JPS63106131A - 車両のサスペンシヨン装置 - 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する。

（従来技術およびその問題点） 車両のサスペンション装このなかには、特公昭５９−１
４３６５号公報に見られるように車高調整機能を加えた
もの、あるいは欧州（ＥＰＣ）出願公開番号０　１１４
　７５７で特定される明細書に見られるように、サスペ
ンション特性を可変とするようにしたものがある。より
具体的には、上記特公昭５９−１４３６５号公報には、
車体のロールに対して、車高の変位と該変位の変化率と
を検出して、車体の姿勢変化を抑える（車高調Ｎ）技術
が開示されている。一方、欧州（ＥＰＣ）・出願公開番
号０　１１４　７５７公報には、 Ｆ＝ｋｘ＋Ｃｘ ここに、Ｆ：サスペンション装置に作用する荷重Ｘ：サ
スペンション装２の変位 Ｘ：サスペンション装置の変位速度 に：ばね定数 Ｃ：減衰係数 を制御則として用いて、車体と車輪との間に架設された
液体シリンダ装置に対する作動液体の供給、排出を、フ
ィードバック制御するようにしたサスペンション装置が
提案されている。すなわちＦとＸとを検出し、上記制御
式に基づいて、シリンダ装置の目標変位ｘｄを求めるこ
とにより、サスペンション特性を可変とするものである
。

このように、車高調整を行なうもの、あるいはサスペン
ション特性を可変とするようにしたものにあっては、路
面の凹凸状態を検出して、路面状況に応じて、車高調整
あるいはサスペンション特性を変えるようにすることが
基本的に要請される。

そこで、本発明の目的は路面の凹凸状況を適確に検出し
て、路面状況に応じた車高調整あるいはサスペンション
特性の変更を行なうようにした車両のサスペンション装
置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段１作用）上記技術的課題
を達成すべく、本９．明にあっては、 路面の凹凸状態に応じてサスペンション特性又は車高を
可変とするようにした車両のサスペンション装置を前提
として、 車体と車輪との間に架設された液体シリンダと、 該液体シリンダ内の圧力を検出するシリンダ内圧検出手
段と、 を有し、 前記液体シリンダ内の圧力変動に基づいて路面の凹凸状
態を検出するようにしである。

すなわち、車体と車輪との間に架設された液体シリンダ
内の圧力は、悪路では大きな変動を生ずることになる。

一方、舗装路では液体シリンダ内の圧力の変動は小さい
、このことから、液体シリンダ内の圧力の変動に基づい
て、路面の凹凸状況の検出が可能とされる。勿論、凹凸
路面の検出は液体シリンダ内の圧力変動幅によるもので
あってもよく、あるいは液体シリンダ内の圧力変動の微
分値、つまり圧力変化速度によるものであってもよい。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、ｌはサスペンション！Ｉｃｉで、以下
このサスペンション装ｆ！ｉｌに含まれる要素の説明で
は、当該要素を総称するときには数字によって識別し、
各車輪用として区別するときには、ｒＦＲＪ　　（右前
輪用）、「ＦＬ」　（左後輪用）、ｒＲＲＪ　　（右後
輪用）、「ＲＬ」　（左後輪用）の符号を付加して識別
するものとする。

サスペンション装置ｌは、車体と各車輪（図示省略）と
の間に架設されたシリンダ２ＦＲ１２ＦＬ、２ＲＲ１２
ＲＬを有し、各シリンダ２は、既知のように、シリンダ
ｚ内に摺動自在に嵌挿され、ピストンロッド３に一体と
されたピストン４によりシリンダ液室６が画成されてい
る。各シリンダ液室６はガスばね８ＦＲ１８ＦＬ、８Ｒ
Ｒ。

８ＲＬと油路１０ＦＲ，ｌ０ＦＬ、ｌ０ＲＲ１１０ＲＬ
を介して連通され、各油路ｌＯにはオリフィス１２ＦＲ
，１２ＦＬ、１２ＲＲ１１２ＲＬが設けられている。上
記各ガスばね８は、夫々、同一構成とされ、可動隔壁と
してのダイヤフラム１４により画成されたガス室１６と
液室１８とを有し、この液室１８が上記油路ｌＯに連通
されている。このようなシリンダ２、ガスばね８並びに
オリフィス１２の組合わせからなるユニット２０は、ガ
スばね８の緩衝作用とオリフィス１２の減衰作用とでサ
スペンションとしての基本的な機能を備えることとなる
。そして、このサスペンション二二ッｈ２０の特性は、
ガスばね８の弾性率（ばね係数）とオリフィス１２の絞
り抵抗とによって一律に決定される。

一方、上記シリンダ２には、外部配管２２が接続され、
この外部配管２２により形成される給排通路を通して、
シリンダ２内すなわちシリンダ液室６に対する油液の供
給、排出がなされるようになっている。

このシリンダ２に対する油圧回路について説明すると、
第１図中、符号３０はエンジンにより駆動されるポンプ
で、該ポンプ３０によってリザーバタンク３２から汲み
上げられた作動油液は供給通路３３を通って各輪周シリ
ンダ２に供給されるようになっている。すなわち、供給
通路３３は上流側が共通通路３４とされ、この共通通路
３４は、前輪用通路３５と後輪用通路３６に分岐され、
上記前輪用通路３５が右前輪用通路３８ＦＲと左前輪用
通路３８ＦＬとに分岐され、上記後輪用通路３６が右後
輪用通路４０ＲＲと左後輪用通路４０ＲＬとに分岐され
て、これら各幅用通路３８ＦＲ１３８ＦＬ、４０ＲＲ１
４０ＲＬは、各輪周シリンダ２に通じる給排通路２２Ｆ
Ｒ１２２ＦＬ、２２ＲＲ１２２ＲＬに、夫々、接続され
ている。そして、上記共通通路３４には、上流側から順
に切換弁４２、逆止弁４４、アキュームレータ４６が設
けられ、このアキュームレータ４６は上記ガスばね８と
同一の構成とされて、蓄圧機能を奏するものとされてい
る。一方、各幅用通路３８．４０と上記給排通路２２と
の間には、夫々、流量制御弁４８が介装されて、単位時
間当りに通る作動油液の量、つまり作動油液の流速を調
整するものとされている。

一方、還流通路５０は、各流量制御弁４８から各幅用量
流通路５２、共通還流通路５４を経てリザーバタンク３
２に至るものとされ、この共通還流通路５４には、上記
切換弁４２からの切換弁用還流通路５６が接続されてい
る。

さて次に、上記油圧回路の作用について説明する。先ず
、流量制御弁４８が閉じられると、サスペンションユニ
ット２０はオリフィス１２の絞り抵抗及びガスばね８の
弾性率に基づく特性を呈することとなる。すなわち、シ
リンダ２に加わる荷重変化量をΔＦ、ピストン４の変位
量をΔＸでリフイス１２の絞り抵抗及びガスばね８の弾
性率とで規定されることとなり、したがって系として閉
じられたサスペンションユニット２０は、いわゆるパッ
シブ（ｐａｓｓｉｖｅ　）制御系を形成することとなる
。

一方、流量制御弁４８が開かれると、例えばピストンロ
ッド３が短縮する方向に変位しているときに、シリンダ
２内へ作動油液が供給されると、この供給された作動油
液によって、ピストンロッド３の短縮動が抑えられる結
果、上記動ばね定数Ｋが大となる方向に変化することと
なる。換言すれば、シリンダ２内に作動油液を供給ある
いはシリンダ２内の作動油液を排出することにより、オ
リフィス１２の絞り抵抗及びガスばね８の弾性率を可変
にしたのと同じ作用が得られ、したがって、系として開
かれたサスペンションユニット２０は、いわゆるアクテ
ィブ（ａｃｔ　１ｖｅ）制御系を形成することとなる。

上記流量制御弁４８は、マイクロコンピュータで構成さ
れるコントロールユニッ）６０からの制御信号により作
動され、この制御信号を生成すべくコントロールユニッ
ト６０には、各シリンダ２内の圧力をピックアップする
圧力センサ６２からの信号が入力されて、この圧力セン
サ６２からの圧力信号は、コントロールユニット６０内
のバンドパスフィルタ６４（微分フィルタの一種）によ
ってフィルタリング処理した後、制御回路６６に入力さ
れるようになっている。

また、コントロールユニット６０には、共通通路３４に
設けられた圧力センサ６８からの圧力信号が入力されて
、油圧回路の圧力が所定圧以上となったときには、切換
弁４２を切換えて、ポンプ３０により汲み上げられた作
動油液を還流通路５６．５４を通ってリザーバタンク３
２に還流するようにされている。

一方、油圧回路の圧力が所定圧より小さくなったときに
は、切換弁４２を切換えてポンプ３０により汲み上げら
れた作動油液を供給通路３３に流すようにされて、これ
により油圧回路内の圧力を所定圧に維持するようになっ
ている。

上記流量制御弁４８の制御信号を生成する制御回路５６
の伝達関数をＨ（Ｓ）で示すと、前記制御系は、第２図
に示すブロック線図で表され、ここに上記伝達関数Ｈ（
Ｓ）は以下のようにして求めちれる。

先ず、前記制御系での各要素の伝達特性は、下記の関係
式で示される。

△Ｐ＝ΔＦ／Ａ　　・・・（１） ここに、ΔＦニジリンダ２に対する荷重変化量Ａ：ピス
トン４の受圧面積 ΔＰニジリンダ２内の液圧変化量 ΔｐＮ＝△Ｐ　　ｌｓ、ｐＣｅ　ｅ　＠　（２）ここに
、△ＰＣ：液体ばね８の圧力変化量ΔＰＮニオリフイス
１２での絞り圧力 差の変化量 ＱＮ　＝ΔＰＨ／ＫＮ　　・・・（３）ここに、ＫＮニ
オリフイス１２の絞り抵抗ＱＮニオリフイス１２を通過
する油液 の流量 ΔｖＣ＝ＱＮ／Ｓ　・・１１（４） ここに、Δｖｃ：ｌｉ体ばね８の体積変化量ΔＰＣ＝Ｋ
Ｃ・ΔＶＣ１１１１・（５）ここに、ＫＣ：流体ばね８
の弾性率 Δｅ＝Ｋｅ・ΔＦ　＠拳・　（６） ここに、Ｋｅ：圧力センサ６２のセンサ特性Δｅ：圧力
゛センサ６２の出力 ΔＸ：Ｈ（Ｓ）、Δ６　５ｅｅ（７） ここに、Δ工：制御回路６６から出力される流量制御弁
４８の制御電流 ΔＶＬ＝ＱＴ／Ｓ　　　　　　　　會　・　・　　（９
）ここに、ΔｖＬニジリンダ２内の油液の変化量ΔＶ＝
ΔＶＣ−ΔＶＬ　　＠　１１１１　（１０）ここに、Δ
Ｖニジリンダ２（シリンダ液室６）の容積変化量 △Ｘ＝ΔＶ／Ａ　　　・・・　（１１）ここに、ΔＸ：
ピストン４の変位量 法に、前記制御系での目標特性、つまり動ばね定数の周
波数特性を第３図に示すものに設定すると、その目標特
性は下記の式のものを、高周波域でカットすることで得
られる。

φΦ・　（１２） ここに、Ｓニラプラス演算子 Ｔ：時定数 上記（１２）式を置き換えると、 ΔＸ　　　　　　　　　　　　　ｌ　十Ｔ　ＩＩ　ＳΔ
Ｆ　　　　　　（Ｎ＋ＴＳ）　　（Ｋ１　　＋に２　　
＠Ｓ）・　・　・　（１３） ところで、流体ばね８の体積変化量ΔｖＣは、上記（１
）〜（５）式から、 ΔＶｃ　＝　ＱＮ　／　Ｓ　＝ΔＰＮ　／　（ＫＮ　ｌ
ｌ５）＝（ΔＰ−ΔＰＧ）／（ＫＮ−Ｓ） ＝　（ΔＰ−ＫＣΔＶＣ）／（ＫＮ　　＠　５）＝（Δ
Ｆ／Ａ−ＫＣ・ΔＶ（）／　（ＫＮ　−５）で表される
。

また、シリンダ２内の油液の変化量ΔＶＬは、上記（６
）〜（３）式から、 Ｋｖ　１１Ｋｅ　ＩＩＨ（Ｓ） 、°、　　　ΔＶＬ　　＝　　　□・　ΔＦ（１＋ＴＶ
−Ｓ）−Ｓ ・　・　・　（１５） で表わされる。　また、ピストン４の変化量ΔＸは、上
記（１０）〜（１５）式から、 Δｘ＝ΔＶ／Ａ＝　（ΔＶｃ：　−ΔＶＬ　）／Ａ・・
・（１６） したがって、この（１６）式を置き換えると、ΔＦ　　
　　Ａ２（ＫＣ＋ＫＮ　Ｓ）　（１＋ＴＶ　Ｓ）　Ｓ・
・・（１７） となる、この（１７）式と前記（１３）式との対比にお
いて、（１７）式中、 Ｋ１　＝Ａ２・ＫＣ・・・（１８） Ｋ２＝Ａ２・ＫＮ　　・・−（１９） Ｔ　　＝Ｎ−ＴＶ　　　＠−−（２０）と置いて、これ
ら（１日）〜（２０）式を（１３）式に代入すると、 ΔＦ　ＮＡ２　（ＫＣ十ＫｖＩＩＳ）（ｌ＋ＴＶ＠５）
１１ｅ・（２１） となる。

したがって、上記（１７）式と（２１）式とから、連関
数Ｈ（Ｓ）を求めると。

（１＋ＴＶ−５） −ＡＫＶ　　Ｋｅ　　（ＫＯ＋ＫＮ　　−Ｓ）Ｈ（Ｓ）
／Ｓとなる。

この（２２）式で示される伝達関数Ｈ（Ｓ）に対し、ば
ね上共振点ｆ１を挟む振動数□、２πτｌ トするようにすれば、前記第３図に示す目標特性を実現
し得る伝達関数Ｈ（Ｓ）が得られることとなる。すなわ
ち、この伝達関数Ｈ（Ｓ）は、・・−（２３） で表され、第４図に示す特性となる。

ここで、上記ばね上共振点の振動数ｆ！は、下記の式で
表わされる。

ｍ！　：ばね上質量 に１　：サスペンション装置のばね定数に２：タイヤの
上下ばね定数 すなわち、上記（２３）式、あるいは第４図で示される
伝達関数Ｈ（Ｓ）を備えた制御回路６６をが得られるこ
ととなる。上記（２３）式で示される伝達量＆Ｈ（Ｓ）
の特性はバンドパスフィルタと等価であり、その帯域は
、バネ上共振点ｆ１を挟そして、本実施例では、コント
ロールユニット６０内の記憶回路（ＲＯＭ）６７に、（
Ｇｔ、τｌ、τ２）のパラメータ群が記憶されており、
前記シリンダ２内の液圧変化量ΔＰを受けて、液圧変化
量ΔＰが大きいときには、小さいときに比べて、（２３
）式に示される伝達関数Ｈ（Ｓ）のＧ１とτ２とを大と
し、τｌを小とする変更がなされるようになっている。

すなわち、液圧変化量ΔＰが大きいときには、凹凸路で
あるとして、伝達関数Ｈ（Ｓ）のゲインを大きくすると
共に、バンドパスフィルタとしての帯域を拡大するよう
にされている（第４図参照）。

したがって、サスベンジ薗シ装置１は、先ずばね主共振
点ｆ１を含む低周波域でアクティブ系とされて、大きな
動ばね定数Ｋが実現されることとなる。そして、第３図
にも示すように、液圧変化量ΔＰが大きいとき（凹凸路
）には小さいときに比べて、より大きな動ばね定数Ｋが
設定され（ハード）、またその領域も拡大されることと
なる。このため、凹凸路でのバウンドが抑えられて、車
輪の接地性つまり操縦性を向上することができる。比較
のため、第３図において、パッシブ制御のみの特性を破
線で示しである。換言すれば、高周波域では流量制御弁
４８が閉とされてパッシブ系が形成されるため、ベース
となるパッシブ系の動ばね定数を低く抑えて（例えばガ
スばね８のばね定数を小さくする）、軟かいサスペンシ
ョンの下で高周波域での乗心地を向上することが可能と
なる。また、流量制御弁４８は高周波域での応答性が要
求されないため、筒便なもので済むという利点がある。

更に、油圧回路に故障があったときには、流量制御弁４
８を閉じるようにしておくことにより、サスペンション
の基本的な機能がアクティブ系で維持されるため故障に
対する安全性を損なうことはない。

第５図以後の図面は、本発明の他の実施例を示すもので
、これら実施例における全体構成は、上記第１実施例と
同様であることからその説明を省略し、以下に特性をも
って他の実施例を説明することとする。

第５図乃至第６図は第２実施性を示すもので、伝達関数
Ｈ（Ｓ）の特性は、第５図に示す□の範囲の帯域を有す
るバンドパスフィル２πτｌ 夕と等価とされている。

ここに、上記ばね下共振点ｆ２は、以下の式で表わされ
る。

ｍ２：ばね下質量 そして、シリンダ２内の圧力変化量ΔＰが大きいときに
は、上記第１実施例と同様に、伝達関数Ｈ（Ｓ）のＧ、
とτ２とを大とし、τ２を小とする変更がなされるよう
になっている。

したがって、本実施例では、先ずばね下共振点ｆ２を含
む高周波域でアクティブ系とされて、第６図に示すよう
に、大きな動ばね定数Ｋが実現されることとなる。そし
て、第５図にも示すように、シリンダ２内の圧力変化量
ΔＰが大きくなる程、より大きな動ばね定数が設定され
、またその領域も拡大されることとなる。このため、第
９図に示すように、車速が大きい程、ばね下変位が低く
抑えられて、車輪の接地性を向上することができる。

第７図は第３実施例を示すもので、伝達関数Ｈ（Ｓ）の
特性は、第７図に示すように、ばね主共振点ｆ１とばね
下共振点ｆ２とを挟む振動数パスフィルタと等価とされ
ている。そして、シリンダ２内の圧力変化量ΔＰが大き
いときには、上記第１実施例と同様に、伝達関数Ｈ（Ｓ
）の０１とて２とを大とし、τ１を小とする変更がなさ
れるようになっている。

したがって、本実施例では、先ずばね上共振点ｆｌ、ば
ね下共振点ｆ２を共に含む周波数領域でアクティブ系と
されて、第７図に示すように、凹凸路となる程より大き
な動ばね定数Ｋが実現されることとなる。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明は、これら実
施例に限定されることなく、以下の実施例を包含するも
のである。

（以下、余白） （１）伝達ｒＡ＊Ｈ（Ｓ）の特性を、ばね上共振点ｆ１
を含む帯域と、ばね下共振点ｆ２を含む帯域との、２つ
の帯域を有するバンドパスフィルタと等価なものとして
、この伝達関数Ｈ（Ｓ）の特性をシリンダｚ内の圧力変
化量ΔＰの大小に応じて変えるようにしてもよい。

（２）Ｇ１．　　τ１、τ２を共に変更することにより
、動ばね特性を変更するようにしたが、これらパラメー
タのうち、少なくとも１つを変更するようにしてもよい
。

（３）シリンダ２内の圧力変化量ΔＰの大小に応じてオ
リフィス１２の径を可変とする、すなわち、凹凸路では
減衰力を大きくするようにしてもよい、勿論、従来一般
に使われているばねとショックアブンーバとの組合せか
らなるサスペンション装置にも適用可能である。この場
合、シリンダ２のみを車体と車輪との間に架設すればよ
い。

（４）シリンダ２内の圧力変化量ΔＰの大小に応じて、
シリンダ２内の圧力変化量ΔＰが大きいときには、４輪
共にシリンダ２内に作動油液を供給して車高を高くする
ようにしてもよい。

（５）上記実施例あるいは変形例（１）〜（３）におい
て、シリンダ２内の圧力変化量ΔＰを微分し、この変化
速度から凹凸路の検出を行なうようにしてもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、本体
と車輪との間に架設された液体シリンダの内圧変動によ
り路面の凹凸が検出されるため、路面状況を適確に検出
することが可能であり、したがって、路面の凹凸に応じ
た車高調整あるいはサスペンション特性の変更が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の第１実施例を示すもので、 第１図は第１実施例の全体系統図。 第２図はｉｌ実施例のブロック線図、 第３図は第１実施例での目標動ばね特性図、 第４図は第１実施例での伝達関数の特性図、 第５図、第６図は第１実施例の効果をパッシブ系との比
較で示すグラフである。 第７図乃至第９図は本発明の第２実施例を示干もので、 第７図は第２実施例での伝達関数の特性図、 第８図は第２実施例での動ばね特性図、第９図は第２実
施例の効果をパッシブ系との比較で示すグラフである。 第１Ｏ図、第１１図は本発明の第３実施例を示すもので
、 第１θ図は第３実施例での伝達関数の特性図、 第１１図は第３実施例での動ばね特性図である。 １：サスペンション装置 ２ニジリンダ ８：ガスばね ３０：ポンプ ４６：アキュームレータ ４８：流量調整弁 ６０：コントロールユニット ６２：圧力センサ ６４：バンドパスフィルタ（微分フィルタ）６６：制御
回路 ６７：記憶回路 ６８：圧力センサ Ｈ（Ｓ）：制御回路の伝達関数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）路面の凹凸状態に応じてサスペンション特性又は
   車高を可変とするようにした車両のサスペンション装置
   において、 車体と車輪との間に架設された液体シリンダと、 該液体シリンダ内の圧力を検出するシリンダ内圧検出手
   段と、 を有し、 前記液体シリンダ内の圧力変動に基づいて路面の凹凸状
   態を検出するようにした、 ことを特徴とする車両のサスペンション装置。