WO2015098385A1 - ダンパ制御装置 - Google Patents

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WO2015098385A1
WO2015098385A1 PCT/JP2014/080907 JP2014080907W WO2015098385A1 WO 2015098385 A1 WO2015098385 A1 WO 2015098385A1 JP 2014080907 W JP2014080907 W JP 2014080907W WO 2015098385 A1 WO2015098385 A1 WO 2015098385A1
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damper
vibration level
damping force
control device
vibration
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友夫 窪田
昌利 奥村
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KYB Corp
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Kayaba Industry Co Ltd
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    • F16F9/46Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction allowing control from a distance, i.e. location of means for control input being remote from site of valves, e.g. on damper external wall
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    • B60G2500/10Damping action or damper

Definitions

  • the present invention relates to a damper control device.
  • damper control device for controlling the damping force of the damper interposed between the sprung member and the unsprung member of the vehicle, for example, adjusting the amount of current supplied to the solenoid valve provided in the damper Some adjust the damping force of the damper.
  • the damping force characteristics of the damper can be adjusted from soft to hard by supplying a current amount corresponding to the damping force characteristics of the damper to the solenoid.
  • a constant current amount corresponding to the soft damping force characteristic is supplied to the solenoid.
  • a constant current amount corresponding to the hard damping force is supplied to the solenoid (see, for example, JP11-287281A).
  • the sprung member and the unsprung member are supplied with a constant current to the solenoid to cause the damper to exhibit predetermined damping force characteristics. Vibration of the vehicle can be suppressed, and the ride comfort in the vehicle can be improved.
  • the damping force characteristics differ depending on the vehicle type. Will change.
  • vehicle feeling adjustment work for each vehicle type because vehicle feeling (ride comfort and steering feeling) differs depending on how the current value is calculated when the target damping force outside the range of the map is input. It took a while.
  • An object of the present invention is to provide a damper control device capable of reducing the time required for the adjustment operation of the vehicle feeling.
  • a damper control device that controls a damping force characteristic with respect to an expansion and contraction speed of a damper interposed between a sprung member and a unsprung member of a vehicle to damp the unsprung member. And a control command for determining the damping force characteristic of the damper based on the vibration level detection unit for detecting the vibration level of the unsprung member and the vibration level detected by the vibration level detection unit. And a control unit that controls force characteristics.
  • FIG. 1 is a block diagram of a damper control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the damper.
  • FIG. 3 is a diagram showing a variable range of damping force characteristics.
  • FIG. 4 is a block diagram of a vibration level detection unit.
  • FIG. 5 is a diagram showing the waveform of the level calculation signal.
  • FIG. 6 is a diagram showing the frequency phase characteristic of the level calculation signal.
  • FIG. 7 is a diagram showing the waveform of the absolute value of the level calculation signal.
  • FIG. 8 is a diagram showing the waveform of the absolute value of the level calculation signal with respect to the input of the original signal different in frequency.
  • FIG. 9 is a diagram showing a waveform of vibration level.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the cutoff frequency of the ripple removal filter and the vibration level.
  • the damper control device E is configured to control the damping force in the damper D interposed between the sprung member B and the unsprung member W of the vehicle. .
  • the damper control device E has a vibration level detection unit 1 that detects a vibration level r that is a magnitude of vibration of the unsprung member W, and an expansion and contraction speed of the damper D based on the vibration level r detected by the vibration level detection unit 1. And a controller 2 for controlling a damping force characteristic which is a characteristic of the damping force.
  • the damper D is interposed between the sprung member B and the unsprung member W of the vehicle in parallel with the suspension spring VS in this embodiment.
  • the sprung member B is elastically supported by a suspension spring VS.
  • the unsprung member W includes a wheel and a link that are pivotally attached to the sprung member B, which is a vehicle body.
  • the damper D is a cylinder 12, a piston 13 slidably inserted in the cylinder 12, and a piston rod movably inserted in the cylinder 12 and coupled to the piston 13. 14, pressure chambers 15 and 16 divided by the piston 13 in the cylinder 12, a damping force adjustment passage 17 communicating the pressure chamber 15 with the pressure chamber 16, and the flow of working fluid passing through the damping force adjustment passage 17 And a proportional solenoid valve 18 as a damping force adjustment unit that gives resistance to the fluid pressure damper.
  • the damper D resists the flow of the working fluid with the proportional solenoid valve 18 when the working fluid filled in the pressure chambers 15 and 16 passes the damping force adjustment passage 17 in response to the extension and contraction operation. Demonstrate the damping force to suppress. Thereby, the damper D is configured to suppress relative movement between the sprung member B and the unsprung member W.
  • the cylinder 12 is filled with a fluid such as hydraulic oil, water, an aqueous solution or the like as a working fluid.
  • the proportional solenoid valve 18 changes the damping force characteristic of the damper D in accordance with the magnitude of the current supplied by the control command supplied from the control unit 2, for example, as shown in FIG.
  • the force characteristics can be adjusted from soft to hard.
  • damping force characteristics of the damper D are achieved.
  • the proportional solenoid valve 18 controls, for example, a valve body (not shown) that makes the flow passage area of the damping force adjustment passage 17 variable, and adjusts the flow passage area of the damping force adjustment passage 17 by driving the valve body.
  • a solenoid capable of The valve body may be driven by an actuator other than a solenoid.
  • the flow passage area of the damping force adjustment passage 17 is adjusted by increasing or decreasing the amount of current supplied to the actuator. Thereby, the resistance given to the working fluid flowing through the damping force adjustment passage 17 can be changed to adjust the damping force generated by the damper D.
  • the damping force adjustment unit may be other than the proportional solenoid valve 18.
  • the damping force adjustment unit is a device that applies a magnetic field to the damping force adjustment passage 17.
  • the magnitude of the magnetic field is adjusted by the amount of current supplied from the damper control device E.
  • the resistance given to the flow of the magnetorheological fluid passing through the damping force adjustment passage 17 is changed to make the damping force of the damper D variable.
  • the damping force adjustment unit is a device capable of causing an electric field to be applied to the damping force adjustment passage 17.
  • the magnitude of the electric field is adjusted by the voltage applied from the damper control device E.
  • the resistance given to the electro-rheological fluid flowing through the damping force adjustment passage 17 is changed to make the damping force of the damper D variable.
  • the damper D when the working fluid is a liquid and the damper D is a single rod type damper, the damper D includes a gas chamber or a reservoir to compensate for the volume in and out of the piston rod 14 in the cylinder 12.
  • the working fluid when the working fluid is a gas, the gas chamber or the reservoir may not be provided.
  • a damping force adjustment unit may be provided to resist the flow of the working fluid.
  • the damper D may be an electromagnetic damper that exerts a damping force by an electromagnetic force.
  • the electromagnetic damper includes, for example, a motor and a motion conversion mechanism that converts rotational motion of the motor into linear motion, or is a linear motor.
  • the damping force adjustment unit may be a motor or a motor drive device that adjusts the current flowing through the linear motor.
  • the vibration level detection unit 1 includes a stroke sensor 21 that detects a stroke displacement of the damper D and a sensor that includes a differentiator 22 that obtains a damper speed from the damper displacement detected by the stroke sensor 21.
  • the signal generation unit 24 generates two or more level calculation signals whose phases are different from each other, the maximum value among the absolute values of the original signal O and each level calculation signal, and the vibration level with the maximum value as the vibration level r
  • the signal generation unit 24 generates five level calculation signals L1 to L5.
  • the stroke sensor 21 is interposed between the sprung member B and the unsprung member W, and detects the stroke displacement of the damper D.
  • the stroke sensor 21 may be provided integrally with the damper D.
  • the differentiator 22 differentiates the stroke displacement to obtain the damper velocity, and outputs the damper velocity.
  • the band-pass filter 23 extracts the vibration component of the unsprung resonance frequency band from the damper speed and outputs it as an original signal O.
  • the damper speed obtained by processing the damper speed by the band-pass filter 23, that is, the damper speed after filtering by the band-pass filter 23, rises with respect to the damper speed output by the differentiator 22, and the initial phase is delayed.
  • the signal generation unit 24 is configured such that phase change filters F1 to F5 are provided in parallel, and the original signal O is filtered by the phase change filters F1 to F5.
  • the phase change filters may be provided corresponding to the number of level calculation signals. In this case, five phase change filters may be provided corresponding to the level calculation signals L1 to L5.
  • the transfer function G (s) of the phase change filters F1 to F5 is set by the following equation (1).
  • O (s) represents the Laplace transform amount of the original signal O
  • s represents the Laplace operator
  • the frequency is set.
  • the signal generation unit 24 filters the original signal O with the phase change filter F4 having the transfer function G (s) set by inputting ⁇ 4 in the frequency,
  • the level calculation signal L4 is obtained from the original signal O.
  • the amplitude is the same for the original signal O of a certain frequency x. That is, it is possible to easily obtain five level calculation signals L1 to L5 which are different only in phase from each other.
  • phase difference between the original signal O and the level calculation signal L1 and the phase difference between the level calculation signals L1 to L4 are equal, the phase difference between the level calculation signal L4 and the level calculation signal L5 is the original.
  • the phase difference between the signal O and the level calculation signal L1 and the phase difference between the level calculation signals L1 to L4 are different. This is a characteristic that the frequency phase characteristics of the level calculation signals L1 to L4 change in the range from the upper limit of 0 degree to the lower limit of -180 degrees, as shown in FIG. It is because it is limited.
  • the phases of the level calculation signals L1 to L5 are 0 degrees or near 0 degrees when the frequency of the original signal O is extremely low, or -180 degrees when the frequency of the original signal O is extremely high. It becomes near -180 degrees. Therefore, as shown in FIG. 5, in the level calculation signals L1 to L4, the phase differences are arranged at equal intervals, and in the level calculation signal L5, the phase becomes close to -180 degrees and the next level calculation signal is generated. The phase difference with L4 is reduced.
  • the transfer function G (s) of the phase change filters F1 to F5 may be set by the following equation (2).
  • O (s) represents the Laplace transform amount of the original signal O
  • s represents the Laplace operator
  • the frequency is set.
  • the phase change filters F1 to F5 can also be second-order low-pass filters.
  • the transfer function G (s) of the phase change filters F1 to F5 may be set by the following equation (3).
  • O (s) represents the Laplace transform amount of the original signal O
  • s indicates the Laplace operator
  • indicates the decay rate
  • the frequency is shown, and different cutoff frequencies are set from ⁇ 1 to ⁇ 5.
  • phase change filters F1 to F5 When a low pass filter is used for phase change filters F1 to F5, the phases of level calculation signals L1 to L5 can be delayed with respect to original signal O. With a high pass filter, level calculation signals L1 to L5 for original signal O can be obtained. The phase of L5 can be advanced. Therefore, it is also possible to use a high pass filter as part of the phase change filters F1 to F5 and use a low pass filter as the rest of the phase change filters F1 to F5.
  • the signal generation unit 24 obtains level calculation signals L1 to L5 having different phases from the original signal O. Therefore, signals delayed from the original signal O by a prescribed time may be generated as the level calculation signals L1 to L5 without using the above-mentioned filter processing.
  • the vibration level calculator 25 obtains the maximum value among the signals obtained by subjecting the original signal O and the level calculation signals L1 to L5 to absolute value processing.
  • the waveforms of the original signal O and the level calculation signals L1 to L5 after the absolute value processing are calculated as shown in FIG.
  • a portion having a negative value is folded back to the positive side around the time axis.
  • the original signal O and the level calculation signals L1 to L5 Since the absolute values of the original signal O and the level calculation signals L1 to L5 are out of phase with each other, the original signal O and the level calculation signals L1 to L5 subjected to the absolute value processing do not require processing.
  • the respective waveforms in the level calculation signals L1 to L5 are shifted in time.
  • the maximum value of the original signal O and the level calculation signals L1 to L5 after the absolute value processing is equal to the maximum amplitude of the original signal O or The value approximates to the maximum amplitude.
  • the maximum value of original signal O and level calculation signals L1 to L5 after absolute value processing at time a is the maximum value of level calculation signal L2. Further, the maximum values of the original signal O and the level calculation signals L1 to L5 after the absolute value processing at the time b become values approximate to the value of the maximum amplitude of the original signal O.
  • the maximum amplitudes of the level calculation signals L1 to L5 are equal to the maximum amplitude at the speed of the original signal O. Also, since the maximum amplitude of the original signal O is a component of the unsprung resonance frequency band of the expansion / contraction speed of the damper D and the original signal O is approximately equal to the speed of the unsprung member W, It is equal to the vibration level r of the unsprung member W. That is, the maximum value when one cycle of the original signal O is obtained is the vibration level r of the unsprung member W.
  • the vibration level of the unsprung member W can not be determined timely, and if the frequency of the vibration of the unsprung member W changes, the original signal O Since the time required for the cycle changes, the maximum amplitude can not be obtained.
  • the original signal after absolute value processing is calculated at the time of calculating the vibration level r. It can be expected that either O or each of the level calculation signals L1 to L5 has a maximum value or a value close to the maximum value. Therefore, by obtaining the maximum value among the original signal O subjected to the absolute value processing and each of the level calculation signals L1 to L5 and using it as the vibration level r, the vibration level r may be the value of the maximum amplitude of the original signal O itself or It can be obtained as an approximation to
  • the vibration level r becomes the value of the maximum amplitude of the original signal O or a value close to this. That is, even if the frequency of the original signal O changes, a value close to the value of the maximum amplitude of the original signal O can be obtained as the vibration level r.
  • the phase difference between the original signal O and the level calculation signal L1 is the phase difference between the level calculation signals L1 to L5. It is different from This is because, as shown in FIG. 6, although the phase of the original signal O is constant at 0 degrees, the phase of the level calculation signal L1 is limited at an upper limit of 0 degrees as the frequency decreases. As a result, the phase of the level calculation signal L1 approaches 0 degrees, and the phase difference with the original signal O decreases.
  • the phase difference between the level calculation signal L1 and the adjacent level calculation signal L2 also decreases.
  • the frequency decreases, it is possible to obtain a value approximate to the value of the maximum amplitude of the original signal O as the vibration level r by the level calculation signals L2 to L5 having equal phase differences.
  • the vibration level detection unit 1 even if the frequency of the original signal O changes, the value of the maximum amplitude of the original signal O or a value approximate to the value of the original signal O can be detected in real time and timely. It can be determined as Therefore, the vibration level r can be accurately obtained for signals in a wide frequency band.
  • the original signal O is a speed that is vibration information of the unsprung member W. Therefore, by detecting the vibration level r as described above, the magnitude (vibration level) of the vibration of the unsprung member W can be detected timely and in real time.
  • the vibration level r obtained in this way has a small time delay with respect to the vibration of the unsprung member W, so it can sufficiently withstand, for example, the use for suppressing and controlling the vibration of the vehicle.
  • the vibration level r of the unsprung member W is obtained using the original signal O and the level calculation signals L1 to L5, but the frequency band where the vibration level r of the unsprung member W is to be obtained from the original signal O
  • the vibration level r may be obtained in the vibration level calculator 25 by using only the level calculation signal without using the original signal O.
  • the damper velocity is obtained from the stroke displacement of the damper D detected by the stroke sensor 21, and then the frequency component of the unsprung resonance frequency band of the damper velocity is extracted.
  • the vibration level r is detected.
  • the vibration information of the sprung member B necessarily includes the influence of the vibration of the unsprung member W.
  • the waveform of the vibration level of the spring top member B approximates the waveform of the vibration level r of the unsprung member W. Therefore, if the vibration information of the sprung member B, that is, the vertical acceleration, the vertical velocity, or the displacement of the sprung member B is detected, and the vibration level is determined using this, the unsprung member W Can be substituted as the vibration level r of.
  • detecting the vibration level r of the unsprung member W also includes substituting the vibration level obtained from the vibration information of the sprung member B as the vibration level r of the unsprung member W.
  • phase change filters F1 to F5 process the original signal O in parallel to obtain the level calculation signals L1 to L5.
  • the phase change filters F1 to F5 can be arranged in series.
  • the original signal O is processed by the phase change filter F1 to obtain the level calculation signal L1
  • the level calculation signal L1 is processed by the phase change filter F2 to obtain the level calculation signal L2
  • the level calculation signal processed by the immediately preceding phase change filter is processed by the immediately subsequent phase change filter to obtain a level calculation signal.
  • the frequency phase characteristic of the level calculation signal changes in the range from the upper limit of 0 degree to the lower limit of -180 degree, approaches 0 degree when the frequency decreases, and -180 when the frequency increases. It's getting closer to the degree. Therefore, for high frequency x, the phases of the original signal O processed by the phase change filters F1 to F5 and the level calculation signals L1 to L4 are equally spaced, and the maximum amplitude of the original signal O or a value approximated thereto is equal. Vibration level r can be obtained. Further, for the low frequency y, the phases of the level calculation signals L1 to L5 are equally spaced, and it is possible to obtain the maximum amplitude of the original signal O or the vibration level r having a value close to this.
  • the vibration level r can be accurately detected with respect to the original signal O from the high frequency frequency x to the low frequency frequency y.
  • the phase change filters F1 to F5 contribute to the detection of the vibration level r with respect to the original signal O of the frequency y.
  • the frequency of the original signal O changes the phase change filter that contributes to the detection of the vibration level r.
  • the original signal when using the original signal O together with the level calculation signal, the original signal within the lower limit to the upper limit of the frequency band
  • O and at least two or more level calculation signals be dispersed with equal phase difference within a range of 180 degrees.
  • the vibration level r is obtained using only the level calculation signal, it is preferable that at least three or more level calculation signals be dispersed at equal intervals within the range of 180 degrees. Therefore, the number of installed filters for generating the level calculation signal may be determined according to the number of generation of the level calculation signal.
  • the original signal O and the level calculation signals L1 to L5 contributing to detection of the vibration level r are dispersed with an equal phase difference of 60 degrees or less within the range of 180 degrees.
  • the signal generation unit 24 when the signal generation unit 24 generates the level calculation signals L1 to L5, the vibration level r can be detected for signals in a wide frequency band, and the accuracy is also improved.
  • the signal generation unit 24 determines that the level calculation signals L1 to L5 contributing to the detection of the vibration level r are 60 degrees within the range of 180 degrees. If generation is performed so as to be distributed with equal phase differences equal to or less than a degree, the vibration level r can be detected for signals in a wide frequency band, and the accuracy is also improved.
  • the phase difference between the level calculation signals is small.
  • the absolute values of the calculated signal in addition to using the maximum value as the vibration level r, the second or third largest value as the vibration level r, or the average value of the maximum value and the second largest value as the vibration level r There is no problem in practical use.
  • the vibration level r is expressed as the third largest value among the absolute values of the level calculation signal as the vibration level r, It never falls below 0.9 times the wave height of the original signal O of the object. Therefore, a good vibration level r can be obtained. Even in this case, the maximum value among the absolute values of the level calculation signal is the value closest to the actual vibration level r. For this reason, it is preferable to determine the maximum value as the vibration level r.
  • the vibration level r of the unsprung member W determined as described above is processed by the ripple removal filter 26.
  • the ripple removal filter 26 is a low pass filter provided for the purpose of removing high frequency components included in the vibration level r. By filtering the vibration level r with the ripple removal filter 26, it is possible to obtain the vibration level r that is delayed in phase from the actual vibration level of the unsprung member W.
  • the damper speed is filtered by the band-pass filter 23 to delay the initial rising phase, obtain the vibration level r from the damper speed delayed from the initial phase, and filter the vibration level r with the ripple removal filter 26. From the vibration level of the unsprung member W, the vibration level r which is totally delayed in phase can be obtained.
  • the control unit 2 obtains a control command to be given to the drive unit 19 from the vibration level r obtained as described above. Then, a control command is output to the drive unit 19 that drives the proportional solenoid valve 18.
  • the drive unit 19 includes, for example, a PWM circuit or the like, and supplies the current I to the proportional solenoid valve 18 according to the control command obtained by the control unit 2.
  • control unit 2 multiplies the vibration level r by a proportional gain to obtain a control command, and as shown in FIG. 4 in order to output a current as the control command from the drive unit 19 to the proportional solenoid valve 18
  • the control command obtained is input to the drive unit 19.
  • the damping force adjustment unit is the proportional solenoid valve 18
  • the control command output to the drive unit 19 is the current command.
  • the proportional solenoid valve 18 receives the supply of current from the drive unit 19 to adjust the damping force characteristic of the damper D. Then, the damper D exerts a damping force corresponding to the damper speed at that time. Thus, the damping force of the damper D is controlled by the damper control device E.
  • the damper control device E obtains the vibration level r of the unsprung member W, generates a control command from the vibration level r, applies a current to the proportional solenoid valve 18 according to the control command, and Control the damping force.
  • the vibration level r detected by the vibration level detection unit 1 is delayed in phase with respect to the actual vibration level of the unsprung member W. For this reason, the control command also causes a time delay with respect to the actual vibration level of the unsprung member W.
  • the vertical velocity of the unsprung member W is as shown by a solid line in FIG.
  • the time on the horizontal axis in FIG. 9 represents the time after the wheel contacts the projection.
  • the vertical axis represents the speed of the unsprung member W and the magnitude of the vibration level.
  • the vertical velocity of the unsprung member W in the situation where the vehicle passes through the projections of the road surface increases after the wheel contacts the projections.
  • the actual vibration level of the unsprung member W also shows a large value immediately after the unsprung member W is pushed up by the projection, as shown by a broken line in FIG.
  • the vibration level r detected by the vibration level detection unit 1 is to filter the damper speed used when obtaining the vibration level r with the band-pass filter 23 and filter the vibration level with the ripple removal filter 26.
  • the phase is generally delayed from the actual vibration level of the unsprung member W. For this reason, the vibration level r has a slow rise, as indicated by the one-dot chain line in FIG.
  • the spring upper member tries to go straight even when the wheel contacts the protrusion, so that the damper D is contracted and the unsprung member W is pushed up sharply, and the spring is unsprung.
  • the actual vibration level of the member W is increased.
  • the damping force generated by the damper D is suppressed low by the vibration level r delayed with respect to the actual vibration level.
  • the damper D controlled by the damper control device E when the vehicle passes through the projections of the road surface, the vibration level r is small immediately after the wheels come in contact with the projections, and the damper D The damping force that suppresses this against contraction is small. Thereafter, when the damper D changes from the contraction operation to the extension operation, the value of the vibration level r increases. As a result, the damper D exerts a large damping force so as to prevent the expansion, and suppresses the vibration of the unsprung member W.
  • the vibration level r is small immediately after the wheel enters the recess, and the damping force that suppresses the rapid expansion of the damper D is small. Thereafter, when the damper D changes from the extension operation to the contraction operation, the value of the vibration level r increases. Thus, the damper D exerts a large damping force so as to prevent the contraction, and suppresses the vibration of the unsprung member W.
  • the damping force is maintained low with respect to the contraction of the damper D when riding on a protrusion of the road surface or the extension of the damper D when entering into the recess.
  • the increase of the acceleration peak value of the sprung member B can be prevented.
  • contraction after the expansion-contraction direction inversion of the damper D a large damping force can be exhibited and the flap of the unsprung member W can be suppressed.
  • the damper control device E it is possible to enhance the insulation of the transmission of vibration from the unsprung member W to the sprung member B when the vehicle climbs over the protrusions and recesses of the road surface, and the unsprung member W rattles. Since the unsprung member W can be quickly damped by suppressing the friction force, the ride comfort of the vehicle can be improved when crossing over the projections and the depressions of the road surface.
  • the damping force of the damper D can be controlled only by directly producing a control command corresponding to the current command by multiplying the vibration level r by the proportional gain, not the damping force command. it can. That is, when obtaining the control command from the vibration level r, the map calculation using the current command calculation map showing the relationship between the damping force, the current supplied to the proportional solenoid valve 18 and the damper speed is not performed or other complicated calculations are performed. Therefore, the control command can be easily obtained.
  • the current command calculation map must be prepared for each vehicle type because the damping force characteristics of the damper D change as the vehicle changes. For this reason, it is necessary to investigate and map the relationship between the current supplied to the valve for adjusting the damping force and the damping force characteristic and the damper speed each time the vehicle type changes.
  • the control command for adjusting the damping force characteristic is determined without obtaining the current command calculation map, the number of mapping steps as described above can be reduced. Therefore, according to the present embodiment, it is not necessary to use a map for calculating the current command that changes for each vehicle type, and it is not necessary to spend time on the adjustment operation of the vehicle feeling. Thus, it is possible to reduce the time taken to adjust the vehicle feeling.
  • the frequency band in which the unsprung member W resonates is a high frequency. For this reason, since the stroke amount of the damper D due to the resonance of the unsprung member W is extremely small, the deformation of the mount becomes relatively large. And in order to detect damper speed, the method of detecting using a stroke sensor which detects relative displacement of spring top member B and unsprung member W, and an acceleration sensor attached to both is generally taken.
  • the target damping force to be output to the damper D is determined, and the amount of current to be applied to a valve or the like that adjusts the damping force of the damper D is determined from the target damping force and the damper speed. It is conceivable. However, in this case, since the deviation between the actual damper speed of the damper D and the damper speed detected by the sensor is large, even if it is intended to suppress the resonance of the unsprung member W, the damper D has a damping force according to the target damping force. In some cases, the ride comfort of the vehicle may be deteriorated.
  • a level calculation signal is generated to set the maximum value as the vibration level r, but any of the displacement, velocity and acceleration of the unsprung member W may be used.
  • the value of the maximum amplitude of the selected information may be adopted as the vibration level. Therefore, any one of displacement, velocity, and acceleration may be selected, and the selected information and the length of the combined vector of the integral value or the derivative value of the selected information may be obtained as the vibration level.
  • the vibration information of the spring top member B can be detected to obtain the vibration level, and this can be used as the vibration level r of the unsprung member W.
  • the vibration information of the unsprung member W superimposed on the vibration information of the sprung member B from the vibration information of the sprung member B may be extracted by a band-pass filter to obtain the vibration level r.
  • the band filter 23 for extracting the vibration of the unsprung member W may not be used. In this case, processing may be separately performed so that the vibration level r is delayed in phase with respect to the actual vibration level. Further, instead of delaying the phase of the vibration level r by a filter, processing of delaying in time may be performed.
  • the phase delay of the detected vibration level r with respect to the actual vibration level also includes the temporal delay of the detected vibration level r with respect to the actual vibration level.
  • the rear wheel of the vehicle passes through the protrusion and the recess through which the front wheel passes.
  • the time for the rear wheel to pass through the same protrusion or recess is estimated from the vehicle speed, and when the rear wheel approaches the protrusion or recess
  • the feedforward control may be performed to delay and use the command of.
  • control unit 2 obtains the control command by multiplying the vibration level r by the proportional gain, but the present invention is not limited to this.
  • a map calculation may be performed using an arbitrary map from the vibration level r to obtain a control command, or a control command may be obtained using an equation having the vibration level r as a parameter.
  • the proportional solenoid valve 18 is used to control the damper D.
  • damping force characteristics of the expansion pressure of the damper D orifice, expansion side damping force and compression side damping force (Characteristics characterized by an expansion ratio, etc.) which is a ratio of
  • the resonance of the unsprung member W can be suppressed without deteriorating the ride quality in the vehicle. That is, only when the unsprung member W vibrates, a current corresponding to the vibration level r is applied to the solenoid to suppress the resonance, so that the ride comfort in the vehicle is not deteriorated.
  • the control command in the control unit 2 is the current command.
  • the control command may be a command suitable for the damping force adjustment unit. Therefore, when the damping force adjustment unit is configured with a rotary valve and a stepping motor other than the proportional solenoid valve 18, for example, the control command may be the number of times of pulse generation. Further, when the working fluid in the damper D is an electro-rheological fluid, the damping force adjusting unit generates an electric field, so the control command may be a voltage command.
  • the damper control device E includes an A / D converter for taking in a signal output from the stroke sensor 21, vibration level detection, and calculation of the current value I.
  • a storage device such as a ROM (Read Only Memory) in which a program used for necessary processing is stored, an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit) that executes processing based on the program, and a storage area for the CPU And a storage device such as a random access memory (RAM).
  • ROM Read Only Memory
  • CPU Central Processing Unit
  • RAM random access memory
  • the ripple removal filter 26 by providing the ripple removal filter 26, high frequency components included in the vibration level r are removed.
  • the cutoff frequency in the ripple removal filter 26 can also be made variable by the magnitude of the value of the vibration level r.
  • the cutoff frequency is equal to or lower than the unsprung resonance frequency which is the resonance frequency of the unsprung member W Make it
  • the vibration level r When the vibration level r is processed by the ripple removal filter 26 having a constant cutoff frequency, if the vibration level r changes frequently in the region where the vibration level r is small, the signal component of the vibration information of the unsprung member W in the vertical direction On the other hand, the effects of sensor noise and other vibration components become relatively large. Therefore, the so-called S / N ratio is deteriorated, and the calculation accuracy of the vibration level r is lowered. Therefore, in fact, the damping force characteristic can not be set according to the vibration condition of the unsprung member W, and the sprung member B may shake slightly.
  • the ripple removal filter 26 processes even if it fluctuates in the region where the vibration level r is small.
  • the vibration level r is smoothed without fluctuation and takes a substantially constant value.
  • the damper control device E outputs a substantially constant control command, and the damping force output by the damper D is stabilized to further improve the ride comfort in the vehicle.
  • control command (damping force) is set by gradually changing from the lower limit value to the upper limit value of the cutoff frequency according to the vibration level r. Sudden changes in characteristics can be suppressed.
  • the threshold R can be arbitrarily set to be suitable for a real vehicle.
  • the vibration level r of the unsprung member W when it is obtained by scaling the speed, it may be set to about 0.1 m / s.
  • the threshold R may be set to be suitable for a real vehicle.
  • the vibration level r when the vibration level r becomes smaller than the threshold value R, the same effect can be obtained by setting the control command to a certain constant value instead of making the cutoff frequency of the ripple removal filter 26 variable. be able to. Therefore, in such a situation, in addition to setting the control command to a constant value, the vibration level r may be subjected to moving average processing to make it difficult to change, or the unsprung resonance frequency or a frequency twice the unsprung resonance frequency. A notch filter may be inserted only in the band to remove fluctuation components from the vibration level r.

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Abstract

 ダンパ制御装置は、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、振動レベル検知部で検知した振動レベルに基づいてダンパ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と、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にあっては、例えば、ダンパ内に設けたソレノイドバルブに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。
 上記の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に供給することで、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る。
 例えば、ダンパの減衰力特性をソフトに設定する場合は、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に供給する。また、ダンパの減衰力特性をハードに設定する場合は、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に供給する(例えば、JP11-287281A参照)。
 上記のダンパ制御装置では、車両の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に供給して所定の減衰力特性をダンパに発揮させることで、ばね上部材とばね下部材との振動を抑制し、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。
 ところで、ダンパに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に与える電流とダンパ速度とのマップから求める方法では、減衰力特性が車種ごとに異なることから、マップも車種ごとに変化することになる。また、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)が異なること等から、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。
 本発明は、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を目的とする。
 本発明のある態様によれば、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における伸縮速度に対する減衰力特性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レベルを検知する振動レベル検知部と、前記振動レベル検知部で検知した前記振動レベルに基づいて前記ダンパの前記減衰力特性を決定する制御指令を求めて前記減衰力特性を制御する制御部と、を備えるダンパ制御装置が提供される。
図1は、本発明の実施形態に係るダンパ制御装置の構成図である。 図2は、ダンパの概略縦断面図である。 図3は、減衰力特性の可変範囲を示す図である。 図4は、振動レベル検知部の構成図である。 図5は、レベル算出信号の波形を示す図である。 図6は、レベル算出信号の周波数位相特性を示す図である。 図7は、レベル算出信号の絶対値の波形を示す図である。 図8は、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す図である。 図9は、振動レベルの波形を示す図である。 図10は、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、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
 図1に示すように、ダンパ制御装置Eは、本実施形態では、車両のばね上部材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いる。
 ダンパ制御装置E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、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における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、本実施形態では、懸架ばねVSと並列に車両のばね上部材Bとばね下部材Wとの間に介装されている。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、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とを含んでいる。
 ダンパDは、例えば、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13で区画される圧力室15、16と、圧力室15と圧力室16とを連通する減衰力調整通路17と、減衰力調整通路17を通過する作動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、を備える流体圧ダンパである。
 ダンパDは、伸縮作動に応じて圧力室15、16内に充填された作動流体が減衰力調整通路17を通過する際に、比例ソレノイドバルブ18で作動流体の流れに抵抗を与えて伸縮作動を抑制する減衰力を発揮する。これにより、ダンパDは、ばね上部材Bとばね下部材Wと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、水溶液等の液体が作動流体として充填されている。比例ソレノイドバルブ18は、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で、例えば、図3に示すように、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。
 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る。これにより、ダンパDの減衰力特性(オリフィスや、伸側減衰力と圧側減衰力との比である伸圧比等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のソレノイドに印加することで、振動の収束までに要する時間は長短するものの、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わないようにできる。
 比例ソレノイドバルブ18は、例えば、減衰力調整通路17の流路面積を可変にする弁体(図示せず)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。なお、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い。この場合は、アクチュエータに与える電流量を増減させることで、減衰力調整通路17の流路面積を調整する。これにより、減衰力調整通路17を流れる作動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以外であってもよい。例えば、作動流体が磁気粘性流体とされる場合は、減衰力調整部は、減衰力調整通路17に磁界を作用させる装置とされる。この場合は、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する。これにより、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。
 また、例えば、作動流体が電気粘性流体とされる場合は、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とされる。この場合は、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する。これにより、減衰力調整通路17を流れる電気粘性流体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。
 また、作動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は、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。これに対して、作動流体が気体である場合は、気体室やリザーバを備えなくともよい。
 また、ダンパDがリザーバを備え、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通じて作動流体が排出されるユニフロー型とされる場合は、シリンダ12からリザーバへ通じる通路の途中に、作動流体の流れに抵抗を与える減衰力調整部を設けてもよい。
 また、ダンパDは、電磁力で減衰力を発揮する電磁ダンパであってもよい。電磁ダンパとしては、例えば、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。ダンパDが電磁ダンパである場合は、減衰力調整部は、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すればよい。
 振動レベル検知部1は、図1、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、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レベル算出信号を生成する信号生成部24と、オリジナル信号O及び各レベル算出信号の絶対値のうち最大値を求め、当該最大値を振動レベルrとする振動レベル演算部25と、振動レベル演算部25が求めた振動レベルr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。本実施形態では、信号生成部24は、5個のレベル算出信号L1~L5を生成する。
 ストロークセンサ21は、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したダンパ速度、つまり、帯域フィルタ23による濾波後のダンパ速度は、微分器22が出力するダンパ速度に対して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と振幅が同じであって、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を備える。
 信号生成部24は、位相変更フィルタF1~F5を並列に設けて、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、レベル算出信号の数に対応して設ければよく、この場合は、レベル算出信号L1~L5に対応して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、下記の式(1)によって設定されている。式(1)において、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、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 したがって、信号生成部24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をフィルタ処理することで、オリジナル信号Oからレベル算出信号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を求めることで、図5に示すように、ある周波数xのオリジナル信号Oに対して、振幅は同じであって、位相のみが互いに異なる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との位相差及びレベル算出信号L1~L4間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との位相差が、オリジナル信号Oとレベル算出信号L1との位相差及びレベル算出信号L1~L4間の位相差とは異なる。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、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度で制限されるからである。
 レベル算出信号L1~L5の位相は、オリジナル信号Oの周波数が極低い周波数である場合は、0度か0度近傍となり、オリジナル信号Oの周波数が極高い周波数である場合は、-180度か-180度近傍となる。このため、図5に示すように、レベル算出信号L1~L4においては、位相差が等間隔に配置され、レベル算出信号L5においては、位相が-180度の近くになって隣のレベル算出信号L4との位相差が小さくなる。
 位相変更フィルタF1~F5の伝達関数G(s)は、下記の式(2)によって設定されるようにしてもよい。式(2)において、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、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 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できる。具体的には、位相変更フィルタF1~F5の伝達関数G(s)は、下記の式(3)によって設定されるようにしてもよい。式(3)において、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、ζは、減衰率を示し、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 位相変更フィルタF1~F5にローパスフィルタを用いると、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ると、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。このため、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、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。
 信号生成部24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。したがって、上記の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及びレベル算出信号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及びレベル算出信号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及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及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。
 オリジナル信号O及びレベル算出信号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及び各レベル算出信号L1~L5を絶対値処理しても、処理後のオリジナル信号O及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と、図7に示すように、どの時間においても、絶対値処理後のオリジナル信号O及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。
 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及びレベル算出信号L1~L5の最大値は、レベル算出信号L2の最大値となる。また、時間bにおける絶対値処理後のオリジナル信号O及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い。また、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ことから、速度を尺度とした際のばね下部材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。しかしながら、オリジナル信号Oの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、オリジナル信号Oが一周期に要する時間が変化するので、最大振幅を得ることができない。
 これに対して、上記のように、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及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る。このため、絶対値処理後のオリジナル信号O及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。
 これによれば、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を入力した場合でも、オリジナル信号Oと、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。このため、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との位相差が、レベル算出信号L1~L5間の位相差と異なる。これは、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度で制限されるからである。このため、レベル算出信号L1の位相が0度に近くなって、オリジナル信号Oとの位相差が小さくなる。
 周波数yよりも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、周波数が低くなった場合でも、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、振動レベル検知部1によれば、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る。したがって、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、本実施形態では、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。このため、上記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、タイムリー且つリアルタイムに検知することができる。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。
 本実施形態では、オリジナル信号Oとレベル算出信号L1~L5とを用いてばね下部材Wの振動レベルrを得ているが、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オリジナル信号Oから生成すれば、振動レベルrを精度よく得ることができる。したがって、振動レベル演算部25にて、オリジナル信号Oを使用せずにレベル算出信号のみを用いて上記手順を実行し、振動レベルrを得るようにしてもよい。
 また、本実施形態では、まず、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、次に、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。ここで、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とにより接続されているので、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は近似している。このため、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。
 これによれば、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等のばね下部材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。
 よって、本実施形態の制御を実施するとともに、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、ばね上部材Bの振動情報を得るセンサを用いることでばね下部材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。
 また、位相変更フィルタF1~F5は、オリジナル信号Oを並列で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。
 この場合は、まず、オリジナル信号Oを位相変更フィルタF1で処理してレベル算出信号L1を得て、次に、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、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。
 ここで、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る。このため、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。また、低い周波数yに対しては、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。
 上記のように、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となる。また、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となる。これにより、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るには、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は、周波数帯域の下限から上限の範囲内で、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い。また、レベル算出用信号のみを用いて振動レベルrを求める場合は、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、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、信号生成部24がレベル算出信号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し、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、少なくとも物体のオリジナル信号Oの波高の0.85倍を振動レベルrが下回ることがないからである。これにより、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は、レベル算出信号の絶対値のうち最大値を振動レベルrとする他に、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、信号を正弦波とし、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。したがって、良好な振動レベルrを求めることができる。なお、この場合でも、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に一番近い値となる。このため、最大値を振動レベルrとして求めることが好ましい。
 本実施形態では、上記のようにして求めたばね下部材Wの振動レベルrを、リップル除去フィルタ26で処理している。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である。リップル除去フィルタ26で振動レベル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を得ることができる。
 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、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の振動レベルから全体的に位相が遅れた振動レベルrを得ることができる。
 制御部2は、上記のようにして求めた振動レベルrから、駆動部19へ与える制御指令を求める。そして、比例ソレノイドバルブ18を駆動する駆動部19に制御指令を出力する。駆動部19は、例えば、PWM回路等を備えていて、制御部2で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、振動レベルrに比例ゲインを乗じて制御指令を求めて、制御指令通りの電流を駆動部19から比例ソレノイドバルブ18に出力させるべく、図4に示すように、求めた制御指令を駆動部19に入力する。この場合は、減衰力調整部が比例ソレノイドバルブ18であるため、駆動部19に出力される制御指令は電流指令とされる。
 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の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。このように、ダンパDの減衰力は、ダンパ制御装置Eによって制御される。
 以上述べたように、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、比例ソレノイドバルブ18に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。
 振動レベル検知部1によって検知される振動レベルrは、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。このため、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、例えば、車両が路面の突起を通過する状況において、ばね下部材Wの上下方向の速度は、図9に実線で示すようになる。図9における横軸の時間は、車輪が突起に接触してからの時間を表している。また、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に実線で示すように、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る。ばね下部材Wの実際の振動レベルも、図9に破線で示すように、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を帯域フィルタ23で濾波すること、及びリップル除去フィルタ26で振動レベルを濾波することにより、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。このため、振動レベルrは、図9に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は、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ので、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。また、ダンパDが発生する減衰力は、実際の振動レベルに対して遅れる振動レベル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が大きくなるので、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は、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と、振動レベルrの値が大きくなる。これにより、ダンパDは、伸長を妨げるように大きな減衰力を発揮し、ばね下部材Wの振動を抑制することになる。
 また、車両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は小さい。その後、ダンパDが伸長作動から収縮作動に転じると、振動レベルrの値が大きくなる。これにより、ダンパDは、収縮を妨げるように大きな減衰力を発揮し、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。そして、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、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、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、電流指令に相当する制御指令を直接作るだけで、ダンパDの減衰力を制御することができる。つまり、振動レベルrから制御指令を得るにあたり、減衰力と比例ソレノイドバルブ18へ与える電流とダンパ速度と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や、その他の複雑な演算を行わないので、容易に制御指令を求めることができる。
 電流指令演算用マップは、車両が変わればダンパDの減衰力特性も変わることから、車種ごとに用意しなくてはならない。このため、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との関係を調査してマップ化しなければならない。
 これに対して、本実施形態では、減衰力特性を調節する制御指令を電流指令演算用マップを得ることなく決定するので、上記のようなマップ化の工数を削減できる。しがたって、本実施形態によれば、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み、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、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る。ばね上部材Bとばね下部材Wとの相対変位は、ダンパDのストロークとマウントの変形との合計に等しくなる。
 ばね下部材Wが共振する周波数帯は高周波である。このため、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いので、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にあたり、ダンパDに出力させたい目標減衰力を求めて、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ことが考えられる。しかしながら、この場合は、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いことから、ばね下部材Wの共振を抑制しようとしてもダンパ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。
 これに対して、本実施形態では、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、上記のような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。よって、車両における乗り心地を悪化させることが無い。
 なお、上記の実施形態では、振動レベルrの検知にあたって、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。したがって、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とを求めて振動レベルとしてもよい。
 また、上述したように、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。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を求める場合は、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。この場合は、別途、振動レベルrが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。また、振動レベルrの位相をフィルタで遅らせる代わりに、時間的に遅らせる処理を行うようにしてもよい。実際の振動レベルに対して検知された振動レベルrの位相が遅れるということには、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、車両の後輪は、前輪が通過した突起や凹部を通過する。このため、車両の前輪側にて上述した制御が行われる場合は、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、上記の実施形態では、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い。例えば、振動レベルrから任意のマップを用いて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。
 本実施形態のダンパ制御装置Eでは、比例ソレノイドバルブ18を用いてダンパ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と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。このため、車両における乗り心地を損なうことなく、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に応じた電流をソレノイドに印加して共振を抑制するので、車両における乗り心地の悪化を引き起こすことが無い。
 また、上記の実施形態では、減衰力調整部に比例ソレノイドバルブ18を用いるので、制御部2における制御指令を電流指令としている。制御指令は、減衰力調整部に適する指令とすればよい。したがって、減衰力調整部が比例ソレノイドバルブ18以外、例えば、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は、制御指令をパルス発生回数とすればよい。また、ダンパD内の作動流体が電気粘性流体である場合は、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すればよい。
 なお、ダンパ制御装置Eは、ハードウェア資源(図示せず)としては、例えば、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の演算と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、プログラムに基づいた処理を実行するCPU(Central Processing Unit)等の演算装置と、CPUに記憶領域を提供するRAM(Random Access Memory)等の記憶装置と、を備えて構成すればよい。これにより、CPUによりプログラムを実行することで、振動レベル検知部1及び制御部2の動作を実現できる。
 また、上記の実施形態では、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。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よりも小さい場合は、カットオフ周波数は、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。
 一定のカットオフ周波数のリップル除去フィルタ26で振動レベルrを処理する場合は、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る。このため、いわゆるS/N比が悪化し、振動レベルrの算出精度が低下する。よって、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、振動レベルrの値が小さい場合に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と、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、ほぼ一定の値を採るようになる。これにより、ダンパ制御装置Eは、振動レベルrが小さい場合は、ほぼ一定の制御指令を出力することになり、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可変にするにあたり、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に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。例えば、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は、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は、閾値Rが実車に適するように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は、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に任意の或る値で一定にしてダンパ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。
 よって、振動レベルrが閾値Rよりも小さくなった場合は、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、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、係る状況においては、制御指令を一定値にする他に、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、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、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12月24日に日本国特許庁に出願された特願2013-265226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 (6)

  1.  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における伸縮速度に対する減衰力特性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レベルを検知する振動レベル検知部と、
     前記振動レベル検知部で検知した前記振動レベルに基づいて前記ダンパの前記減衰力特性を決定する制御指令を求めて前記減衰力特性を制御する制御部と、
    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、
     前記振動レベル検知部は、前記ばね上部材の上下方向加速度、上下方向速度、及び上下方向変位のいずれかに基づいて、前記ばね下部材の前記振動レベルを検知するダンパ制御装置。
  3.  請求項2に記載のダンパ制御装置であって、
     前記制御部は、前記振動レベルに比例する前記制御指令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、前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前記振動レベルを検知するダンパ制御装置。
  5.  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、前記振動レベルが所定の閾値よりも小さい場合は、前記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前記振動レベルを検知するダンパ制御装置。
  6.  請求項1に記載のダンパ制御装置であって、
     前記ダンパは、
     シリンダと、
     前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、
     前記シリンダ内に前記ピストンで区画される伸側室及び圧側室と、
     伸長時と収縮時との両方で作動流体の通過を許容するとともに通過する作動流体の流れに抵抗を与える減衰力調整通路と、
     前記減衰力調整通路に設けられて前記ダンパの前記減衰力特性を変更する比例ソレノイドバルブと
    を備え、
     前記制御部は、前記比例ソレノイドバルブに前記制御指令を与えて前記減衰力特性を制御するダンパ制御装置。
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