(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の懸架に供される電流制御式の減衰力可変ダンパを制御する制御装置であって、
前記車体の運動状態に基づき、前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と、
前記減衰力可変ダンパのストローク速度を検出するストローク速度検出手段と、
前記目標減衰力設定手段の設定結果と前記ストローク速度検出手段の検出結果とに基づき、前記減衰力可変式ダンパに対する目標電流を設定する目標電流設定手段と、
前記目標電流設定手段の設定結果に基づき、前記減衰力可変ダンパへの印加電流を設定する印加電流設定手段と
を備え、
前記印加電流設定手段は、前記目標電流の変化時において、前記印加電流の変化率を、前記ストローク速度が低くなるにつれて小さくなる一方、前記ストローク速度が高くなるにつれて大きくなるように設定することを特徴とする減衰力可変ダンパの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流制御式の減衰力可変ダンパを制御する制御装置に係り、詳しくはセンサ系のノイズに起因する異音の抑制等を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用サスペンションを構成する筒型ダンパとして、操縦安定性と乗り心地とを高い次元で両立させるべく、自動車の運動状態等に応じて減衰力を可変制御できる減衰力可変型のものが種々開発されている。減衰力可変ダンパとしては、オリフィス面積を変化させるロータリバルブをピストンに設け、このロータリバルブをアクチュエータによって回転駆動する機械式のものが主流であったが、構成の簡素化や制御応答性の向上等を実現すべく、作動油に磁気粘性流体（Magneto-Rheological Fluid：以下、ＭＲＦと記す）を用い、ピストンに設けられた磁気流体バルブ（Magnetizable Liquid Valve：以下、ＭＬＶと記す）によってＭＲＦの粘度を制御するもの（以下、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパと記す）が出現している（特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパの制御にあたっては、ダンパ制御装置中の目標減衰力設定手段が、車体の横加速度や前後加速度等に基づき各車輪ごとに目標減衰力を設定した後、目標電流設定手段が、各ＭＬＶに対する目標電流（例えば、０Ａ〜５Ａ）を図５に示す目標電流マップに基づき設定している。図５から判るように、目標電流は、低減衰力発生領域（０Ａ〜２Ａ付近）においては目標減衰力の変化量に対してその変化量が小さく、高減衰力発生領域（２Ａ付近〜５Ａ）においては目標減衰力の変化量に対してその変化量が大きくなっている。
【特許文献１】特開２００６−２７３２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパでは、例えば、印加される電流が０Ａから５Ａに変化した場合、図１３に示すように、実電流は、０Ａ〜２Ａ付近まではＭＬＶのヨーク内における磁束の整列速度が早いこと等から比較的短時間で増加し、２Ａ付近から５Ａまでは磁束の整列速度がサーチュレーションすること等からその増加に比較的長時間を要する。そのため、低減衰力発生領域における目標電流の変化が小さい（すなわち、目標電流の変化に対する減衰力の変化が大きい）ことも相俟って、図１４に示すように印加電流の変化直後に減衰力が急激に増大し、いわゆる突き上げによる異音がサスペンションから発生したり、サスペンション構成要素（ラバーブッシュ等）の耐久性が低下したりする問題があった。
【０００５】
そこで、本出願人は、目標電流の増加時において印可電流の初期増加率を小さくすることにより、減衰力の急激な増加を防止し、サスペンションからの異音発生やサスペンション構成要素の耐久性低下を抑制できる発明を特許願２００８−０５８３９６号として出願している。この発明によれば、減衰力可変ダンパに目標とする減衰力を発生させるために、従来通り目標減衰力とダンパのストローク速度とに基づいて目標電流を定めているが、車速に応じて電流増加率を変化させる車速ゲインを設定し、その初期変化速度が小さくなるように印加電流を算出することにより、電流の急激な立ち上がりを抑え、減衰力の急増に起因する異音の発生を防止している。
【０００６】
ところが、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパは、制御応答性が良いため、例え印加電流の初期増加率を小さくしても、目標電流の基礎となるストローク速度の検出値に正負のノイズが含まれていた場合、以下のような問題が生じる。すなわち、ストローク速度が大きい場合にはノイズによる影響はあまりないが、ストローク速度が小さい場合にはサスペンションに異音が発生することがあった。これは、ストローク速度が小さい場合には、ノイズが相対的に大きくなり、ストローク速度の検出値が正と負との間で頻繁に入れ替わる虞がある。すると、ストローク速度に基づいて目標電流を設定する際に、図５のマップでは検出値がマイナスのときには目標電流が０として扱われるため、目標電流が断続的に出力されてしまい、ダンパーマウント等のバックラッシュによる異音が生じるのである。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、センサ系のノイズに起因する異音の抑制等を図った減衰力可変ダンパの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、車体の懸架に供される電流制御式の減衰力可変ダンパを制御する制御装置であって、前記車体の運動状態に基づき、前記減衰力可変ダンパの目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段と、前記減衰力可変ダンパのストローク速度を検出するストローク速度検出手段と、前記目標減衰力設定手段の設定結果と前記ストローク速度取得手段の検出結果とに基づき、前記減衰力可変式ダンパに対する目標電流を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流設定手段の設定結果に基づき、前記減衰力可変ダンパへの印加電流を設定する印加電流設定手段とを備え、前記印加電流設定手段は、前記目標電流の変化時において、前記ストローク速度に応じて前記印加電流の変化率を設定することを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明に記載された減衰力可変ダンパの制御装置において、前記印可電流設定手段は、前記ストローク速度が低くなるにつれて前記印可電流の変化率を小さくする一方、前記ストローク速度が高くなるにつれて前記印可電流の変化率を大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、目標減衰力の変化によって目標電流が変化しても、印加電流の変化率をストローク速度に応じて設定することにより、ストローク速度検出手段のノイズに起因するサスペンションからの異音発生やサスペンション構成要素の耐久性低下が抑制される。また、第２の発明によれば、低ストローク速度領域ではストローク速度検出手段のノイズによる影響がなまされることによって断続的な電流出力に起因する異音発生が抑制される一方、高ストローク速度領域ではストローク速度検出手段のノイズをなまさずに電流の応答性を向上させることにより、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパの持つ応答性の高さを有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を４輪乗用車に適用した実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係る４輪自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図３は実施形態に係るダンパ制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１２】
≪実施形態の構成≫
＜自動車の全体構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、車輪３ｆｌ（左前）、車輪３ｆｒ（右前）、車輪３ｒｌ（左後）、車輪３ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には、例えば、車輪３と記す。
【００１３】
図１に示すように、自動車（車両）Ｖはタイヤ２が装着された４つの車輪３を備えており、これら各車輪３がサスペンションアームや、スプリング、ＭＲＦ式減衰力可変ダンパ（以下、単にダンパと記す）４等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、サスペンションシステムの制御主体であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）７や、ＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）８が設置されている。また、自動車Ｖは、車速を検出する車速センサ９や、横加速度を検出する横Ｇセンサ１０、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１１等の他、ダンパ４の変位を検出するストロークセンサ１２と、ホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下Ｇセンサ１３とを各車輪３ごとに備えている。
【００１４】
ＥＣＵ７は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して各車輪のダンパ４や各センサ９〜１３と接続されている。
【００１５】
＜ダンパの構造＞
図２に示すように、本実施形態のダンパ４は、モノチューブ式（ド・カルボン式）であり、ＭＲＦが充填された円筒状のシリンダチューブ２１と、このシリンダチューブ２１に対して軸方向に摺動するピストンロッド２２と、ピストンロッド２２の先端に装着されてシリンダチューブ２１内を上部油室２４と下部油室２５とに区画するピストン２６と、シリンダチューブ２１の下部に高圧ガス室２７を画成するフリーピストン２８と、ピストンロッド２２等への塵埃の付着を防ぐカバー２９と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ３０とを主要構成要素としている。
【００１６】
シリンダチューブ２１は、下端のアイピース２１ａに嵌挿されたボルト３１を介して、車輪側部材であるトレーリングアーム３５の上面に連結されている。また、ピストンロッド２２は、上下一対のブッシュ３６とナット３７とを介して、その上端のスタッド２２ａが車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）３８に連結されている。
【００１７】
ピストン２６には、上部油室２４と下部油室２５とを連通する環状連通路３９と、環状連通路３９の内側に配設されたＭＬＶコイル４０とが設けられている。ＥＣＵ７からＭＬＶコイル４０に電流が供給されると、環状連通路３９を流通するＭＲＦに磁界が印加されて強磁性微粒子が鎖状のクラスタを形成し、環状連通路３９内を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度が上昇する。
【００１８】
＜ダンパ制御装置の概略構成＞
ＥＣＵ７には、図３にその概略構成を示すダンパ制御装置５０が内装されている。ダンパ制御装置５０は、上述した各センサ９〜１３等が接続する入力インタフェース５１と、センサ１０，１１，１３等から入力した検出信号に基づき各ダンパ４の目標減衰力を設定する減衰力設定部５２と、ストロークセンサ１２の検出結果に基づいて減衰力設定部５２から入力した３つの目標減衰力のうち１つを選択する目標減衰力選択部５３と、目標減衰力選択部５３で選択された目標減衰力とストロークセンサ１２の検出結果と車速センサ９の検出結果とに応じて各ダンパ４（ＭＬＶコイル４０）に対する目標電流を設定する目標電流設定部５４と、目標電流設定部５４の設定結果に基づき印加電流を設定する印加電流設定部５５と、印加電流設定部５５により設定された印加電流を各ダンパ４に出力する出力インタフェース５６とから構成されている。なお、減衰力設定部５２には、スカイフック制御に供されるスカイフック制御部（目標減衰力設定手段）５７や、ロール制御に供されるロール制御部（目標減衰力設定手段）５８、ピッチ制御に供されるピッチ制御部（目標減衰力設定手段）５９等が収容されている。
【００１９】
≪実施形態の作用≫
自動車が走行を開始すると、ダンパ制御装置５０は、所定の処理インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、図４のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、ダンパ制御装置５０は、図４のステップＳ１で、横Ｇセンサ１０、前後Ｇセンサ１１、および上下Ｇセンサ１３から得られた車体１の加速度や、車速センサ９から入力した車体速度、操舵角センサ（図示せず）から入力した操舵速度等に基づき自動車Ｖの運動状態を判定する。次に、ダンパ制御装置５０は、自動車Ｖの運動状態に基づき、ステップＳ２で各ダンパ４のスカイフック制御目標値Ｄｓｈを算出し、ステップＳ３で各ダンパ４のロール制御目標値Ｄｒを算出し、ステップＳ４で各ダンパ４のピッチ制御目標値Ｄｐを算出する。
【００２０】
次に、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ５で各ダンパ４のストローク速度Ｓｓが正の値であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであった場合（すなわち、ダンパ４が伸び側に作動している場合）、ステップＳ６で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も大きいものを目標減衰力Ｄｔｇｔに設定する。また、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ５の判定がＮｏであった場合（すなわち、ダンパ４が縮み側に作動している場合）、ステップＳ７で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も小さいものを目標減衰力Ｄｔｇｔに設定する。
【００２１】
ステップＳ６またはステップＳ７で目標減衰力Ｄｔｇｔを設定すると、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ８で図５の目標電流マップから目標電流Ｉｔｇｔを検索／設定する。次に、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ９で車速センサ９から入力した現在の車速ｖが車速判定閾値ｖｔｈ（例えば、２０ｋｍ／ｈ）より高いか否かを判定する。そして、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ９の判定がＹｅｓであった場合には、ステップＳ１０で比較的大きな中高速用ゲインＧｖｈを車速ゲインＧｖに設定し、ステップＳ９の判定がＮｏであった場合には、ステップＳ１１で比較的小さな低速用ゲインＧｖｌを車速ゲインＧｖに設定する。
【００２２】
ステップＳ１０またはステップＳ１１で車速ゲインＧｖの設定を終えると、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ８で設定された目標電流Ｉｔｇｔと車速ゲインＧｖとに基づき、ステップＳ１２で低電流域における変化速度が小さくなるように目標電流Ｉｔｇｔを補正し、車速補正電流Ｉｖを算出／設定する。具体的には、前回の印加電流ＩｖｎとパラメータＰとを用いて、下式（１）に基づき今回の車速補正電流Ｉｖｎ＋１を算出する。
【数１】
0005043751.tif 000002
なお、本実施形態の場合、パラメータＰは０．８とした。
【００２３】
これにより、図６に示すように、中高速域での車速補正電流Ｉｖは、低減衰力発生領域（低電流領域）における増加率が高減衰力発生領域（高電流領域）における増加率より小さくなるように、比較的高い速度で変化することになる。また、図７に示すように、低速域での車速補正電流Ｉｖも、低減衰力発生領域における増加率が高減衰力発生領域における増加率より小さくなるが、中高速域とは異なって比較的低い速度で変化することになる。その結果、図８に示すように、車速補正電流Ｉｖに対応してＭＬＶコイル４０に流れる実電流Ｉｒは、所定の増加量をもって略リニアに増加するようになるとともに、中高速域での減衰力の立ち上がりが比較的速くなって車体１のピッチングが効果的に抑制される一方、低速域での減衰力の立ち上がりが比較的遅くなってサスペンション５からの異音の発生が効果的に抑制される。
【００２４】
ここで、ストローク速度Ｓｓが比較的大きな値で推移し、例えば、中高速用ゲインＧｖｈを車速ゲインＧｖに設定して車速補正電流Ｉｖが設定された場合には、ストロークセンサ１２の検出結果にノイズが含まれていても、図９に示すように、車速補正電流Ｉｖおよび実電流は目標電流Ｉｔｇｔに反映されたノイズの影響をさほど受けないため、大きな問題とはならない。また、低速用ゲインＧｖｌを車速ゲインＧｖに設定して車速補正電流Ｉｖが設定された場合も、応答速度がより早くされているため、同様にノイズの影響は問題とならない。
【００２５】
ところが、ストローク速度Ｓｓが比較的小さな値で推移している場合には、図１０に示すように、ストロークセンサ１２の検出結果に含まれるノイズによってストローク速度Ｓｓの符号が頻繁に入れ替わることがある。そして、ステップ８で図５の目標電流マップから目標電流Ｉｔｇｔを設定する際、目標減衰力Ｄｔｇｔが正の値であるにも拘わらずストローク速度Ｓｓが負の値となる場合には、目標電流Ｉｔｇｔは０に設定されるため、車速ｖが車速判定閾値ｖｔｈより高く、すなわち、比較的大きな中高速用ゲインＧｖｈが車速ゲインＧｖに設定されている場合、ステップ１６で設定された車速補正電流Ｉｖは図１１のようにクシ歯状に推移することになる。
【００２６】
そこで、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ１３でストローク速度Ｓｓがストローク速度判定閾値Ｓｔｈ（例えば、０．０５ｍ／ｓ）より高いか否かを判定する。そして、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ１３の判定がＹｅｓであった場合には、ステップＳ１４で比較的大きな中高速用ゲインＧｓｈをストローク速度ゲインＧｓに設定し、ステップＳ１３の判定がＮｏであった場合には、ステップＳ１５で比較的小さな低速用ゲインＧｓｌをストローク速度ゲインＧｓに設定する。
【００２７】
ステップＳ１４またはステップＳ１５でストローク速度ゲインＧｓの設定を終えると、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ１２で設定された車速補正電流Ｉｖとストローク速度ゲインＧｓとに基づき、ステップＳ１６において、ストローク速度Ｓｓが低くなるにつれて印可電流の変化率が小さくなるとともに、ストローク速度Ｓｓが高くなるにつれて印可電流の変化率が大きくなるように、車速補正電流Ｉｖを補正し、印加電流Ｙを算出／設定する。次いで、ダンパ制御装置５０は、ステップＳ１７で各ダンパ４のＭＬＶコイル４０へ印加電流Ｙを出力する。
【００２８】
その結果、図１１に示す車速補正電流Ｉｖは、図１２に示すように低ストローク速度領域ではストロークセンサ１２の検出結果に含まれるノイズによる影響がなまされるように設定され、クシ歯状の出力が減少することになる。これにより、低ストローク速度領域においては、サスペンションから発生する異音が効果的に抑制され、サスペンション構成要素の耐久性低下も抑制される。一方、高ストローク速度領域では、ストロークセンサ１２のノイズがなまされずに電流の応答性の早さを有効に活用した減衰力制御がなされる。
【００２９】
本実施形態では、上述した構成を採ったことにより、図８に示すように、各ダンパ４の減衰力がリニアかつ滑らかに変化するようになるとともに、図１２に示すように、ストロークセンサ１２のノイズに起因するクシ歯状の出力が低減され、減衰力の急増に起因するサスペンションからの異音およびクシ歯状の出力に起因するサスペンションからの異音の発生がともに抑制された。また、サスペンション構成要素の耐久性低下も抑制されるようになる。
【００３０】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は本発明をＭＲＦ式減衰力可変ダンパに適用したものであるが、磁性流体を用いた減衰力可変ダンパや、機械式の減衰力可変ダンパに適用してもよい。また、印加電流の設定にあたっても、実施形態で挙げた以外の演算方法を採用してもよいし、マップから検索する等の方法を採用してもよい。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、ダンパ制御装置の具体的構成や制御の具体的手順等についても適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態に係る４輪自動車の概略構成図
【図２】実施形態に係るダンパの縦断面図
【図３】実施形態に係るダンパ制御装置の概略構成を示すブロック図
【図４】実施形態に係る減衰力制御の手順を示すフローチャート
【図５】実施形態に係る目標電流マップ
【図６】実施形態に係る中高速域での第１補正電流と実電流との関係を示すグラフ
【図７】実施形態に係る低速域での第１補正電流と実電流との関係を示すグラフ
【図８】実施形態に係る減衰力の変化を示すグラフ
【図９】実施形態に係る中高速ストローク速度領域での第１補正電流と実電流との関係を示すグラフ
【図１０】実施形態に係るストローク速度を示すグラフ
【図１１】実施形態に係る第１補正電流を示すグラフ
【図１２】実施形態に係る第２補正電流を示すグラフ
【図１３】従来装置における印加電流と実電流との関係を示すグラフ
【図１４】従来装置における減衰力の変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００３２】
１      車体
４      ダンパ
５      サスペンション
１２    ストロークセンサ（ストローク速度検出手段）
５０    ダンパ制御装置
５２    減衰力設定部（目標減衰力設定手段）
５３    目標減衰力選択部
５４    目標電流設定部（目標電流設定手段）
５５    印加電流設定部（印加電流設定手段）
Ｖ      自動車
【図１】
0005043751.tif 000003
【図２】
0005043751.tif 000004
【図３】
0005043751.tif 000005
【図４】
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【図５】
0005043751.tif 000007
【図６】
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【図７】
0005043751.tif 000009
【図８】
0005043751.tif 000010
【図９】
0005043751.tif 000011
【図１０】
0005043751.tif 000012
【図１１】
0005043751.tif 000013
【図１２】
0005043751.tif 000014
【図１３】
0005043751.tif 000015
【図１４】
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