JPH07101221A

JPH07101221A - 車両のサスペンション装置

Info

Publication number: JPH07101221A
Application number: JP15752393A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Watanabe; 憲一渡辺; Shin Takehara; 伸竹原; Hiroo Shimoe; 洋生下江; Haruyuki Taniguchi; 晴幸谷口
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-04-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】振動の全周波数領域において乗り心地および操
縦安定性が共に良好なサスペンション装置を提供する。【構成】ハイパスフィルタ３５２は、ばね上共振点近傍
の振動周波数Ｆ以上の成分のみを通過させる。実際のシ
リンダ支持力Ａ・Ｐおよび算出された支持力Ｕｏを供給
して、次式で示す減算をおこなわせる。Ｔ＝Ａ・Ｐ−
｛Ｋｋ（Ｘ１−Ｘ２）＋Ｋｃ（Ｘ′１−Ｘ′２）｝この
減算値Ｔを比較器３７２に供給して、変更回路部３５で
算出された値Ｋ・Ｘ″２と比較する。Ｋ・Ｘ″２＞Ｔの
場合は、油圧室７４Ｌに油圧を供給する方向に制御し、
Ｋ・Ｘ″２＜Ｔの場合は逆に油圧室から油圧を抜く方向
に制御する。また、Ｋ・Ｘ″２＝Ｔの場合には、そのま
まの状態を保持する。振動の周波数が値Ｆを下回るよう
な場合には、エアバネ及びオリフィスの緩衝、減衰作用
によって所定領域の振動に対処することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、全振動周波数領域において、車両の
乗心地および操縦安定性の両立を図ったサスペンション
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】車両のサスペンション
装置としては、サスペンションスプリングおよびダンパ
ーから構成されたものが一般的である。このような装置
では、スプリングのばね定数およびダンパーの減衰力に
よって、サスペンション振動系の振動特性が予め一義的
に定まっている。従って、この振動特性を好適に設定す
ることにより、乗り心地、車輪の接地性、車体のローリ
ングあるいはピッチングなどのサスペンション特性の改
善を図っている。

【０００３】しかしながら、一義的の定まった振動特性
を有するサスペンションによっては、その全振動周波数
領域において、乗り心地と操縦安定性とを共に良好に維
持することができない。近年においては、上記のような
パッシブ・サスペンション装置の代わりに、車輪と車体
との間に油圧シリンダなどの支持力発生機構を配置した
構成のサスペンション装置が提案されている。このよう
な、スプリングやダンパーによる支持機能以外の力で支
持力を発生する、所謂アクティブ・サスペンション装置
は、たとえば、特公昭５９−１４３６５号公報あるいは
ＥＰＣ出願０１１４７５７号公開公報に開示されてい
る。これらの公報に開示のサスペンション装置において
は、車輪および車体の間に油圧シリンダからなるアクチ
ュエータが配置され、車高の変化およびばね上の変位速
度などに応じて、予め設定した振動特性を呈するように
アクチュエータの動きを制御している。この構成のサス
ペンション装置によれば、アクチュエータの制御を変更
してサスペンション振動特性を変えることが可能であ
る。しかしながら、車高姿勢制御は操縦安定性を確保す
るために、基本的にばね上とばね下間の距離の変動を極
力すくなくするように行うものであり、ばね上変位速度
に基づく制御は、乗り心地を向上させるために、ばね上
の振動を極力すくなくするように行うものである。しか
し、これらの制御は共に油圧シリンダへの油圧制御によ
って所期の目的を達成するものであり、両者の干渉が生
じることになる。

【０００４】すなわち、従来のサスペンション装置は、
車体に入力される振動の全周波数領域において乗り心地
と操縦安定性との両方において良好な結果を得ることが
できないという点において、不十分である。本発明は上
記のような共通の制御対象に対する異なる観点からの制
御の干渉の問題に鑑みて構成されたもので、この問題を
解決し、車両に入力される振動の全周波数領域において
乗り心地および操縦安定性が共に良好なサスペンション
装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、ばね上とば
ね下間に設けられた単室の油圧シリンダ室を備えた油圧
シリンダに対して油圧を給排制御することによって車体
姿勢を制御するサスペンション装置において、ばね上の
変位速度を検出するばね上変位速度検出手段と、ばね上
ばね下間の相対変位を検出する車高検出手段と、前記油
圧シリンダ室に油圧連結されたガスばねと、前記ばね上
変位速度検出手段の出力信号値及び車高検出手段の出力
信号値が減少するようにそれぞれ対応する油圧の制御流
量を決定するとともに当該決定したそれぞれの制御流量
を加算した制御流量により前記油圧シリンダの油圧を給
排制御する制御手段と、前記ばね上変位速度検出手段か
ら所定以下の低周波信号が前記制御手段に入力されるの
を規制するハイパスフィルタとを備えたことを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】本発明によれば、アクティブ・サスペンション
制御において、車高検出手段に基づくシリンダへの作動
流体の流量制御とばね上変位速度検出手段に基づく流量
制御とのバランスを車両に入力される振動の周波数に応
じて変えるようにしている。すなわち、低周波領域で
は、主として車高検出手段の出力に基づいてシリンダの
流量制御を行うとともに、高周波領域では、ばね上変位
速度検出手段からの出力も加味して流量制御を行うよう
にしている。低周波領域においてばね上変位速度検出手
段による流量制御の比重を高めても、低周波振動に対す
るばね上変位速度は小さくなるので、所望の制御を行う
ためには、制御感度を高める必要がある。単に、制御ゲ
インを大きくするだけでは制御系が発振する等の不都合
が生じる。また、ばね上変位速度検出手段による出力を
重視しすぎると適正な車体姿勢を維持できなくなる恐れ
もあり、この場合には、車両の接地性が損なわれ、また
操縦安定性が悪くなることにもつながる。

【０００７】車両に入力される高周波振動は、路面の凹
凸を走行することに起因することが多い。この振動は、
乗員に不快感を与えるので、これを低減することによっ
て乗り心地を向上させることができる。高周波振動を除
去するためにはばね下を、該入力される振動を吸収する
ように制御すればよい。この目的のためには、ばね上変
位速度検出手段に基づいてシリンダへの油圧の給排を制
御することが効果的である。本発明はこのような車高検
出手段とばね上変位速度検出手段による制御の長所を引
き出し、短所を相補うように構成している。

【０００８】さらに、本発明にかかるアクティブ・サス
ペンション装置は単室の油圧シリンダ、このシリンダの
油圧室に連通するガスばねとを備えており、ガスばねは
圧縮性流体と非圧縮性流体との両方が圧縮容器中に封入
されて構成される。本発明の構成では、シリンダの油圧
室の圧力がそののままガスばねにも作用するようになっ
ている。このため、シリンダの油圧室の圧力は圧力変化
に対応したガスばねの圧縮性流体の体積変化によって、
ばね機能を発生する。すなわちガスばねとして機能す
る。そして、アクティブ・サスペンション装置の油圧流
量制御と関連して、ガスばねのばね定数は適宜設定する
ことができる。たとえば、車両のばね下の振動系の固有
振動数を減衰緩和するようにガスばねのばね定数を設定
すると、比較的高周波の振動に対して効果が生じ、上記
のばね上変位速度検出手段からの信号に基づく油圧制御
に加えてガスばねの減衰効果を得ることができ、さらに
乗り心地を高めることができる。また、ばね上の振動系
の固有振動数付近で振動の緩和減衰効果が生じるように
ガスばねのばね定数を設定すると、比較的低周波側で車
高検出手段に基づく油圧制御に加えてガスばねによる振
動緩和の効果を相乗的に確保することができるという利
点がある。

【０００９】

【発明の効果】このように、本発明のサスペンション装
置においては、車両に入力される振動の低周波領域で
は、主として車高検出手段に基づいて車体姿勢制御を重
点的に行い、高周波領域では、ばね上変位速度検出手段
に基づく流量制御をさらに加味することによって路面振
動を有効に除去することができるので、乗り心地と操縦
安定性を向上させることができる。この場合、ガスばね
のばね定数適宜設定することによって所望の周波数領域
で、機械的サスペンション機能を付加することができ
る。したがって、上記車高検出手段に基づく比較的低周
波側でのアクティブ・サスペンション制御と、ばね上変
位速度検出手段による比較的高周波側でのアクティブ・
サスペンション制御、さらにこれに加えて上記ガスばね
による機械的サスペンションが発揮される振動数領域を
適宜設定することができ、これらを組み合わせることに
よって、広い周波数範囲で振動を吸収して乗り心地を改
善することができるとともに、車体姿勢の安定性を維持
することができるので、操縦安定性を向上させることが
できる。

【００１０】また、ガスばねによるサスペンション機能
は上記アクティブ・サスペンション制御とは別個独立に
発揮させることができるので、車高検出手段あるいはば
ね上変位速度検出手段によるアクティブ・サスペンショ
ン制御と重複する振動数領域で機能させることができ、
この場合にはアクティブ・サスペンション制御と機械的
サスペンション機能との相乗的効果を得ることができ
る。

【００１１】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例によ
る車両のサスペンション装置を説明する。なお、以下の
実施例においては、前後車輪に配置されるサスペンショ
ン装置の構成は同一であるので、前車輪について説明を
する。図４は、本発明の実施例に係る車両のサスペンシ
ョン装置の全体構成図である。図に示すように、左右の
車輪１Ｌ、１Ｒは、サスペンションアーム３Ｌ、３Ｒを
介して車体５に取付けられている。これらサスペンショ
ンアームは、車体５に枢着されており、したがって、車
輪１Ｌ、１Ｒは車体５に対して上下方向に揺動可能にな
っている。これらの左右輪に対して配置されるサスペン
ション機構は同一構成であるので、以下左側の前車輪１
Ｌについて説明する。まず、サスペンションアーム３Ｌ
と、車体５との間には、上下方向に向けてパワーシリン
ダ装置７Ｌが配置されている。このシリンダ装置７Ｌ
は、そのシリンダ本体７１Ｌの後端が車体５の側に固着
され、そのシリンダ本体内を上下方向に摺動可能なピス
トン７２Ｌに固着されたピストンロッド７３Ｌはシリン
ダ本体の先端を貫通して下方に延び、上記のサスペンシ
ョンアーム３Ｌに連結されている。このように、パワー
シリンダによって支持機構が形成されており、このシリ
ンダ装置７Ｌに発生する油圧を制御することによって、
このシリンダ装置の発生する支持力を変更することがで
きる。

【００１２】上記のシリンダ装置７Ｌに対する油圧供給
系を説明する。この供給系は、油圧ポンプ９と、このポ
ンプと上記のシリンダ装置７Ｌとの間を連通する油通路
に配置した流路切り換え弁１１Ｌを基本構成としてい
る。この弁１１Ｌは、電磁弁からなり、その設定位置が
ブロックＡの場合には、シリンダ装置７Ｌの上方の側の
油圧室７４Ｌに油の供給がなされ、ピストンロッド７３
Ｌは、下方へ向けて伸張する。また、その設定位置がブ
ロックＢの場合には、シリンダ装置７Ｌに対する油通路
が遮断される。一方、設定位置がブロックＣの場合に
は、シリンダ装置の下側の油圧室７５Ｌに対して油の供
給がなされ、ピストンロッド７３Ｌは上方へ向けて縮
む。また、この油圧供給系において、１３はリリーフ
弁、１５はアキュムレータであり、油通路内を所定の油
圧に維持可能となっている。なお、１７は油タンクであ
る。

【００１３】次に、上記の電磁弁１１Ｌを駆動制御する
ための制御系を、図４ないし図６を参照して説明する。
この制御系は、コントローラ２１とその入力側に接続さ
れた３個のセンサ２３Ｌ、２５Ｌ、２７Ｌを基本構成要
素としている。センサ２３Ｌは、圧力センサであり、シ
リンダの油圧室７４Ｌ内の油圧Ｐを検出する。センサ２
５Ｌは変位センサであり、車体５と車輪１Ｌとの上下方
向の相対変位（Ｘ１−Ｘ２）を検出する。また、センサ
２７Ｌは振動センサであり、車体５に取付けられ、ここ
に生ずる上下方向の振動加速度Ｘ″２（ばね上加速度）
を検出する。コントローラ２１では、上記のセンサ２３
Ｌ、２５Ｌの検出値および、センサ２７Ｌの出力を積分
して得られる変位速度（ばね上変位速度）に基づいて、
後述のようにシリンダ装置７Ｌの発生すべき支持力を算
出し、シリンダ装置がこの算出した支持力を発生するよ
うに制御する。

【００１４】さらに、パワーシリンダ装置７Ｌの油圧室
７４Ｌに、オリフィス４１Ｌを介して連通させたエアバ
ネ４３Ｌを有しており、このエアバネ４３Ｌによって、
サスペンション振動系のばね定数Ｋｋが設定され、また
オリフィス４１Ｌの絞りによってその減衰定数Ｋｃが規
定される。また、油圧の供給は油圧室７４Ｌに対しての
み行うように構成され、かかる供給制御に適した切り換
え弁１１Ｌを配置してある。

【００１５】図５は、このコントローラ２１の構成を示
すブロック図である。図に示すように、このコントロー
ラは、算出回路部３３、変更回路部３５および制御回路
部３７から構成されている。算出回路部３３は、車輪か
らの振動入力に対してシリンダ装置のピストン７２Ｌが
予め設定した振動特性に従って振動するために必要とさ
れるシリンダ装置７Ｌの発生支持力Ｕｏを算出する。す
なわち、変位センサ出力（Ｘ１−Ｘ２）を増幅器３３１
に入力して、予め設定した定数Ｋｋを乗じ、Ｋｋ（Ｘ１
−Ｘ２）を算出する。また、上記のセンサ出力（Ｘ１−
Ｘ２）を微分器３３２を介して微分して、一次微分値
（Ｘ′１−Ｘ′２）を算出する。更にこの微分値を、増
幅器３３３を介して、一定の値Ｋｃだけ増幅して、Ｋｃ
（Ｘ′１−Ｘ′２）を算出する。このようにして算出し
た二つの値を、加算器３３４で加算して、次式で示す支
持力Ｕｏを算出する。

【００１６】Ｕｏ＝Ｋｋ（Ｘ１−Ｘ２）＋Ｋｃ（Ｘ′１−Ｘ′２）次に、変更回路部３５は、上述のように算出された支持
力Ｕｏを変更するための回路である。この回路部におい
ては、振動センサ出力Ｘ″２を積分器３５３に入力して
積分することにより、ばね上変位速度Ｘ′２を算出す
る。この算出値を、増幅器３５１に入力して、一定の割
合Ｋ１だけ増幅すると共に、その符号を反転させる。す
なわち、正方向の変位速度は負方向の変位速度に変換さ
れ、負方向のものは正に変換される。この増幅器の出力
Ｋ１・Ｘ′２をハイパスフィルタ３５２に入力し、高周
波数成分のみを上述の加算器３３４に供給する。詳述す
るに、このハイパスフィルタ３５２においては、ばね上
共振点近傍の振動周波数Ｆ以上の成分のみを通過させ
る。従って、サスペンション振動系の振動周波数が値Ｆ
以上の場合には、Ｋ１・Ｘ′２が加算器３３４に供給さ
れ、次式で示すように、支持力Ｕｏが修正される。

【００１７】Ｕｏ＝Ｋ１・Ｘ′２＋Ｋｋ（Ｘ１−Ｘ２）
＋Ｋｃ（Ｘ′１−Ｘ′２）従って、検出されたばね上変位速度Ｘ′２が正方向、す
なわち上向きに生じている場合には、修正係数Ｋ１が負
の値を有しているので、修正量Ｋ１・Ｘ′２は負の値と
なり、支持力はその分だけ補正される。次に、圧力セン
サ出力Ｐを取り込み、この値を増幅器３７１を介して増
幅して、シリンダ装置が実際に発生している支持力Ａ・
Ｐ（Ａ：シリンダの有効面積）を算出し、また、上述の
ように算出された支持力Ｕｏを取り込む。制御回路部３
７は減算器３７４を有し、この減算器３７４に対して、
実際のシリンダ支持力Ａ・Ｐおよび算出回路部３３で算
出された支持力Ｕｏを供給して、次式で示す減算をおこ
なわせる。

【００１８】Ｔ＝Ａ・Ｐ−｛Ｋｋ（Ｘ１−Ｘ２）＋Ｋｃ
（Ｘ′１−Ｘ′２）｝この減算値Ｔを比較器３７２に供給して、変更回路部３
５で算出された値Ｋ・Ｘ″２と比較し、この比較結果に
基づいて切り換え弁１１Ｌを制御する。すなわち、Ｋ・
Ｘ″２＞Ｔの場合は、油圧室７４Ｌに油圧を供給する方
向に制御し、Ｋ・Ｘ″２＜Ｔの場合は逆に油圧室から油
圧を抜く方向に制御する。また、Ｋ・Ｘ″２＝Ｔの場合
には、そのままの状態を保持する。

【００１９】ここで、図３に上記のハイパスフィルタ３
５２の回路構成を示す。フィルタ特性は、ＲＣ時定数に
よって決定され、この値は公知のように次式で決定され
るので、ｆ₀として上記の周波数Ｆを採用すれば、この
周波数Ｆ以上の周波数成分を通過させるフィルタ特性が
得られる。Ｒ・Ｃ＝１／２πｆ₀ 振動周波数が値Ｆよりも高い領域においてはＫが負の値
Ｋ１に近い値となるので、ばね上変位速度Ｘ′２の正負
とは反対方向にシリンダ装置の支持力Ｕｏが増減され
る。これに対して、振動周波数が値Ｆ以下の領域におい
ては、係数Ｋが零に近い値になるので、上述のような支
持力の修正は殆ど行われない。本例の構成では、車体に
入力される振動の周波数が値Ｆを下回るような場合に
は、支持力Ｕｏの修正が殆どなされないので、振動の減
衰効果はアクティブ・サスペンション制御としては発揮
されない。しかし、本例の構成では、エアバネ４３Ｌが
オリフィス４１Ｌを介してシリンダ７４Ｌに接続されて
いるので、エアバネ４３Ｌ及びオリフィス４１Ｌのばね
定数あるいは減衰係数を適宜設定することによって所望
の周波数領域でエアバネ４３Ｌ、オリフィス４１Ｌによ
る機械的サスペンション機能を付加することができる。
このことと、上記ハイパスフィルタの振動数値Ｆの設定
とを適宜組み合わせることによってひろい周波数範囲で
振動を吸収して乗り心地を改善することができるととも
に、車体姿勢の安定性を維持することができるので、操
縦安定性を向上させることができる。

【００２０】なお、上述の例においては、コントローラ
をアナログ回路構成としたが、これをデジタル回路構成
とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ばね上加速度の振動特性を示す特性図である。

【図２】車輪側と接地面との間の相対変位特性を示す特
性図である。

【図３】振動周波数に対する修正係数の値を示す特性図
である。

【図４】本発明の実施例の構成を示す構成図である。

【図５】図４のコントローラの構成を示すブロック図で
ある。

【図６】図５のローパスフィルタの例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１Ｌ車輪３Ｌサスペンションアーム５車体７Ｌパワーシリンダ装置９油圧ポンプ１１Ｌ切り換え弁２１コントローラ２３圧力センサ２５変位センサ２７振動センサ３３算出回路部３５変更回路部３７制御回路部４１オリフィス４３エアバネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷口晴幸広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ばね上とばね下間に設けられた単室の油圧
シリンダ室を備えた油圧シリンダに対して油圧を給排制
御することによって車体姿勢を制御するサスペンション
装置において、ばね上の変位速度を検出するばね上変位速度検出手段
と、ばね上ばね下間の相対変位を検出する車高検出手段と、前記油圧シリンダ室に油圧連結されたガスばねと、前記ばね上変位速度検出手段の出力信号値及び車高検出
手段の出力信号値が減少するようにそれぞれ対応する油
圧の制御流量を決定するとともに当該決定したそれぞれ
の制御流量を加算した制御流量により前記油圧シリンダ
の油圧を給排制御する制御手段と、前記ばね上変位速度検出手段からの所定以下の低周波信
号が前記制御手段に入力されるのを規制するハイパスフ
ィルタとを備えたことを特徴とする車両のサスペンショ
ン装置。