JP2621291B2 - サスペンション装置 - Google Patents

サスペンション装置

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JP2621291B2 JP63025958A JP2595888A JP2621291B2 JP 2621291 B2 JP2621291 B2 JP 2621291B2 JP 63025958 A JP63025958 A JP 63025958A JP 2595888 A JP2595888 A JP 2595888A JP 2621291 B2 JP2621291 B2 JP 2621291B2
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    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
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    • B60G2500/10Damping action or damper

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、サスペンション装置に関し、特に減衰力可
変型のショックアブソーバを備えたサスペンション装置
に関する。
(従来の技術) 近時、車両に対する要求の高度化に伴い、乗心地の向
上や操縦安定性の改善などがより高いレベルで望まれる
傾向にある。
このような要求に応えるために、ショックアブソーバ
の減衰力を路面状況やハンドルの操作具合、および車速
に応じて自動的に切り換えるようにしたサスペンション
装置が既に実用化されている。
この種のサスペンション装置としては、例えば減衰力
をソフト“S"、ミディアム“M"、ハード“H"の3段階に
切り換え可能なショックアブソーバを備え、路面状況や
車両状態に合わせて減衰力を可変制御するものがあり、
制御の一例としては、例えば、路面の凸起や段差を乗り
越えたときのピッチング等を低減するためのボトミング
制御において、車高が所定値以上変化した場合、一定時
間経過後にフロントの、さらに一定時間経過後にリアの
各ショックアブソーバの減衰力を高減衰側(“H"あるい
は“M")に切り換え、その後一定時間経過後に、減衰力
を低減衰側(“S")に戻す制御を行っている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来のサスペンション装置
にあっては、車高の変化を所定の基準車高と比較して2
値的に判断するとともに、高減衰側への切り換え時間お
よびその後の低減衰側への復帰時間の双方を、予め定め
た一定の時間としていたため、路面や車体等の状況変化
に応じた適切な減衰力への切り換えが行われているとは
必ずしも言えなかった。例えば、積載荷重の増減変化や
路面凸起の大小によっては、切り換えられた減衰力に過
不足が生じることがあり、積載時に減衰力が不足して振
動を十分抑制できなかったり、空車時に減衰力が大きす
ぎて乗心地を悪化させるといった問題点があった。
(発明の目的) そこで本発明は、路面の凸起の大きさや荷重の大きさ
を含めた実際の路面外乱の大きさに基づいてショックア
ブソーバの減衰力を制御することにより、路面や車体等
の状況変化に応じて最適な減衰力を得られるようにし、
制振性の改善と、乗心地の向上を図ることを目的として
いる。
(課題を解決するための手段) 本発明によるサスペンション装置は上記目的を達成す
るため、ショックアブソーバの減衰力を制御するサスペ
ンション装置において、路面凸起の乗り越し直後にショ
ックアブソーバの減衰力を一時的に高める減衰力変更手
段と、1G状態の車高値と走行中の車高値との差から車体
重量の増減割合を検出する検出手段と、前記路面凸起の
乗り越し直前又は乗り越し中の減衰力に前記増減割合を
乗じた値を一時的に高める高減衰側の減衰力として演算
する演算手段と、該演算手段で演算した高減衰側の減衰
力となるようにショックアブソーバの減衰力を制御する
と共に該制御状態を所定時間保持する制御手段と、を備
えたことを特徴とする。
(作用) 本発明では、凸起を乗り越した直後に、直ちに減衰力
を高めて車両の安定性を確保でき、その後、減衰力を元
に戻して良好な乗り心地を得ることができる。しかも、
一時的に高めるショックアブソーバの減衰力を、1G状態
の車高値と走行中の車高値との差から求めた車体重量の
増減割合に基づいて得ているため、実際の荷重の変化状
況や路面状況に即した適正な減衰力を得ることができ、
制振性の改善と乗り心地の向上を図ることができる。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1、2図は本発明の一実施例を示す図であり、減衰
力を連続的に可変可能なショックアブソーバを備えた車
両に適用した例である。
まず、構成を説明する。第1図において、1は車体で
あり、車体1にはフロント側のショックアブソーバ2R、
2Lおよびリア側のショックアブソーバ3R、3Lの頭部が取
り付けられている。これらのショックアブソーバ2R、2
L、3R、3Lの各々は、下端部に図示しないアクスル等を
介して車輪が取り付けられており、車輪は上記ショック
アブソーバ2R、2L、3R、3Lとともに、図示しないサスペ
ンションスプリングを含むサスペンション系によって車
体1を弾支する。また、ショックアブソーバ2R、2L、3
R、3Lは、何れも電気信号によって減衰力が連続的に可
変可能なものが用いられている。
第2図は、その一例を示すためにショックアブソーバ
2Rの要部断面を示す図である。ショックアブソーバ2R
は、車輪側に取り付けられる外筒4と、外筒4に内設さ
れた内筒5と、内筒5内部を2室(A室、B室)に画成
しながら図中上下に摺動するピストン部6と、このピス
トン部6を車体に連結するロッド7と、内筒5下部に設
けられたボトムバルブ8と、を含んで構成され、ピスト
ン部6にはA、B両室を連通可能なオリフィス9、10
と、ロッド7が内筒5内部から退出するとき(いわゆる
伸び側のとき)、オリフィス9を閉成する弁体11と、ロ
ッド7が内筒5内部に侵入するとき(いわゆる縮み側の
とき)、オリフィス10を閉成する弁体12と、が備えられ
ている。また、ロッド7は、アッパ部7aと、ロア部7bか
らなり、ロア部7bはピストン部6を支持するとともに、
このロア部7bにはA、B両室を連通可能な可変オリフィ
ス13が形成されている。可変オリフィス13は、ソレノイ
ドプランジャ15の先端によって開成から閉成までその通
路面積が連続的に変えられ、ソレノイドプランジャ15は
アッパ部7aに内設されたソレノイド部16によって駆動さ
れる。なお、17はケーブルであり、ケーブル17は後述の
コントロールユニット24からの制御信号Saをソレノイド
部16に伝達する。
再び、第1図において、18はトーションバーであり、
トーションバー18は左右車輪が互いに逆位相で上下動す
るとき、この上下動を抑制するように機能し、また、同
位相のときは上下動を許容する。例えば、路面の状況や
積載荷重の変化に伴って車高が変化するときは、この車
高の変化は、第3図に示すようにトーションバー18の軸
の回動となって表われる。そして、回動量(車高の変化
量)は、リンク機構19を介して回転ポテンション等の車
高センサ20に伝えられ、車高センサ20は上記回動量を電
気信号に変換して車高検出信号SHとして出力する。
なお、上述の可変オリフィス13、ソレノイドプランジ
ャ15、ソレノイド部16およびコントロールユニット24は
減衰力変更手段、演算手段及び制御手段としての機能を
有し、また、トーションバー18および車高センサ20は検
出手段としての機能を有している。
第1図において、21は車速Vを検出する車速センサ、
22はブレーキペダル23の踏込みを検出してブレーキ踏込
み信号SBKを出力するブレーキスイッチであり、ブレー
キ踏込み信号SBK、車速Vおよび車高センサ20からの車
高検出信号SHはコントロールユニット24に入力される。
コントロールユニット24はマイクロコンピュータ等を含
んで構成され、入力された各信号やその他の信号(例え
ば転舵信号等)に基づいて、ショックアブソーバ2R、2
L、3R、3Lの減衰力を個別にあるいはフロント、リアの
別に可変する各種制御を行う。
次に、作用を説明する。
本実施例では、車高検出信号SHに基づいて、車体1の
重量、すなわち車体質量mを求め、このmの大きさに応
じてショックアブソーバ2R、2L、3R、3Lの減衰力の大き
さを決定している。
ここで、mは積荷量や乗車人数によって変化し一定で
ないから、次式で示す臨界減衰係数Ccもmの変化に伴
って変化することとなる。
Cc=2πm×k …… 但し、k:コイルスプリング等のバネ定数 したがって、Ccは、ショックアブソーバ等の減衰係数
Cの過大時における過制振の状態と、Cの過小時におけ
る減衰不足の状態との境界であるから、従来のように減
衰力の大きさをmの大きさによらずに決定した場合、m
の変化によっては過制振や減衰不足となって乗心地が悪
化することがあった。
第4図は車両を単純な1自由度の振動モデルで近似し
た図である。第4図において、mは車体質量、Cはショ
ックアブソーバ等の減衰係数、kはコイルスプリング等
のバネ定数、xはmの変位、υは車両の速度(車速Vに
相当)、yは車両の移動距離、Lは路面凸起の長さ、2x
oは路面凸起の大きさである。
今、第4図のモデルで表わされる車両が、次式で表
わされる路面凸起を車速υで通過したとき、 その過渡応答は次式およびで表わされる。
但し、 上式は強制変位入力中を示し、この間は強制振動が
支配的でショックアブソーバ等による減衰力の制振効果
は少ない。
また、上式は路面凸起を乗り越した後の過渡振動を
示し、この振動の振幅を左右するものは式中の(e-
ζωnt)なる項である。したがって、仮に所定の基準条
件、例えば、(ζ=ζ、ω=ωn1)において、上述
の過渡振動を違和感なく制振制御できるとした場合、 ζω=ζωn1=const …… となるように減衰力を決定すればよい。
上式は、 であるから、 となり、 が得られる。
すなわち、車体重量が増減した割合(m/m1)に応じて
ショックアブソーバ等の減衰力を増減操作すればよい。
このような原理に従って、本実施例では、車両静止状
態における車高検出信号SHを空車1G状態の車高値Hoとし
て記憶し、以降、走行中の車高値H1と、記憶していたHo
の差を求め、この差をmの変化分(m/m1)としている。
なお、上記走行中の車高値H1は、車高検出信号SHを所定
周波数(約2Hz程度)のローパスフィルターを通して得
られたものである。
コントロールユニット24は、上述の(m/m1)を求める
とともに、前式に相当する演算処理を実行し、その処
理結果に従ってショックアブソーバ2R、2L、3R、3Lの減
衰力を制御するための適当な大きさの制御信号Saを出力
する。
例えば、ショックアブソーバ2Rは、制御信号Saを受け
て内部のソレノイド部16を駆動させ、制御信号Saの大き
さに応じてソレノイドプランジャ15を移動させる。仮に
ソレノイドプランジャ15の移動量が少ないときは、可変
オリフィス13はほぼ閉成され、この場合減衰力は最大に
なる。また、ソレノイドプランジャ15の移動量が大きい
ときは、可変オリフィス13はほぼ開成され、この場合減
衰力は最小になる。したがって、mの大きさに応じて可
変オリフィス13の断面積を可変することにより、積載時
や空車時に拘らず、凸起や段差等を乗り越える場合の減
衰力が過不足なく与えられ、振動を充分に抑制すること
ができるとともに、乗心地の向上が図られる。
第2実施例 本実施例では、第1実施例と同様にmを求めるととも
に、減衰力を高減衰側に保持する時間Tをこのmの大き
さに応じて決定している。
今、前式において、(ζ=ζ、ω=ωn1)のと
きに、t=t1の間、高減衰側に保持すれば必要かつ充分
であることが既知であると仮定すると、(ζ=ζ、ω
=ωn2)のときには、 の間、高減衰側に保持すると、上記既知の場合と同等の
効果を期待することができる。
とおくと、 式は、 となる。
すなわち、車体重量の増減した割合(m2/m1)に応じ
てショックアブソーバ等の減衰力を高減衰側に保持する
時間Tを可変することにより、そのときの積載状況等に
対応した最適な高減衰側の保持期間を設定することがで
き、過不足なく振動を減衰させることができる。
第3実施例 前式において、xo=X1のときに所定の保持時間t1
振動を必要かつ充分に減衰できたと仮定した場合、xo=
X2のときの保持時間t2は、次式に従って設定すればよ
い。
このようにして求められた保持時間t2を、入力が予測
される路面外乱の大きさに対応させてマップ化し、走行
中、路面外乱に基づいてマップから最適なt2をルックア
ップすることにより、路面凸起の大きさや荷重の大きさ
に応じた期間だけショックアブソーバの減衰力を高減衰
側に保持することができ、乗心地を向上させることがで
きる。
第4実施例 前式において、xo=X1のときに所定の減衰比ζ
t1秒後に必要かつ充分に振動を減衰(許容振動レベルに
収束)できたとすると、xo=X2のときに、同時間t1で振
動を減衰させることが可能な減衰比ζは、次式に従
って求めればよい。
lnX1−ζωnt1=lnX2−ζωnt1 …… このようにして求められた減衰比ζを、入力が予測
される路面外乱の大きさに対応させてマップ化し、走行
中、路面外乱に基づいて、マップから最適なζをルッ
クアップすることにより、路面凸起の大きさや荷重の大
きさに応じてショックアブソーバの減衰力を可変するこ
とができる。
なお、上記各実施例では、減衰力を連続的に可変でき
るショックアブソーバに適用した例を示したが、これに
限らず、例えば“H"、“M"、“S"の3段階程度に減衰力
を可変できるショックアブソーバに適用してもよい。
(効果) 本発明によれば、凸起乗り越し時に一時的に高めるシ
ョックアブソーバの減衰力を、1G状態の車高値と走行中
の車高値との差から求めた車体重量の増減割合に基づい
て得ているため、実際の荷重の変化状況や路面状況に即
した適正な減衰力とすることができ、制振性の改善と乗
り心地の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1〜4図は本発明の第1〜4実施例を示す各実施例共
通の図であり、第1図はその全体構成図、第2図はその
ショックアブソーバの要部断面図、第3図はそのトーシ
ョンバーと車高センサを示す図、第4図はその作用を説
明するための振動モデルを示す図である。 2R、2L、3R、3L……ショックアブソーバ、 13……可変オリフィス(減衰力変更手段、演算手段、制
御手段)、 15……ソレノイドプランジャ(減衰力変更手段、演算手
段、制御手段)、 16……ソレノイド部(減衰力変更手段、演算手段、制御
手段)、 18……トーションバー(検出手段)、 20……車高センサ(検出手段)、 24……コントロールユニット(減衰力変更手段、演算手
段、制御手段)。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ショックアブソーバの減衰力を制御するサ
    スペンション装置において、路面凸起の乗り越し直後に
    ショックアブソーバの減衰力を一時的に高める減衰力変
    更手段と、1G状態の車高値と走行中の車高値との差から
    車体重量の増減割合を検出する検出手段と、前記路面凸
    起の乗り越し直前又は乗り越し中の減衰力に前記増減割
    合を乗じた値を一時的に高める高減衰側の減衰力として
    演算する演算手段と、該演算手段で演算した高減衰側の
    減衰力となるようにショックアブソーバの減衰力を制御
    すると共に該制御状態を所定時間保持する制御手段と、
    を備えたことを特徴とするサスペンション装置。
  2. 【請求項2】前記制御状態の保持時間を、前記増減割合
    に応じて設定することを特徴とする請求項1記載のサス
    ペンション装置。
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