(57)【要約】【課題】  減衰力変更制御が路面からの振動を減衰することに対して追従できていない場合であっても、乗り心地の悪化を抑制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、バネ上加速度センサ２２から入力したバネ上加速度xpb''を表す信号およびバネ下加速度センサ２３から入力したバネ下加速度xpw''を表す信号を比較的高周波側の帯域にてバンドパスフィルタ処理する。そして、バンドパスフィルタ処理によって通過した最大信号振幅bと最大信号振幅aを取得する。次いで、ＥＣＵ２１は、最大信号振幅aに対する最大信号振幅bの比の値と予め「１」以下に設定された性能目標指数αとを比較し、b／aの値がαよりも大きいときは、制御追従性が悪化しているため、バネ上−バネ下相対速度Vが基準相対速度Vo以上のときの要求減衰力Freqを一定の要求減衰力Fconstに設定する。【選択図】  図１
2010095210.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、
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、
前記バネ下加速度検出手段によって検出された前記バネ下部材の加速度の大きさに対する前記バネ上加速度検出手段によって検出された前記バネ上部材の加速度の大きさの比の値が、前記減衰力発生手段の発生する減衰力によって前記バネ上部材の振動が減衰されていることを判定するために予め設定された所定の値よりも大きいか否かを判定する比較判定手段と、
前記比較判定手段によって前記比の値が前記所定の値よりも大きいと判定されたときであって、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−バネ下相対速度の絶対値が予め設定された基準相対速度以上であるときに、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予め定められた所定の一定値に設定する要求減衰力設定手段と、
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、または、前記要求減衰力設定手段によって所定の一定値に設定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、
前記要求減衰力計算手段が、
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する要求減衰係数算出手段を備えており、
前記要求減衰係数算出手段によって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、前記要求減衰力を計算す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、
前記比較判定手段が、
前記バネ下加速度検出手段によって検出された前記バネ下部材の加速度を表す信号を所定の周波数の帯域によってバンドバスフィルタ処理した後における前記バネ下部材の加速度の最大振幅を検出するバネ下加速度最大振幅検出手段と、
前記バネ上加速度検出手段によって検出された前記バネ上部材の加速度を表す信号を所定の周波数の帯域によってバンドバスフィルタ処理した後における前記バネ上部材の加速度の最大振幅を検出するバネ上加速度最大振幅検出手段とを備えており、
前記バネ下加速度最大振幅検出手段によって検出された前記バネ下部材の加速度の最大振幅に対する前記バネ上加速度最大振幅検出手段によって検出された前記バネ上部材の加速度の最大振幅の比の値が、前記予め設定された所定の値よりも大きいか否かを判定することを特徴とする車両のサスペンション装置。
【請求項４】
前記比較判定手段が用いる前記所定の値は、「１」以下の値に予め設定される請求項１に記載した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。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。
【０００３】
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、バネ上上下加速度に基づいて路面状態を精度良く判定し、この判定した路面状態に応じてダンパの減衰力を制御することによって、種々の路面状態における乗り心地を確保できる路面状態判定方法が示されている。この従来の路面状態判定方法は、バネ上上下加速度センサで検出したサスペンション装置のバネ上上下加速度をバンドパスフィルタリングし、０．７Ｈｚ〜１．０Ｈｚのバネ上共振周波数領域の振動の実効値と、バネ上共振周波数領域およびバネ下共振周波数領域の中間の３．０Ｈｚ〜８．０Ｈｚの中間周波数領域の振動の実効値とを算出し、（バネ上共振周波数領域の振動の実効値）／（中間周波数領域の振動の実効値）で表される比を閾値と比較することで、路面状態の判定精度を高めている。そして、この判定した路面状態に応じてダンパの減衰力を制御するようになっている。
【０００４】
また、例えば、下記特許文献２には、制御違和感の少ない滑らかな制御を行うことができる減衰力可変ショックアブソーバ制御装置が示されている。この従来の制御装置は、バネ上速度およびバネ上−バネ下相対速度に基づくアクチュエータ信号指示値を算出し、この算出した値により可変絞りバルブを制御して減衰力を調整するようになっている。そして、付与される減衰力により車両挙動がかえって増長されるときには、減衰力をやや低めに補正するようになっている。
【０００５】
さらに、例えば、下記特許文献３には、バネ下共振を誘う路面振動入力を効果的に低減する車両のサスペンション装置が示されている。この従来の車両のサスペンション装置は、バネ上の加速度信号がフィードバック回路に入力され、バネ下の共振を誘う路面振動入力に相当する基準信号を生成し、この基準信号とバネ下加速度信号とをフィルタ回路に入力するようになっている。そして、このフィルタ回路がフィードフォワード制御となるものであり、フィルタ回路の制御ゲインはバネ下加速度信号がキャンセルされるようになっている。
【特許文献１】特開２００６−８２７５５号公報
【特許文献２】特開平６−１０６９４４号公報
【特許文献３】特開平６−１０６９３８号公報
【発明の開示】
【０００６】
ところで、上記特許文献１〜３に示された車両のサスペンション装置においては、ダンパ（ショックアブソーバ）の減衰力が常に変更できることを前提としている。しかし、バネ上−バネ下相対速度が大きくなるとより大きな減衰力が要求され、この場合、要求される減衰力をタイミング良く発生できない、すなわち、制御が追従できない場合がある。また、バネ上部材の振動の周波数が高くなるのに伴って、例えば、アクチュエータの応答遅れなどが発生する可能性があり、この場合にも、要求される減衰力をタイミング良く発生できない、すなわち、制御追従できない場合がある。このように、制御が追従できない状況では、例えば、振動を減衰するための減衰力が遅れて付与される可能性が高く、その結果、乗り心地の悪化が懸念される。
【０００７】
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、減衰力変更制御されるサスペンション装置において、減衰力変更制御が路面からの振動を減衰することに対して追従できていない場合であっても、乗り心地の悪化を抑制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。
【０００８】
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、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、前記バネ下加速度検出手段によって検出された前記バネ下部材の加速度の大きさに対する前記バネ上加速度検出手段によって検出された前記バネ上部材の加速度の大きさの比の値が、前記減衰力発生手段の発生する減衰力によって前記バネ上部材の振動が減衰されていることを判定するために予め設定された所定の値よりも大きいか否かを判定する比較判定手段と、前記比較判定手段によって前記比の値が前記所定の値よりも大きいと判定されたときであって、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−バネ下相対速度の絶対値が予め設定された基準相対速度以上であるときに、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予め定められた所定の一定値に設定する要求減衰力設定手段と、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、または、前記要求減衰力設定手段によって所定の一定値に設定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。この場合、前記比較判定手段が用いる前記所定の値は、「１」以下の値に予め設定されるとよい。
【０００９】
また、この場合、前記要求減衰力計算手段が、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する要求減衰係数算出手段を備えており、前記要求減衰係数算出手段によって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、前記要求減衰力を計算するとよい。
【００１０】
また、前記比較判定手段が、前記バネ下加速度検出手段によって検出された前記バネ下部材の加速度を表す信号を所定の周波数の帯域によってバンドバスフィルタ処理した後における前記バネ下部材の加速度の最大振幅を検出するバネ下加速度最大振幅検出手段と、前記バネ上加速度検出手段によって検出された前記バネ上部材の加速度を表す信号を所定の周波数の帯域によってバンドバスフィルタ処理した後における前記バネ上部材の加速度の最大振幅を検出するバネ上加速度最大振幅検出手段とを備えており、前記バネ下加速度最大振幅検出手段によって検出された前記バネ下部材の加速度の最大振幅に対する前記バネ上加速度最大振幅検出手段によって検出された前記バネ上部材の加速度の最大振幅の比の値が、前記予め設定された所定の値よりも大きいか否かを判定するとよい。
【００１１】
これらによれば、比較判定手段は、バネ下部材の加速度の大きさに対するバネ上部材の加速度の大きさの比が、バネ上部材の振動が減衰されていることを判定するために「１」以下の値に予め設定された所定の値よりも大きいか否かを判定することによって、減衰力を変更してばね上部材の振動を減衰させる制御が追従しているか否かを判定することができる。特に、所定の周波数の帯域によってバンドパスフィルタ処理したバネ下部材の加速度の最大振幅に対するバネ上部材の加速度の最大振幅の比と前記所定の値とを比較判定することにより、例えば、バンドパスフィルタ処理を高周波帯域で行うことによって、バネ上部材の高周波域における振動に対する制御追従性の悪化をより的確に判定することができる。
【００１２】
そして、要求減衰力設定手段は、バネ上部材の振動（より好ましくは、バネ上部材の高周波域における振動）に対する制御追従性の悪化した状態で、バネ上−バネ下相対速度が基準相対速度以上であるときには、要求減衰力を所定の一定値、より具体的には、要求減衰力計算手段によって、例えば、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて計算される要求減衰力よりも小さくなる一定の要求減衰力に設定することができ、減衰力変更手段がこの設定された一定の要求減衰力に変更することができる。これにより、減衰力発生手段は、設定された一定の要求減衰力を発生させることにより、応答遅れ等に起因する乗り心地を悪化を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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】
2010095210.tif 000003
【数２】
2010095210.tif 000004
【００３１】
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。
【００３２】
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】
2010095210.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】
2010095210.tif 000006
【００３３】
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】
2010095210.tif 000007
【数６】
2010095210.tif 000008
【００３４】
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】
2010095210.tif 000009
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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】
2010095210.tif 000010
【００３８】
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】
2010095210.tif 000011
【数１０】
2010095210.tif 000012
【００３９】
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】
2010095210.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】
2010095210.tif 000014
【００４０】
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】
2010095210.tif 000015
【数１４】
2010095210.tif 000016
【００４１】
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】
2010095210.tif 000017
【数１６】
2010095210.tif 000018
【数１７】
2010095210.tif 000019
【００４２】
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】
2010095210.tif 000020
【数１９】
2010095210.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。
【００４３】
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。ここで、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて計算される要求減衰係数CHを用いてショックアブソーバ１２の減衰力Fを制御した場合には、図６に示すような、バネ上−バネ下相対速度Vの変化に対する減衰力Fの変化を表すＦ−Ｖ特性が得られる。より具体的に、得られるＦ−Ｖ特性は、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。そして、このＦ−Ｖ特性においては、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が大きいときに制御目標としての減衰力Fが大きくなって制御幅が広がり、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が小さいときに減衰力Fは相対速度Vに対して線形変化して制御幅が極めて小さくなる。
【００４４】
ところで、上述したように、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が大きいとき、言い換えれば、バネ上部材ＨＡが比較的高い周波数で振動しているときには、減衰力Fの制御幅が広がる。この場合、この振動に追従してアクチュエータ１３ｂを駆動させてショックアブソーバ１２が要求減衰係数CHによって決定される大きな減衰力Fを発生させることが望ましい。
【００４５】
しかし、現実的には、アクチュエータ１３ｂの応答性や要求減衰係数CHの演算周期などに起因して、特に、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が大きい（すなわち、バネ上部材ＨＡが比較的高い周波数で振動している）状況では、ショックアブソーバ１２に大きな減衰力Fを発生させる減衰力変更制御が良好に追従できない場合がある。このように、減衰力変更制御が良好に追従できない状況においては、適切なタイミングにより、バネ上部材ＨＡの振動（共振）を抑制するための大きな減衰力Fが発生しないため、乗り心地の悪化が顕著に現れる場合がある。このため、サスペンションＥＣＵ２１は、前記ステップＳ１３にて要求減衰係数CHを計算すると、ステップＳ１４に進む。
【００４６】
ステップＳ１４においては、サスペンションＥＣＵ２１は、減衰力変更制御がバネ上部材ＨＡに発生した振動の抑制に追従できていない、言い換えれば、ショックアブソーバ１２の減衰力Fを変更することによってバネ上部材ＨＡに発生している振動（共振）が抑制できていないかを判定する。以下、このことを以下に具体的に説明する。
【００４７】
今、バネ上部材ＨＡに発生した振動（共振）の抑制（低下）を乗り心地制御の目標とすると、良好な乗り心地とされるのは、図７に示すＰＳＤ(Power Spectrum Density)ように、減衰力変更制御に伴ってバネ上部材ＨＡのバネ上加速度xpb''が低下する場合である。言い換えれば、バネ下部材ＬＡのバネ下加速度xpw''の大きさに対してバネ上加速度xpb''の大きさが小さく、すなわち、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されているときに、良好な乗り心地となり、このときには、減衰力変更制御がバネ上部材ＨＡに発生した振動の抑制に追従しているといえる。
【００４８】
このことに基づき、サスペンションＥＣＵ２１は、前記ステップＳ１１にてバネ上加速度センサ２２およびバネ下加速度センサ２３から入力したバネ上加速度xpb''を表す信号およびバネ下加速度xpw''を表す信号を用いて、減衰力変更制御がバネ上部材ＨＡに発生した振動の抑制に追従できていないかを判定する。具体的に説明すると、サスペンションＥＣＵ２１は、まず、バネ上加速度センサ２２から入力したバネ上加速度xpb''を表す信号とバネ下加速度センサ２３から入力したバネ下加速度xpw''を表す信号を周知のバンドパスフィルタ処理（ＢＰＦ処理）する。なお、このバンドパスフィルタ処理においては、制御が追従できないことによって乗り心地の悪化が顕著に現れる比較的高周波側（例えば、５〜６Ｈｚ程度）のバンド（帯域）を設定して処理を行う。
【００４９】
次に、サスペンションＥＣＵ２１は、バンドパスフィルタ処理によって通過したバネ上加速度xpb''を表す信号波形（以下、この通過した信号波形をバネ上信号波形という）およびバネ下加速度xpw''を表す信号波形（以下、この通過した信号波形をバネ下信号波形という）のそれぞれの最大信号振幅（すなわちピーク値）を比較する。すなわち、サスペンションＥＣＵ２１は、図８に示すように、バネ上信号波形の最大信号振幅bを取得するとともにバネ下信号波形の最大信号振幅aを取得する。
【００５０】
そして、サスペンションＥＣＵ２１は、バネ下信号波形の最大信号振幅aに対するバネ上信号波形の最大信号振幅bの比b／aの値が、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されていることを判定するために予め設定された性能目標指数αよりも大きいか否かを判定する。ここで、性能目標指数αは、「１」以下の値に設定されるものである。すなわち、サスペンションＥＣＵ２１は、比b／aの値が性能目標指数αよりも大きいときには、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されていないため、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１５に進む。一方、比b／aの値が性能目標指数α以下であるときには、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されているため、「Ｎｏ」と判定してステップＳ１６に進む。
【００５１】
ステップＳ１５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の絶対値が予め決定された基準速度Vo以上となるときの要求減衰力Freqを予め設定された一定の要求減衰力Fconstに設定する。すなわち、このステップＳ１５が実行される状況は、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されていない状況であってバネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が基準速度Vo以上となるとき、言い換えれば、減衰力変更制御が追従できておらずショックアブソーバ１２が適切なタイミングによってバネ上部材ＨＡの振動（共振）を抑制する大きな減衰力Fを発生できない状況である。このため、サスペンションＥＣＵ２１は、図６にて太線で示すように、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が基準速度Vo以上ではアクチュエータ１３ｂの応答性が確保できて乗り心地の顕著な悪化を抑制できる程度に予め実験的に小さく設定された一定値Fconstを要求減衰力Freqとして設定する。これにより、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されていない状況であってバネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が基準速度Vo以上では、後述するように、ショックアブソーバ１２が良好な制御追従性によって一定値Fconstに最も近い減衰力Fを発生することができる。
【００５２】
なお、このステップＳ１５の処理において、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されていない状況であってもバネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が基準速度Vo未満のときは、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。そして、サスペンションＥＣＵ２１は、ステップＳ１７に進む。
【００５３】
一方、ステップＳ１６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、このステップＳ１６が実行される状況は、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されている状況、言い換えれば、減衰力変更制御が良好に追従しており、ショックアブソーバ１２が適切なタイミングによってバネ上部材ＨＡの振動（共振）を抑制する減衰力Fを発生できる状況である。このため、前記ステップＳ１３にて計算した要求減衰係数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。そして、サスペンションＥＣＵ２１は、ステップＳ１７に進む。
【００５４】
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、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を決定する。ここで、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。なお、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Ｓ１５または前記ステップＳ１６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。
【００５５】
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Ｓ１７にて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を回転変位させ、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。
【００５６】
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。
【００５７】
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、サスペンションＥＣＵ２１は、比較的高周波帯域のバンドパスフィルタ処理したバネ下信号波形の最大信号振幅aに対するバネ上信号波形の最大信号振幅bの比b／aが、バネ上部材ＨＡの振動が減衰されていることを判定するために「１」以下の値に予め設定された性能目標指数αよりも大きいか否かを判定することによって、バネ上加速度xpb''の振幅が低振幅化されているか、すなわち、減衰力変更制御が追従しているか否かを判定することができる。これにより、バネ上部材ＨＡの高周波域における振動に対する制御追従性の悪化をより的確に判定することができる。
【００５８】
そして、サスペンションＥＣＵ２１は、制御追従性の悪化した状態で、バネ上−バネ下相対速度Vが基準相対速度Vo以上であるときには、要求減衰力Freqを一定の要求減衰力Fconst、より具体的には、前記ステップＳ１３にて非線形Ｈ∞制御理論に基づいて計算される要求減衰係数CHを用いて計算される要求減衰力Freqよりも小さくなる一定の要求減衰力Fconstに設定することができる。これにより、ショックアブソーバ１２は、設定された一定の要求減衰力Fconstを発生させることにより、応答遅れ等に起因する乗り心地を悪化を効果的に抑制することができる。
【００５９】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態においては、要求減衰係数Creqを非線形Ｈ∞制御理論に基づいて計算して要求減衰力Freqを計算するように実施した。しかしながら、その他周知の計算方法（例えば、スカイフック制御理論に基づく計算方法など）に従って要求減衰係数Creqおよび要求減衰力Freqを計算した場合であっても、バネ上−バネ下相対速度Vの絶対値が大きくなると、上述した追従性が悪化する場合がある。したがって、非線形Ｈ∞制御理論に基づく計算方法以外の計算方法によって要求減衰係数Creqを計算し、この要求減衰係数Creqに基づいてショックアブソーバ１２の要求減衰力Freqを計算して減衰力変更制御を実施する場合であっても、上記実施形態と同様に、制御追従状態を判定し、追従していない場合には要求減衰力Freqを予め設定された一定値Fconstに設定して実施可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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】周波数とバネ上加速度ＰＳＤとの関係を示すグラフである。
【図８】バネ上加速度およびばね下加速度の最大信号振幅を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６２】
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、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】
2010095210.tif 000022
【図２】
2010095210.tif 000023
【図３】
2010095210.tif 000024
【図４】
2010095210.tif 000025
【図５】
2010095210.tif 000026
【図６】
2010095210.tif 000027
【図７】
2010095210.tif 000028
【図８】
2010095210.tif 000029