JPS61184111A - 自動車のサスペンシヨン - 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、自動車のサスペンション、特に緩衝特性を運
転状態に応じて可変制御するようにした自動車のサスペ
ンションに関する。詳しくは、自動車の停止時の前下り
を原因として起る前後方向のピッチング現象の振幅と、
振動数を極力少なくする自動車のサスペンションに関す
る。

［従来の技術１ 従来、自動車のサスペンションを構成するバネのバネ定
数やダンパの減衰率、即ちサスペンションの懸架特性を
運転状態に応じて変化させることは既に知られている。

例えば、実開昭５５−１０９００８号公報によれば、前
後輪にショックアプゾーバを備えた自動車において、高
速時には後輪側のショックアプゾーバの減衰力を前輪側
に対して相対的に低めてステアリング特性をアンダステ
ア特性とし、また低速時には高速時とは逆の減衰力関係
としてニュートラルステア特性ないしオーバステア特性
とすることを特徴とする「車両用サスペンション」に関
する考案が開示されている。

これは、高速時の直進安定性と低速時の旋回操縦性とを
同時に得るようにしたものである。

しかし、自動車の運転性や乗心地等を全般的に向上させ
るためには、上記考案のように懸架特性を車速によって
変化させるだけでは不十分である。

例えば、自動車の停止時には、急速な減速により、車体
が前下りし、前後方向にピッチングする。このような車
体のピッチングは乗員に不快感を与えるもので、これを
緩衝特性の適切な制御によって防止し或いは軽減するこ
とが停止時における乗心地を改善する上で重要である。

この問題に対しては、自動車の減速度を検出し、該減速
度に応じて緩衝特性を調整して、車体のピッチングを軽
減することが考えられる。

しかし、減速時に常に一定の最大の固さに制御すると、
路面の撮動の伝達が大きく、乗心地を低下する。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明は、緩衝特性を運転状態に応じて可変制
御するサスペンションにおいて、路面からの振動の伝達
をできる限り防止して、停止時における車体の前方への
ピッチング運動を緩和し、自動車の乗心地を改善するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、自動車の車輪から該自動車の車体を弾性的に
支持する弾性部材と、 前記弾性部材の弾性定数を調整する定数調整手段と、 前記定数調整手段を制御する制御装置と、から成り、 前記制御装置は、 前記車体の減速度に関連した物理量を検出する減速状態
検出器と、 自動車の車速を検出する車速検出器と、前記減速状態検
出器からの減速状態信号を入力し、該減速状態信号に応
じて前記弾性部材の弾性定数を変更させる制御信号を、
前記車速検出器から入力した速度信号が所定の値以下に
なった後、前記弾性定数を最大にする制御信号を前記定
数調整手段へ出力する制御部と、 から成ることを特徴とする自動車のサスペンションであ
る。

第１図は本発明の詳細な説明するブロックダイアグラム
である。

弾性部材１０は、自動車の車輪が路面から受けた振動を
緩衝する部材であり、例えば、板バネ、コイルバネ、気
体を利用した気体バネ等が利用できる。

定数調整手段２０は、前記弾性部材１０の弾性を調整す
るかは問わない。前記弾性定数の調整方法としては、例
えば、弾性定数の異なる複数の弾性部材を所定の組合わ
せにより使用するとか、又は、コイルバネの場合は、巻
数又は線径の異なるバネを交換する方法とか、気体バネ
の場合は、気体の圧力を調整する方法等が利用できる。

制御部！３０の減速状態検出器３１は、自動車の車体が
路面に対して移動し、該移動の速度が時間と共に減少す
る時、該減少に応じて変化する物理量の時間変化を検出
する検出器である。前記物理量としては、例えば、前記
車体の速度の減少度合、即ち負の加速度、前記弾性部材
１０のたわみ吊、又は前記弾性部０１０の内部応力、等
が利用できる。また、ブレーキペダルが操作されたこと
を検出して車両の減速の始りとみなすこともできる。

車速検出器３３は、自動車の車速に応じて速度信号を出
力する〜検出器であり、該車速の検出方法としては、例
えば、スピードメータの回転板の回転速度を検出する方
法とか車輪の回転速度を検出する方法、対地速度を検出
する方法とかが利用できる。

制御装置３０の制御部３５は、前記減速状態検出器３１
、前記車速検出器３３からの信号を高速に処理できる電
気回路が望ましいが、回路構成によっては流体圧力を利
用した流体回路も利用できる。

［作用１ 自動車が走行中、Ｉｌｌ　’＋１１装置３０の減速状態
検出器３１は該自動車の減速の状態を検出し、減速信号
をυＪｌ１１部３５に出力する。前記制御部３５は前記
減速度信号に対応して、制御信号を定数調整手段２０に
出力する。前記定数調整手段２０は入力した前記制御信
号により弾性部材１ｏの弾性定数を調整する。前記弾性
部材１０は調整された前記弾性室−数に応じて、車輪と
車体を支持する。

一方、車速検出器３３は自動車の車速に対応した信号を
前記制御部３５に出力する。前記制御部３５は該車速が
所定の値より小さくなると、前記弾性部材１０の弾性定
数を最大にする最大指令の制御信号を出力し、前記定数
調整手段２０は、該最大指令の制御信号を入力すると、
前記弾性部材１０の弾性定数を最大に調整する。

従って前記弾性部材１０は、車が略停止状態になったと
きは、その弾性定数が最大の状態で、車輪と車体を支持
する。その結果車体の停車時におけるピッチングが効率
良く防止できる。

［実施例］ 以下本発明を具体的な実施例に基いて詳しく説明する。

第２図は、本発明の具体的な実施例に係る自動車のサス
ペンションを説明するブロックダイアグラムである。

減速状態検出器３１は、発振波として超音波を利用りる
超音波発振回路３１１と、車両前方エンジンの近傍に配
設され、前記超音波を発射する発振アンテナ３１２と、
車両後方座席下に配設され、前記発振アンテナから発射
された超音波が路面より反射された反則波を受信する受
信アンテナ３１４と、前記受信アンテナ３１４からの信
号を入力し、振幅増幅する受信回路３１３と、 前記発振回路３１１、前記受信回路３１３からそれぞれ
発振波、受信波を入力し、その周波数偏差を算出する周
波数偏差検出回路３１５と、前記周波数偏差検出回路３
１５から入力した偏差値をデジタル信号に変換し、後述
する制御部３３に出力するＡ／Ｄ変換回路３１６と、で
構成する。

車速検出器３３は、前記減速状態検出器３１を利用する
。

制ｔ１１１部３５は、入出力インタフェース３５１゜３
５３と、マイクロコンピュータ３５２とで構成する。

弾性部材１ｏは４個のサスペンションユニット１０１乃
至１０４で構成す丞。各ナスペンションユニットは全て
同一構成にするため、この構成をサスペンションユニッ
ト１０１についてのみ以下に説明する。まず、周知のサ
スペンションユニットを第９図で説明する。即ち、サス
ペンションユニットはシリンダ６０１と、これに嵌め合
わせたピストン６０２と、このピストンに一体でシリン
ダ６０１の一端より突出するピストンロッド６０３とを
有し、シリンダ６０１の他端とピストン６０２との間に
は一対のバネ６０４．６０５で釣合い支持して車高検出
ピストン６０６を介挿する。

又、シリンダ６０１にはその内部と通じたガスバネ６０
７を設けると共に、給油ボート６１０及び排油ボート６
１１を形成し、これらボート内に夫々オートレベリング
バルブとして機能する常開のポペット弁６１３．６１４
を挿入する。前記給油ボート６１０．６１１は、例えば
第１０図に示す油圧回路と接続される。ポペット６１３
．６１４を共通の弁作動部材６１６に一定の遊びを持た
ぼて係合させ、この弁作動部材を車高検出ピストン６０
６に固着する。

かかる構成のサスペンションユニットは周知であり、例
えばそのシリンダ６０１を車体に、又ピストンロッド６
０３を対応する車輪にかかわるサスペンションメンバー
に夫々連結して装備される。

本実施例装置では、前記ナスペンションユニットのガス
バネ６０７を、第３図に示すように、ダイアフラム１１
２．１１３で形成され、ボートロ１１５から窒素ガスが
充填された気体室１１４の体積を調整することで、気体
バネの弾性定数を調整する。前記気体室１１４の体積は
ボートロ１２１から圧油を圧油室１２２に送り込むこと
で調整される。

定数調整手段２０は、第４図に示す油圧回路図で実現す
る。前述したサスペンションユニットは油圧回路にすべ
て並列的に接続されるので、前方右のサスペンションユ
ニット１０１のみを代表して図示した。前記定数調整手
段２０は、ラジェータファンの回転軸２１１からベルト
２１２を介して入力軸２１３に回転力を得る油圧ポンプ
２１４と、該油圧ポンプ２１４に油を供給するタンク２
１５と、ステッピングモータ２１６ａにより給油油圧を
゛設定するリリーフ弁２１６と、回路圧の脈動を吸収す
るアキュムレータ２１７と、方向制御弁２１８，２１９
と、流量制御弁２２０とで構成する。前記流量制御弁２
２０はその詳細を第５図に示す。前記流量制御部２２０
は、同図（ａ）に示すように、ステッピングモータ２２
１からの回転力を継手２２２を介して伝達される偏心ロ
ータ２２３と、該ロータ２２３を格納するケース２２４
、シール２２５、蓋板２２６との主要機能部品で構成す
る。

本流量制御弁２２０は、同図（ａ）のＡ−Ａの断面を示
す同図（１））に於いて、前記偏心ロータ２２３とケー
ス２２４との間隙２２７を、前記ステッピングモータ２
２２により可変的に調整することで、ボートロ２２８と
ポートロ２２９間を流れる油壷を調整するものである。

以下コンピュータの処理を示す第７図のフローヂ↑・−
トを用いて、本実施例装置の作用を説明する。

コンピュータはエンジンのスタータスイッチが投入され
、エンジンが始動すると、ステップ１００より実行を開
始する。

ステップ１００は、初期設定を実行するステップであり
、２個の記憶部Ｍ１、Ｍ２をクリアする。

ステップ１０２乃至１１２は、減速状態検出器３１から
入力した信号により、自動車が増速中とか減速中かを判
定する工程であり、ステップ１０２は減速状態検出器３
１から入力した前記超音波の発振波と受信波の周波数シ
フト量を示すデータＤから瞬間速度の計算式Ｖｍ　＝ｆ
　（Ｄ）を用いて車速を求める。次ステツプで第１のメ
モリーＭ１に前記Ｖｍの値を格納する。同様にステップ
１０６で瞬間速度を算出し、ステップ１０８で第２のメ
モリーＭ２に前記ステップ１０６で求めたＶｍの値を格
納し、ステップ１１０で前記メモリーＭ１、Ｍ２の速度
差を時間へｔで除したΔδ、即ち、加速度の大きさと符
号を求める。ステップ１１２は、前ステップ１１０で求
めた前記加速度△δの符号と大きさを判定し、該Δδの
値が所定の値−１ε１大きいと判定された時は、次のス
テップ１１４でメモリーＭ２の値をメモリーＭ１に転送
し、その後、ステップ１０６にジャンプし、ステップ１
０６乃至１１４の繰り返しルーチンを実行する。

ステップ１１２で前記加速度△δの値が前記−１６１よ
り小さいと、即ち、所定の減速度より大きいと判定され
た時は、ステップ１２０にジャンプする。

ステップ１２０では、ステップ１１０で求めた加速度△
δに対応して正規化された定数Ｋ（以下単に定数にと記
す）の設定モードを、第６図の緩衝モード設定表より選
定する。

第６図はサスペンションユニット、例えば、サスペンシ
ョンユニット１０１について説明すれば、気体室１１４
の圧縮程度を、油室１２２に封入する圧油により調整す
る時の選定衣であり、前記定数Ｋが大ぎい程、前記気体
室１１４の圧力が大きい事、即ち、弾性定数が大きい事
を示す。前記定数には、サスペンションの性能が弾性定
数を最大、最小に設定された時の乗心地の状態をハード
、ソフトと表現することにすれば、Ｋ＝１．０はハード
、Ｋ−０，１はソフトを示す。つまりＫの値を変更する
事は、窒素ガスで充填された気体室１１４から成る弾性
部材の、気体のバネ定数を変更する事と等価とみなす事
ができる。そこで、自動車の車輪の停止後は、路面から
振動を受ける事はないから、前記定数Ｋを大きく、つま
りに＝１に設定する。走行時は乗心地をよくするため、
Ｋ≦０゜１に設定する。前記にの設定、つまり油室１２
２に充填する油圧は、実験的に求める。

前記第６薗より緩衝モードを設定するには、゛例えば、
減速度Δδが一１８ｍ／秒の時は、定数Ｋかに＝Ｏ５４
を示すモード、ｍ３が選択される。

又、車体が路面に対して完全に停止した時は、ハード状
態でも乗心地は構わず、貯えられた振動エネルギーを短
時間に消滅させるために、モードとしては、モードｍ６
を選定し、前記にの値としては１．０を設定する。

ステップ１２０で所定の緩衝モードｍが設定され、該モ
ードｍに応じて４個のサスペンションユニットの気体バ
ネが、リリーフ弁２１６に設定された油圧と方向制御弁
２１８と流量制御弁２２０により調整されると、次ステ
ツプ１２２に進み、瞬間速度ｙｍをステップ１０２と同
様の作業により求める。ステップ１２４では前記Ｖｌ１
１の絶対値が所定の基準値η以下か否かを判定する。つ
まり自動車の車体速度がほぼ停止しているとみなせるか
を判定する。

自動車の車体がほぼ停止しているとみなせない時は、ス
テップ１０６にジャンプし、前述したステップ１０６乃
至１２４の繰り返しルーチンを実行する。

ステップ１２４で自動車の車体が停止しているとみなせ
ると判定した時は、次ステツプ１２６に進み、第６図の
モード表のｍ６モードに対応して、前述した４個のサス
ペンションユニットの気体室１１４の気体圧力を最大に
なるように、圧油を圧油室１２２に送り込む。即ちに＝
１．０のハードに調整する。

ステップ１２８で５秒経過したと判定されると、次ステ
ツプ１３０に進む。ステップ１３０は、前記定数Ｋをに
＝１．０から、ソフト状態を示すに＝０．　１　（前記
モード表のｍ１モード）に復帰させる。

第８図は前述した作用から得られる本発明装置の効果を
説明する図である。横軸に時間経過を示し、縦軸は車輪
が停止した後の車体の沈みこみピッチング（上方が前方
に相当）を示す。破線グラフ７２は本発明装置を使用し
ない時の前記ピッチングＩ象を示し、実線グラフ７１は
本発明装置を使用した時のピッチング現象を示ず。同図
でも明らかなように、車体のピッチングは、振幅、周期
共減衰されている。

本実施例によれば、サスペンションユニット１０１乃至
１０４とポンプユニット、加速度検出器及びコンピュー
タを用いた制御部を配設した事で、車両の減速の程度に
応じて窒素ガスによる弾性部材のバネ定数が応答性よく
制御でき、車輪が停止した後は最大のバネ定数が設定さ
れ、停止時に於ける前後方向のピッチングが極力減衰さ
れ、乗心地は従来装置に較べて非常によい。

本実施例では、一定量の窒素ガスが封入された気体室の
容積を変化させる事でバネ定数を変更したが、変形例と
しては、気体室に封入する窒素ガスの量を調整する事で
も、弾性部材のバネ定数が変更できるし、弾性部材とし
てコイルバネ、板バネ等を用いた場合はバネ定数を決定
する線径、巻数等を変更するのは不可能であるが、複数
のバネ定数を有するコイルバネ、板バネ等をユニット化
し、速度に応じて交換する方法ら利用できる。

本実施例では、緩衝モードの設定は、減速度に応じて緩
衝モードを設定し、車輪が停止時は最大の定数Ｋになる
ように調整し、その後所定の時間（５秒）後に前記最大
の定数Ｋをソフト状態を示す定数に復帰する方法を用い
たが、次に述べる方法も利用できる。

即ち、第１の方法は、自動車が減速するに従って該減速
に応じて弾性部材の弾性定数を調整する方法である。

第２の方法は、自動車が減速を開始した時の減速度の度
合を検出し、該度合を初期条件とする時冥 間の関数ｆ　（ｔ）に従って、弾性部材の弾性定数を調
整し、車速が所定の値以下になるとその後車速が増加す
るまで該弾性定数を最大に調整し続シブる方法である。

前記関数ｒ（ｔ）は線形、非線形を問わない。

第３の方法は、前記第２の方法に於いて、最大値に調整
された弾性定数を最大値に調整された後、所定の時間経
過すると、予め設定された走行時の弾性定数に復帰させ
る方法である。

［発明の効果］ 本発明によれば、減速状態検出器、車速検出器、制御部
から成る制御装置を配設し、弾性部材の弾性定数を減速
度に応じて定数調整手段が能動的に変更し、車速検出器
からの車速が所定の値より小さくなると、前記弾性定数
を最大に調整した事で、停止時に於ける前後方向のピッ
チングが減衰され、不快感がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車のナスペンションの概念を
説明するブロック図である。第２図は本発明装置の具体
的な実施例に係る自動車のナスペンションのブロック図
であり、第３図乃至第５図は同実施例装置に使用したサ
スペンションユニットの構造図、定数調整手段の回路図
、流量制御弁の構造図である。第６図は同実施例装置に
使用したモードを設定するための緩衝モード設定表であ
り、第７図は同実施例装置に使用したコンピュータの処
理を示すフローチャートである。第８図は同実施例装置
と従来装置の効果を比較する説明図である。第９図、第
１０図は従来技術を説明するために用いたナスペンショ
ンユニットの構造図、油圧回路図である。 ３３・・・車速検出器　　３５・・・制御部第３図 第４図 ン］５ ＣＯ；水平面停止時の車輛の皇ｌしと、座ｖＪ徒置聞の
距寓葭 一−−−−Ｊ　従来装置ｆｒ４ｉ −：本発明Ｍ符狂 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車の車輪から該自動車の車体を弾性的に支持
   する弾性部材と、 前記弾性部材の弾性定数を調整する定数調整手段と、 前記定数調整手段を制御する制御装置と、から成り、 前記制御装置は、 前記車体の減速度に関連した物理量を検出する減速状態
   検出器と、 自動車の車速を検出する車速検出器と、 前記減速状態検出器からの減速状態信号を入力し、該減
   速状態信号に応じて前記弾性部材の弾性定数を変更させ
   る制御信号を、前記車速検出器から入力した速度信号が
   所定の値以下になった後、前記弾性定数を最大にする制
   御信号を前記定数調整手段へ出力する制御部と、 から成ることを特徴とする自動車のサスペンション。
2. （２）前記制御装置の制御部は、制御開始時に前記減速
   状態検出器から入力した信号の値を初期条件とする時間
   の関数ｆ（ｔ）に従って、前記弾性部材の弾性定数を制
   御し、前記車速検出器から入力した速度信号が所定の値
   以下になった後、前記弾性定数を最大にする制御信号を
   出力する事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自
   動車のサスペンション。
3. （３）前記制御装置の制御部は、前記弾性部材の弾性定
   数を最大にする制御信号を出力した後、一定時間後に前
   記弾性部材の弾性定数を所定の値に復帰させる制御信号
   を出力することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の自動車のサスペンション。