JPH0672128A - 車両のサスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 路面センサによるサスペンション特性の変更
制御において、センサ取付位置と制御系全体の遅れ時間
に対して、広範囲の車速域で制御可能にする。 【構成】 前輪２と後輪３にそれぞれ、スプリング６，
６’、減衰力可変装置３０を有するショックアブソーバ
２０，２０’、減衰力を可変制御するモータ７，７’を
備えたサスペンション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、前
輪２の近くから前方に移動して路面検出位置を変えるこ
とが可能に設ける。そして路面センサ１０と車速センサ
１３の信号を制御ユニット１４で処理し、低速時にはデ
ィレイ時間を調整し、中高速時には移動装置１１により
路面センサ１０を前方に移動するように調整して、時間
遅れを生じないように前後輪サスペンション５，５’の
モータ７，７’に、路面凹凸に応じた減衰力可変信号を
出力する。

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
れて減衰力を可変するアクティブサスペンションにおい
て、路面の凹凸状態に応じてサスペンション特性を可変
制御する制御装置に関する。

【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、迅速に振動を減
衰して車両姿勢の変化を低減し操安性を向上することが
でき、逆に減衰力が小さいと、振動が持続して乗り心地
等を向上することができる。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
特性をアクティブに可変制御することを可能にする。そ
してこのサスペンションの特性の減衰力を、良路と悪路
の路面状態や、制動、発進、旋回等の走行状態等でソフ
トまたはハードに可変制御して、操安性と乗り心地を両
立することが提案されている。

【０００３】ここで路面の凹凸に対してサスペンション
特性を変更する姿勢安定制御においては、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、前輪の近くの路面を検出す
るように取付けることが望まれる。また制御系では、路
面センサからの信号を入力し、その信号を制御系で処理
し、サスペンションの減衰力可変装置のアクチュエータ
を作動するように構成される。

【０００４】従って、この制御系では、センサ系、制御
系及びアクチュエータ系のそれぞれに時間遅れがあり、
これらを合計した全体の遅れ時間が存在する。そこで前
輪の近くのセンサ取付位置と制御系全体の遅れ時間を考
慮すると、或る車速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変更制御に用いるための時
間的な余裕が無くなり、その車速以上になると制御不能
になる。このためセンサ取付位置と制御系全体の遅れ時
間に対して、広範囲の車速域でサスペンション特性を変
更制御可能に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
ョン特性変更制御に関しては、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変更す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変更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、路面センサによるサスペンション特性の変更制御に
おいて、センサ取付位置と制御系全体の遅れ時間に対し
て、広範囲の車速域で制御可能にすることを目的とす
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、減衰力を可変制御するアクチ
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、前輪の近くから前方に移動して路面検出位置を変え
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てアクチュエータ、センサ移動
装置を作動するように構成する。

【０００９】

【作用】上記構成に基づき、制御系全体の遅れ時間に対
して時間的余裕のある低速時には、路面センサを前輪の
近くに固定し、制御ユニットでディレイ時間を調整して
路面凹凸に応じた減衰力可変信号をアクチュエータに出
力することで、車輪が凹凸部に達した際に、サスペンシ
ョン特性を適正に変更するように減衰作用して車両姿勢
が安定制御される。また中高速時には、路面センサを順
次前方に移動して早目に路面を検出して減衰力可変信号
をアクチュエータに出力することで、車輪が凹凸部に達
した際に、時間遅れを生じることなく同様にサスペンシ
ョン特性が変更される。こうして路面センサにより常に
車輪の近くの路面を正確に検出し、且つ広範囲の車速域
で時間遅れを生じることなくサスペンションを特性変更
して作動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の上部に減衰力を可変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、アクチュエータとしてのモータ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、センサ取付位置と制
御系全体の遅れ時間との関係で、路面の凹凸に対して最
適な減衰力可変信号を、適正なタイミングで出力するよ
うに制御するものであり、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 ここで低速時には、ΔＬ＝０のセンサ固定状態でΔＴを
制御することで、遅れ時間Δｔに合致したタイミングで
減衰力可変信号を出力することができる。また中高速時
には、ΔＴ＝０としてセンサ移動量ΔＬを制御すること
で、遅れ時間Δｔを吸収して減衰力可変信号を出力する
ことができる。

【００１３】そこで車速ＶとＬｏ／Δｔを比較する。そ
してＶ≦Ｌｏ／Δｔの低速時には、ΔＬ＝０として、デ
ィレイ時間ΔＴを、 ΔＴ＝Ｌｏ／Ｖ−Δｔ により制御する。またＶ＞Ｌｏ／Δｔの中高速時には、
ΔＴ＝０として、センサ移動量ΔＬを、 ΔＬ＝Ｖ・Δｔ−Ｌｏ により制御する。

【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及び縮み側の
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３
２ａ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
下降で縮む時にのみサブバルブ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３４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で車速Ｖと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。そこで
この６０Ｋｍ／ｈ以下の低速時には、ステップＳ３に進
みΔＬ＝０としてセンサ位置を最短距離に固定する。そ
してディレイ時間ΔＴを、上述の式に基づき車速Ｖに応
じて調整する。そこでこの場合のディレイ時間ΔＴは、
車速Ｖに対して図５（ａ）のようになり、所定の車速Ｌ
ｏ／Δｔまで減少関数的に調整される。そしてステップ
Ｓ４で路面センサ１０による路面凹凸情報を読込み、ス
テップＳ５で凹凸情報に適した減衰力可変信号を、上記
ディレイ時間ΔＴを経過したタイミングで、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。

【００１８】そこで図６のように、車体１の前部の路面
センサ１０が凸部Ａを検出すると、図３の第２モードの
減衰力可変信号がモータ７，７’に出力する。そして前
輪２がその凸部Ａに達する際に、時間遅れを生じること
なく前輪サスペンション５の減衰力可変装置３０がその
第２モードの特性で作動可能になる。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’が同一の特性で作動可能にな
っているため、同様に減衰作用し、これにより車体１の
上方移動が抑えられる。

【００１９】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モードの減衰力可変信号がモータ
７，７’に出力する。このため前輪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、その第１モード
の特性で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
勢を保つように制御される。

【００２０】次に上述の６０Ｋｍ／ｈ以上の中高速時に
は、図４のフローチャートのステップＳ２からステップ
Ｓ６に進み、ΔＴ＝０としてディレイ時間ΔＴを固定す
る。そしてセンサ移動量ΔＬを、上述の式に基づき車速
Ｖに応じて調整する。そこでこの場合のセンサ移動量Δ
Ｌは、車速Ｖに対して図５（ｂ）のようになり、所定の
車速Ｌｏ／Δｔ以降で増大関数的に調整される。

【００２１】そこでこの場合は、車速Ｖの増大に応じて
路面センサ１０が、移動装置１１により前輪２に近い最
短前後距離の位置から、制御系全体の遅れ時間Δｔに対
応した分だけ順次前方に移動して早目に路面が検出され
る。こうして路面センサ１０により路面凹凸情報を早目
に得ることで、制御系全体の遅れが吸収される。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＝０．５
ｍ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。

【００２２】そして図４のフローチャートのステップＳ
４、Ｓ５に進み、上述と同様に路面の凹凸情報に適した
減衰力可変信号を、直ち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’に出力する。そこで前輪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
同様に時間遅れを生じることなく作動可能な状態にな
り、且つサスペンション特性を変更するように減衰作用
して、車両姿勢が安定制御される。

【００２３】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。

【００２４】以上、本発明の実施例について説明した
が、これのみに限定されない。

【００２５】

【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変更する車両姿勢制御において、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。センサ取付位置と制御系全体の遅れ時間に対
して、低速時にはディレイ時間を調整して減衰力可変信
号を出力するので、各走行状態でのサスペンションの特
性変更を適切に行うことができる。中高速時には、路面
センサを前方に順次移動して遅れ時間を吸収するように
制御するので、この場合にも各走行状態でのサスペンシ
ョンの特性変更を適切に行うことができる。これにより
広車速域でのサスペンションの特性変更の性能を充分に
確保することができ、制御も容易である。

【００２６】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。中高速
時にのみ路面センサが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
変更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 (3)

【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、減衰力を可変制御するアクチ
   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、前輪の近くから前方に移動して路面検出位置を変え
   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てアクチュエータ、センサ移動
   装置を作動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、低速時には車速、セン
   サとタイヤ中心との最短前後距離、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可変信号をアク
   チュエータに出力し、中高速時には同じ要素でセンサ移
   動量を調整して減衰力可変信号をアクチュエータに出力
   するように制御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。
3. 【請求項３】 ディレイ時間は所定の車速まで減少関数
   的に調整し、センサ移動量はその所定の車速以降増大関
   数的に調整することを特徴とする請求項２記載の車両の
   サスペンション制御装置。