JP2003223220A

JP2003223220A - 電磁サスペンション装置

Info

Publication number: JP2003223220A
Application number: JP2002024349A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Akami; 裕介赤見; Shoichi Tsuchiya; 昭一土屋
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ケーブル断線などにより電磁サスペンション
装置の制御が不能の場合（無制御時）、モータで減衰力
の発生を可能とした電磁サスペンション装置を提供す
る。【解決手段】動力ケーブル８１の断線を検知した場
合、リレー制御信号をＯＦＦし第１、第２リレー６５，
６６を閉じさせ、第１、第２リレー６５，６６を介して
Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを短絡させる。
このため、サスペンションユニットがストロークした
際、サスペンションユニットに設けられたモータ３は発
電機として作動し、ストローク速度にほぼ比例した大き
さの抵抗すなわち減衰力を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力による振動
抑制用アクチュエータ、ダンパに係り、特に、自動車、
二輪車、鉄道車両、構造物及び建造物などに用いて好適
な電磁サスペンション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁サスペンション装置の一例と
して、油圧ダンパのオリフィス等の減衰力発生機構に代
えて、回転型モータ及びこの回転型モータのロータの回
転動を直線動に変換する直動―回転動変換機構を用いた
り、あるいは直動型モータを用いた電磁サスペンション
装置がある。この電磁サスペンション装置は、通電する
ことにより可動部を変位させモータを本来のモータ（ア
クチュエータ）としてアクティブに動作させる一方、モ
ータを発電機として使用することにより(パッシブに)減
衰力を発生させるようにしている。

【０００３】前記モータを発電機として使用する場合、
モータ（発電機）に発生する抵抗力、すなわち減衰力
は、コイルに流れる電流の大きさに比例するので、減衰
力を可変とするためには、コイルに流れる電流の大きさ
を調整すればよい。コイルに流れる電流を調整するに
は、回路内に可変抵抗を設けたり、回路をオン、オフ
（ＯＮ／ＯＦＦ）するスイッチを設け、スイッチのオ
ン、オフ時間比を制御することなどで容易に実現でき
る。

【０００４】そのため、電磁サスペンション装置の減衰
力をストローク速度やストローク位置に応じて可変制御
したり、制御対象の振動を抑制するようにリアルタイム
に可変制御する、いわゆるセミアクティブダンパとして
構成することは比較的容易である。また、このようにセ
ミアクティブダンパとして構成する（発電機として使用
する）場合、電磁サスペンション装置に電気エネルギー
を与える必要はなく、消費電力を非常に低く抑えること
ができる。

【０００５】また、電磁サスペンション装置に電気エネ
ルギーを与えてモータとして使用すれば、容易に任意の
力を発生させることができるため、力を加えて減衰力を
大きくしたり、任意の制御力を発生させてアクティブサ
スペンションとして動作させ、振動抑制効果を高めるこ
とが可能であり、このようにして振動抑制効果を高める
方法も提案されている。前記電磁サスペンション装置で
モータとしては直流モータや同期モータが用いられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記電磁サ
スペンション装置においてセンサ部を除いた駆動系統
は、電源、モータ駆動回路及び推進力、減衰力を発生さ
せるモータから大略構成されている。現状では、電源と
モータは、一体化が困難であり分離されているため、電
源とモータ間には両者を接続するケーブルが必要とな
る。通常、電源部―モータ駆動回路間、及びモータ駆動
回路―モータ間はケーブルで接続されている。しかし、
これらのケーブルが断線したり、モータ駆動回路内で断
線が発生した場合（無制御時）、モータは推進力を発生
できないばかりか、減衰力も発生できず、モータが無減
衰の状態になってしまうという課題がある。また、イグ
ニッションキーがオン（ＯＮ）されていない場合、ある
いはバッテリ上がり等の場合（無制御時）、モータ駆動
回路やモータに電力が供給されず、上述と同様にモータ
が無減衰の状態になってしまうという課題がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ケーブル断線などにより電磁サスペンション装置の
制御が不能の場合（無制御時）、モータで減衰力の発生
を可能とした電磁サスペンション装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
相対的に変位可能に一対の変位部材を設け、前記一対の
変位部材のいずれか一方に磁石部材を設け、いずれか他
方に前記磁石部材と共にモータを構成するコイル部材を
設け、前記コイル部材への通電により前記磁石部材との
間に生じる電磁力によって推進力を得、前記コイル部材
及び前記磁石部材の相対変位により前記コイル部材に生
じる起電力によって減衰力を得るサスペンションユニッ
トと、該サスペンションユニットへの通電を制御する制
御手段とを備えた電磁サスペンション装置において、制
御手段からサスペンションユニットへ供給される信号の
異常を検知する異常検知手段と、コイル部材が閉ループ
を構成するようにする短絡回路とを設けたことを特徴と
する。請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成にお
いて、前記制御手段を車体側に設けるとともに該制御手
段と前記サスペンションユニットとをケーブルで接続
し、さらに前記短絡回路をサスペンションユニットと一
体に設けたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施の形態に係る電
磁サスペンション装置を図１〜図６に基づいて説明す
る。

【００１０】図１及び図２において、電磁サスペンショ
ン装置１は自動車に用いられるものであり、各車輪側部
材と車体との間に介装される４本のサスペンションユニ
ットを有している。右前輪側部材、左前輪側部材、右後
輪側部材及び左後輪側部材にそれぞれ対応するサスペン
ションユニットを、右前輪側、左前輪側、右後輪側及び
左後輪側サスペンションユニット２ＦＲ，２ＦＬ，２Ｒ
Ｒ，２ＲＬという。右前輪側、左前輪側、右後輪側及び
左後輪側サスペンションユニット２ＦＲ，２ＦＬ，２Ｒ
Ｒ，２ＲＬには、それぞれ、スター結線されたＵ相コイ
ル、Ｖ相コイル及びＷ相コイル（符号省略）からなる３
相同期形のモータ（それぞれ、右前輪側、左前輪側、右
後輪側及び左後輪側モータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３
ＲＬという。）が備えられている。右前輪側、左前輪
側、右後輪側及び左後輪側サスペンションユニット２Ｆ
Ｒ，２ＦＬ，２ＲＲ，２ＲＬは同等構成を成しており、
以下、適宜サスペンションユニット２と総称する。ま
た、右前輪側、左前輪側、右後輪側及び左後輪側モータ
３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬについても同様に、適
宜モータ３と総称する。

【００１１】右前輪側、左前輪側、右後輪側及び左後輪
側モータ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＲ，３ＲＬにはそれぞれ
ドライバ(それぞれ、右前輪側、左前輪側、右後輪側及
び左後輪側ドライバ４ＦＲ，４ＦＬ，４ＲＲ，４ＲＬと
いう。)が接続されており、モータ３を駆動するように
している。右前輪側、左前輪側、右後輪側及び左後輪側
ドライバ４ＦＲ，４ＦＬ，４ＲＲ，４ＲＬは同等構成を
成しており、以下、適宜ドライバ４と総称する。ドライ
バ４は、各車輪に対応するサスペンションタワー部に設
けられている。ドライバ４にはＤＣ３６Ｖのモータ用電
源５が接続されている。

【００１２】ドライバ４には、シリアル通信バス６を介
して制御手段としての制御装置７（振動、姿勢制御手
段）が接続されており、制御装置７からドライバ４への
動作指令や、ドライバ４から制御装置７への各種フィー
ドバックなどは全てシリアル通信〔例えばＣＡＮ（Cont
roller Area Network）仕様に準拠したシリアル通信〕
によって行われるようにしている。シリアル通信のプロ
トコルは、制御装置７からの「コマンド」とドライバ４
からの「レスポンス」がセットになったもので、一定間
隔（例えば５ｍｓ）〔制御装置７の制御周期〕毎に常に
「コマンド」と「レスポンス」が授受される。

【００１３】また、例えば制御装置７からドライバ４へ
の「コマンド」が一定時間（例えば２０ｍｓ）以上送信
されない、あるいはドライバ４から制御装置７への「レ
スポンス」が一定時間（例えば２０ｍｓ）以上送信され
ない、といった場合は、制御装置７又はドライバ４はシ
ステム異常と判断し、「モータ用電源５の切断」、「エ
ラー表示」などの異常処理を行う。シリアル通信バス６
には、ＡＢＳ（Anti-lock Break System）制御装置８及
びＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）制御装置９が接
続されている。ＡＢＳ制御装置８及びＶＤＣ制御装置９
は、車両の走行安定性を確保するようにしたものであ
る。本電磁サスペンション装置１、ＡＢＳ制御装置８及
びＶＤＣ制御装置９は協調して動作することができるよ
うになっている。

【００１４】制御装置７は、モータ３への通電ひいては
モータ３による推進力発生制御を行うと共に、モータ３
の起電力発生（発電機としての使用）による減衰力制御
を行うようにしている。制御装置７には、車体の上下振
動を検出する３個の上下加速度センサ（以下、第１、第
２、第３上下加速度センサという。）１０，１１，１
２、車輪速センサ１３、ハンドル角センサ１４、ブレー
キセンサ１５及びＤＣ１２Ｖの電源（以下、１２Ｖ電源
という。）１６が接続されている。制御装置７には更
に、システム診断などに用いる外部通信機器１７が接続
されている。第１上下加速度センサ１０は右前輪のサス
ペンションタワー部に設けられ、第２上下加速度センサ
１１は左前輪のサスペンションタワー部に設けられ、第
３上下加速度センサ１２は後部トランク部に設けられて
いる。

【００１５】サスペンションユニット２は、図２に示す
ように、車両の車体側に保持される外筒部材２０（一対
の変位部材のうち一方）と、外筒部材２０に相対変位可
能に一端側が挿嵌され他端側が車両の車軸側に保持され
るロッド２１（一対の変位部材のうち他方）とを備えて
いる。外筒部材２０とロッド２１との間になるようにし
て、外筒部材２０の内側には複数のコイル２２（コイル
部材）が軸方向に所定長さにわたって設けられ、ロッド
２１の外側には永久磁石（磁石部材）２３が軸方向に所
定長さにわたって設けられている。

【００１６】コイル２２とロッド２１（永久磁石２３）
との間になるようにして、コイル２２の内側に筒状の案
内部材（以下、第１案内部材という。）２４が設けら
れ、ロッド２１の一端部には第１案内部材２４に摺動す
る摺動部（以下、第１摺動部という。）２５が設けられ
ている。外筒部材２０の開口端には環状の案内部材（以
下、第２案内部材という。）２６が装着されている。第
２案内部材２６の内側には、ロッド２１に摺動してその
動きを案内する摺動部（以下、第２摺動部という。）２
７が設けられている。ロッド２１は、第１摺動部２５及
び第２摺動部２７によって外筒部材２０に対して摺動可
能に支持されている。

【００１７】前記コイル２２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が軸
方向に交互に並んだ構成になっている。永久磁石２３
は、Ｎ極、Ｓ極が軸方向に交互に並んだ構成になってい
る。コイル２２に通電するとコイル２２と永久磁石２３
との間に軸方向の推力が発生し外筒部材２０とロッド２
１は相対変位（ストローク）する。推力の向きはコイル
２２の通電方向に基づいて定まる。本実施の形態では、
コイル２２、永久磁石２３、コイル２２を支持する外筒
部材２０、及び永久磁石２３を支持するロッド２１など
から前記モータ３が構成されている。また、外筒部材２
０及びロッド２１ひいてはコイル２２及び永久磁石２３
が相対変位すると、コイル２２には起電力が生じ、モー
タ３は発電機の作用をなすようになっている。サスペン
ションユニット２のモータ３には位置センサ３０（図４
参照）が設けられており、コイル２２及び永久磁石２３
ひいては外筒部材２０とロッド２１の相対変位（ストロ
ーク）を検出し得るようになっている。

【００１８】制御装置７は、本電磁サスペンション装置
１の制御プログラムや定数などの固定的なデータを記憶
するＲＯＭ３１と、前記制御プログラムを実行し、本電
磁サスペンション装置１全体の制御を司るＣＰＵ３２
と、ＣＰＵ３２の演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ
３３と、サンプリング時間等を生成するタイマ３４とを
備えている。制御装置７は、さらに、第１、第２、第３
上下加速度センサ１０，１１，１２からのアナログ信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３５と、車輪速
センサ１３、ハンドル角センサ１４及びブレーキセンサ
１５からの信号を処理するセンサｉ／ｏインタフェース
（センサｉ／ｏｉ／ｆ）３６と、ドライバ４などとの
シリアル通信用のＣＡＮインターフェース３７と、１２
Ｖ電源１６をＣＰＵ３２などが必要とする５Ｖ、３．３
Ｖなどの電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電源ユニット３８
と、外部通信機器１７に対して信号を授受する外部通信
機器インターフェース３９とを備えている。本実施の形
態では、消費電力制限手段はＲＯＭ３１に記憶されてい
る制御装置７の制御プログラムの中の１シーケンスとし
て構成される。

【００１９】本電磁サスペンション装置１では、車両の
状態のうち車体の上下振動については上述したように第
１、第２、第３上下加速度センサが検出する。また、車
体のロール、ピッチング量については、前記位置センサ
３０の検出信号、ひいては各車輪のサスペンションユニ
ット２のストロークに基づいて判断する。また、車両の
状態の検出は、前記第１、第２、第３上下加速度センサ
１０，１１，１２及び位置センサ３０に限らず、車輪速
センサ１３、ハンドル角センサ１４、ブレーキセンサ１
５によっても行うようにしている。

【００２０】制御装置７は、前記第１、第２、第３上下
加速度センサ１０，１１，１２、位置センサ３０、車輪
速センサ１３、ハンドル角センサ１４、ブレーキセンサ
１５からの信号に基づいて、車両の振動、姿勢の変化や
不安定な車両挙動を抑制するように、また、車速や運転
者のハンドル、アクセル、ブレーキ操作に対して車両が
より安定するように各輪のサスペンションユニット２の
制御量を決定し、ドライバ４に対してモータ３の駆動信
号を送るようにしている。

【００２１】ドライバ４は、図４に示すように、モータ
駆動用制御プログラムや定数などの固定的なデータを記
憶するＲＯＭ（以下、ドライバＲＯＭという。）４０
と、前記モータ駆動用制御プログラムを実行し、制御装
置７との通信制御を行うと共にドライバ４の制御を司る
ＣＰＵ（以下、ドライバＣＰＵという。）４１と、ドラ
イバＣＰＵ４１の演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ
（以下、ドライバＲＡＭという。）４２と、車両及び運
転者などに固有とされ、書き換え可能なパラメータ等を
記憶するＦＬＡＳＨメモリ４３と、サンプリング時間等
を生成するタイマ（以下、ドライバタイマという。）４
４とを備えている。

【００２２】ドライバ４は、さらに、モータ３駆動用の
ＰＷＭ信号生成器４５と、モータ用電源５（ＤＣ３６
Ｖ）にＤＣバス４７を介して接続され、モータ用電源５
からの電流をモータ３の駆動に使用するように３相電流
に変換しこの電流をモータ接続線４８を介してモータ３
に出力するＦＥＴ４９と、前記モータ接続線４８に設け
られモータ３の駆動電流を検出する電流検出器５１と、
モータ接続線４８の出力側に設けられるラインフィルタ
５３と、を備えている。又、ドライバ４は、電流検出器
５１からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器（以下、ドライバＡ／Ｄ変換器という。）５４
と、前記位置センサ３０からの信号をディジタル信号に
変換してドライバＣＰＵ４１に入力する位置センサイン
ターフェース（位置センサｉ／ｆ）５５と、ドライバＣ
ＰＵ４１からのリレー制御信号を第１、第２リレー６
５，６６に入力するリレーインターフェース（リレーｉ
／ｆ）６０と、を備えている。

【００２３】第１、第２リレー６５，６６は、リレー制
御信号を入力可能とした励磁コイル(図示省略)と、励磁
コイルに入力するリレー制御信号に応じて開閉する定常
時閉の接点部(図示省略)とを備えており、定常時閉形の
リレーとされている。そして、励磁コイルのリレー制御
信号がオン（ＯＮ）の場合に前記接点部〔ひいては第
１、第２リレー６５，６６は〕が開（ＯＦＦ）とされる
ようになっている。この実施の形態では、電源の投入
〔イグニッションスイッチのオン作動〕によりリレー制
御信号がオン（ＯＮ）されて第１、第２リレー６５，６
６は開（ＯＦＦ）とされ、通常時、この状態〔第１、第
２リレー６５，６６は開（ＯＦＦ）状態〕が維持され
る。なお、後述するように、各種ケーブルの断線等の故
障発生時〔無制御時〕には、リレー制御信号がオフ（Ｏ
ＦＦ）されて第１、第２リレー６５，６６は閉（ＯＮ）
とされることになる。

【００２４】ドライバ４には、さらに、ＤＣバス４７の
電圧を監視する過電圧検出器５６と、ＦＥＴ４９の過熱
を検出する過熱検出器５７と、制御装置７とのシリアル
通信インターフェースであるＣＡＮｉ／ｆ（以下、ドラ
イバＣＡＮインターフェースという。）５８と、モータ
用電源５をドライバＣＰＵ４１など他の部材の動作に必
要な５Ｖ、１２Ｖ、１５Ｖなどの電圧に変換するＤＣ／
ＤＣ電源ユニット（以下、ドライバＤＣ／ＤＣ電源ユニ
ットという。）５９とが備えられている。

【００２５】ドライバ４は、シリアル通信バス６を介
し、制御装置７から「サーボＯＮ」などの制御コマンド
及び実際にモータ３を駆動させる制御量等を受け取る
と、サンプリング時間（ドライバ４の制御周期）毎に位
置センサ３０の信号からモータ３内のＵ相、Ｖ相、Ｗ相
コイル２２と永久磁石２３の作る磁気回路との間の位相
角（電気角）、モータ３の動作速度、電流検出器５１の
信号からコイル２２の電流値、電圧値を取得し、制御装
置７からのモータ駆動指令通りのモータ動作となるよう
にＰＷＭ信号生成器４５を調節する。前記ドライバ４の
制御周期は、制御装置７の制御周期（例えば５ｍｓ）よ
りも充分速く、例えば２５０μｓに設定されている。

【００２６】この電磁サスペンション装置１では、車体
の上下振動に伴いロッド２１及び外筒部材２０が相対的
に変位すれば、コイル２２には起電力が発生する。すな
わち、モータ３は発電機として作用し、コイル２２に電
流が流れることにより、サスペンションユニット２（モ
ータ３）はロッド２１及び外筒部材２０の相対速度に応
じた抵抗力、すなわち減衰力を発生することになる。ま
た、ロッド２１と外筒部材２０との相対的な位置関係
（電気角）、ひいては車体の上下振動状態に応じて、コ
イル２２に電流を流せば、モータ３は本来のモータ（ア
クチュエータ）として作用して推進力を発揮することに
なり、サスペンションユニット２は振動抑制効果を向上
できるようにしている。

【００２７】図５にケーブル断線時にコイル２２を短絡
させる回路（短絡回路）８０を示す。短絡回路８０は、
Ｕ相コイルの一端（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コ
イルの共通接続端子Ｃ１に対して反対側の端子部）とＶ
相コイルの一端（共通接続端子Ｃ１に対して反対側の端
子部）との間に介装された前記第１リレー６５と、Ｖ相
コイルの一端とＷ相コイルの一端（共通接続端子Ｃ１に
対して反対側の端子部）との間に介装された前記第２リ
レー６６とを備え、後述するように、Ｕ相コイル、Ｖ相
コイル及びＷ相コイルを第１、第２リレー６５，６６を
介して短絡し得るようにしている。短絡回路８０は、サ
スペンションユニット２に設けられている。

【００２８】車体側に取付けられたドライバ４とサスペ
ンションユニット２（モータ３）とは、モータ３のＵ相
コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルに接続される動力ケ
ーブル８１と、位置センサ３０から延びる位置信号用ケ
ーブル８２と、第１、第２リレー６５，６６制御用のケ
ーブル（リレー制御用ケーブル）８３と、グランドケー
ブル８４とを介して接続されている。また、第１、第
２、第３上下加速度センサ１０，１１，１２と制御装置
７とは加速度信号ケーブル８５を介して接続されてい
る。この実施の形態では、前記各ケーブル〔動力ケーブ
ル８１、位置信号用ケーブル８２、リレー制御用ケーブ
ル８３、加速度信号ケーブル８５〕が断線された場合
や、バッテリ〔１２Ｖ電源１６、モータ用電源５〕から
電力が供給されていない（以下、適宜、電源断とい
う。）場合等の故障が発生したとき（無制御時）には、
ドライバ４は、リレー制御信号をオフ（ＯＦＦ）して第
１、第２リレー６５，６６に出力するようにしている。

【００２９】上述したように第１、第２リレー６５，６
６は定常時閉形のリレーで、かつ通常時にはドライバ４
からリレー制御信号がＯＮとされて出力されており、第
１、第２リレー６５，６６は開いた（ＯＦＦした）状態
にされている。この通常時には、第１、第２リレー６
５，６６が開されていることから、Ｕ相コイル、Ｖ相コ
イル及びＷ相コイルは短絡されておらず、モータ３は正
常に制御され、推進力のの発生（本来のモータとして作
動）及び減衰力の発生（発電機としての作動）を行ない
得るようになっている。

【００３０】ドライバ４からリレー制御信号が出力され
ない（リレー制御信号がＯＦＦとされる）場合、第１、
第２リレー６５，６６は閉（ＯＮ）〔定常時と同等の状
態〕とされ、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイル
は、第１、第２リレー６５，６６が閉じる（ＯＮする）
ことから短絡された状態となる。すなわち、上述したよ
うに無制御時〔前記各ケーブルの断線時、電源断時〕に
は、ドライバ４は、リレー制御信号をオフ（ＯＦＦ）し
て第１、第２リレー６５，６６に出力するので、第１、
第２リレー６５，６６は閉じられてＵ相コイル、Ｖ相コ
イル及びＷ相コイルは短絡された状態となる。

【００３１】そして、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相
コイルが短絡されていると、サスペンションユニット２
がストロークした際、モータ３は発電機として作動し、
ストローク速度にほぼ比例した大きさの抵抗すなわち減
衰力を発生する。以下、具体的な断線箇所を例にして断
線の検知方法（異常検知手段）及びその際の制御方法に
ついて説明する。動力ケーブル８１（ドライバ４及びモ
ータ３間のケーブル）の断線検知は、次のようにして行
なう。

【００３２】すなわち、ドライバ４には、電流検出器５
１が組み込まれており、ドライバＣＰＵ４１の指令した
Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルへの電流値が正
確に出力されているかどうかを出力される電流を検出す
ることによりチェックし、その検出値をドライバＣＰＵ
４１へフィードバックしている。そして、動力ケーブル
８１が断線した場合には、ドライバＣＰＵ４１にフィー
ドバックされる電流値が異常な値（電流値がゼロまたは
極めて小さい値）を呈することとなる。ドライバＣＰＵ
４１は、このことを利用して動力ケーブル８１の断線の
有無を判定する。

【００３３】ドライバＣＰＵ４１は、動力ケーブル８１
が断線有と判定した（動力ケーブル８１の断線を検知し
た）場合、リレー制御信号をＯＦＦし第１、第２リレー
６５，６６を閉じさせ、第１、第２リレー６５，６６を
介してＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを短絡さ
せた状態とすると共に、モータ制御を停止し、制御装置
７へ断線検知を通知する。

【００３４】次に、位置信号用ケーブル８２の断線判断
は、次のように行なう。位置センサ３０が常時信号を出
力するタイプのセンサ（例えば、信号が１−５Ｖの間で
変化する）の場合は信号が出力されないときに断線と判
断できる。また、例えば、０−５ＶのＡ，Ｂ相パルスの
位置センサの場合等、出力信号が出力されない状態が存
在するセンサの場合は、制御装置７に接続される上下加
速度センサ等からの出力から当然位置センサ３０の出力
が変化すべきであるのに出力が０Ｖや変化しない場合
に、位置信号用ケーブル８２の断線または位置センサ３
０の故障と判断できる。位置信号用ケーブル８２の断線
を検知した場合、制御装置７はドライバ４へモータ制御
停止を通知する。そして、ドライバＣＰＵ４１は、上述
と同様にしてＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルの
短絡、モータ制御の停止及び制御装置７へ断線検知の通
知を行なう。

【００３５】リレー制御用ケーブル８３の断線は次のよ
うに検知される。ここで、第１、第２リレー６５，６６
を開く（ＯＦＦする）には、リレー制御用ケーブル８３
に励磁電流〔リレー制御信号の内容（又は信号レベル）
がＯＮとされたリレー制御信号〕を流し、第１、第２リ
レー６５，６６に内蔵されている前記励磁コイルを励磁
する必要がある。そして、通常時リレー制御用ケーブル
８３の断線は、ドライバ４内のリレーｉ／ｆ６０によっ
て励磁電流（リレー制御信号）を監視して検出するよう
にしている。リレー制御用ケーブル８３の断線を検知し
た場合、第１、第２リレー６５，６６には、信号が供給
されないので自動的に閉じられ（定常時の状態に戻
る）、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを短絡さ
せた状態となる。さらに、ドライバＣＰＵ４１はリレー
制御信号をＯＦＦにすると共に、モータ制御を停止し、
制御装置７へ断線検知を通知する。ここで、リレー制御
信号をＯＦＦにする理由は、リレー制御用ケーブルが完
全に断線された場合は問題ないが、断線後、再び接続、
断線を繰り返すような場合、第１、第２リレー６５，６
６が開閉を繰り返してしまうので、これを防止するため
に、リレー制御信号をＯＦＦにしておく必要がある。

【００３６】また、加速度信号ケーブル８５の断線は次
のように検知される。この実施の形態では、第１、第
２、第３上下加速度センサ１０，１１，１２からの加速
度信号は、例えば３Ｖを中心に１〜５Ｖの信号出力とし
ておき、第１、第２、第３上下加速度センサ１０，１
１，１２から信号が出力されないとき（例えば、第１、
第２、第３上下加速度センサ１０，１１，１２の出力信
号が０Ｖのとき）は、加速度信号ケーブル８５の断線で
あると判断できるように定めている。そして、ドライバ
ＣＰＵ４１は、第１、第２、第３上下加速度センサ１
０，１１，１２からの加速度信号に基づいて加速度信号
ケーブル８５の断線検出を行う。そして、断線を検知し
た場合、ドライバＣＰＵ４１は、上述と同様にしてＵ相
コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルの短絡、モータ制御
の停止及び制御装置７へ断線検知の通知を行なう。

【００３７】また、制御装置７やドライバ４が暴走など
によって正常に動作しなくなった場合も、ドライバＣＰ
Ｕ４１はモータ３への電力供給を停止すると共に、第
１、第２リレー６５，６６を閉じ、Ｕ相コイル、Ｖ相コ
イル及びＷ相コイルを短絡させた状態とする。この暴走
の有無の判断は、例えばリレーｉ／ｆとＰＷＭ信号生成
器とにＣＰＵから定期的にアクセスするように設定し、
リレーｉ／ｆやＰＷＭ信号生成器に、この定期的アクセ
スの有無を判断し、無い場合に出力を停止する機能を設
けることにより、暴走した際には、定期的アクセスが行
なわれなくなるので、リレーｉ／ｆとＰＷＭ信号生成器
からの出力が停止して、モータ３への電力供給を中止
し、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを短絡させ
た状態とする。また、モータ用電源５とドライバ４を接
続する電源用ケーブル８６が断線し、ドライバ４への電
力供給が停止した場合、リレー制御信号はＯＦＦされ、
第１、第２リレー６５，６６が閉じられ、Ｕ相コイル、
Ｖ相コイル及びＷ相コイルを短絡させた状態とする。

【００３８】また、システムの正常動作中に第１、第２
リレー６５，６６が何らかの要因で閉じる（ＯＮする）
等の異常動作をした場合、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及び
Ｗ相コイルの手前で短絡ループ（閉回路）が形成され、
Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルへはドライバ４
から電流が供給されなくなる。この場合、コイル２２の
抵抗が取り除かれた分だけ動力ケーブル８１には過大な
電流が流れることになり、電流検出器５１による電流値
フィードバックの異常（電流値過大）が検出されるた
め、ドライバＣＰＵ４１は第１、第２リレー６５，６６
の異常を検出することができる。

【００３９】そして、第１、第２リレー６５，６６の異
常を検知した場合、ドライバＣＰＵ４１は、上述と同様
にしてＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルの短絡、
モータ制御の停止及び制御装置７へ断線検知の通知を行
なう。

【００４０】以上の動作を図６のフローチャートに基づ
いて要約的に説明する。ドライバＣＰＵ４１は制御装置
７からの制御コマンドを取り込み(ステップＳ１１)、制
御装置７からの異常処理要求があるか否かを判断する
(ステップＳ１２)。ステップＳ１２でＮｏ（異常処理が
必要でない）と判断した場合は、ドライバＣＰＵ４１は
モータ３の制御のために位置センサ３０からの位置デー
タを読み込む(ステップＳ１３)。

【００４１】ステップＳ１３の位置データの読み込みに
より位置信号用ケーブル８２の断線の有無を判断する
(ステップＳ１４)。次のステップ１５で、モータ制御ロ
ジックを実行し、位置データからモータ３の磁石２３と
コイル２２の位置関係、電流値フィードバック（１サン
プリング前）からＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイ
ルの電流値等を把握し、必要とするトルクやモータ３の
速度などからモータ３への制御量を決定する。

【００４２】次に、ＰＷＭ信号生成器４５を介してＦＥ
Ｔ４９をスイッチングしてＵ相コイル、Ｖ相コイル及び
Ｗ相コイルに印加する電圧を調整し、モータ３が所定の
トルクを発生しかつ所定の速度をとなるように制御する
(ステップＳ１６)。その後、電流検出器５１でＵ相コイ
ル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルの電流値フィードバック
を取り込み(ステップＳ１７)、断線の有無を判断する
(ステップＳ１８)。

【００４３】ステップＳ１２でＹｅｓ（異常処理が必要
である）と判断した場合、またはステップＳ１４でＹｅ
ｓ（断線有り）と判断した場合は、モータ３の動力を断
つと共に、第１、第２リレー６５，６６の短絡、制御装
置７への異常処理ステータスの送信などの異常処理を行
なう(ステップＳ１９)

【００４４】上述したように、電源断、各種ケーブルの
断線、バッテリ上がり（電源断）、制御装置７やドライ
バ４の暴走、イグニッションスイッチのオフ等のいわゆ
る無制御時でもサスペンションユニット２は減衰力を発
生することができ、安全性が大幅に向上する。

【００４５】なお、第１、第２リレー６５，６６は、大
電流の通電が可能なタイプを選択すれば、破損する虞が
小さくなる。そして、第１、第２リレー６５，６６とし
て大電流の通電が可能なタイプを用いることにより、無
制御時でも長時間に渡りサスペンションユニット２は安
定した減衰力を発生できるようになり、安全性がさらに
向上する。

【００４６】次に、本発明の第２実施の形態を図７及び
図８に基づいて説明する。第２実施の形態の電磁サスペ
ンション装置は、図７及び図８に示すように、前記ＦＥ
Ｔ４９に代えるＦＥＴ回路４９Ａを有している。ＦＥＴ
回路４９Ａは、６個のＦＥＴ（以下、第１〜第６ＦＥＴ
という。）５４１〜５４６を有している。第１ＦＥＴ５
４１のソース〔Ｓ〕は第２ＦＥＴ５４２のドレイン
〔Ｄ〕と接続されており、その接続部はＵ相コイルに接
続されている。第３ＦＥＴ５４３のソース〔Ｓ〕は第４
ＦＥＴ５４４のドレイン〔Ｄ〕と接続されており、その
接続部はＶ相コイルに接続されている。第５ＦＥＴ５４
５のソース〔Ｓ〕は第６ＦＥＴ５４６のドレイン〔Ｄ〕
と接続されており、その接続部はＷ相コイルに接続され
ている。

【００４７】ＰＷＭ信号生成器４５からＦＥＴ回路４９
Ａに６本の制御線９０が延ばされており、そのうち３本
の信号線９０が第１、第３、第５ＦＥＴ５４１，５４
３，５４５（以下、適宜、上側アームのＦＥＴとい
う。）のゲート〔Ｇ〕に接続されている。前記６本の制
御線９０うち他の３本の信号線９０が第２、第４、第６
ＦＥＴ５４２，５４４，５４６のゲート〔Ｇ〕にそれぞ
れ短絡補助回路（以下、短絡補助第１回路という。）８
０Ａを介して接続されている。この第２実施の形態で
は、短絡補助第１回路８０Ａ及び第２、第４、第６ＦＥ
Ｔ５４２，５４４，５４６により短絡回路が形成されて
いる。

【００４８】第１ＦＥＴ５４１は、ソース〔Ｓ〕及びド
レイン〔Ｄ〕を接続するフリーホイールダイオード９１
を内蔵しており、フリーホイールダイオード９１を通し
てソース〔Ｓ〕からドレイン〔Ｄ〕への通電を許容する
ようにしている。第２〜第６ＦＥＴ５４２〜５４６の各
ソース及びドレイン間についても第１ＦＥＴ５４１と同
様にフリーホイールダイオード９１が接続されている。

【００４９】第１、第３、第５ＦＥＴ５４１，５４３，
５４５（上側アームのＦＥＴ）のドレイン〔Ｄ〕は、モ
ータ用電源５のプラス（＋）端子に接続されている。ま
た、第２、第４、第６ＦＥＴ５４２，５４４，５４６
（下側アームのＦＥＴ）のソース〔Ｓ〕は、モータ用電
源５のマイナス（−）端子に接続されている。

【００５０】前記短絡補助第１回路８０Ａは、ｎｐｎ形
のトランジスタ（以下、第１トランジスタという。）７
０と、ｐｎｐ形のトランジスタ（以下、第２トランジス
タという。）７１とを備えている。第１トランジスタ７
０のエミッタ（Ｅ）と第２トランジスタのエミッタ
（Ｅ）とが接続されており、この接続部が第２、第４、
第６ＦＥＴ５４２，５４４，５４６（下側アームのＦＥ
Ｔ）の各ゲート（Ｇ）〔図８では第２ＦＥＴ５４２のみ
を励磁している。〕に接続されている。第１トランジス
タ７０のベース（Ｂ）と第２トランジスタのベース
（Ｂ）とが接続されており、この接続部がＰＷＭ信号生
成器４５の制御線９０に接続されている。第１トランジ
スタ７０のコレクタ（Ｃ）は１５ＶのＦＥＴゲート駆動
用電源９２に接続されている。第２トランジスタ７１の
コレクタ（Ｃ）は接地されている。

【００５１】第２、第４、第６ＦＥＴ５４２，５４４，
５４６（下側アームのＦＥＴ）の各ドレイン（Ｄ）とゲ
ート（Ｇ）とには、直列接続されたダイオード６７及び
抵抗６８が並列に接続されている。第２、第４、第６Ｆ
ＥＴ５４２，５４４，５４６の各ゲート（Ｇ）には、接
地されたツェナーダイオード６９が接続されており、前
記各ゲート（Ｇ）に高電圧が印加されないようにしてい
る。各ツェナーダイオード６９には、コンデンサ９３が
並列に接続されている。

【００５２】この第２実施の形態は、後述するように短
絡補助第１回路８０ＡによりＵ相コイル、Ｖ相コイル及
びＷ相コイルの短絡を図るようにしており、前記第１実
施の形態で用いた第１、第２リレー６５，６６（短絡回
路８０）を廃止したものになっている。この第２実施の
形態では、例えば第２ＦＥＴ５４２に対する制御線９０
が断線した場合、第１、第２トランジスタ７０，７１
は、そのベース（Ｂ）に電圧が印加されないことから、
動作しない。この際、サスペンションユニット２のスト
ロークによりモータ３が発電機として動作し、Ｕ−Ｖ相
間に逆起電圧が生じ、Ｕ相の電圧が高い場合は、第２Ｆ
ＥＴ５４２のドレイン〔Ｄ〕にＵ相の逆起電圧が加わ
る。

【００５３】そして、ダイオード６７及び抵抗６８を通
して第２ＦＥＴ５４２のゲート〔Ｇ〕に電圧が印加さ
れ、第２ＦＥＴ５４２を導通（ＯＮ）させることができ
る。この結果、第２ＦＥＴ５４２のドレイン〔Ｄ〕側か
らソースへ電流が流れ、Ｖ相コイルに対応する第４ＦＥ
Ｔ５４４に内蔵されたフリーホイールダイオード９１を
介してＶ相コイル及びＷ相コイルに電流が流れ（すなわ
ち、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルが短絡され
た状態となり）、サスペンションユニット２は減衰力を
発生することになる。

【００５４】なお、正常動作時にもダイオード６７を通
じて逆起電圧が第２ＦＥＴ５４２のゲート〔Ｇ〕に印加
されるが、第１、第２トランジスタ７０，７１が動作す
ることから、抵抗６８の抵抗値を大きくすれば第２ＦＥ
Ｔ５４２のスイッチング動作には影響を与えない。すな
わち、モータ３に接続される動力ケーブル８１が断線し
た場合、サスペンションユニット２がストロークしたこ
とにより、モータ３が発電機として動作し、逆起電圧に
よって自動的に第２ＦＥＴ５４２が導通して（ＯＮし
て）各相のコイルが短絡され、電流が流れることによ
り、サスペンションユニット２は減衰力を発生すること
になる。

【００５５】この第２実施の形態では、ドライバ４の第
２ＦＥＴ５４２のゲート制御信号が断線しても、モータ
３の逆起電圧を利用し、第２ＦＥＴ５４２を導通する
（ＯＮする）ことにより、断線時でも減衰力が発生する
ことができる。なお、モータ３の逆起電圧を使用してい
るため、サスペンションユニット２がストロークしてい
ない場合はもちろん、ストローク速度が低く、逆起電圧
が低い場合も第２ＦＥＴ５４２を導通させる（ＯＮさせ
る）ことができない。このため、ストローク速度が低い
場合は減衰力を発生することができないことになる。

【００５６】次に、本発明の第３実施の形態を図９及び
図１０に基づいて説明する。第３実施の形態の電磁サス
ペンション装置は、図９及び図１０に示すように、第２
実施の形態のＦＥＴゲート駆動用電源９２を廃止し、か
つサスペンションユニット２のストローク速度が低く、
逆起電圧が低い場合でも下側アームのＦＥＴの第２、第
４、第６ＦＥＴ５４２，５４４，５４６（以下、便宜
上、第２ＦＥＴ５４２を例にして説明する。）を導通で
き（ＯＮすることができ）、ストローク速度が低い領域
でも減衰力を発生できるようにしている。

【００５７】第３実施の形態は、第２実施の形態のＦＥ
Ｔ回路４９Ａに代えるＦＥＴ回路４９Ｂを有している。
ＦＥＴ回路４９Ｂは、ＦＥＴ回路４９Ａの短絡補助第１
回路８０Ａに代えて、短絡補助第２回路８０Ｂを有して
いる。短絡補助第２回路８０Ｂは短絡補助第１回路８０
Ａの第１、第２トランジスタ７０，７１に代えて第３、
第４トランジスタ７２，７３を有している。第３、第４
トランジスタ７２，７３の各エミッタは接続されてお
り，この接続部は第２ＦＥＴ５４２のゲートに接続され
ている。第３、第４トランジスタ７２，７３の各ベース
は接続されており，この接続部にはエミッタが接地され
たｎｐｎ形の第５トランジスタ９５のコレクタが接続さ
れている。第５トランジスタ９５のベース（Ｂ）には、
制御線９０が接続されている。

【００５８】第３トランジスタ７２のコレクタと第２Ｆ
ＥＴ５４２のドレインとは、直列接続されたダイオード
７４及び抵抗７５を介して接続されている。第３トラン
ジスタ７２のコレクタとエミッタとは抵抗７８を介して
接続されている。抵抗７８と抵抗７５の接続部分には、
一端が接地されたコンデンサ７６の他端が接続されてい
る。コンデンサ７６にはツェナーダイオード７７が並列
に接続されている。また、第３トランジスタ７２のコレ
クタと第５トランジスタ９５のコレクタとは抵抗９６を
介して接続されている。

【００５９】この第３実施の形態では、第２ＦＥＴ５４
２のドレイン電圧が高いとき、すなわち、モータ３の逆
起電圧により第２ＦＥＴ５４２のドレインに電圧が加わ
っているとき、または上アーム側の第１ＦＥＴ５４１が
ＯＮしているとき、ダイオード７４及び抵抗７５を通し
てコンデンサ７６に電荷が蓄えられる。この電圧は第２
ＦＥＴ５４２のゲートを十分駆動できる電圧とし、ツェ
ナーダイオード７７により一定電圧に保たれるようにす
る。

【００６０】コンデンサ７６に蓄えられた電圧は、ゲー
ト駆動用の電源となり、第３、第４トランジスタ７２，
７３により第２ＦＥＴ５４２のゲートを駆動する。ゲー
ト制御信号は負論理となり、ゲート制御信号がローレベ
ルの場合、第２ＦＥＴ５４２のゲートはＯＮし、ハイレ
ベルのときＯＦＦとなる。ゲート信号が断線などにより
発生しなくなると、コンデンサ７６に蓄えられた電圧が
抵抗７８を介して第２ＦＥＴ５４２のゲートに印加さ
れ、第２ＦＥＴ５４２をＯＮし、減衰力を発生すること
になる。そして、この場合、仮にサスペンションユニッ
ト２のストローク速度が低く、逆起電圧が低い場合でも
下側アームのＦＥＴの第２、第４、第６ＦＥＴ５４２，
５４４，５４６（以下、便宜上、第２ＦＥＴ５４２を例
にして説明する。）を導通でき（ＯＮすることがで
き）、ストローク速度が低い領域でも減衰力を発生でき
る。

【００６１】上記第１〜第３実施の形態では、サスペン
ションユニット２が円筒形リニアモータ構造である場合
を例にしたが、これに代えて、図１１に示すサスペンシ
ョンユニット２Ａを用いてもよい。図１１に示すサスペ
ンションユニット２Ａは、外筒部材２０Ａと、外筒部材
２０Ａに一端側が挿入され他端側が外筒部材２０Ａから
突出する筒状のロッド２１Ａと、ロッド２１Ａの一端側
に固定されたボールナット１６５と、ボールナット１６
５に螺合し、ベアリング１６６を介して外筒部材２０Ａ
に回動可能に支持されたボールねじ１６７とを備えてい
る。サスペンションユニット２Ａは、さらに、ボールね
じ１６７と同軸のシャフト１６８に固定された永久磁石
２３Ａと、外筒部材２０Ａに固定されたコイル２２Ａ
と、コイル２２Ａ内に設けられた図示しないコア材とを
備えている。外筒部材２０Ａの開口端には、環状の案内
部材６９が装着され、案内部材１６９の内側にはロッド
２１Ａに摺動してこのロッド２１Ａを案内する摺動部１
７０が設けられている。

【００６２】このサスペンションユニット２Ａでは、コ
イル２２Ａへの通電によりコイル２２Ａと永久磁石２３
Ａとの間に電磁力を発生し、永久磁石２３Ａ（シャフト
６８）ひいてはボールねじ１６７が回転し、これにより
ボールナット１６５を介してロッド２１Ａが外筒部材２
０Ａに対して軸方向に相対変位し、推進力を発生し、振
動抑制効果を向上できるまた、車体の上下振動に伴いロッド２１Ａ及び外筒部材
２０Ａが軸方向に相対的に変位すれば、軸方向の動きが
ボールナット１６５及びボールねじ１６７により回転運
動に変換され、永久磁石２３Ａ（シャフト１６８）が回
転しコイル２２Ａに起電力が発生し、ロッド２１Ａ及び
外筒部材２０Ａの相対速度に応じた抵抗力、すなわち減
衰力を発生することになる。

【００６３】上記第１ないし第３実施の形態では、無制
御時にＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを短絡す
る場合を例にしたが、この短絡に際し、抵抗を挿入し、
モータ３が発電機として動作した際に生じる電力を消費
するようにしてもよい。

【００６４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ケーブ
ル断線等サスペンションユニットへ供給される信号の異
常時にコイル部材が閉ループを構成するように短絡回路
を設けたので、サスペンションユニットのストロークに
よりコイル部材に生じる起電力によって減衰力を得るこ
とができ、従来技術で故障時に起こり得た無減衰力状態
を回避することができる。また、請求項２に記載の発明
によれば、前記短絡回路をサスペンションユニットと一
体に設けたことにより、制御手段やケーブルに故障があ
った場合も、短絡回路を作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る電磁サスペンシ
ョン装置を模式的に示す図である。

【図２】図１のサスペンションユニットを示す断面図で
ある。

【図３】図１の制御装置を模式的に示すブロック図であ
る。

【図４】図１のドライバを模式的に示すブロック図であ
る。

【図５】図１の電磁サスペンション装置のリレーを用い
た短絡回路を示す図である。

【図６】図１の電磁サスペンション装置の作用を示すた
めのフローチャートである。

【図７】本発明の第２実施の形態を模式的に示す図であ
る。

【図８】図７の短絡補助第１回路を示す図である。

【図９】本発明の第３実施の形態を模式的に示す図であ
る。

【図１０】図８の短絡補助第２回路を示す図である。

【図１１】図２のサスペンションユニットに代る他のサ
スペンションユニットを示す断面図である。

【符号の説明】

１電磁サスペンション装置２サスペンションユニット３モータ２２コイル（コイル部材）２３永久磁石（磁石部材）６５第１リレー（短絡回路）６６第２リレー（短絡回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D001 AA02 DA17 EA02 EA07 EA08 EA22 EA34 ED06 3J048 AA06 AB11 AC08 AD01 DA01 EA16 5H223 AA10 BB08 CC01 CC08 DD01 DD03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対的に変位可能に一対の変位部材を設
け、前記一対の変位部材のいずれか一方に磁石部材を設
け、いずれか他方に前記磁石部材と共にモータを構成す
るコイル部材を設け、前記コイル部材への通電により前
記磁石部材との間に生じる電磁力によって推進力を得、
前記コイル部材及び前記磁石部材の相対変位により前記
コイル部材に生じる起電力によって減衰力を得るサスペ
ンションユニットと、該サスペンションユニットへの通
電を制御する制御手段とを備えた電磁サスペンション装
置において、制御手段からサスペンションユニットへ供
給される信号の異常を検知する異常検知手段と、コイル
部材が閉ループを構成するようにする短絡回路とを設け
たことを特徴とする電磁サスペンション装置。
【請求項２】前記制御手段を車体側に設けるとともに
該制御手段と前記サスペンションユニットとをケーブル
で接続し、さらに前記短絡回路をサスペンションユニッ
トと一体に設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁
サスペンション装置。