JP3041879B2 - 減衰力可変ショックアブソーバの制御装置 - Google Patents

減衰力可変ショックアブソーバの制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はピエゾアクチュエータ等を内設して減衰力を
可変としたショックアブソーバの制御装置に関し、安定
走行と快適な乗り心地を実現する制御装置に関する。
〔従来の技術〕
ピエゾアクチュエータの作動によりピストンに設けた
絞り流路径を変更して発生減衰力を変える減衰力可変の
ショックアブソーバが実用されており、これを使用して
車両の居住性と運転性を高める試みが種々なされてい
る。
このうち、例えば特開昭64−67407号公報には、ショ
ックアブソーバの減衰力変化率を検出して、これが所定
のしきい値を越えた時に上記ショックアブソーバの発生
減衰力を小さい(ソフト)側に切換える制御装置が提案
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上記提案の装置では、減衰力をハードとソ
フトの2段階にしか設定することができず、減衰力がソ
フトであるときあおり振動やバタツキ振動が発生した
り、又、減衰力がハードであるとき体感振動が発生して
乗り心地が悪化するという問題がある。
本発明はあおり振動、バタツキ振動、体感振動を低減
する減衰力を発生して快適走行を実現する減衰力可変シ
ョックアブソーバの制御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〕
上記課題を解決する手段として本発明は、第1図に示
すようなショックアブソーバに発生する減衰力を検出す
る減衰力検出手段と、 この減衰力検出手段が検出する減衰力検出信号の成分
から、バネ上共振周波数信号とバネ上とバネ下との間の
バネ中間共振周波数信号とバネ下共振周波数信号とを含
む複数の周波数成分の信号を検出する周波数信号手段
と、 この周波数信号検出手段が検出する前記複数の周波数
成分の信号をそれぞれ積算する積算手段と、 この積算手段により積算された前記複数の周波数信号
の積算値に応じて前記ショックアブソーバのベース減衰
力を設定するベース減衰力設定手段と、 車両にかかる前後加速度を検出する前後加速度検出手
段と、 車両にかかる横加速度を検出する横加速度検出手段
と、 前記前後加速度と前記横加速度とを用いて前記減衰力
を大きくするために前記ベース減衰力に加算する減衰力
増量を算出する減衰力増量算出手段と、 を備えたことを特徴とする減衰力可変ショックアブソ
ーバの制御装置を提案する。
〔作用〕
これにより、減衰力検出信号の成分から複数の周波数
信号を検出し、これらの複数の周波数信号をそれぞれ積
分することによりあおり振動成分、体感振動成分、バタ
ツキ振動成分を検出し、これらの成分に応じてショック
アブソーバのベース減衰力を任意に設定する。したがっ
てあおり振動、体感振動、バタツキ振動を低減すべくベ
ース減衰力を発生することができる。この際、車体の前
後方向の加速度および横方向の加速度に基づいて、ベー
ス減衰力に加算する減衰力増量を算出しベース減衰力を
可変するため、車体の姿勢に応じた減衰力制御を実現す
ることができる。
〔実施例〕
第2図には制御装置の全体構成を示す。制御装置1は
作動を後述するCPU2と、これとコモンバス3により接続
されたRAM4、ROM5、入力部6、出力部7を有している。
上記入力部6には減衰力検出回路8より減衰力データが
入力し、この減衰力検出回路8には前輪と後輪の左右位
置に設けた各ショックアブソーバ20に内設したピエゾセ
ンサ9の出力信号が入力している。
上記入力部6には更に波形整形回路10を経てステアリ
ングセンサ12、ブレーキセンサ13、スロットルセンサ1
4、車輪速センサ15の各出力信号が入力している。
上記出力部7からは、駆動回路16を経て各ショックア
ブソーバ20に内設されたピエゾアクチュエータ17に駆動
電圧が出力される。
ショックアブソーバ20の要部断面を第3図に示す。図
において、ショックアブソーバ20のシリンダ23内空間は
メインピストン24により上下に区画されてそれぞれ油圧
室20a、20bとなっており、このメインピストン24は中心
を嵌通するピストンロッド25に固定され、該ピストンロ
ッド25は上方へ伸びるシャフト26の下端に連結されてい
る。
上記メインピストン24には外周部に、これを嵌通する
縮み固定オリフィス241と延び側固定オリフィス242が形
成されて、それぞれメインピストン24の上面と下面に設
けた板状逆止弁243、344により開閉される。ピストンロ
ッド25内には上側油圧室20aに面する面よりロッド中心
を通って下方へ抜ける副流路251が形成され、該副流路2
51は、上下に作動するスプール弁252外周の環状溝によ
りその流路断面積が変更せしめられる。
上記シャフト26の下端部は筒状に整形され、該筒内に
上記ピエゾアクチュエータ17が設けてある。ピエゾアク
チュエータ17はPZT等の圧電セラミクス板を多数積層し
て構成され、リード線211により供給される駆動電圧に
従い伸縮作動する。上記ピエゾアクチュエータ17の下端
にはピストン212が接して設けられ、ピストン212の下方
には油密室213が形成されて、該油密室213に臨んで上下
動自在にプランジャ214が配設してある。このプランジ
ャ214は上記スプール弁252に連結されている。
上記シャフト26下端部の筒内最上端には上記ピエゾセ
ンサ9が設けてあり、該ピエゾセンサ9は圧電セラミク
ス板を電極を挟んで重ねたもので、ショックアブソーバ
20に発生する減衰力の変化率に応じた出力信号を発す
る。
しかして、上記メインピストン24が下方へ移動する縮
み作動時には、大径の縮み側固定オリフィス241を経て
油圧室20a、20b間に封入油が流通してやや小さい減衰力
を生じ、一方、上記メインピストン24が上方へ移動する
伸び作動時には、小径の伸び側固定オリフィス242を経
て油圧室2a、2b間に封入油が流通してやや大きい減衰力
を生じる。
これら減衰力は、上記ピエゾアクチュエータ17により
スプール弁252を作動せしめて上記副流路251の流路断面
積を連続的に変更することにより連続的に変化せしめる
ことができる。
すなわち、第4図に示す如く流路断面積を大きくした
場合の特性x、yおよび流路断面積を小さくした場合の
特性x′、y′の間で任意の減衰力を発生させることが
できる。
ここでピエゾアクチュエータ17は雰囲気温度が変化す
ると熱膨張によりその長さが変動する。また封入油も熱
膨張によりその容積が増大する一方、油密室213からの
封入油の漏れも少なからず生じ、この漏れにより容積が
減少する。このため、ピエゾアクチュエータに同条件の
通電をしても雰囲気温度や油漏れの影響でスプール弁25
2の移動量が変動し、減衰力が一義的に定まらないこと
がある。
そこで本実施例においては、所定周期(例えば10分
間)毎にピエゾアクチュエータ17に伸縮動作を実行さ
せ、チェック弁30を介して油密室213に封入油を導入す
る。これにより、ピエゾアクチュエータ17の収縮時に油
密室213が封入油によって充填され、油漏れによる容積
減少が修正される。また、温度変化によってピエゾアク
チュエータ17の長さが変動しても、油密室213に導入さ
れる封入油量によって、その変動分が相殺され常にピエ
ゾアクチュエータ17への通電量に対応した減衰力を得る
ことができる。
第5図には駆動回路16の構成を示す。上記CPU(第2
図)より出力されたデジタル制御信号はD/A変換器191で
アナログ信号に変換されローパスフィルタ199を経て、
コンパレータ192に入力する。コンパレータ192では上記
制御信号電圧を、バッファ196を介してフィードバック
されたピエゾ電荷量検出コンデンサ198の電圧と比較す
る。制御信号電圧が大きい場合はコンパレータ192より
「1」レベル信号が出力され、フォトカップラ193Aが消
光断線して出力FET194Aが導通し、DC/DCコンバータ197
で発生せしめられた高電圧がピエゾアクチュエータ17に
印加されてこれを充電する。この時の充電電流は電流フ
ィードバック回路195Aにより一定に保たれる。
上記アクチュエータ17の電圧が上昇して、フィードバ
ック電圧が上記制御信号電圧を越えると、上記コンパレ
ータ192の出力信号は「0」レベルになる。コンパレー
タ信号が「0」レベルになると、今度はフォトカップラ
193Bが消光断線して出力FET194Bが導通し、ピエゾアク
チュエータ17が放電せしめられる。放電電流は電流フィ
ードバック回路195Bにより一定に保たれる。
かくして、上記アクチュエータ17の蓄積電荷量、すな
わちその伸長量は上記制御信号の信号レベルに応じたも
のとなり、ショックアブソーバ20の発生減衰力が上記制
御信号により連続的に変更せしめられる。
第6図のフローチャートに基づいて本実施例の作動を
説明する。
ステップS100〜S106は車両に姿勢変化が起ったとき、
徐々に減衰力を大きく切換える処理である。まずステッ
プS101で、車速センサ11とステアリングセンサ12からの
信号により車両にかかる横G(=G1)を以下の演算式で
推定演算する。
G1=k・θ・V1.4 (kは比例定数、θはステアリング変化角、Vは車速で
ある) 又ステップS102では、ブレーキセンサ13、スロットル
センサ14、車輪速センサ15からの信号により車両にかか
る前後G(=G2)を推定演算する。次にステップS103で
はステップS101とステップS102で演算したG1とG2との絶
対値の和|G1|+|G2|を求め、車両が人間の感じとれる姿
勢変化を起こしうるか否かを判定するため和|G1|+|G2|
を所定値εとを比較する。和|G1|+|G2|が所定値εより
大きいときは車両は人間が感じとれる姿勢変化を起こし
うると判定してステップS104に進み現在のベース減衰力
F′をホールドする。ステップS105〜S106は和|G1|+|G
2|に応じて減衰力を大きくする際、現在の減衰力(ベー
ス減衰力F′)に対する減衰力増量を求めるステップで
ある。
まずステップS105で和|G1|+|G2|と1対1に対応する
姿勢制御係数Kを|G1|+|G2|とKとのマップより決定す
る。この姿勢制御係数Kは0〜1の値をとり|G1|+|G2|
が大きくなるにつれ1に近づくように設定してある。次
にステップS106に進み姿勢変化すなわち|G1|+|G2|に応
じて徐々に減衰力を大きくするためにベース減衰力F′
を増量する減衰力増量ΔFを以下の演算式により求め
る。
ΔF=K・(Fmax−F′)−(A) F′は現在のベース減衰力、Kは姿勢制御係数、Fmax
は最大減衰力である。
第7図は姿勢変化|G1|+|G2|に応じて減衰力を制御し
ている時の減衰力の時間変化を示した図でありこの図に
基づいて(A)式を説明する。現在のベースの減衰力
F′をA点(F=F′)とすると、最大減衰力Fmaxとこ
のF′の差(▲▼)をとりこれに|G1|+|G2|に対応
する姿勢制御係数Kを乗算して減衰力増量K・(Fmax−
F′)を算出する。この減衰力増量は▲▼′に相当
し、これにベース減衰力F′を加算したものが次の減衰
力となりこのとき減衰力は点Aから点A′に切換えて減
衰力を大きくする。車両の姿勢変化が大きいときすなわ
ち|G1|+|G2|が大きいときは姿勢制御係数Kも大きいた
め減衰力増量K・(Fmax−F′)は大きくなり速く減衰
力は大きく切換わる。
又、ベース減衰力が小さいほどFmax−F′は大きくな
るため減衰力増量K・(Fmax−F′)は大きくなり減衰
力は速く大きな減衰力へ切換わる。
第7図のはと同じ|G1|+|G2|の姿勢変化が起こり
ベース減衰力がにくらべ小さい場合の減衰力変化を表
している。このとき減衰力増量K・(Fmax−F′)は
に比べ大きな値をとる。(Kは,とも同じである)
すなわち点B→B′への減衰力増量は点A→A′のそれ
と比べて大きなり所望の減衰力への応答性をよくしてい
る。すなわちベース減衰力が小さいときと、姿勢変化が
大きいときは応答性を重視して減衰力増量を大きくし、
ベース減衰力が大きいときは応答性よりも減衰力急変に
よるショックや音の発生防止を重視して減衰力増量を小
さくとっている。
又減衰力が大きくなった後、姿勢変化が小さくなると
すなわち|G1|+|G2|が小さくなると姿勢制御係数Kも小
さくなるため、減衰力増量K・(Fmax−F′)も小さく
なり減衰力はベース減衰力に近づく。この際の減衰力増
量の減少量はベース減衰力F′が小さいほど大きい。姿
勢変化がなくなると減衰力増量はゼロになる。
以上にして求める減衰力増量ΔFをベース減衰力F′
に加算することにより減衰力を算出する。この減衰力を
姿勢変化時の減衰力指令信号としてこの信号により出力
部の駆動回路16を介してピエゾアクチュエータを駆動し
ショックアブソーバの減衰力を制御する。
ステップS103で|G1|+|G2|が所定値εより小さいとき
すなわち車両は人間が感じとれる姿勢変化を起こさない
と判定したときはステップS107に進み、ベース減衰力
F′のホールドを解除して以下のステップS108〜S112に
て新たにベース減衰力F′を設定する。
まずステップS108では、減衰力検出信号をなすピエゾ
センサ9の出力信号を入力する。そしてステップS109で
はピエゾセンサ信号を周波数信号検出手段をなす3種の
バンドパスフィルタを通して、バネ上共振周波数信号
(1〜1.3HZ)A,バネ中間共振周波数信号(2〜6HZ)B,
バネ下共振周波数信号(9〜12HZ)C,の3つの共振周波
数信号に分離する。次にステップS110では車両のあおり
振動、体感振動、バタツキ振動を求めるためにステップ
S109で求めた3つの周波数信号A,B,C,を積算手段をなす
積分器でそれぞれ積算し積算値,,を算出する。
このときがあおり振動成分、が体感振動成分、が
バタツキ振動成分をなす。
次にステップS111で、ととの和との相対値すな
わち(+)/を求める。
ステップS112は上記あおり振動成分、体感振動成分、
バタツキ振動成分を低減すべくベース減衰力を算出する
ステップである。
ステップS111で算出した相対値(+)/に対応
するベース減衰力F′と(+)/とのマップより
設定する。
ところでとは減衰力を大きくすることにより低減
することができは減衰力を小さくすることにより低減
することができる。
相対値(+)/と減衰力とのマップは上記性能
を利用したものであり及びが大きくなれば、相対値
が大きくなり相対値に対応する減衰力は大きくなる。ま
たが大きくなると相対値は小さくなり、相対値に対応
する減衰力は小さくなる。以上の様にして,,を
低減すべくベース減衰力F′を算出している。
上記作動により算出したベース減衰力F′を通常走行
時の減衰力としている。
次のステップS114は路面に突起があるか否かを判定す
るステップであり、突起がないと判定したときすなわち
G<G0のときはステップS112で突起したベース減衰力を
減衰力指令信号とする。
ここで、路面の突起の有無の検出はステップS113で行
なわれる。まずピエゾセンサ9からの入力信号をあらか
じめ設定したしきい値G0と比較して、しきい値を越えた
とき路面に突起があると検出する。
又ステップS114でG≧G0のときすなわち路面に突起が
あるときはステップS115に進みステップS112で算出した
ベース減衰力F′をソフトに切換える。そしてソフトの
減衰力を減衰力指令信号とする。
以上よりステップS106,S113,S114からの減衰力指令信
号により出力部7、駆動回路16、を介してピエゾアクチ
ュエータを駆動し、ショックアブソーバの減衰力を制御
する。
ところで本実施例手はしきいG0は所定値に設定したが
路面の凹凸や、車両の姿勢変化に応じて可変にしてもよ
い。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明において減衰力検出信号の成
分から複数の周波数信号を検出し、これらの複数の周波
数信号をそれぞれ積分することによりあおり振動成分、
体感振動成分、バタツキ振動成分を検出し、これらの成
分が減少するようにショックアブソーバのベース減衰力
を任意に設定する。これによりあおり振動、体感振動、
バタツキ振動を低減して、乗り心地を良くし快適走行を
実現するという優れた効果がある。さらに車体の前後方
向の加速度および横方向の加速度に基づいて、ベース減
衰力に加算する減衰力増量を算出しベース減衰力を可変
するため、車体の姿勢に応じた減衰力制御を実現するこ
とができるという格別なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はクレーム対応図、第2図は制御装置の全体構成
ブロック図、第3図はショックアブソーバの要部断面
図、第4図はショックアブソーバの特性図、第5図は駆
動回路の回路図、第6図は本発明実施例の作動を示すフ
ローチャート、第7図は減衰力の時間変化図である。 1……制御装置,2……CPU,3……減衰力検出回路,4……
ピエゾセンサ,17……ピエゾアクチュエータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−208201(JP,A) 特開 平2−141320(JP,A) 特開 昭60−240511(JP,A) 特開 昭60−240512(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60G 1/00 - 25/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ショックアブソーバに発生する減衰力を検
    出する減衰力検出手段と、 この減衰力検出手段が検出する減衰力検出信号の成分か
    ら、バネ上共振周波数信号とバネ上とバネ下との間のバ
    ネ中間共振周波数信号とバネ下共振周波数信号とを含む
    複数の周波数成分の信号を検出する周波数信号検出手段
    と、 この周波数信号検出手段が検出する前記複数の周波数成
    分の信号をそれぞれ積算する積算手段と、 この積算手段により積算された前記複数の周波数信号の
    積算値に応じて前記ショックアブソーバのベース減衰力
    を設定するベース減衰力設定手段と、 車両にかかる前後加速度を検出する前後加速度検出手段
    と、 車両にかかる横加速度を検出する横加速度検出手段と、 前記前後加速度と前記横加速度とを用いて前記減衰力を
    大きくするために前記ベース減衰力に加算する減衰力増
    量を算出する減衰力増量算出手段と、 を備えたことを特徴とする減衰力可変ショックアブソー
    バの制御装置。
  2. 【請求項2】前記周波数信号検出手段は前記減衰力検出
    信号の成分からバネ上共振周波数信号とバネ上とバネ下
    との間のバネ中間共振周波数信号とバネ下共振周波数信
    号とを検出することを特徴とする請求項1記載の減衰力
    可変ショックアブソーバの制御装置。
  3. 【請求項3】前記減衰力信号が所定のしきい値を越えた
    とき前記ショックアブソーバの減衰力を前記ベース減衰
    力からソフトに切換える減衰力切換え手段と、 を有することを特徴とする請求項1又は、2記載の減衰
    力可変ショックアブソーバの制御装置。
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