WO2020066707A1 - サスペンション装置 - Google Patents

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WO2020066707A1
WO2020066707A1 PCT/JP2019/036175 JP2019036175W WO2020066707A1 WO 2020066707 A1 WO2020066707 A1 WO 2020066707A1 JP 2019036175 W JP2019036175 W JP 2019036175W WO 2020066707 A1 WO2020066707 A1 WO 2020066707A1
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WO
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damping force
voltage value
cylinder
traveling state
voltage
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PCT/JP2019/036175
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English (en)
French (fr)
Inventor
竜一 須賀
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means

Definitions

  • the present invention relates to a suspension device provided in a vehicle such as an automobile.
  • Patent Document 1 discloses a cylinder device using an electrorheological fluid (ERF) as a working fluid, that is, a so-called ERF damper.
  • ERF electrorheological fluid
  • a suspension device including an ERF damper generates a hard characteristic damping force from a voltage value that generates a soft characteristic damping force, for example, a state in which no voltage is applied when the damping force is switched from a soft characteristic to a hard characteristic. If the voltage is applied in steps up to the voltage value (hard characteristic command voltage value), it takes time for the damping force to reach the hard characteristic, and there is a problem that the steering stability of the vehicle is deteriorated.
  • the object of the present invention is to provide a suspension device capable of quickly switching the damping force of an ERF damper from a soft characteristic to a hard characteristic.
  • a suspension device includes a cylinder device interposed between a vehicle body and each wheel, a traveling state calculation unit that detects or estimates a traveling state of the vehicle, and a cylinder that is based on a calculation result of the traveling state detection unit.
  • a controller that calculates a damping force generated in the device and determines a voltage value to be output to the cylinder device based on the calculation result, wherein the properties of the cylinder device change according to the applied voltage.
  • a start control is performed to set the voltage to a first predetermined voltage value larger than 0 V, and thereafter, the normal control is performed from a voltage value larger than the first predetermined voltage value to a voltage value that generates a damping force having hard characteristics. Is performed.
  • the damping force of the ERF damper can be quickly switched from the soft characteristic to the hard characteristic.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of the suspension device according to the first embodiment. It is sectional drawing by the axial plane of an ERF damper. It is a block diagram of suspension control in a 1st embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the first embodiment, and is a time chart illustrating applied voltage and damping force before and after a traveling state calculation value reaches a threshold. It is a block diagram of suspension control in a 2nd embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of the third embodiment, and is a time chart illustrating applied voltages and damping forces before and after a traveling state calculation value reaches a threshold.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a suspension device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view of the ERF damper 31 shown schematically in FIG. 1 along an axial plane.
  • FIG. 1 shows only the suspension device 1 corresponding to one wheel 3, and illustration of the other three wheels and the suspension device corresponding to these wheels is omitted.
  • the vertical direction in FIG. 2 is defined as the vertical direction of the ERF damper 31.
  • the suspension device 1 has a suspension spring 4 and an ERF damper 31 (cylinder device) interposed between the vehicle body 2 and the wheels 3.
  • symbol 3A in FIG. 1 represents the tire provided in the wheel 3 typically.
  • the ERF damper 31 is a damping force-adjustable fluid shock absorber that uses an electrorheological fluid as a working fluid.
  • the electrorheological fluid is composed of, for example, a base oil made of silicon oil or the like and fine particles dispersed in the base oil, and the viscosity (flow resistance) changes according to an applied voltage.
  • the controller 21 (ECU: Electronic Control Unit) adjusts the damping force generated by the ERF damper 31 continuously or stepwise from the soft characteristic to the hard characteristic by controlling the voltage applied to the electrorheological fluid.
  • the ERF damper 31 has an inner cylinder 32 (cylinder), an outer cylinder 33, and an intermediate cylinder.
  • the lower end of the outer cylinder 33 is closed by the bottom cap 15.
  • the lower end of the inner cylinder 32 is fitted to the valve body 37 of the bottom valve 36, and the upper end is fitted to the rod guide 38.
  • An annular reservoir 39 is formed between the inner cylinder 32 and the outer cylinder 33.
  • the reservoir 39 is filled with an electrorheological fluid and a gas.
  • the gas in the reservoir 39 is, for example, nitrogen gas.
  • a piston 40 is slidably provided inside the inner cylinder 32.
  • the lower end of a piston rod 41 is connected to the piston 40.
  • the upper end of the piston rod 41 extends outside the outer cylinder 33 via the rod guide 38.
  • the piston 40 divides the inside of the inner cylinder 32 into two chambers, an upper cylinder chamber 42 and a lower cylinder chamber 43.
  • the piston 40 is provided with a contraction-side passage 44 and an extension-side passage 45 that communicate the cylinder upper chamber 42 and the cylinder lower chamber 43.
  • the ERF damper 31 has a uniflow structure. That is, the ERF damper 31 transfers the electrorheological fluid from the cylinder upper chamber 42 to the inner cylinder 32 through the passage 46 provided in the inner cylinder 32 during both the contraction stroke and the extension stroke of the piston rod 41. The gas is circulated to an annular flow path 47 formed between the cylinder and the cylinder.
  • the upper end surface of the piston 40 functions as a check valve during the extension stroke, and allows the flow of the electrorheological fluid from the cylinder lower chamber 43 to the cylinder upper chamber 42 during the contraction stroke.
  • a stop valve 48 is provided, and a compression-side check valve 49 that functions as a relief during the extension stroke and functions as a check valve during the compression stroke is provided at the lower end surface of the piston 40.
  • the extension-side check valve 48 opens during the contraction stroke of the piston rod 41 and allows the flow of the electrorheological fluid from the cylinder lower chamber 43 to the cylinder upper chamber 42 via the contraction-side passage 44.
  • the contraction-side check valve 49 opens when the pressure in the cylinder upper chamber 42 reaches a predetermined pressure during the extension stroke of the piston rod 41, and releases the pressure in the cylinder upper chamber 42 to the extension side. The relief is performed to the cylinder lower chamber 43 through the passage 45.
  • the valve body 37 partitions the reservoir 39 and the cylinder lower chamber 43.
  • An annular holding member 50 is fitted around the outer periphery of the inner cylinder 32 fitted to the small diameter portion of the valve body 37.
  • the holding member 50 positions the lower end of the intermediate cylinder 34 in the axial direction (vertical direction) and the radial direction.
  • the holding member 50 is made of an electrically insulating material, and electrically insulates the inner cylinder 32, the bottom cap 35, and the valve body 37 from the intermediate cylinder 34.
  • a passage 51 is formed in the holding member 50 so that the annular flow path 47 formed between the inner cylinder 32 and the intermediate cylinder 34 communicates with the reservoir 39.
  • the valve body 37 includes a contraction-side check valve 200 that allows the flow of the electrorheological fluid from the reservoir 39 to the cylinder lower chamber 43 during the extension stroke and functions as a check valve during the contraction stroke, and a cylinder lower chamber during the contraction stroke.
  • a contraction-side check valve 200 that allows the flow of the electrorheological fluid from the reservoir 39 to the cylinder lower chamber 43 during the extension stroke and functions as a check valve during the contraction stroke, and a cylinder lower chamber during the contraction stroke.
  • the intermediate cylinder 34 is made of a conductive material.
  • the upper end of the intermediate cylinder 34 is coaxially positioned with respect to the piston rod 41 via the holding member 52 and the rod guide 38 fitted on the outer peripheral surface of the upper end of the inner cylinder 32.
  • the holding member 52 is made of an electrically insulating material, and electrically insulates the intermediate cylinder 34 from the inner cylinder 32.
  • the intermediate cylinder 34 is connected to the positive electrode of the battery 6 via the high voltage driver 7. That is, the intermediate cylinder 34 constitutes a positive electrode (electrode) for applying an electric field (voltage) to the electrorheological fluid flowing in the annular flow path 47.
  • the inner cylinder 32 used as the negative electrode (ground electrode) is connected to the ground via the valve body 37, the bottom cap 35, the outer cylinder 33, and the high voltage driver 7.
  • the electrode connection with the positive electrode is provided on the intermediate tube 34 and the ground connection with the negative electrode (ground electrode) is provided on the inner tube 32. May be provided in the intermediate cylinder 34, and the electrode connection with the positive electrode may be provided in the inner cylinder 32, and similarly, may be provided in the inner cylinder 32 and the outer cylinder 33.
  • the damping force generated when a voltage is applied to the electrorheological fluid is: Since the voltage is determined by the amount of current (cross-sectional area) between the electrodes, it is better to apply a voltage between the inner cylinder 32 and the intermediate cylinder 34 because the cross-sectional area between the electrodes is smaller, so that a smaller applied voltage, that is, The same damping force (braking force) can be obtained with less current consumption. Further, when the amount of current is increased due to an increase in the liquid temperature, the overload of the power can be avoided by reducing the amount of current and reducing the load on the power.
  • the ground may be ground, a frame ground, a signal ground, or the like. Finally, the current from the positive electrode may be connected to the reference potential point.
  • the positive electrode of the battery 6 is connected to the intermediate cylinder 34 which is the positive electrode of the ERF damper 31 via the high voltage driver 7 having a booster circuit.
  • the negative electrode (ground) of the battery 6 is connected to the inner cylinder 32 of the ERF damper 31 via the high voltage driver 7.
  • the high voltage driver 7 boosts the DC voltage (Batt voltage) output from the battery 6 based on the high voltage command output from the controller 21 and outputs the boosted DC voltage to the ERF damper 31 (high voltage output).
  • the high-voltage driver 7 monitors the voltage value (Batt voltage) output from the battery 6 and outputs a monitor signal of the voltage value to the controller 21 as a value of the Batt voltage monitor.
  • the high voltage driver 7 monitors a current value before being boosted by the booster circuit, and outputs a monitor signal of the current value to the controller 21 as a Batt current monitor value.
  • the suspension device 1 has a traveling state calculation unit 11 (traveling state calculation unit) that detects or estimates the traveling state of the vehicle.
  • the controller 21 controls the damping force generated by the ERF damper 31 (hereinafter, “damping force”) based on the detection result of the traveling state calculation unit 11. That is, the controller 21 executes a high voltage command calculation using the detection result of the traveling state calculation unit 11 and calculates a high voltage command to be output to the high voltage driver 7. Then, the high voltage driver 7 outputs a high voltage corresponding to the high voltage command output from the controller 21 to the ERF damper 31.
  • FIG. 3 is a block diagram of suspension control by the controller 21, and FIG. 4 is a time chart of the damping force, the applied voltage, and the calculated running state value.
  • the traveling state calculation unit 11 has, as an example, a steering angle detection unit 12 and a longitudinal acceleration detection unit 13 as vehicle behavior detection means.
  • the steering angle detector 12 detects a steering angle from a steering angle of a steering wheel (not shown) or the wheel 3.
  • the longitudinal acceleration detector 13 detects longitudinal acceleration from a longitudinal acceleration sensor or the wheel speed of the wheel 3.
  • the controller 21 calculates the roll state of the vehicle from the detected value of the steering angle detector 12 and the integrated value of the longitudinal acceleration detector 13 or the vehicle speed value from the vehicle. This roll state calculates a roll angle, a roll angular velocity, and a roll angular acceleration. Further, a pitch angle, a pitch angular angular velocity, and a pitch angular angular acceleration of the vehicle body 2 are calculated based on the detection value of the longitudinal acceleration detector 13. Further, the controller 21 has a preliminary application threshold determining unit 22, a control command unit 23, and a hardware-side characteristic change threshold determining unit 24.
  • the preliminary application threshold determination unit 22 determines whether the roll angular angular acceleration or the pitch angular angular acceleration as the traveling state calculation value in FIG. 4 exceeds the respective predetermined thresholds, that is, the preliminary application threshold X1. In other words, it is determined from the calculation result of the traveling state calculation unit 11 whether the roll angular velocity or the pitch angular velocity subsequently increases and it may be necessary to increase the damping force of the ERF damper 4 (cylinder device) thereafter (estimation). ).
  • the preliminary application threshold determination unit 22 determines (estimates) that there is a possibility that it is necessary to increase the damping force, that is, the roll angular acceleration or the pitch angular acceleration is determined by the predetermined threshold.
  • a command to apply the first predetermined voltage value V1 is output from the control command unit 23 to the high voltage driver 7, whereby the ERF damper 31 receives the first predetermined voltage value V1. Applied.
  • the first predetermined voltage value V1 is a voltage value larger than 0V and small enough to generate a soft characteristic damping force.
  • the damping force of the ERF damper 31 becomes a damping force F1 (see FIG. 4) slightly larger than the damping force F0 when no voltage is applied, but the damping force has a level substantially not affecting the vehicle.
  • the increase substantially maintains the soft damping force. This is called preliminary application control (start control).
  • the hardware-side characteristic change threshold determination unit 24 determines whether the roll angle angular acceleration or the pitch angle angular acceleration has exceeded a hard-side change threshold X2 which is a predetermined threshold larger than each of the preliminary application thresholds X1.
  • the control command unit 23 calculates a control command value required to generate a damping force according to the roll angular velocity and the pitch angular velocity, and outputs a command to the high-voltage driver 7.
  • the high-voltage driver 7 applies a voltage (a voltage value between V1 and V2) higher than the voltage V1 to the ERF damper 31.
  • the ERF damper 31 generates a damping force on the hard side, such as F2, ⁇ F3, and ⁇ F4, which is larger than F1, and performs normal damping force control (normal control) according to the traveling state.
  • the controller 21 determines that the roll angle angular acceleration or the pitch angle angular acceleration does not exceed the hard side change threshold X2 for a predetermined time (for example, 30 ms) after exceeding the preliminary application threshold X1 in the hardware side characteristic change threshold determination unit 24.
  • the application of the preliminary application voltage is stopped.
  • the application of the pre-applied voltage may be stopped after the pitch angle angular acceleration exceeds the pre-application threshold X1 and thereafter when the pitch angle angular acceleration falls below the pre-application threshold X1.
  • a lateral acceleration sensor may be used in place of the steering angular velocity detection unit 12, and any device capable of detecting a roll state may be used.
  • the detection result of the running state calculation unit 11 (running state calculation means) at the time point T0 that is, the detection value of the steering angular velocity detection unit 12 (hereinafter, “steering angular velocity”), the longitudinal velocity which is the detection value of the longitudinal acceleration detection unit 13, and
  • the roll angular velocity is determined from the longitudinal acceleration, and the value is differentiated to determine the roll angular acceleration.
  • the roll angular acceleration is a value smaller than the preliminary application threshold value X1.
  • the traveling state of the vehicle assumed at the time T0 is, for example, a stationary circular turning in which the vehicle is stopped, traveling linearly (the steering angle is not cut), or traveling at a constant speed at a constant steering angle. State. That is, it is not in a state (behavior) where a roll speed higher than a predetermined speed occurs.
  • the controller 21 determines that a damping force F0 having the softest soft characteristic (a damping force F0 in the soft characteristic region) is necessary, and the controller 21 does not issue a high voltage command.
  • the controller 21 has a soft characteristic damping force F0 (a damping force F0 in the soft characteristic region).
  • the steering angular velocity is changed from 0 by the steering angular velocity detector 12 due to the start of steering, so that the roll angular acceleration instantaneously increases.
  • the preliminary application threshold determination unit 22 compares the roll angular angular acceleration with the preliminary application threshold X1, and determines that the value exceeds the preliminary application threshold X1. In response to this determination, the controller 21 estimates that it is necessary to increase the damping force of the ERF damper 31 and performs preliminary application control (start control).
  • the high voltage driver 7 receives the high voltage command and outputs a high voltage of the first predetermined voltage value V1 to the ERF damper 31.
  • the first voltage value V1 is applied to the electrorheological fluid as a preliminary applied voltage from a state where no voltage is applied.
  • the ERF damper 31 generates a damping force F1 substantially equal to the damping force F0 having the soft characteristic, which does not affect the riding comfort of the vehicle with respect to the soft characteristic.
  • the roll angular angular acceleration due to further turning of the steering wheel at the time T1 is compared with the hardware-side characteristic change threshold X2, and the hardware-side characteristic change threshold X2 is set. Judge as exceeding.
  • the control command unit 23 calculates a high-voltage command value according to the roll angular velocity and outputs it to the high-voltage driver 7.
  • the high voltage driver 7 outputs to the ERF damper 31 a voltage at which a damping force required to suppress the roll speed is generated.
  • the ERF damper 31 generates, for example, the maximum damping force F2 on the hard characteristic side.
  • the first predetermined voltage value Start control for outputting V1 to the ERF damper 31 is performed. Then, when the roll angular angular acceleration or the pitch angular angular acceleration exceeds the preliminary application threshold value X1, and thereafter exceeds the hard-side characteristic change threshold value X2, the hard-side characteristic voltage value exceeds the first predetermined voltage value V1. Normal control for outputting a voltage between the voltage values V1 and V2 to the ERF damper 31 is performed.
  • FIG. 4 shows a case where the imprint voltage is changed from the soft voltage value V1 to the maximum hard-side voltage value V2 at a stretch.
  • the damping force of the ERF damper 31 that generates the damping force of the hard side characteristic is changed from the soft characteristic to the electrorheological fluid in the state where the preliminary application voltage of the first predetermined voltage value V1 is applied.
  • Quickly switch to hardware-side characteristics in FIG. 4, the case where the pre-applied voltage V1 is changed from the preliminary applied voltage V1 to the maximum voltage value V2 at a stroke as indicated by the solid line, and the state where the applied voltage of the conventional control is not applied (V0) indicated by the dashed line at a stretch. Switching to the voltage value V2 (hereinafter “conventional control”) is shown.
  • the second voltage value V2 for generating the damping force of the hard characteristic is applied to the electrorheological fluid in the state where the first predetermined voltage value V1, which is the preliminary applied voltage, is applied.
  • the time required to reach the first peak damping force F4 in the conventional control (T4 ⁇ T2) is about 1 /
  • the damping force rises from F1 to the first peak F3.
  • the first peak damping force F3 in the first embodiment is about twice the first peak damping force F4 in the conventional control.
  • the damping force reaches the damping force F2 of the maximum hard characteristic.
  • the time (T5 ⁇ T2) required after the controller 21 outputs the maximum hard characteristic voltage command at the time T2 until the damping force reaches the maximum hard characteristic damping force F2 at the time T5 is:
  • the time (T6 ⁇ T2) required for the damping force to reach the damping force F2 of the maximum hard characteristic at the time T6 after the controller 21 outputs the maximum hard characteristic voltage command at the time T2 is about one. / 2.
  • the responsiveness at the time of transition to the normal control is improved. be able to. That is, when the first predetermined voltage value V1, which is the preliminary applied voltage, is applied to the electrorheological fluid, the arrangement of the fine particles dispersed in the base oil of the electrorheological fluid changes, and thereafter, the damping force of the hard characteristic is generated.
  • the applied voltage value V2 is applied, the time required for the fine particles whose arrangement has changed to form a cluster structure can be greatly reduced, and the responsiveness of the damping force can be improved.
  • the first embodiment has the following advantages.
  • a cylinder device interposed between a vehicle body and each wheel, traveling state calculation means for detecting or estimating the traveling state of the vehicle, and A controller that calculates a damping force generated in the cylinder device and determines a voltage value to be output to the cylinder device based on the calculation result, wherein a property of the cylinder device changes according to an applied voltage.
  • the controller can set the first predetermined voltage value larger than 0 V when it is estimated from the calculation result of the traveling state calculation means that it is necessary to increase the damping force of the cylinder device thereafter. Start control is performed, and thereafter, normal control is performed from a voltage value greater than the first predetermined voltage value to a voltage value that generates a damping force having hardware characteristics.
  • the damping force is the voltage value 0V in the soft characteristic region, and it is estimated that it is necessary to increase the damping force of the cylinder device later, the electrorheological fluid is subjected to the voltage of 0V.
  • a pre-applied voltage that is a first predetermined voltage value that is also large, and then a voltage that generates a damping force larger than the soft characteristic is applied.
  • the preliminary application voltage is applied while the first predetermined voltage value is output from the controller, that is, the electrorheological fluid is applied. During this time, the ride comfort of the vehicle can be ensured.
  • the running state calculation means 11 is a vehicle comprising sensors for detecting front / rear, left / right, yaw position, speed, and acceleration, and sensors for detecting a driver's operation amount such as an accelerator, a brake, and a steering. It is constituted by a behavior detecting means.
  • the traveling state calculation unit 11 is configured by an external recognition unit including a vertical acceleration sensor, a camera, and the like. Referring to FIG. 5, the traveling state calculation unit 11 in the second embodiment is configured by a road surface state grasping unit 15 (outside world recognition unit) that detects a road surface unevenness state.
  • the road surface state grasping unit 15 is provided with a vehicle vertical acceleration sensor, a vehicle-mounted camera, a car navigation system, a laser sensor, and the like that can communicate with the controller 21, for example, a CAN (Controller Area Network), a LIN (Local Interconnect Network), and a PSI5. (Peripheral Sensor Interface 5), DSI (Distributed Systems Interface), MOST (Media Oriented Systems Transport), etc., and may be obtained from the in-vehicle communication. to everything), IEEE 802.11p, LTE-V2X (PC-5), ITS-G5, WAVE-DSRC, etc., and may be connected to the controller 21, and may be connected to the outside network as part of the HMI (Human Machine Interface). May be connected.
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • PSI5. Personal Sensor Interface 5
  • DSI Distributed Systems Interface
  • MOST Media Oriented Systems Transport
  • IEEE 802.11p LTE-V2X
  • the controller 21 for switching the damping force from the soft characteristic to the hard characteristic will be described.
  • the road surface state recognized by the road surface state grasping unit 15 that is, the rate of change of the output of the vertical acceleration sensor (jerk).
  • the road surface state detection value exceeds the preliminary application threshold value X1
  • the first predetermined voltage value V1 larger than the voltage value V0 is changed to the ERF damper 31.
  • Preliminary application control for outputting to Then, when the road surface state detection value exceeds the preliminary application threshold value X1, and thereafter, the road surface state detection value exceeds the hardware characteristic change threshold value X2, the voltage value V2 is a hardware characteristic voltage value that exceeds the first predetermined voltage value V1. Is output to the ERF damper 31.
  • the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. Further, even in an automatic driving state where there is no driver, it is possible to perform quick attitude control of the vehicle as compared with the related art. In particular, by connecting to a communication network related to safety such as PSI5 or DSI, it is possible to quickly change to hardware characteristics at the time of emergency avoidance braking, so that undesirable vehicle behavior can be suppressed and occupant safety can be enhanced.
  • a communication network related to safety such as PSI5 or DSI
  • the traveling state calculation unit may be any unit that can predict the occurrence of a stroke equal to or more than a predetermined amount of the ERF damper, and thereby, a preliminary application control (start control) for applying a preliminary application voltage at a stage where the occurrence of the stroke is predicted. Then, normal damping force control (normal control) for outputting a voltage corresponding to the required damping force from the high-voltage driver is executed. In addition, when the occurrence of a stroke is not expected, the power can be saved by performing the preliminary application stop control for stopping the preliminary application voltage.
  • control performed by the controller 21 is to apply a preliminary applied voltage that is a first predetermined voltage value larger than 0 V to the electrorheological fluid when it is estimated that it is necessary to increase the damping force of the ERF damper 31 thereafter.
  • the feedback control is to apply a preliminary applied voltage that is a first predetermined voltage value larger than 0V to the electrorheological fluid. You may.
  • the controller 21 determines the damping of the ERF damper 31 (cylinder device) when the damping force is in the soft characteristic region and the voltage value is 0 V, and based on the calculation result of the running state calculation unit 11 (running state calculation means).
  • start control for applying a preliminary application voltage that is a first predetermined voltage value larger than 0 V to the electrorheological fluid is performed, and then the voltage is increased to the first predetermined voltage. Normal control is performed from a voltage value larger than the value to a voltage value that generates a damping force having hardware characteristics.
  • the controller 21 performs the base control of always applying the first predetermined voltage value V1 larger than 0V to the electrorheological fluid except when outputting 0V.
  • the running state of the vehicle when outputting 0 V is, for example, a stopped state.
  • the controller 21 recognizes that the vehicle is in the stopped state based on the detection result of the traveling state calculation unit 11 (the traveling state calculation unit), that is, the detection result of the vehicle behavior detection unit or the outside world recognition unit.
  • the damping force generated by the ERF damper 31 is the soft characteristic damping force F0 (the damping force F0 in the soft characteristic region).
  • the controller 21 recognizes that the vehicle is not in a stopped state from the detection result of the traveling state calculation unit 11. Thereby, the controller 21 performs the base control of constantly applying the first predetermined voltage value V1 larger than 0 V to the electrorheological fluid.
  • the controller 23 outputs a high voltage command of the first predetermined voltage value V1 to the high voltage driver 7.
  • the high voltage driver 7 receives the high voltage command and outputs a high voltage of the first predetermined voltage value V1 to the ERF damper 31.
  • the first voltage value V1 is applied to the electrorheological fluid as a preliminary applied voltage from a state where no voltage is applied.
  • the ERF damper 31 generates a damping force F1 substantially equal to the damping force F0 having the soft characteristic, which does not affect the riding comfort of the vehicle with respect to the soft characteristic.
  • the controller 21 determines that the detection result of the traveling state calculation unit 11 has exceeded the hardware-side characteristic change threshold X2. In response to this determination, the controller 21 outputs a high voltage command value according to the detection result of the traveling state calculation unit 11 to the high voltage driver 7. Then, in response to the high voltage command, the high voltage driver 7 outputs to the ERF damper 31 a voltage at which a damping force required to suppress the vehicle behavior (for example, roll) is generated. Thereby, the ERF damper 31 generates, for example, the maximum damping force F2 on the hard characteristic side.
  • the damping force of the ERF damper 31 that generates the damping force of the hard side characteristic is applied to the electrorheological fluid in the state where the preliminary applied voltage of the first predetermined voltage value V1 is constantly applied. Can be quickly switched to the hardware side characteristic. According to the third embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. Note that the second embodiment and the third embodiment described above may be implemented in combination.

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Abstract

減衰力がソフト特性領域にある第１の電圧値V0のときであって、操舵角角速度または前後加速度が予備印加閾値X1を超えたときに、第１の電圧値V0よりも大きい第２の電圧値V1をＥＲＦダンパ３１へ出力する。そして、操舵角角速度または前後加速度がハード特性変更閾値X2を超えたときに、第２の電圧値V1を上回るハード特性電圧値である第３の電圧値V2をＥＲＦダンパ３１へ出力する。これにより、ＥＲＦダンパの減衰力をソフト特性からハード特性へ迅速に切り替えることができる。

Description

サスペンション装置
　本発明は、自動車等の車両に設けられるサスペンション装置に関する。
　特許文献１には、作動流体として電気粘性流体（ＥＲＦ：Electric Rheological Fluid）を用いたシリンダ装置、いわゆる、ＥＲＦダンパが開示されている。
国際公開第２０１７／０３８５７７号公報
　ＥＲＦダンパを備えたサスペンション装置は、減衰力をソフト特性からハード特性へ切り替えるとき、ソフト特性の減衰力を発生する電圧値、例えば、電圧が無負荷の状態から、ハード特性の減衰力を発生する電圧値（ハード特性指令電圧値）まで、電圧をステップ状に印加させると、減衰力がハード特性に達するまでに時間を要し、車両の操縦安定性が悪化する問題があった。
　本発明は、ＥＲＦダンパの減衰力をソフト特性からハード特性へ速やかに切り替えることが可能なサスペンション装置を提供することを課題とする。
　本発明のサスペンション装置は、車体と各車輪との間に介装されたシリンダ装置と、車両の走行状態を検出または推定する走行状態算出手段と、該走行状態検出手段の算出結果に基づき該シリンダ装置に発生させる減衰力を演算し、該演算結果に基づき前記シリンダ装置へ出力する電圧値を決定するコントローラと、を有するサスペンション装置であって、前記シリンダ装置は、印加される電圧により性状が変化する電気粘性流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって前記電気粘性流体の流れが生じる部分に設けられ、前記電気粘性流体に電界をかける電極と、を備え、前記電極に印加される電圧を０Ｖから所定電圧まで調整することによって最もソフトなソフト特性減衰力からハード特性減衰力まで変化可能であって、前記コントローラは、前記走行状態算出手段の算出結果から、前記シリンダ装置の減衰力を高めることが以後に必要となると推定されたときに、０Ｖよりも大きい第１所定電圧値にするスタート制御を行い、その後、電圧を前記第１所定電圧値よりも大きい電圧値からハード特性の減衰力を発生する電圧値までの間で通常制御を行うことを特徴とする。
　本発明によれば、ＥＲＦダンパの減衰力をソフト特性からハード特性へ速やかに切り替えることができる。
第１実施形態に係るサスペンション装置の概念図である。 ＥＲＦダンパの軸平面による断面図である。 第１実施形態におけるサスペンション制御のブロック図である。 第１実施形態の説明図であって、走行状態算出値が閾値に到達する前後の印加電圧および減衰力を示すタイムチャート図である。 第２実施形態におけるサスペンション制御のブロック図である。 第３実施形態の説明図であって、走行状態算出値が閾値に到達する前後の印加電圧および減衰力を示すタイムチャート図である。
（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態を添付した図を参照して説明する。
　ここでは、４輪自動車に設けられるサスペンション装置１を例示する。図１は、第１実施形態に係るサスペンション装置１の概念図である。また、図２は、図１に概略的に示されるＥＲＦダンパ３１の軸平面による断面図である。なお、図１は、１つの車輪３に対応するサスペンション装置１のみを示し、他の３つの車輪およびこれら車輪に対応するサスペンション装置の図解を省略する。また、便宜上、図２における上下方向を当該ＥＲＦダンパ３１における上下方向とする。
　図１を参照すると、サスペンション装置１は、車体２と車輪３との間に介装される懸架ばね４およびＥＲＦダンパ３１（シリンダ装置）を有する。なお、図１における符号３Ａは、車輪３に設けられたタイヤを模式表記したものである。ＥＲＦダンパ３１は、電気粘性流体を作動流体として用いる減衰力調整式流体緩衝器である。電気粘性流体は、例えばシリコンオイル等からなる基油と、該基油中に分散させた微粒子と、によって構成され、印加される電圧に応じて粘度（流通抵抗）が変化する。コントローラ２１（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）は、電気粘性流体に印加する電圧を制御することで、ＥＲＦダンパ３１が発生する減衰力をソフト特性からハード特性まで連続的あるいは段階的に調整する。
　図２を参照すると、ＥＲＦダンパ３１は、内筒３２（シリンダ）、外筒３３、および中間筒３４を有する。外筒３３の下端部は、ボトムキャップ１５によって閉塞される。内筒３２は、下端部がボトムバルブ３６のバルブボディ３７に嵌合され、上端部がロッドガイド３８に嵌合される。内筒３２と外筒３３との間には、環状のリザーバ３９が形成される。リザーバ３９には、電気粘性流体とガスとが封入される。なお、リザーバ３９内のガスは、例えば窒素ガスである。
　内筒３２の内側には、ピストン４０が摺動可能に設けられる。ピストン４０には、ピストンロッド４１の下端部が連結される。ピストンロッド４１の上端部は、ロッドガイド３８を介して外筒３３の外部へ延出する。ピストン４０は、内筒３２内をシリンダ上室４２とシリンダ下室４３との２室に画分する。ピストン４０には、シリンダ上室４２とシリンダ下室４３とを連通させる縮み側通路４４と伸び側通路４５とが設けられる。
　ここで、ＥＲＦダンパ３１は、ユニフロー構造をなす。即ち、ＥＲＦダンパ３１は、ピストンロッド４１の縮み行程と伸び行程との両行程で、電気粘性流体を、シリンダ上室４２から、内筒３２に設けられる通路４６を介して、内筒３２と中間筒３４との間に形成される環状流路４７へ流通させる。当該ユニフロー構造を構成するため、ピストン４０の上端面には伸び行程では逆止弁として機能し、縮み行程でシリンダ下室４３からシリンダ上室４２への電気粘性流体の流通を許容する伸び側逆止弁４８が設けられ、ピストン４０の下端面には、伸び行程でリリーフとして機能し、縮み行程では逆止弁として機能する縮み側逆止弁４９が設けられる。
　伸び側逆止弁４８は、ピストンロッド４１の縮み行程時に開弁し、縮み側通路４４を介するシリンダ下室４３からシリンダ上室４２への電気粘性流体の流通を許容する。他方、縮み側逆止弁４９は、ピストンロッド４１の伸び行程時にシリンダ上室４２内の圧力が予め定められた圧力に達することで開弁し、当該シリンダ上室４２内の圧力を、伸び側通路４５を介してシリンダ下室４３へリリーフする。
　バルブボディ３７は、リザーバ３９とシリンダ下室４３とを区画する。バルブボディ３７の小径部に嵌合された内筒３２の外周には、環状の保持部材５０が嵌着される。保持部材５０は、中間筒３４の下端部を軸方向（上下方向）および径方向に位置決めする。保持部材５０は、電気絶縁性材料からなり、内筒３２、ボトムキャップ３５、およびバルブボディ３７を、中間筒３４に対して電気的に絶縁する。なお、保持部材５０には、内筒３２と中間筒３４との間に形成される環状流路４７をリザーバ３９に連通させる通路５１が形成される。バルブボディ３７には、伸び行程時にリザーバ３９からシリンダ下室４３に電気粘性流体の流通を許容し、縮み行程時に逆止弁として機能する縮み側逆止弁２００と、縮み行程時に、シリンダ下室４３が所定圧力に達したとき、シリンダ下室４３からリザーバ３９に向けて開弁して電気粘性流体を流通させ、伸び行程時に逆止弁として機能する伸び側逆止弁２０１とが設けられる。
　中間筒３４は、導電性材料からなる。中間筒３４の上端部は、内筒３２の上端部外周面に嵌着される保持部材５２およびロッドガイド３８を介して、ピストンロッド４１に対して同軸に位置決めされる。保持部材５２は、電気絶縁性材料からなり、中間筒３４を内筒３２に対して電気的に絶縁する。また、中間筒３４は、高電圧ドライバ７を介してバッテリ６の正極に接続される。即ち、中間筒３４は、環状流路４７内を流通する電気粘性流体に電界（電圧）を印加する正極電極（エレクトロード）を構成する。
　他方、負極電極（接地電極）として用いられる内筒３２は、バルブボディ３７、ボトムキャップ３５、外筒３３、および高電圧ドライバ７を介してグランドに接続される。なお、図２では、正極電極との電極接続部が中間筒３４に設けられ、負極電極（接地電極）との接地接続部が内筒３２に設けられているが、負極電極（接地電極）との接地接続部を中間筒３４に設け、正極電極との電極接続部を内筒３２に設けてもよく、同様に内筒３２と外筒３３とに設けてもよい。
　一方、内筒３２と中間筒３４との間、および中間筒３４と外筒３３との間の流路断面積を比較した場合、電気粘性流体に電圧を印加したときに発生する減衰力は、電極間の通電量（断面積）で決まるため、内筒３２と中間筒３４の間で電圧を印加するように設けた方が、電極間の断面積が小さいので、より小さい印加電圧、即ち、より少ない消費電流で同等の減衰力（制動力）を得ることができる。また、液温の上昇によって通電量が増大した場合、通電量を小さくして電源への負荷を減らすことで、電源が過負荷になることを回避することができる。また、グランドは、アースでもよく、フレーム・グラウンドや、シグナル・グラウンドなどでもよい。最終的に、正極電極からの電流が基準電位点に接続すればよい。
　図１に示されるように、バッテリ６の正極は、昇圧回路を備えた高電圧ドライバ７を介してＥＲＦダンパ３１の正極側の電極である中間筒３４に接続される。他方、バッテリ６の負極（グランド）は、高電圧ドライバ７を介してＥＲＦダンパ３１の内筒３２に接続される。高電圧ドライバ７は、コントローラ２１から出力された高電圧指令に基づき、バッテリ６から出力された直流電圧（Batt電圧）を昇圧させてＥＲＦダンパ３１へ出力（高電圧出力）する。また、高電圧ドライバ７は、バッテリ６から出力された電圧値（Batt電圧）を監視し、当該電圧値のモニタ信号をBatt電圧モニタの値としてコントローラ２１へ出力する。他方、高電圧ドライバ７は、昇圧回路によって昇圧される前の電流値を監視し、当該電流値のモニタ信号をBatt電流モニタ値としてコントローラ２１へ出力する。
　サスペンション装置１は、車両の走行状態を検出または推定する走行状態算出部１１（走行状態算出手段）を有する。コントローラ２１は、走行状態算出部１１の検出結果に基づき、ＥＲＦダンパ３１が発生する減衰力（以下「減衰力」）を制御する。即ち、コントローラ２１は、走行状態算出部１１の検出結果を用いて高電圧指令演算を実行し、高電圧ドライバ７へ出力する高電圧指令を算出する。そして、高電圧ドライバ７は、コントローラ２１から出力された高電圧指令に対応する高電圧をＥＲＦダンパ３１へ出力する。これにより、高電圧ドライバ７の出力（高電圧出力）に応じた電圧が、ＥＲＦダンパ３１の中間筒３４と内筒３２との間の環状流路４７を流通する電気粘性流体に印加される。その結果、中間筒３４と内筒３２との電位差に応じて電気粘性流体の粘度（性状）が変化し、減衰力が調整される（切り替えられる）。
　次に、図３および図４を参照して、第１実施形態の作用を説明する。ここで、図３はコントローラ２１によるサスペンション制御のブロック図であり、図４は減衰力、印可電圧、および走行状態算出値のタイムチャート図である。
　走行状態算出部１１は、その一例として、車両挙動検出手段としての、操舵角検出部１２および前後加速度検出部１３を有する。操舵角検出部１２は、ステアリングホイール（図示省略）や車輪３の切れ角から操舵角を検出する。前後加速度検出部１３は、前後加速度センサや車輪３の車輪速から前後加速度を検出する。
　コントローラ２１では、操舵角検出部１２の検出値と、前後加速度検出部１３の積分値または車両からの車速値とから、車両のロール状態を算出する。このロール状態は、ロール角、ロール角角速度、ロール角角加速度を算出する。また、前後加速度検出部１３の検出値に基づき、車体２のピッチ角、ピッチ角角速度、ピッチ角角加速度を算出する。さらに、コントローラ２１は、予備印加閾値判定部２２、制御指令部２３、およびハード側特性変更閾値判定部２４を有する。
　予備印加閾値判定部２２では、図４における走行状態算出値としてのロール角角加速度またはピッチ角角加速度が、それぞれの所定の閾値である予備印加閾値X1を超えたかを判断する。即ち、走行状態算出部１１の算出結果から、その後、ロール角速度やピッチ角速度が大きくなり、ＥＲＦダンパ４（シリンダ装置）の減衰力を高めることが以後必要になる可能性があるかを判断（推定）する。
　予備印加閾値判定部２２で、減衰力を高めることが以後必要になる可能性があると判断（推定）された場合、即ち、ロール角角加速度またはピッチ角角加速度が、それぞれの所定の閾値である予備印加閾値X1を超えた場合、制御指令部２３から高電圧ドライバ７へ第１所定電圧値V1を印加する命令が出力され、これにより、ＥＲＦダンパ３１には、第１所定電圧値V1が印加される。
　ここで、第１所定電圧値V1は、０Ｖよりも大きく、ソフト特性減衰力を発生する小さい電圧値である。これにより、ＥＲＦダンパ３１の減衰力は、電圧を印加していないときの減衰力Ｆ０より若干大きな減衰力Ｆ１（図４参照）となるが、実質的に車両に影響のないレベルの減衰力の増加で、実質的にソフト減衰力を維持する。これを予備印加制御（スタート制御）と称する。
　その後、ハード側特性変更閾値判定部２４で、ロール角角加速度またはピッチ角角加速度が、それぞれの予備印加閾値X1より大きな所定の閾値であるハード側変更閾値X2を超えたかを判断する。その後、制御指令部２３は、ロール角速度やピッチ角速度に応じた減衰力を発生させるために必要な制御指令値を演算し、命令を高電圧ドライバ７に出力する。これを受けて、高電圧ドライバ７は、ＥＲＦダンパ３１に電圧V1より大きな電圧（V1とV2の間の電圧値）を印加する。これにより、ＥＲＦダンパ３１は、F1より大きなF2, F3, F4のようなハード側の減衰力を発生し、走行状態に応じた通常の減衰力制御（通常制御）を実行する。
　また、コントローラ２１は、ハード側特性変更閾値判定部２４で、ロール角角加速度またはピッチ角角加速度が、予備印加閾値X1を超えてからハード側変更閾値X2を所定時間（例えば３０ｍｓ）超えなかった場合、予備印加電圧の印加を停止する。なお、予備印加電圧の印加は、ピッチ角角加速度が予備印加閾値X1を超えてから、その後、ピッチ角角加速度が予備印加閾値X1を下回った時に停止させてもよい。また、操舵角速度検出部１２の代わりに横加速度センサを用いてもよく、ロール状態を検出できるものであればよい。
　次に、減衰力をソフト特性からハード側特性へ切り替えるコントローラ２１の制御について、車両がコーナーを走行するときを例に、図４を用いて説明する。
　時点T0における走行状態算出部１１（走行状態算出手段）の検出結果、即ち、操舵角速度検出部１２の検出値（以下「操舵角速度」）、前後加速度検出部１３の検出値である前後速度、および前後加速度からロール角速度を求め、その値を微分してロール角角加速度を求める。この時点T0においては、ロール角角加速度が予備印加閾値X1より小さい値である。
　なお、時点T0で想定される車両の走行状態は、例えば、停止、直線的に走行している（操舵角を切っていない）走行時や、一定の操舵角で一定速度で走行する定常円旋回状態である。即ち、所定より大きなロール速度が発生する状態（挙動）にない。このとき、コントローラ２１は、最もソフトなソフト特性の減衰力F0（ソフト特性領域にある減衰力F0）が必要であると判断し、コントローラ２１は、高電圧指令を発しない。その結果、電圧を印加しないので、電気粘性流体は無負荷状態である。換言すれば、コントローラ２１は、ソフト特性の減衰力F0（ソフト特性領域にある減衰力F0）となる。
　次に時点T1では、ステアリングを切り始めたことにより、操舵角速度検出部１２で操舵角速度が０から変化するので、ロール角角加速度が瞬時に大きくなる。予備印加閾値判定部２２は、時点T1において、ロール角角加速度と予備印加閾値X1とを比較し、予備印加閾値X1を超えたと判定する。この判定を受けて、コントローラ２１は、ＥＲＦダンパ３１の減衰力を高めることが以後に必要になると推定し、予備印加制御（スタート制御）を行う。
　ここで、制御指令部２３は、V0＝０Ｖよりも大きく、ソフト特性減衰力を発生する小さい電圧値である第１所定電圧値V1の高電圧指令を高電圧ドライバ７へ出力する。そして、高電圧ドライバ７は、この高電圧指令を受けて第１所定電圧値V1の高電圧をＥＲＦダンパ３１へ出力する。これにより、電気粘性流体には、電圧が無負荷の状態から、予備印加電圧として第１の電圧値V1が印加される。その結果、ＥＲＦダンパ３１は、ソフト特性に対して車両の乗り心地に影響しない程度の、実質的にソフト特性である減衰力F0と同等の減衰力F1を発生する。
　次に、時点T2（T1から１０から２０ｍｓ程度）では、時点T1のときよりさらにステアリングを切ったことによるロール角角加速度とハード側特性変更閾値X2とを比較し、ハード側特性変更閾値X2を超えたと判定する。この判定を受けて、制御指令部２３は、ロール角速度に応じた高電圧指令値を演算し、高電圧ドライバ７へ出力する。そして、高電圧ドライバ７は、この高電圧指令を受けて、ロール速度を抑えるために必要な減衰力が発生する電圧をＥＲＦダンパ３１へ出力する。これにより、ＥＲＦダンパ３１は、例えば最大のハード特性側の減衰力F2を発生する。
　即ち、第１実施形態では、減衰力がソフト特性領域にある電圧値０Ｖのときであって、ロール角角加速度またはピッチ角角加速度が予備印加閾値X1を超えたときに、第１所定電圧値V1をＥＲＦダンパ３１へ出力するスタート制御を行う。そして、ロール角角加速度またはピッチ角角加速度が予備印加閾値X1を超えてから、その後、ハード側特性変更閾値X2を超えたときに、第１所定電圧値V1を上回るハード側特性電圧値である電圧値V1からV2の間の電圧をＥＲＦダンパ３１へ出力する通常制御を行う。なお、図４では、ソフトの電圧値V1から一気に印過電圧を最大のハード側の電圧値V2に変更した場合を示している。
　このように、第１実施形態では、第１所定電圧値V1の予備印加電圧を印加させた状態の電気粘性流体に、ハード側特性の減衰力を発生させるＥＲＦダンパ３１の減衰力をソフト特性からハード側特性へ迅速に切り替えることができる。ここで、図４には、実線で示される、予備印加電圧V1から一気に最大電圧値V2に変化させた場合と、破線で示される、従来の制御の印加電圧のない状態（V0）から一気に最大電圧値V2に切換えた場合（以下「従来制御」）と、が示される。
　図４を参照すると、時点T2で、電気粘性流体に電圧を無負荷の状態からステップ状に印加させると、時点T2から、従来制御の減衰力がF0から第１ピークのF4に達する時点T4まで立ち上がり、その後、時点T6まで緩やかに減衰力が増加し、最大のハード特性の減衰力F2に到達する。ここで、T6は電気粘性流体の種類や電極間の距離等の条件によって異なるが、概ね２５０ｍｓ程度の時間である。このように、従来制御では、減衰力をソフト特性から最大ハード特性へ切り替えるとき、ソフト特性の減衰力を発生する電圧V0からハード特性の減衰力を発生する電圧値V2まで、ステップ状に電圧を印加させると、ＥＲＦダンパの減衰力がハード特性に達するまでに時間を要し、車両の操縦安定性が悪化する問題があった。
　これに対し、第１実施形態では、予備印加電圧である第１所定電圧値V1を印加させた状態の電気粘性流体に、時点T2で、ハード特性の減衰力を発生させる第２の電圧値V2の電圧を電気粘性流体にステップ状に印加させると、時点T2から時点T3までの間、従来制御において第１ピークの減衰力F4に到達するのに要した時間（T4－T2）の約１／２の時間で、減衰力がF1から第１ピークF3まで立ち上がる。ここで、第１実施形態における第１ピークの減衰力F3は、従来制御における第１ピークの減衰力F4の約２倍である。なお、第１実施形態および従来技術で第１ピークが発生しているのは、電気粘性流体の特性によるものであって、電気粘性流体の特性によって変化の様態が異なる。
　そして、第１実施形態では、時点T5で、減衰力が最大ハード特性の減衰力F2に到達する。第１実施形態において、時点T2でコントローラ２１が最大ハード特性電圧指令を出力してから、時点T5で減衰力が最大ハード特性の減衰力F2に到達するまでに要する時間（T5－T2）は、従来制御において、時点T2でコントローラ２１が最大ハード特性電圧指令を出力してから、時点T６で減衰力が最大ハード特性の減衰力F2に到達するまでに要する時間（T6－T2）の、約１／２である。
　このように、第１実施形態では、予備印加電圧である第１所定電圧値V1を電気粘性流体に予め印加するスタート制御を行うことにより、その後、通常制御に移行したときの応答性を向上させることができる。即ち、予備印加電圧である第１所定電圧値V1を電気粘性流体に印加すると、電気粘性流体の基油中に分散させた微粒子の並び方が変化することにより、その後、ハード特性の減衰力を発生する電圧値V2を印加したときに、並び方が変化した微粒子がクラスタ構造を形成するまでの時間を大幅に短縮する、延いては減衰力の応答性を向上させることができる。
　第１実施形態では以下の効果を奏する。
　第１実施形態によれば、車体と各車輪との間に介装されたシリンダ装置と、車両の走行状態を検出または推定する走行状態算出手段と、該走行状態検出手段の算出結果に基づき該シリンダ装置に発生させる減衰力を演算し、該演算結果に基づきシリンダ装置へ出力する電圧値を決定するコントローラと、を有するサスペンション装置であって、シリンダ装置は、印加される電圧により性状が変化する電気粘性流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、シリンダ内のピストンの摺動によって電気粘性流体の流れが生じる部分に設けられ、電気粘性流体に電界をかける電極と、を備え、電極に印加される電圧を０Ｖから所定電圧まで調整することによって最もソフトなソフト特性減衰力からハード特性減衰力まで変化可能であって、コントローラは、走行状態算出手段の算出結果から、シリンダ装置の減衰力を高めることが以後に必要となると推定されたときに、０Ｖよりも大きい第１所定電圧値にするスタート制御を行い、その後、電圧を第１所定電圧値よりも大きい電圧値からハード特性の減衰力を発生する電圧値までの間で通常制御を行う。
　このように、第１実施形態では、減衰力がソフト特性領域にある電圧値０Ｖであり、シリンダ装置の減衰力を高めることが以後に必要となると推定されたときに、電気粘性流体に０Ｖよりも大きい第１所定電圧値である予備印加電圧を印加し、その後、ソフト特性よりも大きい減衰力を発生させる電圧を印加させる。これにより、シリンダ装置の減衰力をソフト特性からハード特性へ迅速に切り替えることが可能であり、コントローラの高電圧指令に対する減衰力の立ち上がり遅れに起因する車両の操縦安定性の悪化を抑止することができる。
　また、第１所定電圧値を、車両の乗り心地が悪化することがない程度に設定したので、コントローラから第１所定電圧値が出力されている間、即ち、電気粘性流体に予備印加電圧が印加されている間の、車両の乗り心地を確保することができる。
（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態を添付した図５を参照して説明する。
　なお、第１実施形態との共通部分については、同一の称呼および符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
　第１実施形態では、走行状態算出手段１１を、前後、左右、ヨーの位置、速度、加速度を検出するセンサや、アクセル、ブレーキ、ステアリング等の運転者の操作量を検出するセンサからなる、車両挙動検出手段によって構成した。
　これに対し、第２実施形態では、走行状態算出手段１１を、上下加速度センサやカメラ等からなる外界認識手段によって構成した。図５を参照すると、第２実施形態における走行状態算出手段１１は、路面の凹凸状態を検出する路面状態把握部１５（外界認識手段）によって構成される。
　路面状態把握部１５は、コントローラ２１と相互通信可能な車体の上下加速度センサ、車載カメラ、カーナビゲーションシステム、あるいはレーザセンサ等を、例えば、CAN（Controller Area Network）、LIN（Local Interconnect Network）、PSI5（Peripheral Sensor Interface 5）、DSI（Distributed Systems Interface）、MOST（Media Oriented Systems Transport）等を用いて車内通信から入手してもよく、また、前記した通信に限らず、車外通信として（V2X：Vehicle to everything）、IEEE 802.11p、LTE-V2X（PC-5）、ITS-G5、WAVE-DSRC等を用いて、コントローラ２１と接続してもよく、HMI（Human Machine Interface）の一部として車外ネットワークと接続してもよい。
　次に、減衰力をソフト特性からハード特性へ切り替えるコントローラ２１の制御について説明する。
　第２実施形態では、減衰力がソフト特性領域にある電圧値V0＝０Ｖのときであって、路面状態把握部１５によって認識された路面状態、即ち、上下加速度センサの出力の変化率（ジャーク）の値や路面の凹凸の度合いを数値化した値（以下「路面状態検出値」）が、予備印加閾値X1を超えたときに、電圧値V0よりも大きい第１所定電圧値V1をＥＲＦダンパ３１へ出力する予備印加制御（スタート制御）を行う。そして、路面状態検出値が予備印加閾値X1を超えて、その後、路面状態検出値がハード特性変更閾値X2を超えたときに、第１所定電圧値V1を上回るハード特性電圧値である電圧値V2をＥＲＦダンパ３１へ出力する通常制御を行う。
　第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同一の作用効果を得ることができる。さらに、運転者がいない自動運転状態においても、従来技術と比較して、車両の速やかな姿勢制御を行うことができる。
　特に、PSI5やDSIなどの安全に関する通信ネットワークと接続することにより、緊急回避制動時に速やかにハード特性に変えることができるので、望まない車両挙動を抑制して乗員の安全性を高めることができる。
　なお、前述した第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて実施してもよい。
　また、走行状態算出部は、ＥＲＦダンパの所定以上のストロークの発生が予測できるものならばよく、これにより、ストロークの発生が予想された段階で予備印加電圧を印加する予備印加制御（スタート制御）を実行し、その後、必要な減衰力に応じた電圧を高電圧ドライバから出力する通常の減衰力制御（通常制御）を実行する。
　また、ストロークの発生が予想されない場合は、予備印加電圧を停止する予備印加停止制御をすることで、省電力化することができる。
　また、コントローラ２１が行う制御は、ＥＲＦダンパ３１の減衰力を高めることが以後に必要となると推定されたときに、電気粘性流体に０Ｖよりも大きい第１所定電圧値である予備印加電圧を印加するフィードフォワード制御であるが、ＥＲＦダンパ３１の減衰力を高めることが必要となったときに、電気粘性流体に０Ｖよりも大きい第１所定電圧値である予備印加電圧を印加するフィードバック制御であってもよい。
（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態を添付した図６を参照して説明する。
　なお、第１実施形態との共通部分については、同一の称呼および符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
　第１実施形態では、コントローラ２１は、減衰力がソフト特性領域にある電圧値０Ｖのときで、且つ走行状態算出部１１（走行状態算出手段）の算出結果からＥＲＦダンパ３１（シリンダ装置）の減衰力を高めることが以後に必要となると推定されたときに、電気粘性流体に０Ｖよりも大きい第１所定電圧値である予備印加電圧を印加するスタート制御を行い、その後、電圧を第１所定電圧値よりも大きい電圧値から、ハード特性の減衰力を発生する電圧値までの間で通常制御を行う。
　これに対し、第３実施形態では、コントローラ２１は、０Ｖを出力するときを除いて、電気粘性流体に０Ｖよりも大きい第１所定電圧値V1を常時印加するベース制御を行う。ここで、０Ｖを出力するときの車両の走行状態は、例えば、停止した状態である。
　次に、図６を参照して、減衰力をソフト特性からハード側特性へ切り替えるコントローラ２１の制御を説明する。
　時点T0では、コントローラ２１は、走行状態算出部１１（走行状態算出手段）の検出結果、即ち、前述した車両挙動検出手段または外界認識手段の検出結果から、車両が停止状態であると認識する。このとき、コントローラ２１は、高電圧指令を発しないので、ＥＲＦダンパ３１が発生する減衰力は、ソフト特性の減衰力F0（ソフト特性領域にある減衰力F0）となる。
　次に時点T1では、コントローラ２１は、走行状態算出部１１の検出結果から、車両が停止状態ではないと認識する。これにより、コントローラ２１は、電気粘性流体に０Ｖよりも大きい第１所定電圧値V1を常時印加するベース制御を行う。ここで、コントローラ２３は、第１所定電圧値V1の高電圧指令を高電圧ドライバ７へ出力する。そして、高電圧ドライバ７は、この高電圧指令を受けて第１所定電圧値V1の高電圧をＥＲＦダンパ３１へ出力する。これにより、電気粘性流体には、電圧が無負荷の状態から、予備印加電圧として第１の電圧値V1が印加される。その結果、ＥＲＦダンパ３１は、ソフト特性に対して車両の乗り心地に影響しない程度の、実質的にソフト特性である減衰力F0と同等の減衰力F1を発生する。
　次に、時点T2では、コントローラ２１は、走行状態算出部１１の検出結果がハード側特性変更閾値X2を超えたと判定する。この判定を受けて、コントローラ２１は、走行状態算出部１１の検出結果に応じた高電圧指令値を高電圧ドライバ７へ出力する。そして、高電圧ドライバ７は、この高電圧指令を受けて、ＥＲＦダンパ３１へ車両挙動（例えばロール）を抑えるのに必要な減衰力が発生する電圧を出力する。これにより、ＥＲＦダンパ３１は、例えば最大のハード特性側の減衰力F2を発生する。
　このように、第３実施形態では、第１所定電圧値V1の予備印加電圧を常時印加させた状態の電気粘性流体に、ハード側特性の減衰力を発生させるＥＲＦダンパ３１の減衰力をソフト特性からハード側特性へ迅速に切り替えることができる。
　第３実施形態によれば、前述した第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
　なお、前述した第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせて実施してもよい。
１　サスペンション装置、２　車体、３　車輪、５　ＥＲＦダンパ（シリンダ装置）、１１　走行状態算出手段、２１　コントローラ

Claims (7)

  1. 　車体と各車輪との間に介装されたシリンダ装置と、
    　車両の走行状態を検出または推定する走行状態算出手段と、
    　該走行状態検出手段の算出結果に基づき該シリンダ装置に発生させる減衰力を演算し、該演算結果に基づき前記シリンダ装置へ出力する電圧値を決定するコントローラと、
    を有するサスペンション装置であって、
    　前記シリンダ装置は、
    　印加される電圧により性状が変化する電気粘性流体が封入されたシリンダと、
    　該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、
    　前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって前記電気粘性流体の流れが生じる部分に設けられ、前記電気粘性流体に電界をかける電極と、を備え、
    　前記電極に印加される電圧を０Ｖから所定電圧まで調整することによって最もソフトなソフト特性減衰力からハード特性減衰力まで変化可能であって、
    　前記コントローラは、
    　前記走行状態算出手段の算出結果から、前記シリンダ装置の減衰力を高めることが以後に必要となると推定されたときに、０Ｖよりも大きい第１所定電圧値にするスタート制御を行い、その後、電圧を前記第１所定電圧値よりも大きい電圧値からハード特性の減衰力を発生する電圧値までの間で通常制御を行うことを特徴とするサスペンション装置。
  2. 　前記第１所定電圧値は、前記通常制御に切替えるときに前記コントローラが決定する電圧値と同等もしくは低い電圧値と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. 　前記第１所定電圧値は、０Ｖよりも大きく、ソフト特性減衰力を発生する小さい電圧値であ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。
  4. 　車体と各車輪との間に介装されたシリンダ装置と、
    　車両の走行状態を検出または推定する走行状態算出手段と、
    　該走行状態検出手段の算出結果に基づき該シリンダ装置に発生させる減衰力を演算し、該演算結果に基づき前記シリンダ装置へ出力する電圧値を決定するコントローラと、
    を有するサスペンション装置であって、
    　前記シリンダ装置は、
    　印加される電圧により性状が変化する電気粘性流体が封入されたシリンダと、
    　該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、
    　前記シリンダ内の前記ピストンの摺動によって前記電気粘性流体の流れが生じる部分に設けられ、前記電気粘性流体に電界をかける電極と、を備え、
    　前記電極に印加される電圧を０Ｖから所定電圧まで調整することによって最もソフトなソフト特性減衰力からハード特性減衰力まで変化可能であって、
    　前記コントローラは、
    　０Ｖを出力するときを除き、０Ｖよりも大きい第１所定電圧値を常時印加するベース制御を行うことを特徴とするサスペンション装置。
  5. 　前記走行状態算出手段は、外界認識手段からの情報に基づいて走行状態を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のサスペンション装置。
  6. 　前記走行状態算出手段は、車体に設けられる車両挙動検出手段の情報に基づいて走行状態を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のサスペンション装置。
  7. 　前記走行状態算出手段は、前記車両挙動検出手段の情報から推定した値に基づいて走行状態を推定することを特徴とする請求項６に記載のサスペンション装置。
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