(57)【要約】  本開示は、自動車両に付属するホイールサスペンション構成要素を制動する電磁式回転ショックアブソーバに関する。電磁式回転ショックアブソーバは、フライホイールと、少なくとも１つのダンパとを有する。ダンパは、フライホイールを回転駆動するために、フライホイールに動作可能に連結された第１の要素と、ホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結された第２の要素とを有する。ダンパは、フライホイールの慣性を使用して、ホイールサスペンション構成要素の相対運動を制動するように動作する。
2017527484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車両に付属するホイールサスペンション構成要素を制動する電磁式回転ショックアブソーバであって、
フライホイールと、
前記フライホイールを回転駆動するために、前記フライホイールに動作可能に連結された第１の要素と、前記ホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結された第２の要素とを有し、前記フライホイールの慣性を使用して、前記ホイールサスペンション構成要素の相対運動を制動するように動作する、少なくとも１つのダンパと
を含む、電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項２】
前記ダンパは、前記第１および第２の要素を含む電気モータを含む、請求項１に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項３】
前記電気モータの前記第２の要素は、前記ホイールサスペンション構成要素に連結されたステータを含む、請求項２に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項４】
第１の要素、前記電気モータは、前記フライホイールに動作可能に連結されたロータを含む、請求項１に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項５】
前記ロータは、ギヤボックスを介して前記フライホイールに動作可能に連結される、請求項４に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項６】
前記フライホイールは、クラッチを介して前記ギヤボックスに動作可能に連結される、請求項５に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項７】
前記ステータは、ギヤボックスを介して前記ホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結される、請求項３に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項８】
前記ホイールサスペンション構成要素は、前記車両のサスペンションリンクを含む、請求項１に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項９】
前記ダンパを制御する電子コントローラをさらに含む、請求項１に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１０】
自動車両に付属するホイールサスペンション構成要素を制動する電磁式回転ショックアブソーバであって、
フライホイールと、
前記フライホイールと前記ホイールサスペンション構成要素との間に動作可能に配置され、前記フライホイールの慣性を使用して、前記ホイールサスペンション構成要素の相対運動を制動するように動作する、ダンパと、
前記ダンパを制御する電子コントローラと
を含む、電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１１】
前記ダンパは電気モータを含む、請求項１０に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１２】
前記電気モータは、前記フライホイールを回転駆動するために、前記フライホイールに動作可能に連結されたロータを含む、請求項１１に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１３】
前記電気モータは、前記ホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結されたステータを含む、請求項１１に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１４】
前記フライホイールは、ギヤボックスを介して前記ロータに連結される、請求項１２に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１５】
前記ステータは、ギヤボックスを介して前記ホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結される、請求項１３に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１６】
前記ギヤボックスと前記車両のシャーシとの間に連結されたクラッチをさらに含む、請求項１４に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１７】
前記ホイールサスペンション構成要素は、前記車両のサスペンションリンクを含む、請求項１４に記載の電磁式回転ショックアブソーバ。
【請求項１８】
自動車両に付属するホイールサスペンション構成要素を制動する方法であって、
ロータおよびステータを有する電気モータの形態のダンパを用意することと、
フライホイールが前記ロータによって回転駆動されるのを可能にするために、前記フライホイールを前記ロータに動作可能に連結することと、
前記ステータを前記ホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結することと、
回転している前記フライホイールの質量を使用して、前記ホイールサスペンション構成要素の運動を制動することと
を含む、方法。
【請求項１９】
電子コントローラを使用して、前記電気モータの動作と、したがって前記フライホイールの回転速度とを制御することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１のギヤボックスを使用して、前記ロータ、前記フライホイールを動作可能に連結することと、
第２のギヤボックスを使用して、前記ステータを前記ホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結することと
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本開示は、２０１５年７月１４日に出願された米国特許出願第１４／７９９，１７９号明細書に対する優先権を主張し、さらに、２０１４年７月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／０３０，７５２号明細書の利益を主張するものであり、これらの両方の特許出願の全内容は参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は、回転ダンパに関し、より詳細には、車両のホイールサスペンションシステム用の電磁式回転ダンパに関する。
【背景技術】
【０００３】
この節は、必ずしも先行技術ではない、本開示に関連する背景情報を提供する。
【０００４】
車両用のホイールサスペンションシステムは、ホイールから発生する車両の振動を抑える電磁式回転ダンパを含むことができる。電磁式回転ダンパは、車体に連結されたロータおよびステータを有する電気モータを含む。そのようなダンパは、ホイールサスペンションシステムの運動からエネルギを生成するエネルギハーベスタ（ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｅｒ）としても使用される。電磁式回転ダンパは、ホイールサスペンションシステムが受ける低周波および高周波の外乱に対処できなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、本開示は、自動車両に付属するホイールサスペンション構成要素を制動する電磁式回転ショックアブソーバに関する。電磁式回転ショックアブソーバは、フライホイールと、少なくとも１つのダンパとを含む。ダンパは、フライホイールを回転駆動するために、フライホイールに動作可能に連結された第１の要素と、ホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結された第２の要素とを有する。ダンパは、フライホイールの慣性を使用して、ホイールサスペンション構成要素の相対運動を制動するように動作する。
【０００６】
別の態様では、本開示は、自動車両に付属するホイールサスペンションシステムを制動する電磁式回転ショックアブソーバに関する。電磁式回転ショックアブソーバは、フライホイール、ダンパ、および電子コントローラを含む。ダンパは、フライホイールとホイールサスペンション構成要素との間に動作可能に配置され、フライホイールの慣性を使用して、ホイールサスペンション構成要素の相対運動を制動するように動作する。電子コントローラは、ダンパを制御するのに使用される。
【０００７】
さらに別の態様では、本開示は、自動車両に付属するホイールサスペンション構成要素を制動する方法に関する。方法は、ロータおよびステータを有する電気モータの形態のダンパを用意することを含む。方法は、フライホイールがロータによって回転駆動されるのを可能にするために、フライホイールをロータに動作可能に連結することをさらに含む。方法はまた、ステータをホイールサスペンション構成要素に動作可能に連結し、回転しているフライホイールの質量を使用して、ホイールサスペンション構成要素の運動を制動することを含む。
【０００８】
本明細書で説明する図面は、すべての可能な実施例ではなく、選択された実施形態に関してのみ例示することを目的とし、本開示の範囲を限定することを意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両のサスペンションシステム用の電磁式回転フライホイールダンパ（ＥＦダンパ）の概略図である。
【図２Ａ】車両のホイールと、ＥＦダンパのステータに連結されたサスペンションリンクとの連結を示す。
【図２Ｂ】サスペンションリンクの角速度（ω１）とロータの標準角速度（ω２）とを示す。
【図３】ＥＦダンパを有し、クラッチのない半能動システムの特性を示す。
【図４】ＥＦダンパを有し、クラッチを含む能動システムの特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
対応する参照数字は、図面のいくつかの図全体にわたって同じ部品を表す。
【００１１】
添付図面を参照して、以下に本開示がより詳細に説明される。以下の説明は、本来単なる例示であり、本開示、用途、または使用法を限定することを意図されていない。図１は、車両のサスペンションシステム用の電磁式回転フライホイールダンパ１０（以下では「ＥＦダンパ１０」）を示している。車両は、限定するものではないが、自動車、バン、軽トラック、トラック、またはＳＵＶなどの任意のタイプの車両とすることができる。
【００１２】
ＥＦダンパ１０は、電気モータ１２、フライホイール１４、第１のギヤボックス１６、第２のギヤボックス１８、およびクラッチ１９を含む。ギヤボックス１６および１８は、任意の種類の倍速器（ｓｐｅｅｄ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）（例えば、ハーモニックドライブ）とすることができる。電気モータ１２は、ロータ２０およびステータ２２を含む。ステータ２２は、第１のギヤボックス１６を介して車両のサスペンションリンク２４に連結されている。ロータ２０は、第２のギヤボックス１８を介してフライホイール１４に連結されている。ロータ２０およびフライホイール１４は、車体から独立して、１つの軸２６のまわりに自由に回転するように連結されている。ロータ２０は、電磁的結合を最大にする速度で回転する。フライホイール１４は、鋼または他の任意の適切な材料で作製することができる。
【００１３】
ロータ２０のベアリング２０ａは、サスペンションシステムの力を担持するように、車両のシャーシ２８に連結されるか、あるいはシャーシ２８によって部分的に支持される。クラッチ１９を使用して、第２のギヤボックス１８を介してフライホイール１４をシャーシ２８に連結することができる。ギヤボックス１６および１８は、遊星歯車などの減速装置である。第１のギヤボックス１６は、ロータ２０のステータ２２に対する運動の分解能を改善するために、サスペンションシステムの相対運動を増幅する。
【００１４】
図２Ａは、ホイール３０およびサスペンションリンク２４の連結を示しており、サスペンションリンクは、ステータ２２に連結されている（図式の形態で示す）。ホイール３０の運動は、角速度ω１としてサスペンションリンク２４に伝達される。図２Ｂは、サスペンションリンク２４の角速度（ω１）とロータ２０の標準角速度（ω２）とを示している。図３は、電流またはトルク対角速度としてプロットした、ＥＦダンパ１０にかかる様々な負荷のグラフを示している。
【００１５】
静的動作において、フライホイール１４は、電気モータ１２のコントローラによって設定された速度で回転するように制御される。フライホイール１４の設定速度は、ステータ２２から見て、標準角速度ω２（すなわち、ロータ２０の標準角速度）である。サスペンションシステムの運動は、ステータ２２に伝達されて、ステータの相対回転を引き起こす（すなわち、ホイール事象）。より詳細には、サスペンションシステムの相対運動は、ステータ２２から見て、ロータ２０による速度の相対変動である。ステータ２２とロータ２０との間の磁気的結合の強さ、フライホイール１４の回転速度、およびサスペンション運動の衝撃エネルギを含む複数の因子に応じて、相対運動の力は、フライホイール１４を加速するか、またはフライホイール１４の角速度をわずかにかつ瞬間的に遅くする、ロータおよび／またはフライホイールに抗する力として作用するかのいずれかである（図３）。これは、事実上制動力である。
【００１６】
半能動システムの場合、ＥＦダンパ１０はエネルギを消費する。能動システムの場合、ＥＦダンパ１０は、特定の時間にわたって、車体に対して動的垂直力を発生させることができる。能動システムの一部として、ＥＦダンパ１０は、フライホイール１４の回転抵抗を変えるクラッチを含む。より詳細には、能動モードの場合、電気モータ１２に接続されたコントローラ（またはインバータ）３２（図１）は、フライホイール１４の速度を事前に選択された速度に調整することができる。負荷ラインまたは抵抗を変えることで、電気モータ１２により、さらに大きい力を発生させることができる。具体的には、負荷は、フライホイール１４と車両のシャーシ２８との間のクラッチ１９をつなぐことで変わる。コントローラ３２は、電気モータ１２のトルク要求とフライホイール１４の速度調整とを制御する。クラッチは、コントローラ３２からまたは異なるコントローラからの電気信号によって制御可能である。
【００１７】
図４は、ＥＦダンパ１０が、能動システムとして構築された場合のＥＦダンパ１０の特性を示している。能動システムとして、ロータ２０から見たステータ２２に対する抵抗レベルは、クラッチ１９をつなぐことで移行する（変わる）。したがって、サスペンションリンク２４に作用する特定の（制御された）大きさの力を発生させることができる。
【００１８】
高周波数において、ロータ２０およびフライホイール１４は、コントローラ３２によって制御されることなく自由に回転することで、エネルギを吸収する。コントローラ３２は、コントローラによって管理可能な低周波帯域において、ロータ２０と、したがってフライホイール１４の角速度とを能動的に制御する。高周波数でＥＦダンパ１０が受ける外乱は、ロータ２０の慣性によって吸収される。
【００１９】
ＥＦダンパ１０は、ホイールサスペンション側に配置された第１の質量の、高速回転フライホイールの慣性に抗する相対運動を制動する少なくとも１つのダンパ要素を含み、このダンパ要素は、車体に連結され、かつ車体によって支持される。ＥＦダンパ１０の電気モータ１２は、フライホイールの相対回転運動と反対方向の電磁抵抗力を発生させる。フライホイール１４の慣性により、サスペンションシステムの突き上げ動作は、高いピーク電流に変換されない。要約すると、本開示のＥＦダンパ１０は、突き上げに対応するために、電磁式モータとフライホイールシステムとを組み合わせたサスペンション回転ダンパである。ＥＦダンパ１０は、フライホイールを使用して、電磁式ダンパシステムの動作時のピーク電流を抑える。
【００２０】
様々な実施形態についての前述の説明は、例示および説明のために提示された。網羅的であること、または本開示を限定することは意図されていない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、通常、その特定の実施形態に限定されず、適用可能な場合、たとえ具体的に図示または説明されていなくても、選択された実施形態において置き換え可能であり、使用することができる。同じものを様々な方法で変えることもできる。そのような変形形態は、本開示からの逸脱とみなすべきではなく、そのような修正形態のすべては、本開示の範囲内に含まれることを意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2017527484.tif 000005
【図３】
2017527484.tif 000006
【図４】
2017527484.tif 000007
【国際調査報告】
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2017527484.tif 000009