JPH03224815A - サスペンション制御装置 - 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】 聚肌Ω旦豹 ［産業上の利用分野］ 本発明はサスペンション制御装置に関し、詳しくは減衰
力の発生パターンを可変し得るショックアブソーバを備
えたサスペンション制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種のサスペンション制御装置として、応答性
に優れた圧電素子を駆動源とするアクチュエータをショ
ックアブソーバに組み込み、圧電素子を用いた荷重セン
サからの減衰力変化率の信号に基づいて、ショックアブ
ソーバの減衰力特性を切り替えるものが知られている（
例えば特開昭６４−６７４０７号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ かかるサスペンション制御装置は、路面の状況を捉えて
減衰力特性の設定を切り換えることができ、乗り心地を
良好とする優れたものであるが、減衰力変化率の信号で
は、車体の上下方向の振動、即ちばね上の絶対的な加速
度については、対応できないため、減衰力の発生パター
ンの設定が最適にならない場合が考えられた こうした問題に対して、ばね上−ばね下の相対変位速度
とばね上の絶対的な上下方向の変位速度とを検出し、両
変位速度の符号に基づき、サスペンションが加振状態に
あるか制振状態にあるかを判断して、減衰力の設定を切
り換えるものが提案されている（例えば実開昭６１−１
２７００７号公報）。かかる技術では、ばね上−ばね下
の相対変位速度とばね上の絶対的な上下方向の変位速度
を、ばね上　ばね下の変位として検出しそれを微分して
得ている。このため、応答速度（制御性）を向上しよう
としてサンプリングタイムを上げると検出変位量は小さ
くなってノイズとの判別が困難になってしまう。従って
、かかる構成では応答速度向上には限界があった。

本発明のサスペンション制御装置は上記課題を解決し、
ばね上−ばね下の動きを的確に捉えて、３− 応答性良くショックアブソーバの減衰力を制御すること
を目的とする。

楚胆辺構成 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明す
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明のサスペンション制御装置は、第１図に例示する
ように、 車輪ＷＨと車体ＵＳとの間に設けられたショックアブソ
ーバＳＡの減衰力の発生パターンの設定を制御して、車
両の振動を抑制するサスペンション制御装置であって、 前記ショックアブソーバＳＡの減衰力変化率を検出する
減衰力変化率検出手段Ｍ１と、該検出された減衰力変化
率を積分して、ショックアブソーバＳＡに作用する減衰
力を推定する減衰力推定手段Ｍ２と、 前記車体ＵＳの上下方向の加速度を検出するばね上前速
度検出手段Ｍ３と、 前記推定された減衰力と前記検出された加速度４ との方向が同一の場合には、前記ショックアブソーバＳ
Ａの減衰力の設定を低い側に制御し、両者の方向が逆の
場合には、該減衰力の設定を高い側に制御する減衰力制
御手段Ｍ４と を備えたことを要旨とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明のサスペンション制御装置は、
車輪Ｗｌ−１と車体ＵＳとの間に設けられたショックア
ブソーバＳＡの減衰力の発生パターンの設定を、ショッ
クアブソーバＳＡに作用する減衰力（減衰力変化率検出
手段Ｍ１により検出した減衰力変化率を減衰力推定手段
Ｍ２が積分して推定）と車体ＵＳ上下方向の加速度（ば
ね上前速度検出手段Ｍ３により検出）とに基づいて、次
のように制御し、車両の振動を抑制する。即ち、この推
定された減衰力方向と検出された加速度の方向が同一の
場合には、減衰力制御手段Ｍ４により、ショックアブソ
ーバＳＡの減衰力の設定を低い側に制御し、両者の方向
が逆の場合には、減衰力の設定を高い側に制御するので
ある。

ここで、減衰力はショックアブソーバＳＡに作用する力
として推定されているから、減衰力方向とばね上に対す
るばね下の相対的な移動方向とは致する。即ち、推定さ
れた減衰力の方向からショックアブソーバＳＡの動いて
いる方向を判断することができ、これがばね上の動きと
同一方向である加振状態ではショックアブソーバＳＡの
減衰力は低い側に設定さ札　ショックアブソーバＳＡの
動きとばね上の動きとが逆方向の制振状態ではその減衰
力は大きな側に設定さねう結果的に車両の振動は抑制さ
れる。しかも、ショックアブソーバＳＡの動きを、車体
振動を結果する路面の状態や加減速の側面から（即ち、
減衰力変化率から）求めているので、高応答性・高精度
な制御が可能となる。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明のサスペンション制御装置の好適な実
施例について説明する。

第２図はこのサスペンション制御装置１全体の構成を表
わす概略構成図であり、第３図（Ａ）はショックアブソ
ーバを一部破断した断面図であり、第３図（Ｂ）はショ
ックアブソーバの要部拡大断面図である。

第２図に示すように、本実施例のサスペンション制御装
置１は、減衰力を２段階に変更可能なショックアブソー
バ２ＦＬ、　　２ＦＲ，２ＲＬ、　　２ＲＲと、これら
各ショックアブソーバに接続されその減衰力を制御する
電子制御装置４とから構成されている。

各ショックアブソーバ２ＦＬ、　　２ＦＲ，２ＲＬ、　
　２ＲＲは、夫々、左右前後輪５ＦＬ、　　５ＦＲ，５
ＲＬ、　　５ＲＲのサスペンションロワーアーム６ＦＬ
、　　６ＦＲ，６ＲＬ、　　６ＲＲと車体７との間に、
コイルスプリング８ＦＬ、　　８ＦＲ。

８ＲＬ、　　８ＲＲと共に併設されている。

ショックアブソーバ２ＦＬ、　　２ＦＲ，２ＲＬ、　　
２ＲＲは、後述するように、ショックアブソーバ２ＦＬ
、　　２ＦＲ。

２ＲＬ、　　２ＲＲに作用する力を検出するピエゾ荷重
センサと、ショックアブソーバ２ＦＬ、　　２ＦＲ，２
ＲＬ。

２ＲＲにおける減衰力の発生パターンの設定を切り換え
るピエゾアクチュエータとを各々−組ずつ内７− 蔵している。

次に、上記各ショックアブソーバ２ＦＬ、　　２ＦＲ。

２ＲＬ、　　２ＲＲの構造を説明するが、上記各ショッ
クアブソーバ２ＦＬ、　　２ＦＲ，２ＲＬ、　　２ＲＲ
の構造は総て同一であるため、ここでは左前輪５ＦＬ側
のショックアブソーバ２ＦＬを例にとり説明する。また
、以下の説明では、各車輪に設けられた各部材の符号に
は、必要に応じて、左前輪５　ＦＬ、右前輪５　ＦＲ。

左後輪５　ＲＬ、右後輪５ＲＲに対応する添え字ＦＬ、
　　ＦＲ。

ＲＬ、　　ＲＲを付けるものとし、各輪に関して差異が
ない場合には、添え字を省略するものとする。

ショックアブソーバ２は、第３図（Ａ）に示すように、
シリンダ１１内の下端にて車軸側部材］１ａを介してサ
スペンションロワーアーム６に固定さね一方、シリンダ
］１に貫挿されたロッド１３の上端にて、ベアリング７
ａ及び防振ゴム７ｂを介して車体７にコイルスプリング
８と共に固定されている。

シリンダ１１内部には、ロッド１３の下端に連接された
内部シリンダ］５．連結部材１６および８− 筒状部材１７と、シリンダ１１内周面にそって摺動自在
なメインピストン］８とが、配設されている。ショック
アブソーバ２のロッド］３に連結された内部シリンダ１
５には、ピエゾ荷重センサ２５とピエゾアクチュエータ
２７とが収納されている。

メインピストン１８は、筒状部材］７に外嵌されており
、シリンダ］１に嵌合する外周にはシル材１９が介装さ
れている。従って、シリンダ１１内は、このメインピス
トン１８により第１の液室２１と第２の液室２３とに区
画されている。筒状部材１７の先端にはバックアップ部
材２８が螺合されており、筒状部材１７との間に、メイ
ンピ、ストン１８と共に、スペーサ２９とリーフバルブ
３０を筒状部材１７側に、リーフバルブ３１とカラー３
２をバックアップ部材２８側に、それぞれ押圧・固定し
ている。また、リーフバルブ３１ととバックアップ部材
２８との間には、メインバルブ３４とばね３５が介装さ
れており、リーフバルブ３１をメインピストン１８方向
に付勢している。

これらリーフバルブ３０．３１は、メインピストン１８
が停止している状態では、メインピストン］８に設けら
れた伸び側及び縮み細通路１８ａ。

１８ｂを、各々片側で閉塞しており、メインピストン１
８が矢印ＡもしくはＢ方向に移動するのに伴って片側に
開く。従って、両液室２１．２３に充填された作動油は
、メインピストン１８の移動に伴って、両通路１８ａ、
１８ｂのいずれかを通って、両液室２１，２３間を移動
する。このように両液室２１，２３間の作動油の移動が
両通路１８ａ、１８ｂに限られている状態で（よ　ロッ
ド１３の動きに対して発生する減衰力は大きく、サスペ
ンションの特性はハードとなる。

内部シリンダ１５の内部に収納されピエゾ荷重センサ２
５及びピエゾアクチュエータ２７は、第３図（Ａ）、　
　（Ｂ）に示すように、圧電セラミックスの薄板を電極
を挟んで積層した電歪素子積層体である。ピエゾ荷重セ
ンサ２５の各電歪素子は、ショックアブソーバ２に作用
する力、即ち減衰力によって分極する。従って、ピエゾ
荷重センサ２０− ５の出力を所定インピーダンスの回路により電圧信号と
して取り出せば、減衰力の変化率を検出することができ
る。

ピエゾアクチュエータ２７は、高電圧が印加されると応
答性良く伸縮する電歪素子を積層してその伸縮量を大き
くしたものであり、直接にはピストン３６を駆動する。

ピストン３６が第３図（Ｂ）矢印Ｂ方向に移動されると
、油密室３３内の作動油を介してプランジャ３７及びＨ
字状の断面を有するスプール４１も同方向に移動される
。こうして第３図（Ｂ）に示す位置（原点位置）にある
スプール４１が図中Ｂ方向に移動すると、第１の液室２
１につながる副流路１６ｃと第２の液室２３につながる
ブツシュ３９の副流路３９ｂとが連通されることになる
。この副流路３９ｂは、更にプレートバルブ４５に設け
られた油穴４５ａを介して筒状部材１７内の流路１７ａ
とが連通されているので、スプール４１が矢印Ｂ方向に
移動すると、結果的に、第７の液室２１と第２の液室２
３との間を流動する作動油流量が増加する。つまり、シ
１ ョックアブソーバ２は、ピエゾアクチュエータ２７が高
電圧印加により伸張すると、その減衰力特性を減衰力大
（ハード）の状態から減衰力小（ソフト）側に切り換え
、電荷が放電されて収縮すると減衰力特性を減衰力大（
ハード）の状態に復帰させる。

尚、メインピストン１８の下面に設けられたリーフバル
ブ３１の移動量は、バネ３５により、リーフバルブ３０
と較べて規制されている。また、プレートバルブ４５に
は、油穴４５ａより大径の油穴４５ｂが、油穴４５ａよ
り外側に設けられており、プレートバルブ４５がばね４
６の付勢力に抗してブツシュ３９方向に移動すると、作
動油は、油穴４５ｂを通って移動可能となる。従って、
スプール４］の位置の如何を問わず、メインピストン１
８が矢印Ｂ方向に移動する場合の作動油流量は、メイン
ピストン１８が矢印Ａ方向に移動する場合より大きくな
る。即ち、メインピストン１８の移動方向によって減衰
力を変え、ショックアブソーバとしての特性を一層良好
なものとしている２− のである。また、油密室３３と第１の液室２１との間に
は作動油補給路３８がチエツク弁３８ａと共に設けられ
ており、油密室３３内の作動油流量を一定に保っている
。

次に、上記したショックアブソーバ２の減衰力の発生パ
ターンを切換制御する電子制御装置４について、第４図
を用いて説明する。

この電子制御装ａ４には、車両の走行状態を検出するた
めのセンサとして、各ショックアブソーバ２のピエゾ荷
重センサ２５のイ包　　図示しないステアリングの操舵
角を検出するステアリングセンサ５０と、車両の走行速
度を検出する車速センサ５１と、図示しない変速機のシ
フト位置を検出するシフト位置センサ５２と、図示しな
いブレーキペダルの操作を検出するストップランプスイ
ッチ５３と、車体の上下方向の加速度αを検出する加速
度センサ５４等が接続されている。

これら検出信号等に基づき上述したピエゾアクチュエー
タ２７に制御信号を出力する電子制御装置４は、周知の
ＣＰＬＩ６１．ＲＯＭ６２．ＲＡＭ６４を中心に算術論
理演算回路として構成さね、これらとコモンバス６５を
介して相互に接続された入力部６７及び出力部６８によ
り外部との入出力を行なう。

電子制御装置４には、このほかピエゾ荷重センサ２５の
接続された減衰力変化率検出回路７０、ステアリングセ
ンサ５０および車速センサ５１の接続された波形整形回
路７３、各ピエゾアクチュエータ２７に接続される高電
圧印加回路７５、イグニッションスイッチ７６を介して
バッテリ７７から電源の供給を受はピエゾアクチュエー
タ駆動用の駆動電圧を出力するいわゆるスイッチングレ
ギュレータ型の高電圧電源回路７９、バッテリ７７の電
圧を変圧して電子制御装置４の作動電圧（５ｖ）を発生
する定電圧電源回路８０等が備えられている。各ピエゾ
荷重センサ２５．シフト位置センサ５２．ストップラン
プスイッチ５３．加速度センサ５４．減衰力変化率検出
回路７０．波形整形回路７３は入力部６７１こ、一方、
高電圧印加回路７５．高電圧電源回路７９は出力部６８
にそれぞれ接続されている。

減衰力変化率検出回路７０は各ピエゾ荷重センサ２５　
ＦＬ、　ＦＲ，ＲＬ、　ＲＲに対応して設けられた４個
の検出回路からなり、おのおのの検出回路は、路面から
ショックアブソーバ２が受ける作用力に応じてピエゾ荷
重センサ２５を含む回路から出力される電圧信号Ｖを、
ショックアブソーバ２の減衰力変化率としてＣＰＵ６１
に出力するよう構成されている。また、波形整形回路７
３（友　ステアリングセンサ５０や車速センサ５１から
の検出信号を、ＣＰＵ６１における処理に適した信号に
波形整形して出力する回路である。従って、ＣＰＵ６１
は、この減衰力変化率検出回路７０と波形整形回路７３
とからの出力信号、更にはストップランプスイッチ５３
等からの信号等に基づき、車両の走行状態を判別するこ
とができる。ＣＰＵ６１はかかる処理に基づいて各車輪
に対応して設けられた高電圧印加回路７５に制御信号を
出力する。

この高電圧印加回路７５は、高電圧電源回路７９から出
力される＋５００ボルトもしくは一］Ｏ１５− ０ボルトの電圧を、ＣＰＵ６１からの制御信号に応じて
、ピエゾアクチュエータ２７に印加する回路である。従
って、この減衰力切換信号によって、ピエゾアクチュエ
ータ２７が伸張（＋５００ボルト印加時）もしくは収縮
（−１００ボルト印加時）し、作動油流量が切り換えら
れて、ショックアブソーバ２の減衰力特性がソフトもし
くはハードに切り換えられる。即ぢ４　各ショックアブ
ソーバ２の減衰力特性は、高電圧を印加してピエゾアク
チュエータ２７を伸張させたときには、既述したスプー
ル４］　（第３図（Ｂ））により、ショックアブソーバ
２内の第１の液室２１と第２の液室２３と間を流動する
作動油の流量が増加するため減衰力の小さな状態となり
、負の電圧により電荷を放電させてピエゾアクチュエー
タ２７を収縮させたときには、作動油流量が減少するた
め減衰力の大きな状態となるのである。尚、ピエゾアク
チュエータ２７に蓄積された電荷が一旦放電されてしま
えば、負の電圧を取り除いても、ピエゾアクチュエータ
２７は収縮した状態のままとなり、ショッ６− クアブソーバ２は減衰力の大きな状態を維持する。

次に、上記した構成を備える本実施例のサスペンション
制御装置１が行なう減衰力制御について、第５図のフロ
ーチャートに基づき説明する。尚、この処理は、各車輪
５　ＦＬ、　ＦＲ，ＲＬ、　ＲＲのショックアブソーバ
２　ＦＬ、　ＦＲ，ＲＬ、　ＲＲについて各々独立に実
行されるものであるが、各車輪５についての処理に変わ
りはないので、特に区別せずに説明する。

第５図に示した減衰力切換制御ルーチンを起動すると、
まず入力部６７を介して減衰力変化率検出回路７０から
ショックアブソーバ２に作用する減衰力の変化率Ｖを検
出する処理を行ない（ステップ１００）、この減衰力変
化率Ｖに基づいて、減衰力Ｕを算出する処理を行なう（
ステップ１１０）。本実施例では、ショックアブソーバ
２に作用する力を検出するのに、圧電セラミックスを用
いたピエゾ荷重センサ２５を用いており、このピエゾ荷
重センサ２５の出力を所定インピーダンスの回路で検出
することにより、路面の状態を極めて応答性良く検出す
る減衰力変化率Ｖの信号を得ることができる。そこで、
この減衰力変化率Ｖを、荷重平均処理などソフトウェア
により構成された所定周波数のローパスフィルタで処理
した後、積分することにより減衰力Ｕを算出することが
できる。尚、本実施例では、減衰力Ｕの算出をソフトウ
ェアにより行なったが、ディスクリートな積分回路等に
より行なうものとしてもよい。

次に、入力部６７を介して加速度センサ５４から、車体
振軌即ちばね上の加速度αを読み込む処理を行ない（ス
テップ］２０）、この加速度αの方向について判別する
（ステップ］３０）。更に、ステップ１１０で算出した
減衰力Ｕの方向を併せ判別する（ステップ１４０，１４
５）。この結果、第６図に示すように、サスペンション
に関し、次の四つの状態が区別され、それらに応じてシ
ョックアブソーバ２の特性が制御される。

ばね上の加速度αが上向きでかつショックアブソーバ２
に作用する減衰力の方向が縮み側の場合、あるいは加速
度αが下向きでかつ減衰力Ｕの方向が伸び側の場合（即
ち、加速度αと減衰力Ｕの方１８− 向が同一の場合）には、サスペンションは加振状態にあ
るとして、高電圧印加回路７５から＋５００ボルトの高
電圧をピエゾアクチュエータ２７に印加して、ショック
アブソーバ２の減衰力の設定を小さな状態（ソフト）に
制御しくステップ］５０）、　ｒＮ　Ｅ　Ｘ　ＴＪに抜
けて本ルーチンを一旦終了する。

一方、ばね上の加速度αが上向きでかつショックアブソ
ーバ２に作用する減衰力の方向が伸び側の場合、あるい
は加速度αが下向きでかつ減衰力Ｕの方向が縮み側の場
合（即ち、加速度αと減衰力Ｕの方向が相反する場合）
には、ショックアブソーバ２の減衰力の設定を大きな状
態（ハード）に制御しくステップ１６０）、　ｒＮ　Ｅ
　Ｘ　ＴＪに抜けて本ルーチンを一旦終了する。ショッ
クアブソーバ２をハードに制御するのは、ショックアブ
ソーバ２の減衰力の設定がソフトからハードに切り換え
られた直後であれば、出力部６８からの制御信号により
高電圧印加回路７５から一１００ボルトをピエゾアクチ
ュエータ２７に印加してこれを９− 縮小し、既にピエゾアクチュエータ２７が縮んだ状態で
あればそのままに保持することによりなされる。

以上の構成を有する本実施例のサスペンション制御装置
］では、サスペンションが加振状態、即ちばね上の動き
とショックアブソーバ２の動き（ばね上−ばね下の相対
的な動き）とが同一方向の場合には、ショックアブソー
バ２の減衰力の設定を小さくし、制振状態、即ちばね上
の動きとショックアブソーバ２の動きとが逆方向の場合
には、ショックアブソーバ２の減衰力の設定を大きくす
る。この結果、減衰力の制御としては最も本質的な制御
が行なわ札悪路走行における車体の振動を速やかに抑制
することができる。また、段差の乗り越し等に対しても
、最適なショックアブソバ２の減衰力制御を実現し、乗
り心地を向上することができる。しかも、ばね上とばね
下の相対的な動きを、減衰力変化率Ｖの信号を積分した
減衰力Ｕの方向から判断しているので、応答性の遅れが
なく、外乱等による誤判断のおそれもない。従２０一 つて、本実施例のサスペンション制御装置］によれば、
ショックアブソーバ２の減衰力特性の制御を、精度良く
かつ応答性良く行なって、乗り心地を格段に向上するこ
とができる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、例えば減衰
力制御を各輪独立に行なうのではなく左右輪あるいは前
後輪−組として制御する制御する構成など、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得
ることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明のサスペンション制御装置
によれば、減衰力変化率から算出した減衰力とばね上の
加速度との方向に基づいて、加振状態ではショックアブ
ソーバの減衰力の設定を小さい側に制御し、制振状態で
はその設定を大きい側に制御するから、減衰力の制御を
応答性良く最適に行なうことができるという極めて優れ
た効果を奏する。従って、悪路走行時等における車体振
動を速やかに抑制でき、乗り心地が格段に改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明の一実施例としてのサスペンション制御装
置の全体構成を表わす概略構成図、第３図（Ａ）はショ
ックアブソーバ２の構造を示す部分断面図、第３図（Ｂ
）はショックアブソーバ２の要部拡大断面医第４図は本
実施例の電子制御装置４の構成を表わすブロック図、第
５図は減衰力切換制御ルーチンを示すフローチャート、
第６図はばね上前速度αと減衰力Ｕの方向の組み合わせ
を示す説明図、である。 １・・・サスペンション制御装置 ２　ＦＬ、　ＦＲ，ＲＬ、　ＲＲ・・・ショックアブソ
ーバ４・・・電子制御装置 ２５　ＦＬ、　ＦＲ，ＲＬ、　ＲＲ−・・ピエゾ荷重セ
ンサ２７　ＦＬ、　ＦＲ，ＲＬ、　ＲＲ・・・ピエゾア
クチュエータ５０・・・ステアリングセンサ　５１・・
・車速センサ７０・・・減衰力変化率検出回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　車輪と車体との間に設けられたショックアブソーバ
   の減衰力の発生パターンの設定を制御して、車両の振動
   を抑制するサスペンション制御装置であつて、 前記ショックアブソーバの減衰力変化率を検出する減衰
   力変化率検出手段と、 該検出された減衰力変化率を積分して、ショックアブソ
   ーバに作用する減衰力を推定する減衰力推定手段と、 前記車体の上下方向の加速度を検出するばね上加速度検
   出手段と、 前記推定された減衰力と前記検出されたばね上加速度と
   の方向が同一の場合には、前記ショックアブソーバの減
   衰力の設定を低い側に制御し、両者の方向が逆の場合に
   は、該減衰力の設定を高い側に制御する減衰力制御手段
   と を備えたサスペンション制御装置。