JP5746246B2 - ダンパ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダンパ制御装置に関する。

車両のばね上部材とばね下部材との間に介装されるダンパの減衰力を制御するダンパ制御装置にあっては、たとえば、ダンパの伸縮変位と伸縮速度に着目し、ダンパが減速しているのか増速しているかを判断して、減速時には制御ゲインを大きくしてダンパに高減衰力を発揮させてばね下部材のばたつきを抑え、増速時には制御ゲインを小さくしてダンパに低減衰力を発揮させてばね下部材の路面追従性を向上させることで、車両における乗り心地を向上させるものがある（特許文献１参照）。

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

特開２００７−２１０５９０号公報 特開２００２−１４４８３７号公報

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

しかしながら、特許文献１の技術にあっては、振動の大小によらず、伸縮速度と伸縮変位を掛け合わせた値に、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るため、また、特許文献２の技術にあっては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り、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、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、ばね下部材の振動状況に適した制御を行うことができ、車両における乗り心地を向上させることができるダンパ制御装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、車両におけるばね上部材とばね下部材との間に介装されるダンパの減衰力を制御して上記ばね下部材を制振するダンパ制御装置において、上記ばね下部材の振動の大きさである振動レベルをリアルタイムに検知する振動レベル検知部と、上記ダンパのストローク速度を検知するストローク速度検知部と、上記振動レベルと上記ストローク速度に基づいて上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たことを特徴とする。

ダンパ制御装置にあっては、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、振動レベルとストローク速度に基づいて制御指令値を求める指令値演算部とを備えているので、振動の大きさによって最適な制御指令値を求めることができる。

よって、本発明のダンパ制御装置は、ばね下部材の振動の大きさに適した減衰力制御を行うことができ、車両における乗り心地を向上させることができる。

一実施の形態におけるダンパ制御装置の構成図である。 検知対象の物体の系を説明する図である。 振動レベル検知部の構成図である。 第一参照値と第二参照値の合成ベクトルを説明する図である。 第一参照値と第二参照値の軌跡および第一参照値と第三参照値の軌跡を説明する図である。 指令値演算部におけるマップの一例である。 振動レベル毎のダンパの減衰特性を説明する図である。 減衰力調整部における電流量と減衰係数の関係を示した図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、ダンパ制御装置Ｅは、この例では、車両におけるばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されるダンパＤにおける減衰力を制御するようになっており、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、上記ダンパ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に基づいて制御指令値である電流値Ｉを求める指令値演算部３と、ダンパＤの減衰力調整部１８へ電流値Ｉ通りの電流を与える駆動部５とを備えている。

ダンパＤは、この例では、懸架ばねＶＳに並列されて車両におけるばね上部材Ｂとばね下部材Ｗとの間に介装されており、ばね上部材Ｂは懸架ばねＶＳによって弾性支持されている。なお、ばね下部材Ｗは、車体であるばね上部材Ｂに揺動可能に取り付けられた車輪とリンクを含んでいる。

そして、ダンパＤは、たとえば、図２に示すように、シリンダ１２と、シリンダ１２内に摺動自在に挿入されるピストン１３と、シリンダ１２内に移動自在に挿入されてピストン１３に連結されるピストンロッド１４と、シリンダ１２内にピストンで区画した二つの圧力室１５，１６と、圧力室１５，１６同士を連通する通路１７と、通路１７を通過する流体の流れに抵抗を与える減衰力調整部４とを備えて構成される流体圧ダンパとされている。そして、このダンパＤは、伸縮作動に応じて圧力室内に充填された流体が通路を通過する際に減衰力調整部４にて抵抗を与えて当該伸縮作動を抑制する減衰力を発揮し、ばね上部材とばね下部材の相対移動を抑制するようになっている。

この例では、流体は、磁気粘性流体とされて、圧力室１５，１６内に充填されており、減衰力調整部４は、上記通路１７に磁界を作用させることができるようになっていて、ダンパ制御装置Ｅから供給される電流量によって磁界の大きさを調整して通路１７を通過する磁気粘性流体の流れに与える抵抗を変化させてダンパＤの減衰力を可変にすることができるようになっている。このように、この例では、ダンパ制御装置Ｅは、減衰力調整部１８に与える電流を増減することでダンパＤの減衰力を制御することになる。

なお、流体を電気粘性流体とする場合には、減衰力調整部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く、ダンパ制御装置Ｅから与えられる電圧によって電界の大きさを調整して、通路１７を流れる流体に与える抵抗を変化させることでダンパＤの発生減衰力を可変にしてもよい。

さらに、流体は、上記した磁気粘性流体や電気粘性流体の他、作動油、水、水溶液、気体を利用することができる。その場合には、減衰力調整部４は、たとえば、上記ダンパＤの図示しない通路の流路面積を可変にする減衰弁と、当該弁体を駆動して上記通路の流路面積を調節することができるソレノイド等の制御応答性の高いアクチュエータとで構成されればよく、当該アクチュエータへ与える電流量を増減させることで上記通路１７の流路面積を調整して、通路１７を流れる流体に与える抵抗を変化させてダンパＤが発生する減衰力を調整することができる。

また、流体が液体であって、ダンパＤが片ロッド型ダンパである場合、ダンパＤは、シリンダ１２内にピストンロッド１４が出入りする体積を補償するために気体室やリザーバを備えるが、流体が気体である場合、気体室やリザーバを備えずともよい。ダンパＤがリザーバを備えて伸長しても収縮してもシリンダ１２内からリザーバへ通じる通路を介して流体が排出されるユニフロー型に設定される場合、シリンダ１２からリザーバへ通じる通路の途中に減衰力調整部４を設けて、流体の流れに抵抗を与えて減衰力を発揮するようにしてもよい。

さらに、ダンパＤは、上記以外にも、電磁力でばね上部材とばね下部材の相対移動を抑制する減衰力を発揮する電磁ダンパとされてもよく、電磁ダンパとしては、たとえば、モータと、モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構とを備えて構成されるか、リニアモータとされる。このようにダンパＤが電磁ダンパである場合には、減衰力調整部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されればよい。

以下、各部について説明する。最初に振動レベル検知部１について詳細に説明する。説明を簡単にするため、振動レベル検知部１における振動レベルの検知手法を原理的に説明する。まず、振動レベル検知部１で図３に示した物体ＭをばねＳで支承する系における物体Ｍの振動レベルを検知する場合について考える。

物体Ｍは、図３に示したように、ベースＴに鉛直に取り付けたばねＳによって図中下方から弾性支持されるばねマス系を構成しており、物体Ｍの全体における図３中上下方向の振動レベルを検知するには、物体Ｍの上下方向の速度を得て、得られた値を第一参照値ａとして当該第一参照値ａの微分値或いは積分値に相当する第二参照値ｂを得る。そして、上記第一参照値ａと上記第二参照値ｂとに基づいて振動レベルｒを求める。

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

次に、第一参照値ａの積分値に相当する物体Ｍの上下方向の変位を第二参照値ｂとする場合、第一参照値ａを積分することによって第二参照値ｂとして物体Ｍの上下方向の変位を得ればよい。なお、第二参照値ｂを第一参照値ａの微分値相当の値とする場合、つまり、物体Ｍの上下方向の加速度を得るように設定される場合、上記加速度センサから当該上下方向の加速度を得て、これを第二参照値ｂとしてもよいし、微分器を備えて第一参照値ａを微分して第二参照値ｂを得るようにしてもよい。

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

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

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

また、第二参照値ｂが第一参照値ａの微分値相当である場合には、１／ω倍することで第一参照値ａと第二参照値ｂとの振幅を等しく調整することができる。このように、第一参照値ａと第二参照値ｂの振幅を同じとするために、この振動レベルを得るに当たって、第二参照値ｂが第一参照値ａの積分値相当である場合には、検知対象となる振動の角周波数ωを用いて、ω倍することで第二参照値ｂを調整し、第二参照値ｂが第一参照値ａの微分値相当である場合には、１／ω倍することで第二参照値ｂを調整するようにする。

つづいて、このように処理された第一参照値ａと第二参照値ｂを図４に示すように直交座標にとった際の第一参照値ａと第二参照値ｂの合成ベクトルＵの長さを演算し、これを振動レベルｒとして求める。なお、合成ベクトルＵの長さは、（ａ^２＋ｂ^２）^１／２で演算することができるが、ルート演算を省いて（ａ^２＋ｂ^２）、つまり、合成ベクトルＵの長さの二乗の値を演算することで合成ベクトルＵの長さを判断可能な値を求めてこれを振動レベルｒとしてもよい。そうすることで、負荷の高いルート演算を回避することができ、演算時間を短縮することができる。また、直接に合成ベクトルＵの長さとは一致しないものの、合成ベクトルＵの長さをｚ乗（ｚは任意の値）した値や当該長さに任意の係数を乗じた値は、合成ベクトルＵの長さを認識可能な値であって、このような値を振動レベルとしてもよいことは勿論である。すなわち、合成ベクトルＵの長さを認識可能な値を振動レベルｒとすればよい。

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

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

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

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

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

また、第一参照値ａの積分値相当を第二参照値ｂとする場合、第一参照値ａの微分値相当を第三参照値ｃとし、第一参照値ａと第二参照値ｂとで上記手順によって上記振動レベルに相当する値を求めてこの値を第一振動レベルｒ１とし、第二参照値ｂの代わりに第三参照値ｃを使用して第一参照値ａと第三参照値ｃとで上記手順によって上記振動レベルに相当する値を求めこの値を第二振動レベルｒ２とし、第一振動レベルｒ１と第二振動レベルｒ２とを加算して２で割ることで第一振動レベルｒ１と第二振動レベルｒ２の平均値を算出しこの平均値を振動レベルｒとすることもできる。なお、第一参照値ａの微分値相当を第二参照値ｂとする場合、第一参照値ａの積分値相当を第三参照値ｃとすればよい。

この場合、図５に示すように、第一参照値ａを横軸にとり、第二参照値ｂと第三参照値ｃを縦軸にとる直交座標を考える。物体Ｍの振動レベルのうち検出した周波数帯の振動レベルを求めるため、上記したように第一参照値ａ、第二参照値ｂおよび第三参照値ｃを帯域フィルタで濾波することになる。しかしながら、物体Ｍの振動周波数と、帯域フィルタで抽出する周波数にずれが生じていると、第一振動レベルｒ１が第一参照値ａの最大値以上の値をとる場合、第一参照値ａと第二参照値ｂの軌跡Ｊは図５中破線で示す第一参照値ａの最大値を半径した円Ｈより大きな楕円形となり、第二振動レベルｒ２は第一参照値ａの最大値以下の値をとって、第一参照値ａと第三参照値ｃの軌跡Ｋは円Ｈよりも小さな楕円となる。つまり、物体Ｍの振動周波数と検知したい振動周波数が一致しない場合、上記手順の補正をする際に使用する角周波数ωと実際の角周波数ω’がずれているから、第一参照値ａの積分値相当の第二参照値ｂを調整した際に第二参照値ｂの最大値は、第一参照値ａの最大値のω／ω’倍となり、第一参照値ａの微分値相当である第三参照値ｃの最大値は調整によって第一参照値ａの最大値のω’／ω倍となる。このように、第一振動レベルｒ１が第一参照値ａより大きな値をとる場合、その分、第二振動レベルｒ２は第一参照値ａよりも小さな値をとるから、これらを平均して振動レベルｒを求めると、振動レベルｒの変動が緩和されるため、物体Ｍの振動周波数と検知したい振動周波数とが一致しなくとも、安定した振動レベルｒを求めることができ、振動レベルｒの検知結果が良好なものとなる。また、このように振動レベルｒの変動の緩和を行っても、振動レベルｒにうねりが生じる場合には、振動レベルｒに物体Ｍの振動周波数の２倍の周波数成分のノイズが重畳することが分かっているため、この重畳されるノイズを取り除くフィルタを設けて振動レベルｒを濾波するようにしてもよい。また、この場合、第一参照値ａに対して積分値相当と微分値相当を第二参照値ｂと第三参照値ｃとして振動レベルｒを求めたが、たとえば、変位を第一参照値ａとし、速度を第二参照値ｂとして振動レベルｒを求めることに加えて、加速度を第一参照値ａとして加速度の変化率を第二参照値ｂとして別途振動レベルｒを求め、変位と速度から得た振動レベルｒと、加速度と加速度の変化率から得た振動レベル
ｒの平均値を最終的な振動レベルとして求めるといったように、異なる第一参照値と第二参照値とで得た複数の振動レベルから最終的な振動レベルを得ることも可能である。

つづいて、振動レベル検知部２２を車両に適用して、具体的に、車両におけるばね下部材Ｗの振動レベルｒを検知する形態について説明する。この場合、振動レベル検知部１は、図１に示すように、ばね下部材Ｗの振動レベルｒを検知するため、この場合、ストローク速度検知部２から得たダンパＤのストローク速度Ｖｄを第一参照値としており、当該第一参照値の微分値に相当する第二参照値を得る第二参照値取得部２１と、第一参照値の積分値に相当する第三参照値を得る第三参照値取得部２２と、第一参照値、第二参照値および第三参照値からばね下部材の共振周波数成分を抽出するフィルタ２３と、調整部２４と、振動レベルｒを求める振動レベル演算部２５とを備えている。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Ｖｄをそのままフィルタ２３に入力することになる。

ストローク速度検知部２は、図１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２６と、ストロークセンサ２６で検出したダンパＤのストローク変位を微分してダンパＤのストローク速度Ｖｄを演算する微分器２７とを備えており、検知したストローク速度Ｖｄを第一参照値として振動レベル検知部１に入力する。この実施の形態では、ダンパ制御装置Ｅにストローク速度検知部２を設けており、このストローク速度検知部２で検知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に第一参照値取得部を設けていないが、ばね下部材Ｗにセンサを取り付けて直接にばね下部材Ｗの上下方向加速度、速度、変位を検出し第一参照値とする場合には、ばね下部材Ｗの上下方向加速度、速度、変位を第一参照値として取得する第一参照値取得部を設けるようにしてもよい。

第二参照値取得部２１は、ダンパ速度Ｖｄである第一参照値を微分することで、ダンパＤのストローク加速度であるダンパ加速度αｄを求める。第三参照値取得部２２は、ダンパ速度Ｖｄである第一参照値を積分することで、ダンパＤのストローク変位であるダンパ変位Ｘｄを求めて、これを第三参照値とする。なお、ダンパ変位Ｘｄは、ストロークセンサ２６で検出されるので、検出されるダンパ変位Ｘｄをそのまま第三参照値としてもよい。

フィルタ２３は、第一参照値であるダンパ速度Ｖｄ、第二参照値であるダンパ加速度αｄおよび第三参照値であるダンパ変位Ｘｄを濾波し、ダンパ速度Ｖｄ、ダンパ加速度αｄおよびダンパ変位Ｘｄに含まれるばね下部材Ｗの共振周波数帯の周波数成分のみを抽出する。

なお、ばね下部材Ｗの変位、速度、加速度を求めることができればよいので、第二参照値と第三参照値を得る際に第一参照値を微分および積分する場合、フィルタ２３の処理は、第一参照値を得る前のダンパ変位Ｘｄに対してのみ行ってもよい、つまり、ストロークセンサ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を求め、第一参照値と第三参照値とから第二振動レベルｒ２を求め、これらの平均値であるばね下部材Ｗの振動レベルｒを求める。なお、第三参照値取得部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が供給される電流量によってダンパＤの減衰係数を調整するので、上記のようにして求められた振動レベル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回路などを備えていて、指令値演算部３が求めた電流値Ｉ通りに減衰力調整部４へ電流を供給する。

具体的には、指令値演算部３は、図６に示すように、ストローク速度Ｖｄをパラメータとして変化する電流値Ｉのマップを複数保有しており、ばね下部材Ｗの振動レベルｒに基づいてマップを選択し、選択したマップを利用しストローク速度Ｖｄからマップ演算を行って制御指令値である電流値Ｉを求め、駆動部５にこの電流値Ｉ通りの電流を減衰力調整部４へ出力させるべく制御指令を出力する。

マップは、基本的には、振動レベルｒが大きくなるほど、制御指令値とストローク速度Ｖｄの特性における傾きが大きくなるようになっている。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、当該区分毎に対応するマップを用意するようにしており、たとえば、検知した振動レベルｒが区分大に属する場合、指令値演算部３は、図６に示した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から制御指令値である電流値Ｉを求め、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から制御指令値である電流値Ｉを求める。さらに、指令値演算部３は、振動レベルｒが属する区分が０である場合、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から制御指令値である電流値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、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等とすることができる。また、区分を設けず、たとえば、振動レベルｒが０、０．１、０．３、０．６である場合に、最適な電流値Ｉを求めることができるマップを用意しておき、たとえば、振動レベルｒが０．４である場合、０．３で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用のマップからそれぞれ電流値Ｉを求め、これら電流値Ｉから振動レベルｒが０．４である際の電流値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が、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おり、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）が小さくなるように設定されている。なお、マップＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４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でき、実際の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。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が、ストローク速度Ｖｄが０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ことで、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、ブルブル感を車両搭乗者に知覚させずに済むように設定されている。さらに、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が、振動レベルｒが０の場合、制御指令値である電流値ＩをマップＭ３のように設定していると、ダンパＤのストローク速度Ｖｄがゼロ付近で減衰力が高すぎて、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るので、ヒョコヒョコ感を抑えることができる程度の電流値Ｉに抑えておくように設定されている。

ダンパＤにおける減衰力調整部４は、駆動部５から電流値Ｉ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。そして、ダンパＤは、その時のストローク速度Ｖｄに応じて減衰力を発揮することになり、ダンパ制御装置ＥによってダンパＤの減衰力が制御される。振動レベル検知部１は、振動レベルｒをタイムリーかつリアルタイムに検知することができるので、物体の振動に対する振動レベルｒの検知において時間的に遅れが少ないから、車両振動抑制制御への使用に十分に耐えうる。

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ので、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。なお、図７中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り、図７中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ため、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、ブルブル感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、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に基づいて制御指令値を求める指令値演算部３とを備えており、振動の大きさによっ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、本発明のダンパ制御装置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の特性における傾きが大きくなり、ストローク速度Ｖｄが０近傍の際の制御指令値を小さくすることができ、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、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、本発明のダンパ制御装置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、反対に、振動レベルｒが小さい場合には、減衰力を高くし過ぎることが無く、ストローク速度Ｖｄが高速域にある場合においても、車両における乗り心地を向上させることができる。

そしてまた、本実施の形態のダンパ制御装置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の関係を示すマップを複数保有し、上記指令値演算部は、上記振動レベルに基づいて上記複数のマップから一つ或いは二つのマップを選択し、当該選択されたマップとストローク速度Ｖｄから電流値Ｉを求めるので、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、減衰力調整部４がフェールセーフのために、電流の供給が０である場合にある程度の減衰力を発揮させるべく、たとえば、実際に与えられる電流量と減衰係数との関係が、図８のように、供給電流量０である場合に減衰係数が最小値でない値をとり、供給電流量がｉ１をとるときに減衰係数が最小値となり、供給電流量がｉ１を超えるとこの電流量がｉ１を超えた量に比例して減衰係数が大きくなるような設定となっている場合には、振動レベルｒが０の時における電流値Ｉをｉ１以上の値で乗心地とのバランスを確認して決定し、振動レベルｒの増加によってその電流値から増加するような切片を持つマップとされてもよい。また、減衰力調整部４が電流量が大きくなると減衰係数を減少させる場合には、振動レベルｒの増加に伴って電流値Ｉが減少するようなマップとすることも可能である。つまり、マップは、減衰力調整部４の設定に応じて任意に設定することができる。

なお、ダンパ制御装置Ｅは、この実施の形態の場合、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、センサ部が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、振動レベル検知と電流値Ｉの演算に必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、上記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、ＣＰＵが上記プログラムを実行することで、振動レベル検知部１および指令値演算部２の動作を実現すればよい。

上記したところでは、制御指令値は、減衰力調整部４へ与える電流値Ｉとされているが、ダンパＤに発生させるべき減衰力目標値とされてもよく、その場合は、減衰力目標値をダンパＤに減衰力目標値通りに減衰力を発揮させるように減衰力調整部４へ与える電流指令へ変換して、減衰力調整部４へ当該電流指令を与えればよい。よって、この場合、ストローク速度と制御指令値のマップについては、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ことができる場合には、ダンパ制御装置Ｅは、マップ演算を行わずともよいので、制御指令値とストローク速度Ｖｄとの関係をマップとして保有しておかずともよい。

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を第一参照値ａとし、この第一参照値ａに含まれるばね下部材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の上下方向加速度を検出し、この上下加速度を用いて第一参照値を求めるようにしてもよい。

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

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の車両用ダンパは、車両の制振用途に利用することができる。

１ 振動レベル検知部
２ ストローク速度検知部
３ 指令値演算部
４ 減衰力調整部
Ｂ ばね上部材
Ｄ ダンパ
Ｅ ダンパ制御装置
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ マップ
Ｗ ばね下部材

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上記ばね下部材を制振するダンパ制御装置において、
   上記ばね下部材の振動の大きさである振動レベルをリアルタイムに検知する振動レベル検知部と、
   上記ダンパのストローク速度を検知するストローク速度検知部と、
   上記振動レベルと上記ストローク速度に基づいて上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た
   ことを特徴とするダンパ制御装置。
2. 上記振動レベルが大きくなるほど、上記制御指令値と上記ストローク速度の特性線における傾きが大きくなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のダンパ制御装置。
3. 上記制御指令値と上記ストローク速度の関係を示すマップを複数保有し、
   上記指令値演算部は、上記振動レベルに基づいて上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上記ストローク速度から上記制御指令値を求める
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のダンパ制御装置。
4. 上記振動レベル検知部は、
   少なくとも上記ばね下部材の変位、速度、加速度のいずれか一つを得る第一参照値取得部と、
   当該第一参照値取得部で得た値を第一参照値として当該第一参照値の微分値或いは積分値に相当する第二参照値を得る第二参照値取得部と、
   上記第一参照値と上記第二参照値とに基づいて振動レベルを求める振動レベル演算部とを備えた
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のダンパ制御装置。
5. 上記振動レベル演算部は、上記第一参照値と上記第二参照値とを直交座標に取った際の上記第一参照値と第二参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から上記振動レベルを求める
   ことを特徴とする請求項４に記載のダンパ制御装置。

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