JPS62221907A - シヨツクアブソ−バの減衰力制御装置 - 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〕 本発明は、ショックアブソーバの減衰力を、ショックア
ブソーバの伸縮加速度の大小に応じて制御することによ
り、車両走行時に車体の受ける加速度を軽減し、乗心地
を改善することを目的としたショックアブソーバの減衰
力制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、減衰力可変型ショックアブソーバの減衰力制御は
、車速、スロットル間度１ステアリング角度、ブレーキ
ング等を多くのセンサにより検知し、車両の走行状態（
姿勢）を推測して行うものであり、正確さに欠ける為、
発進、停止時、高速走行時には一応の効果は認められる
ものの、−１走行時の乗心地の改善にはまだ十分とは言
えない。

車両の乗心地を良くする為には、車体に加わる力の大小
、すなわち車体に加わる加速度を小さくすれば良く、そ
れには、路面の凹凸に応じてショックアブソーバの減衰
力を制御する必要がある。

最近ごく一部ではあるが、超音波を用いて路面の凹凸を
検知する方法も考案されているが、コストが高く、しか
も泥はね等のよごれにより検知機能が低下するという欠
点を持っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その
目的は、車両走行時のショックアブソーバの伸縮加速度
から、路面の凹凸による車輪を動きを検知し、ショック
アブソーバの減衰力をショックアブソーバの伸縮加速度
に応じて制御することで、車体に加わる加速度を最小限
に押え、乗心地を改善するショックアブソーバ減衰力制
御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らの検討によると、ショックアブソーバの減衰
力は、路面からの車両又はショックアブソーバに加わる
振動周波数に基づいて切換え制御すると、乗心地の良い
減衰力となることが分かワた。しかしながら、この振動
周波数は車輪が路面の凹凸を通過してからしか検出でき
ないため、これにより減衰力を制御していたのでは、実
際は遅くなってしまう。

そこで本発明者らが更に検討したところ、路面からの振
動周波数とショックアブソーバの伸縮加速度との間に相
関関係のあることを見い出し、本発明はこのストローク
変位量の加速度に基づいて、ショックアブソーバの減衰
力を切換え制御するものである。よって、本発明は、シ
ョックアブソーバのストローク変位量を検出するストロ
ークセンサと、この変位量からショックアブソーバの伸
縮加速度を求める伸縮加速度演算手段と、この伸縮加速
度に基づいてショックアブソーバの減衰力を切換える減
衰力制御手段という構成を採用する。

〔作用〕

本発明の上記構成によると、ショックアブソーバが路面
の凹凸を通過しようとすると、ショックアブソーバのス
トロークが変化する。しかして、このストローク変位量
からその伸縮加速度を求めることができるので、この加
速度に基づいてショックアブソーバの減衰力を路面の状
態に対応して制御することができる。

〔発明の効果〕

本発明のショックアブソーバの減衰力制御装置によると
、路面の凹凸に対応して変化するショックアブソーバの
ストローク変位量、伸縮加速度を用いるため、従来装置
の様に超音波を用いて路面状況を検出するセンサを用い
る必要がなくなると同時に、超音波センサに付着する泥
はね等を考慮することが不用となるので、実用上価れた
効果を有する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本考案の一実施例に係るショック
アブソーバ減衰力制御装置について説明する。その前に
まず、ショックアブソーバの特性と、車両の乗心地との
関係を明らかにする。

第２図は、車両のモデルを示した図である。１００は、
ショックアブソーバなどのサスペンションによって支え
られるボディなどのバネ上荷重（Ｗｌ）、１１１はタイ
ヤとサスペンションスプリングの間にあるアクスルなど
のバネ上荷重（Ｗ２）、１１２はバネ定数Ｋｌのサスペ
ンションスプリング、１１４は減衰係数Ｃのショックア
ブソーバ、１１３はバネ定数に２の車輪である。

１１５は路面を示す。

このモデルにおいて、実際に運転者や同乗者が惑じる“
乗心地′とは、主に車体のバネ上荷重１００に加わる加
速度と密接な関係がある。従って、このモデルを用いて
、路面の凹凸と、バネ上荷重１００に加わる加速度の関
係について調べてみることにする。第２図においては、
Ｘはバネ上荷重１００の変位量、Ｙはバネ上荷重１１１
の変位量、Ｚは路面１１５の変化を各々示す。正弦波状
の路面１１５を走らせる場合の、車体に加わる加速度Ｇ
と路面の振幅Ａとの比Ｇ／Ａを、縦軸に横軸に路面振動
の周波数Ｆをとってみると第３図のような結果になる。

つまり振動周期Ｆが短（なる程車体に加わる加速度が大
きくなり、乗心地が悪化する。これは、振幅Ａの大きさ
によらずほぼ同様な結果を示す。また図中二つの山は、
共振点と考えられ、低い周波数は、バネ上共振、高い方
はバネ上共振であり、それぞれ車体に加わる加速度が大
きくなる。

次に、第４図にショックアブソーバの減衰力係数Ｃを大
きくして減衰力を大きくした場合（２点鎖ｗＡｉ　）と
、小さくした場合の（１点鎖線ｉｉ　）の結果を示す。

ある周波数Ｆｓより低い周波数では減衰係数Ｃの大きい
方が、逆に高い周波数では減減数係数の小さい方が車体
の受ける加速度は小さくなる。この結果より、図中破線
で示した中間の硬さに比べてバネ共振点近くの周波数Ｆ
Ｓよりも低い周波数ではショックアブソーバを硬く、高
い周波数では柔らかくすれば、すべての領域で車体に加
わる加速度を小さくでき、乗心地を改善することが可能
であることが分かる。

ところが、この振動周波数を路面の振動に基づ゛いて検
出しようとすると、車輪は路面の凹凸を一旦通過しなけ
ればこの周波数を検出できないことになる。このことは
通過しようとする路面の凹凸に対して減衰力を変更する
ことができないことを意味する。

そこで本発明者らは、ショックアブソーバのストローク
の変位量から、上記周波数に相当する制御信号を得るこ
とを検討し、第５図にその検討結果を示す。第５図は路
面振動周波数に対するショックアブソーバの伸縮変位量
、その速度、及びその加速度を示す。尚、この場合路面
振幅Ａ＝１２゜５　ｍｍに設定されている。第５図から
、ショックアブソーバの伸縮変位、伸縮速度が共振点が
極大値をとるのに対して、伸縮加速度はバネ上共振点付
近では周波数の増加に伴い一様に増加している。

従って、ショックアブソーバの減衰力を切換える必要が
ある振動周波数Ｆｓを判別するにはショックアブソーバ
の伸縮加速度が有効な手がかりとなる。ここで、路面振
動振幅が１２．５ミリメートル。

切換設定周波数を例えば、１．２ヘルツとするとショッ
クアブソーバの伸縮加速度が０．２　Ｇで切換えれば良
いということになる。

第６図に、路面振幅Ａとアブソーバ伸縮加速度Ｇとの関
係を示す。路面の振幅により、アブソーバの伸縮加速度
は変化するか、逆に振幅が小さければ周波数が大きくな
らないと、車体へ及ぼす影響も小さいということを示し
ている。よって、車体の振動に影響を及ぼすと考えられ
る路面の振幅。

周波数により、切換えるべきショックアブソーバの伸縮
加速度を設定すればよいということになる。

以上の考案により、発明した本発明の第１実施例を第１
図に示す。第１図において１３０はショックアブソーバ
、１３１はショックアブソーバの伸縮ストロークを検知
し変位信号を発する装置、１２４．１２５は微分回路、
１２３はショックアブソーバからの信号を演算処理し減
衰力切換信号を発する装置、１２０は他のセンサ類、た
とえば車速センサからの信号、１２１はショックアブソ
ーバの減衰力を、総合的に制御する回路、１２２は減衰
力を切り換えるモータ等のアクチュエータを駆動する回
路である。

第１図に示す信号処理図は、第２図に示した車両の構成
要素に基づいて、ショックアブソーバの減衰力を切換え
るべきショックアブソーバの伸縮加速度が設定されてい
る。この場合、ある普通乗用車について説明すると、４
本のショックアブソーバのうち１本のショックアブソー
バに作用するバネ上荷重（Ｗｌ）、バネ上荷重（Ｗ２）
、スプリングのバネ定数（Ｋｌ）、車輪のバネ定数（Ｋ
２）は、各々Ｗｌ　＝４００ｋｇ、　Ｗ２＝３０１ｑｒ
。

Ｋ１−２．０ｋｇ／鰭、Ｋ２＝２５ｋｇ／１ｍに設定さ
れている。これらの条件により、ショックアブソーバの
減衰力を１／３．３倍に切換えるときの路面の振動周波
数Ｆｓは１．２　Ｈｚ　、またこのときのショックアブ
ソーバの伸縮加速度は０．２　Ｇに設定されている。尚
、上記ショックアブソーバの減衰力は通常のショックア
ブソーバの減衰力を１にした時の値である。

次にこの装置の作動について説明する。なお、ここでは
第１図中１２０で示す他のセンサ類からの信号による制
御の説明は省略する。

車両が動き始めると、ストローク検出装置１３１により
ショックアブソーバ１３０のストローク変位量がアナロ
グ信号となり微分回路１１２５へ入り伸縮速度信号とな
る。さらに微分回路■１２４により伸縮加速度信号とな
る。信号処理回路１２３ではこれらの信号をもとに、シ
ョックアブソーバの伸縮加速度が前記設定値０．２Ｇよ
りも大きい時には減衰力を小さく　（柔かり）、伸縮加
速度が小さい時には減衰力を大きく　（硬く）するよう
に減衰力を切換える制御信号を発する。よって、通常の
路面状態ではほぼ減衰力が大きく制御されているが、路
面の凹凸に車輪が乗り掛った時、その伸縮加速度から瞬
時にショックアブソーバの減衰力を小さく制御するので
路面の凹凸をあたかもショックアブソーバが吸収するよ
うになるので、乗心地が改善される。

ここで、他のセンサ類からの信号との兼ね合いで制御す
る場合の一例を説明すると、信号処理回路１２３の信号
処理回路を第７図に示すコンパレータ回路にし、ショッ
クアブソーバ伸縮加速度の設定値を車速に応じて変化さ
せるといったことも可能である。さらに、路面の状況と
は無関係にブレーキング、コーナリング等を他のセンサ
より検知し減衰力を切換えることも、もちろん可能であ
る。

以上の制御による効果としては、大きなうねりのある路
面上のふわふわした大きな振動を押え、また急激な突起
の乗越し時には、乗り上げ時に柔かくし突上げを押え、
乗り越し後には硬くし、揺りもどしを押える。また全体
に振動周波数の高い悪路では柔かくし突き上げを押え車
体を安定させることができる。本実施例による制御の効
果を第８図に示す。従来のものに比べてほぼ全域で車体
に加わる加速度の低減が行われていることがわかる。第
９図は、ランダムな凹凸を有する路面を走行した場合の
車体に加わる加速度を減衰力を制御しない場合（点線）
と、本発明による装置により制御した場合（実線）につ
いて比較したものである。尚、Ｚは路面の変化を示して
いる。この結果より明らかに本発明によるショックアブ
ソーバの減衰力制御は、車両に加わる加速度を低減し、
乗心地の改善に大きな効果がある。次に、前述した制御
回路を用いて好適なショックアブソーバの構造を説明す
る。

第１θ図には本発明になる変位検出装置を設けた車両サ
スペンション装置を示す。図は減衰力可変のショックア
ブソーバ１３０を有するストラック式サスペンション装
置を示し、ショックアブソーバ１３０のシリンダ４１下
端は車軸Ｐに固定され、シリンダ４１より突出するピス
トンロッド４２の上端は、これの外周に装着したベアリ
ング５１および防振ゴム５２を介してボデーＱに連結さ
れている。また、上記シリンダ４１およびピストンロッ
ド４２の各上端部にはスプリング受け４３゜４４が設け
られて、これらの間にサスペンションスプリング６が配
設しである。

ピストンロッド４２の下端にはシリンダ４１内を摺動す
るピストン４５が固定され、該ピストン４５には絞り穴
４５１．４５２が形成しである。

ピストンロッド４２のピストン４５固定部直上、は大径
の筒体としてあって、内部にはピエゾスタック４６とス
プール弁４７が、圧力室４８を介して対向配設しである
。スプール弁４７は上記ピエゾスタック４６の伸縮に伴
ない上下動せしめられて、ピストンロッド４２内に形成
され上下の液室Ｒ１Ｓを連通ずる液流通路４９を開閉す
る。ピエゾスタック４６は前記減衰力可変駆動回路２２
からの信号に基づいて制御される。かかる構造で上記液
流通路４９の閉鎖時にショックアブソーバ４の減衰力が
増大する。相対向するスプリング受け４３とシリンダ４
１の上端にはストロークセンサ１３１となる電磁コイル
ＩＡ、ＩＢが設けである。電磁コイルＩＡは上記スプリ
ング受け４３の下面に固定された絶縁性樹脂ｌｌ内に埋
設されて、ピストンロッド４２の周囲にこれと同心状に
配しである。電磁コイルＩＢはシリンダ４１の上端外周
に固定した絶縁性樹脂１２内に上記ピストンロッド４２
と同心状に埋設しである。そして、上記コイルＩＡは、
同じく樹脂１１内に埋設された励磁回路２に接続され、
該励磁回路２からは外部電源（囲路）に至るリード線２
１が延出せしめである。

リード線２１の先端はコネクタ２２としである。

電磁コイルＩＢは樹脂１２内に埋設された検出回路３に
接続され、該検出回路３からは先端にコネクタ３２を設
けたリード線３１が延出せしめである。リード′ａ３１
は第１図の減衰力制御装置に至る。なお、図中７はゴム
ストッパである。

上記励磁回路２からは正弦波の励磁電流が出力され、該
励磁電流を入力した電磁コイルＩＡは周囲に交番磁界を
形成し、これにより電磁コイルＩＢには誘起電圧が発生
する。この時の誘起電圧Ｖは次式で示される。

ｌ ここで、ｄ　Ｉ／ｄ　ｔは励磁電流の変化量であり、Ｍ
、□は上記電磁コイルＩＡ、ＩＢ間の相互インダクタン
スである。上式より明らかなように、誘起電圧Ｖは相互
インダクタンスＭ１□に比例し、かつこの相互インダク
タンスＭ１ｚは上記両コイルＩＡ。

１８間の距離に応じて変化する。しかして、振動人力等
により車軸ＰとボデーＱの相対間隔が変化してショック
アブソーバ４が伸縮すると、電磁コイルＬＡ、ＩＢ間の
相互インダクタンスはこれに伴なって変化し、結局電磁
コイル１に生じる誘起電圧Ｖの大きさにより上記ショッ
クアブソーバ４゜の車軸側とボデー側の相対変位を検出
することができる。検出回路３は、この電磁コイルｌＢ
に生起する誘起電圧の振幅に相当した直流の検出電圧、
つまりサスペンションの変位を示すストローク信号を出
力する。なお、本実施例では、上記各電磁コイルＩＡ、
ＩＢはその径を７０ｍ■、ターン数を４００とし、励磁
電圧の周波数はＩＫＨｚとしたこのように、ショックア
ブソーバ１３０の上下の液室Ｒ，Ｓを連通ずる液流通路
４９の開閉をするスプール弁４７をピエゾスタック４ｂ
を用いることにより、その応答性は良くなる。また、従
来のモータ式等に比較すると、ピエゾスタックを用いる
と減衰力制御の切換速度の極めて速いショックアブソー
バを提供できる。

次に、第１１図に基づいて他の形態のショックアブソー
バの構造を説明する。尚、ショックアブソーバの伸縮ス
トロークを検出するストロークセンサは第１０図に示し
たショックアブソーバと同様であるので省略する。

ショックアブソーバのシリンダ７０内にピストン７１に
よって区画形成された上下の液室Ｒ，Ｓは、固定絞り７
２を介して連通ずる。液室Ｓはピストンロッド７３．フ
レキシブルパイプ７４．ピエゾスタックバルブ８０の通
路８５．８６を介してチャンバ９０を連通ずる。チャン
バ９０内には、不活性ガス９０ａが封入されている。ピ
エゾスタックバルブＲは、内部にピエゾスタック８１と
スプール弁８２が圧力室８３を介して対向配設しである
。スプール弁８２は、減衰力可変駆動回路１２２から　
信号に基づいて制御されるピエゾスタック８１の伸縮に
伴ない上下動せしめられて、バルブボディ８４内に形成
された通路８５を開閉する。

上述構成において、スプール弁８２により通路８５を閉
鎖するとき、ショックアブソーバの減衰力が増大し、こ
のときのバネ定数がチャンバ９０内のガス９０ａのガス
圧力により決まる。また減衰力の制御は、前述と同様で
ある。

尚、上述した第１図の制御回路に代えてマイクロコンピ
ュータなどを用いて同様に制御するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は車両
のサスペンションをモデル化した模式図、第３図は第２
図のモテルにおいて従来のショックアブソーバを用いた
場合の路面振動の周波数と車両に加わる加速度との関係
を示す特性図、第４図はショックアブソーバの減衰力を
大きくした場合と小さくした場合における路面振動の周
波数と車両に加わる加速度との関係を示す図、第５図は
路面振動の周波数とショックアブソーバの伸縮変位。 速度、加速度との関係を示す図、第６図は路面振動の各
振幅（Ａ）において路面振動の周波数とショックアブソ
ーバの伸縮加速度との関係を示す図、第７図は第１図の
信号処理回路の一例を示す部分回路図、第８図、第９図
は本発明の効果を示すグラフで、第８図は路面振動の周
波数と車両の受ける加速度との関係を示し、第９図は路
面の状態（Ｚ）と車両の受ける加速度との関係を示す。 第１Ｏ図は本発明のショックアブソーバの減衰力制御装
置を適用するに好適なショックアブソーバの構造を示す
構成図、第１１図は他の実施態様を示すショックアブソ
ーバの構成図である。 １２１・・・減衰力制御回路、１２２・・・減衰力可変
機構駆動回路、１２３・・・信号処理回路、１２４゜１
２５・・・ショックアブソーバの伸縮加速度を求める伸
縮加速度演算手段となる微分回路、１３０・・・減衰力
可変ショックアブソーバ、１３１・・・ショックアブソ
ーバストロークセンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）減衰力を少なくとも二段階に切換えることの可能
   な減衰力可変ショックアブソーバと、このショックアブ
   ソーバのストローク変位量を検出するストロークセンサ
   と、このストロークセンサからの変位量から前記ショッ
   クアブソーバの伸縮加速度を求める伸縮加速度演算手段
   と、前記伸縮加速度に基づいて前記ショックアブソーバ
   の減衰力を切換える減衰力制御手段とを備えるショック
   アブソーバの減衰力制御装置。
2. （２）前記制御手段は、前記ショックアブソーバの伸縮
   加速度と予め設定された設定加速度とを比較し、前記伸
   縮加速度が前記設定加速度未満の時、前記ショックアブ
   ソーバの減衰力を大きく、前記設定加速度以上の時は小
   さくなるように制御信号を前記減衰力可変ショックアブ
   ソーバに送出することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のショックアブソーバの減衰力制御装置。
3. （３）前記設定加速度は、車速が低い時には前記設定加
   速度を小さく、車速が高い時には、前記設定加速度を大
   きく変更されることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のショックアブソーバの減衰力制御装置。