JP6191547B2 - ショックアブソーバシステム - Google Patents

Description

本発明は、液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力を変更可能な車両用のショックアブソーバシステムに関する。

車両用液圧式ショックアブソーバの制御に関して、ばね上部の振動を減衰するために、例えば、下記特許文献に記載されているような技術、詳しくは、ばね上部の速度であるばね上速度に基づいて、液圧式ショックアブソーバの減衰力を変更する技術が存在する。

特開平５−２０８６０９号公報

上記特許文献に記載された技術では、ばね上速度に基づいて減衰力を変更するため、ばね上部の振動を効果的に抑制することが可能となっている。しかしながら、液圧式ショックアブソーバによるばね上振動を抑制するという目的を達成する手段には、多分に改良の余地が残されている。本発明は、そのような状況に鑑みてなされたものであり、より効果的にばね上部の振動を減衰することのできるショックアブソーバシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のショックアブソーバシステムは、
車両のばね上部とばね下部との間に配設され、ばね上部とばね下部との上下方向の相対動作に応じて伸縮するとともに、その相対動作に対する減衰力を発生させる液圧式ショックアブソーバと、
ばね上部とばね下部との相対動作によって生じる前記液圧式ショックアブソーバにおける作動液の流れに対して抵抗を与えつつ、その抵抗の大きさを変更することにより、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力を変更する減衰力変更器と、
減衰力を変更するための指標である減衰力指標を決定し、その決定された減衰力指標に基づいて、前記減衰力変更器を制御することで、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力を制御する制御装置と、
を備えたショックアブソーバシステムであって、
前記制御装置が、
ばね上速度を横軸とし、ばね上加速度を縦軸とする座標系において、ばね上速度とばね上加速度がともに０となる原点を通り、第２象限と第４象限とに渡って延びる境界線を、ばね上加速度に基づいて仮想的に推定される仮想ばね上速度を示す関数として設定した場合において、
前記減衰力指標として、ばね上部の上下方向の動作を減衰させるためにばね上部に作用させるべき力である必要ばね上作用力を、
ばね上速度およびばね上加速度が、第２象限における境界線の第１象限側の領域、若しくは、第４象限における境界線の第３象限側の領域に属するときに、ばね上速度の方向と同じ方向の力となるように、前記仮想ばね上速度に対するばね上速度の偏差の正負によって、作用する方向が変わり、かつ、その偏差が大きい程大きくなるような決定規則に基づいて決定し、
その決定された必要ばね上作用力が大きい程、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力が大きくなるように制御することを特徴とする。

上記本発明のショックアブソーバシステムによれば、ばね上速度だけでなく、ばね上部の加速度であるばね上加速度にも依拠した減衰力指標である必要ばね上作用力に基づいて、液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力が変更させられるため、より効果的に、ばね上部の振動を減衰させることが可能となる。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

そして、請求可能発明のいくつかの態様が、請求項に記載の発明となり得る。

（１）車両のばね上部とばね下部との間に配設され、ばね上部とばね下部との上下方向の相対動作に応じて伸縮するとともに、その相対動作に対する減衰力を発生させる液圧式ショックアブソーバと、
ばね上部とばね下部との相対動作によって生じる前記液圧式ショックアブソーバにおける作動液の流れに対して抵抗を与えつつ、その抵抗の大きさを変更することにより、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力を変更する減衰力変更器と、
減衰力を変更するための指標である減衰力指標を決定し、その決定された減衰力指標に基づいて、前記減衰力変更器を制御することで、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力を制御する制御装置と、
を備えたショックアブソーバシステムであって、
前記制御装置が、
前記減衰力指標として、ばね上部の上下方向の動作を減衰させるためにばね上部に作用させるべき力である必要ばね上作用力を、ばね上部の上下方向の速度であるばね上速度の向きと、ばね上部の上下方向の加速度であるばね上加速度の向きとが異なる場合において、ばね上速度が比較的小さく、かつ、ばね上加速度が比較的大きいときに、当該必要ばね上作用力がばね上速度の方向と同じ方向の力となるような決定規則に基づいて決定するように構成されたショックアブソーバシステム。

ばね上部の振動減衰は、これまで、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づいて行われるのが一般的である。スカイフックダンパ理論は、専ら、ばね上部の速度（以下、「ばね上速度」と言う場合がある）に応じた減衰力を、ばね上部に作用させるという理論である。本態様のショックアブソーバシステムでは、スカイフックダンパ理論ではなく、ばね上速度と、ばね上部の加速度（以下、「ばね上加速度」と言う場合がある）との両方に依拠してばね上部の振動減衰を行うという理論に基づく制御を行う。端的に言えば、後に詳しく説明するように、ばね上速度とばね上加速度の向きが逆になる場合において、ばね上速度が比較的小さく（低く）、かつ、ばね上加速度が比較的大きい（高い）ときには、ばね上部に作用する力が、ばね上部の動作を推進する方向となるような理論である。その理論に基づいて、液圧式ショックアブソーバ（以下、単に「アブソーバ」という場合がある）を、詳しくは、アブソーバの減衰力発生特性（「減衰係数」等を含む概念である）を制御するのである。そのような制御により、より効果的なばね上部の振動減衰が可能となる。なお、本項にいう「ばね上速度が大きさ」，「ばね上加速度の大きさ」とは、方向を含まない概念であり、「ばね上速度，ばね上加速度が大きい（小さい）」とは、厳密には、ばね上速度，ばね上加速度の絶対値が大きい（小さい）ことを意味する。

なお、液圧式ショックアブソーバは、実際には、ばね上部とばね下部との相対動作に対する減衰力しか発生させ得ない。したがって、上記理論に基づいてばね上部に作用させるべき力である上記必要ばね上作用力と、アブソーバが実際に発生させ得る減衰力との向きとが異なる場合には、アブソーバの減衰係数を最も小さくすること（実質的に、減衰力を発生させない状態を含む概念である）によって、可及的に、上記理論に基づくアブソーバの制御が可能となる。つまり、本態様は、必要ばね上作用力の向きと同じ向きの力が、常時、ばね上部に作用する状態を実現し得る態様に限定されず、アブソーバの構造に起因して、特定の条件下においては逆向きの力が作用する状態が実現されるような態様をも含んでいるのである。ちなみに、以下の態様も同様である。

（２）前記制御装置が、
前記必要ばね上作用力が大きい程、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力が大きくなるように制御する(1)項に記載のショックアブソーバシステム。

本態様によれば、上記理論に従ったばね上部の振動抑制を、より確実に行うことが可能である。なお、本項における「必要ばね上作用力の大きさ」，「アブソーバが発生させる減衰力」は、ともに、方向の如何を問わない概念であり、本態様には、具体的には、例えば、必要ばね上作用力が大きい程、アブソーバの減衰係数を大きくするような態様が含まれる。

（３）前記制御装置が、
ばね上速度を横軸とし、ばね上加速度を縦軸とする座標系において、ばね上速度とばね上加速度がともに０となる原点を通り、第２象限と第４象限とに渡って延びる境界線を設定した場合において、ばね上速度およびばね上加速度が、第２象限における境界線の第１象限側の領域、若しくは、第４象限における境界線の第３象限側の領域に属するときに、前記必要ばね上作用力がばね上速度の方向と同じ方向の力となるような前記決定規則に基づいて、前記必要ばね上作用力を決定するように構成された(1)項または(2)項に記載のショックアブソーバシステム。

（４）前記制御装置が、
前記境界線が、第２象限においては第１象限側に凸となり、第４象限においては第３象限側に凸となる曲線として設定された前記決定規則に基づいて、前記必要ばね上作用力を決定するように構成された(3)項に記載のショックアブソーバシステム。

（５）前記制御装置が、
前記境界線が、ばね上加速度に基づいて仮想的に推定される仮想ばね上速度を示す関数として設定された前記決定規則に基づいて、前記必要ばね上作用力を決定するように構成された(3)項または(4)項に記載のショックアブソーバシステム。

上記３つの態様は、決定規則を、視覚的に解り易く定義した態様である。上記領域を、ばね上速度作用力方向同一領域と呼べば、その領域において、必要ばね上作用力の向きとばね上速度の向きとが一致する。つまり、極端に言えば、ばね上速度作用力方向同一領域では、ばね上部の動作が必要ばね上作用力によって推進されることになる。

（６）前記制御装置が、
ばね上加速度に基づいて仮想的に推定される仮想ばね上速度に対するばね上速度の偏差の正負によって、作用する方向が変わるような前記決定規則に基づいて、前記必要ばね上作用力を決定するように構成された(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載のショックアブソーバシステム。

（７）前記制御装置が、
前記必要ばね上作用力を、前記偏差が大きい程大きくなるような前記決定規則に基づいて決定するように構成された(6)項に記載のショックアブソーバシステム。

上記２つの態様は、決定規則を演算則的に定義した態様である。なお、先の態様における仮想ばね上速度と、上記２つの態様における仮想ばね上速度とが同じものであれば、それらの態様は、同じ態様を見方を変えて示すものとなる。

（１１）前記減衰力変更器が、
前記作動液の流れに抵抗を与える弁機構と、その弁機構の開弁圧を変更すべく電磁力に依拠した力をその弁機構に作用させるソレノイドとを有して、そのソレノイドに供給される電流に応じて減衰力を変更するように構成された(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載のショックアブソーバシステム。

本態様は、減衰力変更器の構造に関する限定を加えた態様である。減衰力変更器は、例えば、作動液が流れる流路の断面積（いわゆる「オリフィス断面積」である）を変更することによって、発生させる減衰力を変更するような構造のものを採用することが可能である。そのような構造のものと異なり、本態様の減衰力変更器は、例えば、いわゆるポペット弁を含んで構成された構造のものである。換言すれば、例えば、弁の前後の作動液の圧力差の作用によって開弁する弁を含んで構成された構造のものであって、ソレノイドに供給される電流を変更することにより、その弁の開弁圧を変更し、それによって、発生させる減衰力を変更するような構造のものが、本態様の減衰力変更器に該当する。そのような減衰力変更器は、供給電流の変更に対する減衰力の変更のレスポンス（応答性）が良好であり、本態様によれば、特に効果的に、ばね上部の振動を減衰することが可能である。

（１２）前記減衰力変更器が、
(a)前記作動液が流れる主流路と、(b)その主流路に設けられた前記弁機構としてのメインバルブと、(c)そのメインバルブをバイパスするように設けられたバイパス路と、(d)そのバイパス路に設けられ、前記メインバルブに対してそれを閉弁させる方向の内圧を作用させるパイロット室と、(e)前記ソレノイドに供給される電流に応じて前記パイロット室の内圧を変更するパイロットバルブとを有し、
前記パイロットバルブによって前記パイロット室の内圧を変更することで前記メインバルブの開弁圧を変更するように構成された(11)項に記載のショックアブソーバシステム。

本態様は、減衰力変更器にさらなる構造上の限定を加えた態様である。本態様によれば、後に説明するように、上下方向におけるばね上部とばね下部との相対速度（以下、「ばね上ばね下相対速度」若しくは「ストローク速度」と言う場合がある）が低い場合における減衰力のストローク速度の変化に対する変化勾配と、ストローク速度が高い場合における減衰力のストローク速度の変化に対する変化勾配とが、互いに異なるような特性の液圧式ショックアブソーバを、比較的簡単な構造により、実現させることが可能となる。

実施例のショックアブソーバシステムの全体構成を示す図である。 実施例のショックアブソーバシステムが有する減衰力変更器の構造を示す断面図である。 実施例のショックアブソーバシステムの減衰力特性を示すグラフである。 必要ばね上作用力の決定規則に関連したばね上速度およびばね上加速度の領域について説明するためのグラフである。 決定される必要ばね上作用力のばね上速度偏差に対する関係を示すグラフである。 実施例のショックアブソーバシステムにおいて決定される必要ばね上作用力を説明するためのグラフである。 実施例のショックアブソーバシステムによるばね上部の振動の減衰の様子を示すグラフである。 実施例のショックアブソーバシステムにおいて実行される減衰力制御プログラムを示すフローチャートである。

以下、請求可能発明を実施するための形態として、請求可能発明の実施例であるショックアブソーバシステムを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［１］ショックアブソーバシステムの全体構成
実施例のショックアブソーバシステム２０（以下、単に、「アブソーバシステム２０」と言う場合がある）は、図１に示すように、シリンダ型の液圧式ショックアブソーバ２２（以下、単に、「アブソーバ２２」と言う場合がある）と、そのアブソーバ２２の動作に対して減衰力を発生させつつその減衰力の大きさを変更する減衰力変更器２４と、その減衰力変更器２４を制御するための制御装置であるコントローラ２６とを含んで構成されている。ちなみに、一般的な４輪の車両では、前後左右４つの車輪の各々に対して、ばね下部とばね上部とを繋ぐようにしてアブソーバ２２が配設されており、４つのアブソーバ２２にそれぞれ付設された４つの減衰力変更器２４は、共通の制御装置として機能する１つのコントローラ２６によって制御される。

アブソーバ２２は、ハウジング３０と、ハウジング３０の内部において上下方向に移動可能に配設されたピストン３２と、一端部（下端部）がピストン３２に連結されて他端部（上端部）がハウジング３０から上方に延び出すロッド３４とを含んで構成されている。ハウジング３０は、それの下端部においてばね下部としてのロアアームに、ロッド３４の上端部は、ばね上部としての車体のマウント部に、それぞれ連結される。つまり、アブソーバ２２は、ばね上部とばね下部とが上下方向に相対動作する場合、詳しくは、互いに離間する方向に相対移動する場合（以下、「リバウンド動作時」若しくは「リバウンド時」と言う場合がある）に伸長し、互いに接近する方向に相対移動する場合（以下、「バウンド動作時」若しくは「バウンド時」と言う場合がある）に収縮する。

ハウジング３０は、概して二重構造をなしており、有底のメインチューブ４０と、それの外周側に付設されたアウターチューブ４２とを有している。ピストン３２は、そのメインチューブ４０の内側に摺動可能に配設されている。そして、メインチューブ４０の内部は、ピストン３２によって、２つの液室であるロッド側室４４および反ロッド側室４６が区画形成されている。また、メインチューブ４０とアウターチューブ４２との間には、作動液を収容するバッファ室（「リザーバ」と呼ぶこともできる）５０が区画形成されている。

上記ハウジング３０には、メインチューブ４０とアウターチューブ４２との間に、インターチューブ６０が配設されている。そのインターチューブ６０の内周面とメインチューブ４０の外周面との間には、環状の液通路６２が区画形成されている。また、メインチューブ４０の内底部には、反ロッド側室４６の底を区画する仕切部材６４が設けられており、仕切部材６４とメインチューブ４０の底壁との間には、底部液通路６６が形成されている。

メインチューブ４０の上部には、液通路６２とロッド側室４４との間の作動液の流通のために、流通穴７０が設けられている。また、メインチューブ４０の下端に近い部分には、バッファ室５０と底部液通路６６との間の作動液の流通のために、底部流通穴７２が設けられている。

後に詳しく説明するが、減衰力変更器２４は、ロッド側室４４から流出して、液通路６２を介してバッファ室５０に流入する作動液の通過を許容するとともに、その作動液の流れに対して抵抗を与える機能を有している。

本アブソーバシステム２０では、バウンド動作時には、図１に実線の矢印で示すように、まず、アブソーバ２２のロッド側室４４に、反ロッド側室４６から、ピストン３２に設けられたチェック弁８０を介して、作動液が流入する。そして、そのロッド側室４４に流入する作動液の量は、ロッド側室４４のピストン３２の動作に伴って増加する容積よりも多いため、そのロッド側室４４から、流通穴７０，液通路６２を介しかつ減衰力変更器２４を通過して、バッファ室５０に作動液が流出する。その際、減衰力変更器２４を通過する作動液の流れに対して与えられる抵抗によって、アブソーバ２２は、自身の収縮に対する減衰力、つまり、バウンド動作に対する減衰力を発生させる。

一方、リバウンド動作時には、バウンド動作時と同様に、アブソーバ２２のロッド側室４４から、流通穴７０，液通路６２を介しかつ減衰力変更器２４を通過して、バッファ室５０に作動液が流出する。その際、減衰力変更器２４を通過する作動液の流れに対して与えられる抵抗によって、アブソーバ２２は、自身の伸長に対する減衰力、つまり、リバウンド動作に対する減衰力を発生させる。なお、その際、アブソーバ２２の反ロッド側室４６には、図１に破線の矢印で示すように、バッファ室５０から、底部流通穴７２，底部液通路６６，仕切部材６４に設けられたチェック弁８２を介して、作動液が流入するようになっている。

［２］減衰力変更器の構造
以下に、減衰力変更器２４の構造について説明するが、減衰力変更器２４と同様の構造を有する既知のもの（例えば、特開２０１１−１３２９９５号公報等に記載されたもの）が存在するため、説明は簡略に行うものとする。

減衰力変更器２４は、図２に示すように、自身を通過する作動液に抵抗を与えるための弁機構としてのメインバルブ９０と、そのメインバルブ９０の開弁圧を調整するためのソレノイドバルブ９２とを含んで構成されている。ちなみに、それら２つのバルブ９０，９２は、いずれも、いわゆるポペット型のバルブである。

メインバルブ９０を構成する弁板９３は、付勢部材としての圧縮コイルスプリング９４によって着座する方向に付勢されている。メインバルブ９０は、弁板９３の前面側（図２における弁板９３の左側）の液室である高圧室９６の液圧と自身の背面側（図２における弁板９３の右側）の液室である低圧室９８の液圧との差圧によって弁板９３に作用する力（差圧作用力）が、スプリング９４の付勢力に抗して開弁するようになっている。つまり、図２に破線の矢印で示すように、液通路６２からバッファ室５０への作動液の流れが生じ、メインバルブ９０は、その作動液の流れに対して抵抗を与えるようになっている。言い換えれば、破線の矢印で示される主流路を通過する作動液の流れに対して抵抗を与えるようになっている。

また、メインバルブ９０には、高圧室９６から低圧室９８への作動液の流れに抵抗を与えるためのオリフィス１００が設けられている。なお、そのオリフィス１００を通過した作動液は、図２に実線の矢印で示すように、バッファ室５０へ流れることになる。つまり、実線の矢印で示す流路は、メインバルブ９０をバイパスするバイパス路とされており、作動液は、そのバイパス路を通過して、バッファ室５０へ流れるようにもされているのである。

ソレノイドバルブ９２は、可動体１１０と、励磁されることで可動体１１０を作動させるための電磁力を発生させるコイル１１２とを含んで構成されている。可動体１１０の先端には、弁頭１１４が設けられており、その弁頭１１４が弁座１１６に離着座することで低圧室９８を開閉することができるようになっている。その可動体１１０は、圧縮コイルスプリング１１８によって、弁頭１１４が離座する方向に付勢されている。一方、図では構造を省略して示しているために理解し難いものとなっているが、コイル１１２が励磁されることで、可動体１１０には、弁頭１１４が着座する方向の付勢力が作用するようになっている。つまり、可動体１１０，コイル１１２によって、弁頭１１４を着座させるためのソレノイドが構成されているのである。

ソレノイドバルブ９２は、上記のような構成から、低圧室９８の開度、換言すれば、低圧室９８からバッファ室５０側への流出量を調整することができる。つまり、ソレノイドバルブ９２は、低圧室９８の液圧を調整して、メインバルブ９０の開弁圧を調整することができるようになっているのである。なお、メインバルブ９０の開弁圧は、コイル１１２に供給される電流の大きさに依存している。その電流が大きいほど、低圧室９８に対するソレノイドバルブ９２の開度は低く、低圧室９８内の液圧が高くなり、メインバルブ９０の開弁圧も高くなるのである。すなわち、メインバルブ９０を通過してバッファ室５０に流入する作動液の流れに対する抵抗が大きくなるのである。

ここで、減衰力変更器２４の構成に対してさらに言及すれば、メインバルブ９０は、上記主流路に設けられたバルブであり、低圧室９８は、上記バイパス路に設けられて、メインバルブ９０に対してそれを閉弁させる方向の内圧を作用させるパイロット室として、ソレノイドバルブ９２は、そのパイロット室の内圧を変更するパイロットバルブとして、それぞれ機能する。

以上のように構成された減衰力変更器２４では、ばね上部とばね下部との相対動作の速度ｖ_ST（以下、「ストローク速度ｖ_ST」という場合がある。）が低い場合には、メインバルブ９０は開弁しておらず、アブソーバ２２が発生させる減衰力Ｆは、概して、メインバルブ９０に設けられたオリフィス１００を通過する作動液の流れに対する抵抗に依存したものとなる。そして、高圧室９６と低圧室９８との差圧が大きくなり、メインバルブ９０が開弁すると、減衰力Ｆは、概して、そのメインバルブ９０を通過する作動液の流れに対する抵抗に依存したものとなるのである。上述したように、コイル１１２に供給される電流が大きくなるほど、メインバルブ９０の開弁圧は高くなり、概して、減衰力Ｆも高くなる。

［３］液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力の特性
先に説明したように、本アブソーバシステム２０では、アブソーバ２２が伸長した場合も、収縮した場合も、作動液が減衰力変更器２４を通過してバッファ室５０に流入するように構成されており、減衰力変更器２４がその作動液の流れに対して抵抗を与えることにより、アブソーバ２２は、伸長，収縮の両方に対する減衰力を発生させる。その減衰力の特性、つまり、アブソーバ２２の伸縮速度に対する減衰力の大きさは、図３に示すようなものとなる。ちなみに、アブソーバ２２の伸縮速度は、ストローク速度ｖ_ST、すなわち、ばね上部とばね下部との上下方向の相対速度に等しいと考えることができるため、図３では、減衰力特性を、ストローク速度ｖ_STに対する減衰力Ｆの大きさのグラフとして、表している。

なお、図３のグラフでは、ストローク速度ｖ_STは、正の値が、伸長（リバウンド動作）の場合の速度を、負の値が、収縮（バウンド動作）の場合の速度を、それぞれ表している。また、減衰力Ｆは、正の値が、伸長に抗する方向の力（バウンド方向の力）を、負の値が、収縮に抗する方向の力（リバウンド方向の力）を、それぞれ表している。したがって、グラフは、第１象限において、リバウンド動作に対する減衰力特性を示し、第３象限において、バウンド動作に対する減衰力特性を示している。また、図３では、減衰力変更器２４のコイル１１２に供給する電流を、種々に変更した場合の減衰力特性が示されている。ちなみに、以下の説明において、ストローク速度ｖ_STの高低，減衰力Ｆの大小については、特に断りのない限り、方向を問わないこととする。つまり、それらの絶対値の高低，大小を意味するものとする。

図３のグラフにおいて、太い実線で示す減衰力特性が、コイル１１２に基準電流Ｉ₀を供給した場合における減衰力特性であり、その特性に関して、上述の減衰力変更器２４の構造に関連させて詳しく説明すれば、ストローク速度ｖ_STが低い場合には、メインバルブ９０は開弁しておらず、減衰力Ｆは、メインバルブ９０に設けられたオリフィス１００を通過する作動液の流れに対する抵抗に依存したものとなる。そして、ストローク速度ｖ_STが大きくなって、高圧室９６と低圧室９８との差圧が大きくなり、メインバルブ９０が開弁すると、減衰力Ｆは、そのメインバルブ９０を通過する作動液の流れに対する抵抗に依存したものとなるのである。図３の特性線の傾きの変わる時点が、メインバルブ９０が開弁を開始し始める時点である。なお、特性線の形状から解るように、メインバルブ９０の開弁に関連して、減衰力Ｆのストローク速度ｖ_STの変化に対する変化勾配は、ストローク速度ｖ_STが低い場合と、ストローク速度ｖ_STが高い場合とで、異なるような特性が実現されている。

上述したように、コイル１１２に供給される電流Ｉが大きくなるほど、メインバルブ９０の開弁圧は高くなる。本アブソーバシステム２０では、減衰力変更器２４は、図３のハッチングの範囲において、発生させる減衰力Ｆの大きさを変更可能に構成されている。詳しく言えば、上記基準電流Ｉ₀を挟んで、最大電流Ｉ_MAXと最小電流Ｉ_MINとの間でコイル１１２に供給する電流Ｉを変更可能とされており、発生させる減衰力Ｆの特性をその範囲で変更可能とされているのである。なお、リバウンド時とバウンド時とでは、同じストローク速度ｖ_STであっても、減衰力変更器２４を通過する作動液の流量（流速）が異なるため、そのことを考慮して、基準電流Ｉ₀，最大電流Ｉ_MAX，最小電流Ｉ_MINは、リバウンド時，バウンド時の各々に対して個別に設定されている。

以上のような減衰力変更器２４の機能からすれば、減衰力変更器２４は、アブソーバ２２が発生させる減衰力の特性を変更する減衰力特性変更器として機能するものとなっている。また、言い換えれば、アブソーバ２２の減衰係数を変更する機能を有するものと考えることもできるのである。なお、減衰力変更器２４は、オリフィスの断面積を変更することによって減衰力を変更する構造のものではなく、上述のように弁の開弁圧を調節することで減衰力を変更する構造のものであるため、制御性、応答性の高い減衰力制御が実行可能である。

［４］液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力の制御
本アブソーバシステム２０では、アブソーバ２２が発生させる減衰力の制御、すなわち、減衰力変更器２４のコイル１１２に供給される電流Ｉ（以下、単に「減衰力変更器２４に供給される電流Ｉ」と言う場合がある）の制御は、減衰力指標に基づいて行われる。本アブソーバシステム２０では、ばね上部の振動を効果的に減衰させるため、減衰力指標として、ばね上部の上下方向の動作を減衰させるためにばね上部に作用させるべき力である必要ばね上作用力Ｆ^*（以下、「必要ばね上作用力Ｆ^*」と言う場合がある）を採用する。以下に、必要ばね上作用力Ｆ^*の概念、必要ばね上作用力Ｆ^*に基づく減衰力の制御、その制御のフローについて、順次説明する。

（ａ）必要ばね上作用力の概念
通常のスカイフックダンパ理論に基づくばね上部の振動減衰制御では、専らばね上部の上下方向の速度ｖ（以下、「ばね上速度ｖ」と言う場合がある）を減衰力指標として採用し、そのばね上速度ｖに基づき、そのばね上速度ｖの方向と逆の方向の力を、必要ばね上作用力Ｆ^*として、ばね上部に作用させるように減衰力の制御が行われる。それに対して、本アブソーバシステム２０では、ばね上速度ｖに加え、ばね上部の上下方向の加速度α（以下、「ばね上加速度α」と言う場合がある）にも基づいて、必要ばね上作用力Ｆ^*が決定される。

図４は、横軸をばね上速度ｖ，縦軸をばね上加速度αとする座標系におけるグラフであり、その座標系における境界線、詳しくは、必要ばね上作用力Ｆ^*の方向が切り換る境界線Ｌを示している。ちなみに、ばね上速度ｖ，ばね上加速度αは、ともに、正の値が上向きの速度，加速度となり、負の値が下向きの速度，加速度となる。通常のスカイフックダンパ理論に基づく制御では、専らばね上速度ｖに基づいて必要ばね上作用力Ｆ^*の向きが切り換わり、必要ばね上作用力Ｆ^*は、ｖ＝０となる境界線（原点Ｏを通る縦方向に延びる線）を境に、第１，第４象限では、下向き、第２，第３象限で上向きの力となる。なお、必要ばね上作用力Ｆ^*も、正の値が上向きの力、負の値が下向きの力を示すものとする。

それに対して、上記境界線Ｌは、当該座標系の原点Ｏを通り、第２象限と第４象限とに跨って延びる線とされているため、本アブソーバシステム２０では、必要ばね上作用力Ｆ^*は、図に示す境界線Ｌを挟んで、第１象限が含まれる領域において下向きの力となり、第３象限が含まれる領域において、上向きの力となるよう切り換る。つまり、本アブソーバシステム２０では、そのような決定規則に基づいて、必要ばね上作用力Ｆ^*が決定されるのである。例えば、ばね上部の単振動を想定した場合、ばね上速度ｖ，ばね上加速度αは、図の白抜きの矢印で示すように、右回りに変化する。そのことに考慮すれば、本アブソーバシステム２０では、ばね上速度ｖの方向が切り換るのに先立って、力の向きが切り換るような決定規則に基づいて、必要ばね上作用力Ｆ^*が決定されると考えることができる。

上述のような決定規則に基づいて決定される必要ばね上作用力Ｆ^*は、第２象限における境界線Ｌの第１象限側の領域、および、第４象限における境界線Ｌの第３象限側の領域（図４でハッチングで示す領域）において、つまり、ばね上速度ｖの向きとばね上加速度αの向きとが異なる場合において、ばね上速度ｖが比較的小さく（絶対値が小さいという意味である）、かつ、ばね上加速度αが比較的大きい（絶対値が大きいという意味である）ときに、必要ばね上作用力Ｆ^*の方向が、ばね上速度ｖの方向とが同じ向きとなるのである。その意味において、ハッチングで示す上記領域は、「ばね上速度作用力方向同一領域」と呼ぶことができる。

上記境界線Ｌは、ばね上部の振動の減衰をより効果的に行うために、第２象限においては第１象限側に凸となり、第４象限においては第３象限側に凸となる曲線として設定されている。また、境界線Ｌは、ばね上加速度αに基づいて仮想的に推定される仮想ばね上速度ｖ_SIMを示す関数と考えることができ、具体的には、次式で表されるものとなる。ちなみに、Ａ，Ｂは係数である。

上記決定規則に従えば、必要ばね上作用力Ｆ^*は、上記仮想ばね上速度ｖ_SIMに対する実際のばね上速度ｖの偏差であるばね上速度偏差σ_vに基づいて決定され、そのばね上速度偏差σ_vは、次式で表される。

上記決定規則に従えば、ばね上速度偏差σ_vが正の値となる場合に、必要ばね上作用力Ｆ^*は、上向きの力となり、負の値となる場合に、下向きの力となる。つまり、ばね上速度偏差σ_vの正負によって、必要ばね上作用力Ｆ^*の作用する方向が変わるのである。具体的には、本アブソーバシステム２０では、上記ばね上速度偏差σ_vに基づいて、下記式の関数に従って、必要ばね上作用力Ｆ^*が決定される。ちなみに、Ｋは係数である。

上記関数ｆ_SAT（ ）は、±１において飽和する関数であり、上記式に従って決定される必要ばね上作用力Ｆ^*は、図５に示すようなものとなる。つまり、飽和に至るまでの範囲において、ばね上速度偏差σ_vが、厳密には、それの絶対値が大きい程、必要ばね上作用力Ｆ^*は、それの絶対値が大きくなるように決定される。

上記決定規則に従って決定される必要ばね上作用力Ｆ^*を、図６に、その必要ばね上作用力Ｆ^*をばね上部に作用させた場合におけるばね上部の動作の減衰の様子を、図７に、シミュレーションの結果として、それぞれグラフによって示す。なお、図６（ｂ），図７（ａ），（ｂ）における点線は、通常のスカイフックダンパ理論に基づいて必要ばね上作用力Ｆ^*を決定した場合のシミュレーション結果である。路面変位に沿ってばね下部が図６（ａ）のグラフに示すような変位をした場合に、図６（ｂ）のグラフに示すような必要ばね上作用力Ｆ^*がばね上部に作用し、その作用によって、ばね上速度ｖは、図７（ａ）のグラフに示すように変化し、ばね上加速度αは、図７（ｂ）のグラフに示すように変化する。

図６（ｂ）のグラフから解るように、上記決定規則に従って必要ばね上作用力Ｆ^*を決定した場合には、必要ばね上作用力Ｆ^*の最大値が小さく、効率的にばね上部の振動が減衰される。また、図７（ａ），（ｂ）のグラフから解るように、ばね上速度ｖ，ばね上加速度αのピークが低減され、それらの変化の勾配も小さくなることから、上記決定規則に従って必要ばね上作用力Ｆ^*を決定した場合には、通常のスカイフックダンパ理論に基づいて必要ばね上作用力Ｆ^*を決定した場合と比較して、より効果的にばね上部の振動が減衰されることになる。

（ｂ）必要ばね上作用力に基づく減衰力の制御
本アブソーバシステム２０では、上述のように決定された必要ばね上作用力Ｆ^*に基づいて、アブソーバ２２が発生させる減衰力が制御される。詳しく言えば、図３に示すように、Ｆ^*＝０の場合に、上述の基準電流Ｉ₀に相当する供給電流Ｉが減衰力変更器２４に供給される。リバウンド時には、Ｆ^*＜０の場合に、絶対値｜Ｆ^*｜が大きくなる程、大きな供給電流Ｉが、減衰力変更器２４に供給され、バウンド時には、Ｆ^*＞０の場合に、絶対値｜Ｆ^*｜が大きくなる程、大きな供給電流Ｉが、減衰力変更器２４に供給される。端的に言えば、必要ばね上作用力Ｆ^*が大きい程、大きな供給電流Ｉが供給され、アブソーバ２２が発生させる減衰力Ｆの大きさが大きくなるような制御が行われるのである。ちなみにリバウンド時にＦ^*＝−１の場合、バウンド時にＦ^*＝１の場合、上記最大電流Ｉ_MAXに相当する供給電流Ｉが、減衰力変更器２４に供給され、アブソーバ２２が発生させる減衰力Ｆが最も大きくされる。

なお、リバウンド時において、Ｆ^*＞０となる場合、および、バウンド時において、Ｆ^*＜０となる場合には、本アブソーバ２２は、ばね上部とばね下部との相対動作に対する減衰力を発生させるものであることから、ばね上部に対して、必要ばね上作用力Ｆ^*を作用させることができない。つまり、アブソーバ２２は、それらの場合には、ばね上部に対して、必要ばね上作用力Ｆ^*の向きとは逆向きの力しか作用させることができない。そこで、それらの場合には、上記最小電流Ｉ_MINに相当する供給電流Ｉが、減衰力変更器２４に供給され、アブソーバ２２が発生させる減衰力Ｆを可及的に小さくする制御が行われるのである。

（ｃ）制御のフロー
アブソーバ２２が発生させる減衰力の上記制御は、コンピュータを主体として構成されている上記コントローラ２６が、図８に示す減衰力制御プログラムを、短い時間ピッチ（例えば、数〜数十ｍsec）で繰り返し実行することによって、行われる。なお、コントローラ２６には、ばね上加速度αを検出するためのばね上加速度センサ１２２、および、ばね上部とばね下部との距離であるストローク位置ＳＴを検出するためのストロークセンサ１２４が、接続されている。

減衰力制御プログラムに従った処理では、まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す、以下のステップも同様である）において、ストロークセンサ１２４，ばね上加速度センサ１２２の検出値に基づいて、ストローク位置ＳＴ，ばね上加速度αが検出される。次いで、Ｓ２において、今回検出されたストローク位置ＳＴ，ばね上加速度αと、前回以前に検出されたストローク位置ＳＴ，ばね上加速度αとに基づいて、ストローク速度ｖ_ST，ばね上速度ｖとが推定される。続くＳ３において、検出されたばね上加速度αに基づいて、上述の式に従って、仮想ばね上速度ｖ_SIMが推定され、その推定された仮想ばね上速度ｖ_SIMおよび推定されたばね上速度ｖとに基づいて、上述の式に従って、ばね上速度偏差σ_vが推定される。そして、Ｓ４において、推定されたばね上速度偏差σ_vに基づいて、上記関数に従って、必要ばね上作用力Ｆ^*が決定され、Ｓ５において、推定されたストローク速度ｖ_STに基づいて、バウンド時であるかリバウンド時であるかの判断、つまり、バウンド／リバウンド判断がなされる。

必要ばね上作用力Ｆ^*の決定およびバウンド／リバウンド判断の後、Ｓ６において、決定された必要ばね上作用力Ｆ^*およびバウンド／リバウンド判断の結果に基づいて、上述したように、減衰力変更器２４への供給電流Ｉが決定される。そして、Ｓ７において、決定された供給電流Ｉが、減衰力変更器２４に供給される。以上のような一連の処理を行って、減衰力制御プログラムの１回の実行が終了する。

２０：ショックアブソーバシステム ２２：液圧式ショックアブソーバ ２４：減衰力変更器 ２６：コントローラ〔制御装置〕 ９０：メインバルブ〔弁機構〕 ９２：ソレノイドバルブ〔パイロットバルブ〕 ９８：低圧室〔パイロット室〕 １１０：可動体〔ソレノイド〕 １１２：コイル〔ソレノイド〕 Ｉ：供給電流 Ｆ：減衰力 Ｆ^*：必要ばね上作用力 ｖ_ST：ストローク速度 ｖ：ばね上速度 ｖ_SIM：仮想ばね上速度 σ_v：ばね上速度偏差 α：ばね上加速度 Ｌ：境界線

Claims (2)

1. 車両のばね上部とばね下部との間に配設され、ばね上部とばね下部との上下方向の相対動作に応じて伸縮するとともに、その相対動作に対する減衰力を発生させる液圧式ショックアブソーバと、
   ばね上部とばね下部との相対動作によって生じる前記液圧式ショックアブソーバにおける作動液の流れに対して抵抗を与えつつ、その抵抗の大きさを変更することにより、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力を変更する減衰力変更器と、
   減衰力を変更するための指標である減衰力指標を決定し、その決定された減衰力指標に基づいて、前記減衰力変更器を制御することで、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力を制御する制御装置と、
   を備えたショックアブソーバシステムであって、
   前記制御装置が、
   ばね上速度を横軸とし、ばね上加速度を縦軸とする座標系において、ばね上速度とばね上加速度がともに０となる原点を通り、第２象限と第４象限とに渡って延びる境界線を、ばね上加速度に基づいて仮想的に推定される仮想ばね上速度を示す関数として設定した場合において、
   前記減衰力指標として、ばね上部の上下方向の動作を減衰させるためにばね上部に作用させるべき力である必要ばね上作用力を、
   ばね上速度およびばね上加速度が、第２象限における境界線の第１象限側の領域、若しくは、第４象限における境界線の第３象限側の領域に属するときに、ばね上速度の方向と同じ方向の力となるように、前記仮想ばね上速度に対するばね上速度の偏差の正負によって、作用する方向が変わり、かつ、その偏差が大きい程大きくなるような決定規則に基づいて決定し、
   その決定された必要ばね上作用力が大きい程、前記液圧式ショックアブソーバが発生させる減衰力が大きくなるように制御することを特徴とするショックアブソーバシステム。
2. 前記境界線が、第２象限においては第１象限側に凸となり、第４象限においては第３象限側に凸となる曲線として設定されている請求項１に記載のショックアブソーバシステム。

Images