CN103707734A - 悬架控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种能够抑制缓冲器的行程反转时阻尼力骤变的悬架控制装置,其具备:阻尼力调节式缓冲器,其设于车辆的车体和车轮之间,能够调节产生的阻尼力;上下运动检测装置,其检测与车辆的上下方向的运动相关的状态;控制器,其根据该上下运动检测装置的检测结果,输出控制所述阻尼力调节式缓冲器产生的阻尼力的控制信号;所述控制器具备:目标阻尼系数计算装置,其根据所述上下运动检测装置的检测结果计算目标阻尼系数;修正装置,其在所述阻尼力调节式缓冲器的弹簧上和弹簧下之间的相对速度为低速时,计算使所述目标阻尼系数的上限降低的修正阻尼系数;控制信号输出装置,其将与所述修正阻尼系数对应的所述控制信号输出到所述阻尼力调节式缓冲器。
Description
技术领域
本发明涉及一种搭载在例如四轮汽车等车辆上的很好地适用于缓冲车辆振动的悬架控制装置。
背景技术
通常,在汽车等车辆上,在车体和各车轴之间设有阻尼力调节式缓冲器,并且,作为利用该缓冲器调节阻尼力特性构成,搭载有悬架控制装置(例如,参照日本特开2011-131876号公报)。在这种现有技术的悬架控制装置中,将车体的上下方向的振动作为弹簧上速度或弹簧上加速度来检测,并以产生与该检测到的速度等对应的阻尼力的方式控制缓冲器。
但是,在现有技术的悬架控制装置中,向缓冲器输出基于例如天棚控制的控制信号,控制产生的阻尼力。该情况下,控制指令为车辆的减振力,所以在不可控制缓冲器的区域也要求指令,因此,在缓冲器的伸长行程和收缩行程之间进行行程反转时控制指令骤变,从而存在产生加加速度(急动度)的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术问题而提出的,本发明的目的在于,提供一种能够抑制缓冲器的行程反转时阻尼力骤变的悬架控制装置。
本发明一方面提供一种悬架控制装置,其具备:阻尼力调节式缓冲器,其设于车辆的车体和车轮之间,能够调节产生的阻尼力;上下运动检测装置(device),其检测与车辆的上下方向的运动相关的状态;控制器,其根据该上下运动检测装置的检测结果,输出控制所述阻尼力调节式缓冲器产生的阻尼力的控制信号;所述控制器具备:目标阻尼力计算部(section),其根据所述上下运动检测装置的检测结果计算目标阻尼力;修正部,其在所述阻尼力调节式缓冲器的弹簧上和弹簧下之间的相对速度为低速时,计算使所述目标阻尼力降低的修正阻尼力;控制信号输出部,其将与所述修正阻尼力对应的所述控制信号输出到所述阻尼力调节式缓冲器。
本发明另一方面提供一种悬架控制装置,其具备:阻尼力调节式缓冲器,其设于车辆的车体和车轮之间,能够调节产生的阻尼力;上下运动检测装置,其检测与车辆的上下方向的运动相关的状态;控制器,其根据该上下运动检测装置的检测结果,输出控制所述阻尼力调节式缓冲器产生的阻尼力的控制信号;所述控制器具备:目标阻尼系数计算部,其根据所述上下运动检测装置的检测结果计算目标阻尼系数;修正部,其在所述阻尼力调节式缓冲器的弹簧上和弹簧下之间的相对速度为低速时,计算使所述目标阻尼系数的上限降低的修正阻尼系数;控制信号输出部,其将与所述修正阻尼系数对应的所述控制信号输出到所述阻尼力调节式缓冲器。
附图说明
图1是表示第一实施方式的悬架控制装置的示意图;
图2是表示图1中的控制器的框图;
图3是表示图2中的阻尼力限制器的说明图;
图4是表示图2中的最大阻尼系数脉谱图的说明图;
图5是表示图2中的阻尼系数脉谱图的说明图;
图6是表示第一实施方式和比较例中的目标阻尼力、相对速度、目标阻尼系数、修正阻尼系数、指令电流值随时间变化的特性线图;
图7是表示第一实施方式和比较例中的弹簧上加速度、簧上急动度、指令电流值虽时间变化的特性线图;
图8是表示第一实施方式和比较例中的相对速度和阻尼力的关系的特性线图;
图9是表示第二实施方式的悬架控制装置的示意图;
图10是表示图9中的控制器的框图;
图11是表示图10中的最大阻尼系数脉谱图的说明图;
图12是表示第一、第二实施方式中的侧倾角、侧倾率、指令电流值随时间变化的特性线图;
图13是表示第一、第二实施方式中侧倾振动产生时的相对速度和阻尼力的关系的特性线图;
图14是表示第三实施方式的控制器的框图;
图15是表示图14中的最大阻尼力脉谱图的说明图;
图16是表示图14中的阻尼力脉谱图的说明图;
图17是表示变形例的控制器的框图;
图18是表示图17中的最大阻尼系数脉谱图的说明图。
具体实施方式
下面,以适用于例如四轮汽车的情况为例,参照附图详细说明本发明实施方式的悬架装置。
首先,图1~图8表示第一实施方式的悬架控制装置。车体1构成车辆主体。在车体1的下侧设有例如左右前轮和左右后轮(下面统称为车轮2),该车轮2包括轮胎3而构成。此时,轮胎3作为吸收路面的细小凹凸的弹簧起作用。
悬架装置4安装在车体1和车轮2之间。该悬架装置4由悬架弹簧5(下面称为弹簧5)、与弹簧5并排设于车体1和车轮2之间的阻尼力调节式缓冲器(下面称为缓冲器6)构成。需要说明的是,在图1中例示了将一组悬架装置4设于车体1和车轮2之间的情况。但是,例如在四个车轮2和车体1之间分别独立地共设置有四组悬架装置4,图1中只示意性表示了其中的一组。另外,在本实施方式中,悬架控制装置由附设有执行机构7的缓冲器6和下述控制器7构成。
在此,悬架装置4的缓冲器6使用阻尼力调节式液压缓冲器构成。在该缓冲器6上,为了从硬特性(即阻尼力变高的特性)到软特性(即阻尼力变低的特性)连续调节产生阻尼力的特性(阻尼力特性),附设有由阻尼力调节阀等构成的执行机构7。需要说明的是,阻尼力调节阀可以不连续调节阻尼力特性,也可以分两个阶段或分多个阶段进行调节。另外,缓冲器6可以是压力控制类型,也可以是流量控制类型。
弹簧上加速度传感器8设于车体1。具体而言,弹簧上加速度传感器8例如在缓冲器6附近的位置安装在车体1上。弹簧上加速度传感器8在所谓弹簧上侧的车体1侧检测上下方向的振动加速度,并将该检测信号输出到下述控制器11。
弹簧下加速度传感器9设于车辆的车轮2侧。该弹簧下加速度传感器9在所谓弹簧下侧的车轮2侧检测上下方向的振动加速度,并将该检测信号输出到下述控制器11。此时,弹簧上加速度传感器8及弹簧下加速度传感器9构成检测与车辆的上下方向的运动相关的状态的上下运动检测装置(device)。需要说明的是,上下运动检测装置不限于设于缓冲器6附近的弹簧上加速度传感器8及弹簧下加速度传感器9,例如可以只是弹簧上加速度传感器8,也可以是车高传感器,还可以通过在车体上设置一个弹簧上加速度传感器8,并基于轮速传感器等其它传感器信息推测每个车轮的上下运动来检测。
控制器11由例如微机等构成,构成基于加速度传感器8,9等的检测结果控制缓冲器6产生的阻尼力的控制装置。该控制器11的输入侧与加速度传感器8,9等连接,而输出侧与缓冲器6的执行机构7等连接。另外,控制器11具有由ROM、RAM等构成的存储部11A。
在控制器11的存储部11A中,存储有图4所示的基于相对速度V2输出最大阻尼系数Cmax的最大阻尼系数脉谱图18以及图5所示的表示修正阻尼系数Ca、相对速度V2与指令电流值I的关系的阻尼系数脉谱图20。
在此,如图2所示,控制器11具备积分器12,13、减法器14、目标阻尼力运算器15、阻尼力限制器16、阻尼系数运算器17、最大阻尼系数脉谱图18、最小值选择器19和阻尼系数脉谱图20。
控制器11的积分器12通过对来自弹簧上加速度传感器8的检测信号进行积分,来计算作为车体1相对于上下方向的速度的弹簧上速度V1。因此,由弹簧上加速度传感器8和积分器12构成车体侧上下速度检测装置,并且积分器12输出作为车体侧上下速度的弹簧上速度V1。
另一方面,在减法器14中,从来自弹簧上加速度传感器8的检测信号减去来自弹簧下加速度传感器9的检测信号,计算出弹簧上加速度和弹簧下加速度的差分。此时,该差分值对应于车体1和车轮2之间的相对加速度。而且,在积分器13中,对从减法器14输出的相对加速度进行积分,作为缓冲器6的弹簧上和弹簧下之间的相对速度,计算出车体1和车轮2之间的上下方向的相对速度V2。因此,由弹簧上加速度传感器8、弹簧下加速度传感器9、减法器14及积分器13构成相对速度检测装置,并且积分器13输出相对速度V2。
目标阻尼力运算器15基于弹簧上速度V1输出缓冲器6所产生的目标阻尼力DF。该目标阻尼力DF通过例如天棚控制理论求得。具体而言,如下式1所示,目标阻尼力运算器15将通过天棚控制理论求得的天棚阻尼系数Csky和弹簧上速度V1相乘,计算出目标阻尼力DF。
DF=Csky*V1 (式1)
阻尼力限制器16分别用正值和负值独立限制目标阻尼力DF的最大值。如图3所示,在弹簧上速度V1为正侧的情况下,目标阻尼力DF小于预定的正侧阈值DFt(DF<DFt)时,阻尼力限制器16输出与目标阻尼力DF等值的限制目标阻尼力DFlim,目标阻尼力DF大于阈值DFt(DF>DFt)时,阻尼力限制器16输出与阈值DFt等值的限制目标阻尼力DFlim。
同样地,在弹簧上速度V1为负侧的情况下,目标阻尼力DF大于预定的负侧阈值(-DFt)(DF>-DFt)时,阻尼力限制器16输出与目标阻尼力DF等值的限制目标阻尼力DFlim,目标阻尼力DF小于阈值(-DFt)(DF<-DFt)时,阻尼力限制器16输出与阈值(-DFt)等值的限制目标阻尼力DFlim。
即,目标阻尼力DF的绝对值小于阈值DFt的绝对值(|DF|<|DFt|)时,阻尼力限制器16输出与目标阻尼力DF等值的限制目标阻尼力DFlim,目标阻尼力DF的绝对值大于阈值DFt(|DF|>|DFt|)时,阻尼力限制器16输出与阈值(±DFt)等值的限制目标阻尼力DFlim。此时,阈值DFt被设定为小于缓冲器6能够产生的阻尼力的值。因此,阻尼力限制器16设定限制目标阻尼力DFlim小于缓冲器6能够产生的阻尼力。
需要说明的是,阈值DFt也可以在相对速度V2的正侧和负侧被设定为相同的值,也可以考虑缓冲器6的阻尼力特性等,在相对速度V2的正侧和负侧被设定为互不相同的值。
阻尼系数运算器17基于限制目标阻尼力DFlim和相对速度V2计算出目标阻尼系数C。具体而言,如下式2所示,阻尼系数运算器17将限制目标阻尼力DFlim除以相对速度V2来计算出目标阻尼系数C。
C=DFlim/V2 (式2)
该情况下,目标阻尼力运算器15、阻尼力限制器16及阻尼系数运算器17构成基于加速度传感器8,9的检测结果计算出目标阻尼系数C的目标阻尼系数计算部(section)。
最大阻尼系数脉谱图18具备表示相对速度V2和最大阻尼系数Cmax的关系的特性线18A,基于相对速度V2输出最大阻尼系数Cmax。此时,最大阻尼系数Cmax被设定为不超过缓冲器6能够产生的阻尼系数的最大值的范围内的值。如图4所示,最大阻尼系数Cmax在相对速度V2小于规定的阈值Vt时被设定为小值,在相对速度V2大于阈值Vt时被设定为大值。
具体而言,相对速度V2小于阈值Vt时(-Vt<V2<Vt),最大阻尼系数Cmax被设定为小值的低速设定值C1。另一方面,伸展侧(正侧)的相对速度V2大于阈值Vt时(V2>Vt),最大阻尼系数Cmax被设定为大于低速设定值C1的高速设定值C2。同样地,收缩侧(负侧)的相对速度V2大于阈值Vt时(V2<-Vt),最大阻尼系数Cmax被设定为大于低速设定值C1的高速设定值C3。
相对速度V2变为接近阈值Vt的值时,最大阻尼系数Cmax如图4中的相对速度V2>Vt的区域中的线性区域所示,可以被设定为低速设定值C1和高速设定值C2之间的值。同样地,相对速度V2变为接近阈值(-Vt)的值时,最大阻尼系数Cmax如图4中的相对速度V2<-Vt的区域中的线性区域所示,可以被设定为低速设定值C1和高速设定值C3之间的值。另外,也可以省略相对速度V2>Vt和相对速度V2<-Vt的区域的线性区域中的一方或双方,使最大阻尼系数Cmax在V2=Vt的条件下在低速设定值C1和高速设定值C2之间呈阶梯状变化,和/或使最大阻尼系数Cmax在V2=-Vt的条件下在低速设定值C1和高速设定值C3之间呈阶梯状变化。
在此,图4中例示了相对速度V2在伸展侧(正侧)的高速设定值C2大于相对速度V2在收缩侧(负侧)的高速设定值C3的情况。这是因为考虑到缓冲器6产生的阻尼力的特性在伸展侧和收缩侧不同。这样,考虑缓冲器6的构造、规格、阻尼力特性等适当地设定高速设定值C2,C3。另外,例示了低速设定值C1和高速设定值C2,C3均为恒定值的情况,但是,也可以与相对速度V2对应地变化。
需要说明的是,阈值Vt是考虑例如急动度的产生状况而通过实验得到的,根据缓冲器6的构造、阻尼力特性等适当地设定。另外,阈值Vt可以在相对速度V2的正侧和负侧设定为相同的值,也可以在相对速度V2的正侧和负侧设定为互不相同的值。
最小值选择器19比较从阻尼系数运算器17输出的目标阻尼系数C和从最大阻尼系数脉谱图18输出的最大阻尼系数Cmax,选择这些系数C、Cmax中较小的值,作为修正阻尼系数Ca输出。因此,最小值选择器19和最大阻尼系数脉谱图18构成修正部,该修正部计算在相对速度V为低速时降低目标阻尼系数C的上限的修正阻尼系数Ca。
阻尼系数脉谱图20构成控制信号输出部,输出与修正阻尼系数Ca对应的作为控制信号的指令电流值I。如图5所示,阻尼系数脉谱图20根据相对速度V2可变地设定修正阻尼系数Ca和指令电流值I的关系,是基于发明人等取得的试验数据制成的。阻尼系数脉谱图2基于来自最小值选择器19的修正阻尼系数Ca和来自积分器13的相对速度V2,特定用于调节缓冲器6的阻尼力特性的指令电流值I,将该指令电流值I输出到缓冲器6的执行机构7。
另外,阻尼系数脉谱图20输出用于以使阻尼力调节式缓冲器适合天棚理论的方式控制缓冲器6的控制信号(指令电流值I)。该阻尼系数脉谱图20具有图5中实线所示的硬侧特性线20A以及图5中虚线所示的软侧特性线20B。此时,硬侧特性线20A配置在相比软侧特性线20B修正阻尼系数Ca大的范围内。
当输入相对速度V2和修正阻尼系数Ca时,求出在阻尼系数脉谱图20中修正阻尼系数Ca和相对速度V2的交点。该交点配置在相比硬侧特性线20A修正阻尼系数Ca大的范围内时,增大指令电流值I,将阻尼力特性设定为硬特性。另一方面,交点配置在相比软侧特性线20B修正阻尼系数Ca小的范围内时,减小指令电流值I,将阻尼力特性设定为软特性。另外,交点配置在硬侧特性线20A和软侧特性线20B之间的范围内时,根据修正阻尼系数Ca调节指令电流值I,将阻尼力特性设定为硬和软中间的特性。
如上所述,缓冲器6的产生阻尼力能够随着对执行机构7供给的指令电流值I的变化,在硬和软之间以连续或分多个阶段的方式可变调节。
第一实施方式的车辆用悬架控制装置具有如上所述的结构,接着说明使用控制器11可变控制缓冲器6的阻尼力特性的处理。
对于控制器11,在车辆行驶时,从弹簧上加速度传感器8输入弹簧上(车体1)侧的上下方向的振动加速度的检测信号,并且从弹簧下加速度传感器9输入弹簧下(车轮2)侧的上下方向的振动加速度的检测信号。
此时,控制器11根据得到的信息进行乘坐感控制处理,计算出目标阻尼系数C和相对速度V2。具体而言,通过控制器11的积分器12,对弹簧上加速度传感器8检测到的振动加速度的检测信号进行积分,计算出弹簧上速度V1。然后,通过目标阻尼力运算器15、阻尼力限制器16及阻尼系数运算器17,基于弹簧上速度V1计算出目标阻尼系数C。
另外,通过控制器11的减法器14,从来自弹簧上加速度传感器8的检测信号减去来自弹簧下加速度传感器9的检测信号。然后,通过积分器13,对从减法器14输出的相对加速度进行积分,计算出车体1和车轮2之间的上下方向的相对速度V2。
另外,利用控制器11的最大阻尼系数脉谱图18,输出与相对速度V2对应的最大阻尼系数Cmax。控制器11的最小值选择器19选择目标阻尼系数C和最大阻尼系数Cmax中的较小值,作为修正阻尼系数Ca输出。阻尼系数脉谱图20计算出与修正阻尼系数Ca和相对速度V2对应的指令电流值I。
指令电流值I被输入缓冲器6的执行机构7,执行机构7的驱动被控制。由此,缓冲器6的阻尼力特性在硬特性(硬特性)和软特性(软特性)之间可变且被连续地控制。
图6表示应用了第一实施方式的悬架控制装置的情况的时间图。在第一实施方式中,基于目标阻尼力DF和相对速度V2计算出目标阻尼系数C,并且,与相对速度V2对应地修正该目标阻尼系数C,计算出修正阻尼系数Ca。修正阻尼系数Ca在相对速度V2为低速的区域中,降低目标阻尼系数C的上限。与该修正阻尼系数Ca对应地计算出指令电流值I。
由此,与不进行基于相对速度V2的修正而是基于目标阻尼力DF控制缓冲器6的比较例相比,在第一实施方式中,指令电流值I的上升变得顺畅。因此,能够抑制阻尼力骤变,因此能够降低急动度。
另外,为了在第一实施方式和上述比较例之间比较急动度降低效果等,模拟了行驶在连续起伏道路上的情况。其结果如图7及图8所示。
如图7所示,在第一实施方式中,使弹簧上加速度与比较例相等,维持减振效果。并且,在第一实施方式中,通过使指令电流值I顺畅变化,来抑制阻尼力骤变。由此可知,能够降低比较例中成为问题的急动度。
另外,图8表示指令的阻尼力和相对速度V2的关系。在此,图8中的实线与第一实施方式相对应,表示基于修正阻尼系数Ca的阻尼力(指令值)和相对速度V2的关系。另一方面,图8中的虚线与比较例相对应,表示目标阻尼力DF和相对速度V2的关系。
需要说明的是,在进行以前的天棚控制时,作为计算结果,输出了图8的第二象限、第四象限这样的缓冲器不能产生的值,但是,由于通常第二象限、第四象限的值作为0进行控制,因此,成为图8中的虚线的特性。另外,实际产生的阻尼力随着相对速度V2越接近0越小,但是,即使相对速度V2接近0,若车体的上下绝对速度大,则指令大值。
在第一实施方式中,当相对速度V2为低速时,将目标阻尼系数C的上限限制为较小。此时,目标阻尼系数C相当于阻尼力增大相对于相对速度V2增大的倾斜度,因此可知,通过限制目标阻尼系数C的上限,抑制进行行程反转时阻尼力的变化,与比较例相比顺畅地增大。
这样,根据第一实施方式,控制器11基于来自加速度传感器8,9的检测信号计算目标阻尼系数C,相对速度V2为低速时,计算降低目标阻尼系数C的上限的修正阻尼系数Ca,将与修正阻尼系数Ca对应的指令电流值I输出到缓冲器6。因此,像在缓冲器6的伸长行程和收缩行程之间进行行程反转时一样,相对速度V2为低速时,控制器11输出降低目标阻尼系数C的上限的修正阻尼系数Ca,将与该修正阻尼系数Ca对应的指令电流值I输出到缓冲器6。由此,能够缓解阻尼力骤变引起的异声及急动度。
另一方面,在相对速度V2为高速时,控制器11计算与低速时相比提高了目标阻尼系数C的上限的修正阻尼系数Ca。这种情况下,像缓冲器6的伸长行程或收缩行程的途中一样,相对速度V2为高速时,能够尽量不限制目标阻尼系数C,计算较大值的修正阻尼系数Ca。其结果是,相对速度V2为高速时,通过缓冲器6产生较大的阻尼力,能够保证减振性,能够提高乘坐感。
另外,控制器11具备:具有与相对速度V2对应的最大阻尼系数Cmax的最大阻尼系数脉谱图18以及目标阻尼系数C大于最大阻尼系数Cmax时,将目标阻尼系数C修正为最大阻尼系数Cmax的最小值选择器19。因此,通过比较目标阻尼系数C和最大阻尼系数Cmax,能够使修正阻尼系数Ca小于最大阻尼系数Cmax。其结果是,能够限制相当于目标阻尼力DF相对于相对速度V2的倾斜度的目标阻尼系数C,抑制阻尼力的急剧变化。
然后,图9~图11表示本发明的第二实施方式,第二实施方式的特征在于,侧倾振动超过规定水平时,减小目标阻尼系数的修正量。在第二实施方式中,对与第一实施方式相同的结构部件标注相同的符号,省略其说明。
侧倾振动传感器21设于车体1,构成检测车体1的姿势变化的姿势变化检测部。该侧倾振动传感器21作为车体1产生的侧倾振动,检测例如侧倾率、侧倾加速度、侧倾角、左右的上下加速度传感器的差等,将其检测信号输出到下述控制器22。
控制器22与第一实施方式大致相同地构成,构成基于来自加速度传感器8,9等的检测信号控制缓冲器6的控制装置。该控制器22的输入侧与加速度传感器8,9及侧倾振动传感器21等连接,而输出侧与缓冲器6的执行机构7等连接。另外,控制器22具有存储部22A,该存储部22A中存储有:图11所示的基于相对速度V2输出最大阻尼系数Cmax的最大阻尼系数脉谱图24以及图5所示的阻尼系数脉谱图20。
在此,控制器22具备:积分器12,13、减法器14、目标阻尼力运算器15、阻尼力限制器16、阻尼系数运算器17、峰值保持部23、最大阻尼系数脉谱图24、最小值选择器19和阻尼系数脉谱图20。
峰值保持部23通过对来自侧倾振动传感器21的检测信号进行峰值保持处理,计算出侧倾振动水平。
如图11所示,最大阻尼系数脉谱图24具备与第一实施方式的最大阻尼系数脉谱图18的特性线18A大致相同的特性线24A。而且,最大阻尼系数脉谱图24还具备特性线24B,特性线24B相比特性线24A对目标阻尼系数C的限制小,最大阻尼系数Cmax大。
从峰值保持部23输出的侧倾振动水平小时(侧倾振动小于阈值时),最大阻尼系数脉谱图24使用与第一实施方式的图4相同的特性线24A,输出基于相对速度V2的最大阻尼系数Cmax。此时,最大阻尼系数Cmax在相对速度V2小于规定的阈值Vt时被设定为小值,在相对速度V2大于阈值Vt时被设定为大值。
另一方面,从峰值保持部23输出的侧倾振动水平大时(侧倾振动大于阈值时),最大阻尼系数脉谱图24使用特性线24B,输出基于相对速度V2的最大阻尼系数Cmax。此时,特性线24B基于例如缓冲器6能够产生的阻尼力的最大值被设定,不管相对速度V2如何,最大阻尼系数Cmax成为恒定值。
需要说明的是,最大阻尼系数脉谱图24根据侧倾振动水平分两个阶段切换最大阻尼系数Cmax,也可以分三个阶段以上进行切换,也可以连续切换。另外,作为用于判断侧倾振动水平的大小的判断基准的阈值是考虑例如侧倾振动的持续时间、驾驶员的乘车感等而通过实验得到的。
最小值选择器19比较从阻尼系数运算器17输出的目标阻尼系数C和从最大阻尼系数脉谱图24输出的最大阻尼系数Cmax,选择这些系数C、Cmax中的较小值,作为修正阻尼系数Ca输出。因此,最小值选择器19和最大阻尼系数脉谱图24构成修正部,侧倾振动水平小时计算相对速度V2为低速时降低目标阻尼系数C的上限的修正阻尼系数Ca。另一方面,最小值选择器19及最大阻尼系数脉谱图24在侧倾振动水平大时,计算将目标阻尼系数C的上限限制在不超过最大阻尼系数Cmax的范围内的修正阻尼系数Ca,其中,不管相对速度V2如何,最大阻尼系数Cmax为恒定。而且,阻尼系数脉谱图20输出与修正阻尼系数Ca对应的作为控制信号的指令电流值I。
第二实施方式的车辆用悬架控制装置具有如上所述的结构,因此,能够提高侧倾振动产生时的减振效果。为了确认这样的减振效果,对第一、第二悬架控制装置进行侧倾振动产生时的模拟。其结果如图12所示。在该模拟中,为了产生侧倾,对左右轮通过对数扫描输入反相路面。
如图12所示,在第一实施方式中,存在侧倾振动变大的趋势,但是,在第二实施方式中,侧倾振动产生时,由于基本不限制目标阻尼系数C,因此,能够得到与目前同等的减振效果。
图13表示与上述同样地基于进行对左右轮输入反相路面的模拟时的修正阻尼系数Ca的阻尼力和相对速度V2的关系。在第一实施方式中,在侧倾振动产生时也与相对速度V2对应地限制目标阻尼系数C的上限,因此,阻尼力相对于相对速度V2的倾斜度变小,在图13中的斜线所表示的区域内,阻尼力发生变化。
与此相对,在第二实施方式中,与第一实施方式相比,以与侧倾振动对应地增大阻尼系数的方式减小修正量,即增大目标阻尼系数C的上限。因此可知,在产生侧倾时,能够增大阻尼力相对于相对速度V2的倾斜度,超过图13中的斜线所表示的区域会产生阻尼力。其结果是,在第二实施方式中,与第一实施方式相比,能够提高侧倾减振效果。
这样,在如上所述构成的第二实施方式中,也能够得到与第一实施方式大致相同的作用效果。另外,在第二实施方式中,基于侧倾振动传感器21的检测信号判断车体1的侧倾振动大于规定水平时,最小值选择器19及最大阻尼系数脉谱图24减小修正量,计算将目标阻尼系数C的上限限制在不超过最大阻尼系数Cmax的范围内的修正阻尼系数Ca,其中不管相对速度V2如何,最大阻尼系数Cmax为恒定。因此,能够根据侧倾振动状态可变地设定修正阻尼系数Ca,因此,侧倾振动产生时,能够通过增大目标阻尼系数C的上限来保证侧倾减振性能。
另一方面,在未产生侧倾振动时,最小值选择器19及最大阻尼系数脉谱图24增大修正量,相对速度V2为低速时,降低目标阻尼系数C的上限。由此,能够抑制阻尼力骤变,能够提高乘坐感。
需要说明的是,在第二实施方式中,由侧倾振动传感器21构成检测车体1的姿势变化的姿势变化检测装置。但是,本发明并不限于此,姿势变化检测装置只要是能够检测车体的姿势变化的装置即可,也可以利用例如横向加速度、前后加速度、转向、制动等传感器信号检测姿势变化。另外,在第二实施方式中采用了设定符合侧倾振动水平的最大阻尼系数脉谱图,并从该脉谱图设定阻尼系数最大值的结构,但是,也可以是按照侧倾振动水平设定修正增益(大于1),与侧倾振动水平对应地增大最大阻尼系数脉谱图的值的结构。
接着,图14~图16表示本发明的第三实施方式,第三实施方式的特征在于,相对速度为低速时,计算降低目标阻尼力的修正阻尼力,并将与该修正阻尼力对应的控制信号输出到缓冲器。需要说明的是,在第三实施方式中,对与第一实施方式相同的结构部件标注相同的符号,省略其说明。
控制器31与第一实施方式的控制器11相同,由例如微机等构成,构成基于来自加速度传感器8,9的检测信号控制缓冲器6的控制装置。该控制器31的输入侧与加速度传感器8,9等连接,而输出侧与缓冲器6的执行机构7等连接。另外,控制器31具有存储部(未图示),该存储部中存储有:图15所示的基于相对速度V2输出最大阻尼力Dfmax的最大阻尼力脉谱图32以及图16所示的阻尼力脉谱图36。
在此,控制器31具备:积分器12,13、减法器14、目标阻尼力运算器15、最大阻尼力脉谱图32、最小值选择器33、最大值选择器34、修正阻尼力选择器35和阻尼力脉谱图36。
如图15所示,最大阻尼力脉谱图32具备表示相对速度V2和最大阻尼力Dfmax的关系的特性线32A,基于相对速度V2输出最大阻尼力DFmax。此时,最大阻尼力Dfmax被设定为不超过缓冲器6能够产生的阻尼力的最大值的范围内的值。另外,最大阻尼力Dfmax在相对速度V2小于规定的阈值Vt时被设定为小值,在相对速度V2大于阈值Vt时被设定为大值。
具体而言,相对速度V2小于阈值Vt时(-Vt<V2<Vt),特性线32A中最大阻尼力Dfmax相对于相对速度V2的倾斜度小,因此,基于相对速度V2的最大阻尼力Dfmax也被设定为小值。另一方面,伸展侧(正侧)的相对速度V2大于阈值Vt时(V2>Vt)或收缩侧(负侧)的相对速度V2大于阈值Vt时((V2<-Vt),特性线32A中最大阻尼力Dfmax相对于相对速度V2的倾斜度大,因此,基于相对速度V2的最大阻尼力Dfmax也被设定为大值。需要说明的是,目标阻尼力DF及最大阻尼力Dfmax相对于正侧的相对速度V2均为正值,相对于负侧的相对速度V2均为负值。
最小值选择器33比较从目标阻尼力运算器15输出的目标阻尼力DF和从最大阻尼力脉谱图32输出的最大阻尼力DFmax,选择这些阻尼力DF、Dfmax中的较小值,作为第一阻尼力DF1输出。该最小值选择器33将相对速度V2为正侧时的目标阻尼力DF限制为小于最大阻尼力Dfmax的值。因此,正侧的目标阻尼力DF小于正侧的最大阻尼力DFmax(DF<DFmax)时,最小值选择器33输出与目标阻尼力DF一致的第一阻尼力DF1,正侧的最大阻尼力Dfmax小于正侧的目标阻尼力DF(DFmax<DF)时,最小值选择器33输出与最大阻尼力DFmax一致的第一阻尼力DF1。
最大值选择器34比较从目标阻尼力运算器15输出的目标阻尼力DF和从最大阻尼力脉谱图32输出的最大阻尼力DFmax,选择这些阻尼力DF、Dfmax中的较大值,作为第二阻尼力DF2输出。该最大值选择器34将相对速度V2为负侧时的目标阻尼力DF限制为大于最大阻尼力Dfmax的值(接近0的值),即将目标阻尼力DF的绝对值限制为小于最大阻尼力DFmax的绝对值的值。
因此,负侧的目标阻尼力DF大于负侧的最大阻尼力DFmax(DF>DFmax)时,最大值选择器34输出与目标阻尼力DF一致的第二阻尼力DF2,负侧的最大阻尼力Dfmax大于负侧的目标阻尼力DF(DFmax>DF)时,最大值选择器34输出与最大阻尼力DFmax一致的第二阻尼力DF2。
修正阻尼力选择器35根据相对速度V2选择来自最小值选择器33的第一阻尼力DF1和来自最大值选择器34的第二阻尼力DF2中任一个,作为修正阻尼力DFa输出。具体而言,相对速度V2为正侧时,修正阻尼力选择器35选择第一阻尼力DF1,相对速度V2为负侧时,修正阻尼力选择器35选择第二阻尼力DF2。由此,修正阻尼力选择器35输出降低目标阻尼力DF的绝对值,使目标阻尼力DF的绝对值小于最大阻尼力DFmax的绝对值的修正阻尼力DFa。
因此,最大阻尼力脉谱图32、最小值选择器33、最大值选择器34及修正阻尼力选择器35构成在相对速度V2为低速时计算降低目标阻尼力DF的修正阻尼力Dfa的修正部。
阻尼力脉谱图36构成控制信号输出部,输出作为与修正阻尼力DFa对应的控制信号的指令电流值I。如图16所示,阻尼力脉谱图36随着相对速度V2的变化可变地设定修正阻尼力Dfa和指令电流值I的关系,是基于发明人等取得的试验数据制成的。而且,阻尼力脉谱图36基于来自修正阻尼力选择器35的修正阻尼力Dfa和来自积分器13的相对速度V2,确定用于调节缓冲器6的阻尼力特性的指令电流值I,将该指令电流值I输出到缓冲器6的执行机构7。
另外,阻尼力脉谱图36输出用于以使阻尼力调节式缓冲器符合天棚理论的方式控制缓冲器6的控制信号(指令电流值I)。具体而言,相对速度V2为正侧(伸展侧)的情况下,首先,根据相对速度V2的大小从图16中实线所示的多条特性线中选择一条。在图16中,相对速度V2越大,越是右侧的特性线。然后,求出选择的特性线中修正阻尼力DFa的值所对应的指令电流值I。在几何学上,从修正阻尼力DFa的值垂直引线,求出与所选择的特性线的交点,从该点水平引出的线与纵轴的交点即为指令电流值I。
这样,相对速度V2为正侧(伸展侧),弹簧上速度V1为正侧(向上侧)时,随着修正阻尼力Dfa增大,减小指令电流值I,将阻尼力特性设定为硬特性(硬特性)。相对速度V2为正侧(伸展侧),弹簧上速度V1为负侧(向下侧)时,不管修正阻尼力DFa的大小如何,指令电流值I为大值且恒定不变,将阻尼力特性设定为软特性。
另一方面,在相对速度V2为负侧(收缩侧)的情况下,根据相对速度V2的大小从图16中虚线所示的多条特性线中选择一条。在图16中,相对速度V2越大,越是左侧的特性线。然后,求出所选择的特性线中修正阻尼力DFa的值所对应的指令电流值I。
这样,相对速度V2为负侧(收缩侧),弹簧上速度V1为正侧(向上侧)时,不管修正阻尼力DFa的大小如何,指令电流值I为大值且恒定不变,将阻尼力特性设定为软特性。相对速度V2为负侧(收缩侧),弹簧上速度V1为负侧(向下侧)时,随着修正阻尼力Dfa减小(负方向上增大),减小指令电流值I,将阻尼力特性设定为硬特性。
这样,在如上所述构成的第三实施方式中,也能够得到与第一实施方式大致相同的作用效果。另外,在第三实施方式中,像缓冲器6进行行程反转时一样,相对速度V2为低速时,控制器31计算降低目标阻尼力DF的修正阻尼力DFa,将该修正阻尼力DFa对应的指令电流值I输出到缓冲器6。由此,能够缓解阻尼力骤变引起的异声及急动度。
另一方面,相对速度V2为高速时,控制器31计算与相对速度V2为低速时相比缓和了目标阻尼力DF的限制的修正阻尼力DFa,输出较大值的修正阻尼力DFa对应的指令电流值I。其结果是,相对速度V2为高速时,通过缓冲器6产生较大的阻尼力,能够保证减振性,能够提高乘坐感。
需要说明的是,第三实施方式例示了适用于与第一实施方式相同的结构的情况,但是,也可以适用于与第二实施方式相同的结构。
另外,在第一实施方式的控制器11中,不管是行程反转之前还是之后,在相对速度V2为低速的情况下,都输出限制目标阻尼系数C的修正阻尼系数Ca。但是,本发明并不限于此,也可以如图17所示的变形例的控制器41所示,还具备行程反转判定器42,该行程反转判定器42根据相对速度V2判定在缓冲器6的伸长行程和收缩行程之间是否发生了行程反转,根据该行程反转判定器42的判定结果,只在远离行程反转时输出较小地限制目标阻尼系数C的修正阻尼系数Ca。
该情况下,行程反转判定器42在例如计算相对速度V2的增大率,将计算的增大率和相对速度V2相乘的情况下取正值,即在从行程反转刚刚结束到相对速度V2的绝对值最大的区域中,判定发生了行程反转,在除此之外的区域中,判定未发生行程反转。
另外,如图18所示,最大阻尼系数脉谱图43除了具备与第一实施方式的最大阻尼系数脉谱图18的特性线18A大致相同的特性线43A,还具备相比特性线43A目标阻尼系数C的限制小,且最大阻尼系数Cmax大的特性线43B。
而且,发生行程反转时,最大阻尼系数脉谱图43使用与图4相同的特性线43A,输出基于相对速度V2的最大阻尼系数Cmax。此时,最大阻尼系数Cmax在相对速度V2小于规定的阈值Vt时被设定为小值,在相对速度V2大于阈值Vt时被设定为大值。
另一方面,在未发生行程反转时,最大阻尼系数脉谱图43使用特性线43B,输出基于相对速度V2的最大阻尼系数Cmax。此时,特性线43B根据例如缓冲器6能够产生的阻尼力的最大值设定,不管相对速度V2如何,最大阻尼系数Cmax成为恒定值。
在这样的变形例的情况下,能够在行程反转前保证减振性,提高乘坐感,同时,能够在远离行程反转时抑制阻尼力发生骤变。该变形例也同样能够适用于第二、第三实施方式。
在第一、第二实施方式中,不限于相对速度V2为低速的情况,高速的情况下也输出限制目标阻尼系数的修正阻尼系数。但是,本发明并不限于此,例如,只在相对速度V2为低速的情况下输出限制目标阻尼系数的修正阻尼系数,在相对速度V2为高速的情况下,不限制目标阻尼系数,直接作为修正阻尼系数输出。
同样地,在第三实施方式中,不限于相对速度V2为低速的情况,高速的情况下也输出限制目标阻尼力的修正阻尼力,但是,例如只在相对速度V2为低速的情况下输出限制目标阻尼力的修正阻尼力,在相对速度V2为高速的情况下,不限制目标阻尼力,直接作为修正阻尼力输出。
在第一、第三实施方式中,最大阻尼系数脉谱图18及最大阻尼力脉谱图32是通过比较相对速度V2和阈值Vt,判断相对速度V2是否为低速。但是,本发明并不限于此,例如,也可以根据相对速度的变化率或相对速度的变化率的变化率,判断相对速度是否为低速。该结构也能够适用于第二实施方式及变形例。
在上述各实施方式中,使用弹簧上加速度传感器8及积分器12构成了车体侧上下运动检测装置,但是,也可以使用直接检测车体1侧的上下方向的速度(弹簧上速度V1)的弹簧上速度传感器构成车体侧上下运动检测装置。
在上述各实施方式中,使用弹簧上加速度传感器8、弹簧下加速度传感器9、减法器14及积分器13构成了相对速度检测装置,但是,也可以使用弹簧上速度传感器、弹簧下速度传感器及减法器构成相对速度检测装置,也可以使用直接检测车体1和车轮2之间的相对速度V2的速度传感器构成相对速度检测装置,也可以由检测车体1和车轮2之间的相对位移的位移传感器和微分器构成相对速度检测装置。而且,还可以将由上述各种结构构成的车体侧上下运动检测装置和相对速度检测装置组合而构成上下运动检测装置。另外,也可以是弹簧上速度通过弹簧上加速度传感器8及积分器求出,通过由车高传感器求得的值和微分器构成相对速度检测装置。另外,也可以是弹簧上速度由观察者根据车高传感器求得的值推测,通过由车高传感器求得的值和微分器构成相对速度检测装置。另外,也可以只使用一个弹簧上加速度传感器8,由通过来自弹簧上加速度传感器8的值和积分器求得的簧上速度以及为了检测俯仰、侧倾而安装的两个速率传感器信号求出各轮的簧上速度,观察者由各轮的弹簧上速度求出相对速度。
另外,在上述各实施方式中,以适用于根据天棚理论控制悬架装置4的缓冲器6的控制器11、22、31、41的情况为例进行了说明,但也可以是适用于进行侧倾反馈控制、俯仰反馈控制、双线性最优控制、H∞控制等的控制器的构成。本发明能够应用于任何基本控制逻辑,特别是通过使用双线性最优控制,能够提高计算速度,提高响应性。另外,能够谋求控制的稳定化。
然后,记述了上述各实施方式所包含的发明。根据本发明,控制器具备:目标阻尼力计算部,其根据上下运动检测装置的检测结果计算目标阻尼力;修正部,其在阻尼力调节式缓冲器的弹簧上和弹簧下之间的相对速度为低速时,计算降低上述目标阻尼力的修正阻尼力;控制信号输出部,其将与上述修正阻尼力对应的控制信号输出到上述阻尼力调节式缓冲器。
因此,像在缓冲器的伸长行程和收缩行程之间进行行程反转时一样,相对速度为低速时,控制器计算降低目标阻尼力的修正阻尼力,将与该修正阻尼力对应的控制信号输出到缓冲器。由此,能够缓解阻尼力骤变引起的异声及急动度。
另一方面,相对速度为高速时,控制器计算与低速时相比缓和了目标阻尼力的限制的修正阻尼力,输出与较大值的修正阻尼力对应的控制信号。其结果是,相对速度为高速时,由缓冲器产生较大的阻尼力,能够保证减振性,能够提高乘坐感。
另外,根据本发明,控制器具备:目标阻尼系数计算部,其根据上下运动检测装置的检测结果计算目标阻尼系数;修正部,其在阻尼力调节式缓冲器的弹簧上和弹簧下之间的相对速度为低速时,计算降低上述目标阻尼系数的上限的修正阻尼系数;控制信号输出部,其将与上述修正阻尼系数对应的控制信号输出到上述阻尼力调节式缓冲器。
此时,目标阻尼系数相当于目标阻尼力相对于相对速度的倾斜度,因此,通过限制目标阻尼系数的上限,能够抑制阻尼力的急剧变化。因此,像在缓冲器的伸长行程和收缩行程之间进行行程反转时那样,相对速度为低速时,控制器计算降低目标阻尼系数的上限的修正阻尼系数,将与该修正阻尼系数对应的控制信号输出到缓冲器。由此,能够缓解阻尼力骤变引起的异声及急动度。
另一方面,相对速度为高速时,控制器计算与低速时相比提高目标阻尼系数的上限的修正阻尼系数。这种情况下,像在缓冲器的伸长行程或收缩行程的途中一样,相对速度为高速时,能够尽量不限制目标阻尼系数,计算较大值的修正阻尼系数。其结果是,相对速度为高速时,由缓冲器产生较大的阻尼力,能够保证减振性,能够提高乘坐感。
另外,目标阻尼系数相当于目标阻尼力相对于相对速度的倾斜度,因此,通过限制目标阻尼系数,能够产生符合缓冲器特性的阻尼力。其结果是,不会在不能控制缓冲器的区域要求阻尼力,能够抑制阻尼力的急剧变化。
另外,根据本发明,上述修正部具有与上述相对速度对应的最大阻尼系数,上述目标阻尼系数大于该最大阻尼系数时,将上述目标阻尼系数修正为该最大阻尼系数。
由此,通过比较目标阻尼系数和最大阻尼系数,能够使修正阻尼系数小于最大阻尼系数。其结果是,能够限制目标阻尼力相对于相对速度的倾斜度,抑制阻尼力的急剧变化。
另外,根据本发明,还具备检测上述车体的姿势变化的姿势变化检测装置,上述修正部基于上述姿势变化检测装置的检测结果判断产生了姿势变化时减小修正量。
此时,未产生车体的姿势变化时,修正部增大修正量,相对速度为低速时降低目标阻尼力,或降低目标阻尼系数的上限。由此,能够抑制阻尼力骤变。另一方面,产生车体的姿势变化时,修正部减小修正量,缓和目标阻尼力的限制或目标阻尼系数的上限的限制。由此,能够产生抵抗车体的姿势变化的阻尼力,能够保证减振性能。
另外,根据本发明,上述修正部只在上述阻尼力调节式缓冲器的伸长行程和收缩行程之间远离行程反转时才减小上述目标阻尼系数或上述目标阻尼力。
由此,能够在行程反转前确保减振性而提高乘坐感,并且能够在远离行程反转时抑制阻尼力发生骤变。
另外,根据本发明,上述修正部也可以根据上述相对速度的变化率或上述相对速度的变化率的变化率确定上述相对速度是否为低速的判断。
另外,根据本发明,上述修正部能够将上述修正阻尼力设定为小于上述阻尼力调节式缓冲器能够产生的阻尼力,或者能够将上述修正阻尼系数设定为小于上述阻尼力调节式缓冲器能够产生的阻尼系数。
由此,即使在控制信号输出部将与修正阻尼力或修正阻尼系数对应的控制信号输出到缓冲器时,缓冲器也能够产生与修正阻尼力或修正阻尼系数对应的阻尼力。因此,不会在不能控制缓冲器的区域要求阻尼力,也防止了阻尼力急剧变化。
根据上述实施方式的悬架控制装置,能够抑制缓冲器进行行程反转时阻尼力急剧变化。
Claims (7)
1.一种悬架控制装置,其具备:
阻尼力调节式缓冲器(6),其设于车辆的车体和车轮之间,能够调节产生的阻尼力;
上下运动检测装置(8;8,9),其检测与车辆的上下方向的运动相关的状态;
控制器(11;22;31;41),其根据该上下运动检测装置的检测结果,输出控制所述阻尼力调节式缓冲器产生的阻尼力的控制信号;
所述悬架控制装置的特征在于,
所述控制器具备:
目标阻尼系数计算装置(15,16,17),其根据所述上下运动检测装置的检测结果计算目标阻尼系数;
修正装置(18,19;24,19;32,33,34,35;43,19),其在所述阻尼力调节式缓冲器的弹簧上和弹簧下之间的相对速度为低速时,计算使所述目标阻尼系数的上限降低的修正阻尼系数;
控制信号输出装置(20;36),其将与所述修正阻尼系数对应的所述控制信号输出到所述阻尼力调节式缓冲器。
2.如权利要求1所述的悬架控制装置,其特征在于,
所述修正装置具有与所述相对速度相对应的最大阻尼系数,在所述目标阻尼系数大于该最大阻尼系数时,将所述目标阻尼系数修正为该最大阻尼系数。
3.如权利要求1所述的悬架控制装置,其特征在于,
还具备检测所述车体的姿势变化的姿势变化检测装置(21),
所述修正装置在根据所述姿势变化检测装置的检测结果判断为姿势变化产生时,减小用于降低所述目标阻尼力的修正量。
4.如权利要求1所述的悬架控制装置,其特征在于,
所述修正装置只在所述阻尼力调节式缓冲器的伸长行程和收缩行程之间从行程反转离开时减小所述目标阻尼系数或所述目标阻尼力。
5.如权利要求1所述的悬架控制装置,其特征在于,
所述修正装置根据所述相对速度的变化率或所述相对速度的变化率的变化率确定所述相对速度是否为低速的判断。
6.如权利要求1所述的悬架控制装置,其特征在于,
所述修正装置将所述修正阻尼力设定为小于所述阻尼力调节式缓冲器能够产生的阻尼力,或者将所述修正阻尼系数设定为小于所述阻尼力调节式缓冲器能够产生的阻尼系数。
7.如权利要求1所述的悬架控制装置,其特征在于,
所述目标阻尼系数计算装置使用双线性最优控制。
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