JP2011084164A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標アクチュエータ力を、ばね下部に作用させるばね下制御出力の大きさとサスペンション装置の制御系の安定性とを考慮して決定し、乗り心地の向上を図ることができるサスペンション装置を提供すること
【解決手段】サスペンション装置の電動モータ制御装置５１は、電動モータの目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを決定する目標アクチュエータ力決定部６０を有する。目標アクチュエータ力決定部６０は、ばね下加速度ｇ_１に対して特定周波数領域の周波数成分のみ通過させるフィルタ処理部７１と、ばね下部に作用させるばね下制御出力Ｆ_１Ｂを演算するばね下制御出力演算部７３と、電動モータとばね下部の間の伝達特性を表す伝達関数とばね下制御出力Ｆ_１Ｂとを用いて要求アクチュエータ力Ｆ_１Ｄを演算する要求アクチュエータ力演算部７４と、電動モータとばね下部の間に介在する慣性体に生じる慣性力Ｆ_Ｍを演算する慣性力演算部７５と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電磁アクチュエータを備えたサスペンション装置に関し、特に、電磁アクチュエータの電動モータが車両の各輪位置にてばね上部とばね下部との間に介装されてばね上部とばね下部を接近または離間させる力であるアクチュエータ力を出力するサスペンション装置に関する。

この種のサスペンション装置は、例えば特許文献１に記載されている。下記特許文献１に記載されているサスペンション装置は、ばね下部と電磁アクチュエータとを弾性的に連結する支持スプリングを有する連結機構と、ばね下部のばね下加速度を検出するばね下加速度検出手段と、電動モータの回転駆動を制御する電動モータ制御装置とを備えている。そして、電動モータ制御装置は、電動モータが出力すべき目標アクチュエータ力を決定する目標アクチュエータ力決定部を有している。

特開２００７−２０３９３３号公報

上記特許文献１に記載されたサスペンション装置においては、電動モータがアクチュエータ力を出力することにより、ばね上部とばね下部の接近または離間動作に対して減衰力および推進力を作用させることが可能である。このため、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づく振動抑制制御を容易に実現することができ、高性能なサスペンション装置として期待されている。

ところで、上記特許文献１に記載されたサスペンション装置においては、車両が荒れた路面などを走行する場合に生じる周波数の高い振動を吸収するために、ばね下部と電磁アクチュエータとの間に支持スプリング（連結機構）が設けられている。このため、電動モータが出力するアクチュエータ力は、支持スプリング（連結機構）を介してばね下部に伝達されることになる。したがって、アクチュエータ力が伝達するときの時間的な遅れを防止するために、連結機構の伝達特性を考慮して電動モータが出力すべき目標アクチュエータ力を決定する必要がある。

また、上記特許文献１に記載されたサスペンション装置においては、電動モータの回転駆動により、電動モータとばね下部との間に介在している慣性体（連結機構等）も移動することとなり、慣性体に慣性力が生じることになる。このため、電動モータが出力すべき目標アクチュエータ力を適切に決定するためには、慣性体に生じる慣性力をも考慮する必要がある。

さらに、サスペンション装置においては、一般的に、電動モータのアクチュエータ力によってばね下部に作用させる力であるばね下作用力（ばね下制御出力）を小さくしたいという要求がある。すなわち、ばね下部に作用する力であるばね下制御出力を小さくすると、ばね下部が動き易くなり、ばね下部からばね上部への振動が伝達され難くなる。このため、一般的に、ばね下制御出力を小さくすることにより、乗り心地の向上を図ることができる。しかしながら、ばね下制御出力を小さくするとサスペンション装置の制御系の安定性が損なわれるおそれがあり、仮にサスペンション装置の制御系の安定性が損なわれた場合には、所定の周波数領域（特定周波数領域）においてばね下部が大きく振動して、却って乗り心地が悪化するおそれがあった。このため、ばね下制御出力の大きさと、サスペンション装置の制御系の安定性とを考慮して、電動モータが出力すべき目標アクチュエータ力を決定する必要もある。

本発明は、上記した課題に対処するためになされたものであり、その目的は、電動モータが出力すべき目標アクチュエータ力を、アクチュエータ力が出力されたときの連結機構の伝達特性、および、電動モータとばね下部との間に介在している慣性体に発生する慣性力とを考慮して決定するとともに、ばね下部に作用させる力であるばね下制御出力の大きさと、サスペンション装置の制御系の安定性とを考慮して適切に決定し、乗り心地の向上を図ることができるサスペンション装置を提供することにある。

上記した課題を達成するために、本発明は、車両の各輪位置にてばね上部とばね下部との間に介装されて前記ばね上部と前記ばね下部を接近または離間させる力であるアクチュエータ力を出力する電動モータを有する電磁アクチュエータと、前記ばね下部と前記電磁アクチュエータとの間に介装されて前記ばね下部と前記電磁アクチュエータとを弾性的に連結する支持スプリングを有する連結機構と、前記ばね下部のばね下加速度を検出するばね下加速度検出手段と、前記電動モータが出力すべき目標アクチュエータ力を決定する目標アクチュエータ力決定部を有していて決定された目標アクチュエータ力に基づいて前記電動モータの回転駆動を制御する電動モータ制御装置と、を備えたサスペンション装置において、前記目標アクチュエータ力決定部は、前記ばね下部の振動挙動を表す振動中心周波数を中心として下限側周波数と上限側周波数とを設定し、前記ばね下加速度検出手段により検出されたばね下加速度のうち、前記下限側周波数から前記上限側周波数までの特定周波数領域の周波数成分を通過させ、前記特定周波数領域以外の周波数成分を大きく減衰させるバンドパスフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、前記フィルタ処理部によりバンドパスフィルタ処理されて出力された出力値を用いて、前記ばね下部に作用させる力であるばね下制御出力を演算するばね下制御出力演算部と、前記連結機構の伝達特性を表す伝達関数と前記ばね下制御出力演算部により演算されたばね下制御出力とを用いて、前記電動モータが出力すべき要求アクチュエータ力を演算する要求アクチュエータ力演算部と、前記電動モータと前記ばね下部との間に介在している慣性体が前記電動モータの回転駆動により移動することによって生じる慣性力を、前記ばね下加速度検出手段により検出されたばね下加速度を用いて演算する慣性力演算部と、を備え、前記要求アクチュエータ力と前記慣性力とを用いて、前記目標アクチュエータ力を決定するように構成したことに特徴がある。

ここで、フィルタ処理部は、ばね下加速度検出手段により検出されたばね下加速度のうち、ばね下加速度の特定周波数領域の周波数成分を通過させ、ばね下加速度の特定周波数領域以外の周波数成分を大きく減衰させるバンドパスフィルタ処理を施してもよく、または、ばね下加速度検出手段により検出されたばね下加速度のうち、ばね下加速度を用いて演算されるばね下速度の特定周波数領域の周波数成分を通過させ、ばね下加速度を用いて演算されるばね下速度の特定周波数領域以外の周波数成分を大きく減衰させるバンドパスフィルタ処理を施してもよい。また、ばね下制御出力演算部は、バンドパスフィルタ処理されて出力されるばね下加速度を用いて演算されるばね下速度と、所定値（所定のゲイン）とを乗算してばね下制御出力を演算してもよく、または、バンドパスフィルタ処理されて出力されるばね下速度と、所定値とを乗算してばね下制御出力を演算してもよい。また、要求アクチュエータ力演算部は、連結機構の伝達特性を表す伝達関数とばね下制御出力演算部により演算されたばね下制御出力とを乗算して要求アクチュエータ力を演算してもよい。また、慣性力演算部は、電動モータとばね下部との間に介在している慣性体が電動モータの回転駆動により移動することによって生じる慣性力を、ばね下加速度検出手段により検出されたばね下加速度と慣性体の質量とを乗算して演算してもよい。

これらの場合において、前記振動中心周波数は、前記フィルタ処理部がバンドパスフィルタ処理を施さない場合におけるサスペンション装置の制御系モデルの極が、振動域に移動したときの周波数と一致するように設定されるとよい。

上記した本発明によるサスペンション装置においては、フィルタ処理部を設けること、すなわち特定周波数領域を適宜設定してバンドパスフィルタ処理の伝達関数を適宜設定することによって、サスペンション装置の制御系の安定性を確保することができる。このように、サスペンション装置の制御系の安定性が確保されるため、フィルタ処理部に特定周波数領域のばね下加速度（または、ばね下速度）が入力された場合には、ばね下部が大きく振動することを防止でき、特定周波数領域における乗り心地の悪化を抑制すること可能である。

また、フィルタ処理部に、特定周波数領域以外の周波数におけるばね下加速度（または、ばね下速度）が入力された場合には、バンドパスフィルタ処理により、ばね下加速度（または、ばね下速度）が大きく減衰されることになり、ばね下制御出力演算部により演算されるばね下制御出力も小さくなる。このため、この場合には、ばね下制御出力を小さくした状態で振動抑制制御が実行され、ばね下部からばね上部への振動が伝達され難くなる。したがって、特定周波数領域以外における乗り心地の向上を図ることが可能である。加えて、特定周波数領域以外の領域においては、ばね下制御出力が小さくなるため、電動モータが出力すべき駆動力を抑えることができ、消費電力を低減することが可能である。

また、本発明によるサスペンション装置においては、要求アクチュエータ力演算部が、連結機構の伝達特性を表す伝達関数と、ばね下制御出力演算部により演算されたばね下制御出力（ばね下部に作用させる力であるばね下作用力）とを用いて、電動モータが出力すべき要求アクチュエータ力を演算する。そして、目標アクチュエータ力決定部は、この要求アクチュエータ力を用いて最終的に目標アクチュエータ力を決定するため、決定された目標アクチュエータ力は連結機構の伝達特性を考慮した値となる。したがって、目標アクチュエータ力を適切に決定することができ、目標アクチュエータ力が伝達するときの時間的な遅れを防止することが可能である。

また、慣性力演算部は、電動モータとばね下部との間に介在している慣性体が電動モータの回転駆動により移動することによって生じる慣性力を、ばね下加速度検出手段により検出されたばね下加速度を用いて（具体的には、慣性体の慣性質量と検出されたばね下加速度とを用いて）演算する。そして、目標アクチュエータ力決定部は、この慣性力と上記した要求アクチュエータ力とを用いて目標アクチュエータ力を決定するため、目標アクチュエータ力を更に適切に決定することが可能である。したがって、サスペンション装置の内部慣性による影響を補償した振動抑制制御を実行することができ、乗り心地の向上を図ることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記フィルタ処理部は、二次系の多項式を分母に有する伝達関数を用いて、バンドパスフィルタ処理を施すとよい。この場合には、フィルタ処理部が、三次系以上の多項式を分母に有する伝達関数を用いてバンドパスフィルタ処理を施す場合に比して、演算速度を大きく（演算負荷を小さく）することができるとともに、フィルタ処理部を安価に構成することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記ばね上部のばね上加速度を検出するばね上加速度検出手段が設けられ、前記目標アクチュエータ力決定部は、前記ばね上加速度検出手段により検出されたばね上加速度を用いて前記ばね上部に作用させるばね上制御出力を演算するばね上制御出力演算部を備え、前記要求アクチュエータ力と前記慣性力と前記ばね上制御出力により演算されたばね上制御出力とを用いて、前記目標アクチュエータ力を決定するとよい。この場合には、ばね上部の振動をより適切に抑制することが可能である。

本発明の実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成図である。 図１のサスペンション本体の概略構成を示す断面図である。 図１の電動モータと電源装置とサスペンション制御装置の関係を示した図である。 目標アクチュエータ力決定部の機能ブロック図である。 図４の目標アクチュエータ力決定部の各処理部を伝達関数で表した図である。 図１のサスペンション装置をモデル化した図である。 路面入力変位に対するばね上部変位の周波数に対するゲイン線図である。 ばね下加速度の周波数に対するゲイン線図である。 ばね上加速度の周波数に対するゲイン線図である。 ばね下制御出力を変化させた場合の極配置図である。 ばね上部および車輪が変位する場合におけるサスペンション装置をモデル化した図である。 慣性項ゲインを変化させた場合の極配置図である。 第２実施形態における目標アクチュエータ力決定部の機能ブロック図である。

ａ．第１実施形態
以下、本発明の各実施形態に係る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、第１実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成を概略的に示している。このサスペンション装置は、図１に示すように、各車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲと車体Ｂとの間にそれぞれ設けられる４組のサスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲを備えている。なお、各サスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲおよび各車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲについては、その構成が同一であるため、以下の説明においては、単にサスペンション本体１０および車輪Ｗともいう。

サスペンション本体１０は、図２に示すように、ロアアームＬＡとマウント部材ＨＡとの間に設けられている。このサスペンション本体１０は、電磁的に制御されてショックアブソーバとして機能する電磁アクチュエータ２０と、路面から車輪Ｗを介して車体Ｂに伝達される振動を吸収するばね装置３０と、電磁アクチュエータ２０とロアアームＬＡとを連結する連結機構４０と、電磁アクチュエータ２０の作動を制御するサスペンション制御装置５０（図３参照）とを備えている。ここで、車輪Ｗ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ＬＡなどが、ばね下部ＳＤに相当する。また、車体Ｂや、車体Ｂを支持するマウント部材ＨＡなどが、ばね上部ＳＵに相当する。なお、マウント部材ＨＡには、取り付け部材１１がアッパーサポート部材１２を介して組付けられている。

電磁アクチュエータ２０は、図２に示したように、同軸的に配置されているアウタチューブ２１、インナチューブ２２およびボールねじ機構２３を備えている。アウタチューブ２１は、上下方向（軸方向）に延びていて、上端にて取り付け部材１１の下面に固定されている。インナチューブ２２は、アウタチューブ２１内に配置されていて、ボールねじ機構２３によりアウタチューブ２１に対して上下方向に相対移動可能である。ボールねじ機構２３は、上下方向に延びているボールねじ２４と、ボールねじ２４に組付けられているボールねじナット２５と、ボールねじ２４とボールねじナット２５の間に介装されているボール２６とを有している。

ボールねじ２４は、アウタチューブ２１にベアリングＢｒを介して回転可能に支持されていて、後述する電動モータ２７の回転動作により回転可能である。また、ボールねじ２４は、ボールねじナット２５に形成された雌ねじ溝２５ａにボール２６を介して螺合する雄ねじ溝２４ａを有している。ボールねじナット２５は、図示しない回り止め機構（例えば、スプライン嵌合）により、アウタチューブ２１に対して回転不能かつ軸方向（上下方向）に移動可能に組付けられている。これにより、このボールねじ機構２３においては、ボールねじ２４の回転運動がボールねじナット２５の軸方向の直線運動に変換され、逆に、ボールねじナット２５の軸方向の直線運動がボールねじ２３の回転運動に変換される。

また、電磁アクチュエータ２０は、図２に示したように、取り付け部材１１の上面に固定されている電動モータ２７と、インナチューブ２２の下端に組付けられている移動プレート２８とを備えている。電動モータ２７は、車両の各輪位置にてばね上部ＳＵとばね下部ＳＤとの間に介装されてばね上部ＳＵとばね下部ＳＤを接近または離間させる力であるアクチュエータ力Ｆ_Ａを出力するものである。また、電動モータ２７は、サスペンション制御装置５０により回転駆動を制御されるモータシャフト（図示省略）を有している。このモータシャフトは、ボールねじ２４と一体回転可能に連結されている。移動プレート２８は、連結機構４０を組付けるためのものであり、ボールねじナット２５およびインナチューブ２２と共に、軸方向（上下方向）に移動可能である。

ばね装置３０は、図２に示したように、下端部にて連結機構４０に組付けられているカバーチューブ３１と、このカバーチューブ３１のばね受け３１ａと取り付け部材１１の間に介装されているコイルばね３２とを備えている。カバーチューブ３１は、後述する連結機構４０のシリンダ４３に固定されていて、アウタチューブ２１に対して軸方向に相対移動可能である。コイルばね３２は、圧縮状態で位置決めされていて、取り付け部材１１およびカバーチューブ３１、すなわち、マウント部材ＨＡおよびロアアームＬＡに付勢力を付与している。

連結機構４０は、図２に示したように、移動プレート２８の下面とカバーチューブ３１の下壁の間に介装されている支持スプリング４１と、移動プレート２８の軸方向移動に対して減衰力を付与するダンパ装置４２とを備えている。支持スプリング４１は、車両が荒れた路面などを走行する場合に生じる周波数の高い振動（例えば１０Ｈｚを超えるような高周波振動）を吸収するために設けられるものであり、ロアアームＬＡ（ばね下部ＳＤ）と電磁アクチュエータ２０を弾性的に連結している。ダンパ装置４２は、周知の液密式のダンパ装置であり、ロアアームＬＡに固定されている円筒状のシリンダ４３と、このシリンダ内４３で軸方向（上下方向）に摺動可能に組付けられているピストン４４と、このピストン４４に組付けられているピストンロッド４５とを備えている。

シリンダ４３は、ピストン４４により上室４３ａと下室４３ｂに区画されていて、上室４３ａおよび下室４３ｂ内に流体（例えば、油）が封入されている。ピストン４４は、ピストンバルブ４４ａを有していて、ピストンバルブ４４ａを通って流体が上室４３ａと下室４３ｂ間を移動することにより、ピストン４４に所定の抵抗力が付与される。ピストンロッド４５は、シリンダ４３の上壁から上方へ延びていて、上端にて移動プレート２８と連結している。

上記のように構成されるサスペンション本体１０においては、車両の走行に伴ってばね上部ＳＵ（マウント部材ＨＡ）とばね下部ＳＤ（ロアアームＬＡ）とが接近・離間する場合、電磁アクチュエータ２０のアウタチューブ２１とインナチューブ２２が、軸方向に相対移動する。これにより、ボールねじナット２５がボールねじ２４に対して軸方向に相対移動するとともに、ボールねじ２４がボールねじナット２５に対して回転する。一方、電動モータ２７が回転駆動する場合、電動モータ２７が発生する回転トルクにより、ボールねじ２４がボールねじナット２５に対して回転するとともに、ボールねじナット２５がボールねじ２４に対して軸方向に相対移動する。これにより、アウタチューブ２１とインナチューブ２２が軸方向に相対移動し、ばね上部ＳＵとばね下部ＳＤが軸方向に相対移動する。

このため、電磁アクチュエータ２０は、電動モータ２７が発生する回転トルクを変化させることによって、ばね上部ＳＵとばね下部ＳＤとの相対動作（ストローク動作）に対して、そのストローク動作を阻止する抵抗力を発生させることができる。したがって、電磁アクチュエータ２０は、この抵抗力をばね上部ＳＵとばね下部ＳＤとのストローク動作に対する減衰力として作用させて、ショックアブソーバとして機能する。すなわち、電磁アクチュエータ２０は、電動モータ２７が出力するアクチュエータ力Ｆ_Ａによって、上記したストローク動作に対して減衰力を付与する機能を有している。また、一方で、電磁アクチュエータ２０は、アクチュエータ力Ｆ_Ａを上記したストローク動作に対する推進力として付与する機能をも有している。

これらの機能により、電磁アクチュエータ２０は、ばね上部ＳＵの動作およびばね下部ＳＤの動作に対して、ばね上部ＳＵの速度（上下方向の絶対速度）と、ばね下部ＳＤの速度（上下方向の絶対速度）に比例する減衰力または駆動力を作用させて、所謂、スカイフックダンパ理論に基づく制御、擬似的なグランドフック理論に基づく制御を実行することが可能である。

また、電磁アクチュエータ２０は、上記したストローク動作に対する抵抗力（減衰力）および推進力（駆動力）を付与することによって、ばね上部ＳＵとばね下部ＳＤとの距離を積極的に変更し、ばね上部ＳＵ（車体Ｂ）の上下方向における振動挙動（ヒーブ挙動）、旋回時におけるばね上部ＳＵのロール挙動、加減速時におけるばね上部ＳＵのピッチ挙動などを効果的に抑制することも可能である。

また、上記のように構成されるサスペンション本体１０においては、電動モータ２７の回転駆動により、電動モータ２７とばね下部ＳＤとの間に介在している慣性体、すなわち、インナチューブ２２、ボールねじナット２５、移動プレート２８、カバーチューブ３１、支持スプリング４１およびダンパ装置４２が、軸方向（上下方向）に移動する。このため、電動モータ２７の回転駆動により、上記した慣性体に慣性力Ｆ_Ｍが発生することとなる。

次に、各サスペンション本体１０の作動を制御するサスペンション制御装置５０について、図３を用いて説明する。サスペンション制御装置５０は、電磁アクチュエータ２０（より詳しくは電動モータ２７）を駆動制御する電動モータ制御装置５１を備えている。電動モータ制御装置５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、各種プログラムを実行することにより、電動モータ２７の回転駆動を制御する。

また、サスペンション制御装置５０は、ばね上加速度検出手段としてのばね上加速度センサ５２と、ばね下加速度検出手段としてのばね下加速度センサ５３とを備えている。ばね上加速度センサ５２は、各輪位置に対応して設けられていて（図１参照）、各輪位置におけるばね上部ＳＵの上下方向の加速度（以下、ばね上加速度ｇ_２という）を検出し、ばね上加速度ｇ_２を表す信号を電動モータ制御装置５１に出力する。ばね下加速度センサ５３は、各輪位置に対応して設けられていて（図１参照）、各輪位置におけるばね下部ＳＤの上下方向の加速度（以下、ばね下加速度ｇ_１という）を検出し、ばね下加速度ｇ_１を表す信号を電動モータ制御装置５１に出力する。なお、ばね下加速度センサ５３を設けずに、ばね上加速度センサ５２により検出されたばね上加速度ｇ_２の値からオブザーバ（図示省略）を用いてばね下加速度ｇ_１を推定してもよい。

また、サスペンション制御装置５０は、図３に示したように、各電動モータ２７を駆動させる駆動回路５４を備えている。駆動回路５４は、例えば、スイッチング素子（図示省略）を有していて、このスイッチング素子は、電動モータ制御装置５１からの信号により、オン・オフ制御される。したがって、この駆動回路５４においては、スイッチング素子のパルス幅を制御（ＰＷＭ制御）することにより、電源装置ＢＴから電動モータ２７への通電量が制御される。なお、電源装置ＢＴ（バッテリ）は、駆動回路５４を介して電動モータ２７に接続されている。

ここで、電動モータ制御装置５１の制御処理について説明する。電動モータ制御装置５１は、各電磁アクチュエータ２０の電動モータ２７を独立して制御することが可能である。これら各電磁アクチュエータ２０においては、電動モータ２７が出力するアクチュエータ力Ｆ_Ａが独立して制御されて、車体Ｂおよび車輪Ｗの振動、つまり、ばね上部ＳＵの振動およびばね下部ＳＤの振動を減衰するための制御（振動抑制制御）が実行される。具体的には、電動モータ制御装置５１は、ばね上加速度センサ５２から出力されたばね上加速度ｇ_２と、ばね下加速度センサ５３から出力されたばね下加速度ｇ_１とに基づいて、電動モータ２７が出力すべき目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを決定する。そして、電動モータ制御装置５１は、電動モータ２７が目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを出力するように制御することで、ばね上部ＳＵの振動およびばね下部ＳＤの振動を減衰させる。

次に、振動抑制制御について具体的に説明する。電動モータ制御装置５１は、図４に示すように、電動モータ２７が出力すべき目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを決定する目標アクチュエータ力決定部６０を備えている。この目標アクチュエータ力決定部６０は、ばね下加速度ｇ_１に基づいてばね下目標アクチュエータ力Ｆ_ｌＰを決定するばね下目標アクチュエータ力決定部７０と、ばね上加速度ｇ_２に基づいてばね上目標アクチュエータ力Ｆ_２Ｐを決定するばね上目標アクチュエータ力決定部８０とで構成されている。

続いて、ばね下目標アクチュエータ力決定部７０を構成する各演算部について説明する。ばね下目標アクチュエータ力決定部７０は、図４に示すように、フィルタ処理部７１と、ばね下速度演算部７２と、ばね下制御出力演算部７３と、要求アクチュエータ力演算部７４と、慣性力演算部７５とを有している。

フィルタ処理部７１は、ばね下加速度センサ５３により検出されたばね下加速度ｇ_１を表す信号（以下の説明において、ばね下加速度ｇ_１等の各値を表す信号を簡略して、各値のみで表す）のうち、下限側周波数ω_Ｌ（Ｈｚ）から上限側周波数ω_Ｈ（Ｈｚ）までの通過帯域Ｑの周波数成分を通過させ、通過帯域Ｑ以外の周波数成分を大きく減衰（ほぼ遮断）するバンドパスフィルタ処理を施す。具体的には、フィルタ処理部７１は、通過帯域Ｑのばね下加速度ｇ_１を、大きさ（振幅）が減衰されることなくほぼそのままの状態で、ばね下速度演算部７２に出力する。一方、フィルタ処理部７１は、通過帯域Ｑ以外のばね下加速度ｇ_１を、大きさ（振幅）が減衰されて極めて小さい状態で、ばね下速度演算部７２に出力する。通過帯域Ｑを決定する下限側周波数ω_Ｌ（Ｈｚ）と上限側周波数ω_Ｈ（Ｈｚ）は、後述するように、ばね下部ＳＤの振動挙動を表す振動中心周波数ω_Ｃに基づいて予め設定される値である。このフィルタ処理部７１のバンドパスフィルタ処理における伝達関数（図５参照）は、次式（１）表される。

ここで、上記した式（１）におけるｓは、ラプラス演算子である。また、上記した式（１）に従って、フィルタ処理部７１から出力されたばね下加速度をｇ_ｌＢと表す。なお、フィルタ処理部７１の効果については、後述にて詳しく説明する。

ばね下速度演算部７２は、フィルタ処理部７１から入力したばね下加速度ｇ_ｌＢを用いて、ばね下速度ｖ_ｌＢを演算する。具体的には、ばね下速度演算部７２は、ばね下加速度ｇ_ｌＢを積分して、ばね下速度ｖ_ｌＢを演算し、ばね下制御出力演算部７３に出力する。このため、図５に示したように、ばね下速度演算部７２における伝達関数は、１／ｓで表される。

ばね下制御出力演算部７３は、ばね下速度演算部７２から入力したばね下速度ｖ_ｌＢを用いて、ばね下制御出力Ｆ_ｌＢを演算する。具体的に、ばね下制御出力演算部７３は、予め実験的に設定されたばね下制御ゲインＧ_１（スカイフックダンパ理論に基づくばね下スカイフックゲイン）とばね下速度ｖ_ｌＢとを乗算して、ばね下制御出力Ｆ_ｌＢを演算し、このばね下制御出力Ｆ_ｌＢを要求アクチュエータ力演算部７４に出力する。このため、図５に示したように、ばね下制御出力演算部７３における伝達関数は、Ｇ_１で表される。なお、ばね下制御出力Ｆ_１Ｂは、電動モータ２７のアクチュエータ力Ｆ_Ａによってばね下部ＳＤに作用させる力であるばね下作用力Ｆ_Ｒに対応していて、言い換えると、ばね下部ＳＤに実際に作用させるために決定される値である。

ここで、電動モータ２７が出力するアクチュエータ力Ｆ_Ａとばね下部ＳＤに実際に作用するばね下作用力Ｆ_Ｒとの伝達特性（アクチュエータ力Ｆ_Ａが出力されるときの連結機構４０の伝達特性）、および、電動モータ２７の回転駆動により上述した慣性体（インナチューブ２２、ボールねじナット２５、移動プレート２８、カバーチューブ３１、支持スプリング４１およびダンパ装置４２）に発生する慣性力Ｆ_Ｍについて説明する。図６は、サスペンション装置をモデル化した図である。まず、時間を表すパラメータをｔとし、上述した慣性体が有する質量（慣性質量）をｍとする。また、コイルばね３２のばね定数をＫ_Ｓと表し、支持スプリング４１のばね定数をＫと表し、ダンパ装置４２の減衰係数をＣ_Ｄと表す。そして、慣性質量ｍの路面に対する上下方向の変位量をｚとし、ばね下部ＳＤの路面に対する上下方向の変位量をｚ_１とする。さらに、変位量ｚ、ｚ_１の時間ｔに対する一階微分をｚ´、ｚ_１´で表し、変位量ｚ、ｚ_１の時間ｔに対する二階微分をｚ"、ｚ_１"で表す。この場合において、慣性質量ｍである慣性体の運動を表す運動方程式は、次式（２）で表される。

また、ばね下部ＳＤに実際に作用するばね下作用力Ｆ_Ｒは、次式（３）で表される。

そして、上記した式（２）および式（３）を、ラプラス演算子であるｓをパラメータとしてラプラス変換すると、式（４）および式（５）が得られる。

これにより、式（４）と式（５）を用いて、Ｚ（ｓ）を消去し、出力側をアクチュエータ力Ｆ_Ａ（ｓ）とし、入力側をばね下作用力Ｆ_Ｒ（ｓ）として整理すると、式（６）が得られる。

上記した式（６）において、右辺の第１項は、アクチュエータ力Ｆ_Ａが出力されるときの連結機構４０の伝達特性を表す伝達関数と、ばね下作用力Ｆ_Ｒ（ｓ）（ばね下制御出力）を乗算したものである。そして、式（６）の右辺の第１項は、電動モータ２７が出力すべき目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐの一部であるアクチュエータ力であり、このアクチュエータ力（式（６）の右辺第１項）を要求アクチュエータ力Ｆ_Ｄとする。また、上記した式（６）において、右辺の第２項は、上述した慣性体が電動モータ２７の回転駆動により軸方向（上下方向）移動することによって生じる慣性力Ｆ_Ｍである。

上述した式（６）から明らかなように、要求アクチュエータ力演算部７４は、ばね下制御出力演算部７３から入力したばね下制御出力Ｆ_ｌＢと、連結機構４０の伝達特性を表す伝達関数（ｍｓ^２＋Ｃ_Ｄｓ＋Ｋ）／（Ｃ_Ｄｓ＋Ｋ）とを乗算して、電動モータ２７が出力すべき要求アクチュエータ力Ｆ_Ｄを演算する。このため、図５に示したように、ばね下制御出力演算部７３における伝達関数は、（ｍｓ^２＋Ｃ_Ｄｓ＋Ｋ）／（Ｃ_Ｄｓ＋Ｋ）で表される。

一方、慣性力演算部７５は、ばね下加速度センサ５３により検出されたばね下加速度ｇ_ｌを用いて、慣性体に生じる慣性力Ｆ_Ｍを演算する。具体的には、慣性力演算部７５は、「−１」と慣性体の慣性質量ｍとばね下加速度センサ５３により検出されたばね下加速度ｇ_１とを乗算して、慣性体に生じる慣性力Ｆ_Ｍを演算する。このため、図５に示したように、慣性力演算部７５における伝達関数は、−ｍで表される。なお、慣性体に生じる慣性力Ｆ_Ｍは、上述したように、ばね下部ＳＤが上下方向に変位するモデル（図６参照）を想定した場合に生じるものであり、ばね下部ＳＤが上下方向に変位しないモデルを想定した場合には生じないものである。

そして、ばね下目標アクチュエータ力決定部７０は、図４に示したように、要求アクチュエータ力演算部７４により演算された要求アクチュエータ力Ｆ_Ｄと、慣性力演算部７５により演算された慣性力Ｆ_Ｍを合算して、ばね下目標アクチュエータ力Ｆ_１Ｐを決定する。次に、ばね上目標アクチュエータ力決定部８０を構成する各演算部について説明する。ばね上目標アクチュエータ力決定部８０は、図４に示したように、ばね上速度演算部８１とばね上制御出力演算部８２とを有している。

ばね上速度演算部８１は、ばね上加速度センサ５２により検出されたばね上加速度ｇ_２を用いて、ばね上速度ｖ_２を演算する。具体的には、ばね上速度演算部８１は、ばね上加速度ｇ_２を積分して、ばね上速度ｖ_２を演算し、ばね上制御出力演算部８２に出力する。このため、図５に示したように、ばね上速度演算部８１における伝達関数は、１／ｓで表される。

ばね上制御出力演算部８２は、ばね上速度演算部８１から入力したばね上速度ｖ_２を用いて、ばね上制御出力Ｆ_２を演算するためのものである。具体的に、ばね上制御出力演算部８２は、予め実験的に設定されたばね上制御ゲインＧ_２（スカイフックダンパ理論に基づくばね上スカイフックゲイン）とばね上速度ｖ_２とを乗算して、ばね上制御出力Ｆ_２を演算する。このため、図５に示したように、ばね上制御出力演算部８２における伝達関数は、Ｇ_２で表される。なお、ばね上制御出力Ｆ_２は、電動モータ２７のアクチュエータ力Ｆ_Ａによってばね上部ＳＵに作用させる力であるばね上作用力に対応していて、言い換えると、ばね下部ＳＵに実際に作用させるために決定される値である。ここで、ばね上目標アクチュエータ力決定部８０は、ばね上制御出力演算部８２により演算されたばね上制御出力Ｆ_２を、そのままばね上目標アクチュエータ力Ｆ_２Ｐとして決定する。

そして、目標アクチュエータ力決定部６０は、ばね下目標アクチュエータ力決定部７０により決定されたばね下目標アクチュエータ力Ｆ_ｌＰと、ばね上目標アクチュエータ力決定部８０により決定されたばね上目標アクチュエータ力Ｆ_２Ｐとを合算して、目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを決定する。こうして、電動モータ制御装置５１は、目標アクチュエータ力決定部６０により決定された目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐに基づいて、電動モータ２７の回転駆動を制御する。具体的には、電動モータ制御装置５１は、決定された目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐに対応する駆動電流が電動モータ２７に通電するように、駆動回路５４の作動を制御する。これにより、電動モータ２７は、目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐに相当するアクチュエータ力Ｆ_Ａを出力する。

上記のように構成した第１実施形態の作用効果について説明する。この第１実施形態においては、連結機構４０（支持スプリング４１、ダンパ装置４２）の伝達特性、および、上述した慣性体に生じる慣性力Ｆ_Ｍを考慮した振動抑制制御（以下、単に振動抑制制御という）が実行される。このため、電磁アクチュエータ２０が連結機構４０を介してばね下部ＳＤに連結されたサスペンション装置であっても、電動モータ２７の目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを逐次最適に決定することができ、車両の乗り心地、車両の操縦性、安定性等の向上を図ることができる。

より具体的に説明すると、要求アクチュエータ力演算部７４は、アクチュエータ力Ｆ_Ａが出力されたときの連結機構４０の伝達特性を表す伝達関数（ｍｓ^２＋Ｃ_Ｄｓ＋Ｋ）／（Ｃ_Ｄｓ＋Ｋ）と、ばね下制御出力演算部７３により演算されたばね下制御出力Ｆ_１Ｂとを乗算して、電動モータ２７が出力すべき要求アクチュエータ力Ｆ_Ｄを演算する。そして、目標アクチュエータ力決定部６０は、この要求アクチュエータ力Ｆ_Ｄを用いて最終的に目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを決定するため、決定された目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐは連結機構４０の伝達特性を考慮した値となる。したがって、電磁アクチュエータ２０（電動モータ２７）が連結機構４０すなわち支持スプリング４１およびダンパ装置４２等を介してばね下部ＳＤに連結されている場合であっても、目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを適切に決定することができ、目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐが伝達するときの時間的な遅れを防止することが可能である。

また、慣性力演算部７５は、電動モータ２７とばね下部ＳＤの間に介在している慣性体が電動モータ２７の回転駆動により軸方向移動することによって生じる慣性力Ｆ_Ｍを演算する。そして、目標アクチュエータ力決定部６０は、慣性力演算部７５により演算された慣性力Ｆ_Ｍと上記した要求アクチュエータ力Ｆ_Ｄとを用いて目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを決定するため、目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐを更に適切に決定することが可能である。したがって、サスペンション装置の内部慣性による影響を補償した振動抑制制御を実行することができ、乗り心地の向上を図ることが可能である。

また、この第１実施形態においては、フィルタ処理部７１が、通過帯域Ｑのばね下加速度ｇ_１を、大きさ（振幅）がほぼそのままの状態で、ばね下速度演算部７２に出力し、通過帯域Ｑ以外のばね下加速度ｇ_１を、大きさ（振幅）が極めて小さい状態で、ばね下速度演算部７２に出力する。ここで、フィルタ処理部７１の効果について、フィルタ処理部７１を設けた場合とフィルタ処理部７１を設けない場合とを比較することによって、説明する。

まず、ばね下目標アクチュエータ力決定部７０において、フィルタ処理部７１を設けない場合として、図４に示したフィルタ処理部７１がバンドパフフィルタ処理を施さない場合ついて説明する。この場合には、図４に示したフィルタ処理部７１が省略されるため、全周波数領域におけるばね下加速度ｇ_１が、ばね下速度演算部７２に入力される。そして、ばね下速度演算部７２は、全周波数領域におけるばね下加速度ｇ_１に基づいてばね下速度ｖ_１を演算し、ばね下制御出力演算部７３は、演算されたばね下速度ｖ_１とばね下制御ゲインＧ_ｌを乗算することにより、ばね下制御出力Ｆ_１を演算する。なお、フィルタ処理部７１を設けない場合のばね下制御出力をＦ_１で表し、フィルタ処理部７１を設けない場合のばね下速度をｖ_１で表す。

ところで、ばね下制御出力Ｆ_１は、一般的に、ばね上部ＳＵの共振周波数とばね下部ＳＤの共振周波数の間の周波数領域における乗り心地を向上させるため、小さくしたいという要求がある。すなわち、ばね下制御出力Ｆ_１が小さいときには、ばね下部ＳＤが上下方向に動き易く（ソフトに）なり、ばね下部ＳＤの振動がばね上部ＳＵに伝達され難くなる。よって、このとき、乗員は一般的に乗り心地が良いと感じる。ここで、フィルタ処理部７１を設けない場合において、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい（ばね下制御ゲインＧ_ｌが小さい）ときの乗り心地と、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい（ばね下制御ゲインＧ_ｌが大きい）ときの乗り心地を、図７、図８および図９を用いて説明する。

図７は、振動抑制制御が実行された場合における路面入力変位（路面の上下方向の変位）に対するばね上部変位（ばね上部ＳＵの上下方向の変位）のゲイン線図を示す。図７において、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合の周波数特性が実線で示されていて、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合の周波数特性が破線で示されている。また、図７において、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合と大きい場合の中間の大きさである場合の周波数特性が、一点鎖線で示されている。図７から明らかなように、１０Ｈｚ以下の周波数領域においては、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合における路面入力変位に対するばね上部変位（マグニチュード（ｄＢ））が、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合における路面入力変位に対するばね上部変位に比して、小さくなっている。

このため、略１０Ｈｚ以下の周波数領域においては、ばね下制御出力Ｆ_１を小さくすることにより、ばね上部ＳＵへの振動の伝達が小さくなり、乗り心地が向上する。しかし、略１０Ｈｚから略１２Ｈｚまでの周波数領域（以下、特定周波数領域Ｑ１という）においては、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合における路面入力変位に対するばね上部変位が、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合における路面入力変位に対するばね上部変位に比して、極めて大きくなっている。このため、特定周波数領域Ｑ１においては、ばね下制御出力Ｆ_１を小さくすることにより、ばね上ＳＵへの振動の伝達が極めて大きくなり、却って乗り心地が悪化する。

また、図８は、振動抑制制御が実行された場合におけるばね下加速度ｇ_１のゲイン線図を示す。図８において、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合の周波数特性が破線で示されていて、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合の周波数特性が一点鎖線で示されている。図８から明らかなように、特定周波数領域Ｑ１においては、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合におけるばね下加速度ｇ_１（ゲイン（ｄＢ））が、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合におけるばね下加速度ｇ_１に比して、極めて大きくなっている。このため、特定周波数領域Ｑ１においては、ばね下制御出力Ｆ_１を小さくすると、ばね下加速度ｇ_１の大きさが大きくなり、いわゆる、ばね下部ＳＤが暴れることになる。

また、図９は、振動抑制制御が実行された場合におけるばね上加速度ｇ_２のゲイン線図を示す。図９においては、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合の周波数特性が破線で示されていて、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合の周波数特性が一点鎖線で示されている。図９から明らかなように、略１０Ｈｚ以下の周波数領域および略１２Ｈｚ以上の周波数領域（以下、特定周波数領域Ｑ１以外という）においては、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合におけるばね上加速度ｇ_２（ゲイン（ｄＢ））が、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合におけるばね上加速度ｇ_２に比して、小さくなっている。このため、特定周波数領域Ｑ１以外においては、ばね下制御出力Ｆ_１を小さくすることにより、ばね上部ＳＵの振動の大きさが小さくなり、乗り心地が向上する。しかし、特定周波数領域Ｑ１においては、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合におけるばね上加速度ｇ_２が、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合におけるばね上加速度ｇ_２に比して、極めて大きくなっている。このため、特定周波数領域Ｑ１においては、ばね下制御出力Ｆ_１を小さくすることにより、ばね上部ＳＵの振動の大きさが極めて大きくなり、却って乗り心地が悪化する。

上述した説明から明らかなように、フィルタ処理部７１を設けない場合（フィルタ処理部７１がバンドパス処理を施さない場合）の振動抑制制御において、特定周波数領域Ｑ１以外においては、ばね下制御出力Ｆ_１を下げることにより、乗り心地が向上する。しかし、特定周波数領域Ｑ１においては、ばね下制御出力Ｆ_１を下げることにより、却って乗り心地が悪化する。そこで、発明者等は、ばね下制御出力Ｆ_１の大きさと、振動抑制制御における制御系の安定性との関係について、解析を行った。

図１０は、車輪変位（車輪Ｗの上下方向の変位）に対するばね下部変位（ばね下部ＳＤの上下方向の変位）の伝達関数の極配置を示す。図１０においては、フィルタ処理部７１が設けられていない場合に、ばね下制御出力Ｆ_１が大きいときの極が「三角」で示され、ばね下制御出力Ｆ_１が小さいときの極が「バツ」で示されている。また、図１０においては、フィルタ処理部７１が設けられていない場合に、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合と小さい場合の中間の大きさであるときの極が「四角」で示されている。図１０から明らかなように、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい状態では、全ての極が安定域（虚軸より左側の領域）に配置されている。しかし、ばね下制御出力Ｆ_１を小さくすると、極の一つ（一対の極）が振動域（虚軸上）に移動し、振動抑制制御における制御系の安定性が損なわれる。このため、ばね下制御出力Ｆ_１を小さくすると、特定周波数領域Ｑ１においてばね下部ＳＤが大きく振動することになる。言い換えると、特定周波数領域Ｑ１においてばね下部ＳＤが大きく振動することは、ばね下制御出力Ｆ_１を小さくすることによって、制御系の安定性が損なわれるためである。

以上要するに、フィルタ処理部７１を設けない場合において、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい状態では、制御系は安定する。しかし、このときには、ばね上部ＳＵへの振動の伝達が大きくなって、乗り心地が悪化する。一方、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい状態では、特定周波数領域Ｑ１以外の領域において乗り心地が向上する。しかし、このときには、制御系が不安定となり、特定周波数領域Ｑ１においてばね下部ＳＤの振動が極めて大きくなる。したがって、フィルタ処理部７１を設けない場合（フィルタ処理部７１がバンドパスフィルタ処理を施さない場合）には、ばね下制御出力Ｆ_１を下げることによって乗り心地の向上を図ることと、制御系を安定化させることによって特定周波数領域Ｑ１においてばね下部ＳＤの振動低減を図ることの両立が難しい。

次に、フィルタ処理部７１を設けた場合について説明する。フィルタ処理部７１は、下限側周波数ω_Ｌ（Ｈｚ）から上限側周波数ω_Ｈ（Ｈｚ）までの周波数である通過帯域Ｑを、例えば上述した特定周波数領域Ｑ１に対応させて設定したものである。これにより、特定周波数領域Ｑ１以外のばね下加速度ｇ_１が、図４に示したフィルタ処理部７１に入力された場合には、ばね下加速度ｇ_１Ｂの大きさが極めて小さい状態でばね下速度演算部７２に入力される。このため、このときには、ばね下速度演算部７２が演算するばね下速度ｖ_１Ｂの大きさも、極めて小さくなり、ばね下制御出力演算部７３が演算するばね下制御出力Ｆ_１Ｂの大きさも、極めて小さくなる。したがって、特定周波数領域Ｑ１以外のばね下加速度ｇ_１がフィルタ処理部７１に入力された場合には、ばね下制御出力Ｆ_１Ｂを小さくすることができる。

一方、特定周波数領域Ｑ１におけるばね下加速度ｇ_１がフィルタ処理部７１に入力された場合には、ばね下加速度ｇ_１Ｂは、ほぼそのままの大きさでばね下速度演算部７２に入力される。このため、このときには、図４に示したフィルタ処理部７１が設けられていない場合の振動抑制制御と同様の振動抑制制御となる。ここで、フィルタ処理部７１を設けて振動抑制制御を実施した場合の乗り心地について、図８、図９および図１０を用いて説明する。

図８において、フィルタ処理部７１を設けた場合におけるばね下加速度ｇ_１の周波数特性が実線で示されている。また、図９において、フィルタ処理部７１を設けた場合におけるばね上加速度ｇ_２の周波数特性が実線で示されている。更に、図１０において、フィルタ処理部７１を設けた場合における車輪変位に対するばね下部変位の伝達関数の極が、「丸」で示されている。

まず、図１０から明らかなように、フィルタ処理部７１を設けること（式（１）で示したバンドパスフィルタ処理の伝達関数を適宜設定すること）によって、全ての極を安定域に配置することができ、制御系を安定化させることが可能である。これにより、図８から明らかなように、特定周波数領域Ｑ１において、実線で示されているばね下加速度ｇ_１を、破線（フィルタ処理部７１が設けられていない場合であり、かつ、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合）で示されているばね下加速度ｇ_１に比して、小さくすることが可能である。すなわち、特定周波数領域Ｑ１において、ばね下部ＳＤが暴れることを抑制することが可能である。

また、図９から明らかなように、特定周波数領域Ｑ１において、実線で示されているばね上加速度ｇ_２を、破線で示されているばね上加速度ｇ_２に比して、小さくすることができる。すなわち、特定周波数領域Ｑ１において、ばね下部ＳＤからばね上部ＳＵへの振動の伝達を抑えることができ、乗り心地の向上を図ることが可能である。なお、図９では、特定周波数領域Ｑ１において、実線で示されているばね上加速度ｇ_２と、一点鎖線（フィルタ処理部７１が設けられていない場合であり、かつ、ばね下制御出力Ｆ_１が大きい場合）で示されているばね上加速度ｇ_２が、ほぼ同じになっている。

更に、特定周波数領域Ｑ１以外の領域においては、フィルタ処理部７１によりばね下制御出力Ｆ_１Ｂを小さくできるため、図９から明らかなように、実線で示されているばね上加速度ｇ_２を、一点鎖線で示されているばね上加速度ｇ_２に比して、小さくすることができ、乗り心地の向上を図ることが可能である。そして、図９では、特定周波数領域Ｑ１以外の領域において、実線で示されているばね上加速度ｇ_２が、破線で示されているばね上加速度ｇ_２とほぼ同じになっている。このため、特定周波数領域Ｑ１以外の領域においては、フィルタ処理部７１を設けない場合であり、かつ、ばね下制御出力Ｆ_１が小さい場合の振動抑制制御と同様の効果（乗り心地）を維持することが可能である。

以上要するに、フィルタ処理部７１を設けた場合には、制御系を安定させることができるとともに、特定周波数領域Ｑ１以外におけるばね下制御出力Ｆ_１Ｂを下げることができる。したがって、ばね下制御出力Ｆ_１Ｂを下げることによって特定周波数領域Ｑ１以外における乗り心地の向上と、制御系を安定させることによって特定周波数領域Ｑ１におけるばね下部ＳＤの振動低減との両立を図ることが可能である。加えて、特定周波数領域Ｑ１以外においては、ばね下制御出力Ｆ_１Ｂが小さくなるため、電動モータ２７が出力すべき駆動力を抑えることができ、消費電力を低減することが可能である。

また、この第１実施形態においては、フィルタ処理部７１は、上述した式（１）で示したように、二次系（ｓの次数が二次）の多項式を分母に有する伝達関数を用いて、バンドパスフィルタ処理を施す。このため、フィルタ処理部が、三次系以上の多項式を分母に有する伝達関数を用いてバンドパスフィルタ処理を施す場合に比して、演算速度を大きく（演算負荷を小さく）することができるとともに、フィルタ処理部を安価に構成することが可能である。

ここで、通過帯域Ｑとして設定される特定周波数領域Ｑ１、すなわち、下限側周波数ω_Ｌ（Ｈｚ）から上限側周波数ω_Ｈ（Ｈｚ）までの特定周波数領域Ｑ１の設定方法について説明しておく。図１１は、サスペンション装置をモデル化した図であり、図６と同様である。図１１においては、車輪Ｗの路面に対する上下方向の変位量をｚ_０とし、車輪Ｗのばね定数をＫ_Ｔとする。また、ばね下部ＳＤの質量をｍ_１とし、ばね上部ＳＵの質量をｍ_２とし、ばね上部ＳＵの路面に対する上下方向の変位量をｚ_２とする。

この場合において、慣性質量ｍである慣性体の運動を表す運動方程式は、次式（７）で表される。

また、質量ｍ_１であるばね下部ＳＤの運動を表す運動方程式は、次式（８）で表される。

更に、質量ｍ_２であるばね上部ＳＵの運動を表す運動方程式は、次式（９）で表される。

なお、変位量ｚ_２の時間ｔに対する一階微分をｚ_２´で表し、変位量ｚ_２の時間ｔに対する二階微分をｚ_２"で表す。

そして、アクチュエータ力Ｆ_Ａを、ばね下制御出力Ｆ_１とばね上制御出力Ｆ_２の和とする。また、ばね下制御出力Ｆ_１を、ばね下制御ゲインＧ_１とばね下速度ｚ_１´の積（Ｇ_１×ｚ_１´）と、慣性項ゲインＧｉと慣性質量ｍの慣性力の積（Ｇｉ×ｍ×ｚ"）の和とする。また、ばね上制御出力Ｆ_２を、「−１」とばね上制御ゲインＧ_２とばね上速度ｚ_２´の積（−Ｇ_２×ｚ_２´）とする。これにより、アクチュエータ力Ｆ_Ａは、次式（１０）で表される。

上記した式（１０）を式（７）（８）（９）に代入して整理すると、式（１１）（１２）（１３）が得られる。

ここで、上記した式（１１）（１２）（１３）について、ｘ_１＝ｚ，ｘ_２＝ｚ´，ｘ_３＝ｚ_１，ｘ_４＝ｚ_１´，ｘ_５＝ｚ_２，ｘ_６＝ｚ_２´と置く。そして、式（１１）（１２）（１３）を、以下に示すように、状態空間表現（状態方程式と出力方程式を用いた表現）である式（１４）で表す。なお、入力ｕは、車輪Ｗの上下方向の変位量ｚ_０であり、出力ｙは、ばね下部ＳＤの上下方向の変位量ｚ_１である。

そして、車輪Ｗの上下方向の変位量Ｚ_０（ｓ）に対する、ばね下部ＳＤの上下方向の変位量Ｚ_１（ｓ）の伝達関数Ｚ_１（ｓ）／Ｚ_０は、次式（１５）で表される。

これにより、伝達関数Ｚ_１（ｓ）／Ｚ_０に各種設計定数（ｍ，ｍ_１，ｍ_２，Ｋ，Ｋ_Ｓ，Ｋ_Ｔ，Ｃ_Ｄ）と、設定したい適合定数（Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇｉ）を代入して、極配置を解析する。

ここで、慣性項ゲインＧｉを０．０から１．０まで変化させるとともに、慣性項ゲインＧｉ以外の定数を固定させた場合に、伝達関数Ｚ_１（ｓ）／Ｚ_０の極配置を図１２に示す。図１２では、慣性項ゲインＧｉが大きくなるにつれて、「丸」で示した極および「二重丸」で示した極（フィルタ処理部７１がバンドパスフィルタ処理を施さない場合のサスペンション装置の制御系モデルの極）が、矢印で示したように移動する。そして、「二重丸」で示した極は、慣性項ゲインＧｉが１．０のときに振動域に移動している。このため、振動域に移動している「二重丸」で示した極が、制御系を不安定にする原因、すなわち、上述した特定周波数領域Ｑ１においてばね下部ＳＤが振動する原因である。したがって、慣性項ゲインＧｉが１．０のときに「二重丸」で示した極の周波数を、振動中心周波数ω_Ｃ（Ｈｚ）とする。なお、図１２では、振動中心周波数ω_Ｃ（Ｈｚ）は、略１１（＝θ_Ｃ／２π）となっていて、この振動中心周波数ω_Ｃは、制御系モデルおよび各適合係数により、適宜定まるものである。また、振動中心周波数ω_Ｃは、ばね下部ＳＤの共振周波数（例えば略１０Ｈｚ）近傍にあるものの、ばね下部ＳＤの共振周波数と異なるものである。

上述したようにして、振動中心周波数ω_Ｃ（Ｈｚ）が定まると、下限側周波数ω_Ｌと上限側周波数ω_Ｈの平均の周波数、すなわち特定周波数領域Ｑ１の中心の周波数が振動中心周波数ω_Ｃとなるように、下限側周波数ω_Ｌと上限側周波数ω_Ｈを設定する。また、制御系の安定度を考慮して下限側周波数ω_Ｌから上限側周波数ω_Ｈまでの特定周波数領域Ｑ１の幅を設定する。このようにして、下限側周波数ω_Ｌ（Ｈｚ）から上限側周波数ω_Ｈ（Ｈｚ）までの特定周波数領域Ｑ１が設定される。

ｂ．第２実施形態
上記した第１実施形態においては、目標アクチュエータ力決定部６０を、ばね下目標アクチュエータ力Ｆ_ｌＰを決定するばね下目標アクチュエータ力決定部７０と、ばね上目標アクチュエータ力Ｆ_２Ｐを決定するばね上目標アクチュエータ力決定部８０とで構成して実施した。しかしながら、図１３に示す第２実施形態のように、目標アクチュエータ力決定部６０を、ばね下目標アクチュエータ力Ｆ_ｌＰを決定するばね下目標アクチュエータ力決定部７０のみで構成して実施することも可能である。この第２実施形態においては、図１３に示したように、電動モータ２７が出力すべき目標アクチュエータ力Ｆ_Ｐが、ばね下目標アクチュエータ力決定部７０により決定されたばね下目標アクチュエータ力Ｆ_ｌＰとなる。

上記した第２実施形態においては、図１３に示したように、電動モータ制御装置５１に、ばね上目標アクチュエータ力決定部８０が設けられていないこと以外の構成は、上記した第１実施形態と同様である。このため、対応する部位に同一符合を付してその説明を省略する。また、第２実施形態におけるばね下部ＳＤに関する作用効果は、上記した第１実施形態におけるばね下部ＳＤに関する作用効果と同様であるため、その説明を省略する。

本発明の実施にあたっては、上記した第１実施形態、および第２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。

例えば、上記した各実施形態においては、フィルタ処理部７１がばね下加速度センサ５３により検出されるばね下加速度ｇ_１に対して、特定周波数領域Ｑ１の周波数成分を通過させ、特定周波数領域Ｑ１以外の周波数成分を大きく減衰（バンドパスフィルタ処理を）するようにして実施した。これに対して、ばね下速度演算部がばね下加速度センサにより検出されたばね下加速度（バンドパスフィルタ処理を施されていないばね下加速度）を積分してばね下速度を演算し、フィルタ処理部はこのばね下速度に対してバンドパスフィルタ処理を施すようにして実施してもよい。

また、上記した各実施形態においては、フィルタ処理部７１が、二次系の多項式を分母に有する伝達関数を用いて、バンドパスフィルタ処理を施すようにして実施した。しかしながら、フィルタ処理部が、三次系以上の多項式を分母に有する伝達関数を用いて、バンドパスフィルタ処理を施すようにして実施してもよい。この場合には、フィルタ処理部が、二次系の多項式を分母に有する伝達関数を用いてバンドパスフィルタ処理を施す場合に比して、バンドパスフィルタ処理の制度を向上させることが可能である。また、フィルタ処理部に用いられるバンドパスフィルタの構成は、アナログフィルタであっても、ディジタルフィルタであってもよい。

また、上記した各実施形態においては、慣性体が電動モータ２７の回転駆動により上下方向に移動する場合に、慣性力演算部７５が、慣性力Ｆ_Ｍをばね下加速度ｇ_１と慣性体の慣性質量ｍに応じた力として演算した。これに対して、慣性体が電動モータの回転駆動により上下方向に移動するともに回転移動する場合には、慣性力演算部が、ばね下加速度と慣性体の慣性質量に応じた力と、慣性体が有する慣性モーメントに応じた力とを、慣性力として演算してもよい。

１０…サスペンション本体、２０…電磁アクチュエータ、２７…電動モータ、３０…ばね装置、３２…コイルばね、４０…連結機構、４１…支持スプリング、４２…ダンパ装置、５０…サスペンション制御装置、５１…電動モータ制御装置、５２…ばね上加速度センサ、５３…ばね下加速度センサ、６０…目標アクチュエータ力決定部、７０…ばね下目標アクチュエータ力決定部、７１…フィルタ処理部、７２…ばね下速度演算部、７３…ばね下制御出力演算部、７４…要求アクチュエータ力演算部、７５…慣性力演算部、８０…ばね上目標アクチュエータ力決定部、８１…ばね上速度演算部、８２…ばね上制御出力演算部

Claims (4)

1. 車両の各輪位置にてばね上部とばね下部との間に介装されて前記ばね上部と前記ばね下部を接近または離間させる力であるアクチュエータ力を出力する電動モータを有する電磁アクチュエータと、
   前記ばね下部と前記電磁アクチュエータとの間に介装されて前記ばね下部と前記電磁アクチュエータとを弾性的に連結する支持スプリングを有する連結機構と、
   前記ばね下部のばね下加速度を検出するばね下加速度検出手段と、
   前記電動モータが出力すべき目標アクチュエータ力を決定する目標アクチュエータ力決定部を有していて決定された目標アクチュエータ力に基づいて前記電動モータの回転駆動を制御する電動モータ制御装置と、を備えたサスペンション装置において、
   前記目標アクチュエータ力決定部は、
   前記ばね下部の振動挙動を表す振動中心周波数を中心として下限側周波数と上限側周波数とを設定し、前記ばね下加速度検出手段により検出されたばね下加速度のうち、前記下限側周波数から前記上限側周波数までの特定周波数領域の周波数成分を通過させ、前記特定周波数領域以外の周波数成分を大きく減衰させるバンドパスフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部によりバンドパスフィルタ処理されて出力された出力値を用いて、前記ばね下部に作用させる力であるばね下制御出力を演算するばね下制御出力演算部と、
   前記連結機構の伝達特性を表す伝達関数と前記ばね下制御出力演算部により演算されたばね下制御出力とを用いて、前記電動モータが出力すべき要求アクチュエータ力を演算する要求アクチュエータ力演算部と、
   前記電動モータと前記ばね下部との間に介在している慣性体が前記電動モータの回転駆動により移動することによって生じる慣性力を、前記ばね下加速度検出手段により検出されたばね下加速度を用いて演算する慣性力演算部と、を備え、
   前記要求アクチュエータ力と前記慣性力とを用いて、前記目標アクチュエータ力を決定するように構成されたサスペンション装置。
2. 請求項１に記載のサスペンション装置において、
   前記振動中心周波数は、前記フィルタ処理部がバンドパスフィルタ処理を施さない場合におけるサスペンション装置の制御系モデルの極が、振動域に移動したときの周波数と一致するように設定されることを特徴とするサスペンション装置。
3. 請求項１または２に記載のサスペンション装置において、
   前記フィルタ処理部は、二次系の多項式を分母に有する伝達関数を用いて、バンドパスフィルタ処理を施すことを特徴とするサスペンション装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載のサスペンション装置において、
   前記ばね上部のばね上加速度を検出するばね上加速度検出手段が設けられ、
   前記目標アクチュエータ力決定部は、前記ばね上加速度検出手段により検出されたばね上加速度を用いて前記ばね上部に作用させる力であるばね上制御出力を演算するばね上制御出力演算部を備え、前記要求アクチュエータ力と前記慣性力と前記ばね上制御出力演算部により演算されたばね上制御出力とを用いて前記目標アクチュエータ力を決定することを特徴とするサスペンション装置。

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