JPS6264606A - 路面状態検出装置 - 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、路面状態の良否を検出する路面状態検出装
置に関する。

〔先行技術〕

先行する路面状態検出装置としては、例えば、この出願
人が先に出願したもので特願昭５９−８１９６号に記載
されているようなものがある。

それは、路面状態検出器から出力される車両に付与され
た路面からの振動に対応した路面状態検出信号に基づい
て、バネ上共振に相当する周波数成分とバネ上共振に相
当する周波数成分とを個別に取り出し、バネ上共振に相
当する周波数成分と基準値とを比較してバネ下路面状態
信号を出力する第１の信号処理回路と、バネ上共振に相
当する周波数成分と基準値とを比較してバネ上路面状態
信号を出力する第２の信号処理回路とを備え、バネ上共
振周波数成分及びバネ上共振周波数成分に基づいて路面
状態を検出することを特徴としており、ショックアブソ
ーバの減衰力特性等を路面状態に応じて細かく且つ適切
に制御することにより、車両の゛操縦性や安定性を向上
させるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記先行技術にあっては、路面状態を検
出する目的が、例えばショックアブソーバの減衰力を路
面状態に応じて切換制御して乗心地を向上させるもので
ある場合、路面状態の検出値と所定の基準値とを比較し
て路面の良否を判断し、悪路と判断したときにはショッ
クアブソーバを大減衰力に、また良路と判断したときに
は小減衰力に制御する構成となっていたが、前記基準値
が固定されていたため、同一の路面であっても減衰力の
大小によって路面状態の検出値が変化することとなり、
そのため正確な路面状態を検出することができないとい
う不十分な点があった。

上記不十分な点は、減衰力の大きさに応じて前記基準値
を変更することにより解決できるが、その場合には、減
衰力に応じて基準値を切り換えるための手段が必要とな
ることから、装置が複雑化されるばかりでな（コスト高
を招くことになり不経済である。

〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、このような先行技術の不十分な点に着目し
てなされたものであり、ショックアブソーバを有するサ
スペンション装置を介して路面から車体に伝達される路
面入力に対応した路面情報を検出する路面検出センサと
、この路面検出センサからの路面情報信号に基づき路面
状態識別信号を出力する路面識別回路と、を備えた路面
状態検出装置において、前記路面検出センサと前記路面
識別回路との間に、前記路面情報信号のうちから前記路
面情報の伝達関数の前記ショックアブソーバの減衰力に
対して最も感度の低い周波数域のみに相当するセンサ出
力を抽出する信号処理回路を設けることにより、上記不
十分な点を解決することを特徴としている。

〔作用〕

而して、この発明では、路面からサスペンション装置を
介して車体に伝達される路面入力を路面検出センサで検
出し、その路面情報信号を信号処理回路に供給して該路
面情報信号のうちから路面情報の伝達関数のショックア
ブソーバ減衰力に対して最も感度の低い周波数域に相当
するセンサ出力（減衰力の影響を受は難い特定の周波数
成分）のみを抽出し、その低感度周波数成分のみからな
る路面情報信号を路面識別回路に供給して路面状態を判
断すると共に、その路面判断に応じた路面識別信号を出
力する構成とすることにより、ショックアブソーバ減衰
力の影響の少ない、正確で安定した路面状態の検出が行
えるようにする。

〔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図乃至第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図に示す１が、路面検出
センサの一具体例を示す上下加速度センサであり、この
上下加速度センサ１は第３図に示すように、車両のバネ
上質量である車体２に固定され、この車体２に付与され
る上下方向の重力加速度を、減衰力の変更可能なショッ
クアブソーバ３を有するサスペンション装置４を介して
路面５から車体２に伝達される路面入力に対応した路面
情報として検出し、その重力加速度の大きさに応じた路
面情報信号ＤＬを出力する。

この場合、車両の上下運動モデルは、路面入力を変位１
ｔＸｏ　とすると、次のような近似式によって考えるこ
とができる。すなわち、 ｍ＋ｓ”Ｘ＋＋ｃｓ（ＸＩ　　ＸＺ）”ｋｌ（ＸＩ　　
ＸＺ）＝０・・・（１） ｍｚｓ”Ｘｚ＋ｃｓ（Ｘｚ−ＸＩ）＋ｋｚ（Ｘｚ　　Ｘ
ｏ）十に＋（Ｘｚ　　ＸＩ）＝Ｏ・・・（２）ここで、
ｍ、；車両のバネ上質量 ｍ２；車両のバネ上質量 に１；サスペンション装置のバネ定数 ｋ　Ｚ　ｉタイヤのバネ定数 Ｘｏ；路面入力の変位 Ｘ＋ｉバネ上及びバネ下問の相対変位 Ｘ　２　ｉバネ上及び路面間の相対変位Ｃ；サスペンシ
ョン装置の減衰係数 Ｓ　；複素数（−ｊω、ω：大入力角周波数）このとき
、路面入力に対するセンサ出力の伝達関数Ｔ　＋　（５
１は、次のように表される。

ｘｏ この場合、センサの伝達特性は事実上フラットなものと
して、路面情報をそのままセンサ出力の伝達関数として
いる。

さらに、ショックアブソーバ３の減衰力が変化しときの
伝達関数感度Ｓ、（３１を求めると、ここで、上記（４
）式におけるＤは、 Ｄ　＝７”　バ４十に＋＋？１ｌｘ）ｃ５”＋（’ｙｎ
＋ｋ　−人＋ｎ、ｆｉｚ＞ｓ”４．ｃｓ＋ｋｌ　階９．
（５）Ｃ／　Ｔ　＋　（ｓ）は、減衰力の影響を最も大
きく受ける周波数の時の全体を１　（感度＝１）として
正規化するための項を表しており、また、 ２５Ｔ、（Ｓ）／”ａｃは、伝達関数の変化分を求める
項を表している。

而して、以上のようにして求められる伝達関数感度から
導かれるセンサ出力のショックアブソーバ３の減衰力変
化に対する感度の周波数特性は、一般車両の場合には、
第４図に示すようになる。

この図から明らかなように、１．５Ｈｚ近辺（ｆ　ｒｅ
ｑ２）及び１２〜１３Ｈｚ近辺（ｆ　ｒｅｑｌ）の２個
所においてショックアブソーバ減衰力に対する伝達関数
感度５ｉｎ）が極めて小さくなっており、これらの周波
数域では減衰力を切り換えてもセンサ検出値は減衰力の
影響を受けることがない。

従って、前記上下加速度センサ１から出力される路面情
報信号ＤＳのうちから１．５Ｈｚ近辺及び１２〜１３Ｈ
ｚ近辺のセンサ出力のみを抽出して路面状態を検出する
ことにより、ショックアブソーバの減衰力が切り換えら
れた場合であっても、その減衰力切換による影響を受け
ない路面検出結果を得ることができる。

かかる上下加速度センサ１から出力される路面情報信号
ＤＳは、２個のバンドパスフィルタ７゜８を有する信号
処理回路６に供給される。この信号処理回路６の、第１
のバンドパスフィルタ７は１２〜１３Ｈｚ近辺に大きな
共振点を持つもので、共振点が１２〜１３Ｈｚ近辺にあ
るバネ上質量ｍ１とタイヤのバネ定数に２とで定まるバ
ネ上共振周波数近辺の周波数帯域のエネルギのみを通過
させる。また、第２のバンドパスフィルタ８は１．５Ｈ
ｚの近辺に大きな共振点を持つもので、共振点が１゜５
Ｈｚ近辺にあるバネ上質量ｍ２とサスペンション装置４
のバネ定数に２とで定まるバネ上共振周波数近辺の周波
数帯域のエネルギのみを通過させる。

これらバンドパスフィルタ７．８は、例えば第２図に示
すように、オペアンプ２０と、２個のコンデンサＣＩ、
ＣＺと、３個の抵抗Ｒ１＋　　Ｒ２＋Ｒ３とを有して構
成され、それぞれパス信号ＤＰ。

ＤＰ、を路面識別回路９に送出する。

路面識別回路９は、第１のバンドパスフィルタ７からの
バネ上共振に相当する周波数成分が供給される第１の識
別処理部９ａと、第２のバンドパスフィルタ８からのバ
ネ上共振に相当する周波数成分が供給される第２の識別
処理部９ｂとから構成している。識別処理部９ａ、９ｂ
は、全波整流回路１０．１１と、整流平滑回路１２．１
３と、コンパレータ１４，１５とをそれぞれ具え、第１
のバンドパスフィルタフのパス信号ＤＰ、が全波整流回
路１０に、また、第２のバンドパスフィルタ８のバス信
号Ｄ　Ｐ　２が全波整流回路１１にそれぞれ供給される
。

各全波整流回路１０．１１では、供給されたバス信号Ｄ
Ｐ、、ＤＰ、をそれぞれ全波整流し、その整流信号ＡＳ
＋　、ＡＳ２を、例えばＡＣ−ＤＣコンバータで構成さ
れる整流平滑回路１２．１３にそれぞれする。整流平滑
回路１２．１３では、それぞれの実効値に基づいて供給
された整流信号ＡＳ＋　、ＡＳｚに相当する電圧出力Ｆ
Ｓ、、ＦＳ２をコンパレータ１４，１５にそれぞれ送出
する。

各コンパレーク１４，１５では、そのプラス端子に入力
された電圧出力ＦＳ、、ＦＳ２とマイナス端子から入力
されたそれぞれの所定の基準周波数に対応した基準値電
圧Ｖｒｅｆｌ、　　Ｖｒｅｆ２との大小を比較し、その
判定結果に応じた論理値“０”又は論理値“１”の路面
識別信号ＤＣ，，ＤＣ２をそれぞれ出力する。

而して、第１のバンドパスフィルタ７及び第１の識別処
理部９ａを介して上下加速度センサ１からの検出信号を
処理することにより、バネ上共振周波数近辺の周波数帯
域のみを抽出することができ、また、第２のバンドパス
フィルタ８及び第１の識別処理部９ｂを介して上下加速
度センサ１からの検出信号を処理することにより、バネ
上共振周波数近辺の周波数帯域のみを抽出することがで
きる。従って、路面識別回路９からは、ショックアブソ
ーバ減衰力の切り換えによる影響を受けていない路面状
態に対応した正確で安定した路面識別信号Ｄ　Ｃ＋及び
Ｄ　Ｃｚが出力されるゆ次に、作用について説明する。

路面状態を検出する目的が、例えば減衰力可変ショック
アブソーバ３の減衰力を路面状態に応じて切換制御する
ことにより車両の乗心地を向上させることにあるものと
すると、路面５からサスペンション装置４を介して車体
２に入力される路面入力の大きさに応じて該車体２に上
下方向の重力加速度が作用し、その車体２に発生した重
力加速度が上下加速度センサ１によって検出される。そ
して、この上下加速度センサ１から、重力加速度として
検出された路面入力に対応する路面情報信号ＤＳが信号
処理回路６の２個のバンドパスフィルタ７．８に供給さ
れる。

第１のバンドパスフィルタ７では、共振点が１２〜１．
３Ｈｚにあるバネ上共振周波数近辺の周波数帯域のエネ
ルギのみを通過させて他の周波数成分はカットし、また
、第２のバンドパスフィルタ８では、共振点が１．５Ｈ
ｚ近辺にあるバネ上共振周波数近辺の周波数帯域のエネ
ルギのみを通過させて他の周波数成分はカントする。こ
の１．５Ｈｚ近辺及び１２〜１３Ｈｚの周波数は、ショ
ックアブソーバ減衰力に対する上下加速度センサ１の感
度が最も低く該減衰力の影響を受けることが少ないため
、この周波数帯域において減衰力を切り換えてもセンサ
１の検出値は減衰力の相違によって変化することがない
。

従って、各バンドパスフィルタ７．８からは、ショック
アブソーバ３減衰力の大小に最も影響を受けることの少
ない感度の最も低いセンサ出力が出力され、それが路面
識別回路９に供給される。

そのため、同様に路面識別回路９からもショックアブソ
ーバ減衰力に影響されない信号が出力されるため、その
信号を用いて減衰力可変ショックアブソーバの減衰力を
制御することにより、その制御を正確且つ迅速に行うこ
とができる。

第５図及び第６図には、この発明の他の実施例を示す。

この実施例は、路面状態を判断するための路面情報とし
て、路面からショックアブソーバを介して車体に伝達さ
れる伝達力を用いたものである。

すなわち、第５図に示す２０が、路面検出センサの他の
例を示す圧電素子を用いた伝達力センサであり、サスペ
ンション装置を構成するサスペンションストラット２１
内に装着されている。

サスペンションストラット２１は、ショックアブソーバ
２２と、このショックアブソーバ２２の外側に同心的に
配置されたコイルスプリング２３とを有し、ピストンロ
ッド２４の上部に設けたマウントプレート２５及びカバ
ープレート２６間に伝達力センサ２０が介装されていて
、これらをナツト２７によってピストンロフト２４に締
付固定している。

上記伝達力センサ２０には、サスペンションストラット
２１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
伝達力の検出信号が、この伝達力センサ２０から出力さ
れる。この場合、路面検出センサとして圧電素子を適用
すると、その圧電素子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す、定常状態からの増加に介して
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、それぞれ荷重の大きさに対応した
検出信号として出力される。

この場合、路面入力に対するセンサ出力の伝達関数Ｔ２
（３１は、次のように表される。

Ｃ３（Ｘｌ　　Ｘｚ） さらに、ショックアブソーバ減衰力が変化したときの伝
達関数感度５２（Ｓ）を求めると、以上のよづにして求
められる伝達関数感度より導かれるセンサ出力のショッ
クアブソーツマ減衰力変化に対する周波数特性を示すと
、第６図のようになる。

この伝達力センサの場合には、０近辺を除くと、１２〜
１３Ｈｚ近辺（ｆ　ｒｅｑ３）に大きな谷（感度が０に
近い状態）が表れる。従って、センサ検出量のうちから
１２〜１３Ｈｚ近辺の周波数成分のみを抽出し、その周
波数帯域におけるセンサ出力に基づいて路面状態を検出
することによっても、前記実施例と同様の効果を得るこ
とができる。

第７図及び第８図には、更にこの発明の他の実施例を示
す。

この実施例の１つは、路面情報の検出量としてバネ上−
路面間の相対変位を適用するようにしたものであり、そ
のため、例えば車体の下面に取り付けられる超音波式車
高センサが用いられる。

この場合、路面入力に対するセンサ出力の伝達関数Ｔｆ
ｆ（！１は、 Ｘ。

さらに、ショックアブソーバ減衰力が変化したときの伝
達関数感度Ｓ、（３）は、 以上のようにして求められる伝達関数感度より導かれる
センサ出力のショックアブソーバ減衰力変化に対する周
波数特性を示すと、第８図に実線Ａで示すようになる。

このバネ上−路面間相対変位の場合には、１ＩＨｚ近辺
（ｆ　ｒｅｑ４）に谷が表れる。従って、センサ検出量
のうちからＩＬＨｚ近辺の周波数成分のみを抽出し、そ
の周波数帯域におけるセンサ出力に基づいて路面状態を
検出することにより、前記実施例と同様の効果を得るこ
とができる。

また、他の１つの例は、路面情報の検出量としてバネ上
−バネ下問の相対変位を適用するようにしたものであり
、そのため、例えばバネ上及びバネ下問に装着されるス
トロークセンサが用いられる。

この場合、路面入力に対するセンサ出力の伝達関数Ｔ４
（Ｓ）は、 さらに、ショックアブソーバ減衰力が変化したときの伝
達関数感度５４（ｎ）は、 Ｔａ　（３）　　　　　；３）　Ｃ ＜ｍ＋　＋ｍｔ　）Ｃ３”　＋ｋｚＣ３＝□・・・（１
１） 以上のようにして求められる伝達関数感度より導かれる
センサ出力のショックアブソーバ減衰力変化に対する周
波数特性を示すと、第８図に破線Ｂで示すようになる。

このバネ上−バネ下問相対変位の場合には、４〜５）１
ｚ近辺（ｆ　ｒｅｑ５）に大きな谷が表れる。従って、
センサ検出量のうちから４〜５Ｈｚ近辺の周波数成分の
みを抽出し、その周波数帯域におけるセンサ出力に基づ
いて路面面状態を検出することにより、前記実施例と同
様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、路面から
サスペンション装置を介して車体に伝達される路面入力
に基づく、■車体に付与される上下方向の重力加速度、
■ショックアブソーバを介して車体に伝達される伝達力
、■バネ上−路面間の相対変位、■バネ上−バネ下問の
相対変位、のうちの少なくとも１つの路面情報をセンサ
で検出し、その路面情報信号を信号処理回路に供給して
該路面情報の伝達関数のショックアブソーバ減衰力に対
して最も感度の低い周波数域に相当するセンサ出力のみ
を抽出し、その低感度センサ出力のみからなる路面情報
信号を路面識別回路に供給することにより路面状態を検
出してその路面識別信号を出力する構成とした。そのた
め、ショックアブソーバ減衰力の影響を受けることが極
めて少なく、正確で安定した路面状態を検出することが
できる。従って、同一の路面であれば、減衰力の大小い
かんに拘わらず常に同一の検出結果が得られるため、例
えば路面検出の目的が路面状態に応じて減衰力を制御す
るものとすると、路面状態に応じて正確且つ迅速に減衰
力制御を行う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
はこの発明に係わるバンドパスフィルタの一例を示す回
路図、第３図はこの発明の説明に供する車両の運動モデ
ル図、第４図はこの発明に係わる上下加速度センサのシ
ョックアブソーバ減衰力に対する感度と周波数との関係
を示すグラフ、第５図はこの発明の他の実施例に係わる
サスペンション装置を示す説明図、第６図はその伝達力
センサのショックアブソーバ減衰力に対する感度と周波
数との関係を示すグラフ、第７図はこの発明の更に他の
実施例を示す説明図、第８図はそれらのショックアブソ
ーバ減衰力に対する感度と周波数との関係を示すグラフ
である。 １・・・・・・上下加速度センサ（路面検出センサ）、
２・・・・・・車体、３・・・・・・ショックアブソー
バ、６・・・・・・信号処理回路、７，８・・・・・・
バンドパスフィルタ、９・・・・・・路面識別回路、９
ａ、９ｂ・・・・・・識別処理部、ｉｏ、ｉｉ・・・・
・・全波整流回路、１２．１３・・・・・・整流平滑回
路、１４．１５・・・・・・コンパレータ、２０・・・
・・・伝達力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ショックアブソーバを有するサスペンション装置を介し
   て路面から車体に伝達される路面入力に対応した路面情
   報を検出する路面検出センサと、この路面検出センサか
   らの路面情報信号に基づき路面状態識別信号を出力する
   路面識別回路と、を備えた路面状態検出装置において、
   前記路面検出センサと前記路面識別回路との間に、前記
   路面情報信号のうちから前記路面情報の伝達関数の前記
   ショックアブソーバの減衰力に対して最も感度の低い周
   波数域のみに相当するセンサ出力を抽出する信号処理回
   路を設けたことを特徴とする路面状態検出装置。