JPH07101220A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】車両に入力される振動の全周波数領域にわたっ
て乗り心地を改善することができるサスペンション装置
を提供する。 【構成】実際のシリンダ支持力Ａ・Ｐおよび算出された
支持力Ｕｏを供給して、次式で示す減算をおこなわせ
る。Ｔ＝Ａ・Ｐ−｛Ｋｋ（Ｘ１−Ｘ２）＋Ｋｃ（Ｘ′１
−Ｘ′２）｝この減算値Ｔを比較器３７２に供給して、
変更回路部３５で算出された値Ｋ・Ｘ″２と比較し、こ
の比較結果に基づいて切り換え弁１１Ｌを制御する。ま
た、Ｋ・Ｘ″２＝Ｔの場合には、そのままの状態を保持
する。車体に入力される振動の周波数が値Ｆを越えるよ
うな場合には、支持力Ｕｏの修正が殆どなされないの
で、振動の減衰効果は発揮されない。しかし、エアバネ
及びオリフィスの緩衝、減衰作用によって高周波振動に
対処することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のサスペンション
装置に関し、特に、車両に入力される振動の全周波数領
域において、良好な車両の乗心地を与えるサスペンショ
ン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】車両のサスペンション
装置としては、サスペンションスプリングおよびダンパ
ーから構成されたものが一般的である。このような装置
では、スプリングのばね定数およびダンパーの減衰力に
よって、サスペンション振動系の振動特性が予め一義的
に定まっている。従って、この振動特性を好適に設定す
ることにより、乗り心地、車輪の接地性、車体のローリ
ングあるいはピッチングなどのサスペンション特性の改
善を図っている。

【０００３】しかしながら、一義的に定まった振動特性
を有するサスペンションによっては、その全振動周波数
領域において、乗り心地を良好に維持することができな
い。この点に関して更に説明すると、公知のように、サ
スペンション振動系は、サスペンションスプリングを挟
み、車体の側の質量（ばね上質量）と車輪の側の質量
（ばね下質量）とが想定され、かかる振動系の強制振動
においては、共振点が２点、すなわち低周波側にばね上
共振点、高周波側にばね下共振点が生ずる振動特性が得
られる。この振動系において、減衰力を大きく設定すれ
ば接地性が改善されるが、ばね下共振点を越える周波数
領域においてはゴツゴツしたショックが伝わり、乗り心
地が極めて悪くなる。

【０００４】このように、相対変位が発生して初めて支
持力が発生するようなスプリング、ダンパーを基本構成
要素とする、所謂パッシブ・サスペンション装置におい
ては、その振動特性が一義的に定まっているので、全振
動周波数領域において良好な乗り心地を与えることが困
難であった。近年においては、上記のようなパッシブ・
サスペンション装置の代わりに、車輪と車体との間に油
圧シリンダなどの支持力発生機構を配置した構成のサス
ペンション装置が提案されている。このような、スプリ
ングやダンパーによる支持機能以外の力で支持力を発生
する、所謂アクティブ・サスペンション装置は、たとえ
ば、特公昭５９−１４３６５号公報あるいはＥＰＣ出願
０１１４７５７号公開公報に開示されている。これらの
公報に開示のサスペンション装置においては、車輪およ
び車体の間に油圧シリンダからなるアクチュエータが配
置され、ばね上の上下加速度等に応じて、アクチュエー
タの動きを制御している。このような構成をとることに
よってサスペンション特性を変更することは可能であ
る。しかしながら、全振動周波数領域において乗り心地
が改善されるようなサスペンション特性を与えるために
は、それぞれの振動数領域において減衰効果が生じるよ
うに油圧制御を行う必要がある。しかし、一般的に油圧
制御システムには、応答性の限界があり、制御を継続し
て行った場合、位相遅れ等が生じて上下加速度に基づく
制御によってかえって乗り心地を悪くする恐れがある。
応答性を高めるためには高精度の装置を搭載する必要が
あるがコストの面で不利がしょうじる。

【０００５】本発明は、上述の点の鑑みてなされたもの
であり、比較的簡易な構成によって車両に入力される振
動の全周波数領域にわたって乗り心地を改善することが
できるサスペンション装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明は、ばね上とば
ね下間に設けられた単室の油圧シリンダ室を備えた油圧
シリンダに対して油圧を給排制御することによって車体
姿勢を制御するサスペンション装置において、上記シリ
ンダ室に油圧連結されたガスばねと、ばね上の上下加速
度を検出する上下加速度検出手段と、該上下加速度検出
手段の信号を入力し、ばね上振動を低減するように前記
油圧の制御流量を決定してその流量をシリンダに供給す
る制御手段と、所定の高周波以上の上下加速度検出手段
の信号の前記制御手段への入力を規制するローパスフィ
ルタとを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明にかかるサスペンション装置は、単室の
油圧シリンダ、このシリンダの油圧室に連通するガスば
ねとを備えており、ガスばねは圧縮性流体と非圧縮性流
体との両方が圧縮容器中に封入されて構成される。シリ
ンダの油圧室の圧力がそののままガスばねにも作用する
ようになっている。このため、シリンダの油圧室の圧力
は圧力変化に対応したガスばねの圧縮性流体の体積変化
によって、ばね機能を発生する。すなわちガスばねとし
て機能する。アクティブ・サスペンション装置の油圧流
量制御と関連して、ガスばねのばね定数は適宜設定する
ことができる。本発明では、車両への入力振動が比較的
低周波である場合には、アクティブ・サスペンション装
置の油圧制御によって対応し、比較的高周波の振動に対
してはガスばねが機能するようになっている。

【０００８】

【発明の効果】このように、本発明のサスペンション装
置においては、車両に入力される振動のうち比較的低周
波のものについてはアクティブ・サスペンションが主と
して機能し、比較的高周波のものについてはガスばねが
主として機能することによって振動を吸収あるいは減衰
するようになっている。したがって、簡単な構成で、全
振動周波数領域において、乗り心地を向上させることが
可能になる。

【０００９】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例によ
る車両のサスペンション装置を説明する。なお、以下の
実施例においては、前後車輪に配置されるサスペンショ
ン装置の構成は同一であるので、前車輪について説明を
する。図４は、本発明の実施例に係る車両のサスペンシ
ョン装置の全体構成図である。図に示すように、左右の
車輪１Ｌ、１Ｒは、サスペンションアーム３Ｌ、３Ｒを
介して車体５に取付けられている。これらサスペンショ
ンアームは、車体５に枢着されており、したがって、車
輪１Ｌ、１Ｒは車体５に対して上下方向に揺動可能にな
っている。これらの左右輪に対して配置されるサスペン
ション機構は同一構成であるので、以下左側の前車輪１
Ｌについて説明する。まず、サスペンションアーム３Ｌ
と、車体５との間には、上下方向に向けてパワーシリン
ダ装置７Ｌが配置されている。このシリンダ装置７Ｌ
は、そのシリンダ本体７１Ｌの後端が車体５の側に固着
され、そのシリンダ本体内を上下方向に摺動可能なピス
トン７２Ｌに固着されたピストンロッド７３Ｌはシリン
ダ本体の先端を貫通して下方に延び、上記のサスペンシ
ョンアーム３Ｌに連結されている。このように、パワー
シリンダによって支持機構が形成されており、このシリ
ンダ装置７Ｌに発生する油圧を制御することによって、
このシリンダ装置の発生する支持力を変更することがで
きる。

【００１０】上記のシリンダ装置７Ｌに対する油圧供給
系を説明する。この供給系は、油圧ポンプ９と、このポ
ンプと上記のシリンダ装置７Ｌとの間を連通する油通路
に配置した流路切り換え弁１１Ｌを基本構成としてい
る。この弁１１Ｌは、電磁弁からなり、その設定位置が
ブロックＡの場合には、シリンダ装置７Ｌの上方の側の
油圧室７４Ｌに油の供給がなされ、ピストンロッド７３
Ｌは、下方へ向けて伸張する。また、その設定位置がブ
ロックＢの場合には、シリンダ装置７Ｌに対する油通路
が遮断される。一方、設定位置がブロックＣの場合に
は、シリンダ装置の下側の油圧室７５Ｌに対して油の供
給がなされ、ピストンロッド７３Ｌは上方へ向けて縮
む。また、この油圧供給系において、１３はリリーフ
弁、１５はアキュムレータであり、油通路内を所定の油
圧に維持可能となっている。なお、１７は油タンクであ
る。

【００１１】次に、上記の電磁弁１１Ｌを駆動制御する
ための制御系を、図４ないし図６を参照して説明する。
この制御系は、コントローラ２１とその入力側に接続さ
れた３個のセンサ２３Ｌ、２５Ｌ、２７Ｌを基本構成要
素としている。センサ２３Ｌは、圧力センサであり、シ
リンダの油圧室７４Ｌ内の油圧Ｐを検出する。センサ２
５Ｌは変位センサであり、車体５と車輪１Ｌとの上下方
向の相対変位（Ｘ１−Ｘ２）を検出する。また、センサ
２７Ｌは振動センサであり、車体５に取付けられ、ここ
に生ずる上下方向の振動加速度Ｘ″２（ばね上加速度）
を検出する。コントローラ２１では、これらの検出値に
基づいて、後述のようにシリンダ装置７Ｌの発生すべき
支持力を算出し、シリンダ装置がこの算出した支持力を
発生するように制御する。

【００１２】さらに、パワーシリンダ装置７Ｌの油圧室
７４Ｌに、オリフィス４１Ｌを介して連通させたエアバ
ネ４３Ｌを有しており、このエアバネ４３Ｌによって、
サスペンション振動系のばね定数Ｋｋが設定され、また
オリフィス４１Ｌの絞りによってその減衰定数Ｋｃが規
定される。また、油圧の供給は油圧室７４Ｌに対しての
み行うように構成され、かかる供給制御に適した切り換
え弁１１Ｌを配置してある。

【００１３】図５は、このコントローラ２１の構成を示
すブロック図である。図に示すように、このコントロー
ラは、算出回路部３３、変更回路部３５および制御回路
部３７から構成されている。算出回路部３３は、車輪か
らの振動入力に対してシリンダ装置のピストン７２Ｌが
予め設定した振動特性に従って振動するために必要とさ
れるシリンダ装置７Ｌの発生支持力Ｕｏを算出する。す
なわち、変位センサ出力（Ｘ１−Ｘ２）を増幅器３３１
に入力して、予め設定した定数Ｋｋを乗じ、Ｋｋ（Ｘ１
−Ｘ２）を算出する。また、上記のセンサ出力（Ｘ１−
Ｘ２）を微分器３３２を介して微分して、一次微分値
（Ｘ′１−Ｘ′２）を算出する。更にこの微分値を、増
幅器３３３を介して、一定の値Ｋｃだけ増幅して、Ｋｃ
（Ｘ′１−Ｘ′２）を算出する。このようにして算出し
た二つの値を、加算器３３４で加算して、次式で示す支
持力Ｕｏを算出する。

【００１４】 Ｕｏ＝Ｋｋ（Ｘ１−Ｘ２）＋Ｋｃ（Ｘ′１−Ｘ′２） 次に、変更回路部３５は、上述のように算出された支持
力Ｕｏを変更するための回路である。この回路部におい
ては、振動センサ出力Ｘ″２を増幅器３５１に入力し
て、一定の割合Ｋ１だけ増幅すると共に、その符号を反
転させる。すなわち、正方向の加速度は負方向の加速度
値に変換され、負方向のものは正に変換される。この増
幅器の出力Ｋ１・Ｘ″２をローパスフィルタ３５２に入
力し、低周波数成分のみを上述の加算器３３４に供給す
る。詳述するに、このローパスフィルタ３５２において
は、ばね下共振点近傍の振動周波数Ｆ以下の成分のみを
通過させる。従って、サスペンション振動系の振動周波
数が値Ｆ以下の場合には、Ｋ１・Ｘ″２が加算器２３４
に供給され、次式で示すように、支持力Ｕｏが修正され
る。

【００１５】Ｕｏ＝Ｋ１・Ｘ″２＋Ｋｋ（Ｘ１−Ｘ２）
＋Ｋｃ（Ｘ′１−Ｘ′２） 従って、検出されたばね上加速度Ｘ″２が正方向、すな
わち上向きに生じている場合には、修正係数Ｋ１が負の
値を有しているので、修正量Ｋ１・Ｘ″２は負の値とな
り、支持力はその分だけ補正される。次に、圧力センサ
出力Ｐを取り込み、この値を増幅器３７１を介して増幅
して、シリンダ装置が実際に発生している支持力Ａ・Ｐ
（Ａ：シリンダの有効面積）を算出し、また、上述のよ
うに算出された支持力Ｕｏを取り込む。制御回路部３７
は減算器３７４を有し、この減算器３７４に対して、実
際のシリンダ支持力Ａ・Ｐおよび算出回路部３３で算出
された支持力Ｕｏを供給して、次式で示す減算をおこな
わせる。

【００１６】Ｔ＝Ａ・Ｐ−｛Ｋｋ（Ｘ１−Ｘ２）＋Ｋｃ
（Ｘ′１−Ｘ′２）｝ この減算値Ｔを比較器３７２に供給して、変更回路部３
５で算出された値Ｋ・Ｘ″２と比較し、この比較結果に
基づいて切り換え弁１１Ｌを制御する。すなわち、Ｋ・
Ｘ″２＞Ｔの場合は、油圧室７４Ｌに油圧を供給する方
向に制御し、Ｋ・Ｘ″２＜Ｔの場合は逆に油圧室から油
圧を抜く方向に制御する。また、Ｋ・Ｘ″２＝Ｔの場合
には、そのままの状態を保持する。

【００１７】ここで、図６に上記のローパスフィルタ３
５２の回路構成を示す。フィルタ特性は、ＲＣ時定数に
よって決定され、この値は公知のように次式で決定され
るので、ｆ₀ として上記の周波数Ｆを採用すれば、この
周波数Ｆ以下の周波数成分を通過させるフィルタ特性が
得られる。 Ｒ・Ｃ＝１／２πｆ₀ 図３の曲線Ｋ＝ｆ（Ｆ）はこのローパスフィルタ３５２
のフィルタ特性に対応する特性を示している。

【００１８】このように構成した本実施例のサスペンシ
ョン振動系においては、図１の曲線III で示す振動特性
が得られる。また、この振動特性における、ばね下側で
ある車輪と接地面との間の上下方向の相対変位量（Ｘ１
−Ｘ０）は、図２の曲線Ｃで示す特性になる。すなわ
ち、振動周波数が値Ｆよりも低い領域においては、図３
に示すように係数Ｋが負の値Ｋ１に近い値となるので、
ばね上加速度Ｘ″２の正負とは反対方向にシリンダ装置
の支持力Ｕｏが増減される。これに対して、振動周波数
が値Ｆ以上の領域においては、係数Ｋが零に近い値にな
るので、上述のような支持力の修正は殆ど行われない。

【００１９】本例の構成では、車体に入力される振動の
周波数が値Ｆを越えるような場合には、支持力Ｕｏの修
正が殆どなされないので、振動の減衰効果はアクティブ
・サスペンション制御としては発揮されない。しかし、
本例の構成では、エアバネ４３Ｌがオリフィス４１Ｌを
介してシリンダ７４Ｌに接続されているので、エアバネ
４３Ｌ及びオリフィス４１Ｌの緩衝、減衰作用によって
高周波振動に対処することができる。

【００２０】したがって、低周波から高周波わたる広い
範囲で振動を吸収することができ、乗り心地を向上させ
ることができる。なお、上述の例においては、コントロ
ーラをアナログ回路構成としたが、これをデジタル回路
構成とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ばね上加速度の振動特性を示す特性図である。

【図２】車輪側と接地面との間の相対変位特性を示す特
性図である。

【図３】振動周波数に対する修正係数の値を示す特性図
である。

【図４】本発明の実施例の構成を示す構成図である。

【図５】図４のコントローラの構成を示すブロック図で
ある。

【図６】図５のローパスフィルタの例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１Ｌ 車輪 ３Ｌ サスペンションアーム ５ 車体 ７Ｌ パワーシリンダ装置 ９ 油圧ポンプ １１Ｌ 切り換え弁 ２１ コントローラ ２３ 圧力センサ ２５ 変位センサ ２７ 振動センサ ３３ 算出回路部 ３５ 変更回路部 ３７ 制御回路部 ４１ オリフィス ４３ エアバネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 晴幸 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ばね上とばね下間に設けられた単室の油
   圧シリンダ室を備えた油圧シリンダに対して油圧を給排
   制御することによって車体姿勢を制御するサスペンショ
   ン装置において、 上記シリンダ室に油圧連結されたガスばねと、 ばね上の上下加速度を検出する上下加速度検出手段と、 該上下加速度検出手段の信号を入力し、ばね上振動を低
   減するように前記油圧の制御流量を決定してその流量を
   シリンダに供給する制御手段と、 所定の高周波以上の上下加速度検出手段の信号の前記制
   御手段への入力を規制するローパスフィルタとを備えた
   ことを特徴とする車両のサスペンション装置。