JPH08197931A - アクティブサスペンション装置 - Google Patents

アクティブサスペンション装置

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JPH08197931A
JPH08197931A JP7008541A JP854195A JPH08197931A JP H08197931 A JPH08197931 A JP H08197931A JP 7008541 A JP7008541 A JP 7008541A JP 854195 A JP854195 A JP 854195A JP H08197931 A JPH08197931 A JP H08197931A
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tube
wheel
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rod
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Masaki Izawa
正樹 伊沢
Hirotada Itou
裕忠 伊藤
Tsukasa Fukusato
司 福里
Hiroki Nakamura
拓樹 中村
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車輪から衝撃的な荷重が入力してもロック現
象を起こすことがないアクティブサスペンション装置を
提供する。 【構成】 車体２に接続されたチューブ３及び車輪に接
続されたロッド４間に介装される電磁式アクチュエータ
Ａは、チューブ３の内部に上下摺動自在に収納されてモ
ータ支持ばね１１，１２によりフローティング支持され
たモータ７と、このモータ７により駆動されるボールね
じ８とを備えており、モータ７でボールねじ８を駆動す
ることにより車体２と車輪間の変位及び荷重が制御され
る。車輪から衝撃的な荷重が入力すると、モータ７自体
がモータ支持ばね１２を圧縮して上動することにより、
ロッド４の上動が許容されてアクティブサスペンション
装置Ｓのロックが防止され、乗り心地が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、相互に噛合する雄ねじ
部材及び雌ねじ部材を有するねじ手段と、前記ねじ手段
を伸縮駆動するモータとからなる電磁式アクチュエータ
を、車輪及び車体間に配置してなるアクティブサスペン
ション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかるアクティブサスペンション装置
は、例えば米国特許第５，０６０，９５９号明細書によ
り公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来のア
クティブサスペンション装置は、車輪が小石に乗り上げ
たような場合に、アクチュエータを駆動して車輪を車体
に対して変位させようとしても、車輪の急激な変位に対
してアクチュエータの作動を追随させることができず、
サスペンションが実質的にロック状態になって乗り心地
が低下する問題がある。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、車輪から衝撃的な荷重が入力しても上記ロッ
ク現象を起こすことがないアクティブサスペンション装
置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明は、相互に噛合する雄ね
じ部材及び雌ねじ部材を有するねじ手段と、このねじ手
段を伸縮駆動するモータとからなる電磁式アクチュエー
タを、車輪及び車体間に配置してなるアクティブサスペ
ンション装置において、前記モータ又は前記ねじ手段の
少なくとも一方を、車輪又は車体の少なくとも一方にば
ね手段を介して弾性支持したことを特徴とする。
【０００６】また請求項２に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、車体に接続したチューブの内部にば
ね手段を介してモータを弾性支持するとともに、このモ
ータにより伸縮駆動されるねじ手段を車輪に接続したロ
ッドに支持したことを特徴とする。
【０００７】また請求項３に記載された発明は、請求項
２の構成に加えて、チューブとモータとをダンパーを介
して接続したことを特徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１の構成によれば、モータの作動速度で
は追随できない衝撃的な荷重が入力した場合に、ばね手
段の弾性変形により前記荷重が吸収され、サスペンショ
ンのロック現象が回避される。
【０００９】請求項２の構成によれば、モータ及びばね
手段がチューブの内部に収納されるので、チューブをモ
ータ及びばね手段の支持部材に利用してサスペンション
をコンパクト化することができる。
【００１０】請求項３の構成によれば、チューブとモー
タとをダンパーを介して接続したことにより、見かけの
ばね上質量を増加させて車体の上下振動の共振点を下げ
ることができる。
【００１１】
【実施例】以下、図面により本発明の一実施例について
説明する。
【００１２】図１に示すように、車両の車輪及び車体間
に介装されるアクティブサスペンション装置Ｓは、外周
に溶接したばね座１を介して車体２に接続されるチュー
ブ３と、下端がナックル又はサスペンションアームを介
して車輪に接続されるロッド４とを備える。チューブ３
とロッド４とは同軸に配置されており、ロッド４の外周
に溶接したばね座５と前記チューブ３のばね座１との間
に主ばね６が縮設される。
【００１３】チューブ３及びロッド４間の変位及び荷重
を制御する電磁式アクチュエータＡは、モータ７とボー
ルねじ８とを備える。
【００１４】モータ７はチューブ３の内部に収納されて
おり、その外周に設けた２個のスライダ９，９を介して
チューブ３の内周面に沿って軸方向に摺動自在に支持さ
れる。このとき、モータ７は図示せぬ回り止め手段で軸
回りの回転を規制される。モータ７の下面に固定したベ
アリングホルダ１０のフランジ部とチューブ３の下壁３
1 との間に第１モータ支持ばね１１が縮設されるととも
に、モータ７の上面とチューブ３の上壁３2 との間に第
２モータ支持ばね１２が縮設される。両モータ支持ばね
１１，１２には予め所定のセット荷重が与えられてお
り、モータ７は両モータ支持ばね１１，１２の弾発力が
釣り合う位置にフローティング支持される。
【００１５】このように、２個のモータ支持ばね１１，
１２を用い、それぞれのモータ支持ばね１１，１２を圧
縮方向にのみ使用することにより、１個のモータ支持ば
ねを圧縮及び引張の両方向に使用する場合に比べて、強
度上の余裕を持たせることができる。また、チューブ３
の内部にモータ７及び両モータ支持ばね１１，１２を収
納することにより、アクティブサスペンション装置Ａを
コンパクト化することができる。
【００１６】ボールねじ８は、ロッド４の上端に固設さ
れた雌ねじ部材１３と、この雌ねじ部材１３に多数のボ
ール１４…を介して螺合する雄ねじ部材１５とから構成
される。雄ねじ部材１５はチューブ３及びロッド４と同
軸に配置されており、その上端はチューブ３の内部に延
出して前記ベアリングホルダ１０に設けた一対のボール
ベアリング１６，１６によって支持される。そして、モ
ータ７から下方に延びる出力軸７1 の下端と前記雄ねじ
部材１５の上端とが、カップリング１７によって結合さ
れる。
【００１７】車両のばね上部分、即ちアクティブサスペ
ンション装置Ｓによって支持された車体の適所に、上下
加速度を検出する加速度センサ１８が設けられる。加速
度センサ１８からの信号が入力される電子制御ユニット
Ｕによりモータ７の作動が制御される。
【００１８】而して、主ばね６は車両のばね上部分の重
量の大部分を支持しながら車体に対する車輪の上下動を
許容し、路面の凹凸が車体に伝達されるのを防止する。
また、電磁式アクチュエータＡはショックアブソーバの
機能を果たすもので、主ばね６による車体の上下振動を
減衰させる。以下、電磁式アクチュエータＡの機能につ
いて説明する。
【００１９】モータ７を駆動するとボールねじ８の雄ね
じ部材１５が雌ねじ部材１３に対して相対回転し、モー
タ７に対してロッド４が下方に押し下げられ、或いはモ
ータ７に対してロッド４が上方に引き上げられる。ロッ
ド４が下方に押し下げられると、その反力でモータ７が
第２モータ支持ばね１２を圧縮しながらチューブ３内を
上方に移動し、第２モータ支持ばね１２の圧縮に伴う下
向きの荷重がロッド４に作用する。一方、ロッド４が上
方に引き上げられると、その反力でモータ７が第１モー
タ支持ばね１１を圧縮しながらチューブ３内を下方に移
動し、第１モータ支持ばね１１の圧縮に伴う上向きの荷
重がロッド４に作用する。従って、車体の上下振動に応
じてモータ７の作動を制御することにより、車体の上下
振動に減衰力を与えることができる。
【００２０】モータ７の制御は、例えば以下のようにし
て行われる。即ち、加速度センサ１８で車体の上下加速
度を検出し、その上下加速度が下向きのものであればロ
ッド４を押し下げて上向きの荷重を発生させ、その上下
加速度が上向きのものであればロッド４を引き上げて下
向きの荷重を発生させる。
【００２１】このとき、モータ７への印加電圧を加速度
センサ１８で検出した車体の上下加速度に比例させれ
ば、モータ７は印加電圧に比例した回転速度で回転する
ため、モータ７がチューブ３内を上下方向に移動する速
度は前記上下加速度に比例する。従って、上下加速度を
積分して得られる車体の上下方向の移動速度は、モータ
７の上下方向の移動速度を積分して得られるモータ７の
変位（即ち、第１、第２モータ支持ばね１１，１２が発
生する荷重）に比例することになる。
【００２２】上述のようにして、モータ７への印加電圧
を車体の上下加速度に比例して変化させるだけの簡単な
制御により、第１、第２モータ支持ばね１１，１２に車
体の上下方向の移動速度に応じた減衰力を発生させるこ
とが可能となる。而して、車体の上下動に伴う伸縮速度
に応じた減衰力を発生する所謂スカイフックダンパーと
同等の機能を、従来の油圧アクティブサスペンションの
複雑なバルブ制御を必要とせずに実現することができ
る。
【００２３】さて、車両の走行中に車輪が小石に乗り上
げたような場合、その衝撃が上向きの荷重としてロッド
４に伝達される。このようにロッド４に衝撃的な荷重が
加わった場合、モータ７を駆動してロッド４を上向きに
引き上げることにより前記荷重を吸収しようとしても、
モータ７の作動速度には限界があるためにロッド４が実
質的にロック状態になってしまう。またロッド４に衝撃
的な荷重が加わったとき、その荷重によりボールねじ８
の雄ねじ部材１５が回転してロッド４の上動を許容する
機能があるが、モータ７の回転子は少なからぬ慣性モー
メントを持つために雄ねじ部材１５の素早い回転が規制
され、やはりロッド４がロック状態になってしまう。
【００２４】しかしながら、本実施例においては、ロッ
ド４に衝撃的な荷重が加わった場合に、その荷重により
モータ７自体が第２モータ支持ばね１２を圧縮しながら
チューブ３内を上方に移動することができるため、ロッ
ド４がロック状態になることが回避される。これによ
り、凹凸のある路面を走行する際に、車両の乗り心地を
大幅に向上させることができる。
【００２５】尚、モータ７でボールねじ８を作動させる
ことにより、ロッド４を上下に移動させて車高を調整す
ることも可能である。
【００２６】次に、図２〜図４に基づいて本発明の第２
実施例を説明する。
【００２７】図２に示すように、第２実施例のアクティ
ブサスペンション装置Ｓは、第１実施例のもののチュー
ブ３の上壁３2 下面とモータ７の上面とをダンパー１９
により接続したものである。即ち、ダンパー１９はシリ
ンダ２０、ピストン２１及びピストンロッド２２から構
成されており、シリンダ２０がチューブ３の上壁３2下
面に結合され、ピストンロッド２２がモータ７の上面に
結合される。
【００２８】図４は通常のスカイフックダンパーのモデ
ルを示すものであり、車輪０１と車体０２とが並列に配
置されたばね０３及びダンパー０４により接続されると
ともに、車体０２と空中の仮想的な固定点とがスカイフ
ックダンパー０５により接続される。ここで、ｘ0 をば
ね下変位、ｘ1 をばね上変位、Ｍをばね上質量、Ｋをば
ね０３のばね定数、Ｃをダンパー０４の減衰定数、ＣSF
をスカイフックダンパー０５の減衰関数とすると、図４
のモデルの運動方程式は、
【００２９】
【数１】
【００３０】で与えられる。式（１）をラプラス変換す
ると、伝達関数は、
【００３１】
【数２】
【００３２】で与えられる。ここで、Ｓはラプラス演算
子である。
【００３３】式（２）の分母におけるＣSFＳ項が、スカ
イフックダンパー０５を設けたことにより加わった項で
ある。前記ＣSFＳ項の存在により、車体０２に外力が加
わった場合には、スカイフックダンパー０５はダンパー
０４の減衰定数Ｃを増加させるように作用し、車体の姿
勢変化を抑制する。また前記ＣSFＳ項の存在により、車
輪０１に外力が加わった場合には、即ちばね０３が圧縮
されて車体０２を押し上る場合やばね０３が伸長されて
車体０２を引き下げる場合には、スカイフックダンパー
０５はダンパー０４の減衰定数Ｃを減少させるように作
用し、路面からの振動を遮断する。
【００３４】一方、図３は第２実施例（図２参照）のモ
デルを示すものであり、車輪０１と車体０２とが主ばね
６により接続されるとともに、第１、第２モータ支持ば
ね１１，１２及びダンパー１９を並列に連結したものに
電磁式アクチュエータＡが直列に連結され、これら第
１、第２モータ支持ばね１１，１２、ダンパー１９及び
電磁式アクチュエータＡが車輪０１及び車体０２間に介
装される。ここで、ｘ0をばね下変位、ｘ1 をばね上変
位、ｘｃを電磁式アクチュエータＡのモータ７の変位、
Ｍをばね上質量、Ｋ0 を主ばね６のばね定数、Ｋｓを第
１、第２モータ支持ばね１１，１２のばね定数、Ｃｓを
ダンパー１９の減衰定数とすると、図３のモデルの運動
方程式は、
【００３５】
【数３】
【００３６】で与えられる。また、電磁式アクチュエー
タＡの作動速度（伸縮速度）は車体０２の上下加速度に
比例するため、その比例定数をＰとすると、
【００３７】
【数４】
【００３８】が成立する。式（３）及び式（４）をラプ
ラス変換すると、伝達関数は、
【００３９】
【数５】
【００４０】で与えられる。
【００４１】通常のスカイフックダンパーの伝達関数で
ある式（２）の分母の二次の項と、第２実施例のアクテ
ィブサスペンション装置Ｓの伝達関数である式（５）の
分母の二次の項とを比較すると明らかなように、ＰＣｓ
がばね上質量Ｍを実質的に増加させて車体の上下振動の
共振点を下げる効果を発揮することが分かる。また、式
（２）及び式（５）の分母の一次の項を比較すると明ら
かなように、ＰＫｓが前記スカイフックダンパーの効果
を発揮することが分かる。
【００４２】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【００４３】例えば、実施例ではチューブ３を車体側に
接続し、ロッド４を車輪側に接続しているが、両者の位
置関係を入れ換えてチューブ３を車輪側に接続し、ロッ
ド４を車体側に接続することができる。
【００４４】また、実施例ではモータ７全体をチューブ
３に対して摺動自在に支持しているが、モータ７の一部
だけをチューブ３に対して摺動自在に支持しても良い。
即ち、モータ７の固定子をチューブ３の内周に固定し、
回転子をチューブ３に対して摺動自在に支持することが
できる。
【００４５】また、モータ７をチューブ３に固定し、ボ
ールねじ８をばね手段でロッド４に対して摺動自在に支
持しても良い。要するに、モータ７又はボールねじ８の
少なくとも一方を、車輪又は車体の少なくとも一方にば
ね手段を介して弾性支持すれば良い。
【００４６】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された発
明によれば、モータ又はねじ手段の少なくとも一方を、
車輪又は車体の少なくとも一方にばね手段を介して弾性
支持したので、モータの作動速度では追随できない衝撃
的な荷重が入力しても、ばね手段の弾性変形により前記
荷重を吸収してサスペンションのロック現象を回避し、
乗り心地の低下を防止することができる。
【００４７】また請求項２に記載された発明によれば、
車体に接続したチューブの内部にばね手段を介してモー
タを弾性支持するとともに、このモータにより伸縮駆動
されるねじ手段を車輪に接続したロッドに支持したの
で、チューブをモータ及びばね手段の支持部材として利
用し、サスペンションのコンパクト化を図ることができ
る。
【００４８】また請求項３に記載された発明によれば、
チューブとモータとをダンパーを介して接続したことに
より、見かけのばね上質量を増加させて車体の上下振動
の共振点を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アクティブサスペンション装置の縦断面図
【図２】第２実施例に係るアクティブサスペンション装
置の縦断面図
【図３】第２実施例の係るアクティブサスペンション装
置のモデルを示す図
【図４】スカイフックダンパーのモデルを示す図
【符号の説明】
Ａ 電磁式アクチュエータ ２ 車体 ３ チューブ ４ ロッド ７ モータ ８ ボールねじ（ねじ手段） １１ 第１モータ支持ばね（ばね手段） １２ 第２モータ支持ばね（ばね手段） １３ 雌ねじ部材 １５ 雄ねじ部材 １９ ダンパー
フロントページの続き (72)発明者 中村 拓樹 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相互に噛合する雄ねじ部材（１５）及び
    雌ねじ部材（１３）を有するねじ手段（８）と、このね
    じ手段（８）を伸縮駆動するモータ（７）とからなる電
    磁式アクチュエータ（Ａ）を、車輪及び車体（２）間に
    配置してなるアクティブサスペンション装置において、 前記モータ（７）又は前記ねじ手段（８）の少なくとも
    一方を、車輪又は車体（２）の少なくとも一方にばね手
    段（１１，１２）を介して弾性支持したことを特徴とす
    る、アクティブサスペンション装置。
  2. 【請求項２】 車体（２）に接続したチューブ（３）の
    内部にばね手段（１１，１２）を介してモータ（７）を
    弾性支持するとともに、このモータ（７）により伸縮駆
    動されるねじ手段（８）を車輪に接続したロッド（４）
    に支持したことを特徴とする、請求項１記載のアクティ
    ブサスペンション装置。
  3. 【請求項３】 チューブ（３）とモータ（７）とをダン
    パー（１９）を介して接続したことを特徴とする、請求
    項２記載のアクティブサスペンション装置。
JP7008541A 1995-01-23 1995-01-23 アクティブサスペンション装置 Pending JPH08197931A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7008541A JPH08197931A (ja) 1995-01-23 1995-01-23 アクティブサスペンション装置
US08/589,219 US5678847A (en) 1995-01-23 1996-01-22 Active suspension system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7008541A JPH08197931A (ja) 1995-01-23 1995-01-23 アクティブサスペンション装置

Publications (1)

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JPH08197931A true JPH08197931A (ja) 1996-08-06

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JP7008541A Pending JPH08197931A (ja) 1995-01-23 1995-01-23 アクティブサスペンション装置

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JP (1) JPH08197931A (ja)

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