JPH04176722A - 車両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、自動車等の車両に使用される車両用サスペン
ション制御装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来、例えば、特公平２−４０５２２号公報に示される
もののように、非接触型の路面センサを使用して車輪前
方の路面の凹凸を予見し、車輪が該凹凸を通過するタイ
ミングに合わせてサスペンション特性を柔らかく変更す
るサスペンション制御装置が知られている。

（発明が解決しようとする課！り しかしながら、上記従来例のように路面センサを真下に
向けて車両の前端に配置した場合は、車輪の僅か前方の
路面凹凸を検出するものにすぎないため、車速か比較的
高い領域では路面の凹凸を検出してから車輪が該凹凸に
達するまでの時間が極めて短くなって制御を実行するこ
とが実質的に困難になり、路面凹凸の予見制御による効
果を受けられる車速領域が極めて限定されてしまう問題
がある。

このため、路面センサとして車両前方における路面の凹
凸の有無を検出するものを使用して比較的高い速度領域
でも上記の予見制御を可能にすることが考えられる。し
かしながら、比較的高い速度領域での制御を可能とした
場合、車両の旋回時等にも路面凹凸の検出に応答してサ
スペンション特性を柔らかくしてしまうことになり、こ
のような制御を行うと車体に生じるロールが急激に増大
したり、車両のステア特性が急変したりする惧れがあり
、車両の操縦安定性が大きく損なわれる問題を生じる。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の点に鑑みて創案されたもので、車輪を
車体に支持するサスペンションの特性を硬軟自在に変更
可能な特性変更手段と、車両前方における路面の凹凸の
有無を検出する路面センサと、車両の走行速度を検出す
る車速センサと、車両が直進状態であることを検出する
直進検出手段と、上記路面センサ、車速センサ及び直進
検出手段の検出出力に基づき上北特性変更手段の作動を
制御する割引手段とを有し、同制御手段は、上記直進検
出手段の検出出力から車両が直進状態にあることが検出
される場合にのみ、上記路面センサにより路面の凹凸を
検出すると上記車速センサの出力に基づいて上記車輪が
上記凹凸に到達する時点を演算して同時点においてサス
ペンション特性が柔らかくなるよう上記特性変更手段を
作動させるよう構成されていることを特徴とする車両用
サスペンション制御装置である。

（作用） 本発明によれば、車両前方における路面の凹凸の有無を
検出する路面センサを使用するため、予見制御を行うこ
とができる車速領域を拡大できるし、制御手段は、車両
が直進状態にあることが検出される場合にのみ、路面セ
ンサの凹凸検出時に車速センサの出力から車輪が凹凸に
到達する時点を演算して該時点においてサスペンション
特性が柔らかくなるよう特性変更手段を作動させる予見
制御を実行するよよう構成されるため、車両旋回時に予
見制御によってサスペンション特性が柔らかくなること
がなく車両の操縦安定性を確保することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は、アクティブサスペンションを使用した実施例
のシステム構成図である。

第１図において、オイルポンプ１は油路２を介してリザ
ーブタンク３内に貯留されるオイルを吸入して供給油路
４にオイルを吐出するよう設けられている。供給油路４
にはオイルフィルタ９及びチエツク弁１０が介装されて
おり、チエツク弁ｌＯは下流側から上流側へのオイルの
流れを禁止するものとなっている。供給油路４のチエツ
ク弁ＩＯ下流にはライン圧保持用のアキュムレータ１１
が接続されており、アキュムレータ１１の下流側には、
サスペンションユニット１２が接続されている。第１図
には一つのサスペンションユニット１２を代表して示し
たが、サスペンションユニット１２は各車輪毎に設けら
れるものとなっており、各サスペンションユニット１２
にはリザーバタンク３に連通されるリターン油路６も接
続されている。

各サスペンションユニット１２は、同−ｍ造を有するも
のとなっており、車体７と車輪８との間にはサスペンシ
ョンスプリング１３と単動型の油圧アクチュエータ１４
とが設けられ、油圧アクチュエータ１４の油圧室１５に
連通する油路１６と供給油路４及びリターン油路６との
間に介装された制御バルブ１７により油圧アクチュエー
タ１４の油圧室１５への油圧の給排が制御されるものと
なっている。制御バルブ１７は、供給油路４側から排出
油路６側に流出するオイル流量を制御することにより油
圧アクチュエータ１４に作用する圧力を制御し、供給さ
れる電流値に応じて弁開度がコントロールされるものと
なっている。このため、この制御バルブ１７は供給され
る電流値に比例して油圧アクチュエータ１４内の圧力を
制御できるものとなっており、供給される電流値が大き
いはど油圧アクチュエータ１４の発生する支持力が増大
するものとなっている。

また、油圧アクチュエータ１４の油圧室に連通ずる油路
１５には第１オリフイス１９を介してアキュムレータ２
０が接続されており、第１オリフイス１９により振動減
衰効果が発揮されると共に、アキュムレータ２０内には
ガスが封入されてガスばね作用を発揮するものとなって
いる。更に、アキュムレータ２０と油路１６との間には
、第１オリフイス１９と並列に第２オリフイス２１が設
けられており、この第２オリフイス２１とアキュムレー
タ２０との間には切換バルブ２２が設けられ、第２オリ
フイス２１とアキュムレータ２０との連通及び遮断を切
り換えるものとなっている。そして、第２オリフイス２
１は第１オリフイス１９よりオリフィス径が大きなもの
が使用されている。

また、切換バルブ２２は通常時はオフされており、図示
されている遮断状態にある。

更に、車体７と車輪８を回転支持する車輪支持部材との
間には、油圧アクチュエータ１４より下方に位置して車
両前後方向に配置されたトレーリングアーム等のサスペ
ンションアーム２３が設はうしており、サスペンション
アーム２３の前端と車体７とはゴムブツシュ２４を介し
て枢着されている。このゴムブツシュ２４は、第２．３
図に示すように内筒２５が支持ボルト２６により車体７
側のブラケット２７に支持されると共に、外筒２８がサ
スペンションアーム２３に固定されるものとなっている
。そして、内筒２５と外筒２８との間に設けられる円筒
状のゴム部分２９の内筒２５より前方側に位置する箇所
には油室３０が形成され、外筒２８には油室３０に連通
ずるニップル３１が設けられている。このニップル３１
には連通油路３２が接続されており、連通油路３２の他
端は第１図に示すようにリターン油路６に接続されてい
る。そして、連通油路３２には通常は遮断位置にある２
位置切換式の連通制御バルブ３３が設けられている。こ
のため、連通制御バルブ３３の開閉作動によりゴムブツ
シュ２４のばね定数が切換られるものとなっており、連
通制御バルブ３３の開閉によりゴムブツシュ２４は第４
図に示すように特性が変化するものとなっている。なお
、上記の切換バルブ２２及び連通制御バルブ３３は本発
明の特性変更手段をなすものである。

制御バルブ１７．切換バルブ２２及び連通制御バルブ３
３の作動は、マイクロコンピュータにより構成されるコ
ントローラ４０により制御されるものとなっている。こ
のコントローラ４０には、車体に作用する上下方向の加
速度を各車輪に対応して検出するばね上Ｇセンサ４１の
検出出力、各車輪毎に設けられ車輪のストローク量を検
出する車高センサ４２の検出出力、車両前方の路面に突
起が存在することを検知するよう右輪用及び左輪用とし
て車体の前部に設けられた左右一対のプレビューセンサ
４３の検出出力、及び車両の走行速度を検出する車速セ
ンサ４４の検出出力、及びステアリングホイールの操舵
角を検出する六ンドル角センサ４５の検出出力等が人力
されるものとなっており、コントローラ４０は、これら
のセンサの検出出力に基づいて各制御バルブ１７．各切
換バルブ２２及び各連通制御バルブ３３の作動状態を各
車輪毎に制御するものとなっている。そして、このコン
トローラ４０は本発明の制御手段に相当する構成を有す
るものとなっている。

なお、プレビューセンサ４３としては、超音波センサを
車体前方で且つ下方に傾斜して配置したものが使用され
ており、ばね上Ｇセンサ４１．車高センサ４２．プレビ
ューセンサ４３は車体に入力される振動を検出するため
に設けている。

コントローラ４０内で行われる制御バルブ１７用の制御
動作は、第５図に示した制御ブロック線図により表され
る。すなわち、ばね上Ｇセンサ４１の出力は積分器４５
にて積分されたのち増幅器４６にてＫＩ倍され、また車
高センサ４２の出力は微分器４７にて微分されたのち増
幅器４８にてＫＰ倍される。そして増幅器４６．４８の
出力は加算器４９に人力され、コントローラ４０内で記
憶あるいは演算された車高保持用の制御量に加算され、
加算器４９の出力がバルブ駆動部５０を介して制御バル
ブ１７に出力されて、制御バルブ１７の作動が制御され
、これにより人力振動を吸収するよう油圧アクチュエー
タ１４が伸縮作動して柔らかい乗心地が得られるものと
なっている。

なお、制御バルブ１７に対する制御として図示は省略し
たが、車体に作用する加速度等に応じてローリングやピ
ッチング等の車体姿勢抑制する制御等の公知のアクティ
ブサスペンションの制御も行われることは当然である。

一方、コントローラ４０内で行われる切換バルブ２２及
び連通制御バルブ３３の制御動作は、第６図に示した制
御フローチャート図により表される。

第６図に示したフローチャート図について説明すると、
先ずステップＳ１において、各センサの出力が読み込ま
れ、続くステップＳ２では以下の計算式により計算上の
横加速度Ｇ　ＹＢが演算される。

Ｇ　ＹＢ　＝　Ｖ　’θａ　／　（１＋ＡＶ’　）１ρ
但し、Ａ：スタビリテイファクタ １：ホイールベース ρニステアリングギヤ比 Ｖ：車速 θＨ：ハンドル角 ステップＳ２を経過するとステップＳ３に進み、ステッ
プＳ２で演算した計算横加速度Ｇ　ＹＢが所定値Ｇ。（
例えばＯ，Ｉｇ）より大きいか否かが判別され、Ｇｙ＋
＋がＧ。より大きい時には所定以上の横加速度が作用す
ると予測される車両旋回時であるので、他の条件は無視
してステップＳ４に進み、切換バルブ２２及び連通制御
バルブ３３をオフ状態すなわち閉状態に維持することに
より操縦安定性を確保する。そして、ステップＳ４を経
過した後はリターンされてステップＳ１以降の処理が繰
り返される。

一方、ステップＳ３において計算横加速度Ｇ　Ｙｌが所
定値Ｇ。以下であると判別された時には、車両に所定以
上の横加速度は作用しないと予想されるので、ステップ
Ｓ５に進んで車高センサ３２の出力の変動周波数が演算
され、続くステップＳ６では演算された変動周波数が所
定値以上であるか否かを判別することにより変動周波数
が高周波路面に対応するものであるか否かが判別され、
高周波路面に対応すると判別された場合にはステップＳ
７に進んで切換バルブ２２及び連通制御バルブ３３をオ
ンして開状態にすることによりサスペンション特性を柔
らかく設定し、その後はリターンされてステップＳ１以
降の処理が繰り返される。

また、ステップＳ６にて変動周波数が高周波路面に対応
しないと判別された時には、ステップＳ８に進みハンド
ル角センサ４５から検出されるハンドル角θおが所定角
θ。より大きいか否かが判別される。ハンドル角０６が
所定角θ。より大きい場合は、プレビューセンサ３３に
より突起あるいは段差を検出したとしても車輪が突起あ
るいは段差を通過しない可能性があるので、サスペンシ
ョン特性を柔らかくする必要はないと判断されて、前述
のステップＳ４に進み切換バルブ２２及び連通制御バル
ブ３３をオフして閉状態にした後リターンされる。

ステップＳ８にてハンドル角θ□が所定角θＣより大き
くないと判別された場合はステップＳ９に進みプレビュ
ーセンサ３３の出力に基づいて車両前方の路面に突起あ
るいは段差があるか否かが判別される。ステップＳ９で
突起あるいは段差がないと判別された場合は、サスペン
ション特性を柔らかくする必要はないので前述のステッ
プＳ４で切換バルブ２２及び連通制御バルブ３３をオフ
して閉状態にした後リターンされる。

一方、ステップＳ９にて突起あるいは段差があると判別
された場合は、ステップＳＩＯに進んで車輪が突起ある
いは段差に達するまでの時間が演算される。この時間は
、第７図に示すように、車両前方の路面に突起あるいは
段差と車輪までの距離（前輪の場合はり、後輪の場合は
Ｌ＋１）と、車速センサ４４から検出される車速Ｖとか
ら演算されるものである。この場合、プレビューセンサ
４３が車体前方の所定距離における突起あるいは段差の
有無を検出するものであれば、上記のＬ値は固定値とな
るし、突起あるいは段差までの距離が検出できるもので
あれば上記のＬ値は測定値となる。

そして、ステップＳＩＯで車輪が突起あるいは段差に達
するまでの時間が演算された後は、ステップＳｌｌに進
んで、ステップＳＩＯで演算された時間が経過したか否
かが判別され、経過していない場合はこの判別が繰り返
されて、車輪が突起あるいは段差に達する時間になると
ステップＳ１２に進む。そしてステップＳ１２では、所
定時間ｔの間、切換バルブ２２がオンされて第２オリフ
イイス２１とアキュムレータ２０とが切換バルブ２２を
介して連通されると共に連通制御バルブ３３がオンされ
てゴムブツシュ２４の油室３０とリターン油路６とが連
通されてサスペンション特性が柔らかく設定され、所定
時間ｔの経過後は切換バルブ２２及び連通制御バルブ３
３がオフ状態に戻り、その後はリターンされてステップ
Ｓ１以降の処理が繰り返される。

続いて上記実施例の作用について説明する。

第６図中のステップＳ４に到るような通常時においては
、前述のように切換バルブ２２及び連通制御バルブ３３
はオフして第２オリフイイス２１とアキュムレータ２０
との連通及びゴムブツシュ２４の油室３０とリターン油
路６との連通は遮断されている。この状態ではコントロ
ーラ４０により駆動される制御バルブ１７により油圧γ
クチユニ〜り１４内の圧力が制御され油圧アクチュエー
タ１４の作動によって車輪８に人力される振動が吸収さ
れ乗心地が向上すると共に旋回時等には車両の姿勢が安
定に保たれる。そして、この状態ではアキュムレータ２
０と油圧アクチュエータ１４とはオリフィス径の小さい
第１オリフイスのみにより連通されているので、制御バ
ルブ１７により制御されて油路１９を流れる作動油が第
１オリフイス１９を通過する量は少なく、制御バルブ１
７として比較的小流量のものを使用しても十分な制御を
行うことができる。

ところで、制御バルブ１７の作動を制御することにより
得られる上述のような振動吸収作用は、高周波の振動に
対しては十分な効果を発揮することができない。これは
、第８図に示すように制御バルブ１７の周波数応答に限
界があることに起因するもので、制御バルブ１７の周波
数応答に限界がある以上、油圧アクチュエータ１４を高
周波の振動に追従して作動させることはできない。

このため、上記実施例は高周波の振動をオリイスとアキ
ュムレータ２０　（ガスばね）とにより減衰するものと
なっている。これは路面入力による車輪８の上下動に伴
う油圧アクチュエータ１４の圧力室１５内の圧力変動を
オリフィスの流通抵抗により減衰しようとするものであ
るが、単に第１オリフイス１９とアキュムレータ２０と
を用いただけでは、第９図に実線で示すように路面人力
による圧力室１５内の圧力変動に対する車体への伝達力
が、高周波の振動になるほど増大してしまうので、突起
乗り越し時のような高周波大人力の振動が人力される場
合には、特に車体に大きな振動が伝達されて乗員に大き
な突き上げ感を与えてしまうことになる。このため上記
実施例は、第１オリフイス１９と並列に第２オリフイス
２１を設けた構成を用いて切換バルブ２２の作動を制御
することにより第２オリフイス２１の効果により上下方
向の振動入力を吸収すると共に、ゴムブツシュ２４のば
ね定数を切り換えることにより前後方向振動入力を吸収
するものとなっている。

すなわち、上記実施例では、車高センサ出力の変動周波
数が所定値以上である場合（連続的に高周波の振動が入
力される場合）には切換バルブ２２及び連通制御バルブ
３３をオンさせる一方、また突起乗り越し時（単発的に
高周波の振動が入力される場合）には所定時間ｔだけ切
換バルブ２２連通制御バルブ３３がオンするものとなっ
ている。

そして、切換バルブ２２をオンさせることにより第２オ
リフイスが開放され、第２オリフイス２１のオリフィス
径が第１オリフイス１９より大きいこともあって、油圧
アクチュエータ１４とアキュムレータ２０との間に介在
する実質的なオリフィス径は大きく増大する。これによ
り、高周波振動に対する減衰力は大幅に小さくなり、第
９図に点線で示すように車体への振動伝達力も小さくな
るので、効率良く高周波の振動入力を減衰することがで
きる。また、同時に連通制御バルブ３３がオンしてゴム
ブツシュ２４の油室３０とリターン油路６とが連通され
ることによりゴムブツシュ２４のばね定数が低くなり高
周波の前後方向振動人力を効率良く吸収させることがで
きる。

特に、突起乗り越し時には突き上げ感を大幅に低減する
ことができ、所定時開ｔの経過後は切換バルブ２２及び
連通制御バルブ３３が再びオフされて減衰力およびゴム
ブツシュ２４のばね定数が増大することから、突起乗り
越し後の振動を効率良く収束することができる。第１０
図は突起乗り越し時の車体に発生する上下加速度を示す
ものであり、上記のような切換えを行うことにより乗心
地が向上したことが明らかである。

更に、上記実施例においては計算横加速度ｃ　ｙｎが所
定値Ｇｃ以下である時には、車高センサ出力の変動周波
数が高周波数である時やプレビューセンサにより突起あ
るいは段差が検出される時でも切換バルブ２２及び連通
制御３３が閉状態に保たれるので、所定以上の横加速度
の発生が予想される車両旋回時にサスペンション特性が
柔らかくなることがなく、車両の操縦安定性を確保する
ことができる。

また、ハンドル角θ□が所定値θ。以上の時にはプレビ
ューセンサにより突起あるいは段差が検出される時でも
切換バルブ２２及び連通制御３３が閉状態に保たれるの
で、上記の操縦安定性を確保をより確実にすることがで
きると共に、車両旋回時に検出した突起あるいは段差を
車輪が通過しないことにより発生する誤制御を防止する
こともできる。

上記実施例によれば、油圧アクチュエータ１４の作動に
より比較的低周波の振動を効率良く吸収することができ
ると同時に、高周波路走行時や突起乗り越し時等のよう
に高周波の振動が入力される時には、第１および第２オ
リフィス１９．２１により上下方向の振動入力を、また
ゴムブツシュ２４の作用により前後方向の振動入力を効
率良く吸収でき、高周波の振動が人力される時でも良好
な乗心地を得ることができる効果を奏する。

また、上記実施例によれば、切換バルブ２２及び連通制
御バルブ３３を開放させてサスペンション特性を柔らか
く設定する上記の制御を、計算横加速度が大きい時には
実行せず切換バルブ２２及び連通制御バルブ３３を閉状
態に保つようにしたため、不必要にサスペンション特性
が柔らかくなることがなく安定した操縦安定性を確保す
ることができる利点がある。

特に、プレビューセンサ４３を使用した予見制御に関し
ては、車両前方の路面の凹凸を予見して制御を行うこと
になるので予見制御が可能な車速領域が比較的広くなる
し、計算横加速度が大きい時だけでなく、ハンドル角が
所定値よりも大きい時にも切換バルブ２２及び連通制御
バルブ３３を開放させる制御を禁止しているので、操縦
安定性の悪化を確実に防止できると同時にプレビューセ
ンサ４３を使用した予見制御の精度を向上させることが
できる利点がある。

また、制御バルブ１７として比較的小流量のものが使用
できるので、コストを増大させることなく高周波の振動
入力に対しても良好な乗心地を確保することができる利
点がある。

加えて、ゴムブツシュ２４のばね定数の切換に関しては
、積極的に油圧を使用することなくしかもアクティブサ
スペンションの油圧回路のリターン経路を利用している
ので、構造が簡単で経済的で信頼性にも優れるし、連通
制御バルブ３３の配置自由度も大きいことから汎用性に
優れる利点がある。

なお、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、例えば、プレビューセンサ４３を利用した突起ある
いは段差通過時の制御を切換バルブ２２に対してのみ行
ったり、連通制御バルブ３３に対してのみ行ったりして
も良く、またプレビューセンサ４３の検出出力に基づく
各バルブ２２゜３３の開放を所定時間ｔの経過により終
了する制御に換えてばね上Ｇセンサの出力により突起あ
るいは段差の通過を確認して終了するものとしてもよい
。また、プレビューセンサ４３の検出出力に基づく制御
を実行しない条件を、ハンドル角のみとしたり、計算横
加速度のみとしたりしてもよく、更には両者のアンド条
件とすることもできるし、実際に車体に作用する横加速
度を使用することも勿論可能である。加えて、サスペン
ション特性を変更する特性変更手段として一般的に使用
される減衰力可変式ショックアブソーバを使用すること
も可能である。また、このほか本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内で種々の変形実施が可能であることは言うまで
もない。

（発明の効果） 以上、実施例と共に具体的に説明したように、本発明に
よれば、比較的広い車速領域で予見制御を行うことがで
き車両の乗心地を向上できると同時に車両旋回時には予
見制御によってサスペンション特性が柔らかくなること
がなく車両の操縦安定性を確保することができ、実用性
に優れた車両用サスペンション制御装置を提供する効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図はゴムブツシュ２４の詳細を示す断面図、第３図は第
２図の■−■矢視図、第４図はゴムブツシュ２４のばね
定数特性図、第５図は制御バルブ１７に対する制御内容
を概略的に示す制御ブロック線図、第６図は切換バルブ
２２及び連通制御バルブ３３に対する制御内容を示すフ
ローチャート図、第７図はプレビューセンサ４３を使用
した突起乗り越し検出の原理図、第８図は制御バルブ１
７の周波数応答特性図、第９図は入力振動周波数に対す
る車体への振動伝達力の特性図、第１０図は突起乗り越
し時に車体に発生する上下加速度の特性図である。 １・・・オイルポンプ、６・・・リターン油路１４・・
・油圧アクチュエータ、１７・・・制御バルブ２２・・
・切換バルブ、３３・・・連通制御バルブ４０・・・コ
ントローラ、４３・・・プレビューセンサ。 ４４・・・車速センサ　　４５・・・ハンドル角センサ
第１図 入力周波数 第４図 第６図 周波　数（Ｈｚ）　　　　　　　入力振動周波数（Ｈｚ
）第８図　　　　第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車輪を車体に支持するサスペンションの特性を硬軟自
   在に変更可能な特性変更手段と、車両前方における路面
   の凹凸の有無を検出する路面センサと、車両の走行速度
   を検出する車速センサと、車両が直進状態であることを
   検出する直進検出手段と、上記路面センサ、車速センサ
   及び直進検出手段の検出出力に基づき上記特性変更手段
   の作動を制御する制御手段とを有し、同制御手段は、上
   記直進検出手段の検出出力から車両が直進状態にあるこ
   とが検出される場合にのみ、上記路面センサにより路面
   の凹凸を検出すると上記車速センサの出力に基づいて上
   記車輪が上記凹凸に到達する時点を演算して同時点にお
   いてサスペンション特性が柔らかくなるよう上記特性変
   更手段を作動させるよう構成されていることを特徴とす
   る車両用サスペンション制御装置