JPS63269710A - 自動車のアクテイブ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、自動車のアクティブサスペンション装置に関
するものである。

従来の技術 自動車において、車輪軸と車体との上下方向の相対変位
（相対変位量）と該相対変位の時間変化率（上下方向相
対変位速度）とにより、気液流体ばねを用いたサスペン
ションの該気液流体ばねによる減衰力特性を可変的に制
御するようにしたアクティブ・サスペンションが従来よ
り開発され、既に特開昭５９−２１３５１０号公報にて
公開されている。

発明が解決しようとする問題点 上記のようなアクティブサスペンションにおいて、ばね
上とばね下との相対変位を検知するセンサ等車両の走行
時及び停止時のサスペンションの種々の挙動を検知する
センサ類とそれらセンサ類からの信号に基づき流量制御
弁の弁開閉を指示するコントローラを組合せサスペンシ
ョンへの流体の出し入れ制御を行なうようにすると、車
両の種々の情況に応じてダンパ特性、ばね特性等サスペ
ンションの諸特性を可変的に制御すると共に車の姿勢制
御をも行い得るアクティブサスペンション装置を得るこ
とができる。

上記のようなアクティブサスペンション装置においては
、上下加速度センサや相対変位セン”す等のセンサ類に
て検出する振動荷重に対しサスペンションの流体の出し
入れを的確に行って制振するものであるから、高周波振
動に対しては流体の消費量が著るしく多くなり、コンプ
レッサやオイルポンプ等を大能力のものとしなければと
うてい対応できず、コストアップ及び使用エネルギーの
増大をまねくと言う問題を有している。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記のような自動車のアクティブサスペンシ
ョン装置において、サスペンションに低減衰率の補助ダ
ンパを設けると共に、各センサ類からの信号入力回路に
高周波成分をカットするローパスフィルタを設け、高周
波域の振動に対するサスペンションの流体の出し入れ制
御は行わない構造としたことを特徴とするものである。

作　　　用 上記により、例えば４〜５Ｈｚ程度以上の高周波域の振
動は補助ダンパとサスペンションの流体ばねにて減衰吸
収すると共に、車体の固有振動数近傍の低周波域の振動
に対してはコントローラの指令に基づくサスペンション
の流体の出し入れ制御にて制振を行い、少ない消費流体
量にて全周波数域にわたり乗心地の良いサスペンション
性能を得ることができるものである。

実施例 以下本発明の一実施例を附図を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すシステム図であり、１
は車体側部材２と車輪軸支持部材３との間に設けられた
エアサスペンションユニットであり、該エアサスペンシ
ョンユニー２ト１は例えば、下端部を車輪軸支持部材３
に取付けられたシリンダ部材と、該シリンダ部材に軸方
向摺動可能なるよう嵌装され上端部を車体側部材に弾性
体を介して取付けたピストンロッドとからなる補助ダン
パ１ａをもち該補助ダンパｌａのシリンダ部材とピスト
ンロッドとの間に形成したエアチャンバに空気を封入す
ることにより、車輪の上下振動のうちの高周波分（例え
ば４〜５Ｈｚ程度以上）は低減衰率の上記補助ダンパｌ
ａにて減衰し且つエアチャンバ内に封入された空気の容
積弾性によって車体側の下向き荷重をばね支持するよう
になっており、該エアチャンバ内に空気を注入したりエ
アチャンバ内の空気を排出したりすることにより車輪軸
に対する車体側部材２の高さ即ち車高を変え且つばね定
数を変えることができるようになっている。

上記のエアサスペンションユニット１は前後左右のすべ
てのサスペンションにそれぞれ設けられており、前後左
右の各サスペンション部には車輪側部材即ちばね下部材
と車体側部材即ちばね上部材との上下方向の相対変位を
検出する相対変位センサ４と、車体即ちばね上の上下加
速度を検出する上下加速度センサ５とがそれぞれ設けら
れ、相対変位センサ４と上下加速度センサ５の各信号は
後述するコントローラ６にインプットされるようになっ
ているが、第１図では説明を簡略化する為に前後左右の
各サスペンションのうちの１個のみを図示し他は省略し
ている。

７はエアサスペンションユニット１のエアチャンバへの
給排気を制御する空気の流量制御弁であり、該流量制御
弁７は注入弁、排出弁を１組としてこれを４組備えてお
り、前後左右の各エアサスペンションユニットの空気の
注、排気は該流量制御弁７にてそれぞれ独立して制御さ
れるようになっている。

８は高圧エアタンク、９は低圧エアタンクであり、高圧
エアタンク８内は上記流量制御弁７の注入弁が開いたと
きエアサスペンションユニット１のエアチャンバ内にた
だちに空気を供給することができるようエアサスペンシ
ョンユニット１のエアチャンバ内空気圧より充分高い空
気圧に設定され、低圧エアタンク９内は流量制御弁７の
排出弁が開いたときエアサスペンションユニット１のエ
アチャンバ内空気が直ちに低圧エアタンク９内に流入す
るようエアチャンバ内空気圧より充分低い空気圧に設定
されている。

高圧エアタンク８と低圧エアタンク９の内圧は図に示し
ていない圧力センサの信号を使って例えば以下のように
ニアコンプレッサの作動を制御して所定の圧範囲内にお
さまるよう管理される。

低圧エアタンク９の内圧が最高設定値以上になると、ニ
アコンプレッサ１０を作動させて低圧エアタンク９内の
空気を吸込み加圧して高圧エアタンク８内に供給し、低
圧エアタンク９内圧が所定値以下になるとニアコンプレ
ッサ１０を止めるように制御する。

又高圧エアタンク８の内圧が最低設定値以下になった場
合にもニアコンプレッサ１０を作動させて高圧エアタン
ク８の内圧が最高設定値になったらニアコンプレッサ１
０を停止させるように制御する。この時低圧エアタンク
９か所定圧以下になった場合には低圧側にもうけたチェ
ックバルブＬが開きニアコンプレッサｌＯは低圧エアタ
ンク９内のエアでなく、大気を導入するようにコントロ
ールされる。通常は高圧エアタンク８．低圧エアタンク
９とも所定圧範囲でおさまるようにバランスしているの
でチェックバルブＬは閉じており、空気の閉回路を形成
しているが、イニシャルの空気を導入する時などはチェ
ックバルブＬが開き高圧エアタンク８内圧、低圧エアタ
ンク９内圧がバランスするまで大気を吸い込むよう作用
する。

ニアコンプレッサ１０で加圧された空気はドライヤＪを
介して高圧エアタンク８に供給されるが、上記エアタン
ク内圧制御において低圧エアタンク９の圧条件でニアコ
ンプレッサ１０が作動し、高圧エアタンク８の内圧が最
高設定圧以上になった場合には高圧エアタンク８側のチ
ェックバルブＫが開き高圧空気をドライヤＪ、サイレン
サを経由して大気へ放出し、ドライヤＪ内の例えばシリ
カゲルなどの除湿材を再生しながら高圧エアタンク８内
を減圧するものである。

尚第１図において１１はオイルタンク、１２はオイルセ
パレータであり、ニアコンプレッサ１０の潤滑オイルが
オイルタンク１１より吸入空気に混入してニアコンプレ
ッサ１０に供給されオイルセパレータ１２にて高圧空気
中より潤滑オイルが分離されオイルタンク１１にもどる
ようになっているが、潤滑オイルの供給を必要としない
形式のニアコンプレッサを用いた場合はこれらオイルタ
ンク１１．オイルセパレータ１２よりなる潤滑オイルの
循環回路は不要テする。又ニアコンプレッサ１０の駆動
源として自動車のエンジンを用いた場合は該ニアコンプ
レッサ１０の駆動は例えば電磁クラッチ等の動力伝達接
断乎段によってオン、オフ的に制御されるが、ニアコン
プレッサ１０の駆動源としては自動車のエンジン以外例
えば電動モータ等を用いることが可能である。

次にコントローラ６による制御態様について第２図を参
照して説明する。

第２図は前後左右の４つのサスペンションのうちの１つ
の制御回路を示しており、コントローラ６にはこの第２
図に示すような制御回路が４組装備されそれぞれのサス
ペンション部に設けられている上下加速度センサ５及び
相対変位センサ４の各信号と車高調整スイッチ１３で決
められるサスベンジせンの基準高さ位置信号ニヨって各
サスペンションは独立して以下に記載するような制御を
行う。

即ち、車体の上下加速度を上下加速度センサ５で検出し
、その上下加速度信号Ｘは、／＼イパスフィルタＨＰＦ
にて低周波域（例えば０．１　Ｈ’ｚ近傍以下の範囲）
をカットされ、更にローパスフィルタＬＰＦ１にて４〜
５Ｈｚ程度以上の高周波域をカットされ、ゲインＧ１が
乗算されて指示流量Ｑ１に変換される。

車体と車輪との上下方向相対変位を検出しその相対変位
に応じた相対変位信号を発する相対変位センサ４の相対
変位信号Ｖは、後述する車高調整スイッチ１３の選択に
より基準位置指令回路１３ａを経て出力された基準位置
信号’Ｖｏ　を引き算されることにより、基準位置から
の実相対変位信号りとなり、ローパスフィルタＬＰＦ２
にて例えば４〜５Ｈｚ程度以上の高周波域をカットされ
た後、微分回路４ａを通った実相対変位速度信号りと、
そのままの実相対変位信号りとの２通りに分かれ、それ
ぞれゲインＧ２．Ｇ３が乗算されて指示流量Ｑ２．Ｑ３
が算出される。

又相対変位に載る高周波成分は現実的にはオーダが小さ
くなるので、ローパスフィルタＬＰＦ２が無くても可能
である。

車高調整スイッチ１３は、例えばノーマル車高からハイ
車高に切変える切換スイッチであり、該車高調整スイッ
チ１３をノーマルからハイに切換えるとエアサスペンシ
ョンユニー／　トｌのエアチャンバに空気が供給されて
車高を所定値だけ高くしその高さを基準車高とし、上記
車高調整スイッチ１３をハイからノーマルに切換えると
エアチャンバ内の空気を排出し車高をもとの低いノーマ
ル基準車高とするものである。

従って相対変位センサ４を、ノーマル基準車高を基準位
置としてその基準位置からの相対変位を検出するよう設
定しておくと、上記車高調整スイッチ１３をハイに切換
えた場合、相対変位センサ４が検出した相対変位から、
ノーマル基準車高とハイ基準車高との差だけ引き算した
値がハイ基準車高を基準位置とした実相対変位となるの
である。

尚上記のような車高調整はマニアルスイッチ以外に車速
等の信号による自動切換えとする場合もある。

但し上記車高調整スイッチ１３等による車高調整機構を
もたない自動車であれば、常に相対変位センサ４の相対
変位信号Ｖが実相対変位信号りと等しくなることは言う
までもない。

上記のようにして得られた指示空気流量Ｑ１．Ｑ２及び
Ｇ３は加算回路１４にて加算されて総指示空気流量Ｑと
なり、弁制御信号発生回路１５から制御弁７に出力が発
せられ、制御弁７の注入弁又は排出弁のいずれか一方が
開となり、前記総指示流量Ｑに見合うエアチャンバの注
気又は排気が行われるようになっている。

本発明においては、基本的には各車輪のサスペンション
毎に、車体の上下加速度が上向きであるとエアサスペン
ションユニー２ト１のエアチャンバー内の空気を排出し
下向きであるとエアチャンバーに空気を注入する制御を
行い、車体の上下振動を制振する方向に働らく。即ち路
面からの入力に対してはエアサスペンションユニット１
は柔らかくなり車体側に振動を伝えない方向に制御され
、旋回時や急加減速時の荷重移動に対しては車体のロー
ルやピッチングを抑制する方向（見かけ上エアサスペン
ションユニット１の剛性アップ方向）に働らく。

サスペンションの上下相対変位速度、上下相対変位は、
エアサスペンションユニット１の伸び方向であればエア
チャンバ内の空気を排出し縮み方向であれば空気をエア
チャンバ内に注入することでサスペンションの相対変位
を基準位置に戻す方向に働ら〈。

荷重移動等車体側の入力に対しては、上記上下加速度セ
ンサ５と相対変位センサ４の各信号を用いた制御は共に
同方向に働らき、車体を常に水平状態に保つ制御が容易
となる。

上記のように上下加速度が上向きのときはエアサスペン
ションの空気を排出し下向きのときはエアサスペンショ
ンに空気を注入する制御を行うようにすると、例えば登
板路にさしかかって上向きの加速度が発生したとき空気
を排出し続け、降板路では空気を注入し続けたりするこ
とになり極めて不都合である。そこで坂路走行時の路面
の傾斜によって発生する上下加速度の周波数は凹凸路面
での上下加速度周波数に比し極低周波であるので、上下
加速度センサ５の信号回路にバイパスフィルタＨＰＦを
介在させ極低周波信号をカットする構成とすることによ
り、上記のような不都合は解消される。　　　　・前記
したような上下加速度センサ５及び相対変位センサ４の
各信号に基づき車体を制振する制御及び車体姿勢を正し
くする制御を行う場合、上記各信号に高周波成分が存在
すると、高周波振動を制振しようとする作動により多量
の空気を消費し、高い能力のニアコンプレッサを必要と
すると言う問題が生じる。

そこで本発明では、上下加速度センサ５及び相対変位セ
ンサ４の各信号の高周波成分をカットするローパスフィ
ルタＬＰＦＩ及びＬＰＦ２　を設けると共に、エアサス
ペンションユニット１に低減衰率の補助ダンパ１ａを設
けることにより、４〜５Ｈｚ程度以上の高周波振動に対
する空気の出し入れの制御をやめ、この高周波域の振動
は低減衰率の補助ダンパ１ａと振動伝達率の低いエアサ
スペンションユニット１の空気ばね特性にて減衰し、ば
ね上の固有振動数附近の低周波数域の振動に対しては上
記のようなコントローラ６の指令によるエアサスペンシ
ョンの空気の出し入れ制御によって制振を行うことによ
り例えば１〜２Ｈｚ近傍で生じるバウシングやピッチン
グ、ローリングの低減及びそれに伴なうふわふわ感防止
をはかり、全体として乗心地の著しい改善をはかったも
のである。

高周波数域の振動に対するエアサスペンションの空気の
出し入れ制御をやめたことで、空気の消費が大幅に少く
なり、小能力のニアコンプレッサで充分対応することが
でき、コスト及び使用エネルギーの著しい低減をはかり
得ることは言うまでもない。

尚上記実施例では空気をばねとして用いたエアサスペン
ションに本発明を適用した例を示しているが、空気の閉
回路において注入と排出のバランスが充分に保持され該
閉回路への空気の補給或は排出をほとんど行なわなくて
すむような構成とすれば、空気の代わりに空気以外の任
意の気体を採用することができ、又上記実施例では流体
制御弁を用いた例を示しているが、流量制御弁以外に圧
力制御弁を設け、コントローラが上下加速度信号、上下
相対変位速度信号及び上下相対変位信号から注入又は排
出すべき気体の指示量を算出しその指示量に見合う気体
量を注入又は排出させるべく上記圧力制御弁の圧力設定
値を可変制御する信号を発する構成としても良い。

更に又本発明は、ハイドロニューマチックサスペンショ
ンを用いた自動車にも適用可能であり、この場合はコン
トローラからの弁開閉信号によって流量制御弁の注入弁
又は排出弁を開とすることにより、オイルポンプにてア
キュムレータ内に所定圧にて蓄圧されているオイルがサ
スペンションのオイルシルンダ内に注入されたり又はサ
スペンションのオイルシルンダ内のオイルがリザーバ内
にドレーンされたりする制御となる。この場合もコント
ローラによる注入及び排出の指示流量の算出及びそれに
基づく流量制御弁の開閉制御、その制御によって得られ
る機能等は前記エアサスペンションの場合と同じである
。

発明の効果 上記のように本発明によれば、流体の出し入れ可能な流
体サスペンションと、該流体の出し入れを制御する制御
弁を有すると共に、前後左右の各車輪のサスペンション
取付部の車体側の上下加速度をそれぞれ検出する上下加
速度センサと、各サスペンションの上下方向の相対変位
をそれぞれ検出する相対変位センサとを備え、該上下加
速度センサ及び相対変位センサからの各信号に基づきコ
ントローラが上記制御弁を開閉作動させるべき弁開閉信
号を発し、サスペンションへの流体の注入及びサスペン
ション内流体の排出を行うようにした自動車のアクティ
ブサスペンションにおいて、上記サスペンションに低減
衰率の補助ダンパを設けると共に、上記上下加速度セン
サ及び相対変位センサの信号の例えば４〜５Ｈｚ程度以
上の高周波成分をカットするローパスフィルタを設け、
上記振動の高周波成分は上記低減衰率の補助ダンパとサ
スペンションの流体ばね特性にて減衰吸収し、車体の固
有振動数附近の低周波数域の振動を上記コントローラの
指示によるサスペンションの流体の出し入れにより制振
するようにしたもので、これにより全周波数域で振動伝
達性が低く乗心地の良い特性を得ることができると共に
、低周波数域で生じるバウシング、ピッチング、ローリ
ング等が機能良く減衰低減されて所謂ふわふわ感がなく
なり、理想的なるサスペンション特性を得ることができ
るもので、高周波数域の振動に対する流体の出し入れ制
御を行わないことで消費流体量の著しい低減をはかるこ
とができ小能力のコンプレッサやオイルポンプ等で充分
所期の機能を果すことができ、コスト及び使用エネルギ
ーの著しい低減をはかり得ることと相俟って実用上多大
の効果をもたらし得るものである。

【図面の簡単な説明】

右図は本発明の一実施例を示すもので、第１図はエアサ
スペンションの空気注入及び排出系統を示す空気制御系
統説明図、第２図は第１図におけるコントローラの制御
回路の一例を示すブロック図である。 １・・・エアサスペンションユニット、１ａ・・・補助
ダンパ、４・・・相対変位センサ、５・・・上下加速度
センサ、６・・・コントローラ、７・・・流量制御弁、
８・・・高圧エアタンク、９・・・低圧エアタンク、１
０・・・ニアコンプレッサ、ＬＰＦＩ　　。 ＬＰＦ２・・・ローパスフィルタ。 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体の出し入れの可能な流体サスペンションと該流体の
   出し入れを制御する制御弁を有すると共に、ばね上の上
   下加速度を検出する上下加速度センサと、ばね上とばね
   下の相対変位を検出する相対変位センサを各輪に有し、
   該各センサの信号に基づきコントローラが上記制御弁の
   弁開閉信号を発して流体サスペンションの流体の出し入
   れを行なうようにした自動車のアクティブサスペンショ
   ン装置において、上記流体サスペンションに低減衰率の
   補助ダンパを設けると共に、上記各センサの信号回路に
   高周波成分をカットするローパスフィルタを設け、高周
   波数域の振動は補助ダンパと流体サスペンションのばね
   にて減衰吸収し、車体の固有振動数附近の低周波数域の
   振動を上記流体サスペンションの流体の出し入れ制御に
   て制振するよう構成したことを特徴とする自動車のアク
   ティブサスペンション装置。