JPS6341216A - 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、車両のサスペンション装置に関し、特に、全
振動しゅうはうす領域において、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
びダンノで−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、一義的に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
、乗り心地と車輪の接地性とを共に好適に維持すること
ができない。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
ングを挟み、車体の側の’ｊｆｆｆｉ（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、高周波側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、例えば、
減衰力を大きく設定して車輪の側の変位を少なくすれば
、接地性は改善されるが、乗り心地はゴツゴツした惑じ
となってしまう。

このように、相対変位が発生し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、全しんおづしゅはすう領
域において、乗り心地と車輪の接地性との両立を図るこ
とは困難である。

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機能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、ＥＰＣ出願０
１１４７５７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などに応じて、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
車輪の設置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
心地と接地性との両立を達成した好適なサスペンション
装置を提供することを目的とじている。

（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、それよりも上の領
域では、ばね上とばね下との間の上下方向の相対変位量
の変化速度に基づいて振動特性を変更すれば、乗り心地
と、接地性とが共に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の近傍の値より上の領域で
は、ばね上とばね下との間の上下方向の相対変位量の変
化速度に基づき、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
と車輪に代表されるばね下との間の上下方向の相対変位
量の変化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高い場合には、検出された前記
変化速度に基づき、前記変位量の変化を抑制する方向に
、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＝Ｋ　（Ｘ’　１−Ｘ’　２） ＋Ｋｃ　（Ｘ’　１−Ｘ’　２） ＋Ｋｋ　（Ｘｉ−Ｘ２） Ｋ：修正係数 第３図に示すように、ばね上共振点近傍の上記設定周波
数Ｆを境にして、それ以上の領域においては正の値に１
に設定され、それ以下の領域においては、零とされる。

Ｋｃ：９ｉ衰係数に相当する定数 Ｋｋ：ばね係数に相当する定数 Ｘｌ−Ｘ２二車体の側と車輪の側との間の上下方向の相
対変位量である。

Ｘ’ｌ−Ｘ’ｌ上記の変位量（ＸＩ−Ｋ２）の変化速度
であって、上記の変化速度検出手段によって検出される
値である。

この値は、上記の変位量（ＸＩ−Ｋ２）が増加する方向
の速度が正方向とされている。

但し、上記の各値Ｘ１、Ｋ２、Ｘ’ｌ、Ｘ′２は、上方
向を正としている。

ここで、第１図ＨＡ：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、この図の振動特性線Ｉ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、特性綿■は、第１項の係数Ｋを正
の値に１とした場合に得られるものである。また、第２
図は路面からの入力における振動周波数に対するばね下
側である車輪と接地面との間の上下方向の相対変位ｆｆ
１（Ｘｉ−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を正
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、主に第１図のばね上顎速度
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、接地性の良否は、第２図に示す変位量（ＸＩ−Ｘ
Ｏ）に影響され、その値が低いほど好適である。

ここにおいて、これらの特性図（第１図、第２図）から
以下のことが言える。まず、第１図の乗り心地を示す特
性図からは、ばね上共振点近傍を除く大部分の領域にお
いて、特性線Ｉが好ましい特性を示している（はぼ全領
域で乗り心地が良好）、一方、第２図の接地性を示す特
性図からは、はぼばね下共振点を境に、好ましい特性線
が、低周波域ではＡ、高周波域ではＢと移り変わってい
る。

本発明はこの点に基づき、設定周波数Ｆ以上の領域にお
いては特性■、Ｂを採用し、それ以下の領域においては
特性■、Ａを採用しているので、全周波数領域において
乗り心地と、車輪の接地性とを共に改善することができ
る。

なお、設定周波数Ｆ以下の領域において、特性■を採用
することで、第１図の乗り心地は、高周波域で若干悪く
なるが、この悪化のレベルは比較的小さく、この領域で
特性Ｂを採用することによる第２図の接地性の改善の程
度に比べれば、無視できるものである。また、ばね上共
振点近傍の若干の乗り心地の悪化についても、同様のこ
とが言える。

ここで、上述の係数にの値に１がとる符号が正か負かで
あるかは、ばね上とばね下との相対変位速度（Ｘ’ｌ−
Ｘ’２）の入力に対する支持機構の発生支持力を制御す
る制御方向にかかわるものであり、本発明の場合、Ｋ１
は正の値であり、制御方向は、ばね上とばね下との上下
方向の相対変位量の変化を抑制する方向である。具体的
には、ばね上、ばね下問の距離が縮まる方向にある場合
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も高い
振動領域における特性を、車体の側と車輪の側との間（
ばね上とばね下との間）の上下方向の相対変位量の変化
速度に基づき変更し、それ以下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、全周波９９Ｕ域におい
て、乗り心地を改善でき、また接地性を向上させること
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。

第１実ｊｉＬ 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、したかっ、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
３Ｌ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７
Ｌ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Ｗ７Ｌ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ＩＬＬ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、そのピストンロッド７３Ｌ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２個
のセンサ２３Ｌ、２５Ｌ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７
４Ｌ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との間の上下方向の相対変位
（Ｘｉ−Ｘ２）を検出する。コントローラ２１では、上
記のセンサ２３Ｌ、２５Ｌの検出値に基づいて、後述の
ようにシリンダ装ｆｆ７Ｌ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（Ｘｌ−Ｘ２）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’ｌ−Ｘ
’２）を算出する。更にこの微分値を、増幅器３３３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、次式で示す支持力Ｕ
。

を算出する。

Ｕｏ＝に’ｋ　　（Ｘｉ−Ｘ２） ＋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、上記のセンサ出力（Ｘ　１−Ｘ２）の微分値、す
なわち上記の算出回路部の微分器３３２の出力を取り込
み、増幅器３５１に入ノＪして、一定の割合Ｋｌだけ増
幅する。この増幅器の出力に１・　（Ｘ’Ｌ−Ｘ’２）
をバイパスフィルタ３５２に入力し、高周波数成分のみ
を上述の加算器３３４に供給する。詳述するに、このバ
イパスフィルタ３５２においては、ばね下共振点近傍の
振動周波￥ｉ、Ｆ以上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以上の場合
には、Ｋ１・　（Ｘ’ｌ−Ｘ’２）が加算器３３４に供
給され、次式で示すように、支持力Ｕｏが修正される。

ｔＪｏ＝に１・　（Ｘ’ｌ−Ｘ’２） ＋Ｋｋ　（ＸＩ−Ｋ２） ＋Ｋｃ　（Ｘ’　１−Ｘ’　２） 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ＵＯを取り込み、これら両方の値を、比較器３７２
で比較する。そして、実際の支持力Ａ−Ｐが算出値Ｕｏ
となるように、この比較器から駆動信号をドライバ３７
３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ＩＬＬ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７５Ｌ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Ｂ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図に上記のバイパスフィルタ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、ｆ
ｏとして上記の周波数Ｆを採用すれば、この周波数Ｆ以
上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＝１／２πｆ０ 第３図の曲線に＝ｆ　（Ｆ）はこのバイパスフィルタ３
５２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
と接地面との間の上下方向の相対変位ｆｆ１（ＸＩ−Ｘ
Ｏ）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よりも高い領域においては、第３図に
示すように係数Ｋが正の値に１に近い値となるので、サ
スペンション特性は変化速度（Ｘ’ｌ−Ｘ’２）に応じ
て修正される。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、全周波数領域においける乗り心地
が改善され、また、接地性が改善される。

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。

通ユ尖施聞 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、かかる供給制御に適した切り換え弁ｌ
ＩＬ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）） 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Ｋ・　（Ｘ’ｌ−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’ｌ−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
’　１−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’　１−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、全周波数領域における乗り心地を改善できる
とともに、接地性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はばね上顎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図のバイ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
。 ＩＬ−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 １１Ｌ−・切り換え弁 ２１・−コントローラ ２３−圧力センサ ２５−　　変位センサ ３３−・算出回路部 ３５−変更回路部 ３７−制御回路部 （ばね主共振点）　　（ばね下共振点）振動周波数（Ｈ
ｚ） （は゛ね上共振点）（１よ加工共振点）振動周波数（Ｈ
ｚ） 第３図 振動周波数（Ｈｚ） 第４図 第７図 手続補正書 １．事件の表示　　　昭和６１年特許願第１８３７５４
号２、発明の名称　　　　車両のサスペンション装置３
、？ｉｆｉ正をする者 事件との関係　　出願人 名称　　（３１３）マツダ株式会社 ４、代理人 ６、補正の対象　　　　明細書の発明の詳細な説明の欄
明細書の下記個所の誤記を各々訂正する。

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、 前記車体ばね上と車輪に代表されるばね下との間の上下
   方向の相対変位量の変化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高い場合には、検出さ
   れた前記変化速度に基づき、前記変位量の変化を抑制す
   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。