JPH03220012A - サスペンション装置 - Google Patents

サスペンション装置

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JPH03220012A
JPH03220012A JP29877290A JP29877290A JPH03220012A JP H03220012 A JPH03220012 A JP H03220012A JP 29877290 A JP29877290 A JP 29877290A JP 29877290 A JP29877290 A JP 29877290A JP H03220012 A JPH03220012 A JP H03220012A
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JP
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suspension
vehicle body
suspension device
force
wheel
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JP29877290A
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English (en)
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Kamal N Majeed
カマル・ナイフ・マジード
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Original Assignee
Motors Liquidation Co
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば、車両上の複数の懸架位置に位置決め
されたサスペンションばねによって、サスペンションば
ね下方の路面に接触する車輪に支承された車体を有する
有輪車両と共に使用される、サスペンション制御装置に
関する。
(従来技術及びその問題点) 近年、自動車のサスペンション制御に使用するのに十分
に小型でかつ強力なコンピュータの開発に伴い、従来の
能動的なサスペンション制御に固有の設計上の不利益を
回避するため、コンピュータ制御によるサスペンション
に関する非常に多数の論文、特許及びその他の出版物が
ある。より簡単な幾つかのシステムが一般人に利用可能
な車両に使用され、又は公の環境にて実証されている。
例えば、現在、複数の選択可能な減衰オリフィスを有す
る減衰ショック又はストラットと、及び運転者の制御す
るスイッチ、又は車両のサスペンションに関係する1又
は2以上の検出変数の何れかに応答して、所定の判断基
準に従い、減衰モードを選択し、特定型式の路面又は車
両の性能モードに調節した車両の乗り心地及び操縦を実
現するステッパモータ、又は同様の装置とを備えるサス
ペンションを採用する多くの車両を購入することが可能
である。しかし、かかるシステムは応答が遅い。路面の
入力に自動的に応答するシステムでさえ、個々の路面入
力にリアルタイムに応答せず、平均的な路面に応答する
傾向となる。
1988年10月19日にミシカンで開催されたIEE
EI/自動車用電子機器の応用の会議録に発表されたカ
マル・エヌ・マシエート(KamaL N、 Maje
ed)による論文「二重プロセッサの自動車用制御装f
fi (DuaL Processer Automo
tive Controller) Jは、従来技術の
システムについて記述している。
これと同時に、この文献は、十分に速く作動する、提案
されたサスペンション制御装置の学術的かつ理論的記述
を含んでおり、必要なノー−ドウエアを利用して、リア
ルタイムにて作動し各個々の路面の変動に適宜応答して
、これに対する車両の応答を制御する。一般に、この文
献は、簡単化されたクォータカー(単輪車)モデルを対
象としており、例えば、その制御装置を4輪車用にいか
に好適に統合し、車両車体及び車輪の動きをリアルタイ
ムにて制御するかの方法は明示していない。
近代の制御システムの公知の方法は、機械の独立的な全
ての状況変数を知っているものと推定して制御する線形
完全状況制御である。かかる制御は、ゲインのマトリッ
クスが各状況変数から各制御された変数までの独立的な
線形寄与を提供するマトリックス機能という実際的表現
で表現される。
しかし、最も簡単な自動車の完全なモデルさえ、最低1
4の状況変数をを必要とする。これら変数の多くは、現
在の利用可能な技術により妥当なコストにてリアルタイ
ムに測定することは困難又は不可能である。故に、かか
る制御は、ka1manフィルタ、又はLuenber
gerオブザーバのような複雑な数学的アルゴリズムを
使用して、測定可能な変数から測定不能な状況変数を推
定しなければならない。これらアルゴリズムは、非常に
多くの計算時間及びハードウェアを必要とする一方、制
御精度を著しく劣化させる位相遅れ遅れ誤差を招来する
米国特許筒4.696.489号は、車両のサスペンシ
ョンシステムを制御する公知の方法を開示している。
容易に測定し得、又は車両のその他の運転変数から簡単
かつ迅速に求め得る、完全な変数紐ではないか、状況変
数のある組み合わせがあるか否かを判断すること、及び
複雑なフィルタ及びオブザーバを使用せずに車両の満足
すべき乗り心地及び操縦を実現するシステム、即ち、完
全な状況制御の利点の殆どをはるかに低コストにて実現
し得るシステムを提供することか望ましい。
更に、車両のリアルタイムのサスペンション制御を設計
する場合、快適な乗り心地と、車両の操縦中の車体姿勢
の十分な制御と、及びラフな路面に対する接地力を保持
するための十分な車両制御という矛盾する要求をいかに
調和させるかが、特に、4つの異なる懸架点にて車体の
動きの幾つかのモード及び別個の車輪の垂直運動を取り
扱う場合に望ましい。
(発明の目的) 本発明は、改良された車両のサスペンション装置を提供
することである。
(発明の構成並びに作用効果) 即ち、本発明の一形態によると、支持体上の複数の懸架
点の各々にて支持された車体を有する車両に使用される
サスペンション装置にして、各支持体に対する支持体の
略垂直速度及び各懸架点に対する車体隅部の略垂直速度
を求める検出手段と、支持体の垂直速度、及び本体隅部
の垂直速度から、車体の垂直動作及び姿勢に関係する一
組みの少なくとも3つの車体状況速度変数を求める手段
と、各々、各懸架点にて車体及びそれぞれの支持体間に
略垂直な力を付与し得るように配置された複数のアクチ
ュエータと、各アクチュエータに対する所望のサスペン
ション力を、それぞれの支持体の垂直支持体速度及び車
体の状況速度変数の線形組み合わせとして求める手段と
、各アクチュエータに対する所望の力を示す出力信号を
それぞれのアクチュエータに付与する手段とを備えるこ
とを特徴とするサスペンション装置か提供される。
このサスペンションは、必要でない変数を予測し又は近
似値を求めずに、状況変数の全数より少ない変数を利用
するものである。該サスペンションは、広範囲に亘る車
両の性能モードにおいて好適な制御人力の組み合わせを
提供するため慎重に選択した状況変数を利用するもので
ある。
更に、状況変数は、局部的/全体的方法にて組み合わせ
ることか出来、これにより、車体及び車輪の動きの双方
の制御が容易となり、更にサスペンションの性能の異な
る面に重点を胃くサスペンションの異なる挙動間にてソ
フトウェア制御をリアルタイムで迅速かつ容易に変更す
ることが出来る。
状況変数は、現在利用可能なセンサから得ることか出来
、制御は現在のマイクロプロセッサの技術により妥当な
コストにて実現することが出来る。
このサスペンションは、大量に製造するのに十分堅牢で
あるようにすることが出来る。
別の変形例において、車体の状況変数は、車体の複数の
隅部速度とすることが出来る。
アクチュエータは、完全に能動的な液圧又は電動アクチ
ュエータとするか、又は放散的力のみを提供する可変ダ
ンパとすることも出来る。アクチュエータは、車輪の共
振振動数の少なくとも2倍の振動数にて作動し得ること
か望ましい。かかるサスペンションは、主として状況速
度変数にのみ依存するから、そのアクチュエータに特に
適している。
このように、各懸架点における力に寄与する車体及び車
輪ゲインは、分離して、調節及びゲインの切換えを容易
にし、サスペンション作動時の車体対車輪のリアルタイ
ムの制御を重点的に行うことが出来る。このように、サ
スペンションの制御により、車体及び車輪の動きをリア
ルタイムにて制御することが出来る。
サスペンションアクチュエータは、完全に能動的なサス
ペンション制御装置に使用されているように、サスペン
ションに力を付与し得る液圧又は電動アクチュエータと
することが出来る。別の形態として、生能動的サスペン
ション制御装置に使用されているように、放散的力のみ
を提供し得る可変ダンパとすることが出来、この場合、
連続的又は非連続的な方法にて減衰制御を行うことが可
能である。
(実施例) 以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施例につ
いて説明する。
第1図には、サスペンション装置の一実施例を備える自
動車の路線図が示されている。この車両は、サスペンシ
ョンばね上質量体と考えることの出来る車体10と、及
び車両のサスペンション装置ユニットの一部と共に、車
両のサスペンションばね下方部分を形成する4つの車輪
11とを備えている。車体10は、略矩形の形状をして
おり、各隅部、即ち懸架点にて、サスペンション装置1
2により車輪上に支持される。サスペンション装置は、
サスペンションアクチュエータと平行に接続された重量
支承のサスペンションばねを各懸架点に備えている。各
アクチュエータは、そのそれぞれの懸架点にて、ばねに
対して平行に、車体10及び車軸11に制御可能な力を
付与し得るように配置されている。
サスペンション装置12は、標準的なコイルサスペンシ
ョンばねのようなばねを該サスペンション装置に対して
平行に接続してよいが、単にダンパとしてのみ示しであ
る。
サスペンション装置12は、サスペンションシステムに
一般に使用されているように、車輪11及びその他のサ
スペンション構成要素を回転可能に支持する車軸を更に
備えている。これら構成要素については、ここでは詳細
に説明しない。
各懸架点にて、サスペンション位置センサ13が車体と
車輪との間に接続されており、その間の相対的な垂直位
置を測定しかつ制御装置15に対する人力として、この
測定値を示す出力信号を発生させ得るようにしである。
かかる目的に適した位置センサは、特に、ミシガン州、
リードシティ−のナートロン・コーポレーション(Na
rtron Corporation)から市販されて
いるLVDTセンサとして公知のセンサである。
各センサ13による信号出力は微分して、車体/車軸の
垂直方向速度信号を発生させることが出来る。
加速度計16は、又車体10の各懸架点に位置決めし、
そのそれぞれの懸架点に対して垂直方向加速度信号、及
びこの場合、給体加速度信号を発生させる。この信号は
、制御装置15への人力である。このシステムの使用に
適した加速度計は、英国、ハンプシャーのファースト・
イナーシャ・コーポレーション(First Iner
tia Corporation)が製造するものであ
る。この加速度計は、絶対加速度の測定値を示す型式の
ものであり、かかる加速度計の場合、水平方向加速度情
報によって垂直加速度信号を汚す虞れのある交軸感度を
最小にし得るように注意して取り付けることを要する。
制御装置15によって給体垂直加速度信号を積分するこ
とにより各懸架点に対する車体隅部の垂直速度信号が得
られる。これら信号の差を基にして、制御装置15は車
輪の垂直速度を計算することが出来る。
この実施例のサスペンション制御装置は、第2図に更に
詳細にダンパ20として示した非連続的な可変型式のダ
ンピングアクチュエータを使用し、第3図に示した型式
の二重の力/速度曲線を有するオン/オフ式の半能動的
制御装百である。ダンパ20は標準的なストラットであ
るが、高振動数にて作動し、リアルタイムのオン/オフ
減衰制御が可能であるバイパス弁によって開閉され得る
ようにしたバイパス路を付加して改造したものである。
バイパス弁が開放しているとき、ダンパは第3図に示す
曲線21のように小さい減衰力曲線を示す一方、バイパ
ス弁が閉じたとき、該ダンパは第3図に示す曲線22の
ような減衰力曲線を示す。
第2図に示すように、可変ダンパ20は、それぞれ、そ
の間にリザーバ27を画成する内側及び外側リザーバ管
25.26を備えている。中央圧力シリンダ28は、内
側リザーバ管25内に軸方向に配設されており、該リザ
ーバ管25と共に、環状通路29を画成する。中央圧力
シリンダ28内のスペースは、それぞれ、軸方向に摺動
可能なピストン32によって相互に密封された上方チャ
ンバ30及び下方チャンバ31に仕切られる。上方チャ
ンバ30、及び環状通路29は、その上端か圧力閉塞部
材33によって閉鎖されており、該圧力閉塞部材33は
、穴35を通じて上方チャンバ30と通路29との間に
比較的無拘束の連通を形成する。リザーバ27はその上
端かりザーバの閉塞部材36、及び上端キャップ37に
よって閉鎖される。
ピストン32は、往復運動するピストンロッド38の下
端に取り付けられており、該ピストンロッド38は、閉
塞部材33.36及び端部キャップ37の穴を通って上
方に伸長し、ストラットに対する通常の方法にて、懸架
点に取り付けられる。
高圧及び外套シールがそれぞれ閉塞部材33.36内に
設けられる。低圧シールがピストン口、7ト38の周囲
にて端部キャップ37内に設けられる。
高圧及び外套シールを通って幾分かの流体の漏洩が生じ
るため、リザーバの閉塞部材36を通ってリザーバ27
に達する戻り通路39が設けられている。
ダンパ20の下端は外側閉塞キャップ40を備えており
、リザーバ管25.26及び圧力シリンダ28に剛性に
取り付けられかつ通常の方法にて、制御アーム44に接
続され、該制御アーム44には、車輪11が標準的な接
続具41により取り付けられている。内側閉塞キャップ
42は、下方チャンバ31の底部を閉鎖し、閉塞キャッ
プ40.42間にリザーバ27に接続された下方リザー
バチャンバ43を画成する。
下方閉塞部材45は、リザーバ27の下端及び環状通路
29を閉鎖する一方、更に、電気的に作動されるバイパ
ス弁装置46の取り付けを可能にし、該バイパス弁装置
46は、制御装置15からの信号に応答して、下方リザ
ーバチャンノく43を介する環状通路29とリザーバ2
7との間の連通を制御する。ダンパ20は、リアルタイ
ムにて制御装置に応答して車輪及び車体の動きを制御す
るため、バイパス弁装置46は、車輪(サスペンション
ばね上質量体)の共振振動数よりも実質的に大きい、望
ましくは少なくとも2倍及び更に望ましくはそれ以上の
振動数にてその閉塞位置と開放位置との間を動き得るよ
うにしなければならない。
例えば、車輪の典型的な共振振動数は12 Hzである
。このため、ダンパ20の弁は、少なくとも24Hzま
で、望ましくは50 Hzまで応答することを要する。
バイパス弁装置46としての使用に適した弁は、ウォー
タマン・ハイドロリックス(Waterman 1ly
draulics) (R)シリーズ12の如き191
/分の能力を有するノーマルクローズド弁のような電磁
カートリッジ弁である。
ピストン32は、1又は2以上の絞りオリフィス、反発
放出弁、及び圧縮逆止め弁を有する標準的衝撃ピストン
弁及びオリフィス装置47を備えている。内側閉塞キャ
ップ42は、1又は2以上の絞りオリフィス、圧縮放出
弁、及び反発逆止め弁を有する標準的衝撃ベース弁装置
48を備えている。これら弁及びオリフィスは、当該技
術分野で周知の型式の特徴である圧縮及び反発減衰力を
提供し、具体的には、バイパス弁装置46が閉じて、環
状通路29とリザーバ27との間の直接的連通を阻止す
るとき、第3図の大きい減衰力曲線22を提供する。
典型的に、伸長又は反発時、ピストン32が上方に動く
ことにより、オリフィスを通る流量が絞られ、ピストン
32の放出弁を高速にて動かす。
この流れは、上方チャンバ30の環状容積の減少に対応
し、また、変化したピストンロッド38の容積を補うた
めの流体量は、ベース弁装置48の逆止め弁を通じて比
較的無拘束の状態にて下方チャンバ31内に吸引される
。このため、流体は上方チャンバ30及びリザーバ27
の双方から下方チャンバ31内に流入する。
同様にして、圧縮時、ピストン32の下方への動きによ
り、流体はピストン弁及びオリフィス装置47の逆止め
弁を通じて比較的無拘束の状態にて下方チャンバ31か
ら送り出される。この流体流は、オリフィス装置47を
通る下方チャンバ30の環状容積の増加に等しい、また
、変化したピストンロッド38の容積に等しい流れがベ
ース弁装置48を通じて生ずる。高速時、ヘース弁装置
48の放出弁は、その関係する弁の作用に抗して弁座か
ら離れる方向に押され、流体の流量を増加させる。
バイパス弁装置46が開放して環状通路29とリプ−8
2フ間を直接連通させると、バイパス弁装置46は第3
図の小さい減衰力曲線21を示す。
伸長時、下方チャンバ30から押しのけられた流体は、
弁装置46の開放弁を通ってリザーバ27内に達する比
較的無拘束の流路を流動する。下方チャンバ31の容積
の全増加分かりサーバ2フカ・らベース弁組立体48の
逆止め弁を通って下方チャンバ31内に比較的無拘束状
態に流動する。圧縮時、下方チャンバ31の容積の全減
少分に等しい流体流がピストン弁及びオリフィス組立体
47の逆止め弁を通って比較的無拘束状態に流動する。
変化したピストンロッド38の容積に等しい流量は、上
方チャンバ30からバイパス弁装置46の開放弁を通っ
てリザーバ27内まで比較的無拘束状態に流動する。
制御装置15のハードウェア形態は、第4図のブロック
線図に略図で示されている。センサ13.16及び17
乃至19からのアナログ信号は、センサ相互接続回路、
アンチエリアシング(anti−aLiasing)フ
ィルタ及びセンサ13からの相対位置信号を微分して相
対速度信号を形成する回路のような付加的なアナログ信
号処理回路を備える入力装260内で処理される。セン
サ16からの車体隅部の加速度信号は、この回路により
積分することか出来るか、以下に説明するデジタル回路
内のソフトウェアによって積分することが望ましい。
入力信号に関し、制御装置は、I KHzのループ周波
数を有する少なくともオン/オフ減衰アクチュエータの
場合に、良好に作動することが確認されており、このこ
とは、エリアシング歪曲を防止するためには、人力信号
は低パスフィルタを通じてろ過し、500 Hz以上の
周波数における顕著な入力信号を回避しなければならな
いことを意味する。
特に、微分は、性質上、信号内の高周波数を顕著にし、
過度のろ過はシステムの応答を遅らせる位相遅れを生し
させる傾向となるから、微分器は、最新の注意を払って
設計することを要する。
処理されかつろ過された入力信号は、マルチプレクサ6
1によりシステム内に読み込まれ、該マルチプレクサ6
1が各信号を標本及び保持回路62及びアナログ・デジ
タル(A/D)変換器63に供給する。信号は、装置の
この部分を通ってデータ高速読み取り装置に送ることが
出来る。
A/D変換器63の出力は、マイクロプロセッサ64、
RAM65及び出カバソファ66に接続された8ビツト
のデータバスに供給される。別の16ビツトのデータバ
スは、二重ポートRAM65をデジタル信号プロセッサ
67に接続する。
例えば、モトローラIR)コーポレーション(Noto
rola (R) Corporation)により製
造される68HC11のファミリーの1つとすることか
出来るマイクロプロセッサ64は、システム作動の基本
的ソフトウェアを有し、制御装置のデータ取り扱い及び
決定作業を制御する。テキサス・インストラメンツ(R
)]−ポレーション(Texas Instrumen
ts (R)Corporation)により製造され
るTMS320C15又はTMS320C17プロセツ
サとすることが出来る信号プロセッサ67は、汎用マイ
クロプロセッサ64では非常に遅い掛は算のような数学
的計算に最適であるようにする。かかる掛は算は、制御
等式の解法及びデジタル積分法の双方にて使用される。
出力バッファ66は、信号プロセッサを4つのアクチュ
エータ12に相互接続し、更にデジタル式の低パスフィ
ルタを備え、アクチュエータ12か応答し得るようにし
た周波数より高周波数の信号の出力を防止する。図示し
た実施例において、アクチュエータへの出力制御信号は
、高又は低減衰を選択する単一ビットのデジタル信号で
あるから、出力バッファ66は、デジタル式バッファで
あれさえすればよい。しかし、連続的な能動的又は生能
動的システムにおいて、適当なデジタル・アナログ変換
器を出力バッファ66の前に挿入することになろう。
1988年10月17日に、ミンガン州デアボーンで開
催された自動電子機器のIEEE/応用(Applic
ationof Automotive Electr
nics)の会議録に記載されたカマル・エム・マシェ
ード(KamaL i Majeed)による論文「二
重プロセッサの自動車用電子装置(Dual  Pro
cessor  Automotive  Elect
ronics)  Jに装置かより完全に説明されてい
る。しかし、二重ポートRA、M65を通常のRAMに
置換し、マイクロプロセッサ64と信号プロセッサ67
との間にソフトウェア制御のインターフェイスを使用し
、入力及び出力用の3つの線の直列インターフェイスを
使用することにより、大量生産システムのコスト削減を
実現することが出来る。
制御装置15により実現される制御は、第5図のモデル
、及び第6図乃至第10図のフローチャトを参照するこ
とにより一層良く理解することが出来よう。第5図を参
照すると、質量Mを有すル車体又はサスペンションばね
下方質量体10′か第1図に示した車体10の等価モデ
ルである。
車体10′の動きは、点10h′及び軸線10p′及び
10r′に対して画成される。点10h′の垂直方向の
動きは、ヒーブHとして示しである。
点10h′を通りかつ車体10′の正面から後方に整列
された軸線10r′を中心とする車体10′の回転動作
は、ロールRとして示しである。点10h′を通りかつ
車体10′の右側から左側に整列された軸線10p′を
中心とする軸線10r′に垂直な車体10′の回転動作
は、ピッチPとして示しである。
車体10′の各隅部にて、第1図の車輪11の等価モデ
ルである略サスペンションばね下方質量IL’(i=1
.2.3.4)は、(サスペンションばね質量に寄与す
るその他の構成要素と組合わさって)質量mlを有して
いる。各サスペンションばね上質量11□′は地面に接
地し、タイヤのばね力を示すばね定数に++を有してい
る。この質量は又、サスペンションのばね力を示すばね
定数に1.、サスペンションのダンノ々を示す減衰定数
c、、、及びサスペンション装置12により付与される
力を示すアクチュエータ外力U1にて、車体10′のそ
れぞれの懸架点に接続される。
慣性基準フレームに対する各サスペンションばね上質I
L’の位置は、X2で示す一方、車体10′ のその基
準フレームに対するそれぞれの懸架点の位置は、ylで
示しである。第5図には又、同一の慣性基準フレームに
対する各サスペンションばね下方質量11、′における
路面の位置r+が図示されている。
車体10の有効長さL2は、車体10の同一側部の正面
及び後方サスペンションばね下方質量の支持点間の軸線
10r′に対して平行な距離である。同様に、車体10
の有効幅L1は、対応する左側及び右側サスペンション
ばね下方質量の支持点間の軸線10′ に対して平行な
距離である。
7度の自由度を有するよう選択された車両モデルは、ヒ
ーブ、ロール及びピッチ位置、並びに速度(H,R,P
SH,R,P)及び各懸架点に対する車輪の位置及び速
度(x+、■i)を含む14の状況を必要とする。しか
し、制御装置は14の状況の全てを使用する訳ではない
。制御装置14は、主として速度をフィードバック変数
として使用し、生能動的形態の場合、速度のみを使用す
る。
これを基にして、完全に能動的なサスペンション状態時
における各車輪の力(i=1.2.3.4)は次式で示
すことが出来る。
Fi=Ga:D++G−1xt+Gh:H+Gr+R+
Gp:P  (1)ここで、D、はサスペンション装置
の変位(yX +) 、X +は車輪速度、Hはヒーブ
速度、Rはロール速度、Pはピッチ速度及びGdi、G
v11G51、G t i、及びG p +はそれぞれ
の状況の変数の力F1に寄与するゲインである。
アクチュエータが減衰力のみを作用させる生能動的サス
ペンション制御の場合、等式(1)の第1項は、必要と
される能動力の大部分に対応するため、省略することが
出来る。生能動的制御の場合、各車輪に加わる力は次式
で示すことが出来る。
Fi=G=IXl+G&lH+G、lR+GplP  
 (2)このようにして、制御装置は、車体速度を示す
集中状況変数をヒーブ、ロール及びピッチという最も関
連する3つのモードにおける車輪速度を示す局部的状況
変数を組み合わせ、完全に能動的なサスペンション装置
制御の場合にのみ、サスペンション装置の変位を示す状
況変数と組み合わせ、これにより、サスペンション装置
の共振振動数を制御することが可能となる(特に、車体
モードの周波数を1 fizから約0.3Hzまで低下
させることか出来る)。かかる制御により、車体と各車
輪との間の所望の力は、その他の車輪速度から実質上独
立的となり、車輪のホップ又は振動を局部的に制御する
。更に、車輪速度の寄与成分をヒーブ、ロール及びピッ
チモードに分割し、サスペンション装置を車体及び車輪
の動きに合わせて正確に調節することが出来る。
生能動的サスペンションの制御等式の別の変形例は次式
で示すことが出来る。
F 1=G−+x ++5LIIIl [GFIY +
]       (3)ここで、第1項は等式(2)の
車輪速度積と同一であるが、ヒーブ、ロール及びピッチ
速度は、ゲインG v lを使用して、車体隅部速度y
1の直線状組み合わせにて置換しである。
絶対的に剛性な車体の場合、車体四隅速度の内の3つの
速度でロール、ピッチ及びヒーブ速度に相当する値を提
供するのに十分である。しかし、絶対的に剛性である車
体は存在しないから、車体の全四隅速度を利用すること
によってより正確な値を得ることが出来る。更に、制御
システムにおいて、2つの車体対角隅部の速度のみを使
用することも可能であるが、精度は更に低下する。本明
細書の後述部分において、ヒーブ、ロール及びピッチ速
度は、車体隅部速度から数学的に計算することが出来る
ことが理解されよう。しかし、等式1.2.3を使用す
ることにより、かかる数学的計算が不要となり、コンピ
ュータの計算時間及びハードウェアを節減することが出
来る。
生能動的制御装置の場合、速度フィードバックを使用し
たとき、位相関係により、要求出力は、殆ど(時間の9
0%)が放散的となる。このようにして、制御装置は、
当然本実施例における生能動的サスペンション制御に適
したものとなる。
第8図を参照すると、主制御手順は、入力を読み取り(
70Lその後状況変数を求める(71)。次に、検出さ
れた入力から次のようにして状況変数妥1、倉、哀及び
tを求める。
車両の特別な懸架点における加速度センサ16からの入
力信号を積分して車体隅部の垂直速度yを求める。懸架
点におけるサスペンション装置の相対的変位センサ13
からの入力信号を微分して、車体/車輪の相対的な垂直
速度y+  X+を求める。車体隅部の垂直速度ylと
車体/車輪の相対速度YI  X+の差から、その懸架
点における車輪の垂直速K X +が求められる。
車輪隅部の垂直速度:!1及び垂直車輪速度″x1は共
に、路面ではなく慣性的基準フレームを基準とする絶対
的速度であることに留意する必要がある。
ヒーブ、ロール及びピッチ速度倉、食及びかは次式によ
り、4つの懸架点にて車体隅部の垂直速度:I+から求
められる。ここで、全ての変数は速度である。
合=(1/4)仁十(1/4)Y 2+(1/4)乞+
(1/4)y 4   (4)剋−(L/2) L +
 y□−(1/2) L + Y 2+(1/2) L
 IY s+(1/2) L + Y <      
        (5)P =−(1/2)L 2 Y
 ++(1/2)L z Y 2+(1/2)L 2 
Y s(1/2) L 2 Y 4         
     (6)第8図のフローチャートの参照を続け
ると、次のループはシステムのゲインを選択する。車輪
の乗り心地と操縦の全ての面を同時に最大にし得る車輪
のサスペンションは存在しないため、ゲインG、1、G
、1、G r l及びG p +は、通常、サスペンシ
ョンの特定の所望の挙動に対するシステムの開発中に計
算される。例えば、特定の車輪に対する一組のゲインは
、ラフな路面上におけるタイヤの最大の接地力か得られ
るよう車輪を制御することを重点とするが、別の組のゲ
インは、車輪のコーナリング又はブレーキ中の車体の動
き及び姿勢に重点を置く。更に、路面が比較的滑らかで
あるとき、振幅か小さく、振動数の大きい路面振動がサ
スペンション装置に加えられる場合、極めて柔らかく快
適な乗り心地を提供する一組のゲインが得られる。
かかるゲイン切換えの単純な例は、第6図のフローチャ
ートに示されている。この例において、即ち、(1)柔
らかな乗り心地で最大の快適さを提供することが知られ
ている一組の隔離ゲイン、及び(2)共振振動数にて車
輪を振動させる波形路面及びその他のラフな路面に対す
る接地力の最大の車輪ホップ制御を可能にすることが知
られて一組の車輪ゲインという二組のゲインをシステム
の記憶装置内に恒久的に記憶させる。
第6図のフローチャートには、所望の車輪力の計算に何
れの組のゲインを使用すべきかを決定する制御プログラ
ムの一部であるゲインスイッチ(GAINSWICH)
 1 (要素100−105)が図示されている。
ゲインスイッチ1は、車輪速度か十分に増大し、車輪の
動きを制御する車輪ゲインが必要とされることか示され
るときを除き、隔離ゲインを選択する。より具体的には
、ケインスイッチ1は省略時組の隔離ゲインを推定する
ことにより開始する(100)。車輪タイマーが作動せ
ず(101)、全ての車輪の速度x1が車輪の外側スイ
ッチバンドOWS内にある(102)場合、省略時隔能
ゲインが選択されたゲインとして保持される。車輪タイ
マーは作動せず(101)、任意の車輪の速度が車輪の
外側スイッチ帯OWS外にある(102)場合、車輪タ
イマーが再セットされ(102)、隔離ケインに代えて
一組の車輪ゲインが選択される(104)。
ゲインスイッチ1は、車輪タイマーを利用して所定の最
小時間、選択された車輪ゲインを使用し、各連続的な制
御プログラムのサイクル中、その車輪ケインが使用され
たかどうか表示すべきことを命令する。必要なタイミン
グは、4のような数字が与えられて必要な間隔を提供す
るRAM記憶位置のようなレジスタとすることの出来る
カウンタを減量することにより形成することが出来る。
このシステムは、ヒステリシスを提供し、このため、1
つの車輪速度が車輪外側のスイッチバンド○WS外にな
ったならば、制御装置が隔離ゲインに復帰する前に、全
ての車輪速度は車輪の内側スイッチバンドIWS内にな
らなければならない。
更に、全ての車輪速度は、車輪の内側スイッチバンド■
WSの範囲内になった後でさえ、制御装置か隔離ケイン
に復帰する前に、時間遅れが生ずる。
このため、車輪タイマーが作動しく101)、任意の車
輪速度が車輪の内側スイッチバンド外になったならば(
105)、車輪タイマーが再セットされ(103)、車
輪ゲインが選択される。車輪タイマーが作動している(
101)が、全ての車輪速度か車輪の内側スイッチバン
ド(105)内にある場合、車輪ゲインが選択される(
104)が、タイマーは再セットされず、減量が可能と
なる。
故に、全ての車輪速度か車輪の内側スイッチバンドrw
s内にある場合、制御装置が隔離ゲインに復帰する前に
、車輪タイマー時間だけ車輪ゲインか使用される。
より複雑な手順を含む別の実施例が第7図に図示されて
おり、ここで、一組の車体ゲインが付加されて、大きい
車体速度が検出されたとき、最大の車体姿勢制御を行う
。第7図のフローチャートゲインスイッチ2(要素11
0−125)は、省略時組の隔離ゲイン(110)を推
定することにより開始す−る。次に、制御装置は、第6
図にステップ(101)で使用した型式の車体タイマー
が作動しているか否かを判断しく111)、その組の車
体ゲインが既に使用されているかどうかをチエツクする
。車体タイマーが作動していない場合、ヒーブ、ロール
及びピッチ速度は、それぞれ外側ヒーブ(112)、ロ
ール(113)、及びピッチ(114)の値と比較する
。これら全てが、これら外側スイッチバンド内にある場
合、次に、制御装置は車輪タイマーが作動しているか否
かを判断する(115)。作動していない場合、制御装
置は、車輪速度が第6図の例におけるように外側車輪ス
イッチバンド(116)外にあるかどうかを判断する。
全ての車輪速度が外側車輪スイッチバンド内にある場合
、このループ部分は選択した隔離ゲインにより励起され
る。
ヒーブ、ロール又はピッチ速度の何れかがそれぞれの外
側スイッチバンド値(112,113,114)の範囲
外である場合、車体タイマーが再セットされ(117)
 、車体ゲインが選択される(118)。次に、車輪タ
イマーが作動せず(115)、車輪速度か外側スイッチ
バンド値の範囲内にある場合(116Lこの制御ループ
部分が選択された組の車体ゲインにより励起される。車
体タイマーが作動しく111) 、ヒーブ、ロール又は
ピッチ速度の1又は2以上がそれぞれの内側ヒーブ、ロ
ール又はピッチスイッチバンド外にある場合、車体タイ
マーが再セットされ(117)、車体ケインが選択され
る(118)。車体タイマーが作動している(111)
が、ヒーブ、ロール又はピッチ速度の何れもがそれぞれ
の内側スイッチバント(120,121,122)の範
囲外にない場合、車体タイマーを再セットせずに車体ゲ
インが選択される(118)。
しかし、車体又は隔離ゲインが上述のように選択される
か否かに関係なく、車体タイマーが作動しく115)、
又は、任意の車輪速度が外側車輪スイッチバンドOWS
外にある場合(116)、第6図の例にて説明したのと
同様の方法にて車体又は隔離ケインに代えて車輪ゲイン
が選択される。
車輪タイマーが作動せず(115L車輪速度か外側車輪
スイッチバンドOWS外にある(116)場合、又は、
車輪タイマーが作動しており(115)、任意の車輪速
度が内側車輪スイッチバンド【WSを越える場合(12
3)、車輪タイマーが再セットされ(124)、車輪ゲ
インが選択される(125)。車輪タイマーが作動しく
115)、内側車輪スイッチバンドIWSを越える車輪
速度がない場合(123)、車輪タイマーを再セットす
ることなく、車輪ゲインが選択され、これにより車輪タ
イマーの減量か可能となる。
第7図の例において、車体及び車輪タイマーは相互に独
立的に、しかし相互に同様の方法にて作動される。車輪
ゲインは、選択されたならば、最優先順位を有し、車輪
ゲインの存在しないときに選択される車体ゲインは、隔
離ゲインに優先する。
再度、第8図を参照すると、ゲインが選択され(71)
、状況変数が入力センサ信号(72)を基にして計算さ
れたならば、車輪の各懸架点における所望の力F、は、
上述した制御等式を使用して計算することが出来る(7
3)。次に、プログラムは、所望の力F1を基にアクチ
ュエータの命令を決定しく74)、アクチュエータに対
してアクチュエータ命令を出力する。アクチュエータが
サスペンション装置に対して出力を付与し得る完全な能
動的サスペンションの場合、アクチュエータの命令によ
り、所望の力自体がそれぞれの懸架点にて車輪に付与さ
れる。
しかし、減衰制御は、減衰力又はエネルギ放散力しか付
与することが出来ず、故に、システムは所望の力が能動
的である場合には、何をすべきかを特定しなければなら
ない。即ち、システムは、ダンパが付与し得ない力を供
給すべきことを要求する。
連続的な生能動的(減衰のみ)制御方法が第9図のフロ
ーチャート図に示されている。所望のヵを放散又は能動
的方法にて付与すべきか否かを決定するためには、コン
トロール装置は、所望の力Fd及び車体/車輪の相対速
度y+X+の積の符号により定まる要求力の符号をチエ
ツクする。乗算は全く必要ない。制御装置は、符号を比
較するだけでよい(80,81)。符号か同一であるな
らば、要求される力は放散力であり、ダンパにより付与
することが出来る。このようにして、所望の力が選択さ
れ(82)、これに応じて、アクチュエータの命令信号
が発生される。しがし、符号が相互に反対であるならば
、能動的力が要求され、ダンパによって付与することは
出来ない。故に、連続的可変の減衰ダンパの場合、制御
装置は、アクチュエータに対して最小の減衰力を特定す
るアクチュエータ命令を出力する。アクチュエータは、
その減衰選択弁46が完全に開放しているときでさえ、
流体流をある程度絞るため、最小の減衰力は恐らく零に
はならないであろう。
その最小の減衰力は、システムの安定性又は作動の滑ら
かさといったその他の理由により、零でないより大きい
値に設定することさえ可能である。
この方法は、ゾーン・カーナツプ(Dean Carn
opp)がVehicle System Dynam
ics、 12(1983)、 pp、291−316
に記載した「路上車両のサスペンションシステムにおけ
る能動的減衰(Active Damping 1nR
oad VebicLe 5uspension Sy
stems) J及び1974年4月30日付けにてゾ
ーン・カーナツプ等に発行された米国特許筒3.807
.678号に記載されている。
オン/オフ減衰制御装胃は、最小の減衰力を形成する第
1の位置、及び最大の減衰力を形成する第2の位置とい
う2つの位置にて機能する減衰制御弁42を有するアク
チュエータ20のようなアクチュエータを使用する。か
かるシステムにおいて、能動的エネルギは、連続的な減
衰カシステムにおけるように最小の減衰力を必要とする
。しかし、放散的力の場合、所望の減衰力Flに何れが
近いかにより、最小又は最大の減衰力を選択することが
出来る。この目的のため、最小及び最大力曲線間にしき
い値曲線を画成することが出来る。
所望の力F1をこの中間力と比較する。中間力かしきい
値より大きい場合(絶対値にて)、最大力を選択する。
そうでない場合、最小力曲線を選択する。このようにし
て、第10図のフローチャート図に示すように、かかる
システムに対する出力の決定は、第9図の連続的減衰状
態のときと同様、最初に、要求力の符号を求め(90)
、次に、この符号から要求力が放散的か又は能動的であ
るかを決定する(91)ことにより、開始する。能動的
である場合、最小の減衰力が選択される(92)。しか
し、放散的である場合、所望の力は記憶装置内のしきい
値と比較される(93)。
第3図に曲線23で示したこのしきい値は、記憶装置に
一連の点(例えば、9個の点)として記憶することか出
来る。所定の所望の力及び車体/車両の相対速度かY 
+  X iの場合、実際のしきい値は、記憶された点
の最も近い2つの点を補間することにより計算する。所
望の力がしきい値を上廻る場合、アクチュエータの命令
に対して最大の減衰が選択される。しかし、しきい値を
上廻らない場合、最小の減衰力か選択される。
このようにして、出力が放散的であるときに使用される
減衰力は最大の減衰力に限定されず、所望の力いかんに
より、最大及び最小の減衰力の最も適当であるものが選
択される。これは、サスペンション力及び加速度が比較
的小さく、殆どの時間、しきい値より小さい所望のサス
ペンション力を発生させる比較的良好な路面状態時、ラ
フな乗心地を軽減する傾向となる。更に、しきい値によ
り、ダンパのオリフィス及び弁によって決まる最大の減
衰レベルを変更させずに、ソフトウェアのしきい値を変
化させて平均の減衰力を調節することか可能となるため
、かかるしきい値により、サスペンションの調節自由度
が増す。
勿論、第6図及び第7図の実施例に関して、ゲイン切り
換え方法及びその図示した装置の一般的形態の範囲内に
て、優先順位を異にしたその他の詳細な実施例も可能で
ある。更に、図示するように、車輪又は車体速度ではな
く、車体隅部の垂直速度、又はヒーブ、ロール、ピッチ
又は車体隅部の垂直加速度のようなその他の検出され又
は求められた車輪又は車体の入力を決定用入力として利
用することが出来る。
ブレーキセンサ17による車両の減速又はブレーキ信号
、車両速度センサ18からの車両の速度信号、及び車両
の舵取りセンサ19からの車両の舵取り信号を付加的信
号として、随意選択的に発生させることか出来る。これ
らの信号は、上述のサスペンション制御装置の実施例に
は使用されず、従って、詳細には説明しない。しかし、
かかるセンサ及びそのサスペンション制御装置への適用
の多くの実施例が当該技術分野にて公知であり、上述の
型式のサスペンション制御システムへの適用は、当業者
に明らかであろう。
実際上、上述したシステムは、位相遅れ、及び非測定状
況を推定するためのKa1manフィルタ又はLuen
bergerオブザーバの不正確という問題を招来する
ことなく、サスペンション装置の動きを非常に良く制御
し得ることが分かった。更に、かかるフィルタ又はオブ
ザーバが存在しないことに起因する処理量が少なくて済
む結果、プロセッサハ−ドウエアの処理時間が短縮され
、及びコストが低減される。
制御装置は、サスペンションの「最良」の挙動が特別に
得られるフレキシビリティを可能にするため、特定の個
人の車両運転者に魅力的である。
しかし、サスペンションの挙動は、完全にソフトウェア
にて決定するものであるため、このシステムの1つの利
点は、制御等式の一組のケインを別のケインと置換する
ことだけでサスペンションの性能をリアルタイムにて調
節し得ることである。
【図面の簡単な説明】
第1図は一実施例のサスペンション装置を取り付けた自
動車の路線図、 第2図は第1図のサスペンション装置にサスペンション
アクチュエータとして使用する可変ダンパの断面図、 第3図は第2図の可変ダンパに対する典型的な力/速度
曲線図、 第4図は第1図のサスペンション装置に使用される制御
装置のブロック図、 第5図は第1図の車両の数学的モデルを示す図、第6図
乃至第10図は第1図の装置のサスペンション装置の作
動を示すフローチャート図である。 10 車体       11:車輪 12:サスペンション装胃 13 位置センサ 15:制御装置 16、加速度計     2o:ダンパ25.26 リ
ザーバ管 27:リザーバ 28・中央圧力シリンダ 29:環状通路 30ご上方チャンバ 31:下方チャンバ 32、ピストン 33 圧力閉塞部材 35・穴 37:上端キャップ 38 ピストンロット 39 戻り通路 40 。 1 3 4 5 46 : 48 ・ 0 63 ・ 4 6 閉塞キャップ 接続具 下方リザーバ 制御アーム 下方閉塞部材 バイパス装置 ベース弁装置 人力装置   61.マルチプレクサ A/D変換器 マイクロプロセッサ 出力バッファ 図面の浄書(内容に変更なし) 外千名 り、=、=。 、  、、1 Rり・1・ 〜、4゜ ごり2二り伊り 手 続 補 正 書(方式) %式% 発明の名称 サスペンション装置 3゜ 補正をする者 事件との関係   特許出願人 住所 名 称  ゼネラルψモータース・コーポレーション4
、代理人 住所 東京都千代田区大手町二丁目2番1号 新大手町ビル 206区 5゜ 補正命令の日付 平成 3年 2月12日 (全送日)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、支持体(11)上の複数の懸架点の各々にて支持さ
    れた車体(10)を有する車両に使用されるサスペンシ
    ョン装置にして、各支持体に対する支持体の略垂直速度
    (■_i)及び各懸架点に対する車体隅部の略垂直速度
    (■_i)を求める検出手段(13、16、64)と、
    支持体の垂直速度、及び本体隅部の垂直速度から、車体
    の垂直動作及び姿勢に関係する一組みの少なくとも3つ
    の車体状況速度変数を求める手段(64)と、各々、各
    懸架点にて車体(10)及びそれぞれの支持体(11)
    間に略垂直な力を付与し得るように配置された複数のア
    クチュエータ(12)と、各アクチュエータ(12)に
    対する所望のサスペンション力(F_i)を、それぞれ
    の支持体の垂直支持体速度(■_i)及び車体の状況速
    度変数(■、■、■)の線形組み合わせとして求める手
    段と、各アクチュエータに対する所望の力(F_i)を
    示す出力信号をそれぞれのアクチュエータに付与する手
    段(64、66)とを備えることを特徴とするサスペン
    ション装置。 2、請求項1に記載のサスペンション装置にして、アク
    チュエータが支持体の共振振動数の少なくとも2倍の共
    振振動数を有することを特徴とするサスペンション装置
    。 3、請求項1又は2に記載のサスペンション装置にして
    、アクチュエータ(12))が車体(12)及び支持体
    (11)に対して能動的な力を付与し得るようにされ、
    各アクチュエータに対する所望のサスペンション力(F
    _i)がそれぞれの支持体における車体/支持体の相対
    的位置に関して求められることを特徴とするサスペンシ
    ョン装置。 4、請求項1、2又は3に記載のサスペンション装置に
    して、車体状況速度変数が、車体のヒーブ(■)、ロー
    ル(■)及びピッチ(■)速度変数であることを特徴と
    するサスペンション装置。 5、請求項1乃至4の何れかに記載のサスペンション装
    置にして、車体状況速度変数が、車体(10)の隅部又
    は端縁の速度に関係することを特徴とするサスペンショ
    ン装置。 6、請求項5に記載のサスペンション装置にして、車体
    (10)が略矩形であり、懸架点がその四隅に隣接して
    位置決めされ、車体状況変数が車体の四隅の速度に関係
    するようにしたことを特徴とするサスペンション装置。 7、請求項1乃至6の何れかに記載のサスペンション装
    置にして、アクチュエータが、可変の減衰力を有するダ
    ンパ(20)であり、前記減衰力が支持体の共振振動数
    の少なくとも2倍の振動数にて変化させ得ることを特徴
    とするサスペンション装置。 8、請求項7に記載のサスペンション装置にして、ダン
    パ(20)が、減衰力の大きい第1の減衰モード、及び
    減衰力の小さい第2の減衰モードを提供する手段と、支
    持体の共振動振動数の少なくとも2倍の振動数にて第1
    及び第2の減衰モード間を切換え得るようにした弁(4
    6)とを備えることを特徴とするサスペンション装置。 9、請求項1乃至8の何れかに記載のサスペンション装
    置にして、支持体が、略サスペンションばね下方の車輪
    であるようにしたことを特徴とするサスペンション装置
JP29877290A 1989-11-02 1990-11-02 サスペンション装置 Pending JPH03220012A (ja)

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US43085889A 1989-11-02 1989-11-02
US430858 1989-11-02

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JP2009208688A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Honda Motor Co Ltd 減衰力可変ダンパの制御装置および制御方法

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EP0426339B1 (en) 1993-06-09
EP0426339A1 (en) 1991-05-08
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DE69001881D1 (de) 1993-07-15

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