JPH04500491A - アクチュエータ調整回路を備えた車台制御装置 - 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】 アクチニエータ調整回路を備えた車台制御装置従来の技術 本発明は、走行状態を検出するセンサを備え、そのセンサのデータがスプリング 装置と並列に設けがＹ生能動的なダンパを制御する制御器に入力される、車両、 特に乗用車並びに営業用車両の車台を制御する装置ないし方法に関する。

車両の車台を制御する目的は、快適性を高めると共に走行性も高めるように車台 を調整することである。快適性と走行安全性は互いに相反した性質である。とい うのは快適にするためにはスプリング装置と並列に車台に設けられたダンパの減 衰特性を柔らか（する必要があり、一方走行安全性を高めるには車台の調整を硬 く、即ち減衰特性を硬いものにしなければならないからである。

車両の走行状態を所定のセンサで検出し、その信号を制御器に入力することが行 なわれている。制御器は車両のダンパを制御し、危険でない状態では走行快適性 を高め（柔らかい減衰特性）、一方危険な状態では減衰特性を硬く調節すること により、車台の調整を強めに制御している。

今日使用されているダンパには３つの異なる種類のものがある。いわゆる受動的 なダンパはピストンシリンダ装置を有し、そのピストンのシリンダ室は流体で渦 たされた２つのシリンダ室に分割される。ピストンが移動すると、それによって 排出された一定の貫流断面を通過する媒体によりピストンの移動に制動がかけら れる。

いわゆる生能動的なダンパでは、受動的なダンパと同様な構成を有するが、連通 ずるシリンダ室の貫流断面を変化させることができる。それにより減衰力を調節 することができる。

この調節は減衰特性が柔らかいものから硬いものになるまで行なわれる。更に両 シリンダ室に能動的に圧力媒体を供給するいわゆる能動的なダンパが知られてい る。このダンパでは対応した圧力形成を行なわなければならないので、生能動的 なダンパに比較してエネルギーの消費がかなり高くなってしまう。これに対して 生能動的なダンパでは単に貫流断面を調節するエネルギーが必要となるだけであ る。

車両制御装置を開発し設計する場合、従来の制御器構成ならびに最適化方法が用 いられる。しかしこの従来の方法は線形な装置のみに適用される。車両制御に能 動的なアクチュエータ（ダンノりが用いられる場合には、通常大きな一定の装置 圧力が形成されるので、圧力媒体の流量は制御器から得られる駆動信号に対して 線形なものとなる。というのは圧力媒体を供給する供給弁は駆動電圧とその開口 断面に線形な関係があるからである。生能動的なダンパが用いられる場合には装 置圧力は用いられない。圧力媒体の流量は制御された絞り断面の他にダンパの両 シリンダ室間の圧力差に関係する。従って非線形な成分が発生するので、線形な 装置に対してのみ利用できる制御器構成ならびに最適化方法は用いることができ な（なる。

発明の利点 これに対して請求の範囲第１項に記載の本発明による装置では、生能動的なダン パを用いる場合にも従来の制御器構成並びに最適化方法を用いて車台制御の設計 を行なうことができる、という利点が得られる。これは、制御器とダンパ間に配 置され、ダンパの非線形な制御特性を制御器の線形な制御電圧に従って調整する 補償回路によって可能になる。それにより能動的な装置と同様な開発及び設計を 行なうことが可能になる。更に、生能動的なダンパでは単に本発明による補償回 路が必要になるだけである。

すでに述べたように、ダンパは、ダンパピストンにより互いに分離され補償回路 の駆動電圧により制御される絞り開口断面を介して互いに連通ずる流体が満たさ れた２つのシリンダ室を有する。その場合、 の式に従いスライド位置に関係した絞り断面を通過する流体の流量がめられる。

但し、Ｖｑ　（ｕ）は全通過流量係数、ｐｌは一方の第１のシリンダ室内の流体 圧力、ｐ２は他方の第２のシリンダ室内の流体圧力、Ａ２は第２のシリンダ室に 関するピストン面積、ΔＦｄは減衰力の変化量である。減衰力の変化量△Ｆｄ　 ＝　入２　・　△ｐ；１ΔＰ　−Ｐ２　−　ＰＩの式からめられる。

本発明の実施例によれば、全通過流量係数が駆動量に無関係な漏れ流量ｖｑＯと 通過流量係数Ｖ　ｑｌ　（ｕ）の合計から形成され、流量ｑは 好ましくは、式（３）の最初の被加数の非線形性をな（すためＪこ圧力媒体の流 量が所定量Ｕｌの大きさに比例するような数式が用いられる。

好ましくは、上記量Ｕ１は制御器の制御電圧である。

本発明の好ましい実施例によれば、その数式は０を最大流量として で表現される。

補償回路（７）により行なわれる補償の結果式（４）に従い、を、また駆動量Ｕ ないしＵｌ（スライド位置Ｕ、制御電圧し弓）に対して最大値「１」を挿入する ことにより式（５）からめられる。

コンピュータにより実現する場合には、非線形補償を行な一す うために式のスケ＃コングが行なわれるので、演算容量を越えることがなくなる 。

図面 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、生能動的な車台制御を備えた車両の２質量１車輪モデル図である。

第２図は、制御回路のブロック図である。

第３図は、生能動的なダンパのモデル図である。

第４図は、生能動的なダンパの制御特性の非線形性を示した線図である。

第１図には車台制御を備えた車両の各車輪領域が２質量１車輪モデルで図示され ている。車輪質量ｍｒはバネ定数ｃａを有するスプリング装置１を介して車輪領 域に属する車両の車体質量ｍａと結合されている。スプリング装置ｌと並列に生 能動的なダンパ２が設けられる。その減衰力Ｆｄは駆動電圧Ｖｄを介して調節す ることが可能である。車輪の弾性部はバネ定数ｃｒによりめられる。車輪はＳで 示された凹凸を有する走行路３を走行する。この凹凸Ｓは慣性系４に対して定め られる。慣性系４に対する車輪距離がＸｒで図示されている。走行路３と車輪質 量ｍｒ間に相対車輪距離Ｘｒｒが発生する。更に車輪質量ｒｎｒと車体質量ｍａ 間に相対バネ変位量Ｘａｒが形成される。車体質量ｎｌａは慣性系４において距 離Ｘａ（車体距離）を有する。

車体並びに車輪支持部に設けられたセンサにより車両の動的な走行状態が検出さ れる。第２図にはブロック図として制御器６と接続されるセンサ５が図示されて いる。制御器６は本発明の補償回路７を介して生能動的なダンパ２と接続される 。制御器６の入力量として、例えばセンサによりめられる減衰力Ｆｄ、相対バネ 変位ｆｉＸａ＋、車輪加速度Ｘｒ並びに車体加速度Ｘａが用いられる。変位量を 速度量ないし加速度量に変換したり、あるいは逆変換したりすることは従来の方 法で微分ないし積分により行なうことができる。

第３図には生能動的なダンパ２のモデルが図示されている。

生能動的なダンパはピストン９により２つのシリンダ室１０．１１に分割される シリンダ８を有する。シリンダ室ＩＯの上部には分離ピストン１２により気体室 １３が形成される。この気体室の容積はＶであり、圧力Ｐ　Ｇａｓがかけられて 容積をバランスさせている。ダンパ２はバネ定数ｃｇを有する弾性支持部１４を 介して車両のシャーシと結合されている。弾性支持部１４はＸの距離を有する。

上方の第１のシリンダ室１０は流体（例えばオイル）圧力ｐ１を有する。更に第 １のシリンダ室１０は液圧容量Ｃ１を有し、ピストン９側に面積Ａ１を有してい る。又下方のシリンダ室１１は圧力ｐ２並びに液圧容量Ｃ２を有する。そのピス トン面は断面積断面は駆動電圧Ｖｄを印加することにより制御することができ、 それにより絞り開口断面を通過する流体の流量ｑを変化させることができる。好 ましくは絞り１５を変位させるために２次のシステム（第３図のブロックで囲っ た部分を参照）により記述できる位置側８１！磁アクチュエータ装置を用いるこ とができる。絞り１５のスライド位置Ｕは電磁アクチュエータ装置を介して駆動 電圧Ｖｄで変位させることができる。その場合絞り１５の全通過流量係数はスラ イド位１１ｕと線形な関係にはならない。

この非線形性が第４図に図示されている。それにより車台制御の制御回路に対し て従来の制御器構成並びに最適化方法を利用できなくなる。というのはこれらは 線形な装置に対して有効となるからである。本発明では、この非線形性を補償回 路７により克服するようにしているので、ここで使用される生能動的なダンパ２ Ｊご対しても従来の制御器構成並びに最適化方法を用いることが可能になる。

上述したダンパ２のモデルから流量ｑに対しての式が得られる。但しΔＦｄは減 衰力の変化量である。これに対しては ΔＦｄ　＝　入、　・　Δｐ； ムｐ”ｐ２−ｐｌ・ の関係が存在する。

第４図から明かなように特性曲線は座標系の０点から出ておらず、流体に漏れ流 量が発生している。この漏れ流量ＶｑＯは駆動量（スライド位置Ｕ）と無関係な 量になる。全通過流量係数Ｖｑ（ｕ）に対してはこの関係を考慮した数式が用い られる。すなわち、 ＶＱ（ｕ）　＝　ＶｑＯ＋　Ｖｑｌ（ｕ）となる。この関係を式（２）に代入す ると、の関係が得られる。但しＶｑＯは漏れ流量係数、Ｖｑｌは通過流量係数で ある。

既に述べた従来の制御器構成ならびに最適化方法では多変数制御器（制御器６） の制御係数をめるのに線形な制御対象モデルが必要となる。これに対して絞りの 式（３）は非線形な関係を有していることが分る。これを解消するために本発明 では非線形な補償が行なわれるので、式（３）の最初の被加数に対して線形に似 た関係、即ち が得られる。

これにより流量は後で詳細に説明する量Ｕ１の大きさに比例することになる。こ の量は制御電圧Ｕｌ（制御器６の出力電圧）である。流体の流れ方向は減衰力の 変化ΔＦｄの方向により定められる。上述の式では、生能動的なダンノくを用い た場合、流れの方向がその時の減衰力の変化ΔＦｄの方向になってＬ）ることが 前提になりている。

どのような非線形補償を行なうかは、式（４）をＶ　ｑｌ　（ｕ）について解く ことによりめられる。即ち となる。非線形性がなくなっていることは式（３）と式（５）を比較してみれば 明かになる。即ち平方根の内容が一方では分子にあり、一方には分母にあるから 、相殺されるからである。

を、又駆動量ＵないしＵｌに対してその最大値ｒｌＪを挿入することにより式（ ５）からめることができる。すなわち、非線形補償を実現するのにコンピュータ を用いる場合には、式（５）がスケーリングされる。それにより演算範囲を越え ないようにすることができる。その場合法のようにして行なわれる。即ち式（６ ）が式（５）に代入され、減衰力の変化ΔＦｄがスケーリングされた関係ΔＦｄ ＋ａ−Ｆｄにより置きかえられる。

つづいて全体の式を最大流量Ｖ　ｑｌ　（１）に対して関係付ける。その式が得 られる。

スケーリングされた式（７）を量Ｕについて解くと、が得られる。漏れ流量係数 ＶｑＯ１通過流量係数ＶＱＩ並びに流体の最大流量賃は用いたダンパのパラメー タとして既知のものである。これらの値に対しては実験に用いたダンＡではこれ よリスケーリングされた逆流量曲線に対して以下の表が得られる。

生能動的な装置の流量ｑは、式（３）と（４）でめられる。

生能動的なダンパの代りに能動的なダンパを用いる場合には、流量ｑに対して以 下の線形の関係 が成立する。

流量ｑの方向は減衰力に全く無関係であることが理解できる。

従って能動的な装置ではエネルギーが除去あるいは供給されることになる。Ｕｌ とΔＦｄの符号が互いに一致している場合には、式（３）と式（９）には同一性 が存在する。即ち従来の制御器構成ならびに最適化方法が適用できる能動的な装 置は、この動作領域で生能動的な装置により置き換えることができることを意味 する。

他の領域では両式（３）と（９）を一致させることはできない。この場合には絞 りを完全に閉じるかあるいは完全に開くようにすることができるので、ダンパに おけるパワーの変換は可能な限り小さなものとなり、それによって能動的な装置 に対する差を可能な限り少なくすることができる。

国際調査報告 −ｍ−−１−−−１昧ＰＣＴ／ＤＥ　９０１００４０１ＳＡ　３７２００

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）走行状態を検出するセンサを備え、そのセンサのデータがスプリング装置と 協働する半能動的なダンパを制御する制御器に入力される、車両、特に乗用車並 びに営業用車両の車台を制御する装置において、ダンパ（２）の非腺形な制御特 性を制御器（６）の線形な制御電圧に従って調整する補償回路（７）を制御器（ ６）とダンパ（２）間に設けることを特徴とする車両の車台制御装置。 ２）ダンパ（２）は、ダンパピストン（９）により互いに分離され補償回路（７ ）の駆動電圧（Ｖｄ）により制御される絞り開口断面を介して互いに連通する流 体が溝たされた２つのシリンダ室（１０、１１）を有し、Ｖｑ（ｕ）を全通過流 量係数、ｐ１を一方の第１のシリンダ室（１０）内の流体圧力、ｐ２を他方の第 ２のシリンダ室（１１）内の流体圧力、Ａ２を第２のシリンダ室（１１）に関す るピストン面積、ΔＦｄを減衰力の変化量（ΔＦｄ≒Ａ２・Δｐ、Δｐ＝ｐ２− ｐ１）として、▲数式、化学式、表等があります▼［１］▲数式、化学式、表等 があります▼［２］の式に従いスライド位置（ｕ）に関係した絞り断面を通過す る流体の流量ｑが求められることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ３）全通過流量係数（Ｖｑ（ｕ））が駆動量に無関係な漏れ流量（Ｖｑ０）と通 過流量係数（Ｖｑ１）の合計から形成され、流量（ｑ）が ▲数式、化学式、表等があります▼［３］となることを特徴とする請求の範囲第 １項又は第２項に記載の装置。 ４）式（３）の最初の被加数の非線形性をなくすために圧力媒体の流量が所定量 （Ｕ１）の大きさに比例するような数式が用いられることを特徴とする請求の範 囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の装置。 ５）前記量（Ｕ１）が制御器（６）の制御電圧であることを特徴とする請求の範 囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の装置。 ６）前記数式が■を最大流量として ▲数式、化学式、表等があります▼［４］で表現されることを特徴とする請求の 範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の装置。 ７）補償回路（７）により行なわれる補償の結果式（４）に従い ▲数式、化学式、表等があります▼［５］となることを特徴とする請求の範囲第 １項から第６項までのいずれか１項に記載の装置。 ８）減衰力の変化量（ΔＦｄ）に対して最大減衰力（■ｄ）を、また駆動量（ｕ 、Ｕ１）に対して最大値「１」を挿入することにより式（５）から最大流量（■ ）を求めることを特徴とする請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項に 記載の装置。 ９）コンピュータにより非線形補償を行なうために式のスケーリングが行なわれ ることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の装 置。