JPH0580813U - 車両用サスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】目標ストロークの演算式を容易にし、運転者の
好みに応じたロール特性やピッチング特性の設定を容易
にすることを目的とする。 【構成】各種信号の読み込みと必要な数値の演算及び設
定を行い（Ｓ１、２）、車両のモーメント中心回りに実
質量と対向させて仮想質量を設定して立てられた数式モ
デルから得られる目標ストローク演算式に基づいて目標
ストロークＹを演算する（Ｓ４）。この演算値と実スト
ロークとが一致するようにサスペンションを制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両用サスペンション制御装置に関し、特に、車両にローリングや ピッチング等が発生した際の姿勢制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

車両の一般的なサスペンション装置は、懸架ばねとショックアブソーバとを組 み合わせて、所定のばね作用と緩衝作用が働くように構成されているが、この場 合には、サスペンション特性は略一定のものとなる。しかし、要求されるサスペ ンション特性は運転条件によって変化し、この要求に対応させるために、所謂ア クティブサスペンション装置が提案されている（例えば、実願平２−２７９２２ 号、実願平２−２８９３１号及び実開平２−２１２号公報等参照）。

【０００３】 これは、車輪を取り付けた車軸を車体に対して油圧シリンダを介して支持し、 走行状態に応じて変化する車体と車軸との相対変位に基づく油圧シリンダの実ス トロークを検出して目標ストロークと一致させるように、前記油圧シリンダに供 給する作動油流量を制御して油圧シリンダを伸縮させることで車高を調整するよ うにしたものである。

【０００４】 例えば、カーブ走行時や加減速時に車体に横加速度や前後加速度が生じ、これ により、車体にローリングやピッチング等の姿勢変化が生じると、この姿勢変化 がストロークセンサで検出される。この検出ストローク値と目標ストローク値と の偏差に応じて、姿勢変化を小さくするように油圧シリンダへの作動油供給を制 御するようにしている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来のアクティブサスペンションシステムでは横加速度や前後加速度 に応じた目標ストローク値が固定されているため、ドライバの好みに応じてロー ル特性やピッチ特性を変更することが難しいという問題がある。 尚、前記ロール特性やピッチ特性をドライバの好みに応じて可変できるアクテ ィブサスペンションシステムとして実開昭６１−１９３９０７号公報に開示され ているものがあるが、ここで提案されている目標ストローク設定のための数式モ デルが複雑であり、計算が複雑となる問題がある。

【０００６】 本考案は上記の事情に鑑みなされたもので、目標ストロークの設定のための数 式モデルを簡単化することで、姿勢制御特性の変更が容易にできる車両用サスペ ンション制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

このため本考案は、車両のばね上とばね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 の車高を調整する車両用サスペンション制御装置において、ばね上とばね下間の 相対変位を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、車両に生じる加速度に基づいて車両にモーメントが発生した時のモ ーメント中心位置において実際の車両質量に対向する位置でモーメント中心から 任意の距離の位置に仮想した前記実際の車両質量と同等の質量に基づいて予め設 定した車体の姿勢変化を表す数式モデルに従って前記加速度検出手段の検出値に 対応する目標ストロークを演算する目標ストローク演算手段と、該目標ストロー ク演算手段で演算された目標ストロークに前記相対変位検出手段の検出ストロー クが一致するように車高調整手段を制御する制御手段とを備えて構成した。

【０００８】

【作用】

かかる構成において、車両に生じる加速度に基づいて車両にモーメントが発生 した時のモーメント中心位置において実際の車両質量に対向する位置でモーメン ト中心から任意の距離の位置に実際の車両質量と同等の質量を仮想して得られる 数式モデルを用い、仮想質量とモーメント中心間の距離設定を変更することによ り、任意にロール角及びピッチ角を設定することが可能となり、目標ストローク の演算が容易であり、且つ所望の姿勢制御特性を容易に得ることができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 本実施例の構成を示す図１において、車輪１は車軸２を介して油圧シリンダ３ によって車体４に支持されている。油圧シリンダ３の油室３ａは流量制御弁５を 介してポンプやタンク等で構成される油圧供給源ユニット６に連結している。流 量制御弁５は、サーボアンプ７の出力に応じて油圧シリンダ３への給排油量を制 御する。前記サーボアンプ７は、油圧シリンダ３に並設され車体（ばね上）と車 軸（ばね下）との相対変位を検出する相対変位検出手段としてのストロークセン サ８からの実ストロークと後述するコントロールユニット９からの目標ストロー クを比較しその偏差に応じた駆動信号を流量制御弁５に出力する。

【００１０】 尚、コントロールユニット９及び油圧供給源ユニット６を除いた他の構成要素 は、各車輪毎に設けられている。 前記コントロールユニット９は、前記ストロークセンサ８からの実ストローク 、圧力センサ10からの油室３ａの圧力、横Ｇセンサ11からの車両の横加速度、前 後Ｇセンサ12からの車両前後加速度、更には、ロール特性及びピッチ特性を設定 するための目標ロール高設定器13からの目標ロール高及び目標ピッチ高設定器14 からの目標ピッチ高の各出力が入力され、これら各入力値に基づいて後述する所 定の演算式により目標ストロークを演算してサーボアンプ７に出力する。

【００１１】 コントロールユニット９は、図２に示すように、圧力センサ10の出力を圧力信 号に変換して入力する圧力信号入力手段21と、ストロークセンサ８の出力をスト ローク信号に変換して入力するストローク信号入力手段22と、このストローク信 号から変位速度を演算するストローク速度演算手段23と、横Ｇセンサ11の出力を 横加速度信号に変換して入力する横加速度信号入力手段24と、前後Ｇセンサ12の 出力を前後加速度信号に変換して入力する前後加速度信号入力手段25と、油圧シ リンダ３の標準状態における基準ストロークを設定する基準ストローク設定手段 26と、同じく基準圧力を設定する基準圧力設定手段27と、油圧サスペンションの 模擬ばね定数と減衰係数をそれぞれ設定する模擬ばね定数設定手段28及び減衰係 数設定手段29と、これらの各信号及び前記ロール高設定器13とピッチ高設定器14 からの各信号に基づいて後述するように目標ストロークを演算する目標ストロー ク演算手段30と、演算された目標ストロークに対応する出力をサーボアンプ７に 出力する目標ストローク出力手段31とを備える。

【００１２】 ここで、本実施例のロール制御について説明する。 図３で、ロール中心ＲＣから距離Ｈ_R の位置にあるばね上質量ｍと対向して距 離Ｈ_R ′の位置に仮想の質量ｍ（図中破線で示す）を考えた場合、定常状態にお けるロール中心ＲＣ回りのモーメントの釣合いは、次式で表すことができる。 −２・Ｓ² ・Ｋ・θ_R ＋ｍ・β・Ｈ_R −ｍ・β・Ｈ_R ′＝０ ──（１） ここで、Ｓ：ＲＣ〜サス間距離、Ｋ：サスばね定数、θ_R ：ロール角、β：横 加速度である。

【００１３】 これにより、定常ロール角θ_R は次式で与えられ、ロール中心ＲＣから仮想質 量までの距離Ｈ_R ′を変えることにより横加速度βに対するロール角θ_R を任意 に設定可能となる。 θ_R ＝ｍ・β・（Ｈ_R −Ｈ_R ′）／（２・Ｓ² ・Ｋ）────（２） ここで、前記仮想質量ｍによるモーメント力をサスペンションに設けた油圧シ リンダで実現するには、油圧シリンダによる発生力Ｆを（１）式より次式のよう に設定すればよいことが判る。

【００１４】 Ｆ＝（ｍ・β・Ｈ_R ′）／（２・Ｓ） ─────（３） そして、本実施例のように位置制御とすれば、（３）式からその目標ストロー クｙ_R は次式で与えることができる。 ｙ_R ＝Ｆ／Ｋ_m ＝（ｍ・β・Ｈ_R ′）／（２・Ｓ・Ｋ_m ）───（４） ここで、Ｋ_m ：模擬ばね定数である。

【００１５】 これにより、ロール中心ＲＣから仮想質量までの距離Ｈ_R ′を変更することで 目標ストロークを任意に設定することができる。 以上は２輪モデルについて述べたが、４輪の場合には、図４に示すように、車 両の重心点ＣＧから前輪と後輪の各ロール中心ＲＣまでの距離Ｌ_f 、Ｌ_r の比率 から前・後軸毎に、次式で与えられる等価的な質量（図中破線で示す）を考え、 これら質量ｍ_f 、ｍ_r を前記（４）式のｍと置き換えれることで、２輪の場合と 同様にして各軸を個別に制御することができる。

【００１６】 ｍ_f ＝（Ｌ_r ・ｍ）／（Ｌ_f ＋Ｌ_r ）─────（５） ｍ_r ＝（Ｌ_f ・ｍ）／（Ｌ_f ＋Ｌ_r ）─────（６） 図中、Ｓ_f 、Ｓ_r は前輪と後輪のロール中心〜サス間距離、Ｋ_f 、Ｋ_r は前輪 と後輪のサスばね定数である。 尚、前後ロール角は基本的に同一という前提で、フレームの捩じれによるロー ル中心ＲＣ回りのトルクは考慮していない。

【００１７】 また、ピッチ制御については、前後加速度をα、ピッチ中心と仮想質量間の距 離をＨ_P ′、ピッチ中心とサス間との距離をＬとすれば、ロール制御の場合と同 様であり、目標ストロークｙ_P は、次式で与えることができる。 ｙ_P ＝（ｍ・α・Ｈ_P ′）／（２・Ｌ・Ｋ_m ）───（７） 次に本実施例のサスペンション制御装置の制御動作について図５のフローチャ ートを参照して説明する。

【００１８】 まず、ステップ１では、各センサから圧力信号Ｐ、ストローク信号ｙ、横加速 度β、前後加速度αを読み込む。 ステップ２では、読み込んだ実際のストロークｙと基準ストロークｙ₀ との偏 差から求めた変位（ｙ−ｙ₀ ）を微分してｙ′＝ｄ（ｙ−ｙ₀ ）／ｄｔとして変 位速度ｙ′を算出する。

【００１９】 ステップ３では、模擬ばね定数Ｋ_m 及び模擬減衰係数Ｃ_m の設定と、各設定器 13，14により目標ロール高Ｈ_r ′及び目標ピッチ高Ｈ_r を設定する。 ステップ４では、入力した各検出値及び設定値に基づいて、次式によりばね制 御分、ダンピング制御分、更に前述した演算式によるロール制御分及びピッチ制 御分を演算し加算して目標ストローク値Ｙを算出する。

【００２０】 Ｙ＝〔ｙ₀ −〔（Ｐ−Ｐ₀ ）・Ａ／Ｋ_m 〕−（Ｃ_m ・ｙ′／Ｋ_m ）〕 ±〔（ｍ・β・Ｈ_R ′）／（２・Ｓ・Ｋ_m ）〕 ±〔（ｍ・α・Ｈ_P ′）／（２・Ｌ・Ｋ_m ）〕 ここで、油圧シリンダ３の有効断面積をＡとして、そのときの圧力Ｐと基準圧 力Ｐ₀ との差分（Ｐ−Ｐ₀ ）に断面積Ａを乗じたものが荷重変動分となり、これ を模擬ばね定数Ｋ_m で割ったもの、つまり、（Ｐ−Ｐ₀ ）Ａ／Ｋ_m が荷重変動分 に対応して変位させるストローク量（ばね制御分）となる。また、模擬減衰係数 と油圧シリンダ変位速度とにより、Ｃ_m ・ｙ′／Ｋ_m としてダンピングストロー ク量（ダンパ制御分）が得られる。これらばね制御分とダンパ制御分による目標 ストローク分は、基準ストロークｙ₀ からこれらのストローク分を引いたもの、 つまり、ｙ₀ −（Ｐ−Ｐ₀ ）・Ａ／Ｋ_m −Ｃ_m ・ｙ′／Ｋ_m として得られる。そ して、この目標ストローク量にロール制御分とピッチ制御分を加算して目標スト ロークＹが算出される。

【００２１】 尚、前記目標ストロークＹの演算式において、ロール制御分の符号は、左右輪 において異なり、ピッチ制御分の符号は前後輪において異なる。 ステップ５では、ステップ４で演算された目標ストロークＹに対応する信号を サーボアンプ７に出力する。 サーボアンプ７では、前記コントロールユニット９から出力された目標ストロ ークＹとストロークセンサ８からの実ストロークとを比較して実ストロークが目 標ストロークＹに一致するように各車輪毎の流量制御弁５を駆動制御して対応す る油圧シリンダ３への作動油の給排量を調整する。

【００２２】 かかる構成によれば、ロール制御分の項におけるＨ_R ′とピッチ制御分の項に おけるＨ_P ′を各設定器13，14で変更することで、同一の加速度における目標ス トロークＹを変更できる。言い換えれば、同一の加速度によって発生するロール 角やピッチ角を変えられる。従って、ドライバの好み応じてロール特性及びピッ チ特性を任意に変更することができる。また、目標ストローク設定のための演算 式が簡単であり、目標ストロークの演算が容易にできる。

【００２３】 尚、本実施例では、油圧シリンダのみで支持する構成としたが、補助ばねや補 助ダンパを設ける構成としてもよい。また、本実施例では、ばね制御分及びダン パ制御分も含めたが、これらを他の方法でまかないロール制御とピッ制御分のみ としてもよく、また、ロール制御とピッチ制御のどちらか一方だけでもよい。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、簡単な演算式より目標ストロークを設定 できると共に、ドライバの好み応じて自由にロール特性やピッチ特性を変更する ことかできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成図

【図２】同上実施例のコントロールユニットの構成を示
すブロック図

【図３】本実施例の目標ストローク設定数式モデルを２
輪の場合の説明図

【図４】同上目標ストローク設定数式モデルを４輪に拡
張する場合の説明図

【図５】本実施例の目標ストローク設定動作のフローチ
ャート

【符号の説明】

２ 車軸 ３ 油圧シリンダ ４ 車体 ５ 流量制御弁 ６ 油圧供給源ユニット ７ サーボアンプ ８ ストロークセンサ ９ コントロールユニット 10 圧力センサ 11 横Ｇセンサ 12 前後Ｇセンサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のばね上とばね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
   する車両用サスペンション制御装置において、ばね上と
   ばね下間の相対変位を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、車両に
   生じる加速度に基づいて車両にモーメントが発生した時
   のモーメント中心位置において実際の車両質量に対向す
   る位置でモーメント中心から任意の距離の位置に仮想し
   た前記実際の車両質量と同等の質量に基づいて予め設定
   した車体の姿勢変化を表す数式モデルに従って前記加速
   度検出手段の検出値に対応する目標ストロークを演算す
   る目標ストローク演算手段と、該目標ストローク演算手
   段で演算された目標ストロークに前記相対変位検出手段
   の検出ストロークが一致するように車高調整手段を制御
   する制御手段とを備えて構成したことを特徴とする車両
   用サスペンション制御装置。