緩衝器の制御装置
【課題】非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御に最適となる緩衝器の制御装置を提供することである。
【解決手段】車両Ａにおけるバネ上部材Ｂｎとバネ下部材Ｗｎとの間に介装される緩衝器Ｄｎが発生可能な最低減衰力Ｆｄｎに可変減衰力Ｆｃｎを付加する減衰力可変機構３を制御する緩衝器Ｄｎの制御装置１において、緩衝器Ｄｎが発生すべき制御力Ｆｓｎと緩衝器Ｄｎの最低減衰力Ｆｄｎとの偏差εｎを求め、この偏差εｎに基づいて可変減衰力Ｆｃｎを制御することを特徴とする。
【解決手段】車両Ａにおけるバネ上部材Ｂｎとバネ下部材Ｗｎとの間に介装される緩衝器Ｄｎが発生可能な最低減衰力Ｆｄｎに可変減衰力Ｆｃｎを付加する減衰力可変機構３を制御する緩衝器Ｄｎの制御装置１において、緩衝器Ｄｎが発生すべき制御力Ｆｓｎと緩衝器Ｄｎの最低減衰力Ｆｄｎとの偏差εｎを求め、この偏差εｎに基づいて可変減衰力Ｆｃｎを制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、非線形な減衰特性を持つ緩衝器に最適となる緩衝器の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種、緩衝器の減衰力を制御するものとしては、たとえば、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓとの積の符号を得て、この符号が正である場合には、緩衝器の減衰係数Ｃを、Ｃ＝Ｃｓ・Ｖ／Ｖｓで演算される値とし、負である場合には、緩衝器の減衰係数Ｃを、Ｃ＝Ｃｓ・Ｖで演算される値に制御するものがある（たとえば、特許文献１参照）。なお、Ｃｓはスカイフック減衰係数を示している。
【０００３】
上記した制御は、広く一般的にスカイフック制御と呼ばれ、このスカイフック制御にあたっては、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓの符号が同符号である場合には、スカイフック制御力をバネ上速度Ｖとスカイフック減衰係数Ｃｓを乗算した値とし、逆に、両者が異符号である場合には、スカイフック制御力を０とするように制御することが必要になる。
【０００４】
そこで、上述した緩衝器の制御装置にあっては、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓの符号が同符号である場合に要求されるスカイフック制御力Ｃｓ・Ｖと、緩衝器の発生減衰力であるストローク速度Ｖｓに減衰係数Ｃとを乗算した値Ｖｓ・Ｃとが等しくなるように、緩衝器の減衰係数Ｃの値を調節するようにしているのである。
【特許文献１】特開平６−２４７１１７号公報（実施例欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の緩衝器の制御装置では、緩衝器の減衰係数Ｃを狙い通りに制御することができない場合がある。
【０００６】
すなわち、緩衝器の減衰特性（ストローク速度に対する発生減衰力の特性）が図１０に示すように、線形な関係を保つ場合には、減衰係数Ｃの調節によって理想的に制御されるが、図１１に示すように、減衰バルブのクラッキング圧を調節するものや、電気粘性流体や磁気粘性流体を用いて減衰特性が平行的に変化する非線形な減衰特性を持つ緩衝器を制御する場合には、減衰係数Ｃを求めても、この減衰係数Ｃから直接的には減衰力を調節することが困難である。つまり、減衰特性線がストローク速度軸と減衰力軸の原点を通過するような線形特性を呈する緩衝器を制御する場合には、減衰係数Ｃを求めれば、狙った通りの減衰力を緩衝器に発生させることができるが、非線形な減衰特性を持つ緩衝器にあっては、減衰特性線が途中で傾きが変化するので、減衰係数Ｃを求めても単純には狙った減衰力を緩衝器に発生させることができない。
【０００７】
また、緩衝器の発生減衰力が完全にストローク速度に依存して比例的に変化する場合にはよいが、現実にはこのような減衰特性を実現することは難しく、スカイフック制御力と発生減衰力との間に偏差が生じて、車両における乗心地の悪化に繋がってしまう危惧がある。
【０００８】
さらに、減衰係数Ｃを求めるのに、スカイフック制御力Ｃｓ・Ｖをストローク速度Ｖｓで除す演算を行っているので、ストローク速度Ｖｓが０近傍では、減衰係数Ｃが非常に大きな値となって、演算誤差も大きくなり、適切な制御を行うことができない危惧があるとともに、ハンチングを引き起こして安定的な減衰力を発生することができない危惧がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御に最適となる緩衝器の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明の緩衝器の制御装置は、車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に介装される緩衝器が発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構を制御する制御装置であって、緩衝器が発生すべき制御力と緩衝器の最低減衰力との偏差を求め、この偏差に基づいて可変減衰力を制御するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の緩衝器の制御装置によれば、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御にあたり、減衰係数を調節するのではなく、緩衝器に発生させるべき制御力と緩衝器が発生可能な最低減衰力との偏差を求めて、この偏差に基づいて、最低減衰力に付加すべき可変減衰力を制御するので、複雑な制御を行うことなく、フィードフォワード制御が行われ、応答性よく緩衝器に上記制御力通りの減衰力を発生させることが可能であり、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御に最適となる。
【００１２】
さらに、緩衝器のストローク速度が変化しても、緩衝器の発生する減衰力が変化せず、常に緩衝器に発生させるべき制御力通りの減衰力を発生させることが可能であるので、車両走行中に路面から入力される振動を車体側へ伝達せず、緩衝器に優れた振動絶縁効果を発揮させ、車両における乗り心地を飛躍的に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１は、本発明の一実施の形態における緩衝器の制御装置を概念的に示した図である。図２は、バネ上加速度センサが設けられる位置を示した図である。図３は、一実施の形態における緩衝器の減衰特性を示す図である。図４は、一実施の形態における緩衝器における減衰力可変機構部分の縦断面図である。図５は、一実施の形態における緩衝器の概略断面図である。図６は、他の緩衝器の概略断面図である。図７は、一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御ブロック図である。図８は、ストローク速度をパラメータとして作成した緩衝器の最低減衰力のマップを示す図である。図９は、一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００１４】
図１に示すように、一実施の形態における緩衝器の制御装置１は、車両Ａのバネ上部材たる車体１０の任意の個所に設置される制御部２と、車体１０の上下方向の加速度を検出する３つのバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３と、バネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４のそれぞれの上下方向の加速度を検出するバネ下加速度センサｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４と、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構３とを備えて構成されている。
【００１５】
また、緩衝器Ｄ１は、車両Ａの車体１０の一部であるバネ上部材Ｂ１とバネ下部材Ｗ１との間に懸架バネＳ１と並列に介装され、他の緩衝器Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４も、それぞれ同様にバネ上部材Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とバネ下部材Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間に懸架バネＳ２，Ｓ３，Ｓ４と並列に介装されている。
【００１６】
なお、本明細書では、便宜上、懸架バネＳ１で分担支持する車体１０の一部をバネ上部材Ｂ１とし、他の懸架バネＳ２，Ｓ３，Ｓ4に対応してバネ上部材Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４としてあり、また、バネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、対応するバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に対して変位する部材を指し、具体的には車両Ａの四つの車輪とされる。
【００１７】
さらに、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、車体１０の上下方向の加速度を検出するものであって、図２に示すように、車体１０の前後または左右方向の同一直線上にない任意の３箇所に設置されている。
【００１８】
そして、このバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、検出した加速度α１，α２，α３に応じた電圧信号を緩衝器の制御装置１の制御部２に出力し、制御部２は、上記バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の信号を処理して、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の上下方向の加速度（バネ上加速度）を演算できるようになっている。なお、加速度α１，α２，α３の符号の取り方は、上向きを正とし、後述するバネ下加速も緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生する減衰力も同様としてある。
【００１９】
具体的には、バネ上部材Ｂｎのバネ上加速度Ｘｎは、Ｘｎ＝βｎ１・α１＋βｎ２・α２＋βｎ３・α３で計算される。ここで、ｎ＝１，２，３，４であり、ｎの値はどのバネ上部材についてのものであるかを特定するものであり、この場合、ｎが１のときはバネ上部材Ｂ１についてのバネ上加速度Ｘ１が計算されることを示している（以下、特にｎについての指定がない場合、ｎは１，２，３，４のいずれかの値をとる）。そして、βｎ１，βｎ２，βｎ３は、各バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の設置位置、車体１０の重心位置、車体１０の重心位置と各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４との各距離、車両Ａのホールベース、車両Ａのトレッド等から決定される定数である。
【００２０】
すなわち、車体１０を剛体と見なして、車体１０の前後または左右方向の同一直線上にない任意の３箇所の上下方向の加速度α１，α２，α３を得れば、各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のバネ上加速度Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は一義的に決まるのであり、バネ上加速度Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を演算することができるのである。
【００２１】
また、バネ下加速度センサｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４は、それぞれ、設置箇所に対応するバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の上下方向のバネ下加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４を検出し、その値に応じた電圧信号を緩衝器の制御装置１の制御部２に出力し、制御部２は、これら上記のバネ下加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４とバネ上加速度Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４から、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のストローク速度Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４を演算できるようになっている。
【００２２】
転じて、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構３を備えており、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の場合、減衰力可変機構３は減衰バルブのクラッキング圧（開弁圧）を変更することができるようになっている。
【００２３】
したがって、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生する減衰力の特性、すなわち、減衰特性は、図３に示すように、最低減衰力発生時の減衰特性Ｌから最高減衰力発生時の減衰特性Ｈまでの可変幅で平行的に減衰特性を変化させることができる。
【００２４】
つまり、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にあっては、上記減衰力可変機構３によって最低減衰力に上記可変幅の範囲内で可変減衰力を付加することができる。
【００２５】
そして、この各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、いずれも同様の構成とされ、具体的にはたとえば、図４に示すように、シリンダ１００と、シリンダ１００内に摺動自在に挿入されてシリンダ内をロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画する中空筒状のピストン１０１と、シリンダ１００内にピストン１０１を介して移動自在に挿入された中空なピストンロッド１０２と、ピストン１０１とピストンロッド１０２内に形成されて上記ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通するメイン通路１０４と、メイン通路１０４の途中に設けたリーフバルブ１０５と、同じく上記メイン通路１０４の途中に上記リーフバルブ１０５と直列に設けた減衰力調整機構３とを備えて構成されている。
【００２６】
なお、図５に示すように、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４では、シリンダ１００内をピストン１０１でロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画しており、シリンダ１００内は作動油等の液体が封入され、また、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にあっては、図中下方に設けたフリーピストン１２０でシリンダ１００内にガス室１２１が区画され、このガス室１２１内には高圧ガス等が封入され、このフリーピストン１２０が緩衝器の伸縮時にシリンダ１００に対して移動することでピストンロッド１０２のシリンダ１００内への侵入およびシリンダ１００外へ退出する体積分の容積変化を補償する。つまり、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、いわゆる単筒型に形成されるが、複筒型に形成されるとしてもよい。
【００２７】
そして、上記減衰力調整機構３は、ピストンロッド１０２内に収容されるスリーブ１０６と、ピストンロッド１０２の下端に螺合されるピストン１０１とで挟持され、かつ、内外の２つのシート部を有する環状弁座１０７ａを備えた環状の弁座部材１０７と、スリーブ１０６内に摺動自在に挿入されると共に弁座部材１０７に設けた環状弁座１０７ａに離着座してメイン通路１０４を開閉するスプール１０８と、スプール１０８の背面側となる図４中上方側に配置されて当該スプール１０６を弁座部材１０７側へ向けて附勢するスプリング１０９と、電流供給量に応じてスプリング１０９の附勢力を減じる方向に推力を発揮するソレノイド１１０と、スプール１０８の背面に形成される伸側パイロット室１１１と、スプール１０８の外周側に形成される段部とスリーブ１０６の内周とで形成される圧側パイロット室１１２と、伸側パイロット室１１１にロッド側室Ｒ１内の圧力を導く伸側パイロット通路１１３と、スプール１０８の内部を通り圧側パイロット室１１２にピストン側室Ｒ２内の圧力を導く圧側パイロット通路１１４と、上記スプリング１０９で閉じ方向に附勢されスプール１０８の背面に形成の環状弁座１０８ｂに着座してスプール１０８の背面と圧側パイロット通路１１４とを連通する孔１０８ａを閉塞する有底筒状の第１サブバルブ１１５と、さらに、同じくスプリング１０９によって附勢されて第１サブバルブ１１５の底部に設けた孔１１５ａを閉塞する筒状の第２サブバルブ１１６とを備えて構成され、上記ソレノイド１１０に印加する電流に応じて上記スプリング１０９で附勢されている第１サブバルブ１１５および第２サブバルブ１１６のクラッキング圧（開弁圧）を調節してメイン通路１０４を開閉するスプール１０８が上記環状弁座１０７ａから離座するクラッキング圧（開弁圧）を変化させて、可変減衰力を制御するようになっている。
【００２８】
すなわち、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、ソレノイド１１０の推力を変化させることによって環状弁座１０７ａとスプール１０８で構成される減衰バルブのクラッキング圧を変化させることができ、これにより図３に示したように減衰力を変化させることができる。なお、この場合、ソレノイド１１０に電流供給しないときに、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は最大減衰力を発生する。
【００２９】
以下、さらに詳しく、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４について説明すると、図４に示すように、各部の寸法は、φ４２−φ２２＞φ５２−φｒ２と、φ５２−φ４２＞φｃ２−φ３２を満たすように設定されており、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が伸長する、すなわち、図４中ピストン１０１が上方に移動する場合に、第２サブバルブ１１６のクラッキング圧をＰｃ２（伸側）とし、ロッド側室Ｒ１内の圧力をＰａとすると、Ｐｃ２・（φ４２−φ２２）＞Ｐａ・（φ５２−φｒ２）の関係が保たれている状態では、スプール１０８は環状弁座１０７ａから離座せず、メイン通路１０４は開放されず、Ｐｃ２・（φ４２−φ２２）＜Ｐａ・（φ５２−φｒ２）の条件が満たされるとスプール１０８は環状弁座１０７ａから離座して、メイン通路１０４が開放される。そして、Ｐｃ２は、第２サブバルブ１１６が第１サブバルブ１１５の孔１１５ａを開いて伸側パイロット室１１１と圧側パイロット通路１１４を連通させるときのクラッキング圧であり、このクラッキング圧はソレノイド１１０の推力でスプリング１０９の附勢力を減じることで制御することができ、このようにソレノイド１１０の推力を調節することで緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の伸行程におけるスプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができるのである。
【００３０】
反対に、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が圧縮する、すなわち、図４中ピストン１０１が下方に移動する場合に、第１サブバルブ１１５のクラッキング圧をＰｃ１（圧側）とし、ピストン側室Ｒ２内の圧力をＰｂとすると、Ｐｃ１・（φ５２−φ４２）＞Ｐｂ・（φｃ２−φ３２）の関係が保たれている状態では、スプール１０８は環状弁座１０７ａから離座せず、メイン通路１０４は開放されず、Ｐｃ１・（φ５２−φ４２）＜Ｐｂ・（φｃ２−φ３２）の条件が満たされるとスプール１０８は環状弁座１０７ａから離座して、メイン通路１０４が開放される。そして、Ｐｃ１は、第１サブバルブ１１５がスプール１０８の孔１０８ａを開いて伸側パイロット室１１１と圧側パイロット通路１１４を連通させるときのクラッキング圧であり、このクラッキング圧はソレノイド１１０の推力でスプリング１０９の附勢力を減じることで制御することができ、このようにソレノイド１１０の推力を調節することで緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の圧行程におけるスプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができるのである。
【００３１】
すなわち、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の伸圧の両行程で、一つのソレノイド１１０を用いて、スプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができ、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、上記した減衰力可変機構３によって図３に示す減衰特性を実現できるのである。
【００３２】
そして、上述のように、ソレノイド１１０への供給電流が大きければ大きいほど、クラッキング圧が低くなるようになっているので、ソレノイド１１０への通電が何らかの理由で断たれてしまう場合には、緩衝器は、最大の減衰力を発生することになり、確実にフェールセーフが行われる。
【００３３】
なお、上記した緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の具体的構成は、一例であって、減衰力可変機構３を他の構成として、減衰バルブのクラッキング圧を変化させるようにしてもよく、たとえば、より簡単な構成としては、減衰バルブを流路中に設けた弁座と、該弁座に着座するポペット弁の弁体とで構成し、減衰力可変機構を、弁体に弁座から離座する方向に推進力を与えるソレノイドと、弁体に弁座に着座させる方向に推進力を与えるバネとで構成し、ソレノイドによる推進力で弁体に作用するバネ力を増減させて弁体が弁座から離座するクラッキング圧を変更可能としておくとしてもよい。
【００３４】
また、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４では、減衰力可変機構３を上記したように減衰バルブのクラッキング圧を変更するものとしているが、図６に示すような作動液体に電気粘性流体や磁気粘性流体を使用するタイプの緩衝器の場合には、ロッド側室Ｒ３とピストン側室Ｒ４とを連通する通路２００に電気粘性流体の場合には電界を、磁気粘性流体の場合には磁界を発生させる粘度変更手段となる装置２０１を設けておき、この装置２０１を減衰力可変機構としてもよい。なお、通路２００は、この場合ピストン２０２とシリンダ２０３との間の隙間とされているが、通路２２０設置箇所は、これに限られない。また、装置２０１は、具体的にたとえば、電気粘性流体を使用する緩衝器の場合には、ピストン２０２の外周に設けた電極と電極に通電する通電手段で構成され、磁気粘性流体の場合には、ピストン２０２に設けられるコイルとコイルに通電する通電手段とで構成される。なお、この場合にも、図３に示すような減衰特性を得られる。
【００３５】
つづいて、制御部２について説明すると、制御部２は、上記したバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびバネ下加速度センサｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４が出力する信号を処理して、各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に発生すべき可変部分の減衰力を演算し、さらに、その演算結果に基づいて各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における減衰力可変機構３のソレノイド１１２に与える指令を電流あるいは電圧として出力することができるようになっており、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の各ストローク速度Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４と、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のバネ上速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４とから４輪毎に緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の最低減衰力Ｆｄ１，Ｆｄ２，Ｆｄ３，Ｆｄ４に付加すべき可変減衰力Ｆｃ１，Ｆｃ２，Ｆｃ３，Ｆｃ４を演算してスカイフック制御を行うようになっている。
【００３６】
そして、具体的には、制御部２は、図７に示すように、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α１，α２，α３からバネ上加速度Ｘｎを演算するバネ上加速度演算部２１と、バネ上加速度Ｘｎを積分して各バネ上部材Ｂｎの上下方向のバネ上速度Ｖｎを演算する積分器２２と、バネ下加速度センサｇｎが検出したバネ下加速度Ｙｎを積分して各バネ下部材Ｗｎの上下方向のバネ下速度Ｖｙｎを演算する積分器２３と、バネ上速度Ｖｎからバネ下速度Ｖｙｎを減算して各緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎを演算する加算器２４と、バネ上速度Ｖｎにスカイフック減衰係数Ｃｓを乗算してスカイフック制御力Ｆｓｎを演算する乗算器２５と、各ストローク速度Ｖｓｎに基づいて各緩衝器Ｄｎが当該ストローク速度Ｖｓｎにて発生することが可能な最低減衰力Ｆｄｎを演算する最低減衰力演算部２６と、スカイフック制御力Ｆｓｎから最低減衰力Ｆｄｎを減算して偏差εｎを演算する加算器２７と、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号を判定して符号が正である場合には偏差εｎをそのまま可変減衰力Ｆｃｎとして出力し、符号が負である場合には可変減衰力Ｆｃｎを０として出力する符号判定部２８と、符号判定部２８の出力する可変減衰力Ｆｃｎの値を、ソレノイド１１２を駆動する図示しない駆動回路に与える電流指令値Ｉｎに変換する電流変換部２９とを備えて構成されている。なお、上述のように符号に添えられるｎは、１から４のいずれかの整数を示している。
【００３７】
以下、制御部２の各部の動作について詳細に説明すると、バネ上加速度演算部２１は、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α１，α２，α３が入力されると、上述の如くの演算を行ってバネ上加速度Ｘｎを演算する。そして、このバネ上加速度Ｘｎは、積分器２２に入力されて、各バネ上部材Ｂｎの上下方向のバネ上速度Ｖｎが演算される。他方、バネ下加速度センサｇｎが検出したバネ下加速度Ｙｎも積分器２３によって積分されて各バネ下部材Ｗｎの上下方向のバネ下速度Ｖｙｎが算出され、この積分器２３が出力するバネ下速度Ｖｙｎと積分器２２が出力するバネ上速度Ｖｎが加算器２４に入力されて、各緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎが算出される。
【００３８】
つづき、積分器２２が出力するバネ上速度Ｖｎは、乗算器２５にも入力され、スカイフック減衰係数Ｃｓが乗算されてスカイフック制御力Ｆｓｎが演算される。他方、最低減衰力演算部２６によって、ストローク速度Ｖｓｎにて発生することが可能な最低減衰力Ｆｄｎが演算される。
【００３９】
この最低減衰力演算部２６では、図８に示すように、予め、ストローク速度Ｖｓｎをパラメータとして作成した最低減衰力Ｆｄｎのマップを参照して、ストローク速度Ｖｓｎに対応する最低減衰力Ｆｄｎをマップ演算するようになっており、このマップ中のストローク速度Ｖｓｎと最低減衰力Ｆｄｎの関係は、図３中の最低減衰力発生時の減衰特性Ｌで示される。なお、マップを利用せずとも、減衰特性Ｌに近似するような定数を用い、ストローク速度Ｖｓｎにこの定数を乗じた値を最低減衰力Ｆｄｎとする演算を行ってもよい。
【００４０】
そして、加算器２７でスカイフック制御力Ｆｓｎから最低減衰力Ｆｄｎを減算する演算が行われ、偏差εｎが演算される。この偏差εｎは、たとえば、図８中、スカイフック制御力の値がａ１であって、ストローク速度Ｖｓｎの値がｂである場合には、偏差εｎが正の値となるので、減衰力可変機構３が最低減衰力Ｆｄｎに付加すべき減衰力である可変減衰力Ｆｃｎを示すことになる。
【００４１】
他方、図８中、スカイフック制御力Ｆｓｎの値がａ２であって、ストローク速度Ｖｓｎの値がｂである場合には、偏差εｎが負の値となるので、スカイフック制御力Ｆｓｎより最低減衰力Ｆｄｎが上回り、実際には緩衝器Ｄｎがスカイフック制御力Ｆｓｎと同じ減衰力を発生することができない。
【００４２】
また、スカイフック制御では、バネ上速度Ｖｎの方向とストローク速度Ｖｓｎの方向とが一致しない場合、すなわち、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負となる場合には、スカイフック制御力Ｆｓｎを０とするのが理想であるが、緩衝器Ｄｎは、図３中の減衰特性Ｌのラインとストローク速度軸で囲まれる範囲の減衰力を発生することができないため、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が正の値をとる状況であっても偏差εｎが負の値の値となる場合やバネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負となる場合には、緩衝器Ｄｎが発生する減衰力をなるべく小さくしてやる必要がある。
【００４３】
そこで、符号判定部２８は、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号を判定して符号が正である場合には、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が正の値をとる状況であって、かつ、スカイフック制御力Ｆｓｎが最低減衰力Ｆｄｎを上回る状況を示し、偏差εｎが減衰力可変機構３で付加すべき可変減衰力Ｆｃｎとなるので、偏差εｎをそのまま減衰力可変機構３が調節する可変減衰力Ｆｃｎとして出力する。
【００４４】
逆に、符号判定部２８は、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負である場合には、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が正の値をとる状況であっても偏差εｎが負の値の値となる場合やバネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負となる場合に該当することになるので、緩衝器Ｄｎには最低減衰力Ｆｄｎを発生させるようにするべく、可変減衰力Ｆｃｎを０として出力することになる。
【００４５】
このように、符号判定部２８が偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号によって、偏差εｎをそのまま可変減衰力Ｆｃｎとするか、可変減衰力Ｆｃｎを０とするかの判断を行うので、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号の判定と偏差εｎの符号の判定という二つの判定を行う必要がなく、判定に要する時間が短縮され、迅速な制御が可能となる。
【００４６】
最後に、上記符号判定部２８が出力した可変減衰力Ｆｃｎは、電流変換部２９に入力され、電流変換部２９は、可変減衰力Ｆｃｎの値を、ソレノイド１１２を駆動するための電流指令値Ｉｎに変換する演算を行って、上記した図示しないソレノイド１１２の駆動回路に電流指令値Ｉｎを入力する。
【００４７】
また、緩衝器Ｄｎにおける減衰力可変機構３が付加する減衰力の減衰特性は、最低減衰力Ｆｄｎに平行的なものとなることから、電流変換部２９が出力する電流指令値Ｉｎは、可変減衰力Ｆｃｎの値に比例する値となり、この電流変換部２９が出力した電流指令値Ｉｎどおりにソレノイド１１２に電流供給が行われることで、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの方向が同じでスカイフック制御力Ｆｓｎが最低減衰力Ｆｄｎを上回る状況では、緩衝器Ｄｎが発生する減衰力は、スカイフック制御力Ｆｓｎ通りに制御され、他方、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの方向が異なるか、同じであってもスカイフック制御力Ｆｓｎが最低減衰力Ｆｄｎを下回る状況では、緩衝器Ｄｎが発生する減衰力は、最低減衰力Ｆｄｎを発生することになる。なお、本実施の形態の場合、ソレノイド１１２へ電流供給をしない場合には、緩衝器の発生減衰力が最大となり、最大電流を供給する場合に、緩衝器の発生減衰力が最小となるので、可変減衰力Ｆｃｎが０である場合に電流指令値Ｉｎが最大となり、可変減衰力Ｆｃｎの絶対値が大きくなると、それに比例して電流指令値Ｉｎが減少して最終的には０となるようになっている。
【００４８】
このように、本実施の形態における緩衝器の制御装置１にあっては、非線形な減衰特性を持つ緩衝器Ｄｎの制御にあたり、減衰係数を調節するのではなく、緩衝器Ｄｎに発生させるべき制御力と緩衝器Ｄｎが発生可能な最低減衰力Ｆｄｎとの偏差εｎを求めて、この偏差εｎに基づいて、最低減衰力Ｆｄｎに付加すべき可変減衰力Ｆｃｎを制御するので、複雑な制御を行うことなく、フィードフォワード制御が行われ、応答性よく緩衝器Ｄｎに上記制御力通りの減衰力を発生させることが可能であり、非線形な減衰特性を持つ緩衝器Ｄｎの制御に最適となる。
【００４９】
さらに、緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎが変化しても、緩衝器Ｄｎの発生する減衰力が変化せず、常に緩衝器Ｄｎに発生させるべき制御力通りの減衰力を発生させることが可能であるので、車両走行中に路面から入力される振動を車体１０側へ伝達せず、緩衝器Ｄｎに優れた振動絶縁効果を発揮させ、車両における乗り心地を飛躍的に向上させることができる。
【００５０】
さらに、上記したように、スカイフック制御に当たり、スカイフック制御力Ｃｓ・Ｖをストローク速度Ｖｓで除す演算を行う必要がないので、ストローク速度Ｖｓが０近傍で、演算誤差が大きくなってしまうことがないとともに、ハンチングを引き起こす危惧もなく、緩衝器Ｄｎに安定的な減衰力を発生させることが可能となる。
【００５１】
なお、上記したところでは、主としてスカイフック制御を例に説明したが、本発明の緩衝器の制御装置１は、緩衝器Ｄｎに発生させるべき制御力と緩衝器Ｄｎが発生可能な最低減衰力Ｆｄｎとの偏差εｎを求めて、この偏差εｎに基づいて、可変減衰力Ｆｄｎを制御することを基本原理とするものであるから、上記の緩衝器Ｄｎに発生させるべき制御力は、スカイフック制御則に則って得られるものに限られるものではなく、制御力を得るための制御則はあらゆるものが採用可能である。具体的には、たとえば、車両のロール抑制制御や制駆動時のピッチングやスクォートを抑制する制御に最適な制御力を演算する制御則の採用も可能であるし、適宜に選択される制御則を用いて上記制御力を得ればよい。
【００５２】
また、上記した制御部２の各部におけるハードウェア資源としては、具体的にはたとえば、図示はしないが、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびバネ下加速度センサｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４が出力する信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｓｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとを備えた周知なシステムとして構成されればよく、各信号を処理し可変減衰力を演算し、この演算結果に基づいて各減衰力可変機構３におけるソレノイド１１２を制御するための制御処理手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納されている。
【００５３】
なお、上記制御部２は、ハードウェアとしては、周知のコンピュータシステムであるので、この緩衝器の制御装置１が搭載される車両ＶがＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を備えている場合には、わざわざ制御部２を別途設けずにＥＣＵに制御部２を統合するようにしてもよい。
【００５４】
ここで、上記した緩衝器の制御装置１の制御部２における処理手順について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５５】
まず、ステップ２０１では、制御部２は、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α１，α２，α３を読み込んで、バネ上加速度Ｘｎを演算する。つづき、ステップ２０２では、制御部２は、バネ上加速度Ｘｎから各バネ上部材Ｂｎの上下方向のバネ上速度Ｖｎを演算する。
【００５６】
さらに、ステップ２０３では、バネ下加速度センサｇｎが検出したバネ下加速度Ｙｎから各バネ下部材Ｗｎの上下方向のバネ下速度Ｖｙｎを演算する。そして、ステップ２０４に移行して、制御部２は、バネ下速度Ｖｙｎとバネ上速度Ｖｎから各緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎを演算する。
【００５７】
つづき、ステップ２０５に移行して、制御部２は、バネ上速度Ｖｎとスカイフック減衰係数Ｃｓとからスカイフック制御力Ｆｓｎを演算し、さらに、ステップ２０６では、制御部２は、ストローク速度Ｖｓｎに基づいて最低減衰力Ｆｄｎを演算する。
【００５８】
ステップ２０７へ移行して、制御部２は、スカイフック制御力Ｆｓｎから最低減衰力Ｆｄｎを減算し、偏差εｎを算出し、ステップ２０８へ移行して、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積を算出して、ステップ２０９へ移行する。
【００５９】
つづき、ステップ２０９では、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号を判定して符号が正である場合には、ステップ２１０へ移行し、他方、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負である場合には、ステップ２１１へ移行する。
【００６０】
そして、ステップ２１０では、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が正であるので、偏差εｎをそのまま可変減衰力Ｆｃｎとし、他方のステップ２１１では、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負であるので、可変減衰力Ｆｃｎを０とする。
【００６１】
最後に、ステップ２１２へ移行し、制御部２は、ステップ２１０あるいはステップ２１１で決定された可変減衰力Ｆｃｎをソレノイド１１２を駆動するための電流指令値Ｉｎに変換し、この電流指令値Ｉｎをソレノイド１１２の駆動回路へ出力する。
【００６２】
そして、制御部２は、以上のステップ２０１から２１２までを繰り返し処理し、緩衝器Ｄｎの可変減衰力Ｆｃｎを制御する。
【００６３】
以上によって、制御部２が上記した一連の処理を実行することで、上述したバネ上加速度演算部２１、積分器２２，２３、加算器２４，２７、乗算器２５、最低減衰力演算部２６、符号判定部２８および電流変換部２９の各部の処理が実現され、上記これら各部は、ＣＰＵが上記プログラムを読み込んで、上記した各演算処理を実行することによって実現される。
【００６４】
なお、緩衝器Ｄｎが図６に示すような液体に磁気粘性流体を使用するものとされる場合にも、ステップ２１２で電流指令値Ｉｎを演算する際に、緩衝器Ｄｎが発生するのに必要となる電流量を電流指令値Ｉｎとし、電流指令値Ｉｎを可変減衰力Ｆｃｎとの関係を示すマップから演算するようにしておけばよく、電気粘性流体を使用するものとされる場合には、電流制御ではなく電圧制御となるため、ステップ２１２では電圧指令値Ｅｎを演算するようにして、緩衝器Ｄｎが発生するのに必要となる電圧量を電圧指令値Ｅｎとし、電圧指令値Ｅｎを可変減衰力Ｆｃｎとの関係を示すマップから演算するようにしておけばよい。
【００６５】
また、上記したところでは、緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎを得るのに、バネ下加速度ｇｎを検出しているが、バネ下加速度ｇｎを検出することに変えて、緩衝器のストローク変位を検出するようにして、このストローク変位を微分することによってストローク速度Ｖｓｎを得るようにしてもよい。
【００６６】
さらに、本実施の形態における緩衝器の制御装置１の場合、スカイフック制御を行うために、加速度センサを用いているが、どのような物理量、状態量を得るかは採択される制御則により適宜決定されることになり、採択される制御則に適したセンサを用いればよいことになる。
【００６７】
なお、本実施の形態において、減衰力可変機構３を減衰バルブのクラッキング圧を変更するもの、あるいは、電気粘性流体や磁気粘性流体の粘度を変更するものとしているが、緩衝器Ｄｎの減衰バルブを可変絞りとして該減衰バルブの開口面積を変更するものとしても、上記制御は成立するのは言うまでもない。
【００６８】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施の形態における緩衝器の制御装置を概念的に示した図である。
【図２】バネ上加速度センサが設けられる位置を示した図である。
【図３】一実施の形態における緩衝器の減衰特性を示す図である。
【図４】一実施の形態における緩衝器における減衰力可変機構部分の縦断面図である。
【図５】一実施の形態における緩衝器の概略断面図である。
【図６】他の緩衝器の概略断面図である。
【図７】一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御ブロック図である。
【図８】ストローク速度をパラメータとして作成した緩衝器の最低減衰力のマップを示す図である。
【図９】一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】ストローク速度に対して線形な減衰力を発生する緩衝器の減衰特性を示す図である。
【図１１】ストローク速度に対して非線形な減衰力を発生する緩衝器の減衰特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 制御装置
２ 制御部
３ 減衰力可変機構
１０ 車体
２１ バネ上加速度演算部
２２，２３ 積分器
２４，２７ 加算器
２５ 乗算器
２６ 最低減衰力演算部
２８ 符号判定部
２９ 電流変換部
Ａ 車両
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ バネ上部材
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 緩衝器
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 懸架バネ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ バネ上加速度センサ
ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４ バネ下加速度センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 懸架バネ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ バネ下部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、非線形な減衰特性を持つ緩衝器に最適となる緩衝器の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種、緩衝器の減衰力を制御するものとしては、たとえば、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓとの積の符号を得て、この符号が正である場合には、緩衝器の減衰係数Ｃを、Ｃ＝Ｃｓ・Ｖ／Ｖｓで演算される値とし、負である場合には、緩衝器の減衰係数Ｃを、Ｃ＝Ｃｓ・Ｖで演算される値に制御するものがある（たとえば、特許文献１参照）。なお、Ｃｓはスカイフック減衰係数を示している。
【０００３】
上記した制御は、広く一般的にスカイフック制御と呼ばれ、このスカイフック制御にあたっては、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓの符号が同符号である場合には、スカイフック制御力をバネ上速度Ｖとスカイフック減衰係数Ｃｓを乗算した値とし、逆に、両者が異符号である場合には、スカイフック制御力を０とするように制御することが必要になる。
【０００４】
そこで、上述した緩衝器の制御装置にあっては、バネ上速度Ｖと緩衝器のストローク速度Ｖｓの符号が同符号である場合に要求されるスカイフック制御力Ｃｓ・Ｖと、緩衝器の発生減衰力であるストローク速度Ｖｓに減衰係数Ｃとを乗算した値Ｖｓ・Ｃとが等しくなるように、緩衝器の減衰係数Ｃの値を調節するようにしているのである。
【特許文献１】特開平６−２４７１１７号公報（実施例欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の緩衝器の制御装置では、緩衝器の減衰係数Ｃを狙い通りに制御することができない場合がある。
【０００６】
すなわち、緩衝器の減衰特性（ストローク速度に対する発生減衰力の特性）が図１０に示すように、線形な関係を保つ場合には、減衰係数Ｃの調節によって理想的に制御されるが、図１１に示すように、減衰バルブのクラッキング圧を調節するものや、電気粘性流体や磁気粘性流体を用いて減衰特性が平行的に変化する非線形な減衰特性を持つ緩衝器を制御する場合には、減衰係数Ｃを求めても、この減衰係数Ｃから直接的には減衰力を調節することが困難である。つまり、減衰特性線がストローク速度軸と減衰力軸の原点を通過するような線形特性を呈する緩衝器を制御する場合には、減衰係数Ｃを求めれば、狙った通りの減衰力を緩衝器に発生させることができるが、非線形な減衰特性を持つ緩衝器にあっては、減衰特性線が途中で傾きが変化するので、減衰係数Ｃを求めても単純には狙った減衰力を緩衝器に発生させることができない。
【０００７】
また、緩衝器の発生減衰力が完全にストローク速度に依存して比例的に変化する場合にはよいが、現実にはこのような減衰特性を実現することは難しく、スカイフック制御力と発生減衰力との間に偏差が生じて、車両における乗心地の悪化に繋がってしまう危惧がある。
【０００８】
さらに、減衰係数Ｃを求めるのに、スカイフック制御力Ｃｓ・Ｖをストローク速度Ｖｓで除す演算を行っているので、ストローク速度Ｖｓが０近傍では、減衰係数Ｃが非常に大きな値となって、演算誤差も大きくなり、適切な制御を行うことができない危惧があるとともに、ハンチングを引き起こして安定的な減衰力を発生することができない危惧がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御に最適となる緩衝器の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明の緩衝器の制御装置は、車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に介装される緩衝器が発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構を制御する制御装置であって、緩衝器が発生すべき制御力と緩衝器の最低減衰力との偏差を求め、この偏差に基づいて可変減衰力を制御するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の緩衝器の制御装置によれば、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御にあたり、減衰係数を調節するのではなく、緩衝器に発生させるべき制御力と緩衝器が発生可能な最低減衰力との偏差を求めて、この偏差に基づいて、最低減衰力に付加すべき可変減衰力を制御するので、複雑な制御を行うことなく、フィードフォワード制御が行われ、応答性よく緩衝器に上記制御力通りの減衰力を発生させることが可能であり、非線形な減衰特性を持つ緩衝器の制御に最適となる。
【００１２】
さらに、緩衝器のストローク速度が変化しても、緩衝器の発生する減衰力が変化せず、常に緩衝器に発生させるべき制御力通りの減衰力を発生させることが可能であるので、車両走行中に路面から入力される振動を車体側へ伝達せず、緩衝器に優れた振動絶縁効果を発揮させ、車両における乗り心地を飛躍的に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１は、本発明の一実施の形態における緩衝器の制御装置を概念的に示した図である。図２は、バネ上加速度センサが設けられる位置を示した図である。図３は、一実施の形態における緩衝器の減衰特性を示す図である。図４は、一実施の形態における緩衝器における減衰力可変機構部分の縦断面図である。図５は、一実施の形態における緩衝器の概略断面図である。図６は、他の緩衝器の概略断面図である。図７は、一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御ブロック図である。図８は、ストローク速度をパラメータとして作成した緩衝器の最低減衰力のマップを示す図である。図９は、一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００１４】
図１に示すように、一実施の形態における緩衝器の制御装置１は、車両Ａのバネ上部材たる車体１０の任意の個所に設置される制御部２と、車体１０の上下方向の加速度を検出する３つのバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３と、バネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４のそれぞれの上下方向の加速度を検出するバネ下加速度センサｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４と、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構３とを備えて構成されている。
【００１５】
また、緩衝器Ｄ１は、車両Ａの車体１０の一部であるバネ上部材Ｂ１とバネ下部材Ｗ１との間に懸架バネＳ１と並列に介装され、他の緩衝器Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４も、それぞれ同様にバネ上部材Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とバネ下部材Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間に懸架バネＳ２，Ｓ３，Ｓ４と並列に介装されている。
【００１６】
なお、本明細書では、便宜上、懸架バネＳ１で分担支持する車体１０の一部をバネ上部材Ｂ１とし、他の懸架バネＳ２，Ｓ３，Ｓ4に対応してバネ上部材Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４としてあり、また、バネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、対応するバネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に対して変位する部材を指し、具体的には車両Ａの四つの車輪とされる。
【００１７】
さらに、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、車体１０の上下方向の加速度を検出するものであって、図２に示すように、車体１０の前後または左右方向の同一直線上にない任意の３箇所に設置されている。
【００１８】
そして、このバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、検出した加速度α１，α２，α３に応じた電圧信号を緩衝器の制御装置１の制御部２に出力し、制御部２は、上記バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の信号を処理して、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の上下方向の加速度（バネ上加速度）を演算できるようになっている。なお、加速度α１，α２，α３の符号の取り方は、上向きを正とし、後述するバネ下加速も緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生する減衰力も同様としてある。
【００１９】
具体的には、バネ上部材Ｂｎのバネ上加速度Ｘｎは、Ｘｎ＝βｎ１・α１＋βｎ２・α２＋βｎ３・α３で計算される。ここで、ｎ＝１，２，３，４であり、ｎの値はどのバネ上部材についてのものであるかを特定するものであり、この場合、ｎが１のときはバネ上部材Ｂ１についてのバネ上加速度Ｘ１が計算されることを示している（以下、特にｎについての指定がない場合、ｎは１，２，３，４のいずれかの値をとる）。そして、βｎ１，βｎ２，βｎ３は、各バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の設置位置、車体１０の重心位置、車体１０の重心位置と各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４との各距離、車両Ａのホールベース、車両Ａのトレッド等から決定される定数である。
【００２０】
すなわち、車体１０を剛体と見なして、車体１０の前後または左右方向の同一直線上にない任意の３箇所の上下方向の加速度α１，α２，α３を得れば、各バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のバネ上加速度Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は一義的に決まるのであり、バネ上加速度Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を演算することができるのである。
【００２１】
また、バネ下加速度センサｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４は、それぞれ、設置箇所に対応するバネ下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の上下方向のバネ下加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４を検出し、その値に応じた電圧信号を緩衝器の制御装置１の制御部２に出力し、制御部２は、これら上記のバネ下加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４とバネ上加速度Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４から、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のストローク速度Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４を演算できるようになっている。
【００２２】
転じて、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構３を備えており、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の場合、減衰力可変機構３は減衰バルブのクラッキング圧（開弁圧）を変更することができるようになっている。
【００２３】
したがって、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生する減衰力の特性、すなわち、減衰特性は、図３に示すように、最低減衰力発生時の減衰特性Ｌから最高減衰力発生時の減衰特性Ｈまでの可変幅で平行的に減衰特性を変化させることができる。
【００２４】
つまり、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にあっては、上記減衰力可変機構３によって最低減衰力に上記可変幅の範囲内で可変減衰力を付加することができる。
【００２５】
そして、この各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、いずれも同様の構成とされ、具体的にはたとえば、図４に示すように、シリンダ１００と、シリンダ１００内に摺動自在に挿入されてシリンダ内をロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画する中空筒状のピストン１０１と、シリンダ１００内にピストン１０１を介して移動自在に挿入された中空なピストンロッド１０２と、ピストン１０１とピストンロッド１０２内に形成されて上記ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通するメイン通路１０４と、メイン通路１０４の途中に設けたリーフバルブ１０５と、同じく上記メイン通路１０４の途中に上記リーフバルブ１０５と直列に設けた減衰力調整機構３とを備えて構成されている。
【００２６】
なお、図５に示すように、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４では、シリンダ１００内をピストン１０１でロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とに区画しており、シリンダ１００内は作動油等の液体が封入され、また、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にあっては、図中下方に設けたフリーピストン１２０でシリンダ１００内にガス室１２１が区画され、このガス室１２１内には高圧ガス等が封入され、このフリーピストン１２０が緩衝器の伸縮時にシリンダ１００に対して移動することでピストンロッド１０２のシリンダ１００内への侵入およびシリンダ１００外へ退出する体積分の容積変化を補償する。つまり、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、いわゆる単筒型に形成されるが、複筒型に形成されるとしてもよい。
【００２７】
そして、上記減衰力調整機構３は、ピストンロッド１０２内に収容されるスリーブ１０６と、ピストンロッド１０２の下端に螺合されるピストン１０１とで挟持され、かつ、内外の２つのシート部を有する環状弁座１０７ａを備えた環状の弁座部材１０７と、スリーブ１０６内に摺動自在に挿入されると共に弁座部材１０７に設けた環状弁座１０７ａに離着座してメイン通路１０４を開閉するスプール１０８と、スプール１０８の背面側となる図４中上方側に配置されて当該スプール１０６を弁座部材１０７側へ向けて附勢するスプリング１０９と、電流供給量に応じてスプリング１０９の附勢力を減じる方向に推力を発揮するソレノイド１１０と、スプール１０８の背面に形成される伸側パイロット室１１１と、スプール１０８の外周側に形成される段部とスリーブ１０６の内周とで形成される圧側パイロット室１１２と、伸側パイロット室１１１にロッド側室Ｒ１内の圧力を導く伸側パイロット通路１１３と、スプール１０８の内部を通り圧側パイロット室１１２にピストン側室Ｒ２内の圧力を導く圧側パイロット通路１１４と、上記スプリング１０９で閉じ方向に附勢されスプール１０８の背面に形成の環状弁座１０８ｂに着座してスプール１０８の背面と圧側パイロット通路１１４とを連通する孔１０８ａを閉塞する有底筒状の第１サブバルブ１１５と、さらに、同じくスプリング１０９によって附勢されて第１サブバルブ１１５の底部に設けた孔１１５ａを閉塞する筒状の第２サブバルブ１１６とを備えて構成され、上記ソレノイド１１０に印加する電流に応じて上記スプリング１０９で附勢されている第１サブバルブ１１５および第２サブバルブ１１６のクラッキング圧（開弁圧）を調節してメイン通路１０４を開閉するスプール１０８が上記環状弁座１０７ａから離座するクラッキング圧（開弁圧）を変化させて、可変減衰力を制御するようになっている。
【００２８】
すなわち、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、ソレノイド１１０の推力を変化させることによって環状弁座１０７ａとスプール１０８で構成される減衰バルブのクラッキング圧を変化させることができ、これにより図３に示したように減衰力を変化させることができる。なお、この場合、ソレノイド１１０に電流供給しないときに、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は最大減衰力を発生する。
【００２９】
以下、さらに詳しく、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４について説明すると、図４に示すように、各部の寸法は、φ４２−φ２２＞φ５２−φｒ２と、φ５２−φ４２＞φｃ２−φ３２を満たすように設定されており、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が伸長する、すなわち、図４中ピストン１０１が上方に移動する場合に、第２サブバルブ１１６のクラッキング圧をＰｃ２（伸側）とし、ロッド側室Ｒ１内の圧力をＰａとすると、Ｐｃ２・（φ４２−φ２２）＞Ｐａ・（φ５２−φｒ２）の関係が保たれている状態では、スプール１０８は環状弁座１０７ａから離座せず、メイン通路１０４は開放されず、Ｐｃ２・（φ４２−φ２２）＜Ｐａ・（φ５２−φｒ２）の条件が満たされるとスプール１０８は環状弁座１０７ａから離座して、メイン通路１０４が開放される。そして、Ｐｃ２は、第２サブバルブ１１６が第１サブバルブ１１５の孔１１５ａを開いて伸側パイロット室１１１と圧側パイロット通路１１４を連通させるときのクラッキング圧であり、このクラッキング圧はソレノイド１１０の推力でスプリング１０９の附勢力を減じることで制御することができ、このようにソレノイド１１０の推力を調節することで緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の伸行程におけるスプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができるのである。
【００３０】
反対に、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が圧縮する、すなわち、図４中ピストン１０１が下方に移動する場合に、第１サブバルブ１１５のクラッキング圧をＰｃ１（圧側）とし、ピストン側室Ｒ２内の圧力をＰｂとすると、Ｐｃ１・（φ５２−φ４２）＞Ｐｂ・（φｃ２−φ３２）の関係が保たれている状態では、スプール１０８は環状弁座１０７ａから離座せず、メイン通路１０４は開放されず、Ｐｃ１・（φ５２−φ４２）＜Ｐｂ・（φｃ２−φ３２）の条件が満たされるとスプール１０８は環状弁座１０７ａから離座して、メイン通路１０４が開放される。そして、Ｐｃ１は、第１サブバルブ１１５がスプール１０８の孔１０８ａを開いて伸側パイロット室１１１と圧側パイロット通路１１４を連通させるときのクラッキング圧であり、このクラッキング圧はソレノイド１１０の推力でスプリング１０９の附勢力を減じることで制御することができ、このようにソレノイド１１０の推力を調節することで緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の圧行程におけるスプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができるのである。
【００３１】
すなわち、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の伸圧の両行程で、一つのソレノイド１１０を用いて、スプール１０８がメイン通路１０４を開放するクラッキング圧を制御することができ、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、上記した減衰力可変機構３によって図３に示す減衰特性を実現できるのである。
【００３２】
そして、上述のように、ソレノイド１１０への供給電流が大きければ大きいほど、クラッキング圧が低くなるようになっているので、ソレノイド１１０への通電が何らかの理由で断たれてしまう場合には、緩衝器は、最大の減衰力を発生することになり、確実にフェールセーフが行われる。
【００３３】
なお、上記した緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の具体的構成は、一例であって、減衰力可変機構３を他の構成として、減衰バルブのクラッキング圧を変化させるようにしてもよく、たとえば、より簡単な構成としては、減衰バルブを流路中に設けた弁座と、該弁座に着座するポペット弁の弁体とで構成し、減衰力可変機構を、弁体に弁座から離座する方向に推進力を与えるソレノイドと、弁体に弁座に着座させる方向に推進力を与えるバネとで構成し、ソレノイドによる推進力で弁体に作用するバネ力を増減させて弁体が弁座から離座するクラッキング圧を変更可能としておくとしてもよい。
【００３４】
また、この緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４では、減衰力可変機構３を上記したように減衰バルブのクラッキング圧を変更するものとしているが、図６に示すような作動液体に電気粘性流体や磁気粘性流体を使用するタイプの緩衝器の場合には、ロッド側室Ｒ３とピストン側室Ｒ４とを連通する通路２００に電気粘性流体の場合には電界を、磁気粘性流体の場合には磁界を発生させる粘度変更手段となる装置２０１を設けておき、この装置２０１を減衰力可変機構としてもよい。なお、通路２００は、この場合ピストン２０２とシリンダ２０３との間の隙間とされているが、通路２２０設置箇所は、これに限られない。また、装置２０１は、具体的にたとえば、電気粘性流体を使用する緩衝器の場合には、ピストン２０２の外周に設けた電極と電極に通電する通電手段で構成され、磁気粘性流体の場合には、ピストン２０２に設けられるコイルとコイルに通電する通電手段とで構成される。なお、この場合にも、図３に示すような減衰特性を得られる。
【００３５】
つづいて、制御部２について説明すると、制御部２は、上記したバネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびバネ下加速度センサｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４が出力する信号を処理して、各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に発生すべき可変部分の減衰力を演算し、さらに、その演算結果に基づいて各緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における減衰力可変機構３のソレノイド１１２に与える指令を電流あるいは電圧として出力することができるようになっており、緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の各ストローク速度Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３，Ｖｓ４と、バネ上部材Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のバネ上速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４とから４輪毎に緩衝器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の最低減衰力Ｆｄ１，Ｆｄ２，Ｆｄ３，Ｆｄ４に付加すべき可変減衰力Ｆｃ１，Ｆｃ２，Ｆｃ３，Ｆｃ４を演算してスカイフック制御を行うようになっている。
【００３６】
そして、具体的には、制御部２は、図７に示すように、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α１，α２，α３からバネ上加速度Ｘｎを演算するバネ上加速度演算部２１と、バネ上加速度Ｘｎを積分して各バネ上部材Ｂｎの上下方向のバネ上速度Ｖｎを演算する積分器２２と、バネ下加速度センサｇｎが検出したバネ下加速度Ｙｎを積分して各バネ下部材Ｗｎの上下方向のバネ下速度Ｖｙｎを演算する積分器２３と、バネ上速度Ｖｎからバネ下速度Ｖｙｎを減算して各緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎを演算する加算器２４と、バネ上速度Ｖｎにスカイフック減衰係数Ｃｓを乗算してスカイフック制御力Ｆｓｎを演算する乗算器２５と、各ストローク速度Ｖｓｎに基づいて各緩衝器Ｄｎが当該ストローク速度Ｖｓｎにて発生することが可能な最低減衰力Ｆｄｎを演算する最低減衰力演算部２６と、スカイフック制御力Ｆｓｎから最低減衰力Ｆｄｎを減算して偏差εｎを演算する加算器２７と、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号を判定して符号が正である場合には偏差εｎをそのまま可変減衰力Ｆｃｎとして出力し、符号が負である場合には可変減衰力Ｆｃｎを０として出力する符号判定部２８と、符号判定部２８の出力する可変減衰力Ｆｃｎの値を、ソレノイド１１２を駆動する図示しない駆動回路に与える電流指令値Ｉｎに変換する電流変換部２９とを備えて構成されている。なお、上述のように符号に添えられるｎは、１から４のいずれかの整数を示している。
【００３７】
以下、制御部２の各部の動作について詳細に説明すると、バネ上加速度演算部２１は、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α１，α２，α３が入力されると、上述の如くの演算を行ってバネ上加速度Ｘｎを演算する。そして、このバネ上加速度Ｘｎは、積分器２２に入力されて、各バネ上部材Ｂｎの上下方向のバネ上速度Ｖｎが演算される。他方、バネ下加速度センサｇｎが検出したバネ下加速度Ｙｎも積分器２３によって積分されて各バネ下部材Ｗｎの上下方向のバネ下速度Ｖｙｎが算出され、この積分器２３が出力するバネ下速度Ｖｙｎと積分器２２が出力するバネ上速度Ｖｎが加算器２４に入力されて、各緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎが算出される。
【００３８】
つづき、積分器２２が出力するバネ上速度Ｖｎは、乗算器２５にも入力され、スカイフック減衰係数Ｃｓが乗算されてスカイフック制御力Ｆｓｎが演算される。他方、最低減衰力演算部２６によって、ストローク速度Ｖｓｎにて発生することが可能な最低減衰力Ｆｄｎが演算される。
【００３９】
この最低減衰力演算部２６では、図８に示すように、予め、ストローク速度Ｖｓｎをパラメータとして作成した最低減衰力Ｆｄｎのマップを参照して、ストローク速度Ｖｓｎに対応する最低減衰力Ｆｄｎをマップ演算するようになっており、このマップ中のストローク速度Ｖｓｎと最低減衰力Ｆｄｎの関係は、図３中の最低減衰力発生時の減衰特性Ｌで示される。なお、マップを利用せずとも、減衰特性Ｌに近似するような定数を用い、ストローク速度Ｖｓｎにこの定数を乗じた値を最低減衰力Ｆｄｎとする演算を行ってもよい。
【００４０】
そして、加算器２７でスカイフック制御力Ｆｓｎから最低減衰力Ｆｄｎを減算する演算が行われ、偏差εｎが演算される。この偏差εｎは、たとえば、図８中、スカイフック制御力の値がａ１であって、ストローク速度Ｖｓｎの値がｂである場合には、偏差εｎが正の値となるので、減衰力可変機構３が最低減衰力Ｆｄｎに付加すべき減衰力である可変減衰力Ｆｃｎを示すことになる。
【００４１】
他方、図８中、スカイフック制御力Ｆｓｎの値がａ２であって、ストローク速度Ｖｓｎの値がｂである場合には、偏差εｎが負の値となるので、スカイフック制御力Ｆｓｎより最低減衰力Ｆｄｎが上回り、実際には緩衝器Ｄｎがスカイフック制御力Ｆｓｎと同じ減衰力を発生することができない。
【００４２】
また、スカイフック制御では、バネ上速度Ｖｎの方向とストローク速度Ｖｓｎの方向とが一致しない場合、すなわち、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負となる場合には、スカイフック制御力Ｆｓｎを０とするのが理想であるが、緩衝器Ｄｎは、図３中の減衰特性Ｌのラインとストローク速度軸で囲まれる範囲の減衰力を発生することができないため、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が正の値をとる状況であっても偏差εｎが負の値の値となる場合やバネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負となる場合には、緩衝器Ｄｎが発生する減衰力をなるべく小さくしてやる必要がある。
【００４３】
そこで、符号判定部２８は、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号を判定して符号が正である場合には、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が正の値をとる状況であって、かつ、スカイフック制御力Ｆｓｎが最低減衰力Ｆｄｎを上回る状況を示し、偏差εｎが減衰力可変機構３で付加すべき可変減衰力Ｆｃｎとなるので、偏差εｎをそのまま減衰力可変機構３が調節する可変減衰力Ｆｃｎとして出力する。
【００４４】
逆に、符号判定部２８は、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負である場合には、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が正の値をとる状況であっても偏差εｎが負の値の値となる場合やバネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負となる場合に該当することになるので、緩衝器Ｄｎには最低減衰力Ｆｄｎを発生させるようにするべく、可変減衰力Ｆｃｎを０として出力することになる。
【００４５】
このように、符号判定部２８が偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号によって、偏差εｎをそのまま可変減衰力Ｆｃｎとするか、可変減衰力Ｆｃｎを０とするかの判断を行うので、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号の判定と偏差εｎの符号の判定という二つの判定を行う必要がなく、判定に要する時間が短縮され、迅速な制御が可能となる。
【００４６】
最後に、上記符号判定部２８が出力した可変減衰力Ｆｃｎは、電流変換部２９に入力され、電流変換部２９は、可変減衰力Ｆｃｎの値を、ソレノイド１１２を駆動するための電流指令値Ｉｎに変換する演算を行って、上記した図示しないソレノイド１１２の駆動回路に電流指令値Ｉｎを入力する。
【００４７】
また、緩衝器Ｄｎにおける減衰力可変機構３が付加する減衰力の減衰特性は、最低減衰力Ｆｄｎに平行的なものとなることから、電流変換部２９が出力する電流指令値Ｉｎは、可変減衰力Ｆｃｎの値に比例する値となり、この電流変換部２９が出力した電流指令値Ｉｎどおりにソレノイド１１２に電流供給が行われることで、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの方向が同じでスカイフック制御力Ｆｓｎが最低減衰力Ｆｄｎを上回る状況では、緩衝器Ｄｎが発生する減衰力は、スカイフック制御力Ｆｓｎ通りに制御され、他方、バネ上速度Ｖｎとストローク速度Ｖｓｎの方向が異なるか、同じであってもスカイフック制御力Ｆｓｎが最低減衰力Ｆｄｎを下回る状況では、緩衝器Ｄｎが発生する減衰力は、最低減衰力Ｆｄｎを発生することになる。なお、本実施の形態の場合、ソレノイド１１２へ電流供給をしない場合には、緩衝器の発生減衰力が最大となり、最大電流を供給する場合に、緩衝器の発生減衰力が最小となるので、可変減衰力Ｆｃｎが０である場合に電流指令値Ｉｎが最大となり、可変減衰力Ｆｃｎの絶対値が大きくなると、それに比例して電流指令値Ｉｎが減少して最終的には０となるようになっている。
【００４８】
このように、本実施の形態における緩衝器の制御装置１にあっては、非線形な減衰特性を持つ緩衝器Ｄｎの制御にあたり、減衰係数を調節するのではなく、緩衝器Ｄｎに発生させるべき制御力と緩衝器Ｄｎが発生可能な最低減衰力Ｆｄｎとの偏差εｎを求めて、この偏差εｎに基づいて、最低減衰力Ｆｄｎに付加すべき可変減衰力Ｆｃｎを制御するので、複雑な制御を行うことなく、フィードフォワード制御が行われ、応答性よく緩衝器Ｄｎに上記制御力通りの減衰力を発生させることが可能であり、非線形な減衰特性を持つ緩衝器Ｄｎの制御に最適となる。
【００４９】
さらに、緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎが変化しても、緩衝器Ｄｎの発生する減衰力が変化せず、常に緩衝器Ｄｎに発生させるべき制御力通りの減衰力を発生させることが可能であるので、車両走行中に路面から入力される振動を車体１０側へ伝達せず、緩衝器Ｄｎに優れた振動絶縁効果を発揮させ、車両における乗り心地を飛躍的に向上させることができる。
【００５０】
さらに、上記したように、スカイフック制御に当たり、スカイフック制御力Ｃｓ・Ｖをストローク速度Ｖｓで除す演算を行う必要がないので、ストローク速度Ｖｓが０近傍で、演算誤差が大きくなってしまうことがないとともに、ハンチングを引き起こす危惧もなく、緩衝器Ｄｎに安定的な減衰力を発生させることが可能となる。
【００５１】
なお、上記したところでは、主としてスカイフック制御を例に説明したが、本発明の緩衝器の制御装置１は、緩衝器Ｄｎに発生させるべき制御力と緩衝器Ｄｎが発生可能な最低減衰力Ｆｄｎとの偏差εｎを求めて、この偏差εｎに基づいて、可変減衰力Ｆｄｎを制御することを基本原理とするものであるから、上記の緩衝器Ｄｎに発生させるべき制御力は、スカイフック制御則に則って得られるものに限られるものではなく、制御力を得るための制御則はあらゆるものが採用可能である。具体的には、たとえば、車両のロール抑制制御や制駆動時のピッチングやスクォートを抑制する制御に最適な制御力を演算する制御則の採用も可能であるし、適宜に選択される制御則を用いて上記制御力を得ればよい。
【００５２】
また、上記した制御部２の各部におけるハードウェア資源としては、具体的にはたとえば、図示はしないが、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびバネ下加速度センサｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４が出力する信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｓｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとを備えた周知なシステムとして構成されればよく、各信号を処理し可変減衰力を演算し、この演算結果に基づいて各減衰力可変機構３におけるソレノイド１１２を制御するための制御処理手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納されている。
【００５３】
なお、上記制御部２は、ハードウェアとしては、周知のコンピュータシステムであるので、この緩衝器の制御装置１が搭載される車両ＶがＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を備えている場合には、わざわざ制御部２を別途設けずにＥＣＵに制御部２を統合するようにしてもよい。
【００５４】
ここで、上記した緩衝器の制御装置１の制御部２における処理手順について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５５】
まず、ステップ２０１では、制御部２は、バネ上加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３が検出した加速度α１，α２，α３を読み込んで、バネ上加速度Ｘｎを演算する。つづき、ステップ２０２では、制御部２は、バネ上加速度Ｘｎから各バネ上部材Ｂｎの上下方向のバネ上速度Ｖｎを演算する。
【００５６】
さらに、ステップ２０３では、バネ下加速度センサｇｎが検出したバネ下加速度Ｙｎから各バネ下部材Ｗｎの上下方向のバネ下速度Ｖｙｎを演算する。そして、ステップ２０４に移行して、制御部２は、バネ下速度Ｖｙｎとバネ上速度Ｖｎから各緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎを演算する。
【００５７】
つづき、ステップ２０５に移行して、制御部２は、バネ上速度Ｖｎとスカイフック減衰係数Ｃｓとからスカイフック制御力Ｆｓｎを演算し、さらに、ステップ２０６では、制御部２は、ストローク速度Ｖｓｎに基づいて最低減衰力Ｆｄｎを演算する。
【００５８】
ステップ２０７へ移行して、制御部２は、スカイフック制御力Ｆｓｎから最低減衰力Ｆｄｎを減算し、偏差εｎを算出し、ステップ２０８へ移行して、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積を算出して、ステップ２０９へ移行する。
【００５９】
つづき、ステップ２０９では、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号を判定して符号が正である場合には、ステップ２１０へ移行し、他方、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負である場合には、ステップ２１１へ移行する。
【００６０】
そして、ステップ２１０では、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が正であるので、偏差εｎをそのまま可変減衰力Ｆｃｎとし、他方のステップ２１１では、偏差εｎとストローク速度Ｖｓｎの積の符号が負であるので、可変減衰力Ｆｃｎを０とする。
【００６１】
最後に、ステップ２１２へ移行し、制御部２は、ステップ２１０あるいはステップ２１１で決定された可変減衰力Ｆｃｎをソレノイド１１２を駆動するための電流指令値Ｉｎに変換し、この電流指令値Ｉｎをソレノイド１１２の駆動回路へ出力する。
【００６２】
そして、制御部２は、以上のステップ２０１から２１２までを繰り返し処理し、緩衝器Ｄｎの可変減衰力Ｆｃｎを制御する。
【００６３】
以上によって、制御部２が上記した一連の処理を実行することで、上述したバネ上加速度演算部２１、積分器２２，２３、加算器２４，２７、乗算器２５、最低減衰力演算部２６、符号判定部２８および電流変換部２９の各部の処理が実現され、上記これら各部は、ＣＰＵが上記プログラムを読み込んで、上記した各演算処理を実行することによって実現される。
【００６４】
なお、緩衝器Ｄｎが図６に示すような液体に磁気粘性流体を使用するものとされる場合にも、ステップ２１２で電流指令値Ｉｎを演算する際に、緩衝器Ｄｎが発生するのに必要となる電流量を電流指令値Ｉｎとし、電流指令値Ｉｎを可変減衰力Ｆｃｎとの関係を示すマップから演算するようにしておけばよく、電気粘性流体を使用するものとされる場合には、電流制御ではなく電圧制御となるため、ステップ２１２では電圧指令値Ｅｎを演算するようにして、緩衝器Ｄｎが発生するのに必要となる電圧量を電圧指令値Ｅｎとし、電圧指令値Ｅｎを可変減衰力Ｆｃｎとの関係を示すマップから演算するようにしておけばよい。
【００６５】
また、上記したところでは、緩衝器Ｄｎのストローク速度Ｖｓｎを得るのに、バネ下加速度ｇｎを検出しているが、バネ下加速度ｇｎを検出することに変えて、緩衝器のストローク変位を検出するようにして、このストローク変位を微分することによってストローク速度Ｖｓｎを得るようにしてもよい。
【００６６】
さらに、本実施の形態における緩衝器の制御装置１の場合、スカイフック制御を行うために、加速度センサを用いているが、どのような物理量、状態量を得るかは採択される制御則により適宜決定されることになり、採択される制御則に適したセンサを用いればよいことになる。
【００６７】
なお、本実施の形態において、減衰力可変機構３を減衰バルブのクラッキング圧を変更するもの、あるいは、電気粘性流体や磁気粘性流体の粘度を変更するものとしているが、緩衝器Ｄｎの減衰バルブを可変絞りとして該減衰バルブの開口面積を変更するものとしても、上記制御は成立するのは言うまでもない。
【００６８】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施の形態における緩衝器の制御装置を概念的に示した図である。
【図２】バネ上加速度センサが設けられる位置を示した図である。
【図３】一実施の形態における緩衝器の減衰特性を示す図である。
【図４】一実施の形態における緩衝器における減衰力可変機構部分の縦断面図である。
【図５】一実施の形態における緩衝器の概略断面図である。
【図６】他の緩衝器の概略断面図である。
【図７】一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御ブロック図である。
【図８】ストローク速度をパラメータとして作成した緩衝器の最低減衰力のマップを示す図である。
【図９】一実施の形態における緩衝器の制御装置の制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】ストローク速度に対して線形な減衰力を発生する緩衝器の減衰特性を示す図である。
【図１１】ストローク速度に対して非線形な減衰力を発生する緩衝器の減衰特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 制御装置
２ 制御部
３ 減衰力可変機構
１０ 車体
２１ バネ上加速度演算部
２２，２３ 積分器
２４，２７ 加算器
２５ 乗算器
２６ 最低減衰力演算部
２８ 符号判定部
２９ 電流変換部
Ａ 車両
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ バネ上部材
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 緩衝器
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 懸架バネ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ バネ上加速度センサ
ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４ バネ下加速度センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 懸架バネ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ バネ下部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に介装される緩衝器が発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構を制御する緩衝器の制御装置において、緩衝器が発生すべき制御力と緩衝器の最低減衰力との偏差を求め、この偏差に基づいて可変減衰力を制御することを特徴とする緩衝器の制御装置。
【請求項２】
バネ上部材の上下方向の速度にスカイフック減衰係数を乗算して緩衝器が発生すべき制御力を求め、緩衝器のストローク速度に基づいて最低減衰力発生時における緩衝器の減衰力を求めることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器の制御装置。
【請求項３】
緩衝器のストローク速度をパラメータとして予め作成した最低減衰力のマップを参照して、最低減衰力をマップ演算することを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器の制御装置。
【請求項４】
緩衝器のストローク速度と偏差との積の符号を判定し、符号が正である場合には、偏差を可変減衰力とし、符号が負の場合には、可変減衰力を０とすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項５】
減衰力可変機構は、減衰バルブのクラッキング圧を調節するソレノイドを備えてなり、ソレノイドに供給する電流量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項６】
減衰力可変機構は、緩衝器内の磁気粘性流体の粘度を変更する粘度変更手段を備え、粘度変更手段に供給する電流量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項７】
減衰力可変機構は、緩衝器内の電気粘性流体の粘度を変更する粘度変更手段を備え、粘度変更手段に供給する電圧量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項８】
減衰力可変機構は、最低減衰力に付加する減衰力を無段階に変更可能であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項１】
車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に介装される緩衝器が発生可能な最低減衰力に可変減衰力を付加する減衰力可変機構を制御する緩衝器の制御装置において、緩衝器が発生すべき制御力と緩衝器の最低減衰力との偏差を求め、この偏差に基づいて可変減衰力を制御することを特徴とする緩衝器の制御装置。
【請求項２】
バネ上部材の上下方向の速度にスカイフック減衰係数を乗算して緩衝器が発生すべき制御力を求め、緩衝器のストローク速度に基づいて最低減衰力発生時における緩衝器の減衰力を求めることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器の制御装置。
【請求項３】
緩衝器のストローク速度をパラメータとして予め作成した最低減衰力のマップを参照して、最低減衰力をマップ演算することを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器の制御装置。
【請求項４】
緩衝器のストローク速度と偏差との積の符号を判定し、符号が正である場合には、偏差を可変減衰力とし、符号が負の場合には、可変減衰力を０とすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項５】
減衰力可変機構は、減衰バルブのクラッキング圧を調節するソレノイドを備えてなり、ソレノイドに供給する電流量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項６】
減衰力可変機構は、緩衝器内の磁気粘性流体の粘度を変更する粘度変更手段を備え、粘度変更手段に供給する電流量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項７】
減衰力可変機構は、緩衝器内の電気粘性流体の粘度を変更する粘度変更手段を備え、粘度変更手段に供給する電圧量を偏差に基づいて調節することによって、最低減衰力に付加する減衰力を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【請求項８】
減衰力可変機構は、最低減衰力に付加する減衰力を無段階に変更可能であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の緩衝器の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１２９５９（Ｐ２００８−１２９５９Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８３４９３（Ｐ２００６−１８３４９３）
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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