KR940007210B1

KR940007210B1 - 자동차용 현가장치

Info

Publication number: KR940007210B1
Application number: KR1019900011042A
Authority: KR
Inventors: 요시히꼬 우쯔이; 마사히로 다도; 히데히꼬 스기모또; 슌이찌 와다
Original assignee: 미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤; 시끼 모리야
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1994-08-10
Also published as: US5301111A; KR910009480A

Abstract

내용 없음.

Description

자동차용 현가장치

제 1 도는 본 발명의 일실시예를 일부 도시한 블록도.

제 2 도는 제 1 도의 리니어 모터의 단면도.

제 3 도는 제 1 도의 추력 제어부를 도시한 기능 블록도.

제 4 도는 제 3 도의 추력 제어부를 보다 구체화한 기능 블록도.

제 5 도는 종래의 자동차용 현가장치의 요부를 도시한 측면도.

제 6 도는 제 5 도의 장치에 의한 진동 응답성을 도시한 특성도.

제 7 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 구성도.

제 8 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 구성도.

제 9 도는 본 발명의 또다른 실시예를 일부 도시한 블록도.

제 10 도는 제 9 도의 제어기의 실시예를 도시한 기능 블록도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 차체 2 : 차축

10, 110 : 리니어모터 18, 118 : 탄성체

20 : 상대 차고 센서 40 : 자세 제어부

50 : 전류 제어부 60 : 추력 제어부

67 : 보정량 연산부 68 : 전류 연산부

(산업상 이용 분야)

본 발명은 제어 응답성을 해치는 일이 없이 불쾌한 진동을 차단하고 소비 전력을 절감한 자동차용 현가장치에 관한 것이다.

또한, 자동차용 현가등에 적용되는 현가장치에 관한 것으로, 특히 진동 차단성을 향상시키고 소비 전력을 절감한 현가장치에 관한 것이다.

(종래 기술)

제5도는 종래의 자동차용 현가장치의 요부를 도시하는 측면도이다.

도면에 있어서, 도면 부호 1은 자동차의 차체, 도면 부호 2는 차체(1)에 축지지된 차축, 도면 부호 3은 차축(2)에 고정된 차륜, 도면 부호 4는 차륜(3)이 접하는 노면이다.

도면 부호 5는 차체(1)의 진동을 억제하는 완충기이며, 차체(1)와 차축(2) 사이에 설치되어 있다. 완충기(5)는 유체를 충전한 오일 댐퍼등으로 되어 있다. 도면 부호 6은 완충기(5)의 슬라이드부와 차체(1)와의 사이에 삽입된 코일 스프링이다. 이와 같이, 종래의 자동차용 현가장치는 차축(2)을 스프링 하부재로 해서 완충기(5) 및 코일 스프링(6)을 결합시킨 구성으로 되어 있다.

다음에, 차체(1)의 진동 응답성을 표시하는 제6도의 특성도를 참조하면서, 제5도에 도시한 종래의 자동차용 현가장치의 동작에 대하여 설명한다.

주행중 노면(4)에 요철이 있을 경우, 차륜(3) 및 차축(2)은 상하로 진동하고, 이 진동은 완충기(5) 및 코일 스프링(6)을 거쳐서 차체(1)로 전달된다. 이때, 노면(4)의 요철에 의한 진동 주파수(f)에 대한 차체(1)의 진동의 응답 특성은 예를 들어 제6도와 같이 된다.

제6도에 있어서, 종축은 차체(1)의 차륜(3)에 대한 진폭비(R)이며, 횡축은 노면(4) 즉, 차륜(3)측의 진동 주파수(f)이다. 파선, 실선 및 일점쇄선은 완충기(5)의 감쇠력을 변화시켰을때의 특성 곡선이며, 파선은 감쇠력이 작을 경우, 실선은 중간의 경우, 일점쇄선은 클 경우를 표시한다. 또, f₁은 스프링위 즉 차체(1)측의 공진 주파수, f₂는 스프링밑 즉 차륜(3)측의 공진 주파수, A는 인간의 불쾌감 대역이다.

제6도에서, 완충기(5)의 감쇠력에 관하여, 이하의 (I) 및 (II)의 사실이 분명해진다.

(I) 감쇠력이 작을 경우에는 파선과 같이 불쾌감 대역(A)에서의 응답성이 저하하는데, 차체(1)의 공기주파수(f₁)에서의 진폭이 크다. 따라서, 노면(4)상에서의 돌기등의 장해물에 올라탈 경우, 진동이 감쇠되지 않고 불안정하기 때문에 승차감이 나빠진다.

(II) 감쇠력이 클 경우에는 공진 주파수(f₁, f₂)와 같은 공진점이 거의 없어져서, 진동의 감쇠성은 좋아지나, 불쾌감 대역(A)에서의 응답성이 증가하기 때문에 역시 승차감이 나빠진다.

따라서, 승차감 및 안정성의 양면을 고려하여, 감쇠력은 실선과 같이 (I) 및 (II)의 중간에 설정되어 있다.

다음에, 코일 스프링(6)의 강도에 대해서 고려한다. 예를 들면, 브레이크나 가속에 의한 피팅 모멘트 분력 및 선회에 의한 롤링 모멘트 분력은 차체(1)에 대한 작용력이 되나, 이에 대항해서 차체(1)의 자세각을 일정하게 유지하기 위해서는, 코일 스프링(6)을 어느 정도 굳게[스프링 계수(K)을 크게]할 필요가 있다. 그리나, 스프링 계수(K)를 크게하면, 차체(1)측의 공진 주파수(f₁)가 이동해서 불쾌감 대역(A)으로 가까워지기 때문에 승차감이 나빠진다.

이 승차감의 문제를 해결하려면, 코일 스프링(6)의 스프링 계수(K)를 줄이고, 완충기(5)의 감쇠력이 제6도에 있어서 최저선을 따르도록 설정하여,

진동 주파수 f<불쾌감 대역 A → 감쇠력 대

진동 주파수 f=불쾌감 대역 A → 감쇠력 소

진동 주파수 f>불쾌감 대역 A → 감쇠력 중

으로 할 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 진동 주파수(f)에서 영역에 따라서 감쇠력을 변화시키는 것은 유압을 이용한 완충기(5)의 특성상 곤란하다.

또한, 코일 스프링(6)의 강도를 내릴 경우는, 차체(1)의 자세를 안정화하기 위한 다른 대책을 준비할 필요가 있다. 이 때문에, 예를 들면 코일 스프링(6) 대신에 공지의 공기 스프링을 사용해서 흡배기에 의해서 스프링 계수(K)를 제어하는 것을 생각할 수 있으나, 응답성이 나쁘다는 문제점이 있다.

또한, 완충기(5)를 유압 작동기로 바꾸어 놓고 유압 작동기에 탄성체를 병렬로 설치하여 차체(1)의 위치를 목표 위치[차고 지령치(車高指令値)]에 초종시키면서, 스프링 하부재, 즉 차축(2)으로부터의 진동에 대해서는 코일 스프링(6)의 복원력을 없애도록 유압 작동기의 추력을 제어하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 유압 작동기의 경우, 공기 작동기보다 응답성은 뛰어나지반, 액체의 비압축성 때문에 진동이 직접 전달되기 때문에, 제어의 고속성이 요구된다는 문제점이 있다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

종래의 자동차용 현가장치는 이상과 같이, 완충기(5)와 코일 스프링(6)의 결합으로 구성되어 있기 때문에 진동 차단성이 나쁘고, 승차감이 나쁜 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이며, 제어 응답성을 해치지 않고 불쾌한 진동을 차단하고, 또한 소비 전력을 절감한 자동차용 현가장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 자동차용 현가장치는 리니어 모터 및 탄성체를 병렬설치하고 이들의 각 일단을 스프링 하부재로 지지함과 함께 각 타단에 차체를 지지하여 스프링 하부재에서 차체까지의 상대 차고를 검출하는 상대 차고 센서와, 차체 운동 상황을 검출하는 제 1센서들과, 운전 조작 상황을 검출하는 제 2 센서들과, 제1 및 제 2 센서들로부터의 신호에 의해서 차고 지령치를 생성하는 자세 제어부와 상대 차고 및 차고 지령치에 의해서 리니어 모터에 대한 공급 전류를 제어하는 전류 제어부를 설치한 것이다.

본 발명에 관한 현가장치는 고정부 및 이 고정부에 자기 결합된 이동부로 된 리니어 모터와, 리니어 모터와 병렬로 설치된 탄성체와, 리니어 모터 및 탄성체의 각 일단에 지지된 피지지제와, 피지지체의 기준 위치로부터의 상대 위치를 검출하는 위치 검출 수단과, 상대 위치의 소정 주파수 이상의 변화성분을 걸르는 저통과 필터와, 상대 위치의 소정 주파수 이하의 변화성분을 걸르는 고통과 필터와, 고통과 필터의 출력에 응답해서 탄성체의 작용력의 변화를 지워버리기 위한 보정량을 구하는 보정량 연산부와, 저통과 필터로부터출력되는 변화성분과 보정량에 의해서 리니어 모터로의 공급 전류를 제어하는 전류 제어부를 설치한 것이다.

[작용]

본 발명에 있어서, 차고 추종 제어때에는 상대 차고의 변화를 없애도록 공급 전류를 결정해서 상대 차고가 열정하게 되도록 차체를 지지하고, 스프링 하부재에서 전달되는 불쾌한 진동에 대해서는 리니어 모터가 상대 차고의 변화를 흡수해서 진동을 감지할 수 없는 상태로 한다. 또 진동 차단 제어시에는, 차체의 절대위치를 일정하게 유지하기 위해, 탄성체의 변위에 따른 작용력을 없애도록 공급 전류를 제어한다. 이들의 리니어 모터의 제어시에 있어서, 탄성체가 차체 질량의 절반 이상을 지지하고 있기 때문에, 리니어 모터의 소비 전류는 현저하게 절감된다.

본 발명에 있어서, 통상은 리니어 모터가 정전류 제어하에서 일정 추력을 발생하고 있으나, 탄성체가 피지지체의 질량의 절반 이상을 지지하고 있기 때문에 리니어 모터의 소비 전류는 절감된다. 피지지체의 상대위치가 소정 주파수 이하의 저주파수로 변화했을 경우는, 변화성분을 지워버리도록 리니어 모터로의 공급전류를 제어해서 상대 위치가 일정하게 되도록 피지지체를 추종시키면서 지지한다. 또, 피지지체의 상대 위치가 소정 주파수 이상의 고주파수로 변화했을 경우는 탄성체의 변위에 따른 작용력을 지워버리기 위한 보정량에 의해서 리니어 모터로의 공급 전류를 제어함과 함께 리니어 모터가 위치 변화량을 흡수해서 피지지체의 절대위치를 일정하게 유지한다.

(실시예)

이하, 본 발명의 일실시예를 도면과 관련해서 설명한다. 제1도는 본 발명의 일실시예를 일부 도시한 블록도이며, 제2도는 제1도내의 리니어 모터의 실시예를 도시한 단면도이며, 제3도는 제1도내의 추력 제어부를 구체화해서 도시한 기능 블록도이며, 제4도는 제3도내의 추력 제어부를 더욱 구체화해서 도시한 기능 블록도이며, 도면부호 1 내지 4는 상술한 것과 동일하다.

제1도 및 제4도에 있어서, 도면 부호 10은 리니어 모터, (18)은 리니어 모터(10)에 병렬설치된 탄성체이며, 이들의 각 일단은 스프링 하부재가 되는 차축(2)에 지지되고, 각 타단은 차체(1)를 지지하고 있다. 탄성체(18)는 예를 들어 스프링 계수(K)의 기계식 코일 스프링으로서 구성되어 있다.

제2도에 있어서, 리니어 모터(10)는 보이스 코일형의 전자 작동기로 구성되며, 도면 부호 11은 외측 요크, 도면 부호 12는 외측 요크(11)와 일체인 내측 요크이며, 이들은 2중 원통형의 고정부를 구성하고 있다. 도면 부호 13은 내측 요크(12)의 외주부에 설치한 영구 자석이며, 지름방향으로 자화되어 있다. 영구 자석(13)은 각 요크(11, 12)와 함께 고정부를 구성하고 있고, 화살표와 같이 각 요크(11, 12)를 거친 폐쇄 루프자계를 발생하고 있다.

도면 부호 14는 내측 요크(12)에 삽입된 출력축이며, 도면의 상하 방향으로 슬라이드 가능한 가동부를 구성하고 있다. 도면 부호 15는 내측 요크(12)와 출력축(14)과의 사이에 설치된 슬라이드 축받이이다. 도면부호 16은 출력축(l4)과 일체의 원통형 전자석 즉, 보이스 코일이며, 영구 자석(13)과 외측 요크(11)와의 사이에 삽입되어, 고정부와 자기 결합되어 있다.

제1도에 있어서, 도면 부호 20은 차축(2)에서 차체(1)까지의 상대 차고(L)를 검출하는 상대 차고 센서이고, 차동 트랜스나 전위 차계로서 구성되어 있다.

도면 부호 21, 22는 차체(1) 및 차축(2)에 각각 부착된 가속도 센서, 도면 부호 25는 차체(1)의 각 속도를 검출하는 각 속도 센서, 도면 부호 30은 운전석에 설치된 핸들, 도면 부호 31은 핸들(30)의 각도를 검출하는 각도 센서, 도면 부호 32는 핸들(30)의 각 속도를 검출하는 각속도 센서, 도면 부호 33은 브레이크, 도면부호 34는 브레이크(33)의 동작을 검출하는 브레이크 센서, 도면 부호 35는 가속기, 도면 부호 36은 가속기(35)의 열림 정도를 검출하는 가속기 열림 제어 센서, 도면 부호 37은 가속기(35)를 거쳐서 구동 제어되는 엔진, 도면 부호 38은 변속기 출력축(도시하지 않음)의 회전수에 의한 차량 속도 센서, 도면 부호 39는 클리치(도시하지 않음)에 의한 변속기 신호를 검출하는 변속 센서이다.

이상의 센서가운데, 가속도 센서(21, 22), 각속도 센서(25) 및 차량 속도 센서(38)는 차체 운동 상황을 검출하는 제1센서들을 구성하고 있다. 또, 각도 센서(31), 각속도 센서(32), 브레이크 센서(34), 가속기 열림 제어 센서(36) 및 변속 센서(39)는 운전 조작 상황을 검출하는 제2센서들을 구성하고 있다.

도면 부호 40은 제1 및 제2의 센서들에서부터의 전신호에 의해서, 차체(1)의 최적 제어 자세를 연산하여, 전후좌우의 각 차륜에 대한 차고 지령치(L*)를 생성하는 자세 제어부이다.

도면 부호 50은 상대 차고 센서(20)에서의 상대 차고(L) 및 자세 제어부(40)로부터의 차고 지령치(L*)에 의해서 각 리니어 모터(10)에 대한 공급 전류(i)를 제어하는 전류 제어부이며, 추력 제어부(60)와 추력 제어부(60)로부터의 제어 신호(P)에 의해서 각 리니어 모터(10)에 대한 공급 전류(i)를 개별로 생성하는 전류인가 수단(70)으로 구성되어 있다.

제3도에 있어서, 상대 차고 센서(20)는 차체(1)의 상대 위치(X₁)에서 차축(2)의 상대 위치(X₂)를 감산해서 상대 차고(L)를 출력하는 감산기를 포함하고 있다. 추력 제어부(60)는 상대 차고(L)의 변화성분에서 불쾌한 진동을 제거하기 위한 진동 차단 제어수단(61)과, 차고 지령치(L*)와 상대 차고(L)와의 차이를 취해서 차고 편차(L*)를 출력하는 감산기(62)와 차고 편차(△L*)에 의해서 상대 차고(L)를 추종시키기 위한 차고 추종 제어수단(63)과, 진동 차단 제어수단(61) 및 차고 추종 제어수단(63)의 각 출력 신호를 가산해서 전류 인가 수단(70)에 대한 제어 신호(P)를 생성하는 가산기(64)를 포함하고 있다.

또, 제4도에 있어서, 추력 제어부(60)는 상대 차고(L)의 소정 주파수(예컨데, 인간의 불쾌감 주파수)이상의 변화성분을 걸르는 저통과 필터(65)와, 상대 차고(L)의 소정 주파수 이하의 변화성분을 걸르는 고통과 필터(66)와, 고통과 필터(66)의 출력(C)에 응답해서 탄성체(18)의 작용력을 상쇠하기 위한 보정량(K·△L)을 연산하는 보정량 연산부 (67)와, 상대 차고(L), 저통과 필터(65)의 출력(D), 보정량(K·△L)및 차고 지령치(L*)에 의해서 전류 인가 수단(70)에 대한 제어 신호(P)를 출력하는 전류 연산부(68)를 갖추고 있다.

제4도에 있어서, 저통과 필터(65)는 상대 차고(L)를 일정하게 제어하기 위한 차고 추종 제어계를 구성하고, 고통과 필터(66) 및 보정량 연산부(67)는 비제어 진동(불쾌한 진동)을 차단하기 위한 진동 차단 제어계를 구성하고 있다. 따라서, 추력 제어부(60)는 차고 추종 모드일때는 저통과 필터(65)를 통과한 출력 신호(D)이 저주파수의 변화성분을 지워버리도록 제어 신호(P)를 결정하고, 진동 차단 모드일때는 보정량(K·△L)에 의해서 제어 신호(P)를 결정하도록 되어 있다.

다음에, 제1도 내지 제4도에 도시한 본 발명의 일실시예의 동작에 대해서 설명한다.

리니어 모터(10)에 대해서 제어 진동등이 작용하고 있지 않을 경우는, 차고 지령치(L*)가 일정하며 또, 제3도의 진동 차단 제어수단(61)이 유효하게 되어 있다. 이때, 공급 전류(i)는 일정하며, 리니어 모터(10)의 추력은 일정하게 제어되어 있다. 따라서, 노면(4)에서 차축(2)에 대해서 소정 주파수 이상의 고주파수의 비제어 진동이 전달되어도 상대 차고(L)의 변화성분이 제4도의 저통과 필터(65)에 의해서 걸러지기 때문에, 출력 신호(D)는 전류 연산부(68)에 입력되지 않는다.

한편, 상대 차고(L)의 고주파수의 변화성분은 고통과 필터(66)를 통해서 보정량 연산부(67)에 입력되어, 탄성체(18)의 작용력(-K·△L)을 상쇄하기 위한 보정량(K·△L)이 생성된다.

차체(1)의 초기 상대 차고를 L₁, 이동후의 상대 차고를 L₂라 하면, 차고 변화량(변위) △L는

△L= L₂-L₁

가 된다. 보정량 연산부(67)는 미리 설정된 탄성체(18)의 스프링 계수(K)와 검출된 변위(△L)에 의해서, 보정량(K·△L)은,

K·△L=K·(L₂-L₁)

으로부터 구한다. 보정량(K·△L)은 전류 연산부(68)에 입력되어,

△L*= L* -L

에서 얻어지는 차고 편차(△L*)가 가산된 후, 제어 신호(P)로 되어 전류 인가 수단(70)에 입력된다. 이때, 전류 제어부(50)내 전류 인가 수단(70)에서 리니어 모터(10)에 공급되는 전류(i)는 진동이 없을때의 일정한 공급 전류를 i₀로 하면,

i=i₀+K·△L+(L*-L)

=i₀+K(L₂-L₁) +(L*-L)

로 표시된다. 단, 차고 지령치(L*)는 제1 및 제2센서들에서 얻을 수 있는 각종의 운전 조작 상황 및 차체운동 상황등에 따라서 설정되는 값이다. 이에 의하여, 차체(1)는 고주파수의 비제어 진동에 대해서 전혀 추종하지 않으며, 절대 위치를 일정하게 하도록 안정하게 지지된다.

다음에, 자동차가 언덕을 오를 경우나 급선회 운전 조작등에 의해 노면(4)에서 차축(2)에 저주파수의 진동이 전달됐을 경우에 있어서, 상대 차고 센서(20)는 리니어 모터(10)의 슬라이드량(스트로크)에 의해서, 차축(2)으로부터 차체(1)까지 상대 차고(L)를 검출해서, 그 변화성분을 저통과 필터(65)에 입력하고, 저통과 필터(65)는 상대 차고(L)의 소정 주파수 이하의 저주파수의 변화성분을 출력신호(D)로서 생성한다.

전류 연산부(68)는 저통과 필터(65)로부터의 출력신호(D)와 차고 지령치(L*) 및 상대 차고(L)에 의해서, 상대 차고(L)의 변화성분을 보상하는 제어신호(P)를 생성한다. 전류 인가 수단(70)은 제어신호(P)에 따른 공급 전류(i)를 결정하고, 리니어 모터(10)를 제어한다. 이때 고통과 필터(66)의 출력(C)이 얻어지지 못하기 때문에, 보정량 연산부(67)는 동작하지 않고, 보정량(K·△L)은 전류 연산부(68)에 입력되지 않는다. 따라서, 공급 전류(i)는

i= i₀+ (L* - L)

이 되어, 차체(1)는 저주파수 진동의 변화성분에 추종해서 상대 차고(L)가 일정하게 되도록 지지된다. 또,차체(1)의 질량 변화등에 의해, 리니어 모터(10)에 대한 부하가 변화했을 경우도 상대 차고(L)가 저주파수로 변화하기 때문에 차체(1)는 마찬가지로 변화셩분(D)를 지워버려서 상대 차고(L)가 일정하게 되도록 추종하도록 된다.

이에 의하여, 차체(1)는 차축(2)에 대하여 상대 차고(L)가 일정하게 되도록 지지되어 제어 진동등을 포함하는 저주파수의 위치 변화에 추종할 수가 있다. 따라서, 언덕을 주행하는 경우등에서 차축(2)의 상대 위치가 변위하던지 차체(1)의 질량 변화등에 의해 리니어 모터(10)의 부하가 변화해도 차체(1)를 지지하지 못하는 일은 없다.

일반적으로 리니어 모터(10)는 공간적인 전자기 작용에 의해서 추력이 발생하고, 이 추력이 슬라이드 위치에 의존하지 않으므로 차축(2)의 변위에 의해서 지지력이 변동하는 일은 없다. 즉 비제어 진동에 대해서 전달이 전혀 이루어지지 않는 특성을 갖는다. 또 리니어 모터(1)의 추력은 공급 전류(i)의 절환에 의해서 제어되기 때문에 응답성이 극히 좋고 차체(1)의 추종 제어 및 절대 위치의 일정 제어를 용이하게 실현할 수있다. 또, 차고 추종 모드시에는 변화 성분을 보상하기 때문에 자세 제어성을 손상하는 일도 없다. 따라서, 차체(1)에 대해서, 제어 응답성을 손상함이 없이 고주파수의 진동 차단성이 극히 뛰어나고 절대 위치 안정능력이 높은 자동차용 현가장치를 실현할 수 있다. 또한, 차체(1)의 질량의 절반이상은 탄성체(18)가 지지하고 있기 때문에 리니어 모터(10)의 소비 전력은 현저하제 절감된다.

이와 같이, 차축(2)의 각종의 진동에 대해서 리니어 모터(10)의 추력을 독립적으로 제어하는 것에 의해 차체(1)가 고주파수의 비제어 진동에 대해서는 불감성을 갖고, 또한 저주파수의 변화에 대해서는 추종성이 있기 때문에, 인간의 불쾌감 대역의 진동이 차체(1)에 전달되는 일은 없다.

이때, 차고 지령치(L*)를 연산하는 자세 제어부(40)는 운전 조작 상황에 대응하면 되기 때문에 고속성이 요구되지 않는데 비해, 공급 전류(i)에 대응하는 제어 신호(P)를 연산하는 전류 연산부(68)는 상대 차고(L)의 변동(고주파수 진동) 및 차체 운동 상황에 대응하지 않으면 안되기 때문에 고속성이 요구된다. 따라서, 자세 제어부(40) 및 추력 제어부(60)를 개별로 구성하여, 고속성이 요구되는 추력 제어부(60)는 실제시간의 상대 차고(L)와 약간 늦은 과거 데이터에 의한 차고 지령치(L*)에 의해서 제어 신호(P)를 연산하고 있다. 또, 추력 제어부(60)는 디지탈 신호 연산 처리 수단으로 구성하지 않고 아날로그 앰프로 구성할수도 있다.

또, 상기 실시에에서는 자세 제어부(40)와 전류 제어부(50)내의 추력 제어부(60)를 개별로 구성했으나, 연산 처리 능력이 충분히 높으면 하나의 칩의 제어 수단으로 구성해도 된다.

또, 리니어 모터(10)가 보이스 코일형의 경우를 표시했으나, 다른 리니어 모터, 예를 들면 다상 일차 권선에 대항한 도체를 갖는 유도 모터도 된다.

또, 상대 차고 센서(20)를 전위 차계등으로 구성해서 리니어 모터(10)의 이동량에 의해서 상대 차고(L)를 검출했으나, 상대 차고 센서(20)로서 차체(1)에 높이 센서를 설치하여 노면(4)까지의 높이 위치를 직접 계측해서 상대 차고(L)을 검출해도 된다.

또한, 차체(1)를 리니어 모터(10)의 고정부에 고정했으나, 리니어 모터(10)의 방향을 반대로 해서 가동부에 고정해도 된다.

제7, 8도는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 구성도이며, 도면 부호 110은 리니어 모터, 도면 부호 118은 리니어 모터(110)와 병렬로 설치된 스프링 계수(K)의 코일 스프링으로 된 탄성체이다. 도면 부호 120은 자동차의 차체등에 상당하는 피지지체이며, 리니어 모터(110) 및 탄성체(118)의 각 일단에 지지되어 있다. 도면 부호 122는 자동차의 차륜등에 상당하는 작용점, 도면 부호 124는 노면등에 상당하는 비제어 진동 발생원이다.

도면 부호 130은 피지지체(120)의 기준 위치(예를 들면, 노면)에서의 상대 위치(L)를 검출하는 위치 검출 수단이고, 차동 트랜스나 전위 차계로서 구성되어 있다.

도면 부호 132는 상대 위치(L)의 소정 주파수(예컨데, 인간의 불쾌감 주파수) 이상의 변화성분을 걸르는 통과 필터이며, 도면 부호 134는 상대 위치(L)의 소정 주파수 이하의 변화성분을 걸르는 고통과 필터이며, 도면 부호 136은 고통과 필터(134)의 출력(C)에 응답해서 탄성체(118)의 작용력을 상쇄하기 위한 보정량(K·△L)를 구하는 보정량 연산부이며, 도면 부호 138은 예를 들어 운전 제어 지령에 따른 위치 지령치(L*)를 생성하는 위치 제어계이며, 도면 부호 139는 보정량(K·△L)과 위치 지령치(L*)와의 합신호(K·△L+L*)를 생성하는 가산기이다.

도면 부호 140은 리니어 모터(110)로의 공급 전류(i)를 제어하는 전류 제어부이며, 공급 전류(i)는 저동과 필터(132)에서 출력되는 저주파수의 변화성분(D)를 지워버리도록 합신호(K·△L+L*)에 의해서 결정된다.

이 실시예에서는, 비제어 진동 발생원(124)으로부터 작용점(122)에 대해서 소정 주파수 이상의 고주파수의 비제어 진동이 전달되어도, 상대 위치(L)의 변화성분이 저통과 필터(132)에 의해서 걸러지기 때문에 변화성분(D)은 전류 제어부(140)에 입력되지 않는다. 이때, 상대 위치(L)의 변화성분은 고통과 필터(134)를 거쳐서 보정량 연산부(136)에 입력된다.

여기서, 피지지체(120)의 초기 위치를 L₁, 이동후의 위치를 L₂라 하면, 위치 변화량(변위량) △L는

△L = L₂- L₁

로 표시된다. 보정량 연산부(136)는 미리 설정된 탄성체(118)의 스프링 계수(K)와 변위량(△L)에 의해서 탄성체(118)의 작용력(-K·△L)를 상쇄하기 위한 보정량(K·△L)를

K·△L=K(L₂-L₁)

에서 구한다. 보정량(K·△L)은 가산기(139)를 거쳐서 위치 지령치(L*)의 합신호가 된후 전류 제어부(140)에 입력된다. 전류 제어부(140)에서 리니어 모터(110)로의 공급 전류(i)에 대해서는, 제7도에 있어서는 진동이 없을때의 일정한 공급 전류를 i₀로 하면 리니어 모터(110)로의 공급 전류(i)는

i= i₀+ L* - △L

가 된다. 단, L*는 각종의 운전 제어 지령등에 따라서 설정되는 피지지체(120)의 위치 지령치이고, 제8도의 경우는 앞의 실시예와 같으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

다음에, 자동차가 언덕을 오를 경우등에 있어서, 비제어 진동 발생원(124)에서 작용점(122)에 저주파수의 비제어 진동이 전달됐을 경우를 가정한다. 이때, 위치 검출 수단(130)은 리니어 모터(110)의 슬라이드 이동량(스트로크)에서 피지지체(120)의 기준 위치로부터의 상대 위치(L)를 검출하고, 저통과 필터(132)는 상대위치의 소정 주파수 이하의 저주파수의 변화성분(D)을 출력한다. 따라서, 피지지체(120)에 대해서, 고주파수의 진동 차단성이 극히 우수하고 절대 위치 안정 능력이 높은 현가장치를 실현할 수 있다. 또 피지지체(120)의 질량의 절반이상은 탄성체(118)가 지지하고 있기 때문에 리니어 모터(110)의 소비 전력은 현저히 절감된다.

이상의 구성에 의하면, 작용점(122)에 있어서의 각종 진동에 대하여 리니어 모터(110)에 있어서 독립으로 추력을 제어할 수 있어 피지지체(120)는 고주파수의 비제어 진동에 대한 불감성을 갖게 되고, 저주파수의 변화에 대해서 추종하게 된다. 따라서, 자동차의 현가에 사용할 경우, 인간의 불쾌감 대역의 진동이 피지지체(120) 즉 차체에 전달되는 일은 없다.

제9도는 본 발명의 또 다른 실시예를 일부 도시한 블록도이며, 제10도는 제9도내의 제어기의 기능 블록도이다.

제9도 및 제10도에 있어서, 도면 부호 221, 222는 가속도 센서이며, 각각 차체(201) 및 차축(202)에 부착되어 있다. 도면 부호 223은 차축(202)에서 차체(201)까지의 상대 차고(L)를 검출하는 상대 차고 센서이며, 차동 트랜스나 전위 차계로서 구성되어 있다.

제9도 및 제10도에 있어서, 도면 부호 210은 리니어 모터, 도면 부호 220은 리니어 모터(210)에 병렬설치된 탄성체이며, 이들의 각 일단은 스프링 하부재가 되는 차축(202)에 지지되어, 각 타단은 차체(201)를 지지하고 있다. 탄성체(220)는 예컨데 스프링 계수(K)의 기계식 코일 스프링으로 구성되어 있다. 그외의 부분은 제1도의 실시예와 동일하다.

(발명의 효과)

이상과 같이 본 발명에 의하면, 리니어 모터와 탄성체를 병렬설치하고, 그 각 일단을 스프링 하부재로 지지함과 함께 각 타단에서 차체를 지지하고 스프링 하부재에서 차체까지의 상대 차고를 검출하는 상대 차고센서와, 차체 운동 상황을 검출하는 제1센서들과, 운전 조작 상황을 검출하는 제2센서들과 제1 및 제2센서들로부터의 신호에 의해서 차고 지령치를 생성하는 자세 제어부와 상대 차고 및 차고 지령치에 의해서 리니어 모터에 대한 공급 전류를 제어하는 전류 제어부를 설치하여, 차고 추종 모드시에는 상대 차고의 변화를 보상하도록 리니어 모터로의 공급 전류를 제어하고, 진동 차단 모드시에는 탄성체의 변위에 따른 작용력을 지워버리도록 리니어 모터로의 공급 전류를 제어하도록 했기 때문에, 제어 응답성을 해침이 없이 진동차단성의 향상 및 소비 전력의 절감을 실현한 자동차용 현가장치가 얻어지는 효과가 있다.

또한, 리니어 모터 및 탄성체의 각 일단에 지지된 피지지체와 이 피지지체의 기준 위치로부터의 상대 위치를 검출하는 위치 검출 수단과, 상대 위치의 소정 주파수 이상의 변화성분을 걸르는 저통과 필터와 상대위치의 소정 주파수 이하의 변화성분을 걸르는 고통과 필터와, 고통과 필터의 출력에 응답해서 탄성체의 작용력의 변화를 지워버리기 위한 보정량을 구하는 보정량 연산부와 저통과 필터에서 출력되는 변화성분과 보정량에 의해서 리니어 모터로의 공급 전류를 제어하는 전류 제어부를 설치하여, 통상은 리니어 모터가 정전류 제어하에서 일정 추력을 발생함과 함께 탄성체가 피지지체의 질량의 절반이상을 지지하고, 피지지체의 상대 위치의 저주파수의 변화에 대해서는 추종을 시키고, 고주파수의 변화에 대해서는 절대 위치가 일정하게 되도록 했기 때문에 진동 차단성의 향상 및 소비 전력의 절감을 실현한 현가장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims

차체(1)에 대해서 상하 이동이 자유롭게 되는 스프링 하부재(2, 3)와, 상기 스프링 하부재(2)와 차체사이에 설치되며 차체(1)를 지지하는 동시에 스프링 하부재(2, 3)로부터 전달되는 진동을 차단하는 탄성체(6)로 구성된 자동차용 현가장치에 있어서, 상기 스프링 하부제(2, 3)와 상기 차체(1) 사이에서 탄성체(18)와 병렬설치된 리니어 모터(10)와, 상기 스프링 하부재(2, 3)로부터 상기 차체(1)까지의 상대 차고를 검출하는 상대 차고 센서(20)와, 차체 운전 상황을 검출하는 제1센서(21, 22, 25, 38)들과, 운전 조작 상황을 검출하는 제2센서(31, 32, 34, 36, 39)들과, 상기 제1 및 제2센서들로부터의 신호에 따라서 상기 차체의 목표 위치에 대응하는 차고 지령치(L*)를 생성하는 자세 제어부(40)와, 상기 상대 차고 및 상기 차고 지령치(L*)에 의거하여 상기 리니어 모터(10)에 대한 공급 전류를 제어하는 전류 제어부(50)를 구비하고, 차체 자세의 안정화를 도모하는 동시에 노면으로부터 차체를 전달되는 진동량을 저감하는 것을 특징으로 하는 자동차용 현가장치.
차체(1)에 대해서 상하 이동이 자유롭게 되는 스프링 하부재(2, 3)와, 상기 스프링 하부재(2)와 차체사이에 설치되며 차체(1)를 지지하는 동시에 스프링 하부재(2, 3)로부터 전달되는 진동을 차단하는 탄성체(6)로 구성된 자동차용 현가장치에 있어서, 상기 스프링 하부재(202, 203)와 상기 차체(201) 사이에 탄성체(220)와 병렬설치된 리니어 모터(210)와, 상기 스프링 하부재(202, 203)로부터 상기 차체(201)까지의 상대차고를 검출하는 상대 차고 센서(223)를 포함하고 차체 운동 상황을 검출하는 제1센서(221, 222, 223, 225, 238)들과, 운전 조작 상황을 검출하는 제2센서(231, 232, 234, 236, 239)들과, 상기 제1 및 제2센서들로부터의 신호에 따라서 상기 리니어 모터(210)에 대한 공급 전류 지령치를 생성하는 제어부(240)와, 전류 지령치를 받고 리니어 모터(210)를 전류를 공급하는 전류 인가 수단(252)을 구비하고, 차체 자세의 안정화를 도모하는 동시에 노면으로부터 차체에 전달되는 진동량을 저감하는 것을 특징으로 하는 자동차용 현가장치.
피지지체(120)를 탄성체(118)에 의해서 지지하고 위치 유지와 진동 차단의 기능을 갖게 한 정밀기기, 광학부품등의 지지 장치나 자동차용 현가장치에 있어서, 고정부(11, 12, 13) 및 이 고정부에 자기 결합된 가동부(14, 15, 16)로 구성된 리니어 모터(10, 110)를 상기 탄성체(118)와 병렬로 설치하고, 상기 피지지체의 기준 위치로부터의 상대 위치를 검출하는 위치 검출 수단(130)과, 상기 상대 위치의 소정 주파수 이상의 변화성분을 걸르는 저통과 필터(132)와, 상기 상대 위치의 소정 주파수 이하의 변화 성분을 걸르는 고통과 필터(134)와, 상기 고통과 필터(134)의 출력에 응답해서 상기 탄성체의 작용력의 변화를 감소시키기 위한 보정량(K·△L)을 구하는 보정량 연산부(136)와, 상기 상대 위치의 목포값(L*)을 산출하는 위치 제어계(138)와, 상기 저통과 필터(132)로부터 출력되는 변화 성분과 상기 보정량 및 목포값에 의거해서 상기 리니어 모터로의 공급 전류를 제어하는 전류 제어부(140)를 구비하고, 탑재 중량의 변화등에 의한 저주파의 변화 성분을 보완하는 동시에 진동등의 고주퍄의 변화 성분을 없애도록 리니어 모터를 구동함으로서 지지 높이의 안정화를 도모하는 동시에 진동 차단을 행하는 것을 특징으로 하는 자동차용 현가장치.
피지지체(120)를 탄성체에 의하여 지지하고 위치 유지와 진동 차단의 기능을 갖게한 정밀 기기, 광학부품등의 지지 장치나 자동차용 현가장치에 있어서, 상기 탄성체 대신에 고정부(11, 12, 13) 및 이 고정부에 자기 결합된 가동부(14, 15, 16)으로 구성된 리니어 모터(10, 110)를 사용하고, 이 피지지체의 기준 위치로부터의 상대 위치를 검출하는 위치 검출 수단(130)과, 상기 상대 위치의 소정 주파수 이상의 변화 성분을 걸로는 저통과 필터(132)와, 상기 저통과 필터(132)로부터 출력되는 변화 성분을 없애도록 상기 리니어 모터로의 공급 전류를 제어하는 전류 제어부(140)와, 상대 위치의 목표값을 생성하는 위치 제어제(138)를 구비하고 고주파의, 진동 전달을 방지하는 동시에 저주파에서의 위치 변화를 없앰으로서 높은 지지 강성을 얻을수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 현가장치.