(57)【要約】【課題】  バネ上の制振性能を確保しながら、路面の段差の乗り越え時等にバネ下の制振を有効に行えるようにする。【解決手段】  車両のサスペンション装置のダンパーのダンパー変位およびダンパー速度の積が所定の閾値を超えた場合に、ダンパーの減衰力をダンパー変位とダンパー速度との積に基づいて制御するので、バネ上の制振性能を確保しながら、バネ下の振動状態を的確に把握して大きな段差の乗り越え時等に発生するバネ下振動を効果的に制振することができる。しかも他の制御と組み合わせた場合でも、段差の乗り越え時のようなダンパー変位およびダンパー速度が共に大きくなってバネ下の制振が必要になった場合にのみ本制御を行うことで、他の制御との干渉を防止することができる。またダンパー変位検出手段で検出したダンパー変位を微分処理してダンパー速度を検出するので、検出手段の数を削減することができる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のサスペンション装置（Ｓ）に設けられたダンパー（１４）の減衰力を、制御手段（Ｕ）により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーにおいて、
ダンパー変位を検出するダンパー変位検出手段（Ｓｂ）と、ダンパー速度を検出するダンパー速度検出手段（１６）とを備え、
前記制御手段（Ｕ）は、ダンパー変位およびダンパー速度の積に基づいてダンパー（１４）の減衰力を制御することを特徴とする可変減衰力ダンパー。
【請求項２】
前記制御手段（Ｕ）は、ダンパー変位およびダンパー速度の積が所定の閾値を超えた場合に、前記積に基づいてダンパー（１４）の減衰力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の可変減衰力ダンパー。
【請求項３】
前記ダンパー速度検出手段（１６）は前記ダンパー変位検出手段（Ｓｂ）で検出したダンパー変位を微分処理してダンパー速度を検出することを特徴とする、請求項１に記載の可変減衰力ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰力を、制御手段により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
サスペンション装置用の可変減衰力ダンパーの粘性流体として、磁界の作用で粘性が変化する磁気粘性流体（ＭＲＦ： Magneto-Rheological Fluids ）を採用し、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンに、その流体通路中の磁気粘性流体に磁界を作用させるためのコイルを設けたものが、下記特許文献１により公知である。この可変減衰力ダンパーによれば、コイルに通電して発生した磁界で流体通路中の磁気粘性流体の粘性を変化させることで、ダンパーの減衰力を任意に制御することができる。
【０００３】
またバネ上加速度センサで検出したバネ上加速度を積分したバネ上速度と、ダンパー変位センサで検出したダンパー変位を微分したダンパー速度とを比較し、その大小関係に応じてダンパーの減衰力を制御することで、バネ上の一次共振を抑制しつつバネ下の振動を抑制して乗り心地性能および操縦安定性能の向上を図るものが、下記特許文献２により公知である。
【特許文献１】特開昭６０−１１３７１１号公報
【特許文献２】特開平９−３９５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バネ上挙動の制振を目的とする従来のスカイフック制御では、バネ上加速度に基づいてダンパーの減衰力を制御しているためにバネ下からの入力がいなされてしまい、路面の段差の乗り越え時等にバネ下から入力される振動を収束させる大きな減衰力を発生させることができなかった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バネ上の制振性能を確保しながら、路面の段差の乗り越え時等にバネ下の制振を有効に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰力を、制御手段により車両の運動状態に応じて可変制御する可変減衰力ダンパーにおいて、ダンパー変位を検出するダンパー変位検出手段と、ダンパー速度を検出するダンパー速度検出手段とを備え、前記制御手段は、ダンパー変位およびダンパー速度の積に基づいてダンパーの減衰力を制御することを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段は、ダンパー変位およびダンパー速度の積が所定の閾値を超えた場合に、前記積に基づいてダンパーの減衰力を制御することを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ダンパー速度検出手段は前記ダンパー変位検出手段で検出したダンパー変位を微分処理してダンパー速度を検出することを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。
【０００９】
尚、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応し、実施例の微分器１６は本発明のダンパー速度検出手段に対応し、実施例のダンパー変位センサＳｂは本発明のダンパー変位検出手段に対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、車両のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰力を、ダンパー変位検出手段で検出したダンパー変位とダンパー速度検出手段で検出したダンパー速度との積に基づいて制御するので、バネ上の制振性能を確保しながら、バネ下の振動状態を的確に把握して大きな段差の乗り越え時等に発生するバネ下振動を効果的に制振することができる。
【００１１】
請求項２の構成によれば、ダンパー変位およびダンパー速度の積が所定の閾値を超えた場合に、その積に基づいてダンパーの減衰力を制御するので、他の制御と組み合わせた場合でも、段差の乗り越え時のようなダンパー変位およびダンパー速度が共に大きくなってバネ下の制振が必要になった場合にのみ本制御を行うことで、他の制御との干渉を防止することができる。
【００１２】
請求項３の構成によれば、ダンパー速度検出手段はダンパー変位検出手段で検出したダンパー変位を微分処理してダンパー速度を検出するので、ダンパー変位検出手段の出力からダンパー変位およびダンパー速度の両方を得ることを可能にして検出手段の数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両のサスペンション装置の正面図、図２は可変減衰力ダンパーの拡大断面図、図３はサスペンションのモデルを示す図、図４はスカイフック制御の説明図、図５はスカイフック制御における振動伝達率を示すグラフ、図６はバネ下制振制御を行う領域を示す図、図７はカルバート路およびチョッピー路についてのダンパー速度×ダンパー変位の実測値を示すグラフである。
【００１５】
図１に示すように、四輪の自動車の車輪Ｗを懸架するサスペンション装置Ｓは、車体１１にナックル１２を上下動自在に支持するサスペンションアーム１３と、サスペンションアーム１３および車体１１を接続する可変減衰力のダンパー１４と、サスペンションアーム１３および車体１１を接続するコイルバネ１５とを備える。ダンパー１４の減衰力を制御する電子制御ユニットＵには、バネ上加速度を検出するバネ上加速度センサＳａからの信号と、ダンパー１４の変位（ストローク）を検出するダンパー変位センサＳｂからの信号と、車両の操舵角を検出する操舵角センサＳｃからの信号と、車両の横加速度を検出する横加速度センサＳｄからの信号と、車両の前後加速度を検出する前後加速度センサＳｅからの信号とが入力される。また電子制御ユニットＵは、ダンパー変位センサＳｂで検出したダンパー変位を微分してダンパー速度を検出する微分器１６を備える。このように、ダンパー変位センサＳｂで検出したダンパー変位を微分器１６で微分処理してダンパー速度を検出するので、ダンパー変位センサＳｂの出力からダンパー変位およびダンパー速度の両方を得ることを可能にして検出手段の数を削減することができる。
【００１６】
図２に示すように、ダンパー１４は、下端がサスペンションアーム１３に接続されたシリンダ２１と、シリンダ２１に摺動自在に嵌合するピストン２２と、ピストン２２から上方に延びてシリンダ２１の上壁を液密に貫通し、上端を車体に接続されたピストンロッド２３と、シリンダの下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン２４とを備えており、シリンダ２１の内部にピストン２２により仕切られた上側の第１流体室２５および下側の第２流体室２６が区画されるとともに、フリーピストン２４の下部に圧縮ガスが封入されたガス室２７が区画される。
【００１７】
ピストン２２にはその上下面を連通させるように複数の流体通路２２ａ…が形成されており、これらの流体通路２２ａ…によって第１、第２流体室２５，２６が相互に連通する。第１、第２流体室２５，２６および流体通路２２ａ…に封入される磁気粘性流体は、オイルのような粘性流体に鉄粉のような磁性体微粒子を分散させたもので、磁界を加えると磁力線に沿って磁性体微粒子が整列することで粘性流体が流れ難くなり、見かけの粘性が増加する性質を有している。ピストン２２の内部にコイル２８が設けられており、電子制御ユニットＵによりコイル２８への通電が制御される。コイル２８に通電されると矢印で示すように磁束が発生し、流体通路２２ａ…を通過する磁束により磁気粘性流体の粘性が変化する。
【００１８】
ダンパー１４が収縮してシリンダ２１に対してピストン２２が下動すると、第１流体室２５の容積が増加して第２流体室２６の容積が減少するため、第２流体室２６の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第１流体室２５に流入し、逆にダンパー１４が伸長してシリンダ２１に対してピストン２２が上動すると、第２流体室２６の容積が増加して第１流体室２５の容積が減少するため、第１流体室２５の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第２流体室２６に流入し、その際に流体通路２２ａ…を通過する磁気粘性流体の粘性抵抗によりダンパー１４が減衰力を発生する。
【００１９】
このとき、コイル２８に通電して磁界を発生させると、ピストン２２の流体通路２２ａ…に存在する磁気粘性流体の見かけの粘性が増加して該流体通路２２ａを通過し難くなるため、ダンパー１４の減衰力が増加する。この減衰力の増加量は、コイル２８に供給する電流の大きさにより任意に制御することができる。
【００２０】
尚、ダンパー１４に衝撃的な圧縮荷重が加わって第２流体室２６の容積が減少するとき、ガス室２７を縮小させながらフリーピストン２４が下降することで衝撃を吸収する。またダンパー１４に衝撃的な引張荷重が加わって第２流体室２６の容積が増加するとき、ガス室２７を拡張させながらフリーピストン２４が上昇することで衝撃を吸収する。更に、ピストン２２が下降してシリンダ２１内に収納されるピストンロッド２３の容積が増加したとき、その容積の増加分を吸収するようにフリーピストン２４が下降する。
【００２１】
しかして、電子制御ユニットＵは、バネ上加速度センサＳａで検出したバネ上加速度、ダンパー変位センサＳｂで検出したダンパー変位、操舵角センサＳｃで検出した操舵角、横加速度センサＳｄで検出した横加速度および前後加速度センサＳｅで検出した前後加速度に基づいて、各車輪Ｗ…の合計４個のダンパー１４…の減衰力を個別に制御することで、路面の凹凸を乗り越える際の車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるスカイフック制御のような乗り心地制御と、車両の旋回時のローリングや車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑える操縦安定制御とを、車両の運転状態に応じて選択的に実行する。
【００２２】
次に、図３および図４に基づいて、車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるためのスカイフック制御について説明する。
【００２３】
図３に示すサスペンション装置のモデルから明らかなように、路面にタイヤの仮想的なバネ１７を介してバネ下質量１８が接続され、バネ下質量１８にダンパー１４およびコイルバネ１５を介してバネ上質量１９が接続される。ダンパー１４の減衰力はコイル２８への通電により可変である。バネ上質量１９の変位Ｘ２の変化率ｄＸ２／ｄｔは、バネ上加速度センサＳａで検出したバネ上加速度の出力を積分したバネ上速度に相当する。またバネ上質量１９の変位Ｘ２およびバネ下質量１８の変位Ｘ１の差の変化率ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔは、ダンパー変位センサＳｂの出力を微分器１６で微分したダンパー速度に相当する。
【００２４】
ｄＸ２／ｄｔ×ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔ＞０
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが同方向（同符号）であるとき、ダンパー１４は減衰力を増加させる方向に制御される。一方、
ｄＸ２／ｄｔ×ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔ≦０
のとき、つまりバネ上速度とダンパー速度とが逆方向（逆符号）であるとき、ダンパー１４は減衰力を減少させる方向に制御される。
【００２５】
従って、図４に示すように車輪Ｗが路面の突起を乗り越す場合を考えると、（１）に示すように車輪Ｗが突起の前半に沿って上昇する間は、車体１１が上向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、ダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、両者が逆符号となってダンパー１４は圧縮方向の減衰力を減少させるように制御される。
【００２６】
また（２）に示すように車輪Ｗが突起の頂点を乗り越した直後は、車体１１が慣性で依然として上向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が正値になり、車体１１の上昇によりダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、両者が同符号となってダンパー１４は伸長方向の減衰力を増加させるように制御される。      
【００２７】
また（３）に示すように車輪Ｗが突起の後半に沿って下降する間は、車体１１が下向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、車輪Ｗが車体１１よりも速く下降することによりダンパー１４が伸長されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが正値になるため、両者が逆符号となってダンパー１４は伸長方向の減衰力を減少させるように制御される。
【００２８】
また（４）に示すように車輪Ｗが突起を完全に乗り越した直後は、車体１１が慣性で依然として下向きに移動してバネ上速度（ｄＸ２／ｄｔ）が負値になり、車輪Ｗが下降を停止することによりダンパー１４が圧縮されてダンパー速度ｄ（Ｘ２−Ｘ１）／ｄｔが負値になるため、両者が同符号となってダンパー１４は圧縮方向の減衰力を増加させるように制御される。
【００２９】
ところで、図５に示すように、上述したスカイフック制御では、制御ゲインを変更してもバネ上共振周波数である１Ｈｚ近傍の振動伝達率が変化するだけであり、バネ下共振周波数である１０Ｈｚ近傍の振動伝達率を制御できないという問題がある。
【００３０】
そこでバネ下共振領域での振動を把握して制御する指標としてダンパー速度とダンパー変位との積に着目し、特にダンパー速度およびダンパー変位が大きい場合に、（比例定数）×（ダンパー速度）×（ダンパー変位）により算出したバネ下制御電流を、スカイフック制御の目標電流に加算して最終的なダンパー１４の目標電流とする。その結果、スカイフック制御とは独立して、１０Ｈｚ近傍のバネ下共振領域の振動を抑制することが可能になる。
【００３１】
このダンパー速度およびダンパー変位の積に基づくダンパー１４の減衰力の制御は、所定の閾値Ａを設定し、
ダンパー速度×ダンパー変位≧Ａ
が成立する領域、つまり図６のグラフの４つの双曲線の外側の領域において行われ、その内側の領域では通常のスカイフック制御が行われる。４つの双曲線の外側の領域には、バネ下共振制御が必要なカルバート路、首都高速段差路、ＥＣ路の一部等が含まれ、４つの双曲線の内側の領域にはバネ下共振制御が不要なチョッピー路（車速大の場合）やバウンス路（ダンパー変位大の場合）が含まれる。
【００３２】
図７はカルバート路（実線）およびチョッピー路（破線）についてダンパー速度×ダンパー変位を実測したグラフであって、ダンパー速度×ダンパー変位を指標としてカルバート路の路面の継ぎ目の乗り越しを確実に識別できることが分かる。
【００３３】
以上のように、ダンパー変位およびダンパー速度の積が所定の閾値Ａを超えた場合に、ダンパー１４の減衰力をダンパー変位およびダンパー速度の積に基づいて制御するので、バネ下の振動状態を的確に把握して大きな段差の乗り越え時等に発生するバネ下振動を効果的に制振することができるだけでなく、スカイフック制御のような他の制御と組み合わせた場合でも、バネ下の制振が必要になった場合にのみ本制御を行うことで他の制御との干渉を防止することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３５】
例えば、実施例ではダンパー変位センサＳｂで検出したダンパー変位を微分処理してダンパー速度を検出しているが、ダンパー速度を直接検出するセンサを設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】車両のサスペンション装置の正面図
【図２】可変減衰力ダンパーの拡大断面図
【図３】サスペンションのモデルを示す図
【図４】スカイフック制御の説明図
【図５】スカイフック制御における振動伝達率を示すグラフ
【図６】バネ下制振制御を行う領域を示す図
【図７】カルバート路およびチョッピー路についてのダンパー速度×ダンパー変位の実測値を示すグラフ
【符号の説明】
【００３７】
１４        ダンパー
１６        微分器（ダンパー速度検出手段）
Ｓ          サスペンション装置
Ｓｂ        ダンパー変位センサ（ダンパー変位検出手段）
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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