JPH0156921B2 - - Google Patents

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JPH0156921B2
JPH0156921B2 JP819684A JP819684A JPH0156921B2 JP H0156921 B2 JPH0156921 B2 JP H0156921B2 JP 819684 A JP819684 A JP 819684A JP 819684 A JP819684 A JP 819684A JP H0156921 B2 JPH0156921 B2 JP H0156921B2
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Japan
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road surface
signal
surface condition
road
unsprung
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JP819684A
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Takeshi Ito
Tooru Takahashi
Sadahiro Takahashi
Takeshi Fujishiro
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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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。
〔従来技術〕
従来の路面状態検出装置としては、例えば、サ
スペンシヨンを構成するシヨツクアブソーバに取
り付けられたストロークセンサや車体に取り付け
られた超音波車高センサ等を用いたものがあり、
これらセンサの検出信号に基づき、その変位量の
大小等から路面の凹凸を検出して、良路、悪路を
判定していた。そして、路面の良否に応じてシヨ
ツクアブソーバの減衰力、車高等を制御すること
により、サスペンシヨン特性を変化させて車両の
操縦安定性や乗心地を向上させていた。
〔従来技術の問題点〕
しかしながら、このような従来の路面状態検出
装置にあつては、センサによる変位検出量の大小
から路面の良否を判定するものであつたため、悪
路の場合に、路面の荒れ方の大小や、その道路が
砂利道であるのか大きな凹凸のあるコンクリート
路であるのか等の違いを判別することができない
という問題があつた。
〔発明の目的〕
この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、路面より車両に入力され
る振動から、ばね下共振に相当する周波数成分と
ばね上共振に相当する周波数成分とを個別に取り
出し、これらばね下及びばね上共振周波数成分に
基づいて路面の状態を判定することにより、上記
問題を解決することを目的としている。
〔発明の構成〕
而して、この発明は、車両に付与される路面か
らの振動に対応した信号を出力する路面状態検出
器と、前記路面状態検出器からの信号を受けてそ
の信号の中から車両のばね下共振に相当する周波
数成分を取り出し、且つそのばね下共振周波数成
分と所定の基準値との大小を比較してその結果に
対応したばね下路面状態信号を出力する第１の信
号処理回路と、前記路面状態検出器からの信号を
受けてその信号の中から車両のばね上共振に相当
する周波数成分を取り出し、且つそのばね上共振
周波数成分と所定の基準値との大小を比較してそ
の結果に対応したばね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、前記ばね下路面状
態信号とばね上路面状態信号とに基づいて路面状
態を検出する路面状態検出装置に係る。
〔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図ないし第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図中１が、路面
状態検出器の一具体例を示す路面状態検出センサ
であり、この路面状態検出センサ１は、第２図に
示すように、サスペンシヨン装置を構成するサス
ペンシヨンストラツト２に装着されていて、路面
から車輪を介してサスペンシヨンストラツト２に
伝達される振動を検出し、その振動に応じた路面
状態を表す信号を出力する。
サスペンシヨンストラツト２は、シヨツクアブ
ソーバ３と、このシヨツクアブソーバ３の外側に
同心的に配置されたコイルスプリング４とを有
し、シヨツクアブソーバ３の外筒５に固定された
ロアスプリングプレート６にコイルスプリング４
の下端が着座していて、その上端は、リング状を
なすアツパスプリングプレート７の下面に着座し
ている。アツパスプリングプレート７は、シヨツ
クアブソーバ２のピストンロツド８上端に外嵌さ
れたベアリングホルダ９に、ベアリング１０を介
して相対回動可能に支持されていて、これで操舵
時のサスペンシヨンストラツト２の回転変位を許
容している。
かくして、ベアリングホルダ９とインシユレー
タプレート１１との間に介在されたマウンテイン
グインシユレータ１２を介して、サスペンシヨン
ストラツト２の上端が車体側部材１３に固定さ
れ、シヨツクアブソーバ３の下端に設けられた取
付目玉１４を介して、サスペンシヨンストラツト
２の下端が車輪側部材（図中略）に固定される。
また、ピストンロツド８の上端でベアリングホル
ダ９の内側にはカバープレート１５が外嵌されて
いて、このカバープレート１５とベアリングホル
ダ９との間に、路面状態検出センサ１が介挿さ
れ、これらがナツト１６によつてピストンロツド
８に締付固定されている。１７はダストカバーで
ある。
路面状態検出センサ１は、第３図に拡大して図
示するように、ベアリングホルダ９に固着され且
つ中心に開口を有する円板部２０ａとその中央部
から下方に延びる円筒部２０ｂとからなる取付板
２０と、カバープレート１５に固着され且つ取付
板２０の円筒部２０ｂが内挿された円環板２１
と、この円環板２１と取付板２０との間に挟着さ
れた圧電素子２２とから構成されている。
圧電素子２２は、バイモルフ構造を有し且つリ
ング状に形成された一対の圧電体２３と、同じく
リング状に形成された電極板２４とからなり、電
極板２４の両側に一対の圧電体２３を、それぞれ
逆向きに分極した形で対向設置させて構成してい
る。そして、電極板２４の外周縁の一部からリー
ド線２５を導出すると共に、圧電体２３の電極板
２４とは反対側から図示しないアース線を導出さ
せ、これを車体側部材１３に接続してアースし、
その他の外周面は、絶縁樹脂材２６によつて絶縁
被覆している。
かかる路面状態検出センサ１には、サスペンシ
ヨンストラツト２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検出信号が出力され
る。この場合、路面状態検出センサ１として前述
したような圧電体２３を適用すると、この圧電体
２３の特性が、定常的に負荷される荷重に対して
は感度を有さず、定常状態からの増加に対しては
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、それぞれ変動荷重の大
きさに対応した検出信号として出力される。従つ
て、定常的荷重には不感であり、変化分にのみ対
応した荷重検出信号が得られる。
この路面状態検出センサ１の検出信号DSは、
第４図Ａのような振動成分が重畳された波形を有
し、その検出信号DSが、必要により増幅回路を
介して、第１図に示すように、道路の凹凸の大き
さ、その連続状態等の路面状態を判断するための
第１の信号処理回路３０及び第２の信号処理回路
４０にそれぞれ供給される。
第１の信号処理回路３０は、路面状態検出セン
サ１からの検出信号DSを受けてその信号の中か
ら車両のばね下共振に相当する周波数成分を取り
出し、このばね下共振周波数成分と所定の基準値
とを比較してその大小を判断する回路であり、ハ
イパスフイルタ３１と、全波整流回路３２と、平
滑回路３３と、コンパレータ３４とから構成され
ている。
ハイパスフイルタ３１は、路面状態検出センサ
１より入力された検出信号の中からばね下共振に
相当する周波数成分（12〜13Hz）を取り出すため
に、３〜５Hz以下の周波数成分をカツトするよう
に設定している。所定の周波数成分がカツトされ
てハイパスフイルタ３１から出力された第４図Ｂ
に示すような波形を有するばね下信号HS１は、
全波整流回路３２で全波整流されて第４図Ｃに示
すような波形の整流信号AS１となり、これが平
滑回路３３に入力される。
平滑回路３３は、その実効値からこれに相当す
る第４図Ｄに示すような電圧出力FS１がコンパ
レータ３４に出力される。コンパレータ３４のプ
ラス端子に入力された平滑回路３３からの電圧出
力FS１は、コンパレータ３４でマイナス端子か
ら入力された所定の基準周波数に対応した基準値
電圧Vref１との間でその大小が比較され、その
結果に対応した第４図Ｅに示すようなばね下路面
状態信号RS１がコンパレータ３４から出力され
る。従つて、このばね下路面状態信号RS１によ
つて、路面から入力された振動に含まれているば
ね下共振周波数の大小を判定することができる。
なお、基準値電圧Vref１は、比較対象の周波
数が、ばね下共振周波数領域に入るか否かの判定
基準となる周波数に対応した電圧値を予め設定し
ておく。
第２の信号処理回路４０は、路面状態検出セン
サ１からの検出信号DSを受けてその信号の中か
ら車両のばね上共振に相当する周波数成分を取り
出し、このばね上共振周波数成分と所定の基準値
とを比較してその大小を判断する回路であり、ロ
ーパスフイルタ４１と、ハイパスフイルタ４２
と、全波整流回路４３と、平滑回路４４と、コン
パレータ４５とから構成されている。
ローパスフイルタ４１は、路面状態検出センサ
１より入力された検出信号の中からばね上共振に
相当する周波数成分（１〜２Hz）を取り出すため
に、３〜５Hz以上の周波数成分をカツトするよう
に設定している。所定の周波数成分がカツトされ
てローパスフイルタ４１から出力された第４図Ｆ
に示すような波形を有するばね上信号LSは、ハ
イパスフイルタ４２によつて0.2〜0.3Hz以下の直
流に近い周波数成分が取り除かれ、このハイパス
フイルタ４２から第４図Ｇに示すようなばね上共
振周波数成分（１〜２Hz）のみのばね上信号HS
２が出力される。
ハイパスフイルタ４２からのばね上信号HS２
は、全波整流回路４３で全波整流されて第４図Ｈ
に示すような波形の整流信号AS２となり、これ
が平滑回路４４に入力される。平滑回路４４は、
その実効値からこれに相当する第４図Ｉに示すよ
うな電圧出力FS２がコンパレータ４５に出力さ
れる。コンパレータ４５のプラス端子に入力され
た平滑回路４４からの電圧出力FS２は、コンパ
レータ４５でマイナス端子から入力された所定の
基準周波数に対応した基準値電圧Vref２との間
でその大小が比較され、その結果に対応した第４
図Ｊに示すようなばね上路面状態信号RS２がコ
ンパレータ４５から出力される。従つて、このば
ね上路面状態信号RS２によつて、路面からの振
動入力に含まれているばね上共振周波数の大小を
判定することができる。
なお、基準値電圧Vref２は、比較対象の周波
数がばね上共振周波数に入るか否かの判定基準と
なる周波数に対応した電圧値を予め設定してお
く。
また、前述した全波整流回路３２，４３と平滑
回路３３，３４は、２つのAC−DCコンバータで
構成することもできる。
前記路面状態検出センサ１と、第１の信号処理
回路３０と、第２の信号処理回路４０とによつて
路面状態検出装置が構成され、これが第２図に示
すような状態で車両に取り付けられる。
ちなみに、路面の凹凸によつて車両には、前軸
及び後軸のサスペンシヨンと車輪の共振であるば
ね下共振と、車両のローリングやバウンシング等
であるばね上共振とが生じるが、ばね下共振は12
〜13Hzの比較的低振幅の高周波数振動により、ま
たばね上共振は１〜２Hzの比較的高振幅の低周波
数振動により生じる。
そして、舗装路等の良路では、路面から車両に
伝達される力が小さく、ばね下共振周波数成分及
びばね上共振周波数成分がともに小さく表れ、比
較的平坦な砂利道（以下、小悪路という。）では、
ばね下共振周波数成分が大きく表れてばね上共振
周波数成分は小さく表れる。そして、凹凸の多い
砂利道（以下、大悪路という。）では、ばね下共
振周波数成分とばね上共振周波数成分とが何れも
大きく表れ、また、マンホールや道路の継目のあ
る道（以下、大凹凸路という。）では、ばね下共
振周波数成分のみが大きく表れてばね上共振周波
数成分は小さく表れる。第５図Ａ〜Ｄは、前記路
面状態検出センサ１の出力波形を示すグラフ図で
あり、同図Ａは良路、同図Ｂは小悪路、同図Ｃは
大悪路、同図Ｄは大凹凸路のそれぞれを走行した
場合の検出信号である。
次に、全体的動作について説明する。
まず、路面状態検出センサ１がその路面状態を
検出して同図Ａ〜Ｄに示すような波形の信号を出
力し、その検出信号DSが第１の信号処理回路３
０及び第２の信号処理回路４０にそれぞれ入力さ
れる。第１の信号処理回路３０では、路面状態検
出センサ１によつて検出された、路面の凹凸の大
きさに比例して得られるばね下路面状態信号と、
基準値であるばね下側のリフアレンス電圧Vref
１とが比較され、その結果に対応した出力信号
RS１が発生する。
一方、第２の信号処理回路４０では、路面状態
検出センサ１によつて検出された路面の凹凸の大
きさに比例して得られるばね上路面状態信号と、
基準値であるばね上側のリフアレンス電圧Vref
２とが比較され、その結果に対応した出力信号
RS２が発生する。
かくして、良路を走行した場合、路面状態検出
センサ１からは第５図Ａに示すような波形の信号
が出力され、その信号に含まれたばね下共振周波
数成分及びばね上共振周波数成分は共に小さく、
第１の信号処理回路３０及び第２の信号処理回路
４０の平滑回路３３，４４から出力される電圧出
力FS１，FS２の値が共に低くて、両電圧出力FS
１，FS２がそれぞれ基準値Vref１，Vref２より
も小さい。そのため、第１の信号処理回路３０の
コンパレータ３４からはローレベル（０）のばね
下状態検出信号RS１が出力され、第２の信号処
理回路４０のコンパレータ４５からはハイレベル
(1)のばね上状態検出信号RS２が出力される。従
つて、第１の信号処理回路３０及び第２の信号処
理回路４０からの出力信号が共に信号０であると
きには、走行中の路面は凹凸のない良路であると
判定することができる。
また、小悪路を走行した場合、路面状態検出セ
ンサ１からは第５図Ｂに示すような波形の信号が
出力され、その信号に含まれたばね下共振周波数
成分は高いが、ばね上共振周波数成分は低い。こ
のため、ばね下側の基準値電圧Vref１よりも高
い電圧出力FS１が入力されるコンパレータ３４
を有する第１の信号処理回路３０からは、ハイレ
ベルのばね下状態検出信号RS１が出力され、且
つ、ばね下側の基準値電圧Vref２よりも低い電
圧出力FS２が入力されるコンパレータ４５を有
する第２の信号処理回路４０からは、ローレベル
のばね上状態検出信号RS２が出力される。従つ
て、このような信号の出力状態にあるときには、
走行している路面は小悪路であると判定すること
ができる。
大悪路を走行した場合、路面状態検出センサ１
からは第５図Ｃに示すような波形の信号が出力さ
れ、その信号に含まれたばね下共振周波数成分と
ばね上共振周波数成分とが共に高く、これらの値
が各コンパレータ３４，４５の基準値電圧Vref
１，Vrefよりも共に大であるため、第１の信号
処理回路３０及び第２の信号処理回路４０から
は、共にハイレベルのばね下状態検出信号RS１
及びばね上状態検出信号RS２が出力される。従
つて、このような信号の出力状態にあるときに
は、走行している路面は大悪路であると判定する
ことができる。
さらに、大凹凸路を走行した場合、路面状態検
出センサ１からは第５図Ｄに示すような波形の信
号が出力され、その信号に含まれたばね下共振周
波数成分は低いが、ばね上共振周波数成分は高い
ため、ばね下共振周波数成分に対応した電圧出力
FS１が入力される第１の信号処理回路３０のコ
ンパレータ３４からはローレベルのばね下状態検
出信号RS１が出力され、且つばね上共振周波数
成分に対応した電圧出力FS２が入力される第２
の信号処理回路４０のコンパレータ４５からはハ
イレベルのばね上状態検出信号RS２が出力され
る。従つて、このような信号の出力状態にあると
きには、走行している路面は大凹凸であると判定
することができる。
以上を表にまとめたものが第６図であり、この
ように第１の信号処理回路３０及び第２の信号処
理回路４０の各出力信号に基づいて、道路の凹凸
の大小やその連続状態等により異なる良路、小悪
路、大悪路、大凹凸路等の、路面の良否を簡単且
つ迅速に判断することができる。
なお、この実施例では、路面状態検出器として
圧電素子２２を有する路面状態検出センサ１を用
いたが、その他にも例えば、ばね上とばね下との
相対変位を検出する車高センサ等のセンサや前記
変位の加速度を検出する加速度センサ等をもちい
ることができる。さらに、圧電素子２２の代わり
にストレーンゲージ等をもちいることによつて
も、前記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
第７図には、この発明の第２の実施例を示す。
この実施例は、ばね下及びばね上共振周波数成
分をそれぞれ３段階に判別することにより、路面
状態をより細かく分類して判断するようにしたも
のである。そのため、第１及び第２の信号処理回
路３０，４０にコンパレータをそれぞれ２個設
け、ばね下側平滑回路３３の電圧出力FS１はコ
ンパレータ３４，３５に、またばね上側平滑回路
４４の電圧出力FS２はコンパレータ４５，４６
にそれぞれ入力している。これらコンパレータ３
４，３５，４５，４６の基準値電圧Vref１，
Vref２，Vref３，Vref４は、基準値電圧Vref１
＞基準値電圧Vref３、基準値電圧Vref２＞基準
値電圧Vref４となるように設定する。
かくして、この実施例では、ばね下及びばね上
共振周波数成分を、第８図Ａ及びＢに示すように
大、中、小のそれぞれ３段階に分けて判別し、両
判別結果の組合せから、例えば同図Ｃに示すよう
に、路面状態を６種類に分けて判定することがで
きる。従つて、路面状態を細かく検出し、その路
面状態に応じて、例えばサスペンシヨン装置の、
シヨツクアブソーバの減衰力や車高調整装置の空
気ばね定数あるいはスタビライザの剛性等の制御
を行うことにより、車両の操縦・安定性等を向上
させることができる。ここで、ざらざら路面と
は、比較的振動の小さい路面であるが、ロードノ
イズ等が通常の舗装路に比べて大きい路面であ
り、第１の実施例では良路に分類される。また、
栗／マンホール路とは、栗のような形状の石がコ
ンクリートに埋め込まれた道やマンホールが連続
するような道である。
さらに、第９図には、この発明の第３の実施例
を示す。
この実施例は、前記実施例における各平滑回路
３３，４４の電圧出力FS１，FS２を、それぞれ
Ａ−Ｄコンバータ３６，４７でＡ−Ｄ変換して路
面状態判定回路５０に入力し、この路面状態判定
回路５０で路面状態を判定するようにしたもので
ある。路面状態判定回路５０としては、例えばマ
イクロコンピユータ等の処理装置を用いることが
でき、例えば第８図Ａ〜Ｃに示すように路面状態
を分類すると共に、前記コンパレータ３４，３
５，４５，４６に相当する機能を持たせてＡ−Ｄ
コンバータ３６，４７からの電圧出力の大小を比
較し、その大小により路面状態を判定するように
する。このように構成すれば、より細かい路面状
態の判定を行うことができ、車両の操縦安定性を
一層向上させることができる。
〔発明の効果〕
以上説明してきたように、この発明では、路面
の凹凸の大小やその連続性、砂利の有無等の路面
状態を検出する路面状態検出器からの検出信号に
基づいて、車両のばね下共振周波数成分とばね上
共振周波数成分とを個別に取り出し、その大小に
より路面状態を判定するようにしたため、直接車
両に付与される路面からの振動入力に基づいて路
面状態を、路面の荒れ方の大小や、砂利道と大き
な凹凸のあるコンクリート路の別等を細かく判定
することができる。従つて、例えばシヨツクアブ
ソーバの減衰力や車高調整装置のばね定数あるい
はスタビライザの剛性等のサスペンシヨン装置の
特性を、路面状態に応じてきめ細かく且つ適切に
制御することができ、車両の操縦性・安定性を向
上させ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、この発明の一実施例を示すブロツク
図、第２図は、この発明に係る路面状態検出装置
をサスペンシヨン装置に組み付けた状態を示す断
面図、第３図は、この発明に係る路面状態検出器
の一具体例を示す断面図、第４図Ａ〜Ｊは、その
波形図、第５図Ａ〜Ｄは、路面状態に応じた路面
状態検出器からの出力波形図、第６図は、第５図
Ａ〜Ｄの出力波形をばね下路面状態信号とばね上
路面状態信号とに分離処理して路面状態を判断し
た図表、第７図は、この発明の第２の実施例を示
すブロツク図、第８図Ａ〜Ｃは、その出力信号と
路面判断との関係を示す図表、第９図は、この発
明の第３の実施例を示すブロツク図である。 １……路面状態検出センサ（路面状態検出手
段）、３……シヨツクアブソーバ、２０……取付
板、２１……円環板、２２……圧電素子、３０…
…第１の信号処理回路、４０……第２の信号処理
回路、３１，４２……ハイパスフイルタ、３２，
４３……全波整流回路、３３，４４……平滑回
路、３４，３５，４６，４７……コンパレータ、
３６，４７……Ａ−Ｄコンバータ、５０……路面
状態判定回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 車両に付与される路面からの振動に対応した
    信号を出力する路面状態検出器と、前記路面状態
    検出器からの信号を受けてその信号の中から車両
    のばね下共振に相当する周波数成分を取り出し、
    且つそのばね下共振周波数成分と所定の基準値と
    の大小を比較してその結果に対応したばね下路面
    状態信号を出力する第１の信号処理回路と、前記
    路面状態検出器からの信号を受けてその信号の中
    から車両のばね上共振に相当する周波数成分を取
    り出し、且つそのばね上共振周波数成分と所定の
    基準値との大小を比較してその結果に対応したば
    ね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、前記ばね下路面状態信号と前記ばね上
    路面状態信号とに基づいて路面状態を検出するこ
    とを特徴とする路面状態検出装置。
JP819684A 1984-01-20 1984-01-20 路面状態検出装置 Granted JPS60151108A (ja)

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US07/576,076 US5075855A (en) 1984-01-20 1990-09-25 Automotive suspension control system with road-condition-dependent damping characteristics

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