(57)【要約】【課題】衝撃が入力された瞬間の加加速度を低減すること。【解決手段】ショックアブソーバ２０のピストンロッドに取り付けた減衰力可変式のダイナミックダンパ４０の減衰力を調整する制御部１を備え、その制御部１は、ピストンロッドのストローク速度が所定速度よりも低いときのダイナミックダンパ４０の減衰力について、ピストンロッドのストローク速度が所定速度よりも高いときのダイナミックダンパ４０の減衰力よりも大きくするように、このダイナミックダンパ４０を制御すること。【選択図】図１
2015124802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショックアブソーバのピストンロッドに取り付けた減衰力可変式のダイナミックダンパの減衰力を調整する制御部を備え、
前記制御部は、前記ピストンロッドのストローク速度が所定速度よりも低いときの前記ダイナミックダンパの減衰力について、前記ピストンロッドのストローク速度が所定速度よりも高いときの前記ダイナミックダンパの減衰力よりも大きくするように、該ダイナミックダンパを制御することを特徴とした減衰力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナミックダンパを備えた車両用サスペンションの減衰力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイナミックダンパを備えた車両用サスペンションが知られている。例えば、下記の特許文献１には、ピストンロッドにダイナミックダンパを取り付けたショックアブソーバが開示されている。この特許文献１のダイナミックダンパは、その共振周波数がピストンロッドの共振周波数とほぼ等しくなるように設定されている。このため、このショックアブソーバにおいては、ピストンロッドの振動が低減される。また、下記の特許文献２には、ダイナミックダンパをロアアームに取り付けたサスペンションが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５２１６２８号公報
【特許文献２】特開２００７−２２３４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１のダイナミックダンパは、特定の共振周波数の振動を抑制するものであり、一定の減衰特性を有している。このため、そのショックアブソーバにおいては、路面等から衝撃が入力された瞬間に発生する加加速度を低減することができない。尚、上記特許文献２のダイナミックダンパは、減衰力特性を可変させるものであるが、ロアアームの上下方向速度が大きくなるほど減衰力を大きくする（ＦＤ＝ＶＳ＊ＣＤ）ため、衝撃が入力された瞬間に発生する加加速度を低減する制御とは異なるものである。また、この特許文献２に記載のダイナミックダンパの制御方法は、ピストンロッドに設けたダイナミックダンパを制御するものではない。このため、この特許文献２の技術からは、そのようなピストンロッドに設けたダイナミックダンパに関しての適切な制御方法を知ることができない。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、衝撃が入力された瞬間の加加速度を低減可能な減衰力制御装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為、本発明は、ショックアブソーバのピストンロッドに取り付けた減衰力可変式のダイナミックダンパの減衰力を調整する制御部を備え、前記制御部は、前記ピストンロッドのストローク速度が所定速度よりも低いときの前記ダイナミックダンパの減衰力について、前記ピストンロッドのストローク速度が所定速度よりも高いときの前記ダイナミックダンパの減衰力よりも大きくするように、該ダイナミックダンパを制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
ピストンロッドのストローク速度が所定速度よりも低いときには、ショックアブソーバの摩擦力の不連続性に起因する衝撃が発生する。本発明に係る減衰力制御装置は、そのような衝撃が発生した瞬間のばね上部分における加速度や加加速度を減少させ、そのばね上部分に働く衝撃振動を低減させることができる。このため、この減衰力制御装置は、そのような衝撃が発生したとしても、その瞬間の乗り心地の悪化や異音の発生を抑えることができる。また、ピストンロッドのストローク速度が所定速度よりも高いときには、そのような衝撃が発生した後であることから、ピストンロッドに定常的な振動が発生する。本発明に係る減衰力制御装置は、そのようなピストンロッドで発生する定常的な振動をも低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明に係る減衰力制御装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、ダイナミックダンパの取り付け位置の一例を説明する図である。
【図３】図３は、ダイナミックダンパの取り付け位置の他の例を説明する図である。
【図４】図４は、路面の入力変位と可動部のストローク速度とショックアブソーバで発生する力とばね上部分の加速度とばね上部分の加加速度とピストンロッドの加速度のタイムチャートである。
【図５】図５は、図４のＡ部の拡大図である。
【図６】図６は、図４のＢ部の拡大図である。
【図７】図７は、図４のＣ部の拡大図である。
【図８】図８は、図４のＤ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る減衰力制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
［実施例］
本発明に係る減衰力制御装置の実施例を図１から図８に基づいて説明する。
【００１１】
この減衰力制御装置は、車両用サスペンションの減衰力を調整するための装置であり、図１に示す制御部１を備えている。
【００１２】
最初に、その制御部１の制御対象となる車両用サスペンションの一例について説明する。図１の符号１０は、本実施例の車両用サスペンションを示す。
【００１３】
ｍｂ：車両におけるばね上部分１０１の質量
ｘｂ：車両におけるばね上部分１０１の変位
ｍｗ：車両におけるばね下部分１０２の質量
ｘｗ：車両におけるばね下部分１０２の変位
ｋｓ：車両用サスペンション１０のばね定数
ｋｔ：タイヤの縦ばね定数
ｍａ：ショックアブソーバ２０における可動部２１の質量
ｘａ：ショックアブソーバ２０における可動部２１の変位
ｋａ：ショックアブソーバ２０の等価ばね定数
Ｃａ：ショックアブソーバ２０の減衰係数
Ｆｃ：ショックアブソーバ２０の摩擦力
ｋｕ：アッパーサポート３０の等価ばね定数
Ｃｕ：アッパーサポート３０の減衰係数
ｍｄ：ダイナミックダンパ４０の質量
ｘｄ：ダイナミックダンパ４０の変位
ｋｄ：ダイナミックダンパ４０のばね定数
Ｃｄ：ダイナミックダンパ４０の減衰係数
ｘｒ：路面の入力変位
【００１４】
車両用サスペンション１０は、図示しないが、各種アーム類やビーム類等の懸架機構とコイルスプリング等の弾性部材とを備える。この車両用サスペンション１０においては、その懸架機構と弾性部材とによってばね定数ｋｓが設定される。
【００１５】
また、この車両用サスペンション１０は、ショックアブソーバ２０を備える。ショックアブソーバ２０は、下部が懸架機構を介して車体や車輪に取り付けられ、上部がアッパーサポート３０を介して車体に取り付けられる。このショックアブソーバ２０においては、アウターシェル（図示略）が懸架機構に固定され、ピストンロッド（図示略）がアッパーサポート３０に固定される。そのピストンロッドは、ピストン（図示略）等と共に、このショックアブソーバ２０の可動部２１を構成する。
【００１６】
ところで、可動部２１を構成するピストンロッドやピストンは、ショックアブソーバ２０の構成に応じた所定の共振周波数で振動する場合がある。このため、そのような定常的な振動が可動部２１で発生したときには、その振動がばね上部分１０１に伝わって、乗り心地の悪化や異音の発生を引き起こしてしまう可能性がある。
【００１７】
また、ショックアブソーバ２０に発生している主な力としては、減衰力Ｆｄと摩擦力Ｆｃとが存在している。しかしながら、可動部２１のストローク速度が微低速の場合には、弾性摩擦力Ｆｃ１とクーロン摩擦力Ｆｃ２とによる摩擦力Ｆｃがショックアブソーバ２０で主に発生している力となる。
【００１８】
ここで、クーロン摩擦力Ｆｃ２は、定数ｆｃ２とＳｇｎ関数「Ｓｇｎ（Ｖｂ−Ｖｗ）」とを用いて表される（式１）。「Ｖｂ」は、ばね上部分１０１の移動速度であり、このばね上部分１０１の変位ｘｂの一階微分値である。「Ｖｗ」は、ばね下部分１０２の移動速度であり、このばね下部分１０２の変位ｘｗの一階微分値である。「Ｖｂ−Ｖｗ」は、可動部２１のストローク速度を表している。
【００１９】
【数１】
2015124802.tif 000003
【００２０】
そのＳｇｎ関数の戻り値は、ばね上部分１０１の移動速度Ｖｂとばね下部分１０２の移動速度Ｖｗの差「Ｖｂ−Ｖｗ」が正ならば「１」になり、その差が０ならば「０」になり、その差が負ならば「−１」になる。つまり、クーロン摩擦力Ｆｃ２は、ばね上部分１０１の移動速度Ｖｂとばね下部分１０２の移動速度Ｖｗの差がゼロ速度の付近において、正負が入れ替わる不連続性を有している。よって、可動部２１のストローク速度が微低速のときには、その差がゼロ速度の付近において、ショックアブソーバ２０の摩擦力Ｆｃが正負の入れ替わる不連続性を有することになる。このため、ショックアブソーバ２０に路面等からの入力が加わった瞬間においては、その摩擦力Ｆｃの不連続性に起因する衝撃（以下、「特定の衝撃」ともいう。）が可動部２１で発生し、その特定の衝撃に応じた加速度又は加加速度（いわゆるジャーク）をばね上部分１０１に発生させてしまう可能性がある。そして、その加加速度等に応じてばね上部分１０１に働く衝撃振動は、乗り心地の悪化や異音の発生を引き起こしてしまう可能性がある。
【００２１】
そこで、この車両用サスペンション１０においては、可動部２１の定常的な振動を低減させると共に、摩擦力Ｆｃの不連続性に起因する特定の衝撃が発生した瞬間のばね上部分１０１の加速度や加加速度を低減させるべく、可動部２１に減衰力可変式のダイナミックダンパ４０を取り付ける。そのダイナミックダンパ４０は、その可動部２１に対して質量体（マス）４１が弾性支持されたマスダンパである。
【００２２】
このダイナミックダンパ４０は、可動部２１を構成するピストンロッド２１ａに取り付ける（図２，３）。図２の例示では、ピストンロッド２１ａの先端部分にダイナミックダンパ４０を取り付けている。また、図３の例示では、ピストンロッド２１ａにおけるアウタケース２２からの突出部分において、ピストンロッド２１ａの外周面を覆うように配置して取り付けている。
【００２３】
下記の式２−５は、この車両用サスペンション１０における運動方程式である。その内の式５は、ダイナミックダンパ４０における運動方程式である。「ａｂ」は、ばね上部分１０１の変位ｘｂの二階微分値である。「ａｗ」は、ばね下部分１０２の変位ｘｗの二階微分値である。「Ｖａ」は、可動部２１の変位ｘａの一階微分値である。「ａａ」は、可動部２１の変位ｘａの二階微分値である。「Ｖｄ」は、ダイナミックダンパ４０の変位ｘｄの一階微分値である。「ａｄ」は、ダイナミックダンパ４０の変位ｘｄの二階微分値である。
【００２４】
【数２】
2015124802.tif 000004
【００２５】
【数３】
2015124802.tif 000005
【００２６】
【数４】
2015124802.tif 000006
【００２７】
【数５】
2015124802.tif 000007
【００２８】
また、下記の式６は、ダイナミックダンパ４０の減衰係数Ｃｄについて表した式である。この式６の「Ｃｄｃ」は、ダイナミックダンパ４０の限界減衰係数を表している（式７）。「ωｄｎ」は、ダイナミックダンパ４０の固有周波数を表している。
【００２９】
【数６】
2015124802.tif 000008
【００３０】
【数７】
2015124802.tif 000009
【００３１】
このダイナミックダンパ４０は、この技術分野において周知のように、その周波数を可動部２１の共振周波数に合わせる。これにより、このダイナミックダンパ４０は、可動部２１の定常的な振動を低減させることができる。
【００３２】
また、このダイナミックダンパ４０は、その減衰力Ｆｄｄを制御部１が調整できるように構成する。例えば、このダイナミックダンパ４０は、この技術分野において周知のように、質量体４１の上下運動を回転運動に変換する機構（図示略）を設け、この質量体４１の運動に対する減衰力Ｆｄｄを電気モータによる起電力に応じて発生させることで、減衰力Ｆｄｄの調整を可能にする。また、例えば、このダイナミックダンパ４０は、この技術分野において周知のように、質量体４１の回転運動に連動して回転する回転体と、この回転体を収容する流体室と、この流体室に収容された粘性流体と、を備える機構（図示略）を設けることで、回転中の回転体が粘性流体から受ける抵抗に基づいた減衰力Ｆｄｄを発生させることができる。このダイナミックダンパ４０では、回転体（質量体４１）の回転速度を制御することで、減衰力Ｆｄｄを調整することができる。
【００３３】
制御部１は、ショックアブソーバ２０で特定の衝撃が発生したときと当該特定の衝撃の発生後とで、ダイナミックダンパ４０における減衰力Ｆｄｄの発生形態を切り替える。特定の衝撃が発生するのは、ショックアブソーバ２０において摩擦力Ｆｃの影響が大きくなっている状態で当該摩擦力Ｆｃの発生方向が正と負で切り替わったときである。摩擦力Ｆｃの影響が大きくなっている状態とは、ショックアブソーバ２０で減衰力Ｆｄよりも摩擦力Ｆｃの方が大きくなっているときのことである｛［Ｆｃ／（Ｆｃ＋Ｆｄ）］＞０．５｝。
【００３４】
具体的に、制御部１は、ショックアブソーバ２０で特定の衝撃が発生したときに、ダイナミックダンパ４０を制御し、このダイナミックダンパ４０の減衰比ζｄを１よりも大きくする一方（ζｄ＞１）、その特定の衝撃の発生後に、ダイナミックダンパ４０を制御し、このダイナミックダンパ４０の減衰比ζｄを０よりも大きく１よりも小さくする（０＜ζｄ＜１）。つまり、この制御部１は、ショックアブソーバ２０で特定の衝撃が発生したときと当該特定の衝撃の発生後とで異なる減衰比ζｄの制御を実施することによって、その特定の衝撃が発生した瞬間のダイナミックダンパ４０の減衰力Ｆｄｄを、その特定の衝撃の発生後の減衰力Ｆｄｄよりも大きくする。これにより、ショックアブソーバ２０においては、特定の衝撃が発生した瞬間に可動部２１に作用するダイナミックダンパ４０の減衰力Ｆｄｄを当該特定の衝撃の発生後よりも大きくすることができるので、この瞬間のばね上部分１０１における加速度や加加速度を減少させ、そのばね上部分１０１に働く衝撃振動を低減させることができる。このため、本実施例の車両用サスペンション１０においては、摩擦力Ｆｃの不連続性に起因する特定の衝撃が発生したとしても、その瞬間の乗り心地の悪化や異音の発生を抑えることができる。また、本実施例の車両用サスペンション１０においては、その特定の衝撃が発生した後の定常的な可動部２１の振動を低減させることもできる。
【００３５】
ところで、そのような減衰力の制御を実施させるためには、ショックアブソーバ２０で特定の衝撃が発生したときと当該特定の衝撃の発生後とを制御部１に判断させる必要がある。ここで、前述したように、摩擦力Ｆｃの不連続性に起因する特定の衝撃は、ショックアブソーバ２０において摩擦力Ｆｃの影響が大きくなっている状態で発生する。つまり、この特定の衝撃は、可動部２１のストローク速度が微低速のときに発生する。このため、この例示では、特定の衝撃が発生する可動部２１（つまりピストンやピストンロッド）のストローク速度の範囲の中から閾値としての所定速度Ｖ０を予め設定しておく。
【００３６】
制御部１には、可動部２１のストローク速度が所定速度Ｖ０よりも低いときのダイナミックダンパ４０の減衰力Ｆｄｄについて、可動部２１のストローク速度が所定速度Ｖ０よりも高いときのダイナミックダンパ４０の減衰力Ｆｄｄよりも大きくするように、このダイナミックダンパ４０を制御させる。ここでは、可動部２１のストローク速度の絶対値（｜Ｖｂ−Ｖｗ｜）と所定速度Ｖ０とを比較させる。
【００３７】
制御部１は、そのストローク速度の絶対値が所定速度Ｖ０よりも低いときに、例えばダイナミックダンパ４０の減衰比ζｄを最大値ζｄ（ｍａｘ）に設定することによって、このダイナミックダンパ４０に大きな減衰力Ｆｄｄを発生させる。これにより、本実施例の車両用サスペンション１０においては、摩擦力Ｆｃの不連続性に起因する特定の衝撃が発生した瞬間のばね上部分１０１における加速度や加加速度を減少させ、そのばね上部分１０１に働く衝撃振動を低減させることができる。このため、この車両用サスペンション１０においては、摩擦力Ｆｃの不連続性に起因する特定の衝撃が発生したとしても、その瞬間の乗り心地の悪化や異音の発生を抑えることができる。
【００３８】
図４には、路面の入力変位と可動部２１のストローク速度とショックアブソーバ２０で発生する力とばね上部分１０１の加速度とばね上部分１０１の加加速度とピストンロッドの加速度のタイムチャートを示している。本図においては、実線が本実施例の車両用サスペンション１０に関するものであり、破線が減衰力固定式のダイナミックダンパを備えた従来の車両用サスペンションに関するものであり、一点鎖線がダイナミックダンパを備えていない従来の車両用サスペンションに関するものである。
【００３９】
本図では、ショックアブソーバ２０で発生する力が正から負へと切り替わる部分と負から正へと切り替わる部分において、摩擦力Ｆｃの不連続性に起因する特定の衝撃が発生する。図５と図６には、その力のそれぞれの切り替わり部分におけるばね上部分１０１の加加速度を各々示している。この図５と図６は、それぞれに図４のＡ部とＢ部の拡大図である。この各図に依れば、本実施例の車両用サスペンション１０は、特定の衝撃が発生する状況下で、ばね上部分１０１の加加速度を従来よりも減少させていることが判る。また、図７と図８には、ショックアブソーバ２０で発生する力のそれぞれの切り替わり部分におけるピストンロッドの加速度を各々示している。この図７と図８は、それぞれに図４のＣ部とＤ部の拡大図である。この各図に依れば、本実施例の車両用サスペンション１０は、特定の衝撃が発生する状況下で、ピストンロッドの加速度を従来よりも減少させていることが判る。
【００４０】
一方、制御部１は、そのストローク速度の絶対値が所定速度Ｖ０よりも高いときに、例えばダイナミックダンパ４０の減衰比ζｄを最小値ζｄ（ｍｉｎ）に設定することによって、このダイナミックダンパ４０に小さな減衰力Ｆｄｄを発生させる。減衰比の最小値ζｄ（ｍｉｎ）は、前述したように、ダイナミックダンパ４０の周波数を可動部２１の共振周波数に合わせるように決める。これにより、本実施例の車両用サスペンション１０においては、可動部２１で発生する定常的な振動を低減させることができる。
【００４１】
以上示したように、本実施例の減衰力制御装置は、摩擦力Ｆｃの不連続性に起因する特定の衝撃がショックアブソーバ２０で発生した瞬間のばね上部分１０１における加速度や加加速度を減少させ、そのばね上部分１０１に働く衝撃振動を低減させることができるので、そのような特定の衝撃が発生したとしても、その瞬間の乗り心地の悪化や異音の発生を抑えることができる。更に、本実施例の減衰力制御装置は、その特定の衝撃の発生後に可動部２１で発生する定常的な振動をも低減させることができる。
【００４２】
ここで、本実施例では、ダイナミックダンパ４０の減衰比ζｄに関して、可動部２１のストローク速度の絶対値が所定速度Ｖ０よりも低いときに最大値ζｄ（ｍａｘ）に設定し、そのストローク速度の絶対値が所定速度Ｖ０よりも高いときに最小値ζｄ（ｍｉｎ）に設定するものとして説明した。但し、そのダイナミックダンパ４０の減衰比ζｄは、可動部２１のストローク速度の遅いときの減衰力Ｆｄｄが当該ストローク速度の速いときの減衰力Ｆｄｄよりも大きければ、最大値ζｄ（ｍａｘ）や最小値ζｄ（ｍｉｎ）以外の値に設定してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  制御部
１０  車両用サスペンション
２０  ショックアブソーバ
２１  可動部
２１ａ  ピストンロッド
３０  アッパーサポート
４０  ダイナミックダンパ
４１  質量体
１０１  ばね上部分
１０２  ばね下部分
【図１】
2015124802.tif 000010
【図２】
2015124802.tif 000011
【図３】
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【図４】
2015124802.tif 000013
【図５】
2015124802.tif 000014
【図６】
2015124802.tif 000015
【図７】
2015124802.tif 000016
【図８】
2015124802.tif 000017