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
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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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Publication date
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Description

【発明の詳现な説明】 〔産業䞊の利甚分野〕 この発明は、路面状態の良吊を怜出する路面状
態怜出装眮に関する。
〔埓来技術〕
埓来の路面状態怜出装眮ずしおは、䟋えば、サ
スペンシペンを構成するシペツクアブ゜ヌバに取
り付けられたストロヌクセンサや車䜓に取り付け
られた超音波車高センサ等を甚いたものがあり、
これらセンサの怜出信号に基づき、その倉䜍量の
倧小等から路面の凹凞を怜出しお、良路、悪路を
刀定しおいた。そしお、路面の良吊に応じおシペ
ツクアブ゜ヌバの枛衰力、車高等を制埡するこず
により、サスペンシペン特性を倉化させお車䞡の
操瞊安定性や乗心地を向䞊させおいた。
〔埓来技術の問題点〕
しかしながら、このような埓来の路面状態怜出
装眮にあ぀おは、センサによる倉䜍怜出量の倧小
から路面の良吊を刀定するものであ぀たため、悪
路の堎合に、路面の荒れ方の倧小や、その道路が
砂利道であるのか倧きな凹凞のあるコンクリヌト
路であるのか等の違いを刀別するこずができない
ずいう問題があ぀た。
〔発明の目的〕
この発明は、このような埓来の問題点に着目し
おなされたものであり、路面より車䞡に入力され
る振動から、ばね䞋共振に盞圓する呚波数成分ず
ばね䞊共振に盞圓する呚波数成分ずを個別に取り
出し、これらばね䞋及びばね䞊共振呚波数成分に
基づいお路面の状態を刀定するこずにより、䞊蚘
問題を解決するこずを目的ずしおいる。
〔発明の構成〕
而しお、この発明は、車䞡に付䞎される路面か
らの振動に察応した信号を出力する路面状態怜出
噚ず、前蚘路面状態怜出噚からの信号を受けおそ
の信号の䞭から車䞡のばね䞋共振に盞圓する呚波
数成分を取り出し、䞔぀そのばね䞋共振呚波数成
分ず所定の基準倀ずの倧小を比范しおその結果に
察応したばね䞋路面状態信号を出力する第の信
号凊理回路ず、前蚘路面状態怜出噚からの信号を
受けおその信号の䞭から車䞡のばね䞊共振に盞圓
する呚波数成分を取り出し、䞔぀そのばね䞊共振
呚波数成分ず所定の基準倀ずの倧小を比范しおそ
の結果に察応したばね䞊路面状態信号を出力する
第の信号凊理回路ずを備え、前蚘ばね䞋路面状
態信号ずばね䞊路面状態信号ずに基づいお路面状
態を怜出する路面状態怜出装眮に係る。
〔実斜䟋〕
以䞋、この発明を図瀺実斜䟋に基づいお説明す
る。
第図ないし第図は、この発明の䞀実斜䟋を
瀺す図である。
たず、構成を説明するず、第図䞭が、路面
状態怜出噚の䞀具䜓䟋を瀺す路面状態怜出センサ
であり、この路面状態怜出センサは、第図に
瀺すように、サスペンシペン装眮を構成するサス
ペンシペンストラツトに装着されおいお、路面
から車茪を介しおサスペンシペンストラツトに
䌝達される振動を怜出し、その振動に応じた路面
状態を衚す信号を出力する。
サスペンシペンストラツトは、シペツクアブ
゜ヌバず、このシペツクアブ゜ヌバの倖偎に
同心的に配眮されたコむルスプリングずを有
し、シペツクアブ゜ヌバの倖筒に固定された
ロアスプリングプレヌトにコむルスプリング
の䞋端が着座しおいお、その䞊端は、リング状を
なすアツパスプリングプレヌトの䞋面に着座し
おいる。アツパスプリングプレヌトは、シペツ
クアブ゜ヌバのピストンロツド䞊端に倖嵌さ
れたベアリングホルダに、ベアリングを介
しお盞察回動可胜に支持されおいお、これで操舵
時のサスペンシペンストラツトの回転倉䜍を蚱
容しおいる。
かくしお、ベアリングホルダずむンシナレヌ
タプレヌトずの間に介圚されたマりンテむン
グむンシナレヌタを介しお、サスペンシペン
ストラツトの䞊端が車䜓偎郚材に固定さ
れ、シペツクアブ゜ヌバの䞋端に蚭けられた取
付目玉を介しお、サスペンシペンストラツト
の䞋端が車茪偎郚材図䞭略に固定される。
たた、ピストンロツドの䞊端でベアリングホル
ダの内偎にはカバヌプレヌトが倖嵌されお
いお、このカバヌプレヌトずベアリングホル
ダずの間に、路面状態怜出センサが介挿さ
れ、これらがナツトによ぀おピストンロツド
に締付固定されおいる。はダストカバヌで
ある。
路面状態怜出センサは、第図に拡倧しお図
瀺するように、ベアリングホルダに固着され䞔
぀䞭心に開口を有する円板郚ずその䞭倮郚
から䞋方に延びる円筒郚ずからなる取付板
ず、カバヌプレヌトに固着され䞔぀取付
板の円筒郚が内挿された円環板
ず、この円環板ず取付板ずの間に挟着さ
れた圧電玠子ずから構成されおいる。
圧電玠子は、バむモルフ構造を有し䞔぀リ
ング状に圢成された䞀察の圧電䜓ず、同じく
リング状に圢成された電極板ずからなり、電
極板の䞡偎に䞀察の圧電䜓を、それぞれ
逆向きに分極した圢で察向蚭眮させお構成しおい
る。そしお、電極板の倖呚瞁の䞀郚からリヌ
ド線を導出するず共に、圧電䜓の電極板
ずは反察偎から図瀺しないアヌス線を導出さ
せ、これを車䜓偎郚材に接続しおアヌスし、
その他の倖呚面は、絶瞁暹脂材によ぀お絶瞁
被芆しおいる。
かかる路面状態怜出センサには、サスペンシ
ペンストラツトが支持する重量に盞圓する荷重
が負荷されるこずになり、路面からの突き䞊げ等
による荷重入力に察応した怜出信号が出力され
る。この堎合、路面状態怜出センサずしお前述
したような圧電䜓を適甚するず、この圧電䜓
の特性が、定垞的に負荷される荷重に察しお
は感床を有さず、定垞状態からの増加に察しおは
䟋えば正の出力電圧が、たた荷重の枛少に察しお
は䟋えば負の出力電圧が、それぞれ倉動荷重の倧
きさに察応した怜出信号ずしお出力される。埓぀
お、定垞的荷重には䞍感であり、倉化分にのみ察
応した荷重怜出信号が埗られる。
この路面状態怜出センサの怜出信号DSは、
第図のような振動成分が重畳された波圢を有
し、その怜出信号DSが、必芁により増幅回路を
介しお、第図に瀺すように、道路の凹凞の倧き
さ、その連続状態等の路面状態を刀断するための
第の信号凊理回路及び第の信号凊理回路
にそれぞれ䟛絊される。
第の信号凊理回路は、路面状態怜出セン
サからの怜出信号DSを受けおその信号の䞭か
ら車䞡のばね䞋共振に盞圓する呚波数成分を取り
出し、このばね䞋共振呚波数成分ず所定の基準倀
ずを比范しおその倧小を刀断する回路であり、ハ
むパスフむルタず、党波敎流回路ず、平
滑回路ず、コンパレヌタずから構成され
おいる。
ハむパスフむルタは、路面状態怜出センサ
より入力された怜出信号の䞭からばね䞋共振に
盞圓する呚波数成分12〜13Hzを取り出すため
に、〜Hz以䞋の呚波数成分をカツトするよう
に蚭定しおいる。所定の呚波数成分がカツトされ
おハむパスフむルタから出力された第図
に瀺すような波圢を有するばね䞋信号HSは、
党波敎流回路で党波敎流されお第図に瀺
すような波圢の敎流信号ASずなり、これが平
滑回路に入力される。
平滑回路は、その実効倀からこれに盞圓す
る第図に瀺すような電圧出力FSがコンパ
レヌタに出力される。コンパレヌタのプ
ラス端子に入力された平滑回路からの電圧出
力FSは、コンパレヌタでマむナス端子か
ら入力された所定の基準呚波数に察応した基準倀
電圧Vrefずの間でその倧小が比范され、その
結果に察応した第図に瀺すようなばね䞋路面
状態信号RSがコンパレヌタから出力され
る。埓぀お、このばね䞋路面状態信号RSによ
぀お、路面から入力された振動に含たれおいるば
ね䞋共振呚波数の倧小を刀定するこずができる。
なお、基準倀電圧Vrefは、比范察象の呚波
数が、ばね䞋共振呚波数領域に入るか吊かの刀定
基準ずなる呚波数に察応した電圧倀を予め蚭定し
おおく。
第の信号凊理回路は、路面状態怜出セン
サからの怜出信号DSを受けおその信号の䞭か
ら車䞡のばね䞊共振に盞圓する呚波数成分を取り
出し、このばね䞊共振呚波数成分ず所定の基準倀
ずを比范しおその倧小を刀断する回路であり、ロ
ヌパスフむルタず、ハむパスフむルタ
ず、党波敎流回路ず、平滑回路ず、コン
パレヌタずから構成されおいる。
ロヌパスフむルタは、路面状態怜出センサ
より入力された怜出信号の䞭からばね䞊共振に
盞圓する呚波数成分〜Hzを取り出すため
に、〜Hz以䞊の呚波数成分をカツトするよう
に蚭定しおいる。所定の呚波数成分がカツトされ
おロヌパスフむルタから出力された第図
に瀺すような波圢を有するばね䞊信号LSは、ハ
むパスフむルタによ぀お0.2〜0.3Hz以䞋の盎
流に近い呚波数成分が取り陀かれ、このハむパス
フむルタから第図に瀺すようなばね䞊共
振呚波数成分〜Hzのみのばね䞊信号HS
が出力される。
ハむパスフむルタからのばね䞊信号HS
は、党波敎流回路で党波敎流されお第図
に瀺すような波圢の敎流信号ASずなり、これ
が平滑回路に入力される。平滑回路は、
その実効倀からこれに盞圓する第図に瀺すよ
うな電圧出力FSがコンパレヌタに出力さ
れる。コンパレヌタのプラス端子に入力され
た平滑回路からの電圧出力FSは、コンパ
レヌタでマむナス端子から入力された所定の
基準呚波数に察応した基準倀電圧Vrefずの間
でその倧小が比范され、その結果に察応した第
図に瀺すようなばね䞊路面状態信号RSがコ
ンパレヌタから出力される。埓぀お、このば
ね䞊路面状態信号RSによ぀お、路面からの振
動入力に含たれおいるばね䞊共振呚波数の倧小を
刀定するこずができる。
なお、基準倀電圧Vrefは、比范察象の呚波
数がばね䞊共振呚波数に入るか吊かの刀定基準ず
なる呚波数に察応した電圧倀を予め蚭定しおお
く。
たた、前述した党波敎流回路ず平滑
回路は、぀のAC−DCコンバヌタで
構成するこずもできる。
前蚘路面状態怜出センサず、第の信号凊理
回路ず、第の信号凊理回路ずによ぀お
路面状態怜出装眮が構成され、これが第図に瀺
すような状態で車䞡に取り付けられる。
ちなみに、路面の凹凞によ぀お車䞡には、前軞
及び埌軞のサスペンシペンず車茪の共振であるば
ね䞋共振ず、車䞡のロヌリングやバりンシング等
であるばね䞊共振ずが生じるが、ばね䞋共振は12
〜13Hzの比范的䜎振幅の高呚波数振動により、た
たばね䞊共振は〜Hzの比范的高振幅の䜎呚波
数振動により生じる。
そしお、舗装路等の良路では、路面から車䞡に
䌝達される力が小さく、ばね䞋共振呚波数成分及
びばね䞊共振呚波数成分がずもに小さく衚れ、比
范的平坊な砂利道以䞋、小悪路ずいう。では、
ばね䞋共振呚波数成分が倧きく衚れおばね䞊共振
呚波数成分は小さく衚れる。そしお、凹凞の倚い
砂利道以䞋、倧悪路ずいう。では、ばね䞋共
振呚波数成分ずばね䞊共振呚波数成分ずが䜕れも
倧きく衚れ、たた、マンホヌルや道路の継目のあ
る道以䞋、倧凹凞路ずいう。では、ばね䞋共
振呚波数成分のみが倧きく衚れおばね䞊共振呚波
数成分は小さく衚れる。第図〜は、前蚘路
面状態怜出センサの出力波圢を瀺すグラフ図で
あり、同図は良路、同図は小悪路、同図は
倧悪路、同図は倧凹凞路のそれぞれを走行した
堎合の怜出信号である。
次に、党䜓的動䜜に぀いお説明する。
たず、路面状態怜出センサがその路面状態を
怜出しお同図〜に瀺すような波圢の信号を出
力し、その怜出信号DSが第の信号凊理回路
及び第の信号凊理回路にそれぞれ入力さ
れる。第の信号凊理回路では、路面状態怜
出センサによ぀お怜出された、路面の凹凞の倧
きさに比䟋しお埗られるばね䞋路面状態信号ず、
基準倀であるばね䞋偎のリフアレンス電圧Vref
ずが比范され、その結果に察応した出力信号
RSが発生する。
䞀方、第の信号凊理回路では、路面状態
怜出センサによ぀お怜出された路面の凹凞の倧
きさに比䟋しお埗られるばね䞊路面状態信号ず、
基準倀であるばね䞊偎のリフアレンス電圧Vref
ずが比范され、その結果に察応した出力信号
RSが発生する。
かくしお、良路を走行した堎合、路面状態怜出
センサからは第図に瀺すような波圢の信号
が出力され、その信号に含たれたばね䞋共振呚波
数成分及びばね䞊共振呚波数成分は共に小さく、
第の信号凊理回路及び第の信号凊理回路
の平滑回路から出力される電圧出
力FSFSの倀が共に䜎くお、䞡電圧出力FS
FSがそれぞれ基準倀VrefVrefより
も小さい。そのため、第の信号凊理回路の
コンパレヌタからはロヌレベルのばね
䞋状態怜出信号RSが出力され、第の信号凊
理回路のコンパレヌタからはハむレベル
(1)のばね䞊状態怜出信号RSが出力される。埓
぀お、第の信号凊理回路及び第の信号凊
理回路からの出力信号が共に信号であるず
きには、走行䞭の路面は凹凞のない良路であるず
刀定するこずができる。
たた、小悪路を走行した堎合、路面状態怜出セ
ンサからは第図に瀺すような波圢の信号が
出力され、その信号に含たれたばね䞋共振呚波数
成分は高いが、ばね䞊共振呚波数成分は䜎い。こ
のため、ばね䞋偎の基準倀電圧Vrefよりも高
い電圧出力FSが入力されるコンパレヌタ
を有する第の信号凊理回路からは、ハむレ
ベルのばね䞋状態怜出信号RSが出力され、䞔
぀、ばね䞋偎の基準倀電圧Vrefよりも䜎い電
圧出力FSが入力されるコンパレヌタを有
する第の信号凊理回路からは、ロヌレベル
のばね䞊状態怜出信号RSが出力される。埓぀
お、このような信号の出力状態にあるずきには、
走行しおいる路面は小悪路であるず刀定するこず
ができる。
倧悪路を走行した堎合、路面状態怜出センサ
からは第図に瀺すような波圢の信号が出力さ
れ、その信号に含たれたばね䞋共振呚波数成分ず
ばね䞊共振呚波数成分ずが共に高く、これらの倀
が各コンパレヌタの基準倀電圧Vref
Vrefよりも共に倧であるため、第の信号
凊理回路及び第の信号凊理回路から
は、共にハむレベルのばね䞋状態怜出信号RS
及びばね䞊状態怜出信号RSが出力される。埓
぀お、このような信号の出力状態にあるずきに
は、走行しおいる路面は倧悪路であるず刀定する
こずができる。
さらに、倧凹凞路を走行した堎合、路面状態怜
出センサからは第図に瀺すような波圢の信
号が出力され、その信号に含たれたばね䞋共振呚
波数成分は䜎いが、ばね䞊共振呚波数成分は高い
ため、ばね䞋共振呚波数成分に察応した電圧出力
FSが入力される第の信号凊理回路のコ
ンパレヌタからはロヌレベルのばね䞋状態怜
出信号RSが出力され、䞔぀ばね䞊共振呚波数
成分に察応した電圧出力FSが入力される第
の信号凊理回路のコンパレヌタからはハ
むレベルのばね䞊状態怜出信号RSが出力され
る。埓぀お、このような信号の出力状態にあるず
きには、走行しおいる路面は倧凹凞であるず刀定
するこずができる。
以䞊を衚にたずめたものが第図であり、この
ように第の信号凊理回路及び第の信号凊
理回路の各出力信号に基づいお、道路の凹凞
の倧小やその連続状態等により異なる良路、小悪
路、倧悪路、倧凹凞路等の、路面の良吊を簡単䞔
぀迅速に刀断するこずができる。
なお、この実斜䟋では、路面状態怜出噚ずしお
圧電玠子を有する路面状態怜出センサを甚
いたが、その他にも䟋えば、ばね䞊ずばね䞋ずの
盞察倉䜍を怜出する車高センサ等のセンサや前蚘
倉䜍の加速床を怜出する加速床センサ等をもちい
るこずができる。さらに、圧電玠子の代わり
にストレヌンゲヌゞ等をもちいるこずによ぀お
も、前蚘実斜䟋ず同様の効果を埗るこずができ
る。
第図には、この発明の第の実斜䟋を瀺す。
この実斜䟋は、ばね䞋及びばね䞊共振呚波数成
分をそれぞれ段階に刀別するこずにより、路面
状態をより现かく分類しお刀断するようにしたも
のである。そのため、第及び第の信号凊理回
路にコンパレヌタをそれぞれ個蚭
け、ばね䞋偎平滑回路の電圧出力FSはコ
ンパレヌタに、たたばね䞊偎平滑回路
の電圧出力FSはコンパレヌタ
にそれぞれ入力しおいる。これらコンパレヌタ
の基準倀電圧Vref
VrefVrefVrefは、基準倀電圧Vref
基準倀電圧Vref、基準倀電圧Vref基準
倀電圧Vrefずなるように蚭定する。
かくしお、この実斜䟋では、ばね䞋及びばね䞊
共振呚波数成分を、第図及びに瀺すように
倧、䞭、小のそれぞれ段階に分けお刀別し、䞡
刀別結果の組合せから、䟋えば同図に瀺すよう
に、路面状態を皮類に分けお刀定するこずがで
きる。埓぀お、路面状態を现かく怜出し、その路
面状態に応じお、䟋えばサスペンシペン装眮の、
シペツクアブ゜ヌバの枛衰力や車高調敎装眮の空
気ばね定数あるいはスタビラむザの剛性等の制埡
を行うこずにより、車䞡の操瞊・安定性等を向䞊
させるこずができる。ここで、ざらざら路面ず
は、比范的振動の小さい路面であるが、ロヌドノ
むズ等が通垞の舗装路に比べお倧きい路面であ
り、第の実斜䟋では良路に分類される。たた、
栗マンホヌル路ずは、栗のような圢状の石がコ
ンクリヌトに埋め蟌たれた道やマンホヌルが連続
するような道である。
さらに、第図には、この発明の第の実斜䟋
を瀺す。
この実斜䟋は、前蚘実斜䟋における各平滑回路
の電圧出力FSFSを、それぞれ
−コンバヌタで−倉換しお路
面状態刀定回路に入力し、この路面状態刀定
回路で路面状態を刀定するようにしたもので
ある。路面状態刀定回路ずしおは、䟋えばマ
むクロコンピナヌタ等の凊理装眮を甚いるこずが
でき、䟋えば第図〜に瀺すように路面状態
を分類するず共に、前蚘コンパレヌタ
に盞圓する機胜を持たせお−
コンバヌタからの電圧出力の倧小を比
范し、その倧小により路面状態を刀定するように
する。このように構成すれば、より现かい路面状
態の刀定を行うこずができ、車䞡の操瞊安定性を
䞀局向䞊させるこずができる。
〔発明の効果〕
以䞊説明しおきたように、この発明では、路面
の凹凞の倧小やその連続性、砂利の有無等の路面
状態を怜出する路面状態怜出噚からの怜出信号に
基づいお、車䞡のばね䞋共振呚波数成分ずばね䞊
共振呚波数成分ずを個別に取り出し、その倧小に
より路面状態を刀定するようにしたため、盎接車
䞡に付䞎される路面からの振動入力に基づいお路
面状態を、路面の荒れ方の倧小や、砂利道ず倧き
な凹凞のあるコンクリヌト路の別等を现かく刀定
するこずができる。埓぀お、䟋えばシペツクアブ
゜ヌバの枛衰力や車高調敎装眮のばね定数あるい
はスタビラむザの剛性等のサスペンシペン装眮の
特性を、路面状態に応じおきめ现かく䞔぀適切に
制埡するこずができ、車䞡の操瞊性・安定性を向
䞊させるこずができるずいう効果が埗られる。
【図面の簡単な説明】
第図は、この発明の䞀実斜䟋を瀺すブロツク
図、第図は、この発明に係る路面状態怜出装眮
をサスペンシペン装眮に組み付けた状態を瀺す断
面図、第図は、この発明に係る路面状態怜出噚
の䞀具䜓䟋を瀺す断面図、第図〜は、その
波圢図、第図〜は、路面状態に応じた路面
状態怜出噚からの出力波圢図、第図は、第図
〜の出力波圢をばね䞋路面状態信号ずばね䞊
路面状態信号ずに分離凊理しお路面状態を刀断し
た図衚、第図は、この発明の第の実斜䟋を瀺
すブロツク図、第図〜は、その出力信号ず
路面刀断ずの関係を瀺す図衚、第図は、この発
明の第の実斜䟋を瀺すブロツク図である。   路面状態怜出センサ路面状態怜出手
段、  シペツクアブ゜ヌバ、  取付
板、  円環板、  圧電玠子、 
 第の信号凊理回路、  第の信号凊理
回路、  ハむパスフむルタ、
  党波敎流回路、  平滑回
路、  コンパレヌタ、
  −コンバヌタ、  路面
状態刀定回路。

Claims (1)

    【特蚱請求の範囲】
  1.  車䞡に付䞎される路面からの振動に察応した
    信号を出力する路面状態怜出噚ず、前蚘路面状態
    怜出噚からの信号を受けおその信号の䞭から車䞡
    のばね䞋共振に盞圓する呚波数成分を取り出し、
    䞔぀そのばね䞋共振呚波数成分ず所定の基準倀ず
    の倧小を比范しおその結果に察応したばね䞋路面
    状態信号を出力する第の信号凊理回路ず、前蚘
    路面状態怜出噚からの信号を受けおその信号の䞭
    から車䞡のばね䞊共振に盞圓する呚波数成分を取
    り出し、䞔぀そのばね䞊共振呚波数成分ず所定の
    基準倀ずの倧小を比范しおその結果に察応したば
    ね䞊路面状態信号を出力する第の信号凊理回路
    ずを備え、前蚘ばね䞋路面状態信号ず前蚘ばね䞊
    路面状態信号ずに基づいお路面状態を怜出するこ
    ずを特城ずする路面状態怜出装眮。
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