JP2532064B2 - 能動型サスペンシヨン - Google Patents

能動型サスペンシヨン

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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧力制御弁の出力圧力を制御して車体側
部材及び車輪側部材間に介装した流体圧シリンダの作動
流体圧を制御することにより、所定のサスペンション特
性を得るようにした能動型サスペンションに関する。
〔従来の技術〕
従来の一般なバネ及びショックアブソーバを使用した
受動型サスペンションにおいては、そのショックアブソ
ーバの減衰特性は、第5図に示す如く、車体のロール、
ピッチ、バウンス等の揺動に対応するバネ上共振周波数
近傍の振動及び路面から車輪に入力される路面状態に応
じたバネ下共振周波数近傍の振動をそれぞれ制振するた
めに、バネ上共振周波数近傍の振動に相当するピストン
速度V1及びバネ下共振周波数近傍の振動に相当するピス
トン速度V2での減衰力Fを大きな値に選定するようにし
ていた。
一方、従来、油圧シリンダを使用しその圧力室の圧力
をバネ上及びバネ下間の相対変位に応じて制御するよう
にした能動型サスペンションが提案されている。この能
動型サスペンションとしては、例えば1981年9月10日に
英国で発行された「オートカー(Autocar)」(Haymark
et publishing Ltd.社発行)に記載されているものがあ
る。
この従来例は、第6図に示すように、単動式油圧シリ
ンダでなるアクチュエータ1のシリンダチューブ1aが車
体側部材2に取付けられていると共に、ピストンロッド
1bが車輪側部材3に取付けられ、且つ油圧シリンダ1の
圧力室1cが電磁方向切換弁4を介して油圧源5に接続さ
れていると共に、オリフィス6を介してアキュムレータ
7に連通されている。そして、電磁方向切換弁4が、バ
ネ下及びバネ上間の相対変位をストロークセンサ8で検
出し、その検出値に基づき制御装置9でストローク変動
が小さくなるように制御している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来の受動型サスペンションにあ
っては、バネ上共振周波数域に対応するピストン速度V1
における減衰力を高めると、車体の揺動に対しては制振
効果が大きいが、良路走行時に路面から入力される細か
な凹凸による振動入力によるピストン速度も略前記ピス
トン速度に対応しているので、この振動入力に対しても
減衰力が大きくなるため、振動入力が車体側に伝達され
て、乗心地が悪化するという問題点があった。
また、上記従来の能動型サスペンションにあっては、
油圧シリンダへの圧力油の給排を電磁方向切換弁によっ
て行うようにしているので、制御の応答性が悪く、ロー
ル、ピッチ等の車両の姿勢変化を抑制する場合には、応
答遅れを生じるため適用し得ないという問題点があると
共に、路面からの振動入力に対して一定特性のオリフィ
スで減衰力を発生させているので、路面からの加振力特
に路面の凹凸を通過した際の加振力がオリフィスを通し
て車体に伝達されることになり、乗心地が悪化するとい
う問題点があった。
そこで、この発明は、上記従来例の問題点に着目して
なされたものであり、液体圧シリンダと流体圧源との間
に圧力制御弁を接続し、この圧力制御弁でバネ上共振周
波数に対応する路面からの振動入力を吸収すると共に、
車体の姿勢変化を抑制し、流体圧シリンダの圧力室及び
圧力制御弁間の流路に設けた絞り弁及びアキュムレータ
によって比較的高周波数のバネ下共振周波数に対応する
振動入力を減衰させるようにして、良路走行時の路面か
らの細かい振動に対する乗心地を向上させ且つ全体の構
成を簡易化することができる能動型サスペンションを提
供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、この発明は、車体側部材
及び車輪側部材間に介装した流体圧シリンダと、該流体
圧シリンダの圧力室に直接連通されてその作動流体圧力
を制御する圧力制御弁と、前記流体圧シリンダの圧力室
及び圧力制御弁の流路に車両のバネ下共振周波数域に対
応する圧力変動に対して減衰力を発生する絞り弁を介し
て連通するアキュムレータと、車体の姿勢変化を検出す
る姿勢変化検出手段と、該姿勢変化検出手段の姿勢変化
検出値に基づき前記圧力制御弁を制御してバネ上共振周
波数域の車体揺動を抑制する姿勢変化抑制制御装置とを
備え、前記絞り弁の減衰特性を、主としてバネ上共振周
波数近傍の振動に相当する前記油圧シリンダのピストン
速度をV1、減衰力をF1とし、且つ主としてバネ下共振周
波数近傍の振動に相当する前記油圧シリンダのピストン
速度をV2、減衰力をF2としたとき、F1/V1≦F2/V2となる
ように選定したことを特徴としている。
〔作用〕
この発明においては、姿勢変化抑制制御装置によって
圧力制御弁を制御して流体圧シリンダの付勢力を制御す
ることにより、車体のロール、ピッチ、バウンス等の比
較的低周波数のバネ上共振周波数に対応する姿勢変化を
抑制する。したがって、バネ下共振周波数近傍の周波数
に対応する流体圧シリンダのピストン速度に対する減衰
力を小さく設定することが可能となり、このように減衰
力を小さく設定することにより、バネ上共振周波数近傍
の周波数に対応するピストン速度となる良路走行時の路
面から入力される細かい振動入力に対してこれをアキュ
ムレータで吸収することができ、良路走行時の乗心地を
向上させることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図である。
図中、11は車体側部材2及び車輪側部材3間に介装さ
れた能動型サスペンションであって、この能動型サスペ
ンション11は、前記従来例と同様に、車体側部材2及び
車輪側部材3間に介装されたアクチュエータとしての油
圧シリンダ1及び車体の静荷重を支持する低バネ定数の
コイルスプリング10を有する。この油圧シリンダ1は、
そのシリンダチューブ1aが車体側部材2に、ピストンロ
ッド1bが車輪側部材3にそれぞれ取付けられ、ピストン
1dによって画成される圧力室1cが減衰力発生用の絞り弁
6を介してアキュムレータ7に連通されていると共に、
圧力制御弁12を介して油圧源5に連通されている。ここ
で、絞り弁6の減衰力Fは、第2図で実線図示の曲線L0
で示す如く、バネ上共振周波数近傍の周波数に対応する
ピストン速度をV1(≒0.2m/s)と、そのときの減衰力を
F1とし、且つバネ下共振周波数近傍の周波数に対応する
ピストン速度をV2(≒0.5m/s)と、そのときの減衰力を
F2としたとき、F1/V1≦F2/V2の関係即ちバネ下共振周波
数に対応するピストン速度V2に対する減衰力F2を設定し
たときに、バネ上共振周波数に対応するピストン速度V1
における減衰力F1が点(V2,F2)と原点(0,0)とを結ぶ
直線L1上か又は零に近い側となる関係に選定されてい
る。
圧力制御弁12は、第3図に示すように、円筒状の弁ハ
ウジング18と、この弁ハウジング18に設けた挿通孔18a
に摺動可能且つ同軸上に配設されたスプール19及びロッ
ド20と、このスプール19及びロッド20間に介在されたス
プリング21と、ロッド20を介してスプリング21の押圧力
を制御してスプール19をオフセット位置とその両端側の
作動位置との間に移動制御する比例ソレノイド22とを有
する。ここで、弁ハウジング18には、それぞれ一端が前
記挿通孔18aに連通され、他端が油圧源5の作動油供給
側に油圧配管25を介して接続された入力ポート18bと、
油圧源5のドレン側に油圧配管26を介して接続された出
力ポート18cと、油圧配管27を介して油圧シリンダ1の
圧力室1cと連通する入出力ポート18dとが設けられてい
る。そして、出力ポート18cには、これとスプール19の
上端及び下端との間に連通するドレン通路18e,18fが連
通されている。
また、スプール19には、入力ポート18bに対向するラ
ンド19a及び出力ポート18cに対向するランド19bが形成
されていると共に、両ランド19a,19bよりも小径のラン
ド19cとが下端部に形成され、ランド19aとランド19cと
の間に圧力制御室Cが形成されている。この圧力制御室
Cは、パイロット通路18gを介して入出力ポート18dに接
続されている。
さらに、比例ソレノイド22は、軸方向に摺動自在の作
動子22aと、これを駆動する励磁コイル22bとからなり、
後述する積分器30から出力される駆動電流でなる指令値
Vによって駆動制御される。ここで、指令値Vと出力ポ
ート18dから出力される作動油圧Pとの関係は、第4図
に示すように、指令値Vが零であるときに、所定のオフ
セット圧力P0を出力し、この状態から指令値Vが正方向
に増加するとこれに所定の比例ゲインK1をもって作動圧
力Pが増加し、指令値Vが負方向に増加するとこれに比
例して作動圧力Pが減少し、油圧源5の圧力P2に達する
と飽和する。
そして、圧力制御弁12は、比例ソレノイド22による押
圧力がスプリング21を介してスプール19に加えられてお
り、且つスプリング21の押圧力と圧力制御室Cの圧力と
が釣り合っている状態で、車輪に、例えば路面の凸部通
過による上向きのバネ上共振周波数域に対応する比較的
低周波数の振動入力(又は凹部通過による下向きの振動
入力)が伝達されると、これにより油圧シリンダ1のピ
ストンロッド1bが上方(又は下方)に移動しようとし、
圧力室1cの圧力が上昇(又は減少)する。このように、
圧力室1cの圧力が上昇(又は減少)すると、これに応じ
て圧力室1cと油圧配管27、入出力ポート18d及びパイロ
ット通路18gを介して連通された圧力制御室Cの圧力が
上昇(又は下降)し、スプリング21の押圧力との均衡が
崩れるので、スプール19が上方(又は下方)に移動し、
入力ポート18bと入出力ポート18dとの間が閉じられる方
向(又は開かれる方向)に、且つ出力ポート18cと入出
力ポート18dとの間が開かれる方向(又は閉じられる方
向)に変化するので、圧力室1cの圧力の一部が入出力ポ
ート18dから出力ポート18c及び油圧配管22を介して油圧
源5に排出され(又は油圧源5から入力ポート18b、入
出力ポート18d及び油圧配管27を介して圧力室1cに油圧
が供給され)る。その結果、油圧シリンダ1の圧力室1c
の圧力が減圧(又は昇圧)され、上向きの振動入力によ
る圧力室1cの圧力上昇(又は下向きの振動入力による圧
力室1cの圧力減少)が抑制されることになり、車体側部
材2に伝達される振動入力を低減することができる。こ
のとき、圧力制御弁17の出力ポート18cと油圧源5との
間の油圧配管26に絞りが設けられていないので、バネ上
共振周波数域での上向きの振動入力を抑制する際に、減
衰力を発生することがない。
一方、車体側部材2には、姿勢変化検出手段としての
上下加速度を検出する上下加速度検出器29が配設され、
この上下加速度検出器29から車体の上下加速度に応じた
電圧信号でなる上下加速度検出信号が出力され、これが
姿勢変化抑制制御装置としての積分器30に供給される。
この積分器30は、上下加速度検出器29の上下加速度検
出信号を積分することにより、上下速度に比例する上
下速度算出値Kn を算出してこれを指令値として圧力
制御弁12の比例ソレノイド22に供給される。
次に、上記実施例の動作を説明する。今、車両が凹凸
のない平坦な良路を定速走行しているものとすると、こ
の状態では車体にピッチ,ロール,バウンス等の揺動を
生じないので、上下加速度検出器29の上下加速度検出信
号は略零であり、これを積分器30で積分した上下速度算
出値も零となる。このため、圧力制御弁12の入出力ポー
ト18dの出力圧力は所定のオフセット圧力P0に設定され
る。したがって、油圧シリンダ1の圧力室1cの圧力もオ
フセット圧力P0となるので、油圧シリンダ1で所定の付
勢力が発生し、車体側部材2を支持している。
この状態で、路面の細かな凹凸により、車輪側部材2
にバネ下共振周波数に対応する比較的高周波数の振動入
力が入力され、これがピストンロッド1bを介して油圧シ
リンダ1に伝達されると、その圧力室1c内の作動油に圧
力変動を生じる。この場合、路面からの振動入力による
油圧シリンダ1のピストン速度Vは、バネ上共振周波数
域に対応する比較的遅いピストン速度V1となるので、こ
のピストン速度V1による圧力室1cの圧力変動が絞り弁6
を介してアキュムレータ7に伝達される。このとき、絞
り弁6の減衰力が第2図に示すように、点線図示の曲線
L2で示す従来の受動型サスペンションの減衰特性に比較
してバネ上共振周波数域に対応するピストン速度V1にお
ける減衰力F1が小さく選定されているので、絞り弁6に
おける流体抵抗が小さく、圧力室1cとアキュムレータ7
との間の作動油の移動が円滑に行われるので、路面から
の細かな凹凸による振動入力がアキュムレータ7によっ
て吸収されることになり、良路走行時の路面からの振動
入力に対する乗心地を向上させることができる。
この状態で、例えばブレーキペダル(図示せず)を踏
み込んで制動状態とし、これにより車体にノーズダイブ
が生じることにより車体側部材1が沈み込む状態となる
と、上下加速度検出器29から車体の姿勢変化に応じた正
の値をとる上下加速度検出信号が出力され、これが積
分器30で積分されるので、この積分器30から車体側部材
2の移動速度に比例した上下速度算出値が出力され
る。このため、圧力制御弁12の入出力ポート18dから出
力される出力圧力Pがオフセット圧力P0より増加するこ
とになり、これが油圧シリンダ1の圧力室1cに供給され
るので、この油圧シリンダ1で車体側部材2が沈み込む
力に抗する付勢力が発生されてノーズダイブを抑制す
る。
逆に、車体側部材2が上昇する状態となると、これに
応じて上下加速度検出器29から負の上下加速度検出信号
が出力されるので、圧力制御弁12の入出力ポート18dの
出力圧力Pがオフセット圧力P0より低下し、これに応じ
て油圧シリンダ1の圧力室1cの圧力も低下するので、車
体側部材2の上昇を助長する付勢力の発生を抑制するこ
とになる。
また、車輪側部材3に、路面の凹凸通過による比較的
低周波数の上下振動が入力されたときには、この上下振
動入力を、上述したように圧力制御弁12の圧力Cの圧力
変動によるスプール19の移動によって吸収することがで
きる。
また、上記実施例においては、アクチュエータとして
油圧シリンダを適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、水圧シリンダ、空気圧シリ
ンダ等の他の流体圧シリンダを適用し得ることは言うま
でもない。
さらに、上記実施例においては、姿勢変化検出値とし
て圧力制御弁12を上下加速度検出器29の検出信号を積分
した上下速度算出信号によって制御する場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、車体側部材
1及び車輪側部材2の相対変位を検出し、その相対変位
検出信号の微分値によって圧力制御弁12を制御するよう
にしてもよく、さらに車両のロール又はピッチによる姿
勢変化を横加速度検出器又は前後加速度検出器で検出
し、これを積分して圧力制御弁を制御するようにしても
よい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、車体のバネ
上共振周波数域に対応する姿勢変化に対しては、姿勢変
化抑制制御装置の指令値に基づき圧力制御弁を制御して
車体側及び車輪側部材間に介装した流体圧シリンダの付
勢力を直接制御することによって高応答性をもって抑制
し、これに応じて流体圧シリンダの圧力室及び圧力制御
弁間の流路とアキュムレータとの間に介装した絞り弁の
減衰特性を、主としてバネ上共振周波数近傍の振動に相
当する前記油圧シリンダのピストン速度をV1、減衰力を
F1とし、且つ主としてバネ下共振周波数近傍の振動に相
当する前記油圧シリンダのピストン速度をV2、減衰力を
F2としたとき、F1/V1≦F2/V2となるように選定すること
ができるので、良路走行時のバネ上共振周波数域に対応
するピストン速度の振動入力に対する絞り弁の減衰力が
小さくなって、良路走行時の細かな凹凸による振動入力
をアキュムレータで吸収することができ、車体に伝達さ
れる振動入力を大幅に減少させることができ、良路走行
時の乗心地を格段に向上させることができ、しかも、そ
のための構成が圧力制御弁、流体圧シリンダ、アキュム
レータ及び絞り弁を設けるだけでよいので、構成を簡易
化することができると共に、製造コストを低減すること
ができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図はこ
の発明に適用し得る絞り弁のピストン速度に対する減衰
力の関係を示す特性曲線図、第3図はこの発明に適用し
得る圧力制御弁の一例を示す断面図、第4図は圧力制御
弁の指令値に対する出力油圧の関係を示す特性曲線図、
第5図は従来の受動型サスペンションにおけるピストン
速度と減衰力との関係を示す特性曲線図、第6図は従来
の能動型サスペンションを示す構成図である。 図中、1は油圧シリンダ、1cは圧力室、5は油圧源、6
は絞り弁、7はアキュムレータ、11は能動型サスペンシ
ョン、12は圧力制御弁、19はスプール、22は比例ソレノ
イド、29は上下加速度検出器、30は積分器である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波野 淳 横浜市神奈川区宝町2番地 日産自動車 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−248417(JP,A) 特開 昭58−211044(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車体側部材及び車輪側部材間に介装した流
    体圧シリンダと、該流体圧シリンダの圧力室に直接連通
    されてその作動流体圧力を制御する圧力制御弁と、前記
    流体圧シリンダの圧力室及び圧力制御弁間の流路に車両
    のバネ下共振周波数域に対応する圧力変動に対して減衰
    力を発生する絞り弁を介して連通するアキュムレータ
    と、車体の姿勢変化を検出する姿勢変化検出手段と、該
    姿勢変化検出手段の姿勢変化検出値に基づき前記圧力制
    御弁を制御してバネ上共振周波数域の車体揺動を抑制す
    る姿勢変化抑制制御装置とを備え、前記絞り弁の減衰特
    性を、主としてバネ上共振周波数近傍の振動に相当する
    前記油圧シリンダのピストン速度をV1、減衰力をF1
    し、且つ主としてバネ下共振周波数近傍の振動に相当す
    る前記油圧シリンダのピストン速度をV2、減衰力をF2
    したとき、F1/V1≦F2/V2となるように選定したことを特
    徴とする能動型サスペンション。
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