(57)【要約】  本発明は、車両用懸架装置１２，１４，４８，１１０，１２０，１３０を提供する。具体的には、１つ以上の実施形態において、組合せアクチュエータを具備したアクチュエータシステム１６からなる装置が提供される。ここで、組合せアクチュエータは、直動式電磁アクチュエータ５４と、回転式電磁アクチュエータ５６とからなる。アクチュエータシステム１６は、車両のばね上部１０，９２とばね下部５２，９４との間に動力を発生させる。
2011502867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の組合せアクチュエータからなるアクチュエータシステムを具備し、
組合せアクチュエータは、直動式電磁アクチュエータと回転式電磁アクチュエータとからなり、
アクチュエータシステムは、車両のばね上部とばね下部との間に動力を提供することを特徴とする装置。
【請求項２】
回転式電磁アクチュエータが、位置決めソースとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
回転式アクチュエータに与えられる位置決め命令が、組合せアクチュエータの相対出力効率の関数であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
回転式アクチュエータに与えられる位置決め命令が、低域通過フィルタ処理後の車両懸架装置行程量の関数であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
アクチュエータシステムに動力命令を与える動力配分システムをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
アクチュエータシステムは、
第１セットの運転条件下で車両を運転している場合、第１パラメータセットに基づいて、複数の組合せアクチュエータに動力命令を配分し、
第２セットの運転条件下で車両を運転している場合、第２パラメータセットに基づいて、複数の組合せアクチュエータに動力命令を配分することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
アクチュエータシステムが、周波数に応じて、複数の組合せアクチュエータに複数の動力命令を振り分けることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
アクチュエータシステムが、回転式アクチュエータに低域周波数動力命令を与え、直動式アクチュエータに高域周波数動力命令を与えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
複数の組合せアクチュエータのうちの少なくとも２つに与えられる動力命令の周波数範囲が、部分的な周波数重複を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
アクチュエータシステムは、
交差周波数より下の周波数成分を用いて、第１アクチュエータに動力命令を与え、
交差周波数より上の周波数成分を用いて、第２アクチュエータに動力命令を与えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
車両の運転条件に基づいて、交差周波数を変更する機能を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
交差周波数が、１Ｈｚから２Ｈｚまでの範囲にあることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
第１アクチュエータが回転式アクチュエータであり、
第２アクチュエータが直動式アクチュエータであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
システムの物理的構成要素に関連したパラメータに基づいて、複数の組合せアクチュエータに動力命令を配分するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
車両の操作に関連したパラメータに基づいて、複数のアクチュエータに動力命令を振り分けるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
アクチュエータシステムが、空気圧式アクチュエータをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
回転式アクチュエータが、ばねを介して動作することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
ばねがねじりばねであることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
ばねが２つの区画に区分されており、回転式アクチュエータが第１区画と第２区画との間の共有点に連結されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
複数の組合せアクチュエータのうちの少なくとも１つが、複数のばね下部に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも１つのアクチュエータが回転式アクチュエータであることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
車両の物理的構成要素に関連した静的パラメータと、車両の運転に関連した動的パラメータとのうちのどちらか一方又は両方に基づき、第１及び第２電磁アクチュエータによって車両のばね上部とばね下部との間に提供される動力の配分を行うことを特徴とする方法。
【請求項２３】
第１電磁アクチュエータが直動式アクチュエータであり、
第２電磁アクチュエータが回転式アクチュエータであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、車両用の懸架装置（サスペンション）に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブサスペンションシステムでは、車両部分（すなわち、「ばね上部（sprung mass）」）と車輪アセンブリ部分（すなわち、「ばね下部（unsprung mass）」）との間に、コントロールされた力が誘起される。米国特許第６９４５５４１号（特許文献１）では、電磁モータを用いたアクティブサスペンションシステムが提案されている。上記文献は、引用によって本願明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６９４５５４１号明細書
【特許文献２】米国特許第４９８１３０９号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１７９０５０５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
車両用懸架装置が提供される。より詳細には、１つ以上の実施態様において、直動式電磁アクチュエータと回転式電磁アクチュエータとからなる複数の組合せアクチュエータを具備したアクチュエータシステムからなる装置が提供される。アクチュエータシステムは、車両のばね上部とばね下部との間に動力を提供する。
【０００５】
ある態様では、回転式電磁アクチュエータは、位置決めソースとして構成される。また、ある態様では、組合せアクチュエータの相対出力効率の関数である位置決め命令が回転式アクチュエータに与えられる。別の態様では、低域通過フィルタ処理後の車両懸架装置行程量の関数である位置決め命令が回転式アクチュエータに与えられる。
【０００６】
ある態様では、本装置は、アクチュエータシステムに動力命令を与える動力配分システムをさらに具備する。一態様において、アクチュエータシステムは、第１セットの運転条件下で車両を運転している場合、第１パラメータセットに基づいて、複数の組合せアクチュエータに動力命令を配分し、第２セットの運転条件下で車両を運転している場合、第２パラメータセットに基づいて、複数の組合せアクチュエータに動力命令を配分する。
【０００７】
ある態様では、アクチュエータシステムは、周波数に応じて、複数の組合せアクチュエータに複数の動力命令を振り分ける。ある態様では、アクチュエータシステムは、回転式アクチュエータに低域周波数動力命令を与え、直動式アクチュエータに高域周波数動力命令を与える。複数の組合せアクチュエータのうちの少なくとも２つに与えられる動力命令の周波数範囲は、部分的な周波数重複を有してよい。
【０００８】
また、アクチュエータシステムは、交差周波数より下の周波数成分を用いて、第１アクチュエータに動力命令を与え、交差周波数より上の周波数成分を用いて、第２アクチュエータに動力命令を与える。この交差周波数は、車両の運転条件に基づいて変化してよい。ある態様では、交差周波数は、１Ｈｚから２Ｈｚまでの範囲にある。
【０００９】
ある態様では、本装置は、システムの物理的構成要素に関連したパラメータに基づいて、複数の組合せアクチュエータに動力命令を配分するように構成される。別の態様では、本装置は、車両の操作に関連したパラメータに基づいて、複数のアクチュエータに動力命令を配分するように構成される。一態様において、第１アクチュエータは、回転式アクチュエータであり、第２アクチュエータは、直動式アクチュエータである。
【００１０】
ある態様では、アクチュエータシステムは、空気圧式アクチュエータをさらに具備する。ある態様では、回転式アクチュエータは、ばねを介して動作する。いくつかの態様において、ばねは、ねじりばねであってよく、又は、ばねは、２つの区画に区分されており、回転式アクチュエータが、第１区画と第２区画との間の共有点に連結されている。ある態様では、複数の組合せアクチュエータのうちの少なくとも１つは、複数のばね下部に連結されている。一態様において、少なくとも１つのアクチュエータが回転式アクチュエータである。
【００１１】
別の態様では、車両の物理的構成要素に関連した静的パラメータと、車両の運転に関連した動的パラメータとのうちのどちらか一方又は両方に基づき、第１及び第２電磁アクチュエータによって車両のばね上部とばね下部との間に提供される動力の配分を行う方法が提供される。この方法において、第１電磁アクチュエータは、直動式アクチュエータであってよく、第２電磁アクチュエータは、回転式アクチュエータであってよい。
【００１２】
その他の特徴及び利点は、明細書及び特許請求の範囲の記載から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】サスペンションシステムを備えた例示的な車両の斜視図である。
【図２】例示的なサスペンションシステムの概略図である。
【図３】例示的なサスペンションシステムの４分の１車両図である。
【図４】位置決めソースとして機能するように構成された回転式アクチュエータを示す構成図である。
【図５】例示的なサスペンションシステムの概略図である。
【図６】例示的なサスペンションシステムの概略図である。
【図７】例示的なサスペンションシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
各図において、同一の参照符号は、同一の要素を指す。
【００１５】
まず、図１を参照すると、乗用車のサスペンションは、２つの独立した前輪サスペンションアセンブリ１２と、２つの独立した後輪サスペンションアセンブリ１４とからなる。各サスペンションアセンブリは、アクティブサスペンションユニット１６と、車両１０の車体に連結された対応する車輪アセンブリとからなる。この図示されたシステムにおいて、サスペンション中のアクティブサスペンションユニット１６は、その機能が油圧ダンパの機能と大きく異なるにもかかわらず、通常は、従来のサスペンション中の油圧ダンパ（例えば、ショックアブソーバ又はストラット）と同じ位置に配置される。
【００１６】
図示された実施形態では、アクティブサスペンションユニット１６には、制御システム１７が接続される。制御システム１７は、アクティブサスペンションユニット１６の動作を制御する回路である。ある実施形態では、回路は、車両内のどこか別の場所（例えば、車両前部、アクティブサスペンションユニット１６自体、又はその他の場所）に配置される。例えば、各アクティブサスペンションユニット１６は、ユニット１６内に位置したユニット自身の回路を具備する。
【００１７】
フロントサスペンションは、マクファーソンストラット型構造のアクティブサスペンションユニット１６を使用するように構成されていてよい。フロントサスペンション１２の他の構成要素は、下方コントロールアーム１８と、調整可能タイロッド２４と、トーションバースプリング２６とである。下方コントロールアーム１８は、前輪アセンブリに下方ボールジョイント２０で枢動連結されるとともに、懸架された車体１０に下方アームブッシング２２ａ，２２ｂで枢動連結される。調整可能タイロッド２４は、前輪アセンブリのステアリングナックルに枢動連結されるとともに、連結されたステアリングリンケージ（図示せず）に枢動連結される。トーションバースプリング２６は、懸架された車体１０に下方コントロールアームによって連結される。典型的に、アクチュエータ１６のトップキャップは、ブッシング（図示せず）を介して車両のばね上部に枢動連結される。図１では、各車輪アセンブリに対して、上記のすべての構成要素が可視化及び図示されているわけではないということに留意されたい。アクティブサスペンションユニット１６は、米国特許第４９８１３０９号（特許文献２）、米国特許第６９４５５４１号（特許文献１）、及び２００７年５月３０日に公開された欧州特許出願公開第１７９０５０５号（特許文献３）に開示されたような、さまざまな構造で車両に連結されてよい。上記米国特許及び特許出願公開のすべての内容物は、引用によって、それらの内容すべてが記載されているかのように本願明細書に組み込まれる。
【００１８】
リアサスペンション１４の構成要素は、下方コントロールアーム２８と、上方コントロールアーム３４と、調整可能タイリンク４０と、トーションバースプリング２６とである。下方コントロールアーム２８は、後輪アセンブリに下方ボールジョイント３０で枢動連結されるとともに、懸架された車体１０に下方アームブッシング３２ａ，３２ｂで枢動連結される。上方コントロールアーム３４は、後輪アセンブリに上方ボールジョイント３６で枢動連結されるとともに、懸架された車体１０に上方アームブッシング３８ａ，３８ｂで枢動連結される。調整可能タイリンク４０は、スタティックリアタイアングルを設定するために、後輪アセンブリ及び懸架された車体１０に枢動連結される。一般に、コントロールアームブッシングの延長軸は、車体１０の前後中心線に平行である。また、スプリング２６は、巻ばね（コイルスプリング）、空気ばね（エアスプリング）、板ばね（リーフスプリング）、又はその他の既知のタイプのばね部材であってよいということに留意されたい。
【００１９】
また、車両は、さまざまな観点から車両状態を検出するために、一つ以上のセンサ４２を具備してよい。ホイールアセンブリ（ばね下部）の動き及び／又は位置、車体（ばね上部）の動き及び／又は位置などの車両の状態が検出される。車両状態は、加速度計、位置センサ、速度センサ、又はその他のタイプの動きセンサを用いて検出されてよい。さらに、車両のその他の状態又はその周囲環境が検出されてもよい。例えば、路面の垂直方向プロファイルが、レーザ、超音波、レーダ、又はその他の既知の検出方法を用いて検出され、外部環境温度が検出され、かつ、アクチュエータ１６の温度及び該アクチュエータ１６に電力を供給する電力用電子機器（すなわち、図２の電力増幅器６６及び任意の関連する電力供給構成要素）の温度など、さまざまなサスペンション構成要素の温度が検出される。検出した情報は、制御システム１７で利用可能となる。センサ４２は、車体１０、車輪アセンブリ、サスペンションユニット１６、電力増幅器６６、又は制御システム１７のうちの１つ以上に取り付けられてよい。
【００２０】
図２は、例示的なサスペンションシステム４８から選択された構成要素の概略図である。サスペンションシステム４８は、フロントコーナーサスペンションアセンブリ（例えば、図１のアセンブリ１２）又はリアコーナーサスペンションアセンブリ（例えば、図１のアセンブリ１４）を表す。サスペンションシステム４８は、アクティブサスペンションユニット１６と、制御システム１７と、車輪アセンブリ５２とからなる。簡略化のために、揺振軸型のサスペンション連結装置の概略図だけが示される。選択された構成要素は、マクファーソンストラット、ダブルＡアーム、又は同様のマルチ−リンク独立サスペンションなどの明示していない他のタイプのサスペンション連結装置に用いることもできる。
【００２１】
ある実施形態では、アクティブサスペンションユニット１６は、２つ以上の動力及び／又は位置ソースを具備する。ソースは、直動式電磁アクチュエータ（すなわち、アクチュエータ５４）と、回転式電磁アクチュエータ（すなわち、アクチュエータ５６）とであってよい。ある実施形態では、油圧式及び空気圧式アクチュエータなどの他のタイプのアクチュエータが、直動式及び回転式電磁アクチュエータのうちの１つ又はその両方と、組み合わされて又は置き換えられて使用される。アクチュエータ５４及びアクチュエータ５６は、（図示したように）互いに本質的に並列に配置されるか、又は直列で運用される。ある実施形態では、空気圧式又はエアバッグアクチュエータが、直動式電磁アクチュエータ、回転式電磁アクチュエータ、又は、直動式及び回転式電磁アクチュエータ両方の組合せと、組み合わせて使用される。例えば、空気圧式アクチュエータは、車両総重量の大きな変化を相殺するために使用され、一方、直動式及び／又は回転式アクチュエータは、車両運転時の車体の垂直移動、加速などをコントロールするための動的な力を提供するために使用される。
【００２２】
図２に示されたように、アクティブサスペンションユニット１６は、２つのサスペンションアクチュエータ５４，５６からなる。直動式電磁アクチュエータ５４及び回転式電磁アクチュエータ５６は、ばね上部（車体１０の４分の１まで）とばね下部（車輪アセンブリ５２）との間に能動的にコントロールされた力を提供する。直動式電磁アクチュエータ５４は、米国特許第４９８１３０９号（特許文献１）に開示されたものなど、任意の適切な形状の直動式電磁モータであってよい。回転式電磁アクチュエータは、Ａｅｒｏｔｅｃｈ社（Aerotech, headquartered at Pittsburgh, PA）のＡＥＲＯＴＥＣＨ Ｓ−１３０−６０など、任意の適切な形状の回転式電磁アクチュエータであってよい。また、サスペンションシステム４８は、アクチュエータ５６とばね下部５２との間に位置したばね素子６２と、ばね上部１０とばね下部５２との間に位置したばね素子６４とを具備する。タイヤの弾力を表すタイヤばね（図示せず）は、ばね下部５２と路面との間に位置する。
【００２３】
図２に概略的に示されたように、２つのアクチュエータ５４，５６の上端は、車体１０に連結される。２つのアクチュエータの下端は、車輪アセンブリ５２（すなわち、ばね下部）に直接に連結されるか、又は（以下に記載されるように）ばねなどの１つ以上の他の構成要素に連結される。また、アクチュエータは、連結ロッド又はコントロールアームを介して、車輪アセンブリ又はその他の構成要素に連結されてよい。例えば、図２に示された構成では、回転式アクチュエータ５６は、ばね素子６２を介して連結されて動作し、動力を提供する。具体的には、回転式アクチュエータ５６は、回転により、ばね素子６２の行程量（displacement）を調整することによって、車両のばね上部１０とばね下部５２との間の動力を調整する。ばね素子６２は、回転式アクチュエータ５６及び車輪アセンブリ５２に連結される。ばね素子６２は、回転継手を介して動作するように取り付けられたコイルスプリング又はトーションバースプリングであってよい。また、好ましくは、速度変換ギアボックス５６ａが、回転式アクチュエータ５６と共に使用されてよい。ばね６２がコイル型のばねである場合、回転運動を線運動に変換するために、機構５６ｂが使用される。機構５６ｂは、送りねじ（リードスクリュ）、ボールねじ（ボールスクリュ）、ラック＆ピ二オン、又はその他のレバー機構装置であってよい。
【００２４】
また、ある構成では、アクティブサスペンションシステム４８は、ばね素子６４を具備する。ばね素子６４は、例えば、トーションバースプリング、コイルスプリング、又はエアスプリングである。通常、ばね素子６４は、（図示のように）ばね素子６２と並列に配置されるか、又は、図７を参照して以下でより詳細に説明するように、ばね素子６２と直列に配置される。ばね素子６４が、２つのアクチュエータ５４，５６と共に用いられてよい。例えば、制御システム１７は、２つのアクチュエータ５４，５６の両方に指令を発し、ばね素子６４を補完する力を提供する。
【００２５】
２つのアクチュエータ５４，５６は、バッテリー、直流発電機若しくは交流発電機、コンデンサバンク、昇圧用電力変換器、又はその他の既知の電力供給デバイス及びそれらの組合せなどの電力源から電力を受け取ってよい。ある実施形態では、電力源は、制御システム１７内に位置する。ある実施形態では、電力源は、車両内の他の場所に別々に配置される。ある実施形態では、電力源の要素は、車両のいたるところに分散配置される。例えば、電力源の一部分は、サスペンションアクチュエータと一緒に配置され、一方、他の部分は、車両エンジン又は制御システム１７と一緒に配置される。制御システム１７は、車両のばね上部とばね下部との間に動力を生成するように、２つのアクチュエータ５４，５６のそれぞれにどのように電力を供給するかを制御する。例えば、一構成では、制御システム１７は、２つのアクチュエータ５４，５６を駆動する１つ以上の増幅器６６に信号を送信する。ある実施形態では、各アクチュエータは、それら自身の増幅器によって駆動される。
【００２６】
運転中、制御システム１７は、センサ４２からデータを収集するとともに、検出した車両状態に基づいて、一定のシステム性能を発揮するために必要な所望の力を決定する。次いで、制御システム１７は、２つのアクチュエータ５４，５６に適切に指令を発し、車両のばね上部（例えば、車体１０）と車両のばね下部（例えば、車輪アセンブリ５２）との間に能動的に制御された力を提供する。この力は、以下でより詳細に説明するように、１つ以上のシステムパラメータに基づいて決定され、２つのアクチュエータ５４、５６に配分される。
【００２７】
２つのアクチュエータ５４，５６が協力してばね上部とばね下部との間に動力を提供するように動作する場合、それらのうちの１つ又は両方に、１つのアクチュエータが用いられる場合よりも、より小型、より安価、及び／又は、より効率の良い電磁アクチュエータを使用可能となる。また、これらのより小型のアクチュエータは、１つのアクチュエータの場合よりも少ない総エネルギーで使用でき、及び／又は、１つのアクチュエータの場合よりも発熱量を少なくできる。また、システム重量を軽減できる。例えば、１つ目のアクチュエータは、時間変化が緩やかな強い力を効率的に提供するように最適化され、２つ目のアクチュエータは、時間変化がより速い弱い力を効率的に提供するように最適化される。
【００２８】
制御部１７は、複数のアクチュエータにどのように動力を配分するかを決定するための動力配分システム１７ａを具備してよい。まず、制御部１７は、いくつかの所望の手法で車体の動きをコントロールするために、ばね上部とばね下部との間にどの程度の総動力が必要とされるかを決定する。制御部１７は、任意の適切な制御法を用いて、この所望の総動力を算出できる。次いで、動力配分システム１７ａは、総動力のどの程度の部分が各アクチュエータによって提供されるかを決定する。動力配分システム１７ａが複数のアクチュエータに動力を配分する方法は多数存在する。これらの方法のうちのいくつかは、物理的なシステム及び構成要素の能力のパラメータによって定まる。一般に、物理的なシステム及び構成要素の能力は、時間に対して静的である。例えば、１つ目のアクチュエータは、制限された（すなわち、低域の）処理域でのみ強い力を出力でき、一方、２つ目のアクチュエータは、より広い処理域で弱い力を出力できる。各構成要素の能力を考慮した配分システムは、各デバイスに論理的手法で別個の動力命令を送信することによって、必要な力を振り分ける。ある実施形態では、動力配分システム１７ａは、低い頻度で動力を提供するように第１アクチュエータに指令を発するとともに、高い頻度で動力を提供するように第２アクチュエータに指令を発する。
【００２９】
あるいは、又は、さらに、配分システム１７ａは、動力をどのように配分するかを決定するために、何らかの手法で車両の運転に関する動的なシステムパラメータを考慮してよい。例えば、制御部からの低い頻度の動力要求に対して、第１アクチュエータだけが、動力を出力するための命令を受信する。しかしながら、ある時点で、センサは、第１アクチュエータが出力可能な最大の動力を出力していることを判断できる。さらなる動力が必要とされる場合、次いで、配分システムは、第２アクチュエータから動力が出力されることを要求する。ある実施形態では、第１アクチュエータが最大動作温度に達したこと、又は、それを越えたことを、温度センサが判断する。この場合、動力配分システム１７ａは、温度情報を用いて、第１アクチュエータへの動力命令を変更し、デバイス温度を所望の範囲内に維持できる。同時に、動力配分システムは、第２アクチュエータへの動力命令を変更して、より多くの動力を出力するように指令を発し、第１アクチュエータの出力減少を補う。
【００３０】
また、その他の動的なパラメータが動力配分システム１７ａによって考慮されてもよい。例えば、路面状態、アクティブサスペンションシステム中のさまざまな構成要素（すなわち、電力増幅器、電力源、制御部、又はすでに説明したアクチュエータなど）の温度、周囲温度（利用可能な出力は、動作が行われる外部環境温度に応じて減少する）、ステアリング角センサ入力、車輪アセンブリの動き、車体の動き、車両速度、及び、アクティブサスペンションシステムのために電力源で利用可能なエネルギーなどである。また、動力配分システム１７ａは、各アクチュエータを駆動する電気的な増幅器で利用可能な瞬時出力、アクチュエータの増幅器に電力を供給する電力源で利用可能なエネルギー格納部、アクチュエータの瞬時最大出力又は連続最大出力、又は、２つのアクチュエータの瞬間速度などのパラメータを、単独又は組み合わせて考慮してよい。
【００３１】
動力配分システム１７ａは、ある運転条件でパラメータ一式を使用するとともに、運転条件が変化した場合には、別のパラメータ一式に自動的に切り換えるように構成される。例えば、動力配分システムは、通常の運転条件では、第１アクチュエータに低域周波数動力命令を送信し、第２アクチュエータに高域周波数動力命令を送信する。配分システムによって使用される交差周波数（ここで、交差周波数は、第１アクチュエータに主に送信される動力命令の周波数よりも低く、第２アクチュエータに主に送信される動力命令の周波数よりも高い周波数である）は、車両の運転条件に応じて変化してよい。例えば、交差周波数は、アクチュエータ温度に応じて変化してよい。交差周波数は、両方のアクチュエータの動作温度が設定した最大温度未満に維持されるように変更される。アクチュエータ温度を設定した最大温度未満に維持するためには交差周波数が十分でない場合、アクチュエータに要求される総動力が減らされる。別の例では、交差周波数は、ステアリングホイール入力に応じて変化する。例えば、ステアリング入力が検出され、かつ路面が比較的平坦である場合、交差周波数は、ステアリング入力が存在しなくなるまで、瞬間的に増大する。長時間のステアリング入力は、曲がり続けている動作を表す。そのような状況下では、配分システムは、車体の傾き（ロール）に耐える持続した動力を最適に提供できるように、アクチュエータに動力を配分する。
【００３２】
ある構成では、回転式アクチュエータ５６が、直動式アクチュエータ５４と組み合わされる。回転式アクチュエータは、特に、ギアボックス５６ａ及び／又はボールスクリュ型機構５６ｂなどのトルク増幅機構を介して作動する場合に、持続した半静的な力を出力するために適切となる。そのようなシステムでは、動力配分システム１７ａは、周波数に応じて２つのアクチュエータ間に瞬時に要求される総動力を振り分ける。ここで、低域周波数動力命令が、回転式アクチュエータ５６に送信され、高域周波数動力命令が、直動式アクチュエータ５４に送信される。これは、制御システム１７によって提供された総動力命令を低域通過フィルタリングし、アクチュエータ５６に低域通過総動力命令を提供することと、同様に、制御システム１７によって提供された総動力命令を高域通過フィルタリングし、アクチュエータ５４に高域通過総動力命令を提供することとによって成される。ある実施形態では、フィルタの通過帯域は、ある程度の重複部分を有しており、それによって、両アクチュエータは、フィルタ対の交差周波数を中心とする周波数範囲にわたって動力を生成する。ある実施形態では、重複量は、最小化される。大部分の車両に対して、交差周波数は、１〜３Ｈｚの範囲となる。しかしながら、実施形態は、この範囲内だけの交差周波数を使用するようには限定されない。ある実施形態は、１〜３Ｈｚの範囲よりも低い周波数又は高い周波数として、交差周波数を用いる。１〜３Ｈｚよりも低い周波数を用いて回転式アクチュエータ５６によって所望の力が生成される場合、組合せシステムは、説明したように、直動式アクチュエータと回転式アクチュエータとの組み合わせの代わりに１つの直動式アクチュエータを使用するシステムよりも、著しく低い平均及び瞬時電力しか消費しない。
【００３３】
ある実施形態では、交差周波数は、先に記載した通り、ステアリングホイール入力に応じて変化してよい。（例えば、ステアリングホイール入力の使用によって）長時間の旋回が検出された場合、回転式アクチュエータがロールに耐えるために必要な継続したより多くの力を提供できるように、交差周波数が増大する。
【００３４】
ある構成では、動力配分システム１７ａによる動力配分に使用されるフィルタの通過帯域は、いくらかの重複部分を有しており、直動式アクチュエータ５４及び回転式アクチュエータ５６の両方は、範囲が重複した動力命令を受信してよい。ある構成では、動力配分システム１７ａによって使用されるフィルタの通過帯域は、わずかな又は最低限の重複部分しか有さない。この場合、アクチュエータ５４又はアクチュエータ５６のどちらも、特定の周波数範囲内の動力命令しか受信せず、故に、ばね素子６４だけが動力を提供する。例えば、ある実施形態では、低域通過フィルタのカットオフ周波数は、高域通過フィルタのカットオフ周波数と同一又はそれより高くなる。ある実施形態では、低域通過フィルタのカットオフ周波数は、高域通過フィルタのカットオフ周波数よりも低くなる。ある実施形態では、低域及び高域通過フィルタのカットオフ周波数は、どちらも約１〜２Ｈｚである。
【００３５】
ある実施形態では、第３アクチュエータ（例えば、空気圧式アクチュエータ）が、回転式アクチュエータ５６及び直動式アクチュエータ５４と組み合わせて用いられる。動力配分システム１７ａは、追加的なフィルタを用いて、さまざまなアクチュエータに動力命令をさらに振り分ける。例えば、総動力命令は、低域通過フィルタリングがなされて、空気圧式アクチュエータに供給される。このフィルタのカットオフ周波数は、約０．３Ｈｚ未満あたりとなる。さらに、動力配分システム１７ａは、空気圧式アクチュエータに対し、低域通過フィルタと同様のカットオフ周波数を有した高域通過フィルタ用い、第１アクチュエータ（例えば、回転式アクチュエータ５６）に現在提供されている総動力命令に対し、高域通過フィルタ及び低域通過フィルタの両方を用いる（すなわち、帯域通過フィルタを形成する）。
【００３６】
ある構成では、動力配分システム１７ａは、周波数以外の又は周波数に加えて、１つ以上の他のパラメータに基づいて、２つのアクチュエータ５４，５６に動力命令を配分してもよい。用いられる他のパラメータは、これらに限定されないが、以下の複数のパラメータのうちの１つを含む。すなわち、車両重量、コーナリング時間、ブレーキング時間、旋回動作、及びあらゆるシステム構成要素の加熱のうちの１つを含む。
【００３７】
ある構成では、制御システム１７及び動力配分システム１７ａは、２つのアクチュエータ５４及び５６を冗長（又は故障耐性）モードで動作させるように構成される。冗長モードは、トリガイベントに自動的に応答して開始される。トリガイベントは、システム構成要素（例えば、増幅器、制御基板、電力源など）の故障状態の検出であるか、アクチュエータがある位置で固まったことの検出であるか、構成要素の過熱状態の検出であるか、車両センサの故障の検出であるか、又は、あらゆる手段による、システムの異常動作の原因となるおそれのあるその他のシステム状態の検出である。冗長動作モードでは、制御システム１７は、２つのアクチュエータ５４，５６のうちの１つを選択して、全周波数及び／又は全状態にわたって、ばね上部とばね下部との間のすべての能動的な力を主に提供する。ある実施形態では、アクチュエータ５４又はアクチュエータ５６のうちの１つが予備として備えられ、選択されたアクチュエータが正しく動作できない場合に使用される。ある実施形態では、アクチュエータ５４及びアクチュエータ５６のうちの１つ又はその両方が、アクチュエータのモータ線を短絡させることによってパッシブ型ダンパとして動作する。例えば、１つ目のアクチュエータの入力端子を短絡することによって、そのアクチュエータはパッシブ型ダンパとして動作し、一方、２つ目のアクチュエータは、車体コントロール機能を提供する。冗長モードで動作する場合のシステムの正確な構成は、何の故障が検出されたかに厳密に依存する。例えば、１つの増幅器が故障し、かつこの故障が検出された場合、この増幅器に接続されたアクチュエータの入力端子が短絡されて、ダンパ機能を提供し、同時に、２つ目のアクチュエータが、車体コントロールを提供するように動作する。その他の構成は、検出された故障の詳細な性質に依存することが望ましい。
【００３８】
図３は、例示的なサスペンションシステムの４分の１車両図９０を示す。図示の通り、図９０は、ばね上部を表す部分９２と、ばね下部を表す部分９４とを含む。ばね上部９２とばね下部９４との間には、直動式アクチュエータ５４によって生成される力（参照符号として力Ｆｐが付される）を表す部分９８と、回転式アクチュエータ５６によって生成される力（参照符号として力Ｆｓが付される）を表す部分９６とがある。また、図９０は、ばね定数ＫＳを有したばね素子６２と、ばね定数ＫＰを有したばね素子６４とを含む。また、図９０は、ばね上部９２とばね下部９４との間の移動量Ｐ（サスペンション行程量とも称される）を表す部分１００（参照符号ＰＳｕｓＰｏｓ）と、ばね素子６２の移動量（参照符号Ｐｓｐｒ）を表す部分１０２と、回転式アクチュエータ５６による移動を表す部分１０４（参照符号ＰＳＡ）とを含む。
【００３９】
差し当たり、ＰＳｕｓＰｏｓが一定であり、かつロータリモータの直動−回転変換機構５６ｂが中央にあり、ばね６２が平衡位置にあると仮定すると、ロータリモータがトルクを発生させた場合、その行程量が変化し、ばね６２は圧縮される。ＰＳｕｓＰｏｓは固定なので、以下のようになる。
ＰＳｕｓＰｏｓ＝ＰＳＡ＋ＰＳＰＲ      （１）
ＦＫＳ＝−ＫＳ＊ＰＳＰＲ      （２）
【００４０】
ＦＳ（ｔ）は、制御システム１７によって決定され、ＦＴ（ｔ）（ここで、Ｆｔ（ｔ）は、ばね上部とばね下部との間に必要な総動力として定義され、また、和Ｆｓ＋Ｆｐに等しい）を決定する。動力配分システム１７ａは、回転式アクチュエータ５６と直動式アクチュエータ５４とにＦＴ（ｔ）をそれぞれ振り分ける。先に、動力配分システム１７ａが周波数に応じて動力を配分することを説明した。ここで、低域周波数動力命令は、回転式アクチュエータ５６に送信され、高域周波数動力命令は、直動式アクチュエータ５４に送信される。この場合、以下のようになる。
ＦＳ（ｔ）＝ＬＰＦ（ＦＴ（ｔ））      （３）
【００４１】
別の実施形態では、動力配分システム１７ａは、動力を配分するために、さまざまなアクチュエータの出力効率測定値を使用する。ある実施形態では、配分関数又は相対出力効率が、周波数に応じた動力の配分と組み合わせて使用される。しかしながら、ある実施形態では、動力配分は、アクチュエータ単体の相対出力効率に従ってなすことができる。相対出力効率に従って動力を配分することは、以下の式を用いて実行できる。
ＢＳ／（ＢＳ＋ＢＰ）      （４）
ここで、ＢＳは、回転式アクチュエータ５６の出力効率であり、ＢＰは、直動式アクチュエータ５４の出力効率である。出力効率は、出力の二乗を入力で割った比率として定義される。そして、ロータリモータ動力命令（この命令は、アクチュエータの周波数と出力効率との両方を考慮している）を以下の式で表せる。
ＦＳ（ｔ）＝ＬＰＦ（ＦＴ（ｔ））＊［ＢＳ／（ＢＳ＋ＢＰ）］      （５）
同様の表現が、直動式アクチュエータ５４に加わる力について行える。
ＦＰ（ｔ）＝ＨＰＦ（ＦＴ（ｆ））＋［ＢＰ／（ＢＳ＋ＢＰ）］      （６）
【００４２】
ある実施形態では、回転式アクチュエータを動力ソースとしてではなく、位置決めソースとして好適に使用できる。これは、適切な位置センサ（図３のセンサ９３）を用いることによって、容易に実行でき、回転式アクチュエータの周りをサーボループで囲み、位置を決める。（ロータリモータに対し、位置は、モータの回転を検出することによって、又は、ロータリモータによって駆動される直動式変換器５６ｂへ加わる回転の変位を検出することによって、検知される。）図４の構成図がさらに詳細に示している。図示の通り、回転式アクチュエータ５６及び位置センサ９３に接続された制御部１０６によって、回転式アクチュエータ５６が、基準位置命令として変位命令ＰＳＡ＿Ｃｏｍｍａｎｄを用いて、位置ソースとして機能できる。回転式アクチュエータ５６が位置ソースとして動作する場合、有効出力は、ばねＫＳの力に等しい。
ＦＳ（ｔ）＝ＦＫＳ＝−ＫＳ＊ＰＳＰＲ      （７）
さらに、ＰＳＰＲは、式（１）を用いて、以下のように書き直せる。
ＦＳ（ｔ）＝−ＫＳ＊（ＰＳｕｓＰｏｓ−ＰＳＡ）      （８）
位置ソースとして回転式アクチュエータを動作させることを望む実施形態では、回転式アクチュエータの位置を指示するための式（５）から得た式は、以下のように表せる。
ＰＳＡ＿Ｃｏｍｍａｎｄ＝［［ＬＰＦ（ＦＴ）／ＫＳ］＊［ＢＳ／（ＢＳ＋ＢＰ）］］＋ＰＳｕｓＰｏｓ      （９）
【００４３】
さらなる機能強化によって、回転式アクチュエータの位置決め命令が、時間に対する低域通過サスペンション変位を追跡可能とする。これは、以下の式（１０）に示される。これは、回転式アクチュエータが追従可能な位置決め命令を提供し、２つのアクチュエータの力が互いに相殺するように働いて浪費されることを減らす助けとなる。故に、両アクチュエータ（直動式及び回転式）の総電力消費を節約する。
ＰＳＡ＿Ｃｏｍｍａｎｄ＝［ＬＰＦ（ＦＴ）／ＫＳ］＊［ＢＳ／（ＢＳ＋ＢＰ）］＋ＬＰＦ（ＰＳｕｓＰｏｓ（ｔ））      （１０）
【００４４】
（式５及び式６で具体化される）例示的な計算において、直動式アクチュエータ５４及び回転式アクチュエータ５６の両方は、同一の周波数範囲（重複範囲の大部分は、低域通過フィルタのカットオフ周波数より低い全周波数である）で動力を提供するように求められる。この周波数範囲では、２つのアクチュエータが相対して命令を受ける可能性がある。この可能性を回避又は軽減するために、第２命令（低域周波数位置基準入力）が、低域通過フィルタ処理後のサスペンション行程量（ＰＳｕｓＰｏｓ）に従う回転式アクチュエータ５６に指令を発するために使用される。その結果、回転式アクチュエータ５６がＦＳ＝ＰＳＡ＿Ｃｏｍｍａｎｄ（ｔ）×ＫＳの有効力を供給し、かつ直動式アクチュエータ５４が、ＦＰ（ｔ）＝Ｆ（ｔ）−ＰＳＡ＿Ｃｏｍｍａｎｄ（ｔ）×ＫＳの力を供給する。ここで、ＰＳＡ＿Ｃｏｍｍａｎｄは、式（１０）に示された通りである。
【００４５】
図５ないし図７は、いくつかの変形サスペンション構造を示している。例えば、図５は、ばね素子６２がトーションバー１１２であるサスペンションシステム１１０を示す。この構成では、回転式アクチュエータ５６は、トーションバー１１２を捻る。トーションバースプリング１１２は、図示の通り、サスペンションリンクに直接に連結されてよく、又は、図７に示されたような追加のテンション圧縮リンクと共に、レバーアームを用いて車輪アセンブリに連結されていてもよい。また、好ましくは、速度変換ギアボックス５６ａが、回転式アクチュエータ５６と共に使用される。トーションバー１１２は、車両内の任意の適切な位置（例えば、図示の通り長手方向、側方など）に配置される。
【００４６】
図６のサスペンションシステム１２０によって図示された構成では、ばね素子６２は、共通点１２２で接続された、第１部分６２ａと第２部分６２ｂとに区分される。回転式アクチュエータ５６は、点１２２に取り付けられる。この構成では、回転式アクチュエータ５６は、点１２２を介して第１部分６２ａ及び／又は第２部分６２ｂに力を加えることによって、ばね上部とばね下部との間の動力を増大又は減少させる。また、好ましくは、速度変換ギアボックス５６ａが、回転式アクチュエータ５６と共に使用される。第１部分６２ａ及び第２部分６２ｂのばね定数は、同一か又は異なっていてよい。この構成では、（図２及び図６に示されたような）追加の並列ばね素子６４が、ばね６２の第１及び第２部分に統合されている。ばね素子６２は、コイルスプリング又はトーションバースプリングであってよい。コイルスプリングに対しては、回転動作を線動作に変換するための機構５６ｂが、回転式アクチュエータ５６を点１２２に連結するために使用される。トーションバースプリングに対しては、回転式アクチュエータ５６は、ギアボックス５６ａを介して、又は、ギアボックス５６ａ無しで、点１２２に直接に接続される。
【００４７】
図７は、回転式アクチュエータ５６がスタビライザバーの２箇所１３２ａ，１３２ｂ間に連結されたサスペンションシステム１３０を示す。この構造では、回転式アクチュエータ５６は、車両のばね上部とばね下部との間に正味トルクを生成するために、バーの各部の間に回転変位を提供する。また、サスペンションシステム１３０は、１つの回転式アクチュエータ５６が複数の車輪５２（すなわち、複数のばね下部）に連結されてよいことを示す。例えば、両前輪又は両後輪５２の間に接続された（例えば、図示したように、一組の車輪の間に設けられた）１つの回転式アクチュエータ５６は、車体のロール動作に抵抗するトルクを提供する。ある構成では、１つの回転式アクチュエータ５６が、車体の揺れに抵抗するトルクを提供するように、前輪と後輪との間に連結される。ある構成では、１つの回転式アクチュエータ５６が、四輪すべてに連結されて、水平動、上下動、又はロールをコントロールするように構成される。その他の適切な置き換えが行われてもよい。
【００４８】
その他の実施形態もまた、添付の特許請求の範囲内にある。
【符号の説明】
【００４９】
１７  制御システム
１７ａ  動力配分システム
４２  センサ
４８  サスペンションシステム
５２  車輪アセンブリ（ばね下部）
５４  直動式電磁アクチュエータ
５６  回転式電磁アクチュエータ
５６ａ  速度変換ギアボックス
５６ｂ  回転−線運動変換機構
６２，６４  ばね素子
６６  電力増幅器
【図１】
2011502867.tif 000003
【図２】
2011502867.tif 000004
【図３】
2011502867.tif 000005
【図４】
2011502867.tif 000006
【図５】
2011502867.tif 000007
【図６】
2011502867.tif 000008
【図７】
2011502867.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月10日(2009.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の組合せアクチュエータからなるアクチュエータシステムを具備し、
組合せアクチュエータは、直動式電磁アクチュエータと回転式電磁アクチュエータとからなり、
アクチュエータシステムは、車両のばね上部とばね下部との間に動力を提供し、
直動式電磁アクチュエータ及び回転式電磁アクチュエータは、互いに並列に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
回転式電磁アクチュエータが、位置決めソースとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
回転式アクチュエータに与えられる位置決め命令が、組合せアクチュエータの相対出力効率の関数であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
回転式アクチュエータに与えられる位置決め命令が、低域通過フィルタ処理後の車両懸架装置行程量の関数であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
アクチュエータシステムに動力命令を与える動力配分システムをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
アクチュエータシステムは、
第１セットの運転条件下で車両を運転している場合、第１パラメータセットに基づいて、複数の組合せアクチュエータに動力命令を配分し、
第２セットの運転条件下で車両を運転している場合、第２パラメータセットに基づいて、複数の組合せアクチュエータに動力命令を配分することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
アクチュエータシステムが、周波数に応じて、複数の組合せアクチュエータに複数の動力命令を振り分けることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
アクチュエータシステムが、回転式アクチュエータに低域周波数動力命令を与え、直動式アクチュエータに高域周波数動力命令を与えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
組合せアクチュエータのうちの少なくとも２つのアクチュエータに与えられる動力命令の周波数範囲が、部分的な周波数重複を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
アクチュエータシステムは、
交差周波数より下の周波数成分を用いて、組合せアクチュエータのうちの第１アクチュエータに動力命令を与え、
交差周波数より上の周波数成分を用いて、組合せアクチュエータのうちの第２アクチュエータに動力命令を与えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
車両の運転条件に基づいて、交差周波数を変更する機能を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
交差周波数が、１Ｈｚから２Ｈｚまでの範囲にあることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
第１アクチュエータが回転式アクチュエータであり、
第２アクチュエータが直動式アクチュエータであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
システムの物理的構成要素に関連したパラメータに基づいて、組合せアクチュエータのうちの各アクチュエータに動力命令を配分するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
車両の操作に関連したパラメータに基づいて、組合せアクチュエータのうちの各アクチュエータに動力命令を振り分けるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
組合せアクチュエータが、空気圧式アクチュエータをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
回転式アクチュエータが、ばねを介して動作することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
ばねがねじりばねであることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
ばねが２つの区画に区分されており、回転式アクチュエータが第１区画と第２区画との間の共有点に連結されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
組合せアクチュエータのうちの少なくとも１つのアクチュエータが、複数のばね下部に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも１つのアクチュエータが回転式アクチュエータであることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
車両の物理的構成要素に関連した静的パラメータと、車両の運転に関連した動的パラメータとのうちのどちらか一方又は両方に基づき、直動式電磁アクチュエータと回転式電磁アクチュエータとに、車両のばね上部とばね下部との間に提供される動力の配分を行う段階を有し、
直動式電磁アクチュエータ及び回転式電磁アクチュエータは、互いに並列に配置されていることを特徴とする方法。
【請求項２３】
第１セットの運転条件下で車両を運転している場合、第１パラメータセットに基づいて、かつ、第２セットの運転条件下で車両を運転している場合、第２パラメータセットに基づいて、直動式電磁アクチュエータと回転式電磁アクチュエータとに動力命令を配分する段階をさらに有する請求項２２に記載の方法。
【国際調査報告】
2011502867.tif 000010
2011502867.tif 000011
2011502867.tif 000012