JP6239453B2 - 電磁ダンパ - Google Patents
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Description
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段により検出された車速が所定の車速閾値以下の場合、前記電源から前記モータへのエネルギを遮断すると共に、前記電源から前記モータへのエネルギが遮断された状態のとき、前記モータのコイルを短絡させる電気回路と
を備えることを特徴とする。
[A1.車両10の構成]
(A1−1.車両10の全体構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る電磁ダンパ12(以下「ダンパ12」ともいう。)を搭載した車両10の一部を簡略的に示す概略構成図である。図2は、第1実施形態に係る電磁ダンパ12の一部を簡略的に示す回路図である。第1実施形態のダンパ12は、車両10のサスペンション装置の一部を構成する。車両10は、ダンパ12に加え、車速センサ14及びバッテリ16を備える。なお、ダンパ12は、前輪(左前輪、右前輪)及び後輪(左後輪及び右後輪)の両方に設ける。或いは、ダンパ12は、前輪のみ又は後輪のみに設けてもよい(他の実施形態についても同様である。)。
(A1−2−1.ダンパ12の概要)
図1に示すように、ダンパ12は、ダンパ本体20と、インバータ22と、短絡/開放切替回路24(以下「切替回路24」ともいう。)と、電子制御装置26(以下「ECU26」という。)とを有する。
(A1−2−2−1.ダンパ本体20の概要)
図1に示すように、ダンパ本体20は、連結部30、インナチューブ32及びナット34を、車輪36(図3)側の部材として備える。また、ダンパ本体20は、アウタチューブ40、ねじ軸42、ベアリング44及びモータ46を、車体48側の部材として備える。
モータ46は、3相交流ブラシレス式であり、図2に示すように、3つのコイル50u、50v、50w(以下「モータコイル50u、50v、50w」ともいう。)を備える。モータ46は、バッテリ16から供給される電力に基づいてねじ軸42に対する動力(反力)を生成する。また、モータ46は、車輪36側からねじ軸42に入力された力に基づき発電(回生)を行うことで生成した電力をバッテリ16に出力してもよい。
インバータ22は、3相フルブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、直流を3相の交流に変換してモータ46に供給する。インバータ22は、回生動作に伴う交流/直流変換後の直流をバッテリ16に供給してもよい。
切替回路24は、インバータ22を介してバッテリ16からの電力が供給されていない状態において、モータ46を含む閉回路52(図2)をECU26からの指令に基づいて選択的に形成する。図2に示すように、切替回路24は、ECU26からの指令に基づいてオンオフするスイッチ60a、60b、60cと、抵抗が固定値である抵抗器62a、62b、62c(固定抵抗器)を備える。スイッチ60aは、コイル50u、50vに対応する電力線64u、64vを短絡させるために用いられる。スイッチ60bは、コイル50v、50wに対応する電力線64v、64wを短絡させるために用いられる。スイッチ60cは、コイル50u、50wに対応する電力線64u、64wを短絡させるために用いられる。
図1に示すように、ECU26は、入出力部70、演算部72及び記憶部74を有する。入出力部70は、インバータ22、切替回路24等との信号の入出力を行う。
(A2−1.前提)
図3は、車両10の停止時における積載重量の変化で車高又は車体姿勢が変化する様子を示す図である。図3の車両10では、積載物300が存在するため、車体48が全体的に沈んでいる(矢印302は、車体48が沈み込む様子を示している。)。車両10が停止中である場合、人の乗り降り、荷物の積み下ろし等による積載重量の変化に対して車高や車体48の姿勢が変化する。このため、振動抑制の観点からすれば、電磁ダンパ12による振動減衰力Fd(以下「減衰力Fd」ともいう。)を発生させることが好ましい。
図4は、第1実施形態における電磁ダンパ12の制御を示すフローチャートである。図4のステップS1〜S3、S11は、ECU26の制御管理部80が実行する。ステップS9は、ECU26の反力制御部82が実行する。ステップS4〜S8、S10は、短絡制御部84が実行する。
以上のような第1実施形態によれば、バッテリ16(電源)からモータ46へのエネルギが遮断された状態のとき、モータ46のコイル50u、50v、50wを短絡させる(図4のS5)。この場合、モータ46の出力軸にトルク(入力トルク)が付加されると、モータ46は、発電機として機能し、入力トルクとは反対方向のトルク(又は逆起電力)を発生させる。従って、バッテリ16からのエネルギを用いなくとも、モータ46により振動減衰力Fdを発生させることが可能となる。
[B1.車両10Aの構成(第1実施形態との比較)]
第2実施形態のハードウェアの構成は、第1実施形態と同様である。以下では、同一の構成要素には、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。第2実施形態では、ECU26が実行する制御が、第1実施形態と異なる。
(B2−1.前提)
図5は、第2実施形態における車両10Aの発進時又は加速時において車体48のノーズ92が持ち上がる様子を示す図である。図5の車両10Aでは、発進又は加速に伴ってノーズ92が上側に変位している(矢印310は、車両10Aが発進する様子を示し、矢印312は、ノーズ92が持ち上がる様子を示している。)。このように、車両10Aが発進又は加速中である場合、ノーズ92が持ち上がり、その後、ノーズ92が下降する。このため、振動抑制の観点からすれば、電磁ダンパ12による振動減衰力Fdを発生させることが好ましい。
図6は、第2実施形態における電磁ダンパ12の制御を示すフローチャートである。図6のステップS21〜S27、S29〜S32は、図4のステップS1〜S7、S8〜S11と同じである。このため、図4と比較して、図6は、ステップS28を含む点で図4と相違する。また、図6の各ステップS21〜S32のうちステップS21〜S23、S32は、ECU26の制御管理部80が実行する。ステップS30は、ECU26の反力制御部82が実行する。ステップS24〜S29、S31は、短絡制御部84が実行する。
以上のような第2実施形態によれば、切替回路24(電気回路)は、車両10Aの発進時(図6のS27:YES→S28:NO)にコイル50u、50v、50wを短絡させる(短絡状態を継続する。)。発進時には車両10Aのノーズ92が持ち上がることが通常である(図5)。第2実施形態によれば、発進時にコイル50u、50v、50wを短絡させるため、バッテリ16からのエネルギを消費することなしに、ノーズ92の変位に対して振動減衰力Fdを発生することが可能となる。
[C1.車両10Bの構成(第1・第2実施形態との比較)]
第3実施形態のハードウェアの構成は、第1・第2実施形態と同様である。以下では、同一の構成要素には、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。第3実施形態では、ECU26が実行する制御が、第1・第2実施形態と異なる。
(C2−1.前提)
図7は、本発明の第3実施形態に係る電磁ダンパ12を搭載した車両10Bの減速時において車体48のノーズ92が下がる様子を示す図である。図7の車両10Bでは、減速に伴ってノーズ92が下側に変位している(矢印320は、車両10Bが減速する様子を示し、矢印322は、ノーズ92が下がる様子を示している。)。このように、車両10Bが減速中である場合、ノーズ92が下がり、その後、ノーズ92が持ち上がる。このため、振動抑制の観点からすれば、電磁ダンパ12による振動減衰力Fdを発生させることが好ましい。
図8は、第3実施形態における電磁ダンパ12の制御を示すフローチャートである。図8のステップS41〜S44、S53〜S55は、図4のステップS1〜S8、S9〜S11と同じである。図8に示すように、ステップS44では、図4のステップS4〜S8を実行する。このため、図4と比較して、図8は、ステップS45〜S52を含む点で図4と相違する。図8のステップS41〜S43、S45、S55は、ECU26の制御管理部80が実行する。ステップS53は、ECU26の反力制御部82が実行する。ステップS44、S46〜S52、S54は、短絡制御部84が実行する。
以上のような第3実施形態によれば、切替回路24(電気回路)は、車両10Bの減速時(図8のS45:YES)にコイル50u、50v、50wを短絡させる(S47)。減速時には車両10Bのノーズ92が下がる傾向にある(図7)。第3実施形態によれば、減速時にコイル50u、50v、50wを短絡させるため、バッテリ16からのエネルギを消費することなしに、ノーズ92の変位に対して振動減衰力Fdを発生することが可能となる。
[D1.車両10Cの構成(第1実施形態との比較)]
図9は、本発明の第4実施形態に係る電磁ダンパ12a(以下「ダンパ12a」ともいう。)を搭載した車両10Cの一部を簡略的に示す概略構成図である。図10は、第4実施形態に係る電磁ダンパ12aの一部を簡略的に示す回路図である。第4実施形態のダンパ12aは、車両10Cのサスペンション装置の一部を構成する。
(D2−1.概要)
図11は、第4実施形態における電磁ダンパ12aの制御の一部を示すフローチャートである。図11にも示しているように、第4実施形態のダンパ12aの制御は、第1実施形態のダンパ12の制御(図4)とほとんど同じであるが、一部が異なる。すなわち、図11のステップS62〜S64は、図4のステップS5〜S7と同様である。図4と比較して、図11は、ステップS61、S65を含む点で図4と相違する。また、図11のステップS61、S65は、ECU26aの抵抗制御部112が実行する。ステップS62〜S64は、スイッチ制御部110が実行する。
(D2−2−1.抵抗Rxと振動減衰力Fdとの関係)
図12は、可変抵抗器102a〜102cの抵抗Rxに応じた電磁ダンパ12aのストローク速度Vdと振動減衰力Fdとの関係の一例を示す図である。図12に示すように、同じストローク速度Vdで比較した場合、抵抗Rxが小さいほど振動減衰力Fdが大きくなる。そこで、第4実施形態では、図12の特性を考慮して、抵抗Rxを変化させる。
図13は、第4実施形態において可変抵抗器102a〜102cの抵抗Rxを設定するフローチャート(図11のS61、S65の詳細)である。ステップS71において、ECU26aは、車両重量推定装置100から現在の推定重量Wwを取得する。ステップS72において、ECU26aは、推定重量Wwが相対的に大きいか否かを判定する。具体的には、ECU26aは、推定重量Wwが第1重量閾値THww1(以下「閾値THww1」ともいう。)以上であるか否かを判定する。
以上のような第4実施形態によれば、電磁ダンパ12aは、コイル50u、50v、50wの短絡によって生じる閉回路52内に可変抵抗器102a〜102cを備える(図10)。また、ECU26aは、振動減衰力Fdに関連する車両10Cの状態としての停止状態(図4のS3:YES)に応じて可変抵抗器102a〜102cの抵抗Rxを切り替える(図11のS61、S65)。
[E1.車両10Dの構成(第4実施形態との比較)]
図14は、本発明の第5実施形態に係る電磁ダンパ12b(以下「ダンパ12b」ともいう。)を搭載した車両10Dの一部を簡略的に示す概略構成図である。第5実施形態のダンパ12bは、車両10Dのサスペンション装置の一部を構成する。
(E2−1.概要)
図15は、第5実施形態における電磁ダンパ12bの制御の一部を示すフローチャートである。図15にも示しているように、第5実施形態のダンパ12bの制御は、第2実施形態のダンパ12の制御(図6)とほとんど同じであるが、ステップS81を含む点で異なる。ステップS81の詳細は、図16を参照して後述する。
図16は、第5実施形態において可変抵抗器102a〜102cの抵抗Rxを設定するフローチャート(図15のS81の詳細)である。ステップS91において、ECU26bは、変位量センサ120から現在のノーズ変位量Hnを取得する。ステップS92において、ECU26bは、変位量Hnが相対的に高いか否かを判定する。具体的には、ECU26bは、変位量Hnが第1変位量閾値THhn1(以下「閾値THhn1」ともいう。)以上であるか否かを判定する。
以上のような第5実施形態によれば、電磁ダンパ12dは、コイル50u、50v、50wの短絡によって生じる閉回路52内に可変抵抗器102a〜102cを備える(図10)。また、ECU26bは、振動減衰力Fdに関連する車両10Cの状態としての発進状態(図6のS27:YES)に応じて可変抵抗器102a〜102cの抵抗Rxを切り替える(図15のS81)。
[F1.車両10Eの構成(第4・第5実施形態との比較)]
図17は、本発明の第6実施形態に係る電磁ダンパ12c(以下「ダンパ12c」ともいう。)を搭載した車両10Eの一部を簡略的に示す概略構成図である。第6実施形態のダンパ12cは、車両10Eのサスペンション装置の一部を構成する。
(F2−1.概要)
図18は、第6実施形態における電磁ダンパ12cの制御の一部を示すフローチャートである。図18にも示しているように、第6実施形態のダンパ12cの制御は、第3実施形態のダンパ12の制御(図8)とほとんど同じであるが、一部が異なる。また、図18のステップS103、S105は、電子制御装置26c(以下「ECU26c」という。)の抵抗制御部112bが実行する。ステップS101、S102、S104は、スイッチ制御部110が実行する。
図19は、第6実施形態において可変抵抗器102a〜102cの抵抗Rxを設定するフローチャート(図18のS103、S105の詳細)である。ステップS111において、ECU26cは、傾斜センサ130から現在の走行路の傾斜Aを取得する。ステップS112において、ECU26cは、車両10Eが降坂中であるか否かを判定する。具体的には、ECU26cは、傾斜Aが第1傾斜閾値THa1(以下「閾値THa1」ともいう。)以下であるか否かを判定する。
以上のような第6実施形態によれば、電磁ダンパ12cは、コイル50u、50v、50wの短絡によって生じる閉回路52内に可変抵抗器102a〜102cを備える(図10)。また、ECU26cは、振動減衰力Fdに関連する車両10Eの状態としての減速状態(図8のS45:YES)に応じて可変抵抗器102a〜102cの抵抗Rxを切り替える(図18のS103、S105)。
なお、本発明は、上記各実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
上記実施形態では、電磁ダンパ12、12a〜12cを車両10、10A〜10Eに適用した例を説明した。しかしながら、例えば、コイル50u、50v、50wの短絡に伴う振動減衰機能に着目すれば、これに限らない。例えば、振動減衰性能を要するその他の装置(例えば、製造装置、エスカレータ又はエレベータ)に電磁ダンパ12、12a〜12cを適用することも可能である。
(G2−1.ダンパ本体20)
上記各実施形態では、図1等に示す構成のダンパ本体20を用いた(図1、図9、図14及び図17)。しかしながら、例えば、コイル50u、50v、50wの短絡に伴う振動減衰機能に着目すれば、これに限らない。例えば、電磁モータ46を使ったアクチュエータを用いるものであれば、電磁油圧ハイブリッド式、ボールねじ式、ラック&ピニオン式、ダイレクト式(リニアモータ)等の構成を適用可能である。
上記各実施形態では、インバータ22とモータ46との間に切替回路24、24aを配置した(図1、図9、図14及び図17)。しかしながら、例えば、コイル50u、50v、50wを短絡させる観点からすれば、これに限らない。例えば、インバータ22内に切替回路24、24aを設けることも可能である。或いは、バッテリ16とインバータ22の間に切替回路24、24aを設けてもよい。
上記各実施形態では、モータ46として3相交流ブラシレス式モータを用いたが、例えば、コイル50u、50v、50wの短絡に伴う振動減衰機能に着目すれば、これに限らない。例えば、モータ46は、3相交流ブラシ式モータであってもよい。また、モータ46は、直流モータとすることも可能である。
第4〜第6実施形態では、可変抵抗器102a〜102cの抵抗Rxを切り替えることで、振動減衰力Fdを可変とした(図11のS61、S65、図15のS81、図18のS103、S105)。しかしながら、例えば、コイル50u、50v、50wの短絡時において減衰力Fdを変化させる観点からすれば、これに限らない。例えば、可変抵抗器102a〜102c以外の負荷(例えば、エアコンディショナ)の大きさを切り替えることにより減衰力Fdを変化させることも可能である。
上記各実施形態では、切替回路24、24aの制御をECU26、26a〜26cで行った(図1、図9、図14及び図17)。しかしながら、例えば、バッテリ16からモータ46への電力(エネルギ)が遮断された状態のとき、コイル50u、50v、50wを短絡させるスイッチ制御手段を設ける観点からすれば、これに限らない。例えば、バッテリ16とインバータ22を結ぶ電力線を分岐させて比較器に入力し、当該比較器の入力に応じてスイッチ60a〜60cをオンオフすることも可能である。
16…バッテリ(電源)
24、24a…短絡/開放切替回路(電気回路)
26…ECU(制御装置) 46…モータ
50u、50v、50w…コイル 52…閉回路
102a〜102c…可変抵抗器 Fd…振動減衰力
Rx…可変抵抗器の抵抗 V…車速
Claims (5)
- 車両に取り付けられ、電源からのエネルギにより駆動するモータを用いて振動減衰力を発生させる電磁ダンパであって、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段により検出された車速が所定の車速閾値以下の場合、前記電源から前記モータへのエネルギを遮断すると共に、前記電源から前記モータへのエネルギが遮断された状態のとき、前記モータのコイルを短絡させる電気回路と
を備えることを特徴とする電磁ダンパ。 - 請求項1記載の電磁ダンパにおいて、
前記電気回路は、前記車両の発進時に前記コイルを短絡させる
ことを特徴とする電磁ダンパ。 - 請求項1又は2記載の電磁ダンパにおいて、
前記電気回路は、前記車両の減速時に前記コイルを短絡させる
ことを特徴とする電磁ダンパ。 - 請求項3記載の電磁ダンパにおいて、
前記電気回路は、前記車両の減速状態が所定の時間閾値を超えて継続した場合、又は前記車両の減速度がゼロより大きく所定の減速度閾値を下回る場合、前記コイルを短絡させる
ことを特徴とする電磁ダンパ。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電磁ダンパにおいて、
前記コイルの短絡によって生じる閉回路内に可変抵抗器を備え、
前記可変抵抗器は、前記振動減衰力に関連する前記車両の状態に応じて抵抗を切り替える
ことを特徴とする電磁ダンパ。
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