JPH0314713A - 能動型サスペンション - 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〕 この発明は、車体と各車輪との間に、単動式のアクチュ
エータと、当該車体の静荷重を支持するスプリングとを
配設した能動型サスペンションに係り、とくに、アクチ
ュエータのハイパワー化に対抗し得るスプリング形式の
改善に関する。

〔従来の技術〕

従来、車体のロールを抑制又は零にする制御（以下、「
ロールフラット制御」という）を行う能動型サスペンシ
ョンとしては、例えば特開昭６２−２９５７１４号記載
のものが知られている。

この能動型サスペンションの一態様は、車体側部材と各
車輪側部材との間に併設した単動弐泊圧シリンダ及びコ
イルスプリングと、油圧シリンダの作動圧を指令値にの
み応じて制御する圧力制御弁と、車体に発生する横（車
幅）方向の加速度を検出する加速度検出手段と、この加
速度検出手段の検出値に応じてアンチロールモーメント
のための指令値を演算し該指令値を前記各圧力制御弁に
与える演算手段とを備え、これにより、ロールフラット
制御を行、うものである。この内、コイルスプリングの
バネ定数は、乗心地及びタイヤ接地性の向上のためにメ
カニカル・サスペンション車よりも低く設定されている
（例えば、メカニカル・サスペンションでのバネ定数２
　ｋｇｆ／ｍｍに対して、本能動型サスペンションの０
．　５　ｋｇｆ／ｍｍ）　．このような能動型サスペン
ションを実施する形式としては、例えば第６図に示すよ
うなダブルウイッシュポーン式がある。同図において、
■はロアーアーム　２はアッパーアーム，３はナックル
，１０はアクチュエータとしての油圧シリンダ．１ｌは
油圧シリンダ１０を囲む状態でバネ上・バネ下間に配設
したコイルスプリングである。

前記公報記載の能動型サスペンションにおける演算手段
は、例えば第７図に示すように、横加速度センサｌ３及
び前左〜後右側圧力制御弁１４ＦＬ〜１４ＲＲ間に設け
られたコントローラ１５により構成される。コントロー
ラ１５はゲイン調整器ｌ６，加）Ｘ器１７ＦＬ〜１７Ｒ
Ｒ，中立圧指令器１８とを含み、ゲイン調整器１６は横
加速度センサ１３の検出値Ｇ，にロールフラット制御ゲ
インＫＲを乗じてロールフラット制御圧力ＰＲに応じた
指令値■′を演算し、加算器１７ＦＬ〜１７ＲＲに左右
逆相に出力する。一方、この加算器１　７ＦＬ−１　７
ＲＲは、中立圧指令器１８からの中立圧ＰＭに応じた指
令値１．を入力し、両指令値を合戒して各圧力制御弁１
４Ｆし〜１４ＲＲに供給する。このため、圧力制御弁１
４ＦＬ〜１４ＲＲは指令値ｌに比例した作動圧を油圧シ
リンダに供給するので、各油圧シリンダの作動力によっ
て旋回時のロールモーメントを打ち消すアンチロールモ
ーメントを発生させることができる。

ここで、ロールフラット制御圧力Ｐ　Ｒ　（ｋｇｆ／ｃ
ｍ２）は、 の式により求められる。ここで、ＫＲ　：ロールフラッ
ト制御ゲイン（ｋｇｆ／ｃｍ２・Ｇ〕，　　Ｇ，　　：
車体の横加速度ＣＧ），Ｈ：車体重心〜ロールセンタ間
距離（ｍ），Ｗ：車重（Ｋｇ）．Ａ：アクチュエータ受
圧面積．（ｃｍ”）　，　　Ｄ　：　｝レッド（ｍ）で
ある。

このように構成される能動型サスペンションの静的な状
Ｂ（横加速度Ｇ，＝Ｏ）における車体の静荷重は、第８
図に示すように、コイルスプリング１１のハネ力及び油
圧シリンダの中立圧Ｐ．（＝ＰＮ＋）に依る作動力との
合力によって支持され、バランスしている。

ところで、上述の能動型サスペンションに対して、昨今
の走行性能向上の要請から、横加速度＝２〔Ｇ〕旋回ま
でロールフラットを保つことが可能なハイパワー化を想
定してみる。まず、ゲインＫａ　＝　５　０　（ｋｇｆ
／ｃｍ”−Ｇ）　，横加速度Ｇ，＝２〔Ｇ］，車両諸元
を、Ｈ＝０．５　（ｍ）　，　Ｗ＝　１　６０　０　Ｃ
Ｋｇ］，　Ａ＝５　（ｃｍ２）　，　　Ｄ＝１．６　（
ｍ）として前記（１）式の値を演算すると、ｐ＊＝１ｏ
ｏ（ｋｇｆ／ｃ＋ｎ”　〕となり、この圧力ＰＲに相当
する指令値が左右輪逆向きに出力される。このため、ロ
ールフラット制御圧力Ｐ，Ｉを満足させるためには、中
立圧Ｐ８を１　０　０　（ｋｇｆ／ｃｍ”）とし、油圧
供給装置の発生圧力を２０　０　（ｋｇｆ／ｃｍ２）と
し、制御圧が１００±１　０　０　（ｋｇｆ／ｃｍ”）
で変化するようにする必要がある。

このことを第９図を用いて詳述する。横加速度Ｇｙが所
定値Ｇ１までの領域で、中立圧ＰＮＩから横加速度Ｇ，
の増加に対応して外輪側，内輪側制御圧Ｐｃが増加．減
少可能な制御■，■′を、横加速度Ｃ．ｙ−ｃｚ　　（
＞ｃ．）の領域まで同様に行おうとすると、中立圧Ｐ．
のままでは内輪側制御圧曲線が負の領域まで至る。つま
り、内輪側制御圧（シリンダ圧）が負圧になり、外輪側
と対象な作動力制御が不可能になる。そこで、この問題
を解決するためには、中立圧ＰＮを今までのＰＨ１から
Ｐ８。（＞ＰＨ１）まで上昇させて、Ｇｙ＝０２までの
範囲で内輪側制御圧曲線■′が負の領域に入らないよう
にする必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来の能動型サスペンションにおい
て、前述の如くハイパワー化すると、前述の車両諸元で
は中立圧ＰＮ２＝　ｌ　Ｏ　Ｏ　（ｋｇｆ／ｃｍ２〕で
発生する各輸の作動力５　０　０　（ｋｇｆ）　　（＝
１　００　（ｋｇｆ／ｃｍ２）　ｘ　５　（Ｃｍ”）　
）が各輪の静荷重４００　（ｋｇ）　　（＝１　６００
　（ｋｇ）　／４）を上回るため、車両が持ち上がりコ
イルスプリングが座から浮いてしまうという未解決の問
題にあった。また、仮に上記数値例と若干異なる仕様で
中立圧に基づく作動力が静荷重より小さいとしても、そ
の差は僅少であり、僅かのリバウンドでコイルスプリン
グがやはり座から離れてしまう。

かかる状況を回避するには、第１０図に示す如く、バネ
力を、車体がシリンダ中立圧ＰＨ２で上昇しようとする
のを抑える方向に作用させ、バネ力と車体静荷重との合
力をシリンダ作動力にバランスさせる必要がある。この
下向きのバネ作用を従来のコイルスプリングで行わせる
には、コイルスプリングの上下端を座金に固定し、負の
プリロードをかければよい。しかし、このような構成は
、各輪のバウンド，リバウンドに応じてコイルスプリン
グが回転してしまうため、実際に採用することは困難で
あった。

また、アクチュエータとして、単動式油圧シリンダに代
えて複動式油圧シリンダを用いたとすると、静的な状態
における車両静荷重はバネ力のみとバランスするので、
ハイパワー化した場合でも前述した問題は発生しない。

しかしながら、複動式油圧シリンダは油量の消費が大き
いという欠点があり、油圧システムの軽量，小形化の要
請、強いては省エネルギ化の要請に反することなり、通
常の車両には不向きであるので、係る観点からは単動式
を使用する方が有利である。

一方、前記能動型サスペンションには、別の面からの解
決すべき問題が残されていた。つまり、能動型サスペン
ションにあっては、仮に油圧配管から作動油が漏れるよ
うな事態が生したとしても、作動油がエンジンルームや
室内に噴出するのを防止するには、シリンダへの油圧配
管をホイールハウス内に取り回す必要があるが、その際
、コイルスプリングｌ１が第６図に示したように配設さ
れているこ・とが多いため、そのような場合には、配管
のレイアウト上の制約が多くなるとともに、生産時の作
業性を悪化させるという未解決の面題があった。

この発明は、このような従来技術の直面している状況及
び未解決の問題に着目してなされたもので、とくに、ハ
イパワー化に伴って中立圧を上昇させた場合でも、車体
の静荷重支持機能に支障を生じること無く、且つ、単動
式アクチュエータの周囲の構造を簡素化して、該アクチ
ュエータへの配管設計・作業を容易にすることを、その
解決しようとする課題としている。

〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、車体と各車輪との間に配設
された単動式のアクチュエータと、このアクチュエータ
に併設され当該車体の静荷重を支持するスプリングと、
前記各アクチュエータのストローク又は作動力を指令値
に応じて調整するアクチュエータ駆動機構と、前記車体
のアンチロールモーメントに相当する指令値を演算して
前記アクチュエータ駆動機構に与えるロール制御手段と
を備えた能動型サスペンシゴンにおいて、前記スプリン
グを、トーションバースプリングで構威している。

〔作用〕

？の発明においては、バネ上・バネ下間に介装したトー
ションバースプリングに負のプリロードを与えておくこ
とができるため、サスペンションのハイパワー化によっ
て、アクチュエータの中立圧での作動力が車体の静荷重
を上回るような場合でも、アクチュエータの作動力に対
してトーションバースプリングのバネ力と車体の静荷重
との合力をバランスさせ、車体の浮き上がりを防止する
ことができる。このため、より大きな横加速度領域まで
外輪側．内輪側のアクチュエータの駆動特性を対象に制
御でき、ロールフラットを達成できる。一方、トーショ
ンバースプリングを用いることによって、従来のコイル
スプリングに比較し、アクチュエータ周りの構造を簡素
化できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づき
説明する。この実施例は、本発明をストラット式サスペ
ンションについて適用したものであり、また中立圧Ｐｓ
が比較的高い値ＰＭ■（例えば１　０　０　（ｋｇｆ／
ｃｍ２）に設定された．即ちハイパヮー化された能動型
サスペンションについて実施したものである。なお、車
両諸元は前述した従来例と同一とする。

第１図において、２０Ｆし〜２０Ｒｒｌは前左〜後右車
輪、２２は車輪側部材、２４は車体側部材、２６は能動
型サスペンションを夫々示す。

この内、能動型サスペンション２６は、各車輪２０ＦＬ
〜２０ＲＲ位置に夫々介挿されたアクチュエータとして
の油圧シリンダ２８ＦＬ〜２８１？Ｒ及びスプリングと
してのトーションハースプリング２９ＦＬ〜２９ＲＲと
、油圧シリンダ２８ＦＬ〜２ＢＦＩＲの作動圧を指令値
Ｉに基づいて個別に制御するアクチュエータ駆動機構と
しての圧力制御弁３０ＦＬ〜３０ＲＲと、この油圧系の
油圧源であってボンブ及びタンクを含む油圧供給装置３
２と、横加速度センサ３４と、このセンサ３４の横加速
度検出信号Ｇ，に基づき指令値Ｉ，・・・，■を演算す
るコントローラ３６とを具備している。図中、３日は圧
力制御弁３０ＦＬ〜３０ＲＲの供給側に設けられた蓄圧
用のアキュムレータである。なお、乗心地及び接地性向
上のために、スタビライザは省略されており、車両本来
のロール剛性は従来よりも低くなっている。

油圧シリンダ２８ＦＬ〜２８ＲＲの夫々は、単動式のシ
リンダであって、そのシリンダチューブ２８ａが車体側
部材２４に、ピストンロッド２８ｂが車輪側部材２２に
夫々取り付けられ、シリンダチューブ２８ａ内にはピス
トン２８ｃに隔設された圧力室Ｌが形威されている。こ
の圧力室Ｌは、絞り弁３８を介して比較的高周波の油圧
振動を吸収するアキュムレータ４０に運通している。

トーションバースプリング２９Ｆし〜２９ＲＲの夫々は
、第２．３図に示すように、トーションバー４２，トル
クチューブ４３．インシュレータ４４を有している。そ
して、トーションバ−４２の前部はセレーション結合に
よりロアーアーム４６に固定され、後部もセレーション
結合によりトルクチューブ４３に固定されており、トル
クチューフ４３の後部は回転自在な図示しないホルダで
車体に保持され、前部はインシュレータ４４を介して？
体にマウントされている。このトーションパースプリン
グ２９ＦＬ〜２９ＲＲには、各々、負のブリ口一Ｆ（本
実施例では、−１００（ｋｇｆ））が与えられている。

また、圧力制御弁３０ＦＬ〜３０ＲＲの夫々は、３ボー
トの電磁スプール減圧弁で構成される周知の構造（例え
ば特開昭６４−７４　１　１　１号参照）を有しており
、その供給ボート及び戻りポートが配管５０．５２を介
して油圧供給装置３２に、さらに出力ポートが配管５４
を介して油圧シリンダ２８ＦＬ〜２８ｒｌｌｌの圧力室
Ｌに各々接続されている。

コントローラ３６からは各圧力制御弁３０ＦＬ〜３０Ｒ
Ｒの電磁ソレノイドに励磁電流でなる指令値■が夫々供
給される。

各圧力制御弁３０ＦＬ〜３０ＲＲは、第４図に示すよう
に、指令値Ｉに比例した制御圧ＰＣをその出力ポートか
ら油圧シリンダ２８ＦＬ（〜２８ＲＲ）に俳給する。つ
まり、指令値１が中立値■９であるときには所定中立圧
ＰＨ　　（＝ｐＮ■）を出力し、この状態から指令値■
が増滅するときには所定の比例ゲインＫ．をもって制御
圧Ｐ，も増滅する。なお、第４図中、Ｐ　ＨＡＸはライ
ン圧である。

前記コントローラ３６は、第５図に示すように、ゲイン
調整器６０，加算器６２ＦＬ〜６２ＲＲ，及び中立圧指
令器６４とを有しており、その具体的構成及び動作は前
記第７図のものと同一である。

本実施例では、横加速度センサ３４及びコン１・ローラ
３６がロール制御手段を構成している。

次に、上記実施例，の動作を説明する。

いま、車両が凹凸の無い良路を定速直進走行したり、エ
ンジン駆動状態で停車しているとする。

この静的な車両状態では、車体に発生する横加速度は零
であるから、横加速度センサ３４が出力する横加速度検
出信号Ｇ，＝Ｏとなり、コントローラ３６からＩ＝ｌ，
なる指令値Ｉが圧力制御弁３０ＦＬ〜３０ＲＲに夫々出
力される。このため、圧力制御弁３０ＦＬ〜３０ＲＲは
対応する油圧シリンダ２８ＦＬ　〜２８ＲＲに夫々ＰＣ
＝ＰＨ２なる制御圧Ｐｃを供給するので、シリンダ２８
Ｆ＋、〜２８ＲＲには中立圧ＰＮ２に係る作動力５００
　（ｋｇｆ）　　（−１００（ｋｇｆ／ｃｍ２）　Ｘ　
５　（ｃｍＪ　）が発生し、この力で車体の静荷重を支
持する。このとき、各輪毎のシリンダ作動力の方が一輪
当たりの車体の静荷重４００　（ｋｇ）　　（＝１６０
０　（ｋｇ）／４）よりも大きい状態にある。

しかし、トーションバースプリング２９ＦＬ〜２９ＲＲ
の夫々には、負のプリロードｒ−１００（ｋｇｆ〕」が
かけられているため、そのバネ力の作用方向は車体がシ
リンダ作動力により上昇しようとするのを防止する方向
となる。このため、バネ力と車体の静荷重とシリンダ作
動力とは、前述した第１０図に示すように、シリンダカ
＝静荷重＋バネ力となってハランスしている。

つまり、従来の如くコイルスプリングを介装させた場合
のように、車体が浮き上がり、スプリングが座金から離
れてしまうことが無く、３つの力がバランスして定まる
フラットな車体姿勢が確保される。

一方、旋回走行を行うなどして車体がロールすると、こ
のロール状況に応じて横加速度センサ３？から正又は負
の検出信号Ｇ，が得られる。そこで、コントローラ３６
からは、中立圧Ｐ８■に対応した指令値■８が、ロール
状態に応じた演算値Ｉ′（＝ｌＧ，ｌ　・ＫＲ）分だけ
増減させた値１＝Ｉ．±■′が左右逆相で圧力制御弁３
０ＦＬ〜３０ＲＲに出力される。このため、圧力制御弁
３０ＦＬ〜３０ＲＲは、供給された指令値Ｉに応じた制
御圧ＰＣ．即ち外輪側では中立圧ＰＭ■（＝ｐｓ）より
も高い圧力Ｐ　ｃ　、内輪側では低い圧力Ｐｃを、対応
する油圧シリンダ２８ＦＬ〜２８ＲＲに夫々供給する。

これにより、外輪側の油圧シリンダ２　８ＦＬ，　　２
　８ＲＬ（又は２　８ＲＬ，　　２　８ＲＲ）の作動圧
が中立圧ＰＨ２よりも上がり、内輪側の油圧シリンダ２
８ＲＬ，２８ＲＲ　（又は２　８ＦＬ，　　２　８ＲＬ
．）の作動圧が中立圧Ｐ．■よりも下がるから、受圧面
積に応じた力が左右逆相で発生する。したがって、アン
チロールモーメントがロール前に生じて、車体はロール
フラットな状態に保持される。

このロールフラット制御は、横加速度Ｇ，＝２〔Ｇ〕の
広範囲まで、内輪側シリンダ圧が負圧になること無く行
うことができるから、高速でコーナリングする場合でも
、常に良好な横方向の姿勢を確保できる。

一方、本実施例では、トーションバースプリング２９Ｆ
Ｌ〜２９ＲＲを使用することにより、前記第２図に示し
たように油圧シリンダ２８ＦＬ〜２８ＲＲ周りの構造が
簡素化され、より多くの空きスペースも得られる。これ
がため、シリンダ２８ＦＬ〜２８ＲＲへの油圧配管５４
，・；・，５４のレイアウトを設計する際の自由度も高
くなり、設計がより容易になるとともに、組付け時の作
業能率も向上するという利点もある。

また、トーションバースプリング２９ＦＬ〜２９ＲＲは
、通常の形式のものであれば、そのインシュレータ４４
部分にトーションバ−４２の回転角を微調整して車高を
変化させる調整機構を有しているため、サスペンション
をアクティブ化することによってバネ定数が低下し、こ
れによって生産工程で車高にばらつきを生じたような場
合でも、そのばらつきを容易に調整できるという利点も
ある。

なお、前記実施例は車体に発生する横加速度に応じてロ
ールフラット制御を行う場合を説明したが、本発明は必
ずしもこの態様に限定されることなく、例えばバネ上・
バネ下間のストローク量を検出するストロークセンサを
設け、該ストローク量を制御してアンチロールモーメン
トを発生させ、これによりロール量を抑制する構戒とし
てもよい。

また、本発明は、前記実施例のようなロールフラット制
御のみならず、車体の上下，前後方向の姿勢制御である
バウンス制御．ピッチ制御を併せて行うサスペンション
についても同様に適用できる。

また、本発明における単動式アクチュエータとしては油
圧シリンダに代えて空気圧シリンダでもよく、アクチュ
エータ駆動機構としては圧力制御弁に代えて例えば圧カ
センサ及びサーボ弁等の制御機構を用いるようにしても
よい。

さらに、本発明の能動型サスペンションを搭載する車両
の車両諸元及びサスペンションのハイパワー化に伴う圧
力値は、必ずしも前述した実施例記載のものに限定され
ないことは勿論である。

〔発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、ハネ上・バネ
下間に、単動式のアクチュエータと車体の静荷重を支持
するトーションバースプリングとを併設し、前記アクチ
ュエータにアンチロールモーメントを発生させるように
したため、トーションバースプリングを負の荷重領域ま
で使用できることから、このトーションバースプリング
に所定の負のプリロードを設定しておくことができる。

これによって、より大きな横加速度発生状態まで外輪側
，内輪側アクチュエータの駆動状態を対象に保つべく、
サスペンションの中立圧を上昇させるハイパワー化を行
い、車両の静的状態でのアクチュエータの支持力が車体
荷重の各輪の分担量を上回るような場合でも、トーショ
ンバースプリングの負のブリロード及び車体静荷重とア
クチュエータの支持力とがバランスするため、従来のよ
うにスプリングが座から離れて車体が浮き上がるという
状態を確実に防止でき、且つ、トーシゴンバースプリン
グがサスペンションストロークの全域で正常に機能する
ので、ハイパワー化された範囲での良好なロールフラッ
ト制御を行うことができるという効果がある。一方、ト
ーションバースプリングを採用することによって、アク
チュエータ周りの構造が簡素化され、その空きスペース
が多くなるため、アクチュエータへの配管のレイアウト
の自由度が高くなって、設計の容易化が図られるととも
に、組立作業能率の向上に寄与するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
は第１図の実施例に係る油圧シリンダ及びトーションバ
ースプリングの組付け状況を前輪側について示す斜視図
、第３図はトーションハースプリングの取り付け状況を
模式的に示す説明図、第４図は圧力制御弁の出力する制
御圧の特性を示すグラフ、第５図はコントローラのブロ
ック図、第６図は従来例に係る油圧シリンダ及びコイル
スプリングの組付け状況を示す斜視図、第７図は従来例
に係るコントローラのブロック図、第８図は従来例に係
る静的状態における力のバランスを示す説明図、第９図
はハイパワー化を説明するための横加速度に対する制御
圧の特性図、第１０図は従来サスペンションをハイパワ
ー化したときの静的状態における力のバランスを示す説
明図である。 図中、２２は車輪側部材、２４は車体側部材、２６は能
動型サスペンション、２８１’Ｌ〜２８ＲＩ’ｌはアク
チュエータとしての単動式の油圧シリンダ、２９ＦＬ〜
２９ＲＲはスプリングとしてのトーションハースプリン
グ、３０ＦＬ〜３０ＲＲはアクチュエーク駆動機構とし
ての圧力制御弁、３４は横加速度センサ、３６はコント
ローラである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体と各車輪との間に配設された単動式のアクチ
   ュエータと、このアクチュエータに併設され当該車体の
   静荷重を支持するスプリングと、前記各アクチュエータ
   のストローク又は作動力を指令値に応じて調整するアク
   チュエータ駆動機構と、前記車体のアンチロールモーメ
   ントに相当する指令値を演算して前記アクチュエータ駆
   動機構に与えるロール制御手段とを備えた能動型サスペ
   ンションにおいて、 前記スプリングを、トーションバースプリングで構成し
   たことを特徴とする能動型サスペンション。