JPS6341213A - 車両のサスペンシヨン装置 - 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） 本発明は、車両のサスベンジジン装置に関し、特に、全
振動周波数領域において、車両の乗心地および車輪の接
地性の両立を図ったサスペンション装置に関するもので
ある。

（従来の技術およびその問題点） 車両のサスペンション装置としては、サスペンションス
プリングおよびダンパーから構成されたものが一般的で
ある。このような装置では、スプリングのばね定数およ
びダンパーの減衰力によって、サスペンション振動系の
振動特性が予め一義的に定まっている。従って、この振
動特性を好適に設定することにより、乗り心地、車輪の
接地性、車体のローリングあるいはピッチングなどのサ
スペンション特性の改善を図っている。

しかしながら、一義的の定まった振動特性を有するサス
ペンションによっては、その全振動周波数領域において
、乗り心地と接地性とを共に好適に維持することが出来
ない。この点に関して更に説明すると、公知のように、
サスペンション振動系は、サスペンションスプリングを
挾み、車体の側の質量（ばね上質量）と車輪の側の質量
（ばね上質量）とが想定され、かかる振動系の強制振動
においては、共振点が２点、すなわち低周波側にばね下
共振点、高周波数にばね下共振点が生ずる振動特性が得
られる。この振動系において、減衰力を大きく設定すれ
ば、接地性が改善されるが、その共振点以外の振動周波
数領域、例えば、ばね下共振点を越える周波数領域にお
いてはゴツゴツしたショックが伝わり、乗り心地が極め
て悪くなる。

このように、相対変位が発生して初めて支持力が発生す
るようなスプリング、ダンパーを基本構成要素とする、
所謂パッシブ・サスペンション装置においては、その振
動特性が一義的に定まっているので、全周波数領域にお
いて乗り心地と接地性との両立を好適に図ることが困難
であった。

ここで、近年においては、上記のようなパッシブ・サス
ペンション装置の代わりに、車輪と車体との間に油圧シ
リンダなどの支持力発生機構を配置した構成のサスペン
ション装置が提案されている。このような、スプリング
やダンパーによる支持力以外の力で支持力を発生する、
所謂アクティブ・サスペンション装置は、たとえば、特
公昭５９−１４３６５号公報あるいはＲＰＣ出願０１１
４７５７号公開公報に開示されている。これらの公報に
開示のサスペンション装置においては、車輪および車体
の間に油圧シリンダからなるアクチュエータが配置され
、車高の変化およびその変化率等に応じて、アクチュエ
ータの動きを制御している。この構成のサスペンション
装置によれば、アクチュエータの制御を変更してサスペ
ンション振動特性を変えることが可能である。しかしな
がら、従来においては、かかるサスペンション機構を利
用して、全振動周波数領域において乗り心地と接地性と
の両立を図ろうとする試みは何らなされていない。

本発明は、上述の点の鑑みてなされたものであり、乗り
心地および車輪の接地性が共に好適なサスペンション装
置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、車両のサスペンション振動系において、その
ばね下共振点の近傍の値を境にして、それよりも下の領
域では、ばね上変位速度に基づいて制御すれば、乗り心
地および接地性が共にほぼ全振動周波数領域において好
適に維持出来ることに着目してなされたものであり、油
圧シリンダ等に代表される支持機構によって、車体と車
輪との間を支持し、このサスペンション振動系のばね下
共振点を境にして、ばね上変位速度に基づき、上記の支
持機構の発生する支持力を制御し、これによって、はぼ
全振動周波数領域において乗り心地および接地性の向上
を図るようにしている。

すなわち、本発明のサスペンション装置は；車体と車輪
との間に配置され、これらの相対変位に関わりなく増減
可能な支持力で支持可能な支持機構と；前記車体ばね上
の上下方向の変位速度を検出する変位速度検出手段と；
サスペンション振動系の振動周波数が、ばね下共振点近
傍の値を有する設定周波数よりも低い場合には、検出さ
れた前記変位速度に基づき、ばね上変位速度を減少する
方向に、前記支持機構が発生する支持力を制御する制御
手段と；を備えたことを特徴としている。

（作用） 上記の支持機構は、例えば、油圧シリンダ、油圧ポンプ
およびこれらの間に配置された圧力調整弁から構成でき
、次式によって算出される支持力を油圧シリンダが発生
するように、そのシリンダへの油供給が制御される。

Ｕｏ＝に−Ｘ’　２＋Ｋｃ　（Ｘ’　１−Ｘ’　２）＋
Ｋ）ｃ　（Ｘｉ−Ｘ２） Ｋ：修正係数 第３図に示すように、ばね下共振点近傍の上記設定周波
数Ｆを境にして、それ以下の領域においては負の値に１
に設定され、それ以上の領域においては、零とされる。

Ｘ′２：上記の変位速度検出手段によって検出された変
位速度（ばね上変位速度） Ｋｃ：減衰係数に相当する定数 Ｋｋ：ばね係数に相当する定数 ｘｔ−Ｋ２：車体の側と車輪の側との間の上下方向にお
ける相対変位量 Ｘ’　１−Ｘ’　２　：上記の変位量（Ｘｉ−Ｋ２）の
変位速度 但し、上記の各値Ｘ’　１．Ｘ’　２、Ｘｌ、Ｋ２は、
上向きの方向を正としている。

ここで、第１図は、路面入力における振動周波数に対す
る車体の振動レベル（ばね上の上下加速度Ｘ“２）の変
化を示すものであり、この図における振動特性線■は、
上記の式において、第１項を零とした場合に得られるも
のであり、これに対して、特性線■は、第１項の係数Ｋ
を負の値に１とした場合に得られるものである。また、
第２図は、踏面からの入力における振動周波数に対する
変位量（ばね下側である車輪とその接地面との間の上下
方向の相対変位ｆｆ１Ｘ１−ＸＯ）の変化を示すもので
あり、特性線Ａは上記の式における第１項を零にした場
合に得られるものであり、これに対して、特性線Ｂは、
第１項の係数Ｋを負の値に１とした場合に得られるもの
である。

ここに、乗り心地の良否は、第１図のばね上加速度に影
響され、その値が低いほど乗り心地が改善される。また
、車輪の接地性の良否は、第２図の変位ｆｆ１（Ｘｉ−
ＸＯ）に影響され、その値が低い程接地性が改善される
。

ここにおいて、これらの特性図（第１図、第２図）から
以下にことが言える。まず第１図の乗り心地を示す特性
図から、はぼばね下共振点Ｆより低周波数域においては
、特性■が好ましい特性を示している（乗り心地が良好
）。一方、第２図の接地性を示す特性図からは、はぼば
ね下共振点Ｆより高周波数域において特性Ａが好ましい
特性を示している（接地性が良好）。

本発明は、この点の基づき、設定周波数Ｆ以下の領域に
おいては特性■、Ｂを採用し、それ以上の領域において
は特性■、Ａを採用しているので、全周波数領域におい
て乗り心地および接地性の両立を達成することができる
。

尚、上述の係数にの値に１がとる値の符号が正か負であ
るかは、ばね上の変位速度の入力に対する支持機構の発
生支持力を制御する制御方向にかかるもので、本発明の
場合、Ｋ１は負の値であり、制御方向は、ばね上変位速
度を減少する方向である。具体的に述べれば、ばね上変
位速度が正の値、つまりばね上の変位速度が上向き（車
体方向）の時には、油圧シリンダ内の圧力を減圧するよ
うに、シリンダ内の油を排出する方向に制御を行うもの
である。

（発明の効果） このように、本発明のサスペンション装置においては、
ばね下共振点の近傍の値を有する振動周波数より低い振
動領域における特性を、ばね上変位速度に基づき変更し
て、それ以上の振動領域における特性とは異なるものと
しているので、全振動周波数領域において、乗り心地お
よび接地性を共に向上させることが可能になる。

（実施例） 以下に、図面を参照して本発明の実施例による車両のサ
スペンション装置を説明する。なお、以下の実施例にお
いては、前後車輪に配置されるサスペンション装置の構
成は同一であるので、前車輪について説明をする。

畢上災施脳 第４図は、本発明の第１の実施例による車両のサスペン
ション装置の全体構成図である。図に示すように、左右
の車輪ＩＬ、ＩＲは、サスペンションアーム３Ｌ、３Ｒ
を介して車体５に取付けられている。これらサスペンシ
ョンアームは、車体５に枢着されており、したがって、
車輪ＩＬ、ＩＲは車体５に対して上下方向に揺動可能に
なっている。これらの左右輪に対して配置されるサスペ
ンション機構は同一構成であるので、以下左側の前車輪
ＩＬについて説明する。まず、サスペンションアーム３
Ｌと、車体５との間には、上下方向に向けてパワーシリ
ンダ装置７Ｌが配置されている。

このシリンダ装置７Ｌは、そのシリンダ本体７１Ｌの後
端が車体５の側に固着され、そのシリンダ本体内を上下
方向に摺動可能なピストン７２Ｌに固着されたピストン
ロンドア３Ｌはシリンダ本体の先端を貫通して下方に延
び、上記のサスペンションアーム３Ｌに連結されている
。このように、パワーシリンダによって支持機構が形成
されており、このシリンダ装置７Ｌに発生する油圧を制
御することによって、このシリンダ装置の発生する支持
力を変更することができる。

上記のシリンダ装置７Ｌに対する油圧供給系を説明する
。この供給系は、油圧ポンプ９と、このポンプと上記の
シリンダ装置７Ｌとの間を連通ずる油通路に配置した流
路切り換え弁１１Ｌを基本構成としている。この弁１１
Ｌは、電磁弁からなり、その設定位置がブロックＡの場
合には、シリンダ装置７Ｌの上方の側の油圧室７４Ｌに
油の供給がなされ、そのピストンロンドア３Ｌは、下方
へ向けて伸張する。また、その設定位置がブロックＢの
場合には、シリンダ装置７Ｌに対する油通路が遮断され
る。一方、設定位置がブロックＣの場合には、シリンダ
装置の下側の油圧室７５Ｌに対して油の供給がなされ、
ピストンロンドア３Ｌは上方へ向けて縮む。また、この
油圧供給系において、１３はリリーフ弁、１５はアキュ
ムレータであり、油通路内を所定の油圧に維持可能とな
っている。なお、１７は油タンクである。

次に、上記の電磁弁１１Ｌを駆動制御するための制御系
を、第４図ないし第６図を参照して説明する。この制御
系は、コントローラ２１とその入力側に接続された３個
のセンサ２３Ｌ、２５Ｌ、２７Ｌを基本構成要素として
いる。センサ２３Ｌは、圧力センサであり、シリンダの
油圧室７４Ｌ内の油圧Ｐを検出する。センサ２５Ｌは変
位センサであり、車体５と車輪ＩＬとの上下方向の相対
変位（Ｘｉ−Ｘ２）を検出する。また、センサ２７Ｌは
振動センサであり、車体５に取付けられ、ここに生ずる
上下方向の振動加速度Ｘ″２（ばね１加速度）を検出す
る。コントローラ２１では、上記のセンサ２３Ｌ、２５
Ｌの検出値および、センサ２７Ｌの出力を積分して得ら
れる変位速度（ばね上変位速度）に基づいて、後述のよ
うにシリンダ装置７Ｌの発生すべき支持力を算出し、シ
リンダ装置がこの算出した支持力を発生するように制御
する。

第５図は、このコントローラ２１の構成を示すブロック
図である。図に示すように、このコントローラは、算出
回路部３３、変更回路部３５および制御回路部３７から
構成されている。算出回路部３３は、車輪からの振動入
力に対してシリンダ装置のピストン７２Ｌが予め設定し
た振動特性に従って振動するために必要とされるシリン
ダ装置７Ｌの発生支持力Ｕｏを算出する。すなわち、変
位センサ出力（ＸＩ−Ｘ２）を増幅器３３１に入力して
、予め設定した定数Ｋｋを乗じ、Ｋｋ（Ｘｉ−Ｘ　２）
を算出する。また、上記のセンサ出力（ＸＩ−Ｘ２）を
微分器３３２を介して微分して、−次微分値（Ｘ’　１
−Ｘ’　２）を算出する。更にこの微分値を、増幅器３
３３を介して、一定の値Ｋｃだけ増幅して、Ｋｃ　（Ｘ
’　１−Ｘ’　２）を算出する。このようにして算出し
た二つの値を、加算器３３４で加算して、次式で示し支
持力ＵＯを算出する。

Ｕ　ｏ　＝Ｋ　ｋ　　（Ｘ　Ｉ　　　Ｘ　２）＋ＫＣ（
Ｘ’　　１−Ｘ’　　２） 次に、変更回路部３５は、上述のように算出された支持
力ＵＯを変更するための回路である。この回路部におい
ては、振動センサ出力Ｘ“２を積分器３５３に入力して
積分することにより、ばね上変位速度Ｘ’２を算出する
。この算出値を、増幅器３５１に入力して、一定の割合
に１だけ増幅すると共に、その符号を反転させる。すな
わち、正方向の変位速度は負方向の変位速度に変換され
、負方向のものは正に変換される。この増幅器の出力に
１・Ｘ’２をローパスフィルタ３５２に入力し、低周波
数成分のみを上述の加算器３３４に供給スる。詳述する
に、このローパスフィルタ３５２においては、ばね下共
振点近傍の振動周波数Ｆ以下の成分のみを通過させる。

従って、サスペンション振動系の振動周波数が値Ｆ以下
の場合には、Ｋｌ−Ｘ’２が加算器２３４に供給され、
次式で示すように、支持力ＵＯが修正される。

Ｕｏ＝に１　・Ｘ’　２ ＋Ｋｋ　　（ＸＩ−Ｘ２） ＋Ｋｃ　　（Ｘ’　　１−Ｘ’　　２）従って、検出さ
れたばね上変位速度Ｘ’２が正方向、すなわち上向きに
生じている場合には、修正係数に１が負の値を有してい
るので、修正量に１・Ｘ’２は負の値となり、支持力は
その分だけ補正される。

次に、制御回路部３７は、実際のシリンダ装置の発生支
持力が、上記の算出した支持力ＵＯとなるように閉ルー
プ制御を行う。すなわち、圧力センサ出力Ｐを取り込み
、この値を増幅器３７１を介して増幅して、シリンダ装
置が実際に発生している支持力Ａ−Ｐ（Ａニジリンダの
有効面積）を算出し、また、上述のように算出された支
持力［Ｊｏを取り込み、これら両方の値を、比較器３７
２で比較する。そして、実際の支持力Ａ−Ｐが算出値Ｕ
ｏとなるように、この比較器から駆動信号をドライバ３
７３に供給する。この信号に従って、ドライバ３７３で
は切り換え弁１１Ｌを駆動する。詳述すると、Ｕｏ＞Ａ
−Ｐの場合には、弁１１ＬはブロックＡに設定されて油
圧室７４Ｌに油圧の供給が行われる。Ｕｏ＜Ａ　−Ｐの
場合には、弁１１はブロックＣに設定されて油圧室７５
Ｌに油圧が供給される。一方、Ｕｏ＝Ａ−Ｐの場合には
、弁１１Ｌはブロック已に設定されてシリンダ装置はそ
の状態に保持される。

ここで第６図に上記のローパスフィルタ３５２の回路構
成を示す。フィルタ特性は、ＲＣ時定数によって決定さ
れ、この値は公知のように次式で決定されるので、ｆｏ
として上記の周波数Ｆを採用すれば、この周波数Ｆ以下
の周波数成分を通過させるフィルタ特性が得られる。

Ｒ−ｃ＝ｉ／２πｆ。

第３図の曲線に＝ｆ　　（Ｆ）はこのローパスフィルタ
３５２のフィルタ特性に対応する特性を示している。

このように構成した本実施例のサスペンション振動系に
おいては、第１図の曲線■で示す振動特性が得られる。

また、この振動特性における、ばね下側である車輪ＩＬ
とその接地面との間の上下方向の相対変位ｆｆ１（ＸＩ
−ＸＯ）は、第２図の曲線Ｃで示す特性になる。すなわ
ち、振動周波数が値Ｆよりも低い領域においては、第３
図に示すように係数Ｋが負の値に１に近い値となるので
、ばね上変位速度Ｘ’２の正負とは反対方向にシリンダ
装置の支持力Ｕｏが増減される。これに対して、振動周
波数が値Ｆ以下の領域においては、係数Ｋ　”が零に近
い値になるので、上述のような支持力の修正は殆ど行わ
れない。この結果、本例の装置においては、全振動周波
数の領域において、乗り心地および接地性が好適な状態
に維持される。

なお、上述の例においては、コントローラをアナログ回
路構成としたが、これをデジタル回路構成とすることも
できる。

星又寒施炎 第７図および第８図は、本発明の第２実施例を示す図で
ある。本例は、前述した第１実施例とほぼ同一の構成を
有しており、ただ油圧供給系に一部変更を施したもので
ある。従って、以下の説明においては、第１実施例の構
成要素に対応する個所には同一の符号を附し、その説明
を省略する。

本例においては、パワーシリンダ装置７Ｌの油圧室７４
Ｌに、オリフィス４１Ｌを介して連通させたエアバネ４
３Ｌを有しており、このエアバネ４３Ｌによって、サス
ペンション振動系のばね定数Ｋｋが規定され、またオリ
フィス４１Ｌの絞りによってその減衰定数Ｋｃが規定さ
れる。また、油圧の供給は油圧室７４Ｌに対してのみ行
うように構成され、かかる供給制御に通した切り換え弁
１１Ｌを配置しである。

第８図に示すように、かかる変更に対応して、コントロ
ーラ２１の構成にも一部変更を施しである。すなわち、
制御回路部３７は減算器３７４を有し、この減算器３７
４に対して、実際のシリンダ支持力Ａ−Ｐおよび算出回
路部３３で算出された支持力を供給して、次式で示す減
算をおこなわせる。

Ｔ＝Ａ−Ｐ−（Ｋｋ　　（Ｘｉ−Ｘ２）＋Ｋｃ　　（Ｘ
’　１−Ｘ’、２）１ この減算値Ｔを比較器３７２に供給して、変更回路部３
５で算出された値に−Ｘ’　２と比較し、この比較結果
に基づいて切り換え弁ＩＬＬを制御する。すなわち、Ｋ
−Ｘ”２＞Ｔの場合は、油圧室７４Ｌに油圧を供給する
方向に制御し、Ｋ・Ｘ″２＜Ｔの場合は逆に油圧室から
油圧を抜く方向に制御する。また、Ｋ−Ｘ”２＝Ｔの場
合には、そのままの状態を保持する。

このように構成した本例においても、前述の第１実施例
と同様に、全周波数領域において、乗り心地および接地
性を共に好適に保ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はばね１加速度の振動特性を示す特性図、第２図
は車輪側とその接地面との間の相対変位特性を示す特性
図、第３図は振動周波数に対する修正係数の値を示す特
性図、第４図は本発明の第１実施例の構成を示す構成図
、第５図は第４図のコントローラの構成を示すブロック
図、第６図は第５図のローパスフィルタの例を示す回路
図、第７図は本発明の第２実施例を示す構成図、第８図
は第７図のコントローラの構成を示すブロック図である
。 ＩＩ−−一車輪 ３Ｌ−サスペンションアーム ５−車体 ７Ｌ−パワーシリンダ装置 ９・−油圧ポンプ １１　Ｌ−−・切り換え弁 ２１−コントローラ ２３−・−圧力センサ ２５−変位センサ ２７−振動センサ ３３−・−算出回路部 ３５・−変更回路部 ３７−制御回路部 第１図 振動周波数（Ｈ２） 振動周波数（Ｈｚ） １、事件の表示　　　昭和６１年特許願第１８３７５１
号２９発明の名称　　　　車両のサスペンション装置３
、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　　（３１３）マツダ株式会社 ５浦ｎ正命令の日付　　自　　発 ヱ２・− （１）　　明細書の下記個所の誤記を各々訂正する。 （２）図面の第５図および第８図を別紙のとおりに訂正
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車体と車輪との間に配置され、これらの相対変位に関わ
   りなく増減可能な支持力で支持可能な支持機構と、 前記車体ばね上の部分の上下方向の変位速度を検出する
   変位速度検出手段と、 サスペンション振動系の振動周波数が、ばね下共振点近
   傍の値を有する設定周波数よりも低い場合には、検出さ
   れた前記変位速度に基づき、ばね上変位速度を減少する
   方向に前記支持機構が発生する支持力を制御する制御手
   段と、 を備えたことを特徴とする車両のサスペンション装置。