JPH0398455A - 電子機械変換装置 - Google Patents

電子機械変換装置

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JPH0398455A
JPH0398455A JP2232316A JP23231690A JPH0398455A JP H0398455 A JPH0398455 A JP H0398455A JP 2232316 A JP2232316 A JP 2232316A JP 23231690 A JP23231690 A JP 23231690A JP H0398455 A JPH0398455 A JP H0398455A
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JP2232316A
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Thomas A Froeschle
トーマス・エイ・フロエシェル
Robert L Maresca
ロバート・エル・マレスカ
James A Parison
ジェームズ・エイ・パリソン
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Bose Corp
Original Assignee
Bose Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、一般に、ある軌道にそう電子機械変換に関し
、さらに詳しく言えば、ホイール集合体上に支持された
車両本体に伝達される力を着しく減少させるように粗い
面上を走行する車両ホイール集合体からのエネルギを積
極的に吸収する新規な装置および技術を実施する軌道追
従直線制御可能力源に関するものである。
（口）従来技術 従来の車両サスペンションは、ホイール運動を本体運動
から絶縁するためにスプリングおよび衝撃吸収器を用い
ている。サスペンションを駆動条件に対して可変および
適応可能にすることによって、サスペンションに進歩を
もたらした。例えば、底こすりを回避しながら硬軟走行
のような所定の特性を達成するために、圧力が電気的に
制御される気体または流体を含む液圧ピストン作動子（
アクチュエータ）のような電気的制御作動サスペンショ
ン部材を使用することが知られている。
代表的な能動制御システムは、流体を流す弁を開閉する
ときに決定するために、ホイールカ、自動車加速、また
は他の車両パラメータを用い、これにより衝撃を吸収す
るようにアクチュエータのピストンを動かす。
←→発明が解決しようとする課題およびその手段本発明
によれば、シャーシおよび少なくとも１つのホイール集
合体を有する車両において、ホイール集合体がホイール
支持部材を有し、減衰質量を有し、それをホイール支持
部材に接続する減衰スプリングを有し、そして、減衰ス
プリングに並列な機械的抵抗部材、ホイール集合体をシ
ャーシＫ接続ｆるサスペンション（このサスペンション
は車両の重量を支持し、かつ、ホイール運動をシャーシ
運動から絶縁する。）、　ホイール集合体とシャーシと
の間に力を与える少なくとも１つのアクチュエータを有
している場合に、その改善はホイール集合体とシャーシ
との間に接続された制御可能軌道追従電子機械トランス
デューサを有し、そのトランスデューサはホイール集合
体とシャーシとの間に制御可能力を与え、そして、機械
的移動によって発生された機械的エネルギを、車両パソ
テリに戻されるかまたは車両に用いられる電気エネルギ
に変換する。軌道追従電子機械トランスデューサは、固
定子および回転接極子を有する従来の電動機から区別さ
れる第１端と第２端との間の軌道にそって相対的に可動
紅第１および第２要素を有している。減衰質量を有する
この組合せは、過剰なエネルギ消散なしに懸架された質
量に力を伝達することを著しく減少させながら、ホイー
ル共振を有する有意義な周波数を制御する。
最適ｋ実施例においては、制御可能な軌道追従電子機械
トランスデューサは、究極を有する直線多極電動機であ
る。
改善は、ホイール集合体とシャーシとの間に接続された
負荷レベリング装置をさらに有していてもよい。その装
置は、負荷レベリング装置がエア・バッグを有している
場合に、負荷車両の重量を補償をするためにホイール集
合体とシャーシとの間に力を与える。
（ニ）実施例 第ｌ図において、従来の代表的なホイール・サスペンシ
ョンを表す組合せブロック線図が示されている。フレー
ムとそれに支持された要素を有する車両の質量の約ｈか
らなる車両１１の反発質量は、ショック・アブソーバ（
衝撃吸収器）１４に平行にスプリング１３によってホイ
ール支持集合体１２に接続される。ホイール支持集合体
ｌ２はハブ１５Ｂとタイヤｌ５Ｃとを有するホイール１
５を軸１２，｛に支持する。ホイール、ブレーキ集合体
、ホイール支持集合体は非反発質量Ｍｗによって表され
る。ブレーキ集合体は非反発質量の一部であってもよい
。タイヤ１５ＣはコンブライアンスＣＴを有している。
タイヤ１５Ｃはロード１６上に支持されるように図示さ
れている。スプリング１３はコンブライアンスｃＢによ
って表され、また、ショック・アブソーバ１４は機械抵
抗ＲＢＨによって表される。能動系においては、ショッ
ク・アブンーバは、制御系（図示せず）からの指令にも
とづいて応答するアクチュエータに置き換えられる。
第２図において、第１図の機械系の概略回路が示されて
いる。ＶＲはタイヤ１５Ｃの面との接触点における路面
の高さの変化率を表し、また、車両反発質量部分１１’
と直列のスプリング・コンブライアンス１３′と直列の
タイヤ・コンブライアンス１５Ｃ′に加えられる。スプ
リング・コンブライアンス１３′は衝撃抵抗１４′によ
って側路される。コンブライアンス１３’の直列組合せ
は衝撃抵抗１４’と反発質量１１’の側路になっていて
、ホイール非反発質量１５′によって側路される。
この機械的回路は、タイヤ・コンブライアンスＣＴが非
反発質量Ｍｗと共振し、かつ、スプリング・コンブライ
アンスＣｓが反発質量ＭＣと共振する場合の共振によっ
て特徴付けられる。
第３図において、能動車両サスペンションアクチュエー
タと減衰集合体とを共同させた本発明にもとづくシステ
ム２０の組合せブロック線図が示されている。反発質量
部分ｌ１は、能動サスペンション・アクチュエータ２２
によって、ホイール支持部材１２に接続される。能動サ
スペンション・アクチュエータ２２は、電子制御器２４
によって電気的に制御される。減衰質量２６を有する減
衰集合体は、慣用の衝撃吸収器であってもよい減衰抵抗
３０に並列な減衰スプリング２８によってホイール支持
部材１２に接続される。第３Ａ図は、第３図のシステム
の概略回路図である。
能動サスペンション・アクチュエータ２２は、直線電動
機３２（第４図）、すなわち、中間回転運動なしに、代
表的には直線路にそって、電気エネルギな機械的仕事に
変換する装置を有している。
適当な連通制御を有する直線電動機３２は、一定の制御
信号について、ホイール集合体とシャーシとの間の位置
または速度から独立した一定の力を維持する制御力源と
なる。所望の力の変動は、制御信号を対応して変えるこ
とによって行われてもよい。
電動機として電子機械的トランスデューサに言及するこ
とが便利ではあるが、このトランスデューサを実現する
電動機３２は発電機として機能して、機械的仕事を車両
バツテリを充電するかまたは車両電気要素を有効に付勢
する電気エネルギに変換する。
最適実施例においては、電動機３２は多電極を有してい
る。すｋわち、電動機は、通常の走行範囲を超えて２以
上の磁界反転を有する例えば永久砿石，界磁巻線または
インダクションによってつくられる磁界構造を用いる。
電動機３２は機械的動力を最小にするように好ましく構
成される。例えば、突出電極を用いることによって、移
動質量を最小にしながら所定の電動入力を与え′ること
かできる。
車両の安定重量を支持するために、電動機３２に送給さ
れるＤ．Ｃ．電力を減じるために、別個の負荷レベリン
グ・システム（例えハ、コンフレッサ、高センサ、制御
弁を有する従来のエアバッグ・システム）が用いられて
もよい。ホイールーダンパ・システムに貯えられるエネ
ルギを最小にするために、ホイール支持部材に接続され
た電動機部品の質量は実際には低い。
第４図において、電動機制御器２４の概略ブロック線図
が示されている。直線電動機３２用の電子制御器２４は
、整流・平滑補正回路１０２および電力プロセッサ１０
４を有している。平滑カは、ピストンにもとづいて、電
動機に加えられる電流なしに相対可動電動機部材間で方
形の力となる。
電動機３２は、相対可動電動扱間の相対位置を検出する
位置センサ１０６を有している。
補正回路１０２は、反平滑補償器１１２の出力に指令信
号を加える加算器１１０を有している。
補償器１１２は位置センサ１０６からの出力の関数と々
る。位置センサ１０６の出力は、伝達波形発生器１１４
を付勢する。発生器１１４は加算器１１０の出力を受け
、そして電力プロセッサ１０４への３つの指令信号Ｉｃ
Ｌ、Ｉ６Ｓ　Ｉｃを出力する。
電力プロセッサ１０４は、直線電動機３２へ入力を与え
る３つのスイッチング電流モード制御回路を有している
。
第５図において、本発明にもとづく直線電動機の実施例
の斜視図を示す。この直線電動機は、外側部材１３２に
関して相対可動の比較的小さい質量の内側部材を有して
いる。内側部材１３１の露出端は、ホイール集合体から
なるような非反発質量に接続されたブツシング１３３を
有している。
外側部材１３２はブツシング１３３の両端において車両
本体のような反発質量に取り付けられた支持部材１３４
に回動自在に接続される。ダスト・カバー１３５はダス
トから内側部材１３１を保護することを助ける。
第６図において、第５図の直ａ電動機の斜視図が示され
ている。サイド・キャップ１３６（第５図）およびダス
ト・カバー１３５の大部分は追加の構造を詳細に示すた
めに除去されている。外側部材装置フレーム１３７は、
外側部材電極集合体１４１に接続される。内側部材１３
１は、多数の方形磁石１４２と、位置センサ１０６に関
連したセンサ磁石ホルダ１４３とを有している。外側部
材１３２は、コイル１４４と、直線軸受１４５とを有し
ている。直線軸受１４５は軸受レール１４６、１４７に
係合する。
第７図においては、第５、６図の直線電動機の斜視図を
示し、外側部材電極集合体１４１をコイル１４６を図示
するために取り除かれている。
第８図においては、第５図の８−８線からみた断面図を
示す。
直線電動機のこの実施例は、多数の特徴および利点を有
している。内側部材１３１と外側部材１３２との間の相
対力は、コイル中の電流の大きさおよび極性に関連され
ている。直線電動機は、反発質量と非反発質量との間の
電気的制御可能相対力の源としてみなされてもよい。
センサ磁石ホルダ１４３は、交番磁極を有する連続永久
磁石のアレーを好ましく支持して、内外部材間で相対移
動が生じるときに磁束変化を検出するように磁気ピック
アップ・ヘッドを使用することを容易にする。グレイ・
コード構成体は、基準位置に関して内外部材間の絶対変
位を表すデジタル信号を与える。
本発明の竹徴は、電動機３２はあるときは発電機として
機能し、懸架および非懸架質量間の相対移動によって発
生された機械的仕事を電気的エネルギに変換することが
できるということである。
この電気的エネルギは、巻線に接続されたスイッチング
増幅器用の電源に代表的には戻される。これらのスイッ
チング増幅器は、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＥＴ、ま
たはＳＣＲのような制御可能電力半導体スイッチング装
置にまたがるダイオードを有しているので、エネルギは
電動機３２から側路ダイオードをかいして電源に流れ込
む。この特徴は、システムを作動するのに要する電力を
有効に減少する。
本発明の別の特徴は、巻線を短絡し、これにより、受動
ダンパまたは衝撃吸収器として直線電動機３２を機能さ
せる能力にある。能動サスペンション・システムが不動
機能をなしているか、または電気エネルギ消費を減少す
ることが望ましいときに、この動作モードを行うことが
望ましい。短絡回路は、電動機巻線にまたがる常間接点
を有する１またはそれ以上のリレーを作動することによ
ってつくられる。代案として、スイッチング回路用電源
がつちで打たれて、電流が側路ダイオードをかいして流
れ、これにより磁気減衰を有効に与える。
内外部材の特徴は、中立支持力があるように、対称の磁
心があることである。換言すれば、第１および第２部材
が相対運動の軌道に平行な面のまわりにほぼ対称になっ
ている。例えば、相対運動が直線である図示する特別の
構造については、第１および第２要素は、部材の極端な
ボード面に接し、かつ、相対運動の軌道に平行な面間の
中間の面のまわりにほぼ対称である。この対称構造は、
相対運動の軌道に直交する第１部材と第２部材との間の
相対力を最小にすることを助ける。この直交力は、第１
部材と第２部材との間でその軌道にそった方向に最大相
対力以下になっている。代表的には、この直交力は非常
に小さく、ほぼゼロである。
永久磁石から主にできている内部材をつくることは、質
量を比較的に小さく保ち々から大きい力一質量関係をつ
くることを助ける。
多相システムの使用が効率を改善し、すなわち、機械的
仕事（力Ｘ距離）対入力電気エネルギの比較的高い比を
与える。
【図面の簡単な説明】
第１図は代表的な自動車ホイール・サスペンションを表
す組合せブロック線図。第２図は第１図の機械系の概略
回路図。第３図は本発明にもとづく能動車両ホイール集
合体を表す組合せブロック騙図。第３Ａ図は第３図の機
械系の概略回路図。 第４図は第３図の能動車両ホイール集合体のモー夕制御
器の概略構成図。第５図は本発明の直線アクチュエータ
の斜視図。第６図は第５図の直線アクチュエータの斜視
図。第７図は第５、６図の直線アクチュエータの斜視図
であるが固定子電極集合体が除去されている。第８図は
第５図の直線作動子の断面図。 ｌ１゜反発質量部分　　２０：本発明のシステム２２：
能動サスペンション・アクチュエータ２４．電子制御器
　　　２６：減衰質量３０：減衰抵抗　　　　２８：減
衰スプリング３２：直線電動機 （外４名） ：Ｌ？・ｒψ７ク ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３Ａ ーｑ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、シャーシと、少なくとも１つのホィール集合体と、
    該ホィール集合体を前記シャーシに接続するサスペンシ
    ョン部材と、前記ホィール集合体と前記シャーシとの間
    に力を与える少なくとも１つのアクチュエータ部材とか
    らなる車両において、前記ホィール集合体はホィール支
    持部材と、減衰質量と、該減衰質量を前記ホィール支持
    部材に接続するための減衰スプリングと、該減衰スプリ
    ングに並列な機械的抵抗部材とを有し、前記サスペンシ
    ョン部材が車両の重量を支持しかつ車両の運動をシャー
    シの運動から絶縁し、前記アクチュエータ部材は前記ホ
    ィール集合体と前記シャーシとの間に接続された軌道追
    従制御可能電子機械トランスデューサを有し、該トラン
    スデューサは前記ホィール集合体と前記シヤーシとの間
    に力を与えることができる電子機械変換装置。 ２、前記トランスデューサは軌道追従多極電動機である
    ことを特徴とした請求項１記載の装置。 ３、前記電動機は究極を有していることを特徴とした請
    求項２記載の装置。 ４、前記ホィール集合体と前記シャーシとの間に接続さ
    れた負荷レベリング部材をさらに有し、該部材が負荷を
    受けた車両の重量を補償するように前記ホィール集合体
    と前記シャーシとの間に力を与えることを特徴とした請
    求項１記載の装置。 ５、前記負荷レベリング部材はエア・バッグからなるこ
    とを特徴とした請求項１記載の装置。 ６、反発質量と非反発質量とからなる車両において、反
    発質量と非反発質量との相互連結を行い、かつ、該両質
    量間に制御可能な力を与える軌道追従電子機械トランス
    デューサを有するサスペンションからなつている電子機
    械変換装置。 ７、前記トランスデューサは軌道追従多極アクチュエー
    タであることを特徴とした請求項６記載の装置。 ８、前記アクチュエータは究極を有していることを特徴
    とした請求項７記載の装置。 ９、前記反発質量と非反発質量との間に接続された負荷
    レベリング部材をさらに有し、該部材が前記反発質量の
    重量を補償するように前記両質量間に力を与えることを
    特徴とした請求項６記載の装置。 １０、前記負荷レベリング部材はエア・バッグからなる
    ことを特徴とした請求項９記載の装置。 １１、前記軌道追従電子機械トランスデューサは第２部
    材の少なくとも一部に電磁結合された第１部材を有し、
    該第１および第２部材が前記軌道にそつて相対的に滑動
    でき、前記第１部材は前記第２部材を貫通する磁界をつ
    くる少なくとも１つの巻線を有し、前記第２部材は前記
    磁界を運ぶ少なくとも１つの要素を有し、前記巻線中の
    電流の大きさおよび極性が前記軌道にそう前記両部材間
    の相対移動に関連されていることを特徴とした請求項１
    記載の装置。 １２、前記第１部材は前記軌道に直交するきわだつた要
    素を有する磁界をつくる複数のほぼ連続した巻線を有し
    、前記第２部材は前記軌道にそつて力を発生するように
    前記第１部材磁界とともに反応する磁界をつくるように
    該軌道にそつて交番極性の複数のほぼ連続した永久磁石
    を有していることを特徴とした請求項１１記載の装置。 １３、前記両部材間で前記軌道にそう相対位置を表す位
    置信号を与える位置センサを有していることを特徴とし
    た請求項１１記載の装置。 １４、前記第２部材が前記第１部材の内側にあることを
    特徴とした請求項１１記載の装置。 １５、前記第２部材が前記第１部材の内側にあることを
    特徴とした請求項１２記載の装置。 １６、前記第２部材が前記第１部材の内側にあることを
    特徴とした請求項１３記載の装置。 １７、電子機械トランスデューサは第２部材の少なくと
    も一部に電磁結合された第１部材を有し、該第１および
    第２部材が離間した端点を有する軌道にそつて相対的に
    滑動でき、前記第１部材は前記第２部材を貫通する磁界
    をつくる少なくとも１つの巻線を有し、前記第２部材は
    前記磁界と相互に作用する少なくとも１つの要素を有し
    、前記両部材は前記軌道に平行な面についてほぼ対称に
    なつており、前記第１部材は前記軌道に直交するきわだ
    つた要素を有する磁界をつくる複数のほぼ連続した巻線
    を有し、前記第２部材は前記軌道にそつて力を発生する
    ように前記第１部材磁界とともに反応する磁界をつくる
    ように該軌道にそつて交番極性の複数のほぼ連続した永
    久磁石を有していることを特徴とした電子機械変換装置
    。 １８、前記第２部材は前記の複数のほぼ連続した永久磁
    石から主としてできていることを特徴とした請求項１７
    記載の装置。 １９、前記第２部材の質量は前記連続永久磁石の質量と
    ほぼ同じであることを特徴とした請求項１８記載の装置
    。 ２０、前記両部材間で前記軌道にそう相対位置を表す位
    置信号を与える位置センサを有していることを特徴とし
    た請求項１７記載の装置。 ２１、前記第２部材が前記第１部材の内側にあることを
    特徴とした請求項１７記載の装置。 ２２、前記第２部材が前記第１部材の内側にあることを
    特徴とした請求項１８記載の装置。 ２３、前記第２部材が前記第１部材の内側にあることを
    特徴とした請求項１９記載の装置。 ２４、前記トランスデューサが多相であり、さらに該ト
    ランスデューサに連結されかつ該トランスデューサを付
    勢する多相の制御可能電源を有していることを特徴とし
    た請求項６記載の装置。 ２５、電子機械トランスデューサは第２部材の少なくと
    も一部に電磁結合された第１部材を有し、該第１および
    第２部材が離間した端点を有する軌道にそつて相対的に
    滑動でき、前記第１部材は前記第２部材を貫通する磁界
    をつくる少なくとも１つの巻線を有し、前記第２部材は
    前記磁界と相互に作用する少なくとも１つの要素を有し
    、前記両部材は前記軌道に平行な面にほぼ対称になつて
    いることを特徴とした請求項６記載の装置。 ２６、前記第１部材は前記軌道に直交するきわだつた要
    素を有する磁界をつくる複数のほぼ連続した巻線を有し
    、前記第２部材は前記軌道にそつて力を発生するように
    前記第１部材磁界とともに反応する磁界をつくるように
    該軌道にそつて交番極性の複数のほぼ連続した永久磁石
    を有していることを特徴とした請求項２５記載の装置。 ２７、前記第２部材は前記の複数のほぼ連続した永久磁
    石から主としてできていることを特徴とした請求項２６
    記載の装置。 ２８、前記第２部材の質量は前記連続永久磁石の質量と
    ほぼ同じであることを特徴とした請求項２７記載の装置
    。
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