JP2005255152A - サスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ばね下振動制御の制御効果を向上させることができるサスペンション制御装置
を提供する。
【解決手段】 ばね上加速度センサ９ｕからのばね上加速度αｕを積分して得た速度デー
タに基づいて得たスカイフック指令信号Ｂと、ばね下加速度センサ９ｄが検出したばね下
加速度αｄに基づいて得たばね下制振指令信号Ｃとを、加え合せて減衰特性が反転型であ
るショックアブソーバ６に対する制御信号Ａとする。制御信号Ａは、ピストン速度に対し
て位相が９０°進むばね下加速度αｄが反映されたものとなり、アクチュエータ１１など
による応答遅れを補償することができ、その分、制御効果を向上させ、ひいては車両の操
縦安定性を向上させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車、鉄道車両等の車両に用いられる減衰特性反転型ショックアブソーバを備えたサスペンション制御装置 に関する。

従来、減衰特性反転型ショックアブソーバを備えたサスペンション制御装置の一例として、特許文献１に示されるサスペンション制御装置がある。
このサスペンション制御装置は、ばね上（車体）制振については、例えば、上側に突出したうねり乗り越しの場合、縮み側をソフト特性にして車体を上方に押し上げるのを抑制し、このとき、伸び側がハード特性になっているので、その後のうねり降下時に、車軸側の重量によって上方に向う車体を下方に引き寄せ、これにより、車体をフラットにするようにしている。また、ばね上上下加速度からピストン速度（相対速度）を推定し、ばね下振動（ばね下暴れ）の抑制を図り、ばね下振動（ばね下暴れ）に起因して生じる、搭乗者に対する高周波の騒音やタイヤの接地性の低下（ひいてはコーナーリング時の操縦安定性の低下）を抑制するようにしている。

特開２００２-３２１５１３号公報

ところで、上述したばね下振動（ばね下暴れ）は約１０〜１５Ｈｚ近傍の周波数（ばね下共振周波数）を有し、一般にばね上に生じる振動（ばね上共振周波数約１Ｈｚ）に比して高周波である。そして、上記従来技術では、ばね下振動の抑制を図るものの、当該ばね下振動の抑制はばね上上下加速度に基づいて行われる。このため、上記従来技術は、ショックアブソーバの減衰特性の変化が遅れ、実際には、ばね下振動制御を高精度に行うことができず、ばね下振動の抑制を図る上で改善の余地が残されているというのが実情であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ばね下振動制御の制御効果を向上させることが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。

請求項１記載のサスペンション制御装置の発明は、車両のばね上とばね下との間に設けられ、伸び側及び縮み側の減衰特性のうち、一方側の減衰特性がソフトのとき、他方側の減衰特性がソフトとハードの間で調整され、他方側の減衰特性がソフトのとき一方側の減衰特性がソフトとハードの間で調整される減衰特性反転型ショックアブソーバと、ばね上の上下加速度を検出し、ばね上上下加速度信号を出力するばね上上下加速度検出手段と、ばね下の上下加速度を検出し、ばね下上下加速度信号を出力するばね下上下加速度検出手段と、前記ばね上上下加速度信号と前記ばね下上下加速度信号とから前記減衰特性反転型ショックアブソーバを制御する制御信号を出力するコントローラからなるサスペンション制御装置において、
前記コントローラは、前記ばね上上下加速度信号に基づき、ばね上制振信号を演算するばね上制振信号演算手段と、前記ばね下上下加速度信号に基づき、ばね下制振信号を演算するばね下制振信号演算手段と、前記ばね上制振信号とばね下制振信号とに基づき、前記制御信号を演算する目標減衰特性制御信号演算手段とからなり、さらに、前記ばね下制振信号演算手段は、前記ばね下制振信号がばね下上下速度の位相より進むように演算することを特徴とする。
請求項２記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１に記載のサスペンション制御装置において、ばね下制振信号演算手段は、前記ばね下上下加速度信号と前記ばね上上下加速度信号とから相対加速度を求め、該相対加速度からばね下制振信号演算することを特徴とする。

請求項３記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下制振信号演算手段は、前記ばね下上下加速度信号からばね下共振周波数近傍の信号を通過させるフィルタ手段を有することを特徴とする。
請求項４記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下制振信号演算手段は、信号の位相を調整する位相調整手段を有することを特徴とする。
請求項５記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね上制振信号演算手段は、前記ばね上上下加速度信号を積分し、ばね上絶対速度に比例した信号を演算することを特徴とすることを特徴とする。
請求項６記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１から５のいずれかに記載のサスペンション制御装置において、前記目標減衰特性演算手段は、ばね上制振信号とばね下制振信号との加算することにより前記制御信号を演算することを特徴とする。
請求項７記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１から５のいずれかに記載のサスペンション制御装置において、前記目標減衰特性演算手段は、ばね上制振信号とばね下制振信号にいずれかを選択し出力することにより前記制御信号を演算することを特徴とする。
請求項８記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１から７のいずれかに記載のサスペンション制御装置において、前記コントローラに、路面状態判定手段を設け、該路面状態判定手段の判定結果に応じて、ばね下制振信号を補正することを特徴とする。
請求項９記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項８に記載のサスペンション制御装置において、路面状態判定手段の判定は、車両の前輪側のばね上上下加速度検出手段の検出信号に基づいて実施することを特徴とする。
請求項１０記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項９に記載のサスペンション制御装置において、前記前輪側のばね下上下加速度検出手段の検出信号に応じて、後輪側の減衰特性反転型ショックアブソーバの減衰特性を可変とすることを特徴とする。
請求項１１記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項３に記載のサスペンション制御装置において、フィルタのカットオフ周波数を調整可能としたことを特徴とする。
請求項１２記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下上下加速度検出手段の検出結果から前記カットオフ周波数を調整する調整部を設けたことを特徴とする。
請求項１３記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下上下加速度信号に制御ゲインをかけることによりばね下制振信号を得るように構成し、さらに前記制御ゲインを調整可能としたことを特徴とする。
請求項１４記載のサスペンション制御装置の発明は、請求項１３に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下上下加速度検出手段の検出結果から前記制御ゲインを調整する調整部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、減衰特性反転型ショックアブソーバの減衰特性の制御を、ばね下の上下速度に対して位相が９０°進むばね下上下加速度検出手段の検出信号の内容を含む信号により行なうので、信号の遅れを補償してサスペンション制御を前倒して行うことが可能となり、ひいては、ばね下振動制御の制御効率の向上を図ることできる。

以下、本発明の第１実施の形態に係るサスペンション制御装置１を図１ないし図４に基づいて説明する。図１において、自動車２（車両）を構成する車体３（ばね上）と４個（図には一つのみを示す。）の車輪４側〔ばね下部材（車軸のショックアブソーバ取付けブラケット等）〕（ばね下）との間には、ばね５と、減衰特性を調整可能なショックアブソーバ６（減衰特性反転型ショックアブソーバ）と、が並列に介装されており、これらが車体３を支持している。ショックアブソーバ６内には移動可能にピストン７が収納され、ピストン７に連結したピストンロッド８が車体３に保持され、ショックアブソーバ６が車輪４側〔ショックアブソーバ取付けブラケット等〕に保持されている。

車体３には、車体３の絶対座標系に対する上下方向の加速度（ばね上上下加速度）〔以下、便宜上、ばね上加速度という。〕αｕを検出するばね上加速度センサ９ｕ(ばね上上下加速度検出手段)が取り付けられている。また、車輪４側には、車輪４側の絶対座標系に対する上下方向の加速度（ばね下上下加速度）〔以下、便宜上、ばね下加速度という。〕αｄを検出するばね下加速度センサ９ｄ(ばね下上下加速度検出手段)が取り付けられている。
ばね上加速度センサ９ｕが検出したばね上加速度αｕ（検出信号）及びばね下加速度センサ９ｄが検出したばね下加速度αｄ（検出信号）は、コントローラ１０（制御手段）に供給される。

なお、ショックアブソーバ６及びばね５は、４個の車輪４に対応してそれぞれ４個設けられているが、便宜上そのうち一つのみを図示している。また、前輪側にばね上、ばね下加速度センサ９ｕ，９ｄを１又は２組設け、後輪側にばね上、ばね下加速度センサ９ｕ，９ｄを少なくとも１組設けるようにしているが、図１では、便宜上、そのうち１組のみを示している。１１はアクチュエータであり、後述する制御信号Ａを入力することにより作動してショックアブソーバ６に制御信号Ａに応じた減衰力（目標減衰力）を発生させるようにしている。
ショックアブソーバ６は、図３に示すように、縮み側の減衰特性がソフトの場合、伸び側の減衰特性がハードからソフトの間で調整され、また、伸び側の減衰特性がソフトの場合、縮み側の減衰特性がソフトからハードの間で調整されるように構成され、縮み側の減衰特性と伸び側の減衰特性とが反転した特性を有するものとなっている〔伸びハード（Ｈ）／縮みソフト（Ｓ）又は伸びソフト（Ｓ）／縮みハード（Ｈ）をとる〕。ばね上加速度センサ９ｕ、ばね下加速度センサ９ｄ及びアクチュエータ１１には、コントローラ１０が接続されている。

コントローラ１０は、ばね上加速度センサ９ｕが検出した車体３のばね上加速度αｕを入力して、スカイフック指令信号Ｂを生成してこのスカイフック指令信号Ｂを出力するスカイフック制御演算部１２（ばね上制振信号演算手段）と、ばね下加速度センサ９ｄが検出した車体３のばね下加速度αｄを入力して、ばね下制振指令信号Ｃを生成してこのばね下制振指令信号Ｃを出力するばね下制振制御演算部１３（ばね下制振信号演算手段）と、スカイフック指令信号Ｂ及びばね下制振指令信号Ｃに基づいて制御信号Ａ〔ひいては目標減衰力〕を生成して、この制御信号Ａをアクチュエータ１１に出力し、ショックアブソーバ６の減衰力を調整する制御信号出力部１４と、を備えている。
この場合、制御信号出力部１４（目標減衰特性制御信号演算手段）は、スカイフック指令信号Ｂ及びばね下制振指令信号Ｃを加え合せて制御信号Ａを生成し、この制御信号Ａはアクチュエータ１１に出力され、ショックアブソーバ６に制御信号Ａに応じた減衰力を発生させる。

スカイフック制御演算部１２は、図２に示すように、ばね上加速度センサ９ｕからばね上加速度αｕを積分して上下方向の速度（絶対速度）Ｖを求める積分回路１５と、速度Ｖに所定の大きさの制御ゲインＫｕを掛けて信号Ｄを求める増幅回路１６と、増幅回路１６が求めた信号Ｄに対応する大きさのスカイフック指令信号Ｂを求めこのスカイフック指令信号Ｂを制御信号出力部１４に出力するスカイフック指令信号出力部１７と、を備えている。
ばね下制振制御演算部１３は、図２及び図６に示すように、ばね下加速度センサ９ｄが検出した車体３のばね下加速度αｄを入力して、１１Ｈｚ以下〔ばね上共振付近（１Ｈｚ付近）の周波数及びばね下共振付近（１０〜１１Ｈｚ）の周波数（ばね下暴れ）を含む〕の周波数成分を通過させるローパスフィルタ２０（例えば、１次系のアナログローパスフィルタでカットオフ周波数１１Ｈｚ）と、ローパスフィルタ２０を通過する低周波成分の信号に制御ゲインＫｄを乗算することにより増幅してばね下制振指令信号Ｃを得て、このばね下制振指令信号Ｃを制御信号出力部１４に出力する増幅回路２１と、からなっている。
なお、上記では、カットオフ周波数を１１Ｈｚとしたが、この値は、車両により異なった設定となる。

この第１実施の形態では、ばね下加速度センサ９ｄが検出した車体３のばね下加速度αｄから、ローパスフィルタ２０によりノイズに関連する高周波成分（ばね下共振周波数以上の周波数で、例えば１１Ｈｚを超える大きさの周波数）が除去されて、ばね下制振指令信号Ｃが生成され、このばね下制振指令信号Ｃが制御信号出力部１４に入力される。制御信号出力部１４は、ばね下制振指令信号Ｃとスカイフック指令信号Ｂとについて、加算演算できるように信号変換した上で、加算処理して制御信号Ａを得、この制御信号Ａをアクチュエータ１１に出力する。アクチュエータ１１はショックアブソーバ６に制御信号Ａに応じた減衰力を発生させる。
そして、制御信号Ａは、ばね下加速度αｄが反映されたものとなっており、速度信号に比して位相進みとなり、ばね下制振について応答性よく対処、すなわち、ばね下制振の制御効果を向上させることができる。

すなわち、本実施の形態では、ショックアブソーバ６の作動により、ばね下制振を図るようにしているが、ショックアブソーバ６は減衰特性が反転型であるため、行程毎に減衰特性を切換える〔Ｈ／Ｓ及びＳ／Ｈの切換〕必要がある。また、アクチュエータ１１には応答性の遅れ（以下、作動遅れθｄという。）が伴う。このため、仮にショックアブソーバ６の制御のために、図４に示すように、ばね下加速度αｄを積分して得たばね下上下速度を用いた場合、実際に発生する減衰力（以下、上下速度による発生減衰力という。）Ｇ１は、前記作動遅れθｄ分遅れて発生し、ばね下制振の制御効果の低下を招く（正確な制御が抑制される）。ここで、本願発明者等は、本実施の形態に即して模擬装置を設け、この模擬装置を対象にしてアクチュエータの作動遅れθｄを実測し、実際に発生する減衰力の発生遅れθｄとして、約７３°の値を得た。

これに対して、ばね下加速度αｄはピストン７のスピード（速度）よりも９０°位相が進む（前倒しになる）。そして、本実施の形態では、これを利用してばね下加速度αｄをショックアブソーバ６の制御のために用いる。
ばね下加速度αｄは、ピストン７のスピード（速度）、ひいてはばね下加速度αｄを積分して得られるばね下上下速度よりも９０°位相が進む。このため、ばね下加速度αｄをショックアブソーバ６の制御のために用いた場合、減衰力（以下、上下加速度による発生減衰力という。）Ｇ２は、ばね下加速度αｄに対しては作動遅れθｄ分遅れて発生するが、ピストン７のスピード（速度）〔ばね下上下速度〕に対する位相差（以下、対ピストン位相差という。）θｐは、作動遅れθｄ分が進み９０°から減算されてその値が（９０°-θｄ）となる。このため、対ピストン位相差θｐが極めて小さくなり、その分、制御効果の向上を図ることができる。例えば、上述した減衰力の発生遅れθｄが７３°である場合には、対ピストン位相差θｐは１７°であり、その値が極めて小さくなる。なお、位相差θｐは、アクチュエータの応答性等の特性により異なるが、この場合、位相調整フィルタを設けてその時定数を調整することにより、より位相差を小さくするように調整することができる。

そして、本実施の形態では、ばね下加速度αｄに基づいて得られるばね下制振指令信号Ｃを含む（内容が反映される。）ようにして制御信号Ａを構成し、制御信号Ａは、ばね下加速度αｄが反映されたものとなっている。このため、本実施の形態に係るサスペンション制御装置１によれば、図４を用いて説明したことと同様にして、対ピストン位相差θｐが極めて小さくなり、その分、ばね下制振に対する制御効果の向上を図ることができる。これにより、ばね下共振振動を適格に減衰させることができ、乗り心地の向上が図れ、車両の操縦安定性が向上する。
また、本実施の形態では、ローパスフィルタ２０が１１Ｈｚを超える周波数成分を除いており、ノイズ等によりアクチュエータ１１ひいてはショックアブソーバ６が制御されないので、制御の適正化が図れると共に、アクチュエータ１１の耐久性を向上させることができる。

前記第１実施の形態では、制御信号出力部１４は、スカイフック指令信号Ｂ及びばね下制振指令信号Ｃを加え合せて制御信号Ａを生成する場合を例にしたが、これに代えて、図５に示す制御信号出力部１４Ａを用いてもよい。制御信号出力部１４Ａは、スカイフック指令信号Ｂ及びばね下制振指令信号Ｃを車両の状態に応じて切換えて何れかを選択し、選択した信号を制御信号Ａとして用いるようにする。
また、図６に示すように、ばね下加速度αｄとばね下制振制御演算部１３との間に、相対加速度算出部２５を設け、ばね上加速度αｕからばね下加速度αｄを減算して、相対加速度αｓを算出し、ばね下制振制御演算部１３が前記第１実施の形態のばね下加速度αｄに代えて相対加速度αｓを用いて、ばね下制振指令信号Ｃを出力するようにしている。
また、相対加速度算出部２５については、図７に示すように、図５の制御信号出力部１４Ａと組合せるようにしてもよい。

前記ばね下制振制御演算部１３に代えて、図８に示すばね下制振制御演算部１３Ａ、図９に示すばね下制振制御演算部１３Ｂ、図１０に示すばね下制振制御演算部１３Ｃを用いるようにしてもよい。
ばね下制振制御演算部１３Ａは、図８に示すように、図２のローパスフィルタ２０に代えて、１０〜１５Ｈｚの高周波成分を通過させるハイパスフィルタ２６を設けたことが図２のばね下制振制御演算部１３と異なっている。
この例によれば、ばね上共振付近（１Ｈｚ付近）の信号成分が除去されるので、ばね上共振付近の信号成分によって制御しないように調整することが可能となり、スカイフックの制御効果の低下を抑制することができる。

ばね下制振制御演算部１３Ｂは、図９に示すように、図２のローパスフィルタ２０に代えて、位相進み・遅れ調整を行う位相進み・遅れ調整要素２７を設け、ばね下加速度αｄ、相対加速度αｓについて位相が相対速度に近くなるように調整を行うようにしてもよい。この例によれば、位相進み・遅れ調整要素２７により、上記位相遅れの問題を解消し、制御の適正化を図ることができる。

ばね下制振制御演算部１３Ｃは、図１０に示すように、ローパスフィルタ２０の後段に、図９のハイパスフィルタ２６、及び位相進み・遅れ調整要素２７を設けている。この例によれば、ローパスフィルタ２０、ハイパスフィルタ２６、位相進み・遅れ調整要素２７の組合せにより、制御したい周波数成分（例えば１０〜１５Ｈｚ）のゲインＫｄと位相を同時に調整し、最適な制御信号Ａを得ることができる。これにより、ばね下制振制御演算部１３Ｃでは、ばね下共振振動を重点的に低減でき、ばね上制振制御演算部１２との合わせた制御により、ばね上共振振動、ばね下共振振動の低減を同時に成立させることができる。
そして、従来から実施されていた制御においては、ばね下振動が激しい場合、伸び側の減衰力がある程度大きく、縮み側の減衰力が小さい図３の減衰力特性中のI１に固定するのみであったので、図１２に示すように縮み行程の減衰力が小さくなった。これに対して、本実施の形態では、ばね下加速度センサ９ｄからの信号に応じて電流値を変化させるので、図１１に示すように伸縮行程ともに発生する減衰力を大きくすることができ、これにより、ばね下振動を効果的に抑えることが可能となる。

次に、本発明の第２実施の形態に係るサスペンション制御装置１Ａを図１３ないし図１９に基づいて説明する。なお、図１〜図１２に示す部材と同等の部材に付いては同一の符号を用い、その説明は適宜省略する。
この第２実施の形態のコントローラ１０Ａは、図１３に示すように、相対加速度算出部２５と、ばね上加速度αｕに基づいて路面状態（うねり路、普通路、悪路）を検出する路面判定部３０と、路面判定部３０が路面状態の判定に用いる路面判定マップ３１を予め格納する路面判定マップ記憶部３２と、を備え、路面判定部３０は増幅回路２１の制御ゲインＫｄの大きさを調整し、ばね下の制振信号を補正するようにしている。

また、ばね下制振制御演算部１３Ｄは、前記ローパスフィルタ２０、前記ハイパスフィルタ２６及び増幅回路２１を備え、さらに増幅回路２１からの出力信号に対して変換処理を行ってばね下制振指令信号Ｃを得るばね下制振指令信号出力部３３を備えている。
このコントローラ１０Ａは、図２のコントローラ１０と同様に、スカイフック制御演算部１２及び制御信号出力部１４を有している。そして、制御信号出力部１４は、スカイフック指令信号Ｂ及びばね下制振指令信号出力部３３からのばね下制振指令信号Ｃを加え合せて、制御信号Ａを生成し、アクチュエータ１１に出力する。なお、スカイフック制御演算部１２及び制御信号出力部１４を備えない（すなわち、ばね下制振制御演算部１３Ｄ側のみの信号を利用してサスペンション制御を行うようにする。）で、コントローラ１０Ａを構成してもよい（図１７のばね下サスペンション装置iiを参照）。

路面判定マップ記憶部３２の路面判定マップ３１は、図１４に示すように、加速度周波数が中〜高の範囲である場合に、その道路を悪路とし、加速度周波数が低〜中下の範囲で、かつ加速度振幅が中上〜大の範囲である場合に、その道路をうねり路とし、加速度周波数が低〜中の範囲で、前記うねり路を除いた範囲である場合に、その道路を普通路とする内容になっている。本実施の形態では、ばね上加速度センサ９ｕからのばね上加速度αｕ及び図１４の路面判定マップ３１に基づいて、走行路の状態を普通路、うねり路及び悪路の何れであるかを推定し、その走行路の状態に応じて増幅回路２１の制御ゲインＫｄの大きさを調整するようにしている。

上記構成のコントローラ１０Ａは、図１５に示すように車両のエンジン１０の始動等により電力供給を受ける（ステップS1）と、まず初期設定を行なって（ステップS2）制御周期に達したか否かを判定する（ステップS3）。ステップS3では、制御周期に達したと判定するまで繰り返して制御周期に達したか否かを判定する。

ステップS3で制御周期に達したと判定すると、前回の制御周期で演算された内容をアクチュエータ１１に出力してこれを駆動する（ステップS4）。続いて、ＬＥＤなどのその他のポートに対応する信号を出力する(ステップS5)。続いてステップS6でばね上、ばね下加速度センサ９ｕ，９ｄなどから検出信号を読込む。次に、ばね上加速度センサ９ｕの検出信号を路面判定部３０に入力して、路面判定を行う(ステップS7)。また、ステップS6の読込み情報に基づいて制御演算を実行する（ステップS8）。

ステップS7の路面判定演算では、図１６のマップ選択制御を行う。
図１６のマップ選択制御では、まず、悪路、うねり路フラグをクリアする（ステップS11）。次に、ステップS6で入力したばね上加速度センサ９ｕからの検出信号から悪路成分（周波数及び振幅）、うねり路成分（周波数及び振幅）を順次、抽出する(ステップS12，S13)。

続いて、次のステップS14で、悪路成分（周波数及び振幅）が図１４で示される悪路を示す領域に入っているか否かを判定する。
ステップS14でYes（悪路を示す領域に入っている）と判定すると、悪路フラグをセットする(ステップS15)。

ステップS15の処理が終了するか、または、ステップS14でNoと判定すると、うねり路成分（周波数及び振幅）が図１４で示されるうねり路を示す領域に入っているか否かを判定する(ステップS16)。
ステップS16でYes（うねり路を示す領域に入っている）と判定すると、うねり路フラグをセットする(ステップS17)。

ステップS17の処理が終了するか、または、ステップS16でNoと判定すると、うねり路フラグがセットされているか否かを判定する(ステップS18)。ステップS18でYesと判定すると、ステップS19でうねり路用設定をセットし、制御ゲインＫｄ（ばね下制振パラメータ）を小さくする。

ステップS18でNoと判定すると、悪路フラグがセットされているか否かを判定する(ステップS20)。ステップS20でYesと判定すると、悪路路用設定をセットし、制御ゲインＫｄ（ばね下制振パラメータ）を大きくする（ステップS21）。ステップS20でNoと判定すると、普通路用設定をセットし、制御ゲインＫｄ（ばね下制振パラメータ）を中間の値にする（ステップS22）。

上述したように、ばね上加速度センサ９ｕの検出データに基づいて、路面状態ひいては車体状態を推定し、予め路面状態（普通路、うねり路、悪路）に対応して制御ゲインＫｄを定めるので、路面状態に応じて良好なばね上、ばね下制振効果を得ることができる。
なお、上述の実施の形態においては、ばね上加速度センサ９ｕの値を用いて路面状態を推定したが、これに限らず、ばね下加速度センサ９ｄの周波数特性から路面状態を推定しても良い。

本願発明者等は、第２実施の形態のサスペンション装置１Ａ（図１３に示すコントローラ１０を有している。）、スカイフック制御演算部１２（図２参照）のみを用いて構成されるサスペンション装置〔便宜上、スカイフックサスペンション装置という〕iii、第２実施の形態のサスペンション装置１Ａからスカイフック制御を除いて構成されるサスペンション装置〔便宜上、ばね下サスペンション装置という〕ii、及びいわゆるパッシブ制御を行うサスペンション装置〔便宜上、パッシブサスペンション装置という〕iを対象にして、突起路走行時におけるばね上加速度αｕ、ばね下加速度αｄの波形を計測し、図１７に示す結果を得た。

そして、その結果により、第２実施の形態のサスペンション装置１Ａによれば、路面状態が悪路であると判定した場合、制御ゲインＫｄを大きくすることから、ばね上加速度αｕ、ばね下加速度αｄの収束時間が、パッシブサスペンション装置i又はスカイフックサスペンション装置iiiの場合に比べて短くなり、乗り心地が向上することを確認することができた。また、ばね下サスペンション装置iiも、第２実施の形態のサスペンション装置と同様に、良好な制御特性を有することを確認することができた。

第２実施の形態のサスペンション装置１Ａでは、図１６のステップS19でうねり路用設定をセットし、制御ゲインＫｄ（ばね下制振パラメータ）を小さくするようにしているが、これは次の理由に基づくものである。この理由を図１８及び図１９に基づいて説明する。図１８にうねり路を走行したときのばね上加速度αｕについて、ばね下制振パラメータ大の場合（点線）と小の場合（実線）をそれぞれ示し、図１９にばね上加速度変化率αｕ´について、ばね下制振パラメータ大の場合（点線）と小の場合（実線）をそれぞれ示す。
車両がうねりを下がりきり（図１８のA部）、その後、うねりを上り始めた頃、車体（ばね上絶対速度）は、路面より少し遅れて（図１８のB）、上向きに切り替わり、最小値付近の値となる（図１８のB）。このとき、ばね下加速度αｄ（車輪４側）は、最大値付近であり、さらに、ショックアブソーバ６は縮み側で、ピストン速度も最大値付近となっている。
この図１８のB付近で、ばね下制振パラメータ大の場合は、ばね下制振演算部１３Bの値が大きく影響するので、ばね下加速度αｄ（車輪４側）が大きく、ショックアブソーバ６は縮み側ピストン速度も大きいので、大きな減衰力が発生する。
この結果、図１８及び図１９中Bの領域では、ばね上加速度αｕが強く抑えられ、ばね上加速度変化率αｕ´は大きく変化し、大きな値をとる。このような、ばね上加速度変化率αｕ´の状態は、乗員に不安感等の不快感を与えることとなる。

次に、図１８のB付近で、ばね下制振パラメータ小の場合は、スカイフック制御演算部１２の値が大きく影響する。このとき、ばね上絶対速度は、上向きに切り替わり、最小値付近の値となるので、小さな減衰力となる。
この結果、図１８及び図１９中Bの領域では、ばね上加速度αｕが抑えられず、大きくなるものの、ばね上加速度変化率αｕ´は小さく、変化も小さい。このような、ばね上加速度変化率αｕ´の状態は、乗員与える不安感等の不快感はばね下制振パラメータ大の場合と比べ、小さくなる。
よって、うねり路走行時には、制御ゲインＫｄを小さくし、また、ばね上による制御ゲインＫｕについては、大きくするようにしている。
上述したように、この第２実施の形態によれば、路面判定結果に応じてばね下制振パラメータ（制御ゲインＫｄ）を調整することにより、乗員への不快感を低減させることができる。

次に、本発明の第３実施の形態に係るサスペンション制御装置１Ｂを図２０ないし図２６に基づいて説明する。
このサスペンション制御装置１Ｂは、図２０及び図２１に示すように、このサスペンション制御装置１Ｂを備える自動車２の車速を検出する車速センサ４０を有し、検出した車速データをコントローラ１０Ｂに入力するようにしている。コントローラ１０Ｂは、前記車速データ及びこの自動車２のホイールベースに基づいて、前輪が路面の一地点を通過した時点から、後輪が前記一地点を通過するまでに要する時間（通過予想時間＝ホイールベース／車速）を算出し、前輪が前記一地点を通過した時点から前記通過予想時間が経過した時点で、前記一地点の路面状況に対応した制御を、後輪側のショックアブソーバ６に対して行なうようにし、後輪側ひいては当該自動車２全体として良好なサスペンション制御を行ない、乗り心地の向上を図るようにしている。

コントローラ１０Ｂは、図２２に示すように、図１５に比して、図１５の路面判定処理ステップS7に代わる凸路判定処理ステップS7Aを設け、図１５の制御演算実行処理ステップS8に代わる制御演算実行処理ステップS8Aを設けている。
ステップS7Aの凸路判定処理では、図２３及び図２４に示すように、まず、ばね下加速度αｄが予め定めたしきい値以上であるか否かを判定する（ステップS31）。ステップS31でＹｅｓと判定すると、凸部フラッグがセットされているか否かを判定する（ステップS32）。ステップS32でＮｏと判定すると、車速及びホイールベースから通過予想時間を算出し（リヤ通過タイミング演算を行ない）、凸部フラグをセットし（ステップS33）、通過予想時間に対応した大きさのリヤタイマをセットする（ステップS34）。前記ステップS31で、Ｎｏと判定すると、凸部フラグをクリアする（ステップS35）。

ステップS32でＹｅｓの判定を行なうか、ステップS34の処理又はステップS35の処理が終了すると、リヤタイマの値が０であるか否かの判定を行なう（ステップS36）。ステップS36でＮｏ（凸部を通過した時点からの経過時間が通過予想時間に達していない）と判定すると、リヤタイマの値から「１」を減算して（ステップS37）、メインルーチン（図２２）に戻り、通過予想時間の経過まで上述した処理（ステップS1〜S37）を実行する。

ステップS36でＹｅｓ（凸部を通過した時点からの経過時間が通過予想時間に達した）と判定すると、リヤ制御タイマから「１」を減算し（ステップS38）、リヤ制御タイマの値が０でないか否かの判定を行なう（ステップS39）。ステップS39でＹｅｓ（リヤ制御タイマの値が０でない。）と判定すると、後輪側のショックアブソーバ６に、伸びミドル（Ｍ）／縮みＳ（ミドル：ハード（Ｈ）とソフト（Ｓ）の間の大きさの減衰力）の減衰力（リヤ減衰力）を発生させるように制御信号Ａをアクチュエータ１１に出力し（ステップS40）、メインルーチンに戻る。ステップS39でＮｏ（リヤ制御タイマの値が０になっている。）と判定すると、ステップS40に進まずにメインルーチンに戻る。

コントローラ１０Ｂが、上述した処理を行なうことにより、前輪が凸部を通過すると、前輪が凸部を通過した時点から通過予想時間（リヤタイマの値）経過後に、凸部に対応した制御を、後輪側のショックアブソーバ６に対して、リヤ制御タイマの設定値分の時間、実行する。
このため、自動車２の走行に対応して、適格に後輪側ひいては当該自動車２全体として良好なサスペンション制御を行ない、乗り心地の向上が図れるものになっている。

この第３実施の形態では自動車２が凸部を走行した際、上述したように後輪側のショックアブソーバ６にＭ／Ｓの減衰力を発生するようにしているが、この場合と、凸部走行時に後輪側のショックアブソーバ６にＳ／Ｓの減衰力を発生するようにした場合とについて、ばね上加速度αｕ、ばね下加速度αｄを求め、それぞれ図２５及び図２６に示す結果を得た。そして、図２５及び図２６に示すように、この第３実施の形態（Ｍ／Ｓの減衰力を発生させる）では、Ｓ／Ｓの減衰力を発生させる場合に比して、振動の収束時間を大きく低減でき、この第３実施の形態により、良好なサスペンション制御を行えることを確認することができた。

また、前記第１、第２実施の形態では、前輪側にばね上、ばね下加速度センサ９ｕ，９ｄを１又は２組設け、後輪側にばね上、ばね下加速度センサ９ｕ，９ｄを少なくとも１組設けるようにしている。これに対して、この第３実施の形態は、後輪側のショックアブソーバ６の制御を、前輪側のばね上、ばね下加速度センサ９ｕ，９ｄの検出信号に基づいて行なっており、ばね上、ばね下加速度センサ９ｕ，９ｄは、前輪側にのみ設け、後輪側について設けていない。このため、後輪側にばね上、ばね下加速度センサ９ｕ，９ｄを設けていない分、装置の簡易化を図ることができる。

次に、本発明の第４実施の形態に係るサスペンション制御装置１Ｃを図２７ないし図３３に基づいて説明する。
一般に、サスペンション制御装置では、タイヤやホイール交換等によりばね下重量が変化すると、制御効果が変化する。この第４実施の形態のサスペンション制御装置１Ｃでは、ばね下加速度αｄからばね下共振周波数を推定し、ばね下共振周波数及びばね５のばね定数からばね下重量（ばね下共振周波数は、ばね下重量の増加により低下し、ばね定数の増加により増加する一定の関係がある。）を算出し、ばね下重量の変化時にも良好な制御効果を得るようにしている。

この第４実施の形態のサスペンション制御装置１Ｃのコントローラ１０Ｂは、図２７に示すように、ばね下加速度αｄからばね下共振周波数を推定し、ばね下共振周波数及びばね５のばね定数からばね下重量（ばね下共振周波数は、ばね下重量の増加により低下し、ばね定数の増加により増加する一定の関係がある。）を算出するばね下重量算出部４５と、ばね下重量に応じて、ローパスフィルタ２０及びハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数及び制御ゲインＫｄを調整するパラメータ調整部４６と、を備えている。
ここで、ばね下共振周波数の推定方法としては、例えば、ばね下加速度をマイコンによって周波数解析することで推定したり、ばね下加速度の波形のピーク・ピーク間の時間を計測することで推定したりしても良い。また、ばね下共振周波数を推定せずとも、その車両特有のばね下共振周波数とばね下重量を、ユーザやサービス工場の整備士がコントローラを介して入力するようにしても良い。

コントローラ１０Ｂは、図２８に示すように、図１５の路面判定部３０に代わるばね下制振判定処理ステップ（ステップS7B）を設けている。
ステップS7Bのばね下制振判定処理ステップでは、図２９に示すように、まず、ばね下重量の推定を行ない（ステップS51）、続いて、ばね下重量が予め定めた設定値以上であるか否かを判定する（ステップS52）。ステップS52でＮｏ（ばね下重量が設定値未満である。）と判定すると、ばね下重量通常設定値にセットし（ステップS53）、サブルーチンを終了する。
ステップS53では、ばね下重量通常設定値に対応させて、ローパスフィルタ２０及びハイパスフィルタ２６並びに増幅回路２１に対してそれぞれ、図３０に示すように、カットオフ周波数ｆｃが１５Ｈｚにおける位相特性及びゲインＫｄ（制御パラメータ）を用いる。

ステップS52でＹｅｓ（ばね下重量が設定値以上である。）と判定すると、ばね下重量大設定値にセットし（ステップS54）、サブルーチンを終了する。
ステップS54では、ばね下重量大設定値に対応させて、ローパスフィルタ２０及びハイパスフィルタ２６並びに増幅回路２１に対してそれぞれ、図３０に示すように、カットオフ周波数ｆｃが１０Ｈｚ及びゲインＫｄ（制御パラメータ）を用いる。

この第４実施の形態のサスペンション制御装置１Ｃを備えた自動車２が凸部を走行した際の、ばね下加速度αｄを求めたところ、図３１に示す結果を得ることができた。
すなわち、ばね下重量が大きいときには、上述したようにばね下重量大設定値にセットして、これに対応するカットオフ周波数ｆｃが１０Ｈｚ及びゲインＫｄを用い、減衰力の発生を行なわせることにより、図３１の波形７０で示す結果が得られた。

又、これと比較するために、ばね下重量が大きいときにも、ばね下重量通常設定値にセットした場合、ばね下重量が小さい場合について、ばね下加速度αｄを求めると、それぞれ波形７１、７２が得られた。
図３１の波形図から、第４実施の形態のサスペンション制御装置１Ｃによれば、ばね下重量が大きくなった場合にばね下重量大設定値にセットすることにより、ばね下重量大設定値にセットしない（ばね下重量通常設定値にセットする）場合に比べて、ばね下加速度αｄの収束が良くなり、これに伴い接地性が向上することが明らかになった。
なお、本実施の形態によれば、ばね下共振周波数の変化に応じて２段階にパラメータを変えるようにしているが、本発明はこれに限られない。例えば、図３２、図３３に示すようにフィルタ（ローパスフィルタ２０、ハイパスフィルタ２６）のカットオフ周波数、ばね下制御ゲインＫｄを連続的に変えるようにしても良い。

本発明の第１実施の形態に係るサスペンション制御装置を模式的に示す図である。 図１のコントローラを模式的に示すブロック図である。 図１のショックアブソーバの電流-減衰力特性を示す図である。 図１の装置の原理を模式的に示す波形図である。 図２の制御信号出力部の他の例（切換方式）を示すブロック図である。 図２の制御信号出力部の他の例（相対加速度利用方式）を示すブロック図である。 図２の制御信号出力部の他の例（相対加速度利用及び切換方式）を示すブロック図である。 図２のばね下制振制御演算部の他の例（ハイパスフィルタ使用方式）を示すブロック図である。 図２のばね下制振制御演算部の他の例（位相進み・遅れ調整要素使用方式）を示すブロック図である。 図２のばね下制振制御演算部の他の例（ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ及び位相進み・遅れ調整要素使用方式）を示すブロック図である。 図１のサスペンション制御装置により得られる減衰力を示す特性図である。 図１１と対比して示される、従来装置により得られる減衰力を示す特性図である。 本発明の第２実施の形態に係るサスペンション制御装置のコントローラを示すブロック図である。 図１３の記憶部に記憶される路面判定マップ３１を示す図である。 図１３のコントローラの制御内容を示すフローチャート（メインルーチン）である。 図１５の路面判定部の処理内容を示すフローチャートである。 第２実施の形態のサスペンション制御装置（図１３）及びこれと対比されるサスペンション制御装置の突起路走行時におけるばね上、ばね下加速度αｄを示す波形図である。 うねり路を走行した場合に図１３のサスペンション制御装置で得られるばね上加速度を示す波形図である。 うねり路を走行した場合に図１３のサスペンション制御装置で得られるばね上加速度変化率を示す波形図である。 本発明の第３実施の形態に係るサスペンション制御装置を模式的に示す図である。 図２０のサスペンション制御装置を用いた自動車を模式的に示す側面図である。 図２０のコントローラの制御内容を示すフローチャート（メインルーチン）である。 図２２の凸部判定部の処理内容を示すフローチャートである。 図２０の装置による凸部判定タイミングを示す波形図である。 図２０のサスペンション制御装置における凸部走行の際にＭ／Ｓ及びＳ／Ｓの減衰力とした場合に、それぞれ得られるばね上加速度の収束を示す波形図である。 図２０のサスペンション制御装置における凸部走行の際にＭ／Ｓ及びＳ／Ｓの減衰力とした場合に、それぞれ得られるばね下加速度αｄの収束を示す波形図である。 本発明の第４実施の形態に係るサスペンション制御装置のコントローラを示すブロック図である。 図２７のコントローラの制御内容を示すフローチャート（メインルーチン）である。 図２８のばね下制振判定部の処理内容を示すフローチャートである。 図２７のローパスフィルタ及びハイパスフィルタの並びに増幅回路に対する、カットオフ周波数に対応した位相特性及びゲインＫｄを示す波形図である。 図２７のサスペンション制御装置及びこれと対比される例におけるばね下加速度を示す図である。 図２７のコントローラと異なるカットオフ周波数の調整例を示す図である。 図２７のコントローラと異なるゲインの調整例を示す図である。

符号の説明

６…ショックアブソーバ（減衰特性反転型ショックアブソーバ）、９ｕ，９ｄ…ばね上、ばね下加速度センサ（ばね上、ばね下上下加速度検出手段）、１０，１０Ａ，１０Ｂ…コントローラ

Claims (14)

1. 車両のばね上とばね下との間に設けられ、伸び側及び縮み側の減衰特性のうち、一方側の減衰特性がソフトのとき、他方側の減衰特性がソフトとハードの間で調整され、他方側の減衰特性がソフトのとき一方側の減衰特性がソフトとハードの間で調整される減衰特性反転型ショックアブソーバと、
   ばね上の上下加速度を検出し、ばね上上下加速度信号を出力するばね上上下加速度検出手段と、
   ばね下の上下加速度を検出し、ばね下上下加速度信号を出力するばね下上下加速度検出手段と、
   前記ばね上上下加速度信号と前記ばね下上下加速度信号とから前記減衰特性反転型ショックアブソーバを制御する制御信号を出力するコントローラからなるサスペンション制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記ばね上上下加速度信号に基づき、ばね上制振信号を演算するばね上制振信号演算手段と、
   前記ばね下上下加速度信号に基づき、ばね下制振信号を演算するばね下制振信号演算手段と、
   前記ばね上制振信号とばね下制振信号とに基づき、前記制御信号を演算する目標減衰特性制御信号演算手段とからなり、
   さらに、前記ばね下制振信号演算手段は、前記ばね下制振信号がばね下上下速度の位相より進むように演算することを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 請求項１に記載のサスペンション制御装置において、ばね下制振信号演算手段は、前記ばね下上下加速度信号と前記ばね上上下加速度信号とから相対加速度を求め、該相対加速度からばね下制振信号演算することを特徴とするサスペンション制御装置。
3. 請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下制振信号演算手段は、前記ばね下上下加速度信号からばね下共振周波数近傍の信号を通過させるフィルタ手段を有することを特徴とするサスペンション制御装置。
4. 請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下制振信号演算手段は、信号の位相を調整する位相調整手段を有することを特徴とするサスペンション制御装置。
5. 請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね上制振信号演算手段は、前記ばね上上下加速度信号を積分し、ばね上絶対速度に比例した信号を演算することを特徴とすることを特徴とするサスペンション制御装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のサスペンション制御装置において、前記目標減衰特性演算手段は、ばね上制振信号とばね下制振信号との加算することにより前記制御信号を演算することを特徴とするサスペンション制御装置。
7. 請求項１から５のいずれかに記載のサスペンション制御装置において、前記目標減衰特性演算手段は、ばね上制振信号とばね下制振信号にいずれかを選択し出力することにより前記制御信号を演算することを特徴とするサスペンション制御装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のサスペンション制御装置において、前記コントローラに、路面状態判定手段を設け、該路面状態判定手段の判定結果に応じて、ばね下制振信号を補正することを特徴とするサスペンション制御装置。
9. 請求項８に記載のサスペンション制御装置において、路面状態判定手段の判定は、車両の前輪側のばね上上下加速度検出手段の検出信号に基づいて実施することを特徴とするサスペンション制御装置。
10. 請求項９に記載のサスペンション制御装置において、前記前輪側のばね下上下加速度検出手段の検出信号に応じて、後輪側の減衰特性反転型ショックアブソーバの減衰特性を可変とすることを特徴とするサスペンション制御装置。
11. 請求項３に記載のサスペンション制御装置において、フィルタのカットオフ周波数を調整可能としたことを特徴とするサスペンション制御装置。
12. 請求項１１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下上下加速度検出手段の検出結果から前記カットオフ周波数を調整する調整部を設けたことを特徴とするサスペンション制御装置。
13. 請求項１に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下上下加速度信号に制御ゲインをかけることによりばね下制振信号を得るように構成し、さらに前記制御ゲインを調整可能としたことを特徴とするサスペンション制御装置。
14. 請求項１３に記載のサスペンション制御装置において、前記ばね下上下加速度検出手段の検出結果から前記制御ゲインを調整する調整部を設けたことを特徴とするサスペンション制御装置。
    
    

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