JPH04500492A - 走行路に従って車台を制御する装置 - 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】 走行路に従って車台を制御する装置 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の前文に記載された車両、特に自動車の車台を走行 路に従って制御する装置に関する。

車両の走行状態は、車両の運転者の運転操作に関係するが、走行路にも関係する 。車両の車輪に振動を起こさせる走行路の凹凸の結果、振動エネルギが車体に伝 達されてしまう。可能な限りの走行の快適さを得るためには、このような振動を 防止しなければならない。特に走行路の凹凸により車輪の負荷が変化し、動的な 車輪負荷の変動が発生する。この車輪負荷の変動は走行安全性を表している。走 行を確実にするためには、車輪の負荷をできるだけ一定にしなければならない。

ドイツ特許ＤＥ−ＰＳ３５１８５０３には車両のばね装置の緩衝特性をコンピュ ータ支援により走行路に従って制御する装置が記載されている。この装置には走 行路の凹凸を特徴付ける電気信号を発生するセンサが設けられており、センサか らの電気信号は信号処理回路に入力される。信号処理回路はセンサ信号を異なる 二つの信号に変換する。第１の信号は全体として走行路の凹凸の平均量に対応し 、第２の信号は長波の走行路の凹凸と短波の凹凸の波状として示される比を示し ている。これらの信号から特性データ発生器によりショックアブソーバの制御装 置を操作する信号が形成される。この操作信号は、被加数が走行路の平均凹凸量 、波状性並びに平均凹凸量と波状性の積に関係する関数から構成されている。

動的な走行状態の値を検出するために、車両の前車軸にセンサが設けられており 、また車体側の加速度を検出するために前方の車体領域にセンサが設けられてい る。このような構成及び上述した信号処理により車台制御時速行路の凹凸の平均 値、従って時間的にずれた凹凸値が考慮されている。

本発明の利点 これに対して、請求の範囲第１項の特徴部分に記載された本発明の装置では、次 のような利点を有する。すなわち、各車輪に発生する走行路の凹凸ないし走行路 の凹凸の時間的変化（速度）を検出し即時に制御回路に入力するので、車輪に設 けられたアクチユエータをそれに対応して制御することができる。このようにし て走行路の凹凸を検出し即座に対応した量で抑制作用を行なうので、最適な車輪 負荷値が設定維持され、車体になんら振動が伝わらないように車輪の偏向を抑制 することができる。本発明では、車両の各車輪領域がセンサにより監視され、ま た各車輪領域には専用の制御回路が設けられているので、走行路に凹凸があって も車体のピッチングとローリングを防止することができる。

このように本発明の車台制御では、走行の安全性が大きく快適さも太き（するこ とができる。走行路の凹凸の全量が即座に処理されるので、従来のように時間に ずれがともない振幅の変わる平均処理を行なうのと異なり、顕著に高度な車台制 御の動的特性を得ることができ、車両の快適さと安全特性を向上させることがで きる。

本発明の実施例によれば、走行路の凹凸及び／あるいは走行路の凹凸の時間的変 化が外乱量として制御器に入力される。

緩衝力、車輪と車輪領域にある車体部分間の相対距離（弾性圧縮量）並びに車輪 の垂直方向加速度を検出するセンサが各車輪領域に設けられる。これらの３つの センサのデータから処理回路により走行路の凹凸と走行路の凹凸の時間的変化が 形成される。特に好ましくは、従来の技術と異なり例えば車体の質量など量が変 化するデータは処理されない。というのは、車体の質量は積載に従い変動するか らである。

具体的には本装置は、次のように構成される。すなわち、各車輪に加算部が設け られ、この加算部に入力量として緩衝力と、第１の掛は算回路において各車輪領 域に設けられたばね装置のばね常数と掛は算された弾性圧縮量とが入力され、ま た第２の掛は算回路において車輪質量と掛は算された車輪加速度が減算量として 前記加算部に入力され、また前記加算部の出力信号が第３の掛は算回路において タイヤのはね常数の逆数と掛は算されて減算量として加算点に入力され、さらに 積分回路により形成される車輪加速度の時間に関する２回の積分値が前記加算点 に入力され、この加算点の出力量が走行路の凹凸の瞬間値となる。

好ましくは、加算部の出力信号が走行路上のタイヤの力の変化を示す動的な車輪 負荷の変動を形成するように構成される。

走行路の凹凸の時間的な変化を形成するために、車輪の加速度の時間積分が正の 符号で、また微分回路を介して得られる第３の掛は算回路の出力値が負の符号で 加算点に入力される。

アクチュエータとして能動的なあるいは生能動的なショックアブソーバを用いる ことができる。能動的なショックアブソーバとは、ピストンシリンダユニットで あり、そのピストンに能動的に圧力媒体が印加され、縦軸に緩衝力、横軸にピス トン速度を記すデカルト座標系の各４象限において特性曲線が可能になるショッ クアブソーバである。能動的なショックアブソーバは、ピストンを変位させるの に能動的に圧力を形成しなければならないので、大きな制御エネルギを必要とす る。これに対し、て生能動的なシタツクアブソーバでは、ピストンの変位により 単に圧力媒体が押しやられるだけであり、ピストンの変位に能動的に圧力を形成 することは行なわれないので、制御エネルギは僅かで済む。この場合もピストン シリンダユニットからなり、ピストンによりシリンダ室は、通過断面を介して互 いに連通する２つの部屋に分割される。この通過断面は制御可能である。すなわ ち、ピストンにより押しやられる圧力媒体の流れ抵抗を変化させることができる 。

緩衝力を検出するセンサがショックアブソーバの支持部と関連する車両の車体部 分間の力を測定するとき、好ましい測定結果が得られる。車輪加速度を検出する センサは、好ましくは関連する車輪の軸受部のごく近傍に配置される。弾性圧縮 量を検出するセンサは関連する車輪のスタップアクスルと車体の関連する車体部 分間の値を測定する。

図面 以下に本発明を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、本発明による車台制御装置のブロック図である。

第２図は、車台制御の２体モデルを示す。

第３図は、走行状態データを検出するセンサの位置をモデルにおいて図示した配 置図である。

第４図は、走行路の凹凸を検出するブロック図である。

第５図は、車台制御の詳細なブロック図である。

実施例の説明 第１図に概略図示した車両（乗用車）の各４つの車輪、すなわち前車軸２の領域 の２つの車輪並びに後車軸３の領域の２つの車輪にそれぞれセンサ４．５．６が 設けられている。各車輪１はスタップアクスル（取付軸）に配置され、ばね装置 ７を介して車体８に結合されている（第２図）。ばね装置７と平行して車輪支持 部と車体８間にアクチュエータ９が配置される。アクチュエータ９は生能動的な ショックアブソーバ１０として構成される。

センサ４（第１図）は、緩衝力Ｆｄを検出するのに用いられる。センサ４は、こ の測定量を検出するためにそれぞれのショックアブソーバ１０の不図示の支持部 とそれぞれ車体８の車輪領域に位置する車体部分間に配置される（第３図）。各 車輪１の車体８に対する弾性圧縮量ｘａｒをめるために、関連する車輪１のそれ ぞれのスタップアクスルと車体８の対応する車体部分間にセンサ５が配置される 。センサ６は、各車輪１の軸受部のごく近傍に取り付けられる。このセンサは車 輪加速度父ｒを検出する。垂直方向、すなわち弾性圧縮量ｘａｒと平行な車輪加 速度父ｒが検出される。

センサ４．５．６からの信号はそれぞれ信号整形回路１１に入力される。整形さ れた信号はそれぞれ処理ユニット１２において処理され走行路の凹凸Ｓと走行路 の凹凸の時間的変化色がめられる。これに関しては後で詳細に説明する。これら の信号ヰびに他の信号（緩衝力Ｆｄ、弾性圧縮速度Ｍａｒ、弾性圧縮量ｘａｒ、 車体速度Ｍａ等）を用い、プロセッサ回路６５により関連する生能動的なショッ クアブソーバ１０を駆動する駆動信号が形成される。処理ユニット１２とプロセ ッサ回路６５は好ましくは性能のよいマイクロブロセ・・／すにより実現される 。生能動的なショックアブソーバ１０の瞬間的な緩衝値は各車輪ｌ毎に走行路の 凹凸Ｓと走行路の凹凸の時間的変化六を考慮して個々に最適化される。

車両のピッチングとローリングに対する全体の緩衝値の最適化は上位の回路１５ ０課題である。この回路は両方向にデータ伝送装置１４（例えばＣＡＮバス）を 介してプロセッサ回路６５と接続されている。また。回路１５並びにプロセッサ 回路６５は、リード１ｉｌ１３を介してデータ伝送装置に接続されている。更に データ伝送装置１４は車両の他の電子回路（例えば噴射制御用の）にも導かれて いる。あるいは回路１５をプロセッサ回路６５の一つに紐み込んだり複数のプロ セッサ回路６５に分配することもできる。

第２図には、車両のそれぞれの車輪の領域を示すいわゆる２体モデルが図示され ている。車輪ｌの車輪質量ｍｒはばね装置７を介して車体質量ｍａと接続されて いる。この場合車体質量ｍａは、車体全質量の内容車輪１の関連する質量部分で ある。

ばね装置７はばね常数ｃａを有する。車輪質量ｍｒと車体質量ｍａの間に緩衝力 Ｆｄを発生させるシタツクアブソーバ１，０が配置される。車輪１の弾性部（タ イヤ）は、このモデルではばね常各車輪ｌに対して上述したモデルに基づき簡単 に車輪の運動方程式を立てることができ、これが第２図に示されている。この式 はＦｒ＝　ｃｒ　（ｘｒ−６）として以下のようになる。

ｐ’ｄ＋　ＣａＸａｒ−Ｆｒ−ｍｒｉ’ｒ＝　ＯＦｒは車輪負荷の変動を示し、 走行路上の関連するタイヤに働（力の変化を表している。

走行路の凹凸六と走行路の凹凸の時間的変化Ｓに対して車輪の運動方程式を解く と、・ Ｓ　＝　ｘｒ　−（１／ｃｒ）　Ｆｒ ５＝ｘｒ−（１／ｃｒ）Ｆｒ が得られる。

第４図Ｉこは、走行路の凹凸Ｓと走行路の凹凸の時間的変化六をめる回路構成が ブロック図として図示されている。このような回路構成は車両の各車輪ｌに対し て設けられる。対応すル車ｍ　Ｉ　ノー１ｒンサ４により検出された緩衝力Ｆｄ はローパスフィルタ１９に入力される（５００Ｈ２）。このローパスフィルタの 出力はバイパスフィルタ２０　（Ｔ　＝　５ｓ）と接続すれる。バイパスフィル タ２０の出力は係数「１」を有する評価回路２１に入力される。評価回路２１の 出力は加算部２２に加算的に入力される。関連する車輪１の車体８に対する弾性 圧縮量ｘａｒは、上述したように対応するセンサ５により検出される。このセン サからのデータも同様にローパスフィルタ２２’　（５００Ｈｚ）に入力され、 その出力はバイパスフィルタ２３　（Ｔ　＝　５ｓ）に入力される。バイパスフ ィルタ２３の出力はばね装置７のばね常数Ｃａとの掛は算を行なう第１の掛は算 回路２４と接続される。更に第１の掛は算回路２４の出力信号は加算的に加算部 ２２に入力される。

対応するセンサ６から検出される車輪加速度ｙｒはローパスフィルタ２５　（５ ００Ｈｚ）に入力され、このローパスフィルタ２５の後段にバイパスフィルタ２ ６　（Ｔ　＝　５ｓ）が接続される。車輪質量ｍｒとの掛は算を行なう第２の掛 は算回路２８がリード線２７を介してバイパスフィルタ２６の出力に接続される 。第２の掛は算回路２８の出力信号は減算的に加算部２２に入力される。

加算部２２の出力２９は減算的に第３の掛は算回路３３を介して加算点３０に接 続されている。第３の掛は算回路では車輪ｌ（タイヤ）のばね常数（ｃｒ）の逆 数との掛は算が行なわれる。

リード線２７は、入力データを時間に関して２同根分する２つの積分器３１．３ １°を有する積分回路２７゛に分岐する。これは、フィルタ２５．２６により得 られる車輪加速度ｋｒから車輪移動量ｘｒが導き出されることを意味する。積分 回路２７′の出力は負の符号で加算点３０に接続される。加算点３０の出力には 走行路の凹凸Ｓが得られる。また、第３の掛は算回路３３の出力には微分回路３ ２゛が接続され、この微分値は負の符号で加算点３２に導かれる。またこの加算 点には、相対車輪速度’ｉｒｒが入力される。積分器３１から得られる車輪加速 度マｒの時間積分値は正の符号で加算点３２に入力される。加算点３２の出力に は走行路の凹凸の時間的変化Ｓが得られる。

このようにして第４図に図示した回路により間接的に測定可能な走行路の凹凸Ｓ をめることができる。この凹凸は外乱量として車台制御装置の制御器６５に入力 されろ。同様に走行路の凹凸の時間的変化地も得られ、これも同様に制御器に外 乱量として入力される。

第５図には対応する概略ブロック図が図示されている。図示した回路装置は各車 輪１毎に設けられている。この回路には第４図の回路が組み込まれている。緩衝 力Ｆｄ、車輪加速度ｋｒ、相対弾性圧縮量ｘａｒ並びに車体加速エマａは、一部 説明したアンチ・エーリアシング・フィルタ（Ａｎｔｉ−Ａｌｉａｓｉｎｇ−Ｆ ｉｌｔｅｒ）として構成されるローパスフィルタ１９．２２’、２５．３８に入 力される。

ローパスフィルタ１９はリード線３９を介してバイパスフィルタ２０に接続され 、その出力４１からフィルタにかけられた緩衝力Ｆｄのデータが制御器６５に入 力される。出力４１は更に加算部２２に接続された評価回路２１に導かれる。ロ ーパスフィルタ２５の出力は積分３１と接続されるすでに説明したバイパスフィ ルタ２６と接続される。更にバイパスフィルタ２６の出力は、加算部２２に負の 符号で入力される第２の掛は算回路２８に導かれる。積分器３１の出力には車輪 速度ｘｒが得られ、この車輪速度はフィルタ４８を介して積分回路２７゛の他の 積分器３１゛に入力される。この積分器の出力には車輪移動量ｘｒが得られ、こ れが加算点３０に入力される。

積分器３１の出力量；ｃｒ（車輪速度）はリード線５１とフィルタ５２を介して 加算部５３に導かれる。ローパスフィルタ２２゛の出力は微分器５４に接続され 、この微分器５４の出力、すなわち相対弾性圧縮速度Ｍａｒがフィルタ５５を介 して制御器６５に入力される。更にローパスフィルタ２２゛の出力は、バイパス フィルタ２３と接続され、そのフィルタの出力は第１の掛は算回路２４を介して 加算部２２に導かれる。バイパスフィルタ２３の出力は更に制御器６５に接続さ れ相対弾性圧縮量ｘａｒを入力させる。ローパスフィルタ３８の出力は同様にバ イパスフィルタ５８に接続され、そのフィルタ５８の出力は積分器５９に入力さ れる。積分器５９は制御器６５に車体速度ｘａを供給する。

加算部２２の出力は、リード線２９を介して微分器６１に接続される。微分器６ １の出力には相対車輪速度士ｒｒが得られ、この値は、負の符号で加算部５３に 接続される。リード！Ｉ２９は更に負の符号で加算点３０と接続される。加算点 ３０の出力３０゜は制御器６５に接続され走行路の凹凸Ｓを供給する。加算部５ ３の出力６３には走行路の凹凸の時間的変化Ｓが発生し、この値が制御器６５に 入力される。制御器６５は、上述した入力１１　（Ｆｄ。

；ｃａｒ、　Ｓ、　Ｓ、　ｘａｒ及びｘａ）から駆動電圧Ｖｄを形成し、それに より通過断面を変化させるショックアブソーバ１０の制御装置を駆動する。

国際調査報告 閏静膿奮報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）動的な走行状態を検出するセンサを有し、センサからのデータが処理回路に 入力され、この処理回路が走行路の凹凸を特徴付ける信号を発生し、この信号に より車両のばね装置と協働するアクチュエータが制御される、車両、特に自動車 の車台を走行路に従って制御する装置において、前記処理回路は、各車輪（１） 毎に各車輪領域に設けられたセンサ（４、５、６）のデータから走行路の凹凸（ Ｓ）及び／あるいは走行路の凹凸の時間的変化（Ｓ）の瞬間値を形成し、この瞬 間値を各車軸（１）に設けられた制御回路に実際の量として供給することを特徴 とする走行路に従って車台を制御する装置。 ２）走行路の凹凸（Ｓ）及び／あるいは走行路の凹凸の時間的変化（Ｓ）が外乱 量として制御器（６５）に入力さ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）緩衡力（Ｆｄ）、車輪（１）と車体（８）間の相対距離（弾性圧縮量ｘａｒ ）並びに車輪の垂直方向加速度（■ａｒ）を検出するセンサ（４、５、６）が各 車輪領域に設けられ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）各車輪（１）に加算部（２２）が設けられ、この加算部に入力量として緩衡 力（Ｆｄ）と、第１の掛け算回路（２４）において各車輪領域に設けられたばね 装置（７）のばね常数（ｃａ）と掛け算された弾性圧縮量（ｘａｒ）とが入力さ れ、また第２の掛け算回路（２８）において車輪質量（ｍｒ）と掛け算された車 輪加速度（■ｒ）が減算量として前記加算部に入力され、また前記加算部（２２ ）の出力信号が第３の掛け算回路（３３）においてタイヤのばね常数（ｃｒ）の 逆数と掛け算されて減算量として加算点（３０）に入力され、さらに積分回路（ ２７′）により形成される車輪加速度（■ｒ）の時間に関する２回の積分値が前 記加算点（３０）に入力され、この加算点（３０）の出力量が走行路の凹凸（Ｓ ）の瞬間値とな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）前記加算部（２２）の出力信号が走行路上のタイヤの力の変化を示す動的な 車輪負荷の変動Ｆｒ＝ｃｒ（ｘｒ−Ｓ）を形成す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）走行路の凹凸の時間的な変化（Ｓ）を形成するために、車輪の加速度（■ｒ ）の時間積分が正の符号で、また微分回路（３２′）を介して得られる第３の掛 け算回路（３３）の出力値が負の符号で加算点（３２）に入力されることを特徴 とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の装置。 ７）前記アクチュエータが半能動的なショックアブソーバとして形成されること 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）前記緩衡力（Ｆｄ）を検出するセンサ（４）がショックアブソーバ（１０） の支持部と車両の車体（８）の関連する車体部分間の力を測定することを特徴と する請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の装置。 ９）車輪加速度（■ｒ）を検出するセンサ（６）が関連する車輪（１）の軸受部 近くに配置さ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。 １０）弾性圧縮量（ｘａｒ）を検出するセンサ（５）が関連する車輪（１）のス タッブアクスルと車体（８）の関連する車体部分間の値を測定することを特徴と 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。