包括电磁致动器的用于车辆的悬架系统的制作方法

专利名称：包括电磁致动器的用于车辆的悬架系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括电磁致动器的悬架系统。
背景技术：
近年来，作为用于车辆的悬架系统，已经研发出了具有电磁致动器的所谓电磁悬
架系统，所述电磁致动器被构造为基于电磁电动机的力，相对于簧上部分及簧下部分产生
沿着簧上部分与簧下部分彼此接近和远离的方向的力。例如，下述专利文献1揭示了这种
电磁悬架系统。因为该悬架系统能够产生对于簧上部分和簧下部分的相对运动的推动力，
所以得益于基于所谓天钩(skyhook)原理能够方便地实现减振特性的优点，所揭示的悬架
系统被认为是高性能悬架系统。 专利文献1JP-A-2007-20393
发明内容
(A)本发明的概要 在上述专利文献1中揭示的悬架系统中，弹簧与电磁致动器串联设置以例如应对 高频率振动。但是，在由此构造的系统中，当致动器产生致动器力时，所产生的致动器力经 由弹簧传递至簧上部分和簧下部分。因此，该悬架系统存在因经由弹簧传递致动器力产生 的时间延迟而导致不能传递所产生的致动器力等问题。着眼于上述情况完成了本发明。因 此，本发明的目的在于提供一种悬架系统，用于使通过致动器和连接机构作用在簧上部分 与簧下部分之间的力适当。 为了实现上述目的，根据本发明用于车辆的悬架系统通过包括以下部件来构成 连接机构，其用于将以下部件弹性地连接作为致动器的构成元件的簧上侧单元和簧下侧 单元中的一者；以及簧上部分和簧下部分中与簧上侧单元和簧下侧单元中的所述一者连接 的一者，并且，本悬架系统的特征在于，在利用第一传递函数和第二传递函数的情况下基于 下述参数来确定目标致动器力(a)需要通过致动器和连接机构作用在簧上部分与簧下部 分之间的需要作用力；以及(b)由于簧上部分和簧下部分中所述一者的位移造成的簧上侧 单元和簧下侧单元中的所述一者的惯性力，其中，所述第一传递函数是在输入所述致动器 力时输出簧上侧单元和簧下侧单元中的所述一者相对于簧上部分和簧下部分中的所述一 者的位移量的传递函数，而所述第二传递函数是在输入所述位移量时输出作为实际作用在 簧上部分与簧下部分之间的力的实际作用力的传递函数。
在根据本发明的悬架系统中，通过考量致动器力与由于经由连接机构传递致动器 力而实际作用在簧上部分与簧下部分之间的力之间的关系，并进一步考量簧上部分和簧下 部分中通过连接机构与簧上侧单元和簧下侧单元中的一者连接的一者的位移的影响，来确 定要由致动器产生的力。由此，可以使作用在簧上部分与簧下部分之间的力适当。
(B)本发明的模式 将说明被视为可通过权利要求进行保护的本发明(以下在合适的情况下称为"可
4要求权利的本发明")的各种模式。本发明的每一种模式类似于所附权利要求进行标号，并 在合适情况下可从属于其他一种或多种模式。这是为了更方便地理解可要求权利的本发 明，并且应当理解，构成本发明的构成元件的组合并不限于以下描述的模式。换言之，应当 理解，可要求权利的本发明应当着眼于以下对各种模式以及优选实施例的说明来解释。还 应当理解，其中将一个或更多元件增加至以下任何一种模式或从以下任何一种模式删除得 到的任意模式可以被视为可要求权利的本发明的一种模式。
(1) —种悬架系统，其用于车辆，并包括 电磁致动器，其包括簧上侧单元，其连接至簧上部分；簧下侧单元，其连接至簧
下部分，并随着所述簧上部分和所述簧下部分彼此接近和远离的运动而可相对于所述簧上
侧单元运动；以及电磁电动机，所述致动器被构造为基于所述电磁电动机的力而产生致动
器力，所述致动器力是对于所述簧上侧单元和所述簧下侧单元的相对运动的力； 连接机构，其包括支撑弹簧，所述支撑弹簧用于允许所述簧上侧单元和所述簧下
侧单元中的一者由所述簧上部分和所述簧下部分中与所述簧上侧单元和所述簧下侧单元
中的所述一者连接的一者进行弹性支撑，所述连接机构被构造为将所述簧上侧单元和所述
簧下侧单元中的所述一者与所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者连接；以及 控制器，其包括目标致动器力确定部分，所述目标致动器力确定部分被构造为根
据规定控制规则来确定作为需要由所述致动器产生的所述致动器力的目标致动器力，所述
控制器被构造为基于所述目标致动器力来对由所述致动器产生的所述致动器力进行控制， 其中，所述目标致动器力确定部分被构造为在利用第一传递函数和第二传递函数
的情况下基于下述参数来确定所述目标致动器力(a)需要作用力，其是需要通过所述致
动器和所述连接机构作用在所述簧上部分与所述簧下部分之间的力；以及(b)由于所述簧
上部分和所述簧下部分中的所述一者的位移造成的所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中
的所述一者的惯性力，其中，所述第一传递函数是当输入所述致动器力时输出所述簧上侧
单元和所述簧下侧单元中的所述一者相对于所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者
的位移量的传递函数，而所述第二传递函数是当输入所述位移量时输出作为实际作用在所
述簧上部分与所述簧下部分之间的力的实际作用力的传递函数。 作为具有电磁致动器的悬架系统，已经提出了一种系统，其中弹簧与致动器串联 布置以例如应对车辆在粗糙路面或具有连续凹凸的路面上行驶时产生的高频振动。根据以 上构成方式(1)的系统与这种系统相关。通过由此构造悬架系统，由致动器产生的致动器 力经由支撑弹簧传递至簧上部分和簧下部分。因此，对致动器力不能如所产生的那样进行 传递，由此导致致动器力与实际作用在簧上部分与簧下部分上的实际作用力之间的差异。 具体而言，存在例如因经由支撑弹簧传递致动器力而产生的时间延迟所导致的致动器力的 值与实际作用力的值之间的差。致动器力与实际作用力之间的上述差例如会导致不能适当 地减小车辆中产生的振动的问题。 根据模式(l)，基于需要作用力并利用第一传递函数和第二传递函数来进行对目 标致动器力的确定，由此可在考量与致动器力经由连接机构传递至簧上部分和簧下部分相 关的致动器力传递特性的情况下确定目标致动器力。因此，可以使作用在簧上部分与簧下 部分之间的力合适。换言之，可使诸如阻尼力之类的致动器力合适。 在利用模式(1)中所述的"第一传递函数"和"第二传递函数"的情况下，可以获得
5致动器力与实际作用力之间的关系。简言之，在考量了致动器力与实际作用力之间的关系 的情况下，可以将要由致动器产生的致动器力确定为使得实际作用力等于需要作用力。但 是，仅考量簧上侧单元和簧下侧单元中的一者相对于簧上部分和簧下部分中的一者的运动 来设定第一传递函数和第二传递函数。实际上，簧上部分和簧下部分中的所述一者总是发 生位移。因此，希望考量簧上部分和簧下部分中的所述一者的位移的影响。着眼于此，在模 式(1)中，在利用上述第一传递函数和第二传递函数的情况下，基于需要作用力，并进一步 基于由于簧上部分和簧下部分中的一者的位移造成的簧上侧单元和簧下侧单元中的一者 的惯性力来确定目标致动器力。因此，根据模式(l)，通过考量簧上部分和簧下部分中的一 者位移的影响，可以使作用在簧上部分与簧下部分之间的力适当，由此确保有效的振动衰 减。因此，能够防止由于连接机构相对于致动器的串联布置而导致的在车辆的驾乘舒适性、 车辆的操控性和稳定性等方面的劣化。 第一传递函数和第二传递函数中的每一者均可被定义为输出的拉普拉斯变换与 输入的拉普拉斯变换的比率或输出的z变换与输入的z变换的比率(该z变换可被解释为 对离散集的拉普拉斯变换)。就模式(1)中描述的"目标致动器力确定部分"而言，其用于 执行对两个传递函数的计算的部分在结构方面不受到具体限制，而可以通过包括诸如用于 相对于输入值来计算输出值的电路之类的计算单元而构成。或者，目标致动器力确定部分 也可以通过包括用于根据存储在通用计算机内的也用于其他控制并用于相对于输入值来 计算输出值的程序来执行处理的部分而构成。 在考量簧上侧单元和簧下侧单元中的一者随着簧上部分和簧下部分中的一者的 位移而产生位移的情况下，可将模式(1)中描述的"惯性力"视为具有根据簧上部分和簧下 部分中的一者沿竖直方向的加速度的大小的力。注意，惯性力并不仅指具有根据簧上侧单 元和簧下侧单元中一者的实际质量的大小的惯性力。可以如下来确定惯性力。在致动器包 括丝杠机构以用于将旋转电动机的旋转运动与簧上侧单元和簧下侧单元的相对运动进行 彼此转换的情况下，可将与致动器的构成元件中随着两个单元的相对运动而旋转的一部分 的惯性矩转换为惯性质量，并可将具有与惯性质量对应的大小的力视为惯性力的一部分。 换言之，在模式(1)中，可利用所谓等价惯性质量来确定惯性质量。 模式(1)中的"致动器"在其结构方面并不受具体限制。可以采用本领域公知的 各种电磁致动器。由致动器产生的力是对于簧上侧单元和簧下侧单元的相对运动的力。该 力不仅包括抵抗相对运动的阻力，还包括促使簧上侧单元和簧下侧单元彼此相对运动的力 (即推动力)，以及使得可抵抗所输入的外部力来防止两个单元的相对运动的力(即保持 力)。致动器的"电磁电动机"的类型可不受具体限制，而可从包括无电刷式DC电动机在内 的各种类型中进行适当的选择。就电动机的运动方式而言，电动机可以是旋转电动机或线 性电动机。 用于确定目标致动器力的"控制规则"包括例如与用于振动衰减的控制相关的规 则。具体而言，该控制规则包括用于基于所谓天钩阻尼器原理来执行控制以用于产生对于 簧上部分的振动(即，簧上振动)的阻尼力的规则。除了振动衰减控制之外，该规则还可以 用于同时执行用于抑制因车辆转向而导致的车体侧倾的侧倾抑制控制、用于抑制因车辆的 加速和减速而导致的车体俯仰的俯仰抑制控制、以及用于调节簧上部分与簧下部分之间的 距离的控制(即高度调节控制)。在控制规则用于同时执行多种控制的情况下，使各个控制中致动器力的分量的合计值作为需要作用力，并可基于需要作用力、两个传递函数和惯性 力来确定目标致动器力。 模式(1)中的"连接机构"可以被设置为主要用于例如应对具有相对较高频率的 振动。在连接机构可以被构造为包括支撑弹簧作为主要构成元件的情况下，连接机构可以 包括将在下文详细描述的液压阻尼器，以用于使因设置支撑弹簧而产生的振动衰减。支撑 弹簧可具有任意结构。在连接机构包括下述液压阻尼器的情况下，可以采用盘簧。在此情 况下，作为气筒装置的阻尼器被布置为插入通过盘簧或布置在盘簧内，由此可实现尺寸紧 凑的悬架系统。 在本说明书中使用的术语"连接"不仅指直接连接，还指其中各元件利用夹置在其 间的特定部件、构件或单元等彼此间接连接的间接连接。例如，在簧上侧单元和簧下侧单 元分别连接至簧上部分和簧下部分的情况下，这些单元可以直接连接至簧上部分和簧下部 分，或经由夹置在其间的弹簧、液压阻尼器等间接地连接至簧上部分和簧下部分。
(2)根据模式(1)所述的悬架系统， 其中，合成传递函数被设定为作为所述第一传递函数和所述第二传递函数的乘积 的函数的倒数函数，并且 其中，所述目标致动器力确定部分被构造为基于下述参数来确定所述目标致动器 力通过将所述需要作用力输入到所述合成传递函数而获得的输出值；以及所述惯性力。
(3)根据模式(2)所述的悬架系统，其中，所述目标致动器力确定部分被构造为根 据通过将所述需要作用力输入到所述合成传递函数而获得的所述输出值与所述惯性力之 间的关系来确定所述目标致动器力，所述关系表示所述输出值与所述目标致动器力之间的 差对应于所述惯性力。 在上述两种模式(2)及(3)中，实现了计算目标致动器力的技术。上述两种构成 方式中描述的"合成传递函数"是在向其输入实际作用力时输出致动器力的值的传递函数。 换言之，通过将需要作用力输入到合成传递函数，输出要由致动器产生的致动器力。但是， 因为表示从合成传递函数输出的致动器力的输出值并未考量簧上部分和簧下部分中的所 述一者的位移，所以可以基于惯性力来校正从合成传递函数输出的输出值。具体而言，如在 后一种模式(3)中，考量惯性力作用的方向，可将惯性力加至合成传递函数的输出值或从 合成传递函数的输出值减去惯性力，由此确定目标致动器力。
(4)根据构成方式(1)至(3)中任一项所述的悬架系统， 其中，所述连接机构被构造为将以下部件连接作为所述簧上侧单元和所述簧下 侧单元中的所述一者的所述簧下侧单元；以及作为所述簧上部分和所述簧下部分中的所述 一者的所述簧下部分，并且所述连接机构被构造为使得所述支撑弹簧允许所述簧下侧单元 由所述簧下部分进行弹性支撑，并且 其中，所述目标致动器力确定部分被构造为在利用所述第一传递函数和所述第二
传递函数的情况下基于所述需要作用力和由于所述簧下部分的位移造成的所述簧下侧单
元的所述惯性力来确定所述目标致动器力，其中，所述第一传递函数在输入所述致动器力
时输出所述簧下侧单元相对于所述簧下部分的位移量，而所述第二传递函数在输入所述位
移量时输出作为实际作用在所述簧上部分与所述簧下部分之间的力的所述实际作用力。 根据上述模式(4)，连接机构被布置在簧下部分与致动器的簧下侧单元之间，由此从车轮输入并传递至致动器的冲击被减轻，由此应对诸如簧下谐振之类的高频振动。因此，根据模式(4)，可以有效地抑制传递至电磁电动机的冲击以及高频振动，由此实现具有高可靠性的悬架系统。 例如在车轮经过路面的突起和凹陷的情况下，簧下部分剧烈地运动，由此簧下侧单元也剧烈地运动。因此，认为会经常发生簧下侧单元的惯性力变得相对较大的情况。在模式(4)中，考量由于簧下部分的位移造成的簧下侧单元的惯性力来确定目标致动器力，由此可使致动器力更加适当。 (5)根据模式(1)至(4)中任一项所述的悬架系统，其中，所述连接机构包括阻尼器，所述阻尼器与所述支撑弹簧并联布置，并被构造为产生对于所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的所述一者与所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者的相对运动的阻尼力。 (6)根据模式(5)所述的悬架系统，其中，基于所述阻尼器的阻尼系数来设定所述第一传递函数和所述第二传递函数。 在上述两种模式(5)及(6)中，采用了其中液压阻尼器与支撑弹簧并联布置的连
接机构。"阻尼器"可设置为用于辅助支撑弹簧，即用于使具有相对较高频率的振动衰减。
因此，根据上述两种模式，能够有效地减小诸如簧下谐振之类的高频振动。在阻尼器的结构
并无特别限制的情况下，阻尼器可具有如包括壳体和活塞等的气筒装置那样的结构。在连
接机构包括阻尼器的情况下，如后一种模式(6)中所述，利用阻尼器的阻尼系数来设定第
一传递函数及第二传递函数。 (7)根据模式(6)所述的悬架系统， 其中，所述阻尼器被构造为使得其阻尼系数基于所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的所述一者与所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者的所述相对运动的方向而不同，并且 其中，所述目标致动器力确定部分被构造为基于所述相对运动的方向来改变要利用的所述第一传递函数和所述第二传递函数。 在根据上述模式(7)的"阻尼器"中，使其在簧上侧单元和簧下侧单元中的一者与簧上部分和簧下部分中的一者彼此接近地运动的行程中的阻尼系数与在簧上侧单元和簧下侧单元中的一者与簧上部分和簧下部分中一者彼此远离地运动的行程中的阻尼系数不同。例如，为了例如有效地减轻在车轮经过路面的突起时发生的推进冲击，相较于彼此远离运动的行程中的阻尼系数，使彼此接近运动的行程中的阻尼系数较小。在连接机构具有阻尼器的情况下，利用阻尼器的阻尼系数来设定第一传递函数和第二传递函数。因此，模式(7)可以被配置为使得利用彼此接近地运动的行程中的阻尼系数设定的第一传递函数及第二传递函数与利用彼此远离地运动的行程中的阻尼系数设定的第一传递函数和第二传递函数不同。根据模式(7)，对簧上侧单元和簧下侧单元中的一者与簧上部分和簧下部分中的一者的相对运动的方向进行推定，并基于该方向来确定目标致动器力，由此使作用在簧上部分与簧下部分之间的力的大小更适当。 (8)根据模式(7)所述的悬架系统，还包括用于检测所述簧上部分和所述簧下部分彼此接近和远离的所述运动的量的运动量传感器，以及用于检测所述电磁电动机的运转量的电动机运转量传感器，
其中，所述目标致动器力确定部分被构造为基于由所述运动量传感器检测到的值和由所述电动机运转量传感器检测到的值，来对所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的所述一者与所述簧上部分和所述簧下部分中所述一者的所述相对运动的方向进行推定。
在上述模式(8)中，实现了对簧上侧单元和簧下侧单元中的一者与簧上部分和簧下部分中的一者的相对运动的方向进行推定的技术。致动器被构造为使得簧上侧单元和簧下侧单元的相对运动与电动机的运转相关联。因此，可根据电动机运转量传感器的检测值来推定簧上侧单元和簧下侧单元的相对运动的量(以下在合适的情况下称为"单元相对运动量")。因此，可根据由运动量传感器检测得到的簧上部分和簧下部分彼此接近和远离的运动量与根据电动机运转量传感器的检测值推定得到的单元相对运动量之间的差的变化，来推定阻尼器的伸縮方向。因为运动量传感器和电动机运转量传感器是在由悬架系统执行的对致动器的常规控制等中所需要的，所以模式(8)无需额外设置传感器，由此可防止系统复杂化。


图i是示出根据可要求权利的本发明的一个实施例的用于车辆的悬架系统的整体结构的示意图。 图2是示出图1所示的弹簧减震器组件的截面的前视平面图。
图3是图2的弹簧减震器组件的模型视图。 图4是在考量了簧下部分的位移的情况下图2的弹簧减震器组件的模型视图。
图5是示出由图1所示的悬架电子控制单元执行的致动器控制程序的流程图。
图6是示出图1的悬架系统的控制器的功能的框图。 图7(a)是可要求权利的本发明的实施例中的目标致动器力确定部分的框图，图7(b)是变化实施例中的目标致动器力确定部分的框图。
具体实施例方式
将参考附图来详细说明可要求权利的本发明的一个实施例及其变化实施例。但
是，应当理解，可要求权利的本发明并不限于以下实施例，而是可以用对于本领域的技术人
员而言可发生的各种修改及变化方案(如"本发明的模式"中所述的那些)来实施。还应
理解，通过利用在"本发明的模式"中对各模式的解释中所描述的技术内容来提供以下实施
例的变化实施例。
1.悬架系统的结构 图1示意性地示出了用于根据可要求权利的本发明的一个实施例的悬架系统10。悬架系统10包括四个独立的悬架设备，它们分别对应于四个车轮12，即左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮。每个悬架设备均包括其中组合了悬架弹簧和减震器的弹簧减震器组件20。四个车轮12以及四个弹簧减震器组件20被分别统称为车轮12以及弹簧减震器组件20。在需要将四个车轮12彼此区别的情况在以及在需要将四个弹簧减震器组件20彼此区分的情况下，分别添加表示左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮的后缀"FL"、"FR"、"RL"以及"RR"。 如图2所示，弹簧减震器组件20布置在保持车轮12并部分地构成簧下部分的悬架下臂22与布置在车体上并部分地构成簧上部分的安装部分24之间，由此将悬架下臂22和安装部分24连接。弹簧减震器组件20大体上为电磁致动器30、用于将致动器30和下臂22连接的连接机构32、以及作为悬架弹簧的空气弹簧34。弹簧减震器组件20包括作为其构成要素并且一体化的致动器30、连接机构32以及空气弹簧34。 致动器30包括滚珠丝杠机构、旋转型的电磁电动机46 (以下在合适情况下简称为"电动机46")以及容纳电动机46的壳体48。滚珠丝杠机构包括作为外螺纹部分的螺杆42、以及作为内螺纹部分的螺母44，螺杆42形成有螺纹槽，螺母44保持承载滚珠并与螺杆42旋拧在一起。壳体48以可转动的方式保持螺杆42，并在其外周部分处连接至安装部分24。电动机46具有中空电动机轴50。穿过电动机轴50的螺杆42固定至电动机轴50的上端部。换言之，电动机46构造为向螺杆42施加旋转力。 致动器30包括外管60 (螺杆42插入通过)以及台阶状内管62，外管60在其上端处固定至壳体48，并且螺杆42插入穿过外管60，内管62装配到外管60内并从外管60的下端部向下突出。内管62具有大直径上端部，在该大直径上端部中保持有螺母44，使得螺母44与螺杆42旋拧在一起。外管60在其内壁表面上形成有沿致动器30的轴线的延伸方向(如合适，以下称为"轴线方向")延伸的一对导引槽64。设置在内管62的上端部处的一对键66装配到该对导引槽64中。因为导引槽64以及装配在其中的键66，在外管60及内管62不可彼此旋转的情况下允许两者可沿轴线方向相对移动。内管62在其下端部处连接至连接机构32。 连接机构32具有液压阻尼器70。虽然并未详细描述阻尼器70的结构，但阻尼器70具有与双管型(twin tube type)的液压减震器类似的结构。阻尼器70包括其中容纳有工作液的壳体72、以液密且可滑动的方式装配在壳体72内部的活塞74、以及在其下端连接至活塞74并从壳体72的上端部向上延伸的活塞杆76。壳体72经由设置在壳体72下端处的衬套78连接至下臂22。活塞杆76在其从壳体72的上端部向上延伸的上端部处连接至内管62的下端部。根据该结构，内管62经由阻尼器70连接至下臂22。
环形下保持件90固定至阻尼器70的壳体72的外周部分。容纳内管62、外管60的下端部、以及阻尼器70的上部的罩管92在其下端部处固定至下保持件90。浮动构件94固定至内管62与活塞杆76的接合部分。浮动构件94由压縮盘簧96和压縮盘簧100夹持并位于压縮盘簧96和压縮盘簧100之间，压縮盘簧96布置在浮动构件94与下保持件90之间，压縮盘簧100布置在浮动构件94与起上保持件作用并形成在罩管92内部的环形突出部98之间。 空气弹簧34包括固定至安装部分24的腔壳120、起空气活塞筒作用的罩管92、以及将腔壳120和罩管92连接的隔膜124。腔壳120在其盖部126处经由具有减震橡胶的弹簧支撑体128连接至致动器30的壳体48。腔罩120的帽部126经由具有减振橡胶的上支撑130而连接至安装部分24。隔膜124在其一端处固定至腔壳120的下端部，并在其另一端处固定至罩管92的上端部。腔壳120、罩管92以及隔膜124彼此协作以界定其中填充有作为流体的压縮空气的压力腔132。因为上述结构，下臂22及安装部分24( S卩，车轮及车体)通过空气弹簧34的压縮空气的压力而相对于彼此进行弹性支持。注意，使得在将上述压縮盘簧96、 100视为构成单个弹簧的情况下的弹性系数大于空气弹簧34的弹性系数。
在上述结构中，致动器30包括簧上侧单元，其具有螺杆42、电动机46、壳体48以及外管60等，并连接至安装部分24 ;以及簧下侧单元，其具有螺母44、内管62以及浮动构 件94等，并连接至下臂22。致动器30被构造为使得簧上侧单元及簧下侧单元不可相对于 彼此旋转，但可随着簧上部分与簧下部分彼此接近及远离的移动而相对于彼此移动。上述 连接机构32布置在(a)作为簧上侧单元和簧下侧单元中一者的簧下侧单元与(b)作为簧 上部分和簧下部分中连接至簧下侧单元的一者的簧下部分之间。连接机构32被构造为将 簧下侧单元和簧下部分连接。将两个压縮盘簧96、100视为起一个支撑弹簧的作用。(以 下，压縮盘簧96、 100被称为"支撑弹簧96、 100")。 致动器30被构造为使得当簧上部分和簧下部分彼此接近和远离运动时，簧上侧 单元和簧下侧单元可相对于彼此沿轴线方向移动，即，螺杆42和螺母44可相对于彼此沿轴 线方向移动，并且螺杆42随着上述相对移动而相对于螺母44旋转。因此，电动机轴50转 动。电动机46可向螺杆42施加转矩。因为该转矩，能够沿防止相对旋转的方向产生抵抗 螺杆42和螺母44的相对旋转的阻力。该阻力作为对于簧上侧单元和簧下侧单元的相对运 动的阻尼力(即，作为相对于簧上部分和簧下部分彼此接近和远离的运动的阻尼力)而施 加，由此致动器30起所谓减震器的作用。此外，致动器30能够相对于簧上部分和簧下部分 的相对运动而产生推动力。因此，系统10能够基于所谓天钩阻尼器原理以及准地钩阻尼器 (quasigroundhook damper)原理等来执行控制。此外，由于电动机46的转矩，能够将簧上 部分与簧下部分之间的距离保持在任意距离，由此可有效地限制或抑制车辆转向时的车体 侧倾以及车辆加速和减速时的车体俯仰，并且可以调节车辆的高度。以下在合适的情况下 将簧上部分与簧下部分之间的距离称为"簧上簧下间距离"。 致动器30的簧下侧单元以及下臂22由包括阻尼器70和压縮盘簧96、 100的连接 机构32连接。阻尼器70被构造为产生对于簧下侧单元和簧下部分的相对运动的阻尼力， 由此可以有效地减小簧下侧单元和簧下部分的相对振动。虽然未详细说明，但阻尼器70被 构造为在其压縮行程中的阻尼系数与在其伸展行程中的阻尼系数彼此不同。更具体而言， 为了有效地减轻在车轮经过路面上的突起时向上推动车轮的冲击，使压縮行程中(即，簧 下侧单元和簧下部分彼此接近地运动的情况下)的阻尼系数Cc小于在伸展行程中(S卩，簧 下侧单元与簧下部分彼此远离地运动的情况下)的阻尼系数Ct。 当着眼于致动器30的振动衰减功能时，致动器30的运动对于5Hz或更低的低频 振动进行顺畅地跟随，由此可有效地减小低频振动。但是，难以有效地减小超过10Hz的高 频振动，这是因为致动器30的运动不能够进行跟随。在本弹簧减震器组件20中，致动器30 和下臂22由上述连接机构32连接，由此可通过连接机构32来有效地抑制将这样的超过 10Hz的高频振动从簧下部分传递至簧上部分。 如图1所示，悬架系统10具有用于允许空气作为流体流入和流出各个弹簧减震器 组件20的空气弹簧34的流体流入流出装置，具体而言，连接至各个空气弹簧34的压力腔 132以将空气供应到压力腔132中和从压力腔132排出空气的空气供应排出装置160。虽 然未详细说明，但可在如上构造的悬架系统10中通过空气供应排出装置160来调节各个空 气弹簧34的压力腔132中的空气量。通过调节空气量，可以改变各个空气弹簧34的弹簧 长度，由此改变用于各个车轮12的簧上簧下间距离。具体而言，增加压力腔132中的空气 量，由此增加簧下簧下距离，而减小压力腔132中的空气量，由此减小簧下簧下距离。换言 之，上述系统10能够调节车辆高度。
11
在悬架系统10中，由悬架电子控制单元200作为控制器(以下在合适的情况下称 为"ECU 200")来操作弹簧减震器组件20，S卩，由ECU200来控制致动器30和空气弹簧34。 悬架ECU 200主要由配备有CPU、 ROM及RAM等的计算机构成。连接至悬架ECU 200的有 作为用于空气供应排出装置160的驱动电路的驱动器202 ;以及被设置为与致动器30的各 个电动机46对应的逆变器204。逆变器204中的每个均起用于控制对应电动机46的驱动 电路的作用。悬架ECU 200通过控制驱动器202来控制空气弹簧34，并通过控制四个逆变 器204来控制由致动器30中的每个产生的致动器力。驱动器202和逆变器204经由变压 器[C0NV]206连接至电池[BAT] 208。从由包括变压器206和电池208而构成的电源供应电 力以控制空气供应排出装置160的阀以及泵电动机等，并控制各个致动器30的电动机46。 逆变器204被构造为使得由于电动势而由电动机46产生的电能可以被再生到电源中。电 动机46被构造为不仅产生取决于供应电流(其是从电源供应至电动机46的电流)的电动 机力，而且还产生取决于电动势的电动机力。逆变器204被构造为，无论从电源供应的或由 电动势产生的电流如何，均通过控制电动机46的通电电流来调节在电动机46中流动的电 流，由此控制电动机力。对此，每个逆变器204均根据脉宽调制(P丽)来改变占空比，即开 启时间与关断时间的比率，由此调节每个电动机46的通电电流。 车辆设置有点火开关[I/G]220 ;用于检测车辆的行驶速度(以下在合适情况下 称为"车速")的车速传感器[v]222 ;每个均作为运动量传感器以用于检测对应车轮12的 簧上簧下间距离的四个高度传感器[h]224 ;由车辆驾驶员操作以发出改变车辆高度的指 示的车高改变开关[HSw]226 ;用于检测方向盘的操作角的操作角传感器[S ]228 ;用于检 测在车体中实际产生的实际纵向加速度的纵向加速度传感器[Gx]230 ;用于检测在车体中 实际产生的实际横向加速度的横向加速度传感器[Gy]232 ;分别用于检测与各个车轮12对 应的车体的安装部分24的竖直加速度的四个簧上竖直加速度传感器[Gzs]234 ;分别用于 检测各个车轮12的竖直加速度的四个簧下竖直加速度传感器[Gzg]236 ;用于检测加速器 节气门的开度的节气门传感器[Sr]238 ;用于检测制动系统的主缸压力的制动压力传感器 [Br]240 ;以及每个均作为电动机运转量传感器以用于检测电动机46中每个的转角的四个 解算器[9 ]242。这些传感器和开关连接至ECU 200的计算机。ECU200被构造为基于从这 些传感器和开关发出的信号来控制各弹簧减震器组件20的工作。各个方括号中的标记在 附图中用于表示对应的传感器或开关。在ECU 200的计算机的R0M中，存储有与致动器30 的控制相关的程序及各种数据等。
2.悬架系统中的控制 在悬架系统10中，可以四个弹簧减震器组件20受到彼此独立的控制。在四个弹 簧减震器组件20中，致动器30的致动器力受到独立的控制，由此执行用于使车体和车轮12 的振动，即，簧上部分的振动(即，簧上振动)和簧下部分的振动(即，簧下振动))衰减的 控制。以下在合适情况下将该控制称为"振动衰减控制"。此外，还执行(a)用于抑制由车 辆转向产生的车体侧倾的控制(以下称为"侧倾抑制控制")以及(b)用于抑制车辆加速和 减速时车体俯仰的控制(以下称为"俯仰抑制控制")。首先，通过将振动衰减控制中的振 动衰减分量、侧倾抑制控制中的侧倾抑制分量、以及俯仰抑制控制中的俯仰抑制分量(所 述每一个分量分别是对应控制中致动器力的分量)进行合计，来获得需要作用在簧上部分 与簧下部分之间的需要作用力。然后，确定目标致动器力，使得实际作用在簧上部分与簧下
12部分之间的力成为等于需要作用力，并且控制致动器30以产生目标致动器力。因此，综合 地执行上述振动衰减控制、侧倾抑制控制、以及俯仰抑制控制。在以下说明中，当沿着与簧 上部分和簧下部分彼此远离地运动的方向(即，回弹方向)的力对应时，致动器力及其分量 为正值，而当与沿着簧上部分和簧下部分彼此接近地运动的方向(即，弹跳方向)的力对应 时，致动器力及其分量为负值。
i)振动衰减控制 在振动衰减控制中，将致动器力的振动衰减分量fv确定为产生具有与要衰减的 车体和车轮12的振动的速度对应的量的致动器力。换言之，振动衰减控制是其中综合执行 基于所谓天钩原理的控制以及基于准地钩阻尼器原理的控制的控制。具体而言，根据下述 公式，基于下述参数来计算振动衰减分量fv : (1)根据由布置在安装部分24上的簧上竖直 加速度传感器234检测到的簧上竖直加速度而获得的安装部分24在竖直方向上的运动速 度，即，所谓簧上绝对速度Vs;以及(2)根据由布置在下臂22上的簧下竖直加速度传感器 236检测到的簧下竖直加速度而获得的车轮12在竖直方向上的运动速度，即，所谓簧下绝 对速度Vg : fv = Cs Vs-Cg Vg 在上述公式中，Cs是用于根据安装部分24在竖直方向上的运动速度而产生阻尼 力的增益，而Cg是用于根据车轮12在竖直方向上的运动速度而产生阻尼力的增益。换言 之，可将增益Cs、Cg视为分别相对于所谓簧上绝对振动和簧下绝对振动的阻尼系数。
a)侧倾抑制控制 在车辆转向时，由于转向引起的侧倾矩，相对于转向位于内侧的簧上部分和簧下 部分彼此远离地运动，而在相对于转向位于外侧的簧上部分和簧下部分彼此接近地运动。 在侧倾抑制控制中，控制相对于转向位于内侧的致动器30，以产生沿弹跳方向的致动器力 作为侧倾抑制力，而控制相对于转向位于外侧的致动器30，以产生沿回弹方向的致动器力 作为侧倾抑制力，由此用于抑制相对于转向位于内侧的簧上部分和簧下部分彼此远离的相 对运动，并用于抑制相对于转向位于外侧的簧上部分和簧下部分彼此接近的相对运动。具 体而言，根据下述公式，基于下述参数来确定要在控制中使用的控制用横向加速度G/作为 对车体接收到的侧倾矩进行表示的横向加速度(1)基于方向盘的操作角6以及车速v而 推定得到的推定横向加速度Gyc ;以及(2)由横向加速度传感器232实际测量得到的实际 横向加速度Gyr : Gy* = & Gyc+K2 Gyr (K" K2 :增益) 根据下述公式，基于如上确定的控制用横向加速度Gyf来确定侧倾抑制分量^:
fK = K3 Gy* (K3 :增益) iii)俯仰抑制控制 当车体在减速时(例如在制动时)点头(nose-dive)时，由于导致点头的俯仰矩， 位于车辆前轮侧的簧上部分和簧下部分彼此接近地运动，而位于车辆后轮侧的簧上部分和 簧下部分彼此远离地运动。当车体因加速而后蹲(squat)时，由于导致后蹲的俯仰力矩，位 于车辆前轮侧的簧上部分和簧下部分彼此远离地运动，而位于车辆后轮侧的簧上部分和簧 下部分彼此接近地运动。在俯仰抑制控制中，产生作为俯仰抑制力的致动器力以在点头和 后蹲时限制或抑制簧上簧下间距离的变化。具体而言，由纵向加速度传感器230实际测量得到的实际纵向加速度Gx被用作对车体接收到的俯仰矩进行表示的纵向加速度。根据下 述公式，基于实际纵向加速度Gx来确定俯仰抑制分量fP :
fP = K4 Gx (K4 :增益) 当由节气门传感器238检测得到的节气门的开度超过规定阈值或者当由制动压 力传感器240检测得到的主缸压力超过规定阈值时，执行俯仰抑制控制。
iv)确定需要作用力 在如上所述确定了振动衰减分量fv、侧倾抑制分量fK以及俯仰抑制分量fP之后， 根据下述公式，基于这些分量来确定需要作用在簧上部分和簧下部分之间的需要作用力 fN: fN = fv+fK+fP 基于由此确定的需要作用力fw，来确定作为需要由致动器30产生的致动器力的目 标致动器力f*。在本悬架系统10中，包括压縮盘簧96、 100的连接机构32以及阻尼器70 与致动器30串联地布置。因此，致动器力经由连接机构32在簧上部分和簧下部分之间传 递。因此，在本悬架系统10中，考量了弹簧减震器组件20的传递特性(其与经由连接机构 32向簧上部分和簧下部分传递致动器力相关)来确定目标致动器力f*。
v)传递特性 以下，将详细说明弹簧减震器组件20的传递特性。图3是弹簧减震器组件20的 模型化视图。在利用时间"t"作为参数将致动器力定义为"fA(t)"并将簧下侧单元相对于 簧下部分的位移量定义为"x(t)"的情况下，对于簧下侧单元的运动方程表示如下。当簧下 侧单元向上发生位移时位移量x(t)为正。
m d2x (t) /dt2+C dx (t) /dt+k x (t) = -fA (t) (1) 在上述方程中，"m"表示簧下侧单元的惯性质量，"C"表示阻尼器70的阻尼系数， 而"k"表示在将两个压縮盘簧96、100视为构成一个弹簧的情况下的弹簧常数。上述方程 (1)经过拉普拉斯变换(利用拉普拉斯算子"s"作为参数)，由此获得下述公式
X(s) = _l/(m s2+C s+k) FA(s) (2) 注意，"X(s)"和"Fa(s)"分别是通过"x(t)"和fA(t)的拉普拉斯变换而获得的函 数。换言之，第一传递函数Gl(s)被表示为Gjs) =-l/(m*s2+C*s+k)。第一变化函数是
当输入致动器力时输出簧下侧单元相对于簧下部分的位移量的传递函数。 在实际作用在簧下部分上的实际作用力被定义为"fr(t)"且如上所述簧下侧单元
相对于簧下部分的位移量被定义为"x(t)"的情况下，对于簧下部分的运动方程表示如下 fr (t) = -C dx (t) /dt_k x (t) (3) 对于对上述等式(3)的拉普拉斯变换而获得下述公式(4): Fr(s) = -(C s+k) X(s) (4) 注意，"Fr(s)"是对fr(t)进行拉普拉斯变换而获得的函数。换言之，第二传递函 数Gjs)被表示为Gjs) =-(C*s+k)。第二传递函数是当输入簧下侧单元相对于簧下部 分的位移量时输出实际作用力的传递函数。通过将公式(2)代入公式(4)，获得以下公式
Fr(s) = {(C s+k)/(m s2+C s+k)} FA(s) (5) 因为将需要由致动器30产生的致动器力fA(t)确定为使得实际作用力fr(t)成 为等于需要作用力fw，所以根据下述公式来计算致动器力
FA(s) = {(m s2+C s+k)/(C s+k)} Fr(s) (6) [OWO] vi)确定目标致动器力 在图3所示的模型中，簧下部分固定，并且仅考量簧下侧单元相对于簧下部分的 运动。但是，由于来自车轮的输入而导致弹簧减震器组件20总是发生位移，故希望考量簧 下部分的位移的影响。因此，在将簧下部分的绝对位移定义为"&(t)"的情况下，考量簧下 部分发生位移的如图4所示的弹簧减震器组件20的模型。根据该模型，可以认为簧下侧单 元具有基于簧下竖直加速度cbq(t)/dt的量的惯性力。因此，在考量其量与簧下侧单元的 簧下竖直加速度对应的惯性力m cbq(t)/dt的情况下，通过目标致动器力f*(t)的拉普拉 斯变换而获得的F、s)由以下公式表示F* (s) = {(m s2+C s+k) / (C s+k)} FN (s) _m s2 X丄(s) (7)
因此，基于下述参数来确定目标致动器力当需要作用力被输入到合成传递函数 G(s) = (m s2+C s+k)/(C s+k)(其被设定为作为第一传递函数与第二传递函数的乘积 的函数的倒数函数)时表示致动器力的输出值；以及簧下侧单元相对于簧下部分的位移的 惯性力。 通过下述公式(8)及(9)来分别表示根据图4所示的模型的、对于簧下侧单元的 运动方程以及对于簧下部分的运动方程 m d2x0 (t) /dt2 = -f A (t) _C {dx0 (t) /dt-cbq (t) /dt} _k {x0 (t) -x丄(t)} (8)
fr(t) =-C (dx。(t)/dt-cbq(t)/dt卜k (x。(t)-xjt)) (9)
通过对上述公式(8)及(9)的拉普拉斯变换而分别获得下述公式(10)及(11):
m s2 X0(s) =-FA(s)-C s (X。(s)-Xjs)卜k (X。(s)-XjsM (10)
Fr(s) = -C s {X0 (s)-X! (s)} _k {X0 (s)-X! (s)} (11)
由上述公式(10)及(11)建立以下公式FA (s) = {(m s2+C s+k) / (C s+k)} Fr (s) _m s2 X丄(s) (12)
换言之，获得类似于公式(7)的公式(12)。 对连续值(即，模拟数据)执行上述拉普拉斯变换。但是，每一次当执行将在下文 说明的程序时，确定要输入到合成传递函数G(s)的需要作用力f,，因此需要作用力f,是相 对于执行程序的间隔时间Ts的离散值。因而，通过利用所谓z变换(其可被解释为对离散 集的拉普拉斯变换)对上述合成传递函数G(s)离散化而获得的传递函数G(z)，来计算目标 致动器力。 将简要说明z变换的一个示例。" +1"被定义为"z an"，即an+1 = z ，其中特 定时间tn的数据被定义为"a"而采样间隔被定义为"T/，并且使用表示离散数据的阶次的 算子"z"。对利用离散数据的"da(tn)/dt"的近似构成下述公式
da(tn)/dt = (an-an—》/% (13) 利用"an+1 = z a/来对上述公式(13)进行变换，由此获得下述公式
da(tn)/dt = {(1-z—VTJ an (14) 此外，对"da(0/dt"的拉普拉斯变换获得"s A(s)"。换言之，公式(7)中的拉 普拉斯算子"s"由"(1-z—W，替代，并且公式(7)中的"F、s)"以及"Fn(s)"分别被变换 为每个均为离散数据的"f"及"f/，由此获得以下公式
f* = G(z) fN_m Gzg (15)
因为"s2 '&(s)"表示簧下竖直加速度，故将由簧下竖直加速度传感器236检测得 到的簧下竖直加速度Gzg来替代"s2 ，&(s)"。由此，利用当前输入值以及先前输入值和先 前输出值来计算"G(z)"的当前输出值。因此，执行根据公式(15)的计算，由此确定目标致 动器力f*。 如上所述，阻尼器70被构造为使其阻尼系数C依据收縮和伸展方向而不同。因 此，第一传递函数和第二传递函数依据簧下侧单元和簧下部分的相对运动的方向而发生变 化。更具体而言，在第一传递函数和第二传递函数每一者中设定的阻尼器70的阻尼系数C 在簧下侧单元和簧下部分彼此接近地运动时的阻尼系数Cc与簧下侧单元和簧下部分彼此 远离地运动时的阻尼系数Ct之间选择性地变化。簧下侧单元和簧下部分的相对位移是以 下两个量之间的差由高度传感器224检测得到的簧上部分和簧下部分彼此接近和远离的 运动量；以及根据解算器242的检测结果而推定得到的簧上侧单元和簧下侧单元的相对运 动量。因此，基于高度传感器224及解算器242的检测结果来推定簧下侧单元和簧下部分 的相对运动的方向。 控制致动器30以产生如上所述确定的目标致动器力f*。用于产生目标致动器力 f*的电动机46的运转受到逆变器204的控制。更具体而言，基于由此确定的目标致动器力 f*来确定目标占空比，并且将基于所确定的占空比的命令发送至逆变器204。逆变器204的 开关元件受到控制以在合适的占空比的情况下打开和关闭，由此电动机46被驱动以产生
目标致动器力f*。 vii)高度改变控制 在本悬架系统10中，还执行用于基于驾驶员试图应对例如行驶在极度不平整路 面上的意图、通过空气弹簧34来改变车辆的高度的控制。以下在合适的情况下将该控制称 为"高度改变控制"。将简要说明该高度改变控制。当基于驾驶员意图通过对车高改变开关 226的操作而改变作为要实现的预定高度之一的目标高度时，执行高度改变控制。对于各个 预定高度，预先设定用于四个车轮12每一者的目标簧上簧下间距离。基于由各个高度传感 器224检测得到的值，控制空气供应排出装置160的工作，使得对于各个车轮12的簧上簧 下间距离成为等于各个目标距离，由此可根据目标高度来合适地改变对于各个车轮12的 簧上簧下间距离。在高度改变控制中，还执行所谓自动取平(auto leveling)操作，以应对 因乘坐车辆的乘客数量的改变、由车辆承载的货物重量的改变等而引起的车辆高度变化。
3.控制程序 在车辆的点火开关220置于开("ON")状态的情况下，执行上述致动器30的控制 使得以间隔时间Ts(例如，从数毫秒到数十毫秒)来重复地执行图5的流程图所示的致动 器控制程序。以下，将参考流程图简要说明控制的流程。对于为四个车轮12分别设置的各 个弹簧减震器组件20的四个致动器30中的每个致动器执行致动器控制程序。在以下描述 中，为了简明，将通过对四个致动器30中的一个执行的程序来说明处理过程。
在致动器控制程序中，根据上述方式，在步骤Sl(以下在合适的情况下将省去"步 骤")至S3中确定振动衰减分量fv、侧倾抑制分量fK以及俯仰抑制分量fP。然后，执行S4 以将三个分量fv、 fK以及fP相加，由此确定需要作用在簧上部分与簧下部分之间的需要作 用力fN。然后，在S5，根据以下两种量之间的差来获得簧下侧单元和簧下部分的相对位移 量x :根据高度传感器224的检测结果而获得的簧上部分和簧下部分彼此接近和远离的运动量；以及根据解算器242的检测结果而推定得到的簧上侧单元和簧下侧单元的相对运动 量。在S6，将当前相对位移量与先前相对位移量彼此比较，并推定簧下侧单元和簧下部分的 相对运动的方向。在推定得到簧下侧单元和簧下部分彼此接近地运动时，执行S7以将阻尼 器70的阻尼系数C设定为Cc。当推定得到簧下侧单元和簧下部分彼此远离地运动时，执行 S8以将阻尼器70的阻尼系数C设定为Ct。 然后，在S9，执行根据上述传递函数G(s) = (m s2+C s+k)/(C s+k)的计算，由 此根据作为输入值的在S4确定的需要作用力fw，输出要由致动器30产生的致动器力fA。 然后，在SIO，考量由于簧下部分的位移造成的簧下侧单元的惯性力m Gzg，来确定目标致 动器力f*( = fA_m Gzg) 。 SIO后续是Sll，在Sll，基于所确定的致动器力f来确定用于 控制电动机46的占空比，并将基于占空比的命令发送至逆变器204 。因为该处理，控制各个 致动器30的电动机46的运转，由此致动器30产生所需要的致动器力。
4.控制器的功能结构 将执行上述对各致动器30的控制的ECU 200视为具有用于执行各种处理的各个 功能部分。具体而言，ECU 200包括用于通过执行上述致动器控制程序的S1-S4中的处理 来确定需要作用力的功能部分，即，需要作用力确定部分300。需要作用力确定部分300包 括作为确定振动衰减分量fv的功能部分的振动衰减控制部分302 ;作为确定侧倾抑制分 量fK的功能部分的侧倾抑制控制部分304 ;以及作为确定俯仰抑制分量fP的功能部分的俯 仰抑制控制部分306。 ECU 200包括基于传递函数的计算部分308，基于传递函数的计算部 分308作为根据合成传递函数(其以需要作用力为输入，并且其被设定为作为第一传递函 数和第二传递函数的乘积的函数的倒数函数)来进行计算的功能部分。执行程序的S5-S9 中的处理的部分对应于基于传递函数的计算部分308。基于传递函数的计算部分308包括 传递函数改变部分310，传递函数改变部分310执行程序的S5-S8中的处理，并基于簧下侧 单元和簧下部分的相对运动的方向，通过改变阻尼器的阻尼系数来改变第一传递函数和第 二传递函数。ECU 200还包括基于惯性力的校正部分312，基于惯性力的校正部分312执行 程序的S10中的处理，并且基于由于簧下部分的位移造成的簧下侧单元的惯性力来对表示 从基于传递函数的计算部分308输出的致动器力的输出值进行校正，由此确定目标致动器 力。目标致动器力确定部分314通过包括需要作用力确定部分300、基于传递函数的计算部 分308以及基于惯性力的校正部分312而构成。ECU 200还包括高度改变控制部分316，高 度改变控制部分316通过空气弹簧34来执行车辆高度的改变。 在本悬架系统10中，在利用第一传递函数和第二传递函数的情况下，基于下述参 数来确定目标致动器力(a)需要通过致动器30和连接机构32作用在簧上部分与簧下部 分之间的需要作用力；以及(b)由于簧下部分的位移造成的簧下侧单元的惯性力，其中，第 一传递函数是当输入致动器力时输出簧下侧单元相对于簧下部分的位移量的传递函数，而 第二传递函数是当输入所述位移量时输出实际作用力(其是实际作用在簧上部分与簧下 部分之间的力)的传递函数。因此，上述配置可确保由于经由连接机构32传递致动器力而 实际作用在簧上部分和簧下部分上的合适的力。换言之，悬架系统10防止了因连接机构相 对于致动器的串联配置而产生的在车辆的驾乘舒适性、车辆的操控性和稳定性等方面的劣 化。 变化实施例
在根据所解释的实施例的系统中，如图7(a)所示，目标致动器力确定部分被构造 为使得将需要作用力输入到合成传递函数G(s)，合成传递函数G(s)被设定为作为第一传 递函数与第二传递函数的乘积的函数的倒数函数。目标致动器力确定部分可被构造为使得 利用图7(b)所示的合成传递函数H(s)来计算目标致动器力。合成传递函数H(s)是与上 述实施例中的传递函数G(s)近似的传递函数，并表示如下
H(s) = G' (s)/{l+G， (s) *A(s)} 在上述公式中，"G' (s)"以及"A(s)"是分别由下述公式表示的传递函数 G， (s) = P+I/s+D s A(s) = (C s+k)/(m s2+C s+k) 在上述公式中，"P"、"I"及"D"分别是比例增益、积分增益以及微分增益，并被设 定为合适的值以与前述实施例中的传递函数G(s)近似。前述实施例中的传递函数G(s)是 相对于"s"的线性函数，而本变化实施例中的传递函数A(s)是具有项"l/s"的函数。因 此，相较于前述实施例中的传递函数G (s)，本变化实施例中的传递函数A (s)可确保稳定的 计算。
权利要求
一种悬架系统，其用于车辆，并包括电磁致动器，其包括簧上侧单元，其连接至簧上部分；簧下侧单元，其连接至簧下部分，并随着所述簧上部分和所述簧下部分彼此接近和远离的运动而可相对于所述簧上侧单元运动；以及电磁电动机，所述致动器被构造为基于所述电磁电动机的力而产生致动器力，所述致动器力是对于所述簧上侧单元和所述簧下侧单元的相对运动的力；连接机构，其包括支撑弹簧，所述支撑弹簧用于允许所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的一者由所述簧上部分和所述簧下部分中与所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的所述一者连接的一者进行弹性支撑，所述连接机构被构造为将所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的所述一者与所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者连接；以及控制器，其包括目标致动器力确定部分，所述目标致动器力确定部分被构造为根据规定控制规则来确定作为需要由所述致动器产生的所述致动器力的目标致动器力，所述控制器被构造为基于所述目标致动器力来对由所述致动器产生的所述致动器力进行控制，其中，所述目标致动器力确定部分被构造为在利用第一传递函数和第二传递函数的情况下基于下述参数来确定所述目标致动器力(a)需要作用力，其是需要通过所述致动器和所述连接机构作用在所述簧上部分与所述簧下部分之间的力；以及(b)由于所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者的位移造成的所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的所述一者的惯性力，其中，所述第一传递函数是当输入所述致动器力时输出所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的所述一者相对于所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者的位移量的传递函数，而所述第二传递函数是当输入所述位移量时输出作为实际作用在所述簧上部分与所述簧下部分之间的力的实际作用力的传递函数。
2. 根据权利要求1所述的悬架系统，其中，合成传递函数被设定为作为所述第一传递函数和所述第二传递函数的乘积的函 数的倒数函数，并且其中，所述目标致动器力确定部分被构造为基于下述参数来确定所述目标致动器力 通过将所述需要作用力输入到所述合成传递函数而获得的输出值；以及所述惯性力。
3. 根据权利要求2所述的悬架系统，其中，所述目标致动器力确定部分被构造为根据 通过将所述需要作用力输入到所述合成传递函数而获得的所述输出值与所述惯性力之间 的关系来确定所述目标致动器力，所述关系表示所述输出值与所述目标致动器力之间的差 对应于所述惯性力。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的悬架系统，其中，所述连接机构被构造为将以下部件连接作为所述簧上侧单元和所述簧下侧单 元中的所述一者的所述簧下侧单元；以及作为所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者 的所述簧下部分，并且所述连接机构被构造为使得所述支撑弹簧允许所述簧下侧单元由所 述簧下部分进行弹性支撑，并且其中，所述目标致动器力确定部分被构造为在利用所述第一传递函数和所述第二传递 函数的情况下基于所述需要作用力和由于所述簧下部分的位移造成的所述簧下侧单元的 所述惯性力来确定所述目标致动器力，其中，所述第一传递函数在输入所述致动器力时输 出所述簧下侧单元相对于所述簧下部分的位移量，而所述第二传递函数在输入所述位移量 时输出作为实际作用在所述簧上部分与所述簧下部分之间的力的所述实际作用力。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的悬架系统，其中，所述连接机构包括阻尼器，所 述阻尼器与所述支撑弹簧并联布置，并被构造为产生对于所述簧上侧单元和所述簧下侧单 元中的所述一者与所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者的相对运动的阻尼力。
6. 根据权利要求5所述的悬架系统，其中，基于所述阻尼器的阻尼系数来设定所述第 一传递函数和所述第二传递函数。
7. 根据权利要求6所述的悬架系统，其中，所述阻尼器被构造为使得其阻尼系数基于所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中 的所述一者与所述簧上部分和所述簧下部分中的所述一者的所述相对运动的方向而不同， 并且其中，所述目标致动器力确定部分被构造为基于所述相对运动的方向来改变要利用的 所述第一传递函数和所述第二传递函数。
8. 根据权利要求7所述的悬架系统，还包括用于检测所述簧上部分和所述簧下部分 彼此接近和远离的所述运动的量的运动量传感器，以及用于检测所述电磁电动机的运转量 的电动机运转量传感器，其中，所述目标致动器力确定部分被构造为基于由所述运动量传感器检测到的值和由 所述电动机运转量传感器检测到的值，来对所述簧上侧单元和所述簧下侧单元中的所述一 者与所述簧上部分和所述簧下部分中所述一者的所述相对运动的方向进行推定。
全文摘要
一种悬架系统，其用于车辆，并包括电磁致动器，其包括连接至簧上部分的簧上侧单元、连接至簧下部分的簧下侧单元、以及电磁电动机，所述致动器被构造为产生致动器力；连接机构，其包括支撑弹簧；以及控制器，其包括被构造为根据规定控制规则来确定目标致动器力的目标致动器力确定部分，其中，所述确定部分被构造为在利用第一传递函数和第二传递函数的情况下基于下述参数来确定目标致动器力(a)需要作用力，其是需要通过致动器和连接机构作用在簧上部分与簧下部分之间的力；以及(b)由于簧上部分和簧下部分中的一者的位移造成的簧上侧单元和所述簧下侧单元中的一者的惯性力，其中，第一传递函数在输入致动器力时输出簧上侧单元和簧下侧单元中的所述一者相对于簧上部分和簧下部分中的所述一者的位移量，而第二传递函数在输入所述位移量时输出作为实际作用在簧上部分与簧下部分之间的力的实际作用力。
文档编号B60G17/018GK101795880SQ200980100308
公开日2010年8月4日 申请日期2009年4月6日 优先权日2008年4月18日
发明者中村伦道 申请人:丰田自动车株式会社