JP2748546B2 - 車両振動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、路面の凹凸等による車両のピッチング的な
振動を減少させる車両振動制御装置に関する。

［従来の技術］ 走行する路面の凹凸により生ずる車両の振動を早期に
終了させるために、車輪と車両との間に設けられたショ
ックアブソーバの減衰力を調節する装置が知られている
（特開昭62−166104号）。この装置は乗り心地と早期の
車両振動減衰との両者を満足させるために、車両振動が
生じ始めてから直ちにショックアブソーバの減衰力を大
きくするのではなく、車体の振動の半周期以内の遅延時
間を設定し、車両振動が開始してからその遅延時間後に
減衰力を高める装置である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、車速とホィールベースとの関係から、路面の
凹凸による車両の前輪側の振動の位相と後輪側の振動の
位相とがほぼ180°異なる場合がある。このような場合
には、単なるバウンシング（車両全体の上下動）でなく
車両がピッチング的共振を生じてしまう。ピッチング的
な振動はバウンシング的な振動に比較して乗員に与える
不快感が大きい。

ところが前記従来技術は確かに振動は早期に終了する
が、その振動がピッチング的であった場合、単に前後輪
で同時に減衰力を高めているだけであるから、振動の終
了までは振動の位相差は解決できない。

この他に、車両の前輪側と後輪側とで独立に減衰力及
びばね定数の制御を行い、各々振動数の異なる固有振動
が生じた場合にも適切に振動を減衰させて乗り心地を向
上させる装置がある（実開昭63−4808号）。しかし、こ
の装置も前輪側と後輪側とでは相手方の振動位相には無
関係に減衰力を制御しているため、減衰までにピッチン
グ的な振動が起きても対処できない。

この様に従来の装置では、振動収束きに至るまでのピ
ッチング的な振動に対する対策はなされておらず、いま
だに乗り心地の改良の余地があった。

そこで、本発明は、早期の振動終了に加えて、更にピ
ッチング的な振動を減少することを目的とし次のような
構成を採用した。

発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明の車両振動制御装置は、第１図の基本的
構成図に例示するごとく、 前輪M1側と後輪M2側とに各々設けられた車輪M1,M2と
車体M3との相対的距離を車高として検出する車高検出手
段M4,M5と、 車速検出手段M6と、 上記各車高が所定範囲を越えた時から、各遅延時間後
に、各車輪M1,M2側の車高振動減衰機構M7,M8の減衰力を
より大きい側に変更する減衰力制御手段M9と、 走行中に生じた前輪M1側と後輪M2側との車高振動が平
均車高に向けて各々同方向から収束して終了するととも
にそれらの終了時刻がほぼ同時となる関係にある２つ減
衰力変更遅延時間を上記遅延時間として車速に応じて設
定する遅延時間設定手段M10と、 を備えたことを特徴とするものである。

［作用］ 本発明においては特に遅延時間設定手段M10が、遅延
時間を前後輪M1,M2毎に別々に設定している。この遅延
時間は発明者が得た次のような知見から設定されるもの
である。

即ち、車高振動が減衰する際に、前後輪M1,M2ほぼ
同時に収束し終了することと、平均車高に向けて同方
向から収束し、終了することとの少なくとも２つの条件
が満足されると、乗員にとって車高M3の振動がピッチン
グ的でなくバウンシング的に感知され、不快感が減少す
るという知見である。

路面の凹凸により車両M3に車高振動が生じた場合、前
輪M1側と後輪M2側とではホィールベースにより当然に振
動の発生時点に時間的ずれが存在する。従って各々単に
振動開始と同時に減衰力を大きくしていたのでは、振動
の終了時点がほぼ同時となるとは限らないし、その時の
収束方向も同じとは限らない。また車高振動の共振周波
数は前輪M1側と後輪M2側とでは一致しているとは限らな
いので、前輪M1側と後輪M2側とで別々に振動開始後に減
衰力を大きくすることによって、振動の終了時期が一致
できたとしても、振動終了時の収束方向が同一となると
は限らない。

そこで本発明は、まず遅延時間を前後輪M1,M2毎に車
速に応じて設定することとし、しかもその両遅延時間の
関係を前後の車高振動が平均車高に向けて同方向から収
束して終了するとともにその終了時刻がほぼ同時となる
関係に設定したのである。

このような両遅延時間の関係は、例えば車両M3の種類
毎に前後の車高振動が上記のごとく終了する組合せを車
速毎に実験にて求めることができる。即ち、前輪M1側あ
るいは後輪M2側のいずれかの減衰力を大きくするに適当
な遅延時間を、乗り心地と振動の早期終了の観点から車
速に応じて予め実験にて定め、その車速と１つの遅延時
間との関係に対して、更に実験にて前後の車高振動が平
均車高に向けて同方向から収束して終了するとともにそ
の終了時刻がほぼ同時となるもう一方の遅延時間を定め
る。このことにより車速と２つの遅延時間のマップが形
成される。実走行においては、これに基づき車速に応じ
て２つの遅延時間を検索し、減衰力を大きくするタイミ
ングとすればよい。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにする
ために、以下本発明の車両振動制御装置の好適な実施例
について説明する。

第２図は、実施例としての車両振動制御装置が搭載さ
れた車両の概念構造図である。

同図に示すように、車両振動制御装置１は、車両の前
後・左右車輪の各々と車体との間に介装されたエアサス
ペンション2,3,4,5、エアサスペンション２〜５に空気
を給排する圧縮空気給排系６、これらを制御するサスペ
ンションコントロールコンピュータ７から構成されてい
る。

各エアサスペンション２〜５の構成は全て同一のた
め、右前輪と車体との間に介装されたエアサスペンショ
ン２を一例として説明する。

エアサスペンション２は、減衰力可変型ショックアブ
ソーバ9aを内蔵し、車高調節可能な容積可変型エアチャ
ンバおよびメインエアチャンバとサブエアチャンバとの
空気流量調節によるばね定数可変型空気バネから成るニ
ューマチックシリンダ11a、減衰力およびばね定数を切
り換えるサスペンションコントロールアクチュエータ12
aから構成されている。サスペンションコントロールア
クチュエータ12aは、サスペンションコントロールコン
ピュータ７の制御の基に減衰力およびばね定数を切り換
える。

圧縮空気給排系６は、エアサスペンション２〜５への
圧縮空気の給排を制御している。

車両振動制御装置１は検出器として、車体とスタビラ
イザとの間に介装されて左右・前後輪の各位置における
車体とスタビライザとの間隔、即ち車高と路面の凹凸状
況とを検出する車高センサ31,32,33,34、車速を検出す
る車速センサ35を備える。

サスペンショコントロールコンピュータ７は、CPU7a,
ROM7b,RAM7c,バックアップRAM7dを中心に論理演算回路
として構成され、コモンバス7eを介して入出力部7fに接
続されて外部との入出力を行なう。上記各センサの検出
信号は入出力部7fを介してCPU7aに入力され、一方、CPU
7aは入出力部7fを介して各アクチュエータに制御信号を
出力する。

以上のように構成される本実施例の車両振動制御装置
の動作を、第３図（Ａ）に示す制御ルーチンの実行にし
たがって説明する。本ルーチンは車両の運転中、前輪側
の制御と後輪側の制御とで別々に繰り返し実行される。
処理の流れは前輪側と後輪側とで同一であるので、車両
振動制御処理のフローチャートは前輪側のみ示して後輪
側の代用とする。

まず処理が開始されると、車速センサ35の出力値から
車速Ｖが計算される（ステップ110）。次に第４図に示
すマップから車速Ｖに応じた切替定数K₁，K₂が読み込ま
れる（ステップ120）。次に現在の減衰力が「小」か否
かが、例えばフラグの設定等をチェックすることにより
判定される（ステップ130）。いまだ減衰力が「小」で
あれば、前輪の車高センサ31,32の出力値から求められ
る車高相対変位D₁の絶対値｜D₁｜がK₂を越えたか否かが
判定される（ステップ140）。

この車高相対変位D₁は第３図（Ｂ）の車高計算処理に
よって所定時間間隔で常に更新されている。即ち、前後
輪の各左右車高センサ32,31,34,33の各々の所定回数分
の検出値の平均値が求められ（ステップ310）、次にそ
の各平均値を各輪の現在の変位値から減算することによ
り車高相対変位が計算され（ステップ320）、次に前輪
及び後輪の各々について車高相対変位の左右平均値が求
められて、前後輪の各車高相対変位D₁，D₂として設定さ
れる（ステップ330）。

ステップ140でいまだ｜D₁｜がK₂を越えていなけれ
ば、｜D₁｜がK₁を越えたか否かが判定される（ステップ
150）。K₁も越えていなければ処理はそのまま一旦終了
する。以後、本処理が繰り返されても、ステップ150に
て否定判定される限り車両振動は無視できる値であると
して何等の処理も行わず減衰力は「小」のままとされ
る。

前輪が路面の凹凸に出会い、｜D₁｜が直ちにK₂を越え
た場合を考える。この場合はステップ140にて肯定判定
されて次に第４図のマップより車速Ｖに応じた遅延時間
K₃が読み込まれる（ステップ160）。そしてこの遅延時
間K₃が経過する間は何もなされず減衰力は「小」のまま
である（ステップ170）。例えば車速が60km/hの場合、
前輪側の遅延時間K₃としてはc₂msが設定される。

遅延時間K₃が経過すれば、次に第４図のマップから減
衰力を「大」状態にしておく作動時間が読み込まれる
（ステップ180）。そしてサスペンションコントロール
アクチュエータ12a,12bが減衰力「大」の状態が作動時
間の間、ここではd₂msの間継続するように、サスペンシ
ョンコントロールアクチュエータ12a,12bの駆動回路の
設定がなされる（ステップ190）。こうして減衰力が
「大」となり一旦処理が終了するが、作動時間（d₂ms）
が経過するまでは減衰力「大」の状態は継続することに
なる。

後輪側にても、前輪側が路面の凹凸に出会ってから車
速に反比例した時間が経過した後に同様にして路面の凹
凸に出会う。そして、｜D₁｜が直ちにK₂を越えた場合に
は遅延時間K₃としてはc₅ms（60km/h）が設定される（ス
テップ160）。

この状態を第５図のタイミングチャートで説明する。
時刻t₁₀にて前輪が路面の凸部に乗り上げると、遅延時
間K₃経過前（時刻t₁₁まで）は前輪側の減衰力は「小」
のままであるので、車高相対変位は（Ｂ）のように変化
する。時刻t₁₁以後は減衰力がd₂ms間「大」となり、本
実施例では車高振動は時刻t_eで終了する。

一方、後輪側は時刻t₂₀にて路面の凸部に乗り上げ
る。前輪側と同様に遅延時間K₃（前輪側よりも短い）経
過前（時刻t₂₁まで）は前輪側の減衰力は「小」のまま
である。時刻t₂₁以後は減衰力がd₅ms間「大」となり、
車高振動は前輪側が振動を終了する時刻t_eとほぼ同一の
時刻で終了する。しかも終了時刻t_eの平均車高（車高相
対変位「０」の位置）に向けては、前輪側と同じく車高
相対変位がマイナスの状態から収束している。即ち、同
方向から平均車高に向けて収束し終了している。このた
め終了時刻t_e直前では車両の前輪側と後輪側との両方が
第５図の例では伸び上がるようにして振動が停止する。
従って、乗員にとつては、バウンシング的な振動の後に
振動が停止するので、ピッチング的な振動の時のような
不快感を覚えない。

第４図のマップは、次のようにして走行実験により予
め具体的数値として求められているものである。即ち、
前後輪側の定数の内、第４図に示すK₁，K₂，K₄，K₅及び
作動時間を適当に設定した後、まず後輪側の遅延時間K₃
を路面凹凸によるショックの緩衝性がよくかつ車高振動
が１周期で終了するように車速Ｖ毎に実験で決定してマ
ップ化しておく。次にこの車速Ｖ、後輪側の遅延時間K₃
及び他の定数類とのマップを用いて走行実験を行い、そ
の際に前輪側の遅延時間K₃を種々に設定して前輪側と後
輪側との車高振動を比較する。そして、前輪側の車高振
動が１周期で終了し、その終了時刻が後輪側の車高振動
の終了時刻と一致し、かつ同方向から収束するような遅
延時間K₃を見つける。これを上記の車速Ｖ、後輪側の遅
延時間K₃及び他の定数類のマップに付け加えて、第４図
のようなマップとする。勿論その後、必要に応じてK₁，
K₂，K₄，K₅及び作動時間も調整する。

第４図において、各値は次のような関係にある。

a₂＜e₁＜a₁＝b₁＝f₁ a₂＝a₃，e₁＝e₂＝e₃＝e₄＝e₅＝e₆， a₁＝a₄＝a₅＝a₆，b₁＝b₂＝b₃＝b₄＝b₅＝b₆， f₁＝f₂＝f₃＝f₄＝f₅＝f₆ c₁＞c₂＞c₃＞c₄＝c₅＝c₆ d₁＝g₁＞d₄＝g₄ d₁＝d₂＝d₃，d₄＝d₅＝d₆， g₁＝g₂＝g₃，g₄＝g₅＝g₆ 次に、ステップ190で減衰力を「大」とした後d₂msの
間は、ステップ130にて否定判定されて、第４図のマッ
プより、車速Ｖに応じた前輪側の保持定数K₄，K₅が読み
込まれる（ステップ200）。例えば車速Ｖ＝60km/hではK
₄＝e₂mm,K₅＝f₂mmである。この時の｜D₁｜がK₅よりも大
きいと判断されれば（ステップ210）、再度ステップ18
0,190で減衰力を「大」とする処理がなされる。この処
理がなされると、既になされているd₂ms間の減衰力
「大」の状態の後、更に第４図のマップに基づきg₂ms間
の減衰力「大」の状態が継続することになる。即ちいま
だ｜D₁｜＞K₅であるような異常に大きな車高相対変位を
生じている場合や、連続的な路面の凹凸の場合には、減
衰力「大」状態を更に延長する必要があるためである。

｜D₁｜＞K₅でなく、K₅≧｜D₁｜＞K₄の場合には（ステ
ップ220）、中間的な処理として第４図のマップから車
速に応じた作動時間を読み込み（ステップ230）、その
時間、減衰力は「大」と「小」との中間的な「中」の状
態に切り換えて維持される（ステップ240）。

またステップ210,220で共に否定判定されれば、この
まま処理は一旦終了する。

次に、前輪が路面の凹凸に乗り上げた際に、K₂≧｜D₁
｜＞K₁である場合を説明する。このときステップ140で
は否定判定され、ステップ150では肯定判定される。続
いてステップ250,260の処理が行われる。この処理は前
記ステップ160,170の処理と同様の処理が実行され、遅
延時間K₃の間、減衰力を「小」のままの状態に維持す
る。遅延時間K₃経過後、｜D₁｜＞K₂となっていれば（ス
テップ270）、変位が大きくなってきているとして、ス
テップ180,190が実行されて減衰力は「大」に設定され
る。また遅延時間K₃後もK₂≧｜D₁｜であれば、ステップ
230,240の処理にて減衰力は「中」に設定される。

同様にして後輪側も、K₂≧｜D₁｜＞K₁であれば、同様
な処理がなされる。ただし、第４図のマップではサスペ
ンションコントロールアクチュエータ12a〜12dの耐久等
の点から頻繁な駆動を回避するためK₂＝K₁としてあるの
で、最初に減衰力「中」に設定されることはない。その
後、ステップ220にて肯定判定されれば、減衰力「中」
の設定（ステップ240）となり得る。

以上、説明したごとく、路面の凹凸に遭遇した場合、
第４図のマップに従って、前輪側及び後輪側の減衰力を
「大」とするまでの遅延時間K₃が前輪側と後輪側とで別
々に設定される。この遅延時間K₃は、前輪側及び後輪側
の各々が車高振動の１周期で車高振動が同方向から平均
車高に向かって収束し、かつほぼ同時に収束し終了する
様に関連づけて、予め走行実験により実測して決定した
データが用いられている。従って、実際の走行にても路
面の凹凸に遭遇した場合、同様な振動の収束が実現され
る。

こうして、乗員の感覚上、車両の振動がバウンシング
状の振動に感じられるようになり、凹凸に遭遇した瞬間
のショックの緩和と共に、その後の車両振動においても
不快感を減少させることになる。

上記実施例では、減衰力制御が必要であると判断して
から減衰力を高めるまでの遅延時間K₃を車速Ｖに応じて
選択することによりその車高振動を制御していたが、こ
れに加えて、ばね定数を、減衰力「大」に切り換えるの
と同時に「大」に変更してもよい。こうすると前輪側と
後輪側とでその振動の周期が短くなり、減衰力を「大」
とする時点が早期に訪れるので、即ち遅延時間が短く出
来るので一層迅速にバウンジング的車両振動に移らせる
ことができ、更に早期に振動を収束させることができ
る。

また前輪と後輪とでばね定数を上げる程度を違えれ
ば、前輪側と後輪側との車高振動周期の差を大きくする
ことができ、遅延時間を選択するタイミングが増加し設
定の自由度が高くなる。従って、実験によるマップデー
タ設計時においても、ばね定数も変化させれば、より自
由度の高い設計が出来る。ばね定数が大きくなる方向に
変更すると車高振動の振幅が小さくなり乗員に与える不
快感等の悪影響が一層少なくする。

また本実施例のごとく振動開始から１周期で終了する
ようにすると、振動により不快感も最も少ないものとな
る。

尚、本実施例の走行実験にてマップを設計する際、車
高振動の終了時刻はその振幅が所定の範囲以下に収まっ
た時刻としている。これは実際には車両が走行している
限り、常に微小な振動は存在するので、実質的な車高振
動の終了を判定するためである。勿論、車高センサ31〜
34の感度により所定振幅以下では零の出力をする場合が
ある。そのような車高センサであれば車高振動の振幅零
の時刻を終了時刻としてもよい。

本実施例において、車高センサ31,32が車高検出手段M
4に該当し、車高センサ33,34が車高検出手段M5に該当
し、車速センサ35が車高検出手段M6に該当し、減衰力可
変型ショックアブソーバ9a,9b及びサスペンションコン
トロールアクチュエータ12a,12bが車高振動減衰機構M7
に該当し、減衰力可変型ショックアブソーバ9c,9d及び
サスペンションコントロールアクチュエータ12c,12dが
車高振動減衰機構M8に該当し、サスペンションコントロ
ールコンピュータ７が減衰力制御手段M9及び遅延時間設
定手段M10に該当する。

発明の効果 本発明の車両振動制御装置によれば、車高振動が開始
されてから減衰力を大きくするまでの遅延時間が車速に
応じて設定されている。しかも前輪側と後輪側とでその
振動の終了時期及び終了に至る車高の変化方向が同一に
なるように、両遅延時間が関係づけられて設計されてい
る。従って乗り心地と早期の振動終了との効果と共に、
ピッチング的な振動を減少する効果を達成することが出
来、乗り心地が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成例示図、第２図は一実施例
のシステム構成図、第３図（Ａ）は車両振動制御処理の
フローチャート、第３図（Ｂ）は車高計算処理のフロー
チャート、第４図は各種パラメータを設定するためのマ
ップ、第５図制御の実際を示すタイミングチャートを表
す。 M1…前輪、M2…後輪、M3…車体 M4,M5…車高検出手段、M6…車速検出手段 M7,M8…車高振動減衰機構 M9…減衰力制御手段 M10…遅延時間設定手段 ７…サスペンションコントロールコンピュータ 9a,9b,9c,9d…減衰力可変型ショックアブソーバ 12a,12b,12c,12d…サスペンションコントロールアクチ
ュエータ 31,32,33,34…車高センサ 35…車速センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪側と後輪側とに各々設けられ車輪と車
   体との相対的距離を車高として検出する車高検出手段
   と、 車速検出手段と、 上記各車高が所定範囲を越えた時から、各遅延時間後
   に、各車輪側の車高振動減衰機構の減衰力をより大きい
   側に変更する減衰力制御手段と、 走行中に生じた前輪側と後輪側との車高振動が平均車高
   に向けて各々同方向から収束して終了するとともにそれ
   らの終了時刻がほぼ同時となる関係にある２つの減衰力
   変更遅延時間を上記遅延時間として車速に応じて設定す
   る遅延時間設定手段と、 を備えたことを特徴とすると車両振動制御装置。