JPH06344749A - 車両懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ばね定数の変化による減衰力不足状態の発生
を防止することができる車両懸架装置の提供。 【構成】 車体側と各車輪側の間に介在されていてばね
上・ばね下間の相対変位に対するばね定数が非線形特性
を有するばね部材ａと、車体側と各車輪側の間に介在さ
れていて減衰力特性変更手段ｂを有する減衰力特性可変
型ショックアブソーバｃと、ばね上・ばね下間相対変位
を検出する相対変位検出手段ｄを少なくとも含み車両挙
動を検出する車両挙動検出手段ｅと、ショックアブソー
バｃの減衰力特性を所定の基準比例定数に基づいて車両
挙動量に比例した値に制御する減衰力特性制御手段ｆ
と、減衰力特性制御手段ｆに設けられていて相対変位が
所定の変位値を越えている時は減衰力特性制御の比例定
数を基準比例定数より高い値に補正する補正制御部ｇ
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ショックアブソーバの
減衰力特性を最適制御する車両の懸架装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ショックアブソーバの減衰力特性
制御を行う車両懸架装置としては、例えば、特表平４−
５０２４３９号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】この従来の車両懸架装置は、ばね上上下速
度及びばね上・ばね下間相対速度を検出し、両者の方向
判別符号が一致する時には、その時のショックアブソー
バの行程側をその時のばね上上下速度に所定の比例定数
を乗じた減衰力特性に制御することで車両の振動抑制力
（制振力）を高めると共に、両者の方向判別符号が不一
致である時には、その時のショックアブソーバの行程側
の減衰力特性をソフトにすることによってばね上への振
動伝達力（加振力）を弱める、といったカルノップ制御
理論（スカイフック理論）に基づいた減衰力特性制御を
４輪独立に行なうようにしたものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来装置にあっては、上述のように、ショックアブソー
バの減衰力特性を、ばね上上下速度に比例した値に設定
するものであったため、ばね上・ばね下間相対変位（シ
ョックアブソーバのストローク量）に対するばね上・ば
ね下間のばね定数が、例えば大きな相対変位側で大きく
なるような非線形特性となるばね部材を有する車両懸架
装置に適用した場合には、相対変位が大きくなった時の
減衰力が不足状態となり、これにより、制振性を悪化さ
せるという問題点があった。

【０００５】本発明は、上述の従来の問題点に着目して
なされたもので、ばね定数の変化による減衰力不足状態
の発生を防止することができる車両懸架装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の車両懸架装置は、図１のクレーム対応図
に示すように、車体側と各車輪側の間に介在されていて
ばね上・ばね下間の相対変位に対するばね定数が非線形
特性を有するばね部材ａと、車体側と各車輪側の間に介
在されていて減衰力特性変更手段ｂを有する減衰力特性
可変型ショックアブソーバｃと、ばね上・ばね下間相対
変位を検出する相対変位検出手段ｄを少なくとも含み車
両挙動を検出する車両挙動検出手段ｅと、ショックアブ
ソーバｃの減衰力特性を所定の基準比例定数に基づいて
車両挙動量に比例した値に制御する減衰力特性制御手段
ｆと、減衰力特性制御手段ｆに設けられていて相対変位
が所定の値を越えている時は減衰力特性制御の比例定数
を基準比例定数より高い値に補正する補正制御部ｇと、
を備えた手段とした。

【０００７】

【作用】この発明の車両懸架装置では、車両挙動検出手
段により車両挙動が検出されると、減衰力特性制御手段
において、所定の基準比例定数に基づいてショックアブ
ソーバの減衰力特性を車両挙動量に比例した値に制御す
る。

【０００８】そして、相対変位検出手段で検出された相
対変位が所定の変位値を越えている時は、補正制御部に
おいて、減衰力特性制御の比例定数を基準比例定数より
高い値に補正する補正制御が行なわれるもので、これに
より、ショックアブソーバの減衰力特性が通常時よりは
高い値に補正制御される。従って、ばね定数が大きくな
っても十分な制振性を確保することができる。

【０００９】

【実施例】本発明実施例を図面に基づいて説明する。ま
ず、実施例の構成について説明する。図２は、実施例の
車両懸架装置を示す構成説明図であり、車体と４つの車
輪との間に介在されて、４つのショックアブソーバＳＡ
が設けられている。そして、各ショックアブソーバＳＡ
の近傍位置の車体には、上下方向の加速度を検出する上
下加速度センサ（以後、上下Ｇセンサという）１が設け
られ、また、各ショックアブソーバＳＡの車体側マウン
ト部と車輪側マウント部との間にはばね上・ばね下間の
相対変位を検出する相対変位検出手段としてのストロー
クセンサ６が設けられている。また、運転席の近傍位置
には、各上下Ｇセンサ１及びストロークセンサ６からの
信号を入力して、各ショックアブソーバＳＡのパルスモ
ータ３に駆動制御信号を出力するコントロールユニット
４が設けられている。

【００１０】図３は、上記構成を示すシステムブロック
図であって、コントロールユニット４は、インタフェー
ス回路４ａ，ＣＰＵ４ｂ，駆動回路４ｃを備え、前記イ
ンタフェース回路４ａには、上述の各上下Ｇセンサ１か
らの加速度信号と、ストロークセンサ２からの車速信号
がそれぞれ入力される。そして、前記インタフェース回
路４ａ内には、図１４に示す３つで１組のフィルタ回路
が各上下Ｇセンサ１毎に設けられている。即ち、ＬＰＦ
１は、上下Ｇセンサ１から送られる信号の中から高周波
域（30Hz以上）のノイズを除去するためのローパスフィ
ルタ回路であり、また、ＬＰＦ２は、ローパスフィルタ
回路ＬＰＦ１を通過した加速度を示す信号を積分してば
ね上上下速度に変換するためのローパスフィルタ回路で
あり、ＢＰＦは、ばね上共振周波数を含む周波数域を通
過させてバウンス成分としてのばね上上下速度Ｖを得る
ためのバンドパスフィルタ回路である。

【００１１】次に、図４は、ショックアブソーバＳＡの
構成を示す断面図であって、このショックアブソーバＳ
Ａは、シリンダ３０と、シリンダ３０を上部室Ａと下部
室Ｂとに画成したピストン３１と、シリンダ３０の外周
にリザーバ室３２を形成した外筒３３と、下部室Ｂとリ
ザーバ室３２とを画成したベース３４と、ピストン３１
に連結されたピストンロッド７の摺動をガイドするガイ
ド部材３５と、外筒３３と車体との間に介在されたサス
ペンションスプリング３６と、バンパラバー３７とを備
えている。

【００１２】尚、図１５は前記サスペンションスプリン
グ３６における、ばね上・ばね下間相対変位Ｓh に対す
るばね定数特性を示すもので、この図に示すように、所
定の相対変位（しきい値）−Ｓs 〜Ｓs の範囲を越える
と相対変位Ｓh に対するばね定数が増加する方向に変化
する非線形特性に形成されている。

【００１３】次に、図５は前記ピストン３１の部分を示
す拡大断面図であって、この図に示すように、ピストン
３１には、貫通孔３１ａ，３１ｂが形成されていると共
に、各貫通孔３１ａ，３１ｂをそれぞれ開閉する伸側減
衰バルブ１２及び圧側減衰バルブ２０とが設けられてい
る。また、ピストンロッド７の先端に螺合されたバウン
ドストッパ４１には、ピストン３１を貫通したスタッド
３８が螺合して固定されていて、このスタッド３８に
は、貫通孔３１ａ，３１ｂをバイパスして上部室Ａと下
部室Ｂとを連通する流路（後述の伸側第２流路Ｅ，伸側
第３流路Ｆ，バイパス流路Ｇ，圧側第２流路Ｊ）を形成
するための連通孔３９が形成されていて、この連通孔３
９内には前記流路の流路断面積を変更するための調整子
４０が回動自在に設けられている。また、スタッド３８
の外周部には、流体の流通の方向に応じて前記連通孔３
９で形成される流路側の流通を許容・遮断する伸側チェ
ックバルブ１７と圧側チェックバルブ２２とが設けられ
ている。尚、この調整子４０は、前記パルスモータ３に
よりコントロールロッド７０を介して回転されるように
なっている（図４参照）。また、スタッド３８には、上
から順に第１ポート２１，第２ポート１３，第３ポート
１８，第４ポート１４，第５ポート１６が形成されてい
る。

【００１４】一方、調整子４０は、中空部１９が形成さ
れると共に、内外を連通する第１横孔２４及び第２横孔
２５が形成され、さらに、外周部に縦溝２３が形成され
ている。

【００１５】従って、前記上部室Ａと下部室Ｂとの間に
は、伸行程で流体が流通可能な流路として、貫通孔３１
ｂを通り伸側減衰バルブ１２の内側を開弁して下部室Ｂ
に至る伸側第１流路Ｄと、第２ポート１３，縦溝２３，
第４ポート１４を経由して伸側減衰バルブ１２の外周側
を開弁して下部室Ｂに至る伸側第２流路Ｅと、第２ポー
ト１３，縦溝２３，第５ポート１６を経由して伸側チェ
ックバルブ１７を開弁して下部室Ｂに至る伸側第３流路
Ｆと、第３ポート１８，第２横孔２５，中空部１９を経
由して下部室Ｂに至るバイパス流路Ｇの４つの流路があ
る。また、圧行程で流体が流通可能な流路として、貫通
孔３１ａを通り圧側減衰バルブ２０を開弁する圧側第１
流路Ｈと、中空部１９，第１横孔２４，第１ポート２１
を経由し圧側チェックバルブ２２を開弁して上部室Ａに
至る圧側第２流路Ｊと、中空部１９，第２横孔２５，第
３ポート１８を経由して上部室Ａに至るバイパス流路Ｇ
との３つの流路がある。

【００１６】即ち、ショックアブソーバＳＡは、調整子
４０を回動させることにより、伸側・圧側のいずれとも
図６に示すような特性で減衰力特性を多段階に変更可能
に構成されている。つまり、図７に示すように、伸側・
圧側いずれもソフトとした状態（以後、ソフト領域ＳＳ
という）から調整子４０を反時計方向に回動させると、
伸側のみ減衰力特性を多段階に変更可能で圧側が低減衰
力特性に固定の領域（以後、伸側ハード領域ＨＳとい
う）となり、逆に、調整子４０を時計方向に回動させる
と、圧側のみ減衰力特性を多段階に変更可能で伸側が低
減衰力特性に固定の領域（以後、圧側ハード領域ＳＨと
いう）となる構造となっている。

【００１７】ちなみに、図７において、調整子４０を
，，のポジションに配置した時の、図５における
Ｋ−Ｋ断面，Ｌ−Ｌ断面及びＭ−Ｍ断面，Ｎ−Ｎ断面
を、それぞれ、図８，図９，図１０に示し、また、各ポ
ジションの減衰力特性を図１１，１２，１３に示してい
る。

【００１８】次に、パルスモータ３の駆動を制御するコ
ントロールユニット４の作動について、図１６のフロー
チャートに基づき説明する。尚、この制御は、各ショッ
クアブソーバＳＡ毎に別個に行う。

【００１９】まず、ステップ１０１では、各上下Ｇセン
サ１から得られる上下加速度信号を各フィルタ回路ＬＰ
Ｆ１，ＬＰＦ２，ＢＰＦで処理して各車輪近傍位置にお
けるバウンス成分としてのばね上上下速度Ｖを求める。
尚、前記ばね上上下速度Ｖは、その方向判別符号として
ばね上上下加速度Ｖが上方向の時には正の値で、また、
下方向の時には負の値で与えられる。

【００２０】続くステップ１０２では、各ストロークセ
ンサ６から得られるばね上・ばね下間相対変位Ｓh を読
み込むと共に、該相対変位Ｓh 信号からばね上・ばね下
間の相対速度Ｓv を求める。尚、前記相対変位Ｓh 及び
相対速度Ｓv は、その方向判別符号として、伸方向の時
には正の値で、また、圧方向の時には負の値で与えられ
る。

【００２１】続くステップ１０３では、相対変位の絶対
値 |Ｓh|が前記ばね定数変化率の変曲点となる相対変位
（しきい値）Ｓs 以下であるか否かを判定し、ＹＥＳで
あればステップ１０４に進んで減衰力特性Ｃを次式(1)
により求めた後、ステップ１０６に進み、また、ＮＯで
あればステップ１０５に進んで減衰力特性Ｃを次式(2)
により求めた後、ステップ１０６に進む。

【００２２】Ｃ＝α（Ｖ／Ｓv ） ・・・・・・・・・・・・・ (1) Ｃ＝α’（Ｖ／Ｓv ）・・・・・・・・・・・・・ (2) 尚、α’は次式(3) により求められる。

【００２３】 α’＝α＋β（ |Ｓh|−Ｓs ）・・・・・・・ (3) （α＞０、β＞０，Ｓs ＞０） ステップ１０６では、ばね上上下速度Ｖが正の値（上向
き）であるか否か（Ｖ＞０）を判定し、ＹＥＳ（上向
き）であればステップ１０７に進んでショックアブソー
バＳＡを伸側ハード領域ＨＳ側に制御して伸行程側を前
記ステップ１０４または１０５で求められた減衰力特性
Ｃに向けてパルスモータ３に駆動制御信号を出力し、こ
れで一回の制御フローを終了する。また、ＮＯであれば
ステップ１０８に進む。

【００２４】ステップ１０８では、ばね上上下速度Ｖが
負の値（下向き）であるか否か（Ｖ＜０）を判定し、Ｙ
ＥＳ（下向き）であればステップ１０９に進んでショッ
クアブソーバＳＡを圧側ハード領域ＳＨ側に制御して圧
行程側を前記ステップ１０４または１０５で求められた
減衰力特性Ｃに向けてパルスモータ３に駆動制御信号を
出力し、これで一回の制御フローを終了する、また、Ｎ
Ｏであればステップ１１０に進む。

【００２５】ステップ１１０は、前記ステップ１０６及
びステップ１０８でＮＯと判定された場合、即ち、ばね
上上下速度Ｖが０の時の処理ステップであり、このステ
ップでは、ショックアブソーバＳＡをソフト領域ＳＳに
制御した後、１回の制御フローを終了する。

【００２６】以後は以上の制御フローを繰り返すもので
ある。

【００２７】次に、コントロールユニット４の制御作動
のうち、制御領域の切り換え内容を図１７のタイムチャ
ートにより説明する。

【００２８】ばね上上下速度Ｖがこの図に示すように変
化した場合、ばね上上下速度Ｖが０である時には、ショ
ックアブソーバＳＡをソフト領域ＳＳに制御する。

【００２９】また、ばね上上下速度Ｖが正の値（上向
き）となると、ショックアブソーバＳＡを伸側ハード領
域ＨＳに制御する。

【００３０】また、ばね上上下速度Ｖが負の値（下向
き）となると、ショックアブソーバＳＡを圧側ハード領
域ＳＨに制御する。

【００３１】また、図１７のタイムチャートにおいて、
領域ａは、ばね上上下速度Ｖが負の値（下向き）から正
の値（上向き）に逆転した状態であるが、この時はまだ
相対速度は負の値（ショックアブソーバＳＡの行程は圧
行程側）となっている領域である。この時のショックア
ブソーバＳＡの伸側は、ばね上上下速度Ｖの方向に基づ
いてショックアブソーバＳＡは伸側ハード領域ＨＳに制
御されている。従って、この領域ａでは、その時のショ
ックアブソーバＳＡの行程である圧行程側がソフト特性
となり、逆行程の伸側では、伸側最大減衰力特性に向っ
て可変制御される。

【００３２】また、領域ｂは、ばね上上下速度Ｖが正の
値（上向き）のままで、相対速度は負の値から正の値
（ショックアブソーバＳＡの行程は伸行程側）に切り換
わった領域であるため、この時は、ばね上上下速度Ｖの
方向に基づいてショックアブソーバＳＡは伸側ハード領
域ＨＳに制御されており、かつ、ショックアブソーバの
行程も伸行程であり、従って、この領域ｂではその時の
ショックアブソーバＳＡの行程である伸行程側が、ハー
ド特性側で可変制御される。

【００３３】また、領域ｃは、ばね上上下速度Ｖが正の
値（上向き）から負の値（下向き）に逆転した状態であ
るが、この時はまだ相対速度は正の値（ショックアブソ
ーバＳＡの行程は伸行程側）となっている領域である。
この時のショックアブソーバＳＡの圧側は、ばね上上下
速度Ｖの方向に基づいて圧側ハード領域ＳＨに制御され
ている。従って、この領域ｃではその時のショックアブ
ソーバＳＡの行程である伸行程側がソフト特性となり、
逆行程の圧側では、圧側最大減衰力特性に向って可変制
御される。

【００３４】また、領域ｄは、ばね上上下速度Ｖが負の
値（下向き）のままで、相対速度は正の値から負の値
（ショックアブソーバＳＡの行程は伸行程側）になる領
域であるため、この時は、ばね上上下速度Ｖの方向に基
づいてショックアブソーバＳＡは圧側ハード領域ＳＨに
制御されており、かつ、ショックアブソーバの行程も圧
行程であり、従って、この領域ｄではその時のショック
アブソーバＳＡの行程である圧行程側が、ハード特性側
で可変制御される。

【００３５】以上のように、この実施例では、ばね上上
下速度Ｖとばね上・ばね下間相対速度Ｓv の方向判別符
号が同符号の時（領域ｂ，領域ｄ）は、その時のショッ
クアブソーバＳＡの行程側をハード特性に制御し、異符
号の時（領域ａ，領域ｃ）は、その時のショックアブソ
ーバＳＡの行程側をソフト特性に制御するという、カル
ノップ制御理論（スカイフック理論）に基づいた減衰力
特性制御と同一の制御が行なわれることになる。そし
て、さらに、この実施例では、領域ａから領域ｂ，及び
領域ｃから領域ｄへ移行する時には、パルスモータ３を
駆動させることなしに減衰力特性の切り換えが行なわれ
ることになる。

【００３６】次に、減衰力特性可変制御の具体的内容
を、図１８のタイムチャートに基づいて説明する。

【００３７】図１８の領域(イ) に示すように、ばね上・
ばね下間相対変位Ｓh が両しきい値−Ｓs 〜Ｓs の範囲
内である時は、通常の比例定数αを用いた演算式（Ｃ＝
α（Ｖ／Ｓv ））を用い、その時のばね上上下速度Ｖの
値に比例した減衰力特性に制御される。

【００３８】図１８の領域(ロ) に示すように、ばね上・
ばね下間相対変位Ｓh が両しきい値−Ｓs 〜Ｓs の範囲
を越えた時は、相対変位Ｓh に対するばね定数が高くな
る方に変化するため、この時は越えた分の相対変位（ |
Ｓh|−Ｓs ）に追加比例定数βを乗じた値を、通常の比
例定数αに加算した値の大比例定数定数α’（＝α＋β
（ |Ｓh|−Ｓs ））を用いた演算式（Ｃ＝α’（Ｖ／Ｓ
v ））に基づき、その時のばね上上下速度Ｖの値に比例
した減衰力特性に制御される。

【００３９】即ち、ばね定数が高くなった分だけ減衰力
特性が高めに設定されることにより、制振性の悪化を防
止することができる。

【００４０】以上説明したように、この実施例では、以
下に列挙する効果が得られる。

【００４１】 比例定数の補正制御により、ばね定数
の変化に基づく減衰力不足を解消し、これにより、制振
性の悪化を防止することができる。

【００４２】 従来のカルノップ制御理論（スカイフ
ック理論）に基づいた減衰力特性制御に比べ、減衰力特
性の切り換え頻度が少なくなるため、制御応答性を高め
ることができると共に、パルスモータ３の耐久性を向上
させることができる。

【００４３】以上、実施例について説明してきたが具体
的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明
に含まれる。

【００４４】例えば、実施例では、相対変位検出手段と
してストロークセンサを用いる場合を示したが、その他
に、荷重センサや車高センサ等、公知の検出手段を用い
ることができる。

【００４５】また、実施例では、比例定数の加算分をし
きい値を越えた相対変位の値に比例させたが、オン・オ
フ的に一定の値を増加させるようにしてもよい。

【００４６】また、実施例では、車両挙動として、ばね
上上下速度を用い、カルノップ制御理論（スカイフック
理論）に基づいた制御を行なう場合を示したが、その他
の車両挙動に基づき公知の制御方式による制御を行なう
場合にも適用することができる。

【００４７】また、ばね部材としては、エアばねやエア
ばねとコイルスプリングとを併用したものにも適用する
ことができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明の車両懸
架装置では、ショックアブソーバの減衰力特性を所定の
基準比例定数に基づいて車両挙動量に比例した値に制御
する減衰力特性制御手段と、減衰力特性制御手段に設け
られていて相対変位が所定の変位値を越えている時は減
衰力特性制御の比例定数を基準比例定数より高い値に補
正する補正制御部とを備えたことで、ばね定数の変化に
対応した減衰力特性を発生させることができ、これによ
り、ばね定数の変化による減衰力不足状態の発生を防止
して制振性を確保することができようになるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両懸架装置を示すクレーム概念図で
ある。

【図２】本発明実施例の車両懸架装置を示す構成説明図
である。

【図３】実施例の車両懸架装置を示すシステムブロック
図である。

【図４】実施例装置に適用したショックアブソーバを示
す断面図である。

【図５】前記ショックアブソーバの要部を示す拡大断面
図である。

【図６】前記ショックアブソーバのピストン速度に対応
した減衰力特性図である。

【図７】前記ショックアブソーバのパルスモータのステ
ップ位置に対応した減衰力特性図である。

【図８】前記ショックアブソーバの要部を示す図５のＫ
−Ｋ断面図である。

【図９】前記ショックアブソーバの要部を示す図５のＬ
−Ｌ断面及びＭ−Ｍ断面図である。

【図１０】前記ショックアブソーバの要部を示す図５の
Ｎ−Ｎ断面図である。

【図１１】前記ショックアブソーバの伸側ハード時の減
衰力特性図である。

【図１２】前記ショックアブソーバの伸側・圧側ソフト
状態の減衰力特性図である。

【図１３】前記ショックアブソーバの圧側ハード状態の
減衰力特性図である。

【図１４】実施例装置におけるフィルタ回路を示すブロ
ック図である。

【図１５】実施例装置におけるサスペンションスプリン
グのばね上・ばね下間相対変位に対するばね定数特性図
である。

【図１６】実施例装置におけるコントロールユニットの
制御作動を示すフローチャートである。

【図１７】実施例装置におけるコントロールユニットの
制御作動のうち制御領域の切り換え内容を示すタイムチ
ャートである。

【図１８】実施例装置におけるコントロールユニットの
制御作動のうち減衰力特性可変制御の具体内容を示すタ
イムチャートである。

【符号の説明】 ａ ばね部材 ｂ 減衰力特性変更手段 ｃ ショックアブソーバ ｄ 相対変位検出手段 ｅ 車両挙動検出手段 ｆ 減衰力特性制御手段 ｇ 補正制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体側と各車輪側の間に介在されていて
   ばね上・ばね下間の相対変位に対するばね定数が非線形
   特性を有するばね部材と、 車体側と各車輪側の間に介在されていて減衰力特性変更
   手段を有する減衰力特性可変型ショックアブソーバと、 ばね上・ばね下間相対変位を検出する相対変位検出手段
   を少なくとも含み車両挙動を検出する車両挙動検出手段
   と、 ショックアブソーバの減衰力特性を所定の基準比例定数
   に基づいて車両挙動量に比例した値に制御する減衰力特
   性制御手段と、 減衰力特性制御手段に設けられていてばね上・ばね下間
   相対変位が所定の値を越えている時は減衰力特性制御の
   比例定数を基準比例定数より高い値に補正する補正制御
   部と、を備えたことを特徴とする車両懸架装置。