DE112014003793T5

DE112014003793T5 - Dämpfersteuereinrichtung

Info

Publication number: DE112014003793T5
Application number: DE112014003793.1T
Authority: DE
Inventors: Tomoo Kubota; Masatoshi Okumura
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-05-12
Also published as: WO2015098385A1; US20160243916A1; JP6031025B2; JP2015120421A

Abstract

Eine Dämpfersteuereinrichtung enthält eine Vibrationspegel-Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Vibrationspegel des ungefederten Glieds zu erfassen, und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers zu steuern, indem sie einen Steuerbefehl erhält, wobei der Steuerbefehl die Dämpfungskrafteigenschaften basierend auf dem durch die Vibrationspegel-Erfassungseinheit erfassten Vibrationspegel bestimmt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfersteuereinrichtung.
STAND DER TECHNIK
Dämpfersteuereinrichtungen steuern die Dämpfungskraft eines Dämpfers, der zwischen einem gefederten Glied und einem ungefederten Glied eines Fahrzeugs angeordnet ist. Einige Dämpfersteuereinrichtungen stellen zum Beispiel eine Dämpfungskraft eines Dämpfers ein, indem sie die Größe des zu einem Solenoidventil in dem Dämpfer zugeführten elektrischen Stroms einstellen.
Derartige Dämpfersteuereinrichtungen können die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers von schwachen Dämpfungskrafteigenschaften zu starken Dämpfungskrafteigenschaften einstellen, indem sie einen elektrischen Strom mit einer Größe in Entsprechung zu den Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers zu dem Solenoid zuführen.
Um zum Beispiel den Dämpfer derart zu setzen, dass er schwache Dämpfungskrafteigenschaften aufweist, wird ein elektrischer Strom mit einer konstanten Größe in Entsprechung zu schwachen Dämpfungskrafteigenschaften zu dem Solenoid zugeführt. Und um den Dämpfer derart zu setzen, dass er starke Dämpfungskrafteigenschaften aufweist, wird ein elektrischer Strom mit einer konstanten Größe in Entsprechung zu starken Dämpfungskrafteigenschaften zu dem Solenoid zugeführt (siehe zum Beispiel JP11-287281A ).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Außer wenn das gefederte Glied des Fahrzeugs stark vibriert, können die oben genannten Dämpfersteuereinrichtungen Vibrationen des gefederten Glieds und des ungefederten Glieds unterdrücken und eine vorteilhafte Fahrqualität des Fahrzeugs realisieren, indem sie durch das Zuführen eines konstanten elektrischen Stroms zu dem Solenoid veranlassen, dass der Dämpfer vorbestimmte Dämpfungskrafteigenschaften ausübt.
Es ist ein Verfahren zum Erhalten eines Zielstromwerts für das Veranlassen eines Dämpfers zum Ausüben einer Zieldämpfungskraft aus einer Map, die eine Dämpfungskraft, einen zu einem Solenoidventil zugeführten elektrischen Strom und eine Dämpfergeschwindigkeit enthält, bekannt. Bei diesem Verfahren variiert die Map mit jedem Fahrzeugmodell, weil verschiedene Fahrzeugmodelle verschiedene Dämpfungskrafteigenschaften aufweisen. Außerdem variiert, wie sich das Fahrzeug anfühlt (die Fahrqualität und das Manövrierfähigkeitsgefühl), in Abhängigkeit davon, wie ein Stromwert erhalten wird, wenn eine Zieldämpfungskraft außerhalb eines Map-Bereichs eingegeben wird. Aus diesen und anderen Gründen benötigt es Zeit, eine Operation zum Einstellen, wie sich ein Fahrzeug anfühlt, für jedes Fahrzeugmodell durchzuführen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dämpfersteuereinrichtung vorzusehen, die eine für eine Operation zum Einstellen, wie sich ein Fahrzeug anfühlt, erforderliche Zeitdauer reduzieren kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dämpfersteuereinrichtung zum Steuern der Vibration eines ungefederten Glieds eines Fahrzeugs durch das Steuern von Dämpfungskrafteigenschaften eines Dämpfers relativ zu einer Extensions-/Kompressionsgeschwindigkeit des Dämpfers angegeben, wobei der Dämpfer zwischen einem gefederten Glied und einem ungefederten Glied des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Dämpfersteuereinrichtung umfasst: eine Vibrationspegel-Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Vibrationspegel des ungefederten Glieds zu erfassen, und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers durch das Erhalten eines Steuerbefehls zu steuern, wobei der Steuerbefehl die Dämpfungskrafteigenschaften basierend auf dem durch die Vibrationspegel-Erfassungseinheit erfassten Vibrationspegel bestimmt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Konfiguration einer Dämpfersteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Vertikalschnittansicht eines Dämpfers.
3 zeigt einen variablen Bereich von Dämpfungskrafteigenschaften.
4 zeigt eine Konfiguration einer Vibrationspegel-Erfassungseinheit.
5 zeigt Wellenformen von Pegelberechnungssignalen.
6 zeigt Frequenzphaseneigenschaften der Pegelberechnungssignale.
7 zeigt Wellenformen von absoluten Werten der Pegelberechnungssignale.
8 zeigt Wellenformen von absoluten Werten von Pegelberechnungssignalen in Entsprechung zu einem eingegebenen ursprünglichen Signal mit einer anderen Frequenz.
9 zeigt Wellenformen von Vibrationspegeln.
10 zeigt die Beziehung zwischen einer Abschneidefrequenz eines Welligkeitsentfernungsfilters und einem Vibrationspegel.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, steuert in dieser Ausführungsform eine Dämpfersteuereinrichtung E die Dämpfungskraft eines Dämpfers D, der zwischen einem gefederten Glied B und einem ungefederten Glied W eines Fahrzeugs angeordnet ist.
Die Dämpfersteuereinrichtung E umfasst eine Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 und eine Steuereinheit 2. Die Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 erfasst einen Vibrationspegel r, der eine Größe der Vibration des ungefederten Glieds W ist. Die Steuereinheit 2 steuert die Dämpfungskrafteigenschaften, die die Eigenschaften der Dämpfungskraft des Dämpfers D relativ zu der Extensions-/Kompressionsgeschwindigkeit des Dämpfers D sind, basierend auf dem Vibrationspegel r, der durch die Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 erfasst wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Dämpfer D zwischen dem gefederten Glied B und dem ungefederten Glied W des Fahrzeugs parallel zu einer Aufhängungsfeder VS angeordnet. Das gefederte Glied B wird elastisch durch die Aufhängungsfeder VS gehalten. Das ungefederte Glied W umfasst ein Rad und eine Verbindung, die schwenkbar an dem gefederten Glied B, das ein Fahrzeugkörper ist, befestigt sind.
Zum Beispiel ist der Dämpfer D wie in 2 gezeigt ein Fluiddruckdämpfer, der einen Zylinder 12, einen Kolben 13, eine Kolbenstange 14, Druckkammern 15, 16, einen Dämpfungskraft-Einstelldurchgang 17 und ein proportionales Solenoidventil 18 umfasst. Der Kolben 13 ist gleitbar in den Zylinder 12 eingesteckt. Die Kolbenstange 14 ist beweglich in den Zylinder 12 eingesteckt und mit dem Kolben 13 verbunden. Die Druckkammern 15, 16 werden durch den Kolben 13 in dem Zylinder 12 voneinander getrennt und sind miteinander über den Dämpfungskraft-Einstelldurchgang 17 verbunden. Das proportionale Solenoidventil 18 dient als eine Dämpfungskraft-Einstelleinheit, die einen Widerstand auf den Fluss eines Arbeitsfluids durch den Dämpfungskraft-Einstelldurchgang 17 ausübt.
Wenn ein Arbeitsfluid, das die Druckkammern 15, 16 füllt, durch den Dämpfungskraft-Einstelldurchgang 17 in Übereinstimmung mit der Extensions-/Kompressionsoperation hindurchgeht, übt das proportionale Solenoidventil 18 einen Widerstand auf den Fluss des Arbeitsfluids aus und übt der Dämpfer D entsprechend eine Dämpfungskraft zum Unterdrücken der Extensions-/Kompressionsoperation aus. Auf diese Weise unterdrückt der Dämpfer D relative Bewegungen des gefederten Glieds B und des ungefederten Glieds W.
Der Zylinder 12 ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die als ein Arbeitsfluid dient, wobei es sich zum Beispiel um ein Arbeitsöl, Wasser oder eine Wasserlösung handeln kann. Das proportionale Solenoidventil 18 kann zum Beispiel die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers D in einem Bereich von schwachen Dämpfungskrafteigenschaften zu starken Dämpfungskrafteigenschaften wie in 3 gezeigt einstellen, indem es die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers D in Übereinstimmung mit der Größe des elektrischen Stroms ändert, der basierend auf einem von der Steuereinheit 2 ausgegebenen Steuerbefehl zugeführt wird.
Bei dem Dämpfer D wird eine tatsächliche Fahrzeugbewertung für jede Größe des zu dem proportionalen Solenoidventil 18 zugeführten elektrischen Stroms durchgeführt. Der Dämpfer D weist dementsprechend entsprechende Dämpfungskrafteigenschaften (durch eine Öffnung definierte Eigenschaften, ein Extension-zu-Kompression-Verhältnis, das das Verhältnis zwischen der extensionsseitigen Dämpfungskraft und der kompressionsseitigen Dämpfungskraft wiedergibt, usw.) auf.
Dementsprechend ermöglicht das Anlegen eines konstanten elektrischen Stroms an einem Solenoid des proportionalen Solenoidventils 18, dass die eingehende Vibration unterdrückt wird, wobei jedoch die bis zur Unterdrückung der Vibration erforderliche Zeitdauer variiert. Daraus resultiert, dass die Fahrqualität des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt wird.
Es reicht aus, wenn das proportionale Solenoidventil 18 zum Beispiel aus einem Ventilkörper (nicht gezeigt), der die Flussdurchgangsfläche des Dämpfungskraft-Einstelldurchgangs 17 variabel macht, und einem Solenoid, das die Flussdurchgangsfläche des Dämpfungskraft-Einstelldurchgangs 17 durch das Antreiben des Ventilkörpers einstellen kann, besteht. Es ist zu beachten, dass der Ventilkörper auch durch ein anderes Stellglied als das Solenoid angetrieben werden kann. In diesem Fall wird die Flussdurchgangsfläche des Dämpfungskraft-Einstelldurchgangs 17 eingestellt, indem die Größe des zu dem Stellglied zugeführten elektrischen Stroms vergrößert oder verkleinert wird. Auf diese Weise kann die durch den Dämpfer D ausgeübte Dämpfungskraft eingestellt werden, indem der auf das durch den Dämpfungskraft-Einstelldurchgang 17 fließende Arbeitsfluid ausgeübte Widerstand geändert wird.
Die Dämpfungskraft-Einstelleinheit kann ein anderes Element als das proportionale Solenoidventil 18 sein. Wenn zum Beispiel das Arbeitsfluid ein viskoses Magnetofluid ist, ist die Dämpfungskraft-Einstelleinheit eine Einrichtung, die veranlasst, dass ein Magnetfeld auf den Dämpfungskraft-Einstelldurchgang 17 wirkt. In diesem Fall wird die Größe des Magnetfelds durch die Größe des zu der Dämpfersteuereinrichtung E zugeführten elektrischen Stroms eingestellt. Auf diese Weise wird die Dämpfungskraft des Dämpfers D variabel gemacht, indem der auf den Fluss des viskosen Magnetofluids durch den Dämpfungskraft-Einstelldurchgang 17 ausgeübte Widerstand geändert wird.
Und wenn das Arbeitsfluid zum Beispiel ein viskoses Elektrofluid ist, ist die Dämpfungskraft-Einstelleinheit eine Einrichtung, die veranlassen kann, dass ein elektrisches Feld auf den Dämpfungskraft-Einstellduchgang 17 wirkt. In diesem Fall wird die Größe des elektrischen Felds durch eine von der Dämpfersteuereinrichtung E zugeführten Spannung eingestellt. Auf diese Weise wird die Dämpfungskraft des Dämpfers D variabel gemacht, indem der auf das durch den Dämpfungskraft-Einstelldurchgang 17 hindurchgehende Elektrofluid ausgeübte Widerstand geändert wird.
Und wenn das Arbeitsfluid eine Flüssigkeit ist und der Dämpfer D vom Einzelstangentyp ist, umfasst der Dämpfer D eine Gaskammer und ein Reservoir für das Kompensieren des Volumens, mit dem die Kolbenstange 14 in den Zylinder 12 eintritt und aus diesem austritt. Wenn das Arbeitsfluid dagegen ein Gas ist, müssen die Gaskammer und das Reservoir nicht vorgesehen werden.
Und wenn der Dämpfer D von einem gleichlaufenden Typ ist, wobei darin ein Reservoir vorgesehen ist und das Arbeitsfluid während einer Extension oder Kompression durch einen Durchgang aus dem Inneren des Zylinders 12 zu dem Reservoir ausgeführt wird, kann eine Dämpfungskraft-Einstelleinheit, die einen Widerstand auf den Fluss des Arbeitsfluids ausübt, in der Strecke des Durchgangs von dem Zylinder 12 zu dem Reservoir 12 vorgesehen sein.
Der Dämpfer D kann ein elektromagnetischer Dämpfer sein, der eine Dämpfungskraft mittels einer elektromagnetischen Kraft ausübt. Der elektromagnetische Dämpfer umfasst zum Beispiel einen Motor und einen Bewegungswandlungsmechanismus, der eine Drehbewegung des Motors zu einer Linearbewegung wandelt. Alternativ hierzu ist der elektromagnetische Dämpfer ein Linearmotor. Wenn der Dämpfer D ein elektromagnetischer Dämpfer ist, reicht es aus, wenn die Dämpfungskraft-Einstelleinheit eine Motorantriebseinrichtung ist, die einen durch den Motor oder den Linearmotor fließenden elektrischen Strom einstellt.
Wie in 1 und 4 gezeigt, umfasst die Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 eine Sensoreinheit 20, ein Bandpassfilter 23, eine Signalerzeugungseinheit 24, eine Vibrationspegel-Berechnungseinheit 25 und einen Welligkeitsentfernungsfilter 26. Die Sensoreinheit 20 umfasst einen Hubsensor 21, der eine Hubverschiebung des Dämpfers D erfasst, und einen Differentiator 22, der eine Dämpfergeschwindigkeit aus der durch den Hubsensor 21 erfassten Dämpferverschiebung erhält. Das Bandpassfilter 23 extrahiert eine Resonanzfrequenzkomponente des ungefederten Glieds W aus der von der Sensoreinheit 20 ausgegebenen Dämpfergeschwindigkeit und gibt die extrahierte Resonanzfrequenzkomponente als ein ursprüngliches Signal O aus. Unter Verwendung des ursprünglichen Signals O erzeugt die Signalerzeugungseinheit 24 zwei oder mehr Pegelberechnungssignale, die die gleiche Amplitude wie das ursprüngliche Signal O aufweisen und aus der Phase miteinander sind. Die Vibrationspegel-Berechnungseinheit 25 erhält den maximalen Pegel innerhalb der absoluten Werte des ursprünglichen Signals O und der Pegelberechnungssignale und verwendet den erhaltenen Maximalwert als einen Vibrationspegel r. Das Welligkeitsentfernungsfilter 26 entfernt eine Hochfrequenzkomponente aus dem durch die Vibrationspegel-Berechnungseinheit 25 erhaltenen Vibrationspegel r. In dieser Ausführungsform erzeugt die Signalerzeugungseinheit 24 fünf Pegelberechnungssignale L1 bis L5.
Der Hubsensor 21 ist zwischen dem gefederten Glied B und dem ungefederten Glied W angeordnet und erfasst eine Hubverschiebung des Dämpfers D. Der Hubsensor 21 kann mit dem Dämpfer D integriert sein.
Der Differentiator 22 erhält eine Dämpfergeschwindigkeit durch das Differenzieren der Hubverschiebung und gibt die erhaltene Dämpfergeschwindigkeit aus. Natürlich kann die Dämpfergeschwindigkeit auch unter Verwendung eines Sensors, der Vibrationsinformationen wie etwa die Beschleunigung, Geschwindigkeit und Verschiebung des ungefederten Glieds W in der Oben-Unten-Richtung erhält, anstelle des Hubsensors 21 erhalten werden.
Das Bandpassfilter 23 extrahiert eine Vibrationskomponente in einem ungefederten Resonanzfrequenzband aus der Dämpfergeschwindigkeit und gibt die extrahierte Vibrationskomponente als das ursprüngliche Signal O aus. Sobald die Dämpfergeschwindigkeit durch das Bandpassfilter 23 verarbeitet wurde, d. h. also sobald die Dämpfergeschwindigkeit unter Verwendung des Bandpassfilters 23 gefiltert wurde, wird die resultierende Dämpfergeschwindigkeit in der Phase an dem anfänglichen Anstieg zu der von dem Differentiator 22 ausgegebenen Dämpfergeschwindigkeit verzögert.
Die Signalerzeugungseinheit 24 erhält dann fünf Pegelberechnungssignale L1 bis L5, die die gleiche Amplitude wie das ursprüngliche Signal O aufweisen und aus der Phase miteinander sind. Um insbesondere die Pegelberechnungssignale Ln (n = 1, 2, 3, 4, 5) von dem ursprünglichen Signal O zu erhalten, umfasst die Signalerzeugungseinheit 24 Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5, die nur die Phase des ursprünglichen Signals O verschieben und die Amplitude des ursprünglichen Signals O unverändert lassen.
In der Signalerzeugungseinheit 24 sind die Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 parallel angeordnet und wird eine Filterverarbeitung auf das ursprüngliche Signal O unter Verwendung der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 angewendet. Es reicht aus, wenn die Phasenverschiebungsfilter in einer Eins-zu-eins-Entsprechung mit den Pegelberechnungssignalen vorgesehen sind. In dem vorliegenden Fall reicht es aus, wenn fünf Phasenverschiebungsfilter in Entsprechung zu den Pegelberechnungssignalen L1 bis L5 vorgesehen sind.
Eine Übertragungsfunktion G(s) der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 wird durch die folgende Gleichung (1) gesetzt. In der Gleichung (1) gibt O(s) die Größe einer Laplace-Transformation des ursprünglichen Signals O wieder, gibt Ln(s) (n = 1, 2, 3, 4, 5) die Größe einer Laplace-Transformation der Pegelberechnungssignale Ln (n = 1, 2, 3, 4, 5) wieder, gibt s einen Laplace-Operator wieder und gibt ωn (n = 1, 2, 3, 4, 5) die Frequenz wieder. Es ist zu beachten, dass verschiedene Frequenzen auf ω1 bis ω5 gesetzt sind. [Gleichung 1]
Die Signalerzeugungseinheit 24 erhält dementsprechend die Pegelberechnungssignale Ln (n = 1, 2, 3, 4, 5) aus dem ursprünglichen Signal O unter Verwendung der Phasenverschiebungsfilter Fn (n = 1, 2, 3, 4, 5), für die eine Übertragungsfunktion G(s) mit einer Frequenz von ωn (n = 1, 2, 3, 4, 5) gesetzt ist.
Um zum Beispiel das Pegelberechnungssignal L4 aus dem ursprünglichen Signal O zu erhalten, wendet die Signalerzeugungseinheit 24 eine Filterverarbeitung auf das ursprüngliche Signal O unter Verwendung des Phasenverschiebungsfilters F4, für das eine Übertragungsfunktion G(s) durch das Eingeben einer Frequenz von ω4 gesetzt ist, an.
Die Signalerzeugungseinheit 24 erhält also die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 unter Verwendung der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5. Auf diese Weise können wie in 5 gezeigt die fünf Pegelberechnungssignale L1 bis L5, die die gleiche Amplitude wie das ursprüngliche Signal O mit einer bestimmten Frequenz x aufweisen und nur aus der Phase miteinander sind, einfach erhalten werden.
Die Phasendifferenz zwischen dem ursprünglichen Signal O und dem Pegelberechnungssignal L1 und die Phasendifferenzen zwischen den Pegelberechnungssignalen L1 bis L4 werden durch ein gleiches Intervall wiedergegeben, wobei die Phasendifferenz zwischen dem Pegelberechnungssignal L4 und dem Pegelberechnungssignal L5 verschieden ist von der Phasendifferenz zwischen dem ursprünglichen Signal O und dem Pegelberechnungssignal L1 und von den Phasendifferenzen zwischen den Pegelberechnungssignalen L1 bis L4. Der Grund hierfür ist, dass wie in 6 gezeigt die Frequenzphasenkennlinien der Pegelberechnungssignale L1 bis L4 Änderungen in einem Bereich von einer oberen Grenze von 0 Grad zu einer unteren Grenze von –180 Grad aufweisen, d. h. eine Beschränkung zwischen 0 Grad und –180 Grad definiert ist.
Wenn das ursprüngliche Signal O eine extrem niedrige Frequenz aufweist, sind die Phasen der Pegelberechnungssignale L1 bis L5 bei 0 Grad oder in der Nachbarschaft zu 0 Grad. Wenn das ursprüngliche Signal O eine extrem hohe Frequenz aufweist, sind die Phasen der Pegelberechnungssignale L1 bis L5 bei –180 Grad oder in der Nachbarschaft zu –180 Grad. Aus diesem Grund werden wie in 5 gezeigt die Phasendifferenzen zwischen den Pegelberechnungssignalen L1 bis L4 durch ein gleiches Intervall wiedergegeben, während die Phasendifferenz zwischen dem Pegelberechnungssignal L5 und dem benachbarten Pegelberechnungssignal L4 zu einer Phase von –180 Grad kleiner wird.
Eine Übertragungsfunktion G(s) der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 kann auch durch die folgende Gleichung (2) gesetzt werden. In der Gleichung (2) gibt O(s) die Größe einer Laplace-Transformation des ursprünglichen Signals O wieder, gib Ln(s) (n = 1, 2, 3, 4, 5) die Größe einer Laplace-Transformation der Pegelberechnungssignale Ln (n = 1, 2, 3, 4, 5) wieder, gibt s einen Laplace-Operator wieder und gibt ωn (n = 1, 2, 3, 4, 5) die Frequenz wieder. Es ist zu beachten, dass verschiedene Frequenzen auf ω1 bis ω5 gesetzt sind. [Gleichung 2]
Die Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 können auch Bandpassfilter der zweiten Ordnung sein. Insbesondere kann eine Übertragungsfunktion G(s) der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 auch durch die folgende Gleichung (3) gesetzt werden. In der Gleichung (3) gibt O(s) die Größe einer Laplace-Transformation des ursprünglichen Signals O wieder, gibt Ln(s) (n = 1, 2, 3, 4, 5) die Größe einer Laplace-Transformation der Pegelberechnungssignale Ln (n = 1, 2, 3, 4, 5) wieder, gibt s einen Laplace-Operator wieder, gibt ζ ein Dämpfungsverhältnis wieder und gibt ωn (n = 1, 2, 3, 4, 5) eine Abschneidefrequenz wieder. Es ist zu beachten, dass verschiedene Abschneidefrequenzen auf ω1 bis ω5 gesetzt sind. [Gleichung 3]
Unter Verwendung von Tiefpassfiltern für die Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 können die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 in der Phase relativ zu dem ursprünglichen Signal O verzögert werden. Wenn dagegen Hochpassfilter für die Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 verwendet werden, können die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 in der Phase relativ zu dem ursprünglichen Signal O vorgeschoben werden. Es kann also ein Hochpassfilter für einen Teil der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 verwendet werden, und es kann ein Tiefpassfilter für den Rest der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 verwendet werden.
Die Signalerzeugungseinheit 24 erhält aus dem ursprünglichen Signal O die Pegelberechnungssignale L1 bis L5, die aus der Phase miteinander sind. Angesichts dessen können Signale, die um eine vorgeschriebene Zeitperiode relativ zu dem ursprünglichen Signal O verzögert sind, als die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 ohne Verwendung der oben beschriebenen Filterverarbeitung erzeugt werden.
Die Vibrationspegel-Berechnungseinheit 25 erhält den Maximalwert innerhalb der Signale, die durch das Anwenden der Absolutwertverarbeitung auf das ursprüngliche Signal O und die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 erhalten wurden.
Sobald die Absolutwertverarbeitung auf das ursprüngliche Signal O und die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 angewendet wurden, weisen die Wellenformen des resultierenden ursprünglichen Signals O und der resultierenden Pegelberechnungssignale L1 bis L5 die in 7 gezeigten Formen auf. Das heißt, dass aus den Wellenformen des ursprünglichen Signals O und der Pegelberechnungssignale L1 bis L5 Teile mit negativen Werten zu der positiven Seite in Bezug auf die Zeitachse versetzt werden.
Die absoluten Werte des ursprünglichen Signals O und der Pegelberechnungssignale L1 bis L5 sind aus der Phase miteinander. Also auch wenn die Absolutwertverarbeitung auf das ursprüngliche Signal O und die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 angewendet wurde, unterscheiden sich die Wellenformen des resultierenden ursprünglichen Signals O und der resultierenden Pegelberechnungssignale L1 bis L5 zeitlich voneinander.
Aus einer derartigen Absolutwertverarbeitung resultiert wie in 7 gezeigt, dass zu einem beliebigen Zeitpunkt der Maximalwert innerhalb des resultierenden ursprünglichen Signals O und der resultierenden Pegelberechnungssignale L1 bis L5 gleich der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O ist oder sich dieser nähert.
Zum Beispiel ist zu einer Zeit a der Maximalwert innerhalb des resultierenden ursprünglichen Signals O und der resultierenden Pegelberechnungssignale L1 bis L5 der Maximalwert des Pegelberechnungssignals L2. Dagegen nähert sich zu der Zeit b der Maximalwert innerhalb des resultierenden ursprünglichen Signals O und der resultierenden Pegelberechnungssignale L1 bis L5 dem Wert der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O.
Die maximalen Amplituden der Pegelberechnungssignale L1 bis L5 sind gleich der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O, was die Geschwindigkeit betrifft. Weil das ursprüngliche Signal O eine Komponente der Extensions-/Kompressionsgeschwindigkeit des Dämpfers D in dem ungefederten Resonanzfrequenzband ist und im Wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des ungefederten Glieds W ist, ist die maximale Amplitude des ursprünglichen Signals O gleich einem Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W, gemessen auf der Basis der Geschwindigkeit. Das heißt, dass der Maximalwert innerhalb eines Zyklus des ursprünglichen Signals O als der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W dient. Der Vibrationspegel des ungefederten Glieds W kann jedoch durch eine Abtastung innerhalb eines Zyklus des ursprünglichen Signals O nicht rechtzeitig erhalten werden. Und wenn sich die Frequenz der Vibration des ungefederten Glieds W ändert, ändert sich die für einen Zyklus des ursprünglichen Signals O erforderliche Zeitperiode, sodass die maximale Amplitude nicht erhalten werden kann.
Indem im Gegensatz dazu die Pegelberechnungssignale L1 bis L5, die die gleiche Amplitude wie das ursprüngliche Signal O aufweisen und nur aus der Phase miteinander sind, wie oben beschrieben erzeugt werden, ist zu erwarten, dass das ursprüngliche Signal O oder eines der Pegelberechnungssignale L1 bis L5, die der Absolutwertverarbeitung unterworfen wurden, den Maximalwert oder einen Wert nahe dem Maximalwert während der Berechnung des Vibrationspegels r aufweist. Indem also der Maximalwert innerhalb des ursprünglichen Signals O und der Pegelberechnungssignale L1 bis L5, die der Absolutwertverarbeitung unterworfen wurden, als der Vibrationspegel r erhalten wird, ist der Wert des erhaltenen Vibrationspegels r exakt gleich dem Wert der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O oder nähert sich diesem.
Wenn zum Beispiel ein ursprüngliches Signal O mit einer Frequenz y, die niedriger als die Frequenz x ist, wie in 8 gezeigt eingegeben wurde, wird der Maximalwert innerhalb des ursprünglichen Signals O und der Pegelberechnungssignale L1 bis L5, die aus der Phase mit dem ursprünglichen Signal O sind, während der Berechnung als der Vibrationspegel r erhalten. Deshalb ist der Wert des Vibrationspegels r gleich dem Wert der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O oder nähert sich diesem. Wenn sich also die Frequenz des ursprünglichen Signals O ändert, kann ein Wert, der sich der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O nähert, als der Vibrationspegel r erhalten werden.
Es ist zu beachten, dass in 8 die Phasendifferenzen zwischen den Pegelberechnungssignalen L1 bis L5 durch ein gleiches Intervall wiedergegeben werden, während die Phasendifferenz zwischen dem ursprünglichen Signal O und dem Pegelberechnungssignal L1 von den Phasendifferenzen zwischen den Pegelberechnungssignalen L1 bis L5 verschieden ist. Der Grund hierfür ist, dass im Gegensatz zu der fixen 0-Grad-Phase des ursprünglichen Signals O die Phase des Pegelberechnungssignals L1 durch die obere Grenze von 0 Grad, wenn die Frequenz kleiner wird, wie in 6 gezeigt beschränkt wird. Daraus resultiert, dass die Phase des Pegelberechnungssignals L1 nahe 0 Grad ist, wodurch die Phasendifferenz zwischen dem Pegelberechnungssignal L1 und dem ursprünglichen Signal O reduziert wird.
In einem Bereich mit einer niedrigeren Frequenz als der Frequenz y ist die Phasendifferenz zwischen dem Pegelberechnungssignal L1 und dem benachbarten Pegelberechnungssignal L2 ebenfalls klein. Jedoch kann auch im Fall einer niedrigen Frequenz ein Wert, der sich dem Wert der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O nähert, als der Vibrationspegel r unter Verwendung der Pegelberechnungssignale L2 bis L5, deren Phasendifferenzen durch ein gleiches Intervall wiedergegeben werden, erhalten werden. Also auch wenn sich die Frequenz des ursprünglichen Signals O ändert, kann die Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 einen Wert, der gleich dem Wert der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O ist oder sich diesem nähert, als den Vibrationspegel r in Echtzeit und rechtzeitig erhalten. Deshalb kann der Vibrationspegel r genau in Bezug auf ein Signal in breiten Frequenzbändern erhalten werden.
Weiterhin ist in dieser Ausführungsform das ursprüngliche Signal O eine die Geschwindigkeit wiedergebende Vibrationsinformation des ungefederten Glieds W. Indem also der Vibrationspegel r wie oben beschrieben erfasst wird, kann die Größe der Vibration (Vibrationspegel) des ungefederten Glieds W in Echtzeit und rechtzeitig erfasst werden. Der auf diese Weise erfasste Vibrationspegel r weist eine kleine zeitliche Verzögerung relativ zu der Vibration des ungefederten Glieds W auf und ist somit ausreichend tragbar, wenn er zum Beispiel für eine Steuerung zur Unterdrückung einer Vibration eines Fahrzeugs verwendet wird.
Der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W wird in dieser Ausführungsform unter Verwendung des ursprünglichen Signals O und der Pegelberechnungssignale L1 bis L5 erhalten, wobei der Vibrationspegel r aber auch genau erhalten werden kann, indem aus dem ursprünglichen Signal O drei oder mehr Pegelberechnungssignale erzeugt werden, die aus der Phase miteinander in einer Frequenzbandbreite sind, in welcher der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W aus dem ursprünglichen Signal O erhalten werden soll. Die Vibrationspegel-Berechnungseinheit 25 kann also den Vibrationspegel r erhalten, indem sie die oben beschriebene Prozedur nur unter Verwendung der Pegelberechnungssignale und ohne Verwendung des ursprünglichen Signals O erhält.
Weiterhin wird in dieser Ausführungsform eine Dämpfergeschwindigkeit aus einer durch den Hubsensor 21 erfassten Hubverschiebung des Dämpfers D erhalten und wird dann der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W erfasst, indem eine Frequenzkomponente der Dämpfergeschwindigkeit in dem ungefederten Resonanzfrequenzband extrahiert wird. Weil das ungefederte Glied W und das gefederte Glied B über den Dämpfer D und die Aufhängungsfeder VS verbunden sind, werden die Vibrationsinformationen des gefederten Glieds B immer durch die Vibration des ungefederten Glieds W beeinflusst. Außerdem nähert sich die Wellenform des Vibrationspegels des gefederten Glieds B der Wellenform des Vibrationspegels r des ungefederten Glieds W an. Deshalb kann der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W durch einen Vibrationspegel ersetzt werden, der unter Verwendung von erfassten Vibrationsinformationen des gefederten Glieds B erhalten wird, wie etwa der Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Verschiebung des gefederten Glieds B in der Oben-Unten-Richtung.
Auf diese Weise kann der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W erhalten werden, ohne direkt Vibrationsinformationen des ungefederten Glieds W wie etwa die Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Verschiebung des ungefederten Glieds W in der Oben-Unten-Richtung zu erhalten. Das Erfassen des Vibrationspegels r des ungefederten Glieds W umfasst also das Ersetzen des Vibrationspegels r des ungefederten Glieds W durch den Vibrationspegel, der aus den Vibrationsinformationen des gefederten Glieds B erhalten wird.
Wenn also eine Steuerung gemäß dieser Ausführungsform zusammen mit einer anderen Steuerung zum Erhalten der Vibrationsinformationen des gefederten Glieds B durchgeführt wird, wird ein Sensor zum Erhalten der Vibrationsinformationen des Federglieds B verwendet, sodass kein Sensor zum Erhalten der Vibrationsinformationen des ungefederten Glieds W erforderlich ist. Dadurch kann die Anzahl von Sensoren verkleinert werden.
Die Phasenverschiebungsfilter F1 und F5 erhalten die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 durch das parallele Verarbeiten des ursprünglichen Signals O, wobei die Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 aber auch in Reihe angeordnet sein können.
In diesem Fall wird das Pegelberechnungssignal L1 zuerst durch das Verarbeiten des ursprünglichen Signals O unter Verwendung des Phasenverschiebungsfilters F1 erhalten, wird dann das Pegelberechnungssignal L2 durch das Verarbeiten des Pegelberechnungssignals L1 unter Verwendung des Phasenverschiebungsfilters F2 erhalten usw. Auf diese Weise wird ein Pegelberechnungssignal, das unter Verwendung eines unmittelbar vorausgehenden Phasenverschiebungsfilters verarbeitet wurde, unter Verwendung eines unmittelbar folgenden Phasenverschiebungsfilters verarbeitet, um ein resultierendes Pegelberechnungssignal zu erhalten.
Wie in 6 gezeigt, weisen die Frequenzphasenkennlinien der Pegelberechnungssignale Änderungen in einem Bereich von der oberen Grenze von 0 Grad zu der unteren Grenze von –180 Grad auf. Die Pegelberechnungssignale nähern sich 0 Grad in der Phase, wenn die Frequenz kleiner wird. Dagegen nähern sich die Pegelberechnungssignale –180 Grad in der Phase, wenn die Frequenz größer wird. Aus diesem Grund werden bei der hohen Frequenz x die Phasendifferenzen zwischen dem ursprünglichen Signal O und den Pegelberechnungssignalen L1 bis L4, die unter Verwendung der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 verarbeitet wurden, durch ein gleiches Intervall wiedergegeben und ist der Wert des erhaltenen Vibrationspegels r gleich der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O oder nähert sich dieser. Dagegen werden bei der niedrigen Frequenz y die Phasendifferenzen zwischen den Pegelberechnungssignalen L1 bis L5 durch gleiche Intervalle wiedergegeben und ist der Wert des erhaltenen Vibrationspegels r gleich der maximalen Amplitude des ursprünglichen Signals O oder nähert sich dieser.
Das heißt, dass der Vibrationspegel r genau in Bezug auf das ursprüngliche Signal O in einem Bereich von der hohen Frequenz x zu der niedrigen Frequenz y erfasst werden kann.
Wie oben beschrieben, tragen das ursprüngliche Signal O und die Pegelberechnungssignale L1 bis L4, die unter Verwendung der Phasenverschiebungsfilter F1 bis F4 erzeugt wurden, zu der Erfassung des Vibrationspegels r in Bezug auf das ursprüngliche Signal O mit der Frequenz x bei. Dagegen tragen die Phasenverschiebungsfilter F1 bis F5 zu der Erfassung des Vibrationspegels r in Bezug auf das ursprüngliche Signal O mit der Frequenz y bei. Aus den vorstehenden Erläuterungen wird deutlich, dass die Phasenverschiebungsfilter, die zu der Erfassung des Vibrationspegels r beitragen, in Abhängigkeit von der Frequenz des ursprünglichen Signals O variieren.
Angesichts dessen kann die Frequenzbandbreite, in welcher der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W genau erfasst werden kann, wie folgt verbreitert werden. Wenn das ursprüngliche Signal O zusammen mit den Pegelberechnungssignalen verwendet wird, reicht es aus, wenn das ursprüngliche Signal O und wenigstens zwei Pegelberechnungssignale derart verteilt werden, dass ihre Phasendifferenzen durch ein gleiches Intervall innerhalb eines 180-Grad-Phasenbereichs zwischen einer unteren Grenze und einer oberen Grenze einer Frequenzbandbreite wiedergegeben werden. Wenn dagegen der Vibrationspegel r nur unter Verwendung der Pegelberechnungssignale erhalten wird, reicht es aus, wenn wenigstens drei Pegelberechnungssignale derart verteilt werden, dass ihre Phasendifferenzen durch ein gleiches Intervall innerhalb eines 180-Grad-Phasenbereichs wiedergegeben werden. Es reicht also aus, wenn die Anzahl von Filtern für das Erzeugen der Pegelberechnungssignale in Entsprechung zu der Anzahl von zu erzeugenden Pegelberechnungssignalen bestimmt werden.
Der Vibrationspegel r kann also in Bezug auf ein Signal in breiten Frequenzbändern erfasst werden, wobei auch die Genauigkeit verbessert wird, indem die Signalerzeugungseinheit 24 konfiguriert ist, um die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 in Bezug auf das eingehende ursprüngliche Signal O derart zu erzeugen, dass das ursprüngliche Signal O und die Pegelberechnungssignale L1 bis L5, die zu der Erfassung des Vibrationspegels r beitragen, mit Phasendifferenzen verteilt werden, die durch ein gleiches Intervall von 60 Grad oder kleiner innerhalb eines 180-Grad-Phasenbereichs wiedergegeben werden.
Wenn nämlich Signale durch Sinuswellen wiedergegeben werden und der Vibrationspegel r durch das Erzeugen von drei Pegelberechnungssignalen, die durch 60 Grad aus der Phase miteinander sind, erhalten wird, fällt der Vibrationspegel r nicht unter wenigstens das 0,85-fache der Wellenhöhe des ursprünglichen Signals O einer Masse. Auf diese Weise kann ein vorteilhafter Vibrationspegel r erhalten werden.
Es ist zu beachten, dass wenn das ursprüngliche Signal O nur bei der Erzeugung von Pegelberechnungssignalen verwendet wird, der Vibrationspegel r in Bezug auf ein Signal in breiten Frequenzbändern erfasst werden kann und auch die Genauigkeit verbessert wird, indem die Signalerzeugungseinheit 24 konfiguriert ist, um die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 zu erzeugen, die zu der Erfassung des Vibrationspegels r beitragen, sodass die Pegelberechnungssignale L1 bis L5 mit Phasendifferenzen verteilt sind, die durch ein gleiches Intervall von 60 Grad oder kleiner innerhalb eines 180-Grad-Phasenbereichs wiedergegeben werden.
Und wenn eine große Anzahl von Pegelberechnungssignalen in Bezug auf ein eingehendes ursprüngliches Signal O mit einer bestimmten Frequenz erzeugt werden, sodass die Phasendifferenzen zwischen den Pegelberechnungssignalen durch ein gleiches Intervall innerhalb eines 180-Grad-Phasenbereichs wiedergegeben werden und diese Phasendifferenzen zwischen den Pegelberechnungssignalen klein sind, ist kein praktisches Problem für die Verwendung des Maximalwerts innerhalb der absoluten Werte der Pegelberechnungssignale als des Vibrationspegels r, die Verwendung des zweit- oder drittgrößten Werts innerhalb derselben als des Vibrationspegels r oder die Verwendung eines durchschnittlichen Werts des Maximalwerts und des zweitgrößten Werts innerhalb derselben als des Vibrationspegels r gegeben.
Wenn zum Beispiel Signale durch Sinuswellen wiedergegeben werden und 12 Pegelberechnungssignale derart erzeugt werden, dass sie durch 15 Grad aus der Phase miteinander sind, fällt auch dann, wenn der drittgrößte Wert innerhalb der absoluten Werte der Pegelberechnungssignale als der Vibrationspegel r verwendet wird, der Vibrationspegel r nicht unter wenigstens das 0,9-fache der Wellenhöhe des ursprünglichen Signals O der Masse. Deshalb kann ein vorteilhafter Vibrationspegel r erhalten werden. Es ist zu beachten, dass auch in diesem Fall der maximale Wert innerhalb der absoluten Werte der Pegelberechnungssignale dem tatsächlichen Vibrationspegel r am nächsten ist. Deshalb wird vorzugsweise der Maximalwert als der Vibrationspegel r erhalten.
In dieser Ausführungsform wird der wie oben beschrieben erhaltene Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W durch das Welligkeitsentfernungsfilter 26 verarbeitet. Das Welligkeitsentfernungsfilter 26 ist ein Tiefpassfilter, das für das Entfernen einer in dem Vibrationspegel r enthaltenen Hochfrequenzkomponente vorgesehen ist. Durch das Filtern des Vibrationspegels r unter Verwendung des Welligkeitsentfernungsfilters 26 wird der resultierende Vibrationspegel r in der Phase relativ zu dem tatsächlichen Vibrationspegel des ungefederten Glieds W verzögert.
Wie weiter oben erläutert, wird die Dämpfergeschwindigkeit in der Phase bei dem anfänglichen Anstieg durch das Filtern der Dämpfergeschwindigkeit unter Verwendung des Bandpassfilters 23 verzögert, wird der Vibrationspegel r aus der Dämpfergeschwindigkeit, deren anfängliche Phase verzögert wurde, erhalten und wird der Vibrationspegel r unter Verwendung des Welligkeitsentfernungsfilters 26 gefiltert. Der resultierende Vibrationspegel r wird insgesamt in der Phase relativ zu dem tatsächlichen Vibrationspegel des ungefederten Glieds W verzögert.
Die Steuereinheit 2 erhält aus dem wie oben beschrieben erhaltenen Vibrationspegel r einen Steuerbefehl, der zu einer Antriebseinheit 19 auszugeben ist. Die Steuereinheit 2 gibt dann den Steuerbefehl an die Antriebseinheit 19 aus, die das proportionale Solenoidventil 18 antreibt. Die Antriebseinheit 19 umfasst zum Beispiel eine PWM-Schaltung und ähnliches und führt einen elektrischen Strom 1 zu dem proportionalen Solenoidventil 18 gemäß dem durch die Steuereinheit 2 erhaltenen Steuerbefehl zu.
Insbesondere erhält die Steuereinheit 2 den Steuerbefehl durch das Multiplizieren des Vibrationspegels r mit einer proportionalen Verstärkung und gibt den erhaltenen Steuerbefehl in die Antriebseinheit 19 wie in 4 gezeigt ein, um zu veranlassen, dass die Antriebseinheit 19 einen elektrischen Strom gemäß dem Steuerbefehl an das proportionale Solenoidventil 18 ausgibt. Weil in diesem Fall die Dämpfungskraft-Einstelleinheit das proportionale Solenoidventil 18 ist, ist der zu der Antriebseinheit 19 ausgegebene Steuerbefehl ein Strombefehl.
Bei Empfang des von der Antriebseinheit 19 zugeführten elektrischen Stroms stellt das proportionale Solenoidventil 18 die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers D ein. Der Dämpfer D übt dementsprechend eine Dämpfungskraft in Entsprechung zu einer Dämpfungsgeschwindigkeit zu dieser Zeit aus. Die Dämpfungskraft des Dämpfers D wird also durch die Dämpfersteuereinrichtung E gesteuert.
Wie oben beschrieben, steuert die Dämpfersteuereinrichtung E die Dämpfungskraft des Dämpfers D, indem sie den Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W erhält, den Steuerbefehl aus dem Vibrationspegel r erzeugt und einen elektrischen Strom zu dem proportionalen Solenoidventil 18 gemäß dem Steuerbefehl zuführt.
Der durch die Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 erfasste Vibrationspegel r wird in der Phase relativ zu dem tatsächlichen Vibrationspegel des ungefederten Glieds W verzögert. Dementsprechend wird auch der Steuerbefehl zeitlich relativ zu dem tatsächlichen Vibrationspegel des ungefederten Glieds W verzögert.
Insbesondere nimmt zum Beispiel in einem Fall, in dem ein Fahrzeug über eine Erhebung auf einer Straßenfläche fährt, die Geschwindigkeit des ungefederten Glieds W in der Oben-Unten-Richtung die Form der in 9 gezeigten durchgezogenen Linie an. In 9 gibt die horizontale Achse die Zeit, nachdem ein Rad in Kontakt mit der Erhebung kommt, wieder.
Und die vertikale Achse gibt die Geschwindigkeit oder die Größe des Vibrationspegels des ungefederten Glieds W wieder.
Wenn ein Fahrzeug über eine Erhebung auf einer Straßenfläche fährt, erhöht sich wie durch die durchgezogene Linie in 9 wiedergegeben die Geschwindigkeit des ungefederten Glieds W in der Oben-Unten-Richtung, nachdem ein Rad in Kontakt mit dem Vorsprung kommt. Wie durch die gestrichelte Linie in 9 wiedergegeben, erhöht sich auch der Wert des tatsächlichen Vibrationspegels des ungefederten Glieds W, unmittelbar nachdem das ungefederte Glied W durch die Erhebung nach oben gedrückt wird.
Im Gegensatz dazu wird der durch die Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 erfasste Vibrationspegel r insgesamt in der Phase relativ zu dem tatsächlichen Vibrationspegel des ungefederten Glieds W verzögert, weil die für das Erhalten des Vibrationspegels r verwendete Dämpfergeschwindigkeit unter Verwendung des Bandpassfilters 23 gefiltert wird und weil der Vibrationspegel unter Verwendung des Welligkeitsentfernungsfilters 26 gefiltert wird. Aus diesem Grund wird wie durch die gestrichelte und gepunktete Linie in 9 wiedergegeben der Anstieg des Vibrationspegels r verzögert.
Wenn also ein Fahrzeug über eine Erhebung auf einer Straßenfläche fährt, wird, weil das gefederte Glied trotz des Kontakts zwischen einem Rad und der Erhebung gerade fortfahren soll, das ungefederte Glied W abrupt nach oben geschoben und wird der Dämpfer D komprimiert, wodurch der tatsächliche Vibrationspegel des ungefederten Glieds W vergrößert wird. Weiterhin wird die durch den Dämpfer D ausgeübte Dämpfungskraft aufgrund des Vibrationspegels r, der relativ zu dem tatsächlichen Vibrationspegel verzögert wird, klein gehalten.
Dementsprechend wird die Geschwindigkeit des ungefederten Glieds W in der Oben-Unten-Richtung abrupt vergrößert. Wenn danach der durch die Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 erfasste Vibrationspegel r vergrößert wird, wird die Extension des Dämpfers D durch eine große Dämpfungskraft unterdrückt und wird die Vibration des ungefederten Glieds W zu einer Unterdrückung geführt.
Wie weiter oben erläutert, ist in dem durch die Dämpfersteuereinrichtung E gesteuerten Dämpfer D, unmittelbar nachdem ein Rad in Kontakt mit einer Erhebung auf einer Straßenfläche kommt, während das Fahrzeug über die Erhebung fährt, der Vibrationspegel r klein und ist die Dämpfungskraft zum Unterdrücken der abrupten Kompression des Dämpfers D klein. Sobald danach der Dämpfer D einen Übergang von der Kompressionsoperation zu der Extensionsoperation vollzogen hat, wird der Wert des Vibrationspegels r größer. Der Dämpfer D kann also eine große Dämpfungskraft ausüben, um die Extension zu verhindern und dadurch eine Vibration des ungefederten Glieds W unterdrücken.
Dagegen ist, unmittelbar nachdem ein Rad in einen vertieften Abschnitt einer Straßenfläche eingetreten ist, während ein Fahrzeug über den vertieften Abschnitt fährt, der Vibrationspegel r klein und ist die Dämpfungskraft zum Unterdrücken der abrupten Extension des Dämpfers D klein. Sobald danach der Dämpfer D einen Übergang von der Extensionsoperation zu der Kompressionsoperation vollzogen hat, wird der Wert des Vibrationspegels r größer. Dadurch wird veranlasst, dass der Dämpfer D eine große Dämpfungskraft ausübt, um die Kompression zu verhindern und dadurch eine Vibration des ungefederten Glieds W zu unterdrücken.
Die Dämpfersteuereinrichtung E kann also eine Vergrößerung des Beschleunigungsspitzenwerts des gefederten Glieds B verhindern, indem sie eine kleine Dämpfungskraft in Bezug auf die Kompression des Dämpfers D während des Fahrens über eine Erhebung auf einer Straßenfläche oder auf die Extension des Dämpfers D während des Eintretens in einen vertieften Abschnitt aufrechterhält. Die Dämpfersteuereinrichtung E kann auch einen Radialschlag des ungefederten Glieds W durch das Ausüben einer großen Dämpfungskraft in Bezug auf die Extension oder Kompression nach dem Umkehren der Extensions-/Kompressionsrichtung des Dämpfers D unterdrücken.
Wenn also ein Fahrzeug über eine Erhebung oder einen vertieften Abschnitt einer Straßenfläche fährt, kann die Dämpfersteuereinrichtung E nicht nur die Isolation gegenüber einer Vibrationsübertragung von dem ungefederten Glied W zu dem gefederten Glied B verbessern, sondern auch die Vibration des ungefederten Glieds W sofort reduzieren, indem es einen Radialschlag des ungefederten Glieds W unterdrückt. Dadurch kann die Fahrqualität des Fahrzeugs während des Fahrens über eine Erhebung oder einen vertieften Abschnitt einer Straßenfläche verbessert werden.
Weiterhin kann die Dämpfersteuereinrichtung E die Dämpfungskraft des Dämpfers D einfach durch das Multiplizieren des Vibrationspegels r mit einer proportionalen Verstärkung steuern, um direkt einen Steuerbefehl in Entsprechung zu einem Strombefehl zu erzeugen, anstatt einen Dämpfungskraftbefehl zu verwenden. Das heißt, dass ein Steuerbefehl einfach aus dem Vibrationspegel r erhalten werden kann, weil für das Erhalten des Steuerbefehls weder eine Map-Berechnung unter Verwendung einer Strombefehl-Berechnungsmap, die die Beziehung zwischen einer Dämpfungskraft, einem zu dem proportionalen Solenoidventil 18 zugeführten elektrischen Strom und einer Dämpfergeschwindigkeit wiedergibt, noch andere komplexe Berechnungen durchgeführt zu werden brauchen.
Die Strombefehl-Berechnungsmap für jedes Fahrzeugmodell muss vorbereitet werden, weil die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers D mit jedem Fahrzeug variieren. Deshalb muss die Beziehung zwischen einer Dämpfungskraft, einem zu einem Ventil für das Einstellen der Dämpfungskrafteigenschaften zugeführten elektrischen Strom und einer Dämpfergeschwindigkeit untersucht werden und muss das Ergebnis der Untersuchung in eine Map für jedes Fahrzeugmodell einfließen.
Im Gegensatz dazu wird in dieser Ausführungsform ein Steuerbefehl für das Einstellen der Dämpfungskrafteigenschaften bestimmt, ohne dass dafür eine Strombefehl-Berechnungsmap erhalten wird, wodurch der vorausgehende Maperstellungsprozess reduziert werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform muss also keine für jedes Fahrzeugmodell variierende Strombefehl-Berechnungsmap verwendet werden, sodass keine Zeit für eine Operation zum Einstellen, wie sich ein Fahrzeug anfühlt, investiert zu werden braucht. Dadurch kann die für eine Operation zum Einstellen, wie sich ein Fahrzeug anfühlt, erforderliche Zeit reduziert werden.
Übrigens ist ein als „Puffer” bezeichneter Vibrationsunterdrückungsgummi zwischen dem Dämpfer D und dem gefederten Glied B angeordnet. Eine relative Verschiebung zwischen dem gefederten Glied B und dem ungefederten Glied W ist gleich der Summe aus einem Hub des Dämpfers D und einer Verschiebung des Puffers.
Das ungefederte Glied W resoniert mit einem hohen Frequenzband. Deshalb ist die Größe eines Hubs des Dämpfers D, der durch die Resonanz des ungefederten Glieds W verursacht wird, extrem klein. Dadurch wird eine Verschiebung des Puffers relativ groß. Ein Verfahren zum Erfassen einer Dämpfergeschwindigkeit verwendet gewöhnlich einen Hubsensor, der eine relative Verschiebung des gefederten Glieds B und des ungefederten Glieds W erfasst, und Beschleunigungssensoren, die an dem gefederten Glied B und dem ungefederten Glied W montiert sind.
Eine Dämpfungskraft des Dämpfers D kann gesteuert werden, indem eine durch den Dämpfer D auszuübende Zieldämpfungskraft erhalten wird und indem die Größe des elektrischen Stroms, der zum Beispiel zu einem Ventil, das eine Dämpfungskraft D von der Zieldämpfungskraft und eine Dämpfergeschwindigkeit einstellt, zugeführt wird, erhalten wird. In diesem Fall ist jedoch eine große Differenz zwischen der tatsächlichen Dämpfergeschwindigkeit des Dämpfers D und der durch die Sensoren erfassten Dämpfergeschwindigkeit gegeben. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass der Dämpfer D die Zieldämpfungskraft trotz eines Versuchs zum Unterdrücken der Resonanz des ungefederten Glieds W nicht ausüben kann, wodurch die Fahrqualität des Fahrzeugs reduziert wird.
Im Gegensatz dazu bestimmt die vorliegende Ausführungsform nur den Pegel der Dämpfungskrafteigenschaften, d. h., welche Dämpfungskrafteigenschaften in einem Bereich von ganz schwachen Dämpfungskrafteigenschaften bis zu ganz starken Dämpfungskrafteigenschaften verwendet werden sollen, basierend auf dem Vibrationspegel r. Deshalb berechnet die vorliegende Ausführungsform nicht einen Strombefehl unter Verwendung der oben genannten Dämpfergeschwindigkeiten mit einer großen Differenz. Daraus resultiert, dass die Fahrqualität des Dämpfers nicht reduziert wird.
Obwohl die Pegelberechnungssignale für eine Erfassung des Vibrationspegels r erzeugt werden und der Maximalwert innerhalb der erzeugten Pegelberechnungssignale als der Vibrationspegel r in der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, reicht es aus, den Wert der maximalen Amplitude der Informationen, die beliebig aus der Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des ungefederten Glieds W ausgewählt werden, als den Vibrationspegel zu verwenden. Es kann also die Verschiebung, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung ausgewählt werden und es können die Länge eines synthetischen Vektors der ausgewählten Informationen und ein integrierter oder differenzierter Wert der ausgewählten Informationen als der Vibrationspegel erhalten werden.
Weiterhin kann wie weiter oben genannt der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W durch einen Vibrationspegel ersetzt werden, der durch das Erfassen von Vibrationsinformationen des gefederten Glieds B erhalten wird. Der Vibrationspegel r kann erhalten werden, indem aus den Vibrationsinformationen des gefederten Glieds B Vibrationsinformationen des ungefederten Glieds W, die auf die Vibrationsinformationen des gefederten Glieds B überlagert sind, unter Verwendung eines Bandpassfilters extrahiert werden.
Wenn der Vibrationspegel r durch das Erhalten von Informationen des ungefederten Glieds W unter Verwendung eines an dem ungefederten Glied W angebrachten Sensors erhalten wird, muss das Bandpassfilter 23 zum Extrahieren der Vibration des ungefederten Glieds W nicht verwendet werden. In diesem Fall reicht es aus, getrennt eine Verarbeitung zum Verzögern der Phase des Vibrationspegels r relativ zu der Phase des tatsächlichen Vibrationspegels durchzuführen. Anstatt die Phase des Vibrationspegels r unter Verwendung eines Filters zu verzögern, kann eine Verarbeitung zum Erzeugen einer zeitlichen Verzögerung durchgeführt werden. Eine Verzögerung in der Phase des erfassten Vibrationspegels r relativ zu der Phase des tatsächlichen Vibrationspegels umfasst eine zeitliche Verzögerung in dem erfassten Vibrationspegel r relativ zu dem tatsächlichen Vibrationspegel.
Ein Hinterrad eines Fahrzeugs fährt über eine Erhebung oder einen vertieften Abschnitt, über den ein Vorderrad gefahren ist. Wenn also die oben beschriebene Steuerung auf der Vorderradseite eines Fahrzeugs durchgeführt wird, kann die folgende Vorkopplungssteuerung durchgeführt werden: die Zeit, zu welcher das Hinterrad über die gleiche Erhebung oder den gleichen vertieften Abschnitt fährt, wird aus der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt, und ein Befehl für das Vorderrad wird einfach verzögert und verwendet, wenn das Hinterrad die Erhebung oder den vertieften Abschnitt erreicht.
In der oben beschriebenen Ausführungsform erhält die Steuereinheit 2 den Steuerbefehl, indem sie den Vibrationspegel r mit einer proportionalen Verstärkung multipliziert, wobei jedoch hierfür keine Beschränkung vorgegeben ist. Zum Beispiel kann der Steuerbefehl erhalten werden, indem eine Mapberechnung aus dem Vibrationspegel r unter Verwendung einer beliebigen Map durchgeführt wird, und kann in Übereinstimmung mit einer Gleichung, die den Vibrationspegel r als einen Parameter verwendet, durchgeführt werden.
Die Dämpfersteuereinrichtung E gemäß dieser Ausführungsform steuert den Dämpfer D unter Verwendung des proportionalen Solenoidventils 18. Der mit dem proportionalen Solenoidventil 18 versehene Dämpfer D erzielt geeignete Dämpfungskrafteigenschaften auf der Extensionsseite und der Kompressionsseite (Eigenschaften, die durch eine Öffnung, ein Extension-zu-Kompression-Verhältnis, das ein Verhältnis zwischen einer extensionsseitigen Dämpfungskraft und einer kompressionsseitigen Dämpfungskraft wiedergibt, usw. definiert werden) für ein Fahrzeug unabhängig von der Größe des zu dem proportionalen Solenoidventil 18 zugeführten elektrischen Stroms. Auf diese Weise kann eine Resonanz des ungefederten Glieds W unterdrückt werden, ohne die Fahrqualität des Fahrzeugs zu beeinträchtigen. Wenn also eine Resonanz unterdrückt wird, indem ein elektrischer Strom in Entsprechung zu dem Vibrationspegel r an dem Solenoidventil nur dann angelegt wird, wenn das ungefederte Glied W vibriert, wird die Fahrqualität des Fahrzeugs nicht vermindert.
Weil in der oben beschriebenen Ausführungsform das proportionale Ventil 18 als die Dämpfungskraft-Einstelleinheit verwendet wird, wird der Strombefehl als der Steuerbefehl in der Steuereinheit 2 verwendet. Es reicht aus, wenn der Steuerbefehl ein für die Dämpfungskraft-Einstelleinheit geeigneter Befehl ist. Wenn also die Dämpfungskraft-Einstelleinheit aus anderen Elementen als dem proportionalen Solenoidventil 18 wie zum Beispiel einem Drehventil und einem Schrittmotor besteht, reicht es aus, wenn der Steuerbefehl eine Anzahl von erzeugten Impulsen ist. Wenn ein Arbeitsfluid in dem Dämpfer D ein viskoses Elektrofluid ist, reicht es aus, wenn der Steuerbefehl ein Spannungsbefehl ist, weil die Dämpfungskraft-Einstelleinheit ein elektrisches Feld erzeugt.
Es reicht aus, wenn die Dämpfungssteuereinheit E zum Beispiel die folgenden Hardwareressourcen (nicht gezeigt) umfasst: einen A/D-Wandler zum Laden einer Signalausgabe aus dem Hubsensor 21; eine Speichereinrichtung wie etwa einen Nur-Lese-Speicher (ROM), der ein in der Verarbeitung für das Erfassen eines Vibrationspegels und das Berechnen eines Stromwerts I verwendetes Programm speichert; eine Berechnungseinrichtung wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die eine Verarbeitung basierend auf dem Programm durchführt; und eine Speichereinrichtung wie etwa einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), der einen Speicherbereich für die CPU vorsieht. Auf diese Weise können die Operationen der Vibrationspegel-Erfassungseinheit 1 und der Steuereinheit 2 realisiert werden, indem die CPU das Programm ausführt.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Welligkeitsentfernungsfilter 26 derart vorgesehen, dass es eine in dem Vibrationspegel r enthaltene Hochfrequenzkomponente entfernt. Die Abschneidefrequenz des Welligkeitsentfernungsfilters 26 kann in Abhängigkeit von der Größe des Werts des Vibrationspegels r variieren.
Insbesondere wenn wie in 10 gezeigt der Wert des Vibrationspegels r kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert R ist, ist die Abschneidefrequenz gleich oder kleiner als die ungefederte Resonanzfrequenz, die die Resonanzfrequenz des ungefederten Glieds W ist, gesetzt.
Wenn der Vibrationspegel r unter Verwendung des Welligkeitsentfernungsfilters 26 mit einer konstanten Abschneidefrequenz verarbeitet wird und der Vibrationspegel r häufig fluktuiert, während er niedrig ist, erhöht sich der Einfluss eines Sensorrauschens oder anderer Vibrationskomponenten relativ zu der Signalkomponente von Vibrationsinformationen des ungefederten Glieds W in der Oben-Unten-Richtung. Deshalb verschlechtert sich ein sogenanntes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis und vermindert sich die Genauigkeit der Berechnung des Vibrationspegels r. Folglich können in der Praxis die Dämpfungskrafteigenschaften in Entsprechung zu der Bedingung der Vibration des ungefederten Glieds W nicht gesetzt werden und kann das gefederte Glied B unter Umständen etwas wackeln.
Indem im Gegensatz dazu die Abschneidefrequenz des Welligkeitsentfernungsfilters 26 niedriger als die ungefederte Resonanzfrequenz gesetzt wird, wenn der Wert des Vibrationspegels r klein ist, wird auch dann, wenn der Vibrationspegel r fluktuiert, wenn er niedrig ist, der unter Verwendung des Welligkeitsentfernungsfilters 26 verarbeitete Vibrationspegel r ohne eine Fluktuation geglättet und nimmt einen im Wesentlichen konstanten Wert an. Wenn also der Vibrationspegel r niedrig ist, gibt die Dämpfersteuereinrichtung E einen im Wesentlichen konstanten Steuerbefehl aus, ist eine aus dem Dämpfer D ausgegebene Dämpfungskraft stabil und wird die Fahrqualität des Fahrzeugs weiter verbessert.
Und wenn die Abschneidefrequenz variabel ist, kann eine abrupte Änderung in einem Steuerbefehl (Dämpfungskrafteigenschaften) unterdrückt werden, indem die Abschneidefrequenz derart gesetzt wird, dass sie sich allmählich von einem unteren Grenzwert zu einem oberen Grenzwert gemäß dem Vibrationspegel r wie in 10 gezeigt ändert.
Es ist zu beachten, dass der Schwellwert R beliebig in Entsprechung zu einem tatsächlichen Fahrzeug gesetzt werden kann. Wenn zum Beispiel in diesem Fall der Vibrationspegel r des ungefederten Glieds W basierend auf der Geschwindigkeit gemessen wird, reicht es aus, den Schwellwert R auf ungefähr 0,1 m/s zu setzen. Wenn der Vibrationspegel des gefederten Glieds B als eine Ersetzung verwendet wird, reicht es aus, den Wert des Schwellwerts R in Entsprechung zu einem tatsächlichen Fahrzeug zu setzen.
Aus den vorstehenden Erläuterungen geht hervor, dass, wenn der Vibrationspegel r fluktuiert, während er niedrig ist, die Fahrqualität des Fahrzeugs weiter verbessert werden kann, indem die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers D gesteuert werden, ohne einen Steuerbefehl fluktuieren zu lassen, d. h. unter Verwendung des konstanten Steuerbefehls mit einem bestimmten beliebigen Wert, anstatt die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers D unter Verwendung eines aus dem Vibrationspegel r erhaltenen Steuerbefehls zu steuern.
Wenn also der Vibrationspegel r kleiner als der Schwellwert R ist, können ähnliche vorteilhafte Effekte erzielt werden, indem ein Steuerbefehl mit einem bestimmten konstanten Wert gesetzt wird, anstatt die Abschneidefrequenz des Welligkeitsentfernungsfilters 26 variabel zu machen. In einer derartigen Situation können, anstatt einen Steuerbefehl mit einem konstanten Wert zu setzen, Fluktuationen unterdrückt werden, indem eine Verarbeitung mit einem gleitenden Mittelwert auf den Vibrationspegel r angewendet wird, und kann außerdem eine Fluktuationskomponente aus dem Vibrationspegel r entfernt werden, indem ein Kerbfilter nur auf ein ungefedertes Resonanzfrequenzband oder auf ein Frequenzband einer Frequenz, die doppelt so groß wie die ungefederte Resonanzfrequenz ist, angewendet wird.
Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die hier beschriebenen Ausführungsformen jedoch lediglich Beispiele für Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind und der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die spezifischen Bestandteile der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.
Für die oben genannte Beschreibung ist der Inhalt der japanischen Anmeldung Nr. 2013-265226 vom 24. Dezember 2013 vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen.

Claims

Dämpfersteuereinrichtung zum Steuern der Vibration eines ungefederten Glieds in einem Fahrzeug durch das Steuern der Dämpfungskrafteigenschaften eines Dämpfers relativ zu einer Extensions-/Kompressionsgeschwindigkeit des Dämpfers, wobei der Dämpfer zwischen einem gefederten Glied und einem ungefederten Glied des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Dämpfersteuereinrichtung umfasst: eine Vibrationspegel-Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, um den Vibrationspegel des ungefederten Glieds zu erfassen, und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers durch das Erhalten eines Steuerbefehls zu steuern, wobei der Steuerbefehl die Dämpfungskrafteigenschaften basierend auf dem durch die Vibrationspegel-Erfassungseinheit erfassten Vibrationspegel bestimmt.
Dämpfersteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Vibrationspegel-Erfassungseinheit den Vibrationspegel des ungefederten Glieds basierend auf einer Beschleunigung des gefederten Glieds in einer Oben-Unten-Richtung, einer Geschwindigkeit des gefederten Glieds in der Oben-Unten-Richtung und einer Verschiebung des gefederten Glieds in der Oben-Unten-Richtung erfasst.
Dämpfersteuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei: der durch die Steuereinheit erhaltene Steuerbefehl proportional zu dem Vibrationspegel ist.
Dämpfersteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei: der durch die Vibrationspegel-Erfassungseinheit erfasste Vibrationspegel in einer Phase relativ zu einem tatsächlichen Vibrationspegel des ungefederten Glieds verzögert wird.
Dämpfersteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei: wenn der Vibrationspegel kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist, die Vibrationspegel-Erfassungseinheit den Vibrationspegel erfasst, indem sie eine Frequenzkomponente mit einer Frequenz gleich oder höher als eine Resonanzfrequenz des ungefederten Glieds entfernt.
Dämpfersteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dämpfer enthält: einen Zylinder, einen Kolben, der gleitbar in den Zylinder eingesteckt ist, eine erweiterungsseitige Kammer und eine kompressionsseitige Kammer, die durch den Kolben in dem Zylinder voneinander getrennt werden, einen Dämpfungskraft-Einstelldurchgang, der gestattet, dass ein Arbeitsfluid während einer Extension und einer Kompression hindurchgeht, wobei der Dämpfungskraft-Einstelldurchgang konfiguriert ist, um einen Widerstand auf einen Fluss des hindurchgehenden Arbeitsfluids auszuüben, und ein proportionales Solenoidventil, das in dem Dämpfungskraft-Einstelldurchgang vorgesehen ist, wobei das proportionale Solenoidventil konfiguriert ist, um die Dämpfungskrafteigenschaften des Dämpfers zu ändern, und die Steuereinheit die Dämpfungskrafteigenschaften steuert, indem sie den Steuerbefehl zu dem proportionalen Solenoidventil ausgibt.