KR20180027360A

KR20180027360A - 서스펜션 장치

Info

Publication number: KR20180027360A
Application number: KR1020170111809A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 오가와; 마사아키 하세가와
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2018-03-14
Also published as: JP2018039492A; RU2674321C1; BR102017018504A2

Abstract

본 발명의 일 양태와 관련된 서스펜션 장치는, 상측 부재(10)와 하측 부재(11)의 사이에 끼워져 있었던 스프링(12)과, 스프링(12)과 병렬로 설치되여, 상측 부재(10)와 하측 부재(11)의 이간 동작에 따라 가동되는 가동축의 가동 속도에 따라 전력을 발생시키는 모터(20)와, 모터(20)에 있어서 발생되는 전력을 소비함으로써 모터(20)에 있어서 발생되는 감쇠력을 변화시키는 가변 저항(VR)을 포함하는 전력 소비 회로(14)와, 가동축의 가동 속도가 커짐에 따라 가변 저항(VR)의 저항값이 커지도록 가변 저항(VR)을 제어하는 저항값 제어부(16)를 가진다.

Description

서스펜션 장치{SUSPENSION DEVICE}

본 발명은 서스펜션 장치에 관한 것이다. 특히, 예를 들면, 서스펜션의 스프링과 병렬로 설치되고, 스프링 상부와 스프링 하부의 사이의 근접·이간 동작에 의해 발생되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전자식 업소버를 포함하는 서스펜션 장치에 관한 것이다.

최근, 차량용의 서스펜션 장치로서, 전자 모터에 의해 회생 전력을 발생시키고 회생 동작에 의해 스프링 상부와 스프링 하부가 접근·이간하는 방향의 힘을 감쇠시키는 전자식 업소버를 포함하는 전자식 서스펜션 장치가 검토되고 있다. 이 전자식 업소버를 포함하는 서스펜션 장치의 일례가 일본 공개특허 특개2010-228579에 개시되어 있다.

일본 공개특허 특개2010-228579에 기재된 서스펜션 시스템은, 복수의 차륜에 대응하여 설치되고, 각각이, 전자 모터를 가지고 그 전자 모터가 발생시키는 힘에 의거하여 스프링 상부와 스프링 하부에 대하여 그들이 접근·이간하는 방향의 힘을 발생시키는 복수의 전자식의 쇼크 업소버와, 그들 복수의 쇼크 업소버에 대응하여 설치되며, 각각이, 전원과 상기 복수의 쇼크 업소버 중 자심(magnetic core)에 대응하는 것이 가지는 전자 모터를 접속하여 그들 사이의 전류의 흐름을 허용하는 접속 상태와, 그들 전원과 전자 모터의 접속을 단절하여 그 전자 모터와 전원의 사이의 전류의 흐름을 방지하는 차단 상태를 전환하는 복수의 유접점식의 계전기와, 상기 복수의 쇼크 업소버의 각각에 대하여 접속 상태와 차단 상태를 선택적으로 실현하기 위해, 상기 복수의 계전기의 각각을 제어하는 계전기 제어 장치로서, 통상은, 상기 복수의 쇼크 업소버의 전체에 대하여 접속 상태를 실현하고, 상기 복수의 쇼크 업소버 중 하나가 가지는 전자 모터의 발전 전류가, 상기 계전기의 용착 현상의 발생을 고려하여 설정된 설정 전류를 초과한다고 예측되는 상황하에 있어서, 그 복수의 쇼크 업소버 중 하나에 대하여 차단 상태를 실현하도록 구성된 계전기 제어 장치를 구비한다.

그러나, 전자식 쇼크 업소버에서는, 모터의 특성에 따라, 업소버의 가동축을 동작시키는 축의 스트로크 속도가 소정의 속도 이상이 되는 속도 영역에서 감쇠력이 포화되어 버리는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 모터의 특성에 따라 감쇠력이 포화되어 버리는 속도 영역에 있어서의 감쇠력을 높이는 것이 가능한 서스펜션 장치를 제공한다.

본 발명의 일 양태와 관련된 서스펜션 장치는, 상측 부재와 하측 부재의 사이에 설치된 스프링과; 상기 스프링과 병렬로 설치되어, 상기 상측 부재와 상기 하측 부재의 상기 스프링의 신축 방향의 동작에 따라 가동인 가동축이 동작하는 속도 에 따라 전력을 발생시키는 모터와; 상기 모터에 있어서 발생되는 전력을 소비함으로써 상기 모터에 있어서 감쇠력을 발생시킴과 함께, 상기 감쇠력을 변화시키도록 구성되는 가변 부하 회로를 포함하는 전력 소비 회로와; 상기 가동축의 속도가 커짐에 따라 상기 가변 부하 회로의 소비 전력이 커지도록 상기 가변 부하 회로를 제어하도록 구성된 부하 제어부를 구비한다.

상기의 양태에 의하면, 모터의 동작 속도가 높아짐에 따라 전력 소비 회로 내의 가변 저항의 저항값이 높아진다. 그 결과, 전력 소비 회로에 있어서의 소비 전력이 증가한다. 따라서, 모터의 특성에 따라 감쇠력이 포화되어 버리는 속도 영역에 있어서의 감쇠력의 감소를 억제할 수 있다.

상기 양태에 있어서, 상기 부하 제어부는, 상기 가동축의 속도가 소정의 속도 이하인 경우에는, 상기 가변 부하 회로의 저항값을 소정의 값으로 유지하도록 구성되어도 된다.

상기의 구성에 의하면, 모터의 상기 가동축의 속도가 소정의 속도 이하인 경우에는, 가변 저항의 저항값을 감쇠력의 기준이 되는 기준 감쇠력과의 차가 일정한 범위 내가 되는 고정적인 저항값으로 설정한다. 또한, 모터의 가동축의 속도가 소정의 속도 이상인 경우에는, 고정적인 저항값으로는 포화되어 버리는 감쇠력을 가변 저항의 저항값을 변화시킴으로써 보충하고, 서스펜션 장치의 특성을 이상 상태에 근접시킬 수 있다.

상기 양태에 있어서, 상기 부하 제어부는, 상기 가동축의 속도와, 상기 가변 부하 회로의 저항값의 관계를 나타내는 변환 테이블을 가지고, 상기 변환 테이블을 참조하여, 상기 가변 부하 회로의 저항값을 상기 가동축의 속도에 대응한 값으로 설정하는 부하 저항값 설정 신호를 출력하도록 구성되어도 된다.

상기 구성에 의하면, 부하 저항값 설정 신호의 값의 결정을 고속으로 행할 수 있다.

상기 양태에 있어서 상기 가변 부하 회로는, 미리 결정된 저항값을 가지는 부하 저항과, 상기 부하 저항과 직렬로 접속되는 스위치를 가져도 되고, 상기 부하 제어부는, 상기 가변 부하 회로의 저항값이 커짐에 따라 듀티비가 작아지도록 상기 스위치의 개폐 상태를 전환하는 Pulse Width Modulation(PWM) 신호를 생성하도록 구성된 제어 신호 생성부를 가져도 된다.

상기 구성에 의하면, 시간축에서 보았을 때의 저항값을 가변으로 함으로써, 회로 규모를 작게 하고, 또한, 저항값 변화의 응답 속도를 높일 수 있다.

상기 양태에 있어서, 상기 부하 제어부는, 외부로부터 부여되는 모드 전환 신호에 따라, 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드의 사이에서 동작을 전환하도록 구성되어도 되며, 상기 부하 제어부는, 상기 제 1 동작 모드에 있어서, 상기 가동축의 속도가 커짐에 따라 상기 가변 부하 회로의 저항값이 커지도록 제어하고, 상기 제 2 동작 모드에 있어서, 상기 가동축의 속도에 대하여 상기 가변 부하 회로에 있어서의 감쇠력이 가장 커지도록 상기 가변 부하 회로의 저항값을 제어하도록 구성되어도 된다.

상기 구성에 의하면, 모터에 의해 발생되는 전력의 회생량을 최대화하는 동작 모드를 추가할 수 있다.

상기 양태에 있어서, 상기 부하 제어부는, 상기 제 1 동작 모드에 대응하여 상기 가동축의 속도와 상기 가변 부하 회로의 저항값의 관계를 나타내는 제 1 변환 테이블과, 상기 제 2 동작 모드에 대응하여 상기 가동축의 속도와 상기 가변 부하 회로의 저항값의 관계를 나타내는 제 2 변환 테이블을 가져도 되고, 상기 부하 제어부는, 상기 모드 전환 신호에 따라 상기 제 1 변환 테이블과 상기 제 2 변환 테이블 중 어느 일방으로부터 상기 가동축의 속도와 상기 가변 부하 회로의 저항값을 실현하기 위한 듀티비 설정값을 독출하고, 독출한 듀티비 설정값에 따른 듀티비를 가지는 PWM 신호를 생성하도록 구성되는 제어 신호 생성부를 구비해도 된다.

상기 양태에 있어서, 상기 부하 제어부는, 상기 가동축의 속도와 대응지어진 듀티비를 가지는 부하 저항값 설정 신호를 생성하도록 구성된 제어 신호 생성부를 가져도 되고, 상기 가변 부하 회로는, 상기 모터에 있어서 발생된 모터 전압을 상기 부하 저항값 설정 신호에 의거하여 승압 또는 강압하여, 일정한 전압값을 가지는 출력 전압을 생성하도록 구성된 승강압 회로와, 상기 출력 전압이 인가되어 상기 모터에 있어서 발생된 회생 전력에 의해 충전되는 이차 전지를 가져도 된다.

상기 구성에 의하면, 모터에 의해 발생된 전력을 이차 전지에 회생시킬 수 있다.

상기 양태에 있어서, 상기 부하 저항값 설정 신호의 듀티비는, 상기 가변 부하 회로가 상기 모터에서 발생되는 전력을 소비함으로써 발생되는 감쇠력이 목표 감쇠력이 되도록 설정되어도 된다.

상기 구성에 의하면, 모터에 의해 발생된 전력을 이차 전지에 회생하면서, 서스펜션 장치의 감쇠력 특성을 목표 감쇠력으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 서스펜션 장치에 의하면, 모터의 특성에 따라 감쇠력이 포화되어 버리는 속도 영역에 있어서의 감쇠력을 높일 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2는 실시 형태 1과 관련된 저항값 제어부 및 가변 저항의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치에 있어서 저항값을 변화시킨 경우의 업소버의 감쇠력을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시 형태 1과 관련된 업소버의 감쇠 특성을 설명하는 그래프이다.
도 5는 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 6은 실시 형태 2와 관련된 저항값 제어부 및 가변 저항의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 7은 실시 형태 2와 관련된 업소버의 감쇠 특성을 설명하는 그래프이다.
도 8은 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 9는 실시 형태 3와 관련된 서스펜션 장치의 승강압 회로의 회로도이다.
도 10은 실시 형태 3과 관련된 업소버의 감쇠 특성을 설명하는 그래프이다.
도 11은 실시 형태 3과 관련된 업소버의 회생 전력을 설명하는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 설명의 명확화를 위해, 이하의 기재 및 도면은, 적절히, 생략, 및 간략화가 이루어지고 있다. 각 도면에 있어서, 동일한 요소에는 동일한 부호가 부여되어 있으며, 필요에 따라 중복 설명은 생략되어 있다.

먼저, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)의 구성에 대해 설명한다. 따라서, 도 1에 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)의 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)는, 상측 부재(예를 들면, 스프링 상측 부재(10)), 하측 부재(예를 들면, 스프링 하측 부재(11)), 스프링(12), 타이어(13), 모터(20), 볼 나사(21), 나사 지지재(22), 전력 소비 회로(14), 전자 제어 회로(15)를 가진다. 그리고, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)는, 모터(20), 볼 나사(21), 나사 지지재(22)에 의해 전자식 업소버를 구성한다.

스프링 상측 부재(10)는, 예를 들면, 차량의 바디와 접속된다. 스프링 하측 부재(11)는, 예를 들면, 차량에 장착되는 서스펜션 아암에 장착되고, 타이어(13)로부터 입력되는 힘을 받는다. 도 1에서는, 타이어(13)를, 스프링과 롤러로 구성되는 모델로 나타냈다. 스프링(12)은, 스프링 상측 부재(10)와 스프링 하측 부재(11)의 사이에 끼워지도록 설치된다.

모터(20)는, 스프링(12)과 병렬로 설치되고, 스프링 상측 부재(10)와 스프링 하측 부재(11)가 스프링(12)의 신축 방향으로 동작함에 따라 동작하는 가동축의 동작의 속도(이하, 스트로크 속도라고 부르는 경우가 있음)에 따라 전력을 발생시킨다. 모터(20)는, 가동축의 운동에 따라 발전 전류를 발생시킴으로써 감쇠력을 발생시킨다. 볼 나사(21) 및 나사 지지재(22)는, 동작 변환 기구를 구성한다. 이 동작 변환 기구는, 상측 부재(10)와 하측 부재(11)의 사이에 있어서 상기 모터(20)와 직렬로 배치된다. 그리고, 동작 변환 기구는, 스프링 상측 부재(10)와 스프링 하측 부재(11)의 근접·이간 동작을 모터(20)의 가동축의 운동으로 변환한다. 실시 형태 1과 관련된 전자식 업소버에서는, 스프링 상측 부재(10)와 스프링 하측 부재(11)가 근접·이간 동작하면, 나사 지지재(22)가 당해 근접·이간 동작에 따라 볼 나사(21)를 회전시켜, 볼 나사(21)에 연결된 모터(20)의 가동축이 근접·이간 방향과 직교하는 방향으로 회전한다.

또한, 도 1에서는, 모터(20)의 회로 모델을 나타냈다. 모터(20)는, 예를 들면, 3상 모터이며, 코일(L1~L3)과, 코일(L1~L3)의 일단에 일단이 각각 접속된 저항(R1~R3)을 가지고, 저항(R1~R3)의 타단이 서로 접속되며, 코일(L1~L3)의 타단으로부터 발전 전류가 출력되는 모델로서 나타낼 수 있다.

전력 소비 회로(14)는, 모터(20)가 출력한 발전 전류를 열로 변환한다. 즉, 전력 소비 회로(14)는, 모터(20)의 회생 동작에 의해 발생된 전기 에너지를 열 에너지로 변환한다. 또한, 전력 소비 회로(14)는, 모터(20)에 있어서 발생되는 전력을 소비함으로써 모터(20)에 있어서 발생되는 감쇠력을 변화시킨다. 전력 소비 회로(14)는, 다이오드(D11, D12, D21, D22, D31, D32), 가변 부하 회로(예를 들면, 가변 저항(VR))을 가진다.

다이오드(D11)와 다이오드(D12)는, 가변 저항(VR)의 양단의 사이에서 직렬로 접속된다. 그리고, 다이오드(D11)의 애노드와 다이오드(D12)의 캐소드를 접속하는 접점에 코일(L1)의 타단이 접속된다. 다이오드(D21)와 다이오드(D22)는, 가변 저항(VR)의 양단의 사이에서 직렬로 접속된다. 그리고, 다이오드(D21)의 애노드와 다이오드(D22)의 캐소드를 접속하는 접점에 코일(L2)의 타단이 접속된다. 다이오드(D31)과 다이오드(D32)는, 가변 저항(VR)의 양단의 사이에서 직렬로 접속된다. 그리고, 다이오드(D31)의 애노드와 다이오드(D32)의 캐소드를 접속하는 접점에 코일(L3)의 타단이 접속된다.

전자 제어 회로(15)는, 예를 들면, 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU) 등의 집적 회로로서, 프로그램을 실행 가능한 연산 회로와, 상기 연산 회로에 의해 이용되어 다양한 기능을 가지는 주변 회로를 포함한다. 그리고, 도 1에 나타내는 예에서는, 전자 제어 회로(15)는, 부하 제어부(예를 들면, 저항값 제어부(16))를 포함한다. 저항값 제어부(16)는, 모터(20)의 가동축의 가동 속도가 커짐에 따라 가변 저항(VR)의 저항값이 커지도록 가변 저항(VR)을 제어한다. 저항값 제어부(16)는, 스트로크 속도 계측값(Sv)을 수신하고, 가변 저항(VR)의 저항값을 당해 스트로크 속도 계측값(Sv)에 의해 나타나는 가동축의 스트로크 속도에 대응한 저항값으로 하기 위한 부하 저항값 설정 신호(Cr)를 출력한다.

여기서, 저항값 제어부(16) 및 가변 저항(VR)의 상세에 대하여 설명한다. 따라서, 도 2에 실시 형태 1과 관련된 저항값 제어부(16) 및 가변 저항(VR)의 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 저항값 제어부(16)는, 변환 테이블(예를 들면, 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블)과, 제어 신호 생성부(17)를 가진다. 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블은, 모터(20)의 가동축의 속도와, 가변 저항의 저항값의 관계를 나타낸다. 또한, 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블은, 모터(20)의 가동축의 속도에 대응지어진 가변 저항(VR)의 저항값을 실현하기 위한 저항 제어값으로서, PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티비 설정값이 기술된다.

제어 신호 생성부(17)는, 모터(20)로부터 취득한 스트로크 속도 계측값(Sv)을 이용하여 변환 테이블을 참조해, 가변 저항의 저항값을 모터(20)의 가동축의 가동 속도에 대응한 값으로 설정하는 부하 저항값 설정 신호(예를 들면, PWM 신호)를 출력한다. 구체적으로는, 제어 신호 생성부(17)는, 모터(20)로부터 취득한 스트로크 속도 계측값(Sv)에 대응하는 듀티비 설정값(DS)을 독출하고, 출력하는 PWM 신호의 듀티비를 가변한다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 가변 저항(VR)은, 부하 저항(RL) 및 스위치(SW)를 가진다. 스위치(SW)는, 부하 저항(RL)에 대하여 직렬 접속된다. 부하 저항(RL)은, 미리 저항값이 결정되는 저항이다.

실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 제어 신호 생성부(17)가 출력하는 PWM 신호에 의해 가변 저항(VR)의 스위치(SW)의 개폐 상태를 전환함으로써, 시간축에서 보았을 때의 가변 저항(VR)의 저항값을 변화시킨다. 즉, 스위치(SW)가 폐쇄 상태로 되어 있을 때에는 부하 저항(RL)이 유효해지고, 스위치(SW)가 개방 상태로 되어 있을 때에는 부하 저항(RL)이 무효가 되기 때문에, PWM 신호에 의해 부하 저항(RL)이 유효해지는 시간을 변화시킴으로써, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는 가변 저항(VR)의 저항값을 변화시킨다. 보다 구체적으로는, PWM 신호의 듀티비가 50%일 때에는 가변 저항(VR)의 저항값은 부하 저항(RL)의 저항값의 2배의 저항값이 되고, PWM 신호의 듀티비가 5%일 때에는 가변 저항(VR)의 저항값은 부하 저항(RL)의 저항값의 20배의 저항값이 되며, PWM 신호의 듀티비가 100%일 때에는 가변 저항(VR)의 저항값은 부하 저항(RL)의 저항값의 1배의 저항값이 된다.

그리고, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 가변 저항(VR)의 저항값이 커짐에 따라 듀티비가 작아지도록, 저항값 제어부(16)가 PWM 신호를 생성한다.

계속해서, 가변 저항(VR)의 저항값과, 모터(20)에 있어서 발생되는 감쇠력의 관계를 설명한다. 따라서, 도 3에 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에 있어서 저항을 변화시킨 경우의 업소버의 감쇠력을 나타내는 그래프를 나타낸다. 또한, 도 3에서는, 모터(20)에 있어서 발생되는 감쇠력의 이상값으로서 유압식 업소버의 감쇠력을 나타냈다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 서스펜션 장치(1)에 있어서 상정되는 모터(20)의 가동축의 스트로크 속도 영역에 있어서, 유압식 업소버의 감쇠력은 단순 증가하는 특성을 가진다. 한편, 모터(20)를 업소버로서 이용한 경우, 가변 저항(VR)의 저항값의 크기에 따라 감쇠력의 피크값이 상이하다. 구체적으로는, 모터(20)를 업소버로서 이용한 경우, 가변 저항(VR)의 저항값이 커짐에 따라 감쇠력이 최대가 되는 스트로크 속도가 빨라진다.

계속해서, 도 4에 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)의 업소버의 감쇠 특성을 설명하는 그래프를 나타낸다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 서스펜션 장치(1)의 동작 상황으로서 모터(20)의 가동축의 속도가 일정한 속도 이하인 영역(예를 들면, 서스펜션 장치(1)의 동작 상황으로서 이용 빈도가 높은 상용 영역)에 있어서는, 가변 저항(VR)의 저항값을 일정한 값으로 고정한다. 이에 따라, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 차량의 유저에게 제공하는 승차감을 향상시킨다.

한편, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 서스펜션 장치(1)의 동작 상황으로서 모터(20)의 가동축의 속도가 일정한 속도보다 커지는 영역(예를 들면, 서스펜션 장치(1)의 동작 상황으로서 이용 빈도가 낮지만, 스프링 상측 부재(10)와 스프링 하측 부재(11)의 이간 동작의 속도가 빠른 고속 영역)에 있어서는, 가변 저항(VR)의 저항값을 감쇠력이 최대가 되도록 가변한다. 이에 따라, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)는, 가변 저항(VR)의 저항값을 고정한 경우에 감쇠력이 포화되고, 감쇠력 특성이 유압식 업소버와 괴리되는 폭을 작게 할 수 있다.

상기 설명으로부터, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 모터(20)의 가동축의 속도의 크기에 따라 가변 저항(VR)의 저항값이 커지도록 저항값 제어부(16)가 가변 저항(VR)을 제어함으로써, 가변 저항(VR)에 의해 발생되는 모터(20)의 감쇠력의 포화 상태를 회피하여, 모터(20)의 가동축의 속도가 높은 속도가 되는 영역까지 모터(20)의 감쇠력을 높게 할 수 있다.

또한, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 모터(20)의 가동축의 속도가 일정한 속도 이하인 경우에는, 가변 저항의 저항값을 일정하게 유지한다. 이에 따라, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 업소버의 감쇠 특성과 이상(理想)으로 하는 유압식 업소버의 감쇠 특성에 근접시킬 수 있다.

또한, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 모터(20)의 가동축의 속도에 대응하여 가변 저항(VR)의 저항값을 제어할 때에, 가변 저항(VR)의 저항값을 제어하는 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비를, 변환 테이블을 참조함으로써 결정한다. 이에 따라, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비의 변경을 고속으로 행할 수 있다. 특히, 서스펜션 장치에서는, 모터(20)의 가동축의 가동 속도가 시시각각으로 변화되기 때문에, 고속으로 듀티비를 변경 가능한 것이 바람직하다. 즉, 듀티비의 변경을 고속으로 행함으로써, 감쇠력을 높은 상태로 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 가변 저항(VR)의 저항값의 변경을 부하 저항(RL)과 직렬로 설치한 스위치(SW)의 개폐율에 의거하여 행한다. 이에 따라, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)에서는, 가변 저항(VR)을 실현하는 회로의 개로 규모를 작게 하고, 또한, 저항값의 전환 속도를 향상시킬 수 있다.

실시 형태 2

실시 형태 2에서는, 서스펜션 장치(1)의 다른 형태가 되는 서스펜션 장치(2)에 대해 설명한다. 또한, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)의 설명에 있어서, 실시 형태 1에서 설명한 구성 요소에 대해서는, 실시 형태 1과 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 5에 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치의 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)는, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)의 전자 제어 회로(15)를 전자 제어 회로(25)로 변경한 것이다. 그리고, 전자 제어 회로(25)는, 부하 제어부(예를 들면, 저항값 제어부(26))를 가진다. 저항값 제어부(26)는, 모터(20)의 가동축의 속도가 커짐에 따라 가변 저항(VR)의 저항값이 커지도록 제어하는 제 1 동작 모드와, 모터(20)의 가동축의 속도에 대하여 가변 저항(VR)에 있어서의 감쇠력이 가장 커지도록 가변 저항(VR)의 저항값을 제어하는 제 2 동작 모드를 외부로부터 부여되는 모드 전환 신호(MD)에 따라 전환한다.

여기서, 저항값 제어부(26)에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 따라서, 도 6에 실시 형태 2와 관련된 저항값 제어부(26) 및 가변 저항(VR)의 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 저항값 제어부(26)는, 제 1 변환 테이블(예를 들면, 제 1 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블), 제 2 변환 테이블(예를 들면, 제 2 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블), 제어 신호 생성부(27)를 가진다.

제 1 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블은, 실시 형태 1에 있어서의 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블과 동일한 것이다. 구체적으로는, 제 1 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블은, 제 1 동작 모드에 대응하여 설치되는 것이며, 모터(20)의 가동축의 속도와 가변 저항(VR)의 저항값의 관계를 나타낸다. 제 2 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블은, 제 2 동작 모드에 대응하여 설치되는 것이며, 모터(20)의 가동축의 속도와 가변 저항(VR)의 저항값의 관계를 나타낸다.

보다 구체적으로는, 제 1 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블은, 모터(20)의 가동축의 속도가 일정한 속도 이상이 된 영역에 있어서, 가동축의 속도의 상승에 따라 가변 저항(VR)의 저항값이 커지는 속도와 듀티비 설정값(DS1)의 관계가 기술된다. 한편, 제 2 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블은, 모터(20)의 가동축의 속도에 관계없이, 가동축의 속도에 대하여 모터(20)에서 발생되는 감쇠력이 가장 커지는 가동축의 속도와 듀티비 설정값(DS2)의 관계가 기술된다.

제어 신호 생성부(27)는, 모드 전환 신호(MD)에 따라 제 1 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블과 제 2 스트로크 속도 저항 제어값 변환 테이블 중 어느 일방으로부터 가동축의 속도와 가변 저항(VR)의 저항값을 실현하기 위한 듀티비 설정값을 독출하고, 독출한 듀티비 설정값에 따른 듀티비를 가지는 PWM 신호를 생성한다.

계속해서, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)에 있어서의 업소버의 감쇠 특성에 대해 설명한다. 따라서, 도 7에 실시 형태 2와 관련된 업소버의 감쇠 특성을 설명하는 그래프를 나타낸다. 도 7에 나타내는 예에서는, 가변 저항(VR)의 저항값을 변화시키는 스트로크 속도로서 Sv1~Sv4를 나타냈다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)에서는, 모터(20)의 가동축의 속도(예를 들면, 스트로크 속도(Sv1~Sv4))마다 감쇠력이 가장 높아지도록 가변 저항(VR)의 저항값을 가변해 나간다. 또한, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)에서는, 가변 저항(VR)의 저항값의 전환 타이밍은, 각 스트로크 속도에 대응한 감쇠력 커브(DC)가 교차하는 스트로크 속도로 한다. 이에 따라, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)에 있어서는, 업소버의 감쇠력이 가변 저항(VR)의 저항값마다 상이한 감쇠력 커브(DC)의 능선을 따라 변화되는 특성이 된다.

상기 설명으로부터, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)에서는, 모터(20)의 가동축의 속도에 관계없이 감쇠력이 가장 커지도록 가변 저항(VR)의 저항값을 변화시킨다. 이에 따라, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)에서는, 모터(20)에 의해 발생되는 회생 전력을 가장 효율적으로 회수할 수 있다. 또한, 모터(20)에서 발생된 회생 전력을 회수하기 위해서는, 전력 회생 회로(예를 들면, AC-DC 변환 회로)를 이용하고, 이 전력 회생 회로에 있어서 모터(20)의 회생 전력을 수신하는 부분의 저항값을 도 5 및 도 6으로 나타낸 가변 저항(VR)과 동일하게 가변시킬 필요가 있다.

실시 형태 3

실시 형태 3에서는, 서스펜션 장치(1)의 다른 형태가 되는 서스펜션 장치(3)에 대해 설명한다. 또한, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)의 설명에 있어서, 실시 형태 1에서 설명한 구성 요소에 대해서는, 실시 형태 1과 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 8에 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치의 구성을 설명하는 블록도를 나타낸다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)는, 실시 형태 1과 관련된 서스펜션 장치(1)의 전력 소비 회로(14)를 전력 소비 회로(34)로 치환하고, 또한, 전자 제어 회로(15)를 전자 제어 회로(35)로 치환한 것이다. 즉, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)의 전력 소비 회로(34)는, 실시 형태 2와 관련된 서스펜션 장치(2)의 가변 저항(VR)에 의해 회생 전력 회로의 구체적인 일례가 되는 승강압 회로(41)를 포함한다.

전력 소비 회로(34)는, 가변 부하 회로로서 승강압 회로(41) 및 이차 전지(예를 들면, 배터리(44))를 가진다. 또한, 전력 소비 회로(34)는, 배터리(44)를 제어하기 위해 이용되는 전압값을 계측하는 전압 측정 장치(42) 및 전류값을 계측하는 전류 측정 장치(43)를 가진다. 승강압 회로(41)는, 모터(20)에 있어서 발생된 모터 전압(예를 들면, 다이오드(D11, D21, D31)의 캐소드와, 다이오드(D12, D22, D32)의 애노드의 전압차)을 부하 저항값 설정 신호(Cr)에 의거하여 승압 또는 강압하여, 일정한 전압값을 가지는 출력 전압(Vout)을 생성한다. 그리고, 배터리(44)는, 승강압 회로(41)의 출력 전압(Vout)이 인가되어, 모터(20)에 있어서 발생된 회생 전력에 의해 충전된다.

전자 제어 회로(35)는, 부하 제어부(예를 들면, 승강압 제어부(36))를 가진다. 승강압 제어부(36)는, 모터(20)의 가동축의 속도를 스트로크 속도 계측값(Sv)으로서 수취하고, 수취한 스트로크 속도 계측값(Sv)에 대응한 듀티비를 가지는 부하 저항값 설정 신호(Cr)를 출력한다. 이 승강압 제어부(36)는, 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어 신호 생성부와 변환 테이블을 가지고, 모터(20)로부터 부여되는 스트로크 속도 계측값(Sv)에 대응한 듀티비를 가지는 부하 저항값 설정 신호(Cr)를 출력한다. 이 변환 테이블은, 예를 들면 도 2에 나타나 있는 바와 같은, 스트로크 속도와 듀티비의 대응을 나타내는 것이다. 또한, 승강압 제어부(36)에 설치되는 변환 테이블에서는, 승강압 회로(41)가 모터(20)의 회생 전력을 소비함으로써 발생되는 감쇠력이 스트로크 속도 계측값(Sv)에 대응하여 설정되는 목표 감쇠력이 되도록 듀티비가 기술된다.

여기서, 승강압 회로(41)의 상세에 대해 설명한다. 도 9에 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)의 승강압 회로의 회로도를 나타낸다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 3과 관련된 승강압 회로(41)는, 스위치(SW1, SW2), 콘덴서(C1, C2), 코일(L1), 다이오드(Da~Dc)를 가진다. 또한, 이하의 설명에서는, 다이오드(D11, D21, D31)의 캐소드가 접속되는 배선을 입력 정극 배선, 승강압 회로(41)의 출력 배선 중 배터리(44)의 정극 전극에 접속되는 배선을 출력 정극 배선, 다이오드(D12, D22, D32)의 애노드가 접속되는 배선을 부극 배선이라고 칭한다. 또한, 부극 배선은, 배터리(44)의 부극 전극이 접속된다. 그리고, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)에서는, 모터(20)의 회생 동작에 의해 발생되는 모터 전압(Vin)이 입력 정극 배선과 부극 배선의 사이에 발생하고, 이 모터 전압(Vin)이 승강압 회로(41)에 입력된다. 또한, 승강압 회로(41)는, 출력 정극 배선과 부극 배선의 사이에 출력 전압(Vout)을 생성한다.

콘덴서(C1)는, 입력 정극 배선과 부극 배선의 사이에 접속된다. 스위치(SW1)의 일단은, 입력 정극 배선에 접속된다. 다이오드(Da)의 애노드는 스위치(SW1)의 타단에 접속되고, 다이오드(Da)의 캐소드는 스위치(SW1)의 일단에 접속된다. 다이오드(Db)의 애노드는, 부극 배선에 접속된다. 다이오드(Db)의 캐소드는 스위치(SW1)의 타단에 접속된다. 스위치(SW1)는, 부하 저항값 설정 신호(Cr)에 의해 개폐 상태가 제어된다.

코일(L1)의 일단은, 스위치(SW1)의 타단에 접속된다. 스위치(SW2)의 일단은, 코일(L1)의 타단에 접속된다. 스위치(SW2)의 타단은, 부극 전극과 접속된다. 다이오드(Dc)의 애노드는, 코일(L1)의 타단에 접속된다. 다이오드(Dc)의 캐소드는 출력 정극 배선에 접속된다. 콘덴서(C1)는, 출력 정극 배선과 부극 배선의 사이에 접속된다. 저항(R1)은, 출력 정극 배선과 부극 배선의 사이에 접속된다.

승강압 회로(41)는, 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비가 50%일 때에 모터 전압(Vin)과 출력 전압(Vout)이 동(同)전압이 되도록 각 파라미터가 설정된다. 그리고, 승강압 회로(41)는, 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비가 50%보다 커지면 출력 전압(Vout)을 모터 전압(Vin)보다 높은 전압으로 한다. 또한, 승강압 회로(41)는, 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비가 50%보다 작아지면 출력 전압(Vout)을 모터 전압(Vin)보다 낮은 전압으로 한다.

여기서, 승강압 회로(41)에 부여하는 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비와 모터(20)에서 발생되는 감쇠력의 관계에 대하여 설명한다. 따라서, 도 10에 실시 형태 3과 관련된 업소버의 감쇠 특성을 설명하는 그래프를 나타낸다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)에서는, 모터(20)의 스트로크 속도가 느릴 때에는 듀티비가 클수록 높은 감쇠력을 얻을 수 있다. 한편, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)에서는, 모터(20)의 스트로크 속도가 빠를 때에는 듀티비가 작을수록 높은 감쇠력을 얻을 수 있다.

그리고, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)에서는, 목표 감쇠력을 얻기 위해, 스트로크 속도에 따라 듀티비를 변화시킨다. 도 10에 나타내는 예에서는, 스트로크 속도의 상승에 맞춰, 듀티비를 96.5%, 93.5%, 88%, 79%, 92%, 60%, 45%, 33%로 변화시킴으로써, 목표 감쇠력과 동일한 감쇠력을 얻는다.

계속해서, 승강압 회로(41)에 부여하는 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비와 승강압 회로(41)에 의해 회생되는 회생 전력의 관계에 대해 설명한다. 따라서, 도 11에 실시 형태 3과 관련된 업소버의 회생 전력을 설명하는 그래프를 나타낸다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)에서는, 모터(20)의 스트로크 속도가 빨라질수록, 회생할 수 있는 전력이 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)에서는, 모터(20)의 스트로크 속도가 빨라질수록, 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비를 작게 함으로써 많은 회생 전력이 얻어지는 경향이 현저한 것을 알 수 있다. 그리고, 도 10에서 설명한, 목표 감쇠력이 얻어지도록, 부하 저항값 설정 신호(Cr)의 듀티비를 변화시킨 경우에도 모터(20)의 스트로크 속도가 빠를수록 회생할 수 있는 전력이 증가하는 것을 알 수 있다. 도 11에서는, 목표 감쇠력으로 한 경우에 회생할 수 있는 전력의 이상값을 나타냈다. 도 11에 나타내는 예에서는, 이 회생 전력 이상값과 실제로 얻어지는 회생 전력간에는 차이가 있지만, 이 차이는, 승강압 회로(41)의 변환 효율·손실 등에 기인하는 것으로 생각된다.

상기 설명으로부터, 실시 형태 3과 관련된 서스펜션 장치(3)에서는, 전력 소비 회로(34)가 승강압 회로(41) 및 회생 전력에 의해 충전되는 배터리(44)를 구비함으로써, 모터(20)의 회전력을 감쇠시키기 위해 발생되는 회생 전력에 의해 배터리(44)를 충전할 수 있다.

상기 설명은, 발명을 실시 형태에 의거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 이미 서술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

Claims

서스펜션 장치로서:
상측 부재(10)와 하측 부재(11)의 사이에 설치된 스프링(12)과;
상기 스프링(12)과 병렬로 설치되어, 상기 상측 부재(10)와 상기 하측 부재(11)의 상기 스프링(12)의 신축 방향의 동작에 따라 가동인 가동축이 동작하는 속도에 따라 전력을 발생시키는 모터(20)와;
상기 모터(20)에 있어서 발생되는 전력을 소비함으로써 상기 모터(20)에 있어서 감쇠력을 발생시킴과 함께, 상기 감쇠력을 변화시키도록 구성되는 가변 부하 회로를 포함하는 전력 소비 회로와;
상기 가동축의 속도가 커짐에 따라 상기 가변 부하 회로의 소비 전력이 커지도록 상기 가변 부하 회로를 제어하도록 구성된 부하 제어부(16)를 구비하는 서스펜션 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부하 제어부는, 상기 가동축의 속도가 소정의 속도 이하인 경우에는, 상기 가변 부하 회로(14)의 저항값을 소정의 값으로 유지하도록 구성되는 서스펜션 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부하 제어부는, 상기 가동축의 속도와, 상기 가변 부하 회로의 저항값의 관계를 나타내는 변환 테이블을 가지고, 상기 변환 테이블을 참조하여, 상기 가변 부하 회로의 저항값을 상기 가동축의 속도에 대응한 값으로 설정하는 부하 저항값 설정 신호를 출력하도록 구성되는 서스펜션 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가변 부하 회로는, 미리 결정된 저항값을 가지는 부하 저항(RL)과, 상기 부하 저항(RL)과 직렬로 접속되는 스위치(SW)를 가지고,
상기 부하 제어부는, 상기 가변 부하 회로의 저항값이 커짐에 따라 듀티비가 작아지도록 상기 스위치(SW)의 개폐 상태를 전환하는 Pulse Width Modulation 신호를 생성하도록 구성된 제어 신호 생성부를 가지는 서스펜션 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부하 제어부는, 외부로부터 부여되는 모드 전환 신호에 따라, 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드의 사이에서 동작을 전환하도록 구성되며,
상기 부하 제어부는,
상기 제 1 동작 모드에 있어서, 상기 가동축의 속도가 커짐에 따라 상기 가변 부하 회로의 저항값이 커지도록 제어하고,
상기 제 2 동작 모드에 있어서, 상기 가동축의 속도에 대하여 상기 가변 부하 회로에 있어서의 감쇠력이 가장 커지도록 상기 가변 부하 회로의 저항값을 제어하도록 구성되는 서스펜션 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 부하 제어부는,
상기 제 1 동작 모드에 대응하여 상기 가동축의 속도와 상기 가변 부하 회로의 저항값의 관계를 나타내는 제 1 변환 테이블과,
상기 제 2 동작 모드에 대응하여 상기 가동축의 속도와 상기 가변 부하 회로의 저항값의 관계를 나타내는 제 2 변환 테이블을 가지고,
상기 부하 제어부는, 상기 모드 전환 신호에 따라 상기 제 1 변환 테이블과 상기 제 2 변환 테이블 중 어느 일방으로부터 상기 가동축의 속도와 상기 가변 부하 회로의 저항값을 실현하기 위한 듀티비 설정값을 독출하고, 독출한 듀티비 설정 값에 따른 듀티비를 가지는 Pulse Width Modulation 신호를 생성하도록 구성되는 제어 신호 생성부를 가지는 서스펜션 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부하 제어부는, 상기 가동축의 속도와 대응지어진 듀티비를 가지는 부하 저항값 설정 신호를 생성하도록 구성된 제어 신호 생성부를 가지고,
상기 가변 부하 회로는, 상기 모터(20)에 있어서 발생된 모터 전압을 상기 부하 저항값 설정 신호에 의거하여 승압 또는 강압하여, 일정한 전압값을 가지는 출력 전압을 생성하도록 구성된 승강압 회로와, 상기 출력 전압이 인가되어 상기 모터(20)에 있어서 발생된 회생 전력에 의해 충전되는 이차 전지를 가지는 서스펜션 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 부하 저항값 설정 신호의 듀티비는, 상기 가변 부하 회로가 상기 모터(20)에서 발생되는 전력을 소비함으로써 발생되는 감쇠력이 목표 감쇠력이 되도록 설정되는 서스펜션 장치.