JPH06106949A - 車両のサスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 路面センサを適正に移動して、路面検出を最
適化すると共に、走行全域で制御系全体の遅れに対して
常にサスペンション特性を最適タイミングで切換える。 【構成】 前輪２と後輪３にそれぞれ減衰力を切換制御
することが可能なサスペンション５，５’を配設し、更
に車体１の前方下部に路面の凹凸を検出する路面センサ
１０を、路面検出位置を車体前方へ移動することが可能
に設ける。そして特に車速上昇時に、センサ移動装置１
１により路面センサ１０自体を突出して、路面検出位置
をステップ的に前方移動し、且つ各センサ移動状態でデ
ィレイ時間を算出して減衰力切換信号を前後輪サスペン
ション５，５’に出力し、少なくとも前輪２が路面検出
位置に達するタイミングと、制御系の遅れ時間を加味し
て前輪サスペンション５の減衰力が切換えられるタイミ
ングとを常に略一致する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の各車輪に設けら
れて、路面の凹凸状態に応じてサスペンション特性を切
換制御するサスペンション制御装置に関し、詳しくは、
走行全域で制御系の遅れに対して減衰力を確実に切換え
る制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、サスペンションはスプリングと
ショックアブソーバを有して車両の各車輪の車体と車軸
との間に設けられ、路面からの衝撃をスプリングで吸収
し、その跳ね返りの持続振動をショックアブソーバによ
り減衰して、衝撃等を緩和するものである。このためシ
ョックアブソーバの減衰力が大きいと、車体のロール等
を抑えて車両姿勢の安定性を向上できるが、路面の凹凸
に対して敏感に反応するためゴツゴツした乗り心地にな
る。逆に減衰力が小さいと、路面からの振動入力が低減
してソフトな乗り心地になる。このため近年、ショック
アブソーバに減衰力可変装置を付加して、サスペンショ
ン特性の減衰力を、良路と悪路の路面状態、制動、発
進、旋回等の走行状態に応じて制御し、操安性と乗り心
地を両立することを可能にした、セミアクティブサスペ
ンション装置が出現している。

【０００３】ここで、路面の凹凸に対してサスペンショ
ン特性を切換える制御では、車体前部に路面の凹凸を検
出する超音波方式等の路面センサが設けられる。この場
合に路面センサは、車両のピッチングによる検出誤差を
少なくするため、できるだけ前輪の近くに配置して路面
検出するように移動することが望まれる。

【０００４】一方、路面センサを固定したままに保つ
と、路面センサによる路面検出位置に車輪が実際に達す
る時間が、車速により変化する。またセンサ系、制御
系、アクチュエータ系には固有の遅れ時間があり、この
制御系全体の遅れ時間を考慮すると、或る車速以上にな
ると路面センサで検出した路面情報を、サスペンション
特性の切換制御に用いるための時間的な余裕が無くなっ
て、最適なタイミングでの変更ができなくなる。そこで
車両の走行全域で、車輪が路面検出位置に達するタイミ
ングと、制御系全体の遅れ時間を加味してサスペンショ
ン特性が切換えられるタイミングを常に一致するように
制御することが要求される。

【０００５】従来、上記路面の凹凸に対するサスペンシ
ョン特性切換制御に関しては、例えば特開平３−１８２
８２５号公報の先行技術がある。ここで車体の前端下部
に路面凹凸センサを設け、このセンサ出力に基づいてサ
スペンション特性を切換えることが示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、路面凹凸センサが車体に固定して
設けられ、常に前輪の前方一定距離だけ離れた路面を検
出する構成であるから、高速時には制御系全体の遅れ時
間によりサスペンション特性を、最適なタイミングで切
換制御することができないことがある。

【０００７】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、路面センサを適正に移動して、路面検出を最適化す
ると共に、走行全域で制御系全体の遅れに対して常にサ
スペンション特性を最適タイミングで切換えることを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、車輪にスプリング、減衰力可変装置を有
するショックアブソーバ、減衰力を切換制御するアクチ
ュエータを備えたサスペンションを配設する車両におい
て、車体前方下部に路面の凹凸を検出する路面センサ
を、移動装置を備えて路面検出位置を車体前方へ移動す
ることが可能に設け、この路面センサと走行状態の信号
を制御ユニットで処理し、制御系の遅れを生じないよう
に移動装置にステップ的な移動信号を出力し、且つセン
サ最短固定状態と各センサ移動状態で、少なくとも前輪
が車速に応じて路面検出位置に達する時間と制御系全体
の遅れ時間によりディレイ時間を調整して減衰力切換信
号をアクチュエータに出力するように構成するものであ
る。

【０００９】

【作用】上記構成に基づき、路面センサで路面が正確に
検出され、この路面センサによる路面情報でサスペンシ
ョンの減衰力が切換制御される。そして低速時には路面
センサが最短位置に固定され、この状態で前輪が車速に
応じて路面検出位置に達する時間から制御系全体の遅れ
時間を減算してディレイ時間を算出し、このディレイ時
間経過後に減衰力切換信号をアクチュエータに出力す
る。また車速が上昇して前輪が路面検出位置に速く達す
るようになると、移動装置により路面センサ自体が突出
し、路面検出位置が車体前方へステップ的に移動して遠
ざかるようになり、こうして所定の車速域毎に制御系全
体の遅れ時間が確保される。そしてこの各移動状態でも
同様にディレイ時間を算出して減衰力切換信号を出力す
ることで、少なくとも前輪が路面検出位置に達するタイ
ミングと、制御系の遅れ時間を加味して前輪サスペンシ
ョンの減衰力が切換えられるタイミングとが常に略一致
したものになり、こうして走行全域で車両姿勢を確実に
安定化することが可能になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、車両のサスペンション制御系の概
略について説明する。符号１は車体であり、前輪２と後
輪３の車軸４と車体１との間に、サスペンション５，
５’がそれぞれ介設されている。前輪サスペンション５
は、車体１と車軸４との間にスプリング６と減衰力可変
式ショックアブソーバ２０を並列的に設け、ショックア
ブソーバ２０の上部に減衰力を切換制御するアクチュエ
ータとして電動式のモータ７を設けて構成される。後輪
サスペンション５’も同一の構成であり、同一部分には
同一の符号にダッシュを付して説明を省略する。

【００１１】また車体１の前輪２の直前方には、路面の
凹凸を検出する路面センサ１０が移動装置１１に装着し
て設けられ、アクチュエータのモータ１２により路面セ
ンサ１０を前方にリニアに移動して路面検出位置を変化
することが可能になっている。また走行状態を検出する
ため車速センサ１３を有する。そして路面センサ１０と
車速センサ１３の信号は制御ユニット１４に入力し、制
御ユニット１４の出力信号で前後輪サスペンション５，
５’のモータ７，７’と、移動装置１１のモータ１２を
作動するように構成される。

【００１２】制御ユニット１４は、路面情報に応じた減
衰力切換信号を選択し、更に制御系の遅れに対して減衰
力切換信号の出力タイミングや、路面検出位置を制御す
る。以下にその制御則について説明する。車速をＶ、制
御系全体の遅れ時間をΔｔ、センサとタイヤ中心との最
短前後距離をＬｏ、センサ移動量をΔＬ、路面凹凸情報
を制御に使用する際に調整されるディレイ時間をΔＴと
すると、次式が成立する。 （Ｌｏ＋ΔＬ）／Ｖ＝Δｔ＋ΔＴ 従って、ディレイ時間ΔＴは次式で算出される。 ΔＴ＝（Ｌｏ＋ΔＬ）／Ｖ−Δｔ そこでセンサ移動量ΔＬを車速Ｖとの関係で、常に（Ｌ
ｏ＋ΔＬ）／Ｖ−Δｔ≧０、が成立するように増大変化
して路面検出位置を車体前方へ移動すると、ディレイ時
間ΔＴを常に算出することが可能になる。そしてこのデ
ィレイ時間ΔＴを経過後に減衰力切換信号を出力するよ
うに制御することで、常に制御系全体の遅れ時間Δｔを
確保して、走行全域で少なくとも前輪２が路面検出位置
に達するのと略一致した最適タイミングで、前輪サスペ
ンション５の減衰力を切換えることができる。

【００１３】そこで先ずΔＬ＝０の場合において、低速
時のディレイ時間算出可能な設定車速Ｌｏ／Δｔを求め
る。この設定車速以降ではセンサ移動量ΔＬを、車速Ｖ
の増大に応じて、ΔＬ＝Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、・・（Ｌ１
＜Ｌ２＜Ｌ３・・）のようにステップ的に増大するよう
に設定し、この移動信号を移動装置１１に出力する。ま
た各センサ移動状態において、ディレイ時間ΔＴを上記
式により算出し、このディレイ時間ΔＴの経過後に減衰
力切換信号を前後輪サスペンション５，５’に出力す
る。

【００１４】図２において、減衰力可変式ショックアブ
ソーバ２０の具体的構成について説明する。ショックア
ブソーバ２０は、車軸４側のシリンダ２１に車体１側の
ロッド２２がピストン２３を有して移動可能に挿入さ
れ、このピストン２３により上部室２４と下部室２５に
区画してオイルＯが充填される。ピストン２３には伸び
側のメイン通路２６とメインバルブ２６ａが、縮み側の
メイン通路２７とメインバルブ２７ａがそれぞれ設けら
れる。そしてロッド上昇で伸びる際には、一方のメイン
バルブ２６ａが開き上部室２４からオイルＯがメイン通
路２６を介して下部室２５に流れ、逆にロッド下降で縮
む場合は、他方のメインバルブ２７ａが開き下部室２５
からオイルＯがメイン通路２７を介して上部室２４に流
れる。ここで各メイン通路２６，２７のオリフィス口径
は小さく設定され、これにより伸び側と縮み側で等しい
ハードな減衰力を生じる。

【００１５】またロッド２２の内部には、減衰力可変装
置３０が設けられている。この減衰力可変装置３０は、
ロッド２２の中心に連通孔３１が下端を下部室２５に連
通して設けられ、この連通孔３１が伸び側のサブ通路３
２とサブバルブ３２ａ、縮み側のサブ通路３３とサブバ
ルブ３３ａ、及び両者兼用のサブ通路３４を介して上部
室２４に連通する。また連通孔３１にはモータ７からの
シャッタ３５が連結ロッド３６を介して回転可能に挿入
され、このシャッタ３５の円周上に３種類の孔３８，３
９，４０が所定の回転角度づつ変位して設けられる。

【００１６】そこで、モータ７によりシャッタ３５が所
定の角度回転位置して、孔３８のみがサブ通路３２に連
通すると、ロッド下降で縮む場合は、サブバルブ３２ａ
が閉じる。またロッド上昇で伸びると、そのサブバルブ
３２ａも開き上部室２４のオイルＯがサブ通路３２にも
流れてオリフィス口径を増すことになり、これにより伸
び側がソフトで縮み側がハードな図３の第１モードの減
衰力特性になる。次いでモータ７により他の孔３９がサ
ブ通路３３に連通すると、この場合には、上述と逆にロ
ッド下降で縮む場合にのみ、サブバルブ３３ａも開いて
オリフィス口径を増すことになり、このため伸び側がハ
ードで縮み側がソフトな図３の第２モードの減衰力特性
になる。更に、モータ７により他の孔４０がサブ通路３
４に連通すると、この場合はサブ通路３４に常時オイル
Ｏが流れてオリフィス口径を増すため、伸び側と縮み側
共にややソフトな図３の第３モードの減衰特性になる。
こうしてモータ７により３種類のモードの減衰特性を得
ることが可能になる。

【００１７】次に、この実施例の作用を、図４のフロー
チャートを用いて説明する。先ず車両走行時にステップ
Ｓ１で車速Ｖを読込み、ステップＳ２でΔＬ＝０として
センサ位置を最短距離に固定し、ステップＳ３でこの場
合の車速Ｖとディレイ時間算出可能な設定車速Ｖｓ０
（Ｌｏ／Δｔ）を比較して走行状態をチェックする。こ
こで実用的な数値として、例えばＬｏ＝０．５ｍ，Δｔ
＝０．０３秒とすると、Ｌｏ／Δｔ＝６０Ｋｍ／ｈにな
る。

【００１８】そこで設定車速Ｖｓ０以下の低速時には、
ステップＳ４に進みディレイ時間ΔＴを算出する。そこ
でディレイ時間ΔＴは、前輪２が車速Ｖに応じて路面検
出位置（Ｌｏ）に達する時間Ｌｏ／Ｖから、制御系全体
の遅れ時間Δｔを減算して算出され、車速Ｖに対し図５
（ａ）の制御ディレイ時間特性の曲線ａ０のように、減
少関数的に調整される。このため車速Ｖが低くて、前輪
２が路面センサ１０の路面検出位置に比較的遅く達する
場合は、これに対応してディレイ時間ΔＴも長くなる。

【００１９】その後ステップＳ５で路面センサ１０の出
力Ｌｎを読込み、ステップＳ６で路面高さΔＨを、セン
サ取付け高さＨｏとセンサ出力Ｌｎで、ΔＨ＝Ｌｎ−Ｈ
ｏ、により算出する。またステップＳ７で路面高さΔＨ
の時間履歴データΔｈを作成し、ステップＳ８でこの時
間履歴データΔｈ、マイコン演算周期等により今回の減
衰力変更に必要な路面高さ情報Δｈ（ΔＴ）を算出す
る。そしてステップＳ９でこの路面高さ情報Δｈ（Δ
Ｔ）に適した減衰力特性を定め、この減衰力切換信号
を、上記ディレイ時間ΔＴの経過後に、前後輪サスペン
ション５，５’のショックアブソーバ２０，２０’のモ
ータ７，７’に同時に出力する。そこで上述の車速Ｖの
低い場合は、長いディレイ時間ΔＴにより減衰力切換信
号が遅く出力され、これにより少なくとも前輪２が路面
検出位置に達するのと略一致した最適タイミングで、前
輪サスペンション５の減衰力可変装置３０が適正な減衰
力に切換わる。

【００２０】そこで図６のように、路面センサ１０が凸
部Ａを検出すると、図３の第２モードの減衰力切換信号
がモータ７，７’に出力して、前輪サスペンション５の
減衰力可変装置３０がその特性に切換わる。このため前
輪２が実際に凸部Ａを走行して上方移動する際に、減衰
力可変装置３０は縮み側がソフトで伸が側がハードに減
衰作用する。次いで後輪３がその凸部Ａを走行する際に
は、既に後輪サスペンション５’が同一の特性に切換わ
っているため、同様に減衰作用して車体１の上方移動が
抑えられる。

【００２１】一方、路面センサ１０が凹部Ｂを検出する
と、今度は図３の第１モードの減衰力切換信号がモータ
７，７’に出力し、前輪２と後輪３が実際に凹部Ｂを走
行して下方移動する際に、前後輪サスペンション５，
５’の減衰力可変装置３０は、伸び側がソフトで縮み側
がハードに減衰作用して、車体１の下方移動が抑えられ
る。こうして車両の車体１は、路面の凹凸部Ａ，Ｂに対
して上下動の少ない姿勢を保つように確実に制御され
る。

【００２２】次に、設定車速Ｖｓ０以上の中高速時に
は、図４のフローチャートのステップＳ３からステップ
Ｓ１０に進み、ΔＬ＝Ｌ１として、路面検出位置を図５
（ｂ）のセンサ移動特性の曲線ｂ１のように設定して、
この移動信号を出力する。そこで移動装置１１により路
面センサ１０自体が車体前方に突出して、路面検出位置
がセンサ移動量Ｌ１分だけ前方移動する。このため車速
Ｖの上昇により前輪２が路面検出位置に速く達するのに
対応して、路面検出位置が余裕を持って車体前方へ遠ざ
けられるのであり、こうして再び上述と同様に制御系全
体の遅れ時間Δｔが確保され、ディレイ時間ΔＴを算出
することが可能になる。

【００２３】この場合の設定車速Ｖｓ１は（Ｌｏ＋Ｌ
１）／Δｔになり、ステップＳ１１で車速Ｖと設定車速
Ｖｓ１を比較する。そして設定車速Ｖｓ１以下では、ス
テップＳ１２に進んで、この場合の前輪２が車速Ｖに応
じて路面検出位置に達する時間（Ｌｏ＋Ｌ１）／Ｖか
ら、制御系全体の遅れ時間Δｔを減算してディレイ時間
ΔＴを算出するのであり、このディレイ時間ΔＴは図５
（ａ）の曲線ａ１のようになって上述と同様に調整され
る。そして再びステップＳ５以降に進み、センサ信号に
基づく路面情報を得て減衰力特性を定め、この減衰力切
換信号を上記ディレイ時間ΔＴの経過後に出力する。従
って、この車速上昇時にも、少なくとも前輪２が路面検
出位置に達するのと略一致した最適タイミングで、前輪
サスペンション５の減衰力可変装置３０が適正な減衰力
に切換わり、前輪２と後輪３が路面の凹凸部Ａ，Ｂに達
する際に、前後輪サスペンション５，５’が減衰作用し
て、車両姿勢が確実に安定制御される。

【００２４】車速Ｖが設定車速Ｖｓ１以上に上昇する
と、図４のフローチャートのステップＳ１１からＳ１３
に進んでセンサ移動量ΔＬがＬ２に増大され、以下同様
にして制御される。ここで上述の具体的な数値、Ｌｏ＝
０．５ｍ，Δｔ＝０．０３秒、及びセンサ移動量ΔＬの
最大を例えばΔＬ＝０．５ｍとすると、制御可能な最大
車速は１２０Ｋｍ／ｈになり、充分に実用可能となる。

【００２５】尚、路面センサ１０が平坦な路面を検出す
る場合には、減衰力可変装置３０が図３の第３モードの
特性で伸び側と縮み側がややソフトなものに制御され、
これにより乗り心地が良好になる。

【００２６】以上、本発明の実施例としてセミアクティ
ブサスペンション装置について説明したが、アクティブ
サスペンション装置、車両挙動特性変更手段にも適応す
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
体に路面センサを設け、路面の凹凸状態に応じてサスペ
ンションの特性を切換える制御において、路面センサが
常に車輪に近い路面を検出することを前提にして構成さ
れるので、車両のピッチング等の影響が少ない状態で正
確に路面を検出することができ、制御精度も向上する。
制御系の遅れに対して路面センサ自体の突出で路面検出
位置をステップ的に前方移動して常に制御系の遅れ時間
を確保し、この状態でディレイ時間を算出して減衰力切
換信号を出力するように制御するので、制御系の遅れに
対して常に最適タイミングでサスペンション特性を切換
えることができ、走行全域で確実に車両姿勢を安定化す
ることが可能になる。また路面センサの突出は少なくて
済み、ディレイ時間により制御が容易になる。

【００２８】路面センサは、移動装置により前後移動す
る構成であるから、構造が簡単で実用性が高い。路面セ
ンサは、車速の上昇に応じて徐々に車体の前方に突出す
るので、極低速の小回り時に邪魔になったり、破損する
ことは無い。また路面センサが車両のデザインに与える
影響は全く無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両のサスペンション制御装置の
実施例を示す全体の構成図である。

【図２】減衰力可変式ショックアブソーバを示す断面図
である。

【図３】サスペンションの減衰力特性を示す図である。

【図４】路面の凹凸状態に応じたサスペンション特性の
切換制御を示すフローチャートである。

【図５】ディレイ時間とセンサ移動量の調整状態を示す
図である。

【図６】路面の凹凸状態を示す略図である。

【符号の説明】

１ 車体 ２ 前輪 ３ 後輪 ５，５’ サスペンション ６，６’ スプリング ７，７’ モータ １０ 路面センサ １１ 移動装置 １３ 車速センサ １４ 制御ユニット ２０，２０’ ショックアブソーバ ３０ 減衰力可変装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪にスプリング、減衰力可変装置を有
   するショックアブソーバ、減衰力を切換制御するアクチ
   ュエータを備えたサスペンションを配設する車両におい
   て、車体前方下部に路面の凹凸を検出する路面センサ
   を、移動装置を備えて路面検出位置を車体前方へ移動す
   ることが可能に設け、この路面センサと走行状態の信号
   を制御ユニットで処理し、制御系の遅れを生じないよう
   に移動装置にステップ的な移動信号を出力し、且つセン
   サ最短固定状態と各センサ移動状態で、少なくとも前輪
   が車速に応じて路面検出位置に達する時間と制御系全体
   の遅れ時間によりディレイ時間を調整して減衰力切換信
   号をアクチュエータに出力するように構成することを特
   徴とする車両のサスペンション制御装置。
2. 【請求項２】 制御ユニットは、各センサ移動状態にお
   いてディレイ時間を、車速に対して減少関数的に調整す
   ることを特徴とする請求項１記載の車両のサスペンショ
   ン制御装置。