(57)【要約】【課題】  バネ上−バネ下相対速度の絶対値が小さい領域における減衰力変更制御の頻度を低減できる車両のサスペンション装置を提供すること。【解決手段】  サスペンションＥＣＵ２１は、非線形Ｈ∞制御理論に基づいてショックアブソーバ１２が発生する要求減衰力Freqを計算する。そして、サスペンションＥＣＵ２１は、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が、非線形Ｈ∞制御理論において要求減衰係数が固定（線形）減衰係数にほぼ一致するときのバネ上−バネ下相対速度以内の値として予め設定された小さな基準相対速度Vo未満であるか否かを判定する。この判定により、相対速度Vが基準相対速度Vo未満であれば、ＥＣＵ２１は、アブソーバ１２に発生させるべき要求減衰力Freqがほぼ一定となるため、可変絞り機構１３のバルブ開度ＯＰを予め設定された固定段に設定してアブソーバ１２に対する減衰力変更制御を禁止する。【選択図】  図１
2010095211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のバネ下部材とバネ上部材との間に配設され、前記バネ下部材に対する前記バネ上部材の振動を減衰する減衰力を発生する減衰力発生手段と、この減衰力発生手段が発生する減衰力を変更制御する減衰力変更制御手段とを備えた車両のサスペンション装置において、前記減衰力変更手段が、
前記バネ下部材の上下方向の加速度を検出するバネ下加速度検出手段と、
前記バネ上部材の上下方向の加速度を検出するバネ上加速度検出手段と、
前記バネ下部材の上下方向の速度と前記バネ上部材の上下方向の速度との相対差を表すバネ上−バネ下相対速度を検出するバネ上−バネ下相対速度検出手段と、
非線形Ｈ∞制御理論に基づいて前記減衰力発生手段の減衰係数の可変分である可変減衰係数を算出するとともに、この算出した可変減衰係数に予め設定された減衰係数の固定分である固定減衰係数を加算して要求減衰係数を算出し、この算出した要求減衰係数に対して前記バネ上−バネ下相対速度検出手段によって検出された前記バネ上−バネ下相対速度を乗算して、前記バネ下部材に対する前記バネ上部材の振動を減衰するために要求される要求減衰力を計算する要求減衰力計算手段と、
前記バネ上−バネ下相対速度検出手段によって検出された前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が予め設定された小さな基準相対速度未満であるか否かを判定する相対速度判定手段と、
前記相対速度判定手段によって前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が予め設定された小さな基準相対速度未満であると判定されたときに、前記減衰力発生手段が発生する減衰力の変更を禁止し、前記相対速度判定手段によって前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が前記基準相対速度以上であると判定されたときに、前記減衰力発生手段が発生する減衰力を前記要求減衰力計算手段によって計算された要求減衰力となるように変更する減衰力変更手段とを備えることを特徴とする車両のサスペンション装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車両のサスペンション装置において、
前記相対速度判定手段が用いる前記基準相対速度は、
前記要求減衰力計算手段が計算する前記要求減衰係数が前記固定減衰係数にほぼ一致するときの前記バネ上−バネ下相対速度以内に設定されることを特徴とする車両のサスペンション装置。
【請求項３】
請求項１に記載した車両のサスペンション装置において、
前記減衰力発生手段が発生する減衰力は、所定の変化幅を有する複数の切替段数によって段階的に切り替えられるものであり、
前記減衰力変更手段は、
前記相対速度判定手段によって前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が前記基準相対速度未満であると判定されたときに、前記切替段数を予め設定された所定の段数に固定し、前記相対速度判定手段によって前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が前記基準相対速度以上であると判定されたときに、前記減衰力発生手段の発生する減衰力が前記前記要求減衰力計算手段によって計算された要求減衰力に最も近くなるように前記切替段数を切り替えて変更することを特徴とする車両のサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減衰係数が可変制御される減衰力発生手段を備える車両のサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンション装置は、一般にサスペンションスプリングおよびショックアブソーバを備えている。サスペンションスプリングは、路面からの振動を吸収する。一方、ショックアブソーバは、サスペンションスプリングによって支持されているバネ上部材とサスペンションスプリングの下方端に連結されてサスペンションスプリングを支持するバネ下部材との間に介装されており、路面からの振動を減衰する。
【０００３】
そして、従来から、ショックアブソーバによる振動の減衰特性、具体的には、バネ上−バネ下相対速度（バネ上部材の上下方向の速度とバネ下部材の上下方向の速度との差）に対する減衰力の大きさを表す減衰係数が車両の走行状態に応じて変更可能とされたサスペンション装置はよく知られている。この種のサスペンション装置として、例えば、下記特許文献１には、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて減衰係数を変更するサスペンション装置が示されている。
【０００４】
この従来のサスペンション装置においては、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて減衰係数の可変分（可変減衰係数）が算出され、算出された可変分に予め設定された減衰係数（固定減衰係数）が加算されることにより減衰係数が算出されて減衰力が制御される。このように、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて減衰係数を変更して減衰力が制御されることにより、バネ上−バネ下相対速度に対する減衰力の特性を表す波形図が第一象限および第三象限に滑らかなリサージュ波形を描き、ショックアブソーバの減衰係数が制御可能な実用範囲内で理想的な減衰力制御が可能となる。
【特許文献１】特開２００１−１７３６号公報
【発明の開示】
【０００５】
ところで、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて減衰係数を変更する場合、バネ上−バネ下相対速度の絶対値が大きい領域では、バネ上−バネ下相対速度に対する減衰力の制御幅（変化幅）が大きくなり、良好にショックアブソーバの減衰力を変更制御することができる。一方、バネ上−バネ下相対速度の絶対値が小さい領域においては、非線形Ｈ∞制御理論では非線形重みによりリサージュ波形を調整しているため、可変減衰係数が小さくなり、減衰係数がほぼ固定減衰係数（線形減衰係数）となる。したがって、バネ上−バネ下相対速度の絶対値が小さい領域では、ショックアブソーバに対して要求される減衰力（要求減衰力）はほぼ一定となるため、バネ上−バネ下相対速度に対する減衰力の制御幅（変化幅）が極めて小さくなる。しかしながら、実際には、要求減衰力が僅かに変化しており、減衰力の制御幅（変化幅）が小さい分だけこの僅かな要求減衰力の変化に対応して頻繁にショックアブソーバの減衰力が変更制御される可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて減衰力変更制御されるサスペンション装置において、バネ上−バネ下相対速度の絶対値が小さい領域における減衰力変更制御の頻度を低減できる車両のサスペンション装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両のバネ下部材とバネ上部材との間に配設され、前記バネ下部材に対する前記バネ上部材の振動を減衰する減衰力を発生する減衰力発生手段と、この減衰力発生手段が発生する減衰力を変更制御する減衰力変更制御手段とを備えた車両のサスペンション装置において、前記減衰力変更手段が、前記バネ下部材の上下方向の加速度を検出するバネ下加速度検出手段と、前記バネ上部材の上下方向の加速度を検出するバネ上加速度検出手段と、前記バネ下部材の上下方向の速度と前記バネ上部材の上下方向の速度との相対差を表すバネ上−バネ下相対速度を検出するバネ上−バネ下相対速度検出手段と、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて前記減衰力発生手段の減衰係数の可変分である可変減衰係数を算出するとともに、この算出した可変減衰係数に予め設定された減衰係数の固定分である固定減衰係数を加算して要求減衰係数を算出し、この算出した要求減衰係数に対して前記バネ上−バネ下相対速度検出手段によって検出された前記バネ上−バネ下相対速度を乗算して、前記バネ下部材に対する前記バネ上部材の振動を減衰するために要求される要求減衰力を計算する要求減衰力計算手段と、前記バネ上−バネ下相対速度検出手段によって検出された前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が予め設定された小さな基準相対速度未満であるか否かを判定する相対速度判定手段と、前記相対速度判定手段によって前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が予め設定された小さな基準相対速度未満であると判定されたときに、前記減衰力発生手段が発生する減衰力の変更を禁止し、前記相対速度判定手段によって前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が前記基準相対速度以上であると判定されたときに、前記減衰力発生手段が発生する減衰力を前記要求減衰力計算手段によって計算された要求減衰力となるように変更する減衰力変更手段とを備えることにある。
【０００８】
この場合、前記相対速度判定手段が用いる前記基準相対速度は、前記要求減衰力計算手段が計算する前記要求減衰係数が前記固定減衰係数にほぼ一致するときの前記バネ上−バネ下相対速度以内に設定されるとよい。
【０００９】
また、前記減衰力発生手段が発生する減衰力は、所定の変化幅を有する複数の切替段数によって段階的に切り替えられるものであり、前記減衰力変更手段は、前記相対速度判定手段によって前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が前記基準相対速度未満であると判定されたときに、前記切替段数を予め設定された所定の段数に固定し、前記相対速度判定手段によって前記バネ上−バネ下相対速度の絶対値が前記基準相対速度以上であると判定されたときに、前記減衰力発生手段の発生する減衰力が前記前記要求減衰力計算手段によって計算された要求減衰力に最も近くなるように前記切替段数を切り替えて変更するとよい。
【００１０】
これらによれば、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて要求減衰力が計算され、この計算された要求減衰力に基づいて減衰力発生手段が減衰力を発生する車両のサスペンション装置においては、バネ上−バネ下相対速度の絶対値が小さいときに、減衰力発生手段が発生する減衰力の変更を禁止することができる。これにより、サスペンション装置を構成する減衰力発生手段の減衰力変更頻度を適切に減少させることができ、減衰力発生手段（具体的には、ショックアブソーバ）に組み付けられる各種構成部品（例えば、シール部材）の作動頻度が低減されて耐久性を長期にわたり確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る車両のサスペンション装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態のサスペンション装置の全体概略図である。このサスペンション装置は、車両の上下振動を吸収および減衰するものであり、サスペンション機構１０と、このサスペンション機構１０の作動を制御する電気制御装置２０とを備えている。
【００１２】
サスペンション機構１０は、サスペンションスプリング１１とショックアブソーバ１２とを備えている。サスペンションスプリング１１およびショックアブソーバ１２の一端（下端）はバネ下部材ＬＡに接続され、他端（上端）はバネ上部材ＨＡに接続されている。サスペンションスプリング１１は、路面からタイヤＷおよびバネ下部材ＬＡを介して伝達される振動を吸収するものであり、例えば、金属製のコイルスプリングや空気スプリングなどが採用される。ショックアブソーバ１２は、サスペンションスプリング１１と並行に配列されており、前記振動を減衰するものである。なお、車輪に連結されたナックルや、一端がナックルに連結されたロアアームなどがバネ下部材ＬＡに相当する。また、バネ上部材ＨＡは、サスペンションスプリング１１およびショックアブソーバ１２に支持される部材であり、車体もバネ上部材ＨＡに含まれる。
【００１３】
ショックアブソーバ１２は、図１および図２に示すように、シリンダ１２ａと、ピストン１２ｂと、ピストンロッド１２ｃとを備えている。シリンダ１２ａは、内部に粘性流体（例えば、オイルなど）が封入された筒状部材であり、その下端がバネ下部材ＬＡであるロアアームに連結されている。ピストン１２ｂは、シリンダ１２ａ内に配設され、シリンダ１２ａの内部空間を軸方向に移動可能に構成されている。これにより、ピストン１２ｂは、シリンダ１２ａの内部空間を上部空間１２ａ１と下部空間１２ａ２とに分割する。また、ピストン１２ｂには、連通路１２ｂ１が形成されている。連通路１２ｂ１は、上部空間１２ａ１に面する上面１２ｂ２と下部空間１２ａ２に面する下面１２ｂ３とに開口し、上部空間１２ａ１と下部空間１２ａ２とを連通している。ピストンロッド１２ｃは、棒状の部材であって、その一端がピストン１２ｂに接続され、その他端がバネ上部材ＨＡである車体に連結されている。
【００１４】
このように構成されたショックアブソーバ１２においては、車両走行中に路面凹凸などによってバネ下部材ＬＡが上下に振動した場合に、この上下振動がバネ下部材ＬＡからショックアブソーバ１２のシリンダ１２ａに伝達され、シリンダ１２ａも上下に振動する。このとき、ピストン１２ｂは、シリンダ１２ａ内に配設されているため、シリンダ１２ａの上下振動によって上下方向に相対変位する。そして、この相対変位に応じて、連通路１２ｂ１内を粘性流体が流通することにより粘性抵抗が発生し、この粘性抵抗が上下振動に対する減衰力となって、振動が減衰する。
【００１５】
また、サスペンション機構１０は、可変絞り機構１３を備えている。この可変絞り機構１３は、図２に示すように、ロータリバルブ１３ａと、アクチュエータ１３ｂと、コントロールロッド１３ｃとを有する。ロータリバルブ１３ａは、ピストン１２ｂに形成された連通路１２ｂ１に設けられていて、連通路１２ｂ１の少なくとも一部の流路断面積の大きさ、すなわち、バルブ開度ＯＰを変化させる。アクチュエータ１３ｂは、例えば、サーボモータを主要構成部品とするものであり、コントロールロッド１３ｃを介してロータリバルブ１３ａを作動させる。コントロールロッド１３ｃは、シール部材１３ｄにより気密性が確保された状態でピストンロッド１２ｃ内に挿通されており、ロータリバルブ１３ａとアクチュエータ１３ｂとを連結する。
【００１６】
この構成により、可変絞り機構１３においては、アクチュエータ１３ｂが段階的（間歇的）に作動してコントロールロッド１３ｃを所定回転角度ずつ回転させることにより、ロータリバルブ１３ａのバルブ開度ＯＰが複数段（例えば、９段）に渡り変更される。このように、ロータリバルブ１３ａのバルブ開度ＯＰが段階的に変更されることにより、連通路１２ｂ１の流路断面積が段階的に変更され、その結果、連通路１２ｂ１内を粘性流体が流通するときの抵抗力も変更される。したがって、ロータリバルブ１３ａのバルブ開度ＯＰが段階的に変更されれば、ショックアブソーバ１２の減衰力の大きさを表す減衰係数も段階的に変更される。
【００１７】
電気制御装置２０は、図１に示すように、可変絞り機構１３のアクチュエータ１３ｂの作動を制御するためのサスペンション電子制御ユニット２１（以下、単に、サスペンションＥＣＵ２１という）を備えている。サスペンションＥＣＵ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを主要構成部品とするマイクロコンピュータである。そして、サスペンションＥＣＵ２１は、後述する減衰力変更制御プログラムを含む各種プログラムを実行することにより、アクチュエータ１３ｂの駆動を制御して、ショックアブソーバ１２が発生する減衰力F（より詳しくは、減衰係数）を適宜変更する。このため、サスペンションＥＣＵ２１には、図１に示すように、バネ上加速度センサ２２と、バネ下加速度センサ２３と、ストロークセンサ２４と、タイヤ変位量センサ２５とが接続されている。
【００１８】
バネ上加速度センサ２２は、バネ上部材ＨＡとしての車体に組み付けられていて、絶対空間に対するバネ上部材ＨＡの上下方向の加速度を検出する。そして、バネ上加速度センサ２２は、検出したバネ上部材ＨＡの上下方向の加速度に応じた信号としてバネ上加速度xpb''をサスペンションＥＣＵ２１に出力する。バネ下加速度センサ２３は、バネ下部材ＬＡとしてのロワーアームなどに組み付けられていて、絶対空間に対するバネ下部材ＬＡの上下方向の加速度を検出する。そして、バネ下加速度センサ２３は、検出したバネ下部材ＬＡの上下方向の加速度に応じた信号としてバネ下加速度xpw''をサスペンションＥＣＵ２１に出力する。
【００１９】
ストロークセンサ２４は、バネ上部材ＨＡとバネ下部材ＬＡとの間に配置されていて、バネ上部材ＨＡとバネ下部材ＬＡとの間の相対変位量を検出する。そして、ストロークセンサ２４は、検出した相対変位量に応じた信号としてバネ上部材ＨＡの基準位置からの上下方向の変位量xpbとバネ下部材ＬＡの基準位置からの上下方向の変位量xpwとの差であるバネ上−バネ下相対変位量xpw−xpbをサスペンションＥＣＵ２１に出力する。タイヤ変位量センサ２５は、タイヤＷの変位量を検出するものである。そして、タイヤ変位量センサ２５は、検出したタイヤの変位量に応じた信号として路面の基準位置からの変位量xprとバネ下部材ＬＡの基準位置からの上下方向の変位量xpwとの差であるバネ下相対変位量xpr−xpwをサスペンションＥＣＵ２１に出力する。
【００２０】
ここで、バネ上加速度センサ２２およびバネ下加速度センサ２３は車両上方への加速度を正の加速度として検出し、車両下方への加速度を負の加速度として検出する。また、ストロークセンサ２４は、バネ上部材ＨＡの基準位置から車両上方への変位を正の変位とするとともに車両下方への変位を負の変位とし、バネ下部材ＬＡの基準位置から車両上方への変位を正の変位とするとともに車両下方への変位を負の変位として相対変位量を検出する。さらに、タイヤ変位量センサ２５は、バネ下部材ＬＡの基準位置から車両上方への変位を正の変位とするとともに車両下方への変位を負の変位とし、路面の基準位置から上方への変位を正の変位とするとともに下方への変位を負の変位として相対変位量を検出する。
【００２１】
さらに、サスペンションＥＣＵ２１には、図１に示すように、アクチュエータ１３ｂの作動を制御するための駆動回路２６が接続されている。この構成により、サスペンションＥＣＵ２１は、駆動回路２６を駆動制御することにより、アクチュエータ１３ｂを作動させてショックアブソーバ１２の減衰力F（減衰係数）すなわち減衰力特性を変更するようになっている。
【００２２】
次に、上記のように構成したサスペンション装置の作動について説明する。運転者が図示しないイグニッションスイッチをオン状態にすると、サスペンションＥＣＵ２１は、図３に示す減衰力変更制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。以下、この減衰力変更制御プログラムを詳細に説明する。
【００２３】
この減衰力変更制御プログラムは、ステップＳ１０にて、その実行が開始される。そして、続くステップＳ１１において、サスペンションＥＣＵ２１は、バネ上加速度センサ２２、バネ下加速度センサ２３、ストロークセンサ２４およびタイヤ変位量センサ２５からそれぞれの検出値、具体的には、バネ上加速度xpb''、バネ下加速度xpw''、バネ上−バネ下相対変位量xpw−xpbおよびバネ下相対変位量xpr−xpwを入力する。
【００２４】
続いて、サスペンションＥＣＵ２１は、ステップＳ１２にて、前記ステップＳ１１にて入力したバネ上加速度xpb''およびバネ下加速度xpw''をそれぞれ時間積分してバネ上部材ＨＡの上下方向の速度であるバネ上速度xpb'およびバネ下部材ＬＡの上下方向の速度であるバネ下速度xpw'を計算する。さらに、サスペンションＥＣＵ２１は、計算したバネ上速度xpb'およびバネ下速度xpw'を用いて、これら各速度の差であるバネ上−バネ下相対速度V（＝xpw'−xpb'）を計算する。なお、バネ上−バネ下相対速度Vの算出については、前記ステップＳ１１にて入力したバネ上−バネ下相対変位量xpw−xpbを時間微分して計算することも可能である。そして、サスペンションＥＣＵ２１は、バネ上速度xpb'、バネ下速度xpw'およびバネ上−バネ下相対速度Vを計算すると、ステップＳ１３に進む。
【００２５】
ここで、バネ上速度xpb'およびバネ下速度xpw'は、車両上方に向かう速度を正の速度として計算され、車両下方に向かう速度を負の速度として計算される。また、バネ上−バネ下相対速度Vは、バネ上部材ＨＡとバネ下部材ＬＡとの間隔が狭まる方向に向かう速度を正の速度として計算され、前記間隔が広がる方向に向かう速度を負の速度として計算される。
【００２６】
ステップＳ１３においては、サスペンションＥＣＵ２１は、ショックアブソーバ１２が発生すべき減衰力Fを決定する要求減衰係数CHを計算する。なお、本実施形態においては、サスペンションＥＣＵ２１は、周知の非線形Ｈ∞制御理論を用いて要求減衰係数CHを計算する。以下、この非線形Ｈ∞制御理論を用いた要求減衰係数CHの計算について簡単に説明しておく。
【００２７】
この実施形態において計算される要求減数係数CHは、減衰係数の可変部分（非線形部分）である可変減衰係数CVと、減衰係数の固定部分（線形部分）である固定減衰係数CSとの和により表される。ここで、可変減衰係数CVは、前記ステップＳ１１にて入力された各センサ２２〜２５による検出値および前記ステップＳ１２にて計算された値を用いて計算されるものである。また、固定減衰係数CSは、ショックアブソーバ１２の仕様によって予め定められるものであり、例えば、ショックアブソーバ１２および可変絞り機構３０により実現可能な減衰係数の最大値と最小値の中間の値付近の減衰係数に設定することができる。
【００２８】
そして、可変減衰係数CVの計算においては、一般的に、図４に示すような車両の単輪モデルが想定され、バネ上部材ＨＡの基準位置からの上下変位量をxpb、バネ下部材ＬＡの基準位置からの上下変位量をxpw、路面の基準位置からの上下変位量をxprとすると、車輪の単輪モデルにおけるバネ上部材ＨＡとバネ下部材ＬＡの運動方程式はそれぞれ下記式（１），式（２）で表すことができる。
【数１】
2010095211.tif 000003
【数２】
2010095211.tif 000004
【００２９】
ただし、前記式（１），式（２）において、Mbはバネ上部材ＨＡの質量を表し、Mwはバネ下部材ＬＡの質量を表し、Ksはサスペンションスプリング１１のバネ定数を表し、KtはタイヤＷのバネ定数を表す。また、前記式（１），式（２）における上下変位量xpb、上下変位量xpwおよび上下変位量xprは、各基準位置から上方向への変位を正の変位とし、下方向への変位を負の変位とする。
【００３０】
また、制御入力uを可変減衰係数CV、外乱w1を路面の上下変位速度xpr'とし、このモデルを状態空間表現すると、下記式（３）により表される。
【数３】
2010095211.tif 000005
ただし、前記（３）中におけるxp，Ap，Bp1，Bp2(xp)は下記式（４）により表される。
【数４】
2010095211.tif 000006
【００３１】
ここで、サスペンション装置の特性向上の目標は、バネ上部材ＨＡの振動に大きく影響するバネ上速度xpb'、車両の乗り心地に大きく影響するバネ上加速度xpb''、およびバネ下部材ＬＡの振動に大きく影響するバネ上−バネ下相対速度Vを同時に抑制することである。したがって、評価出力zpとして、バネ上速度xpb'、バネ上加速度xpb''およびバネ上−バネ下相対速度Vが用いられる。また、サスペンション装置においては、バネ上加速度xpb''およびバネ上−バネ下相対変位量xpw−xpbが比較的検出されやすいため、バネ上加速度xpb''およびバネ上−バネ下相対変位量xpw−xpbが観測出力ypとされる。なお、この観測出力ypには、観測ノイズw2が含まれているとする。そして、これらを状態空間表現すると、下記式（５）および式（６）によって表すことができる。
【数５】
2010095211.tif 000007
【数６】
2010095211.tif 000008
【００３２】
ただし、前記式（５）および式（６）におけるzp，yp，Cp1，Dp12(xp)，Cp2，Dp21，Dp22(xp)は、それぞれ、下記式（７）により表される。
【数７】
2010095211.tif 000009
【００３３】
ここで、モデルの状態空間表現を表す前記式（３）の右辺第三項においては、係数Bp2(xp)に状態量xpが含まれ、このBp2(xp)に制御入力uが乗算されている。したがって、このシステムは双線形システムであり、状態量xpの原点近傍では制御入力uが作用せずに不可制御となる。この問題を解決するために、非線形や重み関数を用いた非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系が設計される。
【００３４】
今、非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系を設計するために、評価出力zpと制御入力uに周波数重みを加えた図５に示すような非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系の一般化プラントを想定する。ここで、周波数重みとは、重みの大きさが周波数に応じて変化する重みであり、伝達関数で与えられる動的な重みのことである。この周波数重みを用いることにより、制御性能を上げたい周波数帯域の重みを大きくし、制御性能を無視してよい周波数帯域に関しては重みを小さくすることが可能となる。
【００３５】
そして、図５に示した一般化プラントにおいては、評価出力zpと制御入力uに周波数重みWs(s)，Wu(s)がそれぞれ乗算され、さらに、下記式（８）によって表される条件を満たす状態量xについての非線形な重み関数a1(x)，a2(x)がそれぞれ乗算される。
【数８】
2010095211.tif 000010
【００３６】
ここで、周波数重みWs(s)に対する状態空間表現は、周波数重みWs(s)の状態量xw、周波数重みWs(s)の出力zwおよび各定数行列Aw，Bw，Cw，Dwにより、下記式（９）によって表される。また、周波数重みWu(s)に対する状態空間表現は、周波数重みWu(s)の状態量xu、周波数重みWu(s)の出力zuおよび各定数行列Au，Bu，Cu，Duにより、下記式（１０）によって表される。
【数９】
2010095211.tif 000011
【数１０】
2010095211.tif 000012
【００３７】
そして、前記式（９）および式（１０）を用いることにより、前記式（３）によって表される状態空間表現は、下記式（１１）のように表される。
【数１１】
2010095211.tif 000013
ただし、前記式（１１）において、状態量x、各係数行列A，B1，B2(x)，C11，D121(x)，C12，D122(x)は、下記式（１２）に示すように表現される。
【数１２】
2010095211.tif 000014
【００３８】
また、前記式（１１）によって表される状態空間表現は、下記式（１３）によって表される条件を考慮することによって、下記式（１４）のように表される。
【数１３】
2010095211.tif 000015
【数１４】
2010095211.tif 000016
【００３９】
ここで、係数行列D122-1が存在し、所定の正定数γに対して下記式（１５）によって表されるリカッチ方程式を満たす正定対称解Pが存在し、かつ、重み関数a1(x)，a2(x)が下記式（１６）の制約条件を満たす場合、閉ループシステムが内部安定となり、かつ、外乱に対するロバスト性を表すL2ゲインが正定数γ以下となる制御入力u（＝k(x)）は、下記式（１７）によって表される。
【数１５】
2010095211.tif 000017
【数１６】
2010095211.tif 000018
【数１７】
2010095211.tif 000019
【００４０】
そして、前記式（１６）を満たす重み関数a1(x)，a2(x)が下記式（１８）にように表わされた場合、前記式（１７）によって表される制御入力u＝k(x)は、下記式（１９）のように表される。
【数１８】
2010095211.tif 000020
【数１９】
2010095211.tif 000021
ただし、前記式（１８）および式（１９）中のm1(x)は、任意の正定関数である。
【００４１】
このように導出される前記式（１９）に基づいて、制御入力u、すなわち、可変減衰係数CVを計算すると、サスペンションＥＣＵ２１は、予め設定された固定減衰係数CSを加算して要求減衰係数CHを計算する。そして、サスペンションＥＣＵ２１は、要求減衰係数CHを計算すると、ステップＳ１４に進む。
【００４２】
ステップＳ１４においては、サスペンションＥＣＵ２１は、前記ステップＳ１３にて計算した要求減衰係数CHを用いて、要求減衰力Freqを計算する。すなわち、サスペンションＥＣＵ２１は、要求減衰係数CHとバネ上−バネ下相対速度Vとを乗算して要求減衰力Freqを計算する。
【００４３】
ここで、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて計算された要求減衰係数CHを用いて計算される要求減衰力Freqのバネ上−バネ下相対速度Vの変化に対する変化は、図６に示すように、原点を中心として第一象限および第三象限に描かれる滑らかなリサージュ曲線によって表されるＦ−Ｖ特性として得られる。そして、このＦ−Ｖ特性によれば、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が大きいときには、制御目標としての要求減衰力Freqの制御幅が広がり、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が小さくなる原点近傍においては、相対速度Vに対する要求減衰力Freqのへ変化特性が線形となって制御幅が極めて小さくなる。
【００４４】
ところで、サスペンションＥＣＵ２１は、ショックアブソーバ１２の減衰力Fを変更制御するにあたり、後述するように、まず、要求減衰力Freqに最も近い減衰力Fに対応するバルブ開度ＯＰを選択して決定する。そして、この決定したバルブ開度ＯＰとすることにより、ショックアブソーバ１２は、要求減衰力Freqに極めて近い減衰力Fを発生する。
【００４５】
しかし、要求減衰力Freqの制御幅が極めて小さくなるバネ上−バネ下相対速度Vの微低速域では、要求減衰係数CHがほぼ固定減衰係数CS（線形減衰係数）となって計算される要求減衰力Freqの値そのものが小さくてほとんど変化しないため、要求減衰力Freqの変化が乗り心地の悪化に与える影響は小さい。一方で、バネ上−バネ下相対速度Vの微低速域では、図６および図７にて直線により示すように、バルブ開度ＯＰの変更に伴う減衰力Fの差（より具体的には、図６および図７に示す直線の傾き差）が混み合っているため、計算される要求減衰力Freqの僅かな差によってバルブ開度ＯＰが変化しやすくなる。すなわち、バネ上−バネ下相対速度Vの微低速域では、ショックアブソーバ１２に要求される要求減衰力Freqがほとんど変化しない状況であっても、バルブ開度ＯＰは頻繁に変更される状況が発生し、その結果、ショックアブソーバ１２の耐久性、特に、可変絞り機構１３のシール部材１３ｄの摩耗が発生して耐久性に影響を与える可能性がある。
【００４６】
そこで、サスペンションＥＣＵ２１は、前記ステップＳ１４にて要求減衰力Freqを計算すると、ステップＳ１５にて、バネ上−バネ下相対速度Vが予め設定された小さな基準速度Vo未満であるか否かを判定する。ここで、基準速度Voは、相対速度Vに対する要求減衰力Freqの変化特性が線形となるバネ上−バネ下相対速度以内の速度として予め設定される。すなわち、サスペンションＥＣＵ２１は、バネ上−バネ下相対速度Vが基準速度Vo未満であれば、ショックアブソーバ１２が微低速域でストロークしている状況であるため、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１６に進む。一方、バネ上−バネ下相対速度Vが基準速度Vo以上であれば、ショックアブソーバ１２がある程度大きな速度でストロークしている状況であるため、サスペンションＥＣＵ２１は「Ｎｏ」と判定してステップＳ１７に進む。
【００４７】
ステップＳ１６においては、サスペンションＥＣＵ２１は、ショックアブソーバ１２のピストン１２ｂに形成された連通路１２ｂ１の流路断面積を段階的に変更するバルブ開度ＯＰの段数を予め設定された固定段に設定する。ここで、図７にてドットにより示すように、バネ上−バネ下相対速度Vが基準速度Vo未満であるときに計算される要求減衰力Freqは、固定減衰係数CS（すなわち線形減衰係数）に沿って、あるいは、固定減衰係数CSの周辺にて微小に変化する。したがって、設定される固定段としては、例えば、変更可能な段数のうち固定減衰係数CS（線形減衰係数）に近い段数（本実施形態においては、９段階に変更可能であるため５段または６段）であるとよい。そして、サスペンションＥＣＵ２１は、バルブ開度ＯＰの段数を所定の固定段に設定すると、ステップＳ１８に進む。
【００４８】
一方、ステップＳ１７においては、サスペンションＥＣＵ２１は、例えば、図示しないＲＯＭ内に予め記憶している減衰力特性テーブルを参照して、バルブ開度ＯＰを決定する。なお、この減衰力特性テーブルには、ショックアブソーバ１２および可変絞り機構１３により設定可能な全てのバルブ開度ＯＰの段数をパラメータとしたバネ上−バネ下相対速度Vに対するショックアブソーバ１２の減衰力Fのデータが記憶されている。また、この記憶データをＦ−Ｖ特性として示した場合には、図６にて中太実線で示した複数の曲線となる。そして、サスペンションＥＣＵ２１は、減衰力特性テーブルに記憶されている各減衰力の中から、前記ステップＳ１４にて計算した要求減衰力Freqに最も近い減衰力Fに対応するバルブ開度ＯＰの段数を選択して決定し、ステップＳ１８に進む。
【００４９】
ステップＳ１８においては、サスペンションＥＣＵ２１は、駆動回路２６を介して、前記ステップＳ１６または前記ステップＳ１７の処理により決定したバルブ開度ＯＰの段数に対応する信号をアクチュエータ１３ｂに出力する。そして、アクチュエータ１３ｂは、出力された信号に基づいてコントロールロッド１３ｃの回転変位を禁止したり、回転変位させて、前記決定されたバルブ開度ＯＰの段数に対応するようにロータリバルブ１３ａを作動させる。これにより、ショックアブソーバ１２は、要求減衰力Freqに最も近い減衰力Fを発生させる。
【００５０】
このように、アクチュエータ１３ｂの作動を制御すると、サスペンションＥＣＵ２１は、ステップＳ１９に進み、減衰力制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、所定の短い時間の経過後、ふたたび、ステップＳ１０にてプログラムの実行を開始する。
【００５１】
以上の説明からも理解できるように、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて要求減衰力Freqが計算され、この計算された要求減衰力Freqに基づいてショックアブソーバ１２が減衰力Fを発生する車両のサスペンション装置においては、サスペンションＥＣＵ２１は、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が基準相対速度Vo未満であるときに、ショックアブソーバ１２が発生する減衰力Fの変更（すなわち、バルブ開度ＯＰの変更）を禁止することができる。これにより、ショックアブソーバ１２に対する減衰力Fの変更頻度を適切に減少させることができ、ショックアブソーバ１２に組み付けられる可変絞り機構１３の作動頻度を低減することができる。したがって、特に、コントロールロッド１３ｃに気密的に組み付けられるシール部材１３ｄの耐久性を長期にわたり確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る車両のサスペンション装置の全体概略図である。
【図２】図１のショックアブソーバおよび可変絞り機構の構成を具体的に示す図である。
【図３】図１のサスペンションＥＣＵにより実行される減衰力変更制御プログラムのフローチャートである。
【図４】非線形Ｈ∞制御理論に基づいて要求減衰係数を算出するために想定される車両の単輪モデルを示す図である。
【図５】非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系の一般化プラントを示すブロック図である。
【図６】非線形Ｈ∞制御理論に基づいて要求減衰係数を算出した場合におけるＦ−Ｖ特性を示す図である。
【図７】図６のＦ−Ｖ特性のうち、バネ上−バネ下相対速度の絶対値が小さい微低速域を拡大した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…サスペンション機構、１１…サスペンションスプリング、１２…ショックアブソーバ、１２ａ…シリンダ、１２ｂ…ピストン、１２ｂ１…連通路、１２ｃ…ピストンロッド、１３…可変絞り機構、１３ａ…ロータリバルブ、１３ｂ…アクチュエータ、１３ｃ…コントロールロッド、１３ｄ…シール部材、２０…電気制御装置、２１…サスペンションＥＣＵ、２２…バネ上加速度センサ、２３…バネ下加速度センサ、２４…ストロークセンサ、２５…タイヤ変位量センサ、２６…駆動回路、ＨＡ…バネ上部材、ＬＡ…バネ下部材、ＯＰ…バルブ開度
【図１】
2010095211.tif 000022
【図２】
2010095211.tif 000023
【図３】
2010095211.tif 000024
【図４】
2010095211.tif 000025
【図５】
2010095211.tif 000026
【図６】
2010095211.tif 000027
【図７】
2010095211.tif 000028