CN107074057A - 悬架装置和悬架控制装置 - Google Patents

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Abstract

悬架装置(S1)具备控制器(C1)和能够产生推力的致动器(A)。控制器(C1)具有:第一振动抑制力运算部(12),其根据弹簧上构件(B)的上下方向上的速度Vb来求出第一振动抑制力F1;第二振动抑制力运算部(13),其根据弹簧下构件(W)的上下方向上的速度Vw或者弹簧上构件(B)与弹簧下构件(Vw)之间的相对速度Vs来求出第二振动抑制力F2;低通滤波器(L1),其在弹簧上谐振频率ωb与弹簧下谐振频率ωw之间具有拐点频率ωc,在第二振动抑制力运算部(13)中对用于求出第二振动抑制力(F2)的过程中的信号(Fw)进行处理;以及目标推力运算部(15),其基于第一振动抑制力(F1)和第二振动抑制力(F2)来求出致动器(A)的目标推力。

Description

悬架装置和悬架控制装置
技术领域
本发明涉及悬架装置和悬架控制装置。
背景技术
作为这种悬架装置,例如公知有一种悬架装置,其具备:液压缸,其安装在车辆的车身即弹簧上构件和车轮即弹簧下构件之间而积极地发挥推力;以及控制器,其控制液压缸,该悬架装置作为主动悬架而发挥功能。
在控制器中,利用低通滤波器对由加速度传感器检测到的弹簧上构件的上下方向上的加速度进行处理,而获得弹簧上构件的上下方向上的速度,通过将该上下方向上的速度乘以增益,来求出为了抑制弹簧上构件的振动而需要的液压缸的要求推力。然后,在控制器中,还利用带通滤波器对弹簧下构件的上下方向上的加速度进行处理并将该处理后的上下方向上的加速度乘以增益,从而求出为了抑制弹簧下构件的振动而需要的液压缸的要求推力,将这些要求推力的合力作为最终的目标推力(参照例如日本JP63-258207A)。
通过如此求出目标推力,能够利用液压缸来抑制弹簧上构件和弹簧下构件的振动。
发明内容
上述悬架装置进行抑制弹簧下构件的振动的控制。弹簧下构件的谐振频率通常是十几Hz。因此,液压缸必须产生用于抑制十几Hz的频带的振动的推力,对悬架装置要求非常高的响应性。
通常,用于控制液压缸的推力的控制阀使用的是具有由螺线管进行驱动的阀芯的电磁阀。螺线管存在响应滞后,难以在十几Hz的频带内精度良好地控制电磁阀。因此,难以利用具备电磁阀的悬架装置来使车辆的乘车舒适度提高。
本发明的目的在于提供一种不使用高响应的设备就能够使车辆的乘车舒适度提高的悬架装置和悬架控制装置。
根据本发明的某一形态,提供一种悬架装置,该悬架装置具备:致动器,其安装于车辆的弹簧上构件与弹簧下构件之间,能够产生推力;控制器,其用于控制所述致动器,所述控制器具有:第一振动抑制力运算部,其根据所述弹簧上构件的上下方向上的速度来求出第一振动抑制力;第二振动抑制力运算部,其根据所述弹簧下构件的上下方向上的速度或者所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度来求出第二振动抑制力;低通滤波器,其在弹簧上谐振频率与弹簧下谐振频率之间具有拐点频率,在所述第二振动抑制力运算部中对用于求出所述第二振动抑制力的过程中的信号进行处理;以及目标推力运算部,其基于所述第一振动抑制力与所述第二振动抑制力来求出所述致动器的目标推力。
根据本发明的另一形态,提供一种悬架控制装置,其对安装于车辆的弹簧上构件与弹簧下构件之间而能够产生推力的致动器进行控制,其具备:第一振动抑制力运算部,其根据所述弹簧上构件的上下方向上的速度来求出第一振动抑制力;第二振动抑制力运算部,其根据所述弹簧下构件的上下方向上的速度或者所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度来求出第二振动抑制力;低通滤波器,其在弹簧上谐振频率与弹簧下谐振频率之间具有拐点频率,在所述第二振动抑制力运算部中对用于求出所述第二振动抑制力的过程中的信号进行处理;以及目标推力运算部,其基于所述第一振动抑制力和所述第二振动抑制力来求出所述致动器的目标推力。
附图说明
图1是表示第1实施方式的悬架装置和悬架控制装置的图。
图2是表示低通滤波器的频率特性的图。
图3是表示第1实施方式的悬架控制装置中的求出目标推力的处理流程的流程图。
图4是对第1实施方式的悬架装置和车辆的运动进行力学说明的图。
图5A是表示针对路面输入的向弹簧下构件传递的振动传递率的频率特性的图。
图5B是表示针对路面输入的向弹簧上构件传递的振动传递率的频率特性的图。
图6是表示第1实施方式的第1变形例的悬架装置和悬架控制装置的图。
图7是表示第1实施方式的第1变形例的悬架控制装置中的求出目标推力的处理流程的流程图。
图8是表示第1实施方式的第2变形例的悬架装置和悬架控制装置的图。
图9是表示第1实施方式的第2变形例的悬架控制装置中的求出目标推力的处理流程的流程图。
图10是表示第2实施方式的悬架装置和悬架控制装置的图。
图11是表示第2实施方式的悬架控制装置中的求出目标推力的处理流程的流程图。
图12是表示第2实施方式的第1变形例的悬架装置和悬架控制装置的图。
图13是表示第2实施方式的第1变形例的悬架控制装置中的求出目标推力的处理流程的流程图。
图14是表示第2实施方式的第2变形例的悬架装置和悬架控制装置的图。
图15是表示第2实施方式的第2变形例的悬架控制装置中的求出目标推力的处理流程的流程图。
图16是表示适用于悬架装置的致动器的一个例子的构成的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。
<第1实施方式>
参照图1说明本发明的第1实施方式的悬架装置S1。
悬架装置S1具备:致动器A,其安装于车辆的车身即弹簧上构件B与车轮即弹簧下构件W之间,能够产生推力;被动的减振器D,其与致动器A并列地安装于弹簧上构件B与弹簧下构件W之间;以及控制器C1,其作为悬架控制装置,对致动器A进行控制。
致动器A具备:伸缩体E,其具有未图示的缸、移动自由地插入缸内而将缸内划分成伸长侧室和压缩侧室的活塞、以及移动自由地插入缸而与活塞连结的杆;以及流体压力单元H,其使流体相对于伸长侧室和压缩侧室进行供排而驱动伸缩体E进行伸缩。
如图1所示,伸缩体E安装于车辆的弹簧上构件B与弹簧下构件W之间。在图1中,示意性地表示车辆,在弹簧下构件W与弹簧上构件B之间与致动器A并列地设置悬架弹簧SP。另外,安装于车轮的轮胎T作为设于路面与弹簧下构件W之间的弹簧而发挥功能。而且,在弹簧下构件W与弹簧上构件B之间,与致动器A并列地设置减振器D。减振器D的详细情况虽未图示,但该减振器D是可伸缩的被动的减振器,在由于外力而伸缩之际,发挥对该伸缩进行抑制的阻尼力。
流体压力单元H的详细情况虽未图示,但该流体压力单元H具备流体压力源和切换部件,该切换部件能够将从流体压力源供给的流体选择性地向伸缩体E的伸长侧室R1和压缩侧室R2中的任一个供给。流体压力单元H的流体压力源和切换部件利用从控制器C1供给的电流进行驱动。通过流体压力源和切换部件被驱动,向伸缩体E的伸长侧室R1或者压缩侧室R2供给流体,驱动伸缩体E进行伸长或者收缩。
另一方面,控制器C1求出应该使致动器A产生的目标推力Fref。也就是说,控制器C1向流体压力源和切换部件供给电流,以使致动器A发挥目标推力Fref。这样,致动器A由控制器C1控制。作为流体压力源,也可以使用储压器、被车辆的发动机驱动的泵。在该情况下,如果设置压力控制阀等这样的对从流体压力源供给来的流体的压力进行控制的控制阀,则只要控制器C1对该控制阀进行控制,就能够对从流体压力源供给来的流体的压力进行控制,因此,控制器C1无需对流体压力源的驱动进行直接控制。
向控制器C1输入由被安装到弹簧上构件B的加速度传感器4检测到的弹簧上构件B的上下方向上的加速度Gb、以及由被安装到弹簧下构件W的加速度传感器5检测到的弹簧下构件W的上下方向上的加速度Gw。控制器C1对这些加速度Gb、Gw进行处理,将用于控制致动器A的电流向流体压力单元H输出。
另外,控制器C1具有对弹簧下构件W的上下方向上的速度Vw进行滤波的低通滤波器L1,基于根据弹簧上构件B的上下方向上的速度Vb而求出来的第一振动抑制力F1和根据由低通滤波器L1处理后的速度Vw而求出来的第二振动抑制力F2,来求出致动器A的目标推力Fref。
具体而言,控制器C1具备:积分器10,其用于对从加速度传感器4输入的弹簧上构件B的加速度Gb进行积分而求出弹簧上构件B的上下方向上的速度Vb;积分器11,其用于对从加速度传感器5输入的弹簧下构件W的加速度Gw进行积分而求出弹簧下构件W的上下方向上的速度Vw;第一振动抑制力运算部12,其用于将积分器10所输出的速度Vb乘以增益Cb而获得第一振动抑制力F1;第二振动抑制力运算部13,在该第二振动抑制力运算部13中,在乘法部14将速度Vw乘以增益Cw,然后利用低通滤波器L1对该乘法部14所输出的信号进行处理,从而求出第二振动抑制力F2;目标推力运算部15,其将第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2相加而求出致动器A应该产生的目标推力Fref;控制指令生成部16,其根据目标推力Fref而生成向流体压力单元H中的流体压力源和切换部件发出的控制指令;以及驱动器17,当收到来自控制指令生成部16的控制指令时,该驱动器17输出用于驱动流体压力单元H的流体压力源和切换部件的电流。
积分器10对弹簧上构件B的加速度Gb进行积分而获得速度Vb。作为积分器10,也可以是例如具有对加速度Gb进行虚拟地积分的效果的低通滤波器。同样地,积分器11也可以是具有对弹簧下构件W的加速度Gw进行虚拟地积分的效果的低通滤波器。
第一振动抑制力运算部12将积分器10所输出的速度Vb乘以增益Cb而获得第一振动抑制力F1。增益Cb是为了获得主要用于抑制弹簧上构件B的振动的第一振动抑制力F1而与速度Vb相乘的增益。因此,考虑弹簧上构件B的重量等而设定增益Cb。在第一振动抑制力运算部12中,通过将速度Vb乘以增益Cb,求出第一振动抑制力F1。此外,也可以是,在第一振动抑制力F1相对于速度Vb不是线性而是用函数无法表述那样的特性的情况下,预先使速度Vb与第一振动抑制力F1之间的关系映射化,通过映射运算而根据速度Vb来求出第一振动抑制力F1。
乘法部14将积分器11所输出的弹簧下构件W的速度Vw乘以增益Cw而获得用于求出第二振动抑制力F2的过程中的信号Fw。增益Cw是为了获得主要用于抑制弹簧下构件W的振动的第二振动抑制力F2而与速度Vw相乘的增益。因此,考虑弹簧下构件W的重量等而设定增益Cw。
如图2所示,低通滤波器L1去除信号Fw的频率成分中的、作为弹簧下构件W的谐振频率的弹簧下谐振频率ωw的频带的频率成分,而使作为弹簧上构件B的谐振频率的弹簧上谐振频率ωb的频带的频率成分通过。因此,低通滤波器L1具有在弹簧上谐振频率ωb与弹簧下谐振频率ωw之间具备拐点频率ωc的频率特性。拐点频率ωc在弹簧上谐振频率ωb与弹簧下谐振频率ωw之间任意地设定即可。如上述那样对低通滤波器L1要求的功能是,去除速度Vw的频率成分中的、弹簧下谐振频率ωw的频带的频率成分,而使弹簧上谐振频率ωb的频带的频率成分通过,因此,拐点频率ωc设定于弹簧上谐振频率ωb与弹簧下谐振频率ωw的中间值附近为佳。在通常的车辆中,弹簧上谐振频率ωb是1Hz左右的频率,弹簧下谐振频率ωw是10Hz左右的频率,因此,在低通滤波器L1的频率特性中,拐点频率ωc设定在例如4Hz以上且7Hz以下的范围为佳。
乘法部14所输出的信号Fw被低通滤波器L1处理,从而求出第二振动抑制力F2。也就是说,第二振动抑制力运算部13包括乘法部14和低通滤波器L1。在第二振动抑制力运算部13中,将速度Vw乘以增益Cw而求出用于获得第二振动抑制力F2的过程中的信号Fw。取而代之,例如,在第二振动抑制力F2相对于速度Vw不是线性而是用函数无法表述那样的特性的情况等下,也可以是,预先使速度Vw与信号Fw之间的关系映射化,通过映射运算而根据速度Vw来求出信号Fw。另外,被低通滤波器L1滤波的是由乘法部14求出来的信号Fw。取而代之,也可以是,在对弹簧下构件W的上下方向上的速度Vw进行滤波之后,利用乘法部14将滤波后的速度Vw乘以增益Cw而求出第二振动抑制力F2。这样,根据弹簧下构件W的上下方向上的速度Vw对第二振动抑制力F2进行运算的过程中的任一个信号被低通滤波器L1处理即可。因此,低通滤波器L1所进行的处理在哪个时间点进行是能够任意地决定的。
目标推力运算部15将第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2相加而求出致动器A应该产生的目标推力Fref。若速度Vw的振动频率成为弹簧下谐振频率ωw附近的频率,则难以通过低通滤波器L1,因此,第二振动抑制力F2成为非常小的值。对于第一振动抑制力F1,也是,由于速度Vb是弹簧上构件B的上下方向上的速度,因此,在速度Vb的频率成分是弹簧上谐振频率ωb的周边频带时第一振动抑制力F1变大,但在速度Vb的频率成分是超过弹簧上谐振频率ωb的周边频带的频带时第一振动抑制力F1变小。因而,在弹簧下谐振频率ωw的周边和弹簧下谐振频率ωw的周边以上的高频区域中,目标推力Fref成为非常小的值。
控制指令生成部16基于由目标推力运算部15求出来的目标推力Fref生成向流体压力单元H的流体压力源和切换部件发出的控制指令。具体而言,生成根据目标推力Fref的方向、即、使致动器A产生的推力的方向而向切换部件发出的控制指令、以及根据目标推力Fref的值的大小而指示向流体压力源施加的电流的控制指令。
切换部件例如是电磁式的换向阀,在根据有无向换向阀的螺线管供给电流而使伸长侧室R1和压缩侧室R2中的任一者与流体压力源连接的情况下,控制指令生成部16的用于驱动切换部件的控制指令是指示是否向螺线管施加电流的控制指令即可。另外,在例如流体压力源是被马达驱动的泵的情况下,控制指令生成部16的用于驱动马达的控制指令是指示向马达施加的电流量的控制指令即可。这样,控制指令生成部16生成与为了对致动器A进行伸缩控制而需要的驱动装置相应的控制指令即可。在如上述那样流体压力单元H具有压力控制阀并且由压力控制阀进行供给压力的控制的情况下,控制指令生成部16生成用于指示向压力控制阀的螺线管施加的电流量的控制指令即可。
驱动器17根据从控制指令生成部16输入的控制指令,来输出向为了对致动器A进行伸缩控制而需要的驱动装置、在该情况下是流体压力单元H的流体压力源和切换部件分别施加的电流。
在例如流体压力源是被马达驱动的泵、且切换部件是被螺线管驱动的换向阀的情况下,驱动器17具备对马达和螺线管进行PWM驱动的驱动电路。驱动器17若从控制指令生成部16收到控制指令,则如指令那样向螺线管和马达供给电流。此外,驱动器17中的各驱动电路也可以是除了进行PWM驱动的驱动电路以外的驱动电路。
接着,对控制器C1所进行的一系列的处理流程进行说明。如图3的流程图所示,控制器C1读入弹簧上构件B的上下方向上的加速度Gb和弹簧下构件W的上下方向上的加速度Gw(步骤501)。接下来,对加速度Gb和加速度Gw进行积分而获得速度Vb和速度Vw(步骤502)。接着,控制器C1将速度Vb乘以增益Cb而求出第一振动抑制力F1(步骤503)。另外,控制器C1将速度Vw乘以增益Cw而获得信号Fw(步骤504),利用低通滤波器L1对所获得的信号Fw进行滤波,去除信号Fw的弹簧下谐振频率ωw频带以上的频率成分而获得第二振动抑制力F2(步骤505)。
接着,控制器C1将第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2合计而求出目标推力Fref(步骤506)。然后,控制器C1根据目标推力Fref而生成控制指令(步骤507),从驱动器17向流体压力单元H的流体压力源和切换部件供给电流(步骤508)。通过反复执行以上的流程,控制器C1对致动器A进行控制。此外,上述一系列的处理流程是一个例子,可适当变更。
在如此构成的悬架装置S1和作为悬架控制装置的控制器C1中,基于根据弹簧上构件B的上下方向上的速度Vb而求出来的第一振动抑制力F1和由低通滤波器L1处理后的第二振动抑制力F2,来求出致动器A的目标推力Fref。因此,针对弹簧下谐振频率ωw的周边和弹簧下谐振频率ωw的周边以上的频率区域的弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动,目标推力Fref变得非常小,致动器A所产生的推力也变得非常小。
这样,若弹簧上构件B和弹簧下构件W在弹簧下谐振频率ωw的频带中振动,则悬架装置S1中的致动器A所产生的推力变小,弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动被由减振器D产生的被动的阻尼力抑制。其结果,能够提高车辆的乘车舒适度。
另外,在弹簧上构件B和弹簧下构件W在弹簧下谐振频率ωw的频带中振动了的情况下,目标推力Fref成为较小的值,因此,即使切换部件、流体压力源存在响应滞后,也不会使车辆的乘车舒适度恶化。
通过以上内容,根据悬架装置S1和作为悬架控制装置的控制器C1,不使用高响应的设备,就能够提高车辆的乘车舒适度。
不过,若由于车辆所行驶的路面凹凸而弹簧下构件W振动,则该振动利用悬架弹簧SP的弹性力和减振器D所产生的阻尼力而向弹簧上构件B传递,从而弹簧上构件B振动。
若如图4所示,将弹簧下构件W的质量设为M1,将弹簧上构件B的质量设为M2,将路面位移设为X0,将弹簧下构件W的上下方向的位移设为X1,将弹簧上构件B的上下方向的位移设为X2,分别将朝上设为正、将致动器A的推力设为F并且将伸缩体E的收缩方向设为正,将悬架弹簧SP的弹簧常数设为Ks,将减振器D的阻尼系数设为Cp,则弹簧上构件B的运动方程式成为以下的式(1)那样。
[式1]
M2X2"=-CpX2′+CpX1′-Ks(X2-X1)-F...(1)
式(1)中的右边的-CpX2′是与弹簧上构件B的运动的方向相反的朝向的力,因此,始终向抑制弹簧上构件B的振动的方向起作用而发挥对弹簧上构件B进行减振的效果。另一方面,CpX1′根据X1′的值的符号而发挥对弹簧上构件B进行助振的作用,或者,相反,发挥对弹簧上构件B的振动进行减振的作用。在此,目标推力Fref是将第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2相加而得到的,因此,以下的式(2)成立。
[式2]
F=C2X2′+C1X1′...(2)
若将该式(2)代入式(1),则成为以下的式(3)。
[式3]
M2X2"=-(Cp+C2)X2′+(Cp-C1)X1′-Ks(X2-X1)...(3)
若观察式(3)的右边第一项,则第一振动抑制力F1是与弹簧上构件B的速度Vb成正比的力,与减振器D所发挥的抑制弹簧上构件B的振动的力同样地,始终作为施加用于抑制弹簧上构件B的振动的阻尼作用的力而起作用。另一方面,若观察式(3)的右边第二项,则第二振动抑制力F2成为将根据符号而在对弹簧上构件B进行助振或者进行减振之间变动的力消除的力。也就是说,在增益Cw=Cp的情况下,该右边第二项中括号内的值成为0,因此,弹簧下构件W的速度Vw对弹簧上构件B的振动不造成影响。也就是说,如果将弹簧下构件W的速度Vw乘以与减振器D的阻尼系数相同的增益Cw而求出第二振动抑制力F2,则式(3)的右边第二项成为0,因此,不发挥对弹簧上构件B进行助振的力,不产生对弹簧上构件B进行助振的模式。其结果,能够有效地抑制弹簧上构件B的振动。
此外,致动器A所发挥的推力以针对弹簧下构件W的振动而降低阻尼作用的方式起作用,若弹簧下构件W在弹簧下谐振频率ωw带中振动,则导致助长弹簧下构件W的振动。然而,在本第1实施方式中,利用具有在弹簧上谐振频率ωb与弹簧下谐振频率ωw之间设定作为截止频率的拐点频率ωc的特性的低通滤波器L1,对用于获得第二振动抑制力F2的过程中的信号进行滤波。因此,相对于弹簧下谐振频率ωw频带的振动,第二振动抑制力F2的值变得非常小,能够利用减振器D的阻尼力来抑制弹簧下构件W的振动,而在频率比弹簧下谐振频率ωw低的区域中,第二振动抑制力F2的值变大,抑制了由于弹簧下构件W的振动导致对弹簧上构件B进行助振的情况。其结果,能够获得优异的弹簧上构件B的减振效果。因而,在弹簧下构件W在弹簧下谐振频率ωw带中进行振动的情况下,弹簧下构件W不会被致动器A助振,能够利用减振器D所发挥的阻尼力来抑制弹簧下构件W的振动。
这样,根据悬架装置S1和悬架控制装置,与不利用低通滤波器L1进行处理就求出第二振动抑制力来进行致动器A的推力的控制的情况(图5A和图5B中的虚线)相比较,如在图5A和图5B中以实线所示,弹簧下谐振频率ωw频带的弹簧下构件W的振动降低,且弹簧上谐振频率ωb频带的弹簧上构件B的振动降低。
接着,说明第1实施方式的第1变形例。
为了获得第二振动抑制力F2,也可以是,如图6所示,求出作为弹簧上构件B与弹簧下构件W的上下方向的相对速度的伸缩体E的行程速度Vs,通过从弹簧上构件B的速度Vb减去行程速度Vs,求出弹簧下构件W的速度Vw。
具体而言,相对于图1的悬架装置S1中的控制器C1的构成,在图6所示的悬架装置S2的控制器C2中,替代对弹簧下构件W的加速度Gw进行检测的加速度传感器5,而设置行程传感器6来对伸缩体E的行程位移Xs进行检测。另外,替代积分器11,设置微分器18来对行程位移Xs进行微分而获得行程速度Vs。而且,设置弹簧下速度运算部19,在该弹簧下速度运算部19中,从由积分器10求出来的弹簧上构件B的速度Vb减去行程速度Vs而求出弹簧下构件W的上下方向上的速度Vw。
伸缩体E与弹簧上构件B和弹簧下构件W连结。因此,通过在伸缩体E安装行程传感器6,能够对弹簧上构件B与弹簧下构件W的上下方向的相对位移进行检测。通过对所检测到的相对位移进行微分,能够获得相对速度。行程传感器6既可以与伸缩体E一体地设置,也可以与伸缩体E是分体的。
接着,说明控制器C2所进行的一系列的处理流程。如图7的流程图所示,控制器C2读入弹簧上构件B的上下方向上的加速度Gb和伸缩体E的行程位移Xs(步骤601)。接下来,对加速度Gb进行积分而获得速度Vb,并且,对行程位移Xs进行微分而获得作为弹簧上构件B与弹簧下构件W的相对速度的行程速度Vs(步骤602)。接着,控制器C2从速度Vb减去行程速度Vs而获得弹簧下构件W的上下方向上的速度Vw(步骤603)。控制器C2将速度Vb乘以增益Cb而求出第一振动抑制力F1(步骤604)。另外,控制器C2将速度Vw乘以增益Cw而获得信号Fw(步骤605),利用低通滤波器L1对所获得的信号Fw进行滤波,去除信号Fw的弹簧下谐振频率ωw频带以上的频率成分而获得第二振动抑制力F2(步骤606)。
接着,控制器C2将第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2合计而求出目标推力Fref(步骤607)。然后,控制器C2根据目标推力Fref而生成控制指令(步骤608),从驱动器17向流体压力单元H的流体压力源和切换部件供给电流(步骤609)。通过反复执行以上的流程,控制器C2对致动器A进行控制。此外,上述的一系列的处理流程是一个例子,可适当变更。
在上述悬架装置S2和作为悬架控制装置的控制器C2中,也是,基于利用低通滤波器L1处理后的第二振动抑制力F2来求出致动器A的目标推力Fref。因此,针对弹簧下谐振频率ωw的周边和弹簧下谐振频率ωw的周边以上的频率区域中的弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动,致动器A所产生的推力变得非常小。因而,此时的弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动利用由减振器D产生的被动的阻尼力而被抑制。
因而,在悬架装置S2和作为悬架控制装置的控制器C2中,与悬架装置S1和控制器C1同样地,不使用高响应的设备,就能够提高车辆的乘车舒适度。
另外,在具有空气悬架等的车高调整功能的车辆中,通常,对弹簧上构件B与弹簧下构件W之间的相对距离进行计量。因此,在悬架装置S2和作为悬架控制装置的控制器C2中,通过将该计量值用作行程位移Xs,不另外设置用于对行程位移Xs进行检测的传感器,就能够进行致动器A的控制。
接着,说明第1实施方式的第2变形例。
在上述的悬架装置S1、S2中,与致动器A并列地设有减振器D。取而代之,也可以是,如图8所示,将减振器D废除而使致动器A1发挥减振器应该产生的阻尼力。
具体而言,在悬架装置S3中,相对于图6的悬架装置S2的控制器C2,控制器C3成为添加了第三振动抑制力运算部20而成的构成,该第三振动抑制力运算部20将行程速度Vs乘以与减振器的阻尼系数相当的增益Cp而求出第三振动抑制力F3。第三振动抑制力F3是与被废除了的减振器D所产生的阻尼力相当的力。
在目标推力运算部15中,将第一振动抑制力F1、第二振动抑制力F2和第三振动抑制力F3相加而求出目标推力Fref。如此在目标推力Fref中加进第三振动抑制力F3,因此,致动器A1替代减振器D而发挥被废除了的减振器D所产生的阻尼力。即使如此,根据悬架装置S3和作为悬架控制装置的控制器C3,也能够提高车辆的乘车舒适度。
接着,说明控制器C3所进行的一系列的处理流程。如图9的流程图所示,控制器C3读入弹簧上构件B的上下方向上的加速度Gb和伸缩体E的行程位移Xs(步骤700)。接下来,对加速度Gb进行积分而获得速度Vb,并且,对行程位移Xs进行微分而获得行程速度Vs(步骤701)。接着,控制器C3从速度Vb减去行程速度Vs而获得弹簧下构件W的上下方向上的速度Vw(步骤702)。控制器C3将速度Vb乘以增益Cb而求出第一振动抑制力F1(步骤703)。另外,控制器C3将速度Vw乘以增益Cw而获得信号Fw(步骤704),利用低通滤波器L1对所获得的信号Fw进行滤波,去除信号Fw的弹簧下谐振频率ωw频带以上的频率成分而获得第二振动抑制力F2(步骤705)。
另外,控制器C3将行程速度Vs乘以增益Cp而获得第三振动抑制力F3(步骤706)。然后,控制器C3将第一振动抑制力F1、第二振动抑制力F2以及第三振动抑制力F3合计而求出目标推力Fref(步骤707)。然后,控制器C3根据目标推力Fref而生成控制指令(步骤708),从驱动器17向致动器A1供给电流(步骤709)。通过反复执行以上的流程,控制器C3对致动器A1进行控制。此外,上述的一系列的处理流程是一个例子,可适当变更。
在上述悬架装置S3和作为悬架控制装置的控制器C3中,也是,基于利用低通滤波器L1处理后的第二振动抑制力F2来求出致动器A1的目标推力Fref。而且,在目标推力Fref中加进根据行程速度Vs而求出来的第三振动抑制力F3,能够利用致动器A1产生减振器应该产生的阻尼力。
因此,针对弹簧下谐振频率ωw的周边和弹簧下谐振频率ωw的周边以上的频率区域中的弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动,致动器A1作为致动器而主动地产生的第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2变得非常小,弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动在致动器A1作为减振器而产生的第三振动抑制力F3(阻尼力)的作用下被抑制。
另外,为了利用致动器A1产生减振器应该产生的阻尼力,要求直到弹簧下谐振频率ωw的频带为止的控制响应性。在上述悬架装置S3和作为悬架控制装置的控制器C3中,通过采用不使用液压的电磁致动器来作为致动器A1,直到弹簧下谐振频率ωw的频带为止的控制响应性得以确保,能够提高车辆的乘车舒适度。
另外,能够利用致动器A1产生减振器应该产生的阻尼力,因此能够废除减振器D。因此,能够使悬架装置S3的制造成本降低。
<第2实施方式>
接着,参照图10对本发明的第2实施方式的悬架装置S4和作为悬架控制装置的控制器C4进行说明。以下,以与第1实施方式不同的点为中心进行说明,对于与第1实施方式同样的构成,标注相同的附图标记,省略详细的说明。
如图10所示,悬架装置S4具备:致动器A,其安装于车辆的车身即弹簧上构件B与车轮即弹簧下构件W之间,能够产生推力;减振器D,其与致动器A并列地安装于弹簧上构件B与弹簧下构件W之间;以及控制器C4,其作为悬架控制装置,对致动器A进行控制。
致动器A与上述第1实施方式同样地具备:伸缩体E,其具有未图示的缸、移动自由地插入缸内而将缸内划分成伸长侧室和压缩侧室的活塞、移动自由地插入缸而与活塞连结的杆;以及流体压力单元H,其使流体相对于伸长侧室和压缩侧室进行供排而驱动伸缩体E进行伸缩。
对于控制器C4,也与上述第1实施方式同样地,求出应该使致动器A产生的目标推力Fref,向流体压力单元H的流体压力源和切换部件供给电流,以使致动器A发挥目标推力Fref。
向控制器C4输入由被安装到弹簧上构件B的加速度传感器4检测到的弹簧上构件B的上下方向上的加速度Gb、作为弹簧上构件B与弹簧下构件W的上下方向的相对位移而由被安装到伸缩体E的行程传感器6检测到的伸缩体E的行程位移Xs。控制器C4对这些加速度Gb和行程位移Xs进行处理,将用于控制致动器A的电流向流体压力单元H输出。
另外,控制器C4具有低通滤波器L2,该低通滤波器L2对信号Fd进行滤波,该信号Fd是根据对行程位移Xs进行微分而得到的行程速度Vs来获得第二振动抑制力F2的过程中的信号,基于根据弹簧上构件B的上下方向上的速度Vb而求出来的第一振动抑制力F1和利用低通滤波器L2处理后的第二振动抑制力F2,来求出致动器A的目标推力Fref。
具体而言,控制器C4具备:积分器30,其用于对从加速度传感器4输入的弹簧上构件B的加速度Gb进行积分而求出弹簧上构件B的上下方向上的速度Vb;微分器31,其用于对从行程传感器6输入的伸缩体E的行程位移Xs进行微分而求出作为弹簧上构件B与弹簧下构件W的上下方向的相对速度的伸缩体E的行程速度Vs;第一振动抑制力运算部32,其将积分器30所输出的速度Vb乘以增益Cb而获得第一振动抑制力F1;第二振动抑制力运算部33,在第二振动抑制力运算部33中,乘法部34将行程速度Vs乘以增益Cs,然后利用低通滤波器L2对该乘法部34所输出的信号进行处理而求出第二振动抑制力F2;目标推力运算部35,其以将减振器D所产生的阻尼力消除的方式将第一振动抑制力F1与第二振动抑制力F2相加,而求出致动器A应该产生的目标推力Fref;控制指令生成部36,其根据目标推力Fref而生成向流体压力单元H中的流体压力源和切换部件发出的控制指令;以及驱动器37,当收到来自控制指令生成部36的控制指令时,该驱动器37输出用于驱动流体压力单元H的流体压力源和切换部件的电流。
积分器30对弹簧上构件B的加速度Gb进行积分而获得速度Vb。作为积分器30,也可以是例如具有对加速度Gb进行虚拟地积分的效果的低通滤波器。另外,微分器31也可以是具有对行程位移Xs进行虚拟地微分的效果的高通滤波器。
第一振动抑制力运算部32将积分器30所输出的速度Vb乘以增益Cb而获得第一振动抑制力F1。增益Cb是为了获得主要用于抑制弹簧上构件B的振动的第一振动抑制力F1而与速度Vb相乘的增益。因此,考虑弹簧上构件B的重量等而设定增益Cb。在第一振动抑制力运算部32中,通过将速度Vb乘以增益Cb,求出第一振动抑制力F1。此外,在第一振动抑制力F1相对于速度Vb不是线性而是用函数无法表述那样的特性的情况下,也可以是,预先将速度Vb与第一振动抑制力F1之间的关系映射化,通过映射运算而根据速度Vb来求出第一振动抑制力F1。
乘法部34将微分器31所输出的作为弹簧上构件B与弹簧下构件W的上下方向的相对速度的行程速度Vs乘以增益Cs,而获得用于求出第二振动抑制力F2的过程中的信号Fd。增益Cs是为了获得抑制弹簧上构件B与弹簧下构件W之间的相对移动的第二振动抑制力F2而与行程速度Vs相乘的增益。
低通滤波器L2与上述第1实施方式中的低通滤波器L1同样地,如图2所示,去除信号Fd的频率成分中的、作为弹簧下构件W的谐振频率的弹簧下谐振频率ωw的频带的频率成分,而使作为弹簧上构件B的谐振频率的弹簧上谐振频率ωb的频带的频率成分通过。因此,低通滤波器L1具有在弹簧上谐振频率ωb与弹簧下谐振频率ωw之间具备拐点频率ωc的频率特性。该低通滤波器L2的拐点频率ωc设定于例如4Hz以上且7Hz以下的范围为佳。
通过乘法部34所输出的信号Fd被低通滤波器L2处理,求出第二振动抑制力F2。也就是说,第二振动抑制力运算部33包括乘法部34和低通滤波器L2。在第二振动抑制力运算部33中,将行程速度Vs乘以增益Cs而获得用于求出第二振动抑制力F2的过程中的信号Fd。取而代之,在例如第二振动抑制力F2相对于行程速度Vs不是线性而是无法用函数表述那样的特性的情况等下,也可以是,预先使行程速度Vs与信号Fd之间的关系映射化,通过映射运算而根据行程速度Vs来求出信号Fd。另外,被低通滤波器L2滤波的是由乘法部34求出来的信号Fd。取而代之,也可以是,在对行程速度Vs进行滤波后,利用乘法部34使滤波后的行程速度Vs乘以增益Cs而求出第二振动抑制力F2。这样,根据行程速度Vs运算第二振动抑制力F2的过程中的任一个信号被低通滤波器L2处理即可。因此,由低通滤波器L2进行的处理在哪个时间点进行是能够任意地决定的。
目标推力运算部35以将减振器D所产生的阻尼力消除的方式将第一振动抑制力F1与第二振动抑制力F2相加而求出致动器A应该产生的目标推力Fref。若行程速度Vs的振动频率成为弹簧下谐振频率ωw附近的频率,则难以通过低通滤波器L2,因此,第二振动抑制力F2成为非常小的值。对于第一振动抑制力F1,也是,速度Vb是弹簧上构件B的上下方向上的速度,因此,在速度Vb的频率成分是弹簧上谐振频率ωb的周边频带时,第一振动抑制力F1变大,但在速度Vb的频率成分是超过弹簧上谐振频率ωb的周边频带的频带时,第一振动抑制力F1变小。因而,目标推力Fref在弹簧下谐振频率ωw的周边和弹簧下谐振频率ωw的周边以上的高频区域中成为非常小的值。
控制指令生成部36与上述第1实施方式同样地,基于由目标推力运算部35求出来的目标推力Fref而生成向流体压力单元H的流体压力源和切换部件发出的控制指令。具体而言,生成根据目标推力Fref的方向、即、使致动器A产生的推力的方向而向切换部件发出的控制指令、以及根据目标推力Fref的值的大小而指示向流体压力源施加的电流的控制指令。
驱动器37根据从控制指令生成部36输入的控制指令,来输出向为了对致动器A进行伸缩控制而需要的驱动装置、在该情况下是流体压力单元H的流体压力源和切换部件分别施加的电流。
接着,说明控制器C4所进行的一系列的处理流程。如图11的流程图所示,控制器C4读入弹簧上构件B的上下方向上的加速度Gb和行程位移Xs(步骤801)。接下来,对加速度Gb进行积分而获得速度Vb,并且,对行程位移Xs进行微分而获得行程速度Vs(步骤802)。接着,控制器C4将速度Vb乘以增益Cb而求出第一振动抑制力F1(步骤803)。另外,控制器C4将行程速度Vs乘以增益Cs而获得信号Fd(步骤804),利用低通滤波器L2对所获得的信号Fd进行滤波,去除信号Fd的弹簧下谐振频率ωw频带以上的频率成分,而获得第二振动抑制力F2(步骤805)。
接着,控制器C4以将减振器D所产生的阻尼力消除的方式将第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2合计而求出目标推力Fref(步骤806)。然后,控制器C4根据目标推力Fref而生成控制指令(步骤807),从驱动器37向流体压力单元H的流体压力源和切换部件供给电流(步骤808)。通过反复执行以上的流程,控制器C4对致动器A进行控制。此外,上述的一系列的处理流程是一个例子,可适当变更。
在如此构成的悬架装置S4和作为悬架控制装置的控制器C4中,基于根据弹簧上构件B的上下方向上的速度Vb而求出来的第一振动抑制力F1和利用低通滤波器L2处理后的第二振动抑制力F2,求出致动器A的目标推力Fref。因此,针对弹簧下谐振频率ωw的周边和弹簧下谐振频率ωw的周边以上的频率区域的弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动,目标推力Fref变得非常小,致动器A所产生的推力也变得非常小。
这样,若弹簧上构件B和弹簧下构件W在弹簧下谐振频率ωw的频带中振动,则悬架装置S4中的致动器A所产生的推力变小,弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动在由减振器D产生的被动的阻尼力的作用下被抑制。其结果,能够提高车辆的乘车舒适度。
另外,在弹簧上构件B和弹簧下构件W在弹簧下谐振频率ωw的频带中振动了的情况下,目标推力Fref成为较小的值,因此,即使在切换部件、流体压力源存在响应滞后,也不会使车辆的乘车舒适度恶化。
通过以上内容,根据悬架装置S4和作为悬架控制装置的控制器C4,不使用高响应的设备,就能够提高车辆的乘车舒适度。
另外,在具有空气悬架等的车高调整功能的车辆中,通常,对弹簧上构件B与弹簧下构件W的相对距离进行计量。因此,在悬架装置S4和作为悬架控制装置的控制器C4中,通过将该计量值用作行程位移Xs,不另外设置用于对行程位移Xs进行检测的传感器,就可进行致动器A的控制。
若如图4所示,将弹簧下构件W的质量设为M1,将弹簧上构件B的质量设为M2,将路面位移设为X0,将弹簧下构件W的上下方向的位移设为X1,将弹簧上构件B的上下方向的位移设为X2,分别将朝上设为正,将致动器A的推力设为F,将伸缩体E的收缩方向设为正,将悬架弹簧SP的弹簧常数设为Ks,将减振器D的阻尼系数设为Cp,则弹簧上构件B的运动方程式成为以下的式(4)那样。
[式4]
M2X2″=-Cp(X2′-X1′)-Ks(X2-X1)-F...(4)
式(4)中的右边的-Cp(X2′-X1′)是减振器D所发挥的力,且根据X1′的值的符号和大小,施加对弹簧上构件B进行助振的作用,或者,相反,施加对弹簧上构件B的振动进行减振的作用。
在此,目标推力Fref是将第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2相加而得到的,因此,以下的式(5)成立。
[式5]
F=C2X2′-C1(X2′-X1′)...(5)
若将该式(5)代入式(4),则成为以下的式(6)。
[式6]
M2X2″=-C2X2′-Cρ(X2′-X1′)+C1(X2′-X1′)-Ks(X2-X1)...(6)
若观察式(6)的右边第一项,则-C2X2′针对弹簧上构件B的运动向相反的方向起作用,始终向抑制弹簧上构件B的振动的方向起作用而发挥对弹簧上构件B进行减振的效果。另一方面,在式(6)的右边,+C1(X2′-X1′)向将式(6)的同样右边的-Cp(X2′-X1′)消除的方向起作用,因此,发挥使对弹簧上构件B的振动进行助振的力降低的效果。如根据式(6)能够理解的那样,在C1=Cp时,减振器D所发挥的力被完全消除,能够利用-C2X2′的力对弹簧上构件B始终仅施加减振作用。
此外,致动器A所发挥的推力以针对弹簧下构件W的振动而降低阻尼作用的方式起作用,若弹簧下构件W在弹簧下谐振频率ωw带中振动,则导致助长弹簧下构件W的振动。然而,在本第二实施方式中,利用具有在弹簧上谐振频率ωb与弹簧下谐振频率ωw之间设定作为截止频率的拐点频率ωc的特性的低通滤波器L2,对用于获得第二振动抑制力F2的过程中的信号进行滤波。因此,针对弹簧下谐振频率ωw频带的振动,第二振动抑制力F2的值变得非常小,能够利用减振器D的阻尼力抑制弹簧下构件W的振动,而在频率比弹簧下谐振频率ωw低的区域中,第二振动抑制力F2的值变大,抑制了由于弹簧下构件W的振动导致对弹簧上构件B进行助振的情况。其结果,能够获得优异的弹簧上构件B的减振效果。因而,在弹簧下构件W在弹簧下谐振频率ωw带中振动的情况下,弹簧下构件W不会被致动器A助振,能够利用减振器D所发挥的阻尼力抑制弹簧下构件W的振动。
这样,根据悬架装置S4和悬架控制装置,与上述第1实施方式同样地,与不利用低通滤波器L2进行处理就求出第二振动抑制力来进行致动器A的推力的控制的情况(图5A和图5B中的虚线)相比较,如在图5A和图5B中以实线表示那样,弹簧下谐振频率ωw频带的弹簧下构件W的振动降低,且弹簧上谐振频率ωb频带的弹簧上构件B的振动降低。
接着,说明第2实施方式的第1变形例。
为了获得第二振动抑制力F2,需要行程速度Vs,也可以是,如图12所示,从弹簧上构件B的上下方向上的速度Vb减去弹簧下构件W的上下方向上的速度Vw,从而求出行程速度Vs。
具体而言,相对于图10的悬架装置S4中的控制器C4的构成,在图12所示的悬架装置S5中的控制器C5中,替代行程传感器6,在弹簧下构件W设置加速度传感器5来对弹簧下构件W的加速度Gw进行检测。另外,替代微分器21,设置积分器38来对弹簧下构件W的加速度Gw进行积分而获得弹簧下构件W的速度Vw。而且,设置行程速度运算部39,在该行程速度运算部39中,从由积分器30求出来的弹簧上构件B的速度Vb减去由积分器38求出来的弹簧下构件W的速度Vw,而求出作为弹簧上构件B与弹簧下构件W的上下方向的相对速度的行程速度Vs。
接着,说明控制器C5所进行的一系列的处理流程。如图13的流程图所示,控制器C5读入弹簧上构件B的上下方向上的加速度Gb和弹簧下构件W的加速度Gw(步骤901)。接下来,对加速度Gb和加速度Gw进行积分而获得速度Vb和速度Vw(步骤902)。接着,控制器C5从速度Vb减去速度Vw而获得行程速度Vs(步骤903)。控制器C5将速度Vb乘以增益Cb而求出第一振动抑制力F1(步骤904)。另外,控制器C5将行程速度Vs乘以增益Cs而获得信号Fd(步骤905),利用低通滤波器L2对所获得的信号Fd进行滤波,去除信号Fd的弹簧下谐振频率ωw频带以上的频率成分,而获得第二振动抑制力F2(步骤906)。
接着,控制器C5将第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2合计而求出目标推力Fref(步骤907)。然后,控制器C5根据目标推力Fref而生成控制指令(步骤908),从驱动器37向流体压力单元H的流体压力源和切换部件供给电流(步骤909)。通过反复执行以上的流程,控制器C5对致动器A进行控制。此外,上述的一系列的处理流程是一个例子,可适当变更。
在上述悬架装置S5和作为悬架控制装置的控制器C5中,也是,基于利用低通滤波器L2处理后的第二振动抑制力F2来求出致动器A的目标推力Fref。因此,针对弹簧下谐振频率ωw的周边和弹簧下谐振频率ωw的周边以上的频率区域中的弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动,致动器A所产生的推力变得非常小。因而,此时的弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动在由减振器D产生的被动的阻尼力的作用下被抑制。
因而,在悬架装置S5和作为悬架控制装置的控制器C5中,与悬架装置S4和控制器C4同样地,不使用高响应的设备,就能够提高车辆的乘车舒适度。
接着,说明第2实施方式的第2变形例。
在上述的悬架装置S4、S5中,与致动器A并列地设有减振器D。取而代之,如图14所示,也可以是,将减振器D废除而使致动器A1发挥减振器应该产生的阻尼力。
具体而言,在悬架装置S6中,相对于图10的悬架装置S4的控制器C4,控制器C6成为添加了第三振动抑制力运算部40而成的构成,该第三振动抑制力运算部40将行程速度Vs乘以与减振器的阻尼系数相当的增益Cp而求出第三振动抑制力F3。第三振动抑制力F3是与被废除了的减振器D所产生的阻尼力相当的力。
在目标推力运算部35中,将第一振动抑制力F1、第二振动抑制力F2以及第三振动抑制力F3相加而求出目标推力Fref。如此在目标推力Fref中加进第三振动抑制力F3,因此,替代减振器D,致动器A1发挥被废除了的减振器D所产生的阻尼力。即使如此,根据悬架装置S6和作为悬架控制装置的控制器C6,也能够提高车辆的乘车舒适度。
接着,说明控制器C6所进行的一系列的处理流程。如图15的流程图所示,控制器C6读入弹簧上构件B的上下方向上的加速度Gb和伸缩体E的行程位移Xs(步骤1000)。接下来,对加速度Gb进行积分而获得速度Vb,并且,对行程位移Xs进行微分而获得行程速度Vs(步骤1001)。接着,控制器C6将速度Vb乘以增益Cb而求出第一振动抑制力F1(步骤1002)。另外,控制器C6将速度Vs乘以增益Cs而获得信号Fd(步骤1003),利用低通滤波器L2对所获得的信号Fd进行滤波,去除信号Fd的弹簧下谐振频率ωw频带以上的频率成分,而获得第二振动抑制力F2(步骤1004)。
另外,控制器C6将行程速度Vs乘以增益Cp而获得第三振动抑制力F3(步骤1005)。然后,控制器C6将第一振动抑制力F1、第二振动抑制力F2以及第三振动抑制力F3合计而求出目标推力Fref(步骤1006)。然后,控制器C6根据目标推力Fref而生成控制指令(步骤1007),从驱动器37向致动器A1供给电流(步骤1008)。通过反复执行以上的流程,控制器C6对致动器A1进行控制。此外,上述的一系列的处理流程是一个例子,可适当变更。
在上述悬架装置S6和作为悬架控制装置的控制器C6中,也是,基于利用低通滤波器L2处理后的第二振动抑制力F2来求出致动器A1的目标推力Fref。而且,在目标推力Fref加进根据行程速度Vs而求出来的第三振动抑制力F3,能够利用致动器A1产生减振器应该产生的阻尼力。
因此,针对弹簧下谐振频率ωw的周边和弹簧下谐振频率ωw的周边以上的频率区域的弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动,致动器A1作为致动器主动地产生的第一振动抑制力F1和第二振动抑制力F2变得非常小,弹簧上构件B和弹簧下构件W的振动在致动器A1作为减振器而产生的第三振动抑制力F3(阻尼力)的作用下被抑制。
另外,为了利用致动器A1产生减振器应该产生的阻尼力,要求直到弹簧下谐振频率ωw的频带为止的控制响应性。在上述悬架装置S6和作为悬架控制装置的控制器C6中,通过采用不使用液压的电磁致动器作为致动器A1,直到弹簧下谐振频率ωw的频带为止的控制响应性得以确保,能够提高车辆的乘车舒适度。
另外,能够利用致动器A1产生减振器应该产生的阻尼力,因此,能够废除减振器D。因此,能够使悬架装置S6的制造成本降低。
接着,参照图16对适用于上述悬架装置S1、S2、S4、S5的致动器A的一个例子的具体的结构进行说明。
致动器A具备:伸缩体E,其具有缸1、移动自由地插入缸1内而将缸1内划分成伸长侧室R1和压缩侧室R2的活塞2、移动自由地插入缸1而与活塞2连结的杆3;以及流体压力单元H,其使流体相对于伸长侧室R1和压缩侧室R2进行供排而驱动伸缩体E进行伸缩。伸长侧室R1是在伸长行程时被压缩的室,压缩侧室R2是在收缩行程时被压缩的室。
流体压力单元H具有泵P、与泵P的吸入侧连接的贮存器R、以及设置于泵P和贮存器R这两者与伸缩体E之间的流体压力回路HC。
流体压力回路HC具有:供给路径51,其与泵P的排出侧连接;排出路径52,其与贮存器R连接;伸长侧通路53,其与伸长侧室R1连接;压缩侧通路54,其与压缩侧室R2连接;换向阀55,其作为切换部件,将伸长侧通路53和压缩侧通路54中的一者选择性地与供给路径51连接,并且将伸长侧通路53和压缩侧通路54中的另一者与排出路径52连接;伸长侧阻尼要素56,其设于伸长侧通路53,对从伸长侧室R1朝向换向阀55的流动施加阻力,而容许相反朝向的流动;压缩侧阻尼要素57,其设于压缩侧通路54,对从压缩侧室R2朝向换向阀55的流动施加阻力,而容许相反朝向的流动;控制阀58,其能够根据供给电流而对供给路径51的压力进行调整;吸入通路59,其将供给路径51和排出路径52连接;吸入止回阀60,其设于吸入通路59的中途,仅容许流体从排出路径52朝向供给路径51的流动;以及供给侧止回阀61,其设于供给路径51的中途且设于控制阀58与泵P之间,仅容许从泵P侧朝向控制阀58侧的流动。
工作油等液体作为工作流体充满伸长侧室R1和压缩侧室R2,向贮存器R内填充液体和气体。向伸长侧室R1、压缩侧室R2以及贮存器R内填充的液体除了工作油以外,也能够使用例如水、水溶液这样的液体。
泵P是从吸入侧吸入流体而从排出侧排出流体的单向排出型,被马达62驱动。无论直流、交流,马达62都能够采用各种形式的马达,例如无刷马达、感应马达、同步马达等。
泵P的吸入侧经由泵通路63而与贮存器R连接,排出侧与供给路径51连接。因而,若泵P被马达62驱动,则从贮存器R吸入流体而向供给路径51排出流体。
换向阀55是二位四通的电磁切换阀,对使供给路径51与伸长侧通路53连通并且使排出路径52与压缩侧通路54连通的状态、使供给路径51与压缩侧通路54连通并且使排出路径52与伸长侧通路53连通的状态选择性地进行切换。通过对换向阀55进行切换,能够将从泵P供给的流体向伸长侧室R1和压缩侧室R2中的任一者供给。若在使供给路径51与伸长侧通路53连通并且使排出路径52与压缩侧通路54连通的状态下泵4被驱动,则向伸长侧室R1供给流体而从压缩侧室R2向贮存器R排出流体,致动器主体A收缩。另一方面,若在使供给路径51与压缩侧通路54连通并且使排出路径52与伸长侧通路53连通的状态下泵4被驱动,则向压缩侧室R2供给流体而从伸长侧室R1向贮存器R排出流体,致动器主体A伸长。
伸长侧阻尼要素56具有:伸长侧阻尼阀56a,其对从伸长侧室R1朝向换向阀55的流动施加阻力;以及伸长侧止回阀56b,其与伸长侧阻尼阀56a并联,仅容许从换向阀55朝向伸长侧室R1的流动。因而,对于从伸长侧室R1朝向换向阀55移动的流体的流动,伸长侧止回阀56b被维持在关闭的状态,因此,流体仅通过伸长侧阻尼阀56a而朝向换向阀55侧流动。相反,对于从换向阀55朝向伸长侧室R1移动的流体的流动,伸长侧止回阀56b打开。伸长侧止回阀56b对流动施加的阻力比伸长侧阻尼阀56a对流动施加的阻力小,因此,流体优先通过伸长侧止回阀56b而朝向伸长侧室R1侧流动。伸长侧阻尼阀56a既可以设为容许双向流动的节流阀,也可以设为仅容许从伸长侧室R1朝向换向阀55的流动的叶片阀、提升阀这样的阻尼阀。
压缩侧阻尼要素57具有:压缩侧阻尼阀57a,其对从压缩侧室R2朝向换向阀55的流动施加阻力;以及压缩侧止回阀57b,其与压缩侧阻尼阀57a并联,仅容许从换向阀55朝向压缩侧室R2的流动。因而,针对从压缩侧室R2朝向换向阀55移动的流体的流动,压缩侧止回阀57b被维持在关闭的状态,因此,流体仅通过压缩侧阻尼阀57a而朝向换向阀55侧流动。相反,针对从换向阀55朝向压缩侧室R2移动的流体的流动,压缩侧止回阀57b打开。压缩侧止回阀57b对流动施加的阻力比压缩侧阻尼阀57a对流动施加的阻力小,因此,流体优先通过压缩侧止回阀57b而朝向压缩侧室R2侧流动。压缩侧阻尼阀57a既可以设为容许双向流动的节流阀,也可以设为仅容许从压缩侧室R2朝向换向阀55的流动的叶片阀、提升阀这样的阻尼阀。
控制阀58是电磁阀,设于与吸入通路59并联并且将供给路径51和排出路径52连接的控制通路64的中途。控制阀58通过对开阀压力进行调节,从而能够对控制阀58的上游侧即供给路径51的压力进行控制。控制阀58的开阀压力与供给的电流量成正比地变化,供给的电流量越大,开阀压力越大,在没有供给电流的情况下,开阀压力变得最小。另外,控制阀58成为在悬架装置S1、S2,S4,S5的实际应用区域中不存在压力损失与流量成正比地变大的稳态超调压力(日文:圧力オーバーライド)的特性。此外,实际应用区域是指例如伸缩体E在秒速1m的范围内伸缩的区域,在该实际应用区域中,控制阀58不存在压力损失与流量成正比地变大的稳态超调压力的特性是指如下的特性:在伸缩体E在秒速1m的范围内伸缩的情况下,能够针对通过控制阀58的流量忽视稳态超调压力。另外,非通电时的控制阀58的开阀压力非常小,在非通电时对通过的流体的流动几乎不施加阻力。
此外,由于设于供给路径51的中途且设于控制阀58与泵P之间的供给侧止回阀61,即使换向阀55侧的压力成为比泵P的排出压力高的压力,也通过供给侧止回阀61关闭,从而阻止流体向泵P侧倒流。
致动器A如以上那样构成,利用马达62对泵P进行驱动,将泵P排出的流体向伸长侧室R1和压缩侧室R2中的利用换向阀55与泵P连接的一个室供给,同时经由排出路径52使伸长侧室R1和压缩侧室R2中的另一个室与贮存器R连通,从而能够使伸缩体E积极地伸长或者收缩。
另外,在伸缩体E受到外力而伸缩的情况下,若伸长侧室R1被压缩,则从伸长侧室R1排出的液体在通过了伸长侧阻尼阀56a之后,根据换向阀55的切换状态,经由控制阀58到达贮存器R,或不经由控制阀58就到达贮存器R。在任一情况下,从伸长侧室R1排出的液体都必然通过伸长侧阻尼阀56a,因此,得到用于阻碍伸缩体E的伸长的阻尼力。
另一方面,在伸缩体E受到外力而伸缩的情况下,若压缩侧室R2被压缩,则从压缩侧室R2排出的液体在通过了压缩侧阻尼阀57a之后,根据换向阀55的切换状态,经由控制阀58到达贮存器R,或不经由控制阀58到达贮存器R。在任一情况下,从压缩侧室R2排出的液体都必然通过压缩侧阻尼阀57a,因此,得到用于阻碍伸缩体E的收缩的阻尼力。
也就是说,致动器A具有产生使伸缩体E积极地伸长和收缩的推力的功能,并且,针对由外力产生的振动输入作为被动的减振器而发挥功能。
这样,致动器A既可以作为致动器也可以作为减振器来发挥功能,因此,在被用在悬架装置S1、S2、S4、S5中的情况下,针对弹簧下谐振频率ωw以上的频率的振动输入,能够使致动器A发挥作为减振器的功能。因此,除了致动器A之外,无需另外设置减振器D,能够使悬架装置S1、S2、S4、S5的制造成本降低。此外,对作为减振器D来发挥功能的致动器A,并不限定于上述构造的致动器A,也可以是其他构造的致动器A。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但上述实施方式只不过表示本发明的适用例的一部分,主旨并不在于将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体的构成。
本申请基于2014年11月7日向日本国特许厅提出申请的日本特愿2014-226735主张优先权,提出了申请的该特愿的全部内容通过参照编入本说明书中。

Claims (11)

1.一种悬架装置,其中,
该悬架装置具备:
致动器,其安装于车辆的弹簧上构件与弹簧下构件之间,能够产生推力;以及
控制器,其用于控制所述致动器,
所述控制器具有:
第一振动抑制力运算部,其根据所述弹簧上构件的上下方向上的速度来求出第一振动抑制力;
第二振动抑制力运算部,其根据所述弹簧下构件的上下方向上的速度或者所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度来求出第二振动抑制力;
低通滤波器,其在弹簧上谐振频率与弹簧下谐振频率之间具有拐点频率,在所述第二振动抑制力运算部中对用于求出所述第二振动抑制力的过程中的信号进行处理;以及
目标推力运算部,其基于所述第一振动抑制力和所述第二振动抑制力而求出所述致动器的目标推力。
2.根据权利要求1所述的悬架装置,其中,
在根据所述弹簧下构件的上下方向上的速度来求出所述第二振动抑制力的情况下,将所述第一振动抑制力和所述第二振动抑制力相加而求出所述目标推力。
3.根据权利要求1所述的悬架装置,其中,
在根据所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度来求出所述第二振动抑制力的情况下,从所述第一振动抑制力减去所述第二振动抑制力而求出所述目标推力。
4.根据权利要求1所述的悬架装置,其中,
该悬架装置还具备在所述车辆的所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间与所述致动器并列的被动的减振器,
所述控制器将与所述减振器的阻尼系数相等的值的增益乘以所述弹簧下构件的上下方向上的速度而求出所述第二振动抑制力,或者所述控制器将与所述减振器的阻尼系数相等的值的增益乘以所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度而求出所述第二振动抑制力。
5.根据权利要求1所述的悬架装置,其中,
根据所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度来求出第三振动抑制力,
基于所述第一振动抑制力、所述第二振动抑制力以及所述第三振动抑制力来求出所述目标推力。
6.根据权利要求1所述的悬架装置,其中,
所述致动器具有:
伸缩体,其具有缸和移动自由地插入所述缸内而将所述缸内划分成伸长侧室和压缩侧室的活塞;
泵;
贮存器,其与所述泵的吸入侧连接;
供给路径,其与所述泵的排出侧连接;
排出路径,其与所述贮存器连接;
伸长侧通路,其与所述伸长侧室连接;
压缩侧通路,其与所述压缩侧室连接;
换向阀,其将所述伸长侧通路和所述压缩侧通路中的一者选择性地与所述供给路径连接,并且,将所述伸长侧通路和所述压缩侧通路中的另一者与所述排出路径连接;
伸长侧阻尼要素,其设于所述伸长侧通路,对从所述伸长侧室朝向所述换向阀的流动施加阻力,而容许相反朝向的流动;
压缩侧阻尼要素,其设于所述压缩侧通路,对从所述压缩侧室朝向所述换向阀的流动施加阻力,而容许相反朝向的流动;
控制阀,其能够根据供给电流而对所述供给路径的压力进行调整;
吸入通路,其将所述供给路径和所述排出路径连接;
吸入止回阀,其设于所述吸入通路的中途,仅容许流体从所述排出路径朝向所述供给路径流动;以及
供给侧止回阀,其设于所述供给路径的中途且设于所述控制阀与所述泵之间,仅容许从所述泵侧朝向所述控制阀侧的流动。
7.一种悬架控制装置,其对安装于车辆的弹簧上构件与弹簧下构件之间而能够产生推力的致动器进行控制,其中,
该悬架控制装置具备:
第一振动抑制力运算部,其根据所述弹簧上构件的上下方向上的速度来求出第一振动抑制力;
第二振动抑制力运算部,其根据所述弹簧下构件的上下方向上的速度或者所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度来求出第二振动抑制力;
低通滤波器,其在弹簧上谐振频率与弹簧下谐振频率之间具有拐点频率,在所述第二振动抑制力运算部中对用于求出所述第二振动抑制力的过程中的信号进行处理;以及
目标推力运算部,其基于所述第一振动抑制力和所述第二振动抑制力来求出所述致动器的目标推力。
8.根据权利要求7所述的悬架控制装置,其中,
在根据所述弹簧下构件的上下方向上的速度来求出所述第二振动抑制力的情况下,将所述第一振动抑制力和所述第二振动抑制力相加而求出所述目标推力。
9.根据权利要求7所述的悬架控制装置,其中,
在根据所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度来求出所述第二振动抑制力的情况下,从所述第一振动抑制力减去所述第二振动抑制力而求出所述目标推力。
10.根据权利要求7所述的悬架控制装置,其中,
将与被动的减振器的阻尼系数相等的值的增益乘以所述弹簧下构件的上下方向上的速度而求出所述第二振动抑制力,或者将与被动的减振器的阻尼系数相等的值的增益乘以所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度而求出所述第二振动抑制力,该被动的减振器在所述车辆的所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间与所述致动器并列。
11.根据权利要求7所述的悬架控制装置,其中,
根据所述弹簧上构件与所述弹簧下构件之间的相对速度来求出第三振动抑制力,
基于所述第一振动抑制力、所述第二振动抑制力和所述第三振动抑制力来求出所述目标推力。
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