WO2014142065A1 - ダンパ制御装置 - Google Patents

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Definitions

  • the damper control device reduces the control gain, thereby causing the damper to exhibit a low damping force and improving the road surface followability of the unsprung member. As a result, the ride comfort in the vehicle is improved (see JP 2007-210590A).
  • an object of the present invention is to provide a damper control device that improves riding comfort in a vehicle.
  • the first reference value a and the second reference value b processed in this way are taken as orthogonal coordinates as shown in FIG. 4, and the first reference value a and the second reference when the orthogonal coordinates are taken.
  • the length of the combined vector U with the value b is calculated and obtained as the vibration level r.
  • the amplitudes of the first reference value a and the second reference value b are equalized by the correction of the above procedure, and the phase between the first reference value a and the second reference value b is shifted by 90 degrees. Therefore, when the vibration of the object M is not attenuated and repeats the same vibration, the trajectory indicated by the first reference value a and the second reference value b ideally draws a perfect circle as shown in FIG. Therefore, it can be understood that the vibration level r is equal to the radius of this circle.
  • the object M In addition to obtaining the vibration level r1 with the displacement of the object M as the first reference value a, the speed of the object M as the second reference value b, and the acceleration of the object M as the first reference value a, the object M The vibration level r2 is separately obtained by using the acceleration change rate as a second reference value b.
  • the vibration level r1 obtained from the relationship between the displacement and speed of the object M, and the average value of the vibration level r and 2 obtained from the relationship between the acceleration of the object M and the change rate of acceleration are used as the final vibration. You may make it obtain
  • the vibration level detector 1 detects the vibration level r of the unsprung member W.
  • the vibration level detection unit 1 acquires the stroke speed Vd of the damper D output from the stroke speed detection unit 2 as the first reference value.
  • the stroke speed Vd of the damper D obtained from the stroke speed detection unit 2 Since the first reference value is the stroke speed Vd of the damper D obtained from the stroke speed detection unit 2, the stroke speed Vd output from the stroke speed detection unit 2 is input to the filter 23 as it is.
  • the first reference value is differentiated and integrated to obtain the second reference value and the third reference value.
  • the filtering process may be performed only on the damper displacement Xd before obtaining one reference value.
  • the output of the stroke sensor 26 may be directly filtered, or the filtering process may be performed only on the first reference value before obtaining the second reference value and the third reference value.
  • the first reference value, the second reference value, and the third reference value thus obtained are adjusted by the adjustment unit 24 using the angular frequency ⁇ that matches the resonance frequency of the unsprung member W.
  • the command value calculation unit 3 selects a map M2 corresponding to the category “medium” from the map group, and uses the selected map M2 to select the map M2.
  • the current value I is obtained from the stroke speed Vd.
  • the map M3 is a map used in a state where the vibration level r is small and the damper D slightly vibrates.
  • the current value I is larger than the other maps such as the map M2 so that the damper D can positively exert a damping force when the stroke speed Vd changes in the vicinity of 0 (zero). Is set to the value of Thereby, the vibration which shakes with the buzz of the unsprung member W can fully be suppressed. For this reason, it is not necessary for the vehicle occupant to perceive vibrations that tremble.
  • the current value I when the stroke speed Vd is close to 0 is set to a predetermined value that can suppress the feeling of a leopard, that is, a current value that is smaller than the map M3.
  • the characteristic indicated by the solid line in FIG. 7 is the attenuation characteristic when the map M1 is selected, and the characteristic indicated by the broken line in FIG. 7 is the attenuation characteristic when the map M2 is selected. Further, the characteristic indicated by the one-dot chain line in FIG. 7 is an attenuation characteristic when the map M3 is selected, and the characteristic indicated by the two-dot chain line in FIG. 7 is an attenuation characteristic when the map M4 is selected. .
  • the damping coefficient increases according to the magnitude of the vibration level r, and the damping characteristic of the damper D is optimized according to the vibration level r.
  • the damping force when the absolute value of the stroke speed Vd is close to 0 decreases as the vibration level r increases, so that the ride comfort in the vehicle is improved while avoiding sudden changes in the damping force when switching the expansion and contraction of the damper D. Can be made.
  • the damper control device E in the present embodiment when the vibration level r is large, the gradient in the characteristics of the control command value and the stroke speed Vd becomes large.
  • the damper control device E in the present embodiment when the vibration level r becomes small, the inclination in the characteristics of the control command value and the stroke speed Vd becomes small. Therefore, when the stroke speed Vd is high and the vibration level r is large. The unsprung member W can be firmly damped. On the contrary, when the vibration level r is large, the damping force of the damper D is not excessively increased when the stroke speed Vd is in the low speed range, and the ride comfort in the vehicle is improved when the stroke speed Vd is in the high speed range. Can be made.
  • a stroke sensor 26 is provided in the damper D, and the cylinder 12 and the piston rod 14 detected by the stroke sensor 26 are relative to each other. Any parameter of the displacement, the relative velocity obtained by differentiating this, and the relative acceleration obtained by differentiating the relative velocity is defined as a first reference value a. Then, the filter 23 extracts a component that matches the resonance frequency of the unsprung member W included in the first reference value a, thereby obtaining any one of the vertical displacement, speed, and acceleration of the unsprung member W. Can do. Alternatively, a sensor may be attached to the unsprung member W to directly detect the vertical acceleration of the unsprung member W, and the first reference value may be obtained using this acceleration.

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Abstract

 ダンパ制御装置は、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制御してばね下部材を制振する。そしてダンパ制御装置は、ばね下部材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、ダンパのストローク速度を検知するストローク速度検知部とを備える。さらにダンパ制御装置は、ばね下部材の振動レベルと、ダンパのストローク速度とに基づいて、ダンパの減衰力を制御する制御指令値を求める指令値演算部を備える。

Description

ダンパ制御装置
 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が知られている。ダンパ制御装置としては、たとえば、ダンパの伸縮変位と伸縮速度とに着目してダンパの減衰力を制御するものがある。このようなダンパ制御装置は、ダンパが減速しているのか、増速しているかを判断し、減速時には制御ゲインを大きくすることで、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る。一方、増速時には、ダンパ制御装置は制御ゲインを小さくすることで、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。これにより、車両における乗り心地を向上させている(JP2007-210590A参照)。
 また、これとは別のダンパ制御装置として、たとえば、ダンパの伸縮加速度の周波数と振幅とに着目してダンパの減衰力を制御するものがある。このようなダンパ制御装置は、路面状態を判断して路面状態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することにより、車両における乗り心地を向上させている(JP2002-144837A参照)。
 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態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、JP2007-210590Aに開示された技術にあっては、振動の大小によらず、伸縮速度と伸縮変位とを掛け合わせた値に対して、当該値に比例する制御ゲインを乗じて減衰力目標値を求めているだけである。また、JP2002-144837Aに開示された技術にあっても、悪路になればなるほど電流指令を大きくし減衰力を大きくするだけである。このように上述のダンパ制御装置では、ばね下部材の振動の大きさに適した制御が行われていないため、車両における乗り心地の改善の余地がある。
 そこで、本発明は、車両における乗り心地を向上させるダンパ制御装置を提供することを目的とする。
 本発明のある態様におけるダンパ制御装置は、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制御して前記ばね下部材を制振する。そしてダンパ制御装置は、前記ばね下部材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、前記ダンパのストローク速度を検知するストローク速度検知部とを備える。さらにダンパ制御装置は、前記ばね下部材の振動レベルと、前記ダンパのストローク速度とに基づいて、前記ダンパの減衰力を制御する制御指令値を求める指令値演算部を備える。
図1は、本発明の一実施形態におけるダンパ制御装置の構成を示す図である。 図2は、検知対象である物体の系を説明する図である。 図3は、振動レベル検知部の構成を示す図である。 図4は、第一参照値と第二参照値との合成ベクトルを説明する図である。 図5は、第一参照値と第二参照値との軌跡および第一参照値と第三参照値との軌跡を説明する図である。 図6は、指令値演算部に設定されるマップの一例を示す図である。 図7は、ばね下部材の振動レベル毎のダンパの減衰特性を示す図である。 図8は、減衰力調整部に記憶される電流量と減衰係数との関係を示す図である。
 以下、添付図面を参照しながら本願発明の実施形態について説明する。
 図1に示すように、本実施形態では、ダンパ制御装置Eは、車両に設けられたダンパDに発生させる減衰力を制御する。ダンパDは、車両を構成するばね上部材Bと、ばね下部材Wとの間に介装される。ダンパDは、ダンパDの伸縮動作に対して減衰力を発生させる減衰力調整部4を備える。
 ダンパ制御装置Eは、ばね下部材Wの振動の大きさを示す振動レベルrを検知する振動レベル検知部1と、ダンパDのストローク速度Vdを検知するストローク速度検知部2とを備える。そしてダンパ制御装置Eは、振動レベル検知部1で検知されたばね下部材Wの振動レベルrと、ストローク速度検知部2で検知されたダンパDのストローク速度Vdとに基づいて、ダンパDの減衰力を制御する制御指令値Iを求める指令値演算部3を備える。さらにダンパ制御装置Eは、指令値演算部3によって求められた制御指令値Iに従って、減衰力調整部4に電流を供給する駆動部5を備える。
 ダンパDは、この例では、車両において、ばね上部材Bとばね下部材Wとの間に介装されるとともに、懸架ばねVSに対して並列に配置される。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。ばね下部材Wは、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とを含んでいる。
 ダンパDは、たとえば、図2に示すように流体圧ダンパによって構成される。
 図2において、ダンパDは、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とを備える。さらにダンパDは、シリンダ12内においてピストン13によって区画された二つの圧力室15及び16と、各圧力室15及び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力を与える減衰力調整部4とを備える。このようにして流体圧ダンパが構成される。
 このダンパDの伸縮作動に応じて、圧力室15及び16内に充填された流体が通路17を通過する際に、減衰力調整部4によって、通路17を通過する流体に抵抗が加えられる。これにより、ダンパDの伸縮作動を抑制するための減衰力が発揮されるので、ばね上部材Bとばね下部材Wとの相対移動を抑制することができる。
 この例では、圧力室15及び16内に充填されている流体として、磁気粘性流体が用いられる。減衰力調整部4は、通路17に磁界を作用させることができるようになっており、ダンパ制御装置Eの駆動部5から供給される電流量に応じて、通路17に作用させる磁界の大きさを調整する。これにより、通路17を通過する磁気粘性流体の流れに与える抵抗力が変化するので、ダンパDの減衰力を可変にすることができる。
 このように、ダンパ制御装置Eは、減衰力調整部4に供給される電流を増減させることにより、ダンパDの減衰力を制御する。
 なお、流体として電気粘性流体が用いられる場合には、減衰力調整部4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い。例えば、減衰力調整部4は、ダンパ制御装置Eから供給される電圧に応じて電界の大きさを調整することにより、通路17を流れる流体に与える抵抗力を変化させてダンパDに発生させる減衰力を可変にする。
 さらに上記した磁気粘性流体と電気粘性流体の他に、流体として作動油や、水、水溶液、気体等を利用することができる。この場合には、減衰力調整部4は、たとえば、上記ダンパDに新たに設けられた通路(不図示)の流路面積を可変にする減衰弁と、その弁体を駆動して上記通路の流路面積を調節可能なソレノイド等の制御応答性が高いアクチュエータと、によって構成される。そしてダンパ制御装置Eは、上記アクチュエータへ与える電流量を増減させることにより、上記通路の流路面積が調整されて通路を流れる流体に与える抵抗力が変化するので、ダンパDで発生する減衰力を調整することができる。
 また、流体が液体であり、ダンパDが片ロッド型ダンパである場合には、ダンパDには、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、気体室やリザーバ等が設けられる。流体として液体の代わりに気体が用いられる場合には、気体室やリザーバ等を設けなくともよい。
 あるいは、ダンパDとしてはユニフロー型のものが用いられてもよい。この場合には、ダンパDにリザーバを設けてダンパDが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ようにダンパDが構成される。そして、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4を設けて、流体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮させる。
 さらにダンパDとしては、上記の構成以外にも、電磁力によって、ばね上部材Bとばね下部材Wとの相対移動を抑制する減衰力を発揮させる電磁ダンパが用いられてもよい。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、リニアモータにより構成される。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4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して機能する。
 以下、振動レベル検知部1、指令値演算部3、および減衰力調整部4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によるばね下部材Wの振動レベルを検知する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で支承する系において、振動レベル検知部1によって物体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に示すように、ベースTに鉛直に取り付けたばねSによって、図中の下方から弾性支持されるばねマス系を構成する。
 ここでは、物体Mの全体における図3中の上下方向、すなわちベースTの平面に対して直交する方向の振動レベルを検知する手法について説明する。物体Mの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、その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を得る必要がある。そして、上記第一参照値aと上記第二参照値bとを用いて、ばね下部材Wの振動レベルrが求められる。
 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に加速度センサを取り付け、その加速度センサによって物体Mの上下方向の加速度を検出し、検出した上下方向加速度を積分して物体Mの上下方向の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、物体Mの上下方向の変位を取得して、その変位を第二参照値bとすればよい。
 なお、第二参照値bを、第一参照値aの微分値に相当する値とする場合、つまり、物体Mの上下方向の加速度を得るように第二参照値bが設定される場合、上記加速度センサから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。あるいは、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に、第一参照値aと第二参照値bとから検知したい周波数成分を抽出するようにしてもよい。
 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とを濾波することにより、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と同じ周波数を抽出する帯域フィルタを用いることにより、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のみを抽出できることから、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、フィルタで抽出される周波数と一致する角周波数ωを用いて、第一参照値aの積分値相当の値をω倍することで、第一参照値aと第二参照値bの振幅を等しく調整(補正)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、第一参照値aの微分値相当の値を1/ω倍することで、第一参照値aと第二参照値bの振幅を等しく調整(補正)することができる。
 このように、振動レベルrを求めるに当たって、第一参照値aと第二参照値bの振幅を同じ値に補正するために、検知対象となる振動の角周波数ωが用いられる。そして、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、第一参照値aの積分値相当の値をω倍し、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、第一参照値aの微分値相当の値を1/ω倍する。
 続いて、このように処理された第一参照値aと第二参照値bとを、図4に示すように直交座標にとり、この直交座標にとった際の第一参照値aと第二参照値bとの合成ベクトルUの長さを演算し、これを振動レベルrとして求める。
 合成ベクトルUの長さは、第一参照値aと第二参照値bとの二乗和平方根の値であり、(a+b1/2によって求めることができるが、ルート演算を省いた二乗和の値(a+b)を、合成ベクトルUの長さとして求めるようにしてもよい。
 このように、合成ベクトルUの長さを推定可能な値、すなわち合成ベクトルUの長さと相関関係のある値を求めて、これを振動レベルrとして用いてもよい。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。
 なお、合成ベクトルUの長さとは直接に一致しないものの、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る。このような値を振動レベルrとして用い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は、振動レベルrとして用いることができる。
 ここで、ベースTを上下に動かして物体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。このため、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(ゼロ)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との間の位相は90度ずれる。このため、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とで示される軌跡は、理想的には、図4に示すように真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る。
 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および第二参照値b等に含まれるノイズによって、両者の振幅を完全に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、物体Mの速度を示す第一参照値aが0でも、物体Mの変位を示す第二参照値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。
 以上の手順から理解できるように、振動レベルrの算出にあたり、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はなく、物体Mの変位と速度とが得られればよいので、タイムリーに振動レベルrを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rを検知すれば、物体Mの振動の大きさをタイムリー、かつ、リアルタイムに検出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とについては、物体Mの速度と加速度、物体Mの加速度と加速度の変化率、または、物体Mの変位と変位の積分値相当の値の組合せのうち、いずれかの関係(組合せ)を設定して振動レベルrを求めてもよい。
 このように設定しても、第一参照値aと第二参照値bとの間の位相は、互いに90度ずれることから、検知したい振動の角周波数ωで第二参照値bを調整(補正)することにより、第一参照値aと第二参照値bとを直交座標にとった時の軌跡は円となる。この直交座標に示される円の半径が振動レベルrとして求められ、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と一致する方向の変位、速度、加速度のうちのいずれか一つとし、第二参照値bを、第一参照値aの積分値相当の値、或いは、微分値相当の値とすれば、ばね下部材Wの振動レベルrを求めることができる。
 第一参照値aに関しては、センサから直接得ずとも、センサから出力される信号を微分や積分して第一参照値aを得るようにしてもよい。
 第二参照値bに関しては、センサから直接得ることも可能である。たとえば、第一参照値aの微分値相当の値、または、積分値相当の値を第二参照値bとする場合、第一参照値aを微分、或いは、積分して第二参照値bを得るのではなく、別途センサを設けて当該センサから第二参照値bを直接得るようにしてもよい。
 また、互いに異なるパラメータの組合せから複数の振動レベルを演算して最終的な振動レベルrを求めるようにしてもよい。
 例えば、第一参照値aの積分値相当の値を第二参照値bとする場合には、第一参照値aと第二参照値bとを用いて、上記手順に従い、振動レベルrに相当する値を求め、この値を第一振動レベルr1とする。
 これに加えて、第一参照値aの微分値相当の値を第三参照値c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とを用いて上記手順に従って振動レベルrに相当する値を求め、この値を第二振動レベルr2とする。
 そして、第一振動レベルr1と第二振動レベルr2とを加算して「2」で割ることによって第一振動レベル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の微分値相当の値を第二参照値bとする場合には、第一参照値aの積分値相当の値を第三参照値cとすればよい。
 上述の例について図5を参照して説明する。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および第三参照値cを縦軸にとる直交座標を考える。図5には、第一参照値aの最大値を半径とした円Hが破線により示されている。
 物体Mの振動レベルのうち、検出したい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を帯域フィルタによって濾波する。
 この場合において、帯域フィルタで抽出される周波数と、物体Mの振動周波数との間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との軌跡Jは、円Hより大きな楕円形となる。一方、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るので、第一参照値aと第三参照値cとの軌跡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とが一致していない状況では、上記手順において、補正の際に使用される角周波数ωと、実際の角周波数ω’とにずれが生じている。
 このため、第一参照値aの積分値相当の第二参照値bを調整したときの第二参照値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よりも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ため、これらを平均して振動レベルrを求めることにより、振動レベルrの変動を緩和することができる。すなわち、振動レベルrの誤差を小さくできる。
 このため、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、振動レベルrにうねりが生じる場合に、物体Mの振動周波数に対して2倍の周波数成分のノイズが振動レベルrに重畳されていることが分かっているときは、この重畳されるノイズを取り除くフィルタを用いて振動レベルrを濾波するようにしてもよい。
 なお、第一参照値aの積分値相当の値と微分値相当の値とを、それぞれ第二参照値bと第三参照値cとに設定して振動レベルrを求める例について説明したが、これに限られるものではない。
 たとえば、物体Mの変位を第一参照値aとし、物体Mの速度を第二参照値bとして、振動レベルr1を求めることに加えて、物体Mの加速度を第一参照値aとして、物体Mの加速度の変化率を第二参照値bとして、別途振動レベルr2を求めるようにする。
 そして、物体Mの変位と速度との関係から得られた振動レベルr1と、物体Mの加速度と加速度の変化率との関係から得られた振動レベルrと2の平均値を、最終的な振動レベルrとして求めるようにしてもよい。
 このように、第一参照値および第二参照値に用いられる2つのパラメータの組合せを複数設定し、各組合せから得られた複数の振動レベルに基づいて、例えば各振動レベルの平均値などの値を、最終的な振動レベルrとして得ることも可能である。
 次に、振動レベル検知部1を車両に適用して、車両に設けられたばね下部材Wの振動レベルrを検知する本実施形態について図1を参照して説明する。
 図1に示すように、振動レベル検知部1は、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は、ストローク速度検知部2から出力されるダンパDのストローク速度Vdを、第一参照値として取得する。
 振動レベル検知部1は、第一参照値の微分値に相当する値を第二参照値として取得する第二参照値取得部21と、第一参照値の積分値に相当する値を第三参照値として取得する第三参照値取得部22とを備える。
 また、振動レベル検知部1は、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23と、第一参照値、第二参照値および第三参照値を互いに調整する調整部24とを備える。さらに振動レベル検知部1は、ばね下部材Wの振動レベルrを求める振動レベル演算部25を備える。
 なお、第一参照値は、ストローク速度検知部2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、ストローク速度検知部2から出力されるストローク速度Vdは、そのままフィルタ23に入力される。
 ストローク速度検知部2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26と、ストロークセンサ26によって検出されたダンパ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を演算する微分器27とを備える。
 ストローク速度検知部2は、検知したストローク速度Vdを第一参照値に設定し、その第一参照値を振動レベル検知部1に出力する。
 なお、本実施形態ではダンパ制御装置Eにストローク速度検知部2を設け、ストローク速度検知部2が検出したストローク速度Vdを第一参照値としているので、振動レベル検知部1には、第一参照値を取得する第一参照値取得部が設けられていない。しかしながら、ばね下部材Wにセンサを取り付けて、直接、ばね下部材Wの上下方向の加速度、速度、変位を検出して第一参照値とする場合には、センサから出力される検出信号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21は、ダンパDのストローク速度Vdである第一参照値を微分することによって、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、そのダンパ加速度αdを第二参照値に設定する。そして第二参照値取得部21は、第二参照値をフィルタ23に出力する。
 第三参照値取得部22は、ダンパDのストローク速度Vdである第一参照値を積分することによって、ダンパDのストローク変位であるダンパ変位Xdを求め、そのダンパ変位Xdを第三参照値に設定する。なお、ダンパ変位Xdは、ストロークセンサ26でも検出されるので、その検出されたダンパ変位Xdをそのまま第三参照値として用いてもよい。第三参照値取得部22は、第三参照値をフィルタ23に出力する。
 フィルタ23は、第一参照値であるダンパDのストローク速度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を濾波する。本実施形態ではフィルタ23は、ダンパDのストローク速度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。これにより、ストローク速度Vd、ダンパ加速度αd、およびダンパ変位Xdに相当する値が得られる。
 なお、ばね下部材Wの変位、速度、加速度を求めるにあたり、第二参照値と第三参照値とを得るために第一参照値を微分および積分する場合には、フィルタ23を用いて、第一参照値を得る前のダンパ変位Xdに対してのみ濾波処理を行うようにしてもよい。
 つまり、ストロークセンサ26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濾波処理を行ってもよい。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24において、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25は、第一参照値と第二参照値とから第一振動レベルr1を演算し、第一参照値と第三参照値とから第二振動レベルr2を演算し、これらの平均値を、ばね下部材Wの振動レベルrとして求める。なお、第三参照値取得部22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22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。
 指令値演算部3は、この例では、減衰力調整部4に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。指令値演算部3は、上記のようにして求められた振動レベルrと、ストローク速度検知部2が検知したストローク速度Vdとから、減衰力調整部4へ与える制御指令値として電流値Iを求める。駆動部5は、たとえば、PWM(Pulse Width Modulation)回路などを備えており、指令値演算部3が求めた電流値Iのとおりの電流量を減衰力調整部4に供給する。
 具体的には、指令値演算部3は、パラメータとして変化するストローク速度Vdと電流値Iとの関係を示すマップを複数保有している。指令値演算部3には、例えば、図6に示すように、ばね下部材Wの振動レベルrごとに定められたマップM1~M4が記憶される。
 そして指令値演算部3は、振動レベル演算部25が算出した振動レベルrに基づいてマップを選択し、選択されたマップを参照してストローク速度検知部2が検知したストローク速度Vdからマップ演算を行う。マップ演算によって指令値演算部3は、選択されたマップの中から、検知したストローク速度Vdに関係付けられた電流値Iを算出し、その電流値Iの通りに駆動部5から減衰力調整部4へ電流を出力させるべく制御指令を駆動部5に出力する。
 指令値演算部3に保有される複数のマップは、基本的には、振動レベルrが大きくなるほど、ダンパDに対する制御指令値とストローク速度Vdとの特性における傾きが大きくなるように設定されている。
 具体的には、振動レベルrの大きさによって振動レベルrを「大」、「中」、「小」、「0」に区分して、これらの区分毎に対応するマップが用意される。
 たとえば、検知した振動レベルrの属する区分が「大」である場合、指令値演算部3は、図6に示したマップM1~M4のマップ群から区分「大」に対応したマップM1を選択し、選択されたマップM1を利用して、ストローク速度Vdから制御指令値である電流値Iを求める。
 同様に、振動レベルrが属する区分が「中」である場合、指令値演算部3は、マップ群から区分「中」に対応したマップM2を選択し、選択されたマップM2を利用して、ストローク速度Vdから電流値Iを求める。
 そして、振動レベルrが属する区分が「小」である場合、指令値演算部3は、マップ群から区分「小」に対応したマップM3を選択し、選択されたマップM3を利用して、ストローク速度Vdから電流値Iを求める。
 さらに、振動レベルrが属する区分が「0」である場合、指令値演算部3は、マップ群から区分「0」に対応したマップM4を選択し、選択されたマップM4を利用して、ストローク速度Vdから電流値Iを求める。
 振動レベルrの区分は、任意に設定することができる。たとえば、振動レベルrの値が0である場合に区分「0」とし、0<r<0.3である場合に区分「小」とし、振動レベルrの値が0.3≦r<0.6である場合に区分「中」とし、振動レベルrの値が0.6≦rである場合に区分「大」とする。
 また、区分を設けずに、たとえば、振動レベルrが「0」、「0.1」、「0.3」、「0.6」である場合において、最適な電流値Iを求めることができるマップをそれぞれ用意しておく。
 たとえば、振動レベルrが0.4である場合、振動レベルrが「0.3」のときに最適となるマップと、「0.6」で最適となるマップの二つを利用しつつ、線形補間することで、電流値Iを求めるようにしてもよい。つまり、振動レベル0.3用および振動レベル0.6用のマップから、電流値Iをそれぞれ求め、これらの電流値Iから振動レベルrが0.4であるときの電流値Iを求めるようにすればよい。
 また、マップM1,M2,M3,M4では、ストローク速度Vdが正の値を採るダンパDの圧側の特性と、ストローク速度Vdが負の値を採るダンパDの伸側の特性とは、非対称となっている。
 そして、マップM1,M2,M3については、伸側の範囲と圧側の範囲をそれぞれ眺めると、振動レベルrが大きいマップ程、傾きが大きくなるように設定されている。また、振動レベルrが大きいマップ程、ストローク速度Vdが0の場合の電流値I(マップM1,M2,M3の特性線の切片の値)が大きくなるように設定されている。
 なお、マップM1,M2,M3,M4については、ストローク速度Vdが正の値を採るダンパDの圧側の特性と、ストローク速度Vdが負の値を採るダンパDの伸側の特性とで、対称に設定することも可能であり、実際に搭載される車両に合わせて最適となるように設定することができる。
 また、マップM3は、振動レベルrが小さくダンパDが微振動するような状態で使用されるマップである。マップM3では、ストローク速度Vdが0(ゼロ)近傍で推移する場合にダンパDに減衰力を積極的に発揮させるように、電流値Iについては、マップM2などの他のマップに比べて大きな所定の値に設定されている。これにより、ばね下部材Wのブルブルと震えるような振動を充分に抑制することができる。このため、ブルブルと震えるような振動を車両搭乗者に知覚させずに済む。
 そしてマップM4は、振動レベルrが0である場合に選択されるマップである。仮に、振動レベルrが0の場合に電流値IがマップM3のように設定されると、ダンパDのストローク速度Vdが0付近で減衰力が高くなりすぎて、ヒョコヒョコ感を車両搭乗者に知覚させて乗心地を悪化させてしまう。ヒョコヒョコ感とは、バネ上共振とバネ下共振間の周波数領域でのオーバーダンピングに起因する小刻みに上下する振動のことをいう。
 この対策としてマップM4では、ストローク速度Vdが0付近での電流値Iが、ヒョコヒョコ感を抑えることができる程度の所定値、つまりマップM3に比べて小さな電流値に抑えて設定されている。
 このように指令値演算部3は、マップM1~M4を参照して、振動レベルrとストローク速度Vdとに基づいて、ダンパDに対する制御指令値である電流値Iを算出して駆動部5に出力する。その電流値Iに従って駆動部5は、ダンパDにおける減衰力調整部4に電流を供給する。
 減衰力調整部4は、駆動部5から電流値Iの通りの電流量の供給を受けてダンパDにおける減衰係数を調整する。これにより、ダンパDではストローク速度Vdに応じて減衰力を発揮することができる。
 このようにダンパ制御装置EによってダンパDの減衰力が制御される。またダンパ制御装置Eにおいて振動レベル検知部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できる。このため、物体の振動に対する振動レベルrの検知において時間的に遅れを小さくできるので、車両の振動を抑制する制御への使用に十分に耐えうる。
 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の大きさに応じて、マップM1,M2,M3,M4を選択して、選択されたマップとストローク速度Vdとから減衰力調整部4へ与える電流値Iを求めて、ダンパDの減衰力を制御する。これにより、ダンパ制御装置Eは、例えば、図7に示すように、振動レベルrに応じて、最適な減衰特性にてダンパDに減衰力を発生させることができる。
 図7中の実線で示した特性は、マップM1を選択した場合の減衰特性であり、図7中の破線で示した特性は、マップM2を選択した場合の減衰特性である。また、図7中の一点鎖線で示した特性は、マップM3を選択した場合の減衰特性であり、図7中の二点鎖線で示した特性は、マップM4を選択した場合の減衰特性である。
 振動レベルrが小、中程度、或いは、大の場合には、振動レベルrの大きさに応じて減衰係数が大きくなり、振動レベルrに応じてダンパDの減衰特性が最適となる。これとともに、ストローク速度Vdの絶対値が0近傍にある際の減衰力は振動レベルrが大きくなるほど小さくなるので、ダンパDの伸縮の切換において減衰力の急変を回避しつつ車両における乗り心地を向上させることができる。
 また、振動レベルrが小さくダンパDが微振動するような状態では、マップM3が選択されて、ストローク速度Vdが0近傍で推移する場合に、ダンパDの減衰力が高められて発揮させるので、ばね下部材Wのブルブルと震えるような振動を充分に抑制することができ、ブルブルと震える振動を車両搭乗者に知覚させずに済む。また、振動レベルrが0の場合にはマップM4が選択されて、電流値Iが抑えられ、ブルブルと震える振動よりも周波数領域の低いヒョコヒョコ感を車両搭乗者に知覚させて乗心地を悪化させることがない。
 このように、ダンパ制御装置Eにあっては、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、ダンパDのストローク速度Vdを検知するストローク速度検知部2と、振動レベルrとストローク速度Vdとに基づいて制御指令値Iを求める指令値演算部3とを備えている。
 これにより、振動の大きさに応じて最適な制御指令値を求めることができ、ばね下部材Wの振動の大きさに適した減衰力制御を行うことができるので、車両における乗り心地を向上させることができる。
 また、本実施形態におけるダンパ制御装置Eによれば、振動レベルrが大きい場合にあっては、制御指令値とストローク速度Vdとの特性における傾きが大きくなる。
 これにより、ストローク速度Vdが0近傍のときの制御指令値が小さくなるので、ダンパDの伸縮の切換りにおいて減衰力の急変を緩和することができる。このため、車体に振動を与えて車室内に異音を発生させたり、車体にショックを与えたりすることを回避でき、車両搭乗者に不快感を抱かせず、車両における乗り心地をより一層向上させることができる。
 さらに、本実施形態におけるダンパ制御装置Eによれば、振動レベルrが小さくなると、制御指令値とストローク速度Vdの特性における傾きが小さくなるので、ストローク速度Vdが高く振動レベルrが大きい場合には、ばね下部材Wをしっかり制振することができる。反対に、振動レベルrが大きい場合において、ストローク速度Vdが低速域にあるときはダンパDの減衰力を高くし過ぎることが無く、ストローク速度Vdが高速域にあるときは車両における乗り心地を向上させることができる。
 また、本実施形態におけるダンパ制御装置Eにあっては、制御指令値である電流値Iとストローク速度Vdとの関係を示すマップを複数保有している。そして指令値演算部3は、振動レベルrに基づいて複数のマップの中から一つ或いは二つのマップを選択し、その選択されたマップとストローク速度Vdとから電流値Iを求める。これにより、非常に簡単に制御指令値である電流値Iを求めることが可能となる。
 また、フェールセーフのために、減衰力調整部4に供給される電流値が0である場合には、ある程度の減衰力を発揮させるべく、たとえば、実際に減衰力調整部4に供給される電流の値とダンパDの減衰係数との関係が、図8に示すような関係となるように減衰力調整部4を設計してもよい。
 図8では、電流値が0のときに減衰係数が0よりも大きな値をとり、電流値がi1のときに減衰係数が最小値となり、電流値がi1を超える範囲では、電流値がi1を超えた量に比例して減衰係数が大きくなるように設定されている。
 なお、振動レベルrが0の場合における電流値Iを、搭乗者の乗心地とのバランスを確認して電流値i1以上の値に決定し、その決定された電流値から、振動レベルrの増加に応じて電流値Iが増加するような切片を持つマップに設定してもよい。また、減衰力調整部4に供給される電流量が大きくなるほど、ダンパDの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にすることも可能である。つまり、マップは、減衰力調整部4の設計に応じて任意に設定することができる。
 なお、本実施形態のダンパ制御装置Eは、図示はしないが、たとえば、ハードウェア資源として、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)等の記憶装置とを備える。さらにダンパ制御装置Eは、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い。そしてダンパ制御装置Eにおいて、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3の動作を実現すればよい。
 上記したところでは、減衰力調整部4へ与える電流値Iを制御指令値としているが、ダンパDに発生させるべき減衰力目標値を制御指令値としてもよい。この場合は、ダンパDにおいて減衰力目標値の通りに減衰力を発揮させるように、減衰力目標値を電流指令へ変換して、その電流指令を減衰力調整部4へ与えればよい。よって、ストローク速度と制御指令値との関係を示すマップについては、ストローク速度と減衰力目標値との関係をマップ化しておけばよい。
 さらに、上記したところでは、マップを用いて制御指令値を求めるようにしているが、振動レベルrとストローク速度Vdをパラメータとした関数を用いて制御指令値を求めるようにしてもよい。この場合、ダンパ制御装置Eは、マップ演算を実行しなくて済むので、制御指令値とストローク速度Vdとの関係を示すマップをダンパ制御装置Eに複数保有しなくてもよい。
 また、ばね下部材W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Dにストロークセンサ26を設けて、ストロークセンサ26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のいずれかのパラメータを第一参照値aとする。そして、この第一参照値aに含まれるばね下部材Wの共振周波数に一致する成分をフィルタ23で抽出することで、ばね下部材W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の上下方向の加速度を検出し、この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Wの振動レベルrを検知するに際しては、第一参照値および第二参照値に加えて、第一参照値に基づいて第三参照値を取得するようにしてもよい。そして、第一参照値および第二参照値に基づいて第一振動レベルを演算するとともに、第一参照値および第三参照値に基づいて第二振動レベルを演算してから最終的な振動レベルrを求めるようにしてもよいことは当然である。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 本願は2013年3月13日に日本国特許庁に出願された特願2013-050130に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  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制御して前記ばね下部材を制振するダンパ制御装置であって、
     前記ばね下部材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、
     前記ダンパのストローク速度を検知するストローク速度検知部と、
     前記ばね下部材の前記振動レベルと前記ダンパのストローク速度とに基づいて、前記ダンパの減衰力を制御する制御指令値を求める指令値演算部と、
    を備えるダンパ制御装置。
  2.  請求項1に記載のダンパ制御装置であって、
     前記指令値演算部は、前記ばね下部材の前記振動レベルが大きくなるほど、前記制御指令値と前記ダンパのストローク速度との特性線における傾きが大きくなるように、前記制御指令値を求める、
    ダンパ制御装置。
  3.  請求項1に記載のダンパ制御装置であって、
     前記制御指令値と前記ストローク速度との関係を示すマップを複数保有し、
     前記指令値演算部は、前記ばね下部材の前記振動レベルに基づいて前記複数のマップからマップを選択し、当該選択されたマップと前記ストローク速度検出部で検出されるストローク速度とから、前記制御指令値を求める、
    ダンパ制御装置。
  4.  請求項1に記載のダンパ制御装置であって、
     前記振動レベル検知部は、
     少なくとも前記ばね下部材の変位、速度および加速度のうちのいずれか一つのパラメータの値を第一参照値として得る第一参照値取得部と、
     前記第一参照値取得部で得た第一参照値の微分値また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、
     前記第一参照値と前記第二参照値とに基づいて、前記ばね下部材の前記振動レベルを求める振動レベル演算部と、を備える、
    ダンパ制御装置。
  5.  請求項4に記載のダンパ制御装置であって、
     前記振動レベル演算部は、前記第一参照値と前記第二参照値とを直交座標に取った際の前記第一参照値と第二参照値との合成ベクトルの長さを認識可能な値から、前記振動レベルを求める、
    ダンパ制御装置。
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