JPH02141317A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両のサスペンション装置に関し、特に流体シ
リンダへの流量を制御してサスペンション特性を可変す
る場合の改良に関する。

（従来の技術） 従来より、サスペンション装置として、例えば特公昭５
９−１４３６５号公報に開示されるように、車両の車輪
毎に流体シリンダと、該流体シリンダに連通ずるガスば
ねとを備えて、ガスばねの低いバネ定数でもって車両の
乗心地性を良好にしたハイドロニューマチックサスペン
ション装置（ＨＰＳ装置）が知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の如きＨＰＳ装置、又はガスばねを備え
ないサスペンション装置において、各車輪の流体シリン
ダへの流量を流量制御弁で調整し、適宜流体を給排すれ
ば、車両のサスペンション特性を車両の直進時や旋回時
等の運転状態に合せることができ、より一層に乗心地性
や走行安定性を向上できる。

而して、上記の如くサスペンション特性を可変にする場
合に、車両の上下加速度を検出し、その変化に応じて各
流体シリンダへの流量を制御すれば、車両の上下振動を
有効に抑えることができ、乗心地を一層良好にできる。

しかるに、その場合、車両の上下振動の種類にはバウン
ス、ピッチ及びロールの三種があり、この内例えばバウ
ンスは比較的大きい方が乗心地が良く、ピッチは素早く
収束する方が良い。このため、流体シリンダへの流量の
制御特性（流量制御弁の制御ゲイン）を一種類に設定す
るときには、車両の上限振動の種類に応じた適切な制御
が困難になる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、車両の上限振動の種類に応じた制御ゲインでもっ
て流量制御弁を制御して、車両のバウンス、ピッチ、ロ
ール毎に独立した制御を行って、車両の上限振動に対す
る乗心地性を一層良好にすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、車両の上下加速
度センサにより車両のバウンス、ピッチ及びロールを検
出し、その各々で独立して各車輪の流体シリンダへの流
量を演算する。

その場合、上下振動の種類毎に上下加速度センサを配置
する場合には、その個数が多くなる。そこで、本発明で
は、車両の水平面の上下の動きを把握すればバウンス、
ピッチ、ロールの何れも検出できる点に着目し、上下加
速度センサを車両の略水平面内の少くとも３箇所に配置
して、車両の水平面の上下の動きを検出する。

つまり、本発明の具体的な解決手段は、車両の車輪に各
々流体シリンダと、該各車輪の流体シリンダへの流量を
調整する流量制御弁とを備え、各車輪の流体シリンダの
流量を制御することにより車両のサスペンション特性を
可変にする車両のサスペンション装置を前提とする。そ
して、車両の略水平面上の任意の３箇所以上の点に上下
加速度センサを配置すると共に、該各上下加速度センサ
の検出信号に基いて車両のバウンス成分、ピッチ成分、
ロール成分を演算する成分演算手段と、該成分演算手段
で演算された車両のバウンス成分、ピッチ成分、ロール
成分毎に上記各流量制御弁に対する制御量を演算する制
御量演算手段とを設けて、上記制御量演算手段で演算さ
れた各制御量に基いて上記各流量制御弁を制御する構成
としている。

（作用） 以上の構成により、本発明では、車両のバウンス成分、
ピッチ成分、ロール成分毎に流量制御弁に対する制御量
が演算されるので、その制御量の演算に際し各成分毎に
独自の制御ゲインを使用できる。その結果、例えば車両
のバウンスに対しては比較的大きく設定できると共に、
ピッチに対しては素早く収束でき、車両の乗心地性を良
好にできる。

しかも、３個以上の上下加速度センサにより車両の水平
面の上下の動きを把握し、この動きから車両のバウンス
、ピッチ、ロールの各成分を演算するので、上下加速度
センサの個数を低減できると共に、そのセンサ配置の自
由度を高めることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の車両のサスペンション装
置によれば、各車輪に備える流体シリンダの流量を流量
制御弁で制御してサスペンション特性を可変にする場合
、車両の略水平面に配置する３個以上の上下加速度セン
サでもって車両のバウンス、ピッチ及びロール成分を把
握し、この成分毎に上記流量制御弁の制御量を演算する
ので、車両のバウンス制御、ピッチ制御及びロール制御
毎に独自で最適な制御特性を設定できると共に、上下加
速度センサの配置の自由度を高めることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、１は車体、２Ｆは前輪、２Ｒは後輪で
あって、車体１と前輪２Ｆとの間、車体１と後輪２Ｒ間
には、各々流体シリンダ３が配置されている。該各流体
シリンダ３内は、シリンダ本体３ａ内に嵌挿したピスト
ン３ｂにより液圧室３Ｃが画成されている。上記ピスト
ン３ｂに連結したロッド３ｄの上端部は車体１に連結さ
れ、シリンダ本体３ａは各々車輪２Ｆ、２Ｒに連結され
ている。

また、上記各流体シリンダ３の液圧室３Ｃには、各々、
連通路４を介してガスばね５が連通接続されている。該
各ガスばね５は、ダイヤフラム５ｅによりガス室５ｒと
液圧室５ｇとに区画され、該液圧室５ｇが流体シリンダ
３の液圧室３Ｃに連通する。

また、８は油圧ポンプ、９．９は該油圧ポンプ８に液圧
管路１０を介して接続された比例流量制御弁（流量制御
弁）であって、各流体シリンダ３Ｆ、３Ｒへの流体の供
給、排出を行って流量を調整する機能を有する。

さらに、１２は油圧ポンプ８の油吐出圧を検出する吐出
圧計、１３は各流体シリンダ３の液圧室３ｃの液圧を検
出する液圧センサ、１４は対応する車輪２１’、２Ｒの
車高（シリンダストローク量）を検出する車高センサ、
１５は車両の上下加速度（車輪２Ｆ、２Ｒのばね上船速
度）を検出する上下加速度センサであって、車両の略水
平面上で左右の前輪２Ｆの上方に各々１個及び後輪２Ｒ
間の車体左右方向の中央部に１個（合計３個）配置され
ている。而して、上記各計器及びセンサの検出信号は各
々内部にＣＰＵ等を有するコントローラ１７に入力され
て、サスペンション特性の可変制御に供される。

次に、流体シリンダ３べの流体の給排制御用の油圧回路
を第２図に示す。同図において、油圧ポンプ８は駆動源
２０により駆動されるパワーステアリング装置用の油圧
ポンプ２１と二連に接続されている。油圧ポンプ８の吐
出管８ａには、アキュムレータ２２が連通接続され、そ
の下流側は前輪側配管２３Ｆ及び後輪側配管２３Ｉ？が
並列接続され、前輪側配管２３Ｆには左輪側配管２３＋
”Ｌ及び右輪側配管２ＢＰＲが並列接続され、該各配管
２ＭＬ、２３ＰＲには対応する車輪の流体シリンダ３Ｐ
Ｌ、　　３ＰＲの液圧室３Ｃが連通接続される。同（７
１に、後輪側配管２３Ｒには左輪側及び右輪側の配管２
３ＲＬ、２３ＲＲが並列接続され、該各配管２３ＲＬ。

２３ＲＲには対応する車輪の流体シリンダ３１？Ｌ、　
　３１７１？の液圧室３ｃが連通接続される。

上記各流体シリンダ３ＰＬ〜３Ｉ？Ｒに接続するガスば
ね５Ｆ１．〜５１？Ｉ？は、各々、具体的には複数個（
４個）づつ備えられ、これ等は対応する流体シリンダ３
の液圧室３ｃに連通ずる共通連通路４に対して分岐連通
路４ａ〜４ｄを介して互いに並列に接続されている。ま
た、上記各車輪毎の複数個（第１〜第４）のガスばね５
ａ〜５ｄは、その分岐連通路４ａ〜４ｄに介設したオリ
フィス２５ａ〜２５ｄを備えていて、その各々の減衰作
用と、ガス室５ｆに封入されたガスの緩衝作用の双方に
より、サスペンション装置として基本的な機能を発揮す
る。

而して、各車輪のガスばね５１”Ｆ〜５ＲＩ？では、各
々、第１ばね５ａと第２ばね５ｂとの間の共通連通路４
に該連通路４の通路面積を調整する減衰力切換バルブ２
６が介設されている。該切換バルブ２６は、共通連通路
４を開く開位置と、その通路面積を顕著に絞る絞位置と
の二位置を有する。

また、液圧ポンプ８の吐出管８ａには、アキュムレータ
２２近傍にてアンロードリリーフ弁２８が接続される。

該リリーフ弁２８は、開位置と閉位置とを有し、吐出圧
計１２で計測した油吐出圧が上限設定値以上の場合に開
位置に切換制御されて油圧ポンプ８の油をリザーブタン
ク２９に戻し、アキュムレータ２２の油の蓄圧値を設定
値に保持制御する機能を有する。而して、各流体シリン
ダ３への油の供給はアキュムレータ２２の蓄浦でもって
行う。

以下、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の構成は同一で
あるので、左前輪側のみを説明し、他はその説明を省略
する。つまり、左前輪側配管２３ＰＬには上記比例流量
制御弁９が介設される。該比例流量制御弁９は、全ポー
トを閉じる停止位置と、左前輪側配管２３ＰＬを開く供
給位置と、左前輪側配管２３１’ｌ、の流体シリンダ３
側をリターン配管３２に連通ずる排出位置との三位置を
有すると共に、圧力補償弁９ａを内蔵し、該圧力補償弁
９ａにより上記供給位置及び排出位置の二位置にて流体
シリンダ３の液圧室３Ｃ内の液圧を所定値に保持する。

加えて、上記比例流量制御弁９の流体シリンダ３側には
、左前輪側配管２３ＰＬを開閉するパイロット圧応動型
の開閉弁３３が介設される。該開閉弁３３は、比例流量
制御弁９の油ポンプ８側の左前輪側配管２３ｒ’Ｌの液
圧を導く電磁弁３４の開時にその液圧がパイロット圧と
して導入され、このパイロット圧が所定値以上の時に開
作動して左前輪側配管２３Ｉ’Ｌを開き、比例流量制御
弁９による流体シリンダ３への流量の制御を可能とする
機能を有する。

尚、図中、３５は流体シリンダ３の液圧室３Ｃの液圧の
異常上昇時に開作動してその流体をリターン配管３２に
戻すリリーフ弁である。また、３６は油圧ポンプ８の吐
出管８ａのアキュムレータ２２近傍に接続されたイグニ
ッションキ一連動弁であって、イグニッションオフ時に
開制御されてアキュムレータ２２の蓄油をタンク２９に
戻し、高圧状態を解除する機能を有する。３７は油ポン
プ８の油吐出圧の異常上昇時にその油をタンク２９に戻
して降圧するポンプ内リリーフ弁、３８はリターン配管
３２に接続されたリターンアキュムレータであって、流
体シリンダ３からの油の排圧時に蓄圧作用を行うもので
ある。

次に、コントローラ１７による各流体シリンダ３の流量
制御を第３図に基いて説明する。

同図では、基本的に、各車輪の車高センサ１４の検出信
号に基いて車高を目標車高に制御する制御系Ａと、３個
の上下加速度センサ１５の検出信号に基いて車両の上下
振動の低減を図る制御系Ｂと、各車輪の液圧センサ１３
の検出信号に基いて前輪側及び後輪側で各々左右の車輪
間の支持荷重の均一化を図る制御系Ｃとを有する。

而して、制御系Ａにおいて、４０は車高センサ１４のう
ち、左右の前輪２Ｆ側の出力ＸＰＩ？、　ＸＦＬを合計
すると共に左右の後輪２Ｒ側の出力ＸＲＩ？。

ＸＲＬを合計して、車両のバウンス成分を演算するバウ
ンス成分演算部である。また、４１は左右の前輪２Ｆ側
の出力ＸＰＲ，ＸＦＬの合計値から、左右の後輪２Ｒ側
の出力ＸＲＲ，ＸＲＬの合計値を減算して、車両のピッ
チ成分を演算するピッチ成分演算部、４２は左右の前輪
２Ｆ側の出力の差分ＸＰＲ−ＸＰＬと、左右の後輪２Ｒ
側の出力の差分ＸＲＲ−ＸＲＬを加算して、車両のロー
ル成分を演算するロール成分演算部である。

また、４３は上記バウンス成分演算部４０で演算した車
両のバウンス成分を入力して下記のＰＤ制御（比例−微
分制御）式 ％式％ に基いてバウンス制御での各車輪の流量制御弁９に対す
る制御量を演算するバウンス制御部である。

また、４４はピッチ成分演算部４１で演算した車両のピ
ッチ成分を入力して上記と同一の比例−微分制御式に基
いてピッチ制御での各流量制御弁９の制御量を演算する
ピッチ制御部、同様に４５はロール成分演算部４２で演
算した車両のロール成、及び車両の目標ロール角ＴＩ？
０ＬＬ（後述）を入力して上記と同一の比例−微分制御
式に基いて、目標ロール角Ｔ　ＰＯＬＬに対応する車高
にするよう、ロール制御での各流量制御弁９の制御量を
演算するロール制御部である。

而して、車高を目標車高に制御すべく、上記各制御部４
３〜４５で演算した各制御量を各車輪毎で反転（車高セ
ンサ１４の信号入力の正負方向とは逆方向に反転）させ
た後、各車輪に対するバウンス、ピッチ、ロールの各制
御量を加算して対応する比例流量制御弁９の制御量ＱＰ
Ｒ，ＱＦＬ、　ＱＩ？Ｉ？、ＱＲＬとする。

また、制御系Ｂにおいて、５０は３個の上下加速度セン
サ１５の出力ＧＦＲ，Ｇ［’Ｌ、　Ｇｌ？を合計して車
両のバウンス成分を演算するバウンス成分演算部、５１
は３個の上下加速度センサ１５のうち、左右の前輪２Ｆ
側の出力ＧＩ？Ｒ，ＧＦＬの各半分値の合計値から後輪
２Ｒ側の出力ＧＲを減算して、車両のピッチ成分を演算
するピッチ成分演算部、５２は右側前輪２Ｆ側の出力Ｇ
ＰＲから、後輪２Ｒ側の出力ＧＲを減算して、車両のロ
ール成分を演算するロール成分演算部である。

加えて、５３は上記バウンス成分演算部５０で演算した
車両のバウンス成分を入力して下記のＩＰＤ制御（積分
−比例一徹分制御）式 １式％（８３ に基いてバウンス制御での各車輪の流量制御弁９に対す
る制御量を演算するバウンス制御部である。

また、５４はピッチ成分演算部５１で演算１−た車両の
ピッチ成分を入力して上記と同様の積分−比例一徹分制
御式に基いてピッチ制御での各流量制御弁９の制Ｈｆｆ
ｉを演算するピッチ制御部、同様に５５はロール成分演
算部５２で演算した車両のロール成分を入力して上記と
同様の積分−比例一徹分制御式に基いてロール制御での
各ｆＩｔ、量制御弁９の制御量を演算するロール制御部
である。

そして、車両の上下振動をバウンス成分、ピッチ成分、
ロール成分で抑えるべく、上記各制御部５３〜５５でｅ
Ｌ算した各制御量を各車輪毎で上記と同様に反転させた
後、各車輪に対するバウンス、ピッチ、ロールの各制御
量を加算して、対応する流体シリンダ３の制御量ＱＰＲ
，ＱＰＬ、　ＱＲＲ，ＱＲＬとする。尚、各制御部５３
〜５５で演算した車輪毎の制御量は、前後輪の分担荷重
が異なる関係上、前輪側の制御量を重み付は係数ｋ（ｋ
−１，０８）で入直に補正している。

さらに、制御系Ｃにおいて、６０は、前輪側の２個の液
圧センサ１３の液圧ＰＰＩ？、　ＰＰＬ信号を入力し、
前輪側の合計液圧に対する左右輪の液圧差（Ｐ　ＰＲ−
Ｐ　ＰＩ、）の比を演算する前輪側の液圧比演算部６０
ａと、後輪側で同様の液圧比を演算する後輪側の液圧比
演算部６０ｂとからなるウォーブ制御部である。而して
、後輪側の液圧比を係数Ｗｒで所定倍した後、これを前
輪側の液圧比から減算【７、その結果を係数ＷＡで所定
倍すると共に前輪側で重み付けし、その後、各車輪に対
する制御量を左右輪間で均一化すべく反転して、対応す
る流量制御弁９の制御量ＱＰＲ，ＱＦｌ、、　ＱＩ？Ｒ
，ＱＩ？Ｌとする。

加えて、同図においては、車両の旋回時で各流体シリン
ダ３の流２制御の応答性を高めるべく、制御系りで各種
の切換制御が行われる。

つまり、制御系りでは、ステアリングの舵角速度０間と
車速Ｖとを乗算し、その結果０間・■から基準値Ｇ１を
減算した値Ｓ１を旋回判定部６５に入力する。また、車
両の現在の横加速度ａＳから基準値Ｇ２を減算した値Ｓ
２を旋回判定部６５に入力する。そして、旋回判定部６
５にて、入力Ｓ１又はＳ２≧０の場合には、車両の旋回
時と判断して、サスペンション特性のハード化信号Ｓａ
を出力して、各流体シリンダ３に対する流量制御の追随
性を向上すべく、減衰力切換バルブ２６を絞り位置に切
換えると共に、上記各比例定数Ｋｌ（１１Ｂ１〜Ｂ４Ｓ
ＰＩ〜Ｐ４＼Ｒ１〜ＲＪ）を各々入直Ｋ１１ａｒｄに設
定し、また目標ロール角ＴＩ？Ｏ１１をにめ記憶するマ
ツプＧ　ｍａｐ（Ｇｓ）　（横加速度Ｇｓの増大に応じ
て入直になり、所定値ＧｓｌでＴＩ？０Ｎ−０、Ｇｓ１
未満で負値、Ｇｓｌを越えるｅｆｉ域で正値のマツプ）
から、その時の横加速度Ｇｓに対応する値に設定する。

一方、旋回判定部６５で入力Ｓ１及びＳ２　＜０の場合
には、直進時と判断して、サスペンション特性のソフト
化信号ｓｂを出力して、減衰力切換バルブ２６を開位置
に切換えると共に、比例定数に１を各々通常値ＫＳｏｆ
ｔに設定し、また目標ロール角ＴＩ？ＯＩ＋−０に設定
する。

よって、上記第３図において、バウンス成分演算部５０
、ピッチ成分演算部５１及びロール成５）演算部５２に
より、３個の上下加速度センサ１５の検出信号に基いて
車両のバウンス成分、ピッチ成分、ロール成分を各々演
算するようにした成分演算手段７０を構成している。ま
た、バウンス制御部５３、ピッチ制御部５４及びロール
制御部５５により、上記成分演算手段７０で演算された
車両のバウンス成分、ピッチ成分及びロール成分毎に各
車輪の流量制御弁９・・・に対する制御量を演算するよ
うにした制御Ｉｉ演算手段７１を構成している。

したがって、上記実施例においては、エンジン運転中で
は、各比例流量制御弁９の供給位置又は排出位置への切
換制御により、各流体シリンダ３の液圧室３ｃへの流量
が制御されて、サスペンション特性が運転状態に合せて
適宜可変に調整される。

その場合、制御系Ｂによる車両の上下振動の低減に際し
ては、車両のバウンス成分、ピッチ成分及びロール成分
に分けて、各車輪の比例流量制御弁９に対する制御量Ｑ
ＰＩ？、　ＱＰＬ、　ＱＲＲ，ＱＲＬが制御量演算手段
７１で演算されるので、バウンス制御では比例定数（制
御ゲイン）Ｋｓ＋〜Ｉ（６４を独自に設定できると共に
、ピッチ制御及びロール制御でも、その各比例定数ＫＰ
Ｉ〜ＫＰ４、ＫＲ１〜ＫＲ４を独自に設定できて、各制
御毎に最適な制御特性を得ることができる。例えば、バ
ウンス量を比較的大きくして乗心地を良好にできると共
に、ピッチングを素早く収束させることができる。

しかも、３個の上下加速度センサ１５により車両の略水
平面の上下の動きを把握するので、少ない個数の加速度
センサもって車両のバウンス成分、ピッチ成分及びロー
ル成分を検出できて、そのセンサの個数の低減化を図る
ことができると共に、上下加速度センサの配置の自由度
を高めることができる。

尚、上記実施例では、ガスばね５を備えたサスペンショ
ン装置に適用したが、本発明はその他、ガスばねを備え
ず、流体シリンダ３のみを備えてサスペンション特性を
可変にするサスペンション装置にも同様に適用できるの
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成図
、第２図は油圧回路図、第３図はコントローラによるサ
スペンション特性の可変制御を示す制御ブロック図であ
る。 ３ＰＦ〜３ＲＲ・・・流体シリンダ、３Ｃ・・・液圧室
、９・・・比例流量制御弁、１５・・・上下加速度セン
サ、１７・・・コントローラ、５０・・・バウンス成分
演算部、５１・・・ピッチ成分演算部、５２・・・ロー
ル成分演算部、５３・・・バウンス制御部、５４・・・
ピッチ制御部、５５・・・ロール制御部、７０・・・成
分演算手段、７１・・・制御ｆｆｉ演算手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の車輪に各々流体シリンダと、該各車輪の流
   体シリンダへの流量を調整する流量制御弁とを備え、各
   車輪の流体シリンダの流量を制御することにより車両の
   サスペンション特性を可変にする車両のサスペンション
   装置において、車両の略水平面上の任意の３箇所以上の
   点に配置された上下加速度センサと、該各上下加速度セ
   ンサの検出信号に基いて車両のバウンス成分、ピッチ成
   分、ロール成分を演算する成分演算手段と、該成分演算
   手段で演算された車両のバウンス成分、ピッチ成分、ロ
   ール成分毎に上記各流量制御弁に対する制御量を演算す
   る制御量演算手段とを備え、上記制御量演算手段で演算
   された各制御量に基いて上記各流量制御弁を制御するこ
   とを特徴とする車両のサスペンション装置。