JPH0438214A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

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ーバが装備されてい
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、減衰力特性が多段又は無段
連続的に変更可能なもの等種々のものがある。

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特性を低減衰側（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特性を高減衰側（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
て制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、ショックアブソーバの減衰力がばね上玉下振動
の加振方向又は制振方向のいずれの方向に働くか否かの
判定は、種々のものが提案されている。例えば特開昭６
１−１６３０１１号公報には、ばね上絶対速度の符号と
ばね上ばね下問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、このような制御則に基づくものの場合、車両
の走行中に車輪が路面の凹部に入ると、ばね上絶対速度
の符号とばね上ばね下問の相対速度の符号とが不一致に
なる（つまり、ばね上絶対速度が下方の負となり、ばね
上ばね下問の相対速度が伸張方向の正となる）ことから
、ショックアブソーバの減衰力特性は低減衰側の特性に
なる。

このため、車輪が自重やばね上荷重によって下方へ移動
するのを妨げる方向に働く減衰力が小さくなり、通常の
ショックアブソーバの場合に比べて車輪の上下ストロー
クが大きくなるので、リバウンドストッパとの衝突が発
生し易くなり、その衝撃が車体側に伝わって乗心地の悪
化を招くという問題がある。

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、ショックアブソーバが大きくストロ
ーク変化するとき、その減衰力特性を高減衰側に変更す
ることにより、ショックアブソーバないし車輪の大きな
ストローク変化を抑制してリバウンドストッパまたはバ
ンプストッパとの衝突を防止せんとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、ばね上
とばね下との間に設けられた減衰力特性が変更可能なシ
ョックアブソーバと、所定の制御則に基づいて上記ショ
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
制御手段と、ばね上とばね下との間の相対変位及び相対
速度を検出する相対変位・相対速度検出手段と、該検出
手段により検出された相対変位と相対速度との積を算出
し、その積が正の所定値以上のとき上記減衰力特性制御
手段の制御に対して、ショックアブソーバの減衰力特性
を高減衰側に変更するよう補正する制御補正手段とを備
える構成にしたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、ショックアブソーバが
大きくストローク変化するとき、つまり車輪が大きくバ
ンブまたはリバウンドするときには、ばね上とばね下と
の間の相対変位と相対速度との積が大きな正の値となり
、この積を算出する制御補正手段によって減衰力特性制
御手段の制御に対して補正が加えられ、ショックアブソ
ーバの減衰力特性が高減衰側に変更される。

（実施例） 以下、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ンヨックアブソー
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バ１〜４は、内蔵するアクチュエー
タ２５（第２図参照）により減衰力特性か高低２段に変
更切換え可能になっているとともに、車体（ばね上）と
車軸（ばね下）との間の相対変位を検出する車高センサ
（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可変
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に向けて上記各シュツクアブソーバ１〜４内
の車高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、１９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１ｇ、１．９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の構造を示し、
第２Ａ図はショックアブソーバ１〜４の減衰力特性がＨ
ＡＲＤな特性（減衰係数の高い特性）のときを、第２Ｂ
図はショックアブソーバ１〜４の減衰力特性が５ＯＦＴ
な特性（減衰係数の低い特性）のときを示す。尚、この
図では、ショックアブソーバ１〜４に内蔵される車高セ
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はア
クチュエータ２５により開閉可能に設けられている。該
アクチュエータ２５は、ソレノイド２６と制御ロッド２
７と二つのスプリング２８ａ、２８ｂとからなる。制御
ロッド２７は、ソレノイド２６から受ける磁力と、両ス
プリング２８ａ、２８ｂから受ける付勢力とによりピス
トンユニット２２内を上下動し、オリフィス２４の開閉
を行うようになっている。

上記シリンダ２１内の上室２９および下室３０並びに二
〇両室２９．３０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２９と下室３０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は以下
の動作を行う。

すなわち、ソレノイド２６か通電されないとき、スプリ
ング２８ａの制御ロッド２７を下方に付勢する力の方が
、スプリング２８ｂが制御ロッド２７を上方に付勢する
力よりも強く設定されているので、制御ロッド２７は下
方に押し付けられ、オリフィス２４を閉じる（第２Ａ図
参照）。このため、流体の通り道はオリフィス２３のみ
となり、このショックアブソーバ１〜４の減衰力特性は
ＨＡＲＤ　（高減衰）特性となる。

また、ソレノイド２６か通電されたとき、該ソレノイド
２６の磁力により制御ロッド２７が上方に引き上げられ
、オリフィス２４が開く　（第２ｇ図参照）。このため
、両オリフィス２３．２４共に流体の通り道となり、シ
ョックアブソーバ１〜４の減衰力特性は５ＯＦＴ　（低
減衰）特性となる。

以上に述べたように、ショックアブソーバ１〜４は、ソ
レノイド２６の非通電時にはＨＡＲＤ特性となるので、
万一コントロールユニット７が故障しても、ショックア
ブソーバ１〜４はＨＡＲＤ特性を保ち、操縦安定性の悪
化を防ぐことかできる。

第３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、ｍυ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、ｋｔはタイヤのばね定数、ｖ（ｔ）はショックアブ
ソーバの減衰係数である。

第４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４図中、第１の車高センサ４１、加速度センサ
１１およびアクチュエータ２５ａは車体左側の前輪５Ｌ
に、第２の車高センサ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の車高セ
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の車高センサ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、車高センサ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、ｒ１〜ｒ４はそれぞれ第１〜第４の車高センサ４
１〜４４からコントロールユニット８に向けて出力され
るばね上ばね下問相対変位信号であり、これらの信号は
いずれも連続値をとる。この信号は、ショックアブソー
バ１〜４が伸びるときを正とし、縮むときを負とする。

尚、車両が静止しているときの相対変位（つまり第３図
に示すばね上変位ＺＳとばね下変位ｚｕとの差ＺＳ　−
ＺＵ）を零とし、これからの偏差でもって相対変位の大
きさを表わす。

２ｃ、＋〜２ｃ、４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）のばね主砲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θＨが、アクセル開度センサ１
７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θＨ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に向けて出力されており
、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。

ｖｌ〜■４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、「１」と「０
」の２値をとる。「１」のときは、アクチュエータ２５
のソレノイド２６（第２図参照）には通電されず、ショ
ックアブソーバ１〜４の減衰力特性はＨＡＲＤ特性とな
る。

また「０」のときは、アクチュエータ２５のソレノイド
２６に通電され、ショックアブソーバ１〜４の減衰力特
性は５ＯＦＴ特性となる。

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５図は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
〜１０ｍ５）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Ｓｌでモード選択信号かＨＡＲＤである
か否かを判定する。この判定がＹＥＳのＨＡＲＤのとき
には、ステップＳ１５でアクチュエータ制御信号■１〜
■４の全てに「１」をセットし、ステップＳ１２でこの
制御信号ｖ１〜■４を出力する。これにより、全てのシ
ョックアブソーバ１〜４の減衰力特性はＨＡＲＤ特性と
なる。このときは、以上で動作を終了する。

モード選択信号の値がＨＡＲＤでないときには、続いて
、ステップＳ２でモード選択信号の値が５ＯＦＴである
か否かを判定し、その判定がＹＥＳの５ＯＦＴのときに
は、ステップ８１Ｂでアクチュエータ制御信号ｖ１〜ｖ
４の全てに「０」をセットシ、ステップＳ１２でこの制
御信号ｖ１〜■４を出力する。これにより、全てのショ
ックアブソーバ１〜４の減衰力特性は５ＯＦＴ特性とな
る。このときは、以上で動作を終了する。

上記両ステップＳＬ、Ｓ２での判定が共にＮ。

のとき、つまりモード選択信号の値がＣ０ＮＴＲ０Ｌの
ときには、ステップＳ３でばね上ばね下問相対変位信号
ｒ１〜ｒ４を入力した後、ステップＳ４でこの相対変位
ｒ１〜「４を数値微分法などにより微分して、ばね上ば
ね下問相対速度？１〜ｒ４を求める。上記ステップＳ３
．Ｓ４及び車高センサ４１〜４４により、ばね上とばね
下との間の相対変位ｒ１〜ｒ４及び相対速度１１〜ト４
（つまりばね主砲対速度とばね下絶対速度との差（之ｓ
ｌ　−ｚｕｌ）　〜（之ｓ４−　’ｌ　ｕ４）　）を検
出する相対変位・相対速度検出手段５１が構成されてい
る。

続いて、ステップＳ５でばね主砲対加速度信号２ｃ、＋
〜２（，４を入力した後、ステップＳ６でこの２Ｇ１〜
２Ｇａを数値積分法などにより積分して、ばね主砲対速
度２ｅｔ〜２ｃ、ａを求める。この２Ｇ１〜２Ｇ４は、
加速度センサ１１〜１４の位置における上下方向のばね
主砲対速度なので、ステップＳ７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主砲対速
度ＺＳ１〜２ｓ４に変換する。　　之Ｓ！　〜２ｓ４は
・　２Ｇ１〜２Ｇ４のうち、三つが判）ていれば求めら
れるので、以下、２Ｇ１〜２Ｇ３を用いることとし、Ｚ
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＋　、　ｙｅ
＋　）　〜（Ｘ（，３１ＹＧ３　、：）　、ショックア
ブソーバ１〜４の座標を（ｘｓ＋、ｙｓ＋　）　〜（ｘ
ｓａ　、ｙｓ４）とするとき１　ｚＳ１〜Ｚｓ４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。上記ステップ５５〜Ｓ７及び加
速度センサ１１〜１４により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主砲対速度Ｚｓ＋〜２
ｓ４を検出するばね主砲対速度検出手段５２が構成され
ている。

続いて、ステップＳ８で各車輪毎にばね上ばね下問の相
対速度トｌと相対変位ｒ１との積Ｑ１（−Ｎ　　・ｒｉ
）（１−１，２，３，４）を算出し、しかる後、ステッ
プＳ９でこの積Ｑｌが正の所定値ＧＯよりも大きいか否
かを判定する。

上記ステップＳ９の判定がＮｏのときには、ステップＳ
ＩＯで次の式により判定関数ｈ１を求める。

ｈｌ　　−ｉｔ　　・２ｓｌ　　　（ｉ−１，２，３，
４）］ つまり、この判定関数ｈｉは、各車輪におけるばね上ば
ね下問相対速度トｉとばね主砲対速度之ｓｉとの積の値
である。

続いて、ステップＳｌｌで上記判定関数ｈｊが零又は正
の値である（ｈｉ≧０）ならばｖｊ　ｍｌとし、判定関
数ｈｉが負の値である（ｈｉ　＜０）ならばｖｉ−０と
する。しかる後、ステップＳ１２でアクチュエータ制御
信号ｖ１〜Ｖ４を出力し、リターンする。上記ステップ
ＳＩＯ〜Ｓ１２により、ばね主砲対速度とばね上ばね下
問相対速度との積である判定関数ｈｉを算出し、その判
定関数ｈｉが零以上であるか否かに応じて各ショックア
ブソーバ１〜４の減衰力特性をＨＡＲＤ特性又は５ＯＦ
Ｔ特性に変更するよう制御する減衰力特性制御手段段５
３が構成されている。

一方、上記ステップＳ９の判定がＹＥＳのときには、ス
テップＳ１３で対応するアクチュエータ制御信号ｖｉに
「１」をセットし、ステップＳ１４でこの制御信号ｖｉ
を出力し、しかる後リターンする。ステップＳ８　、　
　Ｓ９　、　　Ｓ１３．　　Ｓ１４の一連のフローによ
り、ばね上ばね下問の相対変位ｒｉと相対速度ト１との
積Ｑ１を算出し、その積Ｑｉが正の所定値００以上のと
き上記減衰力特性制御手段５３の制御に対して、ショッ
クアブソーバ１〜４の減衰力特性を高減衰側に変更して
保持するよう補正する制御補正手段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、運転者がＣ０Ｎ
ＴＲ０Ｌモードを選択している場合、ばね上ばね下問相
対速度ｉｔ　　（−２ｓｉ−２ｕｉ）とばね上絵対速度
２３ｉとの積トｌ　−２ｓｉである判定関数ｈｊが零又
は正の値のときには（ｈｊ≧０）（すなわち、ばね上が
上方に運動しかつショックアブソーバ１〜４が伸びてそ
の減衰力が下方に働くとき、及びばね上が下方に運動し
かつショックアブソーバ１〜４が縮んでその減衰力が上
方に働くとき）には、ショックアブソーバ１〜４の発生
する減衰力かばね上の上下振動に対して制振方向に作用
すると判断して、該ショックアブソーバ１〜４の減衰力
特性はＨＡＲＤ特性に変更される。

また、上記判定関数ｈｉか負の値のとき（ｈｌく０）（
上記と逆のとき）には、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
用すると判断して、該ショックアブソーバ１〜４の減衰
力特性は５ＯＦＴ特性に変更される。これにより、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
が大きくなり、乗心地及び操縦安定性を共に向上させる
ことができる。

また、ショックアブソーバ１〜４が大きくストローク変
化するとき、例えば車両の走行中に車輪が路面の凹部に
入フたときには、ばね上ばね下問の相対変位ｒ１と相対
速度ｔ１との積Ｑｉが大きな正の値となるが（Ｑｉ　＞
Ｇｏ　）　、本実施例では、この際、該ショックアブソ
ーバ１〜４の減衰力特性がＨＡＲＤ特性に変更して固定
される。このため、ショックアブソーバないし車輪の大
きなストローク変化を抑制することができ、リバウンド
ストッパ及びバンプストッパとの衝突を可及的に防止し
て乗心地の向上を図ることができる。しかも、ショック
アブソーバ１〜４の大ストローク時の測定は、ショック
アブソーバ１〜４の減衰力特性を変更制御するための情
報であるばね上ばね下問の相対変位ｒ１と相対速度ｔ１
とを用いるだげであって、別個のセンサ等を必要としな
いので、コスト的に安已に実施できるなど、実施化を図
る上で非常に有利である。

尚、上記実施例では、ばね上ばね下問相対速度「ｊとば
ね上絵対速度２ｓｉ　との積Ｎ　　−２ｓｉである判定
関数ｈｉが零以上であるか否か応じてショックアブソー
バ１〜４の減衰力特性をＨＡＲＤ又は５ＯＦＴに変更す
るようにしたが、本発明は、その他の従来公知の制御則
に基づいてショックアブソーバ１〜４の減衰力特性を変
更するようにしてもよい。

また、上記実施例では、ショックアブソーバ１〜４の減
衰力特性が高低２段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の減衰力特性が３段以
上の多段又は無段連続的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大ストローク時には、
ショックアブソーバの減衰力特性が高減衰側に変更され
るので、リバウンドストッパ及びバンブストッパとの衝
突を可及的に防止して乗心地の向上を図ることかできる
。しかも、ショックアブソーバの大ストローク時の測定
は簡単でかつ確実に行うことができ、実施化を図る上で
有利なものである。

【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
サスペンション装置の振動モデルを示す模式図、第４図
はサスペンション装置の制御部のブロック構成図、第５
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 ５ユ・・・相対変位・相対速度検出手段５３・・・減衰
力特性制御手段 ５４・・・制御補正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）　ばね上とばね下との間に設けられた減衰力特
   性が変更可能なショックアブソーバと、 所定の制御則に基づいて上記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制御手段と、 ばね上とばね下との間の相対変位及び相対速度を検出す
   る相対変位・相対速度検出手段と、該検出手段により検
   出された相対変位と相対速度との積を算出し、その積が
   正の所定値以上のとき上記減衰力特性制御手段の制御に
   対して、ショックアブソーバの減衰力特性を高減衰側に
   変更するよう補正する制御補正手段とを備えたことを特
   徴とする車両のサスペンション装置。