JP2011020487A - Shock absorber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車輪のショックアブソーバ装置に係り、特に、車体と車輪との接近・離間動作により電動モータを発電させて車体と車輪との接近・離間動作を減衰させる電磁式ショックアブソーバを備えたショックアブソーバ装置に関する。 The present invention relates to a shock absorber device for a wheel of an automobile or the like, and more particularly, to an electromagnetic shock absorber that attenuates the approach / separation operation between a vehicle body and a wheel by generating an electric motor by the operation of the vehicle body and the wheel. The present invention relates to a shock absorber device provided.
従来から、車体に対する車輪の相対的な上下運動により電動モータを回転させ、その回転により発生した電磁力にて車体に対する車輪の相対的な上下運動を減衰させる電磁式ショックアブソーバ装置が知られている。こうした電磁式ショックアブソーバ装置は、電動モータのコイルに流れる発電電流を調整することで減衰力を制御する。例えば、特許文献１に提案されたサスペンション装置においては、車体と車輪との間の離間距離を検出するストロークセンサを設け、このストロークセンサにより検出した検出値を時間微分することにより求めたストローク速度に基づいて、電磁式ショックアブソーバの減衰力を制御している。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electromagnetic shock absorber device that rotates an electric motor by a vertical movement of a wheel relative to a vehicle body and attenuates a relative vertical movement of the wheel relative to the vehicle body by an electromagnetic force generated by the rotation. . Such an electromagnetic shock absorber device controls the damping force by adjusting the generated current flowing in the coil of the electric motor. For example, in the suspension device proposed in Patent Document 1, a stroke sensor for detecting a separation distance between a vehicle body and a wheel is provided, and a stroke speed obtained by time differentiation of a detection value detected by the stroke sensor is obtained. Based on this, the damping force of the electromagnetic shock absorber is controlled.
しかしながら、ストローク速度に基づいて減衰力を制御するためにはストロークセンサが必要となる。ストロークセンサは、部品点数が多く、高額である。従って、ショックアブソーバ装置のコストアップを招いてしまう。 However, a stroke sensor is required to control the damping force based on the stroke speed. A stroke sensor has a large number of parts and is expensive. Therefore, the cost of the shock absorber device is increased.
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、車体と車輪との間の離間距離を検出するストロークセンサを設けずにストローク速度を簡単に推定することで低コスト化を図ることを目的とする。 The present invention has been made to cope with the above problem, and aims to reduce the cost by simply estimating the stroke speed without providing a stroke sensor for detecting the separation distance between the vehicle body and the wheel. Objective.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車体と車輪との接近・離間動作により誘導起電力を発生する電動モータを有し、前記誘導起電力により前記電動モータに発電電流が流れることにより、前記車体と車輪との接近・離間動作に対して減衰力を発生させる電磁式ショックアブソーバと、前記電動モータの外部に設けられ、前記電動モータに発電電流が流れるように前記電動モータの端子間を抵抗器を介して接続する外部回路と、前記抵抗器の電圧を検出する電圧検出手段と、前記検出された電圧に基づいて、前記車体と車輪との接近・離間動作速度であるストローク速度を推定するストローク速度推定手段と、前記推定されたストローク速度に基づいて、前記電動モータに流れる発電電流を調整して前記電磁式ショックアブソーバの発生する減衰力を制御する減衰力制御手段とを備えたことにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that it has an electric motor that generates an induced electromotive force by an approaching / separating operation of a vehicle body and a wheel, and a generated current flows through the electric motor by the induced electromotive force. An electromagnetic shock absorber that generates a damping force with respect to the approaching / separating operation of the vehicle body and the wheel, and a terminal of the electric motor so that a generated current flows through the electric motor. An external circuit connecting the resistors through a resistor, voltage detecting means for detecting the voltage of the resistor, and a stroke speed that is an approach / separation operation speed between the vehicle body and the wheel based on the detected voltage A stroke speed estimating means for estimating the electromagnetic shock absorber by adjusting a generated current flowing through the electric motor based on the estimated stroke speed. In that a damping force control means for controlling the damping force generated.
本発明においては、電磁式ショックアブソーバが車体と車輪との接近・離間動作により発電する電動モータを有しており、電動モータの発電電流に応じた力で車体と車輪との接近・離間動作を減衰させる。外部回路は、電動モータに発電電流が流れるように電動モータの端子間を抵抗器を介して接続する。従って、この抵抗器の抵抗値に応じた発電電流が電動モータに流れる。この発電電流により電磁式ショックアブソーバの減衰力が設定される。減衰力制御手段は、ストローク速度（車体と車輪との接近・離間動作速度）に応じて電動モータに流れる発電電流を調整して電磁式ショックアブソーバの減衰力を制御する。例えば、外部回路に抵抗器と直列にスイッチング素子を設け、このスイッチング素子のデューティ比を変更することで電磁式ショックアブソーバの減衰力を制御する。従来においては、ストローク速度は、ストロークセンサにより検出されたストローク（車体と車輪との離間距離に相当する値）を時間微分して求めるようにしているが、ストロークセンサは、部品点数が多く高額である。そこで、本発明においては、電圧検出手段により外部回路の抵抗器の電圧を検出し、ストローク速度推定手段がこの電圧に基づいてストローク速度を推定する。ストローク速度は、電動モータで発生する誘導起電力（誘起電圧）に比例する。従って、例えば、抵抗器の両端電圧をモータ定数で除算することによりストローク速度を推定することができる。このように、本発明によれば、減衰力設定用の抵抗器を利用して、その抵抗器の電圧測定値からストローク速度を推定するため、低コスト化を図ることができる。 In the present invention, the electromagnetic shock absorber has an electric motor that generates electric power by the approach / separation operation between the vehicle body and the wheel, and the approach / separation operation between the vehicle body and the wheel is performed with a force corresponding to the generated current of the electric motor. Attenuate. The external circuit connects the terminals of the electric motor via a resistor so that the generated current flows through the electric motor. Therefore, a generated current corresponding to the resistance value of the resistor flows through the electric motor. The damping force of the electromagnetic shock absorber is set by this generated current. The damping force control means controls the damping force of the electromagnetic shock absorber by adjusting the power generation current flowing through the electric motor in accordance with the stroke speed (the approach / separation operation speed between the vehicle body and the wheel). For example, a switching element is provided in series with a resistor in an external circuit, and the damping force of the electromagnetic shock absorber is controlled by changing the duty ratio of the switching element. Conventionally, the stroke speed is obtained by time differentiation of the stroke detected by the stroke sensor (a value corresponding to the separation distance between the vehicle body and the wheel), but the stroke sensor has a large number of parts and is expensive. is there. Therefore, in the present invention, the voltage of the resistor of the external circuit is detected by the voltage detection means, and the stroke speed estimation means estimates the stroke speed based on this voltage. The stroke speed is proportional to the induced electromotive force (induced voltage) generated by the electric motor. Therefore, for example, the stroke speed can be estimated by dividing the voltage across the resistor by the motor constant. Thus, according to the present invention, since the stroke speed is estimated from the voltage measurement value of the resistor using the damping force setting resistor, the cost can be reduced.
また、本発明を実施するにあたり、例えば、前記電動モータはブラシ付モータであり、前記外部回路は、前記電動モータの第１端子から第２端子への電流の流れを第１抵抗器を介して許容するとともに前記第２端子から前記第１端子への電流の流れを阻止する第１接続路と、前記電動モータの前記第２端子から前記第１端子への電流の流れを第２抵抗器を介して許容するとともに前記第１端子から前記第２端子への電流の流れを阻止する第２接続路とを備え、前記減衰力制御手段は、前記第１接続路と前記第２接続路とにそれぞれスイッチング素子を備え、前記推定したストローク速度に基づいて前記スイッチング素子のデューティ比を制御して前記減衰力を制御するとよい。また、例えば、外部回路から分岐して蓄電装置に接続する充電回路を設け、電動モータの発電電流の一部を蓄電装置に流して蓄電装置を充電するようにしてもよい。 In carrying out the present invention, for example, the electric motor is a motor with a brush, and the external circuit transmits a current flow from the first terminal to the second terminal of the electric motor via the first resistor. A first connecting path for allowing and preventing a current flow from the second terminal to the first terminal; and a second resistor for a current flow from the second terminal to the first terminal of the electric motor. And a second connection path that allows current flow from the first terminal to the second terminal, and the damping force control means includes the first connection path and the second connection path. Each of the switching elements may include a switching element, and the damping force may be controlled by controlling a duty ratio of the switching element based on the estimated stroke speed. Further, for example, a charging circuit that branches from an external circuit and connects to the power storage device may be provided, and a part of the generated current of the electric motor may be supplied to the power storage device to charge the power storage device.
以下、本発明の一実施形態に係るショックアブソーバ装置を含むサスペンション装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成を概略的に示している。 Hereinafter, a suspension device including a shock absorber device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows the system configuration of the suspension device according to the embodiment.
このサスペンション装置は、各車輪ＷＦＬ、ＷＦＲ、ＷＲＬ、ＷＲＲと車体Ｂとの間にそれぞれ設けられる４組のサスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲと、各サスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲの作動を制御する電子制御ユニット５０とを備えている。以下、４組のサスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲおよび車輪ＷＦＬ、ＷＦＲ、ＷＲＬ、ＷＲＲについては、特に前後左右を区別する場合を除いて、単にサスペンション本体１０および車輪Ｗと総称する。また、電子制御ユニット５０をＥＣＵ５０と呼ぶ。
This suspension device includes four sets of suspension bodies 10FL, 10FR, 10RL, 10RR provided between the wheels WFL, WFR, WRL, WRR and the vehicle body B, and the operations of the suspension bodies 10FL, 10FR, 10RL, 10RR. And an
サスペンション本体１０は、図２に示すように、車輪Ｗを支持するロアアームＬＡと車体Ｂとの間に設けられ、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車体Ｂの重量を弾性的に支持するサスペンションスプリングとしてのコイルスプリング２０と、コイルスプリング２０の上下振動に対して減衰力を発生させる電磁式ショックアブソーバ３０とを並列的に備えて構成される。以下、場合によっては、コイルスプリング２０の上部側、つまり車体Ｂ側を「ばね上」と呼び、コイルスプリング２０の下部側、つまり車輪Ｗ側を「ばね下」と呼ぶ。
As shown in FIG. 2, the
電磁式ショックアブソーバ３０は、同軸状に配置されるアウタシリンダ３１およびインナシリンダ３２と、インナシリンダ３２の内側に設けられるボールねじ機構３５と、ボールねじ機構３５の動作によりロータ（図示略）が回されて誘導起電力を発生する電動モータ４０とを備える。本実施形態においては、電動モータ４０として、ブラシ付ＤＣモータが用いられる。
The
アウタシリンダ３１とインナシリンダ３２とは、同軸異径パイプで構成され、インナシリンダ３２の外周に軸方向へ摺動可能にアウタシリンダ３１が設けられる。図中、符号３３，３４は、アウタシリンダ３１内にインナシリンダ３２を摺動可能に支持する軸受である。
The
ボールねじ機構３５は、電動モータ４０のロータと一体的に回転するボールねじ３６と、ボールねじ３６に形成された雄ねじ部分３７に螺合する雌ねじ部分３８を有するボールねじナット３９とからなる。ボールねじナット３９は、図示しない回り止めにより、その回転運動ができないように規制されている。従って、このボールねじ機構３５においては、ボールねじナット３９の上下軸方向の直線運動がボールねじ３５の回転運動に変換され、逆に、ボールねじ３６の回転運動がボールねじナット３９の上下軸方向の直線運動に変換される。
The
ボールねじナット３９の下端は、アウタシリンダ３１の底面に固着されており、ボールねじ３６に対してアウタシリンダ３１を軸方向に相対移動させようとする外力が加わると、ボールねじ３６が回転して電動モータ４０を回転させる。このとき電動モータ４０は、そのロータに設けた電磁コイル（図示略）が、ステータに設けた永久磁石（図示略）から発生する磁束を横切ることによって、電磁コイルに誘導起電力を発生させて発電機として働く。
The lower end of the
インナシリンダ３２の上端は、取付プレート４１に固定される。この取付プレート４１は、電動モータ４０のモータケーシング４２に固定されるとともに、その中央に形成した貫通孔４３にボールねじ３６が挿通される。ボールねじ３６は、モータケーシング４２内において電動モータ４０のロータと連結されるとともに、インナシリンダ３２内の軸受４４によって回転可能に支持される。
The upper end of the
コイルスプリング２０は、アウタシリンダ３１の外周面に設けられた環状のリテーナ４５と、電動モータ４０の取付プレート４６との間に圧縮状態で介装される。このように構成されたサスペンション本体１０は、取付プレート４６の上面で弾性材料からなるアッパーサポート２６を介して車体Ｂに取り付けられる。
The
車両が走行中に車輪Ｗが上下動する場合は、インナシリンダ３２に対してアウタシリンダ３１が軸方向に摺動してコイルスプリング２０が伸縮することにより、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車両の重量を支持する。このとき、ボールねじナット３９がボールねじ３６に対して上下動してボールねじ３６を回転させる。このため、電動モータ４０は、ロータが回転して電磁コイルに誘導起電力が発生し、後述する外部回路１００を介して発電電流が流れることによりロータの回転を止めようとする抵抗力が発生する。この抵抗力が電磁式ショックアブソーバ３０の減衰力として働く。減衰力の調整は、各電磁式ショックアブソーバ３０ごとに設けられた外部回路１００により電動モータ４０の電磁コイルに流れる電流の大きさを調整することで可能となる。
When the wheel W moves up and down while the vehicle is traveling, the
次に、電磁式ショックアブソーバ３０の作動を制御する構成について説明する。電磁式ショックアブソーバ３０は、外部回路１００を介してＥＣＵ５０により制御される。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを主要部として備え、外部回路１００のスイッチング制御により電磁式ショックアブソーバ３０の電動モータ４０に流れる電流量を調整して減衰力制御を実行する。この減衰力制御は、後述するが、各車輪位置の電磁式ショックアブソーバ３０ごとに、その電磁式ショックアブソーバ３０に対応する外部回路１００のスイッチング制御により独立して行われる。
Next, a configuration for controlling the operation of the
次に、図３を用いて、外部回路１００について説明する。図中において、Ｒｍは電動モータ４０の内部抵抗、Ｌはモータインダクタンスを表し、電動モータ４０の表示記号の外に記載している。外部回路１００は、車体Ｂと車輪Ｗとの相対運動により電動モータ４０がボールねじ機構３５を介して回されたとき、電動モータ４０で発生した誘導起電力により、電動モータ４０の端子間（第１端子ｔ１と第２端子ｔ２との間）に発電電流が流れることを許容する回路であり、また、電動モータ４０の誘導起電力（誘起電圧）が大きいときには、発電電流の一部を蓄電装置１１０に流して蓄電装置１１０充電する回路でもある。
Next, the
外部回路１００は、電動モータ４０の第１端子ｔ１と第２端子ｔ２とを、ａ点とｂ点とにおいて電気的に結ぶ配線ａｂと、ｃ点とｄ点とにおいて電気的に結ぶ配線ｃｄとを備えている。尚、図中において、配線については、各点（ａ，ｂ，ｃ…）を結ぶ線であるため、その符号の表示を省略している。配線ａｂには、ａ点からｂ点に向かう方向の電流の流れを許容しｂ点からａ点に向かう方向の電流の流れを阻止する第１ダイオードＤ１と、ｂ点からａ点に向かう方向の電流の流れを許容しａ点からｂ点に向かう方向の電流の流れを阻止する第２ダイオードＤ２とが設けられている。配線ｃｄには、ｃ点側から順に、第１スイッチング素子ＳＷ１，第１抵抗器Ｒ１，第２抵抗器Ｒ２，第２スイッチング素子ＳＷ２が設けられている。第１抵抗器Ｒ１，第２抵抗器Ｒ２は、減衰力を設定する固定抵抗器である。本実施形態においては、第１スイッチング素子ＳＷ１，第２スイッチング素子ＳＷ２としてＭＯＳ−ＦＥＴを使用するが他のスイッチング素子を使用することもできる。第１スイッチング素子ＳＷ１，第２スイッチング素子ＳＷ２は、それぞれゲートがＥＣＵ５０に接続され、ＥＣＵ５０からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号により設定されるデューティ比でオンオフ作動するように構成されている。尚、本明細書におけるデューティ比とは、オンデューティ比、つまり、パルス信号のオン時間とオフ時間とを足し合わせた時間に対するパルス信号のオン時間の比を表す。
The
また、第１端子ｔ１とａ点とは、配線ｔ１ａにより電気的に連結され、第２端子ｔ２とｂ点とは、配線ｔ２ｂにより電気的に連結されている。配線ｔ１ａには、電流センサ１１１が設けられている。電流センサ１１１は、電動モータ４０に流れる電流を検出して、通電方向を示す情報を含めた測定値ｉｘを表す検出信号をＥＣＵ５０に出力する。
The first terminal t1 and the point a are electrically connected by the wiring t1a, and the second terminal t2 and the point b are electrically connected by the wiring t2b. A
また、配線ａｂにおける第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２との間のｅ点と、配線ｃｄにおける第１抵抗器Ｒ１と第２抵抗器Ｒ２との間のｆ点とは、配線ｅｆにより電気的に連結されている。第１スイッチング素子ＳＷ１と第１抵抗器Ｒ１との接続点となるｇ点には、車載電源バッテリとして設けられた蓄電装置１１０への充電路となる第１充電路ｇｉが分岐して設けられる。また、第２スイッチング素子ＳＷ２と第２抵抗器Ｒ２との接続点となるｈ点には、蓄電装置１１０への充電路となる第２充電路ｈｉが分岐して設けられる。第１充電路ｇｉと第２充電路ｈｉとは、ｉ点と蓄電装置１１０の正極ｊとを結ぶ主充電路ｉｊにｉ点で接続されている。また、ｆ点と蓄電装置１１０の負極ｋとはグランドラインｋｆにより接続されている。尚、蓄電装置１１０には、車両内に設けられた各種の電気負荷が接続されている。
Further, the point e between the first diode D1 and the second diode D2 in the wiring ab and the point f between the first resistor R1 and the second resistor R2 in the wiring cd are electrically connected by the wiring ef. It is connected to. A first charging path gi serving as a charging path to the
第１充電路ｇｉには、ｇ点からｉ点に向かう方向の電流の流れを許容しｉ点からｇ点に向かう方向の電流の流れを阻止する第３ダイオードＤ３が設けられる。また、第２充電路ｈｉには、ｈ点からｉ点に向かう方向の電流の流れを許容しｉ点からｈ点に向かう方向の電流の流れを阻止する第４ダイオードＤ４が設けられる。つまり、外部回路１００から蓄電装置１１０への充電を許容し、蓄電装置１１０から外部回路１００への放電を阻止するように充電回路が構成されている。
The first charging path gi is provided with a third diode D3 that allows a current flow in the direction from the point g to the point i and prevents a current flow in the direction from the point i to the point g. The second charging path hi is provided with a fourth diode D4 that allows current flow in the direction from the point h to the point i and prevents current flow in the direction from the point i to the point h. That is, the charging circuit is configured to allow charging from the
次に、外部回路１００の動作について説明する。電動モータ４０は、車輪Ｗと車体Ｂとの相対運動によりボールねじ機構３５を介してロータが回されると、その回転方向に応じた向きに誘導起電力を発生する。例えば、車輪Ｗと車体Ｂとが接近して電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮される圧縮動作時においては、電動モータ４０の第１端子ｔ１が高電位となり第２端子ｔ２が低電位となる。逆に、車輪Ｗと車体Ｂとが離れて電磁式ショックアブソーバ３０が伸ばされる伸長動作時においては、電動モータ４０の第２端子ｔ２が高電位となり第１端子ｔ１が低電位となる。
Next, the operation of the
従って、電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮される圧縮動作時においては、ｃ点、ｆ点、ｅ点、ｂ点を通って、第１端子ｔ１から第２端子ｔ２に発電電流が流れる第１接続回路ｃｆｅｂが形成される。また、電磁式ショックアブソーバ３０が伸ばされる伸長動作時においては、ｄ点、ｆ点、ｅ点、ａ点を通って、第２端子ｔ２から第１端子ｔ１に発電電流が流れる第２接続回路ｄｆｅａが形成される。つまり、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作と伸長動作とで発電電流の流れる回路が異なるように構成されている。この例では、第１抵抗器Ｒ１が、第１端子ｔ１から第２端子ｔ２に流れる発電電流に対する抵抗となり、第１スイッチング素子ＳＷ１が、第１端子ｔ１から第２端子ｔ２に流れる発電電流の大きさ（通電量）を調整する電流調整器として機能する。また、第２抵抗器Ｒ２が、第２端子ｔ２から第１端子ｔ２に流れる発電電流に対する抵抗となり、第２スイッチング素子ＳＷ２が、第２端子ｔ２から第１端子ｔ１に流れる発電電流の大きさ（通電量）を調整する電流調整器として機能する。
Therefore, during the compression operation in which the
電動モータ４０の電磁コイルに発電電流が流れることにより、電動モータ４０に発電ブレーキが働き、これによりボールねじナット３９とボールねじ３６との相対回転を抑制する。つまり、車体Ｂと車輪Ｗとの相対運動を抑制する減衰力が発生する。また、発電電流の大きさを調整することにより減衰力を調整することができる。従って、第１抵抗器Ｒ１の抵抗値と第１スイッチング素子ＳＷ１のデューティ比にて圧縮動作に対する減衰力を設定でき、第２抵抗器Ｒ２の抵抗値と第２スイッチング素子ＳＷ２のデューティ比にて伸長動作に対する減衰力を設定できる。つまり、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作方向と伸長動作方向とに対して、独立して減衰力を設定することができる。本実施形態においては、第１抵抗器Ｒ１の抵抗値は、第２抵抗器Ｒ２の抵抗値よりも大きくされており、基本的には、圧縮動作に対する減衰力が、伸長動作に対する減衰力よりも小さくなるように設定されている。
When the generated current flows through the electromagnetic coil of the
また、このような減衰力の調整は、各輪ごとに電磁式ショックアブソーバ３０の外部回路１００のスイッチング制御により独立して行うことができるものである。
Further, such adjustment of the damping force can be performed independently by switching control of the
また、電動モータ４０で発生する誘導起電力は、モータ回転速度が大きくなるほど大きくなる。そして、誘導起電力（誘起電圧）が蓄電装置１１０の出力電圧（蓄電電圧）を越えると、電動モータ４０で発電された電力の一部が蓄電装置１１０に回生される。例えば、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時であれば、発電電流がｇ点で２方向に分流し、一方は、そのまま第１接続回路ｃｆｅｂを流れ、他方は、第１充電路ｇｉに流れる。従って、第１充電路ｇｉに流れた発電電流により蓄電装置１１０が充電される。また、電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作時であれば、発電電流がｈ点で２方向に分流し、一方は、そのまま第２接続回路ｄｆｅａを流れ、他方は、第２充電路ｈｉに流れる。従って、第２充電路ｈｉに流れた発電電流により蓄電装置１１０が充電される。
The induced electromotive force generated by the
また、外部回路には、ｇ点の電位、つまり、第１抵抗器Ｒ１の両端電圧を検出する第１電圧センサ１２１と、ｈ点の電位、つまり、第２抵抗器Ｒ２の両端電圧を検出する第２電圧センサ１２２が設けられる。第１電圧センサ１２１は、検出した電圧値ｖ１を表す検出信号をＥＣＵ５０に出力し、第２電圧センサ１２２は、検出した電圧値ｖ２を表す検出信号をＥＣＵ５０に出力する。電動モータ４０は、外力によりロータが回されたときに誘導起電力を発生するが、この誘導起電力は、電動モータ４０の回転速度に比例する。また、電動モータ４０の回転速度は、車体Ｂと車輪Ｗとの接近・離間速度、つまり、ストローク速度に対応するものである。そこで、本実施形態においては、車体Ｂと車輪Ｗとの離間距離を検出するストロークセンサを設けずに、誘導起電力からストローク速度を推定する。誘導起電力（誘起電圧）は、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時（車輪Ｗと車体Ｂとが接近動作している時）においては、第１スイッチング素子ＳＷ１がオンしているときの第１電圧センサ１２１の検出電圧ｖ１に相当し、電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作時（車輪Ｗと車体Ｂとが離間動作している時）においては、第２スイッチング素子ＳＷ２がオンしているときの第２電圧センサ１２２の検出電圧ｖ２に相当する。
The external circuit also detects the potential at the point g, that is, the
従って、電動モータ４０の回転速度をストローク速度とすると、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時におけるストローク速度Ｓ１、および、電磁式ショックアブソーバの伸長動作時におけるストローク速度Ｓ２は、次式のように算出することができる。
Ｓ１＝ｖ１／Ｋｍ 〔ｒａｄ／ｓ〕
Ｓ２＝ｖ２／Ｋｍ 〔ｒａｄ／ｓ〕
ここで、Ｋｍは、電動モータ４０におけるモータ回転速度〔ｒａｄ／ｓ〕と誘起電圧〔ｖ〕との関係を表すモータ定数〔ｖ／（ｒａｄ／ｓ）〕である。
Therefore, assuming that the rotation speed of the
S1 = v1 / Km [rad / s]
S2 = v2 / Km [rad / s]
Here, Km is a motor constant [v / (rad / s)] representing the relationship between the motor rotation speed [rad / s] and the induced voltage [v] in the
次に、電磁式ショックアブソーバ３０により発生させる減衰力の制御について説明する。図４は、ＥＣＵ５０が実行する減衰力制御ルーチンを表すフローチャートである。この減衰力制御ルーチンは、ＥＣＵ５０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、各輪の電磁式ショックアブソーバ３０ごとに独立して実行される。減衰力制御ルーチンは、イグニッションスイッチがオンされてからオフされるまでの間、所定の短い周期（演算周期と呼ぶ）で繰り返し実行される。
Next, control of the damping force generated by the
本減衰力制御ルーチンが起動すると、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１において、記憶されているストローク速度Ｓを読み込む。このストローク速度Ｓは、後述するステップＳ２３において、電圧ｖ１，ｖ２の測定結果に基づいて、毎回、メモリに記憶更新されるものである。従って、このステップＳ１１においては、直前回（１回前の演算周期）にメモリに記憶されたストローク速度Ｓを読み出すことになる。尚、本ルーチンが起動した直後においては、予め設定された初期値が読み込まれる。続いて、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２において、ストローク速度Ｓの向きに基づいて、電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮動作している状態か否かを判断する。電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮動作している場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）には、目標減衰力Ｆ＊をＦ＊＝Ｃ１・Ｓとして計算し（Ｓ１３）、電磁式ショックアブソーバ３０が伸長動作している場合（Ｓ１２：Ｎｏ）には、目標減衰力Ｆ＊をＦ＊＝Ｃ２・Ｓとして計算する（Ｓ１４）。このＣ１，Ｃ２は、減衰係数であって、圧縮動作に対する減衰力を伸長動作に対する減衰力よりも小さくするために、減衰係数Ｃ１は、減衰係数Ｃ２よりも小さく設定されている。
When the damping force control routine is activated, the
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１５において、目標減衰力Ｆ＊が得られるための発電電流値である目標電流ｉ＊を計算する。目標電流ｉ＊は、目標減衰力Ｆ＊をトルク定数で除算することにより求められる。尚、目標電流ｉ＊は、電磁式ショックアブソーバ３０の伸縮動作を妨げる方向に発電電流を流して減衰力を発生させるものであるため、その通電方向は、電磁式ショックアブソーバ３０の動作方向に応じて異なる。つまり、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時であれば、第１端子ｔ１から第１接続回路ｃｆｅｂを通って第２端子ｔ２に流れる向きとなり、電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作時であれば、第２端子ｔ２から第２接続回路ｄｆｅａを通って第１端子ｔ１に流れる向きとなる。
Subsequently, in step S15, the
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１６において、電流センサ１１１により検出される実電流ｉｘを読み込む。次に、ステップＳ１７において、第１スイッチング素子ＳＷ１あるいは第２スイッチング素子ＳＷ２にＰＷＭ制御信号を送ってデューティ比を調整することにより、実電流ｉｘが目標電流ｉ＊と等しくなるように、目標電流ｉ＊と実電流ｉｘの偏差Δｉ（＝ｉ＊−ｉｘ）に基づくフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行う。この場合、ＥＣＵ５０は、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時であれば第１スイッチング素子ＳＷ１のデューティ比を調整することにより、電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作時であれば第２スイッチング素子ＳＷ２のデューティ比を調整することにより、電動モータ４０に流れる発電電流が目標電流ｉ＊と等しくなるように制御する。
Subsequently, the
この場合、ＥＣＵ５０は、発電電流を調整しない側のスイッチング素子、つまり、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時であれば第２スイッチング素子ＳＷ２、電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作時であれば第１スイッチング素子ＳＷ１を、予め設定した小さめのデューティ比（≠０）で、発電電流を調整する側のスイッチング素と同じ周期でスイッチングする。この場合、発電電流を調整しない側のスイッチング素子ＳＷ１（ＳＷ２）をオフしている場合と発電電流の流れる経路は変わらないが、圧縮動作時に発生する誘導起電力と伸長動作時に発生する誘導起電力とを第１電圧センサ１２１と第２電圧センサ１２２とで同時に測定することができる。
In this case, the
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１８において、電圧検出タイミングが到来するまで待機し、電圧検出タイミングが到来すると、ステップＳ１９において、第１電圧センサ１２１と第２電圧センサ１２２により第１抵抗器Ｒ１の両端電圧ｖ１と第２抵抗器Ｒ２の両端電圧ｖ２とを測定する。ここで、電圧検出タイミングについて説明する。図５は、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時における電圧ｖ１の波形図である。図中において、ｔｓはＥＣＵ５０の演算周期であり、Ｔｓはスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のスイッチング周期である。この例では、スイッチング周期Ｔｓは、演算周期ｔｓの四分の一に設定されている。つまり、１回の演算周期内にスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が４回オンオフする。本制御ルーチンにおいては、後述するように電圧ｖ１と電圧ｖ２とを測定し、その測定値の一方を次回の演算時（１演算周期ｔｓ後）におけるストローク速度Ｓとして使用する。従って、できるだけ、次回の演算時に近いタイミングで電圧測定を行ったほうが制御精度が高くなる。また、電圧測定は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がオン状態となっているときに行う必要がある。そこで、本実施形態においては、演算開始から第４周期目のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のオン期間に電圧ｖ１，ｖ２を測定する。この場合、第１スイッチング素子ＳＷ１と第２スイッチング素子ＳＷ２とでオン期間が異なるため、オン期間が短い方（デューティ比が小さい方）のスイッチング素子のオン期間終了直前のタイミングで電圧ｖ１，ｖ２を測定する。
Subsequently, the
図５に示す例では、第１スイッチング素子ＳＷ１の第４周期目のオン期間終了タイミングにおける電圧ｖ１は、Ａ点における電圧となる。この場合、第２スイッチング素子ＳＷ２の第４周期目のオン期間終了タイミングが先に到来すれば、その時点（Ｂ点）における電圧ｖ１が測定される。 In the example illustrated in FIG. 5, the voltage v1 at the end of the fourth period on-period of the first switching element SW1 is the voltage at the point A. In this case, if the ON period end timing of the fourth period of the second switching element SW2 comes first, the voltage v1 at that time (point B) is measured.
電圧検出タイミングを式で表せば、図５における時刻０を現時点とすると、
時刻（ｔｓ−Ｔｓ（１−α））となる。
ここでαは、２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のデューティ比であって、短い方の値（０≦α≦１）である。
If the voltage detection timing is expressed by an equation, when time 0 in FIG.
Time (ts-Ts (1-α)) is reached.
Here, α is the duty ratio of the two switching elements SW1 and SW2, and is the shorter value (0 ≦ α ≦ 1).
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０において、電圧ｖ１と電圧ｖ２との大きさ（絶対値）を比較し、電圧ｖ１が電圧ｖ２より大きいか否かを判断する。ｖ１＞ｖ２であれば、電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮動作していると判断して、ストローク速度Ｓ１（＝ｖ１／Ｋｍ）をストローク速度Ｓに設定する（Ｓ２１）。一方、ｖ１≦ｖ２であれば、電磁式ショックアブソーバ３０が伸長動作あるいは停止していると判断して、ストローク速度Ｓ２（＝ｖ２／Ｋｍ）をストローク速度Ｓに設定する（Ｓ２２）。
Subsequently, in step S20, the
こうしてストローク速度Ｓが設定されると、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２３において、ＲＡＭ等のメモリに動作方向情報を含めたストローク速度Ｓを表す情報を記憶して、本減衰力制御ルーチンを一旦終了する。本減衰力制御ルーチンは、周期ｔｓにて繰り返される。従って、１周期ｔｓ後に再開される減衰力制御ルーチンのステップＳ１１においては、このステップＳ２３で記憶したストロークＳが読み込まれることになる。
When the stroke speed S is set in this way, in step S23, the
以上説明した本実施形態のサスペンション装置によれば、車体Ｂと車輪Ｗとの接近動作（電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作）により発電電流が流れる経路（第１接続回路ｃｆｅｂ）と、車体Ｂと車輪Ｗとの離間動作（電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作）により発電電流が流れる経路（第２接続回路ｄｆｅａ）とが異なるように外部回路１００を構成しているため、接近動作と離間動作とで減衰特性を容易に相違させることができる。また、外部回路１００の減衰力を設定する抵抗器（第１抵抗器Ｒ１と第２抵抗器Ｒ２）を利用して、その両端電圧を測定することで、接近動作と離間動作とにおけるストローク速度を独立して推定することができる。このため、ストロークセンサが不要となり、低コストにて減衰力制御を行うことができる。
According to the suspension device of the present embodiment described above, the path (first connection circuit cfeb) through which the generated current flows due to the approaching operation of the vehicle body B and the wheel W (the compression operation of the electromagnetic shock absorber 30), the vehicle body B, Since the
また、ストローク速度の推定にあたっては、ＥＣＵ５０の減衰力制御の演算周期とスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のスイッチング周期とに基づいて、ＥＣＵ５０が減衰力制御の演算を行う直前のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がオンしているときに、抵抗器（第１抵抗器Ｒ１と第２抵抗器Ｒ２）の電圧検出を行うようにしているため、ストローク速度情報が最新となり、高精度にて減衰力制御を行うことができる。
Further, when estimating the stroke speed, based on the calculation cycle of the damping force control of the
尚、本実施形態における電圧センサ１２１，１２２が本発明の電圧検出手段に相当し、本実施形態における減衰力制御ルーチンのステップＳ１８〜Ｓ２３の処理を行うＥＣＵ５０が本発明のストローク速度推定手段に相当し、本実施形態におけるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２および減衰力制御ルーチンのステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を行うＥＣＵ５０が本発明の減衰力制御手段に相当する。
Note that the
以上、本実施形態のショックアブソーバ装置を備えたサスペンション装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 The suspension device including the shock absorber device according to the present embodiment has been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
例えば、本実施形態においては、電磁式ショックアブソーバ３０は、電動モータ４０の発電により減衰力を発生するものであるが、大きな減衰力を必要とする場合には、電源装置（例えば、蓄電装置１１０）から電動モータ４０に電源供給して電動モータ４０の駆動力により減衰力を発生させる構成を加えたものであってもよい。また、本実施形態においては、電動モータ４０で発電した電力を車載電源バッテリに回生する構成であるが、各外部回路１００内に蓄電装置を設け、発電電力で蓄電装置に充電するとともに、蓄電装置に蓄電された電力を利用して電動モータ４０を駆動するようにしてもよい。
For example, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、ボールねじナット３９の上下運動を電動モータ４０の回転運動に変換する直動−回転変換機構を採用しているが、リニアソレノイドタイプの直動型モータを用いた電磁式ショックアブソーバを採用してもかまわない。この直動型モータは、例えば、アウタシリンダの内周面に電磁コイルを設けるとともに、インナシリンダの外周面に電磁コイルと向かい合う永久磁石を配置し、インナシリンダに対するアウタシリンダの軸方向相対運動により電磁コイルに誘導起電力を発生させて減衰力を得る一方、電磁コイルに通電することによって、インナシリンダとアウタシリンダとの間に軸方向の推力を発生させるものである。
In this embodiment, a linear motion-rotation conversion mechanism that converts the vertical motion of the
１０…サスペンション本体、２０…コイルスプリング、３０…電磁式ショックアブソーバ、４０…電動モータ、５０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１００…外部回路、１１０…蓄電装置、１１１…電流センサ、１２１，１２２…電圧センサ、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチング素子、Ｒ１，Ｒ２…抵抗器、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…ダイオード、ｔ１，ｔ２…端子、Ｂ…車体、Ｗ…車輪。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記電動モータの外部に設けられ、前記電動モータに発電電流が流れるように前記電動モータの端子間を抵抗器を介して接続する外部回路と、
前記抵抗器の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記検出された電圧に基づいて、前記車体と車輪との接近・離間動作速度であるストローク速度を推定するストローク速度推定手段と、
前記推定されたストローク速度に基づいて、前記電動モータに流れる発電電流を調整して前記電磁式ショックアブソーバの発生する減衰力を制御する減衰力制御手段と
を備えたことを特徴とするショックアブソーバ装置。 An electric motor that generates an induced electromotive force by an approach / separation operation between the vehicle body and the wheel, and a generated current flows through the electric motor due to the induced electromotive force, so that an approach / separation operation between the vehicle body and the wheel is performed. Electromagnetic shock absorbers that generate damping force
An external circuit that is provided outside the electric motor and connects between terminals of the electric motor via a resistor so that a generated current flows through the electric motor;
Voltage detecting means for detecting the voltage of the resistor;
Stroke speed estimation means for estimating a stroke speed that is an approach / separation operation speed between the vehicle body and the wheel based on the detected voltage;
A shock absorber device comprising: damping force control means for controlling a damping force generated by the electromagnetic shock absorber by adjusting a generated current flowing through the electric motor based on the estimated stroke speed. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009165301A JP2011020487A (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Shock absorber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009165301A JP2011020487A (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Shock absorber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011020487A true JP2011020487A (en) | 2011-02-03 |
Family
ID=43630940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009165301A Pending JP2011020487A (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Shock absorber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011020487A (en) |
-
2009
- 2009-07-14 JP JP2009165301A patent/JP2011020487A/en active Pending
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