JPS61282108A

JPS61282108A - 自動車用懸架システム

Info

Publication number: JPS61282108A
Application number: JP8842586A
Authority: JP
Inventors: チヤールズ・スペンサー・キング; ジヨナサン・アンドリユ・フラー
Original assignee: BL Technology Ltd
Current assignee: BL Technology Ltd
Priority date: 1985-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1986-12-12
Also published as: GB8509900D0; EP0200384A2; GB2174044A; EP0200384A3

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】〔利用分野〕本発明は自動車用懸架システムに関する。

〔発明の背景〕

自動車用懸架システムは従来、ハブの上に車体を支持す
る比較内軟かいばねと共に、ゴムタイヤにより支持され
たハブとホイールで構成でれていた。そのばねにより支
持される物体は「ばね上」質量と考えられ、ばねによっ
ては支持てれないがタイヤにより支持でれる物体は「ば
ね下」質量と考えられる。そのばねの目的は車体を道路
の起伏の影響からしゃ断することである。しかしながら
、そのようなシステムにおいては、その起伏を車体へ伝
達しがちな２つの共振が生じる。これらの共振の第１の
もの、即ち、ばね上の質量の共振は、四輪車では「初期
乗シ」共振として現われ、これらは普通、「バウンド」
、「持ち上がシ」、「ピッチ」及び「ロール」という言
葉で説明される。

これらの共振の周波数は典型的なものでは０．８〜４．
０　Ｈｚの範囲で生じる。第２の共振、即ち、タイヤの
持つばね剛性で支持されたばね下質量の共振は「ホイー
ルホップ」と呼ばれ、典型的なものでは１０〜１５Ｈｚ
の周波数で生じる。

前述の従来の懸架装置は、ホイールホップの周波数の時
、その周波数の道路からの入来振動の車体への伝達が共
振により増強される場合を除けば、車体、即ちはね上質
量を、初期乗シ周波数以上の道路からの入来振動からし
ゃ断する。初期乗り周波数の時の共振もまた、伝達を増
すことになるので、懸架装置が全く剛性である場合に生
じる動き以上の動きを車体に与えてしまう。

これら２つの共振伝達のピークは従来の懸架装置の最終
部材、即ち油圧ダンパーにょシコントロールされる。こ
れは、ばね上質量とばね下質量との間でばねと並列的に
作動する。これに制動装置を加えると、共振周波数では
振動レベルを下げるが、その他の周波数の時には、伝達
を逆に高めてしまう。従って制動値の選択は、共振のコ
ントロールと、共振周波数以外の周波数で伝達てれた振
動レベルの低下との妥協点となる。この妥協は、そこで
生じる制動力がばね上質量とばね下質量との相対速度に
よってのみ定まるという、自動車業界で一般的に使用さ
れている油圧ダンパーの性質の結果である。従って、所
与の瞬間的な相対速度の場合、その速度が低周波数の大
きな動きによって生じるか、或いは高周波数の小石な動
きによって生じるかに拘らず、同一の制動力が生じる。

これはあらゆる条件のもとで懸架装置をコントロールす
る従来のダンパーの適性に関する基本的な限界である。

自動車の乗り心地に対するもう１つの改善は、従来のば
ねとダンパーを、制御弁を介して油圧源に接続した油圧
ラムに、完全に又は一部だけ置きかえることによって達
成てれた。この懸架装置の力は、例えば自動車の働きを
モニターする加速度計のようなセンブーからの信号に反
応する成る種の恐らく電子制御システムにより瞬間的に
制御することができた。そのようなシステムは、乗り心
地は最適ではないが、起伏のある路面に対するタイヤの
つかみは十分でアシ、初期束シ周波数とは無関係であシ
うるということはすでに周知の事実である。これは、ば
ね率、即ちもち上り周波数の選択次第で、ピッチ周波数
やロール周波数を生じさせるような従来の自動車とは対
照をなすものである。乗シ心地をもつとよくするために
同様のシステムを使用することが提案でれ、理論的に探
究されてきたが、この種のシステムはその懸架装置へ与
えるべきパワーを必要とし、そのためにエンジンにパワ
ードレーンが必要となるため、重量が増し、費用も高く
なるという欠点があった。

そこでこの「能動型」のシステムに代わるものとして、
「半能動壓」システムがｌ）、これは従来の（受動型）
システムのばねとダンパーを有するが、能動型懸架装置
と同じ方法でダンパー内の力を調整するものである。但
し、消散力（ｄｉｓａｉｐａｔｉｖａｆｏｒｃｅｓ）だ
けしか生じないという制約がある。能動型システムは、
その動力源を有し、懸架速度と同一方向へ力を生じるば
か９でなく、反対方向へも力を生じでせるが、半能動型
システムは反対方向へのみ力を生じさせる。理論的研究
の結果、従来の受動型システムに比べて半能動型システ
ムの効果は著しいものであることがわかった。そして完
全能動型システムの効果の大部分は、半能動型システム
においても可能である。この半能動型システムは加速度
計のようなセンブーから受けた信号に応答するようにな
っておシ、そして自動車の動きが感知されて変化すると
共に、制動力が事実上瞬間的に変化するようにばね上質
量とばね下室量との間の相対的動きの１周期以内で制動
力を変化させることができる。

〔発明の概要〕

本発明に従った自動車用懸架システムは、ばね上質Ｉと
ばね下室量とを接続する弾性装置と、前記ばね上質量と
ばね下室量との間の相対的動きに対抗する消散力を与え
ることによって前記相対的力を抑える制動装置と、その
制動装置により与えられる消散力を調整する制御装置と
、ばね下室量の調和振動（ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｖｉｂｒ
ａｔｉｏｎ）がばね上質量へ伝達されるのを抑えるため
ばね下室量に取付られた調和振動吸収部材とで成る。

〔実施例〕第１図は前述の従来の懸架システムの概路線図であって
、ばね１とダンパー２人とがばね上質量３とばね下室量
４との間を接続式せる。ばね５は路面とばね下室量４と
の間のタイヤにより与えられるばねを表わす。

第２図は半能動型懸架システムの概路線図であって、車
の動きをモニターする加速度計６と、電子制御装置７に
より制御され、前記加速度１ｔｔ６から受けた信号及び
前記電子制御装置内に貯えられた既定の論理とに従って
制動力を選択して与える加減ダンパー２Ｂとを有する。

加速度計６は例えばばね下室量４から離れる方向へのば
ね上質量３の加速を示す信号を電子制御装ｆ７に与える
。電子制御装置Ｔは必要な制動力を示す信号を加減ダン
パー２Ｂに与える。

電子制御装置７は、例えば乗シ心地をよくするように前
述の方法で懸架システムが自動車の動きに応答するよう
にそのプログラムが組まれる。それを行う１つの方法は
、例えば、ダンパーにより生じた制動力がばね上質量の
絶対速度に比例するように、ばね上質量がダンパーによ
って慣性基準に接続でれているような理想系によって得
られる応答に近似した応答となるように、システムをプ
ログラムすることである。そのような理想的なシステム
は、しばしば「スカイフック・ダンパー」機構と呼ばれ
る。

前述の能動型及び半能動型懸架システムは初期乗車の振
動数に関して車の乗シ心地をコントロールするが、次の
２つの理由のうちの１つのためにホイールホップ振動を
コントロールすることができなかった。その第１の理由
として、そのシステムはばね下室量の動きを探知しない
ので、これをコントロールすることができず、その撮動
がばね上質量へ伝達されてし１うことであり、第２はば
ね下室量の動きを感知するためにトランスジューｖ−を
増付けることにより、当該システムがこれらに応答する
ようにすることができるけれども、ばね下室量をコント
ロールするために生じた力はばね上質量の所でしか反動
を受けないので、振動が生じてしまうということでおる
。

そこで本発明はばね下室量の共振をコントロールするた
めに調和振動吸収部材を有する半能動型懸架システムを
提供する。第３図はそのようなシステムの路線図である
。前記調和振動吸収部材は補助部材８で成り、これはコ
ントロールされるべきばね下室量４よりずっと小でくて
、もう１つのばね９ともう１つのダンパー１０とにより
ばね下室ｍ４に取付られる。吸収部材８とはね９はホイ
ールホップ振動数で共振するように選択式れ、ダンパー
１０の剛性（スチフネス）は注意深く選ばなければなら
ない。なぜなら、制動が過度になると、ホイールホップ
振動に起因して伝達てれる振動数が単にシフトするだけ
であシ、一方、正しく制動すれば、ばね上質量３へのこ
れらの振動の伝達を事実上抑えることができるからであ
る。

ばねＪ：質量へのホイールホップ振動の伝達を抑えるた
めに調和振動吸収部材を使用することは従来の懸架シス
テムにおいて周知のことであるが、それを半能動型懸架
システムと共に（支）用すると、次のような優れた効果
がある。

第１に、ホイールホップ振動とこれらの振動をコントロ
ールするために必要な力とは調和吸収体により反作用さ
れ、かつ抑えられるが、調和吸収体がなければ、ばね下
室量の振動をコントロールするために必要な力はばね上
質量に対してだけ反作用し、その結果、振動がばね上質
量へ伝達してしまう。第２に、半能動型懸架システムの
重量。

複雑式及び費用は、ばね下室量の動きを探知するために
トランスジューサーを必要としないので、ともに軽減き
れる。第３に、システムの制御理論は簡単化する。なぜ
なら、ばね上質量の＃きだけをモニターし、管理すれば
上いからである。

前述の懸架システムは電気信号をダンパーで生じる力に
変換する手段を必要とするｄ油圧ダンパーは、流れをさ
えぎるブリードバルブを通して流体を流すので、ダンパ
ーピストンの一方の側と他方の側との間に圧力差を生じ
させる。好ましいバルフトしては、電気信号によりコン
トロールてれる圧力降下を生じるが、その圧力降下が、
流速とは事実上無関係で１、ひいてはダンパーのストロ
ークの速度とも事実上無関係であるものがよい。

そのようなバルブ１１Ａの作動原理が第４図に示されて
いる。流体ははブリードオリフィス１２を通って流れ、
そのオリフィス１２は、球体１３又は他の適切な形の部
材によって一部、塞がれる。

どのような形が選ばれるとしても、信号によって駆動さ
れ、その信号に従った力を生じるようなトランスジュー
ブー１４Ａにより、部材１３がオリフィス１２へ向って
押圧されるようにする。トランスジューｆ−１４Ａは、
ソレノイド、出力腕を回転させる電気回転トルクモータ
ー、リニアモーター、精密磁石装置ｉｆ（ｍａｇｎｅｔ
ｏｓｔｒｉｃｔｉｖｓ　ｄｅｖｉｃｅ）、或いは作用す
る力がバルブ開口とは事実上無関係であるような他の適
切な装置である。オリフィス１２の圧力は、球体１３の
部分であって、バルブが開いても大まかに言って一定の
部分に作用し、その部材１３に力を生じでせて、トラン
スジューブー１４Ａによりかけられる力と平衡する。従
って、流れが変化する時、部材１３はオリフィス１２の
制限を変化させるように移動し、遂に、そのオリフィス
１２の圧力による力は、電子制御装置からの信号により
コントロールされるトランスデユープ−１４Ａによりか
けられる力に等しくなる。流れが逆流すると、バルブが
閉鎖し、その逆流を処理する第２バルブを必要とするか
、或いは懸架移動の方向かいづれであれ、単一のバルブ
を通って一方向へ流体を通す逆止弁装置を必要とする。

前述の型の２個の力制御弁を有する好ましい形のダンパ
ーが第５図に示でれている。ダンパーの圧縮時、リバウ
ンドバルブである１方のバルブ１１Ｂは、ピストンＩＳ
Ａを横断しての圧力降下が流体を“間違った“方向へ流
動させるような時にシ−ル作用を行い、衝撃バルブであ
る他方のバルブ１１Ｃは、前述の方法で作用する。ダン
パーが伸長していく場合には、バルブ１１Ｂ　、　１１
Ｃの役割は逆となる。力制御バルブと、ピストン本体１
５Ａにあるトランスジュー？−１４Ｂ、１４Ｃへ電気信
号を送る必要性を別にすれば、油圧ダンパーの残り部分
は従来の構造と同じである。ピストン１５Ａは、ケーシ
ング１６内を摺動し、流体１Ｔによって包囲でれる。そ
の流体内には膨張空間１８がめって、衝撃時、ピストン
１５Ａの動きを制限するためにケーシングの一端に弾性
衝撃止め１９を備えている。

また、リバウンド時、ピストン本体１５Ａの動きを制限
するために、ピストン１５Ａに接続した杆体２２に、リ
バウンド止め２１を備えている。電気接続線２３は杆体
２２内の通路に沿ってトランスジューｖ　−１４Ｂ、１
４Ｃに接続する。

力制御バルブを有するもう１つの形のダンパーが第６図
に水式れている。この場合、弁装置は主ユニットの本体
に“フートバルブ”として加えられる。平らなピストン
１５Ｂは、前述のように機能する２個の弁で成る弁組立
体を通って流体を押圧する。衝撃時、その弁装置を通る
流体は内壁と外壁との間の環状空間２４を通ってケーシ
ング１６の他端へ送られる。前記実施例と同様に、力制
御バルブや、トランスジュー”ｊ　−１４Ｂ、１４Ｃへ
電気信号を送る必要性を別にすれば、このダンパーは従
来の構造で成る。

ダンパー圧を、ひいては前述のように制動力をコントロ
ールする方法はフィードバックを用いることにより一層
正確に行うことができる。ダンパー内のピストンを横断
する圧力降下は圧カドランスジューブー（図示せず）に
よりモニターされ、電子制御装置において、所望の値と
比較が行われる。圧力降下が、必要な値に一層接近した
値へ変化するように、力のトランスジューブーへ送られ
た信号を変化式せることによっていかなる誤差も矯正嘔
れる。このようにして、圧力降下が入来信号以外の要素
にわずかでも依存しているとすれば、それも矯正される
。また、ダンパー杆の力をロード・セル（図示せず）に
よりモニターし、ここからの信号を電子制御装置へフィ
ードバックすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の懸架システムの概略線図であシ。第２図は半能動型懸架システムの概略線図であり、第３図は本発明に従った懸架システムの概略線図であり
、第４図は本発明の好ましい実施例に１更用する圧力降下
バルブを示す横断面図であシ、第５図は第４図に示すような２個のバルブを有する油圧
ダンパーの横断面図でｓｂ、第６図はそのような２個のバルブを有する油圧ダンパー
のもう１つの例の横断面図である。１．５．９・・・・ばね、２Ａ、２Ｂ・・・・ダンパー
、３・・・・ばね上質量、４・・・・ばね下室量、６・
・・・加速度計、７・・・・電子制御装置、８・・・・
補助部材、１０・・・・ダンパー、１１Ａ、１１Ｂ、１
１Ｃ・・・・バルブ、１２・・・・オリフィス、１３・
・・・球体、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ・・・・トランス
ジューＶ　−１１５Ａ・・　・・ピストン、１６・・・
・ケーシング、１７・・・・流体、１８・・・・膨張用
空間、１９・・・・弾性衝撃止め、２２・・・・杆体。特許出願人　　　ビーエル・チクノロシイ・リミテッド
代理人　山川政樹（１９１２名）Ｃつ ■ ＝手続補正書（方式）１６事件の表示昭和６１年　特　許　願第８８４２５号２、発明の名称自動車用懸架システム３、補正をする者事件との関係　　　　　特　　許　　出願人名称（氏名
）　ビーエル・チクノロシイ・リミテッド５、補正命令

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ばね上質量とばね下質量とを接続する弾性装置と
、ばね上質量とばね下質量との間の相対的動きに対抗す
る消散力を生じさせることによつて前記相対的動きを制
動する制動装置と、その制動装置により生じる消散力を
調整する制御装置と、ばね下質量の調和振動がばね上質
量へ伝達されるのを抑えるためにばね下質量に取付られ
た調和振動吸収部材とで成る自動車用懸架システム。
（２）調和振動吸収部材はばね下質量に、それより事実
上小さなもう１つの物体を接続させるもう１つの弾性装
置と、前記もう１つの物体とばね下質量との間の相対的
動きを抑えるもう１つの制動装置とを有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のシステム。
（３）自動車の動きをモニターするセンサーから受けた
信号に従つて消散力を調整するように制御装置が構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は２
項に記載のシステム。
（４）前記制御装置はばね上質量とばね下質量との間の
相対的動きの１周期以内で消散力を事実上変化させるこ
とができ、そして前記信号に従つて事実上瞬間的に、ま
た既定の制御論理に従つて消散力を調整するように構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
のシステム。
（５）前記センサーはばね上質量の動きのみをモニター
するようになつていることを特徴とする特許請求の範囲
第３又は第４項記載のシステム。
（６）前記制動装置は油圧ダンパーで成り、制御装置は
前記ダンパー内の流体の流れを制御する電子作動式弁装
置で成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
５項のいづれか１項に記載のシステム。
（７）圧力の降下は、バルブ装置にかかる制御信号に比
例して、かつダンパー内の流体の速度とは事実上関係な
しに弁装置を横断して生じることを特徴とする特許請求
の範囲第３項に依存する特許請求の範囲第６項記載のシ
ステム。
（８）バルブ装置は、ダンパー内のブリードオリフィス
へ接近、或いはそこから離反移動する部材で成り、その
部材は電気機械的トランスジューサーによりオリフィス
へ向つて押圧され、前記部材がとる位置は、前記電気機
械的トランスジューサーによりそこに作用する力とブリ
ードオリフィス内の流体圧によりそこに作用する力との
間のバランスにより決定されるようになつていることを
特徴とする特許請求の範囲第７項記載のシステム。
（９）制御装置は、ダンパー内で一方向への流体の流れ
を制御する第１バルブ装置と、他方向への流体の流れを
制御する第２バルブ装置とで成ることを特徴とする特許
請求の範囲第６項、第７項又は第８項に記載のシステム
。
（１０）前記第１及び第２バルブ装置はダンパーの可動
ピストン内に配置されていることを特徴とする特許請求
の範囲第９項記載のシステム。
（１１）第１及び第２バルブ装置はダンパーのケーシン
グの一端に配置されることを特徴とする特許請求の範囲
第９項記載のシステム。
（１２）制動装置により与えられた消散力を、又はそれ
に関係するパラメーターをモニターし、そこでモニター
したパラメーターが所望の値を有するようになるまで前
記信号を調整するフィードバック装置で成ることを特徴
とする特許請求の範囲第３項に記載のシステム。