JPH0920120A - 車両懸架装置 - Google Patents

車両懸架装置

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JPH0920120A
JPH0920120A JP7168943A JP16894395A JPH0920120A JP H0920120 A JPH0920120 A JP H0920120A JP 7168943 A JP7168943 A JP 7168943A JP 16894395 A JP16894395 A JP 16894395A JP H0920120 A JPH0920120 A JP H0920120A
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JP
Japan
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acceleration
vehicle
deceleration
damping force
sprung vertical
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JP7168943A
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English (en)
Inventor
Katsuya Iwasaki
克也 岩崎
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の加速もしくは減速時に発生する車両の
傾斜および前後方向加減速度に基づく信号ドリフトを防
止し、これにより、ショックアブソーバにおける減衰力
特性の制御性の悪化を防止して車両の乗り心地および操
縦安定性を確保することができる車両懸架装置の提供。 【構成】 加減速度検出手段dで検出された前後方向加
減速度から車両のピッチ角を求めるピッチ角検出手段e
と、ピッチ角検出手段eで求められた車両のピッチ角と
加減速度検出手段dで検出された車両の前後方向加減速
度から車両の傾斜によってばね上上下加速度検出手段c
で検出される前後方向加減速度の検出方向分力を求める
前後方向加減速度成分検出手段fと、ばね上上下加速度
検出手段cで検出されたばね上上下加速度信号から前後
方向加減速度の検出方向分力をキャンセルしたばね上上
下加速度信号を得る信号補正手段gとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ショックアブソー
バの減衰力特性を最適制御する車両の懸架装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ショックアブソーバの減衰力特性
制御を行う車両懸架装置としては、例えば、特開昭61
−163011号公報に記載されたものが知られてい
る。
【0003】この従来の車両懸架装置は、ばね上上下速
度とばね上−ばね下間相対速度の両方向判別符号が一致
する制振領域の時は、ショックアブソーバの減衰力特性
をハードに制御することにより、制振力を高めて車体の
振動を抑制し、両方向判別不符号が不一致となる加振領
域の時には、ショックアブソーバの減衰力特性をソフト
に制御することにより、加振力を弱めてばね下入力のば
ね上への伝達を抑制する、というスカイフック理論に基
づいた減衰力特性制御を行なうようにしたものであっ
た。
【0004】そして、前記ばね上上下速度は、車体ばね
上に設けられた上下加速度センサでばね上上下加速度を
検出すると共に、この検出されたばね上上下加速度信号
を演算することによって求めるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来装
置では、上述のように構成されるため、以下に述べるよ
うな問題点があった。
【0006】即ち、上下加速度センサは、その検出方向
が走行路面に対し垂直方向となるように車体に取り付け
られていて、走行路面および車両が水平状態を維持して
いる状態においては、走行路面に対し垂直方向の加速度
成分だけを正確に検出することができるが、車両の加速
もしくは減速により発生する車両のピッチ方向の姿勢変
化(スカット、ダイブ)によって走行路面に対し車両が
前後方向に傾斜した状態においては、走行路面に対する
上下加速度センサの検出方向も走行路面に対し前後方向
に傾斜した状態となることから、この傾斜状態で加速も
しくは減速による前後方向の加減速度が車両に作用する
と、走行路面に対し平行に作用する前後方向加減速度の
分力が上下加速度センサの検出方向にも作用するように
なるため、前後方向加減速度の分力の分だけ上下加速度
信号をドリフトさせ、これにより、車両の乗り心地およ
び操縦安定性を害する結果となる。
【0007】本発明は、上述の従来の問題点に着目して
なされたもので、車両の加速もしくは減速時に発生する
車両の傾斜および前後方向加減速度に基づく信号ドリフ
トを防止し、これにより、ショックアブソーバにおける
減衰力特性の制御性の悪化を防止して車両の乗り心地お
よび操縦安定性を確保することができる車両懸架装置を
提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明請求項1記載の車両懸架装置は、図1のク
レーム対応図に示すように、車体側と各車輪側の間に介
在されていて減衰力特性変更手段aにより減衰力特性を
変更可能なショックアブソーバbと、各車輪位置のばね
上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段c
と、車両の前後方向加減速度を検出する加減速度検出手
段dと、該加減速度検出手段dで検出された前後方向加
減速度から車両のピッチ角を求めるピッチ角検出手段e
と、該ピッチ角検出手段eで求められた車両のピッチ角
と前記加減速度検出手段dで検出された車両の前後方向
加減速度から車両の傾斜によってばね上上下加速度検出
手段cで検出される前後方向加減速度の検出方向分力を
求める前後方向加減速度成分検出手段fと、前記ばね上
上下加速度検出手段cで検出されたばね上上下加速度信
号から前後方向加減速度の検出方向分力をキャンセルし
たばね上上下加速度信号を得る信号補正手段gと、該信
号補正手段gで補正されたばね上上下加速度から得られ
る制御信号に基づいて前記各ショックアブソーバbの減
衰力特性制御を行なう減衰力特性制御手段hと、を備え
ている手段とした。
【0009】また、請求項2記載の車両懸架装置では、
前記加減速度検出手段dを、ばね上の前後方向加速度を
検出する前後加速度センサiで構成した。
【0010】また、請求項3記載の車両懸架装置では、
前記加減速度検出手段dを、車両の車速を検出する車速
センサjと、該車速センサjで検出された車速から車両
の加減速度を演算する演算手段kと、で構成した。
【0011】また、請求項4記載の車両懸架装置では、
前記加減速度検出手段dを、車輪速度を検出する車輪速
センサmと、該車輪速センサmで検出された車輪速度か
ら車両の加減速度を演算する演算手段nと、で構成し
た。
【0012】また、請求項5記載の車両懸架装置では、
前記信号補正手段hで補正された各車輪位置のばね上上
下加速度から前記制御信号として各車輪位置のばね上上
下速度を求めるばね上上下速度検出手段pを備え、前記
ショックアブソーバbの減衰力特性変更手段aが、伸行
程側および圧行程側の減衰力特性が共にソフト特性とな
るソフト領域(SS)を中心とし、圧行程側はソフト特
性に保持されたままで伸行程側の減衰力特性だけをハー
ド特性側に可変制御可能な伸側ハード領域(HS)と、
伸行程側はソフト特性に保持されたままで圧行程側の減
衰力特性だけをハード特性側に可変制御可能な圧側ハー
ド領域(SH)とを備え、前記減衰力特性制御手段h
が、前記ばね上上下速度検出手段pで検出されたばね上
上下速度信号の方向判別符号が0付近である時はショッ
クアブソーバをソフト領域(SS)に制御し、上向きの
正である時は伸側ハード領域(HS)側において伸行程
側の減衰力特性を、また下向きの負である時は圧側ハー
ド領域(SH)側において圧行程側の減衰力特性をそれ
ぞれその時のばね上上下速度に応じたハード特性に可変
制御するように構成されている手段とした。
【0013】
【作用】本発明請求項1記載の車両懸架装置では、車両
の急激な加速や減速が行なわれると、加減速度検出手段
dで車両の前後方向加減速度が検出されると共に、該前
後方向加減速度からピッチ角検出手段eにおいて車両の
ピッチ角が求められ、さらに、このピッチ角と前後方向
加減速度の値から前後方向加減速度成分検出手段fにお
いて車両の傾斜によってばね上上下加速度検出手段cで
検出される前後方向加減速度の検出方向分力が求められ
る。
【0014】そして、信号補正手段gでは、ばね上上下
加速度検出手段cで検出されたばね上上下加速度信号か
ら前後方向加減速度の検出方向分力をキャンセルしたば
ね上上下加速度信号が求められる。
【0015】従って、車両の加速もしくは減速時に発生
する車両の傾斜および前後方向加減速度に基づく信号ド
リフトを防止し、これにより、ショックアブソーバにお
ける減衰力特性の制御性の悪化を防止して車両の乗り心
地および操縦安定性を確保することができる。
【0016】また、請求項5記載の車両懸架装置では、
減衰力特性制御手段hにおいて、ばね上上下速度検出手
段pで検出された各車輪位置のばね上上下速度信号の方
向判別符号が、0付近である時はショックアブソーバb
がソフト領域(SS)に制御され、上向きの正である時
は伸行程側の減衰力特性が、また下向きの負である時は
圧行程側の減衰力特性が、その時のばね上上下速度に応
じたハード特性に可変制御される一方で、その逆行程側
の減衰力特性はそれぞれソフト特性に固定制御された状
態となるものであり、このため、ばね上上下速度とばね
上−ばね下間相対速度の方向判別符号が一致する制振域
においては、その時のショックアブソーバbの行程側の
減衰力特性をハード特性側で可変制御することで車両の
制振力を高めると共に、両者の方向判別符号が不一致と
なる加振域においては、その時のショックアブソーバb
の行程側の減衰力特性をソフト特性にすることで車両の
加振力を弱める、といったスカイフック制御理論に基づ
いた基本的な減衰力特性の切り換え制御が行なわれるこ
とになる。
【0017】
【実施例】本発明実施例を図面に基づいて説明する。図
2は、本発明実施例の車両懸架装置を示す構成説明図で
あり、車体と4つの車輪との間に介在されて、4つのシ
ョックアブソーバSAFL,SAFR,SARL,SARR(な
お、ショックアブソーバを説明するにあたり、これら4
つをまとめて指す場合、およびこれらの共通の構成を説
明する時にはただ単にSAと表示する。また、右下の符
号は車輪位置を示すもので、FLは前輪左,FRは前輪右,
RLは後輪左,RRは後輪右をそれぞれ示している。)が設
けられている。そして、前輪左右の各ショックアブソー
バSAFL,SAFRの近傍位置(以後、各車輪位置とい
う)の車体には、ばね上の上下方向加速度G(上向きで
正の値、下向きで負の値)を検出する左右前輪側ばね上
上下加速度センサ(以後、上下Gセンサという)1FL
FRが設けられ、また、この図では図示を省略したが図
3に示すように車両の車速を検出する車速センサ2が設
けられ、さらに、運転席の近傍位置には、各上下Gセン
サ1(1FL,1FR)、および、車速センサ2からの信号
に基づき、各ショックアブソーバSAのパルスモータ3
に駆動制御信号を出力するコントロールユニット4が設
けられている。
【0018】以上の構成を示すのが図3のシステムブロ
ック図であって、コントロールユニット4は、インタフ
ェース回路4a,CPU4b,駆動回路4cを備え、前
記インタフェース回路4aに、前記各上下Gセンサ
FL,1FRからのばね上上下加速度GFL,GFR信号、お
よび、車速センサ2からの車速Sv 信号が入力される。
【0019】そして、前記インタフェース回路4aに
は、図14に示すように、各上下Gセンサ1(1FL,1
FR)からのばね上上下加速度Gs Gs (GsFL ,Gs
FR )信号、および、車速センサ2からの車速Sv 信号
に基づき、前輪側左右各車輪位置のばね上上下加速度G
FL,GFR信号を求めるための信号処理回路と、図15に
示すように、前輪側左右各車輪位置のばね上上下加速度
FL,GFR信号を求めるための信号処理回路と、図16
に示すように、各車輪位置のばね上上下加速度GFL,G
FR,GRL,GRRから、各車輪位置のばね上上下速度Δx
FL,ΔxFR,ΔxRL,ΔxRRと、ばね上−ばね下間相対
速度(Δx−Δx0FL,(Δx−Δx0FR,(Δx
−Δx0RL,(Δx−Δx0RRを求めるための信号
処理回路が設けられている。なお、これら信号処理回路
の詳細については後述する。
【0020】次に、図4は、ショックアブソーバSAの
構成を示す断面図であって、このショックアブソーバS
Aは、シリンダ30と、シリンダ30を上部室Aと下部
室Bとに画成したピストン31と、シリンダ30の外周
にリザーバ室32を形成した外筒33と、下部室Bとリ
ザーバ室32とを画成したベース34と、ピストン31
に連結されたピストンロッド7の摺動をガイドするガイ
ド部材35と、外筒33と車体との間に介在されたサス
ペンションスプリング36と、バンパラバー37とを備
えている。
【0021】次に、図5は前記ピストン31の部分を示
す拡大断面図であって、この図に示すように、ピストン
31には、貫通孔31a,31bが形成されていると共
に、各貫通孔31a,31bをそれぞれ開閉する圧側減
衰バルブ20および伸側減衰バルブ12が設けられてい
る。また、ピストンロッド7の先端に螺合されたバウン
ドストッパ41には、ピストン31を貫通したスタッド
38が螺合して固定されていて、このスタッド38に
は、貫通孔31a,31bをバイパスして上部室Aと下
部室Bとを連通する流路(後述の伸側第2流路E,伸側
第3流路F,バイパス流路G,圧側第2流路J)を形成
するための連通孔39が形成されていて、この連通孔3
9内には前記流路の流路断面積を変更するための調整子
40が回動自在に設けられている。また、スタッド38
の外周部には、流体の流通の方向に応じて前記連通孔3
9で形成される流路側の流通を許容・遮断する伸側チェ
ックバルブ17と圧側チェックバルブ22とが設けられ
ている。なお、この調整子40は、前記パルスモータ3
によりコントロールロッド70を介して回転されるよう
になっている(図4参照)。また、スタッド38には、
上から順に第1ポート21,第2ポート13,第3ポー
ト18,第4ポート14,第5ポート16が形成されて
いる。
【0022】一方、調整子40は、中空部19が形成さ
れると共に、内外を連通する第1横孔24および第2横
孔25が形成され、さらに、外周部に縦溝23が形成さ
れている。
【0023】従って、前記上部室Aと下部室Bとの間に
は、伸行程で流体が流通可能な流路として、貫通孔31
bを通り伸側減衰バルブ12の内側を開弁して下部室B
に至る伸側第1流路Dと、第2ポート13,縦溝23,
第4ポート14を経由して伸側減衰バルブ12の外周側
を開弁して下部室Bに至る伸側第2流路Eと、第2ポー
ト13,縦溝23,第5ポート16を経由して伸側チェ
ックバルブ17を開弁して下部室Bに至る伸側第3流路
Fと、第3ポート18,第2横孔25,中空部19を経
由して下部室Bに至るバイパス流路Gの4つの流路があ
る。また、圧行程で流体が流通可能な流路として、貫通
孔31aを通り圧側減衰バルブ20を開弁する圧側第1
流路Hと、中空部19,第1横孔24,第1ポート21
を経由し圧側チェックバルブ22を開弁して上部室Aに
至る圧側第2流路Jと、中空部19,第2横孔25,第
3ポート18を経由して上部室Aに至るバイパス流路G
との3つの流路がある。
【0024】即ち、ショックアブソーバSAは、調整子
40を回動させることにより、伸側・圧側のいずれとも
図6に示すような特性で減衰力特性を多段階に変更可能
に構成されている。つまり、図7に示すように、伸側・
圧側いずれもソフトとした状態(以後、ソフト領域SS
という)から調整子40を反時計方向に回動させると、
伸側のみ減衰力特性を多段階に変更可能で圧側が低減衰
力特性に固定の領域(以後、伸側ハード領域HSとい
う)となり、逆に、調整子40を時計方向に回動させる
と、圧側のみ減衰力特性を多段階に変更可能で伸側が低
減衰力特性に固定の領域(以後、圧側ハード領域SHと
いう)となる構造となっている。
【0025】ちなみに、図7において、調整子40を
,,のポジションに配置した時の、図5における
K−K断面,L−L断面およびM−M断面,N−N断面
を、それぞれ、図8,図9,図10に示し、また、各ポ
ジションの減衰力特性を図11,12,13に示してい
る。
【0026】次に、コントロールユニット4の制御作動
のうち、各上下Gセンサ1(1FL,1FR)からのばね上
上下加速度Gs (GsFL ,GsFR )信号、および、車速
センサ2からの車速Sv 信号に基づき、前輪側左右各車
輪位置のばね上上下加速度GFL,GFR信号を求めるため
の信号処理回路の構成を図14のブロック図に基づいて
説明する。
【0027】まず、C1では、車速センサ2で検出され
た車速Sv の変化率から、車両における前後方向加減速
度Gh を算出する。なお、この前後方向加減速度Gh
は、加速方向で正の値、減速方向で負の値で得られる。
即ち、車速センサ2と信号処理回路のC1とで請求の範
囲の加減速度検出手段を構成している。
【0028】続くC2では、実験的に求められた関数式
(次式(1) )に基づき、C1で算出された前後方向加減
速度Gh から車両のピッチ角θを求める。なお、この関
数式をマップ化したのが図17であり、このマップに基
づいてピッチ角θを求めるようにしてもよい。即ち、信
号処理回路のC2が請求の範囲のピッチ角検出手段を構
成している。 θ=f1(Gh )・・・・・・・・・・・・・・(1) なお、f1は関数である。
【0029】続くC3では、C1で求められた前後方向
加減速度Gh と、C2で求められた車両のピッチ角θか
ら、次式(2) に基づき、補正値Ghvを求める。 Ghv=−| Gh ・sin θ| ・・・・・・・・・・・・・・(2) なお、上記式(2) を基に、前後方向加減速度Gh と補正
値Ghvとの関係を関数化したのが次式(2-1) である。ま
た、前後方向加減速度Gh と補正値Ghvとの関係をマッ
プ化したのが図18であり、この図18のマップに基づ
いて補正値Ghvを求めるようにしてもよい。また、この
マップにおいては、所定の補正制御不感帯±δが設けら
れている。 Ghv=f2( - |Gh|)・・・・・・・・・・・・・・(2-1) なお、f2は関数である。
【0030】また、以上のようにして求められた補正値
Ghvは、図19および図20に示すように、車両の加速
時(図19)や減速時(図20)に、車体がピッチ角θ
だけ傾斜することによって、上下Gセンサ1でばね上の
上下方向加速度として検出される前後方向加減速度Gh
の分力(Ghv)に相当するものである。即ち、信号処理
回路のC3が請求の範囲の前後方向加減速度成分検出手
段を構成している。
【0031】続くC4では、次式(3) に示すように、左
右各上下Gセンサ1FL,1FRで検出されたばね上上下加
速度Gs (GsFL ,GsFR )から、C3で求められた補
正値Ghvを減算することにより、前後方向加減速度成分
が補正された前輪側左右各車輪位置のばね上上下加速度
G(GFL,GFR)信号を求める。 G=Gs −Ghv ・・・・・・・・・・・・・・(3) 即ち、信号処理回路のC4が請求の範囲の信号補正手段
を構成している。
【0032】次に、コントロールユニット4の制御作動
のうち、各後輪側左右各車輪位置のばね上上下加速度G
RL,GRRを求めるための信号処理回路の構成を、図15
のブロック図に基づいて説明する。
【0033】まず、A1では、左右前輪側車輪位置にお
ける請求の範囲のばね上上下加速度検出手段を構成する
左右前輪側上下Gセンサ1FL,1FRで検出された左右各
前輪位置のばね上上下加速度GFL,GFR信号から、次式
(4) に基づいて車両の前輪側中心位置におけるバウンス
レートGBFを求める。
【0034】GBF=(GFR+GFL)/2 ・・・・・・・・(4) 続くA2では、車両の前輪側中心位置におけるバウンス
レートGBFから、次式(5) に示す路面入力を伝達経路と
する前輪位置から後輪位置への伝達関数GB(S)に基づ
き、車両の後輪側中心位置におけるバウンスレートGBR
を求める。
【0035】 GB(S)=G1(S)・G2(S)・G3(S)・・・・・・・・・・(5) なお、G1(S)は前輪側ばね上から路面までの伝達関数、
2(S)は後輪側路面から後輪側ばね上までの伝達関数、
3(S)は車体前後間の入力時間差のディレイ伝達関数で
ある。そして、前記ディレイ伝達関数G3(S)は、次式
(6) に示すように、車両のホイールベースWB と車速S
v により決定される。
【0036】G3(S)=WB /Sv ・・・・・・・・・・・・(6) 一方、A3では、左右前輪側上下Gセンサ1FL,1FR
検出された左右各前輪位置のばね上上下加速度GFL,G
FR信号から、次式(7) に基づいて車両のロールレートG
R を求める。
【0037】GR =(GFR−GFL)/2 ・・・・・・・・(7) 続くA4では、A3で求められた前輪位置から後輪位置
への伝達関数GR(S)に基づき、前輪側で検出された車両
のロールレートGR から後輪側における車両のロールレ
ートGRRを求める。
【0038】次に、A5では、次式(8) に示すように、
前記A2で求められた車両の後輪側中心位置におけるバ
ウンスレートGBRに、前記A4で得られたロールレート
GRRを加算することにより、右側後輪位置におけるばね
上上下加速度GRRを求める。 GRR=GBR+GRR・・・・・・・・・・・・・・(8) また、A6では、次式(9) に示すように、前記A2で求
められた車両の後輪側中心位置におけるバウンスレート
GBRから、前記A4で得られたロールレートGRRを減算
することにより、左側後輪位置におけるばね上上下加速
度GRLを求める。
【0039】GRR=GBR−GRR・・・・・・・・・・・・・・(9) また、A7およびA8では、ボディを伝達経路とする前
輪位置から後輪位置への伝達関数GHP(S) に基づき、後
輪側に伝達されるばね上上下加速度の高周波成分GHR
HLを求める。
【0040】また、A9およびA10では、次式(10),
(11)に示すように、前記A5,A6で求められた信号
(GBR+GRR),(GBR−GRR)に、さらに前記A7,
A8で求められた後輪側に伝達されるばね上上下加速度
の高周波成分GHR ,HLをそれぞれ加算することによ
り、左右後輪位置におけるばね上上下加速度GRR,GRL
を求める。
【0041】 GRR=(GBR+GRR)+GHR ・・・・・・・・・・・・・ (10) GRL=(GBR−GRR)+GHL ・・・・・・・・・・・・・ (11) 即ち、前記上下Gセンサ1FL,1FRとA2〜A10とで
左右後輪側車輪位置における請求の範囲のばね上上下加
速度検出手段を構成している。
【0042】次に、コントロールユニット4の制御作動
のうち、各車輪位置におけるばね上上下加速度G
(GFL,GFR,GRL,GRR)から、各車輪位置における
ばね上上下速度Δxと、ばね上−ばね下間相対速度(Δ
x−Δx0 )を求めるための信号処理回路の構成を、図
16のブロック図に基づいて説明する。
【0043】まず、B1では、位相遅れ補償式を用い、
前記図14および図15の信号処理回路で得られた各車
輪位置におけるばね上上下加速度G(GFL,GFR
RL,GRR)を、各車輪位置のばね上上下速度信号に変
換する。なお、位相遅れ補償の一般式は、次の伝達関数
式(12)で表わすことができる。 G(S) =(AS+1)/(BS+1)・・・・・・・・(12) (A<B) そして、減衰力特性制御に必要な周波数帯(0.5 Hz〜 3
Hz )において積分(1/S)する場合と同等の位相お
よびゲイン特性を有し、低周波(〜0.05 Hz )側でのゲ
インを下げるための位相遅れ補償式として、次の伝達関
数式(13)が用いられる。
【0044】 G(S) =(0.001 S+1)/(10S+1)×γ・・・・・・・・(13) なお、γは、積分(1/S)により速度変換する場合の
信号とゲイン特性を合わせるためのゲインであり、この
実施例ではγ=10に設定されている。その結果、図2
1の(イ) における実線のゲイン特性、および、図21の
(ロ) における実線の位相特性に示すように、減衰力特性
制御に必要な周波数帯(0.5 Hz〜 3 Hz )における位相
特性を悪化させることなく、低周波側のゲインだけが低
下した状態となる。なお、図21の(イ),(ロ) の点線は、
積分(1/S)により速度変換されたばね上上下速度信
号のゲイン特性および位相特性を示している。
【0045】続くB2では、制御を行なう目標周波数帯
以外の成分を遮断するためのバンドパスフィルタ処理を
行なう。即ち、このバンドパスフィルタBPFは、2次
のハイパスフィルタHPF(0.3 Hz)と2次のローパス
フィルタLPF(4 Hz)とで構成され、車両のばね上共
振周波数帯を目標としたばね上上下速度Δx(ΔxFL
ΔxFR,ΔxRL,ΔxRR)信号を求める。
【0046】一方、B3では、次式(14)に示すように、
各ばね上上下加速度からばね上−ばね下間相対速度まで
の伝達関数Gu(S) を用い、各上下Gセンサ1で検出さ
れた上下方向加速度G(GFL,GFR,GRL,GRR)信号
から、各車輪位置のばね上−ばね下間相対速度(Δx−
Δx0 )[(Δx−Δx0FL,(Δx−Δx0FR
(Δx−Δx0RL,(Δx−Δx0RR]信号を求め
る。 Gu(S) =−ms/(cs+k)・・・・・・・・(14) なお、mはばね上マス、cはサスペンションの減衰係
数、kはサスペンションのばね定数である。
【0047】次に、前記コントロールユニット4におけ
るショックアブソーバSAの減衰力特性制御作動の内容
を図22のフローチャートに基づいて説明する。なお、
この基本制御は各ショックアブソーバSAFL,SAFR
SARL,SARRごとに行なわれる。
【0048】ステップ101では、ばね上上下速度Δx
が正の値であるか否かを判定し、YESであればステッ
プ102に進んで各ショックアブソーバSAを伸側ハー
ド領域HSに制御し、NOであればステップ103に進
む。
【0049】ステップ103では、ばね上上下速度Δx
が負の値であるか否かを判定し、YESであればステッ
プ104に進んで各ショックアブソーバSAを圧側ハー
ド領域SHに制御し、NOであればステップ105に進
む。
【0050】ステップ105は、ステップ101および
ステップ103でNOと判断された時、即ち、ばね上上
下速度Δxの値が、0である時の処理ステップであり、
この時は、各ショックアブソーバSAをソフト領域SS
に制御する。
【0051】次に、前記コントロールユニット4におけ
るショックアブソーバSAの減衰力特性制御作動の内容
を、図23のタイムチャートにより説明する。
【0052】ばね上上下速度Δxが、この図に示すよう
に変化した場合、図に示すように、ばね上上下速度Δx
の値が0である時には、ショックアブソーバSAをソフ
ト領域SSに制御する。
【0053】また、ばね上上下速度Δxの値が正の値に
なると、伸側ハード領域HSに制御して、圧側の減衰力
特性をソフト特性に固定する一方、制御信号を構成する
伸側の減衰力特性(目標減衰力特性ポジションPT
を、次式(15)に基づき、ばね上上下速度Δxに比例させ
て変更する。 PT =α・Δx・Ku ・・・・・・・・・・・・・・・・(15) なお、αは、伸側の定数、Ku は、ばね上−ばね下間相
対速度(Δx−Δx0 )に応じて可変設定されるゲイン
である。
【0054】また、ばね上上下速度Δxの値が負の値に
なると、圧側ハード領域SHに制御して、伸側減衰力特
性をソフト特性に固定する一方、制御信号を構成する圧
側の減衰力特性(目標減衰力特性ポジションPC )を、
次式(16)に基づき、ばね上上下速度Δxに比例させて変
更する。 PC =β・Δx・Ku ・・・・・・・・・・・・・・・・(16) なお、βは、圧側の定数である。
【0055】次に、コントロールユニット4の減衰力特
性制御作動のうち、主にショックアブソーバSAの制御
領域の切り換え作動状態を図23のタイムチャートに基
づいて説明する。
【0056】図23のタイムチャートにおいて、領域a
は、ばね上上下速度Δxが負の値(下向き)から正の値
(上向き)に逆転した状態である、この時はまだ相対速
度(Δx−Δx0 )は負の値(ショックアブソーバSA
の行程は圧行程側)となっている領域であるため、この
時は、ばね上上下速度Δxの方向に基づいてショックア
ブソーバSAは伸側ハード領域HSに制御されており、
従って、この領域ではその時のショックアブソーバSA
の行程である圧行程側がソフト特性となる。
【0057】また、領域bは、ばね上上下速度Δxが正
の値(上向き)のままで、ばね上−ばね下間相対速度
(Δx−Δx0 )は負の値から正の値(ショックアブソ
ーバSAの行程は伸行程側)に切り換わった領域である
ため、この時は、ばね上上下速度Δxの方向に基づいて
ショックアブソーバSAは伸側ハード領域HSに制御さ
れており、かつ、ショックアブソーバの行程も伸行程で
あり、従って、この領域ではその時のショックアブソー
バSAの行程である伸行程側が、ばね上上下速度Δxの
値に比例したハード特性となる。
【0058】また、領域cは、ばね上上下速度Δxが正
の値(上向き)から負の値(下向き)に逆転した状態で
あるが、この時はまだばね上−ばね下間相対速度(Δx
−Δx0 )は正の値(ショックアブソーバSAの行程は
伸行程側)となっている領域であるため、この時は、ば
ね上上下速度Δxの方向に基づいてショックアブソーバ
SAは圧側ハード領域SHに制御されており、従って、
この領域ではその時のショックアブソーバSAの行程で
ある伸行程側がソフト特性となる。
【0059】また、領域dは、ばね上上下速度Δxが負
の値(下向き)のままで、ばね上−ばね下間相対速度
(Δx−Δx0 )は正の値から負の値(ショックアブソ
ーバSAの行程は伸行程側)になる領域であるため、こ
の時は、ばね上上下速度Δxの方向に基づいてショック
アブソーバSAは圧側ハード領域SHに制御されてお
り、かつ、ショックアブソーバの行程も圧行程であり、
従って、この領域ではその時のショックアブソーバSA
の行程である圧行程側が、ばね上上下速度Δxの値に比
例したハード特性となる。
【0060】以上のように、この実施例では、ばね上上
下速度Δxとばね上−ばね下間相対速度(Δx−Δx
0 )とが同符号の時(領域b,領域d)は、その時のシ
ョックアブソーバSAの行程側をハード特性に制御し、
異符号の時(領域a,領域c)は、その時のショックア
ブソーバSAの行程側をソフト特性に制御するという、
スカイフック制御理論に基づいた減衰力特性制御と同一
の制御が、ばね上上下速度Δx信号のみに基づいて行な
われることになる。そして、さらに、この実施例では、
ショックアブソーバSAの行程が切り換わった時点、即
ち、領域aから領域b,および領域cから領域d(ソフ
ト特性からハード特性)へ移行する時には、切り換わる
行程側の減衰力特性ポジションは前の領域a,cで既に
ハード特性側への切り換えが行なわれているため、ソフ
ト特性からハード特性への切り換えが時間遅れなく行な
われるもので、これにより、高い制御応答性が得られる
と共に、ハード特性からソフト特性への切り換えはパル
スモータ3を駆動させることなしに行なわれるもので、
これにより、パルスモータ3の耐久性向上と、消費電力
の節約が成されることになる。
【0061】次に、前記コントロールユニット4におけ
るショックアブソーバSAの減衰力特性制御作動のう
ち、ばね上上下加速度G信号の補正制御の内容を、図1
9および図20に基づいて説明する。
【0062】(イ)定速走行時 車両が一定の速度で走行している時は、前後方向加減速
度Gh の値は0であるため、前記式(1),(2) により補正
値Ghvの値も0となり、従って、上下Gセンサ1
(1FL,1FR)で検出されたばね上上下加速度Gs (G
sFL ,GsFR )の値がそのまま用いられる。
【0063】(ロ)加速時 車両の急激な発進加速時等のように、車両が加速状態に
ある時は、車両のフロント側が浮き上がってリア側が沈
み込む、いわゆるスカットが発生し、車両が走行路面に
対して傾斜した状態となることから、上下Gセンサ1
(1FL,1FR)の検出方向軸Qも走行路面に対する垂直
方向線Hから傾斜した状態となり、この傾斜状態で前後
方向加速度+Gh が車両に作用すると、走行路面に対し
平行に作用する前後方向加速度+Gh の分力(Ghv)が
上下Gセンサ1(1FL,1FR)の検出方向軸Q方向にも
作用し、前後方向加減速度の分力(Ghv)の分だけ上下
加速度信号を負の方向にドリフトさせることになる。
【0064】ところが、この実施例では、車両の加速に
より前後方向加減速度+Gh の値が大きくなることか
ら、前記式(1),(2) により補正値Ghvの値もそれに応じ
て大きくなり、前記式(3) に基づいて、上下Gセンサ1
(1FL,1FR)で検出された上下加速度Gs から補正値
Ghvが減算されることにより、前後方向加減速度成分
(Ghv)がキャンセルされた前輪側左右各車輪位置のば
ね上上下加速度G(GFL,GFR)信号が得られることに
なる。
【0065】従って、加速時においても、ばね上上下加
速度信号のドリフトが防止され、これにより、定速走行
時とほぼ同じ条件でショックアブソーバSAの減衰力特
性制御が行なわれることになる。
【0066】(ハ)減速時 車両走行中に急ブレーキをかけた場合等のように、車両
が減速状態にある時は、車両のフロント側が沈み込んで
リア側が浮き上がる、いわゆるダイブが発生し、車両が
走行路面に対して傾斜した状態となることから、上下G
センサ1(1FL,1FR)の検出方向軸Qも走行路面に対
する垂直方向線Hから傾斜した状態となり、この傾斜状
態で前後方向加速度−Gh が車両に作用すると、走行路
面に対し平行に作用する前後方向加速度−Gh の分力
(Ghv)が上下Gセンサ1(1FL,1FR)の検出方向軸
Q方向にも作用し、前後方向加減速度の分力(Ghv)の
分だけ上下加速度信号を負の方向にドリフトさせること
になる。
【0067】ところが、この実施例では、車両の減速に
より前後方向加減速度−Gh の値が大きくなることか
ら、前記式(1),(2) により補正値Ghvの値もそれに応じ
て大きくなり、前記式(3) に基づいて、上下Gセンサ1
(1FL,1FR)で検出された上下加速度Gs から補正値
Ghvが減算されることにより、前後方向加減速度成分
(Ghv)がキャンセルされた前輪側左右各車輪位置のば
ね上上下加速度G(GFL,GFR)信号が得られることに
なる。
【0068】従って、減速時においても、ばね上上下加
速度信号のドリフトが防止され、これにより、定速走行
時とほぼ同じ条件でショックアブソーバSAの減衰力特
性制御が行なわれることになる。
【0069】次に、余分な低周波入力による信号ドリフ
ト防止作用について説明する。
【0070】車両の制動時においては、フロント側が沈
み込んでリア側が浮き上がるいわゆる車体のダイブ現象
により車体が傾斜すると共に、この傾斜状態で車体速度
が減速されることで、減速度の分力分を、上下Gセンサ
1が下向き(負)のばね上上下加速度成分として検出
し、この継続的に入力される低周波の下向きばね上加速
度成分により、信号をドリフトさせる原因となる。
【0071】なお、以上のことは、スカット現象を生じ
させる車両の急加速時や、車両が長い上り坂で加速走行
する時(この場合は、上向きのばね上上下加速度成分を
検出する)、または、長い下り坂で加速走行する時にお
いても生じ、さらには、上下Gセンサ1の信号に低周波
のDC成分が入力されることによっても生じる。
【0072】ところが、この実施例では、各上下Gセン
サ1で検出された各ばね上上下加速度Gを、各車輪位置
のばね上上下速度信号に変換する速度変換手段として、
位相遅れ補償式を用いることにより、減衰力特性制御に
必要な周波数帯(0.5 Hz〜 3Hz )における位相特性を
悪化させることなしに、低周波側のゲインだけを低下さ
せたばね上上下速度信号が得られる。
【0073】従って、制動時等のように、上下Gセンサ
1の信号に余分な低周波成分が加算されるような状況に
おいても、低周波側ゲインの低下により、減衰力特性制
御への影響をなくすことができる。
【0074】以上説明してきたように、この実施例の車
両懸架装置では、以下に列挙する効果が得られる。
【0075】 車両の加速もしくは減速時に発生する
車両の傾斜および前後方向加減速度に基づく信号ドリフ
トを防止し、これにより、ショックアブソーバSAにお
ける減衰力特性の制御性の悪化を防止して車両の乗り心
地および操縦安定性を確保することができるようにな
る。
【0076】 前輪側に設けられた2つの上下Gセン
サ1RL,1FRから得られた信号から、各車輪位置におけ
るばね上上下速度Δxおよびばね上−ばね下間相対速度
(Δx−Δx0 )の各信号を得ることができるもので、
これにより、センサ個数の低減によるシステムの簡略化
とコストの低減化が可能となる。
【0077】 ばね上上下加速度Gからばね上上下速
度Δxに変換するための手段として、位相遅れ補償式を
用いたことで、制動時等におけるように、余分な低周波
信号入力に基づく信号ドリフトを防止し、これにより、
さらにショックアブソーバSAにおける減衰力特性の制
御性の悪化を防止して車両の乗り心地および操縦安定性
を確保することができるようになる。
【0078】 スカイフック理論に基づいた減衰力特
性制御において、ソフト特性からハード特性への切り換
えが時間遅れなく行なわれるもので、これにより、高い
制御応答性が得られると共に、ハード特性からソフト特
性への切り換えはアクチュエータを駆動させることなし
に行なわれるもので、これにより、パルスモータ3の耐
久性向上と、消費電力の節約が可能になる。
【0079】以上、実施例について説明してきたが具体
的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明
に含まれる。
【0080】例えば、実施例では、加減速度検出手段を
車速センサと、該車速センサで検出された車速から車両
の前後方向加減速度を算出する手段とで構成した例を示
したが、ばね上の前後方向加速度を検出する前後加速度
センサで構成し、または、車輪速度を検出する車輪速セ
ンサと該車輪速センサで検出された車輪速度から車両の
前後方向加減速度を算出する手段とで構成することもで
きる。
【0081】また、実施例では、後輪側左右車輪位置の
ばね上上下加速度を前輪側左右車輪位置の上下Gセンサ
から得られたばね上上下加速度信号から推定するように
したが、後輪側も上下Gセンサにより検出するようにし
てもよい。
【0082】また、実施例では、ばね上上下速度信号が
0の時のみソフト領域SSに制御するようにしたが、0
を中心とする所定の不感帯を設けこの不感帯の範囲内で
ばね上上下速度が推移している間は減衰力特性をソフト
領域SSに維持させることにより、制御ハンチングを防
止することができる。
【0083】また、実施例では、伸行程または圧行程の
うちのいずれか一方の減衰力特性をハード側で可変制御
する時は、その逆工程側の減衰力特性がソフトに固定さ
れる構造のショックアブソーバを用いる場合を示した
が、伸行程と圧行程の減衰力特性が同時に変化する構造
のショックアブソーバを用いるシステムにも本発明を適
用することができる。
【0084】また、ばね上上下加速度より2自由度モデ
ルから求めた伝達関数を用いてばね上−ばね下間相対速
度を推定するようにしたが、実車によるデータに基づい
て伝達関数を求めるようにしてもよいし、また、センサ
により相対速度を検出するようにしてもよい。
【0085】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明請求項1
記載の車両懸架装置では、上述のように、各車輪位置の
ばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段
と、車両の前後方向加減速度を検出する加減速度検出手
段と、該加減速度検出手段で検出された前後方向加減速
度から車両のピッチ角を求めるピッチ角検出手段と、該
ピッチ角検出手段で求められた車両のピッチ角と前記加
減速度検出手段で検出された車両の前後方向加減速度か
ら車両の傾斜によってばね上上下加速度検出手段で検出
される前後方向加減速度の検出方向分力を求める前後方
向加減速度成分検出手段と、前記ばね上上下加速度検出
手段で検出されたばね上上下加速度信号から前後方向加
減速度の検出方向分力をキャンセルしたばね上上下加速
度信号を得る信号補正手段と、該信号補正手段で補正さ
れたばね上上下加速度から得られる制御信号に基づいて
前記各ショックアブソーバの減衰力特性制御を行なう減
衰力特性制御手段と、を備えている構成としたことで、
車両の加速もしくは減速時に発生する車両の傾斜および
前後方向加減速度に基づく信号ドリフトを防止し、これ
により、ショックアブソーバSAにおける減衰力特性の
制御性の悪化を防止して車両の乗り心地および操縦安定
性を確保することができるようになるという効果が得ら
れる。
【0086】また、請求項5記載の車両懸架装置では、
前記各ばね上上下加速度検出手段で検出された各車輪位
置のばね上上下加速度から各車輪位置のばね上上下速度
を求めるばね上上下速度検出手段を備え、前記ショック
アブソーバの減衰力特性変更手段が、伸行程側および圧
行程側の減衰力特性が共にソフト特性となるソフト領域
(SS)を中心とし、圧行程側はソフト特性に保持され
たままで伸行程側の減衰力特性だけをハード特性側に可
変制御可能な伸側ハード領域(HS)と、伸行程側はソ
フト特性に保持されたままで圧行程側の減衰力特性だけ
をハード特性側に可変制御可能な圧側ハード領域(S
H)とを備え、前記減衰力特性制御手段が、前記ばね上
上下速度検出手段で検出されたばね上上下速度信号の方
向判別符号が0付近である時はショックアブソーバをソ
フト領域(SS)に制御し、上向きの正である時は伸側
ハード領域(HS)側において伸行程側の減衰力特性
を、また下向きの負である時は圧側ハード領域(SH)
側において圧行程側の減衰力特性をそれぞれその時のば
ね上上下速度に応じたハード特性に可変制御するように
構成されている手段としたことで、スカイフック制御理
論に基づいた減衰力特性制御を行なうことができるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両懸架装置を示すクレーム対応図で
ある。
【図2】本発明実施例の車両懸架装置を示す構成説明図
である。
【図3】実施例の車両懸架装置を示すシステムブロック
図である。
【図4】実施例装置に適用したショックアブソーバを示
す断面図である。
【図5】前記ショックアブソーバの要部を示す拡大断面
図である。
【図6】前記ショックアブソーバのピストン速度に対応
した減衰力特性図である。
【図7】前記ショックアブソーバのパルスモータのステ
ップ位置に対応した減衰力特性図である。
【図8】前記ショックアブソーバの要部を示す図5のK
−K断面図である。
【図9】前記ショックアブソーバの要部を示す図5のL
−L断面およびM−M断面図である。
【図10】前記ショックアブソーバの要部を示す図5の
N−N断面図である。
【図11】前記ショックアブソーバの伸側ハード時の減
衰力特性図である。
【図12】前記ショックアブソーバの伸側・圧側ソフト
状態の減衰力特性図である。
【図13】前記ショックアブソーバの圧側ハード状態の
減衰力特性図である。
【図14】実施例装置における前輪側左右位置のばね上
上下加速度を求める信号処理回路を示すブロック図であ
る。
【図15】実施例装置における後輪側左右位置のばね上
上下加速度を求める信号処理回路を示すブロック図であ
る。
【図16】実施例装置におけるばね上上下速度およびば
ね上−ばね下間相対速度を求める信号処理回路を示すブ
ロック図である。
【図17】実施例装置における前後方向加速度と車両の
ピッチ角との関係を示すマップである。
【図18】実施例装置における前後方向加速度と補正値
との関係を示すマップである。
【図19】実施例装置における車両の加速時の状態を示
す側面図である。
【図20】実施例装置における車両の減速時の状態を示
す側面図である。
【図21】実施例装置における信号処理回路で得られた
ばね上上下速度信号のゲイン特性(イ) および位相特性
(ロ) を示す図である。
【図22】実施例装置におけるコントロールユニットの
減衰力特性制御作動の内容を示すフローチャートであ
る。
【図23】実施例装置におけるコントロールユニットの
減衰力特性制御作動の内容を示すタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
a 減衰力特性変更手段 b ショックアブソーバ c ばね上上下加速度検出手段 d 加減速度検出手段 e ピッチ角検出手段 f 前後方向加減速度成分検出手段 g 信号補正手段 h 減衰力特性制御手段 i 加速度センサ j 車速センサ k 演算手段 m 車輪速センサ n 演算手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体側と各車輪側の間に介在されていて
    減衰力特性変更手段により減衰力特性を変更可能なショ
    ックアブソーバと、 各車輪位置のばね上上下加速度を検出するばね上上下加
    速度検出手段と、 車両の前後方向加減速度を検出する加減速度検出手段
    と、 該加減速度検出手段で検出された前後方向加減速度から
    車両のピッチ角を求めるピッチ角検出手段と、 該ピッチ角検出手段で求められた車両のピッチ角と前記
    加減速度検出手段で検出された車両の前後方向加減速度
    から車両の傾斜によってばね上上下加速度検出手段で検
    出される前後方向加減速度の検出方向分力を求める前後
    方向加減速度成分検出手段と、 前記ばね上上下加速度検出手段で検出されたばね上上下
    加速度信号から前後方向加減速度の検出方向分力をキャ
    ンセルしたばね上上下加速度信号を得る信号補正手段
    と、 該信号補正手段で補正されたばね上上下加速度から得ら
    れる制御信号に基づいて前記各ショックアブソーバの減
    衰力特性制御を行なう減衰力特性制御手段と、を備えて
    いることを特徴とする車両懸架装置。
  2. 【請求項2】 前記加減速度検出手段が、ばね上の前後
    方向加速度を検出する前後加速度センサで構成されてい
    ることをことを特徴とする請求項1記載の車両懸架装
    置。
  3. 【請求項3】 前記加減速度検出手段が、車両の車速を
    検出する車速センサと、該車速センサで検出された車速
    から車両の加減速度を演算する演算手段と、で構成され
    ていることをことを特徴とする請求項1記載の車両懸架
    装置。
  4. 【請求項4】 前記加減速度検出手段が、車輪速度を検
    出する車輪速センサと、該車輪速センサで検出された車
    輪速度から車両の加減速度を演算する演算手段と、で構
    成されていることを特徴とする請求項1記載の車両懸架
    装置。
  5. 【請求項5】 前記信号補正手段で補正された各車輪位
    置のばね上上下加速度から前記制御信号として各車輪位
    置のばね上上下速度を求めるばね上上下速度検出手段を
    備え、 前記ショックアブソーバの減衰力特性変更手段が、伸行
    程側および圧行程側の減衰力特性が共にソフト特性とな
    るソフト領域(SS)を中心とし、圧行程側はソフト特
    性に保持されたままで伸行程側の減衰力特性だけをハー
    ド特性側に可変制御可能な伸側ハード領域(HS)と、
    伸行程側はソフト特性に保持されたままで圧行程側の減
    衰力特性だけをハード特性側に可変制御可能な圧側ハー
    ド領域(SH)とを備え、 前記減衰力特性制御手段が、前記ばね上上下速度検出手
    段で検出されたばね上上下速度信号の方向判別符号が0
    付近である時はショックアブソーバをソフト領域(S
    S)に制御し、上向きの正である時は伸側ハード領域
    (HS)側において伸行程側の減衰力特性を、また下向
    きの負である時は圧側ハード領域(SH)側において圧
    行程側の減衰力特性をそれぞれその時のばね上上下速度
    に応じたハード特性に可変制御するように構成されてい
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の車
    両懸架装置。
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