JP2008230285A - Control device of damper with variable damping force - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、減衰力可変ダンパの制御装置に係り、詳しくは、制御応答性等を高めることによって乗り心地の向上を実現する技術に関する。 The present invention relates to a control device for a damping force variable damper, and more particularly to a technique for improving ride comfort by improving control response and the like.
近年、自動車用サスペンションを構成する筒型ダンパとして、操縦安定性と乗り心地とを高い次元で両立させるべく、自動車の運動状態に応じて減衰力を可変制御する減衰力可変型のものが種々開発されている。減衰力可変ダンパとしては、オリフィス面積を変化させるロータリバルブをピストンに設け、このロータリバルブをアクチュエータによって回転駆動する機械式のものが主流であったが、構成の簡素化や応答性の向上等を実現すべく、作動油に磁気粘性流体(Magneto-Rheological Fluid:以下、MRFと記す)を用い、ピストンに設けられた磁気流体バルブ(Magnetizable Liquid Valve:以下、MLVと記す)によってMRFの粘度を制御するもの(以下、MRF式減衰力可ダンパと記す)等が出現している(特許文献1参照)。 In recent years, various types of cylindrical dampers that make up suspensions for automobiles have been developed, with variable damping force that variably controls the damping force according to the state of motion of the automobile, in order to achieve both high handling stability and ride comfort. Has been. As the damping force variable damper, a mechanical type in which a rotary valve that changes the orifice area is provided on the piston and this rotary valve is driven to rotate by an actuator has been the mainstream, but simplification of the configuration and improvement of responsiveness etc. To achieve this, a magnetorheological fluid (Magnet-Rheological Fluid: hereinafter referred to as MRF) is used as the hydraulic oil, and the viscosity of the MRF is controlled by a magnetic fluid valve (Magnetizable Liquid Valve: hereinafter referred to as MLV) provided on the piston. (Hereinafter referred to as an MRF damping force damper) and the like have appeared (see Patent Document 1).
減衰力可ダンパの制御にあたっては、減衰力制御装置が、車体の上下加速度や横加速度、前後加速度等に基づいて各車輪ごとに目標減衰力を決定し、目標減衰力とダンパのストローク速度とからMLVに供給する駆動電流を設定している。例えば、悪路走行時等における車体の上下動を抑制する場合、減衰力制御装置は、ばね上加速度を積分することによって車体の上下速度(ばね上速度)を算出し、ばね上速度が小さくなるように駆動電流を設定する(特許文献2参照)。
上述した特許文献2の方法では、ばね上速度に応じて減衰力制御を行うことから、実際に車体が上下動するまでは減衰力が増減せず、若干の応答遅れが生じることが避けられなかった。一方、車輪の上下速度(ばね下速度)に基づいて減衰力制御を行うことも考えられるが、その場合には、車輪の上下動に対応する車体の上下動を正確に判定することができず、車体の上下動に応じた制御を行うことが困難であった。 In the method of Patent Document 2 described above, since damping force control is performed according to the sprung speed, the damping force does not increase or decrease until the vehicle body actually moves up and down, and it is inevitable that a slight response delay occurs. It was. On the other hand, it is conceivable to perform damping force control based on the vertical speed (unsprung speed) of the wheel, but in this case, the vertical movement of the vehicle body corresponding to the vertical movement of the wheel cannot be accurately determined. It is difficult to perform control according to the vertical movement of the vehicle body.
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、制御応答性等を高めることによって乗り心地の向上を実現した減衰力可変ダンパの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a control device for a damping force variable damper that realizes improvement in riding comfort by improving control responsiveness and the like.
上記課題を解決すべく、請求項1の発明に係る減衰力可変ダンパの制御装置は、懸架ばねおよび減衰力可変ダンパを含むサスペンションが車輪と車体との間に介装された車両に設けられ、前記車体が有する運動エネルギーの変化速度を運動エネルギー変化速度として検出する運動エネルギー変化速度検出手段と、前記懸架ばねが有する弾性エネルギーの変化速度をばねエネルギー変化速度として検出するばねエネルギー変化速度検出手段と、前記運動エネルギー変化速度と前記ばねエネルギー変化速度とに基づき、前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を設定する減衰力設定手段とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problem, a damping force variable damper control device according to the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1に記載された減衰力可変ダンパの制御装置において、前記減衰力設定手段は、前記運動エネルギー変化速度の方向と前記ばねエネルギー変化速度の方向とが相違する場合に前記目標減衰力を大きくし、前記運動エネルギー変化速度の方向と前記ばねエネルギー変化速度の方向とが一致する場合に前記目標減衰力を小さくすることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the damping force variable damper control device according to the first aspect, the damping force setting means is different in the direction of the kinetic energy change speed and the direction of the spring energy change speed. In this case, the target damping force is increased, and the target damping force is reduced when the direction of the kinetic energy change speed and the direction of the spring energy change speed coincide with each other.
また、請求項3の発明は、請求項1に記載された減衰力可変ダンパの制御装置において、前記減衰力設定手段は、前記運動エネルギー変化速度と前記ばねエネルギー変化速度との和を総エネルギー変化速度とした場合、総エネルギー変化速度が小さい場合に前記目標減衰力を大きくし、総エネルギー変化速度が大きい場合に前記目標減衰力を小さくすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the damping force variable damper control device according to the first aspect, the damping force setting means calculates the sum of the kinetic energy change speed and the spring energy change speed as a total energy change. In the case of speed, the target damping force is increased when the total energy change rate is small, and the target damping force is decreased when the total energy change rate is large.
本発明によれば、運動エネルギーやばねエネルギーの変化速度に基づいて目標減衰力を設定するため、ばね上速度やばね下速度を用いる場合に較べ、減衰力制御の応答性や精度を高めることができるようになり、乗り心地の向上等が実現される。 According to the present invention, since the target damping force is set based on the kinetic energy and the change rate of the spring energy, the responsiveness and accuracy of the damping force control can be improved compared to the case where the sprung speed or the unsprung speed is used. It will be possible to improve riding comfort.
以下、本発明を4輪自動車に適用した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は実施形態に係る4輪自動車の概略構成図であり、図2は実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図3は実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図であり、図4は実施形態に係るエネルギー変化演算制御部の要部構成を示すブロック図である。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a four-wheeled vehicle will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a four-wheeled vehicle according to an embodiment, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a damper according to the embodiment, and FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a damping force control device according to the embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of the energy change calculation control unit according to the embodiment.
≪実施形態の構成≫
<自動車の概略構成>
先ず、図1を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、4本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、車輪3fl(左前)、車輪3fr(右前)、車輪3rl(左後)、車輪3rr(右後)と記すとともに、総称する場合には、例えば、車輪3と記す。
<< Configuration of Embodiment >>
<Schematic configuration of automobile>
First, a schematic configuration of an automobile according to an embodiment will be described with reference to FIG. In the description, for the four wheels and members arranged for them, that is, tires, suspensions, and the like, suffixes indicating front, rear, left, and right are attached to the reference numerals, for example, wheel 3fl (front left), wheel 3fr (front right), wheel 3rl (rear left), wheel 3rr (rear right) and collectively referred to as
図1に示すように、自動車(車両)Vの車体1にはタイヤ2が装着された車輪3が前後左右に設置されており、これら各車輪3がサスペンションアーム4や、スプリング(懸架ばね)5、減衰力可変式ダンパ(以下、単にダンパと記す)6等からなるサスペンション7によって車体1に懸架されている。自動車Vには、各種制御に供されるECU(Electronic Control Unit)8の他、車速を検出する車速センサ9や、横加速度を検出する横Gセンサ10、前後加速度を検出する前後Gセンサ11、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ12等が車体1の適所に設置されている。また、自動車Vには、ホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下Gセンサ(状態量検出手段)13と、ダンパ6のストローク量を検出するストロークセンサ14とが各車輪3fl〜3frrごとに設置されている。
As shown in FIG. 1, a
ECU8は、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線(本実施形態では、CAN(Controller Area Network))を介して、各車輪3のダンパ6や各センサ9〜14と接続されている。
The ECU 8 includes a microcomputer, a ROM, a RAM, a peripheral circuit, an input / output interface, various drivers, and the like, and a damper for each
<ダンパ>
図2に示すように、本実施形態のダンパ6は、モノチューブ式(ド・カルボン式)であり、MRF(Magneto-Rheological Fluid:磁気粘性流体)が充填された円筒状のシリンダ22と、このシリンダ22に対して軸方向に摺動するピストンロッド23と、ピストンロッド23の先端に装着されてシリンダ22内を上部油室24と下部油室25とに区画するピストン26と、シリンダ22の下部に高圧ガス室27を画成するフリーピストン28と、ピストンロッド23等への塵埃の付着を防ぐカバー29と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ30とを主要構成要素としている。
<Damper>
As shown in FIG. 2, the
シリンダ22は、下端のアイピース22aに嵌挿されたボルト31を介して、車輪側部材であるサスペンションアーム4の上面に連結されている。また、ピストンロッド23は、上下一対のブッシュ32とナット33とを介して、その上端のスタッド23aが車体側部材であるダンパベース(ホイールハウス上部)34に連結されている。
The
ピストン26には、上部油室24と下部油室25とを連通する環状連通路41と、この環状連通路41の内側に位置するMLVコイル42とが設けられている。ECU8からMLVコイル42に電流が供給されると、環状連通路41を流通するMRFに磁界が印可されて強磁性微粒子が鎖状のクラスタを形成する。これにより、環状連通路41を通過するMRFの見かけ上の粘度(以下、単に粘度と記す)が上昇し、ダンパ6の減衰力が増大する。
The
<減衰力制御装置の概略構成>
図3に示すように、ECU8には、ダンパ6の制御を行う減衰力制御装置50が内装されている。減衰力制御装置50は、上述した各センサ9〜14が接続する入力インタフェース51と、各センサ9〜13の検出信号から得られたロールモーメントやピッチモーメント、ばね上速度等に基づき各ダンパ6の目標減衰力を設定する減衰力設定部52と、減衰力設定部52から入力した目標減衰力に応じて各ダンパ6(MLVコイル42)への駆動電流を生成する駆動電流生成部53と、駆動電流生成部53が生成した駆動電流を各ダンパ6に出力する出力インタフェース54とから構成されている。なお、減衰力設定部52には、エネルギー変化制御に供されるエネルギー変化演算制御部55や、ロール制御に供されるロール演算制御部56、ピッチ制御に供されるピッチ演算制御部57等が収容されている。
<Schematic configuration of damping force control device>
As shown in FIG. 3, the ECU 8 includes a damping
<エネルギー変化演算制御部>
図4に示すように、エネルギー変化演算制御部55は、車体1の運動エネルギーu1を算出する運動エネルギー算出部61と、運動エネルギー変化速度u1’を算出する運動エネルギー変化速度算出部(運動エネルギー変化速度検出手段)62と、ばねエネルギーu2を算出するばねエネルギー算出部63と、ばねエネルギー変化速度u2’を算出するばねエネルギー変化速度算出部(ばねエネルギー変化速度検出手段)64と、ばねエネルギー変化速度u2’の符号を変換する符号変換部65と、運動エネルギー変化速度u1’と符号変換されたばねエネルギー変化速度u2’とからエネルギー乗算値Uを算出する乗算部66と、エネルギー乗算値Uからエネルギー変化制御目標値Deaを算出する制御目標値算出手段67と、エネルギー変化制御目標値Deaのノイズ成分を除去するローパスフィルタ68とを各車輪3ごとに備えている。
<Energy change calculation control unit>
As shown in FIG. 4, the energy change
≪実施形態の作用≫
<減衰力制御>
自動車が走行を開始すると、減衰力制御装置50は、所定の処理インターバル(例えば、10ms)をもって、図5のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、減衰力制御装置50は、図5のステップS1で、横Gセンサ10、前後Gセンサ11、および上下Gセンサ13から得られた車体1の加速度や、車速センサ(図示せず)から入力した車体速度、操舵角センサ(図示せず)から入力した操舵速度等に基づき自動車Vの運動状態(各車輪におけるばね上速度等)を判定する。次に、減衰力制御装置50は、自動車Vの運動状態に基づき、ステップS2で各ダンパ6のエネルギー変化制御目標値Deaを算出し、ステップS3で各ダンパ6のロール制御目標値Drを算出し、ステップS4で各ダンパ6のピッチ制御目標値Dpを算出する。
<< Operation of Embodiment >>
<Damping force control>
When the automobile starts running, the damping
次に、減衰力制御装置50は、ステップS5で各ダンパ6のストローク速度Ssが正の値であるか否かを判定し、この判定がYesであった場合(すなわち、ダンパ6が伸び側に作動している場合)、ステップS6で3つの制御目標値Dea,Dr,Dpのうち値が最も大きいものを目標減衰力Dtgtに設定する。また、減衰力制御装置50は、ステップS5の判定がNoであった場合(すなわち、ダンパ6が縮み側に作動している場合)、ステップS7で3つの制御目標値Dea,Dr,Dpのうち値が最も小さいものを目標減衰力に設定する。
Next, the damping
ステップS6またはステップS7で目標減衰力Dtgtを設定すると、減衰力制御装置50は、ステップS8で図6の目標電流マップから目標電流を検索/設定する。次に、減衰力制御装置50は、ステップS8で設定された目標電流に基づき、ステップS9で各ダンパ6のMLVコイル40に駆動電流を出力する。
When the target damping force Dtgt is set in step S6 or step S7, the damping
<エネルギー変化制御目標値の算出>
上述した減衰力制御と並行して、減衰力制御装置50内のエネルギー変化演算制御部55は、所定の処理インターバルをもって、図7のフローチャートにその手順を示すエネルギー変化制御目標値の算出を行う。エネルギー変化制御目標値の算出を開始すると、エネルギー変化演算制御部55は、図7のステップS11で、上下Gセンサ13の検出信号を積分することによって車体1の上下速度vを得た後、ステップS12で上下速度vと車体重量mを用いて車体1の運動エネルギーu1(mv2/2)を算出し、更にステップS13で運動エネルギーu1を時間微分することによって運動エネルギー変化速度u1’を算出する。
<Calculation of energy change control target value>
In parallel with the damping force control described above, the energy change
次に、エネルギー変化演算制御部55は、ステップS14でストロークセンサ14から入力したダンパ6のストローク量信号からスプリング5の撓み量Xを得た後、ステップS15でばね常数Kを用いてばねエネルギーu2(KX2/2)を算出し、更にステップS16でばねエネルギーu2を時間微分することによってばねエネルギー変化速度u2’を算出する。
Next, the energy change
運動エネルギー変化速度u1’およびばねエネルギー変化速度u2’の算出を終えると、エネルギー変化演算制御部55は、ステップS17で下式(1)によってエネルギー乗算値Uを算出する。
U=u1’・(−u2’) ・・・(1)
When the calculation of the kinetic energy change rate u1 ′ and the spring energy change rate u2 ′ is completed, the energy change
U = u1 ′ · (−u2 ′) (1)
次に、エネルギー変化演算制御部55は、ステップS18でエネルギー乗算値Uに所定の係数kを乗じることによってエネルギー変化制御目標値Deaを求め、ステップS19でエネルギー変化制御目標値Deaのノイズ成分を除去した後、ステップS20でエネルギー変化制御目標値Deaを出力する。
Next, the energy change
上述した式(1)において、ばねエネルギー変化速度u2’の符号を変換する理由は、以下に述べる通りである。図8に示すように、例えば、平坦路走行時に車体1が上下動する場合には、減衰力を高めてエネルギーを吸収する必要がある。この際、自動車Vが有する総エネルギーは略一定(すなわち、総エネルギーの変化速度が略0)であるが、運動エネルギーU1とばねエネルギーU2とは逆方向に変化するため、符号を変換してエネルギー乗算値U(すなわち、エネルギー変化制御目標値Dea)を正の値にする必要がある。一方、図9に示すように、例えば、凹凸路走行時に車体1と車輪3とが上下動する場合には、減衰力を低めて(本実施形態では、0として)車輪3側から車体1側に振動が伝達され難くする必要がある。この際、自動車Vが有する総エネルギーは大きく変化し(すなわち、総エネルギーの変化速度が大きくなり)、運動エネルギーU1とばねエネルギーU2とは略同様に増減するため、やはり符号を変換してエネルギー乗算値U(すなわち、エネルギー変化制御目標値Dea)を負の値にする必要がある。
The reason for converting the sign of the spring energy change rate u2 'in the above-described equation (1) is as described below. As shown in FIG. 8, for example, when the
本実施形態では、このような構成を採ったことにより、実際に車体1が上下動する前にダンパ6の減衰力を増減させる(すなわち、制御応答性を高くする)ことができ、乗り心地の大幅な向上が実現される。
In the present embodiment, by adopting such a configuration, the damping force of the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では運動エネルギー変化速度の方向とばねエネルギー変化速度の方向とに応じて目標減衰力を設定するようにしたが、総エネルギー変化速度に応じて目標減衰力を設定するようにしてもよい。その他、制御装置の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。 Although description of specific embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the target damping force is set according to the direction of the kinetic energy change speed and the direction of the spring energy change speed, but the target damping force is set according to the total energy change speed. Also good. In addition, the specific configuration of the control device, the specific procedure of the control, and the like can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 車体
3 車輪
5 スプリング(懸架ばね)
6 減衰力可変ダンパ
7 サスペンション
13 上下Gセンサ
14 ストロークセンサ
50 減衰力制御装置
52 減衰力設定部(減衰力設定手段)
55 エネルギー変化演算制御部
61 運動エネルギー算出部
62 運動エネルギー変化速度算出部(運動エネルギー変化速度検出手段)
63 ばねエネルギー算出部
64 ばねエネルギー変化速度算出部(ばねエネルギー変化速度検出手段)
V 自動車
1
6 Damping force
55 Energy change
63 Spring
V car
Claims (3)
前記車体が有する運動エネルギーの変化速度を運動エネルギー変化速度として検出する運動エネルギー変化速度検出手段と、
前記懸架ばねが有する弾性エネルギーの変化速度をばねエネルギー変化速度として検出するばねエネルギー変化速度検出手段と、
前記運動エネルギー変化速度と前記ばねエネルギー変化速度とに基づき、前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を設定する減衰力設定手段と
を備えたことを特徴とする減衰力可変ダンパの制御装置。 A suspension including a suspension spring and a damping force variable damper is provided in a vehicle interposed between a wheel and a vehicle body,
Kinetic energy change speed detecting means for detecting a change speed of kinetic energy of the vehicle body as a kinetic energy change speed;
A spring energy change rate detecting means for detecting a change rate of elastic energy of the suspension spring as a spring energy change rate;
A damping force variable damper control device comprising damping force setting means for setting a target damping force of the damping force variable damper based on the kinetic energy changing speed and the spring energy changing speed.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2016107916A (en) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | 本田技研工業株式会社 | Suspension control device |
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- 2007-03-16 JP JP2007068809A patent/JP2008230285A/en active Pending
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