(57)【要約】【課題】車輛が移動している経路に応じて軌道計画を発生し実行するためのエレメントを含む、車輛用アクティブ・サスペンションシステムを提供する。【解決手段】車輛の位置を定めるための定位システムと、車輛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む。工程７０において、位置探査システム２４が車輛の位置と方向を決定する。工程７２において、軌道マイクロプロセッサ２０がプロファイル記憶装置２２に記憶されたプロファイルを検討し、その位置と関連したプロファイルがあるかどうかを決定する。その位置に関連したプロファイルがある場合には、工程７４ａでマイクロプロセッサ２０がプロファイルを検索し、検索されたプロファイル情報を制御可能なサスペンションエレメント１８に伝達し、サスペンションエレメントが軌道計画を実行する。【選択図】        図６
2005111999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペイロード室と路面係合装置とを備えた路面走行用車輛の車輛サスペンションシステムにおいて、前記車輌サスペンションシステムは、
前記ペイロード室と前記路面係合装置との間に力を印加するための制御可能なサスペンションエレメントと、
複数の経路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、
前記プロファイルは垂直方向偏差データを含み、
前記プロファイル記憶装置から一つの前記プロファイルを検索するため、前記制御可能なサスペンションエレメントと前記プロファイル記憶装置とに連結された、プロファイル検索マイクロプロセッサと、
含み、
前記一つのプロファイルは前記車輛が移動する前記経路に対応するように構成された、車輛サスペンションシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の車輌サスペンションシステムにおいて、前記プロファイル記憶装置は前記路面車輛から離れた場所に配置されている、前記車輛サスペンションシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の車輌サスペンションシステムにおいて、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輛から離れた場所に配置されている、前記車輛サスペンションシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の車輌サスペンションシステムにおいて、前記車輌サスペンションシステムは、更に、
前記路面車輛の位置を決定するため、前記マイクロプロセッサに連結された位置探査システムを有し、
前記マイクロプロセッサは、前記位置に対応するプロファイルが前記プロファイル記憶装置に記憶されているか、否かを決定するように構成された、前記車輛サスペンションシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の車輌サスペンションシステムにおいて、前記車輌サスペンションシステムは、更に、垂直方向偏差データを取得するためのセンサを有する、前記車輛サスペンションシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の車輌サスペンションシステムにおいて、前記マイクロプロセッサは、前記垂直方向偏差データを、前記記憶されたプロファイルと比較するように構成された、前記車輛サスペンションシステム。
【請求項７】
請求項５に記載の車輌サスペンションシステムにおいて、前記マイクロプロセッサは、前記プロファイルを変更し、かつ、変更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構成された、前記車輛サスペンションシステム。
【請求項８】
請求項１に記載の車輌サスペンションシステムにおいて、前記車輌サスペンションシステムは、更に、前記検索されたプロファイルに対応する軌道計画を生成するための軌道生成マイクロプロセッサを有する、前記車輛サスペンションシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の車輌サスペンションシステムにおいて、前記車輌サスペンションシステムは、更に、前記軌道計画を実行するため、前記制御可能なサスペンションエレメントに命令信号を発するための制御プロセッサを有する、前記車輛サスペンションシステム。
【請求項１０】
路面車輌用のアクティブ・サスペンションであって、前記アクティブ・サスペンションはペイロード室と路面係合装置とを有し、前記車輌は経路上で作動する、前記アクティブ・サスペンションにおいて、前記アクティブ・サスペンションは、
前記ペイロード室と前記路面係合装置との間に力を印加して前記ペイロード室の垂直方向位置を前記路面係合装置に対して変化させるため、前記ペイロード室と前記路面係合装置を連結する、加力エレメントと、
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、前記記憶された垂直方向プロファイルに応じて軌道計画を生成し、かつ、命令信号を前記加力エレメントに発するために、前記加力エレメントと前記プロファイル記憶装置とに通信によって連結された、軌道発生サブシステムとを含み、
前記命令信号は前記軌道計画に対応する、
路面車輌用のアクティブ・サスペンション。
【請求項１１】
請求項１０に記載のアクティブ・サスペンションにおいて、前記プロファイル記憶装置は、前記路面車輛から遠隔に配置されている、前記アクティブ・サスペンション。
【請求項１２】
請求項１０に記載のアクティブ・サスペンションにおいて、前記軌道発生サブシステムは、前記路面車輛から遠隔に配置されている、前記アクティブ・サスペンション。
【請求項１３】
路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムを作動させるための方法であって、前記車輌はデータ記憶装置を有する、前記方法において、前記方法は、
前記路面車輛の位置を決定する工程と、
前記位置に対応する垂直方向軌道計画が前記路面車輛に記憶されているか、否かを決定する工程と、
前記車輛サスペンションシステムに前記垂直方向軌道計画が記憶されていることを決定したことに応じて、前記計画を検索する工程と、
前記計画を実行する工程と、
を含む、路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムを作動させるための方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムを作動させるための方法において、前記方法は、更に、
パフォーマンス・センサからの入力信号を記録する工程と、
前記パフォーマンス・センサからの入力信号に応じて、前記垂直方向軌道計画を修正する工程と、
を含む、前記方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムを作動させるための方法において、前記決定にＧＰＳ衛星を使用する、前記方法。
【請求項１６】
路面車輛のアクティブ・サスペンションを作動させるための方法であって、前記車輌は、経路の垂直方向プロファイルを検出するための検出装置と、データ記憶装置とを有する、前記方法において、前記方法は、
経路の垂直方向プロファイルを検出する工程と、
前記プロファイルを記録する工程と、
前記記録されたプロファイルをデータベースに記憶されたプロファイルと比較し、前記検出されたプロファイルが前記記憶されたプロファイルの一つに適合するか、否かを見出す工程と、
を含む、路面車輌のアクティブ・サスペンションを作動させるための方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の路面車輌のアクティブ・サスペンションを作動させるための方法において、前記方法は、更に、
検出されたプロファイルが前記記憶されたプロファイルの一つに適合したことに応じて、前記記憶されたプロファイルの一つに関連した軌道計画を検索する工程と、
前記軌道計画を実行する工程と、
を含む、前記方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の路面車輌のアクティブ・サスペンションを作動させるための方法において、前記方法は、更に、
パフォーマンス・センサからの入力信号を記録する工程と、
前記パフォーマンス・センサからの入力信号に応じて、前記垂直方向軌道計画を修正する工程と、
を含む、前記方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の路面車両のアクティブ・サスペンションを作動させるための方法において、前記方法は、更に、
前記検出されたプロファイルが前記記憶されたプロファイルの一つに適合することが見出されると、これに応じて前記検出された軌道に対し軌道計画を生成する工程と、
前記軌道計画を実行する工程と、
を含む、前記方法。
【請求項２０】
経路上で作動するように構成された、路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムにおいて、前記アクティブ・サスペンションシステムは、
アクティブ・サスペンションと、
前記経路のプロファイルを検出するためのプロファイルセンサと、
経路の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、
前記検出されたプロファイルを経路プロファイルの前記データベースと比較するため、前記記憶装置と前記プロファイルセンサとに連結された、経路プロファイルマイクロプロセッサと、
を含む、経路上で作動するように構成された、路面車輛のアクティブ・サスペンションシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のアクティブ・サスペンションシステムにおいて、前記道路プロファイル記憶装置は、前記路面車輛から離れた位置に配置されている、前記アクティブ・サスペンションシステム。
【請求項２２】
請求項２０に記載のアクティブ・サスペンションシステムにおいて、前記道路プロファイルマイクロプロセッサは、前記路面車輛から離れた位置に配置されている、前記アクティブ・サスペンションシステム。
【請求項２３】
請求項２０に記載のアクティブ・サスペンションシステムにおいて、前記アクティブ・サスペンションシステムは、更に、
前記道路プロファイルに対応する前記軌道のデータベースを記憶するための軌道記憶装置と、
前記軌道のうちの一つの軌道を検索し、かつ、前記軌道のうちの一つの軌道に基づく命令信号を前記アクティブ・サスペンションに伝えるため、前記記憶装置と前記道路プロファイルマイクロプロセッサとに連結され、前記道路プロファイルマイクロプロセッサに応答するように構成された、軌道マイクロプロセッサと、
を含む、前記アクティブ・サスペンションシステム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のアクティブ・サスペンションシステムにおいて、前記軌道記憶装置は、前記路面車輛から離れた位置に配置されている、前記アクティブ・サスペンションシステム。
【請求項２５】
請求項２３に記載のアクティブ・サスペンションシステムにおいて、前記記憶マイクロプロセッサは、前記路面車輛から離れた位置に配置されている、前記アクティブ・サスペンションシステム。
【請求項２６】
請求項２０に記載のアクティブ・サスペンションシステムにおいて、前記アクティブ・サスペンションシステムは、更に、前記検出されたプロファイル用の垂直方向軌道を生成するため、前記アクティブ・サスペンションに連結された軌道生成マイクロプロセッサを含む、前記アクティブ・サスペンションシステム。
【請求項２７】
路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムにおいて、前記アクティブ・サスペンションシステムは、
アクティブ・サスペンションと、
前記路面車輛の位置を決定するための位置探査システムと、
位置に対応する軌道のデータベースを記憶するための軌道記憶装置と、
対応する軌道を検索し、かつ、前記対応する軌道に基づく命令信号を前記アクティブ・サスペンションに伝達するため、前記決定された位置に対応する軌道が前記データベースに含まれているか、否かを決定する、軌道マイクロプロセッサと、
を含む、路面車輌のアクティブ・サスペンションシステム。
【請求項２８】
請求項２７に記載のアクティブ・サスペンションにおいて、前記位置探査システムはＧＰＳ装置を含む、前記アクティブ・サスペンション。
【請求項２９】
路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムを作動するための方法であって、前記路面車輌はデータ記憶装置を有する、前記方法において、前記方法は、
前記路面車輛の位置を決定する工程と、
前記位置に対応するプロファイルが前記路面車輛に記憶されているか、否かを決定する工程と、
前記車輛サスペンションシステムに前記プロファイルが記憶されていることが決定されると、これに応じて前記プロファイルを検索する工程と、
前記検索されたプロファイルに応じて軌道計画を発生する工程と、
前記軌道計画を実行する工程と、
を含む、路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムを作動するための方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムを作動するための方法において、前記方法は、更に、
前記プロファイルを修正する工程と、
前記修正されたプロファイルを前記記憶装置に記憶させる工程と、
を含む、請求項２９に記載の前記方法。
【請求項３１】
路面車輛の位置を決定するための方法において、前記方法は、
複数の経路プロファイルを記憶する工程であって、前記経路プロファイルは位置と関連し、所定の基準平面からの増量として計測された前記経路の垂直方向偏差のみを含む、前記工程と、
前記車輛が現在移動している経路の垂直方向偏差であって、所定の基準平面からの前記垂直方向偏差を検出する工程と、
前記検出された垂直方向偏差を前記経路プロファイルと比較する工程と、
を含む、路面車輛の位置を決定するための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクティブ・サスペンションに関し、更に詳細には、車輛軌道計画システムを含む、アクティブ・サスペンションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、種々のアクティブ・サスペンションシステムが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の重要な目的は、改良されたアクティブ・サスペンションを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴の一つによれば、ペイロード室及び路面係合装置を有する路面車輛（ｓｕｒｆａｃｅ  ｖｅｈｉｃｌｅ）用車輛サスペンションシステムは、ペイロード室と路面係合装置との間に力を印加させるための制御可能なサスペンションエレメントと、複数の経路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む。プロファイルは、垂直方向偏差データを含む。本システムは、更に、プロファイル記憶装置から一つのプロファイルを検索するため、制御可能なサスペンションエレメント及びプロファイル記憶装置に連結されたプロファイル検索マイクロプロセッサを含む。前記プロファイルの一つは、車輛が移動する経路に対応する。
【０００５】
本発明の別の特徴によれば、経路上で作動するための車輛において、車輛はペイロード室及び路面係合装置を有し、アクティブ・サスペンションは、ペイロード室と路面係合装置との間に力を印加してペイロード室の路面係合装置に対する垂直方向位置を変化させるため、ペイロード室と路面係合装置とを連結する加力エレメント（ｆｏｒｃｅ  ａｐｐｌｙｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）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、記憶されたプロファイルに応じて軌道計画を発生させるため、また、軌道計画に対応する指令を加力エレメントに出力するため、加力エレメント及びプロファイル記憶装置に通信によって連結された軌道発生サブシステムを含む。
【０００６】
本発明の別の特徴では、データ記憶装置を有する路面車輛のアクティブ・サスペンションシステムを作動させるための方法は、路面車輛の位置を決定する工程と、路面車輛に位置と対応する垂直方向軌道計画が記憶されているか、否かを決定する工程と、車輛サスペンションシステムに垂直方向軌道計画が記憶されているとの決定に応じて、計画（ｐｌａｎ）を検索する工程と、計画を実行する工程を含む。
【０００７】
本発明の別の特徴としては、経路上で作動するための路面車輛用アクティブ・サスペンションシステムは、アクティブ・サスペンションと、経路プロファイルを検出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、検出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に、記憶装置とプロファイルセンサとに連結された経路プロファイルマイクロプロセッサを含む。
【０００８】
本発明の別の特徴では、路面車輛用アクティブ・サスペンションシステムは、アクティブ・サスペンションと、路面車輛の位置を決定するための位置探査システムと、位置に対応する軌道のデータベースを記憶するための軌道記憶装置と、決定された位置に対応する軌道がデータベースに含まれているか、否かを決定し、これに対応する軌道を検索し、この対応する軌道に基づいた命令信号をアクティブ・サスペンションに伝達するための軌道マイクロプロセッサを含む。
【０００９】
本発明の別の特徴では、路面車輛の位置を決定するための方法は、経路の複数のプロファイルを記憶する工程を含み、この経路プロファイルは、位置と関連して、所定の基準平面からの増量として計測された前記経路の垂直方向偏差のみを含み、更に、上記方法は、車輛が現在移動している経路の垂直方向偏差を検出する工程と、検出された垂直方向偏差を経路プロファイルと比較する工程を含む。
【００１０】
この他の特徴、目的、及び利点は、添付図面と関連した以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
添付図面のうちの特に図１を参照すると、この図には、本発明による車輛１０の概略図が示されている。サスペンションシステムは、車輛のペイロード室１６（概略に平面として示す）に制御可能なサスペンションエレメント１８によって連結されたホイール１４等の路面係合装置を含む。更に、サスペンションシステムは、コイルやルーフばね装置即ちダンパー等の従来のサスペンションエレメント（図示せず）を含む。本発明の一実施例は自動車であり、路面係合装置はホイールであり、ペイロードは乗員を含むが、本発明は、荷物搬送車輛等の他の種類の車輛においても実施できる。ペイロード室は平らな構造であってもよいし、幾つかの又は全ての側部が閉じられていてもよい。路面係合装置は、トラック又はランナーを含んでもよい。更に、本発明は、磁気浮揚又は空気圧浮揚等の何等かの形態の浮揚を通して路面と係合し、そのため路面係合装置が路面との物理的接触を必要としない装置を含み、路面がトラックを備えていてもよいし開放地形であってもよい、車輛でも実施できる。説明を簡単にするため、本発明を自動車での実施例として説明する。
【００１２】
制御可能なサスペンションエレメント１８は、マイクロプロセッサから制御信号を受け入れる、又は受け入れるようにすることができ且つこれらの信号に応答することができる様々なサスペンションエレメントのうちの一つであるのがよい。
【００１３】
制御可能なサスペンションエレメント１８は、アクティブ・サスペンションシステムの構成要素であり、制御可能なサスペンションエレメントは、力を印加することによって車室１６とホイール１４との間の垂直方向変位を変化させ、これによって制御信号に応答することができる。適当なアクティブ・サスペンションシステムは、米国特許第４，９６０，２９０号及び米国特許第４，９８１，３０９号に記載されている。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組入れられたものとする。力は、リニアアクチュエータ又は回転アクチュエータ、ボールねじ、空気圧システム、液圧システム等のエレメントを通して伝達でき、ホイールと力発生エレメントとの間に介在エレメントが設けられている。制御可能なアクティブ・サスペンションは、更に、信号を使用して適合パラメータ及びゲインを変化させることができる、米国特許第５，４３２，７００号に記載されているような適合アクティブ・サスペンションを含むのがよい。制御可能なサスペンションエレメント１８は、ホイール１４が凸凹の路面上を通過する際に生じる垂直方向力に応じて車室１６とホイール１４との間に力を反作用で加えるセミアクティブ・サスペンションシステムの構成要素であるのがよい。セミアクティブ・サスペンションシステムでは、制御可能なサスペンションエレメントは、制御信号に対し、ばねの伸び縮みによって、減衰率を変化させることによって、又は他の方法で応答する。例として、制御可能なサスペンションエレメントがアクティブ・サスペンションエレメントである実施例で本発明を説明する。次に、図２ａを参照すると、この図には、本発明によるサスペンションのブロックダイヤグラムが示してある。制御可能なサスペンションエレメント１８は、マイクロプロセッサ２０に連結されており、このマイクロプロセッサは、プロファイル記憶装置２２及び随意の位置探査システム２４に接続されている。サスペンションシステムは、ペイロード室１６、制御可能なサスペンションエレメント１８、及びホイール１４と夫々関連したセンサ１１、１３、及び１５を更に含む。これらのセンサ１１、１３、及び１５は、マイクロプロセッサ２０に連結されている。位置探査システム２４は、ＧＰＳ衛星２３等の外部信号源から信号を受け取ることができる。便宜的に、制御可能なサスペンションエレメント１８の一つだけを示す。残りのホイール１４、制御可能なサスペンションエレメント１８、及び夫々のセンサ１１、１３、及び１５は、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。
【００１４】
マイクロプロセッサ２０は、図示のように単一のマイクロプロセッサであるのがよい。別の態様では、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同様の装置で行うことができる。これらの装置の幾つかは、車輛１０から遠隔に配置でき、車輛１０に配置されたサスペンションシステムの構成要素と無線通信できる。
【００１５】
プロファイル記憶装置２２は、多くの種類の書込み可能記憶装置のうちの任意の一つの装置、例えばＲＡＭ、又は大量記憶装置例えば磁気式の又は書込み可能光ディスクである。プロファイル記憶装置２２は、車輛に図示のように設けられていてもよいし、経路プロファイルデータを車輛に無線で通信するための放送システムとともに何等かの離れた場所に配置されていてもよい。位置探査システム２４は、ＧＰＳ又は慣性航法システム（ＩＮＳ）等の経度及び緯度の位置を提供するための多くのシステムの一つであるのがよい。位置探査システム２４は、位置を表示するために使用者が入力するためのシステム、及び車輛が走る経路のプロファイルを記憶装置に記憶されたプロファイルと比較するプロファイル適合システムを含む。
【００１６】
一実施例では、車輛が走る経路は道路である。しかしながら、本発明は、道路上を走るのでない開放地形車輛及びレール上で作動する車輛等の他の種類の車輛で使用できる。一例として、本発明を道路上を走る自動車で具体化したものとして説明する。
【００１７】
本発明を組み込んだサスペンションシステムは、更に、軌道計画サブシステムを含む。このシステムは、（図２ａに示すように）、マイクロプロセッサ２０、プロファイル記憶装置２２、及び位置探査システム２４を含む。
【００１８】
位置探査システム２４は、車輛の位置を検出し、マイクロプロセッサ２０は、利用できる場合には、プロファイル記憶装置２２に記憶された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、道路のプロファイルに応答して軌道計画を計算し又は検索し、制御信号を制御可能なサスペンションエレメント１８に出し、軌道計画を実行する。プロファイル検索、軌道計算、及びサスペンション制御は、図示のように単一のマイクロプロセッサによって実行でき、又は所望であれば、別のマイクロプロセッサによって行うことができる。軌道発生プロセスを図６のａ及びｂと関連して更に詳細に説明する。制御可能なサスペンションエレメント１８が、セミアクティブ・サスペンションであるか或いは道路からの力に対して反作用で作用するアクティブ・サスペンションである場合には、マイクロプロセッサ２０が、部分的には道路のプロファイルに基づいて調節された制御信号を制御可能なサスペンション１６に出す。
【００１９】
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方向（ｚ軸方向）変位を含む。ｚ軸方向変位の計測は、代表的には、移動方向から取ったから均等な距離のところで行われる。道路プロファイルには、ｘ軸方向変位及びｙ軸方向変位、コンパス走行方向、舵角、又は商業的に入手できる車輛用ナビゲーション製品等のナビゲーションシステムに含まれるその他の情報等の追加のデータが含まれる。こうしたデータに対し、マイクロプロセッサ２０及びプロファイル記憶装置２２には大きな処理能力が求められるが、車輛の位置を更に正確に定めるため、又は道路のプロファイルを位置と独特に関連させる上で、「推測航法」又は以下に説明するパターン適合技術を使用するのが有利である。更に、追加のデータは、例えば軌道を発生する上で考慮しなければならないトラクションの程度を決定する上で有利である。
【００２０】
軌道計画は、ペイロード室の一つの点又は点の組の空間内の経路である。車輛のピッチを制御するため、軌道には、ペイロード室の前後夫々の少なくとも二つの点が含まれる。車輛のロールを制御するため、軌道には、車輛の各側に一つずつ、少なくとも二つの箇所が含まれる。四輪車輛では、軌道を発生するため、各ホイールに近接した四つの点をペイロード室で使用するのが便利である。点の対を平均する（軌道計画を発生する上でロールを考慮するために車輛の各側の二つの点を平均し、又は軌道計画の発生でピッチを考慮するために前後夫々の二つの点を平均する）。説明を簡単にするため、本発明を一つの点に関して説明する。マイクロプロセッサは、制御信号を制御可能なサスペンションエレメント１８に出し、車輛を軌道計画に従って作動する。軌道計画及び軌道計画の実行について以下に更に詳細に説明する。
【００２１】
軌道計画は、多くのファクタを考慮に入れる。これらのファクタには、例えば、車輛のピッチ又はロールを乗員が期待するピッチ又はロールと適合し、ペイロード室の垂直方向加速度を最小にし、道路の起伏の吸収に利用できるサスペンションのストロークを最大にし、望ましからぬ周波数、例えば吐き気を催す０．１Ｈｚ程度の周波数の加速度の振幅又は発生を最小にし、トラクションを最大にし、等々のファクタが含まれる。軌道計画は、以下の図５の議論に説明するように、更に、道路の起伏を「予想」し、これに前もって反応することを含む。特に、サスペンションシステムが自動車の重量を支持する従来のばねを含み且つアクティブ・サスペンションエレメントの作動により従来のばねを伸縮する場合には、軌道計画は動力消費を考慮に入れることができる。
【００２２】
次に、図２ｂを参照すると、この図には軌道記憶装置２５を組み込んだ本発明の別の実施例が示してある。図２ｂのエレメントは、図２ａのプロファイル装置２２の代わりに軌道記憶装置２５を使用することを除き、図２ａのエレメントと同様である。軌道記憶装置２５は、多くの種類の書込み可能記憶装置のうちの任意の一つの装置、例えばＲＡＭ、又は大量記憶装置例えば磁気式の又は書込み可能光ディスクである。プロファイル記憶装置２２は、車輛に図示のように設けられていてもよいし、経路プロファイルデータを車輛に無線で通信するための放送システムとともに何等かの離れた場所に配置されていてもよい。
【００２３】
図２ｂの実施例の作動は、マイクロプロセッサ２０が、プロファイルでなく位置と関連した軌道計画を検索し計算するということを除き、図２ａの実施例の作動と同様である。
【００２４】
本発明の別の実施例は、図２ａのプロファイル記憶装置及び図２ｂの軌道記憶装置の両方を含む。プロファイル記憶装置２２及び軌道記憶装置２５の両方を含む実施例では、これらの記憶装置は別々の装置であってもよいし、単一の記憶装置の異なる部分であってもよい。軌道記憶装置２５を含む実施例の作動を図６ｃの議論で更に詳細に説明する。
【００２５】
図３は、軌道計画サブシステムを含まない従来のアクティブ・サスペンションの作動の一例を示す。図３において、前輪１４ｆ’がスロープ区分４１に遭遇すると、アクティブ・サスペンションエレメント１８ｆ’が力を及ぼしてペイロード室１６’と前輪１４ｆ’との間の距離を短くする。スロープによる高さγがサスペンションエレメントの最大下変位に近づいたとき、サスペンションエレメント１４ｆ’はスロープ４１に対して「前進（ｎｏｓｅｄ−ｉｎ）」し、極端な場合には「底突き」状態に至り、斜面の隆起を吸収するためのサスペンションの縮み代がほとんど又は全く残らない。
【００２６】
次に、図４ａ乃至図４ｃを参照すると、これらの図には、本発明によるアクティブ・サスペンションの作動の一例が示してある。図２ａのマイクロプロセッサには、傾斜区分４１を含む道路路面とぴったりと適合した計算された軌道４７が入っており、アクティブ・サスペンションエレメント１８ｆ及び１８ｒに適当な制御信号を出し、軌道に従って移動させる。この例では、ホイール１４ｆ及び１４ｒとペイロード室１６との間の距離を短くしたり長くしたりするために力を及ぼさずに軌道に従って移動できるか或いは、サスペンションシステムが従来のばねを含む場合、ばねによって印加された力による加速度を相殺するのに十分な力を及ぼすだけで軌道に従って移動できる。図４ｂでは、車輛が道路上で図３と同じ位置に達したとき、ペイロード室１６が僅かに傾斜する。図４ｃでは、ペイロード室が道路の傾斜と一致する所定の角度で傾斜する。ペイロード室を徐々に傾斜させて道路の傾斜と適合することにより、乗員の予測と一致する。追加の利点は、道路に隆起４９や窪み５１がある場合、これらの隆起や窪みを吸収するのにサスペンションの全ストロークを使用できるということである。
【００２７】
図４ａ乃至図４ｃの例は、制御可能なサスペンションエレメント１８によって力をほとんど又は全く加えずに軌道に従った移動が行われ、軌道計画サブシステムの実行によりアクティブ・サスペンションの通常の作動を越える原理を示す。図４ｂ及び図４ｃでは、車輛には上方への加速度が加わり、アクティブ・サスペンションの通常の作動によりホイールｆとペイロード室１６との間の距離が短くなる。しかしながら、ペイロード室１６が軌道計画に従って移動するため、マイクロプロセッサ２０は、アクティブ・サスペンションの通常の作動を乗り越える制御信号を出し、これによって車輛が軌道計画に従って移動できるようにする。
【００２８】
図５は、軌道計画サブシステムを有するアクティブ・サスペンションの作動の別の例を示す。道路プロファイル５０には大きな隆起５２が含まれる。マイクロプロセッサ２０（図２ａ又は図２ｂ）は、道路プロファイル５０に適した計算した軌道５４を提供し、対応する制御信号を制御可能なサスペンションエレメント１８に出す。制御信号に応じて、箇所５６のところで、ホイール１４が隆起５２に当たる前に、制御可能なサスペンションエレメント１８が力を及ぼしてホイール１４とペイロード室１６との間の距離を徐々に長くする。ホイール１４が隆起５２を乗り越えるとき、制御可能なサスペンションエレメント１８の通常の作動により、制御可能なサスペンションエレメント１８で力を及ぼし、これによりペイロード室１６とホイール１４との間の距離を短くする。ホイール１４が隆起５２の頂部５７に至ったとき、制御可能なサスペンションエレメント１８は力を及ぼし始め、これによりペイロード室１６とホイール１４との間の距離を長くする。ホイール１４が隆起５２の端部を通過した後、制御可能なサスペンションエレメント１８が力を及ぼし、ペイロード室１６とホイール１４との間の距離を短くする。図５の例は、軌道計画サブシステムにより制御可能なサスペンションエレメント１８で力を及ぼし、平らな道路上であってもホイール１４とペイロード室１６との間の距離を長くしたり短くしたりする原理を例示し、更に、軌道計画により制御可能なサスペンションエレメントを道路の隆起又は窪みに遭遇する前に隆起又は窪みに反応させる原理を例示する。
【００２９】
図５の例は、本発明によるサスペンションシステムの幾つかの利点を例示する。隆起５２に遭遇する前に隆起５２に対する反応を開始することによって、及び隆起を通過した後に隆起に反応し続けることによって、ペイロード室の垂直方向変位を、タイヤが隆起５２に遭遇したときにサスペンションシステムが隆起５２に反応する場合よりも大きな距離に亘って及び長い期間に亘って拡げる。かくして、ペイロード室１６の垂直方向変位、垂直方向速度、及び垂直方向加速度が小さく、そのため、乗員は、軌道計画を持たないサスペンションシステムよりも快適である。軌道計画サブシステムは大きな隆起５２に対して効果的に対処し、道路プロファイルに表示されていないパーチュベーションを取り扱うのに制御可能なサスペンションエレメントの通常の作動を利用できる。道路プロファイルが、大きな隆起５２等の大きなパーチュベーションだけを同定するのに十分な解像度を備えている場合、又は道路プロファイルが幾分不正確である場合には、通常の作動モードのアクティブ・サスペンションエレメントは、プロファイルと実際の路面との間の相違に反応するだけでよい。例えば、大きな隆起５２の実際のプロファイルが、軌道計画のベースである記憶されたプロファイルと僅かに異なる場合には、アクティブ・サスペンションシステムは、隆起５２の実際のプロファイルと記憶されたプロファイルとの間の相違を埋めるだけでよい。かくして、プロファイルが不正確であっても、車輛の乗員の乗り心地は、代表的には、軌道計画特徴を備えていないサスペンションよりも良い。
【００３０】
軌道計画は、車輛乗員の知覚的閾値を考慮に入れるのがよい。例えば、図５では、軌道計画が箇所５６に至る前に車輛を持ち上げ始め、箇所５８を過ぎた後に車輛を均衡位置に戻す場合、車輛の乗員が遭遇する垂直方向加速度が更に小さくなる。しかしながら、垂直方向加速度の相違は、車輛乗員により知覚される程ではなく、そのため、アクティブ・サスペンションは、箇所５６の前に反応する必要はなく、箇所５８を越えるまで反応を持続する必要はない。更に、車輛は従来のサスペンションばねを含む場合、アクティブ・サスペンションが箇所５６と４７との間で加える力は、車輛を持ち上げるための力にばねを延ばすための力を印加して及ぼすのに必要であり、そのため、軌道計画の持ち上げを箇所５６まで開始しないことにより、早期に持ち上げを開始する場合よりも消費される動力が小さい。
【００３１】
次に、図６ａを参照すると、この図には、随意の位置探査システム２４を持たないシステムによって軌道計画を発生し、実行し、及び変化するための方法が示してある。工程５５で、センサ１１、１３、１５が道路プロファイル情報を収集し、この情報をマイクロプロセッサ２０に伝達し、このマイクロプロセッサが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。工程５８で、プロファイルマイクロプロセッサが、道路プロファイル情報とプロファイル記憶装置２２に予め記憶された道路プロファイルとを比較する。比較は以下に説明するパターン適合システムを使用して行われる。道路プロファイル情報が予め記憶された道路プロファイルと適合した場合には、工程６２ａでプロファイルを検索し、マイクロプロセッサが、プロファイルに適した計算された軌道計画を実行する。これと同時に、工程６２ｂでセンサ１１、１３、１５が、必要な場合に、プロファイル記憶装置２２に記憶されたプロファイルの変更に使用できる道路プロファイルを表す信号を発生する。
【００３２】
工程５６で収集された道路プロファイル情報と適合する予め記憶された道路プロファイルがないことが工程５８で決定されると、工程６４で制御可能なサスペンションエレメント１８がリアクショナリー（ｒｅａｃｔｉｏｎａｒｙ）アクティブ・サスペンションとして作用する。
【００３３】
次に、図６ｂを参照すると、この図には、随意の位置探査システム２４を有するシステムによって軌道計画を発生し、変更し、及び実行するための方法が示してある。工程７０で、位置探査システム２４が車輛の位置及び方向を決定する。工程７２で、軌道マイクロプロセッサ２０がプロファイル記憶装置２２に記憶されたプロファイルを検討し、その位置と関連したプロファイルがあるかどうかを決定する。その位置と関連したプロファイルがある場合には、工程７４ａでマイクロプロセッサ２０がプロファイルを検索し、検索したプロファイル情報を制御可能なサスペンションエレメント１８に伝達し、このサスペンションエレメントが軌道計画を実行する。データがどのように記憶され且つ処理されるのかに応じて、工程７２は、関連したプロファイルがあるかどうかを決定する上で、位置の他に移動方向も考慮する。従って、工程７４ｂで、センサ１１、１３、１５が、必要な場合に、プロファイル記憶装置２２に記憶されたプロファイルの変更に使用できる道路プロファイルを表す信号を提供する。
【００３４】
その位置及び方向と関連した道路プロファイルが予め記憶されていないことが工程７２で決定された場合には、工程７６ａで、制御可能なサスペンション１８は、リアクショナリーアクティブ・サスペンションとして作用する。これと同時に、工程７６ｂで、センサ１１、１３、１５は、プロファイル記憶装置２２に記憶された道路プロファイルの表す信号を提供する。
【００３５】
次に、図６ｃを参照すると、この図には、位置探査システム２４等の車輛の位置を定める何等かの装置又は図２のａのプロファイル記憶装置２２が設けられた図２ｂに示す本発明の実施例で軌道計画を発生し、変更し、及び実行するための方法が示してある。工程７０で、位置探査システム２４は車輛の位置及び方向を決定する。工程１７２で、軌道マイクロプロセッサ２０が軌道計画記憶装置２５の軌道計画を検討し、その位置と関連した軌道計画があるかどうかを確かめる。その位置と関連したプロファイルがある場合には、工程１７４ａでマイクロプロセッサ２０がプロファイルを検索し、情報を制御可能なサスペンションエレメント１８に伝達し、このサスペンションエレメントが軌道計画を実行する。データの記憶−処理方法に応じて、工程１７２は、関連したプロファイルがあるかどうかを決定する上で位置の他に移動方向も考慮する。これと同時に、工程１７４ｂで、実際のプロファイルを表すセンサ１１、１３、１５からの信号を記録し、その位置と関連した軌道計画を後に変更し、更に滑らかであり且つ快適な乗り心地を提供する。
【００３６】
この位置及び方向と関連した道路プロファイルが予め記憶されていないことが工程１７２で決定された場合には、工程１７６ｂで制御可能なサスペンション１８がリアクショナリーアクティブ・サスペンションとして作用する。これと同時に、工程７６ｂで、制御可能なサスペンション１８のリアクショナリー作動により得られた軌道を表す信号を記憶し、記憶された軌道を変更して更に滑らかであり且つ快適な乗り心地を提供する。
【００３７】
図６ａ乃至図６ｃの方法は、学習するという本発明の特徴を示す。車輛が道路の一部を乗り越す度毎に、プロファイル又は軌道、又はこれらの両方を変更でき、その結果、次に道路の同じ部分を載り越すときに車輛の乗員に対して更に滑らかな乗り心地を提供するためにマイクロプロセッサ２０が提供する軌道を使用できる。
【００３８】
車輛の位置を正確に、理想的には１ｍの範囲内で決定するのが望ましいけれども、精度が比較的低い位置探査システムを有するアクティブ・サスペンションは、従来のアクティブ・サスペンションよりも良好に作動する。高い精度を得るための一つの方法は、例えば数センチの精度を有する差動システム等の高精度のＧＰＳシステムを図２ａの位置探査システム２４に組み込むことである。別の方法は、精度が比較的低いＧＰＳシステム（精度が約５０ｍ程度の非差動システム又はＧＰＳが組み込まれていない他の位置探査システム）及び補助的なパターン適合システムを図２ａの位置探査システム２４に組み込むことである。
【００３９】
一つのパターン適合システムでは、データのターゲットストリング内のデータの周知のシーケンスについて検索を行う。ベース点から増減するデータについて特に有用な一つのパターン適合方法は、ｎ数の周知のシーケンスにターゲットストリング内の対応する長さのストリングを乗じることを含む。次いで、ｎ個の積を加え、ストリングが適合する場合には和がピークになる。連続的パターン適合又はｎ個の積を含む連続的な群の適合と言った補助的な又は追加のパターン適合技術を使用し、誤適合の発生を小さくできる。
【００４０】
このパターン適合形態は、ベース点からのｚ軸方向偏差パターンを記録し、ｚ軸方向偏差パターンを検索ストリングとして使用することによって、軌道計画アクティブ・サスペンションに有用に適用できる。この場合、パターン適合は少なくとも二つの方法で使用できる。一つの用途では、ＧＰＳシステムを使用して車輛のおおよその位置（３０ｍ以内）を得た後、パターン適合を使用して車輛の位置を更に正確に定める。これは、ターゲットストリングについて、図２のａのプロファイル記憶装置２２に記憶された予め記録されたｚ軸方向偏差パターンを使用して行われる。第２の用途では、パターン適合を使用し、図２ａのセンサ１５が計測したｚ軸方向偏差パターンをプロファイル記憶装置２２に記憶されたｚ軸方向偏差パターンと比較し、メモリーに記憶されたプロファイルがあるかどうかを決定する。
【００４１】
ＧＰＳ及びパターン適合システムを補助するため、「推測航法」システムを使用することもできる。推測航法システムでは、車輛の移動距離及び車輛の移動方向のトラックを保持することによって車輛の位置の変化を概算する。車輛の位置が正確に定められている場合には、ホイールの回転数を計数することにより車輛の移動距離を追うことができ、ホイールの角度及び舵角を記録することによって移動方向を追うことができる。ＧＰＳの読みが困難な場合（高いビルディングの側にいる場合等）には、推測航法システムが非常に有用であり、ＧＰＳの読みを取り入れる必要の頻度が少なくなる。
【００４２】
次に、図７を参照すると、この図には、軌道の発生を例示する自動車及び路面の概略図が示してある。線８０は、図２ａのプロファイル装置に記憶された道路プロファイルを表す。線８２は、１Ｈｚの範囲の制動周波数を使用する双方向低域フィルタに通した道路プロファイル８０を示す。これは軌道として使用される。双方向フィルタに通すことによって、単一方向フィルタに通す場合に存在する位相ラグによる不正確さをなくす。線８０が表す路面を自動車８４が通過するとき、図２ａのマイクロプロセッサ２０が図２ａの制御可能なサスペンションエレメント１８に命令信号を出し、自動車８４のペイロード室を線８２が示す軌道に従って強制的に移動する。道路にある沢山の小さな起伏は、アクティブ・サスペンションの通常の作動によって容易に取り扱われる。低域フィルタによって軌道を発生させることは、図３及び図４ａ乃至図４ｃに記載した状況を取り扱う上で非常に有用である。
【００４３】
道路プロファイルデータを時間領域で処理して軌道計画を発生することは、車輛の速度が一定である、即ち、道路セグメントに亘る各トリップが同じ速度である場合に有利である。
【００４４】
場合によっては、空間領域でデータを処理する方が、データを時間領域で処理するよりも有用である。データを空間の形態で記憶する方が便利な場合がある。データを空間領域内で処理することにより、データを一時的形態に変換することが不要になる。更に、データを空間領域内で処理することにより、速度を変数として含む軌道を計算できる。即ち、軌道は速度に従って変化できる。データを空間領域で処理する場合には、例えば０．１Ｈｚの「船酔い」周波数等の不快な周波数での加速を最小にするため、或る程度の量の時間領域変換を行うのがよい。
【００４５】
軌道の発生は、空間領域又は時間領域でフィルタに通した道路プロファイルの他のファクタを考慮するのがよい。例えば、軌道は、図５に示し且つ開示の対応する部分に論じられているような大きな窪み及び隆起を考慮に入れるのがよい。
【００４６】
垂直方向軌道計画を行うための新規な装置及び技術を説明した。本明細書中に開示した特定の装置及び技術の多くの変更、及び使用及び逸脱を行うことができるということは当業者には明らかであろう。従って、本発明は、本明細書中に開示した装置及び技術にある即ち含まれる新規な特徴の各々及び全て及びこれらの特徴の新規な組み合わせを支持し、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲のみによって限定されるものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  制御可能なサスペンションを有する車輛の概略図である。
【図２】  図２ａは、本発明による制御可能なサスペンションの一部を概略に示す部分ブロックダイヤグラムであり、図２ｂは、本発明による制御可能なサスペンションの一部を概略に示す部分ブロックダイヤグラムである。
【図３】  従来技術のアクティブ・サスペンションの作動の概略図である。
【図４】  図４ａ、図４ｂ、図４ｃは、本発明によるアクティブ・サスペンションの作動の概略図である。
【図５】  本発明によるアクティブ・サスペンションの作動の概略図である。
【図６】  図６ａ、図６ｂ、図６ｃは、本発明によるサスペンションシステムの作動を示すフローダイヤグラムである。
【図７】  軌道発生方法を例示する概略図である。
【符号の説明】
１０  車輛
１４  ホイール
１６  ペイロード室
１８  サスペンションエレメント
【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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