(57)【要約】【課題】車体の上下動に伴う振動エネルギーを効率的に利用することができる自動車用サスペンションを提供する提供する。【解決手段】車輪の振動に連動するリニアモータのスライダ３２またはステータ３１の一方と、車体側に固定されるリニアモータのスライダ３２又はステータ３１の他方と、車輪の振動に伴うスライダ３２の上下動によりリニアモータで発電して、この発電電力を蓄電する蓄電手段（バッテリ５０）とを具える。リニアモータをサスペンションに用いることで、走行時の振動を利用して発電し、その発電電力を車両の走行や電装品の駆動に有効利用することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の振動に連動するリニアモータのスライダまたはステータの一方と、
車体側に固定されるリニアモータのスライダ又はステータの他方と、
車輪の振動に伴うスライダの上下動によりリニアモータで発電して、この発電電力を蓄電する蓄電手段とを具えることを特徴とする自動車用サスペンション。
【請求項２】
ステータに対するスライダの変位を検知する変位検知手段と、
変位検知手段の検知変位に基づいてリニアモータのステータに対するスライダの位置を調整する制御手段とを有し、
制御手段にはインバータが含まれることを特徴とする請求項１に記載の自動車用サスペンション。
【請求項３】
さらに車輪側と車体側との間に介在されるスプリングを有することを特徴とする請求項１に記載の自動車用サスペンション。
【請求項４】
全車輪に対してリニアモータが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用サスペンション。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用のサスペンションに関するものである。特に、直流電流のリレーに関するものである。特に、車輪の振動エネルギーを有効利用することができる自動車用サスペンションに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のサスペンションには、マルチリンク、ダブルウィッシュボーン、ストラットなどの種々のタイプのサスペンションが用いられている。これらのサスペンションは、一般にスプリングとダンパとを有し、車輪の振動をスプリングで受け、スプリングの振動をダンパで減衰することにより車両の振動吸収を行っている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１４２１２８号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のサスペンションにおけるダンパは、スプリングの振動を抑制する際にスプリングの振動エネルギーを消費するだけである。そのため、スプリングの振動エネルギーを有効に利用することが実現されていない。
【０００５】
従って、本発明の主目的は、車体の上下動に伴う振動エネルギーを効率的に利用することができる自動車用サスペンションを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来のサスペンションにおけるダンパまたはダンパとスプリングの両方をリニアモータに置換することで上記の目的を達成する。
【０００７】
即ち、本発明自動車用サスペンションは、車輪の振動に連動するリニアモータのスライダまたはステータの一方と、車体側に固定されるリニアモータのスライダ又はステータの他方と、車輪の振動に伴うスライダの上下動によりリニアモータで発電して、この発電電力を蓄電する蓄電手段とを具えることを特徴とする。
【０００８】
このように、従来のサスペンションにおける少なくともダンパをリニアモータで置き換えることにより、ダンパにおいて消費されていたスプリングの振動エネルギーをリニアモータでの発電に利用し、その発電電力を有効利用することができる。リニアモータへの置換対象は、従来のサスペンションにおけるダンパだけの場合と、ダンパとスプリングの両方の場合とが挙げられる。ダンパだけをリニアモータに置き換えた場合、車輪側と車体側との間に介在されるスプリングはそのまま残存する。
【０００９】
リニアモータで発電された電力は、バッテリなどの蓄電手段に蓄電される。特に、本発明はモータを車両の走行に用いる電気自動車あるいはハイブリッドカーのサスペンションとして利用することが好適である。もちろん、リニアモータで発電された電力を直ちに自動車の電装品（エアコン、ラジオ、ワイパー、パワーウィンドウなど）の駆動に利用しても良い。
【００１０】
このようなリニアモータは、ステータに対するスライダの変位を検知する変位検知手段と、変位検知手段の検知変位に基づいてリニアモータのステータに対するスライダの位置を調整する制御手段とを有し、この制御手段により制御することが好ましい。その際、制御手段にはインバータが含まれることが好適である。
【００１１】
インバータを介してリニアモータを制御することで、ステータに対するスライダの位置を調整したり、ステータとスライダとの間に生じる電磁力を調整することができる。それにより、路面の凹凸に応じてスライダの位置を調整し、リニアモータ自体でサスペンションの機能を果たすことができる。つまり、従来サスペンションにおけるダンパだけでなく、スプリングも併せてリニアモータに置換することが可能である。さらにはスライダ位置の調整により、車高を自在に変えることも可能であり、路面状況に応じたサスペンション調整が容易にできる。
【００１２】
サスペンションにおけるリニアモータの設置は、車両の全車輪に対して行うことが好ましい。全輪にリニアモータを用いたサスペンションを適用すれば、車両の左右で路面に段差がある場合、左右のスライダの位置を調整することで車両を水平に保持することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明サスペンションの概略構成図である。
【００１４】
本発明サスペンションは、車体１０側にリニアモータのステータ３１を固定し、車輪２０が接続される車軸側にリニアモータのスライダ３２を設けた構成である。本例では、車両の４輪全てにおいて、従来のサスペンションにおけるダンパをリニアモータに置換した構成を示している。
【００１５】
ここで用いるリニアモータは、交流、直流、パルスモータのいずれも利用できる。特に、交流モータの場合、固定側の磁石のＮ極とＳ極を高速で反転させて移動側の推進力を得るリニア同期モータ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ：ＬＳＭ）と、移動側にＶＶＶＦ（可変電圧・可変周波数）インバータで発生させた移動磁界から固定側の非磁性体に渦電流を発生させて推進力を得るリニア誘導モータ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｏｔｏｒ：ＬＩＭ）がある。本発明では、いずれの交流リニアモータも好適に利用することができる。
【００１６】
ステータ３１は、リニアモータの構成部材のうち固定側となる箇所である。ここでは一端が車体側に固定された棒状のステータ３１を用いている。例えば、同期モータを用いる場合、ステータ３１には多数の磁極が並列され、その磁極が高速で反転するように構成される。
【００１７】
一方、スライダ３２は、ステータ３１との間に電磁力を作用させてステータに沿ってスライドするよう構成される。例えば、同期モータを用いる場合、ステータ３１における磁極の反転に伴ってスライダがステータ沿いに推進される。
【００１８】
より具体的には、外パイプ内に内パイプを挿入した構成とし、外パイプ内周面にステータを、内パイプ外周面にスライダを形成することが挙げられる。その他、レール状のステータにスライダをスライド自在に嵌合した構成も利用できる。
【００１９】
また、スプリング４０は車輪２０が接続される車軸と車体１０との間に介在され、車体１０を弾性的に支持する。
【００２０】
まず、車両の電源をオンにした場合、リニアモータもオンになり、ステータ３１に対してスライダ３２を基準位置に位置させる。つまり、相対的には、車体が若干浮き上がってリニアモータの電磁力により支持された状態となる。
【００２１】
走行時、路面の凹凸に伴って車輪が振動すると、それに伴ってスライダ３２もステータ３１に対して上下動する。その際、スライダ３２は基準位置に対して変位し、リニアモータは発電機として機能して、車輪からスプリング４０に伝達された振動エネルギーを電気エネルギーに変換する。得られた発電電力はバッテリ５０に蓄電したり、直接車両の電装品の駆動に利用したりすれば良い。
【００２２】
また、インバータ６０を用いて、リニアモータに供給する電圧や周波数を代え、ステータ３１に対するスライダ３２の推力を制御しても良い。リニアモータは、回転モータがホール素子などでロータの回転角を把握しているのと同様に、位置検知センサ７０でステータ３１に対するスライダ３２の位置を検知できる。そのため、このスライダ３２の基準位置に対する変位を求め、その変位情報に基づいてインバータ６０をＣＰＵ８０を介して制御すれば、路面の凹凸に応じてスライダ３２の推力が調整でき、乗り心地の良いサスペンションを構成できる。
【００２３】
一般に、ばねの基本式は次式「数１」で表される。ここで、ｘはばねの変位、ｋはばね定数、ｍは車両の質量、Ｆは外力。
【００２４】
【数１】
2004306757.tif 000003
【００２５】
また、ダンパは次式「数２」のｄで表される変位の速度の係数である。
【００２６】
【数２】
2004306757.tif 000004
【００２７】
ここで、ダンパの代わりにリニアモータを用いると、次式「数３」におけるｇがリニアモータの推進力となる。
【００２８】
【数３】
2004306757.tif 000005
【００２９】
その際、例えば次式「数４」となるようにリニアモータの制御を行なう。
【００３０】
【数４】
2004306757.tif 000006
【００３１】
この「数４」を前記「数３」に代入すると、次式「数５」のようになって、ダンパの代わりをリニアモータが行い、かつばね定数もｋから（ｋ＋Ｋｐ）に変更することができる。
【００３２】
【数５】
2004306757.tif 000007
【００３３】
従って、ｄｐやｋｐを路面状態や車速、天候、温度、タイヤ空気圧などから可変とすることも可能で、それにより最適な乗り心地を実現することができる。もちろん、４輪全てのサスペンションにリニアモータを適用することで、ｄｐやｋｐは各輪のリニアモータ毎に独立に決定することもできる。
【００３４】
なお、以上の実施形態ではサスペンションにおけるスプリングを残し、ダンパをリニアモータに置換した構成を示したが、ダンパと共にスプリングもリニアモータに置換しても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明サスペンションによれば、リニアモータをサスペンションに用いることで、走行時の振動を利用して発電し、その発電電力を車両の走行や電装品の駆動に有効利用することができる。
【００３６】
また、リニアモータにおけるスライダのスライド位置を制御回路を介して制御することで、車高を自在に変更したり、車両の左右で段差がある場合に、一方の車輪を他方の車輪と異なる高さに調整することで、車体をほぼ水平に保持することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明サスペンションの概略構成図である。
【符号の説明】
１０    車体
２０    車輪
３１    ステータ
３２    スライダ
４０    スプリング
５０    バッテリ
６０    インバータ
７０    位置検知センサ
８０    ＣＰＵ
【図１】
2004306757.tif 000008