JPH0495517A - 車両用アクティブ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） この発明は、車輪から車体への振動伝達を抑制し、乗心
地を向上させた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） この種のアクティブサスペンション装置は、車体と各車
輪との間の夫々に油圧支持手段、つまり、油圧シリンダ
からなる油圧アクチュエータを介装し、主として、これ
ら油圧アクチュエータか発生する油圧でもって、車体を
支持するようにしている。従って、上述したように車体
を油圧アクチュエータを介して支持していれば、車体の
姿勢変化に対応し、この車体の姿勢変化を打ち消すよう
に各油圧アクチュエータの油圧を制御することで、車体
の上下変化を抑制し、その乗り心地を向上しようとする
ものである。

従来、この油圧アクチュエータの油圧を、ばね上止下加
速度センサが検出する車体の上下加速度を一階積分し、
この積分値（単純にセンサ値を積分すると低周波域でゲ
インが無限大となり、センサ出力中のＤＣ成分の影響で
、車体が振動する不都合が生じるので、実際には一次遅
れ要素処理される）に応じて制御する、所謂「スカイフ
ックダンパ制御」が知られている。この従来の制御方法
ではばね上共振周波数近傍の振動を効果的に抑制するこ
とができる。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の「スカイフックダンパ制御Ｊでは、制
御バルブ等には応答遅れがあるため、ばね上共振周波数
以上の周波数帯域では振動減衰効果が得られず、乗心地
の改善がいま一つ得られないという問題がある。

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、その目的とするところは、ばね上共振周波数近傍の
みならず、それ以上の周波数帯域での車輪から車体への
振動の伝達をも抑制し、乗心地の向上を図った車両用ア
クティブサスペンション装置を提供することにある。

（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、本発明は、車体と各車輪
との間に夫々介装され、車体を支持する油圧支持手段と
、各車輪に対応する部位での車体の上下速度を検出し、
上下速度と制御ゲインから決定される油圧制御量に基づ
き、各油圧支持手段への油圧の給排を制御して車輪から
車体への振動伝達を抑制する油圧制御手段とを備えた車
両用アクティブサスペンション装置において、各車輪に
対応する部位での車体の上下加速度を検８するばね上船
速度検出手段を備え、前記油圧制御手段は、前記車体の
上下速度と制御ゲインから決定される油圧制御量に、前
記ばね上船速度検出手段か検出した車体の上下加速度に
応じて位相進み補正を加え、補正した油圧制御量に基づ
き、各油圧支持手段への油圧の給排を制御することを特
徴とするものである。

（作用） 本発明は、ばね上上下加速度に比例して油圧制御量を決
定すると、ばね上共振周波数での振幅は、ばね土工下速
度に比例して油圧制御量を決定する、所謂「スカイフッ
クダンパ制御」の場合に比較して、大になるが、共振周
波数が小になり、共振周波数より大きい周波数帯域での
振動伝達特性が良好となることに着目してなされたもの
である。すなわち、ばね上共振周波数近傍では車体の上
下速度に応じ、共振周波数により大の周波数帯域ではば
ね上上下加速度に比例して油圧制御量を決定することに
より、低周波数域から高周波数域まで広い範囲に亘って
振動伝達特性が改善されることになる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面に基ついて詳細に説明する
。

第１図は、自動車の油圧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、すなわち、左右前輪
及び左右後輪の夫々に設けられる油圧支持手段としての
サスペンションユニット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１
３及び単動型の油圧シリンダからなる油圧アクチュエー
タ１４は、車体７と車輪８との間に介装されている。尚
、第１図には、１つの車輪と組み合わされるサスペンシ
ョンユニットが代表して図示されている。

サスペンションユニツ［２の制御ハルツ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１４及び排出油路６との間に介挿され
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
スか封入されており、ガスの圧縮性により、所謂カスば
ね作用が発揮される。そして、分岐路１６ａの途中には
絞り１９が配設されており、この絞り１９は、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し、これにより、所望の
振動減衰効果が発揮される。

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、オイルポンプｌの吸い込み側は、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ｌが駆動されると、リザーブタンク３
内に貯留されている作動油は、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ｌ側から順にオイル
フィルタ９、チエツクバルブｌＯ及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。チエツクバルブ
ＩＯ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
、このチエツクバルブ１０によりアキュムレータｌｌ内
に高圧の作動油を蓄えることができる。

制御バルブ１７は、供給される電流値に比例して、その
弁開度を変化させるタイプのものであり、この弁開度に
応して、供給油路４側と排出油路６側との間での油量の
給排、つまり、油圧アクチュエータ１４に対する油圧の
給排を制御することができる。そして、制御バルブ１７
に供給される電流値が犬である程、油圧アクチュエータ
１４内の油圧、即ち、その発生する支持力が増大するよ
うに構成されている。制御バルブ１７から排出油路６側
に排出される作動油は、前述したりサーバタンク３に戻
される。

制御バルブ１７は、油圧制御手段を構成するコントロー
ラ３０の出力側に電気的に接続され、コントローラ３０
からの駆動信号により、その作動が制御されるようにな
っている。それ故、コントローラ３０の入力側には、各
種のセンサが夫々接続されており、これらセンサには、
車体７に取付けられ、車体７に作用する実加速度を検出
する横加速度検出手段、つまり、横Ｇセンサ３１、各車
輪毎に設けられ、各車輪の部位での車体７に取付けられ
、車体７の上下加速度を検出するばね上止下Ｇセンサ３
２と、自動車のステアリングハンドル（図示しない）の
ハンドル角を検出するハンドル角センサ３３と、自動車
の走行速度、即ち、車速を検出する車速センサ３４等が
ある。ここで、第１図においては、１個の上下Ｇセンサ
３２のみを代表して示しである。また、各車輪の部位の
車体７の上下加速度を夫々検出するにあたっては、各車
輪毎に上下Ｇセンサ３２を配置しなくとも、３個の上下
Ｇセンサ３２のみを配置するだけでもよい。即ち、上下
Ｇセンサ３２が配置されていない車輪の部位の車体７の
上下加速度は、車体７が剛体と見做せるから、３個の上
下Ｇセンサ３２からの上下加速度に基づいて算出するこ
とができる。

また、上下Ｇセンサ３２は、本実施例ではばね上下速度
検出手段として使用されると共に、その検出値を積分し
て車体の上下速度検出手段として使用される。

前述した制御バルブ１７は、詳細は後述するように、各
センサの検出信号に基づき、コントローラ３０によって
その作動が制御され、これにより油圧アクチュエータ１
４への油圧の給排が制御される。そして、この油圧アク
チュエータ１４への油圧の給排制御と相まって、路面か
ら車体に入力される振動は、油圧アクチュエータ１４の
油圧室１５が絞り１９を介してアキュムレータ２ｏに連
通していることにより、吸収且つ減衰されるようになっ
ている。

次に、コントローラ３０により制御されるサスペンショ
ンユニット１２の作動、つまり、制御バルブ１７の作動
による車両の乗心地制御に関し、第２図に示す１輪モデ
ルについて説明する。

いま、タイヤから車体に作用する制御力をＦとし、この
制御力をばね上止下速度（上下Ｇセンサ３２にから得ら
れる上下加速度の１階積分）のＫｖ倍、ばね上玉下加速
度のに６倍により発生させると仮定し、ばね定数をｋ、
減衰力をＣ１車体質量をＭとすると、第２図に示すモデ
ルの運動方程式は以下のように表される。

Ｍｘ＝−ｋ　（ｘ−ｘ＋、）−ｃ　（ｘ−籍、）十Ｆ・
・・・・・　（］） Ｆ＝−Ｋｖ　ｘ−Ｋｃ　ｘ　　　　　　−（２）（１）
および（２）式から、下記（３）式が得られる。

（Ｍ＋Ｋｃ　）ｉ＋　（ｃ＋Ｋｖ　）ｘ−ｃｘ＋−＋Ｋ
　（ｘ−ｘ＋、）　＝０　−　　（３）ここに、Ｘは車
体７の変位量、Ｘ１ｍは車輪８の変位量である。

（３）式の左辺第１項に注目すると、あたがも車体質量
ＭがＫ。だけ増加したと見なすことができ、車体の質量
をその分増加させたと同じ効果があるので、ばね上止下
速度に比例させて油圧を制御する［スカイフックダンパ
制御］に対比させて「マスインクリース制御」と呼ぶこ
とができる。

上記（３）式をラプラス変換し、制御の安定性を考慮す
ると、ばね上玉下Ｇセンサ３２からの信号に基づく各輪
の油圧制御量の演算手順は、第３図のブロック線図に示
す等価回路で表すことかできる。

すなわち、ばね上玉下Ｇセンサ３２が検出する車体７の
上下加速度は１次遅れ要素回路３０ａにおいて積分され
、この積分値は位相進み補償回路３０ｂにおいて位相進
み補正される。そして、このように補正された値にゲイ
ンＫが乗算されて油圧制御量が求められる。

第３図に示す１次遅れ要素回路３０ａおよび位相進み補
償回路３０ｂで構成される信号処理ブロック３０ｄにお
ける周波数特性は、第４図、に示される。同図により明
らかなように、ばね上共振周波数より低周波数および高
周波数域において、いずれの周、波数域での特性を悪化
させることなく、ゲインを下げることができ、また、ば
ね上共振周波数の位相を進めたことにより、共振周波数
より高周波数域におけるゲイン低下が著しい。このため
、振動伝達率（Ｘ／ｘ＋−；　ｄＢ）は、第５図に示す
ように、従来の単なる「スカイフックダンパ制御」に比
べ、位相を進ませた分（図中斜線部）だけ改善されてお
り、高周波数域における車輪から車体への振動伝達が抑
制されることになる。

このように、コントローラ３０により、ばね上玉下加速
度および上下速度に応じ、油圧アクチュエータ１４内の
油圧が増減圧制御される。油圧アクチュエータ１４内の
油圧の増圧は、結果的に車体７の沈み込みに対する抵抗
となり、車体７を水平に維持することとなる。これに対
し、油圧アクチュエータ１４内の油圧の減圧は、結果的
に車体７の浮き上がりを低減することになる。

そして、１次遅れ要素回路３０ａのＴ１値を適宜に設定
すると、このＴ１値に応じたカットオフ周波数（例えば
、０．２Ｈｚ）が設定され、このカットオフ周波数以下
のゲインを低減させることができる。また、位相進み補
償回路３０ｂのＴ２値およびβ値を適宜に設定すると、
これらの値に応したカットオフ周波数（例えば、３．０
Ｈｚ　）が設定され、このカットオフ周波数以上のゲイ
ンを低減させることができる。

この発明は、上述した一実施例に制約されるものではな
い。例えば、アクティブサスペンション装置の構成は、
第１図に示したものに限らず、その具体的な構成は種々
に変形可能であり、また、コントローラに関しては、実
際上、マイクロコンピュータを含む回路から構成される
ものである。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明は、各車輪に対応する部
位での車体の上下加速度を検出するばね上加速度検出手
段を備え、油圧制御手段が、車体の上下速度と制御ゲイ
ンから決定される油圧制御量に、ばね上加速度検出手段
が検出した車体の上下加速度に応じて位相進み補正を加
え、補正した油圧制御量に基づき、各油圧支持手段への
油圧の給排を制御するようにしたので、所謂［スカイフ
ックダンパ制御」に「マスインクリース制御Ｊが加味さ
れ、ばね上共振周波数以上の周波数域で、等価的にばね
上質量を増加させる効果が得られ、この領域での車輪か
ら車体に伝達される振動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、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構成を示すブ
ロック図、第２図は、振動解析のための１輪モデルを示
す図、第３図は、第１図に示すコントローラ３０の内部
の等価回路の構成を示すブロック図、第４図は、ゲイン
と位相の周波数特性を示すグラフ、第５図は、車輪に入
力する振動周波数と振動伝達率との関係を示すグラフで
ある。 ７・・・車体、８・・・車輪、１２・・・サスペンショ
ンユニット、１４・・・油圧アクチュエータ、１７・・
・制御バルブ、２０・・・アキュムレータ、３ｏ・・・
コントローラ、３１・・・横Ｇセンサ、３２・・・ばね
上玉下Ｇセンサ、３３・・・ハンドル角センサ、３４・
・・車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車体と各車輪との間に夫々介装され、車体を支持する
   油圧支持手段と、各車輪に対応する部位での車体の上下
   速度を検出し、上下速度と制御ゲインから決定される油
   圧制御量に基づき、各油圧支持手段への油圧の給排を制
   御して車輪から車体への振動伝達を抑制する油圧制御手
   段とを備えた車両用アクティブサスペンション装置にお
   いて、各車輪に対応する部位での車体の上下加速度を検
   出するばね上加速度検出手段を備え、前記油圧制御手段
   は、前記車体の上下速度と制御ゲインから決定される油
   圧制御量に、前記ばね上加速度検出手段が検出した車体
   の上下加速度に応じて位相進み補正を加え、補正した油
   圧制御量に基づき、各油圧支持手段への油圧の給排を制
   御す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。