JPH07186667A - サスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】前方路面情報に基づいて制御対象車輪を予見制
御する場合に、ピッチ運動を抑制して乗心地を向上させ
る。 【構成】前輪位置に設けたストロークセンサ27FL,27FR
のストローク検出値Ｓ_{FL ,} Ｓ_FRの微分値Ｓ_VFL,Ｓ
_VFR と、前輪位置に設けた上下方向加速度センサ28FL,2
8FR の車体上下加速度検出値Ｚ_GFL,Ｚ_GFR の積分値Ｚ
_VFL,Ｚ_VFR に基づいて路面推定値ｘ_0L′及びｘ_0R′を算
出し（ステップＳ１〜Ｓ４）、これと車速に応じた遅延
時間τとに基づいて後輪予見制御力Ｕ_pRL,Ｕ_pRR を算出
し（ステップＳ５〜Ｓ７）、一方、前後輪位置の相対変
位に基づいてピッチ角θを算出し、これに基づいて負ば
ね制御モーメントに対応する補正制御力Ｕ_ARL,Ｕ_ARR を
算出し、後輪予見制御力Ｕ_pRL,Ｕ_pRR と補正制御力Ｕ
_ARL,Ｕ_ARR とに基づいて後輪側のアクチュエータを制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御対象車輪より前方
位置で路面変位を表す前方路面情報を検出し、この路面
情報に基づいて制御対象となる車体及び車輪間に介装し
たアクチュエータのストロークを予見制御するようにし
たサスペンション制御装置改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の予見制御を行うサスペンション制
御装置としては、本出願人が先に提案した特開昭６０−
３５６１８号公報に記載されているものがある。この従
来例には、路面から前車輪に振動が入力されて車体側で
加速度を検出したときに、その検出した加速度と同方向
の制御力で、車速に対応した時間経過後に、後輪のアク
チュエータを制御することにより、前輪が通過した路面
を後輪が通過する際の振動入力を防止するようにした懸
架装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上従来
のサスペンション制御装置にあっては、前輪位置で路面
情報を推定し、車速に応じた時間遅延させた値に基づい
て、路面から後輪サスペンションを通して車体に伝わる
力を打ち消す制御力を発生する構成となっていたため、
前輪位置での振動は抑えられないにもかかわらず、後輪
位置では振動を抑えることになり、ピッチ運動が大きく
なって乗員が不快と感じる１〜３Ｈｚの周波数領域のピ
ッチングを生じることは避けられず、乗員に不快感を与
えるという未解決の課題がある。

【０００４】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、ピッチ運動に対し
て抗する負ばね制御を行うことにより、予見制御時のピ
ッチ運動を抑制して乗心地を向上させることができるサ
スペンション制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るサスペンション制御装置は、少なくと
も後輪と車体との間に配設され、制御信号によってそれ
ら間のストロークを制御可能な制御力を発生するアクチ
ュエータと、当該車輪より前方の路面情報を検出する前
方路面情報検出手段と、車速を検出する車速検出手段
と、前記アクチュエータに前方路面情報検出手段の前方
路面情報を前記車速検出手段の車速検出に応じて遅延さ
せた値に基づいて演算される予見制御力を発生させる制
御手段とを備えたサスペンション制御装置において、前
後の車輪と車体との間の相対変位を検出する相対変位検
出手段と、該相対変位検出手段の相対変位検出値に基づ
いてピッチ角を推定するピッチ角推定手段と、該ピッチ
角推定手段のピッチ角推定値をもとに車体のピッチ運動
に抗する負ばね制御モーメントを演算する負ばね制御モ
ーメント演算手段と、該負ばね制御モーメント演算手段
の演算結果に基づいて前記予見制御力を補正する補正手
段とを備えたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明においては、前後の車輪と車体との間の
相対変位から車体のピッチ角を推定し、このピッチ運動
に抗する負ばね制御モーメントを負ばね制御モーメント
演算手段で演算することにより、補正手段で、前方路面
情報に基づいて演算された予見制御力に負ばね制御モー
メントを付加する補正を行って、車体の予見制御を行う
際に発生するピッチ運動を抑制する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は、本発明を前方路面情報を使用して予見制
御を行う能動型サスペンションに適用した場合の一実施
例を示す概略構成図であり、図中、１０は車体側部材
を、１１FL，１１FRは前左車輪，前右車輪を、１１RL，
１１RRは後左車輪，後右車輪を、１２は能動型サスペン
ションを夫々示す。

【０００８】能動型サスペンション１２は、車体側部材
１０と車輪１１FL〜１１RRの各車輪側部材１４との間に
各々介装されたアクチュエータとしての油圧シリンダ１
８FL〜１８RRと、これら油圧シリンダ１８FL〜１８RRの
作動圧を個別に調整する圧力制御弁２０FL〜２０RRと、
これら圧力制御弁２０FL〜２０RRに所定圧力の作動油を
供給側配管２１Ｓを介して供給すると共に、圧力制御弁
２０FL〜２０RRからの戻り油を戻り側配管２１Ｒを通じ
て回収する油圧源２２と、この油圧源２２及び圧力制御
弁２０FL〜２０RR間の供給圧側配管２１Ｓに介挿された
蓄圧用のアキュムレータ２４Ｆ，２４Ｒと、車速を検出
してこれに応じたパルス信号を出力する車速センサ２６
と、各油圧シリンダ１８FL〜１８RRと並列に配設されて
車輪１１FL〜１１RRと車体との間の相対変位を検出する
ストロークセンサ２７FL〜２７RRと、左右前輪１１FL，
１１FRに夫々対応する位置における車体の上下方向加速
度を個別に検出する上下方向加速度センサ２８FL，２８
FRと、各上下方向加速度センサ２８FL，２８FRの検出値
に基づいて前輪側を能動制御すると共に、センサ２６、
２７FL〜２７RR及び２８FL，２８FRの検出値に基づき前
輪が通過した路面状況を推定し、これに応じて後輪側の
圧力制御弁２０RL及び２０RRの出力圧を個別に予見制御
し、且つこの予見制御に伴うピッチ運動を抑制するよう
に前後輪の各圧力制御弁２０FL〜２０RRの出力圧を補正
するコントローラ３０とを備えている。

【０００９】油圧シリンダ１８FL〜１８RRの夫々は、シ
リンダチューブ１８ａを有し、このシリンダチューブ１
８ａには、軸方向貫通孔を有するピストン１８ｃにより
隔設された下側の圧力室Ｌが形成され、ピストン１８ｃ
の上下面の受圧面積差と内圧に応じた推力を発生する。
そして、シリンダチューブ１８ａの下端が車輪側部材１
４に取り付けられ、ピストンロッド１８ｂの上端が車体
側部材１０に取り付けられている。また、圧力室Ｌの各
々は、油圧配管３８を介して圧力制御弁２０FL〜２０RR
の出力ポートに接続されている。また、油圧シリンダ１
８FL〜１８RRの圧力室Ｌの各々は、絞り弁３２を介して
ばね下振動吸収用のアキュムレータ３４に接続されてい
る。また、油圧シリンダ１８FL〜１８RRの各々のばね
上，ばね下相当間には、比較的低いばね定数であって車
体の静荷重を支持するコイルスプリング３６が配設され
ている。

【００１０】圧力制御弁２０FL〜２０RRの夫々は、スプ
ールを摺動自在に内装した円筒状の弁ハウジングとこれ
に一体的に設けられた比例ソレノイドとを有する、従来
周知の３ポート比例電磁減圧弁（例えば特開昭６４−７
４１１１号参照）で構成されている。そして、比例ソレ
ノイドの励磁コイルに供給する指令電流ｉ（指令値）を
調整することにより、弁ハウジング内に収容されたポペ
ットの移動距離、即ちスプールの位置を制御し、供給ポ
ート及び出力ポート又は出力ポート及び戻りポートを介
して油圧源２２と油圧シリンダ１８FL〜１８RRとの間で
流通する作動油を制御できるようになっている。

【００１１】ここで、励磁コイルに加えられる指令電流
ｉ（：ｉ_FL〜ｉ_RR）と圧力制御弁２０FL（〜２０RR）の
出力ポートから出力される制御圧Ｐとの関係は、図３に
示すように、ノイズを考慮した最小電流値ｉ_MIN のとき
には最低制御圧Ｐ_NIM となり、この状態から電流値ｉを
増加させると、電流値ｉに比例して直線的に制御圧Ｐが
増加し、最大電流値ｉ_MAX のときには油圧源２２の設定
ライン圧に相当する最高制御圧Ｐ_MAX となる。この図３
で、ｉ_N は中立指令電流，Ｐ_CNは中立制御圧である。

【００１２】ストロークセンサ２７FL〜２７RRの夫々
は、図４に示すように、車高が予め設定されした目標車
高に一致するときに零の中立電圧Ｖ_S 、車高が目標車高
より高くなるとその偏差に応じた正の電圧、車高が目標
車高より低くなるとその偏差に応じた負の電圧でなるス
トローク検出値Ｈ_FL及びＨ_FRを出力するように構成され
ている。

【００１３】上下方向加速度センサ２８FL，２８FRの夫
々は、図５に示すように、上下方向加速度が零であると
きに零の電圧、上方向の加速度を検出したときにその加
速度値に応じた正のアナログ電圧、下方向の加速度を検
出したときに、その加速度値に応じた負のアナログ電圧
でなる上下方向加速度検出値Ｚ_GFL 〜Ｚ_GRR を出力する
ように構成されている。

【００１４】コントローラ３０は、図６に示すように、
ストロークセンサ２７FL〜２７RRから入力されるストロ
ーク検出値Ｓ_FL〜Ｓ_RRをディジタル値に変換するＡ／Ｄ
変換器４１ａ〜４１ｄと、上下方向加速度センサ２８FL
及び２８FRから出力される車体上下方向加速度検出値Ｚ
_GFL 及びＺ_GFR をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器
４１ｅ及び４１ｆと、車速センサ２６の車速検出値Ｖ及
び各Ａ／Ｄ変換器４１ａ〜４１ｆのＡ／Ｄ変換出力が入
力されるマイクロコンピュータ４４と、このマイクロコ
ンピュータ４４から出力される圧力指令値Ｐ_FL〜Ｐ_RRが
Ｄ／Ａ変換器４５FL〜４５RRを介して供給され、これら
を圧力制御弁２０FL〜２０RRに対する駆動電流ｉ_FL〜ｉ
_FRに変換する例えばフローティング形定電圧回路で構成
される制御弁駆動回路４６FL〜４６FRとを備えている。

【００１５】ここで、マイクロコンピュータ４４は、少
なくとも入力インタフェース回路４４ａ、出力インタフ
ェース回路４４ｂ、演算処理装置４４ｃ及び記憶装置４
４ｄを有し、後述する図７の処理を実行して、所定サン
プリング時間Ｔ_S （例えば２０msec）毎に、前輪側のス
トローク検出値Ｓ_FL及びＳ_RRと上下加速度検出値Ｚ_{GF L}
及びＺ_GRR とに基づいて路面形状に正確に追従した前輪
１１FL及び１１FRの路面変位の微分値ｘ_1FL ′及びｘ
_1FR ′を算出し、これに基づいて後輪側のアクチュエー
タとしての油圧シリンダ１８RL及び１８RRで発生する予
見制御用制御力Ｕ _RL，Ｕ_RRを演算し、この予見制御用制
御力Ｕ_RL及びＵ_RRを車速検出値Ｖに基づいて算出した前
後輪間の遅延時間τ_R と共に記憶装置４４ｄに形成した
所定段数のシフトレジスタに対応する記憶領域に順次シ
フトしながら格納し、遅延時間τ_Rについてはシフトす
る際にサンプリング時間Ｔ_S を順次減算しながら格納
し、遅延時間τ_R が零に達した予見制御用制御力Ｕ_RL，
Ｕ_RRを、前後のストローク検出値Ｓ_FL〜Ｓ_RRに基づいて
ピッチ角θを算出し、ピッチ運動に抗する負ばね制御モ
ーメントを算出し、この負ばね制御モーメントを発生す
る制御力に基づいて補正し、この補正予見制御力を各圧
力制御弁２０FL〜２０RRに対する圧力指令値としてＤ／
Ａ変換器４５FL〜４５RRに出力する。

【００１６】さらに、記憶装置４４ｄは、予め演算処理
装置４４ｃの演算処理に必要なプログラムが記憶されて
いると共に、所定サンプリング時間Ｔ_S 毎に予見制御用
制御力Ｕ_RL及びＵ_RRを遅延時間τ_R と共に順次シフトさ
せながら所定数格納するシフトレジスタ領域が形成さ
れ、さらに演算処理装置４４ｃの演算過程で必要な演算
結果を逐次記憶する。

【００１７】次に、上記実施例の動作をマイクロコンピ
ュータ４４における演算処理装置４４ｃの処理手順を示
す図７のフローチャートを伴って説明する。すなわち、
図７の処理は、イグニッションスイッチがオン状態に切
り替わってコントローラ３０の電源が投入されたときに
所定時間（例えば１０msec）毎のタイマ割込処理として
実行開始され、先ず、ステップＳ１で、車速検出値Ｖ、
ストローク検出値Ｓ_FL〜Ｓ_RR及び上下加速度検出値Ｚ
_GFL,Ｚ_GFR を読込んでからステップＳ２に移行する。

【００１８】このステップＳ２では、上下加速度検出値
Ｚ_GFL 及びＺ_GFR に対して例えば０．２Ｈｚのカットオ
フ周波数でローパスフィルタ処理することにより積分し
て車体上下速度Ｚ_VFL 及びＺ_VFR を算出し、次いでステ
ップＳ３に移行して、前輪側のストローク検出値Ｓ_FL及
びＳ_FRに対して例えば２０Ｈｚのカットオフ周波数でハ
イパスフィルタ処理することにより微分して相対速度Ｓ
_VFL 及びＳ_VFR を算出する。

【００１９】次いで、ステップＳ４に移行して、車体上
下速度Ｚ_VFL 及びＺ_VFR から相対速度Ｓ_VFL 及びＳ_VFR
を減算して、路面推定値ｘ_0L′及びｘ_0R′を算出し、こ
れらを記憶装置４４ｄの所定記憶領域に形成したシフト
レジスタ領域に順次シフトしながら記憶する。 ｘ_0L′＝Ｚ_VFL −Ｓ_VFL …………（１） ｘ_0R′＝Ｚ_VFR −Ｓ_VFR …………（２） ここで、ストロークセンサ２７FL及び２７FRから出力さ
れるストローク検出値Ｓ_FL及びＳ_FRは、ばね下及びばね
上間の相対変位を表すので、前輪１１FL及び１１FRのば
ね下変位とばね上変位とが加算された値となり、ストロ
ーク検出値Ｓ_FL及びＳ_FRを微分した相対速度Ｓ_VFL 及び
Ｓ_VFR も、夫々ばね下速度とばね上速度とを加算した値
となるため、上下加速度検出値Ｚ_GFL 及びＺ_GFR を積分
した車体上下速度Ｚ_VFL 及びＺ_GFR から相対速度Ｓ_VFL
及びＳ_VFR を減算することにより、ばね上速度Ｚ_VFL 及
びＺ_GFR を相殺して路面変位に追従した真の路面変位の
微分値でなる路面推定値ｘ_0L′及びｘ_0R′を得ることが
できる。

【００２０】次いで、ステップＳ５に移行して、車速検
出値Ｖをもとに下記（３）式の演算を行って、前輪１１
FL及び１１FRが通過した路面に後輪１１RL及び１１RRが
到達する迄の遅延時間τを算出する。 τ＝（Ｌ／Ｖ）−τ_S …………（３） ただし、Ｌはホイールベース、τ_S は制御系の遅れ時間
であって、油圧系の応答遅れτ₁ とコントローラの演算
むだ時間τ₂ とフィルタによる位相遅れτ₃ との加算値
で表される。

【００２１】次いで、ステップＳ６に移行して、記憶装
置４４ｄのシフトレジスタを参照して、前記ステップＳ
５で算出した遅延時間τ前の路面推定値ｘ_0L′(t−τ)
及びｘ_0R′(t−τ) を読出し、これらを現在の後輪路面
推定値ｘ_0L′(t) 及びｘ_0R′(t) として設定する。次い
で、ステップＳ７に移行して、読出した路面推定値
ｘ_0L′，ｘ_0R′をもとに下記（４）式及び（５）式の演
算を行って、後輪の圧力制御弁２０RL及び２０RRに対す
る予見制御力Ｕ_pRL 及びＵ_pRR を算出する。

【００２２】 Ｕ_pRL ＝−〔Ｃ_p ＋｛１／（ω₁ ＋ｓ）｝Ｋ_p 〕ｘ_0L′ …………（４） Ｕ_pRR ＝−〔Ｃ_p ＋｛１／（ω₁ ＋ｓ）｝Ｋ_p 〕ｘ_0R′ …………（５） ただし、Ｃ_p は減衰力制御ゲイン、Ｋ_p はばね力制御ゲ
イン、ω₁ は制御上のローパスフィルタのカットオフ周
波数ｆ_C に２πを乗じた時定数であって、実際のサスペ
ンションの減衰定数Ｃ及びばね定数Ｋに対してＣ_p ≦
Ｃ，Ｋ_p ≦Ｋに設定され、且つω₁ ≧０に設定される。

【００２３】ここで、予見制御力Ｕ_pRL 及びＵ_pRR を上
記（４）式及び（５）式に従って算出する理由は、通常
の能動型サスペンションのように、ばね下共振周波数領
域に対しては能動制御を行わず、５Hz以下の主にばね上
共振周波数領域の振動抑制を図る場合には、１輪の運動
モデルは図８に示すように、路面にばね要素Ｋ、減衰要
素Ｃ及び制御要素Ｕとが並列に配置され、これらの上方
にばね上質量Ｍが配置され、このばね上質量Ｍに外力Ｆ
が作用する１自由度モデルとして考えることができる。
なお、図８において、Ｘ₀ は路面変位、Ｘはばね上変位
である。

【００２４】この１輪１自由度モデルの運動方程式は、 Ｍ″Ｘ₀ ＝Ｃ（Ｘ₀ ′−Ｘ′）＋Ｋ（Ｘ₀ −Ｘ）−Ｆ＋Ｕ …………（６） で表すことができる。この（６）式をばね上変位Ｘにつ
いて解くと、 Ｘ＝（Ｃs ＋Ｋ）Ｘ₀ ／（Ｍs²＋Ｃｓ＋Ｋ） −Ｆ／（Ｍｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋ）＋Ｕ／（Ｍｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋ） ……（７） となる。

【００２５】例えば、前記（４）式において、ｘ_0L′＝
ｓｘ_0Lであるので、この（４）式をω₁ ＝０，Ｃ_p ＝
Ｃ、Ｋ_p ＝Ｋとして上記（７）式に代入すると、（７）
式は、 Ｘ＝（Cs＋K)(X₀ −x_0L ) ／(Ms²＋Cs＋K)− F／(Ms²＋Cs＋K) ………（８） となる。この（８）式で路面推定値ｘ_0L′，ｘ_0R′の推
定精度は前述したように充分高く、（Ｘ₀ −ｘ_0L）≒０
となるので、（８）式は、 Ｘ≒−Ｆ／（Ｍｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋ） ………（９） となり、路面凹凸による影響が車体に殆ど伝達されず、
良好な乗心地を得ることができる。

【００２６】次いで、ステップＳ８に移行して、前後左
右のストローク検出値Ｓ_FL〜Ｓ_RRをもとに下記（１０）
式の演算を行ってピッチ角θを算出する。 θ＝｛（Ｓ_FL＋Ｓ_FR）／２−（Ｓ_RL＋Ｓ_RR）／２｝／（Ｌ_F ＋Ｌ_R ）…（１０） 次いで、ステップＳ９に移行して、算出したピッチ角θ
をローパスフィルタ処理してばね下共振周波数（１０Ｈ
ｚ程度）以上の成分をカットし、次いで、ステップＳ１
０に移行して、ばね下共振周波数以上の成分をカットし
たピッチ角θをもとに下記（１１）及び（１２）式の演
算を行ってピッチ運動に抗する負ばね制御モーメントを
発生する前後輪油圧シリンダ１８FL〜１８RRに対する前
輪側補正制御力Ｕ_AFL,Ｕ_AFR 及び後輪側補正制御力Ｕ
_ARL,Ｕ_ARR を算出する。

【００２７】 Ｕ_AFL ＝Ｕ_AFR ＝Ｋ_N ・ｆ（θ）／２（Ｌ_F ＋Ｌ_R ） …………（１１） Ｕ_ARL ＝Ｕ_ARR ＝−Ｋ_N ・ｆ（θ）／２（Ｌ_F ＋Ｌ_R ） ………（１２） ここで、Ｋ_N は制御ゲイン、ｆ（θ）はローパスフィル
タ処理したピッチ角である。このように（１１）式及び
（１２）式に基づいてピッチ運動に抗する負ばね制御モ
ーメントを発生する制御力Ｕ_AFL 〜Ｕ_ARR を算出するこ
とにより、ピッチ運動の減衰力はそのままで、ばね定数
だけを低下させることができる。

【００２８】すなわち、ピッチ方向の運動方程式は、 Ｉθ″＋２（Ｃ_F Ｌ_F ＋Ｃ_R Ｌ_R ）θ′＋２（Ｋ_F Ｌ_F ＋Ｋ_R Ｌ_R ）θ ＋｛−（Ｕ_AFL ＋Ｕ_AFR ）Ｌ_F ＋（Ｕ_ARL ＋Ｕ_ARR ）Ｌ_R ｝＝０ …………（１３） で表すことができる。但し、θ″はピッチ角加速度、Ｋ
_F 及びＫ_R は前輪側及び後輪側のコイルスプリング３６
のばね定数である。

【００２９】ここで、ピッチ負ばね制御を行うものと
し、負ばね係数をＫ_N として、 −（Ｕ_AFL ＋Ｕ_AFR ）Ｌ_F ＋（Ｕ_ARL ＋Ｕ_ARR ）Ｌ_R ＝−Ｋ_N θ……（１４） としたとき、前記（１３）式の運動方程式は、 Ｉθ″＋２（Ｃ_F Ｌ_F ＋Ｃ_R Ｌ_R ）θ′ ＋｛２（Ｋ_F Ｌ_F ＋Ｋ_R Ｌ_R ）−Ｋ_N ｝θ＝０ ……（１５） で表される。この（１５）式と前記（１３）式とを比較
すると、左辺第２項の減衰力については何ら変化せず、
左辺第３項のばね定数だけが負ばね係数Ｋ_N 分減少され
ることになると共に、ピッチ共振周波数が下がり、ゆっ
くりとしたピッチ運動となるため、乗員に与える不快感
を和らげることができる。

【００３０】実際には、ばね下振動の悪影響を排除する
ために、ピッチ角θに対してローパスフィルタでばね下
共振周波数以上の成分をカットするため、前記（１４）
式は、 −（Ｕ_AFL ＋Ｕ_AFR ）Ｌ_F ＋（Ｕ_ARL ＋Ｕ_ARR ）Ｌ_R ＝−Ｋ_N ｆ（θ） ……（１６） で表される。

【００３１】そして、ピッチ制御力Ｕ_AFL 〜Ｕ_ARR がバ
ウンス、ロールに影響を及ぼすことなく、ピッチ方向に
負ばねとして働くためには、下記の条件を満足する必要
がある。 バウンスに対する影響を零とする条件 Ｕ_AFL ＋Ｕ_AFR ＋Ｕ_ARL ＋Ｕ_ARR ＝０ …………（１７） ロールに対する影響を零とする条件 Ｕ_AFL ＝Ｕ_AFR ，Ｕ_ARL ＝Ｕ_ARR …………（１８） これら（１６）式〜（１８）式から前記（１１）式及び
（１２）式で表されるピッチ運動に対する前輪側制御力
Ｕ_AFL,Ｕ_AFR 及び後輪側制御力Ｕ_ARL,Ｕ_ARR を得ること
ができる。

【００３２】次いで、ステップＳ１１に移行して、下記
（１９）式〜（２２）式の演算を行って各油圧シリンダ
１８FL〜１８RRに対する圧力指令値Ｐ_FL〜Ｐ_RRを算出
し、次いでステップＳ１２に移行して算出した圧力指令
値Ｐ_FL〜Ｐ_RRをＤ／Ａ変換器４４FL〜４４RRに出力して
からタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラム
に復帰する。

【００３３】 Ｐ_FL＝Ｕ_N ＋Ｕ_AFL …………（１９） Ｐ_FR＝Ｕ_N ＋Ｕ_AFR …………（２０） Ｐ_RL＝Ｕ_N ＋Ｕ_pRL ＋Ｕ_ARL …………（２１） Ｐ_RR＝Ｕ_N ＋Ｕ_pRR ＋Ｕ_ARR …………（２２） ここで、Ｕ_N は車高を目標車高に維持するために必要な
制御力、Ｋ_B はバウンス制御ゲインである。

【００３４】この図７の処理において、ステップＳ１〜
Ｓ４の処理が前方路面情報検出手段に対応し、ステップ
Ｓ５〜Ｓ７の処理が制御手段に対応し、ステップＳ８の
処理がピッチ角推定手段に対応し、ステップＳ１０の処
理が負ばね制御モーメント演算手段に対応し、ステップ
Ｓ１１の処理が補正手段に対応している。したがって、
今、車両が平坦な良路を目標車高を維持して直進定速走
行しているものとする。この状態では、車両が平坦な良
路で目標車高を維持していることから、各輪に配設され
たストロークセンサ２７FL〜２７RRのストローク検出値
Ｓ _FL〜Ｓ_RRは略零となっており、且つ車体側部材１０に
揺動を生じないので、前輪側の上下方向加速度センサ２
８FL及び２８RRの加速度検出値Ｚ_GFL 及びＺ_GFR も略零
となっている。このため、車体上下速度Ｚ_VFL,Ｚ_VFR 及
び相対速度Ｓ_VFL,Ｓ _VFR も略零となるので、ステップＳ
４で算出される路面推定値ｘ_0L′及びｘ_0R′も略零とな
る。このように、平坦な良路走行を継続している状態で
は、記憶装置４２ｄのシフトレジスタ領域に格納される
路面推定値ｘ_0L′(t) 及びｘ_0R′(t)が零の状態を継続
するので、ステップＳ６で算出される遅延時間τだけ前
の路面推定値ｘ_0L′(t−τ）及びｘ_0R′(t−τ）も零と
なっており、ステップＳ７で算出される後輪予見制御力
Ｕ_pRL 及びＵ_pRR も零となる。

【００３５】一方、車体に揺動がないので、ピッチ角θ
も略零であり、ピッチ角速度θ′も略零となるので、前
輪側及び後輪側補正制御力Ｕ_AFL 〜Ｕ_ARR も零となるの
で、ステップＳ１１で算出される圧力指令値Ｐ_FL〜Ｐ_RR
は、中立圧制御力Ｕ_N のみに対応した値となり、これら
が出力側インタフェース回路４２ｂ及びＤ／Ａ変換器４
３FL〜４３RRを介して制御弁駆動回路４４FL〜４４RRに
出力される。

【００３６】このため、駆動回路４４FL〜４４RRで圧力
指令値Ｐ_FL〜Ｐ_RRに対応した指令電流ｉ_FL〜ｉ_RRに変換
されて前輪側の圧力制御弁２０FL〜２０RRに供給され
る。この結果、圧力制御弁２０FL〜２０RRから目標車高
を維持するために必要な中立圧Ｐ_CNF ，Ｐ_CNR が前輪側
及び後輪側の油圧シリンダ１８FL，１８FR及び１８RL，
１８RRに出力され、これら油圧シリンダ１８FL〜１８RR
で車体側部材１０及び車輪側部材１４間のストロークを
目標車高に維持する推力を発生する。

【００３７】この良路直進走行状態で、例えば前左右輪
１１FL及び１１FRが同時に路面がステップ状に上昇する
段差でなる所謂ランプステップ路を通過する状態となる
と、前左右輪の段差乗り上げによって前輪１１FL及び１
１FRがバウンドし、これによって前輪側のストロークセ
ンサ２７FL及び２７FRのストローク検出値Ｓ_FL及びＳ _FR
が零から負方向に急増すると共に、車体側部材１０に上
方向の加速度が発生し、前左右輪の上下方向加速度セン
サ２８FL及び２８FRの加速度検出値Ｚ_GFL 及びＺ_GFR が
正方向に増加する。

【００３８】そして、上下加速度検出値Ｚ_GFL 及びＺ
_GFR を積分した車体上下速度Ｚ_VFL 及びＺ_VFR からスト
ローク検出値Ｓ_FL及びＳ_FRを微分した相対速度Ｓ_VFL 及
びＳ_{VF R} を減算して路面変位の微分値に正確に対応した
路面推定値ｘ_0L′及びｘ_0R′が算出される。これと同時
に、車速検出値Ｖに基づいて前輪１１FL及び１１FRが通
過した路面に後輪１１RL及び１１RRが到達する迄の遅延
時間τが算出され、この遅延時間τだけ前の路面推定値
ｘ_OL′及びｘ_0R′をシフトレジスタ領域から読出す。こ
の時点では、シフトレジスタ領域に格納されている前回
までの各路面推定値ｘ_0L′及びｘ_0R′は零であるので、
ステップＳ７で算出される後輪に対する予見制御力Ｕ
_pFL 及びＵ_pFR は零の状態を維持するが、前輪１１FL及
び１１FR位置でのストロークセンサ２７FL及び２７FLの
ストローク検出値Ｓ_FL及びＳ_FRは負方向に増加している
ので、ステップＳ８で算出されるピッチ角θが負方向に
発生し、これによって前輪側補正制御力Ｕ_AFL 及びＵ
_AFR が負方向に増加し、後輪側補正制御力Ｕ _ARL 及びＵ
_ARR が正方向に増加する。

【００３９】したがって、ステップＳ１１で算出される
前輪側圧力指令値Ｐ_FL，Ｐ_FRは、中立圧制御力Ｕ_N より
低下し、逆に後輪側圧力指令値Ｐ_RL, Ｐ_RRは中立圧制御
力Ｕ _N より増加することになり、これに応じて、前輪側
の油圧シリンダ１８FL及び１８FRの圧力が中立圧Ｐ_N よ
り補正制御力Ｕ_AFL 及びＵ_AFR 分低下し、後輪側の油圧
シリンダ１８RL及び１８RRの圧力が中立圧Ｐ_N より補正
制御力Ｕ_ARL 及びＵ_{AR R} 分増加して、車体のピッチ運動
に抗する制御力を発生させることができる。

【００４０】その後、前輪１１FL及び１１FRがランプス
テップ路を通過し終わると、再度前輪１１FL及び１１FR
については目標車高を維持する中立制御力Ｕ_N に復帰す
るが、後輪１１RL及び１１RRについては、ステップＳ５
で算出した遅延時間τが零となる時点即ち後輪１１RL及
び１１RRがランプステップ路を通過する時点で、ステッ
プＳ６で前輪１１FL及び１１FRが段差乗り上げ時の路面
推定値ｘ_0FL ′及びｘ _0FR ′が読出され、これらに基づ
いて後輪に対して（４）式及び（５）式に従って予見制
御力Ｕ_pRL 及びＵ_pRR が算出されるので、前述した
（９）式で表されるように、路面凹凸による影響が車体
に殆ど伝達されずに、良好な乗心地を確保することがで
きる。

【００４１】これと同時に、後輪１１RL及び１１RRの段
差乗り上げによって後輪側のストローク検出値Ｓ_RL及び
Ｓ_RRが小さくなるため、ステップＳ８で算出されるピッ
チ角θが正の値となり、ローパスフィルタ処理によって
ばね下共振周波数以上の周波数成分をカットしたピッチ
角θに基づいて算出される前輪側の補正制御力Ｕ_AFL及
びＵ_AFR も正方向に増加し、逆に後輪側の補正制御力Ｕ
_ARL 及びＵ_ARR が負方向に増加することになり、これに
応じて前輪側の油圧シリンダ１８FL及び１８FRの圧力が
中立圧Ｐ_N より補正制御力Ｕ_AFL 及びＵ_AFR 分増加し、
後輪側の油圧シリンダ１８RL及び１８RRの圧力が補正制
御力Ｕ_ARL 及びＵ_ARR 分減少して、車体のバウンスやロ
ールに影響を与えることなくピッチ運動に抗する制御力
を発生させることができる。

【００４２】すなわち、本実施例の制御を行う場合に
は、周波数に対するバウンスゲイン特性は、図９で実線
図示の特性曲線Ｌ_B1で示すように、通常の予見制御を行
う場合の一点鎖線図示の特性曲線Ｌ_B2で示す通常の予見
制御のみの場合と同様に、点線図示特性曲線Ｌ_B3で示す
予見制御を行わない場合に比較してばね上共振周波数
（１〜２Ｈｚ程度）のゲインを下げて良好な乗心地を維
持することができると共に、周波数に対するピッチゲイ
ン特性は、図１０で実線図示の特性曲線Ｌ_P1で示すよう
に、一点鎖線図示の特性曲線Ｌ_P2で示す通常の予見制御
のみの場合及び点線図示の特性曲線Ｌ_P3で示す予見制御
を行わない場合に比較して、ピッチ共振周波数を下げる
ことができ、これによって乗員が不快感を生じる１〜３
Ｈｚでのゲインが下がるので、良好な乗心地を確保する
ことができる。

【００４３】ところで、前述した（４）式及び（５）式
でω₁ ＝０として予見制御力Ｕ_pRL及びＵ_pRR を算出す
ると、予見制御力Ｕ_pRL 及びＵ_pRR の路面変位（車輪変
位）ｘ_0FL 及びｘ_0FR に対する定常ゲイン（ｓ＝０とし
た場合のゲイン）がＫとなるため、一過性の凹凸につい
ては問題がないが、前述したランプステップ路のように
路面変位Ｘ_0FL （≒ｘ_0FL ）及びＸ_0FR （≒ｘ_0FR ）が
変化したまま戻らないような路面を走行した場合、平坦
な路面に出ても予見制御力Ｕ_pRL 及びＵ_pRR が“０”と
ならず、予見制御力Ｕ_pRL 及びＵ_pRR とサスペンション
のばね定数Ｋがつり合うだけストロークしたままとな
り、車高がもとに復帰しない状態即ち車高の初期値をｈ
とすると、（Ｘ₀ −ｘ₀ ）−ｈ＝Ｕ／Ｋ≠０となる状態
となる。したがって、このような路面を走行した後、平
坦な路面に出たときに車高がもとに戻るようにするため
には、予見制御力Ｕ_pRL 及びＵ_pRR の車輪上下速度推定
値ｘ ₀ に対する定常ゲインが“０”となるように、
（４）式及び（５）式でω₁ ＞０に選定すればよい。

【００４４】一方、前輪１１FL，１１FRの何れか一方例
えば前左輪１１FLのみが一過性の凸部に乗り上げた場合
には、左輪側の油圧シリンダ１８RLについてのみ上記予
見制御が行われ、凸部乗り上げを生じない右輪側の油圧
シリンダ１８RRについては、中立圧を維持する制御が行
われる。また、前輪１１FL、１１FRが一過性の凹部に落
ち込んだときには、上記と逆の制御を行って車体の揺動
を抑制することができ、さらに一過性の凹凸に限らず不
整路面等の連続的な凹凸路面を走行する場合でも前輪の
挙動に応じて後輪を予見制御することができる。

【００４５】このように、上記実施例によると、前方路
面情報検出手段として、前輪１１FL及び１１FR位置のス
トロークセンサ２７FL，２７FR及び上下方向加速度セン
サ２８FL，２８FRを適用することができ、これらは現在
実用化されている能動型サスペンションに搭載されてい
るものを利用することができるので、新たにセンサを開
発或いは追加して搭載する必要がない利点がある。

【００４６】なお、上記実施例においては、前輪側にも
能動型サスペンション１２が配設されている場合につい
て説明したが、これを省略することもできる。この場合
には、ピッチ運動に対する前輪側での制御力Ｕ_AFL 及び
Ｕ_AFR は発生させることができないので、バウンスに対
しては影響を与えてしまうものの、ロールに対しては影
響を与えないように、（Ｕ_ARL ＋Ｕ_ARR ）Ｌ_R ＝−Ｋθ
且つＵ_ARL ＝Ｕ_ARR を条件として、負ばね制御を行う補
正制御力Ｕ_ARL 及びＵ_ARR を、Ｕ_ARL ＝Ｕ_ARR＝−Ｋ_N
θ／２Ｌ_R に変更すればよい。

【００４７】また、上記実施例においては、ピッチ角θ
を前後輪とも左右のストロークセンサ２７FL〜２７RRの
平均値を用いて算出する場合について説明したが、これ
に限らず車両の左側又は右側における前後のストローク
センサの検出値Ｓ_FL, Ｓ_RL又はＳ_FR, Ｓ_RR に基づいて
下記のように演算するようにしてもよく、この場合に
は、演算に使用しない後輪のストロークセンサは省略す
ることができる。

【００４８】θ＝（Ｓ_FL−Ｓ_RL）／（Ｌ_F ＋Ｌ_R ） θ＝（Ｓ_FR−Ｓ_RR）／（Ｌ_F ＋Ｌ_R ） さらに、上記実施例においては、アクチュエータとして
能動型サスペンションを適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、減衰力を変化可能
な減衰力可変ショックアブソーバやエアサスペンション
を適用して、その減衰力又はばね定数を路面状況に応じ
て制御するサスペンション制御装置にも適用し得ること
は言うまでもない。

【００４９】さらにまた、上記実施例においては、演算
処理装置４２ｃで路面推定値ｘ_0FL′及びｘ_0FR ′を算
出する場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、ストローク検出値Ｓ_FL，Ｓ_FR及び車体上下加
速度Ｚ_GFL ，Ｚ_GFR を夫々ハイパスフィルタ及びローパ
スフィルタで微分及び積分処理してから減算器で減算し
て算出するようにしてもよい。

【００５０】また、上記各実施例においては、マイクロ
コンピュータ４２で、路面推定値ｘ _0FL ′及びｘ_0FR ′
をシフトレジスタ領域に順次シフトしながら格納するよ
うにした場合について説明したが、これに限らず、路面
推定値 ｘ_0FL ′及びｘ_0FR′に基づいて予見制御力Ｕ
_pRL ，Ｕ_pRR を算出し、この予見制御力Ｕ_pRL ，Ｕ_{pR R}
をシフトレジスタ領域に順次シフトしながら格納するよ
うにしてもよい。

【００５１】さらに、上記実施例においては、後輪側に
ついてのみ予見制御を行う場合について説明したが、前
輪より前方位置に例えば超音波距離計を配設して路面状
況を検出するようにすれば、前輪側についても後輪側と
同様の予見制御を行うことができる。さらにまた、上記
各実施例においては、制御弁として圧力制御弁２０FL〜
２０RRを適用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、他の流量制御型サーボ弁等を適用
し得るものである。

【００５２】また、上記実施例においては、コントロー
ラ３０をマイクロコンピュータ４２で構成した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、シフ
トレジスタ、演算回路等の電子回路を組み合わせて構成
するようにしてもよいことは言うまでもない。さらに、
上記実施例においては、作動流体として作動油を適用し
た場合について説明したが、これに限らず圧縮率の少な
い流体であれば任意の作動流体を適用し得る。

【００５３】なおさらに、上記実施例においては、アク
チュエータとして能動型サスペンションを適用した場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
減衰力可変型ショックアブソーバ等のサスペンションの
減衰特性やばね特性を変更し得る構成であれば任意のア
クチュエータを適用することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るサス
ペンション制御装置によれば、制御対象車輪より前方の
路面情報を前方路面情報検出手段で検出し、これに基づ
いて制御対象車輪に予見制御力を発生させるサスペンシ
ョン制御装置において、ピッチ角推定手段でピッチ角を
推定し、このピッチ角推定値に基づいて負ばね制御モー
メント演算手段で負ばね制御モーメントを演算し、その
演算結果に基づいて補正手段で予見制御力を補正するよ
うに構成したので、車体に生じるピッチ運動に抗する負
ばね制御を行うことができ、ピッチ運動の共振周波数を
下げて、ゆっくりとしたピッチ運動に抑制することがで
き、乗員にピッチ運動による不快感を与えることなく、
良好な予見制御を行うことができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略構成を示す基本構成図である。

【図２】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図３】圧力制御弁の指令電流に対する制御圧の関係を
示す特性線図である。

【図４】ストロークセンサの出力特性を示す特性線図で
ある。

【図５】上下方向加速度センサの出力特性を示す特性線
図である。

【図６】コントローラの一例を示すブロック図である。

【図７】マイクロコンピュータの処理手順の一例を示す
フローチャートである。

【図８】１輪１自由度モデルを示す説明図である。

【図９】バウンスゲインを表す特性線図である。

【図１０】ピッチゲインを表す特性線図である。

【符号の説明】

１０ 車体側部材 １１FL〜１１RR 車輪 １４ 車輪側部材 １８FL〜１８RR 油圧シリンダ ２０FL〜２０RR 圧力制御弁 ２６ 車速センサ ２７FL〜２７RR ストロークセンサ ２８FL，２８FR 上下方向加速度センサ ３０ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸畑 秀夫 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 木村 健 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも後輪と車体との間に配設さ
   れ、制御信号によってそれら間のストロークを制御可能
   な制御力を発生するアクチュエータと、当該車輪より前
   方の路面情報を検出する前方路面情報検出手段と、車速
   を検出する車速検出手段と、前記アクチュエータに前方
   路面情報検出手段の前方路面情報を前記車速検出手段の
   車速検出に応じて遅延させた値に基づいて演算される予
   見制御力を発生させる制御手段とを備えたサスペンショ
   ン制御装置において、前後の車輪と車体との間の相対変
   位を検出する相対変位検出手段と、該相対変位検出手段
   の相対変位検出値に基づいてピッチ角を推定するピッチ
   角推定手段と、該ピッチ角推定手段のピッチ角推定値を
   もとに車体のピッチ運動に抗する負ばね制御モーメント
   を演算する負ばね制御モーメント演算手段と、該負ばね
   制御モーメント演算手段の演算結果に基づいて前記予見
   制御力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする
   サスペンション制御装置。