JPH0672129A - 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し、且つ前後輪サ
スペンションをそれぞれ適確に制御する。 【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、前輪サスペン
ション５のモータ７に対しては車速に応じディレイ時間
またはセンサ移動量を調整して、路面凹凸に応じた減衰
力可変信号を出力し、後輪サスペンション５’のモータ
７’に対しては全車速域でディレイ時間だけ遅延して、
路面凹凸に応じた減衰力可変信号を各別に出力する。

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。また４輪のサスペ
ンションを同時に制御すると、路面の凹凸が短い周期で
生じる場合には適応できない。このため前輪と後輪がそ
の凹凸部に達するタイミングに合致して、それらのサス
ペンションを各別に制御する必要がある。

【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し、且つ前後輪サスペン
ションをそれぞれ適確に制御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、前輪サスペンションのアクチ
ュエータに対してはディレイ時間またはセンサ移動量を
調整して、路面凹凸に応じた減衰力可変信号を出力し、
後輪サスペンションのアクチュエータに対してはディレ
イ時間を調整して、路面凹凸に応じた減衰力可変信号を
各別に出力して作動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、前輪サスペンションのアク
チュエータに対しては、制御ユニットでディレイ時間を
調整し、またはセンサ移動量を調整して路面センサを順
次車体の前方に移動し、早目に路面を検出して路面凹凸
に応じた減衰力可変信号が出力され、これにより制御系
全体の遅れ時間等に対し広車速域で制御可能になる。ま
た後輪サスペンションのアクチュエータに対しては、制
御ユニットでホイールベース等を加味したディレイ時間
で遅延して、路面凹凸に応じた減衰力可変信号が各別に
出力される。このため前輪が次の凹凸部に移行していて
も、後輪が凹凸部に達した際にそのサスペンションが、
前輪の場合と同様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、車両姿勢が確実に安定制御され
るようになる。

【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、前後輪サスペンション
５，５’に路面凹凸に対する減衰力可変信号を、それぞ
れ適正なタイミングで各別に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。先ず前
輪サスペンション５に対する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ΔＴｆとすると、次式が成立する。 （Ｌｏ＋ΔＬ）／Ｖ＝Δｔ＋ΔＴｆ ここで低速時には、ΔＬ＝０のセンサ固定状態でΔＴｆ
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、ΔＴｆ＝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ΔＴｆを、 ΔＴｆ＝Ｌｏ／Ｖ−Δｔ により制御する。またＶ＞Ｌｏ／Δｔの中高速時には、
ΔＴｆ＝０として、センサ移動量ΔＬを、 ΔＬ＝Ｖ・Δｔ−Ｌｏ により制御する。

【００１４】次に、後輪サスペンション５’に対する制
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、ホイールベースをＬｗｂ、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ΔＴｒとす
ると、次式が成立する。 （ΔＴｒ＋Δｔ）Ｖ＝Ｌｗｂ 従って、この場合のホイールベースＬｗｂ等を加味した
ディレイ時間ΔＴｒで、後輪３が前輪２に続いて凹凸部
に達する時間を予測できるのであり、このディレイ時間
ΔＴｒだけ遅延して減衰力可変信号を出力することで、
前輪２の状態に関係なく後輪サスペンション５’を所定
の凹凸部で適切に作動することができる。そこで全車速
域でディレイ時間ΔＴｒを、 ΔＴｆ＝Ｌｗｂ／Ｖ−Δｔ により制御する。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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し、前輪
サスペンション５に対するディレイ時間ΔＴｆ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ΔＴｆは、車速Ｖに対して図５（ａ）の
実線のようになり、所定の車速Ｌｏ／Δｔまで減少関数
的に調整される。

【００１９】また後輪サスペンション５’に対するディ
レイ時間ΔＴｒも、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ΔＴｒは、車速
Ｖに対して図５（ａ）の破線のように、緩やかな減少関
数で調整される。従って、このディレイ時間ΔＴｒは上
記ディレイ時間ΔＴｆに対し、常に遅延して大きく設定
される。その後ステップ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ΔＴｆを経過した
タイミングで前輪サスペンション５のショックアブソー
バ２０のモータ７に出力する。また同様の減衰力可変信
号を、ディレイ時間ΔＴｒだけ遅延して後輪サスペンシ
ョン５’のショックアブソーバ２０’のモータ７’に各
別に出力する。

【００２０】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
減衰力可変信号が出力する。即ち、先ず前輪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のモータ７に上記減衰力可変信号が出力
し、このため減衰力可変装置３０がその第２モードの特
性で作動可能になる。そこで前輪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が遅れてその凸部Ａに達する際に、その後輪サスペン
ション５’のモータ７’に同一信号が出力して同一の特
性で作動可能になる。これにより前輪２が次の凹凸部に
移行していても、それと関係なく後輪サスペンション
５’で同様に減衰作用し、これにより車体１の上方移動
が確実に抑えられる。

【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モードの減衰力可変信号が、先ず
ディレイ時間ΔＴｆのタイミングでモータ７に、次いで
遅延したディレイ時間ΔＴｒのタイミングでモータ７’
に出力する。このため前輪２と後輪３が順番に凹部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の下方移動が確実に抑えられる。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。

【００２２】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、前輪サスペンション５に対しては、ΔＴ
ｆ＝０としてディレイ時間ΔＴｆ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ΔＬ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。

【００２３】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。一方、後輪サスペンション
５’に対しては、この場合にも上述と同様にディレイ時
間ΔＴｒを調整して定める。

【００２４】そして図４のフローチャートのステップＳ
４、Ｓ５に進み、前輪サスペンション５に対しては上述
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
に出力する。また後輪サスペンション５’に対しては、
減衰力可変信号をディレイ時間ΔＴｒだけ遅延して出力
する。そこで前輪２と後輪３が順番に路面の凹凸部Ａ，
Ｂに達して走行する際に、前後輪サスペンション５，
５’がそれぞれ同様に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。

【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、本発明の実施例について説明した
が、これのみに限定されない。

【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。前輪サスペンションでは、センサ取付位置と
制御系全体の遅れ時間に対して、ディレイ時間を調整し
またはセンサ移動量を調整して、減衰力可変信号を入力
するように制御されるので、広車速域でサスペンション
の特性変更を適切に行うことができる。

【００２８】後輪サスペンションでは、全車速域でホイ
ールベース等を加味したディレイ時間だけ遅延して、減
衰力可変信号を各別に入力するように制御されるので、
同一の凹凸部で前輪の次に確実にサスペンション特性を
変更することができる。また後輪サスペンションの分離
制御により、凹凸部が短い周期で生じる場合にも適応す
ることができ、実用性が高い。

【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 (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、前輪サスペンションのアクチ
   ュエータに対してはディレイ時間またはセンサ移動量を
   調整して、路面凹凸に応じた減衰力可変信号を出力し、
   後輪サスペンションのアクチュエータに対してはディレ
   イ時間を調整して、路面凹凸に応じた減衰力可変信号を
   各別に出力して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、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、
   ディレイ時間またはセンサ移動量を調整して、減衰力可
   変信号を前輪サスペンションのアクチュエータに出力
   し、更に車速、ホイールベース、制御系全体の遅れ時間
   により、ディレイ時間を調整して、減衰力可変信号を後
   輪サスペンションの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。