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JP2005096587A - Vehicle suspension system - Google Patents

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JP2005096587A
JP2005096587A JP2003332164A JP2003332164A JP2005096587A JP 2005096587 A JP2005096587 A JP 2005096587A JP 2003332164 A JP2003332164 A JP 2003332164A JP 2003332164 A JP2003332164 A JP 2003332164A JP 2005096587 A JP2005096587 A JP 2005096587A
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JP
Japan
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rigidity
upper support
vehicle
motor
spring
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003332164A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Inoue
博文 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003332164A priority Critical patent/JP2005096587A/en
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Abstract

【課題】 乗り心地に優れた車両を実現可能な車両懸架装置を提供する。
【解決手段】 電磁サスペンション4は、バネ下をバネ上に弾性支持するコイルスプリング22と、バネ上とバネ下の間で減衰力を発生するショックアブソーバ80と、ショックアブソーバ80を車体に結合するアッパーサポート70を備える。ショックアブソーバ80は、モータ20によりボールねじ24を回転させて、ロッド28とアウターシェル30とを上下に摺動させることにより、減衰力を制御する。ショックアブソーバ80により吸収しきれない高周波の振動は、アッパーサポート70の振動吸収手段50により吸収する。振動吸収手段50は、剛性が可変に構成されており、路面からの入力に応じて剛性が制御される。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle suspension device capable of realizing a vehicle excellent in riding comfort.
An electromagnetic suspension 4 includes a coil spring 22 that elastically supports an unsprung portion on a spring, a shock absorber 80 that generates a damping force between the unsprung portion and the unsprung portion, and an upper that couples the shock absorber 80 to a vehicle body. Support 70 is provided. The shock absorber 80 controls the damping force by rotating the ball screw 24 by the motor 20 and sliding the rod 28 and the outer shell 30 up and down. High frequency vibrations that cannot be absorbed by the shock absorber 80 are absorbed by the vibration absorbing means 50 of the upper support 70. The vibration absorbing means 50 is configured to be variable in rigidity, and the rigidity is controlled according to an input from the road surface.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、車両懸架装置に関し、特に、車両のバネ上とバネ下の間に配設されたアブソーバをモータにより制御する車両懸架装置に関する。   The present invention relates to a vehicle suspension device, and more particularly to a vehicle suspension device that controls an absorber disposed between a spring on a vehicle and an unspring basis by a motor.

車両懸架装置として、電気モータ式の電磁サスペンションが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された車両懸架装置では、相互に噛合する雄ねじ部材と雌ねじ部材とを、モータにより伸縮駆動することにより、バネ上−バネ下間の減衰力をアクティブに制御する。また、車輪から衝撃的な荷重が入力したときに、その荷重を吸収するために、モータ又はねじ部材の少なくとも一方が、コイルスプリングなどのバネにより車輪又は車体に弾性支持される。
特開2001−180244号公報 特開平8−197931号公報
An electric motor type electromagnetic suspension has been proposed as a vehicle suspension device (see, for example, Patent Document 1). In the vehicle suspension device disclosed in Patent Document 1, a male screw member and a female screw member that mesh with each other are driven to extend and contract by a motor to actively control the damping force between the sprung and unsprung portions. When a shocking load is input from the wheel, at least one of the motor and the screw member is elastically supported on the wheel or the vehicle body by a spring such as a coil spring in order to absorb the load.
JP 2001-180244 A JP-A-8-197931

従来の電磁サスペンションでは、モータの慣性力の影響などにより、高周波の振動が路面から入力されたときに、モータの駆動が追随できず、振動が車体に伝わって乗り心地に影響を与える場合がある。操縦安定性を確保しつつ乗り心地を改善する技術が求められる。   In conventional electromagnetic suspensions, when high-frequency vibration is input from the road surface due to the influence of the inertia force of the motor, etc., the drive of the motor cannot follow, and the vibration may be transmitted to the vehicle body and affect the riding comfort. . Technology that improves ride comfort while ensuring steering stability is required.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、乗り心地に優れた車両を実現可能な車両懸架装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle suspension device capable of realizing a vehicle having excellent riding comfort.

本発明のある態様は、車両懸架装置に関する。この車両懸架装置は、車両のバネ上とバネ下の間に配設されたアブソーバと、前記アブソーバの制御に寄与するモータと、前記アブソーバを前記バネ上に結合するアッパーサポートと、前記バネ下の振動状況に応じて前記アッパーサポートの剛性を変更する剛性変更手段と、を備えることを特徴とする。   One embodiment of the present invention relates to a vehicle suspension apparatus. The vehicle suspension device includes an absorber disposed between a spring and an unspring of a vehicle, a motor that contributes to control of the absorber, an upper support that couples the absorber on the spring, Rigidity changing means for changing the rigidity of the upper support in accordance with a vibration state.

前記剛性変更手段は、前記バネ下の所定のしきい値よりも高い周波数の振動が、所定のレベルを超えた場合に、前記剛性を低くしてもよい。路面から入力される振動が、たとえば5Hz以上の高周波である場合に、剛性を低くして振動を吸収しやすくしてもよい。これにより、乗り心地を改善することができる。   The rigidity changing means may reduce the rigidity when vibrations having a frequency higher than a predetermined threshold value under the spring exceeds a predetermined level. When the vibration input from the road surface is a high frequency of, for example, 5 Hz or more, the rigidity may be lowered to make it easier to absorb the vibration. Thereby, riding comfort can be improved.

前記剛性変更手段は、前記アッパーサポートの内部に設けられた圧電素子又はMR流体であってもよい。電界の印加による圧電素子の伸縮、又は磁界の印加によるMR流体の粘性の変化などを利用して、アッパーサポートの剛性を変更することが可能である。これにより、簡易に剛性変更手段を構成することができる。   The rigidity changing means may be a piezoelectric element or an MR fluid provided inside the upper support. The rigidity of the upper support can be changed by utilizing expansion / contraction of the piezoelectric element by application of an electric field or change in viscosity of the MR fluid by application of a magnetic field. Thereby, a rigidity change means can be comprised simply.

前記剛性変更手段は、前記アブソーバの作動に伴う前記モータの回転による回生電力を利用して前記アッパーサポートの剛性を変更してもよい。これにより、消費電力を節減することができる。   The rigidity changing means may change the rigidity of the upper support using regenerative electric power generated by the rotation of the motor accompanying the operation of the absorber. Thereby, power consumption can be reduced.

本発明によれば、乗り心地に優れた車両を実現する技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which implement | achieves the vehicle excellent in riding comfort can be provided.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る車両1の構成を示す。車両1は、車体2と、左前輪である車輪3a、右前輪である車輪3b、左後輪である車輪3c及び右後輪である車輪3d(以下、適宜「車輪3」と総称する)を備える。車輪3はホイールとゴムタイヤから構成される。車体2と車輪3は、車両1のバネ上とバネ下の減衰力をモータを用いて発生するアブソーバを備えた車両懸架装置の一例である電磁サスペンションを介して接続される。なお、電磁サスペンションのバネにより支えられる部材の位置を「バネ上」と呼び、バネにより支えられていない部材の位置を「バネ下」と呼ぶ。すなわち、バネ上は車体2側であり、バネ下は車輪3側である。この例では、車輪3aが電磁サスペンション4aに、車輪3bが電磁サスペンション4bに、車輪3cが電磁サスペンション4cに、車輪3dが電磁サスペンション4dにそれぞれ取り付けられる。以下、各電磁サスペンション4a、4b、4c及び4dを総称する場合には、「電磁サスペンション4」と呼ぶ。各電磁サスペンション4は、電子制御装置(以下、電子制御装置を「ECU」と表記する)10により独立に制御される。ECU10は、CPU、RAM、ROMを備えて構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a vehicle 1 according to an embodiment of the present invention. The vehicle 1 includes a vehicle body 2, a wheel 3a that is a left front wheel, a wheel 3b that is a right front wheel, a wheel 3c that is a left rear wheel, and a wheel 3d that is a right rear wheel (hereinafter collectively referred to as "wheel 3" as appropriate). Prepare. The wheel 3 is composed of a wheel and a rubber tire. The vehicle body 2 and the wheels 3 are connected to each other via an electromagnetic suspension which is an example of a vehicle suspension device provided with an absorber that generates a spring force and an unsprung damping force of the vehicle 1 using a motor. The position of the member supported by the spring of the electromagnetic suspension is referred to as “sprung”, and the position of the member not supported by the spring is referred to as “unsprung”. That is, the sprung is on the vehicle body 2 side, and the unsprung is on the wheel 3 side. In this example, the wheel 3a is attached to the electromagnetic suspension 4a, the wheel 3b is attached to the electromagnetic suspension 4b, the wheel 3c is attached to the electromagnetic suspension 4c, and the wheel 3d is attached to the electromagnetic suspension 4d. Hereinafter, the electromagnetic suspensions 4a, 4b, 4c, and 4d are collectively referred to as “electromagnetic suspension 4”. Each electromagnetic suspension 4 is independently controlled by an electronic control device (hereinafter, the electronic control device is referred to as “ECU”) 10. The ECU 10 includes a CPU, a RAM, and a ROM.

電磁サスペンション4のモータに流れる電流は、電流センサにより検出される。電磁サスペンション4aに対して電流センサ5a、電磁サスペンション4bに対して電流センサ5b、電磁サスペンション4cに対して電流センサ5c、電磁サスペンション4dに対して電流センサ5dがそれぞれ設けられる。以下、電流センサ5a、5b、5c及び5dを総称する場合には「電流センサ5」と呼ぶ。各電流センサ5の検出結果は、ECU10に伝達される。なお電流センサ5による電流検出機能は、ECU10により実現されてもよい。   The current flowing through the motor of the electromagnetic suspension 4 is detected by a current sensor. A current sensor 5a is provided for the electromagnetic suspension 4a, a current sensor 5b is provided for the electromagnetic suspension 4b, a current sensor 5c is provided for the electromagnetic suspension 4c, and a current sensor 5d is provided for the electromagnetic suspension 4d. Hereinafter, the current sensors 5a, 5b, 5c, and 5d are collectively referred to as “current sensor 5”. The detection result of each current sensor 5 is transmitted to the ECU 10. The current detection function by the current sensor 5 may be realized by the ECU 10.

電磁サスペンション4を車輪3ごとに設けることにより、ECU10が、各車輪3の状態に応じて電磁サスペンション4のモータに印加する電流をそれぞれ独立して制御することが可能となる。また、電磁サスペンション4を採用することで、応答性の優れた制御を実現できる。   By providing the electromagnetic suspension 4 for each wheel 3, the ECU 10 can independently control the current applied to the motor of the electromagnetic suspension 4 according to the state of each wheel 3. Further, by adopting the electromagnetic suspension 4, it is possible to realize control with excellent responsiveness.

車両1のバネ上又はバネ下の上下方向の加速度を検知するために、加速度センサが設けられる。この例では、車輪3aの近傍に加速度センサ6aが、車輪3bの近傍に加速度センサ6bが、車輪3cの近傍に加速度センサ6cが、車輪3dの近傍に加速度センサ6dが、それぞれ設けられている。以下、加速度センサ6a、6b、6c及び6dを総称する場合には「加速度センサ6」と呼ぶ。加速度センサ6により検知された上下方向の加速度は、ECU10に伝達され、後述するように、アッパーサポートの剛性を制御するために用いられる。加速度センサ6は、バネ上に設けられてもよいし、バネ下に設けられてもよいし、双方に設けられてもよいが、本実施の形態では、路面から入力される振動に応じてアッパーサポートの剛性を制御するので、路面に近いバネ下に加速度センサ6を設けるのが好ましい。図1の例では、各車輪3ごとに加速度センサ6を設けているが、加速度センサ6は一個であってもよいし、複数個であってもよい。   An acceleration sensor is provided in order to detect the vertical acceleration of the vehicle 1 above or below the spring. In this example, an acceleration sensor 6a is provided near the wheel 3a, an acceleration sensor 6b is provided near the wheel 3b, an acceleration sensor 6c is provided near the wheel 3c, and an acceleration sensor 6d is provided near the wheel 3d. Hereinafter, the acceleration sensors 6a, 6b, 6c, and 6d are collectively referred to as “acceleration sensor 6”. The vertical acceleration detected by the acceleration sensor 6 is transmitted to the ECU 10 and used to control the rigidity of the upper support, as will be described later. The acceleration sensor 6 may be provided on the spring, may be provided below the spring, or may be provided on both sides. In the present embodiment, the acceleration sensor 6 is provided in accordance with the vibration input from the road surface. In order to control the rigidity of the support, it is preferable to provide the acceleration sensor 6 under the spring near the road surface. In the example of FIG. 1, the acceleration sensor 6 is provided for each wheel 3, but the acceleration sensor 6 may be one or plural.

図2は、電磁サスペンション4の構成を示す。電磁サスペンション4は、モータ20、ボールねじ24、ボールねじナット26、ロッド28、アウターシェル30、軸受32、34、36、ダストシール38及び回転角センサ44を備えたショックアブソーバ80と、バネ下をバネ上に弾性支持するコイルスプリング22と、ショックアブソーバ80を車体2に結合するアッパーサポート70とを備える。軸受32はロッド28内部においてボールねじ24を回動可能に支持し、また軸受34及び36は、アウターシェル30内部においてロッド28を摺動可能に支持する。ダストシール38は、アウターシェル30内にゴミなどの異物が入り込むのを防止する。回転角センサ44は、モータ20の回転量を検出する。回転角センサ44の検出結果は、ECU10に伝達される。回転角センサ44は、モータ20の外部に設けられてもよく、またモータ20の内部に設けられてもよい。この電磁サスペンション4は、第1取付部40において車体2側の構成に取り付けられ、また第2取付部46において車輪3側の構成に取り付けられる。コイルスプリング22は、第1取付部40近傍の車体面とスプリングシート42の間に縮設され、予め所定の荷重を与えられる。   FIG. 2 shows the configuration of the electromagnetic suspension 4. The electromagnetic suspension 4 includes a motor 20, a ball screw 24, a ball screw nut 26, a rod 28, an outer shell 30, bearings 32, 34 and 36, a dust seal 38 and a rotation angle sensor 44, and a spring under the spring. A coil spring 22 elastically supported on the upper side and an upper support 70 for coupling the shock absorber 80 to the vehicle body 2 are provided. The bearing 32 rotatably supports the ball screw 24 inside the rod 28, and the bearings 34 and 36 support the rod 28 slidably inside the outer shell 30. The dust seal 38 prevents foreign matters such as dust from entering the outer shell 30. The rotation angle sensor 44 detects the amount of rotation of the motor 20. The detection result of the rotation angle sensor 44 is transmitted to the ECU 10. The rotation angle sensor 44 may be provided outside the motor 20 or may be provided inside the motor 20. The electromagnetic suspension 4 is attached to the configuration on the vehicle body 2 side at the first attachment portion 40, and is attached to the configuration on the wheel 3 side at the second attachment portion 46. The coil spring 22 is contracted between the body surface in the vicinity of the first mounting portion 40 and the spring seat 42, and is given a predetermined load in advance.

コイルスプリング22は、車両1のバネ上部分の重量を支持し、また路面からの振動や衝撃が車輪3を通して車体2に伝わらないようにする。ショックアブソーバ80は、コイルスプリング22による車体2の上下振動を減衰させる。このショックアブソーバ80は、モータ20を用いて車両1のバネ上とバネ下の間の減衰力を発生することができ、制御応答性に優れている。   The coil spring 22 supports the weight of the sprung portion of the vehicle 1 and prevents vibrations and shocks from the road surface from being transmitted to the vehicle body 2 through the wheels 3. The shock absorber 80 attenuates the vertical vibration of the vehicle body 2 caused by the coil spring 22. The shock absorber 80 can generate a damping force between the sprung and unsprung parts of the vehicle 1 using the motor 20 and has excellent control response.

ボールねじ24、ロッド28及びアウターシェル30は同軸に配置されている。アウターシェル30には、雌ねじ部分を有するボールねじナット26が内設される。ボールねじ24は雄ねじ部分を有し、ボールねじナット26に螺合した状態にある。モータ20はボールねじ24の一端を回動可能にセレーションで支持する。モータ20を駆動すると、ボールねじ24がボールねじナット26に対して相対回転し、モータ20に対してアウターシェル30が下方に押し下げられ、又は上方に引き上げられる。なお、本実施の形態では、ボールねじ24が車両のバネ上に、ボールねじナット26が車両のバネ下に設けられる例について説明するが、逆に、ボールねじ24が車両のバネ下に、ボールねじナット26が車両のバネ上に設けられてもよい。   The ball screw 24, the rod 28 and the outer shell 30 are arranged coaxially. The outer shell 30 is internally provided with a ball screw nut 26 having a female screw portion. The ball screw 24 has a male screw portion and is in a state of being screwed into the ball screw nut 26. The motor 20 supports one end of the ball screw 24 by serration so as to be rotatable. When the motor 20 is driven, the ball screw 24 rotates relative to the ball screw nut 26, and the outer shell 30 is pushed downward or lifted upward with respect to the motor 20. In this embodiment, an example in which the ball screw 24 is provided on the vehicle spring and the ball screw nut 26 is provided below the vehicle spring will be described. Conversely, the ball screw 24 is provided below the vehicle spring. A screw nut 26 may be provided on the spring of the vehicle.

車両1が良路を走行している場合、ECU10はそれぞれの電磁サスペンション4のモータ20に印加する電流値を、例えば0Aである基準電流値に設定する。路面に凹凸があって、車輪3が上下動する場合、ロッド28とアウターシェル30との相対運動によりコイルスプリング22が伸縮する。このとき、ボールねじ24がボールねじナット26に対して相対回転することにより、モータ20が回転して発電機として作用し、このときに生じる抵抗力により減衰力が発生する。電流センサ5は、モータ20内部で電磁誘導により発生した電流を検出し、ECU10に伝達する。ECU10は、コイルスプリング22の伸縮を抑制する方向の電流、すなわち電磁誘導により生じた電流とは逆向きの電流をモータ20に印加する。ECU10は、車体2の上下方向の加速度に応じてモータ20に印加する電流を設定し、減衰力を調整する。このように、本実施の形態のショックアブソーバ80は、電磁式ショックアブソーバとして機能する。また、ボールねじ24を回転させることにより、車体2を上下方向に変位させることができるので、本実施の形態のショックアブソーバ80は、車体2の姿勢を制御するために利用することができる。   When the vehicle 1 is traveling on a good road, the ECU 10 sets the current value applied to the motor 20 of each electromagnetic suspension 4 to a reference current value, for example, 0A. When the road surface is uneven and the wheel 3 moves up and down, the coil spring 22 expands and contracts due to the relative movement between the rod 28 and the outer shell 30. At this time, when the ball screw 24 rotates relative to the ball screw nut 26, the motor 20 rotates and acts as a generator, and a damping force is generated by the resistance force generated at this time. The current sensor 5 detects a current generated by electromagnetic induction inside the motor 20 and transmits it to the ECU 10. The ECU 10 applies to the motor 20 a current in a direction that suppresses expansion and contraction of the coil spring 22, that is, a current that is opposite to the current generated by electromagnetic induction. ECU10 sets the electric current applied to the motor 20 according to the acceleration of the up-down direction of the vehicle body 2, and adjusts damping force. Thus, the shock absorber 80 of the present embodiment functions as an electromagnetic shock absorber. Further, since the vehicle body 2 can be displaced in the vertical direction by rotating the ball screw 24, the shock absorber 80 of the present embodiment can be used for controlling the posture of the vehicle body 2.

ショックアブソーバ80は、モータ20の回転により制御されるが、モータ20のロータには慣性力が働くため、高周波の振動が路面から入力されたときに、制御が追随できず、車体2に振動が伝わって乗り心地が悪くなる場合がある。そのため、本実施の形態では、高周波の振動を吸収するために、ゴムなどの弾性体により構成された振動吸収手段50を含むアッパーサポート70を介してショックアブソーバ80を車体2に結合する。振動吸収手段50の剛性を高くすると、操縦安定性が増すが、路面の入力が車体2に伝わりやすい。逆に、振動吸収手段50の剛性を低くすると、乗り心地が良くなるが、操縦安定性が悪くなる。このように、操縦安定性と乗り心地はトレードオフの関係にあり、振動吸収手段50の剛性はそれらを考慮して決定する必要があるが、本実施の形態では、振動吸収手段50の剛性を変更可能に構成し、路面から入力される振動の状況に応じて、その剛性を制御する。これにより、優れた操縦安定性と、快適な乗り心地の双方を実現することができる。   The shock absorber 80 is controlled by the rotation of the motor 20. However, since inertial force acts on the rotor of the motor 20, when high-frequency vibration is input from the road surface, the control cannot follow, and the vehicle body 2 is vibrated. There is a case where the ride comfort is worsened. Therefore, in this embodiment, in order to absorb high-frequency vibration, the shock absorber 80 is coupled to the vehicle body 2 via the upper support 70 including the vibration absorbing means 50 made of an elastic body such as rubber. When the rigidity of the vibration absorbing means 50 is increased, the steering stability is increased, but the road surface input is easily transmitted to the vehicle body 2. Conversely, if the rigidity of the vibration absorbing means 50 is lowered, the ride comfort is improved, but the steering stability is deteriorated. Thus, steering stability and ride comfort are in a trade-off relationship, and the rigidity of the vibration absorbing means 50 needs to be determined in consideration of them, but in this embodiment, the rigidity of the vibration absorbing means 50 is determined. It is configured to be changeable, and its rigidity is controlled according to the state of vibration input from the road surface. As a result, it is possible to achieve both excellent handling stability and comfortable riding comfort.

図3は、アッパーサポート70の構成を示す。振動吸収手段50の内部には、上下に剛性変更手段の一例である圧電素子52a及び52bが設けられている。圧電素子52aと52bの間にはクリアランス54が設けられている。電界を与えると、圧電素子52a及び52bが伸縮することにより、クリアランス54の幅が増減する。これにより、アッパーサポート70の剛性を変更することができる。具体的には、路面から入力される振動が高周波の場合は、その振動をアッパーサポート70により吸収すべく、クリアランス54の幅を広くすることによりアッパーサポート70の剛性を低くする。これにより、快適な乗り心地を確保することができる。路面から入力される振動が低周波である場合は、ショックアブソーバ80によりその振動を吸収させるとともに、クリアランス54の幅を狭くすることによりアッパーサポート70の剛性を高くする。これにより、操縦安定性を確保することができる。   FIG. 3 shows the configuration of the upper support 70. Inside the vibration absorbing means 50, piezoelectric elements 52a and 52b which are examples of rigidity changing means are provided vertically. A clearance 54 is provided between the piezoelectric elements 52a and 52b. When an electric field is applied, the width of the clearance 54 increases or decreases as the piezoelectric elements 52a and 52b expand and contract. Thereby, the rigidity of the upper support 70 can be changed. Specifically, when the vibration input from the road surface is a high frequency, the rigidity of the upper support 70 is lowered by widening the clearance 54 in order to absorb the vibration by the upper support 70. Thereby, a comfortable riding comfort can be ensured. When the vibration input from the road surface has a low frequency, the shock absorber 80 absorbs the vibration, and the clearance 54 is narrowed to increase the rigidity of the upper support 70. Thereby, steering stability can be ensured.

図4は、本実施の形態の車両1の力学モデルを示す。ショックアブソーバ80とアッパーサポート70とは直列に接続されており、それらと並列に接続されたコイルスプリング22とともに車体2の質量m3を支える。アッパーサポート70の振動吸収手段50は、ばね定数が可変なばねと、粘性係数が可変な粘性減衰と見なすことができる。   FIG. 4 shows a dynamic model of the vehicle 1 of the present embodiment. The shock absorber 80 and the upper support 70 are connected in series, and support the mass m3 of the vehicle body 2 together with the coil spring 22 connected in parallel with them. The vibration absorbing means 50 of the upper support 70 can be regarded as a spring having a variable spring constant and a viscous damping having a variable viscosity coefficient.

図5は、本実施の形態の電磁サスペンション4においてアッパーサポート70の剛性を変更する方法を示すフローチャートである。まず、加速度センサ6により路面から入力される振動を検知する(S10)。加速度センサ6に代えて、電流センサ5により検知された電流により、又は回転角センサ44により、ボールねじ24の回転量を取得し、回転量からストローク量を算出し、ストローク量を2回時間微分することにより上下方向の加速度を算出してもよい。ECU10は、加速度センサ6から上下方向の加速度を取得すると、ハイパスフィルタにより、たとえば5Hz以上の高周波成分を抽出し(S12)、高周波成分のレベルの大小に応じて、圧電素子に与える電界の大きさを制御して、アッパーサポート70の剛性を変更する(S14)。たとえば、5Hz以上の高周波成分の振幅が所定のしきい値よりも大きい場合は、剛性を低くして振動を吸収しやすくし、5Hz以上の高周波成分の振幅が所定のしきい値よりも小さい場合は、剛性を高くして操縦安定性を確保する。
(第2の実施の形態)
図6は、第2の実施の形態に係るアッパーサポート70の構成を示す。本実施の形態では、アッパーサポート70内に設けられたMR流体(Magneto-Rheological Fluid)が剛性変更手段として機能する例について説明する。本実施の形態の車両1の全体構成及び電磁サスペンション4の構成は、図1及び図2に示した第1の実施の形態の車両1及び電磁サスペンション4と同様である。
FIG. 5 is a flowchart showing a method for changing the rigidity of the upper support 70 in the electromagnetic suspension 4 of the present embodiment. First, vibration input from the road surface is detected by the acceleration sensor 6 (S10). Instead of the acceleration sensor 6, the rotation amount of the ball screw 24 is acquired by the current detected by the current sensor 5 or by the rotation angle sensor 44, the stroke amount is calculated from the rotation amount, and the stroke amount is differentiated twice with respect to time. Thus, the acceleration in the vertical direction may be calculated. When the ECU 10 acquires acceleration in the vertical direction from the acceleration sensor 6, the high-pass filter extracts a high frequency component of, for example, 5 Hz or more (S12), and the magnitude of the electric field applied to the piezoelectric element according to the level of the high frequency component. To control the rigidity of the upper support 70 (S14). For example, when the amplitude of a high frequency component of 5 Hz or more is larger than a predetermined threshold, the rigidity is lowered to easily absorb vibration, and the amplitude of the high frequency component of 5 Hz or more is smaller than a predetermined threshold. Increases rigidity and ensures steering stability.
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows the configuration of the upper support 70 according to the second embodiment. In the present embodiment, an example will be described in which an MR fluid (Magneto-Rheological Fluid) provided in the upper support 70 functions as rigidity changing means. The overall configuration of the vehicle 1 and the configuration of the electromagnetic suspension 4 of the present embodiment are the same as those of the vehicle 1 and the electromagnetic suspension 4 of the first embodiment shown in FIGS.

アッパーサポート70の振動吸収手段50の内部には、MR流体56が注入されている。路面から振動が入力されたときに、振動吸収手段50が圧縮することを考慮して、MR流体は流路を満たすように注入されるのではなく、圧縮の余地を残すように空隙58が設けられている。MR流体56の内側に設けられたコイル60に、ハーネス62を介して電流を供給すると、MR流体56の周囲に磁界が発生する。MR流体56は、強磁性金属微粒子を、媒体となる液体中に高濃度で分散させたスラリーで、外部から磁場を印加すると、磁化された粒子同士が強く引きつけ合うことで高粘度になる性質を有している。そのため、コイル60の周囲に発生した磁界により、MR流体56の粘度が増し、アッパーサポート70の剛性が高くなる。このように、コイル60に供給する電流を調整することにより、アッパーサポート70の剛性を調整することができる。アッパーサポート70の剛性を変更する方法については、第1の実施の形態と同様である。
(第3の実施の形態)
本実施の形態では、モータ20による回生電力を利用して、第1及び第2の実施の形態で説明したアッパーサポート70の剛性の制御を行う。図7は、回生電力をアッパーサポート70に供給する様子を模式的に示す。路面からの入力によるショックアブソーバ80の作動に伴ってモータ20が回転したときに、発生した逆起電力をキャパシタCに蓄電する。アッパーサポート70の剛性の制御が必要なときは、キャパシタCからアッパーサポート70に電流を供給する。これにより、回生電力を有効に利用して制御を行うことができ、車両1に設けられたバッテリなどの消費電力を低減することができる。
An MR fluid 56 is injected into the vibration absorbing means 50 of the upper support 70. Considering that the vibration absorbing means 50 compresses when vibration is input from the road surface, the MR fluid is not injected so as to fill the flow path, but a gap 58 is provided so as to leave room for compression. It has been. When a current is supplied to the coil 60 provided inside the MR fluid 56 via the harness 62, a magnetic field is generated around the MR fluid 56. The MR fluid 56 is a slurry in which ferromagnetic metal fine particles are dispersed at a high concentration in a liquid as a medium. When an external magnetic field is applied, the magnetized particles strongly attract each other and become highly viscous. Have. For this reason, the magnetic field generated around the coil 60 increases the viscosity of the MR fluid 56 and increases the rigidity of the upper support 70. Thus, the rigidity of the upper support 70 can be adjusted by adjusting the current supplied to the coil 60. The method for changing the rigidity of the upper support 70 is the same as in the first embodiment.
(Third embodiment)
In the present embodiment, the rigidity of the upper support 70 described in the first and second embodiments is controlled using the regenerative power generated by the motor 20. FIG. 7 schematically shows how regenerative power is supplied to the upper support 70. When the motor 20 rotates with the operation of the shock absorber 80 by the input from the road surface, the generated back electromotive force is stored in the capacitor C. When the rigidity of the upper support 70 needs to be controlled, a current is supplied from the capacitor C to the upper support 70. Thereby, control can be performed by effectively using regenerative power, and power consumption of a battery or the like provided in the vehicle 1 can be reduced.

路面からの入力により回生電力が発生したときに、その電力を即座に、又は所定の時間間隔をおいてアッパーサポート70に供給し、アッパーサポート70の剛性を変更してもよい。これにより、ECU10などを介さずに自動的にアッパーサポート70の剛性を変更することができるので、構成を簡略化することができる。   When regenerative electric power is generated by input from the road surface, the electric power may be supplied to the upper support 70 immediately or at a predetermined time interval to change the rigidity of the upper support 70. Accordingly, the rigidity of the upper support 70 can be automatically changed without using the ECU 10 or the like, so that the configuration can be simplified.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention.

第1の実施の形態に係る車両の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る電磁サスペンションの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electromagnetic suspension which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るアッパーサポートの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the upper support which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る車両の力学モデルを示す図である。It is a figure which shows the dynamic model of the vehicle which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る電磁サスペンションにおいてアッパーサポートの剛性を変更する方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the method to change the rigidity of an upper support in the electromagnetic suspension which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係るアッパーサポートの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the upper support which concerns on 2nd Embodiment. 回生電力をアッパーサポートに供給する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that regenerative electric power is supplied to an upper support.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両、2 車体、3 車輪、4 電磁サスペンション、5 電流センサ、6 加速度センサ、10 ECU、20 モータ、22 コイルスプリング、24 ボールねじ、26 ボールねじナット、28 ロッド、30 アウターシェル、50 振動吸収手段、52 圧電素子、54 クリアランス、56 MR流体、60 コイル、70 アッパーサポート、80 ショックアブソーバ。   1 vehicle, 2 vehicle body, 3 wheels, 4 electromagnetic suspension, 5 current sensor, 6 acceleration sensor, 10 ECU, 20 motor, 22 coil spring, 24 ball screw, 26 ball screw nut, 28 rod, 30 outer shell, 50 vibration absorption Means, 52 piezoelectric element, 54 clearance, 56 MR fluid, 60 coils, 70 upper support, 80 shock absorber.

Claims (4)

車両のバネ上とバネ下の間に配設されたアブソーバと、
前記アブソーバの制御に寄与するモータと、
前記アブソーバを前記バネ上に結合するアッパーサポートと、
前記バネ下の振動状況に応じて前記アッパーサポートの剛性を変更する剛性変更手段と、
を備えることを特徴とする車両懸架装置。
An absorber disposed between the sprung and unsprung parts of the vehicle;
A motor that contributes to the control of the absorber;
An upper support for coupling the absorber on the spring;
Rigidity changing means for changing the rigidity of the upper support according to the vibration state of the unsprung;
A vehicle suspension device comprising:
前記剛性変更手段は、前記バネ下の所定のしきい値よりも高い周波数の振動が、所定のレベルを超えた場合に、前記剛性を低くすることを特徴とする請求項1に記載の車両懸架装置。   2. The vehicle suspension according to claim 1, wherein the rigidity changing unit lowers the rigidity when a vibration having a frequency higher than a predetermined threshold value under the spring exceeds a predetermined level. apparatus. 前記剛性変更手段は、前記アッパーサポートの内部に設けられた圧電素子又はMR流体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両懸架装置。   The vehicle suspension system according to claim 1 or 2, wherein the rigidity changing means is a piezoelectric element or an MR fluid provided inside the upper support. 前記剛性変更手段は、前記アブソーバの作動に伴う前記モータの回転による回生電力を利用して前記アッパーサポートの剛性を変更することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の車両懸架装置。   4. The vehicle suspension device according to claim 1, wherein the rigidity changing unit changes the rigidity of the upper support using regenerative electric power generated by the rotation of the motor accompanying the operation of the absorber. 5. .
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