(57)【要約】【課題】電磁サスペンションユニットをボディーに組み付ける場合に、組付け効率を向上させる。【解決手段】電磁サスペンションユニット１０は、電動モータのコイル列を短絡させたり、開放したりする短絡スイッチを含む。短絡スイッチは、常閉のスイッチであり、リレーに電圧が印加されると開状態に切り換えられる。短絡スイッチの閉状態においては、コイル列は短絡し、電動モータに制動力が加えられる状態にある。したがって、リフタ２８６によって電磁サスペンションユニット１０を上昇させて、ボディー２８２に取り付ける場合に、接近離間力発生装置が収縮させられるが、その場合に減衰力が加えられる。それに対して、電磁サスペンションユニット１０のコネクタ２６に開放装置３００を接続して、短絡スイッチを開状態とすれば、抵抗力が小さくなる。その結果、組み付けに要する時間を短くし、組付効率を向上させることができる。【選択図】図１
2009107516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータにより伸縮させられる電磁サスペンションユニットであって、(a)前記電動モータに含まれる互いに直列に接続された１つ以上のコイルの列であるコイル列の両端を短絡させる閉状態と、開放する開状態とに切り換え可能な短絡スイッチと、(b)前記電動モータの作動を制御する制御装置に、制御装置側コネクタを介して接続されるユニット側コネクタとを含むものに接続可能な開放装置であって、
前記ユニット側コネクタに前記制御装置側コネクタに代えて接続される開放装置側コネクタと、
それらユニット側コネクタと開放装置側コネクタとが接続された状態の少なくとも一時期において、前記短絡スイッチを開状態として前記コイル列を開放する開放回路と
を含むことを特徴とする開放装置。
【請求項２】
前記短絡スイッチが、スイッチ回路への電圧の印加により開状態に切り換えられるものであり、前記開放回路が、前記スイッチ回路に電圧を印加可能な電源を含む請求項１に記載の開放装置。
【請求項３】
当該開放装置が、前記電動モータに起電力が生じたことを検出する起電力検出部を含み、前記開放回路が、その起電力検出部によって前記電動モータに起電力が生じたことが検出された場合に、前記スイッチ回路に前記電源の電圧を印加することにより、前記短絡スイッチを開状態に切り換えるスイッチ制御部を含む請求項２に記載の開放装置。
【請求項４】
前記電動モータが前記コイル列を複数含み、前記短絡スイッチがそれら複数のコイル列毎に設けられ、前記開放回路が、前記複数の短絡スイッチを閉状態から開状態に切り換える部分を含む請求項１ないし３のいずれか１つに記載の開放装置。
【請求項５】
電動モータにより伸縮させられ、車両のばね上部とばね下部との間に取り付けられる電磁サスペンションユニットであって、前記電動モータに含まれる互いに直列に接続された１つ以上のコイルの列であるコイル列の両端を短絡させる閉状態と、開放する開状態とに切り換え可能な短絡スイッチを含むものに接続可能な開放装置であって、
当該開放装置が、前記車両とは別個に設けられ、前記車両には搭載されないものであって、かつ、前記短絡スイッチに取外し可能に接続され、接続された状態の少なくとも一時期において、前記短絡スイッチを開状態とすることにより前記コイル列を開放する開放回路を含むことを特徴とする開放装置。
【請求項６】
電動モータにより伸縮させられる電磁サスペンションユニットであって、その電動モータに含まれる互いに直列に接続された１つ以上のコイルの列であるコイル列の両端を短絡させる閉状態と開放する開状態とに切り換え可能な短絡スイッチを含むものを車体に組み付ける組付方法であって、
前記電磁サスペンションユニットを前記車体に組み付ける際に、前記短絡スイッチを閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする組付方法。
【請求項７】
前記電磁サスペンションユニットがコネクタを備え、前記電磁サスペンションユニットを前記車体に組み付ける際に、前記コネクタに、前記短絡スイッチを閉状態から開状態に切り換える開放装置を接続し、前記電磁サスペンションユニットが前記車体に組み付けられた後に、前記コネクタから前記開放装置を取り外す請求項６に記載の組付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡スイッチを備えた電磁サスペンションユニットを車体に組み付ける組付方法、車体に組み付ける際に使用される開放装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２には、電動モータにより作動させられる電磁サスペンションユニットであって、電動モータに含まれるコイル列の両端を短絡させる短絡スイッチを含むものが記載されている。特許文献１，２に記載の電気的サスペンション装置においては、電動モータの制御不能の異常時に、前記短絡スイッチの切り換えにより、コイル列の両端が短絡させられる。それによって、異常時であっても、減衰力を発生させることが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−２２３２２０号公報
【特許文献２】特開２００７−３７２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、短絡スイッチを備えた電磁サスペンションユニットの伸縮を容易にすることであり、例えば、車体への組付工程が良好に行われるようにすることである。
【課題を解決するための手段および効果】
【０００４】
請求項１に記載の開放装置は、電動モータにより伸縮させられる電磁サスペンションユニットであって、(a)前記電動モータに含まれる互いに直列に接続された１つ以上のコイルの列であるコイル列の両端を短絡させる閉状態と、開放する開状態とに切り換え可能な短絡スイッチと、(b)前記電動モータの作動を制御する制御装置に、制御装置側コネクタを介して接続されるユニット側コネクタとを含むものに接続可能な開放装置であって、(a)前記ユニット側コネクタに前記制御装置側コネクタに代えて接続される開放装置側コネクタと、(b)それらユニット側コネクタと開放装置側コネクタとが接続された状態の少なくとも一時期において、前記短絡スイッチを開状態として前記コイル列を開放する開放回路とを含むものとされる。
電磁サスペンションユニットには、ユニット側コネクタと制御装置側コネクタとによって、制御装置が接続される。電磁サスペンションユニットが車両に搭載された状態においては、電磁サスペンションユニットに制御装置が接続されるのであり、制御装置による電動モータの作動の制御により、電磁サスペンションユニットが伸縮させられる。制御装置は、電動モータの作動を制御するものであるが、短絡スイッチの開閉も制御するものとすることができる。
短絡スイッチは常閉のスイッチであり、スイッチ回路に電圧が印加されない場合に、閉状態にある。短絡スイッチが閉状態にあれば、コイル列の両端が短絡させられた状態にあり、電動モータは、回転に対して抵抗力を発生させる状態にある。電動モータが外力によって回転させられると起電力が発生するが、コイル列の両端が短絡された状態にあると、電気エネルギが熱エネルギに変換されて、回転が抑制される。この回転を抑制する力（制動力あるいは抵抗力と称する）は、電磁サスペンションユニットの伸縮を抑制する力となる。短絡状態において生じる制動力は、電動モータの回転速度が大きい場合は小さい場合より大きくなり、電磁サスペンションユニットの伸縮速度が大きい場合は小さい場合より大きくなることが知られている。この意味において、上述の抵抗力（あるいは制動力）を減衰力と称することができる。
短絡スイッチが開状態とされて、コイル列の両端が開放されると、電動モータは自由に回転可能な状態となる。電磁サスペンションユニットの伸縮により電動モータが回転させられることによって起電力が生じても、コイル列の両端が開放されているため、電流が流れず、電動モータの回転に対して抵抗力が加えられることはない。電動モータの自由な回転が許容され、「電動モータにより伸縮させられる装置」の伸縮に対して抵抗力が加えられることがない。
なお、電磁サスペンションユニットに、「電動モータにより伸縮させられる装置」に加えて、コイルスプリングであるサスペンションスプリングが含まれる場合において、短絡スイッチが閉状態にある場合には、電磁サスペンションユニットの伸縮に対して、抵抗力として電動モータにより加えられる減衰力とサスペンションスプリングによる弾性力との両方が加えられる。それに対して、短絡スイッチが開状態にある場合には、サスペンションスプリングの伸縮に対する弾性力は加えられるが、電動モータの自由な回転が許容されることにより「電動モータにより伸縮させられる装置」の伸縮に対して減衰力が加えられなくなる。その結果、電磁サスペンションユニットの伸縮に対する抵抗力を小さくすることができ、電磁サスペンションユニットの伸縮が容易となる。
また、電磁サスペンションユニットに、「電動モータにより伸縮させられる装置」に加えて空気圧室が含まれる場合において、その空気圧室が大気に開放されている場合には、「電動モータにより伸縮させられる装置」の伸縮に対して抵抗力が加えられない場合には、電磁サスペンションユニットの伸縮に対しても抵抗力が加えられることはない。空気圧室が大気から遮断されている場合には、その空気圧室の容積の変化に伴って弾性力としての抵抗力が加えられる。この場合においても、電動モータの自由な回転が許容されることにより、電磁サスペンションユニットの伸縮に対する抵抗力を小さくすることができる。
例えば、短絡スイッチの開閉の制御により、電磁サスペンションユニットを、伸縮に対して抵抗力が加えられる状態（あるいは、減衰力と弾性力との両方が加えられる抵抗力が大きい状態。以下、抵抗力が加えられる状態と称することがある）と、抵抗力が加えられないフリーな状態（あるいは、減衰力が加えられない抵抗力が小さい状態。以下、単にフリーな状態等と称することがある）とに切り換えることが可能であり、ばね上部の振動を抑制し、乗り心地を向上させることができる。
また、短絡スイッチは、常閉のスイッチであるため、制御装置が正常である場合に開状態とされ、あるいは、開閉制御が行われ、制御装置が異常となって、スイッチ回路に電圧が印加されなくなると、閉状態に切り換わる。そのため、制御装置が異常であっても、電磁サスペンションユニットの伸縮に対して減衰力（あるいは、減衰力と弾性力）を発生させることができる。この場合の短絡スイッチの開閉も、制御装置による短絡スイッチの開閉制御の一態様であると考えることができる。
電磁サスペンションユニットのユニット側コネクタには、制御装置側コネクタに代えて開放装置側コネクタを接続することができる。開放装置側コネクタを接続すれば、電磁サスペンションユニットには開放装置が接続される。例えば、電磁サスペンションユニットを車体に組み付ける際に開放装置が接続されるのであり、接続状態の少なくとも一時期において短絡スイッチが開状態とされる。電動モータのコイル列の両端が開放され、電磁サスペンションユニットはフリーな状態等となる。
電磁サスペンションユニットを車体に組み付ける際には、電磁サスペンションユニットが収縮させられるが、その場合に、短絡スイッチが閉状態にあると、収縮に伴って抵抗力が加えられる。電磁サスペンションユニットを伸縮させるのに大きな力が必要となったり、組付けに長い時間を要したりするという問題があった。
特に、車体が上方から吊り下げられた状態で下方から電磁サスペンションユニットが上昇させられて組み付けられる場合には、電磁サスペンションユニットを大きな速度で上昇させると、車体が持ち上がることがある。また、電磁サスペンションユニットは、それに含まれるサスペンションスプリングが所定量収縮するまで、収縮させられるのであるが、抵抗力は収縮速度に応じた大きさとなるため、車体が持ち上がらないように、収縮速度を小さくしなければならない。その結果、サスペンションスプリングを所定量収縮させるのに、長時間を要するという問題が生じるのである。
それに対して、組付け工程において、開放装置を接続して、短絡スイッチを開状態とすれば、電磁サスペンションユニットの収縮に対して抵抗力が加えられることがない（あるいは、抵抗力が小さくなる）ため、電磁サスペンションユニットを容易に収縮させることができ、組付作業が容易となる。特に、車体が上方から吊り下げられた状態で組み付けられる場合には、組付けに要する時間を短くすることができ、組付け効率を向上させることができるのであり、良好に組み付けることができる。
電磁サスペンションユニットの伸縮が容易とされれば、車両の保守整備、点検、電磁サスペンションユニットの点検、修理作業等も容易にできるという利点がある。
なお、開放装置は、電磁サスペンションユニットに接続された状態の全期間を通じて、短絡スイッチを開状態とするものであっても、一時期において開状態とするものであってもよい。例えば、電磁サスペンションユニットの伸縮に対して抵抗力が加えられることが望ましくない場合にのみ、開状態とされてもよいのである。
また、電動モータにおいて、１つのコイル列に属するコイルは１つであっても、複数であってもよい。さらに、電動モータは、コイルを１つ含むものであっても、複数のコイルを含むものであってもよい。
請求項２に記載の開放装置は、短絡スイッチのスイッチ回路に電圧を印加可能な電源を含むものである。短絡スイッチが、スイッチ回路への電圧の印加により開状態に切り換えられるものである場合、換言すれば、電圧が印加されていない場合に閉状態にあるスイッチである場合には、スイッチ回路に開放装置の電源の電圧が印加されることにより、短絡スイッチが開状態に切り換えられる。
請求項３に記載の開放装置は、電動モータに起電力が生じたことを検出する起電力検出部を含み、開放回路が、その起電力検出部によって電動モータに起電力が生じたことが検出された場合に、スイッチ回路に電源の電圧を印加することにより、短絡スイッチを開状態に切り換えるスイッチ制御部を含む。
電動モータが電源から遮断された状態において、電動モータが回転させられると、その回転速度に応じた起電力がコイルに生じる（電磁誘導）。換言すれば、電動モータに起電力が生じている状態は、電動モータが電磁サスペンションユニットの伸縮により回転させられている状態であると考えることができる。電磁誘導は、コイル列の両端が短絡状態にあっても、開放状態にあっても生じる。開放状態にある場合には、電磁誘導に起因した電圧差が生じるが、電流が流れることはない。
そこで、本項に記載の開放装置においては、起電力が生じているか否かを検出し、起電力が生じており、電磁サスペンションユニットが伸縮している状態にある場合に、スイッチ回路に電圧を印加することにより短絡スイッチを開状態とする。それに対して、起電力が生じていない場合には、スイッチ回路には電圧が印加されない。このように、必要な場合に限って、スイッチ回路に電圧が印加されるため、開放装置に含まれる電源の消費電力を少なくすることができる。
起電力検出部は、電動モータに生じた起電力を検出するものであり、例えば、電動モータに含まれるコイル列の両端の電圧を検出する電圧検出部としたり、電圧に応じた信号を出力する回路としたりすることができる。上述のように、コイル列の両端の電圧差に基づけば、短絡スイッチが閉状態にあっても開状態にあっても、起電力が生じているか否かがわかる。
請求項４に記載の開放装置においては、電動モータがコイル列を複数含み、短絡スイッチがそれら複数のコイル列毎に設けられる場合において、開放回路が、複数の短絡スイッチを閉状態から開状態に切り換える部分を含む。
開放回路は、複数の短絡スイッチのすべてを開状態に切り換える部分を含むが、それに加えて、複数の短絡スイッチの一部を開状態に切り換える部分も含むものとすることができる。複数の短絡スイッチを含む場合において、一部の短絡スイッチを開状態とすれば、すべての短絡スイッチが閉状態にある場合より、抵抗力を小さくすることができる。
請求項５に記載の開放装置は、電動モータにより伸縮させられ、車両のばね上部とばね下部との間に取り付けられる電磁サスペンションユニットであって、電動モータに含まれる互いに直列に接続された１つ以上のコイルの列であるコイル列の両端を短絡させる閉状態と、開放する開状態とに切り換え可能な短絡スイッチを含むものに接続可能な開放装置であって、当該開放装置が、車両とは別個に設けられ、車両には搭載されないものであって、かつ、短絡スイッチに取外し可能に接続され、接続された状態の少なくとも一時期において、短絡スイッチを開状態とすることによりコイル列を開放する開放回路を含むものとされる。
電磁サスペンションユニットは、車両のばね上部とばね下部との間に設けられるものであり、車両に搭載されるものである。電磁サスペンションユニットの伸縮の制御により、ばね上部の振動を抑制したり、姿勢を制御したりすることができる。
それに対して、開放装置は、車両とは別個に設けられるものであり、車両に搭載されないものである。電磁サスペンションユニットに接続されて使用されるが、そのままの状態で車両に搭載されることではない。車両の通常の使用状態においては（車両本来の機能のためには）、不要なものである。
請求項５に記載の開放装置には、請求項１ないし４のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
【０００５】
請求項６に記載の組付方法は、電動モータにより伸縮させられる電磁サスペンションユニットであって、その電動モータに含まれる互いに直列に接続された１つ以上のコイルの列であるコイル列の両端を短絡させる閉状態と開放する開状態とに切り換え可能な短絡スイッチを含むものを車体に組み付ける組付方法であって、前記電磁サスペンションユニットを前記車体に組み付ける際に、前記短絡スイッチを閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする。
電磁サスペンションユニットを車体に組み付ける際に、短絡スイッチが開状態とされてコイル列の両端が開放される。その結果、電磁サスペンションユニットをフリーな状態（あるいは、抵抗力が小さい状態）とすることができるため、組付け作業が容易となる。
短絡スイッチは、請求項１〜５に記載のように、開放装置を使用して、開状態に切り換えることができるが、それに限らない。例えば、すでに車両に組み付けられている装置を使用して開状態に切り換えることもできる。
請求項７に記載の組付方法においては、電磁サスペンションユニットがコネクタを備え、電磁サスペンションユニットを車体に組み付ける際に、コネクタに、短絡スイッチを閉状態から開状態に切り換える開放装置を接続し、電磁サスペンションユニットが車体に組み付けられた後に、コネクタから開放装置を取り外す。
電磁サスペンションユニットが車体に組み付けられる前においては、コネクタには何も接続されていない。電磁サスペンションユニットを車体に組み付ける場合に、コネクタに開放装置を接続する。開放装置によって短絡スイッチが開状態とされる。そして、組み付けが終了すると、コネクタから開放装置を外す。電磁サスペンションユニットのコネクタには制御装置が接続される。制御装置によって、車両の通常の使用状態において、電動モータや短絡スイッチが制御される。
【実施例】
【０００６】
本発明の一実施例である開放装置について図面に基づいて説明する。開放装置は、電磁サスペンションユニットを車体に組み付ける場合に、電磁サスペンションユニットに接続して使用されるものである。電磁サスペンションユニットは、車両に搭載された状態において、電気サスペンションシステムの構成要素となる。
以下、最初に、車両に搭載された電気サスペンションシステムについて説明し、次に、開放装置および開放装置を使用して電磁サスペンションユニットを車体に組み付ける方法について説明する。
電気サスペンションシステムは、図２，３に示すように、電磁サスペンションユニット１０と、制御装置１２とを含む。
電磁サスペンションユニット１０は、車両の前後左右の各車輪に対応してそれぞれ設けられており、それぞれ、図示しない車輪を保持するばね下部としてのロアアーム１６とばね上部としての車体側部材１８との間に配設された接近離間力発生装置２０と、コイルスプリングであるサスペンションスプリング２２と、接近離間力発生装置２０を伸縮させる電動モータ２４と、ユニット側コネクタ２６とを含む。電磁サスペンションユニット１０は、マウント部２７に固定された取付部材２８によって車体側部材１８に取り付けられ、取り付けられた状態において、ユニット側コネクタ２６に制御装置側コネクタ２９が接続されて、制御装置１２が接続される。
【０００７】
接近離間力発生装置２０は、互いに軸線方向（接近離間力発生装置２０の軸線の方向であり、以下、同様に軸線方向と称する）に相対移動可能に嵌合させられたアウタチューブ３０およびインナチューブ３２を含む。インナチューブ３２は、アウタチューブ３０に嵌入してアウタチューブ３０の上端部から上方に突出する。その上方の突出端部にはフランジ部３６が形成され、フランジ部３６においてマウント部２７に固定され、それによって、車体側部材１８に固定される。アウタチューブ３０の内壁面には、軸線方向に延びる一対のガイド溝３８が設けられ、一対のガイド溝３８の各々に、インナチューブ３２の下端部に設けられた一対のキー４０がそれぞれ係合させられている。それらガイド溝３８およびキー４０によって、アウタチューブ３０とインナチューブ３２とが、相対回転不能、軸線方向に相対移動可能とされている。なお、アウタチューブ３０の上端部には、シール４２が設けられている。
【０００８】
接近離間力発生装置２０は、雄ねじ部が形成されたねじ部材５０と、ベアリングボールを保持してそのねじ部材５０と螺合する雌ねじ部が形成されたナット５２とを備えたボールねじ機構（運動変換機構）５４を含む。ねじ部材５０は、軸線方向に延びた姿勢で、電動モータ２４の出力軸５８に相対回転不能に取り付けられる。一方、ナット５２は、ねじ部材５０と螺合した状態で、アウタチューブ３０に固定されたナット支持筒６０の上端部に固定されている。なお、電動モータ２４はモータケース６１に支持され、モータケース６１がマウント部２７に固定されるのであり、それによって、車体側部材１８に固定される。また、モータ出力軸５８およびねじ部材５０は中空状とされている。
【０００９】
サスペンションスプリング２２は、フランジ部３６（あるいはマウント部２７）に設けられた上部リテーナ６２と、アウタチューブ３０に設けられた下部リテーナ６４との間に配設されている。したがって、電磁サスペンションユニット１０が車体側部材１８に組み付けられた状態においては、サスペンションスプリング２２と接近離間力発生装置２０とは、車体側部材（以下、ばね上部と称することがある）１８とロアアーム（以下、ばね下部と称することがある）１６との間に並列に設けられることになる。
【００１０】
アウタチューブ３２の下端部にはシリンダ装置としてのショックアブソーバ６８が固定されている。シリンダ装置６８は、作動液が満たされたハウジング７０と、ハウジング７０に対して相対移動可能に嵌合されたピストン７２とを含み、ピストン７２によって、そのハウジング７０内部が２つの液室に仕切られる。ピストン７２のピストンロッド７４は、中空状のねじ部材５０およびモータ出力軸５８を貫通し、モータケース６１に固定されている。ピストン７２には、上室８０と下室８２とを接続する連通路８４が設けられ、連通路８４には可変絞り８６が設けられている。可変絞り８６により、連通路８４の流路面積が可変とされ、それによって、シリンダ装置６８において発生させられる減衰力が制御可能とされている。本実施例においては、可変絞り８６に電気信号が供給されなくても、連通路８４が閉状態にされないようにされている。
【００１１】
本実施例において、電動モータ２４の回転に伴ってねじ部材５０が回転させられ、ナット支持筒６０およびアウタチューブ３０が軸線方向に直線移動させられる。電動モータ２４のモータ出力軸５８に加えられた出力がボールねじ機構５４を介してアウタチューブ３０に伝達される。それによって、アウタチューブ３０とインナチューブ３２とを軸線方向に相対移動させることができるのであり、相対移動に対する推進力を付与して、能動的にストローク動作を行わせることができる。例えば、接近離間力発生装置２０は、ばね上部１８の動作に対してばね上絶対速度に比例する減衰力を作用させるいわゆるスカイフックダンパ理論に基づく制御、および、ばね下部１６の動作に対してばね下絶対速度に比例する減衰力を作用させる擬似的なグランドフック理論に基づく制御を実行することが可能である。さらに、推進力により上下方向におけるばね上部１８とばね下部１６との距離を積極的に変更し、また、ばね上ばね下間距離を所定の距離に維持する機能をも有している。この機能によって、旋回時の車体のロール，加速・減速時の車体のピッチ等を効果的に抑制すること、車両の車高を調整すること等が可能である。
【００１２】
図３に示すように、制御装置１２は、入出力部，記憶部，実行部等を備えたコンピュータを主体として構成されたコントローラ１４２と、前後左右の各接近離間力発生装置２０の電動モータ２４の各々に対応して設けられた駆動回路としてのインバータ１４６とを有している。インバータ１４６の各々は、それぞれ、コンバータ１４８を介してバッテリ１５０に接続されている。
入出力部には、図示を省略するが、制御に必要な複数のセンサが接続されている。例えば、前後左右の各輪毎に設けられ、ばね上部１８の上下加速度を検出するばね上加速度センサ、ばね下部１６とばね上部１８との間のストロークを検出するストロークセンサ、車速センサ、操舵角センサ、車両前後加速度センサ、車両横加速度センサ、アクセル開度センサ、ブレーキ力センサ等が該当する。
記憶部には、接近離間力発生装置２０を制御する複数のプログラムやデータ等が記憶されている。
【００１３】
電動モータ２４は３相のコイル１５０，１５２，１５４がスター結線（Ｙ結線）された３相ブラシレスＤＣモータであり、インバータ１４６の制御によって制御される。インバータ１４６は、図示するように一般的なものであり、電動モータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各コイル１５０，１５２，１５４のhigh側（高電位側），low側（低電位側）にそれぞれ対応する６つのスイッチング素子ＨＵＳ，ＨＶＳ，ＨＷＳ，ＬＵＳ，ＬＶＳ，ＬＷＳと、それらスイッチング素子を開閉制御するスイッチング素子制御回路１９０とを含む。スイッチング素子制御回路１９０は、モータ回転角（電気角）に基づいてスイッチング素子を開閉作動させるのであり、複数のスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することによって、電動モータ２４に流れる電流量を制御する。スイッチング素子制御回路１９０がパルスオン時間ＴONとパルスオフ時間ＴOFFとによって定まるデューティ比Ｒduty（＝ＴON／（ＴON＋ＴOFF））を変更することで、電動モータ２４を流れる電流量が制御され、回転トルクの大きさが制御される。具体的には、デューティ比が大きくされると、電流量が大きくされて、電動モータ２４に発生する回転トルクが大きくされる。
電動モータ２４が外部からの力によって回転させられる場合には、電動モータ２４には起電力が生じる。この起電力はバッテリ１５０に回生可能とされており、それによって、相対移動を抑制することができる。
【００１４】
上記インバータ１４６とバッテリ１５０との間には電源スイッチ２００が設けられ、電動モータ２４の３つのコイル１５０，１５２，１５４の通電端子間、詳しくは、Ｕ相のコイル１５０とＶ相のコイル１５２との通電端子間，Ｖ相のコイル１５２とＷ相のコイル１５４との通電端子間の各々には、それぞれ、短絡スイッチ２０２，２０４が設けられる。電源スイッチ２００は、バッテリ１５０とインバータ１４６との間を連通させたり、遮断したりするスイッチであり、短絡スイッチ２０２，２０４は、通電端子間を短絡したり、開放したりするスイッチである。本実施例においは、コイル１５０，１５２によってコイル列２０５が構成され、コイル１５２，１５４によってコイル列２０６が構成されるのであり、これらコイル列２０５，２０６の通電端子間（両端部の間）に、短絡スイッチ２０２，２０４が設けられることになる。電動モータ２４は２つのコイル列２０５，２０６を含むことになる。
【００１５】
電源スイッチ２００に対応してリレー２１０が設けられ、短絡スイッチ２０２，２０４の各々に対応して、それぞれ、リレー２１２，２１４が設けられる。リレー２１０，２１２，２１４は、それぞれ、コイルを含むものであり、コイルを励磁、消磁させることにより、スイッチ２００，２０２，２０４を開閉させる。リレー２１０を含むスイッチ回路２１８には、リレー用スイッチ２２０が設けられ、リレー２１２，２１４が並列に接続されたスイッチ回路２２２にはリレー用スイッチ２２４が設けられる。スイッチ回路２１８，２２２は、それぞれ、バッテリ１５０を含むものであり、リレー用スイッチ２２０，２２４は、コントローラ１４２の指令に基づいて開閉させられるものであり、スイッチング素子制御回路１９０から電圧が印加されない場合は開状態にある。
電源スイッチ２００は、常開のスイッチであり、リレー２１０に電圧が印加されない場合に開状態（ＯＦＦ状態）にあり、リレー２１０に電圧が印加されると閉状態（ＯＮ状態）とされる。
短絡スイッチ２０２，２０４は、それぞれ、常閉のスイッチであり、リレー２１２，２１４に電圧が印加されない場合に閉状態（ＯＦＦ状態）にあり、リレー２１２，２１４に電圧が印加されると開状態（ＯＮ状態）とされる。
本実施例においては、短絡スイッチ２０２，２０４は、電磁サスペンションユニット１０の構成要素である。
【００１６】
電気サスペンションシステム（電磁サスペンションユニット１０が車両に組み付けられて、コネクタ２６，２９を介して制御装置１２に接続された状態）が正常である場合には、本電気サスペンションシステムにおいて、接近離間力発生装置２０において発生させられる接近離間力は、主として、インバータ１４６の制御により、電動モータ２４への供給電流が制御されることによって制御される。インバータ１４６の制御により、電動モータ２４の回転が抑制されて、上下方向の振動が抑制されることもある。インバータ１４６による制御、接近離間力の制御については、本発明の説明とは関係がないため、説明を省略する。
なお、シリンダ装置６８においては、可変絞り８６によって決まる連通路８４の流路面積に応じた減衰力が、ばね上部１８とばね下部１６との上下方向の相対移動に伴って発生させられる。
【００１７】
電気系統の失陥時（電力を供給不能な場合）には、リレー２１０，２１２，２１４に電圧が印加されなくなることにより、電源スイッチ２００が開状態とされ、短絡スイッチ２０２，２０４が閉状態とされる。また、制御装置１２の異常時（インバータ１４６によってスイッチング素子を制御不能な場合等）には、スイッチング素子制御回路１９０による制御が行われないようにされている。リレー用スイッチ２２０，２２４に電圧が印加されなくなることにより、開状態となり、電源スイッチ２００が開状態となり、短絡スイッチ２０２，２０４が閉状態となる。電動モータ２４が電源１５０から遮断され、電動モータ２４の各コイル列２０５，２０６が短絡される。
この短絡スイッチ２０２，２４０の閉状態において、電動モータ２４が、電磁サスペンションユニット１０の伸縮により回転させられる場合には、電動モータ２４の回転によって発生させられる起電力に応じた電気エネルギが熱エネルギに変換されて、回転が抑制される。この回転を抑制する抵抗力は、電磁サスペンションユニット１２の伸縮を抑制する抵抗力となる。また、この抵抗力は、電動モータ２４の回転速度、すなわち、電磁サスペンションユニット１２の伸縮速度に応じた大きさとなるため、減衰力として作用する。それによって、電動モータ２４の制御が行われていない状態であっても、減衰力を発生させることが可能となる。それによって、上下方向の振動を抑制することができる。
なお、減衰力はシリンダ装置６８においても発生させられる。
【００１８】
次に、電磁サスペンションユニット１０を車体に組み付ける場合について説明する。
車体側部材１８に取り付ける前においては、電磁サスペンションユニット１０のユニット側コネクタ２６には何も接続されていない。リレー２１２，２１４には、電流が供給されないため、短絡スイッチ２０２，２０４は閉状態にある。
一方、電磁サスペンションユニット１０をボディーに組み付ける場合には、図１に示すように、一対のハンガー２８０に保持されたボディー２８２が、一対のレール２８４に沿って、順番に搬送され、予め定められた所定の位置において停止する。電磁サスペンションユニット１０が支持部２８５によって支持されてリフタ２８６によって上昇させられて（電磁サスペンションユニット１０、図示しないエンジンユニット等の部品がサスペンションメンバに取り付けられたものが支持されて上昇させられることもある）、ボディー２８２の予め定められた部分に組み付けられる。その場合に、電磁サスペンションユニット１０のマウント部２７が車体側部材１８（ボディー２８２の一部）に当接すると、その後、リフタ２８６の上昇に伴って接近離間力発生装置２０が収縮させられ、サスペンションスプリング２２が収縮させられる。電磁サスペンションユニット１０は、サスペンションスプリング２２が所定量圧縮させられた状態で取り付けられる。
【００１９】
電磁サスペンションユニット１０をボディー２８２に組み付ける場合に、短絡スイッチ２０２，２０４が閉状態にあると、コイル列２０５，２０６が短絡状態にあり、接近離間力発生装置２０の収縮に伴って抵抗力が加えられる。この場合の抵抗力は、接近離間力発生装置２０の収縮速度に応じた減衰力と、サスペンションスプリング２２の弾性力とを含む大きさとなる。そのため、図１に示すように、ボディー２８２が上方から吊り下げられた状態で下方から電磁サスペンションユニット１０等が上昇させられて組み付けられる場合に、電磁サスペンションユニット１０を大きな速度で上昇させると、ボディー２８２が持ち上がることがある。また、ボディー２８２が持ち上がらないように、上昇速度を小さくすると、サスペンションスプリング２２を所定量収縮させるのに、長時間を要する。
【００２０】
そこで、本実施例においては、電磁サスペンションユニット１０のユニット側コネクタ２６に、開放装置３００を接続する。開放装置３００は、図４に示すように、電源３０２と、その電源３０２を含むリレー用回路３０４と、開放装置側コネクタ３０６とを含む。ユニット側コネクタ２６と開放装置側コネクタ３０６とが接続されると、リレー用回路３０４が閉じられ、リレー２１２，２１４が並列に、電源３０２に接続されることになる。リレー２１２，２１４に電源３０２が接続されるため、リレー２１２，２１４に電圧が印加されて励磁されて、短絡スイッチ２０２，２０４が閉状態から開状態に切り換えられる。短絡スイッチ２０２，２０４は、ユニット側コネクタ２６に開放装置３００が接続された状態の全期間において、開状態に保たれることになる。
【００２１】
開放装置３００が接続された電磁サスペンションユニット１０等は、支持部２８５に支持されて、リフタ２８６によって上昇させられてボディー２８２に組み付けられる。組み付けの際に、短絡スイッチ２０２，２０４が開状態にあり、コイル列２０５，２０６が開放状態にあるため、収縮に伴って電動モータ２４に起因して抵抗力が加えられることがない。この場合には、サスペンションスプリング２２の弾性力と、シリンダ装置６８における減衰力とが加えられる。収縮に伴って加えられる抵抗力を小さくすることができるため、組付けに要する時間を短くして、組付け効率を向上させることができる。
そして、組み付けが終了した後に、ユニット側コネクタ２６から開放装置側コネクタ３０６（開放装置３００）が取り外されて、制御装置１２の制御装置側コネクタ２９が接続される。車両の通常の使用状態において、電磁サスペンションユニット１０は、制御装置１２により制御されることになる。
本実施例においては、電源３０２，リレー用回路３０４等により開放回路３１０が構成される。リレー２１２，２１２を含むスイッチ回路２２２に電源３０２により電圧を印加して、短絡スイッチ２０２，２０４が開状態とされる。
【００２２】
なお、開放装置は、図５に示す構造を成したものとすることができる。本実施例において、開放装置３４８は、電源３５０と、電源３５０を含むリレー用回路３５２と、そのリレー用回路３５２に設けられたリレー用スイッチ３５４と、電動モータ２４のコイル間の電圧差に応じた信号を出力する電圧検出回路（起電力検出部の一態様である）３５６と、コンピュータ３５８と、開放装置側コネクタ３６０とを含む。コンピュータ３５８は、入出力部３７０，記憶部３７２，実行部３７４等を含み、入出力部３７０には、電圧検出回路３５６が接続されるとともに、リレー用スイッチ３５４がスイッチ回路３８０を介して接続される。
リレー用スイッチ３５４が開状態にある場合には、リレー２１２，２１４には電圧が印加されないため、短絡スイッチ２０２，２０４は閉状態にあるが、リレー用スイッチ３５４が閉状態とされると、短絡スイッチ２０２，２０４が開状態とされる。
電圧検出回路３５６は、コイル列２０６の両端間に設けられた抵抗３９０，３９１と、コンパレータ３９２とを含み、コンパレータ３９２には、抵抗３９０、３９１の間の電圧と予め定められた一定の電圧Ｖthとが入力され、抵抗３９０、３９１の間の電圧が一定電圧（しきい値）Ｖthより高い場合に、ＨＩＧＨ信号を出力する。
記憶部３７２には、図６のフローチャートで表されるスイッチ制御プログラムが記憶されている。
【００２３】
接近離間力発生装置２０の伸縮により、電動モータ２４が回転させられると、それに起因してコイル１５０，１５２，１５４に起電力が生じ、コイル間に電圧差が生じる。起電力は、短絡スイッチ２０２，２０４が閉状態にあっても、開状態にあっても生じる。
電圧検出回路３５６は、上述のように、コイル１５２、１５４の間の電圧差に応じた信号を出力するものであるが、コイル１５２に生じる起電力に応じた電圧変化と、コイル１５４に生じる起電力に応じた電圧変化とでは位相が１２０°ずれるため、これらの間の電圧差は、電動モータ２４の回転に伴って変化する。また、これらの間の電圧差は、しきい値Ｖthより大きくなったり、小さくなったりするが、電動モータ２４が停止し、起電力が発生しなくなると、常に、しきい値Ｖthより小さくなる。以上の事情に基づき、本実施例においては、電圧検出回路３５６の出力値がＨＩＧＨである場合、あるいは、ＨＩＧＨでない時間が予め定められた設定時間以内である場合には、電動モータ２４が回転させられている状態であると判定し、短絡スイッチ２０２，２０４を開状態に保つが、ＨＩＧＨでない時間が設定時間を超えた場合には、回転させられていない状態、すなわち、組み付けが終了したとして、短絡スイッチ２０２，２０４を閉状態とする。
【００２４】
スイッチ制御プログラムはユニット側コネクタ２６と開放装置側コネクタ３６０とが接続された状態において、予め定められた設定時間毎に実行される。
ステップ１（以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、リレー用スイッチ３５４がＯＦＦ（開状態）とされる。リレー２１２，２１４には電圧が印加されないため、短絡スイッチ２０２，２０４は閉状態のままである。
Ｓ２において、電圧検出回路３５６の出力信号が読み込まれ、ＨＩＧＨであるか否かが判定される。組付け工程が開始される以前においては、電動モータ２４は停止状態にあるため、ＬＯＷ信号が出力される（ＨＩＧＨ信号ではない）。Ｓ３において、リレー用スイッチ３５４がＯＮ（閉状態）であるか否かが判定される。組付け工程が開始される以前においては、リレー用スイッチ３５４はＯＦＦ（開状態）にあるため、Ｓ３の判定はＮＯとなり、以下、Ｓ１〜３が繰り返し実行される。
Ｓ１〜３が繰り返し実行されるうちに、組付け工程が開始され、電動モータ２４が電磁サスペンションユニット１０の収縮に伴って回転させられると、電圧検出回路３５６からの信号がＨＩＧＨとなるため、Ｓ２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ４において、リレー用スイッチ３５４に電圧が印加されて、閉状態とされる。電源３５０によりリレー２１２，２１４に電圧が印加されて、励磁されて、短絡スイッチ２０２，２０４が開状態とされる。コイル列２０５，２０６が開放され、電動モータ２４はフリーの状態となる。
【００２５】
電圧検出回路３５６からの信号がＨＩＧＨである間、Ｓ２，４が繰り返し実行される。Ｓ４が実行される際に、リレー用スイッチ３５４はすでにＯＮ状態にあるが差し支えない。
それに対して、電圧検出回路３５６の出力信号がＬＯＷになった場合には、Ｓ２において判定がＮＯとなるが、リレー用スイッチ３５４がＯＮ状態にあるため、Ｓ３の判定がＹＥＳとなり、Ｓ５において、電圧検出回路３５６からの出力信号がＬＯＷ信号である状態が設定時間以上継続しているか否かが判定される。ＬＯＷ信号である状態の継続時間が設定時間以内である場合には、Ｓ５の判定がＮＯとなる。この場合には、リレー用スイッチ３５４がＯＦＦ状態にされることはない。電圧検出回路３５６の出力信号がＬＯＷである間、Ｓ２，３，５が繰り返し実行されるが、設定時間を経過しない間に、信号がＨＩＧＨとなれば、Ｓ４が実行される。この場合には、継続時間の計測もリセットされる。
電動モータ２４が電磁サスペンションユニット１０の収縮に伴って回転させられている間、Ｓ２，４あるいは、Ｓ２，３，５が繰り返し実行され、リレー用スイッチ３５４はＯＮ状態（閉状態）に保たれる。そのうちに、電圧検出回路３５６の出力信号がＬＯＷである状態が設定時間を越えて継続すると、Ｓ５の判定がＹＥＳとなり、Ｓ６において、リレー用スイッチ２５４がＯＦＦ（開状態）とされる。リレー２１２，２１４に電圧が印加されなくなり、短絡スイッチ２０２，２０４が閉状態に切り換えられる。組付け工程が終了したため、短絡スイッチ２０２，２０４を閉状態に切り換えても差し支えない。
リレー用スイッチ２５４がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換えられれば、その後、本プログラムが実行されようにすることができる。例えば、振動等に起因して、電動モータ２４に起電力が生じ、それによって、リレー２１２，２１４に再度電圧が印加されることを防止するためである。
以上のように、本実施例においては、必要な場合に限って、リレー２１２，２１４に電圧が印加されるようにされているため、開放装置３４８の電源３５０における消費電力を低減させることができる。
本実施例においては、コンピュータ３５８のスイッチ制御プログラムを記憶する部分、実行する部分等によりスイッチ制御部が構成され、スイッチ制御部およびリレー用回路３５２，電源２５０，リレー用スイッチ３５４，電圧検出回路３５４等により開放回路３９６が構成される。
【００２６】
なお、上記実施例においては、組付け工程において、２つの短絡スイッチ２０２，２０４の両方が開状態とされるようにされていたが、いずれか一方のみが開状態とされるようにすることもできる。２つの短絡スイッチ２０２，２０４の両方が閉状態にある場合より、いずれか一方のみが閉状態にある方が、電動モータ２４の抵抗を小さくすることができる。
また、上記実施例においては、電磁サスペンションユニット１０をボディー２８２に組み付ける場合について説明したが、車両の保守、点検、電磁サスペンションユニット１０の検査、修理等の際に、開放装置３００，３４８を制御装置１２に代わって取り付ければ、電磁サスペンションユニット１０の伸縮を容易にでき、作業を容易にすることができる。
さらに、上記実施例においては、電磁サスペンションユニット１０のユニット側コネクタ２６が、制御装置側コネクタ２９にも開放装置側コネクタ３０６，３６０にも接続され可能なものであったが、開放装置側コネクタ３０６，３６０専用のコネクタとすることもできる。
また、短絡スイッチ２０２，２０４は、コントローラ１４２が正常であって、インバータ１４６が異常である場合に、開閉制御されるようにすることができる。電源スイッチ２００の開状態において、短絡スイッチ２０２，２０４を開状態とすれば、フリーな状態（サスペンションスプリング２２の弾性力のみが加えられる状態）とすることができ、短絡スイッチ２０２，２０４を閉状態とすれば、ストロークに対して減衰力が発生させられる状態とすることができる。このことを利用して、例えば、スカイフック理論に基づいて、短絡スイッチ２０２，２０４を開閉させることができるのであり、それによって、ばね上部１８の振動を良好に抑制することができる。
【００２７】
さらに、図３において、リレー２１２，２１４を含むスイッチ回路２２２は、インバータ１４６のＡ点において接続されるようにすることもできる。この場合には、リレー用スイッチ２２４は不要となる。短絡スイッチ２０２，２０４が電源スイッチ２００の開閉とは、別個独立に開閉させられない場合、すなわち、電源スイッチ２００が閉状態にあると短絡スイッチ２０２，２０４は開状態にあり、電源スイッチ２００が開状態にされると閉状態にされる場合には、リレー用スイッチ２２４は不要となる。本実施例においても、電源の失陥時には、電源スイッチ２００が開状態とされるため、短絡スイッチ２０２，２０４は閉状態となる。
また、リレー２１２を含むスイッチ回路、リレー２１４を含むスイッチ回路は、それぞれ、別個の回路とすることもできる。
さらに、スイッチ２２０は、イグニッションスイッチのＯＮ・ＯＦＦにより連動してＯＮ・ＯＦＦさせられるスイッチとすることもできる。イグニッションスイッチがＯＮ状態に切り換わった場合にスイッチ２２０がＯＮ（閉状態）とされるようにするのである。電気系統の異常により、バッテリ１５０から電力が供給されなくなれば、電源スイッチ２００が閉状態にあっても、電動モータ２４には電力が供給されなくなる。その場合に、短絡スイッチ２０２，２０４は閉状態とされるため、電気系統の異常時に、上下方向の移動に伴って減衰力が発生させられる状態とすることができる。
また、電動モータ２４の構造は、上記実施例におけるそれに限らない。３相のＤＣブラシレスモータに限らず、他の型のモータとすること等ができる。
さらに、接近離間力発生装置２０において、電動モータ２４によりナットが回転させられるようにすることができる。また、電動モータをリニアモータとすることもできる。その場合には、複数のコイルは、軸線と平行に並んで複数設けられることになる。
その他、本発明は、前述に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】電磁サスペンションユニット等をボディに組み付ける組付装置全体を概念的に示す図である。この組付装置を利用して、本発明の一実施例である組付方法が実施される。
【図２】上記電磁サスペンションユニットの断面図である。
【図３】上記電磁サスペンションユニットを含む電気サスペンションシステムの制御装置を示す図である。
【図４】本発明の一実施例である開放装置を示す図である。
【図５】本発明の別の一実施例である開放装置を示す図である。
【図６】上記開放装置に含まれるコンピュータの記憶部に記憶されたプログラムを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１０：電磁サスペンションユニット  １２：制御装置  ２２：サスペンションスプリング  ２４：電動モータ  ２６：ユニット側コネクタ  ２９：制御装置側コネクタ  ３０：アウタチューブ  ３２：インナチューブ  ５４：ボールねじ機構  １５０〜１５４：コイル  ２０２，２０４：短絡スイッチ  ２１２，２１４：リレー  ２２２：スイッチ回路  ３００，３４８：開放装置  ３０２，３５０：電源  ３０４，３５２：リレー用回路  ３５４：リレー用スイッチ  ３５６：電圧検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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