JPH04103425A - 車輌用サスペンション制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車輌用サスペンション制御装置に係り、とくに
、車体と各車輪との間に介装されたいわゆるハイドロ二
二一マチック・サスペンション（車体の振動を液体の流
動と気体の弾性によって調整・吸収するサスペンション
）を制御する車輌用サスペンション制御装置に関する。

〔背景技術〕

従来より、車輌の車体と各車輪との間にそれぞれ流体圧
シリンダを介装し、この流体圧シリンダの作動流体圧を
圧力制御弁により制御して車体の姿勢変化を抑制するよ
うにしたアクティブサスペンション装置（能動型サスペ
ンション装置）が開発されている。このアクティブサス
ペンション装置としては、油圧を利用したものや、ガス
圧を利用したものが知られている。

サスペンション系では、最近になって、オートレベライ
ザ（自動車高調整装置）およびショックアブソーバ減衰
力自動調整システムの形でマイコンコントロールも行わ
れるようになった。これは、乗車人員や積荷によって車
の車高や姿勢が変化するのを、サスペンションばねのば
ね剛性を変化させることによって修正してやろう、とい
うものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例の油圧式、ガス圧式のアクテ
ィブサスペンション装置にあっては、エンジンにより油
圧ポンプ、コンプレッサをそれぞれ駆動するため、パワ
ーロスが生じるという不都合があった。一方、上記オー
トレベライザおよびショックアブソーバ減衰力自動調整
システムでは、マイコン制御であるため走行中のきめ細
かな姿勢制御が可能であるが、各車輪部位毎の制御が必
要であるのに加えて車高センサ、荷重センサ、横加速度
センサ、前後加速度センサ等の各種のセンサを設ける必
要があり、また、システム全体の構成が複雑且つ必然的
に高価になるという不都合を有している。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来例の有する不都合に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、構成が簡単で且つ燃費の悪
化を防止し得るとともに、コーナリング時の操作性及び
乗り心地を良好にすることができる車輌用サスペンショ
ン制御装置を従供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、車輌の左右前輪部にそれぞれ装備されたハイ
ドロニューマチック・サスペンションを構成する各サス
ペンションシリンダ内の作動流体量を同時に制御する第
１のピストン口・７ドと、左右後輪部にそれぞれ装備さ
れたハイドロニューマチック・サスペンションを構成す
る各サスペンションシリンダ内の作動流体量を同時に制
御する第２のピストンロッドと、当該第１．第２のピス
トンロッドの左右往復運動を各別に制御するロッド制御
手段とを備えている。そして、２０口・ノド制御手段が
、第１．第２のピストンロッドにそれぞれ一体的に装備
された第１及び第２のラックと、当該側ラックに噛合す
るとともに、その回転軸が左右に往復移動可能で且つそ
の回転が拘束・非拘束状態に設定可能な第１のピニオン
とを含んで構成されているという構成を採っている。こ
れによって、前述した目的を達成しようとするものであ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第７図に基づい
て説明する。

第１図には、本発明の一実施例の構成が概略的に示され
ている。

この第１図において、符号ＩＡ〜ＩＤは、図示しない車
体と各車輪との間に介装されるとともに、液体の流動と
気体の弾性によって車体の振動を調整吸収するハイドロ
ニューマチック・サスペンションを示す。これらのハイ
ドロニューマチック・サスペンションＩＡ、ＩＢ、ＩＣ
，ＩＤは、それぞれ左前輪部、右前輪部、左後輪部、右
後輪部に設けられている。

ハイドロニューマチック・サスペンションＩＡ。

ＩＢ、ＩＣ，ＩＤは、それぞれ、図示しない車体側部材
に取り付けられたサスペンションシリンダ２Ａ、２Ｂ、
２Ｃ，２Ｄと、当該サスペンションシリンダ２Ａ、２Ｂ
、２Ｃ，２Ｄ内に各々摺動可能に装備されたサスペンシ
ョンピストン３Ａ、３Ｂ、３Ｃ，３Ｄと、このサスペン
ションピストン３Ａ、３Ｂ、３Ｃ，３Ｄにそれぞれ一端
が接続されるとともに他端が図示しない左前輪、右前輪
。

左後輪、右後輪を個別に支持する車輪側部材５Ａ５Ｂ、
５Ｃ，５Ｄにそれぞれ固定されたロッド４Ａ、４Ｂ、４
Ｃ，４Ｄとを有している。

サスペンションシリンダ２Ａ内のサスペンションピスト
ン３Ａの図における上部には作動流体（作動油）が収容
された作動流体収容領域６Ａが形成されている。この作
動流体収容領域６Ａの図における上側には、絞り弁７Ａ
を介してガスチャンバ８Ａが設けられ、このガスチャン
バ内の上部には、窒素ガスが収容されている。このため
、作動流体の流動と窒素ガスの弾性（圧力の変動）によ
って車体の振動を吸収・調整し得るようになっている。

他のハイドロニューマチック・サスペンションＩＢ、Ｉ
Ｃ，ＩＤもこれと同様になっている。また、作動流体収
容領域６Ａ、６Ｂ、６Ｃ。

６Ｄは、それぞれ油圧配管９Ａ、９Ｂ、９Ｃ，９Ｄを介
してサスペンション制御装置１００を構成するシリンダ
ＩＩＡ、ＩＩＢ、ＩＩＣ，１１Ｄに接続されている。

このサスペンション制御装置１００は、左右前輪部にそ
れぞれ装備されたサスペンションシリンダ２Ａ、２Ｂ内
の作動流体量を同時に制御する第１のピストンロッド１
２と、左右後輪部にそれぞれ装備されたサスペンション
シリンダ２Ｃ，２Ｄ内の作動流体量を同時に制御する第
２のピストンロッド１３と、当該第１．第２のピストン
ロッド１２．１３の左右往復運動を各別ムコ制御する後
述するロッド制御手段とを含んで構成されている。

これを更に詳述すると、第１のピストンロッド１２は、
その両端にそれぞれピストン１４Ａ、１４Ｂが設けられ
、当該各ピストン１４Ａ、１４Ｂが前述した各シンリン
ダＩＩＡ、ＩＩＢ内を摺動し得るように装備されている
。即ち、この第１のピストンロッド１２の図における左
右往復移動によって、ピストン１４Ａ、１４Ｂが左右に
移動し、結果的にサスペンションシリンダ２Ａ、２Ｂ内
の作動油の量（作動油の圧力）が制御されるようになっ
ている。第２のピストンロッド１．ＮＪ］＋ｉに、その
両端にピストン１４Ｃ，１４Ｄが設けられており、当該
第２のピストンロッド１３が左右に移動することにより
サスペンションシリンダ２Ｃ２Ｄ内の作動油量が調整さ
れるようになっている。

第１のピストンロッド１２には図示の如くその中央部下
面に第１のラック１５が一体的に装備されており、これ
に対向して第２のピストンロッド１３の図における中央
部上面には第２のラック１６が一体的に装備されている
。そして、これらの第１及び第２のラック１５．１６に
は、第１のピニオン１７が噛合している。この第１のピ
ニオン１７の回転軸は、図示しないクラッチを介して第
１のサーボモータ１８の回転軸に接続或いは非接続状態
とすることができるようになっている。即ち、クラッチ
が「ＯＮ（オン）」されている場合には、第１のサーボ
モータ１８の停止・回転に応じて第１のピニオン１７は
停止・回転してその回転は拘束されるが、クラッチがｒ
’０ＦＦ（オフ）」であれば第１のとニオン１７は自由
に回転でき、その回転は拘束されない。ここで、第１の
サーボモータ１８は連結部材１９を介して図示しないガ
イド手段に沿って第１回における左右方向に往復移動可
能な第３のラック２０に接続されている。この第３のラ
ック２０には、当該ラック２０を駆動する第２のピニオ
ン２１が噛合しており、この第２のピニオン２１は第２
のサーボモータ２２の回転軸に一体的に固定されている
。この第２のサーボモータ２２は、実際には、図示しな
い車体に固定されている。そして、第１のサーボモータ
１８．第２のサーボモータ２２．及びクラッチは、マイ
コン等で構成された主制御部としてのＥＣ１Ｊ０により
制御されるようになっている。このＥＣ１Ｊ３０には、
図示の如く図示しない舵角センサからハンドル舵角信号
が、また、図示しない車速センサから車速信号が、図示
しないクラッチスイッチからクラッチスイッチ信号が入
力されるようになっている。そして、このＥＣ１Ｊ３０
では、後述する各種の制御を行うようになっている。そ
して、本実施例では、これらのラックＦ５．１６２０、
ピニオン１７，２１．サーボモータ１８゜２２、連結部
材１９及びＥＣＵによりロッド制御手段５０が構成され
ている。

次に、上記実施例の全体的動作について、ＥＣＵ３Ｏの
主要な制御動作を示す第２図のフローチャートを中心と
しつつ、第３図ないし第６図を参照して説明する。

■〔第２図（１）に示すロール制御の場合〕ここでは、
車輌の右コーナリング時（右旋回時）について説明する
。

まず、ＥＣＵ３Ｏでは、図示しない車速センサ及び舵角
センサからの信号を入力して車速と舵角を算出する（ス
テップ５ＩＯＩ）。ついで、ＥＣＵ３Ｏでは、車速と舵
角を変数とする第３図に示すようなマツプ（これは、内
部メモリに予め記憶されている）から、これらの値に対
応する第１のピニオン１７の回転軸の移動量を求め（Ｓ
１０２）、それに応じて第２のサーボモータ２２を制御
する（３１０３）。この結果、第３図から明らかなよう
に、第２のサーボモータ２２が左側に回転せしめられ、
第２のピニオン２１が左回転して第１のサーボモータ１
８と一体的に第１のとニオン１７の回転軸が車体左側に
移動するが、同時に当該筒１のピニオン１７に噛合する
第１．第２のラック１５．１６も左側に移動する。この
時の動作が、第５図に示されている。このため、第１の
ピストンロッド１２．第２のピストンロッド１３がとも
に車体左側に移動して、ピストン１４Ａ１４Ｃにより作
動油がサスペンションシリンダ２Ａ、２Ｃ側にそれぞれ
押圧され、ロッド４Ａ、４Ｃが下に移動するとともに、
ピストン１４Ｂ、１４Ｄの左側への移動に伴いシリンダ
ＩＩＢ、１１Ｄ内の油圧が低下するためロッド４Ｂ、４
Ｄが上に移動する。この結果、前輪側、後輪側とも左側
の車高が上がり、右側の車高が下がるので、右コーナリ
ング時の遠心力により生しる車体の左側へのローリング
が抑制され、車体が水平に保たれることになる。この場
合において、第３図に示すように、第１のピニオン１７
の回転軸の移動量は、前輪舵角、車速が大きい程大きく
なるように制御されるので、結果的にローリングが大き
いほど抑制力も大きくなるので車体は常にほぼ水平に保
たれる。一方、左コーナリング時には、第１のピニオン
の回転軸が右側に移動するので、この場合も、やはり車
体は水平に保たれるようになっている。

■〔第２図（２）に示すロール剛性制御の場合〕この場
合、第２のサーボモータ２２の回転量は上記■と同様に
制御されているものとする。ここでもまた、上記と同様
右コーナリング時について説明する。

まず、ＥＣｔＪ３０では、舵角センサの出力から舵角変
化率を算出する（ステップ５２０１）。そして、この舵
角変化率とロール制御のため求められている第１のピニ
オン１７の回転軸の移動量に対応する第１のピニオンの
回転角、即ち、第１のサーボモータの回転量を第４図に
示すようなマツプ（舵角変化率及び第１のビニオン回転
軸の移動量を変数とするマツプ）から算出しく５２０２
）、これに基づき第１のサーボモータ１８を制御する（
Ｓ２０３）。第６図には、定常旋回時、即ち。

前輪舵角変化率０の場合の動作が示されている。

この第６図の場合、第１のピストンロッド１２の移動量
は第１のピニオン１７の回転軸の移動量に第１のピニオ
ン１７の回転による移動量が加えられたものになってお
り、この一方、第２のピストンロッド１３の移動量は第
１のピニオン１′７の回転軸の移動量から第１のピニオ
ン１７の回転による移動量を引いたものとなっている。

この結果、第２のピストンロッド１３の移動量が第１の
ピストンロッド１２の移動量より小さく、フロント側の
左右の荷重移動がリア側の左右の荷重移動より大きくな
り、フロントロール剛性〉リアロール剛性となる。従っ
て、この場合、車体の旋回はアンダーステアとなり、安
定性が確保される。この−方、第１のピニオンの回転を
第６図と反対にすると、リアのロール剛性が大きくなり
オーバーステアとなる。

従って、本実施例では、第４図から明らかなように、旋
回開始時及び旋回終了時の前輪舵角変化率が大きい場合
は、オーバーステアとなって良好な応答性が確保される
とともに、前輪舵角変化率が０となる定常旋回時には、
アンダーステアとなり、安定性が確保される。第４図に
おいて、前輪舵角変化率が大の直線と前輪舵角変化率が
０の直線との間には、実際には、舵角変化率に応じて傾
きの異なる多数の直線が定められている。

■〔第２図（３）に示す左右輪等荷重制御の場合〕 ＥＣＵ３Ｏでは、図示しないクラッチスイッチからクラ
ッチスイッチのＯＮ信号が入力されたか否かを判断しく
ステップ５３０１）、ＯＮ信号が入力された場合には、
クラッチをｒＯＦＦＪする（３３０２）。この結果、第
１のとニオン１７の回転が非拘束状態、即ち、フリーと
なる。このため、左右の荷重差、即ち、路面の凹凸に起
因するサスペンションピストン３Ａ〜３Ｄの上下動によ
り第１のピストンロッド１２．第２のピストンロッド１
３が左右荷重差に応じて移動し、左右荷重のつりあった
所で止まる。この時の動作が、第７図に示されている。

このようにして、左右の荷重が等しくなることにより、
スタックした時に左右ともグリップ（ｇｒｉｐ：タイヤ
と路面の摩擦力）を確保することができ、また、バネ（
車体側と車輪側との間に、サスペンションシリンダと並
列に介装され、車体の静荷重を支持するバネ）の作用以
外でサスペンションピストンをストロークさせるため、
バネ定数の大きな硬いバネのまま、ロングストロークの
サスペンションを構成できる従って、大きな凹凸のある
悪路での走破性を高めることかできる。

以上説明したように、本実施例によると、簡単な構成で
、ローリングを抑制し、ロール剛性をも制御できるので
、コーナリング時の操作性及び乗り心地を向上せしめる
ことができ、アクティブサスペンションと異なりオイル
ポンプ或いはコンプレッサを必要とセず、第１．第２の
ピストンロッドを動かすのに必要な力はサーボモータの
駆動力のみでよいので、エンジンパワーのロスが殆どな
く、燃費の悪化を防止できる。更に、車輪荷重を左右等
しくすることができるので、スタック時に左右ともにグ
リップを確保でき、悪路での走破性をも高めることがで
きる。これらに加えて、第２図のフローチャートに示す
ように、制御方法も簡単なものとなっている。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成され機能するので、これに
よれば、第１のピストンロッドにより車輌の左右前輪部
のハイドロニューマチック・サスペンションを同時に制
御し、第２のピストンロッドにより左右後輪部のハイド
ロニューマチック・サスペンションを同時に制御する構
成となっていることから、各車輪部位毎に制御する場合
に比べて制御が容易になり、左右前輪部位、左右後輪部
位のサスペンションがそれぞれ同時に、且つ前後輪部が
独立に制御されることから、旋回時のロールの抑制及び
ロール剛性制御が可能となり、しかも第１のピストンの
回転を非拘束状態（フリーな状態）にすることができる
ので、左右輪荷重を等しくなるようにすることができ、
これによりスタック時に左右ともグリップが十分に確保
され悪路での走破性をも向上させることができる。また
、アクティブサスペンションと異なりオイルポンプ或い
はコンプレッサを必要とせず、第１．第２のピストンロ
ッドを動かすのに必要な力は、例えば上記実施例のよう
に、サーボモータの駆動力等のみでよいので、エンジン
パワーのロスが殆どなく、燃費の悪化を防止することが
できる。従って、ラックとビニオンを中心とした簡単な
構成で、コーナリング時の操作性及び乗り心地を良好に
せしめ得るとともに、悪路での走破性を向上せしめるこ
とができ、しかも燃費の悪化を防止することができると
いう従来にない優れたサスペンション制御装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の構成を示す説明図、
第２図は第１図のＥＣＵの主要な制御動作を示すフロー
チャート、第３図はロール制御時における第１のビニオ
ンの回転軸の移動量算出用のマツプの一例を示す線図、
第４図はロール剛性制御時における第１のビニオンの回
転角算出用のマツプの一例を示す線図、第５図は右コー
ナリン時のロール制御の動作説明図、第６図は右コーナ
リング時のロール剛性制御の動作説明図、第７図は左右
輪等荷重制御の動作説明図である。 ■Ａ〜ＩＤ・・・・・・ハイドロニューマチック・サス
ペンション、２Ａ〜２Ｄ・・・・・・サスペンションシ
リンダ、１２・・・・・・第１のピストンロッド、１３
・・・・・・第２のピストンロッド、 ５・・・・・・第１のラック、 ６・・・・・・第２のラック、 ７・・・・・・第１のビニオン、 ０・・・・・・ロン ド制御手段、 ＯＯ・・・・・・サスペンシ ョン制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）．車輌の左右前輪部にそれぞれ装備されたハイド
   ロニューマチック・サスペンションを構成する各サスペ
   ンションシリンダ内の作動流体量を同時に制御する第１
   のピストンロッドと、左右後輪部にそれぞれ装備された
   ハイドロニューマチック・サスペンションを構成する各
   サスペンションシリンダ内の作動流体量を同時に制御す
   る第２のピストンロッドと、当該第１，第２のピストン
   ロッドの左右往復運動を各別に制御するロッド制御手段
   とを備え、 このロッド制御手段が、前記第１，第２のピストンロッ
   ドにそれぞれ一体的に装備された第１及び第２のラック
   と、当該両ラックに噛合するとともに、その回転軸が左
   右に往復移動可能で且つその回転が拘束・非拘束状態に
   設定可能な第１のピニオンとを含んで構成されているこ
   とを特徴とした車輌用サスペンション制御装置。