JPH04197812A - 自動車用アクティブサスペンションの制御方法 - Google Patents

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 本発明は自動車用アクティブサスペンションの制御方法
に関する。

従来の技術 各サスペンション毎に少なくともばね上とばね下の上下
相対変位量を検出し、サスペンションを基準車高に保持
するよう各サスペンション毎に独立して液体又は気体等
の流体の注入、排出を制御するようにした自動車用のア
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（前後２）及び横方向加速度（横５１）を検出する前
後２センサ及び横２センサを設け、加減速時及び旋回時
に発生する前後２及び横２の情報から車体のピッチング
及びロールを予測し。

該ピッチング及びけ−ルを抑制するに必要な流体の注入
、排出制御量を各サスペンション毎に算出して流体の注
入、排出制御を行うようにしたものは、特開平２−９５
９１１号公報にて公開されている。

発明が解決しようとする課題 上記のように、アクティブサスペンションにおいて、サ
スペンションのばね上とばね下の上下相対変位量を検出
してサスペンションを基準車高に保つよう制御する所謂
フィード／−ツタ制御に、加減速時及び旋回時の前後２
及び横２を検出して予測される車体のピッチング及びロ
ールを抑制するという所謂フィードフォワード制御を組
合せると、遅れなく車体姿勢を目標とする姿勢に保持す
ることができるという効果をもたらし得るが、車両の制
動時前輪の沈み込みをゼロとしてしまうので、特に急制
動時はドライバに不自然なつっばり感を与えるとうい問
題が生じる。

本発明はこのような車両減速時のつっばり感を緩和させ
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少なくとも各サスペンションのば
ね上とばね下の上下相対変位量を検出して各サスペンシ
ョンを基準車高に保つよう流体の注入、排出をサスペン
ション毎に制御するフィードバック制御系と、少なくと
も車体の前後方向加速度を検出して加減速時予測される
車体のピッチングを抑制するよう各サスペンション毎に
流体の注入、排出を制御するフィードフォワード制御系
とをもった自動車用アクティブサスペンションにおいて
、上記前後方向加速度の絶対値又は減速時の加速度が大
となるに従って上記基準車高を低くしていく基準車高変
更回路を設け、加減速時車体のピッチングを抑制すると
共に、車体全体の車高を前後方向加速度の絶対値又は減
速時の加速度が大となるに従って低くしていく制御を行
うことを特徴とするものである。

作用 上記により、加減速時又は減速時の加速度が大きくなれ
ばなるほど車体全体がより深く沈み込むので、ドライバ
を含む乗員が感じる不自然なつっばり感はほとんど解消
されると共に、減速時の加速度が大なる急制動時は車体
がより低くなるので車体重心地上高が下がり前後方向荷
重移動量が減少しタイヤ接地反力の変化量が従来のもの
より小となり、結果的に制動能力（制動時の限界２）の
高い車両を得ることができる。

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、該第１
図において、ｌ　１，１２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Ａと密閉された気体室Ｂとを
ダイヤフラムＣにて区画した気体ばね部りの該オイル室
ＡとオイルシリンダＥのオイル室ＦとをオリフィスＧを
介して連通させ、該オイルシリンダＥ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
と気体ばね部のオイル室Ｆ、Ａ間を油がオリフィスＧ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Ｃを介して気体室Ｂ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Ｅのオイル室Ｆ（及び気体ばね部のオイル室
Ａ）に油を供給したり該オイル室Ｆ（及びＡ）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２　ｌ
＋　２２　、２３　＋　２　ｓは後述スるコントローラ
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により再抽ポンプ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の吐出油はチエツクバルブ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つ以上が住人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
ションのオイル室の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。８１は高圧
アキュムレータ８の内圧を検出する圧力センサである。

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はエンジン始動時にコントロ
ーラ３から指示を受けて図示のアンロード状態としエン
ジンスタートの負荷を低減させ、エンジン始動が完了し
たらロード状態に切換わるものである。

上記各サスペンションｌ　１，１２，１３．１４には、
ばね上の上下加速度を検出する上下２センサ１２及びば
ね上とばね下の上下相対変位即ちサスペンションの伸縮
ストローク変化を検出するサスストロークセンサ１３が
それぞれ設けられ、該上下２センザ１２及びサスストロ
ークセンサ１３の検出信号はコントローラ３にそれぞれ
入力され、又車体の前後方向加速度（前後２）を検出す
る前後２センサ１４．車体の横方向加速度（横２）を検
出する横２センサ１５（車速センサと転舵角センサが検
出する車速と転舵角とから演算で横２を求めるもの或は
操舵トルクや操舵補助力等から横２を求めるもの等を含
む）等が設けられ、これらの検出信号も前記コントロー
ラ３に入力され、これらの信号入力によりコントローラ
３は以下に述べるような制御を行う。

次にコントローラ３の制御ロジックの第１の実施例を第
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１１
の制御ブロック図であって、該第２図では図示を省略し
ているがこれ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サス
ストローク変化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、不感帯回路工１
を通してゼロ近傍の設定範囲の信号を取除き、ゲインＧ
１を掛算して制御弁の特性に合せた制御指示量Ｑ１を得
る。

サスストローク変化信号は微分回路ＤＣ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ＤＣを通っ
た信号はサスストローク変化速度信号となり不感帯回路
工２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、サスストローク変化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サスストローク
変化信号となり、不感帯回路工３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Ｑ＋。

Ｑ２．Ｑ３とは１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又は弁開度
におきかえることを意味する。

以上３つの制御指示量Ｑｌ、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ｌｌ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
サスストローク変化速度およびサスストローク変化によ
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、バウンシ
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か
らハイ車高に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
信号を発し、サスストローク変化信号による制御は車高
を基準車高に維持しようとする制御であるから、基準車
高が低いノーマル基準車高からハイ基準車高に切換わる
と目標の基準車高との偏差に応じて油注入の制御指示量
Ｑ３を発しテサスペンションｌｌに油を注入して車高を
上記ハイ基準車高に等しい高さまで北げ、車高調整スイ
ッチ１６をノーマル車高側に戻せば目標の基準車高との
偏差に応じて油排出の制御指示量Ｑ３を発してサスペン
ション１１内の油を排出し車高をノーマル基準車高まで
丁げる働きをする。この車高調整スイッチ１６の切換え
による油の出し入れはすべてのサスペンションで同時に
行われる。

車高調整スイッチ１６で車高を３段階以上の複数段又は
無段階的に切換調整することもできる。

Ｌ記の通常走行状態における制御に加え４急制動時、急
加速成は急旋回時のように、前後方向或は左右方向に大
きな加速度が急激に作用した場合、遅れのない的確な車
体姿勢制御を行うために前後２センサ１４．横２センサ
１５の検出信号に基づく制御ロジックが設けられている
。

即ち、第２図に示すように、前後２センサ１４で検知し
た前後方向加速度信号をヒステリシス１７．不感帯回路
１８により通常走行中の通常の前後２変動程度では反応
せず、フルアクセルや中程度以上のブレーキング時のよ
うに車体のピッチングが大きく発生する場合に作用する
ように信号を変換し前後荷重移動量算出回路１９及び基
準車高変更回路２８に入力する。

基準車高変更回路２８は、インプットされた信号に基づ
き１例えば第３図に示すように前後２の絶対値１ｘ１　
（加速時の前向きの２を＋。

減速時の後向きの２を−というように前後２の方向によ
って＋、−の符号をつけて表わすものとする）に応じて
基準車高を変更設定し、基準車高変更量信号で、前記サ
スストロークセンサ１３と車高調整スイッチ１６とに基
づく実サスストローク変化信号を補正し、４輪すべての
車高目標値をＩＸＩが大なるほど大きく下げる。

前後荷重移動量算出回路１９は、該入力された信号と予
じめ記憶している車両諸元と前記車高調整スイッチ１６
と上記前後２に応じた基準車高変更のデータとから求め
た車体重心の地１−高の情報から前後方向の荷重移動量
を算出しその算出結果をサス反力増算出回路２０に出力
する。サス反力増算出回路２０は、入力された前後方向
の荷重移動量の情報と、各サスペンショ、・の形式、駆
動形式（前輪駆動形式、後輪駆動形式或は４輪駆動形式
等）等より、タイヤに加わる駆動力、制動力を考慮し且
つ前後２に応ＩＴた基準車高変化によるサスジオメトリ
の変化分を見込んだ各サスペンション位置での上記荷重
移動量によって生ずるであろうところのサス反力増減量
を各サスペンション毎に算出する。

横２センサ１５で検知した前後方向加速度１号も上記前
後２センサ１４の場合と同様ヒステリシス回路２１．不
感帯回路２２を通して通常走行中のわずかな横２変動程
度には反応しないようにし所定値以上の信号だけがロー
ルモーメント算出回路２３にインプットされるようにす
る。ロールモーメント算出回路２３はインプットされた
横２の信号から予じめ記憶している車両諸元、前記車高
調整フィー、・チ１６から求めた重体重心の地上高の情
報に基づき発生ロールモー・メントを算出し、更に狙い
の左右荷重移動量前後配分比に合せて発生ロールモーメ
ントを前後輪のモーメントに分配し、車体重心地上高と
前後輪トレッド情報から前後輪の左右荷重移動量を前後
輪左右荷重移動量分配回路２４にて算出しサス反力増算
出回路２５に出力する。サス反力増算出回路２５では、
各車輪での荷重移動量とタイヤ横力、車高、サスペンシ
ョンリング形式等を考慮してサス反力増減量をそれぞれ
算出する。

上記の２つのサス反力増算出回路２０および２５にてそ
れぞれ算出された前後２発生に基づくサス反力増減量と
横２発生に基づくサス反力増減量は制御量算出回路２６
にインプットされ、こ１で２つのサス反力増減量を各サ
スペンション毎に加算して各サスペンション毎の総サス
反力増減量を求めると共に、その総サス反力増減量に見
合うサスペンショー′内圧（サスペンションの気体室の
内圧）を維持すべきオイルの柱入、排出の制御量を各サ
スペンション毎に算出する。そしてその制御量は制御量
変換回路２７にて弁仕様に合せた各サスペンション毎の
制御指示量Ｑ４（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た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）に変換され、前記ば
ね上の上下加速度。

ばね上とばね下の上下相対変位速度および上下相対変位
量に基づく各サスペンション毎の制御指示量Ｑｌ、Ｑ２
．Ｑ３の加算値に加算され、これらＱ　１．　Ｑ　２　
、　Ｑ　３　、　Ｑ　ａの加算値を前記したように制御
量補正回路Ｒを通して補正指示量Ｑとし、弁駆動信号発
生回路Ｗが制御弁開閉信号を発しテ各すスペンション毎
にオイルの注入又は排出を制御する。

車体に前後２又は横２が作用するとその前後２又は横２
に基づき前後方向又は横方向の荷重移動が生じその結果
ノーズダイブ、スフオート等ピッチング方向の車体姿勢
変化又はロール方向の車体姿勢変化が生じることになる
ので、これらの車体姿勢変化を例えば発生した前後２゜
横２の結果的現象であるサスペンションのストローク変
化を検知するサスストロークセンサの信号で正常姿勢に
制御するというフィードバック制御のみでは、制御が遅
れぎみとならざるを得す、特に比較的大きな前後２又は
横２が急激に且つ極く短時間だけ作用したような場合は
制御が間に合わず一度車体姿勢が変化した後正常姿勢に
戻るという特性にならざるを得ないと言う問題を生じる
おそれがあるが、上記のように車体姿勢変化の原因であ
る前後２．横２を検出し、これに基づき車体の荷重移動
量を求めると共にサスペンションの形式、駆動形式等か
らタイヤに加わる制動力、駆動力、或は横力等を考慮し
て前後左右の各サスペンションにそれぞれ生じるであろ
うサス反力増減量を各サスペンション毎に算出し、この
算出結果により油の注入、排出を各サスペンション毎に
独立して制御すると言うフィードフォワード制御を前記
フィードバック制御に追加することにより、制御の遅れ
を著しく少くし且つ正確なる車体姿勢制御を実現するこ
とができる。

しかし、車両加減速時フィードフォワード制御の追加に
より単に制御の遅れを著しく少なくしただけでは、車両
加速時又は減速時に後輪又は前輪の沈み込みがほとんど
生じないので特に急加速時又は急減速時ドライバを含む
乗員に不自然なつっばり感を与えるという課題が生じる
。

そこで本発明においては、上記のように車両加減速時前
後２センサ１４が検出した前後２の絶対値に応じて基準
車高を変更して全体の車高を下げる制御を追加し、前後
２の絶対値が大きい程車体が全体として大きく沈み込む
よう制御することにより、車両加減速時車体はほぼ水平
状態を保ったままであるが、前後２が大きいときは車体
が全体的に比較的大きく沈み込み、前後２が小さいとき
は車体の沈み込みも小となるというように、前後２の大
きさに応じて車体全体の沈み込み量が変化し、それによ
って不自然なつっばり感は解消され得る。

更に前後２が大きくなるに従って車高をより低くするこ
とにより、前後２が大きい程車体重心地上高が下がり前
後方向荷重移動量が減少しタイヤ接地反力の変化量が従
来のものより小さくなり、摩擦係数の低い路面（低ル路
）を含むあらゆる路面での加減速時のタイヤのすべりが
少なくなり、加速及び制動能力（加減速時の限界２）の
高い車両を得ることができる。

上記実施例では、前後２の絶対値ＩＸＩが大となるに従
って車体全体の車高を低くしていく制御を行うようにし
た例を示しており、このようにすれば加速時及び減速時
のつっばり感をなくし、加速時及び減速時のタイヤのす
べりが少なくなり加速及び減速能力の高い車両を得るこ
とができるが、フィードバック制御にフィードフォワー
ド制御を組合せて加減速時スフオート及びノーズダイブ
等の車両姿勢変化を制御遅れなく抑制するようにした従
来のアクティブサスペンションにおいて、ドライバが感
じるつっばり感は主として急制動時であり、又タイヤの
すべりが問題となるのも主として制動時であることを考
慮し、制動時のみ発生２の大きさに応じて車高を下げる
ようにしても良い。

すなわち前記基準車高変更回路２８を、前後２センサ１
４から入力される信号に基づき、第４図に示すように３
前後２のうち後向き即ち一符号の２に対してのみその絶
対値が大となるに従って基準車高を低く変更設定し、前
向き即ち十符号の２に対しては基準車高を変更しないと
いう制御特性とし、前後荷重移動量算出回路１９及びサ
ス反力増算出回路２ｏもこの第４図に示す基準車高変更
のデータによる基準車高の変更を見込んで前後方向荷重
移動量及びサス反力増減量の算出を行うよう設定するこ
とにより、制動時のみ後向き夕が大なる程全体が大きく
沈み込むよう制御するようにしても良い。

尚第１図の実施例ではハイドロニューマチックサスペン
ションを用いたアクティブサスペンションに本発明を適
用した例を示しているが、本発明は空気又は他の気体を
ばねとして用い（低減衰力の補助ダンパな有している）
該空気又は他の気体を注入又は排出することにより車体
の制振９乗心地の向上および車体の姿勢制御を行うよう
にしたアクティブサスペンションにも適用可能である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、各サスペンション毎に少
なくともばね上とばね下の上下相対変位量を検出しサス
ペンションを基準車高に保持するよう各サスペンション
毎に独立して流体の注入、排出を制御するフィードバッ
ク制御系をもち、少なくとも車体に発生する前後２を検
出して流体の注入、排出を各サスペンション毎に行い、
加減速時の車体のピッチングを抑制するよう制御するフ
ィードフォワード制御系をもった自動車のアクティブサ
スペンションにおいて、前後２の絶対値又は前後２のう
ちの減速時の２が大となるに従って上記基準車高を低く
していく基準車高変更回路を設け、加減速時車体のビー
２チングを抑制すると共に、前後２の絶対値又は減速時
の２が大となるに従って車体全体の車高を低くしていく
制御を行うようにしたことにより、急加速時又は急制動
時は全体的に車体がより大きく沈み込み、不自然なつっ
ばり感は解消され得ると共に、減速時の２が大きくなる
に従って全体の車高が低くなるので低ｐ路を含むあらゆ
る路面で制動時のタイヤのすべりが少なくなり、制動能
力（制動時の限界２）の高い車両を得ることができるも
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図は本発明の制御ロジックの一実施例を示
すブロック図、第３図及び第４図は前後２に対する基準
車高の変更特性の第１及び第２の例をそれぞれ示す図で
ある。 １１．１２，１３，１　ａ・・・サスペンション、２１
゜２２．２３．２４・・・制御弁、３・・・コントロー
ラ、１２・・・上下加速度センサ、１３・・・サススト
ロークセンサ、１４・・・前後２センサ、１５・・・横
２センサ、１６・・・車高調整スイッチ、１９・・・前
後荷重移動量算出回路、２０・・・サス反力増算出回路
、２６・・・制御量算出回路、２７・・・制御量変換回
路、２８・・・基準車高変更回路。 以　　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、各サスペンション毎に少なくともばね上とばね
   下の上下相対変位量を検出し、サスペンションを基準車
   高に保持するよう各サスペンション毎に独立して流体の
   注入、排出を制御するフィードバック制御系と、少なく
   とも車体に発生する前後方向加速度を検出してこれで流
   体の注入、排出を各サスペンション毎に独立して行い、
   加減速時の車体のピッチングを抑制するよう制御するフ
   ィードフォワード制御系とをもった自動車のアクティブ
   サスペンションにおいて、上記前後方向加速度のうち減
   速時の加速度が大となるに従って上記基準車高を低くし
   ていく基準車高変更回路を設け、加減速時車体のピッチ
   ングを抑制すると共に、減速時の加速度が大となるに従
   って車体全体の車高を低くしていく制御を行うことを特
   徴とする自動車用アクティブサスペンションの制御方法
   。
2. （２）、請求項（１）に記載した自動車のアクティブサ
   スペンションにおいて、前後方向加速度の絶対値が大と
   なるに従って基準車高を低くしていく基準車高変更回路
   を設け、加減速時車体のピッチングを抑制すると共に、
   前後方向加速度の絶対値が大となるに従って車体全体の
   車高を低くしていく制御を行う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方法。