JP3046817B1

JP3046817B1 - 車両のサスペンション方法及び装置

Info

Publication number: JP3046817B1
Application number: JP11079866A
Authority: JP
Inventors: 明恵比須; 民子恵比須
Original assignee: 明恵比須
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-05-29
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: JP2000272319A

Abstract

【要約】【課題】車両のサスペンションをモード別に防振して
車両の乗り心地を改善し、また車両の姿勢を良好に制御
して車両の操縦性及び安定性を向上することができる。【解決手段】各車輪１４と車体１６の間に油圧シリン
ダから成る荷重発生アクチュエータ１８をそれぞれ配置
し、各車輪毎にタイヤ上下変位と上下変位速度とを検出
し、すべての車輪のタイヤ上下変位とタイヤ上下変位速
度とに基づいて車体が左右上下にバランスするように各
車輪１４に相応する荷重発生アクチュエータ１８を制御
すると、ピッチング、ローリング及びバウンシングのす
べてにわたって車両を防振することができ、車両の乗り
心地及び操縦性を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のサスペンシ
ョンに関し、特に、路面の変化又は旋回時の車両の走行
時の姿勢を安定させるように車体を支持する車両のサス
ペンション方法及び装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の車両のサスペンション装置１
００は、図２１に示すように、車両１２の各車輪１４と
車体（図示せず）との間に配置されたコイルばね１０２
とショックアブゾーバ１０４とから成っている。車両１
２が路面の変化に応じて走行中に上下に振動すると、ス
ピンドルを介してナックル１０６がタイヤ１４Ａの径方
向及び車軸方向にタイヤに対して相対的な移動を生ずる
ことなく上下運動し、ナックル１０６の上下のアッパリ
ンク１０８及びロアリンク１１０がそれぞれアッパリン
クピン１１２及びロアリンクピン１１４を中心として車
体の前後方向、即ち車両１２の長手方向を回転軸線とし
てタイヤ１４Ａと車体との間に上下方向の相対的変位が
生ずる。

【０００３】車両のサスペンション装置１００がパラレ
ルダブルウイッシュボーン式である場合に、図２２に示
すように、アッパリンク長Ｌｕ及びロアリンク長Ｌｌ、
即ちアッパリンクピンＰｕ及びロアリンクピンＰｌとナ
ックルの上下のボールジョイントＢＪｕ、ＢＪｌとの間
の車幅方向のそれぞれ距離が等しいと、上下のリンクピ
ンを結ぶ線Ｌ１とナックルの上下のボールジョイントを
結ぶ線Ｌ２とが平行に上下に変位する。

【０００４】既に述べたように、アッパリンク１０８又
はロアリンク１１０がそれぞれのリンクピン１１２、１
１４を回転軸線として上下に回転変位すると、この回転
変位は、車体側に取付けられたコイルばね１０２及びシ
ョックアブゾーバ１０４のマウント点に伝達され、コイ
ルばね１０２及びショックアブゾーバ１０４を伸縮し、
ショックアブゾーバ１０４の伸縮速度に対応して車体側
に伝達荷重を発生し、タイヤ１４Ａは、車体側に対して
運動エネルギーを吸収しつつ上下に振動する。

【０００５】サスペンション装置１００が４輪ダブルウ
イッシュボード式であってスタビライザがない場合に
は、４つのタイヤの各１つのタイヤ１４Ａの上下運動と
それに相応するコイルばね１０２及びショックアブゾー
バ１０４の発生荷重とはそれぞれ１対１で相関し、他の
３つのタイヤの上下運動とは無関係である。

【０００６】車幅方向に車体の両端のロアリンク１１０
に跨ってスタビライザー１１６を設置すると、左右のタ
イヤ１４Ａの上下の相対変位を抑制するようにこの相対
変位に対してはばね荷重が発生するが、相対速度に対し
ては荷重を発生することがない。注目すべきことは、ス
タビライザ１１６は、各タイヤの上下の変位が左右のタ
イヤの相対変位にのみ影響を受けるように作用すること
である。

【０００７】しかし、従来技術のサスペンション装置に
は、種々の問題点がある。まず、一般に車両が良路を走
行する時は、ばね上（車体側）はピッチング、ローリン
グ及びバウンシングを固有振動モードの変位として振動
し、ばね上の運動は、これらの固有振動モードの変位の
重畳和として表される。このように、車両の固有振動モ
ードは３つの形態を有するのに対して、従来技術のサス
ペンション装置を構成するばね及びダンパー（減衰力を
発生するショックアブゾーバ）の振動特性は、前後のサ
スペンションの各ショックアブゾーバの２つの形態を有
するにすぎない。このため、たとえ、前後のショックア
ブゾーバの減衰係数を調整してピッチングの振動を変え
ると、他の振動も変化し、従ってピッチング、ローリン
グ及びバウンシングの３つの振動を独立して調整するこ
とができないため乗り心地が悪い上に防振速度が遅い欠
点があった。

【０００８】サスペンション装置がパラレルダブルウイ
ッシュボーン式である場合に、バウンシングやピッチン
グによって左右のタイヤが上下に変位し、アッパーアー
ム及びロアアームが回転変位すると、タイヤトレッドが
変化するため、タイヤの摩耗を早める原因となってい
た。

【０００９】また、パラレルダブルウイッシュボーン式
のサスペンション装置では、ショックアブゾーバが車高
方向に配置され、アッパーリンク長、ロアリンク長及び
スタビライザが車幅方向に配置されるため、サスペンシ
ョン装置が占める空間が大きく、車両が車高方向及び車
幅方向に縮小することができない上に車両空間を有効に
利用することができなかったかった。

【００１０】更に、従来技術のサスペンション装置は、
下記の通り、車両の姿勢制御の上で好ましくない欠点が
あった。（１）車両の旋回時に、車速を高くするにつれ、また旋
回半径を小さくするにつれて車両の重心軌道がトレッド
中心軌道の外側に逸脱し、車両が転倒し易くなる上に車
両の操縦性が低下する。（２）車両の急制動時に、車両が前のめりになって後輪
が路面から浮き上がりり、制動力が低下する上に急旋回
が生ずる。（３）車両の急発進時に、車両の後部が沈下し、乗り心
地が低下する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する１つの課題は、モード別防振によって車両の乗り心
地を改善し、また車両の姿勢を良好に制御して車両の操
縦性及び安定性を向上することができる車両のサスペン
ション方法及び装置を提供することにある。

【００１２】本発明が解決しようとする他の課題は、タ
イヤの上下変位によて生ずる傾向があるトレッドの変化
を防止してタイヤの摩耗を防止し、且つ車両の操縦性を
向上することができる車両のサスペンション方法及び装
置を提供することにある。

【００１３】本発明が解決しようとする更に他の課題
は、発生荷重をタイヤに伝達する機構を小さな空間に配
置することができ、従って車両の車幅方向及び車高方向
の寸法を縮小することができる車両のサスペンション方
法及び装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の課題解決
手段は、車両の各車輪と車体の間に、シリンダ室の圧力
差によってピストンに荷重を発生する流体シリンダから
成る荷重発生アクチュエータをそれぞれ配置し、一方各
車輪毎にタイヤ上下変位と上下変位速度とを検出し、す
べての車輪のタイヤ上下変位とタイヤ上下変位速度とを
制御パラメータとしてこの制御パラメータに基づいて車
体が前後左右上下にバランスするように各車輪に相応す
る荷重発生アクチュエータを制御することを特徴とする
車両のサスペンション方法を提供することにある。

【００１５】本発明の第２の課題解決手段は、第１の課
題解決手段による車両のサスペンション方法であって、
車両の重心加速度を更に検出し、各車輪に相応する荷重
発生アクチュエータをすべての車輪のタイヤ上下変位と
タイヤ上下速度に重心加速度を加えて制御パラメータと
し、これらの３つの制御パラメータに基づいて各車輪に
相応する荷重発生アクチュエータを制御することを特徴
とする車両のサスペンション方法を提供することにあ
る。

【００１６】本発明の第３の課題解決手段は、車両の各
車輪と車体の間にそれぞれ配置されシリンダ室の圧力差
によってピストンに荷重を発生する流体シリンダから成
る荷重発生アクチュエータと、各車輪毎にタイヤの上下
変位を検出するタイヤ上下変位センサと、各車輪毎にタ
イヤの上下変位速度を検出するタイヤ上下変位速度セン
サと、すべての車輪のタイヤ上下変位センサとタイヤ上
下変位速度センサとの検出値を制御パラメータとしてこ
の制御パラメータに基づいて車体が前後左右上下にバラ
ンスするように各車輪の荷重発生アクチュエータを制御
する制御系統とを備えていることを特徴とする車両のサ
スペンション装置を提供することにある。

【００１７】本発明の第４の課題解決手段は、第３の課
題解決手段による車両のサスペンション装置であって、
車両の重心加速度を検出する重心加速度検出手段を更に
備え、制御系統は、すべての車輪のタイヤ上下変位セン
サとタイヤ上下速度センサの検出値に重心加速度検出手
段の検出値を加えて制御パラメータとし、これらの３つ
の制御パラメータに基づいて各輪に相応する荷重発生ア
クチュエータを制御することを特徴とする車両のサスペ
ンション装置を提供することにある。

【００１８】本発明の第５の課題解決手段は、第３又は
第４の課題解決手段による車両のサスペンション装置で
あって、各車輪に相応する荷重発生アクチュエータは、
相応する車輪のタイヤ位置に対して車両の長手方向にず
らせて配置され、荷重発生アクチュエータと車輪との間
でトルクを伝達するトルク伝達機構が設けられているこ
とを特徴とするの車両のサスペンション装置を提供する
ことにある。

【００１９】本発明の第６の課題解決手段は、第３乃至
第５の課題解決手段いずれかによる車両のサスペンショ
ン装置であって、記制御系統は、タイヤの上下変位及び
上下変位速度に前記車体側の重心変位、重心速度、重心
加速度を重畳させるか手動操作を加えることによってサ
スペンションばね定数及びダンピング定数を変化させる
ようにしたことを特徴とする車両のサスペンション装置
を提供することにある。

【００２０】本発明の第７の課題解決手段は、第３乃至
第６の課題解決手段いずれかによる車両のサスペンショ
ン装置であって、荷重発生アクチュエータは、各制御パ
ラメータに基づいて求められる発生荷重を受ける複数の
流体シリンダ群から成り、各流体シリンダ群は、振動モ
ード別の流体シリンダを含み、複数の流体シリンダ群及
び各流体シリンダ群内の流体シリンダは縦列されている
ことを特徴とする車両のサスペンション装置を提供する
ことにある。

【００２１】このように、車両の各車輪と車体の間に、
シリンダ室の圧力差によってピストンに荷重を発生する
流体シリンダから成る荷重発生アクチュエータをそれぞ
れ配置し、各車輪毎にタイヤ上下変位と上下変位速度と
を検出し、すべての車輪のタイヤ上下変位とタイヤ上下
変位速度とを制御パラメータとしてこの制御パラメータ
に基づいて車体が前後左右上下にバランスするように各
車輪に相応する荷重発生アクチュエータを制御すると、
固有振動モード別に車体側の振動を防止することがで
き、従ってピッチング、ローリング及びバウンシングの
すべてにわたって車両を防振することができ、車両の乗
り心地及び操縦性を著しく改善することができる。

【００２２】また、車体側が上下に振動する際に、左右
の輪間距離が変化することがなく、タイヤトレッドの変
化によるタイヤの摩耗を生ずることがなく、これは車輪
側の振動を抑制することになるので好ましい。

【００２３】更に、各荷重発生アクチュエータは、相応
する車輪のタイヤ位置に対して車両の長手方向にずらせ
て配置されていて車輪とはトルク伝達機構によって接続
されていると、サスペンションが占める空間は、車両の
車幅方向はもちろん、車高方向にも縮小することがで
き、車両を小型化し又は車両内の空間を有効に利用する
ことができる。

【００２４】特に、タイヤの上下変位及び上下変位速度
の外に、タイヤを変えることなく、車体の重心変位、重
心速度、重心加速度を重畳させるか手動操作を加えるこ
とによってサスペンションばね定数及びダンピング定数
を変化させると、車両の乗り心地を一層向上することが
できる上に、操縦性等の運動性能を向上することができ
る。

【００２５】また、手動操作で又は重心加速度に応じた
自動操作によってタイヤの上下変位の零基準点の変更量
を各タイヤの上下変位から減ずることによって車両の姿
勢を自由に調節することができ、これは、車両の旋回時
の限界モーメントが減少するのを防止して車両の操縦性
及び転倒性が向上し、制動時の車両の前のめりを防止し
て制動距離を縮小することができ、更に急発進時の車両
の後部の沈下を防止して乗り心地を向上することができ
る。

【００２６】特に重心移動が大きい商業車等の大型車
は、種々のモードの振動及び姿勢の変化が大きいが、発
進時及び制動時等の重心移動に応じてサスペンションば
ね定数及びダンピング定数を変化させると、その防振効
果及び姿勢制御が著しく大きく、従って特に大型車にき
わめて有効である。

【００２７】各車輪に設けられている荷重発生アクチュ
エータが各制御パラメータに基づいて求められる発生荷
重を受ける複数の流体シリンダ群から成り、各流体シリ
ンダ群が振動モード別の流体シリンダを含み、これらの
複数の流体シリンダ群及び各流体シリンダ群内の流体シ
リンダが縦列されていると、それぞれの制御パラメータ
及び振動モード毎の発生荷重を容易に求めることができ
る上に応答性が向上し、従って迅速な反応性を有する高
い品質の制御系統を容易に設計することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明に係わる車両のサスペンシ
ョン装置１０の実施の形態を図面を参照して詳細に述べ
ると、図１及び図２は本発明に係わるサスペンション装
置１０を概略的に示し、このサスペンション装置１０
は、車両１２の各車輪１４Ａ乃至１４Ｄ（以下総体的に
符号１４で表す）と車体１６との間にそれぞれ配置され
た流体シリンダ（油圧シリンダ）から成る荷重発生アク
チュエータ１８Ａ乃至１８Ｄ（以下総体的に符号１８で
表す）と、各車輪１４毎にタイヤの上下変位ｄを検出す
るタイヤ上下変位センサ２０（図２参照）と、各車輪１
４毎にタイヤの上下変位速度ｖを検出するタイヤ上下変
位速度センサ２２（図２参照）と、すべての車輪１４の
タイヤ上下変位センサ２０とタイヤ上下変位速度センサ
２２との検出値を制御パラメータとし、この制御パラメ
ータに基づいて車体１６が前後左右上下にバランスする
ように各車輪の荷重発生アクチュエータ１８を制御する
制御系統２６とを備えている。

【００２９】制御系統２６は、タイヤ上下変位ｄ及びタ
イヤ上下変位速度ｖの外に、重心加速度ｇ₀の検出値を
受けて荷重発生アクチュエータ１８を制御することもで
きる。この重心加速度ｇ₀は、図３に示すように、車両
１２の左右対称の垂直面ＶＦ内で前後上下に配置された
４つの加速度センサ２４から計算によって求められる
が、その詳細は図３を参照して後に述べる。

【００３０】本発明のサスペンション装置１０の具体的
な形態を図４以下を参照して詳細に説明するが、図４乃
至図６は本発明が適用される非駆動系（後輪駆動車両の
前輪側）のサスペンション装置１０の１つの前輪１４Ａ
に相応する装置部分１０Ａを示し、この装置部分１０Ａ
は、一方の前輪１４Ａを支持するスピンドル（車軸）３
０と荷重発生アクチュエータ１８との間でトルクを伝達
するトルク伝達機構２８を備えている。他方の前輪１４
Ｂに相応する装置部分も装置部分１０Ａと全く同様に構
成されている。

【００３１】スピンドル３０は、特に、図５に示すよう
に、略Ｃ字形のスピンドルハンガー３１を一体に有し、
このスピンドルハンガー３１は、その上下に揺動ピン３
２、３２’を有し、これらの揺動ピン３２、３２’は、
アッパー支持ステー３４のボス部３６とロア支持ステー
３４’のボス部３６’との間でボス部３６、３６’の内
面に設けられたキー３８、３８’によって回転不能であ
るが摺動可能に支持された上下のブッシュ状の摺動部材
４０、４０’に係入してスピンドルハンガー３１を揺動
自在に支持している。従って、スピンドル３０は、上下
の摺動部材４０、４０’の軸線を中心にして揺動して車
両のステアリング操作によって前輪１４Ａ（又は１４
Ｂ）を車両の旋回方向に向けることができるようになっ
ている。なお、上下の支持ステー３４、３４’は、図４
に示すように、二股状のアームから成り、それぞれのア
ームの先端のフランジ３４ａ、３４’ａを図示しない車
体にねじ止めして車体に取付けられている。なお、図４
乃至図７において符号４０ａ、４０’ａは、それぞれ上
下の摺動部材４０、４０’の外面に縦方向に設けられて
キー３８、３８’が係入するキー溝である。

【００３２】トルク伝達機構２８は、上下の支持ステー
３４、３４’のそれぞれ相対する端部に取り付けられた
上下の水平取付片４３、４３’を有するスピンドル側可
動部材４２と、荷重発生アクチュエータ１４に取り付け
られた水平取付片４４ａを有するアクチュエータ側可動
部材４４と、これら可動部材４２及び４４を相互に連動
する連動手段４６とから成っている。

【００３３】スピンドル側可動部材４２の水平取付片４
３、４３’は、それぞれブッシュ状摺動部材４０を抱き
止めてこの摺動部材４０に支持されたボス４５、４５’
を有する。これらのボス４５、４５’は、２つ割のボス
半部４５Ａ、４５Ｂ、４５’Ａ、４５’Ｂから成り、こ
れらのボス半部４５Ａ、４５Ｂは、その中にブッシュ状
摺動部材４０、４０’を抱き込むようにしてそのフラン
ジ４５ａ、４５ｂを相互にねじ止めして摺動部材４０、
４０’に支持されている。

【００３４】従って、スピンドル側可動部材４２は、上
下の摺動部材４０、４０’を支持する上下の支持ステー
３４、３４’によって車体１６に対して水平方向の変位
が拘束され、また同様にしてアクチュエータ側可動部材
４４は、上下の前後に設けられたローラ４８Ａ、４８Ｂ
及び４８’Ａ、４８’Ｂによって車体１６に対して水平
方向の変位が拘束されている。

【００３５】連動手段４６は、図示の形態では、可動部
材４２及び４４の外面に設けられたラック５０、５２
と、これらのラック５０、５２にアイドラーギヤ５４、
５６を介して噛み合うピニオンギヤ５８、６０を有する
トルク伝達軸６２とから成っている。タイヤ上下変位セ
ンサ２０及びタイヤ上下変位速度センサ２２は、トルク
伝達軸６２に設けられている。

【００３６】後輪駆動車両の他方の前輪１４Ｂを懸架す
る装置部分も図３乃至図７の装置部分１０Ａと同様の構
成を有するのでその説明は省略する。なお、図４におい
て符号６３は、三角形頂点の上下左右方向の平行移動を
拘束するが三角形頂点のまわりの回転移動を許容する軸
受け取付位置を示す。

【００３７】次に、駆動系（後輪駆動車両の駆動側であ
る後輪１４Ｃ、１４Ｄ）のサスペンション装置１０ＣＤ
が図８乃至図１１に示されており、このサスペンション
装置１０ＣＤは、装置部分１０Ａと実質的に同じである
が、後輪１４Ｃ、１４Ｄを駆動する駆動軸６４がスピン
ドルハンガー３１を貫通して支持されており、この駆動
軸６４は、図示しない差動歯車装置を介してそれぞれの
車輪１４Ｃ、１４Ｄを支持している点で装置部分１０Ａ
とは異なる。装置部分１０Ａと同じ部分は同じ符号を付
している。

【００３８】特に、図９から解るように、スピンドル側
可動部材４２が駆動軸６４に干渉することがないよう
に、この可動部材４２は、駆動軸６４から横方向にずれ
た位置で上下の支持ステー３４、３４’に支持されてい
る。また、図８及び図９から解るように、駆動軸６４が
トルク伝達軸６２に干渉することがないように、駆動軸
６４はトルク伝達軸６２に対して立体交差している。な
お、図９において符号６５は、三角形の下方のコロによ
って左右方向の移動を許容する軸受け取付位置を示す。

【００３９】非駆動系及び駆動系のサスペンション装置
１０Ａ、１０ＣＤを備えた車両１２が振動を受けて各車
輪１４のタイヤが上下変位すると、この上下の変位及び
変位速度は、スピンドル３０、スピンドルハンガー３１
及び上下の支持ステー３４、３４’を介して可動部材４
２に伝達され、更にラック５０、アイドラーギヤ５４及
びピニオンギヤ５８を介してトルク伝達軸６２に伝達さ
れる。従って、各車輪１４のタイヤの上下変位ｄ及び上
下変位速度ｖは、このトルク伝達軸６２に設けられてい
る上下変位センサ２０及び上下変位速度センサ２２によ
って検出され、この検出値は、制御系統２６に入力され
る。

【００４０】上下変位センサ２０は、例えば、光、磁気
又は静電容量の変化を利用してトルク伝達軸６２の上下
方向の位置の微妙な変化を検出することができるリニア
エンコーダから成っており、また上下変位速度センサ２
２は、例えば、周期的な凹凸、光学的スリット又はＮＳ
交互の磁気的変化を機械的、光学的又は磁気的に検出す
るスケール速度計又はドップラ効果を利用した速度計か
ら成っている。

【００４１】重心加速度Ｇａを求める図３の加速度セン
サ２４は、例えば、重りからの力を受けて圧電効果によ
って加速度を検出する圧電型加速度計から成っている。
重心位置Ｇでの加速度ｇ₀は、４つの加速度センサ２４
からの検出値ｇ₁乃至ｇ₄、各加速度センサ２４の路面か
らの高さｈ₁乃至ｈ₄、重心Ｇの路面からの高さｈ、各加
速度センサ２４の重心位置Ｇからの前後方向の距離
Ｗ₁、Ｗ₂（後部上下の加速度センサの距離Ｗ₁は同じで
あり、また同様に前部上下の加速度センサの距離Ｗ₂は
同じである）から制御系統２６によって次の数式（１）
から計算して求められる。

【００４２】

【数１】

【００４３】制御系統２６は、図１２に示すように、セ
ンサ２０、２２及び２４からの信号（検出値）と運転者
が手動操作によって設定する設定信号（ばね定数及び減
衰係数の目標値）とを受けて車体１６が前後左右上下に
バランスするように各荷重発生アクチュエータ１８を制
御する制御信号を発生するマイクロコンピュータ６６か
ら成っている。なお、図１２において符号６８はセンサ
２０乃至２６の出力がアナログ信号である場合にＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換器、また符号６８’は荷重発生アク
チュエータ１８の油圧制御回路がアナログ回路である場
合に制御信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器である。ま
た符号７０Ｉ、７０Ｏはそれぞれマイクロコンピュータ
６６の入力ポート及び出力ポートである。

【００４４】荷重発生アクチュエータ１８Ａ乃至１８Ｄ
（図１３では総体的に符号１８で示されている）は、図
１３及び図１４に示すように、電気モータ７２によって
駆動される油圧ポンプ７４から油圧を受け、またマイク
ロコンピュータ６６から各荷重発生アクチュエータ１８
Ａ乃至１８Ｄをそれぞれ制御する制御信号を受ける制御
弁７６を含む油圧回路７８Ａ乃至７８Ｄ（図１参照）に
よって起動される。制御弁７６は、各荷重発生アクチュ
エータ毎に設けられており、マイクロコンピュータ６６
からの指令に基づいて相応する荷重発生アクチュエータ
１８Ａ乃至１８Ｄを制御するが、マイクロコンピュータ
６６からの指令と荷重発生アクチュエータ１８Ａ乃至１
８Ｄの発生荷重とが比例関係となるように設定される。

【００４５】マイクロコンピュータ６６は、センサ２
０、２２及び２４からのセンサ信号と手動操作によって
設定された設定信号とを読み込んで出力装置である荷重
発生アクチュエータ１８の発生荷重を計算し、その左右
の油圧シリンダ室の圧力差によってピストンに荷重を発
生させる。この発生荷重の計算は、後に述べる数式（４
７）乃至（５０）によって行われる。

【００４６】次に、本発明のサスペンション装置１０の
具体的動作を各荷重発生アクチュエータ１８の発生荷重
と各タイヤの上下変位及び上下変位速度との関係と共に
以下に述べる。

【００４７】先ず、荷重発生アクチュエータ１８の発生
荷重と各タイヤの上下変位及び上下変位速度は、一般に
用いられる次の固有方程式である数式（２）及び（３）
のようになる。なお、数式（２）及び（３）で用いられ
る記号は次の通りである。（Ｚｊ）変位ベクトル（Ｍｉｊ）質量テンソル（Ｋｉ
ｊ）剛性テンソル（Ｐｊ）荷重ベクトル（ω）固有振動数（Ｉｉｊ）
単位テンソル（添字ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ）自然数

【００４８】

【数２】

【００４９】

【数３】

【００５０】Ｐｉ＝ＫｉｊＺｊとおくと、次の数式
（４）及び（５）のようになって固有振動数の固有モー
ドが求められる。

【００５１】

【数４】

【００５２】

【数５】

【００５３】一方、任意荷重は、任意の変位における固
有モード変位と同様に固有モード荷重の重畳和として表
される。次に、理想的車両の車体側（ばね上）の強制荷
重運動方程式は、次の数式（６）乃至（８）で表され
る。なお、数式（６）乃至（８）で用いられている記号
は、それぞれ次の通りである。（Ｚ）バウンシング量（θｘ）ロール角（θｙ）ピ
ッチ角（Ｆ）強制外力（Ｍ）強制モーメント（Ｍ_Pｂ）車
体側質量（Ｃ_R）重心ローリングモード減衰係数（Ｋ_R）重心ローリングモードばね定数（Ｃ_P）重心ピッチングモード減衰係数（Ｋ_P）重心ピッチングモードばね定数（Ｉｐｐｒ）（＝Ｉｐｒｏ＋Ｍ_Pｐｂ・ｈ²）車体側
ロール慣性モーメント（Ｉｐｒｏ）重心周りの車体側ロール慣性モーメント（Ｉｐｐ）（＝Ｉｐｐｏ＋Ｍｐｂ・ｈ²）車体側ピ
ッチ慣性モーメント（Ｉｐｐｏ）重心周りの車体側ピッチ慣性モーメント（添字ｐ）ピッチング（添字_B）バウンシング（添
字_R）ローリング（添字_L）左側（添字_R）右側（添字ｆ）前輪
（添字ｒ）後輪（添字ｘ）車両の前方向座標（添字ｙ）車両の左方向
座標（添字ｚ）車両の上方向座標

【００５４】

【数６】

【００５５】

【数７】

【００５６】

【数８】

【００５７】各タイヤの上下変位センサ２０で検出され
た上下変位ｄ及び上下変位速度センサ２２で検出された
上下変位速度ｖから数式（６）乃至式（８）を書き換え
ると、バウンシングについては数式（９）（１０）、ロ
ーリングについては数式（１１）（１２）及びピッチン
グについては数式（１３）（１４）のようになる。な
お、数式（９）乃至（１４）で用いられている記号は、
次の通りである。（Ｈ）タイヤトレッド（Ｗｆ）重心位置から前輪車軸
までの距離（Ｗｒ）重心位置から後輪車軸までの距離（ＷＢ＝Ｗｆ＋Ｗｒ）ホイールベース（軸距）

【００５８】

【数９】

【００５９】

【数１０】

【００６０】

【数１１】

【００６１】

【数１２】

【００６２】

【数１３】

【００６３】

【数１４】

【００６４】数式（６）と数式（９）及び（１０）とか
ら車体側重心バウンシングモードの慣性力は、次の数式
（１５）で表され、また図１５に示す車体側スケルトン
モデルから車体側重心バウンシングモードの慣性力は、
各タイヤ反力のアクチュエータ発生荷重で表すと、数式
（１６）の通りとなる。なお、数式（１５）（１６）で
用いられる記号は次の通りである。（Ｃ_B）重心バウンシングモード減衰係数（Ｋ_B）重心バウンシングモードばね定数（Ｐｆ_R）右前輪側のアクチュエータ発生荷重（Ｐｆ_L）左前輪側のアクチュエータ発生荷重（Ｐｒ_R）右後輪側のアクチュエータ発生荷重（Ｐｒ_L）左後輪側のアクチュエータ発生荷重

【００６５】

【数１５】

【００６６】

【数１６】

【００６７】同様にして、数式（７）と数式（１１）及
び（１２）とから車体側ローリングモードの慣性力は、
数式（１７）の通りとなり、また図１５の車体側スケル
トンモデルから車体側ローリングモードの慣性力は、数
式（１８）の通りとなる。

【００６８】

【数１７】

【００６９】

【数１８】

【００７０】同様にして、式（８）と式（１３）及び
（１４）とから車体側ピッチングモードの慣性力は、式
（１９）の通りとなり、また図１５の車体側スケルトン
モデルから式（２０）の通りとなる。

【００７１】

【数１９】

【００７２】

【数２０】

【００７３】重心負荷ベクトルをモード荷重ベクトルで
表すと、数式（２１）の通りである。

【００７４】

【数２１】

【００７５】数式（２１）の右辺の第１項乃至第３項
は、それぞれバウンシングモード、ローリングモード及
びピッチングモードの荷重である。数式（１６）、（１
８）及び（２０）とバウンシングモード単独の荷重及び
アクチュエータ発生荷重成分Ｐ _Bｆ_R、Ｐ_Bｆ_L、Ｐ_Bｒ_R、
Ｐ_Bｒ_Lとの対称性、即ちＰ_Bｆ_R＝Ｐ_Bｆ_L、Ｐ_Bｒ_R＝Ｐ_B
ｒ_Lからこれらの荷重成分は、次の数式（２２）（２
３）の通りとなる。

【００７６】

【数２２】

【００７７】

【数２３】

【００７８】同様に、数式（１６）、（１８）及び（２
０）とローリングモード単独の荷重及びアクチュエータ
発生荷重成分Ｐ_Rｆ_R、Ｐ_Rｆ_L、Ｐ_Rｒ_R、Ｐ_Rｒ_Lの前後の
荷重の釣り合い、即ちＰ_Rｆ_L＝（Ｗｒ／Ｗｆ）Ｐ_Rｒ_L、
Ｐ_Rｆ_R＝（Ｗｒ／Ｗｆ）Ｐ_Rｒ_Rからこれらの荷重成分
は、次の数式（２４）（２５）の通りとなる。

【００７９】

【数２４】

【００８０】

【数２５】

【００８１】同様に、数式（１６）、（１８）及び（２
０）とピッチングモード単独の荷重及びアクチュエータ
発生荷重成分Ｐ_Pｆ_R、Ｐ_Pｆ_L、Ｐ_Pｒ_R、Ｐ_Pｒ_Lトの対称
性、即ちＰ_Pｆ_R＝Ｐ_Pｆ_L、Ｐ_Pｒ_R＝Ｐ_Pｒ_Lからこれらの
荷重成分は、次の数式（２６）（２７）の通りとなる。

【００８２】

【数２６】

【００８３】

【数２７】

【００８４】従って、各車輪に相応するアクチュエータ
発生荷重の合成値は、次の数式（２８）乃至（３１）の
通りとなる。

【００８５】

【数２８】

【００８６】

【数２９】

【００８７】

【数３０】

【００８８】

【数３１】

【００８９】数式（１５）（１７）（１９）を数式（２
２）乃至（３１）に代入してａ_B1乃至ａ_B3を数式（３
２）乃至（３４）のようにおき、ａ_R1乃至ａ_R3を数式
（３５）乃至（３７）のようにおき、またａ_Pを数式
（３８）のようにおく。

【００９０】

【数３２】

【００９１】

【数３３】

【００９２】

【数３４】

【００９３】

【数３５】

【００９４】

【数３６】

【００９５】

【数３７】

【００９６】

【数３８】

【００９７】従って、各車輪に相応するアクチュエータ
発生荷重の計算値は、次の数式（３９）乃至（４２）の
通りとなる。

【００９８】

【数３９】

【００９９】

【数４０】

【０１００】

【数４１】

【０１０１】

【数４２】

【０１０２】これを従来技術のショックアブゾーバとば
ねとの組み合わせによるサスペンション特性と比較する
ために、この従来技術による各車輪毎の発生荷重を求め
ると、次の式（４３）乃至（４６）の通りである。な
お、式（４３）乃至（４６）に用いられている記号は次
の通りである。（Ｃｆ）現行車両の前輪ダンパー特性値（Ｃｒ）現行車両の後輪ダンパー特性値（Ｋｆ）現行車両の前輪ばね定数（Ｋｓ）現行車両の前輪スタビライザばね定数

【０１０３】

【数４３】

【０１０４】

【数４４】

【０１０５】

【数４５】

【０１０６】

【数４６】

【０１０７】数式（３９）乃至（４２）を各モードの減
衰係数及びばね定数である振動パラメータＣ_B、Ｃ_R、Ｃ
_P、Ｋ_B、Ｋ_R、Ｋ_P毎に整理すると、次の式（４７）乃至
（５０）の通りとなる。

【０１０８】

【数４７】

【０１０９】

【数４８】

【０１１０】

【数４９】

【０１１１】

【数５０】

【０１１２】各車輪の実発生荷重は、上記数式（４７）
（４８）（４９）（５０）で求められた荷重に各車両の
静止時の分担荷重を重畳して合成したものであり、制御
系統２６内のマイクロコンピュータ６６は、この合成荷
重を各荷重発生アクチュエータに作用するように制御す
る。非駆動系及び駆動系のいずれのサスペンション装置
でも、タイヤの上下変位の入力荷重とアクチュエータの
発生荷重とが重畳するか差し引かれて車体側が安定した
姿勢となるように制御される。

【０１１３】本発明のサスペンション装置を備えた車両
において、左前輪に上下変位ｄｆＬが発生したが、その
他の車輪に上下変位が発生していないものとし、ローリ
ングモード及びピッチングモードでの減衰係数及びばね
定数が零であるとすると、各車輪のアクチュエータ発生
荷重が求められた上記の数式（４７）乃至（５０）は、
それぞれ次の数式（５１）乃至（５４）で表される。

【０１１４】

【数５１】

【０１１５】

【数５２】

【０１１６】

【数５３】

【０１１７】

【数５４】

【０１１８】従って、Ｐｆ_L＝Ｐｆ_R、Ｐｒ_L＝Ｐｒ_R （Ｐｆ_L＋Ｐｆ_R）Ｗｆ＝（Ｐｒ_L＋Ｐｒ_R）Ｗｒとなり、重心の周りに回転モーメントが生じないことが
解る。

【０１１９】例えば、スタビライザを有しない従来技術
の独立懸架方式の装置において、１つの車輪の上下変位
に基づくサスペンションばねの撓みによる上下荷重Ｐ１
に対して他の隣の車輪でのサスペンションばねの撓みに
よる上下荷重Ｐ２がＰ２＜Ｐ１とバランスをくずすた
め、重心位置からのオフセット量に基づいて腕の長さに
対して懸架ばねの撓みによる上下荷重Ｐが発生し、重心
位置からのオフセット量を腕の長さとして重心の周りに
回転モーメントが発生するが。本発明によれば、上記の
ように、この回転モーメントが打ち消されるようにすべ
ての車輪を制御するので有利であることが解る。

【０１２０】数式（４７）乃至（５０）において車両走
行中に、ドライバーが手動で各モードでの減衰係数及び
ばね係数であるＣ_B、Ｃ_R、Ｃ_P、Ｋ_B、Ｋ_R、Ｋ_Pを可変す
ることによって車体側の姿勢を一層安定するように制御
することができる。これらは、また、既に述べたよう
に、各タイヤの上下変位ｄ及び上下変位速度ｖの外に、
車両の旋回時、急制動時及び急発進時等には、重心加速
度ｇ₀を制御パラメータとして各車輪の荷重発生アクチ
ュエータを制御することができる。

【０１２１】このようにすると、急旋回時の車両の限界
モーメントの減少を防止して転倒性を向上し、また急制
動時の後輪の浮き上がりを防止して安定性と制動性とを
向上し、更に急発進時の後部の沈下による乗り心地の悪
化を防止することができる。

【０１２２】既に述べたように、各荷重発生アクチュエ
ータ１８は、相応する車輪１４のタイヤ位置に対して車
両の長手方向の前後にずらせ、例えばタイヤ位置に対し
て長手方向の内側に配置することができ（図１、図４及
び図８参照）、従ってサスペンション装置１０が占める
空間は、車両１２の車幅方向はもちろん、車高方向にも
縮小することができ、車両１２を小型化し又は車両１２
内の空間を有効に利用することができる。これは、例え
ば、独立懸架方式の従来技術の装置では、ショックアブ
ゾーバの上部固定位置を確保するために車両のボンネッ
トの上下位置が制限され、またリンクアーム長を確保す
るのに必要な車幅方向の空間があることと比較すると、
有利であることが解る。

【０１２３】更に、車両のローリング時にタイヤは車体
の上下方向に平行に上下するので、ローリング時でも輪
間距離は不変であり、また車両のバウンシング時及びピ
ッチング時にはタイヤトレッドは輪間距離と一致するの
で、タイヤトレッドの変更によるタイヤの摩耗を生ずる
ことがない。これは、従来技術の独立懸架式ではリンク
アームを用いているので、バウンシング、ピッチング時
にリンクアームの回転によってタイヤトレッドが変化
し、タイヤが摩耗する傾向があるのと比較すると、著し
く優れていることが解る。

【０１２４】各車輪の荷重発生アクチュエータ１８は、
４つのタイヤ（車輪）位置での上下変位及び上下変位速
度を入力して制御されており、従って、例えば、車体回
転入力を生じるピッチング及びローリングばね定数を手
動操作で零に設定することによってフラットな乗り心地
を維持しつつ悪路走破を達成することができる。

【０１２５】車体の加振条件が車体の重心に作用する横
加速度又は空気抵抗などの外力であると、これは車体の
回転入力となるために、モード別防振は重要であること
に注目すべきである。車体の前後加速度、横加速度が作
用すると、数式（７）及び（８）の強制モーメントは、
Ｍ_R≠０、Ｍ_P≠０となり、重心ローリングモード減衰
係数Ｃ_R及び重心ローリングモードばね定数Ｋ_Rは、Ｃ_R
＝Ｋ_R＝０となることができないし、また重心ピッチン
グモード減衰係数Ｃ_P及び重心ピッチングモードばね定
数Ｋ_Pは、Ｃ_P＝Ｋ_P＝０となることができない。

【０１２６】また、車両旋回時に、遠心力等の横加速度
Ｇと重力加速度ｇとを釣り合わせるように車両姿勢を調
節すると、人体への加速度を低くして乗り心地を向上す
ることができる。これは、図１６に示すように、ｔａｎ
θ＝Ｇ／ｇとなるように手動操作又は重力加速度ｇによ
る自動操作によって姿勢制御して達成することができ
る。

【０１２７】次に、アクチュエータ発生荷重に対してこ
の荷重発生アクチュエータ１８を支持する可動部材４４
が変形することについて図１６を参照して考察する。図
１６（Ａ）に示すように、アクチュエータ発生荷重Ｐが
可動部材４４の中心（厚み方向の中央）に負荷すると、
同図の点線で示すように、可動部材４４が変形するが、
可動部材４４上のラック５２とアイドラーギヤ５６との
接触面が水平面となす角度をαとすると、図１６（Ｂ）
に示すように、ラック５２とアイドラギヤ５６との間
に、Ｐ１＝Ｐｓｉｎα及びＰ２＝Ｐｃｏｓαの荷重成分
が作用する。荷重成分Ｐ１は、ラック５２とアイドラギ
ヤ５６との接触面に垂直な荷重成分であり、また荷重成
分Ｐ２は、Ｐ１に垂直な成分であり、これはラック５２
とアイドラギヤ５６との接触面の滑りを生む成分であ
る。

【０１２８】従って、アイドラギヤ５６から可動部材４
４に対してＰｓｉｎα・ｃｏｓαの荷重が作用し、この
ため、可動部材４４は、図１７（Ａ）の点線で示すよう
に、４点支持のローラ４８Ａ、４８Ｂ及び４８’Ａ、４
８’Ｂで支持されながら、アイドラギヤ５６を有する側
と反対側が凸となるように変形する。

【０１２９】一方、図１７に示すように、αを０゜と
し、アクチュエータ発生荷重Ｐが可動部材４４の中心か
らアイドラギヤ５６とは反対側に距離ｅだけずれている
とすると、可動部材４４は、図１７（Ａ）とは逆方向に
変形する。

【０１３０】従って、α≠０とし、発生荷重Ｐの負荷位
置を可動部材４４の中心からｅだけずらせつつローラ４
８Ａ、４８Ｂ及び４８’Ａ、４８’Ｂによって４点で支
持すると、可動部材４４は、図１７（Ａ）の変形と図１
８の変形とを重畳したものとなって、可動部材４４の車
幅方向に撓むのが抑制される。このため、ラック５２と
アイドラギヤ５６との歯先が接触することがなく、可動
部材４４の摺動抵抗が低減し、ローラの４点以上の過剰
拘束による重量増加を抑制することができる。

【０１３１】各荷重発生アクチュエータ１８は、図１９
に示すように、複数、例えば６つの油圧シリンダ１９
（１）乃至１９（６）を縦列して構成することが好まし
い。このようにすると、例えば、そのうち、３つの油圧
シリンダ１９（１）乃至１９（３）から成る第１の油圧
シリンダ群に上下変位速度ｖに基づいて求められる発生
荷重を作用させ、他の３つの油圧シリンダ１９（４）乃
至１９（６）から成る第２の油圧シリンダ群に上下変位
ｄに基づいて求められる発生荷重を作用させることがで
きる。また、各群の３つの油圧シリンダ１９（１）乃至
１９（３）又は１９（４）乃至１９（６）は、それぞ
れ、バウンシング、ローリング及びピッチングの３つの
振動モードに応じて求められる発生荷重を受ける。尚、
図１９において符号７６（１）乃至７６（６）は、各油
圧シリンダ１９（１）乃至１９（６）をそれぞれ制御す
る制御弁であり、また符号７７はこれらの制御弁７６
（１）乃至７６（６）に接続された管路である。

【０１３２】このようにして、各荷重発生アクチュエー
タ１８に発生する荷重は、各油圧シリンダ１９（１）乃
至１９（６）が分担する荷重Ｐｒ_R1乃至Ｐｒ_R6の合計で
あり、これは、次の数式（５５）で表される。また、各
分担荷重Ｐｒ_R1乃至Ｐｒ_R6は、それぞれ数式（５６）乃
至（６１）で表される。

【０１３３】

【数５５】

【０１３４】

【数５６】

【０１３５】

【数５７】

【０１３６】

【数５８】

【０１３７】

【数５９】

【０１３８】

【数６０】

【０１３９】

【数６１】

【０１４０】数式（５６）乃至（６１）において、
ａ_B2、ａ_B3、ａ_R2、ａ_R3、ａ_pの値は、それらを求める
のに用いられるＷｆ、Ｗｒを車両が静止している時のＫ
_R≠０、Ｋ_P≠０での各アクチュエータの発生荷重Ｐ
ｒ_R、Ｐｒ_L、Ｐｆ_R、Ｐｆ_Lを用いて計算して求められ
る。

【０１４１】同様にして、Ｐｒ_L、Ｐｆ_R及びＰｆ_Lが求
められ、そして前輪側及び後輪側の発生荷重は、次の数
式（６２）及び（６２）から求められる。なお、数式
（５６）乃至（６１）において最後の項中のＰｏｒ
_Rは、空車時の設計荷重であり、Ｐｒ_L、Ｐｆ_R及びＰｆ_L
にも同様の設計荷重Ｐｏ_Lｒ、Ｐｏｆ_R及びＰｏｆ_Lが用
いられる。

【０１４２】

【数６２】

【０１４３】

【数６３】

【０１４４】このようにして、すべての振動モードパラ
メータ毎に発生荷重を考慮してすべての車輪の荷重発生
アクチュエータを制御すると、車両を常に安定して走行
することができ、これは、車両の操作性、整備性を向上
し、車両の信頼性とサービス性を向上することができ
る。また、制御系統２６内のコンピュータ６６が指示す
る発生荷重を分散化して荷重の応答性を向上して制御を
迅速に行うことができることが理解される。

【０１４５】なお、ｄ及びｖはタイヤリバウンド時を基
準としており、従ってリバウンド時にはｄ＞０、ｖ＞０
であるので、Ｐｒ_R1及びＰｒ_R4が減少し、このため、全
体のＰｒ_Rも減少する。

【０１４６】本発明の最も重要な特徴は、従来技術のサ
スペンションのばねとショックアブゾーバとの組み合わ
せに代えて流体シリンダ（油圧シリンダ）から成る荷重
発生アクチュエータを用い、すべての車輪で検出された
タイヤの上下変位ｄ及び変位速度ｖ等を制御パラメータ
としてこれらの制御パラメータから車両全体が安定した
姿勢を維持するようにすべての車輪に相応する荷重発生
アクチュエータを制御することにある。

【０１４７】このように各荷重発生アクチュエータに発
生する荷重を制御項目とするサスペンションは、質点と
自由度振動系の荷重の釣り合いの原理に基づいている。
即ち、質点の慣性力と外力Ｆとの差は、ばね復元力と重
心減衰力の重畳分と逆向きに釣り合う。そして、ばね復
元力は、質点の上下変位に比例し、重心減衰力は質点の
上下変位速度に比例する。荷重発生アクチュエータ１８
は、質点の慣性力と外力Ｆとの差分に釣り合わせるべき
荷重成分を発生する。

【０１４８】このように、質点の慣性力と外力との差分
に釣り合わせる荷重を発生するために、上下変位に比例
するばね復元力と上下変位速度に比例する減衰力との組
み合わせることは、従来技術のサスペンションと本質的
に異なる。例えば、一般に、Ｆ−Ｉのサスペンションと
して知られているアクティブサスペンションのように、
ばねとダンパーに代えて油圧シリンダを用いているが、
このアクティブサスペンションもこのような釣り合いの
原理を用いていないので、本発明のサスペンション方式
とは本質的に異なる。

【０１４９】また、本発明において、もし、車体と車輪
との間に油圧シリンダの外にばねを併用すると、低速で
悪路を走行する際にフラットな姿勢を保つことができな
いし、モード別防振を達成することができなくなる。従
って、本発明は、特開平６−２７８６４８号公報に記載
されているように油圧シリンダとばねとを併用して車体
の支持体（キャブ）に対する姿勢を制御する方式とは本
質的に異なるものである。

【０１５０】上記実施の形態では、発生荷重の制御パラ
メータをタイヤの上下変位及び上下変位速度とする場合
について詳細に述べたが、これらの制御パラメータに既
に述べたように数式（１）で求められる更に重心加速度
ｇ₀を制御パラメータとして追加することができる。こ
れは、例えば、図１９の６つの油圧シリンダ１９（１）
乃至１９（６）に各振動モード毎に重心加速度を制御パ
ラメータとする更に３つの油圧シリンダ１９を縦列させ
て各荷重発生アクチュエータを制御することによって行
われる。

【０１５１】更に、サスペンションのばね定数及びダン
ピング定数を運転者の手動操作又は車体の重心変位、重
心速度及び重心加速度によって連続的に変化させること
ができ、これは車体の姿勢を制御して車両の乗り心地及
び操縦感等の運動性能を向上するのに役立つ。車体の姿
勢制御は、サスペンションストロークが不変ではサスペ
ンション負荷静荷重が増し、サスペンションストローク
可変でサスペンション負荷静荷重不変とすることが基本
的な要件であるが、ばね定数及びダンピング定数を可変
とすることで姿勢の変化に対応する運動性能及び乗り心
地を向上することができる。

【０１５２】また上記実施の形態では、荷重発生アクチ
ュエータである油圧シリンダに制御弁を介して油圧を供
給して荷重を発生したが、図２０に示すように、荷重発
生アクチュエータ１８が油圧シリンダ１９のピストンロ
ッド８０ａの両側に閉じられた油圧室８２、８２’を有
する油圧シリンダ８０から成り、これらの油圧室８２、
８２’を開閉弁８４を含む管路８６で連通し、ピストン
ロッド８０ａに一体のラック８８に電気モータ９０の出
力軸に連結されたピニオン９２を噛み合わせてもよい。

【０１５３】

【発明の効果】本発明によれば、上記のように、車両の
各車輪と車体の間に、シリンダ室の圧力差によってピス
トンに荷重を発生する流体シリンダから成る荷重発生ア
クチュエータをそれぞれ配置し、各車輪毎にタイヤ上下
変位と上下変位速度とを検出し、すべての車輪のタイヤ
上下変位とタイヤ上下変位速度とに基づいて車体が左右
上下にバランスするように各車輪に相応する荷重発生ア
クチュエータを制御すると、固有振動モード別に車体側
の振動を防止することができ、従ってピッチング、ロー
リング及びバウンシングのすべてにわたって車両を防振
することができ、車両の乗り心地及び操縦性を著しく改
善することができる。

【０１５４】また、サスペンションの上の車体側が上下
に振動する際に、左右の輪間距離が変化することがな
く、タイヤトレッドの変化によるタイヤの摩耗を生ずる
ことがなく、これはサスペンションの車輪側の振動を抑
制することになるので好ましい。

【０１５５】更に、各荷重発生アクチュエータは、相応
する車輪のタイヤ位置に対して車両の車幅方向ではな
く、長手方向にずらせて配置されていると、サスペンシ
ョンが占める空間は、車両の車幅方向はもちろん、車高
方向にも縮小することができ、車両を小型化し又は車両
内の空間を有効に利用することができる。

【０１５６】特に、タイヤの上下変位及び上下変位速度
の外に、タイヤを変えることなく、車体の重心変位、重
心速度、重心加速度を重畳させるか手動操作を加えるこ
とによってサスペンションばね定数及びダンピング定数
を変化させると、車両の乗り心地を一層向上することが
できる上に、操縦性等の運動性能を向上することができ
る。

【０１５７】また、手動操作で又は重心加速度に応じた
自動操作によってタイヤの上下変位の零基準点の変更量
を各タイヤの上下変位から減ずることによって車両の姿
勢を自由に調節することができ、これは、車両の旋回時
の限界モーメントが減少するのを防止して車両の操縦性
及び転倒性が向上し、制動時の車両の前のめりを防止し
て制動距離を縮小することができ、更に急発進時の車両
の後部の沈下を防止して乗り心地を向上することができ
る。

【０１５８】特に重心移動が大きい商業車等の大型車
は、種々のモードの振動及び姿勢の変化が大きいが、発
進時及び制動時等の重心移動に応じてサスペンションば
ね定数及びダンピング定数を変化させると、その防振効
果及び姿勢制御が著しく大きく、従って特に大型車にき
わめて有効である。

【０１５９】各車輪に設けられている荷重発生アクチュ
エータが各制御パラメータに基づいて求められる発生荷
重を受ける複数の流体シリンダ群から成り、各流体シリ
ンダ群が振動モード別の流体シリンダを含み、これらの
複数の流体シリンダ群及び各流体シリンダ群内の流体シ
リンダが縦列されていると、それぞれの制御パラメータ
及び振動モード毎の発生荷重を容易に求めることができ
る上に応答性が向上し、従って迅速な反応性を有する高
い品質の制御系統を容易に設計することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両のサスペンション装置のスケ
ルトンの斜視図である。

【図２】サスペンション装置の１つの装置部分を構成す
る荷重発生アクチュエータと相応する車輪との間の関係
を示す系統図である。

【図３】重心加速度を検出するのに必要な４つの加速度
センサの取付位置を説明するための斜視図である。

【図４】非駆動系のサスペンション装置部分の斜視図で
ある。

【図５】図４のサスペンション装置部分の５−５’線の
拡大断面図である。

【図６】図４のサスペンション装置部分の矢印６から見
た拡大上面図である。

【図７】図４のサスペンション装置部分のアッパ支持ス
テーの分解斜視図である。

【図８】駆動系のサスペンション装置部分の斜視図であ
る。

【図９】図８のサスペンション装置部分の９−９’線の
拡大断面図である。

【図１０】図８のサスペンション装置部分の矢印１０か
ら見た拡大上面図である。

【図１１】図８のサスペンション装置部分のアッパ支持
ステーの分解斜視図である。

【図１２】本発明に用いられる制御手段と入力手段（セ
ンサ）及び出力手段（荷重発生アクチュエータ）との関
係を示す系統図である。

【図１３】１つの荷重発生アクチュエータとその駆動手
段とを示すブロック系統図である。

【図１４】図１３の駆動手段の具体例の系統図である。

【図１５】車両のスケルトンモデル上の各車輪の相応す
るアクチュエータの発生荷重（サスペンション反力）を
示す説明図である。

【図１６】車両の旋回時に作用する横加速度Ｇに対して
重加速度ｇを釣り合わすための説明図である。

【図１７】荷重発生アクチュエータの１つの変形状態を
説明し、同図（Ａ）はその変形の原理を説明する図、同
図（Ｂ）はラックとアイドラギヤとのかみ合い部の力関
係を説明する図である。

【図１８】荷重発生アクチュエータの他の変形状態の原
理を説明する図である。

【図１９】１つの荷重発生アクチュエータの具体例を説
明する系統図である。

【図２０】本発明に用いられる荷重発生アクチュエータ
の他の説明図である。

【図２１】従来技術のサスペンション装置の１つの例の
斜視図である。

【図２２】従来技術のパラレルウイッシュボーン式サス
ペンション装置の上下のリンクの変位を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１０サスペンション装置１０Ａ一方の前輪に相応する装置部分１０ＣＤ後輪に相応する装置部分１２車両１４車輪１４Ａ一方の前輪１４Ｂ他方の前輪１４Ｃ一方の後輪１４Ｄ他方の後輪１６車体１８荷重発生アクチュエータ１８Ａ一方の前輪に相応する荷重発生アクチュエータ１８Ｂ他方の前輪に相応する荷重発生アクチュエータ１８Ｃ一方の後輪に相応する荷重発生アクチュエータ１８Ｄ他方の後輪に相応する荷重発生アクチュエータ１９（１）油圧シリンダ１９（２）油圧シリンダ１９（３）油圧シリンダ１９（４）油圧シリンダ１９（５）油圧シリンダ１９（６）油圧シリンダ２０タイヤ上下変位センサ２２タイヤ上下変位速度センサ２４加速度センサ２６制御系統２８トルク伝達機構３０スピンドル（車軸）３１スピンドルハンガー３２揺動ピン３２’ 揺動ピン３４アッパー支持ステー３４ａフランジ３４’ ロア支持ステー３４’ａフランジ３６ボス部３６’ ボス部３８キー３８’ キー４０ブッシュ状の摺動部材４０ａキー溝４０’ ブッシュ状の摺動部材４０’ａキー溝４２スピンドル側可動部材４３水平取付片４３’ 水平取付片４４アクチュエータ側可動部材４４ａ水平取付片４５ボス４５Ａボス半部４５Ｂボス半部４５’ ボス４５’Ａボス半部４５’Ｂボス半部４６連動手段４８Ａローラ４８Ｂローラ４８’Ａローラ４８’Ｂローラ５０可動部材４２のラック５２可動部材４４のラック５４アイドラーギヤ５６アイドラーギヤ５８ピニオンギヤ６０ピニオンギヤ６２トルク伝達軸６３軸受け取付位置６４駆動軸６５軸受け取付位置６６マイクロコンピュータ６８Ａ／Ｄ変換器６８’ Ｄ／Ａ変換器７０Ｉ入力ポート７０Ｏ出力ポート７２電気モータ７４油圧ポンプ７６制御弁７６（１）制御弁７６（２）制御弁７６（３）制御弁７６（４）制御弁７６（５）制御弁７６（６）制御弁７８Ａ油圧回路７８Ｂ油圧回路７８Ｃ油圧回路７８Ｄ油圧回路８０油圧シリンダ８０ａピストンロッド８２油圧室８２’油圧室８４開閉弁８６管路８８ラック９０電気モータ９２ピニオン１００従来技術のサスペンション装置１０２コイルばね１０４ショックアブゾーバ１０６ナックル１０８アッパリンク１１０ロアリンク１１２アッパリンクピン１１４ロアリンクピンＬｕアッパリンク長ＬｕＬｉロアリンク長ＰｕアッパリンクピンＰｉロアリンクピンＢＪｕアッパボールジョイントＢＪｌロアボールジョイント

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の各車輪と車体の間に、シリンダ室
の圧力差によってピストンに荷重を発生する流体シリン
ダから成る荷重発生アクチュエータをそれぞれ配置し、
一方各車輪毎にタイヤ上下変位と上下変位速度とを検出
し、すべての車輪のタイヤ上下変位とタイヤ上下変位速
度とを制御パラメータとしてこの制御パラメータに基づ
いて前記車体が前後左右上下にバランスするように前記
各車輪に相応する荷重発生アクチュエータを制御するこ
とを特徴とする車両のサスペンション方法。
【請求項２】請求項１に記載の車両のサスペンション
方法であって、前記車両の重心加速度を更に検出し、前
記各車輪に相応する荷重発生アクチュエータを前記すべ
ての車輪のタイヤ上下変位とタイヤ上下速度に前記重心
加速度を加えて制御パラメータとし、前記３つの制御パ
ラメータに基づいて前記各車輪に相応する荷重発生アク
チュエータを制御することを特徴とする車両のサスペン
ション方法。
【請求項３】車両の各車輪と車体の間にそれぞれ配置
されシリンダ室の圧力差によってピストンに荷重を発生
する流体シリンダから成る荷重発生アクチュエータと、
各車輪毎にタイヤの上下変位を検出するタイヤ上下変位
センサと、各車輪毎にタイヤの上下変位速度を検出する
タイヤ上下変位速度センサと、すべての車輪のタイヤ上
下変位センサとタイヤ上下変位速度センサとの検出値を
制御パラメータとして前記制御パラメータに基づいて前
記車体が前後左右上下にバランスするように前記各車輪
の荷重発生アクチュエータを制御する制御系統とを備え
ていることを特徴とする車両のサスペンション装置。
【請求項４】請求項３に記載の車両のサスペンション
装置であって、前記車両の重心加速度を検出する重心加
速度検出手段を更に備え、前記制御系統は、前記すべて
の車輪のタイヤ上下変位センサとタイヤ上下速度センサ
の検出値に前記重心加速度検出手段の検出値を加えて制
御パラメータとし、前記３つの制御パラメータに基づい
て前記各輪に相応する荷重発生アクチュエータを制御す
ることを特徴とする車両のサスペンション装置。
【請求項５】請求項３又は４に記載の車両のサスペン
ション装置であって、前記各車輪に相応する荷重発生ア
クチュエータは、相応する車輪のタイヤ位置に対して車
両の長手方向にずらせて配置され、前記荷重発生アクチ
ュエータと前記車輪との間でトルクを伝達するトルク伝
達機構が設けられていることを特徴とするの車両のサス
ペンション装置。
【請求項６】請求項３乃至５のいずれかに記載の車両
のサスペンション装置であって、前記制御系統は、前記
タイヤの上下変位及び上下変位速度に前記車体側の重心
変位、重心速度、重心加速度を重畳させるか手動操作を
加えることによってサスペンションばね定数及びダンピ
ング定数を変化させるようにしたことを特徴とする車両
のサスペンション装置。
【請求項７】請求項３乃至６のいずれかに記載の車両
のサスペンション装置であって、前記荷重発生アクチュ
エータは、各制御パラメータに基づいて求められる発生
荷重を受ける複数の流体シリンダ群から成り、各流体シ
リンダ群は、振動モード別の流体シリンダを含み、前記
複数の流体シリンダ群及び各流体シリンダ群内の流体シ
リンダは縦列されていることを特徴とする車両のサスペ
ンション装置。