(57)【要約】【課題】  モータのコギングなどのトルク変動が抑えられたサスペンション装置を提供することを目的とする。【解決手段】  モータ４０の通電端子間を接続する配線Ｈと、配線Ｈに直列的に介装されるコイル１０２および可変容量コンデンサ１０３とを備える電気回路１００と、コギングトルクの脈動周波数を、電気回路１００の共振周波数の目標周波数に設定する目標周波数設定手段と、電気回路１００の共振周波数が目標周波数と等しくなるように、可変容量コンデンサ１０３の静電容量の目標値である目標静電容量CI*を決定する目標静電容量決定手段と、目標静電容量決定手段により決定された目標静電容量CI*に基づいて、可変容量コンデンサ１０３の静電容量を調整する静電容量調整手段と、を備える車両のサスペンション装置とした。【選択図】  図４
2011201474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、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を回転動作に変換する変換機構を介して前記バネ上部材と前記バネ下部材とのいずれか他方に連結されたロータとを有し、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って前記ロータが前記ステータに対して回転させられることにより、その回転方向と逆方向に作用するモータトルクを発生するモータを備え、前記モータトルクを、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生じる前記バネ上部材と前記バネ下部材との間の振動に対する減衰力として、前記バネ上部材および前記バネ下部材に作用させる車両のサスペンション装置において、
前記モータの通電端子間を接続する接続路と、前記接続路に直列的に介装されるコイルおよび静電容量が可変のコンデンサとを備える電気回路と、
前記電気回路の共振周波数が、前記モータトルクの変動状態に基づいて設定される目標周波数と等しくなるように、前記コンデンサの静電容量の目標値である目標静電容量を決定する目標静電容量決定手段と、
前記目標静電容量決定手段により決定された目標静電容量に基づいて、前記コンデンサの静電容量を調整する静電容量調整手段と、を備える車両のサスペンション装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両のサスペンション装置において、
前記目標周波数は、前記モータトルクの変動の周波数であるトルク変動周波数であることを特徴とする、車両のサスペンション装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両のサスペンション装置において、
前記目標周波数は、前記モータが回転するときに生じるコギングトルクの脈動の周波数であるコギングトルク脈動周波数であることを特徴とする、車両のサスペンション装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両のサスペンション装置において、
前記目標静電容量決定手段は、前記バネ上部材の振動の大きさが予め設定された基準値以下であるときに、前記電気回路の共振周波数が前記コギングトルク脈動周波数と等しくなるように、前記目標静電容量を決定することを特徴とする、車両のサスペンション装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両のサスペンション装置において、
前記目標静電容量決定手段は、前記バネ上部材の振動の大きさが前記基準値よりも大きいときに、前記電気回路の共振周波数が前記バネ上部材の共振周波数と等しくなるように、前記目標静電容量を決定することを特徴とする、車両のサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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サスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンション装置は一般的に、バネ部材とショックアブソーバとを備える。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を発生する。減衰力の発生源としてモータが用いられることがある。このモータは、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、いずれか他方に連結されるロータを備える。ロータは、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する変換機構を介して上記いずれか他方に連結される。このロータは、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って、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。逆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。
【０００３】
特許文献１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ねじ機構（変換機構）よりなる。またモータには、モータに発電電流Ｉを流すためのRLC直列回路が接続される。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。また、特許文献１は、付加振動系の固有振動数を主振動系の固有振動数に同調させることを開示する。これにより付加振動系がチューンドマスダンパとして機能し、固有振動数帯域での共振特性が大幅に改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５７４８６号公報
【発明の概要】
【０００５】
減衰力の発生源としてモータが用いられる場合、モータのコギングによってモータトルクの変動（脈動）が発生する。図８は、コギングトルクの脈動の様子を示す図である。図８（ａ）は、６個のスロットと２個の永久磁石を有するモータ（２極−６スロットのモータ）が用いられた場合に発生するコギングトルクの脈動状態、図８（ｂ）は、２極−３スロットのモータが用いられた場合に発生するコギングトルクの脈動状態、図８（ｃ）は、２極−５スロットのモータが用いられた場合に発生するコギングトルクの脈動状態、図８（ｄ）は、２極−１５スロットのモータが用いられた場合に発生するコギングトルクの脈動状態を、それぞれ示す。２極−６スロットのモータが用いられた場合、および、２極−３スロットのモータが用いられた場合、コギングトルクはモータ１回転（３６０°）当たりに６回脈動する。２極−５スロットのモータが用いられた場合、コギングトルクはモータ１回転当たりに１０回脈動する。２極−１５スロットのモータが用いられた場合、コギングトルクはモータ１回転当たりに３０回脈動する。
【０００６】
コギングトルクの脈動は、車両の乗り心地（フィーリング）に影響を及ぼしたり、あるいは異音の発生原因となるので、抑制するのが望ましい。また、コギングトルクの脈動に限らず、モータのトルク変動は、車両の乗り心地などに影響を及ぼすため抑制するのが望ましい。本発明は上記問題に対処するためになされたものであり、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車両のサスペンション装置において、モータのコギングなどのトルク変動が抑えられたサスペンション装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は、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と、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を回転動作に変換する変換機構を介して前記バネ上部材と前記バネ下部材とのいずれか他方に連結されたロータとを有し、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って前記ロータが前記ステータに対して回転させられることにより、その回転方向と逆方向に作用するモータトルクを発生するモータを備え、前記モータトルクを、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生じる前記バネ上部材と前記バネ下部材との間の振動に対する減衰力として、前記バネ上部材および前記バネ下部材に作用させる車両のサスペンション装置において、前記モータの通電端子間を接続する接続路と、前記接続路に直列的に介装されるコイルおよび静電容量が可変のコンデンサとを備える電気回路と、前記電気回路の共振周波数が、前記モータトルクの変動状態に基づいて設定される目標周波数と等しくなるように、前記コンデンサの静電容量の目標値である目標静電容量を決定する目標静電容量決定手段と、前記目標静電容量決定手段により決定された目標静電容量に基づいて、前記コンデンサの静電容量を調整する静電容量調整手段と、を備える車両のサスペンション装置を提供する。
【０００８】
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といずれか他方に連結されたロータとを有するモータを備える。ロータは、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する変換機構を介して上記いずれか他方に連結される。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よりロータはステータに対して回転する。このとき誘導起電圧（逆起電圧）が発生し、モータに誘導電流（発電電流）が流れる。これにより、ロータの回転方向とは反対方向に作用するモータトルク（減衰力）が発生する。
【０００９】
また、本発明のサスペンション装置は電気回路を備える。この電気回路には、モータで生じた発電電流が流れる。電気回路は、モータの２つの通電端子間を接続する接続路と、この接続路に直列的に介装されたコイルおよびコンデンサ（キャパシタ）を有する。コンデンサの静電容量は可変である。この電気回路は、LC直列回路（抵抗を考慮する場合はRLC直列回路）である。この電気回路の共振周波数はコイルのインダクタンスおよびコンデンサの静電容量の大きさに基づいて定まる。したがって、コンデンサの静電容量を調整することで、電気回路の共振周波数を調整することができる。本発明では、電気回路の共振周波数が、モータトルクの変動状態に基づいて設定された目標周波数と等しくなるように、コンデンサの静電容量の目標値である目標静電容量が決定される。そして、決定された目標静電容量に基づいてコンデンサの静電容量が調整される。このように静電容量を調整することにより、モータトルクの変動を抑えるように、電気回路の共振周波数を定めることができる。
【００１０】
この場合、前記目標周波数は、前記モータトルクの変動の周波数であるトルク変動周波数であるのがよい。目標周波数がトルク変動周波数である場合、電気回路の共振周波数がトルク変動周波数と等しくなるように、目標静電容量が決定される。こうして決定された目標静電容量に基づいてコンデンサの静電容量が調整されることにより、電気回路を流れる発電電流のトルク変動周波数成分に対する回路インピーダンスが小さくなる。よって、発電電流のトルク変動周波数成分に対して大きなモータトルクが発生する。このためモータのトルク変動が抑えられる。
【００１１】
さらに、前記目標周波数は、前記モータが回転するときに生じるコギングトルクの脈動の周波数であるコギングトルク脈動周波数であるのがよい。目標周波数がコギングトルク脈動周波数である場合、電気回路の共振周波数がコギングトルク脈動周波数と等しくなるように、目標静電容量が決定される。こうして決定された目標静電容量に基づいてコンデンサの静電容量が調整されることにより、電気回路を流れる発電電流のコギングトルク脈動周波数成分に対する回路インピーダンスが小さくなる。よって、発電電流のコギングトルク脈動周波数成分に対して大きなモータトルクが発生する。このためコギングトルクの脈動が抑えられる。
【００１２】
この場合、前記目標静電容量決定手段は、前記バネ上部材の振動の大きさが予め設定された基準値以下であるときに、前記電気回路の共振周波数が前記コギングトルク脈動周波数と等しくなるように、前記目標静電容量を決定するものであるのがよい。さらに、前記目標静電容量決定手段は、前記バネ上部材の振動の大きさが前記基準値よりも大きいときに、前記電気回路の共振周波数が前記バネ上部材の共振周波数と等しくなるように、前記目標静電容量を決定するものであるのがよい。
【００１３】
バネ上部材の振動が大きい場合は、バネ上部材の共振を抑制してバネ上部材の振動を抑えることが、コギングトルクの脈動を抑制することに優先する。したがって、本発明では、バネ上部材の振動が小さい場合に限り、電気回路の共振周波数がコギングトルク脈動周波数と等しくなるように目標静電容量が決定される。そして、決定された目標静電容量に基づいて、コンデンサの静電容量が調整される。このため、バネ上部材の振動が小さい場合にコギングトルクの脈動が抑えられる。一方、バネ上部材の振動が大きい場合は、電気回路の共振周波数がバネ上部材の共振周波数と等しくなるように、目標静電容量が決定される。そして、決定された目標静電容量に基づいて、コンデンサの静電容量が調整される。このため、電気回路を流れる発電電流のバネ上共振周波数成分に対する回路インピーダンスが小さくなる。よって、発電電流のバネ上共振周波数成分に対して大きなモータトルクが発生する。その結果、バネ上部材の共振が抑えられる。
【００１４】
なお、バネ上部材の振動の大きさは、バネ上部材に作用する上下加速度（バネ上加速度）の大きさにより表すことができる。したがって、目標静電容量決定手段は、バネ上加速度が予め設定された基準加速度以下のときに、電気回路の共振周波数がコギングトルク脈動周波数と等しくなるように目標静電容量を決定し、バネ上加速度が基準加速度よりも大きいときに、電気回路の共振周波数がバネ上共振周波数と等しくなるように目標静電容量を決定するとよい。
【００１５】
前記電気回路の接続路は、モータの通電端子間を外部で接続する。この接続路には、コイルとコンデンサに加え、抵抗を直列接続しても良い。この抵抗は、抵抗値が可変な抵抗（可変抵抗）であっても良い。この可変抵抗は、固定抵抗および、固定抵抗に直列に接続したスイッチとで構成されるものであるとよい。そして、デューティ制御などにより見かけの抵抗値を可変制御するものであるとよい。このような抵抗値の可変制御は、電気回路の共振周波数がバネ上共振周波数となるように目標静電容量を決定する場合に行われると良い。また、抵抗値の可変制御は、例えばスカイフック理論などの乗り心地制御理論に従って行われるとよい。
【００１６】
前記静電容量調整手段は、目標静電容量決定手段により決定された目標静電容量と等しくなるようにコンデンサの静電容量を調整するのが好ましいが、完全に等しくならなくてもよい。目標とする周波数成分に対し、モータに流れる発電電流が最大付近となるように、目標静電容量に基づいてコンデンサの静電容量を調整すればよい。また、静電容量調整手段が段階的にコンデンサの静電容量を調整する場合、静電容量調整手段は、目標静電容量決定手段により決定された目標静電容量に最も近い静電容量となるように、目標静電容量に基づいてコンデンサの静電容量を調整すればよい。
【００１７】
また、前記ロータは、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する変換機構を介して、バネ上部材とバネ下部材とのうちステータが連結されていない側に連結される。変換機構としては、ロータとステータとのいずれか一方に連結されたネジ軸部材と、いずれか他方に連結されたナット部材とを備えるネジ送り機構であるのが良い。好ましくはボールネジ機構であるのがよい。
【００１８】
また、バネ上部材とバネ下部材との間にモータや変換機構が介在している場合、回転体の慣性がモータトルク（減衰力）の制御に無視できない影響を与える。この慣性の大きさ（慣性力）はコンデンサの静電容量により電気回路中に等価的に表現される。よって、目標静電容量決定手段は、回転体の慣性分を表す静電容量を持つ仮想的なコンデンサを組み込んだ電気回路の共振周波数がコギングトルク脈動周波数やバネ上共振周波数などと等しくなるように、目標静電容量を決定するものであるのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成の概略図である。
【図２】サスペンション本体１０の概略図である。
【図３】モータの内部構造を示す概略図である。
【図４】電気回路の回路図である。
【図５】可変容量コンデンサの一例を示す図である。
【図６】減衰力制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図７】モータの逆起電力に対する発電電流の比のゲインの大きさを周波数領域で表した図である。
【図８】コギングトルクの脈動状態をモータの形式ごとに示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係るサスペンション装置について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成の概略図である。
【００２１】
このサスペンション装置は、４組のサスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲと、各サスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲの減衰力を制御するサスペンション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。
【００２２】
図２は、サスペンション本体１０の概略図である。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。
【００２３】
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と、モータ４０とを備える。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。モータ４０は、ボールネジ機構３５の動作に伴うロータの回転により誘導起電力（逆起電力）を発生する。
【００２４】
図２に示されるように、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。
【００２５】
ボールネジ機構３５は、ボールネジ３６およびボールネジナット３９を備える。ボールネジ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、ボールネジ３６に形成された雄ネジ部分３７に螺合する雌ネジ部分３８を有する。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、ボールネジナット３９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、図示しない周り止めによりその回転運動が規制されている。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３６の回転運動に変換される。逆に、ボールネジ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。すなわち、ボールネジ機構３５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する変換機構である。
【００２６】
インナシリンダ３２の上端は取付プレート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が形成されており、この貫通孔４３にボールネジ３６が挿通される。ボールネジ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。
【００２７】
図３はモータ４０の内部構造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の外周部には、周方向に複数の極体（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３６の上部が挿通される。そして、モータ軸４０１とボールネジ３６が一体回転するように、ボールネジ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の回転角度を検出する。
【００２８】
図２に示されるように、モータケーシング４０４には取付ブラケット４６が連結される。取付ブラケット４６の上面には、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。また、モータ４０のロータ（モータ軸４０１および極体４０２）は、ボールネジ機構３５を介してバネ下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。
【００２９】
上記構成のショックアブソーバ３０において、車輪Ｗ（バネ下部材側）と車体Ｂ（バネ上部材側）とが接近したとき、および離間したときに、インナシリンダ３２に対してアウタシリンダ３１が軸方向に移動してショックアブソーバ３０が伸縮する。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て乗り心地が高められる。また、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って、ボールネジナット３９がボールネジ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３６が回転する。ボールネジ３６の回転によりモータ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。
【００３０】
モータ４０（ロータ）が回転させられた場合、ロータ側を構成する極体４０２がステータ側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。逆起電力により誘導電流（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。
【００３１】
また、図１に示されるように、サスペンションＥＣＵ５０が車体Ｂ側に搭載されている。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）GBを検出する。ストロークセンサ６２は、各ショックアブソーバ３０の付近に配置され、各ショックアブソーバ３０の基準位置からの伸縮量XSを検出する。
【００３２】
また、本実施形態のサスペンション装置は、各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。各電気回路１００はサスペンションＥＣＵ５０に電気的に接続される。各ショックアブソーバ３０により発生される減衰力は電気回路１００を介してサスペンションＥＣＵ５０により制御される。
【００３３】
図４は、電気回路１００の回路図である。この電気回路１００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、モータ４０で発生した誘導電流（発電電流）が流れる。
【００３４】
電気回路１００は、モータ４０の第１通電端子ｔ１と第２通電端子ｔ２とをモータ４０の外部で電気的に接続する配線（接続路）Ｈと、配線Ｈに直列的に介装された抵抗１０１、コイル１０２および静電容量が可変なコンデンサ（可変容量コンデンサ）１０３を備える。図中、Rmはモータ４０の内部抵抗、Lはモータインダクタンスをそれぞれ表す。説明の便宜上、内部抵抗RmとモータインダクタンスLをモータ４０の外部に表記した。
【００３５】
また、本実施形態において、可変容量コンデンサ１０３の静電容量は、サスペンションＥＣＵ５０から入力される制御信号に基づいて変更制御される。可変容量コンデンサ１０３は、静電容量を変更することができるものであれば、どのような形式のコンデンサでも良い。図５は、可変容量コンデンサの一例を示す図である。この図に示される可変容量コンデンサは、静電容量が固定（既知）の３つのコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が並列接続された電気回路により構成される。また、各コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３に直列的に、ＯＮ−ＯＦＦスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３（例えばＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体スイッチ）が設けられる。各スイッチのゲートがサスペンションＥＣＵ５０に接続される。そして、サスペンションＥＣＵ５０からの制御信号により、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。したがって、図５に示される可変容量コンデンサの静電容量は、各スイッチのオンオフ状態の切り替え制御により、８通りの大きさに段階的に切り替えられる。なお、本発明に適用される可変容量コンデンサは、図５に示されるもの以外の構成でも良い。例えば連続的に静電容量を変更することができる可変容量コンデンサでもよい。
【００３６】
また、図４に示されるように、配線Ｈには、スイッチＳＷが、抵抗１０１と直列的に介装されている。このスイッチＳＷは半導体スイッチであると良い。スイッチＳＷは、サスペンションＥＣＵ５０からの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される。スイッチＳＷの制御により電気回路１００に流れる発電電流の大きさが調整される。このスイッチＳＷと抵抗１０１により、可変抵抗が構成される。
【００３７】
また、電気回路１００には、仮想コンデンサ１０４が疑似的に並列接続される。この仮想コンデンサ１０４は実際に電気回路１００に接続されるわけではない。仮想コンデンサ１０４は、モータ４０のロータやボールネジナット３９などの回転体が回転する際における慣性の影響を表す。慣性の影響を考慮しない場合には、仮想コンデンサ１０４を考慮する必要はない。しかし、力の伝達過程にボールネジ機構（減速機）３５などが介在している場合、慣性の影響を無視できなくなる。よって、本実施形態では、慣性の影響を考慮し、電気回路１００に仮想コンデンサ１０４を接続した。仮想コンデンサ１０４の静電容量Cmは、回転体の慣性モーメントや、モータ４０のトルク定数等に基づいて、予め求められている。
【００３８】
この電気回路１００に流れる発電電流の向きは、モータ４０のロータの回転方向によって異なる。例えばバネ上部材とバネ下部材とが接近してロータが一方向に回転し、ショックアブソーバ３０が圧縮された場合、モータ４０の第１端子ｔ１が高電位となり、第２端子ｔ２が低電位となる。すると、発電電流は図４のi1で示される方向に沿って流れる。また、バネ上部材とバネ下部材とが離間してロータが他方向に回転し、ショックアブソーバ３０が伸長された場合、モータ４０の第１端子ｔ１が低電位となり、第２端子ｔ２が高電位となる。すると、発電電流は図４のi2で示される方向に沿って流れる。
【００３９】
また、電気回路１００に流れる発電電流の大きさは、モータ４０により発生されるモータトルクの大きさを表す。したがって、電気回路１００に流れる発電電流の大きさを制御することにより、モータ４０により発生されるモータトルクの大きさ、すなわち減衰力が制御される。この減衰力の制御は、サスペンションＥＣＵ５０が、電気回路１００内の可変容量コンデンサ１０３の静電容量やスイッチＳＷを制御することにより行われる。
【００４０】
このような構成において、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えられた場合、サスペンションＥＣＵ５０は、減衰力制御ルーチンを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。図６は、減衰力制御ルーチン（プログラム）の流れを示すフローチャートである。このルーチンが起動すると、サスペンションＥＣＵ５０は、まず図６のステップ（以下、ステップ番号をＳと略記する）１０２にて、各バネ上加速度センサ６１が検出した各バネ上加速度GBと、各ストロークセンサ６２が検出した各ストローク変位量XSと、各回転角センサ６２が検出した回転角θを入力する。次いで、入力した各バネ上加速度GBが、基準バネ上加速度GB0以下であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。基準バネ上加速度GB0は、バネ上部材の各輪位置における振動を抑制する必要があるか否かを定める閾値加速度（基準値）である。したがって、サスペンションＥＣＵ５０は、各バネ上加速度GBが基準バネ上加速度GB0よりも大きい場合は、バネ上部材の制振が必要であると判断し、各バネ上加速度GBが基準バネ上加速度GB0以下である場合は、バネ上部材の制振が不必要であると判断する。
【００４１】
Ｓ１０４の判定は、各バネ上加速度GBごとに独立して行われる。また、以下に説明する制御も、各ショックアブソーバ３０ごとに独立して行われる。したがって以下の説明は、一つのショックアブソーバ３０に対する制御についての説明である。
【００４２】
Ｓ１０４における判定結果がＹｅｓである場合、サスペンションＥＣＵ５０はＳ１０６に進む。Ｓ１０６では、サスペンションＥＣＵ５０は、モータ４０の回転角速度ω[rad/s]を演算する。回転角速度ωは、回転角θを時間微分することにより得られる。次いで、サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ１０８に進み、モータ４０の逆起電力V[volt]を演算する。逆起電力Vは、モータ４０のトルク定数（モータ定数）KT[V/(rad/s)]に回転角速度ωを乗じることにより得られる。
【００４３】
続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ１１０に進む。Ｓ１１０では、サスペンションＥＣＵ５０は、本発明の目標周波数に相当するコギングトルク脈動周波数fT[Hz]を演算する。コギングトルク脈動周波数fTは、１秒間あたりに発生するコギングトルクの脈動数である。この周波数fTは、下記（１）式により求められる。
【数１】
2011201474.tif 000003
（１）式において、ｎは、モータ４０（ロータ）が１回転するときに発生するコギングトルクの脈動数である。この脈動数ｎは、図８に示されるように、用いるモータによって予め決まっている。
【００４４】
脈動周波数fTの演算後、サスペンションＥＣＵ５０は、Ｓ１１２に進み、脈動周波数fTが最小共振周波数f0以上であり、且つ最大共振周波数f1以下であるか否かを判定する。最小共振周波数f0および最大共振周波数f1は、いずれも電気回路１００の共振周波数である。
【００４５】
電気回路１００には、図４に示されるように、抵抗１０１と、コイル１０２と、可変容量コンデンサ１０３が直列に接続されている。すなわち電気回路１００はRLC直列回路である。RLC直列回路の共振周波数は、コイルのインダクタンスとコンデンサの静電容量とによって定められる。本実施形態における電気回路１００において、仮想コンデンサ１０４の静電容量Cmおよび内部インダクタンスLを考慮した場合、共振周波数fは下記（２）式のように表される。
【数２】
2011201474.tif 000004
（２）式において、仮想コンデンサ１０４の静電容量Cm、内部インダクタンスLおよびコイル１０２のインダクタンスLIIは既知（固定値）である。よって、共振周波数fは、可変容量コンデンサ１０３の静電容量CIに応じて変化する。
【００４６】
（２）式に基づき、可変容量コンデンサ１０３の静電容量を可変範囲内で変化させながら共振周波数fを求めることにより、変化し得る電気回路１００の共振周波数の範囲が求められる。変化し得る共振周波数のうち最小の周波数が最小共振周波数f0であり、最大の周波数が最大共振周波数f1である。最小共振周波数f0および最大共振周波数f1は、予め求められる。
【００４７】
Ｓ１１２にて、脈動周波数fTが最小共振周波数f0と最大共振周波数f1との間の周波数ではないと判定された場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、コギングトルクの脈動を減衰制御できないのでこのルーチンを一旦終了する。一方、脈動周波数fTが最小共振周波数f0と最大共振周波数f1との間の周波数であると判定された場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、Ｓ１１４に進む。
【００４８】
Ｓ１１４では、サスペンションＥＣＵ５０は、下記（３）式を満たすような目標静電容量CI*を演算する。
【数３】
2011201474.tif 000005
（２）式と（３）式とを比較してわかるように、Ｓ１１４では、電気回路１００の共振周波数が、コギングトルク脈動周波数fTと等しくなるように、目標静電容量CI*が演算される。このＳ１１４の処理が、本発明の目標静電容量決定手段に相当する。
【００４９】
その後、サスペンションＥＣＵ５０はＳ１１８に進み、可変容量コンデンサ１０３の静電容量が目標静電容量CI*になるように、可変容量コンデンサ１０３に制御信号を出力する。この場合、例えば可変容量コンデンサ１０３が図５のような構成である場合、サスペンションＥＣＵ５０は、まず、可変容量コンデンサ１０３が設定し得る複数の静電容量の中から、目標静電容量CI*に最も近い静電容量を抽出する。そして、可変容量コンデンサ１０３の静電容量が抽出した静電容量となるように、各スイッチの切り替え制御信号を可変容量コンデンサ１０３に出力する。このようにして、サスペンションＥＣＵ５０は目標静電容量CI*に基づいて可変容量コンデンサ１０３の静電容量を調整する。このため、電気回路１００の共振周波数は、コギングトルク脈動周波数fTと等しい周波数、あるいはコギングトルク脈動周波数fTに近い周波数に設定される。このＳ１１８の処理が、本発明の静電容量調整手段に相当する。可変容量コンデンサ１０３に制御信号を出力した後は、サスペンションＥＣＵ５０はこのルーチンを一旦終了する。
【００５０】
なお、Ｓ１１４にて目標静電容量CI*が演算される場合、サスペンションＥＣＵ５０は、スイッチＳＷを、デューティー比が１００％となるように制御する。
【００５１】
また、Ｓ１０４にて、バネ上加速度GBが基準バネ上加速度GB0よりも大きいと判定された場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、サスペンションＥＣＵ５０はＳ１１６に進む。そして、Ｓ１１６にて、下記（４）式に基づいて、目標静電容量CI*を演算する。
【数４】
2011201474.tif 000006
（４）式において、fbrはバネ上共振周波数（例えば３Ｈｚ）である。（２）式と（４）式とを比較してわかるように、Ｓ１１６では、電気回路１００の共振周波数が、バネ上共振周波数と等しくなるように、目標静電容量CI*が演算される。
【００５２】
その後、サスペンションＥＣＵ５０はＳ１１８に進み、可変容量コンデンサ１０３の静電容量が目標静電容量CI*になるように、可変容量コンデンサ１０３に制御信号を出力する。これにより、電気回路１００の共振周波数fは、バネ上共振周波数fbrと等しい周波数、あるいはバネ上共振周波数fbrに近い周波数に設定される。可変容量コンデンサ１０３に制御信号を出力した後は、サスペンションＥＣＵ５０はこのルーチンを一旦終了する。
【００５３】
なお、Ｓ１１６にて目標静電容量CI*を演算する場合、サスペンションＥＣＵ５０は、電気回路１００に設けられたスイッチＳＷを、乗り心地に関する所定の制御理論（例えばスカイフック制御理論）に基づいて得られるデューティ比に基づいて制御しても良い。スカイフック制御理論を用いる場合、サスペンションＥＣＵ５０は、バネ上加速度GBを積分してバネ上速度（バネ上部材の上下方向速度）VBを演算し、さらにストローク変位量XSを微分してストローク速度（ショックアブソーバ３０の伸縮速度）VSを演算する。その後、バネ上速度VBとストローク速度VSに基づいて、目標減衰力F*を演算する。具体的には、バネ上速度VBが上方向に向かう速度（正の速度）であり、ストローク速度VSがショックアブソーバ３０の伸長方向に向かう速度（正の速度）ある場合、および、バネ上速度VBが下方向に向かう速度（負の速度）であり、ストローク速度VSがショックアブソーバ３０の圧縮方向に向かう速度（負の速度）である場合は、バネ上速度VBをストローク速度VSで除した値に予め設定されたスカイフック減衰係数を乗じることにより、目標減衰力F*を演算する。一方、バネ上速度VBが上方向に向かう速度（正の速度）であり、ストローク速度VSがショックアブソーバ３０の圧縮方向に向かう速度（負の速度）である場合、および、バネ上速度VBが下方向に向かう速度（負の速度）であり、ストローク速度VSがショックアブソーバ３０の伸長方向に向かう速度（正の速度）である場合は、ショックアブソーバ３０が発生し得る最小の減衰力（例えばデューティー比が０％であるときに発生し得る減衰力）に目標減衰力F*を設定する。そして、サスペンションＥＣＵ５０は、ショックアブソーバ３０が演算または設定した目標減衰力F*を発生するように、デューティ比を決定し、決定したデューティー比に基づいてスイッチＳＷを制御する。このような制御によって、電気回路１００には、目標減衰力F*に応じた発電電流が流れる。よって、バネ上部材の振動を制振するために最も適した減衰力がショックアブソーバ３０により発生され、これによりバネ上部材が効果的に制振される。乗り心地に関する制御理論を用いない場合には、サスペンションＥＣＵ５０は、デューティー比が１００％となるようにスイッチＳＷを制御する。
【００５４】
以上のような制御方法によれば、バネ上加速度が大きいとき、言い換えればバネ上部材の振動が大きくて制振制御が必要であるときは、電気回路１００の共振周波数がバネ上共振周波数fbrと等しくなるように（あるいはバネ上共振周波数に近い周波数となるように）、可変容量コンデンサ１０３の静電容量CIが目標静電容量CI*に基づいて調整される。一方、バネ上加速度が小さいとき、言い換えればバネ上部材の振動が小さくて制振制御が不必要であるときは、電気回路の共振周波数がコギングトルク脈動周波数fTと等しくなるように、（あるいはコギングトルク脈動周波数fTに近い周波数となるように）、可変容量コンデンサ１０３の静電容量CIが目標静電容量CI*に基づいて調整される。
【００５５】
電気回路１００の共振周波数がバネ上共振周波数fbrと等しい場合、モータ４０で発生して電気回路１００を流れる発電電流のバネ上共振周波数成分に対する回路インピーダンスが最小化される。図７は、電気回路１００の共振周波数がバネ上共振周波数である場合における、モータ４０の逆起電力Vに対する発電電流Iの比I/Vのゲイン（インピーダンスの逆数）特性を周波数領域で表した図である。図に示されるように、バネ上共振周波数付近（図では３Ｈｚ付近）でI/Vのゲインが最も大きい。つまり発電電流のバネ上共振周波数成分に対する回路インピーダンスが最も小さくなり、この周波数成分に対する発電電流が最も大きくなる。発電電流の大きさは、モータ４０のロータが回転させられる方向とは逆方向に作用するモータトルクの大きさ、すなわち減衰力の大きさ、を表す。したがって、発電電流のバネ上共振周波数成分に対して大きなモータトルク（減衰力）が発生する。発電電流のバネ上共振周波数成分は、バネ上部材の共振を表す。よって、バネ上部材の共振に対して最も大きく減衰力が作用する。その結果、バネ上部材の共振が効果的に抑制される。
【００５６】
また、電気回路１００の共振周波数がコギングトルク脈動周波数と等しい場合、電気回路１００を流れる発電電流の上記脈動周波数成分に対する回路インピーダンスが最小化され、この周波数成分に対する発電電流が最も大きくなる。発電電流の上記脈動周波数成分は、コギングトルクの脈動を表す。したがって、コギングトルクの脈動に対して最も大きく減衰力が作用する。その結果、コギングトルクの脈動が効果的に抑制される。
【００５７】
以上のように、本実施形態のサスペンション装置は、モータ４０と、モータ４０に発電電流を流すためにモータ４０の通電端子ｔ１−ｔ２間に接続された配線Ｈと、この配線Ｈに直列的に介装された抵抗１０１、コイル１０２および可変容量コンデンサ１０３とを有する電気回路１００を備える。また、バネ上部材の振動が小さい場合に、電気回路１００の共振周波数がモータトルクの変動周波数（本実施形態ではコギングトルク脈動周波数）と等しくなるように、目標静電容量CI*が決定される。そして、決定された目標静電容量CI*に基づいて可変容量コンデンサ１０３の静電容量が調整される。したがって、モータトルクの変動周波数成分（コギングトルクの脈動周波数成分）に対する回路インピーダンスが最小になる（発電電流が最大になる）。そのため、モータトルクの変動周波数成分（コギングトルクの脈動周波数成分）に対する減衰力が最も大きくなって、モータトルクの変動（コギングトルクの脈動）が効果的に抑制される。
【００５８】
また、バネ上部材の振動が大きい場合に、電気回路１００の共振周波数がバネ上共振周波数と等しくなるように、目標静電容量CI*が決定される。そして、決定された目標静電容量CI*に基づいて、可変容量コンデンサ１０３の静電容量が調整される。したがって、バネ上共振周波数成分に対する回路インピーダンスが最小になる（発電電流が最大になる）。そのため、バネ上共振周波数成分に対する減衰力が最も大きくなって、バネ上部材の共振が抑制され、乗り心地が向上する。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、モータのステータ側をバネ上部材に、ロータ側をボールネジ機構を介してバネ下部材に、それぞれ連結したが、モータのステータ側をバネ下部材に、ロータ側をボールネジ機構を介してバネ上部材にそれぞれ連結してもよい。また、上記実施形態ではボールネジ機構のボールネジ側をモータのロータに連結したが、ボールネジナット側をモータのロータに連結しても良い。また、変換機構として、ボールネジ機構のほかに、ラックアンドピニオン機構などを用いることもできる。さらに、ショックアブソーバ３０が圧縮された場合に発生する発電電流と、ショックアブソーバ３０が伸長された場合に発生する発電電流とを、別々の電気回路に流すように、電気回路を構成することができる。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。
【符号の説明】
【００６０】
１０…サスペンション本体、２０…コイルスプリング、３０…ショックアブソーバ、３５…ボールネジ機構（変換機構）、３６…ボールネジ、３９…ボールネジナット、４０…モータ、４０１…モータ軸（ロータ）、４０２…極体（ロータ）、４０３…永久磁石（ステータ）、４０４…モータケーシング（ステータ）、５０…サスペンションＥＣＵ、６１…バネ上加速度センサ、６２…ストロークセンサ、６３…回転角センサ、１００…電気回路、１０１…抵抗、１０２…コイル、１０３…可変容量コンデンサ、１０４…仮想コンデンサ、CI…静電容量、CI*…目標静電容量、fbr…バネ上共振周波数、fT…コギングトルク脈動周波数、Ｈ…配線、ｔ１…第１通電端子、ｔ２…第２通電端子
【図１】
2011201474.tif 000007
【図２】
2011201474.tif 000008
【図３】
2011201474.tif 000009
【図４】
2011201474.tif 000010
【図５】
2011201474.tif 000011
【図６】
2011201474.tif 000012
【図７】
2011201474.tif 000013
【図８】
2011201474.tif 000014