KR102448779B1 - 서스펜션 제어 장치 - Google Patents

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류스케 히라오
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히다치 아스테모 가부시키가이샤
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Abstract

내통(內筒) 내를 슬라이딩 변위하는 피스톤이 피스톤 로드의 완전 신장 위치, 또는 완전 축소 위치에 근접했을 때에, 컨트롤러는, 감쇠력을 높게 조정하는 완전 신장 억제 제어 또는 완전 축소 억제 제어를 행한다. 게다가, 내통 내에서의 피스톤의 중립 위치로부터 완전 신장 제어 개시 위치까지의 스트로크에 비해, 피스톤의 중립 위치로부터 완전 축소 제어 개시 위치까지의 스트로크를 크게 하고, 상기 완전 신장 제어 개시 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 사이는, 상기 완전 신장 억제 제어와 상기 완전 축소 억제 제어를 행하지 않는 불감대로 한다.

Description

서스펜션 제어 장치
본 발명은 예컨대 자동차 등의 차량에 탑재되어, 차량의 진동을 완충하는 서스펜션 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 등의 차량에 탑재된 서스펜션 제어 장치로서, 차체와 각 차륜 사이에 감쇠력을 조정 가능한 감쇠력 조정식 완충기를 설치하고, 상기 완충기에 의한 감쇠력 특성을 피스톤 위치, 피스톤 속도에 기초하여 제어하여, 피스톤 로드의 완전 신장, 완전 축소를 억제하는 구성으로 한 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제4-11511호 공보
그러나, 특허문헌 1의 종래 기술에서는, 피스톤 로드의 신장 행정에서의 완전 신장 억제 제어와, 축소 행정에서의 완전 축소 억제 제어를 반드시 효과적으로는 행할 수 없다. 이 때문에, 피스톤 로드의 완전 신장 시와 완전 축소 시의 충격이나 소음을 저감할 수 있도록 하는 것이 과제로 되어 있다.
본 발명의 목적은 피스톤 로드의 완전 신장, 완전 축소 시에 발생하는 충격이나 소음을 저감할 수 있고, 내구성, 수명을 향상시킬 수 있도록 한 서스펜션 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 서스펜션 제어 장치는, 차량의 거동을 검출, 또는 추정하는 차량 거동 산출부와, 상기 차량의 상대 이동하는 2부재 사이에 설치된 감쇠력 조정식 완충기와, 상기 차량 거동 산출부의 산출 결과에 기초하여, 상기 감쇠력 조정식 완충기의 감쇠력을 조정하는 컨트롤러를 갖고, 상기 감쇠력 조정식 완충기는, 작동 유체가 봉입된 실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 삽입된 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되고 상기 실린더의 외부로 연장되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤이 완전 신장 제어 개시 위치로부터 최대 완전 신장 위치까지의 사이인 완전 신장 위치 범위에 있을 때에 충격을 억제하는 완전 신장 억제 기구와, 상기 피스톤이 완전 축소 제어 개시 위치로부터 최대 완전 축소 위치까지의 사이인 완전 축소 위치 범위에 있을 때에 충격을 억제하는 완전 축소 억제 기구를 구비하며, 상기 컨트롤러는, 상기 피스톤이 상기 완전 신장 제어 개시 위치에 도달했을 때에, 감쇠력을 높게 조정하는 완전 신장 억제 제어를 행하고, 상기 피스톤이 상기 완전 축소 제어 개시 위치에 도달했을 때에, 감쇠력을 높게 조정하는 완전 축소 억제 제어를 행하며, 상기 실린더 내에서의 상기 피스톤의 중립 위치로부터 상기 완전 신장 제어 개시 위치까지의 스트로크보다, 상기 피스톤의 중립 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 스트로크를 크게 하고, 상기 완전 신장 제어 개시 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 범위를, 상기 완전 신장 억제 제어 및 상기 완전 축소 억제 제어를 행하지 않는 불감대로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 피스톤 로드의 완전 신장, 완전 축소 시에서의 충격이나 소음을 저감할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 서스펜션 제어 장치의 전체 구성을 도시한 제어 블록도이다.
도 2는 도 1 중의 현가 스프링과 감쇠력 조정식 완충기의 구체적 구성을 도시한 종단면도이다.
도 3은 도 1 중의 풀 스트로크 억제 제어부를 구체화하여 도시한 제어 블록도이다.
도 4는 내통(內筒) 내에서의 피스톤 변위와 현가 스프링의 스프링 하중의 관계를 도시한 특성 선도이다.
도 5는 노상 주행 시에 차고(車高)가 정현파형으로 변화하는 경우의 상대 변위와 상대 속도의 관계를 도시한 특성 선도이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 풀 스트로크 억제 제어부를 구체화하여 도시한 제어 블록도이다.
도 7은 제3 실시형태에 따른 서스펜션 제어 장치의 전체 구성을 도시한 제어 블록도이다.
도 8은 도 7 중의 컨트롤러에 의한 제어 내용을 구체화하여 도시한 제어 블록도이다.
도 9는 도 8 중의 노면 추정부에 의한 제어를 구체화하여 도시한 제어 블록도이다.
도 10은 도 8 중의 풀 스트로크 억제 제어부를 구체화하여 도시한 제어 블록도이다.
도 11은 우측 전륜측에서의 상대 변위, 지령 전류 및 상, 하의 가가속도의 특성을 타임차트로 도시한 특성 선도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 서스펜션 제어 장치를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.
여기서, 도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시형태를 도시하고 있다. 도면에 있어서, 차체(1)는 차량(자동차)의 보디를 구성하고 있다. 차체(1)의 하측에는, 차륜(2)(예컨대, 4륜차의 경우에는 좌측 전륜, 우측 전륜, 좌측 후륜, 우측 후륜을 포함함)이 설치되어 있다. 차륜(2)은, 예컨대 노면의 미세한 요철을 흡수하는 스프링으로서 작용하는 타이어(3)를 포함하여 구성되어 있다.
서스펜션 장치(4)는, 차체(1)와 차륜(2) 사이에 개재되어 설치되어 있다. 이 서스펜션 장치(4)는, 현가 스프링(5)[이하, 스프링(5)이라고 함]과, 상기 스프링(5)과 병렬 관계를 이루어 차체(1)와 차륜(2) 사이에 설치된 감쇠력 조정식 완충기(6)[이하, 가변 댐퍼(6)라고 함]에 의해 구성되어 있다. 또한, 도 1 중에서는, 1세트의 서스펜션 장치(4)를 차체(1)와 차륜(2) 사이에 설치한 경우를 도시하고 있다. 그러나, 서스펜션 장치(4)는, 4륜 자동차의 경우에 있어서, 4개의 차륜(2)과 차체(1) 사이에 개별적으로 독립적으로 합계 4세트 설치되는 것이며, 이 중 1세트만을 도 1에서는 모식적으로 도시하고 있다.
차고 센서(7)는, 차체(1)의 각 차륜(2)(좌측 전륜, 우측 전륜, 좌측 후륜, 우측 후륜)측에 합계 4개 설치되어 있다. 이들 차고 센서(7)는, 서스펜션 장치(4)의 신장 또는 축소에 따른 차체 높이를, 각 차륜(2)측의 차고로서 개별적으로 검출하는 차고 검출 장치이다. 합계 4개의 차고 센서(7)는, 각각의 차고의 검출 신호를 후술하는 컨트롤러(33)에 출력한다. 이들 차고 센서(7)는, 차체(1)와 각 차륜(2) 사이의 상대 변위에 기초한 물리량(즉, 상하 방향의 힘 및/또는 상하 위치)을 검출, 추정하는 물리량 추출부이고, 차량 거동 산출부를 구성하고 있다.
또한, 차속 센서(8)도, 차량의 거동을 검출, 또는 추정하는 차량 거동 산출부를 구성하고 있다. 차속 센서(8)는, 예컨대 차륜(2)[즉, 타이어(3)]의 회전수를 검출하고, 이것을 차속(차량의 주행 속도) 정보로서 후술하는 컨트롤러(33)에 출력한다. 상기 차량 거동 산출부는, 차체(1)와 차륜(2)의 2부재 사이의 상대 속도와 차고를 구하는 차고·속도 산출부[즉, 차고 센서(7)와 차속 센서(8)]를 갖고 있다. 후술하는 컨트롤러(33)에 의한 완전 신장 억제 제어와 완전 축소 억제 제어는, 상기 차고·속도 산출부의 산출값으로 감쇠력의 변화량을 구하는 구성으로 하고 있다. 또한, 차량의 거동을 검출하는 센서(차량 거동 산출부)는, 차고 센서에 한하지 않고 가속도 센서나 자이로 센서 등에 의해서도 구성할 수 있다.
다음으로, 서스펜션 장치(4)의 가변 댐퍼(6)에 대해, 도 2를 참조하여 설명한다. 여기서, 가변 댐퍼(6)는, 차체(1)측과 차륜(2)측 사이에서 조정 가능한 힘을 발생시키는 힘 발생 기구이고, 감쇠력 조정식의 유압 완충기를 이용하여 구성되어 있다.
도 2에 있어서, 감쇠력 조정식의 유압 완충기를 포함하는 가변 댐퍼(6)는, 후술하는 외통(11), 내통(13), 피스톤(14), 피스톤 로드(15), 로드 가이드(19), 보텀 밸브(22), 감쇠력 조정 장치(23), 리바운드 스토퍼(30)(완전 신장 억제 기구), 범프 러버(31) 및 범프 러버 받이(32)(완전 축소 억제 기구) 등을 포함하여 구성되어 있다. 가변 댐퍼(6)의 발생 감쇠력은, 컨트롤러(33)로부터의 제어 지령에 따라 감쇠력 조정 기구[감쇠력 조정 장치(23)]에 의해 가변으로 조정된다.
가변 댐퍼(6)의 외각(外殼)을 이루는 바닥이 있는 통형의 외통(11)은, 일단(하단)측이 보텀 캡(12)에 의해 용접 수단 등을 이용하여 폐색되고, 타단(상단)측은, 직경 방향 내측으로 굴곡된 코킹부(11A)로 되어 있다. 외통(11)은, 후술하는 내통(13)과 함께 실린더를 구성하고 있다. 한편, 외통(11)의 하부측에는, 후술하는 중간통(21)의 접속구(12C)와 동심 상에 위치하여 개구(11B)가 형성되고, 이 개구(11B)와 대향하는 위치에는 후술하는 감쇠력 조정 장치(23)가 부착되어 있다. 또한, 보텀 캡(12)에는, 예컨대 차량의 차륜(2)측에 부착되는 부착 아이(12A)가 설치되어 있다.
외통(11)의 직경 방향 내측에는, 상기 외통(11)과 동축 상에 위치하여 내통(13)이 설치되어 있다. 이 내통(13)은, 외통(11)과 함께 실린더를 구성하고 있다. 내통(13)은, 하단측이 보텀 밸브(22)에 감합(嵌合)되어 부착되고, 상단측은 로드 가이드(19)에 감합되어 부착되어 있다. 내통(13) 내에는 작동 유체로서의 작동액이 봉입되어 있다. 외통(11)과 내통(13) 사이에는, 환형의 리저버실(A)이 형성되고, 이 리저버실(A) 내에는, 상기 작동액과 함께 가스가 봉입되어 있다. 또한, 내통(13)의 길이 방향(축 방향)의 도중에는, 미리 결정된 위치에 직경 방향의 오일 구멍(13A)이 뚫려 형성되고, 이 오일 구멍(13A)에 의해 후술하는 로드측 오일실(C)과 환형 오일실(D)이 항상 연통(連通)되어 있다.
피스톤(14)은, 내통(13) 내에 슬라이딩 가능하게 끼워져 설치되어 있다. 이 피스톤(14)은, 내통(13) 내를 일측실[즉, 보텀측 오일실(B)]과 타측실[즉, 로드측 오일실(C)]로 구획하고 있다. 피스톤(14)에는, 보텀측 오일실(B)과 로드측 오일실(C)을 연통 가능하게 하는 유로(油路; 14A, 14B)가 각각 복수 개, 둘레 방향으로 이격되어 형성되어 있다. 이들 유로(14A, 14B)는, 내통(13) 내의 보텀측 오일실(B)과 로드측 오일실(C) 사이에서 압유(壓油)를 유통시키는 통로를 구성하고 있다.
피스톤(14)의 하측(일측)면에는, 신장측의 디스크 밸브(16)가 설치되어 있다. 이 신장측의 디스크 밸브(16)는, 피스톤 로드(15)의 신장 행정에서 피스톤(14)이 상향으로 슬라이딩 변위할 때에, 로드측 오일실(C) 내의 압력이 릴리프 설정압을 초과하면 밸브 개방되어, 이때의 압력을 각 유로(14A)를 통해 보텀측 오일실(B)측으로 릴리프한다. 이 릴리프 설정압은, 후술하는 감쇠력 조정 장치(23)가 하드로 설정되었을 때의 밸브 개방압보다 높은 압력으로 설정된다.
피스톤(14)의 상측(타측)면에는, 피스톤 로드(15)의 축소 행정에서 피스톤(14)이 하향으로 슬라이딩 변위할 때에 밸브 개방되고, 그 이외일 때에는 밸브 폐쇄되는 축소측 역지 밸브(17)가 설치되어 있다. 이 역지 밸브(17)는, 보텀측 오일실(B) 내의 압유가 로드측 오일실(C)을 향해 각 유로(14B) 내를 유통하는 것을 허락하고, 이와는 반대 방향으로 압유가 흐르는 것을 저지하는 것이다. 이 역지 밸브(17)의 밸브 개방압은, 후술하는 감쇠력 조정 장치(23)가 소프트로 설정되었을 때의 밸브 개방압보다 낮은 압력으로 설정되고, 실질적으로 감쇠력을 발생시키지 않는다. 이 실질적으로 감쇠력을 발생시키지 않는다란, 피스톤(14)이나 시일 부재(20)의 프릭션 이하의 힘이며, 차의 운동에 대해 영향을 주지 않을 정도의 힘을 의미하고 있다.
내통(13) 내를 축 방향으로 연장되는 피스톤 로드(15)는, 하단(일단)측이 내통(13) 내에 삽입되고, 너트(18) 등에 의해 피스톤(14)에 고착되어 설치되어 있다. 또한, 피스톤 로드(15)의 상단(타단)측은, 로드 가이드(19)를 통해 외통(11) 및 내통(13)의 외부로 연장(돌출)되어 있다.
내통(13)의 상단측에는, 단차식 원통형의 로드 가이드(19)가 설치되어 있다. 이 로드 가이드(19)는, 내통(13)의 상단 부분을 외통(11)의 내측(중앙)에 위치 결정하고, 그 내주측에서 피스톤 로드(15)를 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 가이드하는 기능을 갖고 있다. 외통(11)의 코킹부(11A)와 로드 가이드(19) 사이에는, 환형의 시일 부재(20)가 설치되어 있다. 이 시일 부재(20)는, 내주측이 피스톤 로드(15)의 외주측에 미끄럼 접촉함으로써 피스톤 로드(15)와의 사이를 시일하여, 외통(11) 및 내통(13) 내의 압유가 외부로 누출되는 것을 방지하고 있다.
외통(11)과 내통(13) 사이에는 중간통(21)이 배치되어 있다. 이 중간통(21)은, 예컨대, 내통(13)의 외주측에 상, 하의 시일 링(21A, 21B)을 통해 부착되어 있다. 중간통(21)은, 내통(13)의 외주측을 전체 둘레에 걸쳐 둘러싸고 축 방향으로 연장되어 배치되며, 내통(13)과의 사이에 환형 오일실(D)을 형성하고 있다. 이 환형 오일실(D)은, 리저버실(A)과는 독립된 오일실이고, 내통(13)에 형성한 직경 방향의 오일 구멍(13A)에 의해 로드측 오일실(C)과 항상 연통되어 있다. 또한, 중간통(21)의 하단측에는, 후술하는 감쇠력 조정 장치(23)의 감쇠력 조정 밸브(24)가 부착되는 접속구(21C)가 형성되어 있다.
보텀 밸브(22)는, 내통(13)의 하단측에 위치하여 보텀 캡(12)과 내통(13) 사이에 설치되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 보텀 밸브(22)는, 보텀 캡(12)과 내통(13) 사이에서 리저버실(A)과 보텀측 오일실(B)을 구획하고 있다. 보텀 밸브(22)는, 축소측의 디스크 밸브(22A)와 신장측 역지 밸브(22B)를 구비하고 있다.
여기서, 축소측의 디스크 밸브(22A)는, 피스톤 로드(15)의 축소 행정에서 피스톤(14)이 하향으로 슬라이딩 변위할 때에, 보텀측 오일실(B) 내의 압력이 릴리프 설정압을 초과하면 밸브 개방되어, 이때의 압유(압력)를 리저버실(A)측으로 릴리프시킨다. 이 릴리프 설정압은, 후술하는 감쇠력 조정 장치(23)가 하드로 설정되었을 때의 압력보다 높은 밸브 개방압으로 설정되어 있다.
신장측 역지 밸브(22B)는, 피스톤 로드(15)의 신장 행정에서 피스톤(14)이 상향으로 슬라이딩 변위할 때에 밸브 개방되고, 그 이외일 때에는 밸브 폐쇄된다. 이 신장측 역지 밸브(22B)는, 리저버실(A) 내의 압유(작동액)가 보텀측 오일실(B)을 향해 유통되는 것을 허락하고, 이와는 반대 방향으로 작동액이 흐르는 것을 저지한다. 신장측 역지 밸브(22B)의 밸브 개방압은, 후술하는 감쇠력 조정 장치(23)가 소프트로 설정되었을 때의 압력보다 낮은 밸브 개방압으로 설정되어 있고, 실질적으로 감쇠력을 발생시키는 일은 없다.
다음으로, 가변 댐퍼(6)의 발생 감쇠력을 가변으로 조정하는 감쇠력 조정 기구로서의 감쇠력 조정 장치(23)에 대해, 도 2를 참조하여 설명한다.
감쇠력 조정 장치(23)는, 그 기단측(도 2의 좌단측)이 리저버실(A)과 환형 오일실(D) 사이에 개재되어 배치되고, 선단측(도 2의 우단측)이 외통(11)의 하부측으로부터 직경 방향 외향으로 돌출되도록 설치되어 있다. 감쇠력 조정 장치(23)는, 감쇠력 조정 밸브(24)와, 상기 감쇠력 조정 밸브(24)를 구동하는 감쇠력 가변 액추에이터로서의 솔레노이드(25)에 의해 구성되어 있다.
감쇠력 조정 장치(23)는, 중간통(21) 내의 환형 오일실(D)로부터 리저버실(A)로 흐르는 압유의 유통을 감쇠력 조정 밸브(24)에 의해 제어하여, 이때에 발생하는 감쇠력을 가변으로 조정한다. 즉, 감쇠력 조정 밸브(24)는, 그 밸브 개방압이 솔레노이드(25)로 조정됨으로써, 발생 감쇠력이 가변으로 제어되는 것이다. 솔레노이드(25)는, 감쇠력 조정 밸브(24)와 함께 감쇠력 조정 장치(23)를 구성하고, 감쇠력 가변 액추에이터로서 이용되고 있다.
이와 같이, 가변 댐퍼(6)는, 감쇠력 조정식의 유압 완충기에 의해 구성되고, 발생 감쇠력의 특성(즉, 감쇠력 특성)을 하드한 특성[경특성(硬特性)]으로부터 소프트한 특성[연특성(軟特性)]으로 연속적으로 조정하기 위해서, 감쇠력 조정 밸브(24)와 솔레노이드(25)를 포함하는 감쇠력 조정 장치(23)가 부설되어 있다. 또한, 감쇠력 조정 장치(23)는, 감쇠력 특성을 반드시 연속적으로 조정하는 구성이 아니어도 좋고, 예컨대 2단계 이상의 복수 단계로 감쇠력을 조정 가능한 것이어도 좋다. 또한, 가변 댐퍼(6)는, 압력 제어 타입이어도 좋고, 유량 제어 타입이어도 좋다.
현가 스프링을 구성하는 스프링(5)은, 차체측 부착 부재로서의 부착판(26)과 후술하는 스프링 받이(29) 사이에 축소 장착 상태로 배치되어 있다. 부착판(26)은, 마운트 러버(27) 등을 통해 피스톤 로드(15)의 돌출단측에 고정되어 부착되어 있다. 부착판(26)에는, 둘레 방향으로 간격을 갖고 복수 개의 부착 볼트(28)(2개만 도시)가 설치되어 있다. 부착판(26)은, 각 부착 볼트(28)를 차체(1)측에 너트(도시하지 않음)를 통해 체결함으로써, 가변 댐퍼(6)의 피스톤 로드(15)와 함께 차체(1)측에 부착된다. 또한, 부착판(26)의 하면측에는, 스프링(5)의 상단측이 탄성 변형 상태로 접촉되어 있다.
스프링(5)의 하단측은, 외통(11)의 외주측에 설치된 스프링 받이(29)에 의해 지지되어 있다. 스프링 받이(29)의 내주측은, 외통(11)의 외주측에 용접 등의 수단으로 고착되어 있다. 스프링(5)은, 외통(11)측의 스프링 받이(29)와 부착판(26)의 상대 변위[가변 댐퍼(6)의 신축 동작]에 따라 탄성 변형하여, 피스톤 로드(15)를 항상 신장 방향(돌출 방향)으로 압박하고 있다.
리바운드 스토퍼(30)는, 내통(13) 내에 위치하여 피스톤 로드(15)에 고정 상태로 설치되어 있다. 이 리바운드 스토퍼(30)는, 피스톤 로드(15)의 신장 행정에서 피스톤(14)이 로드 가이드(19)의 하면에 충돌하는 것을 방지하기 위한 완전 신장 억제 기구를 구성하고 있다. 즉, 리바운드 스토퍼(30)는, 피스톤(14)이 완전 신장 위치 범위에 있을 때에 충격을 억제하는 완전 신장 억제 기구를 구성하고 있다.
범프 러버(31)는, 마운트 러버(27)의 하측에 위치하여 피스톤 로드(15)의 돌출단측에 설치되어 있다. 범프 러버(31)는, 고무 등의 탄성 재료에 의해 통형으로 형성되고, 그 하단(일단)측이 자유단이 되며, 상단(타단)측이 피스톤 로드(15)의 돌출단측에 고정되어 있다. 범프 러버 받이(32)는, 외통(11)의 코킹부(11A)에 외측(상측)으로부터 고정되어 설치되어 있다. 범프 러버 받이(32)에는, 피스톤 로드(15)가 축소 행정에서 하향으로 변위할 때에, 범프 러버(31)의 하단측이 접촉한다. 이때, 범프 러버(31)는 탄성 변형함으로써, 피스톤 로드(15)가 이 이상으로 하향으로 변위하는 것을 억제하는 완전 축소 억제 기구를 구성하고 있다. 즉, 범프 러버(31)와 범프 러버 받이(32)는, 피스톤(14)이 완전 축소 위치 범위에 있을 때에 충격을 억제하는 완전 축소 억제 기구를 구성하고 있다.
여기서, 내통(13) 내를 상, 하 방향으로 슬라이딩 변위하는 피스톤(14)은, 그 중립 위치로부터 완전 신장 제어 개시 위치까지의 스트로크를, 예컨대 도 2 중에 나타내는 치수(L1)로 하고, 상기 중립 위치로부터 완전 축소 제어 개시 위치까지의 스트로크를 치수(L2)로서 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 중립 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 스트로크[치수(L2)]는, 상기 완전 신장 제어 개시 위치까지의 스트로크[치수(L1)]보다 커지도록, 내통(13) 내에서의 피스톤(14)의 중립 위치는 설정되어 있다. 또한, 중립 위치는, 탑승자나 짐 등에 의해, 중립 위치가 변하지만, 차고 정보나 차속 정보로부터 계산에 의해 구할 수 있다.
컨트롤러(33)는, 마이크로 컴퓨터 등을 포함하고, 가변 댐퍼(6)의 감쇠 특성을 조정하도록 제어하는 제어 장치를 구성하고 있다. 컨트롤러(33)의 입력측은, 차고 센서(7)와 차속 센서(8)에 접속되고, 차량의 가감속, 조타각으로 대표되는 각종의 차량 정보가 전송되는 CAN(Controller Area Network)에도 접속되어 있다. 또한, 컨트롤러(33)의 출력측은, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)] 등에 접속되어 있다. 컨트롤러(33)는, 서스펜션 장치(4)의 가변 댐퍼(6)에서 발생해야 할 힘을 구하고, 그 명령 신호를 서스펜션 장치(4)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 출력한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(33)는, 예컨대 차고 센서(7)로부터의 신호에 기초하여 차량의 상태를 추정하는 상태 추정부(34)와, 승차감 제어부(35), 감쇠력 지령 연산부(36), 최대값 선택부(37) 및 풀 스트로크 억제 제어부(38)를 포함하여 구성되어 있다.
컨트롤러(33)의 상태 추정부(34)는, 상기 차고 등의 정보(즉, 차량 거동 산출부로부터의 입력 정보)에 기초하여 차체(1)의 스프링 상(上) 속도를 추정한다. 또한, 상태 추정부(34)는, 상기 정보에 기초하여 상대 속도[가변 댐퍼(6)의 피스톤(14)의 변위 속도, 즉 피스톤 속도]를 연산하여 구한다. 즉, 상태 추정부(34)는, 차고 센서(7)에 의한 차고 정보로부터 스프링 상 속도와 상대 속도를 피드백 노면 상태값으로서 추정 연산한다. 차고 정보는 차체(1)의 상, 하 방향 변위이기도 하며, 이것을 미분함으로써 차체(1)의 스프링 상 속도와, 차체(1)와 차륜(2)의 상대 속도를 구할 수 있다.
컨트롤러(33)의 승차감 제어부(35)는, 상태 추정부(34)에서 추정한 스프링 상 속도와 상기 차속 등의 정보(즉, 차량 거동 산출부로부터의 입력 정보)에 기초하여 승차감 제어(스카이 훅, 쌍선형 최적 제어 등)를 행하기 위해서, 가변 댐퍼(6)가 발생해야 할 요구 감쇠력을 연산한다. 감쇠력 지령 연산부(36)는, 승차감 제어부(35)의 연산 결과(요구 감쇠력)와 상기 상대 속도에 기초하여 맵 연산을 행하여, 감쇠 특성에 따른 지령 전류를 산출한다.
감쇠력 지령 연산부(36)는, 도 1 중에 도시된 특성 맵과 같이, 목표로 하는 감쇠력(F)과 전류값(I)의 관계를 상대 속도에 따라 가변으로 설정한 F-I 맵을 구비하고 있다. 감쇠력 지령 연산부(36)는, 승차감 제어부(35)로부터 출력된 신호(요구 감쇠력의 신호)와 상태 추정부(34)로부터 출력되는 신호(상대 속도)에 기초하여, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 출력해야 할 지령 전류로서의 지령값을 산출하는 것이다.
최대값 선택부(37)는, 감쇠력 지령 연산부(36)로부터 출력되는 지령 전류와, 후술하는 풀 스트로크 억제 제어부(38)로부터 출력되는 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 중, 전류값이 큰 쪽의 지령 전류를 선택하고, 선택된 지령 전류를 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 출력한다.
다음으로, 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 구체적 구성에 대해, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
풀 스트로크 억제 제어부(38)는, 예컨대 차고 센서(7)로부터의 차고 신호, 상태 추정부(34)로부터의 상대 속도 및 차속 센서(8)로부터의 차속 신호에 기초하여, 풀 스트로크 억제 제어(즉, 완전 신장 억제 제어와 완전 축소 억제 제어)를 행하기 위한 감쇠력 제어 신호를, 감쇠 특성에 따른 지령 전류로서 연산에 의해 산출한다. 풀 스트로크 억제 제어부(38)는, 불감대 처리부(39), 변위 가중치 산출부(40), 속도 가중치 산출부(41), 제어량 산출부(42), 제1 승산부(43), 접근·이격 판단부(44), 제2 승산부(45) 및 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 산출부(46)를 포함하여 구성되어 있다.
풀 스트로크 억제 제어부(38)의 불감대 처리부(39)는, 내통(13) 내에서 피스톤(14)이 상, 하로 슬라이딩 변위하는 스트로크 범위 중, 상기 완전 신장 억제 제어와 상기 완전 축소 억제 제어를 행할 필요가 없는 불감대 범위의 연산 처리를 행한다. 여기서, 피스톤(14)이 내통(13) 내에서 중립 위치(즉, 차고가 영) 부근에 있을 때에는, 피스톤 로드(15)의 신장 또는 축소 동작에 대해, 완전 신장 또는 완전 축소 등의 현상이 발생하는 일은 없다. 이 때문에, 도 4에 도시된 불감대의 범위(47)에서는, 불감대 처리부(39)의 출력값을 영으로 한다.
도 4에 도시된 특성선(48)은, 내통(13) 내에서의 피스톤(14)의 변위와 스프링(5)(현가 스프링)의 스프링 하중(F)(스프링력)의 관계를 나타내고 있다. 횡축의 변위 0은, 피스톤(14)이 중립 위치(즉, 기준 차고인 차고가 영)인 경우이고, 변위의 값 100은, 피스톤(14)이 신장측으로 최대 위치[즉, 실제로는 발생할 수 없는 피스톤 로드(15)의 최대 완전 신장 위치]까지 변위한 경우(위치)이다. 변위의 값 50은, 피스톤(14)이 신장측으로 절반(즉, 50%)까지 변위한 경우이다. 또한, 변위의 값 -50은, 피스톤(14)이 축소측으로 절반(즉, 50%)까지 변위한 경우이고, 변위의 값 -100은, 피스톤(14)이 축소측으로 최대 위치[즉, 실제로는 발생할 수 없는 피스톤 로드(15)의 최대 완전 축소 위치]까지 변위한 경우이다.
종축의 스프링 하중(F)은, 특성선(48)으로 나타내는 바와 같이, 변위의 값 50일 때에 하중(F1, F2)의 중간값이 되고, 변위 0일 때에는, 하중(F2)보다 약간 큰 값이 된다. 여기서, 스프링 하중(F)이 급격히 크게 증가하는 위치를 완전 신장 제어 개시 위치로 한다. 또한, 변위의 값 -50일 때에는, 스프링 하중(F)이 하중(F3) 정도의 값이 된다. 또한, 피스톤(14)의 변위가 값 -80을 초과하여 축소측으로 변위하면, 스프링 하중(F)은 급격히 최대의 하중(F6)까지 크게 증가하게 된다. 여기서, 스프링 하중(F)이 급격히 크게 증가하는 위치를 완전 축소 제어 개시 위치로 한다. 예컨대, 자운스 범퍼라고 불리는 비선형 스프링[스프링(5)]이 서스펜션에 탑재되어 있는 경우에는, 스프링(5)의 축소측에서는 소리나 충격이 발생하기 어렵다. 이 때문에, 불감대의 범위(47)는, 신장측보다 축소측에서 크게 설정되어 있고, 불필요한 완전 축소 억제 제어의 개시를 늦출 수 있다.
도 4에 도시된 특성선(48)과 같이, 스프링(5)의 스프링 특성[스프링 하중(F)]이 급격히 변화할 때에, 소리, 충격이 발생하기 쉽다. 한편, 스프링 특성[스프링 하중(F)]이 매끄럽게 변화할 때에는, 소리, 충격이 비교적 발생하기 어려운 것이 알려져 있다. 이 때문에, 피스톤(14)의 변위의 축소측에서는 불감대의 범위(47)를 크게 하고, 신장측에서는 불감대의 범위(47)를 상대적으로 작게 하는 설정으로 하고 있다.
따라서, 풀 스트로크 억제 제어(즉, 완전 신장 억제 제어와 완전 축소 억제 제어)는, 상기 완전 신장 위치 범위[예컨대, 치수(L1)]로부터 상기 완전 축소 위치 범위[예컨대, 치수(L2)]까지의 불감대의 범위(47)에서는 행하지 않고, 피스톤 로드(15)의 신장측 변위가 불감대의 범위(47)를 초과하여 커졌을 때에 완전 신장 억제 제어를 행하도록 한다. 한편, 피스톤 로드(15)의 축소측 변위가 불감대의 범위(47)를 초과하여 축소측으로 커졌을 때에 완전 축소 억제 제어를 행하도록 한다.
또한, 불감대 처리부(39)에서는, 차속 센서(8)로부터의 차속 신호에 따라 불감대의 범위(47)를 조정 가능하게 하고 있다. 이에 의해, 피스톤 로드(15)의 완전 신장 및/또는 완전 축소가 발생하는 것과 같은 특정 차속에서만 풀 스트로크 억제 제어(즉, 완전 신장 억제 제어와 완전 축소 억제 제어)를 행하도록 할 수 있다.
다음으로, 변위 가중치 산출부(40)는, 불감대 처리부(39)의 출력값[즉, 피스톤 로드(15)의 신장측, 축소측 변위가 불감대의 범위(47)를 초과하여 커졌을 때의 출력값]과 상기 차속 정보에 대해 계수를 승산하여 가중을 행하여, 변위 가중치를 산출한다. 또한, 속도 가중치 산출부(41)는, 상기 차속 정보와 상태 추정부(34)(도 1 참조)로부터 출력되는 상대 속도에 대해 계수를 승산하여 가중을 행하여, 속도 가중치를 산출한다. 그리고, 제어량 산출부(42)는, 하기의 수 (1)식에 따라 각각을 가산한 값에 따라 제어 지령(제어량)을 산출한다.
제어량=(변위 가중치×차고)+(속도 가중치×상대 속도) …… (1)
제어량 산출부(42)는, 상기 수 (1)식 중의 「변위 가중치」와 「속도 가중치」를 변경함으로써 제어 타이밍과 제어량을 조정한다. 하기의 표 1은, 제어량 산출부(42)에서 산출되는 「가중치 밸런스」와 「제어 타이밍」의 관계를 나타내고 있다. 이 경우, 제어량 산출부(42)는, 「속도 가중치」를 크게 하면, 상대 속도의 배분이 커지기 때문에, 제어 타이밍을 빠르게 할 수 있다. 제어량 산출부(42)는, 이들 가중치를 조정함으로써, 적절한 타이밍에서 제어를 행하는 것이 가능해진다.
가중치 밸런스 제어 타이밍
변위 가중치 대, 속도 가중치 소 느리다
변위 가중치 소, 속도 가중치 대 빠르다
다음으로, 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 제1 승산부(43)는, 스토퍼에 닿을 가능성[즉, 피스톤 로드(15)의 완전 신장, 완전 축소가 발생할 가능성]을 나타내는 지표로서, 각륜의 상대 변위×상대 속도를 계산한다. 도 5에 도시된 X-Y 좌표 상에서의 원 궤적(49)은, 예컨대 차고가 정현파형으로 변화한 경우의 상대 변위와 상대 속도의 관계를 나타내고 있다.
도 5에 도시된 X-Y 좌표에 있어서, 피스톤(14)이 원 궤적(49)을 따라 화살표의 방향으로 변위하고 있는 경우(즉, 차고가 정현파형으로 변화한 경우의 상대 변위와 상대 속도의 관계)를 예로 들면, 제1 상한(象限)은, 피스톤(14)이 차고의 신장 방향에서 최대 스트로크에 근접하고 있는 경우이다. 이 경우, 피스톤(14)이 차고의 신장 방향으로 변위하여 상대 변위가 양이고, 또한 피스톤 속도(상대 속도)도 양(+)인 경우이다. 따라서, 상대 변위×상대 속도는, 양의 값이 된다.
제2 상한은, 피스톤(14)이 축소측의 최대 스트로크로부터 중립 위치에 근접하고 있는 경우이다. 이 경우, 피스톤(14)이 차고의 축소 방향으로 변위하여 상대 변위가 음(-)이고, 또한 피스톤 속도(상대 속도)는 양인 경우이다. 따라서, 제2 상한에서는, 상대 변위×상대 속도는, 음의 값이 된다.
제3 상한은, 피스톤(14)이 차고의 축소 방향에서 최대 스트로크에 근접하고 있는 경우이다. 이 경우, 피스톤(14)이 차고의 축소 방향으로 변위하여 상대 변위가 음이고, 또한 피스톤 속도(상대 속도)도 음인 경우이다. 따라서, 제3 상한에서는, 상대 변위×상대 속도는, 양의 값이 된다.
제4 상한은, 피스톤(14)이 신장측의 최대 스트로크로부터 중립 위치에 근접하고 있는 경우이다. 이 경우, 피스톤(14)이 차고의 신장 방향으로 변위하여 상대 변위가 양이고, 또한 피스톤 속도(상대 속도)는 음인 경우이다. 따라서, 제4 상한에서는, 상대 변위×상대 속도는, 음의 값이 된다.
그래서, 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 제1 승산부(43)는, 불감대 처리부(39)로부터 출력되는 피스톤(14)의 변위(상대 변위)와, 상태 추정부(34)(도 1 참조)로부터 출력되는 상대 속도를 승산하고, 그 승산 결과(즉, 상대 변위×상대 속도의 곱셈값이 양인지, 음인지)를 다음의 접근·이격 판단부(44)에 출력한다.
접근·이격 판단부(44)는, 제1 승산부(43)의 승산 결과에 기초하여, 상대 변위×상대 속도의 곱셈값이 양인 경우에는, 피스톤(14)이 풀 스트로크(즉, 완전 신장 위치, 완전 축소 위치)에 근접하여 접근하고 있다고 판단할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 X-Y 좌표의 제1, 제3 상한에 있어서, 불감대를 제외한 사선으로 나타내는 구역(50, 51)은, 풀 스트로크에 근접하고 있는 경우이고, 풀 스트로크를 억제하기 위해서 감쇠력을 높이는 제어가 행해진다. 이 때문에, 접근·이격 판단부(44)는 제2 승산부(45)에 허가 플래그를 출력한다. 이 허가 플래그는, 후술하는 지령 전류 산출부(46)에서 풀 스트로크 억제 제어를 위해서 발생 감쇠력을 높여, 피스톤 로드(15)의 변위를 억제하도록 하는 제어의 허가 플래그이다.
한편, 제1 승산부(43)의 승산 결과에 기초하여, 상대 변위×상대 속도의 곱셈값이 음인 경우, 접근·이격 판단부(44)는, 피스톤(14)이 풀 스트로크(즉, 완전 신장 위치 또는 완전 축소 위치)로부터 이격되는 방향으로 변위하고 있다고 판단할 수 있기 때문에, 이 경우에는, 제2 승산부(45)에의 허가 플래그의 출력을 정지한다. 이 경우, 접근·이격 판단부(44)는, 제2 승산부(45)에 대해 출력값 0(영)의 신호를 출력하기 때문에, 제2 승산부(45) 및 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 산출부(46)의 출력도 영이 되고, 지령 전류 산출부(46)는, 지령 전류의 값을 영으로 한다.
다음으로, 제2 승산부(45)는, 제어량 산출부(42)에서 산출한 제어량과, 접근·이격 판단부(44)로부터의 허가 플래그를 승산하고, 그 값을 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 산출부(46)의 감쇠력 맵에 입력한다. 지령 전류 산출부(46)는, 접근·이격 판단부(44)로부터의 허가 플래그가 출력값 0(영)의 신호의 경우, 지령 전류의 값을 영으로 한다. 그러나, 허가 플래그가 양의 값일 때에는, 제어량 산출부(42)에서 산출한 제어량에 기초한 풀 스트로크 억제 제어용의 지령 전류가, 지령 전류 산출부(46)에서 산출된다.
여기서, 도 1에 도시된 최대값 선택부(37)는, 감쇠력 지령 연산부(36)로부터 출력되는 지령 전류와, 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 지령 전류 산출부(46)로부터 출력되는 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 중, 전류값이 큰 쪽의 지령 전류를 선택하고, 선택된 지령 전류를 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 출력한다. 이와 같이, 최대값 선택부(37)는, 풀 스트로크 억제 제어부(38)로부터의 지령 전류와 전술한 승차감 제어부(35)로부터의 지령 전류로부터 큰 쪽의 전류값을 선택하고, 이것을 최종 지령으로 하여 가변 댐퍼(6)의 감쇠력을 가변으로 제어한다.
제1 실시형태에 따른 서스펜션 제어 장치는, 전술과 같은 구성을 갖는 것으로, 다음으로, 그 제어 동작에 대해 설명한다.
컨트롤러(33)의 상태 추정부(34)는, 차고 센서(7)의 차고 정보에 기초하여 스프링 상 속도와 상대 속도를 추정 연산한다. 다음으로, 승차감 제어부(35)는, 상태 추정부(34)에서 추정한 스프링 상 속도와 상기 차속 등의 정보(즉, 차량 거동 산출부로부터의 입력 정보)에 기초하여 승차감 제어를 행하기 위해서, 가변 댐퍼(6)가 발생해야 할 요구 감쇠력을 연산한다. 그리고, 감쇠력 지령 연산부(36)는, 승차감 제어부(35)의 연산 결과(요구 감쇠력)와 상기 상대 속도에 기초하여 맵 연산을 행하여, 감쇠 특성에 따른 지령 전류를 산출한다.
한편, 풀 스트로크 억제 제어부(38)는, 차고 센서(7)로부터의 차고 신호, 상태 추정부(34)로부터의 상대 속도 및 차속 센서(8)로부터의 차속 신호에 기초하여, 풀 스트로크 억제 제어(즉, 완전 신장 억제 제어와 완전 축소 억제 제어)를 행하기 위한 감쇠력 제어 신호를, 감쇠 특성에 따른 지령 전류로서 연산에 의해 산출한다. 환언하면, 상기 완전 신장 억제 제어와 상기 완전 축소 억제 제어는, 차고와 상대 속도를 승산한 값에 따라 제어 지령을 보정, 또는 산출한다.
도 3에 도시된 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 불감대 처리부(39)는, 내통(13) 내에서 피스톤(14)이 상, 하로 슬라이딩 변위하는 스트로크 범위 중, 상기 완전 신장 억제 제어와 상기 완전 축소 억제 제어를 행할 필요가 없는 불감대 범위의 연산 처리를 행한다. 이에 의해, 풀 스트로크 억제 제어부(38)는, 완전 신장 위치 범위[예컨대, 치수(L1)]로부터 완전 축소 위치 범위[예컨대, 치수(L2)]까지의 불감대의 범위(47)에서는, 완전 신장 억제 제어와 완전 축소 억제 제어를 행하지 않고, 피스톤 로드(15)의 신장측 변위가 불감대의 범위(47)를 초과하여 커졌을 때에 완전 신장 억제 제어를 행하도록 한다. 한편, 피스톤 로드(15)의 축소측 변위가 불감대의 범위(47)를 초과하여 축소측으로 커졌을 때에 완전 축소 억제 제어를 행하도록 한다.
다음으로, 변위 가중치 산출부(40)는, 불감대 처리부(39)의 출력값과 차속 정보에 대해 가중을 행하여, 변위 가중치를 산출한다. 또한, 속도 가중치 산출부(41)는, 차속 정보와 상태 추정부(34)로부터 출력되는 상대 속도에 대해 가중을 행하여, 속도 가중치를 산출한다. 그리고, 제어량 산출부(42)는, 상기 수 (1)식 중의 「변위 가중치」와 「속도 가중치」를 변경함으로써 제어 타이밍과 제어량을 조정한다.
다음으로, 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 제1 승산부(43)는, 불감대 처리부(39)로부터 출력되는 피스톤(14)의 변위(상대 변위)와, 상태 추정부(34)로부터 출력되는 상대 속도를 승산하고, 그 승산 결과(즉, 상대 변위×상대 속도의 곱셈값이 양인지, 음인지)를 다음의 접근·이격 판단부(44)에 출력한다. 그리고, 접근·이격 판단부(44)는, 제1 승산부(43)의 승산 결과에 기초하여, 피스톤(14)이 풀 스트로크(즉, 완전 신장 위치, 완전 축소 위치)에 접근하고 있는지, 이격되는 방향으로 변위하고 있는지를 판단할 수 있다. 피스톤(14)이 풀 스트로크에 접근하고 있는 경우에는, 접근·이격 판단부(44)로부터 제2 승산부(45)에 허가 플래그를 출력함으로써, 지령 전류 산출부(46)에서는 풀 스트로크 억제 제어를 위해서 발생 감쇠력을 높여, 피스톤 로드(15)의 변위를 억제하도록 한다.
또한, 컨트롤러(33)의 최대값 선택부(37)는, 감쇠력 지령 연산부(36)로부터 출력되는 지령 전류와, 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 지령 전류 산출부(46)로부터 출력되는 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 중, 전류값이 큰 쪽의 지령 전류를 선택하고, 선택된 지령 전류를 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 출력한다.
이렇게 해서, 제1 실시형태에 의하면, 내통(13) 내에서 피스톤(14)의 리바운드 스토퍼(30)가 로드 가이드(19)에 접촉하는 완전 신장 위치, 또는 범프 러버(31)가 범프 러버 받이(32)에 접촉하는 완전 축소 위치에 근접하는 위치까지 슬라이딩 변위했을 때에, 컨트롤러(33)는, 감쇠력을 높게 조정하는 완전 신장 억제 제어와 완전 축소 억제 제어를 행하여, 내통(13) 내에서의 피스톤(14)의 중립 위치로부터 상기 완전 신장 제어 개시 위치까지의 스트로크[예컨대, 치수(L1)]에 비해, 피스톤(14)의 중립 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 스트로크[예컨대, 치수(L2)]를 크게 하고, 상기 완전 신장 제어 개시 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 사이는, 상기 완전 신장 억제 제어와 상기 완전 축소 억제 제어를 행하지 않는 불감대로 하는 구성으로 하고 있다.
이에 의해, 컨트롤러(33)는, 차고 정보(상대 변위, 상대 속도)에 기초하여 서스펜션 제어를 행함으로써, 내통(13) 내에서 피스톤(14)의 완전 신장 제어 개시 위치, 또는 완전 축소 제어 개시 위치를 예측할 수 있고, 적절한 제어 타이밍에서 완전 신장 억제 제어, 또는 완전 축소 억제 제어를 행하도록, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력을 높일 수 있다. 컨트롤러(33)는, 상대 변위뿐만이 아니라 상대 속도 정보를 이용하여 제어함으로써, 완전 신장·완전 축소의 발생을 방지하기에 적합한 타이밍에서 제어를 행할 수 있어, 피스톤(14)[피스톤 로드(15)]의 완전 신장/완전 축소를 억제할 수 있다. 이에 의해, 가변 댐퍼(6)를 포함한 서스펜션 장치(4)의 내구성, 수명을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 컨트롤러(33)는, 상대 변위뿐만이 아니라 상대 속도 정보를 이용하여 제어함으로써, 예컨대 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 접근·이격 판단부(44)에 의해, 피스톤(14)[피스톤 로드(15)]의 완전 신장/완전 축소 상태에 근접하고 있는지, 떨어져 있는지를 판단하는 것이 가능하고, 이 때문에, 불필요한 제어를 방지하여, 승차감의 악화를 방지할 수 있다.
또한, 풀 스트로크 억제 제어부(38)의 불감대 처리부(39)는, 차량에 탑재된 서스펜션 장치(4)[스프링(5)과 가변 댐퍼(6)]의 서스펜션 특성에 맞춰, 신장측과 축소측에서 신장 압축 독립의 불감대를 설정할 수 있다. 이 때문에, 스트로크 제어가 불필요한 장면에서의 제어를 방지함으로써, 승차감의 악화를 방지할 수 있다.
다음으로, 도 6은 제2 실시형태를 도시하고 있다. 본 실시형태에서는, 상기 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다. 그러나, 제2 실시형태의 특징은, 풀 스트로크 억제 제어부(61)의 구성을, 상기 제1 실시형태에서 서술한 풀 스트로크 억제 제어부(38)와는 상이한 구성으로 한 것에 있다.
제2 실시형태에서 채용한 풀 스트로크 억제 제어부(61)는, 상기 제1 실시형태에서 서술한 풀 스트로크 억제 제어부(38)와 마찬가지로, 불감대 처리부(39), 제1, 제2 승산부(43, 45) 및 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 산출부(46)를 구비하고 있다. 그러나, 본 실시형태의 풀 스트로크 억제 제어부(61)는, 불감대 처리부(39)와 제2 승산부(45) 사이에, 차고 상태 판정부(62)가 설치되고, 제1, 제2 승산부(43, 45) 사이에는, 접근·이격 판단부(63)가 설치되어 있다.
여기서, 차고 상태 판정부(62)는, 불감대 처리부(39)의 출력값에 기초하여 피스톤(14)[피스톤 로드(15)]이, 불감대 범위에 있는 상태인지, 완전 신장 위치에 근접하고 있는 상태인지, 또는 완전 축소 위치에 근접하고 있는 상태인지 중, 어느 상태인지를 맵 연산에 의해 구한다. 이에 의해, 차고 상태 판정부(62)는, 피스톤(14)이 불감대 범위에 있을 때에, 예컨대 출력값을 영으로 하고, 완전 신장 위치에 근접하고 있는 상태에서는 출력값을 「+1」로 하며, 완전 축소 위치에 근접하고 있는 상태에서는 출력값을 「-1」로 하여, 제2 승산부(45)에 출력한다.
또한, 제1, 제2 승산부(43, 45) 사이의 접근·이격 판단부(63)는, 상기 제1 실시형태에서 서술한 접근·이격 판단부(44)와 마찬가지로, 제1 승산부(43)의 승산 결과에 기초하여, 상대 변위×상대 속도의 곱셈값이 양인 경우에는, 피스톤(14)이 풀 스트로크(즉, 완전 신장 위치, 완전 축소 위치)에 접근하고 있다고 판단한다. 상대 변위×상대 속도의 곱셈값이 음인 경우에는, 피스톤(14)이 풀 스트로크 위치로부터 이격되는 방향으로 변위하고 있다고 판단한다. 그리고, 접근·이격 판단부(63)는, 피스톤(14)이 풀 스트로크 위치로부터 이격되는 방향으로 변위하고 있다고 판단한 경우에, 제2 승산부(45)에 대해 출력값 0(영)의 신호를 출력한다.
그러나, 이 경우의 접근·이격 판단부(63)는, 피스톤(14)이 풀 스트로크 위치에 접근하여, 상대 변위×상대 속도의 곱셈값이 양인 경우에, 양자의 곱셈값에 비례하여 커지도록 출력값을 산출한다. 그리고, 접근·이격 판단부(63)로부터의 출력값과 차고 상태 판정부(62)로부터의 출력값은, 제2 승산부(45)에 있어서 승산(곱셈)된다.
또한, 제2 실시형태의 풀 스트로크 억제 제어부(61)는, 제2 승산부(45)와 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 산출부(46) 사이에, 게인 승산부(64)가 설치되어 있다. 이 게인 승산부(64)는, 차속에 따라 게인을 변경함으로써, 차속이 낮고 완전 신장/완전 축소가 발생하는 것과 같은 매우 나쁜 길, 스피드 범프에서 게인을 크게 할 수 있도록, 차속에 따른 게인 변경이 가능해진다.
이렇게 해서, 이와 같이 구성되는 제2 실시형태에서도, 풀 스트로크 억제 제어부(61)에 의해, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로, 피스톤(14)의 중립 위치(차고가 제로 부근)에서는 완전 신장/완전 축소는 발생하지 않기 때문에, 차고 제로 부근에 대해 불감대 처리를 행한다. 그리고, 완전 신장이 발생하는 것은 차고가 높고, 또한 상대 속도가 신장인 경우이고, 완전 축소가 발생하는 것은 차고가 낮고, 또한 상대 속도가 축소인 경우이기 때문에, 차고와 상대 속도의 곱셈값이 양(+)의 값이 될 때에, 풀 스트로크 억제 제어를 행한다.
또한, 이 곱셈값이 큰 경우에는, 차고가 스트로크 엔드에 가깝고, 또한 근접하는 속도도 빠르기 때문에, 완전 신장/완전 축소가 발생할 가능성이 높다고 판단하여, 차고와 상대 속도의 곱셈값에 대해, 항상 양의 값이 되도록 차고의 부호를 곱하고, 이 값에 게인을 승산하여 요구 감쇠력으로 한다. 또한 차속에 따라 게인을 변경함으로써, 차속이 낮고 완전 신장 완전 축소가 발생하는 것과 같은 매우 나쁜 길, 스피드 범프에서 게인을 크게 할 수 있는 것과 같은 게인의 변경이 가능하게 한다. 이와 같이 산출한 요구 감쇠력에 따라 풀 스트로크 억제용의 제어 지령(지령 전류)을 출력한다.
다음으로, 도 7 내지 도 10은 제3 실시형태를 도시하고 있다. 본 실시형태의 특징은, 예컨대 디지털 카메라나 레이저 센서를 이용하여 노면 프리뷰 정보를 취득하고, 사전에 풀 스트로크가 예측되는 경우에는 풀 스트로크 억제 제어의 타이밍을 빠르게 하기 위해서 가중치의 조정이나 게인을 크게 설정하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 제3 실시형태에서는, 상기 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.
카메라 장치(70)는, 차체(1)의 전방부에 설치된 노면 상태 검출부(차량 거동 산출부가 갖는 노면 상하 변위 검출부)를 구성하고, 차량 전방의 노면 상태(구체적으로는, 검출 대상의 노면까지의 거리와 각도, 화면 위치와 거리를 포함함)를 계측하여 검출한다. 상기 카메라 장치(70)는, 예컨대 좌, 우 한 쌍의 촬상 소자(디지털 카메라 등)를 포함하여 구성되고, 좌, 우 한 쌍의 화상을 찍음으로써, 촬상 대상의 물체(차량 전방에 위치하는 노면)까지의 거리와 각도를 포함한 노면 상태를 검출할 수 있는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 카메라 장치(70)로 찍은 차량 전방의 프리뷰 화상(즉, 전방 노면의 상하 변위를 포함하는 정보)은, 노면 상태 검출부(노면 상하 변위 검출부)의 검출 결과로서 후술하는 컨트롤러(71)에 출력된다. 또한, 카메라 장치(70)는, 예컨대 스테레오 카메라, 밀리파 레이더+모노럴 카메라, 복수의 밀리파 레이더 등에 의해 구성할 수 있다.
컨트롤러(71)는, 제1 실시형태에서 서술한 컨트롤러(33)와 거의 동일하게 구성되어 있다. 그러나, 이 컨트롤러(71)는, 카메라 장치(70)로부터의 검출 신호(노면 정보를 포함하는 화상 신호)와, 차고 센서(7) 및 차속 센서(8)로부터 얻은 차체(1)의 거동 정보에 기초하여, 가변 댐퍼(6)에서 발생해야 할 감쇠력을 후술하는 지령값에 따라 가변으로 제어한다. 이 때문에, 컨트롤러(71)는, 그 입력측이 차고 센서(7), 차속 센서(8) 및 카메라 장치(70) 등에 접속되고, 출력측이 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)] 등에 접속되어 있다. 또한, 컨트롤러(71)는, ROM, RAM 및/또는 비휘발성 메모리 등을 포함하는 메모리(71A)를 갖고 있다. 이 메모리(71A)에는, 가변 댐퍼(6)에서 발생해야 할 감쇠력을 가변으로 제어하기 위한 프로그램이 저장되고, 또한, 카메라 장치(70)로 찍은 차량 전방의 노면 프리뷰 정보 등이 갱신 가능하게 저장된다.
여기서, 컨트롤러(71)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 노면 추정부(72), 상태 추정부(73), 승차감 제어부(74), 감쇠력 지령 연산부(75), 최대값 선택부(76) 및 풀 스트로크 억제 제어부(77)를 포함하여 구성되어 있다. 이 중, 상태 추정부(73)는, 제1 실시형태에서 서술한 상태 추정부(34)와 동일하게 구성되고, 감쇠력 지령 연산부(75)와 최대값 선택부(76)에 대해서도, 제1 실시형태에서 서술한 감쇠력 지령 연산부(36)와 최대값 선택부(37)와 동일하게 구성되어 있다.
승차감 제어부(74)는, 제1 실시형태에서 서술한 승차감 제어부(35)와 거의 동일하게 구성되어 있다. 그러나, 이 경우의 승차감 제어부(74)는, 상태 추정부(73)에서 추정한 스프링 상 속도에 더하여 노면 추정부(72)로부터의 정보(즉, 차량 거동 산출부로부터의 입력 정보)에 기초하여 승차감 제어(스카이 훅, 쌍선형 최적 제어 등)를 행하기 위해서, 가변 댐퍼(6)가 발생해야 할 요구 감쇠력을 연산한다.
즉, 도 8에 도시된 승차감 제어부(74)는, 노면 추정부(72)의 게인 산출부(85)에서 산출된 게인(예컨대, 스카이 훅 게인)을, 상태 추정부(73)로부터의 상기 스프링 상 속도와 승산함으로써, 서스펜션 장치(4)의 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)에서 발생해야 할 힘으로서의 요구 감쇠력을 산출한다.
감쇠력 지령 연산부(75)는, 도 8 중에 도시된 특성 맵과 같이, 목표로 하는 감쇠력(F)과 전류값(I)의 관계를 상대 속도에 따라 가변으로 설정한 F-I 맵을 구비하고 있다. 감쇠력 지령 연산부(75)는, 승차감 제어부(74)로부터 출력된 신호(요구 감쇠력의 신호)와 상태 추정부(73)로부터 출력되는 신호(상대 속도)에 기초하여, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 출력해야 할 지령 전류로서의 지령값을 산출하는 것이다.
감쇠력 지령 연산부(75)는, 승차감 제어부(74)의 연산 결과(요구 감쇠력)와 상기 상대 속도에 기초하여 맵 연산을 행하여, 감쇠 특성에 따른 지령 전류를 산출한다. 최대값 선택부(76)는, 감쇠력 지령 연산부(75)로부터 출력되는 지령 전류와, 후술하는 풀 스트로크 억제 제어부(77)로부터 출력되는 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 중, 전류값이 큰 쪽의 지령 전류를 선택하고, 선택된 지령 전류를 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 출력한다.
즉, 최대값 선택부(76)는, 감쇠력 지령 연산부(75)에서 산출한 지령값과, 풀 스트로크 억제 제어부(77)의 최대값 선택부(96)에서 선택한 지령값 중, 값이 큰 쪽의 지령값(지령 전류)을 선택하고, 선택된 지령 전류를 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 출력한다. 이에 의해, 가변 댐퍼(6)는, 감쇠력 조정 장치(23)[솔레노이드(25)]에 공급된 전류(지령값)에 따라, 그 감쇠력 특성이 하드와 소프트 사이에서 연속적, 또는 복수 단으로 스텝형으로 가변으로 제어된다.
다음으로, 제3 실시형태에서 채용한 노면 추정부(72)는, 예컨대 도 9에 도시된 바와 같이, 차속에 따른 노면 전방 위치를 설정하는 전방 위치 설정부(78)와, 노면 선택부(79), 제1 필터부(80), 제1 굴곡 레벨 산출부(81), 제2 필터부(82), 제2 굴곡 레벨 산출부(83), 최대값 연산부(84), 게인 산출부(85), 포트홀 돌기 검출부(86), 속도 산출부(87), 노면 레벨 산출부(88), 통과 시간 산출부(89), 지연 처리부(90), 후륜 통과 시간 산출부(91) 및 지연 처리부(92)를 포함하여 구성되어 있다.
노면 추정부(72)의 전방 위치 설정부(78)는, 차속 센서(8)로부터 출력되는 차속에 따른 노면 전방 위치를, 도 9 중에 예시하는 설정 맵에 의해 산출한다. 노면 선택부(79)는, 카메라 장치(70)로부터 찍은 차량 전방의 노면 프리뷰 정보(즉, 프리뷰 화상) 중, 전방 위치 설정부(78)에서 산출된 노면 전방 위치에 해당하는 노면 정보를 선택적으로 받아들인다. 즉, 카메라 장치(70)로 찍은 노면 프리뷰 정보는, 카메라(또는, 레이저)에 의해 촬상한 프리뷰 가능한 범위에 걸쳐 확대되는 많은 노면 정보의 프로파일을 포함하고 있다.
카메라 장치(70)로부터 찍은 차량 전방의 노면 프리뷰 정보는, 카메라(또는 레이저)에 의해 추정한 프리뷰 가능한 범위의 노면 프로파일을 포함하고 있기 때문에, 전방 위치 설정부(78)는, 시스템의 지연을 고려한 후에 차속이 낮은 경우에는 차량에 가까운 위치, 차속이 빠른 경우에는 먼 위치의 노면을 선택한다. 즉, 노면 선택부(79)는, 컨트롤러(71)에 의한 제어(시스템 처리 시간)의 지연을 고려한 후에, 차속이 낮은 경우(예컨대, 시속 100 ㎞ 미만)에는 차량 전방의 상대적으로 가까운 위치에서의 노면 정보를 선택하고, 차속이 빠른 경우(예컨대, 시속 100 ㎞ 이상)에는 차량 전방의 상대적으로 먼 위치에서의 노면 정보를 선택한다. 이에 의해, 컨트롤러(71)는 메모리(71A)의 용량을 줄일 수 있다.
다음으로, 제1 필터부(80)는, 노면 선택부(79)에서 선택한 노면 정보의 프로파일로부터 소정 주파수 대역의 굴곡 성분을 추출하는 BPF(밴드패스 필터) 처리를 행한다. 제1 굴곡 레벨 산출부(81)는, 제1 필터부(80)에서 추출한 굴곡 성분의 노면 정보로부터 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드 포워드 노면 상태값)을 산출한다. 노면 추정부(72)의 전방 위치 설정부(78), 노면 선택부(79), 제1 필터부(80) 및 제1 굴곡 레벨 산출부(81)는, 카메라 장치(70)와 함께 차량의 전방의 노면 상태를 피드 포워드 노면 상태값으로서 검출하는 노면 상태 검출부를 구성하고 있다.
한편, 제2 필터부(82)는, 차고 센서(7)에 의한 차고 정보(검출 신호)로부터 소정 주파수 대역의 굴곡 성분을 추출하는 BPF 처리를 행한다. 제2 굴곡 레벨 산출부(83)는, 제2 필터부(82)에서 추출한 굴곡 성분의 노면 정보로부터 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드백 노면 상태값)을 산출한다. 노면 추정부(72)의 제2 필터부(82) 및 제2 굴곡 레벨 산출부(83)는, 차고 센서(7)와 함께 차체(1)의 거동 정보를 피드백 노면 상태값으로서 산출하는 차체 거동 정보 산출부를 구성하고 있다.
다음으로, 최대값 연산부(84)는, 제1 굴곡 레벨 산출부(81)에서 산출한 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드 포워드 노면 상태값)과, 제2 굴곡 레벨 산출부(83)에서 산출한 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드백 노면 상태값)을 비교하고, 굴곡 레벨이 높은 쪽의 상태값을 노면 레벨로서 선택한다. 게인 산출부(85)는, 최대값 연산부(84)로부터 출력되는 노면 레벨에 기초한 이득(게인)으로서의 스카이 훅 게인을, 도 9 중에 예시한 설정 맵에 의해 산출한다. 게인 산출부(85)에서 산출되는 게인(예컨대, 스카이 훅 게인 Csky)은, 노면 레벨이 작을 때에는 작은 값이 되고, 노면 레벨이 커짐에 따라 점차 큰 값이 되도록 증가된다.
노면 추정부(72)의 포트홀 돌기 검출부(86)는, 카메라 장치(70)로 찍은 노면 프리뷰 정보로부터 차량 전방의 노면에 요철부(E)(도 7 참조)가 존재하는지의 여부를 검출한다. 이 요철부(E)란, 노면에 존재하는 오목부로서의 포트홀 또는 볼록부로서의 돌기가 상정된다. 여기서, 상기 포트홀이란, 예컨대 아스팔트의 포장 도로에서, 아스팔트의 일부가 박리되어 도로 표면에 깊이가 약 10 ㎝ 이상의 구멍이 뚫려 있는 것을 가리킨다. 큰 돌기에 대해서도, 예컨대 도로 표면으로부터 약 10 ㎝ 이상의 볼록부로서 돌출된 것을 가리킨다.
노면 추정부(72)의 속도 산출부(87)는, 노면 선택부(79)에서 선택한 노면 변위(노면 프로파일)를 미분하여 노면 속도를 산출한다. 다음의 노면 레벨 산출부(88)는, 전술한 노면 변위와 노면 속도로부터 맵 연산에 의해 완전 신장/완전 축소 레벨의 산출을 행한다. 통과 시간 산출부(89)는, 노면 전방 위치를 차속으로 제산(除算)(나눗셈)함으로써, 예컨대 차량 전륜의 통과 시간을 산출한다. 지연 처리부(90)는, 풀 스트로크 억제 제어부(77)에 의한 감쇠력 제어가 실제로 전륜 통과 시의 타이밍이 되도록 지연 처리를 행한다.
또한, 후륜 통과 시간 산출부(91)는, 차량의 후륜은 전륜에 대해 더욱 휠베이스분의 지연이 있는 것을 고려하여, 휠베이스를 차속으로 제산(나눗셈)함으로써, 예컨대 차량 후륜의 통과 시간을 산출한다. 다음으로, 지연 처리부(92)는, 풀 스트로크 억제 제어부(77)에 의한 감쇠력 제어가 실제로 후륜 통과 시의 타이밍이 되도록 지연 처리를 행한다.
다음으로, 제3 실시형태에서 채용한 풀 스트로크 억제 제어부(77)의 구체적 구성에 대해, 도 10을 참조하여 설명한다.
이 풀 스트로크 억제 제어부(77)는, 상기 제1 실시형태에서 서술한 풀 스트로크 억제 제어부(38)와 마찬가지로, 불감대 처리부(39), 변위 가중치 산출부(40), 속도 가중치 산출부(41), 제어량 산출부(42), 제1 승산부(43), 접근·이격 판단부(44), 제2 승산부(45) 및 풀 스트로크 억제용의 지령 전류 산출부(46)를 구비하고 있다. 그러나, 본 실시형태의 풀 스트로크 억제 제어부(77)에서는, 제2 승산부(45)와 지령 전류 산출부(46) 사이에, 보정 게인 설정부(93)가 설치되고, 제어 지령 산출부(94), 유지 처리부(95) 및 최대값 선택부(96)가 추가되어 설치되어 있다.
보정 게인 설정부(93)는, 노면 추정부(72)의 노면 레벨 산출부(88)로부터 지연 처리부(90, 92)를 통해 출력되는 전륜 완전 신장/완전 축소 레벨, 후륜 완전 신장/완전 축소 레벨에 기초하여 보정 게인을 설정한다. 즉, 카메라 장치(70)로부터의 노면 프리뷰 정보(노면 상하 변위 검출부로부터의 검출값)에 기초하여 완전 신장/완전 축소가 예측되는 경우에, 보정 게인 설정부(93)는, 보정 게인을 크게 설정하여 발생 감쇠력의 제어량을 증가시킴으로써, 피스톤(14)[피스톤 로드(15)]의 완전 신장/완전 축소 억제 제어의 효과를 향상시킨다.
제어 지령 산출부(94)는, 전술한 전륜 완전 신장/완전 축소 레벨, 후륜 완전 신장/완전 축소 레벨이 일정 이상이 되어 큰 경우에, 감쇠력의 제어 지령을 증가시키는 연산을 행한다. 즉, 제어 지령 산출부(94)와 유지 처리부(95)는, 차고와 상대 속도에 기초하여 제어한 것만으로는, 피스톤(14)의 완전 신장/완전 축소를 방지할 수 없다고 판단한 경우에, 전술한 완전 신장/완전 축소 레벨에 기초하여 제어량을 결정하고, 유지 처리에 의해 일정 시간 제어량을 유지한다.
최대값 선택부(96)는, 지령 전류 산출부(46)와 유지 처리부(95)의 출력값 중 큰 쪽의 출력값을 풀 스트로크 억제 제어부(77)에 의한 지령 전류로서 출력한다. 이에 의해, 감쇠력을 일정 시간 높일 수 있고, 스트로크 자체를 전체적으로 저감시킴으로써, 피스톤(14)의 완전 신장/완전 축소를 최대한 방지할 수 있다.
이렇게 해서, 이와 같이 구성되는 제3 실시형태에서는, 카메라 장치(70)를 이용하여 노면 프리뷰 정보를 취득하고, 사전에 풀 스트로크가 예측된 경우에는 풀 스트로크 억제 제어의 타이밍을 빠르게 하기 위해서, 예컨대 보정 게인 설정부(93)에 의해 가중치의 조정이나 게인을 크게 설정할 수 있다. 또한, 풀 스트로크 억제 제어부(77)는, 노면 변위와 노면 속도에 따라 본 스트로크 억제 제어를 행해도, 감쇠력이 부족하여 완전 신장/완전 축소를 방지할 수 없는 것과 같은 큰 입력이 예측된 경우에는, 차고와 상대 속도에 상관없이, 예컨대 제어 지령 산출부(94)의 감쇠력을 높임으로써, 피스톤(14)의 완전 신장/완전 축소의 방지를 도모할 수 있다.
다음으로, 도 11은 본 실시형태에 따른 서스펜션 제어 장치를 실차(實車)에 적용한 경우의 실험 결과를 도시하고 있다. 도 11 중에 실선으로 나타내는 특성선(97)은, 본 실시형태에서의 차체(1)와 차륜(2)(우측 전륜) 사이의 상대 변위를 타임차트로 나타내고 있다. 한편, 도 11 중에 이점쇄선으로 나타내는 특성선(98)은, 종래 기술의 서스펜션 제어 장치가 탑재된 실차에서의 상대 변위를 동일한 타임차트로 나타내고 있다.
도 11 중에 실선으로 나타내는 특성선(99)은, 본 실시형태에서의 지령 전류의 특성을 타임차트로 나타내고 있다. 한편, 이점쇄선으로 나타내는 특성선(100)은, 종래 기술의 지령 전류의 특성을 타임차트로 나타내고 있다. 또한, 실선으로 나타내는 특성선(101)은, 본 실시형태에서의 우측 전륜측에서의 가가속도(상, 하 방향)의 특성을 타임차트로 나타내고 있다. 한편, 이점쇄선으로 나타내는 특성선(102)은, 종래 기술의 우측 전륜측에서의 가가속도의 특성을 타임차트로 나타내고 있다.
본 실시형태에서는, 예컨대 도 11 중의 시간(t2)에서 지령 전류[특성선(99)]를 높임으로써, 피스톤(14)[피스톤 로드(15)]의 완전 신장이 발생하기 전의 시점으로부터 차체(1)의 발생하는 가속도, 가가속도를, 특성선(101)과 같이 저감할 수 있고, 특성선(97)의 상대 변위로부터도 신장 스트로크를 억제할 수 있다. 이에 의해, 피스톤(14)[피스톤 로드(15)]의 완전 신장/완전 축소 억제 효과가 확인된다. 또한, 도 11에 도시된 특성선(97, 99, 101)의 특성은, 전술한 제1, 제2 실시형태에서도 동일한 결과가 얻어지고 있다.
또한, 상기 제1 실시형태에서는, 차고 센서(7)로부터의 검출 신호에 기초하여 상태 추정부(34)에서 차체(1)의 스프링 상 속도, 상대 속도를 산출하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 예컨대 상, 하 방향의 가속도 센서나 각속도 센서를 이용하여 차체(1)의 진동을 검출하여, 스프링 상 속도를 산출하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 상대 속도는, 가속도 센서를 차체(1)측의 스프링 상과 스프링 하에 설치하여, 상대 가속도를 산출하고, 본 값을 적분함으로써 산출하도록 해도 좋다. 또한, 그 이외에 차륜속 센서나 전후 G, 횡G 센서 등을 이용하여 차체(1)와 차륜(2)의 상하 운동을 추정하도록 해도 좋다.
또한, 상기 제2, 제3 실시형태에 대해서도, 전술한 제1 실시형태와 동일한 변경이 가능하다. 또한, 상기 각 실시형태에서는, 세미액티브 댐퍼를 포함하는 감쇠력 조정식의 가변 댐퍼(6)로 감쇠력 조정식 완충기를 구성하는 경우를 예로 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 예컨대 액티브 댐퍼(전기 액추에이터, 유압 액추에이터 중 어느 하나)나 에어 서스펜션을 이용하여 감쇠력 조정식 완충기를 구성하도록 해도 좋다.
또한, 상기 제1~제3 실시형태에 있어서, 풀 스트로크 억제 제어부(38, 61, 77)는, 노면 변위와 노면 속도에 따라 본 스트로크 억제 제어를 행해도, 전륜에 있어서 감쇠력이 부족하여 완전 신장/완전 축소가 발생한 경우를 차고 센서값으로부터 판단하고, 완전 신장/완전 축소를 검출한 경우에는, 차고와 상대 속도에 상관없이, 후륜의 감쇠력을 높임으로써, 피스톤(14)의 완전 신장/완전 축소의 방지를 도모하도록 해도 좋다.
이상 설명한 실시형태에 기초한 서스펜션 제어 장치로서, 예컨대 이하에 서술하는 양태의 것이 생각된다.
제1 양태로서는, 서스펜션 제어 장치로서, 차량의 거동을 검출, 또는 추정하는 차량 거동 산출부와, 상기 차량의 상대 이동하는 2부재 사이에 설치된 감쇠력 조정식 완충기와, 상기 차량 거동 산출부의 산출 결과에 기초하여, 상기 감쇠력 조정식 완충기의 감쇠력을 조정하는 컨트롤러를 갖고, 상기 감쇠력 조정식 완충기는, 작동 유체가 봉입된 실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 삽입된 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되고 상기 실린더의 외부로 연장되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤이 완전 신장 제어 개시 위치로부터 최대 완전 신장 위치까지의 사이인 완전 신장 위치 범위에 있을 때에 충격을 억제하는 완전 신장 억제 기구와, 상기 피스톤이 완전 축소 제어 개시 위치로부터 최대 완전 축소 위치까지의 사이인 완전 축소 위치 범위에 있을 때에 충격을 억제하는 완전 축소 억제 기구를 구비하며, 상기 컨트롤러는, 상기 피스톤이 상기 완전 신장 제어 개시 위치에 도달했을 때에, 감쇠력을 높게 조정하는 완전 신장 억제 제어를 행하고, 상기 피스톤이 상기 완전 축소 제어 개시 위치에 도달했을 때에, 감쇠력을 높게 조정하는 완전 축소 억제 제어를 행하며, 상기 실린더 내에서의 상기 피스톤의 중립 위치로부터 상기 완전 신장 제어 개시 위치까지의 스트로크보다, 상기 피스톤의 중립 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 스트로크를 크게 하고, 상기 완전 신장 제어 개시 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 범위를, 상기 완전 신장 억제 제어 및 상기 완전 축소 억제 제어를 행하지 않는 불감대로 한다.
제2 양태로서는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 차량 거동 산출부는, 상기 2부재 사이의 상대 속도와 차고를 구하는 차고·속도 산출부를 갖고, 상기 컨트롤러는, 상기 차고·속도 산출부의 산출값으로 감쇠력의 변화량을 구한다. 제3 양태로서는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 컨트롤러는, 차고와 상대 속도를 승산한 값에 따라 제어 지령을 보정한다. 제4 양태로서는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 컨트롤러는, 차고와 상대 속도를 승산한 값에 따라 제어 지령을 산출한다.
제5 양태로서는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 컨트롤러는, 차고와 상대 속도에 각각 계수를 승산하고, 각각을 가산한 값에 따라 제어 지령을 산출한다. 제6 양태로서는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 차량 거동 산출부는, 전방 노면의 상하 변위를 검출하는 노면 상하 변위 검출부를 갖고, 상기 컨트롤러는, 상기 노면 상하 변위 검출부의 검출값에 따라 완전 신장 또는 완전 축소의 발생이 예측된 경우에는, 상기 노면 상하 변위 검출부의 검출값에 따라 제어 지령을 산출하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기한 실시형태는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해서 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 어떤 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
본원은 2018년 10월 12일자 출원의 일본국 특허 출원 제2018-193609호에 기초한 우선권을 주장한다. 2018년 10월 12일자 출원의 일본국 특허 출원 제2018-193609호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면, 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 편입된다.
1: 차체 2: 차륜
4: 서스펜션 장치 5: 스프링(현가 스프링)
6: 가변 댐퍼(감쇠력 조정식 완충기)
7: 차고 센서(차량 거동 산출부) 8: 차속 센서(차량 거동 산출부)
11: 외통(실린더) 13: 내통(실린더)
14: 피스톤 15: 피스톤 로드
23: 감쇠력 조정 장치 25: 솔레노이드
30: 리바운드 스토퍼(완전 신장 억제 기구)
31: 범프 러버(완전 축소 억제 기구)
32: 범프 러버 받이(완전 축소 억제 기구)
33, 71: 컨트롤러 34, 73: 상태 추정부
47: 불감대의 범위
70: 카메라 장치(노면 상하 변위 검출부)
L1: 중립 위치로부터 완전 신장 제어 개시 위치까지의 스트로크
L2: 중립 위치로부터 완전 축소 제어 개시 위치까지의 스트로크

Claims (7)

  1. 서스펜션 제어 장치로서,
    차량의 거동을 검출, 또는 추정하는 차량 거동 산출부와,
    상기 차량의 상대 이동하는 2부재 사이에 설치된 감쇠력 조정식 완충기와,
    상기 차량 거동 산출부의 산출 결과에 기초하여, 상기 감쇠력 조정식 완충기의 감쇠력을 조정하는 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 감쇠력 조정식 완충기는,
    작동 유체가 봉입된 실린더와,
    상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 삽입된 피스톤과,
    상기 피스톤에 연결되고 상기 실린더의 외부로 연장되는 피스톤 로드와,
    상기 피스톤이 완전 신장 제어 개시 위치로부터 최대 완전 신장 위치까지의 사이인 완전 신장 위치 범위에 있을 때에 충격을 억제하는 완전 신장 억제 기구와,
    상기 피스톤이 완전 축소 제어 개시 위치로부터 최대 완전 축소 위치까지의 사이인 완전 축소 위치 범위에 있을 때에 충격을 억제하는 완전 축소 억제 기구를 구비하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 피스톤이 상기 완전 신장 제어 개시 위치에 도달했을 때에, 감쇠력을 높게 조정하는 완전 신장 억제 제어를 행하고, 상기 피스톤이 상기 완전 축소 제어 개시 위치에 도달했을 때에, 감쇠력을 높게 조정하는 완전 축소 억제 제어를 행하며,
    상기 실린더 내에서의 상기 피스톤의 중립 위치로부터 상기 완전 신장 제어 개시 위치까지의 스트로크보다, 상기 피스톤의 중립 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 스트로크를 크게 하고,
    상기 완전 신장 제어 개시 위치로부터 상기 완전 축소 제어 개시 위치까지의 범위를, 상기 완전 신장 억제 제어 및 상기 완전 축소 억제 제어를 행하지 않는 불감대로 하는 것인 서스펜션 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차량 거동 산출부는, 상기 2부재 사이의 상대 속도와 차고(車高)를 구하는 차고·속도 산출부를 갖고,
    상기 컨트롤러는, 상기 차고·속도 산출부의 산출값으로 감쇠력의 변화량을 구하는 것인 서스펜션 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 차고와 상대 속도를 승산(乘算)한 값에 따라 제어 지령을 보정하는 것인 서스펜션 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 차고와 상대 속도를 승산한 값에 따라 제어 지령을 산출하는 것인 서스펜션 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 차고와 상대 속도에 각각 계수를 승산하고, 각각을 가산한 값에 따라 제어 지령을 산출하는 것인 서스펜션 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차량 거동 산출부는, 전방 노면의 상하 변위를 검출하는 노면 상하 변위 검출부를 갖고, 상기 컨트롤러는, 상기 노면 상하 변위 검출부의 검출값에 따라 완전 신장 또는 완전 축소의 발생이 예측된 경우에는, 상기 노면 상하 변위 검출부의 검출값에 따라 제어 지령을 산출하는 것인 서스펜션 제어 장치.
  7. 서스펜션 제어 장치로서,
    차량의 거동을 검출, 또는 추정하는 차량 거동 산출부와,
    상기 차량의 상대 이동하는 2부재 사이에 설치된 감쇠력 조정식 완충기와,
    상기 차량 거동 산출부의 산출 결과에 기초하여, 상기 감쇠력 조정식 완충기의 감쇠력을 조정하는 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 감쇠력 조정식 완충기는,
    작동 유체가 봉입된 실린더와,
    상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 설치된 피스톤과,
    선단이 상기 실린더의 외부로 연장되도록 상기 피스톤에 고정된 피스톤 로드와,
    상기 피스톤이 상기 실린더 내를 상대적으로 슬라이딩할 때에 발생하는 감쇠력을 조정하는 감쇠력 조정 기구와,
    상기 실린더에 대하여 상기 피스톤 로드의 선단이 이격하는 신장 행정에 있어서, 외부로부터 입력되는 상기 실린더와 상기 피스톤 로드의 상대 위치가 완전 신장 위치에 접근했을 때, 고감쇠력으로 조정하는 완전 신장 억제 제어를 행하고, 상기 실린더에 대하여 상기 피스톤 로드의 선단이 접근하는 축소 행정에 있어서, 외부로부터 입력되는 상기 실린더와 상기 피스톤 로드의 상대 위치가 완전 축소 위치에 접근했을 때, 고감쇠력으로 조정하는 완전 축소 억제 제어를 행하며, 상기 실린더 내에서의 상기 피스톤의 중립 위치로부터 완전 신장 억제 제어 개시 위치까지의 스트로크보다, 상기 피스톤의 중립 위치로부터 완전 축소 억제 제어 개시 위치까지의 스트로크를 크게 하도록 상기 감쇠력 조정 기구를 제어하는 컨트롤러
    를 포함하는 서스펜션 제어 장치.
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