JPH1044732A - 車両の振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の振動抑制装置において、アクチュエー
タの応答限界を越える減衰係数の無駄な切り換えを回避
するとともに、減衰係数を増加させる立ち上がりタイミ
ングのずれを極力小さくする。 【解決手段】 加速度センサ２１は、車体１１の上下方
向の絶対的な加速度Ｚb”を検出する。変位量センサ２
２は、車体１１の車輪１２及びロアアーム１３に対する
上下方向の相対的な変位量Ｚsを検出する。マイクロコ
ンピュータ２３は、前記検出した加速度Ｚb”及び変位
量Ｚsをそれぞれ積分及び微分することにより、絶対速
度Ｚb’及び相対速度Ｚs’を計算し、両速度Ｚb’，Ｚ
s’に基づいてスカイフック理論に従った減衰力発生装
置１５の開口位置Ｐ（減衰係数）を決定する。そして、
この開口位置Ｐにローパスフィルタ処理を施した後、減
衰力発生装置１５の開口位置を前記処理を施した開口位
置Ｐに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ばね上部材とばね下部
材との間に設けられた減衰力発生装置の減衰係数を可変
制御して、ばね上部材のばね下部材に対する振動を抑制
する車両の振動抑制装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば特開平５−２９４１２
２号公報に示されているように、ばね上部材の上下方向
の絶対速度と、ばね上部材のばね下部材に対する相対速
度とを検出するとともに、両検出速度を用いてスカイフ
ック理論にしたがって減衰力発生装置の目標減衰係数を
決定し、減衰力発生装置の減衰係数を前記決定した目標
減衰係数に設定して、車両の振動を抑制することは知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、減衰力発生装置に設けられて減衰係数を
変更するためのアクチュエータの応答性には限界があ
る。一方、ばね上部材のばね下部材に対する相対速度は
急激（高速）に変化することがあり、この相対速度の急
激な変化により目標減衰係数が急激に変化した場合には
（図６(Ａ)）、減衰力発生装置は無駄に減衰係数を切り
換えるのみで、この減衰係数の切り換えがばね上部材の
ばね下部材に対する振動の抑制に有効に作用しない。そ
ればかりか、この減衰係数の切り換えは、異音の原因に
なるとともにアクチュエータの耐久性も悪化させる。

【０００４】そこで、本発明者らは検出相対速度に直接
ローパスフィルタ処理を施して、相対速度の急激な変化
を除去することを提案した。しかし、前記処理を行う
と、ばね上部材のばね下部材に対する実際の相対速度
と、ローパスフィルタ処理を施した相対速度との間に大
きな位相差が生じ、この大きな位相差が減衰係数を増加
させる立ち上がりタイミングに大きな遅れをもたらす。
この減衰係数の立ち上がりタイミングは、ばね上部材の
ばね下部材に対する振動の抑制にとって重要な要素であ
り、そのためにこの提案装置ではばね上部材のばね下部
材に対する振動を良好に抑制することができない。

【０００５】

【発明の概要】本発明は上記従来装置及び提案装置の問
題に対処するためになされたもので、その目的は、減衰
係数の無駄な切り換えを回避するとともに、減衰係数を
増加させる立ち上がりタイミングのずれを極力小さくす
るような車両の振動抑制装置を提供しようとするもので
ある。

【０００６】前記目的を達成するために、本発明の構成
上の特徴は、絶対速度及び相対速度に基づいて決定した
目標減衰係数を表す制御値を、フィルタ手段によりロー
パスフィルタ処理し、同処理された制御値により減衰力
発生装置のアクチュエータを駆動制御して同減衰力発生
装置の減衰係数を目標減衰係数に設定するようにしたこ
とにある。

【０００７】その結果、本発明によれば、相対速度が急
激に変化した場合でも、減衰力発生装置のアクチュエー
タを駆動するための制御値は急激（高速）に変化しない
ので、アクチュエータがその応答限度を越えた高速で駆
動制御されることがなくなる。これにより、減衰力発生
装置の減衰係数が無駄に切り換えられることがなくな
り、異音の発生が抑制されるとともに、アクチュエータ
の耐久性も良好に保たれる。また、本発明によれば、検
出相対速度に直接ローパスフィルタ処理が施されていな
いので、ばね上部材のばね下部材に対する実際の相対速
度と同じ検出相対速度が減衰係数の決定に利用される。
一方、相対速度及び絶対速度を用いて減衰係数を決定す
るこの種の振動抑制装置においては、減衰力発生装置の
減衰係数を増加させる必要が生じたときには、前記決定
される減衰係数は極めて急激に立ち上がるので、この減
衰係数を表す制御値にローパスフィルタ処理を施して
も、同制御値の立ち上がりタイミングの遅れは極めて小
さく保たれる（図６(Ｂ)）。したがって、前記ローパス
フィルタ処理を施しても、ばね上部材のばね下部材に対
する振動は良好に抑制される。

【０００８】

【実施の形態】

ａ．第１実施形態 まず、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する
と、図１は同第１実施形態に係る車両の振動抑制装置を
一車輪のみを代表させて概略的に示している。

【０００９】この振動抑制装置の機構部分は、車体（ば
ね上部材）１１と、内側端にて車体１１に接続されて外
側端にて車輪（ばね下部材）１２を支持するロアアーム
（ばね下部材）１３との間に並列的に配置されたスプリ
ング１４及び減衰力発生装置（ダンパ）１５を備えてい
る。スプリング１４は、車体１１をロアアーム１２に対
して弾性的に支持するものである。減衰力発生装置１５
は、その伸縮により車体１１の車輪１２及びロアアーム
１３に対する相対速度に比例した減衰力を発生して、車
体１１の車輪１２及びロアアーム１３に対する上下振動
を抑制するための減衰力を発生するものである。この減
衰力発生装置１５は開度を可変に構成したオリフィス１
５ａ及び同オリフィス１５ａの開度を変更するためのス
テップモータ（アクチュエータ）１５ｂを内蔵してお
り、減衰係数が複数段階又は連続的に変更可能に構成さ
れている。本実施形態においては、前記減衰係数は１６
段階に切り換えられるようになっている。

【００１０】この減衰力発生装置１５の減衰係数は電気
的に可変制御されるようになっており、同制御のための
電気制御装置は、加速度センサ２１、変位量センサ２
２、マイクロコンピュータ２３及び駆動回路２４を備え
ている。

【００１１】加速度センサ２１は車体１１に組み付けら
れて、絶対的な空間に対する車体１１の上下方向の加速
度Ｚb”を検出して、同加速度Ｚb”を表す検出信号を出
力する。ただし、検出加速度Ｚb”は、正により上方向
の加速度を表し、負により下方向の加速度を表してい
る。変位量センサ２２は、車体１１とロアアーム１３と
の間に組み付けられて、車体１１の車輪１２及びロアア
ーム１３に対する相対的な変位量Ｚsを検出して、同変
位量Ｚsを表す検出信号を出力する。ただし、この相対
的な変位量Ｚsは、正により基準値からの増加量（減衰
力発生装置１５の伸び側）を表し、負により基準値から
の減少量（減衰力発生装置１５の縮み側）を表す。

【００１２】マイクロコンピュータ２３は、内蔵のタイ
マによる制御のもとに、図２のフローチャートに対応し
たプログラムを所定の短時間毎に繰り返し実行して、駆
動回路２４を介して減衰力発生装置１５の減衰係数を変
更制御する。駆動回路２４は、マイクロコンピュータ２
３により制御されて、減衰力発生装置１５のステップモ
ータ１５ｂを駆動する。

【００１３】次に、上記のように構成した振動抑制装置
の動作をフローチャートに沿って説明すると、マイクロ
コンピュータ２３は、図２のステップ１００にてプログ
ラムの実行を開始し、ステップ１０２にて加速度センサ
２１及び変位量センサ２２から検出加速度Ｚb”及び検
出変位量Ｚsを入力する。次に、ステップ１０４にて前
記検出加速度Ｚb”を時間積分することにより車体１１
の上下方向の絶対速度Ｚb’を計算し、ステップ１０６
にて前記検出変位量Ｚsを時間微分することにより車体
１１の車輪１２及びロアアーム１３に対する相対速度Ｚ
s’を計算する。

【００１４】次に、ステップ１０８にて、下記数１の演
算の実行により予め決められたスカイフック減衰係数Ｃ
shを用いて減衰力発生装置１５のスカイフック減衰力Ｆ
sを計算する。

【００１５】

【数１】Ｆs＝Ｃsh・Ｚ_b’ そして、ステップ１１０にて絶対速度Ｚb’と相対速度
Ｚs’が同符号であるか否か、すなわち車体１１の振動
状態が制振領域（Ｚb’，Ｚs’が同符号）にあるか加振
領域（Ｚb’，Ｚs’が異符号）にあるかを判定する。い
ま、車体１１の振動状態が制振領域にあって両速度Ｚ
b’，Ｚs’が同符号であれば、同ステップ１１０にて
「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１１２にて内蔵のＺ
s’−Ｆsマップ（図３）を参照することにより、前記計
算したスカイフック減衰力Ｆs及び相対速度Ｚs’に対応
した開口位置（制御値）Ｐを決定する。このＺs’−Ｆs
マップは、本実施形態にて利用する減衰力発生装置１５
のオリフィス１５ａの開口位置Ｐ（１〜１６）毎に、相
対速度Ｚs’に対する減衰力Ｆsの特性カーブをグラフに
表したものである。したがって、前記開口位置Ｐの決定
にあたっては、図３上においてスカイフック減衰力Ｆs
と相対速度Ｚs’とで決まる点が最も近いカーブが検索
され、同検索されたカーブに対応した開口位置Ｐが選定
される。なお、開口位置Ｐは減衰力発生装置１５の減衰
係数に対応しており、値が大きくなるにしたがって減衰
力発生装置１５のソフト状態からハード状態への変化す
なわち同発生装置１５の減衰係数の増加を表している。

【００１６】一方、車体１３の振動状態が加振領域にあ
って両速度Ｚb’，Ｚs’が異符号であれば、ステップ１
１０にて「ＮＯ」と判定し、ステップ１１４にて開口位
置Ｐを減衰力発生装置１５の最もソフト状態を表す
「１」に設定する。なお、これらのステップ１１２，１
１４の処理においては、開口位置Ｐを新たに設定すると
ともに、以前に設定した開口位置Ｐも次のステップ１１
６の演算のためにその設定順に記憶しておく。

【００１７】前記ステップ１１２，１１４の処理後、ス
テップ１１６にて開口位置Ｐに対してローパスフィルタ
処理を施す。すなわち、前記ステップ１１２，１１４に
て新たに設定した開口位置Ｐ及び以前に設定した開口位
置Ｐを用いて、時間的に変化する開口位置Ｐに対してロ
ーパスフィルタ演算処理を施す。図６(Ａ)はこのローパ
スフィルタ処理を施さない場合の開口位置Ｐの変化状態
を示しており、図６(Ｂ)は前記ローパスフィルタ処理を
施した場合の開口位置Ｐの変化状態を示している。この
ローパスフィルタ処理後、ステップ１１８にて開口位置
Ｐを表す制御信号を駆動回路２４に出力する。駆動回路
２４はステップモータ１５ｂの回転を前記制御信号に基
づいて制御し、減衰力発生装置１５のオリフィス１５ａ
の開度を前記開口位置Ｐに対応した値に制御する。その
結果、減衰力発生装置１５の減衰力はスカイフック理論
に従って制御され、車両の乗り心地が良好となる。前記
ステップ１１８の処理後、ステップ１２０にてプログラ
ムの実行を終了し、所定の短時間経過後に、ふたたび前
述したステップ１００〜１２０からなる処理を実行し
て、減衰力発生装置１５の減衰係数を切換え制御する。

【００１８】以上説明したように、上記第１実施形態に
よれば、ステップ１０８〜１１４にて減衰力発生装置１
５の減衰係数を表す制御値としての開口位置Ｐをスカイ
フック理論に従い絶対速度Ｚb’及び相対速度Ｚs’を用
いて決定し、ステップ１１６にて同決定した開口位置Ｐ
にローパスフィルタ処理を施して、ステップ１１８にて
減衰力発生装置１５の減衰係数を同処理を施した開口位
置Ｐに対応した値に制御するようにした。したがって、
上記第１実施形態によれば、相対速度Ｚs’が急激に変
化した場合でも、減衰力発生装置１５のステップモータ
１５ｂを駆動するための開口位置Ｐは急激（高速）に変
化しないので（図６(Ｂ)）、ステップモータ１５が応答
限度を越えた高速で駆動制御されることがなくなる。こ
れにより、減衰力発生装置１５の減衰係数が無駄に切り
換えられることがなくなり、異音の発生が抑制されると
ともに、ステップモータ１５及びその周辺機器の耐久性
も良好に保たれる。

【００１９】また、スカイフック理論に従い絶対速度Ｚ
b’及び相対速度Ｚs’を用いて減衰係数を決定する上記
第１実施形態においては、車体１１の振動が制振領域に
ある状態のみ、すなわち両検出速度Ｚb’，Ｚs’が同符
号であるときのみ開口位置Ｐを「１」より大きな値に設
定するので、車体１１が車輪１２及びロアアーム１３に
対して上下に振動して減衰力発生装置１５の減衰係数を
増加させる必要が生じたときには、両検出速度Ｚb’，
Ｚs’により設定されかつ目標となる開口位置Ｐは
「１」から急激に立ち上がる（図６(Ｂ)）。したがっ
て、この開口位置Ｐにローパスフィルタ処理を施して
も、同開口位置Ｐの立ち上がりタイミングにおける遅れ
は極めて小さく保たれ、車体１１の車輪１２及びロアア
ーム１３に対する振動は良好に抑制される。

【００２０】ｂ．第２実施形態 次に、減衰力発生装置１５の開口位置を上記第１実施形
態と異なる方法で計算するようにした本発明の第２実施
形態について説明する。この第２実施形態も、図１に示
すように構成されており、マイクロコンピュータ２３が
図４のフローチャートに対応したプログラムを実行する
とともに図５のマップを利用する点で、上記第１実施形
態とは異なる。他の点に関しては、上記第１実施形態と
同じ構成である。

【００２１】この第２実施形態においては、スカイフッ
ク理論に従った減衰力発生装置１５の減衰係数が絶対速
度Ｚb’と相対速度Ｚs’との速度比Ｚb’／Ｚs’に比例
するという下記理論に基づいて、減衰力発生装置１５の
開口位置Ｐが決定される。予め決められたスカイフック
減衰係数をＣshとし、減衰力発生装置１５において前記
スカイフック減衰係数Ｃshを用いた場合と等価な減衰力
Ｆsを得るための実際の減衰係数をＣreとすると、同発
生装置１５の減衰力Ｆsは下記数２，３のように表され
る。

【００２２】

【数２】Ｆs＝Ｃsh・Ｚb’

【００２３】

【数３】Ｆs＝Ｃre・Ｚs’ この場合、上記数２，３から、実際の減衰係数Ｃreは、
下記数４に示されるように、絶対速度Ｚb’と相対速度
Ｚs’との速度比Ｚb’／Ｚs’に比例して増加する。

【００２４】

【数４】Ｃre＝(Ｚb’／Ｚs’)・Ｃsh したがって、この第２実施形態においては、車体１１の
振動状態が制振領域にあって両速度Ｚb’，Ｚs’が同符
号であれば、図４のステップ１１０にて「ＹＥＳ」と判
定して、ステップ１２２にて絶対速度Ｚb’と相対速度
Ｚs’との速度比Ｚb’／Ｚs’を計算する。次に、マイ
クロコンピュータ２３に内蔵され前記速度比Ｚb’／Ｚ
s’の増加に比例して増加する開口位置Ｐを記憶したＺ
b’／Ｚs’−Ｐマップ（図５）を参照することにより、
開口位置（制御値）Ｐを決定する。この場合、減衰係数
は開口位置Ｐにほぼ比例するので、開口位置Ｐはスカイ
フック理論にしたがって計算されたことになる。

【００２５】そして、この開口位置Ｐもステップ１１６
の処理によりローパスフィルタ処理されるとともに、ス
テップ１１８の処理により減衰力発生装置１５の減衰係
数は前記開口位置Ｐに対応した値に設定される。なお、
説明を省略した他の処理については、上記第１実施形態
の場合と同じである。したがって、この第２実施形態に
おいても、上記第１実施形態と同様な効果が期待され
る。

【００２６】ｃ．その他の変形例 なお、上記第１及び第２実施形態においては、加速度セ
ンサ２１及び変位量センサ２２により検出した加速度Ｚ
b”及び変位量Ｚsをそれぞれプログラム処理によって積
分及び微分して絶対速度Ｚb’及び相対速度Ｚs’を算出
するようにしたが、前記積分及び微分演算をハード回路
により行ったり、前記絶対速度Ｚb’及び相対速度Ｚs’
を直接センサにより検出するようにしてもよい。

【００２７】また、前記絶対速度Ｚb’及び相対速度Ｚ
s’のうちの一方に関係した物理量を検出し、前記検出
した物理量に基づいてカルマンフィルタなどの現代制御
理論を用いて前記絶対速度Ｚb’及び相対速度Ｚs’のう
ちの他方を推定することにより、前記両速度Ｚb’，Ｚ
s’を検出するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１及び第２実施形態に係る車両の
振動抑制装置の概略図である。

【図２】 本発明の第１実施形態に係り、図１のマイク
ロコンピュータにて実行されるプログラムのフローチャ
ートである。

【図３】 図１のマイクロコンピュータ内に設けたＺ
s’−Ｆsマップにおける減衰力発生装置の各開口位置Ｐ
毎の相対速度Ｚs’と減衰力Ｆsとの関係を示すグラフで
ある。

【図４】 本発明の第２実施形態に係り、図１のマイク
ロコンピュータにて実行されるプログラムのフローチャ
ートである。

【図５】 図１のマイクロコンピュータ内に設けたＺ
b’／Ｚs’−Ｐマップにおける速度比Ｚb’／Ｚs’に対
する開口位置Ｐの変化特性を示すグラフである。

【図６】 (Ａ)は絶対速度Ｚb’及び相対速度Ｚs’に基
づいて決定した減衰力発生装置の開口位置Ｐの変化を示
すタイムチャートであり、(Ｂ)は前記決定した開口位置
Ｐにローパスフィルタ処理を施した値の変化を示すタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１１…車体、１２…車輪、１３…ロアアーム、１４…ス
プリング、１５…減衰力発生装置、１５ａ…オリフィ
ス、１５ｂ…ステップモータ、２１…加速度センサ、２
２…変位量センサ、２３…マイクロコンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ばね上部材とばね下部材との間に配設され
   るとともに減衰係数を変更するアクチュエータを有する
   減衰力発生装置と、 ばね上部材の上下方向の絶対速度を検出する絶対速度検
   出手段と、 ばね上部材のばね下部材に対する相対速度を検出する相
   対速度検出手段と、 前記検出された絶対速度及び相対速度に基づいて前記減
   衰力発生装置の目標減衰係数を表す制御値を決定する制
   御値決定手段と、 前記決定した制御値をローパスフィルタ処理するフィル
   タ手段と、 前記ローパスフィルタ処理した制御値により前記アクチ
   ュエータを駆動制御して前記減衰力発生装置の減衰係数
   を同ローパスフィルタ処理した制御値により表された目
   標減衰係数に設定する減衰係数設定手段とを備え、ばね
   上部材のばね下部材に対する振動を抑制する車両の振動
   抑制装置。