JP5154159B2 - 車両用電動ダンパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用サスペンション装置に備える車両用電動ダンパ装置に関する。

近年、車両用サスペンション装置において、一般的に用いられていた油圧ダンパ装置（油圧緩衝器）を、電動ダンパ装置に置換する技術の開発が進められている。電動ダンパ装置は、車体に対する車輪の相対的な上下運動を回転運動に変換して電動モータを回転させることにより上下運動を減衰させ、また、車輪の上下運動を減衰させるための減衰力を電動モータが発生するものである。このような電動ダンパ装置としては、各種のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２５６９２１公報

この特許文献１で知られている電動ダンパ装置は、上下方向の直線運動をラックアンドピニオン機構によって回転運動に変換して、電動モータを回転させるというものである。

ところで、特許文献１の電動ダンパ装置において、「ばね上荷重」（車体を含む）を支えるための電動モータは、減衰力を制御する他に、「ばね上荷重」を支える必要があるので、大出力のものにならざるを得ない。大出力のモータに連結された、ラックアンドピニオン機構の耐久性を高める上でも不利である。
しかも、大型モータでは、モータ自体の機械的な内部損失や、ロータの慣性による出力損失が大きい。損失が大きいと、車体に対する車輪の相対的な上下運動を、安定させ且つ滑らかにする上で、不利である。
また、ラックアンドピニオン機構とコイルスプリングとを、単に組み合わせただけでは、コイルスプリングを車両用電動ダンパ装置と並列に配列しなければならず、車両用電動ダンパ装置が大型になってしまう。

本発明は、上下方向の直線運動をラックアンドピニオン機構によって回転運動に変換して、電動モータを回転させる車両用電動ダンパ装置において、車両用電動ダンパ装置を小型にでき、車両の乗り心地性能を高めることができ、ラックアンドピニオン機構の耐久性を高めることができる技術を、提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車両用サスペンション装置に備える車両用電動ダンパ装置であって、上下に細長いシリンダと、このシリンダにスライド可能に収納されるとともに前記シリンダから一端部が突出しているロッドと、このロッドに有しているラックと、このラックに噛み合うピニオンと、このピニオンにモータ軸が連結されるとともに前記シリンダの外周部に取り付けられた電動モータと、この電動モータに対して前記ロッドの長手方向に離れた位置で、前記ロッドに対して同軸に配置されたコイルスプリングとを有し、このコイルスプリングの両端部は、前記シリンダと前記ロッドとに個別に取り付けられ、シリンダは、車体に取り付けられ、ロッドの一端部は、車輪を回転可能に支持するための揺動可能な車輪支持部材に取り付けられ、ロッドは、ロッド長手方向から見た断面形状が円形の部材であり、ロッドの背面をピニオンに押し付けるロッドガイドを有し、電動モータは、コイルスプリングと車体との間に配置されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、電動モータは、モータ軸がロッドに対して直交するとともに、ロッドに対して車体の内側に設けられたことを特徴とする。
請求項３に係る発明では、ロッドの一端部が、開放端であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、電動モータに対してロッドの長手方向に離れた位置で、ロッドに対して同軸にコイルスプリングを配置し、コイルスプリングの両端部を、シリンダとロッドとに個別に取り付けたものである。
このため、コイルスプリングが配置された位置には、電動モータや、モータ軸に連結されたラックアンドピニオン機構が、配置されていない。つまり、コイルスプリングの径内方にはロッド及びロッドの付属品（例えば、ロッドを覆うダストブーツ等）が通るだけである。しかも、従来の油圧式ダンパ装置のように、コイルスプリングの径内方に大径の油圧用ピストンを設ける必要はない。従って、コイルスプリングのコイル径を小さく設定することが可能となり、設定するのに制約が小さい。コイルスプリングの設計の自由度が高まるとともに、コイルスプリングの小型化、軽量化を図ることができる。この結果、車両用電動ダンパ装置の設計の自由度が高まるので、車両の乗り心地性能を大幅に高めることができるとともに、車両を設計する上で、車室内を広くとれるとともに、美感上の制約も解消することができる。

さらには、コイルスプリングによって「ばね上荷重」（車体を含む）を支えることができるので、電動モータは、減衰力を制御するだけでよい。このため、１／４から１／２程度まで電動モータを小出力の小型のものにすることができる。従って、車両用電動ダンパ装置を小型化することができる。

さらにまた、電動モータを小型化することによって、モータ自体の機械的な内部損失や、ロータの慣性による出力損失を小さくすることができる。例えば、ロータの径が小さいほど、ロータの慣性モーメントは小さくなる（慣性モーメントは、ロータ径の二乗に比例する）。従って、電動モータによって減衰力を制御するのに、モータ自体の機械的な内部損失やロータの慣性による影響を極力抑制することができる。
例えば、車両の走行中には、車輪の微小な上下動に応じてロッドも上下動する。この上下方向の直線運動は、ラックアンドピニオン機構により回転運動に変換される。電動モータは、頻繁に回転方向を正逆切り替えて作動することによって、減衰力を制御する。上述のように、モータ自体の機械的な内部損失やロータの慣性による影響を激減することができるので、ラックアンドピニオン機構を小型にでき、しかも、車体に対する車輪の相対的な上下運動を、安定させるとともに滑らかにすることができる。この結果、車両の乗り心地性能を大幅に高めることができる。また、モータ自体の機械的な内部損失やロータの慣性による影響を激減することができるので、ラックアンドピニオン機構の耐久性を大幅に高めることができる。

また、シリンダが車体に取り付けられ、ロッドの一端部が揺動可能な車輪支持部材に取り付けられている。このため、シリンダに取り付けられている電動モータは、コイルスプリングよりも上方に配置される。電動モータは、車輪が上下動（通常走行時の車輪の微振動、悪路走行中の車輪の振動）をしたときに、車輪と共に上下動することがない。重量物である電動モータがコイルスプリングの下方に配置されないので、その分「ばね下荷重」が減少する。このため、車輪の上下動の慣性力、すなわち「ばね下」の慣性力を低減することができる。この結果、走行中に路面に沿って上下動する車輪の応答性を高めることができ、車両の乗り心地性能を、より高めることができる。
さらには、車輪が上下動したときに、電動モータは車輪と共に上下動しないので、電動モータ内の部品を固定している「ねじ」の緩みなどの心配もなく、耐久性を高めることができる。

さらに、ロッドは、ロッド長手方向から見た断面形状が円形の部材、つまり、円柱（丸棒）である。円形断面のロッドの外周面にラックが形成されることになる。
ところで、ラックアンドピニオン機構は、電動モータから大出力を受けるとともに、車輪が高速で上下動をした場合には高速で回転運動に変換する。この場合であっても、ピニオンとラックの噛み合い状態は確実に維持される必要がある。このため、ピニオンとラックの各歯幅は大きく設定される。つまり、ロッドは大きい歯幅のラックを有する。
ロッドに大きい歯幅のラックを有するには、ロッドの断面形状（ロッドを長手方向から見た断面形状）を矩形にすることが考えられる。しかし、矩形断面のロッドでは、ラックを有していない背面の角の部分が出っ張る。これでは、ロッドを収納するシリンダが大型にならざるを得ない。
これに対して、円形断面のロッドの外周面にラックを有するので、ロッドを収納するシリンダを小型にすることができる。
加えて、ロッドは、ロッドの背面をピニオンに押し付けるロッドガイドを有し、電動モータは、コイルスプリングと車体との間に配置されている。
請求項２に係る発明では、電動モータは、モータ軸がロッドに対して直交するとともに、ロッドに対して車体の内側に設けられた。
請求項３に係る発明では、ロッドの一端部が、開放端である。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の車両用サスペンション装置を備えた車両を背面から見て、模式的に示している。車両１０は、車体１１に左右一対の車両用サスペンション装置２０Ｌ，２０Ｒを備えている。車体１１は左右の上部にダンパハウジング１１ａ，１１ａを有している。つまり、ダンパハウジング１１ａ，１１ａは車体１１の一部である。左右の車両用サスペンション装置２０Ｌ，２０Ｒは、車両１０（自動車）のフロントサスペンション又はリヤサスペンションとして採用され、車体１１に左右の車輪２５Ｌ，２５Ｒを懸架する。

左の車両用サスペンション装置２０Ｌは、例えば、上側のアッパアーム２１及び下側のロアアーム２２と、車輪支持部材２３と、車両用電動ダンパ装置３０Ｌとから成る、ダブルウィッシュボーン式サスペンションである。

アッパアーム２１及びロアアーム２２は、車体１１の側部に上下スイング可能に連結されている。車輪支持部材２３は、車輪２５Ｌを回転可能に支持するためのナックルから成り、アッパアーム２１の先端部及びロアアーム２２の先端部に上下スイング可能に連結されている。左の車両用電動ダンパ装置３０Ｌ（以下、単に「電動ダンパ装置３０Ｌ」と言う。）は、ダンパハウジング１１ａと車輪支持部材２３の下部との間に掛け渡されて、車輪２５Ｌに作用する上下方向の振動を減衰させるものである。

右の車両用サスペンション装置２０Ｒは、左の車両用サスペンション装置２０Ｌと左右対称である他には同じ構成なので、同一符号を付して説明を省略する。なお、右の車両用電動ダンパ装置については符号３０Ｒを付す。また、左の電動モータについては３５Ｌを付し、右の電動モータについては３５Ｒを付する。

図２は、図１に示された左の車両用電動ダンパ装置３０Ｌの断面構造を示している。図３は、図２の３−３線断面を示している。図２及び図３に示すように、電動ダンパ装置３０Ｌは、シリンダ３１とロッド３２とラックアンドピニオン機構３３とロッドガイド３４と電動モータ３５Ｌとコイルスプリング３６とダストブーツ３７とから成る。

シリンダ３１は、上下に細長い部材であって、第１シリンダ４１と第２シリンダ４２とからなる。第１及び第２シリンダ４１，４２は、互いに同軸に配置された円筒である。第１シリンダ４１は、一端に底板４１ａを有するとともに、他端が開放されている。底板４１ａは、皿状のインシュレータ４３と取付ボルト４４を有している。取付ボルト４４は、シリンダ側の取付部となる。以下、取付ボルト４４のことを「シリンダ側の取付部４４」と言う。第２シリンダ４２は、両端が開放されている。第２シリンダ４２の一端は、第１シリンダ４１の開放端に固定されている。第２シリンダ４２の他端は、内部にロッド３２をスライド可能に支持する軸受４５（滑り軸受）を有している。

ロッド３２は、シリンダ３１と同軸に配置された細長い丸棒から成り、シリンダ３１にスライド可能に収納されるとともに、一端部３２ａがシリンダ３１から（第２シリンダ４２の他端から）突出している。突出した一端部３２ａは、先端に環状の連結部４７を有している。以下、連結部４７のことを「ロッド側の取付部４７」と言う。

図１及び図２に示すように、シリンダ側の取付部４４はダンパハウジング１１ａに取り付けられている。ロッド側の取付部４７は車輪支持部材２３の下部にスイング可能に取り付けられている。なお、ロッド側の取付部４７は、ロアアーム２２にスイング可能に取り付けられてもよい。このようにして、シリンダ３１は車体１１に取り付けられ、ロッド３２の一端部３２ａは車輪支持部材２３に取り付けられる。

ところで、第１シリンダ４１は、底部にバンプストッパ４８を有している。バンプストッパ４８は、ラバー等の弾性材から成り、シリンダ３１の底板４１ａに対してロッド３２の端面が接近したときに、緩やかに干渉させるものである。

図２及び図３に示すように、ラックアンドピニオン機構３３は、ラック５１と、このラックに噛み合うピニオン５２とから成り、第１シリンダ４１の内部に配置されている。ロッド３２は外周面にラック５１を有している。ピニオン５２を有したピニオン軸５３は、ロッド３２に対して直角方向へ延び、両端部が軸受５４，５５を介して第１シリンダ４１で回転可能に支持されている。

上述のように、ロッド３２は細長い丸棒（円柱状の部材）である。つまり、ロッド３２は、ロッド長手方向から見た断面形状が円形の部材である。円形断面のロッド３２の外周面にラック５１が形成されることになる。

ところで、ラックアンドピニオン機構３３は、電動モータ３５Ｌから大出力を受けるとともに、車輪２５Ｌが高速で上下動をした場合には高速で回転運動に変換する。この場合であっても、ラック５１とピニオン５２の噛み合い状態は確実に維持される必要がある。このため、ラック５１とピニオン５２の各歯幅は大きく設定される。つまり、ロッド３２は大きい歯幅のラック５１を有する。

ロッド３２に大きい歯幅のラック５１を有するには、ロッド３２の断面形状（ロッド３２を長手方向から見た断面形状）を矩形にすることが考えられる。しかし、矩形断面のロッド３２では、ラック５１を有していない背面の角の部分が出っ張る。これでは、ロッド３２を収納する第１シリンダ４１が大型にならざるを得ない。
これに対して、本発明では、円形断面のロッド３２の外周面にラック５１を有するので、ロッド３２を収納する第１シリンダ４１を小型にすることができる。

ロッドガイド３４は、細長い円柱状のロッド３２の背面をピニオン５２に押し付けることにより、ピニオン５２に対してラック５１に予圧（プリロード）を付加するものである。このロッドガイド３４は、当て部材６１とガイド部６２と圧縮コイルばね６３と調整ボルト６４とロックナット６５とから成り、第１シリンダ４１に設けられている。

ガイド部６２は、ラック５１の反対側からロッド３２を支えるとともに、ロッド３２を軸方向にスライド可能に案内する。当て部材６１は、ロッド３２とガイド部６２との間に介在し、ロッド３２の外周面に直接に接触して、スライド抵抗を低減する。この当て部材６１は、耐摩耗性を有するとともに摩擦抵抗が小さい材料から成る。調整ボルト６４は、ガイド部６２をロッド３２側へ押しつける力を調整するものであり、圧縮コイルばね６３（調整ばね６３）を介してガイド部６２をロッド３２側へ押す。ガイド部６２と調整ボルト６４との間には、調整ボルト６４の調整方向に若干の隙間を有する。ロックナット６５は、調整ボルト６４の位置決めをする。

ロックガイド３４によれば、第１シリンダ４１にねじ込まれた調整ボルト６４で、圧縮コイルばね６３を介してガイド部６２を適切な押圧力で押すことにより、ガイド部６２でラック５１に予圧（プリロード）を与えて、ラック５１をピニオン５２に押し付けることができる。つまり、ピニオン５２に対してラック５１を噛み合い方向に押すことにより、ピニオン５２とラック５１との噛み合いの遊び（バックラッシ）を零又は最小限に設定することができる。これにより、ロッド３２の微振動のような上下動であっても、確実にピニオン５２の回転に変換することができ、電動モータ３５Ｌに減衰力を発生させることができる。
さらに、ロックガイド３４は、ロッド３２がピニオン軸５３の長手方向へ移動することを規制しつつ、ロッド３２をスライド可能に支持することができる。

電動モータ３５Ｌは、例えばブラシ付き直流モータから成り、第１シリンダ４１の外周部に取り付けられている。電動モータ３５Ｌの出力軸３５ａ（モータ軸３５ａ）は、ピニオン軸５３と同軸に配置されるとともに、ピニオン軸５３の一端部に連結されている。連結の構成としては、例えば図３に示すようにセレーションによる連結、または、図示せぬカップリングによる連結がある。このようにして、モータ軸３５ａはピニオン５２に連結される。なお、モータ軸３５ａをピニオン５２に連結する構成には、「モータ軸３５ａにピニオン５２を形成する構成」を含む。

図２に示すように、コイルスプリング３６は、車輪２５Ｌ（図１参照）に作用した車体重量を支えつつ、上下方向の振動や衝撃力を吸収するための弾発部材である。このコイルスプリング３６は、電動モータ３５Ｌに対してロッド３２の長手方向に離れた位置で、ロッド３２に対して同軸に配置されている。このコイルスプリング３６の両端部３６ａ，３６ｂは、シリンダ３１とロッド３２とに個別に取り付けられている。

より詳しく述べると、第２シリンダ４２は、長手方向の略中間部分に固定された第１ばね受け座７１を有する。ロッド３２は、ロッド側の取付部４７の近傍に固定された第２ばね受け座７２を有する。
コイルスプリング３６は、第２シリンダ４２と、第２シリンダ４２から突出しているロッド３２とを、囲むように配置されている。このコイルスプリング３６は、第１ばね受け座７１と第２ばね受け座７２の間に介在することにより、シリンダ３１とロッド３２とを、軸方向へ且つ互いに離反する方向へ付勢する。

ダストブーツ３７は、第２シリンダ４２の開放端と、開放端から突出しているロッド３２とを覆ってシールする部材であり、ロッド３２の軸方向へ伸縮自在である。ダストブーツ３７でシリンダ３１の内部を外部からシールすることによって、異物の侵入を防止するとともに、シリンダ３１内を液密に保持できる。

ところで、図１に示すように、左右の電動ダンパ装置３０Ｌ，３０Ｒは、それぞれ変位量検出部８０Ｌ，８０Ｒを有している。左の変位量検出部８０Ｌは、車体１１に対して車輪２５Ｌが相対的に上下方向に変位する変位量Ｓｔ（図示せず）を検出するものである。変位量Ｓｔは、ストローク量Ｓｔとも言う。この左の変位量検出部８０Ｌは、例えば、ロアアーム２２が上下にスイングするスイング角を検出することによって、左の車輪２５Ｌの変位量Ｓｔを間接的に検出する。
なお、右の変位量検出部８０Ｒは、左の変位量検出部８０Ｌと同じ構成なので、同一符号を付して説明を省略する。

以下、左の変位量検出部８０Ｌについて、詳細に説明する。図４は、図１に示された左の変位量検出部８０Ｌを模式的に示している。図１及び図４に示すように、変位量検出部８０Ｌは、ハウジング８１とスイングロッド８２とジョイント部８３と伝達機構８４とポテンショメータ８５とから成る。

ハウジング８１は、車体１１に取り付けられている。スイングロッド８２は、ハウジング８１に上下スイング可能に取り付けられている。ジョイント部８３は、スイングロッド８２の先端にねじ込まれるとともに、ロアアーム２２に上下にスイング可能に取り付けられている。伝達機構８４は、スイングロッド８２のスイング運動をポテンショメータ８５に伝達するものであり、ハウジング８１に内蔵されている。

ポテンショメータ８５は、スイングロッド８２のスイング角を検出するものであり、ハウジング８１に内蔵されている。このポテンショメータ８５は、抵抗素子８５ａと摺動素子８５ｂとから成る。抵抗素子８５ａの一端は、固定抵抗８６を介して定電圧電源８７に接続されている。定電圧電源８７の端子電圧は一定である。抵抗素子８５ａの他端は、固定抵抗８８を介してアースに接続されている。摺動素子８５ｂは、スイングロッド８２のスイング運動に応じて抵抗素子８５ａ上を摺動可能である。摺動素子８５ｂによって得られた電圧信号（変位量検出部８０Ｌの検出信号）は、出力端子８５ｃから出力される。このようにして、変位量検出部８０Ｌは、図１に示す車輪２５Ｌの変位量Ｓｔを車輪支持部材２３及びロアアーム２２を介して検出することができる。

以上の説明をまとめると、次の通りである（図１〜図３参照）。
電動ダンパ装置３０Ｌは、電動モータ３５Ｌに対してロッド３２の長手方向に離れた位置で、ロッド３２に対して同軸にコイルスプリング３６を配置し、コイルスプリング３６の両端部３６ａ，３６ｂを、シリンダ３１とロッド３２とに個別に取り付けたものである。
このため、コイルスプリング３６が配置された位置には、電動モータ３５Ｌや、モータ軸３５ａに連結されたラックアンドピニオン機構３３が、配置されていないので、コイルスプリング３６を電動ダンパ装置３０Ｌに並列にしないで、同軸に配置することができる。つまり、コイルスプリング３６の径内方にはロッド３２及びロッドの付属品（例えば、ロッド３２を覆うダストブーツ３７等）が通るだけである。しかも、従来の油圧式ダンパ装置のように、コイルスプリング３６の径内方に大径の油圧用ピストンを設ける必要はない。従って、コイルスプリング３６のコイル径を小さく設定するのに制約が小さい。コイルスプリング３６の設計の自由度が高まるとともに、コイルスプリング３６の小型化、軽量化を図ることができる。この結果、電動ダンパ装置３０Ｌの設計の自由度が高まるので、車両１０の乗り心地性能を大幅に高めることができるとともに、車両１０を設計する上で、車室内を広くとれるとともに、美感上の制約も解消することができる。

さらには、コイルスプリング３６によって「ばね上荷重」（車体１１を含む）を支えることができるので、電動モータ３５Ｌは、減衰力を制御するだけでよい。このため、電動モータ３５Ｌを小出力の小型のものにすることができる。従って、電動ダンパ装置３０Ｌを小型化することができる。

さらにまた、電動モータ３５Ｌを小型化することによって、モータ自体の機械的な内部損失や、ロータの慣性による出力損失を小さくすることができる。例えば、ロータの径が小さいほど、ロータの慣性モーメントは小さくなる（慣性モーメントは、ロータ径の二乗に比例する）。従って、電動モータ３５Ｌによって減衰力を制御するのに、モータ自体の機械的な内部損失やロータの慣性による影響を極力抑制することができる。
例えば、車両１０の走行中には、車輪２５Ｌの微小な上下動に応じてロッド３２も上下動する。この上下方向の直線運動は、ラックアンドピニオン機構３３により回転運動に変換される。電動モータ３５Ｌは、頻繁に回転方向を正逆切り替えて作動することにより、減衰力を制御する。上述のように、モータ自体の機械的な内部損失やロータの慣性による影響を激減することができるので、車体１１に対する車輪２５Ｌの相対的な上下運動を、安定させるとともに滑らかにすることができる。この結果、車両１０の乗り心地性能を大幅に高めることができる。また、モータ自体の機械的な内部損失やロータの慣性による影響を激減することができるので、ラックアンドピニオン機構３３の小型化ができるとともに耐久性を大幅に高めることができる。

また、シリンダ３１が車体１１に取り付けられ、ロッド３２の一端部３２ａが車輪支持部材２３に取り付けられている。このため、シリンダ３１に取り付けられている電動モータ３５Ｌは、コイルスプリング３６よりも上方に配置される。電動モータ３５Ｌは、車輪２５Ｌが上下動（通常走行時の車輪２５Ｌの微振動、悪路走行中の車輪２５Ｌの振動）をしたときに、車輪２５Ｌと共に上下動することがない。重量物である電動モータ３５Ｌがコイルスプリング３６の下方に配置されないので、その分「ばね下荷重」が減少する。このため、車輪２５Ｌの上下動の慣性力、すなわち「ばね下」の慣性力を低減することができる。この結果、走行中に路面に沿って上下動する車輪２５Ｌの応答性を高めることができ、車両１０の乗り心地性能を、より高めることができる。
さらには、車輪２５Ｌが上下動したときに、電動モータ３５Ｌは車輪２５Ｌと共に上下動しないので、電動モータ３５Ｌ内の部品を固定している「ねじ」の緩みなどの心配もなく、耐久性を高めることができる。

次に、電動ダンパ装置の変形例について図５に基づき説明する。図５は、変形例の電動ダンパ装置３０ＬＡの断面構造を、上記図２に対応させて示している。
図５に示す変形例の電動ダンパ装置３０ＬＡは、上記図２に示す左の電動ダンパ装置３０Ｌに対して概ね上下逆の構成である。このため、シリンダ３１とロッド３２とは、上記図２に示す電動ダンパ装置３０Ｌに対して上下逆に配置される。この結果、コイルスプリング３６は、ラックアンドピニオン機構３３及び電動モータ３５Ｌよりも上位に配置される。

変形例において、ロッド３２の一端部３２ａは、皿状のインシュレータ４３と取付ボルト４４を有している。取付ボルト４４は、一端部３２ａから上方へ延びた部材であり、ロッド側の取付部となる。また、変形例において、第１シリンダ４１の底板４１ａは、環状の連結部４７を有している。

図１及び図５に示すように、変形例では、取付ボルト４４はダンパハウジング１１ａに取り付けられ、連結部４７は車輪支持部材２３の下部にスイング可能に取り付けられる。このように、変形例の電動ダンパ装置３０ＬＡは、シリンダ３１が車輪支持部材２３に取り付けられ、ロッド３２の一端部３２ａが車体１１に取り付けられる。このため、車輪支持部材２３から車輪２５Ｌを外すと、シリンダ３１に取り付けられている電動モータ３５Ｌが、すぐに見える。従って、電動モータ３５Ｌの保守、点検作業（交換や修理、調整作業など）を容易に行うことができるので、作業性を高めることができる。

さらに、変形例では、ロッド３２の一端部３２ａにバンプストッパ４８を有している。このバンプストッパ４８は、上記図２に示すバンプストッパ４８と実質的に同等品である。バンプストッパ４８は、第２シリンダ４２の開放端が過大に接近したときに、緩やかに干渉させることによって、過大な動きを防止する。

次に、左右の電動ダンパ装置３０Ｌ，３０Ｒの制御回路について、図１を参照しながら図６に基づき説明する。図６は、図１に示された左右の電動ダンパ装置３０Ｌ，３０Ｒの制御回路を示している。図６に示すように、制御回路は、バッテリ１０１（直流電源１０１）とメインスイッチ１０２とメインリレー１０３と車速検出部１０４と左右２つの変位量検出部８０Ｌ，８０Ｒと制御部１０５と左右２つのモータ駆動部１０６Ｌ，１０６Ｒとから成る。

メインスイッチ１０２は、例えばイグニションスイッチから成る。メインリレー１０３は、例えば、バッテリ１０１に接続された常開接点１０３ａと、常開接点１０３ａを閉動作させる励磁コイル１０３ｂとから成る。車速検出部１０４は、車両１０の走行速度Ｖｓ（車速Ｖｓ）を検出するセンサである。左右２つの変位量検出部８０Ｌ，８０Ｒは、各電動ダンパ装置３０Ｌ，３０Ｒに個別に有している変位量検出部のことである。左右２つのモータ駆動部１０６Ｌ，１０６Ｒは、各電動ダンパ装置３０Ｌ，３０Ｒに個別に有している電動モータ３５Ｌ，３５Ｒを、制御部１０５の制御信号に基づいてそれぞれ駆動するものである。

制御部１０５を、より詳しく説明する。制御部１０５は、車速検出部１０４と左右の変位量検出部８０Ｌ，８０Ｒと左右の電流検出部１２４Ｌ，１２４Ｒ（詳細は後述する。）とから各検出信号を受けて、左右２つのモータ駆動部１０６Ｌ，１０６Ｒを制御することにより、左右の電動モータ３５Ｌ，３５Ｒを駆動制御するものである。この制御部１０５は、ワンパルス発生回路１１１と入力インタフェース回路１１２と制御回路１１３と出力インタフェース回路１１４とウォッチドッグタイマ回路１１５とリレー駆動回路１１６とから成る。

ワンパルス発生回路１１１は、メインスイッチ１０２がオン操作された時点に１パルスの信号を制御回路１１３に発するものであり、例えば微分回路から成る。制御回路１１３は、例えばマイクロコンピュータから成り、入力インタフェース回路１１２を介して入力信号を受けるとともに、制御信号を出力インタフェース回路１１４を介して発する。ウォッチドッグタイマ回路１１５は、制御回路１１３から受ける一定周期の信号を監視し、信号が途絶えたときや信号の周期が乱れたときに異常信号を発して、制御回路１１３を停止させる。リレー駆動回路１１６は、制御回路１１３の制御信号を受けてメインリレー１０３をオンにし、そして、異常を検出したときには、メインリレー１０３をオフにする。

左のモータ駆動部１０６Ｌは、ゲート駆動回路１２１とブリッジ回路１２２と昇圧回路１２３と左の電流検出部１２４Ｌとから成る。
ゲート駆動回路１２１は、制御回路１１３から出力インタフェース回路１１４を介して受けた制御信号に基づいてブリッジ回路１２２を駆動制御する。
ブリッジ回路１２２は、左の電動モータ３５Ｌに駆動電流を供給して駆動する。このブリッジ回路１２２は、Ｎチャンネルエンハンスメント型の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）から成る４個のスイッチング素子をＨ字状に結線した、いわゆるＨブリッジ回路である。

昇圧回路１２３は、バッテリ１０１から供給される電力の電圧を昇圧することにより、バッテリ１０１の電圧よりも約２倍の高電圧を発生させて、ゲート駆動回路１２１へ供給する。この結果、ゲート駆動回路１２１は、高電圧の駆動信号をブリッジ回路１２２に発することにより、ブリッジ回路１２２をより迅速に且つ確実に駆動することができる。従って、左の電動モータ３５Ｌによるダンパ制御の応答性が高まる。昇圧回路１２３は、例えば、トランジスタと抵抗とコンデンサの組み合わせから成る。
左の電流検出部１２４Ｌは、ブリッジ回路１２２から左の電動モータ３５Ｌへ供給される実際の駆動電流Ｉｄ（実電流Ｉｄ）を検出して制御部１０５へ発するものであり、例えば、ホール素子や抵抗から成る。

右のモータ駆動部１０６Ｒは、左のモータ駆動部１０６Ｌと実質的に同じ構成であり、ゲート駆動回路１２１とブリッジ回路１２２と昇圧回路１２３と右の電流検出部１２４Ｒとから成る。右の電流検出部１２４Ｒは、ブリッジ回路１２２から右の電動モータ３５Ｒへ供給される実際の駆動電流Ｉｄ（実電流Ｉｄ）を検出して制御部１０５へ発する。

制御回路１１３は、次の（１）〜（１０）の作用をする。
（１）例えば、左の変位量検出部８０Ｌによって検出された変位量Ｓｔの値から、車輪２５Ｌの上下方向の変位速度Ｓｖを算出する。例えば、変位量Ｓｔの値を時間で微分することによって変位速度Ｓｖを求める。

（２）次に、変位速度Ｓｖの値（正、負の符号も含めた値）に基づいて、車体１１に対する車輪２５Ｌの変位方向が上下どちらであるかを判断する。車体１１に対して車輪２５Ｌが相対的に下方向へ変位した場合には、電動ダンパ装置３０Ｌが伸びる（電動ダンパ装置３０Ｌの全長Ｌｄが増大する）。車体１１に対して車輪２５Ｌが相対的に上方向へ変位した場合には、電動ダンパ装置３０Ｌが縮む（電動ダンパ装置３０Ｌの全長Ｌｄが減少する）。

（３）変位速度Ｓｖの値が正の場合には、電動ダンパ装置３０Ｌが伸びた（車輪２５Ｌが下方向へ変位した）と判断して、図７に示すモータ正転時の基準電流マップに基づいて、変位速度Ｓｖに応じた基準駆動電流Ｉｅｘを求める。一方、変位速度Ｓｖの値が負の場合には、電動ダンパ装置３０Ｌが縮んだ（車輪２５Ｌが上方向へ変位した）と判断して、図８に示すモータ逆転時の基準電流マップに基づいて、変位速度Ｓｖに応じた基準駆動電流Ｉｅｘを求める。基準駆動電流Ｉｅｘは、電動モータ３５Ｌに供給する駆動電流の基準となる値である。

図７は、横軸を変位速度Ｓｖとし、縦軸を基準駆動電流Ｉｅｘとして、変位速度Ｓｖに応じた基準駆動電流Ｉｅｘを求めるモータ正転時の基準電流マップＭｎの説明図である。図８は、横軸を変位速度Ｓｖとし、縦軸を基準駆動電流Ｉｅｘとして、変位速度Ｓｖに応じた基準駆動電流Ｉｅｘを求めるモータ逆転時の基準電流マップＭｒの説明図である。図７と図８から判るように、電動ダンパ装置３０Ｌの伸び側と縮み側とで、マップを変えている。
ところで、電動モータ３５Ｌが発生する出力、つまり「ダンパ減衰力」は、電動モータ３５Ｌに流される駆動電流に対応する。このため、図７及び図８に示された基準電流マップＭｎ，Ｍｒの説明図は、縦軸の基準駆動電流Ｉｅｘを基準ダンパ減衰力に置換した、基準ダンパ減衰力マップの説明図と考えることができる。

（４）次に、図９に示す車速補正マップに基づいて、車速Ｖｓに応じた車速補正係数Ｋｖを求める。図９は、横軸を車速Ｖｓとし、縦軸を車速補正係数Ｋｖとして、車速Ｖｓに応じた車速補正係数Ｋｖを求める車速補正マップＭｖの説明図である。
（５）次に、基準駆動電流Ｉｅｘの値を車速補正係数Ｋｖによって補正する。車速Ｖｓが大きいほど、基準駆動電流Ｉｅｘ（基準減衰力に相当）を大きく設定できる。
（６）電動モータ３５Ｌが実際に発生する減衰力は、基準減衰力の値から、電動モータ３５Ｌの内部損失（機械的な内部損失と慣性による損失）を減算した値である。この点を踏まえて、基準減衰力の値を、電動モータ３５Ｌの内部損失の分によって補正する。
（７）具体的には、電動モータ３５Ｌ自体の機械的な内部損失に相当する損失電流Ｉ１（粘性補正電流Ｉ１）を求める。具体的には、変位速度Ｓｖの値に応じた損失電流Ｉ１を求める。
（８）次に、左の電動モータ３５Ｌ自体のロータの慣性による損失に相当する損失電流Ｉ２（慣性補正電流Ｉ２）を求める。具体的には、変位速度Ｓｖの値から変位加速度αを算出し、この変位加速度αに応じた損失電流Ｉ２を求める。
（９）次に、基準駆動電流Ｉｅｘを損失電流Ｉ１，Ｉ２で補正して、目標駆動電流Ｉｍを設定する。
（１０）次に、目標駆動電流Ｉｍに電流検出部１２４Ｌで検出した実電流Ｉｄが一致するように、モータ駆動部１０６Ｌに駆動制御信号を発して、フィードバック制御をする。この結果、電動ダンパ装置３０Ｌは減衰力を発生させる。

次に、上記構成の電動ダンパ装置３０Ｌの作用を、図１及び図２に基づき説明する。
電動モータ３５Ｌが目標駆動電流Ｉｍに応じて駆動トルクを発生したときは、次の作用をなす。この駆動トルクは、ラックアンドピニオン機構３３及びロッド３２を介して、車輪２５Ｌの上下方向に変位を抑制するように働く。つまり、車輪２５Ｌの上下方向の振動を、回転抑制トルクによって抑制する。このように、車体１１に対する車輪２５Ｌの相対的な上下運動を回転運動に変換して電動モータ３５Ｌを回転させることにより、上下運動を減衰させることができる。

また、車輪２５Ｌの上下方向に変位することにより、ロッド３２は上下方向に直線運動をする。ロッド３２の直線運動は、ラックアンドピニオン機構３３によってモータ軸３５ａの回転運動に変換される。この結果、電動モータ３５Ｌは、回される回転速度に応じた誘導起電圧を発生する。このため、電動モータ３５Ｌは、誘導起電圧に起因するモータ電流を前記目標とする目標駆動電流Ｉｍに電流検出部１２４Ｌで検出した実電流Ｉｄが一致するようにフィードバック制御がなされ、モータ軸３５ａの回転を抑制しようとするトルク（回転抑制トルク）を発生する。この回転抑制トルクは、ラックアンドピニオン機構３３及びロッド３２を介して、車輪２５Ｌの上下方向に変位を抑制するように働く。つまり、車輪２５Ｌの上下方向の振動を、回転抑制トルクによって抑制する。このように、車体１１に対する車輪２５Ｌの相対的な上下運動を回転運動に変換して電動モータ３５Ｌを回転させることにより、上下運動を減衰させることができる。

なお、本発明では、車両１０が、前後左右に４つの車輪を有した自動車から成る場合において、左右の電動ダンパ装置３０Ｌ，３０Ｒは、左右２つのフロントサスペンションだけに採用、左右２つのリヤサスペンションだけに採用、又は、４つ全てのサスペンションに採用することができる。
この場合に、モータ駆動部１０６Ｌ，１０６Ｒは制御部１０５から分離した構成である。このため、電動ダンパ装置３０Ｌ，３０Ｒの数量に合わせてモータ駆動部１０６Ｌ，１０６Ｒを設ければよい。このように、制御部１０５とモータ駆動部１０６Ｌ，１０６Ｒとを分離したので、各部の構成の簡素化、軽量化、高信頼化、低コスト化を図ることができる。

また、車両用サスペンション装置２０Ｌ、２０Ｒは、ダブルウィッシュボーン式サスペンションに限定されるものではなく、例えば、ストラット式サスペンションに適用してもよい。
また、シリンダ３１は、別部材から成る第１シリンダ４１と第２シリンダ４２との構成に限定されるものではなく、単一の部材によって構成されてもよい。
また、ロッド３２の一端部３２ａは、車輪支持部材２３に直接に取り付けられる構成の他に、アッパアーム２１やロアアーム２２等を介して、間接的に取り付けられる構成でもよい。

また、電動モータ３５Ｌ，３５Ｒは、ブラシ付き直流モータに限定されるものではなく、例えば、ブラシレスモータであってもよい。ブラシレスモータは、モータ自体の機械的な内部損失や、モータ自体のロータの慣性による損失が小さい。

また、変位量検出部８０Ｌ，８０Ｒは、車体１１に対して車輪２５Ｌ，２５Ｒが相対的に上下方向に変位する変位量Ｓｔを検出するものであればよい。
このため、スイングロッド８２は、ロアアーム２２に連結する構成に限定されるものではなく、例えば、アッパアーム２１または車輪支持部材２３に連結する構成であってもよい。
また、変位量検出部８０Ｌ，８０Ｒは、図４に示される可変抵抗式の構成に限定されるものではなく、例えば、ロータリエンコーダ式の構成や、電動モータ３５Ｌ，３５Ｒに発生する逆起電圧から求める構成であってもよい。この逆起電圧は、電動モータ３５Ｌ，３５Ｒの回転速度に比例する。この回転速度は、車輪２５Ｌ，２５Ｒの変位速度Ｓｖに比例する。このため、回転速度から変位速度Ｓｖを求めることができる。
また、変位量検出部８０Ｌ，８０Ｒは、電動モータ３５Ｌ，３５Ｒに設けられているレゾルバ（回転角検出手段）によって、回転角を求める構成であってもよい。この回転角から変位量Ｓｔを求めることができる。この場合には、新たな変位量検出部を設ける必要がないので、構成を単純化して、低コスト、高信頼性、軽量化を図ることができるとともに、検出精度が高い。

また、基準駆動電流Ｉｅｘの値を車速Ｖｓに応じて補正する構成の有無は任意である。例えば、車速Ｖｓの代わりに車種毎に適宜設定された一定値によって基準駆動電流Ｉｅｘを補正してもよい。

また、車輪２５Ｌ，２５Ｒの変位方向が上下どちらであるかについては、変位量Ｓｔと変位速度Ｓｖの少なくとも一方の値に基づいて判断すればよい。
また、制御部１０５は、左右の変位量検出部８０Ｌ，８０Ｒのいずれか一方で検出された変位量に基づいて制御を行う構成であってもよい。

本発明の車両用電動ダンパ装置３０Ｌ，３０Ｒ，３０ＬＡは、自動車の各サスペンション装置に用いるのに好適である。

本発明に係る車両用サスペンション装置を備えた車両の模式図である。 図１に示された左の車両用電動ダンパ装置の断面図である。 図２の３−３線断面図である。 図１に示された左の変位量検出部の模式図である。 図２に示された左の車両用電動ダンパ装置の変形例図である。 図１に示された左右の電動ダンパ装置の制御回路図である。 図６に示された制御回路が用いるモータ正転時の基準電流マップの説明図である。 図６に示された制御回路が用いるモータ逆転時の基準電流マップの説明図である。 図６に示された制御回路が用いる車速補正マップの説明図である。

符号の説明

１０…車両、１１…車体、２０Ｌ，２０Ｒ…車両用サスペンション装置、２３…車輪支持部材（ナックル）、２５Ｌ，２５Ｒ…車輪、３０Ｌ，３０Ｒ，３０ＬＡ…車両用電動ダンパ装置、３１…シリンダ、３２…ロッド、３２ａ…ロッドの一端部、３３…ラックアンドピニオン機構、３５Ｌ，３５Ｒ…電動モータ、３５ａ…モータ軸、３６…コイルスプリング、３６ａ…コイルスプリングの一端部、３６ｂ…コイルスプリングの他端部、５１…ラック、５２…ピニオン、８０Ｌ，８０Ｒ…変位量検出部、１０１…バッテリ、１０４…車速検出部、１０５…制御部、１０６Ｌ，１０６Ｒ…モータ駆動部、１２４Ｌ，１２４Ｒ…電流検出部。

Claims (3)

1. 車両用サスペンション装置に備える車両用電動ダンパ装置であって、
   上下に細長いシリンダと、
   このシリンダにスライド可能に収納されるとともに前記シリンダから一端部が突出しているロッドと、
   このロッドに有しているラックと、
   このラックに噛み合うピニオンと、
   このピニオンにモータ軸が連結されるとともに前記シリンダの外周部に取り付けられた電動モータと、
   この電動モータに対して前記ロッドの長手方向に離れた位置で、前記ロッドに対して同軸に配置されたコイルスプリングとを有し、
   このコイルスプリングの両端部は、前記シリンダと前記ロッドとに個別に取り付けられ、
   前記シリンダは、車体に取り付けられ、
   前記ロッドの一端部は、車輪を回転可能に支持するための揺動可能な車輪支持部材に取り付けられ、
   前記ロッドは、ロッド長手方向から見た断面形状が円形の部材であり、該ロッドの背面を前記ピニオンに押し付けるロッドガイドを有し、
   前記電動モータは、前記コイルスプリングと前記車体との間に配置されていることを特徴とした車両用電動ダンパ装置。
2. 前記電動モータは、前記モータ軸が前記ロッドに対して直交するとともに、前記ロッドに対して前記車体の内側に設けられたことを特徴とした請求項１記載の車両用電動ダンパ装置。
3. 前記ロッドの一端部は、開放端であることを特徴とした請求項１又は請求項２記載の車両用電動ダンパ装置。

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