JP2512555Y2

JP2512555Y2 - 車両用サスペンションシステム

Info

Publication number: JP2512555Y2
Application number: JP1990027922U
Authority: JP
Inventors: 修磯邉; 良昭山田
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2005-03-19
Also published as: JPH03118106U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は車両用の油圧サスペンションシステムの改良
に関する。

（従来の技術）車両の一般的なサスペンション装置は、懸架ばねとシ
ョックアブソーバとを組み合わせて、所定のばね作用と
緩衝作用が働くように構成されているが、この場合には
サスペンション特性はほぼ一定のものになる。

しかし要求されるサスペンション特性は運転条件によ
って変化し、この要求に対応させるために、公表特許第
60-500662号公報に提案されたような、いわゆるアクテ
ィブサスペンションシステムがある。

これは、車輪を取付けた車軸を車体に対して油圧シリ
ンダを介して支持し、この油圧シリンダに供給する作動
油流量を走行状態に応じて制御することにより、油圧シ
リンダを伸縮させ、ばね機能と緩衝機能とを同時に発揮
させ、かつ、それぞれの機能を流量の制御特性に応じて
自由に変化させられるようにしたものである。

たとえば走行中に路面の凸面通過に伴い突き上げ振動
を受けると、油圧シリンダの圧力が基準値よりも上昇す
るため、これを検出して圧力を低下させるように作動油
を逃がし、油圧シリンダを収縮させることにより、車体
側に作用しようとする突き上げ振動を吸収し、逆に凹面
を通過するときは圧力が基準値よりも減少するので、作
動油を送り込んで油圧シリンダを伸ばし、落ち込みに伴
う振動を吸収する。

（考案が解決しようとする課題）ところで、この油圧サスペンションシステムにおける
ばね定数やダンパ定数などは、車両に要求されるサスペ
ンション特性に応じて、最適に設定することが望まし
い。

ところが従来は、この油圧サスペンションと並列に補
助ばねと補助ダンパを介装しているにもかかわらず、油
圧サスペンションのばね定数やダンパ定数は一義的に決
めていたため、走行時の車両の乗り心地や姿勢制御に関
して、最適なサスペンション特性が得られるとは限らな
かった。

そこで本考案は、補助ばねや補助ダンパのばね定数や
ダンパ定数に基づいて、補正したばね定数やダンパ定数
を用いることにより、最適なサスペンション特性を付与
することを可能とした油圧サスペンションシステムを提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本考案は第１図に示すように、車体に対して車輪を支
持する油圧シリンダと、この油圧シリンダと並列に車体
と車輪との間に介在させた補助ばね並びに補助ダンパ
と、前記油圧シリンダに油圧源からの作動油の給排を制
御する流量制御弁と、油圧シリンダの作用荷重を検出す
る手段と、この検出荷重と基準荷重との比較から荷重変
動分を演算する手段と、油圧シリンダのストローク量を
検出する手段と、ストローク量から変位速度を演算する
手段と、油圧シリンダの模擬ばね定数を前記補助ばねの
ばね定数に基づいて補正する手段と、同じく模擬ダンパ
定数を前記補助ダンパのダンパ定数に基づいて補正する
手段と、前記補正ばね定数及び補正ダンパ定数と前記演
算により求めた荷重変動分及び変位速度に応じて目標ス
トローク値を演算する手段と、目標ストローク値に対応
して流量制御弁の制御信号を出力する手段と、前記検出
したストローク量が目標ストローク値と一致するように
前記流量制御弁の制御信号を補正する手段とを備える。

（作用）したがって、油圧サスペンションのばね定数やダンパ
定数は、補助ばねや補助ダンパのばね定数、ダンパ定数
に基づいて補正され、車両の走行条件等に応じて最適な
サスペンション特性を正確に付与することができる。

（実施例）第２図〜第５図に本考案の実施例を示す。

第２図、第３図に示すように、前輪と後輪の各車輪11
は車軸12を介して、それぞれ油圧シリンダ13によって車
体10に支持する。油圧シリンダ13の伸縮により各車輪11
は互いに独立的に上下動し、走行中に路面から受ける振
動が車体側に伝達されないように吸収緩和する。

各油圧シリンダ13に対しては油圧源ユニット14からの
作動油が、それぞれに設けた流量制御弁15を介して供給
され、これによって各油圧シリンダ13のストローク位置
が制御される。

油圧源ユニット14は、ポンプ14a、タンク14b、リリー
フバルブ14c、アンローダバルブ14d、チェックバルブ14
e、メインアキュームレータ14f等から構成される。

各流量制御弁15はそれぞれ同一的に構成される電磁制
御弁からなり、コントロールユニット18からの信号にも
とづいてサーボアンプ19を介して作動が制御される。コ
ントロールユニット18は原則として各車輪毎に油圧シリ
ンダ13の作動を制御する。

この油圧シリンダ13と並列に、車体10と車軸12との間
には、補助ばね25と、補助ダンパ26とが介装され、これ
らは油圧シリンダ13のサスペンション特性を補助して、
車輪11から車体10側へと伝達される振動を吸収緩和す
る。

油圧シリンダ13に作用する荷重を検出する手段とし
て、この実施例では、油圧シリンダ13の油室13aの圧力
を検出する圧力センサ20が設けられ、また、油圧シリン
ダ13の実際のストローク量を検出するためにストローク
センサ21が設けられる。圧力センサ20は流量制御弁15と
油圧シリンダ13との間の通路圧力を検出するようになっ
ている。

なお、16は補助的にばね作用を働かすガススプリング
で、オリフィス16aを介して油室16bが前記油圧シリンダ
13への通路に接続し、また、油室16bと共にガス室16cが
画成される。

第４図にも示すように、コントロールユニット18は、
前記ストロークセンサ21の出力をストローク信号に変換
して入力する手段18aと、このストローク信号から変位
速度を演算する手段18bと、前記圧力センサ20の出力を
圧力信号に変換して入力する手段18cと、油圧シリンダ1
3の基準ストロークを設定する手段18eと、同じく基準圧
力（基準荷重）を設定する手段18fと、油圧サスペンシ
ョンの模擬ばね定数とダンパ定数とを設定する手段18i
と、補助ばね25のばね定数と補助ダンパ26のダンパ定数
を設定する手段18hと、これらに基づいて後述するよう
にして、選択したばね定数とダンパ定数の補正値に基づ
いて、基準圧力に対する圧力変動分及び変位速度に対応
した目標（ストローク）信号を演算する手段18dと、こ
の目標信号Srをサーボアンプ19に出力する手段18gとを
備える。

一方、サーボアンプ19には前記ストロークセンサ21か
らの信号も入力し、目標信号と実際のストローク信号と
が一致するように、流量制御弁15の開度がフィードバッ
ク制御される。

油圧シリンダ13を油圧サスペンションとして機能させ
るために、走行中に受ける路面からの振動等により油圧
シリンダ13にかかる荷重が変動すると、これに対応して
油圧シリンダ13を伸縮させ、振動が車体側に伝達されな
いように、吸収緩和するのであるが、このように油圧シ
リンダ13の動きを制御するために、油圧シリンダ13の作
用荷重の変化を検出する圧力センサ20の検出値を、予め
設定された基準圧力と比較し、目標（ストローク）信号
を演算するのである。

もし、基準圧力とそのときの検出圧力値が等しけれ
ば、車両が平坦路を定常走行している場合などで、油圧
シリンダ13のストローク位置は変化させる必要はない。

これに対して、路面の凸面を乗り越えるときなどは、
突き上げ力を受けて検出圧力値が基準圧力よりも増加す
るが、このときは油圧シリンダ13を収縮させ、逆に凹面
を通過するときは検出圧力値が低下し、このときは油圧
シリンダ13を伸長させ、こようにして走行路面の状況に
対応して油圧シリンダ13を適切に伸縮作動させ、振動が
車体側に伝達されないように吸収緩和するのである。

そして、このときのばね定数とダンパ定数とは、油圧
シリンダストローク変位と、その変位速度とに基づい
て、予め所望の特性となるように補正した値を、そのと
きどきに選択するときにより、これに基づいて油圧サス
ペンションとしての伸縮作動が、車両の要求特性に合致
するように制御が行なわれるのである。

このため具体的には、目標信号演算手段18dは、第５
図に示すようにして、油圧シリンダ13の作動を制御する
目標信号Srを演算する。

ステップ１でストロークセンサ21のストローク信号Ｓ
と、圧力センサ20の圧力信号Ｐを読み取る。

次いで、ステップS2では、検出ストロークＳと基準ス
トロークS₀との偏差から求めた変位（S-S₀）を微分し
て、＝d/dt・（S-S₀）として変位速度を算出する。

次ぎにステップ３と４で、それぞればね定数の補正値
Kxと、ダンパ定数の補正値Cxとを求める。

ばね定数補正値Kxは、設定手段18iに予め設定された
模擬ばね定数KMから、設定手段18hに設定された補助ば
ね定数KLを差し引いて求め、同様にして、ダンパ定数補
正値Cxは、設定手段18iに予め設定された模擬ダンパ定
数CMから設定手段18hに設定された補助ダンパ定数CLを
差し引いて求める。

次ぎにステップ５に移行して、目標ストローク値を演
算するが、これは、基準ストローク設定手段18eによっ
て設定された基準ストロークS₀から、そのときの荷重変
動分に対応する変動ストローク分と、ダンピングストロ
ーク分を引くことにより求められる。

ここで、油圧シリンダ13の有効受圧面積をＡとする
と、そのときの圧力Ｐと基準圧力P₀との差分（P-P₀）に
面積Ａを乗じたものが荷重変動分となり、これを前記し
たばね定数補正値Kxで割ったもの、つまり、（P-P₀）・
A/Kxが、荷重変動に対応して変位させる変動ストローク
量となる。

また、ダンパ定数補正値Cx及びばね定数補正値Kxと、
油圧シリンダ変位速度とにより、Cx/Kx・としてダ
ンピングストローク量が求められる。

したがって、目標信号は、Sr＝S₀‐（P-P₀）・A/Kx-C
x/Kx・として算出され、ステップ６でこの目標信号Sr
を出力する。

このようにして、目標信号Srには、油圧シリンダ13の
サスペンション特性を設定するのに、油圧シリンダ13と
並列に介装された補助ばね25と補助ダンパ26のばね定数
とダンパ定数とを見越して補正したので、これらに干渉
されることなく、目標とするサスペンション特性に一致
する特性が得られる。

なお、変動ストローク量の算出は、圧力Ｐから基準圧
力P₀を引いて求めるので、原則的には（ダンピングスト
ロークを除いて考えると）圧力Ｐが基準圧力P₀よりも高
いときは、変動ストローク値は正となり、このため目標
信号Srは基準ストロークS₀よりも小さくなり、油圧シリ
ンダ13は収縮方向に制御されるが、圧力Ｐが基準圧力P₀
よりも低いときは、変動ストローク値が負となるため、
目標信号Srは基準ストロークS₀よりも大きくなり、油圧
シリンダ13は伸長方向に制御されることになる。

そして、このような油圧シリンダ13の伸縮動作に対し
ては、実際には反対方向に制動をかけるように、ダンピ
ングストローク分が加えられることになり、走行に伴い
荷重変動を生じた原因が消失すれば、油圧シリンダ13の
振動は速やかに減衰していくのである。

このようにして演算された目標信号Srにより、サーボ
アンプ19を介して流量制御弁15の開度を制御することに
より、油圧シリンダ13を荷重変動に対応して伸縮させる
ことができるのであるが、実際のストローク量はストロ
ークセンサ21が検出しているので、この検出値が目標と
するストローク量と一致するように、検出値をサーボア
ンプ19にフィードバックし、制御信号を補正するのであ
る。

以上のようにして、油圧サスペンションのばね定数と
ダンパ定数とは、補助ばね25と補助ダンパ26との作動特
性を含めて、車両の要求に応じて最適な特性となるよう
に補正してあるので、目標とするサスペンション特性を
正確に実現することができる。

なお、上記した実施例では荷重変動を検出するため
に、油圧シリンダ13の圧力を検出したが、この代わりに
油圧シリンダ13に作用する荷重を直接的に検出する荷重
センサを車体と油圧シリンダ13との間に介装してもよ
い。また、ガススプリングは除去してもよい。

（考案の効果）以上のように本考案は、油圧シリンダと並列に介装さ
れる補助ばねと補助ダンパの特性に基づいて補正したば
ね定数、ダンパ定数を選択して、油圧シリンダの目標ス
トローク値を演算するようにしたので、油圧サスペンシ
ョンとして、目標とするサスペンション特性を正確に付
与でき、精度のよいサスペンション制御を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成図、第２図は本考案の第１の実施
例の要部の構成図、第３図は全体的な概略構成図、第４
図は制御回路のブロック図、第５図は同じく制御動作の
フローチャートである。 10……車体、11……車輪、13……油圧シリンダ、14……
油圧源ユニット、15……流量制御弁、18……コントロー
ルユニット、20……圧力センサ、21……ストロークセン
サ、25……補助ばね、26……補助ダンパ。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】車体に対して車輪を支持する油圧シリンダ
と、この油圧シリンダと並列に車体と車輪との間に介在
させた補助ばね並びに補助ダンパと、前記油圧シリンダ
に油圧源からの作動油の給排を制御する流量制御弁と、
油圧シリンダの作用荷重を検出する手段と、この検出荷
重と基準荷重との比較から荷重変動分を演算する手段
と、油圧シリンダのストローク量を検出する手段と、ス
トローク量から変位速度を演算する手段と、油圧シリン
ダの模擬ばね定数を前記補助ばねのばね定数に基づいて
補正する手段と、同じく模擬ダンパ定数を前記補助ダン
パのダンパ定数に基づいて補正する手段と、前記補正ば
ね定数及び補正ダンパ定数と前記演算により求めた荷重
変動分及び変位速度に応じて目標ストローク値を演算す
る手段と、目標ストローク値に対応して流量制御弁の制
御信号を出力する手段と、前記検出したストローク量が
目標ストローク値と一致するように前記流量制御弁の制
御信号を補正する手段とを備えたことを特徴とする車両
用サスペンションシステム。