JP2541348B2

JP2541348B2 - 車両用アクティブサスペンション装置

Info

Publication number: JP2541348B2
Application number: JP2179237A
Authority: JP
Inventors: 忠夫田中; 隆夫森田; 明彦富樫; 尚浩岸本; 裕明吉田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JPH0466316A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、自動車等の車両に使用され、油圧アクチ
ュエータ（油圧支持手段）により、突起等乗り越し時の
衝撃力を緩和する車両用アクティブサスペンション装置
に関する。

（従来の技術）従来、車両の上下振動を吸収、緩和する所謂アクティ
ブサスペンション装置が提案されている。このアクティ
ブサスペンション装置は、各車輪毎に、車輪と車体間に
油圧アクチュエータを介装し、この油圧アクチュエータ
の油圧室をオリフィスを介してアキュムレータに接続す
ると共に、オイルポンプから各油圧アクチュエータの油
圧室に作動油を供給する油路の途中に、比例電磁弁から
なる制御弁を配置して構成されている。そして、このア
クティブサスペンションにより、車両の上下振動を制御
する場合には、ばね上Ｇセンサからの振動入力情報に基
づいてコントローラにより上述の制御弁の作動を制御
し、車体に発生する振動を低減するようにしている。

（発明が解決しようとする課題）このような従来のアクティブサスペンション装置にお
いては、車体の上下方向の振動を良好に抑制することが
できるが、突起乗り越し時や舗装の継ぎ目走行時におい
て発生する衝撃的な振動を充分に抑制することができな
かった。

このような衝撃的な振動を抑制するためには、入力す
る衝撃力を充分に吸収できるように、油圧支持手段の振
動減衰力（支持剛性とも言う。）を小に変化させてやる
必要がある。

しかしながら、コントローラにより、前述した制御弁
を作動させ油圧支持手段の支持荷重を低く制御した状
態、すなわち、既にサスペンションユニットのストロー
ク量が大きい状態において、更に支持剛性を小にする
と、サスペンションユニットがフルストロークし、油圧
アクチュエータのシリンダが車体に激しく激突して、却
って乗り心地を悪化させる。

また、車速が大きい場合に、同じように油圧支持手段
の支持剛性を小にすると、高速域での走行安定性が低下
する。

本発明は、このような問題を解決するためになされた
もので、油圧支持手段の支持剛性に関し、サスペンショ
ンユニットのストローク量および車速に応じて最適な油
圧制御ができるように図った車両用アクティブサスペン
ション装置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）上述の目的を達成するために、本発明の車両用アクテ
ィブサスペンション装置は、車体と車輪間に介装され、
油圧の給排抵抗を制御することにより振動減衰力を変化
させる油圧支持手段と、車輪前方の振動入力物体を検出
する振動入力検出手段と、前記油圧支持手段の作動距離
を検出する車高検出手段と、車速と検出する車速検出手
段と、前記振動入力検出手段が振動入力物体を検出した
とき、前記車高検出手段が検出した油圧支持手段の作動
距離および前記車速検出手段が検出した車速が、作動距
離および車速により規定される所定の制御領域内にある
か否かを判別して、作動距離検出値および車速検出値が
所定制御領域内にあるときに限り、油圧支持手段の振動
減衰力を小に変化させる油圧制御手段とを備えることを
特徴とする。

（作用）上述した車両用アクティブサスペンション装置によれ
ば、振動入力検出手段が突起等の振動入力物体を検出し
たとき、油圧支持手段は、油圧制御手段からの指令信号
により油圧の給排抵抗を変化させて車体の支持剛性を変
化させるものであるが、この油圧制御手段は、車高検出
手段が検出した油圧支持手段の作動距離および車速検出
手段が検出した車速が、作動距離および車速により規定
される所定の制御領域内にあるか否かを判別して、作動
距離検出値および車速検出値が所定領域内にあるときに
限り上記指令信号を出力し、既にサスペンションユニッ
トのストローク量が大きい状態において、更に支持剛性
を小に変化させることを禁止すると共に、高速走行時に
も支持剛性を小に変化させることを禁止する。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明に係る自動車のアクティブサスペン
ション装置の構成を示す。この図には、各輪毎に設けら
れるサスペンションユニット（一つの車輪のサスペンシ
ョンユニットが代表して図示されている）12が示されて
おり、このサスペンションユニット12のサスペンション
スプリング13および単動型の油圧アクチュエータ14は、
車体７と車輪８間に介装されている。

サスペンションユニット12の制御バルブ17は、油圧ア
クチュエータ14の油圧室15に連通する油路16と、後述す
る供給油路４および排出油路６との間に介装されてい
る。油路16の途中には分岐路16aの一端が接続されてお
り、分岐路16aの他端にはアキュムレータ20が接続され
ている。アキュムレータ20内にはガスが封入されてお
り、ガスの圧縮性により、いわゆるガスばね作用が発揮
される。そして、分岐路16aの途中には絞り（第１のオ
リフィス）19が配設されており、アキュムレータ20と油
圧アクチュエータ14の油圧室15との間を流れる作動油の
油量を規制することにより、振動減衰効果が発揮され
る。

油路16とアキュムレータ20間にはオリフィス19をバイ
パスするバイパス路16bが接続され、このバイパス路16b
には第２のオリフィス21と切替バルブ22が配設されてい
る。第２のオリフィス21は第１のオリフィス19よりオリ
フィス径が大であり、切替バルブ22は非通電時にはオフ
状態（図示状態）にあり、切替バルブ22が開成すると、
作動油は、開成された切替バルブ22およびオリフィス21
を介してアキュムレータ20と圧力室15間を流れることが
でき、これにより振動減衰効果が弱まる。すなわち、切
替バルブ22のオンオフによりサスペンションユニット12
の支持剛性が２段階に変化することになる。

前述した供給油路４の他端はオイルポンプ１の吐出側
に接続されており、ネイルポンプ１の吸入側は油路２を
介してリザーブタンク３内に連通している。従って、オ
イルポンプ１が作動するとリザーブタンク３内に貯留さ
れている作動油が供給油路４側に吐出される。供給油路
４にはオイルポンプ１側から順にオイルフィルタ９、チ
ェック弁10およびライン圧保持用のアキュムレータ11が
配設されている。チェック弁10は、オイルポンプ１側か
らサスペンションユニット12側に向かう作動油の流れの
みを許容するものであり、このチェック弁10によりアキ
ュムレータ11内に高圧の作動油を蓄えることが出来る。

制御バルブ17は、供給される電流値に比例して弁開度
を変化させるタイプのものであり、この弁開度に応じ
て、供給油路４側から排出油路６側に流出する油量を制
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
を制御するものである。そして、制御バルブ17に供給さ
れる電流値が大であるほど、油圧アクチュエータ14の発
生する支持力（支持荷重）が増大するように構成されて
いる（第２図参照）。制御バルブ17から排出油路６側に
排出される作動油は前述したリザーブタンク３に戻され
る。

制御バルブ17および切替バルブ22はコントローラ30の
出力側に電気的に接続されており、コントローラ30から
の駆動信号により作動制御される。コントローラ30の入
力側には、サスペンションユニット12を制御するための
各種センサ、例えば、各車輪毎に設けられ、車体に作用
する上下方向の加速度を検出するばね上Ｇセンサ31、各
車輪毎に設けられ、サスペンションユニット12のストロ
ーク量を検出する車高センサ32、車両前方の路面の突起
等を検出し、突起等の大きさに応じた出力信号値を出力
するプレビューセンサ33、車両の走行速度を検出する車
速センサ34等が接続されている。車輪毎に配設された、
前述の制御バルブ17および切替バルブ22は、これらのセ
ンサの検出信号に基づいて作動制御される。

なお、プレビューセンサ33としては、例えば、超音波
センサが使用され、このセンサ33は、車体前部に、車体
前方で且つ斜め下方に向けて取付けられる（第３図参
照）。

通常の走行時には、切替バルブ22は閉じられており、
路面から車体に入力する僅かな振動は、油圧アクチュエ
ータ14の油圧室15がオリフィス19を介してアキュルレー
タ20に連通していることにより吸収され、減衰される。
また、制御バルブ17には、ばね上Ｇセンサ31等の出力信
号に応じて所要の大きさの電流が供給され、油圧アクチ
ュエータ14に供給される作動油圧がPID制御され、これ
により、車体の上下振動が抑制される。

一方、プレビューセンサ33により車体前方に突起等の
振動入力物体を検出した場、コントローラ30は切替バル
ブ22を切り替えて、サスペンションユニット12の支持剛
性を低下させる。

切替バルブ22の切り替えによる支持剛性の制御につ
き、より具体的に説明すると、コントローラ30はプレビ
ューセンサ33の出力信号値を常時監視しており、この信
号値の変化から突起等を検出する。この際コントローラ
30は、プレビューセンサ33の出力信号値が、プレビュー
制御を行うのに最適な所定の範囲内にある場合にのみ、
切替バルブ22の切り替えを行うための指令信号を出力す
る。

すなわち、第４図に示すように、プレビューセンサ33
の出力信号には、乗り心地に影響することのない小さい
突起等を対応するノイズ成分が含まれているため、全て
の入力信号に対し、プレビュー制御を実施していたので
は、必要以上にサスペンションユニット12の支持剛性を
変化させることになる。これを防止するため、ノイズ成
分を分離し、最適なプレビュー制御を行うための下限の
しきい値V₁を設定する。他方、衝撃力の大きい突起等の
場合にもサスペンションユニット12の支持剛性を小にす
ると、所謂サスペンションユニットのフルストローク現
象を起こし、却って乗り心地を悪化させる。これを防止
するため、サスペンションユニット12のフルストローク
が発生しない範囲において最適なプレビュー制御を行う
ための上限のしきい値V₂が設定される。ここでV₂は、車
速に応じて設定される待機時間ΔＴ（V₁計測後からV₂を
計測するまでの時間）経過後の信号値として設定され
る。

次に、コントローラ30は、車高センサ32が検出した走
行時のサスペンションユニット12のストローク量L_sおよ
び車速センサ34が検出した車速Ｕが、第５図に示すサス
ペンションユニット12のストローク量L_sと車速Ｕで規定
される所定のプレビュー制御領域内にある場合に限り、
切替バルブ22の切り替えを行なうための指令信号を出力
する。これによって、サスペンションユニット12の支持
剛性を小に変化させたことによるサスペンションユニッ
トのフルストロークと高速域における走行安定性の低下
を防止することができる。

なお、第５図に示すプレビュー制御領域について、よ
り詳しく説明すると、まず、車速Ｕが低い領域（Ｕ≦
U₀）においては、サスペンションユニット12のストロー
ク量L_sの上限のしきい値が、その時の車速Ｕに関係なく
一定値（L_s＝L_s1）として設定される。これは、低速域
（Ｕ≦U₀）においては、プレビュー制御を実施した場合
のサスペンションユニットのフルストロークが、車速Ｕ
には関係なく、サスペンションユニット12のストローク
量L_sが一定以上（L_s＝L_s1）の場合に、常に発生すると
予測されるためである。

他方、サスペンションユニット12のストローク量L_sが
短い領域（L_s≦L_s0）においては、車速Ｕの上限のしき
い値が、その時のサスペションユニット12のストローク
量L_sに関係なく、一定値（Ｕ＝U₁）として設定される。
これは、高速域（Ｕ≧U₁）においてプレビュー制御を実
施した場合には、その時のサスペンションユニット12の
ストローク量L_sには関係なく、常に走行安定性の低下を
招くと予測されるためである。

そして、これらの中間領域では、車速Ｕの増加に従っ
て直線的に減少する値に設定される。

以上のように、コントローラ30は、プレビューセンサ
33の出力信号値V,サスペンションユニット12のストロー
ク量L_sおよび車速Ｕが各々について規定されたプレビュ
ー制御領域内にある場合に限り、切替バルブ22の切り替
えを行なうための指令信号を出力するのである。

そして、車速センサ34が検出する車速に応じ、突起等
を検出した時点から車輪がこの突起等を乗り越すまでの
時間遅れを予測し、車輪が突起等を乗り越すまでに切替
バルブ22を開成して、突起等の乗り越し時には、サスペ
ンションユニット12の支持剛性を小に切り替える。また
突起等の乗り越し後、切替バルブ22は再び閉じられる。

次に、コントローラ30による突起等の乗り越し時にお
ける切替バルブ22の制御（プレビュー制御）の手順を第
６図，第７図および第８図を参照して説明する。

まず、プレビュー制御の制御ルーチンが次のように実
行される（第６図）。

コントローラ30は、プレビューセンサ33の信号値を常
時監視しており、入力する超音波反射波の出力信号値Ｖ
（第４図参照）を読み込む（ステップS10）。

次に、ステップS10において検出した出力信号値Ｖ
が、前述したノイズ成分を分離するための下限のしきい
値V₁を超えているか否かを判別する。（ステップS1
2）。ここで、プレビューセンサ33の出力信号値Ｖが下
限のしきい値V₁を超えている場合には、更に、その時点
以降から待機時間ΔＴの経過までの間に計測された最大
信号値Vmaxが、前述したサスペンションユニット12のフ
ルストロークを防止するために設定された上限のしきい
値V₂を超えているか否かを判別する。

ステップS12の判別結果が否定（No）の場合、すなわ
ち、出力信号値Ｖが下限のしきい値V₁を超えない場合、
又は下限のしきい値V₁を超えかつ上述の最大信号値Vmax
が上限のしきい値V₂を超える場合には、再びステップS1
0,S12が実行される。

ステップS12の判別結果が肯定（Yes）の場合、すなわ
ち、出力信号値Ｖが下限のしきい値V₁を超え、かつ、最
大信号値Vmaxが上限のしきい値V₂を超えない場合に限
り、プレビューセンサ33の出力信号値がプレビュー制御
を実施するのに最適と判定され、ステップS14が実行さ
れる。

ステップS14では、車高センサ32および車速センサ34
からの信号値の読み込みが行なわれ、サスペンションユ
ニット12のストローク量L_sと車速Ｕが検出される。

そして、第５図に従い、検出されたサスペンションユ
ニット12のストローク量L_sおよび車速Ｕが、所定のプレ
ビュー制御領域内にあるか否かを判別する。（ステップ
S16）。

ステップS16の判別結果が肯定（Yes）の場合、すなわ
ち、プレビュー制御を実施しても、サスペンションユニ
ット12をフルストロークさせず、かつ高速域での走行安
定性を低下させないと予測した場合には、ステップS30
のプレビュー出力が実行される。

ステップS16の判別結果が否定（No）の場合には、ス
テップS30のプレビュー出力は実行されず、再びステッ
プS10のプレビューセンサ33の出力信号値Ｖの検出が開
始される。

次に、前述の指令信号が出力された場合に実行される
プレビュー制御の出力ルーチンを第７図および第８図を
参照して説明する。

まず、遅延時間Ｔが演算される（ステップS32）。こ
の遅延時間は、前述の制御ルーチンより指令信号を受け
てから（第４図および第８図のt2時点）、車輪がその突
起を乗り越す直前に切替バルブ22を開弁するタイミング
を計時するためのものであり、次式（１），（２）によ
り演算される。

Ｔ＝（L₁＋L₂）/U−ΔＴ …（１）Ｔ＝（L₁＋L₂＋L_W）/U−ΔＴ …（２）ここに、（１）式は前輪に対する遅延時間を求めるも
のであり、（２）式は後輪に対する遅延時間を求めるも
のである。L₁はセンサ33と検出される突起等間の最小検
出距離、L₂はセンサ33と前輪間の距離、L_Wは車輪間距離
（ホイールベース）、Ｕは車速センサ34により検出され
る車速である（第３図参照）。そして、ΔＴは前述のプ
レビューセンサ33の出力信号値の判別（ステップS12）
に用いた待機時間である。

次に、ステップS34に進み、遅延タイマおよび保持タ
イマを、後述するタイマ値ＴおよびＴ′に各々セットし
て、これをスタートする。

この遅延タイマは、前述のステップS32で設定した遅
延時間Ｔをカウントするためのもので、このタイマは、
前輪用および後輪用にそれぞれ用意されている。又、保
持タイマも前輪用および後輪用にそれぞれ準備されてお
り、セットされるタイマ値Ｔ′は次式（３）により演算
される。

Ｔ′＝Ｔ＋T₀ …（３）ここに、T₀は切替バルブ22を開弁状態に保持する保持
時間であり、例えば、0.1secに設定される。又、Ｔは前
式（１）又は（２）により演算された遅延時間である。

そして、前者の遅延タイマは、セットされたタイマ値
までカウントアップするとオン信号を出力するアップカ
ウンタであり、カウントアップした時点（第８図のt3時
点）で、対応する前輪側または後輪側の切替バルブ22が
開弁される（ステップS36およびS38）。これにより、第
１オリフィス19に加え、第２オリフィス21も通状態とな
るため、サスペンションユニット12の支持剛性は小に切
り替えられる。このため、車輪が突起等を乗り越える
際、サスペンションユニットのフルストロークを起こさ
ずに、適切に衝撃力の緩和が図れる状態になったことに
なる。

また、後者の保持タイマも、セットされたタイマ値
Ｔ′までカウントアップするとオン信号を出力するアッ
プカウンタであり、カウントアップした時点（第８図の
t4時点）で前輪側または後輪側の対応する切替バルブ22
が閉じられ（ステップS40およびS42）、当該ルーチンは
終了する。

これにより、コントローラ30の制御ルーチンが、再
び、プレビューセンサ33の出力信号値Ｖ、サスペンショ
ンユニット12のストローク量L_sおよび車速Ｕについてプ
レビュー制御を実施するのに最適と判定するまて、サス
ペンションユニット12の支持剛性は高の状態に保持され
る。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明の車両用アクティ
ブサスペンション装置によれば、車輪が振動入力物体を
乗り越すとき、油圧支持手段の作動距離が大きく、油圧
支持手段の支持剛性を小にすると油圧支持手段のフルス
トロークを発生させると予測した場合には、支持剛性の
変化を禁止して適切に衝撃力を吸収させるので乗り心地
を向上させることができるとともに、車速が大きく、油
圧支持手段の支持剛性を小に変化させると高速域での走
行安定性が低下すると予測した場合にも、同様に支持剛
性の変化を禁止して高速域での支持剛性を高に保持する
ので走行安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車両用アクティブサスペンショ
ン装置の概略構成を説明するためのブロック図、第２図
は、第１図中の制御バルブ16に供給される電流と油圧ア
クチュエータ14に発生する油圧の関係を示すグラフ、第
３図は、第１図中のプレビューセンサ33が突起等を検出
した位置と車輪位置との関係を示す図、第４図は、第１
図中の切替バルブ22の制御領域を説明するためのプレビ
ューセンサ33の出力信号値の変化と時間変化を示すグラ
フ、第５図は、同様に、第１図中の切替バルブ22の制御
領域を説明するためのサスペンションユニット12のスト
ローク量と車速の関係を示すグラフ、第６図は、コント
ローラ30により実行されるプレビュー制御の制御ルーチ
ンの手順を示すフロチャート、第７図は、コントローラ
30により実行されるプレビュー制御の出力ルーチンの手
順を示すフローチャート、第８図は、切替バルブ22に出
力される切替信号の時間変化を示すグラフである。１……オイルポンプ、７………車体、８……車輪、12…
…サスペンションユニット（油圧支持手段）、13……サ
スペンションスプリング、14……油圧アクチュエータ、
15……油圧室、17……制御バルブ、19……第１オリフィ
ス、20……アキュムレータ、21……第２オリフィス、22
……切替バルブ、30……コントローラ（油圧制御手
段）、32……車高センサ（車高検出手段）、33……プレ
ビューセンサ（振動入力検出手段）、34……車速センサ
（車速検出手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岸本尚浩東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者吉田裕明東京都港区芝５丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (56)参考文献特開昭61−235213（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車体と車輪間に介装され、油圧の給排抵抗
を制御することにより振動減衰力を変化させる油圧支持
手段と、車輪前方の振動入力物体を検出する振動入力検
出手段と、前記油圧支持手段の作動距離を検出する車高
検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記振動
入力検出手段が振動入力物体を検出したとき、前記車高
検出手段が検出した油圧支持手段の作動距離および前記
車速検出手段が検出した車速が、作動距離および車速に
より規定される所定の制御領域内にあるか否かを判別し
て、作動距離検出値および車速検出値が所定制御領域内
にあるときに限り、油圧支持手段の振動減衰力を小に変
化させる油圧制御手段とを備えることを特徴とする車両
用アクティブサスペンション装置。