JP2008238923A

JP2008238923A - 減衰力可変ダンパの制御装置

Info

Publication number: JP2008238923A
Application number: JP2007081118A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Sekiya; 重信関谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: JP5021348B2

Abstract

【課題】電流の立ち上がり遅れに起因する操縦安定性や乗り心地の悪化を抑制した減衰力可変ダンパの制御装置を提供する。
【解決手段】目標電流生成部５３は、ステップＳ１１で、目標電流マップから目標減衰力Ｄｔｇｔとストローク速度Ｓｓとに対応する目標電流Ｉｔｇｔを検索／設定した後、ステップＳ１２でストローク速度Ｓｓからダンパ４の振動周波数を検出する。次に、目標電流生成部５３は、ステップＳ１３で振動周波数中にばね下共振周波数成分が所定量以上含まれているか否か（すなわち、ダンパ４がばね下共振を起こしているか否か）を判定し、この判定がＹｅｓであった場合には、ステップＳ１５で目標電流Ｉｔｇｔを所定の遅延時間Ｔｄｌｙ（例えば、４０ｍｓ）をもって遅らせる遅延処理を行った後、ステップＳ１４で目標電流Ｉｔｇｔに応じた駆動電流を各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に出力する。
【選択図】図６

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、電流の立ち上がり遅れに起因する操縦安定性や乗り心地の悪化を抑制する技術に関する。

近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパでは、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力を無段階に可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている。減衰力可変ダンパの減衰力制御機構としては、モータやソレノイド等を用いてオリフィスの流路面積を増減させる機械制御式のものが一般的であったが、磁性流体や磁気粘性流体を作動液とし、磁気流体バルブ（コイル）に印可する電流を増減させる電流制御式のものが出現している。

電流制御式の減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）を装着した自動車では、その走行状態に応じてダンパの制御電流を可変制御して減衰力を適宜増減させることにより、操縦安定性や乗り心地の向上を実現している（特許文献１参照）。例えば、旋回走行時には横方向運動に伴う慣性力（横加速度）によって車体が左右方向にロールするが、この際における車体の過大なロールを抑制すべく、横加速度の微分値に応じて制御電流を増大させることでダンパの減衰力を高めている。また、小さな凹凸が連続するような不整路を走行する際には車輪が短い周期で上下に移動（振動）するが、その振動の伝達抑制と減衰とを行うべく、ダンパが短縮方向にストロークする際には制御電流を減少させて減衰力を低め、ダンパが伸張方向にストロークする際には制御電流を増大させて減衰力を高めている。
特開２００６−６９５２７号公報

上述した電流制御式のダンパでは、電流ドライバ内でのローパスフィルタによる出力遅れの他、磁気流体バルブ（ヨーク）の磁気定数やヨーク内での渦電流の発生に起因する電流の立ち上がり遅れが存在する。そのため、ダンパが共振するような場合には、ストローク速度の変化に応じた目標電流を供給しても、磁気流体バルブ流れる実電流に遅れが生じ、目標減衰力と実減衰力とが乖離することがあった。

例えば、ばね上共振周波数（１．３Ｈｚ付近）でダンパが振動している場合（すなわち、ダンパがばね上共振を起こしている場合）には、図９に示すように、目標電流に対する実電流の遅れは小さく、目標減衰力に近い実減衰力を得ることができる。ところが、ばね下共振周波数付近（１２Ｈｚ付近）でダンパが振動している場合（すなわち、ダンパがばね下共振を起こしている場合）には、図１０に示すように、目標電流に対する実電流の遅れが非常に大きくなり、目標減衰力と実減衰力とが大きく異なってしまう。なお、図９，図１０において、ハッチングは目標減衰力と同符号の減衰力（以下、正減衰力と記す）が発生している領域を示し、クロスハッチングは目標減衰力と逆符号の減衰力（以下、逆減衰力と記す）が発生している領域を示す。図１０に示すように逆減衰力の量が正減衰力の量を上回ってしまうと、減衰力制御が円滑に行われなって操縦安定性や乗り心地が悪化する問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、電流の立ち上がり遅れに起因する操縦安定性や乗り心地の悪化を抑制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。

請求項１の発明は、車体の懸架に供される電流制御式の減衰力可変ダンパを制御する制御装置であって、前記車体の運動状態に基づき、前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と、前記目標減衰力設定手段の設定結果と前記減衰力可変式ダンパのストローク速度とに基づき、当該減衰力可変式ダンパに対する目標電流を設定する目標電流設定手段と、前記減衰力可変ダンパの振動周波数を検出する振動周波数検出手段と、前記振動周波数検出手段によって検出された振動周波数に基づき、前記減衰力可変ダンパがばね下共振状態にあるか否かを判定するばね下共振判定手段と、前記ばね下共振判定手段によって前記減衰力可変ダンパがばね下共振状態にあると判定された場合、前記目標電流を遅延させる遅延手段とを備えたことを特徴とする。

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、前記振動周波数検出手段は、前記ストローク速度に基づいて前記振動周波数を検出することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載された減衰力可変ダンパの制御装置において、前記ばね下共振判定手段は、前記振動周波数にばね下共振周波数成分が所定量含まれていた場合に前記減衰力可変ダンパがばね下共振状態にあると判定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ダンパがばね下共振を起こしていた場合、逆減衰力の量が少なくなるように駆動電流の出力タイミングを遅延させることにより、目標減衰力と実減衰力との乖離が小さくなって乗り心地の悪化が抑制される。また、請求項２の発明によれば、バンドパスフィルタ等を用いることにより、比較的容易に振動周波数を検出することができる。また、請求項３の発明によれば、減衰力可変ダンパがばね下共振状態にあるか否かの判定が比較的容易かつ迅速に行える。

以下、本発明を４輪自動車に適用した実施形態について、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は実施形態に係る目標電流生成部の概略構成を示すブロック図である。

≪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つ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）と記す一方、総称する場合には、例えば、車輪３と記す。

図１に示すように、自動車（車両）Ｖはタイヤ２が装着された４つの車輪３を備えており、これら各車輪３がサスペンションアームや、スプリング、ＭＲＦ式減衰力可ダンパ（以下、単にダンパと記す）４等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、サスペンションシステムの制御主体であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）７や、ＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）８が設置されている。また、自動車Ｖには、車速を検出する車速センサ９、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の適所に設置されるとともに、ダンパ４のストローク速度Ｓｓを検出するストロークセンサ１３と、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（上下運動量検出手段）１４とが各車輪３ごとに設置されている。

ＥＣＵ７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４や各センサ９〜１４と接続されている。

＜ダンパの構造＞
図２に示すように、本実施形態のダンパ４は、モノチューブ式（ド・カルボン式）であり、ＭＲＦが充填された円筒状のシリンダチューブ２１と、このシリンダチューブ２１に対して軸方向に相対動するピストンロッド２２と、ピストンロッド２２の先端に装着されてシリンダチューブ２１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、シリンダチューブ２１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２２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。

シリンダチューブ２１は、下端のアイピース２１ａに嵌挿されたボルト３１を介して、車輪側部材であるトレーリングアーム３５の上面に連結されている。また、ピストンロッド２２は、上下一対のブッシュ３６とナット３７とを介して、その上端のスタッド２２ａが車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）３８に連結されている。

図３に示すように、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３９と、環状連通路３９の内側に配設されたＭＬＶコイル４０とが設けられている。ＥＣＵ７からＭＬＶコイル４０に電流が供給されると、環状連通路３９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し、環状連通路３９内を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度が上昇する。

＜ダンパ制御装置の概略構成＞
ＥＣＵ７には、図３にその概略構成を示すダンパ制御装置５０が内装されている。ダンパ制御装置５０は、上述した各センサ９〜１４等が接続する入力インタフェース５１と、センサ９〜１２，１４等から入力した検出信号に基づき各ダンパ４の目標減衰力Ｄｔｇｔを設定する減衰力設定部５２と、目標減衰力Ｄｔｇｔとストローク速度Ｓｓとに応じて各ダンパ４（ＭＬＶコイル４０）への目標電流Ｉｔｇｔを生成する目標電流生成部５３と、目標電流生成部５３からの目標電流Ｉｔｇｔを各ダンパ４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、本実施形態の減衰力設定部５２には、スカイフック制御に供されるスカイフック制御部５６と、ロール制御に供されるロール制御部５８と、ピッチ制御に供されるやピッチ制御部５９とが収容されている。

＜目標電流生成部＞
図４に示すように、目標電流生成部５３は、減衰力設定部５２から入力した目標減衰力Ｄｔｇｔとダンパ４のストローク速度Ｓｓとに基づいて目標電流Ｉｔｇｔを設定する目標電流設定部６１と、バンドパスフィルタを用いてストローク速度Ｓｓからダンパ４の振動周波数を検出する振動周波数検出部６２と、振動周波数検出部６２の検出結果からばね下共振を判定するばね下共振判定部６３と、ばね下共振判定部６３の判定結果に基づき目標電流Ｉｔｇｔを遅延させる遅延処理部６４とを各車輪３ごとに備えている。

≪実施形態の作用≫
＜目標減衰力設定処理＞
自動車が走行を開始すると、ダンパ制御装置５０では、減衰力設定部５２が、所定の処理インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、図５のフローチャートにその手順を示す目標減衰力設定処理を実行する。減衰力設定部５２は、目標減衰力設定処理を開始すると、先ず図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１４から得られた車体１の各加速度や、車速センサ９から入力した車速、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の運動状態を判定する。次に、減衰力設定部５２は、自動車Ｖの運動状態に基づき、ステップＳ２で各ダンパ４のスカイフック制御目標値Ｄｓｈを算出し、ステップＳ３で各ダンパ４のロール制御目標値Ｄｒを算出し、ステップＳ４で各ダンパ４のピッチ制御目標値Ｄｐを算出する。

次に、減衰力設定部５２は、ステップＳ５で各ダンパ４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４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Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も大きいものを目標減衰力Ｄｔｇｔに設定し、ステップＳ７で目標電流生成部５３に目標減衰力Ｄｔｇｔを出力する。また、減衰力設定部５２は、ステップＳ５の判定がＮｏであった場合（すなわち、ダンパ４が縮み側に作動している場合）、ステップＳ８で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も小さいものを目標減衰力Ｄｔｇｔに設定し、ステップＳ７で目標電流生成部５３に目標減衰力Ｄｔｇｔを出力する。

＜目標電流生成処理＞
本実施形態のダンパ制御装置５０では、上述した減衰力制御と並行するかたちで、目標電流生成部５３が、図６のフローチャートにその手順を示す目標電流生成処理を実行する。目標電流生成部５３は、目標電流生成処理を開始すると、先ず図５のステップＳ１１で、図７の目標電流マップから目標減衰力Ｄｔｇｔとストローク速度Ｓｓとに対応する目標電流Ｉｔｇｔを検索／設定する。

次に、目標電流生成部５３は、ステップＳ１２でストローク速度Ｓｓからダンパ４の振動周波数を検出する。次に、目標電流生成部５３は、ステップＳ１３で振動周波数中にばね下共振周波数成分が所定量以上含まれているか否か（すなわち、ダンパ４がばね下共振を起こしているか否か）を判定し、この判定がＮｏであればステップＳ１４で目標電流Ｉｔｇｔに応じた駆動電流を各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に出力する。

一方、ダンパ４がばね下共振を起こしてステップＳ１３の判定がＹｅｓになった場合、目標電流生成部５３は、ステップＳ１５で目標電流Ｉｔｇｔを所定の遅延時間Ｔｄｌｙ（例えば、４０ｍｓ）をもって遅らせる遅延処理を行った後、ステップＳ１４で目標電流Ｉｔｇｔに応じた駆動電流を各ダンパ４のＭＬＶコイル４０に出力する。なお、遅延時間Ｔｄｌｙは、電流ドライバ内でのローパスフィルタによる出力遅れや、ＭＬＶコイル４０の磁気定数、ＭＬＶコイル４０内での渦電流の発生に起因する電流の立ち上がり遅れ等を勘案して設定されるが、実車を用いた走行実験を行うことによって設定するようにしてもよい。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、ダンパ４がばね下共振を起こしている場合においても、図８に示すように、目標減衰力と逆符号の逆減衰力の量（逆減衰力の発生領域を図中にクロスハッチングで示す）に対して、目標減衰力と同符号の正減衰力の量（正減衰力の発生領域を図中にハッチングで示す）が有意に多くなり、従来装置で問題となっていた乗り心地の低下が効果的に抑制されるようになる。

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、上記実施形態はＭＲＦ式の減衰力可ダンパに本発明を適用したものであるが、ＭＦ（磁性流体）式の減衰力可ダンパや、他種の電流制御式減衰力可変ダンパにも適用可能である。また、上記実施形態では、バンドパスフィルタを用いてストローク速度から振動周波数を検出し、その振動周波数にばね下共振周波数成分が多く含まれる場合にダンパがばね下共振していると判定するようにしたが、バンドパスフィルタを用いて車輪速度から振動周波数を検出するようにしてもよいし、ストローク速度の符号がばね下共振周期の半分付近で反転することをもってばね下共振と判定するようにしてもよい。また、上記実施形態では電流の出力遅れや立ち上がり遅れに応じて単純に目標電流を遅延させるようにしたが、遅延前の目標電流と遅延後の目標電流との加重平均を新たな目標電流とするようにしてもよいし、遅延前の目標電流と遅延後の目標電流とのどちらか大きい方を目標電流としてばね下共振を確実に減衰させるようにしてもよいし、遅延前の目標電流と遅延後の目標電流とのどちらか小さい方を目標電流として乗り心地を向上させるようにしてもよい。その他、自動車や制御装置の具体的構成、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。

実施形態に係る４輪自動車の概略構成図である。実施形態に係るダンパの縦断面図である。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る。実施形態に係るロール制御部の概略構成を示すブロック図である。実施形態に係る目標減衰力設定処理の手順を示すフローチャートである。実施形態に係る目標電流生成処理の手順を示すフローチャートである。実施形態に係る目標電流マップである。実施形態に係るばね下共振域でのストローク速度−電流−減衰力を示すグラフである。従来装置に係るばね上共振域でのストローク速度−電流−減衰力を示すグラフである。従来装置に係るばね下共振域でのストローク速度−電流−減衰力を示すグラフである。

符号の説明

１車体
３車輪
４減衰力可変ダンパ
１３ストロークセンサ
５０ダンパ制御装置
５２減衰力設定部（目標減衰力設定手段）
５３目標電流生成部
６１目標電流設定部（目標電流設定手段）
６２振動周波数検出部（振動周波数検出手段）
６３下共振判定部
６４遅延処理部（遅延手段）
Ｖ自動車

Claims

車体の懸架に供される電流制御式の減衰力可変ダンパを制御する制御装置であって、
前記車体の運動状態に基づき、前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と、
前記目標減衰力設定手段の設定結果と前記減衰力可変式ダンパのストローク速度とに基づき、当該減衰力可変式ダンパに対する目標電流を設定する目標電流設定手段と、
前記減衰力可変ダンパの振動周波数を検出する振動周波数検出手段と、
前記振動周波数検出手段によって検出された振動周波数に基づき、前記減衰力可変ダンパがばね下共振状態にあるか否かを判定するばね下共振判定手段と、
前記ばね下共振判定手段によって前記減衰力可変ダンパがばね下共振状態にあると判定された場合、前記目標電流を遅延させる遅延手段と
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。
前記振動周波数検出手段は、前記ストローク速度に基づいて前記振動周波数を検出することを特徴とする、請求項１に記載された減衰力可変ダンパの制御装置。
前記ばね下共振判定手段は、前記振動周波数にばね下共振周波数成分が所定量含まれていた場合に前記減衰力可変ダンパがばね下共振状態にあると判定することを特徴とする、請求項２に記載された減衰力可変ダンパの制御装置。