JP2011131611A - 車両の電磁サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化することなく、消費電力を大きくすることなく、確実に良好な乗り心地を確保し得ると共に、操舵時の安定性を確保し得る電磁サスペンション装置を提供する。
【解決手段】スタビライザ装置ＳＢを備えると共に、検出手段ＳＮの検出結果に応じて駆動制御手段ＤＲによってリニアモータＬＭを駆動制御し、ばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間の相対変位を調整する電磁制御装置ＥＣを備える。スタビライザ装置ＳＢは、スタビライザバー１と左右の車輪又は左右のどちらかの車輪との間に介装するコネクティングロッド２を有し、ばね下部材及びばね上部材間のストロークが小さい領域では捩り剛性が小さく、ストロークが大きい領域では捩り剛性が大きくなる特性に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の電磁サスペンション装置に関し、特に、スタビライザ装置及び電磁制御装置を備えた電磁サスペンション装置に係る。

車両のサスペンションシステムにおいてスタビライザ装置を備えたものが知られており、このスタビライザ装置に関し、例えば下記の特許文献１には、「左右の車輪の逆位相の変位が小さい領域、つまり車両の乗り心地性能に影響を与える領域では、スタビライザーの捩じれ剛性を低くすることで乗り心地性能を高めることができ、逆に左右の車輪の逆位相の変位が大きい領域、つまり車両の操縦安定性能に影響を与える領域では、スタビライザーの捩じれ剛性を高くすることで操縦安定性能を高めることができる。」と記載され（特許文献１の段落〔０００３〕）、「スタビライザーの捩じれ剛性は、その寸法、形状、材質等により一義的に決まってしまうため、車輪の上下変位の大きさに応じて捩じれ剛性を調整することは困難であった。」とした上で（同段落〔０００４〕）、「スタビライザーの実質的な捩じれ剛性を変化させることで乗り心地性能と操縦安定性能とを両立させることを目的」とした車両用スタビライザー装置が提案されている（同段落〔０００５〕）。

また、下記の特許文献２には、「簡単な構成によって車両の走行状態に応じた適切なロール剛性が得られるスタビライザ装置を提供すること」を目的とし（特許文献２の段落〔０００５〕）、「左右車輪にそれぞれ設けられたサスペンション装置のバネ下部分にリンクを介してそれぞれ接続された１対のアーム部、及び、前記１対のアーム部を連結して車幅方向にほぼ沿って延在し、弾性を有する材料によって形成された中間部を有するスタビライザバーと、前記スタビライザバーの前記中間部を前記車体に対して弾性体を介して支持し、車幅方向に離間した複数個所に設けられたスタビライザブッシュとを備えるスタビライザ装置において、前記スタビライザブッシュの前記弾性体は、前記サスペンション装置のリバウンド時に前記リンクを介して入力されるリバウンド側荷重に対するバネ定数が前記リバウンド側荷重の増加に応じて増加する非線形特性を有するとともに、少なくとも初期ストローク領域において前記リバウンド側荷重に対するバネ定数が前記サスペンション装置のバンプ時に前記リンクを介して入力されるバンプ側荷重に対するバネ定数よりも低いことを特徴とするスタビライザ装置」が提案されている（同段落〔０００６〕）。

一方、従来から、車両の電磁サスペンション装置として種々の態様が知られており、例えば下記の特許文献３には、「車両の乗り心地を向上させることが可能な低コストで制御応答性の優れたサスペンション装置を提供すること」ことを目的とし（特許文献３の段落〔０００５〕）、「コイルと永久磁石とを車体側部材と車輪側部材とに各別に配するリニアモータを備え、前記リニアモータが単相駆動型の単相リニアモータであり、前記車体側部材と前記車輪側部材との相対移動状態又は前記車体側部材の絶対移動状態を検出する状態検出センサと、当該状態検出センサの検出結果に基づいて前記単相リニアモータが出力する荷重を制御する制御部とを備えた」サスペンション装置が提案されている（同段落〔０００６〕）。

特開２００８−２３０３４２号公報 特開２００８−２０１３０６号公報 特開２００８−２８６３６２号公報

上記特許文献１及び２に記載の装置は、具体的な構成は異なるものの、ゴム等の弾性体によって、サスペンションストロークの小さい領域では、スタビライザバーの捩り剛性を小さくし、ストロークが大きい領域では、スタビライザバーの捩り剛性を大きくすることが企図されている。一般的に、車両の直進走行時には、路面より小さいサスペンションストロークの振動は入力されるが、大きなサスペンションストロークの振動は入力されにくい。また、車両の旋回時等において、車両に対し大きな横力が付与されると、サスペンションストロークも大きくなる。上記特許文献１及び２に記載の装置によれば、直進走行時のサスペンションストロークが小さな路面からの入力では、スタビライザバーは殆ど捩り力を発生しないため、路面変位に起因するサスペンションストロークに伴う振動を遮断することができ、通常、車両直進時の乗り心地を向上させることができる。

これに対し、車両の操舵時は、サスペンションが大きくストロークした時点でスタビライザバーは大きな捩り力（ロール剛性）を発生するので、車体のロールを小さく押えることができる。然し乍ら、操舵直後は、スタビライザバーはサスペンションストロークの小さい領域に対し、直ちに大きな捩り力（ロール剛性）を発生することはできず、操舵初期に車体がロール傾向を示し、安定性を欠くおそれがある。また、操舵初期に車体がロール傾向を示し、スタビライザバーによる捩り力が発生し始めたところで、急激に車体のロールが抑えられることになり、車両運転者に対し違和感やロールにおける段付き感を与えるおそれがある。また、操舵直後はタイヤの接地荷重が上がらず、タイヤ横力が発生しにくく、車両のヨー方向の応答性も悪くなる。従って、操舵直後の初期ロールの大きさ、車両のぐらつき、ヨー応答性については、特許文献１及び２に記載の装置を採用していない一般的なスタビライザ装置を装着した車両よりも、却って劣ることになりかねない。また、特許文献１及び２に記載の装置においては、荷重と撓みの非線形な特性を得る手段は、ゴムの撓みによる機械的な構造であるため、ヒステリシスが大きく、サスペンションにおける高周波のストローク変化に対しては追従性が悪く、高周波のストローク変化を伴う走行時には乗り心地に対する大きな改善効果は期待できない。

一方、上記特許文献３に記載のサスペンション装置によれば「サスペンション装置に単相リニアモータを使用することから、車体側部材と車輪側部材との相対移動状態又は車体側部材の絶対移動状態を検出する状態検出センサからのセンサ信号により演算される力の方向及び大きさに応じて、制御部が単相リニアモータが出力する荷重を制御することができる。このため、容易に車体側部材（例えば、ボディ）の制振を行うことが可能である。したがって、車両の乗員に大きな揺れを感じさせることなく、快適な乗り心地を提供することができる。」等々の効果を奏することができる（特許文献３の段落〔０００７〕）。

上記特許文献３に記載のようなリニアモータ駆動の電磁制御装置を備えた車両に対し、更に、スタビライザ装置を装着することも可能であるが、その場合には、通常、車両の直進走行時において、スタビライザ装置の存在により、路面から種々の振動が入力され、乗り心地が悪くなるおそれがある。あるいは、サスペンション制御に際し、乗り心地を向上させるためにリニアモータを駆動する力とは無関係な力が、スタビライザ装置によって車体側ばね上部材とばね下部材との間に発生することにより、乗り心地向上のための制御効果を充分発揮させることができなくなるおそれがある。もちろん、特許文献３に記載のサスペンション装置においては、スタビライザ装置を装着しない構成としてもよいが、そうすると、乗り心地は向上できるものの、操舵時の車体のロールを抑えるために、リニアモータによる大きな力が必要とされ、リニアモータの大型化、あるいは大きな電力供給が必要となる。

そこで、本発明は、スタビライザ装置及び電磁制御装置を備えた車両の電磁サスペンション装置において、大型化することなく、また、消費電力を大きくすることなく、確実に車両の良好な乗り心地を確保し得ると共に、車両操舵時の安定性を確保し得る電磁サスペンション装置を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、車両の左右の車輪間に介装するスタビライザ装置を備えると共に、前記車両のばね下部材及びばね上部材の一方に支持する磁石部材と、前記ばね下部材及びばね上部材の他方に支持するコイル部材を有し、該コイル部材と前記磁石部材を相対的に移動可能に支持し磁気回路を形成するリニアモータと、該リニアモータを駆動制御する駆動制御手段と、前記コイル部材と前記磁石部材との間の相対位置を検出する検出手段とを具備し、該検出手段の検出結果に応じて前記駆動制御手段を制御し前記ばね下部材と前記ばね上部材との間の少なくとも相対変位を調整する電磁制御装置を備えた車両の電磁サスペンション装置において、前記スタビライザ装置は、前記車両の左右の車輪間に配設するスタビライザバーと、該スタビライザバーと前記左右の車輪又は左右のどちらかの車輪との間に介装するコネクティングロッドを有し、該コネクティングロッドによって前記スタビライザ装置としての特性を、前記ばね下部材及びばね上部材間のストロークが小さい領域では捩り剛性が小さく、前記ばね下部材及びばね上部材間のストロークが大きい領域では捩り剛性が大きくなるように設定することとしたものである。

前記コネクティングロッドは、軸方向に並設した一対のコイルばねを備えたものとし、該一対のコイルばねの軸方向長さが、前記ばね下部材及びばね上部材間に付与される外力に対し、非線形に変化する特性を有するものとするとよい。

前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、該操舵角検出手段及び前記車速検出手段の検出結果に基づき、前記スタビライザ装置の特性に応じた補正制御量を演算する補正演算手段を備えたものとし、前記駆動制御手段は、前記補正演算手段が演算した補正制御量に応じて、前記電磁制御装置に対する駆動制御量を補正して前記ばね下部材と前記ばね上部材との間の相対変位を調整するように構成するとよい。前記補正演算手段は、前記操舵角検出手段及び前記車速検出手段の検出結果に基づき、前記スタビライザ装置に対する目標捩りトルクを設定すると共に、前記スタビライザ装置が発生する捩りトルクを推定し、該捩りトルクと前記目標捩りトルクの偏差に基づき前記補正制御量を演算するように構成することができる。

更に、前記ばね下部材と前記ばね上部材との間に介装し減衰力を発生する緩衝機構を具備したものとし、該緩衝機構に前記リニアモータを一体的に接続したものとするとよい。この場合において、前記緩衝機構は、前記ばね下部材に下端を支持し上下方向に配置するシリンダと、該シリンダ内を摺動するピストン部材と、該ピストン部材に下端を支持し上端を前記シリンダから上方に延出して前記ばね上部材に支持するピストンロッドを具備し、前記ピストン部材の前記シリンダに対する上下動に伴い減衰力を発生するように構成して成り、前記磁石部材を前記シリンダに支持し、前記コイル部材を、前記シリンダ及び前記磁石部材を囲繞するように配置すると共に前記ばね上部材に支持した構成とすることができる。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、上記の電磁サスペンション装置においては、上記の構成になるスタビライザ装置及び電磁制御装置により、大型化することなく、また、消費電力を大きくすることなく、確実に車両の良好な乗り心地を確保することができると共に、車両操舵時の安定性を確保することができる。しかも、操舵直後の車輪の接地荷重を駆動制御手段によって制御することができるので、タイヤ接地荷重を直後に立ち上げることにより、ハンドル操舵力のしっかり感を出し、あるいはハンドルの効きのシャープさを出す等、操舵フィーリングを向上させることができる。また、リニアモータの出力範囲において車体のロールを抑えることもでき、車両運転者に対し違和感を与えることなく、横加速度の増加に伴い円滑にロールさせていくことも可能である。更に、タイヤ接地荷重を制御することにより、操舵速度に対する車体のヨー応答特性を可変にすることも可能である。

前記コネクティングロッドは、軸方向に並設した一対のコイルばねを備えたものとし、該一対のコイルばねの軸方向長さが、前記ばね下部材及びばね上部材間に付与される外力に対し、非線形に変化する特性を有するものとすれば、従来のゴム等の弾性体を用いたものに比し、追従性に優れ、高周波のストローク変化に対しても適切に対応することができる。

前記スタビライザ装置の特性に応じた補正制御量を演算し、この補正制御量に応じて、電磁制御装置に対する駆動制御量を補正してばね下部材とばね上部材との間の相対変位を調整するように構成すれば、スタビライザ装置の特性に応じて適切に駆動制御手段を駆動することができ、リニアモータによるサスペンション制御における一連の演算処理に対し容易に組み入れることができる。例えば、スタビライザ装置に対する目標捩りトルクを設定すると共に、スタビライザ装置が発生する捩りトルクを推定し、これらの偏差に基づき補正制御量を演算することとすれば、連続した演算処理を容易に行うことができる。

更に、検出手段は、ばね下部材とばね上部材との間の相対位置、相対速度及び相対加速度の少なくとも何れか一つを検出し、この検出結果に基づき二つのスリットと磁石部材の相対位置を検出するように構成することができるので、例えば既存の車高センサを用いて安価且つ確実に上記相対位置を検出することができる。

上記の電磁サスペンション装置において、更に緩衝機構を備えたものとすれば、リニアモータによる荷重制御に加え、緩衝機構による荷重制御を行うことができるので、リニアモータに対する負担が軽減され、ばね上部材の緩衝を効果的に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電磁サスペンション装置の全体構成図である。 本発明の一実施形態におけるスタビライザ装置に供するコネクティングロッドの構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る緩衝機構を含む電磁サスペンション装置の構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電磁サスペンション装置に供する電磁制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における電磁制御装置の駆動制御例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における補正制御量の演算処理例を示すブロック図である。 本発明に係る一例の特性と一般的な車両の特性について、サスペンションストロークに応じたスタビライザバーによる捩り剛性の関係を示すグラフである。 本発明に係る一例の特性と一般的な車両の特性について、横加速度とロール角との関係を示すグラフである。 本発明に係る他の例の特性と一般的な車両の特性について、サスペンションストロークに応じたスタビライザバーによる捩り剛性の関係を示すグラフである。 本発明に係る他の例の特性と一般的な車両の特性について、横加速度とロール角との関係を示すグラフである。 従来技術の特性と一般的な車両の特性について、サスペンションストロークに応じたスタビライザバーによる捩り剛性の関係を示すグラフである。 従来技術の特性と一般的な車両の特性について、横加速度とロール角との関係を示すグラフである。

以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。先ず、本発明の一実施形態に係る電磁サスペンション装置について図１乃至図４を参照して説明すると、図１に示すように、車両の左右の車輪（図示せず）間にスタビライザ装置ＳＢが介装されている。このスタビライザ装置ＳＢは、左右の車輪間にスタビライザバー１が配設され、このスタビライザバー１と左右の車輪又は左右のどちらかの車輪のばね下部材ＬＳとの間にコネクティングロッド２が介装されている。また、ばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間に配設されるサスペンション機構３には、電磁制御装置ＥＣが配設されており、検出手段ＳＮの検出結果に応じて駆動制御手段ＤＭが制御され、ばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間の少なくとも相対変位が調整されるように構成されている。本実施形態の電磁制御装置ＥＣは、図３及び図４に示すように、ばね下部材ＬＳ及びばね上部材ＵＳの一方に支持する磁石部材ＭＧと、他方に支持するコイル部材ＣＬを有し、コイル部材ＣＬと磁石部材ＭＧを相対的に移動可能に支持し磁気回路を形成する単相駆動型のリニアモータＬＭが設けられ、検出手段ＳＮによってコイル部材ＣＬと磁石部材ＭＧとの相対位置が検出され、その検出結果に応じて駆動制御手段ＤＭを介してリニアモータＬＭが制御されるように構成されている。

上記のコネクティングロッド２は、図２に示すように、筒状の本体２０とその両端に螺合される蓋体２１及び２２内に一対のコイルばねＣＳ１及びＣＳ２が軸方向に並設されており、蓋体２１側が軸方向長さ調整用の部材２３及びボールジョイントＢＪ１を介してスタビライザバー１に支持され、蓋体２２側が荷重設定及び中立調整用の部材２４及びボールジョイントＢＪ２を介してロアーアーム４等のばね下部材ＬＳに支持されている。尚、スタビライザバー１に接続されるボールジョイントＢＪ１側とロアーアーム４等に接続されるボールジョイントＢＪ２側が上下逆に配置されるように構成してもよい。

図２に示すように、軸方向長さ調整用の部材２３は蓋体２１を貫通してボールジョイントＢＪ１に螺合され、蓋体２１の凹部内の部材２３回りにコイルばねＣＳ１が収容され、螺子２５によってリテーナ２６が部材２３に固定される。一方、蓋体２２は部材２４に螺合され、更に、この部材２４に螺合されるリテーナ２７と上記リテーナ２６との間にコイルばねＣＳ２が収容されている。そして、本実施形態におけるコネクティングロッド２の軸方向長さは、ばね下部材ＬＳ及びばね上部材ＵＳ間に付与される外力に対し、所定の荷重以上の引張力に対してはリテーナ２６と蓋体２１が当接することにより、又、所定の荷重以上の圧縮力に対してはリテーナ２６とリテーナ２７が当接することにより、非線形に変化する特性に設定されている。尚、リテーナ２６と当接し得る面にはゴムリング２８，２９が配設されている。

而して、部材２４によってコイルばねＣＳ１及びＣＳ２の荷重及び中立位置が調整され、ばね下部材ＬＳ及びばね上部材ＵＳ間のストロークに応じて、コイルばねＣＳ１及びＣＳ２の中立位置からの軸方向長さが変化するように構成されている。そして、このコイルばねＣＳ１及びＣＳ２の軸方向長さの変化に応じたコイルばねＣＳ１及びＣＳ２の荷重変化に基づき、スタビライザ装置ＳＢとしての特性が、ばね下部材ＬＳ及びばね上部材ＵＳ間のストロークが小さい領域では捩り剛性が小さく、ばね下部材ＬＳ及びばね上部材ＵＳ間のストロークが大きい領域では捩り剛性が大きくなるように設定される。

本実施形態のサスペンション機構３は、例えば図３に示すように構成されており、図１及び図４に示す電磁制御装置ＥＣを含み、これを構成するコイル部材ＣＬは、磁石部材ＭＧを囲繞するようにリニアモータＬＭの軸方向に並設された二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２と、これらのコイルＣＬ１及びＣＬ２と磁気回路を形成する二つのスリットＳＬ１及びＳＬ２を有するヨークＹＫを具備している。磁石部材ＭＧとしては、図３及び図４に示すように、二つの永久磁石ＭＧ１及びＭＧ２で構成し得るが、磁性材料で形成した円筒体に対しリニアモータＬＭの軸方向で相互に異なる磁極（ＮＳ）に着磁したものを用いてもよく、あるいは、ＮＳ磁極を複数組備えたものとし、ハルバック着磁法により、中央部の着磁方向をリニアモータＬＭの軸方向で異なる磁極に設定することとしてもよい。

そして、電磁制御装置ＥＣを構成する駆動制御手段ＤＭにより、例えば、検出手段ＳＮの検出結果に基づき、磁石部材ＭＧの軸方向中央部ＮＥ（図３及び図４では永久磁石ＭＧ１及びＭＧ２が隣接する部分）が二つのスリットＳＬ１及びＳＬ２間に位置するときには、二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２に対し所定方向に通電されてリニアモータＬＭとしての推力を発生し、上記軸方向中央部ＮＥが二つのスリットの一方側（例えばＳＬ２側）近傍の所定位置を越えたときには、上記のコイルＣＬ１及びＣＬ２への通電時とは逆方向に通電されてリニアモータＬＭとしての推力を発生するように制御される。

一方、検出手段ＳＮとして、本実施形態では、車両の走行路面に対する高さを検出する車高センサＳＮ１が用いられ、その検出結果に基づき、上記のように二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２と磁石部材ＭＧとの相対位置が検出される。本実施形態では、更に、上下加速度センサ（上下Ｇセンサ）ＳＮ２、車速センサＳＮ３、舵角センサＳＮ４等が配設されており、これらの検出信号がセンサインタフェース１１を介して演算回路１２に供給され、上記のコイルＣＬ１及びＣＬ２に対する通電方向切換タイミングのみならず、リニアモータＬＭの制御量が演算される。

上記の演算回路１２及びＰＷＭ駆動回路１３は、必要に応じてフェイルセイフ回路１４と共に、制御ＣＰＵとして制御回路ＣＴが構成されている。そして、バッテリＢＴの出力電圧は電源回路１５を介して制御ＣＰＵ等に供給されると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶにて昇圧され、電源回路１６を介してＨブリッジ駆動回路２０に供給される。而して、演算回路１２の演算結果に応じてＰＷＭ駆動回路１３を介してＨブリッジ駆動回路２０が制御され、これによりリニアモータＬＭが駆動制御されることになる。

更に、本実施形態の車両には、ばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間に緩衝機構ＡＢが介装され、これにリニアモータＬＭが一体的に接続されており、減衰力を発生するように構成されている。この緩衝機構ＡＢは、図４に破線で示すように、ばね下部材ＬＳに下端が支持され上下方向に配置されるシリンダＡＣと、シリンダＡＣ内を摺動するピストン部材ＡＰと、ピストン部材ＡＰに下端が支持され上端がシリンダＡＣから上方に延出してばね上部材ＵＳに支持されるピストンロッドＡＲを具備しており、ピストン部材ＡＰのシリンダＡＣに対する上下動に伴い減衰力を発生し、ばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間の相対変位、ひいては相対速度及び相対加速度が調整されるように構成されている。この場合において、磁石部材ＭＧはシリンダＡＣに支持され、コイル部材ＣＬは、シリンダＡＣ及び磁石部材ＭＧを囲繞するように配置されると共にばね上部材ＵＳに支持されている。

図３は、上記リニアモータＬＭ及び緩衝機構ＡＢを含む構成の具体的態様を示し、緩衝機構ＡＢはショックアブソーバ３０を構成し、ばね下部材ＬＳを構成する車輪側部材とばね上部材ＵＳを構成する車体側部材との間に介装され、ばね上部材ＵＳとの間に車両支持ばねＳＰが張架されている。ショックアブソーバ３０は、シリンダＡＣを構成する外筒３１、ピストン部材ＡＰを構成するピストン３２及びこれに一体的に形成される減衰バルブ３３、ピストンロッドＡＲを構成するロッド３４、外筒３１内をエアー室と油室に分離するフリーピストン３５、リバウンドストッパ３６、バンプラバー３７等を有し、外筒３１がばね下部材ＬＳに支持され、上記のロッド３４が外筒３１から上方に延出し、ブラケット４１及びアッパマウント４２を介してばね上部材ＵＳに支持されている。而して、外筒３１に対するピストン３２及び減衰バルブ３３の上下動に伴い減衰力を発生するように構成されている。

更に、軸方向に並設された二つの永久磁石ＭＧ１及びＭＧ２が上記の外筒３１に支持されると共に、二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２が収容されたヨークＹＫがブラケット４１及びアッパマウント４２を介してばね上部材ＵＳに支持されており、リニアモータＬＭが構成されている。このヨークＹＫには、二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２に対し磁気回路を構成する二つのスリットＳＬ１及びＳＬ２が形成されている。而して、前述のように駆動制御手段ＤＭによってリニアモータＬＭが駆動制御され、二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２に対し永久磁石ＭＧ１及びＭＧ２の相対変位が生ずるので、ばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間の相対変位が調整されることになる。このとき、前述の二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２に対する通電方向切換に留まらず、種々の条件に応じてばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間の相対変位を調整することができ、ひいては両者間の相対速度及び相対加速度を調整することもできる。

図５は、本実施形態の電磁制御装置ＥＣにおける駆動制御手段ＤＭ（制御ＣＰＵ）による制御例を示すフローチャートであり、先ずステップ１０１において、初期化後、各センサの検出信号等が直接又は通信バスを介して読み込まれる。次に、ステップ１０２にて、これらの読み込まれた信号に基づき駆動制御に供される種々の車両状態量が推定演算される。

続いて、ステップ１０３において、走行中の車両に生ずる垂直方向の加速度を打ち消すように作用する制御に必要な制御量（車両の必要制御量という）が推定演算され、演算結果の車両の必要制御量に基づき、ステップ１０４において、各車輪におけるサスペンションとしての制御力が演算され、この制御力を充足するリニアモータＬＭの駆動制御量が演算される。このとき、少なくとも車高センサＳＮ１の検出結果に基づき、磁石部材ＭＧの軸方向中央部（ここでは永久磁石ＭＧ１及びＭＧ２が当接する部分）の二つのスリットＳＬ１及びＳＬ２に対する相対位置が検出されると共に、この相対位置に応じたコイルＣＬ１及びＣＬ２の電流値とリニアモータＬＭの推力との関係が推力特性として求められる。

次に、ステップ１０５において補正制御量が演算されるが、これについては図６を参照して後述する。そして、ステップ１０６において、この補正制御量が上記の駆動制御量に加算されて、各車輪のリニアモータＬＭからの必要出力が演算され、この必要出力を充足すべく、ステップ１０７において、各車輪のリニアモータＬＭを構成する二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２に対する電流指示値が演算される。続いてステップ１０８に進み、上記の電流指示値がコイルＣＬ１及びＣＬ２駆動用の駆動回路２０に出力される。そして、ステップ１０９において終了判定が行われ、所定の終了条件を充足していなければステップ１０１に戻り、上記の各ステップの処理が繰り返される。

上記図５に示す処理については、電磁制御装置ＥＣの制御を中心に説明したが、本実施形態においては、電磁制御装置ＥＣの駆動制御のみならず、緩衝機構ＡＢたるショックアブソーバ３０による減衰力制御を行うことも可能であり、車輪毎にばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間の相対変位、ひいては相対速度及び相対化速度を滑らかに調整することができると共に、各車輪に対し非常に大きな荷重調整が必要となる場合にも、容易に対応することができ、運転者にとって最適な乗り心地を確保することができる。しかも、単に３相モータから単相リニアモータへの変更だけでなく、前述のように二つのコイルＣＬ１及びＣＬ２に対する通電方向切換を行うことにより、広いストローク範囲で所望の推力を発生させることができる。

図６は補正制御量の演算処理の一例を示すもので、ブロックＢ１にて車両の前後方向の運動に関し、二輪車両モデルに基づき車両の前後二輪に対する横力が推定され、ブロックＢ２にて車両の横方向の運動に関し、二輪ロールモデルに基づき理想スタビ特性を実現するための目標ロール角が設定されると共に、更にＺ変換されて推定ロール角が演算される。尚、四輪車両モデルを用い、ブロックＢ１及びＢ２を単一のブロックとしてもよい。そして、ブロックＢ３にて車両の目標ロール角に応じた目標捩りトルクが設定されると共に、ブロックＢ４にて推定ロール角に基づきスタビライザ装置ＳＢの現在捩れ角が演算され、ブロックＢ５にてこの現在捩れ角に応じてスタビライザ装置ＳＢが発生する捩りトルクが求められる。そして、ブロックＢ３にて設定された目標捩りトルクと、ブロックＢ５にて求められた捩りトルクの偏差に応じて、ブロックＢ６において補正制御量（トルク値）が設定される。

而して、車速センサＳＮ３及び舵角センサＳＮ４の検出結果である車速及び操舵角に基づき、スタビライザ装置ＳＢの特性に応じた補正制御量が演算され、これによって補正演算手段が構成され、この演算結果の補正制御量に応じて、電磁制御装置ＥＣに対する駆動制御量が補正され、ばね下部材ＬＳとばね上部材ＵＳとの間の相対変位が調整されることになる。

以上の構成になる電磁サスペンション装置による制御例を説明する。先ず、比較対象として、従来技術（例えば特許文献１）のスタビライザ装置を備えた車両の特性について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１及び図１２において、一般的な車両におけるサスペンションストロークに応じたスタビライザバーによる捩り剛性の関係を破線で示し、従来技術のスタビライザ装置による特性を一点鎖線で示す。図１１における縦軸の捩り剛性は、スタビライザバーの捩りばね定数であり、これは、車体がロールした場合の車輪を下方向に押し付ける荷重と置換可能である。これに対し、上記の従来技術では、一点鎖線で示すように、通常直進走行時は低い捩り剛性に設定される。図１２は、運転者が操舵した時の車両の横加速度（横Ｇ）と車体ロール角を表し、横加速度が小さい領域では、従来技術（一点鎖線で示す）では一般的な車両（破線）より車体のロールが大きくなっている。

図７は、一般的な車両におけるサスペンションストロークに応じたスタビライザバーによる捩り剛性の関係を破線で示し、前述のコネクティングロッド２を備えたスタビライザ装置ＳＢによる特性を二点鎖線で示し、スタビライザ装置ＳＢ及び電磁制御装置ＥＣを装着した車両において、電磁制御装置ＥＣを作動させた場合の特性（みかけの捩り剛性）を実線で示すもので、スタビライザ装置ＳＢの捩り力と電磁制御装置ＥＣの出力（リニアモータＬＭの推力）との合力による特性は、略直線となる。前述のコネクティングロッド２とスタビライザ装置ＳＢ及び電磁制御装置ＥＣを装着した車両において、通常直進走行時は電磁制御装置ＥＣを作動させない、あるいは、小さな制御量とすることにより、捩り剛性は二点鎖線の特性となり、一般的な車両より低いため、良い乗り心地が得られる。操舵時は電磁制御装置ＥＣを作動させることにより、捩り剛性は実線となり、一般的な車両より大きいため、ロール角が低減される。図８はロール特性を示すもので、一般的な車両における横加速度とロール角との関係を破線で示し、スタビライザ装置ＳＢ及び電磁制御装置ＥＣを装着した車両における上記の関係を実線で示すもので、これによれば、乗り心地を損ねることなく、車体のロール角を低減することができる。尚、この勾配は、車両の特徴に応じて変更することができる。

図９は、図７と同様の特性を示す他の例を示すもので、図９に実線で示す特性は、スタビライザ装置ＳＢによる捩り力と電磁制御装置ＥＣの出力との合力から算出される捩り剛性を示す。この実施例においても、通常直進走行時は電磁制御装置ＥＣを作動させない、あるいは、小さな制御量とすることにより、捩り剛性は二点鎖線の特性となり、良い乗り心地が得られる効果には変わりが無いが、操舵時は、スタビライザ装置ＳＢと電磁制御装置ＥＣの出力による合力により、低サスペンションストローク領域では、一般的な車両と略同等の捩り剛性となり、大ストローク領域では、スタビライザ装置ＳＢのみによる捩り剛性と同様に設定されている。また、図１０は、図８と同様の特性を示す他の例を示すもので、一般的な車両における横加速度とロール角との関係を破線で示し、スタビライザ装置ＳＢ及び電磁制御装置ＥＣを装着した車両における上記の関係を実線で示すもので、これによれば、一般的な車両と略同等の車体ロール特性を有し、横加速度が大きい高横加速度領域では、スタビライザ装置ＳＢの特性により、一般的な車両より小さな車体ロールを示すこととなる。ここで、横加速度に対する車体ロール角線図の折れ点付近は、運転者に違和感を与えないよう、制御定数の適合により滑らかに設定される。

尚、図７及び図８に示した例と図９及び図１０に示した例は、制御調整の相違によって異なる特性となったものであり、後者の例によれば、前者の例に比し、電磁制御装置ＥＣによる制御量を減らすことができるので、一層の省電力化が可能となる。

ＬＳ ばね下部材
ＵＳ ばね上部材
ＳＢ スタビライザ装置
ＥＣ 電磁制御装置
１ スタビライザバー
２ コネクティングロッド
３ サスペンション機構
ＣＳ１，ＣＳ２ コイルばね
ＭＧ 磁石部材
ＭＧ１，ＭＧ２ 永久磁石
ＣＬ コイル部材
ＣＬ１，ＣＬ２ コイル
ＳＬ１，ＳＬ２ スリット
ＬＭ リニアモータ
ＤＭ 駆動制御手段
ＳＮ 検出手段
ＡＢ 緩衝機構
３０ ショックアブソーバ

Claims (6)

1. 車両の左右の車輪間に介装するスタビライザ装置を備えると共に、前記車両のばね下部材及びばね上部材の一方に支持する磁石部材と、前記ばね下部材及びばね上部材の他方に支持するコイル部材を有し、該コイル部材と前記磁石部材を相対的に移動可能に支持し磁気回路を形成するリニアモータと、該リニアモータを駆動制御する駆動制御手段と、前記コイル部材と前記磁石部材との間の相対位置を検出する検出手段とを具備し、該検出手段の検出結果に応じて前記駆動制御手段を制御し前記ばね下部材と前記ばね上部材との間の少なくとも相対変位を調整する電磁制御装置を備えた車両の電磁サスペンション装置において、前記スタビライザ装置は、前記車両の左右の車輪間に配設するスタビライザバーと、該スタビライザバーと前記左右の車輪又は左右のどちらかの車輪との間に介装するコネクティングロッドを有し、該コネクティングロッドによって前記スタビライザ装置としての特性を、前記ばね下部材及びばね上部材間のストロークが小さい領域では捩り剛性が小さく、前記ばね下部材及びばね上部材間のストロークが大きい領域では捩り剛性が大きくなるように設定することを特徴とする請求項１記載の車両の電磁サスペンション装置。
2. 前記コネクティングロッドは、軸方向に並設した一対のコイルばねを備え、前記コネクティングロッドの軸方向長さが、前記ばね下部材及びばね上部材間に付与される外力に対し、非線形に変化する特性を有することを特徴とする請求項１記載の車両の電磁サスペンション装置。
3. 前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、該操舵角検出手段及び前記車速検出手段の検出結果に基づき、前記スタビライザ装置の特性に応じた補正制御量を演算する補正演算手段を備え、前記駆動制御手段は、前記補正演算手段が演算した補正制御量に応じて、前記電磁制御装置に対する駆動制御量を補正して前記ばね下部材と前記ばね上部材との間の相対変位を調整するように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の車両の電磁サスペンション装置。
4. 前記補正演算手段は、前記操舵角検出手段及び前記車速検出手段の検出結果に基づき、前記スタビライザ装置に対する目標捩りトルクを設定すると共に、前記スタビライザ装置が発生する捩りトルクを推定し、該捩りトルクと前記目標捩りトルクの偏差に基づき前記補正制御量を演算するように構成したことを特徴とする請求項３記載の車両の電磁サスペンション装置。
5. 前記ばね下部材と前記ばね上部材との間に介装し減衰力を発生する緩衝機構を具備し、該緩衝機構に前記リニアモータを一体的に接続したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の車両の電磁サスペンション装置。
6. 前記緩衝機構が、前記ばね下部材に下端を支持し上下方向に配置するシリンダと、該シリンダ内を摺動するピストン部材と、該ピストン部材に下端を支持し上端を前記シリンダから上方に延出して前記ばね上部材に支持するピストンロッドを具備し、前記ピストン部材の前記シリンダに対する上下動に伴い減衰力を発生するように構成して成り、前記磁石部材を前記シリンダに支持し、前記コイル部材を、前記シリンダ及び前記磁石部材を囲繞するように配置すると共に前記ばね上部材に支持したことを特徴とする請求項５記載の車両の電磁サスペンション装置。

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