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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