车辆用悬架系统的制作方法

专利名称：车辆用悬架系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括电磁式执行器的悬架系统，所述电磁式执行器产生作 用在簧上部和簧下部上的、使其接近或分离的方向上的力。
背景技术：
近年来，作为车辆用悬架系统，正在研究包括电磁式执行器的所谓电 磁式悬架系统，所述电磁式执行器产生作用在簧上部和簧下部上的、使其 接近或分离的方向上的力。例如，有以下专利文献所记载的悬架系统。该 电磁式悬架系统具有能够容易地实现基于所谓天钩理论的悬架特性等优 点，因此作为高性能的悬架系统而被寄予了厚望。
专利文献1:日本专利文献特开2003 — 104025号公报； 专利文献2:日本专利文献特开2003_42224号公报。

发明内容
(A)发明的概要
上述专利文献所记载的电磁式悬架系统通过控制执行器而能够同时执 行振动衰减控制和车身姿势控制，其中所述振动衰减控制用于使车辆的振 动衰减，所述车身姿势控制用于抑制车身的侧倾和前后颠簸来控制车身的 姿势。但是，由于对执行器所具有的电动马达的通电电流量、从电源向电 动马达供应的电流量的制约、限制等，能够产生的执行器力是有限的。因 此，在同时执行上述振动衰减控制和车身姿势控制的情况下，可能会发生 执行器力不足的情况。该执行器力的不足是导致车辆的乘坐感、车辆的操 纵性、稳定性恶化的原因之一。
由于电磁式悬架系统尚处于开发过程中，因此存在以上述执行器力不 足为首的各种问题，在用于提高实用性的改良方面还存在很大的余地。本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种实用性高的车辆 用悬架系统。
为了解决上述问题，本发明的车辆用悬架系统根据(A)作为在振动 衰减控制中产生的执行器力的振动衰减分量和(B)作为在车身姿势控制 中产生的执行器力的姿势控制分量的和，控制执行器所产生的执行器力， 并且将姿势控制分量限制在限制值以下。
根据本发明的悬架系统，即使能够产生的执行器力有限，也能够通过 限制姿势控制分量来确保在振动衰减控制中应产生的执行器力，由此能够 产生足够的阻尼力，抑制车辆的乘坐感等恶化。由于具有上述优点，本发 明的悬架系统具有高实用性。
(B)发明的方式
以下，在本申请中例示了认为可以请求授予专利权的发明(以下，有 时称为"可主张权利的发明)的几个方式，对这些方式进行说明。各方式 与权利要求相同地区分为项，对各项进行了编号，并根据需要以引用其他 项的编号的方式进行了记载。这说到底是为了使可主张权利的发明容易理 解，而不是将这些构成发明的构成要素的组合限定为以下各项所记载的方
式。s卩，可主张权利的发明应参考各项所附的记载、实施方式的记载等来
进行解释，在遵循该解释的限度内，在各项方式中增加了其他的构成要素 的方式和从各项的方式中删除了某构成要素的方式也可以成为可主张权利
的发明的一个方式。在以下的各项中，(1)项至(24)项分别相当于权 利要求1至权利要求24的各项权利要求。 (1) 一种车辆用悬架系统，包括 悬架弹簧，配置在簧上部与簧下部之间；
电磁式执行器，与所述悬架弹簧并列配置，并且具有电动马达，依据 所述电动马达所产生的力而使执行器力作用在簧上部和簧下部上，所述执 行器力是使簧上部与簧下部接近或分离的方向上的力；以及
控制装置，控制所述执行器，能够同时执行(a)使执行器力作为振 动阻尼力而产生的振动衰减控制和(b)使执行器力作为车身姿势控制力 而发挥作用的车身姿势控制，所述振动阻尼力用于至少使簧上振动衰减，所述车身姿势控制力用于抑制车身的侧倾和车身的前后颠簸中的至少一 者；
其中，所述控制装置根据作为(A)振动衰减分量与(B)姿势控制分
量之和的两分量和来控制所述执行器所产生的执行器力，所述振动衰减分 量是在所述振动衰减控制中产生的执行器力，所述姿势控制分量是在所述 车身姿势控制中产生的执行器力，并且所述控制装置具有姿势控制分量限 制部，所述姿势控制分量限制部将所述姿势控制分量限制在作为所述姿势 控制分量的限制值的姿势控制分量限制值以下。
执行器能够产生的执行器力例如由于与通电电流量、供应电流量等相 关的制约、限制等而存在界限，所述通电电流量是流经马达的电流量，所 述供应电流量是从电源供应的电流量。具体地说，例如当为了不会出现马 达线圈的异常发热等马达承受过大负载的情况而设置通电电流量的限制 时，或者当由于蓄电池的内部电阻的上升等而使供应电流量受到制约时 等，无法产生足够的执行器力。当在该限制下同时执行振动衰减控制和车 身姿势控制时，如果这两种控制各自所需的执行器力的和变大，则执行器 力会变得不足。在该情况下，执行器的控制会变得不充分，车辆的乘坐 感、车辆的操纵性、稳定性等将恶化。
另一方面，车身姿势控制是用于抑制车身的侧倾或前后颠簸以进一步 提高车身的操纵性、稳定性的控制，因此即使在车身姿势控制中产生的执 行器力不足，能够抑制车身的侧倾和前后颠簸的量也仅以某种程度减小， 因此例如可以认为对车辆的乘坐感等的影响较小。与此相对，由于振动衰 减控制是使车辆产生的振动衰减的控制，因此当在振动衰减控制中产生的 执行器力不足时，无法充分地减小车辆的振动。g卩，可以认为振动衰减控 制中的执行器力不足对车辆的乘坐感的影响比车身姿势控制中的执行器力 不足更大。
本项所记载的方式是鉴于上述情况而对在车身姿势控制中产生的执行 器力设置了限制以优先于车身姿势控制来考虑振动衰减控制的方式，根据 本项的方式，能够充分地确保振动衰减控制中的执行器力。因此，根据本 项的方式，能够有效地抑制或防止车辆的乘坐感的恶化等。
8本项方式中的"悬架弹簧"例如可以采用螺旋弹簧、如空气弹簧那样 的流体弹簧等各种弹簧。对于作为电磁式执行器的动力源的"电动马达" 的形式等没有特殊的限定，可以采用以无刷直流马达为首的各种形式的马 达，另外就动作而言的话，既可以是旋转马达，也可以是线性马达。另 外，在本项方式的悬架系统中，也可以具有用于驱动马达的"驱动电 路"，作为该驱动电路，例如可以采用逆变器。逆变器例如具有通过开关
元件的动作来驱动马达的构造即可，优选采用具有能够执行PWM (Pulse Width Modulation,脉宽调制)控制的构造的逆变器。
本项方式中的执行器力是依据电动马达所产生的力(以下，有时称为 "马达力")而产生的，该马达力不必限定于通过从电源向电动马达供电 而产生的力。具体地说，积极地使簧上部与簧下部接近或分离的情况下的 马达力、不伴随簧上部与簧下部的接近或分离的状态下的马达力是依据来 自电源的供应电力而得到的力，但是在簧上部与簧下部接近或分离的情况 下成为对该接近或分离的阻力的马达力不限于依据来自电源的供应电力而 得到的力。详细地说，有时是依据电动马达所产生的电动势而得到的力， 即马达作为发电机而发挥功能的情况下的力。
电动马达通常被恒压驱动，另外可以认为在该情况下电动马达所产生 的力基本上与作为流经电动马达的电流量的"通电电流量"成比例。因 此，本项方式的系统中的电动马达的控制优选通过控制通电电流量来进 行，所述驱动电路优选采用能够控制该通电电流量的驱动电路。另外，在 考虑先前说明了的马达的电动势的情况下，上述通电电流量依赖于从电源 供应给马达的"供应电流量"，以及在电动马达作为发电机而发挥功能的 情况下电动马达能够发电的电流量、严格的说即作为使电动马达的通电端 子之间短路时的电流量的"发电电流量"(也可以称为"可发电电流 量")。简单地说，可以认为通电电流量大致是供应电流量与发电电流量 之和。因此，也可以认为对通电电流量的控制是对供应电流量的控制。供 应电流量从严格的意义上来说不仅意味着从电源向电动马达供应的电流 量，而且还意味着将电动马达发电的电流再生于电源中的情况下的电流、 即再生电流的电流量。因此，驱动电路、电源等优选具有能够再生由电动马达发电的电流的构造。
如上所述，根据作为振动衰减控制和车身姿势控制的各分量之和的两 分量和来执行本项方式中的对执行器的控制。简单地说，可以执行使实际 产生的执行器力成为两分量和的控制。但是，在实际的控制中，也可以不 将执行器力本身作为控制对象，而是将表征所产生的执行器力的大小的某 相关量、换言之即执行器力所依据的某物理量作为控制的对象。具体地
说，例如可以执行将马达力、通电电流量、PWM (Pulse Width Modulation)控制中的占空比等作为控制对象的控制，也可以将振动衰减 分量、姿势控制分量、两分量和作为表示上述控制对象的参数。
在本项方式的系统中执行的"振动衰减控制"可以采用产生仅针对簧 上振动的阻尼力的、基于所谓天钩理论的控制。另外，也可以采用产生对 簧上振动和簧下振动的阻尼力的控制，还可以采用产生对簧上簧下相对振 动的阻尼力的控制，即采用产生与常规的油压式减震器的阻尼力相同的阻 尼力的控制。并且，本项方式的系统还能够执行产生作为车辆高度变更力 的执行器力的车辆高度变更控制，所述车辆高度变更力用于改变车辆的高 度。在该情况下，也可以认为车辆高度变更控制中的车辆高度变更力是上 述车身姿势控制力中的一种，或者也可以认为是与车身姿势控制力不同的 力。即，在前者的情况下，车辆高度变更力作为姿势控制分量而受到限 制，在后者的情况下，车辆高度变更力不受限制。在后者的情况下，例如 也可以采用以下方式根据作为振动衰减分量与姿势控制分量之和的两分 量和再加上作为在车辆高度变更控制中产生的执行器力的车辆高度变更分 量而得到的和来控制执行器力。
(2)如(1)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量限 制值根据通电电流量而被设定，所述通电电流量是流经所述电动马达的电 流量。
本项方式是限定了在设定姿势控制分量限制值时考虑什么的一种方 式。本项中所称的"通电电流量"与马达力、执行器力成比例，另外也可 以认为与构成电动马达的各相的线圈等的负载、即马达的负载成比例。因 此，本项方式可以通过考虑马达力、电动马达的负载等而限制姿势控制分量的方式来实施。具体地说，例如可以通过以下等方式来实施根据马达 力达到界限的通电电流量来设定姿势控制分量限制值，或者根据马达的负 载不过大的程度的通电电流量来设定姿势控制分量限制值。在设定中作为 基准的通电电流量既可以是直接地实际测量出的电流量，也可以是根据供 应电流量、发电电流量等其他的实际测量出的物理量而推定出的电流量， 或者是根据在控制中使用的执行器力或执行器力的分量等而推定出的电流 量。另外，既可以是表示当前时点的值的数据，也可以是过去的值、当前 时点之前的设定时间内的平均值或最大值等在当前时点能够获得的预测通 电电流量的数据。
(3)如(1)项或(2)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势 控制分量限制值根据供应电流量而被设定，所述供应电流量是从电源供应 给所述电动马达的电流量。
本项方式是限定了在设定姿势控制分量限制值时考虑什么的一种方 式。本项中所称的"供应电流量"例如可以认为是表示电源的负载的参 数。因此，本项的方式可以通过考虑电源的负载而限制姿势控制分量的方 式来实施。具体地说，例如可以通过以下方式来实施根据电源能够供应 的最大的供应电流量、能够稳定地供电的范围内的上限供应电流量等来设 定姿势控制分量限制值。既可以是直接地实际测量出的电流量，也可以是 根据通电电流量、发电电流量等其他的实际测量出的物理量而推定出的电 流量，或者是根据在控制中使用的执行器力或执行器力的分量等而推定出 的电流量。另外，既可以是表示当前时点的值的数据，也可以是过去的 值、当前时点之前的设定时间内的平均值或最大值等在当前时点能够获得 的预测供应电流量的数据。
如前所述，由于车身姿势控制在实质上不伴随簧上部与簧下部的接近 或分离的状态下产生执行器力，因此可以认为姿势控制分量与供应电流量 成比例。另一方面，如前所述，可以认为通电电流量是供应电流量与发电 电流量之和。考虑到上述情况，例如在马达能够通电的通电电流量比用于 产生与姿势控制分量限制值相当的执行器力的供应电流量(以下，有时称 为"限制供应电流量")大的情况下，电动马达的通电可以超过限制供应电流量。详细地说，即使在电动马达的通电电流相当于限制供应电流量的 情况下，依据在马达中产生的电动势而发电的电流也会流经马达。因此， 如果采用通电电流量的上限大的电动马达并根据供应电流量来限制姿势控 制分量，则能够产生依据超过了供应电流量的通电电流量而得到的执行器 力。S卩，能够在考虑电源的能力而限制了姿势控制分量的基础上执行基于 依据电动势得到的执行器力的振动衰减控制，因此能够同时有效地执行车 身姿势控制和振动衰减控制。(4) 如(1)至(3)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中，所 述姿势控制分量限制部能够改变所述姿势控制分量限制值。根据本项所记载的方式，例如能够根据车辆行驶的路面的平整度和起 伏的程度、车辆的行驶速度等车辆的行驶状态而将姿势控制分量限制值改 变为恰当的大小，因此能够在优先考虑振动衰减控制的前提下最大限度地 发挥车身姿势控制的性能。本项方式既可以是连续地改变姿势控制分量限 制值的方式，也可以是阶段性地改变姿势控制分量限制值的方式。另外， 也可以是根据某参数来改变姿势控制分量限制值并在该参数超过了设定的 阈值的情况下将姿势控制分量限制值改变为其他值的方式。(5) 如(4)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量限制部根据应产生的振动衰减分量来改变所述姿势控制分量限制值。本项所记载的方式是例如从在当前车辆所处的状况下需要产生何种程 度的大小的阻尼力的观点出发来改变姿势控制分量限制值的方式。本项中 的"应产生的振动衰减分量"不限于根据在振动衰减控制中决定的指令值 等而直接求出。例如观测路面的凹凸等并由姿势控制分量限制部根据基于 该观测而推定出的振动衰减分量来改变姿势控制分量限制值的方式也包括在本项的方式中。另外，本项的方式还可以采用以下方式例如根据设定 时间内的振动衰减分量来判断当前时点所需要的阻尼力的大小，并根据该 判断来改变姿势控制分量限制值。具体地说，可以采用根据当前时点之前的设定时间内的振动衰减分量的最大值或有效值(RMS值，均方根值)等来改变姿势控制分量限制值的方式。(6) 如(5)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量限12制部使所述姿势控制分量限制值在应产生的振动衰减分量大的情况下比在 应产生的振动衰减分量小的情况下小。本项所记载的方式是在应产生的振动衰减分量大的情况下增大限制 量、减小限制值的方式，能够充分地确保振动衰减控制所需要的执行器 力。本项方式例如可以采用在应产生的振动衰减分量超过了某个阈值的情 况下改变为比通常状态下的限制值小的限制值的方式，或者可以采用应产 生的振动衰减分量的值越大、限制值越小的方式。(7) 如(4)至(6)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中，所 述姿势控制分量限制部根据簧上振动的剧烈程度来改变所述姿势控制分量 限制值。(8) 如(7)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量限 制部使所述姿势控制分量限制值在簧上振动的剧烈程度高的情况下比在簧 上振动的剧烈程度低的情况下小。上述两项所记载的方式是例如根据车身产生的振动的情况来判断车辆 当前所处的状况并根据该判断来改变姿势控制分量限制值的方式。上述两 项中的"簧上振动的剧烈程度"例如可以根据簧上加速度、簧上速度、簧 上振动的振幅等来进行判断，可以根据这些参数的变化程度等已知的方式 来进行判断。另外，不限于根据当前时点的上述参数的值来进行判断，也 可以根据当前时点之前的设定时间内的上述参数的值来进行判断。后一方 式是在簧上振动的剧烈程度大的情况下增大限制、减小限制值的方式，能 够充分地确保振动衰减控制所需要的执行器力。由于在簧上振动的剧烈程 度大的情况下推定为应产生的振动衰减分量也大，因此也可以认为上述两 项所记载的方式是根据应产生的振动衰减分量来改变姿势控制分量限制值 的方式中的一种方式。(9) 如(4)至(8)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中，所 述姿势控制分量限制部根据实际供应电流量来改变所述姿势控制分量限制 值，所述实际供应电流量是从电源供应给所述电动马达的实际的电流量。(10) 如(9)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量 限制部使所述姿势控制分量限制值在实际供应电流量大的情况下比在实际供应电流量小的情况下小。
上述两项所记载的方式是根据实际供应电流量来判断当前的车辆的状 况的方式。在上述两项方式中，设定姿势控制分量限制值时所依据的实际 供应电流量不限于由传感器等直接检测出的电流量，例如如后所述也可以 是根据作为实际流经电动马达的电流量的实际通电电流量和前述的发电电 流量而推定出的值。另外，与前述的簧上振动的剧烈程度相同，不限于当 前时点的值，也可以是当前时点之前的预定时间内的值。
例如，当在振动衰减控制中应产生的执行器力大时等，除了车身姿势 控制以外，振动衰减控制也需要供应电流量，因此实际供应电流量可能会 超过电源能够供应的电流量。在该情况下，优选增大姿势控制中的供应电 流量的限制，并减小姿势控制分量限制值。即，后一方式是在该情况下有 效的方式，通过确保振动衰减控制所需的供应电流量，能够充分地确保在 振动衰减控制中产生的执行器力。后一方式可以采用以下等方式例如使 姿势控制分量限制值在实际供应电流量变为了设定阈值以上的情况下比在 实际供应电流量低于设定阈值的情况下小。
(11) 如(9)项或(10)项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述执行器具有所述电动马达的动作位置为与簧上簧下间距离相对应
的位置的构造，所述簧上簧下间距离是簧上部与簧下部之间的距离， 所述车辆用悬架系统包括
动作位置传感器，用于检测所述电动马达的动作位置；以及 通电电流传感器，测量作为实际流经所述电动马达的电流量的实际通 电电流量；
所述姿势控制分量限制部根据所述电动马达的发电电流量和所述电动 马达的实际通电电流量而推定出实际供应电流量，所述发电电流量是根据 所述动作位置传感器的检测结果而推定出的，所述实际通电电流量是由所 述通电电流传感器测定出的。
(12) 如(9)项或(10)项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述执行器具有所述电动马达的动作位置为与簧上簧下间距离相对应
的位置的构造，所述簧上簧下间距离是簧上部与簧下部之间的距离，所述车辆用悬架系统具有测定簧上簧下间距离的簧上簧下间距离传感
器，
所述姿势控制分量限制部根据所述两分量和而推定出作为实际流经所 述电动马达的电流量的实际通电电流量，并且根据推定出的实际通电电流 量和所述电动马达的发电电流量而推定出实际供应电流量，所述发电电流 量是根据所述簧上簧下间距离传感器的检测结果而推定出的。
上述两项所记载的方式是利用执行器的通常的控制中所需要的传感器 来推定出实际供应电流量的方式。根据上述两个方式，不需要再另外设置 检测实际供应电流的传感器，因此能够防止系统复杂化。另外，当该悬架 系统包括驱动电动马达的驱动电路，与动作位置传感器所检测出的电动马 达的动作位置相关的信号和与通电电流传感器所检测出的通电电流相关的 信号被发送给驱动电路，该驱动电路根据这些信号并按照由控制装置指示 的所述两分量和来控制电动马达的驱动时，后一方式有效。详细地说，在 如前一方式那样根据动作位置传感器和通电电流传感器的检测结果来推定 实际供应电流量的情况下，需要将这些动作位置传感器和通电电流传感器 的检测结果从驱动电路发送给控制装置，因此在控制装置与驱动电路之间 必须能够进行双向通信，但是在后一方式的情况下只要能够进行从控制装 置到驱动电路的单向通信即可。即，在系统具有上述驱动电路的情况下， 后一方式与前一方式相比能够使系统的结构简单。顺便提及的是，可以认 为电动马达的发电电流量与簧上簧下相对速度成比例，在后一方式中，当 推定发电电流量时，例如可以根据簧上簧下间距离传感器的检测结果计算 出簧上簧下相对速度，并根据该计算出的簧上簧下相对速度，通过计算或 参照映射数据来决定电动马达的发电电流量。
(13) 如(1)至(12)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述控制装置还具有分量和限制部，所述分量和限制部将所述两分量和限 制在作为所述两分量和的限制值的两分量和限制值以下。
(14) 如(13)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述两分量和限制 值被设定成大于所述姿势控制分量限制值。
上述两项所记载的"两分量和限制值"既可以根据通电电流量来设定，也可以根据供应电流量来设定。如果如前者那样根据通电电流量来限 制两分量和，则能够使马达不承受过大的负载，如果如后者那样根据供应 电流量来限制两分量和，则能够执行考虑了电源的性能等的控制。
(15) 如(1)至(14)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述振动衰减控制是用于产生至少与簧上速度相对应的执行器力的控制。
本项所记载的方式是对振动衰减控制施加了限定的方式，能够产生恰 当的阻尼力。
(16) 如(1)至(15)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中，
所述车身姿势控制是至少抑制由于车辆转弯而引起的车身的侧倾的控制。
(17) 如(16)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述车身姿势控制 是用于产生与侧倾力矩相对应的执行器力的控制，所述侧倾力矩是由于车 辆转弯而作用在车身上的力矩。
上述两项所记载的方式是具体地限定了抑制车身的侧倾的控制的方 式。后一方式例如可以通过利用前馈控制抑制车身的侧倾的方式来实施， 作为表征后一方式中的侧倾力矩的值，例如可以采用车身产生的横向加速 度、横摆率等。
(18) 如(1)至(17)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车身姿势控制是抑制由于车辆加减速而引起的车身的前后颠簸的控 制。
(19) 如(18)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述车身姿势控制 是用于产生与前后颠簸力矩相对应的执行器力的控制，所述前后颠簸力矩 是由于车辆加减速而作用在车身上的力矩。
上述两项所记载的方式是具体地限定了抑制车身的前后颠簸的控制的 方式。后一方式例如可以通过利用前馈控制抑制车身的前后颠簸的方式来 实施，作为表征后一方式中的前后颠簸力矩的值，例如可以采用车身产生 的前后加速度等。
(20) 如(1)至(19)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车辆用悬架系统包括驱动电路，所述驱动电路配置在所述电动马达与 电源之间，并在按照指令来控制作为流经所述电动马达的电流量的通电电
16流量的同时驱动所述电动马达，所述指令是基于所述两分量和的、来自所 述控制装置的指令。
本项所记载的"驱动电路"例如可以采用逆变器等。根据本项的方 式，通过对针对各相设置的FET等开关元件的动作的控制，能够容易并准 确地执行对电动马达的驱动的控制。
(21) 如(20)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述驱动电路具有 能够将所述电动马达发出的电力中的至少一部分再生于电源中的构造。
根据本项的方式，能够实现节省电力的电磁式悬架系统。
(22) 如(1)至(21)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中，
所述执行器具有以下构造包括设置在簧上部和簧下部中的一者上的外螺
纹部和与该外螺纹部螺合并设置在簧上部和簧下部中的另一者上的内螺纹 部，所述外螺纹部和所述内螺纹部随着簧上部与簧下部的接近或分离而进 行相对旋转，并且所述电动马达所产生的力为使所述外螺纹部和所述内螺 纹部进行相对旋转的力。
本项所记载的方式是将电磁式执行器限定为采用所谓螺纹机构的执行 器的方式。如果采用螺纹机构，则能够容易地构成上述电磁式执行器。在 本项的方式中，在簧上部、簧下部中的哪一个上设置外螺纹部、在哪一个 上设置内螺纹部是任意的。并且，既可以使外螺纹部无法旋转并使内螺纹 部能够旋转，相反也可以使内螺纹部无法旋转并使外螺纹部能够旋转。
(23) 如(1)至(23)项中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车辆用悬架系统包括均为所述悬架弹簧的多个悬架弹簧和均为所
述执行器的多个电磁式执行器，
所述控制装置对所述多个执行器进行控制，并且所述姿势控制分量限 制部在限制所述多个执行器中的一个执行器的所述姿势控制分量的情况下 限制所述多个执行器中的其他的一个以上的执行器的所述姿势控制分量。
本项所记载的方式是对应于多个车轮而设置了悬架弹簧和电磁式执行 器的方式。本项方式中的"姿势控制分量限制部"的控制例如可以是以下
控制在执行抑制车身的前后颠簸的控制时，如果在与右前轮相对应的执
行器中限制了姿势控制分量，则限制与左前轮相对应的执行器的姿势控制分量。另外，本项的方式中的"姿势控制分量限制部"的控制例如也可以 是以下控制在执行抑制车身的侧倾的控制时，如果在与右前轮相对应的 执行器中限制了姿势控制分量，则限制与右后轮相对应的执行器的姿势控 制分量。并且，当在与某一个车轮相对应的执行器中限制了姿势控制分量 时，也可以限制与其他的所有车轮相对应的执行器的各自的姿势控制分 量。在限制与其他的所有车轮相对应的执行器的姿势控制分量的情况下， 也可以通过如后面所说明的方式那样将其他所有车轮的执行器的各自的姿 势控制分量限制为与和所述一个车轮相对应的执行器的被限制了的姿势控 制分量相对应的值来维持前后轮的侧倾刚度分配。
例如，当在与前轮相对应的执行器中限制了姿势控制分量时，前轮侧 的侧倾刚度变低，转弯时向前轮侧的左右轮的负载移动变小。即，前轮侧
的转弯动力(cornering power)变大，不足转向被削弱。因此，当至少在 与前轮相对应的执行器中限制了姿势控制分量时，优选也限制与后轮侧相 对应的执行器的姿势控制分量，维持侧倾刚度分配。
(24)如(23)项所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量 限制部将所述多个执行器中的所述其他的一个以上的执行器的各自的所述 姿势控制分量限制为与所述多个执行器中的所述一个执行器的被限制了的 所述姿势控制分量相对应的值。
本项所记载的方式例如可以采用以下等方式使与左右的车轮相对应 的执行器的各自的限制值为相同的限制值的方式；使与前后的车轮相对应 的执行器的各自的限制值为具有预定比率的限制值的方式；综合了上述方 式的方式。如果在例示的方式中采用综合的方式，则能够容易地维持侧倾 刚度分配。根据本项的方式，即使在与某一个车轮相对应的执行器中限制 了姿势限制分量，也能够通过自动地限制与其他的车轮相对应的执行器的 姿势控制分量来维持恰当的车身姿势。


图1是表示第一实施方式的车辆用悬架系统的整体结构的示意图； 图2是表示图l所示的弹簧一减震器组件的正面截面图；图3是驱动图2的执行器所具有的电动马达的逆变器的电路图4是表示图2的执行器所具有的电动马达的转速与转矩的关系的
图5是表示振动衰减分量、姿势控制分量、作为两分量和的目标执行
器力的变化的图6是表示姿势控制分量限制控制的流程的简要示图7是表示由图1所示的悬架电子控制单元执行的执行器控制程序的
流程图8是表示图1的悬架电子控制单元的功能的框图； 图9是表示在第二实施方式的车辆用悬架系统中执行的执行器控制程 序的流程图10是表示簧上加速度有效值与姿势控制分量限制值的关系的图； 图11是表示根据通电电流量设定了的姿势控制分量限制值和根据供
应电流量设定了的姿势控制分量限制值的概念图12是表示在第三实施方式的车辆用悬架系统中执行的执行器控制
程序的流程图13是表示在图12的执行器控制程序中执行的姿势控制分量限制值 决定子例程的流程图。
具体实施例方式
以下，参照附图来详细地说明可主张权利的发明的几个实施方式。可 主张权利的发明除了通过下述实施方式来实施以外，还可以通过以前述的 "发明的方式"部分中所记载的方式为主的各种根据本领域技术人员的知 识而进行了各种变更、改良的方式来实施。 《第一实施方式》 i)悬架系统的结构
图1示意性地表示了第一实施方式的车辆用悬架系统10。本悬架系统 10包括与前后左右的车轮12中的每一个对应设置的独立悬架式的四个悬 架装置，这些悬架装置分别具有悬架弹簧与减震器一体化了的弹簧一减震
19器组件20。车轮12、弹簧一减震器组件20为总称，当需要明确是与四个
车轮中的哪一个相对应时，有时如图所示那样作为表示车轮位置的符号而
标注与左前轮、右前轮、左后轮、右后轮分别对应的FL、 FR、 RL、 RR。
如图2所示，弹簧一减震器组件20包括作为电磁式减震器的执行 器26，设置在作为簧下部的悬架下臂22与作为簧上部的座部24之间并连 结该悬架下臂22和座部24，所述悬架下臂22保持车轮12，所述座部24 设置在车身上；以及作为悬架弹簧的空气弹簧28，与执行器26并列设 置。
执行器26包括外管30和内管32，该内管32嵌入到所述外管30中并 从外管30的上端部向上方突出。外管30经由设置在其下端部的安装部件 34与下臂22连结，另一方面内管32在形成于其上端部的凸缘部36处与 座部24连结。 一对导槽38以在执行器26的轴线的延伸方向(以下有时称 为"轴线方向")上延伸的方式设置在外管30的内壁面上，并且设置在 内管32的下端部的一对键40中的每一个分别嵌入到这些导槽38的每一个 中，通过这些导槽38和键40，外管30和内管32无法进行相对旋转，但 是能够在轴线方向上进行相对移动。顺便提及的是，在外管30的上端部 设置有密封件42，防止从后述的压力室44泄漏空气。
另外，执行器26包括滚珠丝杠机构和作为动力源的电动马达54 (为 三相的无刷直流马达，以下有时简称为"马达54"),所述滚珠丝杠机构 包括作为外螺纹部的丝杠50，形成有螺纹槽；以及作为内螺纹部的螺母 52，保持滚珠，与所述丝杠50螺合。马达54固定、容纳在马达罩56中， 并且该马达罩56的突边部固定在座部24的上表面侧，在马达罩56的突边 部上固定有内管32的凸缘部36，由此内管32经由马达罩56与座部24连 结。作为马达54的旋转轴的马达轴58与丝杠50的上端部连接为一体。 即，丝杠50以延长马达轴58的状态设置在内管32内，通过马达54而进 行旋转。另一方面，螺母52在与丝杠50相螺合的状态下被固定、支承在 螺母支承筒60的上端部，所述螺母支承筒60附设在外管30的内底部。
空气弹簧28包括固定在座部24上的壳体70、固定在执行器26的 外管30上的空气活塞72、以及连接壳体70和空气活塞72的隔膜74。壳体70大致呈有盖的圆筒状，在使执行器26的内管32贯穿在盖部76上形 成的孔的状态下，壳体70在盖部76的上表面侧被固定在座部24的下表面 侧。空气活塞72大致呈圆筒状，在嵌入了外管30的状态下被固定在外管 30的上部。这些壳体70和空气活塞72通过隔膜74在保持气密性的情况 下彼此连接，由这些壳体70、空气活塞72、以及隔膜74形成了压力室 44。在该压力室44中封入了作为流体的压縮空气。根据这样的结构，空 气弹簧28通过该压縮空气的压力而将下臂22和座部24、即车轮12和车 身相互地弹性支承。
根据上述结构，当簧上部与簧下部接近或分离时，外管30和内管32 能够在轴线方向上进行相对移动。随着该相对移动，丝杠50和螺母52在 轴线方向上进行相对移动，并且丝杠50相对于螺母52进行旋转。马达54 能够向丝杠50施加转矩，通过该转矩，能够对簧上部与簧下部的接近、 分离产生阻止该接近、分离的阻力。通过将该阻力用作对簧上部与簧下部 的接近、分离的阻尼力，执行器26作为所谓的减震器(也可以称为"阻 尼器")而发挥功能。换言之，即执行器26具有以下功能通过自身所 产生的作为轴线方向上的力的执行器力而对簧上部与簧下部的相对移动施 加阻尼力。另外，执行器26还具有将执行器力用作对簧上部与簧下部的 相对移动的推进力、即驱动力的功能。通过该功能，能够执行使与簧上绝 对速度成比例的阻尼力发挥作用的天钩控制。并且，执行器26还具有通 过执行器力来积极地改变簧上部与簧下部的上下方向上的距离(以下有时 称为"簧上簧下间距离")并将簧上簧下间距离维持为预定距离的功能。 通过该功能，能够有效地抑制转弯时的车身的侧倾、加速或减速时的车身 的前后颠簸等，并能够调整车辆的车辆高度等。
悬架系统10包括用于使作为流体的空气流入各弹簧一减震器组件20 所具有的空气弹簧28和从该空气弹簧28流出的流体流入流出装置，具体 地说包括空气供应排出装置80，该空气供应排出装置80与空气弹簧28的 压力室44连接，向该压力室44供应空气或从压力室44排出空气。省略详 细的说明，本悬架系统10能够通过空气供应排出装置80来调整各空气弹 簧28的压力室44内的空气量，并能够通过空气量的调整来改变各空气弹簧28的弹簧长度，从而改变各车轮12的簧上簧下间距离。具体地说，能 够增加压力室44的空气量，从而增大簧上簧下间距离，或者减少空气 量，从而减小簧上簧下间距离。
本悬架系统10通过悬架电子控制单元140 (以下，有时称为"悬架 ECU140")来控制弹簧一减震器组件20的动作，即控制执行器26和空 气弹簧28。悬架ECU 140以包括CPU、 ROM、 RAM等的计算机为主体 而构成。在该悬架ECU140上连接有作为空气供应排出装置80的驱动电 路的驱动器142、与各执行器26所具有的马达54相对应地设置的马达驱 动电子控制单元144 (以下，有时称为"驱动ECU144")。每个驱动 ECU144具有逆变器146，该逆变器146是与每个驱动ECU144相对应的马 达54的驱动电路。每个驱动ECU144控制该逆变器146，并控制马达54 的驱动。这些驱动器142和逆变器146经由变换器148与蓄电池150连 接，从包括该变换器148和蓄电池150的电源向空气供应排出装置80所具 有的各控制阔、泵马达等、以及各执行器26的马达54供应电力。由于对 马达54进行恒压驱动，因此通过改变供应电流量来改变向马达54供电的 功率，马达54的力为与该供应电流量相对应的力。
在车辆上设置有以下等部件点火开关[I/G]160;车速传感器[V]162， 用于检测车辆行驶速度(以下，有时简称为"车速")；4个行程传感器 [St]164，检测各车轮12的簧上簧下间距离；车辆高度变更开关 [HSw]166，供驾驶者进行操作以进行车辆高度变更指示；操作角传感器 [5]170，用于检测方向盘的操作角；前后加速度传感器[Gx]172，检测作为 车身实际产生的前后加速度的实际前后加速度；横向加速度传感器 [Gy]174，检测作为车身实际产生的横向加速度的实际横向加速度；4个纵 向加速度传感器[GzJ176，检测与各车轮12相对应的车身的各座部24的 纵向加速度(上下加速度)；4个纵向加速度传感器[Gz!j178，检测各车 轮12的纵向加速度；节气门传感器[Sr]180，检测加速器节气门的开度； 制动压传感器[Br]182，检测制动器的主缸压力。上述部件与悬架ECU140 的计算机连接。悬架ECU 140根据来自这些开关、传感器的信号来控制弹 簧一减震器组件20的动作。顺便说一下，[]中的文字是在附图中表示上述开关、传感器等时使用的符号。另外，与后面将进行说明的执行器26的
控制相关的程序、各种数据等存储在悬架ECU140的计算机所具有的 ROM中。
ii)驱动ECU等的结构
如图3所示，各执行器26的马达54是将线圈星形联结(Y形联结) 的三相无刷直流马达，并如上所述由驱动ECU144驱动控制。该驱动 ECU144的逆变器146是图3所示的一般的逆变器，包括与high侧(高电 位侧)、low侧(低电位侧)的每一侧相对应并与作为马达54的三相的U 相、V相、W相的每一相相对应的六个开关元件HUS、 HVS、 HWS、 LUS、 LVS、 LWS。另外，在驱动ECU 144上连接有作为动作位置传感 器的分解器[e] 184，设置在马达54上，检测马达54的转角；通电电流 传感器[1]186，测量作为实际流经马达54的电流量的实际通电电流量。驱 动ECU144通过所述分解器184来判断马达转角(电角度)，并根据该马 达转角而使开关元件进行开闭动作。驱动ECU144通过所谓的正弦波驱动 来驱动马达54。该驱动ECU144控制逆变器146，使得流经马达54的三 相中的每一相的电流量分别以正弦波状变化，其相位彼此相差120°的电 角度。并且，驱动ECU144通过PWM (Pulse Width Modulation ，脉宽调 制)控制而使马达54通电，并通过改变脉冲开启(pulse-on)时间与脉冲 关断(pulse-off)时间之比(占空比)来改变马达54的通电电流量，从而 改变马达54所产生的转矩的大小。详细地说，通过增大占空比来增大通 电电流量，从而增大马达54所产生的转矩，相反地通过减小占空比来减 小通电电流量，从而减小马达54所产生的转矩。
马达54所产生的转矩的方向既有与马达54实际旋转的方向相同的情 况，也有相反的情况。当马达54所产生的转矩的方向与马达54的旋转方 向相反时，即当执行器26将执行器力用作对车轮与车身的相对动作的阻 力时，马达54所产生的力未必依赖于从电源供应的电力。详细地说，也 存在这样的情况马达54由于来自外部的力而旋转，由此在该马达54中 产生电动势，马达54产生基于该电动势的马达力，即执行器26会产生基 于电动势的执行器力。图4概念性地表示了马达54的转速"与马达54所产生的转矩之间的 关系。该图中的区域(a)是马达54的转矩的方向与旋转方向相同的区 域，区域(b)和区域(c)是马达54的转矩的方向与旋转方向相反的区 域。划分区域(b)和区域(c)的线是使马达54的各相的通电端子之间短 路时的特性线、即表示在所谓短路制动的情况下得到的马达54的转速" 与转矩的关系的短路特性线。相对于转速"来说马达54所产生的转矩比 该短路特性线的转矩小的区域(c)是马达54作为发电机而发挥功能并产 生依据电动势得到的作为阻力的转矩的区域。顺便提及的是，区域(b) 是马达54接受从蓄电池150供应的电力并产生作为阻力的转矩的区域、 即所谓的反转制动区域，区域(a)是马达54接受从蓄电池150供应的电 力并产生作为驱动力的转矩的区域。
逆变器146具有能够将通过电动势发出的电力再生蓄存到蓄电池150 中的构造。即，在马达54的转速"与马达54所产生的转矩之间的关系为 上述区域(c)的情况下，依据电动势产生的发电电力被再生。另外，在 马达54所产生的转矩与马达54的旋转方向相反的情况下，前述的开关元 件的PWM控制成为对由于电动势而流经马达54的各个线圈的电流量的控 制，通过改变占空比来改变马达54所产生的转矩的大小。S卩，逆变器146 具有以下构造控制流经马达54的线圈的电流、即马达54的通电电流而 不管其是来自电源的供应电流还是由于电动势而产生的发电电流，由此控 制马达力。
iii)悬架系统的基本控制
在本悬架系统10中，能够对4个弹簧一减震器组件20中的每一个独 立地进行控制。在这些弹簧一减震器组件20的每一个中，独立地控制执 行器26的执行器力，执行用于使车身和车轮12的振动、即簧上振动和簧 下振动衰减的控制(以下，有时称为"振动衰减控制")。另外，执行车 身的姿势控制，该控制综合了用于抑制车身的侧倾的控制(以下，有时称 为"侧倾抑制控制")和用于抑制车身的前后颠簸的控制(以下，有时称 为"前后颠簸抑制控制")。通过以下方式来同时执行上述振动衰减控制 和车身姿势控制将各控制中的作为执行器力的分量的振动衰减分量、姿势控制分量相加来决定目标执行器力，并进行控制以使执行器26产生该 目标执行器力。在以下的说明中，执行器力及其分量在与使簧上部和簧下 部分离的方向(回弹方向)上的力相对应时取正的值，在与使簧上部和簧 下部接近的方向(縮弹方向)上的力相对应时取负的值。
另外，在本悬架系统10中，为了应对在路况恶劣的道路上行驶等， 执行根据驾驶者的意图而通过空气弹簧28来改变车辆的车辆高度的控制 (以下，有时称为"车辆高度变更控制")。对该车辆高度变更控制进行 简单的说明。在通过基于驾驶员意图的车辆高度变更开关166的操作而改 变了作为应实现的设定车辆高度的目标设定车辆高度的情况下，执行车辆 高度变更控制。根据每一所述目标设定车辆高度来设定各车轮12的目标 簧上簧下间距离，根据行程传感器164的检测值来控制空气供应排出装置 80的动作以使每个车轮12的簧上簧下间距离成为目标距离，从而将各个 车轮12的簧上簧下间距离改变为与目标设定车辆高度相对应的距离。并 且，在该车辆高度变更控制中，例如也进行被称为自动调平(auto leveling)的控制，其目的在于应对由乘客人数的变化、货物装载量的变化 等引起的车辆高度的变动。 A)振动衰减控制
在振动衰减控制中，决定执行器力的振动衰减分量Fv，以便为了使车 身和车轮12的振动衰减而产生大小与该振动的速度相对应的执行器力。 具体地说，根据簧上速度Vu和簧下速度Vl，按照下式来计算振动衰减分 量Fv，所述簧上速度Vu是根据由设置在车身的座部24上的纵向加速度传 感器176检测出的纵向加速度计算出的车身的座部24的上下方向上的动 作速度，所述簧下速度Vl是根据由投置在下臂22上的纵向加速度传感器 178检测出的纵向加速度计算出的车轮12的上下方向上的动作速度。
Fv=Cu Vf CL VL
这里，Qj是用于产生与车身的座部24的上下方向上的动作速度相对应的 阻尼力的增益，CL是用于产生与车轮12的上下方向上的动作速度相对应 的阻尼力的增益。S卩，可以认为增益Qj、 CL是对所谓的簧上、簧下绝对 振动的阻尼系数。也可以通过其他的方法来决定振动衰减分量Fv。例如，
25也可以采用以下方法为了执行产生基于簧上簧下相对速度的阻尼力的控 制，根据作为簧上部与簧下部的相对速度的指标值的、根据设置在马达54
上的转角传感器184的检测值得到的马达54的转速"，按照下式来决定。
FV=C co (C:阻尼系数) B)车身姿势控制
车身姿势控制是抑制由于车辆转弯而引起的车身的侧倾和由于车辆的 加减速而引起的车身的前后颠簸的控制。更详细地说，是综合了侧倾抑制 控制和前后颠簸抑制控制的控制，所述侧倾抑制控制用于产生与由于车辆 转弯而作用在车身上的侧倾力矩相对应的执行器力，所述前后颠簸抑制控 制用于产生与由于车辆加减速而作用在车身上的前后颠簸力矩相对应的执
行器力。即，执行器力的姿势控制分量Fs是侧倾抑制分量FR与前后颠簸 抑制分量Fp之和。
FS=FR+FP
以下，以侧倾抑制分量FR、前后颠簸抑制分量Fp的决定方法为中心来分 别说明侧倾抑制控制和前后颠簸抑制控制。
a)侧倾抑制控制
当车辆转弯时，由于因该转弯而引起的侧倾力矩，转弯内轮侧的簧上 部与簧下部分离，转弯外轮侧的簧上部与簧下部接近。在侧倾抑制控制 中，为了抑制该转弯内轮侧的分离和转弯外轮侧的接近，使转弯内轮侧的 执行器26产生作为侧倾抑制力的縮弹方向的执行器力，使转弯外轮侧的 执行器26产生作为侧倾抑制力的回弹方向的执行器力。具体地说，首先 作为表征车身所受到的侧倾力矩的横向加速度，根据基于方向盘的转向角 5和车速v推定出的推定横向加速度Gyc和由横向加速度传感器174实测 出的实际横向加速度Gyr，按照下式来决定控制横向加速度Gy*，该控制 横向加速度07*是被用于控制的横向加速度。
Gy承二K! Gyc+K2 Gyr (Kp K2:增益) 然后，根据这样被决定了的控制横向加速度Gf并按照下式来决定侧倾抑制分量FR。
FR=K3 Gy* (K3:增益)
b)前后颠簸抑制控制
对于在车身制动时等情况下产生的车身的急剧下降(nosedive)，由 于产生该急剧下降的前后颠簸力矩，前轮侧的簧上部与簧下部接近，并且 后轮侧的簧上部与簧下部分离。另外，对于在车身加速时等情况下产生的 车身的尾部下坐(squat)，由于产生该尾部下坐的前后颠簸力矩，前轮侧 的簧上部与簧下部分离，并且后轮侧的簧上部与簧下部接近。在前后颠簸 抑制控制中，为了抑制上述情况下的接近或分离的距离，产生作为前后颠 簸抑制力的执行器力。具体地说，作为表征车身所受到的前后颠簸力矩的 前后加速度，采用由前后加速度传感器172实测出的实际前后加速度 Gx，根据该实际前后加速度Gx，按照下式来决定前后颠簸抑制分量Fp。
FP=K4 Gx (K4:增益) 另外，将由节气门传感器180检测出的节气门的开度或由制动压传感器 182检测出的主缸压力超过设定了的阈值为契机而执行前后颠簸抑制控 制。
C)目标执行器力和马达的动作控制
根据目标执行器力来控制执行器26，所述目标执行器力是执行器26 应产生的执行器力。详细地说，如上所述， 一旦决定了执行器力的振动衰 减分量Fv、姿势控制分量Fs后，根据这些分量并按照下式来决定目标执 行器力F*。
F*=FV+FS
根据该决定了的目标执行器力？*来决定目标占空比，并将基于该占空比的 指令发送给驱动ECU144。驱动ECU144以该恰当的占空比来控制逆变器 146，并驱动马达54以产生目标执行器力。顺便提及的是，虽然省略了详 细的说明，但是在驱动ECU144中，对流经马达54的通电电流量执行反 馈控制，使得和来自悬架ECU140的指令值相对应的目标通电电流量与设 置在马达54上的通电电流传感器186所检测出的实际通电电流量的差为 零。iv)姿势控制分量限制控制 在执行上述控制的情况下，例如当在有起伏的左转弯的道路上行驶 时，与各个车轮12相对应的执行器26为了使车辆的振动衰减并抑制车身
的侧倾而产生执行器力。在该情况下，振动衰减分量Fv和姿势控制分量 Fs这两个分量变大，应产生的执行器力Ff可能会超过执行器26能够产生 的执行器力的界限值。图5表示了在上述情况下产生目标执行器力F4的情 况，该目标执行器力？*是与右前轮12FR相对应的执行器26FR的振动衰 减分量Fv和姿势控制分量Fs这两个分量之和。如图5的(c)中的实线所 示，应产生的执行器力不足。因此，使本悬架系统10能够执行姿势控制 分量限制控制，以使得优先于车身姿势控制而进行振动衰减控制，换言之 使执行器力不足不会对振动衰减控制造成影响，其中所述姿势控制分量限 制控制是将姿势控制分量Fs限制在限制值以下的控制。
图6是表示姿势控制分量限制控制的流程的简要示图。在姿势控制分 量限制控制中，在如上所述那样决定了振动衰减分量Fv和姿势控制分量 Fs之后，首先认定最大振动衰减分量FVmax，该最大振动衰减分量FVmax是 当前时点之前的设定时间内(例如当前时点之前的lsec之内)的振动衰减 分量Fv的最大值。另外，根据马达54所产生的马达力的界限值，将作为 执行器26产生的执行器力的限制值的目标执行器力限制值F^t设定为比 界限值稍小的值，以使马达54不会承受过大的负载。然后，将姿势控制 分量限制值Fs^it设定为能够产生最大振动衰减分量Fv皿的大小，即按照 下式来进行设定。
F"siimi产F limit-FVmax
然后，在之前决定了的姿势控制分量Fs超过了该姿势控制分量限制值 Fs脇t的情况下，使姿势控制分量Fs为姿势控制分量限制值Fslimit。另外， 将该姿势控制分量Fs与振动衰减分量Fv之和作为目标执行器力F*，该目 标执行器力F^皮限制在目标执行器力限制值F,imit以下，使得马达54不会 承受过大的负载。
如上所述，在姿势控制分量限制控制中，根据设定时间内的最大振动 衰减分量Fvn^来决定姿势控制分量限制值Fslimit。 S卩，在姿势控制分量限制控制中，根据应产生的振动衰减分量来改变姿势控制分量限制值。另 外，使用执行器力值来设定该姿势控制分量限制值，由于执行器力值与作 为流经马达54的电流值的通电电流量成比例，因此换言之可以根据通电
电流量来设定姿势控制分量限制值。并且，在悬架系统ECU140中，执行 将目标执行器力F"艮制在限制值以下的控制，即执行将作为振动衰减分量 与姿势控制分量之和的两分量和限制在作为其限制值的两分量和限制值以 下的控制。
另外，如上所述，在对与四个车轮12中的一个车轮相对应的执行器 26限制了姿势控制分量Fs的情况下，控制与其他所有车轮相对应的执行 器26中的每一个以限制其各自的姿势控制分量。在该情况下，与其他的 所有车轮相对应的执行器26的各自的姿势控制分量被限制为与之前姿势 控制分量先受到了限制的执行器26的限制值相对应的值。具体地说，设 定与其他的所有车轮相对应的执行器26中的每一个的姿势控制分量限制 值，以能够维持设定了的前后轮的侧倾刚度分配。详细地说，使与左右的 车轮12相对应的执行器26的姿势控制分量限制值为相同的限制值，并且 对于与前后的车轮12相对应的执行器26，设定为与侧倾刚度分配相对应 的比率的限制值。由此，能够防止在仅某个前轮的姿势控制分量受到了限 制的情况下产生的不足转向被削弱的情况发生。
v)执行器的控制流程
通过在点火开关160处于ON状态的期间内由悬架ECU140以短的时 间间隔(例如数msec 数十msec)重复地执行表示图7中的流程图的执 行器控制程序来执行上述那样的对执行器26的控制。以下，参照图中所 示的流程图来简单地说明该控制的流程。针对设置在四个车轮12中的每 一个车轮上的弹簧一减震器组件20的执行器26中的每一个来执行执行器 控制程序。在以下的说明中，考虑到说明的简化，说明基于关于一个执行 器26的主程序而执行的处理。
在主程序中，首先在步骤1 (以下，简称为"S1"，其他的步骤也相 同) S4中，如之前说明的那样来决定姿势控制分量Fs和振动衰减分量 Fv。然后，在S5中认定当前时点之前的设定时间内的最大振动衰减分量FVmax，在S6中根据该最大振动衰减分量Fv^x和目标执行器力限制值Flimit
来决定姿势控制分量限制值Fslimit。然后，在S7中判断之前决定了的姿势 控制分量Fs是否比姿势控制分量限制值Fs^it大，当前者大于后者时，在 S9中使姿势控制分量Fs为限制值Fs麵t来决定目标执行器力F*。在S10 中，判断在S8或S9中决定了的目标执行器力？*是否比目标执行器力限制 值F脇t大，当判断前者大于后者时，在Sll中使目标执行器力？*为目标 执行器力限制值F^it。根据这样决定了的目标执行器力F4来决定占空比， 并将与该占空比相对应的控制信号发送给驱动ECU144。在以上一系列的 处理之后，执行器控制程序的一次的执行结束。 vi)控制装置的功能结构
图8是示意性地表示了上述悬架ECU140的功能的功能框图。根据上 述功能，悬架ECU140包括通过空气弹簧28来改变车辆高度的车辆高 度变更控制部200、决定执行器26所产生的执行器力的振动衰减分量Fv 的振动衰减控制部202、为了抑制作用在车身上的侧倾力矩和前后颠簸力 矩而进行车身的姿势控制的车身姿势控制部204、执行姿势控制分量限制 控制的姿势控制分量限制部206、将作为振动衰减分量与姿势控制分量之 和的两分量和限制在限制值以下的分量和限制部208。车身姿势控制部 204包括决定侧倾抑制分量FR的侧倾抑制控制部210和决定前后颠簸抑制 分量Fp的前后颠簸抑制控制部212。顺便提及的是，在本悬架系统10的 悬架ECU140中，姿势控制分量限制部206包括执行执行器控制程序的 S5 S7、 S9的处理的部分，分量和限制部208包括执行执行器控制程序的 SIO、 Sll的处理的部分。 《第二实施方式》
由于第二实施方式的车辆用悬架系统的硬件构成与第一实施方式的系 统相同，因此在本实施方式的说明中，对于功能与第一实施方式的系统相 同的构成要素，使用相同的标号来表示相对应的构成要素并省略相关的说 明。由于本实施方式的系统与第一实施方式的系统的不同之处在于由悬架 ECU执行的控制，因此以下对由本实施方式的悬架ECU执行的控制进行 说明。
30在本实施方式的悬架系统中，悬架ECU140的姿势控制分量限制控制
被构成为根据簧上振动的剧烈程度来改变姿势控制分量限制值。根据设置
在车身的座部24上的纵向加速度传感器176所检测出的纵向加速度、即 所谓的簧上加速度Gzu来判断簧上振动的剧烈程度。在表示代替图7的执 行器控制程序而执行的、表示图9的流程图的执行器控制程序中决定该姿 势控制分量限制值。对此详细地进行说明。计算出当前时点之前的设定时 间内的簧上加速度的有效值GzURMS (RMS值，均方根值)(S25)，并根 据该簧上加速度的有效值GzuRMs来决定姿势控制分量限制值Fslimit。具体 地说，在悬架ECU140的ROM中存储有图IO所示的、将簧上加速度有效 值作为参数的姿势控制分量限制值的映射数据，参照该映射数据来决定姿 势控制分量限制值Fslimit (S26)。如图10所示，簧上加速度有效值 Gzurms越大，姿势控制分量限制值Fs^t越小。艮卩，姿势控制分量限制控 制被构成为在簧上振动的剧烈程度高的情况下的姿势控制分量限制值比 在簧上振动的剧烈程度低的情况下的姿势控制分量限制值小。
然后，判断之前决定了的姿势控制分量Fs是否比姿势控制分量限制值
F犯mit大，当前者比后者大时，使姿势控制分量Fs为限制值Fs^t来决定目
标执行器力F* (S29)。并且，本实施方式的系统被构成为目标执行器 力F^皮限制在作为其限制值的目标执行器力限制值F^it以下，以使得马 达54不会承受过大的负载。然后，判断在S28或S29中决定了的目标执
行器力F4是否比目标执行器力限制值F,imit大(S30)，在前者比后者大的
情况下，使目标执行器力F+为目标执行器力限制值Flimit (S31)。然后， 根据该决定了的目标执行器力？*来决定占空比，并将与该占空比相对应的 控制信号发送给驱动ECU144。在以上一系列的处理之后，执行器控制程 序的一次的执行结束。
本实施方式的悬架系统所具有的悬架ECU140与第一实施方式相同地 具有姿势控制分量限制部，因此能够确保执行器能够产生的执行器力中 的、在振动衰减控制中使得产生的执行器力所需的量。由此，能够产生足 够的阻尼力，从而能够抑制车辆的乘坐感和车辆的稳定性恶化。由于与第 一实施方式相同地使用执行器力值来设定姿势控制分量限制值，因此换言之可以根据通电电流量来设定姿势控制分量限制值。顺便提及的是，除了 簧上振动的剧烈程度之外，还也可以考虑簧下振动的剧烈程度来判断姿势 控制分量限制值的变更。 《第三实施方式》
由于第三实施方式的车辆用悬架系统的硬件构成也与第一实施方式的 系统相同，因此在本实施方式的说明中，对于功能与第一实施方式的系统 相同的构成要素，使用相同的标号来表示相对应的构成要素并省略相关的 说明。由于本实施方式的系统与第一实施方式的系统的不同之处在于由悬
架ECU执行的控制，因此以下对由本实施方式的悬架ECU执行的控制进
行说明。
在第一实施方式的悬架系统的执行器26的控制中使用了执行器力，但 是在本实施方式中使用作为表征执行器力的大小的相关量的通电电流量。
因此，通过以下方式来同时执行振动衰减控制和车身姿势控制使各控制
中的作为马达54的通电电流量的分量的振动衰减分量iv与姿势控制分量 is相加来决定目标通电电流量i* (=iv+is)，进行控制以使执行器26产 生与该目标通电电流量^相对应的执行器力。
i) 振动衰减控制
在振动衰减控制中，决定通电电流量的振动衰减分量iv，以便为了使 车身和车轮12的振动衰减而产生大小与该振动的速度相对应的执行器 力。具体地说，根据簧上速度Vu和簧下速度Vp按照下式来计算振动衰 减分量iv，其中所述簧上速度Vu是由设置在车身的座部24上的纵向加速 度传感器176进行检测而计算出的，所述簧下速度V^是由设置在下臂22 上的纵向加速度传感器178进行检测而计算出的。
iv=Kv' (Cu'Vu—CL'VL)(Kv:增益)
ii) 车身姿势控制
在车身姿势控制中，根据与第一实施方式同样地决定了的侧倾抑制分 量FR和前后颠簸抑制分量FP，按照下式来决定通电电流量的姿势控制分
量is，其中所述侧倾抑制分量FK是与由于车辆转弯而产生的车身的侧倾力
矩相对应的执行器力，所述前后颠簸抑制分量Fp是与由于车辆加减速而产
32生的车身的前后颠簸力矩相对应的执行器力。
is=Ks* (FR+FP)(Ks:增益)
iii) 目标通电电流的决定和马达的动作控制 一旦如上所述那样决定了目标通电电流量的振动衰减分
制分量is后，根据这些分量并按照下式来决定目标通电电流
i*= is+i v
然后，根据决定了的目标通电电流量"来决定目标占空比，并将基于该占 空比的指令发送给驱动ECU144。驱动ECU144以该恰当的占空比来控制 逆变器146，并驱动马达54以产生与目标通电电流量"相对应的马达力。 通过这样的马达54的驱动，执行器26产生与目标通电电流量i"目对应的 执行器力。
iv) 姿势控制分量限制控制
在车身姿势控制中，簧上部与簧下部之间的距离的变化量小，其变化 速度也小。即，可以认为马达54几乎不产生电动势，因此可以认为仅有 姿势控制分量的情况下的通电电流量与从蓄电池150供应给马达54的供 应电流量相等。在本实施方式的系统中，由于姿势控制分量限制控制被构 成为将作为通电电流量的分量的姿势控制分量is限制在限制值以下，因此 可以考虑根据供应电流量来设定姿势控制分量限制值。
图11是表示根据通电电流量设定了的姿势控制分量限制值和根据供 应电流量设定了的姿势控制分量限制值的概念图。由于通电电流量与马达 力成比例，因此根据该通电电流量设定了的限制值如图中的点划线所示。 与此相对，在使得产生超过与马达54能够发电的电流量(发电电流量， 使马达54的通电端子之间短路的情况下的电流量)相对应的执行器力的 力的情况下，由于是从蓄电池150供应的电流量，因此根据该供应电流量 设定了的限制值变为了图中的双点划线所示那样的、使短路特性线迁移后 得到的限制值。即，在本实施方式中，由于根据供应电流量来设定姿势控 制分量限制值，因此与根据通电电流量来设定姿势控制分量限制值的情况 相比，还能够产生图中的斜线的区域的执行器力。
iv、姿势控另外，姿势控制分量限制控制被构成为根据作为从蓄电池150向马 达54供应的实际的电流量的实际供应电流量来改变姿势控制分量限制 值。可以通过使流经马达54的实际通电电流量减去依据电动势得到的马
达54能够发电的发电电流量来计算实际供应电流量。在进行该计算时， 实际通电电流量使用作为对马达54的指令值的目标通电电流量i*，并根 据由行程传感器164检测出的簧上簧下间距离来推定发电电流量。具体地 说，根据通过簧上簧下间距离计算出的行程速度Vst来进行计算，该计算 是按照下式而进行的计算。
iG=KT'Vst/ (R'L) 这里，KT为转矩常数，R为马达54的内部电阻值，L为丝杠50的导程。 因此，按照下式来计算实际供应电流量。
<formula>formula see original document page 34</formula>
考虑到相对于行程速度的非线性性，也可以根据以行程速度为参数的 发电电流量的映射数据来推定马达54的发电电流量。另外，在本实施方 式的系统中，由于悬架ECU140与驱动ECU144仅能够进行从悬架 ECU140到驱动ECU144的单向的通信，因此如上所述构成为根据目标通 电电流量^和簧上簧下间距离来推定实际供应电流量，但是如果悬架 ECU140能够与驱动ECU144进行双向通信，则也可以构成为根据设置在 马达54中的分解器184和通电电流传感器186的检测结果来进行推定。具 体地说，可以根据通过分解器184的检测结果计算出的马达54的转速" 和作为通电电流传感器186的检测结果的实际通电电流量^，按照下式来 进行计算。
<formula>formula see original document page 34</formula>
接着，说明基于实际供应电流量的姿势控制分量限制值的变更。例如 当在振动衰减控制中产生的执行器力大、除了车身姿势控制之外振动衰减 控制也需要供应电流量时，由于来自蓄电池150的供应电流量存在界限， 因此可能会超过该界限。因此，在本实施方式中，在上述实际供应电流量 变得比较大的情况下，姿势控制分量限制值被减小。详细地说，将比蓄电 池150能够供应的电流量稍小的值(能够稳定地供电的值)作为上限供应电流量ilimit，在上述实际供应电流量isu超过了该上限供应电流量i^it的情 况下，姿势控制分量限制值isKmit被每次减小Si。被减小了的姿势控制分 量限制值is^it在振动衰减分量iv比较小的状况持续了某设定时间以上的情 况下恢复为既定值。即，本悬架系统中的姿势控制分量限制部被构成为在 实际供应电流量大的情况下比实际供应电流量小的情况下小。 V)执行器的控制流程
通过执行表示图12中的流程图的执行器控制程序来执行本实施方式
中的执行器26的控制。首先，根据执行器控制程序，在S41 S44中决定 通电电流量的振动衰减分量iv和姿势控制分量is。然后，在S45中，执行 图13所示的姿势控制分量限制值决定子例程，决定姿势控制分量限制值
isiimit。
根据姿势控制分量限制值决定子例程，首先在S51中，根据作为振动 衰减分量iv与姿势控制分量is之和的目标通电电流^和基于行程传感器 164的检测结果计算出的行程速度来推定实际供应电流量isu。在S52中， 判断该实际供应电流量isu是否比上限供应电流量i^it大，当前者比后者大 时，姿势控制分量限制值ismnit被减小Si。如果在S54中判断为振动衰减 分量iv比较小，则在S55中该状况的持续时间tc通过被加上程序的执行间 隔St而被计数，在该持续时间tc超过了设定时间to的情况下，在S57中 姿势控制分量限制值ismnit恢复为既定值。
如上所述，在决定了姿势控制分量限制值后，在主程序的S46中判断 姿势控制分量is是否比姿势控制分量限制值is脇t大，当前者比后者大时， 使姿势控制分量is为限制值is脇来决定目标通电电流量i、然后，根据该 决定了的目标通电电流量f来决定占空比，并将与该占空比相对应的控制 信号发送给驱动ECU144。在以上一系列的处理之后，执行器控制程序的 一次的执行结束。
本实施方式的悬架系统所具有的悬架ECU140与第一实施方式、第二 实施方式相同地具有姿势控制分量限制部，因此能够确保执行器能够产生 的执行器力中的、在振动衰减控制中使得产生的执行器力所需的量。由 此，能够产生足够的阻尼力，从而能够抑制车辆的乘坐感和车辆的稳定性的恶化。
权利要求
1. 一种车辆用悬架系统，包括悬架弹簧，配置在簧上部与簧下部之间；电磁式执行器，与所述悬架弹簧并列配置，并且具有电动马达，依据所述电动马达所产生的力而使执行器力作用在簧上部和簧下部上，所述执行器力是使簧上部与簧下部接近或分离的方向上的力；以及控制装置，控制所述执行器，能够同时执行(a)使执行器力作为振动阻尼力而产生的振动衰减控制和(b)使执行器力作为车身姿势控制力而发挥作用的车身姿势控制，所述振动阻尼力用于至少使簧上振动衰减，所述车身姿势控制力用于抑制车身的侧倾和车身的前后颠簸中的至少一者；其中，所述控制装置根据作为(A)振动衰减分量与(B)姿势控制分量之和的两分量和来控制所述执行器所产生的执行器力，所述振动衰减分量是在所述振动衰减控制中产生的执行器力，所述姿势控制分量是在所述车身姿势控制中产生的执行器力，并且所述控制装置具有姿势控制分量限制部，所述姿势控制分量限制部将所述姿势控制分量限制在作为所述姿势控制分量的限制值的姿势控制分量限制值以下。
2. 如权利要求1所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量限制值根据通电电流量而被设定，所述通电电流量 是流经所述电动马达的电流量。
3. 如权利要求1或2所述的车辆用悬架系统，其中， 所述姿势控制分量限制值根据供应电流量而被设定，所述供应电流量是从电源供应给所述电动马达的电流量。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述姿势控制分量限制部能够改变所述姿势控制分量限制值。
5. 如权利要求4所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量限制部根据应产生的振动衰减分量来改变所述姿势 控制分量限制值。
6. 如权利要求5所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量限制部使所述姿势控制分量限制值在应产生的振动 衰减分量大的情况下比在应产生的振动衰减分量小的情况下小。
7. 如权利要求4至6中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述姿势控制分量限制部根据簧上振动的剧烈程度来改变所述姿势控制分量限制值。
8. 如权利要求7所述的车辆用悬架系统，其中，所述姿势控制分量限制部使所述姿势控制分量限制值在簧上振动的剧 烈程度高的情况下比在簧上振动的剧烈程度低的情况下小。
9. 如权利要求4至8中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述姿势控制分量限制部根据实际供应电流量来改变所述姿势控制分量限制值，所述实际供应电流量是从电源供应给所述电动马达的实际的电 流量。
10. 如权利要求9所述的车辆用悬架系统，其中， 所述姿势控制分量限制部使所述姿势控制分量限制值在实际供应电流量大的情况下比在实际供应电流量小的情况下小。
11. 如权利要求9或10所述的车辆用悬架系统，其中， 所述执行器具有所述电动马达的动作位置为与簧上簧下间距离相对应的位置的构造，所述簧上簧下间距离是簧上部与簧下部之间的距离， 所述车辆用悬架系统包括动作位置传感器，用于检测所述电动马达的动作位置；以及 通电电流传感器，测量作为实际流经所述电动马达的电流量的实际通 电电流量；所述姿势控制分量限制部根据所述电动马达的发电电流量和所述电动 马达的实际通电电流量而推定出实际供应电流量，所述发电电流量是根据 所述动作位置传感器的检测结果而推定出的，所述实际通电电流量是由所 述通电电流传感器测定出的。
12. 如权利要求9或10所述的车辆用悬架系统，其中， 所述执行器具有所述电动马达的动作位置为与簧上簧下间距离相对应的位置的构造，所述簧上簧下间距离是簧上部与簧下部之间的距离，所述车辆用悬架系统具有测定簧上簧下间距离的簧上簧下间距离传感巡 益，所述姿势控制分量限制部根据所述两分量和而推定出作为实际流经所 述电动马达的电流量的实际通电电流量，并且根据推定出的实际通电电流 量和所述电动马达的发电电流量而推定出实际供应电流量，所述发电电流 量是根据所述簧上簧下间距离传感器的检测结果而推定出的。
13. 如权利要求1至12中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述控制装置还具有分量和限制部，所述分量和限制部将所述两分量和限制在作为所述两分量和的限制值的两分量和限制值以下。
14. 如权利要求13所述的车辆用悬架系统，其中， 所述两分量和限制值被设定成大于所述姿势控制分量限制值。
15. 如权利要求1至14中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述振动衰减控制是用于产生至少与簧上速度相对应的执行器力的控制。
16. 如权利要求1至15中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车身姿势控制是至少抑制由于车辆转弯而引起的车身的侧倾的控制。
17. 如权利要求16所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车身姿势控制是用于产生与侧倾力矩相对应的执行器力的控制，所述侧倾力矩是由于车辆转弯而作用在车身上的力矩。
18. 如权利要求1至17中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车身姿势控制是抑制由于车辆加减速而引起的车身的前后颠簸的控制。
19. 如权利要求18所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车身姿势控制是用于产生与前后颠簸力矩相对应的执行器力的控制，所述前后颠簸力矩是由于车辆加减速而作用在车身上的力矩。
20. 如权利要求1至19中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车辆用悬架系统包括驱动电路，所述驱动电路配置在所述电动马达与电源之间，并在按照指令来控制作为流经所述电动马达的电流量的通 电电流量的同时驱动所述电动马达，所述指令是基于所述两分量和的、来 自所述控制装置的指令。
21. 如权利要求20所述的车辆用悬架系统，其中，所述驱动电路具有能够将所述电动马达发出的电力中的至少一部分再 生于电源中的构造。
22. 如权利要求1至21中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述执行器具有以下构造包括设置在簧上部和簧下部中的一者上的外螺纹部和与该外螺纹部螺合并设置在簧上部和簧下部中的另一者上的内 螺纹部，所述外螺纹部和所述内螺纹部随着簧上部与簧下部的接近或分离 而进行相对旋转，并且所述电动马达所产生的力为使所述外螺纹部和所述 内螺纹部进行相对旋转的力。
23. 如权利要求1至23中任一项所述的车辆用悬架系统，其中， 所述车辆用悬架系统包括均为所述悬架弹簧的多个悬架弹簧和均为所述执行器的多个电磁式执行器，所述控制装置对所述多个执行器进行控制，并且所述姿势控制分量限 制部在限制所述多个执行器中的一个执行器的所述姿势控制分量的情况下 限制所述多个执行器中的其他的一个以上的执行器的所述姿势控制分量。
24. 如权利要求23所述的车辆用悬架系统，其中， 所述姿势控制分量限制部将所述多个执行器中的所述其他的一个以上的执行器的各自的所述姿势控制分量限制为与所述多个执行器中的所述一 个执行器的被限制了的所述姿势控制分量相对应的值。
全文摘要
根据作为振动衰减分量与姿势控制分量之和的两分量和来控制执行器所产生的执行器力的系统能够执行将姿势控制分量限制在限制值以下的控制，所述振动衰减分量是在振动衰减控制中产生的执行器力，所述姿势控制分量是在车身姿势控制中产生的执行器力。根据本系统，在能够产生的执行器力存在界限的情况下，通过限制姿势控制分量，能够确保在振动衰减控制中应产生的执行器力，由此能够产生足够的阻尼力，从而能够抑制车辆的乘坐感等的恶化。
文档编号B60G17/00GK101522443SQ20078003672
公开日2009年9月2日 申请日期2007年8月28日 优先权日2006年10月13日
发明者井上博文 申请人:丰田自动车株式会社