(57)【要約】【課題】  車輌が走行している経路に応じた軌道計画を開発して実行するための要素を含んでいる、車輌用のアクティブ懸架装置を提供する。【解決手段】  本システムは、車両の位置を特定するロケーションシステムと、車両の位置に対応する道路プロファイルを検索するためのシステムを含んでいる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積載室と路面係合装置を有する路面車輌用の車輌懸架システムにおいて、
前記積載室と前記路面係合装置の間に力を加えるための制御可能な懸架要素と、
複数の経路の垂直方向偏位データを含んでいるプロファイルを記憶するためのプロファイル記憶装置と、
前記制御可能な懸架要素及び前記プロファイル記憶装置に連結されている、前記プロファイル記憶装置から前記プロファイルの内の前記車輌が走行している経路に対応する１つのプロファイルを検索するためのプロファイル検索マイクロプロセッサと、を備えている車輌懸架システム。
【請求項２】
前記プロファイル記憶装置は前記路面車輌から遠隔に配置されている、請求項１に記載の車輌懸架システム。
【請求項３】
前記プロファイル検索マイクロプロセッサは前記路面車輌から遠隔に配置されている、請求項１に記載の車輌懸架システム。
【請求項４】
前記マイクロプロセッサに連結されている、前記路面車輌の位置を特定するためのロケーターシステムを更に備えており、
前記マイクロプロセッサは、前記プロファイル記憶装置内に前記位置に対応するプロファイルが記憶されているか否か判定するようになっている、請求項１に記載の車輌懸架システム。
【請求項５】
垂直方向偏位データを取得するためのセンサを更に備えている、請求項１に記載の車輌懸架システム。
【請求項６】
前記マイクロプロセッサは、前記垂直方向偏位データを前記記憶されているプロファイルと比較するようになっている、請求項５に記載の車輌懸架システム。
【請求項７】
前記マイクロプロセッサは、前記プロファイルを修正して、前記修正されたプロファイルを前記プロファイル記憶装置に記憶するようになっている、請求項５に記載の車輌懸架システム。
【請求項８】
前記検索されたプロファイルに対応する軌道計画を開発するための軌道計画開発マイクロプロセッサを更に備えている、請求項１に記載の車輌懸架システム。
【請求項９】
前記軌道計画を実行するために前記制御可能な懸架要素にコマンド信号を発行するための制御プロセッサを更に備えている、請求項８に記載の車輌懸架システム。
【請求項１０】
積載室と路面係合装置を有し、経路上で作動する路面車輌のアクティブ車輌懸架装置において、
前記積載室と前記路面係合装置を連結している、前記積載室と前記系面係合装置の間に力を加えて前記路面係合装置に対する前記積載室の垂直方向位置を変化させるための加力要素と、
前記経路の垂直方向プロファイルを記憶するためのプロファイル記憶装置と、
前記加力要素と前記プロファイル記憶装置に通信可能に連結されている、前記記憶されている垂直方向プロファイルに応じて軌道計画を開発し、前記軌道計画に対応するコマンド信号を前記加力要素に発行するための軌道計画開発サブシステムと、を備えているアクティブ車輌懸架装置。
【請求項１１】
前記プロファイル記憶装置は前記路面車輌から遠隔に配置されている、請求項１０に記載のアクティブ車輌懸架装置。
【請求項１２】
前記軌道計画開発サブシステムは、前記路面車輌から遠隔に配置されている、請求項１０に記載のアクティブ車輌懸架装置。
【請求項１３】
データ記憶装置を有する路面車輌のアクティブ車輌懸架システムを作動させるための方法において、
前記地上車両の位置を求める段階と、
前記位置に対応する垂直方向軌道計画が前記路面車輌内に記憶されているか否かを判定する段階と、
前記垂直方向軌道計画が前記車輌懸架システム内に記憶されている旨の判定に応じて、前記計画を検索する段階と、
前記計画を実行する段階と、から成る方法。
【請求項１４】
性能センサからの入力信号を記録する段階と、
前記性能センサの入力信号に応じて、前記垂直方向軌道計画を修正する段階と、を更に含んでいる、請求項１３に記載のアクティブ車輌懸架装置を作動させるための方法。
【請求項１５】
前記位置を求める段階は、地球投影位置決定衛星の使用を含んでいる、請求項１３に記載のアクティブ車輌懸架装置を作動させるための方法。
【請求項１６】
経路の垂直方向プロファイルを感知する感知装置とデータ記憶装置を有する路面車輌内のアクティブ車輌懸架装置を作動させるための方法において、
経路の垂直方向プロファイルを感知する段階と、
前記プロファイルを記録する段階と、
前記記録されたプロファイルをデータベース内に記憶されているプロファイルと比較して、前記感知されたプロファイルが前記記憶されているプロファイルの１つに一致するか否かを見極める段階と、から成る方法。
【請求項１７】
感知されたプロファイルが前記記憶されているプロファイルの１つに一致することが判明したことに応じて、前記１つの記憶されているプロファイルに関係付けられた軌道計画を検索する段階と、
前記軌道計画を実行する段階と、を更に備えている、請求項１６に記載のアクティブ車輌懸架装置を作動させるための方法。
【請求項１８】
性能センサからの入力信号を記録する段階と、
性能センサの入力信号に応じて、前記垂直方向軌道計画を修正する段階と、を更に含んでいる、請求項１７に記載のアクティブ車輌懸架装置を作動させるための方法。
【請求項１９】
感知されたプロファイルが前記記憶されているプロファイルの１つに一致することが判明したことに応じて、前記感知されたプロファイルに対する軌道計画を開発する段階と、
前記軌道計画を実行する段階と、を更に含んでいる、請求項１６に記載のアクティブ車輌懸架装置を作動させるための方法。
【請求項２０】
経路上で作動する路面車輌用のアクティブ懸架システムにおいて、
アクティブ懸架装置と、
前記経路のプロファイルを感知するためのプロファイルセンサと、
経路プロファイルのデータベースを記憶するための道路プロファイル記憶装置と、
前記記憶装置及び前記プロファイルセンサに連結されている、前記感知されたプロファイルを前記経路プロファイルの前記データベースと比較するための経路プロファイルマイクロプロセッサと、を備えているアクティブ懸架システム。
【請求項２１】
前記道路プロファイル記憶装置は、前記路面車輌から遠隔に配置されている、請求項２０に記載のアクティブ懸架システム。
【請求項２２】
前記道路プロファイルマイクロプロセッサは、前記路面車輌から遠隔に配置されている、請求項２０に記載のアクティブ懸架システム。
【請求項２３】
前記道路プロファイルに対応する軌道計画のデータベースを記憶するための軌道計画記憶装置と、
前記記憶装置及び前記道路プロファイルマイクロプロセッサに連結されている、前記道路プロファイルマイクロプロセッサに応えて前記軌道計画の１つを検索し、前記軌道の前記１つに基づいてインストラクション信号を前記アクティブ懸架装置に伝送するための軌道計画マイクロプロセッサと、を更に含んでいる、請求項２０に記載のアクティブ懸架システム。
【請求項２４】
前記軌道計画記憶装置は、前記路面車輌から遠隔に配置されている、請求項２３に記載のアクティブ懸架システム。
【請求項２５】
前記軌道計画マイクロプロセッサは、前記路面車輌から遠隔に配置されている、請求項２３に記載のアクティブ車輌懸架装置。
【請求項２６】
前記アクティブ懸架装置に接続されている、前記感知されたプロファイルに対する垂直方向軌道計画を開発するための軌道計画開発マイクロプロセッサを更に含んでいる、請求項２０に記載のアクティブ懸架システム。
【請求項２７】
路面車両用のアクティブ懸架システムにおいて、
アクティブ懸架装置と、
前記路面車輌の位置を求めるためのロケーターシステムと、
位置に対応する軌道計画のデータベースを記憶するための軌道計画記憶装置と、
前記データベースが前記求められた位置に対応する軌道計画を保有しているか否かを判定し、前記対応する軌道計画を検索し、前記対応する軌道計画に基づいて前記アクティブ懸架装置にインストラクション信号を送信するための軌道計画マイクロプロセッサと、を備えているアクティブ懸架システム。
【請求項２８】
前記ロケーターシステムは地球投影位置決定システム装置を備えている、請求項２７に記載のアクティブ懸架装置。
【請求項２９】
データ記憶装置を有する路面車輌のアクティブ車輌懸架システムを作動させるための方法において、
前記路面車輌の位置を求める段階と、
前記位置に対応するプロファイルが前記路面車輌内に記憶されているか否かを判定する段階と、
前記プロファイルが前記車輌懸架システム内に記憶されている旨の判定に応じて、前記プロファイルを検索する段階と、
前記検索されたプロファイルに応じて軌道計画を開発する段階と、
前記軌道計画を実行する段階と、から成る方法。
【請求項３０】
前記プロファイルを修正する段階と、
前記修正されたプロファイルを前記記憶装置に記憶する段階と、を更に含んでいる、請求項２９に記載のアクティブ車輌懸架装置を作動させるための方法。
【請求項３１】
路面車輌の位置を求めるための方法において、
位置に関係付けられ、所定の基準面からの増分で測定された経路の垂直方向偏位だけを保有している、経路の複数の経路プロファイルを記憶する段階と、
前記車輌が走行中の経路の、前記所定の基準面からの垂直方向偏位を感知する段階と、
前記感知された垂直偏位を前記経路プロファイルと比較する段階と、から成る方法。
【請求項３２】
軌道計画を開発するための軌道計画システムと、前記車輌上の或る点に前記軌道計画に追従するよう促すための制御可能な懸架要素とを備えている車輌懸架装置を有する車輌に使用するための、前記軌道計画を開発するための方法において、
走行経路の正及び負の垂直方向偏位を表すデータ点を備えているプロファイルを記録する段階と、
前記プロファイルを平滑化して、正及び負の値を提供する段階と、
前記平滑化されたデータを前記軌道計画として記録する段階と、から成る方法。
【請求項３３】
積載室と路面係合装置を含んでおり、プロファイルで特性が記述された経路上で作動する路面車輌用のアクティブ懸架装置において、
前記積載室と前記路面係合装置に連結されている、前記積載室と前記路面係合装置の間に力を加えて前記路面係合装置に対する前記積載室の垂直方向位置を修正するための加力要素と、
前記加力要素に通信可能に連結されている、空間内の所定の経路を開発し、コマンド信号を発行して前記加力要素が前記積載室上の或る点に前記空間内の所定の経路に追従するよう促すようにするための軌道開発システムと、を備えているアクティブ車輌懸架装置。
【請求項３４】
前記プロファイルは、力、速度、及び加速度の内の１つとして表現されている、請求項３３に記載のアクティブ車輌懸架装置。
【請求項３５】
前記軌道開発システムは、前記プロファイルデータを平滑化して前記空間内の所定の経路を開発するための装置を備えている、請求項３３に記載のアクティブ車輌懸架装置。
【請求項３６】
前記平滑化装置はローパスフィルタを備えている、請求項３５に記載のアクティブ車輌懸架装置。
【請求項３７】
前記平滑化装置は、双方向ローパスフィルタを備えている、請求項３６に記載のアクティブ車輌懸架装置。
【請求項３８】
アクティブ車輌懸架装置に使用する軌道計画を開発するための方法において、
或る道路区間上で前記車輌を作動させる段階と、
前記道路区間のプロファイルを表すデータ点を記録する段階と、
前記データを前記データ点の正及び負の値を維持した状態で平滑化し、前記軌道計画を提供する段階と、から成る方法。
【請求項３９】
前記平滑化する段階は、前記データ点にローパスフィルタを掛ける段階を含んでいる、請求項３８に記載の軌道計画を開発するための方法。
【請求項４０】
前記ローパスフィルタを掛ける段階は、前記データ点に双方向ローパスフィルタを掛ける段階を含んでいる、請求項３９に記載の軌道計画を開発するための方法。
【請求項４１】
前記データに第２の双方向ローパスフィルタを掛ける段階を更に含んでいる、請求項４０に記載の軌道計画を開発するための方法。
【請求項４２】
前記データ点は、時間に関して測定された前記垂直方向偏位を表している、請求項３８に記載の軌道計画を開発するための方法。
【請求項４３】
前記プロファイルデータ点は、走行距離に関して測定された垂直方向偏位を表している、請求項３８に記載の軌道計画を開発するための方法。
【請求項４４】
制御可能な懸架要素と、マイクロプロセッサと、垂直方向偏位、前記制御可能な懸架装置により加えられる力、垂直方向速度及び垂直方向加速度の内の少なくとも１つを測定するためのセンサと、を有する車輌を作動させるための方法において、
複数のプロファイルのライブラリを記憶する段階と、
前記車輌に道路区間上を走らせ、前記センサにより測定されたデータを記録して測定データを提供する段階と、
前記測定されたデータを前記複数のプロファイルと比較して、一致の度合いを判定する段階と、から成る方法。
【請求項４５】
前記記憶する段階は、前記プロファイルのライブラリを、加速度、速度及び力の内の１つとして記憶する段階を含んでいる、請求項４４に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項４６】
前記比較する段階が高い一致度合いを示している場合には、前記測定データに対応する軌道計画が存在するか否かを判定する段階と、
前記判定する段階が、軌道計画が存在していることを示している場合には、前記軌道計画を検索し実行する段階を更に含んでいる、請求項４４に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項４７】
前記判定する段階が、軌道計画が存在していないことを示している場合には、前記測定されたデータを使って軌道計画を作成する段階を更に含んでいる、請求項４６に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項４８】
前記比較する段階が高い一致度合いを示していない場合には、前記測定されたデータを前記プロファイルのライブライ内にプロファイルとして記憶する段階を更に含んでいる、請求項４４に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項４９】
前記測定されたデータに対応する軌道計画を作成する段階を更に含んでいる、請求項４８に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項５０】
前記比較する段階が高い一致度合いを示していない場合には、前記測定されたデータに対応する軌道計画を計算する段階を更に含んでいる、請求項４４に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項５１】
前記記憶されたデータは、前記センサにより測定された前記車輌の状態を含んでおり、前記データは、垂直方向の偏位、力、加速度及び速度の内の少なくとも１つとして表されている、請求項４４に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項５２】
制御可能な懸架要素を有する車輌用に最適化された軌道計画を開発するための方法において、
第１特性値を使ってマイクロプロセッサによりプロファイルに対応する第１軌道計画を開発する第１開発段階と、
前記第１軌道計画に対応する性能データを記録する段階を含む前記第１軌道計画を実行する第１実行段階と、
前記第１の特性値を修正して第２特性値を提供するための第１修正段階と、
前記第２特性値を使って前記マイクロプロセッサにより前記プロファイルに対応する第２軌道計画を開発する第２開発段階と、
前記第２軌道計画に対応する性能データの測定値を記録する段階を含む前記第２軌道計画を実行する第２実行段階と、
前記第１軌道計画の前記実行段階に対応する前記性能データと、前記第２軌道計画の前記実行段階に対応する前記性能データを比較して、より良好な性能データを求める第１比較段階と、
前記より良好な性能データに対応する前記第１特性値と前記第２特性値の内の一方を現在の特性値として記憶する第１記憶段階と、から成る方法。
【請求項５３】
前記第１軌道計画と前記第２軌道計画の内の少なくとも一方を実行する前記段階は、前記マイクロプロセッサにより前記第１軌道計画と前記第２軌道計画の内の少なくとも一方をシミュレーションで実行することである、請求項５２に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項５４】
前記より良好な性能データに対応する前記第１軌道計画と前記第２軌道計画の内の一方を現在の軌道計画として記憶する第２記憶段階を更に含んでいる、請求項５２に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項５５】
前記第１実行段階の後で前記第１修正段階の前に、前記性能データを所定の閾性能値と比較する段階を更に含んでいる、請求項５４に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項５６】
前記性能データが少なくとも前記所定の閾値性能である場合は、前記第１修正段階、前記第２実行段階、及び前記比較段階を省略し、前記記憶段階は、前記第１特性値を前記現在の特性値として記憶する段階を含んでいる、請求項５５に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項５７】
前記性能データが前記所定の閾値性能より低い場合は、
前記現在の特性値を修正して第３特性値を提供する第２修正段階と、
前記第３特性値を使って前記マイクロプロセッサにより前記プロファイルに対応する第３軌道計画を開発する第３開発段階と、
前記第３軌道計画に対応する性能データの測定値を記録する段階を含む、前記第３軌道計画を実行する第３実行段階であって、前記性能データの測定値は、実測性能値と、前記第３軌道計画の前記シミュレーションによる実行から計算された性能の計算測定値の内の一方である、第３実行段階と、
前記現在の軌道計画の前記実行段階に対応する性能データと、前記第３軌道計画の前記実行段階に対応する前記性能データを比較して、より良好な性能データを求める第２比較段階と、
前記より良好な性能データに対応する前記現在の特性値と前記第３特性値の内の一方を、新しい現在の特性値として記憶する第３記憶段階と、
前記現在の軌道計画と前記第３軌道計画の内の一方を新しい現在の軌道計画として記憶する第４記憶段階と、を更に含んでいる、請求項５５に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項５８】
前記現在の特性値を修正して第３特性値を提供する第２修正段階と、
前記第３特性値を使って前記マイクロプロセッサにより前記プロファイルに対応する第３軌道計画を開発する第３開発段階と、
前記第３軌道計画に対応する性能データの測定値を記録する段階を含む、前記第３軌道計画を実行する第３実行段階であって、前記性能データの測定値は、実測性能値と、前記第３軌道計画の前記シミュレーションによる実行から計算された性能の計算測定値の内の一方である、第３実行段階と、
前記現在の軌道計画の前記実行段階に対応する性能データと、前記第３軌道計画の前記実行段階に対応する前記性能データを比較して、より良好な性能データを求める第２比較段階と、
前記より良好な性能データに対応する前記現在の特性値と前記第３特性値の内の一方を、新しい現在の特性値として記憶する第３記憶段階と、
前記現在の軌道計画と前記第３軌道計画の内の一方を新しい現在の軌道計画として記憶する第４記憶段階と、を更に含んでいる、請求項５４に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項５９】
前記第１軌道計画の前記実行段階に次いで、前記性能データを所定の閾性能値と比較する段階を更に含んでいる、請求項５２に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項６０】
前記性能データが少なくとも前記所定の閾値性能である場合は、前記修正段階、前記第２開発段階、前記第２実行段階、及び前記比較段階を省略する、請求項５９に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項６１】
前記性能データが前記所定の閾値性能より低い場合は、
前記現在の特性値を修正して第３特性値を提供する第２修正段階と、
前記第３特性値を使って前記マイクロプロセッサにより前記プロファイルに対応する第３軌道計画を開発する第３開発段階と、
前記第３軌道計画に対応する性能データの測定値を記録する段階を含む、前記第３軌道計画を実行する第３実行段階であって、前記性能データの測定値は、実測性能値と、前記第３軌道計画の前記シミュレーションによる実行から計算された性能の計算測定値の内の一方である、第３実行段階と、
前記現在の軌道計画の前記実行段階に対応する性能データと、前記第３軌道計画の前記実行段階に対応する前記性能データを比較して、より良好な性能データを求める第２比較段階と、
前記より良好な性能データに対応する前記現在の特性値と前記第３特性値の内の一方を、新しい現在の特性値として記憶する第２記憶段階と、を更に含んでいる、請求項５９に記載の最適化された軌道計画を開発するための方法。
【請求項６２】
前記マイクロプロセッサは、前記車輌から遠隔のコンピュータ内にあり、
前記軌道計画を前記コンピュータから前記車輌にダウンロードする段階を更に含んでいる、請求項５２に記載の軌道計画を開発するための方法。
【請求項６３】
前記マイクロプロセッサは、前記車輌に搭載されている、請求項５２に記載の軌道計画を開発するための方法。
【請求項６４】
前記特性値の前記少なくとも１つは、フィルタブレーク周波数である、請求項５２に記載の軌道計画を開発するための方法。
【請求項６５】
積載室と、車輪と、対応する車輌の複数の状態を測定するための複数のセンサと、前記車輪と前記積載室の間に力を作用させるための制御可能な懸架要素とを備えている車輌に使用する軌道計画を開発するための方法において、
前記軌道計画を、前記制御可能な懸架要素に力を作用させる一連のコマンドと、前記センサの少なくとも１つにより測定された前記車輌の一連の状態の内の一方として記憶する段階から成る方法。
【請求項６６】
積載室と、車輪と、対応する車輌の複数の状態を測定するための複数のセンサと、前記車輪と前記積載室の間に力を作用させるための制御可能な懸架要素とを備えている車輌に使用する軌道計画を開発するための方法において、
正および負の垂直方向の値を表す、前記センサにより測定されたデータ点を含んでいるプロファイルを記録する段階と、
前記プロファイルを、前記制御可能な懸架要素に力を作用させる一連のコマンドと、前記センサの少なくとも１つにより測定された前記車輌の一連の状態の内の一方として記憶する段階と、から成る方法。
【請求項６７】
積載室と路面係合装置を有し、経路に沿って走行する路面車輌のアクティブ車輌懸架装置において、
前記経路の垂直方向変位に応えて、前記積載室と前記路面係合装置の間の変位を修正するための制御可能な懸架要素と、
前記路面係合装置が前記垂直方向変位に遭遇する前に、前記制御可能な懸架要素が力を作用させて、前記積載室と前記路面係合装置の間の変位を修正するように、前記制御可能な懸架要素にコマンドを発行するための軌道開発サブシステムと、を備えているアクティブ車輌懸架装置。
【請求項６８】
積載室と、制御可能な懸架要素と、前記制御可能な懸架要素に関係付けられている、垂直方向加速度、垂直方向速度、垂直方向変位の内の少なくとも１つを感知するためのセンサと、を備えている車輌を、垂直方向の外乱を含んでいる道路区間上で作動させるため方法において、
前記垂直方向の外乱の１つを表すデータを提供する段階と、
前記道路係合装置が前記垂直方向の外乱の１つに遭遇する前に、前記垂直方向の外乱に関係付けられた力を作用させるように前記制御可能な車輌懸架装置にコマンドを発行する段階と、から成る方法。
【請求項６９】
前記データを提供する段階は、
前記道路区間に亘って前記車輌を運転する段階と、
前記センサからのデータを記録する段階と、を含んでいる、請求項６８に記載の車輌を作動させるため方法。
【請求項７０】
前記データを平滑化して軌道計画を提供する段階を更に含んでおり、前記コマンドを発行する段階は、前記制御可能な懸架装置が前記積載室を前記軌道計画に追従させるようにするコマンドを発行する段階を含んでいる、請求項６９に記載の車輌を作動させるため方法。
【請求項７１】
前記データを提供する段階は、プロファイルのライブラリからプロファイルを検索する段階を含んでいる、請求項６８に記載の車輌を作動させるため方法。
【請求項７２】
積載室と前部路面係合装置と後部路面係合装置を有し、更に、前記前部路面係合装置と前記積載室の間に力を作用させて前記前部路面係合装置と前記積載室の間の距離を修正するための前部の制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、前記前部の制御可能な懸架要素を前記中心位置に向かうよう促すためのセンタリングサブシステムを含んでいる前部の制御可能な懸架要素と、前記後部路面係合装置と前記積載室の間に力を作用させて前記後部路面係合装置と前記積載室の間の距離を修正するための後部の制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、前記後部の制御可能な懸架要素を前記中心位置に向かうよう促すための制御可能なセンタリングサブシステムを含んでいる後部の制御可能な懸架要素と、を備えている懸架システムを有している車輌を作動させるための方法において、
外乱を含んでいる道路区間上を車輌を走行させ、前記前部路面係合装置が前記後部路面係合装置より前に前記外乱に遭遇し、前記前部の制御可能な懸架要素が前記外乱に応えて力を作用させるようにする段階と、
前記道路の外乱の１つの振幅を求める段階と、
前記外乱の前記１つの前記振幅が第１閾量未満である旨の判定に応えて、前記後部懸架要素センタリングサブシステムを使用不能にする段階と、から成る車輌を作動させるための方法。
【請求項７３】
前記外乱の前記１つの前記振幅が前記第２閾量より大きい旨の判定に応えて、前記路面係合装置が前記外乱に遭遇する前に、前記制御可能な懸架装置に前記外乱の前記１つに関係付けられた力を作用させるようにする段階を更に含んでいる、請求項７２に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項７４】
積載室と、
前部路面係合装置と、
後部路面係合装置と、
懸架システムと、を備えている路面車輌において、前記懸架システムは、
前記前部路面係合装置と前記積載室の間に力を作用させて前記前部路面係合装置と前記積載室の間の距離を修正するための前部の制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、前記前部の制御可能な懸架要素を前記中心位置に向かうよう促すためのセンタリングサブシステムを含んでおり、更に、前記前部路面係合装置が遭遇する道路外乱の振幅を測定するための測定システムを含んでいる前部の制御可能な懸架要素と、
前記後部路面係合装置と前記積載室の間に力を作用させて前記後部路面係合装置と前記積載室の間の距離を修正するための後部の制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、前記後部の制御可能な懸架要素を前記中心位置に向かうよう促すための制御可能なセンタリングサブシステムを含んでいる後部の制御可能な懸架要素と、
前記測定システムに応答して前記後部懸架要素のセンタリングサブシステムを使用不能にする制御回路と、を備えている路面車輌。
【請求項７５】
積載室と第１路面係合装置と第２路面係合装置を有しており、更に、前記第１路面係合装置と前記積載室の間に力を作用させて前記第１路面係合装置と前記積載室の間の距離を修正するための第１の制御可能な懸架要素と、前記第２路面係合装置と前記積載室の間に力を作用させて前記第２路面係合装置と前記積載室の間の距離を修正するための第２の制御可能な懸架要素とを備えている懸架システムであって、前記第１の制御可能な懸架要素と前記第２の制御可能な懸架要素は、それぞれ、垂直方向加速度、垂直方向速度、垂直方向道路偏位、懸架装置変位、及び前記制御可能な懸架装置により加えられる力の内の少なくとも１つを測定するための関係付けられたセンサを含んでいる懸架システムを有している車輌を作動させるための方法において、
外乱を有する道路区間上を車輌を走らせ、前記第１路面係合装置が前記第２路面係合装置より前に前記外乱に遭遇するようにする段階と、
前記第１の制御可能な懸架要素に関係付けられた前記センサで前記外乱を測定する段階と、
前記測定に基づいて、前記第２路面係合装置が前記外乱に遭遇する前に、前記第２の制御可能な懸架要素に前記外乱に関係付けられた力を作用させる段階と、から成る方法。
【請求項７６】
前記測定に基づいて、前記道路区間のプロファイルを開発する段階を更に含んでいる、請求項７５に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項７７】
前記第２の制御可能な懸架要素が実行するための軌道計画を開発する段階を更に含んでいる、請求項７６に記載の車輌を作動させるための方法。
【請求項７８】
積載室と路面係合装置を有しており、更に、前記路面係合装置と前記積載室の間に力を作用させて前記路面係合装置と前記積載室の間の距離を修正するための制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、反応作動モードと軌道計画作動モードを有する制御可能な懸架要素を含む懸架システムを有している車輌を作動させる方法において、
垂直方向の外乱を有する道路区間上で車輌を走らせる段階と、
前記外乱の振幅を求める段階と、
前記外乱の１つの振幅が第１閾量よりも小さい旨の判定に応じて、前記制御可能な懸架要素を反応モードで作動させる段階と、
前記外乱の前記１つの前記振幅が前記第１閾量よりも大きく第２閾量よりも小さい旨の判定に応じて、前記センタリングシステムを使用不能にする段階と、
前記外乱の前記１つの前記振幅が前記第２閾量よりも大きい旨の判定に応じて、前記路面係合装置が前記外乱に遭遇する前に、前記制御可能な懸架装置に前記外乱の前記１つに関係付けられた力を作用させる段階と、から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブ車輌懸架装置に関し、より厳密には、垂直方向軌道計画システムを備えたアクティブ車輌懸架装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、現在は放棄されているが２０００年３月２７日出願の米国特許出願第０９／５３５，８４９号に対し、並びに２００３年２月１８日出願の米国特許出願第１０／３６８，１８７号に対し、３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づいて優先権を主張し、上記出願の全内容を参考文献としてここに援用する。
【特許文献１】米国特許出願第第０９／５３５，８４９号
【特許文献２】米国特許出願第第１０／３６８，１８７号
【特許文献３】米国特許第４，９６０，２９０号
【特許文献４】米国特許第４，９８１，３０９号
【特許文献５】米国特許第５，４３２，７００号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の重要な目的は、改良されたアクティブ車輌懸架装置を提供することである。
本発明の１つの態様によれば、積載室と路面係合装置とを有する路面車輌用の車輌懸架システムは、積載室と路面係合装置との間に力を働かせる制御可能な懸架要素と、複数の経路のプロファイルを記憶するためのプロファイル記憶装置を含んでいる。このプロファイルは、垂直方向の偏位データを含んでいる。本システムは、更に、制御可能な懸架要素とプロファイル記憶装置に連結され、プロファイル記憶装置から、車輌が走行している経路に対応する１つのプロファイルを検索するプロファイル検索マイクロプロセッサを含んでいる。
【０００４】
本発明の別の態様では、経路上を走行する、積載室と路面係合装置を有する車輌において、アクティブ車輌懸架装置は、積載室と路面係合装置を連結し、積載室と路面係合装置の間に力を加えて、路面係合装置に対する積載室の垂直方向位置を変更するための加力要素と、経路の垂直方向プロファイルを記憶するためのプロファイル記憶装置と、加力要素とプロファイル記憶装置とに通信可能に連結されている、記憶されているプロファイルに応じて軌道計画を開発し、その軌道計画に対応するコマンドを加力要素に発行するための軌道計画開発サブシステムとを含んでいる。
【０００５】
本発明の又別の態様では、データ記憶装置を有する路面車輌のアクティブ車輌懸架システムを作動させる方法は、路面車輌の位置を求める段階と、当該位置に対応する垂直方向軌道計画が当該路面車輌内に記憶されているか否かを判定する段階と、当該位置に対応する垂直方向軌道計画が当該路面車輌内に記憶されている旨の判定に応じて当該計画を検索する段階と、当該計画を実行する段階を含んでいる。
【０００６】
本発明の又別の態様では、経路の垂直方向プロファイルを感知する感知装置とデータ記憶装置を有する路面車輌のアクティブ車輌懸架装置を作動する方法は、経路の垂直方向プロファイルを感知する段階と、当該プロファイルを記録する段階と、記録されたプロファイルをデータベース内に記憶されているプロファイルと比較して、感知されたプロファイルが記憶されているプロファイルの１つに一致するか否かを見極める段階を含んでいる。
【０００７】
本発明の又別の態様では、経路上を走行する路面車両用のアクティブ懸架システムは、アクティブ懸架装置と、経路のプロファイルを感知するためのプロファイルセンサと、経路プロファイルのデータベースを記憶するための経路プロファイル記憶装置と、記憶装置及びプロファイルセンサに連結されている、感知されたプロファイルをプロファイルのデータベースと比較するための経路プロファイルマイクロプロセッサを含んでいる。
【０００８】
本発明の又別の態様では、路面車両用のアクティブ懸架システムは、アクティブ懸架装置と、路面車輌の位置を求めるためのロケーターシステムと、当該位置に対応する軌道計画のデータベースを記憶するための軌道計画記憶装置と、データベースが求められた位置に対応する軌道計画を保有しているか否かを判定して、対応する軌道計画を検索し、対応する軌道計画に基づいてアクティブ懸架装置にインストラクションを送信するための軌道計画マイクロプロセッサとを含んでいる。
【０００９】
本発明の又別の態様では、路面車輌の位置を求める方法は、位置に関係付けられ、増分で測定された経路の垂直方向偏位だけを保有している複数の経路プロファイルを記憶する段階と、車輌が現在走行中の経路の垂直方向偏位を感知する段階と、感知された垂直方向偏位を経路プロファイルと比較する段階を含んでいる。
【００１０】
本発明の又別の態様では、軌道計画を開発するための軌道計画システムと、車輌上のある点を当該軌道計画に追従するよう促すための制御可能な懸架要素とを備えた車輌懸架システムを有している車輌に使用する軌道計画を開発するための方法は、走行経路の正及び負の垂直方向偏位を表すデータ点を含むプロファイルを記憶する段階と、プロファイルのデータを平滑化して、正及び負の値を提供する段階と、平滑化されたデータを軌道計画として記録する段階を含んでいる。
【００１１】
本発明の又別の態様では、アクティブ車輌懸架装置に使用する軌道計画を開発するための方法は、道路のある区間で車輌を作動させる段階と、道路の当該区間のプロファイルを表すデータ点を記録する段階と、データを平滑化して軌道計画を作る段階を含んでいる。
【００１２】
本発明の又別の態様では、制御可能な懸架要素と、マイクロプロセッサと、垂直方向偏位、制御可能な懸架装置により加えられる力、垂直方向速度及び垂直方向加速度の内少なくとも１つを測定するためのセンサと、を有する車輌を作動させる方法は、複数のプロファイルのライブラリを記憶する段階と、道路区間上で車輌を運転し、センサにより測定されたデータを記録して実測データを提供する段階と、実測データを複数のプロファイルと比較して一致の程度を判定する段階を含んでいる。
【００１３】
本発明の又別の態様では、制御可能な懸架要素を有する車輌用に最適化された軌道計画を開発するための方法は、第１特性値を使ってマイクロプロセッサによりプロファイルに対応する第１軌道計画を開発する第１開発段階と、第１軌道計画に対応する性能データを記録する段階を含む第１軌道計画を実行する第１実行段階と、第１特性値を修正して第２特性値を提供するための第１修正段階と、第２特性値を使ってマイクロプロセッサによりプロファイルに対応する第２軌道計画を開発する第２開発段階と、第２軌道計画に対応する性能データの測定値を記録する段階を含む第２軌道計画を実行する第２実行段階と、第１軌道計画の実行段階に対応する性能データと第２軌道計画の実行段階に対応する性能データを比較して、より良好な性能データを求める第１比較段階と、このより良好な性能データに対応する第１特性値と第２特性値の内の一方を現在の特性値として記憶する第１記憶段階を含んでいる。
【００１４】
本発明の又別の態様では、積載室と、車輪と、車輌の対応する複数の状態を測定するための複数のセンサと、車輪と積載室の間に力を作用させるための制御可能な懸架要素と、を有する車輌に使用する軌道計画を開発するための方法は、センサにより測定された正及び負の垂直方向の値を表すデータ点を含むプロファイルを記録する段階と、プロファイルを、制御可能な懸架要素に力を作用させる一連のコマンドと少なくともセンサの１つにより測定された車輌の一連の状態との内の一方として記憶する段階を含んでいる。
【００１５】
本発明の又別の態様では、積載室と路面係合装置を有し、経路に沿って走行する路面車輌のアクティブ車輌懸架装置は、経路の垂直方向変位に応えて積載室と路面係合装置の間の変位を修正するための制御可能な懸架要素と、路面係合装置が垂直方向変位に遭遇する前に、制御可能な懸架要素が力を作用させて、積載室と路面係合装置の間の変位を修正するように、制御可能な懸架要素にコマンドを発行するための軌道開発サブシステムと、を含んでいる。
【００１６】
本発明の又別の態様では、積載室と前部路面係合装置と後部路面係合装置を有し、更に、前部路面係合装置と積載室の間に力を作用させて前部路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための前部の制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、前部の制御可能な懸架要素を中心位置に向かうよう促すためのセンタリングサブシステムを含んでいる前部の制御可能な懸架要素と、後部路面係合装置と積載室の間に力を作用させて後部路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための後部の制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、後部の制御可能な懸架要素を中心位置に向かうよう促すための制御可能なセンタリングサブシステムを含んでいる後部の制御可能な懸架要素と、を備えている懸架システムを有している車輌を作動させるための方法は、外乱を含んでいる道路区間上を車輌を走行させ、前部路面係合装置が後部路面係合装置より前に外乱に遭遇し、前部の制御可能な懸架要素がその外乱に応えて力を作用させるようにする段階と、道路外乱の１つの振幅を求める段階と、外乱の１つの振幅が第１閾量未満である旨の判定に応えて、後部懸架要素センタリングサブシステムを使用不能にする段階を含んでいる。
【００１７】
本発明の又別の態様では、路面車輌は、積載室と、前部路面係合装置と、後部路面係合装置と、懸架システムを含んでおり、この懸架システムは、前部路面係合装置と積載室の間に力を作用させて前部路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための前部の制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、前部の制御可能な懸架要素を中心位置に向かうよう促すためのセンタリングサブシステムを含んでおり、更に、前部路面係合装置が遭遇する道路外乱の振幅を測定するための測定システムを含んでいる前部の制御可能な懸架要素と、後部路面係合装置と積載室の間に力を作用させて後部路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための後部の制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、後部の制御可能な懸架要素を中心位置に向かうよう促すための制御可能なセンタリングサブシステムを含んでいる後部の制御可能な懸架要素と、測定システムに応答して後部懸架要素センタリングサブシステムを使用不能にする制御回路と、を備えている。
【００１８】
本発明の又別の態様では、積載室と第１路面係合装置と第２路面係合装置を有しており、更に、第１路面係合装置と積載室の間に力を作用させて第１路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための第１の制御可能な懸架要素と、第２路面係合装置と積載室の間に力を作用させて第２路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための第２の制御可能な懸架要素とを備えている懸架システムであって、第１の制御可能な懸架要素と第２の制御可能な懸架要素は、それぞれ、垂直方向加速度、垂直方向速度、垂直方向道路偏位、懸架装置変位及び制御可能な懸架装置により加えられる力の内の少なくとも１つを測定するための関係付けられたセンサを含んでいる懸架システムを有している車輌を作動させるための方法は、外乱を有する道路区間上を車輌を走らせ、第１路面係合装置が第２路面係合装置より前に外乱に遭遇するようにする段階と、第１の制御可能な懸架要素に関係付けられたセンサで外乱を測定する段階と、測定に基づいて、第２路面係合装置が外乱に遭遇する前に、第２の制御可能な懸架要素に外乱に関係付けられた力を作用させる段階を含んでいる。
【００１９】
本発明の又別の態様では、積載室と第１路面係合装置と第２路面係合装置を有しており、更に、第１路面係合装置と積載室の間に力を作用させて第１路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための第１の制御可能な懸架要素と、第２路面係合装置と積載室の間に力を作用させて第２路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための第２の制御可能な懸架要素とを備えている懸架システムであって、第１の制御可能な懸架要素と第２の制御可能な懸架要素は、それぞれ、垂直方向加速度、垂直方向速度、垂直方向道路偏位、懸架装置変位及び制御可能な懸架装置により加えられる力の内の少なくとも１つを測定するための関係付けられたセンサを含んでいる懸架システムを有している車輌を作動させるための方法は、外乱を有する道路区間上を車輌を走らせ、第１路面係合装置が第２路面係合装置より前に外乱に遭遇するようにする段階と、第１の制御可能な懸架要素に関係付けられたセンサで外乱を測定する段階と、測定に基づいて、第２路面係合装置が外乱に遭遇する前に、第２の制御可能な懸架要素に外乱に関係付けられた力を作用させる段階を含んでいる。
【００２０】
本発明の更に別の態様では、積載室と路面係合装置を有しており、更に、路面係合装置と積載室の間に力を作用させて路面係合装置と積載室の間の距離を修正するための制御可能な懸架要素であって、中心位置を有し、反応作動モードと軌道計画作動モードを有する制御可能な懸架要素を含む懸架システムを有している車輌を作動させる方法は、垂直方向の外乱を有する道路区間上で車輌を走らせる段階と、外乱の振幅を求める段階と、外乱の１つの振幅が第１閾量よりも小さい旨の判定に応じて、制御可能な懸架要素を反応モードで作動させる段階と、外乱の１つの振幅が第１閾量よりも大きく第２閾量よりも小さい旨の判定に応じて、センタリングシステムを使用不能にする段階と、外乱の１つの振幅が第２閾量よりも大きい旨の判定に応じて、路面係合装置が外乱に遭遇する前に、制御可能な懸架装置に外乱の１つに関係付けられた力を作用させる段階を含んでいる。
【００２１】
この他の特徴、目的及び利点は、図面を参照しながら次の詳細な説明を読めば、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら説明するが、先ず図１に、本発明による車輌１０を図解的に示している。懸架システムは、制御可能な懸架要素１８により車輌の積載室１６（図解的に平面で表している）に接続された車輪１４のような路面係合装置を含んでいる。更に、懸架システムは、コイル又は板ばね装置やダンパのような従来型の懸架要素（図示せず）を含んでいる。本発明の１つの実施形態は自動車であり、その場合、路面係合装置は車輪であり、積載対象には乗員が含まれるが、本発明は、貨物搬送車輌のような他の型式の車輌にも実施することができる。積載室１６は、平面構造であってもよいし、数辺又は全辺が囲まれた構造であってもよい。路面係合装置には、軌道やランナも含まれる。本発明は、磁力又は空圧浮揚のような、何らかの浮揚の形態により路面と係合する車輌にも実施することができ、その場合、路面係合装置には路面との物理的接触を要しない装置が含まれ、路面には軌道又は開かつ地が含まれる。説明をわかり易くするため、自動車に実施したものとして本発明を説明する。
【００２３】
制御可能な懸架要素１８は、マイクロプロセッサからの制御信号を受信し、又は受信するように改造可能であり、それら信号に応答する、各種懸架要素の１つである。
制御可能な懸架要素１８は、制御可能な懸架要素が、客室１６と車輪１４の間の垂直方向変位を、力を掛けて変化させることによって制御信号に応答することができる、従来型のアクティブ懸架システムの構成要素である。適したアクティブ懸架システムについては、米国特許第４，９６０，２９０号及び同第４，９８１，３０９号に記載されており、ここに参考文献として援用する。力は、線形又は回転アクチュエータ、ボールねじ、空圧システム、又は油圧システムの様な何らかの要素を通して伝達され、車輪と力生成要素との間に介在要素を含んでいる。制御可能なアクティブ懸架装置は、更に、信号を使って適応パラメータとゲインを修正するように構成されている、米国特許第５，４３２，７００号に記載されている様な適応アクティブ車輌懸架装置を備えていてもよい。制御可能な懸架要素１８は、車輪１４が平坦でない面を通過することにより生じる垂直方向の力に応えて客室１６と車輪１４の間に反応的に力を加える、従来型の懸架システムの構成要素であってもよい。従来型の懸架システムでは、制御可能な懸架装置要素は、ばねを伸張又は圧縮することによって、減衰比を変えることにより、或いは他のやり方で、制御信号に応答する。例えば、制御可能な懸架要素がアクティブ懸架要素である或る実施形態において、本発明を説明する。図２は、本発明による懸架装置のブロック線図を示している。制御可能な懸架要素１８はマイクロプロセッサ２０に連結され、このプロセッサ２０は、プロファイル記憶装置２２と随意のロケーターシステム２４に連結されている。懸架システムは、更に、積載室１６、制御可能な懸架要素１８及び車輪１４のそれぞれに関係付けられたセンサ１１、１３及び１５を含んでいる。センサ１１、１３及び１５は、マイクロプロセッサ２０に連結されている。ロケーターシステム２４は、位置決め衛星２３の様な外部ソースから信号を受信する。便宜的に、制御可能な懸架要素１８を１つだけ示している。残りの車輪１４、制御可能な懸架要素１８、及び各センサ１１、１３及び１５も、実質的に図２Ａに示すようにマイクロプロセッサ２０に連結されている。
【００２４】
マイクロプロセッサ２０は、図示のように１つのマイクロプロセッサでもよい。或いは、マイクロプロセッサ２０が実行する機能を、多数のマイクロプロセッサ又は等価な装置で実行してもよく、その内の幾つかは車輌１０から遠隔に配置して、車輌１０上に配置された懸架システムの構成要素と無線通信するように構成してもよい。
【００２５】
プロファイル記憶装置２２は、ＲＡＭのような書き込み可能メモリ記憶装置、又は磁気又は書き込み可能光ディスクのような大容量記憶装置など、各種記憶装置の何れでもよい。プロファイル記憶装置２２は、図示のように車輌内に配備してもよいし、何処か遠隔位置に配置して、プロファイルデータを車輌に無線送信するための同報通信システムを備えていてもよい。ロケーターシステム２４は、全地球位置発見システム（ＧＰＳ）又は慣性航法システム（ＩＮＳ）のような経度及び緯度位置を提供する多くのシステムの内の１つでもよい。ロケーターシステム２４は、位置を表示するユーザー入力を提供するシステムを含んでいてもよいし、車輌が走行中の経路のプロファイルをメモリ記憶装置に記憶されているプロファイルと比較するプロファイル照合システムも含んでいてもよい。
【００２６】
或る実施形態では、走行中の経路は道路である。しかしながら、本発明は、開かつ地車輌やレール上を走行する車輌の様な、道路上を走らない他の型式の車輌にも利用できる。経路は、通常、位置と方向により定義される。例として、本発明を、道路上を走行する自動車に実施するものとして説明する。
【００２７】
本発明を組み込んだ懸架システムは、更に、軌道計画サブシステムを含んでおり、このサブシステムは（図２Ａ参照）、マイクロプロセッサ２０、プロファイル記憶装置２２、及びロケーターシステム２４を含んでいる。
【００２８】
ロケーターシステム２４は、車輌の位置を検知し、マイクロプロセッサ２０は、入手できる場合にはプロファイル記憶装置２２内に記憶されている複数のプロファイルから、道路のプロファイルのコピーを検索する。マイクロプロセッサ２０は、道路プロファイルに応じて軌道計画を計算又は検索し、制御可能な懸架装置要素１８に軌道計画を実行するよう制御信号を発行する。プロファイル検索、軌道計算、及び懸架装置制御は、図示のように１つのマイクロプロセッサで行ってもよいし、所望により別体のマイクリプロセッサで行なってもよい。軌道計画開発プロセスについて、図６Ａと図６Ｂを参照しながら更に詳しく説明する。制御可能な懸架要素１８が道路力に反応して作動するアクティブ懸架装置である場合、マイクロプロセッサ２０は、部分的には道路プロファイルに基づいて調整された制御信号を制御可能な懸架要素１８に発行する。
【００２９】
或る代表的な形態では、道路プロファイルは、基準点からの一連の垂直（Ｚ軸）方向偏位を含んでいる。Ｚ軸偏位測定値は、通常、運動方向に取った位置から一様な距離に取られる。道路プロファイルは、ｘ軸及びｙ軸偏位、コンパス向首方向、舵取り角度、又は市販されている車輌ナビゲーション製品の様なナビゲーションシステムに含まれている他の情報の様な、付加的データも保有できる。付加的データを使う場合、マイクロプロセッサ２０及びプロファイル記憶装置２２は大きな処理能力が必要になるが、下に説明する「推測航法」又はパターン照合技法に使用して、車輌の位置をより精度良く見つけ、又は道路プロファイルと位置を独自に関係付けるのには好都合である。更に、付加的データは、例えば、軌道の開発に牽引力をどの程度考慮すべきかを判定する場合には有効である。
【００３０】
軌道計画は、積載室上の一点又は一式の点の空間内の事前に決められた経路である。車輌のピッチを制御するには、軌道は、積載室の前方及び後方それぞれの少なくとも２つの点を表すことになる。車輌のロールを制御する場合には、軌道計画は、少なくとも２つの点、即ち車輌の各側に１点ずつを表すことになる。四輪車では、各車輪近くに１点、積載室内に４点を軌道計画開発に使用するのが好都合である。何対かの点を平均（軌道計画の開発時にロールを考慮するため車輌の各側の２点を平均し、軌道計画の開発時にピッチを考慮するため前方及び後方それぞれの２点を平均するなど）してもよい。説明を単純化するため、一点の場合で本発明を説明する。マイクロプロセッサは、制御可能な懸架要素１８に制御信号を発行して車輌を軌道計画に追従させる。軌道計画及び軌道計画の実行に関して、以下の例で更に詳細に説明する。
【００３１】
軌道計画は、例えば、車輌のピッチ又はロールを乗員が予想するピッチ又はロールに一致させること、積載室の垂直方向加速度を最小化すること、道路の凹凸（以後「外乱」）を吸収するのに利用可能な懸架装置のストロークを最大化すること、乗り物酔いを誘発しがちな０．１Ｈｚ近辺の周波数の様な望ましくない周波数の加速度の振幅又は発生を最小化すること、タイヤの牽引力を最大化すること、等々数多くの因子を考慮に入れる。軌道計画は、更に、道路の外乱を「予測して」、遭遇する前に対処することを含んでいてもよいが、これについては後に図５を論じる際に説明する。更に、特に、懸架システムが車の重量を支えるため従来型のばねを備えており、アクティブ懸架要素の作動により従来型ばねを伸張又は圧縮している場合、軌道計画は、パワー消費を勘定に入れることになる。
【００３２】
図２Ｂは、軌道計画記憶装置２５を組み込んだ本発明の別の実施形態を示している。図２Ｂの要素は、図２Ａのプロファイル装置２２を軌道計画記憶装置２５に置き換えている以外は、図２Ａの要素と同じである。軌道計画記憶装置２５は、ＲＡＭのような書き込み可能メモリ記憶装置、又は磁気又は書き込み可能光ディスクのような大容量記憶装置など、各種記憶装置の何れでもよい。軌道計画記憶装置２５は、図示のように車輌内に配備してもよいし、何処か遠隔位置に配置して、プロファイルデータを車輌に無線送信するための同報通信システムを備えていてもよい。
【００３３】
図２Ｂの実施形態のオペレーションは、マイクロプロセッサ２０が、プロファイルに関係付けられているのではなく位置に関係付けられた軌道計画を検索して計算すること以外は、図２Ａの実施形態のオペレーションと同じである。
【００３４】
本発明の別の実施形態は、図２Ａのプロファイル記憶装置と図２Ｂの軌道計画記憶装置の両方を含んでいる。プロファイル記憶装置２２と軌道計画記憶装置２５の両方を含んでいる或る実施形態では、両記憶装置は、別々の装置でもよいし、１つの記憶装置の別々の部分でもよい。軌道計画記憶装置２５を含んでいる実施形態のオペレーションについては、図６Ｃを論じる際に更に詳しく説明する。
【００３５】
図３は、軌道計画サブシステムのない、従来型アクティブ懸架装置のオペレーションの例を示している。図３では、前輪１４ｆ’が傾斜区間４１に遭遇すると、制御可能な懸架要素１８ｆ’は力を働かせて積載室１６’と前輪１４’の間の距離を縮める。傾斜による隆起ｒが懸架要素の最大下方変位に近づくと、懸架要素１４ｆ’は傾斜４１に対して「ノーズ・イン」し、極端な場合には「ボトム・アウト」状態に到達するか又は近づくので、隆起面の衝撃を受け入れるための懸架装置の行程は殆ど又は全く残っていない。
【００３６】
多くの懸架システムは、利用可能な懸架装置行程を保持し、懸架要素がボトムアウト又はトップアウトするのを防ぐために、センタリングサブシステムを有している。センタリングサブシステムは、懸架装置がボトムアウト又はトップアウト位置に近づくと、懸架装置に中心位置に向かうよう促す。ばねにより作用する力はばねの伸長又は圧縮に比例するので、ばねシステムは、本来的にセンタリングシステムを有している。車輌の重量以外に懸架装置にかかる上向き又は下向きの力がない場合には、「中心」位置が、通常は懸架装置の状態である。中心位置は、必ずしも、上向き及び下向きの外乱に利用可能な懸架装置の行程が等しくなる位置ではない。
【００３７】
図４Ａから４Ｃは、本発明によるアクティブ懸架装置のオペレーションの一例を示している。図２Ａのマイクロプロセッサ２０は、傾斜区間４１を含む道路面にぴったり整合する計算された軌道計画４７を提供し、制御可能な懸架要素１８ｆと１８ｒに、軌道計画に追従するよう適切な制御信号を発行する。本例では、軌道計画の次には、車輪１４ｆ、１４ｒと積載室１６の間の距離を縮めるか又は伸ばす力を作用させる段階があり、或いは懸架システムが従来型のばねを含んでいる場合には、軌道計画に次いで、ばねが加える力によって発生する加速度に対抗するのに十分な力だけを作用させる段階がある。図４Ｂで、車輌が図３の道路内の同位置に到達すると、積載室１６は僅かに傾斜する。図４Ｃでは、積載室が、道路の傾斜θに一致する角度φで傾いている。道路の傾斜に一致するように積載室が徐々に傾斜していくことは、乗員の期待値に一致する。更なる利点は、道路に凸部４９や凹部５１などの外乱がある場合、懸架装置の全ストロークが外乱の吸収に利用できることである。
【００３８】
図４Ａから４Ｃの例は、軌道計画に続いて、制御可能な懸架要素１８により加えられる力が殆ど或いは全くない状態が生じ、軌道計画サブシステムの実行がアクティブ懸架装置の通常のオペレーションに影響を及ぼすという原理を示している。図４Ｂ及び４Ｃでは、車輌には上向きの加速度が働いており、アクティブ懸架装置の通常の反応オペレーションでは、図３に示すように車輪１４ｆと積載室１６の間の距離は縮められることになる。本発明の懸架装置では、軌道計画で作動する場合、アクティブ懸架装置は中心位置に留まることになるので、車輌の積載室は軌道計画４７に従う。代わりに、図４Ｂから４Ｃの作動例は、下の図５の動作例と組み合わせることができ、そうすると、車輌の積載室は軌道計画４７ａに従う。
【００３９】
図５は、軌道計画サブシステムを備えたアクティブ懸架装置のオペレーションの別の例を示している。道路プロファイル５０は、大きな凸部５２を含んでいる。（図２Ａ又は２Ｂの）マイクロプロセッサ２０は、道路プロファイル５０に適する計算された軌道計画５４を提供する。車輪１４が凸部５２に遭遇する前の点５６で、制御可能な懸架要素１８は力を働かせて、車輪１４と積載室１６の間の距離を徐々に長くする。車輪１４が凸部５２を走行する際には、制御可能な懸架要素１８の通常のオペレーションにより制御可能な懸架要素１８は力を働かせて、積載室１６と車輪１４の間の距離を縮める。車輪１４が凸部５２の頂部５７に達すると、制御可能な懸架要素１８は力を働かせ始め、積載室１６と車輪１４の間の距離を伸ばす。車輪１４が凸部５２の終点を通過してしまうと、制御可能な懸架要素１８は力を働かせて、積載室１６と車輪１４の間の距離を縮める。図５の例は、平坦な道路でも、軌道計画サブシステムにより、制御可能な懸架要素１８が力を働かせて車輪１４と積載室１６の間の距離を伸ばしたり縮めたりする原理を説明しており、本図は更に、軌道計画によって、制御可能な懸架要素に、道路の外乱に遭遇する前に外乱に反応させる原理も併せて示している。
【００４０】
図５の例は、本発明による懸架システムの利点を幾つか示している。凸部５２に遭遇する前に凸部５２に反応し始めることにより、そして凸部５２を通過した後も凸部５２に反応し続けることにより、積載室の垂直方向変位は、タイヤが凸部５２に遭遇したときに懸架システムが凸部５２に反応する場合に比べて、より長い距離とより長い期間に及ぶ。従って、積載室１６の垂直方向変位、垂直方向速度及び垂直方向加速度が低いので、乗員にとっては軌道計画のない懸架システムの場合よりも不快感が低減される。軌道計画サブシステムは、大きな凸部５２に効果的に備えると同時に、制御可能な懸架要素の通常のオペレーションは、道路プロファイルに示されていない外乱に対処するのに依然として利用可能である。道路プロファイルが、凸部５２のような大きな外乱、又は長い又は実質的な傾斜を識別する場合にのみ十分な解を有している場合、或いは道路プロファイルが幾分不正確な場合には、反応作動モード中のアクティブ懸架要素は、プロファイルと実際の路面の間の「差」に応答しさえすればよい。例えば、大きな凸部５２の実際のプロファイルが、軌道計画が拠り所とする記憶されたプロファイルと少し違っている場合、アクティブ懸架システムは、凸部５２の実際のプロファイルと記憶されているプロファイルの間の差に備えるだけでよい。この様に、プロファイルが不完全であっても、車輌内の乗員が体験する乗り心地は、懸架装置に軌道計画特性がない場合に比べると、一般的に良くなる。
【００４１】
軌道計画は、車輌の乗員の感覚的な閾値を考慮に入れることができる。例えば、図５において、軌道計画が点５６の手間で起動し始め、点５８の後で車輌を平衡位置まで戻す場合、車輌の乗員が遭遇する垂方向加速度は更に小さくなる。しかしながら、垂直方向加速度の差は、車輌乗員が感じ取れるほどのものではないので、アクティブ懸架装置は、点５６の手前で反応し、或いは点５８を過ぎてからも反応し続ける必要はない。更に、車輌が従来型の懸架ばねを備えている場合、点５６と４７の間にアクティブ懸架装置により加えられる力は、車輌を持ち上げる力に加えてばねを伸ばす力を働かせる必要があるので、点５６まで軌道計画の上昇を開始しない方が、より早期に上昇を開始した場合よりもパワーの消費量が少ない。
【００４２】
図６Ａは、随意的なロケーターシステム２４の無いシステムにより軌道計画を開発、実行、修正するための方法を示している。ステップ５５で、センサ１１、１３、１５は、道路プロファイル情報を収集してその情報をマイクロプロセッサ２０に送信し、マイクロプロセッサは、道路プロファイルをプロファイル記憶装置２２に記録する。ステップ５８で、プロファイルマイクロプロセッサは、道路プロファイル情報を、プロファイル記憶装置２２に予め記憶されている道路プロファイルと比較する。比較は、以下に説明するパターン整合システムを使って行われる。道路プロファイル情報が予め記憶されている道路プロファイルと一致した場合、ステップ６２ａで、当該プロファイルが検索され、マイクロプロセッサ２０は、そのプロファイルに適する軌道計画を計算する。同時に、ステップ６２ｂで、センサ１１、１３、１５は、必要に応じて、プロファイル記憶装置２２に記憶されているプロファイルの修正に使用できる道路プロファイルの信号表現を提供する。
【００４３】
ステップ５８で、予め記憶されている道路プロファイルに、ステップ５６で収集された道路プロファイル情報に一致するものが無いと判定された場合、ステップ６４で、制御可能な懸架要素１８は反応モードで作動する。
【００４４】
図６Ｂは、随意的なロケータシステム２４を備えているシステムにより軌道計画を開発、修正、実行するための方法を示している。ステップ７０で、ロケータシステム２４は、車輌の位置と方向を求める。ステップ７２で、軌道計画マイクロプロセッサ２０は、プロファイル記憶装置２２に記憶されているプロファイルを調査し、当該位置に関係付けられたプロファイルが有るか否か調べる。当該位置に関係付けられたプロファイルが有る場合、ステップ７４ａで、マイクロプロセッサ２０はそのプロファイルを検索し、軌道計画を計算又は検索する。データがどのように記憶され処理されるかによって異なるが、ステップ７２は、関係付けられたプロファイルが有るか否か判定する際に、位置に加えて走行方向についても考慮する。同時に、ステップ７４ｂで、センサ１１、１３、１５は、必要に応じて、プロファイル記憶装置２２に記憶されているプロファイルを修正するために使用できる道路プロファイルの信号表現を提供する。
【００４５】
ステップ７２で、予め記憶されている道路プロファイルの中に、当該位置と方向に一致するプロファイルが無いと判定された場合、ステップ７６ａで、制御可能な懸架装置１８は反応的アクティブ懸架装置として作動する。同時に、ステップ７６ｂで、センサ１１、１３、１５は、道路プロファイルを現す信号を供給し、この信号はプロファイル記憶装置２２に記憶される。
【００４６】
図６Ｃは、図２Ｂに示す本発明の実施形態の軌道計画を開発、修正、実行するための方法で、ロケータシステム２４又は図２Ａのプロファイル記憶装置２２のような車輌の位置を特定する何らかの装置を有している場合を示している。ステップ７０で、ロケーターシステム２４は、車輌の位置と方向を判定する。ステップ１７２で、軌道計画マイクロプロセッサ２０は、軌道計画記憶装置２５内の軌道計画を調査し、当該位置に関係付けられた軌道計画が有るか否か調べる。当該位置に関係付けられた軌道計画が有る場合、ステップ１７４ａで、マイクロプロセッサ２０は、その軌道計画を検索してその情報を制御可能な懸架要素１８に送信し、制御可能な懸架要素１８がこの軌道計画を実行する。データがどのように記憶され処理されるかによって異なるが、ステップ１７２は、関係付けられたプロファイルが有るか否かを判定する際に、位置に加えて走行方向についても考慮する。同時に、ステップ１７４ｂで、位置に関係付けられた軌道計画を後で修正してより円滑且つ快適な乗り心地を提供できるように、実際のプロファイルを表すセンサ１１、１３、１５からの信号が記録される。
【００４７】
ステップ１７２で、予め記憶されている道路プロファイルの中に、当該位置と方向に一致するプロファイルが無いと判定された場合、ステップ１７６ａで、制御可能な懸架装置１８は反応的アクティブ懸架装置として作動する。同時に、ステップ１７６ｂで、制御可能な懸架装置１８の反応的動作による軌道を表す信号が軌道計画として記録され、記憶された軌道計画を修正してより円滑且つ快適な乗り心地を提供できるようにする。
【００４８】
軌道計画は、様々な形態で記憶することができ、それについては図８を参照しながら後に説明する。更に、（後にに説明するがフィルタブレークポイント又はウィンドウ幅のような）特性値を使って軌道計画を計算する場合、これらの特性値は記憶され、軌道計画は「オンザフライ」で計算される。この方法では、システムは、少ない記憶装置で作動するが、大きな計算パワーが必要になる。
【００４９】
図６Ａ、６Ｂ、６Ｃの方法は、本発明の学習性能の１つを説明している。車輌が道路の或る部分を通って走行する都度、プロファイル又は軌道計画、或いはその両方が修正されるので、マイクロプロセッサ２０の提供する軌道計画を使用すれば、道路の同一部分を次に走行する際には、車輌の乗員に以前より円滑な乗り心地を提供することができる。更に、車輌懸架システムは、後に図９に示す最適化処理を採用してもよい。
【００５０】
車輌の位置は、理想的には１メートル以内で正確に求めるのが望ましいが、それより精度が低いロケーターシステムを備えたアクティブ懸架装置でも、従来のアクティブ懸架装置より良好に機能する。高い精度を得るための１つの方法は、センチメートル以内まで正確な差動システムの様な高精度ＧＰＳシステムを組み込んだ図２Ａのロケーターシステム２４を備えることである。別の方法は、図２Ａのロケーターシステム内に、（約５０メートル以内まで正確な非差動システム又はＧＰＳを組み込んでいない他のロケーターシステムの様な）精度の低いＧＰＳシステムと補助パターン照合システムを備えることである。
【００５１】
或るパターン照合システムは、データの目標ストリング内を既知のデータシーケンスを求めて探索することを含んでいる。基点から増加又は減少するデータに特に有用であるパターン照合の１つの方法は、ｎ個の既知のシーケンスに目標ストリング内の対応する長さのストリングを乗算する段階を含んでいる。次いでｎ個の積を加算して、合計値がピークのとき、一致の度合いが高いことになる。（高い一致度合いを判定する別の方法による）パターン照合の他の方法を使用してもよい。
【００５２】
パターン照合のこの形態は、基点からのｚ軸方向偏位のパターンを記録し、ｚ軸方向偏位のパターンを探索ストリングとして使用することにより、軌道計画アクティブ懸架装置に有効に適用することができる。ここでパターン照合は少なくとも２つのやり方で使用することができる。或る適用例では、ＧＰＳシステムを使用して車輌の（３０メートル以内の）凡その位置を得て、次いでパターン照合を使って、目標ストリングに対して、図２Ａのプロファイル記憶装置２２に記憶されている予め記録されているｚ軸方向偏位のパターンを使用することにより、もっと正確に車輌の位置を特定する。第２の適用例では、パターン照合を使用して、図２Ａのセンサ１１、１３、１５により測定されたｚ軸方向偏位のパターンを、プロファイル記憶装置２２に記憶されているｚ軸方向偏位のパターンと比較して、メモリ内に記憶されているプロファイルが有るか否か判定する。
【００５３】
ＧＰＳとパターン照合システムを補うために、「推測航法」システムも使用できる。推測航法システムでは、車輌の位置変化は、車輌走行距離と車輌走行方向を追跡することにより推定される。車輌の位置が精度良く特定されていれば、車輌走行距離は車輪回転数を数えることにより、走行方向は車輪角度又は操舵角度を記録することにより追跡することができる。ＧＰＳの読み取りが困難な場合（近くに高いビルがある場合など）には、推測航法は非常に有用であり、ＧＰＳの読み取りに必要な頻度を下げることもできる。
【００５４】
図７は、自動車と道路面の図解的線図であり、軌道計画の開発を説明している。線８０は、図２Ａのプロファイル装置２２に記憶されている道路プロファイルを表している。線８２は、１Ｈｚ範囲の折点周波数を使って双方向ローパスフィルタリングを行なった、軌道計画として使用される道路プロファイル８０を表しているが、この双方向フィルタリングにより一方向フィルタリングに伴う位相遅れによる不正確さが取り除かれる。自動車８４が線８０により表された路面を走行するとき、図２Ａの制御可能な懸架要素１８は、自動車８４の積載室が、線８２により表される軌道計画に追従するよう促す。道路の高周波及び低振幅の外乱は、アクティブ懸架装置の通常のオペレーションにより容易に対処できる。ローパスフィルタリングによる軌道計画の開発は、図３及び図４Ａから４Ｃに説明している状況に対応する場合、非常に有用である。
【００５５】
タイムドメイン内で道路プロファイルを処理して軌道計画を開発することは、車輌の速度が一定、即ち、道路区間に亘る各走行が同じ速度である場合には好都合である。
状況によっては、空間ドメイン内でデータを処理する方がタイムドメイン内でデータを処理するよりも有用なこともある。空間形式でデータを記憶する方が好都合で、空間ドメインでデータを処理するとデータを時間的な形式に変換する必要がなくなる。更に、データを空間ドメインで処理することにより、軌道計画は、速度を変数として含んで計算することができ、即ち軌道計画を速度により変えることができるようになる。データを空間ドメインで処理する場合、例えば、０．１Ｈｚの「船酔い」周波数の様な不快な周波数における加速度を最小化するため、ある程度のタイムドメイン変換を行なうことを推奨する。
【００５６】
軌道計画の開発では、空間的又はタイムドメインによるフィルタリングを施した道路プロファイルに加えて、幾つかの要素を勘定に入れる。例えば、軌道計画は、図５に示し本開示の対応する箇所で論じている道路内の大きな外乱を考慮に入れることができる。
【００５７】
図８は、タイムドメイン又は空間ドメインの何れでもデータ処理をやり易くするデータ点収集方法を示している。図８は、データをタイムドメインから空間ドメインに変換する方法も示している。センサ１１、１３、１５からのデータは時間間隔Δｔ９２で収集される。Δｔ値の代表的な範囲は、０．１ｍｓ（サンプリング速度１０ｋＨｚに匹敵）から１ｍｓ（サンプリング速度１ｋＨｚに匹敵）である。車輌が距離Δｘを走行する間隔９４の間に取られたデータ点を合算して平均を求める。次に、平均したデータを、道路プロファイルを求めるためのデータとして使用し、軌道計画の計算に使用する。Δｘに関する代表的な値は４から８インチ（１０．２から２０．３ｃｍ）であり、Δｘ間隔は車輌の駆動系内のセンサで測定され、これは車輌の車速計及び積算計の示度も提供する。車輌が距離Δｘを走行する間に取られる時間間隔Δｔ９２の数ｎは、車輌の速度に伴い変化する。
【００５８】
本発明の或る実施形態では、平均されたデータ点は、時間に関するｚ軸方向偏位で構成されるプロファイル（即ち、プロファイルの時間ドメイン表現）を求めるために処理される。センサ１１、１３、１５からのデータは、懸架装置の変位、速度、又は加速度を表し、処理にはデータの幾らかを算術処理してｚ軸方向の偏位を得ることが含まれる。
【００５９】
本発明の別の実施形態では、プロファイルのタイムドメイン表現は（走行距離の様な）空間測定に関するｚ軸方向偏位で構成される空間ドメインプロファイルに変換されるか、或いは、タイムドメインデータ点を走行距離又は基準位置からの速度で処理することにより空間内の位置に変換される。走行距離に関するｚ軸方向偏位で構成されるプロファイルは、空間ドメイン内のデータを直接、空間間隔Δｘ’９６で収集することによって開発することもできる（所望により、距離Δｘ’のｍ個の間隔を含む、より広い空間間隔Δｘ９４に亘って採取されたデータ点の平均を求めることを更に含んでいてもよい）。空間ドメインで表現される道路プロファイルは、車輌速度から独立している。プロファイルを空間ドメインで表現するのは、プロファイルが、ＧＰＳシステム、慣性航法システム、パターン照合、又は推測航法、或いは空間項を使用する他の方法により求められた位置情報によって補足される場合、位置に対応するプロファイルのデータベースが存在する場合、及び対応するプロファイルが空間項で表されている場合、又は道路の当該区間を走行する時の速度が大幅に変化する場合には、望ましい。
【００６０】
本発明の別の実施形態では、プロファイルは、センサ１１、１３、１５で測定される車輌の状態を表す一連のデータ点として記録される。この実施形態では、センサ１１、１３、１５の幾つか又は全てからのデータは、それら固有の次元で記憶される（即ち、力、加速度及び速度は、それぞれ力、加速度、速度として記憶され、垂直方向偏位の様な他の測定単位に変換されることはない）。データは、上記のように時間又は距離に亘って平均される。この実施形態は、上記のパターン照合システムで使用するのに特に有用である。この実施形態で記録された道路プロファイルに対して、センサ１１、１３、１５により測定された車輌の状態を（車輌状態として表現されている）記録されているプロファイルと比較して一致の度合いを求めることにより、パターン照合を行なう。プロファイルを一連のデータ点として記録することは、プロファイルデータ内に、センサ１１、１３、１５により測定された車輌の状態に加えて、付加的データを含むことにも役立つ。付加的データとしては、横方向加速度、速度、又は懸架装置変位、コンパス向首方向、操舵角度、又は市販されているナビゲーションシステムに含まれているものの様な他のデータを挙げることができる。付加的データは、より精度の高いパターン照合を行うのに使用できる。
【００６１】
軌道計画を開発する１つの方法は、正及び負の値を提供するやり方で、プロファイルを表現するデータを平滑化することである。平滑化の１つの方法は、プロファイルデータを、望ましくは双方向にローパスフィルタにかけることである。プロファイルが空間項で表される場合には、フィルタは空間フィルタであり、或る実施形態では、空間フィルタは、１５から３０フィート（４．６から９．１メートル）程度の固定ブレークポイントを有する実際のローパスフィルタである。プロファイルが時間的データで表される場合には、フィルタリングは、タイムドメイン又は周波数ドメインの何れでも行うことができる（時間的データは、フーリエ変換を使って周波数ドメインに変換できる）。他の実施形態では、フィルタは、様々なオーダー又は寸法の実際の又は複合式のフィルタであってもよい。軌道計画は、フィルタの各方向に複数のパスを使って開発される。時間的又は空間的データのローパスフィルタリングは、軌道計画を開発する１つの方法ではあるが、軌道計画の開発にはプロファイルデータを平滑化する他の方法を使用してもよい。データ平滑化の他の形態としては、反因果的及び非線形フィルタリング、平均化、ウインドウ式平均化などを挙げることができる。
【００６２】
上記のように、データは正又は負の項で表され、例えば、凸部は正の値として扱われ、凹部（又は「ポットホール」）は負の値として扱われる。データ平滑化は正及び負の値を維持する。データ内に正及び負の値を維持することにより、軌道計画が、制御可能な懸架要素に、例えば、凸部の場合には車輪と客室の間の距離を縮める方向、凹部の場合には車輪と客室の間の距離を伸ばす方向、の何れかに力を加えるよう促すことができるようになる。正及び負のデータ値を維持するのは、ゲインのような制御パラメータを修正し、従って平方自乗平均の様な常に正の形でデータを表現するだけで足るアクティブ懸架装置では必要とされない。ゲインを制御するアクティブ懸架システムは、道路の外乱に遭遇した場合にのみ、その道路の外乱に応えて、懸架装置が車輪と客室間の距離を縮めたり伸ばしたりするためにどのように力を及ぼすかを制御するわけで、外乱に遭遇したときに外乱が正か負かを判定する。本発明によるアクティブ懸架システムは、外乱に遭遇する前に、力を作用させて車輪と客室の間の距離を伸ばしたり縮めたりするので、本発明による懸架システム用のデータは、正及び負の値を保持しているのが望ましい。
【００６３】
軌道計画を開発するのに使用されるフィルタは、固定ブレークポイント又は可変ブレークポイントの何れを有していてもよい。例えば、長くて平坦な区間の道路の場合には起伏のある区間の道路の場合よりも、（空間又はタイムドメインでは）長さが長いフィルタ（又は周波数ドメインでは低い周波数）を使用するのが好都合である。
【００６４】
図９は、軌道計画を最適化するための方法を示している。ステップ１００で、道路を通過することにより、又はデータベースからプロファイルを検索することにより、プロファイルが求められる。ステップ１０６で、軌道計画が開発される。ステップ１０８で、新しい軌道計画のシミュレーションが行われるか、又は実際に実行され、新しい軌道計画の実行から、（懸架装置変位、パワー消費量、牽引力、垂直方向速度、又は積載室の垂直方向加速度の様な）性能の幾つかの測定値（又は測定値の組み合わせ）が記録される。ステップ１０９で、性能の測定値を、当該プロファイルに対して計算されているあらゆる従前の軌道計画の測定値と比較して、性能測定値に従ってより良好な性能に対応する特性が保持される。無論、性能の測定値により異なるが、「より良好な性能」とはより高いか又はより低い性能測定値ということになる。便宜上、本明細書では、性能測定値は、より低い値が「より良好な性能」である測定値（例えば、パワー消費量、垂直方向速度、垂直方向加速度）とする。随意的ステップ１１０で、適切に最適化された条件が存在するか否か判定する。適切に最適化された条件が存在する場合は、最適化処理を出る。適切に最適化された条件が存在しない場合は、軌道計画の開発に使用した１つ又は複数の特性をステップ１０４で修正する。最適化された条件が存在するまで、或いは（値の全範囲に亘って又は値の所定の範囲に亘って特性を変える様な）何か他の事象が起こるまで、ステップ１０６、１０８、１０９、１１０を繰り返す。
【００６５】
修正できる特定の軌道計画特性値は、軌道計画の開発に使用された方法によって異なる。例えば、軌道計画がプロファイルデータにローパスフィルタリングを施すことにより開発された場合は、フィルタのブレークポイントが修正される特性値となり、軌道計画がウインドウ式平均化を使って開発された場合は、ウインドウの大きさが修正される特性値となる。
【００６６】
本発明の或る実施形態では、軌道計画は、ローパスフィルタを使ってプロファイルデータを平滑化することにより開発される。第１の軌道計画は、ローパスフィルタのブレーク周波数に対する初期シード値を使って開発される。初期シード値は、道路が平滑である場合には長い（又は低い周波数の）ブレークポイントを使い、道路が荒れている場合には短い（又は高い周波数の）ブレークポイントを使い、道路の平滑さに基づいて選択される。次の軌道計画は、（空間ドメイン又は時間的ドメインの何れかの）異なるブレークポイントを有するフィルタを使って開発される。フィルタブレークポイントを上げても下げてもより良好な性能測定値を得られない場合、又は性能の何らかの所定の閾値に到達した場合は、適切に最適化された条件が存在することになる。
【００６７】
上記処理は、システム性能における局所最大値を見つけるコンセプトと矛盾しない。システムが大域性能最大値を見つけられるようにする既知の最適化技法を適用することもできる。例えば、１つの特性だけを変化させる場合、特性を当該特性に関する可能な値の全範囲に亘って変化させ、値毎に性能を計算することができる。代わりに、より精密な勾配に基づく検索アルゴリズムを適用して、最適条件が見つかる速度を改良することもできる。勾配に基づく方法は、一度に２つ以上の特性を変化できるようにする場合に、（局所又は大域）最適性能を見つけるのにも使用することができる。
【００６８】
図９のプロセスは、多くのやり方で変更を加えることができる。図９のプロセスを適用する道路区間の長さは変化させることができる。図９のプロセスは、車輌から離れたコンピュータで実行し車輌にダウンロードしてもよい。図９のプロセスは、車輌に搭載されているマイクロプロセッサで実行してもよい。１つの特性を、保持されている性能の最良の測定値に対応する値と特性の限定された範囲に亘って変化させてもよい。このプロセスは、車輌が駐車中の様な、車輌の計算容量が使用中でないときに実行してもよい。軌道計画の実行は、車輌を実際に道路の上を走らせることでもよいし、車が駐車中又は移動していないときなど都合の良いときにシミュレーションしてもよい。
【００６９】
上記の様に、軌道計画は、積載室上の点又は一式の点の空間内の所定の経路である。軌道計画は、空間項で記憶してもよいし、客室内の点のような或る点が軌道計画により指示された軌道に追従するように、積載室１６と車輪１４の間の制御可能な懸架要素１８によって加えられる連続する力として記憶してもよい。軌道計画は、軌道計画が実行される場合に、センサ１１、１３、１５が測定することになる一連の車輌の状態として、又は制御可能な懸架装置に対する一式の命令として記憶してもよい。
【００７０】
軌道計画を、加えられる力に換算して、又は車輌の状態に換算して計算し記憶すると、適切な測定単位でデータを入手するためにデータを算術処理することが省けるため、軌道計画の計算が簡素化される。例えば、軌道計画が、制御可能な懸架装置により加えられる力に換算して表される場合、プロファイルデータをローパスフィルタに掛けて、これも制御可能な懸架装置により加えられる力に換算して表される軌道計画を得ることができる。データを、力から、加速度、速度、変位へと変換する必要がなくなる。
【００７１】
図３、図４Ａから４Ｃ、及び図５、並びに開示の対応する部分で、軌道計画サブシステムの実行がアクティブ懸架装置の通常の反応的オペレーションに影響を及ぼす原理を説明した。図３では、懸架要素の通常の反応的オペレーションは、車輌を登坂に対して「ノーズ・イン」させる。図４Ａから４Ｃでは、軌道計画を使った制御可能な懸架装置は、車輌を、登坂に対して「ノーズ・イン」させるのではなく、空間内の所定の経路（即ち軌道計画）とピッチに追従させる。軌道計画は、道路の外乱がない場合には、制御可能な懸架装置に一切力を作用させない。軌道計画は、道路の外乱に遭遇する前に、道路の外乱に関係付けられた力を、制御可能な懸架装置に働かせる。軌道計画は、道路の外乱を通過した後でも、制御可能な懸架装置に、道路の外乱に関係付けられた力を継続して働かせる。
【００７２】
図１０Ａから１０Ｃは、それぞれ車輌と路面の図解的線図であり、本発明を前後の車輪に適用した場合を示している。「前から後」特性は、車輌が初めて道路のある部分を通過しているときで、道路プロファイルが何も利用できない場合に特に役立つ。図１０Ａと１０Ｂの車輌は、前輪に付帯するセンサからの情報を使って、後輪用の軌道計画を開発する。本発明のこの特性を、前輪１４ｆ上方の客室内の点１１４の軌道と、後輪１４ｒ上方の客室内の点１１６の軌道を示すことにより示している。前後の車輪１４ｆと１４ｒは、それぞれ対応する制御可能な懸架要素１８ｆと１８ｒによって積載室に連結されている。車輌は、懸架装置が中心位置にあるときに利用可能な懸架装置のストロークよりも大きく、合計した懸架装置のストローク（つまり、中心位置にある懸架要素で利用可能な上向き及び下向きの懸架装置の行程を合算したもの）よりも小さい高さｈ１を有する外乱１１２ａを有する道路上を走行している。前輪１４ｆが外乱１１２ａに遭遇すると、懸架装置は、点１１４の軌道を平坦に保とうと反応する。例えば点１１８では、懸架装置がボトムアウ状態、或いはボトムアウト状態近くになり、道路の外乱により発生した上向きの力が点１１４に伝達されるので、点１１４は経路１２０を追従する。上記のように、多くの懸架システムは、懸架装置がボトムアウトするのを防ぎ、利用可能な懸架装置ストロークを維持するためのセンタリングシステムを有しており、これらシステムが働くことにより、点１１４の上向きの加速度が起き、経路１２０に類似した経路ができる。
【００７３】
前輪が道路の区間ｓを走行すると、マイクロプロセッサは道路のプロファイルを記録し、プロファイルデータを平滑化して、後輪の制御可能な懸架要素１８ｒが実行するための軌道計画を提供する。後輪が区間ｓの始まりに近づくと、外乱１１２ａに係合する前の点１２２で、制御可能な懸架要素１８ｒは、力を働かせて車輪１４ｒと客室１６の間の距離を伸ばし、点１１６を徐々に上向きに動かす。車輪１４ｆが外乱１１２ａに係合すると、制御可能な懸架要素１８ｒの通常の反応モード動作によって力が作用し、点１１６を軌道計画１２４に追従させる。制御可能な懸架要素が車輪と客室の間の距離を伸ばしているので、より多くの懸架装置ストロークを利用することができ、制御可能な懸架要素は、ボトムアウト状態に到らず又は近づかずに外乱１１２ａを吸収することができる。軌道１２４の様な軌道は、急激な垂直方向の加速度及び速度を回避しているので、車輌内の乗員にとってはより快適である。
【００７４】
本発明の別の特徴を図１０Ｂに示す。図１０Ａの車輌と同様の車輌は、利用可能な懸架装置ストロークを維持し、懸架要素がボトムアウトしないようにするためのセンタリングシステムを有している。懸架要素がボトムアウト又はトップアウト状態に近づくと、センタリングシステムは、懸架要素システムに、懸架装置の行程を保ちながら客室の幾らかの垂直方向加速度を許容する中心位置に向かうよう促す。道路の外乱１１２ｂは、懸架要素が中心位置にあるときに利用可能な懸架装置ストロークよりも僅かに低い高さｈ２を有している。前輪１４ｆが外乱１１２ｂに係合すると、制御可能な懸架要素１８ｆは、客室を水平に保ち、客室の垂直方向加速度を防ぐように働く。懸架要素が、例えば点１２６でボトムアウト状態に近づくと、センタリングシステムは、経路１２８の点１２６に示すように、客室が垂直方向に幾分か動けるようにすることにより、懸架要素がボトムアウトしないように働く。前輪が外乱１１２ｂを通過すると、センサは外乱の高さｈ２を記録する。外乱１１２ｂの高さは利用可能な懸架装置の行程よりも小さいので、制御可能な懸架装置は、後輪のセンタリングシステムを使用不能にする。後輪１４ｒが外乱１１２ｂを通過する際、経路１３０に示すように、客車の垂直方向の移動はない。
【００７５】
図１０Ｂの例の変形を図１０Ｃに示す。図１０Ｃの例では、前輪が位置１２６にあり後輪が位置１２６’にあるとき、客室が垂直方向に動き始めると、後部制御懸架要素は、後部点１１６の経路１３０が前部点１１４と同じ軌道をたどるように力を働かせる。これにより、乗員が体験するピッチの量が小さくなる。後輪が外乱１１２ｂに遭遇するとき、後部懸架要素は図１０Ｂのように作動する。
【００７６】
図１１Ａと１１Ｂは、本発明の別の特徴を示している。図１１Ａでは、制御可能な懸架要素がプロファイルを保有していない道路の長い上り坂１３８の始まり１３６に前輪１４ｆが差し掛かると、前部の制御可能な懸架要素１８ｆは、客室を水平に維持するように働く。前部の制御可能な懸架要素のレベリング動作は、図３の説明で論じたように、前部の制御可能な懸架要素１８ｆが「ノーズ・イン」状態になり、ボトムアウトに近づく点１３２まで継続する。前部の制御可能な懸架要素がボトムアウト状態に到るか又は近づくと、センタリングサブシステムは、前部の制御可能な懸架要素１８ｆに、例えば点１３４で中心位置に向かうよう促す。点１３２と１３４の間で、車輌の乗員、特に前席乗員は「ノーズ・イン」感覚を体験し、車輪が登坂に遭遇した後、つまりは彼らが予期した後に、上向きの加速度を体験する。これは乗員を当惑させるかもしれない。更に、乗員は、前懸架要素が中心位置に留まり車を水平に維持しようと働かなかった場合に体験することになる垂直方向加速度よりも大きな加速度を体験する。垂直方向の加速度、懸架装置変位、及び他の測定値は、マイクロプロセッサにより記録され、次いでマイクロプロセッサは、後懸架要素用の応答を開発する。
【００７７】
図１１Ｂでは、後輪１４ｒが長い上り坂１３８の始まり１３６に差し掛かると、マイクロプロセッサは、後懸架要素に中心位置に留まり上り坂に反応しないようコマンドを発行する。その結果、後部点１１６は道路の上り坂に似た経路に従い、車輌の乗員、特に後席の乗員は、後輪が上り坂に遭遇したときには前輪が上り坂に遭遇したときより小さい垂直方向の加速度と速度を体験することになる。更に、乗員は、自分達が予期した上向き加速度に相当する加速度を体験し、自分達が上向きの加速を予想したときにそれを体験する。
【００７８】
図１１Ａと１１Ｂの例は、本発明による制御可能な懸架装置が、何らかの道路刺激に対して従来型の反応式懸架装置より小さく反応することを説明している。実際の実施形態では、図１１Ｂの作動例を図１０Ａの作動例と組み合わせて、図１１Ａから１１Ｂの点１３６における上向き加速度を小さくし、実際の軌道が、上向き加速度を、図１１Ｃの軌道１３０ａの様に、より長い垂直方向距離に亘って分散するようにしてもよい。
【００７９】
前部懸架要素からの情報を後輪懸架要素のオペレーションに影響を与えるために使わない車輌懸架システムは、図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ｂに示す乗り心地改善動作を行なうことができない。前部懸架要素からの情報を使って後部懸架要素の制御システムの特性を変化させる車輌懸架装置は、後部懸架要素に、外乱に遭遇する前に力を作用させることはできない。
【００８０】
以上、垂直方向軌道計画のための新規性に富んだ装置と技法について説明してきた。当業者であれば、ここに開示した特定の装置及び技術に、数多くの変更を加え、これを利用し発展させ得ることは明らかである。従って、本発明は、ここに開示した装置及び技法に存在し又はそれが保有する、それぞれの及び全ての新規な特徴及び特徴の新規な組み合わせを包含するものであり、特許請求の範囲に述べる精神と範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】制御可能な懸架装置を有する車輌の図解線図である。
【図２Ａ】図２Ａ及び２Ｂは、本発明による制御可能な懸架装置を部分的に図解する、部分ブロック線図である。
【図２Ｂ】図２Ａ及び２Ｂは、本発明による制御可能な懸架装置を部分的に図解する、部分ブロック線図である。
【図３】先行技術によるアクティブ懸架装置の作用を示す図解線図である。
【図４Ａ】図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、本発明によるアクティブ懸架装置の作用を示す図解線図である。
【図４Ｂ】図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、本発明によるアクティブ懸架装置の作用を示す図解線図である。
【図４Ｃ】図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、本発明によるアクティブ懸架装置の作用を示す図解線図である。
【図５】本発明によるアクティブ懸架装置の作用の流れを示す図解線図である。
【図６Ａ】図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは、本発明による懸架システムの作用を説明するフロー線図である。
【図６Ｂ】図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは、本発明による懸架システムの作用を説明するフロー線図である。
【図６Ｃ】図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは、本発明による懸架システムの作用を説明するフロー線図である。
【図７】軌道計画開発の方法を説明する図解線図である。
【図８】本発明によるデータ収集の方法を説明する線図である。
【図９】軌道計画を最適化するためのプロセスのブロック線図である。
【図１０Ａ】図１０Ａ及び１０Ｂは、本発明による、路面上を走行する車輌の線図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａ及び１０Ｂは、本発明による、路面上を走行する車輌の線図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａ及び１０Ｂは、本発明による、路面上を走行する車輌の線図である。
【図１１Ａ】図１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃは、本発明による、路面上を走行する車輌の線図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃは、本発明による、路面上を走行する車輌の線図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃは、本発明による、路面上を走行する車輌の線図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０          車輌
１１、１３、１５    センサ
１４          車輪
１６          積載室
１８          懸架要素
２０          マイクロプロセッサ
２２          プロファイル記憶措置
２４          ロケーターシステム
２５          軌道計画記憶装置
【図１】
2004249976.tif 000003
【図２Ａ】
2004249976.tif 000004
【図２Ｂ】
2004249976.tif 000005
【図３】
2004249976.tif 000006
【図４Ａ】
2004249976.tif 000007
【図４Ｂ】
2004249976.tif 000008
【図４Ｃ】
2004249976.tif 000009
【図５】
2004249976.tif 000010
【図６Ａ】
2004249976.tif 000011
【図６Ｂ】
2004249976.tif 000012
【図６Ｃ】
2004249976.tif 000013
【図７】
2004249976.tif 000014
【図８】
2004249976.tif 000015
【図９】
2004249976.tif 000016
【図１０Ａ】
2004249976.tif 000017
【図１０Ｂ】
2004249976.tif 000018
【図１０Ｃ】
2004249976.tif 000019
【図１１Ａ】
2004249976.tif 000020
【図１１Ｂ】
2004249976.tif 000021
【図１１Ｃ】
2004249976.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月23日(2004.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２Ａ】
2004249976.tif 000023
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２Ｂ】
2004249976.tif 000024
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ａ】
2004249976.tif 000025
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ｂ】
2004249976.tif 000026
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ｃ】
2004249976.tif 000027
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ａ】
2004249976.tif 000028
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｂ】
2004249976.tif 000029
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｃ】
2004249976.tif 000030