JPS6341224A - 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
振動周波数領域において、車両の乗心地、ローリング、
ピッチング特性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
、上記の各特性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上共振点
、高周波側にばね上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す
れば、ローリング、ピッチング特性は改善されるが、乗
り心地が悪くなってしまう。

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、上記の各特性、特
にローリング、ピッチング特性と、乗り心地との両立を
、全振動周波数領域において図ることは困難であった。

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ＲＰＣ出願０１
１４７５７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各特性、特に、ロ
ーリング、ピッチング特性と、接地性との両立、あるい
は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、ロー
リング、ピッチング特性と接地性との両立、あるいは乗
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
ばね上共振点の近傍の値を境にして、それよりも下の領
域では、ばね正変位速度に基づいて制御すれば、ローリ
ング、ピッチング特性あるいは乗り心地と、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
ばね上共振点を境にして、ばね正変位速度に基づき、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
、サスペンション振動系におけるローリング、ピッチン
グ特性と接地性との両立、あるいは、乗り心地と接地性
との両立を、全振動周波数領域において図るようにして
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、ばね上共振点近
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、ばね正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）
＋Ｋｋ　（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、はぼ雰とされ
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 Ｘｌ−Ｋ２：車体の側と車両の側との間の相対変位量 Ｘ’　１−Ｘ’　２　：上記の変位量（Ｘｉ−Ｋ２）の
変化速度 但し、上記の各値Ｘ１、Ｋ２、Ｘ’ｌ、Ｘ′２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、特性線■は、第１項の係数Ｋを負の
値Ｋｌとした場合に得られるものである。また、第２図
（Ａ）は、車体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その接地面との間の上下方向の相
対変位１（ＸＩ−ＸＯ）の変化を示すものであり、また
、第２図（Ｂ）は、車体からの人力における振動周波数
に対するばね上側である車体と接地面との間の上下方向
の相対変位Ｉ（Ｋ２−ＸＯ）の変化を示すものである。

これら両図において、特性線Ａ、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、Ｂ’は、第１男の係数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、主に第１図のばね士別速度
に影♂され、その値が低いほど乗り心地が改善される。

また、ローリング、ピッチング特性の良否は、主に第２
図（Ｂ）に示す変位量（Ｋ２−ＸＯ）に影響され、その
値が低いほど好適である。これに対して、車輪の接地性
の良否は、主に第２図（Ａ）の変位量（Ｘｌ−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（Ａ）
、第２図（Ｂ））から、以下のことが言える。先ず、第
１図から、ばね下共振点付近の一部を除くほぼ全領域に
おいて、特性線■が好ましい特性を示している（乗り心
地が良好）。また、第２図（Ｂ）からは、特性線Ｂ′が
好ましい特性を示している（ローリング、ピッチング特
性が良好）。一方、第２図（Ａ）から、ばね主共振点近
傍を境にして、好ましい特性が、低周波域ではＢ、高周
波域ではＡと移り変わっている。

本発明はこれらの点に基づき、設定周波数Ｆ以下の領域
においては特性■、Ｂ、Ｂ’を採用し、それ以上の領域
においては特性■、Ａ、Ａ’を採用しているので、全周
波数領域において乗り心地あるいはローリング、ピッチ
ング特性と、接地性とを共に改善することができる。

ここで、設定周波数以上の領域において、特性■、Ａ′
は、特性■、Ｂ′に比べて、ばね士別速度のレベルが悪
化している。このことは、設定周波数以上で、特性■、
Ａ′を採用することが、その領域での乗り心地、又はロ
ーリング、ピッチング特性を悪化させることを意味して
いる。しかしながら、それらの悪化レベルは小さく、そ
の領域において、第２図（Ａ）の特性Ａを採用すること
による接地性の改善の度合に比べれば、かかる僅かの悪
化は概ね妥協できるものと言える。

尚、上述の係数にの値に１がとる符号が正か負であるか
は、ばね上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わるもので、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（地面と反対）のときには、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、
ばね上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
、それ以上の振動領域における特性とは異なったものと
しているので、全振動周波数領域において、乗り心地あ
るいはローリング、ピッチング特性と、接地性とを共に
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。

筆土尖施燃 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ｆｆ７Ｌ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ＩＬＬ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　（ばね上前速度）を検出
する。コントローラ２１では、上記のセンサ２３Ｌ、２
５Ｌ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ｆ？Ｌ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だけ増幅シテ、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Ｕ
Ｏを算出する。

Ｕｏ＝Ｋｋ　（ＸＩ−Ｋ２） ＋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、ばね正変位速度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
振点近傍の振りＪ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、Ｋ１・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−Ｋ２） ＋Ｋｃ　（Ｘ’　１−Ｘ’　２） 従って、検出されたばね正変位速度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ＴＪｏ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ＩＬＬを駆動する。詳述すると、Ｕｏ＞Ａ
−Ｐの場合には、弁ｌＩＬはブロック八に設定されて油
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、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
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＝１／２πｆ０ 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量（ＸＩ−Ｘ
Ｏ）は、第２図（Ａ）の曲線Ｃで示す特性になり、ばね
上側である車体５と接地面との間の上下方向の相対変位
量（Ｋ２−ＸＯ）は第２図（１３）の曲線Ｃ′で示す特
性となる。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、ばね正変位速度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
、ローリング、ピッチング特性、乗り心地および接地性
が好適な状態に維持され、全周波数領域において、ロー
リング、ピッチング特性と接地性との両立、あるいは乗
り心地と接地性との両立が達成される。

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。

爪又去詣炎 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ｌ！３Ｌ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、かかる供給制御に適した切り換え
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）） 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’２と比較し、この比較結果に
基づいて切り換え弁１１Ｌ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、ローリング、ピッ
チング特性と接地性との両立、あるいは乗り心地と接地
性との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はばね上前速度の振動特性を示す特性図、第２図
（Ａ）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２図（、、Ｂ）は車体側と接地面との間の
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。 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 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 （ばね上共振点）　　（ばね上共振点）振動周波数（Ｈ
ｚ） （ばね上共振点）（１ズね上共振点） 振動周波数（Ｈｚ） 振動周波数（Ｈｚ） （＋ｉね上共振点）（１ざね上共振点）振動周波数（Ｈ
ｚ） 手続１市正書 特許庁長官　　黒　１）明　雄　　殿 １、事件の表示　　　昭和６１年特許願第１８３７６２
号２、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 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　　発 （１）明細書第１６頁第１行目の“ばね下共振点近傍”
を「ばね上共振点近傍」と訂正する。 （２）図面の第５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、ばね上共振点近
   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。