(57)【要約】【課題】車体と車輪側部材との間に設けられた複数の支持装置を含むサスペンションシステムにおいて、複数の支持装置の剛性値を振動モードを維持しつつ制御する。【解決手段】車体の車輪側部材に対する振動の振動モードＣｍは、車体の重心Ｇ、回転半径ｉ，弾性中心Ｅ、弾性半径ｅに基づいて決まり、これらに基づいて節の位置Ｎ１、Ｎ２が決まる。節の位置Ｎ１、Ｎ２が維持された状態で、剛性マトリックスの各成分が走行状態に基づいて決定される。この剛性マトリックスと各支持装置のストロークとに基づいて各支持装置としての軸力発生装置の目標軸力が決定され、目標軸力が得られるように各支持装置が制御される。このように、サスペンション制御において、振動モードが維持されるため、設計通りの制御を実現することができ、乗員の違和感を軽減することができる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体の複数の被支持部とそれら被支持部に対応する複数の車輪側部材との間に設けられて、それら被支持部の各々を支持するとともに、剛性値が可変である複数の支持装置を含むサスペンションシステムであって、
前記車体の振動モードを維持した状態で、前記複数の支持装置の剛性値を制御するモード維持サスペンション制御装置を含むことを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項２】
前記モード維持サスペンション制御装置が、前記複数の支持装置の剛性値を比例的に制御する剛性値制御部を含む請求項１に記載のサスペンションシステム。
【請求項３】
前記複数の支持装置のうちの１つが、前記車体の前輪側の部分に設けられた前記被支持部と前記車輪側部材との間に設けられた前輪側支持装置であり、他の１つが、前記車体の後輪側の部分に設けられた前記被支持部と前記車輪側部材との間に設けられた後輪側支持装置であり、前記モード維持サスペンション制御装置が、前記車両の前後加速度に基づいて前記前輪側支持装置の剛性値と後輪側支持装置の剛性値との比率を制御する剛性比率制御部を含む請求項１または２に記載のサスペンションシステム。
【請求項４】
車両の車体の複数の被支持部とそれら被支持部に対応する複数の車輪側部材との間に設けられて、それら被支持部の各々を支持するとともに、剛性値が可変である複数の支持装置を含むサスペンションシステムであって、
前記複数の支持装置の剛性値を制御することにより、前記車体の慣性諸元の変化に伴う振動モードの変化を抑制するモード変化抑制装置を含むことを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項５】
前記モード変化抑制装置が、前記振動モードを表す２つの節の位置のうちの一方を固定して、目標振動モードを決定する目標振動モード決定部を含む請求項４に記載のサスペンションシステム。
【請求項６】
車両の車体と車輪側部材との間に設けられたサスペンションを制御することにより前記車体の前記車輪側部材に対する相対振動の固有振動数を制御するサスペンションシステムであって、
前記車体の振動モードを維持した状態で前記サスペンションを制御するモード維持サスペンション制御装置を含むことを特徴とするサスペンションシステム。
【請求項７】
前記モード維持サスペンション制御装置が、前記車体と車輪側部材との間の相対ストロークに基づいて、前記車体の固有振動数を制御する固有振動数制御部を含む請求項６に記載のサスペンションシステム。
【請求項８】
前記モード維持サスペンション制御装置が、前記車両の前後加速度に基づいて、前記車体が同相で振動する場合の固有振動数と逆相で振動する場合の固有振動数との比率を制御する比率制御部を含む請求項６または７に記載のサスペンションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、車両のサスペンション制御装置に関するものであり、振動モードを考慮した制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、車体と車輪側部材との間に付与される力を制御することにより、車体の運動を抑制するサスペンションシステムが記載されている。このサスペンションシステムにおいては、車体の運動が、バウンシング運動、ピッチング運動、ローリング運動に分解され、それぞれに重み付けをすることによって表され、それに基づいて、付与される力が求められる。
【特許文献１】
特開平６−２７８４４３号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題、課題解決手段および効果】
本発明の課題は、サスペンションの剛性値が可変なサスペンションシステムにおいて、振動モードを維持しつつ、または、振動モードの変化を抑制しつつ、サスペンション制御が行われるようにすることである。特許文献１には、車体の運動を表す場合に、主座標（車体の固有振動を表し得る座標）を用いることは記載されているが、サスペンションの制御において、振動モードを維持すること、または、振動モードの変化を抑制することの記載はない。
前記課題は、サスペンションシステムを下記各態様の構成のものとすることによって解決される。各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまで、本明細書に記載の技術の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組み合わせが以下の各項に限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、常に、すべての事項を一緒に採用しなければならないものではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００４】
以下の各項のうち、（１）項が請求項１に対応し、（５）項が請求項２に対応し、（７）項が請求項３に対応する。また、（９）項が請求項４に対応し、（１５）項が請求項５に対応する。（１７）項、（１８）項、（１９）項が、それぞれ、請求項６，７，８に対応する。
【０００５】
（１）車両の車体の複数の被支持部とそれら被支持部に対応する複数の車輪側部材との間に設けられて、それら被支持部の各々を支持するとともに、剛性値が可変である複数の支持装置を含むサスペンションシステムであって、
前記車体の振動モードを維持した状態で、前記複数の支持装置の剛性値を制御するモード維持サスペンション制御装置を含むことを特徴とするサスペンションシステム。
本項に記載のサスペンションシステムにおいては、車体が被支持部と車輪側部材との間に設けられた複数の支持装置によって支持される。複数の支持装置は、少なくとも剛性値が可変なものであるが、それに加えて、車体と車輪側部材との間に、力を発生させ得る軸力発生装置を兼ねたものとすることもできる。軸力発生装置は、動力により作動させられる駆動源を備え、その駆動源の作動により力を発生させる装置であり、例えば、車体と車輪側部材との間の相対変位が同じであっても異なる大きさの力を付与することができる。
本サスペンションシステムは、剛性値は可変であるが、軸力は発生不能な、いわゆる、セミアクティサスペンションを含むものであっても、剛性値が可変で、かつ、軸力が発生可能なアクティブサスペンションを含むものであってもよい。
また、剛性値が可変であるとは、剛性マトリックスの要素のうちの少なくとも１つが可変であることであり、いわゆるばねの剛性項、剛性に関連する項等の少なくとも１つが可変であることをいう。
複数の支持装置の剛性値は、モード維持サスペンション制御装置によって制御される。剛性値は、車体と車輪側部材との間の基準位置からの相対変位とこれらの間の力との関係で表すことができる。支持装置が、前述の軸力発生装置を含む場合には、付与される力の制御によって、車体と車輪側部材との間の力と相対変位との間の関係である剛性値を制御することができる。
振動モードは、車体の重心、慣性モーメント等の慣性諸元や複数の支持装置の剛性値等によって決まり、例えば、振動の節の位置で表すことができる。振動モードは振動の形と称することもある。
本項に記載のサスペンションシステムにおいては、その振動モードを維持した状態で、複数の支持装置の剛性値が制御される。複数の支持装置の剛性値が振動モードを考慮しないで制御されると、車体の振動モードが変わり、設計通りの制御ができないことがある。乗員は、制御による挙動変化であるとわかり、乗車感覚に違和感を感じ（制御違和感と称することができる）、乗り心地を損なう。それに対して、振動モードを考慮して制御される場合には、設計通りの制御を実現することができ、運転者の違和感を軽減することができる。制御による挙動変化が抑制され、乗り心地を向上させることができるのである。
（２）前記支持装置が、動力の供給により作動させられる駆動源を含み、その駆動源の作動により、前記被支持部と前記車輪側部材との間に力を発生させる軸力発生装置である（１）項に記載のサスペンションシステム。
軸力発生装置は、流体圧により軸力を付与するものとしたり、電動モータの出力軸の駆動力を軸力として付与するものとしたりすることができる。流体圧により軸力を付与するものである場合には、例えば、車体と車輪側部材との間に設けられた流体圧シリンダと、その流体圧シリンダの流体圧室に高圧な流体を供給可能なポンプと、そのポンプを作動させる電動モータとを含むものとすることができる。電動モータに動力としての電力が供給されると、ポンプが作動させられ、それに応じた流体圧が流体圧室に供給され、その流体圧室の圧力に応じた軸力が車体と車輪側部材との間に付与される。電動モータへの供給電流の制御によりポンプの作動状態が制御され、流体圧室の圧力が制御される。軸力発生装置は、流体圧シリンダ、ポンプ、電動モータおよび流体圧シリンダの流体圧室の圧力を制御可能な制御弁を含むものとすることができる。制御弁は、ポンプと流体圧シリンダとの間に設けられる。
（３）前記複数の軸力発生装置によって発生させられる軸力を、前記車両の走行状態に基づいて制御するサスペンション制御装置を含む（２）項に記載のサスペンションシステム。
（４）前記複数の支持装置の剛性値を、前記車両の走行状態に基づいて制御するサスペンション制御装置を含む（１）項ないし（３）項のいずれか１つに記載のサスペンションシステム。
サスペンション制御装置は、複数の剛性値の各々を、車両の走行状態に基づいて制御するものとすることができる。車両の走行状態には、車両の旋回状態、駆動・制動状態、上下方向の振動の状態等が該当する。車両の旋回状態は、操舵角等の操舵状態や横加速度、ヨーレイト等で表すことができ、駆動・制動状態は、前後加速度、駆動装置や制動装置の作動状態等で表すことができ、上下方向の振動の状態は、車輪の回転速度の変化状態、上下ストローク、路面の状態等で表すことができる。サスペンションの制御によって、車両の旋回性を向上させたり、乗り心地を向上させたりすることができる。
（５）前記モード維持サスペンション制御装置が、前記複数の支持装置の剛性値を比例的に制御する剛性値制御部を含む（１）項ないし（４）項のいずれか１つに記載のサスペンションシステム。
（６）前記モード維持サスペンション制御装置が、前記複数の支持装置の剛性値を前記車体の車輪側部材に対する相対上下ストロークに基づいて制御する（１）項ないし（５）項のいずれか１つに記載のサスペンションシステム。
本項に記載のサスペンションシステムにおいては、複数の支持装置の剛性値が比例的に制御される。例えば、複数の支持装置の剛性値の各々を、同じ比例定数を掛けた大きさに制御することができる。そして、この比例定数が、上下ストロークが大きい場合は小さい場合より大きい値に決定されるようにすることができる。上下ストロークが大きい場合に比例定数が大きくされて、支持装置の剛性値すべてが大きくされれば、車体の上下方向の振動を抑制することができる。また、上下ストロークが小さい場合に比例定数が小さくされて、すべての剛性値が小さくされれば、柔らな乗り心地を得ることができる。この比例定数を全体剛性、代表剛性と称することができる。
例えば、図２に示すように、車体が前後２つの支持装置によって支持されるモデルを考えた場合に、２つの支持装置各々において、力ｆ１、ｆ２と変位ｘ１、ｘ２との関係である剛性値ｋ１、ｋ２が単独で決まる場合
ｆｉ＝−ｋｉ・ｘｉ    ・・・・（ａ）
ただし、ｉ＝１、２
には、剛性値ｋ１、ｋ２を、それぞれ、同様にγ倍した大きさ（γ・ｋ１，γ・ｋ２）にすることができ、γが上述の比例定数に対応する。
２つの支持装置各々において、力ｆ１、ｆ２と変位ｘ１、ｘ２との関係が、他の支持装置の影響を受けて決まる場合
｛ｆ｝＝−〔Ｋ〕｛ｘ｝＝−ｋ〔Ｋ′〕｛ｘ｝
には、ｋの値が上述の比例定数に対応する。
ただし、〔Ｋ〕は剛性マトリックスで、〔Ｋ′〕は剛性比マトリックスであり、いずれも、２×２のマトリックスである。また、力のベクトル｛ｆ｝，変位のベクトルは｛ｘ｝は、いずれも１×２のマトリックスである（図２の（４）式、図９の（２８）式に示す）。
【０００６】
（７）前記複数の支持装置のうちの１つが、前記車体の前輪側の部分に設けられた前記被支持部と前記車輪側部材との間に設けられた前輪側の支持装置であり、他の１つが、前記車体の後輪側の部分に設けられた前記被支持部と前記車輪側部材との間に設けられた後輪側の支持装置であり、前記モード維持サスペンション制御装置が、前記車両の前後加速度に基づいて前記前輪側の支持装置の剛性値と後輪側の支持装置の剛性値との比率を制御する剛性比率制御部を含む（１）項ないし（６）項のいずれか１つに記載のサスペンションシステム。
（８）前記剛性比率制御部が、前記剛性値の比率を、前記車両の前後加速度に基づいて制御する加速度対応制御部を含む（７）項に記載のサスペンションシステム。
車両の加速時または減速時に、前輪側支持装置の剛性値と後輪側支持装置の剛性値との比率を制御すれば、車両の姿勢の変化を小さくすることができ、乗り心地を向上させることができる。また、剛性値の比率は、振動モードが維持される状態で決定される。
例えば、正の前後加速度（駆動時）が大きい場合は小さい場合より、後輪側支持装置の剛性値の前輪側支持装置の剛性値に対する比率を大きくし、負の前後加速度（制動時）の絶対値が大きい場合は小さい場合より比率を大きくすることが望ましい。
車両が図２に示すようにモデル化された場合において、前輪側支持装置の剛性値、後輪側支持装置の剛性値が、前述のように式（ａ）で表される場合には、前輪側支持装置の剛性値ｋ１と後輪側支持装置の剛性値ｋ２との比率が前後加速度に基づいて決定される。また、図９の（２８）式で表される場合には、剛性比マトリックスの成分α、βの値がそれぞれ前後加速度に基づいて決定される。剛性比マトリックスの成分α、βの値が変更されれば、前輪支持装置の剛性値と後輪支持装置の剛性値との比率が変わる。
【０００７】
（９）車両の車体の複数の被支持部とそれら被支持部に対応する複数の車輪側部材との間に設けられて、被支持部の各々を支持するとともに、剛性値が制御可能な複数の支持装置を含むサスペンションシステムであって、
前記複数の支持装置の剛性値を制御することにより、前記車体の慣性諸元の変化に伴う振動モードの変化を抑制するモード変化抑制装置を含むことを特徴とするサスペンションシステム。
車両の積載重量の変化等に起因して慣性諸元が変化すると、振動モードが変化する。そこで、複数の支持装置の剛性値を制御することによって、振動モードの変化が抑制される。慣性諸元が変化しても、振動モードが設計上で決められたモードから大きく変化することを回避することができる。その結果、サスペンションの制御をほぼ設計通りに行うことができる。
慣性諸元には、質量、重心、慣性モーメント等が該当し、車体における物体の積載状態等（質量分布等を含む）に基づいて決まる。
本項に記載のサスペンションシステムには、上記（１）項ないし（８）項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
（１０）前記モード変化抑制装置が、前記車体における物体の積載状態を検出する積載状態検出部を含む（９）項に記載のサスペンションシステム。
（１１）前記モード変化抑制装置が、前記積載状態検出部によって検出された物体の積載状態に基づいて車体の慣性諸元を取得する慣性諸元取得部を含む（１０）項に記載のサスペンションシステム。
（１２）前記モード変化抑制装置が、前記慣性諸元取得部によって取得された慣性諸元に基づいて車体の変更後の振動モードを推定する振動モード推定部を含む（１１）項に記載のサスペンションシステム。
車体の慣性諸元は、物体の積載状態、すなわち、質量分布に基づいて取得することができる。車体の物体の積載状態は、積載状態取得装置によって取得することができる。積載状態取得装置は、車室内の複数の座席の各々、ラッゲージルームに付与された重量を検出する重量検出部を含むものとすることができる。また、重量を検出しなくても、座席に人が着座したかどうかを検出する乗員検出部を含むものとすることができる。例えば、乗員の重量（体重）が標準的な大きさであると仮定すれば、およその積載状態を取得することができるからである。
車体の変更後の慣性諸元に基づけば、その慣性諸元に応じた振動モードを取得することができる。
（１３）前記モード変化抑制装置が、前記振動モード推定部によって推定された変更後の振動モードと、予め決められた設計上の振動モードとに基づいて目標振動モードを取得する目標振動モード決定部を含む（１２）項に記載のサスペンションシステム。
（１４）前記モード変化抑制装置が、前記慣性諸元取得部によって取得された変更後の慣性諸元とその車体について予め求められた慣性諸元とに基づいて目標振動モードを取得する目標振動モード決定部を含む（１１）項または（１２）項に記載のサスペンションシステム。
目標振動モードは、変更前後の慣性諸元に基づいて取得したり、変更前後の振動モードに基づいて取得したりすることが妥当である。
（１５）前記モード変化抑制装置が、前記振動モードを表す２つの節の位置のうちの一方を固定して、目標振動モードを決定する目標振動モード決定部を含む（９）項ないし（１４）項のいずれか１つに記載のサスペンションシステム。
本項に記載のサスペンションシステムにおいては、目標振動モードが設計上の振動モードの節の一方が固定されたモードとして作成される。
車体の振動においては、同相で振動する場合（便宜的に一次モードで振動する場合と称する）と、逆相で振動する場合（便宜的に二次モードで振動する場合と称する）とで、合計２つの節がある。いずれの節を固定させてもよいが、例えば、慣性諸元の変化に伴う振動モードの変化による節の位置の変化が小さい方の節を固定することができる。また、同相で振動する場合の節と逆相で振動する場合の節とで、固定の節（優先節と称することができる）を予め決めておくこともできる。
なお、目標振動モードを決定する際には、節の位置を固定することは不可欠ではない。両方の節が移動しても差し支えないのであり、両方の節の移動量が同じになるように目標振動モードが決定されるようにすることもできる。
（１６）前記モード変化抑制装置が、前記目標振動モードが得られるように、前記複数の支持装置の剛性値を制御するものである（１３）項ないし（１５）項のいずれか１つに記載のサスペンション制御装置。
目標振動モードに基づいて複数の支持装置の剛性値の目標値が決定され、その目標剛性値が得られるように、複数の支持装置が制御される。
例えば、検出された上下ストロークと、目標剛性値とに基づいて目標軸力が決定され、その目標軸力が得られるように制御されるようにすることができる。
【０００８】
（１７）車両の車体と車輪側部材との間に設けられたサスペンションを制御することにより前記車体の前記車輪側部材に対する相対振動の固有振動数を制御するサスペンションシステムであって、
前記車体の振動モードを維持した状態で、前記サスペンションを制御するモード維持サスペンション制御装置を含むことを特徴とするサスペンションシステム。
本項に記載のサスペンションシステムにおいては、車体の振動モードが維持された状態で、車体の車輪側部材に対する相対振動の固有振動数が制御される。固有振動数は、車体の質量、慣性モーメント、車体を支持する支持装置の弾性係数で決まる。この場合、車体の質量、慣性モーメントは制御されることはないため弾性係数（剛性）が制御されることになる。
本項に記載のサスペンションシステムには、上記（１）項ないし（１６）項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
（１８）前記モード維持サスペンション制御装置が、前記車体の前記車輪側部材に対する相対ストロークに基づいて、前記車体の固有振動数を制御する固有振動数制御部を含む（１７）項に記載のサスペンションシステム。
本項に記載のサスペンションシステムにおいては、車体の固有振動数が制御されるのであり、相対ストロークに基づいて、硬い乗り心地としたり、柔らかい乗り心地としたりすることができる。
（１９）前記モード維持サスペンション制御装置が、前記車両の前後加速度に基づいて、前記車体が同相で振動する場合の固有振動数と逆相で振動する場合の固有振動数との比率を制御する（１７）項または（１８）項に記載のサスペンションシステム。
（２０）前記比率を前記車両の前後加速度に基づいて決まる大きさに決定する比率決定部を含む（１９）項に記載のサスペンションシステム。
車体が同相で振動する場合の固有振動数と逆相で振動する場合の固有振動数との比率は、前輪側支持装置と後輪側支持装置との剛性値の比率で決まる。
【０００９】
（２１）車両の車体の複数の被支持部とそれら被支持部に対応する複数の車輪側部材との間に設けられて、それら被支持部の各々を支持する複数の支持装置を含むサスペンションシステムであって、
前記車体の振動モードを維持した状態で、前記複数の支持装置を制御するモード維持サスペンション制御装置を含むことを特徴とするサスペンションシステム。
本項に記載のサスペンションシステムには、（１）項ないし（２０）項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のサスペンションシステムについて図面に基づいて詳細に説明する。
図１において、車輪側部材１０，１２と車体１４との間にサスペンション１６が設けられる。サスペンション１６は、左右前後輪各々の車輪側部材と車体との間にそれぞれ設けられた支持装置としての軸力発生装置を含む。図１には、右前輪に対応する車輪側部材１０と車体１４との間に設けられた軸力発生装置としての液圧シリンダ装置２０，右後輪に対応する車輪側部材１２と車体１４との間に設けられた液圧シリンダ装置２２を代表して示す。本実施形態におけるサスペンションは、車体と車輪側部材との間に、外部装置の作動により軸力を付与し得るものであり、いわゆるアクティブサスペンションである。
【００１１】
液圧シリンダ装置２０，２２は、それぞれ、シリンダ本体３０およびそのシリンダ本体３０に液密かつ摺動可能に嵌合されたピストン３２を含む液圧シリンダ３４と、ポンプ３６と、ポンプモータ３８と、作動液補償装置４０とを含む。
シリンダ本体３０とピストン３２のピストンロッド４１との一方（本実施形態においては、ピストンロッド４１）が車輪側部材１０，１２に揺動可能に取り付けられ、他方（本実施形態においては、シリンダ本体３０）が車体１４に揺動可能に取り付けられる。
ピストン３２の両側に液圧室４２，４４が設けられ、液圧室４２，４４のいずれに液圧が供給されても、その液圧に応じた力が車輪側部材１０，１２と車体１４との間に付与される。
ポンプモータ３８は、正逆両方向に回転可能なものであり、ポンプ３６は双方向に作動液を吐出可能なものである。ポンプ３６によって液圧室４２，４４のいずれか一方から汲み上げられた作動液が液圧室４２，４４の他方に供給される。
【００１２】
作動液補償装置４０は、ピストン３２の液圧室４２，４４に対する受圧面積の相異に起因する作動液の収支を調整するものである。
例えば、ポンプ３６と並列に設けられたバルブと、バルブを介して接続されたリザーバとを含むものとすることができる。バルブは、バルブの前後、すなわち、液圧室４２側の液圧と液圧室４４側の液圧との差に応じて作動させられる。バルブの液圧室４４側の液圧の方が高い場合、液圧室４２の液圧の方が高い場合に、液圧室４４側とリザーバとを連通させる連通状態とされる。その結果、ピストン３２の受圧面積が小さい方の液圧室４４（ピストンロッド４１が配設された方の液圧室）からポンプ３６によって作動液が汲み上げられて受圧面積が大きい方の液圧室４２に供給される場合には、リザーバからも作動液が汲み上げられる。逆に、液圧室４２から作動液が汲み上げられて液圧室４４に供給される場合には、ポンプ３６から吐出された作動液の一部がリザーバに収容される。
【００１３】
液圧シリンダ装置２０，２２においては、ポンプモータ３８の制御により、液圧室４２，４４の液圧およびピストン３２のストロークが制御される。車輪側部材１０，１２と車体１４との間の相対変位と加えられる力との関係である剛性値が制御される。相対変位は、車両が、水平で平坦な道路に置かれた状態で、ばね上が水平で、車高が設定値である場合の相対位置が基準位置とされ、その基準位置に対する変位として求められる。
なお、液圧シリンダ装置２０，２２には、液圧室４２，４４の液圧を検出する液圧センサを設けることもできるが、不可欠ではない。
【００１４】
ポンプモータ３８はコンピュータを主体とする制御装置５０からの指令に基づいて制御される。制御装置５０は、記憶部５２，制御信号生成部５４，慣性諸元取得部５６，入出力部５８等を含み、入出力部５８には、上下ストロークセンサ６０，前後加速度センサ６２，積載状態取得部６４等が接続されるとともにポンプモータ３８の図示しない駆動回路が接続される。
上下ストロークセンサ６０は、左右前輪、左右後輪の各々の車輪側部材と車体１４との間に設けられ、車体１４と車輪側部材１０，１２との間の相対距離の変化を検出する。前後加速度センサ６２は、当該サスペンション装置が搭載された車両の前後方向の加速度を検出する。積載状態取得部６４は、車体における物体の積載状態を取得するものであり、例えば、車両の複数の座席の各々、ラッゲージルームに加わる重量をそれぞれ検出するセンサを含むものとすることができる。
【００１５】
記憶部５２は、複数のプログラム、テーブル等を記憶し、制御信号生成部５４は、記憶部５２に記憶されたプログラムの実行に従ってポンプモータ３８への制御信号等を作成する。慣性諸元取得部５６は前述の積載状態取得部６４によって取得された重量分布に基づいて車体の重量ｍ、重心Ｇの位置、慣性モーメントＩＧ等の慣性諸元を取得する。
【００１６】
サスペンションの制御についての説明の前に、車体の振動について説明する。
本実施形態においては、車両を、図２に示すようにモデル化する。いわゆる２輪モデルであり、車体１４が前輪側と後輪側とで弾性的に支持される。図２においては、車体を支持する支持装置をスプリングで表す。また、車体１４において、重心Ｇから前輪側の支持位置、後輪側の支持位置までの距離を、それぞれ、Ｌ１，Ｌ２とし、弾性中心Ｅから前輪側、後輪側の支持位置までの距離を、それぞれ、ｓ１，ｓ２とし、重心Ｇと弾性中心Ｅとの間の距離をｈとする。弾性中心Ｅは、ある弾性主軸と平行な方向に変位を与えたとき、並進反力と回転反力とが同時に発生しない位置をいう。弾性中心Ｅは、車体の重心Ｇ、質量分布とは関係なく決まる。
なお、前輪側の支持位置は、右前輪に対応する液圧シリンダ装置、左前輪に対応する液圧シリンダ装置が設けられる車体の前後方向の位置であり、後輪側の支持位置は、右後輪に対応する液圧シリンダ装置、左後輪に対応する液圧シリンダ装置が設けられる車体の前後方向の位置である。以下、図２に示すようにモデル化した場合の前輪側の液圧シリンダ装置を液圧シリンダ装置２０とし、後輪側の液圧シリンダ装置を液圧シリンダ装置２２として説明する。
【００１７】
車体の車輪側部材に対する相対振動についての剛性マトリックスを式（３）に示す。前輪側の液圧シリンダ装置２０の剛性（スプリングで支持される仮定した場合のスプリングの弾性係数に相当する）、後輪側の液圧シリンダ装置２２の剛性を、それぞれ、Ｋ１，Ｋ２で表すこともできるが、前輪側の振動の後輪側の振動への影響、後輪側の振動の前輪側の振動への影響を考慮するために、２×２のマトリックスを用いた。
液圧シリンダ装置２０によって車体１４の前輪側の部分と車輪側装置１０との間に付与される力ｆ１、液圧シリンダ装置２２によって付与される力ｆ２は、剛性マトリックスを用いて、式（４）で表すことができる。（４）式において、ｘ１、ｘ２は、車体の前輪側の部分、後輪側の部分と、それぞれに対応する車輪側部材１０，１２との間の上下方向の相対変位である。
【００１８】
このモデルにおいて、車体に作用する垂直方向の力の釣り合いについて考える。
重心Ｇに加わる力をＦとした場合には式（１）が成立する。重心Ｇに加わる力は車体重量ｍに垂直方向の加速度を掛けた大きさであり、式（２）で表すことができる。
次に、モーメントの釣り合いについて考える。
重心Ｇの回りのモーメントに関しては慣性モーメントをＩＧとした場合に、式（５）が成立する。また、車体１４が上下方向にｘ変位するとともに重心Ｇの回りにθ回動する場合の前輪側、後輪側の支持位置の変位ｘ１、ｘ２は式（６）で表すことができる。
このような関係が成立する場合において、式（１）に式（２）〜（４）、（６）を代入すると、図３の式（７）が得られ、この式（７）に弾性中心Ｅと重心Ｇとの間の距離ｈを考慮した式（８）を代入すると式（９）が得られる。
また、式（５）に式（４）、（６）を代入すると、式（１０）が得られ、式（８）を代入すると式（１１）が得られる。
【００１９】
上述の式（９）、（１１）において、式（１２）を代入して得られた振動方程式を解くことによって、振動数ν１，ν２、振幅比Ｘ１／Θ１を求めることができる。また、得られた振動数、振幅比を式（６）に代入して整理すれば、一般解を表す式（１３）が得られる。ここで、振幅Ａ１１、Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２は、求められた振幅比の値Ａ１１／Ａ２１、Ａ１２／Ａ２２と初期条件とから求められる。
【００２０】
式（１３）において、振動数ν１、ν２は固有振動数であり、本明細書において便宜的に一次の固有振動数、二次の固有振動数と称する。また、一次の振動数の振動を便宜的に一次モードの振動と称する。一次モードの振動において、車体１４の前輪側の部分と後輪側の部分とが同相で振動する。二次の振動数の振動を便宜的に二次モードの振動と称する。二次モードの振動においては、前輪側の部分と後輪側の部分とが互いに逆相で振動する。一次の振動数で振動する場合の振幅比Ａ１１／Ａ２１、二次の振動数で振動する場合の振幅比Ａ１２／Ａ２２を振動モードと称する。同相で振動する場合の振幅比は正の値となり、逆相で振動する場合の振幅比は負の値となる。
【００２１】
このモデルについて振動のエネルギについて考える。
振動系においては運動エネルギとポテンシャルエネルギが得られる。
運動エネルギは、直線運動のエネルギと回転運動のエネルギとの和であり、図４の式（１４）で表すことができる。式（１４）におけるｉは重心Ｇの回転半径である。
ポテンシャルエネルギは、マトリックスを用いると、式（１８）のように表すことができる。ここで、ｋｙは上下方向の剛性であり、ｋθは回転方向の剛性である。また、ｅは弾性半径であり、ｈは重心と弾性中心との間の距離である。
【００２２】
図５に示すように、運動エネルギＴは、上下方向の変位ｘ、重心Ｇの回転角度θを座標軸とした場合、楕円の主軸と座標軸とが一致する（この座標系を主座標系と称する）が、ポテンシャルエネルギＵは一致しない。
そこで、運動エネルギＴとポテンシャルエネルギＵとの両方について、楕円の主軸と座標軸の主軸とが一致する座標軸ｘ′，ｙ′を求める。
この場合には、運動エネルギＴが円で表されるように座標軸を式（２２）に示すように変換し、その状態で、ポテンシャルエネルギＵについて、楕円の主軸が座標軸と一致するための回転角φを求める。２つの座標軸（ｘ、θ）、（ｘ′、ｙ′）の間には、式（２１）で表される関係が成立する。
【００２３】
ポテンシャルエネルギＵを、ｘ′，ｙ′で表した場合において、主軸と座標軸とが一致する条件、すなわち、（ｘ′・ｙ′）の係数を０とした式が図６の式（２３）である。
一方、ポテンシャルエネルギＵを座標軸ｘ′，ｙ′で表した場合のｘ′２，ｙ′２の係数は、式（２４）で示すように、それぞれ、１次モードで振動する場合の固有振動数ν１、２次モードで振動する場合の固有振動数ν２の２乗となることが知られている。このことから、回転角φ，弾性半径ｅ、距離ｈ，回転半径ｉ，２つの固有振動数ν１，ν２の２乗の比率ν＊（ν２２／ν１２）の間には、式（２５）に示す関係があることがわかる。
【００２４】
式（２３）、（２５）はそれぞれ（ｈ、ｅ）を座標軸とした座標系で図７に示すように表すことができ、これらの交点は、式（２６）、（２７）で表す値として求めることができる。なお、式（２３）で表される関係を回転角φの拘束条件と称し、式（２５）で表される関係を比率ν＊の拘束条件と称することができる。これら拘束条件は、図７において、Ｃφ、Ｃνと表す。
また、図８に示すように、重心Ｇの位置について回転半径ｉをプロットし、弾性中心Ｅの位置について弾性半径ｅをプロットした場合（重心Ｇと弾性中心Ｅとは距離ｈ隔たっている）に、２つの点を通り、線Ｈ上に中心のある円Ｃｍを描いた場合に、この円Ｃｍと重心Ｇの位置と弾性中心Ｅの位置とを通る線Ｈ（車両の前後方向に延びる線である）との交点Ｎ１，Ｎ２は節となることが知られている。
図８から、節Ｎ１、Ｎ２の位置は、車体１４の前輪側の支持位置と後輪側の支持位置との間と、後輪側の支持位置より後方とに位置することがわかる。
節Ｎ１は、一次モードで振動する場合の節であり、車体１４の前輪側と後輪側とが同相で振動した場合の、それぞれの振幅Ａ１１、Ａ２１を通る直線Ｍ１が節Ｎ１を通ることがわかる。節Ｎ２は、二次モードで振動する場合の節であり、前輪側と後輪側とが逆相で振動した場合の、それぞれの振幅Ａ１２、Ａ２２を通る直線Ｍ２が節Ｎ２が通ることがわかる。なお、節Ｎ１の重心Ｇからの距離ｒ１は、これらの振幅比Ａ１１／Ａ２１に対応し、節Ｎ２の重心Ｇからの距離（逆向きであるため負で表す）ｒ２は、振幅比Ａ２２（負の値で表す）／Ａ１２に対応する。
このように、節の位置が決まれば、前述のように一次モードで振動する場合と二次モードで振動する場合との振幅比が決まることになり、振動の形が決まる。この意味において、円Ｃｍは振動モードを表すことになるため、以下、振動モードＣｍと称する。
【００２５】
前記式（３）で表される剛性マトリックスは、図９の式（２８）で表される。前輪側の振動と後輪側の振動との関連を表す場合に、剛性マトリックスにおいて成分ｋ１２、ｋ２１が同じ値になることは知られたことである。また、剛性マトリックスは、比例定数である剛性値ｋ１１＊と、剛性値の比を表す剛性比マトリックスとで表すことができる。剛性比マトリックスの成分であるα、βは、剛性比の成分と略称する。また、ｋ１１＊は、全体剛性値、代表剛性値と称することができ、予め決められている場合や、他のパラメータによって決められる場合がある。
一方、弾性半径ｅは、剛性マトリックスの成分ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２、、弾性中心Ｅから前輪側、後輪側の支持位置までの距離ｓ１、ｓ２を用いて式（２９）で表すことができる。
これら式（２８）、（２９）および式（３０）から、剛性比の成分α、βが求められ、式（３１）で表される。式（３０）は弾性中心Ｅの位置を表す式であり、弾性中心Ｅの位置は、剛性マトリックスの成分に基づいて決まる。
このように、車体の振動モードが決まり、弾性半径ｅ，距離ｈが決まれば、剛性値の比α、βを求めることができ、剛性マトリックス〔Ｋ〕を求めることができる。
この振動モードに基づいて決まる剛性マトリックスと、上下ストロークセンサによって検出されたピストン３２のシリンダ本体３０に対する相対変位とに基づいて、各液圧シリンダ装置２０，２２によって付与される軸力（液圧室４２，４４のいずれか一方の液圧に対応）が制御される。相対変位と軸力との関係が振動モードで決まる剛性マトリックスを実現し得るように制御されると考えることもできる。
【００２６】
次に、具体的なサスペンション制御について説明する。
本実施形態においては、振動モードが変更されることなく、車体全体の剛性が所望の大きさに制御される。全体の剛性、すなわち、全体剛性値ｋ１１＊は、車体１４と車輪側部材１０，１２との間の上下ストロークに基づいて決まる大きさとされる。例えば、左右前後輪の各々と車体との相対ストロークの平均値等の統計的処理を施した値に基づいて決まる値としたり、ストロークの各々の最大値、最小値等に基づいて決まる値としたりすることができる。
前述の式（２８）における全体剛性値ｋ１１＊が上下ストロークに基づいて決まる値に決定されれば、車両の乗り心地を硬めにしたり、柔らかめにしたりすることができる。例えば、上下ストロークが大きい場合に小さい場合より、全体剛性値ｋ１１＊を大きくすれば、上下振動を抑制することができ、上下ストロークが小さい場合は大きい場合より、全体剛性値ｋ１１＊を小さくすれば、乗り心地を柔らかめにすることができる。
式（２８）〜（３０）から、全体剛性値ｋ１１＊の大きさが変わっても、弾性中心Ｅの位置、弾性半径ｅの大きさが変わらないことがわかる（式（３２）参照）。また、慣性諸元が変わらないため、重心Ｇ、回転半径ｉも同じである。したがって、全体剛性値ｋ１１＊の大きさが変わっても振動モードＣｍが維持される。
【００２７】
図１０の全体剛性値変更プログラムは予め定められた設定時間毎に実行される。
ステップ１（以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、前輪車輪側部材１０，後輪車輪側部材１２と車体１４との間の上下ストロークが検出され、Ｓ２において、上下ストロークに基づいて全体剛性値ｋ１１＊が決定される。
次に、Ｓ３、４において、ｋ１１＊、α、βに基づいて剛性マトリックス〔Ｋ〕が求められ、剛性マトリックス〔Ｋ〕とＳ１において検出された実際のストロークｘ１、ｘ２とに基づいて、液圧シリンダ装置２０，２２それぞれの目標軸力が（４）式に従って求められる。Ｓ５，６において、目標軸力に応じた目標液圧が得られるように、前輪側の液圧シリンダ装置２０、後輪側の液圧シリンダ装置２２、それぞれにおけるポンプモータ３８の制御指令値が作成されて出力される。前輪側の液圧シリンダ装置２０，後輪側の液圧シリンダ装置２２において、制御指令値に応じて、ポンプモータ３８が作動させられ、それに応じた液圧が発生させられる。
このように、振動モードが変更されることなく、前輪側、後輪側の液圧シリンダ装置２０，２２が制御されるため、設計通りの制御を実現することができ、乗員の違和感を軽減することができる。また、上下ストロークに基づいて全体剛性ｋ１１＊が決定されるため、乗り心地を向上させることができる。なお、ストロークに基づく全体剛性値の決定の態様は、本実施形態におけるそれに限定されない。
【００２８】
また、振動モードが変更されることなく、剛性値の比α、βが所望の大きさに制御される。
図１１のフローチャートのＳ２１において、上下ストロークが検出され、Ｓ２２において、前後加速度Ｇが検出され、Ｓ２３において、前後加速度Ｇに基づいて剛性値の比αｆ、βｆが決定され、前輪側の液圧シリンダ装置２０の剛性値と後輪側の液圧シリンダ装置２２の剛性値との比率が決定されるのである。
車体のばね上の動き（ピッチング）は、慣性力（前後加速度に対応）による各輪の荷重分担の変化によって生じる。固有振動数の２乗の比率ν＊（ν２２／ν１２）を変えると、剛性の分担比を変え、弾性中心を移動させることができる。このように、各輪に対する荷重分担を変えることができるので、車体のばね上の動きを抑制するために、慣性力（前後加速度）が加わった場合に固有振動数の２乗の比率を制御することは妥当なことである。例えば、制動時にν＊を１より小さい値にすると弾性中心が重心より前方へ移動して、ピッチングを抑制することができる。
剛性比の成分α、βは、前後加速度Ｇに基づいて決定されるのであるが、振動モードが維持され得る大きさに決定される。剛性比の成分α、βは、前述のように、図９の式（３１）で表されるが、この場合に、弾性半径ｅ、距離ｈは、図６の式（２３）の関係Ｃφを満たす。換言すれば、弾性半径ｅ，距離ｈが式（２３）の関係を満たす状態において、前後加速度Ｇに基づいて決定されることになる。
【００２９】
本実施形態においては、前後加速度Ｇと固有振動数の２乗の比率ν＊との関係がテーブル化されて予め記憶されている。Ｓ２２において検出された前後Ｇと、テーブルとに基づいて比率ν＊が求められる。そして、比率ν＊を（２５）式に代入することによって得られる比率ν＊の拘束条件Ｃν＊と回転角φの拘束条件Ｃφとから、弾性半径ｅ＊、距離ｈ＊が求められ、これらを（３１）式に代入することによって、剛性比αｆ、βｆが求められるのである。
前後加速度Ｇと固有振動数の２乗の比率ν＊との関係は、例えば、前後加速度Ｇが大きくなると固有振動数の比率が大きくなる関係とすることができる。
【００３０】
Ｓ２４において、剛性比の成分αｆ、βｆと予め決められた全体剛性値ｋ１１＊とに基づいて剛性マトリックス〔Ｋ〕が求められる。そして、Ｓ２５において、図２の式（４）に従って、実際の上下ストロークと剛性マトリックス〔Ｋ〕とから前輪側、後輪側のそれぞれの目標軸力ｆ１＊、ｆ２＊が求められ、目標軸力ｆ１＊、ｆ２＊が得られるように、Ｓ２６，２７において、前輪側、後輪側の液圧シリンダ装置２０，２２が制御される。
このように、本実施形態によれば、振動モードを変更することなく、前後Ｇに基づいて剛性配分が制御されるため、設計通りの制御を実現することができる。
【００３１】
なお、前後加速度Ｇに基づいて剛性比の成分α、βが決定されるとともに、上下ストロークに基づいて全体剛性値ｋ１１＊が決定され、これらに基づいて剛性マトリックスが決定されるようにすることもできる。
【００３２】
また、物体の積載状態の変化等に起因する振動モードの変化を抑制するように液圧シリンダ装置２０，２２が制御される。車体の物体の積載状態が変化すると、重心Ｇや慣性モーメントＩＧ等の慣性諸元が変わり、振動モードが変わる。例えば、振動モードは慣性諸元の変化に伴って図１４の破線の振動モードＣｍ０のように変化することがある。なお、積載状態が変化しても、弾性中心Ｅの位置、弾性半径ｅは変わらないため、弾性中心Ｅについての弾性半径ｅは、振動モードＣｍと変更後の振動モードＣｍ０との両方の円周上に位置することになる。
それに対して、本実施形態においては、振動モードが図１４の一点鎖線に示す振動モードＣｍｆとなるように、液圧シリンダ装置２０，２２が制御される。一点鎖線で表される振動モードＣｍｆを目標振動モードと称する。目標振動モードＣｍｆは、設計上の振動モードＣｍと節Ｎ１の位置が変化しないように作成される。
【００３３】
図１５のフローチャートのＳ４１において、物体の積載状態が検出されて、Ｓ４２において、重心Ｇ、慣性モーメントＩ等の車両の慣性諸元が求められる。また、その求められた慣性諸元に基づいて変更された振動モードＣｍ０が推定される。Ｓ４３において、固定する節が決定される。本実施形態においては、一次モードで振動する場合の節Ｎ１と二次モードで振動する場合の節Ｎ２とのうちで、固定される節（例えば、節Ｎ１とする）が予め決められている。なお、固定する節は、設計上の振動モードＣｍと慣性諸元の変更に起因して変わった振動モードＣｍ０とに基づいて決定することもできる。例えば、２つの振動モードＣｍ、Ｃｍ０を比較して、節Ｎ１と節Ｎ１０との間の距離と、節Ｎ２と節Ｎ２０との間の距離とのうちの小さい方を固定される節（固定される節を優先節と称することができる）とするのである。
【００３４】
次に、Ｓ４４において、目標振動モードＣｍｆが決定される。例えば、慣性諸元の変化に起因して変化した振動モードＣｍ０を節Ｎ１が一致するまで移動させて得られるモードを目標振動モードとすることができる。ここで、慣性諸元の変化に伴って変化した重心Ｇ′の位置はそのままである。また、回転半径ｉ′の大きさもそのままである。そのため、重心Ｇ′についての回転半径ｉ′は、慣性諸元の変化後の振動モードＣｍ０と目標振動モードＣｍｆとの両方の円周上に位置することになる。そのため、目標振動モードＣｍｆは、節Ｎ１、Ｎ２′、重心Ｇ′についての回転半径ｉ′を通る円で表されることになる。
【００３５】
Ｓ４５において、目標振動モードＣｍｆに基づいて剛性マトリックス〔Ｋ〕が求められる。目標振動モードＣｍｆにおける重心Ｇ′、回転半径ｉ′から目標回転角φ＊を求められ、目標回転角φ＊から回転角φの拘束条件Ｃφが求められ、この拘束条件Ｃφと予め決まっている比率νの拘束条件Ｃνとに基づいて弾性半径ｅ′、距離ｈ′が求められる。
そして、距離ｈ′、半径ｅ′を式（３１）に代入することによって剛性値の比α′、β′が求められ、剛性値の比α′、β′と予め決められた全体剛性ｋ１１＊から剛性マトリックス〔Ｋ〕が求められる。
【００３６】
次に、Ｓ４６において、上下ストロークが検出されて、Ｓ４７において、目標軸力が求められる。Ｓ４８、４９において、前輪側、後輪側それぞれにおいて、液圧シリンダ装置２０，２２が制御される。
このように、積載重量の変化等に起因して慣性諸元が変更されても、それに起因する振動モードの変化が抑制される。振動モードの変化に起因する制御の変化を抑制することができ、設計通りの制御を実現することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、節の一方が変化しないように目標振動モードが決定されるようにされていたが、そのようにすることは不可欠ではない。二つの節がそれぞれ移動するように決定することもできる。
【００３８】
以上のように、本実施形態においては、制御装置５０の図１０、１２のフローチャートで表されるプログラムを記憶する部分、実行する部分等によりモード維持サスペンション制御装置が構成され、図１５のフローチャートで表されるプログラムを記憶する部分、実行する部分等によりモード変化抑制装置が構成される。モード維持サスペンション制御装置のうちの、図１０のフローチャートで表されるプログラムを記憶する部分、実行する部分等により剛性値制御部が構成され、図１１のフローチャートで表されるプログラムを記憶する部分、実行する部分等により剛性比率制御部が構成される。剛性値制御部は固有振動数制御部に対応し、剛性比率制御部は固有振動数の比率を制御する比率制御部に対応する。また、モード変化抑制装置のうちの、図１５のフローチャートのＳ４４を記憶する部分、実行する部分等により目標振動モード決定部が構成される。
【００３９】
なお、支持装置の構造は上記実施形態におけるそれに限らない。また、上記実施形態とは別の態様のサスペンションの制御においても本発明を適用することができる。
その他、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題、課題解決手段および効果〕に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるサスペンションシステム全体を模式的に示す図である。
【図２】上記サスペンションシステムにおける車体の車輪側部材に対する振動の状態を模式的に示す図である。
【図３】上記振動を表す式を示す図である。
【図４】上記振動のエネルギを表す式を示す図である。
【図５】上記振動のエネルギを表すグラフを示す図である。
【図６】上記振動の弾性半径と、重心と弾性中心との間の距離との関係を示す図である。
【図７】上記関係を示す図である。
【図８】上記振動の振動モードを表す図である。
【図９】上記振動の剛性マトリックスの式を表す図である。
【図１０】上記サスペンションシステムの制御装置の記憶部に記憶された全体剛性変更プログラムを表すフローチャートである。
【図１１】上記記憶部に記憶された剛性値比率制御プログラムを表すフローチャートである。
【図１２】上記別の状態の振動の弾性半径と重心と弾性中心との距離との関係を示すグラフである。
【図１３】上記振動の振動モードを示す図である。
【図１４】上記振動とは別の振動の振動モードを示す図である。
【図１５】上記記憶部に記憶された振動モード変化抑制プログラムを表すフローチャートである。
【符号の説明】
２０，２２：液圧シリンダ装置  ５０：サスペンション制御装置  ５４：制御信号生成部  ５６：慣性諸元取得部  ６０：ストロークセンサ  ６２：前後Ｇセンサ  ６４：積算状態取得部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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