JP2015101261A - Suspension device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サスペンション装置に関する。 The present invention relates to a suspension device.
この種のサスペンション装置としては、たとえば、車両の車体と車軸との間に介装されるアクティブサスペンションとして機能するものがあり、具体的には、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されてシリンダ内に圧力室を区画するピストンと、ピストンに連結されるロッドと、圧力室を連通する流路と、圧力室に圧油を供給する油圧ポンプとを備えて構成されるもの(たとえば、特許文献1参照)がある。 As this type of suspension device, for example, there is one that functions as an active suspension interposed between a vehicle body and an axle of a vehicle. Specifically, a cylinder and a cylinder that is movably inserted into the cylinder are provided. A piston that defines a pressure chamber therein, a rod connected to the piston, a flow path that communicates with the pressure chamber, and a hydraulic pump that supplies pressure oil to the pressure chamber (for example, Patent Documents) 1).
また、セミアクティブサスペンションとして機能するサスペンション装置としては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に移動自在に挿入されてシリンダ内に伸側室と圧側室を区画するピストンと、ピストンに連結されるロッドと、伸側室と圧側室とを連通する流路と、流路の途中に設けた減衰力可変バルブとを備えて構成されるもの(たとえば、特許文献2参照)がある。 In addition, as a suspension device that functions as a semi-active suspension, for example, a cylinder, a piston that is movably inserted into the cylinder and defines an extension side chamber and a pressure side chamber in the cylinder, a rod connected to the piston, and an extension There is a configuration including a flow path that communicates a side chamber and a pressure side chamber, and a damping force variable valve provided in the middle of the flow path (see, for example, Patent Document 2).
上記したアクティブサスペンションとして機能するサスペンション装置にあっては、絶えず、油圧ポンプを駆動しておりエネルギ消費が大きく、システムが複雑で、コスト高となって不経済となるという問題がある。 In the suspension device functioning as the active suspension described above, there is a problem that the hydraulic pump is constantly driven, energy consumption is large, the system is complicated, the cost is high, and it is uneconomical.
他方、上記したセミアクティブサスペンションとして機能するサスペンション装置では、エネルギを大きく消費する油圧ポンプを備えていないことからエネルギ消費は少なく、システムは簡易で低コストであるものの、パッシブダンパであるため能動的な力、つまり、伸縮方向と同方向の力を積極的に発揮することができないので、車両の振動抑制効果の点でアクティブサスペンションに劣る面がある。 On the other hand, the suspension device functioning as the semi-active suspension described above does not include a hydraulic pump that consumes a large amount of energy, so the energy consumption is small, and the system is simple and low cost, but is active because it is a passive damper. Since the force, that is, the force in the same direction as the expansion / contraction direction cannot be positively exerted, there is a surface inferior to the active suspension in terms of the vehicle vibration suppression effect.
そこで、上記問題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、アクティブサスペンションとして機能できるとともに、エネルギ消費が少なく、簡単な構成でコストも安価なサスペンション装置を提供することである。 Accordingly, the present invention was devised to improve the above-mentioned problems, and the object is to provide a suspension device that can function as an active suspension, consumes less energy, has a simple configuration, and is low in cost. It is.
上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、シリンダと上記シリンダ内に移動自在に挿入されるピストンと上記シリンダ内に移動自在に挿入されて上記ピストンに連結されるロッドとを備えた伸縮体と、上記伸縮体内に設けた伸側室および圧側室と、上記伸側室と上記圧側室とを並列して連通する減衰通路とポンプ通路と、上記減衰通路の途中に設けられて通過する流体の流れに抵抗を与えるとともに上記伸縮体のポンプ流量に対する制御力の特性である流量制御力特性を変更可能な可変減衰バルブと、上記ポンプ通路の途中に設けた双方向吐出型のポンプと、上記ポンプを駆動するモータと、上記可変減衰バルブと上記モータを制御する制御装置とを備えたサスペンション装置であって、上記制御装置は、上記伸縮体の目標制御力に基づいて、上記可変減衰バルブを制御するとともに、上記モータの目標回転数を求め、上記目標回転数に基づいて上記モータを制御する。 In order to solve the above-described object, the problem solving means in the present invention includes a cylinder, a piston movably inserted into the cylinder, and a rod movably inserted into the cylinder and coupled to the piston. An expansion / contraction body provided, an extension side chamber and a compression side chamber provided in the extension / contraction body, an attenuation passage and a pump passage communicating in parallel with the extension side chamber and the compression side chamber, and a passage provided in the middle of the attenuation passage A variable damping valve capable of changing a flow rate control force characteristic that is a characteristic of a control force with respect to the pump flow rate of the expansion body, and a bidirectional discharge type pump provided in the middle of the pump passage. A suspension device comprising: a motor for driving the pump; a variable damping valve; and a control device for controlling the motor. Based on the target control force and controls the variable damping valve, obtains a target rotational speed of the motor, it controls the motor based on the target rotational speed.
本発明のサスペンション装置によれば、アクティブサスペンションとして機能することができるだけでなく、ポンプの駆動が必要なときにのみ駆動すればよいので、エネルギ消費が少なく、また、構成も簡単であるのでコストも安価となる。 According to the suspension device of the present invention, not only can it function as an active suspension, but it only has to be driven when the pump needs to be driven, so that energy consumption is low, and the configuration is simple and the cost is low. It will be cheap.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるサスペンション装置Sは、図1に示すように、シリンダ1とシリンダ1内に移動自在に挿入されるピストン2とシリンダ1内に移動自在に挿入されてピストン2に連結されるロッド3とを備えた伸縮体Dと、伸縮体D内に設けた伸側室R1および圧側室R2と、伸側室R1と圧側室R2とを並列して連通する減衰通路4とポンプ通路5と、減衰通路4の途中に設けられて通過する流体の流れに抵抗を与えるとともに伸縮体Dの減衰特性を変更可能な可変減衰バルブ6と、ポンプ通路5の途中に設けた双方向吐出型のポンプ7と、ポンプ7を駆動するモータ8と、可変減衰バルブ6とモータ8を制御する制御装置Cとを備えて構成されている。
The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. As shown in FIG. 1, a suspension device S according to an embodiment includes a
また、このサスペンション装置Sにあっては、伸縮体Dは、ロッド3が伸側室R1内のみに挿通されていて、所謂、片ロッド型の伸縮体とされているので、シリンダ1内に出入りするロッド3の体積を補償するためにアキュムレータAが圧側室R2に接続されている。アキュムレータAは、内部圧力でシリンダ1内を加圧している。
Further, in this suspension device S, the expansion / contraction body D enters and leaves the
なお、伸縮体Dを車両に適用する場合、たとえば、図2に示すように、シリンダ1を車両のばね下部材Wに連結し、ロッド3をばね上部材Bに連結して、懸架ばねVSに並列させてばね上部材とばね下部材との間に介装すればよいが、シリンダ1をばね上部材Bに連結し、ロッド3をばね下部材Wに連結するようにしてもよい。また、サスペンション装置Sにおける伸縮体Dは、図示したところでは、片ロッド型に設定されているが、両ロッド型に設定されてもよい。伸縮体Dが両ロッド型に設定される場合、アキュムレータAを設けずともよい。
When the telescopic body D is applied to a vehicle, for example, as shown in FIG. 2, the
そして、伸側室R1および圧側室R2には流体として作動油等の液体が充満され、アキュムレータA内にも液体と気体が充填される。伸側室R1、圧側室R2およびアキュムレータA内に充填される液体は、作動油以外にも、たとえば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。本発明では、伸長行程時に圧縮される室を伸側室R1とし、収縮行程時に圧縮される室を圧側室R2としてある。 The extension side chamber R1 and the pressure side chamber R2 are filled with a fluid such as hydraulic oil as a fluid, and the accumulator A is also filled with a liquid and a gas. As the liquid filled in the extension side chamber R1, the pressure side chamber R2, and the accumulator A, for example, a liquid such as water or an aqueous solution can be used in addition to the working oil. In the present invention, the chamber compressed during the expansion stroke is referred to as an expansion side chamber R1, and the chamber compressed during the contraction stroke is referred to as a compression side chamber R2.
減衰通路4は、この場合、ピストン2に設けられていて、伸側室R1と圧側室R2とを連通しており、その途中に可変減衰バルブ6と減衰バルブ9が並列して設けられている。この減衰通路4の他に、伸側室R1と圧側室R2とを連通するポンプ通路5が設けられており、減衰通路4とポンプ通路5は、並列して伸側室R1と圧側室R2とを連通している。したがって、可変減衰バルブ6と減衰バルブ9は、ポンプ通路5に設けたポンプ7に並列して設けられている。
In this case, the
この例では、可変減衰バルブ6は、流路を開閉可能な可変オリフィスとされており、詳しくは図示しないが、たとえば、ソレノイド等の直動型のアクチュエータと、アクチュエータによって駆動されてオリフィスを開閉する弁体とで構成される他、ステッピングモータ等の回転型のアクチュエータとオリフィスを開閉する筒状のロータリバルブとで構成される。なお、この例では、可変減衰バルブ6と減衰バルブ9を並列させているが、減衰バルブ9を設けずに、可変減衰バルブ6のみを設けることも可能であり、可変減衰バルブ6は、流路面積を段階的に変更可能であってもよいし、無段階に変更することができるものであってもよい。
In this example, the
減衰バルブ9は、可変減衰バルブ6と同様に双方向通行を許容する絞りとされているが、可変減衰バルブ6および減衰バルブ9は、伸側室R1から圧側室R2へ向かう流体の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える一方通行のバルブと、これに並列されて圧側室R2から伸側室R1へ向かう流体の流れのみを許容して当該流れに抵抗を与える一方通行のバルブとで構成されてもよい。なお、減衰通路4は、ピストン2に設けられているが、設置個所はこれに限られず、シリンダ1外に設けることもできる。
The
転じて、ポンプ7は、双方向吐出型に設定され、たとえば、ピストンポンプ等とされており、さらに、ポンプ7の回転軸はモータ8に接続されており、モータ8によって駆動されるようになっている。また、このポンプ7は、モータ8によって駆動されるが、ポンプ通路5を通過しようとする流体の流れによって流体モータとしても機能し、モータ8を発電機として作用させエネルギ回生を行うものであってもよい。モータ8には、直流、交流を問わず、種々の形式のモータ、たとえば、ブラシレスモータ、誘導モータ、同期モータ等を採用することができる。
In turn, the
ここで、モータ8に電力供給せずにポンプ7を停止させている際、伸縮体Dが外部入力によって強制的に伸縮させられる場合、減衰通路4を介して伸側室R1から圧側室R2へ、或いは、圧側室R2から伸側室R1へ移動する流体の流れに減衰バルブ6が抵抗を与えるので、伸縮体Dの伸縮を抑制する発生力を発揮することができる。
Here, when the
伸縮体Dは、横軸にピストン2のシリンダ1に対する軸方向の移動速度であるピストン速度を採り、可変減衰バルブ6における流路面積を最大にすると、縦軸に発生力を採った図3のグラフ中で線aに沿う発生力特性を持ち、パッシブなダンパと同様の発生力特性を発揮するとともに、可変減衰バルブ6の流路面積を変えなければ、伸縮体Dの減衰力はピストン速度に対して決まった値をとる。また、伸縮体Dは、可変減衰バルブ6における流路を遮断すると、図3のグラフ中で線bに沿う速度発生力特性を持ち、パッシブなダンパと同様の速度発生力特性を発揮するとともに、可変減衰バルブ6の流路面積を変えなければ、伸縮体Dの減衰力はピストン速度に対して決まった値をとる。したがって、可変減衰バルブ6における流路面積を変化させることで、図3中の線aから線bの範囲で、伸縮体Dの発生力を調節することができる。なお、たとえば、可変減衰バルブ6が流路を遮断する状態と流路面積を最大にする二段階切換だけが行えるバルブである場合、図3中の線aと線bのいずれかの速度発生力特性を選択して、伸縮体Dの発生力を調節することになる。
The telescopic body D takes the piston speed which is the moving speed of the
他方、この伸縮体Dは、モータ8でポンプ7を駆動すると、流体を伸側室R1から圧側室R2へ、或いは、圧側室R2から伸側室R1へ送り込むことができ、減衰通路4に設けた減衰バルブ6を通過する流量を制御することができる。
On the other hand, when the
ここで、伸縮体Dにおけるピストン速度をVpとし、ピストン2の断面積をApとし、ロッド3の断面積をArとし、ポンプ7が吐出する流量をQpとし、可変減衰バルブ6および減衰バルブ9の全体が通過する流量に対して生じる圧力損失の関係である比例定数をCとし、伸縮体Dの発生力をFとする。また、ピストン速度Vpは、ピストン2がシリンダ1に対して図1中上方へ移動する方向である場合に正の値をとり、流量Qpは、ポンプ7が伸側室R1へ向けて流体を吐出する際(正転)に正の値をとるものとする。そうすると、発生力Fは、F=(Ap−Ar)・C・{(Ap−Ar)・Vp+Qp}となる。つまり、サスペンション装置Sの発生力Fは、ピストン速度Vpとポンプ7の吐出流量Qp、可変減衰バルブ6の流路面積の変更によって調整される比例定数Cで決定される。
Here, the piston speed in the telescopic body D is Vp, the cross-sectional area of the
伸縮体Dが縮み行程(Vp<0)にあるとき、ポンプ7を正転させ、Qpを−(Ap−Ar)・Vpより大きくすればFは正の値を採ることになり、サスペンション装置Sは、図3のグラフで第二象限の領域で正の発生力Fを発揮することができ、伸縮体Dが伸び行程(Vp>0)にあるとき、ポンプ7を逆転させ、Qpを−(Ap−Ar)・Vpより小さくすればFは負の値を採ることになり、サスペンション装置Sは、図3のグラフで第四象限の領域で負の発生力Fを発揮することができる。このように流量Qpを調節することで、伸縮体Dの発生力Fを変化させることができる。
When the expansion / contraction body D is in the contraction stroke (Vp <0), if the
つまり、このサスペンション装置Sにあっては、伸縮体Dにパッシブなダンパでは発生できなかった伸縮方向と同一方向の力を発生させることができ、自ら積極的に伸縮体Dを伸縮させることができ、その発生力を調節することができる。 In other words, in this suspension device S, the expansion / contraction body D can generate a force in the same direction as the expansion / contraction direction that could not be generated by a passive damper, and the expansion / contraction body D can be actively expanded / contracted by itself. The generated force can be adjusted.
そして、ポンプ7の流量を調整することによって、線a,bを図3のグラフ中左右方向へ平行移動させることによって発生力Fを可変にすることができ、具体的には、可変減衰バルブ6が流路を最大開放した場合には、ポンプ7の吐出流量を正側へ最大とした際の特性を示す破線cからポンプ7の吐出流量を負側へ最大とした際の特性を示す破線dまでの範囲で任意に発生力Fの特性を変更させることができ、可変減衰バルブ6が流路を遮断した場合には、ポンプ7の吐出流量を正側へ最大とした際の特性を示す一点鎖線eからポンプ7の吐出流量を負側へ最大とした際の特性を示す一点鎖線fまでの範囲で任意に発生力Fの特性を変更させることができる。
Then, by adjusting the flow rate of the
たとえば、図3中で発生力Fをサスペンション装置Sに発揮させたい場合、その時のピストン速度Vpで発生力Fとなるようにポンプ7の吐出流量Qp、比例定数Cを決定し、決定された流量をポンプ7から伸側室R1或いは圧側室R2へ吐出すればよい。
For example, when it is desired to cause the suspension device S to exert the generated force F in FIG. 3, the discharge flow rate Qp and the proportionality constant C of the
このように、本発明のサスペンション装置Sでは、伸縮体Dを積極的に伸縮させてアクチュエータとして機能させてアクティブサスペンションとして機能することができるだけでなく、パッシブなダンパとして機能することができる。 Thus, in the suspension device S of the present invention, not only can the telescopic body D be actively expanded and contracted to function as an actuator to function as an active suspension, but also function as a passive damper.
伸側室R1の圧力と圧側室R2の圧力の偏差である差圧をΔPとすると、伸縮体Dが発生する発生力Fと差圧ΔPには、F=ΔP・(Ap−Ar)の関係にあり、ΔP=C・{(Ap−Ar)・Vp+Qp}と表現することができる。すなわち、差圧ΔPは、ピストン速度Vpと、ポンプ7の吐出流量Qpと、比例定数Cによって決定される。上記式をさらに書き換えると、ΔP=C・(Ap−Ar)・Vp+C・Qpとなる。上記式の右辺の第一項は、伸縮体Dがパッシブなダンパとして機能する際に発揮する減衰力Fpに対応する差圧ΔPpを意味しており、第二項は、ポンプ7を駆動して上記減衰力Fpに付加する制御力Fcに対応する差圧ΔPcを意味している。両者の合計が伸縮体Dの発生力Fに対応する差圧ΔPとなるのである。
Assuming that the differential pressure, which is the difference between the pressure in the extension side chamber R1 and the pressure in the compression side chamber R2, is ΔP, the generated force F generated by the expansion body D and the differential pressure ΔP have a relationship of F = ΔP · (Ap−Ar). Yes, it can be expressed as ΔP = C · {(Ap−Ar) · Vp + Qp}. That is, the differential pressure ΔP is determined by the piston speed Vp, the discharge flow rate Qp of the
制御力Fcと差圧ΔPc、差圧ΔPcとポンプ7の吐出流量Qp、ポンプ7の吐出流量Qpとモータ8の回転数は、それぞれ比例関係にあるので、目標とする制御力Fcに比例してモータ8の回転数を制御することで、伸縮体Dの制御力Fcを制御することができる。
Since the control force Fc and the differential pressure ΔPc, the differential pressure ΔPc and the discharge flow rate Qp of the
そこで、制御装置Cは、基本的には、伸縮体Dに発生させたい目標制御力Frefから目標回転数Nrefを求め、目標回転数Nrefに基づいてモータ8を制御するようにしている。
Therefore, the control device C basically obtains the target rotational speed Nref from the target control force Fref desired to be generated in the expansion / contraction body D, and controls the
ところで、モータ8には使用できる回転数に制限があり、ポンプ7で吐出できる流量にも限界がある。図4に示すように、目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1を超えると、すなわち、図4中線gで示した可変減衰バルブ6が流路面積を最大とした場合のポンプ7の吐出流量Qpに対する制御力Fcの流量制御力特性では、可変減衰バルブ6が流路面積を最大としたままでは所望する目標制御力Frefを発生することができない。これに対して、図4中線hで示した可変減衰バルブ6が流路を遮断とした場合のポンプ7の吐出流量Qpに対する制御力Fcの流量制御力特性hでは、目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1を超えても、可変減衰バルブ6が流路を遮断すれば所望する目標制御力Frefを発生することができる。なお、この場合、減衰バルブ9を設けているので、線hで示す流量制御力特性は、減衰バルブ9のみの特性に依存することになる。
Incidentally, the
よって、目標制御力Frefの大きさによって、可変減衰バルブ6を制御して流路面積を変更し、ポンプ7が吐出可能な流量の範囲内で目標制御力Fref通りに伸縮体Dに制御力Fcを発生させるようにすればよいことになる。
Therefore, the variable damping
以上を踏まえ、制御装置Cは、具体的には、図1および図2に示すように、伸縮体Dに発生させたい目標制御力Frefから目標回転数Nrefを求める目標回転数算出部10と、目標回転数Nrefに基づいてモータ8を制御するモータ制御部11とを備えている。
Based on the above, the control device C, specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the target rotational
より詳細には、制御装置Cは、車両のばね上部材Bとばね下部材Wの上下方向加速度、上下方向速度等といった振動情報、伸縮体Dのピストン速度や変位等の伸縮情報を検出するセンサ手段12と、センサ手段12で検出した各種情報から伸縮体Dに発生させるべき制御力である目標制御力Frefを求める目標制御力演算部13と、目標制御力演算部13が求めた目標制御力Frefから目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1以下であるか否かを判断する判断部14と、上記判断部14の判断結果に基づき可変減衰バルブ6を制御するバルブ制御部15と、上記判断部14の判断の結果、目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1未満である場合に目標制御力Frefから目標回転数Nrefを求める第一目標回転数演算部16と、上記判断部14の判断の結果、目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1を以上の場合に目標制御力Frefから目標回転数Nrefを求める第二目標回転数演算部17と、第一目標回転数演算部16或いは第二目標回転数演算部17で求めた目標回転数Nrefとモータ8から入力される実際の回転数Nの回転偏差εNを求める回転偏差演算部18と、偏差εNに基づいて比例積分微分補償を行って目標指令Irefを求める補償器19と、目標電流Irefを受けてモータ8へ目標電流Iref通りに電流Iを供給してモータ8を駆動するドライバ20とを備えて構成されている。
More specifically, the control device C detects vibration information such as vertical acceleration and vertical speed of the sprung member B and unsprung member W of the vehicle, and expansion / contraction information such as piston speed and displacement of the expansion / contraction body D. Means 12, a target control force calculator 13 for obtaining a target control force Fref that is a control force to be generated on the expansion body D from various information detected by the sensor means 12, and a target control force obtained by the target control force calculator 13 A determination unit 14 that determines whether the absolute value of the target control force Fref is equal to or less than a predetermined value Fc1 from Fref, a valve control unit 15 that controls the variable damping valve 6 based on a determination result of the determination unit 14, and the above As a result of the determination by the determination unit 14, when the absolute value of the target control force Fref is less than the predetermined value Fc1, the first target rotation number calculation unit 16 that obtains the target rotation number Nref from the target control force Fref; As a result of the determination by the determination unit 14, when the absolute value of the target control force Fref is equal to or greater than the predetermined value Fc1, a second target rotation number calculation unit 17 that obtains the target rotation number Nref from the target control force Fref, and a first target rotation Based on the deviation εN, the rotational deviation computing unit 18 for obtaining the rotational deviation εN between the target rotational speed Nref obtained by the number computing unit 16 or the second target rotational speed computing unit 17 and the actual rotational speed N inputted from the motor 8. A
したがって、この実施の形態のサスペンション装置Sにあっては、制御装置Cを構成する目標回転数算出部10は、目標制御力演算部13、判断部14、第一目標回転数演算部16および第二目標回転数演算部17とで構成されており、他方のモータ制御部11は、回転偏差演算部18、補償器19およびドライバ20とで構成されている。
Therefore, in the suspension device S of this embodiment, the target rotational
センサ手段12は、モータ8の制御に必要な情報を検出するが、たとえば、サスペンション装置Sをスカイフック制御するのであれば、ばね上部材Bの上下方向速度を検出すればよく、サスペンション装置Sで採用する制御に必要な情報を検出すればよい。センサ手段12には、制御に必要な情報の検出に適したセンサを利用すればよい。
The sensor means 12 detects information necessary for controlling the
目標制御力演算部13は、センサ手段12で検出した各種情報から伸縮体Dに発生させるべき制御力である目標制御力Frefを求めるが、たとえば、スカイフック制御を実施する場合には、センサ手段12で検出するばね上部材Bの上下方向速度にスカイフックゲインを乗じて目標制御力Frefを求める。この目標制御力演算部13は、具体的には、制御で採用する制御理論に基づいて目標制御力Frefを求めればよい。
The target control
判断部14は、目標制御力演算部13が求めた目標制御力Frefの絶対値と、所定値Fc1とを比較し、目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1以下である場合には、第一目標回転数演算部16に目標回転数Nrefを演算させ、目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1を超える場合には、第二目標回転数演算部17に目標回転数Nrefを演算させる。また、判断部14は、判断結果をバルブ制御部15へ出力する。なお、所定値Fc1は、予め可変減衰バルブ6の流路面積を最大とした場合においてポンプ7の吐出流量限界との兼ね合いで伸縮体Dが発生可能な制御力の最大値に設定される。
The
バルブ制御部15は、判断部14の判断結果が目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1以下である場合には、可変減衰バルブ6へ制御指令を出力して流路面積を最大とするように可変減衰バルブ6を制御し、反対に、判断部14の判断結果が目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1を超えている場合には、可変減衰バルブ6へ制御指令を出力して流路を遮断するように可変減衰バルブ6を制御する。バルブ制御部15は、可変減衰バルブ6が直動型のアクチュエータを利用して流路を開閉する場合には、アクチュエータの推力或いは位置をコントロールする電流指令を出力するものであればよく、ステッピングモータを利用している場合には、可変減衰バルブ6の流路面積を所望する面積とするためにステッピングモータで要する回数の信号パルスを出力すればよい。
When the determination result of the
第一目標回転数演算部16は、判断部14の判断結果が目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1未満である場合に、目標回転数Nrefを求める。この目標回転数Nrefを求めるのに際して、第一目標回転数演算部16は、可変減衰バルブ6が流路面積を最大とした状態であるとして、モータ8に要求される回転数を目標回転数Nrefとして求める。第二目標回転数演算部17は、判断部14の判断結果が目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1を以上である場合に、目標回転数Nrefを求める。この目標回転数Nrefを求めるのに際して、第二目標回転数演算部17は、可変減衰バルブ6が流路を遮断した状態であるとして、モータ8に要求される回転数を目標回転数Nrefとして求める。こうして求められた目標回転数Nrefは、回転偏差演算部18に入力される。なお、目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1である場合、可変減衰バルブ6が流路面積を最大とした状態でも、可変減衰バルブ6が流路を遮断した状態でも、目標制御力Fref通りに伸縮体Dへ発生力を出力させることができるので、第一目標回転数演算部16と第二目標回転数演算部17の何れを選択して目標回転数Nrefを求めてもよいが、第二目標回転数演算部17を選択したほうがモータ8の回転数を低くすることができるので早く目標回転数に到達できる点で有利となる。
The first target rotational
このようにサスペンション装置Sにあっては、目標制御力Frefの大きさから、伸縮体Dが目標制御力Frefを発生するうえで、可変減衰バルブ6を制御して伸縮体Dの流量制御力特性を伸縮体Dが目標制御力Fref通りの制御力Fcを発生することが可能となるように設定し、この設定において伸縮体Dが目標制御力Frefを発生するうえで要求されるモータ8の目標回転数Nrefを求めるようになっている。つまり、伸縮体Dが目標制御力Frefを発生可能となるように流量制御力特性を可変減衰バルブ6の制御によって設定し、設定された流量制御力特性線上で目標制御力Frefの発生に要する吐出流量Qpを実現するモータ8の目標回転数Nrefを求める。流量制御力特性の変更は、比例定数Cの変更であるため、設定される流量制御力特性から比例定数Cが一義的に決まるため、目標制御力Frefの大きさからモータ8の目標回転数Nrefを求めることができる。
As described above, in the suspension device S, the flow control force characteristic of the expansion / contraction body D is controlled by controlling the variable damping
なお、上記したところでは、可変減衰バルブ6は、流路を開くか閉じることで、減衰通路4を通過する流量に対して減衰バルブ9と協働して与える抵抗の大きさを変更して流量制御力特性を調整するようになっているが、可変減衰バルブ6が流量制御力特性を三段階以上に変更することができる。この場合には、可変減衰バルブ6の制御をするうえで複数の流量制御力特性から一つを選択するために目標制御力Frefに対して設定される閾値となる所定値を複数設けておき、目標制御力Frefと所定値とを比較して一つの流量制御力特性を選択して可変減衰バルブ6に選択した流量制御力特性を実現するように制御して、当該可変減衰バルブ6を通過する流体の流れに与える抵抗を調節する。また、判断部14で選択される流量制御力特性に対応して、目標回転数演算部も第一と第二だけでなく段階ごとに設けて目標回転数Nrefを求める演算部を用意しておき、選択される流量制御力特性で目標制御力Frefを伸縮体Dに発生させる上で必要なモータ8の目標回転数Nrefを求めればよい。さらに、可変減衰バルブ6が無段階に流量制御力特性を調節することができる場合には、目標制御力Frefの値に応じて伸縮体Dがその目標制御力Frefを発生可能なように可変減衰バルブ6で伸縮体Dの流量制御力特性を調節し、調節された流量制御力特性において要求されるモータ8の目標回転数Nrefを求めるようにしてもよい。したがって、上記したように可変減衰バルブ6は、流路面積を開閉可能な可変オリフィスだけでなく、開弁圧を制御するバルブであってもよい。
As described above, the variable damping
回転偏差演算部18は、判断部14の判断結果に基づいて第一目標回転数演算部16と第二目標回転数演算部17のいずれかが演算した目標回転数Nrefからモータ8から入力される実際の回転数Nを差し引きして回転偏差εNを求める。補償器19は、偏差εNに基づいて比例積分微分補償を行って目標電流Irefを求める。補償器19は、比例積分補償を行うPI補償器とされてもよいし、PD補償器等とされてもよい。このように、回転偏差演算部18および補償器19は、回転数フィードバックループを形成して、目標回転数Nrefからモータ8へ供給すべき目標電流Irefを求めるようになっている。
The rotation
補償器19が求めた目標電流Irefは、ドライバ20へ入力される。ドライバ20は、モータ8をPWM駆動するべく図示しない巻線に対して通電する。具体的には、たとえば、ドライバ20は、モータ8と電流フィードバックループを形成して、入力される目標電流Irefに応じて、モータ8の図示しない巻線へ通電する電流Iを目標電流Iref通りに制御すべくデューティ比を決定して、モータMの巻線へ通電するようになっている。ドライバ20の構成については、モータ8の制御に適するように適宜設計変更することが可能である。
The target current Iref obtained by the
このように制御装置Cは構成されており、伸縮体Dの目標制御力Frefに基づいて、可変減衰バルブ6を制御するとともに、モータ8の目標回転数Nrefを求め、目標回転数Nrefに基づいてモータ8を制御するので、伸縮体Dの制御力Fcの出力可能範囲を広範なものとすることができる。よって、本発明のサスペンション装置Sによれば、広範な制御力を伸縮体Dに発生させることができるため、車両における乗り心地を向上させることができる。
In this way, the control device C is configured, controls the variable damping
また、図4に示すように、目標制御力Frefの絶対値が所定値Fc1以下である場合、モータ8の回転数、つまり、ポンプ7の吐出流量Qpに対する制御力Fcの上昇割合を小さくすることができるため、モータ8の回転数誤差が生じてもそれに対する制御力Fcの誤差が小さくなるので、所望する制御力Fcを発生させ易くなる。
Further, as shown in FIG. 4, when the absolute value of the target control force Fref is equal to or less than the predetermined value Fc1, the rate of increase of the control force Fc with respect to the rotational speed of the
さらに、予め所定値Fc1を設けておき、目標制御力Frefと所定値Fc1とを比較することで、可変減衰バルブ6を制御し、目標回転数Nrefを求めるようにしているので、所定値Fc1と目標制御力Frefの絶対値との比較結果によって、目標回転数Nrefを求める可変減衰バルブ6によって変化する流量制御力特性を決定することができ、目標回転数Nrefの演算が容易となるとともに、マップ演算の利用も可能となる。なお、このことは、可変減衰バルブ6が流量制御力特性を三段階以上に変更でき、流量制御力特性の選択に必要な所定値を流量制御力特性に対応して設けておき、目標回転数Nrefの演算も流量制御力特性に応じて行う場合にも同様であって、上記メリットを享受することができる。
Further, a predetermined value Fc1 is set in advance, and the variable damping
なお、上記したところでは、センサ手段12と、センサ手段12で検出した各種情報から伸縮体Dに発生させるべき制御力である目標制御力Frefを求める目標制御力演算部13とを備えているが、これらを制御装置Cよりも上位の制御装置に統合して、制御装置Cに対して目標制御力Frefを上位の制御装置から入力するようにしてもよい。
In the above description, the sensor means 12 and the target control
また、上記伸縮体Dに発生させるべき制御力は、スカイフック制御則に則って得られるものに限られるものではなく、制御力を得るための制御則はあらゆるものが採用可能である。具体的には、たとえば、車両のロール抑制制御や制駆動時のピッチングやスクォートを抑制する制御に最適な制御力を演算する制御則の採用も可能であるし、適宜に選択される制御則を用いて上記制御力を得ればよい。 Further, the control force to be generated in the stretchable body D is not limited to that obtained according to the Skyhook control law, and any control law for obtaining the control force can be adopted. Specifically, for example, it is possible to employ a control law that calculates the optimal control force for vehicle roll restraint control and control that suppresses pitching and squat during braking / driving. It is sufficient to obtain the control force using the above.
また、上記した制御装置Cの各部におけるハードウェア資源としては、具体的にはたとえば、図示はしないが、センサ手段12が出力する信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、CPU(Central Prossesing Unit)、ROM(Read Only Memory)等の記憶装置、RAM(Random Access Memory)、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとを備えた周知なシステムとして構成されればよく、各信号を処理し目標制御力Frefから目標電流Irefを求める過程で必要となる各種の演算を実行する制御処理手順は、プログラムとしてROMや他の記憶装置に予め格納されており、コンピュータが制御処理手順を実行することで各部が構成される。 Further, as hardware resources in each part of the control device C described above, specifically, for example, although not illustrated, an amplifier for amplifying a signal output from the sensor means 12, and an analog signal is converted into a digital signal. A well-known system comprising a converter, a storage system such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a crystal oscillator, and a computer system comprising a bus line connecting these. The control processing procedure for executing various calculations required in the process of processing each signal and obtaining the target current Iref from the target control force Fref is stored in advance in a ROM or other storage device as a program. And computer controlled Each section is constructed by executing the management procedure.
上述のように構成されたサスペンション装置Sにあっては、パッシブなダンパとして発生力の発揮が期待される場面では、ポンプ7の駆動が必須ではなく、ポンプ7の駆動が必要なときにのみ駆動すればよいので、エネルギ消費が少なく、また、構成も簡単であるのでコストも安価となる。
In the suspension device S configured as described above, the
よって、本発明のサスペンション装置Sによれば、アクティブサスペンションとして機能できるとともに、エネルギ消費が少なく、簡単な構成でコストも安価となる。 Therefore, according to the suspension device S of the present invention, it can function as an active suspension, consumes less energy, and has a simple configuration and low cost.
また、上記したアキュムレータAは、図5に示すように、シリンダ1の外周に外筒30を設けて、シリンダ1と外筒30との間に形成するようにしてもよい。この場合、ポンプ通路5は、アキュムレータAを介して圧側室R2へ連通するようにしてもよい。
The accumulator A described above may be formed between the
なお、ロッド3がシリンダ1内に出入りする体積を補償するには、アキュムレータAの設置に代えて、たとえば、図6に示すように、シリンダ1内に摺動自在に摺動隔壁FPを挿入して、シリンダ1内に気室Gを形成し、気室Gの容積変化で上記ロッド3がシリンダ1内に出入りする体積を吸収するようにしてもよい。気室Gの形成に当たっては、図示はしないが、ブラダやベローズ等で形成することも可能である。
In order to compensate the volume of the
さらに、図7の他の実施の形態のサスペンション装置S2のように、一実施の形態のサスペンション装置S1の伸縮体Dと異なる伸縮体D2を採用することも可能である。この伸縮体D2は、ロッド33が筒状とされていて頂部が閉塞されており、このロッド33内にシリンダ31の底部から立ち上がるインナーロッド34を摺動自在に挿入してある。
Furthermore, like the suspension device S2 of the other embodiment of FIG. 7, it is also possible to employ a stretchable body D2 different from the stretchable body D of the suspension device S1 of the one embodiment. The expansion / contraction body D <b> 2 has a
また、ロッド31の図7中下端には、環状のピストン32が連結されていて、当該ピストン32がシリンダ31の内周に摺接して、シリンダ31内であってピストン32の上方側に伸側室R3が形成されている。
Further, an
さらに、ロッド33内は、インナーロッド34が挿入されることで、このインナーロッド34によって圧側室R4が形成されている。そして、伸側室R3と圧側室R4とが減衰通路35によって連通されるとともに、ポンプ通路36によっても伸側室R3と圧側室R4とが連通されている。
Further, the
減衰通路35の途中には、可変減衰バルブ37と減衰バルブ40とが設けられており、ポンプ通路36の途中にはモータ39によって駆動される双方向吐出型のポンプ38が設けられている。
A variable damping
よって、このサスペンション装置S2にあっても、サスペンション装置S1と同様に、制御装置Cによりポンプ38を駆動することでサスペンション装置S2が発生する制御力Fcを調節することができ、伸縮体D2を積極的に伸縮させてアクティブサスペンションとして機能することができるだけでなく、パッシブなダンパとして機能することができる。そして、サスペンション装置S2にあっても、パッシブなダンパとして発生力の発揮が期待される場面ではポンプ38の駆動が必須ではなく、ポンプ38の駆動が必要なときにのみ駆動すればよいので、エネルギ消費が少なく、また、構成も簡単であるのでコストも安価となる。
Therefore, even in the suspension device S2, the control force Fc generated by the suspension device S2 can be adjusted by driving the
そして、このサスペンション装置S2にあっては、伸側室R3の圧力を受けるピストン32の円環状の受圧面積Xと、圧側室R4の圧力を受けるロッド33の受圧面積Yを等しくすることができ、伸縮体D2が両ロッド型の伸縮体として機能することができ、体積補償用のアキュムレータを廃止することができる。また、この伸縮体D2では、アキュムレータが不要で、ストローク長の確保が容易なことから、サスペンション装置S2の取付長を短縮することができる。
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。
In the suspension device S2, the annular pressure receiving area X of the
This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
1,31 シリンダ
2,32 ピストン
3,33 ロッド
4,35 減衰通路
5,36 ポンプ通路
6,37 可変減衰バルブ
7,38 ポンプ
8,39 モータ
10 目標回転数算出部
11 モータ制御部
A アキュムレータ
C 制御装置
D,D1,D2 伸縮体
R1,R3 伸側室
R2,R4 圧側室
S,S1,S2 サスペンション装置
1, 31
Claims (4)
上記伸縮体内に設けた伸側室および圧側室と、
上記伸側室と上記圧側室とを並列して連通する減衰通路とポンプ通路と、
上記減衰通路の途中に設けられて通過する流体の流れに抵抗を与えるとともに上記伸縮体のポンプ流量に対する制御力の特性である流量制御力特性を変更可能な可変減衰バルブと、
上記ポンプ通路の途中に設けた双方向吐出型のポンプと、
上記ポンプを駆動するモータと、
上記可変減衰バルブと上記モータを制御する制御装置とを備えたサスペンション装置であって、
上記制御装置は、上記伸縮体の目標制御力に基づいて、上記可変減衰バルブを制御するとともに、上記モータの目標回転数を求め、上記目標回転数に基づいて上記モータを制御する
ことを特徴とするサスペンション制御装置。 A telescopic body comprising a cylinder, a piston movably inserted into the cylinder, and a rod movably inserted into the cylinder and coupled to the piston;
An extension side chamber and a compression side chamber provided in the stretchable body,
A damping passage and a pump passage communicating in parallel between the extension side chamber and the pressure side chamber;
A variable damping valve that is provided in the middle of the damping passage and provides resistance to the flow of fluid passing therethrough and can change a flow rate control force characteristic that is a characteristic of a control force for the pump flow rate of the expansion and contraction body;
A bidirectional discharge pump provided in the middle of the pump passage;
A motor for driving the pump;
A suspension device comprising the variable damping valve and a control device for controlling the motor,
The control device controls the variable damping valve based on a target control force of the telescopic body, obtains a target rotational speed of the motor, and controls the motor based on the target rotational speed. Suspension control device.
ことを特徴とする請求項1に記載のサスペンション装置。 The control device controls the variable damping valve to set the flow control force characteristic so that the telescopic body can generate a target control force. In the set flow control force characteristic, the telescopic body The suspension apparatus according to claim 1, further comprising a target rotational speed calculation unit that obtains the target rotational speed capable of generating the target control force.
上記制御装置は、
当該可変減衰バルブが開いた状態における流量制御力特性に基づいて上記目標回転数を求める第一目標回転数演算部と、
当該可変減衰バルブが閉じた状態における流量制御力特性に基づいて上記目標回転数を求める第二目標回転数演算部とを備え、
上記伸縮体の目標制御力が所定値未満である場合、上記可変減衰バルブを開くとともに、上記第一目標回転数演算部で上記目標回転数を求め、
上記伸縮体の目標制御力が上記所定値以上の場合、上記可変減衰バルブを閉じるとともに、上記第二目標回転数演算部で上記目標回転数を求める
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サスペンション装置。 A damping valve is provided in the damping passage in parallel with the variable damping valve,
The control device
A first target rotational speed calculation unit for obtaining the target rotational speed based on a flow rate control force characteristic in a state where the variable damping valve is open;
A second target rotational speed calculation unit for obtaining the target rotational speed based on a flow rate control force characteristic in a state where the variable damping valve is closed,
When the target control force of the telescopic body is less than a predetermined value, the variable damping valve is opened, and the target rotational speed is obtained by the first target rotational speed calculation unit,
4. When the target control force of the telescopic body is equal to or greater than the predetermined value, the variable damping valve is closed, and the target rotational speed is obtained by the second target rotational speed calculation unit. The suspension device according to claim 1.
Priority Applications (1)
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-
2013
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