JP5873352B2 - ダンパ制御装置 - Google Patents

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、スカイフック制御理論に基づくスカイフック制御にあたり、ばね上速度にスカイフックゲイン(スカイフック減衰係数)を乗じて、ダンパに出力させるべき減衰力や推力を求め、ダンパにこの求めた減衰力或いは推力を発生させるよう制御するのが一般的である（特許文献１参照）。

特開平６−２４７１１７号公報

上記したような制御に当たっては、ばね上部材の振動を抑制するについても、ばね下部材の振動を抑制するについても、ばね上部材の速度或いはばね下部材の速度に依存した制御を行っている。ここで、たとえば、図２に示すように、物体ＭをばねＳで支持した系を考えると、物体Ｍが図中で上下方向に振動する場合、速度が最大となるのは物体Ｍの振動中心であり、物体Ｍが最大振幅位置にある場合、速度は０となる。したがって、単純に、速度のみを検知して振動を制御しようとする場合、振動の大きさに無関係にダンパに力を発生させることになるので、振動抑制を効果的に行うことができない場合がある。

また、通常、スカイフック制御するに当たっては、上記したように、ばね上部材の速度にスカイフック減衰係数を乗じてダンパに発生させるべき減衰力を求めるが、制御装置は、実際にダンパに上記のようにして求めた減衰力を発揮させるため、ダンパのストローク速度、つまり、ダンパ速度をモニタしており、このダンパ速度と上記減衰力とから最終的にダンパの減衰力を調整する減衰力調整バルブへ与える電流値を求めるようにしている。

ここで、ばね上部材の速度は高いものの、ダンパ速度が低い場合、求められる減衰力は高いもののダンパ速度が低いために、減衰力調整バルブにおける減衰係数を非常に高くするように設定しなくてはならない。したがって、減衰力調整バルブへ与える電流量を大きくすると減衰係数が大きくなるように設定される場合、電流値は極めて大きくなる。減衰力調整バルブの駆動部に流れる電流をフィードバックして電流量をコントロールしている場合、上述のような状況となると、電流ループが発振して車両における乗り心地を悪くする場合があって制御的に不安定となる場合がある。

そこで、本発明は、上記した問題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、車両のばね上部材、ばね下部材、或いは双方の振動を効果的に抑制できるとともに制御的な発振を防止して車両における乗り心地を向上させることが可能な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調整可能な減衰力調整部に電流或いは電圧を与えて上記ダンパの減衰力を制御するダンパ制御装置において、上記ばね上部材と上記ばね下部材の一方または両方の振動の大きさである振動レベルを検知する振動レベル検知部と、上記ダンパのストローク速度であるダンパ速度を用いずに上記振動レベルをパラメータとして上記減衰力調整部へ与える電流値或いは電圧値を求める指令値演算部とを備えたことを特徴とする。

このダンパ制御装置は、振動レベルを求めて、ダンパの減衰力を制御するので、振動速度が０となる場合に振動抑制に必要な力が不足してしまう問題が解消され、振動レベルからダンパ速度を用いることなくダンパの減衰力調整部へ与える電流量に相当する電流値を得ることができ、ダンパ速度が低いが振動レベルが大きく電流値を大きく設定しなければならない場合にあっても、電流ループの発振を防止できる。

よって、本発明のダンパ制御装置によれば、ばね上部材、ばね下部材、或いは双方の振動を効果的に抑制できるとともに制御的な発振を防止して車両における乗り心地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構成図である。 検知対象の物体の系を説明する図である。 振動レベル検知部の構成図である。 第一参照値と第二参照値の合成ベクトルを説明する図である。 一実施の形態の一変形例における振動レベル検知装置の構成図である。 第一参照値と第二参照値の軌跡および第一参照値と第三参照値の軌跡を説明する図である。 第一参照値取得部の構成図である。 指令値演算部におけるマップの一例である。 指令値演算部におけるマップの他の例である。

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Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間にそれぞれ介装される四つのダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における減衰力を制御するようになっており、ばね上部材Ｂ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、上記振動レベルｒをパラメータとして各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力調整部３へ与える電流値Ｉを求める指令値演算部２とを備えて構成され、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力調整部３へ電流値Ｉ通りの電流を与えて各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力を制御するようになっている。

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。説明を簡単にするため、振動レベル検知部１における振動レベルの検知手法を原理的に説明する。まず、振動レベル検知部１で図２に示した物体ＭをばねＳで支承する系における物体Ｍの振動レベルを検知する場合について考える。

物体Ｍの上下方向の振動レベルを検知する場合、振動レベル検知部１は、図３に示すように、物体Ｍの上下方向の速度を得る第一参照値取得部４と、当該第一参照値取得部４で得た値を第一参照値ａとして当該第一参照値ａの微分値或いは積分値に相当する第二参照値ｂを得る第二参照値取得部５と、上記第一参照値ａと上記第二参照値ｂとに基づいて振動レベルｒを求める振動レベル演算部６とで構成される。

物体Ｍは、図２に示したように、ベースＴに鉛直に取り付けたばねＳによって図中下方から弾性支持されるばねマス系を構成しており、この場合、振動レベル検知部１は、物体Ｍの全体における図２中上下方向の振動レベルを検知するようになっている。

第一参照値取得部４は、たとえば、物体Ｍに取り付けられて物体Ｍの上下方向加速度を検出するセンサ部４１と、センサ部４１で検出した上下方向加速度を積分して物体Ｍの上下方向速度を得る積分器４２とを備えて構成されている。このように、第一参照値取得部４は、第一参照値ａとして物体Ｍの上下方向の速度を得るようになっている。

次に、第二参照値取得部５は、第一参照値ａの積分値に相当する物体Ｍの上下方向の変位を得るようになっており、第一参照値ａを積分する積分器５１を備えていて、第二参照値ｂとして物体Ｍの上下方向の変位を得る。なお、第二参照値取得部５が第一参照値ａの微分値相当の値を得るように設定される場合、つまり、物体Ｍの上下方向の加速度を得るように設定される場合、第一参照値取得部４におけるセンサ部４１から当該上下方向の加速度を得て、これを第二参照値ｂとしてもよいし、微分器を備えて第一参照値ａを微分して第二参照値ｂを得るようにしてもよい。

また、この実施の形態では、検知したい物体Ｍの振動レベルのうち任意の周波数帯の振動レベルを検知することができるよう第一参照値ａと第二参照値ｂから検知したい周波数成分を抽出できるようになっている。具体的には、フィルタ７を備えていて、このフィルタ７で第一参照値ａと第二参照値ｂを濾波することで第一参照値ａと第二参照値ｂの検知したい周波数成分を得る。基本的には、物体ＭとばねＳのばねマス系の固有振動数をフィルタ７で抽出する周波数とすると、物体Ｍのスペクトル密度の高い振動を抽出することができる。なお、フィルタ７は、特に評価したい周波数帯の振動を抽出でき物体Ｍの振動に重畳されるノイズなどを除去できるので有用であるが、たとえば、物体Ｍが単一の周期で振動するような場合には、省略することも可能である。

ところで、物体Ｍの任意の周波数の振動は正弦波で表すことができる。また、物体Ｍの速度である第一参照値ａの任意の周波数成分は正弦波で表すことができる。たとえば、第一参照値ａの任意の周波数成分をｓｉｎωｔ（ωは角周波数、ｔは時間）で表す場合、これを積分すると−（１／ω）ｃｏｓωｔとなり、第一参照値ａの振幅とこの積分値の振幅とを比較すると、積分値の振幅は第一参照値ａのω分の１倍となる。

したがって、第二参照値ｂが第一参照値ａの積分値相当である場合には、フィルタ７で抽出する周波数に一致する角周波数ωを用いて、第一参照値ａの積分値相当にω倍することで、第一参照値ａと第二参照値ｂとの振幅を等しくすることができる。

また、第二参照値ｂが第一参照値ａの微分値相当である場合には、１／ω倍することで第一参照値ａと第二参照値ｂとの振幅を等しくすることができる。このように、第一参照値ａと第二参照値ｂの振幅を同じとするために、この振動レベル検知部１にあっては、補正部８を備えており、補正部８は、第二参照値ｂが第一参照値ａの積分値相当である場合には、検知対象となる振動の角周波数ωを用いて、ω倍することで第二参照値ｂを補正し、第二参照値ｂが第一参照値ａの微分値相当である場合には、１／ω倍することで第二参照値ｂを補正する。

つづいて、振動レベル演算部６は、このように処理された第一参照値ａと第二参照値ｂを図３に示すように直交座標にとった際の第一参照値ａと第二参照値ｂの合成ベクトルＵの長さを演算し、これを振動レベルｒとして求める。なお、合成ベクトルＵの長さは、（ａ^２＋ｂ^２）^１／２で演算することができるが、ルート演算を省いて（ａ^２＋ｂ^２）、つまり、合成ベクトルＵの長さの二乗の値を演算することで合成ベクトルＵの長さを判断可能な値を求めてこれを振動レベルｒとしてもよい。そうすることで、負荷の高いルート演算を回避することができ、演算時間を短縮することができる。また、直接に合成ベクトルＵの長さとは一致しないものの、合成ベクトルＵの長さをｚ乗（ｚは任意の値）した値や当該長さに任意の係数を乗じた値は、合成ベクトルＵの長さを認識可能な値であって、このような値を振動レベルとしてもよいことは勿論である。すなわち、合成ベクトルＵの長さを認識可能な値を振動レベルｒとすればよい。

ここで、ベースＴを上下動させて物体Ｍに振動を与えたり、物体Ｍに変位を与えて解放したりして物体Ｍに振動を与えると、ばねＳが伸縮してばねＳの弾性エネルギと物体Ｍの運動エネルギとが交互に変換されるため、何ら外乱がない場合には、物体Ｍの中立位置からの変位が最大となる物体Ｍの速度が０となり、物体Ｍが中立位置にあるときに物体Ｍの速度が最大となる。なお、中立位置とは、物体ＭがばねＳによって弾性支持され静止状態にあるときの位置である。

そして、第一参照値ａと第二参照値ｂとは、補正部８の補正によって、両者の振幅が等しくなり、第一参照値ａと第二参照値ｂの位相は９０度ずれているから、物体Ｍの振動が減衰せず同じ振動を繰り返す場合、第一参照値ａと第二参照値ｂの理想的な軌跡は、図４に示すように、円を描くことになり、振動レベルｒがこの円の半径に等しいことが理解できよう。なお、実際には、フィルタ７の抽出精度や物体Ｍに作用する外乱、第一参照値aや第二参照値ｂに含まれるノイズによって、両者の振幅を完全一致させることができない場合もあるが、振動レベルｒの値は、ほぼ上記した円の半径に等しくなる。

このように、振動レベルｒは、速度である第一参照値ａが０でも、変位である第二参照値ｂの絶対値は最大値をとることになり、反対に、第二参照値ｂが０でも第一参照値ａの絶対値は最大値をとり、物体Ｍの振動状況が変化しない場合には理想的には一定値をとる。つまり、振動レベルｒは、物体Ｍがどの程度の振幅で振動しているかを示す指標となる値であり、振動の大きさを表している。そして、振動レベルｒの算出に当たり、物体Ｍの一周期分の変位、速度、加速度のいずれかをサンプリングして波高を求める必要もなく、以上の手順から理解できるように、物体Ｍの変位と速度を得れば求めることができるから、タイムリーに求めることができる。すなわち、上記した振動レベル検知部１では、物体Ｍの振動の大きさをタイムリーかつリアルタイムに検知することが可能である。

なお、第一参照値ａと第二参照値ｂを物体Ｍの速度と加速度、加速度と加速度の変化率、変位と変位の積分値相当とし振動レベルｒを求めてもよく、このように設定しても第一参照値ａと第二参照値ｂの位相は互いに９０度ずれており、検知したい振動の角周波数ωで補正することで、第一参照値ａと第二参照値ｂを直交座標にとった時の軌跡は円となるから振動レベルｒを求めれば、この振動レベルｒが振動の大きさを表す指標となる。つまり、第一参照値ａを物体Ｍの検知したい振動方向に一致する方向の変位、速度、加速度のうちいずれか一つとし、第二参照値ｂを第一参照値ａの積分値相当或いは微分値相当の値とすれば振動レベルｒを求めることができる。

第一参照値ａは、センサから直接得ずとも、センサ出力を微分や積分して得るようにしてもよい。また、第二参照値ｂは、検出器から直接得ることも可能であり、第一参照値ａの微分値相当または積分値相当を第二参照値ｂとすればよいので、第二参照値ｂは、第一参照値ａを微分或いは積分して得るのではなく検出器から直接得るようにしてもよい。

また、第一参照値ａの積分値相当を第二参照値ｂとする場合、第一参照値ａの微分値相当を第三参照値ｃとし、振動レベル演算部６は、第一参照値ａと第二参照値ｂとで上記手順によって上記振動レベルに相当する値を求めてこの値を第一振動レベルｒ１とし、第二参照値ｂの代わりに第三参照値ｃを使用して第一参照値ａと第三参照値ｃとで上記手順によって上記振動レベルに相当する値を求めこの値を第二振動レベルｒ２とし、第一振動レベルｒ１と第二振動レベルｒ２とを加算して２で割ることで第一振動レベルｒ１と第二振動レベルｒ２の平均値を算出しこの平均値を振動レベルｒとすることもできる。この場合、図５に示すように、第三参照値ｃを求めるために、第三参照値取得部９を設けるようにすればよい。なお、第一参照値ａの微分値相当を第二参照値ｂとする場合、第一参照値ａの積分値相当を第三参照値ｃとすればよい。

この場合、図６に示すように、第一参照値ａを横軸にとり、第二参照値ｂと第三参照値ｃを縦軸にとる直交座標を考えると、物体Ｍの振動周波数と、フィルタ７で抽出する周波数にずれが生じている場合、第一振動レベルｒ１が第一参照値ａの最大値以上の値をとる場合、第一参照値ａと第二参照値ｂの軌跡Ｊは図６中破線で示す第一参照値ａの最大値を半径した円Ｈより大きな楕円形となり、第二振動レベルｒ２は第一参照値ａの最大値以下の値をとって、第一参照値ａと第三参照値ｃの軌跡Ｋは円Ｈよりも小さな楕円となる。つまり、物体Ｍの振動周波数と検知したい振動周波数が一致しない場合、補正部８で補正する際に使用する角周波数ωと実際の角周波数ω’がずれているから、第一参照値ａの積分値相当の第二参照値ｂを補正した際に第二参照値ｂの最大値は、第一参照値ａの最大値のω／ω’倍となり、第一参照値ａの微分値相当である第三参照値ｃの最大値は補正によって第一参照値ａの最大値のω’／ω倍となる。このように、第一振動レベルｒ１が第一参照値ａより大きな値をとる場合、その分、第二振動レベルｒ２は第一参照値ａよりも小さな値をとるから、これらを平均して振動レベルｒを求めると、振動レベルｒの変動が緩和されるため、物体Ｍの振動周波数と検知したい振動周波数とが一致しなくとも、安定した振動レベルｒを求めることができ、振動レベルｒの検知結果が良好なものとなる。また、このように振動レベルｒの変動の緩和を行っても、振動レベルｒにうねりが生じる場合には、振動レベルｒに物体Ｍの振動周波数の２倍の周波数成分のノイズが重畳することが分かっているため、この重畳されるノイズを取り除くフィルタを設けて振動レベルｒを濾波するようにしてもよい。また、この場合、第一参照値ａに対して積分値相当と微分値相当を第二参照値ｂと第三参照値ｃとして振動レベルｒを求めたが、たとえば、変位を第一参照値ａとし、速度を第二参照値ｂとして振動レベルｒを求めることに加えて、加速度を第一参照値ａとして加速度の変化率を第二参照値ｂとして別途振動レベルｒを求め、変位と速度から得た振動レベルｒと、加速度と加速度の変化率から得た振動レベルｒの平均値を最終的な振動レベルとして求めるといったように、異なる第一参照値と第二参照値とで得た複数の振動レベルから最終的な振動レベルを得ることも可能である。

つづいて、振動レベル検知部１を車両に適用して、具体的に、車両におけるばね上部材Ｂの振動レベルを検知する形態について説明する。図１に示すように、この例では、車両が四つの車輪を備えていて、車両におけるばね上部材Ｂは、四つの懸架ばねＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と四つのばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４によって支持されている。また、説明の都合上、ばね上部材Ｂのそれぞれ懸架ばねＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に支持される四つの部位を部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とする。なお、ばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４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。

懸架ばねＳ１は、ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗ１との間に介装され、他の懸架ばねＳ２，Ｓ３，Ｓ４もそれぞれ同様にばね上部材Ｂとばね下部材Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間に並列に介装されている。また、この懸架ばねＳ１、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の各々に減衰力を発揮するダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が並列されていて、これらダンパＤ１、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４との間に介装されている。

以下、各部材について詳細に説明すると、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、詳しくは図示しないが、たとえば、シリンダＣと、シリンダＣ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダＣ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるピストンロッドＲと、シリンダＣ内にピストンで区画した二つの圧力室と、圧力室同士を連通する通路と、通路を通過する流体の流れに抵抗を与える減衰力調整部３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、この各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４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減衰バルブ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、ばね上部材とばね下部材の相対移動を抑制するようになっている。

なお、流体には、作動油のほか、水、水溶液、気体を利用することができる。流体が液体であって、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が片ロッド型ダンパである場合、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、シリンダＣ内にピストンロッドＲ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。

また、ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４がリザーバを備えて伸長しても収縮してもシリンダ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、シリンダからリザーバへ通じる通路の途中に減衰力調整部３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。

減衰力調整部３は、たとえば、上記ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の図示しない通路の流路面積を可変にする減衰弁と、当該弁体を駆動して上記通路の流路面積を調節することができるソレノイドやアクチュエータとで構成されていて、当該ソレノイドやアクチュエータへ与える電流量を増減させることで上記通路の流路面積を調整でき、通路を流れる流体に与える抵抗を変化させてダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生する減衰力を調整可能となっており、この場合、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のピストン速度が変わらなければ減衰力調整部３へ与える電流量を大きくすると減衰力も大きくなるようになっている。つまり、減衰力調整部３は減衰係数を調整してダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が発生する減衰力を調整する。減衰力調整部３は、図が複雑となるため、図１に示したところでは、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４外へ記載されているが、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に内蔵されている。

なお、減衰力調整部３の上記した構成は、一例であって、たとえば、ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が電気粘性流体や磁気粘性流体を圧力室内に充填している場合、上記通路に減衰弁の代わりに電界或いは磁界を作用させることができる装置を組み込み、これを減衰力調整部３とし、ダンパ制御装置Ｅから与えられる電流によって電界或いは磁界の大きさを調整して、通路を流れる流体に与える抵抗を変化させることでダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の発生減衰力を可変にしてもよい。また、ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が電気粘性流体を利用する場合、通路に与える電界の大きさによって減衰係数を調節するので、減衰力調整部３に与える電圧を増減することで制御することになるため、指令値演算部２は減衰力調整部３へ与える電圧値を求めるようにすればよい。

さらに、ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、上記以外にも、電磁力でばね上部材とばね下部材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Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が電磁ダンパである場合には、減衰力調整部３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。

対して、振動レベル検知部１は、図７に示すように、ばね上部材Ｂの上下方向の速度であるバウンス速度Ｖｂ、ローリング方向の速度であるロール速度Ｖｒおよびピッチング方向の速度であるピッチング速度Ｖｐを得る第一参照値取得部４と、当該第一参照値取得部４で得た値を第一参照値として当該第一参照値の微分値に相当する第二参照値を得る第二参照値取得部５と、第一参照値と第二参照値からばね上部材の共振周波数成分を抽出するフィルタ７と、補正部８と、振動レベルを求める振動レベル演算部６とを備えている。

まず、第一参照値取得部４は、図７に示すように、センサ部としての加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３と、ロール速度演算部４３と、ピッチング速度演算部４４と、バウンス速度演算部４５とを備えている。加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、ばね上部材Ｂの上下方向の加速度を検出するものであって、図示しない車体の同一水平面上の同一直線上にない任意の３箇所に設置されている。

そして、この加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、検出した車体の上下方向の加速度α_１，α_２，α_３に応じた電圧信号をロール速度演算部４３、ピッチング速度演算部２２およびバウンス速度演算部４５に出力し、ロール速度演算部４３、ピッチング速度演算部４４およびバウンス速度演算部４５は、上記加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の信号を処理して、車体ばね上部材Ｂのバウンス速度Ｖｂ、ロール速度Ｖｒおよびピッチング速度Ｖｐを演算できるようになっている。なお、加速度α_１，α_２，α_３の符号の取り方は、上向きを正としてある。

具体的には、ロール速度演算部４３は、加速度α_１，α_２，α_３からばね上部材Ｂのローリング方向の加速度α_ｒ、つまり、角加速度を得て、これを積分してロール速度Ｖｒを求め、これをローリング方向の振動レベルｒｒを得るための第一参照値ａｒとする。ロール速度Ｖｒは、車体であるばね上部材Ｂの重心におけるローリング方向の角速度である。

ピッチング速度演算部４４は、加速度α_１，α_２，α_３からばね上部材Ｂのピッチング方向の加速度α_ｐ、つまり、角加速度を得て、これを積分してピッチング速度Ｖｐを求め、これをピッチング方向の振動レベルｒｐを得るための第一参照値ａｐとする。ピッチング速度Ｖｐは、車体であるばね上部材Ｂの重心におけるピッチング方向の角速度である。

バウンス速度演算部４５は、加速度α_１，α_２，α_３からばね上部材Ｂのバウンス方向の加速度α_ｂを得て、これを積分してバウンス速度Ｖｂを求め、これをバウンス方向の振動レベルｒｂを得るための第一参照値ａｂとする。バウンス速度Ｖｂは、車体であるばね上部材Ｂの重心における上下方向の速度である。

ロール加速度α_ｒ、ピッチング方向の加速度α_ｐおよびバウンス加速度α_ｂは、具体的には、加速度α_１，α_２，α_３と各加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の設置位置、車体の重心位置から求めることができる。

すなわち、車体であるばね上部材Ｂを剛体と見なして、ばね上部材Ｂの同一水平面上の同一直線上にない任意の３箇所の上下方向の加速度α_１，α_２，α_３を得れば、各ばね上部材Ｂの任意の位置におけるロール速度Ｖｒ、ピッチング速度Ｖｐおよびバウンス速度Ｖｂは一義的に決まるのであり、変位および加速度についても同様に求めることができる。また、このように、物体の振動が回転方向の振動レベルを求める場合には、第一参照値を物体の回転方向の変位である回転角、回転方向の速度である角速度、回転方向の加速度である角加速度としてもよい。そして、車両における車体のローリング方向、ピッチング方向およびバウンス方向の振動を抑制する制御をする場合、一般的には、車体の重心位置における各方向の振動を評価して、制御することが多いので、この例においても車体の重心位置におけるローリング方向の振動レベルｒｒ、ピッチング方向の振動レベルｒｐ、およびバウンス方向の振動レベルｒｂを求めるようにしている。

第二参照値取得部３は、ロール速度Ｖｒである第一参照値ａｒを微分することで、ばね上部材Ｂのローリング方向の加速度に相当する第二参照値ｂｒを求め、ピッチング速度Ｖｐである第一参照値ａｐを微分することで、ばね上部材Ｂのピッチング方向の加速度に相当する第二参照値ｂｐを求め、さらに、バウンス速度Ｖｂを微分することでバウンス方向の加速度に相当する第二参照値ｂｂを求める。なお、この場合、各第二参照値ｂｒ，ｂｐ，ｂｂは、第一参照値ａｒ，ａｐ，ａｂの微分値相当であって、ロール速度Ｖｒ、ピッチング速度Ｖｐ、バウンス速度Ｖｂを求める際に第二参照値ｂｒ，ｂｐ，ｂｂに相当する値を算出しているので、これを第二参照値ｂとしてもよい。フィルタ７は、ローリング方向の第一参照値ａｒ、ローリング方向の第二参照値ｂｒ、ピッチング方向の第一参照値ａｐ、ピッチング方向の第二参照値ｂｐ、さらには、バウンス方向の第一参照値ａｂ、バウンス方向の第二参照値ｂｂをフィルタ処理して、ばね上部材Ｂの共振周波数の成分を抽出する。

また、ローリングの第二参照値ｂｒ、ピッチング方向の第二参照値ｂｐおよびバウンス方向の第二参照値ｂｂは、補正部８にてばね上部材Ｂの共振周波数に一致する角周波数ωを用いて補正される。

振動レベル演算部４は、ローリング方向の第一参照値ａｒと補正後のローリング方向の第二参照値ｂｒとから上記した物体Ｍの振動レベルｒを求めた演算方法を用いることで、ばね上部材Ｂにおけるローリング方向の振動レベルｒｒを求める。

また、振動レベル演算部６は、同様にして、ピッチング方向の第一参照値ａｐと補正後のピッチング方向の第二参照値ｂｐとから上記した演算方法を用いることで、ばね上部材Ｂにおけるピッチング方向の振動レベルｒｐを求める。

さらに、振動レベル演算部６は、同様にして、バウンス方向の第一参照値ａｂと補正後のバウンス方向の第二参照値ｂｂとから上記した演算方法を用いることで、ばね上部材Ｂにおけるバウンス方向の振動レベルｒｂを求める。

最後に、ローリング方向の振動レベルｒｒとピッチング方向の振動レベルｒｐとバウンス方向の振動レベルｒｂを加算して、ばね上部材Ｂの振動レベルｒを求める。ローリング方向の振動レベルｒｒとピッチング方向の振動レベルｒｐについては、ばね上部材Ｂの重心位置とにおける回転方向の振動レベルであり、この場合、ばね上部材Ｂの全体の振動レベルを求めるため、ローリング方向の振動レベルｒｒについては、ばね上部材Ｂの重心位置と各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の横方向距離の平均値を乗じて部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４でのロール振動レベル平均値を算出し、ピッチング方向の振動レベルｒｐについては、ばね上部材Ｂの重心位置と各Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の前後方向距離の平均値を乗じて部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４でのピッチング振動レベル平均値を算出したうえで、これら平均値をバウンス方向の振動レベルｒｂに加算することで振動レベルｒを求めることになる。なお、ここで横方向距離の平均値は、前輪トレッド幅の半分の値と後輪トレッド幅の半分の値を平均した値であるが、これらが大きく異なっていない場合は、いずれか一方の値を採用してもよい。また、前後方向距離の平均値は、前輪位置と重心位置の前後方向距離と、後輪位置と重心位置の前後方向距離を平均した値であるが、こちらに関してもこれらの値が大きく異なっていない場合には、いずれか一方の値を採用してもよい。また、各輪の各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力を独立に制御するような場合、各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の位置での振動レベルを算出する必要がある。このような場合、各加速度センサＧ１，Ｇ２，Ｇ３の設置位置と各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の位置関係により座標変換することで、各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の上下方向加速度を算出することができるから、単に、各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の上下方向振動の振動レベルを求めるようにすればよい。

指令値演算部２は、この例では減衰力調整部３が供給される電流量によってダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰係数を調整するので、上記のようにして求められた振動レベルｒから減衰力調整部３へ与える電流値Ｉを求め、当該減衰力調整部３へ電流を出力する。具体的には、指令値演算部２は、図８に示すように、振動レベルｒをパラメータとして変化する電流値Ｉのマップを保有しており、このマップを利用したマップ演算を行って電流値Ｉを求め、この電流値Ｉ通りの電流を減衰力調整部３へ出力する。なお、マップ演算以外の演算を行って電流値Ｉを求めてもよく、また、減衰力調整部３が電圧の増減によって減衰係数を調整する場合には、指令値演算部２は電圧値を求めればよい。

各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における減衰力調整部３は、電流値Ｉ通りの電流量の供給を受けて各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における減衰係数を調整する。そして、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、その時のダンパ速度に応じて減衰力を発揮することになり、ダンパ制御装置Ｅによって各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力が制御される。振動レベル検知部１は、振動レベルｒをタイムリーかつリアルタイムに検知することができるので、物体の振動に対する振動レベルｒの検知が時間的に遅れが少ないから、車両振動抑制制御への使用に十分に耐えうる。

なお、この場合、指令値演算部２が各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力調整部３へ供給する電流量は等しいものとして説明しているが、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力を各部位Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に適したものとするため各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４毎に異なったマップを使用して電流値Ｉを算出するようにしてもよい。

また、この実施の形態の場合、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における減衰力調整部３は、与えられる電流量が大きければ大きいほど、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰特性における減衰係数を大きくするように設定されているので、図８に示すマップは、振動レベルｒが大きくなると電流値Ｉを振動レベルｒの値に応じて比例的に大きくするようになっているが、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における減衰力調整部３の設定に応じて振動レベルｒに対して電流値Ｉが非線形に変化するものであってもよい。なお、マップ上で振動レベルｒがある値を超えて大きくなると、電流値Ｉが一定値をとるようになっているが、これは電流値Ｉの供給上限であり、別途、リミッタを設けて電流値Ｉをクランプする場合にはマップ上で電流値Ｉの上限を考慮しなくともよい。

また、減衰力調整部３がフェールセーフのために、電流の供給が０である場合にある程度の減衰力を発揮させるべく、たとえば、実際に与えられる電流量と減衰係数との関係が、図９のように、供給電流量０である場合に減衰係数が最小値でない値をとり、供給電流量がｉ１をとるときに減衰係数が最小値となり、供給電流量がｉ１を超えるとこの電流量がｉ１を超えた量に比例して減衰係数が大きくなるような設定となっている場合には振動レベルｒが０の時に電流値Ｉがｉ１をとり、振動レベルｒの増加によって電流値Ｉがｉ１から増加するような切片を持つマップとされてもよい。また、減衰力調整部３が電流量が大きくなると減衰係数を減少させる場合には、振動レベルｒの増加に伴って電流値Ｉが減少するようなマップとすることも可能である。つまり、マップは、減衰力調整部３の設定に応じて任意に設定することができる。

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、センサ部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および指令値演算部２の動作を実現すればよい。

上記したところから理解できるように、本発明のダンパ制御装置Ｅは、振動の大きさである振動レベルｒを求めて、振動レベルｒを用いて各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力を制御するので、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ｒを用い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ｒ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、本発明のダンパ制御装置Ｅは、振動レベルｒを求めて、この振動レベルｒから各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のダンパ速度を用いることなく各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力調整部３へ与える電流量に相当する電流値Ｉを得ているので、ダンパ速度が低いが振動レベルが大きく電流値を大きく設定しなければならない場合にあっても、電流ループの発振を防止でき、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、この本発明の制御は、たとえば、スカイフック制御と併用するようにして、上記したように制御上の発振するモードが生じた場合に本制御を実施するようなことも可能である。

また、車両におけるばね上部材Ｂにおける振動レベルｒを求めるに際して、ばね上部材Ｂのローリング方向の第一参照値ａｒと、ピッチング方向の第一参照値ａｐとバウンス方向の第一参照値ａｂに分けて求めるようにしているので、車体であるばね上部材Ｂのローリング方向の振動を抑制する制御には、ローリング方向の振動レベルｒｒを用い、ばね上部材Ｂのピッチング方向の振動を抑制する制御には、ピッチング方向の振動レベルｒｐを用い、ばね上部材Ｂのバウンス方向の振動を抑制する制御には、バウンス方向の振動レベルｒｂを用いるといったことが可能となり、ばね上部材Ｂの振動モード（ローリング、ピッチングおよびバウンス）毎に電流値Ｉを求めるようにして、三つの電流値Ｉのうち最も減衰力を大きくする電流値Ｉを採用するなどして減衰力調整部３へ電流を供給することもできる。なお、振動レベルｒｒ，ｒｐ，ｒｂ，ｒの全てを検知してもよいし、これらの中から検知したい振動レベルに限り検知するようにしてもよい。

さらに、車両が旋回中であったり、坂道やバンクした道路を走行したりする場合、ばね上部材Ｂの変位には遠心力や重力の影響でドリフト成分が重畳されるため、上記したように、第一参照値と第二参照値にばね上部材Ｂの速度と加速度を選ぶことでドリフト成分の影響を軽減することができ、精度よくばね上部材Ｂの振動レベルｒｒ，ｒｐ，ｒｂ，ｒを検知することができる。なお、このようなドリフト成分の影響を軽減するには、第一参照値と第二参照値にばね上部材Ｂの加速度と加速度変化率を選ぶようにしてもよい。

また、ばね上部材Ｂの振動レベルｒを得る場合にあっても、ローリング方向、ピッチング方向およびバウンス方向の第三参照値を取得し、まず、ローリング、ピッチングおよびバウンスにおいて第一振動レベルと第二振動レベルを演算してから最終的な振動レベルを求めるようにしてもよいことは当然であり、その際に、第一参照値、第二参照値および第三参照値に変位以外を選択することで上記したようにドリフト成分の影響を軽減でき、精度良く振動レベルを求めることができる。

なお、ばね上部材Ｂのそれぞれの部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の上下方向の振動レベルｒを直接検知することも可能である。つまり、これらの部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の上下方向の変位、速度、加速度のいずれかを第一参照値ａとして取得し、上記手順で振動レベルを求めることも可能である。このようにして求めた各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４における振動レベルｒは、各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４における振動の大きさを示しており、これによって各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の振動の大きさを検知することができ、各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の振動レベルｒから四つの電流値Ｉを求め、これら電流値Ｉに等しい電流量の電流を対応する各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力調整部３へ与えるようにしてもよい。

また、ばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動レベルｒを検知するには、たとえば、図１に示すように、ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にストロークセンサＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を設けて、ストロークセンサＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で検出したシリンダＣとピストンロッドＲとの相対変位や、これを微分して得られる相対速度、さらには、相対速度を微分して得られる相対加速度を第一参照値ａとし、この第一参照値ａに含まれるばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の共振周波数に一致する成分をフィルタ７で抽出することで、ばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の上下方向の変位、速度、加速度のいずれかを得ることができる。また、ばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４にセンサを取り付けて、直接にばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の上下方向加速度を検出し、この上下加速度を用いて第一参照値を求めるようにしてもよい。

ばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動レベルｒを検知するに際して、第三参照値を取得し、まず、第一振動レベルと第二振動レベルを演算してから最終的な振動レベルを求めるようにしてもよいことは当然である。

そして、ダンパ制御装置Ｅでばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動を抑制したい場合には、ばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動レベルｒから各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力調整部３へ与える電流量である電流値Ｉを求めて、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の減衰力を制御してばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動を抑制することも可能である。このばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動を抑制する制御は、ばね上部材Ｂの振動を抑制する制御と併用することも可能であるし、他の制御、たとえば、スカイフック制御等と併用することも当然に可能である。ばね上部材Ｂとばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動を抑制する場合、たとえば、ばね上部材Ｂの振動レベルｒからこのばね上部材Ｂの振動を抑制するための電流値Ｉを求め、ばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動レベルｒからこのばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動を抑制するための電流値Ｉを求め、各ダンパＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４へ与えるべき電流量をばね上部材側の電流値Ｉとばね下側部材側の電流値Ｉのうち減衰力を大きくする方を採用して各減衰力調整部３へ電流を供給するようにすればよい。また、ばね上部材Ｂの振動レベルｒをばね上部材Ｂの全モードの振動レベルｒｒ，ｒｐ，ｒｂから求めるのではなく、ばね上部材Ｂの各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の上下方向の振動のみに着目して各部位Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の振動レベルｒを個別に求めて電流値Ｉを求め、このようにして求めた電流値Ｉとばね下部材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の振動レベルｒから求めた電流値Ｉと比較して減衰力が大きくなる方の電流値Ｉを採用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 指令値演算部
３ 減衰力調整部
４ 第一参照値取得部
５ 第二参照値取得部
６ 振動レベル演算部
７ フィルタ
８ 補正部
９ 第三参照値取得部
Ｂ ばね上部材
Ｅ ダンパ制御装置
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ ダンパ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ ばね下部材

Claims (11)

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減衰力を調整可能な減衰力調整部に電流或いは電圧を与えて上記ダンパの減衰力を制御するダンパ制御装置において、
   上記ばね上部材と上記ばね下部材の一方または両方の振動の大きさである振動レベルを検知する振動レベル検知部と、
   上記ダンパのストローク速度であるダンパ速度を用いずに上記振動レベルをパラメータとして上記減衰力調整部へ与える電流値或いは電圧値を求める指令値演算部と
   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、
   少なくとも上記ばね上部材或いはばね下部材の変位、速度、加速度のいずれか一つを得る第一参照値取得部と、
   上記第一参照値取得部で得た値を第一参照値として当該第一参照値の微分値或いは積分値に相当する第二参照値を得る第二参照値取得部と、
   上記第一参照値と上記第二参照値とに基づいて上記振動レベルを求める振動レベル演算部と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のダンパ制御装置。
3. 上記振動レベル演算部は、
   上記第一参照値と上記第二参照値とを直交座標に取った際の上記第一参照値と第二参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から上記振動レベルを求める
   ことを特徴とする請求項２に記載のダンパ制御装置。
4. 上記第一参照値取得部は、
   上記第一参照値をばね上部材の回転中心のおける回転角、角速度、角加速度から求める
   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。
5. 上記第一参照値と上記第二参照値から検知したい周波数の振動を抽出する処理を行うフィルタを備え、
   上記振動レベル演算部は、上記フィルタによる抽出処理後の上記第一参照値と上記第二参照値に基づいて上記振動レベルを求める
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
6. 上記第二参照値取得部は、
   上記第一参照値を微分或いは積分して上記第二参照値を得る
   ことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
7. 上記第二参照値を検知したい振動の角周波数値を用いて補正する補正部
   を備えたことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
8. 上記第一参照値の微分或いは積分の他方に相当する値を第三参照値として求める第三参照値取得部を備え、
   上記第二参照値取得部は、
   上記第二参照値を上記第一参照値の微分或いは積分の一方に相当する値として求め、
   上記振動レベル演算部は、
   上記第一参照値と上記第二参照値とから第一振動レベルを求め、
   上記第一参照値と上記第三参照値とに基づいて第二振動レベルを求め、
   さらに、上記第一振動レベルと上記第二振動レベルとに基づいて上記振動レベルを求める
   ことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
9. 上記振動レベル演算部は、
   上記ばね上部材の上記振動レベルを求める場合、上記第一参照値を上記ばね上部材の変位以外とし、上記第二参照値を変位以外に相当する値として上記振動レベルを求める
   ことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
10. 上記振動レベル演算部は、
    上記ばね上部材の上記振動レベルを求める場合、上記第一参照値を上記ばね上部材の変位以外とし、上記第二参照値および上記第三参照値を変位以外に相当する値として上記振動レベルを求める
    ことを特徴とする請求項８に記載のダンパ制御装置。
11. 上記振動レベル演算部は、
    上記ばね上部材のローリング方向の振動レベルとピッチング方向の振動レベルとバウンス方向の振動レベルを個々に求め、
    これらを加算して上記ばね上部材の上記振動レベルを求める
    ことを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。

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