JPH03208715A - 自動車用サスペンション装置 - 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］ この発明は、振動遮断性を向上させると共に、小形化及
びコストダウンを実現した自動車用サスペンション装置
に間し、特に安全性と電力節減性を向上させた自動車用
サスペンション装置に関するものである。

［従来の技術１ 第２図は従来の自動車用サスペンション装置の要部を示
す側面図である。

図において、｛１｝は自動車の車体、（２〉は車体（１
〉に軸支された車軸、（３〉は車軸（２）に固定された
タイヤ、（４）はタイヤ（３）が接する路面である。

（５）は車体（１）の振動を抑制するショックアブソー
バであり、車体（１）と車軸（２）との間に設けられて
いる。ショックアブソーバ（５〉は流体を充填したオイ
ルダンパ等からなっている。〈６）はショックアブソー
バ（５）のスライド部と車体（１〉との間に挿入された
コイルバネである．このように、従来の自動車用サスペ
ンション装置は、車軸（２）をバネ下部材として、ショ
ックアブソーバ（５）及びコイルバネ（６）を組み合わ
せた構戒となっている。

次に、車体（１〉の振動応答性を示す第３図の特性図を
参照しながら、第２図に示した従来の自動車用サスペン
ション装置の動作について説明する。

走行中の路面（４）に凹凸があった場合、タイヤ（３）
及び車軸（２）は上下に振動し、この振動はショックア
ブソーバ（５）及びコイルバネ（６）を介して車体（１
）に伝達される。このとき、路面（４）の凹凸による振
動周波数ｆに対する車体（１）の振動の応答特性は、例
えば第３図のようになる。

第３図において、縦軸は車体（１）の路面（４）に対す
る振幅比Ｒであり、横軸は路面（４）即ちタイヤ〈３）
側の振動周波数ｆである。破線、実線及び一点鎖線はシ
ョックアブソーバ（５）の減衰力を変化させたときの特
性曲線であり、破線は減衰力が小さい場合、実線は中間
の場合、一点鎖線は太き３ い場合を示す。又、ｆ１はバネ上即ち車体（１〉側の共
振周波数、ｆ２はバネ下即ちタイヤ〈３〉側の共振周波
数、Ａは人間の不快感帯域である。

第３図から、ショックアブソーバ（５）の減衰力に関し
て、以下の（１）及び（■）のことが明らかとなる。

（１）減衰力が小さい場合は、破線のように不快感帯域
Ａでの応答性が低下するが、車体（１）の共振周波数ｆ
，での振幅が大きい。従って、路面（４）ｌの突起など
の障害物に乗り−ヒげた場合、振動が収束せずに不安定
であるため、乗り心地が悪くなる。

（ＩＩ）減衰力が大きい場合は、共振周波数ｆ，及びｆ
２のような共振点がほとんどなくなり、振動の収束性も
良くなるが、不快感帯域Ａでの応答性が増加するため、
やはり乗り心地が悪くなってしまう。

従って、乗り心地及び安定性の両面から妥協して、減衰
力は、実線のように、（Ｉ）及び（１）の中間に設定さ
れている。

一４ 次に、コイルバネ（６）の強さについて考慮する。

例えば、ブレーキや加速によるピッチングモーメント分
力、並びに、旋回によるローリングモーメント分力は、
車体（１）に対する作用力となるが、これに対抗して車
体（１）の姿勢角を一定に保つためには、コイルバネ（
６）をある程度硬く（バネ係数ｋを大きく）する必要が
ある。しかし、バネ係数ｋを大きくすると、車体（１）
側の共振周波数ｆ１がシフトして不快感帯域Ａに近づく
ため乗り心地が悪くなる。

この乗り心地の問題を解決するには、コイルバネ（６）
のバネ係数ｋを低減すると共に、ショックアブソーバ（
５）の減衰力が第３図における最低線をたどるように設
定し、 振動周波数ｆ〈不快感帯域Ａ→減衰力大振動周波数ｆ＝
不快感帯域Ａ→減衰力小振動周波数ｆ〉不快感帯域Ａ→
減衰力中とする必要がある。しかし、このように振動周
波数ｆに領域に応じて減衰力を変化させることは、油圧
を利用したショックアブソーバ（５）の特性上困難であ
る。

又、コイルバネ（６）の強度を下げた場合には、車体（
１）の姿勢を安定化するための別の対策を用意する必要
がある。このため、例えば、コイルバネ（６）に代えて
公知のエアスプリング等を用い、吸排気によってバネ係
数ｋを制御することが考えられるが、応答性が悪いとい
う問題点がある。

更に、シュックアブソーバ（５）を油圧アクチュエー夕
に置き換えて油圧アクチュエータに弾性体を並列に設け
、車体（１）の位置を目標車高に追従させながら、バネ
下部材即ち車軸（２）からの振動に対してはコイルバネ
（６）の復元力を打ち消ずように油圧アクチュエータの
推力を制御する手法も考えられる。しかし、油圧アクチ
ュエー夕の場合、空気アクチュエー夕より応答性は優れ
ているものの、液体の非圧縮性のために振動が直接伝達
してしまうので、制御の高速性が要求されるという問題
点がある。

［発明が解決しようとする課題１ 従来の自動車用サスペンション装置は以上のよ７ うに、ショックアブソーバ（５）とコイルバネ（６）の
組み合わせにより構成されているので、配管等の設備が
大形化してコストアップにつながるうえ、振動遮断性が
悪く、乗り心地が悪いという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、振動遮断性を向上させると共に小形化及びコ
ストダウンを実現し、且つ安全性及び電力節減性を向上
させた自動車用サスペンション装置を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段１ この発明に係る自動車用サスペンション装置は、並設さ
れたりニアモータ及び弾性体と、リニアモータ及び弾性
体の各一端を支持するバネ下部材と、リニアモータ及び
弾性体の各他端に支持されたバネ上部材と、リニアモー
タのバネ下部材側又はバネ上部材側の少なくとも一方に
設けられた変位検出手段と、変位検出手段からの変位信
号に基づいてリニアモータの駆動力を決定する制御部と
、制御部からの指令信号を所定値以下に制限する電流８ 制御器と、電流制御器からの制御信号に基づいてリニア
モータに対する供給電流を決定する駆動回路とを備えた
ものである。

又、この発明の別の発明に係る自動車用サスペンション
装置は、並設されたりニアモータ及び弾性体と、リニア
モータ及び弾性体の各一端を支持するバネ下部材と、リ
ニアモータ及び弾性体の各他端に支持されたバネ上部材
と、リニアモータのバネ下部材側又はバネ上部材側の少
なくとも一方に設けられた変位検出手段と、変位検出手
段からの変位信号に基づいてリニアモータの駆動力を決
定する制御部と、制御部からの指令信号に基づいてリニ
アモータに対する供給電流を決定する駆動回路と、供給
電流が過電流であることを検出する過電流検出手段と、
過電流検出手段からの過電流信号に基づいて指令信号を
所定値以下に制限する電流制御器とを備えたものである
。

「作用１ この発明においては、車体支持にリニアモータを用いて
小形化及びコストダウンを実現し、リニアモータの両端
の相対的な変位信号に基づいてリニアモータの駆動力を
制御し、不快感振動を遮断する。又、過電流を防止して
リニアモータの安全を確保し且つ電力消費を節減する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を一部図式的に示すブロック図
であり、（１　）、（３　）、（４　）及び（６）は前
述と同様のものである。

（１０）は弾性体即ちコイルバネ（６〉に並設されたボ
イスコイル形のりニアモータであり、スライド方向に着
磁された永久磁石（１１）と、永久磁石（１１〉に対向
してスライドするコイル（１２）とから構成されている
。コイルバネ（６）は永久磁石（１１）とコイル（１２
）との間に圧縮されて挿入されている．永久磁石（１１
）の一端はタイヤ（３）側に固定されたバネ下部材（３
ａ）に支持されており、コイル（１２）の一端は車体（
１）側に固定されたバネ上部材（１ａ）に支持されてい
る。又、バネ下部材（３ａ）と共にタイヤ（３〉側に固
定されたリンクの一端（１ｂ）は車体（１）側に固定さ
れている。

（２１）及び（２２〉は変位検出手段となる加速度セン
サであり、リニアモータ（１０）のバネ下部材側即ち永
久磁石（１１）の一端と、バネ上部材側即ちコイル（１
２）の一端とにそれぞれ取り付けられている。ここでは
、加速度センサ（Ｚ１）及び（２２）をリニアモータ（
１０）の両側に設けたが、相対的な変位量が検出できれ
ば、一方のみに設けてもよい。

（３１〉は加速度センサ（２１〉からの変位信号Ｉ、１
に基づいて車体（１）の振動周波数ｆ１を検出する周波
数弁別器、（３２）は加速度センサ（２１）及び（２２
）からの変位信号Ｌｌ及びＬ２を速度に相当する変位信
号Ｌ１′及びＬ２’に変換する積分器、（３３）は振動
周波数ｆ１、変位信号Ｌｌ′及びＬ２’に基づいてリニ
アモータ（１０）の駆動力を決定する制御部である。

（３４）は制御部（３３〉からの指令信号Ｃに基づいて
リニアモータ（１０〉に対する供給電流ｉを決定する電
流制御器であり、指令信号Ｃを所定値（許容上限値）以
下に制限すると共に、供給電流ｉに対応した正弦波から
なる制御信号Ｗを出力するようになっている。

（３５）は電流制御器（３４）からの制御信号Ｗを反転
する反転器、（３６）は三角波Ｔを発生する三角波発生
器、（３７）は三角波Ｔと制御信号Ｗとを比較してＰＷ
Ｍ信号Ｐ１を出力する比較器、（３８）はＰＷＭ信号Ｐ
１を増幅して一対のパルス信号ｐ　＋＋及びＰを出力す
るアンプ、（３９〉は三角波Ｔと反転された制御信号Ｗ
′とを比較してＰＷＭ信号Ｐ２を出力する比較器、（４
０）はＰＷＭ信号Ｐ，を増幅して一対のパルス信号Ｐ２
，及びＰ２２を出力するアンプである。

（４１）は各パルス信号Ｐ１，、Ｐｌ２、Ｐ２１及びＰ
２２に基づいてリニアモータ駆動用の供給電流ｉを出力
する駆動回路であり、電源（４２〉と、電源（４２）の
両端間に接続されたブリッジ回路（４３）と、供給電流
ｉが過電流であることを検出する変流器（４５）とから
構成されている。この場合、駆動回路（４ｌ）は可逆チ
ョッパ回路であり、ブリッジ回路（４３）は、電源（４
２）に対して順特性に直列に挿入された二対のトランジ
スタＴ．ｌ及びＴＲ２並びにＴＲ３及びＴ．４１９ と、各トランジスタＴｌｌ１〜Ｔｌｌ４の両端間に逆特
性に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４とから楕或されて
いる。

過電流検出手段（４５）からの過電流信号Ｅは、電流制
御器（３４）に入力されており、制御信号Ｗの抑制に寄
与している。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。

まず、加速度センサ（２１）及び（２２）は、リニアモ
ータ（１０）のバネ上部材（１ａ）側及びバネ下部材（
３ａ〉側の加速度を、それぞれ変位信号Ｌ１及びＬ２と
して出力する。

周波数弁別器（３■）は、変位信号Ｌ，に基づいて車体
（１）の振動周波数ｆ１を弁別し、これを制御部（３３
）に入力する。又、積分器（３２）は、変位信号Ｌ及び
Ｌ２を積分して、速度に相当ずる変位信号Ｌ及びＬ　２
　’に変換し、これらを制御部（３３）に入力する。

制御部（３３）は、振動周波数ｆ１、変位信号Ｌ，′及
びＬ　２　’に基づいてリニアモータ〈１０）の駆動力
に相当する指令信号Ｃを出力し、電流制御器（３４）は
、指令信号Ｃに基づいて制御信号Ｗを生成する。このと
き、リニアモータ（１０）に対する供給電流ｉを抑制す
るため、電流制御器（３４）は、指令信号Ｃを所定値以
下に制限し、所定値以下の指令信号に相当する制御信号
Ｗを生成する。

制御信号Ｗは、一方では比較器（３７）において三角波
Ｔと比較され、他方では、反転器（３５）で反転された
後、比較器（３９）において三角波Ｔと比較され、それ
ぞれＰＷＭ信号Ｐ１及びＰ２となる。これらＰＷＭ信号
Ｐ１及びＰ２は、アンプ（３８）及び（４０）により増
幅された後、パルス信号Ｐ１．〜Ｐ２２となって駆動回
路（４１）に入力される。

駆動回路（４１）内のブリッジ回路（４３）は、パルス
信号Ｐ１１〜Ｐ２２でトランジスタＴ，ｌ１〜Ｔ．４が
オンオフされることにより、電源（４２）からの電流を
制御し、リニアモータ（１０）内のコイル（１２）に対
する所要の供給電流ｉを決定する。

例えば、車両が走行する路面（４）の凹凸が多い場合、
タイヤ（３）から伝達される車体（１）の振動周波数『
１が高いため、リニアモータ（１０）は振動遮断モード
となり、駆動回路（４１）からの供給電流ｉは一定であ
る。このとき、リニアモータ（１０）は推力一定に制御
されており、路面（４）からバネ下部材（３ａ）に対し
て所定周波数以上の高周波数の振動が伝達されても、車
体（１〉には伝達されない７これにより、車体（１）は
、高周波数の振動に対して全く追従せず、絶対車高が一
定となるように安定に支持される。

又、路面（４）のうねり等により車軸（２）に低周波数
振動が伝達された場合、制御部（３３）は、振動周波数
『，、変位信号Ｌ，′及びＬ２′に基づいてリニアモー
タ（１０）の駆動力に相当する指令信号Ｃを出力する。

このとき、リニアモータ（１ｏ）は、うねり振動に対す
る追従モードとなり、車体〈１〉は、うねり振動に対し
て共振しないように安定に支持される。

一般に、リニアモータ（１０）は、空間的な電磁気作用
によって推力を発生し、この推カがスライド位置に依存
しないので、バネ下部材（３ａ）及びバネ−Ｌ部材（１
ａ）の変位量によって支持力が変動することはない。従
って、高周波数振動に対して全く伝達が行われないとい
う特性を持つと共に、推力が供給電流ｉの切換えによっ
て制御されるため、応答性が極めて良く、車体（１）の
追従制御及び絶対車高一定制御の両方が可能となる。こ
の結果、車体（１）に対して、高周波数の振動遮断性が
極めて優れた、絶対車高安定能力の高い自動車用サスペ
ンション装置を実現することができる。又、車高追従モ
ードにより、姿勢制御性に優れた自動車用サスペンショ
ン装置を実現することができる。更に、車体（１〉の質
量の大半はコイルバネ（６）が支持しているので、リニ
アモータ（１０）の消費電力は著しく節減される。

このように、バネ下部材（３ａ）から伝達される種々の
振動に対してリニアモータ（１０）の推力を独立に制御
することにより、車体（１）が高周波数振動に対しては
不感性を有し目．つ低周波数振動に対しては追従性を有
する・ので、人間の不快感帯域の振動が車体（１）に伝
達されることはない。

しかし、制御部（３３）からの指令信号Ｃが著１／　＜
大きい場合、供給電流ｉが過電流となってしまい、電力
消費が大きくなるうえリニアモータ（ｌＯ）のコイル（
１２）を破損してしまうおそれがある。

従って、電流制御器（３４）は、リミッタ回路を内蔵し
ており、指令信号Ｃを所定値以下に制限し、制限された
指令信号Ｃに基づいて制御信号Ｗを生成する。これによ
り、供給電流ｉは所定値以下に抑制され、過電流により
無駄な電力が消費されることはない。

又、何らかの障害等により、供給電流ｉに過電流が発生
した場合は、変流器（４５）がこれを検出し、電流制御
器（３４〉に対して過電流信号Ｅを出力する。

従って、電流制御器（３４）は指令信号Ｃを別の所定値
以下に制限し、制御信号Ｗは更に抑制される。

これにより、供給電流ｉの過電流は確実に防ＩＬされ、
リニアモータ（１０）内のコイル（１２）の安全性が確
保される。

尚、上記実施例では、過電流検出手段として変流器（４
５〉を用いたが、所定温度以−ヒで過電流と判定する温
度センサを用いてもよい。

又、電流制御器（３４）にリミッタ回路を設けると共に
、駆動回路（４１）に過電流検出手段としての変流器（
４５〉を設けたが、リニアモータ（１０）内の障害等を
別の検出手段でチェックできれば、いずれか一方のみで
指令信号Ｃを制限してもよい。例えば、電流制御器（３
４）により指令信号Ｃを制限すれば変流器（４２）は不
要となり、又、変流器（４２）がらの過電流信号Ｅが得
られれば電流制御器〈４２）のリミッタ機能は不要とな
る。

又、リニアモータ（１０）がボイスコイル形の場合を示
したが、他のりニアモー夕、例えば、多相一・次巻線に
対向する導体を有する誘導モータであってもよい。

更に、変位検出手段として加速度センサ（２１）及び（
２２〉を用いたが、例えば、位置センサや速度センサ等
の他の変位検出手段を用いてもよい。

「発明の効果１ 以上のようにこの発明によれば、リニアモータと弾性体
とを並設し、リニアモータ及び弾性休の各一端を支持す
るバネ下部材と、リニアモータ及び弾性体の各他端に支
持された車体と、リニアモータのバネ下部材側又はバネ
上部材側の少なくとも一方に設けられた変位検出手段と
、変位検出手段からの変位信号に基づいてリニアモータ
の駆動力を決定する制御部と、制御部からの指令信号を
所定値以下に制限する電流制御器と、電流制御器からの
制御信号に基づいてリニアモータに対する供給電流を決
定する駆動回路とを備えたので、振動遮断性を向上させ
ると共に、小形化及びコストダウンを実現し、更に安全
性及び電力節減性を向上させた自動車用サスペンション
装胃が得られる効果がある。

又、この発明の別の発明によれば、リニアモータと弾性
体とを並設し、リニアモータ及び弾性体の各一端を支持
するバネ下部材と、リニアモータ及び弾性体の各他端に
支持された車体と、リニアモータのバネ下部材側又はバ
ネ上部材側の少なくとも一方に設けられた変位検出手段
と、変位検出手段からの変位信号に基づいてリニアモー
タの駆動力を決定する制御部と、制御部からの指令信号
に基づいてリニアモータに対する供給電流を決定する駆
動回路と、供給電流が過電流であることを検出する過電
流検出手段と、過電流検出手段からの過電流信号に基づ
いて指令信号を所定値以下に制限する電流制御器とを備
えたので、振動遮断性を向上させると共に、小形化及び
コストダウンを実現し、更に安全性及び電力節減性を向
上させた自動車用サスペンション装置が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を一部図式的に示すブロッ
ク図、第２図は従来の自動車用サスペンション装置の要
部を示す側面図、第３図は第２図の装置による振動応答
性を示す特性図である，（１）・・・車体　　　　　　
（ｌａ）・・・バネ上部材（３ａ）・・・バネ下部材 （６〉・・・コイルバネ（弾性体） （１０）・・・リニアモータ （２１），（２２）・・・加速度センサ（変位検出手段
）（３３）・・・制御部　　　　　（３４）・・・電流
制御器（４１）・・・駆動回路 （４５）・・・変流器（過電流検出手段）Ｌ　＋　．　
Ｌ　２・・・変位信号　　Ｃ・・・指令信号Ｗ・・・制
御信号　　　　　Ｅ・・・過電流信号ｉ・・・供給電流 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リニアモータ及びこのリニアモータに並列に設け
   られた弾性体と、 前記リニアモータ及び前記弾性体の各一端を支持するバ
   ネ下部材と、 前記リニアモータ及び前記弾性体の各他端に支持された
   バネ上部材と、 前記リニアモータの前記バネ下部材側又は前記バネ上部
   材側の少なくとも一方に設けられた変位検出手段と、 この変位検出手段からの変位信号に基づいて前記リニア
   モータの駆動力を決定する制御部と、この制御部からの
   指令信号を所定値以下に制限する電流制御器と、 この電流制御器からの制御信号に基づいて前記リニアモ
   ータに対する供給電流を決定する駆動回路と、 を備えた自動車用サスペンション装置。
2. （２）リニアモータ及びこのリニアモータに並列に設け
   られた弾性体と、 前記リニアモータ及び前記弾性体の各一端を支持するバ
   ネ下部材と、 前記リニアモータ及び前記弾性体の各他端に支持された
   バネ上部材と、 前記リニアモータの前記バネ下部材側又は前記バネ上部
   材側の少なくとも一方に設けられた変位検出手段と、 この変位検出手段からの変位信号に基づいて前記リニア
   モータの駆動力を決定する制御部と、この制御部からの
   指令信号に基づいて前記リニアモータに対する供給電流
   を決定する駆動回路と、 前記供給電流が過電流であることを検出する過電流検出
   手段と、 この過電流検出手段からの過電流信号に基づいて前記指
   令信号を所定値以下に制限する電流制御器と、 を備えた自動車用サスペンション装置。