JPS60151108A - 路面状態検出装置 - Google Patents

路面状態検出装置

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JPS60151108A
JPS60151108A JP819684A JP819684A JPS60151108A JP S60151108 A JPS60151108 A JP S60151108A JP 819684 A JP819684 A JP 819684A JP 819684 A JP819684 A JP 819684A JP S60151108 A JPS60151108 A JP S60151108A
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road
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健 伊藤
Toru Takahashi
徹 高橋
Sadahiro Takahashi
高橋　貞博
Takeshi Fujishiro
藤代　武史
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Nissan Motor Co Ltd
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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〕 この発明は、路面状態の良否を検出する路面状態検出装
置に関する。
〔従来技術〕
従来の路面状態検出装置としては、例えば、サスペンシ
ョンを構成するショックアブソーバに取り付けられたス
トロークセンサや車体に取りイ］けられた超音波車高セ
ンサ等を用いたものがあり、これらセンサの検出信号に
基づき、その変位量の大小等から路面の凹凸を検出して
、良路、悪路を判定していた。そして、路面の良否に応
してショックアブソーバの減衰力、車高等を制御するこ
とにより、サスペンション特性を変化させて車両の操縦
安定性や乗心地を向上させていた。
〔従来技術の問題点〕
しかしながら、このような従来の路面状態検出装置にあ
っては、センサによる変位検出量の大小から路面の良否
を判定するものであったため、悪路の場合に、路面の荒
れ方の大小や、そｂ道路が砂利道であるのか大きな凹凸
のあるコンクリ−１−路であるのか等の違いを判別する
ことができないという問題があった。
〔発明の目的〕
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、路面より車両に入力される振動から、ば
ね下共振に相当する周波数成分とばね上共振に相当する
周波数成分とを個別に取り出し、これらばね下及びばね
上共振周波数成分に基づいて路面の状態を判定すること
により、上記問題を解決することを目的としている。
〔発明の構成〕
而しζ、この発明は、車両にイ」与される路面からの振
動に対応した信号を出力する路面状態検出器と、前記路
面状態検出器からの信号を受けてその信号の中から車両
のばね下共振に相当する周波数成分を取り出し、且つそ
のばね下共振周波数成分と所定の基準値との大小を比較
してその結果に対応したばね下路面状態信号を出力する
第１の信号処理回路と、前記路面状態検出器からの信号
を受＆Ｊてその信号の中から車両のばね上共振に相当す
る周波数成分を取り出し、且つそのばね上共振周波数成
分と所定の基準値との大小を比較してその結果に対応し
たばね上路面状態信号を出力する第２の信号処理回路と
を備え、前記ばね下路面状態信号とばね上路面状態信号
とに基づいて路面状態を検出する路面状態検出装置に係
る。
〔実施例〕
以下、この発明を図示実施例に基づいて説明する。
第１図ないし第３図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。
まず、構成を説明すると、第１図中１が、路面状態検出
器の一具体例を示す路面状態検出センサであり、この路
面状態検出センサ１ば、第２図に示すように、ザスペン
ション装置を構成するサスペンションストジノ１−２内
に装着されていて、路面から車輪を介してザスペンショ
ンストラソト２に伝達される振動を検出し、その振動に
応じた路面状態を表す信号を出力する。
サスペンションストラット２は、ショックアブソーバ３
と、このショックアブソーバ３の外側に同心的に配置さ
れたコイルスプリング４とを有し、ショックアブソーバ
３の外筒５に固定されたロアスプリングプレー１・６に
コイルスプリング４の下端が着座していて、その上端は
、リング状をなすアッパスプリングプレー１−７の下面
に着座している。アッパスプリングプレー１・７は、シ
ョックアブソーバ２のピストンロッド８上端に外嵌され
たヘアリングボルダ９に、ベアリング１０を介して相対
回動可能に支持されていζ、これで操舵時のサスペンシ
ョンストラット２の回転変位を許容している。
かくして、ベアリングボルダ９とインシュレータプレー
１・１１との間に介在されたマウンティングインシュレ
ータ１２を介して、ザスペンションストラノト２の上端
が車体側部月１３に固定され、ショックアブソーバ３の
下端に設けられた取イ１Ｊ目玉１４を介して、ザスペン
ションストラット２の下端が車輪側部材（図中略）に固
定される。また、ピストンロソド８の上端でベアリング
ホルダ９の内側にはカバープレート１５が外嵌されてい
て、このカバープレー１−１５とヘアリングボルダ９と
の間に、路面状態検出センサ１が介挿され、これらがナ
ンド１６によってピストンロソド８に締付固定されてい
る。１−７はゲス１ヘカバーである。
路面状態検出センサ１は、第３図に拡大して図示するよ
うに、ベアリングボルダ９に固着され且つ中心に開口を
有する円板部２０ａとその中央部から下方に延びる円筒
部２０ｂとからなる取（＝Ｊ板２０と、カバープレー１
−１５に固着され且つ取付板２００円筒部２０ｂが内挿
された円環板２１と、この円環板２１と取付板２０との
間に挟着された圧電素子２２とから構成されている。
圧電素子２２は、バイモルフ構造を有し且つリング状に
形成された一対の圧電体２３と、同じくリング状に形成
された電極板２４とがらなり、電極板２４の両側に一対
の圧電体２３を、それぞれ逆向きに分極した形で対向設
置させ゛ζ構成している。そして、電極板２４の外周縁
の一部がらリード線２５を導出すると共に、圧電体２３
の電極板２４とは反対側から図示しないアース線を導出
させ、゛これを車体側部材１３に接続してアースし、そ
の他の外周面は、絶縁樹脂材２６によりて絶縁被覆して
いる。
かかる路面状態検出センサ１には、サスペンションスト
ラット２が支持する重量に相当する荷重が負荷されるこ
とになり、路面からの突き上げ等による荷重入力に対応
した検出信号が出力される。
この場合、路面状態検出センサｌとして前述したような
圧電体２３を適用すると、この圧電体２３の特性が、定
常的に負荷される荷重に対しては感度を有さず、定常状
態からの増加に対しては例えば正の出力電圧が、また荷
重の減少に対しては例えば負の出力電圧が、それぞれ変
動荷重の大きさに対応した検出信号として出力される。
従って、定常的荷重には不感であり、変化分にのみ対応
した荷重検出信号が得られる。
この路面状態検出センサ１の検出信号ＤＳは、第４図（
Ａ）のような振動成分が重畳された波形を有し、その検
出信号ＤＳが、必要により増幅回路を介して、第１図に
示すように、道路の凹凸の大きさ、その連続状態等の路
面状態を’Ｉ’ｌｌ断するための第１の信号処理回路３
０及び第２の信号処理回路４０にそれぞれ供給される。
第１の信号処理回路３０は、路面状態検出センサｌから
の検出信号ＤＳを受けてその信号の中から車両のばね下
共振に相当する周波数成分を取り出し、このばね下共振
周波数成分と所定の基準値とを比較してその大小を判断
する回路であり、バイパスフィルタ３１と、全波整流回
路３２と、整流平滑回路３３と、コンパレータ３４とか
ら構成されている。
バイパスフィルタ３１は、路面状態検出センサ１より入
力された検出信号の中からばね下共振に相当する周波数
成分（１２〜１３Ｈｚ）を取り出すために、３〜５　Ｈ
ｚの周波数成分をカッ１−するように設定している。所
定の周波数成分がカットされてバイパスフィルタ３１か
ら出力された第４図（Ｂ）に示すような波形を有するば
ね下信号１１Ｓｌは、全波整流回路３２で全波整流され
て第４図（Ｃ）に示すような波形の整流信号ＡＳ１とな
り、これが整流平滑回路３３に入力されご。
整流平滑回路３３は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータで構
成され、その実効値からこれに相当する第４図（Ｄ）に
示すような電圧出力ＦＳＩがコンパレータ３４に出力さ
れる。コンパレータ３４のプラス端子に入力された整流
平１１１回路３３からの電圧出力ＦＳＩは、コンパレー
タ３４でマイナス端子から入力された所定の基準周波数
に対応した基準値電圧Ｖｒｅｆｌとの間でその大小が比
較され、その結果に対応した第４図（Ｅ）に示すような
ばね下路面状態信号Ｒ３Ｉがコンパレータ３４から出力
される。従って、このばね下路面状態信号Ｒ３Ｉによっ
て、路面から入力された振動に含まれているばね下共振
周波数の大小を判定することができる。
なお、基準値電圧Ｖｒｅｆｌは、比較対象の周波数が、
ばね下共振周波数領域に入るか否かの判定捕準となる周
波数に対応した電圧値を予め設定しておく。
第２の信号処理回路４ｏは、路面状態検出センサ１から
の検出信号ＤＳを受けてその信号の中から車両のばね下
共振に相当する周波数成分を取り出し、このばね上共振
周波数成分と所定の基準値とを比較してその大小を判断
する回路であり、ローパスフィルタ４１と、バイパスフ
ィルタ４２と、全波整流回路４３と、整流平ｉ１１回路
４４と、コンパレータ４５とから構成されている。
ローハスフィルタ４１は、路面状態検出センサ１より入
力された検出信号の中がらばね下共振に相当する周波数
成分（１〜２　ＨＺ　）を取り出すために、３〜５Ｉｊ
ｚの周波数成分をカッ１−するように設定している。所
定の周波数成分がカントされてローパスフィルタ４１か
ら出力された第４図（Ｆ）に示すような波形を有するば
ね主信号ＬＳは、バイパスフィルタ４２によっ°ζ０．
２〜０．３１１ｚの直流周波数成分が取り除かれ、この
バイパスフィルタ４２から第４図（Ｇ）に示すようなば
ね上共振周波数成分（１〜２１（ｚ　）のろのばね主信
号Ｈ８２が出力される。
バイパスフィルタ４２からのばね上信号１１Ｓ２は、全
波整流回路４３で全波整流されて第４図（Ｆｌ）に示す
ような波形の整流信号ＡＳ２となり、これが整流平滑回
路４４に入力される。整流平滑回路４４ば、例えばＡＣ
−ＤＣコンバータで構成され、その実効値からこれに相
当する第４図（１）に示すような電圧出力ＦＳ２がコン
パレーク４５に出力される。コンパレータ４５のプラス
端子に入力された整流平滑回路４４からの電圧出力ＦＳ
２は、コンパレータ４５でマイナス端子から入力された
所定の基準周波数に対応した基準値電圧Ｖｒｅｆ２との
間でその大小が比較され、その結果に対応した第４図（
Ｊ）に示すようなばね上路面状態信号Ｒ３２がコンパレ
ータ４５から出力される。従って、このばね上路面状態
信号Ｒ３２によって、路面からの振動入力に含まれてい
るばね上共振周波数の大小を判定することができる。
なお、基準値電圧■ｒｅｆ２は、比較対象の周波数がば
ね上共振周波数に入るか否かの判定基準となる周波数に
対応した電圧値を予め設定してお前記路面状態検出セン
サ１と、第１の信号処理回路３０と、第２の信号処理回
路４０とによっ゛（路面状態検出装置が構成され、これ
が第２図に示すような状態で車両に取り付けられる。
ちなみに、路面の凹凸によって車両には、曲軸及び後軸
のサスペンションと車輪の共振であるばね下共振と、車
両のローリングやバウンシング等であるばね上共振とが
生じるが、ばね−１・共振は１２〜１３Ｈｚの比較的低
振幅の高周波数振動により、またばね上共振は１〜２　
Ｈｚの比較的高振幅の低周波数振動により生じる。
そして、舗装路等の良路では、路面から車両に伝達され
る力が小さく、ばね上共振周波数成分及びばね上共振周
波数成分がともに小さく表れ、比較的平坦な砂利道（以
下、小悪路という。）では、ばね上共振周波数成分が大
きく表れてばね上共振周波数成分は小さく表れる。そし
て、凹凸の多い砂利道（以下、大悪路という。）では、
ばね上共振周波数成分とばね上共振周波数成分とか何れ
も大きく表れ、また、マンホールや道路の継目のある道
（以下、大凹凸路という。）では、ばね上共振周波数成
分のみが大きく表れてばね上共振周波数成分は小さく表
れる。第５図（Ａ）〜（Ｄ）は、前記路面状態検出セン
サ１の出力波形を示すグラフ図であり、同図（Ａ）は良
路、同図（Ｂ）は小悪路、同図（Ｃ）は大悪路、同図（
Ｄ）は大凹凸路のそれぞれを走行した場合の検出信号で
ある。
次に、全体的動作について説明する。
まず、路面状態検出センサ１がその路面状態を検出して
同図（Ａ）〜（Ｄ）に示すような波形の信号を出力し、
その検出信号ＤＳが第１の信号処理回路３０及び第２の
信号処理回路４０にそれぞれ入力される。第１の信号処
理回路３０では、路面状態検出センサ１によって検出さ
れた、路面の凹凸の大きさに比例して得られるばね下路
面状態信号と、基準値であるばね下側のリファレンス電
圧Ｖｒｅｆｌとが比較され、その結果に対応した出力信
号ＲＳ　１が発生する。
一方、第２の信号処理回路４０では、路面状態検出セン
サ１によって検出された路面の凹凸の大きさに比例して
得られるばね上路面状態信号と、基準値であるばね上側
のリファレンス電圧Ｖｒｃｆ２とが比較され、その結果
に対応した出力信号Ｒ３２が発生する。゛ かくして、良路を走行した場合、路面状態検出センサ１
からは第５図（、Ａ、　）に示すような波形の信号が出
力され、その信号に含ま些たばね上共振周波数成分及び
ばね上共振周波数成分は共に小さく、第１の信号処理回
路３０及び第２の信号処理回路４０の各整流平滑回路３
３．４４から出力される電圧出力ＦＳ１．ＦＳ２の値が
共に低くて、両型圧出力ＦＳＩ、ＦＳ２がそれぞれ基準
値Ｖｒｅｆｌ、Ｖｒｅｆ２よりも小さい。そのため、第
１の信号処理回路３０のコンパレータ３４からはローレ
ベル（０）のばね工状態検出信号Ｒ３Ｉが出力され、第
２の信号処理回路４０のコンパレータ４５からはハイレ
ベル（１）のばね上状恩検出信号Ｒ３２が出力される。
従って、第１の信号処理回路３０及び第２の信号処理回
路４０からの出力信号が共に信号０であるときには、走
行中の路面は凹凸のない良路であると判定することがで
きる。
また、小悪路を走行した場合、路面状態検出センサ１か
らは第５図（Ｂ）に示すような波形の信号が出力され、
その信号に含まれたばね下共振周波数成分は高いが、ば
ね下共振周波数成分は低い。
このため、ばね下側の基準値電圧Ｖｒｅｆｌよりも高い
電圧出力ＦＳＩが入力されるコンパレータ３４を有する
第１の信号処理回路３０からは、ハイレベルのばね工状
態検出信号Ｒ３Ｉが出力され、且つ、ばね下側の基準値
電圧Ｖｒｃｆ２よりも低い電圧出力ＦＳ２が入力される
コンパレータ４５を有する第２の信号処理回路４０から
は、ローレベルのばね玉状態検出信号Ｒ５２が出力され
る。
従って、このような信号の出力状態にあるときには、走
行している路面は小悪路であると判定することができる
。
大悪路を走行した場合、路面状態検出センサ１からは第
５図（Ｃ）に示すような波形の信号が出力され、その信
号に含まれたばね下共振周波数成分とばね下共振周波数
成分とが共に高く、これらの値が各コンパレータ３４，
４５の基準値電圧■ｒｅｆｌ、Ｖｒｅｆよりも共に大で
あるため、第１の信号処理回路３０及び第２の信号処理
回路４０からは、共にハイレベルのばね工状態検出信号
Ｒ３Ｉ及びばね玉状態検出信号ＲＳ　２が出力される。
従って、このような信号の出力状態にあるときには、走
行している路面は大悪路であると判定することができる
。
さらに、大凹凸路を走行した場合、路面状態検出センサ
１からは第５図（Ｄ）に示すような波形の信号が出力さ
れ、その信号に含まれたばね下共振周波数成分は低いが
、ばね下共振周波数成分は高いため、ばね下共振周波数
成分に対応した電圧出力ＦＳＩが入力される第１の信号
処理回路３０のコンパレータ３４からばローレベルのば
ね工状態検出信号Ｒ８Ｉが出力され、且つばね下共振周
波数成分に対応した電圧出力Ｉ”　Ｓ　２が入力される
第２の信号処理回路４０のコンパレータ４５からはハイ
レベルのばね玉状態検出信号Ｒ３２が出力される。従っ
て、このような信号の出力状態にあるときには、走行し
ている路面ば大凹凸であると判定することができる。
以上を表にまとめたものが第６図であり、このように第
１の信号処理回路３０及び第２の信号処理回路４０の各
出力信号に基づいて、道路の凹凸の大小やその連続状態
等により異なる良路、小悪路、大悪路、大凹凸路等の、
路面の良否を簡単且つ迅速に判断することができる。
なお、この実施例では、路面状態検出器として圧電素子
２２を有する路面状態検出センサ１を用いたが、その他
にも例えば、ばね上とばね下との相対変位を検出する車
高センサ等のセンサや前記変位の加速度を検出する加速
度センつ・等をもらいることができる。さらに、圧電素
子２２０代わりにストレーンゲージ等をもちいることに
よっても、前記実施例と同様の効果を得ることができる
。また、前記第１の信号処理回路３０及び第２の信号処
理回路４０のうち、全波整流回路３２．４３と整流平滑
回路３３．４４との組合せに変えて、周波数−電圧変換
器（Ｆ−Ｖコンバータ）を用いることによっても前記実
施例と同様の効果を得ることができる。
第７図には、この発明の第２の実施例を示す。
この実施例は、ばね下及びばね下共振周波数成分をそれ
ぞれ３段階に判別することにより、路面状態をより細か
く分類して判断するようにしたものである。そのため、
第１及び第２の信号処理回路３０．４０にコンパレータ
をそれぞれ２開設げ、ばね下側整流平滑回路３３の電圧
出力ＦＳＩばニノンバレータ３４．３５に、またばね上
側整流平滑回路４４の電圧出力ＦＳ２はコンパレーク４
５゜４６にそれぞれ入力している。これらコンパレータ
３４，３５，４５．４６の基準値電圧’Ｊｒｅｆ１、Ｖ
ｒｅｆ２．Ｖｒｅｆ３．Ｖｒｅｆ４は、基準値電圧Ｖｒ
ｅｆｌ＞基準値電圧Ｖｒｅｆ３、基準値電圧ｖｒｅｆ２
〉基準値電圧Ｖｒｅｆ４となるように設定する。
かくして、この実施例では、ばね下及びばね上共振周波
数成分を、第８図（Ａ）及び（Ｂ）に示すように大、中
、小のそれぞれ３段階に分けて判別し、両判別結果の組
合せから、例えば同図（Ｃ）に示すように、路面状態を
６種類に分けて判定することができる。従って、路面状
態を細かく検出し、その路面状態に応して、例えばサス
ペンション装置の、ショックアブソーバの減衰力や車高
調整装置の空気ばね定数あるいはスタビライザの剛性等
の制御を行うことにより、車両のＦ’ｊｆｔｋＫ・安定
性等を向上させることができる。ここで、ざらざら路面
とは、比較的振動の小さい路面であるが、ロードノイズ
等が適音の舗装路に比べて大きい路面であり、第１の実
施例では良路に分類される。
また、栗／マンホール路とは、栗のような形状の石がコ
ンクリートに埋め込まれた道やマンホールが連続するよ
うな道である。
さらに、第９図には、この発明の第３の実施例を示す。
この実施例は、前記実施例における各整流平湯回路３３
．４４の電圧出力ＦＳＩ、ＦＳ２を、それぞれＡ−Ｄコ
ンバータ３Ｇ、４１でＡ−Ｄ変換して路面状態判定回路
５０に入力し、この路面状態判定回路５０で路面状態を
判定するようにしたものである。路面状態判定回路５０
としては、例えばマイクロコンピュータ等の処理装置を
用いることができ、例えば第８図（Ａ）〜（Ｃ）に示す
ように路面状態を分類すると共に、前記コンパレータ３
４，３５，４５．４６に相当する機能を持たせてＡ−’
Ｄコンバーク３６．４７からの電圧出力の大小を比較し
、その大小により路面状態を判定するようにする。この
ように構成すれば、より細かい路面状態の判定を行うこ
とができ、車両の操縦安定性を一層向上させることがで
きる。
〔発明の効果〕
以上説明してきたように、この発明では、路面の凹凸の
大小やその連続性、砂利の有無等の路面状態を検出する
路面状態検出器からの検出信号に基づいて、車両のばね
上共振周波数成分とばね上共振周波数成分とを個別に取
り出し、その大小により路面状態を判定するようにした
ため、直接車両に（−Ｊ与される路面からの振動入力に
基づいて路面状態をミ路面の荒れ方の大小や、砂利道と
大きな凹凸のあるコンクリ−Ｉ・路の別等を細かく判定
することができる。従って、例えばショックアブソーバ
のＩＪｃ衰力や車高調整装置のばね定数あるいはスタビ
ライザの剛性等のサスペンション装置の特性を、路面状
態に応じてきめ細かく且つ適切に制御することができ、
車両の操縦性・安定性を向上させることができるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図、第２
図は、この発明に係る路面状態検出装置をサスペンショ
ン装置に組み付けた状態を示す断面図、第３図は、この
発明に係る路面状態検出器の一具体例を示す断面図、第
４図（Ａ）〜（Ｊ）は、その波形図、第５図（Ａ）〜（
Ｄ）は、路面状態に応じた路面状態検出器からの出力波
形図、第６図は、第５図（Ａ）〜（Ｄ）の出力波形をば
ね下路面状態信号とばね上路面状態信号とに分離処理し
て路面状態を判断した図表、第７図は、この発明の第２
の実施例を示すブロック図、第８図（Ａ）〜（Ｃ）は、
その出力ｆｌｉ薔」−と路面１′す１１ノ１との関係を
示す図表、第９図は、この発明の第３の実施例を示すブ
ロック図である。 １・・・・・・路面状態検出センサ（路面状態検出手段
）３・・・・・・ショックアブソーバ、２０・・・・・
・取ｆＪ根、２１・・・・・・円環板、２２・・・・・
・圧電素子、３０・・・・・・第１の信号処理回路、４
０・・・・・・第２の信号処理回路、３１．４２・・・
・・・バイパスフィルタ、３２．４３・・・・・・全波
整流回路、３３．４４・・・・・・整流平、′１１回路
、３４．３５，４６，４．７・・・・・・コンパレータ
、３６゜４７・・・・・・Ａ−Ｄコンバータ、５０・・
・・・・路面状態判定回路 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人　弁理士　森　哲也 代理人　弁理士　内胚　嘉昭 代理人　弁理士　清水　正 代理人　弁理士　提出　債是

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 車両に付与される路面からの振動に対応した信号を出力
    する路面状態検出器と、前記路面状態検出器からの信号
    を受けてその信号の中から車両のばね下共振に相当する
    周波数成分を取り出し、且つそのばね下共振周波数成分
    と所定の基準値との大小を比較してその結果に対応した
    ばね下路面状態信号を出力する第１の信号処理回路と、
    前記路面状態検出器からの信号を受けてその信号の中か
    ら車両のばね上共振に相当する周波数成分を取り出し、
    且つそのばね上共振周波数成分と所定の基準値との大小
    を比較してその結果に対応したばね上路面状態信号を出
    力する第２の信号処理回路とを備え、前記ばね下路面状
    態信号と前記ばね上路面状態信号とに基づいて路面状態
    を検出することを特徴とする路面状態検出装置。
JP819684A 1984-01-20 1984-01-20 路面状態検出装置 Granted JPS60151108A (ja)

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