JP2503258B2

JP2503258B2 - 車両用サスペンション及びサスペンション用マスダンパ

Info

Publication number: JP2503258B2
Application number: JP24169688A
Authority: JP
Inventors: 直人福島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH0288318A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、振動入力に対する減衰力を変更可能な車
両用サスペンション及び該サスペンションに用いて好適
なマスダンパに関する。

〔従来の技術〕

従来の車両用サスペンションとしては、例えば特開昭
62-253507号公報記載のものが知られている。このサス
ペンションは、車両の姿勢変化状態を表す情報として操
舵角センサ及びバネ上・バネ下間のストロークセンサの
検出情報を入力し、操舵角速度が予め設定した基準値以
上の場合及び／又は１〜2Hzのバネ上共振が予め設定し
た基準値以上の場合に、サスペンション特性としての減
衰定数を高めてC₁としてバネ上を制振し、それ以外の場
合に減衰定数を所定値C₂としてバネ下共振を抑制するよ
うに切換制御を行っている。一般車両での減衰定数は、
C₁＞C₂に設定している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の車両用サスペンションにあっては、
路面状況及び運転状況を判断して減衰定数を切り換える
構成となっていたため、路面の細かな凹凸による比較的
高周波数の振動入力が定常的に加わる走行状態になる
と、バネ下共振を抑えるために適度の減衰力を発生させ
る制御を行わせる。これにより、バネ下共振を抑制でき
るものの、車体側にも振動を伝達させるので、バネ下振
動による車体の振動レベルも依然として高いまま放置さ
れていた。

この発明は、このような従来技術の有する問題に着目
してなされたもので、路面の細かな凹凸による比較的高
周波数の振動入力が定常的に加わるような運転状態にな
っても、バネ下共振を的確に抑制し、同時にバネ下振動
による車体側の振動レベルを低減させて、乗心地の改善
を図ることを、その解決しようとする第１の課題として
いる。

また、この発明は、上述した第１の課題を解決するた
めに車両のバネ下に何らかの装置を配備する場合には、
その装置は常に路面からの砂，埃，水分などを直接受け
易いので、必然的にそれらの影響を充分配慮ものでなけ
ればならないという第２の課題を内包している。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の課題を解決するため、請求項１記載の発明
は、バネ下側に連結されたチューブと、このチューブ内
を移動するピストン及びバネ上側間を連結するピストン
ロッドとを有し、且つ、減衰力を変更可能なアクチュエ
ータを備えた車両用サスペンションにおいて、前記アク
チュエータのチューブの外側に、該チューブに対し支持
されチューブ軸方向に移動可能であって、固有振動数を
ほぼ車両のバネ下共振周波数と同値に設定したマスダン
パを配設するとともに、車体の揺動状態を検出又は推定
して該揺動がバネ上共振周波数域の振動入力に対応した
ものであるときには、前記アクチュエータによる減衰力
をバネ上制振に対応した所定値に設定し、且つ、前記揺
動がバネ上共振周波数域を越える振動入力に対応したも
のであるときには、前記アクチュエータによる減衰力を
前記所定値よりも小さい値に設定する減衰力制御手段を
設けている。

また、前記第２の課題を解決するため、請求項２記載
の発明は、ピストンロッドを車両のバネ上側に，チュー
ブを車両のバネ下側に夫々連結して介挿させたショック
アブソーバ，油圧シリンダ等のアクチュエータに付加す
るマスダンパであって、前記チューブの外周面に摺動可
能に配置されたリング状の可動質量と、この可動質量を
前記チューブに対してチューブ軸方向に移動可能に支持
し且つ前記チューブの外周面を密封状態で覆う弾性を有
する質量支持部とを備えている。

〔作用〕

この発明の請求項１記載の車両用サスペンションによ
れば、路面の凹凸のよる比較的高い周波数であるバネ下
共振周波数域の振動入力が定常的に加わると、バネ下に
配備したマスダンパによりバネ下共振が抑制される。し
たがって、アクチュエータの減衰力は、バネ上共振域以
外の振動に対しては、著しく小さい値で済むことにな
る。

いま、車両に対してバネ上共振周波数域の振動入力が
あり、車体が揺動すると、この揺動が減衰力制御手段に
より検出又は推定され、減衰力がバネ上制振に応じて設
定された大きい値に制御される。これにより、車体の揺
動，即ちバネ上共振が抑制される。また、バネ上共振周
波数域以上の振動入力があった場合、減衰力制御手段は
減衰力を小さい値に設定する。これにより、バネ上共振
周波数域を越えるほぼ全域で、路面側から車輪を介して
車体側に伝達される振動が著しく減少する。バネ下共振
域の振動は前述のようにマスダンパにより単独に抑制さ
れるから、この共振域での車体側への伝達振動が減少す
る。

また、請求項２記載のサスペンション用マスダンパに
よれば、アクチュエータの揺動に伴って可動質量がチュ
ーブ軸方向に移動し、振動を抑制する。その際、弾性体
から成る質量支持部材が可動質量の支持及びチューブの
外周部に対する密封構造とを兼ねているため、構成が簡
単になるとともに、路面からの砂，埃，水分等により可
動質量の摺動面の潤滑性が損なわれ、マスダンパの機能
が低下するということもなくなる。

〔実施例〕

次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第４図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。この実施例は、アクチュエータとして減衰力を変
更可能なショックアブソーバを用いた車両用サスペンシ
ョンを示す。

まず、第１図において、10は車体側部材を、12は車輪
を、14は車輪側部材を、16は車体側，車輪側部材10,14
間に介挿された車両用サスペンションを夫々示す。同図
では、１輪のサスペンション16を示しているが、他の車
輪においても同様の構成を採っている。

サスペンション16は、入力する制御信号の値に応じて
減衰力を変更可能なショックアブソーバ18及び車体を支
持するコイルスプリング20と、ショックアブソーバ18の
バネ下側に配備されたマスダンパ22と、操舵角センサ24
と、ストロークセンサ26と、コントローラ28とを有して
成る。この内、ショックアブソーバ18及びコイルスプリ
ング20は車体側，車輪側部材10,14間に併設されてい
る。

ショックアブソーバ18は第２図に示すように下端側が
車輪側部材14に連結されたチューブ18aを有し、このチ
ューブ18aにはピストン18bにより閉塞されたピストン上
室L₁，ピストン下室L₂が形成され、また、チューブ18a
下部にはフリーピストン18cにより高圧ガス室L₃が形成
されている。また、ピストン18bは、ピストンロッド18d
により車体側部材10に連結されている。ピストン上室L₁
及びピストン下室L₂にはオイルが充填され、このオイル
はピストン18b内に設けられた細孔でなる伸び側，縮み
側バルブを介して相互に流通でき、減衰力を発生し得る
ようになっている。また、ピストン18bには、ピストン
ロッド18dを介してコントローラ28から与えられる制御
信号CSにより、伸び側，縮み側バルブの通過断面積を等
価的に変更可能なオリフィスが形成されている。これに
より、本実施例では、減衰定数を高い（ハード）値C₁か
又は低い（ソフト）値C₂〔＜C₁〕に切換可能になってい
る。

ここで、減衰定数C₁はバネ上制振が可能な値に、減衰
定数C₂は前述した従来技術のようなバネ下制振と車体へ
の振動伝達抑制との妥協点である減衰定数C₂′よりも極
力小さい適値に夫々設定している。

また、上記ショックアブソーバ18の外側，つまりチュ
ーブ18aの軸方向外周面には、その全体を覆う形で前記
マスダンパ22が第２図に示す如く取り付けられている。
これを詳述すると、マスダンパ22は、チューブ18aの外
周面に摺動可能に配設されたリング状の可動質量22a
と、チューブ18aの上下端に固定金具22b,22bにより固着
され外周面を密封状態で覆うとともに、可動質量22aを
チューブ軸方向に移動可能に支持するウレタン製の弾性
体22cとを有して成る。この内、各固定金具22b及び弾性
体22cにより質量支持部が構成されている。

本実施例では、マスダンパ22の固有振動数は、車両の
バネ下共振周波数に合わせてあり、可動質量22aの重さ
はバネ下質量の1/5〜1/7程度に設定してあり、これによ
り、バネ下制振効果が得られるようになっている。ま
た、弾性体22cの内部摩擦を大きく設定することによ
り、可動質量22aの減衰状態を臨界減衰に近い適度なも
のに設定している。

また、前記操舵角センサ24は、操舵系の所定に位置に
装備され、操舵角に応じた検出信号θをコントローラ28
に供給し、一方、ストロークセンサ26は、バネ上・バネ
下間に装備され、それら両者間の相対変位量に応じた検
出信号ｘをコントローラ28に供給するようになってい
る。

さらに、コントローラ28は第３図に示すように、微分
回路28a,比較判断回路28b,28d,バンドパスフィルタ28c,
論理和回路28e,高減衰定数指令回路28f,ホールド回路28
g,論理積回路28h,低減衰定数指令回路28iとを少なくと
も有している。

そして、微分回路28aは、入力する操舵角検出信号θ
を微分して操舵角速度信号とし、これを比較判断回路
28bに出力するととももに、バンドパスフィルタ28cは、
入力するストローク検出信号ｘの内、１〜2Hzのバネ上
共振周波数成分を通過させて、この出力信号x₁₂を比較
判断回路28dに出力する。比較判断回路28b,28dは、各
々、所定操舵角速度基準値A,ストローク基準値Ｂに対し
て、｜｜＞Ａか否か,|x₁₂｜＞Ｂか否かを判断するも
ので、｜｜＞Ａ及び｜x₁₂｜＞Ｂの内の少なくとも一
方が成立する場合は、これに付勢されて論理和回路28e
から高減衰定数指令回路28fに命令が出される。これに
より、高減衰定数指令回路28fは、良路走行時に常にソ
フトな減衰状態に戻しておくために設けられた、指令を
所定Ｔ秒間だけホールドするホールド回路28gを介し
て、予め設定した高減衰定数C₁に応じた制御信号CSをシ
ョックアブソーバ18のピストン18bに供給する。一方、
比較判断回路28b,28dにおいて、｜｜≦Ａ且つ｜x₁₂｜
≦Ｂが判断された場合は、これに付勢されて論理積回路
28dから低減衰定数指令回路28iに命令が出され、該回路
28iは予め設定した低減衰定数C₂に応じた制御信号CSを
ショックアブソーバ18に供給する。

本実施例では、操舵角センサ24,ストロークセンサ26,
コントローラ28により減衰力制御手段が構成されてい
る。

次に、本実施例の作用効果を説明する。

いま、操舵によって車体がロールしたり、大きな且つ
滑らかな凹凸を通過すること等により、比較的低周波数
であるバネ上共振周波数（１〜2Hz）域の振動がサスペ
ンション16に入力したとする。このとき、操舵角センサ
24又はストロークセンサ26は、その運転状態又は走行状
態に応じて検出信号θ又はｘをコントローラ28に出力す
る。コントローラ28は、前述の如くショックアブソーバ
18に減衰定数の高い値C₁の状態を指令するから、これに
よって高い減衰力が発生する。そこで、サスペンション
16に入力した振動の殆ど的確に吸収・抑制されて、バネ
上制振がなされる。

一方、上述したバネ上共振域以上の周波数の振動に対
しては、コントローラ18は前述の如く減衰定数の低い値
C₂の状態を指令する。とくに、その振動が、路面の細か
な凹凸による比較的高い周波数のバネ下共振周波数（５
〜10Hz）域の振動である場合は、マスダンパ22の固有振
動数とバネ下共振周波数がほぼ一致するため、バネ下共
振の殆どがマスダンパ22のみによって確実に抑制され
る。したがって、バネ下共振による車体への振動伝達が
大幅に低減される（後述する第４図中の領域ｂ参照）。

これとあいまって、バネ上共振域以上の領域では、減
衰定数が低くなっている（＝C₂）ことにより、第４図中
の実線図示の曲線の如く、路面から車体への伝達される
振動も大幅に減少する。第４図中の破線図示の曲線は、
従来技術に係る特性を示し、バネ下制振用の減衰定数を
本実施例での値C₂より高い値である、バネ下制振と振動
伝達抑制との妥協点での減衰定数C₂′に設置した場合で
ある。この従来曲線と比較すると、本実施例では、バネ
上共振周波数f₁域及びバネ下共振周波数f₂域の間の領域
（第４図中のａ参照）、及び、バネ下共振周波数f₂域を
越えた領域（同図中のｃ参照）において、妥協点C₂′よ
り小さく設定した減衰定数C₂により、車体側への振動伝
達が格段に減少している。以上により、バネ上共振域を
越える全領域で振動伝達が従来に比べて著しく低減し、
その分、乗心地が良くなる。

さらに本実施例のマスダンパ22は、その摺動部，即ち
ショックアブソーバ18の外周面が密封状態で覆われてい
るため、例えば特開昭58-153869号で提案されている如
く、柱体にリング状質量を単にコイルスプリングで支持
した構成のものを適用した場合のように、外部から砂，
埃，水分などが摺動部に入り込むことが無い。従って、
マスダンパ22の潤滑性が損なわれて、ダンパの機能が喪
失されるという事態も解消され、バネ下側に装備するも
のとして好適である。

また、この特開昭58-153869号公報記載の構成を本実
施例に適用した場合、コイルスプリングだけでは減衰不
足になり、リング状質量の振動が収束せず、ブルブルし
た感じが残るから、走行時のフィーリングが悪化すると
いう問題があった。しかし、本実施例によれば、弾性体
22cに、可動質量22aを支持するバネ作用の機能と、内部
摩擦による減衰作用の機能とを持たせているため、上述
した走行時のブルブルした感じが殆ど無くなり、走行フ
ィーリングが改善されるという利点も得られる。

なお、前記実施例におけるマスダンパ22はショックア
ブソーバ18の外周部に配設した場合を示したが、この発
明におけるマスダンパは、例えばバネ上，バネ下間に介
挿させ且つ走行状態などに応じて作動圧を制御可能な油
圧シリンダなどの流体圧シリンダのバネ下側であるチュ
ーブ外周部に取り付けてもよく、これによっても、マス
ダンパとして前述と同様の作用効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この出願の請求項１記載の
発明に係る車両用サスペンションは、バネ下側にバネ下
共振を抑制可能なマスダンパを装備するとともに、バネ
上共振周波数域の振動入力に対しては、アクチュエータ
による減衰力をバネ上制振に対応した所定値に設定し、
且つ、バネ上共振周波数域を越える振動入力に対して
は、アクチュエータによる減衰力を前記所定値よりも小
さい値に設定するようにしたため、バネ上共振を的確抑
制して車体の揺動を防止でき、且つ、バネ下制振をマス
ダンパにより単独に行わせるから、従来のようにバネ下
側の減衰定数をバネ下制振と車体への伝達振動抑制との
妥協点に設定しなければならない場合に比べて、バネ上
共振域を越える全帯域での減衰定数を極力小さい値に設
定でき、これがため、当該帯域において路面から車体に
伝達される振動を著しく減少させることができ、格段の
乗心地向上を図ることができる。

また、この出願の請求項２記載の発明に係るサスペン
ション用マスダンパは、アクチュエータのバネ下側に連
結しているチューブ外周面に摺動可能に配置されたリン
グ状の可動質量と、この可動質量をチューブに対してチ
ューブ軸方向に移動可能に支持し且つチューブの外周面
を密封状態で覆う弾性を有する質量支持部とを備えてい
るため、質量支持部のバネ作用により可動質量を支持す
るとともに、質量支持部の内部摩擦による減衰作用によ
って可動質量の減衰振動を良くし、一方、マスダンパの
摺動部分に砂，埃，水分などが入り込むことを防止で
き、したがって、可動質量の良好な潤滑性が維持され、
マスダンパの機能維持と耐久性向上が図られるという、
バネ下側の装備に好適なマスダンパとなる。

【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図はシ
ョックアブソーバ及びマスダンパの構成を一部破断して
示す側面図、第３図はコントローラの機能的構成を示す
ブロック図、第４図は本実施例における振動伝達特性の
従来例との比較を示すグラフである。図中、10は車体側部材、14は車輪側部材、16は車両用サ
スペンション、18はアクチュエータとしてのショックア
ブソーバ、18aはチューブ、18bはピストン、18dはピス
トンロッド、22はサスペンション用マスダンパ、22aは
可能質量、22bは固定金具、22cは弾性体、24は操舵角セ
ンサ、26はストロークセンサ、28コントローラである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バネ下側に連結されたチューブと、このチ
ューブ内を移動するピストン及びバネ上側間を連結する
ピストンロッドとを有し、且つ、減衰力を変更可能なア
クチュエータを備えた車両用サスペンションにおいて、前記アクチュエータのチューブの外側に、該チューブに
対し支持されチューブ軸方向に移動可能であって、固有
振動数をほぼ車両のバネ下共振周波数と同値に設定した
マスダンパを配設するとともに、車体の揺動状態を検出
又は推定して該揺動がバネ上共振周波数域の振動入力に
対応したものであるときには、前記アクチュエータによ
る減衰力をバネ上制振に対応した所定値に設定し、且
つ、前記揺動がバネ上共振周波数域を越える振動入力に
対応したものであるときには、前記アクチュエータによ
る減衰力を前記所定値よりも小さい値に設定する減衰力
制御手段を設けたことを特徴とする車両用サスペンショ
ン。
【請求項２】ピストンロッドを車両のバネ上側に，チュ
ーブを車両のバネ下側に夫々連結して介挿させたショッ
クアブソーバ，油圧シリンダ等のアクチュエータに付加
するマスダンパであって、前記チューブの外周面に摺動可能に配置されたリング状
の可動質量と、この可動質量を前記チューブに対してチ
ューブ軸方向に移動可能に支持し且つ前記チューブの外
周面を密封状態で覆う弾性を有する質量支持部とを備え
たことを特徴とするサスペンション用マスダンパ。