JPH04163221A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

車両のサスペンション装置

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JPH04163221A
JPH04163221A JP2289750A JP28975090A JPH04163221A JP H04163221 A JPH04163221 A JP H04163221A JP 2289750 A JP2289750 A JP 2289750A JP 28975090 A JP28975090 A JP 28975090A JP H04163221 A JPH04163221 A JP H04163221A
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damping
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shock absorbers
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、車両のサスペンション装置に関し、特に、ば
ね上とばね下との間に減衰力特性可変式のショックアブ
ソーバを備えるものの改良に係わる。
(従来の技術) 一般に、車両のサスペンション装置においては、ばね上
(車体側)とばね下(車輪側)との間に、車輪の上下動
を減衰させるためのショックアブソ、(が装備されてい
る。このショックアブソーバには、減衰力特性可変式の
ものとして、減衰力特性(減衰係数の異なった特性)が
高低2段に変更可能なもの、減衰力が多段又は無段連続
的に変更可能なもの管種々のものがある。
このような減衰力特性可変式のショックアブソーバの制
御方法は、基本的には、ショックアブソーバの発生する
減衰力が車体の上下振動に対して加振方向に働くときに
ショックアブソーバの減衰力を低減衰側(つまりソフト
側)にし、減衰力が制振方向に働くときにショックアブ
ソーバの減衰力を高減衰側(つまりハード側)に変更し
て、ばね上に伝達される加振エネルギーに対して割振エ
ネルギーを大きくし、もって車両の乗心地及び操縦安定
性を共に向上させるようにするものである。
そして、ジョーツクアブソーバの減衰力がばね上上下振
動の加振方向又は制振方向のいずれの方向に働くか否か
め判定は、種々のものが提案されている。例えば特開昭
60−248419号公報には、ばね上とばね下との間
の相対変位量の符号とその微分値であるばね上とばね下
との間の相対速度の符号とが一致するか否かを調べ、一
致するときは加振方向と判定し、不一致のときは制振方
向と判定する方法が開示されており、また、特開昭61
、−163011号公報には、ばね上絶対速度の符号と
ばね上とばね下との間の相対速度の符号とが一致するか
否かを調べ、一致するときは制振方向と判定し、不一致
のときは加振方向と判定する方法が開示されている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、減衰力特性が多段に変更可能なンヨックアブ
ソーバを備える車両において、理想に近い減衰力を発生
するよう減衰力特性を変更制御する場合、減衰力特性が
大幅に変化するときに非常に大きな音や振動が発生する
という問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、減衰力特性が多段に変更可能なショ
ックアブソーバにおいて、その減衰性能を車両のばね上
の振動状態および路面状態に応じて適切に発揮しつつ、
減衰力特性の大幅な変更による音や振動の発生を防止し
得るようにするものである。
(課題を解決するための手段) 上記1」的を達成するため、本発明の解決手段は、車両
のサスペンション装置として、次のような構成とする。
すなわち、ばね上とばね下との間に配設され、減衰力特
性が四つ以上の特性に変更可能なショックアブソーバと
、車両のばね上の振動周波領域を検出する振動周波領域
検出手段と、路面に凹凸がある悪路を検出する悪路検出
手段と、上記両検出手段からの信号を受け、上記ショッ
クアブソーバの四つ以上の減衰力特性の中から、それよ
り少ない特性に限定する減衰力特性限定手段と、該減衰
力特性限定手段により限定された減衰力特性間でのみ、
所定の制御則に基づいて該ショックアブソーバの減衰力
特性を変更制御する減衰力特性変更制御手段とを備える
。そして、上記減衰力特性限定手段は、ばね上の振動周
波領域が低周波振動領域のとき高減衰側のものに、ばね
上の振動周波領域が高周波振動領域のとき低減衰側のも
のに、悪路のとき中減衰側のものにそれぞれ限定する構
成とするものである。
(作用) 上記の構成により、本発明では、車両のばね上振動状態
が振動周波領域検出手段により、路面状態として悪路で
あることが悪路検出手段によりそれぞれ検出され、この
両検出手段からの信号を受ける減衰力特性限定手段にお
いて、ショックアブソーバの四つ以上の減衰力特性の中
から、車両のばね上の振動状態および路面状態に応じて
、それより少ない特性に限定する。すなわち、ばね上の
振動周波領域が低周波振動領域のときには、安定性重視
の観点から高減衰側のものに限定し、ばね上の振動周波
領域が高周波振動領域のときには、乗心地重視の観点か
ら低減衰側のものに限定する。
また、悪路のときには、安定性と乗心地との両立化を図
る観点から中減衰側のものに限定する。そして、この減
衰力特性限定手段により限定された減衰力特性間でのみ
、所定の制御則に基づいてショックアブソーバの減衰力
特性が減衰力特性変更手段により選択して変更される。
(実施例) 以r1本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わるサスペンション装置
の部品レイアウトを示す。
第1図において、1〜4は左右の前輪5L(左側の前輪
のみ図示する)および後輪6L(左側の後輪のみ図示す
る)に各々対応して設けられた四つのショックアブソー
バであって、各車輪の上下動を減衰させるものである。
該各ショックアブソーバ1〜4は、内蔵するアクチュエ
ータ25(第2図及び第3図参照)により減衰係数の異
なった減衰力特性が四つ以上(実施例では後述するよう
に六つ)の特1 に変更切換え可能になっているととも
に、実際に発生する減衰力を検出する減衰力検出手段と
しての圧カセンザ(図示せず)を内蔵している。7は上
記各ショックアブソーバ1〜4の上部外周に配設された
コイルスプリング、8は上記各ショックアブソーバ1〜
4内のアクチュエータに対して制御信号を出力してその
減衰力特性を変更制御するコントロールユニットであり
、該コントロールユニット8に向けて上記各ショックア
ブソーバ1〜4内の圧力センサから検出信号が出力され
る。
また、11〜14は各車輪毎のばね上の垂直方向(Z方
向)の加速度を検出する四つの加速度センサ、15はイ
ンストルメントパネルのメータ内に設けられた車速を検
出する車速センサ、16はステアリングシャフトの回転
から前輪の舵角を検出する舵角センサ、17はアクセル
開度を検出するアクセル開度センサ、18はブレーキ液
圧に基づいてブレーキが動作中か否か(つまり制動時か
否か)を検出するブレーキ圧スイッチ、1つはショック
アブソーバ1〜4の減衰力特性について運転者がHAR
D、5OFT、C0NTR0Lのいずれかのモードに切
換えるモード選択スイッチであり、これらのセンサ11
〜17およびスイッチ18.19の検出信号は、いずれ
も上記コントロールユニット8に向けて出力される。
第2図は上記ショックアブソーバ1〜4の構造を示す。
但し、この図では、ショックアブソーバ1〜4に内蔵さ
れる圧力センサは省略している。
第2図において、21はシリンダであって、該シリンダ
21内には、ピストンとピストンロッドとを一体成形し
てなるピストンユニット22が摺動可能に嵌挿されてい
る。上記シリンダ21およびピストンユニット22は、
それぞれ別々に設けられた結合構造を介して車軸(バネ
下)または車体(バネ上)に結合されている。
上記ピストンユニット22には二つのオリフィス23.
24が設けられている。そのうちの一方のオリフィス2
3は常に開いている。また、他方のオリフィス24は、
その絞り(通路面積)がアクチュエータ25により6段
階に変更可能に設けられている。該アクチュエータ25
は、第3図にも示すように、ピストンユニット22内に
スリーブ26を介して回転自在に設けられたシャフト2
7と、該シャフト27を所定の角度毎に回転させるステ
ップモータ28と、上記シャフト27の下端に回転一体
に設けられ、円周方向に所定の間隔毎に形成された五つ
の円形穴29.j9.・・・を有する第1のオリフィス
プレート30と、オリフィス24内に配置され、上記オ
リフィスプレート30の円形穴29,29.・・・に対
応する円弧状の長穴31を有する第2のオリフィスプレ
ート32とを備えている。そして、ステップモータ28
が作動して第1のオリフィスプレート30が回動するこ
とにより、該オリフィスプレー1−30の円形穴29が
第2のオリフィスプレート32の長穴31と対向したり
しなくなったりし、また、その対向する円形穴29の個
数も零から五つまで順次変わるようになっている。
上記シリンダ21内の上室33および下室34並びにこ
の画室33.34に通じるピストンユニット22内の空
洞は、適度の粘性を有する流体で満たされている。この
流体は、上記オリフィス23.24のいずれかを通って
上室33と下室34との間を移動することができる。
以上の構成において、ショックアブソーバ1〜4は、減
衰係数の異なった六つの減衰力特性を有する。すなわち
、オリフィスプレート30の五つの円形穴29,29.
・・・の仝てがオリフィスプレート32の長穴31と対
向する状態のときは、シー 1〇 − ョックアブソーバ1〜4の減衰力特性は減衰係数の最も
低い第1特性となる。また、オリフィスプレート30の
五つの円形穴29,29.・・・のうち、四つの円形穴
が長穴31と対向する状態のときは、□  ショックア
ブソーバ1〜4の減衰力特性は減衰係数が中程度に低い
第2特性となり、三つの円形穴29.29.29が長穴
31と対向する状態のときは、ショックアブソーバ1〜
4の減衰力特性は減衰係数がやや低い第3特性となり、
二つの円形穴29.29が長穴31と対向する状態のと
きは、ショックアブソーバ1〜4の減衰力特性は減衰係
数がやや高い第4特性となり、一つの円形穴29のみが
オリフィスプレート32の長穴31と対向する状態のと
きは、ショックアブソーバ1〜4の減衰力特性は減衰係
数か中程度に高い第5特性となる。さらに、オリフィス
プレート30の五つの円形穴29. 29.・・・のい
ずれもがオリフィスプレート32の長穴31と対向して
いない状態のときは、オリフィス24は完全に閉じられ
、流体の通り道はオリフィス23のみとなり、ショック
アブソーバ1〜4の減衰力特性は減衰係数が最も高い第
6特性となる。
第4図はサスペンション装置の振動モデルを示し、ms
はばね上質量、muはばね上質量、ZSはばね上変位、
ZUはばね下変位、kSはコイルスプリング7のばね定
数、klはタイヤのばね定数、■(【)はショックアブ
ソーバの減衰係数である。
第5図はサスペンション装置の制御部のブロック構成を
示す。第5図中、第1の圧力センサ41、加速度センサ
11およびアクチュエータ25aは小体左側の前輪5L
に、第2の圧力センサ42、加速度センサ12およびア
クチュエータ25bは車体右側の前輪に、第3の圧力セ
ンサ43、加速度センサ13およびアクチュエータ25
cは車体左側の後輪6Lに、第4の圧力センサ44、加
速度センサ14およびアクチュエータ25dは車体右側
の後輪にそれぞれ対応するものである。尚、アクチュエ
ータ25a〜25dは、第2図中のアクチュエータ25
と同じものであり、圧力センサ41〜44は、ショック
アブソーバ1〜4に内蔵されたものである。
また、fsl−fs4はそれぞれ第1〜第4の圧力セン
サ41〜44からコントロールユニット8に向けて出力
される減衰力信号であり、これらの信号はいずれも連続
値をとる。この信号は、減衰力が上向きに作用するとき
を正とし、下向きに作用するときを負とする。
2c+〜2GJはそれぞれ第1〜第4加速度センサ11
〜14からコントロールユニット8に向けて出力される
上下方向(Z方向)のばね上絶対加速度信号であり、こ
れらの信号はいずれも連続値をとる。この信号は、ばね
上が上向き加速度を受けるときを正とし、下向き加速度
を受けるときを負とする。
その他、車速センサ15からは車速信号vSが、舵角セ
ンサ16からは舵角信号θ11が、アクセル開度センサ
17からはアクセル開度信号TVOがそれぞれコントロ
ールユニット8に向けて出力されており、これらの信号
はいずれも連続値をとる。
車速信号vSは、車両が前進するときを正とし、後退す
るときを負とする。舵角信号θI+は、運転者の側から
見て、ステアリングホイールが反時計回りに回転すると
き(つまり左旋回時)を正とし、時計回りに回転すると
き(つまり右旋回時)を負とする。
さらに、ブレーキ圧スイッチ18からはブレーキ圧信号
BPがコントロールユニット8に向ケチ出力されており
、この信号はON、OFFの2値をとる。ONはブレー
キ操作中であることを、OFFはそうでないことを意味
する。
■1〜v4はコントロールユニット8からそれぞれアク
チュエータ25a〜25dに向けて出力されるアクチュ
エータ制御信号であり、これらの信号は、「Is」と「
I h Jの2値をとる。「IS」はショックアブソー
バ1〜4の減衰力特性に5OFT側の特性を、rlh 
Jはショックアブソーバ1〜4の減衰力特性にHARD
側の特性をとることを意味するが、この5OFT側およ
びHARD側の両特性は、後述するように、ショックア
ブソーバ1〜4の六つの減衰力特性(第1〜第6特性)
の中から選択される特性に対応して、「1」〜「6」の
いずれかの値をとる。
さらに、モード選択スイッチ19からはモード選択信号
がコントロールユニット8に向けて出力されており、こ
の信号は複数の並列信号で、本実施例の場合はHARD
、5OFT、C0NTR0Lの3値をとる。HARDは
運転者がHARDモードを選択していることを、5OF
Tは5OFTモードを選択していることを、C0NTR
0LはC0NTR0Lモードを選択していることを意味
する。そして、後述するように、HARDのときには全
ショックアブソーバ1〜4の減衰力特性がHARD特性
に固定され、5OFTのときには全ショックアブソーバ
1〜4の減衰力特性が5OFT特性に固定され、C0N
TR0Lのときには各ショックアブソーバ1〜4の減衰
力特性はそれぞれ車両の運動状態および路面の状態等に
応じてHARDまたは5OFT特性に自動的にかつ独立
に切り換えられる。
第6図は上記モード選択スイッチ19でC0NTR0L
モードを選択したときのコントロールユニット8の制御
フローを示す。この制御動作は、コントロールユニット
8に搭載された制御プログラムによって実行される。こ
の制御プログラムは、別に設ける起動プログラムにより
、一定周期(1〜1.0 m s )で繰り返し起動さ
れる。以下、この制御動作を流れに沿って説明する。
先ず、ステップStで減衰力信号fsl〜fs4を入力
するとともに、ステップS2でばね上地対加速度信号2
e+〜2G4を入力した後、ステップS3でこの2c+
〜2G4を数値積分法などにより積分して、上下方向車
体絶対速度2G1〜2G4を求める。この2G1〜2G
4は、加速度センサ11〜14の位置における上下方向
のばね上地対速度なので、ステップS4でこれを各ショ
ックアブソーバ1〜4の位置における上下方向のばね上
地対速度2s+〜2S4に変換する。2s+〜isaは
、2G1〜2G4のうち、三つが判っていれば求められ
るので、以下、’Gl−ZG、3を用いることとし、’
G4は予備の値とする。ここで、第1図に示すように、
水平面内に適当に原点を取り、xy座標を取ったときの
、加速度センサ11〜13の座標を(xc+ 、3/G
l ) 〜(XG3 、VG3 ) 、ショックアブソ
ーバ1〜4の座標を(xs+ 、ys+ ) 〜(XS
4 、ysa )とするとき、2s+〜2s、sは以下
の式で求められる。
但し、二つの係数行列とその積は、予め求めておいて、
定数として与えている。
続いて、ステップS5で次式により理想の減衰力として
のスカイフック減衰力fatを求める。
fat −−c ・2si (i−1,2,3,4)つ
まり、このスカイフック減衰力faiは、各車輪におけ
るばね上地対速度2siとゲイン値Cとの積に負符号を
付した値である。
続いて、ステップS6でばね上地対速度2S(またはそ
の積分値であるばね上地対変位zs)を継続的に測定し
てばね主振動の周波数を算出し、ステップS7で低周波
振動領域であるか否かを判定する。上記ステップSB、
S7および加速度センサ11〜15等により、車両のば
ね上の振動周波領域を検出する振動周波領域検出手段5
1が構成されている。
上記ステップS7の判定がYESの低周波振動領域のと
きには、ステップS8でrlsJに「5」を、rlhJ
に「6」をそれぞれセットする一方、判定がNOの高周
波振動領域のときには、ステップS9でrIs Jに「
1」を、r I h Jに「2」をそれぞれセットする
続いて、ステップSIOでばね上地対速度isの変化状
態から路面が凹凸の多くある悪路であるか否かを判定す
る。そして、判定がYESの悪路のときには、ステップ
Sllでrls Jに「3」を、「11」に「4」をそ
れぞれセットした後、ステップS12へ移行する一方、
判定がNoの悪路でないときにはそのままステップSL
2へ移行する。上記ステップSIOおよび加速度センサ
11〜14等により、悪路を検出する悪路検出手段52
が構成されている。尚、悪路検出手段52は、ばね上絵
対速度2sの変化状態の代わりに、ショックアブソーバ
1〜4のストローク長さ(つまりばね上ばね下問の相対
変位(zs −zu ) )を検出し、その変化状態か
ら悪路を検出するようにしてもよい。
上記ステップ87〜Sllのフローによって、上記ショ
ックアブソーバ1〜4の六つの減衰力特性の中から、ば
ね上の振動周波領域が低周波振動領域のとき高減衰側の
第5および第6の二つの特性に、ばね上の振動周波領域
が高周波振動領域のとき低減衰側の第1および第2の二
つの特性に、悪路のとき中減衰側の第3および第4の二
つの特性にそれぞれ限定する減衰力特性限定手段53が
構成されている。
そして、ステップSL2では、各ショックアブソーバ1
〜4毎に先に求めたスカイフック減衰力fatと実際の
減衰力fsjとの積である判定関数hi(= fsj−
fai)を求める。続いて、ステップS13で上記判定
関数hlが零または正の値である(hi≧0)ならばv
i−1hとし、判定関数h1が負の値である(hi <
O)ならばvi −Isとする。この設定の後、ステッ
プS14でアクチュエータ制御信号vl−v4を出力し
、リターンする。上記ステップSL2〜S14により、
スカイフック減衰力fatと実際の減衰力fsiとの積
である判定関数hlを求め、その判定関数hiが零以上
であるか否か応じて、上記減衰力特性限定手段53によ
り限定された二つの減衰力特性間で各ショックアブソー
バ1〜4の減衰力特性を変更制御する減衰力特性変更制
御手段54が構成されている。
したがって、このような制御によれば、各ショックアブ
ソーバ1〜4毎にスカイフック減衰力fa1と実際の減
衰力fs1との積である判定関数h1を求め、この判定
関数hlが零または正の値(hI≧0)のときには、つ
まりショックアブソーバ1〜4の発生する減衰力がばね
上の上下振動に対して制振方向に作用するときには、該
ショックアブソーバ1〜4の減衰力特性がHARD側の
特性に変更され、判定関数h1が負の値(hj <O)
のとき、つまりショックアブソーバ1〜4の発生する減
衰力がばね上の上下振動に対して加振方向に作用すると
きには、該ショックアブソーバ1〜4の減衰力特性が5
OFT側の特性に変更されるので、ばね上に伝達される
加振エネルギーに対して制振エネルギーを大きくするこ
とができ、乗心地および操縦安定性を共に向上させるこ
とができる。
しかも、上記ショックアブソーバ1〜4の減衰力特性の
変更では、減衰係数が相互に異なる六つの減衰力特性の
中から、ばね上の振動周波領域が低周波振動領域のとき
高減衰側の第5および第6特性が、ばね上の振動周波領
域が高周波振動領域のとき低減衰側の第1および第2特
性が、悪路のとき中減衰側の第3および第4特性がそれ
ぞれ限定され、この二つの特性間で判定関数hiの値に
応じて変更される。このため、減衰力特性が大幅に変更
することはなく、その変更の際に発生する音や振動を抑
制することができる。また、操舵等の外乱に起因して車
両が不安定な状態に陥り易い低振動振動領域では、高減
衰側特性の限定により安定性の向上が図られるとともに
、直進走行時でのロードノイズ等が人力する高周波振動
領域では、     −低減衰側特性の限定により乗心
地の向上が図られる。さらに、悪路では、路面の凸部か
らの突き上げによるショックを緩和する必要があり、ま
たロールオーバ等も発生し易いが、中減衰側特性に限定
されるので、乗心地および安定性の両方を共に確保する
ことができる。
尚、上記実施例では、ショックアブソーバ1〜4の減衰
力特性が六つの特性に変更可能な場合について述べたが
、本発明は、ショックアブソーバ1〜4の減衰力特性が
四つ以上のその他の多段に変更可能な場合にも同様に適
用することができるのは勿論である。
(発明の効果) 以上の如く、本発明における車両のサスペンション装置
によれば、ショックアブソーバの四つ以上の減衰力特性
の中から、低周波振動領域のとき高減衰側の特性に、高
周波振動領域のとき低減衰側の特性に、悪路のとき中減
衰側の特性にそれぞれ限定され、この限定された少ない
特性間でのみ、所定の制御則に基づいてショックアブソ
ーバの減衰力特性が変更されるので、乗心地と安定性と
の両立化を高い次元で図ることができるとともに、減衰
力特性の大幅な変更による音や振動の発生を未然に防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図はサスペン
ション装置の部品レイアウトを示す斜視図、第2図はシ
ョックアブソーバの主要部を示す縦断側面図、第3図は
アクチュエータの構成を示す分解斜視図、第4図はサス
ペンション装置の振動モデルを示す模式図、第5図はサ
スペンション装置の制御部のブロック構成図、第6図は
制御フローを示すフローチャート図である。 1〜4・・・ショックアブソーバ 51・・・振動周波領域検出手段 52・・・悪路検出手段 53・・・減衰力特性限定手段 54・・・減衰力特性変更制御手段 ?r−1σ1(1)寸 −い  い  い  い 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ばね上とばね下との間に配設され、減衰力特性が
    四つ以上の特性に変更可能なショックアブソーバと、 車両のばね上の振動周波領域を検出する振動周波領域検
    出手段と、 路面に凹凸がある悪路を検出する悪路検出手段と、 上記両検出手段からの信号を受け、上記ショックアブソ
    ーバの四つ以上の減衰力特性の中から、それより少ない
    特性に限定する減衰力特性限定手段と、 該減衰力特性限定手段により限定された減衰力特性間で
    のみ、所定の制御則に基づいて該ショックアブソーバの
    減衰力特性を変更制御する減衰力特性変更制御手段とを
    備え、 上記減衰力特性限定手段は、ばね上の振動周波領域が低
    周波振動領域のとき高減衰側のものに、ばね上の振動周
    波領域が高周波振動領域のとき低減衰側のものに、悪路
    のとき中減衰側のものにそれぞれ限定するものである車
    両のサスペンション装置。
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