JP2015120421A - ダンパ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が路面の突起や凹部を乗り越える際における車両の乗り心地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の減衰力特性を制御してばね下部材Ｗを制振するダンパ制御装置Ｅにおいて、ばね下部材Ｗの振動レベルｒを検知する振動レベル検知部１と、振動レベルｒに基づいてダンパＤの減衰力特性を決定する制御指令を求めて減衰力特性を制御する制御部２とを備えた。
【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。

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、目標減衰力を発揮させるための目標電流値を、減衰力とソレノイドバルブへ与える電流とダンパ速度のマップから求める方法では、車種ごとに減衰力特性が異なるため車種ごとにマップも変化してしまう。また、当該マップの範囲外の目標減衰力が入力された場合にどのように電流値を求めるかによっても、車両フィーリング（乗り心地や操縦感）が異なることなどから、車種ごとの車両フィーリング調整作業に時間が掛かっていた。

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、車両フィーリングの調整作業に掛かる時間を低減す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伸縮速度に対する減衰力の特性である減衰力特性を制御して上記ばね下部材を制振するダンパ制御装置であって、上記ばね下部材の振動レベルを検知する振動レベル検知部と、上記振動レベルに基づいて上記ダンパの減衰力特性を決定する制御指令を求めて上記減衰力特性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、車種ごとに変化してしまう、振動レベルから制御指令を得るためのマップを用いずに済むようになる。

よって、本発明のダンパ制御装置によれば、車両フィーリングの調整作業に掛かる時間を低減することができる。

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。 ダンパの減衰力特性の可変範囲を示した図である。 振動レベル検知部の構成図である。 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。 振動レベル演算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。 振動レベル検知部で検知した振動レベルの波形を示す図である。 リップル除去フィルタのカットオフ周波数と振動レベルとの関係を示す図である。

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、ばね下部材Ｗの振動の大きさである振動レベルｒを検知する振動レベル検知部１と、振動レベル検知部１が検知した振動レベルｒに基づいてダンパＤの伸縮速度に対する減衰力の特性である減衰力特性を制御する制御部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３に示すように、制御部２から供給される制御指令により与えられる電流の大きさに応じてダンパＤの減衰力特性を変更することができるようになっていて、ダンパＤの減衰力特性をソフトからハードの範囲で調節することができるようになっている。比例ソレノイドバルブ１８を備えたダンパＤでは、比例ソレノイドバルブ１８に供給される電流量毎に実車評価が行われており、減衰力特性（オリフィスや伸側減衰力と圧側減衰力の比である伸圧比などによって特徴づけられる特性）の適正化が図られている。このため、一定電流を比例ソレノイドバルブ１８におけるソレノイドへ印加するだけで、振動の収束までに要する時間は長短するが入力される振動を収束させることができ、車両における乗り心地を損なうことがないようになっている。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。最初に振動レベル検知部１について詳細に説明する。振動レベル検知部１は、図１および図４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とを備えたセンサ部２０と、当該センサ部２０が出力したダンパ速度からばね下部材Ｗの共振周波数成分を抽出してこれをオリジナル信号Ｏとして出力する帯域フィルタ２３と、オリジナル信号Ｏを利用して、オリジナル信号Ｏと振幅が同じで互いに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２４と、オリジナル信号Ｏ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ｒとする振動レベル演算部２５と、振動レベル演算部２５が求めた上記振動レベルから高周波成分を取り除くリップル除去フィルタ２６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。ダンパ速度を得るには、ストロークセンサ２１の代わりに、ばね下部材Ｗの上下方向の加速度、速度、変位といった振動情報を得るセンサを利用することも当然可能である。

帯域フィルタ２３は、ダンパ速度からばね下共振周波数帯の振動成分を抽出してこれをオリジナル信号Ｏとして出力する。帯域フィルタ２３でダンパ速度を処理すると、微分器２２が出力するダンパ速度に対して帯域フィルタ２３による濾波後のダンパ速度は立ち上がり初期の位相が遅れる。

次に、信号生成部２４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２４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２４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２４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５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６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５に示すように、周波数α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２４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。

振動レベル演算部２５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および各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の波形は、図７に示すように、オリジナル信号Ｏおよび各レベル算出信号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および各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の絶対値は、互いに位相を異にしているので、オリジナル信号Ｏおよび各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を絶対値処理しても当該処理後のオリジナル信号Ｏおよび各レベル算出信号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７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および各レベル算出信号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および各レベル算出信号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および各レベル算出信号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の最大振幅は、オリジナル信号ＯがダンパＤの伸縮速度のばね下共振周波数帯の成分であってばね下部材Ｗ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下部材Ｗの振動レベルｒ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下部材Ｗの振動レベルｒ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下部材Ｗの振動レベルを求めることができず、また、ばね下部材Ｗ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ｒ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および各レベル算出信号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および各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５のうち最大値を求めて振動レベルｒとすることで、振動レベルｒ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８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ｒとするので、振動レベルｒ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ｒとして得ることができる。

なお、図８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６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ｒ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ｒ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ｒ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ｒは、オリジナル信号Ｏがばね下部材Ｗ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ｒを検知することで、ばね下部材Ｗ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ｒは、ばね下部材Ｗ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を用いてばね下部材Ｗの振動レベルｒを得ていたが、オリジナル信号Ｏからばね下部材Ｗの振動レベルｒ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、ばね下部材Ｗの振動レベルｒを精度よく得ることができるので、振動レベル演算部２５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下部材Ｗの振動レベルｒを得るようにしてもよい。上記したところでは、ストロークセンサ２１で検出したダンパＤのストローク変位からダンパ速度を求め、ダンパ速度のばね下共振周波数帯の周波数成分を抽出することでばね下部材Ｗの振動レベルｒを検知するようにしているが、ばね下部材Ｗとばね上部材ＢとはダンパＤと懸架ばねＶＳとで接続されているために、ばね上部材Ｂの振動情報には必ずばね下部材Ｗの振動の影響が表れる。そして、ばね下部材Ｗの振動レベルｒの波形に対してばね上部材Ｂの振動レベルの波形が近似しており、ばね上部材Ｂの振動情報、つまり、ばね上部材Ｂの上下方向加速度、上下方向速度或いは上下方向の変位を検出し、これを利用して振動レベルを求めれば、ばね下部材Ｗの振動レベルｒとして代用することができる。よって、ばね下部材Ｗの上下方向加速度、上下方向速度或いは上下方向の変位といったばね下部材Ｗの振動情報を直接得ることなく、ばね下部材Ｗの振動レベルｒを得ることができる。したがって、ばね下部材Ｗの振動レベルｒを検知することにはばね上部材Ｂの振動情報から得た振動レベルをばね下部材Ｗの振動レベルｒとして代用することも含まれる。このように、ばね上部材Ｂの振動情報を得るセンサを用いることができるので、本発明の制御とともに、ばね上部材Ｂの振動情報を得る他の制御を実施する場合には、ばね下部材Ｗの振動情報を得るためのセンサが不要となり、センサ数を低減することができる。

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６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ｒ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ｒ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ｒ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ｒ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ｒ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ｒ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、ばね下部材Ｗの振動レベルｒ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下部材Ｗの振動レベルｒ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２４がオリジナル信号Ｏと振動レベルｒ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ｒ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ｒを求めると、振動レベルｒ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ｒ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２４が振動レベルｒ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ｒ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ｒとする以外に、２番目や３番目に大きな値を振動レベルｒ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ｒ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ｒとしても、振動レベルｒ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ｒ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ｒに一番近い値を採るため、最大値を振動レベルｒとして求めることが好ましい。

このようにして得られたばね下部材Ｗの振動レベルｒをリップル除去フィルタ２６で処理する。リップル除去フィルタ２６は、振動レベルｒに含まれる高周波成分を除去する目的で設けられたローパスフィルタとされており、振動レベルｒを濾波することで実際のばね下部材Ｗの振動レベルよりも位相が遅れた振動レベルｒを得る。このようにダンパ速度を帯域フィルタ２３で濾波して立ち上がり初期の位相を遅らせ、この初期位相が遅れたダンパ速度から振動レベルｒを求め、振動レベルｒをリップル除去フィルタ２６で濾波することで実際のばね下部材Ｗの振動レベルから位相が全体的に遅れた振動レベルｒを得ることができる。

つづいて、制御部２は、上記のようにして求められた振動レベルｒから駆動部１９へ与える制御指令を求める、制御指令を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１９へ出力する。駆動部１９は、たとえば、ＰＷＭ回路などを備えていて、制御部２が求めた制御指令通りに比例ソレノイドバルブ１８へ電流Ｉを供給する。

具体的には、制御部２は、図４に示すように、振動レベルｒに比例ゲインを乗じて制御指令を求めて、駆動部１９に制御指令通りの電流を比例ソレノイドバルブ１８へ出力させるべく、求めた制御指令を駆動部１９へ入力する。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１９へ出力される制御指令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１９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、その時のダンパ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、ばね下部材Ｗの振動レベルｒを求め、振動レベルｒから制御指令を生成して、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。

振動レベルｒは、振動レベル検知部１によって検知されるが、ばね下部材Ｗの実際の振動レベルに対して位相が遅れる。そのため、制御指令も実際のばね下部材Ｗの振動レベルに対して時間的に遅れが生じる。より詳細には、たとえば、車両が路面の突起を通過する状況におけるばね下部材Ｗの上下方向の速度は、図９の実線で示すようになる。図９中、横軸の時間は、車輪が突起に接触してからの時間を表しており、縦軸は、ばね下部材Ｗの速度、振動レベルの大きさを表している。図９の実線で示すように、車両が路面の突起を通過する状況におけるばね下部材Ｗの上下方向の速度は、車輪が突起に接触してから大きくなり、ばね下部材Ｗの実際の振動レベルも図９中破線で示すようにばね下部材Ｗが突起によって突き上げられた直後から大きな値を示す。これに対して、振動レベル検知部１が検知する振動レベルｒは、振動レベルｒを求める際に利用するダンパ速度が帯域フィルタ２３で濾波されることによって初期の位相が遅れることに加えて、リップル除去フィルタ２６で振動レベルを濾波することで実際のばね下部材Ｗの振動レベルから位相が全体的に遅れるため、図９中一点鎖線で示すように立ち上がりが遅くなる。このように、車両が路面の突起を通過する際、車輪が突起に接触してもばね上部材は直進しようとするため、ダンパＤが縮んでばね下部材Ｗが急激に突き上げられ、ばね下部材Ｗの実際の振動レベルは大きくなるが、ダンパＤが発生する減衰力は実際の振動レベルに遅れる振動レベルｒによって低く抑えられる。このため、ばね下部材Ｗの上下方向の速度は急激に大きくなり、その後、振動レベル検知部１で検知した振動レベルｒが大きくなるために、ダンパＤの伸長が大きな減衰力によって抑制され、ばね下部材Ｗの振動が収束に向かう。

以上から、ダンパ制御装置Ｅによって制御されたダンパＤにあっては、車両が路面の突起を通過する際における車輪が突起に接触した直後では、振動レベルｒが小さくダンパＤの急激な収縮に対してこれを抑制する減衰力は小さい。その後、ダンパＤが収縮作動から伸長作動に転じるようになると、振動レベル検知部１で検知した振動レベルｒの値が大きくなるのでダンパＤは、伸長を妨げるよう大きな減衰力を発揮してばね下部材Ｗの振動を抑制することになる。また、車輪が路面の凹部を通過する際には、車輪が凹部に突入した直後では、振動レベル検知部１で検知する振動レベルｒが小さくダンパＤの急激な伸長に対してこれを抑制する減衰力が小さくなり、その後、ダンパＤが伸長作動から収縮作動に転じるようになると、振動レベル検知部１で検知した振動レベルｒの値が大きくなってダンパＤが収縮を妨げるよう大きな減衰力を発揮してばね下部材Ｗの振動を抑制することになる。

このように、ダンパ制御装置Ｅによれば、路面の突起へ乗り上げた際のダンパＤの収縮、或いは、凹部へ侵入する際のダンパＤの伸長に対しては、減衰力を低く維持することで、ばね上部材Ｂの加速度ピーク値の増加を防止できるとともに、その後のダンパＤの伸縮方向反転後の伸長或いは収縮に対しては大きな減衰力を発揮してばね下部材Ｗのばたつきを抑えることができる。

したがって、本発明のダンパ制御装置Ｅによれば、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Ｗからばね上部材Ｂ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Ｗのばたつきを抑制して速やかにばね下部材Ｗを制振することができるので、路面の突起や凹部を乗り越える際における車両の乗り心地を向上させることができる。

また、本発明のダンパ制御装置Ｅにあっては、減衰力指令ではなく、振動レベルｒに比例ゲインを乗じて直接電流指令に相当する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ｒから制御指令を得るのに複雑な演算や、減衰力と比例ソレノイドバルブへ与える電流とダンパ速度の関係を示す電流指令演算用マップを利用したマップ演算を行わないから、容易に制御指令を求めることができる。さらに、当該電流指令演算用マップは、車両が変わればダンパＤの減衰力特性が変わるために車種ごとに用意されなくてはならず、車種が変わるたびに減衰力と減衰力特性を調整するためのバルブへ与える電流とダンパ速度の関係を調査してマップ化しなければならないが、本発明では、減衰力特性を調節する制御指令を上記した電流指令演算用マップを得ることなく決定するため、このようなマップ化の工数を削減できる。しがたって、本発明のダンパ制御装置Ｅでは、車種ごとに変化する電流指令を演算するためのマップを用いずに済むため、車両フィーリングの調整作業に時間をかける必要がなくなる。よって、本発明のダンパ制御装置Ｅによれば、車両フィーリングの調整作業に掛かる時間を低減することができる。

ところで、ダンパＤとばね上部材Ｂとの間には、マウントと称される防振ゴムを介装することが一般的であり、ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗの相対変位は、ダンパＤのストロークとマウントの変形の合計に等しくなるが、ばね下部材Ｗの共振する周波数帯は高周波であって、ばね下部材Ｗの共振によるダンパＤのストローク量は極めて小さく、対してマウントの変形が相対的に大きくなる。そして、ダンパ速度を検知するには、ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの相対変位を検出するストロークセンサや両者に取り付けた加速度センサを用いて検知する方法が一般的に取られる。ここで、ダンパＤの減衰力を制御するために、ダンパＤに出力させたい目標減衰力を求めて、この目標減衰力とダンパ速度とからダンパＤの減衰力を調節するバルブ等に与える電流量を求める制御が考えられるが、そうすると、ばね下部材Ｗの共振を抑制しようとしても、ダンパＤの実際のダンパ速度とセンサで検出するダンパ速度との乖離が大きく、ダンパＤに目標減衰力通りの減衰力を発揮させることができず、車両における乗り心地を悪化させてしまう場合があるが、本発明では振動レベルｒに基づいて、減衰力特性の大きさ、つまり、フルソフトな減衰力特性からフルハードな減衰力特性の範囲で、どの減衰力特性を用いるかだけを決めており、乖離の大きいダンパ速度を用いて電流指令を算出していないので、車両における乗り心地を悪化させることが無い。

なお、上記したところでは、振動レベルｒ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ｒとするようにしているが、ばね下部材Ｗ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してもよい。また、ばね上部材Ｂの振動情報を検出して振動レベルを求めて、これをばね下部材Ｗの振動レベルｒとして代用することができることは述べたが、ばね上部材Ｂの振動情報からばね上部材Ｂの振動情報に重畳されるばね下部材Ｗの振動情報を帯域フィルタで抽出し、振動レベルｒを求めるようにしてもよい。また、ばね下部材Ｗにセンサを取り付けてばね下部材Ｗの情報を得て振動レベルｒを求める場合、ばね下部材Ｗの振動を抽出する帯域フィルタ２３を利用しなくてもよいため、その場合には、別途、振動レベルｒを実際の振動レベルに対して位相遅れとなるような処理を行うようにすればよい。この場合、振動レベルｒをフィルタで位相を遅らせる代わりに、時間的に遅らせる処理を行うようにしてもよく、実際の振動レベルに対して検知された振動レベルｒの位相が遅れることには実際の振動レベルに対して検知された振動レベルｒが時間的に遅れることも含まれる。

また、車両の前輪側にて上記制御が行われる場合、後輪は、前輪が通過した突起や凹部を通過するので、前輪側で上記制御がおこなわれると車速から後輪が同じ突起や凹部を通過する時間を推定して、後輪が突起や凹部に差し掛かる際に、単に前輪の指令を遅らせて利用するようなフィードフォワード制御を行うようにしてもよい。

なお、上記したところでは、制御部２は、振動レベルｒに比例ゲインを乗じて制御指令を求めているが、これに限定されるものではなく、振動レベルｒから任意のマップを用いマップ演算を行って制御指令を求めてもよいし、振動レベルｒをパラメータとする数式を用いて制御指令を求めてもよい。

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を制御するようになっている。比例ソレノイドバルブ１８を備えたダンパＤにあっては、比例ソレノイドバルブ１８へ供給される電流量によらずダンパＤの伸圧の減衰力特性（オリフィスや伸側減衰力と圧側減衰力の比である伸圧比などによって特徴づけられる特性）が車両にとって適正化されているため、車両における乗り心地を損なくことなく、ばね下部材Ｗの共振を抑制することができる。つまり、ばね下部材Ｗが振動したときだけ、振動レベルｒに応じた電流を印加して共振を抑制して、車両における乗り心地の悪化も引き起こすことが無い。

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（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）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（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）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、振動レベル検知部１および制御部２の動作を実現すればよい。

また、リップル除去フィルタ２６を設けることで、振動レベルｒに含まれる高周波成分を除去するようにしているが、このリップル除去フィルタ２６におけるカットオフ周波数を振動レベルｒの値の大きさで可変にすることもできる。具体的には、図１０に示すように、振動レベルｒの値が所定の閾値Ｒよりも小さい場合には、カットオフ周波数をばね下部材Ｗの共振周波数であるばね下共振周波数以下になるようにする。振動レベルｒを一定のカットオフ周波数のリップル除去フィルタ２６で処理する場合、振動レベルｒが小さい領域において振動レベルｒが頻繁に変動すると、ばね下部材Ｗの上下方向の振動情報の信号成分に対して、センサノイズや他の振動成分の影響が相対的に大きくなり、いわゆる、Ｓ／Ｎ比が悪化するため、振動レベルｒの算出精度が低下する。そのため、実際には、ばね下部材Ｗの振動状況に応じた減衰力特性に設定することができず、ばね上部材Ｂが小さく揺れる場合がある。これに対して、上記したように、振動レベルｒの値が小さくなるとリップル除去フィルタ２６のカットオフ周波数をばね下共振周波数よりも小さくすることで、振動レベルｒが小さい領域で変動しても、リップル除去フィルタ２６で処理した振動レベルｒは変動せずに平滑化されてほぼ一定の値を採るようになる。このようにすることで、ダンパ制御装置Ｅは、振動レベルｒが小さい場合、ほぼ一定の制御指令を出力することになって、ダンパＤが出力する減衰力が安定して車両における乗り心地がより一層向上する。また、カットオフ周波数を振動レベルｒの値の大きさで可変にする際に、図１０に示すように、カットオフ周波数の下限値から上限値まで振動レベルrの応じて徐々に変化するように設定することで、制御指令（減衰力特性）の急変を抑えることができる。なお、閾値Ｒは、実車に適するように任意に設定することができるが、たとえば、ばね下部材Ｗの振動レベルｒを速度を尺度して求める場合、０．１ｍ／ｓ程度に設定するとよい。ばね上部材Ｂの振動レベルで代用する場合には、閾値Ｒを実車に適するようにその値を設定すればよい。また、上記したことは、振動レベルｒが小さい領域で変動する場合に、振動レベルｒから制御指令を求めてダンパＤの減衰力特性を制御するよりも、制御指令を変動させず任意の或る値で一定させてダンパＤの減衰力特性を制御する方が車両における乗り心地を向上できるということを示唆するものであるから、リップル除去フィルタ２６のカットオフ周波数を可変にするのではなく、振動レベルｒが閾値Ｒよりも小さくなった場合、制御指令を或る一定値にするようにしても同様の効果を得ることができる。したがって、係る状況にて、制御指令を一定値にする他、振動レベルｒを移動平均処理して変動にしにくくしてもよいし、ばね下共振周波数或いはばね下共振周波数の２倍の周波数帯のみにノッチフィルタを入れて振動レベルｒから変動成分を除去するようにしてもよい。

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 振動レベル検知部
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
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 (6)

1. 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伸縮速度に対する減衰力の特性である減衰力特性を制御して上記ばね下部材を制振するダンパ制御装置であって、
   上記ばね下部材の振動レベルを検知する振動レベル検知部と、
   上記振動レベルに基づいて上記ダンパの減衰力特性を決定する制御指令を求めて上記減衰力特性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。
2. 上記振動レベル検知部は、上記ばね上部材の上下方向加速度、上下方向速度および上下方向変位のいずれかに基づいて上記ばね下部材の振動レベルを検知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。
3. 上記制御部は、上記振動レベルに比例する制御指令を求めることを特徴とする請求項２または３に記載のダンパ制御装置。
4. 上記振動レベル検知部は、上記ばね下部材の実際の振動レベルに対して位相が遅れた振動レベルを検知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。
5. 上記振動レベル検知部は、上記振動レベルが所定の閾値より小さい場合、ばね下部材の共振周波数以上の周波数成分を取り除いて上記振動レベルを検知することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
6. 上記ダンパは、シリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画した伸側室と圧側室と、上記伸長時と上記収縮時の両方で液体の通過を許容するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰力調整通路と、上記減衰力調整通路に設けられダンパの減衰力特性を変更可能な比例ソレノイドバルブとを備え、
   上記制御部は、上記比例ソレノイドバルブへ制御指令を与えて上記減衰力特性を制御する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。

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