JP6128641B2 - 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、ダンパの伸縮変位と伸縮速度に着目し、ダンパが減速しているのか増速しているかを判断して、減速時には制御ゲインを大きくしてダンパに高減衰力を発揮させてばね下部材のばたつきを抑え、増速時には制御ゲインを小さくしてダンパに低減衰力を発揮させてばね下部材の路面追従性を向上させることで、車両における乗り心地を向上させるものがある（特許文献１参照）。

また、これとは別のダンパ制御装置にあっては、たとえば、ダンパの伸縮加速度の周波数と振幅に着目して路面状況を判断し、路面状況に適した減衰力マップを選択し、選択した減衰力マップに則ってダンパの減衰力を制御し、車両における乗り心地を向上させるようになっている（特許文献２参照）。

特開２００７−２１０５９０号公報 特開２００２−１４４８３７号公報

上記したようなダンパ制御装置にあっては、制御手法は異なるものの、ばね下部材の振動状況に適した制御を行って車両における乗り心地を向上させる点で共通する。

しかしながら、特許文献１、２の技術にあっては、ばね上部材の振動状況とは無関係に、ばね下部材の振動を抑制するようになっているので、ばね下部材の振動を抑制しても必ずしもばね上部材における振動を低減することができない場合があり、更なる車両における乗り心地の向上が望まれる。

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、ばね上部材の制振とばね下部材の制振を両立させて車両における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。

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予め用意される減衰特性に基づいて制御して上記ばね下部材を制振するダンパ制御装置において、上記ばね上部材の振動情報に基づいて上記ダンパの減衰力目標値を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。

上記ダンパ制御装置では、ばね上部材の振動を抑制できる減衰力をダンパが発揮できる場合には、減衰力目標値を大きくするように補正し、反対にばね上部材の振動を抑制できる減衰力をダンパが発揮できない場合には、減衰力目標値を小さくするように補正する。

つまり、このダンパ制御装置にあっては、ダンパがばね上部材の振動を抑制する方向に減衰力を発揮することができる場合には、ダンパの減衰力を大きくするように誘導し、ダンパがばね上部材の振動を助長する方向に減衰力を発揮する場合には、ダンパの減衰力を小さくするように誘導するので、ばね下部材の制振ばね上部材の振動を抑制することができる。

よって、本発明のダンパ制御装置では、ばね下部材の制振を目的としてダンパの減衰力を制御する場合にあっても、ダンパの発生する減衰力をばね上部材の振動状況に応じて、ばね上部材の振動の抑制に適するように減衰力目標値を補正することができるので、ばね上部材の制振とばね下部材の制振を両立させて車両における乗り心地を向上させることができるのである。

一実施の形態におけるダンパ制御装置の構成図である。 ダンパの概略縦断面図である。 振動レベル検知対象の物体の系を説明する図である。 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。 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。 一実施の形態におけるダンパの減衰特性を示す図である。 ゲインマップの一例である。 補正手段の一変形例を示す図である。 補正手段の他の変形例を示す図である。

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における減衰力を予め用意される減衰特性に基づいて制御して上記ばね下部材Ｗの制振するようになっており、ばね上部材Ｂの振動情報に基づいてダンパＤの減衰力目標値Ｆを補正する補正手段Ａ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同士を連通する通路１７と、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減衰力調整部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、ばね上部材とばね下部材の相対移動を抑制するようになっている。

この例では、流体は、磁気粘性流体とされて、圧力室１５，１６内に充填されており、減衰力調整部１８は、上記通路１７に磁界を作用させることができるようになっていて、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ことができるようになっている。このように、この例では、ダンパ制御装置Ｅは、減衰力調整部１８に与える電流を増減することでダンパＤの減衰力を制御することになる。

なお、流体を電気粘性流体とする場合には、減衰力調整部１８は、通路１７に電界を作用させることができるものであればよく、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、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。

さらに、流体は、上記した磁気粘性流体や電気粘性流体の他、作動油、水、水溶液、気体を利用することができる。その場合には、減衰力調整部１８は、たとえば、上記ダンパＤ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等の制御応答性の高いアクチュエータとで構成されればよく、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上記通路１７の流路面積を調整して、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。

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１８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Ｄが電磁ダンパである場合には、減衰力調整部１８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。

ダンパ制御装置Ｅは、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２０と、ストロークセンサ２０で検知したダンパＤのストローク変位からストローク速度Ｖｄを求めるストローク速度演算部２１と、ストロークセンサ２０で検知したダンパＤのストローク変位からばね下部材Ｗの振動の大きさである振動レベルｒを求める振動レベル検知部２２と、予め用意された減衰特性とダンパＤのストローク速度Ｖｄとから減衰力目標値Ｆを求める減衰力目標値演算部２３と、ばね上部材Ｂの振動情報とダンパＤの伸縮情報とから減衰力目標値Ｆを補正する補正ゲインＧを求め、当該補正ゲインＧを減衰力目標値Ｆに乗じて最終的な減衰力目標値Ｆ^＊を求める補正手段Ａと、補正手段Ａで求めた減衰力目標値Ｆ^＊に基づいて減衰力調整部１８へ与える電流値Ｉを求める制御指令値演算部２４と、制御指令値演算部２４で求めた電流値Ｉ通りの電流量を減衰力調整部１８へ供給する駆動部２５とを備えて構成されている。

ストローク速度演算部２１は、図１に示すように、ストロークセンサ２０で検出したダンパＤのストローク変位を微分してダンパＤのストローク速度Ｖｄを演算するようになっている。

ストローク速度Ｖｄは、振動レベル検知部２２に入力され、当該振動レベル検知部２２は、ストローク速度Ｖｄからばね下部材Ｗの振動の大きさを示す振動レベルｒを求める。

振動レベル検知部２２について詳細に説明する。まず、説明を簡単にするため、振動レベル検知部２２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、図３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は、図３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、物体Ｍの全体における図３中上下方向の振動レベルを検知するには、物体Ｍの上下方向の速度を得て、得られた値を第一参照値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。そして、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。

第一参照値ａを物体Ｍの上下方向の速度とする場合、たとえば、物体Ｍに取り付けられた加速度センサで物体Ｍの上下方向加速度を検出し、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ようにすればよい。

次に、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第二参照値ｂとする場合、第一参照値ａを積分することによって第二参照値ｂとして物体Ｍの上下方向の変位を得ればよい。なお、第二参照値ｂを第一参照値ａの微分値相当の値とする場合、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、上記加速度センサ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、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する。具体的には、帯域フィルタ等を用いて第一参照値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ことができる。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帯域フィルタ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、帯域フィルタは、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との振幅を等しく調整することができる。

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との振幅を等しく調整することができる。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、この振動レベルを得るに当たって、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、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を調整し、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を調整するようにする。

つづいて、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４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、上記手順の補正によって、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、上記したように振動レベルを検知するようにすれば、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で調整することで、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、センサ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別途センサを設けて当該センサ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、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。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５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。物体Ｍの振動レベルのうち検出した周波数帯の振動レベルを求めるため、上記したように第一参照値ａ、第二参照値ｂおよび第三参照値ｃを帯域フィルタで濾波することになる。しかしながら、物体Ｍの振動周波数と、帯域フィルタで抽出する周波数にずれが生じていると、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５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、上記手順の補正を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を調整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の最大値は調整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２２を車両に適用して、具体的に、車両におけるばね下部材Ｗの振動レベルｒを検知する形態について説明する。この場合、振動レベル検知部２２は、ストローク速度演算部２１から得たダンパＤのストローク速度Ｖｄを第一参照値としており、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２６と、第一参照値の積分値に相当する第三参照値を得る第三参照値取得部２７と、第一参照値、第二参照値および第三参照値からばね下部材Ｗの共振周波数成分を抽出するフィルタ２８と、調整部２９と、振動レベルｒを求める振動レベル演算部３０とを備えている。

なお、第一参照値は、ストローク速度演算部２１から得られるダンパＤのストローク速度Ｖｄそのものであるので、ストローク速度Ｖｄをそのままフィルタ２８に入力することになる。この実施の形態では、ダンパ制御装置Ｅにストローク速度演算部２１を設けており、このストローク速度演算部２１で求めたストローク速度Ｖｄを第一参照値としているので、振動レベル検知部２２に第一参照値取得部を設けていないが、ばね下部材Ｗにセンサを取り付けて直接にばね下部材Ｗの上下方向加速度、速度、変位を検出し第一参照値とする場合には、ばね下部材Ｗの上下方向加速度、速度、変位を第一参照値として取得する第一参照値取得部を設けるようにしてもよい。

第二参照値取得部２６は、ストローク速度Ｖｄである第一参照値を微分することで、ダンパＤのストローク加速度であるダンパ加速度αｄを求める。

第三参照値取得部２７は、ストローク速度Ｖｄである第一参照値を積分することで、ダンパＤのストローク変位であるダンパ変位Ｘｄを求めて、これを第三参照値とする。なお、ダンパ変位Ｘｄは、ストロークセンサ２０で検出されるので、検出されるダンパ変位Ｘｄをそのまま第三参照値としてもよい。

フィルタ２８は、第一参照値であるストローク速度Ｖｄ、第二参照値であるダンパ加速度αｄおよび第三参照値であるダンパ変位Ｘｄを濾波し、ストローク速度Ｖｄ、ダンパ加速度αｄおよびダンパ変位Ｘｄに含まれるばね下部材Ｗの共振周波数帯の周波数成分のみを抽出する。

なお、ばね下部材Ｗの変位、速度、加速度を求めることができればよいので、第二参照値と第三参照値を得る際に第一参照値を微分および積分する場合、フィルタ２８の処理は、第一参照値を得る前のダンパ変位Ｘｄに対してのみ行ってもよい、つまり、ストロークセンサ２０の出力を直接濾波処理してもよく、第二参照値と第三参照値を得る前に第一参照値のみに対して行ってもよい。こうして得られた第一参照値、第二参照値および第三参照値は、調整部２９にてばね下部材Ｗの共振周波数に一致する角周波数ωを用いて調整される。

振動レベル演算部３０は、第一参照値と第二参照値とから第一振動レベルｒ１を求め、第一参照値と第三参照値とから第二振動レベルｒ２を求め、これらの平均値であるばね下部材Ｗの振動レベルｒを求める。なお、第三参照値取得部２７を設けずに第一参照値と第二参照値とからばね下部材Ｗの振動レベルｒを求めてもよいが、第三参照値取得部２７を設けて振動レベルｒを求めることで、振動レベルｒの検知結果が良好なものとなる。

上記のようにして得られた振動レベルｒは、補正手段Ａに入力されて、補正手段Ａにおける減衰力目標値Ｆを補正して減衰力目標値Ｆ^＊を求めるための情報として利用される。

つづいて、減衰力目標値演算部２３は、予め用意された減衰特性と、ストローク速度演算部２１で求めたストローク速度Ｖｄとから目標減衰力を求める。具体的には、減衰力目標値演算部２３は、図６に示した減衰特性上であって現在のストローク速度Ｖｄに対応する減衰力目標値Ｆを求める。減衰特性は、図６に示すように、ストローク速度Ｖｄに対してばね下部材Ｗの振動を抑制するのに適した減衰力の特性であり、この減衰特性を用いてストローク速度Ｖｄから減衰力目標値Ｆを求めることができる。

なお、図６の破線は、このダンパＤの減衰力の出力下限を示しており、一点鎖線は、ダンパＤの減衰力の出力上限を示していて、出力下限から出力上限の範囲でダンパＤは、減衰力を変化させることができる。

つづいて、減衰力目標値Ｆを補正して減衰力目標値Ｆ^＊を求める補正手段Ａについて説明する。補正手段Ａは、ばね上部材Ｂの振動情報とダンパＤの振動情報とからダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できるか否かを判断する判断部４０と、振動レベルｒが上限値と下限値を超えると振動レベルｒの値を飽和させる飽和演算部４１と、ストローク速度Ｖｄと振動レベルｒの入力を受けてストローク速度Ｖｄを振動レベルｒで割る割算部４２と、割算部４２の結果および判断部４０の判断結果から減衰力目標値Ｆに乗じる補正ゲインＧを求めるゲイン演算部４３と、減衰力目標値Ｆに補正ゲインＧを乗じて減衰力目標値Ｆ^＊を得る乗算部４４とを備えて構成されている。そして、ダンパ制御装置Ｅは、補正手段Ａによって補正された減衰力目標値Ｆ^＊に従って減衰力調整部１８へ電流を供給し、目標減衰力通りの減衰力をダンパＤに出力させる。

判断部４０は、ばね上部材Ｂの振動情報とダンパＤの振動情報とからダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できるか否かを判断できればよいので、たとえば、ばね上部材Ｂの振動情報としてはばね上部材Ｂの振動の方向が分かる情報であればよく、ダンパＤの振動情報としては現在の減衰力の向きが分かる情報であればよい。したがって、具体的には、ばね上部材Ｂの振動情報としては、ばね上部材Ｂの上下方向速度等といったばね上部材Ｂの振動方向に判断可能な情報を得ればよく、このような情報は、ばね上部材Ｂの振動状況をセンシングするセンサから直接得るようにしてもよいし、ダンパ制御装置Ｅの上位の制御装置がある場合、当該制御装置から得てもよい。さらに、ばね上部材Ｂの振動方向の情報は、上位の制御装置などで加工された情報であってもよい。つまり、車両の車体のロール成分、ピッチング成分、バウンス成分或いはこれらを任意に合成した情報あってもよく、ばね上部材Ｂのどのような振動を抑制したいかによって、適宜、判断部４０に入力すべき情報を選択することができる。よって、具体的には、たとえば、ばね上部材Ｂが仮に実際には上方へ振動していても、車体の振動のロール成分のみを抽出するとこのロール成分ではばね上部材Ｂが下方へ振動していると判断される場合、車体のロールを抑制する目的であれば、ばね上部材Ｂの振動方向は下方であるとする情報を判断部４０へ入力すればよい。

また、ダンパＤの振動情報としては、現在の減衰力の向きが分かる情報であればよいので、ダンパＤのストローク速度Ｖｄ、変位、圧力室１５，１６の圧力といった情報であればよい。なお、このような情報は、ダンパＤの振動状況をセンシングするセンサから直接得るようにしてもよいし、ダンパ制御装置Ｅの上位の制御装置がある場合、当該制御装置から得てもよい。この場合、ダンパ制御装置Ｅでストローク速度Ｖｄを求めているので、図１に示すように、ダンパＤの振動情報としてストローク速度演算部２１で求めたストローク速度Ｖｄを判断部４０へ入力するか、或いは、ストロークセンサ２０で得られるダンパＤの変位を判断部４０へ入力すれば別途ダンパＤの振動情報を得るためのセンサを設ける必要が無くなる。そして、判断部４０は、上記のようにダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できるか否かを判断するが、この例では、ばね上部材Ｂの振動方向とダンパＤの伸縮方向が一致しているか否かでこの判断を行うようにしている。たとえば、ばね上部材Ｂの上下方向速度とストローク速度Ｖｄを利用する場合、上下方向速度のうち上側の速度を正とし、ダンパＤの伸長側のストローク速度Ｖｄを正とするのであれば、上下方向速度とストローク速度Ｖｄの符号の一致をもって、或いは、上下方向速度とストローク速度Ｖｄの乗算結果が正の値であることをもって、ダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できると判断すればよい。逆に、上下方向速度のうち上側の速度を正とし、ダンパＤの伸長側のストローク速度Ｖｄを負とするか、反対に、上下方向速度のうち上側の速度を負とし、ダンパＤの伸長側のストローク速度Ｖｄを正とする場合、上下方向速度とストローク速度Ｖｄの符号の不一致をもって、或いは、上下方向速度とストローク速度Ｖｄの乗算結果が負の値であることをもって、ダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できると判断すればよい。

飽和演算部４１は、上記のようにして求めた振動レベルｒの入力をうけ、振動レベルｒの値が下限値を下回ると下限値に、上限値を上回ると上限値にそれぞれ制限する処理を行う。たとえば、この例では、振動レベルｒの下限値を０．３とし、上限値を０．６としており、振動レベルｒの値が０．３未満であると振動レベルｒの値を０．３とし、振動レベルｒの値が０．６より大きいと振動レベルｒの値を０．６とし、振動レベルｒの値が０．３以上、０．６以下であるとそのままの値を出力する。

割算部４２は、ストローク速度Ｖｄと飽和演算部４１が出力した振動レベルｒの入力を受けてストローク速度Ｖｄを振動レベルｒで割る割算を実行する。こうして割り算することで得られた値は、判断部４０の判断結果とともにゲイン演算部４３に入力される。たとえば、ストローク速度Ｖｄが０．６ｍ／ｓ以上である場合、振動レベルｒは０．６に制限されるので、割算部４２は１以上を出力する。そして、振動レベルｒが０．６である場合に、ストローク速度Ｖｄが０．３であると割算部４２は０．５を出力し、ストローク速度Ｖｄが０である場合には０を出力する。なお、ストローク速度ＶｄはダンパＤの伸長と収縮の方向で符号が反転することになり、振動レベルｒは振動の大きさで常に正の値を採るため、割算部４２の演算結果もダンパＤの伸長側と収縮側とでは符号が反転したものとなる。このように割算部４２を設けることでゲイン演算部４３におけるマップ演算においてストローク速度Ｖｄが正規化されることになる。

ゲイン演算部４３は、ダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できる場合に採用するべきゲインマップＭ１と、ダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できない場合に採用するべきゲインマップＭ２とを有しており、この判断部４０の判断結果から上記二つのゲインマップＭ１，Ｍ２のうち一方を選択し、割算部４２により正規化されたストローク速度Ｖｄ／ｒから加算ゲインを求め、この加算ゲインに１を加算して最終的に減衰力目標値Ｆに乗じるべき補正ゲインＧを得るようになっている。つまり、ゲインの値が１から乖離すればするほど、減衰力目標値Ｆが大きく補正されることになる。

ゲインマップＭ１，Ｍ２は、具体的には、縦軸に加算ゲインを採り、横軸に正規化されたストローク速度Ｖｄ／ｒを採ったグラフ上に設定されており、ゲインマップＭ１は図７中実線で示すように、横軸の−１から１までの値を採る正規化されたストローク速度Ｖｄ／ｒに対して加算ゲインが０から０．３の間の値をとるようになっており、ゲインマップＭ２は図７中破線で示すように、正規化されたストローク速度Ｖｄ／ｒに対して加算ゲインが−０．３から０の間の値をとるようになっている。なお、割算部４２の演算結果が１以上或いは−１以下の値の場合、加算ゲインは、マップＭ１，Ｍ２の終端の値である−０．３或いは０．３を採るようになっている。

図示するところでは、ゲイン演算部４３は、上記のゲインマップＭ１，Ｍ２を利用してマップ演算して得た加算ゲイン値に１を加算した値を補正ゲインＧとして出力する。この実施の形態では、加算ゲインを求め、これに１を加えて補正ゲインＧを求めるようにしているが、ゲインマップＭ１，Ｍ２の縦軸に補正ゲインを採って、正規化されたストローク速度Ｖｄ／ｒから直接的に補正ゲインＧを求めるようにしてもよい。つまり、この実施の形態の場合、ストローク速度Ｖｄの絶対値が振動レベルｒ以上の値となっても、加算ゲインは下限値の−０．３或いは上限値の０．３に制限されて、補正ゲインＧの値は飽和するようになっている。また、補正ゲインＧがダンパＤのストローク速度Ｖｄに応じて変化し、ストローク速度Ｖｄが増加すると補正ゲインＧも増加するようになっている。

乗算部４４は、減衰力目標値Ｆに上記のようにして求めた補正ゲインＧを乗じて、最終的な減衰力目標値Ｆ^＊を求める。ここで、振動レベルｒが大きい場合、振動中のダンパＤのストローク速度Ｖｄの振幅も大きくなるため、振動レベルｒが小さい場合に比較して、ストローク速度Ｖｄの変化率が大きくなる。よって、振動レベルｒが大きい場合は、振動レベルｒが小さい場合に比較して、ダンパＤの減衰力の変化率も大きくなり、特に、ストローク速度Ｖｄが低速域において減衰力変化が著しくなる。したがって、振動レベルｒの大きさよらず、ストローク速度Ｖｄのみによって補正ゲインＧを決定すると、振動レベルｒが大きい場合にゲインの値の１からの乖離が大きくなりすぎてストローク速度Ｖｄが低速域にある際のダンパＤの減衰力を急変させる場合がある。そこで、振動レベルｒの大きさ毎に補正ゲインマップを用意する、たとえば、振動レベルｒが０．３および０．６の時の最低二つの補正ゲインマップを用意しておき、振動レベルｒが他の値を採る場合には、補正ゲインマップ間を線形補間する等して補正ゲインＧを求めることができる。なお、振動レベルｒが大きければ大きいほど、ストローク速度Ｖｄが低速域における補正ゲインＧが大きいと減衰力の急変の影響を受けやすいため、補正ゲインＧの値が上記のように飽和するまでは、振動レベルｒが大きければ大きいほど、任意のストローク速度Ｖｄに対して補正ゲインＧの値の１からの乖離が小さくなるようになっている。このように、補正ゲインマップを複数用意しておくようにしてもよいが、上述のように、割算部４２を設けることでゲイン演算部４３におけるマップ演算においてストローク速度Ｖｄを正規化することで、ばね上部材Ｂの振動方向とダンパＤの振動方向が一致する場合のゲインマップＭ１と両者が一致しない場合のゲインマップＭ２をそれぞれ一つ持っておけば、振動レベルｒに応じた補正ゲインマップを多数用意しておく必要がなくなって、演算も容易となり、ダンパ制御装置Ｅにおける記憶容量も小さくすることができる利点がある。但し、減衰力の急変を回避しなくとも良い場合には、振動レベルｒに応じた補正ゲインマップを用意するのではなく、振動レベルｒによって正規化せず、ストローク速度Ｖｄから加算ゲイン或いは補正ゲインＧを求めるマップを用意して、補正ゲインＧを求めてもよい。なお、ゲインマップＭ１，Ｍ２は、縦軸を中心として線対称となっているが、これに限られるものではない。

なお、ゲインマップＭ１，Ｍ２は、縦軸０のラインを中心として線対称になっており、任意の正規化されたストローク速度Ｖｄ／ｒの値に対して、ゲインマップＭ１，Ｍ２のそれぞれについてマップ演算すると、互いに符号を反転させた値を採り、これらに１を加えた値が補正ゲインＧとなり、これらを加算すると２となる。この実施の形態の場合、ダンパＤの減衰特性が任意のストローク速度Ｖｄに対してダンパＤの伸長側と収縮側とで減衰力の絶対値が同じであって、伸側減衰力と圧側減衰力の比である伸圧比が１となっているので、上記のように補正ゲインＧを求めると、任意のストローク速度Ｖｄに対するダンパＤの伸側減衰力の値と圧側減衰力の値の和は、減衰力目標値Ｆに補正ゲインＧを乗じる前後で同じ値となる。このようにすることで、ダンパＤのストローク一周期で出力する減衰力とストローク速度Ｖｄで演算されるエネルギ吸収量は、減衰力目標値Ｆに補正ゲインＧを乗じた場合と乗じる前とで等しくなる。ばね下部材Ｗの制振を考えると、ダンパＤのエネルギ吸収量が同じであれば、ばね下部材Ｗの振動を充分抑制することができることから、上記したように減衰力目標値Ｆに補正ゲインＧを乗じる前後で減衰力のトータル量を等しくするとばね下部材Ｗの振動抑制に必要充分な振動減衰量が確保されるため、ばね下部材Ｗの制振に悪影響を与えずに済むことになる。

なお、上記したところでは、減衰力目標値Ｆに補正ゲインＧを乗じて実際にダンパＤの減衰力調整部１８を駆動する駆動部２５へ与える減衰力目標値Ｆ^＊を求めているが、減衰特性を補正ゲインＧ倍することで減衰特性のマップを補正した後に、ストローク速度Ｖｄと補正後のマップとから減衰力目標値Ｆ^＊を求めることもできる。さらに、たとえば、減衰特性をいくつか用意しておき、振動レベルｒに値に応じて、ばね下部材Ｗの制振に最も適する減衰特性を選択し、選択された減衰特性に基づいて減衰力目標値Ｆを求め、補正ゲインＧにて補正するようにしてもよい。

制御指令値演算部２４は、減衰力調整部１８が供給される電流量によってダンパＤ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減衰力目標値Ｆ^＊から減衰力調整部１８へ与えるべき制御指令値として電流値Ｉを求める。駆動部２５は、たとえば、ＰＷＭ回路などを備えていて、制御指令値演算部２４が求めた電流値Ｉ通りに減衰力調整部１８へ電流を供給する。なお、駆動部２５は、ＰＩ補償、ＰＩＤ補償等の補償器を備えていて、減衰力調整部１８に流れている電流をフィードバック制御し、減衰力調整部１８へ電流値Ｉ通りに電流を供給するようになっているが、これに限られるものではない。

上記したようにダンパ制御装置Ｅでは、ダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できる場合には、ベースとなる減衰特性から求めた減衰力目標値Ｆよりも減衰力目標値Ｆ^＊を大きくするように補正し、反対にダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できない場合には、減衰特性から求めた減衰力目標値Ｆよりも減衰力目標値Ｆ^＊を小さくするように減衰特性を変更する。

つまり、このダンパ制御装置Ｅにあっては、ダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できる場合には、ダンパＤの減衰力を大きくするように誘導し、ダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できずにダンパＤがばね上部材Ｂの振動を助長する方向に減衰力を発揮するような場合には、ダンパＤの減衰力を小さくするように誘導するので、ばね下部材Ｗの制振を行いつつもばね上部材Ｂの振動をも抑制することができる。

よって、本発明のダンパ制御装置Ｅでは、ばね下部材Ｗの制振を目的としてダンパＤの減衰力を制御する場合にあっても、ダンパＤの発生する減衰力をばね上部材Ｂの振動状況に応じて、ばね上部材Ｂの振動の抑制に適するように減衰力目標値Ｆを補正してダンパＤの減衰力を制御することができるので、ばね上部材Ｂの制振とばね下部材Ｗの制振を両立させて車両における乗り心地を向上させることができるのである。

また、補正ゲインＧがダンパＤのストローク速度Ｖｄに応じて変化し、上記補正ゲインＧは、ダンパＤのストローク速度Ｖｄの増加に対し増加するよう変化するようになっているので、特に、ストローク速度Ｖｄが低速域にある際には補正ゲインＧを小さくしてダンパＤの減衰力の急変を緩和することができ、より一層車両における乗り心地を向上させることができる。補正ゲインＧは、ダンパＤがばね上部材Ｂの振動を抑制する減衰力を発揮できる場合には１以上の任意の一定の値とし、そうでない場合についても任意の１以下の値に設定することも可能であるが、ダンパＤの減衰力の急変を緩和する観点からは、ストローク速度Ｖｄの絶対値が０．３ｍ／ｓ以下である範囲において、ストローク速度Ｖｄの絶対値が０から増加するのに対して補正ゲインＧが０から増加するように設定すると、上記減衰力の急変を緩和することができる。

さらに、補正ゲインＧは、ばね下部材Ｗの振動の大きさを示す振動レベルｒに基づいて変化するようにしており、上述したように、振動レベルｒの大きさによらずにストローク速度Ｖｄのみによってゲインを決定すると、振動レベルｒが大きい場合に補正ゲインＧが大きくなりすぎてストローク速度Ｖｄが低速域にある際のダンパＤの減衰力を急変させる場合があるが、振動レベルｒが大きければ大きいほどゲインの値の１からの乖離を小さくして、振動レベルｒが大きくストローク速度Ｖｄが低速域にある際のダンパＤの減衰力の急変を緩和することができ、より一層車両における乗り心地を向上させることができる。

また、減衰特性が複数用意されていて、ばね下部材Ｗの振動状況に基づいて複数の減衰特性のうち一つを選択して減衰力目標値Ｆを求める場合には、ばね下部材Ｗの制振に最適な減衰特性を選択しつつもばね上部材Ｂの制振も可能となるから、ばね下部材Ｗとばね上部材Ｂの制振を高次元で両立させることができ、車両における乗り心地をさらに向上させることができる。減衰特性の選択に当たっては、たとえば、ストローク速度Ｖｄ等といった振動レベルｒ以外のパラメータを基準として減衰特性を選択してもよい。

なお、上記したように、ベースとなる減衰特性からダンパＤの減衰力目標値Ｆを求めてから、この減衰力目標値Ｆに補正ゲインＧを乗じて最終的な減衰力目標値Ｆ^＊を求めているが、減衰特性に補正ゲインＧを乗じて、減衰特性全体を補正するようにしておき、この補正された減衰特性から減衰力目標値Ｆ^＊を求めることも、結局は、演算の順序を入れ替えただけであるから、本発明に言う減衰力目標値Ｆの補正に他ならないことは明らかである。

上記したところでは、ダンパＤの減衰特性が、任意のストローク速度Ｖｄに対してダンパＤの伸長側と収縮側とで減衰力の大きさが同じに設定されているが、このような減衰特性をもたないダンパに対しても本発明を適用することができるのは当然であり、その場合にあっても、ダンパＤの伸長時に出力される減衰力量と収縮時に出力される減衰力量のトータルが同じになるように減衰特性を変更すれば、ばね下部材Ｗの振動抑制に必要充分な減衰力量が確保されるため、ばね下部材Ｗの制振に悪影響を与えずに済む。

また、上記補正ゲインＧは、ばね上部材Ｂの振動速度によって、補正することもできる。たとえば、図８に示すように、ばね上部材Ｂのロール速度が低い場合には、補正手段Ａにおけるゲイン演算部４３の後にゲイン補正部４５を設けて、上記補正ゲインＧに１以下の値を採るゲイン補正係数を乗じて補正ゲインＧを補正してから、補正後の補正ゲインＧで減衰力目標値Ｆを補正して減衰力目標値Ｆ^＊を求め、ばね上部材Ｂの振動速度が低い場合の補正ゲインＧを小さくして減衰力目標値Ｆの補正の度合いを小さくし、特に、ばね上部材Ｂの振動方向が逆転する際のダンパＤの減衰力の急変を緩和して、車両における乗り心地をさらに向上させることが可能である。

さらに、上記補正ゲインＧとは、別個独立して、車両の速度に応じて上記補正ゲインＧを補正するようにしてもよい。たとえば、図９に示すように、補正手段Ａにおけるゲイン演算部４３の後にゲイン速度補正部４６を設けて、上記補正ゲインＧに車両の速度が高くなると徐々に大きくなる速度補正係数を乗じて補正ゲインＧを補正してから、補正後の補正ゲインＧで減衰力目標値Ｆを補正して減衰力目標値Ｆ^＊を求め、車両の速度に適したばね上部材Ｂの制振とばね下部材Ｗの制振を実現するようにし、車両における乗り心地をさらに向上させることが可能である。なお、この車両の速度による上記補正ゲインＧの補正とばね上部材Ｂの振動速度による上記補正ゲインＧの補正とは、互いに独立して設けることができ、両補正を実施するようにしてもよい。

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、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、ダンパ制御装置Ｅの動作を実現すればよい。

また、ばね下部材Ｗの振動レベルｒを検知するには、ストロークセンサ２０で検出したシリンダ１２とピストンロッド１４との相対変位を検知する以外にも、ばね下部材Ｗにセンサを取り付けて、直接にばね下部材Ｗ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。また、ダンパＤにストロークセンサ２０を組み込むようにしてもよい。

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。

本発明のダンパは、車両の制振用途に利用することができる。

２３ 減衰力目標値演算部
Ａ 補正手段
Ｂ ばね上部材
Ｄ ダンパ
Ｅ ダンパ制御装置
Ｍ１，Ｍ２ ゲインマップ
Ｗ ばね下部材

Claims (7)

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予め用意される減衰特性に基づいて制御して上記ばね下部材を制振するダンパ制御装置において、
   上記ばね上部材の振動情報に基づいて上記ダンパの減衰力目標値を補正する補正手段を備えた
   ことを特徴とするダンパ制御装置。
2. 上記補正手段は、上記ばね上部材の振動情報と上記ダンパの振動情報とから補正ゲインを求め、上記減衰特性と補正ゲインとに基づいて上記減衰力目標値を補正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. 上記補正手段は、上記ダンパの減衰力で上記ばね上部材の振動を抑制することができる場合、上記減衰力目標値の絶対値を大きくするよう補正し、上記ダンパの減衰力で上記ばね上部材の振動を抑制できない場合、上記減衰力目標値の絶対値を小さくするよう補正することを特徴とする請求項１または２に記載のダンパ制御装置。
4. 上記補正手段は、上記ダンパの伸縮方向と上記ばね上部材の振動方向とが一致する場合、上記減衰力目標値の絶対値を大きくするよう補正し、上記ダンパの伸縮方向と上記ばね上部材の振動方向とが一致しない場合、上記減衰力目標値の絶対値を小さくするよう補正する
   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. 上記補正手段は、上記ダンパのストローク速度が同じである場合、伸長側の上記減衰力目標値と圧側の上記減衰力目標値の和は、補正の前後で等しくなるように補正する
   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. 上記補正ゲインは、上記ダンパのストローク速度の増加に対し増加するよう変化する
   ことを特徴とする請求項２、請求項２に従属する請求項３、請求項２に従属する請求項４および請求項２に従属する請求項５のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
7. 上記補正手段は、上記ばね下部材の振動の大きさを示す振動レベルに基づいて変化する上記補正ゲインのマップを二つ有しており、上記ばね上部材の振動情報と上記ダンパの振動情報に基づいて上記マップのうち一方を選択し、上記選択されたマップを用いて上記補正ゲインを求める
   ことを特徴とする請求項２に記載のダンパ制御装置。

Images