(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車が旋回するとき、旋回中心から離れる方向にシャシが外方にロールしようとする傾向が存在するが、これらを克服する力を印加することにより、旋回の間にシャシのレベルを保持するアクティブサスペンションシステムを提供する。【解決手段】自動車のためのアクティブサスペンションシステムは、コントローラ２６が第１の入力部と出力部とを有する。第１の入力部は、車両により実行される旋回に応答して発生されたロール指令信号を受け取る。出力部は、車両のシャシが旋回により決定された角度にロールさせるための制御信号を提供する。【選択図】  図１
2006001545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内のアクティブサスペンションシステムを制御するための装置であって、
前記車両により実行される旋回に連係されたロール指令信号を受け取るため第１の入力部を有するコントローラと、
前記ロール指令信号に応答して前記車両のシャシを所定の角度にロールさせるための制御信号を提供する出力部と、
を備える、装置。
【請求項２】
ロール指令信号発生器を更に備え、
前記ロール指令信号発生器は、
旋回の選択された属性を示すデータを受け取るための入力部と、
前記コントローラの前記第１の入力部に前記ロール指令信号を提供するための出力部と、
を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ロール指令信号発生器は、
少なくとも部分的に前記自動車の速度の大きさを示す速度データと前記旋回の曲率半径を示す方向データとに基づいて、ロール指令信号を発生するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ロール指令信号発生器は、
少なくとも部分的にヨー信号に基づいて、ロール指令信号を発生するように構成され、前記ヨー信号は、前記旋回の属性を示す、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記ロール指令信号発生器は、前記旋回の属性を示す量を導出するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記量は、旋回率である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記旋回率は、前記方向データにより乗算された前記速度データの二乗として計算される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ロール指令信号発生器は、前記量の関数であるロール指令信号を発生するように構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記量の選択された値の範囲内において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記比例定数は、タイヤ特性に基づいて選択される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記量の選択された値の範囲において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に非線形に依存する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記量の第１の範囲の値内において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、
前記量の第２の範囲の値内において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、
前記第１及び第２の範囲の値のための比例定数が互いに異なっている、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記量の第１の範囲の値内において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、
前記量の第２の範囲の値内において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量から独立した量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
閾値より小さい前記量の値に対して、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、
前記閾値より大きい前記量の値に対して、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量から独立した量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
閾値より大きい前記量の値に対して、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、
前記閾値より小さい前記量の値に対して、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量から独立した量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記シャシの垂直位置を受け取るため第２の入力部を更に備え、
前記コントローラは、少なくとも部分的に前記位置信号と前記ロール指令信号との組み合わせに基づいて前記制御信号を決定するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の装置を備える、アクティブサスペンションシステム。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置システムを備える、自動車。
【請求項１９】
前記コントローラは、タイヤ圧縮に依存する角度でロールするため制御信号を発生するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
自動車により実行される旋回に応答して該自動車のシャシのロール角度を制御するための方法であって、
前記シャシの垂直変位を示すフィードバック信号を受け取り、
前記旋回の選択された属性を示すロール指令信号を前記フィードバック信号と組み合わせて修正されたフィードバック信号を発生し、
少なくとも部分的に前記修正されたフィードバック信号に基づいて前記ロール角度を所望値に向かわせるための制御信号を決定する、各工程を備える、方法。
【請求項２１】
旋回の選択された属性を決定して該旋回の属性を示す量を導出する工程を更に備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ロール指令信号発生器は、前記量の関数であるロール指令信号を発生するように構成されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記量が選択された範囲の値内にあることを決定し、
前記コントローラが、前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
量を導出する工程は、少なくとも部分的に前記自動車の速度の大きさを示す速度データと前記旋回の曲率半径を示す方向データとに基づいて量を導出する工程を備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記速度データを二乗し、その結果を前記方向データで乗算することにより前記量を計算する工程を更に備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも部分的にヨー信号に基づいて量を導出する工程を更に備え、該ヨー信号は、前記旋回の属性を示す、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
請求項２０に記載の方法を実行するように構成されたアクティブサスペンションシステム。
【請求項２８】
自動車内でアクティブサスペンションシステムを制御するための装置であって、
前記装置は、コントローラを備え、該コントローラは、前記車両により実行される旋回に連係されたロール指令信号を受け取るため第１の入力部と、前記車両のシャシを前記旋回の中心に向かってロールさせるための制御信号を提供するための出力部と、を有する、装置。
【請求項２９】
前記コントローラは、負のロール角度を達成するため前記旋回の中心に向かって内側に前記車両のシャシをロールさせるように構成される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
ロール指令信号発生器を更に備え、
前記ロール指令信号発生器は、
旋回の選択された属性を示すデータを受け取るための入力部と、
前記コントローラの前記第１の入力部に前記ロール指令信号を提供するための出力部と、
を有する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記ロール指令信号発生器は、
少なくとも部分的に前記自動車の速度の大きさを示す速度データと前記旋回の曲率半径を示す方向データとに基づいて、ロール指令信号を発生するように構成される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記ロール指令信号発生器は、
少なくとも部分的にヨー信号に基づいて、ロール指令信号を発生するように構成され、前記ヨー信号は、前記旋回の属性を示す、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記ロール指令信号発生器は、前記旋回の属性を示す量を導出するように構成される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記ロール指令信号発生器は、前記量の関数であるロール指令信号を発生するように構成される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記量の選択された値の範囲内において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されている、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記量の第１の範囲の値内において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、
前記量の第２の範囲の値内において、前記ロール指令信号発生器は、前記コントローラが前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、
前記第１及び第２の範囲の値のための比例定数が互いに異なっている、請求項３４に記載の装置。
【請求項３７】
前記コントローラは、前記シャシの垂直位置を受け取るため第２の入力部を更に備え、
前記コントローラは、少なくとも部分的に前記位置信号と前記ロール指令信号との組み合わせに基づいて前記制御信号を決定するように構成されている、請求項２８に記載の装置。
【請求項３８】
請求項２８に記載の装置を備える、自動車。
【請求項３９】
請求項２８に記載の装置を備える、アクティブサスペンションシステム。
【請求項４０】
自動車により実行される旋回に応答して該自動車のシャシのロール角度を制御するための方法であって、
前記シャシの垂直変位を示すフィードバック信号を受け取り、
前記旋回の選択された属性を示すロール指令信号を前記フィードバック信号と組み合わせて修正されたフィードバック信号を発生し、
少なくとも部分的に前記修正されたフィードバック信号に基づいて前記シャシを前記旋回の中心に向かってロールさせるための制御信号を決定する、各工程を備える、方法。
【請求項４１】
負のロール角度を達成するため、前記車両のシャシを前記旋回の中心に向かって内方にロールさせる工程を更に備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
旋回の属性を示す量を備えるため該旋回の選択された属性を画定する工程を更に備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記ロール指令信号発生器は、前記量の関数であるロール指令信号を発生するように構成されている、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記量が選択された範囲の値内にあることを決定し、
前記コントローラが、前記量に比例する量で前記シャシをロールさせるためのロール指令信号を発生する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
量を導出する工程は、少なくとも部分的に前記自動車の速度の大きさを示す速度データと前記旋回の曲率半径を示す方向データとに基づいて量を導出する工程を備える、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記量を画定する工程は、少なくとも部分的にヨー信号に基づいて量を導出する工程を備える、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
請求項４０に記載の方法を実行するように構成されたアクティブサスペンションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のためのサスペンションシステムに係り、特にアクティブサスペンションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車が旋回するとき、その旋回中心から離れる方向に、そのシャシが外方にロールしようとする傾向が存在している。多くの乗員にとっては、これは、警告が無ければ、不快な感覚となり得る。
【０００３】
アクティブサスペンションシステムは、車輪に対するシャシの姿勢を測定し、自動車を旋回中心から離れる方にロールさせるこれらの力を克服しようとする力を印加することにより、外方にロールさせようとする上記傾向を克服することを試みている。これらのシステムは、旋回の間にシャシのレベルを保持しようとする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、自動車内のアクティブサスペンションシステムを制御するための装置、該装置を備えるアクティブサスペンションシステム、及び／又は、該装置を備える自動車に関する。
【０００５】
一態様では、本装置は、第１の入力部と、出力部とを有するコントローラを備える。第１の入力部は、車両により実行された旋回に連係されたロール指令信号を受け取る。出力部は、ロール指令信号に応答した角度へと車両のシャシをロールさせるための制御信号を提供する。
【０００６】
幾つかの実施形態では、コントローラは、シャシの垂直位置を受け取るための第２の入力部を更に備える。そのような実施例では、コントローラは、少なくとも部分的に位置信号とロール指令信号との組み合わせに基づいて制御信号を決定するように構成されている。
【０００７】
他の実施形態では、コントローラは、タイヤ圧縮に依存する角度にロールするため制御信号を発生するように構成されている。
他の幾つかの実施形態は、旋回の選択された属性を示すデータを受け取るための入力部と、コントローラの第１の入力部にロール指令信号を提供するための出力部と、を有するロール指令信号発生器を更に備える。
【０００８】
ロール指令信号発生器は、少なくとも部分的に速度データと方向データとに基づいてロール指令信号を発生するように構成することができる。速度データは、自動車の速度の大きさを指し示す。方向データは、旋回の曲率半径を更に示す。
【０００９】
代替例として、ロール指令信号発生器は、少なくとも部分的にヨー信号に基づいてロール指令信号を発生するように構成することができる。そのような実施例におけるヨー信号は、旋回の属性を示す。
【００１０】
ロール指令信号発生器は、旋回の属性を示す量を導出するように構成することもできる。一例としての量は旋回率である。旋回率は、例えば速度データを二乗し、その結果を方向データにより乗算することにより、計算することができる。
【００１１】
ロール指令信号発生器が旋回の属性を示す量を導出するように構成される当該実施形態に関して、ロール指令信号発生器を様々な仕方で構成することができる。
これらの実施例の中には、ロール指令信号発生器が、当該量の関数であるロール指令信号を発生するように構成されているものがある。例えば、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されてもよい。その比例定数は、例えばタイヤ特性に基づいて選択することができる。或いは、当該量の選択された範囲の値内で、コントローラが当該量に非線形に依存する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生させるようにロール指令信号発生器を構成することができる。
【００１２】
代替例として、当該量の第１の範囲の値内で、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、当該量の第２の範囲の値内で、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成される。第１及び第２の範囲の値に対する比例定数は、一般に、互いに異なり得る。
【００１３】
他の実施形態では、当該量の第１の範囲の値内において、ロール指令信号発生器は、コントローラが該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成される。当該量の第２の範囲の値内において、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量から独立した量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成される。
【００１４】
更に他の形態では、閾値より小さい当該量の値に対して、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成される。閾値より大きい当該量の値に対して、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量から独立した量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されている。
【００１５】
閾値より大きい前記量の値に対して、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成される、実施形態も存在する。閾値より小さい当該量の値に対して、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量から独立した量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成されている。
【００１６】
別の態様では、本発明は、自動車により実行される旋回に応答して該自動車のシャシのロール角度を制御するための方法と、本方法を実行するためのアクティブサスペンションシステムと、を備える。
【００１７】
本方法は、シャシの垂直変位を示すフィードバック信号を受け取り、旋回の選択された属性を示すロール指令信号をフィードバック信号と組み合わせる、各工程を備える。これは、修正されたフィードバック信号を発生する。少なくとも部分的に該修正されたフィードバック信号に基づいてロール角度を所望値に向かわせるための制御信号を決定する。
【００１８】
本方法の実施形態では、旋回の選択された属性を決定して該旋回の属性を示す量を導出する工程を更に備える。
当該実施形態の中には、旋回の属性を示す量の関数であるロール指令信号を発生するためロール指令信号発生器を構成する工程を備える形態が存在する。これは、当該量が選択された範囲の値内にあることを決定し、コントローラが、該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生する、各工程を備える。
【００１９】
他の実施形態では、当該量を導出する工程は、少なくとも部分的に速度データと方向データとに基づいて量を導出する工程を備える。速度データは自動車の速度の大きさを示し、方向データは旋回の曲率半径を示す。
【００２０】
様々な方法が当該量を計算するため利用可能である。本方法の一つの形態は、速度データの二乗値を方向データで乗算することにより当該量を計算する工程を更に備える。別の実施形態は、少なくとも部分的にヨー信号に基づいて当該量を導出する工程を備える。この場合には、ヨー信号は、旋回の属性を示している。
【００２１】
別の態様では、本発明は、自動車のためのアクティブサスペンションシステムを備える。本システムは、第１の入力部と出力部とを備えるコントローラを有する。第１の入力部は、車両により実行される旋回に応答して発生されるロール指令信号を受け取る。出力部は、車両のシャシを、旋回中心に向ってロールさせるための制御信号を提供する。
【００２２】
幾つかの実施形態では、コントローラは、負のロール角度を達成するため車両のシャシを旋回の中心に向って内側にロールさせるように構成される。
他の実施形態は、入力部と出力部とを有するロール指令信号発生器を備える。当該入力部は、旋回の選択された属性を示すデータを受け取る。出力部は、コントローラの第１の入力部にロール指令信号を提供する。幾つかの実施形態では、ロール指令信号発生器は、少なくとも部分的に自動車の速度の大きさを示す速度データと旋回の曲率半径を示す方向データとに基づいて、ロール指令信号を発生するように構成される。
【００２３】
他の実施形態では、ロール指令信号発生器は、少なくとも部分的にヨー信号に基づいてロール指令信号を発生するように構成され、該ヨー信号は、旋回の属性を示す。
他の実施形態では、ロール指令信号発生器は、旋回の属性を示す量を導出するように構成される。
【００２４】
他の実施形態では、ロール指令信号発生器は、当該量の関数であるロール指令信号を発生するように構成される。例えば、当該量の選択された値の範囲内において、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成することができる。又は、当該量の第１の範囲の値内において、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、当該量の第２の範囲の値内において、ロール指令信号発生器は、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生するように構成され、第１及び第２の範囲の値のための比例定数が互いに異なるようにすることもできる。
【００２５】
追加の実施形態は、コントローラが、シャシの垂直位置を受け取るため第２の入力部を備える実施形態を含んでいる。これらの実施形態では、コントローラは、少なくとも部分的に位置信号とロール指令信号との組み合わせに基づいて制御信号を決定するように構成される。
【００２６】
別の態様では、本発明は、自動車により実行される旋回に応答して自動車のシャシのロール角度を制御するための方法と、該方法を実行するためのアクティブサスペンションシステムと、に関する。
【００２７】
当該実施形態は、シャシの垂直変位の尺度を示すフィードバック信号が受信される形態を含んでいる。ロール指令信号はフィードバック信号と組み合わされて修正されたフィードバック信号を発生する。ロール指令信号は、旋回の選択された属性を示す。少なくとも部分的に修正されたフィードバック信号に基づいて、シャシが旋回中心に向かってロールされるように制御信号が決定される。
【００２８】
当該実施形態は、車両のシャシが負のロール角度を達成するため旋回中心に向かって内側にロールされる形態を含んでいる。
他の実施形態は、旋回の属性を示す量を画定する工程を含む。これらの実施形態では、ロール指令信号発生器は、当該量の関数であるロール指令信号を発生するように構成することができる。
【００２９】
そのようなロール指令信号を発生する特定の例は、当該量が選択された範囲の値内にあることを決定し、コントローラが当該量に比例する量でシャシをロールさせるためのロール指令信号を発生する、各工程を備える。
【００３０】
様々な方法が当該量を導出するため利用可能となる。例えば、当該量は、少なくとも部分的に自動車の速度の大きさを示す速度データと旋回の曲率半径を示す方向データとに基づいて導出されることができる。又は、当該量は、少なくとも部分的にヨー信号に基づいて導出されることもできる。
【００３１】
本発明の他の特徴及び利点は、次の詳細な説明及び請求の範囲から明らかとなろう。
【実施例】
【００３２】
図１に示された自動車１０は、その４つのコーナーの各々で、アクティブサスペンション要素１６によって４輪１４（そのうちの２つだけが図示されている）に連結されたシャシ１２を備えている。アクティブサスペンション要素１６の各々は、アクティブサスペンション要素を究極的に変化させ又は他の仕方で車輪１４に対するシャシ１２の姿勢を制御する制御信号を動的に受信する（制御信号は、サスペンション要素と一緒に配置されるか又は車両の他の箇所に配置された構成部品により発生させることができる）。アクティブサスペンションシステムは、車両の姿勢を動的に制御するため４つのアクティブサスペンション要素１６を使用する。
【００３３】
シャシ１２の姿勢を制御するため、最初にその姿勢を測定することが有用となる。この目的のために、自動車１０は、８つのセンサーを備え、そのうちの２つのセンサーは、自動車１０の各コーナーと連係されている。該センサーのうち４つのセンサーは、位置センサー１８であり、それらの各々は、参照データと自動車１０のシャシ１２上の対応する位置ポイントとの間の垂直距離を示す位置信号２０を提供する。参照データは、車輪上の一点であってもよい。代替例として、位置センサー１８は、シャシ１２と道路表面との間の距離を報告するようにしてもよい。適切な位置センサー１８は、「デジタル絶対位置エンコーダ」と題された、共有された米国特許番号５，５７４，４４５号に記載されている。その内容は、ここで参照したことで本願に組み込まれる。
【００３４】
残りの４つのセンサーは、シャシ１２の４つのコーナー上に取り付けられた加速度計２２である。各々の加速度計は、積分されたとき車両の参照フレームに対するシャシ１２の垂直速度を示す速度信号２４となる出力信号を提供する。総じて、これらのセンサー１８、２２は、シャシ１２の姿勢を示す情報を提供する。
【００３５】
位置センサー１８及び加速度計２２は、対応する位置信号２０及び速度信号２４をコントローラ２６に伝達する。これらの信号に応答して、コントローラ２６は、４つの動的に発生した制御信号２８を計算し、これらの信号を、各々のサスペンション要素１６内の４つの対応する力変換器３０に伝達する。制御信号２８に応答して、各々の力変換器３０は、対応する車輪１４とシャシ１２との間で力を惹起させる。コントローラ２６は、シャシ１２と各車輪１４との間に印加された、その結果として生じた力がシャシ１２の所望の姿勢を維持するため協働するように、制御信号２８を計算する。
【００３６】
「経路に沿った直線変換」と題された共有の米国特許番号４，９８１，３０９号は、自動車１０で使用するのに適した力変換器３０を記載している。「車輪アッセンブリサスペンディング」と題された、共有の米国特許番号４，９６０，２９０号は、各車輪１４において力変換器３０及びセンサーを組み込む例を記載している。これらの両特許の内容は、ここで参照したことで本願に組み込まれる。
【００３７】
自動車１０が旋回するとき、その結果として生じた運動量の変化は、自動車に遠心力を経験させる。遠心力は、旋回の外側にあるサスペンション要素及びタイヤを圧縮させ、旋回の内側にあるサスペンション要素及びタイヤを広げようとする。これらの効果は組み合わされて、図２に示されるように、自動車１０を旋回の中心３２から離れる方に外方にロールする。
【００３８】
コントローラ２６のタスクのうちの一つは、ロール角度φ１５を所望のセットポイントに維持する制御信号２８を動的に発生することである。所望のセットポイントを、任意にセットすることができる。このセットポイントは、車両ダイナミックスの任意機能としてセットすることができる。例えば、コントローラ２６は、図３に示されるように、旋回が如何に鋭く又は速く起こるかに係らず、シャシ１２を道路に水平に維持させるように構成され得る。しかし、この場合には、乗員は、横方向の力によってそれらの座席から離れて側面に押される不快な感覚を経験し得る。
【００３９】
代替例として、所望のセットポイントを、遠心力に依存させることができる。例えば、コントローラ２６は、図４に示されるように、旋回の中心３２に向ってシャシ１２を内側にロールさせることができる。乗員が適切に横傾斜された飛行機上で旋回を経験するときと同じ程度に乗員が旋回を経験するように、内側ロールの範囲を動的に制御させることができる。
【００４０】
説明の目的のために、正のロール角度φ１５は、図２に示されるように、旋回中心に対して外方にロールされる車両シャシを示し、負のロール角度φ１５は、図４に示されるように、旋回中心に対して内方にロールされる車両シャシを示している。
【００４１】
図５に示されるように、ロール角度１５を制御するためのコントローラ２６は、ロール速度信号２４を受信するロール速度コントローラ３４を備えている。ロール速度コントローラは、従来の型式の単純な比例ゲインコントローラであってもよい。
【００４２】
コントローラ２６は、ロール位置信号２０を受信するロール位置コントローラ３６を更に備えている。しかし、ロール位置信号２０は、それが位置コントローラ３６に提供される前に、ロール指令信号３８によりバイアスされている。
【００４３】
セットポイントの姿勢を達成するため車両のコーナーの各々で必要とされる力を計算するプロセスは、ロール速度Ｖroll２４及びロール変位Ｘroll２０を計算することにより、開始する。これらの計算結果は、車両のコーナーにおける速度及びロール変位測定値に基づいて、ブロック２２及び１８で各々計算することができる。ブロック２２で実行されるＶroll２４を計算するための一つの共通の方法は、次式により与えられる。
【００４４】
【数１】
2006001545.tif 000003
【００４５】
ここで、ＶLF、ＶLR、ＶRR及びＶRFは、各々、車両の左前、左後、右後及び右前における各コーナーの速度である。同様に、前輪車両２０のロール変位は、ブロック１８で実行されるときに次式を使用して４つの位置信号を結合することにより計算することができる。
【００４６】
【数２】
2006001545.tif 000004
【００４７】
ここで、ＸLF、ＸLR、ＸRR及びＸRFは、各々、車両の左前、左後、右後及び右前における各コーナーの変位である。かくして、ロール速度の大きさは、自動車１０が如何に速くロールしているかの尺度を提供し、ロール速度の符号は、自動車１０が、旋回の中心に向って内方にロールしているか、又は、旋回の中心から離れて外方にロールしているかを示している。同様に、ロール変位は、ロール角度１５の尺度であり、自動車１０が旋回の中心に向って内方に横傾斜されるか、又は、旋回の中心から離れて外方に横傾斜されるかを示している。
【００４８】
車両ボディの固体ボディロール速度及びロール変位を計算するための様々な方法が存在する。他の線形的な組み合わせを使用してもよい。加えて、固体ボディの自由度を、センサーのサブセットだけを使用して、又は、センサーの異なる組み合わせ及び種類を使用して計算することができる。
【００４９】
図５を再び参照する。速度Ｖrollのロール成分は、ロール速度コントローラ３４により処理され、変位Ｘrollのロール成分は、ロール位置コントローラ３６により処理される。これらのコントローラの出力は、ロール制御信号２８を形成するため結合される。ロール制御信号２８は、Ｖroll及びＸrollの各公式を逆転することにより、４つのコーナーに分配される。詳しくは、与えられた例に関しては、車両の左コーナーは、ロール制御信号２８を使用し、車両の右コーナーは、信号２８の負値を使用する。
【００５０】
より一般的には、マトリックス表示において、位置コントローラ３６の出力は、
【００５１】
【数３】
2006001545.tif 000005
【００５２】
であり、ここで、
【００５３】
【数４】
2006001545.tif 000006
【００５４】
は、次の位置センサー測定値から構成されたベクトルである。
【００５５】
【数５】
2006001545.tif 000007
【００５６】
【数６】
2006001545.tif 000008
【００５７】
は、位置指令信号から構成されたベクトルである。Ｔは、
【００５８】
【数７】
2006001545.tif 000009
【００５９】
を、ロールを含む逆座標系へと変換する行列である。そのような座標系の一つが、次式のようにヒーブ、ピッチ、ロール及びねじれ座標により画定されたものである。
【００６０】
【数８】
2006001545.tif 000010
【００６１】
他の座標系も使用することができる。Ｋは、ロール制御を含む、任意の４×４位置コントローラ行列である。
一実施例では、ロール位置コントローラ３６は、比例積分（ＰＩ）コントローラ又はＰＩＤコントローラである。この場合には、ロールコマンド信号３８とロール位置信号２０との間の任意の誤差は、結局、積分される。別の実施例では、ロール位置コントローラ３６は、比例（Ｐ）ゲインコントローラである。この場合には、非ゼロのＤＣ誤差が存在する。ＰＩ、ＰＩＤ又はＰコントローラのパラメータを、様々な性能基準に合致するように選択することができる。例えば、パラメータは、数Ｈｚ（例えば１乃至５Ｈｚ）等の所定の範囲内にある、閉ループバンド幅を達成するため選択されてもよい。
【００６２】
ロールコマンド信号３８は、速度センサー４２と方向センサー４４とに接続されたロールコマンド信号発生器４０により発生される。方向センサー４４は、旋回の曲率半径を示す方向信号４６を提供する。方向センサー４４は、例えば、自動車１０の長さ方向軸に対して前輪がなす角度に対応する方向信号４６を提供するためハンドルに連結することができる。速度センサー４２は、自動車の速度ベクトルの大きさを示す速度信号４８を提供する。速度センサー４２は、速度計を制御するのと同じ信号に連結することができる。
【００６３】
ロール指令信号発生器４０は、速度信号及び方向信号を結合して、旋回率ωと称される量を発生する。この旋回率は、移動のその平面に垂直な軸の周りに自動車１０により経験される角速度の尺度を提供する。このように旋回率は、旋回がどのくらい急であるかを測定する。例えば、ロール指令信号発生器４０は、速度信号の二乗を方向信号により乗算して旋回率ωを発生することができる。代替例として、ロール指令信号発生器４０は、ヨーセンサーに接続することができる。この場合には、旋回率ωは、測定されたヨー率から導出することができる。
【００６４】
一実施例では、ωは、ロール位置信号２０と結合されるべきロール指令信号３８として使用することができる。しかし、シャシ１２がロールする範囲を制御するため、その大きさがωに依存するゲインＡ（ω）を提供するのが望ましい。この場合には、ロール指令信号３８は、Ａ（ω）ωとなる。ωの符号に依存するロール指令信号３８の符号は、シャシ１２が旋回の間に内方又は外方のいずれにロールするべきかを制御する。ゲインＡ（ω）の大きさは、シャシ１２が旋回に応じてロールする所望の範囲を制御する。ロール位置コントローラ３６のゲインは、シャシ１２が旋回に応じてロールするロール率を制御する。
【００６５】
例えば、図６は、Ａ（ω）とωとの間の線形関係を示す。タイヤ圧縮とωとの間の線形関係を仮定すると、Ａ（ω）の勾配を適切に選択することにより、図示されたゲイン関数は、ロールを中和化するため使用することができる。ロールを中和化しなければタイヤ圧縮を伴うであろう。タイヤ圧縮とωとの間の非線形関係の一般的な場合に対しては、Ａ（ω）とωの非線形関係（例えば、以下のように図１０）を使用することができる。実際には、ゲインＡ（ω）の勾配は、ωの異なる値に関連してタイヤ圧縮の量を測定することにより実験的に決定することができる。更に、ゲインＡ（ω）の大きさを増大させることは、タイヤ圧縮を補償するだけではなく、旋回の間の内方へのロールをも引き起こす。内方へのロールの量は、ゲインＡ（ω）の勾配によって決定される。この関数は、ωの正の値がシャシ１２を第１の方向にロールさせ、ωの負の値がシャシ１２を第１の方向とは反対の第２の方向にロールさせるように、ω＝０の軸の周りに対称的となっている。
【００６６】
図７は、ゲイン関数Ａ（ω）の別の例を示している。図示のゲイン関数は、ωが閾値ｔ1より低い大きさを持つとき、ωに関して線形に変化する。該閾値を超えると、ゲインは一定値に保持される。これは、ωのより大きい値に対してロール補償の最大量を制限するコントローラに対応する。
【００６７】
図８は、ゲイン関数Ａ（ω）の別の例を示す。図示のゲイン関数は、第１の閾値ｔ1より低い大きさを有するωの値並びに第２の閾値ｔ2を越える大きさを有するωの値に対しては一定である。これらの２つの閾値の間では、ゲイン関数は、特定の勾配を備える線形関数となる。これは、一旦、旋回が十分に急となった場合（即ち、一旦、ωがｔ1を超えた場合）、自動車１０をより大きい角度へと漸近的にロールさせ、その時点までは、何もなさないコントローラに対応することになる。ωが第２の閾値ｔ2に達したとき、最大量のロール補償が到達される。
【００６８】
図９は、ゲイン関数の一例を示す。該ゲイン関数では、閾値の大きさｔ1より低い大きさを有するωに対しては、当該関数は、ロールを中和化するため選択された浅い勾配を有する線形関数である。ロールを中和化しなければタイヤ圧縮を伴うであろう。当該閾値を超えると、当該関数は、より急な勾配を持つ線形関数となる。これは、追加のロールを提供し、その範囲が旋回中の乗員の快適さを向上させるため選択される。ロール角度１５の最適値と、その旋回率の依存性とは、独自のものであり、実験的に決定される。典型的には、自動車１０の望ましい内側ロール角度１５は、数度より小さい。ωの大きさが第２の閾値ｔ2に達したとき、ロール補償の最大量に到達する。
【００６９】
図１０は、任意の非線形関数の一例を示す。
図６、７、８、９及び１０は、一例としてのゲイン関数を示す。しかし、他のゲイン関数を、類似の効果及び他の効果を達成するため使用することができる。例えば、開示された関数は、ω＝０の軸の周りに全て対称的であるが、このことは、その場合である必要はない。ゲイン関数は、当該軸の周りに非対称であってもよい。ゲイン関数は、図６乃至図９に示されるもの等、ωの区分的線形関数として表すことができ、或いは、それらは、図１０に示されるように、ωの任意の非線形関数であってもよい。
【００７０】
他の手段は請求の範囲内に属している。例えば、アクティブサスペンションシステムが、４つの車輪１４により支持されるシャシ１２の文脈で説明されたが、本システムは、３つの車輪又は４つより多い車輪により支持されるシャシ１２の場合に容易に適合することができる。
【００７１】
力変換器３０は、各車輪における唯一のサスペンション要素とすることができる。代替例として、力変換器３０は、例えばスプリング又はダンパー等の追加のサスペンション要素と共存してもよい。例えば、リニア電磁アクチュエータ、液圧ラム、回転電気モーター、又は、可変スプリング等の任意の型式の力変換器３０を使用することができる。一般には、本発明は、任意の型式の制御可能なサスペンション要素を備える車両サスペンションシステムに適用可能である。
【００７２】
幾つかの実施例では、コントローラ２６は、スカイフックダンパーコントローラの一種である。しかし、シャシ１２のロール角度１５は、ロール指令信号３８を任意の線形又は非線形コントローラへと導入することにより制御することもできる。加えて、前述した説明は、自動車のアクティブサスペンションのためのコントローラに言及しているが、当該コントローラは、例えばトラック、バス及びヴァン等の他の自動車におけるアクティブサスペンションを制御するため並びに３輪駆動車両又は列車におけるアクティブサスペンションを制御するため使用することができる。
【００７３】
更には、コントローラは、車輪付き車両に関連して説明されたが、それは、例えばスノーモービル、又は、タンク若しくは重量構造設備等の鉄道車両等の他の陸上車両におけるアクティブサスペンションを制御するためにも使用することができる。
【００７４】
本説明は、本発明を解説することを意図しており、添付の請求の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、アクティブサスペンションの概略側面図である。
【図２】図２は、旋回中のシャシの概略側面図である。
【図３】図３は、旋回中のシャシの概略側面図である。
【図４】図４は、旋回中のシャシの概略側面図である。
【図５】図５は、コントローラのブロック図である。
【図６】図６は、一例としてのゲイン関数を示す。
【図７】図７は、一例としてのゲイン関数を示す。
【図８】図８は、一例としてのゲイン関数を示す。
【図９】図９は、一例としてのゲイン関数を示す。
【図１０】図１０は、一例としてのゲイン関数を示す。
【図１】
2006001545.tif 000011
【図２】
2006001545.tif 000012
【図３】
2006001545.tif 000013
【図４】
2006001545.tif 000014
【図５】
2006001545.tif 000015
【図６】
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【図７】
2006001545.tif 000017
【図８】
2006001545.tif 000018
【図９】
2006001545.tif 000019
【図１０】
2006001545.tif 000020
【外国語明細書】
2006001545000001.pdf