(57)【要約】  車両サスペンションシステムを開示する。サスペンションシステムは、ホイールキャリアに接続可能な第１の端と、車両のインボード部品（５）に接続可能な第２の端とを有するコントロールアーム（２）と、回転アクチュエータ（６）と、回転アクチュエータをコントロールアームに接続するリンク装置（１７）とを含み、これによって、回転アクチュエータ（６）によってリンク装置に印加されるトルクはコントロールアーム（２）に作用する力に変えられる。
2020511366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のサスペンションシステムであって、
ホイールキャリアに接続可能な第１の端と、前記車両のインボード部品に接続可能な第２の端とを有する旋回可能なコントロールアームと、
回転アクチュエータと、
前記回転アクチュエータを前記コントロールアームに接続するリンク装置とを備え、これによって、前記回転アクチュエータによって前記リンク装置に印加されるトルクは、前記コントロールアームに作用して前記コントロールアームと前記第１の端に接続されたホイールキャリアとを前記車両の前記インボード部品に対して旋回させる力に変えられる、サスペンションシステム。
【請求項２】
前記回転アクチュエータは出力シャフトを備え、前記リンク装置は、前記シャフトに取付けられるトルク伝達アームと、前記トルク伝達アームを前記コントロールアームに接続するプッシュロッドとを備える、請求項１に記載のサスペンションシステム。
【請求項３】
前記プッシュロッドは、前記トルク伝達アームに旋回可能に接続される上端と、前記コントロールアームに旋回可能に接続される下端とを有する、請求項２に記載のサスペンションシステム。
【請求項４】
前記回転アクチュエータは駆動モータおよびギアボックスを備え、前記ギアボックスは、前記駆動モータから前記出力シャフトに伝えられる前記トルクの段階的変化をもたらすように構成される、請求項２または３に記載のサスペンションシステム。
【請求項５】
前記アクチュエータは、前記車両のインボード部品に装着可能な筐体を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のサスペンションシステム。
【請求項６】
前記トルク伝達アームは前記筐体の内部に回転可能に装着される、請求項２に従属する場合の請求項５に記載のサスペンションシステム。
【請求項７】
前記トルク伝達アームは、前記筐体内に位置する軸受によって回転可能に支持されるアクスルを備える、請求項６に記載のサスペンションシステム。
【請求項８】
前記トルク伝達アームは前記筐体のスロットから延びる、請求項７に記載のサスペンションシステム。
【請求項９】
前記アクスルは、前記スロットの一方の側で前記筐体内に位置する軸受によって回転可能に支持される、請求項８に記載のサスペンションシステム。
【請求項１０】
ホイールキャリアと、
伸縮式ストラットとをさらに備え、前記ストラットは、前記ストラットの上端で前記車両のインボード部品に接続可能な上部装着部と、前記ストラットの下端を前記ホイールキャリアに接続する下側継手とを有し、
前記上部装着部と前記下側継手との間の線が前記ホイールキャリアのステアリング軸を規定する、前述の請求項のいずれか１項に記載のサスペンションシステム。
【請求項１１】
前記コントロールアームの前記第１の端は前記ホイールキャリアに接続される、請求項１０に記載のサスペンションシステム。
【請求項１２】
前記伸縮式ストラットの周りに同軸に配置されるコイルばねをさらに備える、請求項１０または１１に記載のサスペンションシステム。
【請求項１３】
前記旋回可能なコントロールアームは旋回可能な下側コントロールアームであり、前記システムはさらに、
ホイールキャリアと、
前記ホイールキャリアに接続される第１の端と、前記車両のインボード部品に接続可能な第２の端とを有する旋回可能な上側コントロールアームと、
伸縮式ストラットとを備え、前記ストラットは、前記ストラットの下端を前記下側コントロールアームに旋回可能に接続する下側継手と、前記車両のインボード部品に接続可能な上端とを有する、請求項１から８のいずれか１項に記載のサスペンションシステム。
【請求項１４】
前記伸縮式ストラットおよび前記プッシュロッドは共通の旋回軸を共有しており、前記ストラットおよび前記プッシュロッドの双方は前記下側コントロールアームに対して前記旋回軸の周りを旋回する、請求項３に従属する場合の請求項１３に記載のサスペンションシステム。
【請求項１５】
前記伸縮性ストラットの周りに同軸に配置されるコイルばねをさらに備える、請求項１４に記載のサスペンションシステム。
【請求項１６】
前述の請求項のいずれか１項に記載のサスペンションシステムを備える車両。
【請求項１７】
請求項１６に記載の車両の制御システムであって、前記制御システムは、
トルク制御ユニットと、
トルク制御ループとを備え、
前記車両および／または道路の状態に関連する情報を受信したことに応答して、前記トルク制御ユニットは前記トルク制御ループにトルク基準を与えるように配置され、前記トルク制御ループは前記トルク基準を前記回転アクチュエータを駆動するための信号に変換するように配置される、制御システム。
【請求項１８】
前記トルク制御ユニットはさらに、所望のサスペンション状況に関する情報を受信し、前記車両および／または道路の状態ならびに前記所望のサスペンション状況に基づいて前記トルク基準を計算するように配置される、請求項１７に記載の制御システム。
【請求項１９】
前記トルク制御ユニットは、擾乱伝播を最小にすることによって快適さおよびロードホールディングを向上させるように構成されたＨ無限大外側ループと、姿勢の動きを向上させるように構成されたＰＩＤ外側ループとを備え、前記Ｈ無限大およびＰＩＤ外側ループは周波数分離原理に従って共に働く、請求項１８に記載の制御システム。
【請求項２０】
請求項１から１５のいずれか１項に記載のサスペンションシステムを操作する方法であって、
所望のサスペンション状況に基づいてトルク基準を求めることと、
前記トルク基準を用いて、前記アクチュエータによって前記リンク装置に印加されるトルクを計算することとを備える、方法。
【請求項２１】
前記トルク基準を前記アクチュエータの電流値に変換することを備え、前記アクチュエータは駆動モータを備える、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両サスペンションシステムに関する。本発明はさらに、そのようなシステムを含む車両、当該車両の制御システム、および本発明に係る車両サスペンションシステムを操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サスペンションシステムが既存の車両に設けられている理由の少なくとも１つは、車両の吊り下げ質量を、車両が走行する下の表面の凹凸から浮かすことである。そのように浮かすことによって、浮かさない場合よりもスムーズな乗車が、吊り下げ質量の一部を形成する乗客に提供される。また、既存のサスペンションシステムは、加速時、制動時に、かつ走行方向の変更時に起こりやすい、吊り下げられた車両部分の望ましくない姿勢変化に耐えることを意図している。そのような姿勢変化は、「ボディピッチ」および「ボディロール」と称されることもあり、乗客の快適さが低下するという点で、かつ、車両の性能が低下して、姿勢が誇張されると車両が反応しなくなり得るまたは危険になり得るという点で望ましくない。
【０００３】
サスペンションシステムは一般に、パッシブサスペンションおよびアクティブサスペンションという２つのカテゴリに分けることができる。パッシブサスペンションシステムは典型的に、車両の重量を支えるコイルばねなどの力生成部品と、下の表面の凹凸に対する当該ばねの振動反応を制御するダンパとを含む。パッシブサスペンションシステムでは、操作中にばね定数およびダンパ率などのシステムの特性を変更することはできない。対照的に、アクティブサスペンションシステムでは、通常は上述の望ましくない現象をより完全に回避する目的でいくつかの特性を変更することができる。たとえば、あるアクティブサスペンションシステムでは、付加的な力を供給してばね力を増大または減少させることができ、走行時車高を調整することができる。そのようなシステムは、ボディロールおよびピッチを減少させるように、またはさらには乗り心地を向上させるようにセットアップ可能である。１つのそのようなシステムがＷＯ２０１２／０２５７０５に記載されている。
【０００４】
おそらくより適切には「セミアクティブサスペンション」と呼ばれるその他のアクティブサスペンションシステムでは、システムのダンパ内の流体の粘度を動的に変更して、変位の変化率に対するダンパ力応答であるダンパ率を変えることができる。ダンパ率はサスペンションシステムコンプライアンスに影響を及ぼす。たとえば、ダンパ率が低いと、表面の凹凸によって吊り下げ質量に伝わる力が減少するが、システムの望ましくない振動反応が引起こされ得る。ダンパ率を車両の操作中に変更して、たとえば、表面の変化、車両の速度、または車両が旋回中、加速中もしくは制動中であるか否かなど、車両の操作状況の変化を考慮して調整される乗車特性を提供することができる。
【０００５】
アクティブおよびセミアクティブサスペンションはサスペンションシステムの性能の向上に一応の成果を上げているが、そのような構成は一般に複雑で高額であり、さらに大型で重くなり得る。たとえば、アクティブサスペンションシステムにおいてサスペンションを提供するために電動油圧式部品を用いると、初期費用が高くなり、使用時にかなりのエネルギが消費され、保守費用が高くなり、またそれらの部品はパッシブサスペンションシステムの同等物よりも重量およびサイズが大きいために車両の内部にパッケージ化するのが困難である。磁気流動学的ダンパを用いるセミアクティブ構成は使用時のエネルギ消費が少なくなるが、完全にアクティブな構成の力生成能力を有していない。
【０００６】
したがって、アクティブまたはセミアクティブサスペンションの利点の少なくとも一部を示すが、それらの欠点の少なくとも一部を回避するサスペンションシステムを提供することが必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明によると、車両のサスペンションシステムであって、ホイールキャリアに接続可能な第１の端と、車両のインボード部品に接続可能な第２の端とを有する旋回可能なコントロールアームと、回転アクチュエータと、回転アクチュエータをコントロールアームに接続するリンク装置とを含み、これによって、回転アクチュエータによってリンク装置に印加されるトルクは、コントロールアームに作用してコントロールアームと第１の端に接続されたホイールキャリアとを車両のインボード部品に対して旋回させる力に変えられるサスペンションシステムが提供される。
【０００８】
回転アクチュエータは出力シャフトを含んでもよく、リンク装置は、シャフトに取付けられるトルク伝達アームと、トルク伝達アームをコントロールアームに接続するプッシュロッドとを含む。
【０００９】
プッシュロッドは、トルク伝達アームに旋回可能に接続される上端と、コントロールアームに旋回可能に接続される下端とを有してもよい。
【００１０】
回転アクチュエータは駆動モータおよびギアボックスを含んでもよく、ギアボックスは、駆動モータから出力シャフトに伝えられるトルクの段階的変化をもたらすように構成される。
【００１１】
アクチュエータは、車両のインボード部品に装着可能な筐体をさらに含んでもよい。
トルク伝達アームは筐体の内部に回転可能に装着されてもよい。
【００１２】
トルク伝達アームは、筐体内に位置する軸受によって回転可能に支持されるアクスルを含んでもよい。
【００１３】
トルク伝達アームは筐体のスロットから延びてもよい。
アクスルは、スロットの一方の側で筐体内に位置する軸受によって回転可能に支持されてもよい。
【００１４】
サスペンションシステムは、ホイールキャリアと、伸縮式ストラットとをさらに含んでもよく、ストラットは、ストラットの上端で車両のインボード部品に接続可能な上部装着部と、ストラットの下端をホイールキャリアに接続する下側継手とを有し、上部装着部と下側継手との間の線がホイールキャリアのステアリング軸を規定する。
【００１５】
コントロールアームの第１の端はホイールキャリアに接続されてもよい。
サスペンションシステムは、伸縮式ストラットの周りに同軸に配置されるコイルばねをさらに含んでもよい。
【００１６】
コントロールアームは下側コントロールアームであってもよく、システムはさらに、ホイールキャリアと、ホイールキャリアに接続される第１の端と、車両のインボード部品に接続可能な第２の端とを有する上側コントロールアームと、伸縮式ストラットとを含み、ストラットは、ストラットの下端を下側コントロールアームに旋回可能に接続する下側継手と、車両のインボード部品に接続可能な上端とを有する。
【００１７】
伸縮式ストラットおよびプッシュロッドは共通の旋回軸を共有してもよく、ストラットおよびプッシュロッドの双方は下側コントロールアームに対して旋回軸の周りを旋回することができる。
【００１８】
サスペンションシステムは、伸縮性ストラットの周りに同軸に配置されるコイルばねをさらに含んでもよい。
【００１９】
また、発明によると、発明に係るサスペンションシステムを含む車両が提供される。
発明のさらなる局面によると、車両の制御システムであって、制御システムはトルク制御ユニットおよびトルク制御ループを含み、車両の状態に関連する情報を受信したことに応答して、トルク制御ユニットはトルク制御ループにトルク基準を与えるように配置され、トルク制御ループはトルク基準を回転アクチュエータを駆動するための信号に変換するように配置される制御システムが提供される。
【００２０】
トルク制御ユニットはさらに、所望のサスペンション状況に関する情報を受信し、現在の姿勢および所望のサスペンション状況に基づいてトルク基準を計算するように配置されてもよい。所望のサスペンション状況とは、たとえば、ロードホールディングを確実にするために制御ユニットによって提供される状況、または所望の乗り心地を達成するために運転者によって選択される入力である。
【００２１】
さらに別の局面によると、サスペンションシステムを操作する方法であって、所望のサスペンション状況に基づいてトルク基準を求めることと、トルク基準を用いて、アクチュエータによってリンク装置に印加されるトルクを計算することとを含む方法が提供される。
【００２２】
方法は、トルク基準をアクチュエータの電流値に変換することをさらに含んでもよく、アクチュエータは駆動モータを含む。
【００２３】
発明の実施形態を一例としてのみ、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】発明の第１の実施形態に係るサスペンションシステムを示す図である。
【図２】発明に従う回転アクチュエータおよびリンク装置を示す図である。
【図３】回転アクチュエータおよびリンク装置の分解図である。
【図４】発明の第２の実施形態に係るサスペンションシステムの第１の図である。
【図５】第２の実施形態の第２の図である。
【図６】発明の第３の実施形態に係るサスペンションシステムを示す図である。
【図７】発明に係る制御システムの全体構造を示す図である。
【図８】図７の構造内に示される制御ループのより細部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
詳細な説明
車両のサスペンションシステムを以下に記載する。本明細書において使用する「インボード」という用語は、ばね付きの車両の任意の部品、すなわち、サスペンションシステムによって路面の上に吊り下げられている任意の部品を指す。対照的に、「アウトボード」という用語は、ばね無しの車両の任意の部品を指す。ばね無し部品は車両サスペンションシステムとともに動き、したがってインボード部品に相対的に動く。ばね無しのアウトボード部品の変位をより容易に制御するように車両サスペンションシステムのばね無し質量を最小限に抑えることが、一般に認められている車両設計の原理である。以下により詳細に説明するように、本発明の利点は、システムの最も重い部品がインボードに装着されているのでサスペンションシステムのばね無し質量に寄与しないことである。
【００２６】
車両のサスペンションシステム１の第１の実施形態を図１に示す。サスペンションシステム１は、ホイールキャリア（図示せず）に接続される第１の端３、および軸Ａ−Ａの周りで車両のインボード部品５に旋回可能に接続される第２の端４を有する少なくとも１つのコントロールアーム２と、回転アクチュエータ６と、回転アクチュエータをコントロールアーム２に接続するリンク装置１５とを含み、これによって、回転アクチュエータ６によってリンク装置１５に印加されるトルクはコントロールアーム２に作用する力に変えられる。コントロールアーム２、ホイールキャリアおよびリンク装置１５はばね無しであるのに対して、アクチュエータ６は車両のばね付き質量の一部を形成している。
【００２７】
リンク装置１５によって印加される力を用いて、以下に説明するように軸Ａ−Ａの周りで、コントロールアーム２の、したがってホイールキャリアに装着されたホイール（図示せず）の位置を変えることができる。
【００２８】
リンク装置１５によってコントロールアーム２に印加される力は、ばね８などの従来の力生成部品と平行に作用する。リンク装置１５によって印加される力は、第１または第２の方向のいずれかに作用し得る。具体的には、アクチュエータ６が第１の回転方向にトルクを印加すると、リンク装置１５によって印加される力は第１の方向に作用してばね８の力を増大させ、アクチュエータ６が第２の回転方向にトルクを印加すると、リンク装置１５によって印加される力はばね８に逆らって第２の方向に作用する。
【００２９】
アクチュエータ６は、サスペンションシステムの高周波および低周波性能の双方を向上させるように制御され得る。高周波性能は、サスペンション性能のいくつかある特性の中でも特に乗り心地に関する。低周波性能は、たとえばロール、ピッチおよびヒーブの制御など、車両姿勢制御に関する。
【００３０】
アクチュエータがばね８に逆らって作用する場合、アクチュエータ６はホイールの変位を補助する。一例として、アクチュエータはこぶに応答してホイールを変位させることができる。そうすることによって、アクチュエータ６は、ばね８によって車両のインボード部品を介して乗客に伝わる力を減少させる。これには乗り心地を向上させる効果がある。１つの高周波制御オプションは、乗り心地を向上させる目的で、アクチュエータ６にトルクを印加して、ばね８によって車両のインボード部品に加えられる力をほぼ一定に保つことである。これによって、車両のインボード部品および乗客の垂直加速度が最小になる。
【００３１】
同じ例において、アクチュエータ６は、ばね８によって生成される力を増大させて、変位の後にホイール位置をより迅速に回復し得る。そのような高周波ホイールアーティキュレーションによって表面の凹凸上での乗り心地が向上する。
【００３２】
アクチュエータ６はさらに、ばね８の力に逆らって作用して、またはばね８の力を増大させて、サスペンションシステムの低周波性能を向上させ得る。これは、走行時車高を変えて、たとえば、ロールもしくはピッチを減少させること、または車両の空力性能を向上させることを含み得る。走行時車高の調整は、たとえば差し迫った衝突を予想して車両の耐衝撃性に資することも知られている。
【００３３】
ばね８と平行に力を印加することによって、アクチュエータ６は車両の重量を支える必要がないことを認識すべきである。つまり、アクチュエータによってトルクが供給されない場合、車両の重量は引き続きばね８によって支えられる。これは、本システムはアクチュエータが故障した場合に安全であることを意味する。また、トルクは車両の移動中にしか必要とされないため、システムはパワーをそれほど使用しないことも意味する。車両の重量がアクチュエータによって支えられないため、油圧システムは不要であり、電気アクチュエータをその代わりに用いることができる。電気アクチュエータは油圧の同等物よりも一般に軽量、単純および安価である。
【００３４】
次に、回転アクチュエータ６およびリンク装置１５の特徴を図２および図３を参照して説明する。
【００３５】
回転アクチュエータ６は、電気駆動モータ９と、ギアボックス１０と、回転アクチュエータ６を車両のインボード部品に装着するための筐体１１とを含む。駆動モータ６は、たとえば永久磁石同期電動機ＰＭＳＭである。
【００３６】
回転アクチュエータ６を車両のインボード部品に装着することによって、上述のように回転アクチュエータ６の重量はサスペンションアセンブリのばね無し質量に寄与しない。
【００３７】
駆動モータ９は、制御信号に応答してトルクを生成するように構成される。制御信号は図７および図８を参照して以下により詳細に説明する。
【００３８】
トルクは駆動モータ９の駆動シャフト１２によって出力される。出力シャフト１２はギアボックス１０の入力シャフト１３に接続されて、駆動モータ９とギアボックス１０との間でトルクを伝える。駆動シャフト１２とギアボックス入力シャフト１３とは、たとえばスプライン結合によってまたはキー溝およびキーによってなどの任意の従来の方法で接続され得る。ギアボックス１０は単一比を含み、駆動モータ９によって生成されるトルクを必要に応じて増減させるように構成される。ギアボックス１０は単一比を含むが、多重比ギアボックスは発明の範囲を超えているとは考えられない。
【００３９】
ギアボックス１０は、以下に説明するようにリンク装置１５に結合する出力シャフト１４をさらに含む。出力シャフト１４におけるトルクは、駆動モータ９によって生成されるトルクとギアボックス１０のギア比との倍数である。したがって、ギア比および駆動モータ９を選択することによって、リンク装置１５に提供されるトルクを、したがってコントロールアーム２に伝わる力を変えることができる。これによって、とりわけ車両の重量および使用方法に依存して、システムをさまざまな用途に容易に適合させることができる。
【００４０】
ギアボックス１０は、図１に示されるように入力シャフト１３と出力シャフト１４とが共通の軸上に存在するように遊星ギアボックスであることが好ましい。これによって、ギアボックス１０および駆動モータ９を互いに一直線に、かつそれらが装着される車両のインボード部品に接触させて位置決めすることができる。ギアボックス１０と駆動モータ９とのこのインライン配置によって、配置の幅が、たとえば並列構成よりも減少することが認識されるであろう。インライン配置の幅が減少することによって、回転アクチュエータ６の駆動モータ９またはギアボックス１０が車両のインボード部品の外側に延びる長さが減少し、したがって、コントロールアーム２が回転アクチュエータ６に当たる前にコントロールアーム２のより大きいアーティキュレーションが可能となる。
【００４１】
リンク装置１５はトルク伝達アーム１６を含む。トルク伝達アーム１６は、ギアボックス出力シャフト１４が回転するとトルク伝達アーム１６が円弧を描いて回転するように出力シャフト１４に結合する。リンク装置１５は、トルク伝達アーム１６をコントロールアーム２に接続するプッシュロッド１７をさらに含む。プッシュロッド１７は、上端１８でトルク伝達アーム１６に、下端１９でコントロールアーム２に旋回可能に接続される。この旋回接続は、回転アクチュエータ６によって生成されるトルクに応答してトルク伝達アーム１６が動いた際に変化するジオメトリに対応する。
【００４２】
示される実施形態では、プッシュロッド１７の上端および下端１８，１９はローズジョイントを含む。ローズジョイントは下端１９で、コントロールアーム２のブラケット２１を通って延びるアクスル２０（図１に示す）に接続する。アクスル２０はローズジョイントをブラケット２１に旋回可能に取付ける。ローズジョイントは上端１８で、トルク伝達アーム１６のフォーク状部分２３を通って延びるピン２２に接続する。ピン２２はプッシュロッド１７の上端１８をフォーク状部分２３に旋回可能に取付ける。
【００４３】
プッシュロッド１７の上端１８のローズジョイントは、旋回軸に沿って長手方向に追加的に支持されるように、フォーク状部分２３の２つのフォークの歯の間に着座する。これによって、トルク伝達アーム１６とプッシュロッド１７との間に安定した堅固な旋回接続が提供される。
【００４４】
筐体１１はインボード装着面２４を含む。インボード装着面２４は、インボード装着面２４が装着される車両のインボード部品に対応するように構成され得る。たとえば、装着面が車両にシーム溶接され得る、または螺合接続によって取付けられ得るなど、任意の安定した固定方法が想定される。取付方法の目的は、可能な限り堅固な装着を提供することによって、トルクが印加された際のアクチュエータ６の位置変化を最小限に抑えることである。
【００４５】
トルク伝達アーム１６は筐体１１の内部に装着される。したがって、駆動モータを作動させると、トルク伝達アーム１６は筐体１１に直接接して反応することができる。これによって、トルク反応に起因する負荷を車両のインボード部品内に効率的に導くことができる。
【００４６】
トルク伝達アーム１６は、ギアボックス１０の出力シャフト１４に接続するように構成されるアクスル２５を含む。アクスル２５と出力シャフト１４とは任意の従来の方法で接続され得る。示される実施形態では、出力シャフト１４はキー溝２６を含み、この中にキー（図示せず）が配置されて、出力シャフト１４とアクスル２５の対応するキー溝（図示せず）との間でトルクを伝達することになる。
【００４７】
トルク伝達アーム１６のフォーク状部分２３は、アクスルの第１の端から径方向に延びる。アクスル２５の第２の端は、筐体１１の第１の軸受座２８内に受けられる軸受２７内に位置する。筐体１１は第２の軸受座２９をさらに含み、第２の軸受座２９はギアボックス１０の出力シャフト１４を支持する付加的な軸受３０を収容する。したがって、出力シャフト１４およびトルク伝達アーム１６の双方が筐体１１によって支持される。トルク伝達アーム１６のフォーク状部分２３は、第１および第２の軸受座２８，２９の間に配置された筐体１１のスロット３１から延びる。
【００４８】
図４および図５はサスペンションシステムの第２の実施形態を示しており、同様の特徴は同一の参照番号を保持している。本実施形態では、サスペンションシステムはダブルウィッシュボーン式配置を用いており、コントロールアーム２は上側コントロールアーム３２に対して下側の下側コントロールアーム３３である。上側および下側コントロールアーム３２，３３の双方は、それぞれの第１の端でホイールキャリア（図示せず）に旋回可能に接続する。上側および下側コントロールアーム３２，３３のそれぞれの第２の端は、シャシのサブフレームなどの車両のインボード部品に旋回可能に接続される。
【００４９】
ホイール３４は、ホイール３４が上側および下側コントロールアーム３２，３３のアーティキュレーションによって車両のインボード部品に対して変位可能であるようにホイールキャリアに装着される。ホイール３４は、たとえば、ホイールキャリアの軸受（図示せず）内に回転可能に受けられたハブ（図示せず）にホイールを装着することによってなど、任意の従来の方法でホイールキャリアに装着され得る。
【００５０】
伸縮式ストラット３５が、下側継手３６で下側コントロールアーム３３に旋回可能に装着される。示される実施形態では、伸縮式ストラット３５は、車両のインボード部品に装着される上部３７と下側コントロールアーム３３に装着される下部３８とを含むダンパである。ダンパ３５の上部３７は下部３８の内部を摺動して伸縮式の減衰作用を提供することができ、これによってダンパは下側ウィッシュボーン３３のアーティキュレーション時に正常に伸縮することができる。コイルばね８は、ダンパの上部および下部３７，３８を互いに引き離し、車両の重量を少なくとも部分的に支える力を提供するように、ダンパ３５上に同軸に配置される。
【００５１】
本実施形態では、プッシュロッド１７の下端１９は下側コントロールアーム３３に旋回可能に接続されるが、発明の範囲から逸脱することなくプッシュロッド１７は上側コントロールアーム３２に接続可能であることを認識すべきである。
【００５２】
有利なことに、伸縮式ストラット３５の下部３８は、プッシュロッド１７の下端１９に接続するために用いられるアクスル２０に装着される。具体的には、下側コントロールアーム３３上に設けられるブラケット２１は、各々が軸受座（図示せず）を有する２つの突起３９，４０を含む。アクスル２０は両突起３９，４０を通って延びて軸受内に装着される。あるいは、各軸受座は平面状の軸受面を提供し、アクスル２０は軸受座上に直接装着される。
【００５３】
示される実施形態では、伸縮式ストラット３５の下部３８は突起３９，４０の間でアクスル２０に装着される。アクスル２０の一部はブラケット２１からプッシュロッド１７の下端１９のローズジョイントを通って延びる。
【００５４】
したがって、伸縮式ストラット３５およびプッシュロッド１７の双方は共通の旋回軸を共有しており、双方は下側コントロールアーム３３に対して旋回軸の周りを旋回することができる。伸縮式ストラット３５およびプッシュロッド１７が共通の軸を共有することは必須ではないが、コントロールアーム３３が装着される車両のインボード部品に対してコントロールアーム３３がその周りを回転する軸Ａ−Ａ間の距離、およびプッシュロッド１７の下端がコントロールアーム３３に装着される点を最大にして、コントロールアーム３３を回転可能に駆動させるために必要な力を確実に最小にすることが好ましい。
【００５５】
同様の特徴は同一の参照番号を保持している発明の第３の実施形態では、上述の回転アクチュエータ６およびリンク装置１５は、図６に示されるマクファーソン・ストラットサスペンションシステムの一部を形成している。本実施形態では、サスペンションシステムは、単一のコントロールアーム２と伸縮式ストラット４１とを含み、伸縮式ストラット４１のコイルオーバーばね４５は下端で下側継手４３によってホイールキャリア４２に直接接続されている。伸縮式ストラット４１は上端で上部装着部４４によって車両のインボード部品に装着される。マクファーソン・ストラットサスペンションでは、上部装着部と下側継手との間に引いた線がホイール３４のステアリング軸を規定する。
【００５６】
アクティブサスペンションシステムでは、上部装着部をアクチュエータに置き換えてばねに力を直接印加することが一般に行われている。つまり、アクチュエータとばねとは連続して作用する。アクチュエータが作動すると、水平に対するステアリング軸の角度が影響を受けるのでキャンバー変化が生じ得ることが多い。キャンバーの変化は次に、ホイールのコンタクトパッチと、コンタクトパッチが減少しないようにするためにほとんどの状況で変化すべきでない地面とに影響を及ぼすことになる。
【００５７】
本発明では、公知のシステムと同様にプッシュロッド１７がばね４５ではなくコントロールアーム２に直接作用するので、ばね４５の圧縮に起因する正常な変化以外はサスペンションジオメトリに対する影響がないことを認識すべきである。つまり、キャンバーは影響を受けない。
【００５８】
次に、当該システムの制御方式を図７から図９を参照して以下に説明する。ＷＯ２０１２／０２５７０５に開示されているようなサスペンションシステムでは、制御方式はトルク伝達アームごとに位置基準を生成することに基づく。対照的に、本願では、トルク伝達アームの回転がサスペンションのたわみに直接関連しているので、位置制御によって受動ばねダンパのフィルタリング特性が効果的に中和されることになる。したがって本発明の実施形態に係る制御方式はトルク制御を用いる。
【００５９】
図７を参照して、サスペンションシステムの制御システム１００は、トルク制御ユニット１１０と、複数のアクチュエータユニット１２０ａ〜ｎとを含む。各アクチュエータユニット１２０ａ〜ｎは、車両２００の各隅に位置するアクチュエータ１３０ａ〜ｎと、個々の各アクチュエータの動きを管理する制御ループ１４０ａ〜ｎとを含む。各アクチュエータ１３０ａ〜ｎは、上述のような駆動モータ９およびギアボックス１０を含む。
【００６０】
トルク制御ユニット１１０は、車両２００からの測定値と、運転者、環境およびその他の車載のインテリジェントシステムからの入力１１５とを受信する。この情報は車両および／または前方の道路の状態に関連し得、ヒーブ、または垂直加速度；ピッチ角；ピッチ加速度；ロール角；ロール加速度；ホイール、またはばね無し質量、垂直加速度；ホイール回転速度；ストラット／ダンパ／ばね圧縮；車両位置；車両前進速度；車両前進加速度；車両横加速度；ヨーレート；ピッチレート；ロールレート；ステアリングホイール角；アクセラレータ／ブレーキペダル位置；および路面の凹凸を含み得るがこれらに限定されない。この情報に基づいて、トルク制御ユニット１１０内部の制御アルゴリズムがトルク基準Ｔｒｅｆを生成し、これが制御ループ１４０ａ〜ｎに供給される。制御アルゴリズムは、たとえば、以下に記載する、姿勢制御、快適さ、ロードホールディングおよびハンドリングの向上をもたらすための制御技術に基づく。トルク基準Ｔｒｅｆを、駆動モータ９に印加される電流基準に直接変えることができる。
【００６１】
トルク制御ユニット１１０の例を図８に示す。
図８を参照して、多目的制御方式はＨ無限大フレームワークを用いて制御ユニット（Ｋ）１１０を合成する。この制御方式はシステムの伝達行列の特異値分解に基づいて同調され、これは、擾乱伝播を最小にすることによって快適さおよびロードホールディングを向上させることを意図している。
【００６２】
提案する制御は測定ノイズに対して十分ロバストであり、快適さおよびロードホールディング関連のメトリクスの同時かつ大幅な向上をもたらす。提案する制御のロバスト性は、これらの向上が連続的なアクチュエータ限界およびピークアクチュエータ限界の双方を用いて、かつさまざまな外部からの入力について達成されるという事実によって強調される。この制御ユニットは、非線形ＰＡＬＳフルカーから測定されて分離された高周波フィードバック信号Ｈｆｓおよび低周波フィードバック信号Ｌｆｓを介して、アクチュエータ６の位置の低周波トラッキングおよび性能目的の高周波制御に同時に対処する。アクチュエータ６の位置の低周波トラッキング基準は、低周波制御目的に対処するＰＩＤループ（アクチュエータユニットごとに１つずつ）によって提供される。このように、周波数分離原理に従って高周波および低周波制御目的の双方に同時にかつ効果的に対処する。
【００６３】
この制御ユニット１１０は同等の力基準を生成し、これがトルク基準Ｔｒｅｆに変換されてアクチュエータユニット１２０ａ〜ｎに入力される。
【００６４】
この例では、外部擾乱（ｄｎ）は、垂直道路速度（ｄ１）、サスペンションたわみ測定値のノイズ（ｄ２）、およびばね付き質量垂直加速度（ｄ３）であり得る。最小にすべき目的（ｅｎ）は、重み付けされたばね付き質量垂直加速度（ｅ１）、タイヤたわみ（ｅ２）および制御努力（ｅ３）である。擾乱重み関数（Ｗｄ1〜Ｗｄ3）はすべての擾乱入力を均一にする。目的重み関数（Ｗｅ1〜Ｗｅ3）は、さまざまな目的の重要性にペナルティを課す。これを用いて、シャシ共振周波数における性能目的を減衰させ、対象周波数よりも高い制御努力にペナルティを課してもよい。制御努力のペナルティ化によって、当該システムはエネルギ節約および高周波ノイズ減衰の面で恩恵を受ける。
【００６５】
この合成された制御ユニットは、人間が感知しやすい周波数範囲付近で効果が現れるサスペンションたわみ（ｙ１）およびばね付き質量垂直加速度（ｙ２）の双方の入力用の帯域幅フィルタとして作用し得る。
【００６６】
離散化したＨ無限大コントローラが、０．００５秒のサンプリング周期を有するように実現されてもよい。
【００６７】
制御ループ１４０ａ〜ｎの例を図９に示す。
図９を参照して、基準磁化（直交）電流ｉ*ｑmは、たとえばアクチュエータモデル（１５０）に基づいてトルク基準Ｔｒｅｆから与えられる。基準（直流）電流ｉ*ｄmは、この例では、以下に詳細に説明する理由でゼロに設定される。
【００６８】
使用する実際の制御戦略にかかわらず、ＰＭＳＭモータについて直流および直交（ｄｑ）電流基準を計算するための十分に確立されたアプローチは多数ある。いわゆるロータｄｑ基準フレームで表現される量は、三相ａｂｃＹ字接続ステータの基準フレームでの関連の量を変換することによって求められる。
【００６９】
既知のアプローチには以下のものがある。
１．一定のトルク角制御、またはゼロ直流制御：これは業界標準であり、弱め磁束論理をまったく含まないので容易に実行できるが高速性能は限られている。
【００７０】
２．力率１：低電圧要件および拡張した一定トルク領域。
３．一定の相互鎖交磁束制御：低速の制御と高速の弱め磁束とのスムーズな融合。
【００７１】
４．空隙磁束および電流フェーザの角度制御：センサーレス操作に好適。
５．単位電流当たりの最適トルク制御：ＰＭＳＭおよび運転の最適な利用。
【００７２】
６．一定の電力損失制御：熱ロバスト性を考慮した最大トルク速度包絡線。
７．最大効率制御：最大効率および信頼性の向上。
【００７３】
発明の実施形態では、全体的なシステム性能は、アクチュエータが低速で提供可能な最大トルクによって主に制限される。したがって、出力速度最大化は特に興味深いものではなく、磁束を弱めるアプローチは不要である。センサーレス操作も不要であり、エネルギ効率は重要ではあるが不可欠ではない。
【００７４】
これらの理由で、発明の実施形態では、基準ゼロの直流制御が用いられる。このアプローチでは、アンペア当たりのほぼ最適なトルク、および損失最小化制御戦略に匹敵する効率が提供される。このアプローチは、常にｉ*ｄm＝０に設定することと、所望の出力トルクまたはリンク装置１５の動きを達成するようにｉ*ｑmを制御することとを伴う。
【００７５】
アクチュエータの正確なモデルを仮定すると、所望のトルクを提供するために必要な電流基準は、開ループに基づく駆動モータ６およびギアボックス１０の電気および機械特性に基づいて推定することができる。あるいは、ＰＩＤ制御を用いて出力トルクを測定してフィードバックすることもできる。
【００７６】
図９では、モータ９からの入力は、ｄｑ電流およびそれらの磁化成分ｉｄ、ｉｑ、ｉｄmおよびｉｑmである。ｄｑ電圧基準ｖ*ｄおよびｖ*ｑは駆動モータ９に、たとえば駆動モータ９内のＤＣ−ＡＣ変換器（図示せず）に出力される。比例した積分のアンチワインドアップゲインは下付き文字ｐ、ｉおよびａｗによって示されている。ｄｑ成分は下付き文字または上付き文字およびｑによって示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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