JP2021154995A - サスペンションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 推定精度の高い車両挙動に基づいて減衰力を制御し、減衰力制御の精度向上と消費電力の低下が可能なサスペンションシステムを提供する。【解決手段】 可変ダンパ５は、車体１と車輪２の間の振動周波数に応じて減衰力が調整される周波数感応部７と、供給される電流に応じて減衰力が調整される減衰力可変アクチュエータ６とを有している。コントローラ１０は、車両運転情報に基づいて推定した車両挙動を出力する車両挙動演算部２０と、車体１と車輪２の間のピストン速度Ｖと、推定した車両挙動とに基づいて、減衰力可変アクチュエータ６に供給される電流の指令信号を出力する減衰力指令信号出力部１１とを有している。車両挙動演算部２０は、ピストン速度Ｖを高周波数帯に振り分けるＨＰＦ２１と、ピストン速度Ｖに応じてＨＰＦ２１のカットオフ周波数ｆｃを求めるカットオフ周波数選定部２２と、を備えている。【選択図】 図１

Description

本開示は、自動車等の車両に搭載されるサスペンションシステムに関する。

一般に、４輪自動車等の車両には、車体側と各車輪側との間に緩衝器が設けられている。このような緩衝器には、アクチュエータにより減衰力が調整可能なものがある。特許文献１に開示されたサスペンションシステムは、車体挙動推定部で推定した車両挙動に基づいて、緩衝器の減衰力特性を制御している。

特開２０１５−８３４６９号公報

ところで、特許文献１に開示された緩衝器は、高周波の振動に対して減衰力を低減する周波数感応部を備えている。このとき、コントローラは、高周波の振動は減衰力制御を行わず、低周波の振動についてのみ減衰力制御を行っている。

しかしながら、周波数感応部は、ピストン速度によってカットオフ周波数が変化する。これに対し、車両挙動推定部は、このような周波数感応部の機能を考慮せずに、車両挙動を推定している。このため、特に高周波の振動が生じるときには、車両挙動推定に基づく減衰力指令値と、緩衝器が実際に出力する減衰力に差が生じる可能性がある。即ち、周波数感応部のカットオフ周波数以上の周波数領域では、車両挙動の推定精度が低くなる。従って、高周波領域の振動は、適切に制御することができない。そのため、従来技術では、カットオフ周波数以下を制御対象とし、高周波は制御せずに周波数感応部の機能に任せていた。

本発明の一実施形態の目的は、推定精度の高い車両挙動に基づいて減衰力を制御し、減衰力制御の精度向上と消費電力の低下が可能なサスペンションシステムを提供することにある。

本発明の一実施形態によるサスペンションシステムは、車両の相対移動する２部材間に設けられており、前記２部材間の振動周波数に応じて減衰力が調整される周波数感応部と、供給される電流に応じて減衰力が調整される減衰力調整部とを有する減衰力発生機構と、前記２部材間の振動を取得する車両振動取得手段と、前記車両振動取得手段から入力される情報に基づいて推定した車両挙動を出力する車両挙動演算部と、前記２部材間の相対速度と前記車両挙動に基づいて、前記減衰力調整部に供給される電流の指令信号を出力する減衰力指令信号出力部とを有するコントローラと、を備え、前記車両挙動演算部は、前記車両振動取得手段から入力される情報を高周波数帯に振り分ける周波数帯振分部と、前記２部材間の相対速度に応じて前記周波数帯振分部のカットオフ周波数を求めるカットオフ周波数選定部と、を備えたことを特徴としている。

本発明の一実施形態によれば、推定精度の高い車両挙動に基づいて減衰力を制御し、減衰力制御の精度向上と消費電力の低下が可能になる。

第１，第４の実施形態によるサスペンションシステムが適用された４輪自動車をコントローラと共に示す全体構成図である。 図１中の自動車に搭載した緩衝器を模式的に示す図である。 第１，第４の実施形態によるコントローラの構成を示すブロック図である。 ピストン速度と減衰力との関係を示す特性線図である。 ピストン速度の周波数と減衰力との関係を示す特性線図である。 ピストン速度とカットオフ周波数との関係を示す特性線図である。 第２の実施形態によるサスペンションシステムが適用された４輪自動車をコントローラと共に示す全体構成図である。 第３の実施形態によるサスペンションシステムが適用された４輪自動車をコントローラと共に示す全体構成図である。

以下、本発明の実施形態によるサスペンションシステムを、例えば４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図６は本発明の第１の実施形態を示している。図１において、車体１は、車両のボディを構成している。車体１の下側には、例えば左，右の前輪と左，右の後輪（以下、総称して車輪２という）が設けられている。

サスペンション装置３は、車体１と車輪２との間に介装して設けられている。サスペンション装置３は、懸架ばね４（以下、スプリング４という）と、スプリング４と並列関係をなして車体１と車輪２との間に介装して設けられた減衰力調整式緩衝器（以下、可変ダンパ５という）とにより構成される。

サスペンション装置３の可変ダンパ５は、車体１側と車輪２側との間で調整可能な力を発生する減衰力発生機構である。可変ダンパ５は、減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成されている。可変ダンパ５には、発生減衰力の特性（即ち、減衰力特性）をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に連続的に調整するため、減衰力調整バルブ等からなる減衰力可変アクチュエータ６が付設されている。減衰力可変アクチュエータ６は、供給される電流（駆動電流）に応じて減衰力が調整される減衰力調整部である。

なお、減衰力可変アクチュエータ６は、減衰力特性を必ずしも連続的に調整する構成でなくてもよく、例えば２段階以上の複数段階で減衰力を調整可能なものであってもよい。また、可変ダンパ５は、圧力制御タイプでもよく、流量制御タイプであってもよい。

可変ダンパ５は、車体１と車輪２との間の振動周波数に応じて減衰力が調整される周波数感応部７を有している。周波数感応部７は、例えば特許文献１に開示された周波数感応部と同様に構成されている。即ち、周波数感応部７は、ピストンに可変ダンパ５の減衰力を発生させるディスクバルブが設けられているときに、ピストンに設けられたフリーピストンによって構成されている。図４および図５に示すように、周波数感応部７は、車体１と車輪２との間の高周波の振動に対して減衰力を低減させる。このとき、可変ダンパ５の減衰力は、周波数感応部７のカットオフ周波数ｆｃよりも低周波領域に比べて、高周波領域の方が小さくなる。図６に示すように、ピストン速度が大きくなるのに従って、周波数感応部７のカットオフ周波数ｆｃは高くなる。

なお、周波数感応部７は、可変ダンパ５のピストンに限らず、可変ダンパ５のシリンダのボトム側に位置するボトムバルブに設けてもよく、減衰力可変アクチュエータ６（減衰力調整部）に設けてもよい。

ＣＡＮ８（controller area network）は、車体１に搭載されたシリアル通信部である。ＣＡＮ８は、車両に搭載された多数の電子機器とコントローラ１０との間で車載向けの多重通信を行う。ＣＡＮ８は、シリアル信号からなるＣＡＮ信号によって車両運転情報を伝送する。この場合、ＣＡＮ８を伝送する車両運転情報としては、例えば操舵角、アクセル開度、車速、車輪速、横加速度、前後加速度等が挙げられる。ＣＡＮ８は、車体１と車輪２との間の振動を取得する車両振動取得手段となっている。

コントローラ１０は、マイクロコンピュータ等によって構成されている。コントローラ１０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等からなる記憶部（図示せず）を備えている。コントローラ１０は、記憶部に格納されたプログラムを実行することによって、可変ダンパ５の減衰力を制御する。図１に示すように、コントローラ１０は、入力側がＣＡＮ８等に接続され、出力側は可変ダンパ５の減衰力可変アクチュエータ６等に接続されている。コントローラ１０は、ＣＡＮ８から車両運転情報をシリアル通信により読込む。

コントローラ１０は、後述する車両挙動演算部２０と、減衰力指令信号出力部１１とを有している。減衰力指令信号出力部１１は、車体１と車輪２との間の相対速度（ピストン速度Ｖ）と車両挙動に基づいて、減衰力可変アクチュエータ６に供給される電流の指令信号を出力する。減衰力指令信号出力部１１は、スカイフック制御部１２、アンチロール制御部１３、アンチダイブ制御部１４、アンチスクオット制御部１５、車速オフセット制御部１６および制御指令演算部１７を有している。

スカイフック制御部１２は、車両の乗り心地を向上させる乗り心地制御部を構成している。スカイフック制御部１２は、ＣＡＮ８から取得するピストン速度Ｖと車両挙動演算部２０から出力される車両挙動とに基づいて、制御指令値を出力する。具体的には、スカイフック制御部１２は、各輪のピストン速度Ｖ、ばね上速度等に基づいて減衰力可変アクチュエータ６への電流の指令信号となる制御指令値を算出する。スカイフック制御部１２は、例えばスカイフック制御則に基づいて、ストローク速度、ばね上速度等からばね上の上下振動を低減するための制御指令値を制御指令演算部１７に出力する。

アンチロール制御部１３、アンチダイブ制御部１４およびアンチスクオット制御部１５は、車両の操縦安定性を高める操縦安定性制御部を構成している。アンチロール制御部１３は、車両のロールを抑制するための制御指令値を出力する。アンチロール制御部１３は、車両の横加速度に応じて制御指令値を算出し、この制御指令値を制御指令演算部１７に出力する。

アンチダイブ制御部１４は、車両のダイブを抑制するための制御指令値を出力する。アンチダイブ制御部１４は、車体１の前後方向の加速度に基づいて制御指令値を算出し、この制御指令値を制御指令演算部１７に出力する。

アンチスクオット制御部１５は、車両のスクオットを抑制するための制御指令値を出力する。アンチスクオット制御部１５は、車体１の前後方向の加速度に基づいて制御指令値を算出し、この制御指令値を制御指令演算部１７に出力する。

車速オフセット制御部１６は、車速に応じて減衰力を調整するための制御部である。車速オフセット制御部１６は、車速が所定の速度よりも上昇すると、車速の上昇に従って減衰力がハード側になるように、制御指令値のオフセット値を制御指令演算部１７に出力する。

制御指令演算部１７の入力側には、スカイフック制御部１２、アンチロール制御部１３、アンチダイブ制御部１４、アンチスクオット制御部１５、車速オフセット制御部１６が接続されている。制御指令演算部１７は、互いに並列に接続されたスカイフック制御部１２、アンチロール制御部１３、アンチダイブ制御部１４、アンチスクオット制御部１５、車速オフセット制御部１６からの制御指令値に基づいて、各可変ダンパ５の減衰力可変アクチュエータ６に出力すべき減衰力の指令信号として指令電流Ｉを演算する。各可変ダンパ５の減衰力可変アクチュエータ６は、制御指令演算部１７から供給された駆動電流となる指令電流Ｉに従って、減衰力特性をハードとソフトの間で連続的に、または複数段で可変に制御する。

次に、車両挙動演算部２０の具体的に構成について、図３ないし図６を参照して説明する。

図３に示すように、車両挙動演算部２０は、ＣＡＮ８から入力される情報（車両運転情報）に基づいて推定した車両挙動を出力する。車両挙動演算部２０が推定する車両挙動には、例えば、ばね上速度、相対速度（ピストン速度Ｖ）、ピッチレイト、ロールレイト等が含まれている。車両挙動演算部２０は、高域通過フィルタ２１（以下、ＨＰＦ２１という）と、カットオフ周波数選定部２２と、を備えている。これに加え、車両挙動演算部２０は、減衰力演算部２３と、減衰力可変幅演算部２４と、減衰力補正部２５と、を備えている。車両挙動演算部２０の入力側には、ＣＡＮ８と制御指令演算部１７が接続されている。車両挙動演算部２０には、ＣＡＮ８から車両運転情報が入力されると共に、制御指令演算部１７から指令電流Ｉが入力される。このとき、車両運転情報は、ピストン速度Ｖを含んでいる。このため、車両挙動演算部２０は、ピストン速度Ｖと指令電流Ｉとに基づいて、可変ダンパ５が発生する減衰力を推定する。

ＨＰＦ２１は、ＣＡＮ８から入力される車両運転情報を高周波数帯に振り分ける周波数帯振分部となっている。具体的には、ＨＰＦ２１は、車両運転情報に含まれるピストン速度Ｖのうちカットオフ周波数ｆｃよりも周波数の高い高周波成分Ｖ_Ｈを抽出する。ＨＰＦ２１は、ピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈを出力する。このとき、ＨＰＦ２１のカットオフ周波数ｆｃは、カットオフ周波数選定部２２によって設定される。

カットオフ周波数選定部２２は、車体１と車輪２との間の相対速度（ピストン速度Ｖ）に応じてＨＰＦ２１のカットオフ周波数ｆｃを求める。ここで、可変ダンパ５は、ピストン速度Ｖの振動周波数に応じて減衰力が調整される周波数感応部７を有している。このため、可変ダンパ５が発生する減衰力は、ピストン速度Ｖの振動周波数に応じて変化する。図５に示すように、ピストン速度Ｖの振動周波数がカットオフ周波数ｆｃよりも低いときには、可変ダンパ５の減衰力は大きくなる。ピストン速度Ｖの振動周波数がカットオフ周波数ｆｃよりも高いときには、可変ダンパ５の減衰力は小さくなる。一方、カットオフ周波数ｆｃは、ピストン速度Ｖに応じて変化する。ピストン速度Ｖが高速になるに従って、カットオフ周波数ｆｃは高くなる。そこで、カットオフ周波数選定部２２は、ピストン速度Ｖが高速になるに従って、カットオフ周波数ｆｃを高くする（図６参照）。

図３に示すように、減衰力演算部２３の入力側には、ＣＡＮ８から入力される車両運転情報を遅延させる遅延部２６が設けられている。このため、減衰力演算部２３の入力側は、制御指令演算部１７に接続されると共に、遅延部２６を介してＣＡＮ８に接続されている。ＨＰＦ２１のフィルタ処理によって、ＨＰＦ２１から出力されるピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈは、ピストン速度Ｖに対して、位相にずれが生じる。このずれている位相を合わせるために、遅延部２６は、車両運転情報に含まれるピストン速度Ｖを遅延させて、減衰力演算部２３に入力する。

減衰力演算部２３は、制御指令演算部１７から入力される指令電流Ｉと、ＣＡＮ８から入力される車両運転情報（ピストン速度Ｖ）とに基づいて、可変ダンパ５が発生する減衰力Ｆを求める。具体的には、減衰力演算部２３は、減衰力Ｆと指令電流Ｉとピストン速度Ｖとの関係を示す３次元マップ（Ｆ−Ｖ−Ｉマップ）によって構成されている。

このとき、可変ダンパ５の減衰力は、主としてピストン速度Ｖの低周波成分Ｖ_Ｌによって決まる。このため、減衰力演算部２３が求める減衰力Ｆは、ピストン速度Ｖの低周波成分Ｖ_Ｌに応じた値になる。一方、可変ダンパ５は、減衰力可変アクチュエータ６によって減衰力が調整される。このとき、可変ダンパ５は、指令電流Ｉに応じて、減衰力が大きいハードな特性と、減衰力が小さいソフトな特性とが切替わる（図４参照）。また、ピストン速度Ｖが高速になるに従って、減衰力は大きくなる。このような特性を考慮して、減衰力演算部２３は、指令電流Ｉとピストン速度Ｖとが入力されると、これらに対応する減衰力Ｆを出力する。

減衰力可変幅演算部２４は、制御指令演算部１７から入力される指令電流Ｉと、ＨＰＦ２１によって振り分けられた高周波数帯の車両運転情報であるピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈとに基づいて減衰力可変幅ΔＦを求める。具体的には、減衰力可変幅演算部２４は、減衰力可変幅ΔＦと指令電流Ｉとピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈとの関係を示す３次元マップ（ΔＦ−Ｖ_Ｈ−Ｉマップ）によって構成されている。図４および図５に示すように、可変ダンパ５は、周波数感応部７によって、ピストン速度Ｖの低周波成分Ｖ_Ｌに比べて、高周波成分Ｖ_Ｈに対する減衰力が低減される。このとき、可変ダンパ５は、指令電流Ｉに応じて、減衰力が大きいハードな特性と、減衰力が小さいソフトな特性とが切替わる。このような特性を考慮して、減衰力可変幅演算部２４は、指令電流Ｉとピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈとが入力されると、これらに対応する減衰力可変幅ΔＦを出力する。

なお、ピストン速度Ｖが低速になるに従って、減衰力可変幅ΔＦは小さくなる傾向がある。一例として、可変ダンパ５がハードな特性となっている場合を考える。この場合、ピストン速度Ｖと減衰力との関係は、図４中の特性線Ａに示す通りである。特性線Ａに示すように、ピストン速度Ｖが高速になるに従って、減衰力Ｆは大きくなる。ここで、特性線Ａは、ピストン速度Ｖに対する減衰力Ｆの増加率が変化する点Ｐを有する。点Ｐに対応する速度値Ｖｐよりもピストン速度Ｖが低速なときには、ピストン速度Ｖに対する減衰力の増加率は大きくなる。速度値Ｖｐよりもピストン速度Ｖが高速なときには、ピストン速度Ｖに対する減衰力の増加率は小さくなる。速度値Ｖｐよりもピストン速度Ｖが低速なときには、速度値Ｖｐよりもピストン速度Ｖが高速なときに比べて、減衰力可変幅ΔＦは小さくなる傾向がある。この傾向は、可変ダンパ５がソフトな特性となっている場合でも同様である。このため、減衰力可変幅演算部２４は、指令電流Ｉとピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈに加えて、ピストン速度Ｖ（低周波成分Ｖ_Ｌ）を考慮して、減衰力可変幅ΔＦを求めてもよい。

減衰力補正部２５の入力側は、減衰力演算部２３と減衰力可変幅演算部２４に接続されている。減衰力補正部２５は、減算器によって構成されている。減衰力補正部２５は、減衰力演算部２３が求めた減衰力Ｆから減衰力可変幅演算部２４が求めた減衰力可変幅ΔＦを差し引いて補正減衰力Ｆo（Ｆo＝Ｆ−ΔＦ）を求める。減衰力補正部２５は、可変ダンパ５の減衰力として補正減衰力Ｆoを出力する。

第１の実施形態によるサスペンションシステムは、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

車両の走行時に路面の凹凸等により上下方向の振動が発生すると、コントローラ１０には、ＣＡＮ８から車体１と車輪２との間の振動を含む車両運転情報が入力される。このとき、コントローラ１０の減衰力指令信号出力部１１は、スカイフック制御部１２、アンチロール制御部１３、アンチダイブ制御部１４、アンチスクオット制御部１５、車速オフセット制御部１６、制御指令演算部１７を有している。スカイフック制御部１２は、車両挙動演算部２０によって推定した車両挙動に基づいて、車両の乗り心地を高めるための制御指令値を求める。また、アンチロール制御部１３、アンチダイブ制御部１４、アンチスクオット制御部１５、車速オフセット制御部１６は、ＣＡＮ８から入力された車両運転情報に基づいて、車両の操縦安定性を高めるための制御指令値を求める。制御指令演算部１７は、これらの制御指令値に基づいて、減衰力可変アクチュエータ６に供給する駆動電流の指令信号（指令電流Ｉ）を出力する。

ところで、ばね下加速度センサやストロークセンサを使用しないシステムでは、車両挙動演算部を用いて、ばね上とばね下の相対速度を推定する。このため、車両挙動演算部には、ダンパ入力速度や変位に対する発生減衰力を求めるダンパモデルが必要になる。特許文献１に開示されたシステムでは、このダンパモデルは、減衰力と入力加振速度（ピストン速度）と指令電流値の実測値に基づく３次元マップを使用している。

例えば周波数感応型ダンパの場合、入力加振速度の周波数によって出力の減衰力が変化し、高周波で減衰力が低下する。従来技術によるダンパモデルを用いて周波数感応型ダンパの減衰力を推定した場合、高周波入力に対してダンパの減衰力が低下するため、実際の減衰力と推定減衰力に差が生じ、車両挙動の推定精度が悪化する。結果として、コントローラの計算負荷や消費電力が増加して、制御の非効率化が生じる。これに加え、適切な制御ができないため、乗り心地の制御効果が小さくなってしまう。

これに対し、第１の実施形態による車両挙動演算部２０は、可変ダンパ５の周波数感応部７を考慮したダンパモデルを用いている。これにより、車両挙動演算部２０は、高周波域の減衰力を可変させる可変ダンパ５の周波数依存性を考慮して、可変ダンパ５の減衰力を求めることできる。この結果、車両挙動演算部２０による車両挙動の推定精度が向上するから、制御の効率が向上して、コントローラ１０の計算負荷を低減させることができると共に、消費電力を低減させることができる。これに加えて、乗り心地のさらなる改善が可能となる。

また、車両挙動演算部２０に用いるダンパモデルは、ＨＰＦ２１と、カットオフ周波数選定部２２と、３次元マップからなる減衰力演算部２３および減衰力可変幅演算部２４と、を組み合わせている。このため、車両挙動演算部２０のダンパモデルは、油圧計算や力学的な運動の計算をしない簡易的なモデルになっている。

このとき、減衰力演算部２３は、ピストン速度Ｖに対する可変ダンパ５の減衰力Ｆを求める。減衰力演算部２３が求める減衰力Ｆは、ピストン速度Ｖの低周波成分Ｖ_Ｌに応じた値になる。これに加えて、可変ダンパ５の周波数感応部７によってピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈに対して減衰力が低減することを考慮するために、減衰力可変幅演算部２４は、高周波成分Ｖ_Ｈに対する減衰力の低下分となる減衰力可変幅ΔＦを求める。減衰力補正部２５は、減衰力演算部２３が求めた減衰力Ｆから減衰力可変幅演算部２４が求めた減衰力可変幅ΔＦを差し引く。これにより、車両挙動演算部２０は、周波数感応部７の機能を考慮した減衰力を求めることができる。

また、可変ダンパ５は、入力周波数そのものに感応するものではなく、周波数感応部７への油の流入量（ボリューム）に応じて減衰力が切り替わる機能（加振振幅依存）を有している。このため、減衰力を低減させるカットオフ周波数ｆｃは、ピストン速度Ｖにより変化し、一定ではない。そこで、車両挙動演算部２０は、カットオフ周波数ｆｃとピストン速度Ｖのマップからなるカットオフ周波数選定部２２を利用する。これにより、車両挙動演算部２０は、油圧計算せずに、可変ダンパ５の周波数感応部７の機能を考慮することができる。

このようにして、第１の実施形態では、油圧計算のない簡易的なダンパモデルを、コントローラ１０による可変ダンパ５の制御に適用する。これにより、コントローラ１０の計算負荷を抑えながら、可変ダンパ５の周波数感応部７の機能を考慮して、車両挙動を推定することができる。この結果、可変ダンパ５に対する減衰力の制御指令の精度を上げることができるから、制御効率が良くなり、乗り心地を改善できると共に、コントローラ１０の計算負荷の低減と消費電力の低減を図ることができる。

かくして、本実施形態によれば、車両挙動演算部２０は、ＣＡＮ８（車両振動取得手段）から入力される車両運転情報を高周波数帯に振り分けるＨＰＦ２１（周波数帯振分部）と、車体１と車輪２との間の相対速度（ピストン速度Ｖ）に応じてＨＰＦ２１のカットオフ周波数ｆｃを求めるカットオフ周波数選定部２２と、を備えている。このため、車両挙動演算部２０は、高周波域の減衰力を可変させる可変ダンパ５の機能を考慮して、車両挙動を演算することができる。これにより、推定精度の高い車両挙動に基づいて、可変ダンパ５の減衰力を制御することができる。

この結果、実際の値に近い減衰力に基づいて、精度の良い車両挙動を推定することができる。このため、制御効率が向上して、消費電力を低下させることができる。また、車両挙動の推定精度が向上することによって、減衰力制御の精度も向上し、乗り心地を改善することができる。さらに、可変ダンパ５の油圧計算モデルを考慮する必要がないため、車両挙動の推定に伴う計算負荷を十分に小さく抑えた状態で、適切な制御指令（指令電流Ｉ）を出力することができる。

また、車両挙動演算部２０は、減衰力指令信号出力部１１から入力される指令電流Ｉ（指令信号）とＣＡＮ８から入力される車両運転情報とに基づいて減衰力Ｆを求める減衰力演算部２３と、減衰力指令信号出力部１１から入力される指令電流ＩとＨＰＦ２１（周波数帯振分部）によって振り分けられたピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈ（高周波数帯の情報）とに基づいて減衰力可変幅ΔＦを求める減衰力可変幅演算部２４と、減衰力演算部２３が求めた減衰力Ｆから減衰力可変幅演算部２４が求めた減衰力可変幅ΔＦを差し引いて補正減衰力Ｆoを求める減衰力補正部２５と、を備えている。

これにより、可変ダンパ５の周波数感応部７によってピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈに対する減衰力が低下する場合でも、車両挙動演算部２０は、高周波成分Ｖ_Ｈに対する減衰力の低下分を減衰力可変幅演算部２４によって求めることができる。このため、車両挙動演算部２０は、減衰力演算部２３が求めた減衰力Ｆから減衰力可変幅演算部２４が求めた減衰力可変幅ΔＦを差し引く。これにより、車両挙動演算部２０は、可変ダンパ５の減衰力の周波数特性を考慮した補正減衰力Ｆoを求めることができ、補正減衰力Ｆoを可変ダンパ５が発生する実際の減衰力に近付けることができる。

さらに、減衰力演算部２３の入力側には、ＣＡＮ８から入力される車両運転情報を遅延させる遅延部２６が設けられている。これにより、ＨＰＦ２１によって、減衰力可変幅演算部２４から出力される減衰力可変幅ΔＦが減衰力演算部２３から出力される減衰力Ｆに比べて遅延する場合でも、このような減衰力可変幅ΔＦの遅延を遅延部２６によって補償することができる。この結果、減衰力演算部２３から出力される減衰力Ｆと、減衰力可変幅演算部２４から出力される減衰力可変幅ΔＦとの位相を合わせることができる。このため、減衰力補正部２５は、減衰力Ｆから減衰力可変幅ΔＦを差し引くことによって、可変ダンパ５が発生する実際の減衰力に近い補正減衰力Ｆoを求めることができる。

次に、図７は本発明の第２の実施形態を示している。第２の実施形態の特徴は、双線形最適制御部を用いて乗り心地を向上させるための制御指令値を求めることにある。なお、第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

第２の実施形態によるコントローラ３０は、第１の実施形態によるコントローラ１０とほぼ同様に構成されている。コントローラ３０は、入力側がＣＡＮ８等に接続され、出力側は可変ダンパ５の減衰力可変アクチュエータ６等に接続されている。

コントローラ３０は、車両挙動演算部２０と、減衰力指令信号出力部３１とを有している。減衰力指令信号出力部３１は、車体１と車輪２との間の相対速度（ピストン速度Ｖ）と車両挙動に基づいて、減衰力可変アクチュエータ６に駆動電流の指令信号（指令電流Ｉ）を出力する。減衰力指令信号出力部３１は、双線形最適制御部３２（以下、ＢＬＱ制御部３２という）、アンチロール制御部１３、アンチダイブ制御部１４、アンチスクオット制御部１５、車速オフセット制御部１６および制御指令演算部１７を有している。

ＢＬＱ制御部３２は、第１の実施形態によるスカイフック制御部１２に代えて減衰力指令信号出力部３１に備えられている。ＢＬＱ制御部３２は、車両の乗り心地を向上させる乗り心地制御部を構成している。ＢＬＱ制御部３２は、ＣＡＮ８から取得するピストン速度Ｖと車両挙動演算部２０から出力される車両挙動とに基づいて、制御指令値を出力する。具体的には、ＢＬＱ制御部３２は、各輪のピストン速度Ｖ、ばね上速度等に基づいて減衰力可変アクチュエータ６への電流の指令信号となる制御指令値を算出する。ＢＬＱ制御部３２は、例えば双線形最適制御理論に基づいて、ストローク速度、ばね上速度等からばね上の上下振動を低減するための制御指令値を出力する。

かくして、このように構成される第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、第２の実施形態では、乗り心地制御部としてのＢＬＱ制御部３２は双線形最適制御を行う場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、乗り心地制御部は例えばＨ∞制御を行ってもよく、各種のフィードバック制御を行ってもよい。

次に、図８は本発明の第３の実施形態を示している。第３の実施形態の特徴は、車両挙動演算部がＣＡＮから取得する車両運転情報に加えて、ばね上加速度センサから取得するばね上加速度に基づいて、車両挙動を推定することにある。なお、第３の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

第３の実施形態によるコントローラ４０は、第１の実施形態によるコントローラ１０とほぼ同様に構成されている。コントローラ４０は、入力側がＣＡＮ８と上下加速度センサ４１に接続され、出力側は可変ダンパ５の減衰力可変アクチュエータ６等に接続されている。

上下加速度センサ４１は、車体１に設けられ、ばね上側となる車体１側で上下方向の振動加速度を検出する。上下加速度センサ４１は、例えば車体１に合計３個設けられている。この場合、上下加速度センサ４１は、各前輪側の可変ダンパ５の上端側近傍となる位置で車体１に取付けられると共に、左右の後輪間の中間位置で車体１に取付けられている。上下加速度センサ４１は、車体１と車輪２との間の振動を取得する車両振動取得手段となっている。

コントローラ４０は、車両挙動演算部４２と、減衰力指令信号出力部１１とを有している。車両挙動演算部４２は、第１の実施形態による車両挙動演算部２０とほぼ同様に構成されている。但し、車両挙動演算部４２には、ＣＡＮ８から車両運転情報が入力されると共に、上下加速度センサ４１からばね上加速度が入力される。車両挙動演算部４２は、ＣＡＮ８および上下加速度センサ４１から入力される情報に基づいて推定した車両挙動を出力する。具体的には、車両挙動演算部４２は、ＣＡＮ８から操舵角、アクセル開度、車速、車輪速、横加速度、前後加速度等を取得すると共に、上下加速度センサ４１から車体１側の３箇所の上下方向の振動加速度を取得する。車両挙動演算部４２は、これらの情報に基づいて、各輪の相対速度（ピストン速度Ｖ）を取得する。これにより、車両挙動演算部４２は、第１の実施形態による車両挙動演算部２０と同様に、ピストン速度Ｖと指令電流Ｉとに基づいて、可変ダンパ５が発生する減衰力を推定する。

かくして、このように構成される第３の実施形態でも、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、第３の実施形態では、サスペンションシステムが車両振動取得手段となる上下加速度センサ４１を３個備えた場合を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、例えば上下加速度センサを左，右の前輪側および左，右の後輪側にそれぞれ設け、サスペンションシステムが合計４個の上下加速度センサを備えてもよい。また、車両振動取得手段は、上下加速度センサに限らず、例えば車高センサ、車輪速センサ、操舵角センサ等のような各種のセンサでもよい。車両振動取得手段は、例えば車両の走行路面を計測可能なステレオカメラ等のようなカメラセンシング装置でもよい。

次に、図１および図３は本発明の第４の実施形態を示している。第４の実施形態の特徴は、車両挙動演算部のカットオフ周波数選定部、減衰力演算部、減衰力可変幅演算部がマップに代えて数式を用いることにある。なお、第４の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

第４の実施形態によるコントローラ５０は、第１の実施形態によるコントローラ１０とほぼ同様に構成されている。コントローラ５０は、入力側がＣＡＮ８に接続され、出力側は可変ダンパ５の減衰力可変アクチュエータ６等に接続されている。

コントローラ５０は、車両挙動演算部５１と、減衰力指令信号出力部１１とを有している。車両挙動演算部５１は、第１の実施形態による車両挙動演算部２０とほぼ同様に構成されている。車両挙動演算部５１は、ＨＰＦ２１、カットオフ周波数選定部５２、減衰力演算部５３、減衰力可変幅演算部５４および減衰力補正部２５を備えている。但し、カットオフ周波数選定部５２、減衰力演算部５３、減衰力可変幅演算部５４は、マップに代えて数式を有している。

カットオフ周波数選定部５２は、車体１と車輪２との間の相対速度（ピストン速度Ｖ）に応じてＨＰＦ２１のカットオフ周波数ｆｃを求める。カットオフ周波数選定部５２は、ピストン速度Ｖが高くなるに従って、カットオフ周波数ｆｃを高くする。このとき、カットオフ周波数選定部５２は、例えばピストン速度Ｖに比例してカットオフ周波数ｆｃを高くなるような一次関数からなる数１の数式を有している。

カットオフ周波数選定部５２は、この数式を用いて、ピストン速度Ｖからカットオフ周波数ｆｃを求める。カットオフ周波数選定部５２に用いる数式は、一次関数に限らず、実際のピストン速度Ｖとカットオフ周波数ｆｃとの関係を考慮した各種の近似式が適用可能である。

減衰力演算部５３は、制御指令演算部１７から入力される指令電流Ｉと、ＣＡＮ８から入力される車両運転情報（ピストン速度Ｖ）とに基づいて、可変ダンパ５が発生する減衰力Ｆを求める。具体的には、減衰力演算部５３は、減衰力Ｆと指令電流Ｉとピストン速度Ｖとの関係を示す数２の数式によって構成されている。減衰力演算部５３は、指令電流Ｉとピストン速度Ｖとが入力されると、これらに対応する減衰力Ｆを出力する。

減衰力可変幅演算部５４は、制御指令演算部１７から入力される指令電流Ｉと、ＨＰＦ２１によって振り分けられた高周波数帯の車両運転情報であるピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈとに基づいて減衰力可変幅ΔＦを求める。具体的には、減衰力可変幅演算部５４は、減衰力可変幅ΔＦと指令電流Ｉとピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈとの関係を示す数３の数式によって構成されている。減衰力可変幅演算部５４は、指令電流Ｉとピストン速度Ｖの高周波成分Ｖ_Ｈとが入力されると、これらに対応する減衰力可変幅ΔＦを出力する。

かくして、このように構成される第４の実施形態でも、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、前記第１の実施形態では、減衰力指令信号出力部１１は、乗り心地制御部となるスカイフック制御部１２に加えて、操縦安定性制御部となるアンチロール制御部１３、アンチダイブ制御部１４、アンチスクオット制御部１５を備えると共に、車速オフセット制御部１６を備えるものとした。本発明はこれに限るものではなく、減衰力指令信号出力部からアンチロール制御部、アンチダイブ制御部、アンチスクオット制御部、車速オフセット制御部のいずれかを省いてもよく、これらを全て省いてもよい。即ち、減衰力指令信号出力部は、乗り心地制御部のみを備えてもよい。この構成は、第２ないし第４の実施形態にも適用することができる。

前記各実施形態では、４輪自動車に用いるサスペンションシステムを例に挙げて説明した。本発明はこれに限るものではなく、例えば２輪、３輪自動車、または作業車両、運搬車両であるトラック、バス等にも適用できる。

前記各実施形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。

次に、上記実施形態に含まれるサスペンションシステムとして、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

第１の態様としては、サスペンションシステムは、車両の相対移動する２部材間に設けられており、前記２部材間の振動周波数に応じて減衰力が調整される周波数感応部と、供給される電流に応じて減衰力が調整される減衰力調整部とを有する減衰力発生機構と、前記２部材間の振動を取得する車両振動取得手段と、前記車両振動取得手段から入力される情報に基づいて推定した車両挙動を出力する車両挙動演算部と、前記２部材間の相対速度と前記車両挙動に基づいて、前記減衰力調整部に供給される電流の指令信号を出力する減衰力指令信号出力部とを有するコントローラと、を備え、前記車両挙動演算部は、前記車両振動取得手段から入力される情報を高周波数帯に振り分ける周波数帯振分部と、前記２部材間の相対速度に応じて前記周波数帯振分部のカットオフ周波数を求めるカットオフ周波数選定部と、を備えたことを特徴としている。

第２の態様としては、第１の態様において、前記車両挙動演算部は、前記減衰力指令信号出力部から入力される前記指令信号と前記車両振動取得手段から入力される前記情報とに基づいて減衰力を求める減衰力演算部と、前記減衰力指令信号出力部から入力される前記指令信号と前記周波数帯振分部によって振り分けられた高周波数帯の前記情報とに基づいて減衰力可変幅を求める減衰力可変幅演算部と、前記減衰力演算部が求めた減衰力から前記減衰力可変幅演算部が求めた前記減衰力可変幅を差し引いて補正減衰力を求める減衰力補正部と、を備えている。

第３の態様としては、第２の態様において、前記減衰力演算部の入力側には、前記車両振動取得手段から入力される前記情報を遅延させる遅延部が設けられている。

１ 車体
２ 車輪
３ サスペンション装置
４ 懸架ばね（スプリング）
５ 可変ダンパ（減衰力発生機構）
６ 減衰力可変アクチュエータ（減衰力調整部）
７ 周波数感応部
８ ＣＡＮ（車両振動取得手段）
１０，３０，４０，５０ コントローラ
１１，３１ 減衰力指令信号出力部
１２ スカイフック制御部
１３ アンチロール制御部
１４ アンチダイブ制御部
１５ アンチスクオット制御部
１６ 車速オフセット制御部
１７ 制御指令演算部
２０，４２，５１ 車両挙動演算部
２１ 高域通過フィルタ（ＨＰＦ）（周波数帯振分部）
２２，５２ カットオフ周波数選定部
２３，５３ 減衰力演算部
２４，５４ 減衰力可変幅演算部
２５ 減衰力補正部
２６ 遅延部
３２ 双線形最適制御部（ＢＬＱ制御部）
４１ 上下加速度センサ（車両振動取得手段）

Claims (3)

1. 車両の相対移動する２部材間に設けられており、前記２部材間の振動周波数に応じて減衰力が調整される周波数感応部と、供給される電流に応じて減衰力が調整される減衰力調整部とを有する減衰力発生機構と、
   前記２部材間の振動を取得する車両振動取得手段と、
   前記車両振動取得手段から入力される情報に基づいて推定した車両挙動を出力する車両挙動演算部と、前記２部材間の相対速度と前記車両挙動に基づいて、前記減衰力調整部に供給される電流の指令信号を出力する減衰力指令信号出力部とを有するコントローラと、を備え、
   前記車両挙動演算部は、前記車両振動取得手段から入力される情報を高周波数帯に振り分ける周波数帯振分部と、
   前記２部材間の相対速度に応じて前記周波数帯振分部のカットオフ周波数を求めるカットオフ周波数選定部と、を備えたことを特徴とするサスペンションシステム。
2. 請求項１に記載のサスペンションシステムであって、
   前記車両挙動演算部は、前記減衰力指令信号出力部から入力される前記指令信号と前記車両振動取得手段から入力される前記情報とに基づいて減衰力を求める減衰力演算部と、
   前記減衰力指令信号出力部から入力される前記指令信号と前記周波数帯振分部によって振り分けられた高周波数帯の前記情報とに基づいて減衰力可変幅を求める減衰力可変幅演算部と、
   前記減衰力演算部が求めた減衰力から前記減衰力可変幅演算部が求めた前記減衰力可変幅を差し引いて補正減衰力を求める減衰力補正部と、を備えてなるサスペンションシステム。
3. 請求項２に記載のサスペンションシステムであって、
   前記減衰力演算部の入力側には、前記車両振動取得手段から入力される前記情報を遅延させる遅延部が設けられてなるサスペンションシステム。

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