KR101563448B1

KR101563448B1 - 차량

Info

Publication number: KR101563448B1
Application number: KR1020147019015A
Authority: KR
Inventors: 히로카즈 야부모토
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2015-10-26
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: BR112014017214A8; CN104039569B; EP2803513A1; RU2566174C1; AU2012365312B2; BR112014017214A2; KR20140106675A; JPWO2013105229A1; AU2012365312A1; US20140353934A1; WO2013105229A1; US8985594B2; CN104039569A; BR112014017214B8; EP2803513A4; JP5733426B2; EP2803513B1; BR112014017214B1

Abstract

2 개의 전륜 (12FR, 12FL) 에 대응하는 스프링 상공진 주파수 (ω_Fr) 와 2 개의 후륜 (12RR, 12RL) 에 대응하는 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 서로 상이하도록 4 개의 서스펜션 스프링의 각각의 스프링 정수 및 4 개의 차륜의 각각에 대한 분담 하중이 조정되어 있고, 2 개의 전륜 (12FR, 12FL) 과 2 개의 후륜 (12RR, 12RL) 중 스프링 상공진 주파수가 낮게 된 쪽의 2 개의 차륜에 대응하여 형성된 4 개의 쇼크 업소버 (32) 중 2 개의 것 (32RR, 32RL) 만이 자신이 발생시키는 감쇠력의 크기의 기준이 되는 감쇠 계수를 변경하는 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 것으로 한다. 그것들 2 개의 차륜 (12RR, 12RL) 에 대응하는 스프링 상부의 비교적 큰 동작에 대한 감쇠력을 제어함으로써, 차체 전체의 거동을 효율적으로 억제하는 것이 가능하다. 요컨대, 조안성과 승차감의 양자를 향상시킨 차량을 비교적 저렴하게 구성할 수 있다.

Description

차량{VEHICLE}

본 발명은, 전방측의 2 륜과 후방측의 2 륜의 일방에만 스프링 상부와 스프링 하부의 접근 이간 동작에 대한 감쇠력의 기준이 되는 감쇠 계수를 변경하는 기구를 갖는 쇼크 업소버를 구비한 차량에 관한 것이다.

차량용의 서스펜션 시스템으로서, 스프링 상부와 스프링 하부의 접근 이간 동작에 대한 감쇠력의 기준이 되는 감쇠 계수를 변경하는 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 쇼크 업소버를 각 차륜의 각각에 대응하여 구비한 서스펜션 시스템이 존재한다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 시스템은, 하우징 내에 있어서의 피스톤의 슬라이딩에 수반하는 작동액의 유통에 대해 저항을 부여함과 함께, 그 부여하는 저항을 변경함으로써 감쇠 계수를 변경 가능한 액압식의 쇼크 업소버를 4 개의 차륜의 각각에 대응하여 형성한 서스펜션 시스템이다. 또, 최근에는, 전자 모터의 힘에 의거하여 스프링 상부와 스프링 하부에 대해 그것들이 접근·이간하는 방향의 힘을 발생시키는 장치인 전자식 쇼크 업소버를 각 차륜에 대응하여 형성하여, 감쇠력을 제어 가능하게 됨으로써 감쇠 계수를 변경 가능한 서스펜션 시스템이 검토되고 있다.

일본 공개특허공보 2009-274644호

4 개의 차륜 모두에 대응하여 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 쇼크 업소버를 구비시킨 상기와 같은 서스펜션 시스템을 탑재한 차량은, 서로 배반하는 조안성 (操安性) 과 승차감의 양자를 향상시키는 것이 가능하다. 그러나, 상기 특허문헌 1 에 기재된 서스펜션 시스템, 요컨대, 4 개의 차륜 모두에 대응하여 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 액압식의 쇼크 업소버를 형성한 서스펜션 시스템은, 비교적 고가의 것으로, 그 시스템을 모든 차량에 탑재하는 것은 어렵다. 본 발명은, 그러한 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 비교적 저렴하게 조안성과 승차감의 양자를 향상시킨 차량을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 차량은, 2 개의 전륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수와 2 개의 후륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수가 서로 상이하도록, 4 개의 서스펜션 스프링의 스프링 정수 (定數) 및 4 개의 차륜의 각각에 대한 분담 하중이 조정되어 있고, 2 개의 전륜과 2 개의 후륜 중 스프링 상공진 주파수가 낮게 된 쪽의 2 개의 차륜에 대응하여 형성된 4 개의 쇼크 업소버 중 2 개의 것만이 자신이 발생시키는 감쇠력의 크기의 기준이 되는 감쇠 계수를 변경하는 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 것으로 되는 것을 특징으로 한다.

이하에, 본원에 있어서 특허청구가 가능하다고 인식되어 있는 발명 (이하, 「청구 가능 발명」 이라고 하는 경우가 있다) 의 양태를 몇 가지 예시하고, 그것들에 대해 설명한다. 각 양태는 청구항과 동일하게 항으로 구분하고, 각 항에 번호를 부여하며, 필요에 따라 다른 항의 번호를 인용하는 형식으로 기재한다. 이것은 어디까지나 청구 가능 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 그들의 발명을 구성하는 구성 요소의 조합을 이하의 각 항에 기재된 것에 한정하는 취지는 아니다. 요컨대, 청구 가능 발명은, 각 항에 부수하는 기재, 실시예의 기재 등을 참작하여 해석되어야 하며, 그 해석에 따르는 한에 있어서, 각 항의 양태에 추가로 다른 구성 요소를 부가한 양태도, 또한 각 항의 양태로부터 약간의 구성 요소를 삭제한 양태도 청구 가능 발명의 한 양태가 될 수 있는 것이다. 또한, 이하의 각 항에 있어서, (1) 항 내지 (11) 항의 각각이 청구항 1 내지 청구항 11 의 각각에 상당한다.

(1) 자신의 전방측에 배치된 2 개의 전륜 및 후방측에 배치된 2 개의 후륜의 4 개의 차륜과,

그것들 4 개의 차륜에 대응하여 형성되고, 각각이 자신에 대응하는 스프링 상부와 스프링 하부를 탄성적으로 연결하는 4 개의 서스펜션 스프링과,

상기 4 개의 차륜에 대응하여 형성되고, 각각이 자신에 대응하는 스프링 상부와 스프링 하부의 접근 이간 동작에 대한 감쇠력을 발생시키는 4 개의 쇼크 업소버

를 구비하고,

상기 2 개의 전륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수와 상기 2 개의 후륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수가 서로 상이하도록, 상기 4 개의 서스펜션 스프링의 각각의 스프링 정수 및 상기 4 개의 차륜의 각각에 대한 분담 하중이 조정된 차량으로서,

상기 2 개의 전륜과 상기 2 개의 후륜 중 스프링 상공진 주파수가 낮게 된 쪽의 2 개의 차륜에 대응하여 형성된 상기 4 개의 쇼크 업소버 중 2 개의 것만이, 자신이 발생시키는 감쇠력의 크기의 기준이 되는 감쇠 계수를 변경하는 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 것으로 된 차량.

스프링 상공진 주파수 (ω) 는, 하기 식에 나타내는 바와 같이, 서스펜션 스프링의 스프링 정수 (K) 와 스프링 상부의 질량 (m) (대응하는 차륜이 담당하는 차체의 분담 하중을 중력 가속도로 나눈 것이다) 에 의해 정해진다.

ω = (K/m)^1/2

그 때문에, 본 항에 기재된 차량은, 2 개의 전륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수 (이하, 「전륜측 스프링 상공진 주파수」 라고 하는 경우가 있다) 와, 2 개의 후륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수 (이하, 「후륜측 스프링 상공진 주파수」 라고 하는 경우가 있다) 가 서로 상이하도록, 2 개의 전륜에 대한 분담 하중 및 전륜에 대응하는 서스펜션 스프링의 스프링 정수, 2 개의 후륜에 대한 분담 하중 및 후륜에 대응하는 서스펜션 스프링의 스프링 정수가 각각 조정되어 있다. 스프링 상공진 주파수가 낮을수록 노면의 요철을 통과한 후 등의 차체의 동작은 커지기 쉽다.

본 항에 기재된 차량은, 2 개의 전륜과 2 개의 후륜 중 스프링 상공진 주파수가 낮게 된 쪽의 2 개의 차륜에 대응하는 2 개의 쇼크 업소버만이 감쇠 계수를 변경 가능한 것으로 되어 있다. 요컨대, 본 항의 차량은, 차체의 전방측과 후방측 중, 차체의 거동이 커지는 쪽의 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 감쇠력을 제어하는 것이 가능하게 되어 있다. 그리고, 감쇠 계수를 변경 가능한 쇼크 업소버 (「감쇠 계수 가변 쇼크 업소버」 라고 하는 경우가 있다) 가 발생시키는 감쇠력은, 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 상대 동작이 없으면 작용하지 않는다. 요컨대, 차체의 동작이 커지는 쪽의 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 동작에 대한 감쇠력 (감쇠 계수) 을 제어하는 경우 쪽이, 차체의 동작이 작은 쪽의 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 동작에 대한 감쇠력 (감쇠 계수) 을 제어하는 경우와 비교하여, 차체 전체의 거동을 억제하는 것 (컨트롤하는 것) 이 가능하다. 그리고, 차체의 동작이 큰 경우 쪽이 작은 경우와 비교하여, 쇼크 업소버가 발생시키는 감쇠력이 차체의 동작을 억제하는 효과는 크다. 따라서, 본 항의 차량은, 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버는 2 개 밖에 형성되어 있지 않지만, 그것들 2 개의 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버에 의해, 커지기 쉬운 쪽의 스프링 상부의 동작을 억제하여, 차체 전체의 거동을 효율적으로 억제하는 것이 가능하다. 본 항에 기재된 차량은, 4 개의 쇼크 업소버 중 2 개의 것밖에 감쇠 계수 변경 기구를 가지고 있지 않기 때문에, 비교적 저렴하게 서로 배반하는 조안성과 승차감의 양자를 향상시키는 것이 가능하다.

상기 「감쇠 계수 가변 쇼크 업소버」 는, 그 구조·구성이 특별히 한정되지 않는다. 요컨대, 본 항에 기재된 「감쇠 계수 변경 기구」 는, 그 구조·구성이 특별히 한정되지 않는다. 뒤에 상세하게 설명하지만, 그 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버에는, 예를 들어, 작동액의 유통에 대해 부여하는 저항의 크기를 변경함으로써 감쇠 계수를 변경 가능한 액압식 쇼크 업소버나, 전자 모터가 발생시키는 힘에 의거하여 임의의 감쇠력을 발생 가능하게 됨으로써 감쇠 계수를 변경 가능한 전자식 쇼크 업소버 등을 채용할 수 있다. 또한, 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버는, 감쇠 계수를 연속적으로 변경 가능한 것이어도 되고, 감쇠 계수를 단계적으로 설정된 복수의 값 사이에서 변경 가능한 것이어도 된다. 또한, 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버를 제외한 2 개의 것은, 감쇠 계수를 변경 불가능한 것이며, 당해 차량을 저렴하게 구성한다는 관점에서 보면, 일반적인 차량에 널리 채용되고 있는 컨벤셔널한 액압식 쇼크 업소버로 하는 것이 바람직하다.

(2) 당해 차량이,

상기 2 개의 후륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수가, 상기 2 개의 전륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수보다 낮아지도록, 상기 4 개의 서스펜션 스프링의 각각의 스프링 정수 및 상기 4 개의 차륜의 각각에 대한 분담 하중이 조정된 것이고,

상기 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 2 개의 후륜에 대응하는 2 개의 것만이 상기 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 것으로 된 (1) 항에 기재된 차량.

일반적인 차량이 노면의 요철을 통과했을 경우에 발생하는 차체의 피치 진동이 커지지 않게 하기 위해, 후륜측 스프링 상공진 주파수가 전륜측 스프링 상공진 주파수보다 높게 설정되어 있는 데에 대해, 본 항에 기재된 차량은, 후륜측 스프링 상공진 주파수가 전륜측 스프링 상공진 주파수보다 낮게 되어 있다. 요컨대, 본 항에 기재된 차량은, 후륜측의 스프링 상부의 동작이 비교적 커지도록 구성되고, 그 후륜에 대응하여 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버가 형성되어 있다. 일반적인 차량으로는, 엔진이 전방측에 배치된 차량이 많다. 그러한 차량에 있어서, 전륜측의 스프링 상부의 중량은, 탑승자나 적재물의 영향은 작아 그다지 변동되지 않는다. 그에 대해, 후륜측의 스프링 상부의 중량은 탑승자나 적재물에 의해 변동된다. 본 항의 차량은, 후륜측의 스프링 상부의 중량이 변동되어도, 그 후륜에 대응하여 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버가 형성되어 있기 때문에, 전륜에 대응하여 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버를 형성한 구성의 차량과 비교하여, 차체의 거동을 효율적으로 억제하는 것이 가능하다.

(3) 상기 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 2 개의 것의 각각이,

(A) 스프링 상부와 스프링 하부의 일방에 연결되어 작동액을 수용하는 하우징과, (B) 그 하우징 내를 2 개의 작동액실로 구획함과 함께 그 하우징 내를 슬라이딩 가능한 피스톤과, (C) 일단부가 상기 피스톤에 연결되고, 타단부가 상기 하우징으로부터 연장되어 스프링 상부와 스프링 하부의 타방에 연결되는 피스톤 로드와, (D) 상기 피스톤에 형성되고, 그 피스톤의 슬라이딩에 수반하는 상기 2 개의 작동액실간의 작동액의 유통을, 그 유통에 대해 저항을 부여하는 상태로 허용하는 작동액 유통 허용 기구와, (E) 그 작동액 유통 허용 기구가 작동액의 유통에 대해 부여하는 저항의 크기를 변경함으로써 감쇠 계수를 변경하도록 구성되고, 상기 감쇠 계수 변경 기구로서 기능하는 유통 저항 변경 기구를 갖는 액압식의 쇼크 업소버인 (1) 항 또는 (2) 항에 기재된 차량.

(4) 상기 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 2 개의 것의 각각이,

전자 모터를 갖고, 그 전자 모터가 발생시키는 힘에 의거하여 자신에 대응하는 스프링 상부와 스프링 하부에 대해 그것들을 접근·이간시키는 힘인 접근 이간력을 발생시키는 전자식 쇼크 업소버이고,

상기 접근 이간력을 감쇠력으로서 발생시킬 때에, 그 감쇠력이 스프링 상부와 스프링 하부의 접근 이간 동작의 속도와 그에 대응하는 게인의 곱에 의해 결정되도록 구성됨과 함께, 그 게인을 변경 가능하게 구성됨으로써, 상기 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 것으로 된 (1) 항 또는 (2) 항에 기재된 차량.

상기 2 개의 항에 기재된 양태는, 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버가 구체화되어 있다.

(5) 상기 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 2 개의 것을 제외한 2 개의 것의 각각이,

상기 감쇠 계수를 변경 불가능한 액압식의 쇼크 업소버인 (3) 항 또는 (4) 항에 기재된 차량.

본 항에 기재된 양태는, 감쇠 계수를 변경 불가능한 2 개의 쇼크 업소버가, 이른바 컨벤셔널한 액압식의 쇼크 업소버로 되어 있다. 요컨대, 일반적인 차량에 채용되어 있는 여러 가지 구조·구성의 쇼크 업소버를 채용 가능하다.

(6) 당해 차량이, 상기 4 개의 쇼크 업소버 중 2 개의 것의 각각이 갖는 상기 감쇠 계수 변경 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하고,

그 제어 장치가,

차체에 발생하고 있는 진동을 각각이 그 진동의 한 성분인 히브 진동 성분과 롤 진동 성분과 피치 진동 성분으로 나누고, 그들 진동 성분의 각각을 상기 4 개의 쇼크 업소버에 협조 (協調) 하여 감쇠시키는 제어 규칙에 따라, 그것들 4 개의 쇼크 업소버의 각각에 발생시켜야 할 감쇠력인 목표 감쇠력을 결정하고,

상기 4 개의 쇼크 업소버 중 2 개의 것의 각각이 갖는 상기 감쇠 계수 변경 기구를, 대응하는 목표 감쇠력에 따른 감쇠 계수로 변경하도록 제어하는 것으로 된 (1) 항 내지 (5) 항 중 어느 하나에 기재된 차량.

본 항에 기재된 양태는, 감쇠 계수 변경 기구의 제어가 구체화되어 있다. 본 항의 양태는, 4 개의 차륜의 각각에 대응하여 4 개의 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버를 구비한 차량에 채용하는 제어를 당해 차량에 그대로 적용한 양태이다. 당해 차량은, 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버에 대응하는 스프링 상부의 동작이 크고, 또한, 감쇠 계수를 변경 불가능한 쇼크 업소버에 대응하는 스프링 상부의 동작이 작아지도록 구성되어 있고, 상기와 같은 종래부터 구축되어 있는 제어를 그대로 적용했다고 하더라도 차체의 거동을 충분히 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 본 항의 양태에 의하면, 당해 차량 전용의 제어를 구축할 필요가 없기 때문에, 당해 차량을 간편하게 구성하는 것이 가능해진다.

차체의 진동은, 예를 들어, 차체의 중심의 상하 방향의 진동인 히브 진동 성분과, 차체의 중심을 통과하는 전후 방향의 축선 회전의 회전 진동인 롤 진동 성분과, 차체의 중심을 통과하는 좌우 방향의 축선 회전의 회전 진동인 피치 진동 성분이 합성된 것이라고 파악할 수 있다. 본 항에 기재된 「제어 규칙」 은, 예를 들어, 그것들 히브 진동 성분, 롤 진동 성분, 피치 진동 성분의 각각을 감쇠시키기 위해 차체 전체로서 필요한 힘의 성분을 결정하고, 그것들 힘의 성분의 각각을 4 개의 쇼크 업소버에 배분하여, 그것들을 쇼크 업소버마다 더하여, 4 개의 쇼크 업소버의 각각의 목표 감쇠력을 결정하는 규칙을 채용할 수 있다. 또, 예를 들어, 뒤에 상세하게 설명하지만, 히브 가속도, 롤 가속도, 피치 가속도의 각각을 제어 출력으로 한 피드백 제어계를 구축하고, 그것들 가속도를 억제하도록 목표 감쇠력을 결정하는 제어 규칙을 채용할 수 있다.

(7) 상기 제어 장치가,

상기 제어 규칙으로서, 상하 방향의 차체의 가속도인 히브 가속도, 전후 방향의 축선 회전의 차체의 각가속도인 롤 가속도, 좌우 방향의 축선 회전의 차체의 각가속도인 피치 가속도를 제어 출력으로 한 상태 피드백 제어를 사용하여, 그것들 히브 가속도, 롤 가속도, 피치 가속도를 억제하도록 상기 목표 감쇠력을 결정하도록 구성된 (6) 항에 기재된 차량.

본 항에 기재된 양태는, 목표 감쇠력을 결정하기 위한 제어 규칙이 한정되어 있다. 본 항에 기재된 제어 규칙으로서, 예를 들어, 제어 입력으로서 쇼크 업소버의 감쇠 계수의 비선형분을 선정함과 함께, 제어 출력으로서 히브 가속도, 롤 가속도, 피치 가속도를 선정한 플랜트 (제어 모델) 를 상정하고, 그 플랜트를 대상으로 설계된 제어계를 사용할 수 있다. 그 제어계는, 예를 들어, 제어 대상의 불확정인 부분을 외란 (外亂) 신호로서 취급하여 플랜트의 불확실함의 영향을 억제하는 H∞ 제어 이론에 따라 구축할 수 있다. 덧붙여서, 그 H∞ 제어 이론은, 상기의 플랜트를 대상으로, 제어 출력으로부터 제어 입력에 적절한 피드백을 실시함으로써 외란 입력으로부터 평가 출력까지의 전달 함수의 법칙 (전달 함수를 평가하기 위한 것) 을 작게 하는 설계 수단이다.

(8) 상기 제어 규칙이 비선형 H∞ 제어 이론에 따르는 것인 (7) 항에 기재된 차량.

본 항에 기재된 양태는, 추진력을 발생시킬 수 없는 액압식 쇼크 업소버에 있어서도, 목표 감쇠력이 그 액압식 쇼크 업소버가 발생 가능한 힘의 범위에서 결정되기 때문에, 그 목표 감쇠력을 연속적으로 제어할 수 있어, 우수한 감쇠 성능을 갖는 차량이 된다. 요컨대, 본 항의 양태는, 앞에서 서술한 작동액의 유통에 대해 부여하는 저항의 크기를 변경함으로써 감쇠 계수를 변경 가능한 액압식 쇼크 업소버에 바람직한 양태이다.

(9) 상기 상태 피드백 제어를 실시하는 제어 규칙이,

차체의 상하 방향의 운동 방정식, 차체의 전후 방향의 축선 회전의 운동 방정식, 차체의 좌우 방향의 축선 회전의 운동 방정식에 기초하여 도출된 상태 방정식에 기초하여 구축된 (7) 항 또는 (8) 항에 기재된 차량.

본 항에 기재된 양태는, 히브 가속도, 롤 가속도, 피치 가속도를 제어 출력으로 한 플랜트를 정의하는 수법이 구체화되어 있다.

(10) 상기 제어 장치가,

상기 상태 피드백 제어에 있어서, 상기 4 개의 차륜의 각각에 대응하는 (a) 스프링 상부의 상하 방향의 가속도인 스프링 상가속도와, (b) 스프링 상부의 상하 방향의 속도인 스프링 상속도와, (c) 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 접근 이간 방향의 상대 변위량과, (d) 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 접근 이간 방향의 상대 속도를 상태량으로서 사용하도록 구성된 (7) 항 내지 (9) 항 중 어느 하나에 기재된 차량.

본 항에 기재된 양태는, 감쇠 계수 가변 쇼크 업소버의 제어에 사용하는 입력치가 한정되어 있다. 요컨대, 목표 감쇠력의 결정에 필요한 지표가 한정되어 있다. 본 항의 양태에 있어서는, 예를 들어, 스프링 상가속도는, 스프링 상부의 상하 방향의 가속도인 종가속도를 검출하는 센서에 의해 검출하고, 스프링 상속도는, 그 검출 결과를 적분하여 취득하도록 할 수 있다. 또, 상대 변위량은, 스프링 상부와 스프링 하부의 접근·이간 방향의 거리를 검출하는 센서에 의해 검출하고, 상대 속도는, 그 검출 결과를 미분하여 취득하도록 할 수 있다.

(11) 당해 차량이,

상기 2 개의 전륜의 각각에 대응하는 스프링 상부의 상하 방향의 가속도인 스프링 상종가속도를 검출하는 2 개의 센서와, 상기 2 개의 후륜 사이에 위치하는 차체 부분의 상하 방향의 가속도를 검출하는 센서인 3 개의 종가속도 센서를 구비하고,

상기 제어 장치가,

그것들 3 개의 종가속도 센서의 검출 결과에 기초하여, 상기 2 개의 후륜의 각각에 대응하는 스프링 상가속도 및 스프링 상속도를 산출하도록 구성된 (10) 항에 기재된 차량.

3 개의 종가속도 센서의 검출 결과가 있으면, 평면의 움직임, 요컨대, 차체의 움직임이 추정 가능하다. 본 항에 기재된 양태는, 그 점을 이용하여 2 개의 후륜에 대응하는 스프링 상종가속도 및 스프링 상속도를 추정하도록 구성된 양태이다. 또한, 2 개의 전륜의 각각에 대응하는 스프링 상부의 스프링 상가속도는, 그것들 2 개의 전륜의 각각에 대응하여 형성된 스프링 상종가속도를 검출하는 센서의 검출 결과를 적분하여 취득할 수 있다.

스프링 상공진 주파수가 낮을수록 대응하는 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 동작이 커지기 쉽다. 그리고, 본 차량은, 전륜과 후륜 중 스프링 상공진 주파수가 낮은 쪽, 요컨대, 스프링 상부와 스프링 하부의 동작이 커지기 쉬운 쪽의 2 개의 차륜에 대응하는 쇼크 업소버만이 제어 가능하게 되고, 그것들 2 개의 차륜에 대응하는 스프링 상부의 비교적 큰 동작에 대한 감쇠력을 제어함으로써, 차체 전체의 거동을 효율적으로 억제하는 것이 가능하다. 본 차량은, 감쇠 계수를 변경 가능한 쇼크 업소버를 모든 차륜에 형성하지 않기 때문에, 비교적 저렴하게 서로 배반하는 조안성과 승차감의 양자를 향상시키는 것이 가능하다.

도 1 은 청구 가능 발명의 제 1 실시예인 차량의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 전륜에 대응하는 서스펜션 장치를 나타내는 정면 단면도이다.
도 3 은 도 2 에 나타내는 쇼크 업소버를 확대하여 나타내는 정면 단면도이다.
도 4 는 도 1 에 나타내는 후륜에 대응하는 서스펜션 장치를 나타내는 정면 단면도이다.
도 5 는 도 4 에 나타내는 쇼크 업소버를 확대하여 나타내는 정면 단면도이다.
도 6 은 도 1 에 나타내는 제어 장치로서의 전자 제어 유닛에 의해 실행되는 비선형 H∞ 제어 이론에 기초하는 통상 제어의 제어 블록도이다.
도 7 은 피치 진동이 발생하는 경우의 일례로서 노면의 볼록소를 전륜, 후륜이 순차 통과하는 경우의 개략도이다.
도 8 은 노면의 볼록소를 전륜, 후륜이 순차 통과했을 때에 있어서의 전륜측의 스프링 상부와 후륜측의 스프링 상부의 변동을 나타낸 도이다.
도 9 는 스프링 상공진 주파수와 차체의 거동의 크기의 관계를 나타내는 도이다.
도 10 은 청구 가능 발명의 제 2 실시예인 차량이 구비하는 후륜에 대응하는 서스펜션 장치를 나타내는 정면 단면도이다.

이하, 청구 가능 발명을 실시하기 위한 형태로서 몇 가지 실시예를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 청구 가능 발명은, 하기 실시예 외에, 상기 [발명의 양태] 의 항에 기재된 양태를 비롯하여, 당업자의 지식에 기초하여 여러 가지 변경, 개량을 실시한 여러 가지 양태로 실시할 수 있다. 또, [발명의 양태] 의 각 항의 설명에 기재되어 있는 기술적 사항을 이용하여, 하기의 실시예의 변형예를 구성하는 것도 가능하다.

실시예 1

<차량의 구성>

도 1 에 청구 가능 발명의 실시예인 차량 (10) 을 모식적으로 나타낸다. 본 차량 (10) 에는, 서스펜션 시스템이 탑재되어 있고, 그 서스펜션 시스템은, 본 차량 (10) 의 4 구석에 배치된 4 개의 차륜 (12) 의 각각에 대응하는 독립 현가식 (懸架式) 의 4 개의 서스펜션 장치 (20) 를 포함하여 구성된다. 그것들 서스펜션 장치 (20) 의 각각은, 차륜 (12) 을 유지하여 스프링 하부의 일부분을 구성하는 서스펜션 로어 아암 (22) 과, 차체에 형성되어 스프링 상부의 일부분을 구성하는 마운트부 (24) 사이에 그것들을 연결되도록 하여 배치 형성되어 있다. 차륜 (12), 서스펜션 장치 (20) 는 총칭이며, 4 개의 차륜 중 어느 것에 대응하는 것인지를 명확하게 할 필요가 있는 경우에는, 도면에 나타내는 바와 같이, 차륜 위치를 나타내는 첨자로서, 좌측 전륜, 우측 전륜, 좌측 후륜, 우측 후륜의 각각에 대응하는 것에 FL, FR, RL, RR 을 부여하는 경우가 있다. 또, 전륜측과 후륜측을 구별할 필요가 있는 경우에는 Fr, Rr 을 부여하는 경우가 있다.

상기의 서스펜션 장치 (20) 의 각각은, 서스펜션 스프링으로서의 코일 스프링 (30) 과, 액압식의 쇼크 업소버 (32) 를 가지고 있고, 그것들이 서로 병렬적으로 로어 아암 (22) 과 마운트부 (24) 사이에 배치 형성되어 있다. 단, 뒤에 상세하게 설명하지만, 전륜 (12FR, 12FL) 에 대응하는 2 개의 쇼크 업소버 (32Fr) 가 컨벤셔널한 쇼크 업소버, 요컨대, 감쇠 계수를 변경 불능인 쇼크 업소버인 데에 대해, 후륜 (12RR, 12RL) 에 대응하는 2 개의 쇼크 업소버 (32Rr) 는, 감쇠 계수를 변경 가능한 구성의 쇼크 업소버이다. 이하에, 그것들 쇼크 업소버의 구조를 전륜 (12Fr) 에 대응하는 쇼크 업소버 (32Fr) (이하의 설명에 있어서, 「전륜측 쇼크 업소버 (32Fr)」 라고 부르는 경우가 있다), 후륜 (12Rr) 에 대응하는 쇼크 업소버 (32Rr) (이하의 설명에 있어서, 「후륜측 쇼크 업소버 (32Rr)」 라고 부르는 경우가 있다) 의 순서로 상세하게 설명한다.

전륜측 쇼크 업소버 (32Fr) 의 구조에 대해, 도 2, 3 을 참조하면서 상세하게 설명한다. 전륜측 쇼크 업소버 (32Fr) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 작동액을 수용하는 하우징 (40) 과, 그 하우징 (40) 에 액밀 (液密) 하고 또한 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰진 피스톤 (42) 과, 그 피스톤 (42) 에 하단부가 연결되고 상단부가 하우징 (40) 의 상방으로부터 연장하는 피스톤 로드 (44) 를 포함하여 구성되어 있다. 그리고, 하우징 (40) 이 그것의 하단부에 형성된 부시 (46) 를 개재하여 로어 아암 (22) 에 연결되고, 피스톤 로드 (44) 가 방진 고무를 갖는 어퍼 서포트 (48) 를 개재하여 마운트부 (24) 에 연결된다. 덧붙여서, 피스톤 로드 (44) 는, 하우징 (40) 의 상부에 형성된 뚜껑부 (50) 를 관통하고 있고, 시일 (52) 을 개재하여 그 뚜껑부 (50) 와 슬라이딩 접촉하고 있다.

하우징 (40) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 외통 (60) 과 내통 (62) 을 포함하여 구성되고, 그들 사이에 버퍼실 (64) 이 형성되어 있다. 상기 피스톤 (42) 은, 그 내통 (62) 의 내측에 끼워 맞춰져 있고, 내통 (62) 의 내부를 상실 (上室) (66) 과 하실 (下室) (68) 로 구획하고 있다. 그 피스톤 (42) 에는, 상실 (66) 과 하실 (68) 을 접속하는 접속 통로 (70, 72) 가 동심상으로 복수개씩 형성되어 있다 (도 3 에는 2 개씩 도시되어 있다). 피스톤 (42) 의 하면에는, 탄성재제 (彈性材製) 의 원형을 이루는 밸브판 (74) 이 배치 형성되어 있고, 그 밸브판 (74) 에 의해, 피스톤 (42) 의 내주측의 접속 통로 (70) 가 막혀, 상실 (66) 과 하실 (68) 의 액압차에 의해 밸브판 (74) 이 휘어지면, 상실 (66) 로부터 하실 (68) 로의 작동액의 흐름이 허용되도록 되어 있다. 또, 피스톤 (42) 의 상면에는, 탄성재제의 원형을 이루는 2 장의 밸브판 (76, 78) 이 배치 형성되어 있고, 그 밸브판 (76, 78) 에 의해, 그것들에 형성된 개구부에 의해 피스톤 (42) 의 내주측의 접속 통로 (70) 가 항상 막히지 않고, 피스톤 (42) 의 외주측의 접속 통로 (72) 가 막혀, 상실 (66) 과 하실 (68) 의 액압차에 의해 밸브판 (76) 이 휘어지면, 하실 (68) 로부터 상실 (66) 로의 작동액의 흐름이 허용되도록 되어 있다. 또한, 하실 (68) 과 버퍼실 (64) 사이에는, 피스톤 (42) 과 동일한 접속 통로, 밸브판이 형성된 베이스 밸브체 (80) 가 형성되어 있다.

또한, 하우징 (40) 에는, 그 외주부에 고리형의 하부 리테이너 (82) 가 형성되고, 마운트부 (24) 의 하면측에는, 방진 고무를 개재하여 고리형의 상부 리테이너 (84) 가 부설되어 있다. 코일 스프링 (30) 은, 그것들 하부 리테이너 (82) 와 상부 리테이너 (84) 에 의해, 그것들에 끼워지는 상태로 지지되어 있다. 또한, 피스톤 로드 (44) 의 상실 (66) 에 수용되는 부분의 외주부에는, 고리형 부재 (86) 가 고정적으로 형성되어 있고, 그 고리형 부재 (86) 의 상면에 고리형의 완충 고무 (88) 가 첩착 (貼着) 되어 있다. 또, 피스톤 로드 (44) 의 상단부에는, 통상의 완충 고무 (90) 가 부착되어 있다. 차체와 차륜이 이간하는 방향 (이하, 「리바운드 방향」 이라고 하는 경우가 있다) 에 어느 정도 상대 이동한 경우에는, 하우징 (40) 의 뚜껑부 (50) 의 하면이 완충 고무 (88) 에 맞닿고, 반대로 차체와 차륜이 접근하는 방향 (이하, 「바운드 방향」 이라고 하는 경우가 있다) 에 어느 정도 상대 이동한 경우에는, 뚜껑부 (50) 의 상면이 완충 고무 (90) 에 맞닿도록 되어 있다. 요컨대, 전륜측 쇼크 업소버 (32Fr) 는, 차체와 차륜의 접근·이간에 대한 스토퍼, 이른바 바운드 스토퍼, 및 리바운드 스토퍼를 가지고 있는 것이다.

상기와 같은 구조에 의해, 예를 들어, 로어 아암 (22) 과 마운트부 (24) 가 이간하여, 피스톤 (42) 이 하우징 (40) 에 대해 상방으로 이동되는 경우에는, 상실 (66) 의 액압이 높아진다. 그 때문에, 상실 (66) 의 작동액의 일부가 접속 통로 (70) 를 통과하여 하실 (68) 로 흐름과 함께, 버퍼실 (64) 의 작동액의 일부가 베이스 밸브체 (80) 의 접속 통로를 통과하여 하실 (68) 로 유입되게 된다. 반대로, 로어 아암 (22) 과 마운트부 (24) 가 접근하여, 피스톤 (42) 이 하우징 (40) 에 대해 하방으로 이동되는 경우에는, 하실 (68) 의 액압이 높아진다. 그 때문에, 하실 (68) 의 작동액의 일부가 접속 통로 (72) 를 통과하여 상실 (66) 로 흐름과 함께, 베이스 밸브체 (80) 의 접속 통로를 통과하여 버퍼실 (64) 로 유출되게 된다. 그리고, 그러한 경우의 작동액의 유통에 대해 저항력이 부여되어, 피스톤 (42) 과 하우징 (40) 의 상대 이동에 대해 저항력이 부여되는 것이다. 요컨대, 전륜측 쇼크 업소버 (32Fr) 는, 스프링 상부와 스프링 하부와 접근 이간 동작에 대해 감쇠력을 발생시키는 구조로 되어 있다. 또한, 전륜측 쇼크 업소버 (32Fr) 에 있어서는, 스프링 상부와 스프링 하부의 접근 이간 동작의 속도가 어느 속도보다 커지면, 감쇠 계수가 작동액이 통과하는 통로의 단면적에 따른 값, 요컨대, 고정적인 값으로 되어 있다.

이어서, 후륜 (12Rr) 에 대응하는 쇼크 업소버 (32Rr) 의 구조에 대해, 도 4, 5 를 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 그 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 는, 전륜측 쇼크 업소버 (32Fr) 와 동일하게, 액압식의 쇼크 업소버이며, 그 전륜측 쇼크 업소버 (32Fr) 와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대응하는 것임을 나타내고, 그들의 설명은 생략하거나 혹은 간략하게 실시하는 것으로 한다.

후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 는, 전륜측 쇼크 업소버 (32Fr) 와 동일하게, 하우징 (100) 과, 피스톤 (102) 과, 피스톤 로드 (104) 를 포함하여 구성되고, 그것들 하우징 (100) 과 피스톤 (102) 의 상대 이동에 대해 저항력이 부여되는 구조, 요컨대, 스프링 상부와 스프링 하부와 접근 이간 동작에 대해 감쇠력을 발생시키는 구조로 되어 있다.

단, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 는, 앞에서도 서술한 바와 같이, 감쇠 계수 변경 기구 (110) 를 가지고 있다. 그 감쇠 계수 변경 기구 (110) 는, 회전형의 전자 모터 (120) (이하, 간단히 「모터 (120)」 라고 하는 경우가 있다) 와, 축선 방향으로 이동 가능한 조정 로드 (122) 와, 모터 (120) 의 회전 동작을 조정 로드 (122) 의 축선 방향의 동작으로 변환하는 동작 변환 기구 (124) 를 포함하여 구성된다. 그 모터 (120) 는, 모터 케이스 (126) 에 수용되고, 그 모터 케이스 (126) 가 그것의 외주부에 있어서, 방진 고무를 포함하여 구성되는 어퍼 서포트 (128) 를 개재하여 마운트부 (24) 에 연결되어 있다. 전술한 피스톤 로드 (104) 는, 그것의 상단부에 있어서, 모터 케이스 (126) 에 고정됨으로써, 그 모터 케이스 (126) 를 개재하여 마운트부 (24) 에 연결되어 있다. 피스톤 로드 (104) 에는, 축선 방향으로 연장하는 관통공 (130) 이 형성되어 있고, 조정 로드 (122) 가 그 관통공 (130) 에 삽입되어 축선 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 조정 로드 (122) 는, 그것의 상단부에 있어서, 동작 변환 기구 (124) 를 개재하여 모터 (120) 에 연결되고, 모터 (120) 의 회전 구동에 수반하여 축선 방향으로 이동되도록 되어 있다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 피스톤 로드 (104) 의 관통공 (130) 은, 단이 형성된 형상을 이루며, 상부가 대경부 (大徑部) (132), 하부가 소경부 (小經部) (134) 가 된다. 그 대경부 (132) 는, 접속 통로 (136) 에 의해 상실 (66) 로 개구하고, 소경부 (134) 는 하실 (68) 로 개구하고 있으며, 상실 (66) 과 하실 (68) 이 연통되어 있다. 한편, 조정 로드 (122) 는, 하단부 (138) 를 제외한 부분의 외경이 대경부 (132) 의 내경보다 작고, 또한, 소경부 (134) 의 내경보다 크게 되어 있다. 조정 로드 (122) 의 하단부 (138) 는, 하방을 향할수록 외경이 작아지는 원추 형상으로 되어 있고, 소경부 (134) 에 진입 가능하게 되어 있다. 또한, 관통공 (130) 의 접속 통로 (136) 가 접속된 부분보다 상방에 시일 (140) 이 형성되고, 관통공 (130) 의 내주면과 조정 로드 (122) 의 외주면 사이의 액밀이 유지되어 있다.

그리고, 조정 로드 (122) 는, 모터 (120) 의 작동에 의해 축선 방향으로 이동 가능하게 되어 있고, 관통공 (130) 의 클리어런스 (150) 의 크기 (단면적) 를 변화시키는 것이 가능하게 되어 있다. 작동액이 그 클리어런스 (150) 를 통과할 때에는, 상기 서술한 바와 같이, 피스톤 (102) 의 상하 방향에 대한 동작에 대한 저항력이 부여되지만, 그 저항력의 크기는, 클리어런스 (150) 의 크기에 따라 변화한다. 따라서, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 는, 모터 (120) 의 작동에 의해 조정 로드 (122) 를 축선 방향으로 이동시켜, 그 클리어런스 (150) 를 변경함으로써, 스프링 상부와 스프링 하부의 접근·이간 동작에 대한 감쇠 특성, 요컨대, 감쇠 계수를 변경하는 것이 가능한 구조로 되어 있다. 보다 상세하게 말하면, 모터 (120) 가, 그것의 회전 각도가 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 가 가져야 하는 감쇠 계수에 따른 회전 각도가 되도록 제어되어, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 의 감쇠 계수가 변경되게 되어 있다.

또, 본 차량 (10) 은, 전륜 (Fr) 에 대응하는 스프링 상공진 주파수 (ω_Fr) 와, 후륜 (Rr) 에 대응하는 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 서로 상이하도록 구성되어 있다. 상세하게는, 대응하는 쇼크 업소버 (32) 가 감쇠 계수 변경 기구 (110) 를 갖는 후륜에 대응하는 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 전륜측의 스프링 상공진 주파수 (ω_Fr) 보다 낮게 되어 있다. 스프링 상공진 주파수 (ω) 는, 하기 식에 나타내는 바와 같이, 서스펜션 스프링 (30) 의 스프링 정수 (K) 와 스프링 상부의 질량 (m) (대응하는 차륜이 담당하는 차체의 분담 하중 (W) 을 중력 가속도 (g) 로 나눈 것이다) 에 의해 정해진다.

ω = (K/m)^1/2

그 때문에, 본 차량 (10) 은, 후륜측 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가, 전륜측 스프링 상공진 주파수 (ω_Fr) 보다 낮아지도록, 전륜 (Fr) 에 대한 분담 하중 및 전륜측의 서스펜션 장치 (20) 가 갖는 코일 스프링 (30Fr) 의 스프링 정수 (K_Fr), 후륜 (Rr) 에 대한 분담 하중 및 후륜측의 서스펜션 장치 (20) 가 갖는 코일 스프링 (30Rr) 의 스프링 정수 (K_Rr) 가 각각 조정되어 있다. 구체적으로는, 설계된 차체로부터 정해지는 전륜 (Fr) 에 대한 분담 하중에 기초하여, 전륜측 스프링 상공진 주파수 (ω_Fr) 가 1.2 ㎐ 가 되도록 전륜측 스프링 (30Fr) 의 스프링 정수 (K_Fr) 가 정해짐과 함께, 후륜 (Rr) 에 대한 분담 하중에 기초하여, 후륜측 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 1.0 ㎐ 가 되도록 후륜측 스프링 (30Rr) 의 스프링 정수 (K_Rr) 가 정해져 있다.

본 차량 (10) 에 탑재되는 서스펜션 시스템은, 제어 장치로서의 서스펜션 전자 제어 유닛 (200) (이하, 「ECU200」 이라고 하는 경우가 있다) 에 의해, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 의 각각이 갖는 감쇠 계수 변경 기구 (110) 의 제어가 실시된다. ECU200 은, CPU, ROM, RAM 등을 구비한 컴퓨터를 주체로서 구성된 것이다. 그 ECU200 에는, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 의 각각이 갖는 모터 (120) 에 대응하여 형성되고, 각각이 대응하는 모터 (120) 의 구동 회로로서 기능하는 2 개의 인버터 [INV] (202) 가 접속되어 있다. 그것들 인버터 (202) 는, 컨버터 [CONV] (204) 를 개재하여 배터리 [BAT] (206) 에 접속되어 있고, 각 쇼크 업소버 (32Rr) 의 모터 (120) 에는, 그 컨버터 (204) 와 배터리 (206) 를 포함하여 구성되는 전원으로부터 전력이 공급된다.

본 차량 (10) 에는, 차체에 발생하는 전후 가속도를 검출하는 전후 가속도 센서 [Gx] (220), 차체에 발생하는 횡가속도를 검출하는 횡가속도 센서 [Gy] (222), 우측 전륜 (12FR) 및 좌측 전륜 (12FL) 에 대응하는 차체의 각 마운트부 (24) 와 차체의 2 개의 후륜 (12Rr) 의 중앙에 위치하는 부분의 종가속도 (상하 가속도) 를 검출하는 3 개의 종가속도 센서 [Gz] (224), 각 차륜 (12) 에 대한 스프링 상부와 스프링 하부의 거리 (쇼크 업소버 (32) 의 신축한 양이기 때문에, 이하, 「스트로크」 라고 하는 경우가 있다) 를 검출하는 4 개의 스트로크 센서 [St] (226), 스티어링 휠의 조작각을 검출하는 조작각 센서 [δ] (228), 차량 주행 속도 (이하, 「차속」 이라고 약기하는 경우가 있다) 를 검출하는 차속 센서 [v] (230) 등이 형성되어 있고, 그것들 센서는 ECU200 의 컴퓨터에 접속되어 있다. ECU200 은, 그것들의 스위치, 센서로부터의 신호에 기초하여 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 의 작동 제어를 실시하는 것으로 되어 있다. 또, ECU200 의 컴퓨터가 구비하는 ROM 에는, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 의 제어에 관한 프로그램, 각종 데이터 등이 기억되어 있다.

<쇼크 업소버의 제어>

본 차량 (10) 에 있어서, 통상시에 실행되는 제어는, 비선형 H∞ 제어 이론 (예를 들어, 일본 특허 공보 제3787038호에 기재되어 있는 것) 에 기초하는 제어칙에 따른 제어이며, 그 비선형 H∞ 제어 이론에 대해서는 이미 공지된 것이기 때문에, 간편하게 설명하는 것으로 한다. 그 비선형 H∞ 제어 이론에 기초하는 통상 제어의 블록도를 도 6 에 나타낸다. 그 도 6 에 나타내는 바와 같이, 통상 제어에 있어서는, 먼저, 4 개의 스트로크 센서 (226) 의 각각으로부터 4 개의 쇼크 업소버 (32) 의 각각의 스트로크량 (St) 이 취득되고, 그 검출된 스트로크 (St) 로부터 4 개의 쇼크 업소버 (32) 의 각각의 스트로크 속도 (Vst) 가 연산된다. 또, 3 개의 종가속도 센서 (224) 에 의해 검출된 3 개의 스프링 상종가속도가 4 개의 차륜 (12) 의 각각에 대응하는 스프링 상부의 스프링 상종가속도 (Gz) 로 환산되고, 그 환산된 4 개의 차륜 (12) 의 각각에 대응하는 스프링 상종가속도 (Gz) 로부터, 그것들 4 개의 차륜 (12) 의 각각에 대응하는 스프링 상부의 스프링 상절대 속도 (Vb) 가 연산된다.

통상시의 제어에 사용되는 비선형 H∞ 제어 이론에 기초하는 제어칙은, ECU200 의 컴퓨터에 기억되고 있다. 그 제어칙은, 쉽게 말하면, 차체에 발생하고 있는 진동을 각각이 진동의 한 성분인 차체의 중심 위치의 상하 방향의 진동인 히브 진동, 차체의 중심을 통과하는 전후 방향의 축선 회전의 회전 진동인 롤 진동, 차체의 중심을 통과하는 좌우 방향의 축선 회전의 회전 진동인 피치 진동으로 나누고, 그들 진동 성분의 각각을 4 개의 쇼크 업소버 (32) 에 협조하여 감쇠시키는 제어칙이다. 그리고, 상기의 4 개의 쇼크 업소버 (32) 의 각각에 대응하는 스트로크량 (St) 및 스트로크 속도 (Vst), 4 개의 차륜 (12) 의 각각에 대응하는 스프링 상종가속도 (Gz) 및 스프링 상절대 속도 (Vb) 를 입력으로 하여, 그 비선형 H∞ 제어 이론에 기초하는 제어칙에 따라, 4 개의 쇼크 업소버 (32) 의 각각에 발생시켜야 할 감쇠력인 목표 감쇠력 (F^*) 이 연산된다.

본 차량 (10) 에는, 스트로크 속도에 대한 감쇠력을 변경 가능한 쇼크 업소버는, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 뿐이지만, 그 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 의 각각은, 상기 서술한 바와 같이 연산된 목표 감쇠력 (F^*) 중 자신에 대응하는 것에 기초하여 제어된다. 상세하게는, ECU200 이 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 의 각각이 갖는 감쇠 계수 변경 기구 (110) 를 제어하기 위해, 그 각각에 대응하는 목표 감쇠력 (F^*) 을 그 각각에 대응하는 스트로크 속도 (Vst) 로 나누어 목표 감쇠 계수 (C^*) 를 결정하고, 그 목표 감쇠 계수 (C^*) 가 되도록, 감쇠 계수 변경 기구 (110) 의 모터 (120) 를 제어하는 것이다. 요컨대, 본 차량 (10) 에 있어서는, 4 개의 차륜에 대응하여 형성된 4 개의 쇼크 업소버에 대해 실행해야 할 제어를, 감쇠 계수 변경 기구 (110) 를 갖는 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 에만 실시하는 구성으로 되어 있다.

덧붙여서, 상기의 비선형 H∞ 제어 이론에 기초하는 제어칙에 대해 설명한다. 먼저, 비선형 H∞ 제어 이론에서는, 제어 입력, 외란 입력, 제어 입력, 제어 출력의 4 개의 입출력을 갖는 제어 모델인 일반화 플랜트를 상정한다. 본 차량 (10) 에 있어서는, 그 일반화 플랜트를 상정할 때에, 차체의 중심 위치의 상하 방향의 운동에 관한 운동 방정식, 차체의 중심을 통과하는 전후 방향의 축선 회전의 회전 운동에 관한 운동 방정식, 차체의 중심을 통과하는 좌우 방향의 축선 회전의 회전 운동에 관한 운동 방정식이 사용된다. 그것들 운동 방정식은, 각각 차체의 중심 위치의 상하 방향의 가속도 (히브 가속도), 차체의 중심을 통과하는 전후 방향의 축선 회전의 각가속도 (롤 각가속도), 차체의 중심을 통과하는 좌우 방향의 축선 회전의 각가속도 (피치 각가속도) 와, 상기 서술한 바와 같이 얻어진 스트로크량 (St), 스트로크 속도 (Vst), 스프링 상종가속도 (Gz), 스프링 상절대 속도 (Vb) 의 관계를 나타내는 것으로 되어 있다. 그리고, 그것들 운동 방정식이 상태 공간 표현되어, 상태 방정식 및 출력 방정식이 도출된다. 그리고, 스트로크량 (St), 스트로크 속도 (Vst), 스프링 상종가속도 (Gz), 스프링 상절대 속도 (Vb) 가 상태량으로서 사용되고, 히브 가속도, 롤 각가속도, 피치 각가속도가 제어 출력 (측정 출력) 으로서 선정되어 있다. 또, 그것들 히브 가속도, 롤 각가속도, 피치 각가속도에 주파수 가중인 가중 함수 (7.0 ㎐ 의 로우 패스 필터이다) 를 곱한 것이 평가 출력으로서 선정됨과 함께, 제어 입력 (감쇠 계수의 비선형분) 에도 가중 함수가 곱해져, 일반화 플랜트가 정의되고 있다. 이어서, 리카치 방정식을 만족하는 해 (解) 가 연산되고, 그 연산된 해에 기초하여, 제어 입력인 감쇠 계수의 비선형분이 연산된다. 또한, 그 감쇠 계수의 비선형분의 연산시에는, 히브 진동, 롤 진동, 피치 진동 중 어느 감쇠를 우선시킬지를 정하기 위해, 그것들 히브 진동, 롤 진동, 피치 진동의 각각에 대해 게인 (가중) 이 설정되어 있고, 그것들 게인이 사용되게 되어 있다.

간단하게 말하면, 상태량인 스트로크량 (St), 스트로크 속도 (Vst), 스프링 상종가속도 (Gz), 스프링 상절대 속도 (Vb) 에 기초하여, 제어 출력인 히브 가속도, 롤 각가속도, 피치 각가속도가 연산되고, 그것들 히브 가속도, 롤 각가속도, 피치 각가속도를 0 으로 하도록, 제어 입력인 감쇠 계수의 비선형분이 연산되는 것이다. 그 연산된 감쇠 계수의 비선형분에 기초하여, 목표 감쇠력 (F^*) 이 연산되게 되어 있다.

<본 차량의 특징>

도 7 에 나타내는 바와 같이, 노면의 볼록소를 전측 이륜, 후측 이륜이 순차 통과하는 경우에 차체에 발생하는 진동을 생각한다. 그 경우, 전륜측의 스프링 상부 및 후륜측의 스프링 상부는, 각각이 하기 식으로부터 구해지는 주파수 (감쇠 진동 주파수 ω_d) 의 감쇠 진동이 발생한다.

ω_d= (1 - ζ²)^1/2·ω (감쇠비 ζ < 1 의 경우)

여기서, 감쇠비 ζ = C/C_C, 임계 감쇠 계수 C_C = 2·(m·k)^1/2, 쇼크 업소버의 감쇠 계수 C 이다. 또한, 일반적인 차량에 있어서는, 노면의 볼록소나 오목소를 차륜이 통과할 때의 진동이 1 주기 강 (强) 으로 수속되도록 설정된다. 그리고, 전륜측의 감쇠 진동 주파수 및 후륜측의 감쇠 진동 주파수가 거의 동일한 정도이면, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 전륜측, 후륜측의 순서로 스프링 상부의 변위가 최대치에 도달하여, 그 순서로 진동이 수속되게 된다. 그에 대해, 일반적인 차량은, 후륜측의 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 전륜측의 공진 주파수 (ω_Fr) 보다 높게 되어 있다. 요컨대, 일반적인 차량은, 전륜측의 진동과 후륜측의 진동의 리바운드 방향의 변위가 최대가 되는 타이밍을 맞추어 차체에 피치 진동이 잘 발생하지 않게 되어 있다.

한편, 본 차량 (10) 은, 앞에서도 서술한 바와 같이, 후륜측의 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 전륜측의 공진 주파수 (ω_Fr) 보다 낮게 되어 있다. 요컨대, 본 차량 (10) 은, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 를 제어하지 않고 그들 각각의 감쇠 계수를 기준이 되는 감쇠 계수에 고정시킨 상태로 노면의 볼록소를 통과하는 경우, 전륜측의 진동과 후륜측의 진동의 리바운드 방향의 변위가 최대가 되는 타이밍이 어긋나기 때문에, 차체에 피치가 발생하기 쉬운 것으로 되어 있다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 스프링 상공진 주파수가 낮을수록 차체의 거동은 커지기 쉽다. 요컨대, 본 차량 (10) 은, 전륜측의 스프링 상부의 거동이 비교적 작은 데에 대해, 후륜측의 스프링 상부의 거동이 비교적 커진다. 그리고, 본 차량 (10) 은, 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 만이 감쇠 계수 변경 기구 (110) 를 가지고 있으며, 그 후륜측 쇼크 업소버 (32Rr) 만을 제어하여, 후륜측의 스프링 상부의 비교적 큰 동작에 대한 감쇠력을 제어함으로써, 차체 전체의 거동을 효율적으로 억제하는 것이 가능하다. 또, 본 차량 (10) 에 있어서는, 4 개의 차륜의 각각에 대응하여 4 개의 감쇠 계수를 변경 가능한 쇼크 업소버를 형성한 차량에 있어서 실행해야 할 제어를 사용하고 있어, 본 차량 (10) 전용의 제어계를 새롭게 구축하지 않고, 차체의 거동을 억제하는 효과가 얻어지는 것이다.

또한, 본 차량 (10) 은, 후륜측의 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 전륜측의 공진 주파수 (ω_Fr) 보다 낮게 되어, 2 개의 전륜 (12Fr) 과 2 개의 후륜 (12Rr) 중 스프링 상공진 주파수가 낮게 된 쪽의 차륜인 2 개의 후륜 (12Rr) 에 대응하는 쇼크 업소버 (32Rr) 만이 감쇠 계수를 변경 가능하게 되어 있지만, 감쇠 계수를 변경 가능한 쇼크 업소버는, 전륜 (12Fr) 과 후륜 (12Rr) 중 스프링 상공진 주파수가 낮게 된 쪽의 2 개의 차륜에 대응하여 형성하면 된다. 요컨대, 후륜측의 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 전륜측의 공진 주파수 (ω_Fr) 보다 높게 된 일반적인 차량에는, 전륜 (12Fr) 의 각각에 대응하여 감쇠 계수를 변경 가능한 쇼크 업소버를 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 차량에는 엔진이 전방측에 배치된 차량이 많고, 그러한 차량에 있어서, 전륜측의 스프링 상부의 중량은 탑승자나 적재물의 영향은 작아 그다지 변동되지 않는다. 그에 대해, 후륜측의 스프링 상부의 중량은 탑승자나 적재물에 의해 크게 변동된다. 본 실시예의 차량 (10) 은, 후륜측의 스프링 상부의 중량이 변동되어도, 그 후륜 (12Rr) 에 대응하여 감쇠 계수를 변경 가능한 쇼크 업소버가 형성되어 있기 때문에, 전륜 (12Fr) 에 대응하여 감쇠 계수를 변경 가능한 쇼크 업소버를 형성한 상기와 같은 구성의 차량과 비교하여, 차체 거동을 효율적으로 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 본 차량 (10) 은, 감쇠 계수를 변경 가능한 쇼크 업소버를 모든 차륜에 형성하지 않기 때문에, 비교적 저렴하게 서로 배반하는 조안성과 승차감의 양자를 향상시키는 것이 가능하다.

실시예 2

제 2 실시예의 차량은, 제 1 실시예의 차량 (10) 과 동일하게, 후륜측의 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 전륜측의 공진 주파수 (ω_Fr) 보다 낮게 되어 있으며, 그 후륜 (12Rr) 에 대응하는 쇼크 업소버만이 감쇠 계수를 변경 가능하게 되어 있다. 단, 제 2 실시예의 차량은, 그 후륜 (12Rr) 에 대응하여 형성된 쇼크 업소버 (250) 가 액압식의 것이 아니고, 전자 모터 (252) 를 가지며, 그 전자 모터 (252) 가 발생시키는 힘에 의거하여 자신에 대응하는 스프링 상부와 스프링 하부에 대해 그것들을 접근·이간시키는 힘인 접근 이간력을 발생시키는 전자식 쇼크 업소버이다. 본 실시예의 차량은, 그 후륜측 쇼크 업소버의 구조 및 그 제어를 제외하고, 제 1 실시예의 차량 (10) 과 동일하기 때문에, 제 1 실시예의 차량 (10) 과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대응하는 것임을 나타내고, 그들의 설명은 생략하거나 혹은 간략하게 실시하는 것으로 한다.

<후륜측 쇼크 업소버의 구조>

도 10 에 후륜 (12Rr) 에 대응하는 서스펜션 장치 (260) 의 단면도를 나타낸다. 그 후륜 (12Rr) 에 대응하는 서스펜션 장치 (260) 는, 전자식 쇼크 업소버 (250) 와, 서스펜션 스프링으로서의 코일 스프링 (262) 을 포함하여 구성되어 있으며, 그것들이 일체화된 것으로 되어 있다.

쇼크 업소버 (250) 는, 나사 홈이 형성된 수나사부로서의 나사 로드 (270) 와, 베어링 볼을 유지하여 나사 로드 (270) 와 나사 결합하는 암나사부로서의 너트 (272) 를 포함하여 구성되는 볼 나사 기구와, 동력원으로서의 전자 모터 (252) (이하, 간단히 「모터 (252)」 라고 하는 경우가 있다) 와, 그 모터 (252) 를 수용하는 케이싱 (276) 을 구비하고 있다. 그 케이싱 (276) 은, 나사 로드 (270) 를 회전 가능하게 유지함과 함께, 외주부에 있어서 방진 고무 (278) 를 개재하여 마운트부 (24) 에 연결되어 있다. 모터 (252) 는, 중공이 된 모터축 (280) 을 가지고 있고, 그 모터축 (280) 에는, 그것의 내측을 관통하여 상단부에 있어서 나사 로드 (270) 가 고정되어 있다. 요컨대, 모터 (252) 는, 나사 로드 (270) 에 회전력을 부여하는 것으로 되어 있다.

또, 쇼크 업소버 (250) 는, 아우터 튜브 (290) 와, 그 아우터 튜브 (290) 에 끼워 넣어 그것의 상단부로부터 상방으로 돌출하는 이너 튜브 (292) 를 포함하여 구성되는 실린더 (294) 를 가지고 있다. 아우터 튜브 (290) 는, 그것의 하단부에 형성된 장착 부시 (296) 를 개재하여 로어 아암 (22) 에 연결되고, 이너 튜브 (292) 는, 상기 나사 로드 (270) 를 삽입 통과시킨 상태로 상단부가 케이싱 (276) 에 고정되어 있다. 이너 튜브 (292) 에는, 그것의 내저부에 너트 지지통 (298) 이 수직 형성되고, 그것의 상단부의 내측에는, 상기 너트 (272) 가 나사 로드 (270) 와 나사 결합된 상태로 고정되어 있다.

또한, 쇼크 업소버 (250) 는, 커버 튜브 (300) 를 가지고 있고, 그 커버 튜브 (300) 가, 상단부에 있어서 방진 고무 (302) 를 개재하여 마운트부 (24) 의 하면측에 상기 실린더 (294) 를 삽입 통과시킨 상태로 연결되어 있다. 또한, 이 커버 튜브 (300) 의 상단부에는, 플랜지부 (304) (상부 리테이너로서 기능한다) 가 형성되어 있고, 그 플랜지부 (304) 와, 아우터 튜브 (290) 의 외주면에 형성된 고리형의 하부 리테이너 (306) 에 의해, 서스펜션 스프링으로서의 코일 스프링 (262) 이 사이에 끼워지는 상태로 지지되어 있다.

상기 서술한 바와 같은 구조로부터, 쇼크 업소버 (250) 는, 스프링 상부와 스프링 하부가 접근·이간 동작하는 경우에, 나사 로드 (270) 와 너트 (272) 가 축선 방향으로 상대 이동 가능하고, 그 상대 이동에 수반하여, 나사 로드 (270) 가 너트 (272) 에 대해 회전한다. 그에 따라, 모터축 (280) 도 회전한다. 모터 (252) 는, 나사 로드 (270) 에 회전 토크를 부여 가능하고, 이 회전 토크에 의해, 나사 로드 (270) 와 너트 (272) 의 상대 회전에 대해, 그 상대 회전을 저지하는 방향의 저항력을 발생시키는 것이 가능하다. 이 저항력을, 스프링 상부와 스프링 하부의 접근 이간 동작에 대한 감쇠력으로서 작용시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 쇼크 업소버 (250) 는, 스프링 상부와 스프링 하부의 상대 동작에 대한 추진력도 발생시키는 것이 가능하게 되어 있다. 그리고, 감쇠력은, 감쇠 계수와 스트로크 속도의 곱으로 나타내고, 후륜측 쇼크 업소버 (250) 는, 그 감쇠력을 임의로 변경 가능한 점에서, 어느 스트로크 속도에 대해 임의의 감쇠 계수로 변경하는 것이 가능하다고 생각된다. 요컨대, 후륜측 쇼크 업소버 (250) 는, 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 것으로 되어 있는 것이다.

<쇼크 업소버의 제어>

본 실시예의 차량에서는, 차체의 진동을 4 개의 쇼크 업소버에 협조하여 감쇠시키기 위한 제어 (이하, 「차체 진동 감쇠 제어」 라고 하는 경우가 있다), 차량의 선회에서 기인하는 차체의 롤을 억제하기 위한 제어 (이하, 「선회 롤 억제 제어」 라고 하는 경우가 있다), 차량의 가감속에서 기인하는 차체의 피치를 억제하기 위한 제어 (이하, 「가감속 피치 억제 제어」 라고 하는 경우가 있다) 가 병행하여 실행된다.

요컨대, 4 개의 쇼크 업소버의 각각에 대해, 상기 차체 진동 감쇠 제어, 선회 롤 억제 제어, 가감속 피치 억제 제어마다의 접근 이간력의 성분을 합계하여 제어 목표치인 목표 접근 이간력 (F^*) 이 결정되고, 2 개의 후륜 (12Rr) 에 대응하는 쇼크 업소버 (250) 가 그 목표 접근 이간력 (F^*) 을 발생시키도록, 그것들 2 개의 쇼크 업소버 (250) 의 각각의 모터 (252) 의 회전각 (θ) 이 제어된다. 이하에, 상기의 각 제어의 각각을 그 각각에 있어서 발생시켜야 할 접근 이간력의 성분의 결정 방법을 설명한다.

a) 차체 진동 감쇠 제어

먼저, 차체 진동 감쇠 제어에서는, 히브 진동, 롤 진동, 피치 진동의 각각의 차체의 동작 속도, 요컨대, 히브 속도 (V_h), 롤 속도 (V_r), 피치 속도 (V_p) 의 각각이 4 개의 차륜 (12) 의 각각에 대응하는 스프링 상절대 속도 (Vb) (V_FR, V_FL, V_RR, V_RL) 에 기초하여 추정된다. 상세하게는, 중심 위치로부터 4 개의 차륜 (12) 의 각각의 거리를 고려하여 다음 식에 따라 연산된다.

V_h = (V_FR + V_FL + V_RR + V_RL)/4

V_r = (V_FR - V_FL + V_RR - V_RL)/4

V_p = (V_FR + V_FL - V_RR - V_RL)/4

또한, 상기 식에 있어서는, 차체의 중심 위치로부터 4 개의 차륜 (12) 까지의 거리가 동일하고, 단위 거리에 있는 것으로 하고 있다. 이어서, 히브 진동, 롤 진동, 피치 진동의 각각에 대해, 차체에 발생시켜야 할 히브 진동 감쇠력 (F_Vh), 롤 진동 감쇠력 (F_Vr), 피치 진동 감쇠력 (F_Vp) 이 다음 식에 따라 결정된다.

F_Vh = C_h·V_h

F_Vr = C_r·V_r

F_Vp = C_p·V_p

여기서, C_h, C_r, C_p 는 각각 히브 진동, 롤 진동, 피치 진동에 대한 감쇠 계수이다.

상기와 같이 결정된 히브 진동 감쇠력 (F_Vh), 롤 진동 감쇠력 (F_Vr), 피치 진동 감쇠력 (F_Vp) 의 각각은, 4 개의 차륜 (12) 에 대응하는 쇼크 업소버에 분배되고, 그들의 합에 기초하여, 4 개의 차륜 (12) 에 대응하는 쇼크 업소버의 각각에 대한 차체 진동 감쇠 성분 F_V 가 결정된다. 요컨대, 4 개의 차륜 (12) 에 대응하는 쇼크 업소버의 각각에 대한 차체 진동 감쇠력 성분 (F_V)(F_VFR, F_VFL, F_VRR, F_VRL) 은 다음 식에 따라 결정된다.

F_VFR = (F_Vh + F_Vr + F_Vp)/4

F_VFL = (F_Vh - F_Vr + F_Vp)/4

F_VRR = (F_Vh + F_Vr - F_Vp)/4

F_VRL = (F_Vh - F_Vr - F_Vp)/4

b) 선회 롤 억제 제어

선회 롤 억제 제어에서는, 선회 내륜측의 쇼크 업소버에 바운드 방향의 접근 이간력을, 선회 외륜측의 쇼크 업소버에 리바운드 방향의 접근 이간력을, 각각 롤 억제력으로서 발생시킨다. 구체적으로 말하면, 먼저, 차체가 받는 롤 모멘트를 지표하는 횡가속도로서, 스티어링 휠의 조타각 (δ) 과 차속 (v) 에 기초하여 추정된 추정 횡가속도 (Gyc) 와, 횡가속도 센서 (222) 에 의해 실측된 실 (實) 횡가속도 (Gyr) 에 기초하여, 제어에 이용되는 횡가속도인 제어 횡가속도 (Gy^*) 가 다음 식에 따라 결정된다.

Gy^* = K₁·Gyc + K₂·Gyr (K₁, K₂ : 게인)

그와 같이 결정된 제어 횡가속도 (Gy^*) 에 기초하여, 롤 억제력 성분 (F_R) 이 다음 식에 따라 결정된다.

F_R = K₃·Gy^* (K₃ : 게인)

c) 가감속 피치 억제 제어

가감속 피치 억제 제어에서는, 차량의 제동시 등의 감속시에 있어서 노즈 다이브가 발생하는 경우, 혹은 차량의 가속시에 있어서 스쿼트가 발생하는 경우의 스프링 상 스프링 하간 거리의 변동을 억제하기 위해, 접근 이간력을 피치 억제력으로서 발생시킨다. 구체적으로는, 차체가 받는 피치 모멘트를 지표하는 전후 가속도로서, 전후 가속도 센서 (220) 에 의해 실측된 실전후 가속도 (Gx) 가 채용되고, 그 실전후 가속도 (Gx) 에 기초하여, 피치 억제력 성분 (F_P) 이 다음 식에 따라 결정된다.

F_P = K₅·Gx (K₅ : 게인)

또한, 가감속 피치 억제 제어는, 스로틀 센서에 의해 검출되는 스로틀의 개도, 혹은 브레이크압 센서에 의해 검출되는 마스터 실린더압이 설정된 임계치를 초과하는 것을 트리거로서 실행된다.

d) 제어 목표치의 결정

상기 서술한 바와 같이 하여, 접근 이간력의 차체 진동 감쇠력 성분 (F_V), 롤 억제력 성분 (F_R), 피치 억제력 성분 (F_P) 이 결정되면, 그것들에 기초하여, 다음 식에 따라, 2 개의 후륜 (12Rr) 에 대응하는 쇼크 업소버의 목표 접근 이간력 (F^*) 이 결정된다.

F^* = F_V + F_R + F_P

접근 이간력과 모터 회전각은 대응 관계에 있기 때문에, 그 목표 접근 이간력 (F^*) 에 기초하여, 목표 모터 회전각 (θ^*) 이 결정된다. 그리고, 실제의 모터 회전각인 실모터 회전각 (θ) 이 그 목표 모터 회전각 (θ^*) 이 되도록 모터 (252) 가 제어된다.

<본 차량의 특징>

본 실시예의 차량은, 제 1 실시예의 차량 (10) 과 동일하게, 2 개의 후륜 (12Rr) 에 대응하는 쇼크 업소버 (250) 만이 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 것으로 되어 있고, 그 후륜측 쇼크 업소버 (250) 만을 제어하여, 후륜측의 스프링 상부의 비교적 큰 동작에 대한 힘을 제어함으로써, 차체 전체의 거동을 효율적으로 억제하는 것이 가능하다. 또, 본 차량에 있어서는, 4 개의 차륜의 각각에 대응하여 4 개의 전자식 쇼크 업소버가 형성된 차량에 있어서 실행해야 할 제어를 사용하고 있으며, 본 차량 (10) 전용의 제어계를 새롭게 구축하지 않고, 차체의 거동을 억제하는 효과가 얻어진다. 요컨대, 본 차량은, 전자식 쇼크 업소버를 모든 차륜에 형성할 필요가 없기 때문에, 비교적 저렴하게 서로 배반하는 조안성과 승차감의 양자를 향상시키는 것이 가능하다.

10 : 차량
12FR : 우측 전륜
12FL : 좌측 전륜
12RR : 우측 후륜
12RL : 좌측 후륜
20 : 서스펜션 장치
22 : 서스펜션 로어 아암 [스프링 하부]
24 : 마운트부 [스프링 상부]
30 : 코일 스프링 [서스펜션 스프링]
32Fr : 전륜측 쇼크 업소버
32Rr : 후륜측 쇼크 업소버
40 : 하우징
42 : 피스톤
44 : 피스톤 로드
100 : 하우징
102 : 피스톤
104 : 피스톤 로드
110 : 감쇠 계수 변경 기구
120 : 전자 모터
150 : 클리어런스
200 : 서스펜션 전자 제어 유닛 [서스펜션 ECU] [제어 장치]
220 : 전후 가속도 센서 [Gx]
222 : 횡가속도 센서 [Gy]
224 : 종가속도 센서 [Gz]
226 : 스트로크 센서 [St]
250 : 쇼크 업소버
252 : 전자 모터
262 : 코일 스프링 [서스펜션 스프링]
270 : 나사 로드
272 : 너트
ω_Fr : 전륜측 스프링 상공진 주파수
ω_Rr : 후륜측 스프링 상공진 주파수
K_Fr : 전륜측 스프링 정수
K_Rr : 후륜측 스프링 정수
St : 스트로크량
Vst : 스트로크 속도
Gz : 스프링 상종가속도
Vb : 스프링 상절대 속도
F^* : 목표 감쇠력
C^* : 목표 감쇠 계수

Claims

차량으로서,
상기 차량의 전방측에 배치된 2 개의 전륜 (12FR, 12FL) 및 후방측에 배치된 2 개의 후륜 (12RR, 12RL) 의 4 개의 차륜과,
상기 4 개의 차륜 각각에 대응하여 형성되고, 각각이 자신에 대응하는 스프링 상부 (24) 와 스프링 하부 (22) 를 탄성적으로 연결하는 4 개의 서스펜션 스프링 (30) 과,
상기 4 개의 차륜 각각에 대응하여 형성되고, 각각이 자신에 대응하는 스프링 상부와 스프링 하부의 접근 이간 동작에 대한 감쇠력을 발생시키는 4 개의 쇼크 업소버 (32FR, 32FL, 32RR, 32RL) 를 포함하고,
상기 2 개의 전륜에 대응하는 전륜측 스프링 상공진 주파수 (ω_Fr) 와 상기 2 개의 후륜에 대응하는 후륜측 스프링 상공진 주파수 (ω_Rr) 가 서로 상이하도록, 상기 4 개의 서스펜션 스프링의 각각의 스프링 정수 및 상기 4 개의 차륜의 각각에 대한 분담 하중이 조정되고,
상기 4 개의 쇼크 업소버 중, 상기 2 개의 전륜과 상기 2 개의 후륜 중, 스프링 상공진 주파수가 낮게 된 쪽의 2 개의 차륜에 대응하여 형성된 2 개의 쇼크 업소버만이, 자신이 발생시키는 감쇠력의 크기의 기준이 되는 감쇠 계수를 변경하는 감쇠 계수 변경 기구 (110) 를 갖는, 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 후륜측 스프링 상공진 주파수는, 상기 전륜측 스프링 상공진 주파수보다 낮아지도록, 상기 4 개의 서스펜션 스프링의 각각의 스프링 정수 및 상기 4 개의 차륜의 각각에 대한 분담 하중이 조정되고,
상기 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 2 개의 후륜에 대응하는 2 개의 쇼크 업소버만이 상기 감쇠 계수 변경 기구를 갖도록 구성된, 차량.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 2 개의 쇼크 업소버의 각각이,
(A) 스프링 상부와 스프링 하부의 일방에 연결되어 작동액을 수용하는 하우징 (100) 과,
(B) 그 하우징 내를 2 개의 작동액실로 구획함과 함께 그 하우징 내를 슬라이딩 가능한 피스톤 (102) 과,
(C) 일단부가 상기 피스톤에 연결되고, 타단부가 상기 하우징으로부터 연장되어 스프링 상부와 스프링 하부의 타방에 연결되는 피스톤 로드 (104) 와,
(D) 상기 피스톤에 형성되고, 그 피스톤의 슬라이딩에 수반하는 상기 2 개의 작동액실간의 작동액의 유통을, 그 유통에 대해 저항을 부여하는 상태로 허용하는 작동액 유통 허용 기구와,
(E) 그 작동액 유통 허용 기구가 작동액의 유통에 대해 부여하는 저항의 크기를 변경함으로써 감쇠 계수를 변경하도록 구성되고, 상기 감쇠 계수 변경 기구 (110) 로서 기능하는 유통 저항 변경 기구를 갖는 액압식의 쇼크 업소버인, 차량.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 감쇠 계수 변경 기구 (110) 를 갖는 2 개의 쇼크 업소버의 각각이,
전자 모터 (120) 를 갖고, 그 전자 모터가 발생시키는 힘에 의거하여 자신에 대응하는 스프링 상부와 스프링 하부에 대해 그것들을 접근·이간시키는 힘인 접근 이간력을 발생시키는 전자식 쇼크 업소버 (250) 이고,
상기 감쇠 계수 변경 기구는, 상기 접근 이간력을 감쇠력으로서 발생시킬 때에, 그 감쇠력이 스프링 상부와 스프링 하부의 접근 이간 동작의 속도와 그에 대응하는 게인의 곱에 의해 결정되도록 구성됨과 함께, 그 게인을 변경 가능하게 구성되는, 차량.
제 3 항에 있어서,
상기 4 개의 쇼크 업소버 중 상기 감쇠 계수 변경 기구를 갖는 2 개의 쇼크 업소버를 제외한 2 개의 것의 각각이,
상기 감쇠 계수를 변경 불가능한 액압식의 쇼크 업소버인, 차량.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 4 개의 쇼크 업소버 중 2 개의 쇼크 업소버 각각이 갖는 상기 감쇠 계수 변경 기구를 제어하는 제어 장치 (200) 를 추가로 포함하고,
상기 제어 장치가,
차체에 발생하고 있는 진동을 각각이 그 진동의 한 성분인 히브 진동 성분과 롤 진동 성분과 피치 진동 성분으로 나누고, 그들 진동 성분의 각각을 상기 4 개의 쇼크 업소버에 협조하여 감쇠시키는 제어 규칙에 따라, 그것들 4 개의 쇼크 업소버의 각각에 발생시켜야 할 감쇠력인 목표 감쇠력을 결정하고,
상기 2 개의 쇼크 업소버의 각각이 갖는 상기 감쇠 계수 변경 기구를, 대응하는 목표 감쇠력에 따른 감쇠 계수로 변경하도록 제어하도록 구성된, 차량.
제 6 항에 있어서,
상기 제어 장치가,
상기 제어 규칙으로서, 상하 방향의 차체의 가속도인 히브 가속도, 전후 방향의 축선 회전의 차체의 각가속도인 롤 가속도, 좌우 방향의 축선 회전의 차체의 각가속도인 피치 가속도를 제어 출력으로 한 상태 피드백 제어를 사용하여, 그것들 히브 가속도, 롤 가속도, 피치 가속도를 억제하도록 상기 목표 감쇠력을 결정하도록 구성된, 차량.
제 7 항에 있어서,
상기 제어 규칙이 비선형 H∞ 제어 이론에 따르는 것인, 차량.
제 7 항에 있어서,
상기 상태 피드백 제어를 실시하는 제어 규칙이,
차체의 상하 방향의 운동 방정식, 차체의 전후 방향의 축선 회전의 운동 방정식, 차체의 좌우 방향의 축선 회전의 운동 방정식에 기초하여 도출된 상태 방정식에 기초하여 구축된, 차량.
제 7 항에 있어서,
상기 제어 장치가,
상기 상태 피드백 제어에 있어서, 상기 4 개의 차륜의 각각에 대응하는 (a) 스프링 상부의 상하 방향의 가속도인 스프링 상가속도와, (b) 스프링 상부의 상하 방향의 속도인 스프링 상속도와, (c) 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 접근 이간 방향의 상대 변위량과, (d) 스프링 상부와 스프링 하부 사이의 접근 이간 방향의 상대 속도를 상태량으로서 사용하도록 구성된, 차량.
제 10 항에 있어서,
상기 2 개의 전륜의 각각에 대응하는 스프링 상부의 상하 방향의 가속도인 스프링 상종가속도를 검출하는 2 개의 센서와, 상기 2 개의 후륜 사이에 위치하는 차체 부분의 상하 방향의 가속도를 검출하는 센서인 3 개의 종가속도 센서 (224) 를 추가로 포함하고,
상기 제어 장치가,
상기 3 개의 종가속도 센서의 검출 결과에 기초하여, 상기 2 개의 후륜의 각각에 대응하는 스프링 상가속도 및 스프링 상속도를 산출하도록 구성된, 차량.