JP3304356B2 - Vehicle motion control system - Google Patents
Vehicle motion control systemInfo
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Description
【０００１】[0001]
本発明は、自動車のサスペンション制御装置に係り、
特に、乗用車に使用するに好適な電子制御式サスペンシ
ョン制御装置に関する。The present invention relates to a vehicle suspension control device,
In particular, the present invention relates to an electronically controlled suspension control device suitable for use in passenger cars.
【０００２】[0002]
従来のサスペンション制御装置としては、日経メカニ
カル（1983年12月５日発行）に開示されているような、
車高を検出して、サスペンション力を制御するものが公
知である。As a conventional suspension control device, as disclosed in Nikkei Mechanical (issued on December 5, 1983),
It is known to detect the vehicle height and control the suspension force.
【０００３】[0003]
ところが、このものでは車の急加減速時のような高速
動作に対応できない欠点がある。However, this method has a disadvantage that it cannot cope with a high-speed operation such as sudden acceleration / deceleration of a vehicle.
【０００４】 本発明の目的は、サスペンションに作用する力をディ
ジタルコンピュータで予測し、高速動作に際しても対応
できるサスペンション制御装置を提供するにある。An object of the present invention is to provide a suspension control device that can predict the force acting on a suspension with a digital computer and can cope with high-speed operation.
【０００５】 具体的には、舵角に対する最適なピッチ角を得るのに
必要な、車高操作力発生装置の圧力媒体の圧力を瞬時に
発生できるようにするものである。[0005] Specifically, the present invention enables instantaneous generation of the pressure of the pressure medium of the vehicle height operating force generator necessary for obtaining an optimum pitch angle with respect to the steering angle.
【０００６】[0006]
本発明は、車両の舵角（δ）と車速（Ｖ）に応じた車
体のモデルピッチ角（θ）と、当該モデルピッチ角
（θ）を与えるために必要な車高操作力発生装置（５）
の圧力媒体の圧力（P2）との特性関係をあらかじめ記憶
装置に記憶しておき、 車両走行中の舵角（δ）が零若しくは車速（Ｖ）が零
の時の測長器（９）の出力信号（h1,h2）から車両の質
量及び重心の位置を求め、これに基づいて前記記憶装置
に記憶した特性関係を時々刻々変更し、 車両走行中に舵角（δ）が零以外になったら、 当該舵角（δ）とそのときの車速（Ｖ）に応じた目標
ピッチ角（θ）を求め、前記記憶装置に記憶され、時々
刻々更新される前記特性関係から前記目標ピッチ角に対
応する車高操作力発生装置（５）の圧力媒体の目標圧力
（P2）を求め、当該目標圧力（P2）によって前記車両の
前後輪の車高を制御し、 更に、実際のピッチ角（θｍ）を傾斜センサ（10）や
測長器（９）で検出して目標ピッチ角（θ）になるよう
車高操作力発生装置（５）の圧力媒体の圧力（P2）を閉
ループ制御することによって上記目的を達成する。The present invention relates to a vehicle body model pitch angle (θ) corresponding to a steering angle (δ) and a vehicle speed (V) of a vehicle, and a vehicle height operating force generator (5) required to give the model pitch angle (θ). )
The characteristic relationship with the pressure of the pressure medium (P2) is stored in a storage device in advance, and the length measuring device (9) when the steering angle (δ) is zero or the vehicle speed (V) is zero while the vehicle is running. The position of the mass and the center of gravity of the vehicle is obtained from the output signals (h1, h2), and based on this, the characteristic relationship stored in the storage device is changed every moment, and the steering angle (δ) becomes non-zero during running of the vehicle. Then, a target pitch angle (θ) corresponding to the steering angle (δ) and the vehicle speed (V) at that time is obtained, and the target pitch angle (θ) corresponding to the target pitch angle is obtained from the characteristic relationship stored in the storage device and updated every moment. The target pressure (P2) of the pressure medium of the vehicle height operating force generator (5) to be performed is determined, and the vehicle height of the front and rear wheels of the vehicle is controlled by the target pressure (P2). Further, the actual pitch angle (θm) Height is controlled by the inclination sensor (10) or length measuring device (9) so that the target pitch angle (θ) is obtained. To achieve the above object by closed loop control of pressure (P2) of the pressure medium in the generator (5).
【０００７】 また、車輪のすべりを検出したとき、その大きさに応
じて前記ピッチ角を増大させるように構成すればより最
適なピッチ角制御が可能になる。[0007] Furthermore, when a slip of a wheel is detected, if the pitch angle is increased according to the magnitude of the slip, more optimal pitch angle control becomes possible.
【０００８】[0008]
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。図
１において、車体１は、ばね３を介して車輪２に支持さ
れている。また、ばね３と並列にダンパ４が配置されて
いる。さらに、操作力発生器５で車体１が支持されてい
る。ポンプ６の圧力媒体（ガス，油）を制御弁７で制御
し、操作力発生器５に導く。制御弁７は、ディジタルコ
ンピュータ８の出力で制御される。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a vehicle body 1 is supported by wheels 2 via a spring 3. A damper 4 is arranged in parallel with the spring 3. Further, the vehicle body 1 is supported by the operating force generator 5. The pressure medium (gas, oil) of the pump 6 is controlled by the control valve 7 and guided to the operating force generator 5. The control valve 7 is controlled by the output of the digital computer 8.
【０００９】 図２（ａ），（ｂ）は、ディジタルコンピュータ８の
動作フローチャートを示したものである。図２（ａ）は
公知の技術で、車速V,舵角δを検出し、これをコンピュ
ータ８に入力し、最適ピッチ角θを演算する。これを基
に、制御弁７を制御し、操作力発生器５の圧力P2を高
め、最適ピッチ角θになるように、発生器５の圧力P2を
閉ループ制御する。これにより、車体１に作用する空力
学的抵抗の垂直成分が増し、車輪３に作用する力が増
し、車の旋回性が増す。しかし、従来の装置では、θが
最適値になるように、操作力発生器５を閉ループ制御す
るため舵角δの変化に対する車高の制御が瞬時に対応す
ることができない。FIGS. 2A and 2B show operation flowcharts of the digital computer 8. FIG. 2A shows a known technique, in which a vehicle speed V and a steering angle δ are detected and input to a computer 8 to calculate an optimum pitch angle θ. Based on this, the control valve 7 is controlled to increase the pressure P2 of the operating force generator 5, and the pressure P2 of the generator 5 is controlled in a closed loop so as to obtain the optimum pitch angle θ. As a result, the vertical component of the aerodynamic resistance acting on the vehicle body 1 increases, the force acting on the wheels 3 increases, and the turning performance of the vehicle increases. However, in the conventional device, since the operating force generator 5 is closed-loop controlled so that θ becomes an optimum value, the control of the vehicle height with respect to the change of the steering angle δ cannot be instantaneously performed.
【００１０】 本発明になる実施例ではサスペンションには、ばね３
と並列に、測長器９が設けられている。前サスペンショ
ンと後サスペンションの測長器９の信号、h1,h2からピ
ッチ角θが演算される。In an embodiment according to the present invention, the suspension includes a spring 3
In parallel with the above, a length measuring device 9 is provided. The pitch angle θ is calculated from signals h1 and h2 of the length measuring device 9 of the front suspension and the rear suspension.
【００１１】 また、ピッチ角θを得るための発生器５の圧力P2は、
車体１の質量，重心Ｇが与えられれば、演算することが
できる。The pressure P2 of the generator 5 for obtaining the pitch angle θ is:
If the mass of the vehicle body 1 and the center of gravity G are given, the calculation can be performed.
【００１２】 本実施例ではこれらの値を、車両の出荷前に前サスペ
ンションと後サスペンションの測長器９の信号h1,h2を
測定し、演算することによって、予め求めておく。この
ような演算プロセスを付加することによって、ピッチ角
θと発生器５の圧力P2との関係を予め求めて記憶してお
けば、舵角δに変化が生じたときその舵角δと車速Ｖか
ら演算されたピッチ角を修正するのに必要な発生器５の
圧力P2を、瞬時に発生することができる。In this embodiment, these values are obtained in advance by measuring and calculating the signals h1 and h2 of the length measuring devices 9 of the front suspension and the rear suspension before shipping the vehicle. If the relationship between the pitch angle θ and the pressure P2 of the generator 5 is previously obtained and stored by adding such an arithmetic process, when the steering angle δ changes, the steering angle δ and the vehicle speed V The pressure P2 of the generator 5 necessary to correct the pitch angle calculated from the above can be instantaneously generated.
【００１３】 具体的には、得られた発生器５の圧力P2を目標値とし
て、まず制御弁７を制御して発生器５の圧力P2を制御
し、ピッチ角を調整する。しかる後、舵角δと車速Ｖか
ら演算された目標ピッチ角になったか否かを傾斜センサ
の出力信号あるいは測長器９の出力信号h1,h2から確認
し、制御弁７を制御して発生器５の圧力P2を閉ループ制
御することによって修正制御する。したがって、従来の
装置のように、θが最適値になるように、単に閉ループ
制御するのに比べ、高速動作が可能で、舵角δの変化に
瞬時に対応することができる。Specifically, the control valve 7 is first controlled to control the pressure P2 of the generator 5 with the obtained pressure P2 of the generator 5 as a target value, and the pitch angle is adjusted. Thereafter, it is confirmed from the output signal of the inclination sensor or the output signals h1 and h2 of the length measuring device 9 whether or not the target pitch angle has been calculated from the steering angle δ and the vehicle speed V, and the control valve 7 is generated. Correction control is performed by performing closed loop control of the pressure P2 of the vessel 5. Therefore, high-speed operation is possible and instantaneous adaptation to a change in the steering angle δ is possible, as compared with the case where the closed loop control is performed so that θ becomes the optimum value as in the conventional device.
【００１４】 なお、実際の車両走行状態では乗員数、積荷の重さや
位置によって出荷前に測定した車両の質量や重心の位置
が変化するので、本実施例では図２（ｂ）のフローチャ
ートに示したごとく、舵角δが零、すなわち直進のと
き、あるいは、車速が零のときの測長器９の出力信号h
1,h2や、路面が水平かどうかを判別するための傾斜セン
サ10の信号がコンピュータ８に入力される。これらのデ
ータにより、実際の車体１の質量及び重心Ｇの位置を求
め、出荷前に記憶した実験的に求められた最適ピッチ角
θ（としてのモデルピッチ角）と発生器５の圧力P2との
関係を逐次修正する。これらの値は、走行中でも、時々
刻々に更新され、記憶装置RAMに記憶されている。In the actual running state of the vehicle, the mass and the position of the center of gravity of the vehicle measured before shipment change depending on the number of occupants, the weight and the position of the load, and therefore, in the present embodiment, this is shown in the flowchart of FIG. As described above, the output signal h of the length measuring device 9 when the steering angle δ is zero, that is, when the vehicle is traveling straight, or when the vehicle speed is zero.
1, h2 and signals from the inclination sensor 10 for determining whether the road surface is horizontal are input to the computer 8. From these data, the actual mass of the vehicle body 1 and the position of the center of gravity G are determined, and the experimentally determined optimum pitch angle θ (as model pitch angle) stored before shipment and the pressure P2 of the generator 5 are calculated. Modify relationships sequentially. These values are updated every moment even during traveling, and are stored in the storage device RAM.
【００１５】 そして、舵角δが零以外になったら、あらかじめ、記
憶装置ROMに記憶され、時々刻々更新されている特性値
を基に、発生器５の目標の圧力P2が演算され、目標の圧
力P2に基づいてまず、車体１のピッチ角θを制御する。
次に制御されたピッチ角θを、傾斜センサ10で検出し、
前述の閉ループ制御によって修正動作を行う。ここで、 θ＝k1（P2−P1） …（１） の関係があるので、実測のθｍを基に、k1を求め、k1を
更新するようにしてもよい。このようにk1を更新するこ
とによって、次の動作が確実になる。When the steering angle δ becomes a value other than zero, the target pressure P2 of the generator 5 is calculated based on the characteristic value stored in the storage device ROM and updated every moment, and the target pressure P2 is calculated. First, the pitch angle θ of the vehicle body 1 is controlled based on the pressure P2.
Next, the controlled pitch angle θ is detected by the inclination sensor 10,
The correction operation is performed by the above-described closed loop control. Here, since there is a relationship of θ = k1 (P2−P1) (1), k1 may be obtained based on the actually measured θm, and k1 may be updated. Updating k1 in this manner ensures the next operation.
【００１６】 図３は、本発明の他の実施例を示したものである。ブ
レーキペダル15をふみ込むと、油圧シリンダ16の圧力が
高まり、配管17を介して、圧力が、各車輪２のブレーキ
装置に伝達される。車体１には、レーダドプラー型の対
地速度計18が設けられている。これと車輪２の回転か
ら、車輪２のすべりが測定される。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. When the brake pedal 15 is depressed, the pressure of the hydraulic cylinder 16 increases, and the pressure is transmitted to the brake device of each wheel 2 via the pipe 17. The vehicle body 1 is provided with a radar Doppler type ground speed meter 18. From this and the rotation of the wheel 2, the slip of the wheel 2 is measured.
【００１７】 図４に示したように、すべりと車速をコンピュータ８
に入力し、すべりが大きい場合は、車両に作用する空力
学的力の垂直下向き成分が増すようにピッチ角θを増
し、車輪２の荷重を増し、すべりを低減することができ
る。As shown in FIG. 4, the slip and the vehicle speed are measured by the computer 8.
When the slip is large, the pitch angle θ is increased so that the vertical downward component of the aerodynamic force acting on the vehicle is increased, the load on the wheel 2 is increased, and the slip can be reduced.
【００１８】 いま、ばね３のばね定数をＫとすると、測長器９の信
号h1,h2,h3,h4（四輪の場合）と車の重量Ｗの関係は、 Ｗ＝Ｋ（h1＋h2＋h3＋h4） …（２） となる。Ｋは車固有の値で、あらかじめ記憶装置ROMに
記憶されており、h1,h2,h3,h4の情報をコンピュータ８
に入力することによって、Ｗを求めることができる。Now, assuming that the spring constant of the spring 3 is K, the relationship between the signals h1, h2, h3, h4 (in the case of four wheels) of the length measuring device 9 and the weight W of the car is as follows: W = K (h1 + h2 + h3 + h4) (2) K is a value unique to the vehicle, which is stored in advance in the storage device ROM, and the information of h1, h2, h3, h4 is stored in the computer 8
W can be obtained by inputting.
【００１９】 また、操作力発生器５の操作力p1,p2,p3,p4に対し
て、 Ｗ＝Ｋ＋（p1＋p2＋p3＋p4） …（３） ここに、：制御時の測長器９の信号Further, for the operating forces p1, p2, p3, and p4 of the operating force generator 5, W = K + (p1 + p2 + p3 + p4) (3) where :: The signal of the length measuring device 9 at the time of control
【００２０】 のごとく、p1,p2,p3,p4を測定することによっても、Ｗ
を求めることができる。As described above, by measuring p1, p2, p3, and p4, W
Can be requested.
【００２１】 一般に、ばね３の下の質量は、タイヤ等であり、車が
定まれば一定である。これに対して、ばね３の上の質量
は乗員の数等によって変化するが、走行中は、ほぼ一定
である。したがって、乗員の乗車，荷物のつみ荷が完了
した時点で、Ｗを測定するだけでよい。Generally, the mass below the spring 3 is a tire or the like, and is constant when a vehicle is determined. On the other hand, the mass on the spring 3 varies depending on the number of occupants and the like, but is substantially constant during traveling. Therefore, it is only necessary to measure W when the occupant gets on the vehicle and completes the luggage.
【００２２】 重心Ｇの前後方向の位置は、前輪，後輪の間の距離を
Z,前輪と重心Ｇの間の水平方向の距離をｘとすると、 W1・ｘ＝W3（Ｚ−ｘ） …（４） ここに、W1:前輪に作用する重力 W3:後輪に作用する重力 となる。また、それぞれの測長器の信号をh1,h3とする
と、 Kh1・ｘ＝Kh3・（Ｚ−ｘ） …（５） となり、 ｘ＝（h3・Ｚ）／（h1＋h3） …（６） が成立する。Ｚは、あらかじめ与えられているので、h
1,h3を測定することによって、ｘ、すなわち、重心Ｇの
位置を求めることができる。左右の方向の重心Ｇの位置
も同様な方法で求めることができる。The position of the center of gravity G in the front-back direction is determined by the distance between the front wheel and the rear wheel.
Assuming that Z, the horizontal distance between the front wheel and the center of gravity G is x, W1 · x = W3 (Z−x) (4) where W1: gravity acting on the front wheel W3: gravity acting on the rear wheel Becomes Assuming that the signals of the respective length measuring devices are h1 and h3, Kh1 · x = Kh3 · (Z−x) (5), and x = (h3 · Z) / (h1 + h3) (6) I do. Since Z is given in advance, h
By measuring 1, h3, x, that is, the position of the center of gravity G can be obtained. The position of the center of gravity G in the left-right direction can be obtained in a similar manner.
【００２３】 加速度センサによって、すべりを検出し、すべりが増
大したときは、図１に示した手段で、ピッチ角を増し、
空力学抵抗の垂直成分を増し、車輪３に作用する荷重を
増大させ、車の横すべりを防止することができる。When the slip is detected by the acceleration sensor and the slip increases, the pitch angle is increased by the means shown in FIG.
The vertical component of the aerodynamic resistance can be increased, the load acting on the wheel 3 can be increased, and the vehicle can be prevented from skidding.
【００２４】[0024]
このように構成した本発明によれば、舵角が零以外に
なると、その舵角とそのときの車速に応じたピッチ角を
得るのに必要な、車高操作力発生装置の圧力媒体の圧力
を瞬時に発生できるので、従来のように単にピッチ角が
最適値になるように閉ループ制御するのに比べて高速動
作が可能で、舵角の変化に瞬時に対応することができ
る。According to the present invention configured as described above, when the steering angle is other than zero, the pressure of the pressure medium of the vehicle height operating force generating device required to obtain a pitch angle corresponding to the steering angle and the vehicle speed at that time. Can be instantaneously generated, so that high-speed operation can be performed as compared with the conventional case where closed loop control is performed so that the pitch angle becomes an optimum value, and a change in the steering angle can be instantaneously responded.
【図１】 サスペンション制御の構成。FIG. 1 shows a configuration of suspension control.
【図２】 （ａ）は制御の基本ブロック図、（ｂ）は動作のフロー
チャート。2A is a basic block diagram of control, and FIG. 2B is a flowchart of operation.
【図３】 ステアリング制御の構成。FIG. 3 shows a configuration of steering control.
【図４】 （ａ）は制御の基本動作ブロック図、（ｂ）は動作のフ
ローチャート。4A is a basic operation block diagram of control, and FIG. 4B is an operation flowchart.
１……車体、２……車輪、５……車高操作力発生器（発
生器）、８……ディジタルコンピュータ、９……測長
器。1 ... body, 2 ... wheels, 5 ... vehicle height operation force generator (generator), 8 ... digital computer, 9 ... length measuring device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 137:00 Ｂ６２Ｄ 137:00 (72)発明者 紀村 博史 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 西村 豊 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−275813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−29409（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−175387（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−25707（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭36−21206（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60G 17/015 B62D 6/00 B62D 37/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B62D 137: 00 B62D 137: 00 (72) Inventor Hiroshi Kimura 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Hitachi City, Ibaraki Pref. 72) Inventor Yutaka Nishimura 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-62-275813 (JP, A) JP-A-62-29409 (JP, A) Hei 2-175387 (JP, A) Actually open 58-58,707 (JP, U) JP-B 36-21206 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B60G 17 / 015 B62D 6/00 B62D 37/02
Claims (2)
するものにおいて、 舵角（δ）と車速（Ｖ）に応じた車体のモデルピッチ角
（θ）と、当該モデルピッチ角（θ）を与えるために必
要な車高操作力発生装置（５）の圧力媒体の圧力（P2）
との特性関係をあらかじめ記憶装置に記憶しておき、 車両走行中の舵角（δ）が零若しくは車速（Ｖ）が零の
時の測長器（９）の出力信号（h1,h2）から車両の質量
及び重心の位置を求め、これに基づいて前記記憶装置に
記憶した特性関係を時々刻々更新し、 車両走行中に舵角（δ）が零以外になったら、 当該舵角（δ）とそのときの車速（Ｖ）に応じた目標ピ
ッチ角を求め、 前記記憶装置に記憶され、時々刻々更新される前記特性
関係から前記目標ピッチ角（θ）に対応する車高操作力
発生装置（５）の圧力媒体の目標圧力（P2）を求め、当
該目標圧力（P2）によって前記車両の前後輪の車高を制
御し、 更に、実際のピッチ角（θｍ）を検出し、修正動作を行
う電子制御式サスペンション制御装置。An apparatus for controlling a pitch angle of a vehicle body according to a steering angle (δ), comprising: a model pitch angle (θ) of the vehicle body according to the steering angle (δ) and a vehicle speed (V); Pressure (P2) of the pressure medium of the vehicle height operating force generator (5) required to give (θ)
Is stored in advance in a storage device, and the output signal (h1, h2) of the length measuring device (9) when the steering angle (δ) during vehicle running is zero or the vehicle speed (V) is zero is stored. The position of the mass and the center of gravity of the vehicle is obtained, and the characteristic relation stored in the storage device is updated from time to time based on the position. If the steering angle (δ) becomes non-zero during running of the vehicle, the steering angle (δ) And a target pitch angle corresponding to the vehicle speed (V) at that time is obtained. From the characteristic relationship stored in the storage device and updated from time to time, a vehicle height operating force generation device corresponding to the target pitch angle (θ) ( 5) The target pressure (P2) of the pressure medium is obtained, the height of the front and rear wheels of the vehicle is controlled based on the target pressure (P2), and the actual pitch angle (θm) is detected to perform a correcting operation. Electronically controlled suspension controller.
べりを検出したとき、その大きさに応じて前記目標ピッ
チ角を増大させる電子制御式サスペンション制御装置。2. The electronically controlled suspension control device according to claim 1, wherein when a slip of the wheel is detected, the target pitch angle is increased according to the magnitude of the slip.
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