JPS61207204A - 車両のばね定数制御装置 - 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〕 この発明は、車両のサスペンシラン装置のばね定数制御
−置に関し、より具体的には、車両の走行時に、前輪が
通過した走路を後輪が通過することに起因す墨、車両の
ばね上のバウンシング又はピッチング方向の振動の共振
を防止するようにして乗心地を向上した、車両のばね定
数制御装置に関する。　　゛ 〔従来の技術〕　　゛ 従来の車両のばね定数制御装置の一例としては、例えば
、ｒｃａｔｉＮｔ　Ｉ！Ｔｌ！ＲＮＡΣ　新型車解説書
Ｊ１９８３年８月、三菱自動車工業株式会社発行、ｐＨ
４〜１２０に開示されているものが知られている。

この従来装置はおいては、車速値が所定値以下の低速走
行時には、ばね定数をソフトに設定して、車高を高く　
（ノーマ゛ル）し、車速値が所定値以上め高速走行時社
は、ばね定数をハードに設定して、車−を低くするよう
に調整するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、車両が走行する際には前輪が通過した走路を後
輪が通過するが、このことに起因して、車両の車速とホ
イールベースとによって決まる周波数のバウンシング又
はピッチング方向の振動が発生し、この周波数が、車両
のばね上（及びばね下）の固有振動数と一致すると、車
両のその固有振動数における振動レベルが増幅される共
振現象が発生し、乗心地が悪化するという問題点がある
。

第７図は、従来一般の車両のサスベンシラン装置をモデ
ル化した図であるが、図において、ｍはばね上質量、ｋ
、及びｋｌＩは前輪及び後輪のばね定数、ｃ、及びｃＲ
は前輪及び後輪の減衰係数、Ｇはばね上の重心、Ｌはホ
イールベース、ＬＰは前輪〜重心Ｇ間の距離である。

このモデルにおいて、角周波数ωを関数として、路面か
らランダムに入力される振動のパワースペクトル密度５
ａｔ（ω）に基づいて、バウンシング方向のパワースペ
クトル密度 ＳＯ（ω）＝ＩＨ＋。（ｊω）　ｌ　”Ｓ＋＋（ω）×
（１＋２ｐｃｏｓωτｏ＋ｐす／ｐ”　　　（１）及び
、ピッチング方向のパワースペクトル密度Ｓ、（ω）・
ｌＨ＋＋（Ｊω）　ｌ　”Ｓ＋＋（ω）Ｘ（１＋２ｐｃ
ｏｓωτ。＋ｐ”）／ｐ”　　　（２）が得られる。

ここで、Ｈ３゜（ｊω）及びＨ＋＋（ｊω）は車両固有
のバウンシング及びピッチング振動の周波数スペクトル
、ｐ・（Ｌ−ＬＦ）／ＬＦ、τ。は後輪の前輪に対する
時間遅れであり、車速■とホイールベースＬとから、 τ。厘Ｌ　／　ｙ　　　　　　　　　　　　　　　　（
３１である。

（１）式及び（２）式において、 ｃｏｓ“１・−±１（４） であるときには、Ｈｌ。（ｊω）及びＨ＋＋（ｊω）の
持つ固有振動数の他に、ＳＯ（ω）及びＳＩ（ω）がピ
ーク値を持つことになる。すなわち、 （ｉ）　ｒ　６　＝　ｎ　ｔｃ　　　　（ｎ　”　１　
＋　２　＋　３　＋　”・・・・）であり、これと（３
）式から、 ω■ｎπＶ／Ｌ 周波数ｆは、 ｆ　−６）　／　２　π−ｎ　Ｖ　／　２　Ｌ　　　　
　　　　　　　　（５）が得られる。

一方、走行中の車両は、サスベンジ日ン装置のばね定数
によって定まるバウンシング又はピッチング方向の固有
振動数を持つが、（５）式の周波数ｆがこの固を振動数
に一致すると、車両のばね上はバウンシング又はピッチ
ング方向に共振することになる。

しかしながら、上記の従来装置にあっては、このような
共振現象を防止する考慮はなんら払われていない。

この発明は、このような従来の間一点に着目してなされ
たもので、前輪が通過した走路を後輪が通過することに
起因するバラ、ンシング又はピッチング方向の共振現象
を防止して乗心地を向上することを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、この発明に係わる車両のばね定数制御装置は、
第１図に示すように、ばね定数を少なくとも２段階に切
換え可能なばね定数可変スプリング装置と、車両の車速
値■を検出する車速センサと、その車速値Ｖと車両のホ
イールベースＬとで決まるバウンシング振動又はピッチ
ング振動の周波数ｆ（−ｎＶ／２Ｌ、ただし、ｎ＝１．
２．３゜・・・・・・）が車両のそのときのばね上のバ
ウンシング又はピッチングの固有振動数と一致又はほぼ
一致する、所定範囲の基準車速値（Ｖｎ−ΔＶｎｘＶｎ
＋ΔＶｎ）と車速センサにより検出された車速値■とが
一致するか否かを判定する車速判定手段と、その車速判
定手段による判定の結果、車速値Ｖが基準車速値（Ｖｎ
−ΔＶｎｘＶｎ＋ΔＶｎ）と一致したときに、ばね定数
可変スプリング装置のばね定数を別個の値に切り換える
ばね定数切換え手段とを備えて構成される。

〔作用〕

そして、この発明に係わる車両のばね定数制御装置の作
用は、車速センサにより車速値■を検出し、その車速値
Ｖと車両のホイールベースＬとで決まる周波数ｆ　（＝
ｎＶ／２Ｌ、ただし、ｎ−１゜２．３．・・・・・・）
が車両のそのときのばね上のバウンシング又はピッチン
グの固有振動数と一致又はほぼ一致する、所定範囲の基
準車速値（Ｖｎ−ΔＶｎ＝Ｖｎ＋ΔＶｎ）と、検出され
た車速値Ｖとが一致するか否かを判定し、判定の結果、
車速値■が基準車速値（Ｖｎ−ΔＶｎ”Ｖｎ＋ΔＶｎ）
と一致しないときには、ばね定数可変スプリング装置の
ばね定数をそのまま維持し、車速値Ｖが基準車速値（Ｖ
ｎ−ΔＶｎ〜Ｖｎ＋ΔＶｎ）と一致したときには、ばね
定数を別の値に切り換えるものであり、このようにして
、前輪が通過した走路を後輪が通過することに起因する
バウンシング又はピッチング方向の共振現象を回避し、
乗心地を向上するものである。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

まず構成を説明すると、第２図及び第３図において、ｌ
は車体、２（２ａ〜２ｄ）は車輪、３は車輪２を支持す
るサスペンシロンアーム、４（４ａ〜４ｄ）は車体１と
サスペンシロンアーム３との間に装着されたサスペンシ
ョン装置であり、このサスペンション装置４ａ〜４ｄは
それぞれショックアブソーバ５（５ａ〜５ｄ）及びばね
定数可変スプリング装置６（６ａ〜６ｄ）を含む。

ばね定数可変スプリング装置６ａ〜６ｄはそれぞれ、車
体１とショックアブソーバ５ａ〜５ｄとの間を上下方向
に伸縮自在に包囲して、内部に空気室Ａを形成する、ゴ
ム等からなる弾性体７と、内部に固定容積の補助空気室
Ｂを形成する補助タンク８と、空気室Ａと補助空気室Ｂ
とを連通ずる管路９と、この管路９の間に装着されて管
路９を開閉し、空気室Ａと補助空気室Ｂとの間を連通状
態又は非連通状態のいずれか一方に切り換える切換えバ
ルブ１０とを含んで構成される。

１１は車速センサであり、この車速センサ１１は、例え
ばエンジン−トランスミッションユニット１２の出力側
の回転数を磁気的、光学的等の回転検出手段により検出
するもので、例えば１回転毎に１つのパルス信号を出力
する。

１３はコントローラであり、このコントローラ１３は、
マイクロコンピュータ１４と上述した切換えバルブ１０
ＪＩｒ：駆動するための駆動回路１５とを含んで構成さ
れる。マイクロコンピュータ１４はインタフェース回路
１６と演算処理装置１７とＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置
１８とを含んで構成される。そして、インタフェース回
路１６には、車速センサ１１と駆動回路１５とが接続さ
れる。

演算処理装置１７はインタフェース回路１６を介して車
速センサ１１の検出信号を読み込み、これに基づいて後
述する演算処理を行う、また記憶装置１８はその演算処
理の実行に必要な所定のプログラムを記憶しているとと
もに、演算処理装置１７の演算結果等を記憶する。

次に、この実施例の作用をバウンシング振動を例として
説明する。

前述した（５）式の周波数ｆが、車両のそのときのサス
ベンジタン装置のばね定数によって定まるバウンシング
又はピッチング方向の固有振動数ｆ。

（ただし、’−１＋２＋　・・・・・・、ｉであり、ｉ
はばね定数の切換え可能な段数）に一致するとすると、
ｎ　Ｖ　ｎ　／　’ｌ　ｌ、　ｍ　ｆ　。

すなわち、 ＶＢ　−’ｌ　ｆｌ　Ｌ／ｎ　　　　　　　　　　　　
（６）が得られ、これに所定範囲±ΔＶｎを考慮して、
基準車速値（Ｖｎ−ΔＶｎ＝Ｖｎ＋ΔＶｎ）とする。そ
して、走行時の車速値Ｖをこの基準車速値（Ｖｎ−ΔＶ
ｎ〜Ｖｎ十ΔＶｎ　）と比較し、車速値Ｖが基準車速値
（Ｖｎ−ΔＶｎ〜Ｖｎ＋ΔＶｎ）に一致したときには、
前輪が通過した走路を後輪が通過することに起因するバ
ウンシング又はピッチング方向の振動の周波数が、その
ときの車両の固有振動数と一致する共振状態にあると判
定し、その場合には、サスペンション装置のばね定数を
切り換えて、別個のばね定数とすることにより、その共
振現象を回避するものである。

第４図は、車速Ｖとバウンシング振動の周波数ｆとの関
係を、ｎｍ９次まで示しである。

同図において、今、ばね定数可変スプリング装置６のば
ね定数がソフ）　（ｋｚ　）であり、ばね上のバウンシ
ング振動の固有振動数がｆ、であるとすると、車速がＶ
、であるときには、１次の周波数ｆが固有振動数ｆ、と
一致し、ばね上はバウンシング方向に共振する。そこで
、ばね定数可変スプリング装置６のばね定数をハード（
ｋｇ　）に切り換えて、その１次の共振を回避する。

また、車速がｖ２であるときには、２次の周波数ｆが固
有振動数ｆ１と一致するので、この場合もばね定数をハ
ード（ｋ２）に切り換えて、その２次の共振を回避する
。

この場合に、第５図に示すように、ｎ−３次以上の高次
の場合は共振レベルが小さいので、本実施例では、３次
以上については制御は敢えてしないものとする。

マイクロコンビエータ１４において実行される制御の手
順を第６図を参照して説明すると、ステップ■で、イン
タフェース回路１６を介して車速センサ１１からの検出
信号から車速値Ｖを読み込み、５ステツプ■において、
この車速値Ｖを、１次の共振を起こす基準車速値（ｖ、
−ΔＶ、−ｖ。

＋ΔＶｔ　）と比較する。

ステップ■において、Ｖ、−ΔＶ、＜Ｖ＜Ｖ。

＋ΔＶ、であるときには、ステップ■において、ばね定
数可変スプリング装置６のばね定数をハード（ｋ２）に
切り換え、固有振動数をｆ２に切り換えてリターンされ
、１次の共振を回避する。

すなわち、インタフェース回路１６から駆動回路１５に
論理値“ｌ”の信号が出力され、これにより、駆動回路
１５から切換えバルブｌＯに所定値の励磁電流が供給さ
れ、切換えバルブ１０は閉となる。このため、空気室Ａ
と補助空気室Ｂとの間が非連通状態となり、空気室Ａの
容積のみによってばね定数が決定され、従って、ばね定
数はハード（ｋ３）に切り換えられてリターンされる。

ステップ■において、■≦Ｖ、−ΔｖＩ又はＶ≧■１　
＋ΔＶ、であるときには、ステップ■に移行し１．ステ
ップ■において読み込んだ車速値Ｖを、２次の共振を起
こす基準車速値（Ｖｚ−Δ■２〜Ｖ、＋ΔＶＺ）と比較
する。比較の結果、ＹＥＳであれば、ステップ■に移行
して、上述したと同様に、ばね定数可変スプリング装置
６のばね定数をハード（ｋりに切り換え、固有振動数を
ｆ２に切り換えてリターンされ、２次の共振を回避する
。

ステップ■における比較の結果、Ｎｏであれば、ステッ
プ■に移行して、ばね定数可変スプリング装置６のばね
定数をソフ）（ｋｌ）のまま維持し、固有振動数をｆ、
のまま維持してリターンされる。

すなわち、インタフェース回路１８から駆動回路１５に
論理値１０′″の信号が出力され、これによ゛す、駆動
回路１５から切換えバルブ１０には励磁電流が供給され
ず、切換えバルブｌＯは開となる。このため、空気室Ａ
と補助空気室Ｂとの間が連通゛状態・となり、空気室へ
の容積と補助空気室Ｂの容積とを加え合わせた容積によ
ってばね定数が決定され、従って、ばね定数はソフ）　
（ｋｌ　）のまま維持される。

ここで、第１図及び第６図において、ステップ■及び■
の処−理は重連判定手段の具体例を、ステップ■の処理
はばね定数切換え手段の具体例を”、それぞれ示す。

上述した実施例においては、走行中の車両のばね定数が
ソフト（ｋ２）である場合について説明したが、走行中
の車両のそのときのばね定数がハード（ｋｇ　）であり
、ばね上のバウンシング振動の固有振動数がｆ、である
場合は、この固有振動数ｆ、に応じて（６）式によって
基準車速値が決まる。

そこで、検出した車速値Ｖをこの基準車速値と比較し、
車速値Ｖが基準車速値と一致したときには、ばね定数を
ソフト（ｋｌ　）に切り換え、固有振動数をｆｉに切り
換えて、バウンシング振動、の共振を回避する。

なお、ばね定数がある値（ｋ、）、 ｋ、−に□＋ｋｍｌ であり、これに対応する固を振動数ｆ、が、ｆ＋　−（
１／２π）−口ｃ、／ｍ− であるときに、共振現象を回避すべくばね定数を別の値
（ｋオ）、 ｋ、−に、雰＋に諏＝ に切り換え、これに対応して固有振動数ｆ２が、ｆｇ−
（１／２π）　石４：石１ に切り換えられた場合、この固有振動数ｆ２が車速値■
とホイールベースＬとに基づく高次の他の周波数に新た
に一致してはならないので、ｆ１≠ｎｆ。

すなわち、 ｋｌ　≠ｎ”ｋｔ　　　　　　　　　　　　　　（７１
なる関係を満足するように、ばね定数に、とに２を選定
することが必要である。

なお、実際にはｎの数（次数）が高次になるほど、共振
の振幅が小さくなり、共振回避の効果が小さくなるので
、必要十分の適宜の次数内で、上記（７）式の関係を満
足するようなばね定数を選定すれば十分である。

以上は、バウンシング振動について説明したが、ピッチ
ング振動についても同様である。

さらに、ばね定数可変スプリング装置として、空気室Ａ
と補助空気室Ｂとの２個の空気室によってばね定数をソ
フトとハードの２段階に切換え可能なものを示したが、
空気室を３個以上設けて、ばね定数を３段階以上に切換
え可能にしたものについても、この発明を適用すること
ができる。

また、コントローラとしてマイクロコンピュータを使用
した場合を示したが、これに代えて、比較回路、論理回
路等の電子回路を組み合わせて構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明に係わる車両のばね定数
制御装置によれば、走行中の車両において、前輪が通過
した走路を後輪が通過することに起因する、車速とホイ
ールベースとによって決まるバウンシング又はピッチン
グ方向の振動の周波数が、そのときの車両の固有振動数
と一致したときには、ばね定数可変スプリング装置のば
ね定数を別個の値に切り換え、固有振動数を切り換える
構成としたため、前輪が通過した走路を後輪が通過する
ことに起因する、車両のバウンシング又はピッチング方
向の共振現象を回避することができ、車両の乗心地を向
上す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図はこの発明に係わる車両のばね定数制御装置の基
本原理を示すブロック図、第２図はこの発明に係わる車
両のばね定数制御装置の一実施例の全体構成を示す斜視
図、第３図はその詳細を示す構成図、第４図は車速とバ
ウンシング振動の周波数との関係を示す図、第５図は周
波数とばね上のバウンシング方向の変位との関係を実測
した図、第６図はマイクロコンピュータの記憶装置に書
き込まれているプログラムを示すフローチャート、第７
図は従来一般の車両のサスペンシラン装置をモデル化し
た図である。 １・・・車体、２　（２３〜２ｄ）　・・・車輪、４（
４ａ〜４ｄ）・・・サスペンション装置、５（５ａ〜５
ｄ）・・・ショックアブソーバ、６（６ａ〜６ｄ）・・
・ばね定数可変スプリング装置、７・・・弾性体、８・
−補助タンク、９・・・管路、１０・・・切換えバルブ
、１１・・・車速センサ、１３・・・コントローラ、１
４・・・マイクロコンピュータ、１５・・・駆動回路、
１６・・・インタフェース回路、１７・・・演算処理装
置ミ１８・・・記憶装置、Ａ・・・空気室、Ｂ・・・補
助空気室。 第１図 第３図 第５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ばね定数を少なくともソフトとハードの２段階に切換え
   可能なばね定数可変スプリング装置と、車両の車速値Ｖ
   を検出する車速センサと、該車速値Ｖと車両のホィール
   ベースＬとで決まるバウンシング振動又はピッチング振
   動の周波数ｆ（＝ｎＶ／２Ｌ、ただし、ｎ＝１、２、３
   、……）が車両のそのときのばね上のバウンシング又は
   ピッチングの固有振動数と一致又はほぼ一致する、所定
   範囲の基準車速値（Ｖｎ−ΔＶｎ〜Ｖｎ＋ΔＶｎ）と前
   記車速センサにより検出された車速値Ｖとが一致するか
   否かを判定する車速判定手段と、該車速判定手段による
   判定の結果、前記車速値Ｖが該基準車速値（Ｖｎ−ΔＶ
   ｎ〜Ｖｎ＋ΔＶｎ）と一致したときに、前記ばね定数可
   変スプリング装置のばね定数を別個の値に切り換えるば
   ね定数切換え手段とを備えた車両のばね定数制御装置。