(57)【要約】【課題】ばね下部の制振度合いの低下を抑制しつつ伸縮方向力発生部とばね下振動抑制部との一方の負担を軽減し得る電気サスペンションシステムを得る。【解決手段】減衰負担変更プログラムの処理により、発熱や電力不足等に起因して、２つの伸縮部分である伸縮方向力発生部４０と減衰力発生部１０２との一方の負担を軽減する必要性が高い場合に、伸縮方向力発生部４０のばね下減衰力成分と減衰力発生部１０２の減衰力との一方が減少させられるとともに他方が増大させられる。例えば、Ｓ１６，Ｓ１７の処理により、伸縮方向力発生部４０の温度が高く、減衰力発生部１０２の温度が低いと判定された場合に、Ｓ２０において、ばね下減衰力成分が小さくされ、伸縮方向力発生部４０の発熱が抑制されるとともに、減衰力発生部１０２の減衰力が増大させられてばね下部の制振度合いの低下が抑制される。【選択図】  図１０
2009120026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のばね上部とばね下部とが接近離間する方向の力である接近離間方向力を発生させる接近離間方向力発生装置と、その接近離間方向力発生装置を制御する制御装置とを含むサスペンションシステムであって、
前記接近離間方向力発生装置が、
自身が有する電気作動機械の出力によって、ばね下部の振動を減衰させるばね下減衰力成分を含む伸縮方向の力である伸縮方向力を発生させる伸縮方向力発生部と、
その伸縮方向力発生部と直列に連結され、受動的に伸縮させられる際に減衰力を発生させ、その減衰力の大きさを変更することが可能な減衰力発生部と
を含み、かつ、
前記制御装置が、前記伸縮方向力発生部と前記減衰力発生部との一方の負担を軽減するために、前記伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分と前記減衰力発生部の減衰力との一方を減少させる場合に、それらばね下減衰力成分と減衰力との他方を増大させる減衰負担変更部を含むことを特徴とする車両用電気サスペンションシステム。
【請求項２】
前記減衰負担変更部が、前記伸縮方向力発生部と前記減衰力発生部との一方の負担を軽減する必要性が高い負担軽減必要状態である場合に、前記伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分と前記減衰力発生部の減衰力との一方を減少させるものである請求項１に記載の車両用電気サスペンションシステム。
【請求項３】
前記減衰負担変更部が、
前記伸縮方向力発生部の温度と前記減衰力発生部の温度との一方がそれぞれの設定温度を超えた場合に、その設定温度を超えた伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分と減衰力発生部の減衰力との一方を減少させるとともに、それらの他方を増大させる温度対応負担変更部と、
前記電気作動機械に供給すべき電力が不足した場合に、前記伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分を減少させるとともに、前記減衰力発生部の減衰力を増大させる電力対応負担変更部と
の少なくとも一方を含む請求項１または２に記載の車両用電気サスペンションシステム。
【請求項４】
前記制御装置が、ばね上部とばね下部とが接近離間する方向である接近離間方向におけるばね下部の変位速度と、設定された減衰係数との積を含む前記ばね下減衰力成分を含む伸縮方向力を決定する伸縮方向力決定部を含み、
前記減衰負担変更部が、前記減衰係数を変化させることによって前記ばね下減衰力成分を変更する減衰係数変更部を含む請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用電気サスペンションシステム。
【請求項５】
前記伸縮方向力決定部が、前記ばね下減衰力成分と、ばね上部の振動を減衰させるばね上減衰力成分とを含む伸縮方向力を決定するものであり、
前記減衰負担変更部が、前記ばね上減衰力成分を減少させずに前記伸縮方向力発生部の負担を軽減するものである請求項４に記載の車両用電気サスペンションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電気サスペンションシステムに関するものであり、特に、電気作動機械によって車体と車輪とが接近離間する方向の力を発生させる接近離間方向力発生装置を含む電気サスペンションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
接近離間方向力発生装置は、サスペンション装置の一部を構成し、車輪と車体との間に伸縮可能に設けられる。下記特許文献１，２には、接近離間方向力発生装置の一例が記載されている。接近離間方向力発生装置は、電動機，発電機等の電気作動機械を備え、接近離間方向力を発生させることで、例えば、車両の乗り心地を向上させたり、車体の姿勢を制御したりすることができる。
また、下記特許文献２には、ロール抑制制御時において、電気作動機械が発熱した場合や電源装置の能力が低下した場合に、ロール抑制制御力と振動抑制力とを徐々に弱めることで電気作動機械の発熱や電源装置の能力低下を抑制する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２７１７３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１６８６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、振動抑制力を弱めた場合に振動抑制効果が減少するのであるが、上記特許文献２には、振動抑制効果の低下を抑制することについては示唆されていない。また、上記特許文献１には、電気作動機械の発熱の抑制自体について記載されていない。
このように、従来の電気サスペンションシステムには、例えば、電気作動機械の発熱を抑制した場合に振動抑制効果の低下を抑制する等、実用性向上の観点から未だ改良の余地がある。本発明は、そういった実情に鑑みて、より実用的な電気サスペンションシステムを得ることを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の電気サスペンションシステムは、それぞれが独立して伸縮可能な２つの伸縮部分である伸縮方向力発生部と減衰力発生部とが直列に設けられた接近離間力発生装置を含み、伸縮方向力発生部と減衰力発生部との一方の負担を軽減するために、伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分と減衰力発生部の減衰力との一方を減少させる場合に、それらばね下減衰力成分と減衰力との他方を増大させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の電気サスペンションシステムによれば、例えば、伸縮力発生部の負担を軽減する場合に、減衰力発生部の減衰力を増大させて、ばね下部の制振度合いの低下を抑制することができる。すなわち、本発明によれば、より実用的なサスペンションシステムが得られるのである。
【発明の態様】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載，従来の技術等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から一部の構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００７】
なお、以下の各項において、(1)項が請求項１に、(2)項が請求項２に、(3)項が請求項３に、(4)項が請求項４に、(5)項が請求項５に、それぞれ相当する。
【０００８】
（１）車両のばね上部とばね下部とが接近離間する方向の力である接近離間方向力を発生させる接近離間方向力発生装置と、その接近離間方向力発生装置を制御する制御装置とを含むサスペンションシステムであって、
前記接近離間方向力発生装置が、
自身が有する電気作動機械の出力によって、ばね下部の振動を減衰させるばね下減衰力成分を含む伸縮方向の力である伸縮方向力を発生させる伸縮方向力発生部と、
その伸縮方向力発生部と直列に連結され、受動的に伸縮させられる際に減衰力を発生させ、その減衰力の大きさを変更することが可能な減衰力発生部と
を含み、かつ、
前記制御装置が、前記伸縮方向力発生部と前記減衰力発生部との一方の負担を軽減するために、前記伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分と前記減衰力発生部の減衰力との一方を減少させる場合に、それらばね下減衰力成分と減衰力との他方を増大させる減衰負担変更部を含むことを特徴とする車両用電気サスペンションシステム。
本項の接近離間方向力発生装置は、車体と車輪との間に配設され、車体と車輪とを接近離間させる方向の力である接近離間方向力を発生させる。この接近離間方向力を適切な大きさに制御することによって、例えば、車両の接近離間方向における振動を抑制すること、車体の姿勢を制御すること、車高を変化させること等ができる。なお、「ばね上部」は、車体および車体とともに上下動する部分であり、「ばね下部」は、車輪の一部や車輪を保持する車輪保持部等を含み、車輪軸とともに上下動する部分である。
また、接近離間方向力発生装置（以後、接近離間力発生装置と略記する）は、直列に配置され、それぞれが独立して伸縮可能な２つの伸縮部分である伸縮方向力発生部と減衰力発生部とを含む。伸縮方向力発生部（以後、伸縮力発生部と略記する）は、電気作動機械に電力を供給することによって伸縮方向力を発生させることと、電気作動機械に発電させることによって伸縮に対する抵抗力（伸縮方向力の一種である）を発生させることとの少なくとも一方が可能なものとすることができる。つまり、本項の電気作動機械は、例えば、発電機としたり、電動モータと発電機との両方として機能するものとしたりすることができる。
伸縮力発生部が発生させる伸縮方向力には、ばね下減衰力成分が含まれている。このばね下減衰力成分は、例えば、ばね下部の変位速度と減衰係数との積とすることができる。
減衰力発生部は、例えば、伸縮力発生部とばね下部との間に設けることができ、伸縮方向力とばね下部の変位との影響により、受動的に伸縮させられて減衰力を発生させる。そして、例えば、伸縮方向力のばね下減衰力成分が減衰力発生部を介してばね下部に伝達され、また、ばね下部の変位によって減衰力発生部が伸縮させられて発生させる減衰力によって、ばね下部の振動が減衰させられる。つまり、ばね下減衰力成分と減衰力とによってばね下部の制振がなされ、例えば、接地荷重の変動を抑制することができる。なお、例えば、電気作動機械を、直動子や回転子を含むものとすることができ、伸縮力発生部を、運動変換装置を含むものとすることができる。そして、それら電気作動機械や運動変換装置等の構成要素が伸縮に対する慣性質量となるため、伸縮方向力が発生させられていない場合であっても、減衰力発生部によって減衰力を発生させ、ばね下部の制振を行うことができる。
すなわち、ばね下部の制振について、伸縮方向力のばね下減衰力成分と、減衰力発生部の減衰力との２つの要素が関わっているのである。後の実施例において詳述するように、これら２つの要素を変化させることにより、ばね下部の制振度合いを変えることができる。
ところで、伸縮方向力のばね下減衰力成分と、減衰力発生部の減衰力とを常に適切な大きさにできるとは限らない。例えば、後の態様で述べるように、発熱や電力の不足等によって伸縮方向力のばね下減衰力成分と減衰力発生部の減衰力との一方を小さくし、伸縮力発生部と減衰力発生部との一方の負担を軽減することが望ましい状況が生じ得る。例えば、悪路走行時には、路面入力が大きくなるため、ばね下減衰力成分やばね上減衰力成分が大きくされ、伸縮力発生部が発生させる伸縮方向力が増大させられる。その結果、例えば、電力消費量が増大し、電気作動機械の温度が過度に上昇したり、蓄電池の蓄電量が過度に低下したりする場合がある。また、減衰力発生部の温度が過度に上昇する場合がある。
電気作動機械の温度が過度に上昇した場合に、ばね下減衰力成分を減少させることで電気作動機械の電力消費量を減少させ、電気作動機械の温度上昇を抑制することができる。すなわち、伸縮力発生部の負担を軽減することができる。しかし、ばね下減衰力成分を減少させるだけでは、ばね下部の制振度合いが低下し、例えば、接地荷重変動が増大することとなる。
それに対して、本項の減衰負担変更部は、例えば、伸縮力発生部の負担を軽減する場合に、減衰力発生部の減衰力を増大させて、ばね下部の制振度合いの低下を抑制することができる。また、逆に、減衰力発生部の負担を軽減する場合に、減衰力発生部の減衰力を減少させるとともに、ばね下減衰力成分を増大させることにより、ばね下部の制振度合いの低下を抑制することができる。すなわち、本項の態様によれば、より実用的な電気サスペンションシステムが得られるのである。
減衰力発生部の構成は、減衰力の大きさを変更することができるものである限り特に制限はなく、例えば、減衰力可変の液圧式ダンパを含むものとすることができる。また、減衰力の大きさを変更するために、例えば、可変絞り等によって、液圧式ダンパの作動流体の流路面積を変化させ、減衰特性を変化させることができる。すなわち、減衰力の大きさを変更するとは、減衰係数を増加させる等、同じ伸縮速度に対する減衰力の大きさを変更することである。また、同じ伸縮速度に対する減衰力の大きさを「減衰能」あるいは「減衰強度」と称することができる。
（２）前記減衰負担変更部が、前記伸縮方向力発生部と前記減衰力発生部との一方の負担を軽減する必要性が高い負担軽減必要状態である場合に、前記伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分と前記減衰力発生部の減衰力との一方を減少させるものである(1)項に記載の車両用電気サスペンションシステム。
通常、ばね下減衰力成分や減衰力発生部の減衰力が変更されるのは、例えば、走行状態や運転者の選択に応じて車両の乗り心地や走行安定性等を変更するためである。しかし、そのような本来的な目的以外の目的でばね下減衰力成分や減衰力等を変更する必要が生じる場合がある。例えば、後述するように、伸縮方向力発生部の温度と減衰力発生部の温度との一方がそれぞれの設定温度を超えた場合や、電気作動機械に供給すべき電力が不足した場合等には、伸縮方向力発生部と減衰力発生部との一方の負担を軽減する必要性が高くなる。
すなわち、負担軽減必要状態は、車両の乗り心地や走行安定性等を変更するという本来的な必要性ではなく、構成部品を保護する必要性や電力の消費を抑制する必要性等が高くなった状態である。そのため、伸縮方向力発生部と減衰力発生部との一方の負担を軽減したとしても、ばね下部の制振度合いの低下が抑制されることが望ましい。
それに対して、本項の減衰負担変更部によれば、負担軽減必要状態において、ばね下部の制振度合いの低下を抑制しつつ、伸縮方向力発生部等の負担を軽減することができる。
（３）前記減衰負担変更部が、
前記伸縮方向力発生部の温度と前記減衰力発生部の温度との一方がそれぞれの設定温度を超えた場合に、その設定温度を超えた伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分と減衰力発生部の減衰力との一方を減少させるとともに、それらの他方を増大させる温度対応負担変更部と、
前記電気作動機械に供給すべき電力が不足した場合に、前記伸縮方向力発生部のばね下減衰力成分を減少させるとともに、前記減衰力発生部の減衰力を増大させる電力対応負担変更部と
の少なくとも一方を含む(1)項または(2)項に記載の車両用電気サスペンションシステム。
本項の態様は、負担軽減必要状態の具体例を示す態様である。伸縮方向力発生部の過度な温度上昇や、電力の不足は、例えば、前述の悪路走行時や、ロール抑制制御時等において生じ得る。悪路走行時については、先の説明と同様である。ロール抑制制御時には、ロールモーメントを打ち消すロール抑制力を含む伸縮方向力が発生させられるのであるが、大きなロール抑制力を比較的長い時間に渡って発生させた場合等に、温度が設定温度を超えたり、電力が不足したりする場合がある。このような場合にばね下減衰力成分を減少させるとともに減衰力発生部の減衰力を増大させることで、ばね下部の制振度合いの低下を抑制しつつ温度上昇や電力消費を抑制することができる。一方、減衰力発生部の温度が設定温度を超えることは、例えば、悪路走行時等において生じ得る。
なお、伸縮方向力発生部において、主として電気作動機械が発熱源となるため、電気作動機械の温度を伸縮方向力発生部の温度とすることができる。
（４）前記制御装置が、ばね上部とばね下部とが接近離間する方向である接近離間方向におけるばね下部の変位速度と、設定された減衰係数との積を含む前記ばね下減衰力成分を含む伸縮方向力を決定する伸縮方向力決定部を含み、
前記減衰負担変更部が、前記減衰係数を変化させることによって前記ばね下減衰力成分を変更する減衰係数変更部を含む(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の車両用電気サスペンションシステム。
減衰係数を変化させることで、容易にばね下減衰力成分を変化させることができる。なお、後の実施例において詳述するように、変位速度に応じて減衰係数を変化させることもできる。
（５）前記伸縮方向力決定部が、前記ばね下減衰力成分と、ばね上部の振動を減衰させるばね上減衰力成分とを含む伸縮方向力を決定するものであり、
前記減衰負担変更部が、前記ばね上減衰力成分を減少させずに前記伸縮方向力発生部の負担を軽減するものである(4)項に記載の車両用電気サスペンションシステム。
伸縮力発生部の負担を軽減する場合に、ばね上減衰力成分を減少させずにばね下減衰力成分を減少させることで、ばね上部の制振度合いの低下を抑制し得る。
なお、本項の態様とは異なるが、伸縮力発生部の負担を軽減する場合に、ばね下減衰力成分とともに、ばね上減衰力成分を減少させてもよい。この場合は、伸縮力発生部の負担軽減効果を大きくすることができる。
【０００９】
（６）前記接近離間方向力発生装置が、前記伸縮方向力発生部と直列、かつ、前記減衰力発生部と並列に設けられ、弾性変形量に応じた弾性力を発生させる弾性力発生部を含む(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の車両用電気サスペンションシステム。
本項の弾性力発生部は、例えば、コイルスプリングや板ばね等のばね部材や、空気等のガスを用いたガススプリング等を含むものとすることができる。なお、上記減衰力発生部と上記弾性力発生部とを含み、伸縮方向力発生部と直列に連結されて受動的に伸縮させられる部分を受動的伸縮部と称することができる。
本項の弾性力発生部と減衰力発生部とが、伸縮力発生部とばね下部との間に配設された場合は、伸縮力発生部の伸縮に対する慣性質量、弾性力発生部および減衰力発生部等によっていわゆるダイナミックダンパが構成されることとなり、伸縮方向力がない場合であっても効果的にばね下部の制振を行い得る。
（７）前記減衰力発生部が、
作動液が液通路を通過する際の通過抵抗によって自身の伸縮速度に応じた抵抗力を発生させる液圧式ダンパと、
その液圧式ダンパに設けられ、前記液通路の通過抵抗を変更する通過抵抗変更部と
を含み、
前記減衰負担変更部が、前記通過抵抗変更部を制御して前記液通路の通過抵抗を変更することにより、前記減衰力発生部の減衰力を変更する通過抵抗制御部を含む(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の車両用電気サスペンションシステム。
本項の態様は、例えば、流路面積を減少させる等によって作動液の通過抵抗を増大させ、容易に抵抗力を増大させることができる。また、例えば、後の実施例において詳述するように、通過抵抗変更部をダンパのピストン内に設けることができるため、接近離間力発生装置が大型化することを抑制することができる。
（８）前記減衰力発生部が、
強磁性を有する粒子が液体中に分散させられた流体である磁気反応粘性流体を作動流体とし、その磁気反応粘性流体の流動抵抗によって自身の伸縮に対する抵抗力を発生させる磁気反応性ダンパと、
前記磁気反応粘性流体に作用させる磁場を発生させる磁場発生部と
を含み、
前記減衰負担変更部が、前記磁場発生部を制御して前記磁場の強さを変更することにより、前記減衰力発生部の減衰力を変更する磁場強度制御部を含む(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の車両用電気サスペンションシステム。
磁気反応粘性流体は、例えば、平均粒径が数μｍ程度の微粒子がオイル等の液体中に分散させられた磁気粘性流体（ＭＲ流体と称される場合もある）を含むものとすることができる。また、例えば、平均粒径が10nm程度の微粒子がオイル等の液体中に分散させられた磁性流体を含むものとすることができる。磁気反応粘性流体は、磁場が存在しない状態において通常の液体と同様に流動するが、磁場が作用すると複数粒子間で架橋構造が形成されて粘度が増大する。
磁場発生部は、例えば、電磁石を有するものとすることができる。この磁場発生部により作用させる磁場の強度を調節することによって磁気反応粘性流体の粘度を調節し、ダンパの減衰力を変更することができる。
（９）前記電気作動機械が、回転子を有し、外力によってその回転子が回転させられた場合に発電することによって回転トルクを発生させ得る回転電気機械であり、
前記伸縮方向力発生部が、
その回転電気機械と相対直線運動可能な相対運動体と、
その相対運動体の直線運動を前記回転子の回転運動に変換する運動変換装置と
を含み、前記相対運動体が相対直線運動することによって伸縮するとともに、前記回転電気機械の回転トルクによって伸縮方向の力である伸縮方向力を発生させるものである(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の電気サスペンションシステム。
本項の態様において、回転電気機械の回転子や運動変換装置の回転部分の回転慣性モーメントと等価な質量と、相対運動体の慣性質量とが、伸縮力発生部の伸縮に対する慣性質量に含まれる。本項の運動変換装置は、例えば、ボールねじや、ピニオンとラック等を含むものとすることができる。
【実施例】
【００１０】
以下、請求可能発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、上記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
【００１１】
図１に、請求可能発明の一実施例である車両用電気サスペンションシステム（以後、特に必要がない場合は単に「サスペンションシステム」と略記する）の概要を模式的に示す。本実施例において、サスペンションシステムは４つのサスペンション装置１０を備え、それら４つのサスペンション装置１０によって、４つの車輪１２の各々と車体１４の４つの部分の各々とが接近・離間可能に連結されている。
サスペンション装置１０は、車輪１２と車体１４との間に設けられており、それらが接近離間する方向の力を発生させる接近離間方向力発生装置２０と、その接近離間方向力発生装置２０を車体１４に連結するアッパサポート２２と、車輪１２を回転可能に保持する車輪保持部に連結するロアサポート２４とを備えている。なお、車輪保持部２６は、車輪を回転可能に保持するステアリングナックル等の車輪保持部材や、車体に連結されて車輪保持部材を上下に移動可能に支持するロアアーム２８（図１５参照）等を含む。
なお、本実施例において、接近離間方向力発生装置２０（以後、特に必要がなければ接近離間力発生装置と略記する）の軸方向、つまり、アッパサポート２２とロアサポート２４とが接近離間する方向が接近離間力発生装置２０の伸縮方向である。その伸縮方向は、本実施例において、車輪１２と車体１４とが接近離間する方向の成分を含む方向とされている。
【００１２】
図２に、サスペンション装置１０の一部の正面断面図を示す。アッパサポート２２は、衝撃吸収体たる環状のマウントラバー３０と、マウントラバー３０の上部に接合されて車体１４に当接させられる上部当接板３４とを含む。その上部当接板３４には、アッパサポート２２を車体１４の一部（詳細には、サスペンションタワー）に締結するための複数のスタッドボルト３６が設けられている。
【００１３】
接近離間力発生装置２０は、制御指令に従い伸縮方向力を発生させる制御伸縮方向力発生部４０（以後、特に必要がなければ伸縮力発生部と略記する）と、その伸縮力発生部４０とロアサポート２４との間に直列に設けられたばね下振動抑制部４２と、アッパサポート２２とロアサポート２４とを離間させる向きの弾性力を発生させるメインスプリング４４とを備えている。
メインスプリング４４は、スプリングたる圧縮コイルスプリングから成り、伸縮力発生部４０の外周側に広がる円板状の上側支持部材５０と、ばね下振動抑制部４２の外周側に広がる円板状の下側支持部材５２との間に狭持されている。すなわち、メインスプリング４４は、伸縮力発生部４０およびばね下振動抑制部４２と並列に配置され、車体１４を支持する弾性力を発生させるものとされている。
【００１４】
伸縮力発生部４０は、電気作動機械たる回転電気機械６０と、運動変換装置たるボールねじ装置６２と、概して円筒状の基体６４とを有している。基体６４は、伸縮方向に延び、上側支持部材５０の中央を貫通するとともに、アッパサポート２２の上方に突出した状態で設けられている。その基体６４の上部内周側に回転電気機械６０が配設され、下部内周側にボールねじ装置６２が配設されている。
回転電気機械６０は、基体６４に玉軸受を介して回転可能に保持された中空の回転軸７２と、その回転軸７２に固定のロータ７４と、基体６４に固定で、ロータ７４と対向するステータ７６とを含む。また、ロータ７４が永久磁石によって構成される一方、ステータ７６が電磁石によって構成され、回転電気機械６０はブラシレスDCモータを基礎として構成されたものであるが、電動モータとしてのみならず、発電機としても機能するため、回転電気機械と称することとする。
【００１５】
ボールねじ装置６２は、基体６４に回転可能に設けられた回転運動部８２と、その回転運動部８２と螺合させられた相対運動体たるねじロッド８４と、そのねじロッド８４の回転を阻止する回転阻止部８６とを含む。
ねじロッド８４の外周面には、多数のベアリングボール（以後、特に必要がない場合は「ボール」と略記する）が転動する軌道を形成する螺旋状のねじ溝９０と、軸方向のスプライン溝９２とが形成されている。そして、ねじロッド８４はねじ溝９０において、多数のボールを介して回転運動部８２と螺合し、スプライン溝９２において、ボールを介して回転阻止部８６と相対回転不能かつ相対移動可能に係合させられている。なお、回転阻止部８６をスプラインナット９６を用いずに、ねじロッド８４の回転を阻止する態様としてもよい。
回転運動部８２には、回転軸７２の先端部に形成されたナット保持部９３と、そのナット保持部９３に移動不能に保持されたねじナット９４とが設けられている。そのねじナット９４の内周側にはねじ溝９０と対向する外周側ねじ溝が形成されている。また、回転阻止部８６は、軸線方向のスプライン溝９２と対向する外周側スプライン溝が形成されたスプラインナット９６によって構成されている。なお、ねじナット９４とスプラインナット９６とは、それぞれ、軌道に沿って転動するボールを設定された箇所からすくい上げて別の箇所に誘導するボール循環部を備えている。
以上に述べたボールねじ装置６２によって、回転電気機械６０の回転運動とねじロッド８４の直線運動とが相互に変換される。本実施例において、ボールねじ装置６２によって「運動変換装置」が構成されている。また、ねじロッド８４によって「相対運動体」が構成されている。なお、ねじロッド８４はボールねじ装置６２の構成要素でもある。
【００１６】
受動的伸縮部たるばね下振動抑制部４２は、伸縮力発生部４０とロアサポート２４との間に伸縮可能に設けられている。また、車体１４側において、伸縮力発生部４０のねじロッド８４の先端部に連結されており、ねじロッド８４とともに車体１４と相対移動するようにされている。
ばね下振動抑制部４２には、弾性力発生部１００と、減衰力発生部１０２とが設けられている。弾性力発生部１００には、軸方向に直列に配置された２つの圧縮コイルスプリング１０４，１０６（スプリングの一種であり、以後、「スプリング」と略記する）と、それら２つのスプリング１０４，１０６にねじロッド８４の変位を伝達する伝達部材１０８と、スプリング１０４を上側から支持する円筒部材１０９とが設けられている。伝達部材１０８は、車輪１２側に開口するカップ形状を成し、外周側に広がるフランジ部１１０を備えている。そして、底部においてねじロッド８４の先端に取り付けられるとともに、フランジ部１１０が２つのスプリング１０４，１０６に挟まれている。一方、スプリング１０４，１０６の端部は、それぞれ円筒部材１０９の上端、下側支持部材５２に当接させられ、軸方向への移動が阻止されている。その結果、伝達部材１０８とハウジング９８とが軸方向に相対移動させられると、スプリング１０４，１０６のいずれかが圧縮されて弾性力が発生する。
【００１７】
本実施例において、ばね下振動抑制部４２の減衰力発生部１０２の減衰力特性が変更可能にされている。減衰力発生部１０２は、スプリング１０６の内周側に配置され、下側支持部材５２の中央を貫通し、ロアサポート２４に連結されている。
【００１８】
減衰力発生部１０２は、液圧式ダンパたるショックアブソーバ１１４を含む。そのショックアブソーバ１１４は、単筒式とされており、作動流体たるオイルが充填されたシリンダ１２０と、そのシリンダ１２０内に配設されたピストン１２２と、一端部にピストン１２２が取り付けられるとともに他端部がねじロッド８４の端部に連結されたピストンロッド１２４と、シリンダ１２０の下部に移動可能に嵌合させられたフリーピストン１２６とを有している。また、フリーピストン１２６の下部側には高圧のガスが充填されており、フリーピストン１２６の移動によってシリンダ１２０上部側の容積変化が許容される。
図３に、ショックアブソーバ１１４のピストン１２２部分の正面断面図を示す。図示のように、ピストン１２２の下部にハードバルブ１３０が設けられ、上部にソフトバルブ１３２が設けられている。それらハードバルブ１３０とソフトバルブ１３２とは、それぞれ円環状のリーフバルブ１３４，１３６を備えており、ショックアブソーバ１１４の収縮時において、外周部が上方に撓められることによって下室１４０から上室１４２に向かう向きのオイルの流動を許容する。一方、ショックアブソーバ１１４の伸長時において、内周部が下方に撓められることによって上室１４２から下室１４０に向かう向きのオイルの流動を許容する。なお、ハードバルブ１３０のリーフバルブ１３４は径が小さいため撓みにくく、通過抵抗が大きくなる。また、図において、後述するバイパス通路が閉じられて減衰係数が大きい状態にされており、オイルがハードバルブ１３０とソフトバルブ１３２との両者を経由する液通路１４４を通過させられるため、通過抵抗が大きく減衰力が強い状態、つまり、減衰力最大状態となる。なお、減衰力最大状態を「減衰能最大状態」と称することもできる。
ピストンロッド１２４は中空軸にされており、軸部１４６の先端にピストン支持部１４８が取り付けられている。また、ピストンロッド１２４の内部にコントロールロッド１５０が挿入されている。そのコントロールロッド１５０は大径部１５２において、軸受けを介して回転可能かつ軸方向に移動不能に保持されている。また、コントロールロッド１５０の先端部１５４は径方向の切欠１５６が形成されている。この図において、ピストンロッド１２４の軸方向穴１６０と、液通路１４４のうちのハードバルブ１３０とソフトバルブ１３２との間の部分とを連通させる半径方向穴１６２が、コントロールロッド１５０の先端部１５４によって塞がれている。
しかし、図４に先端部１５４の平面断面（図３におけるＩ−Ｉ断面視）を示すように、コントロールロッド１５０の回転位置が変更されると切欠１５６によって軸方向穴１６０と半径方向穴１６２とが連通させられ、バイパス通路１６４が形成される。その結果、オイルの少なくとも一部分が通過抵抗の大きなハードバルブ１３０を通らなくても済むため、通過抵抗が比較的小さく上記高減衰力状態よりも減衰力が弱い状態となる。なお、切欠１５６と半径方向穴１６２との重なり度合いを変えることで、バイパス通路１６４の流路面積を変化させ、減衰力特性を多段階あるいは連続的に変更することができる。なお、通常は、コントロールロッド１５０の回転位置が図に示す位置にされ、減衰力特性が、通常走行に適度な大きさの「中減衰力状態」にされている。
本実施例において、コントロールロッド１５０，軸方向穴１６０および半径方向穴１６２によってショックアブソーバ１１４の流路抵抗変更装置１７０が構成されている。
【００１９】
接近離間力発生装置２０の上部には、流路抵抗変更装置１７０のコントロールロッド１５０の回転位置を変更する回転位置変更装置１８０が設けられている。その回転位置変更装置１８０は、駆動部１８２と、その駆動部１８２によって回転させられる中空の中空回転軸１８４とを有する。また、駆動部１８２には、ステップモータと、そのステップモータの回転を減速する減速機構とが設けられている。
なお、図５に示すように、ねじロッド８４は、中空にされており、ねじロッド８４の上端からピストンロッド１２４の下端までを直線的に貫通する貫通穴１８６が形成されている。そして、中空回転軸１８４がねじロッド８４に挿入されるとともに、中空回転軸１８４の軸方向穴１８８にコントロールロッド１５０の上部が挿入されている。また、軸方向穴１８８には軸方向にそって係合溝１９０が形成され、コントロールロッド１５０の上端部には係合溝１９０に係合するキー１９２が取り付けられている。それらキー１９２と係合溝１９０とが、軸方向に相対移動可能、かつ、周方向に相対移動不能に係合させられているため、中空回転軸１８４とコントロールロッド１５０とが軸方向に相対移動可能、かつ、相対回転不能に連結されている。
【００２０】
以上のように、ねじロッド８４とロアサポート２４との間に、弾性力発生部１００と減衰力発生部１０２とが並列に設けられている。そのため、ばね下振動抑制部４２において、下側支持部材５２とねじロッド８４との相対移動に伴い、相対変位量に応じた弾性力と相対変位速度に応じた抵抗力（つまり、減衰力）とが同時に発生し、ばね下部の振動を抑制する。
【００２１】
なお、ばね下振動抑制部４２とねじロッド８４の先端部とが連結された部分を連結部１９４と称する。
また、基体６４の上部には、回転電気機械６０のステータ７６の温度を検出する第１温度センサ１９６が設けられている。また、ショックアブソーバ１１４の側面に、シリンダ１２０の温度を検出する第２温度センサ１９８が設けられている。温度センサ１９６，１９８は熱電対によって構成されているが、サーミスタ等、他のセンサを用いることもできる。なお、第２温度センサ１９８は、熱電対がシリンダ１２０外周面に接触させられるとともに、接触面以外の部分が断熱用のケースに覆われており、シリンダ１２０の温度を正確に検出できるようにされている。また、第２温度センサ１９８の信号線１９９は、図示を省略するロアアームに沿って配設され、車体壁を貫通してエンジンルーム等の車体内に引き込まれ、後述するＥＣＵに接続されている。
【００２２】
本サスペンションシステムの接近離間力発生装置２０は、図１に示した電子制御ユニット２００（以下、単に「ＥＣＵ２００」という場合がある）によって制御される。そのＥＣＵ２００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成されている。また、ＥＣＵ２００には、車体１４の上下加速度を検出するばね上加速度センサ２１０（図において「Ｇａ」と示す），ばね下部の上下加速度を検出するばね下加速度センサ２１２（図において「Ｇｂ」と示す），車速を検出する車速検出装置２１４，車体の横加速度を検出する横加速度センサ２１６（図において「横Ｇセンサ」と示す），操作部材たるステアリングホイールの操作角度を検出する操舵角センサ２１８，ロータ７４の回転位置を検出する回転角センサ２２０，前述の第１温度センサ１９６，第２温度センサ１９８，バッテリの電圧を検出する電圧計２２６等の各種検出装置が接続されている。
【００２３】
また、ＥＣＵ２００には、電子駆動装置たる電子駆動ユニット２３０（以後、ＥＤＵと略記する）が接続されている。ＥＤＵ２３０は、蓄電池２３２の電力を変圧する直流変圧器２３４（DC-DCコンバータとも称し、図において「ＣＯＮＶ」と記載する）から電力の供給を受け、ＥＣＵ２００の指令に応じて回転電気機械６０に電力を供給する。
具体的には、ＥＤＵ２３０は、電力調整装置の一種であり、インバータ回路を有し、図示を省略するコントローラによって複数のスイッチイング素子をON・OFFさせてパルス幅変調制御（PWM制御）を行うことにより、直流変圧器２３４と回転電気機械６０との間に流れる電力を調整する。そして、回転電気機械６０のステータ７６が有する三相コイルに駆動電力を供給し、あるいは、回転電気機械６０で発電することによって伸縮方向力を発生させる。また、ＥＤＵ２３０は、抵抗器とスイッチング素子とを有して回転電気機械６０で発電された電力を必要に応じて消費させる電力消費回路（図示省略）を備えている。
なお、直流変圧器２３４は、非絶縁型とされており、スイッチング素子，リアクトル，キャパシタ，ダイオード等を有し、IGBTやMOSFET等から成るスイッチング素子のチョッパ制御によって蓄電池２３２の電圧を降下させて出力し、また、回転電気機械６０で発電された電力を昇圧して蓄電池２３２に回生させるものとされている。なお、直流変圧器２３４は出力電圧を変化させ得るが、出力電圧の最大値が定められており、設定最大電圧以下の電力を出力可能にされている。
さらにまた、ＥＣＵ２００には、回転位置変更装置１８０を駆動する駆動回路２４０が接続されている。その駆動回路２４０は、ＥＣＵ２００の指令に応じて、回転位置変更装置１８０の駆動部１８２に電力を供給し、コントロールロッド１５０の回転位置を変更し、ショックアブソーバ１１４の減衰力を変更する。
【００２４】
なお、ＥＣＵ２００は、機能部として、出力制御部２６０と減衰負担変更部２６２とを有している。出力制御部２６０は、４つの接近離間力発生装置２０の各々の伸縮力発生部４０に発生させるべき制御伸縮方向力Ｆ（以後、特に必要がなければ伸縮力Ｆと略記する）に応じた回転電気機械６０の出力値を決定する部分であり、減衰負担変更部２６２は、後に詳述するが、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との、ばね下部の減衰に関する負担を変更する処理を行う部分である。
【００２５】
伸縮方向力決定部たる出力制御部２６０による回転電気機械６０の出力値の決定について簡単に説明する。
各伸縮力Ｆは、次式に示すように、接近離間方向の振動を抑制する制振項Faと、車体の姿勢変化を抑制する姿勢制御項Fbとが加算された値とされる。
Ｆ＝Fa＋Fb  ・・・  （１−１）
ここで、制振項Faは、次式に示すように、ばね上加速度センサ２１０の検出値に基づいて取得される車体１４の上下変位速度Ｘvaに設定された係数であるばね上ゲインＣaを乗じたばね上減衰力から、ばね下加速度センサ２１２の検出値に基づいて取得されるばね下部の上下変位速度Ｘvbに設定された係数であるばね下ゲインＣbを乗じたばね下減衰力を減じた値とされる。
Fa＝Ｃa・Ｘva−Ｃb・Ｘvb  ・・・  （１−２）
姿勢制御項Fbは、車体１４のロールやピッチを抑制するための項であり、ロール抑制力とピッチ抑制力とが加算された値とされる。ロール抑制力は、横加速度センサ２１６，操舵角センサ２１８および車速検出装置２１４の検出値に基づいて取得された制御横加速度に、設定された係数が乗じられた値とされる。このロール抑制力により、旋回外輪側の離間力が増加させられるとともに旋回内輪側の離間力が減少させられ、車体のロールが抑制される。ピッチ抑制力は、車速検出装置２１４の検出値に基づいて取得された前後加速度に、設定された係数が乗じられた値とされる。このピッチ抑制力により、下降側（例えば、制動時には前側）の離間力が増加させられるとともに上昇側の離間力が減少させられ、加減速時の車体１４のピッチが抑制される。
上述のように制御伸縮方向力Ｆに応じた出力値が決定された後、ＥＤＵ２３０に指令がなされ、ＥＤＵ２３０から適切な電力が回転電気機械６０に供給され、あるいは、回転電気機械６０の受動的な回転による発電が許容され、上記出力値に応じた接近離間力が発生させられるのである。
【００２６】
図６に、サスペンション装置１０の単輪モデルを示す。
この図において、ばね上部は、１つの車輪１２に対応する車体１４の一部分や、その一部分とともに上下動する部分、例えば、アッパサポート２２の上部当接板３４やスタッドボルト３６等を含む。また、ばね下部は、車輪１２の軸線とともに上下動する部分であり、車輪保持部２６や車輪１２の大部分、ロアサポート２４，下側支持部材５２等を含む。  「Ｋｃ」はメインスプリング４４のばね定数、Ｋ0は車輪１２のタイヤ部分のばね定数、「Ｒｃ」はばね上部とばね下部との相対移動に対する摩擦係数である。また、「Ｋｕ，Ｃｕ」は、それぞれアッパサポート２２のマウントラバー３０のばね定数および減衰係数である。
駆動部は、上側支持部材５０およびそれとともに上下動する部分であり、基体６４，回転電気機械６０，ねじナット９４、スプラインナット９６等を含む。相対移動部は、ねじロッド８４およびそれとともに上下動する部分であり、ばね下振動抑制部４２のうち、伝達部材１０８，ピストンロッド１２４，ピストン１２２等が含まれる。
「Ｆ」は、伸縮力であり、「Ｒａ」は、伸縮力発生部４０の伸縮時の摩擦係数である。「Ｉｄ」は、伸縮力発生部４０が伸縮する際に発生する慣性モーメントによって生じる伸縮方向の慣性（伸縮慣性）であり、回転軸７２，ロータ７４，ねじナット９４等を合わせた回転部分の慣性モーメントと等価な伸縮方向の慣性である。「Ｋｔ」は、弾性力発生部１００のばね定数、「Ｃｔ」は、減衰力発生部１０２の減衰係数、「Ｒａ」は、ばね下振動抑制部４２の伸縮時の摩擦係数である。
なお、このモデルのばね上変位Ｘ2の微分値が、前出の式（１−２）において、ばね上減衰力成分（Ｃa・Ｘva）を算出する際のばね上変位速度Ｘvaに対応する。同様に、ばね下変位Ｘ1の微分値が、ばね下減衰力成分（Ｃb・Ｘvb）を算出する際のばね下変位速度Ｘvbに対応する。
【００２７】
図７に、上記モデルの運動方程式（２−１）〜式（２−４）を示す。
また、図８，図９に、ばね下ゲインと減衰力発生部１０２の減衰力とを変化させた場合の車輪１２の接地荷重変動の変化の例を示す。つまり、ばね下の制振度合いの変化を示す。図８，図９のグラフは、式（２−４）の路面変位Ｘ0に入力する振動の周波数を変化させた場合のばね下部の変位Ｘ1と路面変位Ｘ0との差の変動をシミュレーションした結果の一例である。つまり、シミュレーションによって車輪１２のタイヤ部分の変形量の変動が取得されており、その変形量の変動が大きいほど接地荷重変動が大きくなる。
図８には、ばね下ゲインＣｂを小さい状態に保ち、減衰力発生部１０２の減衰力を変化させた場合の接地荷重変動の変化を示す。この図において、減衰力を大きくした場合、つまり、「減衰力増加時」の接地荷重変動を実線で示す。減衰力増加時には、前述のコントロールロッド１５０の回転位置が変更されてバイパス通路１６４の流路面積が減少させられ、中減衰力状態よりも減衰力が大きく、減衰力最大状態よりも減衰力が小さい状態にされる。また、減衰力を小さくした場合、つまり、「減衰力減少時」の接地荷重変動を破線で示す。減衰力減少時には、前述のコントロールロッド１５０の回転位置が変更され、中減衰力状態よりも減衰力が小さい状態にされる。
なお、減衰力増加時の接地荷重変動と減衰力減少時の接地荷重変動との中間の値を二点鎖線で示す。この二点鎖線で示された接地荷重変動は、前述の中減衰力状態における接地荷重変動と同様の傾向であると推測される。よって、便宜的に、二点鎖線で示された接地荷重変動は、ばね下ゲインＣｂが小さくされ、かつ、減衰力が中減衰力状態にされた場合の接地荷重変動であるものとする。
図９には、減衰力発生部１０２の減衰力を小さい状態に保ち、ばね下ゲインＣｂを変化させた場合の接地荷重変動の変化を示す。この図において、ばね下ゲインＣｂを大きくした場合、つまり、「ばね下ゲイン増加時」の接地荷重変動を実線で示す。また、ばね下ゲインＣｂを小さくした場合、つまり、「ばね下ゲイン減少時」の接地荷重変動を破線で示す。
なお、ばね下ゲイン増加時の接地荷重変動とばね下ゲイン減少時の接地荷重変動との中間の値を二点鎖線で示す。この二点鎖線で示された接地荷重変動は、ばね下ゲインＣｂが通常走行用の設定値である通常設定値にされた場合の接地荷重変動と同様の傾向であると推測される。よって、便宜的に、二点鎖線で示された接地荷重変動は、減衰力発生部１０２の減衰力が小さくされ、ばね下ゲインＣｂが通常設定値にされた場合の接地荷重変動であるものとする。
【００２８】
上記グラフにおいて、伸縮力のばね下ゲインＣｂと、減衰力発生部１０２の減衰力との両者を小さくすると、接地荷重変動は、２つの周波数領域において山Ａ，Ｂが大きくなり、それらの間の谷が深くなる傾向にある。また、伸縮力のばね下ゲインＣｂと、減衰力発生部１０２の減衰力とのいずれかを大きくすると、上記２つの周波数領域の山が小さくなり、谷が浅くなる傾向にある。すなわち、少なくともばね下ゲインＣｂと減衰力との一方を小さくした状態において、ばね下ゲインＣｂを変化させた場合と、減衰力を変化させた場合とにおいて、接地荷重変動の変化が概ね同様の傾向を示す。なお、接地荷重変動の山Ａ，Ｂが大きい状態は制振度合いが低下した状態であり、山Ａ，Ｂが小さい状態が制振度合いが良好な状態である。すなわち、上記グラフの実線で示される状態が制振度合いが良好な状態である。すなわち、ばね下ゲインＣｂと減衰力との一方を小さくした場合に、それらの他方を大きくすることによってばね下部の制振度合いの低下を抑制することができるという傾向が認められるのである。
上述の例で示したように、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との一方の負担を軽減するためにばね下ゲインＣｂと減衰力との一方を減少させた場合に、それらばね下ゲインＣｂと減衰力との他方を増加させることによって、接地荷重変動の山Ａ，Ｂを小さくし、なだらかな特性にすることができるのである。つまり、ばね下部の制振度合いの低下を抑制できるのである。
このように、ばね下ゲインＣｂを減少させた場合に、減衰力発生部１０２の減衰力を増加させることによってばね下部の制振度合いの低下を抑制できるのは、図６のモデルにおいて、相対移動部の慣性と回転電気機械６０等の慣性モーメントＩｄとを合わせた慣性、弾性力発生部１００および減衰力発生部１０２とが、質量・ばね・ダンパ系を構成し、ばね下部のダイナミックダンパとして機能するためであると推測される。そして、減衰力の増加によってダイナミックダンパとしての減衰効果が高まるものと推測される。
一方、減衰力発生部１０２の減衰力を減少させた場合にばね下ゲインＣｂを増加させることによってばね下部の制振度合いの低下を抑制できるのは、ばね下ゲインを増加させることにより、伸縮力発生部４０によって発生させられたばね下減衰力成分が、ばね下振動抑制部４２の弾性力発生部１００および減衰力発生部１０２を介してばね下部に伝達され、ばね下部の振動を減衰させるためと推測される。
なお、上記シミュレーションにおいて、減衰力発生部１０２の減衰特性が、線形な特性とされ、また、伸び側と縮み側とが同じにされている。一方、本実施例の減衰力発生部１０２の減衰特性は、非線形特性にされ、また、縮み側が小さくされているが、ばね下ゲインＣｂと減衰力との一方を減少させた場合に、それらばね下ゲインＣｂと減衰力との他方を増加させることによって、ばね下部の制振度合いの低下を抑制できる。
【００２９】
図１０に、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との一方が発熱した場合や電力が不足した場合において、ばね下部の制振度合いの低下を抑制しつつ、上記一方の負担を軽減する減衰負担軽減プログラムのフローチャートを示す。本実施例において、４つの接近離間力発生装置２０に対応する４つの減衰負担軽減プログラムが、ＥＣＵ２００のコンピュータにおいて時分割処理によって同時期に並行して実行される。なお、４つのプログラムは同様に構成されているため、１つのものを代表的に説明する。
ステップ１１（以後、Ｓ１１と略記する）において、各種の検出値が取得される。具体的には、回転電気機械６０の温度である第１温度Ｔ１が、第１温度センサ１９６の検出値に基づいて取得され、ショックアブソーバ１１４の温度である第２温度Ｔ２が、第２温度センサ１９８の検出値に基づいて取得され、蓄電池２３２の電圧Ｅが電圧計２２６の検出値に基づいて取得される。
Ｓ１２〜Ｓ１５において、蓄電池２３２の電圧Ｅがしきい電圧以下になった場合に、伸縮力発生部４０の減衰負担を減少させて電力消費を減少させる処理が行われる。しきい電圧は、回転電気機械６０に十分な電力が供給できず、目的とする伸縮力が得られない電圧である伸縮力不足電圧よりも大きく設定されている。
電圧Ｅがしきい電圧以下になった場合には、Ｓ１４，Ｓ１５においてばね下ゲインが小さくされるのであるが、Ｓ１３において、減衰力発生部１０２の負担を増大させ得るか否かが判断される。すなわち、Ｓ１３において、ショックアブソーバ１１４の第２温度Ｔ２が第２しきい温度以下であるか否かが判定される。第２温度Ｔ２が第２しきい温度を超えている場合は、ショックアブソーバ１１４の発熱量が大きくなっており、発熱を抑制するために減衰力発生部１０２の減衰力が小さくされるのである。一方、第２温度Ｔ２が第２しきい温度以下である場合は、ショックアブソーバ１１４の発熱量は大きくなく、減衰力発生部１０２の減衰力が増大させられて、ばね下部の制振度合いの低下が抑制される。
【００３０】
Ｓ１６〜Ｓ２２において、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との少なくとも一方の発熱量が大きい場合に、減衰負担を軽減する処理が行われる。Ｓ１６〜Ｓ１８の判定処理により、以下に場合分けする４通りの処理のいずれかが選択される。
(a)第１温度Ｔ１＞第１しきい温度、かつ、第２温度Ｔ２＞第２しきい温度である場合は、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との両者の発熱量が大きい状態であり、Ｓ１９において、ばね下ゲインと減衰力発生部１０２の減衰力との両者が減少させられ、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との両者の減衰負担が軽減される。
(b)第１温度Ｔ１＞第１しきい温度、かつ、第２温度Ｔ２≦第２しきい温度である場合は、伸縮力発生部４０の発熱量が大きく、減衰力発生部１０２の発熱量が小さい状態であり、Ｓ２０において、ばね下ゲインが減少させられる一方、減衰力発生部１０２の減衰力が増大させられ、伸縮力発生部４０の減衰負担が軽減されるとともに、ばね下部の制振度合いの低下が抑制される。
(c)第１温度Ｔ１≦第１しきい温度、かつ、第２温度Ｔ２＞第２しきい温度である場合は、減衰力発生部１０２の発熱量が大きく、伸縮力発生部４０の発熱量が小さい状態であり、Ｓ２１において、減衰力発生部１０２の減衰力が減少させられる一方、ばね下ゲインが増大させられ、減衰力発生部１０２の減衰負担が軽減されるとともに、ばね下部の制振度合いの低下が抑制される。
(d)第１温度Ｔ１≦第１しきい温度、かつ、第２温度Ｔ２≦第２しきい温度である場合は、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との両者の発熱量が小さい状態であるため、発熱を抑制する必要性が小さく、Ｓ２２において、ばね下ゲインと減衰力発生部１０２の減衰力との両者が通常走行用に設定された大きさ（図において「中」と表記する）にされる。
ばね下ゲインおよび減衰力発生部１０２の減衰力の両者が通常走行用に設定された場合は、図８，図９のグラフの傾向と同様に、ばね下ゲインおよび減衰力の一方が小さくされた場合よりも、接地荷重変動の２つの山Ａ，Ｂが小さく、なだらかな特性になる。
なお、ばね下ゲインおよび減衰力発生部１０２の減衰力増加時の値は、それぞれ減衰力発生部１０２の減衰力あるいはばね下ゲインを減少させた場合においてばね下部を適度に制振し得る値とすることが望ましい。つまり、ばね下ゲインおよび減衰力の一方を減少させ、他方を増加させた場合に、ばね下部の制振度合いが目的とする制振度合いになることが望ましい。通常走行用のばね下ゲインおよび減衰力は、上述の増加時の値よりも小さく、かつ、減少時の値よりも大きくされている。このように、伸縮力発生部４０および減衰力発生部１０２の減衰能に余裕を持たせておくことによって、ばね下ゲインと減衰力との一方を減少させた場合に、より効果的に、他方を増大させてばね下制振度合いの低下を抑制することができる。
本実施例において、第１しきい温度および第２しきい温度は、それぞれ、回転電気機械６０あるいはショックアブソーバ１１４が損傷を受ける虞のある温度よりも低く設定され、かつ、一般的な舗装路を急加減速や急旋回等を行わずに走行した場合の温度よりも高く設定されている。また、本プログラムにおいて、S14,S15,S19〜S22において、ばね下ゲインと減衰力発生部１０２の減衰力とが各処理毎の目的値に変更されるのであるが、既に目的値に設定されている場合は、その状態が維持される。
以上の処理により、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との一方が発熱した場合や電力が不足した場合において、ばね下部の制振度合いの低下を抑制しつつ、上記一方の負担を軽減することができる。
【００３１】
なお、上記減衰負担変更プログラムにおいて、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との両方が発熱した場合に、ばね下ゲインと減衰力との両方が減少させられたが、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との耐久性の高い方のばね下ゲインあるいは減衰力を増大させることもできる。具体的には、例えば、減衰力発生部１０２の耐久性が高い場合に、伸縮力発生部４０の温度と減衰力発生部１０２の温度との両方がしきい温度を超えたとしても、回転電気機械６０を保護することを優先してばね下ゲインを減少させるとともに、減衰力発生部１０２の減衰力を増大させることができる。
【００３２】
本実施例において、ＥＣＵ２００のうちの減衰負担変更プログラムを実行する部分によって、「減衰負担変更部２６２」が構成されている。また、ＥＣＵ２００のうちの、減衰負担変更プログラムのＳ１２〜Ｓ１５の処理を実行する部分によって、「電力対応負担変更部」が構成されている。また、減衰負担変更プログラムのＳ１６〜Ｓ２２の処理を実行する部分によって、「温度対応負担変更部」が構成されている。また、ＥＣＵ２００のうち、減衰負担変更プログラムのS14,S15,S19〜S22の処理において、ばね下ゲインを変更する部分によって、「減衰係数変更部」が構成されている。また、ＥＣＵ２００のうち、減衰負担変更プログラムのS14,S15,S19〜S22の処理において、駆動回路２４０に指令を行い減衰力を変更する部分によって、「通過抵抗制御部」が構成されている。
また、本実施例において、流路抵抗変更装置１７０と回転位置変更装置１８０とによって、「通過抵抗変更部」が構成されている。
【００３３】
本実施例において、伸縮力発生部４０が発生させるばね下減衰力成分は、図１１に破線で示すように、ばね下部の変位速度Ｘvbに比例する値にされていたが、異なる値とすることができる。例えば、図の実線で示すように、ばね下部の変位速度Ｘvbの絶対値が設定速度α未満の場合に傾きが大きく、設定速度α以上の場合に傾きが小さくなるようにすることもできる。その場合の減衰力成分Ｆｇの決定は次式で表される。
Ｆｇ＝Ｃｈ・Ｘvb  （｜Ｘvb｜＜α）    ・・・（３−１）
Ｆｇ＝Ｃｌ・Ｘvb＋β  （｜Ｘvb｜≧α）    ・・・（３−２）
β＝α・（Ｃｈ−Ｃｌ），  Ｃｈ＞Ｃｌ
なお、Ｃｈ，Ｃｌは、ばね下ゲインであり、Ｃｈの方がＣｌよりも大きくされている。
本実施例のショックアブソーバ１１４は、リーフバルブ１３４等の特性によって上記実線のグラフと同様な減衰特性を有している。そして、Ｃｈ，Ｃｌ，αを調節することにより、変位速度Ｘvbに対するばね下減衰力成分の変化を、ショックアブソーバ１１４の伸縮速度に対する減衰力の変化と同様の傾向を示すものとすることもできる。
【００３４】
さらに、図１２に示すように、ばね下部の変位の向き、つまり、接近離間力発生装置２０の伸長時（伸び側）と収縮時（縮み側）とで、ばね下減衰力成分の大きさを変えることもできる。例えば、破線で示すように、伸長時においてばね下ゲインがＣｂにされ、収縮時において、ばね下ゲインがＣｂよりも小さいＣｂ’にすることができる。また、例えば、実線で示すように、収縮時において、ばね下ゲインを伸長時よりも小さい値にすることができる（Ｃｈ’＜Ｃｈ，Ｃｌ’＜Ｃｌ）。
本実施例のショックアブソーバ１１４は、伸長時と収縮時とで減衰力の大きさが異なる減衰特性を有している。そして、Ｃｈ’，Ｃｌ’，α’を調節することにより、収縮時の変位速度Ｘvbに対するばね下減衰力成分の変化を、ショックアブソーバ１１４の収縮速度に対する減衰力の変化と同様の傾向を示すものとすることもできる。
【００３５】
上記とは別の実施例について説明する。
上記実施例のショックアブソーバ１１４は、リーフバルブ１３４等を有し、減衰力特性が非線形にされていたが、概ね線形の特性を有するものとすることができる。
図１３に、リーフバルブを用いず、可変絞りとして機能する流路抵抗変更装置１７０によって減衰力を変更するショックアブソーバ３００の一部の正面断面を示す。なお、ショックアブソーバ３００は、上記ショックアブソーバ１１４と共通する部分が多いため、同様の構成には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
ショックアブソーバ３００のピストン３１０には、ピストン３１０の上部と軸方向穴１６０とを連通させる第１液通路３２０と、その第１液通路３２０と下室１４０とを連通させる第２液通路３２２とが設けられている。それら第１液通路３２０と第２液通路３２２とが接続される部分に流路抵抗変更装置１７０が設けられており、前述と同様に流路面積が変更可能にされている。なお、この図において、コントロールロッド１５０の回転位置が、図４に示した回転位置にされている。そして、減衰力が変更される場合、コントロールロッド１５０の回転位置が変更され、流路面積が増加あるいは減少させられる。なお、原則として、流路面積が０にされることはない。
また、ショックアブソーバ３００の減衰力は、伸び側と縮み側とが概ね等しくなる。
本ショックアブソーバ３００を用いても、伸縮力発生部４０と減衰力発生部１０２との一方が発熱した場合や電力が不足した場合において、ばね下部の制振度合いの低下を抑制しつつ、上記一方の負担を軽減することができる。
【００３６】
上記とはさらに別の実施例について説明する。
上記実施例において、減衰力発生部１０２は、流路抵抗変更部１７０によってオイルの流路面積を変化させるものであったが、磁場によってＭＲ流体の粘度を変化させ、減衰力を変化させるＭＲダンパを含むものとすることができる。
図１４に、減衰力発生部が磁気反応性ダンパであるＭＲダンパとされた接近離間力発生装置４００の正面断面を示す。なお、接近離間力発生装置４００は、前記接近離間力発生装置２０と共通する部分が多いため、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
ばね下振動抑制部４０２において、減衰力発生部４１０は、スプリング１０６の内周側に配置され、下側支持部材５２の中央を貫通し、ロアサポート２４に連結されている。図１５に正面断面を示すように、減衰力発生部４１０は、液圧式のダンパたるショックアブソーバ４１４と、そのショックアブソーバ４１４の外周側に設けられた磁場発生装置４１６とを有している。
ショックアブソーバ４１４は、単筒式とされており、作動流体が充填されたシリンダ４２０と、そのシリンダ４２０内に配設されたピストン４２２と、一端部にピストン４２２が取り付けられるとともに他端部がねじロッド８４の端部に連結されたピストンロッド４２４と、シリンダ４２０の下部に移動可能に嵌合させられたフリーピストン４２６とを有している。そして、シリンダ４２０内をピストン４２２が移動させられる際に、シリンダ４２０とピストン４２２との隙間を通過する作動液の通過抵抗によって減衰力を発生させる。また、フリーピストン４２６の下側には高圧のガスが充填されており、フリーピストン４２６の移動によってシリンダ４２０上部側の容積変化が許容される。
なお、本実施例において、シリンダ４２０内の作動流体が磁気粘性流体たるＭＲ流体４２８とされている。このＭＲ流体４２８は、オイルを分散媒とし、鉄粉等の強磁性を有する微粒子を分散質として界面活性剤を用いて微粒子をオイル中に分散させたものである。このＭＲ流体４２８は、磁場が存在していない状態では、概ね通常のオイルと同様に流動し、磁場が作用すると粘性が増大するものとされている。
【００３７】
磁場発生装置４１６は、概して円筒状を成すハウジング４３０と、そのハウジング４３０の内周側に設けられたソレノイドコイル４３２とを有している。ハウジング４３０は、例えば、鋼材等の強磁性材料によって形成されており、ソレノイドコイル４３２が発生させた磁気をピストンロッド４２４に導くことで、ピストン４２２とシリンダ４２０との隙間に磁場を発生させる。なお、ピストンロッド４２４およびピストン４２２も強磁性材料によって形成されている。また、シリンダ４２０は、本体４３４が強磁性材料によって形成され、上端部のシール４３６およびガイド体４３８は、合成ゴムや樹脂等の常磁性材料（反磁性材料でもよい）によって形成されている。さらに、シリンダ４２０の上端面とハウジング４３０の上端部との間には軸方向においてアルミやステンレス等の常磁性材料によって形成された円板状部材４３９が挿入されている。この円板状部材４３９により、ハウジング４３０の上端部とシリンダ本体４３４の上端部との間の磁気抵抗が大きくされているため、ハウジング４３０の上端中央部からピストンロッド４２４へ（あるいはその逆向きに）磁気が流れることとなる。
ソレノイドコイル４３２は、アルミやステンレス等の常磁性材料によって形成された筒部材に導電線が巻回されたものである。ハウジング４３０の側面には、ソレノイドコイル４３２と電気的に接続された受電端子４４０が設けられており、その受電端子４４０に導電コード４４２が電気的に接続されている。この導電コード４４２は、クッション材４４４を介してロアアーム２８に沿って配設されている。そして、車体壁を貫通してエンジンルーム等の車体内に引き込まれ、後述する駆動回路に接続されている。すなわち、この導電コード４４２を介して電力が供給された場合にソレノイドコイル４３２が磁気を発生させるのである。
ソレノイドコイル４３２が発生させた磁気は、図中の矢印で示すように、概ねハウジング４３０，ピストンロッド４２４，ピストン４２２およびシリンダ本体４３４によって形成された磁気回路を通り、ピストン４２２とシリンダ本体４３４との間に磁場を発生させる。この磁場によって分散質たる鉄の微粒子が架橋構造を形成してＭＲ流体４２８の粘度を増加させ、ショックアブソーバ４１４が発生させる減衰力を増大させる。すなわち、磁場発生装置４１６によって発生させる磁場の強度を調節することにより、減衰力を変化させることができる。なお、磁場が作用していない状態において、ショックアブソーバ４１４の伸縮に対する減衰力が最も小さい状態となる。
【００３８】
本サスペンションシステムの構成は、前記実施例とほぼ同様であるため、図１に相当する図面を省略する。なお、本実施例において駆動回路２４０は、磁場発生装置４１６と接続されており、ＥＣＵ２００の指令に応じた電力を磁場発生装置４１６に供給するものとされている。
また、本実施例においても、前記減衰負担軽減プログラムが実行され、前記S14,S15,S20〜S22の処理において、減衰力を中にする場合には、通常走行用に設定された電力が供給され、また、減衰力を増大あるいは減少させる際には、供給電力が増加あるいは減少させられる。その結果、伸縮力発生部４０と減衰力発生部４０２との一方が発熱した場合等に、ばね下部の制振度合いの低下を抑制しつつ、上記一方の負担が軽減される。
【００３９】
本実施例において、ＭＲ流体４２８が充填されたショックアブソーバ４１４によって「磁気反応性ダンパ」が構成されている。また、磁場発生装置４１６と駆動回路２４０とによって「磁場発生部」が構成されている。また、ＥＣＵ２００のうち、S14,S15,S20〜S22の処理において、減衰力を変更する指令を行い供給電力を変更する制御を行う部分によって、「磁場強度制御部」が構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】請求可能発明の実施例である電気サスペンションシステムを模式的に示す図である。
【図２】上記サスペンションシステムの接近離間方向力発生装置を示す正面断面図である。
【図３】上記接近離間方向力発生装置のショックアブソーバを示す正面断面図である。
【図４】上記流路抵抗変更装置のコントロールロッドの先端部の平面断面を示す図である。
【図５】上記コントロールロッドを回転させる中空回転軸を示す正面断面図である。
【図６】上記実施例のサスペンション装置の単輪モデルを示す図である。
【図７】上記モデルの運動方程式を示す図である。
【図８】上記モデルにおいて、減衰力を変化させた場合の接地荷重変動を示す図である。
【図９】上記モデルにおいて、ばね下ゲインを変化させた場合の接地荷重変動を示す図である。
【図１０】減衰負担変更プログラムのフローチャートを示す図である。
【図１１】上記接近離間方向力発生装置の伸縮方向力発生部が発生させるばね下減衰力成分の変化を示す図である。
【図１２】上記ばね下減衰力成分の別の変化を示す図である。
【図１３】上記とは別のショックアブソーバを示す正面断面図である。
【図１４】上記とは別の接近離間方向力発生装置を示す正面断面図である。
【図１５】上記接近離間方向力発生装置のショックアブソーバを示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：サスペンション装置    １２：車輪    １４：車体    ２０：接近離間方向力発生装置    ２２：アッパサポート    ２４：ロアサポート    ２６：車輪保持部    ２８：ロアアーム    ４０：制御伸縮方向力発生部（伸縮力方向発生部）    ４２：ばね下振動抑制部（受動的伸縮部）    ４４：メインスプリング    ６０：回転電気機械（電気作動機械）    ６２：ボールねじ装置（運動変換装置）    ７２：回転軸    ７４：ロータ（回転子）    ７６：ステータ    ８４：ねじロッド（相対運動体）    ９４：ねじナット    ９６：スプラインナット    １００：弾性力発生部    １０２：減衰力発生部    １０４，１０６：圧縮コイルスプリング    １０８：伝達部材    １１４：ショックアブソーバ    １３０：ハードバルブ    １３２：ソフトバルブ    １３４，１３６：リーフバルブ    １４４：液通路    １５０：コントロールロッド    １５４：先端部    １６４：バイパス通路    １７０：流路抵抗変更装置    １８０：回転位置変更装置    １８４：中空回転軸    １９４：連結部    １９６：第１温度センサ    １９８：第２温度センサ    ２００：電子制御ユニット［ＥＣＵ］    ２１０：ばね上加速度センサ（加速度検出器）    ２１２：ばね下加速度センサ    ２２６：電圧計    ２３０：電子駆動ユニット［EDU］    ２３２：蓄電池    ２４０：駆動回路    ２６０：出力制御部    ２６２：減衰負担変更部    ＜第２実施例＞  ３００：ショックアブソーバ    ３２０：第１液通路    ３２２：第２液通路    ＜第３実施例＞  ４００：接近離間方向力発生装置    ４１０：減衰力発生部    ４１４：ショックアブソーバ    ４１６：磁場発生装置    ４２８：ＭＲ流体
【図１】
2009120026.tif 000003
【図２】
2009120026.tif 000004
【図３】
2009120026.tif 000005
【図４】
2009120026.tif 000006
【図５】
2009120026.tif 000007
【図６】
2009120026.tif 000008
【図７】
2009120026.tif 000009
【図８】
2009120026.tif 000010
【図９】
2009120026.tif 000011
【図１０】
2009120026.tif 000012
【図１１】
2009120026.tif 000013
【図１２】
2009120026.tif 000014
【図１３】
2009120026.tif 000015
【図１４】
2009120026.tif 000016
【図１５】
2009120026.tif 000017