JPS60500662A - 車両用サスペンションシステム - 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】 車両用サスペンションシス、ラム 本発明は車両用サスペンションシスラムに関するものである。

従来の車両のサスペンションシステムのスプリング及びダンパーは重体の動きの 各種モードを処理することができるよう配置されｔいなったことから、車両の乗 り心地は良好なものではなかった。更に、乗用車の最近におりる開発は、第１に 燃費の節減のために、軽量化及び空気力学的効率の向上を図る傾向にある。しか しながら、車両の搬送負荷は減少される傾向にない。この結果、車両用サスペン ションシステムは、広範囲の９荷状態に効果的に適用可能であることが要求され る。

それゆえ、スプリングのレー１〜を、負荷及び動作が変化しているコンディショ ンの下、必要に応じて所望の乗り心地及び車両姿勢の所望の制御の折中値となる よう設定することが必要とされる。

そこで、本発明は、車両の乗り心地及びその姿勢の制御を実質的にかつ独立して 達成することのできる改良された車両用サスペンションシステムに関するもので ある１゜このシステムは外部から加わる力にかからず、車両のあらゆる・助作面 において車両を十分に安定に保つことができるのが好ましい。

それゆえ、本発明は、変位量が調整可ｆｊＬなホイールサスペンション装置と、 ］ノスペンション荻置の９荷に応じて予め定められた変位を与えるための電気信 号を該装置へフィードバック入力するための手段と、を含む車両用サスペンショ ンシステムを提供するものである。

また、本発明は、各車輪をそれぞれ支持する流体圧例えば油圧アクチュエータと 、前記アクチュエータのピストン位置を検出する手段と、ピストン位置の正確な 調整を行うための手段と、を含む能動的な車両用サスペンションシステムを提供 するものである。

また、本発明ば・、各車輪と組合された流体圧例えば油圧アクチュエータと、ア クチュエータのビス１〜ンに作用する力及びアクチュエータピストンの変位に基 づき車両動作のヒープ（上下振動）、ピッチ（前後の振動）、ロール（前後軸ま わりの回転運動）及びワープ（歪み）を表す各種モードの少なくとも１つに該当 した力を表す信号を出力するための第１の手段と、前記信号を処理し、所望のピ ストンの変位を発生させるための制御信号を出力する第２の手段と、を含む通路 用の能動的な車両用サスペンションシステムを提供するものである。

本発明の実際のサスペンションシステムにおいて用いられる油圧アクチュエータ あるいはラムは、従来のシステムにおいてもっばら用いられている受動スプリン グ及びダンパータイプのサスペンション要素に置きかえて使用してもあるいはこ れらの要素と平行して使用してもよい。例えば、車両用リスペンションのスプリ ングは車体のデッドウェイト（死重）のリーポー１へ用に用いられるため、油圧 アクチェエータは車両走行中にお（プる動的な動きの観点からみてのみ有効であ るにり−ぎない。このアクチユエータはスプリング内に集中的に組込まれるのが 好ましい。各アクチュエータは、第１のトランスジューサ、例えばロードセルと 、第２のトランスジューサー、例えば入力に対して出力が直線的に変化する変位 序変換器と、組合わされており、前記第１及び第２の１〜ランスジユ一勺は、負 荷及びピストンの位置又は変位を個別的に検出している。更に、耐記各アクチュ エータは、１〜ランスジｌ−サの出力に基づく位置にピストンを移動さけるため の、例えば電気的に駆動されるサーボバルブのような手段と組合されている。

コントロールバルブに供給される制御信号は、デジタル、アナログ又はハイブリ ツｌ−コンピュータを含むコントロールシステムによって発生され、前記コンビ コータのプログラミングはもし望むならば運転名によって選択的に設定可能に形 成されている。

アクチユエータによって引起こされる負荷及び瞬時の負荷値を表すトランスジュ ーサ信号は、ワープモードと同様など−ブ、ピッチ、ロールの３つの剛性ボディ ーモードに対応した信号を発生Ｊ−るために用いることができる。前記信号は制 御システム」ンピュークによって測定され、該コンピュータから前記各モードに おりる所望の一般化された変位に対応した信号が出力され、該コンビ１−タは出 力信号をサーボバルブに向は供給し適切なピストン変位を発生させる。

このようにして、４個の各車輪のサスペンションにそれぞれ組合された２個の１ 〜ランスジユーサ、すなわち合計８個のトランスジューサの出力は、以下の考察 に基づいた制御法則に従って動作するコンピュータに供給される。

取付位置の動きｙ及び質ｉ１ｍに作用する外力から成る次の系において、次式が 成立する。

（Ｄ・（Ｄｍ＋ｘ）＋ＪＸ＝ｍＤＤｙ＋ｆ（ｔ）ここにおいて、Ｘはベースに関 する質量の動きを表し、ｆは質量に作用する外力であり、Ｄは微分演算子ｄｔ／ ｄを表す。このようなシステムは、質ｆｆ１Ｍを支持するサスペンションシステ ムの油圧アクチュエータにより、また変位ｆｆ１Ｘ、ベースの加速度ｙ及びアク チュエータによって発生される力Ｆの測定値を用いることにより、更に次式の変 位を要求することにより、模擬することができる。

Ｘｄ＝Ｆ／に−（１４−ｎ＋）　−ＤＤｙ／ｋ　−Ｃ・（ＤＸ）／ｋ　＋　（Ｈ −ｍ）　・（ＤＤＸ）／にもしサーボループのゲインを十分に高（すれば、Ｘｄ はＸと見なすことができ、Ｘは×と見なずことができ、これによって、要求され る応答特性を模擬することができる。もし実際の質ｆｆ１Ｍが模擬した質１ｍと 等しいと仮定すれば、模擬の問題は幾分単純化することができ、変位量の要求値 は次式で表される。

ＸｄＦ／　ｋ　−ｃ　・（ＤＸ）／に この原則は、実測されたアクチュエータの変位量及びめられた速度を剛性ボディ ーの正常なモードによって表すことにより、本発明の実際のサスペンションシス テムに適用される。

ここにおいてＸ＋　、　Ｘ２　ｅｔｃ、をアクチュエータの変位量とし、Ｆ＋　 、　Ｆ２　ｅｔｃ、をアクチュエータが反応する負荷と仮定すると、次式が成立 する。

ヒープ変位＋１＝Ｘ　、　＋ｘ２４Ｘ３　＋×４ヒープ負荷＝Ｆ、　＋Ｆ２　＋ Ｆ３＋Ｆ。

ピッチ変位Ｐ＝　（（Ｘ　＋　”Ｘ２）−（Ｘ３　トｘ４　）　）／Ｌピッチト ルクー（Ｆ　ｌ　”「２）　ｘｆ−（Ｆ　３　十Ｆ４　）（Ｌ−ｘｆ） ロール変位Ｒ＝（Ｘ＋　−Ｘ２　）Ｘｆ／（ＶｆＬ　）　”　（Ｘ　３−Ｘ４　 ）（Ｌ−ｘｆ）／（ｙｒＬ　） ロールトルク＝（Ｆ　ｌ　−Ｆ２　）　Ｖｆ／２＋（Ｆ　３−Ｆ４　）Ｖｒ／２ ここにおいて、しは車両のホイールベースを表し、Ｘｆは車両の重心と前方に位 置する車軸との間隔を族１ノ、ｙｓは前輪の間隔を表し、ｙｒは後輪の間隔を表 す。

このような関係は、実際の測定値を各剛性ボディーモードに、対するモード変位 及び一般化された力に変換することを許すものである。要求される形態上の変位 はこれらから計算可能であり、そして前述した手順を逆にすることにより要求さ れるアクチュエータ変位を得ることができる。すなわち次式に従って計算すれば よい。

Ｘｄｌ＝　Ｈｄ　）　Ｐｄ　−ｘ　ｆ　ｈ　Ｒｄ　−ｙ！’／２Ｘｄ２＝Ｈｄ　 ＋　Ｐｄ　−ｘ　ｆ　−Ｒｄ　−ｙｆ／２Ｘｄ３Ｈｄ　−Ｐｄ　・（Ｌ−ｘｆ） 　＋　Ｒｄ−ｙｒ／２Ｘｄ４＝Ｈｄ　−Ｐｄ　−（Ｌ−ｘｆ）　−Ｒｄ−ｙｒ／ ２車両にはアンチロールバーを設けることは必要とされない。なぜなら、前部及 び後部のアンチロールバーはロール力の計算を行うにあたり因数ｙｓ及びｙｒに よってのみ模擬することができるからである。

」ンピュータによって表される」ントロールシステムは、好すしくは形態上のダ ンピングを与え、そして、一般化された変位は、加速時、減速時及び」−プリン グ時において、車両の重心位置に近接して設置された加速度計から供給される入 力に基づき、車両の姿勢をコントロールするために修正される。前記加速度計の 入力は制御システムコンピュータに供給され、コーナリング及び減速時に発生す る実際のロール及び尤み込みシュ、車両の重心位置における加速度測定値を演算 されたロール又はピッチトルクに加算又は減算することにより、それぞれ独立に 修正することができる。

外部から加わる負荷が変化している条件の下での車両の姿勢は、測定された負荷 の安定状態での値を維持することにより制御することができる。

タイヤダンピングは測定された力を個々に修正するためホイールハブ加速度を表 す信号を入力することにより行うことができる。

このようにホイールハブ加速度を表す信号を与える１〜ランスジユーサが設けら れ、そして、これらの信号はコントロールシステムへ供給される。測定動作終了 後、該信号は測定された力にホイールハブ加速度を加えることによりあるいはこ れらの力から該加速度を減算することにより、有効非弾性負荷を修正するために 用いることができる。

更に、グランドクリアラレスは、例えば計算されたヒーブカに、測定された動的 圧力を表ずオフセットを加えることによりあるいは減算することによって調整す ることができる。

また、もし要求するならば、実際の変位及び要求された変位との間の誤差を積分 して得られた項を、要求され・るヒープに加えることも可能である。アクチュエ ータの変位は、線形要求値を非線形系を通過させることにより、とほぼ近似する ように、「ソフトリミテッドＪすなわちゆるやかに制限されるのが好ましい。

この発明は、重両の乗り心地及び姿勢を独立に」ント［１−ルすることにより、 車両、特に路面走行用の車両の良好な又は申し分のない乗り心地及びハンドリン グ特性を得る簡単かつ効果的な手段として理解されるであろう。

そして、車両への負荷及び／又は運動に応じて、異なるサスペンション特性を発 揮することができる。サスベンこすことなく意のままに迅速に変更することがで きる。

本発明をよく理解覆るために、本発明に係るＶスペンジ白ンシステムの好適な実 施例が以下に図面とともに示され、 第１図は本発明に係る能動的なサスペンションシステムが組込まれた道路面走行 用の４輪中両の平面該略図、第２図はサスペンションシステムに含まねる油圧回 路の概略説明図、 第３図は第１図に示す車両の車輪に設置されたリスペンションの正面概略断面図 、 第４図はサスペンションシステム内に含まれる電子制御システムのブロックダイ アグラムの概′Ｘ８説明図、第５図は第４図に示す制御システム内に含まれるコ ンピュータのブロックグイアゲラムの概略説明図、第６図は第５図に示す制御コ ンピュータに含まれるブロセッυのブロックダイアグラムの該略図、第７図は第 ６図に示すプロセッサ内に含まれる測定値変換ユニットの概略説明図、 第８図は第６図に示すプロセッサと組合せて形成される代表的な変位コンピュー タのブロックダイアグラムの概略説−図、 第９図は第６図に示すプロセッサに含まれる代表的な変位の要求値を変換し信号 をコントロールするユニットのブロックダイアグラムの概略説明図である。

次に発明の具体的な実施例を図面に基づき説明する。

添付された図面には、道路用の車両１の概要が描かれており、実施例においてこ の車両１は乗用車を表わ寸。

そ（）で、この乗用中１は本発明に係る能動的なサスペンションシステムを採用 しており、これ以外の点においてはこの種の従来の車両と異なるところはない。

このサンペンションシステムは、各車輪のそれぞれに対して設（プられた油圧サ スペンションユニツ］〜２を含み、各ユニットは、コントロールシステム５１こ 向は電気信号を供給すらのアウトプット信号に基づぎピストン変位を調整するた めの電子−油圧サーボコントロールバルブと、を含む。

アンチロールバーは設けられていない。

各サスペンションユニツ１〜２は旋回転可能なサスペンションアーム８により車 両のシャーシ又はポデー６からからホイール４を支持している。前記アーム８と 上端がポデー６に旋回転可能な状態で取付（プられた支持部材９との間に、圧縮 スプリング１０と、該スプリングの内側に収納された二重の動作を行う油圧アク チュエータ１２と、が設けられており、このアクチュエータのビス１〜ンはアー ム８に旋回転可能に取付けられており、この結果該アクチ１エータ及びスプリン グはポデー６及び車輪４の間で平行に動作することになる。

アクチュエータ１２に印加される負荷は支持部材９内に設けられたロードセル１ ４により測定され、また更にピストンの位置あるいは変位は入力に対して出力が 線形　０ に変化する変位但変換器１５により測定される。

これに加えて、前記りナスペンションユニツ１〜２はトランスジューサを含み、 該トランスジューサはアーム８上に設けられた加速度計により構成され、ホイー ルハブ加速度に基づき出力を停えている。

各油圧アクチュエータ２のピストン位置、すなわらアクチＩＴ−夕の長さは、油 圧流体を制御することにより調整可能である。この油圧流体は、第２図に示すご どく、油圧回路から電気−油圧サーボコントロールバルブ１８を介し更にアクチ ュエータへの電気−油圧油供給装置を介してアクチュエータへ供給される。

前記油圧回路は、車のエンジンにより駆動される複数のピストンポンプ２０を含 み、該ポンプ２０には油槽２１からクーラー２２−を介して油圧油が供給され、 このようにして供給された油圧油は該ポンプ２０により約３０００ｐＳｉの圧力 をもってフィルタ２４を介して油圧制御バルブ２５に向は供給され更に逆止バル ブ２８を介してアクチュエ〜りに向は供給される。そして、これら各アクチュエ ータはアレニームレータ２９に組合され要求づる最大流量を調整し、またバイパ スを介して該油圧油を油槽に向は還流させる。この油圧油の出力圧力はトランス ジューサ３０により測定され、該トランスジューサ３０はその検出信号を」ント ロールシステム５のコンピュータに向は供給し、該コンピュータはこの検出信号 に基づき」ントロールバルブ２５の動作を制御する信号を出力す１す る。

電子制御システム５は、サンペンションユニット２と組合された１−ランスジュ ーＦｊ１４，１５．１６からの信号に加えて、加速度メータ３１．３２からのイ ンプット信号の入力が行われる。このメータ３１．３２は車両の名目上の重心位 置に設置され、車両の縦方向及び横方向の加速度に対し個別に応答するものであ る１、また、前記電子制御システム５には例えばスピードメータのような給され る。最後に、このコントロールシステム５には、油圧システムの制御を行うこと のみを目的として、トランスジューサ２９から油圧の供給圧力を表す信号が供給 される。

第４図にその概要を示すごとく、このコントロールシステム５は信号調整ユニッ ト３５を含み、該ユニツ１〜３５には、リスペンションユニット２と組合された トランスジューサ１４，１５．１６から出力される１２個のアナログ信号と、車 両ト・ランスジユーザ２９，３１．３２及び３４からの更にもう４つの信号と、 が入力される。

そして、このコントロールシステム５【。１、第６図に詳細に示され・るアナロ グプロセッサ３６による演算用に信号を調整する。このプロセッサ３６はその出 力を勺−ポドライブユニット３８に供給し、これによりサーボドライブユニット ３８はその出力を順々にアクチュエータ１２のサーボバルブ１６へ向ｔＪ供給し 、アクチュエータのビ１２ ス１〜ン位置を調整づることにより、中肉に所定の姿勢を与えている。

このコン１〜ロールシステム５はデジタルシステムコントロー５４０により制御 される。このデジタルシステムコントローラ４０は、第５図に示すごとく、アナ ログデジタル変換器４１を含み、このアナログデジタル変換器４１には信号調整 Ｓ１−ニット３５により所定、の信号処理を経たトランスジユーサの出力が入力 されている。この変換器４１０デジタル出力は、プログラムスｌ〜ア４，４と組 合せて形成されたマイクロプロセッサ４２へ供給され、更にこのようにして供給 されたアウトブッ１へは、ディバイスシート４５及びゲイン要求値を制御する出 力ラッチコーニツ１〜４６に向は供給される。このユニット４５及び４６（まプ ロセッサ３Ｇの」ンピュ〜タユニットへ向けて、後述するように出力を供給する 。マイクロプロセッサ４２は、また油圧システムの圧力を制御し、ラツチュニツ １〜４６はコントロールバルブ５２へ向【ブた信号を有する。

第６図は」ン１ヘロールシステムのプロセッサ３６を更に詳細示したものである 。このプロセッサは、測定用変換ユニツ１〜５０を含み、ユニット３５から調整 されたアナログ信号が供給され、更に負荷及び変位信号から出力信号を得ている 。そして、これら各］言号をそれぞれヒープ、ピッチ、ロール及びワーブ用の各 変位コンピータ５２．５４．５６及び５８に向り供給している。この測定変換ユ ニットの回路は第７図に表わされており、コンピュータ５２．５４．５６及び５ ８のうちの代表的４１ノ［１ツクダイアグラム（よ第８図に示されている。この コンピュータ５２．５４，５６．５８の出力は、変１ｇの要求値を変換し信号を コントロールするユニツ１−６０に向は供給され、該ユニット６０の詳＠＜ｊ第 ９図に示されている。

第７図に示す測定変換ユニットに関し、４つの車輪のトランスジューサから得ら れるアウトブッ１へはそれぞれライン６２，６４，６６．６’８に供給され、ヒ ープ、ピッチ、ロール及びワーブモードの変位量を表す信号はこれら出力ライン ７２，７４，７６．７８から得られる。

４つのコンピュータ５２，５４，５６．５８はそれぞれインプットとして、ライ ン８０からダイナミック変位信号（該信号からライン８１上においてダイブミッ ク速度信号が得られる。）が入力され、ライン８２から負荷信号が入力され、ラ イン８４から静止状態における必要値を表す変位信号か冑入力される。これらの 信号（，１、システムコントロールコンピュータ４０からライン９１及び９２を 介してそれぞれ伝達されるゲイン及び装置選択信号により、デジタルアナログ変 換器と−イホに形成されｌこユニット８８．８９及び９０内においてＬ正される 。このユニット出力は正及び負の変位要求信号を発生させるために組合される。

前記４つの変位コンピュータの出ツノはプロセラ＋Ｊ３６のユニット６０に供給 される。第９図にはこのユニツ１への４つのパートのうちの１つが示されており 、該パー１〜４ は制御出力をアクチュエータ１２の１つのＶ−ボバルブ１８に向は出力している 。ライン１０１，１０２，１０３及び１０４上のヒープ、ピッチ、ロール及びワ ーブの要求信号はユニットの要求値を表わす信号を得るために組合されて、この ようにして得られた該信号は、エラー信号を出力するためにサスペンションシス テムの変位を表わす信号とコンパレータ１０５内において比較される。

そして、このようにして得られたエラーシグナルは、見せ掛けの制御効果を与え る制御要素を除去するためにフィルターユニット１０６によって浦波される。こ のフィルターユニットの出力は電流ドライバユニット１０８におけるＲ適なサー ボコントロールバルブを駆動するための電流を発生させるために用いられる。

プロセッサ３６は、アクチュエータの測定値を、剛性ボディーモードに対するモ ードの変位量及び一般化された力に変換することができるよう配置することが好 ましく、該変換は、形態上の変位量及び要求されたアクチュＴ−夕の変位量を計 算することと同様前記序文において述べた関係に従って行われる。

また、車両の速度、加速度及びホイールハブ加速度に基づく信号はプロセッサに 供給され既述のごとく必要とする変位量の修正に用いられる。

バンプストップを模擬した「ソフトリミット」修正はユニット１０８による」ン トロールシステムの出力に適用できる。システムコントローラ４０は、例えば高 スピ５ 一ドにおいて車両の車高を・低く設定し、また負荷がかかった場合、又は風力及 び京引力に起因−づるストレスに反応して車高を高く設定する等のように、車両 の姿勢を適正に制御するための一手段を含む。

この発明は、次のフレイムによって限定された発明の範囲で、特に述べられたＪ の実施例と異なる他のｈ法によっても実施され得ることは明らかである。

またコントロールバルブムは例えば全体的にデジタル化して運転することも可能 である。また、前記実施例においては、本発明を１通路を走行する車両を例に取 り説明したが、本発明は・これに限らず他の車両についても適用可能である。

ＦＩＧ、７ 国際調査報告 Ｉｎ１．ａｔｌａｎａｌＡｐｐＨｅａｌｌｏｌ、Ｎｅ、ＰＣＴ／ＧＢ８４１００ ０１４ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔｈ、＋　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣ ＨＲＥＰＯＲＴ　ＯＮ工ＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＰＬ工ＣＡＴＴＯＮ　 Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＧＢ　８４１０００１４　（ＳＡ　６４６３）ＧＢ−Ａ−１６ ０４４１６０９／１２／８１　ＮｏｎｅＵＳ−Ａ−３１２４３６８Ｎｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〈１）変位量が調整可能なホイールサスペンション装置と、 勺スペンション装置の負荷に応じて予め定められた変位量を与えるための電気信 号を該装置へフィードバック入力する手段と、 を含むことを特徴とする車両用サスペンションシステム。 （２）各車輪をそれぞれ支持する流体圧アクチ」エータと、 前記アクチュエータのビス１〜ン位置を検出する手段と、ピストン位置の正確な 調整を行うための手段と、を含むことを特徴とする能動的な車両用サスペンショ ンシステム。 （３）各車輪と組合された流体圧アクチュエータと、アクチユエータのピストン に作用する力及びアクチュエータピストンの変位に基づき車両動作のヒープ、ピ ッチ、ロール及びワープモードの少なくとも１つに該当した力を表す信号を出力 するための第１の手段と、所望のピストンの変位を発生させるための制御信号を 得るために前記信号を処理Ｊ−る第２の手段と、を含むことを特徴とする能動的 な車両用サスペンションシステム。 （４）請求の範囲（３）に記載のシステムにおいで、前記第１の手段は、各７ク チ１エータと組合され９荷及７ びピストン位置又は変位をそれぞれ検出覆る第１及び第２のトランスジューサを 含み、 各アクチュエータは、ピストンを制御信号に、より設定された位詔にまでビス１ 〜ンを動か−１ための手段を有することを特徴とする能動的な車両用サスペンシ ョンシステム。 （５）請求の範囲（４）記載のシステムにおいて、８第２のトランスジューサは 、直線的な人出力特性を有する変位ｆｆ１−変換器を含むことを特徴とする能動 的な車両用サスペンシコンシステム。 （６）請求の範囲（３）〜（５〉のいずれかに記載のシステムにおいて、 前記第２の手段は、デジタル、アナログ又はハイブリッドコンピュータを含むこ とを特徴とする能動的な車両用サスペンションシステム。 （７）請求の範囲（６）記載のシステムにおいて、コンピュータのプログラミン グはドライバーにより選択的に調整可能に形成されたことを特徴とする能動的な 車両用サスペンションシステム。 （８）請求の範囲（３）〜（７）のいずれかに記載のシステムにおいて、 前記第２の手段は、車両の重心又はｍ８近くに設けられた加速度計からの信号に 基づき小雨の姿勢を制御り゛るよう配設されていることを特徴とする能動的な車 両用サスベンジ］ンシステム。 １８ （９）請求の範囲（３）〜（８）のいずれかに記載のシスラムにおいて、 第２の手段は、変化する外部負荷の下で車両の姿勢制御を行う手段を含むことを 特徴とする能動的な車両用−リスペンションシステム。 （１０）請求の範囲〈３）〜（９）のいずれかに記載のシステムにおいて、 前記第２の手段は、タイヤダンピングを行うためホイールハブ速度を表す信号を 出力する手段に対応づ−ることを特徴とする能動的な車両用サスペンションシス ラム。 （１１）請求の範囲（２）〜（１０）のいずれかに記載のシステムにおいて、 油圧アクチュエータは、受動スプリング及びダンパータイプのサスペンション要 素と並行に配置されてなることを特徴とする能動的な車両用サスペンションシス ラム。