JP5664569B2 - 車両用サスペンションシステム - Google Patents

Description

本発明は、４つの車輪に対応して設けられた４つのショックアブソーバのうちの前方側の２輪と後方側の２輪とのいずれか一方に対応するもののみが減衰係数を変更する機構を有するものとされた車両に関し、特に、その車両に搭載される車両用サスペンションシステムに関する。

車両用のサスペンションシステムとして、ばね上部とばね下部との接近離間動作に対する減衰力の基準となる減衰係数を変更する減衰係数変更機構を有するショックアブソーバを各車輪の各々に対応して備えたサスペンションシステムが存在する。例えば、下記特許文献に記載のシステムは、ハウジング内におけるピストンの摺動に伴う作動液の流通に対して抵抗を付与するとともに、その付与する抵抗を変更することで減衰係数を変更可能な液圧式のショックアブソーバを、４つの車輪の各々に対応して設けたサスペンションシステムである。また、近年では、電磁モータの力に依拠してばね上部とばね下部とに対してそれらが接近・離間する方向の力を発生させる装置である電磁式のショックアブソーバを各車輪に対応して設けて、減衰力を制御可能とされることで減衰係数を変更可能なサスペンションシステムが検討されている。

特開平１１−４８７３４号公報 特開平１０−１００６３４号公報 特開平１１−７８４６５号公報

４つの車輪の全てに対応して減衰係数変更機構を有するショックアブソーバを備えさせた上記のようなサスペンションシステムを搭載した車両は、互いに背反する操安性と乗り心地との両者を向上させることが可能である。しかしながら、上記特許文献１に記載されたサスペンションシステム、つまり、４つの車輪の全てに対応して減衰係数変更機構を有する液圧式のショックアブソーバを設けたサスペンションシステムは、非常にコストが高くなってしまう。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、比較的安価に操安性と乗り心地との両者を向上させた車両を実現するための車両用サスペンションシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本車両用サスペンションシステムは、２つの前輪と２つの後輪との一方に対応して設けられた減衰係数変更機構を有する２つの減衰係数可変ショックアブソーバと、２つの前輪と２つの後輪との他方に対応して設けられた減衰係数を変更不可能な２つの減衰係数不変ショックアブソーバとを備え、車両の旋回時において、その旋回に伴う車体のロールを抑えるように、２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々を制御するように構成されるとともに、その制御において、車両の旋回の程度が設定された程度を越える場合に、２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限するように構成される。

旋回時の制御によって、車両の旋回に伴う車体のロールを抑制するために２つの減衰係数可変ショックアブソーバが発生させる減衰力を大きくすると、前後のロール剛性配分が変化してしまう。本項の態様によれば、車両の旋回の程度が高くなる場合に減衰力を制限するように構成され、前後のロール剛性配分が変化し過ぎないようにされるため、旋回時において車両が不安定となることが防止される。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。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、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、下記（１）項は、請求可能発明ではなく、請求可能発明の前提となる構成を示した項であり、（１）項を引用するそれ以降の各項が請求可能発明に相当する。種々の態様とされた請求可能発明のうち、（１）項，（１０）項，（１２）項を合わせたものが請求項１に相当し、その請求項１に（１３）項，（１４）項，（１５）項の発明特定事項を付加したものが請求項２に、請求項１または請求項２に（１６）項の発明特定事項を付加したものが請求項３に、請求項３に（１７）項の発明特定事項を付加したものが請求項４に、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに（１８）項の発明特定事項を付加したものが請求項５に、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに（２）項の発明特定事項を付加したものが請求項６に、それぞれ相当する。

（１）前方側に配置された２つの前輪と後方側に配置された２つの後輪とを有する車両に搭載される車両用サスペンションシステムであって、
前記２つの前輪と前記２つの後輪とのうちの一方側に配置された２つの車輪に対応して設けられ、それぞれが、自身に対応するばね上部とばね下部との接近離間動作に対する減衰力を発生させるとともに、自身が発生させる減衰力の大きさの基準となる減衰係数を変更する減衰係数変更機構を有する２つの減衰係数可変ショックアブソーバと、
前記２つの前輪と前記２つの後輪とのうちの他方側に配置された２つの車輪に対応して設けられ、それぞれが、自身に対応するばね上部とばね下部との接近離間動作に対する減衰力を発生させるとともに、前記減衰係数を変更不可能な２つの減衰係数不変ショックアブソーバと、
前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が有する前記減衰係数変更機構を制御する制御装置と
を備えた車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、先にも述べたように、請求可能発明の前提となる構成を示した態様である。本項に記載の「減衰係数可変ショックアブソーバ」は、その構造・構成が特に限定されない。つまり、本項に記載の「減衰係数変更機構」は、その構造・構成が特に限定されない。後に詳しく説明するが、その減衰係数可変ショックアブソーバには、例えば、作動液の流通に対して付与する抵抗の大きさを変更することで減衰係数を変更可能な液圧式ショックアブソーバや、電磁モータが発生させる力に依拠して任意の減衰力を発生可能とされることで減衰係数を変更可能な電磁式ショックアブソーバ等を採用することができる。なお、減衰係数可変ショックアブソーバは、減衰係数を連続的に変更可能なものであってもよく、減衰係数を段階的に設定された複数の値の間で変更可能なものであってもよい。なお、４つのショックアブソーバのうちの上記減衰係数不変ショックアブソーバは、当該車両を安価に構成するという観点からすれば、一般的な車両に広く採用されているコンベンショナルな液圧式ショックアブソーバとすることが望ましい。

（２）当該車両用サスペンションシステムが、
前記２つの前輪に対応するばね上共振周波数と前記２つの後輪に対応するばね上共振周波数とが互いに異なるように、それら２つの前輪および２つの後輪に対応して設けられた４つのサスペンションスプリングの各々のばね定数とそれら２つの前輪および２つの後輪の各々への分担荷重とが調整された車両に搭載され、
前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバが、前記２つの前輪と前記２つの後輪とのうちのばね上共振周波数が低くされた方の２つの車輪に対応して設けられ、
前記２つの減衰係数不変ショックアブソーバが、前記２つの前輪と前記２つの後輪とのうちのばね上共振周波数が高くされた方の２つの車輪に対応して設けられた(1)項に記載の車両用サスペンションシステム。

ばね上共振周波数ωは、下記の式に示すように、サスペンションスプリングのばね定数Ｋとばね上部の質量ｍ（対応する車輪が受け持つ車体の分担荷重を重力加速度で除したものである）とによって定まる。
ω＝（Ｋ／ｍ）^1/2
そのため、本項に記載の車両用サスペンションシステムが搭載される車両は、２つの前輪に対応するばね上共振周波数（以下、「前輪側ばね上共振周波数」という場合がある）と、２つの後輪に対応するばね上共振周波数（以下、「後輪側ばね上共振周波数」という場合がある）とが互いに異なるように、２つの前輪への分担荷重および前輪に対応するサスペンションスプリングのばね定数，２つの後輪への分担荷重および後輪に対応するサスペンションスプリングのばね定数が、それぞれ調整されている。なお、ばね上共振周波数が低いほど、路面の凹凸を通過した後などの車体の動作は大きくなり易い。

本項に記載の車両用サスペンションシステムは、２つの前輪と２つの後輪とのうちの、ばね上共振周波数が低くされた方の２つの車輪に対応する２つのショックアブソーバのみが、減衰係数を変更可能なものとされている。つまり、本項の車両用サスペンションシステムは、車体の前方側と後方側とのうちの、車体の挙動が大きくなる方のばね上部とばね下部との間の減衰力しか制御可能とされていない。そして、上記減衰係数可変ショックアブソーバが発生させる減衰力は、ばね上部とばね下部との間の相対動作がなければ働かない。つまり、車体の動作が大きくなる方のばね上部とばね下部との間の動作に対する減衰力（減衰係数）を制御する場合の方が、車体の動作が小さい方のばね上部とばね下部との間の動作に対する減衰力（減衰係数）を制御する場合に比較して、車体全体の挙動を抑えること（コントロールすること）が可能である。そして、車体の動作が大きい場合の方が小さい場合に比較して、ショックアブソーバが発生させる減衰力が車体の動作を抑える効果は大きい。したがって、本項の車両は、減衰係数可変ショックアブソーバは２つしか設けられていないが、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバによって、大きくなり易い方のばね上部の動作を抑えて、車体全体の挙動を効率的に抑えることが可能である。本項に記載の車両用サスペンションシステムは、４つのショックアブソーバのうちの２つもののみしか減衰係数変更機構を有していないため、比較的安価に、互いに背反する操安性と乗り心地との両者を向上させることが可能である。

（３）前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が、
(A)ばね上部とばね下部との一方に連結されて作動液を収容するハウジングと、(B)そのハウジング内を２つの作動液室に区画するとともにそのハウジング内を摺動可能なピストンと、(C)一端部が前記ピストンに連結され、他端部が前記ハウジングから延び出してばね上部とばね下部との他方に連結されるピストンロッドと、(D)前記ピストンに設けられ、そのピストンの摺動に伴う前記２つの作動液室間の作動液の流通を、その流通に対して抵抗を付与する状態で許容する作動液流通許容機構と、(E)その作動液流通許容機構が作動液の流通に対して付与する抵抗の大きさを変更することで減衰係数を変更するように構成されて前記減衰係数変更機構として機能する流通抵抗変更機構とを有する液圧式のショックアブソーバである(1)項または(2)項に記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、減衰係数可変ショックアブソーバが、液圧式のショックアブソーバに限定されている。

（４）前記２つの減衰係数不変ショックアブソーバの各々が、前記減衰係数を変更不可能な液圧式のショックアブソーバである(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、２つの減衰係数不変ショックアブソーバが、いわゆるコンベンショナルな液圧式のショックアブソーバとされている。つまり、一般的な車両に採用されている種々の構造・構成のショックアブソーバを採用可能である。

（５）前記制御装置が、
車体に生じている振動をそれぞれがその振動の一成分であるヒーブ振動成分とロール振動成分とピッチ振動成分とに分け、それらの振動成分の各々を前記４つの車輪の各々に対応する４つショックアブソーバに協調して減衰させるような制御規則に従って、それら４つのショックアブソーバの各々が発生させるべき減衰力である目標減衰力を決定し、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々の減衰係数が、その決定される目標減衰力に応じた値となるように、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が有する前記減衰係数変更機構を制御する通常減衰制御を実行する通常減衰制御実行部を有する(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、減衰係数変更機構の制御が具体化されている。本項の態様は、４つの車輪の各々に対応して４つの減衰係数可変ショックアブソーバを備えたサスペンションシステムに採用する制御を、当該システムの通常時の制御に適用した態様である。当該システムが搭載される車両は、減衰係数可変ショックアブソーバに対応するばね上部の動作が大きく、かつ、減衰係数不変ショックアブソーバに対応するばね上部の動作が小さくなるように構成されており、従来から構築されている上記のような制御をそのまま適用したとしても、車体の挙動を十分に抑えることが可能である。したがって、本項の態様によれば、４つのショックアブソーバのうちの２つのもののみが減衰係数を変更可能に構成された車両専用の制御を新たに構築する必要がないため、そのような車両を、比較的簡便に構成することが可能となる。

車体の振動は、例えば、車体の重心の上下方向の振動であるヒーブ振動成分と、車体の重心を通る前後方向の軸線回りの回転振動であるロール振動成分と、車体の重心を通る左右方向の軸線周りの回転振動であるピッチ振動成分とが合成したものと捉えることができる。本項に記載の「制御規則」は、例えば、それらヒーブ振動成分，ロール振動成分，ピッチ振動成分の各々を減衰させるために車体全体として必要な力の成分を決定し、それら力の成分の各々を４つのショックアブソーバに振り分け、それらをショックアブソーバごとに足し合わせて、４つショックアブソーバの各々の目標減衰力を決定する規則を採用することができる。また、例えば、後に詳しく説明するが、ヒーブ加速度，ロール加速度，ピッチ加速度の各々を制御出力としたフィードバック制御系を構築し、それら加速度を抑えるように目標減衰力を決定する制御規則を採用することができる。

（６）前記通常減衰制御実行部が、
前記制御規則として、上下方向の車体の加速度であるヒーブ加速度，前後方向の軸線回りの車体の角加速度であるロール加速度，左右方向の軸線回りの車体の角加速度であるピッチ加速度を制御出力とした状態フィードバック制御を行う制御則を用い、それらヒーブ加速度，ロール加速度，ピッチ加速度を抑えるように前記目標減衰力を決定するように構成された(5)項に記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、目標減衰力を決定するための制御規則が限定されている。本項に記載の制御規則として、例えば、制御入力としてショックアブソーバの減衰係数の非線形分を選定するとともに制御出力としてヒーブ加速度，ロール加速度，ピッチ加速度を選定したプラント（制御モデル）を想定し、そのプラントを対象に設計された制御系を用いることができる。その制御系は、例えば、制御対象の不確定な部分を外乱信号として扱ってプラントの不確かさの影響を抑制するＨ∞制御理論に従って構築することができる。ちなみに、そのＨ∞制御理論は、上記のプラントを対象に、制御出力から制御入力に適切なフィードバックを施すことで外乱入力から評価出力までの伝達関数のノルム（伝達関数を評価するためのもの）を小さくする設計手段である。

（７）前記制御規則が、非線形Ｈ∞制御理論に従うものである(6)項に記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、推進力を発生できない液圧式ショックアブソーバにおいても、目標減衰力が、その液圧式ショックアブソーバが発生可能な力の範囲で決定されるため、その目標減衰力を連続的に制御でき、優れた減衰性能を発揮するサスペンションシステムとなる。つまり、本項の態様は、減衰係数可変ショックアブソーバが、先に述べた、作動液の流通に対して付与する抵抗の大きさを変更することで減衰係数を変更可能な液圧式ショックアブソーバとされた態様に好適である。

（８）前記状態フィードバック制御を行う制御則が、
車体の上下方向の運動方程式，車体の前後方向の軸線回りの運動方程式，車体の左右方向の軸線回りの運動方程式に基づいて導出された状態方程式に基づいて構築された(6)項または(7)項に記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、ヒーブ加速度，ロール加速度，ピッチ加速度を制御出力としたプラントを定義する手法が具体化されている。

（９）前記通常減衰制御実行部が、
前記状態フィードバック制御において、前記４つの車輪の各々に対応する(a)ばね上部の上下方向の加速度であるばね上加速度と(b)ばね上部の上下方向の速度であるばね上速度と(c)ばね上部とばね下部との間の接近離間方向の相対変位量と(d)ばね上部とばね下部との間の接近離間方向の相対速度とを、状態量として用いるように構成された(6)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、減衰係数可変ショックアブソーバの制御に用いる入力値が限定されている。つまり、目標減衰力の決定に必要な指標が限定されてる。本項の態様においては、例えば、ばね上加速度は、ばね上部の上下方向の加速度である縦加速度を検出するセンサによって検出し、ばね上速度は、その検出結果を積分して取得するようにすることができる。また、相対変位量は、ばね上部とばね下部との接近・離間方向の距を検出するセンサによって検出し、相対速度は、その検出結果を微分して取得するようにすることができる。

（１０）前記制御装置が、
車両の旋回時において、その旋回に伴う車体のロールを抑えるように、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が有する前記減衰係数変更機構を制御する旋回時制御実行部を有する(1)項ないし(9)項のいずれか１つに記載の車両用サスペンションシステム。

車両の旋回時には、車体には、旋回に起因するロールモーメントが生じる。その車体のロールを抑えるべく、４つの車輪に対応して４つの減衰力可変ショックアブソーバが設けられたシステムにおいては、４つのショックアブソーバのすべてが、大きな減衰力を発生させるように、比較的大きな減衰係数とされるのが一般的である。本項に記載の「旋回時制御実行部」によって実行される旋回時制御には、旋回に伴う車体のロールを抑えるために、従来から用いられている種々の制御を採用すること、例えば、旋回に起因するロールモーメントを指標する値に応じた大きさの減衰力を発生させるような制御を採用することができる。

（１１）前記旋回時制御実行部が、
車体に生じる横加速度に基づいて、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させるべき減衰力である目標減衰力を決定し、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々の減衰係数がその決定される目標減衰力に応じた値となるように、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が有する前記減衰係数変更機構を制御するように構成された(10)項に記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載の態様は、旋回時制御実行部によって実行される制御を具体化した態様である。本項に記載の態様においては、旋回に起因するロールモーメントを指標するものとして横加速度を用い、その横加速度に応じた大きさの減衰力を発生させる。本項に記載の井「横加速度」は、センサにより実測した値を用いてもよく、車速とステアリング操作とに基づいて推定される値を用いてもよい。

（１２）前記旋回時制御実行部が、
車両の旋回の程度が設定された程度を超える場合に、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限し、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々の減衰係数がその制限した減衰力に応じた値となるように、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が有する前記減衰係数変更機構を制御する減衰力制限部を有する(10)項または(11)項に記載の車両用サスペンションシステム。

当該車両用サスペンションシステムにおいて、先に述べた旋回時制御が実行されると、前輪側と後輪側とのうちの減衰力可変ショックアブソーバが設けられた方のロール剛性が高められ、車両に設定された前後のロール剛性配分が崩れることになる。そして、車両の旋回の程度が設定された程度を越える場合、平たく言えば、例えば、比較的小さな半径での旋回や速い走行速度での旋回が行われる場合には、車体には比較的大きなロールモーメントが作用することになる。つまり、車両の旋回の程度が設定された程度を超え、減衰力可変ショックアブソーバが発生させる減衰力が大きくなるほど、前後のロール剛性配分の崩れも大きくなる。

本項に記載のサスペンションシステムは、車両の旋回の程度が設定された程度を超える場合、具体的には、例えば、較的小さな半径での旋回や速い走行速度での旋回が行われる場合、あるいは、そのよう旋回が行われることが予測されるような場合には、減衰力可変ショックアブソーバが発生させる減衰力を制限することで、前後のロール剛性配分の崩れが大きくならないようにされる。したがって、本項の態様によれば、旋回時において車両が不安定となることを防止できる。

なお、本項に記載の「車両の旋回の程度」は、例えば、旋回の激しさや厳しさ等を表す文言であり、車両の旋回の程度が設定された程度を超えるか否かは、旋回の激しさや厳しさ等を指標する種々の値、例えば、後に説明するステアリング操作部材の操作速度や操作位置，車体のヨーレート、および、車体に生じている横加速度等のうちの１以上のものを用いて判断することができる。また、本項に記載の態様は、減衰力可変ショックアブソーバが発生させる減衰力をある固定値までに限定する態様に限定されず、例えば、減衰係数をある固定値とすることで、ばね上部とばね下部との相対速度（ショックアブソーバのストローク速度）に応じて制限値が変化するような態様とすることもできる。また、車両の旋回の程度が設定された程度を超えた場合に、その車両の旋回の程度に応じて、制限値を変更するような態様とすることもできる。さらに、前後輪が同程度のロール剛性となるように、減衰力可変ショックアブソーバが発生させる減衰力を、減衰力不変ショックアブソーバが発生させる減衰力となるように、減衰力を制限するような態様とすることもできる。

（１３）前記減衰力制限部が、
ステアリング操作部材の操作速度が設定値を超える場合に、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限するように構成された(12)項に記載の車両用サスペンションシステム。

（１４）前記減衰力制限部が、
ステアリング操作部材が設定された位置を超えて操作される場合に、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限するように構成された(12)項または(13)項に記載の車両用サスペンションシステム。

（１５）前記減衰力制限部が、
車体のヨーレートが設定値を超える場合に、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限するように構成された(12)項ないし(14)項のいずれか１つに記載の車両用サスペンションシステム。

上記３つの項に記載の態様は、車両の旋回の程度を指標するものを具体化した態様であり、それぞれ、車両の旋回の程度を指標するものとして、ステアリング操作部材の操作速度，ステアリング操作部材の操作位置，ヨーレートを指標として用いた態様である。１つ目の態様は、操作速度に基づいて、例えば、緊急回避などの急旋回することを検出して、減衰力を制限することが可能である。また、２つ目の態様は、ステアリング操作部材の操作位置に基づいて、小さな半径で旋回することを検出して、減衰力を制限することが可能である。さらに、３つ目の態様は、車体のヨーレートに基づいて、旋回中の車両の状態を判断して、減衰力を制限することが可能である。

（１６）前記減衰力制限部が、
前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を、車体のヨーレートに応じた大きさに制限するように構成された(12)項ないし(15)項のいずれか１つに記載の車両用サスペンションシステム。

（１７）前記減衰力制限部が、
前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力が、前記ヨーレートが高い場合に、低い場合に比較して小さくなるように、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限するように構成された(16)項に記載の車両用サスペンションシステム。

上記２つの項に記載の態様は、減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力の制限値を、車体のヨーレートに基づいて変更する態様である。上記２つの項に記載の態様によれば、旋回中の車両の状態に応じて、適切な大きさの減衰力を発生させることが可能であり、旋回し始めた際には、減衰力可変ショックアブソーバの減衰力を高めて、回頭性を高めておき、その後、減衰力を制限して、旋回中の車両の安定性を優先させることが可能である。なお、後者の態様においては、減衰係数を、ヨーレートが閾値より高い場合と低い場合とで変更するようにして段階的に変化させてもよく、ヨーレートに応じて連続的に変化させてもよい。

（１８）前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバが、前記２つの後輪に対応して設けられ、
前記２つの減衰係数不変ショックアブソーバが、前記２つの前輪に対応して設けられた(1)項ないし(17)項に記載の車両用サスペンションシステム。

本項に記載のシステムが搭載された車両においては、車両の旋回に伴う車体のロールを抑制すべく、後輪に対応して設けられた２つの減衰係数可変ショックアブソーバが発生させる減衰力が大きくされると、後輪側のロール剛性が高くなる。つまり、本項に記載のシステムが搭載された車両は、旋回時にオーバステア傾向となり、スピンする虞がある。そのため、本項の態様に、旋回時制御実行部が減衰力制限部を有する態様を採用すれば、そのオーバーステアとなることを抑制することができるため、その旋回時制御実行部が減衰力制限部を有する態様が、本項の態様には、特に有効である。

請求可能発明の第１実施例である車両用サスペンションシステムの全体構成を示す模式図である。 図１に示す前輪に対応するサスペンション装置を示す正面断面図である。 図２に示すショックアブソーバを拡大して示す正面断面図である。 図１に示す後輪に対応するサスペンション装置を示す正面断面図である。 図４に示すショックアブソーバを拡大して示す正面断面図である。 図１に示す制御装置としてのサスペンション電子制御ユニットによって実行される非線形Ｈ∞制御理論に基づく通常減衰制御の制御ブロック図である。 ピッチ振動が生じる場合の一例として路面の凸所を前輪，後輪が順次通過する場合の概略図である。 路面の凸所を前輪，後輪が順次通過した際における前輪側のばね上部と後輪側のばね上部との変動を示した図である。 ばね上共振周波数と車体の挙動の大きさとの関係を示す図である。 車体のヨーレートと目標減衰力を制限するための補正係数との関係を示すグラフである。 請求可能発明の実施例である車両用サスペンションシステムの制御を司る制御装置であるサスペンション電子制御ユニットによって実行される減衰係数変更制御プログラムを表すフローチャートである。 図１１に示す減衰係数変更制御プログラムにおいて実行される旋回時制御サブルーチンを表すフローチャートである。 請求可能発明の実施例である車両用サスペンションシステムの制御を司る制御装置の機能を示すブロック図である。

以下、請求可能発明を実施するための形態としての実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。また、〔発明の態様〕の各項の説明に記載されている技術的事項を利用して、下記の実施例の変形例を構成することも可能である。

＜サスペンションシステムの構成＞
図１に、請求可能発明の実施例である車両用サスペンションシステム１０を模式的に示す。本車両用サスペンションシステム１０は、本システム１０が搭載される車両の四隅に配置された４つの車輪１２の各々に対応する独立懸架式の４つのサスペンション装置２０を含んで構成される。それらサスペンション装置２０の各々は、車輪１２を保持してばね下部の一部分を構成するサスペンションロアアーム２２と、車体に設けられてばね上部の一部分を構成するマウント部２４との間に、それらを連結するようにして配設されている。車輪１２，サスペンション装置２０は総称であり、４つの車輪のいずれに対応するものであるかを明確にする必要のある場合には、図に示すように、車輪位置を示す添え字として、左前輪，右前輪，左後輪，右後輪の各々に対応するものにＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲを付す場合がある。また、前輪側と後輪側とを区別する必要がある場合には、Ｆｒ，Ｒｒを付す場合がある。

上記のサスペンション装置２０の各々は、サスペンションスプリングとしてのコイルスプリング３０と、液圧式のショックアブソーバ３２とを有しており、それらが互いに並列的に、ロアアーム２２とマウント部２４との間に配設されている。ただし、後に詳しく説明するが、前輪１２ＦＲ，１２ＦＬに対応する２つのショックアブソーバ３２Ｆｒが、コンベンショナルなショックアブソーバ、つまり、減衰係数を変更不能な減衰係数不変ショックアブソーバであるのに対して、後輪１２ＲＲ，１２ＲＬに対応する２つのショックアブソーバ３２Ｒｒは、減衰係数を変更可能な構成の減衰係数可変ショックアブソーバである。以下に、それらショックアブソーバの構造を、前輪１２Ｆｒに対応するショックアブソーバ３２Ｆｒ（以下の説明において、「前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒ」と呼ぶ場合がある。），後輪１２Ｒｒに対応するショックアブソーバ３２Ｒｒ（以下の説明において、「後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒ」と呼ぶ場合がある。）の順に、詳しく説明する。

前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒの構造について、図２，３を参照しつつ、詳しく説明する。前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒは、図２に示すように、作動液を収容するハウジング４０と、そのハウジング４０に液密かつ摺動可能に嵌合されたピストン４２と、そのピストン４２に下端部が連結されて上端部がハウジング４０の上方から延び出すピストンロッド４４とを含んで構成されている。そして、ハウジング４０が、それの下端部に設けられたブシュ４６を介してロアアーム２２に連結され、ピストンロッド４４が、防振ゴムを有するアッパサポート４８を介してマウント部２４に連結される。ちなみに、ピストンロッド４４は、ハウジング４０の上部に設けられた蓋部５０を貫通しており、シール５２を介してその蓋部５０と摺接している。

ハウジング４０は、図３に示すように、外筒６０と内筒６２とを含んで構成され、それらの間にバッファ室６４が形成されている。上記ピストン４２は、その内筒６２の内側に嵌合されており、内筒６２の内部を、上室６６と下室６８とに区画している。そのピストン４２には、上室６６と下室６８とを接続する接続通路７０，７２が、同心状に複数個ずつ設けられている（図３には、２つずつが図示されている）。ピストン４２の下面には、弾性材製の円形をなす弁板７４が配設されており、その弁板７４によって、ピストン４２の内周側の接続通路７０が塞がれ、上室６６と下室６８との液圧差により弁板７４が撓められると上室６６から下室６８への作動液の流れが許容されるようになっている。また、ピストン４２の上面には、弾性材製の円形をなす２枚の弁板７６，７８が配設されており、その弁板７６，７８によって、それらに設けられた開口部によりピストン４２の内周側の接続通路７０が常時塞がれずに、ピストン４２の外周側の接続通路７２が塞がれ、上室６６と下室６８との液圧差により弁板７６が撓められると下室６８から上室６６への作動液の流れが許容されるようになっている。さらに、下室６８とバッファ室６４との間には、ピストン４２と同様の接続通路，弁板が設けられたベースバルブ体８０が設けられている。

なお、ハウジング４０には、その外周部に環状の下部リテーナ８２が設けられ、マウント部２４の下面側には、防振ゴムを介して、環状の上部リテーナ８４が付設されている。コイルスプリング３０は、それら下部リテーナ８２と上部リテーナ８４とによって、それらに挟まれる状態で支持されている。なお、ピストンロッド４４の上室６６に収容される部分の外周部には、環状部材８６が固定的に設けられており、その環状部材８６の上面に、環状の緩衝ゴム８８が貼着されている。また、ピストンロッド４４の上端部には、筒状の緩衝ゴム９０が附着されている。車体と車輪とが離間する方向（以下、「リバウンド方向」という場合がある）にある程度相対移動した場合には、ハウジング４０の蓋部５０の下面が緩衝ゴム８８に当接し、逆に、車体と車輪とが接近する方向（以下、「バウンド方向」という場合がある）にある程度相対移動した場合には、蓋部５０の上面が緩衝ゴム９０に当接するようになっている。つまり、前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒは、車体と車輪との接近・離間に対するストッパ、いわゆるバウンドストッパ、および、リバウンドストッパを有しているのである。

上記のような構造により、例えば、ロアアーム２２とマウント部２４とが離間し、ピストン４２がハウジング４０に対して上方に移動させられる場合には、上室６６の液圧が高くなる。そのため、上室６６の作動液の一部が、接続通路７０を通って下室６８へ流れるとともに、バッファ室６４の作動液の一部がベースバルブ体８０の接続通路を通って下室６８へ流入することになる。逆に、ロアアーム２２とマウント部２４とが接近し、ピストン４２がハウジング４０に対して下方に移動させられる場合には、下室６８の液圧が高くなる。そのため、下室６８の作動液の一部が、接続通路７２を通って上室６６へ流れるとともに、ベースバルブ体８０の接続通路を通ってバッファ室６４へ流出することになる。そして、それらの場合の作動液の流通に対して抵抗力が付与され、ピストン４２とハウジング４０との相対移動に対して抵抗力が付与されるのである。つまり、前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒは、ばね上部とばね下部と接近離間動作に対して減衰力を発生させる構造とされている。なお、前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒにおいては、ばね上部とばね下部との接近離間動作の速度がある速度より大きくなると、減衰係数が、作動液が通過する通路の断面積に応じた値、つまり、固定的な値となっている。

次いで、後輪１２Ｒｒに対応するショックアブソーバ３２Ｒｒの構造について、図４，５を参照しつつ、詳しく説明する。なお、その後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒは、前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒと同様に、液圧式のショックアブソーバであり、その前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒと同じ構成要素については、同じ符号を用いて対応するものであることを示し、それらの説明は省略するあるいは簡略に行うものとする。

後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒは、前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒと同様に、ハウジング１００と、ピストン１０２と、ピストンロッド１０４とを含んで構成され、それらハウジング１００とピストン１０２との相対移動に対して抵抗力が付与される構造、つまり、ばね上部とばね下部と接近離間動作に対して減衰力を発生させる構造とされている。

ただし、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒは、先にも述べたように、減衰係数変更機構１１０を有してる。その減衰係数変更機構１１０は、回転型の電磁モータ１２０（以下、単に「モータ１２０」という場合がある）と、軸線方向に移動可能な調整ロッド１２２と、モータ１２０の回転動作を調整ロッド１２２の軸線方向の動作に変換する動作変換機構１２４とを含んで構成される。そのモータ１２０は、モータケース１２６に収容され、そのモータケース１２６が、それの外周部において、防振ゴムを含んで構成されるアッパサポート１２８を介してマウント部２４に連結されている。前述のピストンロッド１０４は、それの上端部において、モータケース１２６に固定されることで、そのモータケース１２６を介してマウント部２４に連結されている。ピストンロッド１０４には、軸線方向に延びる貫通穴１３０が形成されており、調整ロッド１２２が、その貫通穴１２０に挿入され、軸線方向に移動可能とされている。調整ロッド１２２は、それの上端部において、動作変換機構１２４を介してモータ１２０に連結され、モータ１２０の回転駆動に伴って、軸線方向に移動させられるようになっている。

図５に示すように、ピストンロッド１０４の貫通穴１３０は、段付き形状を成し、上部が大径部１３２、下部が小径部１３４とされる。その大径部１３２は、接続通路１３６によって上室６６に開口し、小径部１３４は下室６８に開口しており、上室６６と下室６８とが連通させられている。一方、調整ロッド１２２は、下端部１３８を除く部分の外径が、大径部１３２の内径より小さく、かつ、小径部１３４の内径より大きくされている。調整ロッド１２２の下端部１３８は、下方に向かうほど外径が小さくなる円錐形状とされており、小径部１３４に進入可能とされている。なお、貫通穴１３０の接続通路１３６が接続された部分より上方にシール１４０が設けられ、貫通穴１３０の内周面と調整ロッド１２２の外周面との間の液密が保たれている。

そして、調整ロッド１２２は、モータ１２０の作動によって軸線方向に移動可能とされており、貫通穴１３０のクリアランス１５０の大きさ（断面積）を変化させることが可能となっている。作動液がそのクリアランス１５０を通過する際には、上述のように、ピストン１０２の上下方向への動作に対する抵抗力が付与されるが、その抵抗力の大きさは、クリアランス１５０の大きさに応じて変化する。したがって、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒは、モータ１２０の作動により調整ロッド１２２を軸線方向に移動させて、そのクリアランス１５０を変更することで、ばね上部とばね下部との接近・離間動作に対する減衰特性、つまり、減衰係数を変更することが可能な構造とされている。より詳しく言えば、モータ１２０が、それの回転角度が後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの有すべき減衰係数に応じた回転角度となるように制御され、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの減衰係数が変更されるようになっている。

また、本車両１０は、前輪Ｆｒに対応するばね上共振周波数ω_Frと、後輪Ｒｒに対応するばね上共振周波数数ω_Rrとが、互いに異なるように構成されている。詳しくは、対応するショックアブソーバ３２が減衰係数変更機構１１０を有するものとされた後輪に対応するばね上共振周波数ω_Rrが、前輪側のばね上共振周波数ω_Frより低くされている。ばね上共振周波数ωは、下記の式に示すように、サスペンションスプリング３０のばね定数Ｋとばね上部の質量ｍ（対応する車輪が受け持つ車体の分担荷重Ｗを重力加速度ｇで除したものである）とによって定まる。
ω＝（Ｋ／ｍ）^1/2
そのため、本車両１０は、後輪側ばね上共振周波数ω_Rrが、前輪側ばね上共振周波数ω_Frより低くなるように、前輪Ｆｒへの分担荷重および前輪側のサスペンション装置２０が有するコイルスプリング３０Ｆｒのばね定数Ｋ_Fr、後輪Ｒｒへの分担荷重および後輪側のサスペンション装置２０が有するコイルスプリング３０Ｒｒのばね定数Ｋ_Rrが、それぞれ調整されている。具体的には、設計された車体から定まる前輪Ｆｒへの分担荷重に基づいて、前輪側ばね上共振周波数ω_Frが1.2Ｈｚとなるように前輪側スプリング３０Ｆｒのばね定数Ｋ_Frが定められるとともに、後輪Ｒｒへの分担荷重に基づいて、後輪側ばね上共振周波数ω_Rrが1.0Ｈｚとなるように後輪側スプリング３０Ｒｒのばね定数Ｋ_Rrが定められている。

本車両用サスペンションシステム１０は、制御装置としてのサスペンション電子制御ユニット２００（以下、「ＥＣＵ２００」という場合がある）によって、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの各々が有する減衰係数変更機構１１０の制御が行われる。ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成されたものである。そのＥＣＵ２００には、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの各々が有するモータ１２０に対応して設けられて、それぞれが、対応するモータ１２０の駆動回路として機能する２つのインバータ［ＩＮＶ］２０２が接続されている。それらインバータ２０２は、コンバータ［ＣＯＮＶ］２０４を介してバッテリ［ＢＡＴ］２０６に接続されており、各ショックアブソーバ３２Ｒｒのモータ１２０には、そのコンバータ２０４とバッテリ２０６とを含んで構成される電源から電力が供給される。

本サスペンションシステム１０が搭載される車両には、車体に発生する前後加速度を検出する前後加速度センサ［Ｇｘ］２２０、車体に発生する横加速度を検出する横加速度センサ［Ｇｙ］２２２，右前輪１２ＦＲおよび左前輪１２ＦＬに対応する車体の各マウント部２４と車体の２つの後輪１２Ｒｒの中央に位置する部分の縦加速度（上下加速度）を検出する３つの縦加速度センサ［Ｇｚ］２２４，各車輪１２についてのばね上部とばね下部との距離（ショックアブソーバ３２の伸縮した量であるため、以下、「ストローク」という場合がある）を検出するための４つのストロークセンサ［Ｓｔ］２２６，ステアリングホイールの操作角を検出する操作角センサ［θ］２２８，車両走行速度（以下、「車速」と略す場合がある）を検出する車速センサ［ｖ］２３０，車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ［γ］２３２等が設けられており、それらセンサは、ＥＣＵ２００のコンピュータに接続されている。ＥＣＵ２００は、それらのスイッチ，センサからの信号に基づいて、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの作動の制御を行うものとされている。また、ＥＣＵ２００のコンピュータが備えるＲＯＭには、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの制御に関するプログラム，各種のデータ等が記憶されている。

＜サスペンションシステムの通常時（直進時）の制御＞
本サスペンションシステム１０において、通常時に実行される制御である通常減衰制御は、非線形Ｈ∞制御理論（例えば、特許第３７８７０３８号公報に記載されているもの）に基づく制御則に従った制御であり、その非線形Ｈ∞制御理論については既に公知のものであるため、簡便に説明するものとする。その非線形Ｈ∞制御理論に基づく通常減衰制御のブロック図を、図６に示す。その図６に示すように、通常減衰制御においては、まず、４つのストロークセンサ２２６の各々から４つのショックアブソーバ３２の各々のストローク量Ｓｔが取得され、その検出されたストロークＳｔから４つのショックアブソーバ３２の各々のストローク速度Ｖstが演算される。また、３つの縦加速度センサ２２４によって検出された３つのばね上縦加速度が、４つの車輪１２の各々に対応するばね上部のばね上縦加速度Ｇｚに換算され、その換算された４つの車輪１２の各々に対応するばね上縦加速度Ｇｚから、それら４つの車輪１２の各々に対応するばね上部のばね上絶対速度Ｖｂが演算される。

通常減衰制御に用いられる非線形Ｈ∞制御理論に基づく制御則は、ＥＣＵ２００のコンピュータに記憶されている。その制御則は、平たく言えば、車体に生じている振動を、それぞれが振動の一成分である車体の重心位置の上下方向の振動であるヒーブ振動，車体の重心を通る前後方向の軸線回りの回転振動であるロール振動，車体の重心を通る左右方向の軸線回りの回転振動であるピッチ振動とに分け、それらの振動成分の各々を４つのショックアブソーバ３２に協調して減衰させるような制御則である。そして、上記の４つのショックアブソーバ３２の各々に対応するストローク量Ｓｔおよびストローク速度Ｖst，４つの車輪１２の各々に対応するばね上縦加速度Ｇｚおよびばね上絶対速度Ｖｂを入力として、その非線形Ｈ∞制御理論に基づく制御則に従って、４つのショックアブソーバ３２の各々に発生させるべき減衰力である目標減衰力Ｆ^*が演算される。

本サスペンションシステム１０において、ストローク速度に対する減衰力を変更可能なショックアブソーバは、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒのみであるが、その後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの各々は、上述のように演算された目標減衰力Ｆ^*のうちの自身に対応するものに基づいて制御される。詳しくは、ＥＣＵ２００が、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの各々が有する減衰係数変更機構１１０を制御すべく、その各々に対応する目標減衰力Ｆ^*をその各々に対応するストローク速度Ｖstで除して目標減衰係数Ｃ^*を決定し、その目標減衰係数Ｃ^*となるように、減衰係数変更機構１１０のモータ１２０を制御するのである。つまり、本サスペンションシステム１０は、４つの車輪に対応して設けられた４つのショックアブソーバに対して実行するべき制御を、減衰係数変更機構１１０を有する後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒにのみ行う構成とされている。

ちなみに、上記の非線形Ｈ∞制御理論に基づく制御則について説明する。まず、非線形Ｈ∞制御理論では、制御入力，外乱入力，制御入力，制御出力の４つの入出力を持つ制御モデルである一般化プラントを想定する。本サスペンションシステム１０においては、その一般化プラントを想定する際に、車体の重心位置の上下方向の運動に関する運動方程式，車体の重心を通る前後方向の軸線回りの回転運動に関する運動方程式，車体の重心を通る左右方向の軸線回りの回転運動に関する運動方程式が用いられる。それら運動方程式は、それぞれ、車体の重心位置の上下方向の加速度（ヒーブ加速度），車体の重心を通る前後方向の軸線回りの角加速度（ロール角加速度），車体の重心を通る左右方向の軸線回りの角加速度（ピッチ角加速度）と、上述のように得られたストローク量Ｓｔ，ストローク速度Ｖst，ばね上縦加速度Ｇｚ，ばね上絶対速度Ｖｂとの関係を示すものとなっている。そして、それら運動方程式が、状態空間表現され、状態方程式および出力方程式が導出される。そして、ストローク量Ｓｔ，ストローク速度Ｖst，ばね上縦加速度Ｇｚ，ばね上絶対速度Ｖｂが状態量として用いられ、ヒーブ加速度，ロール角加速度，ピッチ角加速度が制御出力（測定出力）として選定されている。また、それらヒーブ加速度，ロール角加速度，ピッチ角加速度に周波数重みである重み関数（7.0Ｈｚのローパスフィルタである）をかけたものが評価出力として選定されるとともに、制御入力（減衰係数の非線形分）にも重み関数がかけられ、一般化プラントが定義されている。次いで、リカッチ方程式を満たす解が演算され、その演算された解に基づいて、制御入力である減衰係数の非線形分が演算される。なお、その減衰係数の非線形分の演算の際には、ヒーブ振動，ロール振動，ピッチ振動のいずれの減衰を優先させるかを定めるために、それらヒーブ振動，ロール振動，ピッチ振動の各々に対してゲイン（重み）が設定されており、それらのゲインが用いられるようになっている。

簡単に言えば、状態量であるストローク量Ｓｔ，ストローク速度Ｖst，ばね上縦加速度Ｇｚ，ばね上絶対速度Ｖｂに基づいて、制御出力であるヒーブ加速度，ロール角加速度，ピッチ角加速度が演算され、それらヒーブ加速度，ロール角加速度，ピッチ角加速度を０とするように、制御入力である減衰係数の非線形分が演算されるのである。その演算された減衰係数の非線形分に基づいて、目標減衰力Ｆ^*が演算されるようになっている。

＜本システムが搭載される車両の特徴＞
図７に示すように、路面の凸所を前側二輪，後側二輪が順次通過する場合に、車体に生じる振動を考える。その場合、前輪側のばね上部および後輪側のばね上部は、それぞれが下記の式から求まる周波数（減衰振動周波数ω_d）の減衰振動が生じる。
ω_d＝(１−ζ²)^1/2・ω （減衰比ζ＜１の場合）
ここで、減衰比ζ＝Ｃ／Ｃ_C，臨界減衰係数Ｃ_C＝２・(ｍ・ｋ)^1/2，ショックアブソーバの減衰係数Ｃである。なお、一般的な車両においては、路面の凸所や凹所を車輪が通過する際の振動が、１周期強で収束するように設定される。そして、前輪側の減衰振動周波数および後輪側の減衰振動周波数が、ほぼ同程度であれば、図８に示すように、前輪側，後輪側の順でばね上部の変位が最大値に達し、その順で振動が収束することになる。それに対して、一般的な車両は、後輪側のばね上共振周波数ω_Rrが前輪側の共振周波数ω_Frより高くされている。つまり、一般的な車両は、前輪側の振動と後輪側の振動とのリバウンド方向の変位が最大となるタイミングを合わせ、車体にピッチ振動が生じにくくされている。

一方、本サスペンションシステム１０が搭載された車両は、先にも述べたように、後輪側のばね上共振周波数ω_Rrが前輪側の共振周波数ω_Frより低くされている。つまり、本車両は、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒを制御せずにそれらの各々の減衰係数を基準となる減衰係数に固定した状態で路面の凸所を通過する場合、前輪側の振動と後輪側の振動とのリバウンド方向の変位が最大となるタイミングがずれるため、車体にピッチが生じやすいものとなっている。図９に示すように、ばね上共振周波数が低いほど、車体の挙動は大きくなり易い。つまり、本車両は、前輪側のばね上部の挙動が比較的小さいのに対して、後輪側のばね上部の挙動が比較的大きくなる。そして、本サスペンションシステム１０は、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒのみが減衰係数変更機構１１０を有しており、その後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒのみを制御して、後輪側のばね上部の比較的大きな動作に対する減衰力を制御することで、車体全体の挙動を効率的に抑えることが可能である。また、本サスペンションシステム１０においては、４つの車輪の各々に対応して４つの減衰係数を変更可能なショックアブソーバを設けた車両において実行するべき制御を用いており、本車両専用の制御系を新たに構築することなく、車体の挙動を抑制する効果が得られるのである。

なお、本サスペンションシステム１０は、後輪側のばね上共振周波数ω_Rrが前輪側の共振周波数ω_Frより低くされて、２つの前輪１２Ｆｒと２つの後輪１２Ｒｒとのうちのばね上共振周波数が低くされた方の車輪である２つの後輪１２Ｒｒに対応するショックアブソーバ３２Ｒｒのみが減衰係数を変更可能とされているが、減衰係数を変更可能なショックアブソーバは、前輪１２Ｆｒと後輪１２Ｒｒとのうちのばね上共振周波数が低くされた方の２つの車輪に対応して設ければよい。つまり、後輪側のばね上共振周波数ω_Rrが前輪側の共振周波数ω_Frより高くされた一般的な車両には、前輪１２Ｆｒの各々に対応して減衰係数を変更可能なショックアブソーバを設けることが可能である。しかしながら、車両には、エンジンが前方側に配置された車両が多く、そのような車両において、前輪側のばね上部の重量は、乗員や積載物の影響は小さく、あまり変動することはない。それに対して、後輪側のばね上部の重量は、乗員や積載物によって大きく変動する。本実施例のサスペンションシステム１０が搭載された車両は、後輪側のばね上部の重量が変動しても、その後輪１２Ｒｒに対応して減衰係数を変更可能なショックアブソーバが設けられているため、前輪１２Ｆｒに対応して減衰係数を変更可能なショックアブソーバを設けた上記のような構成の車両に比較して、車体挙動を効率的に抑えることが可能である。したがって、本サスペンションシステム１０は、減衰係数を変更可能なショックアブソーバを全ての車輪に設けていないため、比較的安価に、互いに背反する操安性と乗り心地との両者を向上させることが可能である。

＜旋回時制御＞
次いで、車両が旋回する場合には、上記の通常減衰制御から、車両旋回時の制御である旋回時制御に切り換えられる。その旋回時制御では、車両の旋回に伴う車体のロールを抑えるべく、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの各々が有する減衰係数変更機構１１０が制御される。ＥＣＵ２００は、まず、操作角センサ２２８によって検出されたステアリングホイールの操作角θが設定値θ₀を超え、かつ、横加速度センサ２２２によって検出された横加速度Ｇｙｒが設定値Ｇｙ₀を超えた場合に、車両が旋回状態にあると判断し、通常減衰制御から旋回時制御に切り換える。旋回時制御は、ショックアブソーバ３２が発生させる減衰力を大きくすることで、車体のロール速度を抑える制御である。具体的に言えば、ＥＣＵ２００は、車体が受けるロールモーメントを指標する横加速度として、ステアリングホイールの操作角θと車速ｖとに基づいて推定された推定横加速度Ｇｙｃと、横加速度センサ２２２によって実測された実横加速度Ｇｙｒとに基づいて、制御に利用される横加速度である制御横加速度Ｇｙ^*が、次式に従って決定される。
Ｇｙ^*＝Ｋ₁・Ｇｙｃ＋Ｋ₂・Ｇｙｒ （Ｋ₁，Ｋ₂：ゲイン）
そのように決定された制御横加速度Ｇｙ^*に基づいて、目標減衰力Ｆ^*が、次式に従って決定される。
Ｆ^*＝Ｋ₃・Ｇｙ^* （Ｋ₃：ゲイン）
次いで、ＥＣＵ２００は、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの各々が有する減衰係数変更機構１１０を制御すべく、その各々に対応する目標減衰力Ｆ^*をその各々に対応するストローク速度Ｖstで除して目標減衰係数Ｃ^*を決定し、その目標減衰係数Ｃ^*となるように、減衰係数変更機構１１０のモータ１２０を制御するのである。

本サスペンションシステム１０は、後輪１２Ｒｒに対応するショックアブソーバ３２Ｒｒしか制御できないため、その後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒが発生させる減衰力が大きくなるほど、前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒが発生させる減衰力との差が大きくなる。つまり、前輪１２Ｆｒ側のロール剛性に比較して、後輪１２Ｒｒ側のロール剛性が高くなる。そして、前後のロール剛性配分が後輪１２Ｒｒ寄りとなると、旋回中の車両がオーバーステア傾向となってしまい、スピン等が生じる虞がある。そこで、本サスペンションシステム１０においては、ＥＣＵ２００が、旋回時制御中において、その車両の旋回の程度が設定された程度を越えた場合に、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒが発生させる減衰力を制限するようになっている。

具体的には、ＥＣＵ２００は、旋回の程度を指標するものとして、ステアリングホイールの操作量θ，ステアリングホイールの操作速度δ，ヨーレートγを用い、それら操作量θ，操作速度δ，ヨーレートγのうちの少なくとも１つが、それぞれに対応する設定値であるθ₁，δ₁，γ₁を超えた場合に、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒが発生させる減衰力を制限するようになっている。

詳しくは、まず、ＥＣＵ２００は、操作角センサ２２８の検出値からステアリングホイールの操作角θおよび操作速度δを取得する。その操作角θが設定値θ₁を超えた場合、あるいは、操作速度δが設定値δ₁を超えた場合には、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの減衰係数が固定値である基準減衰係数Ｃ₀となるように、減衰係数変更機構１１０が制御される。その基準減衰係数Ｃ₀は、前輪側ショックアブソーバ３２Ｆｒに設定された減衰係数Ｃ_Frに対して、前後のロール剛性配分が設定された値となるように、設定されている。つまり、この場合には、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒが発生させる減衰力が、ストローク速度Ｖstに応じて定まる制限値以下とされることになる。

操作角θが設定値θ₁を超えておらず、かつ、操作速度δが設定値δ₁を超えていない場合には、ＥＣＵ２００は、次に、ヨーレートセンサ２３２から車体のヨーレートγを取得する。ＥＣＵ２００は、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒが発生させる減衰力を、そのヨーレートγに基づいて制限する。具体的には、ヨーレートγに応じた補正係数αを取得し、その補正係数αを、横加速度に基づいて決定された前述の目標減衰力Ｆ^*に乗じて、減衰力を制限する。
Ｆ’＝α・Ｆ^*
なお、補正係数αは、図１０に示すヨーレートγと補正係数αとの関係を示すマップデータが、コンピュータに格納されており、そのマップデータを参照して決定される。補正係数αは、その図１０に示すように、設定値γ₁までは1.0とされており、設定値γ₁を超えてヨーレートγが大きくなるほど、小さな値とされる。つまり、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒが発生させる減衰力は、ヨーレートγが設定値γ₁以下の場合には制限されず、ヨーレートγが設定値γ₁を超えて大きくなるほど、小さくされるようになっている。そのことにより、本サスペンションシステム１０によれば、旋回し始めた際には、減衰力を制限せずに回頭性を高め、その後、車体のロールが大きくなるにつれて、減衰力を制限する程度が徐々に大きくされ、旋回中の車両の安定性を維持することが可能である。

＜制御プログラム＞
前述のような後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの各々が有する減衰係数変更機構１１０の制御は、図１１にフローチャートを示す減衰係数変更制御プログラムが、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされている間、短い時間間隔（例えば、数μsec〜数十μsec）をおいてＥＣＵ２００により繰り返し実行されることによって行われる。以下に、その制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。

この減衰係数変更制御プログラムでは、まず、ステップ１（以下、ステップを「Ｓ」と略す）において、４つのストロークセンサ２２６，操作角センサ２２８，横加速度センサ２２２の検出値が取得される。次いで、Ｓ２において、４つのストロークセンサ２２６の検出値から、４つのショックアブソーバ３２に対応するストローク量Ｓｔ，ストローク速度Ｖstが演算される。続いて、Ｓ３において、車両が旋回状態にあるか否か、具体的には、ステアリングホイールの操作角θが設定値θ₀を超え、かつ、横加速度Ｇｙｒが設定値Ｇｙ₀を超えたか否かが判定される。車両が旋回状態にない、つまり、直進している場合には、Ｓ４以下の通常減衰制御が実行され、操作角θが設定値θ₀を超え、かつ、横加速度Ｇｙｒが設定値Ｇｙ₀を超えた場合には、Ｓ９の旋回時制御が実行される。

Ｓ４以下の通常減衰制御では、まず、Ｓ４において、３つの縦加速度センサ２２４の検出値が取得され、Ｓ５において、それらの検出値から、４つの車輪１２に対応するばね上部の縦加速度Ｇｚ，ばね上速度Ｖｂが演算される。次いで、Ｓ６において、それらストローク量Ｓｔ，ストローク速度Ｖst，縦加速度Ｇｚ，ばね上速度Ｖｂに基づいて、先に述べた運動方程式を利用して、ヒーブ加速度Ｇ_H，ロール加速度Ｇ_R，ピッチ加速度Ｇ_Pが演算され、Ｓ７において、図６を参照して詳しく説明した非線形Ｈ∞制御理論に基づく制御規則に従って、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒの目標減衰力Ｆ^*が決定される。そして、Ｓ８において、その目標減衰力Ｆ^*とストローク速度Ｖstとに基づいて、目標減衰係数Ｃ^*が決定される。

一方、Ｓ９の旋回時制御は、図１２にフローチャートを示す旋回時制御サブルーチンが実行されることによって行われる。その旋回時制御サブルーチンでは、まず、Ｓ１１において、ステアリングホイールの操作速度δが設定値δ₁を超えているか否かが判定され、Ｓ１２において、ステアリングホイールの操作角θが設定値θ₁を超えているかが判定される。それら操作速度δ，操作角θのいずれかが、それぞれの設定値δ₁，θ₁を超えている場合には、車両の旋回の程度が高くなっていると判断し、後輪側ショックアブソーバ３２Ｒｒが発生させる減衰力を制限すべく、目標減衰係数Ｃ^*を基準減衰係数Ｃ₀とする。

また、操作速度δ，操作角θのいずれもが、それぞれの設定値δ₁，θ₁を超えていない場合には、Ｓ１４において、前述の制御加速度Ｇｙ^*が演算される。次いで、Ｓ１５において、ヨーレートセンサ２３２から車体の実際のヨーレートγが取得され、続くＳ１６において、そのヨーレートγに基づいて、図１０のマップデータを参照して補正係数αが決定される。そして、それら制御横加速度Ｇｙ^*および補正係数αに基づいて目標減衰力Ｆ^*（＝α・Ｋ₃・Ｇｙ^*）が決定され、Ｓ１８において、その目標減衰力Ｆ^*とストローク速度Ｖstとに基づいて、目標減衰係数Ｃ^*が決定される。

通常減衰制御あるいは旋回時制御において目標減衰係数Ｃ^*が決定されれば、減衰係数変更制御プログラムのＳ１０において、減衰係数変更機構１１０のモータ１２０を制御するための制御信号が送信される。以上で、減衰係数変更制御プログラムの１回の実行が終了する。

＜制御装置の機能構成＞
上述したような制御を実行して制御装置として機能するＥＣＵ２００は、前述した各種の処理を実行する各種の機能部を有していると考えることができる。詳しく言えば、図１３に示すように、ＥＣＵ２００は、減衰係数変更制御プログラムのＳ６〜Ｓ８を実行して、車体に生じている振動をヒーブ振動成分とロール振動成分とピッチ振動成分とに分け、それらの振動成分の各々を４つの車輪１２の各々に対応する４つショックアブソーバに協調して減衰させるような制御規則に従って、それら４つのショックアブソーバの各々の目標減衰力Ｆ^*を決定し、２つの減衰係数可変ショックアブソーバ３２Ｒｒの減衰係数が、その目標減衰力に応じた値となるように減衰係数変更機構１１０を制御する通常減衰制御実行部２５０を有している。また、ＥＣＵ２００は、旋回時制御サブルーチンを実行して、旋回に伴う車体のロールを抑えるように２つの減衰係数可変ショックアブソーバ３２Ｒｒの減衰係数変更機構１１０を制御する旋回時制御実行部２５２を有している。さらに、ＥＣＵ２００は、減衰係数変更制御プログラムのＳ３を実行して、通常減衰制御と旋回時制御とを切り換える制御切換部２５４を有している。そして、旋回時制御実行部２５２は、Ｓ１１〜Ｓ１３，Ｓ１５〜Ｓ１７を実行して、車両の旋回の程度が設定された程度を越える場合に、２つの減衰係数可変ショックアブソーバ３２Ｒｒが発生させる減衰力を制限する減衰力制限部２５６を有するものとなっている。

１０：車両 １２ＦＲ：右前輪 １２ＦＬ：左前輪 １２ＲＲ：右後輪 １２ＲＬ：左後輪 ２０：サスペンション装置 ２２：サスペンションロアアーム〔ばね下部〕 ２４：マウント部〔ばね上部〕 ３０：コイルスプリング〔サスペンションスプリング〕 ３２Ｆｒ：前輪側ショックアブソーバ〔減衰力不変ショックアブソーバ〕 ３２Ｒｒ：後輪側ショックアブソーバ〔減衰力可変ショックアブソーバ〕 ４０：ハウジング ４２：ピストン ４４：ピストンロッド １００：ハウジング １０２：ピストン １０４：ピストンロッド １１０：減衰係数変更機構 １２０：電磁モータ １５０：クリアランス ２００：サスペンション電子制御ユニット［サスペンションＥＣＵ］〔制御装置〕 ２２０：前後加速度センサ［Ｇｘ］ ２２２：横加速度センサ［Ｇｙ］ ２２４：縦加速度センサ［Ｇｚ］ ２２６：ストロークセンサ［Ｓｔ］ ２２８：操作角センサ［θ］ ２３２：ヨーレートセンサ［γ］ ２５０：通常減衰制御実行部 ２５２：旋回時制御御実行部 ２５４：制御切換部 ２５６：減衰力制限部

ω_Fr：前輪側ばね上共振周波数 ω_Rr：後輪側ばね上共振周波数 Ｋ_Fr：前輪側ばね定数 Ｋ_Rr：後輪側ばね定数 Ｓｔ：ストローク量 Ｖst：ストローク速度 Ｇｚばね上縦加速度 Ｖｂ：ばね上絶対速度 Ｆ^*：目標減衰力 Ｃ^*：目標減衰係数 Ｃ₀：基準減衰係数 θ：ステアリング操作角 θ₀：設定値（制御切換） θ₁：設定値（減衰力制限） Ｇｙ：横加速度 Ｇｙ₀：設定値 Ｇｙｒ：実横加速度 Ｇｙ^*：制御横加速度 δ：ステアリング操作速度 δ₁：設定値 γ：ヨーレート γ₁：設定値 α：補正係数

Claims (6)

1. ２つの前輪と２つの後輪とを有する車両に搭載される車両用サスペンションシステムであって、
   前記２つの前輪と前記２つの後輪との一方に対応して設けられ、それぞれが、自身に対応するばね上部とばね下部との接近離間動作に対する減衰力を発生させるとともに、自身が発生させる減衰力の大きさの基準となる減衰係数を変更する減衰係数変更機構を有する２つの減衰係数可変ショックアブソーバと、
   前記２つの前輪と前記２つの後輪とのうちの他方に対応して設けられ、それぞれが、自身に対応するばね上部とばね下部との接近離間動作に対する減衰力を発生させるとともに、前記減衰係数を変更不可能な２つの減衰係数不変ショックアブソーバと、
   前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が有する前記減衰係数変更機構を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置が、
   車両の旋回時において、その旋回に伴う車体のロールを抑えるように、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が有する前記減衰係数変更機構を制御する旋回時制御実行部を有し、
   その旋回時制御実行部が、
   車両の旋回の程度が設定された程度を超える場合に、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限し、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々の減衰係数がその制限した減衰力に応じた値となるように、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が有する前記減衰係数変更機構を制御する減衰力制限部を有することを特徴とする車両用サスペンションシステム。
2. 前記減衰力制限部が、
   ステアリング操作部材の操作速度が設定値を超える場合，ステアリング操作部材が設定された位置を超えて操作される場合，車体のヨーレートが設定値を超える場合の少なくとも１つを満たす場合に、前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限するように構成された請求項１に記載の車両用サスペンションシステム。
3. 前記減衰力制限部が、
   前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を、車体のヨーレートに応じた大きさに制限するように構成された請求項１または請求項２に記載の車両用サスペンションシステム。
4. 前記減衰力制限部が、
   前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力が、前記ヨーレートが高い場合に、低い場合に比較して小さくなるように、それら２つの減衰係数可変ショックアブソーバの各々が発生させる減衰力を制限するように構成された請求項３に記載の車両用サスペンションシステム。
5. 前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバが、前記２つの後輪に対応して設けられ、
   前記２つの減衰係数不変ショックアブソーバが、前記２つの前輪に対応して設けられた請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の車両用サスペンションシステム。
6. 当該車両用サスペンションシステムが、
   前記２つの前輪と前記２つの後輪とに対応する４つのサスペンションスプリングを備え、かつ、
   前記２つの前輪に対応するばね上共振周波数と前記２つの後輪に対応するばね上共振周波数とが互いに異なるように、前記４つのサスペンションスプリングの各々のばね定数と前記２つの前輪および前記２つの後輪の各々への分担荷重とが調整された車両に搭載されるものであり、
   前記２つの減衰係数可変ショックアブソーバが、前記２つの前輪と前記２つの後輪とのうちのばね上共振周波数が低くされた方の２つの車輪に対応して設けられ、
   前記２つの減衰係数不変ショックアブソーバが、前記２つの前輪と前記２つの後輪とのうちのばね上共振周波数が高くされた方の２つの車輪に対応して設けられた請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の車両用サスペンションシステム。

Images