연처리부(43b)는 상기 제1실시예에 있어서의 A/D변환부(43a) 및 지연처리부(43b)와 동일하다.

그리고, 전륜측 출력연산부(43F)는, 노면입력 추정부(42)로부터의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR과 보정이득 산출부(44')로부터의 보정이득 α2를 기초로 다음 식(4)의 연산을 하고, 전륜측 제어력 F_FL및 F_FR을 산출하고, 이것을 구동처리부(45F)에 출력한다.

F_m=-α2·(C_F·X'_om+K_F·X_om) (m=FL,FR) … (4)

구체적으로는, 전륜측 출력연산부(43F)는, 노면입력추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 미리 설정한 예측제어의 감쇠력 제어이득 C_F를 승산하는 승산부 f1과, 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR을 적분처리하는 적분처리부(f2)와, 적분처리부(f2)의 출력신호에 미리 설정한 예측제어의 스프링력 제어이득 K_F를 승산하는 승산부(f3)과, 승산부(f1) 및 (f3)의 출력신호를 가산하는 가산부(f4)와, 이 가산부(f4)의 출력신호와 보정이득 산출부(44')의 보정이득 α2를 승산하는 승산부(f5)로 구성되어 있다.

한편, 후륜측 출력연산부(43R)는, 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 미리 설정한 예측제어의 감쇠력제어이득 C_R을 승산하는 승산부(r1)와, 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR을 적분처리하는 적분처리부(r2)와, 적분처리부(r2)의 출력신호에 미리 설정한 예측제어의 스프링력 제어이득K_R을 승산하는 승산부(r3)과, 승산부(r1) 및 (r3)의 출력신호를 가산하는 가산부(r4)로 구성되고, 다음 식(5)의 연산을 하여, 후륜측의 예측제어 목표 출력 F_PRL및 F_PRR을 산출하고, 이것을 구동처리부(45R)에 출력하고 있다.

F_Pn=-(C_R·X'_on+K_R·X_on)(n=RL,RR) … (5)

상기 보정이득 산출부(44')는, 상기 제1실시예의 보정이득 산출부(44)와 동일구성이지만, 보정이득 설정처리부(44b')에서는, 제9도에 도시한 제어맵에 나타낸 바와 같이, 저역통과 필터부(44a)에서 고주파성분을 제거한 상하가속도 검출치Z_G의 절대치가, 미리 설정한 기준치 Z_G2보다도 작을때, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치의 증가에 따라 직선적으로 증가하는 보정이득 α2를 설정하고, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치가 기준치 Z_G2보다 클때 보정이득α2를 1로 설정하도록 되어 있다.

또한, 보정이득 α2는, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치가, 미리 설정한 기준치 Z_G2보다 작을 때, 비선형으로 증가하도록 설정하여도 좋다.

그리고, 상기 구동처리부(45F) 및 (45R)은, 제1실시예에 있어서의 구동처리부(45R)와 동일한 기구 구성을 가지고 있으며, 각각 유압실린더 (15FL) 및 (15FR), (15RL) 및 (15RR)의 구동제어를 하고 있다.

다음의 상기 제2실시예의 동작을 설명한다.

차량의 평탄로를 주행중은, 상기 제1실시예와 마찬가지로, 각 센서의 검출치가 대략 영이 되기 때문에, 각 유압실린더(15FL)∼(15RR)로부터의 제어력의 큰 변동은 없고, 차량은 목표차높이를 유지한다. 또, 차량이 단턱차를 올랐을 때에는, 상하가속도센서(28G)의 상하가속도 검출치 Z_G가 대략 영이기 때문에, 보정이득 α2는 제9도부터 영이 되고, 상기 제1실시예와 마찬가지로 작용한다.

그리고, 차량이 비교적 주기가 긴, 진폭이 큰 기복로를 주행하는 상태가 되면, 전좌우륜의 기복로로의 진입에 따라서 스트로크센서(52FL) 및 (52FR)의 스트로크 검출치 H_FL및 H_FR이 영으로부터 정방향으로 증가함과 동시에, 차체측부재(12)에 위방향의 가속도가 발생하고, 전륜위치의 상하가속도센서(28FL) 및 (28FR)의 상하가속도 검출치 Z_FL및 Z_FR이 정방향으로 증가한다.

그리고, 이 시점에서는, 그 이전의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR은 대략 영이므로, 후륜측 제어출력 연산부(43R)에서 산출되는 예측제어 목표출력 F_PRL및 F_PRR은 영의 상태를 유지한다. 한편, 전륜측 제어출력 연산부(43F)에서는 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 대항하는 제어력을 산출하는데, 이 시점에서는, 상하가속도 검출치 Z_G는 대략 영이므로, 전륜측 제어력 F_RL및 F_FR은 대략 영이 되고, 유압실린더 (15FL)∼(15RR)에서 발생하는 제어력에 큰 변동은 없다.

그 후, 노면입력 추정부(42)에서 산출된 지연시간τ가 경과한 시점, 즉, 후륜(13RL) 및 (13RR)이 기복로 진입하는 시점에서, 후륜측 제어출력 연산부(43R)에 있어서, 전륜(13FL) 및 (13FR)이 기복로로 진입하였을 때의 노면입력추정치 X'_0FL및 X'_0FR이 판독출력되고 이것들에 의거하여 후륜에 대하여 상기 (5)식에 의거하여 예측제어 목표출력 F_PRL및 F_PRR이 산출된다. 이에, 의하여, 구동처리부(45R)의 제어밸브 구동부(45b)로부터 출력되는 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR에 따른 여자전류 i_RL및 i_RR이 저하하고, 따라서 압력제어밸브(17RL) 및 (17RR)로부터 출력되는 제어압Pc가 중립압P_N보다도 저하하여 유압실린더(15RL) 및 (15RR)의 제어력이 저하되고, 후륜(13RL) 및 (13RR)의 기복로 주행에 의한 차체측부재(12)의 요동을 억제할 수 있다.

이 때, 후륜측으로부터 예측제어력을 발생시키면 그 반작용에 의하여 차체에 피칭운동이 발생하는데, 차량이 기복로를 주행하므로써 차체가 바운스운동을 개시하면, 차체의 중심위치에 배치한 상하가속도센서(28G)의 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치 |Z_G|가 증가하고, 이 값이, 제9도에 있어서 기준치 Z_G2를 넘는 것으로 하면, 바운스진동이 크고, 큰 피칭운동이 발생한다고 예상된다고 하고, 보정이득 산출부(44')에서 보정이득 α2는 1로 설정되고, 전륜측 제어출력 연산부(43F)에서 산출되는 전륜측 제어력 F_FL및 F_FR은, 실제의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 의거한 제어력이 된다.

따라서, 후륜측의 액츄에이터로부터, 전륜측이 통과한 노면의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 따른 예측제어력이 발생됨과 동시에, 전륜측이 액츄에이터로부터도 예측제어력과 동일방향으로 작용하는 제어력이 발생되고, 전후륜으로부터 동일방향으로 작용하는 제어력이 발생되기 때문에, 차체가 플랫한 상태를 유지하여 상하진동하게 되고, 차체에 피칭운동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상하가속도센서(28G)의 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치 |Z_G|가 기준치 Z_G2를 넘지 않을 때에는, 보정이득 α2는, 1보다도 작은 값으로 설정되고, 바운스진동이 작고, 발생하는 피칭운동도 작다고 예상된다고 하고, 전륜측 제어력 F_FL및 F_FR은, 실제의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 따른 제어력보다도 작은 값으로 보정된다. 따라서, 비교적 평탄로 등, 혹은, 좀 고르지 않은 노면을 주행할 때에는, 전륜측의 액츄에이터로부터는 작은 제어력을 발생시키고, 후륜측의 액츄에이터로부터는, 전륜이 통과한 노면의 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 따른 예측제어력을 발생시켜서 예측제어의 효과에 의하여 후륜의 노면으로부터의 진동전달을 확실하게 저감할 수 있다.

또, 후륜측의 액츄에이터의 제어력의 제어를 함과 동시에, 전륜측의 액츄에이터의 제어도하고 있기 때문에, 상기 제1실시예의 비교하여서 차량자세를 보다 한층 플랫으로 유지할 수 있다.

또한, 바운스진동이 차체에 발생한 시점에서, 피칭운동이 발생한다고 예상되는 것으로 하여, 전륜측 제어력을 발생시키도록 하고 있기 때문에 종래에 비교하여 보다 이른 시점에서 피칭운동을 저감시키는 처리를 개시하기 때문에, 피칭운동의 발생을 충분히 방지할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제3실시예에 대하여 설명한다.

제3실시예에 있어서의 서스펜션 제어장치의 개략구성은, 제2도에 도시한 상기 제1실시예에 있어서의 서스펜션 제어장치의 개략 구성도와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

제10도는, 제3실시예에 있어서의 제어장치(31)의 기능구성도이다.

제10도에 도시한 바와 같이, 제3실시예에 있어서의 제어장치(31)는, A/D변환부(41)와, 노면입력 추정부(42)와, 제어신호 생성부(43)와, 보정이득 산출부(44)와, 구동처리부(45F) 및 (45R)와, 피치 감쇠제어출력 연산부(46)로 구성되어 있다.

여기서, 제어신호 생성부(43)가 제1의 연산수단에 대응하고, 보정이득 산출부(44)가 보정수단에 대응하고, 피치감쇠 제어출력 연산부(46)가 제2의 연산수단에 대응하고, 제어신호생성부(43) 및 피치감쇠 제어출력 연산부(46)가 제어신호 형성수단에 대응하고 있다.

그리고, 상기 A/D변환기(41) 및 노면입력 추정부(42)는, 상기 제1실시예에 있어서의 A/D변환부(41) 및 노면입력 추정부(42)와 동일 기능구성을 가지며, 상기 구동처리부(45F) 및 (45R)과는 상기 제2실시예에 있어서의 이들 처리부와 동일 구성을 가지고 있으므로, 동일부에는 동일 부호를 붙여서 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 제어신호 생성부(43)는, 상기 제1실시예에 있어서의 제어신호 생성부(43)에 있어서, 제어출력 연산부(43c)가 다른것 이외는 동일하므로, 동일부에는 동일부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다. 이 제3실시예에 있어서의 제어출력연산부(43c)는, 상기 제1실시예의 승산부(c5)대신으로 연산부(c6)이 설치되어서 구성되고, 감산부(c6)에서는, 가산부(c4)의 출력신호로부터, 피치감쇠 제어출력 연산부(46)로부터의 출력신호를 감산하고 있다. 그리고, 다음 식(6)의 연산을 하여서, 후륜측의 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR을 산출하고, 이것을 구동 처리부(45R)에 출력하고 있다.

F_Pn=-(C·X'_on+K·X_on)-P_p(n=RL,RR) … (6)

여기서, C는 미리 설정한 예측제어의 감쇠력 제어이득, K는 미리 설정한 스프링력 제어이득, X_on은 스프링 하변위, P_pm은, 피치감쇠 제어출력 연산부(46)로부터의 피치감쇠 제어출력이다.

상기 보정이득 산출부(44)는, 상기 제1실시예에 있어서의 보정이득 산출부(44)와 동일구성이지만, 보정이득 설정부(44b)에서는, 제11도의 제어맵에 의거하여 보정이득 α3의 설정을 하고, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치 |Z_G|가 기준치 Z_G3보다 작을 때, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치의 증가에 따라 직선적으로 증가하는 보정이득 α3을 설정하고, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치가 기준치 Z_G3보다 클 때, 보정이득 α3을 1로 설정하도록 되어 있다. 또한, 보정이득 α3은, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치가, 미리 설정한 기준치 Z_G3보다 작을 때, 비선형으로 증가하도록 설정하여도 좋다.

그리고, 상기 피치감쇠제어출력 연산부(46)는, 차체의 적당한 개소에 배열 설치한, 차체의 피치각속도에 비례한 전압치를 출력하는 피칭상태 검출수단으로서의 피치 각속도센서(53)로부터의 피치 각속도 검출치 θ를 디지탈치로 변환하는 A/D변환부 (46a)와, A/D변환부(46a)의 출력과, 상기 보정이득 산출부(44)로부터의 보정이득α3과, 미리 설정한 피치각속도 제어이득 C_P를 승산하는 승산부(46b)로 구성되며, 다음식(7)의 연산을 하여, 피치 감쇠제어출력 P_P를 산출하고, 이것을 제어신호 생성부(43) 및 구동처리부(45F)에 출력하고 있다.

P_P=α3·C_P·θ …………………… (7)

여기서, 피치각속도센서(53)는 예컨대 제12도에 도시한 바와 같이, 차체가 앞으로 기울 때 정의 전압을 출력하고, 차체가 뒤로 기울 때 부의 전압을 출력하고 있다.

다음에, 상기 제3실시예의 동작을 설명한다.

차량이 평탄로를 주행중은, 상기 제1실시예와 마찬가지로, 각 센서의 검출치가 대략 영이 되기 때문에, 각 유압실린더(15FL)∼(15RR)로부터의 제어력의 큰 변동은 없고, 차량은 목표차높이를 유지한다. 또, 차량이 단턱차를 굴러 올라갔을 때에는, 상하가속도센서(28G)의 상하가속도 검출치Z_G가 대략 영이기 때문에, 보정이득 α3은 제11도에서 영이되고, 상기 제1실시예와 마찬가지로 작용한다.

그리고, 차량이 기복로 등을 주행하는 상태가 되면, 전륜측의 상하가 속도센서 및 스트로크센서로부터의 검출치를 기초로 이에 대항하기 위한 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR이 산출되고, 전륜측이 통과한 노면을 후륜측이 통과할 때에 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR에 따른 제어력이 발생되어서, 후륜측의 노면으로부터의 진동전달이 경감된다.

이 때, 후륜측의 액츄에이터로부터 노면입력 추정치 X'_0FL및 X'_0FR에 따른 제어력을 발생함으로써, 그 반작용에 의하여 차체에 피칭운동이 발생하는데, 차량이 기복로를 주행함으로써, 차체에 바운스진동이 발생하고, 또한, 차체에 피칭운동이 발생한 시점에서, 피치각속도센서(53)에 의하여 검출한 피치각속도 θ와 상하가속도 검출치 Z_G에 따른, 피칭운동을 억제하기 위한 피치 감쇠제어출력 P_P가 산출되어서, 이에 따른 제어력을 전륜측의 엑츄에이터로부터 발생시킴과 동시에, 후륜측의 액츄에이터로부터는 피치 감쇠제어출력 P_P와 예측제어 목표출력 F_PRL, F_PRR에 따른 제어력이 발생되기 때문에, 노면으로부터의 진동전달이 저감됨과 동시에, 피칭운동이 억제되게 되기 때문에, 예측제어력의 영향에 의하여 피칭운동이 발생하는 일은 없다.

그리고, 이 때, 피치 감쇠제어출력 P_P는, 피치각속도θ에 의거한 제어력을 보정이득 α3에 의하여 억제하고 있으며, 차체의 중심위치에 배치한 상하가속도센서(28G)의 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치 |Z_G|가 기준치 Z_G3보다 작을 때, 예측제어력을 발생시키는 것에 의한 반작용에 의하여 발생하고 있는 피칭운동이 조장되는 경향은 적은 것으로 하여 피치각속도 θ에 의거한 제어력을 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치 │Z_G│에 따라서 작은 값으로 보정하고, 상하가속도 검출치 Z_G의 절대치 |Z_G|가 기준치 Z_G3보다 클 때, 예측제어력의 영향에 의하여 피칭운동이 조장되는 경향에 있는 것으로 하여 피치각속도 θ에 의거한 제어력을 보정하지 않고서, 그대로 피치 감쇠제어출력 P_P로서 설정하고 있다.

따라서, 예측제어에 따른 피칭운동이 발생하기 어려운 비교적 평탄로등을 주행하고 있는 경우, 혹은, 좀, 고르지 않은 노면을 주행할 때에는, 전륜측의 운동정보에 따른 제어력을 후륜측의 액츄에이터로 발생시켜서 예측제어의 효과에 의하여 후륜의 노면으로부터의 진동전달을 확실하게 저감하고, 큰 피칭운동이 발생할 경향에 있는 큰 기복로 등을 주행할 경우에는, 후륜측의 노면으로부터의 진동전달을 확실하게 저감함과 동시에, 예측 제어력의 반작용에 의하여 발생하는 피칭운동을 억제하는 제어력을 전후륜측의 액츄에이터로부터 발생시키기 때문에, 예측제어력의 영향에 의하여 피칭운동이 발생하는 일은 없고, 또, 피칭운동이 발생하고 있는 경우라도, 피칭운동이 조장되는 일은 없다.

또한, 상기 제3실시예에 있어서는, 전륜위치의 차체상에 설치한 상하가속도센서(28FL) 및 (28FR)에 의하여 전륜위치에서의 차체 상하가속도를 검출하고, 피치 각속도센서에 의하여 피치 각속도를 검출하도록 한 경우에 대하여 설명하였으나, 차량의 동일 수평면상에 전후좌후로, 소정의 간격을 갖게 하여서 상하가속도센서를 3개 설치하고, 이들 상하가속도 센서의 검출치로부터 전륜위치에서의 차체 상하가속도를 산출함과 동시에, 전후의 상하가속도 검출치의 차를 취함으로써, 피치 각가속도를 산출하고, 이 적분치로부터 피치 각속도를 산출하는 것도 가능하다.

이와 같은 구성으로 하면, 피치 각속도센서를 설치할 필요가 없다.

또한, 상기 제1∼제3실시예에 있어서는, 상하가속도센서를 차체의 평면상 중심 근방위치에 배치하고, 이 상하가속도센서의 검출치를 차체의 바운스진동의 상하가속도로서 설정하고 있기 때문에, 이 상하가속도 센서의 검출치에는, 예컨대, 차체의 피칭운동에 따른 상하진동 등이 포함되는 일이 없고, 차체의 상하방향의 진동성분만이 검출되게 되기 때문에, 차체의 상하방향의 진동성분만을 용이하게 검출할 수 있고, 처리효율을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 각 실시예에 있어서는, 차체의 중심위치의 상하가속도센서의 검출치를 저역통과 필터처리한 값에 의거하여 보정이득을 설정하고 있기 때문에, 차체의 피칭운동의 원인이 되는 저주파 성분만이 꺼내지게 되고, 이 저주파성분에 의거하여 보정이득을 설정하고 있기 때문에, 피칭운동에 따른, 보다 정확한 보정이득을 설정할 수 있고, 예측제어에 따른 피칭운동의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 제1∼제3실시예에 있어서는, 전륜위치의 차체상 및 차체의 중심위치에 각각 상하가속도센서를 설치한 경우에 대하여 설명하였으나, 3개의 상하가속도 센서를 일직선상으로 되지 않도록 배치하면, 3개의 상하가속도센서의 검출치를 기초로 임의의 위치에서의 상하가속도를 검출할 수 있다. 따라서, 전륜위치의 차체상 및 차체의 중심위치에 한하지 않고 임의의 위치에 배열 설치하는 것도 가능하다.

또, 상기 각 실시예에서는, 차체의 수평내의 중심위치의 상하가속도를 검출 또는 추정하고, 이것을 기초로 바운스진동을 검출하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이 중심위치는 승무원의 승차위치 등, 승차조건에 의하여 변화하는 것이기 때문에, 승차조건에 의하여 바운스진동을 검출하는 위치를 바꾸도록 하여도 좋고, 또, 차량특성에 따라서 수신 근방의 최적위치에서 검출하도록 하여도 좋다.

또, 상기 각 실시예에서는, 저역통과 필터부에서는 고주파성분만을 제거하도록 하고 있으나, 예컨대, 차량의 스프링 상, 스프링 하 공진주파수, 제어계의 응답특성 등에 따라서 최적치로 설정하도록 하여도 좋고, 또, 승차조건, 주행조건 등에 따라서 변화시키도록 하여도 좋고, 이와 같이 하면, 보다 정확한 예측제어 목표출력을 산출할 수 있기 때문에, 차체의 자세변화를 보다 억제할 수 있다.

또, 상기 각 실시예에서는, 예측제어만을 하는 경우에 대하여 설명하였으나, 예컨대, 바운스억제제어, 롤억제 제어등, 다른 제어를 조합하여서 동시에 하는 것도 가능하며, 다른 제어도 동시에 함으로써, 보다 자세변화를 억제할 수 있다.

또, 상기 각 실시예에서는, 전륜위치의 차체의 상하가속도 검출치와 전륜의 스트로크 검출치를 기초로 전륜의 스프링 하 상하속도를 추정하고, 이것을 노면입력정보로서 사용한 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한하지 않고, 예컨대, 전륜의 스프링하 위치에 상하 가속도센서를 설치하고, 이 상하가속도센서의 검출치를 적분하여 이것을 노면입력정보로서 사용하는 것도 가능하다. 또, 예컨대, 전륜위치의 차체의 상하가속도 또는 전륜의 서스펜션 스트로크만을 기초를 예측제어를 하는 것도 가능하다.

또, 상기 각 실시예에서는, 작동유체로서 작동유를 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 압축률이 적은 유체이며 임의의 작동유체를 적용할 수 있다.

또, 상기 각 실시예에서는, 차높이 조정을 하는 액츄에이터로서 유압 실린더를 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 에어 서스펜션을 적용할 수도 있고, 또, 전자기력에 의한 액츄에이터를 사용하는 것도 가능하다.

또, 상기 각 실시예에서는, 제어밸브로서는, 압력제어밸브(17FL)∼(17RR)에 한하지 않고, 다른 유량제어형 서브밸브등을 적용할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 제어장치를 마이크로컴퓨터로 구성한 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한하지 않고, 시프트레지스터, 연산회로 등의 전자회로를 조합하면서 구성하도록 하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 청구범위 제1항의 서스펜션 제어장치는, 차체에 바운스진동이 발생한 시점에서 피칭운동이 발생하는 경향에 있는 것으로 하고, 바운스진동에 따라서 후륜측에 대한 제어신호를 보정하기 때문에, 후륜측의 액츄에이터로부터 발생하는 예측제어력이 보정되고, 이 제어력의 반작용에 의하여 피칭운동이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 청구범위 제2항에 관련된 서스펜션 제어장치는, 차체에 바운스진동이 발생한 시점에서 피칭운동이 발생하는 경향에 있는 것으로 하고, 전륜측의 액츄에이터로부터는 바운스진동에 따른 전륜측의 진동을 억제하는 억제력을 발생시키기 때문에, 전후륜측의 진동이 저감되고, 예측제어를 함으로써 피칭운동이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 청구범위 제3항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 차체에 바운스진동이 발생한 시점에서 피칭운동이 발생하는 경향에 있는 것으로 하고, 바운스진동에 따른 차체의 피칭운동을 억제하는 제어력을 전륜측 및 후륜측의 액츄에이터로부터 발생시키기 때문에, 예측제어를 함으로써 피칭운동이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 청구범위 제4항 내지 제6항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 차체의 평면상 중심근방위치에 있어서의 상하가속도를 검출 또는 추정하고 있기 때문에, 차체의 바운스진동을 용이하게 고정밀도로 검출 할 수 있다.

또한, 청구범위 제7항 내지 제12항에 관계된 서스펜션 제어장치는, 바운스진동 검출수단의 검출정보를 저역통과 필터처리한, 피칭운동의 요인이 되는 저주파성분만에 의거하여 제어신호의 보정을 하기 때문에, 정확한 보정을 할 수 있고 피칭운동의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

Claims (12)

1. 적어도 후륜과 차체와의 사이에 끼워지고, 입력되는 제어신호에 따라서 차체의 자세변화를 억제하는 제어력을 개별로 발생하는 것이 가능한 액츄에이터와, 전륜위치에 있어서의 차체의 진동을 검출하는 전륜진동 검출수단과, 차체의 상하방향의 진동을 검출하는 바운스진동 검출수단과, 상기 전륜진동 검출수단의 검출정보를 기초로 후륜측에 대한 상기 제어신호를 형성하는 제어신호 형성수단과, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보가 소정치보다도 클 때 상기 제어신호를 보정하는 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
2. 차륜과 차체와의 사이에 끼워지고, 입력되는 제어신호에 따라서 차체의 자세변화를 억제하는 제어력을 개별로 발생하는 것이 가능한 액츄에이터와, 전륜위치에 있어서의 차체의 진동을 검출하는 전륜진동검출수단과, 차체의 상하방향의 진동을 검출하는 바운스진동 검출수단과, 상기 전륜진동 검출수단의 검출정보를 기초로 상기 제어신호를 형성하는 제어신호 형성수단과, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보에 따라서 전륜측에 대한 상기 제어신호를 보정하는 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
3. 차륜과 차체와의 사이에 끼워지고, 입력되는 제어신호에 따라서 차체의 자세변화를 억제하는 제어력을 개별로 발생하는 것이 가능한 액츄에이터와, 전륜위치에 있어서의 차체의 진동을 검출하는 전륜진동 검출수단과, 차체의 상하방향의 진동을 검출하는 바운스진동 검출수단과, 차체의 피칭상태를 검출하는 피칭상태 검출수단과, 상기 전륜진동 검출수단의 검출정보에 근거하여 후륜측 진동을 억제하는 제어력을 산출하는 제1의 연산수단과, 상기 피칭상태 검출수단의 검출정보에 근거하여 당해 피칭상태를 억제하는 제어력을 산출하는 제2의 연산수단과, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보에 따라서 상기 제2의 연산수단으로 산출한 제어력을 보정하는 보정수단과, 상기 제1 및 제2의 연산수단의 제어력을 기초로 상기 액츄에이터로의 제어신호를 형성하는 제어신호 형성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 바운스진동 검출수단은, 차체의 평면상 중심 근방위치에 있어서의 상하가속도를 검출 또는 추정하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 바운스진동 검출수단은, 차체의 평면상 중심 근방위치에 있어서의 상하가속도를 검출 또는 추정하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 바운스진동 검출수단은, 차체의 평면상 중심 근방위치에 있어서의 상하가속도를 검출 또는 추정하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 보정수단은, 상기 바운스진동 검출수단의 검출 정보를 저역통과 필터처리한 값에 근거하여 보정을 하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
8. 제2항에 있어서, 상기 보정수단은, 상기 바운스진동 검출수단의 검출 정보를 저역통과 필터처리한 값에 근거하여 보정을 하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
9. 제3항에 있어서, 상기 보정수단은, 상기 바운스진동 검출수단의 검출 정보를 저역통과 필터처리한 값에 근거하여 보정을 하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
10. 제4항에 있어서, 상기 보정수단은, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보를 저역통과 필터처리한 값에 근거하여 보정을 하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
11. 제5항에 있어서, 상기 보정수단은, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보를 저역통과 필터처리한 값에 근거하여 보정을 하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
12. 제6항에 있어서, 상기 보정수단은, 상기 바운스진동 검출수단의 검출정보를 저역통과 필터처리한 값에 근거하여 보정을 하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.