JP2015101260A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブサスペンションとして機能できるとともに、エネルギ消費が少なく、簡単な構成でコストも安価なサスペンション装置を提供することである。【解決手段】本発明におけるサスペンション装置Ｓ１は、シリンダ１と、シリンダ１内に移動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されてピストン２に連結されるロッド３とを備えた伸縮体Ｄ１と、伸縮体Ｄ１内に設けた伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２と、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを並列して連通する減衰通路４とポンプ通路５と、減衰通路４の途中に設けられて通過する流体の流れに抵抗を与える抵抗要素６と、ポンプ通路５の途中に設けた双方向吐出型のポンプ７と、ポンプ７を駆動するモータ８と、目標制御力Ｆｒｅｆに基づいてモータ８の目標回転数Ｎｒｅｆを求めてモータ８を制御する制御装置Ｃとを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、サスペンション装置に関する。

この種のサスペンション装置としては、たとえば、車両の車体と車軸との間に介装されるアクティブサスペンションとして機能するものがあり、具体的には、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されてシリンダ内に圧力室を区画するピストンと、ピストンに連結されるロッドと、圧力室を連通する流路と、圧力室に圧油を供給する油圧ポンプとを備えて構成されるもの（たとえば、特許文献１参照）がある。

また、セミアクティブサスペンションとして機能するサスペンション装置としては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されてシリンダ内に伸側室と圧側室を区画するピストンと、ピストンに連結されるロッドと、伸側室と圧側室とを連通する流路と、流路の途中に設けた減衰力可変バルブとを備えて構成されるもの（たとえば、特許文献２参照）がある。

特開昭６３−１７６７１０号公報 特開平５−１５５２２４号公報

上記したアクティブサスペンションとして機能するサスペンション装置にあっては、絶えず、油圧ポンプを駆動しておりエネルギ消費が大きく、システムが複雑で、コスト高となって不経済となるという問題がある。

他方、上記したセミアクティブサスペンションとして機能するサスペンション装置では、エネルギを大きく消費する油圧ポンプを備えていないことからエネルギ消費は少なく、システムは簡易で低コストであるものの、パッシブダンパであるため能動的な力、つまり、伸縮方向と同方向の力を積極的に発揮することができないので、車両の振動抑制効果の点でアクティブサスペンションに劣る面がある。

そこで、上記問題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、アクティブサスペンションとして機能できるとともに、エネルギ消費が少なく、簡単な構成でコストも安価なサスペンション装置を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、シリンダと上記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンと上記シリンダ内に移動自在に挿入されて上記ピストンに連結されるロッドとを備えた伸縮体と、上記伸縮体内に設けた伸側室および圧側室と、上記伸側室と上記圧側室とを並列して連通する減衰通路とポンプ通路と、上記減衰通路の途中に設けられて通過する流体の流れに抵抗を与える抵抗要素と、上記ポンプ通路の途中に設けた双方向吐出型のポンプと、上記ポンプを駆動するモータと、上記モータを制御する制御装置とを備えたサスペンション装置であって上記制御装置は、上記伸縮体の目標制御力に基づいて、上記モータの目標回転数を求め、上記目標回転数に基づいて上記モータを制御することを特徴とする。

本発明のサスペンション装置によれば、アクティブサスペンションとして機能することができるだけでなく、ポンプの駆動が必要なときにのみ駆動すればよいので、エネルギ消費が少なく、また、構成も簡単であるのでコストも安価となる。

一実施の形態におけるサスペンション装置を示した図である。 一実施の形態におけるサスペンション装置を車両のばね上部材とばね下部材との間に介装した状態を示した図である。 一実施の形態におけるサスペンション装置の発生力とピストン速度の関係を示した図である。 一実施の形態の一変形例におけるサスペンション装置を示した図である。 一実施の形態の他の変形例におけるサスペンション装置を示した図である。 他の実施の形態におけるサスペンション装置を示した図である。 別の実施の形態におけるサスペンション装置を示した図である。 別の実施の形態におけるサスペンション装置の発生力とピストン速度の関係を示した図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるサスペンション装置Ｓ１は、図１に示すように、シリンダ１とシリンダ１内に移動自在に挿入されるピストン２とシリンダ１内に移動自在に挿入されてピストン２に連結されるロッド３とを備えた伸縮体Ｄ１と、伸縮体Ｄ１内に設けた伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２と、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを並列して連通する減衰通路４とポンプ通路５と、減衰通路４の途中に設けられて通過する流体の流れに抵抗を与える抵抗要素としての減衰バルブ６と、ポンプ通路５の途中に設けた双方向吐出型のポンプ７と、ポンプ７を駆動するモータ８と、モータ８を制御する制御装置Ｃとを備えて構成されている。

また、このサスペンション装置Ｓ１にあっては、伸縮体Ｄ１は、ロッド３が伸側室Ｒ１内のみに挿通されていて、所謂、片ロッド型の伸縮体とされているので、シリンダ１内に出入りするロッド３の体積を補償するためにアキュムレータＡが圧側室Ｒ２に接続されている。アキュムレータＡは、内部圧力でシリンダ１内を加圧している。

なお、伸縮体Ｄ１を車両に適用する場合、たとえば、図２に示すように、シリンダ１を車両のばね下部材Ｗに連結し、ロッド３をばね上部材Ｂに連結して、懸架ばねＶＳに並列させてばね上部材とばね下部材との間に介装すればよいが、シリンダ１をばね上部材Ｂに連結し、ロッド３をばね下部材Ｗに連結するようにしてもよい。また、サスペンション装置Ｓ１における伸縮体Ｄ１は、図示したところでは、片ロッド型に設定されているが、両ロッド型に設定されてもよい。伸縮体Ｄ１が両ロッド型に設定される場合、アキュムレータＡを設けずともよい。

そして、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２には流体として作動油等の液体が充満され、アキュムレータＡ内にも液体と気体が充填される。伸側室Ｒ１、圧側室Ｒ２およびアキュムレータＡ内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。本発明では、伸長行程時に圧縮される室を伸側室Ｒ１とし、収縮行程時に圧縮される室を圧側室Ｒ２としてある。

減衰通路４は、この場合、ピストン２に設けられていて、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通しており、その途中に抵抗要素としての減衰バルブ６が設けられている。この減衰通路４の他に、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するポンプ通路５が設けられており、減衰通路４とポンプ通路５は、並列して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通している。減衰バルブ６は、ポンプ通路５に設けたポンプ７に並列して設けられており、この場合、双方向通行を許容する絞りとされている。減衰バルブ６は、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える一方通行のバルブと、これに並列されて圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える一方通行のバルブとで構成されてもよい。なお、減衰通路４は、ピストン２に設けられているが、設置個所はこれに限られず、シリンダ１外に設けることもできる。

転じて、ポンプ７は、双方向吐出型に設定され、たとえば、ピストンポンプ等とされており、さらに、ポンプ７の回転軸はモータ８に接続されており、モータ８によって駆動されるようになっている。また、このポンプ７は、モータ８によって駆動されるが、ポンプ通路５を通過しようとする流体の流れによって流体モータとして機能し、モータ８を発電機として作用させエネルギ回生を行うものであってもよい。モータ８には、直流、交流を問わず、種々の形式のモータ、たとえば、ブラシレスモータ、誘導モータ、同期モータ等を採用することができる。

ここで、モータ８に電力供給せずにポンプ７を停止させている際、伸縮体Ｄ１が外部入力によって強制的に伸縮させられる場合、減衰通路４を介して伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ、或いは、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動する流体の流れに減衰バルブ６が抵抗を与えるので、伸縮体Ｄ１の伸縮を抑制する発生力を発揮することができる。

この場合の伸縮体Ｄ１が発生する力である発生力は、横軸にピストン２のシリンダ１に対する軸方向の移動速度であるピストン速度を採り、縦軸に発生力を採った図３のグラフの線ａで示すように、ピストン速度に対して決まった値をとり、伸縮体Ｄ１は、パッシブなダンパと同様の発生力特性を発揮する。

他方、この伸縮体Ｄ１は、モータ８でポンプ７を駆動すると、流体を伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ、或いは、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ送り込むことができ、減衰通路４に設けた減衰バルブ６を通過する流量を制御することができる。

ここで、伸縮体Ｄ１におけるピストン速度をＶｐとし、ピストン２の断面積をＡｐとし、ロッド３の断面積をＡｒとし、ポンプ７が吐出する流量をＱｐとし、減衰バルブ６が通過する流量に対して生じる圧力損失の関係である比例定数をＣとし、伸縮体Ｄ１の発生力をＦとする。また、ピストン速度Ｖｐは、ピストン２がシリンダ１に対して図１中上方へ移動する方向である場合に正の値をとり、流量Ｑｐは、ポンプ７が伸側室Ｒ１へ向けて流体を吐出する際（正転）に正の値をとるものとする。そうすると、発生力Ｆは、Ｆ＝（Ａｐ−Ａｒ）・Ｃ・｛（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐ＋Ｑｐ｝となる。つまり、サスペンション装置Ｓ１の発生力Ｆは、ピストン速度Ｖｐとポンプ７の吐出流量Ｑｐで決定される。

伸縮体Ｄ１が縮み行程（Ｖｐ＜０）にあるとき、ポンプ７を正転させ、Ｑｐを−（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐより大きくすればＦは正の値を採ることになり、サスペンション装置Ｓ１は、図３のグラフで第二象限の領域で正の発生力Ｆを発揮することができ、伸縮体Ｄ１が伸び行程（Ｖｐ＞０）にあるとき、ポンプ７を逆転させ、Ｑｐを−（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐより小さくすればＦは負の値を採ることになり、サスペンション装置Ｓ１は、図３のグラフで第四象限の領域で負の発生力Ｆを発揮することができる。このように流量Ｑｐを調節することで、伸縮体Ｄ１の発生力Ｆを変化させることができる。

つまり、このサスペンション装置Ｓ１にあっては、伸縮体Ｄ１にパッシブなダンパでは発生できなかった伸縮方向と同一方向の力を発生させることができ、自ら積極的に伸縮体Ｄ１を伸縮させることができ、その発生力を調節することができる。

そして、ポンプ７の流量を調整することによって、線ａを図３のグラフ中左右方向へ平行移動させるように発生力Ｆを可変にすることができ、具体的には、ポンプ７の吐出流量を正側へ最大とした際の特性を示す線ｂからポンプ７の吐出流量を負側へ最大とした際の特性を示す線ｃまでの範囲で任意に発生力Ｆの特性を変更させることができる。たとえば、図３中で発生力Ｆをサスペンション装置Ｓ１に発揮させたい場合、その時のピストン速度Ｖｐで発生力Ｆとなるようにポンプ７の吐出流量Ｑｐを決定し、決定された流量をポンプ７から伸側室Ｒ１或いは圧側室Ｒ２へ吐出すればよい。

このように、本発明のサスペンション装置Ｓ１では、伸縮体Ｄ１を積極的に伸縮させてアクチュエータとして機能させてアクティブサスペンションとして機能することができるだけでなく、パッシブなダンパとして機能することができる。

伸側室Ｒ１の圧力と圧側室Ｒ２の圧力の偏差である差圧をΔＰとすると、伸縮体Ｄ１が発生する発生力Ｆと差圧ΔＰには、Ｆ＝ΔＰ・（Ａｐ−Ａｒ）の関係にあり、ΔＰ＝Ｃ・｛（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐ＋Ｑｐ｝と表現することができる。すなわち、差圧ΔＰは、ピストン速度Ｖｐと、ポンプ７の吐出流量Ｑｐと、比例定数Ｃによって決定される。上記式をさらに書き換えると、ΔＰ＝Ｃ・（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐ＋Ｃ・Ｑｐとなる。上記式の右辺の第一項は、伸縮体Ｄ１がパッシブなダンパとして機能する際に発揮する減衰力Ｆｐに対応する差圧ΔＰｐを意味しており、第二項は、ポンプ７を駆動して上記減衰力に付加する制御力Ｆｃに対応する差圧ΔＰｃを意味している。両者の合計が伸縮体Ｄ１の発生力Ｆに対応する差圧ΔＰとなるのである。

制御力Ｆｃと差圧ΔＰｃ、差圧ΔＰｃとポンプ７の吐出流量Ｑｐ、ポンプ７の吐出流量Ｑｐとモータ８の回転数は、それぞれ比例関係にあるので、目標とする制御力Ｆｃに比例してモータ８の回転数を制御することで、伸縮体Ｄ１の制御力Ｆｃを制御することができる。したがって、図３中、線ａで示した減衰力Ｆｐの特性に、制御力Ｆｃを重畳させることで、線ａを制御力Ｆｃの出力可能な範囲で図３のグラフ中左右方向へ平行移動させるように発生力Ｆを可変にすることができるのである。

そこで、制御装置Ｃは、基本的には、伸縮体Ｄ１に発生させたい目標制御力Ｆｒｅｆから目標回転数Ｎｒｅｆを求め、目標回転数Ｎｒｅｆに基づいてモータ８を制御するようにしている。

以上を踏まえ、制御装置Ｃは、具体的には、図１および図２に示すように、伸縮体Ｄ１に発生させたい目標制御力Ｆｒｅｆから目標回転数Ｎｒｅｆを求める目標回転数算出部１０と、目標回転数Ｎｒｅｆに基づいてモータ８を制御するモータ制御部１１とを備えている。

より詳細には、制御装置Ｃは、車両のばね上部材Ｂとばね下部材Ｗの上下方向加速度、上下方向速度等といった振動情報、伸縮体Ｄ１のピストン速度や変位等の伸縮情報を検出するセンサ手段１２と、センサ手段１２で検出した各種情報から伸縮体Ｄ１に発生させるべき制御力である目標制御力Ｆｒｅｆを求める目標制御力演算部１３と、目標制御力演算部１３が求めた目標制御力Ｆｒｅｆから目標回転数Ｎｒｅｆを求める目標回転数演算部１４と、目標回転数演算部１４で求めた目標回転数Ｎｒｅｆとモータ８から入力される実際の回転数Ｎの回転偏差εＮを求める回転偏差演算部１５と、偏差εＮに基づいて比例積分微分補償を行って目標指令Ｉｒｅｆを求める補償器１６と、目標電流Ｉｒｅｆを受けてモータ８へ目標電流Ｉｒｅｆ通りに電流Ｉを供給してモータ８を駆動するドライバ１７とを備えて構成されている。

したがって、この実施の形態のサスペンション装置Ｓ１にあっては、制御装置Ｃを構成する目標回転数算出部１０は、目標制御力演算部１３および目標回転数演算部１４とで構成されており、他方のモータ制御部１１は、回転偏差演算部１５、補償器１６およびドライバ１７とで構成されている。

センサ手段１２は、モータ８の制御に必要な情報を検出するが、たとえば、サスペンション装置Ｓ１をスカイフック制御するのであれば、ばね上部材Ｂの上下方向速度を検出すればよく、サスペンション装置Ｓ１で採用する制御に必要な情報を検出すればよい。センサ手段１２には、制御に必要な情報の検出に適したセンサを利用すればよい。

目標制御力演算部１３は、センサ手段１２で検出した各種情報から伸縮体Ｄ１に発生させるべき制御力である目標制御力Ｆｒｅｆを求めるが、たとえば、スカイフック制御を実施する場合には、センサ手段１２で検出するばね上部材Ｂの上下方向速度にスカイフックゲインを乗じて目標制御力Ｆｒｅｆを求める。この目標制御力演算部１３は、具体的には、制御で採用する制御理論に基づいて目標制御力Ｆｒｅｆを求めればよい。

目標回転数演算部１４は、目標制御力Ｆｒｅｆから目標回転数Ｎｒｅｆを求める。上述したように、制御力Ｆｃと差圧ΔＰｃ、差圧ΔＰｃとポンプ７の吐出流量Ｑｐ、ポンプ７の吐出流量Ｑｐとモータ８の回転数は、それぞれ比例関係にあること利用して、目標制御力Ｆｒｅｆからモータ８の目標回転数Ｎｒｅｆを求めることができる。

回転偏差演算部１５は、目標回転数演算部１４が演算した目標回転数Ｎｒｅｆからモータ８から入力される実際の回転数Ｎを差し引きして回転偏差εＮを求める。補償器１６は、偏差εＮに基づいて比例積分微分補償を行って目標電流Ｉｒｅｆを求める。補償器１６は、比例積分補償を行うＰＩ補償器とされてもよいし、ＰＤ補償器等とされてもよい。このように、回転偏差演算部１５および補償器１６は、回転数フィードバックループを形成して、目標回転数Ｎｒｅｆからモータ８へ供給すべき目標電流Ｉｒｅｆを求めるようになっている。

補償器１６が求めた目標電流Ｉｒｅｆは、ドライバ１７へ入力される。ドライバ１７は、モータ８をＰＷＭ駆動するべく図示しない巻線に対して通電する。具体的には、たとえば、ドライバ１７は、モータ８と電流フィードバックループを形成して、入力される目標電流Ｉｒｅｆに応じて、モータ８の図示しない巻線へ通電する電流Ｉを目標電流Ｉｒｅｆ通りに制御すべくデューティ比を決定して、モータＭの巻線へ通電するようになっている。ドライバ１７の構成については、モータ８の制御に適するように適宜設計変更することが可能である。

このように制御装置Ｃは構成されており、伸縮体Ｄ１の目標制御力Ｆｒｅｆに基づいて、モータ８の目標回転数Ｎｒｅｆを求め、目標回転数Ｎｒｅｆに基づいてモータ８を制御するので、伸縮体Ｄ１の制御力Ｆｃを目標制御力Ｆｒｅｆ通りに制御することができる。よって、本発明のサスペンション装置Ｓ１によれば、広範な制御力を伸縮体Ｄ１に発生させることができるため、車両における乗り心地を向上させることができる。

また、上記伸縮体Ｄ１に発生させるべき制御力は、スカイフック制御則に則って得られるものに限られるものではなく、制御力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制御力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制御力を得ればよい。

また、上記した制御装置Ｃ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、センサ手段１２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、各信号を処理し目標制御力Ｆｒｅｆから目標電流Ｉｒｅｆを求める過程で必要となる各種の演算を実行する制御処理手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納されており、コンピュータが制御処理手順を実行することで各部が構成される。

上述のように構成されたサスペンション装置Ｓ１にあっては、パッシブなダンパとして発生力の発揮が期待される場面では、ポンプ７の駆動が必須ではなく、ポンプ７の駆動が必要なときにのみ駆動すればよいので、エネルギ消費が少なく、また、構成も簡単であるのでコストも安価となる。

よって、本発明のサスペンション装置Ｓ１によれば、アクティブサスペンションとして機能できるとともに、エネルギ消費が少なく、簡単な構成でコストも安価となる。

また、上記したアキュムレータＡは、図４に示すように、シリンダ１の外周に外筒３０を設けて、シリンダ１と外筒３０との間に形成するようにしてもよい。この場合、ポンプ通路５は、アキュムレータＡを介して圧側室Ｒ２へ連通するようにしてもよい。

なお、ロッド３がシリンダ１内に出入りする体積を補償するには、アキュムレータＡの設置に代えて、たとえば、図５に示すように、シリンダ１内に摺動自在に摺動隔壁ＦＰを挿入して、シリンダ１内に気室Ｇを形成し、気室Ｇの容積変化で上記ロッド３がシリンダ１内に出入りする体積を吸収するようにしてもよい。気室Ｇの形成に当たっては、図示はしないが、ブラダやベローズ等で形成することも可能である。

さらに、図６の他の実施の形態のサスペンション装置Ｓ２のように、一実施の形態のサスペンション装置Ｓ１の伸縮体Ｄ１と異なる伸縮体Ｄ２を採用することも可能である。この伸縮体Ｄ２は、ロッド３３が筒状とされていて頂部が閉塞されており、このロッド３３内にシリンダ３１の底部から立ち上がるインナーロッド３４を摺動自在に挿入してある。

また、ロッド３１の図６中下端には、環状のピストン３２が連結されていて、当該ピストン３１がシリンダ３１の内周に摺接して、シリンダ３１内であってピストン３２の上方側に伸側室Ｒ３が形成されている。

さらに、ロッド３３内は、インナーロッド３４が挿入されることで、このインナーロッド３４によって圧側室Ｒ４が形成されている。そして、伸側室Ｒ３と圧側室Ｒ４とが減衰通路３５によって連通されるとともに、ポンプ通路３６によっても伸側室Ｒ３と圧側室Ｒ４とが連通されている。

減衰通路３５の途中には、抵抗要素としての減衰バルブ３７が設けられており、ポンプ通路３６の途中にはモータ３９によって駆動される双方向吐出型のポンプ３８が設けられている。

よって、このサスペンション装置Ｓ２にあっても、サスペンション装置Ｓ１と同様に、制御装置Ｃによりポンプ３８を駆動することでサスペンション装置Ｓ２が発生する制御力Ｆｃを調節することができ、伸縮体Ｄ２を積極的に伸縮させてアクティブサスペンションとして機能することができるだけでなく、パッシブなダンパとして機能することができる。そして、サスペンション装置Ｓ２にあっても、パッシブなダンパとして減衰力の発揮が期待される場面ではポンプ３８の駆動が必須ではなく、ポンプ３８の駆動が必要なときにのみ駆動すればよいので、エネルギ消費が少なく、また、構成も簡単であるのでコストも安価となる。

そして、このサスペンション装置Ｓ１にあっては、伸側室Ｒ３の圧力を受けるピストン３２の円環状の受圧面積Ｘと、圧側室Ｒ４の圧力を受けるロッド３３の受圧面積Ｙを等しくすることができ、伸縮体Ｄ２が両ロッド型の伸縮体として機能することができ、体積補償用のアキュムレータを廃止することができる。また、この伸縮体Ｄ２では、アキュムレータが不要で、ストローク長の確保が容易なことから、サスペンション装置Ｓ２の取付長を短縮することができる。

さらに、別の実施の形態におけるサスペンション装置Ｓ３について説明する。このサスペンション装置Ｓ３は、図７に示すように、シリンダ４１と、シリンダ４１内に移動自在に挿入されてシリンダ４１内を伸側室Ｒ５と圧側室Ｒ６とに区画するピストン４２と、リザーバＲ７と、伸側室Ｒ５と圧側室Ｒ６と連通する減衰通路４４と、圧側室Ｒ６からリザーバＲ７へ向かう流体の流れに抵抗を与えるベースバルブ４５と、リザーバＲ７から圧側室Ｒ６へ向かう流体の流れのみを許容する吸込通路４６と、減衰通路４４の途中に設けられて通過する流体の流れに抵抗を与える減衰バルブ４７とを備えた伸縮体Ｄ３と、減衰通路４４に並列して伸側室Ｒ５と圧側室Ｒ６と連通するポンプ通路４８と、ポンプ通路４８の途中に設けた双方向吐出型のポンプ４９と、リザーバＲ７から伸側室Ｒ５へ向かう流体の流れのみを許容する伸側吸込通路５０とを備えて構成され、シリンダ４１内には流体が充填され密閉されている。

また、このサスペンション装置Ｓ３にあっては、伸縮体Ｄ３は、シリンダ４１内に移動自在に挿入されてピストン４２に連結されるロッド４３を備えており、このロッド４３が伸側室Ｒ５内のみに挿通されていて、伸縮体Ｄ３は、所謂、片ロッド型のダンパとされている。伸縮体Ｄ３は、シリンダ４１内に出入りするロッド４３の体積を補償するためにリザーバＲ７を備えており、このリザーバＲ７が圧側室Ｒ６にベースバルブ４５および吸込通路４６を通じて接続されている。そして、伸側室Ｒ５および圧側室Ｒ６には流体として作動油等の液体が充満され、リザーバＲ７内にも液体と気体が充填される。

減衰通路４４は、この場合、ピストン２に設けられていて、伸側室Ｒ５と圧側室Ｒ６とを連通しており、その途中に抵抗要素としての減衰バルブ４７が設けられている。この減衰通路４４の他に、伸側室Ｒ５と圧側室Ｒ６とを連通するポンプ通路４８が設けられており、減衰通路４４とポンプ通路４８は、並列して伸側室Ｒ５と圧側室Ｒ６とを連通している。減衰バルブ４７は、ポンプ通路４８に設けたポンプ４９に並列して設けられており、この場合、双方向通行を許容する絞りとされている。減衰バルブ４７は、伸側室Ｒ５から圧側室Ｒ６へ向かう流体の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える一方通行のバルブと、これに並列されて圧側室Ｒ６から伸側室Ｒ５へ向かう流体の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える一方通行のバルブとで構成されてもよい。

ベースバルブ４５は、圧側室Ｒ６とリザーバＲ７とを連通しており、通過する流体の流れに対して抵抗を与えるようになっている。この場合、ベースバルブ４５は、圧側室Ｒ６からリザーバＲ７へ向かう流体の流れに抵抗を与えるだけでなく、反対方向の流れに抵抗を与えることも可能な絞りとされているが、圧側室Ｒ６からリザーバＲ７へ向かう流体の流れのみを許容しつつ当該流れに抵抗を与えるバルブとされてもよい。また、このベースバルブ４５に並列してリザーバＲ７と圧側室Ｒ６とを連通する吸込通路４６が設けられている。この吸込通路４６は、リザーバＲ７と圧側室Ｒ６とを接続する通路４６ａと、通路４６ａの途中に設けられてリザーバＲ７から圧側室Ｒ６へ向かう流体の流れのみを許容する逆止弁４６ｂとを備えており、吸込通路４６をリザーバＲ７から圧側室Ｒ６へ向かう一方通行の通路に設定している。このように吸込通路４６を設けることで、リザーバＲ７から圧側室Ｒ６へ向かう流体は、ベースバルブ４５が双方向の流れを許容する絞りとされていても、通過しやすい吸込通路４６を通過するので、ベースバルブ４５を絞りとしても差し支えない。

転じて、ポンプ４９は、双方向吐出型に設定され、たとえば、ピストンポンプ等とされており、さらに、ポンプ４９の回転軸はモータ５１に接続されており、モータ５１によって駆動されるようになっている。

また、このサスペンション装置Ｓ３にあっては、リザーバＲ７から伸側室Ｒ５へ向かう流体の流れのみを許容する伸側吸込通路５０が設けられている。この伸側吸込通路５０は、リザーバＲ７と伸側室Ｒ５とを接続する通路５０ａと、通路５０ａの途中に設けられてリザーバＲ７から伸側室Ｒ５へ向かう流体の流れのみを許容する逆止弁５０ｂとを備えており、伸側吸込通路５０をリザーバＲ７から伸側室Ｒ５へ向かう一方通行の通路に設定している。このように伸側吸込通路５０を設けることで、伸縮体Ｄ３を積極的に伸長させる際に、伸側室Ｒ５が大気圧以下の負圧となるバキューム現象を引き起してポンプ４９による圧側室Ｒ２への流体供給不良を生じさせずに済む。

さて、このように構成されたサスペンション装置Ｓ３は、モータ５１に電力供給せずにポンプ４９を停止させている際、伸縮体Ｄ３が外部入力によって強制的に伸長させられる場合、伸側室Ｒ５から圧側室Ｒ６へ減衰通路４４を介して移動する流体の流れに減衰バルブ４７で抵抗を与えて、伸縮体Ｄ３の伸長を抑制する発生力を発揮する。そして、ロッド４３がシリンダ４１から退出する体積分の流体は、リザーバＲ７から吸込通路４６を介してシリンダ４１内に供給される。

この場合のサスペンション装置Ｓ３が発生する力である発生力は、横軸にピストン４２のシリンダ４１に対する軸方向の移動速度であるピストン速度を採り、縦軸に発生力を採った図８のグラフの線ｄで示すように、ピストン速度に対して決まった値をとり、サスペンション装置Ｓ３は、パッシブなダンパと同様の発生力特性を発揮する。

モータ５１に電力供給せずにポンプ４９を停止させている状態において、伸縮体Ｄ３が外部入力によって強制的に収縮させられる場合、圧側室Ｒ６から伸側室Ｒ５へ減衰通路４４を介して移動する流体の流れに減衰バルブ４７で抵抗を与えるとともに、ロッド４３がシリンダ４１内へ侵入する体積分の流体が圧側室Ｒ６からリザーバＲ７へ移動する流れにベースバルブ４５で抵抗を与えて、シリンダ４１内の圧力を上昇させることで、伸縮体Ｄ３の収縮を抑制する発生力を発揮する。

この場合のサスペンション装置Ｓ３が発生する力である発生力は、横軸にピストン速度を採り縦軸に発生力を採った図８のグラフの線ｅで示すように、ピストン速度に対して決まった値をとり、サスペンション装置Ｓ３は、パッシブなダンパと同様の発生力特性を発揮する。

他方、このサスペンション装置Ｓ３は、モータ５１でポンプ４９を駆動すると、流体を伸側室Ｒ５から圧側室Ｒ６へ、或いは、圧側室Ｒ６から伸側室Ｒ５へ送り込むことができ、減衰通路４４に設けた減衰バルブ４７を通過する流量を制御することができる。

ここで、伸縮体Ｄ３におけるピストン４２のシリンダ４１に対する速度であるピストン速度をＶｐとし、ピストン４２の断面積をＡｐとし、ロッド４３の断面積をＡｒとし、ポンプ４９が吐出する流量をＱｐとし、減衰バルブ４７が通過する流量に対して生じる圧力損失の関係である比例定数をＣｐとし、伸縮体Ｄ３が出力する力であるサスペンション装置Ｓ３の発生力をＦとする。また、ピストン速度Ｖｐは、ピストン４２がシリンダ４１に対して図７中上方へ移動する方向である場合に正の値をとり、流量Ｑｐは、ポンプ４９が伸側室Ｒ５へ向けて流体を吐出する際（正転）に正の値をとるものとする。

そうすると、伸縮体Ｄ３が伸長する際のサスペンション装置Ｓ３が発揮する発生力Ｆは、Ｆ＝（Ａｐ−Ａｒ）・Ｃｐ・｛（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐ＋Ｑｐ｝となる。つまり、サスペンション装置Ｓ３の伸長時の発生力Ｆは、ピストン速度Ｖｐとポンプ４９の吐出流量Ｑｐで決定される。

伸縮体Ｄ３が伸長行程（Ｖｐ＞０）にあるとき、ポンプ４９を正転、或いは、逆転させてＱｐ＞−（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐとすれば、図８中の第一象限において、発生力Ｆを正の範囲で変更することができる。他方、第四象限において、サスペンション装置Ｓ３に発生力Ｆを発揮させる場合、ポンプ４９を逆転させ、Ｑｐ＜−（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐとすればよい。この場合、伸側室Ｒ５内の圧力がリザーバＲ７内の圧力よりも低下すると、流体がリザーバＲ７からポンプ４９へ供給されて圧側室Ｒ６へ流体を供給して圧側室Ｒ６内の圧力を上昇させて、伸縮体Ｄ３を安定的に伸長させることができる。

次に、伸縮体Ｄ３が収縮する際のサスペンション装置Ｓ３が発揮する発生力Ｆは、ベースバルブ４５が通過する流量に対して生じる圧力損失の関係である比例定数をＣｂとし、減衰バルブ４７を通過する流量をＱｐｐとし、ベースバルブ４５を通過する流量をＱｐｂすると、Ｆ＝（Ａｐ−Ａｒ）・Ｃｐ・｛（Ａｐ−Ａｒ）・Ｖｐ＋Ｑｐｐ｝＋Ａｒ・Ｃｂ・（Ａｒ・Ｖｐ＋Ｑｐｂ）となる。なお、ポンプ４９の吐出流量Ｑｐと流量Ｑｐｐ，Ｑｐｂとの間には、Ｑｐ＝Ｑｐｐ＋Ｑｐｂの関係がある。上記したことろから理解できるように、サスペンション装置Ｓ３の収縮時の発生力Ｆについてもピストン速度Ｖｐとポンプ４９の吐出流量Ｑｐで決定される。

伸縮体Ｄ３が収縮行程（Ｖｐ＜０）にあるとき、ポンプ４９を正転、或いは、逆転させてＱｐ＜−Ｖｐ・｛Ａｒ^２・Ｃｂ−（Ａｐ−Ａｒ）^２・Ｃｐ｝／｛（Ａｐ−Ａｒ）・Ｃｐ｝とすれば、図８中の第三象限において、発生力Ｆを負の範囲で変更することができる。他方、第二象限において、サスペンション装置Ｓ３に発生力Ｆを発揮させる場合、ポンプ４９を正転させて、Ｑｐ＞−Ｖｐ・｛Ａｒ^２・Ｃｂ−（Ａｐ−Ａｒ）^２・Ｃｐ｝／｛（Ａｐ−Ａｒ）・Ｃｐ｝とすれば正の発生力が得られる。

つまり、このサスペンション装置Ｓ３にあっては、パッシブなダンパでは発生できなかった伸縮方向と同一方向の力を発生させることができ、自ら積極的に伸縮体Ｄ３を伸縮させることができ、その発生力を調節することができる。なお、伸縮体Ｄ３が停止状態（Ｖｐ＝０）にあるときでも、ポンプ４９の正逆転の流量に応じた力を発生させることができる。

そして、図８中の線ｄ、ｅで示したポンプ４９を停止状態として伸縮体Ｄ３をパッシブなダンパとして機能させる際の発生力Ｆのピストン速度Ｖｐに対する特性を、ポンプ４９の流量を調整することによって、図８のグラフ中左右方向へ平行移動させることができる。つまり、サスペンション装置Ｓ３の発生力Ｆを可変にすることができ、具体的には、ポンプ４９の吐出流量を正側へ最大とした際の特性を示す線ｆからポンプ４９の吐出流量を負側へ最大とした際の特性を示す線ｇでの範囲で任意に発生力Ｆの特性を変更させることができる。たとえば、図８中で発生力Ｆ１をサスペンション装置Ｓ３に発揮させたい場合、その時のピストン速度Ｖｐで発生力Ｆ１となるようにポンプ９の吐出流量Ｑｐを決定し、決定された流量をポンプ４９から伸側室Ｒ５或いは圧側室Ｒ６へ吐出すればよい。

このように、本発明のサスペンション装置Ｓ３にあっても、伸縮体Ｄ３を積極的に伸縮させてアクチュエータとして機能させてアクティブサスペンションとして機能することができるだけでなく、パッシブなダンパとして機能することができる。

ところで、このサスペンション装置Ｓ３では、伸縮体Ｄ３が伸長作動を呈する場合に流体が減衰バルブ４７のみを通過し、伸縮体Ｄ３が収縮作動を呈する場合に流体が減衰バルブ４７とベースバルブ４５を通過するため、伸長作動時と収縮作動時とで同じ大きさの発生力Ｆを伸縮体Ｄ３に出力させる場合でもポンプ４９の吐出流量を異なる流量にしなくてはならない。つまり、伸縮体Ｄ３の伸長作動時と収縮作動時とでは、同じ大きさの発生力Ｆを出力させるには、モータ５１の回転数を異なる回転数にしなくてはならない。

以上を踏まえ、制御装置Ｃ１は、具体的には、図７に示すように、伸縮体Ｄ１に発生させたい目標制御力Ｆｒｅｆから目標回転数Ｎｒｅｆを求める目標回転数算出部６０と、目標回転数Ｎｒｅｆに基づいてモータ５１を制御するモータ制御部６１とを備えている。

そして、別の実施の形態におけるサスペンション装置Ｓ３の制御装置Ｃ１では、目標回転数算出部６０において、目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３の伸長方向と収縮方向の制御力の何れの方向の制御力であるかを判断し、判断結果に基づいて、目標回転数Ｎｒｅｆを求めるようにしている。

より詳細には、制御装置Ｃ１は、車両のばね上部材Ｂとばね下部材Ｗの上下方向加速度、上下方向速度等といった振動情報、伸縮体Ｄ１のピストン速度や変位等の伸縮情報を検出するセンサ手段１２と、センサ手段１２で検出した各種情報から伸縮体Ｄ１に発生させるべき制御力である目標制御力Ｆｒｅｆを求める目標制御力演算部１３と、目標制御力演算部１３が求めた目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３の伸長方向の制御力であるか収縮方向の制御力であるかを判断する判断部６２と、上記判断部６２の判断の結果、目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３の伸長方向の制御力である場合に目標制御力Ｆｒｅｆから目標回転数Ｎｒｅｆを求める伸側目標回転数演算部６３と、上記判断部６２の判断の結果、目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３の収縮方向の制御力である場合に目標制御力Ｆｒｅｆから目標回転数Ｎｒｅｆを求める圧側目標回転数演算部６４と、伸側目標回転数演算部６３或いは圧側目標回転数演算部６４で求めた目標回転数Ｎｒｅｆとモータ５１から入力される実際の回転数Ｎの回転偏差εＮを求める回転偏差演算部１５と、偏差εＮに基づいて比例積分微分補償を行って目標指令Ｉｒｅｆを求める補償器１６と、目標電流Ｉｒｅｆを受けてモータ５１へ目標電流Ｉｒｅｆ通りに電流Ｉを供給してモータ８を駆動するドライバ１７とを備えて構成されている。なお、上記したサスペンション装置Ｓ１における制御装置Ｃと同じ構成については、説明の重複を避けるため、同じ符号を付すこととし、詳細な説明を省略する。

したがって、この実施の形態のサスペンション装置Ｓ３にあっては、制御装置Ｃ１を構成する目標回転数算出部６０は、目標制御力演算部１３、判断部６２、伸側目標回転数演算部６３および圧側目標回転数演算部６４とで構成されており、他方のモータ制御部６１は、回転偏差演算部１５、補償器１６およびドライバ１７とで構成されている。

判断部６２は、目標制御力演算部１３が求めた目標制御力Ｆｒｅｆから、目標制御力Ｆｒｅｆの発生方向が伸縮体Ｄ３の伸長方向であるか収縮歩行であるかを判断する。具体的には、判断部６２は、目標制御力Ｆｒｅｆの符号から判断し、符号が負である場合には目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３を伸長させる方向の制御力であると判断し、目標制御力Ｆｒｅｆの符号が正である場合には目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３を収縮させる方向の制御力であると判断する。

そして、上記判断部６２の判断の結果、目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３を伸長させる方向の制御力であると判断された場合、圧側目標回転数演算部６４に目標回転数Ｎｒｅｆを演算させ、反対に、目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３を収縮させる方向の制御力であると判断された場合、伸側目標回転数演算部６３に目標回転数Ｎｒｅｆを演算させる。上記したように、伸縮体Ｄ３に収縮方向の制御力を発揮させる場合、流体は通過するバルブは減衰バルブ４７のみとなるが、伸縮体Ｄ３に伸長方向の制御力を発揮させる場合、減衰バルブ４７の他にベースバルブ４５を通過するため、ベースバルブ４５を通過する流量分をポンプ４９で見込んで吐出する必要がある。したがって、伸縮体Ｄ３に伸長方向と収縮方向とで同じ制御力を発揮させる場合、ポンプ４９は、伸長方向では収縮方向に対してベースバルブ４５を通過する分の流量だけ多く吐出しなければならず、伸側目標回転数演算部６３が求める目標回転数Ｎｒｅｆに対して圧側目標回転数演算部６４が求める目標回転数Ｎｒｅｆは、ベースバルブ４５を通過する流量分に見合ったモータ５１の回転数だけ大きくなる。

このように目標回転数Ｎｒｅｆを求めた後は、制御装置Ｃ１にあっても、サスペンション装置Ｓ１における制御装置Ｃと同じ処理をする、つまり、回転偏差演算部１５で、判断部６２の判断結果に基づいて伸側目標回転数演算部６３と圧側目標回転数演算部６４のいずれかが演算した目標回転数Ｎｒｅｆからモータ８から入力される実際の回転数Ｎを差し引きして回転偏差εＮを求め、引き続き、補償器１６で偏差εＮに基づいて比例積分微分補償を行って目標電流Ｉｒｅｆを求め、目標電流Ｉｒｅｆをドライバ１７へ入力し、モータ５１をＰＷＭ駆動するべく図示しない巻線に対して通電することになる。

このように制御装置Ｃ１は構成されており、伸縮体Ｄ３の目標制御力Ｆｒｅｆに基づいて、目標制御力Ｆｒｅｆが伸縮体Ｄ３の伸長方向の制御力であるか収縮方向の制御力であるかを判断して、モータ５１の目標回転数Ｎｒｅｆを求め、目標回転数Ｎｒｅｆに基づいてモータ５１を制御するので、伸縮体Ｄ３の制御力が伸長方向と収縮方向とでモータ５１の回転数が異なる場合であっても、伸縮体Ｄ３に目標制御力Ｆｒｅｆ通りの制御力を発揮させることができ、車両における乗り心地を向上させることができる。

このように、別の実施の形態におけるサスペンション装置Ｓ３では、伸縮体Ｄ３を積極的に伸縮させてアクティブサスペンションとして機能することができるだけでなく、パッシブなダンパとして発生力の発揮が期待される場面では、ポンプ４９の駆動が必須ではなく、ポンプ４９の駆動が必要なときにのみ駆動すればよいので、エネルギ消費が少なく、また、構成も簡単であるのでコストも安価となる。

よって、本発明のサスペンション装置Ｓ３によれば、アクティブサスペンションとして機能できるとともに、エネルギ消費が少なく、簡単な構成でコストも安価となる。

なお、上記したところでは、伸縮体Ｄ３が減衰バルブ４７の他にベースバルブ４５を備える構成を採用しているが、サスペンション装置Ｓ１，Ｓ２の伸縮体Ｄ１，Ｄ２において減衰バルブ６，３７が伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える一方通行の伸側バルブと、これに並列されて圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える一方通行の圧側バルブとで構成される場合であって、伸側バルブと圧側バルブが通過する流体の流れに与える抵抗が異なる場合には、伸縮体Ｄ１，Ｄ２の伸長方向と収縮方向とで発生力を同じにする場合ポンプ７，３８の吐出流量が異なるから、伸縮体Ｄ１，Ｄ２に制御装置Ｃ１を採用してモータ８，３９を制御するようにすればよい。

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。

１，３１，４１ シリンダ
２，３２，４２ ピストン
３，３３，４３ ロッド
４，３５，４４ 減衰通路
５，３６，４８ ポンプ通路
６，３７，４７ 抵抗要素としての減衰バルブ
７，３８，４９ ポンプ
８，３９，５１ モータ
１０，６０ 目標回転数算出部
１１，６１ モータ制御部
４５ ベースバルブ
５０ 伸側吸込通路
４６ 吸込通路
６２ 判断部
６３ 伸側目標回転数演算部
６４ 圧側目標回転数演算部
Ｃ，Ｃ１ 制御装置
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 伸縮体
Ｒ，Ｒ７ リザーバ
Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５ 伸側室
Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６ 圧側室
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ サスペンション装置

Claims (3)

1. シリンダと上記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンと上記シリンダ内に移動自在に挿入されて上記ピストンに連結されるロッドとを備えた伸縮体と、
   上記伸縮体内に設けた伸側室および圧側室と、
   上記伸側室と上記圧側室とを並列して連通する減衰通路とポンプ通路と、
   上記減衰通路の途中に設けられて通過する流体の流れに抵抗を与える抵抗要素と、
   上記ポンプ通路の途中に設けた双方向吐出型のポンプと、
   上記ポンプを駆動するモータと、
   上記モータを制御する制御装置とを備えたサスペンション装置であって
   上記制御装置は、上記伸縮体の目標制御力に基づいて、上記モータの目標回転数を求め、上記目標回転数に基づいて上記モータを制御する
   ことを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 上記制御装置は、上記伸縮体の目標制御力が上記伸縮体の収縮方向の制御力である場合に上記モータの目標回転数を求める伸側目標回転数演算部と、上記伸縮体の目標制御力が上記伸縮体の伸長方向の制御力である場合に上記モータの目標回転数を求める圧側目標回転数演算部とを備え、上記目標制御力に基づいて上記伸側目標回転数演算部と上記圧側目標回転数演算部のうち一方を選択して上記目標回転数を決定することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置。
3. リザーバと、
   上記圧側室から上記リザーバへ向かう流体の流れに抵抗を与えるベースバルブと、
   上記リザーバから上記圧側室へ向かう流体の流れのみを許容する吸込通路と、
   上記リザーバから上記伸側室へ向かう流体の流れのみを許容する伸側吸込通路と
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション装置。

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