JPH048618A - 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、（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止下振動
の加振方向又は制振方向のいずれの方向に働くが否かの
判定は、種々のものが提案されている。例えば特開昭６
０−２４８４１９号公報には、ばね上とばね下との間の
相対変位の符号とその微分値である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６１−１６３０
１１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
判定する方法か開示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、路面の凹凸に起因して車両のばね上が高周波
振動をするときには、ばね上ばね下問の相対変位、その
相対速度及びばね上絶対速度の各符号は頻繁に変化する
ため、従来の制御方法では、ショックアブソーバの減衰
力特性が不必要にかつ頻繁に切換わり、大きな音や振動
が発生するという問題がある。また、ショックアブソー
バの減衰力特性が高減衰側に切換えられた状態では、路
面の凹凸により発生するばね下振動がばね上に伝達され
易く、コツボッ感の原因となり、乗心地も悪くなる。

さらに、ばね上絶対速度の符号とばね上ばね下間相対速
度の符号との一致・不一致により減衰力が制振方向又は
加振方向のいずれの方向に働くかを判定する方法の場合
は、２種類の検出手段が必要でコスト的に高くつくとい
う欠点もある。

本発明はかかる諸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、特に、ばね上ばね下問の相対変位
とその相対速度とに基づいてショックアブソーバの減衰
力がばね上止下振動の制振方向又は加振方向のいずれの
方向に働くか否かを判定して減衰力特性を変更する場合
、ばね上が路面の凹凸に起因して高周波振動をするとき
にショックアブソーバの減衰力特性が不必要に高減衰側
に切換わらないようにし、もって、音や振動の発生防止
及び乗心地の向上を図り得る車両のサスペンション装置
を提供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、請求項（１）記載の発明は、
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、ばね上ばね下間相対変位を
検出する相対変位検出手段と、該検出手段からの信号を
受け、ばね上ばね下間相対変位とその微分値であるばね
上ばね下間相対速度との積を算出し、その積が所定値よ
り小さいときには上記ショックアブソーバの減衰力特性
を高減衰側に、所定値より大きいときにはショックアブ
ソーバの減衰力特性を低減衰側に変更するよう制御する
制御手段と、上記の所定値を、路面の状態に応じて変更
する所定値変更手段とを備える構成にするものである。

請求項（２）記載の発明は、上記請求項（１）記載の発
明における所定値変更手段を、ばね上ばね下間相対速度
の２乗の値に負のゲイン値を乗じて所定値を設定するよ
うに構成するものである。

（作用） 上記の構成により、請求項（１）記載の発明では、相対
変位検出手段によりばね上ばね下間相対変位が検出され
、該検出手段からの信号を受ける制御手段の制御の下に
おいて、ばね上ばね下間相対変位とその微分値であるば
ね上ばね下間相対速度との積が所定値より小さいとき（
つまりショックアブソーバ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判断されるとき
）には、ショックアブソーバの減衰力特性が高減衰側に
変更される一方、所定値より大きいとき（つまりショッ
クアブソーバ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されるとき）には、上記
ショックアブソーバの減衰力特性か低減衰側に変更され
、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る。しかも、上記の所定
値は、所定値変更手段により路面の状態に応じて変更さ
れ、例えばばね上が高周波振動をする凹凸路面において
絶対値の大きい負の値に変更されると、ショックアブソ
ーバの減衰力特性は高減衰側に変更され難くなる。

ここで、上記所定値変更手段が、請求項（２）の発明の
如くばね上ばね下間相対速度の２乗の値に負のゲイン値
を乗じて所定値を設定するものである場合には、路面の
状態を検出するための検出手段を必要とすることなく、
ばね上が高周波振動をする凹凸路面で所定値を絶対値の
大きい負の値に変更することができる。

（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図は本発明の第１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図参照）により減衰力特性が高低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相対変位
検出手段としての車高センサ（図示せず）を内臓してい
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、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、１
８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ＨＡＲＤ、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１５〜１７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状態（高い減衰力を発生する状態）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５Ｏ
ＦＴ状態（低い減衰力を発生する状態）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か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並びにこ
の画室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が通電されないとき、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〕〜４の減衰力特性は
ＨＡＲＤ　（高減衰）状態となる。

また、ソレノイド２６が通電されたとき、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２Ｂ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）状態となる。

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状態となるので、
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状態を保ち、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、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、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およびアクチュエータ２５ｃは
車体左側の後輪６Ｌに、第４の車高センサ４４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
るばね上ばね下間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。

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。

■１〜■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状態とな
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状悪となる。

さらに、モード選択スイッチ１９からはモード選択信号
か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状態
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状態に固定され、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状態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ｓ１でモード選択信号がＢＡＲＤ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ｓ９でアクチュエータ制御信号ｖ１〜ｖ
４の全てにｒｌＪをセットし、ステップｓ８でこの制御
信号ｖ１〜ｖ４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状態となる
。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でモーデ選択信号の値が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ＳＩＯでアクチュエータ制御信号ｖ１〜Ｖ
４の全てにｒＯＪをセットし、ステップｓ８でこの制御
信号ｖ１〜ｖ４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状態となる
。このときは、以上で動作を終了する。

上記両ステップＳＬ、Ｓ２ての判定が共に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でばね上ばね下間相対変位信号
「１〜ｒ４を入力した後、ステップＳ４てこの相対変位
ｒ１〜ｒ４を数値微分法などにより微分して、ばね上ば
ね下間相対速度１１〜ト４を求める。

続いて、ステップＳ５で次式により判定関数ｈｌを求め
る。

ｈｌ　−ｒｉ　　−？ｉ　　　（ｉ−１，２，３，４）
つまり、この判定関数ｈ１は、各車輪におけるばね上ば
ね下問の相対変位ｒ＋とその相対速度ｒｉとの積の値で
ある。

続いて、ステップＳ６で各車輪毎にばね上ばね下間相対
速度ト１の２乗の値にゲイン値ｇを乗して所定値Ｋｉ（
−ｇ・ト１２）を設定する。ここで、ケイン値ｇは、正
または負の一定値とする以外に、車速や舵角に応して変
化するように設定してもよい。

上記所定値Ｋｉの設定後、ステップＳ７において、先に
ステップＳ５で求めた判定関数ｈ１か所定値Ｋｉより小
さい（ｈｉ　＜Ｋｉ　）ならばｖｊ　−１とし、判定関
数ｈｉか所定値Ｋｊより大きい（ｈｉ　≧Ｋｉ）ならば
ｖｉ−０とする。しかる後、ステップＳ８でアクチュエ
ータ制御信号■１〜Ｖ４を出力し、リターンする。上記
ステップ８３〜Ｓ５．Ｓ７により、ばね上ばね下問の相
対変位と相対速度との積である判定関数ｈ１を算出し、
この判定関数ｈ１が所定値Ｋｌより小さいか、大きいか
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状態又は５ＯＦＴ状態に変更するよう制御す
る制御手段５１が構成されており、また、ステップＳ６
により、上記の所定値に１を路面の状態に応じて変更す
る所定値変更手段５２が構成されている。尚、判定関数
ｈｊが所定値ｋｉと等しいとき（ｈｌ　−Ｋｉ　）には
、アクチュエータ制御信号ｖｉを前のままにして減衰力
持性を変更しないようにしてもよい。

したがって、このような制御によれば、運転者かＣ０Ｎ
ＴＲ０Ｌモードを選択している場合、ばね上ばね下問の
相対変位ｒｉ　　（−ｚｓｉ−ｚｕｉ）とその相対速度
？ｉ　　（−２ｓｉ−２ｕｉ）との積である判定関数ｈ
ｉが所定値Ｋｉより小さいとき（ｈｉ＜Ｋｉ）（すなわ
ち、ショックアブソーバ１〜４が伸び側にあって収縮方
向に作動しているとき、あるいはショックアブソーバ１
〜４が縮み側にあって伸張方向に作動しているとき）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状
態に変更される。また、上記判定関数ｈ１が所定値に１
より大きいとき（ｈｉ≧Ｋｉ）（すなわち、ショックア
ブソーバ１〜４が伸び側にあって伸張方向に作動してい
るとき、あるいはショックアブソーバ１〜４が縮み側に
あって収縮方向に作動しているとき）には、ショックア
ブソーバく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状態に変更され
る。これにより、ばね上に伝達される加振エネルギーに
対して割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。

しかも、上記の所定値Ｋｉは、ばね上ばね下間相対速度
叫の２乗の値にゲイン値を乗じた値（ｇ・ト１２）であ
って、路面の凹凸に応じてばね上が高周波振動をすると
きは高い値となる。このため、特に、ゲイン値が負の値
に設定されている場合、高周波振動領域でショックアブ
ソーバ１〜４の減衰力特性はＨＡＲＤ状態に変更され難
くなり、不必要な減衰力特性の変更による音や振動の発
生を防止することができるとともに、路面の凹凸に起因
してばね上でコツボッ感が発生するのを抑制することが
でき、乗心地の向上をより図ることができる。尚、ゲイ
ン値が正の値に設定されている場合、高周波振動領域で
ショックアブソーバ１〜４の減衰力特性は５ＯＦＴ状態
に変更され難くなる。

その上、このように、路面の凹凸状態ないしそれに起因
する車両の振動領域に応じて所定値Ｋｊを変更する所定
値変更手段５２では、路面の状態又は車両の振動領域を
検出するための検出手段を必要としないので、コスト的
に安価に実施することかできるなど実施化を図る上で有
利である。

（発明の効果） 以上の如く、請求項（１）の発明では、ショックアブソ
ーバ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該ショックアブソーバの減衰力特
性を低減衰側に、制振方向に作用するときにショックア
ブソーバの減衰力特性を高減衰側に変更して、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
るので、乗心地及び操縦安定性の向上を図ることができ
る。

しかも、路面の凹凸に起因する高周波振動領域ではショ
ックアブソーバの減衰力特性が変更され難くなるので、
不必要な減衰力特性の変更による音や振動の発生を防止
することかできる。

また、請求項（２）記載の発明では、路面の状態ないし
振動領域を検出するための検出手段を必要とすることな
く、高周波振動領域で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難くすることができるので、コス
ト面等で実施化を図る上で有利であるという効果−をも
有する。

【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 ４１〜４４・・・車高センサ（相対変位検出手段）５１
・・・制御手段 ５２・・・所定値変更手段 第２Ａ区 千２Ｂ区

Claims (2)

【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、 ばね上とばね下との間の相対変位量を検出する相対変位
   検出手段と、 該検出手段からの信号を受け、ばね上ばね下間相対変位
   とその微分値であるばね上ばね下間相対速度との積を算
   出し、その積が所定値より小さいときには上記ショック
   アブソーバの減衰力特性を高減衰側に、所定値より大き
   いときにはショックアブソーバの減衰力特性を低減衰側
   に変更するよう制御する制御手段と、 上記の所定値を、路面の状態に応じて変更する所定値変
   更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。
2. （２）所定値変更手段は、ばね上ばね下間相対速度の２
   乗の値に負のゲイン値を乗じて所定値を設定するもので
   ある請求項（１）記載の車両のサスペンション装置。