JP2012111393A - Vehicle suspension device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する推進力および減衰力を発生する電磁アクチュエータを備えた車両のサスペンション装置に関する。 The present invention relates to a vehicle suspension apparatus including an electromagnetic actuator that generates a propulsive force and a damping force with respect to relative movement between a sprung member and an unsprung member.
従来から、例えば特許文献１に提案されているように、電磁アクチュエータを備えた電磁サスペンション装置が知られている。この電磁サスペンション装置では、電磁アクチュエータの通電制御によって、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する減衰力だけでなく、サスペンションストロークを積極的に変化させる推進力をも発生させることができる。電磁アクチュエータは、例えば、モータと、モータの出力軸に連結されバネ上部材とバネ下部材との相対移動により伸縮するボールネジ機構とを備えている。従って、モータの通電量を制御することにより、上記減衰力および推進力を制御することができる。
Conventionally, as proposed in
しかしながら、悪路走行時や高Ｇ旋回時等においては、電磁アクチュエータで大きな減衰力および推進力を発生させるためにモータに大電流が流れる。これにより、モータが過熱するおそれがある。 However, when traveling on rough roads or turning at high G, a large current flows through the motor in order to generate a large damping force and propulsive force with the electromagnetic actuator. This may cause the motor to overheat.
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、電磁アクチュエータのモータの過熱を防止することを目的とする。 The present invention has been made to cope with the above-described problem, and an object thereof is to prevent overheating of a motor of an electromagnetic actuator.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両のバネ上部材とバネ下部材との間に配設されるサスペンションバネ（２０）と、前記サスペンションバネに並列に設けられ、モータの電磁力により前記バネ上部材と前記バネ下部材との間の相対移動に対する推進力および減衰力を発生する電磁アクチュエータ（３０）と、前記バネ上部材の上下振動を減衰させるように前記電磁アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段（５０，１１０）とを備えた車両のサスペンション装置において、
前記電磁アクチュエータのモータの発熱状態を検出する発熱状態検出手段（７２）と、前記発熱状態検出手段により検出されたモータの発熱状態が許容レベルを超える場合に、前記モータの相間を開放してモータをフリー状態にする過熱時モータフリー制御手段（５３）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 a suspension spring (20) disposed between a sprung member and an unsprung member of a vehicle, and a motor electromagnetic that is provided in parallel with the suspension spring. An electromagnetic actuator (30) that generates a propulsive force and a damping force for relative movement between the sprung member and the unsprung member by force, and drives the electromagnetic actuator to attenuate the vertical vibration of the sprung member. In a vehicle suspension apparatus comprising actuator control means (50, 110) for controlling,
The heat generation state detection means (72) for detecting the heat generation state of the motor of the electromagnetic actuator, and when the heat generation state of the motor detected by the heat generation state detection means exceeds an allowable level, the motor phase is opened and the motor is opened. And a motor-free control means (53) for overheating to bring the motor into a free state.
本発明においては、車両のバネ上部材とバネ下部材との間にサスペンションバネが配設され、このサスペンションバネによりバネ上部材（車体）がバネ下部材（車輪）に弾性的に支持される。このサスペンションバネと並列に電磁アクチュエータが設けられる。電磁アクチュエータは、モータの電磁力によりバネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する推進力および減衰力を発生する。アクチュエータ制御手段は、電磁アクチュエータを駆動制御してバネ上部材の上下振動を減衰させる。 In the present invention, the suspension spring is disposed between the sprung member and the unsprung member of the vehicle, and the sprung member (vehicle body) is elastically supported on the unsprung member (wheel) by the suspension spring. An electromagnetic actuator is provided in parallel with the suspension spring. The electromagnetic actuator generates a propulsive force and a damping force with respect to relative movement between the sprung member and the unsprung member by the electromagnetic force of the motor. The actuator control means damps the vertical vibration of the sprung member by driving and controlling the electromagnetic actuator.
このように電磁アクチュエータを駆動制御する場合、モータに大きな電流が長時間流れてモータが過熱するおそれがある。こうした課題を解決するために、本発明においては、発熱状態検出手段と過熱時モータフリー制御手段とを備えている。発熱状態検出手段は、電磁アクチュエータのモータの発熱状態を検出する。この場合、発熱状態検出手段は、モータそのものの発熱状態を検出するものに限らず、モータに通電するモータ駆動回路の発熱状態を検出するものも含んでいる。モータに電流が流れる場合には、モータおよびモータ駆動回路（スイッチング素子）が発熱するため、両方の発熱状態を検出するようにしてもよいし、何れか一方で先に過熱防止温度（許容レベルを表す温度）に到達するほうの発熱状態を検出するようにしてもよい。また、発熱状態の検出は、温度測定であってもよいし、電流値の積算を用いた演算による推定であってもよい。 When driving and controlling the electromagnetic actuator in this way, a large current flows through the motor for a long time and the motor may overheat. In order to solve these problems, the present invention includes a heat generation state detection means and an overheated motor-free control means. The heat generation state detection means detects the heat generation state of the motor of the electromagnetic actuator. In this case, the heat generation state detection means is not limited to detecting the heat generation state of the motor itself, but also includes a device that detects the heat generation state of the motor drive circuit that supplies power to the motor. When a current flows through the motor, the motor and the motor drive circuit (switching element) generate heat. Therefore, both heat generation states may be detected. It is also possible to detect the heat generation state that reaches the temperature. Further, the detection of the heat generation state may be temperature measurement or estimation by calculation using current value integration.
過熱時モータフリー制御手段は、発熱状態検出手段により検出されたモータの発熱状態が許容レベルを超える場合に、モータの相間を開放してモータをフリー状態にする。つまり、モータの通電端子を電源装置から切り離して、モータに電流が流れないようにする。この場合、モータの相間（通電端子間）が切り離されているため、モータが外力により回されても、モータコイルに発電電流が流れない。また、モータ駆動回路にも電流が流れない。これにより、モータおよびモータ駆動回路の発熱が止まり、それらの過熱損傷防止を図ることができる。尚、モータの相間が開放されている状態においては、モータが外力により自由に回転できる状態になるため、本明細書においては、フリー状態と呼んでいる。 The overheated motor-free control means opens the motor phase and puts the motor into a free state when the heat generation state of the motor detected by the heat generation state detection means exceeds an allowable level. That is, the energization terminal of the motor is disconnected from the power supply device so that no current flows through the motor. In this case, since the motor phases (between energization terminals) are disconnected, even if the motor is rotated by an external force, the generated current does not flow through the motor coil. Also, no current flows through the motor drive circuit. Thereby, the heat generation of the motor and the motor drive circuit is stopped, and overheating damage can be prevented. Note that in a state where the motor phases are open, the motor can be freely rotated by an external force. Therefore, in this specification, it is called a free state.
本発明の他の特徴は、前記サスペンションバネは、エアチャンバ内の空気圧によって前記バネ上部材を前記バネ下部材に弾性的に支持するとともに、前記エアチャンバ内の空気圧の調整によってバネ定数が変化するエアバネ装置（２０）であり、前記過熱時モータフリー制御手段により前記モータがフリー状態におかれているときに、前記エアバネ装置のエアチャンバ内の圧力を増加させて前記エアバネ装置のバネ定数を高めるモータフリー時圧力制御手段（８０，１５０，Ｓ３０）を備えたことにある。 Another feature of the present invention is that the suspension spring elastically supports the sprung member on the unsprung member by the air pressure in the air chamber, and the spring constant changes by adjusting the air pressure in the air chamber. The air spring device (20) increases the spring constant of the air spring device by increasing the pressure in the air chamber of the air spring device when the motor is freed by the overheated motor free control means. The motor free pressure control means (80, 150, S30) is provided.
上述のように、モータの過熱防止を図るためにモータの相間を開放すると、モータコイルに電流（電源装置から供給される駆動電流、電源装置へ回生される回生電流、相間を流れる相間短絡電流など）が流れなくなるため、モータはトルクを発生できず、路面等の外部からの力により自由に回転できるようになる。こうした状況では、電磁アクチュエータが減衰力を発生することができないため、バネ上部材とバネ下部材との相対運動の振幅が大きくなってしまう。そのため、サスペンション装置に設けられたストロークを規制するストッパ同士の衝突（ストッパ当たりと呼ぶ）の頻度が増す。従って、強度面においてサスペンション装置の信頼性が低下してしまう。 As described above, when the motor phase is opened to prevent overheating of the motor, the motor coil current (drive current supplied from the power supply device, regenerative current regenerated to the power supply device, interphase short-circuit current flowing between the phases, etc.) ) Does not flow, the motor cannot generate torque, and can rotate freely by external force such as the road surface. In such a situation, since the electromagnetic actuator cannot generate a damping force, the amplitude of the relative motion between the sprung member and the unsprung member increases. Therefore, the frequency of collision (referred to as stopper contact) between the stoppers that regulate the stroke provided in the suspension device increases. Accordingly, the reliability of the suspension device is reduced in terms of strength.
そこで、本発明においては、ストッパ当たりを抑制してサスペンション装置の信頼性を維持するために、サスペンションバネをエアバネ装置で構成するとともに、モータフリー時圧力制御手段を備えている。エアバネ装置は、エアチャンバ内の空気圧によってバネ上部材をバネ下部材に弾性的に支持するとともに、エアチャンバ内の空気圧の調整によってバネ定数を変化させることができる。エアチャンバ内の空気圧の調整は、例えば、エアチャンバへの空気供給、あるいは、エアチャンバからの空気排出を行うことで実施できる。 Therefore, in the present invention, in order to suppress the contact with the stopper and maintain the reliability of the suspension device, the suspension spring is formed of an air spring device and includes a motor-free pressure control means. The air spring device can elastically support the sprung member on the unsprung member by the air pressure in the air chamber, and can change the spring constant by adjusting the air pressure in the air chamber. The air pressure in the air chamber can be adjusted, for example, by supplying air to the air chamber or discharging air from the air chamber.
モータフリー時圧力制御手段は、過熱時モータフリー制御手段によりモータがフリー状態におかれているときに、エアバネ装置のエアチャンバ内の圧力を増加させてエアバネ装置のバネ定数を高める。つまり、モータがフリー状態におかれているときには、モータがフリー状態におかれていないときに比べて、エアバネ装置のエアチャンバ内の圧力を増加させてエアバネ装置のバネ定数を高める。従って、バネ上部材とバネ下部材との相対運動の振幅が小さく抑えられて、ストッパ当たりの頻度が低下する。これにより、サスペンション装置に加わる衝撃を抑えることができ、サスペンション装置の信頼性を維持することができる。 The motor-free pressure control means increases the spring constant of the air spring device by increasing the pressure in the air chamber of the air spring device when the motor is in a free state by the overheating motor free control means. That is, when the motor is in the free state, the pressure in the air chamber of the air spring device is increased to increase the spring constant of the air spring device, compared to when the motor is not in the free state. Accordingly, the amplitude of the relative motion between the sprung member and the unsprung member is suppressed to be small, and the frequency per stopper is lowered. Thereby, the impact applied to the suspension device can be suppressed, and the reliability of the suspension device can be maintained.
本発明の他の特徴は、前記電磁アクチュエータと前記バネ下部材との間に配設され、前記電磁アクチュエータと直列に設けられる直列バネと直列ダンパとを並列に備えた直列サブアブソーバ（４０）を備えたことにある。 Another feature of the present invention is that a series sub-absorber (40) is provided between the electromagnetic actuator and the unsprung member and includes a series spring and a series damper provided in series with the electromagnetic actuator in parallel. Be prepared.
本発明においては、高周波の路面入力がバネ下部材に加えられた場合、直列サブアブソーバの直列バネが路面入力から受ける衝撃をやわらげるとともに、直列ダンパが減衰力を発生する。これにより路面入力の電磁アクチュエータ側への伝達を抑制する。こうした構成であっても、過熱時モータフリー制御手段によりモータがフリー状態におかれているときには、モータでトルクを発生させることができないため、直列ダンパのストッパ当たりの発生頻度が高まってしまい、ストッパ当たりの衝撃が電磁アクチュエータに伝達される。従って、電磁アクチュエータに働く力が増大してしまい、電磁アクチュエータの信頼性が低下してしまう。例えば、電動モータとボールネジ機構とを備え、ボールネジ機構の伸縮によりバネ上部材とバネ下部材との相対移動に対する推進力および減衰力を発生させるように電磁アクチュエータを構成した場合には、ボールネジ機構に働く軸力が増大する。このため、電磁アクチュエータの強度を増加させる必要が生じる。 In the present invention, when a high-frequency road surface input is applied to the unsprung member, the series spring of the series sub-absorber reduces the impact received from the road surface input, and the series damper generates a damping force. This suppresses transmission of road surface input to the electromagnetic actuator side. Even in such a configuration, when the motor is in a free state by the overheated motor-free control means, the motor cannot generate torque, so the frequency of occurrence per stopper of the series damper increases, and the stopper The impact is transmitted to the electromagnetic actuator. Accordingly, the force acting on the electromagnetic actuator increases, and the reliability of the electromagnetic actuator decreases. For example, if the electromagnetic actuator is configured to include an electric motor and a ball screw mechanism and generate a propulsive force and a damping force for the relative movement of the sprung member and the unsprung member by expansion and contraction of the ball screw mechanism, the ball screw mechanism The working axial force increases. For this reason, it is necessary to increase the strength of the electromagnetic actuator.
そこで、本発明では、上述したようにモータがフリー状態におかれているときに、モータフリー時圧力制御手段がエアバネ装置のエアチャンバ内の圧力を増加させてエアバネ装置のバネ定数を高めるため、直列ダンパのストッパ当たりの頻度が低下する。これにより、電磁アクチュエータの信頼性を維持することができる。従って、本発明によれば、直列サブアブソーバを備えたサスペンション装置において、特に有効なものとなる。 Therefore, in the present invention, when the motor is in a free state as described above, the motor-free pressure control means increases the pressure in the air chamber of the air spring device to increase the spring constant of the air spring device. The frequency per stopper of the series damper decreases. Thereby, the reliability of the electromagnetic actuator can be maintained. Therefore, according to the present invention, it is particularly effective in the suspension device including the series sub-absorber.
尚、直列ダンパは、例えば、内部に作動液が封入されたシリンダおよびシリンダ内に配設されたピストンを有するとともに、ピストンまたはシリンダのいずれか一方が電磁アクチュエータに直列的に接続され、いずれか他方がバネ下部材に連結しているものである構成を用いるとよい。そして、ピストンがシリンダ内を相対移動することにより、作動液の粘性に基づく減衰力を発生するように構成するとよい。 The series damper has, for example, a cylinder in which hydraulic fluid is sealed and a piston disposed in the cylinder, and either the piston or the cylinder is connected in series to the electromagnetic actuator, and the other It is good to use the structure which is connected to the unsprung member. And it is good to comprise so that the damping force based on the viscosity of a working fluid may be generated when a piston moves relatively in a cylinder.
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件を前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。 In the above description, in order to help the understanding of the invention, the reference numerals used in the embodiments are attached to the configuration of the invention corresponding to the embodiments in parentheses. It is not intended to be limited to the embodiment defined by.
以下、本発明の一実施形態に係る車両の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、本実施形態に係る車両の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。 A vehicle suspension apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a system configuration of a vehicle suspension apparatus according to this 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の作動を制御するサスペンション制御装置１００とを備える。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は、特に前後左右を区別する場合を除き、本明細書において単にサスペンション本体１０および車輪Ｗと総称される。
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. A
図２は、サスペンション本体１０の部分断面概略図である。図示するように、サスペンション本体１０は、エアバネ装置２０と、電磁アクチュエータ３０と、直列サブアブソーバ４０とを備える。エアバネ装置２０は、空気の弾性（圧縮性）を利用して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弾性支持する。このエアバネ装置２０に支えられる側、つまり車体Ｂ側の部材がバネ上部材であり、エアバネ装置２０を支持する側、つまり車輪Ｗ側の部材がバネ下部材である。電磁アクチュエータ３０は、エアバネ装置２０の上下振動に対して減衰力だけでなく推進力をも発生させるもので、バネ下部材とバネ上部材との間にエアバネ装置２０と並列に設けられる。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the
電磁アクチュエータ３０は、電動モータ３１とボールネジ機構３２とを備える。電動モータ３１は、モータケーシング３１１と、中空状の回転軸３１２と、永久磁石３１３と、極体３１４とを備える。モータケーシング３１１は電動モータ３１の外郭を構成するハウジングであり、図示上下方向に軸を持つ段付円筒形状とされる。回転軸３１２は、モータケーシング３１１と同軸的にモータケーシング３１１内に配設され、軸受３３１，３３２によりモータケーシング３１１に回転可能に支持される。この回転軸３１２の外周面に永久磁石３１３が固定される。回転軸３１２および永久磁石３１３により電動モータ３１のロータが構成される。永久磁石３１３に対向するように極体３１４（コアにコイルが巻回されたもの）が、モータケーシング３１１の内周面に固定される。極体３１４により電動モータ３１のステータが構成される。また、モータケーシング３１１には、モータ温度センサ７２が設けられる。モータ温度センサ７２は、電動モータ３１の発熱状態を検出するために設けられ、モータ温度Ｔｍに応じた検出信号を出力する。
The
ボールネジ機構３２は、電動モータ３１に連結しており、電動モータ３１の回転運動を直線運動に変換する変換機構としての機能を有する。ボールネジ機構３２は、ネジ溝３２１ａが形成されたボールネジ軸３２１と、このボールネジ軸３２１のネジ溝３２１ａに螺合するボールネジナット３２２とを備える。ボールネジナット３２２はモータケーシング３１１内に配設され、回転軸３１２の下端部分に接続されるとともに、ボールベアリングを介して回転可能且つ軸方向移動不能にモータケーシング３１１に支持される。したがって、回転軸３１２が回転すると、それに伴いボールネジナット３２２も回転する。
The
ボールネジ軸３２１は、モータケーシング３１１に同軸的に配置されており、モータケーシング３１１内にてボールネジナット３２２を螺合するとともに、その上方部分が回転軸３１２の内周側に挿入される。また、ボールネジ軸３２１の下方部分はモータケーシング３１１の下端面を突き抜けてさらに下方に延在する。
The
ボールネジナット３２２の図示下方にスプラインナット３５が配設される。このスプラインナット３５はモータケーシング３１１の最下方部位に配置固定される。スプラインナット３５にはスプラインが形成された貫通孔が設けられており、この貫通孔にボールネジ軸３２１が挿通される。なお、ボールネジ軸３２１のネジ溝３２１ａにはスプライン溝も同時に形成されている。したがってボールネジ軸３２１はスプラインナット３５にスプライン嵌合し、回転不能かつ軸方向移動可能にスプラインナット３５に支持される。
A
直列サブアブソーバ４０は、電磁アクチュエータ３０に直列的に連結するように、電磁アクチュエータ３０とバネ下部材との間に配設されている。直列サブアブソーバ４０は、液圧式ダンパ４０ａと、コイルスプリングユニット４０ｂとを並列に設けて構成される。
The
液圧式ダンパ４０ａは、内部に作動液（例えば作動油）が封入されたシリンダ４１と、シリンダ４１の内部に配設されシリンダ４１内で相対移動するバルブピストン４２とを備える。バルブピストン４２によってシリンダ４１の内部が上室と下室とに区画される。シリンダ４１の下端はブッシュを介してバネ下部材であるロアアームに連結される。
The
本実施形態において液圧式ダンパ４０ａは、ツインチューブ式のショックアブソーバであり、シリンダ４１が同軸配置された外筒４１１および内筒４１２を有する。外筒４１１と内筒４１２の間の空間によりリザーバ室が形成される。バルブピストン４２は、内筒４１２内に配設される。バルブピストン４２が内筒４１２内を軸方向に移動するときに上室と下室との間を作動液が流通することにより、上記移動に対し、作動液の粘性に依存した抵抗力（減衰力）が発生する。また、内筒４１２の下方端には、ベースバルブ４１３が取り付けられ、このベースバルブ４１３を介して下室とリザーバ室が連通する。バルブピストン４２の移動に伴って作動液が下室とリザーバ室との間を流通することにより、上記移動に対し、作動液の粘性に依存した抵抗力（減衰力）が発生する。つまり、液圧式ダンパ４０ａは、作動液の粘性に基づいて減衰力を発生する。
In the present embodiment, the
また、内筒４１２内には、ピストンロッド４３が挿入される。ピストンロッド４３は、その下端にてバルブピストン４２に連結される。ピストンロッド４３は、その上端にてボールネジ軸３２１の下端に連結され、その連結部分から図において下方に伸び、液圧式ダンパ４０ａのシリンダ４１の上面側から内筒４１２内に挿入される。よって、バルブピストン４２は、ピストンロッド４３を介して電磁アクチュエータ３０のボールネジ軸３２１に連結される。このようにして、液圧式ダンパ４０ａが電磁アクチュエータ３０に直列的に接続される。
A
コイルスプリングユニット４０ｂは、液圧式ダンパ４０ａの外周に液圧式ダンパ４０ａと同軸状に設けられる。コイルスプリングユニット４０ｂは、第１圧縮コイルスプリング４９ａ、第２圧縮コイルスプリング４９ｂ、下部リテーナ４４ａ、上部リテーナ４４ｂ、中央リテーナ４４ｃを備えている。
The
下部リテーナ４４ａは、液圧式ダンパ４０ａの外筒４１１の外周部分に環状に設けられる。下部リテーナ４４ａの外周には、第１筒部２１が連結される。第１筒部２１は、下部リテーナ４４ａに連結された部分から液圧式ダンパ４０ａのシリンダ４１を覆うように図において上方に伸びている。第１筒部２１の上端部には、径内方に屈曲したフランジ部２１１が形成される。フランジ部２１１の下面側には、環状の上部リテーナ４４ｂが設けられる。
The
また、ボールネジ軸３２１とピストンロッド４３との連結部分には、中央リテーナ４４ｃが取り付けられる。中央リテーナ４４ｃは、ボールネジ軸３２１とピストンロッド４３との連結部分から水平方向に放射状に伸びた円板状の部分４４ｃ１と、円板状の部分４４ｃ１の外周から下方に伸びた円筒状の部分４４ｃ２と、円筒状の部分４４ｃ２から径外方に伸びた環状の鍔部分４４ｃ３とを備える。このような形状の中央リテーナ４４ｃの鍔部分４４ｃ３と下部リテーナ４４ａとの間に第１圧縮コイルスプリング４９ａが、鍔部分４４ｃ３と上部リテーナ４４ｂとの間に第２圧縮コイルスプリング４９ｂが配設される。このようにして、コイルスプリングユニット４０ｂは、電磁アクチュエータ３０とバネ下部材との間に、液圧式ダンパ４０ａと並列に設けられる。
A
また、ピストンロッド４３の外周には、内筒４１２内において、径方向に伸びたリング状の弾性材からなるロッド側下ストッパ４５が固定して設けられている。また、内筒４１２の上端には、弾性材からなるシリンダ側下ストッパ４６がロッド側下ストッパ４５に向かい合うように固定して設けられている。従って、ピストンロッド４３に対してシリンダ４１が下方向に相対移動したときに、ロッド側下ストッパ４５とシリンダ側下ストッパ４６とが当接して、それ以上の相対移動を規制する。
A rod-side
また、シリンダ側下ストッパ４６の上方には、シリンダ４１の上端に固定されたリング板状のシリンダ側上ストッパ４７が固定して設けられている。また、中央リテーナ４４ｃの内側には、弾性材からなるロッド側上ストッパ４８がシリンダ側上ストッパ４７と向かい合うように固定して設けられている。従って、ピストンロッド４３に対してシリンダ４１が上方向に相対移動したときに、ロッド側上ストッパ４８とシリンダ側上ストッパ４７とが当接して、それ以上の相対移動を規制する。
A ring plate-like cylinder-side
これにより、液圧式ダンパ４０ａは、上下方向のストローク移動が規制されている。以下、液圧式ダンパ４０ａにおいて、ロッド側下ストッパ４５とシリンダ側下ストッパ４６とが当接する状態、あるいは、ロッド側上ストッパ４８とシリンダ側上ストッパ４７とが当接する状態をダンパストッパ当たりと呼ぶ。
Thus, the
エアバネ装置２０は、上述の第１筒部２１と、第１筒部２１の外周側に配置された第２筒部２２と、第２筒部２２の上端部分にその下端部分が接続され、その上端部分にてブラケット２５を介してモータケーシング３１１に接続された第３筒部２３と、袋状に形成されて内周部分が第１筒部２１の外周に連結され外周部分が第２筒部２２の内周に連結されたダイヤフラム２４とを備える。第１筒部２１と、第２筒部２２と、第３筒部２３と、ダイヤフラム２４とにより、エアチャンバ２６が区画形成される。エアチャンバ２６には、流体としての圧縮空気が封入されている。この圧縮空気の圧力によりバネ上部材が支持される。
The
また、第３筒部２３には、エアチャンバ２６内に空気を供給したりエアチャンバ２６内から空気を排出したりする給排口としてのノズル８８が設けられる。このノズル８８には、図１に示すように給排装置８０からの高圧空気流路となる給排気管８１が接続され、ノズル８８からの給排気によりエアチャンバ２６内の空気圧が調整されるようになっている。また、第２筒部２２には、圧力センサ７１が設けられる。圧力センサ７１は、エアチャンバ２６に連通して、エアチャンバ２６内の気体圧力（以下、チャンバ内圧と呼ぶ）を検出し、チャンバ内圧Ｐｃを表す検出信号を出力する。
Further, the
第１筒部２１の上端外周には、上方に伸びた第４筒部２７が連結される。第４筒部２７の上端は、径外方に拡がった鍔状の中央ストッパ２８が設けられている。また、第２筒部２２の上端は、内側に曲げられてリング板状に形成されており、そのリング板面に弾性材からなるリバウンドストッパ２９ａが中央ストッパ２８の板面（下面）と向かい合うように固定して設けられている。また、ブラケット２５の下面には、弾性材からなるバウンドストッパ２９ｂが中央ストッパ２８の板面（上面）と向かい合うように固定して設けられている。
A
従って、バネ上部材とバネ下部材との相対移動は、中央ストッパ２８とリバウンドストッパ２９ａとの当接、および、中央ストッパ２８とバウンドストッパ２９ｂとの当接により規制される。この場合、バネ上部材とバネ下部材との離間距離は、中央ストッパ２８とリバウンドストッパ２９ａとが当接する位置において最大となり、中央ストッパ２８とバウンドストッパ２９ｂとが当接する位置において最小となる。以下、バネ上部材とバネ下部材との相対移動により、中央ストッパ２８がリバウンドストッパ２９ａに当接すること、および、中央ストッパ２８がバウンドストッパ２９ｂに当接することをサスストッパ当たりと呼ぶ。
Therefore, the relative movement between the sprung member and the unsprung member is restricted by the contact between the
サスペンション本体１０は、車体Ｂに形成される孔部から電動モータ３１のモータケーシング３１１の上方部分が上部に突出するように配置され、且つそのような配置状態を保つように、アッパーサポート１２を介して車体Ｂに取り付けられている。アッパーサポート１２は樹脂部材１２ａとブラケット１２ｂとからなり、弾性的にサスペンション本体１０を車体Ｂに連結する。
The
以上のように構成されたサスペンション本体１０においては、車載バッテリ２００からの電力供給により電磁アクチュエータ３０の電動モータ３１が回転すると、電動モータ３１の回転軸３１２に連結したボールネジナット３２２が回転する。このボールネジナット３２２の回転によってボールネジ軸３２１が軸方向移動する。ボールネジ軸３２１の軸方向移動に伴い、ボールネジ軸３２１に連結されたピストンロッド４３および、ピストンロッド４３に連結されたバルブピストン４２も軸方向移動する。このとき、シリンダ４１もバルブピストン４２との間の相対移動をほとんど生じることなく軸方向移動する。これによりバネ上部材とバネ下部材との間の相対距離が変化する。このようにして、電動モータ３１は、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する推進力を発生する。この推進力は、例えば乗り心地が向上するように制御される。
In the
また、例えば、比較的低周波の外力（路面入力など）がサスペンション本体１０に加えられた場合、この外力がシリンダ４１に働いて、シリンダ４１の運動がバルブピストン４２，ピストンロッド４３を介して電磁アクチュエータ３０のボールネジ軸３２１に伝達される。これにより、ボールネジ軸３２１が軸方向に移動し、ボールネジナット３２２が回転する。このボールネジナット３２２の回転により電動モータ３１が回される。このとき電動モータ３１は発電機として作用するため、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する抵抗力（減衰力）を発生する。これによりバネ上部材とバネ下部材との間の相対振動が抑制される。尚、液圧式ダンパ４０ａのバルブピストン４２とシリンダ４１は低周波の外力によっては相対移動しない。
Further, for example, when a relatively low frequency external force (such as road surface input) is applied to the
また、２０Ｈｚ程度の高周波の路面入力がサスペンション本体１０に加えられた場合、第１圧縮コイルスプリング４９ａと第２圧縮コイルスプリング４９ｂが伸縮してシリンダ４１がバルブピストン４２に対して相対移動する。これにより、バネ下部材の高周波振動は、シリンダ４１に伝達されるだけで、ほとんどボールネジ機構３２側に伝達されない。従って、直列サブアブソーバ４０は、高周波振動のフィルタとして機能する。
When a high-frequency road surface input of about 20 Hz is applied to the
次に、サスペンション本体１０の作動を制御する構成について説明する。サスペンション装置は、図１に示すように、サスペンション電子制御ユニット（以下、サスペンションＥＣＵと呼ぶ）１００と、サスペンションＥＣＵ１００からの指令により作動するモータドライブ制御装置（以下、モータＥＤＵと呼ぶ）５０および給排装置８０を備えている。サスペンションＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータを主要部として備え、その機能に着目すると、車両の上下振動を抑制するための４輪分の電磁アクチュエータ３０の制御量を個別に演算するアクチュエータ制御部１１０と、給排装置８０の制御により４輪分のエアバネ装置２０に供給される空気量を個別に調整するエアバネ制御部１５０とに大別される。
Next, a configuration for controlling the operation of the
サスペンションＥＣＵ１００には、各サスペンション本体１０が取り付けられている位置（各輪位置）にそれぞれ設けられたバネ上加速度センサ６１、バネ下加速度センサ６２、車高センサ６３が接続されている。バネ上加速度センサ６１は、バネ上部材に設けられており、バネ上部材の各輪位置における上下方向に沿った加速度（バネ上上下加速度）を検出し、バネ上上下加速度Ｇ２を表す検出信号を出力する。バネ下加速度センサ６２は、ロアアームなどのバネ下部材に設けられており、そのバネ下部材の上下方向に沿った加速度（バネ下上下加速度）を検出し、バネ下上下加速度Ｇ１を表す検出信号を出力する。車高センサ６３は、バネ上部材とバネ下部材との上下方向の離間距離を車高に対応する値として検出し、車高ｈを表す検出信号を出力する。
The
給排装置８０は、図示しないコンプレッサを備えて空気を圧縮し、その圧縮空気をエアバネ装置２０のエアチャンバ２６に供給する機能、および、圧縮空気の供給路に図示しない排気弁を備えて排気弁からエアチャンバ２６の圧縮空気を排出する機能を備えている。給排装置８０には、圧縮空気をエアチャンバ２６に給排するための主給排気管８２と、空気をコンプレッサに吸入するための吸気管８３と、排気弁に接続され圧縮空気を排出するための排気管８４が接続される。主給排気管８２は、途中で４本に分岐し、この分岐した給排気管８１が各エアバネ装置２０のノズル８８に接続されている。また、給排気管８１にはそれぞれ電磁式の開閉弁８５（常閉弁）が設けられている。
The supply /
この給排装置８０は、サスペンションＥＣＵ１００のエアバネ制御部１５０により制御される。エアバネ制御部１５０は、通常時においては車高維持制御を行い、後述するモータフリー時においては、チャンバ内圧を増加させてエアバネ装置２０のバネ定数を大きくするモータフリー時圧力制御を行う。
The supply /
エアバネ制御部１５０は、車高維持制御を行う場合、車高センサ６３により検出した車高ｈ（以下、実車高ｈと呼ぶ）と予め設定された目標車高を中心とした適正車高範囲とを比較し、実車高ｈが適正車高範囲よりも低い場合には、給排装置８０のコンプレッサを駆動するとともに開閉弁８５を開弁することにより、圧縮空気をエアチャンバ２６に供給して車高を目標車高にまで増加させる。また、実車高ｈが適正車高範囲よりも高い場合には、給排装置８０の排気弁を開弁した状態で開閉弁８５を開弁することにより、エアチャンバ２６内の空気を排気管８４から排出して車高を目標車高にまで低下させる。
When performing the vehicle height maintenance control, the air
モータＥＤＵ５０は、各サスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲの近傍に設けられ、サスペンションＥＣＵ１００とワイヤハーネスにて接続されており、サスペンションＥＣＵ１００から出力された制御信号を入力し、その制御信号に従って目標モータ力が発生するように電動モータ３１を駆動制御する。モータＥＤＵ５０は、図３に示すように、モータ駆動回路である３相インバータ５１と、マイクロコンピュータを主要部として備えたＰＷＭ制御信号出力部５２およびモータフリー制御部５３を備えている。ＰＷＭ制御信号出力部５２は、サスペンションＥＣＵ１００から出力された制御信号に基づいてＰＷＭ制御信号を生成し、そのＰＷＭ制御信号を３相インバータ５１に出力する。
The
３相インバータ５１は、上アーム回路を構成する３つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と、下アーム回路を構成する３つのスイッチング素子Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６とを直列に接続して備え、スイッチング素子Ｓ１−Ｓ４間、スイッチング素子Ｓ２−Ｓ５間、スイッチング素子Ｓ３−Ｓ６間からモータ駆動ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を引き出して構成される。このモータ駆動ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、電動モータ３１（３相ＤＣブラシレスモータ）のＵ相端子，Ｖ相端子，Ｗ相端子に接続される。３相インバータ５１には、車載バッテリ２００から電源が供給されている。従って、３相インバータ５１にＰＷＭ制御信号が入力されて、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のデューティ比が制御されることにより、目標モータ力に応じた電流が車載バッテリ２００から電動モータ３１に流れて、電動モータ３１が目標モータ力を発生する。また、モータＥＤＵ５０は、電動モータ３１で発生した誘導起電力を車載バッテリ２００に回生可能に構成されており、電動モータ３１から車載バッテリ２００に流れる回生電流も、３相インバータ５１のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のデューティ比制御により調整可能となっている。
The three-
また、モータＥＤＵ５０には、相間開放用リレーユニット５４が設けられる。相間開放用リレーユニット５４は、モータ駆動ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ相間開放用のリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を設けたものである。各リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、モータフリー制御部５３から出力されるリレー駆動信号により、オン状態（閉）あるいはオフ状態（開）に切り替えられる。このモータフリー制御部５３の行う処理については後述する。
The
次に、サスペンションＥＣＵ１００におけるアクチュエータ制御部１１０の行う処理について説明する。図３の上段は、アクチュエータ制御部１１０におけるマイクロコンピュータが行う制御処理を表す機能ブロック図である。各機能部は、マイクロコンピュータのＲＯＭに記憶された制御プログラムを所定の演算周期で繰り返し実行することにより実現されるものである。アクチュエータ制御部１１０は、バネ上減衰制御力演算部１２０と、バネ下減衰制御力演算部１３０と、慣性力演算部１４０と、制振制御力演算部１４１と、目標モータ力演算部１４２とを備えている。
Next, processing performed by the
バネ上減衰制御力演算部１２０は、バネ上ローパスフィルタ処理部１２１と、バネ上速度演算部１２２と、バネ上ゲイン乗算部１２３とから構成される。バネ上ローパスフィルタ処理部１２１は、バネ上加速度センサ６１の出力する検出信号Ｇ２を入力し、次式の伝達関数Ｈ（ｓ）によって表されるローパスフィルタを用いて、バネ上上下加速度を表す検出信号Ｇ２の高周波ノイズ成分をフィルタ処理して除去する。
Ｈ（ｓ）＝Ｋ・（１／（１＋ｓτ））
ここで、ｓはラプラス演算子であり、τはフィルタの時定数、Ｋは通過域のゲインである。
The sprung damping
H (s) = K · (1 / (1 + sτ))
Here, s is a Laplace operator, τ is a filter time constant, and K is a passband gain.
バネ上ローパスフィルタ処理部１２１は、フィルタ処理して得たバネ上上下加速度ｘ２”をバネ上速度演算部１２２に出力する。バネ上速度演算部１２２は、バネ上上下加速度ｘ２”を入力し、時間で積分することにより、バネ上部材の上下方向に沿った速度であるバネ上上下速度ｘ２’を演算し、その演算結果をバネ上ゲイン乗算部１２３に出力する。バネ上ゲイン乗算部１２３は、バネ上上下速度ｘ２’にバネ上ゲインＣ２（減衰係数に相当する）を乗算することにより、バネ上部材の振動を減衰するように働くバネ上減衰制御力（Ｃ２・ｘ２’）を演算し、その演算結果を制振制御力演算部１４１に出力する。
The sprung low-pass
バネ下減衰制御力演算部１３０は、バネ下ローパスフィルタ処理部１３１と、バネ下速度演算部１３２と、バネ下ゲイン乗算部１３３とから構成される。バネ下ローパスフィルタ処理部１３１は、バネ下加速度センサ６２の出力する検出信号Ｇ１を入力し、伝達関数Ｈ（ｓ）によって表されるローパスフィルタを用いて、バネ下上下加速度を表す検出信号Ｇ１の高周波ノイズ成分をフィルタ処理して除去する。
The unsprung damping
バネ下ローパスフィルタ処理部１３１は、フィルタ処理して得たバネ下上下加速度ｘ１”をバネ下速度演算部１３２に出力する。バネ下速度演算部１３２は、バネ下上下加速度ｘ１”を入力し、時間で積分することにより、バネ下部材の上下方向に沿った速度であるバネ下上下速度ｘ１’を演算し、その演算結果をバネ下ゲイン乗算部１３３に出力する。バネ下ゲイン乗算部１３３は、バネ下上下速度ｘ１’にバネ下ゲインＣ１（減衰係数に相当する）を乗算することにより、バネ下部材の振動を減衰するように働くバネ下減衰制御力（Ｃ１・ｘ１’）を演算し、その演算結果を制振制御力演算部１４１に出力する。
The unsprung low-pass
制振制御力演算部１４１は、バネ上減衰制御力（Ｃ２・ｘ２’）とバネ下減衰制御力（Ｃ１・ｘ１’）とを入力し、バネ上部材とバネ下部材とのあいだに作用させるべき必要作用力である制振制御力ｆoutを次式により計算する。
ｆout＝Ｃ２・ｘ２’−Ｃ１・ｘ１’
この制振制御力ｆoutは、スカイフックダンパ理論に基づく制御と、擬似的なグランドフック理論に基づく制御とにより、バネ上部材およびバネ下部材の振動を減衰させるために必要とされる力を計算したものである。制振制御力演算部１４１は、算出した制振制御力ｆoutを目標モータ力演算部１４２に出力する。
The vibration suppression control
fout = C 2 · x 2 '-C 1 · x 1 '
This vibration damping control force fout is calculated based on the force required to attenuate the vibration of the sprung member and the unsprung member by the control based on the skyhook damper theory and the control based on the pseudo groundhook theory. It is a thing. The vibration suppression control
一方、バネ下ローパスフィルタ処理部１３１で演算されたバネ下上下加速度ｘ１”は、慣性力演算部１４０にも出力される。慣性力演算部１４０は、バネ下上下加速度ｘ１”に中間部材の質量ｍ３（等価慣性質量）を乗じた値を慣性力（ｍ３・ｘ１”）として演算する。ここで、中間部材とは、バネ上部材とバネ下部材との間に設けられバネ上部材にもバネ下部材にも固定されていない部材を表す。例えば、電動モータ３１のロータ（回転軸３１２，永久磁石３１３）、ボールネジ機構３２、液圧式ダンパ４０ａにおけるバルブピストン４２，ピストンロッド４３などが中間部材に相当する。
On the other hand, the unsprung vertical acceleration x 1 ″ calculated by the unsprung low-pass
中間部材には、バネ下部材の上下方向の変位に対して回転する部材（例えば、電動モータ３１のロータ、ボールネジ機構３２のボールネジナット３２２）が存在するため、その回転部材に関する質量は、回転部材の慣性モーメントを慣性質量に換算した値とする。
Since the intermediate member includes a member that rotates with respect to the vertical displacement of the unsprung member (for example, the rotor of the
慣性力演算部１４０は、演算した慣性力（ｍ３・ｘ１”）を目標モータ力演算部１４２に出力する。
The inertial
目標モータ力演算部１４２は、制振制御力演算部１４１から出力された制振制御力ｆoutと、慣性力演算部１４０から出力された慣性力（ｍ３・ｘ１”）とを入力し、それらに基づいて目標制御量である目標モータ力ｆmotor＊を演算する。
The target motor
本実施形態において、目標モータ力ｆmotor＊は、制振制御力ｆoutと、制振制御力ｆoutが直列サブアブソーバ４０および中間部材を介してバネ下部材に伝達される場合における力の伝達特性を表す伝達関数である直列伝達補償用伝達関数と、中間部材の慣性力（ｍ３・ｘ１”）とに基づいて演算される。
In the present embodiment, the target motor force fmotor * represents a force transmission characteristic when the vibration suppression control force fout and the vibration suppression control force fout are transmitted to the unsprung member via the
図４は、本実施形態におけるサスペンション本体１０のモデル図である。図において、ｆmotorは時間ｔをパラメータとするモータ力、ｆｒは時間ｔをパラメータとしたバネ下部材に実際に作用する力（バネ下実作用力）、Ｋｓはコイルスプリングユニット４０ｂの第１圧縮コイルスプリング４９ａと第２圧縮コイルスプリング４９ｂを一つのバネと仮定した場合のバネ定数、Ｃｓは液圧式ダンパ４０ａの減衰係数、ｘ１は時間ｔをパラメータとしたバネ下部材の基準位置からの上下変位量である。また、ｍ３は、中間部材の質量（等価慣性質量）を表す。ｘ３は時間ｔをパラメータとした中間部材の基準位置からの上下変位量を表す。
FIG. 4 is a model diagram of the
中間部材の運動方程式は、下記の（１）式により表される。
また、バネ下部材の運動方程式は、下記の（３）式により表される。
（４）式を変形すると（５）式が得られ、さらに（５）式から、（６）式および（７）式が導かれる。
（６）式および（７）式を（２）式に代入することにより、（８）式が得られる。
目標モータ力ｆmotor＊は、バネ下実作用力ｆｒが制振制御力ｆoutになるように決定されるモータ力である。したがって、目標モータ力ｆmotor＊は、（８）式のＦｒ(s)にＦout (s)を代入した（９）式に基づいて求めることができる。
目標モータ力演算部１４２は、（９）式に基づいて演算した目標モータ力ｆmotor＊に対応する制御信号をモータＥＤＵ５０に出力する。
The target motor
モータＥＤＵ５０は、目標モータ力演算部１４２から出力された目標モータ力ｆmotor＊に対応する制御信号に基づいてＰＷＭ制御信号を生成し、そのＰＷＭ制御信号を３相インバータ５１のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に出力する。このＰＷＭ制御信号は、目標モータ力ｆmotor＊を電動モータ３１で発生するように３相インバータ５１の各スイッチング素子のデューティ比が設定された制御信号である。こうした電動モータ３１の通電制御により、車両の上下振動が低減されて良好な乗り心地が得られる。
The
このような車両の制振制御を行う場合、特に、悪路走行時や高Ｇ旋回時等においては、電動モータ３１に大きな電流が流れ続けて、電動モータ３１が過熱するおそれがある。そこで、モータＥＤＵ５０には、モータ過熱防止機能を備えている。このモータ過熱防止機能は、モータフリー制御部５３が相間開放用リレーユニット５４を制御することにより行われる。以下、モータフリー制御部５３の行うモータ相間開放制御処理について説明する。図５の左側は、モータフリー制御部５３の行うモータ相間開放制御ルーチンを表すフローチャートである。モータ相間開放制御ルーチンは、アクチュエータ制御部１１０が車両の制振制御を行っている期間において所定の短い周期で繰り返し実行される。
When performing such vibration control of the vehicle, particularly when traveling on rough roads or turning at high G, a large current continues to flow through the
モータ相間開放制御ルーチンが起動すると、モータフリー制御部５３は、まず、ステップＳ１１において、モータ温度センサ７２により検出されるモータ温度Ｔｍを読み込む。続いて、ステップＳ１２において、モータフリーフラグＦfreeが「０」に設定されているか否かを判断する。このモータフリーフラグＦfreeは、電動モータ３１の相間が開放されている状態か否かを表すフラグであって、「０」（Ｆfree＝０）により電動モータ３１の相間が開放されていない状態を表し、「１」（Ｆfree＝１）により電動モータ３１の相間が開放されている状態を表す。本ルーチンの起動時においては、モータフリーフラグＦfreeは「０」に設定されている。従って、モータフリー制御部５３は、ステップＳ１２において「Ｙｅｓ」と判断して、その処理をステップＳ１３に進める。
When the motor phase opening control routine is activated, the motor-
ステップＳ１３においては、モータ温度Ｔｍが過熱防止開始温度Ｔｍａを超えているか否かを判断する。この過熱防止開始温度Ｔｍａは、電動モータ３１の過熱損傷防止を図るために、電動モータ３１の発熱状態の許容レベルとして予め設定された温度である。モータ温度Ｔｍが過熱防止開始温度Ｔｍａを超えていない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）には、ステップＳ１４において、モータフリーフラグＦfreeをエアバネ制御部１５０に出力して本ルーチンを一旦終了する。
In step S13, it is determined whether or not the motor temperature Tm exceeds the overheat prevention start temperature Tma. The overheat prevention start temperature Tma is a temperature set in advance as an allowable level of the heat generation state of the
本ルーチンの起動時においては、相間開放用リレーユニット５４の３つのリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、全てオン状態にセットされる。従って、アクチュエータ制御部１１０から出力される目標モータ力ｆmotor＊に応じた電流が電動モータ３１に流れて、車両の振動が抑制される。
At the start of this routine, all of the three relays R1, R2, R3 of the interphase
本ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。そして、ステップＳ１３において、モータ温度Ｔｍが過熱防止開始温度Ｔｍａを超えていると判断した場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５において、相間開放用リレーユニット５４の３つのリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を全てオフ状態に切り替える。これにより、電動モータ３１の相間が開放される。つまり、電動モータ３１の各相の通電端子が電源（３相インバータ５１）から切り離され、通電端子間も切り離される。従って、３相インバータから電動モータ３１に電力供給されないだけでなく、電動モータ３１が外力により回されても、モータコイルに発電電流が流れない。また、３相インバータ５１にも電流が流れない。これにより、電動モータ３１および３相インバータ５１の発熱が止まり、両者の過熱損傷防止を図ることができる。
This routine is repeated at a predetermined short cycle. If it is determined in step S13 that the motor temperature Tm exceeds the overheat prevention start temperature Tma (S13: Yes), in step S15, the three relays R1, R2, R3 of the interphase
続いて、モータフリー制御部５３は、ステップＳ１６において、モータフリーフラグＦfreeを「１」に設定し（Ｆfree＝１）、その処理を上述したステップＳ１４に進める。従って、エアバネ制御部１５０に対して、「１」に設定されたモータフリーフラグＦfreeが出力されることになる。
Subsequently, in step S16, the motor-
本ルーチンは、所定の周期で繰り返される。この場合、モータフリーフラグＦfreeが「１」に設定されていることから、モータフリー制御部５３は、ステップＳ１２において、「Ｎｏ」と判断して、その処理をステップＳ１７に進める。
This routine is repeated at a predetermined cycle. In this case, since the motor-free flag Ffree is set to “1”, the motor-
モータフリー制御部５３は、ステップＳ１７において、モータ温度Ｔｍが過熱防止終了温度Ｔｍｂを下回ったか否かを判断する。この過熱防止終了温度Ｔｍｂは、電動モータ３１の過熱損傷防止を終了させるための温度で、過熱防止開始温度Ｔｍａよりも所定温度だけ低い温度に予め設定されている。従って、過熱防止開始温度Ｔｍａと過熱防止終了温度Ｔｍｂとあいだの温度範囲が不感帯温度領域となる。
In step S17, the motor-
モータフリー制御部５３は、モータ温度Ｔｍが過熱防止終了温度Ｔｍｂを下回っていないと判断した場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、ステップＳ１４の処理を行って本ルーチンを一旦終了する。従って、相間開放用リレーユニット５４の３つのリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３のオフ状態が維持されるとともに、エアバネ制御部１５０に対して、「１」に設定されたモータフリーフラグＦfreeが出力される。
When the motor-
こうした処理が繰り返されるあいだに、電動モータ３１が雰囲気により冷却されていく。そして、モータ温度Ｔｍが過熱防止終了温度Ｔｍｂを下回ると（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、モータフリー制御部５３は、ステップＳ１８において、相間開放用リレーユニット５４の３つのリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を全てオン状態に切り替える。これにより、電動モータ３１が電源（３相インバータ５１）に接続される。従って、アクチュエータ制御部１１０から出力される目標モータ力ｆmotor＊に応じた電流が電動モータ３１に流れて、車両の振動が抑制される。
While these processes are repeated, the
このモータ相間開放制御ルーチンによれば、電動モータ３１が発熱してモータ温度Ｔｍが過熱防止開始温度Ｔｍａを越える場合には、電動モータ３１の相間を開放するため、電動モータ３１および３相インバータ５１に電流が流れなくなり、電動モータ３１および３相インバータ５１の過熱損傷防止を図ることができる。また、電動モータ３１が冷却されてモータ温度Ｔｍが過熱防止終了温度Ｔｍｂを下回ると、電動モータ３１を３相インバータ５１に接続するため、車両の振動抑制制御が自動的に再開される。
According to the motor phase opening control routine, when the
尚、本実施形態においては、相間開放用リレーユニット５４は、モータ駆動ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３の３相全てを開閉する構成であるが、必ずしも３相全てを開閉する必要はなく、３相のうち２相のモータ駆動ラインを開閉する構成であってもよい。この構成でも、電動モータ３１の相間を開放して電動モータ３１をフリー状態にすることができるからである。
In the present embodiment, the interphase
ところで、電動モータ３１の過熱損傷防止を図るために相間を開放すると、モータコイルに電流（車載バッテリ２００から供給される駆動電流、車載バッテリ２００へ回生される回生電流、電動モータ３１の相間を流れる相間短絡電流など）が流れなくなるため、電動モータ３１はトルク（駆動トルクおよび制動トルク）を発生できず、路面等の外部からの力により自由に回転できるようになる。こうした相間開放状態（モータフリー状態）においては、電磁アクチュエータ３０が減衰力を発生することができないため、バネ上部材とバネ下部材との相対運動の振幅が大きくなってしまう。そのため、サスストッパ（２８，２９ａ，２９ｂ）およびダンパストッパ（４５，４６，４７，４８）におけるストッパ当たりの頻度が増す。従って、こうしたストッパ当たりにより、サスペンション本体１０に与えるダメージが増大する。特に、本実施形態においては、電磁アクチュエータ３０に直列サブアブソーバ４０を直列に接続しているため、ダンパストッパ当たりにより、電磁アクチュエータ３０のボールネジ機構３２に加わる軸力が増大してしまう。従って、ボールネジ機構３２の強度を増す必要が生じるが、ボールネジ機構３２の強度を増すには、コスト的な負担が大きく、また、体格的にも難しい。
By the way, when the phase is opened in order to prevent overheating damage of the
そこで、本実施形態においては、エアバネ制御部１５０による給排装置８０の制御により、エアバネ装置２０のバネ定数を増大させて、こうした課題を解決する。以下、エアバネ制御部１５０が実行するエアバネ制御処理について説明する。図５の右側のフローチャートは、エアバネ制御部１５０が実行するエアバネ制御ルーチンを表す。エアバネ制御ルーチンは、アクチュエータ制御部１１０が車両の制振制御を行っている期間（イグニッションスイッチがオンしている期間）において所定の短い周期で繰り返し実行される。
Therefore, in the present embodiment, the control of the supply /
エアバネ制御ルーチンが起動すると、エアバネ制御部１５０は、ステップＳ２１において、モータＥＤＵ５０のモータフリー制御部５３から出力されるモータフリーフラグＦfreeを読み込む。続いて、ステップＳ２２において、モータフリーフラグＦfreeが「１」であるか否かを判断する。つまり、電動モータ３１の相間が開放されている状態か否かを判断する。そして、モータフリーフラグＦfreeが「１」であれば（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０において、モータフリー時圧力制御処理を実行し、モータフリーフラグＦfreeが「０」であれば（Ｓ２２：Ｎｏ）、ステップＳ４０において、通常制御処理を実行して、本ルーチンを一旦終了する。そして、所定の短い周期で本ルーチンを繰り返す。
When the air spring control routine is activated, the air
このように、エアバネ制御部１５０は、モータフリーフラグＦfreeに基づいて、電動モータ３１の相間が開放されている状態か否かについての判断を繰り返し、その判断結果に応じて、その制御処理をモータフリー時圧力制御処理と通常制御処理とに切り替える。通常制御処理とは、上述した車高維持制御処理である。
As described above, the air
図６は、ステップＳ３０の処理であるモータフリー時圧力制御ルーチンを表すフローチャートである。モータフリー時圧力制御ルーチンが開始されると、エアバネ制御部１５０は、ステップＳ３１において、圧力センサ７１により検出されるチャンバ内圧Ｐｃを読み込む。この場合、圧力センサ７１の出力する検出信号にローパスフィルタ処理を施して高周波ノイズを除去するようにするとよい。続いて、ステップＳ３２において、チャンバ内圧Ｐｃがモータフリー時目標内圧Ｐｃａ以上であるか否かを判断する。このモータフリー時目標内圧Ｐｃａは、通常制御（車高維持制御）が行われているときのチャンバ内圧よりも高い値に予め設定されている。従って、モータフリー時圧力制御ルーチンが開始されたときには、圧力センサ７１により検出されるチャンバ内圧Ｐｃは、モータフリー時目標内圧Ｐｃａよりも低い値になっている。この場合、ステップＳ３２の判断は「Ｎｏ」となり、エアバネ制御部１５０は、その処理をステップＳ３３に進める。
FIG. 6 is a flowchart showing a motor-free pressure control routine which is the process of step S30. When the motor-free pressure control routine is started, the air
エアバネ制御部１５０は、ステップＳ３３において、給排装置８０を駆動してエアバネ装置２０のエアチャンバ２６に圧縮空気を供給する。つまり、コンプレッサを駆動するとともに開閉弁８５を開弁することにより、高圧の圧縮空気をエアチャンバ２６に供給する。エアバネ制御部１５０は、ステップＳ３３の処理を行うと、本ルーチンを一旦抜ける。
In step S <b> 33, the air
このモータフリー時圧力制御ルーチンは、エアバネ制御ルーチンのステップＳ３０として組み込まれているため、電動モータ３１がフリー状態となっているときに、所定の短い周期で繰り返し実行される。このため、チャンバ内圧Ｐｃがモータフリー時目標内圧Ｐｃａを下回っているあいだは、エアチャンバ２６への圧縮空気の供給が継続される。これにより、チャンバ内圧が増加していく。そして、チャンバ内圧Ｐｃがモータフリー時目標内圧Ｐｃａに到達すると、ステップＳ３２の判断が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ３３の処理をスキップさせる。従って、エアチャンバ２６への圧縮空気の供給が停止される。
Since the motor-free pressure control routine is incorporated as step S30 of the air spring control routine, it is repeatedly executed at a predetermined short period when the
このモータフリー時圧力制御ルーチンによれば、電動モータ３１がフリー状態になっているときには、常に、チャンバ内圧Ｐｃがモータフリー時目標内圧Ｐｃａ以上になるように給排装置８０が制御される。このため、エアバネ装置２０のバネ定数は、通常制御時におけるバネ定数よりも大きな値になる。この結果、バネ上部材とバネ下部材との相対運動の振幅が小さく抑えられて、ストッパ当たりの頻度が低下する。これにより、サスペンション本体１０に加わる衝撃を抑えることができ、サスペンション本体１０の信頼性を維持することができる。特に、電磁アクチュエータ３０に直列サブアブソーバ４０を直列に設けた構成においては、ダンパストッパ当たりの衝撃も電磁アクチュエータ３０のボールネジ機構３２に加わるため、ボールネジ機構３２の強度を増す必要があるが、本実施形態によれば、エアバネ装置２０のバネ定数を高めることで、ボールネジ機構３２に加わる軸力が低減されて、こうした課題を簡単に解決することができる。
According to this motor-free pressure control routine, when the
また、電動モータ３１がフリー状態になっているときには、バネ上部材とバネ下部材との相対運動の振幅が大きくなって、運転者の目線が上下に変化して運転しにくくなるおそれがあるが、本実施形態においては、バネ定数が高いためバネ上共振が小さくなり、運転操作もしやすくなる。
Further, when the
これらの結果、本実施形態によれば、サスペンション本体１０の高い信頼性を維持することができる。
As a result, according to this embodiment, the high reliability of the
以上、本実施形態の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。 Although the suspension device of the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described 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、電動モータ３１そのものの温度をモータ温度センサ７２により検出しているが、図３に破線で示すように、３相インバータ５１のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の回路基板の温度を検出する基板温度センサ７３を設け、モータ温度Ｔｍに代えて、基板温度センサ７３により検出された基板温度を用いて過熱損傷防止を行うようにしてもよい。また、モータ温度センサ７２と基板温度センサ７３との両方を設け、それぞれのセンサ７２，７３の検出温度に対する許容温度を設定して、何れか一方の検出温度が許容温度に達したときに、電動モータ３１の相間開放を行うようにしてもよい。また、発熱状態の検出は、温度センサによる温度測定にて行うものに限らず、電動モータ３１に流れる電流値の積算値を用いて演算により推定する構成であってもよい。
For example, in the present embodiment, the temperature of the
また、本実施形態のサスペンション本体１０は、電磁アクチュエータ３０に直列サブアブソーバ４０を接続した構成を採用しているが、直列サブアブソーバ４０を省略した簡易な構成であってもよい。また、目標モータ力ｆmotor＊の演算方法に関しても、少なくともバネ上部材の振動を抑制するものであれば良く、バネ下減衰制御力を省略したものであってもよく、また、車両姿勢制御力（例えば、ロール抑制制御力、ピッチ抑制制御力）等を加味したものであってもよい。
Further, the
また、本実施形態では、電動モータ３１の回転運動をボールネジ機構３２によりボールネジ軸３２１の軸方向運動に変換させる構成を採用しているが、リニアソレノイドタイプの直動型モータを用いた電磁アクチュエータを採用することもできる。
In the present embodiment, a configuration is adopted in which the rotational motion of the
１０…サスペンション本体、２０…エアバネ装置、３０…電磁アクチュエータ、３１…電動モータ、３２…ボールネジ機構、５０…モータＥＤＵ、５１…３相インバータ、５２…ＰＷＭ制御信号出力回路、５３…モータフリー制御部、５４…相間開放用リレーユニット、６１…バネ上加速度センサ、６２…バネ下加速度センサ、７１…圧力センサ、７２…モータ温度センサ、７３…基板温度センサ、８０…給排装置、１００…サスペンションＥＣＵ、１１０…アクチュエータ制御部、１５０…エアバネ制御部、２００…車載バッテリ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記サスペンションバネに並列に設けられ、モータの電磁力により前記バネ上部材と前記バネ下部材との間の相対移動に対する推進力および減衰力を発生する電磁アクチュエータと、
前記バネ上部材の上下振動を減衰させるように前記電磁アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と
を備えた車両のサスペンション装置において、
前記電磁アクチュエータのモータの発熱状態を検出する発熱状態検出手段と、
前記発熱状態検出手段により検出されたモータの発熱状態が許容レベルを超える場合に、前記モータの相間を開放してモータをフリー状態にする過熱時モータフリー制御手段と
を備えたことを特徴とする車両のサスペンション装置。 A suspension spring disposed between the sprung member and the unsprung member of the vehicle;
An electromagnetic actuator that is provided in parallel with the suspension spring and generates a propulsive force and a damping force for relative movement between the sprung member and the unsprung member by electromagnetic force of a motor;
In a vehicle suspension apparatus, comprising: an actuator control means for driving and controlling the electromagnetic actuator so as to attenuate the vertical vibration of the sprung member.
A heat generation state detecting means for detecting a heat generation state of the motor of the electromagnetic actuator;
And a motor-free control means for overheating that opens the motor and opens the motor when the heat generation state of the motor detected by the heat generation state detection means exceeds an allowable level. Vehicle suspension system.
前記過熱時モータフリー制御手段により前記モータがフリー状態におかれているときに、前記エアバネ装置のエアチャンバ内の圧力を増加させて前記エアバネ装置のバネ定数を高めるモータフリー時圧力制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション装置。 The suspension spring is an air spring device in which the sprung member is elastically supported by the unsprung member by the air pressure in the air chamber and the spring constant is changed by adjusting the air pressure in the air chamber.
Motor-free pressure control means for increasing the spring constant of the air spring device by increasing the pressure in the air chamber of the air spring device when the motor is in a free state by the overheated motor free control means; The vehicle suspension apparatus according to claim 1, wherein
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