JP2015064096A

JP2015064096A - ダンパ制御装置

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Publication number: JP2015064096A
Application number: JP2013199452A
Authority: JP
Inventors: 友夫窪田; Tomoo Kubota; 昌利奥村; Masatoshi Okumura
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: JP6259237B2

Abstract

【課題】インパクトショックを低減しつつ路面追従性を向上させることができるダンパ制御装置を提供することである。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、車両におけるばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されるダンパＤの減衰力を制御するダンパ制御装置Ｅにおいて、上記ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖを検出する低周波成分検出部１と、上記低周波成分Ｄｖに基づいて上記ダンパＤの減衰力を制御する制御部２とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダンパ制御装置に関する。

車両のばね上部材とばね下部材との間に介装されるダンパの減衰力を制御するダンパ制御装置にあっては、たとえば、ダンパ内に設けたソレノイドバルブへ供給する電流量を調節してダンパの減衰力を調節するものがある。

そして、このようなダンパ制御装置にあっては、ダンパの減衰力特性に応じた電流量をソレノイドへ供給することで、ダンパの減衰力特性をソフトからハードまで調節することができ、たとえば、ダンパの減衰力特性をソフトに設定する場合には、ソフト減衰力特性に対応した一定の電流量をソレノイドへ供給するようにし、ハードな減衰力特性に設定したい場合にハード減衰力特性に対応した一定の電流量をソレノイドへ供給する（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１１−２８７２８１号公報

このようなダンパ制御装置では、車両におけるばね上部材が大きく振動したりしない限り、一定の電流をソレノイドへ供給して所定の減衰力特性をダンパに発揮させて、車両におけるばね上部材とばね下部材の振動を抑制し、車両における乗り心地を良好なものとすることができる。

このように、従来のダンパ制御装置でも良好な乗り心地を得られるのであるが、車両が路面の突起を乗り越える際に減衰力が大きすぎる場合があって、突き上げられるばね下部材からばね上部材へ大きな加速度が伝達されるインパクトショックを抑制することが難しく、更なる乗り心地の向上が要望されている。

また、ばね上部材の速度に応じた減衰力を発揮させるスカイフック制御を用いることでインパクトショックの低減に対しても効果はあるが、ばね上部材の低周波振動が励起されるようなうねった路面を走行する場合、ばね上部材をフラットに制御しようとするため、ばね上部材が路面のうねりに追従しないため、車両搭乗者に違和感を抱かせてしまうことがある。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、インパクトショックを低減しつつ路面追従性を向上させることができるダンパ制御装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、車両におけるばね上部材とばね下部材との間に介装されるダンパの減衰力を制御するダンパ制御装置において、上記ダンパの伸縮速度の低周波成分を検出する低周波成分検出部と、上記低周波成分に基づいて上記ダンパの減衰力を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

ダンパ制御装置にあっては、ダンパの伸縮速度の低周波成分に基づいてダンパの減衰力を制御するようになっているので、ダンパの収縮速度が高くなりにくいダンパがゆっくり伸長している状況では減衰力を大きくすることでばね上部材の路面追従性を向上させることができ、また、ダンパの収縮速度が高くなりやすいダンパがゆっくりとした収縮している状況ではでは減衰力を小さくすることでばね上部材に入力されるインパクトショックを低減することができる。
車両が路面の突起や凹部を乗り越える際におけるばね下部材からばね上部材への振動伝達の絶縁性を高めることができるとともに、ばね下部材のばたつきを抑制して速やかにばね下部材を制振することができる。

よって、本発明のダンパ制御装置によれば、インパクトショックを低減しつつ路面追従性を向上させることができる。

一実施の形態におけるダンパ制御装置の概略構成図である。ダンパ制御装置で制御するダンパの概略縦断面図である。ダンパ制御装置の構成図である。信号生成部において生成するレベル算出信号の波形を示した図である。レベル算出信号の周波数位相特性を示した図である。信号生成部において生成するレベル算出信号の絶対値の波形を示した図である。周波数の異なるオリジナル信号の入力に対するレベル算出信号の絶対値の波形を示した図である。振動レベルとレベルゲインとの関係を示すマップである。ダンパの伸縮速度の低周波成分と補正ゲインとの関係を示すマップである。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、ダンパ制御装置Ｅは、この例では、車両におけるばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されるダンパＤにおける減衰力を制御するようになっており、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖを検出する低周波成分検出部１と、当該低周波成分に基づいてダンパＤの減衰力を制御する制御部２とを備えている。

ダンパＤは、この例では、懸架ばねＶＳに並列されて車両におけるばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されており、ばね上部材Ｂは懸架ばねＶＳによって弾性支持されている。なお、ばね下部材Ｗは、車体であるばね上部材Ｂに揺動可能に取り付けられた車輪とリンクを含んでいる。

そして、ダンパＤは、たとえば、図２に示すように、シリンダ１２と、シリンダ１２内に摺動自在に挿入されるピストン１３と、シリンダ１２内に移動自在に挿入されてピストン１３に連結されるピストンロッド１４と、シリンダ１２内にピストンで区画した二つの圧力室１５，１６と、圧力室１５，１６同士を連通する減衰力調整通路１７と、減衰力調整通路１７を通過する流体の流れに抵抗を与える減衰力調整部としての比例ソレノイドバルブ１８とを備えて構成される流体圧ダンパとされている。そして、このダンパＤは、伸縮作動に応じて圧力室内に充填された流体が通路を通過する際に比例ソレノイドバルブ１８にて抵抗を与えて当該伸縮作動を抑制する減衰力を発揮し、ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗの相対移動を抑制するようになっている。

シリンダ１２内には作動油、水、水溶液といった液体が充填されており、比例ソレノイドバルブ１８は、たとえば、図２に示すように、制御部２から供給される電流の大きさに応じてダンパＤの減衰特性を変更することができるようになっている。なお、比例ソレノイドバルブ１８は、たとえば、上記ダンパＤの図示しない減衰力調整通路１７の流路面積を可変にする弁体と、当該弁体を駆動して減衰力調整通路１７の流路面積を調節することができるソレノイドとで構成されればよいが、ソレノイド以外のアクチュエータで弁体を駆動するものであってもよく、当該アクチュエータへ与える電流量を増減させることで減衰力調整通路１７の流路面積を調整して、減衰力調整通路１７を流れる流体に与える抵抗を変化させてダンパＤが発生する減衰力を調整することができる。

減衰力調整部は、比例ソレノイドバルブ１８以外にも、たとえば、流体が磁気粘性流体とされる場合には、減衰力調整通路１７に磁界を作用させる装置とされて、ダンパ制御装置Ｅから供給される電流量によって磁界の大きさを調整して減衰力調整通路１７を通過する磁気粘性流体の流れに与える抵抗を変化させてダンパＤの減衰力を可変にするものであってもよい。さらに、流体が電気粘性流体とされる場合には、減衰力調整部は、減衰力調整通路１７に電界を作用させることができる装置であってもよく、ダンパ制御装置Ｅから与えられる電圧によって電界の大きさを調整して、減衰力調整通路１７を流れる流体に与える抵抗を変化させることでダンパＤの発生減衰力を可変にしてもよい。

また、流体が液体であって、ダンパＤが片ロッド型ダンパである場合、ダンパＤは、シリンダ１２内にピストンロッド１４が出入りする体積を補償するために気体室やリザーバを備えるが、流体が気体である場合、気体室やリザーバを備えずともよい。ダンパＤがリザーバを備えて伸長しても収縮してもシリンダ１２内からリザーバへ通じる通路を介して流体が排出されるユニフロー型に設定される場合、シリンダ１２からリザーバへ通じる通路の途中に減衰力調整部を設けて、流体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するようにしてもよい。

さらに、ダンパＤは、上記以外にも、電磁力でばね上部材Ｂとばね下部材Ｗの相対移動を抑制する減衰力を発揮する電磁ダンパとされてもよく、電磁ダンパとしては、たとえば、モータと、モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構とを備えて構成されるか、リニアモータとされる。このようにダンパＤが電磁ダンパである場合には、減衰力調整部は上記モータ或いはリニアモータに流れる電流を調節するモータ駆動装置とされればよい。

以下、各部について説明する。低周波成分検出部１は、図１および図３に示すように、ダンパＤのストローク変位を検出するストロークセンサ２１とストロークセンサ２１で検出したダンパ変位からダンパ速度を求める微分器２２と、微分器２２で求めたダンパ速度を濾波してダンパ速度の低周波成分Ｄｖを抽出するバンドパスフィルタ２３とを備えている。

ストロークセンサ２１は、詳しくは図示はしないが、ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されており、ダンパＤのストローク変位を検出する。ストロークセンサ２１は、ダンパＤに一体化して設けるようにしてもよい。微分器２２は、ストローク変位を微分してダンパ速度を求めて、当該ダンパ速度を出力する。バンドパスフィルタ２３は、この場合、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖは、ばね上部材Ｂの振動状況に依存する成分であるため、ダンパＤの伸縮速度の振動成分のうちばね上共振周波数帯の周波数を低周波成分として抽出してこれを出力する。バンドパスフィルタ２３の透過周波数帯域は、ばね上共振周波数帯としてあり、濾波後の低周波成分Ｄｖにばね上共振周波数成分が含まれる一方、ばね下共振周波数成分が含まれないようになっている。

制御部２は、この実施の形態の場合、ばね上部材Ｂの振動レベルＶＬを求める振動レベル生成部３０と、振動レベルＶＬに基づいてレベルゲインＬＧを生成するレベルゲイン生成部３１と、振動レベルＶＬにレベルゲインＬＧを乗じて振動レベルＶＬを補正する振動レベル補正部３２と、補正後の振動レベルＶＬ^＊に基づいて制御指令Ｉを生成する制御指令生成部３３と、上記低周波成分ＤｖにレベルゲインＬＧを乗じて低周波成分Ｄｖを補正する速度補正部３４と、補正後の低周波成分Ｄｖ^＊に基づいて補正ゲインＨＧを求める補正ゲイン生成部３５と、補正ゲインＨＧを制御指令Ｉに乗じて補正して補正後の制御指令Ｉ^＊を求める制御指令補正部３６と、補正後の制御指令Ｉ^＊通りに減衰力調整部としての比例ソレノイドバルブ１８を駆動する駆動部３７とを備えて構成されている。

振動レベル生成部３０は、図３に示すように、低周波成分検出部１で検出したダンパ速度の低周波成分Ｄｖをオリジナル信号Ｏとして、このオリジナル信号Ｏを利用して、位相が異なる二つ以上の、この例では５個のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を生成する信号生成部３０ａと、各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の絶対値のうち最大値を求め、当該最大値を上記振動レベルとするレベル演算部３０ｂとを備えている。

信号生成部３０ａは、オリジナル信号Ｏと振幅は同じであるが、互いに位相の異なる５個のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を求める。具体的には、信号生成部３０ａは、オリジナル信号Ｏからレベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）を得るために、オリジナル信号Ｏに対して振幅は変えずに位相のみを変更する位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５を備え、これら位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５を並列させて、オリジナル信号Ｏを位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５でフィルタ処理するようになっている。位相変更フィルタは、レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の数に対応して設ければよく、この場合、５つ設ければよい。

位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（１）によって設定されている。なお、式（１）中、Ｏ（ｓ）は、オリジナル信号Ｏのラプラス変換量を示し、Ｌｎ（ｓ）（ｎ＝１，２，３，４，５）は、レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）のラプラス変換量を示し、ｓは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ωｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）は、周波数を示しω１〜ω５までそれぞれ異なる周波数が設定される。

したがって、信号生成部２４は、レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）を求めるには、周波数をωｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）として設定される伝達関数Ｇ（ｓ）をもつ位相変更フィルタＦｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）を利用して、オリジナル信号Ｏから当該レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）を求める。たとえば、レベル算出信号Ｌ４を求めるには、信号生成部３０ａは、周波数にω４を入力して設定される伝達関数Ｇ（ｓ）をもつ位相変更フィルタＦ４でオリジナル信号Ｏをフィルタ処理し、オリジナル信号Ｏから当該レベル算出信号Ｌ４を求めることになる。

このように信号生成部３０ａで位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５を用いてレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を求めると、図４に示すように、或る周波数ｘのオリジナル信号Ｏに対して振幅は変わらないが互いに位相のみが異なる５個のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を簡単に求めることができる。なお、オリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１の位相差およびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４間での位相差が等間隔になっているが、レベル算出信号Ｌ４とレベル算出信号Ｌ５の位相差がオリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１の位相差および他のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５間での位相差と異なる。これは、レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４の周波数位相特性が、図５に示すようになっており、上限の０度から下限の−１８０度の範囲で変化する特性となっており、０度と−１８０度で制限される。レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の位相は、オリジナル信号の周波数が極低い周波数である場合、０度か０度近傍となり、オリジナル信号の周波数が極高い周波数である場合、−１８０度か−１８０度近傍となる。そのため、図４に示すように、周波数ｘのオリジナル信号Ｏに対してフィルタ処理して得られたレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４では位相差が等間隔に配置されるが、レベル算出信号Ｌ５の位相が−１８０度の近くなって隣のレベル算出信号Ｌ４との位相差が小さくなるようになっている。なお、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（２）によって設定されてもよい。式（２）中、Ｏ（ｓ）は、オリジナル信号Ｏのラプラス変換量を示し、Ｌｎ（ｓ）（ｎ＝１，２，３，４，５）は、レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）のラプラス変換量を示し、ｓは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ωｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）は、周波数を示しω１〜ω５までそれぞれ異なる周波数が設定される。

さらに、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５は、二次のローパスフィルタとすることも可能である。具体的には、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（３）によって設定されてもよい。式（３）中、Ｏ（ｓ）は、オリジナル信号Ｏのラプラス変換量を示し、Ｌｎ（ｓ）（ｎ＝１，２，３，４，５）は、レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）のラプラス変換量を示し、ｓは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ζは減衰率、ωｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）は、カットオフ周波数を示しω１〜ω５までそれぞれ異なるカットオフ周波数が設定される。

位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５にローパスフィルタを用いれば、オリジナル信号Ｏに対してレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の位相を遅らせることができ、ハイパスフィルタを用いれば、オリジナル信号Ｏに対してレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の位相を進ませることができるため、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の一部にハイパスフィルタを用いて、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の残りにローパスフィルタを用いるといったことも可能である。

さらに、信号生成部３０ａにあっては、オリジナル信号Ｏから位相の異なるレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を得るものであるから、上記したフィルタ処理を用いずに、オリジナル信号Ｏに対して規定時間ずつ遅れた信号をレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５として生成するようにしてもよい。

レベル演算部３０ｂは、オリジナル信号Ｏおよび各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を絶対値処理して得られた信号のうち最大値を求める。オリジナル信号Ｏおよび各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を絶対値処理すると、絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の波形は、図６に示すように、オリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の波形のうち負の値をもつ部分が時間軸を中心に正側へ折り返した格好となる。なお、オリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の絶対値は、互いに位相を異にしているので、レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を絶対値処理しても当該処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５における各波形が時間的にずれを生じるようになっている。

このように処理することで、図６中、どの時間をとっても、絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の最大値は、オリジナル信号Ｏの最大振幅と等しいか或いは最大振幅に近似した値となることが分かる。たとえば、時間ａにおける絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の最大値はレベル算出信号Ｌ２の最大値となり、時間ｂにおける絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の最大値は、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値に近似した値となる。

レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の最大振幅は、オリジナル信号Ｏの速度における最大振幅と等しく、オリジナル信号ＯがダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖであってばね上部材Ｂの速度にほぼ等しいため、オリジナル信号Ｏの最大振幅は、速度を尺度としてみた際におけるばね上部材Ｂの振動レベルＶＬに等しい。つまり、オリジナル信号Ｏが一周期した場合の最大値がばね上部材Ｂの振動レベルになるのであるが、一周期分をサンプリングするのではタイムリーにばね上部材Ｂの振動レベルＶＬを求めることができず、また、ばね上部材Ｂの振動の周波数が変化すると一周期に要する時間が変化するために最大振幅を得ることができないが、上記したように、オリジナル信号Ｏと振幅が同じで、互いに位相のみが異なるレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を生成すると、振動レベルＶＬを演算する時点において、絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５のうちいずれかが最大値か最大値に近い値となることが期待でき、絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５のうち最大値を求めて振動レベルＶＬとすることで、振動レベルＶＬをオリジナル信号Ｏの最大振幅の値そのものかこれに近似した値として得ることができる。

そして、たとえば、図７に示すように、周波数ｘよりも低い周波数ｙのオリジナル信号Ｏを入力しても、オリジナル信号Ｏとこのオリジナル信号Ｏに対して位相が異なるレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５のうち演算時点での最大値を得て振動レベルＶＬとするので、振動レベルＶＬは、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値かこれに近似した値となる。つまり、オリジナル信号Ｏの周波数が変化しても、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値に近似した値を振動レベルＶＬとして得ることができる。

なお、図７に示したところでは、レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５間での位相差が等間隔になっているが、オリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１の位相差が他のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５間での位相差と異なる。図５に示すように、オリジナル信号Ｏの位相は０度で一定であるものの、レベル算出信号Ｌ１の位相は、周波数が低くなると上限の０度で制限されるため、レベル算出信号Ｌ１の位相が０度の近くなってオリジナル信号Ｏとの位相差が小さくなるようになっている。さらに、周波数が低い領域では、レベル算出信号Ｌ１と隣のレベル算出信号Ｌ２との位相差も小さくなる。しかしながら、周波数が低くなっても、位相差が等間隔になるレベル算出信号Ｌ２〜Ｌ５によって、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値に近似した値を振動レベルＶＬとして得ることができる。このように、オリジナル信号Ｏの周波数が変化してもリアルタイム且つタイムリーに、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値かこれに近似した値を振動レベルＶＬとして求めることができ、幅広い周波数帯の信号に対して精度良く振動レベルＶＬを求めることができる。

また、この実施の形態で求めた振動レベルＶＬは、オリジナル信号Ｏがばね上部材Ｂの振動情報である速度であるため、このように振動レベルＶＬを検知することで、ばね上部材Ｂの振動の大きさ（振動レベル）をタイムリーかつリアルタイムに検知することができ、このように求めた振動レベルは、ばね上部材Ｂの振動に対して時間的に遅れが少ないので、たとえば、車両の振動の抑制制御への使用にも十分に耐えうる。また、上記した実施の形態では、オリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を用いてばね上部材Ｂの振動レベルＶＬを得ていたが、オリジナル信号Ｏからばね上部材Ｂの振動レベルＶＬを得たい周波数帯域において位相の異なる三つ以上のレベル算出信号を生成すれば、ばね上部材Ｂの振動レベルＶＬを精度よく得ることができるので、レベル演算部３０ｂにて、オリジナル信号Ｏを使用せずレベル算出信号のみを用いて上記手順を実行することでばね上部材Ｂの振動レベルＶＬを得るようにしてもよい。

さらに、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５は、オリジナル信号Ｏを並列して処理してレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を得るようになっているが、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５を直列配置することも可能である。たとえば、オリジナル信号ＯをフィルタＦ１で処理してレベル算出信号Ｌ１を得て、レベル算出信号Ｌ１を位相変更フィルタＦ２で処理してレベル算出信号Ｌ２を得てというように、続く、位相変更フィルタＦ２〜Ｆ５で、直前の位相変更フィルタで処理されたレベル算出信号を直後の位相変更フィルタで処理してレベル算出信号を得ることも可能である。

ここで、上記したように、レベル算出信号の周波数位相特性は、図５に示すように、上限の０度から下限の−１８０度の範囲で変化し、周波数が低くなると０度に近づき、周波数が高くなると−１８０度に近づくようになっていて、高い周波数ｘに対しては位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５で処理したオリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４の間の位相が等間隔となり、オリジナル信号Ｏの最大振幅或いはこれに近似した値の振動レベルＶＬを得ることができ、低い周波数ｙに対しては位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５で処理したレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の位相が等間隔となり、オリジナル信号Ｏの最大振幅或いはこれに近似した値の振動レベルＶＬを得ることができる。

つまり、高周波数の周波数ｘから低周波数の周波数ｙまでのオリジナル信号Ｏに対して、精度良く振動レベルＶＬを検知することができる。上記したところから、周波数ｘのオリジナル信号Ｏに対して振動レベルＶＬの検知に寄与するのは、オリジナル信号Ｏと位相変更フィルタＦ１〜Ｆ４で生成したレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４となり、周波数ｙのオリジナル信号Ｏに対して振動レベルＶＬの検知に寄与するのは、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５となり、オリジナル信号Ｏの周波数によって振動レベルＶＬの検知に寄与する位相変更フィルタが変化することが理解できる。

したがって、ばね上部材Ｂの振動レベルＶＬを精度よく検知することができる周波数帯域を広げたい場合、周波数帯域の下限から上限の範囲内では、オリジナル信号Ｏをレベル算出信号とともに用いる場合にはオリジナル信号Ｏと少なくとも二つ以上のレベル算出信号が１８０度の範囲内で等間隔の位相差で分散されるようにするとよく、レベル算出用信号のみを用いてばね上部材Ｂの振動レベルＶＬを求める場合には、少なくとも三つ以上のレベル算出信号が１８０度の範囲内で等間隔の位相差で分散されるようにするとよい。したがって、レベル算出信号を生成するフィルタの設置数は、レベル算出信号の生成数に応じて決定すればよい。

よって、オリジナル信号Ｏの入力に対して信号生成部３がオリジナル信号Ｏと振動レベルＶＬの検知に寄与するレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５とが１８０度の範囲内で６０度以下の等間隔の位相差で分散されるようにこれらレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５をする生成するようにすれば、幅広い周波数帯の信号に対して振動レベルＶＬを検知でき、精度も向上する。これは、信号を正弦波で表現すると、６０度位相がずれた三つのレベル算出信号を生成して振動レベルＶＬを求めると、振動レベルＶＬは、少なくとも物体のオリジナル信号Ｏの波高の０．８５倍を下回ることがないので、良好な振動レベルＶＬを求めることができる。なお、オリジナル信号Ｏがレベル算出信号の生成のみに使用される場合には、信号生成部３０ａが振動レベルＶＬの検知に寄与するレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を１８０度の範囲内で６０度以下の等間隔の位相差で分散されるように生成するようにすれば、幅広い周波数帯の信号に対して振動レベルＶＬを検知でき、精度も向上する。

さらに、ある周波数のオリジナル信号Ｏの入力に対して、位相１８０度の範囲内で位相差が等間隔となるレベル算出信号の生成数が多く、レベル算出信号同士の位相差が小さい場合、レベル算出信号の絶対値のうち最大値を振動レベルＶＬとする以外に、２番目や３番目に大きな値を振動レベルＶＬとしたり、最大値と２番目に大きな値の平均値を振動レベルＶＬとしても実用上問題はない。たとえば、信号を正弦波とする場合、１２個のレベル算出信号を１５度ずつの位相差で生成すると、レベル算出信号の絶対値のうち三番目に大きな値を振動レベルＶＬとしても、振動レベルＶＬは、少なくとも物体のオリジナル信号Ｏの波高の０．９倍を下回ることがないので、良好な振動レベルＶＬを求めることができる。無論、レベル算出信号の絶対値のうち最大値が実際の振動レベルＶＬに一番近い値を採るため、最大値を振動レベルＶＬとして求めることが好ましい。

また、図３に示すように、レベル演算部３０ｂが出力する振動レベルＶＬをローパスフィルタ３０ｃで処理するようにすれば、得られた振動レベルＶＬからリップルを取り除くことができ、振動レベルＶＬの急変を抑制することができる。

なお、上記したところでは、振動レベルＶＬの検知に当たって、レベル算出信号を生成して最大値を振動レベルＶＬとするようにしているが、ばね上部材Ｂの変位、速度、加速度のうち、任意に選択した情報の最大振幅の値を振動レベルとして採用すればよいので、変位、速度、加速度のうちいずれかを選択し、選択した情報と、選択した情報の積分値或いは微分値の合成ベクトルの長さを求めて振動レベルとすればよい。さらに、振動レベルＶＬの検知に当たり、低周波成分検出部１の出力を利用せず、ばね上部材Ｂの加速度、速度、変位といった振動情報を別途取得して振動レベルＶＬを求めるようにしてもよい。

レベルゲイン生成部３１は、上記のようにして求めた振動レベルＶＬに基づいてレベルゲインＬＧを生成する。具体的には、レベルゲイン生成部３１は、予め振動レベルＶＬとレベルゲインＬＧとの関係をマップ化しておき、このマップを利用し振動レベルＶＬをパラメータとしてマップ演算を行ってレベルゲインＬＧを求める。マップでは、図８に示すように、振動レベルＶＬが所定値αまでの範囲ではレベルゲインＬＧが１を採り、所定値αを超えると振動レベルＶＬの増加に対してレベルゲインＬＧが徐々０へ向かって減少するようになっている。なお、たとえば、振動レベルＶＬが所定値αを超えるとレベルゲインＬＧが単調減少するようであれば、マップ演算によらずとも振動レベルＶＬをパラメータとする演算式を用いてレベルゲインＬＧを求めるようにしてもよい。所定値αおよびマップは、任意に設定することができ、ダンパ制御装置Ｅが実際に使用される車両に適用するうえで振動レベルＶＬに許容される上限値との兼ね合いで決定すればよい。

振動レベル補正部３２では、上述のようにして求めたレベルゲインＬＧを振動レベルＶＬに乗じて振動レベルＶＬを補正し、補正後の振動レベルＶＬ^＊を制御指令生成部３３へ入力する。制御指令生成部３３は、補正後の振動レベルＶＬ^＊に制御ゲインを乗じて制御指令Ｉを出力する。

振動レベルＶＬを補正せずに振動レベル生成部３０から直接に制御指令生成部３３へ振動レベルＶＬを入力することも可能である。ばね上共振周波数帯よりも若干高い周波数の振動をバンドパスフィルタ２３で完全に取り除くことはできないため、低周波成分検出部１で検知するダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖには、ばね上共振周波数帯よりも若干高い周波数成分も含まれる。車両走行中に路面からの振動入力によってばね上部材Ｂに入力されるばね上共振周波数より若干高い周波数帯の振動は、ばね上部材Ｂの振動を励起するため、低周波成分検出部１で検知する低周波成分Ｄｖから振動レベルＶＬを生成する際に、振動レベルＶＬが非常に大きな値になることがある。すると、制御指令Ｉも大きくなって、減衰力が過大となってしまうことがあるので、振動レベルＶＬが所定値αを超えると０より大きく１以下のレベルゲインＬＧを振動レベルＶＬに乗じて補正することで、制御指令Ｉが過大となってしまうことを防止することができる。

レベルゲイン生成部３１で求めたレベルゲインＬＧは、低周波成分Ｄｖの補正にも使用されるため、この実施の形態では、振動レベルＶＬからレベルゲインＬＧを求めて、振動レベルＶＬに乗じるといった手法を採用しているが、低周波成分Ｄｖの補正をレベルゲインＬＧで行う必要が無い場合には、レベルゲイン生成部３１を廃止してもよいし、レベルゲイン生成部３１の代わりに振動レベルＶＬの上限をクランプするリミッタを設けるようにしてもよい。

速度補正部３４は、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖにレベルゲイン生成部３１が生成したレベルゲインＬＧを乗じて低周波成分Ｄｖを補正して補正後の低周波成分Ｄｖ^＊を求める。

補正ゲイン生成部３５は、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖから補正ゲインＨＧを生成する。具体的には、補正ゲイン生成部３５は、予め低周波成分Ｄｖ^＊と補正ゲインＨＧとの関係をマップ化しておき、このマップを利用して補正後の低周波成分Ｄｖ^＊をパラメータとしてマップ演算を行って補正ゲインＨＧを求める。マップでは、図９に示すように、ダンパＤが伸長する場合の速度の符号を負とし、収縮する場合の速度の符号を正とすると、低周波成分Ｄｖ^＊の値が負であってダンパＤの伸長状態である場合、補正ゲインＨＧが１以上の値を採るように設定されるとともに、低周波成分Ｄｖ^＊の値が０であるときに補正ゲインＨＧが１となり、低周波成分Ｄｖ^＊の値が正であってダンパＤの収縮状態である場合、補正ゲインＨＧが０以上１未満の値を採るように設定されている。より詳細には、補正ゲインＨＧの上限と下限が設定されており、低周波成分Ｄｖ^＊の値が所定値β以下では補正ゲインＨＧが上限値を採り、低周波成分Ｄｖ^＊の値が所定値γ以上では補正ゲインＨＧが下限値を採るようになっている。なお、このように補正ゲインＨＧの上限と下限が設定されることによって、補正ゲインＨＧが際限なく大きく或いは小さくならないようになっており、特に、補正ゲインＨＧの下限は０以上に設定される。なお、補正ゲインＨＧは、後述するように制御指令Ｉに乗じられるゲインであり、その上限は１．３、その下限は０．７程度に設定すればよいが、車両に適するよう任意に設定することができる。所定値β，γは、任意に設定することができ、マップは、低周波成分Ｄｖ^＊と補正ゲインＨＧの関係を示す特性が低周波成分Ｄｖが０のときに補正ゲインＨＧが１となるポイントを通過するようになっており、低周波成分Ｄｖ^＊の増加によって補正ゲインＨＧが上限から下限に徐々に減少するようになっている。なお、図９に示した補正ゲインＨＧを求めるマップは補正ゲインＨＧを正規化したマップであって、補正ゲインＨＧを求めるマップの一例であり、補正ゲインＨＧが正規化されていない場合には、補正ゲインＨＧが低周波成分Ｄｖ^＊の値が０であるときに必ず１となるマップでなくともよい。予め制御指令Ｉに所定のゲインを乗じるような場合には、補正ゲインＨＧと所定のゲインの積の値が低周波成分Ｄｖ^＊の値が０であるときに１になるようにし、上記積の値が低周波成分Ｄｖ^＊の値が負の時には１以上の値を採り、上記積の値が低周波成分Ｄｖ^＊の値が正の時には０以上１未満の値となるよう、補正ゲインＨＧを設定するマップを用いればよい。つまり、補正ゲイン生成部３５は、低周波成分Ｄｖ^＊の値が負の時には制御指令Ｉを大きくするような補正ゲインＨＧを設定すればよく、低周波成分Ｄｖ^＊の値が正の時には制御指令Ｉを小さくするような補正ゲインＨＧを設定すればよい。

なお、レベルゲインＬＧを利用して低周波成分Ｄｖ^＊を補正するのは、バンドパスフィルタ２３でばね上共振周波数帯よりも若干高い周波数成分完全に取り除くことはできないため、低周波成分検出部１で検知するダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖが過大になって補正ゲインＨＧも過大になる可能性があるためであり、レベルゲインＬＧを乗じて低周波成分Ｄｖ^＊を補正することで、補正ゲインＨＧが大きくなりすぎることを抑制することができる。ただし、レベルゲインＬＧによる低周波成分Ｄｖ^＊の補正については、省略することが可能である。また、レベルゲインＬＧで低周波成分Ｄｖを補正するのではなく、レベルゲインＬＧを補正ゲインＨＧに乗じて補正ゲインＨＧを補正するようにしてもよい。

制御指令補正部３６は、上記のようにして得た補正ゲインＨＧと、制御指令生成部３３が生成した制御指令Ｉを乗じて制御指令Ｉを補正して補正後の制御指令Ｉ^＊を求める。こうして求められた補正後の制御指令Ｉ^＊は、駆動部３７に入力される。駆動部３７は、たとえば、ＰＷＭ回路などを備えていて、制御指令補正部３６が求めた制御指令Ｉ^＊通りに比例ソレノイドバルブ１８へ電流を供給する。この場合、減衰力調整部は比例ソレノイドバルブ１８であるため、駆動部３７へ出力される制御指令Ｉ^＊は電流指令とされる。

ダンパＤにおける減衰力調整部である比例ソレノイドバルブ１８は、駆動部３７から電流の供給を受けてダンパＤにおける減衰力特性を調整する。そして、ダンパＤは、その時の伸縮速度に応じた減衰力を発揮することになり、ダンパ制御装置ＥによってダンパＤの減衰力が制御される。

以上のように、ダンパ制御装置Ｅは、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖに基づいて補正ゲインＨＧを生成し、制御指令Ｉを補正ゲインＨＧで補正して制御指令Ｉ^＊を生成して、減衰力調整部としての比例ソレノイドバルブ１８へ制御指令通りに電流を与えて、ダンパＤの減衰力を制御する。

ところで、ダンパＤがゆっくり伸長している状況で車両が路面の突起を通過してばね下部材Ｗが突き上げられるとダンパＤは収縮しようとするが、ダンパＤの収縮速度は、突き上げによる収縮側への速度成分からゆっくりとした伸長側への速度成分を差し引きした速度となるために、ゆっくりとした伸長側への速度成分により緩和されて高くなりにくい。

そして、補正ゲインＨＧは、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖが負の場合には、１以上の値となっているため、制御指令Ｉ^＊≧制御指令Ｉとなって、ダンパＤの減衰力は大きくなるように誘導される。ダンパＤがゆっくり伸長している状態、つまり、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分ＤｖがダンパＤが伸長状態であることを示す負の値をとる場合、制御指令Ｉ^＊が指示する減衰力は、補正前の制御指令Ｉが指示する減衰力よりも大きくなる傾向にある。

上記したように、ダンパＤがゆっくり伸長している状況では、ダンパＤの収縮速度はゆっくりとした伸長側への速度成分によって高くなりにくく、路面の突起に乗り上げてもダンパＤが発生する減衰力が大きくなりにくいことからインパクトショックが発生しにくいため、制御指令Ｉ^＊を大きくするよう補正することで、ばね上部材Ｂの路面追従性を向上させることができる。

他方、ダンパＤがゆっくり収縮している状況で車両が路面の突起を通過してばね下部材Ｗが突き上げられるとダンパＤは収縮しようとするが、ダンパＤの収縮速度は、突き上げによる収縮側への速度成分にゆっくりとした収縮側への速度成分が重畳された速度となるために、ゆっくりとした収縮側への速度成分により助長されて高くなりやすい。

ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖが正の場合には、補正ゲインＨＧは、１未満で０以上の値となっているため、制御指令Ｉ^＊＜制御指令Ｉとなって、ダンパＤの減衰力は小さくなるように誘導される。ダンパＤがゆっくり収縮している状態、つまり、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分ＤｖがダンパＤが収縮状態であることを示す正の値をとる場合、制御指令Ｉ^＊が指示する減衰力は、補正前の制御指令Ｉが指示する減衰力よりも小さくなる。

上記したように、ダンパＤがゆっくり収縮している状況では、ダンパＤの収縮速度はゆっくりとした収縮側への速度成分によって高くなりやすく、路面の突起に乗り上げてもダンパＤが発生する減衰力が大きくなりやすいことからインパクトショックが発生しやすい。この場合には、制御指令Ｉ^＊が補正されて制御指令Ｉよりも小さくなるので、ダンパＤの減衰力を小さくするため、インパクトショックを低減することができる。

以上より、本発明のダンパ制御装置Ｅにあっては、インパクトショックが発生しにくい状況では、ダンパＤの減衰力を大きくしてばね上部材Ｂの路面追従性を向上することができ、車両搭乗者に安心感を与えることができ、インパクトショックが発生しやすい状況では、ダンパＤの減衰力を小さくしてインパクトショックを低減することができる。よって、本発明のダンパ制御装置Ｅによれば、インパクトショックを低減しつつ路面追従性を向上させることができるのである。

本実施の形態のダンパ制御装置Ｅでは、ばね上部材Ｂの振動レベルＶＬに基づいて制御指令Ｉを生成するようにしているので、効果的に振動を抑制することができる。つまり、単純に、ばね上部材Ｂの速度のみを検知して振動を制御しようとする場合には、振動速度が０となる場合に制御装置で演算される減衰力が小さくなって振動抑制に必要な力が不足してしまう問題があるが、振動レベルＶＬを用いて制御指令Ｉを生成して制御することで振動の大きさを把握することができ、振動レベルＶＬが大きくなればそれに応じた減衰力を大きくする制御を実施でき効果的に振動を抑制することができるのである。また、ダンパＤの伸縮速度が低いがばね上部材Ｂの速度が大きい場合、ばね上部材Ｂの速度から直接制御指令を得ようすると制御指令が過大となって車両における乗り心地を悪化させてしまう可能性があるが、本発明のダンパ制御装置Ｅは、振動レベルＶＬを求めて、この振動レベルＶＬから制御指令Ｉを得ているので、制御指令Ｉが過大となってしまうことを防止でき、車両における乗り心地を良好に保つことが可能である。なお、本実施の形態のダンパ制御装置Ｅでは、制御指令Ｉをダンパ制御装置Ｅ自体で生成するようにしているが、外部から制御指令Ｉの入力を受けて制御指令Ｉを補正ゲインＨＧで補正するようにしてもよい。なお、制御指令Ｉは、ばね上部材Ｂである車体全体のピッチ、ロール、バウンスのうち任意に選択されるものの振動レベルから求めるようにしてもよい。さらに、制御部２は、振動レベルＶＬにゲインを乗じて制御指令Ｉを求めているが、これに限定されるものではなく、振動レベルＶＬから任意のマップを用いマップ演算を行って制御指令Ｉを求めてもよい。

さらに、本実施の形態のダンパ制御装置Ｅでは、ダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖにばね上部材Ｂの共振周波数成分が含まれていることから、振動レベルＶＬをダンパＤの伸縮速度の低周波成分Ｄｖに基づいて求めており、別途、制御指令Ｉを得るのにばね上部材Ｂの振動状況を把握するためのセンサを設ける必要が無く、経済的である。

また、振動レベルＶＬが所定値α以上となると１未満の値としてレベルゲインＬＧを生成するレベルゲイン生成部３１と、振動レベルＶＬにレベルゲインＬＧを乗じる振動レベル補正部３２とを備えて、補正された振動レベルＶＬ^＊に基づいて制御指令Ｉを生成するので、制御指令Ｉが過大となって減衰力が過大となってしまうことが防止され、車両における乗り心地をより一層向上することができる。

さらに、低周波成分ＤｖにレベルゲインＬＧを乗じて低周波成分Ｄｖを補正する速度補正部３４を備え、補正後の低周波成分Ｄｖ^＊に基づいて補正ゲインＨＧを生成するので、補正ゲインＨＧが大きくなりすぎることが抑制されて、制御指令Ｉ^＊が過大となって減衰力が過大となってしまうことが防止され、車両における乗り心地をより一層向上することができる。なお、補正ゲインＨＧにレベルゲインＬＧを乗じて補正ゲインＨＧを補正するようにしても同様の効果を得ることができる。

本発明のダンパ制御装置Ｅでは、比例ソレノイドバルブ１８を用いたダンパＤを制御するので、比例ソレノイドバルブ１８へ供給する電流量によって乗り心地を損なうことなくダンパＤの伸圧の減衰特性が車両にとって適正化されているため、振動レベルＶＬに比例ゲインを乗じて制御指令を作るだけでダンパＤの減衰力を制御することができ、振動レベルＶＬから制御指令を得るのに複雑な演算を行わずとも、本制御を適用するだけで車両における乗り心地を確実に向上することができる。

また、減衰力調整部に比例ソレノイドバルブ１８を用いるので、この制御部２における制御指令は電流指令としているが、減衰力調整部に適する指令を制御指令とすればよい。したがって、上記したように減衰力調整部が比例ソレノイドバルブ１８以外にも、たとえば、ロータリバルブとステッピングモータとで構成される場合には制御指令をパルス発生回数としてもよく、ダンパＤ内の流体が電気粘性流体である場合には減衰力調整部が電界を発生させるので制御指令を電圧指令としてもよい。

なお、ダンパ制御装置Ｅは、この実施の形態の場合、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、ストロークセンサ２１が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、振動レベル検知と電流値Ｉの演算に必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、上記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などの演算装置と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、ＣＰＵが上記プログラムを実行することで、低周波成分検出部１および制御部２の動作を実現すればよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の車両用ダンパは、車両の制振用途に利用することができる。

１低周波成分検出部
２制御部
１２シリンダ
１３ピストン
１４ピストンロッド
１５，１６圧力室
１７減衰力調整通路
１８比例ソレノイドバルブ
３０振動レベル生成部
３１レベルゲイン生成部
３２振動レベル補正部
３３制御指令生成部
３４速度補正部
３５補正ゲイン生成部
３６制御指令補正部
Ｂばね上部材
Ｄダンパ
Ｅダンパ制御装置
Ｗばね下部材

Claims

車両におけるばね上部材とばね下部材との間に介装されるダンパの減衰力を制御するダンパ制御装置において、上記ダンパの伸縮速度の低周波成分を検出する低周波成分検出部と、上記低周波成分に基づいて上記ダンパの減衰力を制御する制御部とを備えたことを特徴とするダンパ制御装置。
上記制御部は、上記低周波成分に基づいて補正ゲインを求める補正ゲイン生成部と、上記ダンパを制御するための制御指令を補正ゲインにより補正する制御指令補正部とを備え、補正後の制御指令を用いて上記ダンパの減衰力を制御することを特徴とする請求項１に記載のダンパ制御装置。
上記補正ゲイン生成部は、上記低周波成分が上記ダンパが伸長状態を示す場合には上記制御指令を小さくするように上記補正ゲインを設定し、上記低周波成分が上記ダンパが収縮状態を示す場合には上記制御指令を大きくするように上記補正ゲインを設定することを特徴とする請求項２に記載のダンパ制御装置。
上記制御部は、上記ばね上部材の振動レベルに基づいて上記制御指令を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
上記振動レベルは、上記低周波成分に基づいて求めることを特徴とする請求項４に記載のダンパ制御装置。
上記制御部は、上記振動レベルに基づいてレベルゲインを生成するレベルゲイン生成部と、上記振動レベルに上記レベルゲインを乗じる振動レベル補正部とを備え、補正された振動レベルに基づいて上記制御指令を生成し、
上記レベルゲイン生成部は、上記振動レベルが所定値以上となると上記レベルゲインを１未満の値として生成することを特徴とする請求項４または５に記載のダンパ制御装置。
上記低周波成分に上記レベルゲインを乗じて上記低周波成分を補正する速度補正部を備え、上記補正ゲイン生成部は、補正後の上記低周波成分に基づいて上記補正ゲインを生成することを特徴とする請求項６に記載のダンパ制御装置。