サスペンション装置
【課題】多数の要素の集合体で構成されているサスペンション装置のシステム全体としてのシステムバネ剛性を最適に発揮させることができるサスペンション装置を提供する。
【解決手段】車両の車輪２または車体９から伝達される振動を抑制する振動抑制手段、または車体９の高さを調整する車高調整手段の車体９への取付状態を調整して、サスペンション装置１ａのシステム全体で発揮するシステムバネ剛性の制御を行うシステムバネ剛性制御手段５を備える。振動抑制手段、または車高調整手段は、車輪２側と車体９側との間に接続され、車輪２側と車体９側との相対移動を減衰させる減衰力を発生させるダンパ装置６であり、システムバネ剛性制御手段５は、ダンパ装置６の車輪２側または車体９側の取付部６ａ、６ｂに設けられ、ダンパ装置６の取付位置を移動させることによってシステムバネ剛性を制御する。
【解決手段】車両の車輪２または車体９から伝達される振動を抑制する振動抑制手段、または車体９の高さを調整する車高調整手段の車体９への取付状態を調整して、サスペンション装置１ａのシステム全体で発揮するシステムバネ剛性の制御を行うシステムバネ剛性制御手段５を備える。振動抑制手段、または車高調整手段は、車輪２側と車体９側との間に接続され、車輪２側と車体９側との相対移動を減衰させる減衰力を発生させるダンパ装置６であり、システムバネ剛性制御手段５は、ダンパ装置６の車輪２側または車体９側の取付部６ａ、６ｂに設けられ、ダンパ装置６の取付位置を移動させることによってシステムバネ剛性を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バネ上系とバネ下系との間に設けられて車両の緩衝動作を行うサスペンション装置に関し、特に、バネ剛性を変化させる機構を備えたサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サスペンション装置としては、コイルバネと鋼鉄棒材のトーションバースプリングとを組み合わせて主バネのバネ剛性を変化させるものが知られている。また、走行中の車両に対して緩衝動作を行うサスペンション装置として、例えば、車速に応じてバネ定数を自動的に変化させるエアサスペンションシステムの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、車速に応じて、ピストンロッドをシリンダ内に所定距離だけ押し込ませることにより、サブチャンバの容積を変化させてエアスプリングのバネ定数を変化させている。すなわち、車速が速いときはサブチャンバの容積を小さくして、ピストンロッドをシリンダ内にさらに押し込ませることにより、エアサスペンションシステムのバネ定数を大きくしている。また、車速が遅いときはサブチャンバの容積を大きくして、ピストンロッドをシリンダ内から引き出させることにより、エアサスペンションシステムのバネ定数を小さくしている。このようにして、車速に応じてエアサスペンションシステムのバネ定数の大きさを調整することによって、車速に応じた緩衝動作を行うようにしている。
【０００３】
また、油圧緩衝器のピストンロッドを車体側に取付けるマウントラバーと、シリンダ内筒に設けられてピストンロッドを支持するロッドガイドとを備えてエアサスペンション装置を構成する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、エアサスペンション装置として、空気室と油圧緩衝器とが一体的に設けられていて、油圧緩衝器のピストンロッドの上端は、マウントラバーを介して車体側に連結されている。また、ピストンロッドはロッドガイドにより支持された構成となっている。このとき、空気室の空気圧でアクチュエータの可動隔壁を変位させている。このような構成により、エアサスペンション装置の部品点数を低減させることができると共に、そのエアサスペンション装置を安定的に動作させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６１８７３号公報
【特許文献２】特開２０００−１８６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示された技術は、車速に応じてサブチャンバの容積を変化させることにより、シリンダ内のピストロッドの位置を移動させて、エアサスペンションシステムのバネ定数の大きさを調整しているが、エアサスペンションシステムの系全体のバネ定数を制御するようには考慮されていない。言い換えると、この技術は、サブチャンバに連接するエアスプリングの内圧を可変させることによって、エアサスペンションシステムのバネ定数の大きさを調整している。
【０００６】
ところが、自動車のサスペンションシステムは多くの要素の集合体で構成されていて、それらの集合体の近接する各要素が相互に影響を及ぼし合って、最終的に、エアサスペンションシステムの系全体のバネ特性を発揮している。しかし、特許文献１に開示された技術は、エアサスペンションシステムを構成する各要素の集合体としてのシステム全体のバネ特性は考慮されていない。すなわち、サブチャンバのバネ定数のみではシステム全体のバネ特性を得ることはできない。また、エアサスペンションシステムは、車速以外にも路面状態などによってバネ定数を調整する必要があるが、特許文献１に開示された技術は路面状態などについては考慮されていない。
【０００７】
また、特許文献２に開示された技術においては、マウントラバーはゴム等の可撓性材料によって形成されているため、路面からの外力などがピストンロッドを通じてマウントラバーに伝達された場合にはマウントラバーが変形する。このようなマウントラバーの変形時において、マウントラバーは固有のバネ定数を有するために、そのバネ定数に応じた反力を発生させる。すなわち、マウントラバー自体がバネ定数を有しているので、外力に対して所定の反力を発生させる。したがって、エアサスペンション装置は、空気バネのバネ定数だけではなく、マウントラバーのバネ定数なども考慮して設計しなければならないが、特許文献２の技術はマウントラバーのバネ定数を加える考慮はなされていない。
【０００８】
また、エアサスペンション装置を構成するロッドガイドは、一般的に、ピストンを摺動可能なように支持されているため、油圧緩衝器のストローク時においてロッドガイドとピストンロッドとの間には摩擦力が発生する。したがって、マウントラバー自体のバネ定数やロッドガイドとピストンロッドとの間の摩擦力などが相互に影響を及ぼし合うために、サスペンション装置（または、サスペンションシステム）の系全体から生じるシステムバネ定数は、空気バネのバネ定数以外に各要素間で発生する様々なバネ定数を加える必要があるが、特許文献２の技術は各要素間で発生するバネ定数を加える考慮はなされていない。
【０００９】
つまり、車両が目的とする姿勢制御や制振制御を行う際に、目標とするバネ定数の調整や振動減衰力を実現させるときに、エアサスペンションの空気室（例えば、サブチャンバなど）のバネ定数の調整、流体粘度の調整、あるいは流体の流路面積の調整などによって、振動減衰力を制御する減衰力可変ダンパが発生させる振動減衰力を所定の値に設定してしまうと、マウントラバーのバネ定数やピストンロッドの摺動抵抗（摩擦力）が影響して、サスペンションシステムの系全体としては目的とするバネ定数や減衰力からずれてしまう。その結果、車両の姿勢制御や制振制御において、意図しない影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
言い換えると、マウントラバーで発生するバネ定数やピストンロッドの摩擦力も考慮して、サスペンション装置のシステム全体としてバネ剛性を調整することにより、サスペンション装置全体として目標とするバネ定数や減衰力（荷重）を発生させて、車両に対して所望の制振制御や姿勢制御を行う必要があるか、特許文献１や特許文献２に開示された技術では、サスペンション装置の系全体としてバネ剛性を調整することはできない。また、これらの技術では、エアサスペンション（空気バネ）や減衰力可変ダンパを用いることなく、マウントラバーのバネ定数やロッドガイドの摩擦力を有効に利用して、サスペンション装置全体のシステムバネ剛性を所望の剛性に調整することができない。すなわち、サスペンション装置において、主バネのバネ剛性だけを変化させても、システム全体のシステムバネ剛性を所望の剛性に変化させることはできない。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、多数の要素の集合体で構成されているサスペンション装置の各要素及び要素間の摩擦力等を有効に利用することにより、システム全体としてのシステムバネ剛性を最適に発揮させることができるサスペンション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るサスペンション装置は、車両の車輪または車体から伝達される振動を抑制する振動抑制手段、または前記車体の高さを調整する車高調整手段を有するサスペンション装置において、
前記振動抑制手段または前記車高調整手段の前記車体への取付状態を調整して、サスペンション装置のシステム全体で発揮するシステムバネ剛性の制御を行うシステムバネ剛性制御手段を備えることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、システムバネ剛性制御手段が、振動抑制手段または車高調整手段の車体への取付状態を調整することができるので、要素間の摩擦力等を調整することができ、サスペンション装置のシステム全体で発揮するシステムバネ剛性を制御することができる。そのため、振動抑制手段や車高調整手段に固有の主バネ剛性に加えて、振動抑制手段や車高調整手段以外の構成要素が発揮するマウントバネ剛性も付加されたシステムバネ剛性によって車両の制振制御や姿勢制御を行うことが可能となる。これによって、車両の走行状態に応じてきめ細かな振動制御や姿勢制御を行うことができる。
【００１４】
本発明の請求項２に係るサスペンション装置は、請求項１に記載のサスペンション装置において、
前記振動抑制手段、または前記車高調整手段は、前記車輪側と前記車体側との間に接続され、前記車輪側と前記車体側との相対移動を減衰させる減衰力を発生させるダンパ装置であり、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記ダンパ装置の車輪側または車体側の取付部に設けられ、前記ダンパ装置の取付位置を移動させることによって前記システムバネ剛性を制御することを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、ダンパ装置の車両へ（車輪側または車体側へ）の取付位置を移動させることで、単にダンパ装置の主バネ剛性が発揮する荷重（減衰力）だけではなく、各種構成要素が発生するマウント剛性も含めて、サスペンション装置のシステム全体として発揮するシステムバネ剛性を調整することができる。そのため、車両の制振制御や姿勢制御の精度を向上させることが可能となる。なお、振動抑制手段はダンパ機能を備えているが、車高調整手段はダンパ機能と車高調整機能とを備えている。
【００１６】
本発明の請求項３に係るサスペンション装置は、請求項２に記載のサスペンション装置において、前記システムバネ剛性制御手段は、前記ダンパ装置の取付位置を前記車両の前後方向または車幅方向、もしくはその両方向に移動させることによって前記システムバネ剛性を制御することを特徴としている。
【００１７】
この構成によれば、ダンパ装置の取付位置を任意の方向へ変化させることができるため、それに伴ってダンパ装置の車体への傾斜状態を任意の方向へ変化させることができる。したがって、ダンパ装置の内部で発生する摺動による摩擦力をきめ細かく変化させることができるので、サスペンション装置のシステムバネ剛性を微細に調整することが可能となる。これによって、車両の制振制御や姿勢制御の精度をさらに向上させることができる。
【００１８】
本発明の請求項４に係るサスペンション装置は、請求項１乃至３の何れかに記載のサスペンション装置において、前記車両の振動状態を検出する振動状態検出手段を備え、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記振動状態検出手段が検出した前記車両の振動状態が所定の振動状態を超えたとき、前記システムバネ剛性を減少させるように制御することを特徴としている。
【００１９】
この構成によれば、システムバネ剛性制御手段は、振動状態検出手段が検出した車両の振動情報に基づいて、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御することができ、車両の振動が大きい場合には、サスペンション装置のシステムバネ剛性を下げることで、車両の乗心地を向上させることができる。
【００２０】
本発明の請求項５に係るサスペンション装置は、請求項１乃至４の何れかに記載のサスペンション装置において、前記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段、または前記車両の姿勢状態を検出する姿勢状態検出手段を備え、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記旋回状態検出手段が検出した前記車両の旋回状態が所定の旋回状態（角度）を超えたとき、または前記姿勢状態検出手段が検出した前記車両の姿勢状態が所定の傾斜角度を超えたとき、前記システムバネ剛性を増加させるように制御することを特徴としている。
【００２１】
この構成によれば、サスペンション装置のシステム全体としてのシステムバネ剛性を大きくして、旋回性能を高めたり、姿勢傾斜の抑制を促進したりすることができるので、走行中の車両における操作の安定性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、多数の要素の集合体で構成されているサスペンション装置の各要素及び要素間の摩擦力等を有効に利用することにより、システム全体としてのシステムバネ剛性を最適に発揮させることができるサスペンション装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の各実施形態に係るサスペンション装置におけるシステムバネの変位−荷重特性を示す特性図である。
【図２】図１の特性図において特性ａと特性ｂの下死点を一致させたときのシステムバネの変位−荷重特性を示す特性図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置およびその周辺構成を示す構成図であり、(ａ)は車両の後方から透視した構成図、（ｂ）は上方から透視した構成図である。
【図４】図３の構成図におけるステアリングナックル４とアクチュエータ５とダンパ６の下端の取付部６ａとの位置関係を下方から鳥瞰して示す第１実施形態のサスペンション装置の模式図である。
【図５】本発明の各実施形態に係るサスペンション装置における第１の制御方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の各実施形態に係るサスペンション装置における第２の制御方法を示すフローチャートである。
【図７】図３の構成図におけるステアリングナックル４とアクチュエータ５とダンパ６の下端の取付部６ａとの位置関係を下方から鳥瞰して示す第２実施形態のサスペンション装置の模式図である。
【図８】ある車両について測定した、タイヤの変位（前後方向と横方向）とサスペンション装置の上下変位との関係を示す特性図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るサスペンション装置およびその周辺構成を示す構成図であり、(ａ)は車両の後方から透視した構成図、（ｂ）は上方から透視した構成図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るサスペンション装置を車両に搭載したときのサスペンション特性の及ぼす効果を示す特性図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るサスペンション装置を車両に搭載したときの車体側のバネ上応答に及ぼす効果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
自動車のサスペンション装置は多くの要素の集合体で構成されているため、近接する各要素が相互に影響を及ぼし合って、最終的にシステムとしてのサスペンション特性を発揮している。具体的には、主バネやダンパやダンパーマウントなどがサスペンション装置の構成要素となっている。したがって、サスペンション装置のシステムとしての応答性は、主バネのバネ剛性ではなく、システム全体のシステムバネ剛性に支配されることになる。
【００２５】
本発明のサスペンション装置は、アクティブサスペンションで調整可能なバネ定数や荷重のみならず、サスペンション装置を構成するマウントラバーのバネ定数やロッドガイドの摺動抵抗など、サスペンション装置を構成する各種の要素や要素間で発生する反力や摺動抵抗を有効に利用して、サスペンション装置のシステム全体のバネ剛性(システムバネ剛性)を制御することを特徴としている。なお、バネ剛性（N／m）とは、ある物体を撓ませたときに発生する接触力（つまり、反力や加重）の比率に相当するものである。したがって、マウントラバーの反力やロッドガイドの摩擦力などは、サスペンション装置のシステム全体で見たときに、ピストンロッドをストロークさせたときに発生する荷重として捉えられるため、サスペンションシステム全体のシステムバネ剛性に影響を与えることができる。
【００２６】
図１は、本発明の各実施形態に係るサスペンション装置におけるシステムバネの変位−荷重特性を示す特性図であり、横軸に変位、縦軸に荷重を表わしている。図１において、特性ａは、構成要素の摩擦力が小さいとき（低摩擦時）のシステムバネの変位−荷重特性であり、特性ｂは、構成要素の摩擦力が大きいとき（高摩擦時）のシステムバネの変位−荷重特性である。低摩擦時の特性ａにおけるａ１−ａ２間、およびａ３−ａ４間、高摩擦時の特性ｂにおけるｂ１−ｂ２間、およびｂ３−ｂ４間は、サスペンション装置や可変減衰力ダンパによって特性変更が可能な主バネ剛性の特性領域である。この主バネ剛性の特性領域においては、特性ａ、ｂのいずれの特性においても、主バネ剛性の特性に基づいて変位量に比例して荷重は増加（または、減少）している。
【００２７】
また、低摩擦時の特性ａにおけるａ２−ａ３間、およびａ４−ａ１間、高摩擦時の特性ｂにおけるｂ２−ｂ３間、およびｂ４−ｂ１間は、マウントラバーの反力やロッドガイドの摺動抵抗などによって定まるマウント剛性の特性領域である。このマウント剛性の特性領域は、特性ａ、ｂのいずれの特性においても、マウントラバーの反力やロッドガイドの摺動抵抗などによるマウント剛性によって荷重は急激に増加（または、減少）する。
【００２８】
すなわち、図１に示すように、システムバネ剛性の特性は、マウントラバーの反力やロッドガイドの摺動抵抗などによって生じるヒステリシスを有し、主バネ剛性により増加または減少し、所定の変位量を超えるとマウント剛性によって荷重は急激に増加または減少する。
【００２９】
さらに詳しく述べると、構成要素の摩擦力が小さいとき（低摩擦時）のシステムバネの変位−荷重特性は特性ａのようなループを描き、構成要素の摩擦力が大きいとき（高摩擦時）のシステムバネの変位−荷重特性は特性ｂのようなループを描く。つまり、サスペンション装置の変位−荷重特性においては、低摩擦時の特性ａと高摩擦時の特性ｂは、ともに平行四辺形の相似形特性を描く。なお、構成要素の摩擦力が０のときはマウント剛性による急激な荷重の変化はないので、ほぼ主バネ剛性の特性に基づいた1本の比例特性となる。
【００３０】
図２は、図１の特性図において特性ａと特性ｂの下死点を一致させたときのシステムバネの変位−荷重特性を示す特性図であり、横軸に変位、縦軸に荷重を表わしている。特性ａと特性ｂを比較して、サスペンション装置の下死点から上死点までの変位運動の挙動を見ると、摩擦力の大きさの差が、マウント剛性に大きな影響を与え、主バネ剛性にはあまり影響を与えていないことがわかる。
【００３１】
結果的には、構成要素の摩擦力が大きいときは、下死点ｂ１から上死点ｂ３へのトータルの傾きである特性ｂ０がシステムバネ剛性となり、変位量が最大の上死点における荷重（つまり、復元力）が大きくなってシステムバネ剛性が高くなる。また、構成要素の摩擦力が小さいときは、下死点ａ１から上死点ａ３へのトータルの傾きである特性ａ０がシステムバネ剛性となり、変位量が最大の上死点における荷重（つまり、復元力）が小さくなってシステムバネ剛性が低くなる。
【００３２】
すなわち、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御する際には、マウント剛性（つまり、マウントラバー反力やロッドガイドの摺動抵抗）を変えて、サスペンション装置や減衰力可変ダンパによるバネ定数や荷重などを変えることなく、サスペンション装置のシステム全体のシステムバネ剛性を変えることができる。
【００３３】
そこで、本発明の各実施形態に係るサスペンション装置では、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）を付加することにより、各構成要素のレイアウトや寸法公差などの制約条件に基づいて構成された一般的なサスペンション装置で実現されるシステムバネ剛性を積極的に制御することにより、サスペンション装置に所望のバネ上応答を実現させるようにしている。
【００３４】
以下、本発明に係るサスペンション装置の幾つかの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３５】
（第１実施形態）
図３（ａ）と（ｂ）に、本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置およびその周辺構成を示す。図３(ａ)に車両の後方から透視した構成図を示し、図３（ｂ）に上方から透視した構成図を示す。なお、図３（ａ）において、図の左矢印が車両の左側、右矢印が車両の右側を示し、図の上側が車両の上部、図の下側が車両の下部を示し、かつ、紙裏側が車両の前方、紙表側が車両の後方を示している。
【００３６】
図３（ａ）と（ｂ）において、タイヤ２は図示しないホイールを介してハブ３に回動可能に固定されている。ハブ３にはステアリングナックル４が取付けられている。サスペンション装置１ａは、ステアリングナックル４の上部側のダンパ保持部４ａの上に取り付けられている。すなわち、このサスペンション装置１ａは、ダンパ保持部４ａの上部に取り付けられたアクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５と、アクチュエータ５の上部にブッシュ（ダンパ下端の取付部：マウントラバー）６ａによって可動自在に取り付けられたダンパ（振動抑制手段）６と、ダンパ６と並列かつ伸縮自在に取り付けられたコイルバネ７と、ダンパ６とコイルバネ７の上部に取り付けられて車両のボディ（車体）９に可動自在に接続するブッシュ（ダンパ上端の取付部：マウントラバー）６ｂとを備えて構成されている。なお、ダンパ６は、振動抑制機能に加えて、車高調整機能を実現するための車高調整手段を備えることもできる。
【００３７】
また、ステアリングナックル４とナックルロアアーム４ｂとの間には、タイヤ２に回転力を伝達させるためのドライブシャフト１０が延在されている。また、ナックルロアアーム４ｂから、ロアボールジョイント１１を介してロアアーム１２が延在されてボディ９に固定されている。さらに、ステアリングナックル４からステアリングナックルアーム４ｃを介してタイロッド１３が可動自在に取り付けられ、タイヤ２を転舵できるように構成されている。
【００３８】
また、図３に示すように、サスペンション装置１ａの動作状態を検出する手段として、車両の振動状態を検出する振動状態検出手段１５と、車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段１６と、車両の姿勢状態を検出する姿勢状態検出手段１７とが備えられている。なお、旋回状態検出手段１６と姿勢状態検出手段１７はいずれか１つを設けてもよい。また、車両の振動状態は、車両の加速度を計測したり、車両左右のダンパ６の伸縮状態（サスペンション変位）を計測したり、横方向加速度（横Ｇ）を計測したりすることで検出することができる。車両の旋回状態と姿勢状態は、操舵角を計測したり、車両左右のダンパ６の伸縮状態（サスペンション変位）を計測したり、横方向加速度（横Ｇ）を計測したりすることで検出することができる。
【００３９】
図４に、図３の構成図におけるステアリングナックル４とアクチュエータ５とダンパ下端の取付部６ａとの位置関係を示す。なお、図４では、図の左方が車両の前方、図の右方が車両の後方を示している。ダンパ下端の取付部６ａにアクチュエータ５を付加し、このアクチュエータ５を回動自在にステアリングナックル４（実際にはダンパ保持部４ａ）に取り付ける。すなわち、ダンパ下端の取付部６ａとステアリングナックル４とを仲介する位置にアクチュエータ５を配置する。
【００４０】
そして、アクチュエータ５の駆動力によって、図４の矢印ｂ，ｃ方向（車両の前後方向）に示すように、ダンパ下端の取付部６ａをステアリングナックル４から相対的に車両の前後方向に変位させることにより、ダンパ６の中心軸６ｃの軸方向を中立時の矢印ｄから最大変位時の矢印ｅの方向へと、最大変位時の矢印ｆの方向へ、また、それらの逆方向へ、傾斜させることができる。これによって、ダンパ６の図示しないダンパ側壁の内筒と外筒との間に生じる摩擦力を増減させるような制御をすることができる。すなわち、ダンパ下端の取付部６ａが変位しないでダンパ６の中心軸６ｃの軸方向が矢印ｄのときは、ダンパ６の図示しないダンパ側壁の内筒と外筒との間に生じる摩擦力は小さくなり、ダンパ下端の取付部６ａが矢印ｂ，ｃの方向に変位してダンパ６の中心軸６ｃの軸方向が矢印ｅ，ｆの方向へ傾いたときは、ダンパ６の図示しないダンパ側壁の内筒と外筒との間に生じる摩擦力は大きくなる。こうして、コイルバネ７によるバネ剛性に、増減制御可能なダンパ６の摩擦力によるマウント剛性が加算され、トータルとしてのシステムバネ剛性を増減させる制御を行うことができる。
【００４１】
なお、アクチュエータ５は、ダンパ下端の取付部６ａに変位を発生させるものであれば動力や形式などは問わない。また、ダンパ下端の取付部６ａの変位方向は、図４に示す方向と直角な方向であっても、ダンパ６の摩擦力を変化させることができればよい。
【００４２】
次に、図３に示す構成のサスペンション装置１ａで実現させる制御方法の内容について説明する。図５に、第１実施形態のサスペンション装置１ａにおける第１の制御方法を示す。一般的に、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性は、車両の乗心地に対してはシステムバネ剛性が低く、操作の安定性に対してはシステムバネ剛性が高いことが求められる。したがって、車両の走行状態を判定してシステムバネ剛性を制御する。
【００４３】
まず、ステップＳ１で、振動状態検出手段１５と、旋回状態検出手段１６と、姿勢状態検出手段１７は、車両の舵角、横方向加速度（横Ｇ）、サスペンション変位などによって車両の走行状態（振動状態、旋回状態、姿勢状態）を検出する。また、速度計は、車速を計測（検出）する。そして、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、検出された車両の舵角、横方向加速度（横Ｇ）、サスペンション変位、車速などを取得する。
【００４４】
次に、ステップＳ２で、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、車両の走行状態が旋回中、急加速中、急ブレーキ中などであって、走行時の安定性が現状よりさらに必要か（例えば、車両左右でのサスペンション変位の差が所定値を超えているか）否かを判定する。ここで、車両の走行状態が旋回中などではなく、走行時の安定性を特に必要としない場合は（ステップＳ２でＮｏ）、ステップＳ１に戻り、車両の走行状態を継続して検出する。一方、車両の走行状態が旋回中などであり、走行時の安定性を必要とする場合は（ステップＳ２でＹｅｓ）、ステップＳ３に進む。
【００４５】
ステップＳ３で、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、アクチュエータ５に対して、システムバネ剛性を増加させる方向に、ダンパ６の下端（ダンパ下端の取付部６ａ）を変位させるように指示を出す。これによって、アクチュエータ５はダンパ６の下端を、車両の前後方向に大きく変位させるので、ダンパ６の中心軸６ｃの軸方向が傾き、摩擦力が増加してマウント剛性が増加する。その結果、サスペンション装置のシステムバネ剛性が増加する。これによって、車両は、旋回時等における操作の安定性を確保することができる。
【００４６】
また、路面状態によってタイヤ２がボディ（車体）９に対して上下する際には、車両の前後方向においても同時に変位が発生する。すなわち、車両の前後方向の変位は、ボディ９の前部が下がるアンチダイブ・スコート、および路面状態によってボディ９に感じる振動などのハーシュネスの対策などによって定まるが、タイヤ２の取り付け状態によるアライメントの変化を決める位置関係を示すジオメトリの変化によっても、ダンパ６の摩擦力の増加が発生する。これによって、意図しないシステムバネ剛性の上昇が発生することがある。このような場合は、図３に示すサスペンション装置１ａの機構によって、ダンパ６の摩擦力を減少させる方向にダンパ６の下端の変位量を制御して、システムバネ剛性を低下させることによって車体の振動エネルギを減少させることができる（第２の制御方法）。
【００４７】
図６に、図３に示す第１実施形態のサスペンション装置１ａにおける第２の制御方法を示す。まず、ステップＳ１１で、振動状態検出手段１５と、旋回状態検出手段１６と、姿勢状態検出手段１７は、車両の舵角、横方向加速度（横Ｇ）、サスペンション変位などによって車両の走行状態（振動状態、旋回状態、姿勢状態）を検出する。また、速度計は、車速を計測（検出）する。そして、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、検出された車両の舵角、横方向加速度（横Ｇ）、サスペンション変位、車速などを取得する。
【００４８】
次に、ステップＳ１２で、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、車両の走行状態が直進走行であって、かつ、ハーシュネス等があるために、現状よりさらにゆったり感が必要か（例えば、ハーシュネス等によるサスペンション変位が所定値を超えているか）否かを判定する。ここで、車両は直進走行中でなく、ゆったり感を必要としない場合は（ステップＳ１２でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、車両の走行状態を継続して検出する。一方、車両の走行状態が直進走行中であり、かつ、現状よりさらにゆったり感を必要とするときは（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ステップＳ１３に進む。
【００４９】
ステップＳ１３で、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、アクチュエータ５に対して、システムバネ剛性を減少させる方向に、ダンパ６の下端（ダンパ下端の取付部６ａ）を変位させるように指示を出す。これによって、アクチュエータ５はダンパ６の下端を、車両の前後方向に変位させ、ダンパ６の中心軸６ｃの軸方向が傾き、摩擦力が減少してマウント剛性が低下する。その結果、サスペンション装置のシステムバネ剛性が低下する。これによって、車両は、直進走行時において、システムバネ剛性を低下させることによって、車体の振動エネルギを減少させることができる。
【００５０】
（第２実施形態）
第１実施形態のサスペンション装置１ａは、図３（ｂ）に示すようにダンパ６の下端にアクチュエータ５を付加し、そのアクチュエータ５によってダンパ６の下端を車両の前後方向に変位させて、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性を制御した。第２実施形態のサスペンション装置１ａでは、第１実施形態と同様に、図３（ｂ）に示すようにダンパ６の下端にアクチュエータ５を付加するが、アクチュエータ５によってダンパ６の下端を車両の左右方向（図３（ｂ）における図の左右方向）に変位させて、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性を制御するようにした。
【００５１】
図７に、第２実施形態のサスペンション装置１ｂのステアリングナックル４（ダンパ保持部４ａ）とアクチュエータ５とダンパ６との関係を示す。なお、図７において、矢印左の方向が車両の左方であり、矢印右の方向が車両の右方である。図７に示すように、ダンパ下端の取付部６ａにアクチュエータ５を取り付け、このアクチュエータ５を回動自在にステアリングナックル４に取り付ける。すなわち、ダンパ下端の取付部６ａとステアリングナックル４とを仲介する位置にアクチュエータ５を配置する。
【００５２】
そして、アクチュエータ５の駆動力によって、図７の矢印ｂ，ｃ方向（車両の左右方向）に示すように、ダンパ下端の取付部６ａをステアリングナックル４から相対的に車両の横方向（左右方向）に変位させることにより、第１実施形態と同様に、ダンパ６の中心軸６ｃの軸方向を左右方向に傾かせることができるので、ダンパ６の図示しないダンパ側壁の内筒と外筒との間に生じる摩擦力を制御することができる。
【００５３】
アクチュエータ５によってダンパ６の下端を左右方向へ変位させると、ダンパ６の下端が、ステアリングナックル４から延在されたダンパ保持部４ａから相対的に車両の左右方向に変位する。これによって、ダンパ６は図示しないダンパ側壁の内筒と外筒を擦るために摩擦力が大きくなる。こうして、コイルバネ７によるバネ剛性に、増減制御可能なダンパ６の摩擦力によるマウント剛性が加算され、トータルとしてのシステムバネ剛性を増減させる制御を行うことができる。
【００５４】
なお、アクチュエータ５は、ダンパ６に変位を発生させるものであれば動力や形式などは問わない。また、ダンパ６の変位方向は、第２実施形態のように車両の横方向（左右方向）である方が、第１実施形態のような車両の前後方向よりもシステムバネ剛性の効果は大きい。
【００５５】
次に、第２実施形態のサスペンション装置１ａで実現させる制御方法の内容について説明する。一般的に、サスペンション装置のシステムバネ剛性は乗心地に対しては低く、操作の安定性に対しては高いことが求められる。したがって、車両の走行状況を判定してシステムバネ剛性を制御する。
【００５６】
この場合、走行中の車両が旋回中のなどであって走行時の安定性が必要か否かを判断して、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御する場合は、前述の図５で示したフローチャートと同様の流れを示すので、その説明は省略する。また、走行中の車両が直進走行であって、かつ、ゆったり感が必要か否かを判断して、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性を制御する場合は、前述の図６で示したフローチャートと同様の流れを示すので、その説明は省略する。
【００５７】
また、路面状態によってタイヤ２がボディ９に対して上下する際には、ボディ９は横方向にも同時に変位する。一般的に、サスペンション装置１ａの変位量は、ボディ９が前後方向に変位したときよりも横方向に変位したときの方が大きく、かつボディ９が横方向に変位したときのサスペンション装置１ａの変位量は非線形特性になりやすい。図８は、ある車両について測定した、タイヤ２の前後方向と横方向の変位に対するサスペンション装置１ａの上下変位との関係を示す特性図であり、横軸にタイヤ２の変位（前後方向と横方向）、縦軸にサスペンション装置１ａの上下変位を示している。すなわち、図８に示すように、タイヤ２がボディ９に対して上下したときのタイヤ２の変位量（前後方向と横方向）に対するサスペンション装置１ａの上下の変位量は、ボディ９が前後方向に変位したときよりもボディ９が横方向に変位したときの方が大きくなっており、かつ非線形特性になっている。
【００５８】
このような現象により、路面状態によってタイヤ２がボディ９に対して上下する際には、ボディ９は横方向の変位によって、意図しないシステムバネ剛性の上昇が非線形に発生するおそれがある。したがって、第２実施形態のサスペンション装置１ａにおいては、アクチュエータ５の駆動力によって、ダンパ６の下端を横方向に変位させることにより、ダンパ６の摩擦力がより効果的に減少する方向に制御して、システムバネ剛性を低下させることによってボディ９へ伝達される振動エネルギを減少させている。
【００５９】
（第３実施形態）
第３実施形態では、ダンパの上端にアクチュエータを付加した構成のサスペンション装置について説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係るサスペンション装置１ｂおよびその周辺構成を示す構成図であり、(ａ)は車両の後方から透視した構成図、（ｂ）は上方から透視した構成図である。なお、図９（ａ）において、図の左矢印が車両の左側、右矢印が車両の右側を示し、図の上側が車両の上部、図の下側が車両の下部を示し、かつ、紙裏側が車両の前方、紙表側が車両の後方を示している。
【００６０】
図９の第３実施形態が図３の第１と２の実施形態と異なる点は、図３の第１と２の実施形態ではサスペンション装置１ａを構成するダンパ６の下端にアクチュエータ５を付加したが、図９の第３実施形態ではサスペンション装置１ｂの上部にアクチュエータ５を付加してボディ９に接触させている点である。したがって、図３との相違点のみについて説明し、重複する説明は省略する。
【００６１】
図９（ａ）に示すように、ダンパ６の上端（ダンパ上端の取付部６ｂ）とボディ９を仲介する位置にアクチュエータ５を配置し、図９（ｂ）に示すように、サスペンション装置１ｂの上端をボディ９から相対的に車両の横方向と前後方向に変位させることで、ダンパ６の中心軸６ｃを偏心させて摩擦力を制御している。なお、アクチュエータ５はダンパ６に変位を発生させるものであれば動力や形式などは問わない。
【００６２】
ダンパ６の変位方向は前後方向および横方向における２自由度を持たせているので、特に摩擦力を下げてシステムバネ剛性を小さくする場合において最適化（最小化）を図ることができる。また、第３実施形態の構成においては、バネ上配置となるために耐振動性の面で有利である。
【００６３】
次に、第３実施形態の構成のサスペンション装置１ｂが実現する制御方法について説明する。サスペンション装置のシステムバネ剛性は、乗心地に対しては低く、操作の安定性に対しては高いことが望ましいので、走行状態を判定してシステムバネ剛性を制御する。この場合、走行中の車両が旋回中のなどであって走行時の安定性が必要か否かを判断して、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御する場合は、前記の図５で示したフローチャートと同様の流れを示すので、その説明は省略する。また、走行中の車両が直進走行であって、かつ、ゆったり感が必要か否かを判断して、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御する場合は、前記の図６で示したフローチャートと同様の流れを示すので、その説明は省略する。
【００６４】
また、タイヤ２がボディ９に対して上下する際には、車体の前後方向および横方向にも同時に変位し、車体が横方向に変位したときのサスペンション装置１ｂの変位量は大きくかつ非線形特性になりやすい。そのため、変位の組合せによっては意図しないシステムバネ剛性の上昇が非線形に発生することがある。ところが、本実施形態のサスペンション措置は２自由度で変位するため、ダンパ６の単体時の摩擦力とほぼ等しい程度まで摩擦力を減少させることができるので、結果的に、システムバネ剛性を最適（最小）に低下させて振動エネルギを減少させることができる。
【００６５】
《実験結果》
前記の各実施形態に係るサスペンション装置１ａ、１ｂを車両に組込み、サスペンションシステムとして変位と荷重特性、およびボディ９側のバネ上応答への効果を検証した。図１０は、本発明の第１の実施形態に係るサスペンション装置１ａを車両に搭載したときのサスペンション特性の及ぼす効果を示す特性図であり、横軸に変位、縦軸に荷重を示している。そして、第２と３の実施形態に係るサスペンション装置１ａ、１ｂを車両に搭載したときのサスペンション特性でも、第１の実施形態と同様の効果を示す特性図を得ることができた。
【００６６】
図１０には、アクチュエータ５の可動部によってダンパ６の下端を中立時（位置）ｄ（図４参照）にして計測した場合と、最大変位時（位置）ｆ（図４参照）にして計測した場合を示したが、ダンパ６の下端を中立時（位置）ｄから最大変位時（位置）ｆまで変位させると、平行四辺形型となる特性図も連続的に変化して荷重座標方向に拡大し、摩擦力は最小摩擦力Ｆ１から最大摩擦力Ｆ２に連続的に増大することが確認された。これによって、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性を、最小摩擦力Ｆ１に相当する値から最大摩擦力Ｆ２に相当する値までの範囲で変化させる（制御する）ことができることがわかった。
【００６７】
また、図１１は、本発明の第１の実施形態に係るサスペンション装置１ａを車両に搭載したときのボディ９側のバネ上応答に及ぼす効果を示す特性図であり、横軸に周波数、縦軸にバネ上加速度実効値を示している。すなわち、アクチュエータ５の可動部によってダンパ６の下端を中立時（位置）ｄから最大変位時（位置）ｆに変位させた状況で、サスペンション装置１ａがボディ９側に及ぼすバネ上応答を計測すると、図１１に示すように、バネ上応答が変化することが確認された。中立時ｄより最大変位時ｆの方で、共振周波数（図１１中のそれぞれの山型のグラフのピークを示す周波数）がより上昇し、その共振周波数におけるバネ上加速度実効値（図１１中のそれぞれの山型のグラフのピーク）がより大きくなっている。これより、中立時ｄより最大変位時ｆの方で、バネ剛性が高くなっていることがわかった。図１０に示すように平行四辺形型の特性図を荷重座標方向に拡大する（摩擦力を増大させる）ことで、図１１に示すようにバネ剛性を高められることがわかった。そして、本発明の第２と３の実施形態に係るサスペンション装置１ａ、１ｂを車両に搭載したときのボディ９側のバネ上応答に及ぼす効果でも、第１の実施形態と同様の効果を示す特性図を得ることができた。
【００６８】
すなわち、ダンパ６の下端を中立時（位置）ｄから最大変位時（位置）ｆまで変位させることにより、路面からの振動周波数が所定の周波数以上になると、サスペンション装置１ａのバネ上加速度実効値は、中立時ｄのバネ上加速度実効値から最大変位時ｆのバネ上加速度実効値まで上昇する。このことは、ダンパ６の下端を中立時（位置）ｄから最大変位時（位置）ｆまで変位させることにより、共振周波数が上昇し、その共振周波数におけるバネ上加速度実効値が大きくなることから、システムバネ剛性が増加した特性を示しており、ボディ９側の振動エネルギを増減する制御が可能であることを示している。
【００６９】
前記説明したように、本発明の各実施形態に係るサスペンション装置１ａ、１ｂは、本来は機構部分を動作させるときに減衰要素として作用する摩擦力を積極的に利用し、サスペンション装置１ａ、１ｂの特性を決定するシステムバネ剛性を変化させている。これによって、サスペンション装置１ａ、１ｂの単体のバネ剛性を変化させることなく、サスペンション特性の実効性が高い等価的なシステムバネ剛性を効果的に制御することができるので、車両の乗り心地と操作の安定性とを併せて実現することが可能となる。
【００７０】
以上、本発明を３つの実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ダンパ６とアクチュエータ５の配置関係は前記の各実施形態に限定されるものではなく、ダンパ６を変位させる機構であればダンパ６とアクチュエータ５は如何なる位置関係にあって本発明に含まれる。
【００７１】
本発明のサスペンション装置１ａ、１ｂによれば、各種構成要素の摩擦力や反力を利用するだけでシステムバネ剛性を可変制御することができるので、汎用車両から高級車両に至るまで有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ，１ｂ サスペンション装置
２ タイヤ（車輪）
３ ハブ
４ ステアリングナックル
４ａ ダンパ保持部
５ アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）
６ ダンパ（振動抑制手段、車高調整手段）
６ａ ダンパ下端の取付部
６ｂ ダンパ上端の取付部
９ ボディ（車体）
１５ 振動状態検出手段
１６ 旋回状態検出手段
１７ 姿勢状態検出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バネ上系とバネ下系との間に設けられて車両の緩衝動作を行うサスペンション装置に関し、特に、バネ剛性を変化させる機構を備えたサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サスペンション装置としては、コイルバネと鋼鉄棒材のトーションバースプリングとを組み合わせて主バネのバネ剛性を変化させるものが知られている。また、走行中の車両に対して緩衝動作を行うサスペンション装置として、例えば、車速に応じてバネ定数を自動的に変化させるエアサスペンションシステムの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、車速に応じて、ピストンロッドをシリンダ内に所定距離だけ押し込ませることにより、サブチャンバの容積を変化させてエアスプリングのバネ定数を変化させている。すなわち、車速が速いときはサブチャンバの容積を小さくして、ピストンロッドをシリンダ内にさらに押し込ませることにより、エアサスペンションシステムのバネ定数を大きくしている。また、車速が遅いときはサブチャンバの容積を大きくして、ピストンロッドをシリンダ内から引き出させることにより、エアサスペンションシステムのバネ定数を小さくしている。このようにして、車速に応じてエアサスペンションシステムのバネ定数の大きさを調整することによって、車速に応じた緩衝動作を行うようにしている。
【０００３】
また、油圧緩衝器のピストンロッドを車体側に取付けるマウントラバーと、シリンダ内筒に設けられてピストンロッドを支持するロッドガイドとを備えてエアサスペンション装置を構成する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、エアサスペンション装置として、空気室と油圧緩衝器とが一体的に設けられていて、油圧緩衝器のピストンロッドの上端は、マウントラバーを介して車体側に連結されている。また、ピストンロッドはロッドガイドにより支持された構成となっている。このとき、空気室の空気圧でアクチュエータの可動隔壁を変位させている。このような構成により、エアサスペンション装置の部品点数を低減させることができると共に、そのエアサスペンション装置を安定的に動作させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６１８７３号公報
【特許文献２】特開２０００−１８６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示された技術は、車速に応じてサブチャンバの容積を変化させることにより、シリンダ内のピストロッドの位置を移動させて、エアサスペンションシステムのバネ定数の大きさを調整しているが、エアサスペンションシステムの系全体のバネ定数を制御するようには考慮されていない。言い換えると、この技術は、サブチャンバに連接するエアスプリングの内圧を可変させることによって、エアサスペンションシステムのバネ定数の大きさを調整している。
【０００６】
ところが、自動車のサスペンションシステムは多くの要素の集合体で構成されていて、それらの集合体の近接する各要素が相互に影響を及ぼし合って、最終的に、エアサスペンションシステムの系全体のバネ特性を発揮している。しかし、特許文献１に開示された技術は、エアサスペンションシステムを構成する各要素の集合体としてのシステム全体のバネ特性は考慮されていない。すなわち、サブチャンバのバネ定数のみではシステム全体のバネ特性を得ることはできない。また、エアサスペンションシステムは、車速以外にも路面状態などによってバネ定数を調整する必要があるが、特許文献１に開示された技術は路面状態などについては考慮されていない。
【０００７】
また、特許文献２に開示された技術においては、マウントラバーはゴム等の可撓性材料によって形成されているため、路面からの外力などがピストンロッドを通じてマウントラバーに伝達された場合にはマウントラバーが変形する。このようなマウントラバーの変形時において、マウントラバーは固有のバネ定数を有するために、そのバネ定数に応じた反力を発生させる。すなわち、マウントラバー自体がバネ定数を有しているので、外力に対して所定の反力を発生させる。したがって、エアサスペンション装置は、空気バネのバネ定数だけではなく、マウントラバーのバネ定数なども考慮して設計しなければならないが、特許文献２の技術はマウントラバーのバネ定数を加える考慮はなされていない。
【０００８】
また、エアサスペンション装置を構成するロッドガイドは、一般的に、ピストンを摺動可能なように支持されているため、油圧緩衝器のストローク時においてロッドガイドとピストンロッドとの間には摩擦力が発生する。したがって、マウントラバー自体のバネ定数やロッドガイドとピストンロッドとの間の摩擦力などが相互に影響を及ぼし合うために、サスペンション装置（または、サスペンションシステム）の系全体から生じるシステムバネ定数は、空気バネのバネ定数以外に各要素間で発生する様々なバネ定数を加える必要があるが、特許文献２の技術は各要素間で発生するバネ定数を加える考慮はなされていない。
【０００９】
つまり、車両が目的とする姿勢制御や制振制御を行う際に、目標とするバネ定数の調整や振動減衰力を実現させるときに、エアサスペンションの空気室（例えば、サブチャンバなど）のバネ定数の調整、流体粘度の調整、あるいは流体の流路面積の調整などによって、振動減衰力を制御する減衰力可変ダンパが発生させる振動減衰力を所定の値に設定してしまうと、マウントラバーのバネ定数やピストンロッドの摺動抵抗（摩擦力）が影響して、サスペンションシステムの系全体としては目的とするバネ定数や減衰力からずれてしまう。その結果、車両の姿勢制御や制振制御において、意図しない影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
言い換えると、マウントラバーで発生するバネ定数やピストンロッドの摩擦力も考慮して、サスペンション装置のシステム全体としてバネ剛性を調整することにより、サスペンション装置全体として目標とするバネ定数や減衰力（荷重）を発生させて、車両に対して所望の制振制御や姿勢制御を行う必要があるか、特許文献１や特許文献２に開示された技術では、サスペンション装置の系全体としてバネ剛性を調整することはできない。また、これらの技術では、エアサスペンション（空気バネ）や減衰力可変ダンパを用いることなく、マウントラバーのバネ定数やロッドガイドの摩擦力を有効に利用して、サスペンション装置全体のシステムバネ剛性を所望の剛性に調整することができない。すなわち、サスペンション装置において、主バネのバネ剛性だけを変化させても、システム全体のシステムバネ剛性を所望の剛性に変化させることはできない。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、多数の要素の集合体で構成されているサスペンション装置の各要素及び要素間の摩擦力等を有効に利用することにより、システム全体としてのシステムバネ剛性を最適に発揮させることができるサスペンション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るサスペンション装置は、車両の車輪または車体から伝達される振動を抑制する振動抑制手段、または前記車体の高さを調整する車高調整手段を有するサスペンション装置において、
前記振動抑制手段または前記車高調整手段の前記車体への取付状態を調整して、サスペンション装置のシステム全体で発揮するシステムバネ剛性の制御を行うシステムバネ剛性制御手段を備えることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、システムバネ剛性制御手段が、振動抑制手段または車高調整手段の車体への取付状態を調整することができるので、要素間の摩擦力等を調整することができ、サスペンション装置のシステム全体で発揮するシステムバネ剛性を制御することができる。そのため、振動抑制手段や車高調整手段に固有の主バネ剛性に加えて、振動抑制手段や車高調整手段以外の構成要素が発揮するマウントバネ剛性も付加されたシステムバネ剛性によって車両の制振制御や姿勢制御を行うことが可能となる。これによって、車両の走行状態に応じてきめ細かな振動制御や姿勢制御を行うことができる。
【００１４】
本発明の請求項２に係るサスペンション装置は、請求項１に記載のサスペンション装置において、
前記振動抑制手段、または前記車高調整手段は、前記車輪側と前記車体側との間に接続され、前記車輪側と前記車体側との相対移動を減衰させる減衰力を発生させるダンパ装置であり、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記ダンパ装置の車輪側または車体側の取付部に設けられ、前記ダンパ装置の取付位置を移動させることによって前記システムバネ剛性を制御することを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、ダンパ装置の車両へ（車輪側または車体側へ）の取付位置を移動させることで、単にダンパ装置の主バネ剛性が発揮する荷重（減衰力）だけではなく、各種構成要素が発生するマウント剛性も含めて、サスペンション装置のシステム全体として発揮するシステムバネ剛性を調整することができる。そのため、車両の制振制御や姿勢制御の精度を向上させることが可能となる。なお、振動抑制手段はダンパ機能を備えているが、車高調整手段はダンパ機能と車高調整機能とを備えている。
【００１６】
本発明の請求項３に係るサスペンション装置は、請求項２に記載のサスペンション装置において、前記システムバネ剛性制御手段は、前記ダンパ装置の取付位置を前記車両の前後方向または車幅方向、もしくはその両方向に移動させることによって前記システムバネ剛性を制御することを特徴としている。
【００１７】
この構成によれば、ダンパ装置の取付位置を任意の方向へ変化させることができるため、それに伴ってダンパ装置の車体への傾斜状態を任意の方向へ変化させることができる。したがって、ダンパ装置の内部で発生する摺動による摩擦力をきめ細かく変化させることができるので、サスペンション装置のシステムバネ剛性を微細に調整することが可能となる。これによって、車両の制振制御や姿勢制御の精度をさらに向上させることができる。
【００１８】
本発明の請求項４に係るサスペンション装置は、請求項１乃至３の何れかに記載のサスペンション装置において、前記車両の振動状態を検出する振動状態検出手段を備え、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記振動状態検出手段が検出した前記車両の振動状態が所定の振動状態を超えたとき、前記システムバネ剛性を減少させるように制御することを特徴としている。
【００１９】
この構成によれば、システムバネ剛性制御手段は、振動状態検出手段が検出した車両の振動情報に基づいて、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御することができ、車両の振動が大きい場合には、サスペンション装置のシステムバネ剛性を下げることで、車両の乗心地を向上させることができる。
【００２０】
本発明の請求項５に係るサスペンション装置は、請求項１乃至４の何れかに記載のサスペンション装置において、前記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段、または前記車両の姿勢状態を検出する姿勢状態検出手段を備え、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記旋回状態検出手段が検出した前記車両の旋回状態が所定の旋回状態（角度）を超えたとき、または前記姿勢状態検出手段が検出した前記車両の姿勢状態が所定の傾斜角度を超えたとき、前記システムバネ剛性を増加させるように制御することを特徴としている。
【００２１】
この構成によれば、サスペンション装置のシステム全体としてのシステムバネ剛性を大きくして、旋回性能を高めたり、姿勢傾斜の抑制を促進したりすることができるので、走行中の車両における操作の安定性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、多数の要素の集合体で構成されているサスペンション装置の各要素及び要素間の摩擦力等を有効に利用することにより、システム全体としてのシステムバネ剛性を最適に発揮させることができるサスペンション装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の各実施形態に係るサスペンション装置におけるシステムバネの変位−荷重特性を示す特性図である。
【図２】図１の特性図において特性ａと特性ｂの下死点を一致させたときのシステムバネの変位−荷重特性を示す特性図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置およびその周辺構成を示す構成図であり、(ａ)は車両の後方から透視した構成図、（ｂ）は上方から透視した構成図である。
【図４】図３の構成図におけるステアリングナックル４とアクチュエータ５とダンパ６の下端の取付部６ａとの位置関係を下方から鳥瞰して示す第１実施形態のサスペンション装置の模式図である。
【図５】本発明の各実施形態に係るサスペンション装置における第１の制御方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の各実施形態に係るサスペンション装置における第２の制御方法を示すフローチャートである。
【図７】図３の構成図におけるステアリングナックル４とアクチュエータ５とダンパ６の下端の取付部６ａとの位置関係を下方から鳥瞰して示す第２実施形態のサスペンション装置の模式図である。
【図８】ある車両について測定した、タイヤの変位（前後方向と横方向）とサスペンション装置の上下変位との関係を示す特性図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るサスペンション装置およびその周辺構成を示す構成図であり、(ａ)は車両の後方から透視した構成図、（ｂ）は上方から透視した構成図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るサスペンション装置を車両に搭載したときのサスペンション特性の及ぼす効果を示す特性図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るサスペンション装置を車両に搭載したときの車体側のバネ上応答に及ぼす効果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
自動車のサスペンション装置は多くの要素の集合体で構成されているため、近接する各要素が相互に影響を及ぼし合って、最終的にシステムとしてのサスペンション特性を発揮している。具体的には、主バネやダンパやダンパーマウントなどがサスペンション装置の構成要素となっている。したがって、サスペンション装置のシステムとしての応答性は、主バネのバネ剛性ではなく、システム全体のシステムバネ剛性に支配されることになる。
【００２５】
本発明のサスペンション装置は、アクティブサスペンションで調整可能なバネ定数や荷重のみならず、サスペンション装置を構成するマウントラバーのバネ定数やロッドガイドの摺動抵抗など、サスペンション装置を構成する各種の要素や要素間で発生する反力や摺動抵抗を有効に利用して、サスペンション装置のシステム全体のバネ剛性(システムバネ剛性)を制御することを特徴としている。なお、バネ剛性（N／m）とは、ある物体を撓ませたときに発生する接触力（つまり、反力や加重）の比率に相当するものである。したがって、マウントラバーの反力やロッドガイドの摩擦力などは、サスペンション装置のシステム全体で見たときに、ピストンロッドをストロークさせたときに発生する荷重として捉えられるため、サスペンションシステム全体のシステムバネ剛性に影響を与えることができる。
【００２６】
図１は、本発明の各実施形態に係るサスペンション装置におけるシステムバネの変位−荷重特性を示す特性図であり、横軸に変位、縦軸に荷重を表わしている。図１において、特性ａは、構成要素の摩擦力が小さいとき（低摩擦時）のシステムバネの変位−荷重特性であり、特性ｂは、構成要素の摩擦力が大きいとき（高摩擦時）のシステムバネの変位−荷重特性である。低摩擦時の特性ａにおけるａ１−ａ２間、およびａ３−ａ４間、高摩擦時の特性ｂにおけるｂ１−ｂ２間、およびｂ３−ｂ４間は、サスペンション装置や可変減衰力ダンパによって特性変更が可能な主バネ剛性の特性領域である。この主バネ剛性の特性領域においては、特性ａ、ｂのいずれの特性においても、主バネ剛性の特性に基づいて変位量に比例して荷重は増加（または、減少）している。
【００２７】
また、低摩擦時の特性ａにおけるａ２−ａ３間、およびａ４−ａ１間、高摩擦時の特性ｂにおけるｂ２−ｂ３間、およびｂ４−ｂ１間は、マウントラバーの反力やロッドガイドの摺動抵抗などによって定まるマウント剛性の特性領域である。このマウント剛性の特性領域は、特性ａ、ｂのいずれの特性においても、マウントラバーの反力やロッドガイドの摺動抵抗などによるマウント剛性によって荷重は急激に増加（または、減少）する。
【００２８】
すなわち、図１に示すように、システムバネ剛性の特性は、マウントラバーの反力やロッドガイドの摺動抵抗などによって生じるヒステリシスを有し、主バネ剛性により増加または減少し、所定の変位量を超えるとマウント剛性によって荷重は急激に増加または減少する。
【００２９】
さらに詳しく述べると、構成要素の摩擦力が小さいとき（低摩擦時）のシステムバネの変位−荷重特性は特性ａのようなループを描き、構成要素の摩擦力が大きいとき（高摩擦時）のシステムバネの変位−荷重特性は特性ｂのようなループを描く。つまり、サスペンション装置の変位−荷重特性においては、低摩擦時の特性ａと高摩擦時の特性ｂは、ともに平行四辺形の相似形特性を描く。なお、構成要素の摩擦力が０のときはマウント剛性による急激な荷重の変化はないので、ほぼ主バネ剛性の特性に基づいた1本の比例特性となる。
【００３０】
図２は、図１の特性図において特性ａと特性ｂの下死点を一致させたときのシステムバネの変位−荷重特性を示す特性図であり、横軸に変位、縦軸に荷重を表わしている。特性ａと特性ｂを比較して、サスペンション装置の下死点から上死点までの変位運動の挙動を見ると、摩擦力の大きさの差が、マウント剛性に大きな影響を与え、主バネ剛性にはあまり影響を与えていないことがわかる。
【００３１】
結果的には、構成要素の摩擦力が大きいときは、下死点ｂ１から上死点ｂ３へのトータルの傾きである特性ｂ０がシステムバネ剛性となり、変位量が最大の上死点における荷重（つまり、復元力）が大きくなってシステムバネ剛性が高くなる。また、構成要素の摩擦力が小さいときは、下死点ａ１から上死点ａ３へのトータルの傾きである特性ａ０がシステムバネ剛性となり、変位量が最大の上死点における荷重（つまり、復元力）が小さくなってシステムバネ剛性が低くなる。
【００３２】
すなわち、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御する際には、マウント剛性（つまり、マウントラバー反力やロッドガイドの摺動抵抗）を変えて、サスペンション装置や減衰力可変ダンパによるバネ定数や荷重などを変えることなく、サスペンション装置のシステム全体のシステムバネ剛性を変えることができる。
【００３３】
そこで、本発明の各実施形態に係るサスペンション装置では、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）を付加することにより、各構成要素のレイアウトや寸法公差などの制約条件に基づいて構成された一般的なサスペンション装置で実現されるシステムバネ剛性を積極的に制御することにより、サスペンション装置に所望のバネ上応答を実現させるようにしている。
【００３４】
以下、本発明に係るサスペンション装置の幾つかの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一要素は原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３５】
（第１実施形態）
図３（ａ）と（ｂ）に、本発明の第１実施形態に係るサスペンション装置およびその周辺構成を示す。図３(ａ)に車両の後方から透視した構成図を示し、図３（ｂ）に上方から透視した構成図を示す。なお、図３（ａ）において、図の左矢印が車両の左側、右矢印が車両の右側を示し、図の上側が車両の上部、図の下側が車両の下部を示し、かつ、紙裏側が車両の前方、紙表側が車両の後方を示している。
【００３６】
図３（ａ）と（ｂ）において、タイヤ２は図示しないホイールを介してハブ３に回動可能に固定されている。ハブ３にはステアリングナックル４が取付けられている。サスペンション装置１ａは、ステアリングナックル４の上部側のダンパ保持部４ａの上に取り付けられている。すなわち、このサスペンション装置１ａは、ダンパ保持部４ａの上部に取り付けられたアクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５と、アクチュエータ５の上部にブッシュ（ダンパ下端の取付部：マウントラバー）６ａによって可動自在に取り付けられたダンパ（振動抑制手段）６と、ダンパ６と並列かつ伸縮自在に取り付けられたコイルバネ７と、ダンパ６とコイルバネ７の上部に取り付けられて車両のボディ（車体）９に可動自在に接続するブッシュ（ダンパ上端の取付部：マウントラバー）６ｂとを備えて構成されている。なお、ダンパ６は、振動抑制機能に加えて、車高調整機能を実現するための車高調整手段を備えることもできる。
【００３７】
また、ステアリングナックル４とナックルロアアーム４ｂとの間には、タイヤ２に回転力を伝達させるためのドライブシャフト１０が延在されている。また、ナックルロアアーム４ｂから、ロアボールジョイント１１を介してロアアーム１２が延在されてボディ９に固定されている。さらに、ステアリングナックル４からステアリングナックルアーム４ｃを介してタイロッド１３が可動自在に取り付けられ、タイヤ２を転舵できるように構成されている。
【００３８】
また、図３に示すように、サスペンション装置１ａの動作状態を検出する手段として、車両の振動状態を検出する振動状態検出手段１５と、車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段１６と、車両の姿勢状態を検出する姿勢状態検出手段１７とが備えられている。なお、旋回状態検出手段１６と姿勢状態検出手段１７はいずれか１つを設けてもよい。また、車両の振動状態は、車両の加速度を計測したり、車両左右のダンパ６の伸縮状態（サスペンション変位）を計測したり、横方向加速度（横Ｇ）を計測したりすることで検出することができる。車両の旋回状態と姿勢状態は、操舵角を計測したり、車両左右のダンパ６の伸縮状態（サスペンション変位）を計測したり、横方向加速度（横Ｇ）を計測したりすることで検出することができる。
【００３９】
図４に、図３の構成図におけるステアリングナックル４とアクチュエータ５とダンパ下端の取付部６ａとの位置関係を示す。なお、図４では、図の左方が車両の前方、図の右方が車両の後方を示している。ダンパ下端の取付部６ａにアクチュエータ５を付加し、このアクチュエータ５を回動自在にステアリングナックル４（実際にはダンパ保持部４ａ）に取り付ける。すなわち、ダンパ下端の取付部６ａとステアリングナックル４とを仲介する位置にアクチュエータ５を配置する。
【００４０】
そして、アクチュエータ５の駆動力によって、図４の矢印ｂ，ｃ方向（車両の前後方向）に示すように、ダンパ下端の取付部６ａをステアリングナックル４から相対的に車両の前後方向に変位させることにより、ダンパ６の中心軸６ｃの軸方向を中立時の矢印ｄから最大変位時の矢印ｅの方向へと、最大変位時の矢印ｆの方向へ、また、それらの逆方向へ、傾斜させることができる。これによって、ダンパ６の図示しないダンパ側壁の内筒と外筒との間に生じる摩擦力を増減させるような制御をすることができる。すなわち、ダンパ下端の取付部６ａが変位しないでダンパ６の中心軸６ｃの軸方向が矢印ｄのときは、ダンパ６の図示しないダンパ側壁の内筒と外筒との間に生じる摩擦力は小さくなり、ダンパ下端の取付部６ａが矢印ｂ，ｃの方向に変位してダンパ６の中心軸６ｃの軸方向が矢印ｅ，ｆの方向へ傾いたときは、ダンパ６の図示しないダンパ側壁の内筒と外筒との間に生じる摩擦力は大きくなる。こうして、コイルバネ７によるバネ剛性に、増減制御可能なダンパ６の摩擦力によるマウント剛性が加算され、トータルとしてのシステムバネ剛性を増減させる制御を行うことができる。
【００４１】
なお、アクチュエータ５は、ダンパ下端の取付部６ａに変位を発生させるものであれば動力や形式などは問わない。また、ダンパ下端の取付部６ａの変位方向は、図４に示す方向と直角な方向であっても、ダンパ６の摩擦力を変化させることができればよい。
【００４２】
次に、図３に示す構成のサスペンション装置１ａで実現させる制御方法の内容について説明する。図５に、第１実施形態のサスペンション装置１ａにおける第１の制御方法を示す。一般的に、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性は、車両の乗心地に対してはシステムバネ剛性が低く、操作の安定性に対してはシステムバネ剛性が高いことが求められる。したがって、車両の走行状態を判定してシステムバネ剛性を制御する。
【００４３】
まず、ステップＳ１で、振動状態検出手段１５と、旋回状態検出手段１６と、姿勢状態検出手段１７は、車両の舵角、横方向加速度（横Ｇ）、サスペンション変位などによって車両の走行状態（振動状態、旋回状態、姿勢状態）を検出する。また、速度計は、車速を計測（検出）する。そして、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、検出された車両の舵角、横方向加速度（横Ｇ）、サスペンション変位、車速などを取得する。
【００４４】
次に、ステップＳ２で、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、車両の走行状態が旋回中、急加速中、急ブレーキ中などであって、走行時の安定性が現状よりさらに必要か（例えば、車両左右でのサスペンション変位の差が所定値を超えているか）否かを判定する。ここで、車両の走行状態が旋回中などではなく、走行時の安定性を特に必要としない場合は（ステップＳ２でＮｏ）、ステップＳ１に戻り、車両の走行状態を継続して検出する。一方、車両の走行状態が旋回中などであり、走行時の安定性を必要とする場合は（ステップＳ２でＹｅｓ）、ステップＳ３に進む。
【００４５】
ステップＳ３で、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、アクチュエータ５に対して、システムバネ剛性を増加させる方向に、ダンパ６の下端（ダンパ下端の取付部６ａ）を変位させるように指示を出す。これによって、アクチュエータ５はダンパ６の下端を、車両の前後方向に大きく変位させるので、ダンパ６の中心軸６ｃの軸方向が傾き、摩擦力が増加してマウント剛性が増加する。その結果、サスペンション装置のシステムバネ剛性が増加する。これによって、車両は、旋回時等における操作の安定性を確保することができる。
【００４６】
また、路面状態によってタイヤ２がボディ（車体）９に対して上下する際には、車両の前後方向においても同時に変位が発生する。すなわち、車両の前後方向の変位は、ボディ９の前部が下がるアンチダイブ・スコート、および路面状態によってボディ９に感じる振動などのハーシュネスの対策などによって定まるが、タイヤ２の取り付け状態によるアライメントの変化を決める位置関係を示すジオメトリの変化によっても、ダンパ６の摩擦力の増加が発生する。これによって、意図しないシステムバネ剛性の上昇が発生することがある。このような場合は、図３に示すサスペンション装置１ａの機構によって、ダンパ６の摩擦力を減少させる方向にダンパ６の下端の変位量を制御して、システムバネ剛性を低下させることによって車体の振動エネルギを減少させることができる（第２の制御方法）。
【００４７】
図６に、図３に示す第１実施形態のサスペンション装置１ａにおける第２の制御方法を示す。まず、ステップＳ１１で、振動状態検出手段１５と、旋回状態検出手段１６と、姿勢状態検出手段１７は、車両の舵角、横方向加速度（横Ｇ）、サスペンション変位などによって車両の走行状態（振動状態、旋回状態、姿勢状態）を検出する。また、速度計は、車速を計測（検出）する。そして、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、検出された車両の舵角、横方向加速度（横Ｇ）、サスペンション変位、車速などを取得する。
【００４８】
次に、ステップＳ１２で、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、車両の走行状態が直進走行であって、かつ、ハーシュネス等があるために、現状よりさらにゆったり感が必要か（例えば、ハーシュネス等によるサスペンション変位が所定値を超えているか）否かを判定する。ここで、車両は直進走行中でなく、ゆったり感を必要としない場合は（ステップＳ１２でＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、車両の走行状態を継続して検出する。一方、車両の走行状態が直進走行中であり、かつ、現状よりさらにゆったり感を必要とするときは（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ステップＳ１３に進む。
【００４９】
ステップＳ１３で、アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）５の制御部は、アクチュエータ５に対して、システムバネ剛性を減少させる方向に、ダンパ６の下端（ダンパ下端の取付部６ａ）を変位させるように指示を出す。これによって、アクチュエータ５はダンパ６の下端を、車両の前後方向に変位させ、ダンパ６の中心軸６ｃの軸方向が傾き、摩擦力が減少してマウント剛性が低下する。その結果、サスペンション装置のシステムバネ剛性が低下する。これによって、車両は、直進走行時において、システムバネ剛性を低下させることによって、車体の振動エネルギを減少させることができる。
【００５０】
（第２実施形態）
第１実施形態のサスペンション装置１ａは、図３（ｂ）に示すようにダンパ６の下端にアクチュエータ５を付加し、そのアクチュエータ５によってダンパ６の下端を車両の前後方向に変位させて、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性を制御した。第２実施形態のサスペンション装置１ａでは、第１実施形態と同様に、図３（ｂ）に示すようにダンパ６の下端にアクチュエータ５を付加するが、アクチュエータ５によってダンパ６の下端を車両の左右方向（図３（ｂ）における図の左右方向）に変位させて、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性を制御するようにした。
【００５１】
図７に、第２実施形態のサスペンション装置１ｂのステアリングナックル４（ダンパ保持部４ａ）とアクチュエータ５とダンパ６との関係を示す。なお、図７において、矢印左の方向が車両の左方であり、矢印右の方向が車両の右方である。図７に示すように、ダンパ下端の取付部６ａにアクチュエータ５を取り付け、このアクチュエータ５を回動自在にステアリングナックル４に取り付ける。すなわち、ダンパ下端の取付部６ａとステアリングナックル４とを仲介する位置にアクチュエータ５を配置する。
【００５２】
そして、アクチュエータ５の駆動力によって、図７の矢印ｂ，ｃ方向（車両の左右方向）に示すように、ダンパ下端の取付部６ａをステアリングナックル４から相対的に車両の横方向（左右方向）に変位させることにより、第１実施形態と同様に、ダンパ６の中心軸６ｃの軸方向を左右方向に傾かせることができるので、ダンパ６の図示しないダンパ側壁の内筒と外筒との間に生じる摩擦力を制御することができる。
【００５３】
アクチュエータ５によってダンパ６の下端を左右方向へ変位させると、ダンパ６の下端が、ステアリングナックル４から延在されたダンパ保持部４ａから相対的に車両の左右方向に変位する。これによって、ダンパ６は図示しないダンパ側壁の内筒と外筒を擦るために摩擦力が大きくなる。こうして、コイルバネ７によるバネ剛性に、増減制御可能なダンパ６の摩擦力によるマウント剛性が加算され、トータルとしてのシステムバネ剛性を増減させる制御を行うことができる。
【００５４】
なお、アクチュエータ５は、ダンパ６に変位を発生させるものであれば動力や形式などは問わない。また、ダンパ６の変位方向は、第２実施形態のように車両の横方向（左右方向）である方が、第１実施形態のような車両の前後方向よりもシステムバネ剛性の効果は大きい。
【００５５】
次に、第２実施形態のサスペンション装置１ａで実現させる制御方法の内容について説明する。一般的に、サスペンション装置のシステムバネ剛性は乗心地に対しては低く、操作の安定性に対しては高いことが求められる。したがって、車両の走行状況を判定してシステムバネ剛性を制御する。
【００５６】
この場合、走行中の車両が旋回中のなどであって走行時の安定性が必要か否かを判断して、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御する場合は、前述の図５で示したフローチャートと同様の流れを示すので、その説明は省略する。また、走行中の車両が直進走行であって、かつ、ゆったり感が必要か否かを判断して、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性を制御する場合は、前述の図６で示したフローチャートと同様の流れを示すので、その説明は省略する。
【００５７】
また、路面状態によってタイヤ２がボディ９に対して上下する際には、ボディ９は横方向にも同時に変位する。一般的に、サスペンション装置１ａの変位量は、ボディ９が前後方向に変位したときよりも横方向に変位したときの方が大きく、かつボディ９が横方向に変位したときのサスペンション装置１ａの変位量は非線形特性になりやすい。図８は、ある車両について測定した、タイヤ２の前後方向と横方向の変位に対するサスペンション装置１ａの上下変位との関係を示す特性図であり、横軸にタイヤ２の変位（前後方向と横方向）、縦軸にサスペンション装置１ａの上下変位を示している。すなわち、図８に示すように、タイヤ２がボディ９に対して上下したときのタイヤ２の変位量（前後方向と横方向）に対するサスペンション装置１ａの上下の変位量は、ボディ９が前後方向に変位したときよりもボディ９が横方向に変位したときの方が大きくなっており、かつ非線形特性になっている。
【００５８】
このような現象により、路面状態によってタイヤ２がボディ９に対して上下する際には、ボディ９は横方向の変位によって、意図しないシステムバネ剛性の上昇が非線形に発生するおそれがある。したがって、第２実施形態のサスペンション装置１ａにおいては、アクチュエータ５の駆動力によって、ダンパ６の下端を横方向に変位させることにより、ダンパ６の摩擦力がより効果的に減少する方向に制御して、システムバネ剛性を低下させることによってボディ９へ伝達される振動エネルギを減少させている。
【００５９】
（第３実施形態）
第３実施形態では、ダンパの上端にアクチュエータを付加した構成のサスペンション装置について説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係るサスペンション装置１ｂおよびその周辺構成を示す構成図であり、(ａ)は車両の後方から透視した構成図、（ｂ）は上方から透視した構成図である。なお、図９（ａ）において、図の左矢印が車両の左側、右矢印が車両の右側を示し、図の上側が車両の上部、図の下側が車両の下部を示し、かつ、紙裏側が車両の前方、紙表側が車両の後方を示している。
【００６０】
図９の第３実施形態が図３の第１と２の実施形態と異なる点は、図３の第１と２の実施形態ではサスペンション装置１ａを構成するダンパ６の下端にアクチュエータ５を付加したが、図９の第３実施形態ではサスペンション装置１ｂの上部にアクチュエータ５を付加してボディ９に接触させている点である。したがって、図３との相違点のみについて説明し、重複する説明は省略する。
【００６１】
図９（ａ）に示すように、ダンパ６の上端（ダンパ上端の取付部６ｂ）とボディ９を仲介する位置にアクチュエータ５を配置し、図９（ｂ）に示すように、サスペンション装置１ｂの上端をボディ９から相対的に車両の横方向と前後方向に変位させることで、ダンパ６の中心軸６ｃを偏心させて摩擦力を制御している。なお、アクチュエータ５はダンパ６に変位を発生させるものであれば動力や形式などは問わない。
【００６２】
ダンパ６の変位方向は前後方向および横方向における２自由度を持たせているので、特に摩擦力を下げてシステムバネ剛性を小さくする場合において最適化（最小化）を図ることができる。また、第３実施形態の構成においては、バネ上配置となるために耐振動性の面で有利である。
【００６３】
次に、第３実施形態の構成のサスペンション装置１ｂが実現する制御方法について説明する。サスペンション装置のシステムバネ剛性は、乗心地に対しては低く、操作の安定性に対しては高いことが望ましいので、走行状態を判定してシステムバネ剛性を制御する。この場合、走行中の車両が旋回中のなどであって走行時の安定性が必要か否かを判断して、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御する場合は、前記の図５で示したフローチャートと同様の流れを示すので、その説明は省略する。また、走行中の車両が直進走行であって、かつ、ゆったり感が必要か否かを判断して、サスペンション装置のシステムバネ剛性を制御する場合は、前記の図６で示したフローチャートと同様の流れを示すので、その説明は省略する。
【００６４】
また、タイヤ２がボディ９に対して上下する際には、車体の前後方向および横方向にも同時に変位し、車体が横方向に変位したときのサスペンション装置１ｂの変位量は大きくかつ非線形特性になりやすい。そのため、変位の組合せによっては意図しないシステムバネ剛性の上昇が非線形に発生することがある。ところが、本実施形態のサスペンション措置は２自由度で変位するため、ダンパ６の単体時の摩擦力とほぼ等しい程度まで摩擦力を減少させることができるので、結果的に、システムバネ剛性を最適（最小）に低下させて振動エネルギを減少させることができる。
【００６５】
《実験結果》
前記の各実施形態に係るサスペンション装置１ａ、１ｂを車両に組込み、サスペンションシステムとして変位と荷重特性、およびボディ９側のバネ上応答への効果を検証した。図１０は、本発明の第１の実施形態に係るサスペンション装置１ａを車両に搭載したときのサスペンション特性の及ぼす効果を示す特性図であり、横軸に変位、縦軸に荷重を示している。そして、第２と３の実施形態に係るサスペンション装置１ａ、１ｂを車両に搭載したときのサスペンション特性でも、第１の実施形態と同様の効果を示す特性図を得ることができた。
【００６６】
図１０には、アクチュエータ５の可動部によってダンパ６の下端を中立時（位置）ｄ（図４参照）にして計測した場合と、最大変位時（位置）ｆ（図４参照）にして計測した場合を示したが、ダンパ６の下端を中立時（位置）ｄから最大変位時（位置）ｆまで変位させると、平行四辺形型となる特性図も連続的に変化して荷重座標方向に拡大し、摩擦力は最小摩擦力Ｆ１から最大摩擦力Ｆ２に連続的に増大することが確認された。これによって、サスペンション装置１ａのシステムバネ剛性を、最小摩擦力Ｆ１に相当する値から最大摩擦力Ｆ２に相当する値までの範囲で変化させる（制御する）ことができることがわかった。
【００６７】
また、図１１は、本発明の第１の実施形態に係るサスペンション装置１ａを車両に搭載したときのボディ９側のバネ上応答に及ぼす効果を示す特性図であり、横軸に周波数、縦軸にバネ上加速度実効値を示している。すなわち、アクチュエータ５の可動部によってダンパ６の下端を中立時（位置）ｄから最大変位時（位置）ｆに変位させた状況で、サスペンション装置１ａがボディ９側に及ぼすバネ上応答を計測すると、図１１に示すように、バネ上応答が変化することが確認された。中立時ｄより最大変位時ｆの方で、共振周波数（図１１中のそれぞれの山型のグラフのピークを示す周波数）がより上昇し、その共振周波数におけるバネ上加速度実効値（図１１中のそれぞれの山型のグラフのピーク）がより大きくなっている。これより、中立時ｄより最大変位時ｆの方で、バネ剛性が高くなっていることがわかった。図１０に示すように平行四辺形型の特性図を荷重座標方向に拡大する（摩擦力を増大させる）ことで、図１１に示すようにバネ剛性を高められることがわかった。そして、本発明の第２と３の実施形態に係るサスペンション装置１ａ、１ｂを車両に搭載したときのボディ９側のバネ上応答に及ぼす効果でも、第１の実施形態と同様の効果を示す特性図を得ることができた。
【００６８】
すなわち、ダンパ６の下端を中立時（位置）ｄから最大変位時（位置）ｆまで変位させることにより、路面からの振動周波数が所定の周波数以上になると、サスペンション装置１ａのバネ上加速度実効値は、中立時ｄのバネ上加速度実効値から最大変位時ｆのバネ上加速度実効値まで上昇する。このことは、ダンパ６の下端を中立時（位置）ｄから最大変位時（位置）ｆまで変位させることにより、共振周波数が上昇し、その共振周波数におけるバネ上加速度実効値が大きくなることから、システムバネ剛性が増加した特性を示しており、ボディ９側の振動エネルギを増減する制御が可能であることを示している。
【００６９】
前記説明したように、本発明の各実施形態に係るサスペンション装置１ａ、１ｂは、本来は機構部分を動作させるときに減衰要素として作用する摩擦力を積極的に利用し、サスペンション装置１ａ、１ｂの特性を決定するシステムバネ剛性を変化させている。これによって、サスペンション装置１ａ、１ｂの単体のバネ剛性を変化させることなく、サスペンション特性の実効性が高い等価的なシステムバネ剛性を効果的に制御することができるので、車両の乗り心地と操作の安定性とを併せて実現することが可能となる。
【００７０】
以上、本発明を３つの実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ダンパ６とアクチュエータ５の配置関係は前記の各実施形態に限定されるものではなく、ダンパ６を変位させる機構であればダンパ６とアクチュエータ５は如何なる位置関係にあって本発明に含まれる。
【００７１】
本発明のサスペンション装置１ａ、１ｂによれば、各種構成要素の摩擦力や反力を利用するだけでシステムバネ剛性を可変制御することができるので、汎用車両から高級車両に至るまで有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ，１ｂ サスペンション装置
２ タイヤ（車輪）
３ ハブ
４ ステアリングナックル
４ａ ダンパ保持部
５ アクチュエータ（システムバネ剛性制御手段）
６ ダンパ（振動抑制手段、車高調整手段）
６ａ ダンパ下端の取付部
６ｂ ダンパ上端の取付部
９ ボディ（車体）
１５ 振動状態検出手段
１６ 旋回状態検出手段
１７ 姿勢状態検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車輪または車体から伝達される振動を抑制する振動抑制手段、または前記車体の高さを調整する車高調整手段を有するサスペンション装置において、
前記振動抑制手段または前記車高調整手段の前記車体への取付状態を調整して、サスペンション装置のシステム全体で発揮するシステムバネ剛性の制御を行うシステムバネ剛性制御手段を備えることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
前記振動抑制手段、または前記車高調整手段は、前記車輪側と前記車体側との間に接続され、前記車輪側と前記車体側との相対移動を減衰させる減衰力を発生させるダンパ装置であり、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記ダンパ装置の車輪側または車体側の取付部に設けられ、前記ダンパ装置の取付位置を移動させることによって前記システムバネ剛性を制御することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
【請求項３】
前記システムバネ剛性制御手段は、前記ダンパ装置の取付位置を前記車両の前後方向または車幅方向、もしくはその両方向に移動させることによって前記システムバネ剛性を制御することを特徴とする請求項２に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
前記車両の振動状態を検出する振動状態検出手段を備え、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記振動状態検出手段が検出した前記車両の振動状態が所定の振動状態を超えたとき、前記システムバネ剛性を減少させるように制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のサスペンション装置。
【請求項５】
前記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段、または前記車両の姿勢状態を検出する姿勢状態検出手段を備え、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記旋回状態検出手段が検出した前記車両の旋回状態が所定の旋回状態を超えたとき、または前記姿勢状態検出手段が検出した前記車両の姿勢状態が所定の傾斜角度を超えたとき、前記システムバネ剛性を増加させるように制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のサスペンション装置。
【請求項１】
車両の車輪または車体から伝達される振動を抑制する振動抑制手段、または前記車体の高さを調整する車高調整手段を有するサスペンション装置において、
前記振動抑制手段または前記車高調整手段の前記車体への取付状態を調整して、サスペンション装置のシステム全体で発揮するシステムバネ剛性の制御を行うシステムバネ剛性制御手段を備えることを特徴とするサスペンション装置。
【請求項２】
前記振動抑制手段、または前記車高調整手段は、前記車輪側と前記車体側との間に接続され、前記車輪側と前記車体側との相対移動を減衰させる減衰力を発生させるダンパ装置であり、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記ダンパ装置の車輪側または車体側の取付部に設けられ、前記ダンパ装置の取付位置を移動させることによって前記システムバネ剛性を制御することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
【請求項３】
前記システムバネ剛性制御手段は、前記ダンパ装置の取付位置を前記車両の前後方向または車幅方向、もしくはその両方向に移動させることによって前記システムバネ剛性を制御することを特徴とする請求項２に記載のサスペンション装置。
【請求項４】
前記車両の振動状態を検出する振動状態検出手段を備え、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記振動状態検出手段が検出した前記車両の振動状態が所定の振動状態を超えたとき、前記システムバネ剛性を減少させるように制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のサスペンション装置。
【請求項５】
前記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段、または前記車両の姿勢状態を検出する姿勢状態検出手段を備え、
前記システムバネ剛性制御手段は、前記旋回状態検出手段が検出した前記車両の旋回状態が所定の旋回状態を超えたとき、または前記姿勢状態検出手段が検出した前記車両の姿勢状態が所定の傾斜角度を超えたとき、前記システムバネ剛性を増加させるように制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のサスペンション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２０７３４６（Ｐ２０１１−２０７３４６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７７０８２（Ｐ２０１０−７７０８２）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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