JP2509313B2

JP2509313B2 - 車両用能動型サスペンション

Info

Publication number: JP2509313B2
Application number: JP63297337A
Authority: JP
Inventors: 直人福島; 由紀夫福永; 洋介赤津; 至藤村; 正晴佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: JPH02144208A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、車両用能動型サスペンションに係り、と
くに、車高調整機能を備えた能動型サスペンションに関
する。

〔従来の技術〕

従来の車高調整機能を備えた能動型サスペンションと
しては、例えば第６図に示した構成のものがある（例え
ば特開昭62−295714号公報参照）。

これを詳述すると、同図において、2FL〜2RRは車輪及
び車体間に介挿された油圧シリンダであり、4FL〜4RRは
図示しない油圧源から油圧シリンダ2FL〜2RRのシリンダ
室に供給されるライン圧を、後述する指令値に応じて個
別に制御する比例電磁減圧弁でなる圧力制御弁であり、
６は圧力制御弁4FL〜4RRの各比例ソレノイドに前記指令
値を個別に供給するコントローラであり、8A,8Bは車体
の横方向及び前後方向の加速度を検出して、これに応じ
た加速度信号G_y,G_xをコントローラ６に出力する横加速
度，前後加速度センサである。さらに、この能動型サス
ペンションは、車体及び車輪間の相対変位量を検出し
て、これに応じた信号を車高信号h_FL〜h_RRとしてコント
ローラ６に出力するストロークセンサ10FL〜10RRを備え
ている。

前記コントローラ６は、車高調整に関しては３輪車高
調整を行うようになっており、そのため、後輪側のスト
ロークセンサ10RL,10RRの検出信号h_RL,h_RRの和を演算す
る加算器12と、この加算器12の出力信号を1/2に除算す
る除算器14とを備え、除算器14から後輪側の左右平均車
高値h_Rが出力されるようになている。

また、コントローラ６は、前左輪〜後右輪毎に目標車
高信号h_FL0〜h_RR0を出力する目標車高値出力回路16と、
この回路16による目標車高信号h_FL0〜h_RR0からストロー
クセンサ10FL〜10RRの検出信号h_FL〜h_RRを夫々減算し
て、両者の偏差信号h₁〜h₄を個別に求める減算器18FL〜
18RRとを備えている。この加算器18FL〜18RRの夫々の出
力側には、偏差信号h₁〜h₄にゲイン定数K_ai（ｉ＝１〜
４）を個別に乗じるゲイン調整器20FL〜20RRと、偏差信
号h₁〜h₄にゲイン定数C_ai（ｉ＝１〜４）を個別に乗じ
るゲイン調整部22FL〜22RR及び該出力を個別に微分する
部分器24FL〜24と、ゲイン調整部20FL〜20RR及び微分器
24FL〜24RRの出力を各別に加算する第１加算器26FL〜26
RRとを備えており、この第１加算器26FL〜26RRの加算出
力信号h_a1〜h_a4は第２加算器28FL〜28RRに夫々出力され
る。ここで、ゲイン調整器20FL〜20RRは車体・車両間に
あって車体の静荷重を支持するスプリングに相当するバ
ス機能を、微分器24FL〜24RR及びゲイン調制器22FL〜22
RRは車体，車両間のショックアブソーバによるダンビン
グ機能を担うものである。

さらに、コントローラ６には、後輪側に対して、目標
車高信号h_RL0,h_RR0から左右平均車高信号h_Rを減算して
個々に偏差信号h_b3,h_b4を求める減算器29RL,29RRを設け
ているとともに、偏差信号h₁,h₂,h_b3,h_b4に基づぎ車高
を制御する車高調整回路30FL〜30RRを個別に備えてい
る。この各車高調整回路30FL〜30RRは、偏差信号h₁,h₂,
h_b3,h_b4夫々の絶低値が一定値以上である状態が一定時
間以上経過した場合に、一定速度で油圧シリンダ2FL〜2
RRのシリンダ圧を上昇又は下降させるオン・オフ制御信
号h_c1〜h_c4を第２加算器28FL〜28RRに各々出力するよう
になっている。

一方、コントローラ６には、シリンダ圧を車体の姿勢
変化に応じて制御する姿勢制御部32が設けられている。
この姿勢制御部32は、横加速度センサ8Aの検出信号G_yに
前後輪別にゲイン定数K_b1,K_b2を乗じるゲイン調整器34
A,34Bと、前後加速度センサ8Bの検出信号G_xに前後輪別
にゲイン定数K_c1,K_c2を乗じるゲイン調整器36A,36Bと、
各ゲイン調整器34A,34B,36A,36Bの出力を横加速度に対
しては左右で逆相とし、前後加速度に対しては前後で逆
相となるように各輪別に加算して、該加算信号C₁〜C₄を
前記第２加算器28FL〜28RRに個別に出力する加算器38FL
〜38RRとを有している。

このため、各第２加算器28FL〜28RRは、各指令信号h
_a1〜h_a4,h_c1〜h_c4,及びG₁〜G₄を加算して、この加算信
号V₁〜V₄を指令信号として該当する圧力制御弁4FL〜4RR
の比例ソレンイドに各々供給する。したがって、車両が
旋回したり、急加速した場合には、これに応じた加速度
検出信号から指令信号V₁〜V₄を調整して、シリンダ2FL
〜2RRのストロークを個別に制御するとともに、乗降な
どによって車高値の変動があったときにも、前左右輪及
び後輪のストローク検出信号h_FL,h_FR,h_Rから３輪のスト
ローク量によって車高を制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の能動型サスペンションにお
ける車高調整回路30FL〜30RRは、偏差信号h₁,h₂,h_b3,h
_b4の絶対値が一定値以上である状態が一定時間以上続い
た場合に、一定速度で指令信号h_c1〜h_c4を出力するオン
・オフ制御とするとしたため、ハンチング防止のため、
車高調整の応答性及び制度向上を両立させることができ
ないという未解決の問題があった。

一方、前記能動型サスペンションは、前輪側は独立し
て、後輪側は左右輪平均ストロークで車高調整する、所
謂、３輪車高調整であったため、後輪側に積載荷重左右
アンバランスがあった場合、それを補う逆ロールモーメ
ントを前輪側で負担しなげればならず、これがため、前
輪輪荷重の左右の大きな差により左右旋回でステア特性
が異なってしまうという未解決の問題もあった。

この発明は、上記従来例の未解決の問題に着目してな
されたものであり、車高調整の応答性と精度向上の両立
を図るようにすることを、その解決しようとする第１の
課題とし、また、車高調整の応答性と精度向上の両立を
図り、且つ、後輪側の積載荷重の左右アンバランスによ
る左右旋回時のステア特性の相違を減らすようにするこ
とを、第２の課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の課題を解決するために、この発明の請求項
（１）記載のサスペンションは、車体と各車輪との間に
夫々介挿したシリンダと、車体の姿勢変化に対応した指
令信号を出力する姿勢制御指令手段と、前記各シリンダ
を前記指令信号に基づき個別に制御する制御弁とを備え
た車両用能動型サスペンションにおいて、車体及び各車
輪の相対変位量を夫々検出するストロークセンサと、こ
の各ストロークセンサの検出値に基づく前輪各輪の車高
値及び後輪の平均車高値と各輪の車高目標値との偏差若
しくは前記各ストロークセンサの検出値に基づく各輪の
車高値と車高目標値との偏差を個別に演算する偏差演算
手段と、この各偏差演算手段の出力値を個別に積分する
積分手段と、この積分手段による各積分値を前記指令信
号に夫々加えて前記制御弁に供給する加算手段とを具備
している。

また、第２の課題を解決するために、この発明の請求
項（２）記載のサスペンションでは、車体と各車輪との
間に夫々介挿したシリンダと、車体の姿勢変化に対応し
た指令信号を出力する姿勢制御指令手段と、前記各シリ
ンダを前記指令信号に基づき個別に制御する制御弁とを
備えた車両用能動型サスペンションにおいて、車体及び
各車輪の相対変位量を夫々検出するストロークセンサ
と、この各ストロークセンサの検出値に基づく各輪の車
高値と車高目標値との偏差を個別に演算する偏差演算手
段と、この各偏差演算手段の出力値を個別に積分する積
分手段と、この積分手段による各積分値を前記指令信号
に夫々加えて前記制御弁に供給する加算手段とを備える
とともに、前記各積分手段の出力値相互の差分情報に基
づいて前記各偏差を補正する補正値を前後輪及び左右輪
で互いに逆相となるように夫々演算し、この各補正値を
前記各指令信号に個別に加えて前記制御弁に供給する補
正手段を具備している。

〔作用〕

請求項（１）記載のサスペンションでは、偏差演算手
段が各ストロークセンサの検出値に基づき、少なくとも
前輪各輪の車高値及び後輪の平均車高値と各輪の車目標
値との偏差を個別に演算し、積分手段が各偏差演算手段
の出力値を個別に積分し、加算手段が各積分値を姿勢制
御用の指令信号に加える。つまり、積分手段の各積分値
は、車高目標値に対して常に連続的に追従する指令信号
となって制御弁を制御し、シリンダを駆動させる。ま
た、その車高調整速度は各偏差が大きいほど大きくな
る。

また、請求項（２）記載のサスペンションでは、各輪
毎に独立して上述の車高調整制御が行われるとともに、
補正手段が、各積分手段の出力値相互の差分情報に基づ
いて車高偏差を補正する補正値を前後輪及び左右輪で互
いに逆相となるように演算し、この各補正値を指令信号
に各々加える。これにより、左右のシリンダによるロー
ルモーメントが前後輪で互いに同じ向きに発生し、後輪
側の積載荷重の左右偏りによる支持荷重の前輪左右のア
ンバランスが少なくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（第１実施例）まず、第１実施例を第１図乃至第２図に基づき説明す
る。ここで、前述した従来例を示す第６図の構成と同一
又は同等のものについては同一符号を用いる。

第１図は第１実施例に係る能動型サスペンションのブ
ロック図である。このサスペンションは、前述した第６
図中の車高調整回路30FL〜30RRの代わりに、ゲイン定数
H_i（ｉ＝１〜４）のゲイン調整器40FL〜40RRと、積分器
（積分手段）42FL〜42RRとの夫々の直列回路を有してい
る。また、43FL〜43RRは、前述した第1,第２加算器26FL
〜26RR,28FL〜28RRの機能を果たす加算器である。その
他の構成は第６図と同一である。

なお、第１図中、横加速度センサ8A,前後加速度セン
サ8B,及びコントローラ６の姿勢制御部32は姿勢制御指
令手段を構成し、減算器18FL,18FR,29RL,29RRは偏差演
算手段を構成し、加算器43FL〜43RRは加算手段を構成し
ている。

次に、この第１実施例の動作及び効果を説明する。

いま、乗員の乗降などにより車両全体が上下動し、目
標車高値出力回路16により指令される目標値h_FL0〜h_RR0
に対して、前輪各輪及び後輪での車高検出信号h_FL,h_FR,
h_Rがほぼステップ状に上下したとすると、偏差信号h₁〜
h₄,h_b3,h_b4がほぼステップ状に変化する。これに対応し
て、ゲイン調整器22FL〜22RR及び微分器24FL〜24RRの夫
々の組は偏差の変化速度に比例した指令信号d₁〜d₄を出
力して、油圧シリンダ2FL〜2RRにストローク急変を制御
するダイピング力を発生させる。また、ゲイン調整器20
FL〜20RRの夫々は偏差に比例した指令信号f₁〜f₄を出力
し、油圧シリンダ2FL〜2RRにストロークを復帰させよう
とする復元力を発生させる。

一方、ゲイン調整器40FL〜40RR及び積分器42FL〜42RR
の夫々の組は、偏差信号h_i,h_z,h_b3,h_b4の値に比例し
た、即ち偏差が大きいときは大きな速度、偏差が小さい
ときは小さな速度の車両指令信号h_c1〜h_c4を出力する。
このため、車体・車輪間のストロークは、第２図中の実
線曲線で示すように、連続的に目標値h_FL0〜h_RR0に追従
していく。

さらに、良路を一定速度で直進する姿勢変化の無い状
態から、旋回走行に移行したり、急加速度状態に変化し
たとする。この状態では、前述した如く姿勢制御指令手
段からの姿勢指令信号G₁〜G₄が、油圧シリンダ2FL〜2RR
の各シリンダ圧に的確に反映し、これにより車体の姿勢
変化に抗する作動力が自動的に得られ、姿勢変化が制御
される。

つまり、従来のオン・オフ制御の車高調整では、車高
値を目標値に対する所定の幅（第２図内の閾値Ａ参照）
内に収めるようにしか制御できなかった（同図中の実線
で示す特性参照）ので、定常偏差（同図中のE₁参照）が
残っていたが、本実施例のよう積分演算を用いた車高制
御とすることにより、定常偏差（同図中のE₂参照）を常
にほぼ零にすることができ、制御精度をストロークセン
サ10FL〜10RRの分解能近くまで向上させることができ
る。また、本実施例によれば、偏差に比例した速度で目
標値に追従していくので、オン・オフ制御の一定速度の
場合に比べて時定数もより小さくなる（第２同中のT₂＜
T₁参照）。この結果、従来に比べて応答性及び精度共に
格段に向上する。

また、従来のオン・オフ制御では、制御ロジック中に
調整の必要なパラメータが多く在ったため、これらを適
正に設定するのに多くの時間と実験確認を必要とした
が、本第１実施例では調整パラメータはH_i（ｉ＝１〜
４）だけであり、その設定が極めて容易になる利点があ
る。

（第２実施例）次に、この発明の第２実施例を第3,4図に基づき説明
する。ここで、前述した第１実施例と同一又は同等の構
成要素には同一符号を用いて、その説明を修略又は簡単
化する。

この第２実施例では、前述した第１実施例の作用効果
の他に、後輪荷重の不均衡を考慮した４輪独立車高調整
としたものである。

具体的には、第３図に示すように、第１図の構成に補
正回路44を追加装備するとともに、後輪側に対しては、
車高調整に係るゲイン調整器40RL,40RRの入力点を減算
器18RL,18RRの出力側としている。また、第１図におけ
る加算器12,除算器14を外している。

補正回路44は、各積分器42FL〜42RRの出力信号h_c1〜h
_c4に対して前後輪別に左右の差を求める減算器46f,46r
と、この減算器46f,46rの出力を各別にゲイン定数R₁,R₂
を乗じるゲイン調整器48f,48rと、このゲイン調整器48
f,48rの出力差を求める減算器50と、この減算器50の出
力に前後輪別にゲイン定数1/（４・K₁）,1/（４・K₂）
を乗じるゲイン調整器5f,52rと、このゲイン調整器52f,
52rの各出力の内、前右側，後左側に対する反転器54A,5
4Bとを備えている。そして、反転器54A,54Bの出力端が
前右側，後左側の加算器43F_R,43R_Lに至り、ゲイン調整
器52f,52rの出力端が夫々、直接に前左側，後右側の加
算器43FL,43RRに至る。ここで、補正回路44及び加算器4
3FL〜4RRは補正手段を構成している。

その他の構成は、第１図と同一である。

このため、車高調整及び姿勢制御は第１実施例と同様
である。このとき、補正回路44では、積分出力信号h_c1
〜h_c4に対して、前後輪別に、左右輪の信号が演算さ
れ、さらに、この各差信号相互の差が、後輪荷重の偏り
による各輪の支持荷重のねじれに対する補正値として演
算される。そして、この補正値が適宜に分配され、且
つ、前後輪及び左右輪で相互に逆相として指令信号V₁〜
V₄に加算されて、上記ねじれが是正される。

この作用を、従来及び第１実施例との対比で詳述す
る。前述した第６図及び第１図の構成は、前輪は独立
に、後輪は左右輪平均値で車高調整するため、例えば第
４図（ａ）のように後輪側に重量のアンバランスがある
場合、車体をロールゼロに戻す作用は前輪が担う。つま
り、同図（ａ）では100kgの重量物を後左輪上に置いた
場合を想定しているが、後輪は左右同一の支持荷重しか
発生できないので、100kgを左右50kgづつ分担して支持
する。このため、ゼロロールのためのロールモーメント
は前輪で分担し、図のように50kgづつ左右輪で発生させ
ることになる。この結果、前輪のみに大きな荷重移動が
生じてしまい、これが旋回時には大きく影響して、左右
旋回でステア特性が相違し、オーバステア側で旋回した
場合には好ましくない。

これに対して、本第２実施例の４輪独立車高調整の場
合は同図（ｂ）のように、後左輪で75kg,前左輪と後右
輪で各25kgの上向きの力を、前右輪で25kgの下向きの力
を発生させるから、結局、後輪で100kgを支持し、且
つ、前後輪で同方向のロールモーメントを発生させて釣
り合いを保つようになる。つまり、同図（ｂ）に示すよ
うな支持荷重が発生することになる。

したがって、第４図（ａ）（ｂ）を比較すれば分かる
ように、同図（ｂ）の場合は同図（ａ）の場合に比べて
前輪左右での荷重のアンバランスがなく、該アンバラン
スによる操安性能，特にステア特性への悪影響が格段に
小さくなるという利点がある。

なお、上記した第２実施例では、補正回路44からの各
補正信号を、圧力制御弁4FL〜4RRの入力側でメインの指
令信号に加えるとしたが、これは例えば第５図に示した
ように、加算器56FL〜56RRを介して積分回路，即ちゲイ
ン調整器40FL〜40RRの入力側に加算するとしてもよい。
第５図のその他の構成は第３図と同一であるから、第５
図の構成での作用効率も同一のものが得られ、さらに、
積分出力が大きくなり過ぎないようにさせることもでき
る。

また、なお、前記各実施例におけるコントローラ６
は、該コントローラ６と同等機能のプログラムを搭載し
たマイクロコンピュータによって構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の請求項（１）記載の
機能型サスペンションによれば、少なくとも前輪各輪の
車高値及び後輪の平均車高値を各輪の車高目標値との偏
差を個別に演算し、その積分値を車高調整の指令信号に
加えて制御弁に供給しているため、少なくとも前輪各輪
及び後輪の車高輪が常に連続的に車高目標値に追従し、
定常偏差がほぼ零になるとともに、車高調整速度が偏差
に比例した値であるため、時定数が小さくなり、従来の
オン・オフ車高調整とは異なって、応答性及び制御精度
が共に向上するという効果が得られる。

また、請求項（２）記載の能動型サスペンションで
は、４輪独立車高調整に係る請求項（１）記載の記載に
加えて、各積分値相互の差分情報に基づいて車高偏差を
補正する補正値を前後輪及び左右輪で相互に逆相となる
ように演算し、この各補正値を指令信号に夫々加えて制
御弁に供給するようにしたため、３輪車高調整の場合に
比べて積載荷重の左右アンバランスの影響を前輪の左右
輪が受け難くなり、旋回時におけるステア特性への悪影
響を格段に小さくできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の第１実施例を示すブロック図、第２
図は第１実施例の車高調整の応答性及び制御精度を従来
例とともに示すグラフ、第３図はこの発明の第２実施例
を示すブロック図、第４図（ａ）は３輪車高調整の場合
の各輪の支持荷重例を示す説明図、第４図（ｂ）は第２
実施例における４輪独立車高調整の場合の各輪の支持荷
重例を示す説明図、第５図はこの発明のその他の実施例
を示すブロック図、第６図は従来例を示すブロック図で
ある。図中、2FL〜2RRは油圧シリンダ（シリンダ）、4FL〜4RR
は圧力制御弁（制御弁）、６はコントローラ、8A,8Bは
横，前後加速度センサ、10FL〜10RRはストロークセン
サ、18FL〜18RR,29RL,29RRは減算器（偏差演算手段）、
32は姿勢制御部、42FL〜42RRは積分器（積分手段）、43
FL〜43RRは加算器（加算手段，補正手段）、44は補正回
路（補正手段）、56FL〜56RRは加算器（補正手段）であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤村至神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者佐藤正晴神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭61−193908（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−121107（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車体と各車輪との間に夫々介挿したシリン
ダと、車体の姿勢変化に対応した指令信号を出力する姿
勢制御指令手段と、前記各シリンダを前記指令信号に基
づき個別に制御する制御弁とを備えた車両用能動型サス
ペンションにおいて、車体及び各車輪の相対変位量を夫々検出するストローク
センサと、この各ストロークセンサの検出値に基づく前
輪各輪の車高値及び後輪の平均車高値と各輪の車高目標
値との偏差若しくは前記各ストロークセンサの検出値に
基づく各輪の車高値と車高目標値との偏差を個別に演算
する偏差演算手段と、この各偏差演算手段の出力値を個
別に積分する積分手段と、この積分手段による各積分値
を前記指令信号に夫々加えて前記制御弁に供給する加算
手段とを具備したことを特徴とする車両用能動型サスペ
ンション。
【請求項２】車体と各車輪との間に夫々介挿したシリン
ダと、車体の姿勢変化に対応した指令信号を出力する姿
勢制御指令手段と、前記各シリンダを前記指令信号に基
づき個別に制御する制御弁とを備えた車両用能動型サス
ペンションにおいて、車体及び各車輪の相対変位量を夫々検出するストローク
センサと、この各ストロークセンサの検出値に基づく各
輪の車高値と車高目標値との偏差を個別に演算する偏差
演算手段と、この各偏差演算手段の出力値を個別に積分
する積分手段と、この積分手段による各積分値を前記指
令信号に夫々加えて前記制御弁に供給する加算手段とを
備えるとともに、前記各積分手段の出力値相互の差分情報に基づいて前記
各偏差を補正する補正値を前後輪及び左右輪で互いに逆
相となるように夫々演算し、この各補正値を前記各指令
信号に個別に加えて前記制御弁に供給する補正手段を具
備したことを特徴とする車両用能動型サスペンション。