JP4405896B2 - Control device for suspension device - Google Patents
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Description
本発明は、サスペンション装置の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a suspension device.
この種、サスペンション装置の制御装置としては、たとえば、車体の上下加速度を検出する手段と、車両におけるバネ上部材とバネ下部材との間に直列に介装される電磁アクチュエータおよび油圧緩衝器を具備したサスペンション装置の発生制御力を調節する制御手段とを備えており、電磁アクチュエータの発生する上下方向の力を調節してサスペンション装置全体の発生制御力（この場合発生減衰力）が車体の上下速度に比例させて出力されるように制御するものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記したサスペンション装置の制御装置にあっては、バネ上共振周波数領域の振動を抑制でき、車両における乗り心地を向上できる点で有利であるが、以下の不具合を招来する危惧があると指摘される可能性がある。 The control device for the suspension device described above is advantageous in that it can suppress vibration in the sprung resonance frequency region and improve ride comfort in the vehicle, but it is pointed out that there is a risk of causing the following problems. there is a possibility.
このようなサスペンション装置にあっては油圧緩衝器に電磁アクチュエータを直列に連結する構造を用いており、車両のバネ上部材に弾性支持されるサスペンション装置の一方部材は、油圧緩衝器のロッドおよび電磁アクチュエータということとなり、ロッドのみがバネ上部材に弾性支持される通常の油圧緩衝器に比較すると、その質量が増大することになる。 Such a suspension device uses a structure in which an electromagnetic actuator is connected in series to a hydraulic shock absorber, and one member of the suspension device elastically supported by a sprung member of the vehicle includes a rod of the hydraulic shock absorber and an electromagnetic This means an actuator, and its mass increases compared to a normal hydraulic shock absorber in which only the rod is elastically supported by the sprung member.
そして、この質量の増加は、バネ上部材に弾性支持される一方部材の共振周波数を低くする作用があり、この共振周波数の低下により、通常の油圧緩衝器においてはさほど問題にならなかった一方部材の振動が上記サスペンション装置のように質量増加に伴って車両における乗り心地を悪化させるに至る場合がある。 This increase in mass has the effect of lowering the resonance frequency of the one member elastically supported by the sprung member, and this decrease in the resonance frequency has caused no problem in the ordinary hydraulic shock absorber. As in the case of the suspension device, there are cases in which the ride comfort of the vehicle deteriorates as the mass increases.
また、上記サスペンション装置の構成を採らないまでも減衰力可変とした緩衝器を備えたサスペンション装置にあっては減衰力を調節するためにロッドの先端にバルブ開度を調節するアクチュエータを搭載する場合があり、そのためバネ上部材に弾性支持される一方部材たるロッドおよびアクチュエータの質量は大きくなるので、やはり、一方部材の共振周波数が低下するため車両における乗り心地を悪化させる場合がある。 In addition, in the case of a suspension device equipped with a shock absorber having a variable damping force even if the above suspension device configuration is not adopted, an actuator for adjusting the valve opening degree is mounted at the tip of the rod in order to adjust the damping force. Therefore, since the mass of the rod and the actuator which are one member elastically supported by the sprung member is increased, the resonance frequency of the one member is lowered, so that the riding comfort in the vehicle may be deteriorated.
すなわち、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、サスペンション装置におけるバネ上部材に弾性支持される一方部材の共振周波数領域における乗り心地を向上することである。 That is, the present invention has been devised in order to improve the above-mentioned problems, and its object is to improve the riding comfort in the resonance frequency region of one member that is elastically supported by the sprung member in the suspension device. That is.
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、車両のバネ上部材に弾性支持される一方部材とバネ下部材に連結される他方部材とを具備しバネ上部材の振動を抑制するサスペンション装置の発生制御力を制御する制御装置において、サスペンション装置の発生制御力を調節する調節手段を具備し、サスペンション装置が、車両のバネ上部材とバネ下部材との間に介装されバネ上部材とバネ下部材の直線相対運動を回転運動に変換する運動変換機構と、バネ上部材側に弾性支持され運動変換機構の回転側部材が連結されるモータとを備え、一方部材がモータとモータに連結される回転側部材であって、調節手段がモータの出力トルクを調節することで発生制御力を調節し、モータの上下方向の速度に基づいてサスペンション装置の発生制御力を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the problem solving means of the present invention comprises one member elastically supported by a sprung member of a vehicle and the other member connected to an unsprung member, and suppresses vibration of the sprung member. In the control device for controlling the generation control force of the suspension device, an adjustment means for adjusting the generation control force of the suspension device is provided, and the suspension device is interposed between the sprung member and the unsprung member of the vehicle. A motion conversion mechanism that converts linear relative motion between the member and the unsprung member into a rotational motion; and a motor that is elastically supported on the sprung member side and that is connected to the rotation side member of the motion conversion mechanism. A rotating side member coupled to the motor, wherein the adjusting means adjusts the generated control force by adjusting the output torque of the motor, and generates the suspension device based on the vertical speed of the motor. And controlling the control force.
本発明によれば、一方部材の速度に基づいて制御しているので、一方部材の共振周波数域におけるバネ上部材の振動抑制を行うことができる。 According to the present invention, since the control is performed based on the speed of the one member, the vibration of the sprung member in the resonance frequency region of the one member can be suppressed.
さらに、一方部材の共振周波数域におけるバネ上部材の振動抑制ばかりでなく、バネ上共振周波数領域におけるバネ上部材の振動抑制を行うことが可能となり、これにより、バネ上共振周波数領域および一方部材共振周波数領域における車両における乗り心地を向上することが可能となるのである。 Furthermore, it is possible not only to suppress the vibration of the sprung member in the resonance frequency range of the one member, but also to suppress the vibration of the sprung member in the resonance frequency range of the sprung. This makes it possible to improve the riding comfort of the vehicle in the frequency domain.
なお、一方部材の速度をフィードバックして制御してもバネ下共振周波数領域におけるバネ上部材の振動の増長は軽微であり、バネ下共振周波数領域での車両における乗り心地を悪化する弊害も無い。 Note that even if the speed of one member is fed back and controlled, the increase in vibration of the sprung member in the unsprung resonance frequency region is slight, and there is no adverse effect on the ride comfort in the vehicle in the unsprung resonance frequency region.
また、一方部材の上下方向の速度を検知する必要があるが、バネ上部材の速度を得る必要はないので、一方部材共振周波数領域およびバネ上共振周波数領域における振動抑制にバネ上速度および一方部材の上下方向の速度を得るために２つのセンサを設ける必要が無い。すなわち、１つのセンサのみで両共振周波数域のバネ上部材の振動抑制が可能であるから経済的であり、制御系も簡略化されて信頼性の高い制御が可能となる。 In addition, although it is necessary to detect the speed of the one member in the vertical direction, it is not necessary to obtain the speed of the sprung member. Therefore, the sprung speed and the one member are used to suppress vibration in the one member resonance frequency region and the sprung resonance frequency region. It is not necessary to provide two sensors in order to obtain the vertical speed of. That is, it is economical because the vibration of the sprung member in both resonance frequency ranges can be suppressed with only one sensor, and the control system is simplified and highly reliable control is possible.
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は、本発明の一実施の形態におけるサスペンション装置ならびに制御装置の構成図である。図２は、サスペンション装置における電磁緩衝器を概念的に示した図である。図３は、通常のパッシブな緩衝器のバネ上部材に連結される質量を比較的大きくした場合における路面変位に対するバネ上部材の変位の周波数特性を示すボード線図である。図４は、通常のパッシブな緩衝器のバネ上部材に連結される質量を比較的大きくした場合における路面変位に対するバネ上部材の加速度の周波数特性を示すボード線図である。図５は、モータに対する駆動指令たる電流に対するバネ上速度の周波数特性を示したボード線図である。図６は、モータに対する駆動指令たる電流に対する一方部材速度の周波数特性を示したボード線図である。図７は、一方部材速度をフィードバックして制御した場合におけるバネ上部材の変位の周波数特性を示すボード線図である。図８は、モータに対する駆動指令たる電流に対するバネ下速度の周波数特性を示すボード線図である。図９は、一方部材速度およびバネ下速度をフィードバックして制御した場合におけるバネ上部材の変位の周波数特性を示すボード線図である。 The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a suspension device and a control device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram conceptually showing an electromagnetic shock absorber in the suspension device. FIG. 3 is a Bode diagram showing the frequency characteristics of the displacement of the sprung member with respect to the road surface displacement when the mass connected to the sprung member of a normal passive shock absorber is relatively large. FIG. 4 is a Bode diagram showing the frequency characteristics of the acceleration of the sprung member with respect to the road surface displacement when the mass connected to the sprung member of the normal passive shock absorber is relatively large. FIG. 5 is a Bode diagram showing the frequency characteristics of the sprung speed with respect to the current as the drive command for the motor. FIG. 6 is a Bode diagram showing the frequency characteristic of the one-member speed with respect to the current as the drive command for the motor. FIG. 7 is a Bode diagram showing the frequency characteristics of the displacement of the sprung member when the one-member speed is controlled by feedback. FIG. 8 is a Bode diagram showing the frequency characteristics of the unsprung speed with respect to the current as the drive command for the motor. FIG. 9 is a Bode diagram showing the frequency characteristics of the displacement of the sprung member when the one-member speed and the unsprung speed are fed back and controlled.
図１に示すように、一実施の形態におけるサスペンション装置の制御装置Ｇは、車両のバネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの間に介装されるサスペンション装置たる一方部材と他方部材とで構成された電磁緩衝器Ｄの一方部材であるモータＭの上下方向の絶対速度ｖを検出する速度センサ１０と、バネ下速度ｖｗを検出する速度センサ１１と、電磁緩衝器Ｄの発生制御力を調節する調節手段たる制御部Ｃとを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the control device G for a suspension device according to an embodiment is composed of one member and the other member which are suspension devices interposed between a sprung member B and an unsprung member W of the vehicle. The
そして、このサスペンション装置にあっては、図示はしないが、バネ上部材Ｂは車体に連結され、懸架バネＳＰによって上記車体は弾性支承され、さらにバネ下部材Ｗは、バネ要素としてのタイヤＴによって支承されている。 In this suspension device, although not shown, the sprung member B is connected to the vehicle body, the vehicle body is elastically supported by the suspension spring SP, and the unsprung member W is further formed by a tire T as a spring element. It is supported.
以下、詳細に説明すると、電磁緩衝器Ｄは、制御部Ｃからの制御信号により図１中上下方向へ制御力を発生可能であり、具体的には、図２に示すように、バネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｈと、運動変換機構Ｈの回転側に連結されるモータＭとで構成されている。 Hereinafter, in detail, the electromagnetic shock absorber D can generate a control force in the vertical direction in FIG. 1 according to a control signal from the control unit C. Specifically, as shown in FIG. A motion conversion mechanism H that converts the linear motion of B and the unsprung member W into a rotational motion and a motor M that is coupled to the rotation side of the motion conversion mechanism H are configured.
運動変換機構Ｈは、ボール螺子ナット２１と、ボール螺子ナット２１内に回転自在に螺合される螺子軸２２とで構成されており、この螺子軸２２の図２中上端は、モータＭの出力シャフトたるシャフト２３に連結されている。なお、上記螺子軸２２とモータＭのシャフト２３は一体成形されてもよく、また、遊星歯車等を介して連結して螺子軸２２の回転を増速または減速させてシャフト２３に伝達させるとしてもよい。
The motion conversion mechanism H is composed of a
また、ボール螺子ナット２１は、筒２６の上端内周に嵌着されており、この筒２６の下端側に設けてあるブラケット２７を介して車両のバネ下部材Ｗに固定されることができるようになっている。
The
他方、螺子軸２２は、モータＭに連結されるマウント３０を介して車両のバネ上部材Ｂに連結されることができるようになっており、これにより、電磁緩衝器Ｄを車両におけるバネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの間に介装することができるようになっている。
On the other hand, the
このマウント３０は、上方側に配置されるプレート３１がバネ上部材Ｂに連結されるとともに、下方側に配置されるプレート３３がモータＭに連結され、この２つのプレート３１，３３の間に防振ゴム３２が夫々に溶着等されて介装されている。
In the
したがって、上記ボール螺子ナット２１と螺子軸２２とで構成される本実施の形態における運動変換機構Ｈにあっては、バネ上部材Ｂとバネ下部材Ｗとの直線的な相対移動によりボール螺子ナット２１と螺子軸２２とが軸方向の直線運動を呈し、ボール螺子ナット２１と螺子軸２２の機構により上記直線運動が螺子軸２２の回転運動に変換されるので、螺子軸２２が回転側とされている。
Therefore, in the motion conversion mechanism H in the present embodiment constituted by the
すなわち、車両のバネ上部材Ｂに弾性支持される一方部材は、この場合、バネ上部材Ｂ側にマウント３０により弾性支持される運動変換機構の回転側部材たる螺子軸２２と、モータＭとで構成されており、他方部材は、ボール螺子ナット２１および筒２６およびブラケット２７ということになる。
In other words, the one member elastically supported by the sprung member B of the vehicle is, in this case, the
そして、一方部材たるモータＭの上下方向の絶対速度ｖを検出する速度センサ１０がモータＭに取り付けられており、他方、バネ下部材Ｗのバネ下速度ｖｗを検出する速度センサ１１は、筒２６に取り付けられている。この速度センサ１０は、モータＭ以外にもマウント３０の下方側のプレート３３に取り付けられてもよく、また、速度センサ１１もバネ下部材Ｗに直接取り付けられてもよい。
A
なお、上記したところでは、ボール螺子ナット２１側をバネ下部材Ｗに、螺子軸２２側をバネ上部材Ｂに連結するとしているが、逆にしてもよいことは無論であり、その場合には、一方部材は、ボール螺子ナット２１となる。また、さらに、運動変換機構Ｈをボール螺子機構としているが、他の機構でもよく、たとえば、ラックピニオン機構とするのであれば、ラック側をバネ下部材Ｗに連結しピニオンギア側とピニオンギアに接続されるモータをバネ上部材Ｂに弾性支承させるか、その逆にバネ上部材Ｂ側にラックを弾性支承させてもよい。
In the above description, the
そして、さらに、マウント３０の下端と、筒２６の外周側に設けたバネ受け２８との間に、懸架バネＳＰが介装されており、この懸架バネＳＰによって図示しない車体が弾性支承されている。
Further, a suspension spring SP is interposed between the lower end of the
また、図示はしないが、螺子軸２２を覆う外筒を設けて、この外筒内に筒２６を摺動自在に挿入しておくとすれば、車両走行中、運動変換機構Ｈへの泥、雨水、飛石等の干渉が防止される。
Although not shown, if an outer cylinder that covers the
また、モータＭは、詳しくは図示しないが、ケース２９と、ケース２９内に回転自在に支持されたロータと、ケース内周側に取り付けた筒状のステータとからなり、本実施の形態の場合、モータＭは、ロータが出力シャフトたるシャフト２３とシャフト２３の外周側に装着した磁石とで構成され、他方、ステータは電機子とされたブラシレスモータとして構成され、さらに、シャフト２３の上端には、シャフト２３の回転角を検出するために、たとえば、シャフト２３側に設けた磁石と磁気センサとで構成される回転角センサ２４が設けられ、また、電機子の巻線に流れる電流を検出する電流センサ２５が設けられている。
Although not shown in detail, the motor M includes a
なお、回転角センサ２４としては、上記したもの以外に、レゾルバや光学式のロータリエンコーダ等の公知のセンサを使用可能であり、また、この回転角センサ２４は、その出力する信号が上記制御部Ｃに伝達可能なように、制御部Ｃに信号線で結ばれている。
As the
そして、この電磁緩衝器Ｄにあっては、路面から力を受けて車体と車軸とが直線的な相対運動すると、ボール螺子ナット２１と螺子軸２２とが軸方向の直線運動を呈し、この直線運動が上記のように螺子軸２２の回転運動に変換され、この螺子軸２２の回転運動がモータＭのシャフト２３に伝達される。
In the electromagnetic shock absorber D, when the vehicle body and the axle are linearly moved relative to each other by receiving a force from the road surface, the
そして、モータＭのシャフト２３が回転運動を呈すると、モータＭ内の電機子の巻線が磁石の磁界を横切ることとなり、該巻線に誘導起電力を発生させることよりモータＭにエネルギ回生させて電磁力を発生させ、モータＭのシャフト２３に誘導起電力に起因する電磁力による回転トルクが作用し、上記回転トルクがシャフト２３の回転運動を抑制することとなる。
When the
このシャフト２３の回転運動を抑制する作用は、上記螺子軸２２の回転運動を抑制することとなり、螺子軸２２の回転運動が抑制されるのでボール螺子ナット２１の直線運動を抑制するように働き、上記電磁力によって、この場合減衰力として働く制御力を発生し、振動エネルギを吸収緩和する。
The effect of suppressing the rotational movement of the
このとき、積極的に電機子の巻線に制御部Ｃから電流供給することにより、シャフト２３に作用する回転トルクを調節することで電磁緩衝器Ｄの伸縮を自由に制御、つまり、電磁緩衝器Ｄの発生する制御力を発生可能な範囲で自由に制御することが可能であり、これにより電磁緩衝器Ｄをアクチュエータとしても機能させることができ、さらに、上述したように、この電磁緩衝器Ｄは減衰力をも発揮可能であるので緩衝器としての機能を兼ね備えているのである。
At this time, by actively supplying current from the control unit C to the winding of the armature, the expansion and contraction of the electromagnetic shock absorber D can be freely controlled by adjusting the rotational torque acting on the
すなわち、この電磁緩衝器Ｄは、緩衝器としての機能を兼ね備えたアクチュエータであり、液圧式のアクチュエータと異なり、他に緩衝器を並列させて設ける必要がないから、サスペンション装置に電磁緩衝器Ｄを採用することにより車両への搭載性を向上することが可能となり、また、液圧源を必要としないので軽量コンパクトである。 That is, the electromagnetic shock absorber D is an actuator having a function as a shock absorber, and unlike the hydraulic actuator, it is not necessary to provide another shock absorber in parallel. Therefore, the electromagnetic shock absorber D is provided in the suspension device. By adopting it, it becomes possible to improve the mountability to the vehicle, and since it does not require a hydraulic pressure source, it is lightweight and compact.
つづいて、制御部Ｃについて説明すると、制御部Ｃは、一方部材たるモータＭの上下方向の絶対速度ｖを検出する速度センサ１０、バネ下速度ｖｗを検出する速度センサ１１、回転角センサ２４および電流センサ２５が出力する信号を処理して、電磁緩衝器Ｄに発生させる制御力を演算し、さらに、その演算結果に基づいて電磁緩衝器Ｄを制御する駆動指令としての電流ｉを電磁緩衝器ＤのモータＭの巻線に出力することができるようになっている。
Next, the control unit C will be described. The control unit C includes a
この制御部Ｃとしては、具体的に図示はしないが、たとえば、速度センサ１０、速度センサ１１、回転角センサ２４および電流センサ２５が出力する信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、低周波及び高周波成分をカットするバンドパスフィルタと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとを備えた周知なシステムとして構成されればよく、各信号を処理し制御力を演算し、この演算結果に基づいて電磁緩衝器Ｄを制御するための制御処理手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納されている。
Although not specifically illustrated as the control unit C, for example, an amplifier for amplifying signals output from the
すなわち、本実施の形態においては、サスペンション装置の発生制御力を調節する調節手段は、上記制御部Ｃであって、この場合、モータＭへの電流供給量を制御することにより発生制御力を調節することとなる。 That is, in the present embodiment, the adjusting means for adjusting the generated control force of the suspension device is the control unit C. In this case, the generated control force is adjusted by controlling the amount of current supplied to the motor M. Will be.
なお、このモータＭの場合、回転角センサ２４は、シャフト２３の位置を検出して制御部Ｃに信号を出力するようにしてあり、制御部Ｃはシャフト２３の位置を把握しながら多相に形成されるモータＭのそれぞれ巻線に適宜に電流ｉを投入できるようになっている。
In the case of the motor M, the
また、電磁緩衝器Ｄに換えてサスペンション装置を液圧式の緩衝器およびアクチュエータで構成する場合には、調節手段をアクチュエータ内の圧力を調節するバルブおよび液圧源、緩衝器の発生減衰力を可変にする場合にはそれに加えて減衰バルブの開度を調節するステッピングモータ等とすればよい。 In addition, when the suspension device is constituted by a hydraulic shock absorber and an actuator instead of the electromagnetic shock absorber D, the adjusting means can be a variable valve for adjusting the pressure in the actuator, a hydraulic pressure source, and the damping force generated by the shock absorber. In this case, a stepping motor or the like that adjusts the opening of the damping valve may be used.
そして、制御装置Ｇにおける制御部Ｃは、具体的には、速度センサ１０が出力する絶対速度ｖと、バネ下速度ｖｗにそれぞれ任意のゲインを乗算しフィードバックして制御力Ｆを算出し、この算出した制御力Ｆを電磁緩衝器Ｄに出力させるのに必要な電流ｉを演算し、この電流ｉを駆動指令としてモータＭに出力するが、電流センサ２５で検出する電流値をフィードバックすることにより精度よく電流制御を行えるようになっている。
The control unit C in the control device G specifically calculates the control force F by multiplying the absolute speed v output from the
ここで、速度センサ１０が出力する絶対速度ｖをフィードバックする理由について説明する。
Here, the reason why the absolute speed v output from the
図３および図４は、それぞれ通常のパッシブな緩衝器のバネ上部材Ｂに連結される質量を比較的大きくした場合における路面変位に対するバネ上部材Ｂの変位および路面変位に対するバネ上部材Ｂの加速度の各周波数特性を示すボード線図である。 FIGS. 3 and 4 respectively show the displacement of the sprung member B with respect to the road surface displacement and the acceleration of the sprung member B with respect to the road surface displacement when the mass connected to the sprung member B of a normal passive shock absorber is relatively large. It is a Bode diagram showing each frequency characteristic.
この図３および図４から理解できるように、おおよそ１Ｈｚ、１０Ｈｚ、５０Ｈｚの周波数の路面変位に対しバネ上変位およびバネ上加速度への振動伝達ゲインが突出している。 As can be understood from FIGS. 3 and 4, the vibration transmission gain to the sprung displacement and sprung acceleration protrudes with respect to the road surface displacement having frequencies of approximately 1 Hz, 10 Hz, and 50 Hz.
そして、１Ｈｚ近傍の周波数はバネ上共振周波数、１０Ｈｚ近傍はバネ下共振周波数、５０Ｈｚ近傍はバネ上部材Ｂに連結される一方部材の共振周波数であり、これらそれぞれの共振周波数領域の路面変位に対してバネ上部材が振動しやすい、すなわち振動が伝達しやすくなっていることがわかる。 The frequency in the vicinity of 1 Hz is the sprung resonance frequency, the vicinity in 10 Hz is the unsprung resonance frequency, and the vicinity in 50 Hz is the resonance frequency of one member connected to the sprung member B. It can be seen that the sprung member easily vibrates, that is, the vibration is easily transmitted.
なお、バネ上部材Ｂに連結される一方部材の質量が充分に小さいと共振周波数も高くなるので車両における乗り心地にさほど影響しなくなるが、特に電磁緩衝器Ｄのように、バネ上部材Ｂに連結される一方部材の質量にモータＭの質量が含まれる場合には、その分共振周波数が低下してバネ上部材Ｂがこの低下した共振周波数近傍で振動する場合に、搭乗者は不快を感じて車両における乗り心地を悪化させるようになることが上記したところから理解されよう。 Note that if the mass of the one member connected to the sprung member B is sufficiently small, the resonance frequency also increases, so that the ride comfort in the vehicle is not greatly affected. However, like the electromagnetic shock absorber D, the sprung member B is not particularly affected. When the mass of the motor M is included in the mass of the one member to be connected, the passenger feels uncomfortable when the resonance frequency is lowered and the sprung member B vibrates in the vicinity of the lowered resonance frequency. It will be understood from the above that it will worsen the ride comfort in the vehicle.
他方、図５および図６は、それぞれモータＭに対する駆動指令たる電流ｉに対するバネ上速度、モータＭに対する駆動指令たる電流ｉに対する一方部材速度の各周波数特性を示したボード線図である。 On the other hand, FIGS. 5 and 6 are Bode diagrams showing the frequency characteristics of the sprung speed with respect to the current i as a drive command for the motor M and the one-member speed with respect to the current i as the drive command for the motor M, respectively.
このうち、図５に示したモータＭに対する駆動指令たる電流ｉに対するバネ上速度の周波数特性のうち、おおよそ１Ｈｚ近傍すなわちバネ上共振周波数近傍、および、５０Ｈｚ近傍すなわちバネ上部材Ｂに連結される一方部材の共振周波数近傍では、電流ｉに対する伝達ゲインが突出していることから振動が伝達しやすいことがわかる。 Among these, among the frequency characteristics of the sprung speed with respect to the current i that is the drive command for the motor M shown in FIG. 5, one is connected to approximately 1 Hz, that is, near the sprung resonance frequency, and 50 Hz, that is, connected to the sprung member B. In the vicinity of the resonance frequency of the member, it can be seen that the vibration is easily transmitted because the transfer gain for the current i protrudes.
したがって、バネ上速度のみをフィードバックしてサスペンション装置を制御すると、いわゆるスカイフック制御と同様にバネ上部材Ｂの共振周波数域における振動を抑制する制御が可能となる。 Therefore, if only the sprung speed is fed back to control the suspension device, it is possible to control to suppress the vibration of the sprung member B in the resonance frequency region as in the so-called skyhook control.
しかしながら、バネ上速度のみをフィードバックしてバネ上部材Ｂの振動を抑制しようとする、すなわち、場合、一方部材の共振周波数域における電流ｉに対する伝達ゲインは、バネ上共振周波数域における電流ｉに対する伝達ゲインに比較して小さくなっており、それぞれのバネ上速度の位相角には約１８０度の差が生じているので、フィードバックゲインを大きくすると、バネ上共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの振動を抑制することはできるが、一方部材の共振周波数域におけるバネ上部材Ｂの振動を増長することになるので、一方部材の共振周波数域における振動伝達を抑制することができないことがわかる。 However, only the sprung speed is fed back to suppress the vibration of the sprung member B. That is, in the case, the transfer gain for the current i in the resonance frequency range of one member is the transfer gain for the current i in the sprung resonance frequency range. Since it is smaller than the gain and there is a difference of about 180 degrees in the phase angle of each sprung speed, when the feedback gain is increased, the vibration of the sprung member B in the sprung resonance frequency region is reduced. Although it can be suppressed, the vibration of the sprung member B in the resonance frequency region of the one member is increased, so that it is understood that vibration transmission in the resonance frequency region of the one member cannot be suppressed.
すなわち、バネ上速度のみのフィードバックでは、バネ上共振周波数域のみならず一方部材の共振周波数域における振動伝達を抑制することができず、フィードバックゲインを大きくすると、一方部材の共振周波数域における振動伝達ゲインを押し上げる結果となり乗り心地の向上させることが難しいのである。 That is, the feedback of only the sprung speed cannot suppress the vibration transmission not only in the sprung resonance frequency range but also in the resonance frequency range of one member. When the feedback gain is increased, the vibration transmission in the resonance frequency range of one member is increased. As a result, it is difficult to improve ride comfort.
転じて、図６に示したモータＭに対する駆動指令たる電流ｉに対する一方部材速度の周波数特性のうち、おおよそ１Ｈｚ近傍および５０Ｈｚ近傍、すなわちバネ上共振周波数およびバネ上部材Ｂに連結される一方部材の共振周波数近傍では電流ｉに対する伝達ゲインが突出していることから振動が伝達しやすいことがわかり、さらに、バネ上共振周波数域における一方部材速度と一方部材の共振周波数域における一方部材速度のそれぞれの位相角には差が生じていないことがわかる。 In turn, of the frequency characteristics of the one-member speed with respect to the current i that is the drive command for the motor M shown in FIG. 6, approximately 1 Hz and 50 Hz, that is, the sprung resonance frequency and the sprung member B connected to the sprung member B Since the transfer gain for the current i protrudes in the vicinity of the resonance frequency, it can be seen that vibration is easily transmitted. Further, the phase of the one member speed in the sprung resonance frequency range and the one member speed in the resonance frequency range of the one member are determined. It can be seen that there is no difference in the corners.
また、バネ上共振周波数域における一方部材速度への電流ｉに対する伝達ゲインと一方部材の共振周波数域における一方部材速度への電流ｉに対する伝達ゲインは、電流ｉに対するバネ上速度への伝達ゲインのときほど大きな差が無い。 The transfer gain for the current i to the one member speed in the sprung resonance frequency range and the transfer gain for the current i to the one member speed in the resonance frequency range of the one member are the transfer gains to the sprung speed for the current i. There is no big difference.
したがって、この一方部材速度をフィードバックしサスペンション装置を制御しバネ上部材Ｂの振動を抑制するとすれば、一方部材の共振周波数域におけるバネ上部材Ｂの振動抑制を行うことができるばかりでなく、バネ上共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの振動抑制を行えることが可能であり、このことは図７に示したそのフィードバック制御をした場合のボード線図で、一方部材の共振周波数域におけるバネ上部材Ｂの変位とバネ上共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの変位の伝達ゲインが低下されていることから理解できる。 Therefore, if the one-member speed is fed back to control the suspension device to suppress the vibration of the sprung member B, not only the vibration of the sprung member B in the resonance frequency region of the one member can be suppressed, but also the spring It is possible to suppress the vibration of the sprung member B in the upper resonance frequency region. This is a Bode diagram in the case where the feedback control shown in FIG. 7 is performed, and the sprung member in the resonance frequency region of one member. It can be understood from the fact that the transmission gain of the displacement of B and the displacement of the sprung member B in the sprung resonance frequency region is lowered.
すなわち、本実施の形態の制御装置Ｇでは、上述のように、速度センサ１０が出力する絶対速度ｖ、つまり、一方部材の速度をフィードバックしているので、一方部材の共振周波数域におけるバネ上部材Ｂの振動抑制を行うことができるばかりでなく、バネ上共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの振動抑制を行うことが可能となり、これにより、バネ上共振周波数領域および一方部材共振周波数領域における車両における乗り心地を向上することが可能となるのである。
That is, in the control device G of the present embodiment, as described above, the absolute speed v output from the
なお、バネ下共振周波数領域における電流ｉに対する一方部材速度の伝達ゲインは図６に示したようにバネ上共振周波数領域および一方部材共振周波数領域における伝達ゲインに比較して非常に低い値となっているから、一方部材の絶対速度ｖをフィードバックしてもバネ下共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの振動の増長は軽微であり、バネ下共振周波数領域での車両における乗り心地を悪化する弊害も無い。 Note that the transfer gain of the one-member speed with respect to the current i in the unsprung resonance frequency region is a very low value compared to the transfer gain in the unsprung resonance frequency region and the one-member resonance frequency region as shown in FIG. Therefore, even if the absolute velocity v of one member is fed back, the increase in vibration of the sprung member B in the unsprung resonance frequency region is slight, and there is no adverse effect on the riding comfort in the vehicle in the unsprung resonance frequency region. .
また、本制御装置Ｇによれば、一方部材の上下方向の絶対速度ｖを検知する必要があるが、バネ上部材Ｂの速度を得る必要はないので、一方部材共振周波数領域およびバネ上共振周波数領域における振動抑制にバネ上速度および一方部材の上下方向の絶対速度ｖを得るために２つのセンサを設ける必要が無い。すなわち、１つのセンサのみで両共振周波数域のバネ上部材Ｂの振動抑制が可能であるから経済的であり、制御系も簡略化されて信頼性の高い制御が可能となる。 Further, according to the present control device G, it is necessary to detect the absolute velocity v of the one member in the vertical direction, but since it is not necessary to obtain the velocity of the sprung member B, the one member resonance frequency region and the sprung resonance frequency are obtained. There is no need to provide two sensors for obtaining the sprung speed and the absolute speed v of the one member in the vertical direction for suppressing the vibration in the region. That is, since it is possible to suppress the vibration of the sprung member B in both resonance frequency regions with only one sensor, it is economical, and the control system is simplified and highly reliable control is possible.
そして、上記した効果は、電磁緩衝器Ｄのように一方部材の質量が大きい場合に特に有効であるが、たとえば、液圧式減衰力可変でバルブ開度を調節するモータを搭載している緩衝器と利用したサスペンション装置や、液圧式の緩衝器およびアクチュエータを利用したサスペンション装置等では、やはり、バネ上部材に弾性支持される一方部材の質量は通常の液圧式のパッシブな緩衝器に比較して大きくなるから上記した効果を発揮することとなる。 The above-described effect is particularly effective when the mass of one member is large as in the electromagnetic shock absorber D. For example, the shock absorber is equipped with a motor that adjusts the valve opening by changing the hydraulic damping force. In the suspension device using a hydraulic shock absorber and actuator, the mass of one member elastically supported by the sprung member is still larger than that of a normal hydraulic passive shock absorber. Since it becomes large, the above-mentioned effect is exhibited.
なお、通常の液圧式のパッシブな緩衝器でピストンロッド側がバネ上部材に弾性支持される場合であっても、一方部材たるピストンロッドの共振周波数は、非常に大きくなるのでさほど車両における乗り心地に影響しないが、バネ上共振周波数域および一方部材共振周波数域におけるバネ上部材の振動抑制効果を失われない。 Even when the piston rod side is elastically supported by the sprung member with a normal hydraulic passive shock absorber, the resonance frequency of the piston rod, which is one of the members, becomes very large, so that the ride comfort in the vehicle is much higher. Although not influenced, the vibration suppressing effect of the sprung member in the sprung resonance frequency region and the one-member resonance frequency region is not lost.
転じて、本実施の形態においては、バネ下速度ｖｗをもフィードバックして制御力Ｆを演算するが、ここで、図８のモータＭに対する駆動指令たる電流ｉに対するバネ下速度の周波数特性を示すボード線図から理解できるように、電流ｉに対して、おおよそ１Ｈｚ、１０Ｈｚ，５０Ｈｚ程度で電流ｉに対する伝達ゲインが突出するようになっており、特に、バネ下共振周波数領域におけるバネ下速度の位相に対しバネ上共振周波数領域および一方部材共振周波数領域におけるバネ下速度の位相はおおよそ１８０度ずれている。 In other words, in the present embodiment, the unsprung speed vw is also fed back to calculate the control force F. Here, the frequency characteristics of the unsprung speed with respect to the current i that is the drive command for the motor M in FIG. As can be understood from the Bode diagram, the transfer gain for the current i protrudes at about 1 Hz, 10 Hz, and 50 Hz with respect to the current i, and in particular, the phase of the unsprung speed in the unsprung resonance frequency region. On the other hand, the phase of the unsprung speed in the sprung resonance frequency region and the one-member resonance frequency region is shifted by approximately 180 degrees.
また、バネ下共振周波数領域におけるバネ下速度の伝達ゲインに対しバネ上共振周波数領域および一方部材共振周波数領域におけるバネ下速度の伝達ゲインには２０ｄｂ以上の開きがあるとともに、バネ下共振周波数領域における電流ｉに対する一方部材速度の伝達ゲインは図６に示したように非常に低い値となっているから、バネ下速度を適当なゲインを乗じてフィードバックして制御することによりバネ下共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの振動をも効果的に抑制することが可能であり、このように、バネ下速度をフィードバックして制御することにより、図９に示すがごとくに、バネ下共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの振動を抑制することができる。 In addition, the unsprung speed transmission gain in the unsprung resonance frequency area and the unsprung speed transmission gain in the one-member resonance frequency area have an opening of 20 db or more, and in the unsprung resonance frequency area. Since the transmission gain of the one-member speed with respect to the current i is a very low value as shown in FIG. 6, the unsprung speed is multiplied and fed back to control the unsprung speed in the unsprung resonance frequency region. The vibration of the sprung member B can also be effectively suppressed. Thus, by controlling the unsprung speed by feedback, the spring in the unsprung resonance frequency region is shown in FIG. The vibration of the upper member B can be suppressed.
すなわち、この場合には、バネ上、バネ下、一方部材の３つの共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの振動を抑制することができるので、車両における乗り心地がさらに向上することとなる。 That is, in this case, since the vibration of the sprung member B in the three resonance frequency regions of the sprung, unsprung, and one member can be suppressed, the riding comfort in the vehicle is further improved.
なお、本実施の形態においては、モータＭを搭載した電磁緩衝器Ｄを使用しており、一方部材たるモータＭには回転角センサ２４がブラシレスモータであれば必ず搭載されているので、この回転角センサ２４が検出するシャフト２３の位置、すなわち、回転角を微分することによってバネ下部材Ｗに連結されるボール螺子ナット２１とモータＭの上下方向の相対速度を得ることができ、さらに、この相対速度と上記絶対速度ｖからバネ下部材Ｗの絶対速度ｖｗを演算することもできるので、速度センサ１１を省略することができより一層経済的である。
In the present embodiment, the electromagnetic shock absorber D on which the motor M is mounted is used. Since the
また、一方部材の絶対速度ｖおよびバネ下部材Ｗの絶対速度ｖｗを得るのに、速度センサ１０、速度センサ１１を使用しているが、加速度センサを用いて各加速度を積分して絶対速度ｖおよび絶対速度ｖｗを得るとしてもよい。
Further, the
さらに、たとえば、一方部材の絶対速度ｖあるいはバネ上加速度および駆動指令たる電流ｉ等の情報からオブザーバ等を用いてバネ下絶対速度ｖｗを推定し、この推定されたバネ下絶対速度ｖｗを用いて制御するとしてもよい。 Further, for example, an unsprung absolute speed vw is estimated using information such as the absolute speed v of one member or the sprung acceleration and the current i as a drive command, and the estimated unsprung absolute speed vw is used. It may be controlled.
また、さらに、オブザーバ等を用いる場合には、バネ下絶対速度ｖｗの換わりにバネ下部材Ｗと路面との相対速度を推定して、この推定された相対速度を用いて制御してもよく、この場合は、路面外乱を含んだバネ下部材Ｗの振動を考慮することができるので、これによってもバネ下絶対速度ｖｗに基づく制御と同様にバネ下共振周波数領域におけるバネ上部材Ｂの振動を抑制することができる。 Further, when an observer or the like is used, the relative speed between the unsprung member W and the road surface may be estimated instead of the unsprung absolute speed vw, and control may be performed using the estimated relative speed. In this case, since the vibration of the unsprung member W including road surface disturbance can be taken into account, the vibration of the unsprung member B in the unsprung resonance frequency region can also be considered by this as in the control based on the unsprung absolute velocity vw. Can be suppressed.
また、上記した実施の形態にあっては、調節手段を、上記のコンピュータシステムとして構成しているが、上述のフィードバック制御を行えるものであれば上記の構成が必ずしも採用されなくとも構わない。 Further, in the above-described embodiment, the adjusting unit is configured as the above-described computer system. However, the above-described configuration is not necessarily employed as long as the above-described feedback control can be performed.
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。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
１０，１１ 速度センサ
２１ ボール螺子ナット
２２ 螺子軸
２３ シャフト
２４ 回転角センサ
２５ 電流センサ
２６ 筒
２７ ブラケット
３０ マウント
Ｂ バネ上部材
Ｃ 調節手段たる制御部
Ｄ 電磁緩衝器
Ｇ 制御装置
Ｈ 運動変換機構
Ｍ モータ
ＳＰ 懸架バネ
Ｗ バネ下部材
10, 11
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