JP3342719B2 - サスペンション制御装置 - Google Patents
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Description
けられるサスペンション装置に係り、特に振動状態に合
わせて、減衰係数を連続的に変化させるセミアクティブ
サスペンションに用いて好適なサスペンション制御装置
に関する。
減衰係数を変化させるサスペンションの振動伝達特性を
改善する提案として、米国特許第3,807,678号や
ASME,Journal of Engineering for Industry 96
-2号 p.619〜626(May,1974)に見られる
ように、車体の上下振動速度であるばね上(車体)の絶
対速度Sと、ばね上(車体)及びばね下(車軸)間の相
対速度の積の符号とを判定して制御する方法や、米国特
許第4,821,849号に見られるようにばね上(車
体)・ばね下(車軸)間の相対変位と、相対速度の積の
符号を判定して制御する方法などが公知となっている。
制振の理論では、ばね上(車体)と絶対座標系に拘束さ
れた点との間に、ばね上(車体)の絶対速度Sに対して
減衰力を発生するショックアブソーバを設けることによ
り、優れた制振性能を示すことが知られている。しか
し、自動車の場合、絶対座標系にショックアブソーバを
取付けることは現実上不可能であるため、ばね上(車
体)とばね下(車軸)の間にばねと並列にショックアブ
ソーバを設け、このショックアブソーバの減衰力を可変
とすることで、近似することが考えられる。この場合、
ばね下(車軸)と間に設けられたショックアブソーバ
は、ショックアブソーバの伸縮に逆らう方向にしか減衰
力を発生できないので、絶対座標系との間に設けたショ
ックアブソーバと同方向の減衰力を発生できないことが
ある。よって、このときは減衰力を0にするようにして
いる。
減衰係数 C :ばね下(車軸)と間に設けたショックアブソーバ
の減衰係数 である。よって、上記の式の(1)(4)式の条件に対
し、ばね下(車軸)との間に設けたショックアブソーバ
の減衰係数Cを(3)(6)式のように制御すること
で、絶対座標系との間にショックアブソーバを設けたと
きとほぼ同様の優れた制振性能を得ることができる。
技術は、いずれの場合も、ばね上に位置する車体とばね
下に位置する車軸との相対変位、又はこれらの上下方向
に沿う相対速度の値を検出する必要があり、そのため
に、車両に搭載する場合、一般的には車体と車軸との間
の距離を検出する車高センサを車体の下に取り付けなけ
ればならなかった。従って、雪の降る地域で、このよう
な車高センサを取り付けた車両を使用した場合に、該走
行中に車高センサに雪が付着して、これが氷結する場合
があり、これにより翌朝、走り始める際に、氷結して動
かなくなっている車高センサのリンク機構等を無理に動
かすことにより、該車高センサを破損するといった問題
があった。
のであって、車体と車軸との間の上下方向に沿う相対速
度、相対変位を検出することなく、すなわち車高センサ
を必要とせず、車体の上下振動のみによって簡易にサス
ペンションの減衰係数を調整できるサスペンション制御
装置を提供することを目的とする。
に、 第1の発明では、車両の車体と車軸の間に設けら
れ、縮み側の減衰係数が小さい値のとき、伸び側の減衰
係数を小さい値と大きい値の間で可変とし、伸び側の減
衰係数が小さい値のとき、縮み側の減衰係数を小さい値
と大きい値の間で可変とした減衰係数可変型ショックア
ブソーバと、車体の絶対座標系に対する上下振動を検出
する上下振動検出手段と、該振動検出手段からの検出信
号から車体の上下振動の絶対速度を演算するコントロー
ラとを有し、前記コントローラは、前記絶対速度の方向
により車体が上方向に移動している場合は、縮み側の減
衰係数が小さい値で、かつ伸び側の減衰係数を前記絶対
速度に制御ゲインを乗じ、さらに、上下振動加速度の絶
対値の逆数で補正した値に応じて制御するように制御信
号を前記減衰係数可変型ショックアブソーバに出力し、
前記絶対速度の方向により車体が下方向に移動している
場合は、伸び側の減衰係数が小さい値で、かつ縮み側の
減衰係数を前記絶対速度に制御ゲインを乗じ、さらに、
上下振動加速度の絶対値の逆数で補正した値に応じて制
御するように制御信号を前記減衰係数可変型ショックア
ブソーバに出力することを特徴とする。
設けられ、縮み側の減衰係数を一定とし、伸び側の減衰
係数を小さい値と大きい値の間で可変とした減衰係数可
変型ショックアブソーバと、車体の絶対座標系に対する
上下振動を検出する上下振動検出手段と、該振動検出手
段からの検出信号から車体の上下振動の絶対速度を演算
するコントローラとを有し、前記コントローラは、前記
絶対速度の方向により車体が上方向に移動している場合
は、伸び側の減衰係数を大きい値とする制御信号を前記
減衰係数可変型ショックアブソーバに出力し、前記絶対
速度の方向により車体が下方向に移動している場合は、
伸び側の減衰係数を小さい値とする制御信号を前記減衰
係数可変型ショックアブソーバに出力することを特徴と
する。第3の発明では、車両の車体と車軸の間に設けら
れ、縮み側の減衰係数が小さい値のとき、伸び側の減衰
係数を小さい値と大きい値の間で可変とし、伸び側の減
衰係数が小さい値のとき、縮み側の減衰係数を小さい値
と大きい値の間で可変とした減衰係数可変型ショックア
ブソーバと、車体の絶対座標系に対する上下振動を検出
する上下振動検出手段と、該振動検出手段からの検出信
号から車体の上下振動の絶対速度を演算するコントロー
ラとを有し、前記コントローラは、前記絶対速度の方向
により車体が上方向に移動している場合は、縮み側の減
衰係数が小さい値で、かつ伸び側の減衰係数を前記絶対
速度に制御ゲインを乗じた値に応じて制御するように制
御信号を前記減衰係数可変型ショックアブソーバに出力
し、前記絶対速度の方向により車体が下方向に移動して
いる場合は、伸び側の減衰係数が小さい値で、かつ縮み
側の減衰係数を前記絶対速度に制御ゲインを乗じた値に
応じて制御するように制御信号を前記減衰係数可変型シ
ョックアブソーバに出力し、前記制御ゲインを入力手段
の入力信号に応じて可変としたことを特徴とする。
度を計算し、この絶対速度の方向に基づき、ショックア
ブソーバの減衰係数を、縮み側の減衰係数が小さい値
で、かつ伸び側の減衰係数を絶対速度に制御ゲインを乗
じ、さらに、上下振動加速度の絶対値の逆数で補正した
値に応じて制御し、あるいは、伸び側の減衰係数が小さ
い値で、かつ縮み側の減衰係数を絶対速度に制御ゲイン
を乗じ、さらに、上下振動加速度の絶対値の逆数で補正
した値に応じて制御したものであり、車体の上下振動加
速度の絶対値の逆数に応じて補正するようにした。ここ
で、車体の上下振動加速度の絶対値の持つ意味について
説明すると、ばね上に位置する車体の加速度は、ショッ
クアブソーバの減衰力と概ね比例し、更にこのショック
アブソーバの減衰力は、該ショックアブソーバの相対速
度と概ね比例するという関係がある。換言すれば、減衰
係数を車体上の加速度の絶対値の逆数で補正する、すな
わち、車体の加速度の絶対値で割るということは、ショ
ックアブソーバの相対速度で割ることと同じ意味を持
ち、該ショックアブソーバの相対速度が小さい程、結果
として、大きな減衰特性を得ることができる。
対速度を計算し、この絶対速度に基づき、前記絶対速度
の方向により車体が上方向に移動している場合は、伸び
側の減衰係数を大きい値とする制御信号を前記減衰係数
可変型ショックアブソーバに出力し、前記絶対速度の方
向により車体が下方向に移動している場合は、伸び側の
減衰係数が小さい値とする制御信号を前記減衰係数可変
型ショックアブソーバに出力するようにしたものであ
り、これにより相対的に縮み側の制御が簡略化されると
ともに、従来のように、車体と車軸との間の上下方向に
沿う相対速度、相対変位を検出するための車高センサ等
を設ける必要がなく、結果として車高センサの破損とい
う被害が起こることがない。第3の発明によれば、制御
ゲインを入力手段の入力信号に応じて可変とした。これ
により、車体の上下振動の大きさに応じて、過剰な制御
や制御不足を防止して、適切な制御を行うことができ
る。さらに、運転手の好みや車両の挙動に応じて、制御
ゲインを選択できる。
照して説明する。図1はサスペンション装置の全体を示
す図であって、車両の1輪分について示してある。この
図において符号1で示すものは車体(ばね上)であり、
符号2で示すものは車軸側の車輪(ばね下)であり、こ
れら車体1と車輪2との間には圧縮ばね3と、減衰係数
可変型ショックアブソーバ4とが並列状態で配置されて
いる。また、圧縮ばね3上に位置する車体1には、該車
体1の圧縮ばね3上の上下振動状態を検出する検出手段
としての加速度センサ5が取りつけられ、その検出信号
である加速度(この加速度を以下、ばね上加速度Mと表
現する)がコントローラ6に供給されている。コントロ
ーラ6は加速度センサ5から出力された検出信号を基に
して所定の演算を行い、この演算結果に基づき、減衰係
数可変型ショックアブソーバ4の減衰係数の目標値Cを
適宜設定するようにしている(後述する)。
の技術に示した制御方法では、車体1と車輪2と間に設
けたショックアブソーバ4の減衰係数Cを、 IF S(S−X)>0 (1) C=CsS/(S−X) (3) IF S(S−X)<0 (4) C=0 (6) としたが、本発明では、車高センサを用いず、加速度セ
ンサ5を利用するので、S−Xを求めることができな
い。そこで、(3)式を次の2つの制御則を用いて近似
することとした。
体1)の絶対速度Sは加速度センサ5の値Mを積分する
ことで得られる。この制御では、ばね上(車体1)の速
度のみにより制御するので制御周波数が低くてすみ、コ
ントローラ6の演算時間等の点で利点が多い。
にばね上(車体)加速度Mを用いて C=KsS/M (8) Ks:定数 の関係で減衰係数Cを制御する。ところで、ばね上加速
度Mは、ばね上に作用する力に比例し、この力は、
(2)式で示す相対速度(S−X)に比例する減衰力F
とばね力との和で表される。しかし、振動を制御しよう
とする場合の相対速度は大きく、ばね力の変化分は無視
できる。よって、ばね上に作用する力は減衰力Fと比例
し、ばね上加速度Mと相対速度(S−X)も比例関係と
なるので相対速度(S−X)の代わりにばね上加速度M
を用いることが可能となる。
加速度センサ5の値Mのみを用いて(3)式を用いず減
衰係数Cを求めることができる。よって、減衰係数は、 IF S(S−X)>0 (1) C=KvS (7) または C=KsS/M (8) IF S(S−X)<0 (4) C=Cmin (9) で決めることができる。ここで、S(S−X)<0のと
き減衰係数を0とせずCminとしたのは、振動の変化
に対して制御は必ず遅れるため、完全に減衰力を無くし
てしまうと制御が追従する間に不安定な状態となってし
まう。そのため、最小限の減衰力を与えるためにC=C
minとしたものである。上記の関係を表に示すと、図
19で示す表のようになる。
ーバの行程は、加速度センサ5では判定はすることがで
きない。そこで、判定を不要となるように、本発明で
は、伸び側の減衰係数が変化するときは、縮み側の減衰
係数が小さい値で一定となり、縮み側の減衰係数が変化
するときは、伸び側の減衰係数が小さい値で一定となる
図4の破線に示すように減衰係数を可変できるショック
アブソーバを用いた。この結果、ばね上の運動方向Sに
基づいて可動板回転角θを調整するだけで、ショックア
ブソーバ自身がショックアブソーバの行程における減衰
係数を選択することとなる。すなわち、ばね上の運動方
向が(S>0)のときは、図4の軸の左側(θ<0)で
制御し、ばね上の運動方向が(S<0)のときは、図4
の軸の右側(θ>0)で制御することにより、ショック
アブソーバの行程に関係なく制御できる。
減衰係数可変型ショックアブソーバ4の具体的構造につ
いて図2を参照して説明する。図2において符号11で
示すシリンダ内にはフリーピストン12が摺動可能に嵌
挿されており、シリンダ11内のフリーピストン12に
よりガス室13と油室14との二室に画成されている。
ガス室13には高圧ガスが封入されており、油室14に
は油液が封入されている。油室14にはピストン15が
摺動可能に嵌挿されており、油室14はピストン15に
より下室R1と上室R2とに画成されている。ピストン
15にはピストンロッド16が連結されており、このピ
ストンロッド16は上室R2を通ってシリンダ11外へ
延出している。
それぞれ連通する第1の連通路17と第2の連通路18
とが設けられている。このピストン15の上部には、ピ
ストンロッド16の短縮時に下室R1の圧力が高くなっ
て下室R1と上室R2との圧力差がある値になると、第
1の連通路17を開く常閉の第1の減衰弁19が取り付
けられ、他方、ピストン15の下部にはピストンロッド
16の伸長時に上室R2の圧力が高くなって下室R1と
上室R2との圧力差がある値になると、第2の連通路1
8を開く常閉の第2の減衰弁20が取り付けられてい
る。ピストン15には、ピストンロッド16の軸心を挟
んで相対向する第3,第4の連通路21,22が形成さ
れており、これら第3,第4の連通路21,22はそれ
ぞれ上室R2と下室R1とを連通している。
それぞれチェック弁23,24が設けられており、チェ
ック弁23は下室R1から上室R2への油液の流れのみ
を許容し、チェック弁24は上室R2から下室R1への
油液の流れのみを許容する。ピストン15内部には円板
状の可動板25がピストンロッド16の軸心を中心に回
動自在に保持されており、可動板25の板面は第3,第
4の連通路21,22をそれぞれ横切っている。この可
動板25には図3に示すように同心状に一対の長孔2
6,27が形成されており、この一対の長孔26,27
は相対向している。この各長孔26,27は周回り方向
に延びており、その一方の長孔26は図3中、矢印
(イ)で示す時計方向に向かうに従ってその開口面積が
小さくなり、他方の長孔27は、図3中、時計方向
(イ)に向かうに従ってその開口面積が大きくなってい
る。
心として回動させることにより第3,第4の連通路2
1,22に臨む位置をそれぞれ連続的に変化させ、これ
により連通孔21,22が開口する面積を連続的に変化
させることができ、その結果、図4の実線に示すような
減衰係数特性を得ることができる。なお、図2におい
て、符号28で示すものはピストンロッド16の軸心に
相対回転自在に設けられて下端部が可動板25に連結さ
れる操作ロッドであり、また、符号29で示すものは、
操作ロッド28の上端部に連結され、該操作ロッド28
を介して可動板25を時計方向(イ)あるいは反時計方
向(ロ)に回転させるステッピングモータ等のアクチュ
エータである。また、このアクチュエータ29は、後述
するブロック32から供給される制御信号[θ]に基づ
き、操作ロッド28を回転させる。
21,22が位置する長孔26,27の箇所(a2〜c
2,a1〜c1)と、減衰係数との関係について説明す
る。なお、長孔26,27内において位置する各連通孔
21,22の箇所は、可動板25の回転角度θによって
表される。また、各連通孔21,22が、長孔26,2
7の中心であるb2,b1の位置にある場合に、この位
置を可動板25の基準位置(θ=0)としている。
向(イ)方向に回転させた場合、すなわち可動板25を正
方向(θ>0)に回転させた場合に、連通孔21が長孔
26のa2の位置に臨み、かつ連通孔22が長孔27の
a1の位置に臨む。これにより下室R1から上室R2へ
油液が流れ易く、上室R2から下室R1へ油液が流れ難
くなり、その結果、伸び側減衰係数が大きくかつ縮み側
減衰係数が小さくなる。
方向(ロ)方向に回転させた場合、すなわち可動板25
を負方向(θ<0)に回転させた場合に、連通孔21が
長孔26のc2の位置に臨み、かつ連通孔22が長孔2
7のc1の位置に臨む。これにより下室R1から上室R
2へ油液が流れ難く、上室R2から下室R1へ油液が流
れ易くなり、その結果、伸び側減衰係数が小さくかつ縮
み側減衰係数が大きくなる。ここで、本発明では、理論
上ショックアブソーバの減衰係数特性は図4の破線に示
す特性が望ましいが、上記図2乃至図3に示す実施例で
は、滑らかに減衰係数を変化させるために破線に近い滑
らかな特性である実線の特性としたものである。よっ
て、伸び側のb1とc1との間と、縮み側のb2とa2
との間の減衰係数は多少変化しているが小さい値でほぼ
一定である。
るための減衰係数の目標値Cを前述の制御則Iに基づい
て計算し、この目標値Cに基づき可動板25を回転させ
るコントローラ6の構成について説明する。なお、この
コントローラ6は、図5に示すブロック30〜32によ
り構成される。
れたばね上加速度Mを示す検出信号が入力され、かつこ
のばね上加速度Mを積分することにより車体1の絶対速
度Sを計算するためのものである。なお、このブロック
30の演算結果は次のブロック31に出力される。ま
た、このブロック30に記載される「s」はラプラス変
換に使用されるラプラス演算子である。ブロック31
は、ブロック30の演算結果に制御ゲインKvを掛ける
ことにより減衰係数の目標値Cを求めるためのものであ
る。ここで、目標値Cの中には正、負の符号も含むもの
とし、車体1の絶対速度Sが正、すなわち上向きに速度
を持っているときには、目標値Cを正の値とし、一方、
車体1の絶対速度Sが負、すなわち下向きに速度を持っ
ているときには目標値Cを負の値とする。なお、このブ
ロック31の演算結果である減衰係数の目標値Cは次の
ブロック32に出力される。
れた減衰係数の目標値Cに基づき、可動板25の回転角
θを決定する、すなわち図5のブロック32内のグラフ
に示すように、車体1の絶対速度Sの大きさ、該絶対速
度Sの方向(正、負)に基づき、可動板25の回転角θ
を決定する。例えば、車体1の絶対速度Sが正方向、す
なわち車体1の上方向に大きくなり、これにより減衰係
数の目標値Cが正方向に大きくなった場合には、図5の
ブロック32内のグラフに示すように、比例関係により
可動板25の回転角θを正方向に大きくする制御信号
[θ]をアクチュエータ29に出力し、これによって上
記(一)で説明したように、伸び側減衰係数を大きし、
かつ縮み側減衰係数を小さくする。一方、車体1の絶対
速度Sが負方向、すなわち車体1の下方向に大きくな
り、これにより減衰係数の目標値Cが負方向に大きくな
った場合には、図5のブロック32内のグラフに示すよ
うに、比例関係により可動板25の回転角θを負方向に
大きくする制御信号[θ]をアクチュエータ29に出力
し、これによって上記(二)で説明したように、伸び側
減衰係数を小さくし、かつ縮み側減衰係数を大きくす
る。
て、目標値Cの絶対値の大きい領域でθが一定となって
いるのは、可動板25の回転角θの物理的な制約、すな
わちこれ以上可動板25が回転すると、連通孔21,2
2が閉じて連通しなくなるからである。
トローラ6により減衰係数可変型ショックアブソーバ4
の可動板25を制御した場合と、制御しなかった場合と
の相違について説明する。図6(a)の実線は、車両が
段差に乗り上げた際に、コントローラ6により制御した
場合の車体1の変位を示すものであり、点線はコントロ
ーラ6により制御しなかった場合の車体1の変位を示す
ものである。そして、この図6(a)を参照して判るよ
うに、コントローラ6により減衰係数可変型ショックア
ブソーバ4を制御した場合には、コントローラ6により
減衰係数可変型ショックアブソーバ4を制御しない場合
と比較して、段差乗り上げ後の振動波形の振幅が小さ
く、良好な振動波形が得られることが確認された。
係数可変型ショックアブソーバ4を制御した場合におけ
る、時間に対応した制御信号[θ]の出力内容を示すグ
ラフである。なお、この制御信号[θ]の大きさは、回
転させようとする可動板25の回転角θに一致してい
る。すなわち、可動板25の回転角θを大きくしようと
する程、この回転角θに対応して制御信号[θ]の絶対
値も大きくするようにしている。
すサスペンション制御装置によれば、車体1に取り付け
た加速度センサ5の検出信号に基づき、該車体1の絶対
速度Sを計算し、更にこの絶対速度Sに基づき可動板2
5の回転角θを計算し、この回転角θに基づき、可動板
25を矢印(イ)方向または矢印(ロ)方向に回転させ
るようにした。すなわち、このサスペンション装置は、
加速度センサ5の検出信号から計算された車体1の絶対
速度Sに基づき、伸び側減衰係数を大きくかつ縮み側減
衰係数を小さくするように制御し、あるいは伸び側減衰
係数を小さくかつ縮み側減衰係数を大きくするように制
御したものであり、これにより従来のように、車体と車
軸との間の上下方向に沿う相対速度、相対変位を検出す
るための車高センサ等を設ける必要がなく、結果として
車高センサの破損という被害が起こることがない。ま
た、従来のように車高センサを設けないものであるの
で、この点においてコストダウンを図ることができる効
果も期待できる。
ョックアブソーバ4の伸び縮みの状態によらず、車体1
に取り付けた加速度センサ5の検出信号に基づき、該シ
ョックアブソーバ4を制御するものであるので、該ショ
ックアブソーバ4の減衰力を常時最適な値に設定できる
効果が得られる。
を参照して説明する。この第2実施例は、前述の制御則
IIに基づいて減衰係数Cを求めるものであり、この第
2の実施例が第1実施例と構成を相違する点はコントロ
ーラ40を構成しているブロックである。なお、この第
2実施例において第1実施例と構成を同一にする箇所に
同一符号を付して説明を簡略化する。
を積分することにより車体1の絶対速度Sを計算するた
めのブロック30(第1実施例と同じ)と、ブロック3
0の演算結果に制御ゲインKs を掛けることで係数A
(この係数は第1実施例の減衰係数の目標値Cに相当)
を計算するブロック41と、加速度センサ5からばね上
加速度Mを示す検出信号が入力され、かつ入力されたば
ね上加速度Mの絶対値Bを求めるブロック42と、ブロ
ック41で求めた係数Aをブロック42で求めたばね上
加速度Mの絶対値Bで割って目標値Cを得るブロック4
3と、このブロック43で計算した目標値Cから可動板
25の回転角θを求めるブロック32(第1実施例と同
じ)とから構成されたものである。ブロック42では、
ばね上加速度Mが正負共に微小な値の領域では一定値に
おきかえており、これによってブロック43で計算され
る減衰係数の目標値Cが正負共に大きくなり過ぎるのを
防止している。
のブロック43では、第1実施例の減衰係数の目標値C
に相当する係数Aを、ばね3上に位置する車体1の上下
方向に沿うばね上加速度Mの絶対値Bで割るようにして
いるが、このばね上加速度Mは、ばね3のばね力の変化
を無視すると、ショックアブソーバ4の減衰力と比例
し、更にこのショックアブソーバ4の減衰力は、該ショ
ックアブソーバ4の相対速度に比例するという関係があ
る。すなわち、係数Aをばね3上の車体1のばね上加速
度M(の絶対値B)で割るということは、ショックアブ
ソーバ4の相対速度で割ることと同じ意味を持ち、これ
により該ショックアブソーバ4の相対速度が小さい程、
すなわちショックアブソーバ4の減衰力が小さい程、ス
テップ43において計算される目標値Cを大きくして、
結果として大きな減衰特性を得ることにより収束性を向
上させている。また、Bをばね上加速度Mではなくその
絶対値としたのは、可動板25を回転させる回転方向
(正、負)は係数Aにおいて既に示されているからであ
る。
トローラ40により減衰係数可変型ショックアブソーバ
4の可動板25を制御した場合と、制御しなかった場合
との相違について説明する。図8(a)の実線は、車両
が段差に乗り上げた際に、コントローラ40により制御
した場合の車体1の変位を示すものであり、点線はコン
トローラ40により制御しなかった場合の車体1の変位
を示すものである。そして、この図8(a)を参照して
判るように、コントローラ40により減衰係数可変型シ
ョックアブソーバ4を制御した場合には、コントローラ
40により減衰係数可変型ショックアブソーバ4を制御
しない場合と比較して、段差乗り上げ後の振動波形の振
幅が小さく、良好な振動波形が得られることが確認され
た。
衰係数可変型ショックアブソーバ4を制御した場合にお
ける、時間に対応した制御信号[θ]の出力内容を示す
グラフである。なお、この制御信号[θ]の大きさは、
回転させようとする可動板25の回転角θに一致してい
る。すなわち、可動板25の回転角θを大きくしようと
する程、この回転角θに対応して制御信号[θ]の絶対
値も大きくするようにしている。
に示すサスペンション制御装置では、第1実施例と同様
に、加速度センサ5の検出信号から計算された車体1の
絶対速度Sに基づき、伸び側減衰係数を大きくかつ縮み
側減衰係数を小さくするように制御し、あるいは伸び側
減衰係数を小さくかつ縮み側減衰係数を大きくするよう
に制御したものであり、これにより従来のように、車体
と車軸との間の上下方向に沿う相対速度、相対変位を検
出するための車高センサ等を設ける必要がないという効
果が得られるとともに、ショックアブソーバ4の減衰力
が小さい程、結果として大きな減衰特性を得ることがで
き、例えば、車両が段差に乗り上げた場合などに、段差
乗り上げ後の振動波形の振幅を急速に小さくして収束性
を向上できる効果が得られる。
向に沿うように一対の長孔26,27を連続的に形成
し、これにより減衰係数を連続可変できるように構成し
たが、これに限定されず、可動板25においてa2〜c
2,a1〜c1が位置する箇所に、例えば径の大きさが
段階的に異なる孔(片側3個の合計6個)を形成するよ
うにし、これにより減衰係数を段階的に調整しても良
い。また、このような孔の数は、各連通孔21,22に
ついて3個ずつ設けることに限定されず、6〜7個程度
設け多段階に減衰係数を調整しても良い。
て説明する。この第3実施例が第1実施例と構成を相違
する点は第1の実施例で一定であった制御ゲインKvを
可変の制御ゲインKrとした点である。なお、この第3
実施例において第1実施例と構成を同一にする箇所に同
一符号を付して説明を簡略化する。このコントローラ4
5は、ブロック30、46〜48により構成されるもの
であって、ブロック30では、第1実施例で説明したよ
うに、加速度センサ5から出力されたばね上加速度Mを
積分することにより車体1の絶対速度Sを演算し、更に
その演算結果を次のブロック47に出力する。
れたばね上加速度Mから制御ゲインKrを算出するため
のものであって、このブロック46の演算結果は次のブ
ロック47に出力される。なお、このブロック46で
は、図9のブロック46内のグラフに示すように、制御
ゲインKrを、車体1のばね上加速度Mの絶対値が大き
くなる程小さくし、かつばね上加速度Mの絶対値が小さ
くなる程大きくなるように設定する。ブロック47は、
ブロック30の演算結果である車体1の絶対速度Sに、
ブロック46の演算結果である制御ゲインKrを掛ける
ことにより減衰係数の目標値Cを求めものである。ブロ
ック48は、ブロック47から出力された減衰係数の目
標値Cに基づき、可動板25の回転角θを決定して出力
するものである。なお、このブロック48では、図9に
示すような減衰係数の目標値Cと可動板25の回転角θ
との関係を示すグラフにより、減衰係数の目標値Cから
可動板25の回転角θを決定する。
に示すサスペンション制御装置では、第1実施例、第2
実施例と同様な効果が得られるとともに、ブロック46
において、車体1の上下振動の絶対速度Sに乗じる制御
ゲインKrを、車体1のばね上加速度Mの絶対値が大き
くなるに従って小さくし、かつばね上加速度の絶対値が
小さくなるに従って大きくするように設定し、更に、ブ
ロック47において、この制御ゲインKrを車体1の上
下振動の絶対速度Sに乗じることにより、減衰係数可変
型ショックアブソーバ4に対する減衰係数の目標値Cを
演算するようにしたので、車体1の上下振動が大きくな
る程、減衰係数可変型ショックアブソーバ4に設定され
る減衰係数を相対的に低く抑えることができ、これによ
って車体1の上下振動が大きいときの過剰な制御を防止
し、また、車体1の上下振動が小さくなる程、減衰係数
可変型ショックアブソーバ4に設定される減衰係数を相
対的に高く設定し、これによって車体1の上下振動が小
さいときの制御不足を防止することができる。その結
果、例えば車両の段差乗り上げの際に、タイヤが突起に
衝突することで運転者が感じる衝撃を更に有効に柔らげ
る効果が得られる。
3を参照して説明する。まず、第4実施例に示される減
衰係数可変型ショックアブソーバ50の構造について図
10を参照して説明する。なお、この減衰係数可変型シ
ョックアブソーバ50は、第1〜第3実施例の減衰係数
可変型ショックアブソーバ4と同様に、車体1と車輪2
との間に圧縮ばね3と並列状態で配置される。図10に
おいて符号51で示すシリンダの油室52にはピストン
53が摺動可能に嵌挿されており、油室52はピストン
53により下室R3と上室R4とに画成されている。ピ
ストン53にはピストンロッド54が連結されており、
このピストンロッド54は上室R4を通ってシリンダ5
1外へ延出している。
され、このシリンダ51とアウタシェル55との間に外
部と遮断された状態で形成された封入室56には、低圧
ガスと油液とが封入されている。また、シリンダ51の
底部には、封入室56と油室52の下室R3とを連通す
る2本の連通路57・58が設けられ、一方の連通路5
7には封入室56から油室52の下室R3への油液の流
れを許容するチェック弁59が設けられ、他方の連通路
58には、下室R3から封入室56への油液の流れを許
容するとともに、下室R3から封入室56への油液の移
動に際して一定の減衰力を発生させる(すなわち、ピス
トンロッド54の短縮時に減衰力を発生させる)減衰力
発生機構60が設けられている。
それぞれ連通する2本の連通路61、62が設けられて
いる。また、一方の連通路61には、ピストンロッド5
4の短縮時に下室R3の圧力が高くなって下室R3と上
室R4との圧力差がある値になると該連通路61を開く
常閉の減衰弁63と、下室R3から上室R4への油液の
流れを許容するチェック弁64とが直列に設けられ、ま
た、他方の連通路62には、ピストンロッド54の伸長
時に上室R4の圧力が高くなって下室R3と上室R4と
の圧力差がある値になると該連通路62を開く常閉の減
衰弁65と、上室R4から下室R3への油液の流れを許
容するチェック弁66とが直列に設けられている。
上室R4と下室R3とを接続するバイパス通路67が設
けられており、このバイパス通路67の途中には、減衰
力切換機構68と、上室R4から下室R3への油液の流
れを許容するチェック弁69とが直列に設けられてい
る。減衰力切換機構68は、バイパス通路67の途中に
設けられた絞り弁70と、絞り弁70の開度を設定する
回転型電動アクチュエータ71とを有するものであっ
て、この回転型電動アクチュエータ71より、バイパス
通路67に対する絞り弁70の開度を多段階に設定す
る。なお、これに限定されず、回転型電動アクチュエー
タ71の駆動により、バイパス通路67に対する絞り弁
70の開度を無段階に設定しても良い。
クチュエータ71により回転駆動される回転板に回転方
向に沿って開口面積が異なる長孔(図3参照)を形成
し、この長孔の一部にバイパス通路67が臨むように配
置された構成であって、回転型電動アクチュエータ71
により絞り弁70の回転板を、例えば第1実施例と同様
に、θ1〜θ7の回転角度のいずれかとなるように回転さ
せることにより、バイパス通路67の開度を適宜設定す
る。
回転角度は、θ1を初期位置としてθ1〜θ7 の範囲で設
定され、該回転角度が大きくなるに従って( 但し、0
=θ1<θ2<θ3<θ4<θ5<θ6<θ7) 、絞り弁70
の開度が大きくなるように設定されている。なお、絞り
弁70の回転板の回転角度が0である初期位置θ0 で
は、絞り弁70の開度は0に設定され、バイパス通路6
7での油液の流通はない。 また、本実施例では、減衰
力切換機構68は絞り弁70及び回転型電動アクチュエ
ータ71を使用することに限定されず、スプールと往復
動アクチュエータとを使用することにより、バイパス通
路67の開度(上記θ1〜θ7に相当)を設定しても良
い。
可変型ショックアブソーバ50では、下室R3と上室R
4とを接続する連通路61に、ピストンロッド54の短
縮時に、下室R3内の油液の圧力が一定値以上になると
開状態となる減衰弁63を設け、一方、上室R4と下室
R3とを接続する連通路62に、ピストンロッド54の
伸長時に、上室R4内の油液の圧力が一定値以上になる
と開状態となる減衰弁65を設けるとともに、上室R4
と下室R3とを接続するバイパス通路67に流路面積を
設定できる減衰力切換機構68を設けたことから、縮み
側減衰係数は一定に設定され、また、ピストンロッド5
4の伸長時においてのみ減衰力切換機構68により、伸
び側減衰係数を調整することができる。そして、これに
対応するように、減衰力切換機構68では、回転型電動
アクチュエータ71により絞り弁70の回転板を、θ1
〜θ7の回転角度のいずれかとなるように回転させ、こ
れによりバイパス通路67の開度を適宜設定することが
でき、その結果、図11に示すように、ピストン速度に
対する伸び側減衰係数を適宜設定することが可能とな
る。
定するための減衰係数の目標値Cを計算し、この目標値
Cに基づき回転板を回転させるコントローラ80の構成
について説明する。このコントローラ80は、図12に
示すように、ばね上加速度Mを積分することにより車体
1の絶対速度Sを計算するためのブロック30(第1実
施例と同じ)と、該ブロック30で計算した車体1の絶
対速度Sに制御ゲインKvを掛けることにより減衰係数
の目標値Cを求めるためのブロック31(第1実施例と
同じ)と、該ブロック31で計算した目標値Cから、絞
り弁70の回転板の回転角θを求めるブロック32’と
から構成されたものであるが、この第4実施例のコント
ローラ80では、第1実施例のコントローラ6と異な
り、ブロック32’において、0以上の減衰係数の目標
値Cと、絞り弁70の回転板の回転角θとの関係につい
て設定し、これにより伸び側減衰係数の制御のみを行う
ようにしている、すなわち、この第4実施例のコントロ
ーラ80では、0以下の減衰係数の目標値Cについて
は、絞り弁70の回転板の回転角θは0に設定されてお
り、これにより上述したように伸び側減衰係数の制御の
みを行なうようにしている。
ントローラ80により減衰係数可変型ショックアブソー
バ50の絞り弁70の回転板を制御した場合と、制御し
なかった場合との相違について説明する。図13(a)
の実線は、車両が段差に乗り上げた際に、コントローラ
80により制御した場合の車体1の変位を示すものであ
り、点線はコントローラ80により制御しなかった場合
の車体1の変位を示すものである。そして、この図13
(a)を参照して判るように、コントローラ80により
減衰係数可変型ショックアブソーバ50を制御した場合
には、コントローラ80により減衰係数可変型ショック
アブソーバ50を制御しない場合と比較して、段差乗り
上げ後の振動波形の振幅が小さく、良好な振動波形が得
られることが確認された。
減衰係数可変型ショックアブソーバ50を制御した場合
における、時間に対応した制御信号[θ]の出力内容を
示すグラフである。なお、この制御信号[θ]の大きさ
は、回転させようとする絞り弁70の回転板の回転角θ
に一致している。すなわち、絞り弁70の回転板の回転
角θを大きくしようとする程、この回転角θに対応して
制御信号[θ]の絶対値も大きくするようにしている。
すサスペンション制御装置によれば、車体1に取り付け
た加速度センサ5の検出信号に基づき、該車体1の絶対
速度Sを計算し、更にこの絶対速度Sに基づき減衰係数
の目標値Cを計算し、この減衰係数の目標値Cが0以上
である場合にのみ、この目標値Cに応じて、絞り弁70
の回転板を正方向に回転させるようにした。すなわち、
このサスペンション装置では、伸び側減衰係数の制御の
みを行うようにしたものであるので、第1の実施例の制
御と比較して制御内容が簡略化されるとともに、第1実
施例と同様に、従来のように、車体と車軸との間の上下
方向に沿う相対速度、相対変位を検出するための車高セ
ンサ等を設ける必要がなく、結果として車高センサの破
損という被害が起こることがない。また、従来のように
車高センサを設けないものであるので、この点において
コストダウンを図ることができる効果も期待できる。
15を参照して説明する。この第5実施例は第4実施例
と構成が類似するものであり、この第5実施例が第4実
施例と異なる点は、符号81で示すコントローラの構成
である。また、このコントローラ81は、第2実施例の
コントローラ40と構成が類似しているものであり、該
コントローラ40との相違点はブロック32’である。
すなわち、第5実施例のコントローラ81は、ばね上加
速度Mを積分することにより車体1の絶対速度Sを計算
するためのブロック30(第2実施例と同じ)と、ブロ
ック30の演算結果に制御ゲインKsを掛けることで係
数A(この係数は第1実施例の減衰係数の目標値Cに相
当)を計算するブロック41(第2実施例と同じ)と、
加速度センサ5からばね上加速度Mを示す検出信号が入
力され、かつ入力されたばね上加速度Mの絶対値Bを求
めるブロック42(第2実施例と同じ)と、ブロック4
1で求めた係数Aをブロック42で求めたばね上加速度
Mの絶対値Bで割って目標値Cを得るブロック43(第
2実施例と同じ)と、このブロック43で計算した目標
値Cから絞り弁70の回転板の回転角θを求めるブロッ
ク32’(第4実施例と同じ)とから構成されたもので
ある。
を図15(a)(b)を参照して説明する。図15
(a)の実線は、車両が段差に乗り上げた際に、コント
ローラ81により制御した場合の車体1の変位を示すも
のであり、点線はコントローラ81により制御しなかっ
た場合の車体1の変位を示すものであり、図15(b)
は、コントローラ81により減衰係数可変型ショックア
ブソーバ4を制御した場合における、時間に対応した制
御信号[θ]の出力内容を示すグラフである。なお、こ
の制御信号[θ]の大きさは、回転させようとする絞り
弁70の回転板の回転角θに一致している。そして、こ
の図15(a)を参照して判るように、コントローラ81
により減衰係数可変型ショックアブソーバ4を制御した
場合には、コントローラ81により減衰係数可変型ショ
ックアブソーバ4を制御しない場合と比較して、段差乗
り上げ後の振動波形の振幅が小さく、良好な振動波形が
得られることが確認された。
に示すサスペンション制御装置では、第4実施例と同様
に、伸び側減衰係数の制御のみを行うようにしたもので
あるので制御内容が簡略化されるとともに、従来のよう
に、車体と車軸との間の上下方向に沿う相対速度、相対
変位を検出するための車高センサ等を設ける必要がない
という効果とともに、ショックアブソーバ4の減衰力が
小さい程、結果として大きな伸び側の減衰特性を得るこ
とができ、例えば、車両が段差に乗り上げた場合など
に、段差乗り上げ後の振動波形の振幅を急速に小さくし
て収束性を向上できる効果が得られる。
第6実施例について説明する。この第6実施例が第1実
施例と構成が類似するものであり、この第6実施例が第
1実施例と異なる点は符号82で示すコントローラであ
る。また、このコントローラ82が第1実施例のコント
ローラ40と相違するのは、制御ゲインKvを切り換え
るためのスイッチ83を設けて、ブロック31’に対し
て制御ゲインKvを設定変更できるようにした点であ
る。このコントローラ82の制御内容について説明す
る。まず、例えばエンジンがスタートされたことを条件
として、ブロック31’設定されていた制御ゲインKv
をイニシャライズした後(SP1)、一定時間経過後に
(SP2)、加速度センサ5から検出信号を取り込み
(SP3)、更にこの加速度センサ5で検出されたばね
上加速度Mに基づき、可動板25の回転量θを計算する
(SP4)、また、次のSP5においては、ブロック3
1’に設定する制御ゲインKvを決定する。
Kvを切り換えるためのスイッチ83がオンされている
か否かを判断し、スイッチ83がオフのNOの場合にS
P5Bに進んで、制御ゲインKvをノーマルモードであ
るKv1に設定し、また、スイッチ83がオンのYES
の場合にSP5Cに進んで、制御ゲインKvをスポーツ
モードであるKv2に設定する。なお、ノーマルモード
の制御ゲインKv1 と、スポーツモードの制御ゲインK
v2とは、Kv1<Kv2の関係にある。そして、SP5
において、制御ゲインをKv1かKv2かに設定した後に
はSP2に戻って、再度SP2〜5を繰り返し、スイッ
チ83が操作された場合に、直に制御ゲインKvの設定
変更を行う。
vをスイッチ83により切り換えるようにしたが、この
ときのスイッチ83の操作は、別途設けた横加速度を検
出する横加速度センサに基づき行うようにしても良い。
また、本実施例ではスイッチ83により制御ゲインを2
段階に切り換えたが、これに限定されず3段階以上の切
り換えや、連続切り換えでも良い。また、このような制
御ゲインを切り換える方式は図10に示す形式のスペン
ション制御装置に採用しても良い。
ペンション制御装置によれば、制御ゲインKv1、Kv2
をスイッチ83により設定変更可能にし、運転手の好み
や車両の挙動などにより、制御ゲインを選択できる。
ン装置は、車両の各車輪に設けられるものであるが、加
重の重い前輪(通常エンジンは前輪上に設けられてい
る)に伸び縮み共に制御する第1実施例等のものを用
い、加重の軽い後輪側に伸び側のみ制御する第4実施例
のショックアブソーバや、減衰係数の調整機能を持たな
いショックアブソーバを用いることにより、比較的性能
を落すこと無く制御の簡略化を図ることができる。ま
た、本発明は車体の振動を抑えるためのサスペンション
装置を示したが、本発明の制御に、横加速度や、前後加
速度を用いたロール、ダイブ、スクオットを抑える制御
を組み合わせることによって、乗り心地に加え操縦性も
高くすることが可能である。
によれば、車体の上下振動の絶対速度を計算し、この絶
対速度の方向に基づき、伸び側減衰係数や縮み側減衰係
数を制御したものであり、これにより車体の振動が効果
的に抑えられ、よい乗り心地が得られると共に、従来の
ように、車体と車軸との間の上下方向に沿う相対速度、
相対変位を検出するための車高センサ等を設ける必要が
なく、結果として車高センサの破損という被害が起こる
ことが防止される。
示す正断面図
けられる可動板25を示す平面図。
み側減衰係数との関係を示すグラフ。
時の制御出力とばね上変位との関係を示すグラフ。
ロック図。
ね上変位との関係を示すグラフ。
ロック図。
ーバ50の構造を示す正断面図
衰係数、縮み側減衰係数との関係を示すグラフ。
ブロック図。
走行時の制御出力とばね上変位との関係を示すグラフ。
ブロック図。
走行時の制御出力とばね上変位との関係を示すグラフ。
ブロック図。
ャート。
ローチャート。
程との関係を示す表。
Claims (3)
- 【請求項1】 車両の車体と車軸の間に設けられ、縮み
側の減衰係数が小さい値のとき、伸び側の減衰係数を小
さい値と大きい値の間で可変とし、伸び側の減衰係数が
小さい値のとき、縮み側の減衰係数を小さい値と大きい
値の間で可変とした減衰係数可変型ショックアブソーバ
と、 車体の絶対座標系に対する上下振動を検出する上下振動
検出手段と、 該振動検出手段からの検出信号から車体の上下振動の絶
対速度を演算するコントローラとを有し、 前記コントローラは、前記絶対速度の方向により車体が
上方向に移動している場合は、縮み側の減衰係数が小さ
い値で、かつ伸び側の減衰係数を前記絶対速度に制御ゲ
インを乗じ、さらに、上下振動加速度の絶対値の逆数で
補正した値に応じて制御するように制御信号を前記減衰
係数可変型ショックアブソーバに出力し、前記絶対速度
の方向により車体が下方向に移動している場合は、伸び
側の減衰係数が小さい値で、かつ縮み側の減衰係数を前
記絶対速度に制御ゲインを乗じ、さらに、上下振動加速
度の絶対値の逆数で補正した値に応じて制御するように
制御信号を前記減衰係数可変型ショックアブソーバに出
力することを特徴とするサスペンション制御装置。 - 【請求項2】 車両の車体と車軸の間に設けられ、縮み
側の減衰係数を一定とし、伸び側の減衰係数を小さい値
と大きい値の間で可変とした減衰係数可変型ショックア
ブソーバと、 車体の絶対座標系に対する上下振動を検出する上下振動
検出手段と、 該振動検出手段からの検出信号から車体の上下振動の絶
対速度を演算するコントローラとを有し、 前記コントローラは、前記絶対速度の方向により車体が
上方向に移動している場合は、伸び側の減衰係数を大き
い値とする制御信号を前記減衰係数可変型ショックアブ
ソーバに出力し、前記絶対速度の方向により車体が下方
向に移動している場合は、伸び側の減衰係数を小さい値
とする制御信号を前記減衰係数可変型ショックアブソー
バに出力することを特徴とするサスペンション制御装
置。 - 【請求項3】 車両の車体と車軸の間に設けられ、縮み
側の減衰係数が小さい値のとき、伸び側の減衰係数を小
さい値と大きい値の間で可変とし、伸び側の減衰係数が
小さい値のとき、縮み側の減衰係数を小さい値と大きい
値の間で可変とした減衰係数可変型ショックアブソーバ
と、 車体の絶対座標系に対する上下振動を検出する上下振動
検出手段と、 該振動検出手段からの検出信号から車体の上下振動の絶
対速度を演算するコントローラとを有し、 前記コントローラは、前記絶対速度の方向により車体が
上方向に移動している場合は、縮み側の減衰係数が小さ
い値で、かつ伸び側の減衰係数を前記絶対速度に制御ゲ
インを乗じた値に応じて制御するように制御信号を前記
減衰係数可変型ショックアブソーバに出力し、前記絶対
速度の方向により車体が下方向に移動している場合は、
伸び側の減衰係数が小さい値で、かつ縮み側の減衰係数
を前記絶対速度に制御ゲインを乗じた値に応じて制御す
るように制御信号を前記減衰係数可変型ショックアブソ
ーバに出力し、前記制御ゲインを入力手段の入力信号に
応じて可変としたことを特徴とするサスペンション制御
装置。
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