JP2625164B2 - 車両用アンチローリング装置 - Google Patents

車両用アンチローリング装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車等の車両の走行中の姿勢を安定化さ
せるためのアンチローリング装置に関する。
［従来の技術］ 車両が旋回走行する場合、車体は遠心力によって旋回
内側が浮上がり、旋回外側が沈み込むといったローリン
グ挙動を示す。ローリングを抑制する手段として、従来
はもっぱら棒状金属材を所定形状に曲げたスタビライザ
が使われていた。また、スタビライザに相当する機能を
もつものとして、特公昭51−21219号公報に見られるよ
うに、懸架装置における油圧緩衝器の油量を制御できる
ような構造とし、旋回時において旋回外側に位置する油
圧緩衝器に油を補給するとともに旋回内側の油圧緩衝器
から油の一部を排出することによって、車体の姿勢を一
定に保つものが提案されている。しかし従来の懸架機構
はコイルばねや板ばね等の懸架用ばねと油圧緩衝器とを
組合わせたものであり、車体に加わる荷重は懸架用ばね
が支持するようになっていた。この場合、懸架用ばねと
油圧緩衝器を懸架機構部に設けなければならないために
比較的大きなスペースが必要であり、しかも懸架用ばね
の占める重量が大きい。
本発明者らは、従来の懸架装置に代るものとして油気
圧式懸架機構の開発に取組んできた。油気圧式懸架機構
の場合、シリンダ内部の気室に窒素等の不活性ガスを高
圧（例えば100Kg/cm2前後）で封入することにより、車
体に加わる荷重をシリンダ内のガスの反発力のみで支持
するようにしたガスばね兼用タイプであるから、別途に
懸架用ばねを使用せずにすむ。この種の懸架機構を利用
したアンチローリング装置は、第４図に概念的に示した
ように、左輪用懸架機構100の油室101と右輪用懸架機構
102の油室103とを油路104でむすぶとともに、この油路1
04の途中にコントロールシリンダ105を配置した構造に
なっている。この車両が例えば左旋回する場合、遠心力
によって旋回外側の懸架機構102に加わる荷重が増大す
るとともに、旋回内側の懸架機構100に加わる荷重が減
少する。この荷重の増加分と減少分の絶対値は互いにほ
ぼ等しく、旋回外側の懸架機構102ではガスが圧縮され
て容積が減少するとともに、旋回内側の懸架機構100で
はガスの容積が増加する方向に荷重が移動する。このた
めコントロールシリンダ105は旋回内側の懸架機構100か
ら油の一部を抜くとともに、これと同量の油を旋回外側
の懸架機構102に補給することによって、旋回時に車体
の平衡度を保つようにしている。
［発明が解決しようとする課題］ ところがガスばね機能をもつ油気圧式懸架機構100,10
2をそのままアンチローリング装置に使用した場合、次
のような問題を生じることがわかった。
前述したように車両が旋回する時、例えば左旋回する
時、コントロールシリンダ105は旋回内側の懸架機構100
から排出した油に相当する量の油を旋回外側の懸架機構
102に送り込む。従って油の移動に伴う旋回内側の懸架
機構100におけるガスの容積増加分と、旋回外側の懸架
機構102におけるガスの容積減少分が互いに等しくな
る。しかも旋回外側における荷重増加分（＋ｗ）と旋回
内側における荷重減少分（−ｗ）の絶対値は互いにほぼ
等しい。
しかしながらガスばねの荷重・撓み特性は線形ではな
く、第５図に例示したように縮み側に撓むほど荷重の増
加率が増えるといった非線形特性を示す。このため、荷
重の増加分（＋ｗ）と減少分（−ｗ）が互いに等しい場
合には、縮み側（旋回外側）の変位量L1と伸び側（旋回
内側）の変位量L2とは一致しない。つまり、旋回内側の
懸架機構から旋回外側の懸架機構に油が移動するだけで
は、左右の懸架機構は釣合うことができない。実際に左
右の懸架機構が釣合って平衡になるのは、それぞれ旋回
前の正規の位置よりもＨだけ浮上がったところ、つまり
縮み側の懸架機構においては油量の増加に伴うガスばね
の撓み増加分δからＨを差引いたL1＝（δ−Ｈ）だけ変
位し、伸び側の懸架機構においては油量の減少に伴うガ
スばねの撓み減少分δにＨを加えたL2＝（δ＋Ｈ）だけ
変位したところで釣合うようになる。従って旋回中に車
体の平衡度は保たれるが、車高は左右両側とも旋回前に
比べてＨだけ高くなってしまい、走行安定性に問題が残
る。
従って本発明の目的は、ローリングを防止できるとと
もに重心が浮上がることのないような車両用アンチロー
リング装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を果たすために本発明者が発明したアンチロ
ーリング装置は、シリンダおよびロッドを有しかつ内部
に油と圧縮されたガスが封入されていて上記ロッドがシ
リンダに対して縮み側に変位するほどばね定数が漸増す
るような非線形特性をもつ左右一対の油気圧式懸架機構
と、車両の旋回時に旋回の内側と外側との間に生じる荷
重の移動に応じて上記一対の懸架機構が互いに平衡する
ように旋回内側の懸架機構から油の一部を抜くとともに
旋回外側の懸架機構に油を供給するアンチロールシリン
ダ機構と、旋回が始まり移動荷重が増加する間において
旋回前の高さが維持される量の油を上記懸架機構から排
出する排油手段と、旋回のピークが過ぎ変動荷重が減少
する間において旋回前の高さが維持される量の油を上記
懸架機構に供給する送油手段とを具備している。
［作用］ 上記構成の本発明装置において、車体に加わる荷重は
懸架機構内部に封入された高圧ガスの反発力によって支
持される。この懸架機構はガスばねとしての機能を果た
すから、ロッドがシリンダに対して縮み側に変位するほ
どばね定数が漸増するような非線形特性を示す。車両の
旋回によって旋回内側と外側との間で荷重が所定値以上
移動した場合、アンチロールシリンダ機構が作動するこ
とによって旋回内側の懸架機構から油の一部が排出され
るとともに旋回外側の懸架機構に油が供給されることに
より左右の懸架機構の平衡が保たれる。しかも旋回が始
まってから移動荷重が増加する間（旋回のピークまで）
は旋回前の高さが維持されるように懸架機構から油が抜
かれる。旋回のピークを過ぎて荷重の変動が減少する間
は、旋回前の高さが維持されるように上記懸架機構に油
が供給される。
［実施例］ 以下に本発明の一実施例について、第３図に示された
アンチローリング装置１を参照して説明する。
図示左側の油気圧式懸架機構２は車両の左車輪を支持
し、図示右側の油気圧式懸架機構３は右車輪を支持す
る。これら懸架機構2,3は互いに同一の構成であるか
ら、双方の共通箇所に同一の符号を付し、一方の懸架機
構２を代表して説明する。
この油気圧式懸架機構２は、シリンダ５と、このシリ
ンダ５の軸線方向に移動自在に挿入されたロッド６を備
えて構成されている。シリンダ５の内部には、油が満た
された油室７と、窒素等の不活性ガスが封入される気室
８が設けられている。ガスの封入圧力は、ガスの反発力
だけで車体に加わる荷重を支持できるように高い圧力
（例えば100Kgf/cm2前後）にしてある。油室７と気室８
とは、軸方向に伸縮自在なベローズを用いた仕切部材９
によって互いに仕切られている。気室８内のガスの圧力
は仕切部材９を介して油室７に作用するから、気室８の
内圧はロッド６をシリンダ５から押出す方向に作用す
る。
ロッド６の内端に、上記油室７内に位置してピストン
部10が設けられている。シリンダ５の下端は連結部11を
介して車輪側の部材に連結され、ロッド６の上端は車体
側の部材に連結される。また、シリンダ５とロッド６と
の軸方向相対位置、すなわち車高を検出するために、例
えば差動トランス等からなる高さセンサ12が設けられて
いる。ピストン部10に設けられた減衰力発生部13はオリ
フィスを有している。走行中の路面の凹凸等によってシ
リンダ５とロッド６が上下方向に相対移動すると、気室
８の容積が増減するとともに仕切部材９が伸縮し、かつ
減衰力発生部13に油が流れることによってロッド６の往
復運動が減衰させられる。
油室７に油圧配管15が接続されている。この油圧配管
15は、排油手段の一例としての電磁弁16aを介して油タ
ンク17に接続されているとともに、送油手段の一例とし
ての電磁弁18aを介して油圧源としての油圧ポンプ20に
接続されている。シール部21の軸受隙間はドレン管22を
介して油タンク17に連通している。
以上の如く構成された左右一対の懸架機構2,3は、互
いに油路24,25を介してアンチロールシリンダ機構30に
接続されている。アンチロールシリンダ機構30は、左右
対称形状のシリンダ31と、このシリンダ31の内部に軸方
向に移動自在に設けられたピストン32と、このピストン
32の変位量を検出するための検出器33とを備えて構成さ
れる。シリンダ31の内部は、ピストン32によって、左油
室35と右油室36とに仕切られている。そして左油室35
は、油路24を介して左輪用懸架機構２の油室７に連通し
ている。右油室36は、油路25を介して右輪用懸架機構３
の油室７に連通している。ピストン32の内側に、左コン
トロール油室38と右コントロール油室39が設けられてい
る。
上記ピストン32は、サーボ手段の一例としてのサーボ
弁41と油圧配管42,43等からなる駆動手段44によって、
左油室35側または右油室36側に移動させることができる
ようになっている。すなわち、サーボ弁41を制御し、油
圧ポンプ20またはアキュムレータ45からの油圧を左右の
コントロール油室38,39に選択的に作用させることによ
り、油室の加わった方向にピストン32が移動するように
なっている。
上記サーボ弁41を備えた駆動手段44は、マイクロコン
ピュータを利用したコントローラ47によって制御され
る。このコントローラ47には、かじ取り用のステアリン
グシャフト部分に設けられたハンドル角センサ48と、速
度計に設けられた車速センサ49が接続されている。これ
らセンサ48,49の出力信号はコントローラ47に入力さ
れ、予めプログラミングされている処理手順に従って、
ハンドル角と車速との関係から旋回に伴う遠心力の大き
さ、すなわち移動荷重の大きさが算出される。また、高
さセンサ12からの信号がコントローラ47に入力されるよ
うになっている。
次に上記構成のアンチローリング装置１の作用につい
て説明する。
例えば車両が左旋回する時、センサ48,49によって旋
回状態を検知したコントローラ47からの出力信号によっ
て、サーボ弁41が右コントロール油室39に油圧ポンプ20
またはアキュムレータ45からの油を供給するように動
く。その結果、ピストン32が右油室36側に移動すること
により、シリンダ31内の油が旋回外側の懸架機構３の油
室７に供給されると同時に、これと同量の油が旋回内側
の懸架機構２から油室35に流れ込む。こうして左右の懸
架機構2,3を平衡に保つことのできる量の油が移動する
ことにより、車体が右側に傾くことを阻止できる。
そして本実施例装置においては、旋回が始まることに
より荷重の移動が増加し始めると、旋回内側の懸架機構
２における排油用電磁弁16aが開弁されることにより、
旋回内側の懸架機構２の油室７から油の一部がタンク17
に排出される。この時の油量Ｖは、懸架機構２のロッド
６の受圧断面積をＳとすると、次式 Ｖ＝Ｓ・2H （Ｈは第５図中の車高上昇相当分） で表わされる。油量Ｖの油が排出されたのち電磁弁16a
が閉じる。このように旋回のピークに至るまでの間、中
立高さが保たれるように油が排出されることにより、旋
回前の高さが維持される。以上のフローチャートを第１
図に示す。
旋回のピークが過ぎて旋回がおさまり始めることによ
り荷重の移動が減り始めると、供給用電磁弁18aが開弁
し、旋回内側の懸架機構２に前記油量Ｖに相当する量の
油が油圧ポンプ20あるいはアキュムレータ45から供給さ
れる。そして懸架機構２が中立位置に戻ったところで電
磁弁18aを閉じる。このように旋回のピークが過ぎて旋
回が終わるまでの間も、中立高さが保たれるように油が
移動することで、旋回前の高さが維持される。以上のフ
ローチャートを第２図に示す。
車両が右旋回する時には、アンチロールシリンダ機構
30のピストン32が上記とは逆の方向に移動するようにサ
ーボ弁41がコントローラ47によって駆動され、左輪用懸
架機構２の油室７にシリンダ31内の油室35の油が送り込
まれるとともに、右輪用懸架機構３内の油の一部がシリ
ンダ31内の油室36に回収されることにより、左右の平衡
が保たれる。また、旋回が開始してから旋回のピークに
至るまでは、左旋回の時とは逆に右輪用懸架機構３内の
油の一部が排油用電磁弁16bの開弁によってタンク17に
排出される。そして旋回のピークが過ぎて旋回が終わる
までは、供給用電磁弁18bが開弁することにより懸架機
構３に油が戻され、懸架機構３が中立高さになったとこ
ろで電磁弁18bが閉じる。こうして車高が一定に保たれ
る。
なお上記装置においては、旋回の程度に応じてアンチ
ロールシリンダ機構30が制御される。つまり、ハンドル
角センサ48と車速センサ49からの入力にもとづいてコン
トローラ47によって算出された旋回程度を示す計算値
が、予め入力されている基準値と比較される。そして計
算値が基準値に対して所定の範囲内に収まっていれば、
ピストン32は中立位置に保持され、アンチロール制御は
行なわれない。計算値が基準値に対して所定の範囲を越
えた時のみ、計算された旋回の程度に応じてサーボ弁41
が制御され、旋回の程度が大きい時ほどピストン32の変
位量が大きくなるように制御される。ピストン32の変位
量は検出器33によって検出され、コントローラ47にフィ
ードバックされる。
［発明の効果］ 前述したように本発明によれば、ガスばね機能をもつ
油気圧式懸架機構を用いたアンチローリング装置におい
て、カーブ走行や進路変更等に伴う旋回時に車体のロー
リングを抑制して平衡度を保つことができるとともに、
車高が浮上がることも防止でき、車両の走行安定性を高
める上できわめて効果的である。
【図面の簡単な説明】
第１図と第２図はそれぞれ本発明の一実施例装置におけ
るアンチローリング制御の一部を示すフローチャート、
第３図は本発明の一実施例装置の構成の概略を示す系統
図、第４図は左右一対の油気圧式懸架機構を備えた車両
の一部を示す概略図、第５図はガスばねの荷重と撓みの
関係を示す図である。 2,3…油気圧式懸架機構、５…シリンダ、６…ロッド、
７…油室、８…気室、12…高さセンサ、16a,16b…排油
手段（電磁弁）、18a,18b…送油手段（電磁弁）、20…
油圧ポンプ、30…アンチロールシリンダ機構、47…コン
トローラ、48…ハンドル角センサ、49…車速センサ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリンダおよびロッドを有しかつ内部に油
    と圧縮されたガスが封入されていて上記ロッドがシリン
    ダに対して縮み側に変位するほどばね定数が漸増するよ
    うな非線形特性をもつ左右一対の油気圧式懸架機構と、 車両の旋回時に旋回の内側と外側との間に生じる荷重の
    移動に応じて上記一対の懸架機構が互いに平衡するよう
    に旋回内側の懸架機構から油の一部を抜くとともに旋回
    外側の懸架機構に油を供給するアンチロールシリンダ機
    構と、 旋回が始まり移動荷重が増加する間において旋回前の高
    さが維持される量の油を上記懸架機構から排出する排油
    手段と、 旋回のピークが過ぎ変動荷重が減少する間において旋回
    前の高さが維持される量の油を上記懸架機構に供給する
    送油手段と、 を具備したことを特徴とする車両用アンチローリング装
    置。
  2. 【請求項２】旋回時のハンドル操作角および車速を検出
    する手段を具備するとともに、ハンドル操作角と車速と
    の関係から旋回中の移動荷重を求めて上記アンチロール
    シリンダ機構を作動させるコントローラを具備した請求
    項１記載の車両用アンチローリング装置。
  3. 【請求項３】左右の懸架機構におけるシリンダとロッド
    の相対位置を検出するための高さセンサを具備するとと
    もに、この高さセンサからの信号にもとづいて前記排油
    手段と送油手段を作動させるコントローラを具備してい
    る請求項１記載の車両用アンチローリング装置。
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