JPH0780409B2 - 能動型サスペンシヨン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧力制御弁の出力圧力を制御して車体側部
材及び車輪側部材間に介装した流体圧シリンダの作動流
体圧を制御することにより、所定のサスペンション特性
を得るようにした能動型サスペンションに関する。

〔従来の技術〕

従来の能動型サスペンションとしては、例えば1981年９
月10日に英国で発行された「オートカー（Autocar）」
（Haymarket publishing Ltd.社発行）に記載されてい
るものがある。

この従来例は、第６図に示すように、単動式油圧シリン
ダでなるアクチュエータ１のシリンダチューブ1aが車体
側部材２に取付けられていると共に、ピストンロッド1b
が車輪側部材３に取付けられ、且つ油圧シリンダ１の圧
力室1cが電磁方向切換弁４を介して油圧源５に接続され
ていると共に、オリフィス６を介してアキュムレータ７
に連通されている。

そして、電磁方向切換弁４が、バネ下及びバネ上間の相
対変位をストロークセンサ８で検出し、その検出値に基
づき制御装置９でストローク変動が小さくなるように制
御している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の能動型サスペンションにあっ
ては、油圧シリンダへの圧力油の給排を電磁方向切換弁
によって行うようにしているので、制御の応答性が悪
く、ロール，ピッチ等の車両の姿勢変化を抑制する場合
には、応答遅れを生じるため適用し得ないという問題が
ある。

このため、上記問題点を解決するために、応答性の良い
圧力制御弁を使用することが考えられるが、この圧力制
御弁によって油圧シリンダの作動油圧を制御すると、常
時圧力制御弁が作動状態となって油圧源からの作動油消
費量が多くなり、油圧源を駆動するためのエンジンの燃
料消費量も多くなるという新たな問題点があった。

そこで、この発明は、上位従来例の問題点に着目してな
されたものであり、圧力制御弁を含む流体圧系の減衰力
とアキュムレータ及び絞り弁の流体圧系の減衰力とを異
ならせ、圧力制御弁の作動を制限することにより、上記
従来例の問題点を解決することが可能な能動型サスペン
ションを提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、車体側部材及
び車輪側部材間に介装した流体圧シリンダと、該流体圧
シリンダの圧力室に連通されてその作動流体圧力を制御
する圧力制御弁と、前記流体圧シリンダの圧力室に絞り
弁を介して連通するアキュムレータと、車体の姿勢変化
を検出する姿勢変化検出手段と、該姿勢変化検出手段の
姿勢変化検出値に基づき前記圧力制御弁を制御する制御
装置とを備えた能動型サスペンションにおいて、前記圧
力制御弁から流体シリンダまでの第１の圧力系の減衰力
を調整する第１の減衰力調整手段と、前記絞り弁及びア
キュムレータで形成される第２の圧力系の減衰力を調整
する第２の減衰力調整手段とを設け、これら第１の減衰
力調整手段及び第２の減衰力調整手段により前記流体圧
シリンダに伝達される振動入力がバネ下共振周波数とバ
ネ上共振周波数との境界周波数以上のときに前記第１の
圧力系の減衰力を前記第２の圧力系の減衰力より大きく
なるように調整したことを特徴としている。

〔作用〕

この発明においては、前記圧力制御弁を含む第１の流体
圧力系の減衰力を、バネ下共振周波数とバネ上共振周波
数との境界周波数以上のときに前記絞り及びアキュムレ
ータで構成される第２の流体圧力系の減衰力以上となる
ように設定することにより、例えばバネ上共振周波数に
対応する比較的低周波数の振動入力に対しては、圧力制
御弁を作動させて車体の姿勢変化を抑制し、バネ下共振
周波数に対応する比較的高周波数の振動入力に対して
は、絞り弁を介してアキュムレータにより振動入力を吸
収するようにして圧力制御弁の作動を制限することによ
り、流体圧源からの圧力流体の消費量を減少させて、燃
費を低減する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図である。

図中、11は車体側部材２及び車輪側部材３間に介装され
た能動型サスペンションであって、この能動型サスペン
ション11は、前記従来例と同様に、車体側部材２及び車
輪側部材３間に介装されたアクチュエータとしての油圧
シリンダ１及び車体の静荷重を支持する低バネ定数のコ
イルスプリング10を有する。この油圧シリンダ１は、そ
のシリンダチューブ1aが車体側部材２に、ピストンロッ
ド1bが車輪側部材３にそれぞれ取付けられ、ピストン1d
によって画成される圧力室1cが減衰力発生用の絞り弁６
を介してアキュムレータ７に連通されていると共に、圧
力制御弁12を介して油圧源５に連通されている。

圧力制御弁12は、第２図に示すように、円筒状の弁ハウ
ジング18と、この弁ハウジング18に設けた挿通孔18aに
摺動可能且つ同軸上に配設されたスプール19及びロッド
20と、このスプール19及びロッド20間に介在されたスプ
リング21と、ロッド20を介してスプリング21の押圧力を
制御してスプール19をオフセット位置とその両端側の作
動位置との間に移動制御する比例ソレノイド22とを有す
る。ここで、弁ハウジング18には、それぞれ一端が前記
挿通孔18aに連通され、他端が油圧源５の作動油供給側
に油圧配管25を介して接続された入力ポート18bと、油
圧源５のドレン側に油圧配管26を介して接続された出力
ポート18cと、油圧配管27を介して油圧シリンダ１の圧
力室1cと連通する入出力ポート18dとが設けられてい
る。そして、出力ポート18cには、これとスプール19の
上端及び下端との間に連通するドレン通路18e,18fが連
通されている。

ここで、圧力制御弁12の入出力ポート18dと油圧シリン
ダ１の圧力室1cとの間の第１の油圧系における第１の減
衰力調整手段としての油圧配管27の径及び長さは、その
流体抵抗C₁即ち圧力変動を減衰させる減衰力が、第４図
に示すように、油圧シリンダ１に対する振動入力の周波
数即ち油圧シリンダ１のピストン1dの速度に対して放物
線特性を有し、且つ振動入力の周波数が車両のバネ上共
振周波数及びバネ下共振周波数の境界周波数f₀（例えば
７〜8Hz）未満となるバネ上共振周波数域であるときに
は、前記圧力室1c及びアキュムレータ７間の第２の油圧
系に配設された第２の減衰力調整手段としての絞り弁６
の流体抵抗C₂即ち圧力変動を減衰させる減衰力より小さ
い値を採り、境界周波数f₀以上となるバネ下共振周波数
域であるときには、絞り弁６の流体抵抗C₂より大きな値
となるように選定されている。

また、スプール19には、入力ポート18bに対向するラン
ド19a及び出力ポート18cに対向するランド19bが形成さ
れていると共に、両ランド19a,19bよりも小径のランド1
9cとが下端部に形成され、ランド19aとランド19cとの間
に圧力制御室Ｃが形成されている。この圧力制御室Ｃ
は、パイロット通路18gを介して入出力ポート18dに接続
されている。

さらに、比例ソレノイド22は、軸方向に摺動自在の作動
子22aと、これを駆動する励磁コイル22bとからなり、後
述する積分器30から出力される駆動電流でなる指令値Ｖ
によって駆動制御される。ここで、指令値Ｖと出力ポー
ト18dから出力される作動油圧Ｐとの関係は、第３図に
示すように、指令値Ｖが零であるときに、所定のオフセ
ット圧力P₀を出力し、この状態から指令値Ｖが正方向に
増加するとこれに所定の比例ゲインK₁をもって作動圧力
Ｐが増加し、指令値Ｖが負方向に増加するとこれに比例
して作動圧力Ｐが減少し、油圧源５の圧力P₂に達すると
飽和する。

そして、圧力制御弁12は、比例ソレノイド22による押圧
力がスプリング21を介してスプール19に加えられてお
り、且つスプリング21の押圧力と圧力制御室Ｃの圧力と
が釣り合っている状態で、車輪に、例えば路面の凸部通
過による上向きの比較的低周波数の振動入力（又は凹部
通過による下向きの振動入力）が伝達されると、これに
より油圧シリンダ１のピストンロッド1bが上方（又は下
方）に移動しようとし、圧力室1cの圧力が上昇（又は減
少）する。このように、圧力室1cの圧力が上昇（又は減
少）すると、これに応じて圧力室1cと油圧配管27、入出
力ポート18d及びパイロット通路18gを介して連通された
圧力制御室Ｃの圧力が上昇（又は下降）し、スプリング
21の押圧力との均衡が崩れるので、スプール19が上方
（又は下方）に移動し、入力ポート18bと入出力ポート1
8dとの間が閉じられる方向（又は開かれる方向）に、且
つ出力ポート18cと入出力ポート18dとの間が開かれる方
向（又は閉じられる方向）に変化するので、圧力室1cの
圧力の一部が入出力ポート18dから出力ポート18c及び油
圧配管22を介して油圧源５に排出され（又は油圧源５か
ら入力ポート18b、入出力ポート18d及び油圧配管27を介
して圧力室1cに油圧が供給され）る。その結果、油圧シ
リンダ１の圧力室1cの圧力が減圧（又は昇圧）され、上
向きの振動入力による圧力室1cの圧力上昇（又は下向き
の振動入力による圧力室1cの圧力減少）が抑制されるこ
とになり、車体側部材２に伝達される振動入力を低減す
ることができる。このとき、圧力制御弁17の出力ポート
18cと油圧源５との間の油圧配管26に絞りが設けられて
いないので、バネ上共振周波数域での上向きの振動入力
を抑制する際に、減衰力を発生することがない。

一方、車体側部材２には、上下加速度を検出する上下加
速度検出29（姿勢変化検出手段）が配設され、この上下
加速度検出器29から車体の上下加速度に応じた電圧信号
でなる上下加速度検出信号が出力され、これが制御装置
としての積分器30に供給される。

この積分器30は、上下加速度検出器29の上下加速度検出
信号を積分することにより、上下速度に比例する上下
速度算出値Kn を算出してこれを指令値として圧力制
御弁12の比例ソレノイド22に供給される。

次に、上記実施例の動作を説明する。今、車両が凹凸の
ない平坦な良路を定速走行しているものとすると、この
状態では車体にピッチ，ロール，バウンス等の揺動を生
じないので、上下加速度検出器29の上下加速度検出信号
は略零であり、これを積分器30で積分した上下速度算出
値も零となる。このため、圧力制御弁12の入出力ポート
18dの出力圧力は所定のオフセット圧力P₀に設定され
る。したがって、油圧シリンダ１の圧力室1cの圧力もオ
フセット圧力P₀となるので、油圧シリンダ１で所定の付
勢力が発生し、車体側部材２を支持している。

この状態で、路面の細かな凹凸により、車輪側部材３に
バネ下共振周波数に対応する比較的高周波数の振動入力
が入力され、これがピストンロッド1bを介して油圧シリ
ンダ１に伝達されると、その圧力室1c内の作動油に圧力
変動を生じる。この場合、路面からの振動入力は、比較
的高周波数であり、油圧配管27の流体抵抗C₁が大きくな
っているので、油圧シリンダ１の圧力室1cの圧力変動は
圧力制御弁12には伝達されず、絞り弁６お介してアキュ
ムレータ７に供給されることとなり、絞り弁６で発生す
る減衰力によって吸収されて車体側部材２には伝達され
ない。

この状態で、例えばブレーキペダル（図示せず）を踏み
込んで制動状態とし、これにより車体にノーズダイブが
生じることにより車体側部材１が沈み込む状態となる
と、上下加速度検出器29から車体の姿勢変化に応じた正
の値をとる上下加速度検出信号が出力され、これが積
分器30で積分されるので、この積分器30から車体側部材
２の移動速度に比例した上下速度算出値が出力され
る。このため、圧力制御弁12の入出力ポート18dから出
力される出力圧力Ｐがオフセット圧力P₀より増加するこ
とになり、これが油圧シリンダ１の圧力室1cに供給され
るので、この油圧シリンダ１で車体側部材２が沈み込む
力に抗する付勢力が発生されてノーズダイブを抑制す
る。

逆に、車体側部材２が上昇する状態となると、これに応
じて上下加速度検出器29から負の上下加速度検出信号が
出力されるので、圧力制御弁12の入出力ポート18dの出
力圧力Ｐがオフセット圧力P₀より低下し、これに応じて
油圧シリンダ１の圧力室1cの圧力も低下するので、車体
側部材２の上昇を助長する付勢力の発生を抑制すること
になる。

また、車輪側部材３に、路面の凹凸通過による比較的低
周波数の上下振動が入力されたときには、この上下振動
入力を、上述したように圧力制御弁12の圧力Ｃの圧力変
動によるスプール19の移動によって吸収することができ
る。

以上のように、この実施例においては、油圧シリンダ１
に伝達される振動入力の周波数が、バネ下共振周波数域
である比較的高周波数であるときには、絞り弁６及びア
キュムレータ７によって振動入力が吸収され、このとき
に圧力制御弁12の作動が制限されるので、圧力制御弁12
とその入力ポート18bに供給される油圧源５からの作動
油圧を消費することがなく、この間における油圧源５の
駆動を停止することが可能となり、これを駆動するため
のエンジン負荷が減少するので、燃費を向上させること
ができる。

なお、上記実施例においては、油圧シリンダ１の圧力室
1cと圧力制御弁12との間の流体抵抗C₂即ち圧力変動に対
する減衰力を油圧配管27の径及び長さによって調整する
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、第５図に示すように、圧力制御弁12のパイロット通
路18gに所定の絞り部18hを形成し、これによって境界周
波数f₀以上における圧力制御弁12を含む第１の油圧系の
減衰力を、絞り弁６を含む第２の油圧系の減衰力以上に
設定するようにしても上記と同様の作用を得ることがで
き、要は境界周波数f₀未満の周波数の振動入力に対して
は、車体側部材２の姿勢変化を伴うので、これについて
は、圧力制御弁12を作動状態として車体側部材１即ち車
体の揺動を抑制し、境界周波数f₀以上の周波数の振動入
力に対しては、車体の姿勢変化を伴うことがないので、
圧力制御弁12を非作動状態とするように、油圧シリンダ
１と圧力制御弁12の圧力制御室Ｃとの間の第１の油圧系
及び絞り弁６及びアキュムレータ７の第２の油圧系の減
衰力を設定すればよいものである。

また、上記実施例においては、アクチュエータとして油
圧シリンダを適用した場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、水圧シリンダ、空気圧シリン
ダ等の他の流体圧シリンダを適用し得ることは言うまで
もない。

さらに、上記実施例においては、姿勢変化検出値として
圧力制御弁12を上下加速度検出器29の検出信号を積分し
た上下速度算出信号によって制御する場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、車体側部材１
及び車輪側部材２の相対変位を検出し、その相対変位検
出信号の微分値によって圧力制御弁12を制御するように
してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、車体側部材及
び車輪側部材に介装した流体圧シリンダに伝達される振
動入力の周波数が、バネ下共振周波数とバネ上共振周波
数との境界周波数以上であるときに、圧力制御弁を含む
第１の流体圧系の減衰力を、アキュムレータ及び絞り弁
で構成される第２の流体圧系の減衰力以上となるように
設定したので、全ての周波数域において常時圧力制御弁
を作動させるのではなく、車体に姿勢変化を生じない路
面からの比較的高周波数の振動入力に対しては、圧力制
御弁の作動を制限するようにしたので、これに流体圧力
を供給する流体圧源の作動を低減させ、もって燃費を向
上させることができ、この際低周波数のバネ上共振に対
しては圧力制御弁により減衰力を発生させて車体の姿勢
変化を抑制し、高周波数のバネ下共振に対しては絞り弁
を介してアキュムレータにより振動を吸収することによ
り、高応答性を確保しながら振動抑制制御を行うことが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はこ
の発明に適用し得る圧力制御弁の一例を示す断面図、第
３図は圧力制御弁の指令値に対する出力油圧の関係を示
す特性曲線図、第４図は振動入力の周波数に対する第１
及び第２の油圧系の流体抵抗を示す特性曲線図、第５図
はこの発明の他の実施例を示す圧力制御弁の断面図、第
６図は従来例を示す構成図である。 図中、１は油圧シリンダ、1cは圧力室、５は油圧源、６
は絞り弁、７はアキュムレータ、11は能動型サスペンシ
ョン、12は圧力制御弁、18hは絞り部、19はスプール、2
2は比例ソレノイド、29は上下加速度検出器、30は積分
器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波野 淳 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 米国特許4030777（ＵＳ，Ａ) Ｊ．Ｍ．Ｈａｍｉｌｔｏｎ，“Ｌｏｍｐ ｏｔｅｒ−Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ａｄａｐ ｔｉｖｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｔｅｃ ｈｎｏｌｇｙ（ＣＯＡＳＴ）”ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＩＮＤ ＵＳＴＲＩＡＬ Ｖｏｌ．ＩＥ−32，Ｎ ｏ．４，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ 1995

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体側部材及び車輪側部材間に介装した流
   体圧シリンダと、該流体圧シリンダの圧力室に連通され
   てその作動流体圧力を制御する圧力制御弁と、前記流体
   圧シリンダの圧力室に絞り弁を介して連通するアキュム
   レータと、車体の姿勢変化を検出する姿勢変化検出手段
   と、該姿勢変化検出手段の姿勢変化検出値に基づき前記
   圧力制御弁を制御する制御装置とを備えた能動型サスペ
   ンションにおいて、前記圧力制御弁から流体シリンダま
   での第１の圧力系の減衰力を調整する第１の減衰力調整
   手段と、前記絞り弁及びアキュムレータで形成される第
   ２の圧力系の減衰力を調整する第２の減衰力調整手段と
   を設け、これら第１の減衰力調整手段及び第２の減衰力
   調整手段により前記流体圧シリンダに伝達される振動入
   力がバネ下共振周波数とバネ上共振周波数との境界周波
   数以上のときに前記第１の圧力系の減衰力を前記第２の
   圧力系の減衰力より大きくなるように調整したことを特
   徴とする能動型サスペンション。