JP2011020567A - ショックアブソーバ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の使用度合に比べてブラシの消耗度合が先行しないようにして、ブラシ交換をできるだけしなくて済むようにする。
【解決手段】 電磁式ショックアブソーバの電動モータのブラシ寿命を表す回転数Ｎlimitに対する現時点までのトータル回転数Ｎtotalの比であるブラシ消耗度合（Ｎtotal／Ｎlimit）と、車両の耐久走行距離Ｙtargetに対する走行距離Ｙtotalの比である車両使用度合（Ｙtotal／Ｙtarget）とを計算する。車両使用度合に比べてブラシ消耗度合が大きい場合には、目標減衰力Ｆ＊に補正係数Ｋ（＞１）を乗じて減衰力を増加させる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、自動車等の車輪のショックアブソーバ装置に係り、特に、車体に対する車輪の相対的な上下運動によりブラシ付モータのロータが回されて電磁力を発生し、この電磁力により車体に対する車輪の相対的な上下運動を減衰させる電磁式ショックアブソーバを備えたショックアブソーバ装置に関する。

従来から、車体に対する車輪の相対的な上下運動によりロータが回される電動モータを備え、ロータが回されることにより発生した電磁力にて車体に対する車輪の相対的な上下運動を減衰させる電磁式ショックアブソーバを備えたショックアブソーバ装置が知られている。こうした電動モータとして、ブラシ付モータを使用したショックアブソーバ装置も特許文献１において提案されている。

特開２００９−２９３６０

しかしながら、電磁式ショックアブソーバは、車体に対する車輪の相対的な上下運動が発生するたびに電動モータのロータが回されるため、ブラシ付モータを使用した構成においては、ブラシの消耗が問題となる。ブラシの消耗は、走行路の状況や運転状況等によって変化する。従って、車両の走行距離に対してブラシの消耗の進み具合が早かったり遅かったりまちまちとなる。このため、車両の走行距離が耐久走行距離に達する前にブラシが寿命に到達する可能性もあり、こうした場合には、ブラシ交換の必要が生じる。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、車両の使用度合（走行距離）に比べてブラシの消耗度合が先行しないようにして、ブラシ交換をできるだけしなくて済むようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車体に対する車輪の相対的な上下運動によりロータが回されるブラシ付モータを備え、前記ロータが回されることにより前記ブラシ付モータで発生した電磁力にて前記車体に対する車輪の相対的な上下運動を抑制する減衰力を発生させる電磁式ショックアブソーバと、前記ブラシ付モータで発生する電磁力を調整して前記減衰力を制御する減衰力制御手段とを備えたショックアブソーバ装置において、
前記ブラシ付モータの回転数に基づいて前記ブラシ付モータのブラシの消耗状態を推定し、前記ブラシの寿命に対する前記推定した消耗状態の比をブラシ消耗度合として算出するブラシ消耗度合算出手段と、車両の走行距離情報を取得し、車両の耐久走行距離に対する前記取得した走行距離の比を車両使用度合として算出する車両使用度合算出手段と、前記算出したブラシ消耗度合と車両使用度合とのバランスを判定するバランス判定手段と、前記バランス判定手段により、前記車両使用度合に比べて前記ブラシ消耗度合が大きいと判定された場合には、前記減衰力制御手段により制御される減衰力を高くする側に補正する減衰力補正手段とを備えたことにある。

本発明においては、車体に対する車輪の相対的な上下運動（車体と車輪との接近・離間運動）によりブラシ付モータのロータが回されて電磁力を発生し、この電磁力（発電ブレーキ力）により車体に対する車輪の相対的な上下運動が減衰される。減衰力制御手段は、例えば、ブラシ付モータに流れる発電電流の大きさを調整して減衰力を制御する。

ブラシ付モータのブラシの消耗量（摩耗量）は、モータ回転数（ロータが回転したトータル回転数）に支配される。従って、モータ回転数からブラシの消耗状態を推定することができる。また、ブラシの消耗が進む速度は、電磁式ショックアブソーバで発生させる減衰力の大きさによっても変化する。つまり、減衰力を大きくするほど、車体に対する車輪の相対的な上下運動が抑制されるため、ブラシ付モータの回転が抑えられてブラシの消耗が進む速度は遅くなり、逆に、減衰力を小さくするほど、車体に対する車輪の相対的な上下運動が激しくなるため、ブラシ付モータの回転数が増加してブラシの消耗が進む速度が速くなる。

車両の使用度合に比べてブラシの消耗度合が先行しないようにすれば、ブラシの交換（ブラシ付モータの交換を含む）をできるだけしなくて済むようなる。そこで、本発明においては、ブラシ消耗度合算出手段が、ブラシ付モータの回転数に基づいてブラシ付モータのブラシの消耗状態を推定し、ブラシの寿命に対する消耗状態の比をブラシ消耗度合として算出する。一方、車両使用度合算出手段が、車両の走行距離情報を取得し、車両の耐久走行距離に対する取得した走行距離の比を車両使用度合として算出する。そして、バランス判定手段が、ブラシ消耗度合と車両使用度合とのバランスを判定する。車両使用度合に比べてブラシ消耗度合が大きいと判定された場合には、減衰力補正手段が、減衰力制御手段により制御される減衰力を高くする側に補正する。つまり、車両使用度合に比べてブラシ消耗度合が大きいと判定された場合には、車両使用度合に比べてブラシ消耗度合が大きいと判定されない場合に比べて、減衰力を制御するための制御量を、減衰力が大きくなる側に補正する。これにより、ブラシ付モータの回転が抑えられてブラシの消耗の進む速度が遅くなる。

この結果、本発明によれば、車両使用度合に比べてブラシ消耗度合が進んでしまうといったアンバランスが防止され、ブラシの交換（ブラシ付モータの交換を含む）をできるだけしなくて済むようになる。

本発明の実施形態に係るショックアブソーバ装置を含むサスペンション装置のシステム構成図である。 サスペンション本体の概略構成を表す断面図である。 外部回路の回路構成図である。 減衰力制御ルーチンを表すフローチャートである。 ブラシ消耗状態推定ルーチンを表すフローチャートである。 ブラシ消耗バランス判定ルーチンを表すフローチャートである。 ブラシ交換アナウンス制御ルーチンを表すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係るショックアブソーバ装置を含むサスペンション装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成を概略的に示している。

このサスペンション装置は、各車輪ＷＦＬ、ＷＦＲ、ＷＲＬ、ＷＲＲと車体Ｂとの間にそれぞれ設けられる４組のサスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲと、各サスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲの作動を制御するサスペンション電子制御ユニット５０とを備えている。以下、４組のサスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲおよび車輪ＷＦＬ、ＷＦＲ、ＷＲＬ、ＷＲＲについては、特に前後左右を区別する場合を除いて、単にサスペンション本体１０および車輪Ｗと総称する。また、サスペンション電子制御ユニット５０をサスペンションＥＣＵ５０と呼ぶ。

サスペンション本体１０は、図２に示すように、車輪Ｗを支持するロアアームＬＡと車体Ｂとの間に設けられ、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車体Ｂの重量を弾性的に支持するサスペンションスプリングとしてのコイルスプリング２０と、コイルスプリング２０の上下振動に対して減衰力を発生させる電磁式ショックアブソーバ３０とを並列的に備えて構成される。以下、場合によっては、コイルスプリング２０の上部側、つまり車体Ｂ側を「ばね上」と呼び、コイルスプリング２０の下部側、つまり車輪Ｗ側を「ばね下」と呼ぶ。

電磁式ショックアブソーバ３０は、同軸状に配置されるアウタシリンダ３１およびインナシリンダ３２と、インナシリンダ３２の内側に設けられるボールねじ機構３５と、ボールねじ機構３５の動作によりロータ（図示略）が回されて誘導起電力を発生する電動モータ４０とを備える。本実施形態においては、電動モータ４０として、ブラシ付ＤＣモータが用いられる。

アウタシリンダ３１とインナシリンダ３２とは、同軸異径パイプで構成され、インナシリンダ３２の外周に軸方向へ摺動可能にアウタシリンダ３１が設けられる。図中、符号３３，３４は、アウタシリンダ３１内にインナシリンダ３２を摺動可能に支持する軸受である。

ボールねじ機構３５は、電動モータ４０のロータと一体的に回転するボールねじ３６と、ボールねじ３６に形成された雄ねじ部分３７に螺合する雌ねじ部分３８を有するボールねじナット３９とからなる。ボールねじナット３９は、図示しない回り止めにより、その回転運動ができないように規制されている。従って、このボールねじ機構３５においては、ボールねじナット３９の上下軸方向の直線運動がボールねじ３５の回転運動に変換され、逆に、ボールねじ３６の回転運動がボールねじナット３９の上下軸方向の直線運動に変換される。

ボールねじナット３９の下端は、アウタシリンダ３１の底面に固着されており、ボールねじ３６に対してアウタシリンダ３１を軸方向に相対移動させようとする外力が加わると、ボールねじ３６が回転して電動モータ４０を回転させる。このとき電動モータ４０は、そのロータに設けた電磁コイル（図示略）が、ステータに設けた永久磁石（図示略）から発生する磁束を横切ることによって、電磁コイルに誘導起電力を発生させて発電機として働く。

インナシリンダ３２の上端は、取付プレート４１に固定される。この取付プレート４１は、電動モータ４０のモータケーシング４２に固定されるとともに、その中央に形成した貫通孔４３にボールねじ３６が挿通される。ボールねじ３６は、モータケーシング４２内において電動モータ４０のロータと連結されるとともに、インナシリンダ３２内の軸受４４によって回転可能に支持される。

コイルスプリング２０は、アウタシリンダ３１の外周面に設けられた環状のリテーナ４５と、電動モータ４０の取付プレート４６との間に圧縮状態で介装される。このように構成されたサスペンション本体１０は、取付プレート４６の上面で弾性材料からなるアッパーサポート２６を介して車体Ｂに取り付けられる。

車両が走行中に車輪Ｗが上下動する場合は、インナシリンダ３２に対してアウタシリンダ３１が軸方向に摺動してコイルスプリング２０が伸縮することにより、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車両の重量を支持する。このとき、ボールねじナット３９がボールねじ３６に対して上下動してボールねじ３６を回転させる。このため、電動モータ４０は、ロータが回転して電磁コイルに誘導起電力が発生し、後述する外部回路１００を介して発電電流が流れることによりロータの回転を止めようとする抵抗力が発生する。この抵抗力が電磁式ショックアブソーバ３０の減衰力として働く。減衰力の調整は、各電磁式ショックアブソーバ３０ごとに設けられた外部回路１００により電動モータ４０の電磁コイルに流れる電流の大きさを調整することで可能となる。

次に、電磁式ショックアブソーバ３０の作動を制御する構成について説明する。電磁式ショックアブソーバ３０は、外部回路１００を介してサスペンションＥＣＵ５０により制御される。サスペンションＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを主要部として備え、外部回路１００のスイッチング制御により電磁式ショックアブソーバ３０の電動モータ４０に流れる電流量を調整して減衰力制御を実行する。この減衰力制御は、後述するが、各車輪Ｗ位置の電磁式ショックアブソーバ３０ごとに、その電磁式ショックアブソーバ３０に対応する外部回路１００のスイッチング制御により独立して行われる。サスペンションＥＣＵ５０は、車輪Ｗと車体Ｂとの上下方向の離間距離（以下、ストロークＳと呼ぶ）を各車輪Ｗの位置においてそれぞれ検出するストロークセンサ６１を接続している。また、サスペンションＥＣＵ５０は、車両の走行距離メータ等の計器類を制御するメータＥＣＵ７０を接続し、メータＥＣＵ７０から、車両の走行距離（車両の使用距離）を表す情報を取得する。以下、メータＥＣＵ７０から取得した走行距離を、走行距離Ｙtotalと呼ぶ。

次に、図３を用いて、外部回路１００について説明する。図中において、Ｒｍは電動モータ４０の内部抵抗、Ｌはモータインダクタンスを表し、電動モータ４０の表示記号の外に記載している。外部回路１００は、車体Ｂと車輪Ｗとの相対運動により電動モータ４０のロータがボールねじ機構３５を介して回されたとき、電動モータ４０で発生した誘導起電力により、電動モータ４０の端子間（第１端子ｔ１と第２端子ｔ２との間）に発電電流が流れることを許容する回路であり、また、電動モータ４０の誘導起電力（誘起電圧）が大きいときには、発電電流の一部を蓄電装置１１０に流して蓄電装置１１０充電する回路でもある。

外部回路１００は、電動モータ４０の第１端子ｔ１と第２端子ｔ２とを、ａ点とｂ点とにおいて電気的に結ぶ配線ａｂと、ｃ点とｄ点とにおいて電気的に結ぶ配線ｃｄとを備えている。尚、図中において、配線については、各点（ａ，ｂ，ｃ…）を結ぶ線であるため、その符号の表示を省略している。配線ａｂには、ａ点からｂ点に向かう方向の電流の流れを許容しｂ点からａ点に向かう方向の電流の流れを阻止する第１ダイオードＤ１と、ｂ点からａ点に向かう方向の電流の流れを許容しａ点からｂ点に向かう方向の電流の流れを阻止する第２ダイオードＤ２とが設けられている。配線ｃｄには、ｃ点側から順に、第１スイッチング素子ＳＷ１，第１抵抗器Ｒ１，第２抵抗器Ｒ２，第２スイッチング素子ＳＷ２が設けられている。第１抵抗器Ｒ１，第２抵抗器Ｒ２は、減衰力を設定する固定抵抗器である。本実施形態においては、第１スイッチング素子ＳＷ１，第２スイッチング素子ＳＷ２としてＭＯＳ−ＦＥＴを使用するが他のスイッチング素子を使用することもできる。第１スイッチング素子ＳＷ１，第２スイッチング素子ＳＷ２は、それぞれゲートがサスペンションＥＣＵ５０に接続され、サスペンションＥＣＵ５０からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号により設定されるデューティ比でオンオフ作動するように構成されている。尚、本明細書におけるデューティ比とは、オンデューティ比、つまり、パルス信号のオン時間とオフ時間とを足し合わせた時間に対するパルス信号のオン時間の比を表す。

また、第１端子ｔ１とａ点とは、配線ｔ１ａにより電気的に連結され、第２端子ｔ２とｂ点とは、配線ｔ２ｂにより電気的に連結されている。配線ｔ１ａには、電流センサ１１１が設けられている。電流センサ１１１は、電動モータ４０に流れる電流を検出して、通電方向を示す情報を含めた測定値ｉｘを表す検出信号をサスペンションＥＣＵ５０に出力する。

また、配線ａｂにおける第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２との間のｅ点と、配線ｃｄにおける第１抵抗器Ｒ１と第２抵抗器Ｒ２との間のｆ点とは、配線ｅｆにより電気的に連結されている。第１スイッチング素子ＳＷ１と第１抵抗器Ｒ１との接続点となるｇ点には、車載電源バッテリとして設けられた蓄電装置１１０への充電路となる第１充電路ｇｉが分岐して設けられる。また、第２スイッチング素子ＳＷ２と第２抵抗器Ｒ２との接続点となるｈ点には、蓄電装置１１０への充電路となる第２充電路ｈｉが分岐して設けられる。第１充電路ｇｉと第２充電路ｈｉとは、ｉ点と蓄電装置１１０の正極ｊとを結ぶ主充電路ｉｊにｉ点で接続されている。また、ｆ点と蓄電装置１１０の負極ｋとはグランドラインｋｆにより接続されている。尚、蓄電装置１１０には、車両内に設けられた各種の電気負荷が接続されている。

第１充電路ｇｉには、ｇ点からｉ点に向かう方向の電流の流れを許容しｉ点からｇ点に向かう方向の電流の流れを阻止する第３ダイオードＤ３が設けられる。また、第２充電路ｈｉには、ｈ点からｉ点に向かう方向の電流の流れを許容しｉ点からｈ点に向かう方向の電流の流れを阻止する第４ダイオードＤ４が設けられる。つまり、外部回路１００から蓄電装置１１０への充電を許容し、蓄電装置１１０から外部回路１００への放電を阻止するように充電回路が構成されている。

次に、外部回路１００の動作について説明する。電動モータ４０は、車輪Ｗと車体Ｂとの相対運動によりボールねじ機構３５を介してロータが回されると、その回転方向に応じた向きに誘導起電力を発生する。例えば、車輪Ｗと車体Ｂとが接近して電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮される圧縮動作時においては、電動モータ４０の第１端子ｔ１が高電位となり第２端子ｔ２が低電位となる。逆に、車輪Ｗと車体Ｂとが離れて電磁式ショックアブソーバ３０が伸ばされる伸長動作時においては、電動モータ４０の第２端子ｔ２が高電位となり第１端子ｔ１が低電位となる。

従って、電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮される圧縮動作時においては、ｃ点、ｆ点、ｅ点、ｂ点を通って、第１端子ｔ１から第２端子ｔ２に発電電流が流れる第１接続回路ｃｆｅｂが形成される。また、電磁式ショックアブソーバ３０が伸ばされる伸長動作時においては、ｄ点、ｆ点、ｅ点、ａ点を通って、第２端子ｔ２から第１端子ｔ１に発電電流が流れる第２接続回路ｄｆｅａが形成される。つまり、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作と伸長動作とで発電電流の流れる回路が異なるように構成されている。この例では、第１抵抗器Ｒ１が、第１端子ｔ１から第２端子ｔ２に流れる発電電流に対する抵抗となり、第１スイッチング素子ＳＷ１が、第１端子ｔ１から第２端子ｔ２に流れる発電電流の大きさ（通電量）を調整する電流調整器として機能する。また、第２抵抗器Ｒ２が、第２端子ｔ２から第１端子ｔ２に流れる発電電流に対する抵抗となり、第２スイッチング素子ＳＷ２が、第２端子ｔ２から第１端子ｔ１に流れる発電電流の大きさ（通電量）を調整する電流調整器として機能する。

電動モータ４０の電磁コイルに発電電流が流れることにより、電動モータ４０に電磁力（発電ブレーキ）が働き、これによりボールねじナット３９とボールねじ３６との相対回転を抑制する。つまり、車体Ｂと車輪Ｗとの相対運動を抑制する減衰力が発生する。また、発電電流の大きさを調整することにより減衰力を調整することができる。従って、第１抵抗器Ｒ１の抵抗値と第１スイッチング素子ＳＷ１のデューティ比にて圧縮動作に対する減衰力を設定でき、第２抵抗器Ｒ２の抵抗値と第２スイッチング素子ＳＷ２のデューティ比にて伸長動作に対する減衰力を設定できる。つまり、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作方向と伸長動作方向とに対して、独立して減衰力を設定することができる。本実施形態においては、第１抵抗器Ｒ１の抵抗値は、第２抵抗器Ｒ２の抵抗値よりも大きくされており、基本的には、圧縮動作に対する減衰力が、伸長動作に対する減衰力よりも小さくなるように設定されている。

また、このような減衰力の調整は、各輪ごとに電磁式ショックアブソーバ３０の外部回路１００のスイッチング制御により独立して行うことができるものである。

また、電動モータ４０で発生する誘導起電力は、モータ回転速度が大きくなるほど大きくなる。そして、誘導起電力（誘起電圧）が蓄電装置１１０の出力電圧（蓄電電圧）を越えると、電動モータ４０で発電された電力の一部が蓄電装置１１０に回生される。例えば、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時であれば、発電電流がｇ点で２方向に分流し、一方は、そのまま第１接続回路ｃｆｅｂを流れ、他方は、第１充電路ｇｉに流れる。従って、第１充電路ｇｉに流れた発電電流により蓄電装置１１０が充電される。また、電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作時であれば、発電電流がｈ点で２方向に分流し、一方は、そのまま第２接続回路ｄｆｅａを流れ、他方は、第２充電路ｈｉに流れる。従って、第２充電路ｈｉに流れた発電電流により蓄電装置１１０が充電される。

次に、電磁式ショックアブソーバ３０により発生させる減衰力の制御について説明する。図４は、サスペンションＥＣＵ５０が実行する減衰力制御ルーチンを表すフローチャートである。この減衰力制御ルーチンは、サスペンションＥＣＵ５０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、各輪の電磁式ショックアブソーバ３０ごとに独立して実行される。減衰力制御ルーチンは、イグニッションスイッチがオンされてからオフされるまでの間、所定の短い周期（演算周期と呼ぶ）で繰り返し実行される。

本減衰力制御ルーチンが起動すると、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ１１において、ストロークセンサ６１により検出される車輪Ｗと車体Ｂとの上下方向の離間距離であるストロークＳを読み込む。続いて、ステップＳ１２において、ストロークＳを時間で微分処理してストローク速度Ｖｓを計算する。このとき、バンドパスフィルタ処理を行ってストローク速度信号からバネ上共振周波数域成分（例えば、０．１Ｈｚ〜３．０Ｈｚ）を抽出してストローク速度Ｖｓを求めるとよい。

続いて、ストローク速度Ｖｓの方向（符号）から、電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮動作している状態か否かを判断する。電磁式ショックアブソーバ３０が圧縮動作している場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）には、目標減衰力Ｆ＊をＦ＊＝Ｃ１・Ｖｓとして計算し（Ｓ１４）、電磁式ショックアブソーバ３０が伸長動作している場合（Ｓ１３：Ｎｏ）には、目標減衰力Ｆ＊をＦ＊＝Ｃ２・Ｖｓとして計算する（Ｓ１５）。このＣ１，Ｃ２は、減衰係数であって、圧縮動作に対する減衰力を伸長動作に対する減衰力よりも小さくするために、減衰係数Ｃ１は、減衰係数Ｃ２よりも小さく設定されている。

続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ１６において、フラグＦの設定状態を確認し、Ｆ＝１であるか否かを判断する。このフラグＦは、車両の使用度合と電動モータ４０のブラシの消耗度合とのバランス判定結果を表すもので、後述するブラシ消耗バランス判定ルーチン（図６）により設定される。フラグＦは、車両の使用度合に比べてブラシの消耗度合が進んでいる場合にはＦ＝１に設定され、逆に、車両の使用度合に比べてブラシ消耗度合が進んでいない場合にはＦ＝０に設定される。このステップＳ１６においては、ブラシ消耗バランス判定ルーチンで設定されているフラグＦを読み込んで判断する。

サスペンションＥＣＵ５０は、フラグＦが「１」である場合には、ステップＳ１７において、補正係数Ｋを読み込み、ステップＳ１８において、目標減衰力Ｆ＊に補正係数Ｋを乗じた値（Ｋ・Ｆ＊）を求め、求めた値を新たな目標減衰力Ｆ＊とする。一方、フラグＦが「０」である場合には、ステップＳ１７，１８の処理をスキップする。つまり、目標減衰力Ｆ＊を補正しない。この補正係数Ｋは、「１」より大きな値であって、後述するブラシ消耗バランス判定ルーチンにおいて計算されるものである。従って、ステップＳ１７においては、ブラシ消耗バランス判定ルーチンで計算された補正係数Ｋの読み込む処理が行われる。

続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ１９において、目標減衰力Ｆ＊が得られるための発電電流値である目標電流ｉ＊を計算する。目標電流ｉ＊は、目標減衰力Ｆ＊をトルク定数で除算することにより求められる。尚、目標電流ｉ＊は、電磁式ショックアブソーバ３０の伸縮動作を妨げる方向に発電電流を流して減衰力を発生させるものであるため、その通電方向は、電磁式ショックアブソーバ３０の動作方向に応じて異なる。つまり、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時であれば、第１端子ｔ１から第１接続回路ｃｆｅｂを通って第２端子ｔ２に流れる向きとなり、電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作時であれば、第２端子ｔ２から第２接続回路ｄｆｅａを通って第１端子ｔ１に流れる向きとなる。

続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ２０において、電流センサ１１１により検出される実電流ｉｘを読み込む。次に、ステップＳ２１において、第１スイッチング素子ＳＷ１あるいは第２スイッチング素子ＳＷ２にＰＷＭ制御信号を送ってデューティ比を調整することにより、実電流ｉｘが目標電流ｉ＊と等しくなるように、目標電流ｉ＊と実電流ｉｘの偏差Δｉ（＝ｉ＊−ｉｘ）に基づくフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行う。この場合、サスペンションＥＣＵ５０は、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮動作時であれば第１スイッチング素子ＳＷ１のデューティ比を調整することにより、電磁式ショックアブソーバ３０の伸長動作時であれば第２スイッチング素子ＳＷ２のデューティ比を調整することにより、電動モータ４０に流れる発電電流が目標電流ｉ＊と等しくなるように制御する。尚、デューティ比を調整しない側のスイッチング素子（圧縮動作時であれば第２スイッチング素子ＳＷ２，伸長動作時であれば第１スイッチング素子ＳＷ１）については、デューティ比を例えば０％に固定しておけばよい。

サスペンションＥＣＵ５０は、こうした減衰力制御ルーチンを所定の短い周期で繰り返す。従って、電磁式ショックアブソーバ３０の圧縮方向と伸長方向とでそれぞれ適した特性の減衰力を発生させることができる。

次に、電動モータ４０のブラシの消耗状態を推定する処理について説明する。ブラシの消耗量は、モータ回転数（今までにロータが回転したトータル回転数）に支配される。そこで、本実施形態においては、モータ回転数からブラシの消耗状態を推定する。図５は、サスペンションＥＣＵ５０が実行するブラシ消耗状態推定ルーチンを表すフローチャートである。このブラシ消耗状態推定ルーチンは、サスペンションＥＣＵ５０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、各輪の電磁式ショックアブソーバ３０ごとに独立して実行される。

イグニッションスイッチがオンされると、ブラシ消耗状態推定ルーチンが起動する。サスペンションＥＣＵ５０は、まず、ステップＳ３１において、ストロークセンサ６１により検出されるストロークＳnを読み込む。尚、この処理は、所定の演算周期で繰り返されるため、ここでは、今回読み込まれたストロークと前回読み込まれたストロークとを区別するために今回読み込まれたストロークをストロークＳnとして表している。

続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ３２において、前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間（演算周期）において電動モータ４０が回転した回転数ΔＮを次式により計算する。
ΔＮ＝（｜Ｓn−Ｓn-1｜）／Ｌ
ここで、Ｓn-1は、前回の演算タイミングにおいて読み込まれたストロークを表す。また、Ｌは、電磁ショックアブソーバ３０のボールねじ３６のリードである。尚、ブラシ消耗状態推定ルーチンの起動時においては、ストロークＳn-1が求められないので、回転数ΔＮは、固定値、例えば、「０」に設定される。

続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ３３において、イグニッションスイッチがオンしてからの電動モータ４０の回転数Ｎを次式により計算する。
Ｎ＝Ｎ＋ΔＮ
尚、回転数Ｎの初期値は、「０」である。続いて、ステップＳ３４において、ステップＳ３１にて読み込んだストロークＳnをストロークＳn-1として記憶する。

サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ３５において、イグニッションスイッチがオフされたか否かを判断し、イグニッションスイッチがオフされるまで、ステップＳ３１〜ステップＳ３５の処理を繰り返す。従って、演算周期ごとに求められる電動モータ４０の回転数ΔＮが累積されて、イグニッションスイッチがオンされてからの電動モータ４０の回転数Ｎが計算される。この回転数Ｎは、イグニッションスイッチがオンされている期間における電動モータ４０のブラシが摺動した距離に相当する。

サスペンションＥＵＣ５０は、ステップＳ３５において、イグニッションスイッチがオフされたことを検出すると、ステップＳ３６において、電動モータ４０のトータル回転数Ｎtotalを次式により計算し、その値をサスペンションＥＣＵ５０内に設けられた不揮発性メモリ（図示略）に記憶する
Ｎtotal＝Ｎtotal＋Ｎ
この場合、前回までのトータル回転数Ｎtotalを不揮発性メモリから読み出し、そのトータル回転数Ｎtotalに今回のイグニッションスイッチのオン期間における回転数Ｎを加算し、その値を新たなトータル回転数Ｎtotalとする。そして、不揮発性メモリに記憶されている前回までのトータル回転数Ｎtotalを、今回計算した新たなトータル回転数Ｎtotalに書き換える。

続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ３７において、今回のイグニッションスイッチのオン期間における回転数Ｎが、最大使用回転数Ｎmaxよりも大きいか否かを判断する。この最大使用回転数Ｎmaxは、１回のイグニッションスイッチがオンされている期間における今までの車両の使用履歴内での最大値であり、不揮発性メモリに記憶されている。従って、このステップＳ３７においては、不揮発性メモリから最大使用回転数Ｎmaxを読み出し、この最大使用回転数Ｎmaxと今回の回転数Ｎとを比較する。そして、今回の回転数Ｎが最大使用回転数Ｎmaxより大きい場合（Ｓ３７：Ｙｅｓ）には、ステップＳ３８において、今回の回転数Ｎを最大使用回転数Ｎmaxとして不揮発性メモリに記憶する。つまり、最大使用回転数Ｎmaxを今回の回転数Ｎに書き換える。そして、ブラシ消耗状態推定ルーチンを終了する。一方、今回の回転数Ｎが最大使用回転数Ｎmax以下である場合（Ｓ３７：Ｎｏ）には、ステップＳ３８の処理をスキップして、ブラシ消耗状態推定ルーチンを終了する。

このようにして記憶されたトータル回転数Ｎtotalは、電動モータ４０のブラシの消耗状態を表す指標となり、後述するブラシ消耗バランス判定ルーチン（図６）にて使用される。また、最大使用回転数Ｎmaxは、ブラシ交換アナウンス制御ルーチン（図７）にて使用される。

次に、車両の使用度合とブラシの消耗度合とのバランスを判定する処理について説明する。図６は、サスペンションＥＣＵ５０が実行するブラシ消耗バランス判定ルーチンを表すフローチャートである。このブラシ消耗バランス判定ルーチンは、サスペンションＥＣＵ５０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、各輪の電磁式ショックアブソーバ３０ごとに独立して実行される。

イグニッションスイッチがオンされると、ブラシ消耗バランス判定ルーチンが起動する。サスペンションＥＣＵ５０は、まず、ステップＳ４１において、不揮発性メモリに記憶されているトータル回転数Ｎtotalを読み込む。このトータル回転数Ｎtotalは、上述したブラシ消耗状態推定ルーチンのステップＳ３６において記憶された情報である。続いて、ステップＳ４２において、メータＥＣＵ７０から走行距離Ｙtotalを読み込む。続いて、ステップＳ４３において、下記のブラシ消耗バランス判定式が成立するか否かを判断する。
（Ｎtotal／Ｎlimit）＞（Ｙtotal／Ｙtarget）
ここで、Ｎlimitは、電動モータ４０のブラシの寿命に相当するモータ回転数Ｎを表し、Ｙtargetは、予め設定された車両の耐久走行距離である。

このブラシ消耗バランス判定式において、左辺は、ブラシの寿命に対する現時点におけるブラシの消耗状態の比（＝ブラシ消耗度合）を表す。一方、右辺は、車両の耐久走行距離に対する現時点までの走行距離の比（＝車両使用度合）を表す。左辺の値が右辺の値より大きい場合は、車両使用度合よりもブラシ消耗度合が進んでいることを表す。こうした状況においては、車両の走行距離が耐久走行距離に到達する前にブラシが寿命に到達する。一方、左辺の値が右辺の値より小さい場合は、ブラシ消耗度合よりも車両使用度合が進んでいることを表す。従って、車両の走行距離が耐久走行距離に到達する前にブラシが寿命に達することはない。

サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ４３において、ブラシ消耗バランス判定式が成立すると判断した場合には（Ｓ４３：Ｙｅｓ）、車両使用度合よりもブラシ消耗度合が進んでいると判定して、ステップＳ４４において、フラグＦを「１」に設定する。そして、ステップＳ４６において、補正係数Ｋを下記式により算出する。この補正係数Ｋは、上述した減衰力制御ルーチンのステップＳ１８において、目標減衰力Ｆ＊に乗算される係数である。
Ｋ＝（Ｎtotal／Ｙtotal）／（（Ｎlimit−Ｎtotal）／（Ｙtarget−Ｙtotal））
補正係数Ｋを表す式の分子は、走行距離Ｙtotalに対するブラシの消耗状態Ｎtotalの比を表し、分母は、耐久走行距離Ｙtargetまでの残り走行可能距離に対するブラシの寿命Ｎlimitまでの残り使用可能回転数を表す。従って、この補正係数Ｋは、車両使用度合よりもブラシ消耗度合が大きい（進んでいる）場合には、「１」より大きな正の値であって、車両使用度合よりもブラシ消耗度合が大きいほど（進むほど）大きくなる値に設定される。

一方、ステップＳ４３において、ブラシ消耗バランス判定式が成立しないと判断した場合には（Ｓ４３：Ｎｏ）、ブラシ消耗度合は車両使用度合よりも進んでいないため、ステップＳ４５において、フラグＦを「０」に設定する。

サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ４５あるいはステップＳ４６の処理を行うと、ブラシ消耗バランス判定ルーチンを終了する。そして、サスペンションＥＣＵ５０は、このブラシ消耗バランス判定ルーチンで設定したフラグＦにしたがって、減衰力制御ルーチン（図４）における目標減衰力Ｆ＊を変更する。つまり、車両使用度合よりもブラシ消耗度合が進んでいる場合（Ｆ＝１）には、目標減衰力Ｆ＊に補正係数Ｋ（＞１）を乗算する（Ｓ１８）。電磁式ショックアブソーバ３０における減衰力は、車体Ｂと車輪Ｗとの接近・離間運動を抑制する力であり、ボールねじ機構３５が伸縮する動作を抑制する力である。従って、目標減衰力Ｆ＊の大きさ（絶対値）が大きくなるほど、電動モータ４０の回転が抑えられてブラシの消耗の進む速度が遅くなる。この結果、車両使用度合よりもブラシ消耗度合が進んでしまうといったアンバランスが防止され、ブラシの交換（電動モータ４０の交換を含む）をできるだけしなくて済むようになる。また、ブラシの消耗バランスに応じた減衰力制御は、各車輪Ｗの電磁式ショックアブソーバ３０ごとに行われるため、特定の電磁式ショックアブソーバ３０の電動モータ４０だけがブラシ消耗が進んでしまうといったことも防止できる。

上述したブラシの消耗バランスに応じた減衰力制御を行っても、ブラシの消耗が進んでブラシ交換の必要性が生じる場合がある。そこで、サスペンションＥＣＵ５０は、ブラシ交換の必要性を運転者にアナウンスする機能を備えている。図７は、サスペンションＥＣＵ５０が実行するブラシ交換アナウンス制御ルーチンを表すフローチャートである。このブラシ交換アナウンス制御ルーチンは、サスペンションＥＣＵ５０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。

イグニッションスイッチがオンされると、ブラシ交換アナウンス制御ルーチンが起動する。サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ５１において、最大使用回転数Ｎmaxを読み込む。この最大使用回転数Ｎmaxは、イグニッションスイッチがオンされている期間における今までの車両の使用履歴内での回転数Ｎの最大値であり、各電磁式ショックアブソーバ３０ごとにその情報が不揮発性メモリに記憶されている。従って、このステップＳ５１では、４つの電磁式ショックアブソーバ３０における最大使用回転数Ｎmaxが不揮発性メモリから読み込まれることになる。

続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ５２において、トータル回転数Ｎtotalを読み込む。このトータル回転数Ｎtotalも、各電磁式ショックアブソーバ３０ごとにその情報が不揮発性メモリに記憶されている。従って、このステップＳ５２では、４つの電磁式ショックアブソーバ３０におけるトータル回転数Ｎtotalが不揮発性メモリから読み込まれることになる。

続いて、サスペンションＥＣＵ５０は、ステップＳ５３において、下記のブラシ交換判定式が成立するか否かについて、各電磁式ショックアブソーバ３０ごとに判断する。
λ（Ｎlimit−Ｎtotal）≦Ｎmax
ここで、λは、安全率であり予め設定された値である。

サスペンションＥＣＵ５０は、４つの電磁式ショックアブソーバ３０すべてにおいてブラシ交換判定式が成立しない場合（Ｓ５３：Ｎｏ）には、ブラシ交換の必要性が無いと判定して、ブラシ交換アナウンス制御ルーチンを終了する。一方、４つの電磁式ショックアブソーバ３０のうち一つでもブラシ交換判定式が成立する場合（Ｓ５３：Ｙｅｓ）には、ステップＳ５４において、運転者に対してブラシ交換の必要性をアナウンスする。例えば、運転席正面パネルに設けられたディスプレイにブラシ交換メッセージを表示する。あるいは、音声ガイドシステムを利用してブラシ交換メッセージを発声する。あるいは、単に、ウォーニングラングを点灯するようにしてもよい。また、サスペンションＥＣＵ５０は、同時に、ブラシの消耗を表すエラーコード、および、ブラシ交換が必要となった電磁式ショックアブソーバ３０を特定するデータ等を不揮発性メモリに記憶する。

サスペンションＥＣＵ５０は、ブラシ交換の必要性をアナウンスすると、ブラシ交換アナウンス制御ルーチンを終了する。これにより、運転者は、イグニッションスイッチをオン操作した時点で、ブラシ交換の必要性を知ることができる。また、ブラシ交換アナウンスは、ブラシが寿命に達する前の段階（ブラシが寿命に達する前に所定の距離だけ車両走行できる段階）で行われるため、車両を走行させてディーラー等の修理現場に持っていくことができる。

以上説明した本実施形態のサスペンション装置によれば、ブラシ付モータを使った低コストの電磁式ショックアブソーバ３０を用いて、圧縮動作と伸長動作とで独立した特性にて減衰力制御を行うことができる。また、電動モータ４０のブラシ消耗度合が車両使用度合よりも進んでいる場合には、ブラシ消耗度合が車両使用度合よりも進むほど大きくなる補正係数Ｋを算出し、この補正係数Ｋを目標減衰力Ｆ＊を乗じることにより目標減衰力Ｆ＊を補正するため、車両使用度合よりもブラシ消耗度合が進んでしまうといったアンバランスが防止される。このため、ブラシ交換をできるだけしなくて済むようになる。また、ブラシ消耗度合が車両使用度合よりも低くなれば、目標減衰力Ｆ＊を本来の値に戻すため、過剰に目標減衰力Ｆ＊が大きくなってしまうこともない。この結果、ブラシ消耗の抑制と、適正な減衰力制御とを両立させることができる。

また、車両の耐久走行距離に対する現時点までの走行距離の比を車両使用度合とし、ブラシの寿命に対する現時点におけるブラシの消耗状態の比をブラシ消耗度合として、車両使用度合とブラシ消耗度合との大きさの比較からブラシ消耗状況のバランスを判定するため、そのバランス判定が容易で、かつ、適正なものとなる。

尚、本実施形態においてブラシ消耗状態推定ルーチンにおけるステップＳ３１〜Ｓ３６の処理、および、ブラシ消耗バランス判定ルーチンにおけるステップＳ４３の左辺の計算を行うサスペンションＥＣＵ５０の機能部が本発明のブラシ消耗度合算出手段に相当する。また、本実施形態においてブラシ消耗バランス判定ルーチンにおけるステップＳ４１〜Ｓ４２の処理、および、ステップＳ４３の右辺の計算を行うサスペンションＥＣＵ５０の機能部が本発明の車両使用度合算出手段に相当する。また、本実施形態においてブラシ消耗バランス判定ルーチンにおけるステップＳ４３〜Ｓ４５の処理を行うサスペンションＥＣＵ５０の機能部が本発明のバランス判定手段に相当する。また、本実施形態において減衰力制御ルーチンを実行するサスペンションＥＣＵ５０の機能部が本発明の減衰力制御手段に相当する。また、本実施形態においてブラシ消耗バランス判定ルーチンにおけるステップＳ４６の処理、および、減衰力制御ルーチンにおけるステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を行うサスペンションＥＣＵ５０の機能部が本発明の減衰力補正手段に相当する。

以上、本実施形態のショックアブソーバ装置を備えたサスペンション装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、電磁式ショックアブソーバ３０は、電動モータ４０の発電により減衰力を発生するものであるが、大きな減衰力を必要とする場合には、電源装置（例えば、蓄電装置１１０）から電動モータ４０に電源供給して電動モータ４０の駆動力により減衰力を発生させる構成を加えたものであってもよい。また、本実施形態においては、電動モータ４０で発電した電力を車載電源バッテリに回生する構成であるが、各外部回路１００内に蓄電装置を設け、発電電力で蓄電装置に充電するとともに、蓄電装置に蓄電された電力を利用して電動モータ４０を駆動するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、ストローク速度Ｖｓに基づいて目標減衰力Ｆ＊を設定しているが、例えば、各車輪Ｗ位置に車体Ｂの上下加速度を検出するばね上加速度センサを追加して設け、ばね上加速度センサにより検出したばね上加速度をサスペンションＥＣＵ５０に取り込んで、ストローク速度Ｖｓとばね上加速度とを用いて目標減衰力Ｆ＊を設定する構成であってもよい。

１０…サスペンション本体、２０…コイルスプリング、３０…電磁式ショックアブソーバ、４０…電動モータ、５０…サスペンションＥＣＵ、６１…ストロークセンサ、７０…メータＥＣＵ、１００…外部回路、１１０…蓄電装置、１１１…電流センサ、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチング素子、Ｒ１，Ｒ２…抵抗器、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…ダイオード、ｔ１，ｔ２…端子、Ｂ…車体、Ｗ…車輪。

Claims (1)

1. 車体に対する車輪の相対的な上下運動によりロータが回されるブラシ付モータを備え、前記ロータが回されることにより前記ブラシ付モータで発生した電磁力にて前記車体に対する車輪の相対的な上下運動を抑制する減衰力を発生させる電磁式ショックアブソーバと、
   前記ブラシ付モータで発生する電磁力を調整して前記減衰力を制御する減衰力制御手段と
   を備えたショックアブソーバ装置において、
   前記ブラシ付モータの回転数に基づいて前記ブラシ付モータのブラシの消耗状態を推定し、前記ブラシの寿命に対する前記推定した消耗状態の比をブラシ消耗度合として算出するブラシ消耗度合算出手段と、
   車両の走行距離情報を取得し、車両の耐久走行距離に対する前記取得した走行距離の比を車両使用度合として算出する車両使用度合算出手段と、
   前記算出したブラシ消耗度合と車両使用度合とのバランスを判定するバランス判定手段と、
   前記バランス判定手段により、前記車両使用度合に比べて前記ブラシ消耗度合が大きいと判定された場合には、前記減衰力制御手段により制御される減衰力を高くする側に補正する減衰力補正手段と
   を備えたことを特徴とするショックアブソーバ装置。

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