JPH0633421Y2 - 車両用ショックアブソーバの減衰力制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 ［産業上の利用分野］ 本考案は、車輪と車体とが近付いているか遠ざかってい
るかを表わす車輪対車体相対速度の極性信号、及び車体
と路面とが近付いているか遠ざかっているかを表わす車
体対路面相対速度の極性信号を夫々検出し、その検出し
た各極性信号が同相であるか逆相であるかによってショ
ックアブソーバの減衰力を切り換える、車両用ショック
アブソーバの減衰力制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、所謂スカイフックの原理に基づいて車両の上
下振動を抑制する技術が知られている。すなわち、空中
に仮想した基準線から車体までの距離と該基準線から車
輪までの距離とを制御して車両の上下振動を制御するも
のである。この技術を実際の車両に適用する際には、車
体が路面に対して近付いているか遠ざかっているかを表
わす車体対路面相対速度の極性信号、及び車体が車輪に
対して近付いているか遠ざかっているかを表わす車輪対
車体相対速度の極性信号を夫々求め、これら両極性信号
が同相であるか逆相であるかに応じて車両のショックア
ブソーバの減衰力を高い値または低い値に切り換える制
御を行なっている。

ところで、車体対路面相対速度の極性信号は、車体の上
下方向加速度を計測し、該上下方向加速度を積分するこ
とにより生成していた。この上下方向加速度の積分は、
例えば、電気的に計測した上下方向加速度信号を、ロー
パスフィルタのような積分回路で処理することにより行
なわれていた。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、計測された上下方向加速度信号の周波数変動に
伴い、積分回路から出力される極性信号と上記上下方向
加速度信号との位相差が大きく変化してしまうという問
題点があった。例えば、上下方向加速度信号の周波数が
積分回路を構成するローパスフィルタの遮断周波数と等
しいときは、上下方向加速度信号の位相に対して極性信
号の位相は90°遅れる。ところが、上下方向加速度信号
の周波数が上記遮断周波数から離れると、上下方向加速
度信号と極性信号との位相差は、さらに減少もしくは増
加する。一般に、車体の上下方向加速度は路面状況に応
じて不規則に変化するので、上下方向加速度信号の周波
数は常時大きく変動している。したがって、上下方向加
速度信号と極性信号との間には、正確に把握できない位
相差が常時生じていた。

このため、上記のように上下方向加速度信号に対して特
定できない位相差を有する極性信号を用いてショックア
ブソーバの減衰力を切り換える従来の減衰力制御装置で
は、車体振動を有効に抑制できいないといった問題があ
った。

本考案は、こうした問題に鑑みなされたもので、上下方
向加速度信号の周波数変動に影響されることなく、車体
対路面相対速度の極性信号を正確に検出して、ショック
アブソーバの減衰力切換制御を常時良好に実行すること
ができる車両用ショックアブソーバの減衰力制御装置を
提供することを目的とする。

考案の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成するためになされた本考案は、車輪と
車体との相対変位を検出する変位検出手段と、 該変位検出手段からの検出信号に基づき、車輪と車体と
が近付いているか遠ざかっているかを表わす車輪対車体
相対速度の極性信号を発生する第１の極性信号発生手段
と、 車体の上下方向加速度を検出して加速信号を出力する加
速度検出手段と、 該加速度検出手段から出力される加速度信号を所定周期
でサンプリングして保持する保持手段と、 該保持手段が保持した加速度信号と上記加速度検出手段
から出力される加速度信号とを大小比較し、該比較結果
に基づき、車体と路面とが近付いているか遠ざかってい
るかを表わす車体対路面相対速度の極性信号を発生する
第２の極性信号発生手段と、 上記各極性信号発生手段から出力される各極性信号が同
相であるときショックアブソーバの減衰力を高くし、各
極性信号が逆相であるときショックアブソーバの減衰力
を低くする、減衰力切換手段と、 を備えたことを特徴とする車両用ショックアブソーバの
減衰力制御装置を要旨としている。

［作用］ 上記のように構成された本考案の車両用ショックアブソ
ーバの減衰力制御装置においては、変位検出手段が、車
輪と車体との相対変位を検出し、第１の極性発生手段
が、その検出結果に基づき、車輪と車体とが近付いてい
るか遠ざかっているかを表わす車輪対車体相対速度の極
性信号を発生する。

また、加速度検出手段が、車体の上下方向の加速度を検
出し、保持手段が、この加速度検出手段から出力される
加速度信号を所定周期でサンプリングして保持する。そ
して、第２の極性信号発生手段が、この保持手段が保持
した加速度信号と加速度検出手段から出力される加速度
信号とを大小比較して、その比較結果に基づき、車体と
路面とが近付いているか遠ざかつているかを表わす車体
対路面相対速度の極性信号を発生する。

そして、減衰力切換手段が、上記各極性信号発生手段か
ら出力される各極性信号が同相であるか逆相であるかに
応じて、各極性信号が同相であればショックアブソーバ
の減衰力を高くし、各極性信号が逆相であるときショッ
クアブソーバの減衰力を低くする、といった手順でショ
ックアブソーバの減衰力を高・低２段階に切り換える。

すなわち、本考案では、保持手段及び第２の極性信号発
生手段によって、従来のように積分回路を使用すること
なく、加速度検出手段からの加速度検出信号に基づき、
車体と路面とが近付いているか遠ざかっているかを表わ
す車体対路面相対速度の方向を表す極性信号が生成され
る。

このため、減衰力切換手段に入力される車体対路面相対
速度の極性信号は、車体の上下方向の振動周波数が変動
しても、車体加速度と位相差を生じることはなく、減衰
力切換手段によってショックアブソーバの減衰力を良好
に制御することができるようになる。

なお、第２の極性信号発生手段において、保持手段が保
持した加速度信号と加速度検出手段から出力される加速
度信号との大小比較結果に基づき、車体対路面相対速度
の極性信号を生成できる理由は、以下の通りである。

まず車体対路面相対速度は、車体と路面との距離（相対
変位）を微分したものであるため、その距離の変化に対
して位相が90度進んだものとなり、車体対路面相対速度
の極性は、車体と路面とが遠ざかっている場合には
「正」、車体と路面とが近付いている場合には「負」に
なる。

一方、加速度検出手段にて検出される車体の上下方向の
加速度は、車体対路面の相対加速度に対応するため、車
体対路面相対速度に対して位相が90度進んだものとな
る。

従って、車体と路面とが遠ざかっており、車体対路面相
対速度の極正が「正」になる領域では、車体加速度は減
少し、逆に、車体と路面とが近付いており、車体対路面
相対速度の極性が「負」になる領域では、車体加速度は
増加する。

そこで、本考案では、第２の極性信号発生手段におい
て、保持手段が保持した加速度信号と加速度検出手段か
ら出力される加速度信号とを大小比較することにより、
車体の上下加速度の増減方向を検出し、その検出結果
（比較結果）に基づき、車体と路面とが近付いているか
遠ざかっているかを表わす車体対路面相対速度の極性信
号を生成するようにしているのである。

［実施例］ 次に本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

まず第２図は本考案が適用されたショックアブソーバ制
御装置全体の構成を表すシステム構成図である。

ショックアブソーバ制御装置１は、車輪２と車体３との
間に介装されたコイルスプリング４と並設されたショッ
クアブソーバ５、該ショックアブソーバ５のコントロー
ルロッド5aおよびバルブ5bを回動して減衰力をハード
（高減衰力）またはソフト（低減衰力）の２段階に切り
換えるモータ６、車輪２と車体３との相対変位を検出す
るロータリエンコーダ７、車体３の上下方向加速度を検
出する加速度センサ８、上記ロータリエンコーダ７の出
力する変位信号から車輪対車体相対速度極性信号を生成
する車輪対車体相対速度極性信号発生回路９、上記加速
度センサ８の出力する加速度信号から車体対路面相対速
度極性信号を生成する車体対路面相対速度極性信号発生
回路10、上記車輪対車体相対速度極性信号および車体対
路面相対速度極性信号を入力してショックアブソーバ５
の減衰力を切り換える減衰力切換信号を出力する減衰力
切換信号発生回路11、上記減衰力切換信号に応じて前記
モータ６を駆動する駆動回路12から構成されている。

なお、本実施例においては、ロータリエンコーダ７が変
位検出手段に、車輪対車体相対速度極性信号発生回路９
が第１の極性信号発生手段に、加速度センサ８が加速度
検出手段に、車体対路面相対速度極性信号発生回路10が
保持手段及び第２の極性信号発生手段に、モータ6,減衰
力切換信号発生回路11及び駆動回路12が減衰力切換手段
に、それぞれ相当する。

車輪対車体相対速度極性信号発生回路９は、位相弁別器
13、RSフリップフロップ14から構成されている。また、
車体対路面相対速度極性信号発生回路10は、ストレーン
アンプ15、サンプルホールド回路16、コンパレータ17お
よび発振器18から構成されている。さらに減衰力切換信
号発生回路11は、反一致回路19、NOT回路20、RSフリッ
プフロップ21,22、シュミットトリガ回路23,24から構成
されている。

次に、車体対路面相対速度極性信号発生回路10の構成を
第１図に基づいて説明する。

車体対路面相対速度極性信号発生回路10は、第１図に示
すように、ストレーンアンプ15、抵抗器31、サンプルホ
ールド回路16、抵抗器32,33、コンパレータ17および発
振器18から構成されている。

次に、その動作を第１図の回路図および第３図のタイミ
ングチャートに従って説明する。なお、第３図に示す各
点の波形は、第１図の回路図に同一符号で示す位置にお
いて観測されるものである。車体上下方向加速度の加速
度センサ８による検出結果は、ストレーンアンプ15に入
力され、上下方向加速度信号であるａ点波形として出力
される。一方、発振器18からサンプルホールド回路16に
は、ｂ点波形のようなクロック信号が入力されている。
サンプルホールド回路16は、上下方向加速度信号である
ａ点波形を、ｂ点波形で示すクロック信号に応じてサン
プルホールドし、標本抽出保持信号であるｃ点波形を出
力する。コンパレータ17は、ａ点波形とｃ点波形とを入
力し、ｃ点波形の電圧がａ点波形の電圧を上回ったとき
にハイレベルとなるｄ点波形を出力する。すなわち、車
体上下方向加速度が増加する時刻T1から時刻T2の間は、
ａ点波形の電圧がｃ点波形の電圧より高いのでｄ点波形
はローレベルとなる。しかし、車体上下方向加速度が減
少する時刻T2から時刻T3の間は、ｃ点波形の電圧がａ点
波形の電圧を上回るのでｄ点波形はハイレベルとなる。
以降同様に、ｄ点波形は、時刻T3から時刻T4まではロー
レベル、時刻T4から時刻T5まではハイレベルに変化す
る。このように、車体対路面相対速度極性信号であるｄ
点波形がコンパレータ17から出力される。

次に、車輪対車体相対速度極性信号発生回路９の構成を
第４図に基づいて説明する。

車輪対車体相対速度極性信号発生回路９は、第４図に示
すように、コンデンサ41,42、NOT回路43,44、NAND回路4
5,46から成る位相弁別器13、NAND回路47,48から成るRS
フリップフロップ14およびNOT回路49から構成されてい
る。

次に、その動作を第４図の回路図、第５図、第６図の両
タイミングチャートに従って説明する。なお、第５図、
第６図に示す各点の波形は、第４図の回路図に同一符号
で示す位置において観測されるものである。車輪対車体
相対変位が減少するときは、ロータリエンコーダ７か
ら、第５図に示す、ｅ点波形およびｆ点波形のように１
／４波長の位相差（時刻T11と時刻T12との間隔）を有す
る２つのパルス列が出力される。ｅ点波形は、時刻T13
においてローレベルに変化するが、このときコンデンサ
41の作用によりｇ点波形にようなパルス列が得られる。
ｇ点波形はNOT回路43の作用により、ｈ点波形のように
反転する。該ｈ点波形と上記ｆ点波形とがNAND回路45に
入力され、その出力としてｉ点波形のようなパルス列が
位相弁別器13の一方の出力として得られる。第６図に示
すように、車輪対車体相対変位が減少するときは、位相
弁別器13の一方の出力であるｉ点波形がパルス列とな
り、位相弁別器13の他方の出力であるｊ点波形はハイレ
ベルに維持される。一方、車輪対車体位相変位が増加す
るときは、ｉ点波形はハイレベルに維持され、ｊ点波形
はパルス列となる。上記ｉ点波形およびｊ点波形がRSフ
リップフロップ14を構成するNAND回路47,48に入力され
る。従って、ｉ点波形の時刻T21におけるローレベルの
変化に応じてRSフリップフロップ14の出力であるｋ点波
形はハイレベルにセットされる。一方、ｊ点波形の時刻
T22におけるローレベルへの変化に応じてｋ点波形はロ
ーレベルにリセットされる。以後同様に、ｋ点波形は、
ｉ点波形およびｊ点波形の変化に応じて時刻T23、時刻T
24、時刻T25において、セット、リセットを繰り返す。
このRSフリップフロップ14の出力であるｋ点波形は、NO
T回路49の作用により反転し、車輪対車体相対速度極性
信号であるｍ点波形として出力される。

次に、既述したショックアブソーバ制御装置１の動作を
第７図のタイミングチャートに従って説明する。第７図
に示す動作は、第８図に示すように、油圧加振機51によ
り車輪２に対して矢印ＡおよびＢで示す方向に、周波数
1.5〔Hz〕振幅±10〔mm〕の振動を加えた場合のもので
ある。

第７図に示すように、車輪２の加振が開始されると、車
輪対車体相対速度極性信号発生回路９から車輪対車体相
対速度極性信号（第２図のｍ点波形）が、一方、車体対
路面相対速度極性信号発生回路10から車体対路面相対速
度極性信号（第２図のｄ点波形）が各々減衰力切換信号
発生回路11に入力される。該減衰力切換信号発生回路11
は、上記両入力信号に応じてハード切換信号（第２図の
ｐ点波形）およびソフト切換信号（第２図のａ点波形）
を駆動回路12に出力し、該駆動回路12はハード切換信号
に対してはモータ６を正転させ、ソフト切換信号に対し
てはモータ６を逆転させてショックアブソーバ５の減衰
力を２段階に切り換える。すなわち、時刻T31におい
て、車輪対車体相対速度極性信号と車体対路面相対速度
極性信号とは共にハイレベルの同相となるので、該時刻
T31から所定時間後の時刻T32までハード切換信号が出力
（ON）される。一方、時刻T33において、車輪対車体相
対速度極性信号はハイレベルであるが、車体対路面相対
速度極性信号はローレベルに変化し、両極性信号が逆相
となるので、該時刻T33から所定時間後の時刻T34までソ
フト切換信号が出力（ON）される。以後、両極性信号が
同相となったときはハード切換信号を、一方、逆相とな
ったときはソフト切換信号を各々所定時間に亘って出力
する制御が繰り返される。

なお、本実施例において、加速度センサ８が加速度検出
手段として、サンプルホールド回路16が保持手段とし
て、コンパレータ17が比較手段として各々機能する。

上記構成をなす本実施例によれば、加速度センサ８、サ
ンプルホールド回路16およびコンパレータ17から成る簡
単な構成で、車体指導の周波数が変化した場合でも、車
体の上下方向加速度に対して位相差を生じない車体対路
面相対速度極性信号を得ることができる。

また、車体対路面相対速度極性信号発生回路10のうちコ
ンパレータ17の入力抵抗32,33の値を調整するだけで正
常な作動が可能となるめ、調整工数および製造費用を低
減できると共に、車体対路面相対速度極性信号発生回路
10の信頼性も向上する。

さらに、ロータリエンコーダ７、位相弁別器13およびRS
フリップフロップ14から成る簡単な構成で、各種周波数
の振動が車輪に加わった場合でも、車体と車輪との変位
に対して位相差を生じない車輪対車体相対速度極性信号
を得ることができる。

また、車輪対車体相対速度極性信号発生回路９を位相弁
別器13およびRSフリップフロップ14の組み合わせで構成
しているので、回路素子の調整が不要となり、製造工数
および製造費用が低減できると共に、車輪対車体相対速
度極性信号発生回路９の信頼性も向上する。

さらに、車輪と車体との変位に対して位相差を生じない
車輪対車体相対速度極性信号と、車体の上下方向加速度
に対して位相差を生じない車体対路面相対速度極性信号
とが得られるので、上記両極性信号を使用して、スカイ
フックの原理に基づき車体振動抑制を目的とするショッ
クアブソーバ減衰力切り換え制御を好適に行なうことが
できる。すなわち、車輪と車体との各振動の一周期毎に
減衰力を高低の２段階に切り換える制御が実現できる。

以上本考案の実施例について説明したが、本考案はこの
ような実施例に何等限定されるものではなく、本考案の
要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し
得ることは勿論である。

考案の効果 以上詳述したように、本考案の車両用ショックアブソー
バの減衰力制御装置によれば、第２の極性信号発生手段
から出力される極性信号を、車体の振動周波数の変動に
影響されることなく、常に車体加速度と同位相にするこ
とができる。このため、この極性信号と第１の極性信号
発生手段から出力される極性信号とに基づきショックア
ブソーバの減衰力を切り換える減衰力切換手段によっ
て、車輪と車体との各振動の一周期毎にショックアブソ
ーバの減衰力を高・低２段階に切り換える減衰力制御
を、車体の挙動に対応して高精度に実行することがで
き、車体振動を良好に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案一実施例である車体対路面相対速度極性
信号発生回路を示す回路図、第２図はショックアブソー
バ制御装置のシステム構成図、第３図は車体対路面相対
速度極性信号発生回路の動作を示すタイミングチャー
ト、第４図は車輪対車体相対速度極性信号発生回路を示
す回路図、第５図および第６図は同じくその動作を示す
タイミングチャート、第７図はショックアブソーバ制御
装置の動作を示すタイミングチャート、第８図は同じく
その加振状態を示す説明図である。 ５……ショックアブソーバ、６……モータ ７……ロータリエンコーダ、８……加速度センサ ９……車輪対車体相対速度極性信号発生回路 10……車体対路面相対速度極性信号発生回路 11……減衰力切換信号発生回路 12……駆動回路、13……位相弁別器 14……RSフリップフロップ 16……サンプルホールド回路 17……コンパレータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪と車体との相対変位を検出する変位検
   出手段と、 該変位検出手段からの検出信号に基づき、車輪と車体と
   が近付いているか遠ざかっているかを表わす車輪対車体
   相対速度の極性信号を発生する第１の極性信号発生手段
   と、 車体の上下方向加速度を検出して加速度信号を出力する
   加速度検出手段と、 該加速度検出手段から出力される加速度信号を所定周期
   でサンプリングして保持する保持手段と、 該保持手段が保持した加速度信号と上記加速度検出手段
   から出力される加速度信号とを大小比較し、該比較結果
   に基づき、車体と路面とが近付いているか遠ざかってい
   るかを表わす車体対路面相対速度の極性信号を発生する
   第２の極性信号発生手段と、 上記各極性信号発生手段から出力される各極性信号が同
   相であるときショックアブソーバの減衰力を高くし、各
   極性信号が逆相であるときショックアブソーバの減衰力
   を低くする、減衰力切換手段と、 を備えたことを特徴とする車両用ショックアブソーバの
   減衰力制御装置。