JPWO2011142039A1 - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

サスペンション装置１は、モータ４０とボールネジ機構３５とを有する電気式ショックアブソーバ３０と、電気回路１０１と、反転増幅回路１２０と、慣性補償キャパシタＣｐとを備える。電気回路１０１は、モータ４０に設けられる２つの通電端子間を電気的に接続する。反転増幅回路１２０は電気回路１０１に接続される。反転増幅回路１２０の出力端子Ｏに慣性補償キャパシタＣｐが接続される。モータ４０および電気回路１０１には、バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作に伴い、発電電流が流れるとともに、ボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体の慣性力を表す慣性相当電流Ｉｍも流れる。慣性補償キャパシタＣｐには慣性相当電流Ｉｍと逆相の電流Ｉｐが流れる。この逆相の電流Ｉｐにより、慣性相当電流Ｉｍが打ち消される。

Description

本発明は、車両のサスペンション装置に関する。本発明は特に、モータにより発生されるモータトルクによって減衰力を発生するショックアブソーバを有するサスペンション装置に関する。

車両のサスペンション装置は一般的に、車両のバネ上部材とバネ下部材との間に介装されたショックアブソーバおよびバネ部材を備える。バネ部材は弾性力を、ショックアブソーバは減衰力を、発生する。減衰力により、バネ上部材（車体側の部材）とバネ下部材（車輪側の部材）との接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動が減衰される。
モータを用いたショックアブソーバが知られている。このショックアブソーバのモータは、バネ上部材とバネ下部材とのいずれか一方に連結されるステータと、ステータに対して回転するロータを備える。このショックアブソーバは、バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作を回転動作に変換し、変換した回転動作をロータに伝達する動作変換機構を有していてもよい。
このショックアブソーバによれば、バネ上部材とバネ下部材が接近および離間したときに、例えば上記動作変換機構を介してモータのロータがステータに対して回転させられる。ロータの回転により誘導起電力（逆起電力）が発生する。誘導起電力の発生により誘導電流（発電電流）がモータに流れる。モータに発電電流が流れることにより、ロータの回転方向とは逆の方向に作用するモータトルクが発生する。斯かるモータトルクが減衰力として利用される。
特開２００９−２５７４８６号公報は、互いに接近および離間する方向に振動する主振動系と、主振動系に付加される付加振動系を備える振動システムを開示する。付加振動系は、モータおよびボールネジ機構（動作変換機構）よりなる。またモータに発電電流を流すためのＲＬＣ直列回路が、モータに接続される。ＲＬＣ直列回路により、この振動システムにおける慣性力、粘性力および弾性力が表現される。

図１９は、車両の走行路面から車両に入力された振動のバネ上部材への伝達特性（バネ上振動伝達特性）を表すゲイン線図である。また、図２０は、図１９のＰ部拡大図である。これらの図において、線Ａは、モータを有するショックアブソーバ（以下、このようなショックアブソーバを電気式ショックアブソーバと呼ぶ）を用いた場合における、バネ上振動伝達特性のゲイン線図である。線Ｂは、従来から使用されている流体粘性を利用したショックアブソーバ（以下、このようなショックアブソーバをコンベンショナルショックアブソーバと呼ぶ）を用いた場合における、バネ上振動伝達特性のゲイン線図である。
これらの図によれば、バネ上共振周波数付近（１Ｈｚ付近）のバネ上振動伝達特性は、電気式ショックアブソーバを用いた場合（線Ａ）とコンベンショナルショックアブソーバを用いた場合（線Ｂ）とで、ほぼ同じ特性である。一方、バネ下共振周波数付近（１０Ｈｚ付近）のバネ上振動伝達特性は、電気式ショックアブソーバを用いた場合（線Ａ）とコンベンショナルショックアブソーバを用いた場合（線Ｂ）とで、異なる特性である。バネ下共振周波数付近では、電気式ショックアブソーバを用いた場合におけるバネ上部材への振動伝達率（ゲイン）が、コンベンショナルショックアブソーバを用いた場合におけるバネ上部材への振動伝達率（ゲイン）より大きい。バネ上部材への振動伝達率が大きいと、路面からの入力振動がバネ上部材により多く伝達される。このことは、電気式ショックアブソーバを使用した場合にバネ下共振周波数帯域の減衰力特性が悪化して車両の乗り心地が悪くなることを表す。
バネ上部材と、バネ下部材と、両部材との間に設けられたコンベンショナルショックアブソーバおよびバネ部材と、により構成される振動系の運動方程式は、下記（１）式および（２）式のように記述される。

（１）式および（２）式において、Ｍ_ｕはバネ上部材の質量、Ｋ_ｓはバネ部材のバネ定数、Ｃ_ｏは減衰係数、Ｋ_ｔはタイヤの弾性定数、Ｚ_ｕはバネ上部材の上下変位量、Ｚ_ｕ′はバネ上部材の上下速度、Ｚ_ｕ″はバネ上部材の上下加速度、Ｚ_ｗはバネ下部材の上下変位量、Ｚ_ｗ′はバネ下部材の上下速度、Ｚ_ｗ″はバネ下部材の上下加速度、Ｚ_ｒは路面の上下変位量である。
一方、バネ上部材と、バネ下部材と、両部材との間に設けられた電気式ショックアブソーバおよびバネ部材と、により構成される振動系の運動方程式は、下記（３）式および（４）式のように記述される。

（３）式および（４）式において、Ｊは、電気式ショックアブソーバに含まれ、バネ上部材とバネ下部材との間の接近動作および離間動作に伴い回転する回転体（例えばモータのロータ）の慣性モーメントである。［２π／Ｎ］は、電気式ショックアブソーバの伸縮量と、上記回転体の回転量（回転角度）との比率（減速比）であり、例えば電気式ショックアブソーバが動作変換機構としてボールネジ機構を有する場合、Ｎがボールネジ軸のリードに相当する。（３）式および（４）式の右辺第１項は、回転体の慣性力を表す。
（１）式と（３）式、（２）式と（４）式とを比較してわかるように、両振動系の運動方程式で異なる部分は、回転体の慣性項の有無である。すなわち、電気式ショックアブソーバを用いた場合、回転体の慣性力が減衰力に影響を及ぼす結果、図１９および図２０に示されるようにバネ下共振周波数付近での振動伝達特性が悪化するのである。回転体の質量は、バネ下部材の質量に近いため、バネ下共振周波数付近の振動に対する影響が大きく、それ故、バネ下共振周波数付近での振動伝達特性を特に悪化させるものと考えられる。
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、電気式ショックアブソーバが使用されるサスペンション装置において、バネ下共振周波数付近でのバネ上振動伝達特性が改善されたサスペンション装置を提供することにある。
本発明のサスペンション装置は、車両のバネ上部材とバネ下部材とのいずれか一方に連結されたステータおよび前記ステータに対して回転するロータを有するモータを備え、前記バネ上部材と前記バネ下部材との接近動作および離間動作により前記ロータが回転させられることにより発生する誘導起電力によって前記モータに誘導電流が流れることにより、減衰力を発生するショックアブソーバと、前記モータに設けられる２つの通電端子間を電気的に接続した電気回路と、前記モータに流れる電流であり、少なくとも前記ロータを含み前記バネ上部材と前記バネ下部材との接近動作および離間動作に伴い回転する回転体の慣性力を表す慣性相当電流が低減するように、前記電気回路の電気的特性を調整する電気特性調整手段と、を備える。
本発明のサスペンション装置によれば、バネ上部材とバネ下部材とが接近・離間した場合、これらの接近動作および離間動作によりロータはステータに対して回転させられる。ロータがステータに対して回転した場合、電磁誘導により誘導起電力（逆起電力）が発生する。この誘導起電力によって誘導電流（発電電流）がモータ内（モータのコイル内）に流れる。この発電電流は、モータに設けられる２つの通電端子間を電気的に接続する電気回路に流れる。発電電流がモータおよび電気回路に流れることにより、ロータの回転方向とは反対の方向に働くモータトルクが発生する。このモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材の接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として作用する。減衰力により振動が減衰される。
また、本発明のショックアブソーバは、モータのロータのように、バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作により回転する回転体を有する。モータおよび電気回路には、減衰力の発生に寄与する誘導電流（発電電流）の他、上記回転体の慣性力を電気的に表す電流（慣性相当電流）も流れる。慣性相当電流の位相は誘導電流（発電電流）の位相と異なる。したがって、慣性相当電流により表される慣性力が減衰力に悪影響を及ぼし、その結果、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性の悪化をもたらす。
この点に関し、本発明の電気特性調整手段は、慣性相当電流が低減するように、電気回路の電気的特性を調整する。このため、慣性相当電流が低減され、あるいは打ち消される。慣性相当電流が低減され、あるいは打ち消されることにより、減衰力に及ぼす慣性力の影響が低減あるいは除去される。よって、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
前記慣性相当電流は、前記電気回路に仮想的に並列接続され、前記回転体の慣性（慣性モーメント）に相当する静電容量を持つ慣性相当キャパシタに流れる電流により表される。したがって、電気特性調整手段によって慣性相当キャパシタに流れる電流を低減することにより、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
前記電気特性調整手段は、前記モータに設けられる通電端子のうち一方の通電端子に接続される非反転入力端子と、他方の通電端子に接続される反転入力端子と、出力端子とを有する演算増幅器と、入力抵抗と、帰還抵抗と、を備えた反転増幅回路と、前記出力端子に接続された慣性補償キャパシタと、を備えるものであるのがよい。
反転増幅回路は、入力信号に対して出力信号の位相が１８０°変化する増幅回路である。この反転増幅回路の非反転入力端子をモータの一方の通電端子に、反転入力端子をモータの他方の通電端子に電気的に接続した場合、反転増幅回路の入力端子間には、モータにて発生した誘導起電力（逆起電力）が印加される。よって、出力端子側に誘導起電力と逆相の電圧が印加される。
また、反転増幅回路の出力端子には、慣性補償キャパシタが接続されている。このため、出力端子側に印加された電圧（誘導起電力と逆相の電圧）により、慣性補償キャパシタには慣性相当電流と逆相の電流が流れる。つまり、慣性補償キャパシタに流れる電流は、電気回路に仮想的に並列接続された慣性相当キャパシタに流れる電流の逆相電流である。慣性補償キャパシタに慣性相当電流とは逆相の電流が流れることにより、慣性相当電流が低減される。慣性相当電流が低減されることによって、減衰力に及ぼす慣性力の影響が低減される。よって、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
前記反転増幅回路の増幅率および慣性補償キャパシタの静電容量は、前記慣性補償キャパシタに流れる電流によって慣性相当電流を低減することができるように、決められているとよい。好ましくは、前記慣性補償キャパシタに流れる電流の大きさが、前記慣性相当電流の大きさとほぼ等しくなるように、前記反転増幅回路の増幅率および慣性補償キャパシタの静電容量が決められているとよい。
より好ましくは、前記反転増幅回路の増幅率は１に設定され、前記慣性補償キャパシタは、前記回転体の慣性に相当する静電容量を持つものとすることである。具体的には、慣性補償キャパシタの静電容量は、回転体の慣性モーメントＪをモータのトルク定数Ｋ_ｍの自乗で割った値（Ｊ／Ｋ_ｍ ^２）に設定するとよい。このように増幅率および静電容量を決めることにより、慣性補償キャパシタには、慣性相当電流と大きさが等しく、逆相の電流が流れる。慣性補償キャパシタに慣性相当電流と大きさが等しく、逆相の電流が流れることにより、慣性相当電流が打ち消される。慣性相当電流が打ち消されることによって、減衰力に及ぼす慣性力の影響が除去される。よって、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。また、慣性相当電流と逆相の電流が反転増幅回路により自動的に作り出されるので、慣性の影響を除去するためにマイクロコンピュータなどによる演算処理を必要としない。このため、マイクロコンピュータによる制御を必要としない電気式ショックアブソーバに本発明を適用することにより、安価で性能の良い電気式ショックアブソーバを備えるサスペンション装置を提供することができる。
前記慣性補償キャパシタに流れる電流は、前記電気回路に供給されるように構成されているとよい。また、前記慣性補償キャパシタが、前記出力端子と、前記非反転入力端子あるいは前記モータの一方の通電端子との間に実質的に接続されるように、構成されているとよい。後述の実施形態で示すように、前記慣性補償キャパシタに接続された接続路と、前記反転増幅回路の非反転入力端子と前記電気回路とを接続する接続路が同電位であるとよい。
また、本発明の他のサスペンション装置の特徴は、前記電気特性調整手段が、前記電気回路と、この電気回路に仮想的に並列接続され前記回転体の慣性に相当する静電容量を持つ慣性相当キャパシタと、によって構成される並列共振回路の反共振周波数が、バネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数と一致するように、前記電気回路の電気的特性を調整することである。
上述したように、回転体の慣性力は、電気回路に並列接続され回転体の慣性に相当する静電容量を持つ慣性相当キャパシタに流れる慣性相当電流により電気的に表される。したがって、電気回路とこの電気回路に仮想的に並列接続された慣性相当キャパシタとにより、並列共振回路が構成され得る。本発明では、この並列共振回路の反共振周波数がバネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数に一致するように、電気回路の電気的特性が調整される。反共振周波数がバネ下共振周波数である場合、バネ下共振周波数帯域の振動に対する電気回路のインピーダンスが増大する。電気回路のインピーダンスが増大すると、モータおよび電気回路に流れる、慣性相当電流や減衰力の発生に寄与する誘導電流（発電電流）が低減される。このため、バネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力が低減される。バネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力を小さくすることにより、路面からの入力振動が、バネ下部材のみのばたつきにより吸収される。このためバネ上部材への振動の伝達が抑えられる。よって、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
また、前記電気回路には、抵抗値が可変な外部抵抗器が接続され、前記電気特性調整手段は、前記ショックアブソーバにより発生される減衰力の目標値である目標減衰力を演算する目標減衰力演算手段と、前記目標減衰力に基づいて、前記ショックアブソーバが前記目標減衰力を発生するために前記電気回路が持つべき外部抵抗値である必要抵抗値を演算する必要抵抗値演算手段と、前記外部抵抗器の抵抗値によって、前記必要抵抗値と、前記反共振周波数がバネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数と一致するために前記電気回路が持つべき外部インダクタンスとして予め求められている必要インダクタンスと、の合成インピーダンスが表されるように、前記外部抵抗器の抵抗値を補正する抵抗値補正手段と、を備えるのがよい。
ショックアブソーバにより発生される減衰力の大きさは、電気回路に接続される抵抗の大きさに依存する。本発明では、例えばスカイフック理論などによって減衰力の目標値である目標減衰力が求められ、ショックアブソーバが目標減衰力を発生するために電気回路が持つべき外部抵抗値（必要抵抗値）が、目標減衰力に基づいて求められる。また、電気回路と慣性相当キャパシタとにより構成される並列共振回路の反共振周波数が、バネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数と一致するために電気回路が持つべき外部インダクタンス（必要インダクタンス）が予め求められている。
そして、電気回路に接続された外部抵抗器の抵抗値によって必要抵抗値と必要インダクタンスとの合成インピーダンスが表されるように、外部抵抗器の抵抗値が補正（可変制御）される。このため、必要インダクタンスを得るためのコイル（インダクタ）を電気回路に接続することを要さない。
このように外部抵抗器の抵抗値が補正された場合、例えばバネ上共振周波数付近の振動に対してショックアブソーバが目標減衰力を発生することにより、速やかに振動が減衰される。また、バネ下共振周波数付近の振動に対しては、反共振により電気回路のインピーダンスが増大することにより、減衰力が低減される。減衰力が低減されることにより、路面からの入力振動は、バネ下部材のみのばたつきにより吸収される。このためバネ上部材への振動の伝達が抑えられる。よって、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
本明細書において、「抵抗値が可変な外部抵抗器」は、そこを流れる電流が変化し得るように構成されているものであれば、どのようなものでも良い。この外部抵抗器には、抵抗値自体を変化させる可変抵抗器のみならず、固定抵抗器とスイッチング素子とにより構成され、スイッチング素子の開閉制御（例えばデューティー制御）により、固定抵抗器を流れる電流を変化させるようなものも含まれるものとする。
また、本発明の他のサスペンション装置の特徴は、前記電気特性調整手段が、前記誘導起電力と前記回転体の慣性に相当する静電容量とに基づいて、前記慣性相当電流を演算する慣性相当電流演算手段と、前記演算された前記慣性相当電流と逆相の電流である慣性補償電流を、前記電気回路に供給する慣性補償電流供給手段と、を備えることである。
慣性補償電流供給手段によって、電気回路に、慣性相当電流とは逆相の電流である慣性補償電流が供給される。電気回路に慣性補償電流が流れることにより、慣性相当電流が低減され、あるいは打ち消される。慣性相当電流が低減され、あるいは打ち消されることによって、減衰力に及ぼす慣性力の影響が除去される。よって、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が改善される。
また、本発明の他のサスペンション装置は、第１のインピーダンスを持つ第１素子と、第２のインピーダンスを持つ第２素子と、前記第１素子と前記電気回路との接続と、前記第２素子と前記電気回路との接続とを、選択的に切り替える接続状態切り替え装置と、を備える。前記第１のインピーダンスは、前記第１素子が前記電気回路に接続されたときに発生する減衰力によって、前記バネ上部材の振動が抑制されるように、予め設定されたインピーダンスである。前記第２のインピーダンスは、前記第２素子が前記電気回路に接続されたときに、前記電気回路のインピーダンスが前記回転体の慣性に相当する静電容量により表されるインピーダンスよりも小さくなるように、予め設定されたインピーダンスである。そして、前記電気特性調整手段は、前記慣性相当電流が、前記第１素子が前記電気回路に接続されたときに前記電気回路に流れる前記誘導電流である正規電流よりも小さいときには、前記第１素子と前記電気回路とが接続され、前記慣性相当電流が前記正規電流よりも大きいときには、前記第２素子と前記電気回路とが接続されるように、前記接続状態切り替え装置の作動を制御する。
慣性相当電流が、第１素子が電気回路に接続されたときに電気回路に流れる誘導電流（発電電流）である正規電流よりも小さい場合は、回転体の慣性力が減衰力に及ぼす影響が小さいので、慣性力の影響を除去する必要性に乏しい。このような場合は、第１インピーダンスを持つ第１素子が電気回路に接続される。これにより、バネ上部材の振動が効果的に抑制される。一方、慣性相当電流が正規電流よりも大きい場合は、回転体の慣性力が減衰力に及ぼす影響が大きい。また、慣性相当電流が正規電流よりも大きい場合は、バネ下共振周波数付近の振動がショックアブソーバに入力されている可能性が高い。これらのことから、慣性相当電流が正規電流よりも大きい場合、バネ下共振周波数帯域の振動に対するバネ上振動伝達特性が悪化する。このような場合、本発明によれば、第２インピーダンスを持つ第２素子が電気回路に接続される。第２素子のインピーダンスは、第２素子が電気回路に接続されたときに、電気回路のインピーダンスが回転体の慣性に相当する静電容量により表されるインピーダンス、すなわち慣性相当キャパシタのインピーダンスよりも小さくなるように、予め設定されている。よって、第２素子側に誘導電流が多く流れることにより、慣性相当電流の大きさが相対的に低下する。慣性相当電流の大きさが相対的に低下することにより、減衰力に及ぼす慣性力の影響が低減される。よって、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達率が改善される。
なお、上記電気回路のインピーダンスとは、電気回路に外部から接続された素子のインピーダンスのみならず、モータインダクタンスやモータの内部抵抗などのモータ内部のインピーダンスをも含めた全体のインピーダンスを表す。
前記第２のインピーダンスは、前記第２素子が前記電気回路に接続されたときに、前記電気回路とこの電気回路に仮想的に並列接続され前記回転体の慣性に相当する静電容量を持つ慣性相当キャパシタとによって構成される並列共振回路の反共振周波数が、バネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数と一致するために必要なインピーダンスであってもよい。これによれば、第２素子が電気回路に接続された場合に、電気回路と慣性相当キャパシタとにより構成される並列共振回路の反共振周波数が、バネ下共振周波数あるいはバネ下共振周波数に近い周波数に一致する。反共振周波数がバネ下共振周波数である場合、バネ下共振周波数帯域の振動に対する電気回路のインピーダンスが増大する。電気回路のインピーダンスが増大すると、モータおよび電気回路に流れる、慣性相当電流や減衰力に寄与する誘導電流（発電電流）が低減される。このため、バネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力が低減される。このようにバネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力を小さくすることにより、路面からの入力振動は、バネ下部材のみのばたつきにより吸収される。このためバネ上部材への振動の伝達が抑えられる。よって、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
また、本発明の他のサスペンション装置は、前記電気回路に接続される外部抵抗器と、前記電気回路を開閉するように作動可能なスイッチと、前記スイッチをデューティー制御するデューティー制御手段と、を備える。そして、前記電気特性調整手段は、前記慣性相当電流が前記誘導電流よりも小さいときには、前記スイッチのデューティー比を１００％に設定し、前記慣性相当電流が前記誘導電流よりも大きいときには、前記ショックアブソーバにより発生される減衰力が所定の減衰力以下となるように、前記スイッチのデューティー比を予め設定されたデューティー比に設定する。
慣性相当電流が、減衰力の発生に寄与する誘導電流（発電電流）よりも小さいときに、スイッチのデューティー比を１００％に設定することにより、所望の減衰力を発生させることができる。一方、慣性相当電流が誘導電流よりも大きいときには、ショックアブソーバにより発生される減衰力が所定の低い減衰力以下となるように、スイッチのデューティー比が予め設定した低い値（例えば５０％）に設定される。慣性相当電流が誘導電流よりも大きい場合は、バネ下共振周波数付近の振動がショックアブソーバに入力されている可能性が高い。つまり、本発明では、バネ下共振周波数付近の振動が入力されているときに、スイッチのデューティー比を下げる。これによりモータおよび電気回路に流れる電流が低減される。その結果、減衰力が低減される。減衰力が低減されることにより、バネ下共振周波数付近の振動に対して、バネ下部材のみがばたつき、バネ上部材への振動の伝達が抑えられる。よって、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。

図１は、本発明の各実施形態に共通する車両のサスペンション装置１の全体概略図である。
図２は、サスペンション本体の一例を示す概略図である。
図３は、モータの内部構造の一例を示す概略図である。
図４は、第１実施形態に係る電気回路の回路図である。
図５は、第１実施形態において、サスペンションＥＣＵが実行する減衰力制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図６は、第１実施形態の変形例を示す電気回路の回路図である。
図７は、第２実施形態に係る電気回路の回路図である。
図８は、第２実施形態において、サスペンションＥＣＵが実行する減衰力制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図９は、第３実施形態に係る電気回路の回路図である。
図１０は、慣性補償電流供給装置の一例を示す図である。
図１１は、第３実施形態において、サスペンションＥＣＵが実行する慣性補償電流制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図１２は、第３実施形態に示した方法により制御される電気式ショックアブソーバを有するサスペンション装置のバネ上振動伝達特性と、コンベンショナルショックアブソーバを有するサスペンション装置のバネ上振動伝達特性とを比較した図である。
図１３は、第４実施形態に係る電気回路を示す回路図である。
図１４は、第４実施形態において、サスペンションＥＣＵが実行するスイッチ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図１５は、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスの周波数特性と、第４実施形態に係る第１素子が接続された電気回路のインピーダンスの周波数特性とを比較した図である。
図１６は、第５実施形態に係る電気回路を示す回路図である。
図１７は、第６実施形態に係る電気回路を示す回路図である。
図１８は、第６実施形態において、サスペンションＥＣＵが実行するデューティー制御ルーチンの一例を示すプログラムである。
図１９は、車両の走行路面から入力された振動のバネ上部材への伝達特性を表すゲイン線図である。
図２０は、図１８のＰ部拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、説明する。
図１は、本発明の各実施形態に共通する車両のサスペンション装置１の全体概略図である。サスペンション装置１は、４組のサスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲと、サスペンションＥＣＵ５０とを備える。４組のサスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲは、各車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲと車体Ｂとの間にそれぞれ設けられる。以下、４組のサスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲおよび車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲについて、特に前後左右を区別する場合を除いて、単にサスペンション本体１０および車輪Ｗと総称する。
図２は、サスペンション本体１０の一例を示す概略図である。サスペンション本体１０は、並列的に配置されたコイルスプリング２０および電気式ショックアブソーバ３０を備える。コイルスプリング２０は、車輪Ｗに連結されるロアアームＬＡと車体Ｂとの間に設けられる。コイルスプリング２０の上部側、つまり車体Ｂ側の部材を「バネ上部材」と呼び、コイルスプリング２０の下部側、つまり車輪Ｗ側の部材を「バネ下部材」と呼ぶ。
電気式ショックアブソーバ３０は、アウタシリンダ３１およびインナシリンダ３２と、ボールネジ機構３５（動作変換機構）と、モータ４０とを備える。
図２に示すように、アウタシリンダ３１は有底円筒状に形成され、下方の底面部分でロアアームＬＡ（バネ下部材側）に接続される。インナシリンダ３２はアウタシリンダ３１の内周側に同軸的に配置される。インナシリンダ３２は、アウタシリンダ３１の軸方向に移動可能となるように、アウタシリンダ３１の内周側に取り付けられた軸受３３，３４により支持される。
ボールネジ機構３５はインナシリンダ３２の内側に設けられる。ボールネジ機構３５はボールネジ軸３６およびボールネジナット３９を備える。ボールネジ軸３６はインナシリンダ３２内に同軸的に配置される。ボールネジナット３９は雌ネジ部分３８を有し、ボールネジ軸３６に形成された雄ネジ部分３７に螺合する。ボールネジナット３９の下端は、アウタシリンダ３１の底面から立設されたナット支持筒３１ａに固着される。このような連結構造からわかるように、ボールネジ機構３５およびアウタシリンダ３１は、バネ下部材側（ロアアームＬＡ側）に連結される。また、ボールネジナット３９は、図示しない回り止めによりその回転運動が規制される。したがって、ボールネジナット３９は、バネ上部材とバネ下部材との間の接近動作および離間動作により、ボールネジ軸３６の軸方向に沿って直線運動する。この直線運動がボールネジ軸３６の回転運動に変換される。逆に、ボールネジ軸３６が回転運動した場合、その回転運動がボールネジナット３９の直線運動に変換される。
インナシリンダ３２の上端が取付プレート４１に固定される。取付プレート４１は、モータ４０のロータやステータを収容するモータケーシング４０４の下部に固定される。また取付プレート４１の中央には貫通孔４３が形成され、貫通孔４３にボールネジ軸３６が挿通される。ボールネジ軸３６は、モータケーシング４０４内でモータ４０のロータに連結されるとともに、インナシリンダ３２内に配設された軸受４４により回転可能に支持される。
図３はモータ４０の内部構造の一例を示す概略図である。モータ４０は中空円筒状のモータ軸４０１を有する。モータ軸４０１の外周面に、その周方向に沿って複数の極体（コアにコイルが巻回されたもの）４０２が固定される。モータ軸４０１および極体４０２がモータ４０のロータを構成する。複数の極体４０２に対向するように、Ｎ極、Ｓ極の磁極を持つ１組の永久磁石４０３が、モータケーシング４０４の内面に固定される。永久磁石４０３とモータケーシング４０４がモータ４０のステータを構成する。また、モータ４０は、モータ軸４０１に固定された複数の整流子４０５と、その複数の整流子４０５と摺接するようにモータケーシング４０４に固定されたブラシ４０６とを有するブラシ付きＤＣモータである。
モータ軸４０１の内周側にボールネジ軸３６の上部が挿通される。そして、モータ軸４０１とボールネジ軸３６が一体回転するように、ボールネジ軸３６の上端部分とモータ軸４０１の上端部分が接合される。また、モータケーシング４０４内には、回転角センサ６３が取り付けられる。この回転角センサ６３は、モータ軸４０１の回転角度（すなわちロータの回転角度）を検出する。
図２に示すように、取付ブラケット４６がモータケーシング４０４に連結される。取付ブラケット４６の上面に、車体Ｂに連結された弾性材料からなるアッパーサポート２６が取り付けられる。このような連結構造からわかるように、モータ４０のステータ（モータケーシング４０４および永久磁石４０３）およびインナシリンダ３２は、アッパーサポート２６を介してバネ上部材側に連結される。コイルスプリング２０は、アウタシリンダ３１の外周面に設けられた環状のリテーナ４５と取付ブラケット４６との間に介装される。
上記構成のサスペンション本体１０において、車輪Ｗ（バネ下部材）と車体Ｂ（バネ上部材）とが接近または離間したとき、インナシリンダ３２に対してアウタシリンダ３１が軸方向に移動する。アウタシリンダ３１の軸方向相対移動によりコイルスプリング２０および電気式ショックアブソーバ３０が伸縮する。コイルスプリング２０の伸縮により、路面からバネ上部材が受ける衝撃が吸収される。また、電気式ショックアブソーバ３０の伸縮に伴い、ボールネジナット３９がボールネジ軸３６の軸方向に沿って移動する。ボールネジナット３９の軸方向相対移動によりボールネジ軸３６が回転する。ボールネジ軸３６の回転動作がモータ軸４０１に伝達されることにより、モータ４０のロータ（モータ軸４０１および極体４０２）がステータ（永久磁石４０３およびモータケーシング４０４）に対して回転させられる。
モータ４０（ロータ）が回転させられた場合、ロータを構成する極体４０２がステータを構成する永久磁石４０３から発生する磁束を横切ることによって、誘導起電力（逆起電力）が発生する。誘導起電力の発生により誘導電流（発電電流）がモータ４０の極体（コイル）４０２に流れる。この発電電流により、モータ４０は、ロータの回転方向とは逆方向、つまりロータの回転を停止する方向に作用するモータトルクを発生する。斯かるモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として、バネ上部材およびバネ下部材に作用する。この減衰力によって振動が減衰される。
また、図１に示すように、サスペンションＥＣＵ５０が車体Ｂ側に搭載されている。このサスペンションＥＣＵ５０により、各電気式ショックアブソーバ３０により発生される減衰力の制御や、バネ上振動伝達特性を改善するために必要な制御が行われる。なお、これらの制御を必要としない場合は、サスペンションＥＣＵ５０を設けなくても良い。
サスペンションＥＣＵ５０には、各バネ上加速度センサ６１、各ストロークセンサ６２および各回転角センサ６３が接続される。バネ上加速度センサ６１は、バネ上部材のうち各サスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲが取り付けられている部分の近傍位置（各輪位置）に配置されている。そして、各輪位置におけるバネ上部材の上下加速度（バネ上加速度）Ｇ_Ｂを検出する。ストロークセンサ６２は、各電気式ショックアブソーバ３０の付近に配置され、各電気式ショックアブソーバ３０の基準位置からの伸縮量（ストローク変位量）Ｘ_Ｓを検出する。
また、本実施形態のサスペンション装置１は、各電気式ショックアブソーバ３０の各モータ４０に電気的に接続された電気回路１００を有する。
ａ．第１実施形態
図４は、本発明の第１実施形態に係る電気回路１０１の回路図である。この電気回路１０１は、モータ４０の２つの通電端子間（第１通電端子ｔ１と第２通電端子ｔ２との間）を電気的に外部接続する。また、電気回路１０１には、バネ上部材とバネ下部材との間の振動によりモータ４０のロータがボールネジ機構３５を介して回されたときに、モータ４０で発生した誘導起電力（逆起電力）により、誘導電流（発電電流）が流れる。図中において、Ｒ_ｍはモータ４０の内部抵抗、Ｌ_ｍはモータインダクタンスを表す。説明の便宜上、内部抵抗Ｒ_ｍとモータインダクタンスＬ_ｍをモータ４０の外部に表記した。
電気回路１０１は、モータ４０の第１通電端子ｔ１に電気的に接続された第１接続路Ｈ１と、モータ４０の第２通電端子ｔ２に電気的に接続された第２接続路Ｈ２とを備える。また、第１接続路Ｈ１上のａ点と第２接続路Ｈ２上のｂ点が第３接続路Ｈ３により接続され、第１接続路Ｈ１上のｃ点と第２接続路Ｈ２上のｄ点が第４接続路Ｈ４により接続される。さらに、第３接続路Ｈ３上のｅ点と第４接続路Ｈ４上のｆ点が第５接続路Ｈ５により接続される。
第３接続路Ｈ３上に第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２が設けられる。第１ダイオードＤ１はｂ点とｅ点との間に設けられ、第２ダイオードはａ点とｅ点との間に設けられる。第１ダイオードＤ１は、ｅ点からｂ点に向かう電流の流れを許容し、ｂ点からｅ点に向かう電流の流れを阻止する。第２ダイオードＤ２は、ｅ点からａ点に向かう電流の流れを許容し、ａ点からｅ点に向かう電流の流れを阻止する。
第４接続路Ｈ４には、ｃ点側からｄ点側に向かって、第１スイッチング素子ＳＷ１，第１抵抗器Ｒ１，第２抵抗器Ｒ２，第２スイッチング素子ＳＷ２がこの順に設けられる。第１抵抗器Ｒ１は、抵抗値Ｒ１を持つ固定抵抗器、第２抵抗器Ｒ２は、抵抗値Ｒ２を持つ固定抵抗器である。第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２は、電気回路１０１を開閉するスイッチである。この第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２は、本実施形態ではＭＯＳ−ＦＥＴが使用されるが、他のスイッチング素子でもよい。
第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２のゲートはサスペンションＥＣＵ５０に接続される。そして、サスペンションＥＣＵ５０からのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号により設定されるデューティー比にしたがってオンオフ作動するように構成される。なお、本明細書におけるデューティー比とは、オンデューティー比、つまり、パルス信号のオン時間とオフ時間とを足し合わせた時間に対するパルス信号のオン時間の比を表す。第１スイッチング素子ＳＷ１のデューティー制御により、第４接続路Ｈ４のうち、ｃ点からｆ点までの間を流れる電流の大きさが制御される。また、第２スイッチング素子ＳＷ２のデューティー制御により、第４接続路Ｈ４のうち、ｄ点からｆ点までの間を流れる電流の大きさが制御される。
第４接続路Ｈ４上の第１スイッチング素子ＳＷ１と第１抵抗器Ｒ１との間のｇ点に、第６接続路Ｈ６が接続される。また、第４接続路Ｈ４上の第２スイッチング素子ＳＷ２と第２抵抗器Ｒ２との間のｈ点に、第７接続路Ｈ７が接続される。第６接続路Ｈ６と第７接続路Ｈ７はｉ点で合流する。第６接続路Ｈ６には、ｇ点からｉ点に向かう電流の流れを許容し、ｉ点からｇ点に向かう電流の流れを阻止する第３ダイオードＤ３が設けられる。第７接続路Ｈ７には、ｈ点からｉ点に向かう電流の流れを許容し、ｉ点からｈ点に向かう電流の流れを阻止する第４ダイオードＤ４が設けられる。
また、ｉ点には第８接続路Ｈ８が接続される。この第８接続路Ｈ８に、車載バッテリなどの蓄電装置１１０の正極ｊが接続される。また、ｆ点には第９接続路Ｈ９が接続される。第９接続路Ｈ９は接地ラインである。第９接続路に、蓄電装置１１０の負極ｋが接続される。なお、蓄電装置１１０には、車両内に設けられた各種の電気負荷が接続される。
電気回路１０１にどのように発電電流が流れるかについて説明する。バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作により電気式ショックアブソーバ３０が伸縮するとともにモータ４０のロータがステータに対して回転させられた場合、誘導起電力（逆起電力）が発生する。この場合、誘導起電力の向きは、電気式ショックアブソーバ３０が伸長されたか圧縮されたかにより異なる。例えば、バネ上部材とバネ下部材とが接近して電気式ショックアブソーバ３０が圧縮されるとともに、モータ４０のロータが一方向に回転した場合、モータ４０の第１通電端子ｔ１が高電位となり第２通電端子ｔ２が低電位となる。逆に、バネ上部材とバネ下部材とが離間して電気式ショックアブソーバ３０が伸長されるとともに、モータ４０のロータが他方向に回転した場合、モータ４０の第２通電端子ｔ２が高電位となり第１通電端子ｔ１が低電位となる。
したがって、電気式ショックアブソーバ３０が圧縮される場合、発電電流は、モータ４０の第１通電端子ｔ１から、電気回路１０１中のｃ点、ｆ点、ｅ点、ｂ点をこの順に経由して、モータ４０の第２通電端子ｔ２へと流れる。つまり、ｃ点、ｆ点、ｅ点、ｂ点をつなぐ第１通電経路ｃｆｅｂに発電電流が流れる。また、電気式ショックアブソーバ３０が伸長される場合、発電電流は、モータ４０の第２通電端子ｔ２から、電気回路１０１中のｄ点、ｆ点、ｅ点、ａ点をこの順に経由して、モータ４０の第１通電端子ｔ１へと流れる。つまり、ｄ点、ｆ点、ｅ点、ａ点をつなぐ第２通電経路ｄｆｅａに、発電電流が流れる。このように、電気式ショックアブソーバ３０の圧縮動作と伸長動作とで、それぞれ異なる経路を通って電気回路１０１内を発電電流が流れる。発電電流がモータ４０および電気回路１０１内を流れることにより、モータ４０のロータの回転方向とは反対の方向に働くモータトルクが発生する。このモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材の接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として作用する。
第１通電経路ｃｆｅｂを流れる発電電流の大きさは、第１スイッチング素子ＳＷ１のデューティー制御により調整される。第２通電経路ｄｆｅａを流れる発電電流の大きさは、第２スイッチング素子ＳＷ２のデューティ制御により調整される。発電電流の大きさは減衰力の大きさを表す。この電気回路１０１を用いることにより、電気式ショックアブソーバ３０の圧縮動作に対する減衰力と伸長動作に対する減衰力とを、それぞれ独立して制御することができる。
第５接続路Ｈ５には、電流計Ａが取り付けられている。この電流計Ａは、第１通電経路ｃｆｅｂまたは第２通電経路ｄｆｅａを流れる実電流ｉ_ｘを計測し、計測した実電流ｉ_ｘを表す信号をサスペンションＥＣＵ５０に出力する。
また、モータ４０で発生する誘導起電力が蓄電装置１１０の出力電圧（蓄電電圧）を越えた場合、モータ４０で発電された電力の一部が蓄電装置１１０に回生される。例えば、電気式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時に、発電電流がｇ点で２方向に分流し、一方は第１通電経路ｃｆｅｂを流れ、他方は第６接続路Ｈ６および第８接続路Ｈ８を流れる。第６接続路Ｈ６および第８接続路Ｈ８を流れる発電電流により蓄電装置１１０が充電される。また、電気式ショックアブソーバ３０の伸長動作時に、発電電流がｈ点で２方向に分流し、一方は第２通電経路ｄｆｅａを流れ、他方は第７接続路Ｈ７および第８接続路Ｈ８を流れる。第７接続路Ｈ７および第８接続路Ｈ８を流れる発電電流により蓄電装置１１０が充電される。
ところで、バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作に伴って電気式ショックアブソーバ３０が伸縮した場合、モータ４０のロータやボールネジ機構３５のボールネジ軸３６などの回転体が回転する。モータ４０および電気回路１０１には、減衰力に寄与する発電電流の他、これらの回転体の慣性力を電気的に表した電流（慣性相当電流）が流れる。慣性相当電流の位相は、減衰力の発生に寄与する発電電流の位相とは異なる。回転体の機械的な慣性力は、電気回路１０１に仮想的に並列接続され、回転体の慣性（慣性モーメント）に相当する静電容量Ｃ_ｍを持つ慣性相当キャパシタＣｍに流れる電流により電気的に表される。慣性相当キャパシタＣｍの静電容量Ｃ_ｍは、具体的には、回転体の慣性モーメントＪをモータ４０のモータトルク定数Ｋ_ｍの二乗で割った値（Ｊ／Ｋ_ｍ ^２）により表される。言うまでもないが、この慣性相当キャパシタＣｍは、実際に電気回路１０１に接続されているわけではない。
また、図４に示すように、電気回路１０１のａ点に接続路Ｌ１が、ｂ点に接続路Ｌ２が接続されている。接続路Ｌ１，Ｌ２を介して、オペアンプ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を利用した反転増幅回路１２０が電気回路１０１に接続される。
反転増幅回路１２０は、接続路Ｌ１を介してモータ４０の第１通電端子ｔ１側に接続された反転入力端子（−）と、接続路Ｌ２を介してモータ４０の第２通電端子ｔ２側に接続された非反転入力端子（＋）と、出力端子Ｏとを有する演算増幅器（オペアンプ）ＯＰと、入力抵抗Ｒ_ｉｎと、帰還抵抗Ｒ_ｆとを備える。入力抵抗Ｒ_ｉｎは反転入力端子（−）に接続される。帰還抵抗Ｒ_ｆは、出力端子Ｏと反転入力端子（−）との間に設けられる。反転増幅回路１２０は、入力電圧Ｖ_ｉｎに対して出力電圧Ｖ_ｏｕｔの位相が１８０°変化する。また、本実施形態では、入力抵抗Ｒ_ｉｎの抵抗値Ｒ_ｉｎと帰還抵抗Ｒ_ｆの抵抗値Ｒ_ｆは等しい。したがって、電圧増幅率（Ｒ_ｆ／Ｒ_ｉｎ）は１である。入力電圧Ｖ_ｉｎは、モータ４０にて発生する誘導起電圧Ｖと等しいから、反転増幅回路１２０の出力端子Ｏ側には、誘導起電力Ｖと大きさが同じで逆相の電圧が印加される。
出力端子Ｏに慣性補償キャパシタＣｐが接続される。慣性補償キャパシタＣｐの静電容量は、慣性相当キャパシタＣｍの静電容量（Ｊ／Ｋ_ｍ ^２）と等しい。また、慣性補償キャパシタＣｐに接続路Ｌ３が接続される。接続路Ｌ３および接続路Ｌ２は接地（ボディアース）されている。したがって、接続路Ｌ３と接続路Ｌ２は同電位であり、実質的に接続されている。
このような構成において、サスペンションＥＣＵ５０は、例えばスカイフック理論のような、乗り心地に関する制御理論に基づいて、電気式ショックアブソーバ３０により発生される減衰力を制御する。図５は、サスペンションＥＣＵ５０が実行する減衰力制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図５に示す減衰力制御ルーチンは、サスペンションＥＣＵ５０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。サスペンションＥＣＵ５０は、この減衰力制御ルーチンを実行することにより、各電気式ショックアブソーバ３０により発生される減衰力を、それぞれ独立に制御する。
減衰力制御ルーチンが起動すると、サスペンションＥＣＵ５０は、まずステップ（以下、ステップ番号をＳと略記する）１０にて、バネ上加速度センサ６１により検出されるバネ上加速度Ｇ_ｂと、ストロークセンサ６２により検出されるストローク変位量Ｘ_ｓとを入力し、続くＳ１１において、バネ上加速度Ｇ_ｂを積分することによりバネ上速度Ｖ_ｂを、ストローク変位量Ｘ_ｓを微分することによりストローク速度Ｖ_ｓを、それぞれ演算する。バネ上速度Ｖ_ｂは、バネ上部材の上下速度である。ストローク速度Ｖ_ｓは、電気式ショックアブソーバ３０の伸縮速度である。一例として、バネ上速度Ｖ_ｂは、バネ上部材が上昇するときに正の速度、下降するときに負の速度となるように演算される。また、ストローク速度Ｖ_ｓは、電気式ショックアブソーバ３０が伸びるときに正の速度、縮むときに負の速度となるように演算される。次いで、Ｓ１２において、ストローク速度Ｖ_ｓとバネ上速度Ｖ_ｂとの積が正であるか否かを判断する。
Ｓ１２において、積が正であると判断された場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、サスペンションＥＣＵ５０はＳ１３に進み、下記（５）式によって目標減衰力Ｆ^＊を演算する。

上記（５）式において、Ｃ_ｓは、予め定められる減衰係数（スカイフック減衰係数）である。
一方、Ｓ１２において、積が正でないと判断された場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、サスペンションＥＣＵ５０はＳ１４に進み、下記（６）式によって目標減衰力Ｆ^＊を得る。

上記（６）式において、Ｆ_ｍｉｎは、電気式ショックアブソーバ３０により出力され得る最小の減衰力（例えば０）である。
Ｓ１３またはＳ１４にて目標減衰力Ｆ^＊を演算した後は、サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ１５に進み、電気式ショックアブソーバ３０が目標減衰力Ｆ^＊を発生するために電気回路１０１に流れるべき電流の目標値（目標電流）ｉ^＊を演算する。なお、目標電流ｉ^＊は、目標減衰力Ｆ^＊をモータトルクに換算した値をモータトルク定数Ｋ_ｍで除算することにより得られる。
次いで、サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ１６に進み、電流計Ａにより検出される実電流ｉ_ｘを入力し、続くＳ１７にて、ストローク速度Ｖ_ｓの正負の符号に基づいて、電気式ショックアブソーバ３０が圧縮動作しているか否かを判断する。圧縮動作時（Ｓ１７：Ｙｅｓ）であれば、Ｓ１８に進み、実電流ｉ_ｘが目標電流ｉ^＊と等しくなるように、第１スイッチング素子ＳＷ１にＰＷＭ制御信号を出力する。この場合、例えば目標電流ｉ^＊と実電流ｉ_ｘとの偏差Δｉ（＝ｉ^＊−ｉ_ｘ）を小さくするように、ＰＷＭ制御信号を出力する。これにより、電気式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時、すなわちバネ上部材とバネ下部材との接近動作時に、電気式ショックアブソーバ３０により目標減衰力Ｆ^＊が発生されるように、第１スイッチング素子ＳＷ１がデューティー制御される。一方、伸長動作時（Ｓ１７：Ｎｏ）であれば、Ｓ１９に進み、実電流ｉ_ｘが目標電流ｉ^＊と等しくなるように、第２スイッチング素子ＳＷ２にＰＷＭ制御信号を出力する。これにより、電気式ショックアブソーバ３０の伸長動作時、すなわちバネ上部材とバネ下部材との離間動作時に、電気式ショックアブソーバ３０により目標減衰力Ｆ^＊が発生されるように、第２スイッチング素子ＳＷ２がデューティー制御される。なお、目標減衰力Ｆ^＊がＦ_ｍｉｎであるときは、デューティー比が０％となるように、第１スイッチング素子ＳＷ１または第２スイッチング素子ＳＷ２をデューティー制御すればよい。
その後、サスペンションＥＣＵ５０はこのルーチンを一旦終了する。こうした制御を繰り返し実行することにより、電気式ショックアブソーバ３０は、目標減衰力Ｆ^＊を発生するように、サスペンションＥＣＵ５０により制御される。
バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作に伴いショックアブソーバが伸縮する場合、その伸縮動作に伴い慣性力が発生する。上述したように本実施形態の電気式ショックアブソーバ３０は、その伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体を含む。モータ４０および電気回路１０１には、減衰力に寄与する発電電流および、これらの回転体の慣性力を電気的に表した慣性相当電流Ｉ_ｍが流れる。慣性相当電流Ｉ_ｍの位相は発電電流の位相と異なるので、慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力は減衰力に悪影響を及ぼす。その結果、上述したように、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が悪化する。
慣性相当電流Ｉ_ｍは、電気回路１０１に仮想的に並列接続された慣性相当キャパシタＣｍに流れる電流により表される。本実施形態では、電気回路１０１に反転増幅回路１２０を接続し、さらにこの反転増幅回路１２０の出力端子Ｏに慣性補償キャパシタＣｐを接続することにより、慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍを打ち消す。
慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍは、下記（７）式により表される。

（７）式において、Ｃ_ｍは、慣性相当キャパシタＣｍの静電容量（＝Ｊ／Ｋｍ^２）、Ｖは誘導起電力である。
また、反転増幅回路１２０の入力側に印加される電圧Ｖ_ｉｎは誘導起電力Ｖに等しく、出力側の電圧Ｖ_ｏｕｔは誘導起電力と逆相の電圧−Ｖである。よって、慣性補償キャパシタＣｐに流れる電流Ｉ_ｐは、下記（８）により表される。

（８）式において、Ｃ_ｐは慣性補償キャパシタＣｐの静電容量である。
慣性補償キャパシタＣｐの静電容量Ｃ_ｐは、回転体の慣性に相当する大きさ（Ｊ／Ｋ_ｍ ^２）である。この静電容量Ｃ_ｐは、慣性相当キャパシタＣｍの静電容量Ｃ_ｍに等しい。したがって、（７）式と（８）式からわかるように、慣性補償キャパシタＣｐに流れる電流Ｉ_ｐは、慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍの逆相電流−Ｉ_ｍである。
慣性補償キャパシタＣｐが接続されている接続路Ｌ３と、電気回路１０１のｂ点に接続された接続路Ｌ２とは同電位であり、実質的に接続されているから、慣性補償キャパシタＣｐに流れる電流Ｉ_ｐは、接続路Ｌ３および接続路Ｌ２を介して電気回路１０１に流れる。電流Ｉ_ｐが電気回路１０１に流れることにより、慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍが打ち消される。慣性相当電流Ｉ_ｍが打ち消されることによって、減衰力に及ぼす慣性力の影響が除去される。よって、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が改善される。
（変形例）
図６は、本実施形態の変形例を示す電気回路１０７の回路図である。この電気回路１０７は、図４に示す電気回路１０１から、第１および第２スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２、電流計Ａおよび、蓄電装置１１０を充電するための構成を除いたことの他、電気回路１０１と同一の構成である。したがって、電気回路１０７の説明は、上記第１実施形態における電気回路１０１の関連部分の説明を援用することにより、省略する。また、この電気回路１０７を用いる場合、電気式ショックアブソーバ３０の減衰力は制御されないので、減衰力制御のためのサスペンションＥＣＵやセンサは必要ない。
電気回路１０７に、反転増幅回路１２０が接続される。反転増幅回路１２０の構成や、電気回路１０７と反転増幅回路１２０との接続構成は、上記第１実施形態にて説明した反転増幅回路１２０の構成や、電気回路１０１と反転増幅回路１２０との接続構成と同一である。したがって、これらの説明は、上記第１実施形態における反転増幅回路１２０の構成の説明および電気回路１０１と反転増幅回路１２０との接続構成の説明を援用することにより、省略する。
反転増幅回路１２０の出力端子Ｏには、慣性補償キャパシタＣｐが接続される。慣性補償キャパシタＣｐは、電気式ショックアブソーバ３０の伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体の慣性（慣性モーメント）に相当する静電容量（Ｊ／Ｋ_ｍ ^２）を持つ。
慣性補償キャパシタＣｐに接続路Ｌ３が接続される。この接続路Ｌ３と、電気回路１０７のｂ点と反転増幅回路１２０の非反転入力端子（＋）とを接続する接続路Ｌ２とは、同電位とされ、実質的に接続されている。
このような構成において、例えば、バネ上部材とバネ下部材とが接近して電気式ショックアブソーバ３０が圧縮されるとともに、モータ４０のロータが一方向に回転した場合、モータ４０の第１通電端子ｔ１が高電位となり第２通電端子ｔ２が低電位となる。逆に、バネ上部材とバネ下部材とが離間して電気式ショックアブソーバ３０が伸長されるとともに、モータ４０のロータが他方向に回転した場合、モータ４０の第２通電端子ｔ２が高電位となり第１通電端子ｔ１が低電位となる。
したがって、電気式ショックアブソーバ３０が圧縮される場合、発電電流は、モータ４０の第１通電端子ｔ１から、電気回路１０７中のｃ点、ｆ点、ｅ点、ｂ点をこの順に経由して、モータ４０の第２通電端子ｔ２へと流れる。つまり、ｃ点、ｆ点、ｅ点、ｂ点をつなぐ第１通電経路ｃｆｅｂに発電電流が流れる。また、電気式ショックアブソーバ３０が伸長される場合、発電電流は、モータ４０の第２通電端子ｔ２から、電気回路１０７中のｄ点、ｆ点、ｅ点、ａ点をこの順に経由して、モータ４０の第１通電端子ｔ１へと流れる。つまり、ｄ点、ｆ点、ｅ点、ａ点をつなぐ第２通電経路ｄｆｅａに、発電電流が流れる。このように、電気式ショックアブソーバ３０の圧縮動作と伸長動作とで、それぞれ異なる経路を通って電気回路１０７内を発電電流が流れる。発電電流がモータ４０および電気回路１０７内を流れることにより、モータ４０のロータの回転方向とは反対の方向に働くモータトルクが発生する。このモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材の接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として作用する。
電気式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時に第１通電経路ｃｆｅｂを発電電流が流れた場合、第１抵抗器Ｒ１の抵抗値Ｒ１に基づいて定められる減衰力が発生する。また、電気式ショックアブソーバ３０の伸長動作時に第２通電経路ｄｆｅａを発電電流が流れた場合、第２抵抗器Ｒ２の抵抗値Ｒ２に基づいて定められる減衰力が発生する。
バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作に伴いショックアブソーバが伸縮する場合、その伸縮動作に伴い慣性力が発生する。本例の電気式ショックアブソーバ３０も、その伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体を含む。モータ４０および電気回路１０７には、減衰力に寄与する発電電流および、これらの回転体の慣性力を電気的に表した慣性相当電流Ｉ_ｍが流れる。慣性相当電流Ｉ_ｍの位相は発電電流の位相と異なるので、慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力は減衰力に悪影響を及ぼす。その結果、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が悪化する。
慣性相当電流Ｉ_ｍは、電気回路１０７に仮想的に並列接続され、回転体の慣性に相当する静電容量（Ｊ／Ｋ_ｍ ^２）を有する慣性相当キャパシタＣｍに流れる電流により表される。本例においては、上記第１実施形態と同様に、反転増幅回路１２０の出力端子Ｏに接続された慣性補償キャパシタＣｐに慣性相当電流Ｉ_ｍと大きさが同じで逆相の電流Ｉ_ｐが流れ、この電流Ｉ_ｐが電気回路１０７に供給されるために慣性相当電流Ｉ_ｍが打ち消される。慣性相当電流Ｉ_ｍが打ち消されることで、バネ下共振周波数付近の周波数帯におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
本例および上記第１実施形態で示したように、電気回路１０１（１０７）に、増幅率が１に設定された反転増幅回路１２０を接続し、且つ、反転増幅回路１２０の出力端子Ｏに、回転体の慣性に相当する静電容量を持つ慣性補償キャパシタＣｐを接続することにより、自動的に、慣性相当電流Ｉ_ｍと大きさが同じで逆相の電流が作り出される。この電流が電気回路１０１（１０７）に供給されることにより、慣性相当電流Ｉ_ｍが打ち消される。よって、ＥＣＵ等により特別な制御をすることなく慣性の影響が除去される。
また、減衰力をＥＣＵ等で制御しない簡易な電気式ショックアブソーバに第１実施形態および変形例で説明した慣性相当電流Ｉ_ｍを打ち消すための技術を適用することにより、低価格で、且つ、慣性の影響が除去された減衰力を発生する性能のよい電気式ショックアブソーバを備えたサスペンション装置を提供することができる。
ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態においては、慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍを反転増幅回路１２０により生成された逆相電流Ｉ_ｐで打ち消すことによって、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性を改善する例を示した。以下に説明する第２実施形態では、慣性相当キャパシタＣｍと電気回路とにより構成される並列共振回路の反共振周波数をバネ下共振周波数付近の周波数と一致させることにより、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性を改善する例を示す。
図７は、第２実施形態に係る電気回路１０２である。電気回路１０２は、第１実施形態に係る電気回路１０１に類似する。ただし、電気回路１０２には、上記第１実施形態例にて説明した反転増幅回路１２０や慣性補償キャパシタＣｐなどは、接続されていない。電気回路１０２を構成する各要素のうち、電気回路１０１に示された要素と同一の要素については、同一の符号で示すことにより、その具体的な説明を省略する。
電気回路１０２の接続路Ｈ４のｃ点とｆ点との間には、第１可変抵抗器ＶＲ１が設けられる。第１可変抵抗器ＶＲ１は、第１スイッチング素子ＳＷ１と固定抵抗値Ｒ１を持つ第１抵抗器Ｒ１とを備える。また、接続路Ｈ４のｄ点とｆ点との間には、第２可変抵抗器ＶＲ２が設けられる。第２可変抵抗器ＶＲ２は、第２スイッチング素子ＳＷ２と固定抵抗値Ｒ２を持つ第２抵抗器Ｒ２とを備える。
第１可変抵抗器ＶＲ１は、第１スイッチング素子ＳＷ１のスイッチング制御により第１抵抗器Ｒ１に流れる電流量を調節することで、見かけ上の抵抗値を変更することができるように構成されている。第２可変抵抗器ＶＲ２は、第２スイッチング素子ＳＷ２のスイッチング制御により第２抵抗器Ｒ２に流れる電流量を調節することで、見かけ上の抵抗値を変更することができるように構成されている。つまり、電気回路１０２には、抵抗値が可変な外部抵抗器（可変抵抗器）が接続されている。第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２は、サスペンションＥＣＵ５０により制御される。
電気回路１０２には、モータ４０にて発生する誘導起電力により、発電電流が流れる。電気回路１０２内での発電電流の流れ方については、上記第１実施形態で説明した電気回路１０１内での発電電流の流れ方と同じであるので、その説明は省略する。
発電電流がモータ４０および電気回路１０２内を流れることにより、モータ４０のロータの回転方向とは反対の方向に働くモータトルクが発生する。このモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材の接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として作用する。減衰力は、サスペンションＥＣＵ５０による第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２の制御により、制御される。
本実施形態の電気式ショックアブソーバ３０も、その伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体を含む。モータ４０および電気回路１０２には、減衰力の発生に寄与する発電電流および、これらの回転体の慣性力を表す慣性相当電流Ｉ_ｍが流れる。慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される回転体の慣性力が減衰力に悪影響を及ぼす。その結果、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が悪化する。
慣性相当電流Ｉ_ｍは、電気回路１０２に仮想的に並列接続された慣性相当キャパシタＣｍに流れる電流により表される。本実施形態では、電気回路１０２と慣性相当キャパシタＣｍとにより構成される並列共振回路の反共振周波数をバネ下共振周波数付近の周波数に設定することにより、バネ上共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性を改善する。
図８は、サスペンションＥＣＵ５０が実行する減衰力制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。この減衰力制御ルーチンが起動すると、サスペンションＥＣＵ５０は、まずＳ２０にて、所望の制御理論に基づいて、目標減衰力Ｆ^＊を演算する。この場合、上記第１実施形態にて説明したスカイフック理論に基づいて目標減衰力Ｆ^＊を演算してもよい。また、例えば非線形Ｈ_∞理論に基づいて目標減衰力Ｆ^＊を演算してもよい。
続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ２１に進み、電気式ショックアブソーバ３０が目標減衰力Ｆ^＊を発生するために必要な外部抵抗値である必要抵抗値Ｒを演算する。必要抵抗値Ｒの演算方法は、以下の通りである。
電気式ショックアブソーバ３０により目標減衰力Ｆ^＊が発生される場合、目標減衰力Ｆ^＊は、電気回路１０２のインピーダンスを用いて下記（９）式のように表すことができる。

（９）式において、Ｆ^＊（ｓ）は周波数領域で表された目標減衰力、Ｖ_ｓ（ｓ）は周波数領域で表されたストローク速度、Ｋ_ｍはモータトルク定数［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］、Ｎはボールネジ軸３６のリード［ｍ／回転］、Ｒは電気回路１０２の外部抵抗値［Ω］、Ｒ_ｍはモータ４０の内部抵抗値［Ω］、Ｌは電気回路１０２のインダクタンス［Ｈ］、ｓはラプラス演算子である。
また、電気回路１０２には、図７に示すように慣性相当キャパシタＣｍが仮想的に並列接続されている。したがって、電気回路１０２と慣性相当キャパシタＣｍとにより並列共振回路が構成され得る。並列共振回路の反共振周波数ｆ_ｈは、下記（１０）式により表される。

（１０）式において、Ｌは電気回路１０２のインダクタンスである。本実施形態では、反共振周波数がバネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数（目標周波数）ｆ_ｗに設定される。目標周波数ｆ_ｗは、例えば５〜１５Ｈｚの間の周波数に設定されるとよい。反共振周波数ｆ_ｈを目標周波数ｆ_ｗと一致させるために電気回路１０２が持つべき必要インダクタンスをＬ_ｈで表した場合、下記（１１）式が成立する。

（１１）式において、Ｌ_ｍはモータインダクタンスである。（１１）式に基づき必要インダクタンスＬ_ｈが求められる。この必要インダクタンスＬ_ｈは、予め求められている。
（１１）式により求められている必要インダクタンスＬ_ｈとモータインダクタンスＬ_ｍとの和（Ｌ_ｈ＋Ｌ_ｍ）を、（９）式のインダクタンスＬに代入することにより、下記（１２）式が得られる。

（１２）式に最終値定理を適用することにより、（１３）式が得られる。

時間領域で表されるストローク速度Ｖ_ｓ（ｔ）をステップ応答で表現した場合、Ｖ_ｓ（ｓ）は１／ｓである。したがって、（１３）式は（１４）式のように表すことができる。

（１４）式の左辺に目標減衰力Ｆ^＊を代入することにより、目標減衰力Ｆ^＊に基づいて必要抵抗値Ｒが算出される。
次いで、サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ２２に進み、補正抵抗値Ｒ′を演算する。補正抵抗値Ｒ′は、必要抵抗値Ｒと必要インダクタンスＬ_ｈとの合成インピーダンス、あるいはそれに近いインピーダンスを表すように設定される。補正抵抗値Ｒ′の演算方法は、以下の通りである。
目標減衰力Ｆ^＊と電気回路１０２のインピーダンスとの関係式は、上記（１２）式のように表されるが、電気回路１０２には、実際には必要インダクタンス成分Ｌ_ｈを持つコイル（インダクタ）が接続されていない。そこで、本実施形態においては、あたかも必要インダクタンス成分Ｌ_ｈを持つコイルが接続されている電気回路１０２に発電電流が流れるように、電気回路１０２の電気的特性を調整する。すなわち、目標周波数ｆ_ｗで反共振が起きるように、電気回路１０２の電気的特性を調整する。この場合、サスペンションＥＣＵ５０は、第１可変抵抗器ＶＲ１または第２可変抵抗器ＶＲ２の見かけ上の抵抗値を補正することにより、電気回路１０２の電気的特性を調整する。補正抵抗値をＲ′で表した場合、目標減衰力Ｆ^＊は、下記（１５）式により表される。

（１２）式と（１５）式から、（１６）式が導かれる。

（１６）式からわかるように、補正抵抗値Ｒ′は、必要抵抗値Ｒと必要インダクタンスＬ_ｈとの合成インピーダンスを表す。サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ２２にて、（１６）式が成立するように補正抵抗値Ｒ′を演算する。すなわち、サスペンションＥＣＵ５０は、第１可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値または第２可変抵抗器ＶＲ２の抵抗値により、必要抵抗値Ｒと必要インダクタンスＬ_ｈとの合成インピーダンスが表されるように、これらの可変抵抗器の抵抗値を補正（可変制御）する。
この場合、例えばサスペンションＥＣＵ５０は、以下のようにして補正抵抗値Ｒ′を演算する。
（１２）式は（１７）式のように記述される。

（１７）式中の伝達関数Ｇ（ｓ）は（１８）式のように記述される。

また、（１５）式は（１９）式のように記述される。

（１９）式中の伝達関数Ｇ_１（ｓ）は（２０）式のように記述される。

サスペンションＥＣＵ５０は、伝達関数Ｇ（ｓ）のベクトル軌跡と、補正抵抗値Ｒ′を様々に変化させた複数の伝達関数Ｇ_１（ｓ）のベクトル軌跡とを記憶しておき、そのときに入力される電気式ショックアブソーバ３０の振動の周波数から演算される角周波数ωにおける伝達関数Ｇ（ｓ）の複素平面位置と各伝達関数Ｇ_１（ｓ）の複素平面位置と間の距離をそれぞれ演算する。そして、最も小さい距離を演算したときに用いられた伝達関数Ｇ_１（ｓ）を抽出する。抽出した伝達関数Ｇ_１（ｓ）に用いられている抵抗値を補正抵抗値Ｒ′に設定する。こうして補正抵抗値Ｒ′が演算される。
次いで、サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ２３に進み、ストローク速度Ｖ_ｓの正負の符号に基づいて、電気式ショックアブソーバ３０が圧縮動作しているか否かを判断する。圧縮動作時（Ｓ２３：Ｙｅｓ）であれば、Ｓ２４に進み、第１可変抵抗器ＶＲ１の見かけ上の抵抗値が補正抵抗値Ｒ′になるように、第１スイッチング素子ＳＷ１に制御指令を出力する。例えば補正抵抗値Ｒ′が第１抵抗器Ｒ１の抵抗値Ｒ１の半分であれば、第１スイッチング素子ＳＷ１が５０％のデューティー比で開閉するように、第１スイッチング素子ＳＷ１に制御指令を出力する。一方、伸長動作時（Ｓ２３：Ｎｏ）であれば、Ｓ２５に進み、第２可変抵抗器ＶＲ２の見かけ上の抵抗値が補正抵抗値Ｒ′になるように、第２スイッチング素子ＳＷ２に制御指令を出力する。Ｓ２２，Ｓ２４およびＳ２５により、必要抵抗値Ｒと必要インダクタンスＬ_ｈとの合成インピーダンスが第１可変抵抗器ＶＲ１または第２可変抵抗器ＶＲ２の見かけ上の抵抗値によって表されるように、これらの抵抗値が補正される。サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ２４またはＳ２５にて制御指令を出力した後に、このルーチンを一旦終了する。
上述のような減衰力制御ルーチンが繰り返し実行されることにより、第１可変抵抗器ＶＲ１または第２可変抵抗器ＶＲ２の見かけ上の抵抗値が必要抵抗値Ｒと必要インダクタンスＬ_ｈとの合成インピーダンスを表すように補正される。このため、電気回路１０２と慣性相当キャパシタＣｍとにより構成される並列共振回路の反共振周波数がバネ下共振周波数またはその付近の周波数に設定される。
したがって、バネ上部材とバネ下部材との間の振動の周波数がバネ上共振周波数付近である場合、電気回路１０２と慣性相当キャパシタＣｍとの間で反共振は起こらず、電気式ショックアブソーバ３０が目標減衰力を発生する。このため上記振動が速やかに減衰される。
一方、バネ上部材とバネ下部材との間の振動の周波数がバネ下共振周波数付近である場合、電気回路１０２と慣性相当キャパシタＣｍとの間で反共振が起きる。反共振により回路インピーダンスが増大し、モータ４０および電気回路１０２に電流が流れ難くなる。これにより、慣性相当電流Ｉ_ｍや減衰力の発生に寄与する発電電流が低減される。モータ４０および電気回路１０２に流れる発電電流が低減されることにより、電気式ショックアブソーバ３０により発生される減衰力も低減される。つまり、バネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力が低減される。バネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力が低減されることにより、バネ下共振周波数帯域の振動が、バネ下部材のみのばたつきにより吸収される。バネ下部材のばたつきにより振動が吸収されることで、その振動がバネ上部材に伝達されることが抑制される。このため、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達率が改善される。
ｃ．第３実施形態
図９は、本発明の第３実施形態に係る電気回路１０３を示す回路図である。図に示すように、この電気回路１０３は、モータ４０の第１通電端子ｔ１と第２通電端子ｔ２とを接続する主接続路Ｈを備える。主接続路Ｈ上に、所定の抵抗値を持つ外部抵抗器Ｒが設けられている。なお、図中、Ｌ_ｍはモータインダクタンス、Ｒ_ｍはモータ４０の内部抵抗を、それぞれ示す。また、この電気回路１０３には、慣性相当キャパシタＣｍが仮想的に並列接続されている。
電気回路１０３には、慣性補償電流供給装置３００が接続される。慣性補償電流供給装置３００は、電気回路１０３に流れる慣性相当電流Ｉ_ｍと逆相の電流を、電気回路１０３に供給する。慣性補償電流供給装置３００は、第１端子３０１および第２端子３０２を備える。第１端子３０１と主接続路Ｈ上のＡ点が、第１接続路Ｌ１で電気的に接続される。第２端子３０２と主接続路Ｈ上のＢ点が、第２接続路Ｌ２で電気的に接続される。Ａ点は、モータ４０の第１通電端子ｔ１と外部抵抗器Ｒとの間に位置し、Ｂ点は、モータ４０の第２通電端子ｔ２と外部抵抗器Ｒとの間に位置する。
図１０は、慣性補償電流供給装置３００の一例を示す図である。慣性補償電流供給装置３００は、直流電源Ｖ１と、直流電源Ｖ１の正極側に接続された正極側接続路Ｐと、直流電源Ｖ１の負極側に接続された負極側接続路Ｎと、正極側接続路Ｐに介装されたトランジスタスイッチＴＲ、固定抵抗器Ｒ_ｐおよび電流計ＣＡと、経路切り替え装置３０３とを備える。
経路切り替え装置３０３は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を備える。各スイッチは、一つの入力端子（ａ端子）と、二つの出力端子（ｂ端子、ｃ端子）と、可動片とを備える。可動片が動作することにより、入力端子に接続される出力端子が切り替えられる。
第１スイッチＳＷ１のａ端子には正極側接続路Ｐが、第２スイッチＳＷ２のａ端子には負極側接続路Ｎが、それぞれ接続される。また、第１スイッチＳＷ１のｂ端子および第２スイッチＳＷ２のｃ端子は、慣性補償電流供給装置３００の第１端子３０１に接続される。第１スイッチＳＷ１のｃ端子および第２スイッチＳＷ２のｂ端子が、慣性補償電流供給装置３００の第２端子３０２に接続される。
トランジスタスイッチＴＲおよび経路切り替え装置３０３は、サスペンションＥＣＵ５０により制御される。サスペンションＥＣＵ５０によりトランジスタスイッチＴＲが制御されることにより、慣性補償電流供給装置３００から電気回路１０３に供給される電流の大きさが変更制御される。サスペンションＥＣＵ５０により経路切り替え装置３０３の切り替え状態が制御されることにより、慣性補償電流供給装置３００から電気回路１０３に供給される電流の向きが変更制御される。電流の大きさと向きを調整することにより、慣性相当電流Ｉ_ｍと逆相の電流を電気回路１０３に供給することが可能となる。
電気回路１０３には、モータ４０にて誘導起電力が発生した場合に、発電電流が流れる。電気回路１０３にどのように発電電流が流れるかについて説明する。バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作により電気式ショックアブソーバ３０が伸縮するとともにモータ４０のロータがステータに対して回転させられた場合、誘導起電力（逆起電力）が発生する。この場合、誘導起電力の向きは、電気式ショックアブソーバ３０が伸長されたか圧縮されたかにより異なる。例えば、バネ上部材とバネ下部材とが接近して電気式ショックアブソーバ３０が圧縮される場合に、モータ４０の第１通電端子ｔ１が高電位となり第２通電端子ｔ２が低電位となる。逆に、バネ上部材とバネ下部材とが離間して電気式ショックアブソーバ３０が伸長される場合に、モータ４０の第２通電端子ｔ２が高電位となり第１通電端子ｔ１が低電位となる。
したがって、電気式ショックアブソーバ３０が圧縮される場合、発電電流は、モータ４０の第１通電端子ｔ１側から主接続路Ｈを通って第２通電端子ｔ２側に向かう方向に流れる。また、電気式ショックアブソーバ３０が伸長される場合、発電電流は、モータ４０の第２通電端子ｔ２側から主接続路Ｈを通って第１通電端子ｔ１側に向かう方向に流れる。つまり、電気式ショックアブソーバ３０の圧縮と伸長とで、電気回路１０３を流れる発電電流の向きが逆転する。
発電電流がモータ４０および電気回路１０３内を流れることにより、モータ４０のロータの回転方向とは反対の方向に働くモータトルクが発生する。このモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材の接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として作用する。
本実施形態の電気式ショックアブソーバ３０も、その伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体を含む。モータ４０および電気回路１０３には、減衰力に寄与する発電電流および、これらの回転体の慣性力を表す慣性相当電流Ｉ_ｍが流れる。慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が、減衰力に悪影響を及ぼす。その結果、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が悪化する。
慣性相当電流Ｉ_ｍは、電気回路１０３に仮想的に並列接続された慣性相当キャパシタＣｍに流れる電流により表される。本実施形態では、慣性相当電流Ｉ_ｍを演算するとともに、慣性補償電流供給装置３００から慣性相当電流Ｉ_ｍと逆相の慣性補償電流Ｉ_ｐ電気回路１０３に供給することにより、慣性相当電流Ｉ_ｍを打ち消す。
図１１は、慣性補償電流供給装置３００から慣性補償電流Ｉ_ｐを電気回路１０３に供給するためにサスペンションＥＣＵ５０が実行する慣性補償電流制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
慣性補償電流制御ルーチンが起動すると、サスペンションＥＣＵ５０は、まず図１１のＳ３０にて、回転角センサ６３からモータ４０（ロータ）の回転角θを入力する。次いで、入力したモータ回転角θを時間微分することにより、モータ回転角速度ωを演算する（Ｓ３１）。続いて、モータ回転角速度ωにモータトルク定数Ｋ_ｍを乗じることにより、誘導起電力（逆起電力）Ｖを演算する（Ｓ３２）。次に、誘導起電力Ｖを時間微分し、その微分値に慣性相当キャパシタＣｍの静電容量Ｃ_ｍを乗じることにより、慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍを演算する（Ｓ３３）。
続いてサスペンションＥＣＵ５０は、電流計ＣＡが検出した実電流ｉを入力する（Ｓ３４）。次いで、実電流ｉが、慣性相当電流Ｉ_ｍの逆相電流−Ｉ_ｍと一致するように、トランジスタスイッチＴＲおよび経路切り替え装置３０３を制御する（Ｓ３５）。
この場合、例えば、サスペンションＥＣＵ５０は、電流計ＣＡにより検出された実電流ｉの大きさと慣性相当電流Ｉ_ｍの大きさが等しくなるようにトランジスタスイッチＴＲのデューティー比を決定し、決定したデューティー比に基づいて、トランジスタスイッチＴＲを制御する。また、サスペンションＥＣＵ５０は、例えば演算した慣性相当電流Ｉ_ｍが図９において矢印で示す方向に流れる場合には、経路切り替え装置３０３の第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２のａ端子とｃ端子とが接続されるように、経路切り替え装置３０３に制御指令を出力する。これにより、慣性補償電流供給装置３００の第２端子３０２から接続路Ｌ２を経て、慣性相当電流Ｉ_ｍと大きさの等しい慣性補償電流Ｉ_ｐが、Ｂ点側から電気回路１０３に供給される。供給される電流の向きは、慣性相当電流Ｉ_ｍと逆向きである。また、例えば演算した慣性相当電流Ｉ_ｍが図９において矢印で示す方向と反対の方向に流れる場合には、サスペンションＥＣＵ５０は、経路切り替え装置３０３の第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷのａ端子とｂ端子とが接続されるように、経路切り替え装置３０３に制御指令を出力する。これにより、慣性補償電流供給装置３００の第１端子３０１から接続路Ｌ１を経て、慣性相当電流Ｉ_ｍと大きさの等しい慣性補償電流Ｉ_ｐが、Ａ点側から電気回路１０３に供給される。供給される電流の向きは、慣性相当電流Ｉ_ｍと逆向きである。つまり、慣性補償電流供給装置３００は、慣性相当電流Ｉ_ｍに対して大きさが同じで常に逆相となる電流を、電気回路１０３に供給する。
Ｓ３５にてトランジスタスイッチＴＲおよび経路切り替え装置３０３を制御した後、サスペンションＥＣＵ５０は、このルーチンを一旦終了する。
サスペンションＥＣＵ５０が慣性補償電流制御ルーチンを繰り返し実行することにより、慣性相当電流Ｉ_ｍの逆相電流である慣性補償電流Ｉ_ｐが電気回路１０３に常に供給される。供給された慣性補償電流Ｉ_ｐにより、モータ４０および電気回路１０３を流れる慣性相当電流Ｉ_ｍが打ち消される。慣性相当電流Ｉ_ｍが打ち消されることにより、回転体の慣性力が減衰力に及ぼす影響が除外される。その結果、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
図１２は、本実施形態の電気回路１０３が接続された電気式ショックアブソーバ３０を備えるサスペンション装置のバネ上振動伝達特性と、コンベンショナルショックアブソーバを備えるサスペンション装置のバネ上振動伝達特性とを比較した図である。図において、線Ａが本実施形態のサスペンション装置のバネ上振動伝達特性を表すゲイン線図である。線Ｂがコンベンショナルショックアブソーバを備えるサスペンション装置のバネ上振動伝達特性を表すゲイン線図である。図からわかるように、全ての周波数帯域において、線Ａも線Ｂもほぼ同じバネ上振動伝達特性を示す。このことから、本実施形態のサスペンション装置のバネ上振動伝達特性は、回転体の慣性の影響が除外されたことによって、特にバネ下共振周波数付近の振動に対して改善されていることがわかる。
ｄ．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係る電気回路１０４を示す回路図である。図に示すように、本実施形態に係る電気回路１０４は、モータ４０の第１通電端子ｔ１に接続された第１接続路Ｈ１と、モータ４０の第２通電端子ｔ２に接続された第２接続路Ｈ２とを備える。第１接続路Ｈ１に、第１分岐路Ｂ１および第２分岐路Ｂ２が接続される。第１分岐路Ｂ１に、インピーダンスＺ１（第１のインピーダンス）を持つ第１素子Ｅ１が介装される。第２分岐路Ｂ２に、インピーダンスＺ２（第２のインピーダンス）を持つ第２素子Ｅ２が介装される。また、第２接続路Ｈ２にスイッチＳＷ（接続状態切り替え装置）が接続される。スイッチＳＷは、３個の端子（端子ａ，端子ｂ，端子ｃ）および、一個の可動片を備える。端子ａは第２接続路Ｈ２に接続される。端子ｂは第１分岐路Ｂ１に接続され、端子ｃは第２分岐路Ｂ２に接続される。可動片は、端子ａを、端子ｂと端子ｃとのいずれか一方に選択的に接続する。スイッチＳＷにより、第１素子Ｅ１と電気回路１０４との接続と、第２素子Ｅ２と電気回路１０４との接続とが、選択的に切り替えられる。スイッチＳＷの動作はサスペンションＥＣＵ５０により制御される。
また、この電気回路１０４には、慣性相当キャパシタＣｍが仮想的に並列接続されている。慣性相当キャパシタＣｍは、電気式ショックアブソーバ３０の伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体の慣性力（慣性モーメント）に相当する静電容量（Ｊ／Ｋｍ^２）を持つ。なお、図中、Ｌ_ｍはモータインダクタンス、Ｒ_ｍはモータ４０の内部抵抗を、それぞれ示す。
電気回路１０４には、モータ４０にて誘導起電力が発生した場合に発電電流が流れる。電気回路１０４に第１素子Ｅ１が接続されている場合、発電電流は第１素子Ｅ１に流れる。第１素子Ｅ１のインピーダンスＺ１の大きさは、第１素子Ｅ１が電気回路１０４に接続されているときに、モータ４０および電気回路１０４に発電電流が流れることにより発生される減衰力によって、バネ上部材の振動が効果的に抑制されるように、予め設定される。また、電気回路１０４に第２素子Ｅ２が接続されている場合、発電電流は第２素子Ｅ２に流れる。第２素子Ｅ２のインピーダンスＺ２の大きさは、第２素子Ｅ２が接続された電気回路１０４のインピーダンス（モータインダクタンスＬ_ｍおよび内部抵抗Ｒ_ｍを含む）が、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスよりも小さくなるように、予め設定される。
次に、電気回路１０４にどのように発電電流が流れるかについて説明する。バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作により電気式ショックアブソーバ３０が伸縮するとともにモータ４０のロータが回転させられた場合、誘導起電力（逆起電力）が発生する。この場合、誘導起電力の向きは、電気式ショックアブソーバ３０が伸長されたか圧縮されたかにより異なる。例えば、バネ上部材とバネ下部材とが接近して電気式ショックアブソーバ３０が圧縮されるとともに、モータ４０のロータが一方向に回転した場合、モータ４０の第１通電端子ｔ１が高電位となり第２通電端子ｔ２が低電位となる。逆に、バネ上部材とバネ下部材とが離間して電気式ショックアブソーバ３０が伸長されるとともに、モータ４０のロータが他方向に回転した場合、モータ４０の第２通電端子ｔ２が高電位となり第１通電端子ｔ１が低電位となる。
したがって、電気式ショックアブソーバ３０が圧縮される場合、発電電流は、モータ４０の第１通電端子ｔ１側から第１接続路Ｈ１を通り、第１素子Ｅ１または第２素子Ｅ２を経由し、さらに第２接続路Ｈ２を経て第２通電端子ｔ２側に向かう方向に流れる。また、電気式ショックアブソーバ３０が伸長される場合、発電電流は、モータ４０の第２通電端子ｔ２側から第２接続路Ｈ２を通り、第１素子Ｅ１または第２素子Ｅ２を経由し、さらに第１接続路Ｈ１を経て第１通電端子ｔ１側に向かう方向に流れる。つまり、電気式ショックアブソーバ３０の圧縮と伸長とで、電気回路１０４を流れる発電電流の向きが逆転する。
発電電流がモータ４０および電気回路１０４内を流れることにより、モータ４０のロータの回転方向とは反対の方向に働くモータトルクが発生する。このモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材の接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として作用する。
本実施形態の電気式ショックアブソーバ３０も、その伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体を含む。このため、モータ４０および電気回路１０４には、減衰力の発生に寄与する発電電流の他、これらの回転体の慣性力を表す慣性相当電流Ｉ_ｍが流れる。慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が減衰力に悪影響を及ぼす。その結果、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が悪化する。
慣性相当電流Ｉ_ｍは、電気回路１０４に仮想的に並列接続された慣性相当キャパシタＣｍに流れる電流により表される。本実施形態では、慣性相当電流Ｉ_ｍが、減衰力の発生に寄与する発電電流に及ぼす影響を低減するために、慣性相当電流Ｉ_ｍと、第１素子Ｅ１が電気回路１０４に接続されたときにモータ４０および電気回路１０４に流れる発電電流（正規電流）Ｉ_ａとを演算するとともに、演算した慣性相当電流Ｉ_ｍと正規電流Ｉ_ａとの大小関係に基づいて、スイッチＳＷの作動をサスペンションＥＣＵ５０が制御する。このようなスイッチＳＷの作動制御により、慣性相当電流Ｉ_ｍが低減される。
図１４は、スイッチＳＷの作動を制御するためにサスペンションＥＣＵ５０が実行するスイッチ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。スイッチ制御ルーチンが起動すると、サスペンションＥＣＵ５０は、まず、回転角センサ６３からモータ４０（ロータ）の回転角θを入力する（Ｓ４０）。次いで、入力したモータ回転角θを時間微分することにより、モータ回転角速度ωを演算する（Ｓ４１）。続いて、モータ回転角速度ωにモータトルク定数Ｋ_ｍを乗じることにより、誘導起電力Ｖを演算する（Ｓ４２）。次に、誘導起電力Ｖを時間微分し、その微分値に慣性相当キャパシタＣｍの静電容量Ｃ_ｍを乗じることにより、慣性相当キャパシタＣｍに仮想的に流れる慣性相当電流Ｉ_ｍを演算する（Ｓ４３）。
次に、サスペンションＥＣＵ５０は、第１素子Ｅ１が電気回路１０４に接続されているときにモータ４０および電気回路１０４を流れる発電電流である正規電流Ｉ_ａを演算する（Ｓ４４）。電気回路１０４のインピーダンスは、第１素子Ｅ１のインピーダンスＺ１と、モータ４０のインダクタンスＬ_ｍよび内部抵抗Ｒ_ｍにより表される。電気回路１０４のインピーダンスのうちインダクタンス成分をＬ、抵抗成分をＲで表した場合、誘導起電圧Ｖは、下記（２１）式のように記述される。

（２１）式をラプラス変換することにより、（２２）式を得る。

（２２）式は、入力を誘導起電力Ｖ、出力を正規電流Ｉ_ａとした場合に、入力と出力との関係が伝達関数Ｇ（ｓ）により表されることを示す。Ｇ（ｓ）は、一次遅れの伝達関数である。一次遅れの伝達関数はローパスフィルタを表す。したがって、（２２）式に基づいて、例えば誘導起電力Ｖを、上記（２２）式の伝達関数Ｇ（ｓ）を表すようなローパスフィルタに通すことにより、正規電流Ｉ_ａが求められる。
続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａ以上であるか否かを判断する（Ｓ４５）。慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａ未満である場合（Ｓ４５：Ｎｏ）、スイッチＳＷのａ端子とｂ端子が接続されるように、スイッチＳＷに制御信号を出力する（Ｓ４７）。その後、このルーチンを一旦終了する。一方、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａ以上である場合（Ｓ４５：Ｙｅｓ）、サスペンションＥＣＵ５０は、スイッチＳＷのａ端子とｃ端子が接続されるように、スイッチＳＷに制御信号を出力する（Ｓ４６）。その後、このルーチンを一旦終了する。
このようなスイッチ制御が繰り返されることにより、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも小さい場合には、電気回路１０４に第１素子ＥＬ１が接続される。また、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａ以上である場合には、電気回路１０４に第２素子ＥＬ２が接続される。
図１５は、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスの周波数特性と、第１素子ＥＬ１が接続された電気回路１０４のインピーダンスの周波数特性とを比較した図である。図中、線Ａが慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスの周波数特性を、線Ｂが電気回路１０４のインピーダンスの周波数特性を表す。なお、第１素子ＥＬ１は、抵抗値Ｒの固定抵抗とした。
線Ａにより示される慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスは、（１／（ωＣ_ｍ））により表される。ωは振動の角周波数（＝２πｆ）である。慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスは周波数ｆに反比例し、周波数ｆが大きくなるほど小さくなる。一方、線Ｂにより示される電気回路１０４のインピーダンスは、（ωＬ_ｍ＋（Ｒ＋Ｒ_ｍ））により表される。電気回路１０４のインピーダンスは、周波数ｆに比例し、周波数ｆが大きくなるほど大きくなる。したがって、周波数ｆが小さい場合には、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスが電気回路１０４のインピーダンスよりも大きいが、周波数ｆが大きい場合には、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスが電気回路１０４のインピーダンスよりも小さい。
本実施形態においては、図１５に示すように、ほぼ７Ｈｚ前後の周波数を境に、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスの大きさと電気回路１０４のインピーダンスの大きさが逆転する。よって、バネ上共振周波数（１Ｈｚ付近）の振動周波数帯域においては、慣性相当キャパシタのインピーダンスが電気回路１０４のインピーダンスよりも大きい。一方、バネ下共振周波数（１０Ｈｚ付近）の振動周波数帯域においては、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスが電気回路１０４のインピーダンスよりも小さい。
慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも小さい場合は、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスが電気回路１０４のインピーダンスよりも大きい。また、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも小さい場合は、慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が正規電流Ｉ_ａにより表される減衰力に及ぼす悪影響の度合いが小さいので、斯かる悪影響を抑える必要性に乏しい。さらに、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスが電気回路１０４のインピーダンスよりも大きい場合は、図１５に示すように、電気式ショックアブソーバ３０に入力されている振動の周波数がバネ上共振周波数付近であると考えられる。これらのことから、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも小さい場合は電気式ショックアブソーバ３０にバネ上共振周波数付近の振動が入力されている可能性が高く、斯かる場合には慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が減衰力に及ぼす悪影響を抑える必要性に乏しいと言える。
この場合、本実施形態では、電気回路１０４に第１素子Ｅ１が接続される。第１素子Ｅ１のインピーダンスＺ１の大きさは、上述したように、第１素子Ｅ１が電気回路１０４に接続されたときにモータ４０および電気回路１０４に発電電流が流れることにより発生される減衰力によって、バネ上部材の振動が効果的に抑制されるように予め設定されている。したがって、バネ上共振周波数付近の振動が入力されているときは、電気式ショックアブソーバ３０が所望の減衰力を発生することにより、バネ上部材の振動が速やかに減衰される。
慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも大きい場合は、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスが電気回路１０４のインピーダンスよりも小さい。また、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも大きい場合は、慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が正規電流Ｉ_ａにより表される減衰力に及ぼす悪影響が大きいので、斯かる悪影響を抑える必要性が大きい。さらに、慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスが電気回路１０４のインピーダンスよりも小さい場合は、図１５に示すように、電気式ショックアブソーバ３０に入力されている振動の周波数がバネ下共振周波数付近であると考えられる。これらのことから、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも大きい場合は電気式ショックアブソーバ３０にバネ下共振周波数付近の振動が入力されている可能性が高く、斯かる場合には慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が減衰力に及ぼす悪影響を抑える必要性が大きいと言える。
この場合、本実施形態においては、電気回路１０４に第２素子Ｅ２が接続される。第２素子Ｅ２のインピーダンスＺ２の大きさは、上述したように、第２素子Ｅ２が接続された電気回路１０４のインピーダンスが慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスよりも小さくなるように、予め設定されている。したがって、バネ下共振周波数付近の振動が入力されているときは、電気回路１０４のインピーダンスが小さくされる。このためモータ４０および電気回路１０４に多くの正規電流Ｉ_ａが流れ、慣性相当電流Ｉ_ｍの大きさが相対的に低下する。慣性相当電流Ｉ_ｍの大きさが相対的に低下することにより、慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が、正規電流Ｉ_ａにより表される減衰力に及ぼす悪影響が低減される。その結果、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上部材への振動伝達特性が改善される。
ｅ．第５実施形態
図１６は、本発明の第５実施形態に係る電気回路１０５の回路図である。この電気回路１０５は、第２素子Ｅ２の構成を除いて基本的に第４実施形態にて示した電気回路１０４と同じである。したがって、第２素子Ｅ２の構成のみを説明し、その他の構成の説明は省略する。
本実施形態の第２素子Ｅ２は、インダクタンス成分Ｌを有するコイルである。本実施形態では、電気回路１０５に第２素子Ｅ２が接続されている場合に、電気回路１０５と慣性相当キャパシタＣｍとにより構成される並列共振回路の反共振周波数がバネ下共振周波数もしくはバネ下共振周波数近傍の周波数として予め決められている目標周波数ｆ_ｗとなるように、第２素子Ｅ２を構成するコイルのインダクタンスＬが決められる。
バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作によりモータ４０のロータが回転させられた場合、モータ４０にて誘導起電力が発生し、モータ４０および電気回路１０５に発電電流が流れる。発電電流が流れることにより、モータ４０のロータの回転方向とは反対の方向に働くモータトルクが発生する。このモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材の接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として作用する。電気回路１０５内での発電電流の流れ方については、上記第４実施形態で説明した電気回路１０４内での発電電流の流れ方と同じであるので、その説明は省略する。
本実施形態の電気式ショックアブソーバ３０も、その伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体を含む。このため、モータ４０および電気回路１０５には、減衰力の発生に寄与する発電電流および、これらの回転体の慣性力を表す慣性相当電流Ｉ_ｍが流れる。慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が減衰力に悪影響を及ぼす。その結果、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が悪化する。
本実施形態では、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性を改善するために、慣性相当電流Ｉ_ｍと、第１素子Ｅ１が電気回路１０５に接続されているときにモータ４０および電気回路１０５に流れる発電電流（正規電流）Ｉ_ａとを演算するとともに、演算した慣性相当電流Ｉ_ｍと正規電流Ｉ_ａとの大小関係に基づいて、スイッチＳＷの作動をサスペンションＥＣＵ５０が制御する。
サスペンションＥＣＵ５０がスイッチＳＷの作動を制御するために実行する制御ルーチンは、図１３に示すスイッチ制御ルーチンと同じである。簡単に説明すると、サスペンションＥＣＵ５０は、モータ４０にて発生する誘導起電力Ｖを求め、誘導起電力Ｖに基づき慣性相当電流Ｉ_ｍを演算し、さらに、第１素子Ｅ１が接続された電気回路１０５に流れる正規電流Ｉ_ａを演算する。慣性相当電流Ｉ_ｍと正規電流Ｉ_ａとを比較し、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａ未満である場合は、スイッチＳＷの端子ａと端子ｂが接続されるように、スイッチＳＷに制御信号を出力する。慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａ以上である場合は、スイッチＳＷの端子ａと端子ｃが接続されるように、スイッチＳＷに制御信号を出力する。
慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも小さい場合は電気式ショックアブソーバ３０にバネ上共振周波数付近の振動が入力されている可能性が高く、斯かる場合には慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が減衰力に及ぼす悪影響を抑える必要性に乏しい。この場合、本実施形態では、電気回路１０５に第１素子Ｅ１が接続される。第１素子Ｅ１のインピーダンスＺ１の大きさは、第１素子Ｅ１が電気回路１０５に接続されているときにモータ４０および電気回路１０５に発電電流が流れることにより発生される減衰力によって、バネ上部材の振動が効果的に抑制されるように予め設定されている。したがって、バネ上共振周波数付近の振動が入力されているときは、電気式ショックアブソーバ３０が所望の減衰力を発生することにより、バネ上部材の振動が速やかに減衰される。
慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも大きい場合は電気式ショックアブソーバ３０にバネ下共振周波数付近の振動が入力されている可能性が高く、斯かる場合には慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が減衰力に及ぼす悪影響を抑える必要性が大きい。この場合、本実施形態においては、第２素子Ｅ２が電気回路１０５に接続される。第２素子Ｅ２は、上述したように、第２素子Ｅ２が電気回路１０５に接続されたときに、電気回路１０５と慣性相当キャパシタＣｍとにより構成される並列共振回路の反共振周波数が、バネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数に一致するために必要なインダクタンス成分Ｌを持つコイルである。したがって、バネ下共振周波数付近の振動が入力されているときは、電気回路１０５と慣性相当キャパシタＣｍとの間で反共振が起きる。反共振により、バネ下共振周波数付近における回路インピーダンスが増大し、電流がモータ４０および電気回路１０５に流れ難くなる。これにより、慣性相当電流Ｉ_ｍや正規電流Ｉ_ａが低減される。電気回路１０５に流れる正規電流Ｉ_ａが低減されることにより、電気式ショックアブソーバ３０により発生される減衰力も低減される。つまり、バネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力が低減される。バネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力が低減されることにより、バネ下共振周波数帯域の振動が、バネ下部材のみのばたつきにより吸収される。バネ下部材のばたつきにより振動が吸収されることで、その振動がバネ上部材に伝達されることが抑制される。このため、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達率が改善される。
ｆ．第６実施形態
図１７は、本発明の第６実施形態に係る電気回路１０６を示す回路図である。この電気回路１０６は、モータ４０の第１通電端子ｔ１と第２通電端子ｔ２とを接続する主接続路Ｈを備える。主接続路Ｈには、外部抵抗器Ｒおよび電気回路１０６を開閉するスイッチＳＷが接続されている。このスイッチＳＷは、サスペンションＥＣＵ５０によりデューティー制御される。なお、図中、Ｌ_ｍはモータインダクタンス、Ｒ_ｍはモータ４０の内部抵抗を、それぞれ示す。また、電気回路１０６には、慣性相当キャパシタＣｍが仮想的に並列接続されている。
バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作によりモータ４０のロータが回転させられた場合、モータ４０にて誘導起電力が発生し、モータ４０および電気回路１０６に発電電流が流れる。発電電流が流れることにより、モータ４０のロータの回転方向とは反対の方向に働くモータトルクが発生する。このモータトルクが、バネ上部材とバネ下部材の接近動作および離間動作により生じるバネ上部材とバネ下部材との間の振動に対する減衰力として作用する。電気回路１０６を発電電流がどのように流れるかについては、上記第３実施形態で説明した発電電流の流れ方と同じであるので、その説明は省略する。
本実施形態の電気式ショックアブソーバ３０も、その伸縮に伴って回転するボールネジ軸３６やモータ４０のロータなどの回転体を含む。このため、モータ４０および電気回路１０６には、減衰力の発生に寄与する発電電流および、これらの回転体の慣性力を表す慣性相当電流Ｉ_ｍが流れる。慣性相当電流Ｉ_ｍにより表される慣性力が減衰力に悪影響を及ぼす。その結果、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性が悪化する。
本実施形態では、バネ下共振周波数付近の振動に対するバネ上振動伝達特性を改善するため、慣性相当電流Ｉ_ｍと発電電流Ｉ_ａとを演算するとともに、演算した慣性相当電流Ｉ_ｍと発電電流Ｉ_ａとの大小関係に基づいて、スイッチＳＷをサスペンションＥＣＵ５０がデューティー制御する。
図１８は、サスペンションＥＣＵ５０が実行するデューティー制御ルーチンの一例を示すプログラムである。デューティー制御ルーチンが起動すると、サスペンションＥＣＵ５０は、まず、回転角センサ６３からモータ４０（ロータ）の回転角θを入力する（Ｓ６０）。次いで、入力したモータ回転角θを時間微分することにより、モータ回転角速度ωを演算する（Ｓ６１）。続いて、モータ回転角速度ωにモータトルク定数Ｋ_ｍを乗じることにより、誘導起電力Ｖを演算する（Ｓ６２）。次に、誘導起電力Ｖを時間微分し、その微分値に慣性相当キャパシタＣｍの静電容量Ｃ_ｍを乗じることにより、慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍを演算する（Ｓ６３）。
次に、サスペンションＥＣＵ５０は、上記第４実施形態にて説明した正規電流Ｉ_ａの演算手法と同様の演算手法により、電気回路１０６を流れる発電電流Ｉ_ａ演算する（Ｓ６４）。続いて、慣性相当電流Ｉ_ｍが発電電流Ｉ_ａ以上であるか否かを判断する（Ｓ６５）。慣性相当電流Ｉ_ｍが発電電流Ｉ_ａ未満である場合（Ｓ６５：Ｎｏ）、サスペンションＥＣＵ５０は、スイッチＳＷのデューティー比αを１００％に設定し、設定したデューティー比αで作動するようにスイッチＳＷに制御指令を出力する（Ｓ６７）。その後、このルーチンを一旦終了する。一方、慣性相当電流Ｉ_ｍが発電電流Ｉ_ａ以上である場合（Ｓ６５：Ｙｅｓ）、サスペンションＥＣＵ５０は、スイッチＳＷのデューティー比αを例えば５０％に設定し、設定したデューティー比αで作動するようにスイッチＳＷに制御指令を出力する（Ｓ６６）。その後、このルーチンを一旦終了する。
本実施形態においては、慣性相当電流Ｉ_ｍが発電電流Ｉ_ａ以上であるときに、スイッチＳＷのデューティー比を小さくすることにより、モータ４０および電気回路１０６を流れる慣性相当電流および発電電流が低減される。発電電流が低減された場合、減衰力も低減する。また、慣性相当電流Ｉ_ｍが発電電流Ｉ_ａ以上であるときは、バネ下共振周波数付近の振動が入力されていると考えられる。したがって、バネ下共振周波数付近の振動に対する減衰力が低減される。バネ下共振周波数帯域の振動に対する減衰力を低減することで、バネ下共振周波数帯域の振動が、バネ下部材のみのばたつきにより吸収される。バネ下部材のばたつきにより振動が吸収されることにより、その振動がバネ上部材に伝達されることが抑制される。このため、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達率が改善される。
以上、本発明の様々な実施形態について説明した。各実施形態は、電気式ショックアブソーバ３０により減衰力が発生されるサスペンション装置において、電気式ショックアブソーバ３０に含まれる回転体の慣性力が減衰力に及ぼす影響を除去あるいは低減するための手段を提供する。具体的には、各実施形態は、モータ４０およびモータ４０に接続された電気回路１００に流れる慣性相当電流Ｉ_ｍを低減するように、電気回路１００の電気的特性を調整する電気特性調整手段を備えるサスペンション装置１を提供する。
電気特性調整手段として、第１実施形態は、モータ４０に設けられる通電端子のうち第２通電端子ｔ２に接続される非反転入力端子（＋）と、第１通電端子ｔ１に接続される反転入力端子（−）と、出力端子Ｏとを有する演算増幅器ＯＰと、入力抵抗Ｒ_ｉｎと、帰還抵抗Ｒ_ｆと、を備えた反転増幅回路１２０と、出力端子Ｏに接続された慣性補償キャパシタＣｐと、を備える構成を開示する。この構成によれば、慣性補償キャパシタＣｐに、慣性相当電流Ｉ_ｍとは逆相の電流が流れる。この逆相電流が電気回路１０１に供給されることにより、慣性相当電流Ｉ_ｍが低減され、あるいは打ち消される。その結果、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
第２実施形態は、電気回路１０２に抵抗値が可変な外部抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２が接続され、電気特性調整手段が、車両の運動状態に基づいて電気式ショックアブソーバ３０により発生される減衰力の目標値である目標減衰力を演算する目標減衰力演算手段（Ｓ２０）と、目標減衰力に基づいて、電気式ショックアブソーバ３０が目標減衰力を発生するために電気回路１０２に必要な外部抵抗値である必要抵抗値Ｒを演算する必要抵抗値演算手段（Ｓ２１）と、外部抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値によって、必要抵抗値Ｒと必要インダクタンスＬ_ｈとの合成インピーダンスが表されるように、外部抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値を補正する抵抗値補正手段（Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２５）と、を備える構成を開示する。必要インダクタンスＬ_ｈは、電気回路１０２とこの電気回路１０２に仮想的に並列接続された慣性相当キャパシタＣｍとにより構成される並列共振回路の反共振周波数がバネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数と一致するために電気回路１０２が持つべき外部インダクタンスとして予め求められている。この構成によれば、振動周波数がバネ下共振周波数付近の周波数であるときに、電気回路１０２と慣性相当キャパシタＣｍとにより構成される並列共振回路に反共振が起きる。反共振により電気回路１０２に電流が流れ難くなり、慣性相当電流Ｉ_ｍや、減衰力に寄与する発電電流が低減される。その結果、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
第３実施形態は、電気特性調整手段が、誘導起電力と、慣性相当キャパシタＣｍの静電容量とに基づいて、慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍを演算する慣性相当電流演算手段（Ｓ３３）と、慣性相当電流Ｉ_ｍと大きさが同じで逆相の電流である慣性補償電流Ｉ_ｐを電気回路１０３に供給する慣性補償電流供給装置３００と、を備える構成を開示する。この構成によれば、慣性相当電流Ｉ_ｍとは大きさが同じで逆相の電流が電気回路１０３に供給される。供給された逆相電流により、慣性相当電流Ｉ_ｍが低減され、あるいは打ち消される。その結果、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
第４および第５実施形態は、電気特性調整手段が、慣性相当電流Ｉ_ｍと、第１素子Ｅ１が電気回路１０４（１０５）に接続されたときにモータ４０および電気回路１０４（１０５）に流れる発電電流である正規電流Ｉ_ａとの大小に応じて、接続状態切り替え装置ＳＷの作動を制御する構成を開示する。具体的には、電気特性調整手段が、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも小さいときには、第１素子Ｅ１と電気回路１０４（１０５）とが接続され、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも大きいときには、第２素子Ｅ２と電気回路１０４（１０５）とが接続されるように、接続状態切り替え装置ＳＷの作動を制御する構成を開示する。
第４実施形態によれば、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも大きいときに、第２素子Ｅ２と電気回路１０４とが接続されることにより、電気回路１０４のインピーダンスが慣性相当キャパシタＣｍのインピーダンスよりも小さくされる。よって、慣性相当キャパシタＣｍに流れる慣性相当電流Ｉ_ｍが低減される。その結果、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
第５実施形態によれば、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも大きいときに、第２素子Ｅ２と電気回路１０５とが接続されることにより、振動周波数がバネ下共振周波数付近の周波数であるときに、電気回路１０５と慣性相当キャパシタＣｍとにより構成される並列共振回路に反共振が起きる。反共振により電流がモータ４０および電気回路１０５に流れ難くなる。その結果、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
第６実施形態は、前記電気特性調整手段が、慣性相当電流Ｉ_ｍが発電電流Ｉ_ａよりも小さいときには、スイッチＳＷのデューティー比を１００％に設定し、慣性相当電流Ｉ_ｍが発電電流Ｉ_ａよりも大きいときには、電気式ショックアブソーバ３０により発生される減衰力が所定の減衰力以下となるように、スイッチＳＷのデューティー比を予め設定されたデューティー比に設定する構成を開示する。この構成によれば、慣性相当電流Ｉ_ｍが正規電流Ｉ_ａよりも大きいときに、スイッチＳＷがデューティー制御されることによりモータ４０および電気回路１０６に流れる電流が低減される。その結果、バネ下共振周波数付近におけるバネ上振動伝達特性が改善される。
本発明は、上記実施形態に開示された事項に限定して解釈されるものではない。例えば、上記実施形態の電気式ショックアブソーバはモータおよびボールネジ機構（動作変換機構）を備えているが、このような専用の動作変換機構は必ずしも必要ではない。動作変換機構を必要としない電気式ショックアブソーバとして、例えば、電動スタビライザ装置を想定することができる。電動スタビライザ装置は、モータにより発生される力により車両のロールを抑える機能を有する。車両のロールはバネ上部材とバネ下部材とが接近または離間することにより生じる。つまり、電動スタビライザ装置は、バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作により生じるロール振動を抑える電気式ショックアブソーバと捉えることができる。また、電動スタビライザ装置のモータのロータには、車両のロール運動がスタビライザバーを介して回転運動として直接伝達される。したがって、バネ上部材とバネ下部材との接近動作および離間動作をロータの回転動作に変換するための専用の動作変換機構を必要としない。このような動作変換機構を備えていない電気式ショックアブソーバ装置にも、本発明を適用することができる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

Claims (9)

1. 車両のサスペンション装置において、
   車両のバネ上部材とバネ下部材とのいずれか一方に連結されたステータおよび前記ステータに対して回転するロータを有するモータを備え、前記バネ上部材と前記バネ下部材との接近動作および離間動作により前記ロータが回転させられることにより発生する誘導起電力によって前記モータに誘導電流が流れることにより、減衰力を発生するショックアブソーバと、
   前記モータに設けられる２つの通電端子間を電気的に接続した電気回路と、
   前記モータに流れる電流であり、少なくとも前記ロータを含み前記バネ上部材と前記バネ下部材との接近動作および離間動作に伴い回転する回転体の慣性力を表す慣性相当電流が低減するように、前記電気回路の電気的特性を調整する電気特性調整手段と、
   を備えることを特徴とする、サスペンション装置。
2. 請求の範囲１に記載のサスペンション装置において、
   前記電気特性調整手段は、
   前記モータに設けられる通電端子のうち一方の通電端子に接続される非反転入力端子と、他方の通電端子に接続される反転入力端子と、出力端子とを有する演算増幅器と、入力抵抗と、帰還抵抗と、を備えた反転増幅回路と、
   前記出力端子に接続された慣性補償キャパシタと、を備えることを特徴とする、サスペンション装置。
3. 請求の範囲２に記載のサスペンション装置において、
   前記反転増幅回路の増幅率は１に設定され、
   前記慣性補償キャパシタは、前記回転体の慣性に相当する静電容量を持つことを特徴とする、サスペンション装置。
4. 請求の範囲１に記載のサスペンション装置において、
   前記電気特性調整手段は、前記電気回路と、この電気回路に仮想的に並列接続され前記回転体の慣性力に相当する静電容量を持つ慣性相当キャパシタと、によって構成される並列共振回路の反共振周波数が、バネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数と一致するように、前記電気回路の電気的特性を調整することを特徴とする、サスペンション装置。
5. 請求の範囲４に記載のサスペンション装置において、
   前記電気回路には、抵抗値が可変な外部抵抗器が接続され、
   前記電気特性調整手段は、
   前記ショックアブソーバにより発生される減衰力の目標値である目標減衰力を演算する目標減衰力演算手段と、
   前記目標減衰力に基づいて、前記ショックアブソーバが前記目標減衰力を発生するために前記電気回路が持つべき外部抵抗値である必要抵抗値を演算する必要抵抗値演算手段と、
   前記外部抵抗器の抵抗値によって、前記必要抵抗値と、前記反共振周波数がバネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数と一致するために前記電気回路が持つべき外部インダクタンスとして予め求められている必要インダクタンスと、の合成インピーダンスが表されるように、前記外部抵抗器の抵抗値を補正する抵抗値補正手段と、
   を備えることを特徴とする、サスペンション装置。
6. 請求の範囲１に記載のサスペンション装置において、
   前記電気特性調整手段は、
   前記誘導起電力と前記回転体の慣性に相当する静電容量とに基づいて、前記慣性相当電流を演算する慣性相当電流演算手段と、
   前記演算された前記慣性相当電流と逆相の電流である慣性補償電流を、前記電気回路に供給する慣性補償電流供給手段と、
   を備えることを特徴とする、サスペンション装置。
7. 請求の範囲１に記載のサスペンション装置において、
   第１のインピーダンスを持つ第１素子と、
   第２のインピーダンスを持つ第２素子と、
   前記第１素子と前記電気回路との接続と、前記第２素子と前記電気回路との接続とを、選択的に切り替える接続状態切り替え装置と、を備え、
   前記第１のインピーダンスは、前記第１素子が前記電気回路に接続されたときに発生する減衰力によって、前記バネ上部材の振動が抑制されるように、予め設定されたインピーダンスであり、
   前記第２のインピーダンスは、前記第２素子が前記電気回路に接続されたときに、前記電気回路のインピーダンスが前記回転体の慣性に相当する静電容量により表されるインピーダンスよりも小さくなるように、予め設定されたインピーダンスであり、
   前記電気特性調整手段は、前記慣性相当電流が、前記第１素子が前記電気回路に接続されたときに前記電気回路に流れる前記誘導電流である正規電流よりも小さいときには、前記第１素子と前記電気回路とが接続され、前記慣性相当電流が前記正規電流よりも大きいときには、前記第２素子と前記電気回路とが接続されるように、前記接続状態切り替え装置の作動を制御することを特徴とする、サスペンション装置。
8. 請求の範囲１に記載のサスペンション装置において、
   第１のインピーダンスを持つ第１素子と、
   第２のインピーダンスを持つ第２素子と、
   前記第１素子と前記電気回路との接続と、第２素子と前記電気回路との接続とを、選択的に切り替える接続状態切り替え装置と、を備え、
   前記第１のインピーダンスは、前記第１素子が前記電気回路に接続されたときに発生する減衰力によって、前記バネ上部材の振動が抑制されるように、予め設定されたインピーダンスであり、
   前記第２のインピーダンスは、前記第２素子が前記電気回路に接続されたときに、前記電気回路とこの電気回路に仮想的に並列接続され前記回転体の慣性に相当する静電容量を持つ慣性相当キャパシタとによって構成される並列共振回路の反共振周波数が、バネ下共振周波数またはバネ下共振周波数に近い周波数として予め定められた周波数と一致するために必要なインピーダンスであり、
   前記電気特性調整手段は、前記慣性相当電流が、前記第１素子が前記電気回路に接続されたときに前記電気回路に流れる前記誘導電流である正規電流よりも小さいときには、前記第１素子と前記電気回路とが接続され、前記慣性相当電流が前記正規電流よりも大きいときには、前記第２素子と前記電気回路とが接続されるように、前記接続状態切り替え装置の作動を制御することを特徴とする、サスペンション装置。
9. 請求の範囲１に記載のサスペンション装置において、
   前記電気回路に接続される外部抵抗器と、
   前記電気回路を開閉するように作動可能なスイッチと、
   前記スイッチをデューティー制御するデューティー制御手段と、を備え、
   前記電気特性調整手段は、前記慣性相当電流が前記誘導電流よりも小さいときには、前記スイッチのデューティー比を１００％に設定し、前記慣性相当電流が前記誘導電流よりも大きいときには、前記ショックアブソーバにより発生される減衰力が所定の減衰力以下となるように、前記スイッチのデューティー比を予め設定されたデューティー比に設定することを特徴とする、サスペンション装置。

Images