JPH0891032A - 車両の能動型懸架装置 - Google Patents

車両の能動型懸架装置

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JPH0891032A
JPH0891032A JP25762594A JP25762594A JPH0891032A JP H0891032 A JPH0891032 A JP H0891032A JP 25762594 A JP25762594 A JP 25762594A JP 25762594 A JP25762594 A JP 25762594A JP H0891032 A JPH0891032 A JP H0891032A
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JP
Japan
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cylinder
piston
chamber
active suspension
suspension system
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JP25762594A
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Takeshi Yamagishi
剛士 山岸
Takashi Hiromatsu
敬士 広松
Yoshiki Matsuo
芳樹 松尾
Takeshi Inaba
毅 稲葉
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体圧緩衝器とガスばねとを並列に配設した
懸架装置に、モータにより駆動されるガスポンプを配設
することにより、5Hzを超える振動数帯域でも振動遮断
特性を発揮するようにする。 【構成】 シリンダ3に嵌装したピストン4により大気
室6を上側に、作動室7を下側にそれぞれ区画し、ピス
トン4に連結したロツド4aを大気室6を経て上方へ突
出してガスばねAを構成する。ロツド4aを車枠12
に、シリンダ3をキヤブ2にそれぞれ連結する。シリン
ダ14にピストン16を嵌装し、端室15,17を絞り
孔10により連通してなるガスポンプBの、一方の端室
15をガスばねAの作動室7に連通する。ガスポンプB
のピストン16に連結したロツド18にボールナツト2
3を連結し、モータ21により正逆回転されるボールね
じ軸22をボールナツト23に螺合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両の能動型懸架装置、
特にトラツクの車軸に対し車枠を支持し、または車枠に
対しキヤブを支持するのに好適な能動型懸架装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】トラツクのキヤブ懸架装置では、乗員の
受振感度特性と車枠の振動特性とから振動数が1Hz以上
の振動を遮断することが要求される。しかし、従来の一
般的なばねと油圧緩衝器とからなる受動型懸架装置では
共振点を2Hz程度にしか抑えられないために、十分な振
動遮断特性を得ることはできない。
【0003】そこで、本出願人は特願平 5-26071号によ
り、一般的な受動型懸架装置に電動アクチユエータから
なる能動型懸架装置を付加し、電動アクチユエータを制
御すれば、振動数1〜5Hzの振動を遮断できることを提
案している。すなわち、車枠とキヤブの間にばねと油圧
緩衝器と電動アクチユエータとを互いに並列に配設し、
キヤブの静荷重をばねにより支持し、キヤブの動荷重を
電動アクチユエータにより支持する。上述の能動型懸架
装置では、電動アクチユエータがキヤブの慣性を直接制
御するので制御性に優れ、1〜5Hzの振動数帯域では期
待する振動遮断特性を得ることができるものの、5Hzを
超える振動数帯域での振動遮断特性は十分とは言えな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題を解決するために、流体圧緩衝器とガスばねとを並
列に配設した懸架装置に、モータにより駆動されるガス
ポンプを配設することにより、5Hzを超える振動数帯域
でも振動遮断特性を発揮する、能動型懸架装置を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成はガスばねを車軸またはキヤブと車枠
との間に介装した能動型懸架装置において、シリンダに
嵌挿したピストンをモータにより駆動されるガスポンプ
の、両端室を絞り孔により連通し、かつ一方の端室をガ
スばねの作動室に連通したものである。
【0006】
【作用】本発明によれば、ガスばねの内部をピストンな
いし可動型の仕切板により分割し、ピストンないし仕切
板をモータなどの駆動手段で駆動することにより、直並
列型の能動型懸架装置として作動させる。さらに、ピス
トンないし仕切板にはシリンダの上下端室の圧力平衡を
とる適当な孔径の絞り孔を設けることにより、ピストン
が定常状態の位置を保つようにする。
【0007】振動数帯域1〜5Hzでは、絞り孔のガス抵
抗は絞り孔が閉じられた状態に近くなり、ピストンはシ
リンダの上端室のガス圧を介して慣性荷重を支持する。
モータ(サーボモータ)によりガスポンプを駆動し、ガ
スばねのピストンを動かすことによりキヤブの振動を抑
える。
【0008】5Hzを超える振動数帯域でモータ(好まし
くはサーボモータ)が追従できなくなると、シリンダの
上端室は受動型懸架装置として働く。
【0009】
【実施例】図1は本発明に係る車両の能動型懸架装置の
概略構成図である。本発明による車両の能動型懸架装置
は、キヤブ2の前後左右の角隅部の4点(3点でもよ
い)と車枠12との間にそれぞれ介装される複数のガス
ばねAを備えている。各ガスばねAはシリンダ3にピス
トン4を嵌装して上側に大気室6を、下側に作動室7を
それぞれ区画してなり、シリンダ3が車枠12に連結さ
れ、ピストン4から大気室6を経て上方へ突出するロツ
ド4aがキヤブ2に連結される。
【0010】作動室7のガス量を加減するために、ガス
ポンプBが作動室7に接続される。ガスポンプBはシリ
ンダ14にピストン16を嵌装して室15と室17を区
画し、室15と室17を絞り孔10により連通し、ピス
トン16に結合したロツド18の両端を各室15,17
の外部へ突出してなり、ロツド18の一端は適当な連結
手段Cによりボールナツト23に連結される。ボールナ
ツト23はモータ(好ましくはサーボモータ)21の主
軸と一体に形成したボールねじ軸22を螺合される。ガ
スポンプBの一方の室15は通路13,8を経て作動室
7へ連通される。絞り孔10は室15から延びる通路1
3と、室17から延びる通路9との間に配設されるが、
ピストン16に直接配設してもよい。
【0011】好ましくは、車枠12とキヤブ2との間に
ガス圧(または油圧)緩衝器Dが連結される。ガス圧緩
衝器Dはシリンダ33に絞り通孔を有するピストン32
を嵌装してなり、ピストン32から上方へ突出するロツ
ド31がキヤブ2に、シリンダ33が車枠12にそれぞ
れ連結される。
【0012】車両の走行時、車枠12が路面から上下方
向の振動(加速度)を受けると、ガス圧緩衝器Dがキヤ
ブ2の上下振動を減衰し、特にキヤブ2の共振点で鋭い
ピーク特性になるのを防ぐ。一方、車枠12とキヤブ2
とにそれぞれ配設した加速度センサ38,39の信号
w",y"を入力とする電子制御装置42の出力により、モ
ータ21の正逆回転量が制御され、ガスポンプBがガス
ばねAの作動室7のガス量を加減し、キヤブ2の上下振
動を抑えるように働く。
【0013】例えば、キヤブ2に下向きの加速度が働く
と、モータ21によりガスポンプBのロツド18が左方
へ押され、室15のガスが通路13,8を経て作動室7
へ供給され、ピストン4と一体のロツド4aがキヤブ2
を押し上げ、キヤブ2の下降を抑えるように働く。逆
に、キヤブ2に上向きの加速度が働くと、モータ21に
よりガスポンプBのロツド18が右方へ押され、室15
のガスが通路8,13を経て作動室15へ供給され、ピ
ストン4と一体のロツド4aがキヤブ2を押し下げ、キ
ヤブ2の上昇を抑えるように働く。
【0014】上述の構成になる能動型懸架装置は図2に
示す力学的な等価モデルで表すことができ、各変数およ
び定数を表1のように決め、微小時間当りの各ピストン
4,16の変位量x1,x2を考える。全ての変化は断熱変
化であるものとすると、気体の状態方程式P・V=n・R・T
から次の式4.1 が成立する。
【0015】
【表1】
【0016】
【式4.1】 断熱過程のエネルギ収支はP・dV+n・Cv・dT=0 と表すこ
とができ、次の式4.2が成立する。
【0017】
【式4.2】 シリンダ3の上下端室7,17の容積変化dV1/dt,dV2/
dtから次の式4.3 が成立し、また、力の釣合いから次の
式4.4 が成立する。
【0018】
【式4.3】
【0019】
【式4.4】 微小時間に絞り孔10を経て上端室7または下端室17
へ流入するガスの流量dVw1/dt,dVw2/dtは、次の式4.5
で表すことができる。
【0020】
【式4.5】 ここで、次の式4.6が成立するものとし、式4.1 〜4.6
をまとめ、平衡点近傍で線形近似を行うと、式4.7 が得
られる。
【0021】
【式4.6】
【0022】
【式4.7】 dVw2/dt は微小時間に絞り孔10を流れるガス流量(質
量)qeであることから、平衡点近傍では dVw2/dt=qe(f
2)と表すことができる。ガス流量qeの時定数Tqを式4.70
(ただし、eがほぼ0に等しい範囲を条件とする)と定義
し、式4.7で表される振動系に負荷がかかつたもの、す
なわち図2に示す直並列能動型懸架装置に上述の結果を
当てはめると、図3に示すブロツク線図になる。
【0023】
【式4.70】 ここで、次の式4.8 〜4.12のように定義し、式4.7で表
される振動系の入出力信号についてまとめると、図3に
示すブロツク線図は、図4に示すように描き換えること
ができる。
【0024】
【式4.8】
【0025】
【式4.9】
【0026】
【式4.10】
【0027】
【式4.11】
【0028】
【式4.12】 図4に示すブロツク線図において、伝達関数G1(s) は車
枠の加速度w"からキヤブの加速度y"までの振動系に介在
するガスばねAの伝達特性を表す。
【0029】伝達関数G1(s) を除く振動系の伝達特性
は、受動型懸架装置の特性に他ならない。よつて、受動
型懸架装置の特性を出すためには、伝達関数G1(s) の特
性は全振動数帯域でゲインが0 dBに近く、ゲイン線図の
上でフラツト(一定)であることが望ましい。
【0030】同様に、伝達関数G2(s) の特性はモータ2
1への制御入力信号u から見たガスばねAの伝達特性を
表すことから、制御の対象とする振動数帯域ではゲイン
がフラツトであることが望ましく、制御の対象とする振
動数帯域外ではゲインが低いことが望ましい。これによ
り、制御入力信号u は制御の対象とする振動数帯域でし
かキヤブの加速度y"に影響を与えない。
【0031】図5は本発明による能動型懸架装置におけ
る制御入力信号u に対するキヤブ2の振動数特性Gy"u
(s) の計算値を鎖線60で、実測値を実線61でそれぞ
れ示す。図6は同車枠12に作用する外力(加速度)w"
に対するキヤブ2の振動数特性Gy"w"(s)の計算値を鎖線
70で、実測値を実線71でそれぞれ示す。
【0032】本発明によれば、制御の対象とする振動数
帯域1〜5Hzのでは十分な制御性が得られる。つまり、
振動数が1〜5Hzの範囲ではモータ21の制御入力信号
u からキヤブ2の加速度y"へのゲインが高く、フラツト
に近い特性が得られる。振動数が5Hzを超える振動数帯
域では、普通の受動型懸架装置と同等の振動遮断特性が
得られる。
【0033】図7は本発明のより具体的な能動型懸架装
置を示す正面断面図である。ガスばねAにはゴムなどの
可撓性材料から形成される円筒状のベローズ52を用い
る。ベローズ52は上端の閉鎖板51を、前述のピスト
ン4に代る基板50に密着して結合され、かつキヤブ2
の底壁に結合される。ベローズ52の下端53は小径に
され、かつ上方へ折り返し、カツプ形のシリンダ14の
上端部に外嵌固定される。シリンダ14に嵌挿したピス
トン16により、ガスばねAの内部に上端室ないし作動
室7が、シリンダ14の内部に下端室17がそれぞれ区
画される。ピストン16には作動室7と室17を連通す
る絞り孔10が設けられ、またナツト23が一体に形成
される。シリンダ14は車枠12に支持され、シリンダ
14の底部に配設したモータ21の主軸と一体をなすね
じ軸22が上方へ突出され、かつボールナツト23へ螺
合される。
【0034】なお、本発明は車両の車枠に対する車軸の
能動型懸架装置や、荷箱に対する車枠の能動型懸架装置
にも適用できる。特に、トラツクの場合は積荷の量に応
じて、シリンダ3の端室7のガス充填量を外部から加減
できるようにするのが好ましい。
【0035】
【発明の効果】本発明は上述のように、ガスばねを車軸
と車枠との間に介装支持した能動型懸架装置において、
シリンダに嵌挿したピストンをモータにより駆動される
ガスポンプの、両端室を絞り孔により連通し、かつ一方
の端室をガスばねの作動室に連通したものであるから、
振動数が1〜5Hzの振動数帯域でキヤブ(または車枠)
の振動を十分に遮断できる。
【0036】振動数が5Hzを超える振動数帯域では、普
通の受動型懸架装置と同等の振動遮断特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両の能動型懸架装置の概略構成
図である。
【図2】同能動型懸架装置の等価モデルを示す正面断面
図である。
【図3】同能動型懸架装置の振動系を表すブロツク線図
である。
【図4】同能動型懸架装置の振動系を簡略化して表すブ
ロツク線図である。
【図5】同能動型懸架装置の振動数特性の表すゲイン線
図である。
【図6】同能動型懸架装置の振動数特性の表すゲイン線
図である。
【図7】本発明の具体的な能動型懸架装置を示す正面断
面図である。
【符号の説明】
A:ガスばね B:ガスポンプ D:ガス圧緩衝器
2:キヤブ 3:シリンダ 4:ピストン 4a:ロツド 7:作動室 10:絞り
孔 12:車枠 14:シリンダ 15:室 16:ピ
ストン 17:室 18:ロツド 21:モータ 2
2:ボールねじ軸 23:ボールナツト 31:ロツド
32:ピストン 33:シリンダ 42:電子制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広松 敬士 神奈川県川崎市川崎区殿町3丁目25番1号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内 (72)発明者 松尾 芳樹 東京都新宿区南榎町9 (72)発明者 稲葉 毅 千葉県千葉市中央区蘇我町1−216−3

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスばねを車軸と車枠との間に介装支持し
    た能動型懸架装置において、シリンダに嵌挿したピスト
    ンをモータにより駆動されるガスポンプの、両端室を絞
    り孔により連通し、かつ一方の端室をガスばねの作動室
    に連通したことを特徴とする、車両の能動型懸架装置。
  2. 【請求項2】ガスばねを車枠とキヤブとの間に介装支持
    した能動型懸架装置において、シリンダに嵌挿したピス
    トンをモータにより駆動されるガスポンプの、両端室を
    絞り孔により連通し、かつ一方の端室をガスばねの作動
    室に連通したことを特徴とする、車両の能動型懸架装
    置。
  3. 【請求項3】前記車枠とキヤブとにそれぞれ配設した加
    速度センサの信号に基づく電子制御装置の出力により、
    前記モータの正逆回転を制御する、請求項1,2のいず
    れかに記載の車両の能動型懸架装置。
JP25762594A 1994-09-27 1994-09-27 車両の能動型懸架装置 Pending JPH0891032A (ja)

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JP25762594A JPH0891032A (ja) 1994-09-27 1994-09-27 車両の能動型懸架装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017093532A1 (de) * 2015-12-03 2017-06-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Luftfeder mit einem integrierten luftverdichter
CN108327479A (zh) * 2018-01-25 2018-07-27 湖南大学 一种用于越野车的主动动力调节悬架系统

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WO2017093532A1 (de) * 2015-12-03 2017-06-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Luftfeder mit einem integrierten luftverdichter
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Effective date: 20040106