JP3128006B2 - 車両用サスペンションの制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用サスペンション
の制御方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両の振動状況に応じてリアルタイムに
ダンパの減衰力を切換え、乗心地の一層の向上を狙う研
究が従来よりなされており、その中の一つが特開昭６１
−１６３０１１号公報にて公開されている。

【０００３】この先行技術のものは、図７の（Ａ）に示
すように伸び側，圧縮側共にハードな特性（実線示）
と、伸び側，圧縮側共にソフトな特性（点線示）との切
換えを可能とした減衰力可変ダンパ（ショックアブソー
バ）を用い、ばね上（即ち車体）の上下変位速度と、ば
ね上とばね下間の上下相対変位速度（サスストローク速
度）とを検出してそれらが上向き（例えば＋）であるか
下向き（例えば−）であるかをそれぞれ判定し、両者共
上向きであるか又は下向きであった場合はハードな特性
に，一方が上向きで他方が下向きであった場合はソフト
な特性に上記ダンパの特性を切換えるものであり、ばね
上の上下変位速度とサスストロ−ク速度との位相差が９
０°である場合のダンパの特性切換えは図７の（Ｂ）に
示すように行われるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のものは、スカイ
フックダンパ（一輪のサスペンションを一自由度とみな
し絶対空間に対して減衰を効かせる仮想のモデル）の理
論を実際の車両のサスペンション位置に装着した減衰力
可変ダンパで近似させたものであり、車体固有振動数
（１〜２Ｈｚ）付近での車体制振の最適化をはかり乗心
地を向上させることができるという効果を有している。

【０００５】しかしながら上記従来の装置の制御では、
ばね下共振周波数帯を中心とする（高周波，小振幅）入
力によってもダンパ特性切換えが行われることになる
が、このような高周波，小振幅の振動に対する制御は機
構的に追従が困難で追従遅れによる乗心地の悪化をまね
き、また切換回数が多くなり耐久性の低下が問題となる
という課題を有している。

【０００６】本発明は上記の課題を解消することを主目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両用サスペ
ンション装置の一構成部品であるダンパを、伸び側は低
減衰力（ソフト）で圧縮側は高減衰力（ハード）の第１
モードと、伸び側は高減衰力（ハード）で圧縮側は低減
衰力（ソフト）の第２モードと、伸び側，圧縮側共に低
減衰力（ソフト）の第３モードとの３つのモードをも
ち、電気的にこれらのモードを切換えることのできる減
衰力可変ダンパとし、ばね上の上下加速度を検出する上
下加速度センサの検出信号に基づいてばね上の上下変位
速度を演算にて求め、コントローラが、上記ばね上の上
下変位速度が閾値の範囲内であるかどうかを判断し、閾
値の範囲内であれば第３モードを選択し、閾値の範囲を
越えると上記ばね上の上下変位速度の方向が下向きか上
向きかを判断し、下向きであると第１モード，上向きで
あると第２モードをそれぞれ選択してモードを切換える
べき電気的信号を発し上記減衰力可変ダンパのモード切
換えを行うようにしたものである。

【０００８】

【作用】上記により、例えばうねり路面走行時のように
比較的振幅が大きく低周波の振動入力に対しては、第１
モードと第２モードとの切換制御により車体制振性の最
適化をはかり、例えば比較的良路走行時のように振幅が
小さく高周波の振動入力に対しては、第３モードに固定
することで車体に対するばね下高周波振動の振動絶縁性
の向上をはかり、多様な路面状況に応じた良好な乗心地
を得ることができると共に、ダンパの切換頻度が少くな
り、ダンパ機構の耐久性向上をはかり得るものである。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。

【００１０】図１は本発明装置の車両への搭載配置例図
であり、前後左右の各車輪とその上方の車体との間に、
サスペンションスプリング１（１ａ〜１ｄ）とダンパ２
（２ａ〜２ｄ）とを含むサスペンション装置５（５ａ〜
５ｄ）が介装される。

【００１１】上記ダンパ２は図２の（Ａ）に示すよう
に、伸び側はソフト（低減衰力）で圧縮側はハード（高
減衰力）な第１モード（実線示）ａと、伸び側はハード
（高減衰力）で圧縮側はソフト（低減衰力）な第２モー
ド（点線示）ｂと、伸び側，圧縮側共にややソフト（や
や低減衰力）な第３モード（鎖線示）ｃとの３つのモー
ドをもち、図２の（Ｂ）に示すようにばね上の上下変位
速度に基づき電気的にこれらのモードの切換えが行われ
る減衰力可変ダンパである。

【００１２】図２の（Ｂ）は図１に示すサスペンション
装置５の１輪モデルにその制御を行うコントローラ７を
組合せた模型図であり、この図においてＭ1 とＫ1 はば
ね下即ちタイヤの質量とばね定数を表しており、Ｍ2 は
ばね上即ち車体の質量、Ｋ2はサスペンションスプリン
グ１のばね定数、Ｃは減衰力可変ダンパ２の減衰係数を
表している。又Ｘ0 は路面の上下変位、Ｘ1 はばね下の
上下変位、Ｘ2 はばね上の上下変位を表し、ばね上の上
下加速度を検出する上下加速度センサ６（図１において
６ａ〜６ｄの符号で表されている）の検出信号からコン
トローラ７の積分回路７１で求めたばね上の上下変位速
度の情報に基づき、減衰力可変ダンパ２の前記ａ，ｂ，
ｃのモードを切換制御するものである。

【００１３】ばね上の上下変位速度には予め閾値δが設
定されており、コントローラ７では先ず上下変位速度の
絶対値（上下変位速度の方向は上向きが＋，下向きが−
の符号で表わされるものとする）が閾値δ未満であるか
どうかを判断し、δ未満であった場合は第３モードｃを
選択し、δ以上であった場合は、上下変位速度の方向が
上向きか下向きかを判断し上向き（即ち＋）であれば第
２モードｂを選択し、下向き（即ち−）であれば第１モ
ードａを選択し、選択通りに減衰力可変ダンパ２のモ−
ドを切換えるべき信号を発する。

【００１４】上記したコントローラ７の制御をフローチ
ャートで表すと、図３に示す通りである。

【００１５】図４はコントローラ７のブロック図であ
る。

【００１６】即ち、各上下加速度センサ６が検出した検
出信号を積分回路７１（７１ａ〜７１ｄ）で積分処理し
て上下変位速度に相当する信号（電圧信号）とし、その
信号はマルチプレクサ７２を介してＡ／Ｄ変換器７３に
入力され、ここでデジタル信号に変換され、マイクロコ
ンピュータ７４に入力される。マイクロコンピュータ７
４は基本的にはインタフェース回路７４ａと演算処理回
路７４ｂと記憶装置７４ｃとからなり、上記Ａ／Ｄ変換
器７３が出力した上下変位速度に相当するデジタル信号
がインタフェース回路７４ａに入力されると、演算処理
回路７４ｂが上下変位速度の絶対値がδ未満であるかど
うか又δ以上であったときは上下変位速度の方向が上向
き（例えば＋の符号）であるか下向き（例えば−の符
号）であるかを判断してそれらの判断結果を記憶装置７
４ｃに記憶し、上下変位速度の絶対値がδ未満からδ以
上に変ったとき、その方向が下向きであればインタフェ
ース回路７４ａより駆動回路８（８ａ〜８ｄ）に第３モ
ードｃから第１モードａへの切換信号を発し、駆動回路
８からダンパ２のアクチュエータへ切換電流が通電さ
れ、ダンパ２のモード切換えが行われ、上下変位速度の
方向が上向きに変ったときは、インタフェース回路７４
ａから駆動回路８に第３モードｃから第２モードｂへの
切換信号を発し、アクチュエータへ切換電流を流し、ダ
ンパ２のモード切換えを行い、又上下変位速度の絶対値
がδ以上からδ未満に変ったときは第１モードａ或は第
２モードｂから第３モードｃへの切換信号を発し、アク
チュエータへ切換電流を流す。

【００１７】上記の制御において、第１モードａと第２
モードｂとの切換制御について説明する。

【００１８】ばね上の上下変位速度が下向き（即ち−）
のときは、図２の（Ａ）の実線示のように伸び側はソフ
トで圧縮側はハードな減衰力特性の第１モードａとなっ
ているので、その間伸び側であるときはソフト，圧縮側
であるときはハードな特性となり、又ばね上の上下変位
速度が上向き（即ち＋）のときは、図２（Ａ）の点線示
のように伸び側はハードで圧縮側はソフトな減衰力特性
の第２モードｂとなっているので、その間伸び側はハー
ド，圧縮側はソフトな特性となり、ばね上とばね下間の
上下相対変位速度の検出手段を必要とせず、ばね上の上
下変位速度の情報のみにて前記した従来装置と同様の車
体固有振動数（１〜２Ｈｚ）付近での車体制振の最適化
を図るという作用効果を奏し得る。

【００１９】一自由度系において、ばね下とばね上の上
下変位の伝達特性Ｇ1と上下変位速度の伝達特性Ｇ2 は
同じ（Ｇ1 ＝Ｇ2 ）である。又路面振幅（図２（Ｂ）の
Ｘ0の振幅）は一般に１／ｆの関係にあるとされてお
り、路面振幅に周波数ｆを掛けた値は一定で、路面上下
速度は例えば比較的振幅が大きく周波数の低いうねり路
面と比較的振幅が小さく周波数の高い荒れた路面とでほ
ぼ一定と仮定できる。

【００２０】上記のことから、路面上下速度が一定とす
ると、入力周波数に応じてばね上の上下変位速度はばね
上（車体）の共振域でピークをもつはずであり、ばね上
の振動（上下変位速度）を閾値δで判断することによ
り、制御したい周波数帯域を抽出できる。

【００２１】したがって、前述した本発明の制御におい
て、ばね上の上下変位速度が閾値δ以上の範囲の第１モ
ードａと第２モードｂとのダンパ切換制御は、主として
ばね上（車体）の固有振動数（１〜２Ｈｚ）付近を対象
とした車体制振制御であり、ばね上の上下変位速度が閾
値δ未満の範囲の第３モード選択制御は主として比較的
高周波，小振幅のばね下共振域を対象とした制御とな
り、この第３モードの減衰力特性を適切に設定すること
により、ばね下共振域付近で車体に対するばね下振動の
絶縁性を高めるという作用，効果を奏し得るものであ
る。

【００２２】尚、第１モードａと第２モードｂにおける
ハード（高減衰力）とソフト（低減衰力）とは、あくま
でも相対的なものであって、特定の数値で限定されるも
のではなく任意に設定され得るものであるが、ばね上共
振周波数付近ではハードとソフトの減衰力の差が大きい
程強い制振力が得られるので、ソフト側は可能な限り減
衰力を下げることが望ましい。それに比し第３モードｃ
の減衰力はばね上共振周波数域より高い周波数域でタイ
ヤの制振が必要であるので、相対的にソフトの範囲では
あっても上記第１モードａ，第２モードｂのソフトより
はやや高い特性に設定することが望ましい。また第１モ
ードａと第２モードｂにおけるソフト（低減衰力）を第
３モードｃの減衰力と同等の数値に設定して減衰力可変
ダンパを構成上簡素化しても良い。

【００２３】以上のようにして、ばね上（車体）の上下
変位速度の情報のみに基づくダンパのモード切換制御に
より、例えばうねり路面走行時等の車体の固有振動数付
近での車体制振性の最適化と、例えば比較的良好な路面
を走行しているときに生じる車体をあまり大きく加振し
ないばね下の高周波振動入力に対する振動絶縁性向上と
の両立をはかり、多様な路面状況において良好な乗心地
を得ることができ、又上記ばね下の高周波振動入力に対
しては第３モードに固定される制御となるので従来のも
のに比しダンパの切換頻度は減少し、ダンパ機構の耐久
性の向上をもはかることができるものである。

【００２４】次に本発明で使用するダンパ２の具体的構
造例を説明する。

【００２５】ダンパ２は図５に示すように、下端部にピ
ストン３１を固着し上端部を車体に取付けられるロッド
３と、下端部を車輪側に取付けたシリンダ４とからな
り、ピストン３１には伸び側メイン通路３１ａと圧縮側
メイン通路３１ｂとが設けられ、又伸び側メイン通路３
１ａには伸び側メインバルブ３１ａ′が設けられ、圧縮
側メイン通路３１ｂには圧縮側メインバルブ３１ｂ′が
設けられており、シリンダ４内に該ピストン３１が摺動
可能に嵌装され、該ピストン３１によって区画されたシ
リンダ４の上部室４１及び下部室４２には油が充填さ
れ、該油が上部室４１から下部室４２へ（伸び時），又
下部室４２から上部室４１へ（圧縮時）と伸び側メイン
通路３１ａ又は圧縮側メイン通路３１ｂを流通すること
によりロッド３はシリンダ４に対し相対的に上下移動で
き、且つそのときの油の流通抵抗により減衰力を発生す
るものである。

【００２６】ロッド３の中心部には下端が下部室４２に
連通する連通孔３２が設けられ、該連通孔３２の上部は
伸び側サブ通路３３と圧縮側サブ通路３４と伸び圧縮兼
用のサブ通路３５とにより上部室４１に連通し、伸び側
サブ通路３３と圧縮側サブ通路３４には伸び側サブバル
ブ３３ａと圧縮側サブバルブ３４ａとがそれぞれ設けら
れている。

【００２７】また、ロッド３内には円筒状をなすシャッ
タ３６が回転可能に嵌装され、該シャッタ３６にはコン
トロールロッド３７の下端部が固着され、該コントロー
ルロッド３７を図示しないアクチュエータで回転させる
ことにより該コントロールロッド３７と一体となってシ
ャッタ３６が回転するようになっている。

【００２８】シャッタ３６の周壁部には図６に示すよう
に、伸び側サブ通路３３に連通する第１穴３６ａと、圧
縮側サブ通路３４に連通する第２穴３６ｂと、伸び圧縮
兼用のサブ通路３５に連通する第３穴３６ｃとが設けら
れている。これらの第１穴３６ａ，第２穴３６ｂ，第３
穴３６ｃは回転方向に所定角度（例えば６０°）づつ変
位して設けられている。尚前記した３つのサブ通路３
３，３４，３５は回転方向に変位しないで設けられてい
るものとする。

【００２９】上記において、第１穴３６ａが伸び側サブ
通路３３に連通している状態では、他のサブ通路３４，
３５はシャッタ３６で閉となっており、シリンダ４に対
してロッド３が下降するときは下部室４２の油はピスト
ン３１の圧縮側メイン通路３１ｂのみを通って上部室４
１へと流れ、又ロッド３が上昇するときは上部室４１の
油は伸び側メイン通路３１ａと伸び側サブ通路３３とを
通って下部室４２へと流れ、伸び側はソフトで圧縮側は
ハードな第１モードａの減衰力特性となる。

【００３０】この状態からシャッタ３６を一方向へ６０
°回転させて第２穴３６ｂが圧縮側サブ通路３４に連通
した状態とすると、他の２つのサブ通路３３と３５はシ
ャッタ３６で閉となる。

【００３１】するとシリンダ４に対しロッド３が下降す
るときは、下部室４２の油は圧縮側メイン通路３１ｂと
圧縮側サブ通路３４とを通って上部室４１へと流れ、ロ
ッド３が上昇するときは伸び側メイン通路３１ａのみを
通って上部室４１から下部室４２へと流れ、伸び側はハ
ードで圧縮側はソフトな第２モードｂの減衰力特性とな
る。

【００３２】更にその状態からシャッタ３６を一方向に
６０°回転させ第３穴３６ｃを伸び圧縮兼用のサブ通路
３５に合致させると、他の２つのサブ通路３３，３４は
シャッタ３６で閉となる。

【００３３】この状態では、シリンダ４に対しロッド３
が下降するときは油は圧縮側メイン通路３１ｂと伸び圧
縮兼用のサブ通路３５とを流通し、ロッド３が上昇する
ときは油は伸び側メイン通路３１ａと伸び圧縮兼用のサ
ブ通路３５とを流通し、伸び側，圧縮側共にややソフト
な第３モードｃの減衰特性となる。

【００３４】このようにして図２の（Ａ）に示す３つの
モードをもちそれらのモード切換えが可能な減衰力可変
ダンパ２が得られる。

【００３５】尚上記においてコントロールロッド３７を
回転させるアクチュエータとしては電動モータやソレノ
イド装置等が用いられる。

【００３６】又、本発明において使用する減衰力可変ダ
ンパ２の具体的構成は、図５及び図６に示すものに限定
されることなく、図２の（Ａ）に示すように伸び側と圧
縮側とでそれぞれ非対称の減衰力特性を有する第１モー
ドおよび第２モードと、伸び側，圧縮側共にソフトな減
衰力特性を有する第３モードとをもち、この３つのモー
ドを切換えることのできる任意構成の減衰力可変ダンパ
を採用し得る。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、伸び側は
ソフトで圧縮側はハードな減衰力特性の第１モードと、
伸び側はハードで圧縮側はソフトな減衰力特性の第２モ
ードと、伸び側，圧縮側共にソフトな減衰力特性の第３
モードとをもち、これら３つのモードを切換えるモード
切換手段をもった減衰力可変ダンパを用い、ばね上の上
下加速度を検出する上下加速度センサの検出信号に基づ
いて得られるばね上の上下変位速度が予め設定されてい
る閾値の範囲内であるときは上記第３モードを選択して
車体に対するばね下（車輪）振動の絶縁性を高め、上記
ばね上の上下変位速度が閾値を越える範囲では、該ばね
上の上下変位速度が下向きのときは第１モード，上向き
のときは第２モードとすることで車体共振周波数付近で
の車体制振の最適化をはかるものであり、これにより多
様な路面状況において良好な乗り心地を得ることができ
ると共に、減衰力可変ダンパの切換頻度が大幅に減少で
き、ダンパ機構の耐久性の向上を図ることができるもの
で、実用上多大の効果をもたらし得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の車両への搭載配置例を示す斜視説
明図である。

【図２】本発明の実施例を示すもので、（Ａ）は本発明
で使用する減衰力可変ダンパの第１モード，第２モード
及び第３モードの減衰力特性図、（Ｂ）はサスペンショ
ンの１輪モデルにその制御を行うコントローラを組合せ
た模型図である。

【図３】コントローラの制御態様を示すフローチャート
である。

【図４】コントローラのブロック図である。

【図５】本発明で使用する減衰力可変ダンパの一具体例
を示す要部断面図である。

【図６】図５の減衰力可変ダンパのシャッタの斜視図で
ある。

【図７】従来装置例を示すもので、（Ａ）は減衰力可変
ダンパの減衰力特性図、（Ｂ）はばね上の上下変位速度
及びばね上とばね下の上下相対変位速度とに対する減衰
力特性切換態様を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ サスペンションスプリング ２ 減衰力可変ダンパ ３ ロッド ４ シリンダ ５ サスペンション装置 ６ 上下加速度センサ ７ コントローラ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後左右の各車輪とその上方の車体との
   間に、サスペンションスプリングとダンパとを含むサス
   ペンション装置が介装されている車両において、上記ダ
   ンパを、伸び側は低減衰力で圧縮側は高減衰力の特性を
   もつ第１モードと、伸び側は高減衰力で圧縮側は低減衰
   力の特性をもつ第２モードと、伸び側と圧縮側の双方共
   に低減衰力の特性をもつ第３モードとを有し、これらの
   ３つのモードを切換えることのできる減衰力可変ダンパ
   とし、ばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサ
   の検出信号に基づいて得られるばね上の上下変位速度が
   予め設定されている閾値の範囲内であるときは上記第３
   モードを選択し、上記ばね上の上下変位速度が上記閾値
   を超えた範囲では、上記ばね上の上下変位速度が下向き
   のときは上記第１モード，上向きのときは上記第２モー
   ドとするよう上記減衰力可変ダンパを切換制御すること
   を特徴とする車両用サスペンションの制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の減衰力可変ダンパと、
   ばね上の上下加速度センサの検出信号に基づきばね上の
   上下変位速度を演算にて求める演算手段と、該演算手段
   が求めたばね上の上下変位速度が閾値未満であるかどう
   かを判断し、閾値未満であると第３モードを選択すべき
   電気的信号を発し、閾値以上のときはばね上の上下変位
   速度の方向が下向きか上向きかを判断し、下向きである
   と第１モード，上向きであると第２モードをそれぞれ選
   択すべき電気的信号を発して上記減衰力可変ダンパのモ
   ード切換えを行うコントローラとからなることを特徴と
   する車両用サスペンションの制御装置。