JP2589461B2 - アクテイブサスペンシヨン装置 - Google Patents

アクテイブサスペンシヨン装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体及び気体の圧力により車輪上に自動車
の車体を懸架する気液流体ばねを用いたアクティブサス
ペンション装置に関する。
（従来技術） 自動車は平坦な舗装路から路面の継ぎ目等の路面不整
に至るあらゆる走行状態に遭遇し、その走行状態に即し
た振動や運動の最適な抑制が要求されている。即ち、滑
らかな平坦路をたんたんと走行している場合に、陸橋の
継ぎ目やコンクリート路の目地部等を通過する時、乗員
は特に敏感に振動乗心地の不快感を抱くのである。
これらの自動車の振動乗心地を向上させる目的で、従
来の自動車用の懸架系緩衝装置にあっては、減衰力特性
を可変とした場合において、車両の走行速度や車輪車軸
の相対変位、相対速度および車軸や車体の加速度等を評
価して、その特性を変化させるものがあるが、その制御
の考え方は、例えば、車両の発進・制動時のピッチバウ
ンス、レーンチェンジ時のロール等の運動や振動を押え
るためであり、レベル制御あるいは一定時間制御による
もので、前輪で検出した情報により減衰力を制御するも
のではない。又、前後の車輪を関連付けて制御する場合
においても、例えば車速や前後、上下、左右の各方向の
加速度を検出して電気信号を取り出し、それらのデータ
を基に各ショックアブソーバの減衰力をコントロールす
るように作用するもので、過渡的な路面からの車体への
衝撃を判断し、振動の大きさによって減衰力特性の変化
を与える時間的考慮に欠けるという欠点があった。即
ち、衝撃力入力に対しては減衰力を低く設定して入力を
緩和して、入力が入った後は、振動の持続を抑え、減衰
を早くするように減衰力を高く設定するように、制御タ
イミングを選ぶというような考慮は、従来なされていな
かった。
（発明の目的） 本発明は、これらの従来技術の問題点を解消すること
を目的とする。即ち、自動車が走行する路面の状態を車
軸と車体の相対運動より取り出し、特に定常走行時に問
題となる路面継ぎ目や突起等の過渡的な路面からの入力
に対して前輪において検出した情報により懸架系の減衰
力を制御して乗心地を格段に向上させるとともに、操縦
安定性の確保に寄与するような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。
（発明の原理） 本発明者等は、上記目的を達成するため系統的な実験
解析を重ねた結果、自動車の振動乗心地を制御するため
には、自動車の走行する路面の状態および自動車の走行
車速等の走行状態の変化に応じて懸架系緩衝装置の減衰
力特性を制御する必要があるという知見を得て本発明に
到達したものである。
先ず、本発明の制御原理について説明する。
自動車の走行状態は、各々の車軸と車体の相対変位ｘ
と、それを微分した時間変化率、即ち相対速度によっ
て表示することができる。第２図に示すように、相対変
位ｘの大小関係を横軸に、相対速度を縦軸にとると、
路面の状態や車速，その他の要素による走行状態は座標
上の位置として表される。
本発明者等は、種々の路面をいくつかの走行状態で走
行し、車軸と車体との相対変位ｘとその相対速度の関
係に克明に調べ、路面の状態および走行状態と相対変位
ｘと相対速度との対応をとった。
即ち、所謂悪路では、相対変位ｘ及び相対速度が共
に大きな値となり、振動が大きく乗心地が悪く、時に操
縦安定性の低下を伴うこともある。又、相対変位ｘ又は
相対速度が単独ではそれ程大きな値でなくても相対変
位ｘと相対速度との和が一定値を越えると、振動を感
じ乗心地その他のフィーリングに影響を及ぼすことがわ
かった。
一方、良路走行時においては、相対変位ｘ及びその相
対速度は共に小さいため、振動も小さく乗心地その他
のフィーリングも一般的に良い。このような良路走行時
に道路の継ぎ目等の路面不整部を通過する場合がある
が、そのような時には、相対変位ｘは小さくても、相対
速度は大きい。即ち、このような路面からの過渡的入
力が自動車に作用する場合においては、相対変位ｘとそ
の相対速度との和よりも、相対変位の絶対値|x|に対
する相対速度の絶対値｜｜の比｜|/|x|の値が一定
値を越える場合を評価する方が、自動車の走行状態を的
確に認識できるということに着眼したのである。
この着眼点に基づき本発明者等は、路面の不整部をい
くつかの場合について想定し、種々の走行状態で走行
し、相対変位ｘとその相対速度の関係を詳細に調べ、
路面不整部の状態及び走行状態と両者との対応をとっ
た。すると、相対変位の絶対値|x|に対する相対速度の
絶対値｜｜の比｜|/|x|の値が一定値を越えると、
衝撃的振動を感じ、乗員の乗心地，その他のフィーリン
グに多大な影響を及ぼすことがわかった。
そこで、本発明者等は、前輪の相対変位の絶対値|x|
とその相対速度の絶対値｜｜との比｜|/|x|で路面
の不整部等の状態を検出し、それに応じて後輪の気液流
体ばねの減衰力特性を色々制御してみた。すると、相対
変位の絶対値|x|とその相対速度の絶対値｜｜との比
｜|/|x|が一定値を越えると衝撃的振動となり、減衰
力特性の制御は、路面段差に後輪が乗り込む時に減衰力
を小さく、又、乗り越し後に減衰力を大きくすると、振
動乗り心地のフィーリングが良いことがわかった。
又、前輪が路面の不整部を通過して後、後輪がその路
面の不整部を通過する時点を予め予測し、前輪部での検
出直後でなく、ある時間遅れを与えて、後輪の減衰力特
性を制御すると最も振動の減衰を良好にし、かつ振動乗
心地のフィーリングが良いことがわかった。
これ等を算術式に示すと以下のようになる。即ち、時
々刻々変化する走行状態における車軸と車体との相対変
位ｘおよびその相対速度より、その時刻での相対運動
の評価値は、算術式Ｙ＝｜|/|x|で示される。
第２図中にこの算術式で表される直線（イ）が示され
ている。運動を評価する基準値をＣとするとＹとＣの大
小関係によっていわゆる段差か否かを判断できる。そし
て、その判別の結果に応じて気液流体ばねの減衰力特性
を制御することにより、前輪での衝撃を後輪では緩和
し、自動車の走行状態を最適にすることができる。
第３図は上記判別結果により、減衰力特性を高低の２
値に切り換え制御する場合の減衰力特性の変化の状態の
一例を示すもので、横軸に相対速度、縦軸に減衰力Fd
をとっている。前記Ｙの値と基準値Ｃによって減衰力特
性の切り換わる相対速度がきまり、第３図中のf
1（Ｃ）,f2（Ｃ）,f1′（Ｃ）,f2′（Ｃ）となる。
従って、第２図中直線（イ）より大なる時を前輪で検
出すると、その時の車速Ｖとその自動車の前輪後輪軸間
距離（軸距）Ｌとより、Ｔ＝L/Vの時間だけ遅れて弁を
切り換え、持続時間Trだけ弁の開度を保持する。即ち、
前輪において衝撃を検出すると、時間遅れを与えて、後
輪のサスペンションの減衰力を低い状態から高い状態へ
と切り換える。これより後輪の乗り越し時には減衰力を
低くすることにより振動ないしは振動レベルが過大にな
ることを防ぎ、その後減衰力を高くすることにより、振
動の減衰、即ち振動のおさまりを良好にするのである。
以上の減衰力制御の時間的流れを、第４図を用いて説
明する。良路走行中に目地等の突起を乗り越す場合を考
える。車室内の乗員に体する振動加速度波形を横軸に時
間をとって示すと第４図の曲線（イ）のようになり、本
発明による気液流体ばねの絞り弁開度の制御による大小
のレベルも同様に横軸に時間をとって示すと折れ線
（ロ）のようになる。遅れ時間Ｔは前記算術式Ｔ＝L/V
で示されるように、車速Ｖの関数である。又、同第４図
に示すように、持続時間Trは後輪の振動減衰時間に相当
するよう設定するのが良い。そして、前記の系統的実験
により、持続時間Trは前輪の相対変位の絶対値|x|とそ
の相対速度の絶対値｜｜の比｜|/|x|の関数である
ことがわかった。
（発明の構成、効果） 本発明は、以上のような本発明者等の系統的実験によ
り得られた知見に基づき、次のように構成されている。
第１図は、本発明による液体および気体の圧力により
車輪上に自動車の車体を懸架する気液流体ばねを用いた
アクティブサスペンション装置の基本的構成を示すもの
で、前輪の車軸と車体との相対変位ｘを検出する変位検
出手段I aと、走行路面に不整部があるときそれを検出
判定する路面状態判定手段II aと、自動車の走行車速を
検出する車速検出手段I bと、気液流体ばねの気液室と
アクチュエータとの間に配設した絞り弁の切換作動のタ
イミングや持続時間を定める信号設定手段II bと、その
信号設定手段の出力する信号に基づいて、前記絞り弁の
開度を制御する駆動手段IVとを具備し、自動車が走行す
る路面の状態に応じて減衰力特性を制御するようにした
ことを特徴とする。
そして、路面状態判定手段II aは、変位検出手段I a
により検出した相対変位ｘを微分して相対変位の時間変
化率、即ち相対速度を出力する微分回路１と、相対
変位の絶対値|x|に対する相対速度の絶対値｜｜の比
｜|/|x|を演算する第１の演算回路５と、第１の演算
回路５の出力する比｜|/|x|を表す信号を所定の基準
値と比較し、比｜|/|x|を表す信号が前記所定の基準
値より大きいとき路面に不整部のあることを表す信号を
出力する比較判定回路６とを備えている。
又、信号設定手段II bは、車速検出手段I bにより検
出した車速Ｖと自動車の前後輪軸間距離Ｌとから走行時
の前輪と後輪の通過時間間隔を求める第２の演算回路９
と、路面状態判定手段II aから前記不整部通過であるこ
とを表す信号が到来する毎に、第２の演算回路９の出力
に相当する絞り弁開度切換遅れ時間Ｔを設定する遅れ時
間設定回路10と、前記絞り弁開度切り換え後に、その弁
開度を保持すべき時間に相当する持続時間Trを設定する
持続時間設定回路11とを有する。
以上の構成の本発明のアクティブサスペンション装置
は、良路走行中の路面の継ぎ目や突起物を通過する際、
減衰力を変化させることにより、ごつごつした振動をや
わらげ、更にふわふわした振動の減衰を良くして、速や
かに振動を収斂させるので、乗員の乗心地フィーリング
を良好にして車両の快適性を向上させるという効果をお
さめるのである。即ち、前輪の車軸と車体の相対変位の
絶対値|x|に対する相対速度の絶対値｜｜の比｜|/|
x|により、段差や突起等の路面不整を検出し、その検出
時刻より前後輪の通過時間経過後に切液流体ばねの絞り
弁の開度を小さくし、絞り弁による減衰力を大きくして
所定の時間Trだけ減衰を早くするように作動し得るの
で、乗員が最も敏感に感じる平坦路での目地ショック等
の振動や音に関して自動車の乗り心地性能を向上するこ
とができるという利点を有する。
（実施態様の説明） 本発明は実施する当たり次のような態様をとりうる。
本発明の第１の態様は、路面状態判定手段II aが、相
対変位ｘ及びその相対変位の時間変化率、即ち相対速
度のそれぞれの絶対値|x|及び｜｜を得る絶対値回
路を有し、第１の演算回路５が相対変位ｘの絶対値|x|
に対する相対速度の絶対値｜｜の比｜|/|x|を演
算することを特徴とする。
第１の態様によれば、相対変位ｘとその相対速度の
比/xを予め絶対値にしておいて求める（｜|/|x|）
ので、両者の信号の符号を考慮しないで比の演算を行う
ことができるものである。
本発明の第２の態様は、比較判定回路６が、第１の演
算回路５の出力を第１の基準値と比較して大小関係を判
別する第１の比較回路と、微分回路１の出力する相対速
度の絶対値｜｜信号と第２の基準値とを比較して大
小関係を判別する第２の比較回路と、これ等の比較回路
の出力の論理積をとるアンド回路とからなり、比｜|/
|x|が所定の基準値以上で、且つ相対速度の絶対値｜
｜の値が所定の基準値以上である場合にのみ路面不整通
過を判定するようにしたことを特徴とする。
本第２の態様によれば、路面状態判定手段II aの比較
判定回路６が、前輪の車軸と車体の相対運動が大きくな
る場合を的確に検出することができるので、気液流体ば
ねの減衰力制御の起点を精確にして、絞り弁の開度を調
整でき、応答性が向上するという性能上の利点を有す
る。
本発明の第３の態様は、信号設定回路II bが、路面状
態判定手段II aにおける第１の演算回路５の出力する比
｜|/|x|の値に対して所定の非直線的係数を掛け合わ
せる係数回路を具備し、その係数回路の出力により持続
時間設定回路11の設定すべき持続時間Trを制御するよう
にしたことを特徴とする。このように構成することによ
り、通過する路面不整の大きさ、形状等によって変化す
る、通過後の減衰時間を予め予測することにより振動の
減衰を最適にすることができる。即ち、橋梁等の長い路
面継ぎ目のような路面不整部を通過する場合には弁制御
において、減衰力を高めに保持する持続時間Trを長めに
することにより振動減衰を早くすることができる。又、
舗装路面の目地のような短い路面不整部を通過する場合
には、持続時間Trを短かめにすることにより、振動減衰
を早くして、通過後の平坦な路面走行時には、減衰力を
迅速に低くめにすることにより、自動車の乗心地が向上
するのである。
以上のように、第３態様によれば、路面不整部の大き
さ、形状によって絞り弁の持続時間をかえて自動車の振
動減衰を最適にするという利点を有する。
（実施例の説明） 以下、第5A図乃至第5C図を用いて本発明の第１および
第２の態様に属する第１の実施例のアクティブサスペン
ション装置を説明する。尚、第１図の参照符号と同一の
符号のものは同一部分を示す。
第１実施例のアクティブサスペンション装置は、基本
的には第１図と同じく変位検出手段I a1と車速検出手段
I bと、路面状態判定手段II a1と、信号設定手段II b1
と、ドライバIIIと、駆動手段IVと、気液流体サスペン
ションＶとからなる。
変位検出手段I a1は、前輪のサスペンションのリンク
上にあって車軸を支持するロアアームLA或いはアンダー
リンクの上下運動に伴う車高の変位に応じてアームの変
位を検出する直線型ポテンショメータ41aとから構成さ
れ、自動車の走行時における車軸と車体との相対変位ｘ
を検出する。
車速検出手段I bは駆動輪の回転数よりFVコンバータ
を通して車速に比例する電圧を生じる速度計30から構成
され、自動車の走行時の車速Ｖを検出する。
路面状態判定手段II a1は第5B図に示すように、変位
検出手段I a1のポテンショメータ41a（第5A図）に接続
した第１の全波直線検波回路31と、変位検出手段I a1の
ポテンショメータ41aに接続した微分回路32と、微分回
路32に接続した第２の全波直線検波回路33と、各検波回
路31,33の出力に接続された除算回路34と、除算回路34
の出力と基準値を比較する第１の比較回路35と、第２の
全波直線検波回路33の出力と第２の基準値とを比較する
第２の比較回路36と、２つの比較回路35,36の出力に接
続されたアンド回路37とからなる。
第１の全波直線検波回路31は、第２の全波直線検波回
路33と同様な構成で、演算増幅器OP1、抵抗R1,R2及びダ
イオードD1,D2からなる正の半サイクルのみ反転増幅す
る半波整流回路と、演算増幅器OP2及び抵抗R3,R4,R5か
らなる反転増幅器とから構成され、入力の相対変位ｘを
全波整流した信号、即ちｘの絶対値に相当する信号|x|
を出力する。従って、気液流体ばねの伸縮や車体の上下
動にかかわらず、常に、その絶対値を出力する。
微分回路32は、演算増幅器OP3,コンデンサC1及び抵抗
R6からなる通常の微分回路であって、相対変位ｘを微分
して反転した−を出力する。
除算回路34は、トランジスタTR1,コンデンサC2,C3、
抵抗R12,R13,R14及び演算増幅器OP6からなる通常の除算
回路であって、相対変位ｘの絶対値|x|に対する相対変
位の時間変化率、即ち相対速度の絶対値｜｜の比
｜|/|x|の値を出力する。
第１の比較回路35は、抵抗R15、演算増幅器OP7及び基
準電圧源−E1からなり、除算回路34の出力信号と基準電
圧とを比較し、該出力信号が基準電圧より大きいとき、
信号を出力する。
同様に、第２の比較回路36は、抵抗R16、演算増幅器O
P8及び基準電圧源−E2からなり、第２の全波直線検波回
路33の出力信号と基準電圧とを比較し、該出力信号が基
準電圧より大きいとき、信号を出力する。アンド回路37
はアンド素子からなり、いずれもが基準値より大きい時
に信号を出力する。
信号設定手段II b1は、第5C図に示すように、速度検
出手段I bの速度計30（第5A図）に接続した除算回路38
と、除算回路38に接続した単安定マルチバイブレータM1
からなる遅れ時間設定回路39と、更に同様な単安定マル
チバイブレータM2からなる持続時間設定回路40とから構
成される。
除算回路38は、第１の除算回路34と同様にトランジス
タTR2、演算増幅器OP3、コンデンサC4,C5及び抵抗R17,R
18,R19よりなり、自動車の軸距Ｌを車速Ｖで割った値
Ｔ、即ち自動車の前輪から後輪までの通過時間の間隔を
示す値を出力する。遅れ時間設定回路39は、コンデンサ
C6と可変容量型抵抗器VR1と単安定マルチバイブレータM
1により構成され、の路面状態判定手段II a1内のアンド
回路37の出力をトリガーとしてコンデンサC6と可変容量
型抵抗器VR1との値で決められる除算回路38の出力に相
当する時間Ｔを設定する。
持続時間設定回路40は、コンデンサC7と、抵抗R
20と、単安定マルチバイブレータM2により構成され、遅
れ時間設定回路39の出力をトリガーとしてコンデンサC7
と抵抗R20とで決まる時間Trを設定する。このようにし
て、信号設定手段II b1は路面状態判定手段II a1により
前輪への路面状態不整部通過による入力を所定の条件下
で検出し、時間Ｔ後に持続時間Trの間、信号をドライバ
IIIへ出力する。
ドライバIII（第１図参照）は信号設定手段II b1にお
ける弁開閉の持続時間設定回路40に接続され、駆動手段
IVを駆動できるように弁開閉持続時間設定回路40の出力
を増幅するためのものである。
駆動手段IVは減衰力発生絞り弁管路42cをドライバIII
からの信号によって制御するもので、絞り弁切替電磁弁
43cとして構成されている。絞り弁切替電磁弁43cを制御
することにより、減衰力発生絞り弁管路42c内の２つの
通路の一方を開閉し、各々の通路に設けたオリフィスの
絞りの開度を制御して減衰力を制御するものである。即
ち、ドライバIIIからの出力信号のないとき、換言すれ
ば、路面状態判定手段II a1において、相対変位ｘの絶
対値|x|に対する相対速度の絶対値｜｜の比｜|/|
x|が基準値を越えず、且つ相対速度の絶対値｜｜が
一定の基準値を越えない平坦な良路を走行しているよう
な条件下では、絞り弁切替電磁弁43cを制御して、気液
流体ばね51cの減衰力を小さくする。他方、ドライバIII
から出力信号が出されるとき、即ち路面不整部通過時で
あることを検出しているとき、絞り弁開度を切り換えて
切液流体ばね51cの減衰力を大きくする。
気液流体サスペンションＶは、前後輪サスペンション
にあって、油圧発生装置44と、アキュムレータ45と、４
個の流量制御弁46a,46b,46c,46dと、３個の流量制御弁
の流量を制御する２個の弁制御装置47a,47cと、不要の
油を戻し、油圧発生装置44の吸入側に連通する油溜48
と、配管49a,49b,49c,49dを通してそれぞれ流量制御弁4
6a,46b,46c,46dに連通した４個のアクチュエータ50a,50
b,50c,50dと、絞り弁管路42a,42b,42c,42dを介して配管
49a,49b,49c,49dに連絡した４個の気液流体ばね51a,51
b,51c,51dとからなる。尚、第5A図は代表的に前輪の一
輪及び後輪の一輪即ちサフィックスa,cのみを示したも
のである。
油圧発生装置44は、エンジンによってプーリを介して
駆動されるベーンポンプで、予め所定の圧力の作動油を
アキュムレータ45に蓄積する。ペーンポンプはエンジン
の回転に応じて駆動される。これは高速時の旋回、制動
の際より大きな力を発生する必要があることを考慮した
ものである。
アキュムレータ45は、所定の容積よりなる金属容器で
構成され、その容器内をゴムダイヤフラムにより２分割
して、一方の部屋には所定の圧力の窒素等のガスを封入
し、他方の部屋には配管DPを介して前記ポンプの吐出口
に連通させている。このアキュムレータ45は、ポンプの
能力が制御装置の要求に対して不足する場合に、制御装
置の動作不能を補償するものである。又、アキュムレー
タ45を設けることにより、ポンプの小容量化，小型化を
可能にする。
流量制御弁46a,46b,46c,46dは流入及び吐出ポートを
配設したシリンダー内に軸方向に移動すると共に、外径
の異なった部分を有するスプールを介挿したスプール弁
からなり、そのスプールの大径部と吐出ポートとの位置
関係により、絞りの開口面積を変化させて、吐出流量を
制御するものである。
弁制御装置47a,47cは信号設定手段II b1からの出力信
号の電流に応じてノズルフラッパが動いて差圧を発生さ
せ、かかる差圧を前記スプールの両端に作用させてスプ
ールを移動させるものである。スプールは、前記ノズル
フラッパと機械的に連結しており、スプールが動くと、
ノズルフラッパを差圧を生じさせない方向に動かして、
弁開度を固定する。アクチュエータ50a,50bは、前輪の
ウイシュボーン型サスペンションのロアアームLAと車体
Ｂ間に挿置され、そのピストンPa,PbをロアアームLAに
係止し、そのシリンダCa,Cbを車体に係止したものであ
る。アクチュエータ50c,50dは、後輪の車軸RAと車体Ｂ
との間に配設され、そのピストンPc,PdをアームRAに係
止しシリンダCc,Cdを車体Ｂに係止している。アクチュ
エータ50a,50b,50c,50dの各シリンダCa,Cb,Cc,Cdは、配
管49a,49b,49c,49dを介して流量制御弁46a,46b,46c,46d
の吐出ポートに連絡されている。前輪と後輪に用いるア
クチュエータは、前輪の方を大きくしている。これはロ
アアームLAの支点と車輪との間で車体を支持すること
（アーム比）を考慮したものである。
気液流体ばね51a,51b,51c,51dは、所定の容積よりな
る金属容器で構成され、その容器内をゴムダイヤフラム
によって２分割して、一方の部屋には所定の圧力の窒素
等のガスを封入し、他方の部屋には絞り弁管路42a,42b,
42c,42dを介して配管49a,49b,49c,49dに連通している。
上述の構成よりなる第１実施例の装置において、平坦
な良路走行状態では、気液流体ばね51a,51b,51c,51dの
ソフトなばね特性を活かして、気液流体ばね51a,51b,51
c,51dの減衰力特性は小さい状態の方が自動車の乗り心
地は良く、路面不整部通路時には、外乱の程度を認識し
て、気液流体ばね51a,51b,51c,51dの減衰力特性を大き
い状態とするので、突発的な突起乗り越し時や、突発的
なレーンチェンジ等で、走行状態が突変する場合に、特
に乗り心地を最適にすることができるという利点を有す
る。
第6A図及び第6B図に示す本発明の第３の態様に属する
第２実施例のアクティブサスペンション装置に基づき本
発明を説明する。尚、第１図，第5A図，第5B図及び第5C
図の参照符号と同一符号のものは同一部分を示す。
第２実施例のアクティブサスペンション装置は、変位
検出手段I aと、路面状態判定手段II a2と、信号設定手
段II b2と、ドライバIIIと、駆動手段IVと、気液流体サ
スペンションＶからなる。
変位検出手段I aは、前後輪のサスペンションのリン
ク端部にあって、他端に車軸を支持するロアアームLA或
いはトレーリングアームの車体側の揺動回転中心まわり
の回転角変化を相対変位に変換する４個の回転型ポテン
ショメータ41a,41b,41c,41dとから構成され、自動車の
走行時における車軸と車体との相対変位ｘを検出し、そ
れに応じた電圧信号を出力する。
車速検出手段I bは駆動輪の回転数よりFVコンバータ
を通して車速に比例する電圧を生じる速度計30から構成
され、自動車の走行時の車速Ｖを検出する。
路面状態判定手段II a2は、変位検出手段I aのポテン
ショメータ41bに接続した第１の全波直線検波回路31
と、変位検出手段I aのポテンショメータ41bに接続した
微分回路32と、微分回路32に接続した第２の全波直線検
波回路33と、各検波回路31,33の出力に接続された除算
回路34と、除算回路34の出力と基準値を比較する第１の
比較回路35と、第２の全波直線検波回路33の出力と第２
の基準値とを比較する第２の比較回路36と、２つの比較
回路35,36の出力に接続されたアンド回路37とからな
る。
信号設定手段II b2は、速度検出手段I bの速度計30に
接続した除算回路38と、この除算回路38に接続した単安
定マルチバイブレータからなる遅れ時間設定回路39と、
更に同様な単安定マルチバイブレータからなる接続時間
設定回路402と、路面状態判定手段II a2における除算回
路34の出力に接続した係数設定回路401とからなる。従
って、持続時間設定回路402と係数設定回路401とが主な
相違点であり、以下相違点を中心に説明する。
係数設定回路401は、路面状態判定手段II a2の中の除
算回路34の出力信号について、予め設定した非直線的関
係からなる係数を演算し、係数を掛け合せた出力を信号
設定手段II b2の中の持続時間設定回路402の時間定数決
定用CR回路へ出力する。
係数設定回路401は、抵抗R21,R22,R23,R24,R25,R26,R
27と、ダイオードD8,D9と、電圧源Ｅからなる折れ線近
似電気回路により構成され、第１段の折れ線は抵抗R21,
R27、第２段の折れ線は抵抗R22,R23,R27、第３段の折れ
線R24,R25,R26の大小関係でその傾きを変えるようにし
て、抵抗値が選ばれる。尚、これらの折れ線近似は、上
記の例にとらわれず多点近似が可能であり、同様の抵抗
とダイオードの組合せにより、より多くの多点近似が望
ましい。
接続時間設定回路402は係数設定回路401の出力に接続
される可変抵抗器VR2以外は第１実施例の時間設定回路4
0と同様な構成である。可変抵抗器VR2は係数設定回路40
1の出力に接続され、出力信号の大きさによってモータ
ドライブされて所定の抵抗値をコンデンサC7と可変抵抗
器VR2よりなる時間設定CR時定数回路に与える。このよ
うにして信号設定手段II b2は、路面状態判定手段II a2
により前輪の路面不整部通過時による入力を所定の条件
下で検出し、時間Ｔ後に相対変位ｘの絶対値|x|に対す
る相対速度の絶対値｜｜の比｜|/|x|の値に対し
て非直線的関係により関連する持続時間Trの間、信号を
ドライバIIIへ出力する。
上述の構成よりなる第２実施例のアクティブサスペン
ション装置は、走行の状態の変化に対応して路面の状態
と車速等の走行状態を認識判定する信号によって気液流
体ばね51a,51b,51c,51dの減衰力特性を切り換える。
更に、第２実施例では、上記走行状態を表す信号その
ものによって、走行状態の変化をいち早く識別判断し、
走行状態に適した減衰力特性を発揮するように気液流体
ばね51a,51b,51c,51dの絞り弁開度が切り換えられる。
即ち、平坦な良路を走行している場合に橋等の継ぎ目や
舗装路の目地部等の路面不整部を通過すると、前輪の車
軸と車体の間の相対変位ｘの絶対値|x|と相対速度の
絶対値｜｜との値よりその大きさを認識して、その路
面入力の大きさに応じて後輪の路面不整部通過時に減衰
力を小さくして振動をいなして衝撃をやわらげ、次いで
減衰力を大きくし減衰を早めるのである。その際、路面
入力の大きさによって減衰力を大きく持続する時間Trを
調節するので、更にきめ細かく減衰力を適正化し、自動
車の走行時の乗り心地を最適にして、同時に操縦安定性
を確保するという利点を有するのである。
第２実施例では、変位検出手段I aを回転型ポテンシ
ョメータ41a,41b,41c,41dとすることにより、サスペン
ションの構成をコンパクトにでき、自動車の高さを小さ
くすることにより、美観や見映えを良くし、更に空力特
性を向上させ、燃費性能についても有効となる利点を有
する。
以上、要するに、本発明は自動車の走行する路面の状
態と車両の相対運動の状態変数として前輪の車軸と車体
との相対変位と、相対変位の時間変化率である相対速度
を検出演算し、これ等の絶対値の比の基準値に対する大
小関係より路面の不整部通過を認識し、駆動輪の回転数
より求めた車速検出手段により速度を求め、自動車の軸
距より前後輪の通過時間を算定し、その時間経過後に後
輪の減衰力を低い状態より高い状態へと切り換え、その
後、路面不整部通過時の認識信号の大きさに依存して減
衰力を高い状態に保持する時間を最適にして、その自動
車の走行状態において振動乗心地を最適にして、自動車
の走行安定性、運動特性を改善するという利点を有す
る。
上述した２つの実施例はいずれも変位検出手段は、直
線形、回転形のポテンショメータを用いた例について述
べたが、車軸と車体との相対変位を変位に応じた磁束変
化として検出する電磁センサ、テレメータ等の変位セン
サが使用可能である。
本発明の路面状態判定手段は、上記実施例に説明した
ものに限定されず、前輪の車体と車軸との相対変位信号
を微分して、相対変位信号の変化率信号とするものであ
れば、どんなものでも適用可能である。
又、流量制御弁を制御するため、大きな電気的パワー
が必要であれば、適宜増幅器を使用することも可能であ
る。
更に、車高の変化の変化率を得るのに所謂速度センサ
を用いれば、微分器が不要になる。
更に、演算回路等の構成は上述した実施例に説明した
ものに限定されず、マイコン等の演算機能を利用して構
成することも可能である。
本発明のドライバ，駆動手段，気液流体サスペンショ
ン等は上述の実施例に限らず、変位及び変位の時間変化
率に応じて車体に力を作用して減衰力を制御するもので
あれば、どんなものでも適用可能である。即ち、上述の
実施例で説明した以外の空気圧回路，油圧回路，空気ア
クチュエータ，油圧アクチュエータは勿論、電磁力，そ
の他の力で減衰力を作用させるものでもよい。
本発明は、上述以外にも、特許請求範囲の精神の範囲
内において幾多の設計変更および付加変更が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の装置の基本的構成を示すブロック図で
ある。 第２図は本発明を説明するための相対変位ｘとその時間
変化率との座標位置による路面状態を示す図である。 第３図は本発明により気液流体ばねの減衰力特性の切り
換えを示す図である。 第４図は減衰力制御の時間的流れを示すもので、同図
（イ）は車室内の振動加速度波形、同図（ロ）は気液流
体ばねの絞り弁開度を示すものである。 第5A図，第5B図及び第5C図は本発明の第１及び第２の態
様に属する第１の実施例の基本的な構成を示すブロック
図である。 第6A図及び第6B図は本発明の第３の態様に属する第２の
実施例の基本的な構成を示すブロック図である。 I a……変位検出手段、I b……車速検出手段、II a,II
a1,II a2……路面状態判定手段、III……ドライバ、IV
……駆動手段、Ｖ……気液流体サスペンション、1,32…
…微分回路、2,3……絶対値回路、５……第１の演算回
路、６……比較判定回路、９……第２の演算回路、10,3
9……遅れ時間設定回路、11,40……接続時間設定回路、
31,33……全波直線検波回路、34,38……除算回路、35,3
6……比較回路、37……アンド回路、42a,42b,42c,42d…
…絞り弁管路、43a,43b,43c,43d……絞り弁切換電磁
弁、50a,50b,50c,50d……油圧アクチュエータ、51a,51
b,51c,51d……気液流体ばね。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 靖享 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 山本 有造 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−183216（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−193710（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−191506（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液体及び気体の圧力により車輪上に自動車
    の車体を懸架する気液流体ばねを用いたアクティブサス
    ペンション装置において、 前輪の車軸と前記車体との相対変位ｘを検出する変位検
    出手段と、 前記変位検出手段により検出した相対変位ｘを微分して
    前記相対変位の時間変化率（前記車軸と前記車体との相
    対速度）を出力する微分回路と、前記相対変位の絶対
    値|x|に対する前記相対変位ｘの時間変化率の絶対値｜
    ｜の比｜|/|x|を演算する第１の演算回路と、前記
    第１の演算回路の出力する前記比｜|/|x|を表す信号
    を所定の基準値と比較し、前記比｜|/|x|を表す信号
    が前記所定の基準値より大きいとき路面不整部通過であ
    ることを表す信号を出力する比較判定回路とを有する路
    面状態判定手段と、 前記自動車の走行車速を検出する車速検出手段と、 前記車速検出手段により検出した車速Ｖと前記自動車の
    前後輪軸間距離Ｌとから走行時の前記前輪と後輪の通過
    時間間隔を求める第２の演算回路と、前記路面状態判定
    手段から前記路面不整部通過であることを表す信号が到
    来する毎に、前記第２の演算回路により得られた前記通
    過時間間隔に相当する絞り弁開度切り換え遅れ時間Ｔを
    設定する遅れ時間設定回路と、前記遅れ時間Ｔ後に絞り
    弁開度を小に切り換えると共に絞り弁開度を小に維持す
    る持続時間Trを設定する持続時間設定回路とを有する信
    号設定手段と、 前記信号設定手段の出力する信号に基づいて、前記気液
    流体ばねの気液室とアクチュエータとの間に配設した前
    記絞り弁開度を制御する駆動手段とを具備し、 前記自動車が走行する路面の状態に応じて減衰力特性を
    制御するようにしたことを特徴とするアクティブサスペ
    ンション装置。
  2. 【請求項２】前記比較判定回路は、 前記第１の演算回路の出力を第１の基準値と比較して大
    小関係を判別する第１の比較回路と、前記微分回路の出
    力する前記相対変位の時間変化率の絶対値を表す信号
    と第２の基準値とを比較して大小関係を判別する第２の
    比較回路と、前記第１及び第２の比較回路の出力の論理
    積をとるアンド回路とからなり、前記比｜|/|x|が所
    定の基準値以上で、かつ前記相対変位の時間変化率の
    絶対値｜｜の値が所定の基準値以上である場合にのみ
    路面不整通過であると判定することを特徴とする特許請
    求範囲第（１）項記載のアクティブサスペンション装
    置。
  3. 【請求項３】前記信号設定手段は、 前記路面状態判定手段における前記第１の演算回路の出
    力する前記比｜|/|x|の値に対して所定の非直線的係
    数を掛け合わせる係数回路を具備し、前記係数回路の出
    力により前記持続時間設定回路の設定すべき持続時間Tr
    を制御するようにしたことを特徴とする特許請求範囲第
    （１）項記載のアクティブサスペンション装置。
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