CN101282849A - 车辆用电磁震动吸收器 - Google Patents

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Abstract

一种包括电动机的具有提高的可用性的电磁震动吸收器。电动机52设置在电磁震动吸收器10中的线圈60可相对于连接至车轮侧构件的内管22竖直运动，并被弹簧74，78弹性支撑，由此允许由线圈相对于内管的运动引起的线圈相对于永磁体56在轴向方向上的运动。得益于上述结构，消除了从车辆的车轮向电动机传递的震动，并充分地保护电动机免于震动。此外，因为减震器具有线圈起质量作用的簧下动态阻尼器，故可有效地抑制车辆的簧下部分的高频震动向车辆的簧上部分的传递。

Description

车辆用电磁震动吸收器
技术领域
本发明大体涉及构成车辆悬架系统的震动吸收器，具体涉及具有电磁电动机并能够基于电磁电动机的力产生阻尼力的电磁震动吸收器。
背景技术
近年来，对使用电磁震动吸收器的悬架系统的结构有所研究。通常，震动吸收器具有连接至构造以包括悬架臂的车轮保持器的车轮侧构件，以及连接至设置在车体的具体部分(例如胎腔的上部)中的安装部的车体侧构件，且震动吸收器被设置以产生阻尼力，以抵抗基于车轮与车体彼此接近及远离的竖直运动的车轮侧构件与车体侧构件的相对运动。电磁震动吸收器(以下如合适则称为“电磁减震器”)被设置以基于包括在电磁震动吸收器中的电磁电动机产生的力来产生阻尼力。作为与上述电磁震动吸收器相关的技术，例如存在如以下专利文献中揭示的技术。
专利文献1：JP-H08-197931A
发明内容
(A)发明概述
在上述专利文献中揭示的电磁减震器中，车体侧构件弹性地支撑保持定子(作为静止元件)的电动机壳体，而设置有转子的电动机轴(作为一种可运动元件的可转动元件)固定地连接至与设置在车轮侧构件中的螺母保持螺纹配合的外螺纹杆。在如此设置的减震器中，意在防止减震器因从车轮施加的冲击载荷而锁止，并意在有效地应对冲击载荷导致的震动。
通常，设置电磁减震器使得电磁电动机接收各种震动，并且例如着眼于电磁电动机的耐久性，希望尽可能地消除作用在电磁电动机上的震动。在上述专利文献中揭示的电磁减震器中，尽管电磁电动机本身以弹性的方式被支撑，即尽管存在用于消除作为在电动机上的震动的设置，但这种震动消除设置并非非常充分。
与作用在电磁电动机上的震动相关的上述问题仅仅是电磁减震器中遇到的问题之一。电磁减震器不仅存在上述问题，还存在与上述问题类似或不同的各种问题，由此可通过解决各种问题其中任一种来提高电磁减震器的可用性。即，在常规电磁减震器中，依然存在为提高可用性进行改进的空间。在上述背景下完成了本发明，本发明的目的在于提供具有较高可用性的电磁震动吸收器。
为了实现上述目的，本发明的车辆用电磁震动吸收器具有电磁电动机，其由车轮侧构件及车体侧构件其中一者支撑，并能够基于由电磁电动机产生的力来产生起抵抗车轮侧构件与车体侧构件之间的相对运动作用的阻尼力。本发明的电磁震动吸收器的特征在于允许电动机的静止元件与可运动元件的相对运动，并在于静止元件被车轮侧构件及车体侧构件其中一者弹性支撑。
在本发明的电磁震动吸收器中，得益于电磁电动机在静止元件处被弹性支撑的设置，可抑制车体及车轮的相对震动传递至电动机，并得益于允许静止元件与可运动元件的相对运动的设置，可抑制电动机受到传递的相对震动的影响。因此，在本发明的电磁震动吸收器中，可充分地保护电动机免于震动。就此而言，本发明的电磁震动吸收器在实际应用中提供了较高的可用性。
(B)可要求保护的发明的模式
将描述视为包含要求保护的可要求保护特征的本发明的各种模式(如合适在以下称为“可要求保护的发明”)。如合适，本发明的这些模式分别被列为所附权利要求并依附于其他一种模式或多种模式，以便于理解本说明书所揭示的技术特征。应当理解，可要求保护的发明并不限于在各个模式中描述的技术特征或其任意组合。即，应着眼于包括本发明的各种模式及优选实施例的下列描述来解释可要求保护的发明的范围。根据上述解释，不仅可通过这些模式中任一种，还可通过由这些模式中任一者及附加部件或结合在其中的部件提供的模式以及由这些模式中任一者而不存在这里所述的一些部件提供的模式来构成可要求保护的发明的模式。
(1)一种车辆用电磁震动吸收器，包括：
车轮侧构件，其待连接至保持所述车辆的车轮的车轮保持器；
车体侧构件，其待连接至设置在所述车辆的车体中的安装部，并基于所述车轮保持器与所述安装部彼此接近及远离的运动可相对于所述车轮侧构件运动；以及
阻尼力产生器，其包括具有彼此可相对运动的静止元件及可运动元件的电磁电动机，所述阻尼力产生器能够基于由所述电磁电动机产生的力来产生起抵抗所述车轮侧构件与所述车体侧构件的相对运动作用的阻尼力，
其中，布置所述电磁电动机以具有使得所述电磁电动机的轴线在两构件相对运动方向上延伸的姿态，所述两构件相对运动方向为所述车轮侧构件与所述车体侧构件的所述相对运动的方向，
其中，所述静止元件通过弹性体被所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中一者支撑，使得所述静止元件可相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者在所述两构件相对运动方向上运动，
并且其中，所述电磁电动机具有允许基于所述静止元件相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者的运动，所述静止元件与所述可运动元件的相对运动的结构。
简而言之，该模式的电磁减震器的特征在于起阻尼力产生源作用的电磁电动机被构造以允许静止元件与可运动元件在电磁电动机的轴线方向上的相对运动，并在于静止元件被车轮侧构件及车体侧构件其中一者弹性支撑。换言之，本模式是静止元件被车轮侧构件及车体侧构件其中一者以浮动方式支撑的模式。根据本模式，能够消除从车体及车轮向电磁电动机传递的震动，并能够有效地防止或减小影响电磁电动机的传递震动的负面影响。具体而言，能够有效地吸收导致静止元件与可运动元件彼此相对运动的力(因震动而产生该力)，由此可以构造电磁减震器在电磁电动机的强度及耐用性方面较有利，由此可进一步保护电磁电动机免于震动。对于术语“震动吸收器”，着眼于现存的液压震动吸收器，可将本模式中描述的震动吸收器称为“悬架气缸装置”或“气缸装置”，或着眼于可将其设置以主动引起车体侧构件与车轮侧构件通过电磁电动机的力彼此相对运动的事实，还可将其称为“电磁致动器”。
在本模式的电磁减震器中，各个“车轮侧构件”及“车体侧构件”的结构并没有特别限制，只要车轮侧构件被布置以可与悬架臂、或者构成车轮保持器并安装有减震器的转向节等一同运动，而车体侧构件被布置以可与设置在车体的一部分(例如胎腔的上部)中并安装有减震器的安装部一同运动即可。此外，每个车轮侧构件及车体侧构件均可通过单一件或多个共同或一体地彼此组合的件来构造。
在本模式中，“阻尼力产生器”的结构并没有特别限制，只要阻尼力产生器具有作为阻尼力产生源的电磁电动机。例如，阻尼力产生器可具有诸如下述螺纹机构及齿轮机构的运动转换器。可采用由阻尼力产生器产生的力作为起抵抗相对运动(如合适在以下称为“两构件相对运动”)作用的阻尼力。可以将作为两构件相对运动的方向的“两构件相对运动方向”视为与连接两个连接部分的线平行的方向，其中两个连接部分其中一者对应于车轮保持器与车轮侧构件彼此连接的位置，而两个连接部分其中另一者对应于其中安装部与车体侧构件彼此连接的位置。因为可将连接两个连接部分的线视为电磁减震器的轴线(如合适在以下称为“减震器轴线”)，故如合适在以下将上述两构件相对运动方向称为“减震器轴向方向”或简称为“轴向方向”。
包括在阻尼力产生器中的“电磁电动机”的结构并没有特别限制。作为电磁电动机，可以采用各种不同电动机中的任一种，只要其具有彼此相对的静止元件(如合适在以下称为“定子”)及可运动元件(如合适在以下称为“转子”)，并被设置使得电磁力作用在静止元件与可运动元件之间即可。静止及可运动元件每一者均是相对于静止及可运动元件另一者的概念。因此，为便于描述，由车轮侧构件及车体侧构件其中一者(如合适以下称为“一侧构件”)支撑的元件其中一者(即，元件相对于一侧元件不太能够运动的一者)被称为静止元件，而元件相对于一侧元件更能够运动的另一者被称为可运动元件。因此，在电磁电动机被设置以具有永磁体及电磁线圈作为静止及可运动元件其中一者及另一者的情况下，可以设置永磁体及电磁线圈中任一者以起静止元件的作用，并可以设置永磁体及电磁线圈中任一者以起可运动元件的作用。
在本模式中，电磁电动机被布置使得其轴线(如合适以下称为“电动机轴线”)与减震器轴线平行(例如，电动机轴线与减震器轴线两者彼此重合)，由此允许静止元件及可运动元件在电动机轴线方向上彼此相对运动。具体而言，可以构造阻尼力产生器以包括作为电磁电动机的线性电动机，其被布置使得可运动元件可在与上述轴向方向平行的方向上相对于静止元件运动，或者可以构造阻尼力产生器以包括作为电磁电动机的旋转电动机，其被布置使得作为可运动元件的可转动元件(如合适以下称为“转子”)可绕与轴向方向平行的转轴转动。此外，以弹性方式支撑静止元件的“弹性体”的结构并没有特别限制。例如，作为弹性体，可以采用诸如盘簧的各种弹簧或橡胶其中任一者作为弹性体，只要将静止元件通过弹性体安装至一侧元件即可。注意，本模式包括其中静止元件通过两个或更多弹性体被一侧元件支撑的模式。
本模式的电磁减震器可具有其中由电磁电动机根据供应至电磁电动机的电力来产生力的结构，由此该力起抵抗两构件相对运动的作用，以基于阻力产生阻尼力。此外，替代上述结构或者对上述结构进行附加，本模式的电磁减震器可具有其中因两构件相对运动而在电磁电动机中产生电动势，并且由电动势在电磁电动机中产生的电流被消耗的结构，由此电动势起抵抗两构件相对运动的阻力的作用，由此基于阻力产生阻尼力。此外，本模式的电磁减震器可被布置以单独显示产生抵抗两构件相对运动的阻尼力的功能，或可被布置以除了上述功能之外还通过电磁电动机的驱动力来主动相对于彼此来移动车轮侧构件及车体侧构件(换言之，通过电磁电动机的驱动力来产生推进车轮侧构件与车体侧构件相对运动的推力)来显示主动使车轮保持器与安装部彼此接近并远离运动的功能。
(2)根据模式(1)所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机的所述静止元件被作为所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者的所述车轮侧构件支撑。
简言之，本模式可被视为的其中电磁电动机被布置在车轮侧构件一侧的模式。在悬架系统中采用的震动吸收器中，通常，可通过车轮侧构件对其进入各种改变。因此，相较于电磁电动机设置在车体侧构件中的情况，在电磁电动机设置在车轮侧构件中的情况下，极需考虑输入至电动机的震动。着眼于此，在电动机被车轮侧构件弹性支撑的本模式中，能够有利地得益于由在弹性支撑电动机的同时允许静止及可运动元件的相对运动的设置提供的上述效果。
(3)根据模式(1)或(2)所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机的所述静止元件包括电磁线圈，而所述电磁电动机的所述可运动元件包括永磁体。
如上所述，比较静止及可运动元件，通常，可运动元件相对于一侧元件运动比静止元件更大的程度。例如，在电磁电动机是旋转电动机的情况下，在作为可运动元件的可运动元件被构造具有线圈的情况下，该结构要求电刷与可运动元件滑动接触以激励电动机，且需对电刷进行设置以即使在电动机以高速旋转时也可有效的工作。即，在可运动元件包括线圈的情况下，在用于激励电动机的设置中要求较高的耐用性。另一方面，在本模式中，因为待相对于上述一侧构件运动相对较小量的静止元件具有线圈，故例如通过采用DC无刷电动机，能够简化用于激励电磁电动机的设置。此外，即使在使用电刷以建立电连接的情况下，也能够提供具有高可靠性的电磁减震器，而无需特别考虑激励设置的耐用性。
(4)根据模式(1)-(3)中任一项所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机是旋转电动机，使得所述可运动元件是可相对于所述静止元件转动的可转动元件。
本模式是在采用旋转电动机作为电磁电动机的情况下能够保护电动机免于施加至电动机的震动的模式。在当前研究的大部分电磁减震器中均采用旋转电动机。就此而言，可将本模式视为可应用于不同目的的模式。设置旋转电动机以得益于可转动元件绕电动机轴的旋转而产生力，由此基于由电动机产生的力的阻尼力不会直接受到静止元件及可转动元件在电动机轴线方向上的相对运动的影响。因此，在本模式中，可以控制电动机来以与静止元件被以非弹性方式支撑的情况大致相同的相对简单的控制阻尼力。优选地，在电动机轴线方向上测量的静止元件及可运动元件其中一者的长度比在电动机轴线方向上测量的静止元件及可运动元件其中另一者的长度长一定的量，该量取决于静止元件及可运动元件的在电动机轴线方向上相对彼此的运动范围，由此电动机能够产生在其旋转方向上恒定量的力，无论在运动范围内静止元件与可运动元件在电动机轴线方向上的相对位置如何。此外，在本模式中，电动机轴线与减震器轴线可彼此共轴，即，彼此对准，或者彼此偏移，只要其彼此平行即可。
(5)根据模式(4)所述的电磁震动吸收器，
其中，所述阻尼力产生器包括螺纹机构，其具有通过螺纹配合彼此保持在一起的外螺纹部及内螺纹部，并被布置以具有使得所述螺纹机构的轴线在所述两构件相对运动方向上延伸的姿态，使得所述外螺纹部及所述内螺纹部其中一者被设置在所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者中，并可相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者转动，使得所述外螺纹部及所述内螺纹部其中另一者被设置在所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中另一者中，并不能相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述另一者转动，并使得所述外螺纹部及所述内螺纹部其中所述一者可基于所述车轮侧构件与所述车体侧构件的所述相对运动而转动，
并且其中，所述电磁电动机的所述静止元件被所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者保持，使得所述静止元件不能相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者转动，而所述可运动元件可关联于所述外螺纹部及所述内螺纹部其中所述一者的转动而转动，由此所述阻尼力产生器能够基于由所述电磁电动机产生的所述力来产生起抵抗所述车轮侧构件与所述车体侧构件的所述相对运动的作用的所述阻尼力。
本模式是对采用作为电磁电动机的旋转电动机的结构有特定限制的模式。在本模式中描述的“螺纹机构”是一种运动转换器，用于将为两构件相对运动形式的线性运动转换成为外螺纹部与内螺纹部相对旋转形式的旋转运动。该螺纹机构优选地为产生最小摩擦力的机构。就此而言，例如优选地采用构造包括其中形成有外螺纹槽的螺纹杆以及其中形成有内螺纹槽并通过承载球保持与螺纹杆螺纹配合的螺母的滚珠丝杠机构作为螺纹机构。可以构造该螺纹机构使得螺纹机构的外螺纹部及内螺纹部其中一者不能相对于车轮侧构件及车体侧构件其中一者旋转，而外螺纹部及内螺纹部其中另一者能够相对于车轮侧构件及车体侧构件其中一者旋转。此外，可通过车轮侧构件及车体侧构件中对应一个的一部分或者安装至车轮侧构件及车体侧构件中对应一个的另一构件来设置外螺纹部及内螺纹部中的每一者。
本模式是在静止元件被车轮侧构件弹性支撑的情况下有利的模式。具体而言，在静止元件被车轮侧构件弹性支撑的情况下，因为静止元件起惯性质量体(如合适在以下称为“质量体”或“质量”)，本电磁减震器被构造以实际具有“簧下动态阻尼器”。通常，在电磁减震器中，通过例如基于车轮保持器的偏移、安装部的偏移以及车轮保持器与安装部的相对运动的量、速度及加速度来控制电磁电动机的运转，来对基于电磁电动机产生的力的阻尼力进行控制。但是，因为难以跟随高频震动进行控制，故存在不能对具有相对较高频率(例如簧下部分谐振频率、接近簧下部分谐振频率的频率、以及比簧下部分谐振频率更高的频率)的震动合适地进行阻尼力控制的可能性。着眼于此，在设置有簧下动态阻尼器功能的模式中，能够有效地吸收具有相对较高频率的簧下部分震动，而无需依赖于电磁电动机产生的阻尼力，由此使得能够有效地抑制簧下部分震动向车辆的簧上部分的传递。此外，提供簧下动态阻尼器的功能的设置还能够改进抓地力(例如，减小在引起车轮与路面接触的方向上作用在车轮上的载荷的波动)。着眼于此，在本模式的特征与静止元件被车轮侧构件弹性支撑的设置相结合的情况下，可以设置电磁减震器具有较高性能。具体而言，在基于天钩理论控制电磁减震器的情况下，因为可以抑制高频震动从车辆的簧下部分传递至车辆的簧上部分，故可以有利地进行上述控制。注意，可以取决于其中采用电磁减震器的悬架系统的设计规格及希望特性来确定作为质量的静止元件的重量、以弹性方式支撑静止元件的弹性体的弹性常数、以及作为设置用于产生阻尼力以抵抗静止元件与一侧构件的相对运动的装置(假设存在该装置)的特征值的阻尼系数。
(6)根据模式(5)所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机的所述可转动元件被设置在所述外螺纹部及所述内螺纹部其中所述一者中。
可以设置电磁电动机以直接或间接地通过诸如齿轮机构的传递装置来向外螺纹部及内螺纹部其中一者施加力。本模式是使得由旋转电动机产生的力直接作用在外螺纹部及内螺纹部其中一者上的模式。例如，本模式包含螺纹机构的轴线与可转动元件的旋转轴线(即，电动机轴线)彼此共轴的模式。具体而言，本模式包含可转动元件直接连接至外螺纹部或内螺纹部的模式以及外螺纹部或内螺纹部也起可转动元件作用的模式。根据本模式，可以相对简单地构造电磁减震器。
(7)根据模式(1)-(3)中任一项所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机是线性电动机，使得所述可运动元件可相对于所述静止元件线性运动。
本模式是在采用线性电动机作用电磁电动机的情况下可以保护电动机免于施加至电动机的震动的模式。
(8)根据模式(7)所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机的所述可运动元件被设置在所述车轮侧构件及所述车体侧构件其中所述另一者中，由此所述阻尼力产生器能够基于由所述电磁电动机产生的所述力来产生起抵抗所述车轮侧构件与所述车体侧构件的所述相对运动的作用的所述阻尼力。
该线性电动机是本身设置以允许静止元件与可运动元件在电动机轴线方向上(即，在静止元件与可运动元件可彼此相对运动的相对运动方向上)的相对运动的电动机。设置线性电动机以通过产生作用在静止元件与可运动元件之间的电磁力来产生在相对运动方向上作用的力。因此，根据本模式，可以允许静止元件与可运动元件在轴向方向上的相对运动，并可以设置静止元件以被一侧构件弹性地支撑，而无需考虑改变电动机的结构。因为两构件相对运动在方向上与一侧构件与静止元件的相对运动(如合适在以下称为“一侧构件与静止元件相对运动”)的方向相同，故作用在两构件相对运动上的电动机力在后续相对运动中受到静止元件与一侧构件的相对运动位置的影响。具体而言，因为基于静止元件与可运动元件在电动机轴线上的相对位置来切换电动机的激励相，故在本模式中，优选地对因一侧构件与静止元件相对运动引起的静止元件与可运动元件的相对偏移进行监控，并控制电磁电动机，具体而言基于监控到的静止元件与可运动元件的相对偏移来控制对电动机的激励相的切换。
(9)根据模式(8)所述的电磁震动吸收器，包括：
两构件相对位置传感器，其被构造以对所述车轮侧构件与所述车体侧构件在所述两构件相对运动方向上的相对位置进行检测；以及
一侧构件与静止元件相对位置传感器，其被构造以对所述静止元件与所述车轮侧构件及所述车体侧构件其中所述一者的相对位置进行检测，
其中，基于由所述两构件相对位置传感器以及所述一侧构件与静止元件相对位置传感器检测到的值来控制所述电磁电动机。
(10)根据模式(7)-(9)中任一项所述的电磁震动吸收器，其中，基于所述静止元件与所述可运动元件在所述两构件相对运动方向上的相对位置来控制所述电磁电动机。
上述两种模式中的每一者均是在采用线性电动机作为电磁电动机的情况下增加对控制电磁电动机的一种或多种限制的模式。根据上述两种模式，可以通过消除因上述一侧构件与静止元件相对运动引起的静止元件与可运动元件的相对偏移的影响来合适的控制阻尼力。根据上述两种模式中前一种模式，可以通过由两个传感器检测的检测值来对静止元件与可运动元件在轴向方向上的相对运动进行监控。就此而言，可以将两种模式中前一种模式视为两种模式中后一种模式的更具体概念。
(11)根据模式(1)-(10)中任一项所述的电磁震动吸收器，包括阻尼装置，其被构造以产生起抵抗所述静止元件相对于车轮侧构件及所述车体侧构件其中所述一者的所述运动的作用的阻尼力。
本模式是对采用旋转电动机并提供簧下动态阻尼器的功能的情况特别有利的模式。通过使得阻尼装置合适地产生阻尼力来抵抗一侧构件与起质量作用的静止元件的相对运动，能够使簧下动态阻尼器有效地吸收在相对宽频范围内的震动，即，可以抑制震动向车辆的簧上部分的传递。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的车辆用电磁震动吸收器的前方剖视图。
图2是沿图1中的线A-A所取的图1的电磁减震器的剖视图。
图3是沿图2中的线B-B所取的图1的电磁减震器的剖视图。
图4是概念性地示出基于天钩理论的悬架模型的视图。
图5是一组图形，示出在图4的模型中震动传递特性与车轮道路保持特性，每一者均根据是否存在簧下动态阻尼器而改变。
图6是作为图1的电磁减震器的改变示例的车辆用电磁震动吸收器的前方剖视图。
图7是本发明的第二实施例的车辆用电磁震动吸收器的前方剖视图。
具体实施方式
将参考附图描述本发明的实施例。应当理解，所要求保护的发明并不限于以下实施例，而可以存在本领域技术人中会想到的各种不同改变及修改，例如上述“发明模式”中所述。
<第一实施例>
a)电磁震动吸收器的结构
图1示出了根据本发明的第一实施例的车辆用电磁震动吸收器10。该电磁减震器10是构成独立式悬架系统的部件其中一者，并为车辆的各个右前、左前、右后及左后车轮设置。本电磁减震器10布置在悬架下臂(如合适在以下简称为“下臂”)12与安装部14之间。下臂12构成保持车轮的车轮保持器，而安装部14设置在车体的一部分中(胎腔的上部)。为各个车轮设置的悬架装置被构造以包括该电磁减震器10以及作为悬架弹簧的盘簧16。在本实施例中，本电磁减震器10应用在使用盘簧作为悬架弹簧的悬架装置中。但是，本电磁减震器10还可应用在使用诸如空气弹簧的流体弹簧作为悬架弹簧的悬架装置中。对于其他实施例也是如此。
电磁减震器10主要由起车体侧构件作用的外管20以及起车轮侧构件的内管22构成。外管20及内管22主要由每个均形成为具有管状形状的外管体30(如合适在以下简称为“管体30”)及内管体32(如合适在以下简称为“管体32”)分别构成。外管20与内管22彼此配合，使得内管体32的上部装配在外管体30的下部中。
外管20具有设置在外管体30的上端部中的顶板34、安装板36以及夹置于顶板34与安装板36之间并接合至两者的橡胶震动隔离器37。外管20于安装板36处连接至安装部14。同时，内管22包括固定至内管体32的下端部以封闭管体的下端部的下盖38以及具有贯通形成的安装孔并固定至下盖38的下部的安装构件39。内管22于安装构件39处连接至下臂12。
电磁减震器10具有滚珠丝杠机构，包括作为外螺纹部的螺杆40以及作为内螺纹部的螺母42。螺母42保持承载球体并与其中形成有螺纹槽的螺杆40相配合。螺杆40在其上端部利用螺母43紧固至顶板34，由此固定至外管20。布置螺杆40使得其自身轴心与将安装部14的中心与下臂12的安装至内管22的部分连接的线(如合适在以下称为“减震器轴线”)重合。减震器轴线在以下称为“减震器轴向方向”(如合适则简称为“轴向方向”)的方向上延伸。此外，螺母42在与螺杆40保持螺纹配合的同时被内管22保持。具体而言，内管22具有封闭内管体32的上端部的上盖44，并且螺母42通过轴承46被上盖44保持。布置电磁减震器10使得其轴心与减震器轴线重合，并具有通过轴承48由下盖38可转动地保持的螺母保持管50。螺母42于其下端部连接至螺母保持管50的上端部。因为这种结构，螺母42及螺母保持管50被保持在内管22中，并可绕减震器轴线旋转。
此外，电磁减震器10具有电动机52(所谓DC无刷电动机，如合适在以下简称为“电动机52”)。设置电动机52使得由螺母保持管50的一部分作为其电动机轴。多个永磁体56固定地布置在螺母保持管50作为电动机轴的一部分的外周上，由此设置电动机52的转子以包括永磁体56以及螺母保持管50作为电动机轴的一部分。电动机52具有固定地保持在线圈罩58中并相对于永磁体56布置的多个线圈60，由此设置电动机52的定子以包括线圈60及线圈罩58。
保持器套管62固定地保持在内管体32的内周表面上。保持器套管62形成有每个均大致在轴向方向上延伸的花键槽64，同时线圈罩58形成有每个均大致在轴向方向上延伸的球状通道68。如图2所示(沿图1中的线A-A所取的剖视图)，花键槽64分别布置在保持器套管62的内周表面的彼此在保持器套管62的周向方向上均等间隔的八个部分中。类似的，如图2所示，球状通道68分别布置在线圈罩58的外周表面的彼此在线圈罩58的周向方向上均等间隔的八个部分中。承载球体66容纳在球状通道68中以在球状通道68中循环。即，线圈罩58、球状通道68及承载球体66彼此配合以构成球花键机构，通过该球花键机构，内管22相对于线圈60及线圈罩58不能转动，但可轴向移动。因此，设置本电磁减震器10以允许作为车轮侧构件为内管22形式的上述一侧构件与为线圈60及线圈罩58形式的电动机52的定子的相对运动(以下称为“一侧构件与静止元件相对运动”或在合适时简称为“线圈60的运动”)。因为上述结构，设置本电磁减震器10以允许永磁体56及线圈60的相对运动，即，电动机52的转子与定子基于线圈60的运动在轴向方向上的相对运动。在轴向方向上测量的各个永磁体56的长度比在轴向方向上测量的各个线圈60的长度更大，由此即使在线圈60于轴向方向上相对于永磁体56偏移时，永磁体56也以相同的电磁状态下与线圈60相对。此外，可以通过着眼于线圈60的运动进行设计并包括三个励磁带70及三个电刷72的设置来激励电动机52。三个励磁带70设置在保持器套管62的内周表面上以在轴向方向上延伸，而电刷72设置在线圈罩58的外周表面上以与三个励磁带70中每一者保持可滑动接触。
此外，在本电磁减震器10中，线圈60及线圈罩58被作为一侧构件的内管22弹性地支撑。具体而言，电磁减震器10具有两个弹簧，即，于其上端部被上盖44保持的弹簧74以及于其下端部被设置在内管体32的内周的下部中的环状支撑构件76保持的弹簧78。线圈罩58夹持在弹簧74与78之间，由此，得益于作为弹性体的弹簧74，78的弹性，线圈60及线圈罩58在轴向方向上被弹性地支撑并可偏移。即，如上所述，在本电磁减震器10中，得益于静止元件以浮动方式被内管22支撑的结构，可以抑制震动从车轮传递至电动机52，并且得益于允许线圈60与永磁体56基于线圈60的运动的相对运动的设置，能够有效地防止或减小传递的震动对电动机52的不利影响。
得益于在允许线圈60及线圈罩58相对于内管22的轴向运动的同时由内管22弹性地支撑线圈60及线圈罩58的上述结构，为本电磁减震器10提供了起簧下动态阻尼器作用的部分。即，设置簧下动态阻尼器以具有为线圈60及线圈罩58的形式的惯性质量体(质量)，由此得益于簧下动态阻尼器可减弱或吸收所谓簧下部分震动。设置本电磁减震器10以能够对具有簧下谐振频率以及接近簧下谐振频率的频率的簧下部分震动进行吸收。
此外，作为设置用于抵抗电动机52的线圈60的运动而产生阻尼力的阻尼装置，本电磁减震器10具有图2及图3(其是沿图2中的线B-B所取的剖视图)详细示出的成对阻尼器80。成对阻尼器80彼此在结构上相同。每个阻尼器80均设置具有阻尼器壳体86、活塞88以及活塞杆90。阻尼器壳体86界定填充有工作流体的活塞腔82以及存储工作流体的缓冲腔84。活塞88可滑动地装配在活塞腔82中。活塞杆90包括连接至活塞88的下端部以及从阻尼器壳体86向上突伸的上端部。每个阻尼器80的阻尼器壳体86均固定地布置在内管体32的外周部中。活塞腔82被活塞88分隔为上腔92及下腔94。活塞88具有形成在其中以使得下腔94与下腔94之间的工作流体能够流动的连通通道96。阻尼器壳体86具有形成在其中以使得下腔94与缓冲腔84之间的工作流体能够流动的连通通道98。密封件100设置在活塞腔82的上端部中，而插栓102设置的接近缓冲腔84，以防止工作流体从腔82，84泄漏。此外，连接销108设置在线圈罩58的下部中。该连接销108垂直于轴向方向延伸，并装配在形成于线圈罩58内的孔中。连接销108从线圈罩58向内管体32的外部延伸，穿过形成通过内管体32以及保持器套管62并在轴向方向上延长的槽110。连接销108从内管体32伸出的部分被装配在设置在活塞杆90的上端部内的连接孔112中。得益于上述结构，活塞88基于线圈60的运动而向上或向下运动，且连通通道96，98每一者均起用于抑制阻尼器壳体86内工作流体基于活塞88的竖直运动而流动的孔口通道的作用，由此每个阻尼器80均产生抵抗线圈60的运动的阻尼力。通过阻尼器80提供的效果，使得上述簧下动态阻尼器的功能更有效。即，阻尼器80起提高频率范围(在频率范围上可以减小或吸收簧下部分震动)的作用，并可确保簧下动态阻尼器的有效性能。
在本电磁减震器10中，基于车体与车轮的相对运动，起车体侧构件作用的外管20与起车轮侧构件作用的内管22在轴向方向上彼此相对运动(如合适在以下称为“两构件相对运动”或“管相对运动”)。由于外管20，内管22的相对运动，螺杆40与螺母42彼此在轴向方向上相对运动，而螺母42相对于螺杆40转动。设置电动机52以能够向螺母42施加转动转矩，即，向螺杆40及螺母42施加相对转动转矩。因此，通过适当地设置所施加的转矩的方向及大小，能够产生作用在一定方向上阻止管相对运动的适当的阻力。该阻力起用于抵抗管相对运动作用的阻尼力的作用，即，起抵抗车体与车轮彼此接近及远离的竖直运动作用的阻尼力。即，设置电磁减震器10以包括阻尼力产生器，其被构造以包括上述螺纹机构以及电动机52，并被构造以产生抵抗两构件相对运动作用的阻尼力。
如上所述，本电磁减震器10具有产生基于电动机52产生的力并抵抗车体与车轮的相对运动作用的阻尼力的功能。此外，本电磁减震器10还具有通过电动机52的驱动力在轴向方向上主动移动外管20及内管22的功能，以及防止因施加至其的外力而导致外管20与内管22彼此相对运动的功能。这些功能使得能够分别进行基于根据车辆簧上部分的速度绝对值的天钩理论的阻尼力控制以及用于抑制因车辆转向及车辆制动导致的车体的侧倾及纵倾的车体姿态控制，并使得能够进行所谓车高调节控制。
环状衔接构件114设置在外管体30的下端部的内表面上，而环状橡胶阻尼器116设置在内管体32的上端部的外表面上并在其上表面处被上盖44支撑。此外，另一橡胶阻尼器118接合至外管20的顶板34的下表面。在上述管相对运动期间，当内管22相对于外管20向上运动一定距离时，上盖44的上表面与橡胶阻尼器118发生接触，并当内管22相对于外管20向下运动一定距离时，衔接构件114与橡胶阻尼器116发生接触。即，在本电磁减震器10中，上述结构构成抵抗车体与车轮彼此接近及远离运动的止动器，即，弹跳止动器及回弹止动器。此外，环状下保持器120固定地设置在内管体32的外周部分上，而设置环状上保持器122以接合至橡胶震动隔离器37，由此将盘簧16夹持在下保持器120与上保持器122之间以被下保持器120与上保持器122保持。
b)电磁震动吸收器的控制
与所谓液压震动吸收器不同，如上所述，因为设置电磁震动吸收器以方便地产生其大小取决于车体的竖直运动速度(即车辆的簧上部分的速度的绝对值)的阻尼力，故电磁震动吸收器有利地基于天钩理论构成悬架装置。图4(a)示出了基于天钩理论的基本悬架模型。在该模型中，将车轮轮胎视为弹簧ST，由此车轮被弹簧ST支撑，且车体与车轮通过悬架弹簧SS彼此支撑，由此设置阻尼装置D1以产生其大小取决于车体的竖直运动速度的阻尼力。但是，在这种模型的情况下，不能有效地减小作为车辆簧下部分的车轮的震动，由此例如会导致不能有利地保持车轮的抓地力的问题。着眼于该问题，如图4(b)所示，可以假设一种模型，其中将另一阻尼装置D2布置在车体与车轮之间。即，根据本模型可以控制电磁减震器以产生待由阻尼装置D1及D2产生以吸收簧下部分震动的阻尼力。但是，因为难以控制跟随高频震动的电磁电动机，故不能期盼电磁减震器展现出充分减小具有相对较高频率(例如簧下部分谐振频率以及接近簧下部分谐振频率的频率)的车轮震动的效果。在根据图4(b)所示的模型控制电磁减震器的情况下，任何现有可行的技术都不能完全避免具有相对较高频率的簧下部分谐振频率传递至车体。此外，在根据图4(b)所示的模型控制电磁减震器的情况下，因为簧下部分震动被车辆的簧上部分接收，故视为减小了基于天钩理论的效果。
着眼于此，如图4(c)所示，可以假设一种模型。在该模型中，质量M通过弹簧SM被簧下部分支撑，并设置阻尼装置D3以抵抗质量M的运动施加阻尼力。即，额外设置所谓簧下动态阻尼器。根据本模型，簧下动态阻尼器的效果使其能够有效地吸收具有相对较高频率的簧下部分的震动，由此抑制具有接近簧下部分谐振频率ω1的频率或高于簧下部分谐振频率ω1的频率的簧下部分震动的传递，并且如图5所示，例如得益于于一定方向上作用在车轮上使得车轮与路面接触的载荷波动的减小，能够改进车轮的抓地力。如上所述，作为配备有簧下动态阻尼器的电磁减震器的本电磁减震器10能够建立基于天钩理论实现悬架装置的几乎理想的模式。
本电磁减震器10被悬架电子控制单元130(以下简称为“悬架ECU130”或在合适时简称为“ECU 130”)控制。具体而言，电动机52通过作为驱动电路的逆变器134连接至作为电源的蓄电池132，而ECU 130向逆变器134发送控制信号以根据控制信号来控制电动机52，即，以控制待由电动机52产生的力。具体而言，簧上部分加速传感器136设置在车体的安装部14附近，由此ECU 130基于从传感器136供应的检测信号来计算车体在竖直方向上的运动速度V。ECU 130基于计算得到的速度V以及基于天钩理论设定的阻尼系数C，并根据以下公式来计算待由电磁减震器10产生的阻尼力F：
F＝C·V。
然后，ECU 130输出与阻尼力F对应的控制信号，并将控制信号供应至逆变器134。注意，由设置以检测螺母保持管50的下端部的转角的角位置传感器138来对电动机52的转角(即，转子的转角)进行检测。表示检测得到的转角的信号被传递至逆变器134，由此利用检测信号来控制电动机52。
c)改变示例
可将上述电磁减震器10改变为图6所示的电磁震动吸收器150。总而言之，设置该电磁减震器150以向外螺纹部而非内螺纹部来施加转动力，而设置电磁减震器10以向为螺母42形式的内螺纹部施加转动力。对于其他部分，电磁减震器150与电磁减震器10的结构大致相同，由此将主要对本电磁减震器150的与电磁减震器10不同的那些部分进行描述。将使用相同的参考标号来表示具有大致相同功能的元件，将省去或简化对其他部分的描述。
在本电磁减震器150中，螺杆152由构成内管22的下盖38旋转地支撑。螺母154被固定至构成外管20的顶板34的螺母保持管155固定地保持。构造电动机156使得其电动机轴由螺杆152的一部分设置。构成转子的永磁体56固定地布置在螺杆152的一部分的外周上。得益于上述结构，与上述电磁减震器10中类似，由电动机156产生的转动力施加至螺杆152，由此可以基于转动力产生抵抗管相对运动的阻尼力。在本电磁减震器150中，管相对运动的范围的弹跳侧极限由螺杆152的上端与布置在螺母保持管155的位于顶板34下侧的部分中的橡胶阻尼器158的接触所界定。
<第二实施例>
图7示出了根据本发明的第二实施例的车辆用电磁震动吸收200。本电磁减震器200采用线性电动机，而上述实施例中的电磁减震器10配备有旋转电动机52。将主要对本电磁减震器200的与电磁减震器10不同的那些部分进行描述。将使用相同的参考标号来表示具有与电磁减震器10大致相同功能的元件，将省去或简化对其他部分的描述。
与上述电磁减震器10类似，设置电磁减震器200以包括外管202以及装配在外管202中的内管204。在外管202中，设置有于其上端部通过螺母205紧固至顶板34的杆206。多个环状永磁体208被布置在杆206的下部的外周上，具体而言，布置在杆206的与杆206的总长的三分之二对应的部分的外周上，使得永磁体208固定地布置在轴向方向上，使得其磁极(N，S)彼此交替。杆206的部分与永磁体208配合以构成包括在本电磁减震器200中的电动机210的移动器。此外，多个线圈212相对于永磁体208设置，并被与在上述电磁减震器10中采用的大致相同的线圈罩214保持，使得线圈212布置在轴向方向。这些线圈212与线圈罩214配合以构成电动机210的定子。与上述电磁减震器10中类似，线圈212以及线圈罩214在轴向方向上可相对于内管204运动，并被内管204弹性地支撑。注意，在本电磁减震器200中，将大致具有管状形状的下保持器216设置在内管体32中。
根据上述结构，外管202及内管204基于车体与车轮彼此接近并远离的竖直运动而在轴向方向上彼此相对运动，且外管202及内管204的相对运动引起永磁体208及线圈212(即，移动器及电动机210的定子)在轴向方向上彼此相对运动。设置电动机210以能够产生抵抗外管202与内管204相对运动的阻力，由此设置本电磁减震器200以能够基于阻力产生抵抗上述管相对运动的阻尼力。即，本电磁减震器200具有构造包括电动机210的阻尼力产生器。
得益于上述结构，在本电磁减震器200中，也以浮动的方式支撑电动机210的定子，由此消除从车轮向电动机210的震动传递。此外，当线圈212及线圈罩214相对于内管204运动时，上述结构允许线圈212及线圈罩214相对于杆206及永磁体208运动，即，允许定子与移动器的相对运动，由此使得能够有效地防止或减小影响电动机210的震动传递的负面影响。
在本电磁减震器200中，基于移动器及定子在轴向方向上的相对位置来进行对电动机210的控制，即对电动机210的激励的控制。具体而言，基于从定子位置传感器218(设置用于检测线圈罩214相对于内管204在轴向方向上的位置)以及管相对位置传感器220(设置用于检测外管202及内管204在轴向方向上的相对位置)供应的检测信号来由ECU 130计算相对位置。然后，从ECU 130向逆变器134发送已经通过计算获得的表示相对位置的信号。设置逆变器134以基于发送的信号来控制对电动机210的激励。定子位置传感器218起一侧构件及静止元件相对位置传感器的作用，并由构造以包括标尺222(其设置在保持器套管62的内周表面上)以及检测元件224(其设置在线圈罩214的外周部分上并设置用于检测标尺222的刻度)的直线编码器来设置。管相对位置传感器220起两构件相对位置传感器的作用，并由构造以包括标尺226(其设置在外管202的外周表面上)以及检测元件228(其设置在下保持器216中并设置用于检测标尺226的刻度)的直线编码器来设置。

Claims (11)

1.一种车辆用电磁震动吸收器，包括：
车轮侧构件，其待连接至保持所述车辆的车轮的车轮保持器；
车体侧构件，其待连接至设置在所述车辆的车体中的安装部，并基于所述车轮保持器与所述安装部彼此接近及远离的运动可相对于所述车轮侧构件运动；以及
阻尼力产生器，其包括具有彼此可相对运动的静止元件及可运动元件的电磁电动机，所述阻尼力产生器能够基于由所述电磁电动机产生的力来产生起抵抗所述车轮侧构件与所述车体侧构件的相对运动作用的阻尼力，
其中，布置所述电磁电动机以具有使得所述电磁电动机的轴线在两构件相对运动方向上延伸的姿态，所述两构件相对运动方向为所述车轮侧构件与所述车体侧构件的所述相对运动的方向，
其中，所述静止元件通过弹性体被所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中一者支撑，使得所述静止元件可相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者在所述两构件相对运动方向上运动，
并且其中，所述电磁电动机具有允许基于所述静止元件相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者的运动，所述静止元件与所述可运动元件的相对运动的结构。
2.根据权利要求1所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机的所述静止元件被作为所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者的所述车轮侧构件支撑。
3.根据权利要求1或2所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机的所述静止元件包括电磁线圈，而所述电磁电动机的所述可运动元件包括永磁体。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机是旋转电动机，使得所述可运动元件是可相对于所述静止元件转动的可转动元件。
5.根据权利要求4所述的电磁震动吸收器，
其中，所述阻尼力产生器包括螺纹机构，其具有通过螺纹配合彼此保持在一起的外螺纹部及内螺纹部，并被布置以具有使得所述螺纹机构的轴线在所述两构件相对运动方向上延伸的姿态，使得所述外螺纹部及所述内螺纹部其中一者被设置在所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中一者中，并可相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者转动，使得所述外螺纹部及所述内螺纹部其中另一者被设置在所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中另一者中，并不能相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述另一者转动，并使得所述外螺纹部及所述内螺纹部其中所述一者可基于所述车轮侧构件与所述车体侧构件的所述相对运动而转动，
并且其中，所述电磁电动机的所述静止元件被所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者保持，使得所述静止元件不能相对于所述车轮侧构件以及所述车体侧构件其中所述一者转动，而所述可转动元件可关联于所述外螺纹部及所述内螺纹部其中所述一者的转动而转动，由此所述阻尼力产生器能够基于由所述电磁电动机产生的所述力来产生起抵抗所述车轮侧构件与所述车体侧构件的所述相对运动的作用的所述阻尼力。
6.根据权利要求5所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机的所述可转动元件被设置在所述外螺纹部及所述内螺纹部其中所述一者中。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机是线性电动机，使得所述可运动元件可相对于所述静止元件线性运动。
8.根据权利要求7所述的电磁震动吸收器，其中，所述电磁电动机的所述可运动元件被设置在所述车轮侧构件及所述车体侧构件其中所述另一者中，由此所述阻尼力产生器能够基于由所述电磁电动机产生的所述力来产生起抵抗所述车轮侧构件与所述车体侧构件的所述相对运动的作用的所述阻尼力。
9.根据权利要求8所述的电磁震动吸收器，包括：
两构件相对位置传感器，其被构造以对所述车轮侧构件与所述车体侧构件在所述两构件相对运动方向上的相对位置进行检测；以及
一侧构件与静止元件相对位置传感器，其被构造以对所述静止元件与所述车轮侧构件及所述车体侧构件其中所述一者的相对位置进行检测，
其中，基于由所述两构件相对位置传感器以及所述一侧构件与静止元件相对位置传感器检测到的值来控制所述电磁电动机。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的电磁震动吸收器，其中，基于所述静止元件与所述可运动元件在所述两构件相对运动方向上的相对位置来控制所述电磁电动机。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的电磁震动吸收器，包括阻尼装置，其被构造以产生起抵抗所述静止元件相对于所述车轮侧构件及所述车体侧构件其中所述一者的所述运动的作用的阻尼力。
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