WO2005012758A1

WO2005012758A1 - 電磁ダンパ制御装置

Info

Publication number: WO2005012758A1
Application number: PCT/JP2003/009736
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Suda; Kouji Hio; Takuhiro Kondo; Hideki Yamagata
Original assignee: The Foundation For The Promotion Of Industrial Science; Kayaba Industry Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-10
Also published as: DE60335040D1; ES2353476T3; CN1820152A; EP1650470B1; US20070170024A1; US7537097B2; EP1650470A1; CN100398868C; EP1650470A4

Abstract

磁石が取り付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を設け、前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンパの減衰力を制御することによって、外部からの電源を必要とせず、電磁ダンパに所望の減衰力を与えることができる電磁ダンパ制御装置を提供する。

Description

電磁ダンパ制御装置技術分野

本発明は、車両、建造物等に用いられる電磁ダンパの制御装置に関し、特に外部電源を加えることなく電磁ダンバの減衰力を制御することができる電磁ダンバ制御装置に関する。明

背景技術

従来、電磁ダンパは相対伸縮可能に設けられたシリンダとアウターを有してい書

る。そして、シリンダの移動によって、シリンダに備えられたナットがねじ山を有するボール軸を回転させることによって、ボール軸に接続されたモータの回転によって発生した起電力を用いて、モータに流れる電流を制御して、減衰力を発生させている。

この電流を制御する電磁ダンパ制御装置としては、特開 2 0 0 1— 3 1 1 4 5 2号公報に示すように、モータから出力される電流をスィツチングするトランジスタのスィツチングのデューティ比を変化させることによって、電磁ダンバの誘導電圧を昇圧して、電磁ダンバに所望の減衰力が得られるようにしたものが提案されている。

しかし、前述した従来の電磁ダンバ制御装置では、このような制御をする制御回路を動作させるために、該制御回路に外部から電源を供給する必要があった。すなわち、電源が遮断した状態では減衰特性が得られない問題があった。また、モータに発生する電圧に基づいて、制御プログラムによってスィツチングトランジスタのデューティ比を変化させているので、電磁ダンパの減衰力を容易に変更することができなかった。

本発明は、外部からの電源を必要とせず、電磁ダンバに所望の減衰力を与えることができる電磁ダンパ制御装置を提供することを目的とする。発明の開示

このため本発明では、磁石が取り付けられた第 1部材と、ソレノイドが取り付けられた第 2部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第 1部材と前記第 2部材との相対回転運動によってソレノィドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンバ用の電磁ダンバ制御装置において、前記第 1部材と前記第 2部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によつて動作する電流制限素子を設け、前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンバの減衰カを制御する。

また、前記電磁ダンバ制御装置は、前記電流制限素子を備えた電流制限回路が複数並列に接続されて構成され、前記電流制限回路は、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御する電圧が異なって設定される。

また、前記電磁ダンバ制御装置は、定電圧を生成する定電圧素子と、前記ソレノィドに流れる電流を一定の値に制御する電流制限素子とを備えた電流制限回路を含んで構成され、前記ソレノィドに生じる電圧が所定の値に至ると前記定電圧素子が生成する一定の電圧を前記電流制限素子に加えて、前記電流制限素子に流れる電流を一定の値に制御する。

また、前記定電圧素子はシャントレギユレータで構成され、前記電流制限素子は電界効果トランジスタで構成されており、前記ソレノィドに生じる電圧が所定の値を超えると前記シャントレギュレータによって定電圧が生成され、該定電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに加えて、前記電流制限素子のソース ' ドレイン間に流れる電流を一定値に制御する。

また、前記電流制限回路には、前記定電圧素子が生成する定電圧を設定する設定回路を設けた。

また、前記定電圧素子を構成するシャントレギュレータは、少なくとも、高電圧側に接続される第 1端子と、低電圧側に接続される第 2端子と、前記シャントレギユレータの動作の基準電圧を与える基準電圧端子とを有し、前記電流制限回路には、前記基準電圧端子と前記第 1端子又は前記第 2端子との間に可変抵抗素子を接続して、前記シャントレギュレータが生成する定電圧を設定する設定回路を設けた。

また、前記第 1部材をステータとし、前記第 2部材をロータとして構成したモータと、直線運動するシリンダと、前記シリンダに螺合する回転部材によって該直線運動を回転運動に変換する運動変換部材と、を備え、前記回転部材を前記口ータ又は前記ステータのいずれか一方に連結し、前記シリンダの移動によって前記モータを回転させ、前記ロータ · ステータ間に作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにし、第 8の発明では、前記第 1部材をステータとし、前記第 2 部材をロータとして構成したモータと、前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連結されたアーム部材と、前記ロータ又はステータの他方に連結された固定部材と、前記アーム部材と前記固定部材との間に介装した補助ダンパと、を備える。

従って、本発明によれば、電磁ダンパ制御装置に外部から電源を加えることなく、簡単な回路構成で電磁ダンバの減衰力を制御することができる。

また、簡単な回路構成で電磁ダンパの減衰力を多段階に制御することができる。

また、アーム部材の摇動運動によってロータ又はステータの一方を回転させ、モータに作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにしたので、電磁ダンバの構成によらず、電磁ダンバに適切な減衰力を与えることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の電磁ダンパ制御装置が適用される電磁ダンバの構成を示す断面図である。

図 2は、本発明の実施の形態の電磁ダンバ制御回路の回路図である。

図 3は、本発明の第 1の実施の形態の電流制御回路の回路図である。

図 4は、本発明の第 1の実施の形態におけるモータ回転数と出力電圧 Vmとの関係を示す特性図である。

図 5は、本発明の第 1の実施の形態におけるモータ出力電圧 Vmと分圧された電圧 V Iとの関係を示す特性図である。

図 6は、本発明の第 1の実施の形態における分圧された電圧 V Iとゲート電圧 V 2との関係を示す特性図である。

図 7は、本発明の第 1の実施の形態における F E Tの特性図である。

図 8は、本発明の第 1の実施の形態の電磁ダンパ制御回路の特性図である。図 9は、本発明の第 2の実施の形態の電流制限回路モジュールの回路図である o

図 1 0は、本発明の電磁ダンバ制御装置が適用される別な電磁ダンバの構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

シリンダ 1が筒状のアウター 2の内部を摺動可能に収容されることによって、ダンパが構成されている。シリンダ 1には、内部にネジ溝が設けられたナット 3 i シリンダ 1との間で回転しないように取り付けられている。また、アウター 2の内部にはネジ山が設けられた軸（ボールネジ） 4が回転自在に取り付けられている、このナツト 3とボールネジ 4とは互いのネジ溝とネジ山とが係合して、ナツト 3がボールネジ 4を回転させながら、シリンダ 1が筒状のアウター 2の内部を摺動可能なように取り付けられている。ボールネジ 4は直流モータ 5の回転軸に連結されている。モータ 5は、内部に磁石とソレノイドを備えており、回転軸に設けられたソレノィドが磁石近傍を移動することで、ソレノィドにはモータの回転数に応じた誘導起電力が発生する。

すなわち、このように構成された電磁ダンパでは、シリンダ 1がアウター 2内部を軸方向に摺動することができる。シリンダ 1がアウター 2内部を移動すると、ボールネジ 4と係合したナット 3がボールネジ 4を回転させながら移動する。そして、ボールネジ 4の回転によって、モータ 5が回転してモータ 5に誘導起電力が発生する。

次に、この電磁ダンパを自動車に適用した場合について説明する。自動車の車体側にアウター 2を取り付け、サスペンション側にシリンダ 1を取り付けて、自動車に電磁ダンパを取り付ける。このとき、車体の上下運動はシリンダ 1とァゥター 2との伸縮運動となり、車体の上下運動はボールネジ 4の回転運動に変換される。そして、モータ 5の回転軸が車体の上下運動に合わせて回転して、モータ 5の回転軸（ボールネジ 4 ) の回転数に対応した誘導起電力がモータ 5に発生する。よって、モータ 5に電流が流れる。

この誘導起電力に起因してモータ 5に流れる電流を制限することによって、モータ 5の回転軸（ポールネジ 4 ) の回転方向と逆方向のトルクをモータ 5に発生させることができる。この回転方向と逆向きのトルクは、電磁ダンバが発生する減衰力（荷重）となり、モータ 5に流れる電流量を可変することで、電磁ダンパの減衰力を制御することができる。すなわち、モータ 5に大きな電流が流れることを許容すれば、モータ 5に発生する回転方向と逆方向のトルクは大きくなり、モータ 5に小さな電流しか流れないように制限すれば、モータ 5に発生する回転方向と逆方向のトルクは小さくなる。

このように、電磁ダンパは、モータ 5をァクチユエータとして使用してシリンダ 1を動作させる場合と、逆の動作をするものである。

このような電磁ダンパは、オイルダンバと比較して、シリンダの移動に基づくエネルギを回生することができる利点がある。また、ダンバに特別なセンサを設けなくても、ダンバの動きを直接知ることができる（モータの回転数、回転方向によってダンバの動き（伸縮方向、伸縮量）を検出することができる）。また、ダンバに油を用いないことから、油漏れが生じないオイルレスダンパとすることができる。また、従来のオイルダンバに比べ、制御性がよく、セミアクティブサスペンション等への応用が容易である。また、ダンバの減衰力を容易に変更することができ、ダンパ用チューニングッールへの応用が期待できる。

図 2は、本発明の実施の形態の電磁ダンパ制御回路の回路図である。

モータ 5の出力電圧は電磁ダンバ制御回路 6に入力されており、電磁ダンパ制御回路 6がモータ 5に流れる電流を制御して、電磁ダンパの減衰力が制御される電磁ダンパ制御回路 6は、モータ 5からの出力電流の向きをそろえる半波整流回路 7、電流制限回路 1 0、 1 1を逆電圧から保護する逆接続防止回路 8、 9、モータ 5からの出力電流の大きさを制御する電流制御回路 10、 1 1によって構成される。

モータ 5が正方向（CW) に回転しているとき、モータ 5には、端子 Aを正とし端子 Bを負とする起電力が発生しており、モータ 5から出力される電流は Ί cw 方向に流れる。この電流 I は整流回路 Ίを介して CW側電流制御回路 10に流れる（1 7) 。また、モータ 5から出力される電流 lewの一部は、整流回路 7を介さずに逆接続防止回路 9を流れて CW側電流制御回路 10に至る（1 9) 。よつて、正方向（CW) に回転中のモータ 5から出力される電流、すなわち CW側電流制御回路 10に流れる電流 I cwは、

I cw= 1 7+ 1 9

となり、電流 lewの大きさは CW側電流制御回路 10によって制御される。このとき逆接続防止回路 9よって、 CCW側電流制御回路 1 1には電流が流れないように保護されているので、 C CW側電流制御回路 1 1は動作しない。

—方、モータ 5が逆方向（CCW) に回転しているとき、モータ 5には、端子 Bを正とし端子 Aを負とする起電力が発生しており、モータ 5から出力される電流は I ccw方向に流れる。この電流 I ccwは整流回路 7を介して C CW側電流制御回路 1 1に流れる（1 7) 。また、モータ 5から出力される電流 I ccwの一部は、整流回路 7を介さずに逆接続防止回路 8を流れて C CW側電流制御回路 1 1に至る（1 8) 。よって、正方向（CCW) に回転中のモータ 5から出力される電^ 、すなわち C CW側電流制御回路 1 1に流れる電流 I ccwは、

I ccw= 1 7+ 1 8

となり、電流 I ccwの大きさは C CW側電流制御回路 1 1によつて制御される。このとき逆接続防止回路 8よって、 CW側電流制御回路 10には電流が流れないように保護されているので、 CW側電流制御回路 10は動作しない。

図 3は、本発明の第 1の実施の形態の電流制御回路 10、 1 1の回路図であるこの電流制限回路 10、 1 1は、各々 3つの電流制限回路モジュール 21、 2 2、 23 (図中破線で囲まれている）が並列に接続されて構成されている。この各電流制限回路モジュールは同じ動作をするので、第 1電流制限回路モジュール 21の動作について説明し、他の電流制限回路モジュール 22、 23の動作の説明は省略する。

モータ 5が正方向（CW) 又は逆方向（CCW) に回転することにより発生した起電力は、電流制御回路 10、 11に電圧 Vmとして加えられる。電流制限回路モジュール 21の正負の端子間には Vmを分圧する抵抗器 VR 1が接続されている。第 1の実施の形態では、抵抗器 VR 1は可変抵抗器によって構成されており、分圧比を変更できるようにして、抵抗器 VR1によって分圧された電圧 VI を変えることができる。抵抗器 V R 1の可動接点と負側端子間にはシャントレギユレータ RG1が接続されており、シャントレギユレータのアノード '力ソード間の電圧を所定の基準電圧（レギュレート電圧） Vg 1より上昇させないように制御している。このシャントレギュレークには、例えば、テキサス 'インスツルメンッ社の TL 431を用いると好適である。

また、シャントレギュレータ RG1には並列に抵抗器 VR 2が接続されている。抵抗器 VR2は、シャントレギユレータのアノード '力ソード間電圧を分圧して、電界効果トランジスタ FET1のゲート電圧 V 2を生成している。電界効果トランジスタ FET 1は電流制限回路モジュール 21の正負端子間に接続されている。ゲート電圧 V 2によって、 FET1のソース ' ドレイン間に流れる電流を制御して、電流制限回路モジュール 21に流れる電流を制御する。この電界効果トランジスタには、応答速度が速いこと及ぴオン抵抗が小さいことから、パワー MO S FETを用いると好適である。

なお、シャントレギュレータ RG 1に代えてツエナーダーォードを使用してもよいが、レギュレート電圧（ッヱナ電圧）のバラツキが大きく、温度変化によるッヱナ電圧の変化が大きくなるので注意が必要である。

図 4は、本発明の第 1の実施の形態におけるモータ回転数と出力電圧 Vmとの関係を示す特性図である。本図では横軸にモータ 5の回転数を、縦軸にモータ 5 によって発生する出力電圧 Vmを表している。本図より、モータ 5が回転すると、その発電作用によって、モータ 5の回転数に比例した誘導起電力による出力電圧 Vmが発生することが分かる。

図 5は、本発明の第 1の実施の形態におけるモータ出力電圧 Vmと分圧された電圧 VIとの関係を示す特性図である。本図では横軸にモータ 5によって発生する出力電圧 Vmを、縦軸に VR 1によって分圧された電圧 V 1を表している。本図より、モータ 5の回転によって、モータ 5の出力電圧 Vmが徐々に高くなると、 VR 1によって設定された分圧比に従って V 1も上昇し、さらにモータ 5の出力電圧 Vmが増加する。そして、 V 1がシャントレギユレータ RG 1のレギユレート電圧 V g 1に達すると、シャントレギユレータ RG1の作用によって、 VI は一定電圧（レギュレート電圧） Vg 1に抑えられることが分かる。

図中複数の線は、 V R 1によつて設定される分圧比が変化することによる V 1 一 Vm特性の変化を示し、図中右下の線ほど VR 1によって設定される分圧比（ VI /Vm) が小さレ、。すなわち、分圧比が小さいほど、モータ 5の出力電圧 V mが同じであっても、 VR 1によって分圧されて生じる電圧 V 1は低くなる。図 6は、本発明の第 1の実施の形態における分圧された電圧 VIとゲート電圧 V 2との関係を示す特性図である。本図では横軸に VR 1によって分圧された電圧 VIを、縦軸に VR 2によって分圧された電圧 V 2を表している。本図より、モータ 5の回転によって、モータ 5の出力電圧 Vmが上昇し、 VIが徐々に高くなると、 VR 2によって設定された分圧比に従って V 2も上昇する。そして、さらにモータ 5の出力電圧 Vmが增加して、シャントレギュレータ RG 1の作用によって、 VIがレギュレート電圧 Vg 1に抑えられると、 V2も VR2によって設定された分圧比によって定められる電圧に抑えられることが分かる。

図中複数の線は、 VR 2によって設定される分圧比が変化することによる V 2 一 VI特性の変化を示し、図中右下の線ほど VR 2によって設定される分圧比（ V2/V1) が小さい。すなわち、分圧比が小さいほど、 V 1が同じであっても、 VR 2によって分圧されて生じる電圧 V 2は低くなる。また、分圧比（V2Z VI) が小さくなると、 VIが飽和したとき（Vl=Vg lのとき）の電圧 V2 が低くなる。

図 7は、本発明の第 1の実施の形態における電界効果トランジスタ（FET) の特性図である。本図では横軸にドレイン'ソース間電圧（モータの出力電圧 V m) を、縦軸にドレイン電流 I 1を表している。図中複数の線はゲート電圧 V 2 によるドレイン電流 I 1の変化を示し、上に描かれている線ほどゲート電圧 (V 2) は大きくなる。：

本図によれば、本実施の形態の FETは、ゲート電圧 V 2が高くなれば、飽和領域ではドレイン電流 I 1が増加,し、飽和領域ではドレイン ' ソース間電圧 Vm によらず、ドレイン電流 I 1はほぼ一定となる特性を有していることが分かる。すなわち、ドレイン 'ソース間電圧 Vmによらず、ゲート電圧 V 2によってのみドレイン電流 I 1が制御される。

以下、前述した構成を有する電流制限回路モジュール 21の動作について説明する。

モータ 5が回転すると、その発電作用によって誘導起電力が発生し、出力電圧 Vmが電流制限回路 10、 11 (電流制限回路モジュール 21) に加えられる。この電流制限回路 10、 11に加えられる電圧 Vmはモータ 5の回転数に比例する（図 4) 。シリンダ 1がアウター 2内を徐々に速度を増して移動して、モータ 5の回転数が増加し、 Vmが徐々に高くなると、抵抗器 VR 1によって分圧された VIは、抵抗器 VR 1によって設定された分圧比に従って、電圧 Vmに比例して上昇する（図 5) 。これに伴い、 FET1のゲート電圧V2も、抵抗器 VR2 によって設定された分圧比に従って、抵抗器 VR 1によって分圧された電圧 V 1 に比例して上昇する（図 6) 。 ' さらに、モータ 5の回転数が増加して、電流制限回路 10、 11に加わる出力電圧 Vmがさらに上昇しても、抵抗器 VR.1によって分圧された電圧 V 1がレギュレート電圧 V g 1に達した後は、シャントレギユレータ RG 1の作用によって、抵抗器 VR 1によって分圧された電圧 V 1はレギユレ一ト電圧 Vg 1に制限され飽和状態となる。同様に抵抗器 VR 2によって分圧された電圧 V 2も、レギュレート電圧 V g 1及び V R 2で設定される分圧比によって定まる上限値に制限され飽和状態となる。

V2は FET 1のゲート電圧なので、ゲート電圧 V 2が飽和していない状態では、ゲート電圧 V 2に応じてドレイン電流 I 1が流れる（図 7) 。すなわち、ゲート電圧 V 2が上昇すると FET1のドレイン電流 I 1が増加して、モータ 5に流れる電流 I cwを增加させる。なお、グート電圧 V 2が極めて低い状態では F E T 1は動作せず、 F ET 1の動作点を超えるゲート電圧が加わるまでドレイン電流 I 1は流れない。また、ゲート電圧 V 2が飽和した状態では、グート電圧 V 2 は一定の電圧となり、ドレイン電流 I 1は一定値となる。

すなわち、電流制限回路 1 0、 1 1に加わるモータ 5の出力電圧 Vmが低いとき（Vmを分圧して生成されたゲート電圧 V 2が極めて低いとき）にはドレイン電流 I Iは流れないが、モータの出力電圧 Vm (ゲート電圧 V2) が上昇すると FET 1のドレイン電流 I 1が增加してモータ 5に流れる電流 I cwを増加させる。そして、モータの出力電圧 Vmがさらに上昇すると、ゲート電圧 V 2は一定の電圧に飽和して、 FET 1のドレイン電流 I 1も一定値となる。

図 8は、電流制限回路 1 0、 1 1の特性図である。本図では横軸に電流制限回路に加えられる電圧（モータの出力電圧 Vm) を、縦軸に電流制限回路 1 0に流れる電流 l ew (又は、電流制限回路 1 1に流れる電流 I ccw) を表している。

ドレイン電流 I I、 1 2、 I 3が飽和する点で、 l ewに変曲点があり、各変曲点の位置は抵抗器 VR 1〜VR 6によって、図上、上下左右に変更することができる。また、変曲点の数は電流制御回路内で並列に接続される電流制限回路モジユールの数によって変えることができる。 ' すなわち、電流制限回路モジュールの数を適宜調整することによって、変曲点の数を任意に変化させることができ、電流制限回路モジュール内の抵抗器 VR 1 〜VR 6の抵抗値を適宜調整することによって、変曲点の位置を任意に変化させることができる。よって、モータ 5に流れる電流 l ewを任意に制御して、モータ 5に生じる回転方向と逆向きのトルクを制御することができる。

モータ 5の回転数が増加すると、 FET 1のゲート電圧 V 2が増加し、ドレイン電流 I 1が增加する。そして、モータ 5の回転数がさらに增加すると、 FET 1のゲート電圧 V 2がレギュレート電圧 Vg 1に制限されて、ドレイン電流 1.1 が一定の電流値に飽和する。モータの出力電圧 Vmが、ドレイン電流 I Iの飽和値によって定める飽和電圧に達したときに（第 1変曲点）、 FET 2のゲート電圧が動作点を超えるように可変抵抗 VR 3を調整する。すなわち、電流制限回路モジュール 2 1に流れる電流（ドレイン電流 I 1) が飽和した後に、電流制限回路モジュール 22に電流（ドレイン電流 1 2) が流れ始めるように電流制限回路モジュール 22を調整する。よって、第 1変曲点までの間は第 1電流制限回路モジュールのみが動作して、 FET1のドレイン電流 I 1がモータ 5に流れるので、モータ電流 lewは、 I cw= I 1

となる。 - さらに、第 1変曲点から第 2変曲点までの間は、第 1電流制限回路モジュールに流れる電流は飽和しているが、第 2電流制限回路モジュールが動作して、 FE T 2のドレイン電流 I 2もモータ 5に流れるので、モータ電流 lewは、

I cw= I 2 + I 1 (飽和）

となる。

さらに、第 2変曲点から第 3変曲点までの間は、第 1電流制限回路モジュール及び第 2電流制限回路モジュールに流れる電流は飽和しているが、第 3電流制限回路モジュールが動作して、 FET3のドレイン電流 I 3もモータ 5に流れるので、モータ電流 lewは、

I cw= I 3 + I 2 (飽和） + I 1 (飽和）

となる。

さらに、第 3変曲点を過ぎてからは、第 1電流制限回路モジュール、第 2電流制限回路モジュール及ぴ第 3電流制限回路モジュールに流れる電流が飽和しているので、モータ電流 lewは、

I cw= I 3 (飽和） + I 2 (飽和） + I 1 (飽和）

となる。

次に、電流制限回路 10、 11の特性図（図 8) における変曲点の位置の移動について説明する。以下、第 1変曲点の移動について説明するが、他の変曲点もは同様に移動させることができるので、他の変曲点についての説明は省略する。前述したように、 VR 1によって設定される分圧比（VI /Vm) が変化することによって VI— Vm特性が変化する（図 5) 。すなわち、 VR1による分圧比が小さいほど、 V 1が飽和するときのモータ 5の出力電圧 Vmが大きくなる。一方、 VR 1による分圧比が大きいほど、 VIが飽和するときのモータ 5の出力電圧 Vmが小さくなる。つまり、 VR 1による分圧比が小さいほど変曲点は図中右側に移動し、分圧比が大きいほど変曲点は図中左側に移動する。また、 V R 2によって設定される分圧比 (V 2 /V 1 ) が変化することによつて、 V 2— V I特性が変化する（図 6 ) 。すなわち、 V R 2による分圧比が小さレ、ほど、 V 2の飽和電圧が小さくなる。一方、 V R 2による分圧比が大きいほど、 V 2の飽和電圧が大きくなる。つまり、 V R 2による分圧比が小さいほど変曲点は図中下側に移動し、分圧比が大きいほど変曲点は図中上側に移動する。このように、第 1の実施の形態の電磁ダンパ制御回路によると、モータ 5が発生した電圧を分圧して F E T 1に流れるドレイン電流 I 1を制御するので、外部から電源を供給することなく、電磁ダンバによる減衰力を制御することができるまた、電流制限回路モジュール内の抵抗器を調整することで、電流制限回路モジュールの電流一電圧特性を変化させることができ、電磁ダンパによる減衰力を容易に制御することができる。

また、複数の電流制限回路モジュールを並列に接続して、電磁ダンバ制御回路を構成したので、電磁ダンパの動作速度（モータ 5の回転数）によって、所望の減衰力を得ることができる。

図 9は、本発明の第 2の実施の形態の電流制御回路 1 0、 1 1内の電流制限回路モジュールの回路図である。この第 2の実施の形態では、前述した第 1の実施の形態（図 3 ) と異なり、シャントレギユレータに加えられる基準電圧を変えることによって、シャントレギユレータのレギュレート電圧を変えるものである。なお、電流制限回路モジュール以外の電流制御回路 1 0、 1 1内の構成は、前述した第 1の実施の形態と同じであるため、その説明は省略する。

モータ 5が正方向（CW) 又は逆方向（C CW) に回転することによって発生した起電力は、電流制御回路の電流制限回路モジュール 2 4に電圧 Vmとして加えられる。電流制限回路モジュール 2 4の正負の端子間には Vmを分圧する抵抗器 V R 7が接続されて.いる。第 2の実施の形態では、抵抗器 V R 7は可変抵抗器によって構成されており、分圧比を変更できる。分圧された電圧 V 7は、抵抗器 V R 7によって可変できる。抵抗器 V R 7の可動接点と負側端子との間にはシャントレギュレータ R G 4が接続されており、シャントレギュレータのアノード . カソード間の電圧を、基準電圧によって定まる所定のレギユレ一ト電圧 V。より上昇させないように制御している。

シャントレギュレータ RG 4の基準電圧端子と電流制限回路モジュール 24の負端子側との間には抵抗器 Rが接続されている。また、シャントレギユレータ R G 4の基準電圧端子と抵抗器 VR 7の可動接点との間には可変抵抗器 VR 9が接続されている。この抵抗器 Rと可変抵抗器 VR 9とによって、 Vmを分圧した電圧である V 7を分圧することでシャントレギュレータに加える基準電圧 V g 4を生成している。すなわち、可変抵抗器 VR 9を可変することによって、 V 7の分圧比が変化して、シャントレギユレータに加わる基準電圧 V g 4が変化する。また、シャントレギユレータ RG 4には並列に可変抵抗器 VR 8が接続されており、シャントレギユレータのアノード .力ソード間電圧を分圧して電界効果トランジスタ FET 4のゲート電圧 V 9を生成している。電界効果トランジスタ F ET4は電流制限回路モジュール 24の正負端子間に接続されており、ゲート電圧 V 9によってドレイン電流 I 4を制御して、電流制限回路モジュール 24に流れる電流を制御する。

以下、第 2の実施の形態の電流制限回路モジュール 24の動作について説明する。

モータ 5が回転すると、その発電作用によって誘導起電力が発生し、出力電圧 Vmが電流制限回路 1 0、 1 1 (電流制限回路モジュール 24) に加えられる。この電流制限回路モジュール 24に加えられる電圧 Vmはモータ 5の回転数に比例して増加する。そして、シリンダ 1がアウター 2内を徐々に速度を増して移動して、モータ 5の回転数が増加し、 Vmが徐々に高くなると、抵抗器 VR 7によつて分圧された V 7は、抵抗器 VR 7によって設定された分圧比に従って、電圧 Vmに比例して上昇する。これに伴い、 FET4のゲート電圧 V9も、抵抗器 V R 8によって設定された分圧比に従って、抵抗器 VR 7によって分圧された電圧 V 7に比例して上昇する。

さらに、モータ 5の回転数が増加して、電流制限回路モジュール 24に加わる電圧 Vmがさらに上昇しても、抵抗器 V R 7によつて分圧された電圧 V 7がレギユレ一ト電圧 V。に達した後は、シャントレギユレータ RG 4の作用によって、抵抗器 V R 7によつて分圧された電圧 V 7はレギュレート電圧 V oに制限され飽和状態となる。同様に抵抗器 VR 8によって分圧された電圧 V 9も、レギユレ一ト電圧 Vo及び VR 8で設定される分圧比によって定まる上限値に制限されと飽和状態となる。

このシャントレギュレータのレギュレ一ト電圧 V oはシャントレギュレータ R G 4の基準電圧端子に加えられる電圧及び基準電圧端子に接続される抵抗比（V R 9/R) によって定まる。例えば、

V o = (1 +VR 9/R) V g 4

によって与えられるレギュレート電圧を発生するシャントレギユレータが提供されており（例えば、テキサス ·インスツルメンッ社の TL 43 1) 、可変抵抗の抵抗値 VR 9を変化させることで、シャントレギユレータのレギュレート電圧 V oを変化させることができる。

V 9は FET4のゲート電圧なので、ゲート電圧 V 9が飽和していない状態では、ゲート電圧 V 9に応じてドレイン電流 I 4が流れる。すなわち、ゲート電圧 V 9が上昇すると F E T 4のドレイン電流 I 4が増加して、モータ 5に流れる電流 l ewを増加させる。

このように、第 2の実施の形態では、シャントレギュレータの基準電圧を変えることによって、レギュレート電圧 V oを変化させることができ、 FET4のゲート電圧の調整範囲が広がるので、ドレイン電流の調整範囲が広'くなり、図 8に示す l ew (又は I GGW) 変曲点の調整範囲を広することができる。よって、電磁ダンパの減衰力を設定できる範囲が広くなる。

図 1 0は、本発明の電磁ダンパ制御装置が適用される別な電磁ダンバの構成を示す図である。

図 1 0に示す電磁ダンパは、前述したシリンダが直線運動をする電磁ダンパ (図 1) と異なり、ヒンジのような揺動運動をする部位に適用されるものである。

図 1 0に示す電磁ダンパは、固定部 3 1と可動部 3 2とが、モータ 3 3を介して相対的に回動可能に接続されて構成されている。モータ 3 3は、内部に磁石とソレノィドとを備えており、回転軸に設けられたソレノィドが磁石近傍を移動することによって、ソレノィドにはモータの回転速度に比例した誘導起電力が発生する。すなわち、モータの本体ケース（ステータ）が固定部 3 1に取り付けられており、モータの回転軸（ロータ）が可動部 3 2に取り付けられている。そして、可動部 3 2が固定部 3 1に対して相対移動するとモータ 3 3に誘導起電力が発生する。このときモータ 3 3に流れる電流を、本発明に係る電磁ダンパ制御回路で制御することによって、モータ 3 3の回転方向と逆方向のトルクを制御して、揺動部の減衰力を制御することができる。

なお、この電磁ダンパでは、モータ 3 3は大きなトルクを発生することが要求されるので、固定部 3 1と力月同部 3 2との間に補助的なダンバ 3 4を設けてもよい。さらに、ダンパに並列にパネ 3 5を設け、固定部 3 1、可動部 3 2を所定位置に保持するように構成するとよい。また、モータに減速機を設けてモータが発生するトルクを増幅して稼動部 ·固定部間に加えるように構成するとよい。このように、図 1 0に示す実施の形態では、直線運動を回転運動に変換する変換機構を設ける必要がないので、電磁ダンバを単純な構成とすることができる。今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した発明の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び内容の範囲での全ての変更が含まれることが意図される

産業上の利用の可能性

本発明では、外部電源を加えることなく電磁ダンパの減衰力を制御することができるので、車両、建造物等に用いられる電磁ダンバの制御装置に適用することができる。特に、電源を供給することが困難な場所に設置される場合に有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 磁石が取り付けられた第 1部材と、ソレノイドが取り付けられた第 2部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第 1部材と前記第 2部材との相対回転運動によってソレノィドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、

前記第 1部材と前記第 2部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を設け、 ' 前記電流制限素子は、前記ソレノィドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノィドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンバの減衰力を制御することを特徴とする電磁ダンパ制御装置。

2 . 前記電磁ダンパ制御装置は、前記電流制限素子を備えた電流制限回路が複数並列に接続されて構成され、

前記電流制限回路は、前記ソレノィドに流れる電流を所定の値に制御する電圧が異なって設定されていることを特徴とする請求項 1に記載の電磁ダンパ制御装置。

3 . 前記電磁ダンバ制御装置は、定電圧を生成する定電圧素子と、前記ソレノィドに流れる電流を一定の値に制御する電流制限素子とを備えた電流制限回路を含んで構成され、

前記ソレノィドに生じる電圧が所定の値に至ると前記定電圧素子が生成する一定の電圧を前記電流制限素子に加えて、前記電流制限素子に流れる電流を一定の値に制御することを特徴とする請求項 1に記載の電磁ダンパ制御装置。

4 . 前記電流制限回路には、前記定電圧素子が生成する定電圧を設定する設定回路を設けたことを特徴とする請求項 3に記載の電磁ダンパ制御装置。

5 . 前記定電圧素子はシャントレギユレータで構成され、前記電流制限素子は電界効果トランジスタで構成されており、

前記ソレノィドに生じる電圧が所定の値を超えると前記シャントレギュレータによって定電圧が生成され、該定電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに加えて、前記電流制限素子のソース · ドレイン間に流れる電流を一定値に制御することを特徴とする請求項 3に記載の電磁ダンバ制御装置。

6 . 前記定電圧素子を構成するシャントレギュレータは、少なくとも、高電圧側に接続される第 1端子と、低電圧側に接続される第 2端子と、前記シャントレギユレータの動作の基準電圧を与える基準電圧端子とを有し、 + 前記電流制限回路には、前記基準電圧端子と前記第 1端子又は前記第 2端子との間に可変抵抗素子を接続して、前記シャントレギュレータ.が生成する定電圧を設定する設定回路を設けたことを特徴とする請求項 5に記載の電磁ダンパ制御装置。

7 . 前記第 1部材をステータとし、前記第 2部材をロータとして構成したモータと、

直線運動するシリンダと、前記シリンダに螺合する回転部材によつて該直線運動を回転運動に変換する運動変換部材と、を備え、

前記回転部材を前記ロータ又は前記ステータのレ、ずれか一方に連結し、前記シリンダの移動によって前記モータを回転させ、請求項 1に記載の電磁ダンパ制御装置によって、前記ロータ 'ステータ間に作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにした電磁ダンパ。

8 . 前記第 1部材をステータとし、前記第 2部材をロータとして構成したモータと、

前記口一タ又は前記ステ一タのいずれか一方に連結されたアーム部材と、前記ロータ又はステータの他方に連結された固定部材と、前記アーム部材と前記固定部材との間に介装した補助ダンバと、を備え、

前記アーム部材の揺動運動によって前記ロータ又は前記ステータの一方を回転させ、請求項 1に記載の電磁ダンバ制御装置によって、前記モータに作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにした電磁ダンバ。