JPH0542812A - 車両の懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数依存形のショックアブソーバによるば
ね下共振点付近の振動伝達率を低下させる。 【構成】 ばね上質量１およびばね下質量２間に懸架ば
ね３とともに介在されて、減衰係数が振動周波数に応じ
て変化する周波数依存形のショックアブソーバ４と、上
記ばね下質量２の振動加速度を検出する加速度検出手段
６と、該加速度検出手段６が検出した振動加速度を演算
処理して、上記ばね下質量２の振動を抑制するための目
標制御力指令を出力するコントローラ８とを有し、制御
力発生手段７に、該コントローラ８からの目標制御力指
令を受けて、これに対応する制御力を上記ばね下質量２
に作用させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、減衰係数が振動周波
数に応じて変化する周波数依存形のショックアブソーバ
を有する車両の懸架装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両の懸架装置を、車輪一輪分の
振動系をモデル化して示すと、図９に示すようになる。

【０００３】即ち、１は車体に対応するばね上質量、２
はタイヤに対応するばね下質量、３はこれらのばね上質
量１およびばね下質量２との間に介在されて、ばね上質
量１を支持する懸架ばね、４は同様にして設けられた制
振作用を有するショックアブソーバ、５はばね下質量２
と路面との間に設けられたタイヤのばねである。

【０００４】このようなモデルでは、減衰力と振動速度
との比である減衰係数が振動周波数に応じて、図１０中
の実線で示すように変化する特性を持った周波数依存系
のショックアブソーバを用いた場合には、路面からばね
上質量１に伝わる振動伝達率の周波数特性は、図１１中
の実線で示すようになる。

【０００５】これに対して、減衰係数が振動周波数依存
性を持たない従来のショックアブソーバの特性は、図１
０および図１１の破線で示すようになる。

【０００６】ところで、図１１において、ばね上共振点
とばね下共振点の間の中間周波数域は、人間が振動を感
じ易い領域であり、この領域の振動伝達率が低い程乗心
地がよいとされ、また、ばね下共振点付近での振動伝達
率が低い程タイヤの接地性がよく、操縦安定性がよいと
されている。

【０００７】そこで、周波数依存系のショックアブソー
バと従来の振動伝達率を比較すると、中間周波数域では
周波数依存形のショックアブソーバの方が低く、乗心地
がよいのに対し、ばね下共振点付近では逆に従来のショ
ックアブソーバより高くなり、タイヤの接地性が低下し
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の周波数依存形の
ショックアブソーバは以上のように構成されているの
で、ばね下共振点付近における振動伝達率が高いため
に、タイヤの路面に対する接地性が低下してしまうとと
もに、操縦安定性が従来のショックアブソーバに比べて
劣るという重大な問題点があった。

【０００９】この発明は上記のような従来の問題点に着
目してなされたものであり、周波数依存形のショックア
ブソーバによるばね下共振点付近の振動伝達率を低下さ
せて、路面に対する接地性および操縦安全性を十分に確
保することができる車両の懸架装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る車両の懸
架装置は、ばね上質量およびばね下質量間に懸架ばねと
ともに介在されて、減衰係数が振動周波数に応じて変化
する周波数依存形のショックアブソーバと、上記ばね下
質量の振動加速度を検出する加速度検出手段と、該加速
度検出手段が検出した振動加速度を演算処理して、上記
ばね下質量の振動を抑制するための目標制御力指令を出
力するコントローラとを有し、制御力発生手段に、該コ
ントローラからの目標制御力指令を受けて、これに対応
する制御力を上記ばね下質量に作用させるようにしたも
のである。

【００１１】

【作用】この発明におけるコントローラは、加速度検出
手段が検出した振動加速度にもとづき、ばね下質量の振
動を抑制するための目標制御力指令を求め、この指令に
従って制御力発生手段が所定の制御力をばね下質量に作
用させ、ばね下共振点付近の振動伝達率を低下させるよ
うに機能する。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
するが、図１はこの発明の車両の懸架装置を示す基本構
成図であり、図９のモデル図と対応させて示してある。

【００１３】図１において、１は車体に対応するばね上
質量、２はタイヤに対応するばね下質量、３はこれらの
ばね上質量１およびばね下質量２との間に介在されて、
ばね上質量１を支持する懸架ばね、４は同様にして設け
られた制振作用を有するショックアブソーバ、５はばね
下質量２と路面との間に設けられたタイヤのばねであ
る。

【００１４】６はばね下質量２に設けられて、ばね質量
の上下振動加速度を検出する加速度検出手段、７はばね
下質量に対し制御力Ｆを発生する制御力発生手段で、こ
れがばね下質量２に設けられている。

【００１５】８はコントローラであり、これが加速度検
出手段によって検出された上下振動加速度を演算処理し
て、制御力発生手段へ目標制御力指令を出力するコント
ローラである。

【００１６】ここで、上記制御力発生手段７はばね下質
量２の振動を制御するのに十分な力と応答性を持つもの
が用いられ、電磁アクチュエータや油圧アクチュエータ
などが用いられる。

【００１７】また、この制御力発生手段７はばね下質量
２の一部である図２に示すようなサスペンションアーム
９上に直接取り付けてもよいし、周波数依存形の上記シ
ョックアブソーバ４に取り付けてもよい。

【００１８】図３は上記コントローラ８のブロック図で
あり、１１〜１３は積分器、１４〜１６は増幅器、１７
は加算器、１８は電流増幅器で、増幅器１４は加速度検
出手段６の加速度信号である振動加速度信号Ｘを直接増
幅して加算器１７へ入力し、増幅器１５は振動加速度信
号Ｘを積分した振動速度出力Ｘ１に制御定数を乗算した
後、増幅して加算器１７へ入力し、増幅器１６は振動加
速度を２重に積分した振動変位信号Ｘ２に制御定数を乗
算した後、増幅して加算器１７へ出力する。

【００１９】なお、電流増幅器１８の出力は制御力発生
手段７における後述のコイルに供給される。

【００２０】図４は上記制御力発生手段７の詳細を示す
断面図である。同図において、２１は非磁性のボディ
で、このボディ２１内に軸受２２を介して非磁性体の可
動子２３が昇降自在に収められている。

【００２１】２４は可動子２３上部の大径面に巻かれた
円筒状のコイル、２５はこのコイル２４の外側方向に環
状の隙間を介して設けられた円筒状の永久磁石、２６は
永久磁石２５をボディ２１内にかしめて固定するキャッ
プ、２７，２８は可動子２３を中程に位置するように上
下方向から支持するコイルスプリング、２９はキャップ
２６の中心部にグロメット３０を介して貫通させたワイ
ヤハーネスで、これがコイル２４のリード線３１を電流
増幅器１８の出力端子に電気的に接続している。３２は
ボディ２１をばね下質量２に固定するボルトである。

【００２２】次に動作について説明すると、まず、車両
の走行中に、路面が凹凸になるとばね下質量２およびば
ね上質量１が振動する。

【００２３】ばね上質量１は周波数依存形のショックア
ブソーバ４が発生する減衰力によって制振され、ばね下
質量２はショックアブソーバ４が発生する減衰力、およ
び制御力発生手段７が発生する制御力によって制振され
る。

【００２４】制御力発生手段７は、加速度検出手段６に
よって検出された上下方向の振動加速度にもとづき、コ
ントローラ８によって演算されるばね下質量２の振動を
常に抑えるような目標制御力指令に応じた制御力を発生
する。

【００２５】これにより、図５の振動伝達率の周波数特
性の実線で示すように、中間周波数域ではショックアブ
ソーバ４により、ばね下共振点付近およびそれ以上の周
波数域では制御力発生手段７により、破線で示した従来
のショックアブソーバよりも振動伝達率が低くなる。こ
の結果、乗心地およびタイヤの接地性がともに向上す
る。

【００２６】次に、コントローラ８および制御力発生手
段７の動作について説明すると、まず、加速度検出手段
６が出力する振動加速度信号Ｘは増幅器１４を介して加
算器１７に入力され、また、この振動加速度信号Ｘを積
分して得た振動速度信号Ｘ１およびこの振動加速度信号
Ｘを２重積分して得た振動変位信号Ｘ２は、それぞれ増
幅器１５，１６を介して加算器１７に入力される。

【００２７】加算器１７ではこれらの各信号Ｘ，Ｘ１，
Ｘ２により目標制御指令を生成して、これが電流増幅器
１８を通して、コイル電流として、制御力発生手段７の
コイル２４に入力される。

【００２８】一方、永久磁石２５は円筒形状の内面がＮ
極、外面がＳ極となっており、磁力線は図６に示すよう
に、内面からコイル２４の方向に向い、外面に戻る。

【００２９】この時、コイル２４に図中、紙面より手前
方向の電流が流れると、矢印で示した方向に力Ｆが発生
する。この力Ｆの大きさは、電流の大きさと、環状の隙
間部分の磁束密度の大きさと、コイル２４の長さの積と
で決まる。即ち、コイル電流に比例した力となる。

【００３０】そして、この力Ｆの方向は、コイル２４に
流れる電流の方向によって異なり、図中、手前より紙面
の方向に電流が流れると、力Ｆの方向は上記矢印と逆方
向になる。

【００３１】従って、コイル電流に応じた力Ｆが可動子
２３に加わり、その反力として、ボディ２１からばね下
質量２に対して、可動子２３に加わる力と逆向きの力Ｆ
が加わる。

【００３２】図８はこのときの制御力発生手段７および
ばね下振動系をモデル化したものである。ここで、ｆは
ばね下質量２に加わるばね力（つりあい位置からの変動
分）であり、このモデルは図９のモデルに置き替えるこ
とができる。

【００３３】これによれば、ばね下質量２の振動に応じ
た制御力Ｆが可動子２３に加わり、その反力としてばね
下質量２に力Ｆが作用する。

【００３４】この可動子２３には加速度（Ｆ／可動子２
３の質量）が生じて、力Ｆの方向に変位し、その変位に
応じたばね力２ｆが可動子２３およびばね下質量２に作
用することとなる。

【００３５】また、机上計算によれば、制御力の最大値
は、路面入力変位が１０ｍｍのとき３２ｋｇｆとなるこ
とが確認された。

【００３６】従って、かかる制御力を発生させるための
電磁アクチュエータである制御力発生手段７の大きさ
は、例えば１５０×１５０×１５０ｍｍ程度にすること
ができる。

【００３７】この結果、この逆向きの力Ｆがショックア
ブソーバ４のばね下共振点付近の制振作用を補うことと
なり、タイヤの路面に対する接地性および操縦安全性が
確保されることとなる。

【００３８】なお、この場合において、永久磁石２５の
極性が上記とは逆になる場合には、コイル２４に流す電
流の方向をも逆にすれば、力Ｆの大きさおよび方向は変
わらず、上記実施例と同様の効果が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ばね
上質量およびばね下質量間に懸架ばねとともに介在され
て、減衰係数が振動周波数に応じて変化する周波数依存
形のショックアブソーバと、上記ばね下質量の振動加速
度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段が検
出した振動加速度を演算処理して、上記ばね下質量の振
動を抑制するための目標制御力指令を出力するコントロ
ーラとを有し、制御力発生手段に、該コントローラから
の目標制御力指令を受けて、これに対応する制御力を上
記ばね下質量に作用させるように構成したので、ばね上
共振点付近以上の振動周波数域で、従来の周波数依存形
のショックアブソーバを用いた場合に比べて、振動伝達
率を低くすることができ、従って、車両の乗心地および
タイヤの路面に対する接地性を向上でき、結果的に操縦
安定性能を向上できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による車両の懸架装置を示
す基本構成図である。

【図２】この発明における制御力発生手段の取付構造を
示す斜視図である。

【図３】この発明におけるコントローラを示すブロック
図である。

【図４】この発明における制御力発生手段の具体構造を
示す断面図である。

【図５】この発明による振動伝達率特性を示す特性図で
ある。

【図６】図４における永久磁石とコイルとの関係を示す
説明図である。

【図７】この発明の制御力発生手段およびばね下振動系
をモデル化した構成図である。

【図８】図７のモデルを動吸振器形アクティブダンパの
基本形に書き替えて示した構成図である。

【図９】従来の車両の懸架装置をモデル化して示す構成
図である。

【図１０】従来のショックアブソーバによる減衰係数を
示す特性図である。

【図１１】従来のショックアブソーバによる振動伝達率
を示す特性図である。

【符号の説明】

１ ばね上質量 ２ ばね下質量 ３ 懸架ばね ４ 周波数依存形のショックアブソーバ ６ 加速度検出器 ７ 制御力発生手段 ８ コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ばね上質量およびばね下質量間に懸架ば
   ねとともに介在されて、減衰係数が振動周波数に応じて
   変化する周波数依存形のショックアブソーバと、上記ば
   ね下質量の振動加速度を検出する加速度検出手段と、該
   加速度検出手段が検出した振動加速度を演算処理して、
   上記ばね下質量の振動を抑制するための目標制御力指令
   を出力するコントローラと、該コントローラからの目標
   制御力指令を受けて、これに対応する制御力を上記ばね
   下質量に作用させる制御力発生手段とを備えた車両の懸
   架装置。