JP2000264033A - アクティブサスペンションの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 長い油圧配管をなくし、間欠的に制御力調整
及び姿勢制御を行い、動力損失を低減する軽量かつ低コ
ストのアクティブサスペンションの制御装置を提供す
る。 【解決手段】 油圧シリンダ１００を複動型にし、油圧
ポンプをコントローラＣＴの出力により駆動される正逆
転両用型の電動機Ｍに連結され吐出方向と起動と停止が
制御される正逆転両用型の油圧ポンプモータＰとし、吐
出油を油圧シリンダ側へのみ許容するチェック弁３，４
と絞り弁５，６とを並列に組み合わせた減衰弁と、パイ
ロット型リリーフ弁７，８とを設け、油圧シリンダに油
圧ポンプモータからの吐出油を選択的に供給し、逆に油
圧ポンプモータへ減衰弁を介して還流する際の通路抵抗
と、油圧ポンプモータ及び電動機の回転抵抗とにより油
圧シリンダの伸縮を抑制する制御力を発生させて車両の
姿勢を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車のアクティブ
サスペンションに関し、特に、乗り心地と、操縦安定性
を向上させた、低コストのアクティブサスペンションの
制御装置に関するものである。

【０００１】

【従来の技術】この種のアクティブサスペンションとし
ては、例えば特開平４−３６２４０８号公報の図２に開
示されたようなものが知られている。

【０００２】このアクティブサスペンションは、車高調
整に使用する圧力範囲を制限しながら、操縦安定性に影
響を与えないように、車体の姿勢を水平状態に維持する
もので、車輪と車体との間に介装された片効きの油圧シ
リンダと、エンジンにより駆動され当該油圧シリンダに
供給する油圧源からの作動油を、コントローラから入力
される指令値に応じて制御する圧力制御弁と、横加速
度，車高等を検出するセンサと、センサの検出値に基づ
いて前記圧力制御弁を制御するコントローラとを備えて
いる。

【０００３】このアクティブサスペンションの制御装置
においては、コントローラで車高が予め設定した限界値
内かどうかを判定し、限界値内であるときには目標車高
値を予め設定した値に保持し、車高が予め設定した限界
値を越えていると判定されたときには、この目標車高値
に一致するように、コントローラで車高検出値をもとに
車高調整指令値を演算し、これを圧力制御弁に出力する
ことにより車高調整を行う。この結果、車高は常に予め
設定した目標車高値に維持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のアクティブサス
ペンションにあっては、まず、車両の制振及び車高調整
を片効き単動型の油圧シリンダと圧力制御弁で行うた
め、車高の降下は車体の自重を利用する必要がある。懸
架ばねが併用されている車体の下限域への降下を保証す
るためには、車高の下限域で油圧シリンダの保持力を必
要とする。このためには走行中常時油圧を維持する必要
があるので、目標車高における油圧シリンダの圧力は高
くなる。

【０００５】また、油圧がエンジンルームより各輪に配
管されるため、動力損失を伴う長い油圧配管を必要とす
ることから、燃料消費を増化させてしまう。

【０００６】更に，油圧回路内に高価なアキュムレータ
を持つため、高価な装置となってしまうという問題があ
った。

【０００７】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたれたものであり、その目的とするところは、まず長
い油圧配管をなくし、しかも必要に応じて間欠的に制御
力調整及び姿勢制御を行い、動力損失を低減する軽量か
つ低コストのアクティブサスペンションの制御装置を提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、車輪と車体と
の間に介装され懸架ばねが架装された油圧シリンダと、
車両の前後左右の加速度，車速等を検出する検出手段
と、検出手段の検出値を演算処理して制御電流を出力す
るコントローラと、コントローラによって駆動される油
圧ポンプを備えたアクティブサスペンションを前提とす
るものである。

【０００９】上記の目的を達成するための本発明の手段
は、上記前提となる構成に加えて、「油圧シリンダをピ
ストンにより上下室に区画された複動型に構成し、油圧
ポンプをコントローラの出力により駆動される正逆転両
用型の電動機に連結され且つ吐出方向と起動と停止が制
御されるとともに、油圧モータとしても作動する正逆転
両用型の油圧ポンプモータとして構成し、更にコントロ
ーラにより制御された油圧ポンプモータからの吐出油を
油圧シリンダ側へのみ流れを許容するチェック弁と絞り
弁とを並列に組み合わせた減衰弁と、減衰弁の油圧ポン
プモータ側から分岐して油圧シリンダの上下室とタンク
とを接続する排出側通路中に設けたパイロット型リリー
フ弁とを設け、上記油圧シリンダと、油圧ポンプモータ
と、減衰弁と、パイロット型リリーフ弁とを各車輪ごと
に独立して配設し、油圧シリンダの上下室のいずれか一
方に油圧ポンプモータからの吐出油を減衰弁を介して選
択的に供給し、逆に上記上下室の一方から油圧ポンプモ
ータへ減衰弁を介して還流する際の通路抵抗と、油圧ポ
ンプモータ及び電動機の回転抵抗とにより油圧シリンダ
の伸縮を抑制する制御力を発生させて車両の姿勢を制御
するとともに、上記パイロット型リリーフ弁でサージ圧
力を低減すること」である。

【００１０】ここで、上記正逆転両用型の電動機は、油
圧ポンプモータに駆動される際には、前記コントローラ
の出力により油圧ポンプモータと逆回転のトルクを発生
させ、油圧シリンダの伸縮を抑制する制御力を発生させ
る。

【００１１】また、上記減衰弁と一対となって配設され
るパイロット型リリーフ弁は、前記減衰弁の油圧ポンプ
モータ側からパイロット圧を導き、当該パイロット圧に
対向するばね側には、一対となる固定絞り及び当該固定
絞りの間に接続される両効き密閉タンクからなる圧力平
準化回路の圧力を導いて、当該圧力平準化回路の上流側
と下流側の圧力差を利用し油圧シリンダのサージ圧力を
タンクに解放する。

【００１２】そして、路面の段差等を通過するような大
きい衝撃入力に対しては、これを感知したコントローラ
の出力により、油圧ポンプモータに連結された電動機を
作動させ、油圧シリンダの伸縮と同一方向に制御力を付
加することによって、車体への衝撃を低減するとともに
その上下動を小さくすることが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態に係わるア
クティブサスペンションは、図３にその一部を示すよう
に、車輪と車体との間に介装された懸架ばね１０１によ
り車体を支持するとともに、これに併設された油圧シリ
ンダ１００により車両の姿勢を制御する。懸架ばね１０
１は車両の標準積載状態において全車体重量を支持する
ように設定され、この状態では油圧シリンダ１００の保
持力は必要としない。

【００１４】本発明の一つの実施形態に係わるアクティ
ブサスペンションは、図１の回路に示すように、前後左
右の加速度，車速等の各種センサからなる検出手段Ｓ
と、検出手段Ｓからの入力を演算処理し信号として出力
するコントローラＣＴが、車体側に１台配設されてい
る。つぎに、上記コントローラＣＴにより駆動される正
逆転両用型の電動機Ｍ，当該電動機Ｍに連結された正逆
転両用型の油圧ポンプモータＰ，中立通路Ｌｎに接続さ
れたタンクＴより油圧ポンプモータＰに作動油を吸い込
むためのチェック弁１及び２よりなる油圧源ＥＨと、油
圧ポンプモータＰから複動型の油圧シリンダ１００への
流れのみ許容するチェック弁３及び４，これに並列に接
続され通路抵抗により制御力を発生する絞り弁５及び
６，油圧シリンダ１００からの排出側の圧力を制御する
パイロット型リリーフ弁７及び８，サージ圧力を吸収す
るための絞り９及び１０，絞り９及び１０の間に接続さ
れる両効き密閉タンクＴａからなる圧力制御部ＰＣと、
車両の懸架ばねに並列に配設され車両の姿勢を制御する
油圧シリンダ１００とが、接続部Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌ
ｄで結合され駆動ユニットを構成している。そして油圧
源ＥＨと圧力制御部ＰＣと油圧シリンダ１００とが各車
輪ごとに独立して配設される。

【００１５】更に詳しく述べると、油圧シリンダ１００
はシリンダ１２内にピストン１４を介して伸縮自在に挿
入したピストンロッド１１と、ピストン１４で区画され
た上部室Ａ及び下部室Ｂとからなり、上部室Ａと下部室
Ｂはそれぞれ接続部Ｌａ，Ｌｃと接続部Ｌｂ，Ｌｄを介
して油圧ポンプモータＰに接続されている。

【００１６】接続部Ｌｃ，Ｌｄ側には絞り５，６が設け
られ、更に絞り５，６と並列にチェック弁３，４が設け
られ、チェック弁３，４は油圧ポンプモータＰから油圧
シリンダ１００へのみ圧油の流れを許容する。

【００１７】接続部Ｌａ，Ｌｃと接続部Ｌｂ，Ｌｄとの
間には吸い込み通路Ｌｅと排出側通路Ｌｆとを並列に設
け、吸い込み通路Ｌｅには一対のチェック弁１，２が設
けられ、他方の排出側通路Ｌｆには常時閉の一対のパイ
ロット型リリーフ弁７，８が設けられている。吸い込み
通路Ｌｅと排出側通路Ｌｆとの間にはタンクＴに通じる
中立通路Ｌｎが接続されている。

【００１８】更に排出側通路Ｌｆには両効き密閉タンク
Ｔａに通じるパイロット通路Ｌｇ，Ｌｈが並列に接続さ
れ、各パイロット通路Ｌｇ，Ｌｈの途中に絞り９，１０
がそれぞれ設けられている。

【００１９】このアクティブサスペンションの制御装置
は、車両の走行によってに発生するロール或いはピッチ
ング等の入力モーメントに対する反力モーメントを、油
圧源ＥＨの電動機Ｍの回転負荷によって発生させ車両の
姿勢を安定に保持する。

【００２０】入力モーメントが小さい場合でも、油圧シ
リンダ１００はロール或いはピッチング等により伸縮す
るので、油圧シリンダ１００の上下室Ａ，Ｂに接続され
た絞り弁５，６を介して正逆転両用型の油圧ポンプモー
タＰに作動油を供給し油圧モータとして作動させ、この
際の通路抵抗と油圧ポンプモータＰ及びこれに連結され
た電動機Ｍの回転抵抗とにより、ロール或いはピッチン
グを抑制する制御力を発生させる。

【００２１】入力モーメントが大きい場合には、油圧ポ
ンプモータＰに駆動される正逆転両用型の電動機Ｍは、
ロール或いはピッチングを感知したコントローラＣＴに
より制御されているため、電動機Ｍを油圧ポンプモータ
Ｐに駆動される回転方向と逆方向に駆動することによ
り、大きな反力モーメントを発生させることができる。
この結果、ロール或いはピッチングが更に抑制され、車
両の姿勢がアクティブに制御されることになる。

【００２２】路面からの大きな衝撃入力等の外乱或いは
油圧ポンプモータＰの起動時等においては、油圧シリン
ダ１００から油圧ポンプモータＰに至るＬａ〜ＬｃとＬ
ｂ〜Ｌｄからなる通路の圧力が高くなり所謂サージ圧力
が発生する。この場合は、絞り９，１０と両効き密閉タ
ンクＴａとを併用した圧力平準化回路の下流側の圧力Ｐ
ｐを、パイロット型リリーフ弁７，８の上流側のパイロ
ット圧力Ｐｃに対抗するばね側に導き、サージ圧力が発
生した上流側のパイロット圧力Ｐｃと平準化された圧力
Ｐｐとの差圧により、パイロット型リリーフ弁７，８を
開弁させ、サージ圧力をタンクＴに解放する。

【００２３】両効き密閉タンクＴａは絞り９，１０の間
に接続されており、密閉されたシリンダ内に摺動自在に
嵌着され両側からばねで挟持されたフリーピストンが、
油圧シリンダ１００の伸縮に伴う両室の圧力差により左
右に応動し、サージ圧力を絞り９，１０で減衰させるこ
とによりサージ圧力に伴う脈動を平準化する。

【００２４】ここで、外乱の周波数が３Ｈｚよりも高い
場合のパイロット圧Ｐｐは、上流側のパイロット圧力Ｐ
ｃに対して、図２（Ａ）に示すように、周波数が高いほ
どゲイン（＝Ｐｐ／Ｐｃ）が小さくなるように絞り９，
１０の開口面積を設定する。

【００２５】パイロット型リリーフ弁でカットされるサ
ージ圧力は、図２（Ｂ）の斜線部に示すように、目標と
なる最終的な制御圧よりもΔＰ（ばねのセット荷重／受
圧面積）だけ高くなる。

【００２６】また本制御装置では、ロール或いはピッチ
ング以外の入力に対する反力も、上記油圧源ＥＨの油圧
ポンプモータＰ及びこれに連結された電動機Ｍの回転負
荷によって発生させ車両の姿勢を安定に保持する。例え
ば、路面からの突き上げ入力等による車体の振動は、ロ
ール或いはピッチングの抑制と同様に油圧シリンダ１０
０が伸縮するので、その上下室Ａ，Ｂに接続された絞り
弁５，６を介して正逆転両用型の油圧ポンプモータＰに
作動油を供給し油圧モータとして作動させ、この際の通
路抵抗と油圧ポンプモータＰ及び電動機Ｍの回転抵抗と
によりこれを抑制する。

【００２７】路面からの入力モーメントが大きく車体の
振動も大きい場合には、油圧ポンプモータＰに駆動され
る正逆転両用型の電動機Ｍが、ロール或いはピッチング
を感知したコントローラＣＴにより制御されているた
め、電動機Ｍを油圧ポンプモータＰの回転方向と逆方向
に駆動することにより、大きな反力モーメントを発生さ
せ車体の振動を速やかに抑制する。

【００２８】図３は、上記油圧シリンダ１００の構造の
１例を示すものである。

【００２９】車輪と車体との間に取付け部材１１Ａ及び
１９を介して取付けられる油圧シリンダ１００は、ま
ず、車輪側への取付け部材１１Ａが結合されたピストン
ロッド１１の上端にピストン１４を組み付け、それを摺
動自在に収容して上部室Ａと下部室Ｂを区画するととも
に、下端部にロッドガイド１６及び上端部にベース部材
１８を装着したシリンダ１２を外筒１３に収容する。

【００３０】つぎに、ロッドガイド１６の下方にスペー
サ１５を重畳し、外気を遮断するシール１７Ａを収容し
たパッキンケース１７を外筒１３の下端部に螺着する一
方、外筒１３の上端部には車体側への取付け部材１９を
螺着して密封することにより形成されている。シリンダ
１２と外筒１３の間には作動油の充満した外周通路Ｄが
形成され、外筒１３の外周には、車輪と車体との間に介
装された懸架ばね１０１の上端を支持するばね座１３Ａ
が溶接されている。

【００３１】油圧シリンダ１００の上部室Ａに連通する
ベース部材１８の中空部１８Ａは、前記圧力制御部ＰＣ
の接続部Ｌｃに接続されるとともに、下部室Ｂにシリン
ダの通孔１２Ａ，外周通路Ｄ，切欠き通路Ｃ，環状通路
Ｅを介して連通する取付け部材の通孔１９Ａは、前記圧
力制御部ＰＣの接続部Ｌｄに接続され、油圧シリンダ１
００が、油圧ポンプＰの正逆転により伸縮される。ピス
トンロッド１１の伸縮に伴いロッドガイド１６の下部に
漏出した作動油は、スペーサ１５の還流ポート１５Ａと
管２０を介してタンクＴに還流する。シール１７Ａには
下部室Ｂの圧力は加わらないので、シール１７Ａの作動
フリクションは小さいため、油圧シリンダ１００はスム
ースに伸縮する。

【００３２】作動油の充満したシリンダ１２内をピスト
ンロッド１１が伸長する際には、密閉された下部室Ｂの
作動油は、シリンダの通孔１２Ａ，外周通路Ｄ，切欠き
通路Ｃ，環状通路Ｅを介して、取付け部材の通孔１９Ａ
から圧力制御部ＰＣの接続部Ｌｄに接続される。ピスト
ンロッド１１の伸長によって不足するピストンロッド退
出体積分の作動油は、前記シリンダ１２の上端部に配設
されたベース部材の中空部１８Ａを介して上部室Ａに補
充される。

【００３３】以上詳述したように、一つの実施形態に係
わるアクティブサスペンションは、車輪と車体との間に
介装された懸架ばね１０１により車体を支持するととも
に、懸架ばね１０１の上端を支持するばね座１３Ａが溶
接された油圧シリンダ１００により車両の姿勢を制御す
る。そして、油圧源ＥＨと、圧力制御部ＰＣと、複動型
の油圧シリンダ１００とは各車輪ごとに独立して配設さ
れ、短い接続部Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄで駆動ユニット
が構成されている。長い配管がなくなるので、エンジン
の動力損失が軽減される。

【００３４】つぎに、通常の圧力制御は、路面からの突
き上げ入力等の外力により伸縮する油圧シリンダ１００
から油圧ポンプモータＰへの還流を利用して行うため、
駆動ユニットを低コストで構成することができる。ま
た、姿勢制御は、必要に応じて間欠的に駆動ユニットを
作動させることから、エンジンの負担を軽減することが
できる。

【００３５】更に、絞り弁５，６、両効き密閉タンクＴ
ａ、パイロット型リリーフ弁７，８を加えることによ
り、路面からの衝撃等に起因する外乱及び油圧ポンプモ
ータＰの起動等によって発生するサージ圧力を吸収でき
るため、制御力が異常に高くなるのを防ぐことができ
る。

【００３６】また、路面の段差等を通過するような大き
い衝撃入力に対しては、これを感知したコントローラＣ
Ｔの出力により、電動機Ｍ及びこれに連結された油圧ポ
ンプモータＰを作動させ、油圧シリンダの伸縮と同一方
向に制御力を付加することによって、車体への衝撃を低
減するとともに車体の上下動を小さくすることができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明のアクティブサ
スペンションの制御装置は、油圧源と、制御力制御部
と、車両の懸架ばねに並列に配設された複動型の油圧シ
リンダとが各車輪ごとに独立して配設され、短い接続部
で駆動ユニットが構成されているので、長い配管がなく
なるためエンジンの動力損失が軽減される。

【００３８】つぎに、通常の圧力制御は、路面からの突
き上げ入力等の外力により伸縮する油圧シリンダから油
圧ポンプモータへの還流を利用して行うため、駆動ユニ
ットを低コストで構成することができる。また、姿勢制
御は、必要に応じて間欠的に駆動ユニットを作動させる
ことから、エンジンの負担を軽減することができる。

【００３９】更に、制御力の調整は、電動機の回転方向
と駆動トルクの双方を制御して行うことから、制御力を
直接調整ことができる。また、路面からの衝撃入力に対
しては、この大きさを感知した集中制御部の信号によ
り、即座に制御力を高め或いは低めることができること
もあって制振が容易に行えるため、車両の安定性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係わるアクティブサスペンションの制
御装置である。

【図2】（Ａ）パイロット型リリーフ弁のゲイン特性で
ある。 （Ｂ）カットされるサージ圧力の説明図である。

【図3】本発明に係わる制御装置の油圧シリンダの１例
である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ 油圧シリンダの上下室 ＣＴ コントローラ Ｍ 正逆転両用型の電動機 Ｐ 正逆転両用型の油圧ポンプモータ Ｓ 検出手段 Ｔ タンク Ｔａ 両効き密閉タンク １，２，３，４ チェック弁 ７，８ パイロット型リリーフ弁 １００ 油圧シリンダ １０１ 懸架ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 静 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界貿 易センタービル カヤバ工業株式会社内 (72)発明者 大平 将史 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界貿 易センタービル カヤバ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3D001 AA02 CA01 DA17 DA18 EA22 EA32 EA36 EB08 ED02 ED09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 車輪と車体との間に介装され懸架ばねが
   架装された油圧シリンダと、車両の前後左右の加速度，
   車速等を検出する検出手段と、検出手段の検出値を演算
   処理して制御電流を出力するコントローラと、コントロ
   ーラによって駆動される油圧ポンプを備えたアクティブ
   サスペンションにおいて、油圧シリンダをピストンによ
   り上下室に区画された複動型に構成し、油圧ポンプをコ
   ントローラの出力により駆動される正逆転両用型の電動
   機に連結され且つ吐出方向と起動と停止が制御されると
   ともに、油圧モータとしても作動する正逆転両用型の油
   圧ポンプモータとして構成し、更にコントローラにより
   制御された油圧ポンプモータからの吐出油を油圧シリン
   ダ側へのみ流れを許容するチェック弁と絞り弁とを並列
   に組み合わせた減衰弁と、減衰弁の油圧ポンプモータ側
   から分岐して油圧シリンダの上下室とタンクとを接続す
   る排出側通路中に設けたパイロット型リリーフ弁とを設
   け、上記油圧シリンダと、油圧ポンプモータと、減衰弁
   と、パイロット型リリーフ弁とを各車輪ごとに独立して
   配設し、油圧シリンダの上下室のいずれか一方に油圧ポ
   ンプモータからの吐出油を減衰弁を介して選択的に供給
   し、逆に上記上下室の一方から油圧ポンプモータへ減衰
   弁を介して還流する際の通路抵抗と、油圧ポンプモータ
   及び電動機の回転抵抗とにより油圧シリンダの伸縮を抑
   制する制御力を発生させて車両の姿勢を制御するととも
   に、上記パイロット型リリーフ弁でサージ圧力を低減す
   ることを特徴とするアクティブサスペンションの制御装
   置。
2. 【請求項2】 上記正逆転両用型の電動機は、油圧ポン
   プモータに駆動される際には、前記コントローラの出力
   により油圧ポンプモータと逆回転のトルクを発生させ、
   油圧シリンダの伸縮を抑制する制御力を発生させること
   を特徴とする請求項１に記載のアクティブサスペンショ
   ンの制御装置。
3. 【請求項3】 上記減衰弁と一対となって配設されるパ
   イロット型リリーフ弁は、前記減衰弁の油圧ポンプモー
   タ側からパイロット圧を導き、当該パイロット圧に対向
   するばね側には、一対となる固定絞り及び当該固定絞り
   の間に接続される両効き密閉タンクからなる圧力平準化
   回路の圧力を導いて、当該圧力平準化回路の上流側と下
   流側の圧力差を利用し油圧シリンダのサージ圧力をタン
   クに解放することを特徴とする請求項１に記載のアクテ
   ィブサスペンションの制御装置。
4. 【請求項4】 路面の段差等を通過するような大きい衝
   撃入力に対しては、これを感知したコントローラの出力
   により、パイロット型リリーフ弁と油圧ポンプモータに
   連結された電動機を作動させ、油圧シリンダの伸縮と同
   一方向に制御力を付加することによって、車体への衝撃
   を低減するとともにその上下動を小さくすることを特徴
   とする請求項１又は３に記載のアクティブサスペンショ
   ンの制御装置。