(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行方向に延在するとともに該進行方向に直交する左右方向に回動可能とされた主砲を備えた車両本体と走行車輪との間に設置され、
バネ要素および減衰要素と、
前記減衰要素による減衰力の切替えを行う制御部と、を備え、
該制御部は、車両側取付け位置における上下方向の絶対速度である取付け位置上下絶対速度と、前記走行車輪に対する前記車両側取付け位置の相対速度と、の積が閾値を超えた場合に前記減衰要素の減衰力を大きく設定し、前記積が閾値を下回った場合には減衰力を小さく設定する、車両用サスペンション装置であって、
前記制御部は、前記取付け位置上下絶対速度を、前記車両本体が上下方向に動揺する際の車両本体上下速度と、前記車両本体がピッチ方向に動揺する際の該車両本体のピッチ中心から前記車両側取付け位置までの距離と前記ピッチによる該車両本体の角速度との積であるピッチ上下速度と、の和で与えるとともに、
前記主砲による射撃を行う際、前記ピッチ上下速度を、前記車両本体上下速度よりも大きく重み付けするように切替可能とされ、
前記制御部は、他のサスペンション装置が負担する前記車両本体の重量との関係に基づいて、前記閾値を変更する際に、
平坦路面において、各前記サスペンション装置による前記車両本体の偏姿勢を除去して水平にするシーケンスを行う際に、各前記サスペンション装置に付与する油圧またはタイヤ空気圧から、各前記サスペンション装置に付加されている重量を得て、
相対的に大きな重量が付加されている前記サスペンション装置には負数の閾値を設定し、相対的に小さな重量が付加されている前記サスペンション装置には正数の閾値を設定し、平均的な重量が付加されている前記サスペンション装置には０の閾値を設定することを特徴とする車両用サスペンション装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記車両本体がロール方向に動揺する際の該車両本体のロール中心から前記車両側取付け位置までの距離と前記ロールによる該車両本体の角速度との積であるロール上下速度を、前記取付け位置上下絶対速度に加えるとともに、
前記ロール上下速度を、前記車両本体上下速度よりも大きく重み付けするように切替可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の車両用サスペンション装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された車両用サスペンション装置を複数備えていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セミアクティブ制御が行われる車両用サスペンション装置およびこれを備えた車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用サスペンション装置としては、図１０（ａ）に示すように、車両本体１００と路面１０２との間に、バネ要素１０１及び減衰要素１０３が設けられたマスバネ系が採用される。このようなマスバネ系は、同図（ｂ）のボード線図に示すように、減衰力を大きくしていくと、共振点である１次モードでは応答倍率が低下するものの、共振点である１次モードよりも高周波の領域では、応答倍率が増大してしまうという特性がある。なお、同図では、実線、破線、二点鎖線の順で減衰力が大きくなっている。
【０００３】
一方、乗り心地および走破性を向上するには、スカイフックダンパを実現することが望ましいとされている。スカイフックダンパは、図１１（ａ）に示すように、空間の固定点１０５に減衰要素１０３’を吊し、この減衰要素１０３’の下端に車両本体１００を接続した構成となる。このようなスカイフックダンパを構成すれば、同図（ｂ）のボード線図に示すように、減衰力を大きくしても、共振点である１次モードよりも高周波の領域では応答倍率が増大しない。なお、同図では、実線、破線、二点鎖線の順で減衰力が大きくなっている。
【０００４】
しかし、スカイフックダンパは、空間の固定点に減衰要素の一端を固定する必要があるため、現実の車両に実装させることができない。そこで、減衰要素の減衰力を切り替えるセミアクティブ制御を採用し、適切な切替則を採用することによってスカイフックダンパを実現するカルノップ（Karnop）制御が提案されている（例えば特許文献１）。
図１２には、カルノップ制御による減衰力の切替則が示されている。
同図において、横軸は、サスペンション装置の車両側取付け位置１１０の走行車輪１１２に対する相対速度（Ｘ１−Ｘ０）を示す。縦軸は、車両本体１００の上下方向速度すなわち車両側取付け位置１１０の絶対速度Ｘ１を示す。
絶対速度Ｘ１は、上方向を正とする。相対速度（Ｘ１−Ｘ０）は、車両側取付け位置１１０の絶対速度Ｘ１が走行車輪１１２の絶対速度Ｘ０を上回る場合すなわちサスペンション装置１０８の減衰要素１１４が延びる場合を正とし、逆に、減衰要素１１４が縮む場合を負とする。したがって、同図において正となる右側ほど張力（Tension）が加わり、負となる左側ほど圧縮力（Compression）が加わることを意味する。
カルノップ制御は、以下のように減衰力を切り替える。
同図における第１象限のように、車両本体１００が上方に向き（Upward）、減衰要素１１４に張力が加わる場合には、減衰力を大きく（HARD）設定する。
また、第２象限のように、車両本体１００が上方に向き（Upward）、減衰要素１１４に圧縮力が加わる場合には、減衰力を小さく（SOFT）設定する。
また、第３象限のように、車両本体１００が下方に向き（Downward）、減衰要素１１４に圧縮力が加わる場合には、減衰力を大きく（HARD）設定する。
また、第４象限のように、車両本体１００が下方に向き（Downward）、減衰要素１１４に張力が加わる場合には、減衰力を小さく（SOFT）設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７２１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のようにカルノップ制御を実現したとしても、以下の問題がある。
車両本体の上部に主砲を備えた戦車のような特殊車両の場合には、乗員の乗り心地や走破性の他に、主砲による命中精度の確保が要求される。特に、走行中に主砲から弾丸が発射される場合には、走行時であっても命中精度に影響を及ぼさないように車両本体を適切な姿勢に制御する必要がある。
例えば、主砲が進行方向を向いている場合には、車両本体にピッチが生じると、主砲の仰角が大きく変化するため、命中精度に大きな影響を及ぼす。一方、車両本体が平行に上下方向に動揺する場合は、仰角が大きく変化することはないため、命中精度には大きな影響は及ぼさない。また、車両本体にロールが生じても、主砲が進行方向を向いている場合には、仰角が大きく変化することはなく、命中精度に大きな影響は及ぼさない。
一方、主砲が旋回（回動）し、進行方向と異なる方向を向いている場合には、ピッチだけでなくロールが生じても、仰角が変化することから、命中精度に大きな影響を及ぼす。ただし、車両本体が平行に上下方向に動揺した場合は、仰角が大きく変化することはないため、命中精度には大きな影響を及ぼさない。
このように、主砲を備えた車両に対しては、乗り心地や走破性のみを考慮してカルノップ制御等のセミアクティブ制御を単純に適用するだけでなく、主砲の命中精度をも考慮したサスペンション制御が必要となる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、乗り心地および走破性を確保しつつ、主砲の命中精度を確保するサスペンション装置およびこれを備えた車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のサスペンション装置およびこれを備えた車両は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の参考例にかかるサスペンション装置は、進行方向に延在するとともに該進行方向に直交する左右方向に回動可能とされた主砲を備えた車両本体と走行車輪との間に設置され、バネ要素および減衰要素と、前記減衰要素による減衰力の切替えを行う制御部と、を備え、該制御部は、車両側取付け位置における上下方向の絶対速度である取付け位置上下絶対速度と、前記走行車輪に対する前記車両側取付け位置の相対速度と、の積が閾値を超えた場合に前記減衰要素の減衰力を大きく設定し、前記積が閾値を下回った場合には減衰力を小さく設定する、車両用サスペンション装置であって、前記制御部は、前記取付け位置上下絶対速度を、前記車両本体が上下方向に動揺する際の車両本体上下速度と、前記車両本体がピッチ方向に動揺する際の該車両本体のピッチ中心から前記車両側取付け位置までの距離と前記ピッチによる該車両本体の角速度との積であるピッチ上下速度と、の和で与えるとともに、前記ピッチ上下速度を、前記車両本体上下速度よりも大きく重み付けするように切替可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の参考例では、車両側取付け位置における上下方向の絶対速度である取付け位置上下絶対速度と、車両側取付け位置と走行車輪との相対速度と、の積が閾値を超えた場合に減衰要素の減衰力を大きく設定し、積が閾値を下回った場合には減衰力を小さく設定することとして、スカイフック制御を実現するカルノップ（karnop）制御を採用し、車両本体の安定性ないし乗り心地を向上することとした。
また、主砲が進行方向に延在しているので、車両本体がピッチ（pitch：縦揺れ）により動揺すると、主砲の迎角が変化するため、主砲から発射される弾丸の軌道が大幅にずれることになる。したがって、主砲から発射される弾丸の命中精度を向上させるためには、ピッチを低減させるように制御する必要がある。そこで、本発明の参考例では、例えば主砲から弾丸を発射する際には、ピッチ上下速度を、車両本体上下速度よりも大きく重み付けするように切り替えて、ピッチ方向の動揺に対して減衰を大きく与える制御を行うこととした。これにより、ピッチによる命中精度の低下を防止することができる。
車両本体の上下方向の動揺が命中精度に殆ど影響を及ぼさない場合には、車両本体上下速度を無視するようにすると好適である。これにより、ピッチによる減衰の切替えが敏感になり、ピッチ方向の動揺に対する制御の寄与度が大きくなる。
なお、制御部が減衰力を切り替える「閾値」としては、典型的には、０が用いられる。
【００１０】
さらに、本発明の参考例の車両用サスペンション装置では、前記制御部は、前記車両本体がロール方向に動揺する際の該車両本体のロール中心から前記車両側取付け位置までの距離と前記ロールによる該車両本体の角速度との積であるロール上下速度を、前記取付け位置上下絶対速度に加えるとともに、前記ロール上下速度を、前記車両本体上下速度よりも大きく重み付けするように切替可能とされていることを特徴とする。
【００１１】
例えば主砲が進行方向から左右方向に回動した場合に、車両本体にロールが発生すると、主砲の仰角が大きく変化する。そこで、本発明の参考例では、ロール時に減衰を大きく与える制御を行うこととした。これにより、ロールによる命中精度の低下を防止することができる。
具体的には、取付け位置上下絶対速度に、ロール上下速度を加えるとともに、ロール上下速度を車両本体上下速度よりも大きく重み付けするようにした。これにより、ロールが重点的に減衰されることとなる。
また、主砲の左右方向の回動角に応じて、ピッチ上下速度およびロール上下速度の重み付けの大きさを調整して、命中精度に影響を与える方向の動揺に対して大きな減衰を与えることとしても良い。
本明細書では、ピッチやロールに応じて動揺低減が選択できるようになっている制御を「動揺選択型カルノップ制御」と称する。
【００１２】
また、本発明の参考例の車両用サスペンション装置は、進行方向に延在するとともに該進行方向に直交する左右方向に回動可能とされた主砲を備えた車両本体と走行車輪との間に設置され、バネ要素および減衰要素と、前記減衰要素による減衰力の切替えを行う制御部と、を備え、該制御部は、車両側取付け位置における上下方向の絶対速度である取付け位置上下絶対速度と、前記走行車輪に対する前記車両側取付け位置の相対速度と、の積が閾値を超えた場合に前記減衰要素の減衰力を大きく設定し、前記積が閾値を下回った場合には減衰力を小さく設定する、車両用サスペンション装置であって、前記バネ要素および前記減衰要素による前記車両本体の応答周波数特性に基づく応答が所定値以下となる場合には、前記積が前記閾値を超えた場合であっても、前記制御部によって前記減衰要素の減衰力を大きく設定せず、前記バネ要素および前記減衰要素による前記車両本体の応答周波数特性に基づく応答が所定値を超える場合には、前記制御部による前記閾値を用いた減衰力の切替方式に従うことを特徴とする。
【００１３】
一般に、バネ要素および減衰要素を備えた１質点系の応答周波数特性は、高周波の入力ほど大きく応答が低下する傾向を有する。したがって、車両本体に入力する周波数が所定値以上の高周波であれば、制御部によって減衰要素の減衰力を大きく設定する必要はない。そこで、本発明の参考例では、車両本体の応答が所定値以下となる周波数では、取付け位置上下絶対速度と相対速度との積が閾値を超えた場合であっても、制御部によって減衰要素の減衰力を大きく設定しない、すなわち通常の設定（小さな減衰力の設定）とするようにした。これにより、カルノップ制御による減衰力の頻繁な切替えを回避することができ、安定な制御が可能となる。
具体的には、複数の走行車輪を有する場合には、各走行車輪のサスペンション装置ごとに応答周波数特性を把握しておき、これにより、制御部による切替えを行うか否かの周波数の設定を行う。この周波数設定値に基づいて、車両特性フィルタを作成する。この車両特性フィルタは、例えば、応答が所定値以上となる周波数領域では入力信号（例えば走行車輪に入力される加速度）をそのまま通し、応答が所定値以下となる周波数領域では入力信号を所望量だけカットさせて出力させる構成とする。そして、この車両特性フィルタの出力が所定値以上であれば制御部によってカルノップ制御に移行し、所定値以下であれば制御部による減衰力の切替は行わず減衰力を小さく設定する。
本明細書では、本発明の参考例のように、カルノップ制御を協調させる制御を「カルノップ協調制御」と称する。
【００１４】
また、本発明の参考例の車両用サスペンション装置は、進行方向に延在するとともに該進行方向に直交する左右方向に回動可能とされた主砲を備えた車両本体と走行車輪との間に設置され、バネ要素および減衰要素と、前記減衰要素による減衰力の切替えを行う制御部と、を備え、該制御部は、車両側取付け位置における上下方向の絶対速度である取付け位置上下絶対速度と、前記走行車輪に対する前記車両側取付け位置の相対速度と、の積が閾値を超えた場合に前記減衰要素の減衰力を大きく設定し、前記積が閾値を下回った場合には減衰力を小さく設定する、車両用サスペンション装置であって、前記制御部は、前記閾値を、正数または負数に切り替えることを特徴とする。
【００１５】
一般に、サスペンション装置を低減衰として１次モードよりも高い周波数領域を大きくとることによって、加速度応答倍率を低減することが知られている。したがって、閾値を正数に切り替えることにより、低減衰が多く選択されるようになる。これにより、搭乗者の乗り心地に影響を及ぼす動揺の加速度が重点的に低減されるようになる。
一方、閾値を負数に切り替えることにより、高減衰が多く選択されるようになる。これにより、走破性に影響を及ぼす動揺の振幅および速度が重点的に低減されるようになる。また、動揺が抑えられることにより、主砲の命中精度が高くなる。
このように、本発明の参考例では、閾値を正数または負数に切り替えることにより、走破性重視モードと乗り心地重視モードとを切り替えることができる。
例えば、平坦面では乗り心地を重視するために閾値を正数に設定し、悪路では走破性を重視するために閾値を負数に設定する。また、ピッチ角速度をセンサによって得ておき、これにより車両本体の姿勢変動を把握して、姿勢変動が大きい場合には走破性重視となるように閾値を負数に設定する。
閾値の切替えは、操縦者による手動によって行うこととしても良く、また、加速度センサ、速度センサ、角速度センサ、角加速度センサ等の各種センサに基づく判断を経た自動制御としても良い。
本明細書では、本発明の参考例のように、カルノップ制御の減衰力切替えの敷地を変更する制御を「モード切替カルノップ制御」と称する。
【００１６】
また、本発明の車両用サスペンション装置は、進行方向に延在するとともに該進行方向に直交する左右方向に回動可能とされた主砲を備えた車両本体と走行車輪との間に設置され、バネ要素および減衰要素と、前記減衰要素による減衰力の切替えを行う制御部と、を備え、該制御部は、車両側取付け位置における上下方向の絶対速度である取付け位置上下絶対速度と、前記走行車輪に対する前記車両側取付け位置の相対速度と、の積が閾値を超えた場合に前記減衰要素の減衰力を大きく設定し、前記積が閾値を下回った場合には減衰力を小さく設定する、車両用サスペンション装置であって、前記制御部は、他のサスペンション装置が負担する前記車両本体の重量との関係に基づいて、前記閾値を変更する際に、平坦路面において、各前記サスペンション装置による前記車両本体の偏姿勢を除去して水平にするシーケンスを行う際に、各前記サスペンション装置に付与する油圧またはタイヤ空気圧から、各前記サスペンション装置に付加されている重量を得て、相対的に大きな重量が付加されている前記サスペンション装置には負数の閾値を設定し、相対的に小さな重量が付加されている前記サスペンション装置には正数の閾値を設定し、平均的な重量が付加されている前記サスペンション装置には０の閾値を設定することを特徴とする。
【００１７】
例えば、他のサスペンションよりも荷重が大きくかかっているサスペンションには高減衰が選択されるように閾値を負数に設定し、他のサスペンションよりも荷重が小さくかかっているサスペンションには低減衰が選択されるように閾値を正数に設定する。
閾値の調整は、例えば、次のように行う。車両本体に偏荷重が生じ、車両の姿勢が傾いている場合に、車両本体の姿勢を水平に復帰させる際に、各サスペンション装置に付加されている油圧やタイヤ空気圧等から重量を把握する。これにより得られた重量から、各サスペンション装置に付加されている重量の分布が把握され、相対的に大きな重量が付加されているサスペンション装置には負数の閾値が設定され、相対的に小さな重量が付加されているサスペンション装置には正数の閾値が設定される。なお、平均的な重量が付加されているサスペンション装置には０の閾値が設定される。
したがって、偏荷重とされた車両本体であっても、略水平な姿勢を維持したまま動揺を制御することができる。
本明細書では、本発明のように、車両本体のバランスを考慮してカルノップ制御の減衰力切替えの閾値を変更する制御を「バランス調整カルノップ制御」と称する。
【００１８】
また、本発明の車両用サスペンション装置は、進行方向に延在するとともに該進行方向に直交する左右方向に回動可能とされた主砲を備えた車両本体と走行車輪との間に設置され、バネ要素および減衰要素と、前記減衰要素による減衰力の切替えを行う制御部と、を備えた車両用サスペンション装置であって、前記制御部は、前記車両本体のロール角速度およびピッチ角速度のいずれの低減を行うかを判断し、判断したロールまたはピッチを低減するように前記減衰要素の減衰力の切替えを行とともに、ロール角速度またはピッチ角速度が所定値以下の場合には、上下方向速度が低減するように前記減衰要素の減衰力の切替えを行うことを特徴とする。
【００１９】
車両本体にピッチまたはロールが生じた場合、主砲の命中精度に影響を及ぼすので、ピッチまたはロールを低減するために減衰要素の減衰力の切替えを行うこととした。
また、ピッチ角速度およびロール角速度の大きさが所定値以下の場合には、車両本体の上下方向速度が低減するように減衰要素の減衰力を切り替えることとした。
本明細書では、本発明のように、ロール及びピッチを考慮して減衰力を切り替える制御を「ロールピッチ制御」と称する。
【００２０】
また、本発明の車両は、上記のいずれかの車両用サスペンション装置を複数備えていることを特徴とする。
【００２１】
主砲の命中精度を低減するために動揺が効果的に低減された車両を提供することができる。
なお、上述した動揺選択型カルノップ制御、カルノップ協調制御、モード切替カルノップ制御、バランス調整カルノップ制御およびロールピッチ制御は、任意に組み合わせ可能である。
【発明の効果】
【００２２】
ピッチまたはロールによって生じる動揺を抑えることができるので、主砲の命中精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１参考実施形態にかかる戦車（車両）を示した斜視図である。
【図２】車両本体とサスペンション装置との関係を示した模式図である。
【図３】本発明の第１参考実施形態にかかる動揺選択型カルノップ制御を示したブロック図である。
【図４】本発明の第２参考実施形態にかかるカルノップ協調制御を示した模式図である。
【図５】図４のカルノップ協調制御を示したフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態にかかるバランス調整カルノップ制御を示した模式図である。
【図７】図６のバランス調整カルノップ制御を示したフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態にかかるロールピッチ制御を示した模式図である。
【図９】図８のロールピッチ制御を示したフローチャートである。
【図１０】（ａ）は従来のマスバネ系が示されており、（ｂ）は（ａ）のボード線図が示されている。
【図１１】（ａ）は従来のスカイフック系が示されており、（ｂ）は（ａ）のボード線図である。
【図１２】カルノップ制御の切替則を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１参考実施形態］
図１には、車両本体５の上部に主砲３を備えた戦車（車両）１が示されている。
主砲３は、基本姿勢では、戦車１の進行方向に延在している。この主砲３は、標的の位置に応じて、進行方向に直交する左右方向および上下方向にも回動可能とされている。
同図には、車両本体５の進行方向に延在する軸線Ａが示されている。この軸線Ａ回りの車両本体５の動揺がロールとなる。また、車両本体５の進行方向に直交する軸線Ｂが示されている。この軸線Ｂ回りの車両本体５の動揺がピッチとなる。
車両本体５の下部には、左右に、複数の走行車輪７が設けられている。これら走行車輪７を巻回するように無端状のクローラ９が配置されており、各走行車輪７は、クローラ９上を走行する。
各走行車輪７には、車両本体５との間に、サスペンション装置が設けられている。
【００２５】
図２には、各走行車輪７に設けられるサスペンション装置の力学的模式図が示されている。同図では、理解の容易のため、一つのサスペンション装置のみが示されている。
車両本体５は、側面視した状態を模式的に表現されており、同図において左方が車両先端Ｆとなっている。
サスペンション装置１０は、走行車輪７と車両本体５との間に設けられている。サスペンション装置１０は、アーム１２を備えており、このアーム１２は、走行車輪７および車両本体５に対して回動自在に接続されている。すなわち、アーム１２の上端は車両本体５の下部の車両側取付け位置１４に接続されており、アーム１２の下端は走行車輪７に接続されている。
【００２６】
アーム１２は、車両本体５に対して角度αを形成するように配置されている。
アーム１２と車両本体５との間には、図示しないが、油圧を用いたダッシュポット等の減衰要素およびコイルバネ等のバネ要素が設けられている。これら減衰要素およびバネ要素によって、アーム１２と車両本体５との間の角度α、角速度α’（「’」は１階微分を意味する。）ないし角加速度α”（「”」は２階微分を意味する。）が低減される。角速度α’は、車両側取付け位置１４におけるアーム１２の走行車輪７に対する相対速度を反映し、角速度α’が増加する場合は相対速度が正となること示し、角速度α’が減少する場合は相対速度が負となることを示す。
【００２７】
同図には、車両本体５のピッチによる回転中心Ｃが示されており、この回転中心Ｃとアーム１２の車両側取付け位置１４との間の距離がＬｐとされている。
同図における白抜き矢印Ｙは、車両本体５の上下方向の絶対速度ｖを示す。
なお、図２は、ピッチ時におけるものとなっているが、アーム１２を備えたサスペンション装置１０は、ロールに対しても動揺が低減される構成となっている。
【００２８】
アーム１２には、レゾルバセンサ等の角速度検出センサ（図示せず）が設けられている。この角速度検出センサの出力は、サスペンション装置１０の動作を制御する制御部（図示せず）に送信される。また、車両本体５にはジャイロセンサ（図示せず）が設けられており、車両本体５の上下方向の絶対速度ｖや、ピッチ及びロール時の角速度α’が得られるようになっている。ジャイロセンサの出力は、制御部に送信される。
【００２９】
アーム１２と車両本体５との間に設けた減衰要素は、制御部によってその減衰力が切り替えられるようになっている（セミアクティブ制御）。用いられる切替則は、図１２を用いて説明したように、カルノップの切替則を基本的に用いる。用いられるカルノップ切替則は、車両本体５の上下絶対速度ｖと、走行車輪７に対する車両側取付け位置１４の相対速度を示す角速度α’と、の積であるｖ・α’がゼロを超えた場合に減衰要素の減衰力を大きく（HARD）設定し、積ｖ・α’がゼロを下回った場合には減衰力を小さく（SOFT）設定する。
【００３０】
さらに、本参考実施形態の制御部では、主砲３からの発射時に命中精度を確保するために、以下のような演算が行われる。この制御は、車両本体５のロールやピッチに応じて動揺低減が選択できるようになっており、以下、この制御を「動揺選択型カルノップ制御」という。
（ａ・ｖ＋ｂ・ωｐ・Ｌｐ＋ｃ・ωｒ・Ｌｒ）×α’  ・・・（１）
ここで、ωｐはピッチによる車両本体５の角速度、Ｌｐはピッチ中心から車両側取付け位置１４までの距離（図２参照）、ωｒはロールによる車両本体５の角速度、Ｌｒはロール中心から車両側取付け位置１４までの距離を示す。また、係数ａ，ｂ，ｃは、それぞれ０〜１までの値をとり、ａ＜ｂ，ｃの関係を有している。
式（１）におけるωｐ・Ｌｐは、アーム取付け位置１４におけるピッチによる上下速度（ピッチ上下速度）を意味する。また、ωｒ・Ｌｒは、アーム取付け位置１４におけるロールによる上下速度（ロール上下速度）を意味する。
通常に行われるカルノップ制御に比べると、車両本体５の上下絶対速度ｖを、式（１）の括弧内の式に置き換えたものとなっている。
【００３１】
これを用いた制御を行う制御部のブロック図が、図３に示されている。
第１演算部２０には、車両本体５に設けたジャイロセンサからピッチ角速度ωｐ及びロール角速度ωｒが入力される。また、ジャイロセンサの出力を一階積分することによって得られる上下絶対速度ｖが入力される。そして、第１演算部２０において、式（１）の括弧内の演算、すなわち（ａ・ｖ＋ｂ・ωｐ・Ｌｐ＋ｃ・ωｒ・Ｌｒ）の演算が行われる。Ｌｐ及びＬｒについては、車両本体５の体格に基づいて、予め固定値として与えられている。
【００３２】
係数ａ，ｂ，ｃは、以下のように、運転状態に応じて制御部によって設定される。
例えば、主砲３による射撃が行われない場合は、通常のカルノップ制御を行うように、ａを１とし、ｂ及びｃをゼロとし、式（１）の括弧内をｖとする。
主砲３による射撃を行う際、主砲３が進行方向を向いている場合は、ピッチによって主砲３の仰角に変化が生じるので、ａを小さく設定し、ａ＜ｂの関係となるようにｂを設定する。この場合、ｃはゼロとする。また、ａをゼロとしても良い。
主砲３による射撃を行う際、主砲３が進行方向を向かずに左右を向いている場合は、ａを小さく設定し、ａ＜ｂ，ｃの関係となるようにｂ及びｃを設定する。ｂとｃとの大小関係は、主砲３の回動角度に応じて変更する。例えば、主砲３が車両本体５に対して略直角方向に向いている場合には、ロールによって主砲３の仰角に変化が生じる程度がピッチよりも大きいので、ｃをｂよりも大きくする。場合によってはｂをゼロとする。この場合、ａをゼロとすることもある。
【００３３】
以上のようにして得られた第１演算部２０における演算結果は、乗算器２２へと送られる。
乗算器２２には、別途、アーム１２と車両本体５とがなす角αの角速度α’が入力される。角速度α’は、レゾルバセンサの出力として得られる。
乗算器２２では、第１演算部２０の出力と角速度α’との乗算が行われ、上式（１）の結果が得られる。乗算器２２の出力は、比較演算部２４へと送られる。
比較演算部２４では、乗算器２２の出力がゼロよりも大か否かの比較が行われる。乗算器２２の出力がゼロよりも大すなわち正と判断された場合には、高減衰（HARD）が選択される（符号２６参照）。逆に、乗算器２２の出力がゼロ以下すなわち負と判断された場合には、低減衰（SOFT）が選択される（符号２８参照）。
【００３４】
本参考実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
主砲３から弾丸を発射する際には、ピッチ上下速度であるωｐ・Ｌｐを、車両本体５の上下絶対速度ｖよりも大きく重み付けするように切り替えて（ｂをａよりも大きくして）、ピッチ方向の動揺に対して減衰を大きく与える制御を行うこととした。つまり、命中精度に大きな影響を及ぼす仰角が大きく変化するピッチに対する減衰を大きくし、仰角の変化に大きな影響を及ぼさない上下方向の動揺に対しては減衰を相対的に小さくした。これにより、ピッチによって主砲３の仰角が大きく変化することがないので、命中精度の低下を防止することができる。
さらに、車両本体５の上下方向の動揺が命中精度に殆ど影響を及ぼさない場合には、車両本体５の上下絶対速度ｖを無視するように、ａをゼロとすることとした。これにより、ピッチによる減衰の切替えが敏感になり、ピッチ方向の動揺に対する制御の寄与度を大きくすることができる。
また、主砲３が進行方向から左右方向に回動した場合には、車両本体５にロールが発生すると、主砲３の仰角が大きく変化するので、ロール上下速度であるωｒ・Ｌｒを、車両本体５の上下絶対速度ｖよりも大きく重み付けするように切り替えて（ｃをａよりも大きくし）、ロール時に減衰を大きく与える制御を行うこととした。これにより、ロールによって主砲３の仰角が大きく変化することがないので、命中精度の低下を防止することができる。
また、主砲３の左右方向の回動角に応じて、ピッチ上下速度（ωｐ・Ｌｐ）およびロール上下速度（ωｒ・Ｌｒ）の重み付けの大きさを調整して（ｂとｃの大小関係を調整して）、命中精度に影響を与える方の動揺に対して大きな減衰を与えることとした。これにより、ピッチおよびロールが車両本体５に加わる場合であっても、主砲３の命中精度を確保することができる。
【００３５】
［第２参考実施形態］
次に、本発明の第２参考実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。
本参考実施形態は、第１参考実施形態において図１を用いて説明した戦車１に用いられるものであり、サスペンション装置１０の構成は図２と同様である。したがって、これらの説明は省略する。
また、本参考実施形態は、第１参考実施形態において説明した動揺選択型カルノップ制御と組み合わせて用いることができ、或いは、単独で用いることができるものである。
本参考実施形態で説明する制御は、カルノップ制御を行う各サスペンション装置１０を協調させて制御する「カルノップ協調制御」である。
【００３６】
図４の左側には、戦車１を側面視した模式図が示されている。同図に示すように、戦車１の左側には６つの走行車輪７が設けられている。各走行車輪７と車両本体５との間には、サスペンション装置１０が設けられている。各サスペンション装置１０は、減衰要素ｃ及びバネ要素ｋを備えている。
車両本体の重量はＭとされ、慣性モーメントはＩｙとされている。車両本体５の重心は、符号Ｇで示されている。
【００３７】
車両本体５の制御部は、各サスペンション装置１０の車両本体５に対する周波数応答特性を把握している。すなわち、制御部は、同図の右側のボード線図に示すように、各サスペンション装置１０（左１輪〜左６輪）の、周波数に対するゲイン（上図）および位相（下図）を記憶している。なお、このボード線図は、カルノップ制御による減衰力の切替えを行わずに減衰力一定の下での応答を示したものである。
この各サスペンション装置１０の周波数特性に基づいて、図５の符号３３に示した車両特性フィルタが作成される。車両特性フィルタは、１次モード（図４では１Ｈｚ辺り）を超えた所定値（閾値）以上の周波数領域では、入力を所定値以下にカットし、閾値以下では入力をそのまま通すように構成される。
【００３８】
この車両特性フィルタは、次のように用いられる。
図５に示すように、アーム角速度α’および上下絶対速度ｖが乗算器３１に入力される。乗算器３１における出力は、車両特性フィルタ３３に入力される。車両特性フィルタ３３では、サスペンション装置１０に入力される動揺の周波数が閾値以上の場合には、乗算器３１の出力が所定値以下にカットされ、出力値ｌｎが出力される。この周波数が閾値以下の場合には、乗算器３１の出力はカットされずに、そのまま出力される。車両特性フィルタ３３からの出力値ｌｎは、比較器３４へと入力され、所定値βより小さいか否かを判断する。出力値ｌｎが所定値βよりも小さい場合は、低減衰が選択される（符号３５）。すなわち、減衰要素ｃの減衰力は制御部によって変更させられずに、初期設定である低減衰のままとされる。
車両特性フィルタ３３からの出力値ｌｎが所定値β以上の場合には、次のステップに進む（符号３６）。符号３６で示したステップでは、乗算器３１において演算した出力ｌｎ１がゼロよりも大きいか否かが判断される。ｌｎ１がゼロよりも大きい場合は高減衰とされ（符号３８）、ｌｎ１がゼロ以下の場合は低減衰とされる（符号４０）。すなわち、高減衰とされる場合は、制御部によって減衰要素ｃの減衰力が大きく設定される（例えば高い油圧に設定される）。低減衰とされる場合は、制御部によって減衰要素ｃの減衰力が変更されることはなく、初期設定である低減衰のままとされる。これら符号３６，３８，及び４０に示した制御は、通常のカルノップ制御である。
【００３９】
本参考実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
サスペンション装置１０に入力する動揺の周波数が閾値以上の場合には、車両特性フィルタ３３によって乗算器３１の出力値ｌｎ１をカットし、所定値βよりも小さくなるようにした。これにより、高周波の動揺に対しては低減衰（符号３５）が優先的に選択されるようにした。これは、高周波であれば、図４のボード線図に示したように、減衰力を大きく設定しなくても、初期設定の減衰力のままで十分に応答を低減することができるからである。したがって、高周波の場合には図５の符号３６，３８及び４０に示したようなカルノップ制御を行わないので、カルノップ制御による頻繁な減衰力の切り替えを回避することができ、安定な制御が実現される。
【００４０】
なお、車両特性フィルタ３３は、予め固定しておいても良いが、戦車１の走行中における周波数応答（図４のボード線図参照）を時々刻々演算しておき、これに基づいて車両特性フィルタ３３を動的に変化させることとしても良い。これにより、主砲３（図１参照）が回動して周波数応答が変化した場合であっても、最適な車両特性フィルタを作成することができる。
また、サスペンション装置１０のピッチに対する特性やロールに対する特性を把握しておき、これらの特性に基づいて車両特性フィルタ３３を作成するようにしても良い。これにより、主砲３による命中精度の向上を図ることができる。
また、本参考実施形態では、図４のボード線図における加速度応答倍率に基づいて車両特性フィルタ３３を作成したが、速度特性を重視したい場合には、車両特性フィルタに１階積分を付与して、周波数整形を行っても良い。
【００４１】
［第３参考実施形態］
次に、本発明の第３参考実施形態について説明する。
本参考実施形態は、第１参考実施形態において図１を用いて説明した戦車１に用いられるものであり、サスペンション装置１０の構成は図２と同様である。したがって、これらの説明は省略する。
また、本参考実施形態は、第１参考実施形態の動揺選択型カルノップ制御および第２参考実施形態のカルノップ協調制御と組み合わせて用いることができ、或いは、単独で用いることができるものである。
本参考実施形態で説明する制御は、カルノップ制御の減衰力切り替えの閾値を変更する「モード切替カルノップ制御」である。
【００４２】
本参考実施形態では、角速度α’と上下絶対速度ｖとの積α’・ｖが閾値以上であれば高減衰を選択し、積α’・ｖが閾値よりも小であれば低減衰を選択するカルノップ制御について、閾値をゼロではなく正数または負数に切り替えるものである。
【００４３】
閾値を負数に切り替えることにより、高減衰が多く選択されるようになる。これにより、走破性に影響を及ぼす動揺の振幅および速度が重点的に低減されるようになる（走破性重視モード）。また、動揺が抑えられることにより、主砲３（図１参照）の命中精度が高くなる。
【００４４】
一方、閾値を正数に切り替えることにより、低減衰が多く選択されるようになる。これにより、低減衰が多く選択されるようになり、搭乗者の乗り心地に影響を及ぼす動揺の加速度が重点的に低減されるようになる（乗り心地重視モード）。
【００４５】
例えば、平坦面では乗り心地を重視するために閾値を正数に設定し、悪路では走破性を重視するために閾値を負数に設定する。また、ピッチ角速度をセンサによって得ておき、これにより車両本体の姿勢変動を把握して、姿勢変動が大きい場合には走破性重視となるように閾値を負数に設定する。
なお、閾値の切替えは、操縦者による手動によって行うこととしても良く、また、加速度センサ、速度センサ、角速度センサ、角加速度センサ等の各種センサに基づく判断を経た自動制御としても良い。
【００４６】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。
本実施形態は、第１参考実施形態において図１を用いて説明した戦車１に用いられるものであり、サスペンション装置１０の構成は図２と同様である。したがって、これらの説明は省略する。
また、本実施形態は、第１参考実施形態の動揺選択型カルノップ制御、第２参考実施形態のカルノップ協調制御および第３参考実施形態のモード切替カルノップ制御と組み合わせて用いることができ、或いは、単独で用いることができるものである。
本実施形態で説明する制御は、車両本体５のバランスを考慮してカルノップ制御の減衰力切り替えの閾値を変更する「バランス調整カルノップ制御」である。
【００４７】
図６に示すように、制御部４２は、カルノップ制御に用いる閾値の補正マップ４４を備えている。このカルノップ閾値補正マップ４４は、以下のように作成される。
戦車１には、平坦路面において、サスペンション装置１０による車両本体５の偏姿勢をオフセットを除去するシーケンスが設けられている。このシーケンスを行う際に（図７の符号４５参照）、サスペンション装置１０に付与する油圧値を計測し、車両本体１の重量バランスを把握しておく（符号４６参照）。そして、重量バランスに応じて、カルノップ閾値の補正量を演算する（符号４７参照）。
【００４８】
具体的には、図６に示したカルノップ閾値補正マップ４４の「１輪」にあるように、サスペンション装置１０に負荷されている圧力（油圧）が通常とされる１の場合には、閾値補正量はゼロとされる。また、「２輪」のように、圧力が１．２と高い場合には、閾値補正量を負として、カルノップ閾値を小さく設定する。これにより、高減衰が多く選択されるようになる。また、「３輪」のように圧力が０．８と低い場合には、閾値補正を正として、カルノップ閾値を大きく設定する。これにより、低減衰が多く選択されるようになる。
このように、本実施形態によれば、車両本体５の重量が大きくかかり、圧力が高くなっているサスペンション装置１０に対してはカルノップ閾値を小さく設定し、高減衰が多く選択されるようにした。一方、車両本体５の重量が平均よりも小さくかかり、圧力が低くなっているサスペンション装置１０に対してはカルノップ閾値を大きく設定し、低減衰が多く選択されるようにした。これにより、車両本体５の姿勢を水平に維持したまま、動揺を制御することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、図７の符号４６のステップにおいて、車両本体５の重量バランスを得るためにサスペンション装置１０の圧力（油圧）を用いることとしたが、これに代えて、走行車輪７であるタイヤの内圧を用いることとしても良い。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。
本実施形態は、第１参考実施形態において図１を用いて説明した戦車１に用いられるものであり、サスペンション装置１０の構成は図２と同様である。したがって、これらの説明は省略する。
また、本実施形態は、第１参考実施形態の動揺選択型カルノップ制御、第２参考実施形態のカルノップ協調制御、第３参考実施形態のモード切替カルノップ制御および第１実施形態のバランス調整カルノップ制御と組み合わせて用いることができ、或いは、単独で用いることができるものである。
本実施形態で説明する制御は、車両本体５のロールおよびピッチを考慮して減衰力を切り替える「ロールピッチ制御」である。
【００５１】
図８（ａ）に示すように、車両本体５に対してピッチが加わり、車両本体５の先端Ｆが上方を向いている場合には、重量が大きく加わる後輪のサスペンション装置１０の減衰力を大きくして支持力を高め、動揺を抑えることが好ましい。このとき、後輪に比べて重量が大きく加わらない前輪のサスペンション装置１０は低減衰の設定のままで構わない。逆に、図８（ｂ）に示すように、車両本体５の先端Ｆが下方を向いている場合には、重量が大きく加わる前輪のサスペンション装置１０の減衰力を大きくして支持力を高め、動揺を抑えることが好ましい。このとき、前輪に比べて重量が大きく加わらない後輪のサスペンション装置１０は低減衰の設定のままで構わない。
ロールの場合についても同様に、車両本体５が倒れ込み、重量が大きく加わる側のサスペンション装置１０の減衰力を大きく設定することが好ましい。つまり、車両本体５の右側が下方に傾く場合には右側の走行車輪のサスペンション装置１０の減衰力を大きく設定し、車両本体５の左側が下方に傾く場合には左側の走行車輪のサスペンション装置１０の減衰力を大きく設定する。
車両本体５が上下方向に移動する場合については、下方に移動する場合には支持力を付加するために、すべてのサスペンション装置１０の減衰力を大きく設定する。
【００５２】
下表には、このような減衰力の切替えのパターンがまとめられている。
【表１】
0005501726.tif 000002
上表において、第１列には、車両本体５に設けられたジャイロセンサ等のセンサによって得られる回転種が分類されており、上から順に、ピッチ角速度、ロール角速度、上下速度である。
第２列には、各回転種の正負が分類されている。ピッチ角速度が正とは、車両本体５の先端Ｆが下を向く方向を意味する。ロール角度が正とは、車両本体５の右側が下方を向く方向を意味する。上下速度が正とは、車両本体５が上方に移動する方向を意味する。
第２行３列〜６列には、サスペンション装置の位置が示されており、例えば、第３列の「左懸架前」とは、車両本体５の左側の前方のサスペンション装置を意味する。
【００５３】
次に、図９を用いて、本実施形態の制御方法を説明する。
車両本体５に設けられたジャイロセンサ等によって、上下速度５０、ロール角度５２及びピッチ速度５４を計測し、図示しない制御部に出力する。
制御部では、ロール角速度に重みを付け（符号５６）、ピッチ角速度との大きさを比較し、角速度が大きい方、すなわち動揺の大きい方を選択する（符号５８）。ロール角速度に重みを付けたのは、ロールによる動揺を低減させるためであり、ピッチによる動揺を低減させる場合にはピッチ角速度に重みを付けても良い。もちろん、ロール角速度およびピッチ角速度に重みを付けずに、それぞれの値を直接比較するようにしても良い。
次に、符号６０で示したステップのように、符号５８のステップにて選択されたロール角速度またはピッチ角速度の大きさが所定の閾値よりも小さい場合には、ロールおよびピッチによる動揺は微少であるとみなし、符号５０にて入力された上下速度を選択する。ロール角速度またはピッチ角速度が所定の閾値以上の場合には、符号５８のステップにて選択されたロール角速度またはピッチ角速度を選択する。
そして、符号６２で示したステップにおいて、最終的に選択されたロール角速度、ピッチ角速度または上下速度に基づいて、上表に従って各サスペンション装置１０の減衰力を決定する。
【００５４】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
車両本体５に生じるピッチまたはロールの大きさを判断し、所定値以上のピッチまたはロールの場合には、車両本体５が傾いて荷重が大きくかかる側のサスペンション装置１０の減衰力を大きくするように切り替え、ピッチまたはロールを低減することとした。これにより、ピッチまたはロールによって主砲３（図１参照）の迎角が大きく変化することがないので、命中精度を確保することができる。
また、ピッチまたはロールの大きさが所定値以下の場合には、車両本体の上下方向速度が低減するように減衰要素の減衰力を切り替えることとした。これにより、走行安定性を確保することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  戦車（車両）
３  主砲
５  車両本体
７  走行車輪
１０  サスペンション装置
１２  アーム
１４  車両側取付け位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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