JPH06344742A - 車両用懸架装置 - Google Patents

車両用懸架装置

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Publication number
JPH06344742A
JPH06344742A JP13818293A JP13818293A JPH06344742A JP H06344742 A JPH06344742 A JP H06344742A JP 13818293 A JP13818293 A JP 13818293A JP 13818293 A JP13818293 A JP 13818293A JP H06344742 A JPH06344742 A JP H06344742A
Authority
JP
Japan
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vehicle body
spring arm
vehicle
spring
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP13818293A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Nishio
方宏 西尾
Shuji Hiromoto
修司 弘元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NHK Spring Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical NHK Spring Co Ltd
Priority to JP13818293A priority Critical patent/JPH06344742A/ja
Publication of JPH06344742A publication Critical patent/JPH06344742A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2401/00Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60G2401/12Strain gauge

Landscapes

  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の主要な目的は、1種類のセンサを用い
て車体の姿勢を安定化させる制御が可能な車両用懸架装
置を提供することにある。 【構成】FRP製のばねアーム20,21,70,71
が、車輪側の部材35,61と車体側の部材26,63
との間に設けられている。ショックアブソーバ機能を有
する可変懸架ユニット40,41,65,66が車輪側
の部材35,61と車体側の部材36,63との間に設
けられている。可変懸架ユニット40,41,65,6
6は、減衰力を切換えることができるようになってい
る。ばねアーム20,21,70,71に、歪みを検出
するセンサ55,56,75,76が設けられている。
コントロールユニット81は、上記センサ55,56,
75,76によって検出される荷重をもとにしてばねア
ーム20,21,70,71の変位量および加速度等を
算出し、その計算結果に基いて車体の姿勢を安定化させ
る方向に可変懸架ユニット40,41,65,66を作
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両の走行
中の姿勢を安定させる機能を有する車両用懸架装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5に例示された従来の車両用懸架装置
1は、懸架ばねとしてコイルばね2を用いたものであ
り、コイルばね2とショックアブソーバ3を組合わせる
ことによって、車両走行中の緩衝機能と振動減衰機能な
どを発揮させるようにしている。また、ナックル等の車
輪側の部材4の下部は、上下方向に回動自在なロアアー
ム5によって車体側の部材6に支持されている。
【0003】車両が進路を変更したり旋回走行する際に
は、車体の横方向に生じる加速度によって、旋回外側で
は車体が沈み込み、旋回内側では車体が浮き上がるとい
った挙動を生じる。また、増速時や制動時には車体の前
後方向に加速度が発生するため、急増速時はテールスク
ァットが生じ、急制動時にはノーズダイブが生じる。上
記加速度はいずれも車体の姿勢を不安定にする要因とな
るため、従来は、例えば実開昭61−95608号公報
に見られるように、可変サスペンションユニットを備え
た懸架装置において、乗員の人数あるいは積載荷重の大
小を考慮した姿勢制御を行うために、加速度センサと車
高センサを用いて車体の姿勢を把握することにより、車
体の姿勢を安定化させる方向に可変サスペンションユニ
ットを制御するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記先行技術のよう
に、車高センサと加速度センサを用いた姿勢制御手段
は、懸架機構部の狭いスペース内に2種類のセンサを設
けなければならないため、センサの取付スペースを確保
することに困難を伴い、また、コストが高くなる原因と
なっていた。
【0005】このような問題を解決するために、本発明
者らは、図5に示されるような従来の懸架用コイルばね
2に歪みセンサを貼り付けることにより、コイルばね2
に加わる荷重を検出し、走行中に生じる荷重の変化をも
とにして車体の姿勢を把握することも考えたが、コイル
ばね2は断面が円形のばね鋼材を螺旋形に成形したもの
であるため、センサを所定位置に確実に取付けておくこ
とが難しく、使用中に脱落するおそれがあるだけでな
く、ヤング率の大きい鋼製のばねは荷重の変化に対する
歪みの変化率が小さいため、通常のセンサではコイルば
ねに加わる荷重の変化を歪みセンサによって高精度に検
出することに困難を伴うなどの問題があった。
【0006】従って本発明の目的とするところは、荷重
変化を正確に検出可能な1種類のセンサを用い、車体の
姿勢を安定化させる制御が可能な車両用懸架装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
に開発された本発明は、車輪側の部材と車体側の部材と
の間に設けられていて車体に加わる荷重を支えかつ荷重
の大きさに応じて撓む懸架ばね兼用のFRP製ばねアー
ムと、車輪側の部材と車体側の部材との間に設けられて
いて車輪側の部材と車体側の部材との間に生じる相対運
動を減衰させるショックアブソーバ機能を有しかつ減衰
力の大きさを変えることの可能な可変懸架ユニットと、
上記ばねアームに設けられていてこのばねアームに加わ
る荷重の大きさに応じて生じる歪みを検出するセンサ
と、上記センサによって検出された荷重をもとにしてば
ねアームの変位量を算出するとともに、走行前と走行中
のばねアームの変位量に基いて走行中の車体の姿勢を安
定化させる方向に上記可変懸架ユニットを動作させるコ
ントロールユニットとを具備したことを特徴とする車両
用懸架装置である。
【0008】
【作用】ばねアームに加わる上下方向の力(荷重)を
P、ばねアームの固定端から荷重点までの距離をL、ば
ねアームの断面係数をC、縦弾性係数をE、歪みをεと
すると、 P・(L/C)=E・ε …(1) 従って荷重Pは、P=E・ε・(C/L) …(1)′ で表される。E,C,Lはいずれも定数であるから、ば
ねアームに設けたセンサによって歪みεを求めれば、荷
重Pを算出することができる。
【0009】また、ばね定数をk、変位をδとすると、 P=k・δ …(2) ここで、走行前にばねアームに加わる荷重をP0 、走行
前の変位をδ0 、走行中にばねアームに加わる荷重をP
1 、走行中の変位をδ1 とすると、P0 =k・δ0
あるから、 δ0 =P0 /k …(3) P1 =k・δ1 であるから、 δ1 =P1 /k …(4) また、ばね上質量をm、ばね上の上下方向の加速度を
α、重力の加速度をgとすると、 m=P0 /g P1 =m・α+P0 であるから、 P1 =(P0 /g)・α+P0 が成り立つ。
【0010】ゆえに、 P1 g=P0 ・(α+g) (P1 /P0 )・g−g=α であるから、加速度α
は、次式 α=g・[(P1 /P0 )−1] …(5) で表さ
れる。このように、ばねアームに設けたセンサによって
検出される荷重P0 ,P1 により、変位δ0 ,δ1 と加
速度αを求めることができる。
【0011】ばねアームは車両の前後左右の各車輪ごと
に設けられているから、センサによる検出信号も各車輪
ごとに求めることができる。センサの出力信号はコント
ロールユニットに送られ、各車輪を支えているばねアー
ムの変位δおよび上下方向加速度αに基いて車両の姿勢
を把握するとともに、可変懸架ユニットの減衰力を調整
して車両の姿勢を安定化させる方向に制御を実行する。
例えば、車両が旋回走行する時、左右のばねアームの変
位が設定値を越えた場合に、可変懸架ユニットの減衰力
を大きくすることによって、車体のローリングを抑制す
る。あるいは、急制動時や急発進時のように前後方向の
加速度が検出された場合に、減衰力を大きくすることに
より、ノーズダイブやテールスクァットの発生を抑制す
る。
【0012】本発明の懸架装置に使われるばねアーム
は、鋼に比べてヤング率が格段に低いFRP(繊維強化
プラスチック)からなるため、荷重変化に伴う撓みを大
きくとることができ、従ってセンサによって検出可能な
歪みの変化量を大きくとることができることにより、検
出精度の高いものとなる。また、ばねアームはコイルば
ねと違って平坦な表面をもつから、ばねアームにセンサ
を確実に固定しておくことができる。
【0013】
【実施例】以下に本発明の一実施例について、図1ない
し図4を参照して説明する。図1に示した自動車用懸架
装置10は、前輪用の左右一対の懸架機構部11,12
と後輪用の懸架機構部13,14とを備えている。前輪
用懸架機構部11,12には、懸架ばねとロアアームを
兼用する横置き形のばねアーム20,21が設けられて
いる。
【0014】ばねアーム20,21は、その基端側がブ
ラケット25によって車体側の部材26に固定され、先
端側が連結部材30とボールジョイント31を介して車
輪側の部材35に連結されている。車輪側の部材35の
一例はナックルであり、この車輪側の部材35の上部と
車体側の部材36との間に、ショックアブソーバ機能を
有するストラットタイプの可変懸架ユニット40,41
が設けられている。
【0015】可変懸架ユニット40,41の一例は、そ
れぞれ、シリンダ50と、シリンダ50に挿入されたロ
ッド51を備えて構成されている。ロッド51の上端は
車体側の部材36に連結されている。シリンダ50の下
端は車輪側の部材35に連結されている。シリンダ50
の内部には油などの作動流体が封入されており、ロッド
51がシリンダ50の軸線方向に相対移動する時に、シ
リンダ内部の可変オリフィスを作動流体が通過すること
により、所望の減衰力が生じるようになっている。そし
て上記可変オリフィスは、図示しないアクチュエータと
バルブ等によって流路断面積を変化させることができ、
減衰力を切換えることが可能である。
【0016】前輪側の上記ばねアーム20,21は、車
幅方向に延びている。このばねアーム20,21は横断
面が矩形状をなしており、長手方向の全長にわたって等
厚のものでもよいが、長手方向各部の等応力化を図るた
めに先端側に向かって板厚が漸減するようなテーパ板ば
ねが採用されてもよい。ばねアーム20,21は周知の
FRP製板ばねと同様に、主に長手方向に沿う連続強化
繊維(例えばガラス繊維)をマトリックス樹脂で固めた
ものであってよい。
【0017】上記ばねアーム20,21に歪みセンサ5
5,56が設けられている。図2および図3に一方のセ
ンサ55を代表して示したように、センサ55はばねア
ーム20の平坦な表面に接着等の適宜の固定手段によっ
て貼り付けられており、ばねアーム20が上下方向に撓
む際にばねアーム20の表面に生じる歪みの変化を電気
量の変化としてとらえるようになっている。従ってこの
センサ55は、ばねアーム20が撓む際に引っ張りある
いは圧縮の歪みが生じる部位に設ける。
【0018】後輪側の懸架機構部13,14は、車体の
幅方向に延びるアクスルビーム60と、アクスルビーム
60の両端に設けられた車輪側の部材61と、この部材
61と車体側の部材63との間に設けられた可変懸架ユ
ニット65,66と、アーム兼用懸架ばねとしてのFR
P製のばねアーム70,71などを備えている。ばねア
ーム70,71の基部は、ブラケット72によって車体
側の部材63に固定されている。
【0019】可変懸架ユニット65,66は、前輪側の
可変懸架ユニット40,41と同様にショックアブソー
バ機能を発揮するものであり、シリンダ内部の可変オリ
フィスの流路断面積を切換えることによって、所望の減
衰力が得られるようにしてある。
【0020】後輪側のばねアーム70,71は、車体の
前後方向に沿って設けられた縦置き形の片持ちばねであ
る。説明の都合上、図1ではばねアーム70,71が可
変懸架ユニット65,66と平行に描かれているが、実
際は、このばねアーム70,71は車体のほぼ前後方向
に沿って配置される。
【0021】そして後輪側ばねアーム70,71に、歪
みセンサ75,76が設けられている。この歪みセンサ
75,76は、前輪側のセンサ55,56と同様に、ば
ねアーム70,71の平坦な表面に接着等の適宜の固定
手段によって貼り付けられており、ばねアーム70,7
1が上下方向に撓む際に生じる歪みの変化を電気量の変
化としてとらえるようになっている。各センサ55,5
6,75,76の信号線80は、マイクロコンピュータ
等を用いたコントロールユニット81に接続されてい
る。
【0022】次に、上記構成の懸架装置10の作用につ
いて、図4の姿勢制御用フローチャートを参照しながら
説明する。乗員数、積載量が定まった状態、例えばエン
ジンのイグニッションスイッチをオンにした時、あるい
は最初にアクセルペダルを踏込んだ時に、ステップS1
において、センサ55,56,75,76によって検出
した歪みεの大きさに基いて、前記(1)′式により、
各ばねアーム20,21,70,71に加わる荷重P0
が検出される。そしてステップS2において、前記
(3)式により、荷重P0 を変位量δ0 に換算する。
【0023】また、走行中に所定の時間間隔でセンサ5
5,56,75,76によって歪みεを検出し、ステッ
プS3において、走行中に各ばねアーム20,21,7
0,71に加わる荷重P1 を検出する。そしてステップ
S4において、荷重P1 を変位量δ1 に換算する。ま
た、前記(5)式により、P0 ,P1 に基いて加速度α
を求める。
【0024】ステップS5において、各懸架機構部11
〜14において走行前の変位量δ0と走行中の変位量δ1
を比較し、その差が設定値δs を越えた時に、可変懸
架ユニット40,41,65,66の減衰力を大きくす
るように、コントロールユニット81から指令を出す。
こうすることにより、車体姿勢が大きく崩れることが抑
制される。
【0025】走行前の変位量δ0 と走行中の変位量δ1
の差が設定値以内であれば、可変懸架ユニット40,4
1,65,66の減衰力は小さいままにしておく。ステ
ップS6において加速度αの大きさが判定され、加速度
αが設定値αs を越えれば、減衰力を大きくするステッ
プS7に移行することによって、可変懸架ユニット4
0,41,65,66の減衰力を増加させる。加速度α
が設定値αs 以内であれば、減衰力は小さいままにして
おく。減衰力が小さければ、ソフトな乗り心地になるか
ら、良路を直進走行するのに適している。
【0026】以上の姿勢制御によって、車両が旋回走行
したり進路変更する際にはローリングが抑制され、車両
が増速したり制動する際にはノーズダイブやテールスク
ァットが抑制される。ばねアーム20,21,70,7
1は車両の前後左右の各車輪ごとに設けられているか
ら、センサ55,56,75,76による検出信号も各
車輪ごとに求めることができる。このような懸架装置1
0であれば、乗員の人数あるいは積載荷重の大小にかか
わらず1種類のセンサ(歪みセンサ55,56,75,
76)を用いて、車体の姿勢を制御することができる。
【0027】なお、可変懸架ユニット40,41,6
5,66が車高調整機能を有する場合には、ステップS
5において、変位(δ1 −δ0 )の絶対値が設定値δs
を越えた時、車体が沈み込む側では車高を上げる方向に
可変懸架ユニット40,41,65,66を動作させ、
車体が浮き上がる側では車高を下げる方向に可変懸架ユ
ニット40,41,65,66を動作させる。その場
合、変位δ0 を車高の目標値に設定しておけば、乗員数
や積載量の大小に影響されることなく、常に一定の車高
に保つことができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、ばねアームに加わる荷
重を検出可能な1種類のセンサを用いて車両の姿勢制御
を実現できる。このため、センサの取付スペースの確保
が容易であり、かつ低コスト化に寄与できる。そして本
発明では、鋼に比べて荷重変化時の歪み変化量が大きい
FRP製のばねアームの歪みをセンサによって検出する
ようにしているため検出精度が高く、正確な姿勢制御が
可能であるとともに、センサの取付けも容易であるなど
の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す車両用懸架装置の概略
図。
【図2】図1に示された懸架装置の前輪側懸架機構部の
正面図。
【図3】図2に示された懸架機構部に使われるばねアー
ムの斜視図。
【図4】図1に示された懸架装置における姿勢制御用フ
ローチャート。
【図5】従来の懸架装置の一部の正面図。
【符号の説明】
10…車両用懸架装置、20,21…ばねアーム、4
0,41…可変懸架ユニット、55,56…センサ、6
5,66…可変懸架ユニット、70,71…ばねアー
ム、75,76…センサ、81…コントロールユニッ
ト。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車輪側の部材と車体側の部材との間に設け
    られていて車体に加わる荷重を支えかつ荷重の大きさに
    応じて撓む懸架ばね兼用のFRP製ばねアームと、 車輪側の部材と車体側の部材との間に設けられていて車
    輪側の部材と車体側の部材との間に生じる相対運動を減
    衰させるショックアブソーバ機能を有しかつ減衰力の大
    きさを変えることの可能な可変懸架ユニットと、 上記ばねアームに設けられていてこのばねアームに加わ
    る荷重の大きさに応じて生じる歪みを検出するセンサ
    と、 上記センサによって検出された荷重をもとにしてばねア
    ームの変位量を算出するとともに、走行前と走行中のば
    ねアームの変位量に基いて走行中の車体の姿勢を安定化
    させる方向に上記可変懸架ユニットを動作させるコント
    ロールユニットと、 を具備したことを特徴とする車両用懸架装置。
JP13818293A 1993-06-10 1993-06-10 車両用懸架装置 Pending JPH06344742A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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