JP7054714B2 - 電動サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車体と車輪の間に設けられ、車両の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電動サスペンション装置に関する。

本願出願人は、車両の車体と車輪の間に設けられ、車両の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電動サスペンション装置を提案している（例えば特許文献１参照）。特許文献１に係る電磁アクチュエータは、電動機の他に、ボールねじ機構を備えて構成される。該電磁アクチュエータは、電動機の回転運動をボールねじ機構の直線運動へと変換することにより、車両の振動減衰に係る駆動力を発生させる。

また、電動サスペンション装置に備わる電磁アクチュエータとして、リニアモータを用いたものも知られている（例えば特許文献２参照）。特許文献２に係る電磁アクチュエータは、円柱状の固定子と、この固定子を囲うように軸方向に進退自在に設けられる円筒状の可動子とを備える。固定子には、円柱の外周面にわたり軸方向に沿って電機子コイルが設けられている。一方、可動子には、円筒の内周面にわたり軸方向に沿って永久磁石が設けられている。

特許文献２に係る電動サスペンション装置では、固定子の電機子コイルを励磁した際に、固定子の電機子コイルと可動子の永久磁石との間で生じる吸引力・反発力を用いて、固定子に対する可動子の軸方向への伸縮駆動を行わせる。

さらに、特許文献３には、特許文献２に係る電磁アクチュエータを変形して適用した電動サスペンション装置の発明が開示されている。

特許文献３に係る電磁アクチュエータは、同文献３の図４に示すように、モータ１０の固定部を構成する第１の筒部材１１１と、モータ１０の可動部を構成する第２の筒部材１２１と、を備える。第１の筒部材１１１は、第２の筒部材１２１に対して同軸かつ軸方向に相対変位可能な状態で第２の筒部材１２１に内挿されている。
第１の筒部材１１１の内壁部には、軸方向に沿って電磁コイル１１（第１～第３のコイル部１１Ａ～１１Ｃ）が設けられている。第２の筒部材１２１には、第１の筒部材１１１の軸心を貫通する円柱状のロッド部（シャフト１２３）が一体に設けられている。ロッド部（シャフト１２３）には、軸方向に沿って複数の永久磁石１２５が設けられている。

特許文献３に係る電磁アクチュエータには、同文献３の図１に示すように、モータ駆動装置１が備わっている。モータ駆動装置１は、モータ１０の駆動回路２０とスイッチ回路３０とを備える。駆動回路２０は、３相のコイル部１１Ａ～１１Ｃへそれぞれ供給される３相の駆動電流を生成する。スイッチ回路３０は、モータ１０と駆動回路２０との間に介装されている。
スイッチ回路３０は、特許文献３の図３に示すように、駆動回路２０の出力端子２４Ａ～２４Ｃとコイル部１１Ａ～１１Ｃとの間を各々接続する接続状態と、出力端子２４Ａ～２４Ｃとコイル部１１Ａ～１１Ｃとの間を各々遮断しコイル部１１Ａ～１１Ｃを相互に短絡させる短絡状態と、を選択的に切り替え可能に構成されている。

特許文献３に係る電磁アクチュエータでは、バッテリによる駆動回路２０への給電が正常に行われているケースでは、電磁コイル１１の第１～第３のコイル部１１Ａ～１１Ｃが第１～第３の駆動電流で通電制御される。電磁コイル１１の第１～第３のコイル部１１Ａ～１１Ｃが励磁されると、第１の筒部材１１１の内壁部に設けられた第１～第３のコイル部１１Ａ～１１Ｃと、ロッド部（シャフト１２３）に設けられた複数の永久磁石１２５との間で磁界の相互作用が働く。その結果、前記両者の間で磁界の強さに応じた吸引力又は反発力が生じる。これにより、モータ１０の出力は、各車輪毎の振動速度に応じた適切な減衰力になるように可変調整される。

一方、電源異常等の理由により駆動回路２０への給電が遮断されると、スイッチ回路３０は、出力端子２４Ａ～２４Ｃとコイル部１１Ａ～１１Ｃ間の接続状態を、コイル部１１Ａ～１１Ｃを相互に短絡させる短絡状態に切り替える。これにより、３相のコイル部１１Ａ～１１Ｃのそれぞれは相互に短絡した状態になる。

すると、電磁コイル１１に対してロッド部（永久磁石１２５が備わるシャフト１２３）が相対変位する際に、電磁誘導によってモータ１０の電磁コイル１１に誘導起電力が生じる。ところが、電磁コイル１１（コイル部１１Ａ～１１Ｃ）における各端子間は短絡している。そのため、各コイル部１１Ａ～１１Ｃに誘導電流が流れることで、ロッド部（シャフト１２３）に対しその移動を阻害する向きの電磁力が作用する。これにより、駆動回路２０への給電が遮断された場合であっても、モータ１０による振動減衰作用が得られる。
特許第６４１７４４３号公報 特許第５８７６７６４号公報 特開２０１８－１８２９８８号公報

しかしながら、電磁アクチュエータとしてリニアモータを用いた特許文献２，３に係る電動サスペンション装置では、リニアモータのストロークが常用領域を超えた非常用領域にまで到達するケースにおいて、かかるケースでの適確な振動減衰を省電力で遂行することについて特別の考慮はなされていない。

そのため、特許文献２、３に係る電動サスペンション装置では、リニアモータのストロークが非常用領域にまで到達するケースにおいて、適確な振動減衰を省電力で遂行することができないおそれがあった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、電磁アクチュエータに係るリニアモータのストロークが非常用領域にまで到達するケースであっても、適確な振動減衰を省電力で遂行可能な電動サスペンション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明（１）に係る発明は、車両の車体と車輪の間に設けられ、当該車両の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電動サスペンション装置であって、前記電磁アクチュエータに係るリニアモータは、ロッド部材と、当該ロッド部材を囲んで該ロッド部材の軸方向に沿って延びる筐体と、を備え、前記ロッド部材と前記筐体とは、前記軸方向に沿って相互に進退自在に設けられ、前記ロッド部材には、前記軸方向に沿って複数の電機子コイルが設けられる一方、前記筐体には、前記ロッド部材に設けた複数の前記電機子コイルとの各間で電磁誘導作用をもたらす磁石部材が設けられ、複数の前記電機子コイルのうち前記ロッド部材の端部側に位置する電機子コイルには、前記ロッド部材及び前記筐体間における前記軸方向に沿う進退移動を抑制する電磁制動部が備わっており、前記電磁制動部は、前記端部側電機子コイルに備わる一対の端子間を短絡した短絡部を備え、当該短絡部と前記筐体に設けた磁石部材との間で電磁誘導作用を生じさせることによって前記進退移動を抑制し、前記短絡部では、前記端部側電機子コイルに備わる一対の端子間は、前記複数の電機子コイルへ制御電力を供給するための制御電力供給線とは隔離されて短絡接続されていることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、電磁アクチュエータに係るリニアモータのストロークが非常用領域にまで到達するケースであっても、適確な振動減衰を省電力で遂行することができる。

本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の全体構成図である。 電動サスペンション装置の電磁アクチュエータに備わるロッド部材に設けられるロッド側電機子コイルの外観斜視図である。 電動サスペンション装置の電磁アクチュエータに備わるロッド部材の一部を表す部分縦断面図である。 １Ｇ静止時の自車両に備わる電動サスペンション装置の電磁アクチュエータを表す図である。 満積載時の自車両に備わる電動サスペンション装置の電磁アクチュエータを表す図である。 フルバンプ時の自車両に備わる電動サスペンション装置の電磁アクチュエータを表す図である。

以下、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置について、適宜図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、共通の機能を有する部材には共通の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。

〔本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の全体構成〕
はじめに、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の全体構成について、図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の全体構成図である。図２Ａは、電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３に備わるロッド部材２１に設けられるロッド側電機子コイル２７の外観斜視図である。図２Ｂは、電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３に備わるロッド部材２１の一部を表す部分縦断面図である。

本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１は、図１に示すように、電磁アクチュエータ１３としてリニアモータ１９を用いることにより、電磁アクチュエータ１３のストロークが非常用領域に到達するようなケースであっても、適確な振動減衰を省電力で遂行することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１は、図１に示すように、車両（不図示）の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ１３と、ひとつの電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）１５と、を備えて構成されている。電磁アクチュエータ１３とＥＣＵ１５との間は、電磁アクチュエータ１３へ制御電力を供給するための制御電力供給線１７を介して相互に接続されている。

制御電力供給線１７は、図１に示すように、電磁アクチュエータ１３を構成するリニアモータ１９（詳しくは後記）のうち三相（ｕ相・ｗ相・ｖ相）のロッド側電機子コイル２７（詳しくは後記）へ電力を供給する際に用いられる。ＥＣＵ１５は、制御電力供給線１７を介して、共通端子と、三相（ｕ相・ｗ相・ｖ相）の給電端子と、にそれぞれ接続される。

電磁アクチュエータ１３は、車両の前輪（左前輪／右前輪）・後輪（左後輪／右後輪）を含む各車輪毎に、都合４つ配設されている。各車輪毎に備わる電磁アクチュエータ１３は、ＥＣＵ１５によって各車輪毎の伸縮駆動に併せて相互に独立して駆動制御される。

複数の電磁アクチュエータ１３の各々は、本発明の実施形態では、それぞれが共通の構成を備えている。そこで、ひとつの電磁アクチュエータ１３の構成について説明することで、複数の電磁アクチュエータ１３の説明に代えることとする。

電磁アクチュエータ１３は、車両の振動減衰に係る駆動力の発生源としてリニアモータ１９を採用している。詳しく述べると、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９は、図１に示すように、円柱状のロッド部材２１と、ロッド部材２１を囲んでロッド部材２１の軸方向（図１参照）に沿って延びる円筒状の筐体３１と、を備えて構成されている。ロッド部材２１と筐体３１とは、ロッド部材２１の軸方向に沿って相互に進退自在に設けられている。

ロッド部材２１は、リニアモータ１９の駆動力によって筐体３１に対して軸方向に進退駆動する機能を有する。この機能を実現するために、ロッド部材２１は、図１に示すように、円柱状のシャフト２３と、シャフト２３を囲む円筒状のパイプ部２５とを有して構成されている。シャフト２３及びパイプ部２５のそれぞれは同芯に配設されている。

シャフト２３は、導電性を有する部材よりなる。シャフト２３それ自体を、ロッド側電機子コイル２７（本実施形態では共通端子）への給電経路として用いるためである。ただし、シャフト２３を、導電性を有しない部材により構成しても構わない。この場合、シャフト２３には、ロッド側電機子コイル２７への給電経路としての機能を担保するための導電性表面処理が施される。

一方、パイプ部２５は、導電性を有しない部材よりなる。パイプ部２５には、三相のロッド側電機子コイル２７への給電を行うために、三相の各相毎に都合３系統の給電経路（不図示）が、軸方向に沿って設けられている。３系統の給電経路は、例えば給電用の被覆電線からなる。要するに、シャフト２３及びパイプ部２５には、三相のロッド側電機子コイル２７への給電を行うために、都合４系統の給電経路が設けられている。

シャフト２３の外周壁及びパイプ部２５の内周壁によって区画される周回状の間隙２６には、図１及び図２Ｂに示すように、複数のロッド側電機子コイル２７が軸方向に沿う積層状態で設けられている。

個々のロッド側電機子コイル２７は、図１及び図２Ｂに示すように、被覆電線２９を巻回してなる励磁部２７ａ及び短絡部２７ｂからなる。図２Ｂは、図１に示す電磁アクチュエータ１３のロッド部材２１に設けられるロッド側電機子コイル２７において、励磁部２７ａ及び短絡部２７ｂの境界部３２（図１中の点線で囲われた領域を参照）を拡大して表す。図２Ｂでは、励磁部２７ａ及び短絡部２７ｂの相違点を対比して表している。
ただし、励磁部２７ａ及び短絡部２７ｂの区別を特に要しない場合、これらを総称して電機子コイル２７と呼ぶ場合がある。ロッド側電機子コイル２７は、本発明の「ロッド部材」に設けた「電機子コイル」に相当する。以下において、「ロッド側電機子コイル２７」を「電機子コイル２７」と省略して呼ぶ場合がある。

励磁部２７ａは、図１及び図２Ｂに示すように、三相（ｕ相・ｗ相・ｖ相）電力が給電される各相毎のコイルである。同コイルを構成する被覆電線２９の一端には共通端子が、他端には給電端子が、それぞれ接続されている。共通端子は接地されている。また、給電端子には、前記三相のうちいずれかの相の電力が順次供給される。
短絡部２７ｂは、図１及び図２Ｂに示すように、同コイルを構成する被覆電線２９の両端にそれぞれ現れる一対の端子間を短絡接続してなる。

個々のロッド側電機子コイル２７は、図２Ａ、図２Ｂに示すように、糸巻き形状のボビン２８に被覆電線２９を巻き回すことで構成されている。ボビン２８は、特に限定されないが、例えばアルミニウム等の導電性を有する金属素材よりなる。ボビン２８には、図２Ａに示すように、その径方向中央に、軸方向に沿う円形状の通孔２８ａが開設されている。被覆電線２９は、銅等の金属製の導線に絶縁性樹脂等のシースを被覆してなる。

励磁部２７ａでは、同コイルを構成する被覆電線２９の一端に備わる共通端子は、ボビン２８の通孔２８ａに電気的に接続されている。一方、被覆電線２９の他端に備わる給電端子は、ボビン２８が有する円板状の側端板２８ｂに電気的に接続されている。
また、短絡部２７ｂでは、同コイルを構成する被覆電線２９の両端にそれぞれ現れる一対の端子は、例えば、ボビン２８の通孔２８ａに電気的に接続されている。

シャフト２３とパイプ部２５との間隙２６に、複数のロッド側電機子コイル２７同士を積層して設けるに際し、隣接するロッド側電機子コイル２７の間は絶縁性の接着剤を介して接合されている。
その結果、隣接するロッド側電機子コイル２７のそれぞれが有するボビン２８の側端板２８ｂ同士は電気的に絶縁されている。

ボビン２８の側端板２８ｂには、径方向外方に向かって突き出すように傾斜する舌片２８ｃが周方向に間隔を置いて複数設けられている。
ボビン２８の通孔２８ａは、ボビン２８の側端板２８ｂに対して電気的に絶縁されている。

ボビン２８の通孔２８ａの内径寸法は、シャフト２３の外径寸法と比べて僅かに大きく形成されている。また、ボビン２８の側端板２８ｂの外径寸法は、パイプ部２５の内径寸法と比べて僅かに小さく形成されている。

ロッド部材２１にロッド側電機子コイル２７を装着するに際し、シャフト２３に対してボビン２８の通孔２８ａを挿し込みながら、シャフト２３とパイプ部２５との間隙２６に、軸方向に沿ってロッド側電機子コイル２７を拘束状態で装着する。なお、この装着に際し、接着剤を用いても構わない。

要するに、ロッド部材２１にロッド側電機子コイル２７が装着された状態で、シャフト２３の外周面は、ロッド側電機子コイル２７におけるボビン２８の通孔２８ａの内周面に密着接合されている。同様に、ロッド側電機子コイル２７におけるボビン２８の側端板２８ｂ（特に、側端板２８ｂの舌片２８ｃ）は、パイプ部２５の内周面に密着接合されている。
これにより、ロッド部材２１が有するシャフト２３及びパイプ部２５に対するロッド側電機子コイル２７の導通性の確保及び振動時の接触不良を抑制している。

したがって、励磁部２７ａでは、制御電力供給線１７の一端をシャフト２３に接続する一方、その他端をパイプ部２５に沿う給電用の被覆電線に接続すると、シャフト２３－ボビン２８の通孔２８ａ（共通端子）－被覆電線２９の一端－被覆電線２９の他端－ボビン２８の側端板２８ｂ（給電端子）－パイプ部２５に沿う給電用の被覆電線に到る給電経路が形成される。

これに対し、短絡部２７ｂでは、同コイルを構成する被覆電線２９の両端にそれぞれ現れる一対の端子は、制御電力供給線１７とは隔離されている。換言すれば、当該一対の端子間は、短絡接続されている。

ここで、ロッド部材２１に設けた複数のロッド側電機子コイル２７との間で電磁誘導現象を相互に及ぼし合う筐体３１側の構成について言及する。
筐体３１の内周面には、ロッド部材２１に設けた複数のロッド側電機子コイル２７に対向するように、図１に示すように、軸方向に沿って複数の永久磁石３３が設けられている。複数の永久磁石３３は、図１に示すように、相互に隣り合う磁極の極性が共通となる向きに配列されている。

筐体３１の上側端部には、図１に示すように、同上側端部を封鎖する円形状の上側蓋体３１ａが設けられている。上側蓋体３１ａには、円形状の貫通孔３１ｂが設けられている。この貫通孔３１ｂを介して、ロッド部材２１の両端部のうち一側が筐体３１に設けた上側蓋体３１ａから露出している。筐体３１の下側端部には、同下側端部を封鎖する円形状の下側蓋体３１ｃが設けられている。下側蓋体３１ｃには、ボルト挿通孔からなる連結部３２が設けられている。

筐体３１の内部空間のうち底部付近には、図１に示すように、バンプストッパ４１が設けられている。バンプストッパ４１は、例えばウレタン樹脂、金属製ばね部材により構成される。バンプストッパ４１は、リニアモータ１９がバンプ状態に陥る事態を予兆する圧縮側の非常用領域（詳しくは後記）にまで到達した際においてリニアモータ１９の圧縮側ストロークを緩衝する役割を果たす。

電磁アクチュエータ１３において、筐体３１の連結部３２は、不図示のばね下部材（車輪側のロアアーム、ナックル等）に連結固定される。一方、ロッド部材２１の上端部は、不図示のばね上部材（車体側のストラットタワー部等）に連結固定される。要するに、電磁アクチュエータ１３は、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材（不図示）に並設されている。

また、筐体３１の内周面には、図１に示すように、ロッド部材２１の進退運動を案内する円筒状の案内部材３５が付設されている。

複数のロッド側電機子コイル２７のうち三相の励磁部２７ａのそれぞれは、図１及び図２Ｂに示すように、制御電力供給線１７を介してＥＣＵ１５に接続されている。ＥＣＵ１５は、三相（ｕ相・ｗ相・ｖ相）の励磁部２７ａを、ＥＣＵ１５に備わるインバータ（不図示）で生成した三相の駆動制御信号に従って順次励磁するように動作する。

電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３では、ロッド部材２１に設けた複数のロッド側電機子コイル２７と、筐体３１に設けた複数の永久磁石３３とを対向配置することによって、図１に示すリニアモータ１９を構成している。
リニアモータ１９は、ロッド部材２１に設けた三相の励磁部２７ａを順次励磁することで、三相の励磁部２７ａ及び永久磁石３３の両者間で生じる電磁誘導に基づく吸引力及び反発力を用いて、筐体３１に対するロッド部材２１の軸方向に沿う進退運動を行わせる。

ところで、電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３では、筐体３１に対するロッド部材２１の軸方向に沿う可動領域（リニアモータ１９のストローク範囲）が予め設定されている。リニアモータ１９のストローク範囲は、筐体３１に対するロッド部材２１の位置によって定義される。実際には、リニアモータ１９のストローク範囲は、筐体３１に設けた複数の永久磁石３３に対する、ロッド部材２１に設けた複数のロッド側電機子コイル２７との相対位置関係によって規定される。

図１には、電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３において、筐体３１に設けた永久磁石３３を配列した永久磁石領域３８が示してある。永久磁石領域３８のうち、リニアモータ１９のストロークに係る圧縮側の第１端部をＭＧＡ１と呼ぶ一方、伸長側の第２端部をＭＧＡ２と呼ぶ。

リニアモータ１９のストローク範囲は、一般に常用される領域である常用領域と、常用領域を超える領域であって過大な入力があった際に用いられる領域である非常用領域とに大別される。非常用領域は、常用領域を挟んで伸長側及び圧縮側のそれぞれに設定される。

図１に示す例において、ロッド側電機子コイル２７のうち励磁部２７ａの大部分が、永久磁石領域３８に係る第１端部ＭＧＡ１～第２端部ＭＧＡ２に至る全ての領域に対向して位置している領域がリニアモータ１９のストロークに係る常用領域である。また、ロッド側電機子コイル２７のうち短絡部２７ｂの少なくとも一部が永久磁石領域３８に対向して位置している領域がリニアモータ１９のストロークに係る非常用領域である。

ロッド部材２１に設けたロッド側電機子コイル２７には、例えば図１に示すように、励磁部２７ａを挟んで一対の短絡部２７ｂが備わっている。励磁部２７ａと一対の短絡部２７ｂとの境界はふたつある。励磁部２７ａと圧縮側（伸長抑止用）の第１短絡部２７ｂ１との境界を第１境界部ＢＤ１と呼ぶ。一方、励磁部２７ａと伸長側（圧縮抑止用）の第２短絡部２７ｂ２との境界を第２境界部ＢＤ２と呼ぶ。
なお、第１短絡部２７ｂ１及び第２短絡部２７ｂ２を区別する必要がない場合、これらを総称して「短絡部２７ｂ」と呼ぶ。

図１に示す例では、電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３において、永久磁石領域３８に係る第１端部ＭＧＡ１～第２端部ＭＧＡ２に至る全ての領域が、ロッド側電機子コイル２７のうち励磁部２７ａに対向して位置している。しかも、ロッド側電機子コイル２７に係る第１境界部ＢＤ１及び第２境界部ＢＤ２のいずれもが、永久磁石領域３８に係る第１端部ＭＧＡ１～第２端部ＭＧＡ２のそれぞれに対して伸長側／圧縮側にはみ出して位置している。また、それぞれのはみ出し量（ストロークマージン）はほぼ均等である。

要するに、図１に示す例では、リニアモータ１９のストローク位置はほぼ中立位置にある。なお、リニアモータ１９のストローク位置が中立位置にあるとは次の通りである。すなわち、フルバンプ（最大圧縮）状態～フルリバンプ（最大伸長）状態に至る範囲をリニアモータ１９のストローク範囲と規定する。このとき、伸長側及び圧縮側におけるそれぞれのストロークマージンがほぼ均等になるストローク位置を中立位置と呼ぶ。

ここで、電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３において、リニアモータ１９のストローク位置が伸長側～圧縮側に変化する例を図３～図５に示す。なお、図３～図５では、図面の煩雑さを除くため、ＥＣＵ１５の図示を省略している。
図３は、１Ｇ静止時の自車両に備わる電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３を表す図である。図４は、満積載時の自車両に備わる電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３を表す図である。図５は、フルバンプ時の自車両に備わる電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３を表す図である。

図３に示す例では、電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３において、永久磁石領域３８に係る第１端部ＭＧＡ１～第２端部ＭＧＡ２に至る全ての領域が、ロッド側電機子コイル２７のうち励磁部２７ａに対向して位置している。ただし、ロッド側電機子コイル２７に係る第１境界部ＢＤ１と、永久磁石領域３８に係る第１端部ＭＧＡ１とが重なって位置している。

要するに、図３に示す例では、リニアモータ１９のストローク位置は、中立位置と比べて伸長側のフルリバンプ（最大伸長）を予兆するフルリバンプ予兆位置にある。なお、ロッド部材２１の伸長側端部付近には、図３に示すように、リバンプストッパ４３が設けられている。リバンプストッパ４３は、例えばウレタン樹脂、金属製ばね部材により構成される。リバンプストッパ４３は、リニアモータ１９がリバンプ状態に陥る事態を予兆する伸長側の非常用領域（詳しくは後記）にまで到達した際においてリニアモータ１９の伸長側ストロークを緩衝する役割を果たす。

ここで、リニアモータ１９のストロークに係る伸長側の非常用領域とは、図３に示すように、ロッド部材２１に設けたロッド側電機子コイル２７のうち伸長抑制用の第１短絡部２７ｂ１が永久磁石領域３８に重なって位置している領域である。

また、図４に示す例では、電動サスペンション装置１１の電磁アクチュエータ１３において、永久磁石領域３８に係る第１端部ＭＧＡ１～第２端部ＭＧＡ２に至る全ての領域が、ロッド側電機子コイル２７のうち励磁部２７ａに対向して位置している。ただし、ロッド側電機子コイル２７に係る第２境界部ＢＤ２と、永久磁石領域３８に係る第２端部ＭＧＡ２とが重なって位置している。

要するに、図４に示す例では、リニアモータ１９のストローク位置は、中立位置と比べて圧縮側のフルバンプ（最大圧縮）を予兆するフルバンプ予兆位置にある。

ここで、リニアモータ１９のストロークに係る圧縮側の非常用領域とは、図４及び図５に示すように、ロッド部材２１に設けたロッド側電機子コイル２７のうち圧縮抑制用の第２短絡部２７ｂ２が永久磁石領域３８に重なって位置している領域である。

前記のように構成された電磁アクチュエータ１３は次のように動作する。すなわち、例えば、車両の車輪側から筐体３１の連結部３２に対して突き上げ振動に係る力が入力され、かつ、この入力を受けた際のリニアモータ１９のストロークが常用領域に収束しているケースを考える。このケースでは、突き上げ振動に係る力が加わった筐体３１に連れてロッド部材２１も突き上げるように移動しようとする。この際において、筐体３１に設けた永久磁石３３と、ロッド部材２１に設けたロッド側電機子コイル２７のうち励磁部２７ａとの間で電磁誘導現象が生じる。すると、ロッド部材２１の突き上げ移動をいなす向きの力がリニアモータ１９に生じる。
このように、ロッド部材２１の突き上げ移動をいなす向きの力をリニアモータ１９に生じさせることにより、車輪側から車体側へと伝えられようとする振動を減衰することができる。

一方、車両の車輪側から筐体３１の連結部３２に対して突き上げ振動に係る力が入力され、かつ、この入力を受けた際のリニアモータ１９のストロークが非常用領域にまで到達したケースを考える。このケースでは、突き上げ振動に係る力が加わった筐体３１に連れてロッド部材２１も突き上げるように移動しようとする。この際において、筐体３１に設けた永久磁石３３と、ロッド部材２１に設けた電機子コイル２７の短絡部２７ｂとの間で電磁誘導現象が生じる。
これについて詳しく述べると、まず、筐体３１に設けた永久磁石３３と、ロッド部材２１に設けた電機子コイル２７の短絡部２７ｂとの間で、突き上げ振動に係る力に伴う相対変位が生じる。すると、永久磁石３３と電機子コイル２７の短絡部２７ｂとの間で電磁誘導現象が生じ、この電磁誘導によって電機子コイル２７の短絡部２７ｂに誘導起電力が生じようとする。ところが、電機子コイル２７における一対の端子間は短絡接続されている。そのため、電機子コイル２７には誘導電流は流れない。その結果、ロッド部材２１に対して、誘導起電力を打ち消す向き（つまり、突き上げ振動に係る力に伴うロッド部材２１の動きを妨げる向き）の電磁力が作用する。これにより、突き上げ振動に対する減衰作用が得られる。
要するに、突き上げ振動に係る入力を受けた際のリニアモータ１９のストロークが非常用領域にまで到達したケースでは、前記リニアモータ１９のストロークが常用領域に収束しているケースと比べて、ロッド部材２１の突き上げ移動をいなす向きの強大な力がリニアモータ１９に生じる。

このように、車両の車輪側から筐体３１の連結部３２に対して突き上げ振動に係る力が入力され、特に、この入力を受けた際のリニアモータ１９のストロークが非常用領域にまで到達したケースでは、ロッド部材２１の突き上げ移動をいなす向きの強大な力をリニアモータ１９に生じさせることにより、車輪側から車体側へと伝えられようとする振動を減衰することができる。

本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１によれば、複数のロッド側電機子コイル２７のうちロッド部材２１の端部側に位置する電機子コイルには、ロッド部材２１及び筐体３１間における軸方向に沿う進退移動を抑制する電磁制動部（短絡部２７ｂ）が備わっているため、電磁アクチュエータ１３としてリニアモータ１９を用いることにより、リニアモータ１９のストロークが非常用領域にまで到達するケースであっても、適確な振動減衰を省電力で遂行することができる。

〔本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の作用効果〕
本発明の第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、車両の車体と車輪の間に設けられ、車両の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ１３を備える電動サスペンション装置１１であって、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９は、ロッド部材２１と、当該ロッド部材２１を囲んで該ロッド部材２１の軸方向に沿って延びる筐体３１と、を備える。ロッド部材２１と筐体３１とは、軸方向に沿って相互に進退自在に設けられる。
ロッド部材２１には、軸方向に沿って複数の電機子コイル（ロッド側電機子コイル２７）が設けられる一方、筐体３１には、ロッド部材２１に設けた複数の電機子コイル２７との各間で電磁誘導作用をもたらす磁石部材（永久磁石３３）が設けられる。
複数の電機子コイル２７のうちロッド部材２１の端部側に位置する電機子コイルには、ロッド部材２１及び筐体３１間における軸方向に沿う進退移動を抑制する電磁制動部（短絡部２７ｂ）が備わっている。

第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１において、筐体３１に設けられる磁石部材としては、永久磁石３３を好適に用いることができる。永久磁石３３に代えて、又は加えて、電磁石（電機子コイル）を採用しても構わない。
複数の電機子コイル２７には、各々の電機子コイル２７毎に、例えば三相制御電力が供給される。ただし、複数の電機子コイル２７のうちロッド部材２１の端部側に位置する電機子コイル２７には、ロッド部材２１及び筐体３１間における軸方向に沿う進退移動を抑制する電磁制動部（短絡部２７ｂ）が備わっている。
第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１で想定される作用は次の通りである。
すなわち、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のストロークが常用領域にある場合、ロッド部材２１の中央部付近に位置する（例えば三相制御電力が供給される）電機子コイル（励磁部２７ａ）２７と、筐体３１に設けた磁石部材との間で電磁誘導作用が生じる。かかる電磁誘導作用により、ロッド部材２１及び筐体３１間における軸方向に沿う進退移動を抑制する力が働く。この力は、電機子コイル（励磁部２７ａ）２７への制御電力の供給を要する。
一方、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のストロークが非常用領域にまで到達すると、ロッド部材２１の端部側に位置する、電磁制動部（短絡部２７ｂ）が備わる電機子コイル２７と、筐体３１に設けた磁石部材（永久磁石３３）との間で電磁誘導作用が生じる。かかる電磁誘導作用により、リニアモータ１９のストローク速度に応じた大きさの、ロッド部材２１及び筐体３１間における軸方向に沿う進退移動を抑制する力が働く。この力は、電機子コイル２７への制御電力の供給を要しない。ロッド部材２１の端部側に位置する電機子コイル２７には、電磁制動部（短絡部２７ｂ）が備わっているからである。

第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のストロークが非常用領域にまで到達するケースであっても、適確な振動減衰を省電力で遂行することができる。
また、ロッド部材２１の端部側に位置する電機子コイル２７には、電磁制動部（短絡部２７ｂ）が備わっているため、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のシステム全体としての電気抵抗を低く抑えることができる。その結果、システム全体としての効率向上を図ることができる。

また、第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、電磁制動部は、ロッド部材２１の端部側に位置する電機子コイル２７に備わる一対の端子間を短絡した短絡部２７ｂを備え、短絡部２７ｂと筐体３１に設けた磁石部材（永久磁石３３）との間で電磁誘導作用を生じさせることによって進退移動を抑制する構成を採用する。

第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁制動部は、短絡部２７ｂと筐体３１に設けた磁石部材（永久磁石３３）との間で電磁誘導作用を生じさせることによって進退移動を抑制するため、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１と同様に、リニアモータ１９のストロークが非常用領域にまで到達するケースであっても、適確な振動減衰を省電力で遂行することができる。

また、第３の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第１又は第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、ロッド部材２１の伸長側及び圧縮側にそれぞれ位置する電機子コイル２７には、電磁制動部（短絡部２７ｂ）が各々備わっている構成を採用してもよい。

第３の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、ロッド部材２１の伸長側及び圧縮側にそれぞれ位置する電機子コイル２７には、電磁制動部（第１及び第２短絡部２７ｂ１，２７ｂ２）が各々備わっているため、第１又は第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１と比べて、伸長側及び圧縮側の両者に係る振動減衰を遂行することができる。

なお、第３の観点に基づく電動サスペンション装置１１において、ロッド部材２１の端部側に位置する（第１及び第２短絡部２７ｂ１，２７ｂ２を備える）電機子コイル２７を複数設け、これら複数の各電機子コイル２７における巻線の巻数が、ロッド部材２１の端部側に位置する電機子コイル２７ほど大きくなるように、前記複数の各電機子コイル２７における巻線の巻数を（段階的に）相互に異ならせる構成を採用しても構わない。
このように構成すれば、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のストロークが伸長側又は圧縮側の非常用領域へと侵入する度合いが大きくなるほど、振動減衰力を高めることができる。

また、第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第１～第３のいずれか一の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、車両が１Ｇ静止状態にある際の電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のストロークマージンは、伸長側と比べて圧縮側の方が大きい構成を採用してもよい。

第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、車両が１Ｇ静止状態にある際の電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のストロークマージンは、伸長側と比べて圧縮側の方が大きいため、車両が１Ｇ静止状態から走行状態に移行した際において、車両の走行に伴う圧縮ストローク側の振動をより適確に減衰する効果を期待することができる。

また、第５の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、ロッド部材２１及び筐体３１間における軸方向に沿う進退移動を抑制するストッパ（バンプストッパ４１及びリバンプストッパ４３）をさらに備え、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９の非常用領域に到るストロークが生じた場合に、ストッパ４１，４３による進退移動の抑制作用が、電磁制動部（短絡部２７ｂ）による進退移動の抑制作用と比べて時間的に遅れて働くように、ストッパ４１，４３は設定されている構成を採用してもよい。

第５の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９の非常用領域に到るストロークが生じた場合に、まず、電磁制動部による進退移動の抑制作用が働き、その後時間的に遅れて、ストッパ４１，４３による進退移動の抑制作用が働く。

第５の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９の非常用領域に到るストロークが生じた場合に、電磁制動部による進退移動の抑制作用が生じている最中に、ストッパ４１，４３による進退移動の抑制作用を時間差をもって重畳的に働かせることができるため、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９の振動減衰を円滑かつ適確に遂行することができる。

また、第６の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第４又は第５の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、電磁制動部（第１及び第２短絡部２７ｂ１，２７ｂ２）による進退移動の抑制作用は、車両が１Ｇ静止状態を超える負荷状態になった際に働くように、電磁制動部は設定されている構成を採用してもよい。

第６の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、電磁制動部（第１及び第２短絡部２７ｂ１，２７ｂ２）による進退移動の抑制作用は、電磁制動部の設定によって、車両が１Ｇ静止状態又は満積載状態を超える負荷状態になった際に働く。車両が１Ｇ静止状態を超える負荷状態になった場合とは、リニアモータ１９が伸長側の非常用領域に到達するまでストロークする過負荷状態に陥った場合を意味する。また、車両が満積載状態を超える負荷状態になった場合とは、リニアモータ１９が圧縮側の非常用領域に到達するまでストロークする過負荷状態に陥った場合を意味する。

第６の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁制動部による進退移動の抑制作用は、電磁制動部の設定によって、車両が１Ｇ静止状態又は満積載状態を超える負荷状態になった場合に働くため、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９が伸長側又は圧縮側の非常用領域に到達するまでストロークする過負荷状態に陥った場合であっても、リニアモータ１９の振動減衰を適確に遂行することができる。

また、第７の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、車両の車体と車輪の間に設けられ、車両の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ１３を備える電動サスペンション装置１１であって、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９は、ロッド部材２１と、当該ロッド部材２１を囲んで該ロッド部材２１の軸方向に沿って延びる筐体３１と、を備える。ロッド部材２１と筐体３１とは、軸方向に沿って相互に進退自在に設けられる。
筐体３１には、軸方向に沿って複数の電機子コイルが設けられる一方、ロッド部材２１には、筐体３１に設けた複数の電機子コイル２７との各間で電磁誘導作用をもたらす磁石部材が設けられる。
複数の電機子コイル２７のうち筐体３１の端部側に位置する電機子コイルには、ロッド部材２１及び筐体３１間の軸方向に沿う進退移動を抑制する電磁制動部が備わっている。この電磁制動部は、筐体３１の端部側に位置する電機子コイルに備わる一対の端子間を短絡接続した状態で、当該電機子コイルとロッド部材２１に設けた磁石部材との間で電磁誘導作用を生じさせることによって構成される。

第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１と、第７の観点に基づく電動サスペンション装置１１との相違点は次の通りである。
すなわち、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、ロッド部材２１には、軸方向に沿って複数の電機子コイル（ロッド側電機子コイル２７）が設けられる一方、筐体３１には、ロッド部材２１に設けた複数の電機子コイル２７との各間で電磁誘導作用をもたらす磁石部材（永久磁石３３）が設けられる。
これに対し、第７の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、筐体３１には、軸方向に沿って複数の電機子コイルが設けられる一方、ロッド部材２１には、筐体３１に設けた複数の電機子コイル２７との各間で電磁誘導作用をもたらす磁石部材が設けられる。
要するに、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１と、第７の観点に基づく電動サスペンション装置１１とは、複数の電機子コイル及び磁石部材のそれぞれを、いずれの部材に設けるかの点で相違している。前記両者においてその他の構成は共通である。

第７の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１と同様に、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のストロークが非常用領域にまで到達するケースであっても、適確な振動減衰を省電力で遂行することができる。
また、筐体３１の端部側に位置する電機子コイル２７には、同電機子コイル２７に備わる一対の端子間を短絡接続して構成される電磁制動部が備わっているため、電磁アクチュエータ１３に係るリニアモータ１９のシステム全体としての電気抵抗を低く抑えることができる。その結果、システム全体としての効率向上を図ることができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

例えば、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる電磁アクチュエータ１３は、円柱状のロッド部材２１と、ロッド部材２１を囲んでロッド部材２１の軸方向に沿って延びる円筒状の筐体３１と、を備えて構成される例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。
例えば、ロッド部材２１の横断形状として、例えば楕円形状など、任意の形状を採用しても構わない。この場合において、筐体３１の横断形状としては、ロッド部材２１の外周壁を僅かな隙間を介して受け容れ可能な内周壁を備える横断形状を採用すればよい。

また、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる電磁アクチュエータ１３において、ロッド部材２１に設けられるロッド側電機子コイル２７の数量は、本発明の実施形態で開示した数量に限定されることなく、リニアモータとしての設計仕様に応じて適宜設定することができる。

同様に、筐体３１に設けられる複数の磁石部材（永久磁石３３）の数量も、本発明の実施形態で開示した数量に限定されることなく、リニアモータとしての設計仕様に応じて適宜設定することができる。

また、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる電磁アクチュエータ１３において、筐体３１に設けられる複数の磁石部材（永久磁石３３）の磁極の向きは、本発明の実施形態で開示した向きに限定されることなく、リニアモータとしての設計仕様に応じて適宜設定することができる。

また、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の説明において、電磁アクチュエータ１３を、前輪（左前輪・右前輪）及び後輪（左後輪・右後輪）の両方で都合４つ配置する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。電磁アクチュエータ１３を、前輪又は後輪のいずれか一方に都合２つ配置する構成を採用しても構わない。

１１ 電動サスペンション装置
１３ 電磁アクチュエータ
１９ リニアモータ
２１ ロッド部材
２３ シャフト
２５ パイプ部
２６ シャフトとパイプ部との間隙
２７ ロッド側電機子コイル（電機子コイル）
２７ａ 励磁部
２７ｂ 短絡部
２７ｂ１ 第１短絡部（短絡部、電磁制動部）
２７ｂ２ 第２短絡部（短絡部、電磁制動部）
３１ 筐体
３３ 永久磁石（磁石部材）
４１ バンプストッパ（ストッパ）
４３ リバンプストッパ（ストッパ）

Claims (5)

1. 車両の車体と車輪の間に設けられ、当該車両の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電動サスペンション装置であって、
   前記電磁アクチュエータに係るリニアモータは、ロッド部材と、当該ロッド部材を囲んで該ロッド部材の軸方向に沿って延びる筐体と、を備え、
   前記ロッド部材と前記筐体とは、前記軸方向に沿って相互に進退自在に設けられ、
   前記ロッド部材には、前記軸方向に沿って複数の電機子コイルが設けられる一方、
   前記筐体には、前記ロッド部材に設けた複数の前記電機子コイルとの各間で電磁誘導作用をもたらす磁石部材が設けられ、
   複数の前記電機子コイルのうち前記ロッド部材の端部側に位置する端部側電機子コイルには、前記ロッド部材及び前記筐体間における前記軸方向に沿う進退移動を抑制する電磁制動部が備わっており、
   前記電磁制動部は、前記端部側電機子コイルに備わる一対の端子間を短絡した短絡部を備え、当該短絡部と前記筐体に設けた磁石部材との間で電磁誘導作用を生じさせることによって前記進退移動を抑制し、
   前記短絡部では、前記端部側電機子コイルに備わる一対の端子間は、前記複数の電機子コイルへ制御電力を供給するための制御電力供給線とは隔離されて短絡接続されている
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
2. 請求項１に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記ロッド部材の伸長側及び圧縮側にそれぞれ位置する電機子コイルには、前記電磁制動部が各々備わっている
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記車両が１Ｇ静止状態にある際の前記電磁アクチュエータに係るリニアモータのストロークマージンは、伸長側と比べて圧縮側の方が大きい
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
4. 請求項３に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記ロッド部材及び前記筐体間における前記軸方向に沿う進退移動を抑制するストッパをさらに備え、
   前記電磁アクチュエータに係るリニアモータの非常用領域に到るストロークが生じた場合に、前記ストッパによる前記進退移動の抑制作用が、前記電磁制動部による前記進退移動の抑制作用と比べて時間的に遅れて働くように、前記ストッパは設定されている
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
5. 請求項３又は４に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記電磁制動部による前記進退移動の抑制作用は、前記車両が１Ｇ静止状態又は満積載状態を超える負荷状態になった際に働くように、前記電磁制動部は設定されている
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。

Images