JP4936075B2 - 車両駆動用アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されて電動モータによって車輪を回転駆動する車両駆動用アクチュエータに関する。

自動車のサスペンション制御において、油圧源と油圧制御系とを含む油圧システムと駆動制御を実行するコントローラを備え、コントローラ出力に応動してアクチュエータに供給される作動油圧を制御するアクティブサスペンションの駆動制御が知られており（特許文献１、特開平６−１３５２１１号公報）、アクチュエータに対する作動媒体の給排を制御してバネ上上下運動を抑制するに当たり、予め設定された複数の、給排制御によるバネ上上下運動の減衰特性に適合した作動媒体給排量パターンに基づいてアクチュエータに関する給排制御を行うことが知られている（特許文献２、特開平６−１３５２１２）。
特開平６−１３５２１１号公報 特開平６−１３５２１２号公報

しかしながら、上述した特許文献１、２に記載された従来技術では、車体（バネ上）の上下振動に伴って搭乗者が感じるフワフワ感を抑制するための、スカイフックダンパ理論に基づく乗り心地制御が可能なアクティブサスペンション制御が実現できるという利点があるものの、予め設定されたバネ上上下運動の減衰特性に適合した作動媒体（油等）給排量を表す複数の制御パターンに基づいて上下運動の抑制が行われるため、例えば、外乱やアクチュエータの経時的な特性変化に対応できない等の改善の余地がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車輪駆動用の電動モータの動力を利用して簡単な構成により車高調整を可能であると共に、リアルタイムに検知された車高位置情報に基づいて経時的な特性変化にも対応できる応答特性の優れた車両駆動用アクチュエータを提供することを目的とする。

車両駆動用アクチュエータは、電動モータと、懸架バネの可動端に接続され且つ電動モータの回転を車軸に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニットと、車体側に接続された固定端と車輪駆動ユニット側に接続された可動端とを有する懸架バネとを備えた車両駆動用アクチュエータであって、車輪駆動ユニットは、電動モータからの動力を複数に分配可能な動力分配機構を備え、懸架バネの固定端と可動端との間のストロークを検知するストロークセンサが設けられると共に、ストロークセンサの出力値に基づいて、動力分配機構を介して分配された動力により、懸架バネの可動端を上下に駆動可能に構成されることを特徴とする。

このように、懸架バネの一端を車体側に固定させ他端を上下に駆動可能とした上で、固定された端部と可動な端部との間の離隔距離（ストローク）を検知するストロークセンサを配設し、このストロークセンサが検知するリアルタイムな離隔距離情報（センサ出力値）に基づいて車輪駆動ユニットの動力分配機構を介して懸架バネの可動端を駆動させることにより、アクチュエータの経時的な特性の変化にも対応できる車両駆動用アクチュエータが提供できる。さらに、動力分配機構を介した上で電動モータの動力を伝達しているため、積載荷重の変化に拘らずにアクチュエータの応答性を向上させた車両駆動用アクチュエータが提供できる。

本発明の好適な態様として、ストロークセンサの出力値に基づく車高位置と、前回車高調整完了時点での車高位置との差分を算出するストローク変位量算出手段と、車高位置とストローク変位量とに基づいて目標とする車高値を算出する目標車高値算出手段と、を備え、算出された目標車高値に基づいて生成された信号により、車輪駆動ユニットの駆動制御を行い、懸架バネの可動端を上下に駆動するように構成される、ことを特徴とする。

このような、リアルタイムで検知されたストローク情報（車高位置）に基づいて前回の車高調整完了時のストローク情報（車高位置）からの差分を算出するストローク変位量算出手段と、このストローク変位量とリアルタイムで検知された車高位置とに基づいて目標車高値を算出する目標車高値算出手段とを備えることにより、例えば、乗車人員や積載荷重量が増加（減少）して懸架バネが収縮（伸長）する場合であっても、逐次、前回の車高調整完了時のストローク情報に反映させた車高位置（目標車高位置）が得られるため、この車高位置に基づいて生成された信号により車輪駆動ユニットの動力分配機構を制御することで、収縮（伸長）した懸架バネの可動端を下方（上方）へ駆動することによって増加（減少）前の車高と同等の高さを維持できる。つまり、乗車人員や積載荷重量の増加（減少）が生じても、これら積載荷重の変化に拘らずに変化前の良好な乗り心地を確保する車両駆動用アクチュエータが提供できるのである。尚、車高位置とは、懸架バネの固定端（車体固定）と車両に搭載したタイヤが接する路面との間の距離を示すものである。

本発明の好適な態様として、目標車高値に基づいて生成された信号は、時間的に変化する複数の増加傾斜若しくは減少傾斜を持つ、ことを特徴とする。このような構成を持たせることにより、例えば指数関数的、多段階的に懸架バネの可動端を上下方向に駆動させることが可能となるため、搭乗者に違和感を与えることのない、車高調整が実現できる。すなわち、より一層の良好な乗り心地を提供できるユーザビリティを向上させた車両駆動用アクチュエータが提供できる。

本発明の好適な態様として、車輪駆動ユニットの制御は、車高位置とストローク変位量と目標車高値とに基づいて車高位置偏差を算出する車高位置偏差算出手段と、懸架バネの可動端の上下駆動する速さを算出する車高速度指令演算手段とを有することを特徴とする。このような構成を持たせることにより、駆動アクチュエータの応答特性に基づく振動成分を抑えることが可能となるため、流暢な車高調整が実現でき、より一層の良好な乗り心地を提供できるユーザビリティを向上させた車両駆動用アクチュエータが提供できる。

本発明の好適な態様として、車輪駆動ユニットの制御は、車軸と懸架バネの可動端とが成す相対角度の時間変化を算出する回転角速度算出手段と、車高速度指令に基づいて懸架バネの可動端の上下駆動する速さを補正する回転角速度偏差算出手段と、を有する、ことを特徴とする。このような構成を持たせることにより、懸架バネの可動端の上下移動する速さを、動力分配機構を介して分配される動力に基づく速度変化として車輪駆動ユニットの制御に反映させることが可能となるため、駆動アクチュエータの応答特性に基づく振動をより直接的に制御することができる。つまり、より微小な振動成分を抑圧することができるため、より流暢な車高調整が実現できる、ユーザビリティを向上させた車両駆動用アクチュエータが提供できる。

本発明の好適な態様として、車輪駆動ユニットの制御は、回転角速度偏差を所定の時間に亘って加算した角速度偏差積分に基づいて補正する角度偏差積分補正手段を有する、ことを特徴とする。このような構成を持たせることにより、応答周期の短い振動成分を抑圧できると共に、不意の外乱にも対応できる車両駆動用アクチュエータが提供できる。

本発明の好適な態様として、車両駆動用アクチュエータは、車両搭乗者の特定の操作によって駆動制御が実行されるように構成される、ことを特徴とする。このような構成を持たせることにより、ユーザー（車両搭乗者）が最適と感ずる乗り心地を適宜選択して提供できる車両駆動用アクチュエータが実現できる。

図１には、本実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１を示す概略構成図が示されており、車両の左後輪に搭載された状態を前方から視た図面である。図２には、車両駆動用アクチュエータＡ１における駆動機構及び懸架バネ、ショックアブソーバ、ストロークセンサの関係を表す側面図が示されている。図３には、電磁クラッチ４０とリングギア３６との配置が示されている。尚、図１では、ショックアブソーバ４が図略されており、図２では電動モータ１０が図略されている。

図１及び図２に示されるように、車両駆動用アクチュエータＡ１は、電動モータ１０と、車輪駆動ユニット３０と、懸架バネ３とショックアブソーバ４と、ストロークセンサ６とを備えて構成されている。

電源モータ１０は、駆動動力源としての機能と発電機としての機能を併せ持つモータであって、径方向外側に三相電機子巻線をもつ電機子としてのモータステータ（図示せず）を、径方向内側に界磁磁石型回転子としてのモータロータ（図示せず）を有する内転型（インナーロータ型）回転電機である。

車輪駆動ユニット３０は、ハブステイ３１と、ハブステイ３１の内部に収容される遊星ギア減速機構３２とを備えている。遊星ギア減速機構３２は、サンギア３４とリングギア３６とに噛み合う複数（図例にあっては４個）のプラネタリギア３５がプラネタリキャリア３７によって保持されたものであり、電源モータ１０から伝達されたモータシャフト１３の回転を減速して車軸シャフト３３へ伝達すると共に動力を複数段に分配可能なギア減速機構である。ここで、遊星ギア減速機構３２の中心に位置するサンギア３４は、ハウジング１４の車両側方側の面から突出するモータシャフト１３の端部に固定されている。そして、各プラネタリギア３５は、サンギア３４の外周に噛合するように配置され、プラネタリキャリア３７の径方向端部に固定された各遊星シャフト３８によってそれぞれ軸支されている。プラネタリキャリア３７の中心には車軸シャフト３３が固定され、車軸シャフト３３は、ハブステイ３１に固定された軸受３９によって回転可能に支持されている。

ここで、リングギア３６は、内周部のギア歯面（内歯）が各プラネタリギア３５の外周に噛合するように配置されており、図３に示されるように、リングギア３６の外周部には、摩擦板としての複数のプレート部３６ａがリング状に突設されている。さらに、リングギア３６の車幅方向中央側側面には丸棒状のピン７が突設されている。

図３に示すように、リングギア３６の径方向外側には、電磁クラッチ４０が配置されており、電磁クラッチ４０の内周部には、摩擦板としての複数のプレート部４０ａがリング状に突設されている。電磁クラッチ４０の各プレート部４０ａとリングギア３６の各プレート部３６ａとは交互に重ね合わせて配置されている。そして、電磁クラッチ４０は、非通電状態において、図示しないバネによって軸方向一方側へ付勢されており、各プレート部４０ａがリングギア３６の各プレート部３６ａを押圧することによりリングギア３６を固定している。一方、電磁クラッチ４０が通電されると、軸方向他方側へ駆動されるため、各プレート部４０ａが各プレート部３６ａから離れることにより、リングギア３６が解放されて回転可能となる。

懸架バネ３は、公知のコイルバネであって、上側座面３ａは車体１に固定され、下側座面３ｂはスライダ５に固定されている。

スライダ５は、平板状の水平部５ａと、水平部５ａの一端から直角に立設された鉛直部５ｂとを有している。水平部５ａの上面には、懸架バネ３の下側座面３ｂが固定される。鉛直部５ｂには、水平方向且つ車両前後方向に長い長穴５ｃが形成されている。長穴５ｃは、リングギア３６の車幅方向中央側側面に突設されたピン７が挿入されて係合する穴であって、上下幅がピン７の直径よりも僅かに大きく設定されている。従って、ピン７は、スライダ５の長穴５ｃに挿入された状態で、スライダ５に対して水平方向に相対移動可能である。

図２に戻り、ショックアブソーバ４は、車体１と車輪駆動ユニット３０との間に設けられて、懸架バネ３による車体１と車輪駆動ユニット３０との間の相対振動を吸収して車体１を安定させる働きを有する。ショックアブソーバ４は、例えば、筒体４ａの内部が、オイルが満たされたオイル室と高圧のガスが充填されたガス室に分けられ（図示せず）、ピストンロッド４ｂの先端に設けられ筒体４ａ内を上下に移動可能なピストンによって仕切られた構造を有している。ピストンロッド４ｂは、その上端が車体１に固定され、筒体４ａは、その下端がハブステイ３１に固定されている。

ストロークセンサ６は、一端が車体１に固定され、他端はスライダ５を構成する平板状の水平部５ａに固定される。そして、スライダ５の上下移動に合わせて、圧縮及び伸長を行い、車体１とスライダ５との間の離間距離を検知する機能を有する。ストロークセンサ６は、例えば筐体内部にスライダ５の上下移動に合わせて摺動可能なピストンを設け、この相対的な上下移動位置を差動変圧器等で検知するよう構成された磁気センサのように接触型のセンサであっても良いし、車体１側に固定された光学式センサで構成し、スライダ５の水平部５ａの表面を検出面とする、光伝搬時間に基づいた距離検出を行う非接触型のセンサであっても良い。

このような構成を有する車両駆動用アクチュエータＡ１を搭載した車体１は、走行時には、電磁クラッチ４０が通電されず、電磁クラッチ４０の各プレート部４０ａとリングギア３６の各プレート部３６ａとの摩擦によってリングギア３６が固定されている。電動モータ１０が通電駆動されると、モータロータが回転することによってモータシャフト１３を介してサンギア３４が回転する。サンギア３４の回転によって各プラネタリギア３５が公転するので、減速された回転がプラネタリキャリア３７を介して車軸シャフト３３に伝達され、車輪が回転することにより車両が走行する。

一方、車両停車時では電磁クラッチ４０が通電されるため、電磁クラッチ４０の各プレート部４０ａとリングギア３６の各プレート部３６ａは離間して開放状態となるため車軸シャフト３３には電動モータ１０の動力は伝達されない。

本実施形態の車両駆動用アクチュエータＡ１による、車高調整制御は前述した車両停車時において実行させるものである。図４〜図６に示されたフローチャートを参照にしつつ以下に動作を説明する。

図４〜６に示されたフローチャートは、本実施形態の車両駆動用アクチュエータＡ１の制御手順を表すものであり、車高調整指令を起動として実行される（図４、ＳＴＡＲＴ）。本実施形態では、イグニッションキーの操作（通電時）を起動とするものである。尚、車両駆動用アクチュエータＡ１を作動させて車高調整を実行しているか否かを示す車高調整フラグＦは、初期値として“０”が設定されている。従って、初回調整時は必ずＦ＝０のステータス状態にある。

先ず、ステップＳ１においては、ステップＳ１実行時における車両の状態を確認する。本実施形態では、車両駆動用アクチュエータＡ１を搭載する車体１の速度情報Ｖ（ｋｍ／ｈ）、ブレーキ情報Ｂ（ＯＮ：１／ＯＦＦ：０）、ストロークセンサ６の検知したストローク情報Ｌ（ｍｍ）、リングギア３６の回転駆動によって上下移動を行うスライダ５へのリフト軸回転角情報θ（ｒａｄ）、の各情報の収集を行う。ここで、リフト軸回転角情報θは、図２に示すように、車軸シャフト３３と懸架バネ３の可動端（下側座面３ｂが固定されるスライダ５側にリングギア３６側から突設されたピン７）とが成す相対角度θを表す。尚、これらの車両状態に関する情報は、懸架バネ３のストロークを検知するストロークセンサ６を始めとし、車体１に設置された各種センサから取得する。

取得した各種情報（Ｖ，Ｂ，Ｌ，θ）から、車高調整実行への許可判定（ステップＳ２）を行う。本実施形態では、車両停止状態にあって車高調整を実行するのであるから、車体１の速度情報Ｖが“０”（ｋｍ／ｈ）であり且つブレーキ情報Ｂが“ＯＮ”状態であると確認（判定）された場合に車高調整実行への許可状態であると判断する（ステップＳ２、“Ｙｅｓ”）。車高調整への実行許可状態でない、と判断された場合（ステップＳ２、“Ｎｏ”）には、車高調整フラグＦをＦ＝０の状態に維持したまま（ステップＳ７）、ステップＳ３〜Ｓ６に至る演算ステップを省略してステップＳ８に移行する。

車両の状態が、車高調整実行への許可状態である、と判断された場合（ステップＳ２、“Ｙｅｓ”）には、ステップＳ１で収集されたストロークセンサ６の検知したストローク情報に基づいて、今回出力（Ｌ（ｍｍ））と前回出力（Ｌ´（ｍｍ））との差分を、ストローク変位量（ΔＬ（ｍｍ））として算出する（ステップＳ３）。ここで、前回出力とは、前回の車高調整実行時に完了した車高位置に基づくストローク情報である。尚、初回調整実行時には、工場出荷時の調整データに基づくストローク情報が初期値として設定されている。

ストローク変位量ΔＬ（ｍｍ）が算出されたら、現時点で車高調整が実行中であるかを、車高調整フラグＦのステータスにより判断し（ステップＳ４）、車高調整実行中（車高調整フラグＦ＝“１”）の場合（ステップＳ４、“Ｙｅｓ”）には、ステップＳ５〜Ｓ６に至る演算ステップを省略してステップＳ８に移行する。

尚、このステップＳ３に示されたストローク変位量ΔＬの算出演算が、本発明のストローク変位量算出手段として機能するものである。

車高調整フラグＦのステータスが“０”の場合には（ステップＳ４、“Ｎｏ”）、ステップＳ３で算出されたストローク変位量ΔＬが車高調整を要する状態であるか否か、を調整実行判定閾値Ｌｓと比較することにより判断（ステップＳ５）する。ストローク変位量ΔＬが、調整実行判定閾値Ｌｓより小さい場合（ステップＳ５、“Ｎｏ”）には、車高調整を要せず、と判断（ステップＳ６の演算処理を省略）してステップＳ８に移行する。

ストローク変位量ΔＬが、調整実行判定閾値Ｌｓ以上の場合（ステップＳ５、“Ｙｅｓ”）には、このストローク変位量ΔＬを調整初期バネストローク変位量ΔＬｒに設定すると共に、車高調整フラグＦのステータスを“１”に設定し、ステップＳ１で収集されたストローク情報に基づいて、以下に示す、調整初期車高位置Ｈ０（ｍｍ）及び目標車高値Ｈｒ（ｍｍ）の算出演算（（１）、（２））を実行（ステップＳ６）する。

Ｈ０＝Ｒ＋ｒ×ｓｉｎθ＋Ｌ ・・・（１）
Ｈｒ＝Ｈ０＋ΔＬｒ ・・・（２）
Ｒ ：タイヤ半径（ｍｍ）
ｒ ：リフト軸回転半径（ｍｍ）
θ ：リフト軸回転角（ｒａｄ）
Ｌ ：バネストローク（ｍｍ）
ΔＬ：調整初期バネストローク変位量（ｍｍ）
尚、このステップＳ６に示された目標とする車高値Ｈｒを算出する算出演算が、本発明の目標車高値算出手段として機能するものである。

図５に示されたフローチャートに進み、ステップＳ６で算出された調整初期車高位置Ｈ０及び目標車高値Ｈｒに基づいて、車高調整の実行状態（車高調整完了判定）を判断する（ステップＳ８）。すなわち、車高調整フラグＦのステータスが“１”状態であり、且つ車高調整フラグＦのステータス“１”の状態成立時間が所定の調整時間ｔｃ（ｓｅｃ）以上であり、且つ目標車高値Ｈｒと調整初期車高位置Ｈ０との差分の絶対値が調整実行判定閾値Ｌｓ以上であれば（ステップＳ８、“Ｙｅｓ”）、車高調整が完了したと判断し、車高調整フラグＦのステータスを“０”とし、今回の車高調整で検知したストローク情報Ｌを前回の車高調整完了時のストローク情報Ｌ´に設定（ステップＳ１４）する。ここで、調整時間ｔｃとは、車両駆動用アクチュエータの応答特性に基づいて定まる調整時間である。

車高調整の実行状態が調整完了の状態ではない、と判断された場合（ステップＳ８、“Ｎｏ”）には、再度、車高調整フラグＦのステータスに基づいて実行状態を判断（ステップＳ９）し、車高調整許可状態にない場合（ステップＳ２、“Ｎｏ”）や車高調整が完了したと判断された場合（ステップＳ８、“Ｙｅｓ”）は、車両駆動用アクチュエータＡ１の駆動トルクＴをＴ＝０とし、プラネタリギア３５とサンギア３４とを内包するリングギア３６の電磁クラッチ４０の制御フラグＣを締結（Ｃ＝０）状態とする（ステップＳ１５）。

車高調整フラグＦのステータスが“１”の場合（ステップＳ９“Ｙｅｓ”）には、目標車高値Ｈｒへの到達時間（調整時間）を反映させた目標車高値信号を生成（ステップＳ１０）し、生成された車高値信号に基づいて車両駆動用アクチュエータＡ１を制御するために、電磁クラッチ４０の制御フラグＣを開放（Ｃ＝１）状態とする（ステップＳ１０）。

目標車高値信号を生成し、リングギア３６の電磁クラッチ４０の制御を開放（制御フラグＣ＝１）したら、ステップＳ３で算出されたストローク変位量ΔＬと目標車高値Ｈｒとに基づいて、以下に示す、目標車高補正値Ｈｒ´の算出演算（３）を実行（ステップＳ１２）する。

Ｈｒ´＝Ｈｒ−ΔＬ ・・・（３）
Ｈｒ：目標車高値（ｍｍ）
ΔＬ：ストローク変位量（ｍｍ）
算出された目標車高補正値Ｈｒ´に基づいて、以下に示す、車高位置偏差ΔＨの算出演算（４）を実行（ステップＳ１３）する。尚、車高位置偏差ΔＨは、前回調整完了時の車高からの変位量を表している。

ΔＨ＝Ｈｒ´−Ｒ＋ｒ×ｓｉｎθ＋Ｌ ・・・（４）
Ｈｒ´：目標車高補正値（ｍｍ）
Ｒ：タイヤ半径（ｍｍ）
ｒ：リフト軸回転半径（ｍｍ）
θ：リフト軸回転角（ｒａｄ）
Ｌ：バネストローク（ｍｍ）
尚、このステップＳ１３に示された車高位置偏差ΔＨの算出演算が、本発明の車高位置偏差算出手段として機能するものである。

図６に示されたフローチャートに進み、算出された車高位置偏差ΔＨに基づいて、以下に示す、車高速度指令Ｖｒの算出演算（５）を実行（ステップＳ１６）する。ここで、車高速度とは、懸架バネ３の可動端が固定されるリフト５の鉛直方向への移動速度を表す。

Ｖｒ＝Ｋｐ×ΔＨ ・・・（５）
Ｋｐ：比例制御係数
ΔＨ：車高位置偏差（ｍｍ）
尚、このステップＳ１６に示された車高速度指令Ｖｒの算出演算が、本発明の車高速度指令演算手段として機能するものである。

さらに、算出された車高速度指令Ｖｒに基づいて、以下に示す、リフト軸回転角速度指令ωｒの算出演算（６）を実行（ステップＳ１７）する。ここで、リフト軸回転角速度は懸架バネ３の可動端が固定されるリフト５にピン７で連結されたリングギア３６の回転角速度を表す。

ωｒ＝Ｖｒ／ｃｏｓθ ・・・（６）
Ｖｒ：車高速度指令
θ ：リフト軸回転角（ｒａｄ）
ここで、リングギア３６の回転駆動に伴うリフト軸回転角情報θ（ｒａｄ）に基づいて、以下に示す、単位時間当たりのリング回転角速度ωの算出演算（７）を実行（ステップＳ１８）する。尚、単位時間とは１演算周期を表し、調整開始時では、未だ車両駆動用アクチュエータＡ１が作動していないため、算出値はω＝０である。

ω＝（θ（ｎ）−θ（ｎ−１））／ｔｓ ・・・（７）
θ（ｎ） ：ｎ番目のリフト軸回転角（ｒａｄ）
θ（ｎ−１）：ｎ−１番目のリフト軸回転角（ｒａｄ）
ｔｓ：演算周期（ｓ）
尚、このステップＳ１８に示されたリング回転角速度ωの算出演算が、本発明の回転角速度算出手段として機能するものである。

そして、算出されたリフト軸回転角速度指令ωｒとリング回転角速度ωとに基づいて、以下に示す、リング回転角速度偏差Δωの算出演算（８）を実行（ステップＳ１９）する。尚、調整開始時では、未だ車両駆動用アクチュエータＡ１が作動していないため、算出値Δω＝ωｒである。

Δω＝ωｒ−ω ・・・（８）
ωｒ：リフト軸回転角速度指令
ω ：リング回転角速度
尚、このステップＳ１９に示されたリング回転角速度偏差Δωの算出演算が、本発明の回転角速度偏差算出手段として機能するものである。

以上、算出されたリング回転角速度偏差Δωに基づいて車両駆動用アクチュエータＡ１へのアクチュエータ駆動力指令Ｔの算出演算（９）を実行（ステップＳ２０）することにより、車両駆動用アクチュエータＡ１の車高調整制御（ステップＳ２１）が実現できる。尚、このステップＳ２０に示されたリング回転角速度偏差Δωを所定の時間に亘って積分制御係数を掛け合わせて
Ｔ＝Ｋｐ×Δω＋Ｋｉ×∫Δω ・・・（９）
Ｋｐ：比例制御係数
Δω：リング回転角速度偏差
Ｋｉ：積分制御係数
尚、このステップＳ２０に示された演算式の第２項の、リング回転角速度偏差Δωを所定の時間に亘って加算した角速度偏差積分に積分制御係数Ｋｉを掛け合わせたものを足し合わせる補正が、本発明の角度偏差積分補正手段として機能するものである。

ここで、図４〜６のフローチャートに示された車高調整制御は、目標車高値Ｈｒに達するまで継続されるものであり、ステップ８に示された車高調整完了判定により、車高調整実行手順が終了する。

ステップ２１で算出されたアクチュエータ駆動力指令Ｔが車両駆動用アクチュエータＡ１に出力されると、電動モータ１０が通電駆動される。尚、電磁クラッチ４０は開放状態（クラッチ制御Ｃ＝１）である。ここで、モータロータが反時計回りに回転することによって、モータシャフト１３を介してサンギア３４が反時計回りに回転する。この時、プラネタリキャリア３７は固定されているため、各プラネタリギア３５は時計回りに自転し、各プラネタリギア３５に噛合するリングギア３６が時計回りに回転する。

そして、ピン７はリングギア３６の回転に伴って上方へ移動し、長穴５ｃを介してピン７に係合するスライダ５が上方へ移動するので、スライダ５の水平部５ａに固定された懸架バネ３の下側座面３ｂが上方へ駆動されることによって車体１が上昇していくと共に、ストロークセンサの検知値（Ｌ）も追随して変化する。尚、リングギア３６の回転に伴ってピン７の水平位置も変化するが、ピン７は長穴５ｃ内を水平に移動可能であるので、懸架バネ３及びストロークセンサ６は、ピン７の水平位置に拘ることなく鉛直姿勢を保つことができる。

同様に、モータロータが時計回りに回転することによって、モータシャフト１３を介してサンギア３４が時計回りに回転するため、各プラネタリギア３５は反時計回りに自転し、噛合するリングギア３６は反時計回りに回転する。そして、ピン７はリングギア３６の回転に伴って下方へ移動し、長穴５ｃを介してピン７に係合するスライダ５が下方へ移動するので、スライダ５の水平部５ａに固定された懸架バネ３の下側座面３ｂが下方へ駆動されることによって車体１が下降すると共に、ストロークセンサの検知値（Ｌ）も追随して変化する。

そして、ストロークセンサ６からの出力信号に基づいて車高位置が目標車高値Ｈｒに達したと判定された場合（ステップ８）には、車高調整完了判定により所定の処理（ステップ１４）を経由して、車両駆動用アクチュエータＡ１の駆動トルクＴをＴ＝０（電動モータのモータロータの回転を停止）とし、リングギア３６の電磁クラッチ４０の制御フラグＣを締結状態（電磁クラッチ４０への通電停止）にする。

以上説明したことから明らかなように、本実施形態によれば、車両駆動用アクチュエータＡ１は、電動モータ１０と、懸架バネ３の可動端（下側座面３ｂ）に接続され且つ電動モータ１０の回転を車軸シャフト３３に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニット３０と、車体１側に接続された固定端（上側座面３ａ）と車輪駆動ユニット３０側に接続された可動端（下側座面３ｂ）とを有する懸架バネ３とを備え、車両駆動ユニット３０は、電動モータ１０からの動力を複数に分配可能な動力分配機構としての遊星ギア減速機構３２を備えており、懸架バネ３の下側座面３ｂと下側座面３ｂとの間のストロークを検知するストロークセンサ６が設けられると共に、ストロークセンサ６の出力値に基づいて、遊星ギア減速機構３２を介して分配された動力により、懸架バネ３の下側座面３ｂを上下に駆動可能に構成される。

このような構成を備えるため、ストロークセンサ６が検知するリアルタイムな離隔距離情報（センサ出力値）に基づいて車輪駆動ユニット３０の遊星ギア減速機構３２を介して懸架バネ３の下側座面３ｂを駆動させることが可能となる。つまり、車両駆動用アクチュエータＡ１の経時的な特性の変化にも対応できる車両駆動用アクチュエータＡ１の提供が実現できる。さらに、遊星ギア減速機構３２を介した上で電動モータ１０の動力を伝達しているため、積載荷重の変化に拘らずに応答特性を向上させた車両駆動用アクチュエータＡ１の提供が実現できる。

特に、懸架バネ３の車体１側に固定された上側座面３ａと、リングギア３６の回転に伴って上下駆動するスライダ５との間に設けられたストロークセンサ６の出力値と、前回車高調整完了時点での車高位置L´との差分を算出するストローク変位量ΔL算出演算（ステップS３）と、車高位置Lとストローク変位量ΔLとに基づいて目標とする車高値を算出する目標車高値Hｒ算出手段（ステップＳ６、（２））と、を備え、算出された目標車高値Hrに基づいて生成された信号（ステップS１０）により、懸架バネ３の下側座面３ｂが固定されるスライダ５を上下に駆動可能とするように車輪駆動ユニット３０を制御することにより、リアルタイムで検知されたストローク情報Ｌに基づいた車両駆動用アクチュエータＡ１の提供が実現できる。

つまり、乗車人員や積載荷重量が増加（減少）して懸架バネ３が収縮（伸長）する場合であっても、逐次、前回の車高調整完了時のストローク情報Ｌ´に反映させた車高位置（目標車高位置Ｈｒ）が得られるため、この目標車高位置Ｈｒに基づいて生成された信号により車輪駆動ユニット３０の遊星ギア減速機構３２を制御することで、収縮（伸長）した懸架バネ３の下側座面３ｂが固定されるスライダ５を下方（上方）へ駆動することによって増加（減少）前の車高位置Ｌ´と同等の高さを維持できる。すなわち、乗車人員や積載荷重量の増加（減少）が生じても、これら積載荷重の変化に拘らずに変化前の良好な乗り心地を確保する車両駆動用アクチュエータＡ１が提供できるのである。

さらに、車輪駆動ユニット３０への制御は、車高位置Ｌと算出されたストローク変位量ΔＬと目標車高値Ｈｒとに基づいて車高位置偏差ΔＨを算出する車高位置偏差算出手段（ステップ１３）と、懸架バネ３の下側座面３ｂが固定されるスライダ５の上下駆動する速さを算出する車高速度指令Ｖｒ演算手段（ステップＳ１６）と、を有することにより、車輪駆動用アクチュエータＡ１の応答特性に基づく振動成分を抑えることが可能となるため、流暢な車高調整が実現でき、より一層の良好な乗り心地を提供できるユーザビリティを向上させた車両駆動用アクチュエータＡ１が提供できる。

また、車輪駆動ユニット３０の制御は、車軸シャフト３３と懸架バネ３の下側座面３ｂが固定されるスライダ５側にリングギア３６側から突設されたピン７とが成す相対角度θの時間変化を算出するリング回転角速度ω算出手段（ステップＳ１８）と、車高速度指令Ｖｒに基づいて懸架バネ３の下側座面３ｂが固定されるスライダ５の上下駆動する速さを補正する回転角速度偏差Δω算出手段（ステップＳ１９）と、を有することにより、懸架バネ３の下側座面３ｂが固定されるスライダ５の上下駆動する速さを、遊星ギア減速機構３２を介して分配される動力によるリングギア３６の速度変化として車輪駆動ユニット３０の制御に反映させることが可能となるため、車両駆動用アクチュエータＡ１の応答特性に基づく振動をより直接的に制御することができる。つまり、振幅値がより微小な振動成分を抑圧することができるため、より流暢な車高調整が実現できる。結果、ユーザビリティを向上させた車両駆動用アクチュエータの提供が実現できる。

また、車輪駆動ユニット３０の制御は、回転角速度偏差Δωを所定の時間に亘って加算した角速度偏差積分に基づいて補正する角速度偏差積分補正手段（ステップＳ２０）を有することにより、応答周期の短い振動成分を抑圧できると共に、不意の外乱にも対応できる車両駆動用アクチュエータＡ１の提供が実現できる。

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。

以下、本発明の各変形例について説明する。例えば、上記実施形態では算出された目標車高値Ｈｒに基づいて生成された信号により懸架バネ３の下側座面３ｂが固定されるスライダ５を上下に駆動可能とするように車輪駆動ユニット３０を制御するとしているが、ステップＳ１０で生成される信号は、時間的に変化する複数の増加傾斜若しくは減少傾斜を持つようにしても良い。目標車高値Ｈｒに到達するまでの増加（減少）特性として、例えば、指数関数的、多段階的に懸架バネ３の下側座面３ｂが固定されるスライダ５を上下方向に駆動させることが可能となるため、搭乗者に違和感を与えることがない、車高調整が実現できる。

また、実施形態ではステップＳ２０に示されるアクチュエータ駆動力指令Ｔの算出演算において角速度偏差積分補正を行っているが、ステップＳ１６に示される車高速度指令Ｖｒの算出演算に該角速度偏差積分補正を行っても良い。車高速度指令Ｖｒの算出段階において、応答周期の短い振動成分の抑圧及び外乱を反映させることができる。

尚、ステップ１における車両状態の確認において、車体１の速度情報Ｖとブレーキ情報Ｂとを取得して、車高調整実行への許可判定（ステップＳ２）を実行しているが、これらの情報（Ｖ，Ｂ）の代わりに、例えば“Ｐ（パーキング）”の様にドライビングステータスを示すギアレンジ信号を利用しても良い。車両の停止状態をギアレンジ信号によって確認できる。

さらに、車両駆動用アクチュエータＡ１は、例えば、コンソールパネル等に設けられた車高調整実施ボタンの押下のように、車両搭乗者の特定の操作によって駆動制御が実行されるものであっても良い。ユーザー（車両搭乗者）が最適と感ずる乗り心地を適宜提供することができる車両駆動用アクチュエータＡ１が実現できる。

本実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１を示す概略構成図が示されており、車両の左後輪に搭載された状態を前方から視た図面である。 車両駆動用アクチュエータＡ１における駆動機構及び懸架バネ、ショックアブソーバ、ストロークセンサの関係を表す側面図が示されている。 電磁クラッチ４０とリングギア３６との配置が示されている。 実施形態の車両駆動用アクチュエータＡ１の制御手順を示すフローチャートである。 実施形態の車両駆動用アクチュエータＡ１の制御手順を示すフローチャートである。 実施形態の車両駆動用アクチュエータＡ１の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ１ 車両駆動用アクチュエータ（実施の形態）
１ 車体
３ 懸架バネ
３ａ 上側座面（懸架バネの固定端）
３ｂ 下側座面（懸架バネの可動端）
４ ショックアブソーバ（懸架装置）
５ スライダ（座面支持部材）
６ ストロークセンサ
７ ピン
１０ 電動モータ
３０ 車輪駆動ユニット
３２ 遊星ギア減速機構（遊星ギア機構、動力分配機構）
３３ 車軸シャフト（車軸）
３４ サンギア
３５ プラネタリギア
３６ リングギア
３７ プラネタリキャリア
４０ 電磁クラッチ（切換え機構、動力分配機構）

Claims (7)

1. 電動モータと、懸架バネの可動端に接続され且つ前記電動モータの回転を車軸に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニットと、車体側に接続された固定端と前記車輪駆動ユニット側に接続された可動端とを有する前記懸架バネとを備えた車両駆動用アクチュエータであって、
   前記車輪駆動ユニットは、前記電動モータからの動力を複数に分配可能な動力分配機構を備え、
   前記懸架バネの固定端と可動端との間のストロークを検知するストロークセンサが設けられると共に、前記ストロークセンサの出力値に基づいて、前記動力分配機構を介して分配された動力により、前記懸架バネの前記可動端を上下に駆動可能に構成される、
   ことを特徴とする車両駆動用アクチュエータ。
2. 前記ストロークセンサの出力値に基づく車高位置と前回車高調整完了時点での車高位置との差分を算出するストローク変位量算出手段と、
   前記車高位置と前記ストローク変位量とに基づいて目標とする車高値を算出する目標車高値算出手段と、を備え、
   前記算出された目標車高値に基づいて生成された信号により、前記車輪駆動ユニットの駆動制御を行い、前記懸架バネの可動端を上下に駆動するように構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動用アクチュエータ。
3. 前記目標車高値に基づいて生成された信号は、時間的に変化する複数の増加傾斜若しくは減少傾斜を持つ、
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両駆動用アクチュエータ。
4. 前記車輪駆動ユニットの制御は、前記車高位置と前記ストローク変位量と前記目標車高値とに基づいて車高位置偏差を算出する車高位置偏差算出手段と、
   前記懸架バネの可動端の上下駆動する速さを算出する車高速度指令演算手段と、を有する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両駆動用アクチュエータ。
5. 前記車輪駆動ユニットの制御は、前記車軸と前記懸架バネの可動端とが成す相対角度の時間変化を算出する回転角速度算出手段と、
   前記車高速度指令に基づいて前記懸架バネの可動端の上下駆動する速さを補正する回転角速度偏差算出手段と、を有する、ことを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の車両駆動用アクチュエータ。
6. 前記車輪駆動ユニットの制御は、前記回転角速度偏差を所定の時間に亘って加算した角速度偏差積分に基づいて補正する角度偏差積分補正手段を有する、ことを特徴とする請求項５に記載の車両駆動用アクチュエータ。
7. 車両搭乗者の特定の操作によって駆動制御が実行されるように構成される、ことを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の車両駆動用アクチュエータ。

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