JP2008012960A - 緩衝器の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御に最適となる緩衝器の制御装置を提供することである。
【解決手段】車両Ａにおけるバネ上部材Ｂ_ｎとバネ下部材Ｗ_ｎとの間に介装される緩衝器Ｄ_ｎが発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構３を制御する緩衝器の制御装置１において、減衰力目標値Ｆｓ_ｎと緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎとの偏差ε_ｎを求め、この偏差ε_ｎに基づいて可変減衰力を制御することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、特に、非線形な減衰特性を持つ緩衝器に最適となる緩衝器の制御装置に関する。

この種、緩衝器の減衰力を制御するものとしては、たとえば、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓとの積の符号を得て、この符号が正である場合には、緩衝器の減衰係数Ｃを、Ｃ＝Ｃｓ・Ｖ／Ｖｓで演算される値とし、負である場合には、緩衝器の減衰係数Ｃを、Ｃ＝Ｃｓ・Ｖで演算される値に制御するものがある（たとえば、特許文献１参照）。なお、Ｃｓはスカイフック減衰係数を示している。

上記した制御は、広く一般的にスカイフック制御と呼ばれ、このスカイフック制御にあたっては、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓの符号が同符号である場合には、スカイフック制御力をバネ上速度Ｖとスカイフック減衰係数Ｃｓを乗算した値とし、逆に、両者が異符号である場合には、スカイフック制御力を０とするように制御することが必要になる。

そこで、上述した緩衝器の制御装置にあっては、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓの符号が同符号である場合に要求されるスカイフック制御力Ｃｓ・Ｖと、緩衝器の発生減衰力であるストローク速度Ｖｓに減衰係数Ｃとを乗算した値Ｖｓ・Ｃとが等しくなるように、緩衝器の減衰係数Ｃの値を調節するようにしているのである。
特開平６−２４７１１７号公報（実施例欄）

しかしながら、上記した従来の緩衝器の制御装置では、緩衝器の減衰係数Ｃを狙い通りに制御することができない場合がある。

すなわち、緩衝器の減衰特性（ストローク速度に対する発生減衰力の特性）が図９に示すように、線形な関係を保つ場合には、減衰係数Ｃの調節によって理想的に制御されるが、図１０に示すように、減衰バルブのクラッキング圧を調節するものや、電気粘性流体や磁気粘性流体を用いて減衰特性が平行的に変化する非線形な減衰特性を持つ緩衝器を制御する場合には、減衰係数Ｃを求めても、この減衰係数Ｃから直接的には減衰力を調節することが困難である。つまり、減衰特性線がストローク速度軸と減衰力軸の原点を通過するような線形特性を呈する緩衝器を制御する場合には、減衰係数Ｃを求めれば、狙った通りの減衰力を緩衝器に発生させることができるが、非線形な減衰特性を持つ緩衝器にあっては、減衰特性線が途中で傾きが変化するので、減衰係数Ｃを求めても単純には狙った減衰力を緩衝器に発生させることができない。

また、緩衝器の発生減衰力が完全にストローク速度に依存して比例的に変化する場合にはよいが、現実にはこのような減衰特性を実現することは難しく、スカイフック制御力と発生減衰力との間に偏差が生じて、車両における乗心地の悪化に繋がってしまう危惧がある。

さらに、減衰係数Ｃを求めるのに、スカイフック制御力Ｃｓ・Ｖをストローク速度Ｖｓで除す演算を行っているので、ストローク速度Ｖｓが０近傍では、減衰係数Ｃが非常に大きな値となって、演算誤差も大きくなり、適切な制御を行うことができない危惧があるとともに、ハンチングを引き起こして安定的な減衰力を発生することができない危惧がある。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御に最適となる緩衝器の制御装置を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の緩衝器の制御装置は、車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に介装される緩衝器が発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構を制御する制御装置であって、減衰力目標値と緩衝器が発生している減衰力との偏差を求め、この偏差に基づいて可変減衰力を制御するようにした。

本発明の緩衝器の制御装置によれば、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御にあたり、減衰係数を調節するのではなく、緩衝器に発生させるべき減衰力目標値と緩衝器が発生している減衰力との偏差を求めて、この偏差に基づいて、減衰力可変機構が付加する可変減衰力を制御するので、複雑な制御を行うことなく、フィードバック制御が行われ、応答性よく緩衝器に上記目標減衰力通りに減衰力を発生させることが可能であり、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御に最適となる。

さらに、緩衝器のストローク速度が変化しても、緩衝器の発生する減衰力を目標減衰力に応答性良く追随させることができ、常に緩衝器に目標減衰力通りの減衰力を発生させることが可能であるので、車両走行中に路面から入力される振動を車体側へ伝達せず、緩衝器に優れた振動絶縁効果を発揮させ、車両における乗り心地を飛躍的に向上させることができる。

また目標減衰力に緩衝器の発生減衰力が一致するように調整されるので、緩衝器の減衰特性にばらつきがあったり、温度変化によって減衰特性に変化があったとしても、常に緩衝器に狙い通りに減衰力を発生させることが可能であり、安定した制御効果を得ることができるともに、車両における乗心地に変化を生じさせない。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１は、本発明の一実施の形態における緩衝器の制御装置を概念的に示した図である。図２は、バネ上加速度センサが設けられる位置を示した図である。図３は、一実施の形態における緩衝器の減衰特性を示す図である。図４は、一実施の形態における緩衝器における減衰力可変機構部分の縦断面図である。図５は、一実施の形態における緩衝器の概略断面図である。図６は、他の緩衝器の概略断面図である。図７は、一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御ブロック図である。図８は、一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１に示すように、一実施の形態における緩衝器の制御装置１は、車両Ａのバネ上部材たる車体１０の任意の個所に設置される制御部２と、車体１０の上下方向の加速度を検出する３つのバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３と、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生している減衰力を検出する荷重センサＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構３とを備えて構成されている。

また、緩衝器Ｄ１は、車両Ａの車体１０の一部であるバネ上部材Ｂ１とバネ下部材Ｗ１との間に懸架バネＳ１と並列に介装され、他の緩衝器Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４も、それぞれ同様にバネ上部材Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とバネ下部材Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間に懸架バネＳ２，Ｓ３，Ｓ４と並列に介装されている。

なお、本明細書では、便宜上、懸架バネＳ１で分担支持する車体１０の一部をバネ上部材Ｂ１とし、他の懸架バネＳ２，Ｓ３，Ｓ4に対応してバネ上部材Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４としてあり、また、バネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、対応するバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に対して変位する部材を指し、具体的には車両Ａの四つの車輪とされる。

さらに、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、車体１０の上下方向の加速度を検出するものであって、図２に示すように、車体１０の前後または左右方向の同一直線上にない任意の３箇所に設置されている。

そして、このバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、検出した加速度α_１，α_２，α_３に応じた電圧信号を緩衝器の制御装置１の制御部２に出力し、制御部２は、上記バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の信号を処理して、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の上下方向の加速度（バネ上加速度）を演算できるようになっている。なお、加速度α_１，α_２，α_３の符号の取り方は、上向きを正とし、後述するバネ下加速も緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生する減衰力も同様としてある。

具体的には、バネ上部材Ｂｎのバネ上加速度Ｘ_ｎは、Ｘ_ｎ＝β_ｎ１・α_１＋β_ｎ２・α_２＋β_ｎ３・α_３で計算される。ここで、ｎ＝１，２，３，４であり、ｎの値はどのバネ上部材についてのものであるかを特定するものであり、この場合、ｎが１のときはバネ上部材Ｂ１についてのバネ上加速度Ｘ_１が計算されることを示している（以下、特にｎについての指定がない場合、ｎは１，２，３，４のいずれかの値をとる）。そして、β_ｎ１，β_ｎ２，β_ｎ３は、各バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の設置位置、車体１０の重心位置、車体１０の重心位置と各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４との各距離、車両Ａのホールベース、車両Ａのトレッド等から決定される定数である。

すなわち、車体１０を剛体と見なして、車体１０の前後または左右方向の同一直線上にない任意の３箇所の上下方向の加速度α_１，α_２，α_３を得れば、各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のバネ上加速度Ｘ_１，Ｘ_２，Ｘ_３，Ｘ_４は一義的に決まるのであり、バネ上加速度Ｘ_１，Ｘ_２，Ｘ_３，Ｘ_４を演算することができるのである。

また、荷重センサＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、それぞれ、対応する緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４あるいはバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間に介装され、対応する緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生している減衰力Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４を検出し、その値に応じた電圧信号を緩衝器の制御装置１の制御部２に出力するようになっている。

転じて、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構３を備えており、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の場合、減衰力可変機構３は減衰バルブのクラッキング圧（開弁圧）を変更することができるようになっている。

したがって、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生する減衰力の特性、すなわち、減衰特性は、図３に示すように、最低減衰力発生時の減衰特性Ｌｏｗから最高減衰力発生時の減衰特性Ｈｉｇｈまでの可変幅で平行的に減衰特性を変化させることができる。

つまり、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にあっては、上記減衰力可変機構３によって最低減衰力に上記可変幅の範囲内で可変減衰力を付加することができる。

そして、この各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、いずれも同様の構成とされ、具体的にはたとえば、図４に示すように、シリンダ１００と、シリンダ１００内に摺動自在に挿入されてシリンダ内をロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画する中空筒状のピストン１０１と、シリンダ１００内にピストン１０１を介して移動自在に挿入された中空なピストンロッド１０２と、ピストン１０１とピストンロッド１０２内に形成されて上記ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通するメイン通路１０４と、メイン通路１０４の途中に設けたリーフバルブ１０５と、同じく上記メイン通路１０４の途中に上記リーフバルブ１０５と直列に設けた減衰力調整機構３とを備えて構成されている。

なお、図５に示すように、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４では、シリンダ１００内をピストン１０１でロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画しており、シリンダ１００内は作動油等の液体が封入され、また、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にあっては、図中下方に設けたフリーピストン１２０でシリンダ１００内にガス室１２１が区画され、このガス室１２１内には高圧ガス等が封入され、このフリーピストン１２０が緩衝器の伸縮時にシリンダ１００に対して移動することでピストンロッド１０２のシリンダ１００内への侵入およびシリンダ１００外へ退出する体積分の容積変化を補償する。つまり、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、いわゆる単筒型に形成されるが、複筒型に形成されるとしてもよい。

そして、上記減衰力調整機構３は、ピストンロッド１０２内に収容されるスリーブ１０６と、ピストンロッド１０２の下端に螺合されるピストン１０１とで挟持され、かつ、内外の２つのシート部を有する環状弁座１０７ａを備えた環状の弁座部材１０７と、スリーブ１０６内に摺動自在に挿入されると共に弁座部材１０７に設けた環状弁座１０７ａに離着座してメイン通路１０４を開閉するスプール１０８と、スプール１０８の背面側となる図４中上方側に配置されて当該スプール１０６を弁座部材１０７側へ向けて附勢するスプリング１０９と、電流供給量に応じてスプリング１０９の附勢力を減じる方向に推力を発揮するソレノイド１１０と、スプール１０８の背面に形成される伸側パイロット室１１１と、スプール１０８の外周側に形成される段部とスリーブ１０６の内周とで形成される圧側パイロット室１１２と、伸側パイロット室１１１にロッド側室Ｒ１内の圧力を導く伸側パイロット通路１１３と、スプール１０８の内部を通り圧側パイロット室１１２にピストン側室Ｒ２内の圧力を導く圧側パイロット通路１１４と、上記スプリング１０９で閉じ方向に附勢されスプール１０８の背面に形成の環状弁座１０８ｂに着座してスプール１０８の背面と圧側パイロット通路１１４とを連通する孔１０８ａを閉塞する有底筒状の第１サブバルブ１１５と、さらに、同じくスプリング１０９によって附勢されて第１サブバルブ１１５の底部に設けた孔１１５ａを閉塞する筒状の第２サブバルブ１１６とを備えて構成され、上記ソレノイド１１０に印加する電流に応じて上記スプリング１０９で附勢されている第１サブバルブ１１５および第２サブバルブ１１６のクラッキング圧（開弁圧）を調節してメイン通路１０４を開閉するスプール１０８が上記環状弁座１０７ａから離座するクラッキング圧（開弁圧）を変化させて、可変減衰力を制御するようになっている。

すなわち、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、ソレノイド１１０の推力を変化させることによって環状弁座１０７ａとスプール１０８で構成される減衰バルブのクラッキング圧を変化させることができ、これにより図３に示したように減衰力を変化させることができる。なお、この場合、ソレノイド１１０に電流供給しないときに、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は最大減衰力を発生する。

以下、さらに詳しく、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４について説明すると、図４に示すように、各部の寸法は、φ_４ ^２−φ_２ ^２＞φ_５ ^２−φ_ｒ ^２と、φ_５ ^２−φ_４ ^２＞φ_ｃ ^２−φ_３ ^２を満たすように設定されており、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が伸長する、すなわち、図４中ピストン１０１が上方に移動する場合に、第２サブバルブ１１６のクラッキング圧をＰｃ２（伸側）とし、ロッド側室Ｒ１内の圧力をＰａとすると、Ｐｃ２・（φ_４ ^２−φ_２ ^２）＞Ｐａ・（φ_５ ^２−φ_ｒ ^２）の関係が保たれている状態では、スプール１０８は環状弁座１０７ａから離座せず、メイン通路１０４は開放されず、Ｐｃ２・（φ_４ ^２−φ_２ ^２）＜Ｐａ・（φ_５ ^２−φ_ｒ ^２）の条件が満たされるとスプール１０８は環状弁座１０７ａから離座して、メイン通路１０４が開放される。そして、Ｐｃ２は、第２サブバルブ１１６が第１サブバルブ１１５の孔１１５ａを開いて伸側パイロット室１１１と圧側パイロット通路１１４を連通させるときのクラッキング圧であり、このクラッキング圧はソレノイド１１０の推力でスプリング１０９の附勢力を減じることで制御することができ、このようにソレノイド１１０の推力を調節することで緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の伸行程におけるスプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができるのである。

反対に、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が圧縮する、すなわち、図４中ピストン１０１が下方に移動する場合に、第１サブバルブ１１５のクラッキング圧をＰｃ１（圧側）とし、ピストン側室Ｒ２内の圧力をＰｂとすると、Ｐｃ１・（φ_５ ^２−φ_４ ^２）＞Ｐｂ・（φ_ｃ ^２−φ_３ ^２）の関係が保たれている状態では、スプール１０８は環状弁座１０７ａから離座せず、メイン通路１０４は開放されず、Ｐｃ１・（φ_５ ^２−φ_４ ^２）＜Ｐｂ・（φ_ｃ ^２−φ_３ ^２）の条件が満たされるとスプール１０８は環状弁座１０７ａから離座して、メイン通路１０４が開放される。そして、Ｐｃ１は、第１サブバルブ１１５がスプール１０８の孔１０８ａを開いて伸側パイロット室１１１と圧側パイロット通路１１４を連通させるときのクラッキング圧であり、このクラッキング圧はソレノイド１１０の推力でスプリング１０９の附勢力を減じることで制御することができ、このようにソレノイド１１０の推力を調節することで緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の圧行程におけるスプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができるのである。

すなわち、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の伸圧の両行程で、一つのソレノイド１１０を用いて、スプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができ、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、上記した減衰力可変機構３によって図３に示す減衰特性を実現できるのである。

そして、上述のように、ソレノイド１１０への供給電流が大きければ大きいほど、クラッキング圧が低くなるようになっているので、ソレノイド１１０への通電が何らかの理由で断たれてしまう場合には、緩衝器は、最大の減衰力を発生することになり、確実にフェールセーフが行われる。

なお、上記した緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の具体的構成は、一例であって、減衰力可変機構３を他の構成として、減衰バルブのクラッキング圧を変化させるようにしてもよく、たとえば、より簡単な構成としては、減衰バルブを流路中に設けた弁座と、該弁座に着座するポペット弁の弁体とで構成し、減衰力可変機構を、弁体に弁座から離座する方向に推進力を与えるソレノイドと、弁体に弁座に着座させる方向に推進力を与えるバネとで構成し、ソレノイドによる推進力で弁体に作用するバネ力を増減させて弁体が弁座から離座するクラッキング圧を変更可能としておくとしてもよい。

また、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４では、減衰力可変機構３を上記したように減衰バルブのクラッキング圧を変更するものとしているが、図６に示すような作動液体に電気粘性流体や磁気粘性流体を使用するタイプの緩衝器の場合には、ロッド側室Ｒ３とピストン側室Ｒ４とを連通する通路２００に電気粘性流体の場合には電界を、磁気粘性流体の場合には磁界を発生させる粘度変更手段となる装置２０１を設けておき、この装置２０１を減衰力可変機構としてもよい。なお、通路２００は、この場合ピストン２０２とシリンダ２０３との間の隙間とされているが、通路２２０設置箇所は、これに限られない。また、装置２０１は、具体的にたとえば、電気粘性流体を使用する緩衝器の場合には、ピストン２０２の外周に設けた電極と電極に通電する通電手段で構成され、磁気粘性流体の場合には、ピストン２０２に設けられるコイルとコイルに通電する通電手段とで構成される。なお、この場合にも、図３に示すような減衰特性を得られる。

つづいて、制御部２について説明すると、制御部２は、上記したバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３および荷重センサＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が出力する信号を処理して、各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に発生すべき可変部分の減衰力を演算し、さらに、その演算結果に基づいて各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における減衰力可変機構３のソレノイド１１２に与える指令を電流あるいは電圧として出力することができるようになっており、スカイフック制御則に基づいてバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のバネ上速度Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４から４輪毎に緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力目標値Ｆｓ_１，Ｆｓ_２，Ｆｓ_３，Ｆｓ_４を求め、この各減衰力目標値Ｆｓ_１，Ｆｓ_２，Ｆｓ_３，Ｆｓ_４と各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生している減衰力Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４との偏差ε_１，ε_２，ε_３，ε_４を算出し、この偏差ε_１，ε_２，ε_３，ε_４に基づいて可変減衰力を制御するようになっている。

そして、具体的には、制御部２は、図７に示すように、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α_１，α_２，α_３からバネ上加速度Ｘ_ｎを演算するバネ上加速度演算部２１と、バネ上加速度Ｘ_ｎを積分して各バネ上部材Ｂｎの上下方向のバネ上速度Ｖ_ｎを演算する積分器２２と、バネ上速度Ｖ_ｎにスカイフック減衰係数Ｃｓを乗算して減衰力目標値Ｆｓ_ｎを演算する乗算器２３と、減衰力目標値Ｆｓ_ｎから荷重センサＬ_ｎが検出した各緩衝器Ｄ_ｎの減衰力Ｆ_ｎを減算して偏差ε_ｎを演算する加算器２４と、偏差ε_ｎ、偏差ε_ｎの積分値および微分値にそれぞれ比例・積分・微分ゲインを乗じ、これらを総和して、補正電流指令値Ｉｃ_ｎを演算する補償器２５と、前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊と今回制御時の補正電流指令値Ｉｃ_ｎとの差Ｉ_ｎを演算する加算器２６と、上記差Ｉ_ｎから今回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊を求めるとともに、今回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊の絶対値の上限をソレノイド１１２に過剰な電流が供給されないように制限するリミッタ２７と、リミッタ２７が出力する今回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊を絶対値処理し、ソレノイド１１２を駆動する図示しない駆動回路に出力する処理部２８とを備えて構成されている。なお、上述のように符号に添えられるｎは、１から４のいずれかの整数を示している。

以下、制御部２の各部の動作について詳細に説明すると、バネ上加速度演算部２１は、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α_１，α_２，α_３が入力されると、上述の如くの演算を行ってバネ上加速度Ｘ_ｎを演算する。そして、このバネ上加速度Ｘ_ｎは、積分器２２に入力されて、各バネ上部材Ｂ_ｎの上下方向のバネ上速度Ｖ_ｎが演算される。

つづき、積分器２２が出力するバネ上速度Ｖ_ｎは乗算器２３に入力され、スカイフック減衰係数Ｃｓが乗算されてスカイフック制御力に相当する減衰力目標値Ｆｓ_ｎが演算される。

そして、加算器２４で減衰力目標値Ｆｓ_ｎから各緩衝器Ｄ_ｎが現在発生している減衰力Ｆ_ｎを減算して偏差ε_ｎが演算される。この偏差ε_ｎは、補償器２５に入力され、補償器２５は、補正電流指令値Ｉｃ_ｎを以下の式（１）によって演算する。

なお、式（１）中、Ｋｐは、比例ゲインを示し、Ｋｉは積分ゲインを示し、Ｋｄは微分ゲインを示している。

すなわち、補正電流指令値Ｉｃ_ｎは、偏差ε_ｎに比例ゲインＫｐを乗じた値と、偏差ε_ｎの積分値に積分ゲインＫｉを乗じた値と、偏差ε_ｎの微分値に微分ゲインＫｄを乗じた値の総和であって、上記比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄは、制御応答性や安定性の観点から適宜に決定される定数である。

つづき、補正電流指令値Ｉｃ_ｎは、前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊とともに加算器２６に入力され、補正電流指令値Ｉｃ_ｎと前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊との差Ｉ_ｎが演算され、さらに、この差Ｉ_ｎがリミッタ２７に入力されて、リミッタ２７は差Ｉ_ｎをパラメータとして予め作成される電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊のマップを参照して今回の制御に必要な電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊を演算する。なお、上記マップは、図７に示すように、電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊の絶対値がソレノイド１１２に過剰な電流を供給するような値とならないように、差Ｉ_ｎの絶対値がそれ以上大きくなっても、電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊の絶対値が増加しないように作成されているため、このリミッタ２７によって、電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊の絶対値の上限が制限される。

さらに、上記の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊は、処理部２８によって絶対値処理されて、正の値の場合には符号は正のままとされてソレノイド１１２の駆動回路に出力され、他方、負の値の場合には符号が正に変換されてソレノイド１１２の駆動回路に出力される。

そして、今回の制御ルーチンが終了し、次に可変減衰力を制御するときには、上記リミッタ２７が出力した電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊を前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊として、加算器２６に入力することになる。

したがって、たとえば、今回の制御において、緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎより減衰力目標値Ｆｓ_ｎのほうが大きい場合、偏差ε_ｎが正の値となり、補正電流指令値Ｉｃ_ｎも正の値となる。そして、この補正電流指令値Ｉｃ_ｎが加算器２６に入力されると、前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊より補正電流指令値Ｉｃ_ｎだけ小さい値の差Ｉ_ｎが演算され、さらに、この差Ｉ_ｎがリミッタ２７に入力されると、今回制御のために出力される電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊は前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊よりも小さい値となり、本実施の形態における緩衝器Ｄ_ｎの場合、ソレノイド１１２へ供給される電流量が増加すると可変減衰力が小さくなり、全く電流供給を行わないときに最大減衰力を発揮するので、今回の制御において、緩衝器Ｄ_ｎは、前回制御時よりも大きな減衰力を発揮することになる。

他方、今回の制御において、緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎより減衰力目標値Ｆｓ_ｎのほうが小さい場合、偏差ε_ｎが負の値となり、補正電流指令値Ｉｃ_ｎも負の値となる。そして、この補正電流指令値Ｉｃ_ｎが加算器２６に入力されると、前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊より補正電流指令値Ｉｃ_ｎだけ大きい値の差Ｉ_ｎが演算され、さらに、この差Ｉ_ｎがリミッタ２７に入力されると、今回制御のために出力される電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊は前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊よりも大きい値となり、緩衝器Ｄ_ｎは、前回制御時よりも小さな減衰力を発揮することになる。

そして、上記の制御が繰り返し行われ、減衰力目標値Ｆｓ_ｎと緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎとが一致するように制御される。また、減衰力目標値Ｆｓ_ｎと緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎとが一致すると、偏差ε_ｎは０となるので、前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊と今回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊とは同じ値となり、ソレノイド１１２は、減衰バルブのクラッキング圧を前回制御時と同様の値に保ち、緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎを前回制御時と同じ値に維持することになる。

また、減衰力目標値Ｆｓ_ｎが緩衝器Ｄ_ｎの発生可能な最低減衰力より低い場合、すなわち、図３中の減衰特性Ｌｏｗよりストローク速度軸側にある状況か、図３中で減衰力目標値Ｆｓ_ｎが第二象現あるいは第四象現に位置するような場合には、電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊は必ずリミッタ２７によってその値が制限される状況となり、また、減衰力目標値Ｆｓ_ｎが緩衝器Ｄ_ｎの発生可能な最低減衰力より低い状況が続く限り電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊は必ず制限値を取り続けることになるので、緩衝器Ｄ_ｎは減衰特性Ｌｏｗ上のストローク速度に応じた最低減衰力を発生し続けることになる。

ここで、スカイフック制御では、バネ上速度Ｖ_ｎの方向とストローク速度の方向とが一致しない場合、すなわち、バネ上速度Ｖ_ｎとストローク速度の積の符号が負となる場合には、スカイフック制御力を０とするのが理想であるが、緩衝器Ｄ_ｎは、図３中の減衰特性Ｌｏｗのラインとストローク速度軸で囲まれる範囲の減衰力を発生することができないため、バネ上速度Ｖ_ｎとストローク速度の積の符号が正の値をとる状況であっても減衰力目標値Ｆｓ_ｎが緩衝器Ｄ_ｎの発生可能な最低減衰力より低い場合やバネ上速度Ｖ_ｎとストローク速度の積の符号が負となる場合には、緩衝器Ｄ_ｎが発生する減衰力をなるべく小さくしてやる必要があるが、上述のように、このような場合には、電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊は必ずリミッタ２７によってその値が制限される状況となり、緩衝器Ｄ_ｎは減衰特性Ｌｏｗ上のストローク速度に応じた最低減衰力を発生するので、車両における乗心地を損なうことが無い。

したがって、この緩衝器の制御装置１でスカイフック制御を実行するに当たり、スカイフック制御で一般的には必要なバネ上速度Ｖ_ｎとストローク速度の積の符号の判定を行うことなく、スカイフック制御を実施することができ、スカイフック制御力Ｃｓ・Ｖをストローク速度Ｖｓで除す演算を行う必要がないので、ストローク速度Ｖｓが０近傍で、演算誤差が大きくなってしまうことがないとともに、ハンチングを引き起こす危惧もなく、緩衝器Ｄ_ｎに安定的な減衰力を発生させることが可能となる。

そして、本実施の形態における緩衝器の制御装置１にあっては、非線形な減衰特性を持つ緩衝器Ｄ_ｎの制御にあたり、減衰係数を調節するのではなく、緩衝器Ｄ_ｎに発生させるべき減衰力目標値Ｆｓ_ｎと緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎとの偏差ε_ｎを求めて、この偏差ε_ｎに基づいて、減衰力可変機構３が付加する可変減衰力を制御するので、複雑な制御を行うことなく、フィードバック制御が行われ、応答性よく緩衝器Ｄ_ｎに上記目標減衰力Ｆｓ_ｎ通りに減衰力を発生させることが可能であり、非線形な減衰特性を持つ緩衝器Ｄ_ｎの制御に最適となる。

さらに、緩衝器Ｄ_ｎのストローク速度が変化しても、緩衝器Ｄ_ｎの発生する減衰力を目標減衰力Ｆｓ_ｎに応答性良く追随させることができ、常に緩衝器Ｄ_ｎに目標減衰力Ｆｓ_ｎ通りの減衰力を発生させることが可能であるので、車両走行中に路面から入力される振動を車体１０側へ伝達せず、緩衝器Ｄ_ｎに優れた振動絶縁効果を発揮させ、車両における乗り心地を飛躍的に向上させることができる。

またさらに、目標減衰力Ｆｓ_ｎに荷重センサＬ_ｎの出力である緩衝器Ｄ_ｎの発生減衰力Ｆ_ｎが一致するように調整されるので、各緩衝器Ｄ_ｎの減衰特性にばらつきがあったり、温度変化によって減衰特性に変化があったとしても、常に緩衝器Ｄ_ｎに狙い通りに減衰力を発生させることが可能であり、安定した制御効果を得ることができるともに、車両における乗心地に変化を生じさせない。

なお、上記したところでは、主としてスカイフック制御を例に説明したが、本発明の緩衝器の制御装置１は、緩衝器Ｄ_ｎに発生させるべき減衰力目標値Ｆｓ_ｎと緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎとの偏差ε_ｎを求めて、この偏差ε_ｎに基づいて、減衰力可変機構３が付加する可変減衰力を制御することを基本原理とするものであるから、上記の緩衝器Ｄ_ｎに発生させるべき減衰力目標値Ｆｓ_ｎはスカイフック制御則に則って得られるものに限られず、減衰力目標値Ｆｓ_ｎを得るための制御則はあらゆるものが採用可能である。具体的には、たとえば、車両のロール抑制制御や制駆動時のピッチングやスクォートを抑制する制御に最適な減衰力目標値Ｆｓ_ｎを演算する制御則の採用も可能であるし、適宜に選択される制御則を用いて上記減衰力目標値Ｆｓ_ｎを得ればよい。

また、上記した制御部２の各部におけるハードウェア資源としては、具体的にはたとえば、図示はしないが、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３および荷重センサＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が出力する信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｓｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとを備えた周知なシステムとして構成されればよく、各信号を処理し可変減衰力を演算し、この演算結果に基づいて各減衰力可変機構３におけるソレノイド１１２を制御するための制御処理手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納されている。

なお、上記制御部２は、ハードウェアとしては、周知のコンピュータシステムであるので、この緩衝器の制御装置１が搭載される車両ＶがＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を備えている場合には、わざわざ制御部２を別途設けずにＥＣＵに制御部２を統合するようにしてもよい。

ここで、上記した緩衝器の制御装置１の制御部２における処理手順について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップ２０１では、制御部２は、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α_１，α_２，α_３と各荷重センサＬ_ｎが検出した各減衰力Ｄ_ｎの発生減衰力Ｆ_ｎを読み込む。

つづき、ステップ２０２では、制御部２は、加速度α_１，α_２，α_３からバネ上加速度Ｘ_ｎを演算し、つづき、ステップ２０３では、制御部２は、バネ上加速度Ｘ_ｎから各バネ上部材Ｂｎの上下方向のバネ上速度Ｖ_ｎを演算する。

さらに、ステップ２０４では、制御部２は、バネ上速度Ｖ_ｎとスカイフック減衰係数Ｃｓとからスカイフック制御力である減衰力目標値Ｆｓ_ｎを演算し、さらに、ステップ２０５では、制御部２は、減衰力目標値Ｆｓ_ｎと緩衝器Ｄ_ｎが発生している減衰力Ｆ_ｎとの偏差ε_ｎを演算する。

そして、ステップ２０６へ移行し、制御部２は、偏差ε_ｎ、偏差ε_ｎの積分値および微分値にそれぞれ比例・積分・微分ゲインを乗じ、これらを総和して、補正電流指令値Ｉｃ_ｎを演算する。

さらに、ステップ２０７へ移行して、補正電流指令値Ｉｃ_ｎと前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊との差Ｉ_ｎを演算して、ステップ２０８へ移行して、差Ｉ_ｎから今回の制御に必要な電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊を演算する。

つづき、ステップ２０９へ移行して、制御部２は、今回制御に用いる電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊を絶対値処理して、電流指令値Ｉ_ｎ ^＊＊をソレノイド１１２の駆動回路へ出力する。

そして、制御部２は、以上のステップ２０１からステップ２０９までを繰り返し処理し、緩衝器Ｄ_ｎの可変減衰力を制御する。

以上によって、制御部２が上記した一連の処理を実行することで、上述したバネ上加速度演算部２１、積分器２２、乗算器２３、加算器２４，２６、補償器２５、リミッタ２７および処理部２８の各部の処理が実現され、上記これら各部は、ＣＰＵが上記プログラムを読み込んで、上記した各演算処理を実行することによって実現される。

なお、緩衝器Ｄ_ｎが図６に示すような液体に磁気粘性流体を使用するものとされる場合にも、電流指令値を演算する際に、緩衝器Ｄ_ｎが発生するのに必要となる電流量を電流指令値として、電流指令値を可変減衰力との関係を示すマップから演算するようにしておけばよく、電気粘性流体を使用するものとされる場合には、電流制御ではなく電圧制御となるため、上述の各ステップにおいて電流を電圧に読み替えて電圧指令値を演算するようにし、緩衝器Ｄ_ｎが発生するのに必要となる電圧量を電圧指令値として、電圧指令値を可変減衰力との関係を示すマップから演算するようにしておけばよい。

また、上記したところでは、緩衝器Ｄ_ｎの減衰力可変機構３が電流供給量の増加に対して可変減衰力が減少するようになっているが、これを減衰力可変機構３が電流供給量の増加に対して可変減衰力が増加するようになっている場合、加算器２６で前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊と今回制御時の補正電流指令値Ｉｃ_ｎとの差Ｉ_ｎを演算するのではなくて、前回制御時の電流指令値Ｉ_ｎ ^＊と今回制御時の補正電流指令値Ｉｃ_ｎとの和を演算するように設定しておけば、上述と同様の制御を実現することができる。

さらに、本実施の形態における緩衝器の制御装置１の場合、スカイフック制御を行うために、加速度センサを用いているが、どのような物理量、状態量を得るかは採択される制御則により適宜決定されることになり、採択される制御則に適したセンサを用いればよいことになる。

なお、本実施の形態において、減衰力可変機構３を減衰バルブのクラッキング圧を変更するもの、あるいは、電気粘性流体や磁気粘性流体の粘度を変更するものとしているが、緩衝器Ｄ_ｎの減衰バルブを可変絞りとして該減衰バルブの開口面積を変更するものとしても、上記制御は成立するのは言うまでもない。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の一実施の形態における緩衝器の制御装置を概念的に示した図である。 バネ上加速度センサが設けられる位置を示した図である。 一実施の形態における緩衝器の減衰特性を示す図である。 一実施の形態における緩衝器における減衰力可変機構部分の縦断面図である。 一実施の形態における緩衝器の概略断面図である。 他の緩衝器の概略断面図である。 一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御ブロック図である。 一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 ストローク速度に対して線形な減衰力を発生する緩衝器の減衰特性を示す図である。 ストローク速度に対して非線形な減衰力を発生する緩衝器の減衰特性を示す図である。

符号の説明

１ 制御装置
２ 制御部
３ 減衰力可変機構
１０ 車体
２１ バネ上加速度演算部
２２ 積分器
２３ 乗算器
２４，２６ 加算器
２５ 補償器
２７ リミッタ
２８ 処理部
Ａ 車両
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ バネ上部材
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 緩衝器
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 懸架バネ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ バネ上加速度センサ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 荷重センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 懸架バネ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ バネ下部材

Claims (10)

1. 車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に介装される緩衝器が発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構を制御する緩衝器の制御装置において、減衰力目標値と緩衝器が発生している減衰力との偏差を求め、この偏差に基づいて可変減衰力を制御することを特徴とする緩衝器の制御装置。
2. 減衰力可変機構は、電流供給によって可変減衰力を変化させることができるように設定されるとともに、上記偏差に基づき電流指令値を求めて、電流指令値に基づいて電流を減衰力可変機構に供給して、可変減衰力を制御することを特徴とする請求項１に記載の緩衝器の制御装置。
3. 減衰力可変機構は、供給電流量の増加に伴って可変減衰力を小さくするように設定されるとともに、偏差から補正電流指令値を求め、前回制御時の電流指令値と補正電流指令値との差に基づいて今回制御時の電流指令値を求めることを特徴とする請求項２に記載の緩衝器の制御装置。
4. 減衰力可変機構は、供給電流量の増加に伴って可変減衰力を大きくするように設定されるとともに、偏差から補正電流指令値を求め、前回制御時の電流指令値と補正電流指令値の和に基づいて今回制御時の電流指令値を求めることを特徴とする請求項２に記載の緩衝器の制御装置。
5. バネ上部材の上下方向の速度にスカイフック減衰係数を乗算して緩衝器が発生すべき減衰力目標値を求めることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
6. 緩衝器が発生している減衰力を検知する荷重センサを備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
7. 減衰力可変機構は、減衰バルブのクラッキング圧を調節するソレノイドを備えてなり、ソレノイドに供給する電流量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
8. 減衰力可変機構は、緩衝器内の磁気粘性流体の粘度を変更する粘度変更手段を備え、粘度変更手段に供給する電流量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
9. 減衰力可変機構は、緩衝器内の電気粘性流体の粘度を変更する粘度変更手段を備え、粘度変更手段に供給する電圧量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
10. 減衰力可変機構は、最低減衰力に付加する減衰力を無段階に変更可能であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。

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