JPH0744488Y2 - 電子制御サスペンション装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 ［産業上の利用分野］ 本考案は車両のピッチ又はロールを防止する電子制御サ
スペンション装置に関する。特に、車両姿勢状態の変化
に応答性がよく、かつ車両にかかる加速度の過渡時にお
いても円滑な姿勢制御ができる電子制御サスペンション
装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、乗心地性や操縦安定性等の向上のために、車
両のピッチやロールを防止する装置が種々提案されてい
る。例えば、操舵の緩急による定常旋回あるいは急旋回
を操舵角速度が基準値以上か否かにより検出し、定常旋
回の場合には圧縮空気の気体ばねへの給気流量を少量に
し、操舵角−車速マップにより制御時間を得て比較的ゆ
っくりとした車体姿勢制御を行い、また急旋回の場合に
は圧縮空気の気体ばねへの給気流量を多量にし、操舵角
速度−車速マップにより素早く車体姿勢制御を行う装置
が提案されている（実開昭60-152510号）。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした従来の電子制御サスペンション
装置では、横加速度の推定値から姿勢の変化、即ち、ロ
ールを予測し、そのロール分をエアサスペンションで補
正するに際して、その補正制御速度は一律であり、また
その補正も一度に実施している。

そのため、操舵の微妙な違いによる過渡時のバラエティ
に富んだ加速度変化に対応することができない。即ち、
制御機構を急激な加速度の変化を重視した補正制御速度
に設計すると、操舵が比較的ゆっくりとしている場合に
は、姿勢制御のタイミングが早過ぎて、車両に逆ロール
を引き起こす場合があった。

この様な場合は、乗員に不快な違和感を生じさせ、走行
安定性上も好ましくない。

本願は、車両にかかる加速度の変化に応答性よく対応で
き、ロールやピッチを抑制すると共に極めて円滑な姿勢
制御を実現する電子制御サスペンション装置を提供する
ものである。特にサスペンションの気体ばねの圧力を頻
繁に検出しなくとも円滑な姿勢制御が可能となる電子制
御サスペンション装置を提供するものである。

考案の構成及び効果 ［課題を解決するための手段］ 即ち、本考案の要旨とするところは、第１図の基本的構
成図に例示するごとく、車両の走行状態を検出する車両
走行状態検出手段M3と、 上記車両走行状態検出手段M3により検出された車両の走
行状態に基づき、車両の車輪M1に設けられたサスペンシ
ョンの流体アクチュエータM2の制御周期以上先に到達す
るであろう車両の加速度を予測するとともに、この加速
度またはこの加速度に所定の線形変換を実施して得られ
た値の所定周期間の差分値を求めることによって、該加
速度によって生じる車両姿勢の変化を抑制するための上
記流体アクチュエータM2に対するフィードフォワード圧
力量を演算する差分値演算手段と、 上記差分値演算手段M4による演算結果に基づいて、流体
アクチュエータM2内の流体の給排制御を実行する給排制
御手段M5と を備え、車両の姿勢を調整する電子制御サスペンション
装置であって、 上記流体として圧縮性流体を用いると共に、 上記給排制御手段M5は、流体アクチュエータM2と圧縮性
流体の高圧リザーブタンクM6及び低圧リザーブタンクM7
との間に配設されたオン／オフ制御弁M8のデューティ制
御によって上記流体の給排制御を行うこととし、 上記車両走行状態検出手段M3は、車速に関連するパラメ
ータと、車両に加速度変化を生じさせる車両操作に関す
るパラメータとを検出し、 上記差分値演算手段M4は、上記検出したパラメータに基
づいて、車両の加速度と加加速度とを推定し、該推定し
た加速度と加加速度とから上記車両の加速度を予測する
こと を特徴とする電子制御サスペンション装置にある。

［作用及び効果］ 本考案の電子制御サスペンション装置によれば、車両走
行状態検出手段M3が車両の車速に関連するパラメータ
（例えば、車速それ自体やエンジン回転数など）と、車
両に加速度変化を生じさせる車両操作に関するパラメー
タ（例えば、操舵、制動、加速度自体等）とを検出す
る。そして、この検出結果に基づいて、差分値演算手段
M4が、流体アクチュエータM2の制御周期以上先に到達す
るであろう車両の加速度（前後及び／または左右）を予
測する。即ち、流体アクチュエータM2の制御周期が例え
ば100msであれば、現在からその時間後あるいはその時
間より長い時間後に車両にかかると思われる加速度を予
測する。更に、上記流体アクチュエータM2内の圧力を補
正し変更するため、この予測加速度またはこの予測加速
度に所定の線形変換を実施して得られた値の所定周期間
の差分値を求める。「加速度に所定の線形変換を実施し
て得られた値」とは、例えば、予測された加速度に対応
して増減を要する各気体ばねの目標補正圧力差である。
給排制御手段M5は、この差分値演算手段M4による演算結
果に応じて、流体アクチュエータM2内の流体の給排制御
を実行する。

より具体的には、車両操作に関するパラメータとして、
例えば操舵角を検出すれば、車速に関するパラメータと
操舵角とから横加速度が推定でき、さらに、車速に関す
るパラメータと操舵角速度とから横加加速度が推定でき
る。そして、これらの横加速度と横加加速度とから上記
の制御周期以上先に到達するであろう車両の横加速度が
予測できるのである。そして、この様な横加速度は、車
両にロールを引き起こすこととなるので、こうした姿勢
変化を抑制すべく目標補正圧力量を演算するのである。
そして、この目的補正圧力量の差分値に基づいて、オン
／オフ制御弁M8のデューティ制御を実行する。

この他、車両操作に関するパラメータとして、例えばス
ロットル開度やブレーキ踏み込み量を検出するなら、前
後方向の加速度及び加加速度を推定することができ、ス
クォートやダイブの対策として目標補正圧力量の差分値
を演算し、オン／オフ制御弁M8をデューティ制御するこ
とができる。

こうして車両の姿勢が円滑に制御される。

また、本考案では、圧縮性流体（例えば空気など）を用
いているから、エアバネのようなクッション効果が得ら
れ、乗り心地がよい。そして、油圧を用いるのに比べて
システム全体を低圧に設計でき、軽量・安価となる。

ところで、圧縮性流体を用いたサスペンションシステム
自体は従来公知であるが、こうしたシステムでは、フィ
ードフォワード制御として初期の予測加速度に応じてオ
ン／オフ制御弁の開弁時間を設定するいわゆる一発制御
が採用されている。これに対して、本考案では、フィー
ドフォワード制御として、デューティ制御を行う点で全
く新しいものである。そして、このデューティ制御を採
用することにより、圧縮性流体特有の問題としての応答
性の遅さから来る制御の行き過ぎを解消し、ハンチング
のない安定した制御を可能ならしめている。

また、予測加速度に基づいて目標補正圧力量を算出し、
これからデューティ制御量を求める様にしてもよいので
あるが、さらに差分値としているのは、次の利点からで
ある。即ち、制御目標の差分値からデューティ制御を実
施することで、一層の応答性向上を達成することができ
るからである。

以上のごとく、本考案によれば、加速度の増減がいかな
るパターンで生じても、その加速度変化に応じて、円滑
なフィードフォワード処理が可能となり、操縦者に違和
感を感じさせず、車両を安定させ、高い操縦安定性を実
現する。しかも、圧縮性流体特有の効果がある乗り心地
の良さを満足させると共に、その弱点である応答性の遅
さをカバーし、ハンチングのない安定な姿勢制御を可能
ならしめることができるという顕著な効果を奏すること
ができる。そして、差分値演算手段の採用によって、制
御目標の変化に合わせたより応答性の高い制御を可能な
らしめている。

次に、本考案の実施例を説明する。本考案はこれらに限
られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種々
の態様のものが含まれる。

［実施例］ 第２図は本考案の一実施例である電子制御サスペンショ
ン装置の概略構成図、第３図は本実施例の電子制御サス
ペンション装置の空気回路図である。この電子制御サス
ペンション装置は、空気回路ACに各々接続された前輪左
側のサスペンション1FL、前輪右側のサスペンション1F
R、後輪左側のサスペンション1RL、後輪右側のサスペン
ション1RRを備え、このサスペンション1FL,1FR,1RL,1RR
には、各々気体ばね2FL,2FR,2RL,2RRとショックアブソ
ーバ3FL,3FR,3RL,3RRとが設けられている。

この気体ばね2FL,2FR,2RL,2RRは、第３図に示すよう
に、各々主気体室4FL,4FR,4RL,4RRと副気体室5FL,5FR,5
RL,5RRとを備え、主気体室4FL,4FR,4RL,4RRの一部はダ
イヤフラム6FL,6FR,6RL,6RRにより形成されているの
で、主気体室4FL,4FR,4RL,4RRに空気を給排することに
より車高を調整することができる。また、気体ばね2FL,
2FR,2RL,2RRはばね定数切換用アクチュエータ7FL,7FR,7
RL,7RRを駆動することにより主気体室4FL,4FR,4RL,4RR
と副気体室5FL,5FR,5RL,5RRとを連通・遮断もしくは空
気流量を切り換えて、ばね定数を「低」、「中」、
「高」の各段階に変更することができる。また、ショッ
クアブソーバ3FL,3FR,3RL,3RRは減衰力切換用アクチュ
エータ8FL,8FR,8RL,8RRを駆動してピストン内のオリフ
ィスを通過するオイルの流量を変化させて減衰力を
「低」、「中」、「高」の各段階に変更することができ
る。

一方、空気回路ACには、各気体ばね2FL,2FR,2RL,2RRに
供給する圧縮空気の供給源としての、モータ９で駆動さ
れるコンプレッサ10が設けられ、このコンプレッサ10の
吐出側は、逆流を防止するチェックバルブ12を介してエ
アドラアヤ14及び排気切換バルブ16に各々接続されてい
る。エアドライヤ14にはシリカゲルが封入されており、
圧縮空気中の水分を除去する。このエアドライヤ14は固
定絞り18及び逆流を防止するチェックバルブ20を介して
連通・遮断可能な供給切換バルブ22及び接続切換バルブ
24に各々接続されている。この供給切換バルブ22の他方
は、所定圧力に設定されたリリーフバルブ25に接続され
ると共に、連通・遮断可能な高圧リザーブ用切換バルブ
26を介して前輪側の高圧リザーブタンク28に接続され、
また同じく連通・遮断可能な高圧リザーブ用切換バルブ
30を介して後輪側の高圧リザーブタンク32に接続されて
いる。これらの高圧リザーブタンク28,32には、高圧リ
ザーブタンク28,32内の空気圧力を検出する圧力センサ3
4,36と、所定圧力に設定されたリリーフバルブ38,40と
が各々配設されている。

更に、上記供給切換バルブ22の他方は、連通・遮断可能
なレベリングバルブ42を介して主気体室4FLと、レベリ
ングバルブ44を介して主気体室4FRと、レベリングバル
ブ46を介して主気体室4RLと、レベリングバルブ48を介
して主気体室4RRと、各々接続されている。この各主気
体室4FL,4FR,4RL,4RRには空気圧力を検出する圧力セン
サ50,52,54,56が各々接続されている。

また、前輪左側の主気体室4FLは連通・遮断可能なディ
スチヤージバルブ58を介して、前輪右側の主気体室4FR
は同様なディスチャージバルブ60を介して、各々前輪側
の低圧リザーブタンク62に各々接続されている。更に、
後輪左側の主気体室4RLは連通・遮断可能なディスチャ
ージバルブ64を介して、後輪右側の主気体室4RRは同様
なディスチャージバルブ66を介して、各々後輪側の低圧
リザーブタンク68に各々接続されている。一方、前輪側
の低圧リザーブタンク62と後輪側の低圧リザーブタンク
68とは常時連通可能に接続されている。これらの低圧リ
ザーブタンク62,68には低圧リザーブタンク62,68の空気
圧力を検出する圧力センサ70,72が各々接続され、前輪
側の低圧リザーブタンク62には所定圧力に設定されたリ
リーフバルブ74が接続されている。

これらの、両低圧リザーブタンク62,68は、前記接続切
換バルブ24の他方に接続されると共に、連通・遮断可能
な吸入切換バルブ76を介してコンプレッサ10の吸入側に
接続されている。また、コンプレッサ10の吸入側には、
大気を吸入可能にチェックバルブ78が接続されている。
このチェックバルブ78を設けることなく、空気回路ACを
完全な閉回路として構成し、空気回路AC内に空気もしく
は他の気体、例えば窒素ガスを入れても実施可能であ
る。

尚、前記排気切換バルブ16、供給切換バルブ22、接続切
換バルブ24、高圧リザーブ用切換バルブ26,30、レベリ
ングバルブ42,44,46,48、ディスチャージバルブ58,60,6
4,66、吸入切換バルブ76は、本実施例では、ノーマルク
ローズ形を用いている。

本空気回路ACでは、前輪側と後輪側とに各々高圧リザー
ブタンク28,32及び低圧リザーブタンク62,68を設けた
が、前輪側と後輪側とに共通の一個の高圧リザーブタン
ク及び一個の低圧リザーブタンクを設けてもよい。

更に、第２図に示すように、左前車輪と車体との間隔、
即ち、左のフロント車高を検出する車高センサ80、同じ
く右のフロント車高を検出する車高センサ82、左のリア
車高を検出する車高センサ84、右のリア車高を検出する
車高センサ86が各々設けられている。この各車高センサ
80,82,84,86は、所定の基準車高に対してそれより車高
が高いときには正の車高差に応じた信号を、それより車
高が低いときには負の車高差に応じた信号を出力する。
一方、操舵輪88の操舵角を検出する周知の操舵角センサ
90と、車体の横方向及び前後方向加速度を検出する周知
の加速度センサ92と、図示しない変速機の出力軸の回転
速度から車速を検出する車速センサ93と、を備えてい
る。また、マニュアル操作により、車高を指示する車高
ハイスイッチ97と車高ロースイッチ98とを備えている。

次に、本実施例の電気系統を第４図に示すブロック図を
用いて説明する。前記各サスペンション1FL,1FR,1RL,1R
Rは、電子制御回路100によって駆動・制御されて車両の
姿勢制御を行う。この電子制御回路100は第４図に示す
ように、周知のCPU102,ROM104,RAM106を論理演算回路の
中心として構成され、外部と入出力を行う入出力回路、
ここではアクチュエータ駆動回路108、バルブ駆動回路1
01、センサ入力回路112、レベル入力回路114等をコモン
バス116を介して相互に接続して構成されている。

CPU102は、圧力センサ34,36,50,52,54,56,70,72、車高
センサ80,82,84,86、操舵角センサ90、加速度センサ9
2、車速センサ93からの信号をセンサ入力回路112を介し
て、車高ハイスイッチ97及び車高ロースイッチ98からの
信号を、レベル入力回路114を介して入力する。一方、
これらの信号、ROM104、RAM106内のデータに基づいてCP
U102は、アクチュエータ駆動回路108を介してコンプレ
ッサ用モータ９、ばね定数切換用アクチュエータ7FL,7F
R,7RL,7RR及び減衰力切換用アクチュエータ8FL,8FR,8R
L,8RRを駆動する駆動信号を出力し、バルブ駆動回路110
を介して排気切換バルブ16、供給切換バルブ22、接続切
換バルブ24、高圧リザーブ用切換バルブ26,30、レベリ
ングバルブ42,44,46,48、ディスチャージバルブ58,60,6
4,66、吸入切換バルブ76に駆動信号を出力し、各サスペ
ンション1FL,1FR,1RL,1RRを制御している。

ROM104には、後述する第10図〜第21図及び第23図〜第28
図に表すマップが記憶されている。

次に上述した電子制御回路100において行われる処理に
ついて、第５図乃至第９図のフローチャートによって説
明する。

第５図は、本考案におけるエアサスペンション制御の一
例を示すゼネラルフローチャートであり、第６図乃至第
９図はその詳細な処理を示すフローチャートである。

第５図の処理は、所定周期で繰り返し実行される。

まず処理が開始されると、ステップ103にて電源オンし
てから最初の処理か否かが判定され、最初であればステ
ップ105にて各種フラグ・変数の初期設定がなされる。
次にステップ110にて上記した各種センサの出力信号が
読み込まれる。

次にステップ200にて車両ロール時のサスペンション1F
L,1FR,1RL,1RRの気体ばね2FL,2FR,2RL,2RRに対する空気
の給排制御の内、フィードフォワード制御が実行され
る。このフィードフォワード制御は、操舵により、以後
に車両にかかる、車両進行方向とは直角方向の加速度、
即ち、横方向の加速度である予測加速度G_RLMを演算し、
その予測加速度G_RLMに応じて、気体ばね2FL,2FR,2RL,2R
Rの気圧を調整し、ロールを未然に防止、あるいは所定
の傾斜に調整しようとする姿勢制御である。

次にステップ400において、同様な給排制御の内、フィ
ードバック制御が実行される。このフィードバック制御
は比較的車両の加速度が安定している場合に、車両の姿
勢を安定化させるために気体ばね2FL,2FR,2RL,2RRの気
圧を調整しようとする姿勢制御である。

次にステップ500において、各車輪の補正総圧力演算が
実行され、上記フィードフォワード制御及びフィードバ
ック制御で求められた圧力補正量の和が、補正総圧力と
して求められる。

次に、ステップ600にて上記求められた補正総圧力に基
づいて、高圧リザーブ用切換バルブ26,30、レベリング
バルブ42,44,46,48、及びディスチャージバルブ58,60,6
4,66の内の必要なバルブを開閉するための駆動デューテ
ィが演算・設定される。

上記フィードフォワード制御、フィードバック制御、各
車輪の補正総圧力演算、及びバルブ制御の詳細について
説明する。

第６図は、フィードフォワード制御のフローチャートを
表す。まずステップ210にて各信号のフィルタリング処
理が実行される。即ち、今回読み込まれたデータをＸ
（ｎ）、前回のフィルタリング後の値をＹ（ｎ−１）、
フィルタリング定数をIf（＝１〜256）とすると、フィ
ルタリングによる出力Ｙ（ｎ）は、次式で表される。

この処理は、検出データのノイズを相殺したり、所定以
上の周波数のデータを振れを平均化するための処理であ
る。

次に、ステップ280にて、車両の横方向の推定加速度R
Lが、第10図に示すマップに基づき、車速Ｖと、操舵角
度θとから求められる。第10図のマップに相当するグラ
フは２つの異なる所定加速度の場合のみを２本の折れ線
で示し、他は同様な関係であるので、記載を省略してい
る。勿論、他の加速度の値は補間計算により求めてもよ
い。

次にステップ290にて、車両の横方向の推定加加速度 が、第11図に示すマップに基づき、車速Ｖと、上記操舵
角度θの所定期間の微分値である操舵角速度とから求
められる。尚、操舵角速度は所定期間内の操舵角度θ
の差分値としてもよい。第11図のマップに相当するグラ
フは８つの異なる操舵角速度の場合のみを８本の折れ
線で示し、その間は、補間計算により求める。

次にステップ300にて、下記式の線形結合にて横方向の
予測加速度ＧRLMが算出される。

ここで、ｍ及びｈは定数を表し、ロールを予測するため
に、実験等により適宜決定された値を有する。

次にステップ310にて、第12図に示すマップに基づき、
上記ＧRLMを用いて、各サスペンション1FL,1FR,1RL,1RR
の気体ばね2FL,2FR,2RL,2RR各目標圧力差ΔＰFLM，ΔＰ
FRM，ΔＰRLM，ΔＰRRMの演算がなされる。即ち、横軸
を予測加速度ＧRLM［Ｇ］として縦軸を目標圧力差［kgf
/cm²］とすると、各目標圧力差ΔＰFLM，ΔＰFRM，ΔＰ
RLM，ΔＰRRMは図のごとくの関係にあり、下式のごとく
に表される。

ΔＰFLM＝ ａ・ＧRLM ΔＰFRM＝−ａ・ＧRLM ΔＰRLM＝ ｂ・ＧRLM ΔＰRRM＝−ｂ・ＧRLM ここで、a,bはサスペンションの諸特性のばらつき補正
する係数で、下式のごとくに表される。

ここでＷはばね上重量、ｈは重心高さ、tfはフロントト
レッド、trはリアトレッド、rfはフロントアーム比、rr
はリアアーム比、Afはフロント受圧面積、Arはリア受圧
面積、Ｌはホイルベース、Lrは後輪と重心間の距離であ
る。また、Kfは（L/Lr）＞Kf≧1.0の範囲で設定される
任意の値で、フロントの分担荷重増分を表し、Kf＝1.0
のとき、フロントの分担荷重は50％となる。このKfを任
意に設定することにより、車両のステア特性を任意に設
定可能である。

ただし、計算値の振れ、検出誤差、ノイズ等のために微
少な調整を繰り返すのを防止するために、−ｉ≦ＧRLM
≦ｉの場合は、ΔＰFLM＝ΔＰFRM＝ΔＰRLM＝ΔＰRRM＝
０に設定し、不感帯を設けている。

次に、ステップ320にて、各目標圧力差ΔＰFLM，ΔＰFR
M，ΔＰRLM，ΔＰRRMの差分値ΔFLM，ΔFRM，ΔR
LM，ΔRRMが下式のごとく演算される。

ΔFLM（ｎ）＝（ΔＰFLM（ｎ）−ΔＰFLM（ｎ−
ｊ））／Δｔ・ｊ ΔFRM＝（ΔＰFRM（ｎ）−ΔＰFRM（ｎ−ｊ））／Δ
ｔ・ｊ ΔRLM＝（ΔＰRLM（ｎ）−ΔＰRLM（ｎ−ｊ））／Δ
ｔ・ｊ ΔRRM＝（ΔＰRRM（ｎ）−ΔＰRRM（ｎ−ｊ））／Δ
ｔ・ｊ ここで、（ｎ）は演算された最新の目標圧力差を表し、
ｊは微分定数を表し、（ｎ−ｊ）は所定時間前に演算さ
れた目標圧力差を表し、Δｔはサンプリング時間を表
す。

次に、ステップ330にて、各差分値ΔFLM，ΔFRM，
ΔRLM，ΔRRMを制御操作量に変換するために、各フ
ィードフォワードゲインk1が、第13図に点線で示すマッ
プに基づいて、予測加速度ＧRLMと実横加速度ＧRLとの
差に応じて求められる。1GRLM−ＧRL１がｑ以下ではk1
＝０とし、Ｑ以上ではk1＝Ｔとし、その間では1GRLM−
ＧRL１の増加に応じて増加させるような関係となってい
る。ただし、k2,k3は後述するフィードバック制御のゲ
インを表す。即ち、予測加速度ＧRLMと現在の横加速度
ＧRLとの差が大きければ、実際の制御量へのフィードフ
ォワード制御の寄与率が大きくなることを示している。

次にステップ340にて、上記k1を用いて各圧力偏差ｅFL,
eFR,eRL,eRRが下式のごとく演算される。

ｅFL＝k1・ΔFLM ｅFR＝k1・ΔFRM ｅRL＝k1・ΔRLM ｅRR＝k1・ΔRRM 次に、ステップ350にて、各圧力偏差ｅFL,eFR,eRL,eRR
を、下式のごとく、各サスペンション1FL,1FR,1RL,1RR
へのフィードフォワード圧力量ｅ1FL,c1FR,c1RL,c1RRに
設定する。

ｃ1FL＝ｅFL ｃ1FR＝ｅFR ｃ1RL＝ｅRL ｃ1RR＝ｅRR このようにして、フィードフォワード演算処理はなさ
れ、フィードフォワード圧力量ｃ1FL,c1FR,c1RL,c1RRが
算出される。

上記ステップ320にて目標圧力差ΔＰFLM，ΔＰFRM，Δ
ＰRLM,GRRMの差分値ΔFLM，ΔFRM，ΔRLM，ΔR
RMが演算されたが、目標圧力差ΔＰFLM，ΔＰFRM，ΔＰ
RLM，ΔＰRRMは、ステップ310にて予測速度ＧRLMを線形
変換を実施して得られた値であるので、予測加速度ＧRL
Mの所定期間の差分値を、上記差分値ΔFLM，ΔFR
M，ΔRLM，ΔRRMの替わりに用いて、各圧力偏差ｅF
L,eFR,eRL,eRRを演算することもできる。

次に、第７図に示すフィードバック演算処理がなされ
る。まず、ステップ410にて、各サスペンション1FL,1F
R,1RL,1RRに設けられている車高センサ80,82,84,86の出
力値ＸFL,XFR,XRL,XRRに応じて下式のごとく、各変位、
即ち車体の上下変位量ＸH、ピッチ変位量ＸP、ロール変
位量ＸR、及びねじれ変位量ＸWが算出される。

ＸH＝（ＸFR＋ＸFL）＋（ＸRR＋ＸRL） ＸP＝（ＸFR＋ＸFL）−（ＸRR＋ＸRL） ＸR＝（ＸFR−ＸFL）＋（ＸRR−ＸRL） ＸW＝（ＸFR−ＸFL）−（ＸRR−ＸRL） ここで、ＸFR前輪右側の車高を、ＸFLは前輪左側の車高
を、ＸRRは後輪右側の車高を、ＸRLは後輪左側の車高を
表している。

次に、ステップ420にて、上記各変位量ＸH,XP,XR,XWに
基づいて、下式のごとく各モード偏差ｅH,eP,eP,eWが演
算される。

ｅH＝ＸHM−ＸH ｅP＝ＸPM−ＸP ｅR＝ＸRM−ＸR ｅW＝ＸWM−ＸW ここで、ＸHMは目標上下変位量であり、第14図に示すマ
ップに基づき車速Ｖと、車速ハイスイッチ97または車高
ロースイッチ98にて選択されたモード（Ｈ−AUT0または
Ｎ−AUTO）とから定められる。ＸPMは目標ピッチ変位量
であり、第15図に示すマップに基づき加速度センサ92に
より検出されている車両前後方向の実加速度ＧFRから定
められる。ＸRMは目標ロール変位量であり、第16図に示
すマップに基づき車両横方向の同じく実加速度ＧRLから
定められている。ＸWMは目標ねじれた変位量であり通常
は零である。

次に、ステップ430にて、上記各変位量ＸH,XP,XR,XWの
微分値H，R，Wに基づいて、下式のごとく各モー
ド速度偏差H，P，R，Wが演算される。尚、
H，P，R，WはＸH,XP,XR,XWの所定期間の差分値と
してもよい。

H＝HM−H P＝PM−P R＝RM−R W＝WM−W ここで、HMは目標上下変位速度量であり、通常は零で
ある。PMは目標ピッチ速度変位量であり、第17図に示
すマップに基づき車両前後方向の加速度FRから定めら
れる。RMは目標ロール変位速度であり、第18図に示す
マップに基づき車両横方向の加加速度RLから定められ
る。WMは目標ねじれ変位速度量であり、通常は零であ
る。

次にステップ440にて、各偏差を制御操作量に変換する
ために、各フィードバックゲインｋ2H,k2P,k2R,k2W（k2
で総称する。）、及びｋ3H,k3P,k3R,k3W（k3で総称す
る。）が、前述の第13図に実線で示すマップに基づい
て、予測加速度ＧRLMと実横加速度ＧRLとの差に応じて
求められる。1GRLM−ＧRL１がｑ以下ではk2,k3＝Ｔと
し、Ｑ以上ではk2,k3＝ｔとし、その間では1GRLM−ＧRL
１の増加に応じて減少させるような関係となっている。
即ち、予測加速度ＧRLMと現在の横加速度ＧRLとの差が
小さければ、実際の制御量へのフィードバック制御の寄
与率に大きくなることを示している。

次にステップ450にて上記各モード偏差ｅH,eP,eR,eWと
各モード速度偏差H，P，R，Wとから、下式のご
とく各フィードバック量ＤH,DP,DR,DWが演算される。

ＤH＝ｋ2H・ｅH＋ｋ3H・H＋ｋ4H ＤP＝ｋ2P・ｅP＋ｋ3P・P＋ｋ4P ＤR＝ｋ2R・ｅR＋ｋ3R・R＋ｋ4R ＤW＝ｋ2W・ｅW＋ｋ3W・W＋ｋ4W ただし、ｋ4H,k4P,k4R,k4Wは所定の定数である。

次にステップ460にて、上記各フィードバック量ＤH,DP,
DR,DWに基づいて、下式により、各サスペンション1FL,1
FR,1RL,1RRのフィードバック量ＤFL,DFR,DRL,DRRが演算
される。

ＤFL＝1/4（ｋOH・ＤH＋2KOP・LfDP−ｋOR・ＤR−ｋOW
・ＤW） ＤFR＝1/4（ｋOH・ＤH＋2kOP・Lf・ＤP＋ｋOR・ＤR＋ｋ
OW・ＤW） ＤRL＝1/4（ｋOH・ＤH−2KOP・（１−Lf）・ＤP−ｋOR
・ＤR＋ｋOW・ＤW） ＤRR＝1/4（ｋOH・ＤH−2kOP・（１−Lf）・ＤP＋ｋOR
・ＤR−ｋOW・ＤW） ここで、ｋOH,kOP,kOR,kOWは所定の係数を表し、Lfはホ
ィールベース内の車両重心の位置を考慮した前後車輪間
の分配係数を表す。

次に、ステップ470にて、上記フィードバック量ＤFL,DF
R,DRL,DRRに基づいて、下式にて各フィードバック圧力
量ｃ2FL,c2FR,c2RL,c2RRが演算される。

ｃ2FL＝ＰFL・ａ2FL・ＤFL ｃ2FR＝ＰFR・ａ2FR・ＤFR ｃ2RL＝ＰRL・ａ2RL・ＤRL ｃ2RR＝ＰRR・ａ2RR・ＤRR ここで、ＰFL,PFR,PRL,PRRは、各サスペンション1FL,1F
R,1RL,1RRの主気体室4FL,4FR,4RL,4RRに設けられた圧力
センサ50,52,54,56の出力を、フィルタリングした値で
ある。ａ2FL,a2FR,a2RL,a2RRは所定の係数である。

このようにして、フィートバック演算処理はなされ、フ
ィードバック圧力量ｃ2FL,c2FR,c2RL,c2RRが算出され
る。

次に、第８図に示すステップ510にて補正総圧力演算処
理がなされる。即ち、下式のごとく、上記フィードフォ
ワード演算処理で演算されたフィードフォワード圧力量
ｃ1FL,c1FR,c1RL,c1RRと上記フィードバック演算処理で
演算されたフィードバック圧力量ｃ2FL,c2FR,c2RL,c2RR
との和から補正総圧力量ｃFL,cFR,cRL,cRRが算出され
る。

ｃFL＝ｃ1FL＋ｃ2FL ｃFR＝ｃ1FR＋ｃ2FR ｃRL＝ｃ1RL＋ｃ2RL ｃRR＝ｃ1RR＋ｃ2RR 次に第９図に示すバルブ制御処理にて、各サスペンショ
ン1FL,1FR,1RL,1RRの主気体室4FL,4FR,4RL,4RRに対する
気体の給排処理がなされる。

即ち、ステップ610にて、上記演算された補正総圧力量
ｃFL,cFR,cRL,cRRに基づく主気体室4FL,4FR,4RL,4RRの
圧力調整のため、下式のごとく、高圧リザーブ用切換バ
ルブ26,30、レベリングバルブ42,44,46,48またはディス
チャージバルブ58,60,64,66のバルブ・オン時間ｔFL,tF
R,tRL,tRRが演算される。

高圧リザーブ用切換バルブ26,30、レベリングバルブ42,
44,46,48オン、即ち、圧力上昇の場合 ｔFL＝（ａF／φ）・（ｃFL/PFH） ｔFR＝（ａF／φ）・（ｃFR/PFH） ｔRL＝（ａR／φ）・（ｃRL/PRH） ｔRR＝（ａR／φ）・（ｃRR/PRH） ディスチャージバルブ58,60,64,66オン、即ち、圧力下
降の場合 ｔFL＝（ｂF／φ）・（ｃFL/PFL） ｔFR＝（ｂF／φ）・（ｃFR/PFR） ｔRL＝（ｂR／φ）・（ｃRL/PRL） ｔRR＝（ｂR／φ）・（ｃRR/PRR） ここで、ａF／φ,aR／φは第19図に示すマップに基づ
き、高圧側のタンク圧力P1（＝ＰFHまたはＰRH）とその
高圧タンクから気体の供給を受ける主気体室圧力P2との
比P1/P2から求められる。高圧側のタンクとは、前輪側
または後輪側の高圧リザーブタンク28,32であり、ＰFH
は前輪側の高圧リザーブタンク28の圧力、ＰRHは後輪側
の高圧リザーブタンク32の圧力である。ｂF／φ,bR／φ
は第20図に示すマップに基づき、主気体室圧力P2とその
主気体室から気体の排出を受ける低圧側のタンク圧力P3
との比P2/P3から求められる。低圧側のタンクとは、前
輪側または後輪側の低圧リザーブタンク62,68である。

次にステップ620のオン時間補正演算処理にて、バルブ
・オン時間ｔFL,tFR,tRL,tRRに基づいて、下式のごとき
上記実際にバルブが駆動される時間（実バルブ駆動時
間）ｔFLU,tFRU,tRLU,tRRU（ｔFLD,tFRD,tRLD,tRRD）が
演算される。

高圧リザーブ用切換バルブ26,30、レベリングバルブ42,
44,46,48オン、即ち、圧力上昇の場合 ｔFLU＝αF・ｔFL＋βFL ｔFRU＝αF・ｔFR＋βFR ｔRLU＝αR・ｔRL＋βRL ｔRRU＝αR・ｔRR＋βRR ディスチャージバルブ58,60,64,66オン、即ち、圧力下
降の場合 ｔFLD＝γF・ｔFL＋δFL ｔFRD＝γF・ｔFR＋δFR ｔRLD＝γR・ｔRL＋δRL ｔRRD＝γR・ｔRR＋δRR ここで、αF，γF，αR，γR，βFL，βFR，βRL，βR
R，δFL，δFR，δRL，δRRは所定の係数を表す。

次にステップ630にて、上記実バルブ駆動時間ｔFLU,tFR
U,tRLU,tRRU（ｔUで総称する）,tFLD,tFRD,tFLD,tRRD
（ｔDで総称する）のガード処理が行われる。これはバ
ルブをオンからオフ、またはオンからオンへの切り替え
時間が極めて短くなることを防止し、バルブの機構を保
護するためである。即ち、第21図に示すごとく、デュー
ティ30％未満となる実バルブ駆動時間ｔU,tDが算出され
た場合には、実バルブ駆動時間ｔU,tDは零に設定し、デ
ューティ80％を越える実バルブ駆動時間ｔU,tDが算出さ
れた場合には、実バルブ駆動時間ｔU,tDはデューティ80
％に該当する時間に固定する。

次にステップ640にてガードされた上記実バルブ駆動時
間ｔU,tDにてバルブ26,30,42,44,46,48,58,60,64,66の
開時間を表す駆動デューティが設定される。

こうして、エアサスペンション制御量演算処理が一旦終
了し所定周期後に再度演算処理が開始されると、ステッ
プ103にて否定判定され、ステップ110から処理が進行す
る。以後同様な処理を繰り返す。尚、本実施例において
は、演算された上記駆動デューティに基づいてなされる
バルブ制御周期は100msであり、バルブ26,30,42,44,46,
48,58,60,64,66はこの100ms間でデューティ制御され
る。つまり第29図に示すごとく、上記したステップ640
にて求められた実バルブ駆動時間の内の最も新しい値に
従って、100msごとにバルブ26,30,42,44,46,48,58,60,6
4,66が100ms間、デューティ制御されるのである。

本実施例は上述のごとく、十分短かい時間毎に繰り返し
て各目標圧力差の差分値ΔFLM，ΔFRM，ΔRLM，
ΔRRMが演算され、その差分値に応じて所定時間（例
えば100ms）毎に各サスペンション1FL,1FR,1RL,1RRの主
気体室4FL,4FR,4RL,4RRの圧力を調整しているため、実
際のロール変化に対応した円滑な圧力制御が可能とな
る。このため、運転者の違和感が解消され、高い操縦安
定性を得ることができる。

即ち、第22図（Ａ）に示すごとく、比較的ゆっくりとし
た操舵の場合、実際には（Ｂ）に示すごとく横方向の予
測加速度ＧRLM（二点鎖線）と実加速度ＧRL（実線）と
は差が生じる。本実施例では、（Ｃ）に示すごとく、演
算された目標圧力差の差分値に応じて、所定サイクル
（例えば100ms）でバルブ駆動信号を出力している。従
って、（Ｄ）に示すごとくサスペンション1FL,1FR,1RL,
1RRの各気体室4FL,4FR,4RL,4RRの圧力は予測加速度ＧRL
Mの上昇程度に応じて、階段状に漸増するので、（Ｅ）
に示すごとく、ロール角が極めて小さく抑えられる。こ
うして、車両が安定し操縦安定性も高まる。

また、目標圧力差の差分値ΔFLM，ΔFRM，ΔRL
M，ΔRRMから、各サスペンション1FL,1FR,1RL,1RRへ
のフィードフォワード圧力量ｃ1FL,c1FR,c1RL,c1RRを求
めているため、実圧力、特に瞬時値を頻繁に検出する必
要がない。即ち、操舵角度θ、操舵角速度及び車速Ｖ
のみによって車両の姿勢変化を予測するとともに、各サ
スペンションの目標圧力変化を予測し、そのフィードフ
ォワード圧力量ｃ1FL,c1FR,c1RL,c1RRを算定することが
できるからである。

従って、精密で応答性の高い圧力センサが不要であり、
更に圧力センサ50,52,54,56が、気体ばね2FL,2FR,2RL,2
RRの近傍に設置されている必要がなく、配管内（例え
ば、気体ばね2FL,2FR,2RL,2RRとレベリングバルブ42,4
4,46,48との間、あるいは気体ばね2FL,2FR,2RL,2RRとデ
ィスチャージバルブ58,60,64,66との間）にあっても精
度上、及び応答性上問題がない。

また、フィードフォワード圧力量ｃ1FL,c1FR,c1RL,c1RR
が、ゲインとの積のみで容易に算出できるので、加速度
が過渡的な状態であっても、またその過渡状態が状況に
よってバラエティに富んだパターンを示しても、車両の
姿勢変化に適応して、車両の操縦安定性を向上させるこ
とができる。

一方（Ｃ）に示す従来例のように横加速度の増加分を見
越して、一度に圧力の調整を行う（点線）場合は、
（Ｄ）に示すごとく横加速度の上昇程度を無視して、一
度に圧力が上昇する。そのため、（Ｅ）に示すごとく極
めて大きな逆ロールを生じてしまう。このため、運転者
に違和感を生じさせ、また操縦安定性を損なう場合があ
る。

更に、本実施例は車両の横方向の推定加速度RL以外
に、車両の横方向の推定加加速度 にて、予測加速度ＧRLMを算出しているので、車両の姿
勢変化の直前に姿勢制御を開始でき、より的確なフィー
ドフォワード制御が可能となる。勿論、推定加速度RL
のみ、あるいは推定加加速度 のみにて、予測加速度ＧRLMを算出してもよい。また、
推定加速度RL、あるいは推定加加速度 を用いず、予測加速度ＧRLMの算出において、直接加速
度センサ92で検出した実加速度ＧRLあるいはその所定期
間の差分値である実加速度RLを用いてもよい。

上記実施例ではフィードフォワード演算処理のステップ
280,290にて、車両の横方向の推定加速度RLが、第10
図に示すマップに基づき、車速Ｖと操舵角度θとから求
められ、車両の横方向の推定加加速度 が、第11図に示すマップに基づき、車速Ｖと操舵角速度
とから求められているが、横加速度の替わりに、前後
方向の加速度を捉えた場合には、ピッチの対策となる。

即ち、第23図に示すごとく、車速Ｖとスロット開度θTH
とから車両の前後方向の推定加速度FRを求め、第24図
に示すごとく、車速Ｖとスロットル開速度THとから車
両の前後方向の推定加加速度 を求めて、両者から同様にして前後方向の予測加速度Ｇ
FRMを算出してもよい。こうすればピッチの内、スクォ
ートの対策となる。上記スロットル開度θTHとスロット
ル開速度THとは、図示しない内燃機関のスロットルバ
ルブに連動してその開度に応じた信号を電子制御回路10
0に出力するスロットル開度センサにて検出される。

又、他のスクォート対策として、車速Ｖの替わりに内燃
機関の回転速度Ｎを用いて、第25図に示すごとく、回転
速度Ｎとスロットル開度θTHとから車両の前後方向の推
定加速度FRを求め、第26図に示すごとく、回転速度Ｎ
とスロットル開速度とから車両の前後方向の推定加加
速度 を求めて、両者から同様にして前後方向の予測加速度Ｇ
FRMを算出してもよい。上記回転速度Ｎは、図示しない
内燃機関のクランク軸に連動してその回転速度に応じた
信号を電子制御回路100に出力する回転速度センサにて
検出される。

更に、ピッチの内、ダイブの対策として、スロットルバ
ルブ開度θTH及び開速度THの替わりに、ブレーキの踏
み込み量θBR及びその踏み込み速度BRを用いて、第27
図に示すごとく、車速Ｖとブレーキの踏み込み量θBRと
から車両の前後方向の推定加速度FRを求め、第28図に
示すごとく、車速Ｖとブレーキの踏み込み速度BRとか
ら車両の前後方向の推定加加速度 を求めて、両者から同様にして前後方向の予測加速度Ｇ
FRMを算出してもよい。ブレーキの踏み込み量θBRとそ
の踏み込み速度BRとは、図示しないブレーキペダルに
連動してその踏み込み量に応じて信号を電子制御回路10
0に出力するブレーキ踏み込み量検出センサにて検出さ
れる。

これらのスクォート及びダイブ対策にて求めた予測加速
度ＧFRMは単独で上記サスペンション制御に用いて、ス
クォート又はダイブの各々の防止に有用であるが、ま
た、これらの各予測加速度ＧFRMを組み合わせて用いて
もよく、複数の対策が可能となる。このことにより、ロ
ールの場合と同様に、スクォート又はダイブに対して
も、初期に過剰な制御が行われることがなく、円滑なサ
スペンション制御が可能となり、高い操縦安定性を実現
できる。更に、ロール対策にて求めた予測加速度ＧRLM
と上記各予測加速度ＧFRMとを組み合わせても良く、ロ
ール対策とピッチ対策の両方を実行することができる。

尚、上記実施例において、サスペンション1FL,1FR,1RL,
1RRが、流体アクチュエータM2に該当し、車高センサ80,
82,84,86、操舵角センサ90、加速度センサ92、車速セン
サ93、車高ハイスイッチ97、車高ロースイッチ98、回転
速度センサ、ブレーキ踏み込み量検出センサ、及びスロ
ットル開度センサ96が、車両走行状態検出手段M3に該当
し、電子制御回路100が、差分値演算手段M4と給排制御
手段M5とに該当し、ステップ280,290,300,310,320の処
理が差分値演算手段M4としての処理に該当し、ステップ
610,620,630,640及び第29図の処理が給排制御手段M5と
しての処理に該当する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本的構成図、第２図は電子制御サス
ペンション装置の一実施例の概略構成図、第３図は本実
施例の空気回路図、第４図は本実施例の電気系統の構成
を示すブロック図、第５図は本実施例の電子制御回路に
て実行される制御ルーチンのゼネラルフローチャート、
第６図はその内のフィードフォワード演算処理のフロー
チャート、第７図はその内のフィードバック演算処理の
フローチャート、第８図はその内の補正総圧力演算処理
のフローチャート、第９図はバルブ制御量演算処理のフ
ローチャート、第10図は操舵角度θと車速Ｖとから推定
横加速度RLを求めるマップを表すグラフ、第11図は操
舵角速度と車速Ｖとから推定横加加速度 を求めるマップを表すグラフ、第12図は予測加速度ＧRL
Mから目標圧力差ΔＰFLM，ΔＰFRM，ΔＰRLM，ΔＰRRM
を求めるマップを表すグラフ、第13図は予測加速度ＧRL
Mと実横加速度ＧRLとの差に基づいてフィードフォワー
ドゲインk1及びフィードバックゲインk2,k3を求めるマ
ップを表すグラフ、第14図は車速Ｖとモードとに基づき
目標車高を求めるマップに該当するグラフ、第15図は実
前後加速度ＧFRに基づいて目標ピッチ変位ＸPMを求める
マップに該当するグラフ、第16図は実横加速度ＧRLに基
づいて目標ロール変位ＸRMを求めるマップに該当するグ
ラフ、第17図は実前後加速度ＧFRに基づいて目標ピッチ
変位速度ΔPMを求めるマップに該当するグラフ、第18
図は実横加加速度ΔRLに基づいて目標ロール変位速度
ΔRMを求めるマップに該当するグラフ、第19図は高圧
側のタンク圧力P1とその高圧タンクから気体の供給を受
ける主気体室圧力P2との比P1/P2に基づいて係数ａF／
φ,aR／φを求めるマップに該当するグラフ、第20図は
主気体室圧力P2とその主気体室から気体の排出を受ける
低圧側のタンク圧力P3との比P2/P3に基づいて係数ｂF／
φ,bR／φを求めるマップに該当するグラフ、第21図は
実バルブ駆動時間ｔU,tDに基づいて出力デューティを求
めるマップに該当するグラフ、第22図は実施例の効果を
示すタイミングチャート、第23図はスロットル開度θTH
と車速Ｖとから推定前後加速度FRを求めるマップを表
すグラフ、第24図はスロットル開度THと車速Ｖとから
推定前後加加速度 を求めるマップを表すグラフ、第25図はスロットル開度
θTHと内燃機関回転速度Ｎとから推定前後加速度FRを
求めるマップを表すグラフ、第26図はスロットル開度
THと内燃機関回転速度Ｎとから推定前後加加速度 を求めるマップを表すグラフ、第27図はブレーキ踏み込
み量θBRと車速Ｖとから推定前後加速度FRを求めるマ
ップを表すグラフ、第28図はブレーキ踏み込み速度BR
と車速Ｖとから推定前後加加速度 を求めるマップを表すグラフ、第29図はバルブ制御処理
のフローチャートを示す。 M1……車輪 M2……流体アクチュエータ M3……車両走行状態検出手段 M4……差分値演算手段 M5……給排制御手段 M6……高圧リザーブタンク M7……低圧リザーブタンク M8……オン／オフ制御弁 1FL,1FR,1RL,1RR……サスペンション 2FL,2FR,2RL,2RR……気体ばね 26,30……高圧リザーブ用切換バルブ 34,36,50,52,54,56,70,72……圧力センサ 42,44,46,48……レベリングバルブ 58,60,64,66……ディスチャージバルブ 80,82,84,86……車高センサ 90……操舵角センサ、92……加速度センサ 93……車速センサ、96……スロットル開度センサ、97…
…車高ハイスイッチ、98……車高ロースイッチ、100…
…電子制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 油谷 敏男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 武田 修 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 土居 俊一 愛知県愛知郡長久手町大字長楸字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−96114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−150809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−103212（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の走行状態を検出する車両走行状態検
   出手段と、 上記車両走行状態検出手段により検出された車両の走行
   状態に基づき、車両の車輪に設けられたサスペンション
   の流体アクチュエータの制御周期以上先に到達するであ
   ろう車両の加速度を予測するとともに、この加速度また
   はこの加速度に所定の線形変換を実施して得られた値の
   所定周期間の差分値を求めることによって、該加速度に
   よって生じる車両姿勢の変化を抑制するための上記流体
   アクチュエータに対するフィードフォワード圧力量を演
   算する差分値演算手段と、 上記差分値演算手段にて演算結果に基づいて、流体アク
   チュエータ内の流体の給排制御を実行する給排制御手段
   と を備え、車両の姿勢を調整する電子制御サスペンション
   装置であって、 上記流体として圧縮性流体を用いると共に、 上記給排制御手段は、流体アクチュエータと圧縮性流体
   の高圧リザーブタンク及び低圧リザーブタンクとの間に
   配設されたオン／オフ制御弁のデューティ制御によって
   上記流体の給排制御を行うこととし、 上記車両走行状態検出手段は、車速に関連するパラメー
   タと、車両に加速度変化を生じさせる車両操作に関する
   パラメータとを検出し、 上記差分値演算手段は、上記検出したパラメータに基づ
   いて、車両の加速度と加加速度とを推定し、該推定した
   加速度と加加速度とから上記車両の加速度を予測するこ
   と を特徴とする電子制御サスペンション装置。