CN102883899B - 悬架装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种悬架装置(1),其具备:具有电机(40)和滚珠丝杠机构(35)的电气式减震器(30)、电路(101)、反相放大电路(120)、以及惯性补偿电容器(Cp)。电路(101)对被设置在电机(40)上的两个通电端子之间进行电连接。反相放大电路(120)与电路(101)电连接。在反相放大电路(120)的输出端子(O)上连接有惯性补偿电容器(Cp)。在电机(40)以及电路(101)中,随着簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而流有发电电流,并且还流有表示滚珠丝杠轴(36)以及电机(40)的转子等的旋转体的惯性力的惯性等效电流(Im)。在惯性补偿电容器(Cp)中流有与惯性等效电流(Im)反相的电流(Ip)。通过该反相的电流(Ip),从而抵消了惯性等效电流(Im)。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆的悬架装置。本发明尤其涉及一种具有减震器的悬架装置,所述减震器通过由电机所产生的电机转矩从而产生衰减力。
背景技术
车辆的悬架装置一般情况下具备被安装在车辆的簧上部件和簧下部件之间的减震器以及弹簧部件。弹簧部件产生弹力,减震器产生衰减力。通过衰减力,使得由于簧上部件(车身侧的部件)和簧下部件(车轮侧的部件)的接近动作以及远离动作而产生的、簧上部件和簧下部件之间的振动被衰减。
已知一种使用了电机的减震器。该减震器的电机具备:定子,其与簧上部件和簧下部件中的某一个相连接;转子,其相对于定子而进行旋转。该减震器可以具有动作转换机构,所述动作转换机构将簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作转换为旋转动作,并将所转换成的旋转动作传递至转子。
根据该减震器,在簧上部件和簧下部件接近以及远离时,例如能够经由上述动作转换机构而使电机的转子相对于定子而进行旋转。通过转子的旋转从而产生感应电动势(反电动势)。通过感应电动势的产生从而在电机中流有感应电流(发电电流)。通过在电机中流有发电电流,从而产生作用在与转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。所涉及的电机转矩作为衰减力而被利用。
日本特开2009-257486号公报公开了一种振动系统,具备:主振动系统,其在相互接近以及远离的方向上进行振动;附加振动系统,其被附加于主振动系统上。附加振动系统由电机以及滚珠丝杠机构(动作转换机构)构成。此外,用于使发电电流流通于电机中的RLC串联电路与电机连接。通过RLC串联电路,从而表现了该振动系统中的惯性力、粘滞力以及弹力。
发明内容
图19为,表示从车辆的行驶路面输入至车辆上的振动的、朝向簧上部件的传递特性(簧上振动传递特性)的增益曲线图。此外,图20为,图19的P部放大图。在这些图中,曲线A为,在使用了具有电机的减震器(以下,将这种减震器称为电气式减震器)时的簧上振动传递特性的增益曲线图。曲线B为,在使用一直以来所使用的利用了流体粘性的减震器(以下,将这种减震器称为常规减震器)时的簧上振动传递特性的增益曲线图。
根据这些图,簧上共振频率附近(1Hz附近)的簧上振动传递特性为,在使用了电气式减震器的情况(曲线A)下和使用了常规减震器的情况(曲线B)下大致相同的特性。另一方面,簧下共振频率附近(10Hz附近)的簧上振动传递特性为,在使用了电气式减震器的情况(曲线A)下和使用了常规减震器的情况(曲线B)下各自不同的特性。在簧下共振频率附近,使用了电气式减震器的情况下的向簧上部件的振动传递率(增益)大于使用了常规减震器的情况下的向簧上部件的振动传递率(增益)。当向簧上部件的振动传递率较大时,来自路面的输入振动将会较多地被传递至簧上部件。这表明,在使用了电气式减震器时,簧下共振频带的衰减力特性恶化从而车辆的乘坐舒适度变差。
由簧上部件、簧下部件、被设置在两部件之间的常规减震器以及弹簧部件构成的振动系统的运动方程式以下述(1)式以及(2)式的方式而表述。
在(1)式以及(2)式中,Mu为簧上部件的质量,Ks为弹簧部件的弹簧常数,Co为衰减系数,Kt为轮胎的弹性常数,Zu为簧上部件的上下位移量,Zu′为簧上部件的上下速度,Zu″为簧上部件的上下加速度,Zw为簧下部件的上下位移量,Zw′为簧下部件的上下速度,Zw″为簧下部件的上下加速度,Zr为路面的上下位移量。
另一方面,由簧上部件、簧下部件、被设置在两部件之间的电气式减震器以及弹簧部件构成的振动系统的运动方程式以下述(3)式以及(4)式的方式而表示。
在(3)式以及(4)式中,J为旋转体(例如电机的转子)的惯性距,其中,所述旋转体被包含在电气式减震器中,并随着簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而进行旋转。[2π/N]为电气式减震器的伸缩量和上述旋转体的旋转量(旋转角度)之间的比例(减速比),例如当电气式减震器具有滚珠丝杠机构以作为动作转换机构时,N相当于滚珠丝杠轴的导程。(3)式以及(4)式的右边第一项表示旋转体的惯性力。
对(1)式和(3)式、(2)式和(4)进行比较可知,在两个振动系统的运动方程式中不同的部分为,旋转体的惯性项的有无。即,当使用电气式减震器时,旋转体的惯性力将对衰减力带来影响,其结果为,如图19以及图20所示,簧下共振频率附近的振动传递特性将恶化。由于旋转体的质量接近于簧下部件的质量,因此对簧下共振频率附近的振动的影响较大,因此认为,尤其会使簧下共振频率附近的振动传递特性恶化。
本发明是为了处理上述问题而完成的发明,其目的在于,在使用了电气式减震器的悬架装置中,提供一种改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递特性的悬架装置。
本发明的悬架装置具备:减震器,其具备电机,所述电机具有与车辆的簧上部件和簧下部件中的某一个相连结的定子、以及相对于所述定子而进行旋转的转子,所述减震器通过所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作以及远离动作而使所述转子旋转,并通过由此产生的感应电动势而使所述电机中流有感应电流,进而产生衰减力;电路,其对被设置在所述电机上的两个通电端子间进行了电连接;电气特性调节单元,其对所述电路的电气特性进行调节,以使在所述电机中流动的电流、即表示如下旋转体的惯性力的惯性等效电流降低,其中,所述旋转体为,至少包括所述转子在内、且随着所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作和远离动作而进行旋转的旋转体。
根据本发明的悬架装置,当簧上部件和簧下部件接近、远离时,通过上述的接近动作以及远离动作从而使转子相对于定子而进行旋转。当转子相对于定子而进行了旋转时,会通过电磁感应而产生感应电动势(反电动势)。通过该感应电动势从而使电机内(电机的线圈内)流有感应电流(发电电流)。该发电电流流通于对被设置在电机中的两个通电端子之间进行电连接的电路中。通过在电机以及电路中流有发电电流,从而产生作用在与转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。该电机转矩作为对由簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作所产生的、簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而发挥作用。通过衰减力从而使振动被衰减。
此外,本发明的减震器具有如电机的转子这种随着簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而进行旋转的旋转体。在电机以及电路中,除流有有助于衰减力的产生的感应电流(发电电流)之外,还流有电气性地表示上述旋转体的惯性力的电流(惯性等效电流)。惯性等效电流的相位和感应电流(发电电流)的相位不同。因此,由惯性等效电流所表示的惯性力将对衰减力造成负面影响,其结果为,会导致对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性的恶化。
关于这一点,本发明的电气特性调节单元对电路的电气特性进行调节,以降低惯性等效电流。因此,惯性等效电流被降低或被抵消。通过降低或抵消惯性等效电流,从而使惯性力对衰减力造成的影响被降低或去除。由此,使簧下共振频率附近的簧上振动传递特性得到了改善。
所述惯性等效电流由流通于惯性等效电容器中的电流来表示,所述惯性等效电容器与所述电路虚拟并联连接,且具有相当于所述旋转体的惯性(惯性矩)的静电电容。因此,通过利用电气特性调节单元来降低流通于惯性等效电容器中的电流,从而使簧下共振频率附近的簧上振动传递特性得到改善。
可以采用如下方式,即,所述电气特性调节单元具备:反相放大电路,其具备:运算放大器、输入电阻、以及反馈电阻,其中,所述运算放大器具有与被设置在所述电机上的通电端子中的一个通电端子连接的非反相输入端子、与另一个通电端子连接的反相输入端子、和输出端子;惯性补偿电容器,其与所述输出端子连接。
反相放大电路为,相对于输入信号而使输出信号的相位发生180°变化的放大电路。当将该反相放大电路的非反相输入端子与电机的一个通电端子电连接,且将反相输入端子与电机的另一个通电端子电连接时,在反相放大电路的输入端子之间施加有在电机中所产生的感应电动势(反电动势)。因此,在输出端子侧施加有与感应电动势反相的电压。
此外,在反相放大电路的输出端子上连接有惯性补偿电容器。因此,通过施加在输出端子侧的电压(与感应电动势反相的电压),从而在惯性补偿电容器中流有与惯性等效电流反相的电流。即,在惯性补偿电容器中流通的电流为,在与电路虚拟并联连接的惯性等效电容器中流通的电流的反相电流。通过在惯性补偿电容器中流有与惯性等效电流反相的电流,从而降低惯性等效电流。通过降低惯性等效电流,从而降低惯性力对衰减力造成的影响。由此,使簧下共振频率附近的簧上振动传递特性得到了改善。
可以采用如下方式,即,所述反相放大电路的放大率以及惯性补偿电容器的静电电容被确定为,能够通过流通于所述惯性等效电容器中的电流而降低惯性等效电流。优选为,所述反相放大电路的放大率以及惯性补偿电容器的静电电容被确定为,使流通于所述惯性补偿电容器中的电流的大小与所述惯性等效电流的大小大致相等。
更优选为,所述反相放大电路的放大率被设定为1,所述惯性补偿电容器具有相当于所述旋转体的惯性的静电电容。具体而言,可以采用如下方式,即,将惯性补偿电容器的静电电容设定为,旋转体的惯性矩J除以电机的转矩常数Km的平方所得到的值(J/Km 2)。通过以这种方式来确定放大率以及静电电容,从而使惯性补偿电容器中流有与惯性等效电流大小相等且反相的电流。通过在惯性补偿电容器中流有与惯性等效电流大小相等且反相的电流,从而使惯性等效电流被抵消。通过抵消惯性等效电流,从而使惯性力对衰减力造成的影响被去除。由此,使簧下共振频率附近的簧上振动传递特性得到改善。此外,由于通过反相放大电路而自动地产生与惯性等效电流反相的电流,因此不需要为了去除惯性的影响而进行由微处理器等实施的运算处理。因此,通过将本发明应用于不需要进行由微处理器实施的控制的电气式减震器中,从而能够提供廉价且具备性能优异的电气式减震器的悬架装置。
可以以如下方式构成,即,流通于所述惯性补偿电容器中的电流被供给至所述电路中。此外,还可以以如下方式构成,即,所述惯性补偿电容器被实际连接在所述输出端子、与所述非反相输入端子或所述电机的一个通电端子之间。可以采用如下方式,即,如后文叙述的实施方式所示,连接至所述惯性补偿电容器的连接电路、与对所述反相放大电路的非反相输入端子和所述电路进行连接的连接电路为相同电位。
此外,本发明的另一种悬架装置的特征在于,所述电气特性调节单元对所述电路的电气特性进行调节,以使并联谐振电路的反共振频率、与作为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率而被预先设定的频率一致,其中,所述并联谐振电路由所述电路、和与该电路虚拟并联连接且具有相当于所述旋转体的惯性力的静电电容的惯性等效电容器构成。
如上所述,旋转体的惯性力由流通于惯性等效电容器中的惯性等效电流来表示,所述惯性等效电容器与电路虚拟并联连接且具有相当于旋转体的惯性的静电电容。因此,通过电路和与该电路虚拟并联连接的惯性等效电容器,从而能够构成并联谐振电路。在本发明中,电路的电气特性被调节为,使该并联谐振电路的反共振频率、与作为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率而被预先设定的频率一致。当反共振频率为簧下共振频率时,对簧下共振频带的振动造成的、电路的阻抗将增大。当电路的阻抗增大时,流通于电机以及电路中的、有助于惯性等效电流以及衰减力的产生的感应电流(发电电流)将被降低。因此,对簧下共振频带的振动造成的衰减力将被降低。通过减小对簧下共振频带的振动造成的衰减力,从而使来自路面的输入振动仅通过簧下部件的晃动而被吸收。因此,向簧上部件的振动的传递被抑制。由此,簧下共振频率附近的簧上振动传递特性得到了改善。
此外,可以采用如下方式,即,在所述电路中,连接有电阻值可变的外部电阻器,所述电气特性调节单元具备:目标衰减力运算单元,其对由所述减震器所产生的衰减力的目标值、即目标衰减力进行运算;所需电阻值运算单元,其根据所述目标衰减力,对为了使所述减震器产生所述目标衰减力从而所述电路所应当具有的外部电阻值、即所需电阻值进行运算;电阻值补正单元,其对所述外部电阻器的电阻值进行补正,以使得通过所述外部电阻器的电阻值能够表示所述所需电阻值和所需电感的合成阻抗,其中,所述所需电感作为为了使所述反共振频率与作为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率而被预先设定的频率一致从而所述电路所应当具有的外部电感,而被预先求出。
由减震器所产生的衰减力的大小依存于与电路连接的电阻的大小。在本发明中,例如通过天棚(skyhook)原理等从而求出衰减力的目标值、即目标衰减力,并根据目标衰减力来求出为了使减震器产生目标衰减力从而电路所应当具有的外部电阻值(所需电阻值)。此外,预先求出为了使并联谐振电路的反共振频率、与作为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率而被预先设定的频率一致从而电路所应当具有的外部电感(所需电感),其中,所述并联谐振电路由电路和惯性等效电容器构成。
而且,外部电阻器的电阻值被补正(可变控制)为,通过与电路连接的外部电阻器的电阻值来表示所需电阻值和所需电感的合成阻抗。因此,不需要将用于获得所需电感的线圈(电感)连接到电路中。
当以这种方式补正了外部电阻器的电阻值时,例如通过由减震器针对簧上共振频率附近的振动而产生目标衰减力,从而使振动被迅速地衰减。此外,针对簧下共振频率附近的振动,通过利用反共振来增大电路的阻抗,从而使衰减力被降低。通过降低衰减力,从而来自路面的输入振动仅通过簧下部件的晃动而被吸收。因此,向簧上部件的振动的传递被抑制。由此,簧下共振频率附近的簧上振动传递特性得到了改善。
在本说明书中,“电阻值可变的外部电阻器”只需为以在其中流通的电流能够发生变化的方式而构成的电阻器,则可以为任意的电阻器。在该外部电阻器中,不仅包括使电阻值自身发生变化的可变电阻器,还包括如下的电阻器,即,由固定电阻器和开关元件构成,并通过开关元件的开闭控制(例如占空比控制),从而使流通于固定电阻器中的电流发生变化。
此外,本发明的另一种悬架装置的特征在于,所述电气特性调节单元具备:惯性等效电流运算单元,其根据所述感应电动势和相当于所述旋转体的惯性的静电电容,而对所述惯性等效电流进行运算;惯性补偿电流供给单元,其向所述电路供给惯性补偿电流,所述惯性补偿电流为,与所述运算出的所述惯性等效电流反相的电流。
通过惯性补偿电流供给单元,向电路中供给与惯性等效电流反相的电流、即惯性补偿电流。通过使电路中流有惯性补偿电流,从而使惯性等效电流被降低或被抵消。通过降低或抵消惯性等效电流,从而使惯性力对衰减力造成的影响被去除。因此,使对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性得到改善。
此外,本发明的另一种悬架装置具备:第一元件,其具有第一阻抗;第二元件,其具有第二阻抗;连接状态切换装置,其对所述第一元件与所述电路的连接、和所述第二元件与所述电路的连接选择性地进行切换。所述第一阻抗为,以如下方式而被预先设定的阻抗,即,通过在所述第一元件与所述电路连接时所产生的衰减力,从而使所述簧上部件的振动被抑制。所述第二阻抗为,以如下方式而被预先设定的阻抗,即,当所述第二元件与所述电路连接时,使所述电路的阻抗与由相当于所述旋转体的惯性的、静电电容所表示的阻抗相比而减小。而且,所述电气特性调节单元将所述连接状态切换装置的工作控制为,当所述惯性等效电流小于正常电流时,使所述第一元件与所述电路连接,当所述惯性等效电流大于所述正常电流时,使所述第二元件与所述电路连接,其中,所述正常电流为,当所述第一元件与所述电路连接时,流通于所述电路中的所述感应电流。
当惯性等效电流小于正常电流时,由于旋转体的惯性力对衰减力造成的影响较小,因此缺乏去除惯性力的影响的必要性,其中,所述正常电流为,当所述第一元件与所述电路连接时,流通于电路中的感应电流(发电电流)。在这种情况下,将具有第一阻抗的第一元件与电路连接。由此,使簧上部件的振动被有效地抑制。另一方面,当惯性等效电流大于正常电流时,旋转体的惯性力对衰减力造成的影响较大。此外,当惯性等效电流大于正常电流时,簧下共振频率附近的振动被输入至减震器的可能性较高。由上述内容可知,当惯性等效电流大于正常电流时,对于簧下共振频带的振动的、簧上振动传递特性将恶化。在这种情况下,根据本发明,将具有第二阻抗的第二元件与电路连接。第二元件的阻抗被预先设定为,当第二元件与电路连接时,使电路的阻抗与由相当于旋转体的惯性的、静电电容所表示的阻抗、即惯性等效电阻器的阻抗相比而减小。因此,通过使感应电流较多地流向第二元件侧,从而使惯性等效电流的大小相对降低。通过使惯性等效电流的大小相对降低,从而使惯性力对衰减力造成的影响被降低。由此,使对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性得到了改善。
另外,上述电路的阻抗不仅是指从外部与电路连接的元件的阻抗,还表示包括电机电感以及电机内部电阻等的电机内部的阻抗在内的整体的阻抗。
可以采用如下方式,即,所述第二阻抗为如下的阻抗,即,为了在所述第二元件与所述电路连接时,使并联谐振电路的反共振频率与作为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率而被预先设定的频率一致而所需的阻抗,其中,所述并联谐振电路由所述电路和与该电路虚拟并联连接且具有相当于所述旋转体的惯性的静电电容的惯性等效电容器构成。由此,当第二元件与电路连接时,并联谐振电路的反共振频率、与簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率一致,其中,所述并联谐振电路由电路和惯性等效电容器构成。当反共振频率为簧下共振频率时,对簧下共振频带的振动造成的电路的阻抗将增大。当电路的阻抗增大时,流通于电机以及电路中的、惯性等效电流以及有助于衰减力的产生的感应电流(发电电流)将被降低。因此,对簧下共振频带的振动造成的衰减力将被降低。通过以这种方式减小对簧下共振频带的振动造成的衰减力,从而使来自路面的输入振动仅通过簧下部件的晃动而被吸收。因此,使向簧上部件的振动的传递被抑制。由此,使簧下共振频率附近的簧上振动传递特性得到了改善。
此外,本发明的另一种悬架装置具备:外部电阻器,其与所述电路连接;开关,其能够以对所述电路进行开闭的方式而进行工作;占空比控制单元,其对所述开关进行占空比控制。而且,当所述惯性等效电流小于所述感应电流时,所述电气特性调节单元将所述开关的占空比设定为100%,当所述惯性等效电流大于所述感应电流时,所述电气特性调节单元以使由所述减震器所产生的衰减力成为预定的衰减力以下的方式,将所述开关的占空比设定为预先设定的占空比。
通过在惯性等效电流小于有助于衰减力的产生的感应电流(发电电流)时,将开关的占空比设定为100%,从而能够产生所需的衰减力。另一方面,当惯性等效电流大于感应电流时,以使由减震器所产生的衰减力成为预定的衰减力以下的方式,将开关的占空比设定为预先设定的较低的值(例如50%)。当惯性等效电流大于感应电流时,簧下共振频率附近的振动被输入至减震器的可能性较高。即,在本发明中,当簧下共振频率附近的振动被输入时,降低开关的占空比。由此,使流通于电机以及电路中的电流被降低。其结果为,衰减力被降低。通过降低衰减力,使得针对簧下共振频率附近的振动,仅簧下部件进行晃动,而向簧上部件的振动的传递被抑制。由此,使簧下共振频率附近的簧上振动传递特性得到改善。
附图说明
图1为本发明的各个实施方式所共用的车辆的悬架装置1的整体概要图。
图2为表示悬架主体的一个示例的概要图。
图3为表示电机的内部结构的一个示例的概要图。
图4为第一实施方式所涉及的电路的电路图。
图5为表示在第一实施方式中悬架ECU所执行的衰减力控制程序的一个示例的流程图。
图6为表示第一实施方式的改变例的电路的电路图。
图7为第二实施方式所涉及的电路的电路图。
图8为表示在第二实施方式中悬架ECU所执行的衰减力控制程序的一个示例的流程图。
图9为第三实施方式所涉及的电路的电路图。
图10为表示惯性补偿电流供给装置的一个示例的图。
图11为表示在第三实施方式中悬架ECU所执行的衰减力控制程序的一个示例的流程图。
图12为对具有通过第三实施方式所示的方法而被控制的电气式减震器的悬架装置的簧上振动传递特性、和具有常规减震器的悬架装置的簧上振动传递特性进行比较的图。
图13为表示第四实施方式所涉及的电路的电路图。
图14为表示在第四实施方式中悬架ECU所执行的开关控制程序的一个示例的流程图。
图15为对惯性等效电容器Cm的阻抗的频率特性、和连接有第四实施方式所涉及的第一元件的电路中的阻抗的频率特性进行比较的图。
图16为表示第五实施方式所涉及的电路的电路图。
图17为表示第六实施方式所涉及的电路的电路图。
图18为表示在第六实施方式中悬架ECU所执行的衰减力控制程序的一个示例的流程图。
图19为表示从车辆的行驶路面被输入的振动的、向簧上部件的传递特性的增益曲线图。
图20为图18的P部放大图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。
图1为,本发明的各个实施方式所共用的车辆的悬架装置1的整体概要图。悬架装置1具备四组悬架主体10FL、10FR、10RL、10RR和悬架ECU(ElectricControlUnit:电子控制单元)50。四组悬架主体10FL、10FR、10RL、10RR分别被设置在各个车轮WFL、WFR、WRL、WRR与车身B之间。以下,关于四组悬架主体10FL、10FR、10RL、10RR以及车轮WFL、WFR、WRL、WRR,除特别对前后左右进行区分的情况以外,仅总称为悬架主体10以及车轮W。
图2为,表示悬架主体10的一个示例的概要图。悬架主体10具备以并排的方式配置的螺旋弹簧20以及电气式减震器30。螺旋弹簧20被设置在与车轮W连结的下横臂LA和车身B之间。将螺旋弹簧20的上部侧、即车身B侧的部件称为“簧上部件”,将螺旋弹簧20的下部侧、即车轮W侧的部件称为“簧下部件”。
电气式减震器30具备:外缸31及内缸32、滚珠丝杠机构35(动作转换机构)、以及电机40。
如图2所示,外缸31被形成为有底圆筒状,且通过下方的底面部分而与下横臂LA(簧下部件侧)连接。内缸32以同轴的方式被配置在外缸31的内周侧。内缸32以能够在外缸31的轴向上进行移动的方式通过被安装在外缸31的内周侧的轴承33、34而被支承。
滚珠丝杠机构35被设置在内缸32的内侧。滚珠丝杠机构35具备滚珠丝杠轴36以及滚珠丝杠螺母39。滚珠丝杠轴36以同轴的方式被配置在内缸32内。滚珠丝杠螺母39具有阴螺纹部分38,并与被形成在滚珠丝杠轴36上的阳螺纹部分37螺纹结合。滚珠丝杠螺母39的下端被固定在从外缸31的底面起直立设置的螺母支承筒31a上。从这种连结结构可知,滚珠丝杠结构35以及外缸31与簧下部件侧(下横臂LA侧)连结。此外,滚珠丝杠螺母39通过未图示的旋转止动器而使其旋转运动被限制。因此,滚珠丝杠螺母39通过簧上部件和簧下部件之间的接近动作以及远离动作,从而沿着滚珠丝杠轴36的轴向而进行直线运动。该直线运动被转换为滚珠丝杠轴36的旋转运动。反之,当滚珠丝杠轴36进行了旋转运动时,该旋转运动被转换为滚珠丝杠螺母39的直线运动。
内缸32的上端被固定在安装板41上。安装板41被固定在电机壳404的下部上,所述电机壳404对电机40的转子及定子进行收纳。此外,在安装板41的中央形成有贯穿孔43,在贯穿孔43中插穿有滚珠丝杠轴36。滚珠丝杠轴36在电机壳404内与电机40的转子连结,并且通过被配置在内缸32内的轴承44而以可旋转的方式被支承。
图3为,表示电机40的内部结构的一个示例的概要图。电机40具有中空圆筒状的电机轴401。在电机轴401的外周面上,沿其圆周方向而固定有多个极体(在铁芯上卷绕有线圈而形成的部件)402。电机轴401以及极体402构成电机40的转子。具有N极、S极的磁极的一组永磁铁403以与多个极体402对置的方式,被固定在电机壳404的内表面上。永磁铁403和电机壳404构成电机40的定子。此外,电机40为带有电刷的DC(直流)电机,所述带有电刷的DC电机具有:多个整流子405,其被固定在电机轴401上;电刷406,其以与该多个整流子405滑动接触的方式被固定在电机壳404上。
在电机轴401的内周侧上插穿有滚珠丝杠轴36的上部。而且,滚珠丝杠轴36的上端部分与电机轴401的上端部分接合,以使得电机轴401和滚珠丝杠轴36一体地旋转。此外,在电机壳404内安装有转角传感器63。该转角传感器63对电机轴401的旋转角度(即转子的旋转角度)进行检测。
如图2所示,安装托架46与电机壳404连结。在安装托架406的上表面上,安装有由与车身B连结的弹性材料构成的上部支架26。从这种连结结构可知,电机40的定子(电机壳404以及永磁铁403)以及内缸32通过上部支架26而与簧上部件侧连结。螺旋弹簧20被安装在,设置于外缸31的外周面上的环状的保持器45与安装托架46之间。
在上述结构的悬架主体10中,当车轮W(簧下部件)和车身B(簧上部件)接近或远离时,外缸31相对于内缸32而在轴向上进行移动。通过外缸31的轴向上的相对移动,从而螺旋弹簧20以及电气式减震器30将进行伸缩。通过螺旋弹簧20的伸缩,从而吸收了簧上部件从路面接受的冲击。此外,随着电气式减震器30的伸缩,滚珠丝杠螺母39沿着滚珠丝杠轴36的轴向而进行移动。通过滚珠丝杠螺母39的轴向上的相对移动从而使滚珠丝杠轴36进行旋转。通过将滚珠丝杠轴36的旋转动作传递至电机轴401,从而使电机40的转子(电机轴401以及极体402)相对于定子(永磁铁403以及电机壳404)而进行旋转。
当使电机40(转子)旋转时,通过构成转子的极体402横穿过由构成定子的永磁铁403所产生的磁通,从而产生感应电动势(反电动势)。通过感应电动势的产生,从而在电机40的极体(线圈)402中流有感应电流(发电电流)。通过该发电电流,从而使电机40产生作用在与转子的旋转方向相反的方向、即、使转子的旋转停止的方向上的电机转矩。所涉及的电机转矩作为对由簧上部件与簧下部件的接近动作以及远离动作所产生的簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而作用于簧上部件以及簧下部件上。通过该衰减力从而使振动被衰减。
此外,如图1所示,悬架ECU50被搭载于车身B侧。通过该悬架ECU50,从而实施对各个电气式减震器30所产生的衰减力的控制、和为了改善簧上振动传递特性而所需要的控制。另外,当不需要这些控制时,也可以不设置悬架ECU50。
在悬架ECU50上连接有:各个簧上加速度传感器61、各个冲程传感器62以及各个转角传感器63。簧上加速度传感器61被配置在簧上部件中的、安装有各个悬架主体10FL、10FR、10RL、10RR的部分的附近位置(各个车轮位置)上。而且,对各个车轮位置上的簧上部件的上下加速度(簧上加速度)GB进行检测。冲程传感器62被配置在各个电气式减震器30的附近,并对各个电气式减震器30的距基准位置的伸缩量(冲程位移量)XS进行检测。
此外,本实施方式的悬架装置1具有与各个电气式减震器30的各个电机40电连接的电路100。
a.第一实施方式
图4为,本发明的第一实施方式所涉及的电路101的电路图。该电路101对电机40的两个通电端子之间(第一通电端子t1和第二通电端子t2之间)进行外部电连接。此外,在通过簧上部件和簧下部件之间的振动而使电机40的转子通过滚珠丝杠机构35而进行旋转时,由于在电机40内所产生的感应电动势(反电动势),从而在电路101中流动有感应电流(发电电流)。在图中,Rm表示电机40的内部电阻,Lm表示电机电感。为了便于说明,将内部电阻Rm和电机电感Lm表示在电机40的外部。
电路101具备:第一连接电路H1,其与电机40的第一通电端子t1电连接;第二连接电路H2,其与电机40的第二通电端子t2电连接。此外,第一连接电路H1上的a点和第二连接电路H2上的b点通过第三连接电路H3而被连接,且第一连接电路H1上的c点和第二连接电路H2上的d点通过第四连接电路H4而被连接。而且,第三连接电路H3上的e点和第四连接电路H4上的f点通过第五连接电路H5而被连接。
在第三连接电路H3上设置有第一二极管D1和第二二极管D2。第一二极管D1被设置在b点与e点之间,第二二极管D2被设置在a点与e点之间。第一二极管D1容许从e点朝向b点的电流的流动,而阻止从b点朝向e点的电流的流动。第二二极管D2容许从e点朝向a点的电流的流动,而阻止从a点朝向e点的电流的流动。
在第四连接电路H4上,从c点侧起朝向d点侧依次设置有第一开关元件SW1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第二开关元件SW2。第一电阻器R1为具有电阻值R1的固定电阻器,第二电阻器R2为具有电阻值R2的固定电阻器。第一开关元件SW1以及第二开关元件SW2为对电路101进行开闭的开关。虽然该第一开关元件SW1以及第二开关元件SW2在本实施方式中使用了MOS-FET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor:MOS场效应晶体管),但也可以使用其他的开关元件。
第一开关元件SW1以及第二开关元件SW2的选通电极与悬架ECU50连接。而且被构成为,按照根据来自悬架ECU50的PWM(PulseWidthModulation:脉冲宽度调制)控制信号而被设定的占空比,而进行导通断开工作。另外,本说明书中的占空比是指导通占空比、即、脉冲信号的导通时间与将脉冲信号的导通时间和断开时间相加而得的时间的比。通过对第一开关元件SW1的占空控制,从而控制了在第四连接电路H4中的c点到f点之间流动的电流的大小。此外,通过对第二开关元件SW2的占空控制,从而控制了在第四连接电路H4中的d点到f点之间流动的电流的大小。
在第四连接电路H4上的、第一开关元件SW1和第一电阻器R1之间的g点上连接有第六连接电路H6。此外,在第四连接电路H4上的、第二开关元件SW2和第二电阻器R2之间的h点上连接有第七连接电路H7。第六连接电路H6和第七连接电路H7在i点汇合。在第六连接电路H6上设置有第三二极管D3,所述第三二极管D3容许从g点朝向i点的电流的流动,而阻止从i点朝向g点的电流的流动。在第七连接电路H7上设置有第四二极管D4,所述第四二极管D4容许从h点朝向i点的电流的流动,而阻止从i点朝向h点的电流的流动。
此外,在i点上连接有第八连接电路H8。在该第八连接电路H8上连接有车载蓄电池等的蓄电装置110的正极j。此外,在f点上连接有第九连接电路H9。第九连接电路H9为接地线。在第九连接电路上连接有蓄电装置110的负极k。另外,在蓄电装置110上连接有被设置在车辆内的各种电气负载。
对发电电流在电路101中如何流动进行说明。当通过簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而使电气式减震器30伸缩,并且使电机40的转子相对于定子而进行旋转时,将产生感应电动势(反电动势)。在这种情况下,感应电动势的朝向根据电气式减震器30伸长或缩短而有所不同。例如,当簧上部件和簧下部件接近而使电气式减震器30被压缩,并且电机40的转子向一个方向进行旋转时,电机40的第一通电端子t1成为高电位而第二通电端子t2成为低电位。反之,当簧上部件和簧下部件远离而使电气式减震器30被伸长,并且电机40的转子向另一个方向进行旋转时,电机40的第二通电端子t2成为高电位而第一通电端子t1成为低电位。
因此,当电气式减震器30被压缩时,发电电流从电机40的第一通电端子t1起,依次经由电路101中的c点、f点、e点、b点,而向电机40的第二通电端子t2流动。即,在连接c点、f点、e点、b点的第一通电路径cfeb上流有发电电流。此外,当电气式减震器30被伸长时,发电电流从电机40的第二通电端子t2起,依次经由电路101中的d点、f点、e点、a点,而向电机40的第一通电端子t1流动。即,在连接d点、f点、e点、a点的第二通电路径dfea上流有发电电流。如此,通过电气式减震器30的压缩动作和伸长动作,从而分别通过不同的路径而使发电电流在电路101内流动。通过使发电电流在电机40以及电路101内流动,从而产生作用在与电机40的转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。该电机转矩作为对由簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作所产生的簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而发挥作用。
流通于第一通电路径cfeb中的发电电流的大小通过对第一开关元件SW1的占空控制而被调节。流通于第二通电路径dfea中的发电电流的大小通过对第二开关元件SW2的占空控制而被调节。发电电流的大小表示衰减力的大小。通过使用该电路101,从而能够分别独立地控制对电气式减震器30的压缩动作造成的衰减力、和对伸长动作造成的衰减力。
在第五连接电路H5上安装有电流计A。该电流计A对流通于第一通电路径cfeb或第二通电路径dfea中的实际电流iX进行测量,并将表示所计测出的实际电流iX的信号输出至悬架ECU50。
此外,当在电机40中所产生的感应电动势超过了蓄电装置110的输出电压(蓄电电压)时,使在电机40中所发出的电力的一部分再生至蓄电装置110中。例如,在电气式减震器30的压缩动作时,发电电流在g点向两个方向分流,一方流通于第一通电路径cfeb中,另一方流通于第六连接电路H6以及第八连接电路H8中。通过流通于第六连接电路H6以及第八连接电路H8中的发电电流而使蓄电装置110被充电。此外,在电气式减震器30的伸长动作时,发电电流在h点向两个方向分流,一方流通于第二通电路径dfea中,另一方流通于第七连接电路H7以及第八连接电路H8中。通过流通于第七连接电路H7以及第八连接电路H8中的发电电流而使蓄电装置110被充电。
另外,当随着簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而使电气式减震器30伸缩时,电机40的转子及滚珠丝杠机构35的滚珠丝杠轴36等的旋转体进行旋转。在电机40以及电路101中,除流有有助于衰减力的产生的发电电流之外,还流有电气性地表示了这些旋转体的惯性力的电流(惯性等效电流)。惯性等效电流的相位与有助于衰减力的产生的发电电流的相位不同。通过流通于惯性等效电容器Cm中的电流而电气性地表示旋转体的机械惯性力,所述惯性等效电容器Cm与电路101虚拟并联连接,并具有相当于旋转体的惯性(惯性矩)的静电电容Cm。具体而言,惯性等效电容器Cm的静电电容Cm通过将旋转体的惯性矩J除以电机40的电机转矩常数Km的平方所得到的值(J/Km 2)来表示。当然,该惯性等效电容器Cm实际上并不与电路101连接。
此外,如图4所示,在电路101的a点上连接有连接电路L1,在b点上连接有连接电路L2。经由连接电路L1、L2,从而使利用了运算放大器(operationamplifier)的反相放大电路120被连接在电路101上。
反相放大电路120具备:运算放大器(operationamplifier)OP、输入电阻Rin、以及反馈电阻Rf,其中,所述运算放大器OP具有:经由连接电路L1而与电机40的第一通电端子t1侧连接的反相输入端子(-)、经由连接电路L2而与电机40的第二通电端子t2侧连接的非反相输入转子(+)、输出端子O。输入电阻Rin与反相输入端子(-)连接。反馈电阻Rf被设置在输出端子O和反相输入端子(-)之间。在反相放大电路120中,相对于输入电压Vin,输出电压Vout的相位产生180°变化。此外,在本实施方式中,输入电阻Rin的电阻值Rin和反馈电阻Rf的电阻值Rf相等。因此,电压放大率(Rf/Rin)为1。由于输入电压Vin与在电机40中所产生的感应电动势V相等,因此在反相放大电路120的输出端子O侧上,施加有与感应电动势V大小相同且反相的电压。
在输出端子O上连接有惯性补偿电容器Cp。惯性补偿电容器Cp的静电电容与惯性等效电容器Cm的静电电容(J/Km 2)相等。此外,在惯性补偿电容器Cp上连接有连接电路L3。连接电路L3以及连接电路L2被接地(车身接地)。因此,连接电路L3和连接电路L2为相同电位,且实质上被连接在一起。
在这种结构中,悬架ECU50例如根据天棚原理这种关于乘坐舒适性的控制理论,而对由电气式减震器30所产生的衰减力进行控制。图5为,表示悬架ECU50所执行的衰减力控制程序的一个示例的流程图。图5所示的衰减力控制程序作为控制程序而被存储在悬架ECU50的ROM(ReadOnlyMemory:只读存储器)内。悬架ECU50通过执行该衰减力控制程序,从而各自独立地对由各个电气式减震器30所产生的衰减力进行控制。
当衰减力程序启动时,悬架ECU50首先在步骤(以下,将步骤符号简写为S)10中,输入由簧上加速度传感器61所检测出的簧上加速度Gb、和由冲程传感器62所检测出的冲程位移量Xs,在接下来的S11中,通过对簧上加速度Gb进行积分而对簧上速度Vb进行运算,并通过对冲程位移量Xs进行微分而对冲程速度Vs进行运算。簧上速度Vb为簧上部件的上下速度。冲程速度Vs为电气式减震器30的伸缩速度。作为一个示例,簧上速度Vb被运算为,在簧上部件上升时为正的速度、而在下降时为负的速度。此外,冲程速度Vs被运算为,在电气式减震器30被伸长时为正的速度,而在缩短时为负的速度。然后,在S12中,对冲程速度Vs和簧上速度Vb的乘积是否为正进行判断。
当在S12中判断为乘积为正时(S12:是),悬架ECU50进入至S13,并通过下述(5)式而对目标衰减力F*进行运算。
F*=Cs·Vb(5)
在上述(5)式中,Cs为被预先设定的衰减系数(天棚衰减系数)。
另一方面,当在S12中,判断为乘积不为正时(S12:否),悬架ECU50进入至S14,并通过下述(6)式而得到目标衰减力F*。
F*=Fmin(6)
在上述(6)式中,Fmin为能够通过电气式减震器30而输出的最小的衰减力(例如为0)。
在S13或S14中对目标衰减力F*进行运算之后,悬架ECU50进入至S15,并对为了使电气式减震器30产生目标衰减力F*从而电路101中应当流有的电流的目标值(目标电流)i*进行运算。另外,目标电流i*能够通过将目标衰减力F*转换为电机转矩而得到的值除以电机常数Km来获得。
接下来,悬架ECU50进入至S16,并输入由电流计A所检测出的实际电流iX,在接下来的S17中,根据冲程速度Vs的正负的符号,而对电气式减震器30是否正在进行压缩动作进行判断。如果为压缩动作时(S17:是),则进入至S18,并向第一开关元件SW1输出PWM控制信号,以使实际电流iX与目标电流i*相等。在这种情况下,例如输出PWM控制信号,以使目标电流i*与实际电流iX之间的偏差Δi(=i*-iX)减小。由此,在电气式减震器30的压缩动作时、即簧上部件和簧下部件的接近动作时,第一开关元件SW1被占空控制为,通过电气式减震器30来产生目标衰减力F*。另一方面,如果为伸长动作时(S17:否),则进入至S19,并向第二开关元件SW2输出PWM控制信号,以使实际电流iX与目标电流i*相等。由此,在电气式减震器30的伸长动作时、即簧上部件和簧下部件的远离动作时,第二开关元件SW2被占空控制为,通过电气式减震器30来产生目标衰减力F*。另外,当目标衰减力F*为Fmin时,只需将第一开关元件SW1或第二开关元件SW2占空控制为占空比为0%即可。
之后,悬架ECU50暂时结束该程序。通过反复执行这种控制,从而电气式减震器30通过悬架ECU50而被控制,以产生目标衰减力F*。
当随着簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而使减震器伸缩时,会伴随于该伸缩动作而产生惯性力。如上所述,本实施方式的电气式减震器30包括随着该电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36和电机40的转子等的旋转体。在电机40以及电路101中,流有有助于衰减力的产生的发电电流、以及电气性地表示这些旋转体的惯性力的惯性等效电流Im。由于惯性等效电流Im的相位与发电电流的相位不同,因此由惯性等效电流所表示的惯性力将对衰减力造成负面影响。其结果为,如上所述,对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性将恶化。
惯性等效电流Im由流通于与电路101虚拟并联连接的惯性等效电容器Cm中的电流来表示。在本实施方式中,通过使反相放大电路120与电路101连接,并且使惯性补偿电容器Cp与该反相放大电路120的输出端子O连接,从而抵消流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im。
流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im通过下述(7)式而表示。
在(7)式中,Cm为惯性等效电容器Cm的静电电容(=J/Km2),V为感应电动势。
此外,被施加在反相放大电路120的输入侧的电压Vin与感应电动势V相等,且输出侧的电压Vout为与感应电动势反相的电压-V。因此,流通于惯性补偿电容器Cp中的电流Ip通过下述(8)式来表示。
在(8)式中,Cp为惯性补偿电容器Cp的静电电容。
惯性补偿电容器Cp的静电电容Cp为,相当于旋转体的惯性的大小(J/Km2)。该静电电容Cp与惯性等效电容器Cm的静电电容Cm相等。因此,从(7)式和(8)式可知,流通于惯性补偿电容器Cp中的电流Ip为,流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im的反相电流-Im。
由于连接有惯性补偿电容器Cp的连接电路L3、和与电路101的b点连接的连接电路L2为相同电位,且实质上被连接在一起,因此流通于惯性补偿电容器Cp中的电流Ip经由连接电路L3以及连接电路L2而流通至电路101。通过使电流Ip流通于电路101中,从而抵消流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im。通过抵消惯性等效电流Im,从而去除了惯性力对衰减力造成的影响。因此,改善了对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性。
(改变例)
图6为,表示本实施方式的改变例的电路107的电路图。该电路107为,除如下内容之外与电路101相同的结构,所述内容为,从图4所示的电路101中,去除了第一开关元件SW1以及第二开关元件SW2、电流计A、以及用于对蓄电装置110进行充电的结构。因此,通过引用上述第一实施方式中的电路101的相关部分的说明,从而省略关于电路107的说明。此外,当使用该电路107时,由于电气式减震器30的衰减力未被控制,因此不需要用于衰减力控制的悬架ECU和传感器。
在电路107上连接有反相放大电路120。反相放大电路120的结构、和电路107与反相放大电路120的连接结构,与在上述第一实施方式中所说明的反相放大电路120的结构、和电路101与反相放大电路120的连接结构相同。因此,通过引用上述第一实施方式中的反相放大电路120的结构的说明以及电路101与反相放大电路120的连接结构的说明,从而省略这些说明。
在反相放大电路120的输出端子O上连接有惯性补偿电容器Cp。惯性补偿电容器Cp具有相当于随着电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36及电机40的转子等的旋转体的惯性(惯性矩)的静电电容(J/Km 2)。
在惯性补偿电容器Cp上连接有连接电路L3。该连接电路L3、和对电路107的b点与反相放大电路120的非反相输入端子(+)进行连接的连接电路L2被设为相同电位,且实质上被连接在一起。
在这种结构中,例如当簧上部件和簧下部件接近而使电气式减震器30压缩并且电机40的转子向一个方向进行了旋转时,电机40的第一通电端子t1将成为高电位,而第二通电端子t2将成为低电位。反之,当簧上部件和簧下部件远离而使电气式减震器30伸长并且电机40的转子向另一个方向进行了旋转时,电机40的第二通电端子t2将成为高电位,而第一通电端子t1将成为低电位。
因此,当电气式减震器30被压缩时,发电电流从电机40的第一通电端子t1起,依次经由电路107中的c点、f点、e点、b点,而向电机40的第二通电端子t2流动。即,在连接c点、f点、e点、b点的第一通电路径cfeb中流有发电电流。此外,当电气式减震器30被伸长时,发电电流从电机40的第二通电端子t2起,依次经由电路107中的d点、f点、e点、a点,而向电机40的第一通电端子t1流动。即,在连接d点、f点、e点、a点的第二通电路径dfea中流有发电电流。如此,通过电气式减震器30的压缩动作和伸长动作,从而分别通过不同的路径而使发电电流流通于电路107内。通过使发电电流流通于电机40以及电路107内,从而产生作用在与电机40的转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。该电机转矩作为对通过簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而产生的簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而发挥作用。
在电气式减震器30的压缩动作时,如果第一通电路径cfeb中流有发电电流,则产生根据第一电阻器R1的电阻值R1而确定的衰减力。此外,在电气式减震器30的伸长动作时,如果第二通电路径dfea中流有发电电流,则产生根据第二电阻器R2的电阻值R2而确定的衰减力。
当减震器随着簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而伸缩时,将伴随于该伸缩动作而产生惯性力。本示例中的电气式减震器30也包括随着该电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36和电机40的转子等的旋转体。在电机40以及电路107中,流有有助于衰减力的产生的发电电流以及电气性地表示这些旋转体的惯性力的惯性等效电流Im。由于惯性等效电流Im的相位与发电电流的相位不同,因此由惯性等效电流Im所表示的惯性力将对衰减力造成负面影响。其结果为,对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性将恶化。
惯性等效电流Im由流通于惯性等效电容器Cm中的电流来表示,所述惯性等效电容器Cm与电路107虚拟并联连接,并具有相当于旋转体的惯性的静电电容(J/Km2)。在本示例中,与上述第一实施方式同样,在与反相放大电路120的输出端子O连接的惯性补偿电容器Cp中流有与惯性等效电流Im大小相同且反相的电流Ip,由于该电流Ip被供给至电路107,因此抵消了惯性等效电流Im。通过抵消惯性等效电流Im,从而改善了簧下共振频率附近的频带中的簧上振动传递特性。
如在本示例以及上述第一实施方式中所示,通过将放大率被设定为1的反相放大电路120连接在电路101(107)上,并且将具有相当于旋转体的惯性的静电电容的惯性补偿电容器Cp连接在反相放大电路120的输出端子O上,从而自动地产生与惯性等效电流Im大小相同且反相的电流。通过将该电流供给至电路101(107),从而抵消了惯性等效电流Im。由此,在未通过ECU等实施特别的控制的情况下去除了惯性的影响。
此外,通过将在第一实施方式以及改变例中所说明的、用于抵消惯性等效电流Im的技术,应用于不使用ECU等而对衰减力进行控制的简单的电气式减震器中,从而能够提供价格低廉、并且具备产生去除了惯性的影响的衰减力的性能较好的电气式减震器的悬架装置。
b.第二实施方式
在上述第一实施方式中,例示了如下的示例,即,通过使用由反相放大电路120所生成的反相电流Ip,来抵消流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im,从而改善对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性。在以下进行说明的第二实施方式中,表示了如下的示例,即,通过使由惯性等效电容器Cm和电路构成的并联谐振电路的反共振频率与簧下共振频率附近的频率一致,从而改善对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性。
图7为,第二实施方式所涉及的电路102。电路102与第一实施方式所涉及的电路101类似。但是,在电路102中,未连接在上述第一实施方式中所说明的反相放大电路120及惯性补偿电容器Cp等。关于构成电路102的各个要素中的、与在电路101中所示的要素相同的要素,通过使用相同的符号来表示,从而省略其具体的说明。
在电路102的连接电路H4的c点和f点之间,设置有第一可变电阻器VR1。第一可变电阻器VR1具备第一开关元件SW1和具有固定电阻值R1的第一电阻器R1。此外,在连接电路H4的d点和f点之间,连接有第二可变电阻器VR2。第二可变电阻器VR2具备第二开关元件SW2和具有固定电阻值R2的第二电阻器R2。
第一可变电阻器VR1被构成为,能够通过利用对第一开关元件SW1的开关控制而对流通于第一电阻器R1中的电流量进行调节,从而对表观电阻值进行变更。第二可变电阻器VR2被构成为,能够通过利用对第二开关元件SW2的开关控制而对流通于第二电阻器R2中的电流量进行调节,从而对表观电阻值进行变更。即,在电路102中连接有电阻值可变的外部电阻器(可变电阻器)。第一开关元件SW1以及第二开关元件SW2通过悬架ECU50而被控制。
在电路102中,通过在电机40内所产生的感应电动势,从而流有发电电流。关于在电路102内的发电电流的流动方式,由于与在上述第一实施方式中所说明的电路101内的发电电流的流动方式相同,因此省略其说明。
通过使发电电流流通于电机40以及电路102内,从而产生作用在与电机40的转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。该电机转矩作为对通过簧上部件与簧下部件的接近动作以及远离动作而产生的簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而发挥作用。衰减力通过由悬架ECU50实施的、第一开关元件SW1以及第二开关元件SW2的控制而被控制。
本实施方式的电气式减震器30也包括随着该电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36及电机40的转子等的旋转体。在电机40以及电路102中流有有助于衰减力的产生的发电电流以及表示这些旋转体的惯性力的惯性等效电流Im。由惯性等效电流Im所表示的旋转体的惯性力对衰减力造成负面影响。其结果为,对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性将恶化。
惯性等效电流Im由流通于与电路102虚拟并联连接的惯性等效电容器Cm中的电流来表示。在本实施方式中,通过将由电路102和惯性等效电容器Cm构成的并联谐振电路的反共振频率设定为簧下共振频率附近的频率,从而改善对于簧上共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性。
图8为,表示悬架ECU50所执行的衰减力控制程序的一个示例的流程图。当启动该衰减力控制程序时,悬架ECU50首先在S20中,根据所需的控制原理,而对目标衰减力F*进行运算。在这种情况下,也可以根据在上述第一实施方式中所说明的天棚原理而对目标衰减力F*进行运算。此外,也可以根据例如非线性H∞原理而对目标衰减力F*进行运算。
接下来,悬架ECU50进入至S21,并对为了使电气式减震器30产生目标衰减力F*而所需的外部电阻值、即所需电阻值R进行运算。所需电阻值R的运算方法如以下所述。
当通过电气式减震器30而产生目标衰减力F*时,目标衰减力F*能够使用电路102的电感而以下述(9)式的方式表示。
在(9)式中,F*(s)为用频率区域来表示的目标衰减力,Vs(s)为用频率区域来表示的冲程速度,Km为电机转矩常数[V/(rad/s)],N为滚珠丝杠轴36的导程(m/转),R为电路102的外部电阻值[Ω],Rm为电机40的内部电阻值[Ω],L为电路102的电感[H],s为拉普拉斯算子。
此外,如图7所示,在电路102中虚拟并联连接有惯性等效电容器Cm。因此,能够由电路102和惯性等效电容器Cm构成并联谐振电路。并联谐振电路的反共振频率fh通过下述(10)式来表示。
在(10)式中,L为电路102的电感。在本实施方式中,反共振频率被设定为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率(目标频率)fw。目标频率fw例如可以被设定为,5~15Hz之间的频率。当用Lh来表示为了使反共振频率fh与目标频率fw一致从而电路102所应当具有的所需电感时,下述(11)式成立。
在(11)式中,Lm为电机电感。根据(11)式而求出所需电感Lh。该所需电感Lh被预先求出。
通过将根据(11)式而求出的所需电感Lh与电机电感Lm之和(Lh+Lm)代入(9)式的电感L中,从而能够得到下述(12)式。
通过将最终值定理应用于(12)式,从而能够得到(13)式。
当通过阶跃响应来表示由时间区域所表示的冲程速度Vs(t)时,Vs(s)为1/s。因此,(13)式能够以(14)式的方式而表示。
通过将目标衰减力F*代入(14)式的左边,从而根据目标衰减力F*来计算出所需电阻值R。
接下来,悬架ECU50进入至S22,并对补正电阻值R′进行运算。补正电阻值R′被设定为,表示所需电阻值R和所需电感Lh的合成阻抗、或接近于该合成阻抗的阻抗。补正电阻值R′的运算方法如以下所述。
虽然目标衰减力F*和电路102的电感之间的关系式以上述(12)式的方式表示,但在电路102中,实际上未连接有具有所需电感成分Lh的线圈(电感)。因此,在本实施方式中,对电路102的电气特性进行调节,使得在连接有恰好具有所需电感成分Lh的线圈的电路102中流有发电电流。即,对电路102的电气特性进行调节,从而以目标频率fw而产生反共振。在这种情况下,悬架ECU50通过对第一可变电阻器VR1或第二可变电阻器VR2的表观电阻值进行补正,从而对电路102的电气特性进行调节。当用R′来表示补正电阻值时,目标衰减力F*通过下述(15)式来表示。
根据(12)式和(15)式,导出(16)式。
R′=Lhs+R(16)
从(16)式可知,补正电阻值R′表示所需电阻值R和所需电感Lh的合成阻抗。悬架ECU50在S22中,以使(16)式成立的方式对补正电阻值R′进行运算。即,悬架ECU50以通过第一可变电阻器VR1或第二可变电阻器VR2的电阻值来表示所需电阻值R和所需电感Lh的和成阻抗的方式,对这些可变电阻器的电阻值进行补正(可变控制)。
在这种情况下,悬架ECU50例如以如下的方式对补正电阻值R′进行运算。
(12)式被表述为(17)式。
F*(s)=G(s)Vs(s)(17)
(17)式中的传递函数G(s)被表述为(18)式。
此外,(15)式被表述为(19)式。
F*(s)=G1(s)Vs(s)(19)
(19)式中的传递函数G1(s)被表述为(20)式。
悬架ECU50预先存储了传递函数G(s)的向量轨迹、和使补正电阻值R′发生各种变化而形成的多个传递函数G1(s)的向量轨迹,根据此时所输入的电气式减震器30的振动的频率而对所述角频率ω进行运算,从而分别对角频率ω中的传递函数G(s)的复平面位置与各个传递函数G1(s)的复平面位置之间的距离进行运算。而且,对在运算出了最小距离时所使用的传递函数G1(s)进行提取。将在所提取出的传递函数G1(s)中所使用的电阻值设定为补正电阻值R′。通过采用这种方式来运算出补正电阻值R′。
接下来,悬架ECU50进入至S23,根据冲程速度Vs的正负符号,来对电气式减震器30是否正在进行压缩动作进行判断。如果为压缩动作时(S23:是),则进入至S24,并对第一开关元件SW1输出控制指令,以使第一可变电阻器VR1的表观电阻值成为补正电阻值R′。例如,如果补正电阻值R′为第一电阻器R1的电阻值R1的一半,则向第一开关元件SW1输出控制指令,以使第一开关元件SW1以50%的占空比而进行开闭。另一方面,如果为伸长动作时(S23:否),则进入至S25,并向第二开关元件SW2输出控制指令,以使第二可变电阻器VR2的表观电阻值成为补正电阻值R′。通过S22、S24以及S25,以通过第一可变电阻器VR1或第二可变电阻器VR2的表观电阻值来表示所需电阻值R和所需电感Lh的合成阻抗的方式,对这些电阻值进行补正。悬架ECU50在S24或S25中输出控制指令之后,暂时结束该程序。
通过反复执行如上所述的衰减力控制程序,从而以用第一可变电阻器VR1或第二可变电阻器VR2的表观电阻值来表示所需电阻值R和所需电感Lh的合成阻抗的方式进行补正。因此,由电路102和惯性等效电容器Cm构成的并联谐振电路的反共振频率被设定为簧下共振频率或其附近的频率。
因此,当簧上部件和簧下部件之间的振动的频率为簧上共振频率附近时,在电路102和惯性等效电容器Cm之间不会产生反共振,从而电气式减震器30将产生目标衰减力。因此,上述振动将被快速地衰减。
另一方面,当簧上部件和簧下部件之间的振动的频率为簧下共振频率附近时,在电路102和惯性等效电容器Cm之间将产生反共振。由于反共振而导致电路阻抗增大,从而在电机40以及电路102中难以流有发电电流。由此,降低了惯性等效电流Im和有助于衰减力的产生的发电电流。由于降低了在电机40以及电路102中流动的发电电流,因此也降低了由电气式减震器30所产生的衰减力。即,降低了对簧下共振频带的振动造成的衰减力。由于降低了对簧下共振频带的振动造成的衰减力,因此簧下共振频带的振动仅通过簧下部件的晃动而被吸收。通过利用簧下部件的晃动来吸收振动,从而抑制了该振动被传递至簧上部件的情况。因此,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递率。
c.第三实施方式
图9为,表示本发明的第三实施方式所涉及的电路103的电路图。如图所示,该电路103具备对电机40的第一通电端子t1和第二通电端子t2进行连接的主连接电路H。在主连接电路H上,设置有具有预定的电阻值的外部电阻器R。另外,在图中,Lm表示电机电感,Rm表示电机40的内部电阻。此外,在该电路103中,虚拟并联连接有惯性等效电容器Cm。
在电路103上并联有惯性补偿电流供给装置300。惯性补偿电流供给装置300向电路103供给与流通于电路103中的惯性等效电流Im反向的电流。惯性补偿电流供给装置300具备第一端子301以及第二端子302。第一端子301通过第一连接电路L1而与主连接电路H上的A点电连接。第二端子302通过第二连接电路L2而与主连接电路H上的B点电连接。A点位于电机40的第一通电端子t1和外部电阻值R之间,B点位于电机40的第二通电端子t2和外部电阻器R之间。
图10为,表示惯性补偿电流供给装置300的一个示例的图。惯性补偿电流供给装置300具备:直流电源V1;正极侧连接电路P,其与直流电源V1的正极侧连接;负极侧连接电路N,其与直流电源V1的负极侧连接;晶体管开关TR、固定电阻器Rp以及电流计CA,其被安装在正极侧连接电路P上;路径切换装置303。
路径切换装置303具备第一开关元件SW1和第二开关元件SW2。各个开关具备:一个输入端子(a端子)、两个输出端子(b端子、c端子)以及可动片。通过使可动片进行动作,从而使与输入端子连接的输出端子被切换。
在第一开关元件SW1的a端子上连接有正极侧连接电路P,在第二开关元件SW2的a端子上连接有负极侧连接电路N。此外,第一开关元件SW1的b端子以及第二开关元件SW2的c端子与惯性补偿电流供给装置300的第一端子301连接。第一开关元件SW1的c端子以及第二开关元件SW2的b端子与惯性补偿电流供给装置300的第二端子302连接。
晶体管开关TR以及路径切换装置303通过悬架ECU50而被控制。通过利用悬架ECU50来控制晶体管开关TR,从而对从惯性补偿电流供给装置300被供给至电路103的电流的大小进行变更控制。通过利用悬架ECU50来控制路径切换装置303的切换状态,从而对从惯性补偿电流供给装置300被供给至电路103的电流的流向进行变更控制。通过对电流的大小和流向进行调节,从而能够向电路103供给与惯性等效电流Im反相的电流。
当在电机40中产生了感应电动势时,在电路103中将流有发电电流。下面对发电电流在电路103中如何流动进行说明。当通过簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而使电气式减震器30伸缩,并且使电机40的转子相对于定子而进行旋转时,产生感应电动势(反电动势)。在这种情况下,感应电动势的朝向根据电气式减震器30是伸长还是缩短而有所不同。例如,当簧上部件和簧下部件接近而使电气式减震器30被压缩时,电机40的第一通电端子t1成为高电位而第二通电端子t2成为低电位。反之,当簧上部件和簧下部件远离而使电气式减震器30被伸长时,电机40的第二通电端子t2成为高电位而第一通电端子t1成为低电位。
因此,当电气式减震器30被压缩时,发电电流在从电机40的第一通电端子t1侧通过主连接电路H而朝向第二通电端子t2侧的方向上流动。此外,当电气式减震器30被伸长时,发电电流在从电机40的第二通电端子t2侧通过主连接电路H而朝向第一通电端子t1侧的方向上流动。即,通过电气式减震器30的压缩和伸长,而使流通于电路103中的发电电流的流向反转。
通过发电电流在电机40以及电路103内流动,从而产生作用在与电机40的转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。该电机转矩作为对通过簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而产生的簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而发挥作用。
本实施方式的电气式减震器30也包括随着该电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36和电机40的转子等的旋转体。在电机40以及电路103中,流有给予衰减力的发电电流、以及表示上述旋转体的惯性力的惯性等效电流Im。由惯性等效电流Im所表示的惯性力将对衰减力造成负面影响。其结果为,对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性将恶化。
惯性等效电流Im通过流通于与电路103虚拟并联连接的惯性等效电容器Cm中的电流而表示。在本实施方式中,对惯性等效电流Im进行运算,并且通过从惯性补偿电流供给装置300向电路103供给与惯性等效电流Im反向的惯性补偿电流Ip,从而抵消惯性等效电流Im。
图11为,表示为了从惯性补偿电流供给装置300向电路103供给惯性补偿电流Ip从而由悬架ECU50所执行的惯性补偿电流控制程序的一个示例的流程图。
当启动惯性补偿电流控制程序时,悬架ECU50首先在图11的S30中,从转角传感器60输入电机40(转子)的转角θ。然后,通过对所输入的电机转角进行时间微分,从而对电机旋转角速度ω进行运算(S31)。然后,通过在电机旋转角速度ω上乘以电机转矩常数Km,从而对感应电动势(反电动势)V进行运算(S32)。然后,通过对感应电动势V进行时间微分,并在该微分值上乘以惯性等效电容器Cm的静电电容Cm,从而对流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im进行运算(S33)。
接下来,悬架ECU50输入电流计CA所检测出的实际电流i(S34)。接下来,对晶体管开关TR以及路径切换装置303进行控制,以使实际电流i与惯性等效电流Im的反相电流-Im一致(S35)。
在这种情况下,悬架ECU50例如将晶体管开关TR的占空比确定为,由电流计CA所检测出的实际电流i的大小与惯性等效电流Im的大小相等,并根据所确定的占空比,而对晶体管开关TR进行控制。此外,例如当运算出的惯性等效电流Im在图9中以箭头标记所示的方向上流动时,悬架ECU50向路径切换装置303输出控制指令,以使路径切换装置303的第一开关元件SW1以及第二开关元件SW2的a端子与c端子连接。由此,使与惯性等效电流Im大小相等的惯性补偿电流Ip从惯性补偿电流供给装置300的第二端子302起经由连接电路L2,而从B点侧被供给至电路103。被供给的电流的流向与惯性等效电流Im反向。此外,例如当运算出的惯性等效电流Im在与图9中以箭头标记所示的方向相反的方向上流动时,悬架ECU50向路径切换装置303输出控制指令,以使路径切换装置303的第一开关元件SW1以及第二开关元件SW2的a端子与b端子连接。由此,与惯性等效电流Im大小相等的惯性补偿电流Ip从惯性补偿电流供给装置300的第一端子301起经由连接电路L1,而从A点侧被供给至电路103。被供给的电流的流向与惯性等效电流Im反向。即,惯性补偿电流供给装置300向电路103供给与惯性等效电流Im大小相同且始终反相的电流。
在于S35中对晶体管开关TR以及路径切换装置303进行控制之后,悬架ECU50暂时结束该程序。
通过悬架ECU50反复执行惯性补偿电流控制程序,从而使作为惯性等效电流Im的反相电流的惯性补偿电流Ip始终被供给至电路103。通过所供给的惯性补偿电流Ip,从而抵消了在电机40以及电路103中流动的惯性等效电流Im。通过抵消惯性等效电流Im,从而去除了旋转体的惯性力对衰减力造成的影响。其结果为,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递特性。
图12为,对具备连接有本实施方式的电路103的电气式减震器30的悬架装置的簧上振动传递特性、和具备常规减震器的悬架装置的簧上振动传递特性进行了比较的图。在图中,曲线A为,表示本实施方式的悬架装置的簧上振动传递特性的增益曲线图。曲线B为,表示具备常规减震器的悬架装置的簧上振动传递特性的增益曲线图。从图中可知,在整个的频带中,曲线A和曲线B均显示出基本相同的簧上振动传递特性。由此可知,对于本实施方式的悬架装置的簧上振动传递特性,通过去除了旋转体的惯性的影响,从而尤其对簧下共振频率附近的振动进行了改善。
d.第四实施方式
接下来,对本发明的第四实施方式进行说明。图13为,表示本实施方式所涉及的电路104的电路图。如图所示,本实施方式所涉及的电路104具备:第一连接电路H1,其与电机40的第一通电端子t1连接;第二连接电路H2,其与电机40的第二通电端子t2连接。在第一连接电路H1上连接有第一分支电路B1以及第二分支电路B2。在第一分支电路B1上,安装有具有阻抗Z1(第一阻抗)的第一元件E1。在第二分支电路B2上,安装有具有阻抗Z2(第二阻抗)的第二元件E2。此外,在第二连接电路H2上连接有开关SW(连接状态切换装置)。开关SW具备三个端子(端子a、端子b以及端子c)以及一个可动片。端子a与第二连接电路H2连接。端子b与第一分支电路B1连接,端子c与第二分支电路B2连接。可动片选择性地与端子a、端子b、以及端子c中的某一个端子连接。通过开关SW,从而选择性地切换第一元件E1与电路104的连接、和第二元件E2与电路104的连接。开关SW的动作通过悬架ECU50而被控制。
此外,在该电路104上,虚拟并联连接有惯性等效电容器Cm。惯性等效电容器Cm具有,相当于随着电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36及电机40的转子等的旋转体的惯性力(惯性矩)的静电电容(J/Km 2)。另外,在图中,Lm表示电机电感,Rm表示电机40的内部电阻。
当在电机40内产生了感应电动势时,在电路104中将流有发电电流。当第一元件E1与电路104连接时,发电电流在第一元件E1中流动。第一元件E1的阻抗Z1的大小被预先设定为,当第一元件E1与电路104连接时,通过由于在电机40以及电路104中流有发电电流而产生的衰减力,从而有效地抑制簧上部件的振动。此外,当第二元件E2与电路104连接时,发电电流在第二元件E2中流动。第二元件E2的阻抗Z2的大小被预先设定为,使连接有第二元件E2的电路104的阻抗(包括电机电感Lm以及内部电阻Rm)小于惯性等效电容器Cm的阻抗。
接下来,对发电电流在电路104中如何流动进行说明。当通过簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而使电气式减震器30伸缩,并且使电机40的转子相对于定子而进行旋转时,将产生感应电动势(反电动势)。在这种情况下,感应电动势的朝向根据电气式减震器30是伸长还是缩短而有所不同。例如,当簧上部件和簧下部件接近而使电气式减震器30被压缩,并且电机40的转子向一个方向进行旋转时,电机40的第一通电端子t1成为高电位而第二通电端子t2成为低电位。反之,当簧上部件和簧下部件远离而使电气式减震器30被伸长,并且电机40的转子向另一个方向进行旋转时,电机40的第二通电端子t2成为高电位而第一通电端子t1成为低电位。
因此,当电气式减震器30被压缩时,发电电流在从电机40的第一通电端子t1侧起通过第一连接电路H1,经由第一元件E1或第二元件E2,再经由第二连接电路H2而朝向第二通电端子t2侧的方向上流动。此外,当电气式减震器30被伸长时,发电电流在从电机40的第二通电端子t2侧起通过第二连接电路H2,经由第一元件E1或第二元件E2,再经由第一连接电路H1而朝向第一通电端子t1侧的方向上流动。即,通过电气式减震器30的压缩和伸长,从而使流通于电路104中的发电电流的流向反转。
通过发电电流在电机40以及电路104内流动,从而产生作用在与电机40的转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。该电机转矩作为对通过簧上部件与簧下部件的接近动作以及远离动作而产生的簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而发挥作用。
本实施方式的电气式减震器30也包括随着该电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36及电机40等的旋转体。因此,在电机40以及电路104中除流有有助于衰减力的产生的发电电流之外,还流有表示这些旋转体的惯性力的惯性等效电流Im。由惯性等效电流Im所表示的惯性力将对衰减力造成负面影响。其结果为,对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性将恶化。
惯性等效电流Im通过在与电路104虚拟并联连接的惯性等效电容器Cm中流动的电流来表示。在本实施方式中,为了降低惯性等效电流Im对有助于衰减力的产生的发电电流造成的影响,对惯性等效电流Im、和在第一元件E1与电路104连接时在电机40以及电路104中流动的发电电流(正常电流)Ia进行运算,并且由悬架ECU50根据运算出的惯性等效电流Im和正常电流Ia之间的大小关系,而对开关SW的工作进行控制。通过这种开关SW的工作控制,从而降低了惯性等效电流Im。
图14为,表示开关控制程序的一个示例的流程图,所述开关控制程序为,悬架ECU50为了对开关SW的工作进行控制而执行的程序。当启动开关控制程序时,悬架ECU50首先从转角传感器63输入电机40(转子)的转角θ(S40)。接下来,通过对所输入的电机转角θ进行时间微分,从而对电机旋转角速度ω进行运算(S41)。接下来,通过在电机旋转角速度ω上乘以电机转矩常数Km,从而对感应电动势V进行运算(S42)。接下来,通过对感应电动势V进行时间微分,并在该微分值上乘以惯性等效电容器Cm的静电电容Cm,从而对虚拟流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im进行运算(S43)。
接下来,悬架ECU50对在第一元件E1与电路104连接时在电机40以及电路104中流动的发电电流、即正常电流Ia进行运算(S44)。电路104的阻抗通过第一元件E1的阻抗Z1、和电机40的电感Lm以及内部阻抗Rm来表示。当用L表示电路104的阻抗中的电感成分、用R表示电阻成分时,感应电动势V以下述(21)式的方式而表述。
通过对(21)式进行拉普拉斯变换,从而得到(22)式。
(22)式表示,当将输入设为感应电动势V,并将输出设为正常电流Ia时,输入和输出之间的关系通过传递函数G(s)而表示。G(S)为一次延迟的传递函数。一次延迟的传递函数表示低通滤波器。因此,根据(22)式,例如能够通过使感应电动势V在表示上述(22)式的传递函数G(s)的这种低通滤波器中通过,从而求出正常电流Ia。
接下来,悬架ECU50对惯性等效电流Im是否在正常电流Ia以上进行判断(S45)。当惯性等效电流Im小于正常电流Ia时(S45:否),向开关SW输出控制信号,以使开关SW的a端子与b端子连接(S47)。之后,暂时结束该程序。另一方面,当惯性等效电流Im在正常电流Ia以上时(S45:是),悬架ECU50向开关SW输出控制信号,以使开关SW的a端子和c端子连接(S46)。之后,暂时结束该程序。
通过反复执行这种开关控制,从而在惯性等效电流Im小于正常电流Ia时,使第一元件EL1与电路104连接。此外,当惯性等效电流Im在正常电流Ia以上时,使第二元件EL2与电路104连接。
图15为,对惯性等效电容器Cm的阻抗的频率特性、和连接有第一元件EL1的电路104的阻抗的频率特性进行了比较的图。在图中,曲线A表示惯性等效电容器Cm的阻抗的频率特性,曲线B表示电路104的阻抗的频率特性。另外,第一元件EL1被设定为电阻值R的固定电阻。
由曲线A所表示的惯性等效电容器Cm的阻抗通过(1/(ωCm))来表示。ω为振动的角频率(=2πf)。惯性等效电容器Cm的阻抗与频率f成反比,频率f越大则阻抗越小。另一方面,由曲线B所表示的电路104的阻抗通过(ωLm+(R+Rm))来表示。电路104的阻抗与频率f成正比,频率f越大则阻抗越大。因此,当频率f较小时,惯性等效电容器Cm的阻抗将大于电路104的阻抗,而当频率f较大时,惯性等效电容器Cm的阻抗将小于电路104的阻抗。
如图15所示,在本实施方式中,以大致7Hz左右的频率为边界,惯性等效电容器Cm的阻抗的大小和电路104的阻抗的大小反转。因此,在簧上共振频率(1Hz附近)的振动频带中,惯性等效电容器Cm的阻抗大于电路104的阻抗。另一方面,在簧下共振频率(10Hz附近)的振动频带中,惯性等效电容Cm的阻抗小于电路104的阻抗。
当惯性等效电流Im小于正常电流Ia时,惯性等效电容器Cm的阻抗大于电路104的阻抗。此外,当惯性等效电流Im小于正常电流Ia时,由于由惯性等效电流Im所表示的惯性力对由正常电流Ia所表示的衰减力造成的负面影响的程度较小,因此缺乏抑制所涉及的负面影响的必要性。而且,当惯性等效电容器Cm的阻抗大于电路104的阻抗时,如图15所示,认为被输入至电气式减震器30中的振动的频率位于簧上共振频率的附近。从上述内容可知,在惯性等效电流Im小于正常电流Ia的情况下,簧上共振频率附近的振动被输入至电气式减震器30的可能性较高,可以说,在这种情况下,缺乏抑制由惯性等效电流Im所表示的惯性力对衰减力造成的负面影响的必要性。
在这种情况下,在本实施方式中,在电路104中连接有第一元件E1。如上所述,第一元件E1的阻抗Z1的大小被预先设定为,在第一元件E1与电路104连接时,通过在电机40以及电路104中流有发电电流而产生衰减力,由此而使簧上部件的振动被有效地抑制。因此,当簧上共振频率附近的振动被输入时,通过由电气式减震器30产生所需的衰减力,从而使簧上部件的振动被快速地衰减。
当惯性等效电流Im大于正常电流Ia时,惯性等效电容器Cm的阻抗小于电路104的阻抗。此外,当惯性等效电流Im大于正常电流Ia时,由于由惯性等效电流Im所表示的惯性力对由正常电流Ia所表示的衰减力造成的负面影响较大,因此抑制所涉及的负面影响的必要性较大。而且,当惯性等效电容器Cm的阻抗小于电路104的阻抗时,如图15所示,认为被输入至电气式减震器30的振动的频率位于簧下共振频率附近。根据上述内容,可以说在惯性等效电流Im大于正常电流Ia的情况下,簧下共振频率附近的振动被输入至电气式减震器30的可能性较高,从而在这种情况下,抑制由惯性等效电流Im所表示的惯性力对衰减力造成的负面影响的必要性较大。
此时,在本实施方式中,在电路104中连接有第二元件E2。如上所述,第二元件E2的阻抗Z2的大小被预先设定为,使连接有第二元件E2的电路104的阻抗与惯性等效电容器Cm的阻抗相比而减少。因此,当簧下共振频率附近的振动被输入时,电路104的阻抗将被减小。因此在电机40以及电路104中流有较多的正常电流Ia,从而使惯性等效电流Im的大小相对性地降低。通过使惯性等效电流Im的大小相对性地降低,从而降低了由惯性等效电流Im所表示的惯性力对由正常电流Ia所表示的衰减力造成的负面影响。其结果为,改善了对于簧下共振频率附近的振动的、向簧上部件的振动传递特性。
e.第五实施方式
图16为,本发明的第五实施方式所涉及的电路105的电路图。该电路105除第二元件E2的结构之外基本与在第四实施方式中所示的电路104相同。因此,仅对第二元件E2的结构进行说明,而省略对其他的结构的说明。
本实施方式的第二元件E2为,具有电感成分L的线圈。在本实施方式中,构成第二元件E2的线圈的电感L被确定为,当在电路105中连接有第二元件E2时,并联谐振电路的反共振频率成为,作为簧下共振频率或簧下共振频率附近的频率而被预先确定的目标频率fw,所述并联谐振电路由电路105和惯性等效电容器Cm构成。
当通过簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而使电机40的转子进行了旋转时,在电机40中将产生感应电动势,从而在电机40以及电路105中流有发电电流。通过流有发电电流,从而产生作用在与电机40的转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。该电机转矩作为对由簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而产生的簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而发挥作用。关于发电电流在电路105内的流动方式,由于与在上述第四实施方式中所说明的发电电流在电路104内的流动方式相同,因此省略其说明。
本实施方式的电气式减震器30也包括随着该电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36以及电机40的转子等的旋转体。因此,在电机40以及电路105中,流有有助于衰减力的产生的发电电流以及表示上述旋转体的惯性力的惯性等效电流Im。由惯性等效电流Im所表示的惯性力对衰减力造成负面影响。其结果为,对与簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性将恶化。
在本实施方式中,为了改善对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性,从而对惯性等效电流Im、和当第一元件E1被连接在电路105中时流通于电机40以及电路105中的发电电流(正常电流)Ia进行运算,并且由悬架ECU50根据运算出的惯性等效电流Im和正常电流Ia之间的大小关系,而对开关SW的动作进行控制。
悬架ECU50为了对开关SW的动作进行控制而执行的控制程序,与图13所示的开关控制程序相同。简单地进行说明,即,悬架ECU50求出在电机40中产生的感应电动势V,并根据感应电动势V而对惯性等效电流Im进行运算,再对在连接有第一元件E1的电路105中流动的正常电流Ia进行运算。对惯性等效电流Im和正常电流Ia进行比较,当惯性等效电流Im小于正常电流Ia时,向开关SW输出控制信号,以使开关SW的端子a与端子b连接。当惯性等效电流Im在正常电流Ia以上时,向开关SW输出控制信号,以使开关SW的端子a与端子c连接。
在惯性等效电流Im小于正常电流Ia的情况下,簧上共振频率附近的振动被输入至电气式减震器30的可能性较高,在这种情况下,缺乏抑制由惯性等效电流Im所表示的惯性力对衰减力造成的负面影响的必要性。这种情况下,在本实施方式中,在电路105中连接有第一元件E1。第一元件E1的阻抗Z1的大小被预先设定为,在第一元件E1与电路104连接时,通过在电机40以及电路104中流有发电电流而产生衰减力,由此而使簧上部件的振动被有效地抑制。因此,当簧上共振频率附近的振动被输入时,通过由电气式减震器30产生所需的衰减力,从而使簧上部件的振动被快速地衰减。
在惯性等效电流Im大于正常电流Ia的情况下,簧下共振频率附近的振动被输入至电气式减震器30的可能性较高,在这种情况下,抑制由惯性等效电流Im所表示的惯性力对衰减力造成的负面影响的必要性较大。这种情况下,在本实施方式中,第二元件E2与电路105连接。如上所述,第二元件E2为如下的线圈,其具有为了在第二元件E2与电路105连接时,使并联谐振电路的反共振频率与作为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率而被预先设定的频率一致而所需的电感成分L,其中,所述并联谐振电路由电路105和惯性等效电容器Cm构成。因此,当簧下共振频率被输入时,在电路105和惯性等效电容器Cm之间将产生反共振。通过反共振,从而增大了簧下共振频率附近的电路阻抗,进而电流难以在电机40以及电路105中流动。由此,降低了惯性等效电流Im以及正常电流Ia。通过降低流通于电路105中的正常电流Ia,从而也降低了由电气式减震器30所产生的衰减力。即,降低了对簧下共振频带的振动造成的衰减力。通过降低对簧下共振频带的振动造成的衰减力,从而使簧下共振频带的振动仅通过簧下部件的晃动而被吸收。通过使振动由于簧下部件的晃动而被吸收,从而抑制了该振动被传递至簧上部件的情况。因此,改善了簧上共振频率附近的簧上振动传递率。
f.第六实施方式
图17为,表示本发明的第六实施方式所涉及的电路106的电路图。该电路106具备对电机40的第一通电端子t1和第二通电端子t2进行连接的主连接电路H。在主连接电路H中,连接有外部电阻器R以及对电路106进行开闭的开关SW。该开关SW通过悬架ECU50而被进行占空比控制。另外,在图中,Lm表示电机电感,Rm表示电机40的内部电阻。此外,在电路106中虚拟并联连接有惯性等效电容器Cm。
当通过簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而使电机40的转子旋转时,在电机40中将产生感应电动势,从而在电机40以及电路106中流有发电电流。通过流有发电电流,从而产生作用在与电机40的转子的旋转方向相反的方向上的电机转矩。该电机转矩作为对由簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作而产生的簧上部件和簧下部件之间的振动造成的衰减力,而发挥作用。关于发电电流在电路106中如何流动,由于与在上述第三实施方式中所说明的发电电流的流动方式相同,因此省略其说明。
本实施方式的电气式减震器30也包括随着该电气式减震器30的伸缩而进行旋转的滚珠丝杠轴36及电机40的转子等的旋转体。因此,在电机40以及电路106中,流有有助于衰减力的产生的发电电流以及表示上述旋转体的惯性力的惯性等效电流Im。由惯性等效电流Im所表示的惯性力将对衰减力造成负面影响。其结果为,对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性将恶化。
在本实施方式中,为了改善对于簧下共振频率附近的振动的、簧上振动传递特性,从而对惯性等效电流Im和发电电流Ia进行运算,并且由悬架ECU50根据运算出的惯性等效电流Im和发电电流Ia之间的大小关系,而对开关SW进行占空比控制。
图18为,表示悬架ECU50所执行的占空比控制程序的一个示例的程序。当启动占空比控制时,悬架ECU50首先从转角传感器63输入来自电机40(转子)的转角θ(S60)。然后,通过对所输入的电机转角θ进行时间微分,从而对电机旋转角速度ω进行运算(S61)。然后,通过将电机旋转角速度ω乘以电机转矩常数Km,从而对感应电动势V进行运算(S62)。然后,通过对感应电动势V进行时间微分,并将该微分值乘以惯性等效电容器Cm的静电电容Cm,从而对流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im进行运算(S63)。
接下来,悬架ECU50通过与在上述第四实施方式中所说明的正常电流Ia运算方法相同的运算方法,从而对流通于电路106中的发电电流Ia进行运算(S64)。然后,对惯性等效电流Im是否在发电电流Ia以上进行判断(S65)。当惯性等效电流Im小于发电电流Ia时(S65:否),悬架ECU50将开关SW的占空比α设定为100%,并向开关SW输出控制指令,从而以所设定的占空比α进行工作(S67)。之后,暂时结束该程序。另一方面,当惯性等效电流Im在发电电流Ia以上时(S65:是),悬架ECU50将开关SW的占空比α设定为50%,并向开关SW输出控制指令,从而以所设定的占空比α进行工作(S66)。之后,暂时结束该程序。
在本实施方式中,当惯性等效电流Im在发电电流Ia以上时,通过减小开关SW的占空比,从而降低了在电机40以及电路106中流动的惯性等效电流以及发电电流。当发电电流被降低时,衰减力也将降低。此外,当惯性等效电流Im在发电电流Ia以上时,认为簧下共振频率附近的振动被输入。因此,降低了对簧下共振频率附近的振动造成的衰减力。通过降低对簧下共振频带的振动造成的衰减力,从而使簧下共振频带的振动仅通过簧下部件的晃动而被吸收。由于振动通过簧下部件的晃动而被吸收,因此抑制了该振动被传递至簧上部件的情况。因此,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递率。
以上,对本发明的各种实施方式进行了说明。各个实施方式提供了如下的方法,该方法用于在通过电气式减震器30而产生衰减力的悬架装置中,去除或者降低电气式减震器30所包含的旋转体的惯性力对衰减力造成的影响。具体而言,各个实施方式提供了具备电气特性调节单元的悬架装置1,所述电气特性调节单元对电路100的电气特性进行调节,以降低在电机40以及与电机40连接的电路100中流动的惯性等效电流Im。
作为电气特性调节单元,第一实施方式公开了如下结构,该结构具备:反相放大电路120和惯性补偿电容器Cp,其中,反相放大电路120具备:运算放大器OP、输入电阻Rin、以及反馈电阻Rf,其中所述运算放大器OP具有与被设置在电机40中的通电端子中的第二通电端子t2连接的非反相输入端子(+)、与第一通电端子t1连接的反相输入端子(-)、以及输出端子O;惯性补偿电容器Cp与输出端子O连接。根据该结构,在惯性补偿电容器Cp中流有与惯性等效电流Im反相的电流。通过将该反相电流供给至电路101,从而降低或抵消了惯性等效电流Im。其结果为,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递特性。
第二实施方式公开了如下结构,即,在电路102中连接有电阻值可变的外部电阻器VR1、VR2,电气特性调节单元具备:目标衰减力运算单元(S20),其对根据车辆的运动状态而由电气式减震器30所产生的衰减力的目标值、即目标衰减力进行运算;所需电阻值运算单元(S21),其根据目标衰减力,而对为了使电气式减震器30产生目标衰减力从而电路102所需的外部电阻值、即所需电阻值R进行运算;电阻值补正单元(S22、S24、S25),其对外部电阻器VR1、VR2的电阻值进行补正,以使得通过外部电阻器VR1、VR2的电阻值能够表示所述所需电阻值R和所需电感Lh的合成阻抗。所需电感Lh作为为了使并联谐振电路的反共振频率与作为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率而被预先设定的频率一致从而电路102所应当具有的外部电感,而被预先求出,其中所述并联谐振电路由电路102、和与该电路102虚拟并联连接的惯性等效电容器Cm构成。根据该结构,当振动频率为簧下共振频率附近的频率时,在由电路102和惯性等效电容器Cm构成的并联谐振电路中将发生反共振。通过反共振从而使电流难以在电路102中流通,进而降低了惯性等效电流Im和有助于衰减力的产生的发电电流。其结果为,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递特性。
第三实施方式公开了如下结构,即,电气特性调节单元具备:惯性等效电流运算单元(S33),其根据感应电动势、和惯性等效电容器Cm的静电电容,而对流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im进行运算;惯性补偿电流供给装置300,其向电路103供给与惯性等效电流Im大小相同且反相的电流、即惯性补偿电流Ip。根据该结构,与惯性等效电流Im大小相同且反相的电流被供给至电路103。通过所供给的反相电流,从而降低或抵消了惯性等效电流Im。其结果为,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递特性。
第四实施方式以及第五实施方式公开了如下结构,即,电气特性调节单元根据惯性等效电流Im、和当第一元件E1与电路104(105)连接时在电机40以及电路104(105)中流动的发电电流、即正常电流Ia的大小,而对连接状态切换装置SW的工作进行控制。具体而言,电气特性调节单元将连接状态切换装置的工作控制为,当惯性等效电流Im小于正常电流Ia时,使第一元件E1与电路104(105)连接,当惯性等效电流Im大于正常电流Ia时,使第二元件E2与电路104(105)连接。
根据第四实施方式,通过在惯性等效电流Im大于正常电流Ia时,使第二元件E2与电路104连接,从而使电路104的阻抗与惯性等效电容器Cm的阻抗相比而减小。因此,降低了流通于惯性等效电容器Cm中的惯性等效电流Im。其结果为,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递特性。
根据第五实施方式,通过在惯性等效电流Im大于正常电流Ia时,使第二元件E2与电路105连接,从而在振动频率为簧下共振频率附近的频率时,在由电路105和惯性等效电容器Cm构成的并联谐振电路中产生反共振。通过反共振从而使电流难以在电机40以及电路105中流通。其结果为,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递特性。
第六实施方式公开了如下结构,即,当惯性等效电流Im小于发电电流Ia时,所述电气特性调节单元将开关SW的占空比设定为100%,当惯性等效电流Im大于发电电流Ia时,所述电气特性调节单元将述开关SW的占空比设定为预先设定的占空比,以使得由电气式减震器30所产生的衰减力成为预定的衰减力以下。根据该结构,当惯性等效电流Im大于正常电流Ia时,通过占空比控制开关SW,从而降低了在电机40以及电路106中流动的电流。其结果为,改善了簧下共振频率附近的簧上振动传递特性。
本发明并不是被限定解释为上述实施方式所公开的事项的发明。例如,虽然上述实施方式中的电气式减震器具备电机以及滚珠丝杠机构(动作转换机构),但这种专用的动作转换机构并不是必须采用的。作为不需要动作转换机构的电气式减震器,例如可以设想为电动稳定器装置。电动稳定器装置具有,通过由电机所产生的力而对车辆的摇晃进行抑制的功能。车辆的摇晃是由于簧上部件和簧下部件接近或远离而产生的。即,电动稳定器装置也可以理解为,抑制由簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作所产生的摇晃振动的电气式减震器。此外,车辆的摇晃运动经由稳定器而作为旋转运动而被直接传递至电动稳定器装置的电机的转子。因此,不需要用于将簧上部件和簧下部件的接近动作以及远离动作转换为转子的旋转动作的、专用的动作转换机构。也可以将本发明应用于这种不具备动作转换机构的电气式减震器装置中。如此,本发明可以在不脱离其宗旨的范围内进行改变。
Claims (7)
1.一种悬架装置,其为车辆的悬架装置,其特征在于,具备:
减震器,其具备电机,所述电机具有与车辆的簧上部件和簧下部件中的某一个相连结的定子、以及相对于所述定子而进行旋转的转子,所述减震器通过所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作以及远离动作而使所述转子旋转,并通过由此产生的感应电动势而使所述电机中流有感应电流,进而产生衰减力;
电路,其对所述电机的第一通电端子和所述电机的第二通电端子之间进行了电连接;
电气特性调节单元,其对所述电路的电气特性进行调节,以使在所述电机中流动的电流、即表示如下旋转体的惯性力的惯性等效电流降低,其中,所述旋转体为,至少包括所述转子在内、且随着所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作和远离动作而进行旋转的旋转体,
所述电气特性调节单元具备:
反相放大电路,其具备:运算放大器、输入电阻、以及反馈电阻,其中,所述运算放大器具有与所述电机的第一通电端子连接的反相输入端子、与所述电机的第二通电端子连接的非反相输入端子、和输出端子;
惯性补偿电容器,其与所述输出端子连接,
其中,
所述输入电阻与所述反相输入端子连接,
所述反馈电阻被设置在所述输出端子和所述反相输入端子之间。
2.如权利要求1所述的悬架装置,其特征在于,
所述反相放大电路的放大率被设定为1,
所述惯性补偿电容器具有相当于所述旋转体的惯性的静电电容。
3.一种悬架装置,其为车辆的悬架装置,其特征在于,具备:
减震器,其具备电机,所述电机具有与车辆的簧上部件和簧下部件中的某一个相连结的定子、以及相对于所述定子而进行旋转的转子,所述减震器通过所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作以及远离动作而使所述转子旋转,并通过由此产生的感应电动势而使所述电机中流有感应电流,进而产生衰减力;
电路,其对被设置在所述电机上的两个通电端子间进行了电连接;
电气特性调节单元,其对所述电路的电气特性进行调节,以使在所述电机中流动的电流、即表示如下旋转体的惯性力的惯性等效电流降低,其中,所述旋转体为,至少包括所述转子在内、且随着所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作和远离动作而进行旋转的旋转体,
所述电气特性调节单元对所述电路的电气特性进行调节,以使并联谐振电路的反共振频率与目标频率一致,所述目标频率被预先设定为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率,其中,所述并联谐振电路由所述电路、和与该电路虚拟并联连接且具有相当于所述旋转体的惯性力的静电电容的惯性等效电容器构成。
4.如权利要求3所述的悬架装置,其特征在于,
在所述电路中,连接有电阻值可变的外部电阻器,
所述电气特性调节单元具备:
目标衰减力运算单元,其对由所述减震器所产生的衰减力的目标值、即目标衰减力进行运算;
所需电阻值运算单元,其根据所述目标衰减力,对为了使所述减震器产生所述目标衰减力从而所述电路所应当具有的外部电阻值、即所需电阻值进行运算;
电阻值补正单元,其对所述外部电阻器的电阻值进行补正,以使得通过所述外部电阻器的电阻值能够表示所述所需电阻值和所需电感的合成阻抗,其中,所述所需电感作为为了使所述反共振频率与所述目标频率一致从而所述电路所应当具有的外部电感,而被预先求出,所述目标频率被预先设定为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率。
5.一种悬架装置,其为车辆的悬架装置,其特征在于,具备:
减震器,其具备电机,所述电机具有与车辆的簧上部件和簧下部件中的某一个相连结的定子、以及相对于所述定子而进行旋转的转子,所述减震器通过所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作以及远离动作而使所述转子旋转,并通过由此产生的感应电动势而使所述电机中流有感应电流,进而产生衰减力;
电路,其对被设置在所述电机上的两个通电端子间进行了电连接;
电气特性调节单元,其对所述电路的电气特性进行调节,以使在所述电机中流动的电流、即表示如下旋转体的惯性力的惯性等效电流降低,其中,所述旋转体为,至少包括所述转子在内、且随着所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作和远离动作而进行旋转的旋转体;
第一元件,其具有第一阻抗;
第二元件,其具有第二阻抗;
连接状态切换装置,其对所述第一元件与所述电路的连接、和所述第二元件与所述电路的连接选择性地进行切换,
所述第一阻抗为,以如下方式而被预先设定的阻抗,即,通过在所述第一元件与所述电路连接时所产生的衰减力,从而使所述簧上部件的振动被抑制,
所述第二阻抗为,以如下方式而被预先设定的阻抗,即,当所述第二元件与所述电路连接时,使所述电路的阻抗与由相当于所述旋转体的惯性的、静电电容所表示的阻抗相比而减小,
所述电气特性调节单元将所述连接状态切换装置的工作控制为,当所述惯性等效电流小于正常电流时,使所述第一元件与所述电路连接,当所述惯性等效电流大于所述正常电流时,使所述第二元件与所述电路连接,其中,所述正常电流为,当所述第一元件与所述电路连接时,流通于所述电路中的所述感应电流。
6.一种悬架装置,其为车辆的悬架装置,其特征在于,具备:
减震器,其具备电机,所述电机具有与车辆的簧上部件和簧下部件中的某一个相连结的定子、以及相对于所述定子而进行旋转的转子,所述减震器通过所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作以及远离动作而使所述转子旋转,并通过由此产生的感应电动势而使所述电机中流有感应电流,进而产生衰减力;
电路,其对被设置在所述电机上的两个通电端子间进行了电连接;
电气特性调节单元,其对所述电路的电气特性进行调节,以使在所述电机中流动的电流、即表示如下旋转体的惯性力的惯性等效电流降低,其中,所述旋转体为,至少包括所述转子在内、且随着所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作和远离动作而进行旋转的旋转体;
第一元件,其具有第一阻抗;
第二元件,其具有第二阻抗;
连接状态切换装置,其对所述第一元件与所述电路的连接、和所述第二元件与所述电路的连接选择性地进行切换,
所述第一阻抗为,以如下方式而被预先设定的阻抗,即,通过在所述第一元件与所述电路连接时所产生的衰减力,从而使所述簧上部件的振动被抑制,
所述第二阻抗为如下的阻抗,即,为了在所述第二元件与所述电路连接时,使并联谐振电路的反共振频率与目标频率一致而所需的阻抗,其中,所述目标频率被预先设定为簧下共振频率或接近于簧下共振频率的频率,所述并联谐振电路由所述电路和与该电路虚拟并联连接且具有相当于所述旋转体的惯性的静电电容的惯性等效电容器构成,
所述电气特性调节单元将所述连接状态切换装置的工作控制为,当所述惯性等效电流小于正常电流时,使所述第一元件与所述电路连接,当所述惯性等效电流大于所述正常电流时,使所述第二元件与所述电路连接,其中,所述正常电流为,当所述第一元件与所述电路连接时,流通于所述电路中的所述感应电流。
7.一种悬架装置,其为车辆的悬架装置,其特征在于,具备:
减震器,其具备电机,所述电机具有与车辆的簧上部件和簧下部件中的某一个相连结的定子、以及相对于所述定子而进行旋转的转子,所述减震器通过所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作以及远离动作而使所述转子旋转,并通过由此产生的感应电动势而使所述电机中流有感应电流,进而产生衰减力;
电路,其对被设置在所述电机上的两个通电端子间进行了电连接;
电气特性调节单元,其对所述电路的电气特性进行调节,以使在所述电机中流动的电流、即表示如下旋转体的惯性力的惯性等效电流降低,其中,所述旋转体为,至少包括所述转子在内、且随着所述簧上部件和所述簧下部件的接近动作和远离动作而进行旋转的旋转体;
外部电阻器,其与所述电路连接;
开关,其能够以对所述电路进行开闭的方式而进行工作;
占空比控制单元,其对所述开关进行占空比控制,
当所述惯性等效电流小于所述感应电流时,所述电气特性调节单元将所述开关的占空比设定为100%,当所述惯性等效电流大于所述感应电流时,所述电气特性调节单元以使由所述减震器所产生的衰减力成为预定的衰减力以下的方式,将所述开关的占空比设定为预先设定的占空比。
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CN104024008B (zh) * | 2011-12-28 | 2016-06-15 | 日产自动车株式会社 | 车辆的控制装置 |
FR2991237A1 (fr) * | 2012-05-29 | 2013-12-06 | Alexandre Forestier | Systeme de generation d'energie electrique pour vehicule automobile |
JP2014167320A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 電磁サスペンション装置 |
EP3069435A2 (en) * | 2013-11-12 | 2016-09-21 | Aalborg Universitet | Actuator system with dual chambers |
CN104097481B (zh) * | 2014-07-08 | 2016-04-06 | 南京航空航天大学 | 一种零输入载人月球车主动悬架及其控制方法 |
WO2016031285A1 (ja) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | 本田技研工業株式会社 | ダンパ及びダンパの製造方法 |
JP2016049783A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 本田技研工業株式会社 | ダンパ及びダンパの制御方法 |
DE102014016224A1 (de) | 2014-10-31 | 2016-03-10 | Audi Ag | Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs |
US10300760B1 (en) | 2015-03-18 | 2019-05-28 | Apple Inc. | Fully-actuated suspension system |
DE102015013231B4 (de) | 2015-10-09 | 2019-06-19 | Audi Ag | Verfahren zum Betreiben eines Rotationsdämpfers |
JP6278995B2 (ja) * | 2016-03-16 | 2018-02-14 | 本田技研工業株式会社 | 電磁ダンパシステム |
KR102517175B1 (ko) * | 2016-10-18 | 2023-04-03 | 현대모비스 주식회사 | 차량용 전동식 댐퍼 |
US10814690B1 (en) | 2017-04-18 | 2020-10-27 | Apple Inc. | Active suspension system with energy storage device |
WO2018208510A1 (en) | 2017-05-08 | 2018-11-15 | Segame Technologies Llc | Active suspension system |
US10899340B1 (en) | 2017-06-21 | 2021-01-26 | Apple Inc. | Vehicle with automated subsystems |
US11173766B1 (en) | 2017-09-07 | 2021-11-16 | Apple Inc. | Suspension system with locking structure |
US10906370B1 (en) * | 2017-09-15 | 2021-02-02 | Apple Inc. | Active suspension system |
US11124035B1 (en) | 2017-09-25 | 2021-09-21 | Apple Inc. | Multi-stage active suspension actuator |
US10960723B1 (en) | 2017-09-26 | 2021-03-30 | Apple Inc. | Wheel-mounted suspension actuators |
US10436136B2 (en) * | 2018-01-27 | 2019-10-08 | GDP Tuning, LLC | System, method and apparatus for engine control |
US10690215B2 (en) * | 2018-02-23 | 2020-06-23 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Damper with electro-magnetic actuator |
US11285773B1 (en) | 2018-09-12 | 2022-03-29 | Apple Inc. | Control system |
US11634167B1 (en) | 2018-09-14 | 2023-04-25 | Apple Inc. | Transmitting axial and rotational movement to a hub |
JP6807975B2 (ja) * | 2019-04-12 | 2021-01-06 | 本田技研工業株式会社 | 電動サスペンション装置 |
US11345209B1 (en) | 2019-06-03 | 2022-05-31 | Apple Inc. | Suspension systems |
RU2725097C1 (ru) * | 2019-08-22 | 2020-06-29 | Андрей Николаевич Гуськов | Система тормозной стабилизации |
US11179991B1 (en) | 2019-09-23 | 2021-11-23 | Apple Inc. | Suspension systems |
US11938922B1 (en) | 2019-09-23 | 2024-03-26 | Apple Inc. | Motion control system |
EP4011658B1 (en) * | 2020-02-05 | 2023-11-01 | NSK Ltd. | Suspension device and assembly method therefor |
JP6993450B2 (ja) * | 2020-03-17 | 2022-01-13 | 本田技研工業株式会社 | 電動サスペンション装置 |
US11707961B1 (en) | 2020-04-28 | 2023-07-25 | Apple Inc. | Actuator with reinforcing structure for torsion resistance |
US11828339B1 (en) | 2020-07-07 | 2023-11-28 | Apple Inc. | Vibration control system |
JP2022133520A (ja) * | 2021-03-02 | 2022-09-14 | 本田技研工業株式会社 | サスペンション装置 |
US12017498B2 (en) | 2021-06-07 | 2024-06-25 | Apple Inc. | Mass damper system |
CN115853945B (zh) * | 2022-12-08 | 2024-05-24 | 湘潭大学 | 一种双向惯容可调减振器及控制方法 |
CN117031098B (zh) * | 2023-10-10 | 2023-12-08 | 江苏盛德电子仪表有限公司 | 一种节能电表 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006062550A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Kayaba Ind Co Ltd | 減衰特性制御システムおよび減衰特性制御システムの制御方法 |
CN1820152A (zh) * | 2003-07-31 | 2006-08-16 | 财团法人生产技术研究奖励会 | 电磁阻尼器控制装置 |
CN101351657A (zh) * | 2006-04-27 | 2009-01-21 | 萱场工业株式会社 | 缓冲器 |
JP2009029368A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Honda Motor Co Ltd | 車両用電動ダンパ装置 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2223205B1 (es) * | 2001-09-07 | 2007-01-01 | Creuat S.L. | Sistema de suspension para un vehiculo a motor y dispositivos para su realizacion. |
US7084413B2 (en) * | 2002-08-08 | 2006-08-01 | Micron Technology, Inc. | Photolithographic techniques for producing angled lines |
JP3722127B2 (ja) * | 2003-02-05 | 2005-11-30 | 日産自動車株式会社 | 車両用電磁サスペンション装置 |
JP3722128B2 (ja) * | 2003-02-05 | 2005-11-30 | 日産自動車株式会社 | 車両用電磁サスペンション装置と車両用電磁サスペンション装置のモータ制御方法 |
JP4543888B2 (ja) | 2004-11-11 | 2010-09-15 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
JP4525918B2 (ja) * | 2005-04-15 | 2010-08-18 | トヨタ自動車株式会社 | 減衰力発生システムおよびそれを含んで構成された車両用サスペンションシステム |
US8103408B2 (en) * | 2005-10-26 | 2012-01-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Suspension system for vehicle |
JP2008062895A (ja) | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Honda Motor Co Ltd | 電気装置制御システム |
JP4525651B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2010-08-18 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用サスペンションシステム |
JP4983457B2 (ja) | 2007-07-23 | 2012-07-25 | パナソニック株式会社 | モータ駆動装置 |
JP4585575B2 (ja) * | 2008-03-04 | 2010-11-24 | 本田技研工業株式会社 | 電動ダンパ装置 |
JP4986076B2 (ja) | 2008-04-17 | 2012-07-25 | 清水建設株式会社 | 応答制御システム |
JP5195908B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-05-15 | トヨタ自動車株式会社 | 減衰力制御装置 |
EP2452841B1 (en) | 2009-07-08 | 2017-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicular damper system |
WO2011145226A1 (ja) * | 2010-05-19 | 2011-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用サスペンション装置 |
JP5077607B2 (ja) * | 2010-06-17 | 2012-11-21 | トヨタ自動車株式会社 | 電気式ショックアブソーバ |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1820152A (zh) * | 2003-07-31 | 2006-08-16 | 财团法人生产技术研究奖励会 | 电磁阻尼器控制装置 |
JP2006062550A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Kayaba Ind Co Ltd | 減衰特性制御システムおよび減衰特性制御システムの制御方法 |
CN101351657A (zh) * | 2006-04-27 | 2009-01-21 | 萱场工业株式会社 | 缓冲器 |
JP2009029368A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Honda Motor Co Ltd | 車両用電動ダンパ装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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